專利名稱：基于用戶主動安全響應(yīng)的空調(diào)智能調(diào)節(jié)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電氣領(lǐng)域，具體而言，涉及一種基于用戶主動安全響應(yīng)的空調(diào)智能調(diào)節(jié)裝置。
背景技術(shù)：
一、需求響應(yīng)需求響應(yīng)是在電力需求側(cè)管理的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的短期負(fù)荷響應(yīng)行為和市場機制，它指用戶在正常的消費方式下，根據(jù)市場電價變化或通過激勵報酬機制降低高峰電力需求或在系統(tǒng)可靠性受到威脅時進(jìn)行反應(yīng)。通過改變其固有用電模式，使批發(fā)電力市場具有價格彈性，從而減少高峰電力負(fù)荷，提高系統(tǒng)的可靠性，降低系統(tǒng)的整體成本，提高市場效率，并防止市場成員操縱市場，使市場參與者規(guī)避系統(tǒng)安全和價格波動的風(fēng)險。此外，利用需求響應(yīng)進(jìn)行移峰，可以減少傳統(tǒng)電力系統(tǒng)運行需要的備用容量，降低維護電網(wǎng)可靠運行的壓力。二、可中斷負(fù)荷電力系統(tǒng)中的部分負(fù)荷對供電可靠性的要求不是太高，在一定的經(jīng)濟補償或賠償條件下，對小概率停電事故可以容忍，如可中斷負(fù)荷(Interruptible Load，IL)。按對用戶的補償方式，可中斷負(fù)荷分為停電前低電價補償和停電后高電價賠償2類。即戶接受停電概率換取的折扣電價補償與在實際停電后按合約賠償。前者對應(yīng)于日常的低代價，且像支付發(fā)電側(cè)備用的容量費那樣，與停電是否實際發(fā)生無關(guān)；而后者則對應(yīng)于小概率的高代價， 且像支付發(fā)電側(cè)備用的電量費那樣，只有在實際停電后才支付。三、空調(diào)負(fù)荷對我國電網(wǎng)的影響隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，各種空調(diào)系統(tǒng)得到了廣泛應(yīng)用。據(jù)測算，我國一些大中城市的空調(diào)負(fù)荷已占到夏季最大負(fù)荷的30%以上，某些地區(qū)甚至已經(jīng)超過了 50%，并且該數(shù)量在未來幾年還將呈現(xiàn)高速增長態(tài)勢。受空調(diào)負(fù)荷影響，各電網(wǎng)夏季用電負(fù)荷迅速增長，峰谷差進(jìn)一步拉大，空調(diào)負(fù)荷的急劇增長已經(jīng)成為夏季電網(wǎng)負(fù)荷特性惡化和電力供需緊缺的重要原因。近年來，對空調(diào)負(fù)荷進(jìn)行的研究結(jié)果較為一致地表明空調(diào)負(fù)荷所占比例增大，其特殊的啟動特性和電壓恢復(fù)特性將會對電網(wǎng)的電壓穩(wěn)定性產(chǎn)生越來越不利的影響。如果系統(tǒng)無功電源不足，則會使電網(wǎng)處于低電壓水平上的無功功率平衡，即通過電壓的降低、負(fù)荷吸收無功功率的減少來彌補無功電源的不足。然而，當(dāng)電壓明顯低于額定值時，空調(diào)負(fù)荷的無功需求隨電壓下降反而有上升，加劇電網(wǎng)的無功供需緊張局面，增加電網(wǎng)發(fā)生電壓崩潰的危險。1987年7月日本東京曾發(fā)生過一次令人震驚的電壓崩潰事故，空調(diào)類負(fù)荷在事故中起很大的負(fù)面作用。因此，必須高度重視空調(diào)負(fù)荷對電網(wǎng)安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟運行的影響，積極利用需求管理、用戶主動安全響應(yīng)等經(jīng)濟、行政和技術(shù)手段，實現(xiàn)空調(diào)負(fù)荷的有效管理。四、用戶主動安全響應(yīng)
