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    基于城市betway必威体育app官网|首页的能耗与节电管理系统

    发布日期:2017-08-07 点击次数:474

    刘丽群  牛立新

    (上海五零盛同信息科技有限公司、沈阳市路灯管理局)

     

    摘要:能耗与节电管理系统是在无线betway必威体育app官网|首页监控系统的基础上开发的,能耗管理通过记录输入电能,输出能耗的数据,输入电能是betway必威体育app官网|首页设备耗费的总电能,输出能耗是以有用功的形式输出的电能,统计分析比较两组数据得到能源使用率。为了提高能源的使用效率,针对当前城市betway必威体育app官网|首页领域的运作弊端,设计并实现了两种节能策略。

    关键词:监控系统,能耗管理,输入电能,输出能耗,节能策略

    1 背景介绍

    1.1中国城市betway必威体育app官网|首页现状

    众所周知,城市betway必威体育app官网|首页是所有城市居民进行正常生产生活的保障。是满足人们日益增长的物质文化的需要。在人们的日常生活中发挥着举足轻重的作用。

    然而,目前的城市betway必威体育app官网|首页领域中出现大量的高能耗问题,具体现象有以下几点:

    1.1.1 很多路灯管理局对当前所属路灯设备的电能使用没有很全面的概念,通常只是电力公司每个月提交的一份电表抄表数据,真正实际路灯消耗的有效电能数据并没有清晰的认识。

    1.1.2 没有重视科学管理,很多路灯设备都是日落就开灯了,日出才关灯,其实在深夜路上车少人稀,一旁的路灯已经能够充分的满足正常的生活需要了

    1.1.3 在电路中没有接入节电器设备,晚上12:00后正是用电低谷,路上也是行人稀少,此时,电网电压升高,灯泡比上半夜更亮,灯光利用率相当低。

     1.2 系统建设的必要性

    当前,城市betway必威体育app官网|首页领域的诸多问题造成了电能资源的极大浪费,随着我国经济腾飞,对能源的需求与日俱增,使得能源越来越稀缺,带来了严重的环境危机,这需要我们更强的能源意识和增强提高能源使用效率的使命感。然而,很多部门并不知道所耗费的资源里面有多少资源是有效的,多少资源是浪费掉的,浪费的电能占总消耗的比值一直都是一个未知数,对能源使用效率没有清晰的认识,这就亟需我们开发一个能够统计能源使用情况的系统软件清晰的指示路灯设备在运作过程中的电能消耗量以及电能消耗中用于实际betway必威体育app官网|首页的电能所占百分比,根据实际的数据,在能够给城市人民生活带来便利的同时采取相应的节电措施。

    2 系统简单概述

    2.1 能耗管理简单介绍

    所谓能耗管理,顾名思义,是能源消耗管理,能耗管理系统通过每天抄取安装在终端的电表得到电表数据作为输入电能,这部分数据包括实际betway必威体育app官网|首页消耗的电能以及线路上浪费的电能。存储过程记录巡测回来的实时电压,电流和功率,并通过相应的算法计算得到输出能耗。输出能耗得到的是设备实际betway必威体育app官网|首页所消耗的电能,通过比较输入电能和输出能耗的差额就是浪费的电量值,实际中,线路中由于线路老化,漏电流过高,电能使用率往往不高,针对现实中电能使用率不高的问题,除了可以更新线路,更换设备之外,可以通过减小漏电流值,减小经过线路的电流值来提高能源使用率。

    2.2 节电策略设计原理

    一个终端的输入电能能够达到300度之多,很多地区的终端数量往往有上百上千个,高额的电费往往给路灯所带来巨大的压力,实际应用中,可能很多的地区只有在人流高峰期才需要保证路灯光度足够,在人少车稀的深夜,高亮度的路灯高高挂起非常浪费,其次,深夜用电低谷期,线路上的电压往往很高,有时候甚至达到250V之多,高压除了浪费能源之外还容易烧坏设备。针对上述的两个现象,有两种节电设计思路,第一个是如果能够在深夜减少路灯设备,这样相应的电能消耗也就减少了,另外一个思路是由于线路电压过大,如果能够在线路中接入一个不消耗电能的类似电阻的设备,这样不仅能够降低整条线路的电流从而降低电能消耗,而且能够使路灯设备能够在正常电压范围内工作使用,设备的使用寿命也能更长,节电器设备就很好的充当了这样的媒介

    2.3 节电器的介绍

    节电器设备是我们终端设备的重要组成部分,也是监控系统重要的控制媒介,清楚地了解了节电器设备的基本框架,能够更好的掌握节电器的工作原理,从而更好地理解接入节电器设备的节电模式。

    betway必威体育app官网|首页节电器主要由:节电控制器(含32位ARM中央处理器电路、本地液晶显示/键盘输入模块、开关量输入/输出模块、调压控制模块(电流/电压信号采样输入、节能降压控制电路)、通讯功能模块(可选)、电磁补偿式交流变压器、保护电路、电流/电压传感器、温度传感器、低压开关电器、低压配电柜等设备组成。betway必威体育app官网|首页节电器的组成框架图如下所示:

    3 系统实现

    3.1 能耗管理算法描述

    能耗管理主要管理两部分的电能,一个是输入电能,另一个是输出能耗,输入电能就是简单的抄取电表的数据,输出能耗需要经过运算得到,输出能耗的运算是通过功率乘以开灯时长得到,开灯时长=实际的关灯时间-实际的开灯时间,功率是一个平均功率,每次巡测回来的功率值相加,并记录相应的叠加次数,平均功率的值=功率总和/叠加次数,输出能耗=功率总和/叠加次数 * 开灯时长,输出能耗的计算过程是一个存储过程来实现的,程序接收到设备传输过来的实时数据之后,调用存储过程,得到相应的输出能耗。

     

     

    3.2 节电管理策略

    经过对路段的实际状况分析之后,节电管理策略有下面两种实现方式,分别是半夜灯控制方式和限流方式的节电策略:

    3.2.1节电策略的设计思路


     

    3.2.2节电策略运作原理

    限流方式是通过在原有的路灯供电电路中再串入一个节电器,通过增大电抗值来限制流过的路灯的工作电流的大小,从而达到节电的目的。使用这种方案的路灯可按预先设置的时间或单灯控制器的命令,在道路上车流与行人稀少时,由转换开关串入电抗器,减少流过路灯的电流,使路灯灯泡在节电状态下运行。通过限流方式进行节能,根据实验结果可以节电30%以上。在限流过程中路灯betway必威体育app官网|首页系统的电压没有改变,只是灯泡功率降低了,照度有所降低,但其照度的均匀度不变,没有阴暗区,道路照度基本能够满足夜间交通安全的要求。系统在功率变换时,线路功率因数也自动调整,使线路功率因数始终处于最佳状态,减少了线路的无功损耗。

    半夜灯控制方式是指在偏僻路段到后半夜有规律的关闭一部分路灯设备以达到节能的目的的方法。根据调查我国小型城市晚上21:00后,大中城市00:00以后道路上人流量也很少,通过采用半夜灯控制方式,在半夜关闭一部分路灯则可很好的达到节能betway必威体育app官网|首页的目的,也将使得城市betway必威体育app官网|首页更趋于合理。

    3.2.3 节电策略工作流程

    限流方式的流程控制如下图所示:

    半夜灯控制方式的流程如下图所示:


     

     

    4 系统测试

    测试步骤

    (1)首先对两个测试终端进行模拟测试,远程连接两个测试终端,分别获取中山桥北和念圣桥两个测试终端的17个不同时间点的实时工作参数信息。

    (2)在线路中接入节电器设备之后,记录测试终端的实时电压电流和功率。

    (3)对记录的数据分析之后,形成测试报告如下:

     

    终端地址

    终端名称

    变比

    节电器工作(11月13,14,15,3天)

    节电器不工作(11月16,17,2天)

    节电器工作时每天耗电量

    节电器不工作时,每天耗电量

    每天

    节电量

    节电率

    (%)

    第1次

    能耗取样

    第2次

    能耗取样

    第1次

    能耗取样

    第2次

    能耗取样

    90

    中山桥北

    300/5

    1935.53

    1965.49

    1965.49

    1993.05

    599.20

    826.80

    227.60

    27.53

    128

    念圣桥

    400/5

    922.53

    943

    943

    961.84

    545.87

    753.60

    207.73

    27.57

    图4-1 系统测试结果统计

    数据测试结果表明:所选择的测试点节电器设备节电率约为27%左右,节能效果明显。

    5 总结和展望

    本文主要通过能耗管理系统统计输入电能和计算输出能耗,分析电能使用效率,设计节电思路并加以实施,根据系统实际运作中存在的问题,得到半夜灯控制方式的节电模式和接入节电器设备限流的节电模式,通过对两种节电模式的设计实现并测试投入使用,两种节电模式的实现方式各有差别,实现原理也各有千秋,但是节电的目的是统一的,也即在满足人们对路灯的需要的同时,尽可能的减少电能的消耗量。两种节电控制方式也没有任何的冲突和不兼容的状况发生,所以在实际应用中,我们往往不是单单的利用半夜灯控制方式或者是电路中接入节电器设备的限流控制方式中的某一种方法来节约电能,而是两种控制方式同时使用,达到双重节电的效果。两种节电控制方式相辅相成,相互作用,既避免了节电器因为一直工作而容易损坏节电设备,同时也保证了在半夜灯控制的节电模式下由于电流过高,功率过大而对损坏路灯设备。

    节约能源是未来betway必威体育app官网|首页监控系统的大趋势,如何尽可能的减少电能消耗,提高电能使用效率是我们迫切需要解决的问题,接下来的更多的工作是放在更加智能高效的节电策略的设计以及节电器设备的研究中来,为智慧betway必威体育app官网|首页领域,智慧城市建设作出更多的贡献。

    参考文献

    [1] 谈城市betway必威体育app官网|首页系统的节能与环保 李祎 中州建设-2008年15期 8-28页

    [2] The Measured Energy Savings from Two Lighting Control Strategies  Ribinstein, Francis M.; Karayel, Mahmut  IEEE Journals & Magazines

    [3]城市道路betway必威体育app官网|首页中调压节能技术的应用 邓申君 李盛涛 灯与betway必威体育app官网|首页-2003年2期

    [4]城市道路betway必威体育app官网|首页降压节电技术 张万奎 湖南理工学院学报-2006年2期

    [5]城市betway必威体育app官网|首页节电探讨  吴春海 中国市政工程-2005年4期

    [6]对国内城市betway必威体育app官网|首页系统节能减排监管的思考谢吉丽 城市公用事业-2011年2期 6-76页

     

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