一種智慧型能效管理系統(tǒng)的制作方法
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于供電系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種智慧型能效管理系統(tǒng)。
【【背景技術(shù)】】
[0002]目前，市面上的供電系統(tǒng)，例如油氣田供電系統(tǒng)，主要存在問題是自動化水平低下，油氣田開采的主要設(shè)備大部分分布在野外或海上，單井和叢井都比較分散，油田設(shè)備陳舊、老化，基本上沒有在線監(jiān)測手段，設(shè)備故障率高，出現(xiàn)故障后維護(hù)成本高、工作強(qiáng)度大。
[0003]另外，在油氣田配電網(wǎng)還普遍存在著電壓合格率低、供電可靠性差、損耗大和用電管理手段落后、抽油氣機(jī)能耗大、抽油氣機(jī)自動化管理程度底等問題。設(shè)備陳舊、效率底下已成為制約各油氣田企業(yè)發(fā)展的瓶頸，急需實現(xiàn)滿足未來“智慧油氣田”的信息化、數(shù)字化、自動化、互動化及管理現(xiàn)代化等需求的一整套、全方面解決方案。
[0004]目前油氣田能效管理系統(tǒng)國內(nèi)外相近的技術(shù)方案主要如下:
[0005]國內(nèi):“RISEN油田行業(yè)智能用電及能效管理系統(tǒng)”在線監(jiān)測整個油田企業(yè)的生產(chǎn)能耗動態(tài)過程，實現(xiàn)對油田企業(yè)用電及能源消耗狀況的全面監(jiān)測、分析和評估，通過對能源消耗過程信息化、可視化管理，優(yōu)化企業(yè)生產(chǎn)工藝用能過程。勝利油田改造項目利用“安科瑞能耗管理系統(tǒng)”對油田生產(chǎn)設(shè)備用電質(zhì)量、能源消耗、設(shè)備安全運行等核心用電數(shù)據(jù)實時監(jiān)測，動態(tài)分析決策，實現(xiàn)節(jié)能管理，系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)、能效管理系統(tǒng)軟件組成。中國石油天然氣股份有限公司規(guī)劃總院研發(fā)的“中國石油能效管理系統(tǒng)”對石油石化企業(yè)能源消耗狀況進(jìn)行全面監(jiān)測、分析和評估，實現(xiàn)能源消耗過程信息化、可視化管理，涵蓋了產(chǎn)能和用能所有裝置，包涵能源計劃、生產(chǎn)、優(yōu)化、統(tǒng)計等功能。西南油氣田分公司“能效對標(biāo)管理系統(tǒng)”基于B/S架構(gòu)，采用Webservice通訊、Oracle數(shù)據(jù)庫。大慶油田采油六廠建立了“油田地面工程能耗設(shè)備管理系統(tǒng)”。大慶油田采油九廠采用優(yōu)化能源系統(tǒng)管理降低新站油田能耗水平。
[0006]國外:英國北海Talisman油氣公司應(yīng)用Monitor_pro5軟件產(chǎn)品通過網(wǎng)絡(luò)平臺對鉆井柴油消耗量、CQ2排放量、污水含油量等指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行發(fā)布和監(jiān)控。BP公司煉油企業(yè)應(yīng)用了 Montage軟件通過數(shù)據(jù)倉庫獲取能源數(shù)據(jù)和進(jìn)行能源目標(biāo)管理，具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)回歸分析和目標(biāo)管理功能。Vlerlero能源公司利用Aspen能源管理器對能源供應(yīng)進(jìn)行優(yōu)化管理，并提出了熱電聯(lián)產(chǎn)蒸汽負(fù)荷調(diào)整、透平切換等多項能效改進(jìn)方案。西班牙石油公司Gibraltar煉油廠應(yīng)用KBC能源管理器實現(xiàn)了鍋爐和加熱爐燃料的優(yōu)化平衡以及公用工程系統(tǒng)操作效率的提高。One-2-five軟件從從組織結(jié)構(gòu)、節(jié)能計劃、人員配備、能源管理認(rèn)知度、財務(wù)管理、供應(yīng)管理、操作&維護(hù)、工藝設(shè)備、監(jiān)控&報告和最終成效等領(lǐng)域?qū)竟?jié)能管理水平進(jìn)行診斷、評級和監(jiān)控。KAZUYUKI M0RI等采用改進(jìn)的多目標(biāo)粒子群優(yōu)化方法研究了工廠能源管理系統(tǒng)。George Kyriakarakos等建立了模糊邏輯能量管理系統(tǒng)。Eniram推出下一代能量管理系統(tǒng)。Michel Gauthier報道了基于規(guī)則的大型工業(yè)設(shè)施能量管理系統(tǒng)。
