本發(fā)明涉及電力網(wǎng)中的電網(wǎng)頻率的控制。

背景技術(shù)：

自20世紀(jì)中葉全球范圍內(nèi)的大型電力網(wǎng)的交流(AC)電的頻率的標(biāo)準(zhǔn)化以來，電力消費(fèi)者已能夠享受一致且可靠的電力服務(wù)，從而確保電器設(shè)備的安全和可重復(fù)使用。例如，在英聯(lián)邦，將標(biāo)準(zhǔn)化的標(biāo)稱電網(wǎng)頻率設(shè)定為50Hz。為提高電網(wǎng)頻率的可靠性，電網(wǎng)運(yùn)營商提供圍繞標(biāo)稱電網(wǎng)頻率的頻率范圍，在該標(biāo)稱頻率外，它們會向服務(wù)供應(yīng)商或消費(fèi)者確保電網(wǎng)頻率不會偏離。例如，使用50Hz的標(biāo)稱英聯(lián)邦電網(wǎng)頻率，電網(wǎng)運(yùn)營商可定如下目標(biāo)：電網(wǎng)頻率不應(yīng)超出50±0.5Hz(或標(biāo)稱頻率的±1％)的范圍之外。

電網(wǎng)頻率主要依賴于由附接于電網(wǎng)的電力發(fā)電機(jī)所產(chǎn)生的電的頻率。大容量發(fā)電機(jī)可(例如)由并入在線圈內(nèi)旋轉(zhuǎn)的磁極的從動塊體組成。該塊體例如可由作用在渦輪機(jī)上的蒸汽驅(qū)動，其中，蒸汽例如通過燃燒化石燃料而產(chǎn)生?？紤]到與發(fā)電機(jī)相關(guān)聯(lián)的磁極的數(shù)量，所產(chǎn)生的電的頻率與發(fā)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度成比例。例如，具有以1000RPM旋轉(zhuǎn)的6個磁極的發(fā)電機(jī)將產(chǎn)生頻率為50Hz的電。在發(fā)電的其它示例中，例如生成直流(DC)電的那些，諸如太陽能板，可采用逆變器以向電網(wǎng)提供某一頻率，例如標(biāo)稱電網(wǎng)頻率的交流電。

在電力的供應(yīng)和消耗是平衡的電網(wǎng)中，發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速例如可以被設(shè)置為精確地產(chǎn)生具有標(biāo)稱電網(wǎng)頻率的電網(wǎng)頻率。然而，如果電力平衡發(fā)生變化，例如需求突然增加，則響應(yīng)于此變化，例如用于渦輪機(jī)的給定驅(qū)動的發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速可減小。因此，所生成的電力的頻率可下降，并因此電網(wǎng)頻率可下降。這種情況可通過向發(fā)電機(jī)的渦輪機(jī)施加更大驅(qū)動來矯正，但是這會花費(fèi)相當(dāng)多的時間，或在發(fā)電機(jī)以全容量工作的情況下不可行。例如，在電站或互連器突然從電網(wǎng)斷開時，也會出現(xiàn)突然的電力不平衡。在電力需求突然減少的情況下，發(fā)電機(jī)可降低其電力輸出以便使電網(wǎng)頻率相應(yīng)返回到標(biāo)稱頻率。同樣地，由于需求減少或(例如)如果當(dāng)損失互連器時該互連器正從電網(wǎng)輸出電力，這兩種情況影響電力平衡，可能存在發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速增加并因此致使所產(chǎn)生的電的頻率及因此電網(wǎng)頻率增大。

解決非期望的頻率變化的現(xiàn)有方法是以降低的容量運(yùn)行發(fā)電機(jī)，例如，發(fā)電機(jī)的電力輸出可被設(shè)置在發(fā)電機(jī)的總輸出容量的95％。例如，如果電力平衡存在變化，從而產(chǎn)生電網(wǎng)頻率的變化，這些發(fā)電機(jī)可以通過在幾秒或數(shù)十秒內(nèi)相應(yīng)地提供增加或減少的電力輸出來作出響應(yīng)。

然而，在預(yù)期的可能相對少見的事件中，以降低的電力輸出電平運(yùn)行發(fā)電機(jī)組是不經(jīng)濟(jì)的。此外，發(fā)電機(jī)能夠依其提供響應(yīng)的速度可能不足以將電網(wǎng)頻率保持在指定的范圍內(nèi)，例如針對特別突然的事件、針對涉及特別大的頻率變化的事件或針對發(fā)生在相對小的電網(wǎng)(諸如與島國諸如英聯(lián)邦或新西蘭相關(guān)聯(lián)的小電網(wǎng))中的事件。突然變化后約第一秒內(nèi)所提供的響應(yīng)可對減少與電網(wǎng)頻率從標(biāo)稱值的偏差相關(guān)聯(lián)的負(fù)面效果(例如損壞大型電機(jī))具有最大的影響。

解決電網(wǎng)頻率的變化的另外方法是布置裝置(諸如用戶設(shè)備)來監(jiān)測在他們的位置處的電網(wǎng)頻率并根據(jù)預(yù)定的標(biāo)準(zhǔn)對電網(wǎng)頻率的變化做出反應(yīng)。例如，響應(yīng)于頻率突然下降，可減少電力的消耗以便抵消此類變化。WO2011085477A1提供此方法的示例。然而，這些方法是不靈活的，因為它們局限于對電力平衡的局部變化產(chǎn)生局部響應(yīng)。此外，大量局部實施響應(yīng)提供的集體響應(yīng)是不確定的，并可能(例如)導(dǎo)致集體過度響應(yīng)。

本文所述的本發(fā)明的實施例的目標(biāo)是至少減緩現(xiàn)有技術(shù)中的一個或多個問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供一種用于電力網(wǎng)中的控制系統(tǒng)，電根據(jù)電網(wǎng)頻率而在電網(wǎng)中流動，其中，電力網(wǎng)連接至分布式的多個電力單元中的一個或多個，電力單元均布置成消耗來自電力網(wǎng)的電力和/或向電力網(wǎng)提供電力，使得所述電力單元提供和/或消耗的電力的變化導(dǎo)致該電力網(wǎng)中的電力流的變化，從而改變該電力單元對電網(wǎng)頻率的貢獻(xiàn)，該控制系統(tǒng)包括：

處理裝置；以及

通信裝置，

其中，該處理裝置被配置成：

監(jiān)測該電力網(wǎng)中的一個或多個預(yù)定義位置處的電網(wǎng)頻率；

確定已滿足與該監(jiān)測頻率相關(guān)的一個或多個條件；

基于該確定而開啟控制時間段，將在該控制時間段期間控制在一個或多個預(yù)定義位置中的一個或多個處的電網(wǎng)頻率；

基于該監(jiān)測，確定與在所述控制時間段期間的電網(wǎng)頻率變動相關(guān)的一個或多個變動特性；

經(jīng)由通信裝置向分布式多個電力單元中的第一多個電力單元發(fā)送控制指令，該控制指令包括用于控制至和/或來自第一多個電力單元中的各者的電力流以便控制該監(jiān)測頻率的指令，其中，該控制指令基于下列各項生成：

與分布式多個電力單元相關(guān)的配置文件信息，該配置文件信息包含與第一多個電力單元的一個或多個電力消耗和/或提供特性相關(guān)的信息；以及

所確定的一個或多個變動特性，

使得第一多個電力單元在所述時間段期間向電網(wǎng)頻率提供時變貢獻(xiàn)(time-varying contribution)。

在一些實施例中，第一多個電力單元基于配置文件信息從分布式多個電力單元選擇出。

在一些實施例中，響應(yīng)于已滿足與監(jiān)測頻率相關(guān)的一個或多個條件的確定，選擇待包含在第一多個電力單元中的電力單元。

在一些實施例中，控制系統(tǒng)相應(yīng)地包括存儲配置文件信息的數(shù)據(jù)存儲器。

在一些實施例中，數(shù)據(jù)存儲器被配置成存儲與一組或多組電力單元的一個或多個電力消耗和/或提供特性相關(guān)的配置文件信息，其中，組由第一多個分布式的電力單元中的至少一些電力單元形成。

在一些實施例中，一組或多組電力單元由具有共同或類似電力等級、響應(yīng)時間特性、電網(wǎng)位置和/或地理位置中的一個或多個的電力單元組成。

在一些實施例中，一個或多個電力消耗和/或提供特性與提供容量、消耗容量、特性響應(yīng)時間、特性響應(yīng)函數(shù)、提供或消耗狀態(tài)以及可用狀態(tài)中的一個或多個相關(guān)。

在一些實施例中，控制系統(tǒng)包括用于執(zhí)行與電網(wǎng)頻率相關(guān)的一個或多個測量的一個或多個測量裝置，并且其中，所確定的一個或多個變動特性從一個或多個測量中導(dǎo)出。

在一些實施例中，控制系統(tǒng)被配置成從一個或多個遠(yuǎn)端測量裝置接收已滿足與監(jiān)測頻率相關(guān)的一個或多個條件的一個或多個指示，并且已滿足與監(jiān)測頻率相關(guān)的一個或多個條件的確定至少部分基于該條件。

在一些實施例中，已滿足一個或多個條件的確定包括：將與監(jiān)測頻率相關(guān)聯(lián)的一個或多個值和一個或多個閾值比較。

在一些實施例中，該確定包括評估一個或多個值是否位于一個或多個范圍內(nèi)，其中，一個或多個范圍中的各個范圍被定義為位于該閾值中的兩個閾值之間，并且其中，在一個或多個值中的一個或多個位于該一個或多個范圍中的一個或多個之外時，滿足該一個或多個條件。

