利用高級(jí)儀表基礎(chǔ)設(shè)施和變電站集中電壓控制的電壓節(jié)約的制作方法
【專利說明】
[00011 本申請是2010年5月5日提交的申請?zhí)枮?01080020217.9的題為"利用高級(jí)儀表基 礎(chǔ)設(shè)施和變電站集中電壓控制的電壓節(jié)約"的申請的分案申請。
[0002]在先申請的交叉參考
[0003] 本申請主張2009年5月7 日提交的名為"VOLTAGECONSERVATIONUSINGADVANCED METERINGINFRASTRUCTUREANDSUBSTATIONCENTRALIZEDVOLTAGECONTROL" 的美國臨時(shí) 申請No.61/176，398的優(yōu)先權(quán)及其利益，通過參考將該申請的全部內(nèi)容合并于此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0004] 本發(fā)明涉及一種用于節(jié)約能量的方法、設(shè)備、系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)程序。具體而言，本發(fā) 明涉及一種利用高級(jí)基礎(chǔ)設(shè)施和變電站集中電壓控制的電壓節(jié)約的新穎實(shí)施方案。
【背景技術(shù)】
[0005] 通常，通過電機(jī)械發(fā)電機(jī)在發(fā)電站產(chǎn)生電力，典型地，通過由化學(xué)燃燒或核裂變供 給燃料的熱力發(fā)動(dòng)機(jī)或者通過水或風(fēng)中流動(dòng)的動(dòng)能來驅(qū)動(dòng)電機(jī)械發(fā)電機(jī)。一般而言，通過 輸電網(wǎng)將電力作為交流電信號(hào)提供給終端用戶。輸電網(wǎng)可包括發(fā)電站網(wǎng)絡(luò)、輸電電路、變電 站等等。
[0006] 將電力提供給輸電系統(tǒng)之前，典型地，例如利用升壓變壓器將產(chǎn)生的電力升高電 壓。通過降低輸電系統(tǒng)導(dǎo)體中流動(dòng)的電流，升高電壓提高了傳輸效率，同時(shí)保持傳輸?shù)墓β?幾乎等于輸入功率。然后，通過輸電系統(tǒng)將升壓的電力傳輸給配電系統(tǒng)，配電系統(tǒng)將電力分 配給終端用戶。配電系統(tǒng)可包括從輸電系統(tǒng)傳送電力并將其傳遞給終端用戶的網(wǎng)絡(luò)。典型 地，該網(wǎng)絡(luò)可包括中壓(例如，小于69kV)電力線、變電站、變壓器、低壓(例如，小于lkV)配電 線路、電表等等。
[0007] 下述主題涉及發(fā)電或配電：PowerDistributionPlanningReferenceBook， SecondEdition，H.LeeWillis,2004；EstimatingMethodologyforaLargeRegional ApplicationofConservationVoltageReduction,J.G.DeSteese，S·B.Merrick， B.ff.Kennedy,IEEETransactionsonPowerSystems，1990;Implementationof ConservationVoltageReductionatCommonwealthEdison，IEEETransactionson PowerSystems，D.Kirshner，1990;以及ConservationVoltageReductionatNortheast Utilities，D·M·Lauria，IEEE，1987。此外，1995年ll月14日授予Griffioen的美國專利 No.5,466,973描述了一種用于在分配電力的網(wǎng)絡(luò)中的傳遞點(diǎn)調(diào)節(jié)提供電能的電壓的方法。
[0008] 本發(fā)明提供一種用于在電系統(tǒng)中節(jié)約能量的新穎方法、設(shè)備、系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)程序。 具體而言，本發(fā)明提供一種通過實(shí)施利用高級(jí)基礎(chǔ)設(shè)施和變電站集中電壓控制的電壓節(jié)約 來節(jié)約能量的新穎方案。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種電壓控制和節(jié)約(VCC)系統(tǒng)，用于監(jiān)測、控制和 節(jié)約能量。