技术领域
[0001] 本实用新型涉及
煤矿技术领域，具体涉及一种用电设备能效分析系统。
背景技术
[0002] 超大采高综采工作面大型机械设备多，自动化程度高，电气负荷显著提高，对煤矿供电系统运行的可靠性和安全性提出了更高的要求。用电设备在不同的工作环境下能耗会有显著的差别，如果设备长期在高能耗的条件下工作，会严重影响设备的健康状况，缩短工作寿命。实用新型内容
[0003] 有鉴于此，本实用新型
实施例提出一种用电设备能效分析系统，以解决上述技术问题。
[0004] 本实用新型实施例提出一种用电设备能效分析系统，其包括：能效分析
数据采集分站、
服务器和用于将第一预定
电压降低第二预定电压并给负载设备供电的组合
开关，所述组合开关内设置有第一智能综合保护器，所述第一智能综合保护器用于监测和存储负载设备的用电数据，所述第一智能综合保护器与负载设备一一对应，所述能效分析数据采集分站用于接收服务器下发的数据采集指令，并根据所述数据采集指令采集第一综合智能保护器内的用电数据，并将用电数据发送至服务器，所述服务器用于向能效分析数据采集分站发送数据采集指令，并根据接收的用电数据得出分析结果，所述第一智能综合保护器、服务器分别与能效分析数据采集分站通信连接，第一智能综合保护器与负载设备电连接。
[0005] 可选地，还包括用于将第三预定变压为第一预定电压并为组合开关供电的移动变电站，所述移动变电站与组合开关电连接，所述移动变电站内具有第二智能综合保护器，所述第二智能综合保护器具有高压侧和低压侧，所述高压侧用于监测移动变电站内高压侧的用电数据，所述低压侧用于监测移动变电站内低压侧的用电数据，所述第二智能综合保护器与能效分析数据采集分站通信连接。
[0006] 可选地，所述能效分析数据采集分站采用TCP/IP、ModBus-RTU或CAN总线分别与第一智能综合保护器和第二智能综合保护器连接。
[0007] 可选地，还包括用于隔离通信
信号的隔离器，所述用电数据经过隔离器传输至能效分析数据采集分站。
[0008] 可选地，还包括环网，所述环网包括至少四台万兆环网交换机，相邻万兆环网交换机之间通过光纤连接，所述能效分析数据采集分站通过所述环网与服务器通信连接。
[0009] 可选地，所述能效分析数据采集分站通过以太网口或者WiFi将用电数据发送至万兆环网交换机。
[0010] 可选地，还包括千兆网络交换机，所述千兆网络交换机与服务器通过网线连接，所述千兆网络交换机与万兆网络交换机采用光纤连接。
[0011] 可选地，还包括显示分析结果和报警信息的监测主机，服务器将分析结果和报警信息发送至监测主机。
[0012] 可选地，所述用电数据包括电
力参数和能耗数据。
[0013] 可选地，所述负载设备包括喷雾
泵、
破碎机、转载机、采煤机、刮板
输送机、
风机、照明设备、乳化泵站。
[0014] 本实用新型实施例提供的用电设备能效分析系统通过设置能效分析数据采集分站、服务器和组合开关，组合开关内的第一智能在综合保护器采集负载设备的用电数据，经能效分析数据采集分站采集后上传至服务器，服务器对负载设备的用电数据进行分析，实现对负载设备用电数据的实时监测和趋势判断，并且通过
基础数据和保养记录分析负载设备的健康状况，对负载设备的故障做出判断和预警，可以极大地提高负载设备的供电安全，同时，通过实时反馈工作面及负载设备能效状况，可以极大地促进工作面能效
水平总体提升，保证设备的正常运转，延长负载设备的工作寿命，降低生产成本。
附图说明
[0015] 图1是本实用新型实施例的用电设备能效分析系统的结构示意图。
具体实施方式
[0016] 以下结合附图以及具体实施例，对本实用新型的技术方案进行详细描述。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
[0017] 图1示出了本实用新型实施例提供的用电设备能效分析系统的结构示意图，如图1所示，本实用新型实施例提供的用电设备能效分析系统，其包括：能效分析数据采集分站005、服务器002和用于将第一预定电压降低第二预定电压并给负载设备010供电的组合开关009。
[0018] 所述组合开关009内设置有第一智能综合保护器，所述第一智能综合保护器用于监测和存储负载设备010的用电数据，所述第一智能综合保护器与负载设备010一一对应。
[0019] 所述能效分析数据采集分站005用于接收服务器002下发的数据采集指令，并根据所述数据采集指令采集第一综合智能保护器内的用电数据，并将用电数据发送至服务器002。
[0020] 所述服务器002用于向能效分析数据采集分站005发送数据采集指令，并根据接收的用电数据得出分析结果。