在一些實施例中，一個或多個值之一與電網(wǎng)頻率的預(yù)測值相關(guān)。

在一些實施例中，預(yù)測值基于預(yù)測過程生成，該過程包括：

定義與監(jiān)測頻率相關(guān)聯(lián)的一系列值，并

基于與監(jiān)測頻率相關(guān)聯(lián)的該系列值確定多項式函數(shù)。

在一些實施例中，一個或多個變動特性基于電網(wǎng)頻率的變動的預(yù)測來確定。

在一些實施例中，電網(wǎng)頻率的預(yù)測包括：

定義與至少一個頻率特性相關(guān)聯(lián)的一系列值，并且

基于與至少一個頻率特性相關(guān)聯(lián)的該系列值來確定多項式函數(shù)。

在一些實施例中，該處理裝置進(jìn)一步被配置成：

定義與在第一時間段期間的第一頻率特性相關(guān)聯(lián)的第一系列值和與在后面的第二時間段期間的第一頻率特性相關(guān)聯(lián)的第二系列值；

基于所述第一系列值而確定具有第一組系數(shù)的第一多項式函數(shù)和基于所述第二系列值而確定具有第二組系數(shù)的第二多項式函數(shù)。

在一些實施例中，控制指令基于第一組系數(shù)和第二組系數(shù)之間的差值來生成。

在一些實施例中，已滿足一個或多個條件的確定包括評估在第一組系數(shù)和第二組系數(shù)之間的差值。

在一些實施例中，已滿足一個或多個條件的確定進(jìn)一步包括：在第一組系數(shù)中的多個系數(shù)之一與第二組系數(shù)中的多個系數(shù)之一之間的差值低于或高于預(yù)定閾值和/或在預(yù)定范圍內(nèi)的確定。

在一些實施例中，頻率特性與交流電壓的頻率、交流電流的頻率、在電力網(wǎng)中流動的電力的頻率、頻率的變化率、和交流電流的周期中的一個或多個相關(guān)。

在一些實施例中，發(fā)送控制指令包括：

發(fā)送第一組的一個或多個控制指令，并且

繼發(fā)送第一組的一個或多個控制指令之后，發(fā)送一個或多個其他組的一個或多個控制指令。

在一些實施例中，響應(yīng)于基于繼發(fā)送第一組的一個或多個控制指令之后監(jiān)測電網(wǎng)頻率而確定出已滿足一個或多個其他條件，來生成一個或多個其他組的一個或多個控制指令中的至少一者。

在一些實施例中，一個或多個其他條件包括與監(jiān)測頻率特性相關(guān)的一個或多個值低于或高于預(yù)定閾值和/或在預(yù)定的值的范圍內(nèi)。

在一些實施例中，其他組的一個或多個控制指令中的至少一者被發(fā)送給分布式的多個電力單元中的第二多個電力單元，其中，第二多個電力單元不同于第一多個電力單元。

在一些實施例中，處理裝置被配置成基于配置文件信息生成控制時間表(control instruction)并基于該控制時間表發(fā)送控制指令，該控制時間表指定控制至和/或來自第一多個電力單元的電力流的一個或多個時間。

在一些實施例中，控制時間表根據(jù)監(jiān)測電網(wǎng)頻率的期望時間配置文件來生成。

在一些實施例中，控制指令包括下列項中的一個或多個：用來切斷、接通、增加或減少電力提供、增加或減少電力消耗、改變某一時間內(nèi)的電力提供和/或消耗、根據(jù)指定的時間配置文件改變電力提供和/或消耗的指令。

根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供一種控制電力網(wǎng)中的電的頻率的方法，電根據(jù)電網(wǎng)頻率而在電網(wǎng)中流動，其中，電力網(wǎng)連接至分布式的多個電力單元中的一個或多個，電力單元均被配置成消耗來自電力網(wǎng)的電力和/或向電力網(wǎng)提供電力，使得由所述電力單元的提供和/或消耗的電力的變化導(dǎo)致電力網(wǎng)中的電力流的變化，從而改變該電力單元對電網(wǎng)頻率的貢獻(xiàn)，該方法包括：

監(jiān)測電力網(wǎng)中的一個或多個預(yù)定義位置處的電網(wǎng)頻率；

確定已滿足與監(jiān)測頻率相關(guān)的一個或多個條件；

基于該確定，開啟控制時間段，將在該控制時間段期間控制一個或多個預(yù)定義位置處中的一個或多個的電網(wǎng)頻率；

基于該監(jiān)測，確定與在所述控制時間段期間的電網(wǎng)頻率的變動相關(guān)的一個或多個變動特性；

經(jīng)由通信裝置向分布式多個電力單元的第一多個電力單元發(fā)送控制指令，該控制指令包括控制至和/或來自第一多個電力單元中的每者的電力流以便控制監(jiān)測頻率的指令，

其中，該控制指令基于下列項生成：

與分布式多個電力單元相關(guān)的配置文件信息，該配置文件信息包含與第一多個電力單元的一個或多個電力消耗和/或提供特性相關(guān)的信息；以及

所確定的一個或多個變動特性，

使得第一多個電力單元在所述時間段期間對電網(wǎng)頻率提供時變貢獻(xiàn)。

根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供一種包括一組指令的計算機(jī)程序，該組指令在處理單元上運(yùn)行時，使該處理單元執(zhí)行根據(jù)第二方面的方法。

根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供一種具有一組指令存儲在其上面的計算機(jī)可讀介質(zhì)，該組指令在處理單元上運(yùn)行時，使該處理單元執(zhí)行根據(jù)第二方面的方法。

附圖說明

圖1為示出本發(fā)明可在其中實施的同步電力網(wǎng)的示意圖；

圖2a為示出用于與本發(fā)明一起使用的電力單元控制器的示例性實施例的示意圖；

圖2b為示出用于與本發(fā)明一起使用的電力單元控制器的示例性實施例的示意圖；

圖3為示出用于與本發(fā)明一起使用的控制節(jié)點的示例性實施例的示意圖；

圖4為示出本發(fā)明可在其中實施的示例性網(wǎng)絡(luò)的示意圖；

圖5為示出根據(jù)本發(fā)明的實施例而執(zhí)行的步驟的流程圖；

圖6a為示出電網(wǎng)頻率的值的示例性預(yù)測的監(jiān)測電網(wǎng)頻率對時間的示例性曲線圖；

圖6b為示出電網(wǎng)頻率的值的示例性預(yù)測的監(jiān)測電網(wǎng)頻率對時間的示例性曲線圖；

圖6c為示出電網(wǎng)頻率的值的示例性預(yù)測的監(jiān)測電網(wǎng)頻率對時間的示例性曲線圖；

圖7a為示出針對監(jiān)測頻率而定義的一系列間隔的示意圖；

圖7b為示出檢測頻率如何能夠用多項式函數(shù)來擬合的示意圖；

圖7c為示出檢測頻率如何能夠用多項式函數(shù)來擬合的示意圖；

圖7d為示出檢測頻率如何能夠用多項式函數(shù)來擬合的示意圖；

圖7e為示出檢測頻率如何能夠用多項式函數(shù)來擬合的示意圖；

圖7f為示出檢測頻率如何能夠用多項式函數(shù)來擬合的示意圖；

圖8a為在三種不同情形下的監(jiān)測電網(wǎng)頻率對時間的示例性曲線圖；

圖8b為示出根據(jù)本發(fā)明的實施例所生成的示例性控制時間表的示意圖；

圖8c為示出根據(jù)本發(fā)明的實施例所生成的示例性控制時間表的示意圖。

具體實施方式

將電從供應(yīng)商(諸如電站)供應(yīng)到消費(fèi)者(諸如家庭住戶和企業(yè))，通常經(jīng)由配電網(wǎng)或電力網(wǎng)而發(fā)生。圖1示出本發(fā)明的實施例可在其中實施的示例性電力網(wǎng)100，其包括輸電網(wǎng)102和配電網(wǎng)104。

輸電網(wǎng)102被連接到發(fā)電機(jī)106，其可以是例如核電站或燃?xì)怆姀S，輸電網(wǎng)102通過電力線路(諸如架空電力線路)將大量的電能以非常高的電壓(通常為數(shù)百kV的量級)從該發(fā)電機(jī)傳輸?shù)脚潆娋W(wǎng)104。

輸電網(wǎng)102經(jīng)由變壓器108被鏈接到配電網(wǎng)104，該變壓器將電力提供轉(zhuǎn)換為較低的電壓(通常為50kV的量級)以用于在配電網(wǎng)104中分配。

配電網(wǎng)104經(jīng)由變電站110連接(該變電站進(jìn)一步包括用于將電力轉(zhuǎn)換為較低電壓的變壓器)至局域網(wǎng)絡(luò)，局域網(wǎng)絡(luò)向連接到電力網(wǎng)100的電力消耗裝置提供電力。局域網(wǎng)絡(luò)可包含家庭消費(fèi)者的網(wǎng)絡(luò)，諸如城市網(wǎng)絡(luò)112，其向私人住宅113內(nèi)的家用電器供電，家用電器汲取相對少量的約幾kW量級的電力。私人住宅113也可使用光伏裝置115提供相對少量的電力以供住宅中的電器消耗或用于向電網(wǎng)供應(yīng)電力。局域網(wǎng)絡(luò)也可包含工業(yè)廠房，諸如工廠114，其中在工業(yè)廠房內(nèi)運(yùn)行的較大設(shè)備汲取約幾kW到數(shù)MW量級的電力。局域網(wǎng)絡(luò)也可包含較小發(fā)電機(jī)，諸如向電力網(wǎng)供電的風(fēng)力發(fā)電場116的網(wǎng)絡(luò)。

雖然為簡潔起見，只有一個輸電網(wǎng)102和一個配電網(wǎng)104在圖1中示出，但是在實際中，典型的輸電網(wǎng)102向多個配電網(wǎng)104供應(yīng)電力以及一個輸電網(wǎng)102也可被互連到一個或多個其它輸電網(wǎng)102。

電力作為交流電(AC)在電力網(wǎng)中流動，該電力以可被稱為電網(wǎng)頻率(通常為50或60Hz，這取決于國家)的系統(tǒng)頻率流動。電力網(wǎng)100以同步頻率操作，使得該頻率與電網(wǎng)的各點處的頻率大致相同。

