电热锅炉转移电力负荷的测算方法及系统

摘要

本发明公开了一种电热锅炉转移电力负荷的测算方法及系统，该方法包括：根据电热锅炉的电气参数确定是否需要在第一测量表计与电热锅炉之间连接电流互感器和电压互感器，如果是，根据电热锅炉电气参数设置互感器参数；根据循环水泵的电气参数确定是否需要在第二测量表计与循环水泵之间连接电流互感器和电压互感器，如果是，根据循环水泵电气参数设置互感器参数，循环水泵与室内供热管路相连；在预设的典型运行工况下，测量电热锅炉的日用电电量及循环水泵的运行功率；根据电热锅炉的日用电电量和循环水泵的运行功率计算电热锅炉的转移电力负荷。利用电热锅炉的电能计量和循环水泵的功率监测，能够准确有效地测算电热锅炉转移电力负荷。

说明书

技术领域

本发明涉及电热锅炉电力负荷计算领域，尤其涉及一种电热锅炉转移电力负荷的 测算方法及系统。

背景技术

随着经济的飞速发展，我国大气污染状况愈加严重。为了实施大气污染防治计划， 国家电网公司提出在终端消费环节以电代煤，减少直燃煤和污染排放，从而减轻煤炭 使用对环境的破坏。在城市集中供暖、商业、工农业生产领域大力推广热泵、电采暖、 电锅炉、双蓄等电能替代技术。例如，除必要保留的以外，全部淘汰每小时10蒸吨 及以下的燃煤锅炉、茶浴炉；或者在某些地区取消所有燃煤锅炉，改由清洁能源替代。 因此，电热锅炉转移电力负荷的计算成为实施上述措施比较重要的环节。

但是，目前缺少统一、有效的转移电力负荷测量方法，以科学合理地进行变压器 改造以及节约电力电量的测算。

发明内容

本发明提供了一种电热锅炉转移电力负荷的测算方法及系统，以至少解决目前缺 少统一、有效的转移电力负荷测量方法，无法科学合理地进行变压器改造以及节约电 力电量测算的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种电热锅炉转移电力负荷的测算方法，包括： 根据电热锅炉的电气参数确定是否需要在第一测量表计与所述电热锅炉之间连接第 一电流互感器和第一电压互感器，如果是，则根据所述电热锅炉的电气参数设置所述 第一电流互感器的参数和所述第一电压互感器的参数；根据循环水泵的电气参数确定 是否需要在第二测量表计与所述循环水泵之间连接第二电流互感器和第二电压互感 器，如果是，则根据所述循环水泵的电气参数设置所述第二电流互感器的参数和所述 第二电压互感器的参数，其中所述循环水泵与室内供热管路相连；在预设的典型运行 工况下，利用所述第一测量表计测量所述电热锅炉的日用电电量以及利用所述第二测 量表计测量所述循环水泵的运行功率；根据所述电热锅炉的日用电电量和所述循环水 泵的运行功率，计算所述电热锅炉的转移电力负荷。

在一个实施例中，所述电热锅炉的日用电电量包括：所述电热锅炉制暖时的有功 电量和无功电量；根据所述电热锅炉的日用电电量和所述循环水泵的运行功率计算所 述电热锅炉的转移电力负荷包括：根据所述有功电量、所述无功电量和典型日白天供 暖时间，计算所述电热锅炉的日间平均电力负荷P₁；其中所述典型日是符合所述预 设的典型运行工况的日期；计算所述循环水泵的日间运行功率P₂；采用以下公式计 算所述电热锅炉的转移电力负荷P₃：P₃＝P₁-P₂。

在一个实施例中，采用以下公式计算所述电热锅炉的日间平均电力负荷P₁： 其中，P表示单个典型日内有功电量，N₁表示 所述第一电流互感器的变比，N₂表示所述第一电压互感器的变比，Q表示单个典型 日内无功电量，t表示典型日白天供暖时间。

在一个实施例中，如果使用多个典型日进行计算，则分别计算所述多个典型日中 每个典型日的日间平均电力负荷，选取其中的最大值按照公式P₃＝P₁-P₂计算所述电热 锅炉的转移电力负荷P₃。

在一个实施例中，采用以下公式计算所述循环水泵的日间运行功率P₂： P₂＝P_max×N₃×N₄，其中，P_max表示一个或多个典型日内所述循环水泵的最大运行功率， N₃表示所述第二电流互感器的变比，N₄表示所述第二电压互感器的变比。

