一種具有直接負(fù)荷控制功能的負(fù)控電能表及其控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種具有直接負(fù)荷控制功能的負(fù)控電能表及其控制方法，包括電源、電源分別連接直接負(fù)荷控制出口和模擬量采集模塊，模擬量采集模塊依次連接計(jì)量模塊和主控系統(tǒng)，主控系統(tǒng)分別連接存儲(chǔ)控制模塊、通信模塊、人機(jī)交互模塊和直接負(fù)荷控制出口，通信模塊與調(diào)度部門能量管理中心相連；直接負(fù)荷控制出口由控制各種用電設(shè)備的繼電器組成，繼電器的開斷由主控系統(tǒng)控制；本發(fā)明以在不影響用戶使用體驗(yàn)的前提下實(shí)現(xiàn)削減負(fù)荷的目的，實(shí)現(xiàn)對(duì)部分帶有儲(chǔ)能功能的可短時(shí)中斷供電而不影響用戶體驗(yàn)的用電設(shè)備的循環(huán)控制；經(jīng)過實(shí)際測(cè)試使用，除能將準(zhǔn)確地能耗數(shù)據(jù)反饋給電能供應(yīng)商及用戶，還能靈敏地完成直接負(fù)荷控制的指令，實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)荷的控制。
【專利說明】
-種具有直接負(fù)荷控制功能的負(fù)控電能表及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于電力負(fù)荷控制與計(jì)量技術(shù)領(lǐng)域，特別設(shè)及一種具有直接負(fù)荷控制功能 的負(fù)控電能表及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 直接負(fù)荷控制是一種簡(jiǎn)單和實(shí)用的需求管理手段，其是指在系統(tǒng)高峰時(shí)段由直接 負(fù)荷控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)通過遠(yuǎn)端控制裝置循環(huán)控制用戶具有儲(chǔ)能功能的用電設(shè)備，W在不影響 用戶的使用體驗(yàn)的前提下實(shí)現(xiàn)削減負(fù)荷的目的。智能電表除了常用的電度計(jì)量外，還應(yīng)具 有配電網(wǎng)的運(yùn)行控制的功能。隨著智能家居的不斷發(fā)展，通過電表實(shí)現(xiàn)負(fù)荷的遠(yuǎn)程控制及 用戶控制已成為技術(shù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。具有直接負(fù)荷控制功能的負(fù)控電能表，可有效地提 高能源供應(yīng)商和最終用戶能源效率的潛力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 發(fā)明目的：本發(fā)明提供一種具有直接負(fù)荷控制功能的負(fù)控電能表及其控制方法， W解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題。
[0004] 技術(shù)方案:為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：
[0005] -種具有直接負(fù)荷控制功能的負(fù)控電能表，包括電源、所述電源分別連接直接負(fù) 荷控制出口和模擬量采集模塊，所述模擬量采集模塊依次連接計(jì)量模塊和主控系統(tǒng)，所述 主控系統(tǒng)分別連接存儲(chǔ)控制模塊、通信模塊、人機(jī)交互模塊和直接負(fù)荷控制出口，所述通信 模塊與調(diào)度部口能量管理中屯、相連;所述直接負(fù)荷控制出口和計(jì)量模塊與用電設(shè)備相連； 所述直接負(fù)荷控制出口由控制各種用電設(shè)備的繼電器組成，繼電器的開斷由主控系統(tǒng)控 審IJ。主控系統(tǒng)輸出的結(jié)果通過控制直接負(fù)荷控制出口的相應(yīng)繼電器達(dá)到直接負(fù)荷控制的目 的。
[0006] 所述直接負(fù)荷控制出口根據(jù)用電設(shè)備是否具有儲(chǔ)能功能，將輸出接口分為兩路， 其中一路用來控制具有儲(chǔ)能功能用電設(shè)備的工作狀態(tài)。所述負(fù)荷控制通過周期性的關(guān)斷用 戶具有儲(chǔ)能功能的用電設(shè)備，在不影響用戶體驗(yàn)的前提下達(dá)到直接負(fù)荷控制的目的。