電力網(wǎng)100可包含一個或多個直流電流(DC)互連件(interconnect)117，其在電力網(wǎng)100和其它電力網(wǎng)之間提供直流電連接。通常，DC互連件117連接到電力網(wǎng)100的通常高壓輸電網(wǎng)102。DC電流互連件117提供在各種電力網(wǎng)之間的DC鏈路，使得電力網(wǎng)100定義以不受其它電力網(wǎng)的電網(wǎng)頻率的變化影響的給定同步電網(wǎng)頻率操作的區(qū)域。例如，英聯(lián)邦輸電網(wǎng)經(jīng)由DC互連件連接到歐洲大陸的同步電網(wǎng)。

電力網(wǎng)100也包含電力單元119，其可消耗電力網(wǎng)100的電力或向該電力網(wǎng)提供電力。各電力單元119具有與其相關(guān)聯(lián)的裝置，其用于控制來自相關(guān)聯(lián)電力單元119的電力的提供和/或消耗(在本文中，被稱為“電力單元控制器”(PUC)118)相關(guān)聯(lián)。

電力網(wǎng)100也包含采用測量裝置120的形式的測量系統(tǒng)，該測量裝置120被配置成測量電網(wǎng)的同步操作頻率(在下文中，被稱為電網(wǎng)頻率)。

電力單元控制器118可單獨(dú)設(shè)置給和/或被安裝在電力單元119上。被安裝在電力單元上的電力單元控制器的優(yōu)點在于，該P(yáng)UC接著可呈專用裝置的形式，其中，存儲在專用裝置中的信息專用于其安裝在上面的電力單元，因此減少PUC為可編程的需求，并因此降低與提供可編程功能(例如，用戶界面)相關(guān)聯(lián)的成本。然而，電力單元控制器被單獨(dú)提供給電力單元的優(yōu)點在于，PUC可以采用通用可編程裝置的形式并且適用于任何電力單元，因此增加靈活性。

電力單元119可包含發(fā)電機(jī)106、在住宅113或工業(yè)廠房114中的設(shè)備和/或小型發(fā)電機(jī)，諸如風(fēng)力渦輪機(jī)116或太陽能板115。

電力單元控制器118可與多個電力單元119相關(guān)聯(lián)。例如，在風(fēng)力發(fā)電場116中，雖然在風(fēng)力發(fā)電場中存在許多渦輪機(jī)，但所有的渦輪機(jī)的電力輸出經(jīng)由至電網(wǎng)的單個連接被供應(yīng)給電網(wǎng)，在此情況下，可僅存在與單個連接相關(guān)聯(lián)的一個電力單元控制器118。

雖然為簡單起見，僅有七個電力單元控制器118在圖1中示出，但是應(yīng)理解，實際上，電力網(wǎng)100可包括數(shù)百或數(shù)千個此類裝置。此外，應(yīng)理解，雖然為簡單起見，僅有三個測量裝置120在圖1中示出，但是實際上，許多測量裝置120可在相同的同步電力網(wǎng)100中運(yùn)行，如下面參考圖4所詳述。

圖1的電力網(wǎng)也包含本發(fā)明的控制系統(tǒng)的示例性實施例：如在下面參考圖3所詳述的控制節(jié)點(CN)130，該控制節(jié)點與一個或多個電力單元控制器118和一個或多個測量裝置120(示例性通信裝置在圖1中通過天線示意性表示)通信，并可以向電力單元控制器118發(fā)送控制指令以影響與控制器118相關(guān)聯(lián)的電力單元119的電力消耗和/或提供的變化。在控制電網(wǎng)中的電力單元的電力提供和/或消耗時，可抵消在所測頻率中呈現(xiàn)的該電網(wǎng)中的電力不平衡。例如，如果發(fā)電機(jī)突然從電網(wǎng)中丟失(lost，損失)，則將存在提供不足，具有給定驅(qū)動的旋轉(zhuǎn)的發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速將響應(yīng)于負(fù)載的相對增加而下降，如此產(chǎn)生的電的頻率將相應(yīng)下降，并因此電網(wǎng)頻率也將下降。然而，如果控制電力單元以減少它們的消耗或增加它們的供應(yīng)，則例如可緩解發(fā)電機(jī)所遭遇的負(fù)載的相對增加，并且電力提供和消耗的不平衡可得以改善，從而減小對電網(wǎng)頻率的影響。

圖2a示出連接到電力單元119的示例性電力單元控制器(PUC)118的示意圖，該電力單元自身被連接到同步電力網(wǎng)100。在該示例性實施例中，PUC 118包括輸入/輸出通信接口(I/O)202、處理器204和數(shù)據(jù)存儲器208。PUC 118被配置為控制與其相關(guān)聯(lián)的電力單元119的操作。I/O接口202被配置成經(jīng)由固定或無線通信網(wǎng)絡(luò)而接收信息，例如表示來自CN130的控制指令的信息，該固定或無線通信網(wǎng)絡(luò)可包含全球移動通信系統(tǒng)(GSM)、通用移動電信系統(tǒng)(UMTS)、長期演進(jìn)(LTE)、固定無線接入(諸如IEEE 802.16WiMax)和無線網(wǎng)絡(luò)(諸如IEEE 802.11WiFi)中的一個或多個。示例性通信裝置在圖2a中通過連接到I/O 202的天線203示意性表示。通信網(wǎng)絡(luò)可由固定和無線通信裝置的混合物組成。通信網(wǎng)絡(luò)可包括網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，例如ZigBee網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。例如，在包括此網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)的通信網(wǎng)絡(luò)中，CN 130可經(jīng)由該網(wǎng)中的一個或多個其它PUC 118與第一PUC 118通信。通信網(wǎng)絡(luò)可包括多個網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)，例如，各自向例如連接到固定通信網(wǎng)絡(luò)的PUC 118附近的PUC 118分配控制指令。

在I/O接口202接收的信息可由處理器204處理并被存儲在數(shù)據(jù)存儲器208中。

處理器204可被配置成將所接收的信息轉(zhuǎn)換為關(guān)聯(lián)的電力單元119能夠解譯并實施的控制指令，如下面所述。

數(shù)據(jù)存儲器208可存儲涉及與其相關(guān)聯(lián)的電力單元119的配置文件信息。該信息可例如包括與關(guān)聯(lián)電力單元119的標(biāo)識號、單元可用狀態(tài)、單元地理或電網(wǎng)位置指示、單元控制歷史、與單元的使用相關(guān)聯(lián)的補(bǔ)償率或單元的計劃使用的時間表相關(guān)的信息。配置文件信息也可包含涉及與PUC 118相關(guān)聯(lián)的電力單元119的一個或多個電力消耗和/或提供特性的信息，該信息可包括提供容量、消耗容量、特性響應(yīng)時間、特性響應(yīng)函數(shù)或者供應(yīng)或消耗狀態(tài)。

可將存儲在數(shù)據(jù)存儲器208中的信息傳送至PUC 118和/或自PUC 118傳送該信息，例如，經(jīng)由I/O 202而自CN 130傳送該信息和/或?qū)⒃撔畔魉椭罜N 130。雙向通信的能力可能是有利的，因為存儲在PUC 118的數(shù)據(jù)存儲器208中的配置文件信息的變化(例如可用狀態(tài)的變化)可被傳送至CN 130，CN 130可以接著更新其所存儲的配置文件信息。相反，除了PUC從CN接收控制指令之外，該CN也可向PUC傳送配置文件信息，使得PUC可更新其記錄，例如關(guān)于標(biāo)識號或組分配的配置文件信息。

考慮到存儲在數(shù)據(jù)存儲器208中的信息，處理器可解譯在I/O 202處接收到的通用控制指令，并實施專用于電力單元119的電力單元119的控制。例如，通用控制指令可由PUC 118的I/O 202接收以產(chǎn)生“具有位置指示器Y的X等級的電力單元將消耗減少至你消耗容量的Z％”，并且由PUC 118根據(jù)在數(shù)據(jù)存儲器208中的信息來根據(jù)需要實施或其實未實施。

特定控制指令可被發(fā)送給特定PUC 118的I/O 202并由其接收，并且處理器可在沒有參考存儲在數(shù)據(jù)存儲器中的配置文件信息的情況下實施該指令。例如，此可采用包含(例如)標(biāo)頭的廣播消息的形式，該標(biāo)頭(例如)通過使用對各電力單元或電力單元組唯一的標(biāo)識號而指定指令意欲用于其的電力單元，并且各電力單元或電力單元組僅對其標(biāo)頭包含其唯一或組標(biāo)識號的控制指令作出響應(yīng)。廣播消息可能是有利的，因為所需的CN和PUC之間的通信帶寬可相對較窄，因為需要廣播相對少量的單獨(dú)指令。在通過其它方式(例如通過現(xiàn)有計算機(jī)網(wǎng)絡(luò))的通信在(例如)遠(yuǎn)端位置中較昂貴或不可行的情形下，廣播也會是有利的。

特定控制指令也可采用被明確地發(fā)送給各電力單元的控制指令的形式，例如，各電力單元可具有其自己的互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議(IP)地址，并且可將特定的控制指令發(fā)送給與控制指令意欲用于其的電力單元相關(guān)聯(lián)的特定IP地址。將明確地被發(fā)送的特定控制指令發(fā)送至各PUC的優(yōu)點在于：其減少PUC監(jiān)聽并解譯控制指令的需求，并且可利用具有相對大的帶寬的現(xiàn)有的分組交換網(wǎng)絡(luò)。用于接收特定控制指令的通信信道也可被用于PUC與CN通信，例如發(fā)送其配置文件信息的更新。

圖2b示出PUC 118'的替代示例性實施例，其包括連接到天線203'的輸入/輸出通信接口202'、處理器204'、數(shù)據(jù)存儲器208'和電力調(diào)節(jié)器206'。在該實施例中，電力單元119經(jīng)由電力調(diào)節(jié)器206'被連接到同步電力網(wǎng)100。除下列情況外，PUC 118'可以與圖2a的PUC 118以大體相同的方式操作：并非處理器204控制關(guān)聯(lián)電力單元119的操作以產(chǎn)生來自和/或至電網(wǎng)100的電力消耗和/或提供，而是PUC 118'的處理器204'控制電力調(diào)節(jié)器206'，該電力調(diào)節(jié)器被配置成調(diào)節(jié)可用于供電力單元119消耗的電力和/或提供至可由電力單元119使用的電力的電網(wǎng)100的電力。例如，PUC 118'可在消費(fèi)者裝置的插頭中實施，并且可調(diào)節(jié)例如能夠由該裝置汲取的最大電力。