[0007]總之，現(xiàn)有的油氣田能效管理系統(tǒng)缺乏能全方面的解決油氣田配電網(wǎng)電能質(zhì)量差、損耗大和用電管理手段落后、抽油氣機(jī)能耗大、抽油氣機(jī)自動化管理程度底等多方面問題能力?，F(xiàn)有的系統(tǒng)的功能單一，大部分只能實現(xiàn)系統(tǒng)能效的監(jiān)測、分析和評估，沒有和節(jié)能設(shè)備結(jié)合起來，不能從根本上達(dá)到油氣田企業(yè)節(jié)能降耗的目的，適用性較差。
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【發(fā)明內(nèi)容】
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[0008]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種將電力電子技術(shù)與現(xiàn)代控制技術(shù)、信息技術(shù)、通信技術(shù)和配電網(wǎng)控制與優(yōu)化技術(shù)相結(jié)合，滿足信息化、數(shù)字化、自動化、互動化需求，可優(yōu)化電能質(zhì)量，電動機(jī)節(jié)能、安全，并可實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、在線監(jiān)測、電動機(jī)保護(hù)、遠(yuǎn)程控制、分時啟動、動態(tài)無功補(bǔ)償、柔性啟動、諧波抑制、電機(jī)節(jié)能、時間控制、用電管理、狀態(tài)檢測、電子巡井、電子巡更、通訊單元、統(tǒng)計報表、實時報警、資料管理、系統(tǒng)管理等功能的智慧型能效管理系統(tǒng)。
[0009]本發(fā)明解決現(xiàn)有技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為:
[0010]—種智慧型能效管理系統(tǒng)，包括有管理層、通訊層和設(shè)備層；其中，
[0011]管理層是主站系統(tǒng)，用于對設(shè)備層進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和存儲、在線監(jiān)測和遠(yuǎn)程控制，實現(xiàn)信息化、數(shù)字化、自動化和互動化管理；包括數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、應(yīng)用工作站、調(diào)度工作站、web服務(wù)器、GIS服務(wù)器、SCADA服務(wù)器、數(shù)據(jù)采集機(jī)和通訊機(jī)，且其之間采用以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)相互連接;
[0012]通訊層是外部公用網(wǎng)絡(luò)，連接管理層與設(shè)備層，實現(xiàn)管理層與設(shè)備層通訊、數(shù)據(jù)傳輸；
[0013]設(shè)備層是設(shè)于油氣田臺區(qū)的能效管理裝置，主要用于數(shù)據(jù)采集、電機(jī)控制、電機(jī)節(jié)會泛。
[0014]進(jìn)一步地，所述能效管理裝置包括電能優(yōu)化單元、電機(jī)節(jié)能單元、電機(jī)保護(hù)單元、油井技防單元和狀態(tài)監(jiān)測單元，所述電能優(yōu)化單元、電機(jī)節(jié)能單元、電機(jī)保護(hù)單元、油井技防單元和狀態(tài)監(jiān)測單元均與油氣田臺區(qū)的抽油氣機(jī)和配電變壓器連接。
[0015]進(jìn)一步地，所述電能優(yōu)化單元是注入式電流補(bǔ)償電路，包括中央控制器和IGBT逆變電路；所述電機(jī)保護(hù)單元是配有外置一次電流互感器的電機(jī)保護(hù)控制單元。
[0016]進(jìn)一步地，所述通訊層是GPRS網(wǎng)絡(luò)、2.4G無線網(wǎng)絡(luò)、GSM網(wǎng)絡(luò)、3G網(wǎng)絡(luò)或4G網(wǎng)絡(luò)。
[0017]進(jìn)一步地，所述SCADA服務(wù)器是安裝了 IFIX采集軟件的服務(wù)器，使其通過數(shù)據(jù)采集機(jī)和通訊機(jī)與油氣田臺區(qū)的通訊服務(wù)器建立連接，實現(xiàn)對油氣田臺區(qū)上抽油氣機(jī)和配電變壓器進(jìn)行實時數(shù)據(jù)采集、處理和存儲。
[0018]進(jìn)一步地，所述SCADA服務(wù)器還設(shè)有數(shù)據(jù)采集存儲模塊、GE web發(fā)布模塊、在線監(jiān)測模塊、全網(wǎng)無功優(yōu)化模塊、實時報警模塊、電量統(tǒng)計模塊、設(shè)備管理模塊、統(tǒng)計報表模塊、值長日志模塊、資料管理模塊和系統(tǒng)管理模塊。