該VCC系統(tǒng)包括:變電站，被配置為向多個(gè)用戶位置提供電功率；智能儀表，被設(shè) 置在所述多個(gè)用戶位置的其中一個(gè)用戶位置，并被配置為基于通過所述智能儀表接收的電 功率的測量分量產(chǎn)生智能儀表數(shù)據(jù)；以及電壓控制器，被配置為基于所述智能儀表數(shù)據(jù)產(chǎn) 生能量傳遞參數(shù)，其中，所述變電站被進(jìn)一步配置為基于所述能量傳遞參數(shù)調(diào)節(jié)提供給所 述多個(gè)用戶位置的所述電功率的電壓設(shè)置點(diǎn)值，以及其中，所述智能儀表被配置為在例外 報(bào)告模式下工作，當(dāng)確定所述電功率的測量分量在目標(biāo)分量帶之外時(shí)，主動(dòng)向所述電壓控 制器發(fā)送所述智能儀表數(shù)據(jù)。
[0010]該VCC系統(tǒng)可進(jìn)一步包括第二智能儀表，第二智能儀表被設(shè)置在所述多個(gè)用戶位 置的第二用戶位置，并被配置為基于通過所述第二智能儀表接收的電功率的第二測量分量 產(chǎn)生第二智能儀表數(shù)據(jù)，其中，所述電壓控制器被進(jìn)一步配置為將通過所述智能儀表接收 的所述電功率的測量分量以及通過所述第二智能儀表接收的電功率的第二測量分量取平 均值，確定平均用戶電壓分量。
[0011]該VCC系統(tǒng)可進(jìn)一步包括收集器，收集器被配置為從所述智能儀表接收所述智能 儀表數(shù)據(jù)并產(chǎn)生收集器數(shù)據(jù)，其中，所述電壓控制器被進(jìn)一步配置為基于所述收集器數(shù)據(jù) 產(chǎn)生所述能量傳遞參數(shù)。
[0012] 在VCC系統(tǒng)中，所述目標(biāo)分量帶可包括目標(biāo)電壓帶，所述電壓控制器可被進(jìn)一步配 置為將通過所述智能儀表接收的電功率的測量分量與所述目標(biāo)電壓帶進(jìn)行比較，并基于所 述比較的結(jié)果調(diào)節(jié)電壓設(shè)置點(diǎn)。
[0013]變電站可包括：負(fù)荷抽頭變換變壓器，基于負(fù)荷抽頭變換系數(shù)調(diào)節(jié)所述電壓設(shè)置 點(diǎn)值;或者穩(wěn)壓器，基于所述能量傳遞參數(shù)調(diào)節(jié)所述電壓設(shè)置點(diǎn)值。變電站可包括:配電總 線，將所述電功率提供給所述多個(gè)用戶位置，其中，在所述配電總線上測量電功率供應(yīng)電壓 分量。
[0014]電壓控制器可包括:儀表自動(dòng)系統(tǒng)服務(wù)器(MAS);配電管理系統(tǒng)(DMS);以及區(qū)域操 作中心(R0C)。電壓控制器可被配置為以一個(gè)負(fù)荷抽頭變換步長的最大速度調(diào)節(jié)所述電壓 設(shè)置點(diǎn)。電壓控制器可被配置為基于所述平均用戶電壓分量調(diào)節(jié)所述電壓設(shè)置點(diǎn)。電壓控 制器可被配置為基于所述比較的結(jié)果，將通過所述智能儀表接收的所述電功率的測量分量 維持在所述目標(biāo)電壓帶內(nèi)。電壓控制器可被配置為在所述例外報(bào)告模式下工作時(shí)，接收通 過所述智能儀表主動(dòng)發(fā)送的所述智能儀表數(shù)據(jù)之后，選擇所述智能儀表以用于監(jiān)測，并產(chǎn) 生與所述智能儀表的連接。電壓控制器可被配置為取消選擇先前選擇待監(jiān)測的另一個(gè)智能 儀表。電壓控制器可被配置為產(chǎn)生與所述智能儀表的連接并終止與所述另一個(gè)智能儀表的 連接。從所述智能儀表接收的述主動(dòng)智能儀表數(shù)據(jù)可表示所述系統(tǒng)中的低電壓限制電平。 電壓控制器可被配置為:存儲(chǔ)歷史數(shù)據(jù)，所述歷史數(shù)據(jù)包括變電站級(jí)的集合能量分量數(shù)據(jù)、 變電站級(jí)的電壓分量數(shù)據(jù)以及天氣數(shù)據(jù)的至少其中之一;在所述多個(gè)用戶位置的每個(gè)位置 確定能量使用；將所述歷史分量數(shù)據(jù)與確定的能量使用進(jìn)行比較；以及基于所述歷史分量 數(shù)據(jù)與所述確定的能量使用的比較結(jié)果，確定歸因于所述系統(tǒng)的能量節(jié)省。電壓控制器可 被配置為基于消除天氣、負(fù)荷增長或經(jīng)濟(jì)效應(yīng)的影響的線性回歸，確定歸因于所述系統(tǒng)的 能量節(jié)省。電壓控制器可被進(jìn)一步配置為當(dāng)所述電功率供應(yīng)電壓分量或者所述平均用戶電 壓分量降到目標(biāo)電壓帶以下時(shí)，提高所述電壓設(shè)置點(diǎn)。