PUC 118'的該替代實施例可有利于不具有內(nèi)部控制電路(例如變壓器)的或具有控制電路(其沒有與外部控制電路接口連接或?qū)刂浦噶罨蛐帕钭鞒鲰憫?yīng)的裝置)(例如，舊的家用加熱電器，諸如恒溫控制加熱元件等)的電力單元，其中，經(jīng)由控制電路控制電力單元是昂貴的或困難的，或者其中控制在某些點共用到電網(wǎng)的單個共用電連接的一組電力裝置(例如，單個裝宅的所有電器)很方便。

本發(fā)明的控制系統(tǒng)的示例為控制節(jié)點130，其在下面參考圖3來詳述。

圖3為控制節(jié)點(CN)130的示例性實施例的示意圖，該控制節(jié)點130包括采用輸入/輸出通信接口(I/O)302的形式的通信裝置、采用處理器304的形式的處理裝置和數(shù)據(jù)存儲器306。在該示例性實施例中，CN 130通信連接到測量裝置120，該測量裝置120被配置測量同步電力網(wǎng)100的電網(wǎng)頻率。示例性通信裝置在圖3中通過連接到I/O 302的天線303示意性表示。

測量裝置120可被并入CN 130中。

測量裝置120可在CN 130的遠(yuǎn)端?？纱嬖诓恢挂粋€通信連接到CN 130的測量裝置120，并且不同的測量裝置120可具有不同的地理或電網(wǎng)位置并且可測量與電網(wǎng)頻率相關(guān)的不同局部特性。

可存在相對于電網(wǎng)100而操作的多于一個的CN 130，并且各測量裝置120可通信連接至各CN 130。

測量裝置120可為能夠足夠精確地檢測或測量電力網(wǎng)的同步區(qū)域內(nèi)的電網(wǎng)頻率的任何裝置。

與電網(wǎng)頻率相關(guān)的時間段可被用作電網(wǎng)頻率的量度。例如，為電壓跨0V的時間之間的時間段的半周期的測量可被用作電網(wǎng)頻率的量度。

在一些實施例中，可確定對應(yīng)于完成半個周期(或完整周期)所花費(fèi)時間的倒數(shù)的瞬時電網(wǎng)頻率。頻率數(shù)據(jù)可被均衡并數(shù)字濾波以去除例如涉及噪聲的頻率分量。

測量裝置120可包括被配置以高于電網(wǎng)頻率的頻率采樣電壓的電壓檢測器以及被配置將采樣電壓轉(zhuǎn)換為數(shù)字電壓信號的模數(shù)轉(zhuǎn)換器。例如，電壓檢測器可被配置為每周期采樣電壓1000次。數(shù)字電壓信號可接著被處理以高精確度(在毫秒的范圍內(nèi))地確定電壓跨過0V的次數(shù)。

測量裝置120可包括被配置以高于電網(wǎng)頻率的頻率采樣電流的電流檢測器，以及被配置為將采樣的電流轉(zhuǎn)換為數(shù)字電流信號的模數(shù)轉(zhuǎn)換器，該數(shù)字電流信號可接著被處理以高精確度地(例如在毫秒的范圍內(nèi))確定電流跨過0V的次數(shù)或與電流波形相關(guān)聯(lián)的其它特性。

測量裝置120可包括電壓檢測器和電流檢測器兩者。測量電壓和電流兩者跨過0V的次數(shù)允許測量裝置120確定電壓和電流的相對相位的變化，從而允許測量裝置120補(bǔ)償電網(wǎng)的同步區(qū)域中的無功功率的變化。這繼而允許頻率的更精確測量(或與頻率有關(guān)的特性)。

在圖3所示的實施例中，由測量裝置120所測量的電網(wǎng)頻率被傳送至CN 130的處理器304，并且可被存儲在數(shù)據(jù)存儲器130中。

處理器304可被配置為使用由測量裝置120所傳送的電網(wǎng)頻率量度來確定與電網(wǎng)頻率有關(guān)的特性，例如，電網(wǎng)頻率的頻率、電網(wǎng)頻率的變化率(即，其相對于時間的一階導(dǎo)數(shù))或電網(wǎng)頻率的變化的曲率(即，其相對于時間的二階導(dǎo)數(shù))。這些特性可被存儲在數(shù)據(jù)存儲器306中。

在一些實施例中，測量裝置120包括例如采用處理器的形式的處理裝置，以及測量裝置120的處理器可被配置以確定與電網(wǎng)頻率有關(guān)的特性。這可能是有利的，因為這可減少需要測量裝置所傳送的信息量，并且也因為其可減少對CN的處理器施加的負(fù)擔(dān)，即支持所測頻率的分布式處理。

如圖3所示的CN的示例性實施例的數(shù)據(jù)存儲器306可含有關(guān)于連接到同步電力網(wǎng)100的電力單元119的配置文件信息。該配置文件信息可包括可被存儲在如上所述的圖2a所示的PUC 118的示例性實施例的數(shù)據(jù)存儲器208中的一些或全部的配置文件信息。存儲在數(shù)據(jù)存儲器306中的配置文件信息也可包括連接到電網(wǎng)的電力單元119的通信細(xì)節(jié)。數(shù)據(jù)存儲器306也可含有與電力單元組有關(guān)的配置文件信息。例如，組信息可包括為該組成員的電力單元的標(biāo)識、由該組所產(chǎn)生的集體電力消耗和/或提供特性以及該組的集體特性響應(yīng)時間或特性響應(yīng)函數(shù)。該組可由相類似的電力單元形成，例如由具有共同或類似電力等級的電力單元形成。組可例如由最大運(yùn)行功耗在1-10kW的范圍內(nèi)的電力單元形成。組也可例如由具有共同或類似響應(yīng)時間特性、電網(wǎng)位置、地理位置、按時間/天/周/月/季度/年和/或最后貢獻(xiàn)計的可用性、或任何其它特征的電力單元形成。對電力單元分組并且使組具有集體屬性的信息可能有利于生成控制指令，因為這可減少個別地識別可用于產(chǎn)生一給定的集體響應(yīng)的每一個電力單元的需要，并減少生成針對每一個個別電力單元的單獨(dú)控制指令的需要。

數(shù)據(jù)存儲器306可位于CN 130的遠(yuǎn)端，并且可分布于例如關(guān)聯(lián)的PUC 118的數(shù)據(jù)存儲器208中，并且處理器304可改為經(jīng)由I/O 302提取一些信息，例如用于處理的配置文件信息。這可減少CN的存儲需求并減少在系統(tǒng)中的存儲信息的冗余。I/O 302可經(jīng)由任何固定或無線通信裝置與PUC 118的I/O 202通信，該通信的示例在上面參考圖2a的PUC 118的I/O 202已給出。也可存在與CN 130通信的一個或多個集中化大容量的數(shù)據(jù)存儲器，其存儲系統(tǒng)的電力單元的全部配置文件信息。這對于備份目的可能是有利的并且相比許多小的數(shù)據(jù)存儲器而言是存儲大量的信息的更加節(jié)省成本的方式。

處理器304被配置為基于與在一個或多個測量裝置120處所測得的電網(wǎng)頻率相關(guān)的變動特性并基于與電力單元119有關(guān)的配置文件信息，生成經(jīng)由I/O 302發(fā)送給與電力單元119相關(guān)聯(lián)的PUC 118中的一個或多個的控制指令。

圖4為根據(jù)本發(fā)明的實施例的在示例性網(wǎng)絡(luò)中的控制節(jié)點130的示例性實施方案的示意圖。示例性網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步包括電力單元119a至119g以及測量裝置120a至120c，各電力單元與對應(yīng)的電力單元控制器(PUC)118a至118g相關(guān)聯(lián)。CN 130通過通信鏈路401通信耦接至PUC 118a至118g中的每者和測量裝置120a至120c中的每者，通信鏈路401由任何固定或無線通信裝置，例如上面參考圖2a所述的那些通信裝置所提供。測量裝置(例如，120a)可與一些電力單元(例如，119a和119b)位于相同或類似的地理或電網(wǎng)位置和/或位于遠(yuǎn)離任何電力單元的位置。

在如圖4所示的示例性實施方案中，控制節(jié)點130從測量裝置120接收電網(wǎng)頻率的測量結(jié)果、基于所測得的頻率并基于電力單元119a至119g的配置文件信息生成控制指令，并且向PUC 118a至118g中的一個或多個發(fā)送控制指令以便控制關(guān)聯(lián)電力單元119a至119g的電力提供和/或電力消耗。協(xié)調(diào)來自集中化控制節(jié)點的電網(wǎng)頻率的控制具有相較于(例如)不協(xié)調(diào)地局部控制局部電力單元的多個優(yōu)點。例如，集中化控制能夠響應(yīng)于電網(wǎng)頻率的局部、區(qū)域和/或全電網(wǎng)變化而協(xié)調(diào)全電網(wǎng)范圍的響應(yīng)，并允許有所有受控電力單元的集體響應(yīng)的概觀。所提供的響應(yīng)可被協(xié)調(diào)成時變的，使得不同的電力單元在控制時間段期間的不同時間做出不同的貢獻(xiàn)以提高靈活性并允許考慮在控制時間段期間電網(wǎng)頻率的變動(例如，電網(wǎng)頻率從標(biāo)稱值的偏差增加或減少)的定制響應(yīng)。這種變動可根據(jù)下面所述的技術(shù)或基于在控制時間段期間正在進(jìn)行的電網(wǎng)頻率的監(jiān)測而事先確定。可(例如)考慮一個或多個變動特性的變化，例如以從標(biāo)稱頻率的增大的偏差或偏差率作為動態(tài)響應(yīng))而以交錯的方式實施不同電力單元的控制。