[0021] 所述第一智能综合保护器、服务器002分别与能效分析数据采集分站005通信连接，第一智能综合保护器与负载设备010电连接。
[0022] 在本实施例中，能效分析数据采集分站005的数量至少为两个。每个能效分析数据采集分站005采用电源箱006供电。
[0023] 用电设备能效分析系统工作时，第一智能综合保护器采集负载设备的用电数据，并将用电数据保存。
[0024] 在本实施例中，用电数据包括电力参数和能耗数据。其中，电力参数包括：有功功率、
无功功率、功率因数、运行状态、UAC(A点和C点之间的电压)、UBC(B点和C点之间的电压)、UAB(A点和B点之间的电压)、A项
电流、B项电流、C项电流、漏电
电阻、闭
锁电阻、零序电流、零序电压、
相位角、通信合闸次数、手动合闸次数、当次合闸运行计时、累计合闸运行计时、额定电压、过压倍数、过压延时、过压定值、欠压倍数、欠压延时、欠压定值、额定电流、断相延时等，能耗数据包括电量。
[0025] 服务器002下发数据采集指令后，能效分析数据采集分站005接收数据采集指令，采集第一智能综合保护器保存的用电数据，并将该用电数据发送至服务器002。
[0026] 服务器002对用电数据进行统计和分析，其中统计和分析方法均为
现有技术中的统计和分析方法。
[0027] 具体地，首先通过数据预处理对用电数据进行数据清洗，剔除掉无用的用电数据。然后，在用电数据中，选取关键的能耗特征变量，通过同比、环比分析，分析出该关键特征变量的曲线变化趋势，并将其转换为数据模型，建立设备故障专家库。将关键特征变量与故障专家库进行实时对比，如曲线趋势一致，则发出故障预警。
[0028] 服务器(002)实时监测用电设备的实时能耗值，当实时能耗值发生突变异常时，结合电压、电流参数、结合现场维护反馈结果判断故障类型。
[0029] 根据用电设备的历史能耗统计值，评价出该用电设备的经验能耗值，当该用电设备的实时能耗值超过经验能耗值一定比例时，认为能耗异常。
[0030] 例如，组合开关009的某一回路给负载设备采煤机供电，组合开关009内第一智能综合保护器会监测该回路的电压、电流情况，并由服务器002向能效分析数据采集分站005发送数据采集指令，进行实时采集。
[0031] 当采煤机发生能耗异常时，服务器002会查询该供电回路是否发生过压或过流等故障报警，如果发生过压、过流等故障报警，再结合现场维护反馈的结果(例如采煤机牵引
电机故障，造成的过压、过流故障)，建立采煤机
牵引电机故障导致过压或过流的故障专家库数学模型。当采煤机负载设备能耗发生异常时，自动与故障专家库故障曲线数学模型进行趋势拟合对比，如趋势相同，则发送故障报警。
[0032] 服务器002绘制负载设备010的实时能耗曲线，实时与负载设备010的能耗经验值进行对比，当设备实时能耗超过经验值时，结合现场维护反馈结果判断故障类型。
[0033] 例如：采煤机作为负载设备010，左滚筒进行割煤时，正常情况下左滚筒电机能耗会处于经验能耗水平范围内。当割到
岩石时，能耗水平会异常增大，当服务器002监测到采煤机的设备能耗曲线超过经验值时，会与故障专家库进行曲线拟合分析，如与左滚筒电力故障曲线相同，则发送左滚筒电力故障。
[0034] 服务器002通过实时能耗曲线与历史能耗曲线进行同比和环比，对用电设备的能耗健康水平进行评估。具体地，
[0035] 同比分析，即将采煤机的能耗与昨日、上一周某天、上个月某一天的能耗进行对比分析(根据采煤机的使用情况，剔除一些无法纳入对比的数据，例如某一天采煤机未工作，则当天数据无意义，应不
采样当天数据)通过对采煤机能耗进行同比分析，可以得出一条采煤机一天的能耗变化曲线和其变化范围的包络线，采煤机正常工作时其能耗变化趋势应符合其经验能耗变化趋势，并在变化范围内浮动，不应超出其变化范围的包络线。因此，通过采煤机实时能耗曲线与经验能耗包络曲线的对比便可以判断设备的能耗健康水平，在包络线范围内，即认为采煤机能耗健康水平较高；在包络线边界，即认为采煤机能耗水平较低；能耗超出包络线范围，即认为采煤机可能发生某种故障。
[0036] 环比分析，即将采煤机能耗与历史同期的能耗进行对比分析(即去年的今日或前年的今日)。通过对采煤机能耗进行环比分析，可以得到采煤机与历史同期能耗的变化趋势曲线(如整体能耗增加或者整体能耗减少)。结合负载设备的功率因数曲线，可以判断出采煤机供电
质量的情况。如采煤机整体能耗增大，功率因数曲线减小，则说明
电网供电质量较差或采煤机存在故障。