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種VCC系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括:變電站，被配置為向多 個(gè)用戶位置提供電功率;智能儀表，被設(shè)置在所述多個(gè)用戶位置的其中一個(gè)用戶位置，并被 配置為基于通過所述智能儀表接收的電功率的測量分量產(chǎn)生智能儀表數(shù)據(jù)；以及電壓控制 器，被配置為基于所述智能儀表數(shù)據(jù)控制通過所述變電站提供的所述電功率的電壓設(shè)置 點(diǎn)。所述智能儀表可被配置為在例外報(bào)告模式下工作，所述例外報(bào)告模式包括當(dāng)確定所述 電功率的測量分量在目標(biāo)分量帶之外時(shí)，主動(dòng)向所述電壓控制器發(fā)送所述智能儀表數(shù)據(jù)。
[0016] 該VCC系統(tǒng)可進(jìn)一步包括:第二智能儀表，被設(shè)置在所述多個(gè)用戶位置的第二用戶 位置，所述第二智能儀表被配置為基于通過所述第二智能儀表接收的電功率的第二測量分 量產(chǎn)生第二智能儀表數(shù)據(jù)，其中，所述電壓控制器被進(jìn)一步配置為將通過所述智能儀表接 收的所述電功率的測量分量以及通過所述第二智能儀表接收的電功率的第二測量分量取 平均值，確定平均用戶電壓分量。
[0017] 所述變電站可包括：負(fù)荷抽頭變換變壓器，基于負(fù)荷抽頭變換系數(shù)調(diào)節(jié)所述電壓 設(shè)置點(diǎn)值；或者穩(wěn)壓器，基于所述能量傳遞參數(shù)調(diào)節(jié)所述電壓設(shè)置點(diǎn)值。所述變電站可包 括:配電總線，將所述電功率提供給所述多個(gè)用戶位置，其中，在所述配電總線上測量電功 率供應(yīng)電壓分量。
[0018] 所述電壓控制器可被配置為當(dāng)所述電功率供應(yīng)電壓分量或者所述平均用戶電壓 分量降到目標(biāo)電壓帶以下時(shí)，提高所述電壓設(shè)置點(diǎn)。所述電壓控制器可被配置為以一個(gè)負(fù) 荷抽頭變換步長的最大速度調(diào)節(jié)所述電壓設(shè)置點(diǎn)。所述電壓控制器可被配置為將通過所述 智能儀表接收的所述電功率的測量分量與所述目標(biāo)電壓帶進(jìn)行比較，并基于所述比較的結(jié) 果調(diào)節(jié)所述電壓設(shè)置點(diǎn)。所述電壓控制器可被配置為基于所述平均用戶電壓分量調(diào)節(jié)所述 電壓設(shè)置點(diǎn)。所述目標(biāo)分量帶可包括目標(biāo)電壓帶，并且所述電壓控制器可被配置為基于所 述比較的結(jié)果，將通過所述智能儀表接收的所述電功率的測量分量維持在所述目標(biāo)電壓帶 內(nèi)。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種用于控制提供給多個(gè)用戶位置的電功率的方 法。所述方法包括步驟:從所述多個(gè)用戶位置的第一位置接收智能儀表數(shù)據(jù)；以及基于所述 智能儀表數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)變電站的電壓設(shè)置點(diǎn)，其中，當(dāng)確定提供給所述多個(gè)用戶位置的所述第 一位置的電功率的測量分量在目標(biāo)分量帶之外時(shí)，在所述多個(gè)用戶位置的所述第一位置主 動(dòng)產(chǎn)生所述智能儀表數(shù)據(jù)。
[0020] 所述方法可進(jìn)一步包括將所述平均用戶電壓分量維持在所述目標(biāo)電壓帶內(nèi)。所述 方法可進(jìn)一步包括在配電總線上測量提供的電功率的電壓分量。所述方法可進(jìn)一步包括當(dāng) 所述電功率供應(yīng)電壓分量或者平均用戶電壓分量降到所述目標(biāo)分量帶以下時(shí)，提高所述電 壓設(shè)置點(diǎn)。所述方法可進(jìn)一步包括選擇所述智能儀表以用于監(jiān)測；以及當(dāng)在例外報(bào)告模式 下工作時(shí)，接收通過所述智能儀表主動(dòng)發(fā)送的所述智能儀表數(shù)據(jù)之后，產(chǎn)生與所述智能儀 表的連接。所述方法可進(jìn)一步包括從先前選擇的待監(jiān)測的一組智能儀表中取消選擇另一個(gè) 智能儀表。