圖5為概述根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于控制電力單元提供對電網(wǎng)頻率的貢獻(xiàn)的示例性過程的流程圖。這可響應(yīng)于諸如電網(wǎng)頻率的突然變化的事件來完成，以便例如提供將電網(wǎng)頻率操控至預(yù)期或標(biāo)稱值的貢獻(xiàn)。

在步驟502中，監(jiān)測在電網(wǎng)中的一個或多個預(yù)定義位置處的電網(wǎng)頻率。該監(jiān)測可包括在CN 130處接收由一個或多個測量裝置120在一個或多個預(yù)定義位置處進(jìn)行的電網(wǎng)頻率測量的結(jié)果，如上面參考圖3所述。測量的結(jié)果可被傳送至CN 130的處理器304。處理器304可處理與所測得的頻率相關(guān)聯(lián)的值并將其存儲在數(shù)據(jù)存儲器306中。在不止一個位置測量電網(wǎng)頻率能夠建立頻率行為的全電網(wǎng)圖像，并因此允許協(xié)調(diào)最有效的響應(yīng)，例如在一個區(qū)域中所產(chǎn)生的大的電網(wǎng)頻率變化可能僅需要通過在相關(guān)區(qū)域中的響應(yīng)來補(bǔ)償，但是在此區(qū)域中的變化可指示其它區(qū)域所需的響應(yīng)。例如，如果在低電網(wǎng)慣性的位置測得大的電網(wǎng)頻率的變化，則可指示具有高慣性的電網(wǎng)的不同遠(yuǎn)端區(qū)域可即時經(jīng)受顯著的頻率變化，并且可例如通知來自高慣性位置的測量分析：在此高慣性位置檢測到的任何頻率變化(而不是噪聲)可能是由于真實的頻率變化所造成。

在步驟504中，CN 130的處理器確定是否已滿足與監(jiān)測電網(wǎng)頻率相關(guān)的一個或多個條件。這些條件可為與是否開啟控制電力單元以便將電網(wǎng)頻率恢復(fù)到標(biāo)稱值的控制時間段有關(guān)的條件。

處理器可被配置成通過比較與監(jiān)測頻率相關(guān)聯(lián)的一個或多個值和閾值來確定步驟504的條件已得到滿足且當(dāng)跨過閾值時滿足該條件。閾值可被存儲在CN 130的數(shù)據(jù)存儲器306中，和或例如經(jīng)由I/O 302被傳送至CN 130的處理器302以用于進(jìn)行比較。閾值可例如被設(shè)定在由電網(wǎng)運(yùn)營商設(shè)置的所測電網(wǎng)頻率的標(biāo)稱頻率的可接受變動的限制內(nèi)，例如對于50Hz的標(biāo)稱值設(shè)定為49.5Hz，并且在所測得的頻率越過(例如低于49.5Hz，)時，則閾值被越過并且條件得以滿足。

處理器可被配置成通過評估監(jiān)測頻率是否位于值的范圍內(nèi)來確定已滿足條件，該范圍由兩個閾值界定，并且在頻率位于該范圍之外時，該條件得以滿足。例如，該范圍可被設(shè)置為50±0.5Hz，并且在所監(jiān)測頻率位于此范圍之外時，該條件得以滿足。多個范圍可被用于確定頻率變化的嚴(yán)重程度，例如，如果被監(jiān)測頻率超出第一范圍，例如50±0.2Hz，則頻率變化為“低嚴(yán)重程度”并且僅實施適于“低嚴(yán)重程度”變化的響應(yīng)。然而，例如，如果監(jiān)測頻率超出第二范圍，例如50±0.4Hz，則頻率變化為“高嚴(yán)重程度”并且實施適于“高嚴(yán)重程度”變化的響應(yīng)，其例如可視情況涉及更多的電力單元或電力消耗和/或提供的更大的受控變化。

在一些實施例中，為了減少響應(yīng)于電網(wǎng)頻率的變化所花費(fèi)的時間，局部測量的頻率特性可被分析以支持電網(wǎng)頻率的明顯變化的早期識別。此分析可例如基于從測量裝置120收集的數(shù)據(jù)在CN 130的處理器302執(zhí)行，如下面所述。該分析可通過將數(shù)學(xué)函數(shù)，諸如多項式外推函數(shù)和/或二次曲線外推函數(shù)擬合至一系列監(jiān)測頻率值(例如，在觀察窗中的一系列時間處繪制的)來執(zhí)行。這可能涉及使用“滑動窗”方法將函數(shù)擬合至監(jiān)測頻率的覆蓋第一觀察窗的第一系列值。接著該窗被移動以將該函數(shù)擬合至監(jiān)測頻率的覆蓋后面的第二窗的第二系列值。

在步驟504中已滿足與監(jiān)測頻率相關(guān)的一個或多個條件的肯定確定之后，在步驟506中開啟控制時間段，將在控制時間段期間控制在一個或多個預(yù)定義監(jiān)測位置中的一個或多個位置處的電網(wǎng)頻率。

控制時間段可為無限的，例如，開始于該控制時間段的開啟處，且繼續(xù)直到已確定監(jiān)測頻率已越過閾值或返回到頻率范圍內(nèi)的時間，例如，該控制時間段可在監(jiān)測頻率返回以位于標(biāo)稱電網(wǎng)頻率附近的范圍，例如50±0.5Hz內(nèi)結(jié)束。

例如，如果預(yù)先確定可接受或可期望僅在(例如)高達(dá)5分鐘的最大組合持續(xù)時間內(nèi)(在該時間之后，例如無法以此方式經(jīng)濟(jì)地實現(xiàn)控制)實現(xiàn)電力單元的電力消耗和/或提供的控制，則控制時間段可為預(yù)定義長度。

在步驟502至506之后，在步驟508中，基于電網(wǎng)頻率的監(jiān)測，確定與所述控制時間段期間的電網(wǎng)頻率的變動相關(guān)的一個或多個變動特性。

在一些實施例中，CN的處理器304被配置為確定一個或多個變動特性。

該一個或多個變動特性可源于監(jiān)測頻率，并且可基于例如下面所述的數(shù)學(xué)技術(shù)和或基于在控制時間段期間的電網(wǎng)頻率的連續(xù)監(jiān)測而事先被確定。該一個或多個變動特性可包含在控制時間段期間的頻率的變動(例如標(biāo)稱值的偏差的變動)的指示和/或頻率變動的“形狀”的表示。

變動特性可包含擬合至觀察窗中的監(jiān)測頻率的多項式函數(shù)的一個或多個系數(shù)或未來一指定時間的監(jiān)測頻率的預(yù)測值，如下面參考圖6a至圖6c所述。

變動特性可包含：在擬合成第一觀察窗中的第一系列值的第一多項式函數(shù)的一個或多個系數(shù)與擬合成在后面的第二觀察窗中的第二系列值的第二多項式函數(shù)的一個或多個系數(shù)，或甚至擬合成在進(jìn)一步后面的觀察窗中的進(jìn)一步系列值的進(jìn)一步多項式函數(shù)的一個或多個進(jìn)一步系數(shù)之間的一個或多個差值，如下面參考圖7a至圖7f所詳述。

應(yīng)理解，變動特性可在控制時間段期間改變，并因此在圖5中的步驟508的一個或多個變動特性的確定在該控制時間段期間可連續(xù)發(fā)生或間隔地發(fā)生。在該控制時間段期間所確定的變動特性可包含能夠描述在該控制時間段中的監(jiān)測頻率的變動的本質(zhì)的任何特性。例如，監(jiān)測頻率是否或是否可能下降或上升、下降或上升多少、以什么速率下降或上升、根據(jù)什么函數(shù)形式下降或上升、何時和如何必須或可能停止下降或上升、以及何時和如何必須滿足或可能滿足結(jié)束控制時間段的條件，所有這些可通過監(jiān)測頻率的連續(xù)或間歇分析來確定，如上面參考步驟502至506所述。

基于在508中確定的一個或多個變動特性并基于與連接到電網(wǎng)100的分布式多個電力單元119相關(guān)的配置文件信息，可生成用于控制第一多個電力單元的電力消耗和/或提供的控制指令，如在圖5的步驟510中所表示?？刂浦噶羁杀簧梢员愕窒缭诓襟E508中所確定的變動特性所指示的電網(wǎng)頻率的變動。

在一些實施例中，控制指令由CN 130的處理器304生成?？刂浦噶羁膳c步驟502至508同步生成或在該步驟502至508之后生成。在控制指令與步驟502至508同步生成的一些實施例中，控制指令可例如僅被激勵作為(例如)經(jīng)授權(quán)以僅在確定已滿足步驟504的一個或多個條件時才被發(fā)送的控制指令。

在圖5的步驟512中，在步驟510中所生成的控制指令被發(fā)送給第一多個電力單元，該電力單元從而被控制以在控制時間段期間對電網(wǎng)頻率提供時變的貢獻(xiàn)?？刂浦噶罱?jīng)由CN 130的I/O 302被發(fā)送給與各電力單元相關(guān)聯(lián)的PUC 118的I/O 202。

在示例性實施例中，處理器304被配置為進(jìn)行電網(wǎng)頻率的預(yù)測并基于電網(wǎng)頻率的預(yù)測值是否已越過閾值或位于頻率范圍之外來確定是否已滿足條件。根據(jù)電網(wǎng)頻率的預(yù)測值來確定是否已滿足條件的處理在下面參考圖6a至圖6c來描述。