根据本发明的另一个方面，提供了一种电热锅炉转移电力负荷的测算系统，包括： 配电箱、电热锅炉、第一循环水泵、蓄热水箱、第二循环水泵、室内供热管路、测量 单元、数据采集单元和计算单元，其中，所述电热锅炉通过第一管路与所述蓄热水箱 连接，且所述第一管路上设置所述第一循环水泵；所述蓄热水箱通过第二管路与所述 室内供热管路连接，且所述第二管路上设置所述第二循环水泵；所述第一循环水泵还 与所述配电箱连接；所述测量单元连接至所述配电箱，所述测量单元包括：电能表和 功率表；所述电能表连接至所述电热锅炉的供电线路，用于在预设的典型运行工况下 测量所述电热锅炉的日用电电量；所述功率表连接至所述第二循环水泵的供电线路， 用于在所述预设的典型运行工况下测量所述第二循环水泵的运行功率；所述数据采集 单元，连接至所述测量单元，用于采集所述测量单元测量的所述电热锅炉的日用电电 量和所述第二循环水泵的运行功率；所述计算单元，连接至所述数据采集单元，用于 根据所述电热锅炉的日用电电量和所述第二循环水泵的运行功率计算所述电热锅炉 的转移电力负荷。

在一个实施例中，所述电能表通过至少一个第一电流互感器和至少一个第一电压 互感器连接至所述电热锅炉的供电线路；所述功率表通过至少一个第二电流互感器和 至少一个第二电压互感器连接至所述第二循环水泵的供电线路；所述第一电流互感器 和所述第二电流互感器，用于降低一次侧电流；所述第一电压互感器和所述第二电压 互感器，用于降低一次侧电压。

在一个实施例中，所述计算单元包括：信息录入模块和参数设定模块；所述信息 录入模块，用于接收用户输入的所述电热锅炉的参数信息和所述第二循环水泵的参数 信息；所述参数设定模块，用于根据所述电热锅炉的电气参数设置所述第一电流互感 器的参数和所述第一电压互感器的参数，以及根据所述第二循环水泵的电气参数设置 所述第二电流互感器的参数和所述第二电压互感器的参数。

在一个实施例中，所述电热锅炉的日用电电量包括：所述电热锅炉制暖时的有功 电量和无功电量；所述计算单元包括：转移电力负荷计算模块；所述转移电力负荷计 算模块，用于：根据所述有功电量、所述无功电量和典型日白天供暖时间，采用以下 公式计算所述电热锅炉的日间平均电力负荷P₁：其中，P表示单个典型日内有功电量，N₁表示所述第一电流互感器的变比，N₂表示 所述第一电压互感器的变比，Q表示单个典型日内无功电量，t表示典型日白天供暖 时间，所述典型日是符合所述预设的典型运行工况的日期；采用以下公式计算所述第 二循环水泵的日间运行功率P₂：P₂＝P_max×N₃×N₄，其中，P_max表示一个或多个典型日 内所述第二循环水泵的最大运行功率，N₃表示所述第二电流互感器的变比，N₄表示 所述第二电压互感器的变比；采用以下公式计算所述电热锅炉的转移电力负荷P3： P3＝P1-P2。

在一个实施例中，如果使用多个典型日进行计算，所述转移电力负荷计算模块， 还用于分别计算所述多个典型日中每个典型日的日间平均电力负荷，选取其中的最大 值按照公式P₃＝P₁-P₂计算所述电热锅炉的转移电力负荷P₃。

在一个实施例中，所述数据采集单元包括：通信模块，用于与所述电能表的通信 模块和所述功率表的通信模块进行通信，以传输数据。

通过本发明的电热锅炉转移电力负荷的测算方法及系统，在预设的典型运行工况 下，利用电热锅炉的电能计量和循环水泵的功率监测，能够准确有效地测算电热锅炉 转移电力负荷，避免计算方法不准确带来的节约电力电量难以测量的因素，从而可以 科学合理地进行变压器改造以及节约电力电量的测算。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发 明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的限定。在附图中：

图1是本发明实施例的电热锅炉转移电力负荷的测算系统的结构示意图；

图2是本发明实施例的测量单元的详细结构示意图；

图3是本发明实施例的计算单元的详细结构示意图；

图4是本发明实施例的数据采集单元的详细结构示意图；

图5是本发明实施例的电热锅炉转移电力负荷的测算方法的流程图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整 地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。 基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所 有其他实施例，都属于本发明的保护范围。