[0037] 本实用新型实施例提供的用电设备能效分析系统通过设置能效分析数据采集分站、服务器和组合开关，组合开关内的第一智能在综合保护器采集负载设备的用电数据，经能效分析数据采集分站采集后上传至服务器，服务器对负载设备的用电数据进行分析，实现对负载设备用电数据的实时监测和趋势判断，并且通过基础数据和保养记录分析负载设备的健康状况，对负载设备的故障做出判断和预警，可以极大地提高负载设备的供电安全，同时，通过实时反馈工作面及负载设备能效状况，可以极大地促进工作面能效水平总体提升，保证设备的正常运转，延长负载设备的工作寿命，降低生产成本。
[0038] 进一步地，用电设备能效分析系统还包括用于将第三预定电压变压为第一预定电压并为组合开关009供电的移动变电站008。
[0039] 在本实施例中，移动变电站008将10KV的电压降压至3300V，组合开关009将3300V降压至负载设备的工作电压，然后给负载设备供电。其中，第一预定电压为3300V，第二预定电压为380V，第三预定电压为10KV。
[0040] 所述移动变电站008与组合开关009电连接，所述移动变电站008内具有第二智能综合保护器。
[0041] 所述第二智能综合保护器具有高压侧和低压侧，所述高压侧用于监测移动变电站008内高压侧的用电数据，所述低压侧用于监测移动变电站008内低压侧的用电数据，所述第二智能综合保护器与能效分析数据采集分站005通信连接。
[0042] 服务器002发送数据采集指令后，能效分析数据采集分站005采集第二智能综合保护器所保存的用电数据。
[0043] 通过采用第二智能综合保护器采集移动变电站008的用电数据，可对移动变电站008进行监测，保证移动变电站008的正常工作。
[0044] 在本实施例中，所述能效分析数据采集分站005上可以设置基于EIP通讯协议的以太网
接口、基于ModBus-RTU协议的485通讯接口和CAN总线通讯接口，采用TCP/IP、ModBus-RTU或CAN总线分别与第一智能综合保护器和第二智能综合保护器连接。
[0045] 较佳地，用电设备能效分析系统还包括用于隔离通信信号的隔离器007，所述用电数据经过隔离器007传输至能效分析数据采集分站005。
[0046] 本实施例中，隔离器007采用矿用本安型隔离器，矿用本安型隔离器通过网线、485通讯线或CAN通讯线与能效分析数据采集分站相连。
[0047] 通过设置隔离器007，可实现通讯信号的隔离，保证工作的安全性。
[0048] 优选地，用电设备能效分析系统还包括环网，所述环网包括至少四台万兆环网交换机004，相邻万兆环网交换机004之间通过光纤连接，所述能效分析数据采集分站005通过所述环网与服务器002通信连接。
[0049] 通过环网传输，可保证数据传输的可靠性。
[0050] 本实施例中，所述能效分析数据采集分站005通过以太网口或者WiFi将用电数据发送至万兆环网交换机004。能效分析数据采集分站005与万兆环网交换机004采用网线或者光纤连接。
[0051] 优选地，用电设备能效分析系统还包括千兆网络交换机003，所述千兆网络交换机003与服务器002通过网线连接，所述千兆网络交换机003与万兆网络交换机004采用光纤连接，以提高数据传输的速率。
[0052] 进一步地，用电设备能效分析系统还包括显示分析结果和报警信息的监测主机001，服务器002将分析结果和报警信息发送至监测主机001，以供工作人员查看。
[0053] 在本实施例中，千兆网络交换机003通过网线与监测主机001连接。
[0054] 服务器002对电力参数和能耗数据进行统计和分析，并将统计和分析结果发送至监测主机001，进行显示。
[0055] 服务器002绘制负载设备010的实时能耗曲线，实时与负载设备010的能耗经验值进行对比，当负载设备010实时能耗超过经验值时，向监测主机001发出报警信息。
[0056] 服务器002通过实时能耗曲线与历史能耗曲线进行同比和环比，对负载设备的能耗健康水平进行评估，并将评估结果发送至监测主机001进行显示。
[0057] 在一个具体实施例中，所述负载设备010包括喷雾泵、
破碎机、转载机、采煤机、刮板输送机、风机、照明系统、乳化泵站等设备中的一种或者多种，该负载设备010主要用于煤矿综采工作面。
[0058] 在本实用新型的一个优选实施例中，监测主机010、服务器002、千兆网络交换机003、万兆网络交换机004、能效分析数据采集分站005、电源箱006、隔离器007、移动变电站
008、组合开关009均采用现有技术中的设备。服务器002的控制逻辑和分析统计逻辑均采用现有的逻辑编程实现。
[0059] 以上，结合具体实施例对本实用新型的技术方案进行了详细介绍，所描述的具体实施例用于帮助理解本实用新型的思想。本领域技术人员在本实用新型具体实施例的基础上做出的推导和变型也属于本实用新型保护范围之内。