圖6a至圖6c示出電網(wǎng)頻率f對時間t的示例性示意曲線圖，其中，在各情況中，監(jiān)測頻率由實曲線“E”表示，并且其中，電網(wǎng)頻率的預(yù)測值由黑星表示。在圖6a至圖6c中的每一個的時間軸上的“0”表示存在于各情況中的象征值(notional)，并且圖6a至圖6c中的每一個連續(xù)表示監(jiān)測頻率和在相繼后續(xù)時間的預(yù)測頻率的曲線。在這些示例中正常操作的假設(shè)標(biāo)稱電網(wǎng)頻率為50Hz，并且頻率的假設(shè)“可接受范圍”為±0.5Hz。然而，應(yīng)理解，標(biāo)稱電網(wǎng)頻率可以為被選擇為標(biāo)稱操作值的同步電力網(wǎng)的任何頻率，并且電網(wǎng)頻率的“可接受范圍”可以為期望電網(wǎng)頻率被保持在內(nèi)的任何范圍。

圖6a為該序列中的最早期曲線圖，并且示出所記錄的監(jiān)測頻率“E”直到存在于時間“0”處的象征值接近50Hz。觀察窗被定義在兩個時間“A”和“B”之間，其中時間“B”被定義為存在于“0”的象征值，以及時間“A”被定義為從點“B”過去(比方說1秒)的設(shè)置時間。多項式擬合過程(例如，基于最小二乘法擬合)被應(yīng)用于在觀察窗中記錄的監(jiān)測頻率。例如，該過程可確定觀察窗中的函數(shù)f＝at²+bt+c的系數(shù)a、b和c，其導(dǎo)致監(jiān)測頻率自函數(shù)的最小總偏離。一旦確定用于觀察窗的系數(shù)，則可通過解算t＝C(比方說C＝2秒)時的方程式f而可預(yù)測在將來的某一指定時間t＝0+C的電網(wǎng)頻率，即，將擬合成觀察窗的監(jiān)測頻率的函數(shù)外推至將來時間。在圖6a中，在該觀察窗中所擬合的函數(shù)很大程度上是線性的，并且此函數(shù)至?xí)r間“C”的外推產(chǎn)生由實星表示的預(yù)測頻率。在圖6a中的擬合函數(shù)具有小的梯度，并因此預(yù)測頻率位于范圍50+/-0.5Hz內(nèi)，并因此例如圖6a中的預(yù)測頻率位于范圍50+/-0.5Hz之外的條件還未滿足。

除了時間已前移，已繪出進(jìn)一步的監(jiān)測頻率“Ε”"以及被定義在“A'”和“Β'”之間的觀察窗已前移之外，圖6b所示與圖6a相同。上述的多項式擬合過程現(xiàn)被再次應(yīng)用于包含在該稍后的觀察窗中的監(jiān)測頻率。由圖6b中的虛線D'表示的針對觀察窗所擬合的函數(shù)f'＝a't²+b't+c'具有一定曲率但梯度較小，這反映了監(jiān)測頻率在觀察窗結(jié)束時下降的事實。在時間C’處的頻率的預(yù)測解t＝C’時的f’來進(jìn)行，其中，比方說C’＝2秒，并且此預(yù)測值在圖6b中由實星表示。再者，預(yù)測頻率并不位于范圍50+/-0.5Hz之外，并因此，例如圖6b中，預(yù)測頻率位于范圍50+/-0.5Hz之外的條件未滿足。

除了時間已進(jìn)一步前移，繪出更進(jìn)一步的監(jiān)測頻率“Ε"”以及被定義在“A"”和“Β"”之間的觀察窗已進(jìn)一步前移之外，圖6c所示與圖6b相同。上述的多項式擬合過程現(xiàn)被再次應(yīng)用于包含在此更后面的觀察窗中的監(jiān)測頻率。由圖6c中的虛線D"表示的被擬合用于觀察窗的函數(shù)f"＝a"t²+b"t+c"具有一定曲率但更可觀的梯度，這反映了監(jiān)測頻率在被定義在“A"”和“B"”之間的幾乎整個觀察窗中下降的事實。在時間C"處的頻率的預(yù)測通過解t＝C"時的f"來進(jìn)行，其中，比方說C’＝2秒，并且此預(yù)測值在圖6c中由實星表示。在這里，預(yù)測頻率位于范圍50+/-0.5Hz之外，并因此例如，圖6c中，預(yù)測頻率位于范圍50+/-0.5Hz之外的條件得以滿足，并因此，例如電力單元可以受到控制的控制時間段可被開啟。

在另外的示例性實施例中，處理器被配置為通過比較被擬合成一個或多個連續(xù)觀察窗中的監(jiān)測頻率的一個或多個函數(shù)的系數(shù)來確定是否已滿足條件，該示例性實施例現(xiàn)在參考圖7a至圖7f來描述。

圖7a至圖7f示出頻率隨著時間t的變動，其中，監(jiān)測頻率的值用二階多項式函數(shù)來擬合。二階多項式函數(shù)的函數(shù)形式為at²+bt+c，并且定義函數(shù)形式的參數(shù)為系數(shù)a、b和c。再者，多項式函數(shù)被擬合成連續(xù)的各觀察窗的監(jiān)測頻率，其中，出于擬合目的，“t＝0”被相繼重新定義為各連續(xù)觀察窗內(nèi)的一致點。

圖7a示出在被標(biāo)記為1至10的10個觀察窗的時間段期間的所測頻率特性?？梢钥闯?，在10個觀察窗的過程中，存在監(jiān)測頻率的變化。具體地，監(jiān)測頻率在觀察窗1、2和3期間是穩(wěn)定的，并接著在觀察窗4中的值開始減小。監(jiān)測頻率的變化率緩慢增加到觀察窗6的最大變化率并接著該變化率減少直到觀察窗10。

圖7b至圖7f示出二階多項式函數(shù)到如圖7a所示的監(jiān)測頻率的擬合。

在觀察窗2期間(圖7b)，監(jiān)測頻率是穩(wěn)定的，使得擬合的多項式函數(shù)簡化為梯度接近零的線性函數(shù)。

在觀察窗4期間(圖7c)，頻率特性開始下降。在該窗中，監(jiān)測頻率可利用描述反拋物線(如虛曲線所指示)的多項式函數(shù)來最佳擬合。此反拋物線可例如通過系數(shù)“a”的負(fù)值來表征。在窗5期間(圖7d)，監(jiān)測頻率的變化率(下降率)增加。因此，例如，窗5的監(jiān)測頻率(圖7d)可利用描述在窗內(nèi)具有較陡梯度的較尖的反拋物線的多項式來最佳擬合。此較陡梯度可例如通過系數(shù)“b”的大小的增大來表征。

在窗6期間(圖7e)，監(jiān)測頻率進(jìn)一步簡化，但是以實質(zhì)上單調(diào)的方式，并因此可利用線性函數(shù)來最佳擬合。線性函數(shù)具有系數(shù)a＝0，其也標(biāo)記監(jiān)測頻率的象征性函數(shù)形式的拐點。

在窗8期間(圖7f)，監(jiān)測頻率穿過拐點并且監(jiān)測頻率的變化率減小。因此，監(jiān)測頻率可利用非反拋物線來最佳擬合。此非反拋物線可例如通過系數(shù)“a”的正值來表征。從上述的示例可以看出，通過比較擬合成一個觀察窗的監(jiān)測頻率值的多項式函數(shù)的系數(shù)和針對后一觀察窗的系數(shù)，例如，可以檢測呈擬合函數(shù)的形式的顯著變化，諸如監(jiān)測頻率開始減小(或?qū)嶋H上增大)(通過檢測系數(shù)具有非零的值)、監(jiān)測頻率的變化率的變化(通過檢測系數(shù)的大小的變化)和監(jiān)測頻率的轉(zhuǎn)折點或拐點(通過檢測一個或多個系數(shù)的符號的變化)。因此，在此實施例中，已滿足一個或多個條件的確定可包括：確定在連續(xù)觀察窗中的一個或多個系數(shù)之間的差值和確定該差值的大小和/或符號是否位于一個或多個范圍內(nèi)并且在一個或多個差值位于一個或多個范圍之外時，滿足條件。

此外，可通過確定多項式函數(shù)的系數(shù)如何在時間間隔之間改變，外推頻率特性有可能的改變量。通常，可隨著檢測頻率接近轉(zhuǎn)折點(圖7e)，而準(zhǔn)確地估計頻率特性的總減弱(或增強(qiáng))；這通常與頻率特性開始減弱之后的一時間(約500毫秒)對應(yīng)，該時間可為比達(dá)到閾值所花的時間明顯更短的時間框(例如，約幾秒)。

在上述實施例中，可以將不同的權(quán)重給予不同觀察窗中的監(jiān)測頻率，使得例如最大的權(quán)重被給予最近的觀察窗中的監(jiān)測頻率。此加權(quán)過程可以充當(dāng)濾波器，因為其可以減小監(jiān)測頻率的雜散分量(假性分量)對確定擬合函數(shù)的系數(shù)時的影響。

此擬合過程可基于監(jiān)測頻率至其它函數(shù)形式，例如指數(shù)函數(shù)、冪函數(shù)或例如任何階的多項式的擬合。

該條件可參考測量裝置120的局部區(qū)域中的電網(wǎng)慣性的測量結(jié)果來設(shè)置。例如，對于來自具有相對大慣性的電網(wǎng)的區(qū)域的測量結(jié)果，可將其條件被滿足的頻率范圍設(shè)定為相對小，因為對于電力平衡的給定突然變化，其對具有相對大的慣性的區(qū)域的電網(wǎng)頻率的影響將是相對小的。

現(xiàn)將參考圖8a至圖8c更詳細(xì)描述在圖5的步驟510中的控制指令的生成以及由圖5的步驟512的向電力單元發(fā)送控制指令致使的電力單元的控制所產(chǎn)生的對電網(wǎng)頻率的貢獻(xiàn)。

圖8a示出在三種不同假設(shè)情形“A”、“B”和“C”中的監(jiān)測頻率對時間的假設(shè)曲線圖，其通過被標(biāo)記為1至5的特定時間點劃分為多個間隔。