[0007] 所述人機(jī)交互模塊包括顯示屏和控制按鍵。
[000引所述存儲(chǔ)控制模塊為RAM存儲(chǔ)器，主要存儲(chǔ)負(fù)荷控制過程中的臨時(shí)數(shù)據(jù)，比如說直 接負(fù)荷控制出口中每一個(gè)繼電器的狀態(tài)及歷史狀態(tài)數(shù)據(jù)，調(diào)度下放的控制信號(hào)及歷史控制 信號(hào)。
[0009] 所述通信模塊包括JTAG接口、GPRS通信和串口通信，接收直接負(fù)荷控制的命令。通 信模塊主要分為S部分，一個(gè)是主控系統(tǒng)的調(diào)試通信JTAG，一個(gè)GPRS通信用于接收直接負(fù) 荷控制的命令。
[0010] 所述GWS通信使用公共通信網(wǎng)絡(luò)。
[0011] 所述計(jì)量模塊的忍片型號(hào)為ADE7878，精度高。
[0012] -種具有直接負(fù)荷控制功能的負(fù)控電能表的控制方法，通過周期性的關(guān)斷具有儲(chǔ) 能功能的用電設(shè)備，具體包括W下步驟：
[0013] 步驟一、確定輪控一個(gè)周期的時(shí)間為t，即在時(shí)間t的時(shí)間段，參與直接負(fù)荷控制容 量的所有具有儲(chǔ)能功能用電設(shè)備均參與一次負(fù)控操作，繼續(xù)下一個(gè)周期的輪控；
[0014] 步驟二、將可控總?cè)萘糠譃閚組，每組具有儲(chǔ)能功能用電設(shè)備在一個(gè)周期內(nèi)需要輪 巧關(guān)停的時(shí)間為T，則T = t/n小時(shí)；
[0015] 步驟S、通過直接負(fù)荷控制出口有序的控制用戶中具有儲(chǔ)能功能用電設(shè)備，達(dá)到 負(fù)荷控制的目的。
[0016] 有益效果:與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有W下有益效果：
[0017] 本發(fā)明W在不影響用戶使用體驗(yàn)的前提下實(shí)現(xiàn)削減負(fù)荷的目的，實(shí)現(xiàn)對(duì)部分帶有 儲(chǔ)能功能的可短時(shí)中斷供電而不影響用戶體驗(yàn)的用電設(shè)備的循環(huán)控制。該智能電表經(jīng)過實(shí) 際測(cè)試使用，除能將準(zhǔn)確地能耗數(shù)據(jù)反饋給電能供應(yīng)商及用戶，還能靈敏地完成直接負(fù)荷 控制的指令，實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)荷的控制。該電表的推廣使用不僅能產(chǎn)生直接的節(jié)能效果，還有助于 大電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)削峰填谷的需求側(cè)管理。
【附圖說明】
[0018] 圖1是本發(fā)明的模塊框圖；
[0019]圖視本發(fā)明控制方法的時(shí)間示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作更進(jìn)一步的說明。
[0021] 如圖1所示，一種具有直接負(fù)荷控制功能的負(fù)控電能表，包括電源、所述電源分別 連接直接負(fù)荷控制出口和模擬量采集模塊，所述模擬量采集模塊依次連接計(jì)量模塊和主控 系統(tǒng)，所述主控系統(tǒng)分別連接存儲(chǔ)控制模塊、通信模塊、人機(jī)交互模塊和直接負(fù)荷控制出 口，所述通信模塊與調(diào)度部口能量管理中屯、相連;所述直接負(fù)荷控制出口和計(jì)量模塊與用 電設(shè)備相連;所述直接負(fù)荷控制出口由控制各種用電設(shè)備的繼電器組成，繼電器的開斷由 主控系統(tǒng)控制。主控系統(tǒng)輸出的結(jié)果通過控制直接負(fù)荷控制出口的相應(yīng)繼電器達(dá)到直接負(fù) 荷控制的目的。
[0022] 所述直接負(fù)荷控制出口根據(jù)用電設(shè)備是否具有儲(chǔ)能功能，將輸出接口分為兩路， 其中一路用來控制具有儲(chǔ)能功能用電設(shè)備的工作狀態(tài)。所述負(fù)荷控制通過周期性的關(guān)斷用 戶具有儲(chǔ)能功能的用電設(shè)備，在不影響用戶體驗(yàn)的前提下達(dá)到直接負(fù)荷控制的目的。
[0023] 所述人機(jī)交互模塊包括顯示屏和控制按鍵。