本发明实施例提供了一种电热锅炉转移电力负荷的测算系统，图1是本发明实施 例的电热锅炉转移电力负荷的测算系统的结构示意图，如图1所示，该系统包括：配 电箱10、电热锅炉20、第一循环水泵30、蓄热水箱40、第二循环水泵50、室内供 热管路60、测量单元70、数据采集单元80和计算单元90。下面对其结构进行具体 说明。

电热锅炉20通过第一管路100与蓄热水箱40连接，且第一管路100上设置第一 循环水泵30；蓄热水箱40通过第二管路200与室内供热管路60连接，且第二管路 200上设置第二循环水泵50；第一循环水泵30还与配电箱10连接。图1中带箭头的 虚线表示管路中水的流向。配电箱10用于为其相连的器件供电。

测量单元70连接至配电箱10，测量单元70包括：电能表701和功率表702；电 能表701连接至电热锅炉20的供电线路，用于在预设的典型运行工况下测量电热锅 炉20的日用电电量；功率表702连接至第二循环水泵50的供电线路，用于在预设的 典型运行工况下测量第二循环水泵50的运行功率。预设的典型运行工况，一般选取 室外温度接近本地区冬季平均温度的典型日。

数据采集单元80，连接至测量单元70，用于采集测量单元70测量的电热锅炉 20的日用电电量和第二循环水泵50的运行功率。

计算单元90，连接至数据采集单元80，用于根据电热锅炉20的日用电电量和第 二循环水泵50的运行功率计算电热锅炉的转移电力负荷。

通过图1所示的实施例，在预设的典型运行工况下，利用电能表测量电热锅炉的 日用电电量，利用功率表测量第二循环水泵的运行功率，根据电热锅炉的日用电电量 和第二循环水泵的运行功率能够准确有效地计算电热锅炉转移电力负荷，避免计算方 法不准确带来的节约电力电量难以测量的因素，从而可以科学合理地进行变压器改造 以及节约电力电量的测算。

在一个实施例中，如图2所示，电能表701可以通过至少一个第一电流互感器 (TA1、TA2和TA3)和至少一个第一电压互感器(TV1、TV2和TV3)连接至电热 锅炉20的供电线路；功率表702可以通过至少一个第二电流互感器(TA4、TA5和 TA6)和至少一个第二电压互感器(TV4、TV5和TV6)连接至第二循环水泵50的 供电线路；第一电流互感器和第二电流互感器，用于降低一次侧电流；第一电压互感 器和第二电压互感器，用于降低一次侧电压。其中，A、B、C表示三相，N表示零 线。

本实施例中，如果待测量设备(电热锅炉20或第二循环水泵50)的电气参数高 于预设阈值，则现场进行该设备的电能或功率测量时，可以考虑使用电流互感器降低 一次侧电流以及使用电压互感器降低一次侧电压，以免测量该设备的电能或功率时产 生危险。电流互感器和电压互感器连接在测量表计(电能表701或功率表702)与待 测量设备之间，互感器的参数根据待测量设备的电气参数进行设置。待测量设备的电 气参数包括：待测量设备的额定电压、额定电流、额定功率等；互感器的参数包括： 互感器的电压等级、变比、量程等。如果待测量设备的电气参数低于该预设阈值，则 不需要使用互感器，在测量时无需连接互感器。

以额定电压(即一次侧电压)为例，预设阈值为380V；如果待测量设备的额定 电压高于380V，则需要在测量表计与待测量设备之间连接电压互感器，并根据待测 量设备的电气参数设置电压互感器的参数；如果待测量设备的额定电压低于380V， 则在测量时无需连接电压互感器。

本实施例中，根据系统实际情况和实际需要，在测量表计与待测量设备之间连接 电流互感器和电压互感器，利用电流互感器降低一次侧电流，利用电压互感器降低一 次侧电压，以免测量设备的电能或功率时产生危险。

在一个实施例中，如图3所示，计算单元90包括：信息录入模块901、参数设 定模块902和转移电力负荷计算模块903。下面对其结构进行详细说明。

信息录入模块901，用于接收用户输入的电热锅炉20的参数信息和第二循环水 泵50的参数信息。参数信息包括：设备型号、安装数量、额定电压、额定功率等。

参数设定模块902，连接至信息录入模块901，用于根据电热锅炉20的电气参数 设置第一电流互感器的参数和第一电压互感器的参数，以及根据第二循环水泵50的 电气参数设置第二电流互感器的参数和第二电压互感器的参数。