所述方法可進(jìn)一步包括終止與所述另一個(gè)智能儀表的連接。所述方法可進(jìn)一步 包括:存儲(chǔ)歷史數(shù)據(jù)，所述歷史數(shù)據(jù)包括變電站級(jí)的集合能量分量數(shù)據(jù)、變電站級(jí)的電壓分 量數(shù)據(jù)以及天氣數(shù)據(jù)的至少其中之一;在所述多個(gè)用戶位置的每個(gè)位置確定能量使用;將 所述歷史分量數(shù)據(jù)與確定的能量使用進(jìn)行比較；以及基于所述歷史分量數(shù)據(jù)與所述確定的 能量使用的比較結(jié)果，確定歸因于所述系統(tǒng)的能量節(jié)省。所述目標(biāo)分量帶可包括目標(biāo)電壓 帶。所述方法可進(jìn)一步包括:確定目標(biāo)電壓帶；以及將平均用戶電壓分量與目標(biāo)電壓帶進(jìn)行 比較。
[0021] 可基于將平均用戶電壓分量與所述目標(biāo)電壓帶進(jìn)行比較的結(jié)果調(diào)節(jié)所述電壓設(shè) 置點(diǎn)。從所述智能儀表接收的所述主動(dòng)智能儀表數(shù)據(jù)表示所述系統(tǒng)中的低電壓限制水平。
[0022] 根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，該計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)實(shí)際地 具體實(shí)施并包括用于控制提供給多個(gè)用戶位置的電功率的計(jì)算機(jī)程序。該計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì) 包括多個(gè)代碼部分，包括:接收智能儀表數(shù)據(jù)代碼部分，當(dāng)在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行時(shí)，該接收智能 儀表數(shù)據(jù)代碼部分導(dǎo)致從多個(gè)用戶位置的第一位置接收智能儀表數(shù)據(jù)；以及電壓設(shè)置點(diǎn)調(diào) 節(jié)代碼部分，當(dāng)在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行時(shí)，該電壓設(shè)置點(diǎn)調(diào)節(jié)代碼部分導(dǎo)致基于智能儀表數(shù)據(jù)在 變電站調(diào)節(jié)電壓設(shè)置點(diǎn)，其中，當(dāng)確定提供給多個(gè)用戶位置的第一位置的電功率的測量分 量在目標(biāo)分量帶之外時(shí)，在多個(gè)用戶位置的第一位置主動(dòng)產(chǎn)生智能儀表數(shù)據(jù)。
[0023] 該計(jì)算機(jī)程序可包括平均用戶電壓分量維持代碼部分，當(dāng)在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行時(shí)，該 平均用戶電壓分量維持代碼部分導(dǎo)致將平均用戶電壓分量維持在目標(biāo)電壓帶內(nèi)。該計(jì)算機(jī) 程序可包括電壓分量測量代碼部分，當(dāng)在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行時(shí)，該電壓分量測量代碼部分導(dǎo)致 在配電總線上測量提供的電功率的電壓分量。該計(jì)算機(jī)程序可包括電壓設(shè)置點(diǎn)增加代碼部 分，當(dāng)在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行時(shí)，該電壓設(shè)置點(diǎn)增加代碼部分導(dǎo)致當(dāng)電功率供應(yīng)電壓分量或者平 均用戶電壓分量降到目標(biāo)分量帶以下時(shí)提高電壓設(shè)置點(diǎn)。該計(jì)算機(jī)程序可包括：智能儀表 選擇代碼部分，當(dāng)在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行時(shí)，該智能儀表選擇代碼部分導(dǎo)致選擇選擇所述智能儀 表以用于監(jiān)測；以及連接產(chǎn)生代碼部分，當(dāng)在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行時(shí)，該連接產(chǎn)生代碼部分導(dǎo)致當(dāng) 在例外報(bào)告模式下工作時(shí)，接收通過所述智能儀表主動(dòng)發(fā)送的智能儀表數(shù)據(jù)之后，建立與 所述智能儀表的連接。