在圖8a的情形“A”中的1處，在電網(wǎng)的監(jiān)測區(qū)域中存在電力提供的突然喪失，并因此電網(wǎng)頻率下降。在情形“A”中，沒有響應(yīng)于突然喪失而采取動作，即未部署文中所述的本發(fā)明，并因此雖然電網(wǎng)以逐步放緩的下滑速率在一新的較低電網(wǎng)頻率處接近一平衡，但電網(wǎng)頻率繼續(xù)下降，通過2至5并且剛好在4之前，下降到低于49.5Hz的電網(wǎng)頻率的假設(shè)的可接受下限。在解決此情形的常規(guī)方法中，可以是在1之后的幾秒鐘或數(shù)十秒內(nèi)，在電網(wǎng)中的另一較大發(fā)電機(jī)增加其電力提供，以便使電網(wǎng)頻率返回到其標(biāo)稱值。然而，此時，電網(wǎng)頻率已在關(guān)于標(biāo)稱值的假設(shè)的可接受范圍外花費(fèi)了(例如)數(shù)十秒。

在圖8a的情形B中，情形A的相同突然電力不平衡發(fā)生在1處，并且頻率在1和2之間以相同的方式開始下降。然而在此情形中，根據(jù)本發(fā)明的實施例的控制時間段被開啟。通過在2之前監(jiān)測頻率的分析(例如，如上面所述)，CN 130確定出已滿足條件，并且該控制時間段應(yīng)被開啟，并且該控制時間段在2處被開啟。此外，在此示例性情形中，表征電網(wǎng)頻率必須及可能隨著時間變動的方式的頻率特性源于在1和2之間的監(jiān)測頻率的分析(例如，使用上述參考圖6a至圖6c和圖7a至圖7f的方法)。這些頻率特性例如與監(jiān)測的局部區(qū)域中的慣性特性組合以確定例如與在1和2之間的頻率變化相關(guān)聯(lián)的電力不平衡的幅度，并因此計算需要被控制以便補(bǔ)償該不平衡的電力提供和/或消耗的大小和持續(xù)時間。

在示例性情形B中的2處，CN 130的處理器304也從數(shù)據(jù)存儲器306讀出電力單元119的配置文件信息。處理器可例如接著對電力單元119篩選以便僅進(jìn)一步考慮配置文件信息指示可供控制的電力單元，并且對于此示例，例如，為目前消耗電力的電力消耗單元或目前未以滿容量提供電力的電力提供單元。該處理器可接著基于例如進(jìn)一步的配置文件信息，諸如電力消耗和/或提供容量，而對篩選后剩下的各個電力單元計算需要被發(fā)送給各電力單元的控制指令，以便提供足以補(bǔ)償所計算的不平衡的組合響應(yīng)?？梢?例如)存在可以提供足夠響應(yīng)(例如，可傳送響應(yīng)的足夠大小以及速度)的電力單元或電力單元組。此組由圖8b中的區(qū)塊804表示，該圖為示出電力單元的示例性控制時間表的示意圖，該控制時間表與情形B相關(guān)聯(lián)。由區(qū)塊804表示的該組可包括，例如具有非常短的響應(yīng)時間的但是有限提供容量的電力提供單元，例如僅可以在短時間段內(nèi)終止的工業(yè)或商業(yè)過程。

在2處，控制指令被生成并被發(fā)送給由區(qū)塊804表示的組?？纱嬖谟蓤D8b的區(qū)塊802表示的短時間段，其為由區(qū)塊804表示的電力單元響應(yīng)控制指令所花的時間，該短時間段持續(xù)直到3。

作為由區(qū)塊804表示的電力單元組的控制的結(jié)果，在圖8a中的情形B的監(jiān)測頻率在3處終止下降并緩慢增加。然而，可為電力單元組804只可以提供有限時間段的響應(yīng)，例如，由于對工業(yè)過程的中斷的持續(xù)時間的限制，該有限時間段短于確定(例如)開始儲備發(fā)電(其將系統(tǒng)發(fā)電/消耗帶入平衡，以便將電網(wǎng)頻率恢復(fù)到在標(biāo)稱頻率附近的可接受范圍內(nèi))所需的時間。另外或可替代地，可能不期望電力單元組804在延長時間段內(nèi)提供響應(yīng)，因為這例如會導(dǎo)致電力單元的用戶的不方便。

從配置文件信息已確定在2處的此情景之后，例如特性響應(yīng)時間或由區(qū)塊804表示的電力單元的時間可用性的最大時間長度的指示，CN 130的處理器304也在2處生成用于由圖8b中的區(qū)塊808表示的第二電力單元或第二電力單元組的控制指令并發(fā)送該控制指令。由區(qū)塊808表示的組具有用于由塊806表示的對控制指令作出響應(yīng)的時間段，例如由于單元中的相對緩慢的控制電路，該時間段為中間長度，并因此僅在與由區(qū)塊804表示的組相關(guān)聯(lián)的響應(yīng)終止前不長的4處開始對響應(yīng)作出貢獻(xiàn)。

由區(qū)塊808表示的電力單元組可包括，例如恰好相對緩慢地對控制指令作出響應(yīng)的制冷單元，并且該制冷單元已在它們的配置文件信息中指定它們可在有限的時間量內(nèi)切斷，例如以維持足夠的總制冷水平。由區(qū)塊804表示的電力單元的控制影響圖8a的示例性情形B的監(jiān)測頻率，其中，其頻率在4和5之間被保持在穩(wěn)定的水平。

然而，如上所述，也可以是，區(qū)塊808的電力單元的控制的長度也被限制，并且組的控制在5之后終止。在2處從區(qū)塊808的電力單元的配置文件信息已確定此情形，CN 130的處理器304還生成用于由圖8b中的區(qū)塊812表示的第三電力單元或第三電力單元組的控制指令。此組具有用于對控制指令810作出響應(yīng)的時間段，例如由于組成該組的柴油發(fā)電機(jī)的相對長的運(yùn)行時間，該時間段為相對長的時間，并因此僅在與區(qū)塊808相關(guān)聯(lián)的響應(yīng)終止前的不久的5處開始對響應(yīng)做出貢獻(xiàn)。

區(qū)塊812的單元的控制影響在圖8a中的示例性情形B的監(jiān)測頻率，其中，該頻率增加越過5并返回到50Hz的標(biāo)稱頻率。區(qū)塊812的電力單元的控制可繼續(xù)(由區(qū)塊812的虛端部分表示)直到確定(為將頻率維持在接近標(biāo)稱值)控制不再是必要的。也可以是，如果確定監(jiān)測頻率已返回到在標(biāo)稱頻率附近的頻率的可接受范圍內(nèi)，則控制時間段終止，并且如果實際上該控制時間段的終止導(dǎo)致被確定為足以開啟另外的控制時間段的監(jiān)測頻率的變化，則另外的控制將被實施。

在圖8a的情形C中，監(jiān)測頻率變化、控制時間段的開啟、頻率特性的確定以及控制指令的生成如同情形B一樣發(fā)生，并且如圖8c中的控制區(qū)塊的前三行所示，生成并被執(zhí)行與圖8b相同的初始控制時間表。然而，在情形C中，塊804'的電力單元的控制并未阻止監(jiān)測頻率在3之后繼續(xù)下降。然而，CN 130在控制指令在2處生成并被發(fā)送之后繼續(xù)監(jiān)測電網(wǎng)頻率，并在2和4之間的時間間隔期間(例如根據(jù)此時間段期間導(dǎo)出的頻率特性的分析)確定已滿足一個或多個其他條件：監(jiān)測頻率仍下降并且需要生成并發(fā)送進(jìn)一步的控制指令。因此，CN 130的處理器304計算補(bǔ)償在2和4之間確定的頻率下降所需的額外的電力消耗和/或提供控制。CN 130的處理器304接著可進(jìn)一步檢索連接到電網(wǎng)100的分布式多個電力單元的配置文件信息，進(jìn)一步篩選并選擇用于進(jìn)一步控制的電力單元并生成進(jìn)一步的控制指令以實現(xiàn)根據(jù)需要所進(jìn)一步計算的補(bǔ)償。這些控制指令在5處被發(fā)送給由在圖8c的示例性控制時間表中表示為區(qū)塊816的組?？纱嬖谟蓞^(qū)塊814表示的用于電力單元對控制指令做出響應(yīng)的短的時間段。

通過區(qū)塊816的電力單元的控制所提供的額外響應(yīng)被反映在圖8a的情形C中，在4和5之間的時間間隔的頻率停止下降并開始上升時的監(jiān)測頻率的示例性曲線圖中。在情形C中，區(qū)塊816的電力單元的額外貢獻(xiàn)在5之后不久終止，但是自區(qū)塊812'的電力單元在5處開始的響應(yīng)足以使監(jiān)測頻率返回到標(biāo)稱值附近。在情形C中的控制時間段可被終止并以與上述情形B相同的方式重新開始。

電力單元可以此方式被聚集并被控制以提供對電網(wǎng)頻率變化的動態(tài)的、良好限定的和連續(xù)響應(yīng)，從而將電網(wǎng)頻率恢復(fù)到標(biāo)稱值。

控制指令的生成可被限制，使得在控制時間段期間從控制電力單元所產(chǎn)生的組合電力提供和/或消耗符合預(yù)定義時間的配置文件。該配置文件可例如由電網(wǎng)運(yùn)營商預(yù)定義，以便限制例如由太快的響應(yīng)所引起的對電氣裝置的損壞。

定義預(yù)定義時間配置文件的參數(shù)可由系統(tǒng)操作員定義為例如靜態(tài)參數(shù)。參數(shù)和/或時間配置文件可專用于電網(wǎng)的局部區(qū)域或地區(qū)，被定義以僅對特定時間窗(例如在1天或1周中的某些時間處)有效，并且對于給定的頻率特性的確定也是靈活的，例如對某些嚴(yán)重程度的監(jiān)測頻率變化的確定的響應(yīng)較少限制性。

以產(chǎn)生預(yù)定義時間配置文件的控制指令可例如在滿足與監(jiān)測頻率相關(guān)的任何條件之前生成。例如，生成控制指令的圖5中的步驟510可包括，例如從數(shù)據(jù)存儲器，例如CN 130的數(shù)據(jù)存儲器306中檢索用于一組預(yù)定義電力單元的一組預(yù)定義控制指令。