转移电力负荷计算模块903，连接至参数设定模块902，用于根据电热锅炉20 的日用电电量和第二循环水泵50的运行功率计算电热锅炉20的转移电力负荷。

本实施例中，计算单元90包括与用户的交互模块，用户可以利用交互模块输入 设备参数、设置互感器参数等操作，利于测量的执行。

另外，计算单元90还可以包括：显示模块，用于显示测量的电热锅炉20的日用 电电量和第二循环水泵50的运行功率，和/或，显示计算的电热锅炉20的转移电力 负荷。方便用户查看。可选的，计算单元90可以是计算机。

在一个实施例中，上述电热锅炉20的日用电电量包括：电热锅炉20制暖时的有 功电量和无功电量。有功电量和无功电量可以从电能表701中直接读取。

转移电力负荷计算模块903，具体用于：

(1)根据有功电量、无功电量和典型日白天供暖时间，采用以下公式计算电热锅 炉20的日间平均电力负荷P₁：其中，P表示单 个典型日内有功电量，N₁表示第一电流互感器的变比，N₂表示第一电压互感器的变 比，Q表示单个典型日内无功电量，t表示典型日白天供暖时间，典型日是符合预设 的典型运行工况的日期。一般情况下，连接A、B、C三相的电流互感器的变比相同， 即TA1、TA2和TA3的变比相同；连接A、B、C三相的电压互感器的变比相同，即 TV1、TV2和TV3的变比相同。

(2)采用以下公式计算第二循环水泵50的日间运行功率P₂：P₂＝P_max×N₃×N₄， 其中，P_max表示一个或多个典型日内第二循环水泵50的最大运行功率，N₃表示第二 电流互感器的变比，N₄表示第二电压互感器的变比。一般情况下，连接A、B、C三 相的电流互感器的变比相同，即TA4、TA5和TA6的变比相同；连接A、B、C三相 的电压互感器的变比相同，即TV4、TV5和TV6的变比相同。

(3)采用以下公式计算电热锅炉20的转移电力负荷P3：P3＝P1-P2。

在一个实施例中，如果使用多个典型日进行计算，转移电力负荷计算模块903， 还用于分别计算多个典型日中每个典型日的日间平均电力负荷，选取其中的最大值按 照公式P₃＝P₁-P₂计算电热锅炉20的转移电力负荷P₃。

需要说明的是，如果不需要使用互感器，则上述公式中对应的互感器变比取1， 以进行计算。

在一个实施例中，如图4所示，数据采集单元80包括：通信模块801，用于与电能 表701的通信模块711和功率表702的通信模块712进行通信，以传输电能、功率等数据。 通信模块间可以采用电力载波线、GPRS等通信方式进行通信。

以上所使用的，术语“单元”或者“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件 的组合。尽管以下实施例所描述的系统较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和 硬件的组合的实现也是可能并被构想的。

当然，上述单元或模块划分只是一种示意划分，本发明并不局限于此。例如，该 计算单元90还可以仅包括：设置模块和计算模块，设置模块执行与接收参数、设置 参数相关的功能，计算模块执行与计算相关的功能，只要能实现本发明的目的的单元 或模块划分，均应属于本发明的保护范围。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种电热锅炉转移电力负荷的测算方 法，可以基于上述实施例所描述的系统实现，如下面的实施例所述。由于该方法解决 问题的原理与电热锅炉转移电力负荷的测算系统相似，因此该方法的实施可以参见上 述实施例中电热锅炉转移电力负荷的测算系统的实施，重复之处不再赘述。

本发明实施例提供了一种电热锅炉转移电力负荷的测算方法，图5是本发明实施 例的电热锅炉转移电力负荷的测算方法的流程图。如图5所示，该方法包括如下步骤：

步骤S501，根据电热锅炉的电气参数确定是否需要在第一测量表计与电热锅炉 之间连接第一电流互感器和第一电压互感器，如果是，则根据电热锅炉的电气参数设 置第一电流互感器的参数和第一电压互感器的参数。

步骤S502，根据循环水泵的电气参数确定是否需要在第二测量表计与循环水泵 之间连接第二电流互感器和第二电压互感器，如果是，则根据循环水泵的电气参数设 置第二电流互感器的参数和第二电压互感器的参数，其中该循环水泵与室内供热管路 相连，即系统实施例中所描述的第二循环水泵50。