該計(jì)算機(jī)程序可包括智能儀表取消選擇代碼部分，當(dāng)在計(jì)算機(jī)上執(zhí) 行時(shí)，該智能儀表取消選擇代碼部分導(dǎo)致從先前選擇待監(jiān)測的一組智能儀表取消選擇另一 個(gè)智能儀表。該計(jì)算機(jī)程序可包括連接終止代碼部分，當(dāng)在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行時(shí)，該連接終止代 碼部分導(dǎo)致終止與所述另一個(gè)智能儀表的連接。
[0024] 該計(jì)算機(jī)程序可包括:存儲(chǔ)代碼部分，當(dāng)在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行時(shí)，該智能存儲(chǔ)代碼部分 導(dǎo)致存儲(chǔ)歷史分量數(shù)據(jù)，歷史分量數(shù)據(jù)包括變電站級(jí)的集合能量分量數(shù)據(jù)、變電站級(jí)的電 壓分量數(shù)據(jù)以及天氣數(shù)據(jù)的至少其中之一;能量使用確定代碼部分，當(dāng)在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行時(shí)， 該能量使用確定代碼部分導(dǎo)致確定多個(gè)用戶位置的每個(gè)位置的能量使用；比較代碼部分， 當(dāng)在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行時(shí)，該比較代碼部分導(dǎo)致將歷史分量數(shù)據(jù)與確定的能量使用進(jìn)行比較； 以及能量節(jié)省確定代碼部分，當(dāng)在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行時(shí)，該能量節(jié)省確定代碼部分導(dǎo)致基于歷 史分量數(shù)據(jù)與確定的能量使用的比較結(jié)果，確定歸因于系統(tǒng)的能量節(jié)省。目標(biāo)分量帶可包 括目標(biāo)電壓帶。該計(jì)算機(jī)程序可包括：目標(biāo)電壓帶確定代碼部分，當(dāng)在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行時(shí)，該 目標(biāo)電壓帶確定代碼部分導(dǎo)致確定目標(biāo)電壓帶；以及比較代碼部分，當(dāng)在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行時(shí)， 該比較代碼部分導(dǎo)致將平均用戶電壓分量與目標(biāo)電壓帶進(jìn)行比較?？苫谄骄脩綦妷悍?量與目標(biāo)電壓帶的比較結(jié)果調(diào)節(jié)電壓設(shè)置點(diǎn)。從智能儀表接收的主動(dòng)智能儀表數(shù)據(jù)可表示 系統(tǒng)中的低電壓限制電平。
[0025] 考慮詳細(xì)的描述和附圖，可以闡明本發(fā)明的附加特征、優(yōu)點(diǎn)和實(shí)施例，或者，本發(fā) 明的附加特征、優(yōu)點(diǎn)和實(shí)施例顯而易見。此外，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明前面的概述和后面的詳述 都是示例性的，目的是提供進(jìn)一步說明，而不是限制權(quán)利要求所主張的本發(fā)明的范圍。
【附圖說明】
[0026]被包括以提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解的附圖合并在本說明書中并構(gòu)成說明書的 一部分，示出本發(fā)明的實(shí)施例并與詳細(xì)描述一起用于說明本發(fā)明的原理。除了對本發(fā)明以 及可以實(shí)施本發(fā)明的各種方式的基本理解所可能必需的之外，不試圖更詳細(xì)地示出本發(fā)明 的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)。在附圖中：
[0027]圖1示出根據(jù)本發(fā)明原理的發(fā)電和配電系統(tǒng)的實(shí)例；
[0028]圖2示出根據(jù)本發(fā)明原理的電壓控制和節(jié)約(VCC)系統(tǒng)的實(shí)例；
[0029]圖3示出根據(jù)本發(fā)