[0019]進(jìn)一步地，所述SCADA服務(wù)器同時作為數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，所述web服務(wù)器同時作為應(yīng)用工作站和調(diào)度工作站。
[0020]進(jìn)一步地，所述通訊機(jī)是MGLJ-400M型的通訊管理機(jī)。
[0021]進(jìn)一步地，所述通訊機(jī)同時是一個可使用多種標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約并按動態(tài)方式調(diào)用進(jìn)行通訊的規(guī)約轉(zhuǎn)換器，其與主程序相對獨立，通過設(shè)置的通訊接口接入數(shù)據(jù)庫服務(wù)器、應(yīng)用工作站、調(diào)度工作站、web服務(wù)器、GIS服務(wù)器、SCADA服務(wù)器、數(shù)據(jù)采集機(jī)和通訊層，形成一個統(tǒng)一的有機(jī)的整體。
[0022]本發(fā)明的有益效果如下:
[0023]本發(fā)明通過上述技術(shù)方案，將電力電子技術(shù)與現(xiàn)代控制技術(shù)、信息技術(shù)、通信技術(shù)和配電網(wǎng)控制與優(yōu)化技術(shù)相結(jié)合，滿足信息化、數(shù)字化、自動化、互動化需求，通過就地安置的電能質(zhì)量優(yōu)化單元提高電能質(zhì)量，利用電機(jī)節(jié)能單元和電機(jī)保護(hù)單元進(jìn)行電動機(jī)的保護(hù)和節(jié)能，并完成數(shù)據(jù)采集，然后通過GPRS或光纖通訊將數(shù)據(jù)傳輸?shù)侥苄Ч芾硐到y(tǒng)后臺，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、在線監(jiān)測、電動機(jī)保護(hù)、遠(yuǎn)程控制、分時啟動、動態(tài)無功補(bǔ)償、柔性啟動、諧波抑制、電機(jī)節(jié)能、時間控制、用電管理、狀態(tài)檢測、電子巡井、電子巡更、通訊單元、統(tǒng)計報表、實時報警、資料管理、系統(tǒng)管理等功能，對油氣田具有非常好的現(xiàn)實意義，可優(yōu)化電能質(zhì)量、提高自動化管理水平、節(jié)能減排。
【【附圖說明】】
[0024]圖1是本發(fā)明所述一種智慧型能效管理系統(tǒng)實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖2是本發(fā)明所述一種智慧型能效管理系統(tǒng)實施例中設(shè)備層的電能優(yōu)化單元的電路結(jié)構(gòu)不意圖；
[0026]圖3是本發(fā)明所述一種智慧型能效管理系統(tǒng)實施例中設(shè)備層的電機(jī)保護(hù)單元的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
【【具體實施方式】】
[0027]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0028]如圖1至圖3中所示:
[0029]本發(fā)明實施例提供了一種智慧型能效管理系統(tǒng)，包括有管理層1、通訊層2和設(shè)備層3ο
[0030]所述管理層1是主站系統(tǒng)，用于對設(shè)備層3進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和存儲、在線監(jiān)測和遠(yuǎn)程控制，實現(xiàn)信息化、數(shù)字化、自動化和互動化管理；包括數(shù)據(jù)庫服務(wù)器11、應(yīng)用工作站12、調(diào)度工作站13、web服務(wù)器14、GIS服務(wù)器(地理位置信息系統(tǒng))15、SCADA服務(wù)器(數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng))16、數(shù)據(jù)采集機(jī)17和通訊機(jī)18，且其之間采用以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)相互連接。其中，所述數(shù)據(jù)庫服務(wù)器11主要用于存儲采集油氣田臺區(qū)的歷史數(shù)據(jù)。所述應(yīng)用工作站12主要用于系統(tǒng)設(shè)備模擬圖顯示、實時數(shù)據(jù)查詢、告警處理、系統(tǒng)遠(yuǎn)程控制；操作人員可根據(jù)級別登錄需要工作站，依據(jù)系統(tǒng)賦予操作員的權(quán)