电气参数可以是设备的额定电压、额定电流、额定功率等。电流互感器的参数和 电压互感器的参数可以是互感器的电压等级、变比、量程等。

上述两步骤执行顺序不分先后，也可以同时执行。如果设备(电热锅炉或循环水 泵)的电气参数高于预设阈值，则现场进行该设备的电能或功率测量时，可以考虑使 用电流互感器降低一次侧电流以及使用电压互感器降低一次侧电压，以免测量该设备 的电能或功率时产生危险。电流互感器和电压互感器连接在测量表计(电能表或功率 表)与该设备之间，互感器的参数根据设备的电气参数进行设置。如果设备(电热锅 炉或循环水泵)的电气参数，则不需要使用互感器，在测量时无需连接互感器。以额 定电压(即一次侧电压)为例，预设阈值为380V；如果待测量设备的额定电压高于 380V，则需要在测量表计与待测量设备之间连接电压互感器，并根据待测量设备的 电气参数设置电压互感器的参数；如果待测量设备的额定电压低于380V，则在测量 时无需连接电压互感器。

步骤S503，在预设的典型运行工况下，利用第一测量表计(可以是电能表)测 量电热锅炉的日用电电量以及利用第二测量表计(可以是功率表)测量循环水泵的运 行功率。预设的典型运行工况，一般选取室外温度接近本地区冬季平均温度的典型日。

步骤S504，根据电热锅炉的日用电电量和循环水泵的运行功率，计算电热锅炉 的转移电力负荷。

通过图5所示的实施例，在预设的典型运行工况下，利用电热锅炉的电能计量和 循环水泵的功率监测，能够准确有效地测算电热锅炉转移电力负荷，避免计算方法不 准确带来的节约电力电量难以测量的因素，从而可以科学合理地进行变压器改造以及 节约电力电量的测算。

在一个实施例中，上述电热锅炉的日用电电量可以包括：电热锅炉制暖时的有功 电量和无功电量。步骤S504根据电热锅炉的日用电电量和循环水泵的运行功率计算 电热锅炉的转移电力负荷可以包括：根据有功电量、无功电量和典型日白天供暖时间， 计算电热锅炉的日间平均电力负荷P₁，其中典型日是符合预设的典型运行工况的日 期；计算循环水泵的日间运行功率P₂；采用以下公式计算电热锅炉的转移电力负荷 P₃：P₃＝P₁-P₂。

本实施例中，通过测量预设的典型运行工况下的电热锅炉的有功电量、无功电量 和循环水泵的运行功率，能够准确有效地计算电热锅炉转移电力负荷。

在一个实施例中，采用以下公式计算电热锅炉的日间平均电力负荷P₁：

$P_1=\frac{{[{(P\times N_1\times N_2)}^2+{(Q\times N_1\times N_2)}^2]}^{\frac{1}{2}}}{t},$

其中，P表示单个典型日内有功电量，N₁表示第一电流互感器的变比，N₂表示 第一电压互感器的变比，Q表示单个典型日内无功电量，t表示典型日白天供暖时间。

在一个实施例中，如果使用多个典型日进行计算，则分别计算多个典型日中每个 典型日的日间平均电力负荷，选取其中的最大值按照公式P₃＝P₁-P₂计算电热锅炉的转 移电力负荷P₃。

在一个实施例中，采用以下公式计算循环水泵的日间运行功率P₂：

P₂＝P_max×N₃×N₄，其中，P_max表示一个或多个典型日内循环水泵的最大运行功率， N₃表示第二电流互感器的变比，N₄表示第二电压互感器的变比。

通过测量预设的典型运行工况下的电热锅炉的有功电量、无功电量和循环水泵的 运行功率，根据上述公式(公式中考虑了电热锅炉的日用电电量、循环水泵的运行功 率以及互感器变比)，能够准确有效地计算电热锅炉转移电力负荷。

需要说明的是，如果未使用互感器，则上述公式中的互感器变比均取1，以进行 计算。

综上所述，本发明实施例提供的电热锅炉转移电力负荷的测算方法及系统，在预 设的典型运行工况下，利用电热锅炉的电能计量和循环水泵的功率监测，能够准确有 效地测算电热锅炉转移电力负荷，避免计算方法不准确带来的节约电力电量难以测量 的因素，从而可以科学合理地进行变压器改造以及节约电力电量的测算。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括 一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段 或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或 讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能， 这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上 述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行 的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本 领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑 功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可 编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步 骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存 储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以 是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成 的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成 的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储 在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示 例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料 或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示 意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或 者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详 细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发 明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等， 均应包含在本发明的保护范围之内。