該組預(yù)生成的控制指令在被發(fā)送時，可例如提升預(yù)定義的時間響應(yīng)?？纱嬖诳紤]不同的預(yù)定義時間配置文件的不同組預(yù)生成控制指令，該時間配置文件例如由一個或多個參數(shù)定義，如上所述。

一組特定的預(yù)生成控制指令可基于一個或多個變動特性來檢索。例如，通過使用上面關(guān)于圖5至圖8c所述的方法，可確定變動特性表示在某一位置的頻率變化事件被分類為“高的嚴(yán)重程度”。在此情況下，例如已預(yù)生成以提供對此位置的“高的嚴(yán)重程度”事件的響應(yīng)的一組控制指令可例如從CN 130的數(shù)據(jù)存儲器306檢索并被發(fā)送給所定義的PUC 118。

頻率變動可例如基于所確定的變動特性以及例如在測量變動的時間和/或位置處的電網(wǎng)慣性而被給予數(shù)值分級。例如，產(chǎn)生或預(yù)測可能產(chǎn)生電網(wǎng)頻率的相對快速下降或相對大幅下降或兩者的組合的變動可通過比方說評為'-10'級，而相對緩慢的增加或相對小的幅值或兩者的變動可通過比方說評為'+2'級。可存在比方說20個不同組的預(yù)生成控制指令(即-10至-1和+1至+10)，每組控制指令被定義為，在被發(fā)送時以產(chǎn)生與預(yù)定嚴(yán)重程度的變動等級成正比的響應(yīng)。例如，如果變動具有下降到比方說等級'-7'的變動特性，則已預(yù)生成的對應(yīng)的被標(biāo)記為'-7'的預(yù)生成控制指令可被檢索和發(fā)送，以提供用于等級為'-7'的頻率變動的成比例的響應(yīng)。這可允許更快速的響應(yīng)，因為減化了在控制時間段開啟時或控制時間段開啟之后以下的計算水平：響應(yīng)中包含哪些電力單元以及什么控制指令應(yīng)被發(fā)送以便產(chǎn)生足夠響應(yīng)。

可以為，例如，在基于電網(wǎng)頻率的后續(xù)監(jiān)測生成進(jìn)一步的控制指令并將其發(fā)送之前，一組預(yù)生成的控制指令被發(fā)送給所定義的電力單元以作為對所確定的變動特性的變化的初始響應(yīng)。例如，被發(fā)送給由圖8c中的區(qū)塊804'、808'和812'表示的組的控制指令可被預(yù)生成并響應(yīng)于在1和2之間的監(jiān)測頻率變化在2和3之間被檢索。響應(yīng)于電網(wǎng)頻率的后續(xù)監(jiān)測，可接著在點4處生成控制指令并將該控制指令發(fā)送給由圖8c中的區(qū)塊816表示的電力單元組。

控制指令的生成也可并入有關(guān)在特定時間在電網(wǎng)中的特定位置的電網(wǎng)慣性的信息。例如，如果在特定時間、特定電網(wǎng)位置處具有比方說低慣性，則響應(yīng)于明顯的頻率變化，控制指令可被生成以便控制電力單元以盡可能提供適當(dāng)快速的響應(yīng)，例如通過選擇能夠提供最快速響應(yīng)的電力單元。然而，如果確定在某一時間的電網(wǎng)區(qū)域具有，比方說高慣性，則可考慮生成用于快速響應(yīng)的電力單元的控制指令是重要性較低的控制指令的生成。

為增加協(xié)調(diào)響應(yīng)的控制的精確度和水平，除了CN 130的處理器304在生成控制指令時使用與電力單元相關(guān)聯(lián)的特性響應(yīng)時間之外，處理器304還可使用可進(jìn)一步形成配置文件信息的一部分的電力單元的特性響應(yīng)函數(shù)。特性響應(yīng)函數(shù)不僅與特性響應(yīng)時間(例如，如區(qū)塊802針對圖8b的區(qū)塊804的電力單元所示)相關(guān)，且響應(yīng)于接收給出的控制指令，與電力單元的電力消耗和/或電力提供的變化的函數(shù)形式相關(guān)。例如，圖8b的區(qū)塊802表示時間，在該時間之后，區(qū)塊804的電力單元可以響應(yīng)于接收控制指令來提供給定的提供水平。然而，在一些實施例中，區(qū)塊802可表示一些時間函數(shù)，該時間函數(shù)表征在實現(xiàn)控制指令中指定的電力提供之前，由電力單元提供電力的方式?？商娲?，特性響應(yīng)函數(shù)可由描述參數(shù)化函數(shù)形式的參數(shù)表示。例如，機(jī)械發(fā)電機(jī)的電力提供可通過運(yùn)行時間段來初始表征，例如，其可通過參數(shù)化函數(shù)P(t)＝A-Be^Ct來表征，其中，P(t)為在時間t的功率輸出，以及A、B和C為描述函數(shù)的參數(shù)。在另一示例中，柴油發(fā)電機(jī)可在其提供電力之前通過使用啟動電機(jī)初始消耗電力，并因此可通過不同的函數(shù)形式來表征。在另一示例中，緩慢的控制電路可產(chǎn)生從電力單元輸出零電力的時間段，并因此特性響應(yīng)函數(shù)可通過例如參數(shù)化時間偏移來反映這點。特性響應(yīng)函數(shù)也可表示所測得的或適當(dāng)?shù)捻憫?yīng)，其包括電力單元的響應(yīng)的代表性數(shù)據(jù)點，并因此不必通過函數(shù)形式或與其相關(guān)聯(lián)的參數(shù)表征。

生成并被發(fā)送給一組電力單元，例如由圖8b中的區(qū)塊804表示的電力單元的控制指令可包括下列指令：切斷、接通、增加或減少電力提供、增加或減少電力消耗、改變某一時間內(nèi)的電力提供和/或消耗以及根據(jù)指定時間配置文件改變電力提供和/或消耗。為了高精度地實現(xiàn)整個響應(yīng)的預(yù)定義時間配置文件，區(qū)塊804的控制指令可包含根據(jù)參數(shù)化函數(shù)，例如根據(jù)P(t)＝A-Be^Ct增加電力提供的指令，其中，P(t)為在時間t的功率輸出，以及A、B和C為表征函數(shù)的參數(shù)?？刂浦噶羁衫鐑H包含函數(shù)的參數(shù)，或CN 130和PUC 118兩者已知的預(yù)定義函數(shù)形式的標(biāo)識符。應(yīng)理解，在必要時，可定義并參數(shù)化其它函數(shù)形式以產(chǎn)生電力單元的電力提供和/或消耗的預(yù)期時間響應(yīng)。

在一些實施例中，控制系統(tǒng)的控制裝置可包括分布式的多個處理器，例如包括來自一個或多個CN、一個或多個PUC以及一個或多個測量裝置120的處理器。由上述處理器中的任一者執(zhí)行的上述計算、確定、推導(dǎo)中的任一者或任何其它此類動作可通過本文所述的各種實施例的處理器中的任一者或使用其的任何組合來實施。作為示例，例如由圖5的步驟502表示的電網(wǎng)頻率的監(jiān)測以及例如由圖5的步驟504表示的已滿足與監(jiān)測頻率相關(guān)的條件的確定，可使用頻率被測量所在的測量裝置的處理器來實現(xiàn)。測量裝置可接著向CN 130傳送已滿足條件的細(xì)節(jié)，以及CN 130的處理器304和通信裝置I/O 302可接著執(zhí)行由圖5的506至512表示的步驟。在另外的實施例中，測量裝置的處理器可開啟例如由圖5的步驟506所表示的控制時間段并向CN 130傳送該控制時間段的細(xì)節(jié)。分布式的處理功能可減少對CN的處理器的要求并因此節(jié)省這些元件的成本。分布式的處理功能也可允許在不同處理器之間的負(fù)荷均衡以最有效使用系統(tǒng)的處理器并且也避免任何處理器的過負(fù)荷以及此將產(chǎn)生的響應(yīng)的關(guān)聯(lián)延遲。

應(yīng)理解，上述涉及響應(yīng)于電網(wǎng)頻率的一定下降而對電力單元的控制的任何示例性實施例可同樣適用于響應(yīng)于電網(wǎng)頻率的一定增加而對電力單元的控制。例如，可以為例如由于被設(shè)置成定時器的路燈的電力消耗的突然關(guān)聯(lián)下降而存在的需求的突然下降。也可存在例如由于發(fā)電機(jī)或發(fā)電機(jī)組的管理不當(dāng)或錯誤控制或例如允許許多風(fēng)力發(fā)電場和太陽能電池板向電網(wǎng)提供高容量電力的非常晴朗和多風(fēng)的時期所產(chǎn)生的供電的突然可能增加。在這些情況下，可能存在比電力需求更多的會導(dǎo)致電網(wǎng)頻率的可能突然增加的供電。這種頻率的增加會使或被確定可能使電網(wǎng)頻率超出在標(biāo)稱電網(wǎng)頻率附近的預(yù)期頻率范圍，并因此上面參考示例性實施例所詳述的控制系統(tǒng)可用于使被監(jiān)測頻率返回到或接近其標(biāo)稱值。以與上面所詳述的相同方式，這可涉及向提供電力的電力單元發(fā)送控制指令以停止或減少它們的供應(yīng)和/或向消耗電力的電力單元發(fā)送控制指令以保持或增加它們的消耗。如上面所詳述，在任何情況下，控制指令基于電力單元的配置文件信息并基于所確定的變動特性來生成。因此，應(yīng)容易理解，本發(fā)明的實施例可被應(yīng)用于本質(zhì)上增加和下降的電網(wǎng)頻率的變化。

應(yīng)理解，關(guān)于任一實施例所述的任何特征可被單獨(dú)使用或與所述的其它特征組合使用，并且也可結(jié)合任何其它實施例的一個或多個特征或任何其它實施例的任何組合來使用。此外，上面未描述的等價物和更改也可在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下被采用，本發(fā)明的范圍在附屬權(quán)利要求中被限定。