[0024] 所述存儲(chǔ)控制模塊為RAM存儲(chǔ)器，主要存儲(chǔ)負(fù)荷控制過程中的臨時(shí)數(shù)據(jù)，比如說直 接負(fù)荷控制出口中每一個(gè)繼電器的狀態(tài)及歷史狀態(tài)數(shù)據(jù)，調(diào)度下放的控制信號(hào)及歷史控制 信號(hào)。
[0025] 所述通信模塊包括JTAG接口、GPRS通信和串口通信，接收直接負(fù)荷控制的命令。通 信模塊主要分為S部分，一個(gè)是主控系統(tǒng)的調(diào)試通信JTAG，一個(gè)GPRS通信用于接收直接負(fù) 荷控制的命令。
[00%]所述GWS通信使用公共通信網(wǎng)絡(luò)。
[0027]所述計(jì)量模塊的忍片型號(hào)為ADE7878,精度高。
[0028] -種具有直接負(fù)荷控制功能的負(fù)控電能表的控制方法，通過周期性的關(guān)斷具有儲(chǔ) 能功能的用電設(shè)備，具體包括W下步驟：
[0029] 步驟一、確定輪控一個(gè)周期的時(shí)間為t，即在時(shí)間t的時(shí)間段，參與直接負(fù)荷控制容 量的所有具有儲(chǔ)能功能用電設(shè)備均參與一次負(fù)控操作，繼續(xù)下一個(gè)周期的輪控；
[0030] 步驟二、將可控總?cè)萘糠譃閚組，每組具有儲(chǔ)能功能用電設(shè)備在一個(gè)周期內(nèi)需要輪 巧關(guān)停的時(shí)間為T，則T = t/n小時(shí)；
[0031] 步驟S、通過直接負(fù)荷控制出口有序的控制用戶中具有儲(chǔ)能功能用電設(shè)備，達(dá)到 負(fù)荷控制的目的。
[00創(chuàng)實(shí)施例
[0033] 如圖2所示，周期性控制的負(fù)荷主要對(duì)象為具有儲(chǔ)能功能的用電設(shè)備，例如電冰 箱、電熱水器等。通過對(duì)具有儲(chǔ)能功能的用電設(shè)備的調(diào)查分析，在一小時(shí)用電高峰時(shí)間段 內(nèi)，如果負(fù)荷控制時(shí)間設(shè)置10~15分鐘，則不影響儲(chǔ)能設(shè)備的工作目的，不影響用戶的體 驗(yàn)。
[0034] 本發(fā)明具有直接負(fù)荷控制功能的負(fù)控電能表的控制方法，首先將可控總?cè)萘糠譃?n組，每組儲(chǔ)能負(fù)荷在一個(gè)周期內(nèi)需要輪控關(guān)停的時(shí)間為T，則T = l/n小時(shí)。
[0035] 圖2中W-天中19:00~21:00之間用電高峰時(shí)間段為例，將可控總?cè)萘考淳哂袃?chǔ) 能功能的用電設(shè)備分為6組，則處于"開趕'狀態(tài)(虛線框)與"關(guān)停"狀態(tài)(實(shí)線框)單元格的 時(shí)間T為lOmin。由此可知，每組具有儲(chǔ)能功能的用電設(shè)備在每個(gè)周期中有IOmin的時(shí)間處于 關(guān)停狀態(tài)，而又能保證每組具有儲(chǔ)能功能的用電設(shè)備在前后2個(gè)周期之間的關(guān)停時(shí)間間隔 都為1小時(shí)，保證了每組具有儲(chǔ)能功能的用電設(shè)備在兩次關(guān)停之間能夠有充足的"充能"時(shí) 間。如其中一組具有儲(chǔ)能功能的用電設(shè)備為電冰箱，一組具有儲(chǔ)能功能的用電設(shè)備為電熱 水器，剩余4組為其它具有儲(chǔ)能功能的用電設(shè)備，第一周期為19:00~20:00,第二周期為20: 00~21:00,其中19:00~19:10和20:00~20:10電冰箱關(guān)停，兩次關(guān)停之間有一個(gè)小時(shí)的 "充能"時(shí)間，保證用戶的電冰箱能夠正常使用;其中19:10~19: 20和20:10~20: 20電熱水 器關(guān)停，兩次關(guān)停之間有一個(gè)小時(shí)的"充能"時(shí)間，保證用戶的電熱水器能夠正常使用。
[0036] 本發(fā)明調(diào)度部口能量管理中屯、通過的通信模塊的JTAG接口調(diào)試，在一天中10:00 ~12:00和19:00~21:00的兩個(gè)用電高峰時(shí)段分別向電表發(fā)送300條控制命令，測(cè)試發(fā)送信 息到動(dòng)作跳閩的通信延時(shí)，結(jié)果如表1所示。根據(jù)表1數(shù)據(jù)可得，控制信號(hào)發(fā)送到執(zhí)行平均時(shí) 間在5秒左右，相對(duì)于控制周期的IOmin可W忽略不計(jì)。所W，電表控制信號(hào)的通信延時(shí)可W 滿足直接負(fù)荷控制的要求。
