大功率设备远程能耗监测及供电性能评估

摘要

在我国电网总的装机容量中，大功率设备占了较大一部分，是企业电能的消耗大户，但企业对其原有的监测管理简单粗放、依赖于人员经验，且监测内容简单，仅包括电压电量等基础电能数据，难以保障大功率设备的健康运行及全面考察其供电性能。因此远程监测技术成为了近年来的研究热点，但目前大多的远程监测系统还存在着信息分散难融合、智能化应用水平低等问题，难以真正投入使用。欧美一些发达国家的远程监测技术已经较为成熟，有一整套数字化平台来监测大功率设备，并基于此来对监测的每个设备做出科学的供电性能评估。纵观国内，普遍存在重监测、轻分析，且监测缺少经验和研究，精确度不高。因此，设计搭建一整套大功率设备远程能耗监测系统，帮助企业智能化管理和优化设备，以及通过数据分析，合理评估每台大功率设备的供电性能具有重要意义。 本文将整个远程能耗监测系统分成两部分，一部分是电能数据采集模块，另一部分是大功率设备远程能耗监测云平台，两者通过GPRS联网技术进行数据传输。电能数据采集模块核心MCU选用了飞思卡尔旗下的KE06，并搭载了一款高精度三相电能计量芯片ATT7022E采样，由此展开模块硬件设计。基于功能需求，搭建软件框架及实现具体功能，并设计一系列的通讯机制来保证通讯稳定性。监测云平台方面，全面分析了整个平台的需求，选用PHP为开发语言以及ThinkPHP为系统开发框架，在warmpserver的集成环境下搭建整个云平台，其中包括云平台数据库的数据表以及具体软件功能模块的设计。 基于搭建的大功率设备远程能耗监测系统，本文进一步对大功率设备供电性能深入研究，设计了整个供电性能评估方案，确定了能切实反映大功率设备供电性能的指标并给出了科学的计算方法，设计采用熵值法赋权与AHP法赋权相结合的线性组合赋权方法来对每一个供电性能指标进行科学赋权，最终设计采用灰色理论的方法来对大功率设备的供电性能做出综合评估。 为了验证整套监测系统及供电性能评估方案的可行性，本文先在实验室搭建了整个试验平台，对电能数据采集模块的抗振性以及系统的基本采集、通讯功能进行了可靠性测试。之后将整个系统投入企业使用，进行了一定周期的监测，获得了设备详尽的电性能参数图表，综合评估了监测大功率设备的供电性能，从而验证了整套监测系统及供电性能评估方案的真实可行。

目录

声明

摘要

1．1引言

1．2课题研究背景及意义

1．2．1研究背景

1．2．2研究意义

1．3课题研究的主要内容

1．4研究思路及论文结构安排

1．5本章小结

第二章远程监测系统的架构及评估方法的初步分析

2．1远程能耗监测系统的功能需求和架构

2．1．1远程监测系统的功能需求

2．1．2远程监测系统的整体架构

2．2关键技术环节及初步方案分析

2．2．1电能数据采集模块的初步方案分析

2．2．2无线联网技术的对比选择

2．2．3监测云平台的初步方案分析

2．3供电性能评估方案初步分析

2．3．1供电性能指标

2．3．2供电性能指标赋权方案分析

2．3．3供电性能综合评估方法比较

2．4本章小结

第三章大功率设备电能数据采集模块的设计与研究

3．1电能数据采集模块的设计思路

3．2电能数据采集模块的硬件设计

3．2．1采样电路设计

3．2．2通讯电路设计

3．2．3数据存储、报警电路设计

3．2．4采集模块电源电路设计

3．2．5 GPRS联网模块电路设计

3．2．6液晶屏硬件电路设计

3．3电能数据采集模块的软件设计

3．3．1电能数据采集模块软件整体设计

3．3．2电能数据采集模块半自动化校表设计

3．3．3电能数据采集模块通讯设计

3．4电能数据采集模块的算法研究

3．5本章小结

第四章大功率设备远程能耗监测云平台的设计与研究

4．1监测云平台搭建的需求

4．1．1业务级需求

4．1．2功能级需求

4．1．3开发级需求

4．2监控云平台软件设计

4．2．1开发环境简介

4．2．2系统技术架构

4．2．3数据库设计

4．3监测云平台软件功能模块设计

4．3．1系统、人事管理模块

4．3．2设备概况模块

4．3．3能耗对比模块

4．3．5信息录入模块

4．3．6故障管理模块

4．4本章小结

第五章大功率设备供电性能评估

5．1大功率设备供电性能评估整体方案

5．2大功率设备供电性能指标计算

5．2．1电压偏差

5．2．2电压波动

5．2．3频率偏差

5．2．4三相不平衡度

5．2．5电压暂升、暂降

5．3大功率设备供电性能指标组合赋权

5．3．1基于熵值法的客观赋权

5．3．2基于AHP法的主观赋权

5．3．3基于线性加权的组合赋权

5．4基于灰色理论的大功率设备供电性能评估

5．5本章小结

第六章实验测试及实例供电性能评估

6．1．2 RS485、SPI串行数据总线测试

6．1．3电能采集模块基本功能测试

6．2监测云平台实验测试

6．2．1云平台软件功能测试

6．2．2服务器实验数据波形图

6．3实例数据统计及供电性能评估

6．3．1实例数据统计分析

6．3．2实例供电性能评估

6．4本章小结

7．1总结

7．2后期展望

参考文献

附录

攻读学位期间的研究成果

致谢