為滿足電力系統(tǒng)瞬時供需平衡要求，以往的研究總是從出力側(cè)考慮，根據(jù)電力負(fù)荷變化情況調(diào)整發(fā)電出力和輸變電設(shè)備。作為現(xiàn)有可中斷負(fù)荷及需求響應(yīng)研究的延伸，從負(fù)荷側(cè)出發(fā)，用戶或用電設(shè)備根據(jù)電網(wǎng)實時運行狀況，如電壓、頻率等，結(jié)合電網(wǎng)實時價格信息，主動調(diào)整自己的用電行為，控制自身負(fù)荷投切狀況，進(jìn)行避峰用電或錯峰用電，實現(xiàn)經(jīng)濟用電，協(xié)助維護電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行。通過用戶或用電設(shè)備的主動調(diào)整來提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和經(jīng)濟性，是保證電力系統(tǒng)安全有效穩(wěn)定運行的有效手段之一。為了規(guī)避空調(diào)負(fù)荷對電網(wǎng)的不利影響，本專利基于上述研究成果，發(fā)明一種基于用戶主動安全響應(yīng)的空調(diào)智能調(diào)節(jié)裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在發(fā)明一種基于用戶主動安全響應(yīng)的空調(diào)智能調(diào)節(jié)裝置。該裝置內(nèi)嵌響應(yīng)控制策略表，通過分析實時檢測到的電網(wǎng)頻率及電壓變化，判斷電網(wǎng)實時運行情況，根據(jù)策略表調(diào)整用電功率與參數(shù)。當(dāng)電網(wǎng)頻率或電壓偏移達(dá)到一定響應(yīng)門檻時，以不影響用戶用電體驗為前提，短期(幾秒鐘至幾分鐘)調(diào)整空調(diào)運行參數(shù)，提高電網(wǎng)保持平衡的能力。本發(fā)明分為頻率檢測模塊、電壓檢測模塊、中央處理模塊、響應(yīng)控制模塊。頻率/電壓檢測模塊采用專用頻率/電壓測量芯片，每隔t秒檢測一次電網(wǎng)頻率 /電壓，并將數(shù)據(jù)傳輸?shù)街醒胩幚砟K。中央處理模塊嵌入根據(jù)電網(wǎng)歷史數(shù)據(jù)制定的控制策略表，根據(jù)電網(wǎng)歷史數(shù)據(jù)編寫，分為制冷和制熱兩個模式。每個模式各包含4方面情況下的響應(yīng)控制策略(1)實測的頻率和電壓數(shù)值均低于額定值；(2)實測的頻率和電壓數(shù)值均高于額定值；(3)實測的頻率數(shù)值高于額定值，實測的電壓數(shù)值低于額定值；(4)實測的頻率數(shù)值低于額定值，實測的電壓數(shù)值高于額定值。該策略表將電網(wǎng)頻率偏離其額定值的程度分為m個等級，電壓偏離其額定值的程度分為η個等級，設(shè)置實測頻率與電壓數(shù)值偏離額定值的程度為=Af1 < Af2 <丨< Afm，M1C M2<-< AVn。在不同的響應(yīng)門檻(頻率/電壓偏離額定值的等級)下制定不同的響應(yīng)策略，響應(yīng)控制策略分為(m+n)級。響應(yīng)門檻值設(shè)置同時考慮空調(diào)自身的啟動特性、堵轉(zhuǎn)特性等特有屬性。中央處理模塊接收頻率和電壓檢測模塊傳來的實測數(shù)據(jù)并進(jìn)行綜合分析，然后查詢控制策略表，依據(jù)相應(yīng)策略，調(diào)整用電功率與參數(shù)。調(diào)整參數(shù)包括溫度調(diào)節(jié)的最終值(在當(dāng)前所測室內(nèi)溫度的基礎(chǔ)上提高或降低T度)及其持續(xù)時間長度。響應(yīng)控制模塊接收到中央處理模塊發(fā)出的響應(yīng)信號之后，通過紅外學(xué)習(xí)模塊發(fā)出參數(shù)調(diào)整命令，同時終止頻率和電壓檢測模塊的檢測過程。在達(dá)到預(yù)設(shè)的響應(yīng)動作時間后， 終止響應(yīng)過程，由響應(yīng)控制模塊發(fā)出響應(yīng)終止信號，中央處理模塊接到信號后恢復(fù)頻率/ 電壓檢測模塊的正常運行。由于可調(diào)參數(shù)的調(diào)節(jié)范圍小，因此可以實現(xiàn)在不影響用戶用電體驗的情況下，短期調(diào)整負(fù)荷，以提高電網(wǎng)保持平衡的能力。此外，本發(fā)明的人機交互界面在進(jìn)行空調(diào)負(fù)荷短時調(diào)整時可以同步顯示當(dāng)前空調(diào)設(shè)定溫度、室溫等實時狀態(tài)參數(shù)，供用戶查詢。


圖1示出了本發(fā)明基于用戶主動安全響應(yīng)的空調(diào)智能調(diào)節(jié)裝置的功能結(jié)構(gòu)框4
圖2示出了本發(fā)明基于用戶主動安全響應(yīng)的空調(diào)智能調(diào)節(jié)裝置的響應(yīng)原理圖。圖3示出了本發(fā)明基于用戶主動安全響應(yīng)的空調(diào)智能調(diào)節(jié)裝置的控制策略表示例。