[0037] 表 1
[00；3 引
[0039]表2所示是對(duì)電表精度的測(cè)試數(shù)據(jù)。根據(jù)表2的功率相對(duì)誤差可W看出，最大相對(duì)
[0041] 誤差為0.18%，顯然比0.5%小的多，說明該電表能到達(dá)到比較高的精度，符合國家的標(biāo)準(zhǔn)。[0040] 表 2
[0042]
[0043] W上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出：對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可W做出若干改進(jìn)和潤飾，運(yùn)些改進(jìn)和潤飾也應(yīng) 視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種具有直接負(fù)荷控制功能的負(fù)控電能表，其特征在于:包括電源、所述電源分別連 接直接負(fù)荷控制出口和模擬量采集模塊，所述模擬量采集模塊依次連接計(jì)量模塊和主控系 統(tǒng)，所述主控系統(tǒng)分別連接存儲(chǔ)控制模塊、通信模塊、人機(jī)交互模塊和直接負(fù)荷控制出口， 所述通信模塊與調(diào)度部門能量管理中心相連;所述直接負(fù)荷控制出口和計(jì)量模塊與用電設(shè) 備相連;所述直接負(fù)荷控制出口由控制各種用電設(shè)備的繼電器組成，繼電器的開斷由主控 系統(tǒng)控制。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有直接負(fù)荷控制功能的負(fù)控電能表，其特征在于:所述直接 負(fù)荷控制出口根據(jù)用電設(shè)備是否具有儲(chǔ)能功能，將輸出接口分為兩路，其中一路用來控制 具有儲(chǔ)能功能用電設(shè)備的工作狀態(tài)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有直接負(fù)荷控制功能的負(fù)控電能表，其特征在于:所述人機(jī) 交互模塊包括顯示屏和控制按鍵。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有直接負(fù)荷控制功能的負(fù)控電能表，其特征在于:所述存儲(chǔ) 控制模塊為RAM存儲(chǔ)器。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有直接負(fù)荷控制功能的負(fù)控電能表，其特征在于:所述通信 模塊包括JTAG接口、GPRS通信和串口通信。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的具有直接負(fù)荷控制功能的負(fù)控電能表，其特征在于:所述GRPS 通信使用公共通信網(wǎng)絡(luò)。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有直接負(fù)荷控制功能的負(fù)控電能表，其特征在于:所述計(jì)量 模塊的芯片型號(hào)為ADE7878。8. 根據(jù)權(quán)利要求1-7任一所述的具有直接負(fù)荷控制功能的負(fù)控電能表的控制方法，其 特征在于，通過周期性的關(guān)斷具有儲(chǔ)能功能的用電設(shè)備，具體包括以下步驟： 步驟一、確定輪控一個(gè)周期的時(shí)間為t，即在時(shí)間t的時(shí)間段，參與直接負(fù)荷控制容量的 所有具有儲(chǔ)能功能用電設(shè)備均參與一次負(fù)控操作，繼續(xù)下一個(gè)周期的輪控； 步驟二、將可控總?cè)萘糠譃棣墙M，每組具有儲(chǔ)能功能用電設(shè)備在一個(gè)周期內(nèi)需要輪控關(guān) 停的時(shí)間為τ，則τ = ?/η小時(shí)； 步驟三、通過直接負(fù)荷控制出口有序的控制用戶中具有儲(chǔ)能功能用電設(shè)備，達(dá)到負(fù)荷 控制的目的。
【文檔編號(hào)】G01R22/06GK105954581SQ201610488295
【公開日】2016年9月21日
【申請(qǐng)日】2016年6月28日
【發(fā)明人】陳昊, 朱凱, 張釗, 張建忠, 王深哲, 戴德嵩
【申請(qǐng)人】國網(wǎng)江蘇省電力公司檢修分公司, 國網(wǎng)江蘇省電力公司, 國家電網(wǎng)公司