具體實施例方式本發(fā)明通過專用頻率/電壓檢測芯片檢測電網(wǎng)實時頻率和電壓，根據(jù)實測數(shù)據(jù)， 分析電網(wǎng)實時運行狀態(tài)，查詢控制策略表，依據(jù)相應(yīng)的控制策略，發(fā)出響應(yīng)信號，自主執(zhí)行響應(yīng)指令。如圖1所示本發(fā)明基于用戶主動安全響應(yīng)的空調(diào)智能調(diào)節(jié)裝置通過頻率/電壓檢測模塊從交流電網(wǎng)取得電網(wǎng)實時頻率、電壓信息，然后將數(shù)據(jù)傳送入中央處理器進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。根據(jù)分析結(jié)果，查詢控制策略表。然后根據(jù)相應(yīng)的策略向控制模塊發(fā)出響應(yīng)動作信號，控制模塊在接到命令后動作，完成響應(yīng)過程。在響應(yīng)動作期間，頻率和電壓檢測模塊停止檢測。在達(dá)到預(yù)設(shè)的響應(yīng)動作時間后，終止響應(yīng)過程，響應(yīng)控制模塊向中央處理模塊發(fā)出響應(yīng)終止信號，恢復(fù)頻率/電壓檢測模塊的正常運行。人機交互界面在進(jìn)行空調(diào)負(fù)荷短時調(diào)整的同時可實時顯示當(dāng)前空調(diào)設(shè)定溫度、室溫等實時狀態(tài)參數(shù)，供用戶查詢。如圖2所示本發(fā)明基于用戶主動安全響應(yīng)的空調(diào)智能調(diào)節(jié)裝置同時檢測電網(wǎng)實時頻率和電壓，并將之與正常值進(jìn)行比較，計算其偏移量。如果偏移量超出正常范圍，立即查詢控制策略表，得到當(dāng)前頻率或電壓狀態(tài)下的響應(yīng)策略，發(fā)出響應(yīng)信號，執(zhí)行響應(yīng)動作。 策略中可調(diào)節(jié)參數(shù)包括空調(diào)溫度調(diào)整量和調(diào)節(jié)持續(xù)時間長度。如圖3所示本發(fā)明基于用戶主動安全響應(yīng)的空調(diào)智能調(diào)節(jié)裝置以編程方式將策略表寫入中央處理器的芯片，對于不同的頻率電壓偏離值進(jìn)行程序化選擇。以制冷模式下實測的頻率和電壓數(shù)值均低于額定值時應(yīng)采取的策略為例，說明如下調(diào)整參數(shù)設(shè)置溫度調(diào)整量Th(_2°C< Th< 2°C，h = 1,2-, k)；調(diào)節(jié)持續(xù)時間長度 th(0 < th < 5min，h = 1，2，...，k)。策略Ptl 頻率的偏離等級為Af1，電壓的偏離等級為AV1時，默認(rèn)電網(wǎng)正常運行， 參數(shù)調(diào)整值為0，裝置不響應(yīng)。策略P1 頻率的偏離等級為Af1，電壓的偏離等級為AV2 ；或頻率的偏離等級為 Af2，電壓的偏離等級為AV1時，空調(diào)溫度參數(shù)上調(diào)為T1,調(diào)節(jié)持續(xù)時間長度為、。策略P2 頻率的偏離等級為Af2，電壓的偏離等級為AV2 ；或頻率的偏離等級為 Af1，電壓的偏離等級為AV3 ；或頻率的偏離等級為Af3，電壓的偏離等級為AV1時，空調(diào)溫度參數(shù)上調(diào)T2，調(diào)節(jié)持續(xù)時間為t2。以此類推，可得在不同偏離等級下的空調(diào)溫度調(diào)整策略。策略的最高級為Prt級， 可短時(5分鐘左右)令空調(diào)停止工作。不同的溫度調(diào)整策略對應(yīng)不同的響應(yīng)信號，將該響應(yīng)信號發(fā)送給響應(yīng)控制模塊， 從而執(zhí)行響應(yīng)指令。
權(quán)利要求
1.一種基于用戶主動安全響應(yīng)的空調(diào)智能調(diào)節(jié)裝置，其特征在于該裝置內(nèi)嵌根據(jù)電網(wǎng)歷史數(shù)據(jù)制定的響應(yīng)控制策略表，可實時檢測電網(wǎng)頻率及電壓的變化，判斷電網(wǎng)實時運行情況，根據(jù)策略表調(diào)整用電功率與參數(shù)；當(dāng)電網(wǎng)頻率或電壓偏移達(dá)到一定響應(yīng)門檻時，以不影響用戶用電體驗為前提，以保護用電設(shè)備和協(xié)助電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行為目標(biāo)，短期(幾秒鐘至幾分鐘)調(diào)整空調(diào)運行參數(shù)，調(diào)整一定時間后自動恢復(fù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于用戶主動安全響應(yīng)的空調(diào)智能調(diào)節(jié)裝置，其特征在于 裝置分為頻率檢測模塊，電壓檢測模塊，中央處理模塊和響應(yīng)控制模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于用戶主動安全響應(yīng)的空調(diào)智能調(diào)節(jié)裝置，其特征在于 頻率檢測模塊和電壓檢測模塊每隔t秒(兩個模塊的檢測時間可分別設(shè)置，時間可調(diào)或固定)檢測一次電網(wǎng)頻率和電壓，并將檢測數(shù)據(jù)及時傳送到中央處理模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于用戶主動安全響應(yīng)的空調(diào)智能調(diào)節(jié)裝置，其特征在于 中央處理模塊嵌入根據(jù)電網(wǎng)歷史數(shù)據(jù)制定的控制策略表，根據(jù)電網(wǎng)歷史數(shù)據(jù)編寫，分為制冷和制熱兩個模式；每個模式各包含4方面情況下的響應(yīng)控制策略(1)實測的頻率和電壓數(shù)值均低于額定值；(2)實測的頻率和電壓數(shù)值均高于額定值；(3)實測的頻率數(shù)值高于額定值，實測的電壓數(shù)值低于額定值；(4)實測的頻率數(shù)值低于額定值，實測的電壓數(shù)值高于額定值。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于用戶主動安全響應(yīng)的空調(diào)智能調(diào)節(jié)裝置，其特征在于 中央處理模塊中嵌入的控制策略表將電網(wǎng)頻率偏離其額定值的程度分為m個等級，電壓偏離其額定值的程度分為η個等級，設(shè)置實測頻率與電壓數(shù)值偏離額定值的程度為；該策略表在不同的響應(yīng)門檻(頻率/電壓偏離額定值的等級)下制定不同的響應(yīng)策略，響應(yīng)控制策略分為(m+n)級?？照{(diào)設(shè)定的目標(biāo)溫度的可調(diào)范圍為0 士2度；響應(yīng)持續(xù)時間的可調(diào)范圍為0 5分鐘。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于用戶主動安全響應(yīng)的空調(diào)智能調(diào)節(jié)裝置，其特征在于 中央處理模塊根據(jù)電網(wǎng)實時頻率和電壓數(shù)據(jù)，查詢策略表確定空調(diào)智能調(diào)節(jié)裝置響應(yīng)策略，在不同的響應(yīng)門檻下，根據(jù)策略表調(diào)整用電功率與參數(shù)，發(fā)出響應(yīng)信號。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于用戶主動安全響應(yīng)的空調(diào)智能調(diào)節(jié)裝置，其特征在于 響應(yīng)控制模塊接收到中央處理模塊發(fā)出的響應(yīng)信號之后，將通過紅外學(xué)習(xí)模塊發(fā)出參數(shù)調(diào)整命令，同時終止頻率和電壓檢測模塊的檢測過程；在達(dá)到預(yù)設(shè)的響應(yīng)動作時間后，由響應(yīng)控制模塊發(fā)出響應(yīng)終止信號，中央處理模塊接到該終止信號后恢復(fù)頻率/電壓檢測模塊的正常運行。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種基于用戶主動安全響應(yīng)的空調(diào)智能調(diào)節(jié)裝置。該裝置包括頻率檢測模塊、電壓檢測模塊、中央處理模塊、響應(yīng)控制模塊。所述頻率/電壓檢測模塊采用專用頻率/電壓測量芯片對電網(wǎng)頻率及電壓進(jìn)行實時測量。所述中央處理模塊內(nèi)嵌根據(jù)電網(wǎng)歷史數(shù)據(jù)制定的控制策略表，通過分析實測電網(wǎng)頻率/電壓數(shù)據(jù)，判斷電網(wǎng)實時運行情況，查詢控制策略表，根據(jù)策略表調(diào)整用電功率與參數(shù)，發(fā)出響應(yīng)信號。所述響應(yīng)控制模塊接收響應(yīng)信號后發(fā)出響應(yīng)指令，短期(幾秒鐘至幾分鐘)調(diào)整空調(diào)運行參數(shù)。該裝置以不影響用戶用電體驗為前提，實現(xiàn)負(fù)荷的主動安全響應(yīng)，提高電網(wǎng)保持安全穩(wěn)定運行的能力。
文檔編號F24F11/00GK102486330SQ20101057160
公開日2012年6月6日 申請日期2010年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月3日
發(fā)明者曹一家, 曹小明, 薛晨, 黎燦兵 申請人:湖南大學(xué)