CN103543678B - 一种可配置电力需求侧需量的控制器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可配置电力需求侧需量的控制器，包括主控制器MCU以及分别与主控制器MCU连接的电流互感器CT、电压互感器PT、多级负荷开关组、可调节负荷开关、输入输出电路、通信接口和供电电路；通过输入输出电路分别设置多级负荷开关组和可调节负荷开关的阈值，主控制器根据电流互感器CT和电压互感器PT采集的数据得到用户当前用电需量，并分别与多级负荷开关组和可调节负荷开关的阈值进行比较，多级负荷开关组和可调节负荷开关根据相应的比较结果进行相应动作。与现有技术相比，本发明具有实现用电高峰期电力负荷分级控制，达到减少高峰期用电需量，减少用电费用，缓解电力供需紧张等优点。

Description

一种可配置电力需求侧需量的控制器

技术领域

本发明涉及一种电力需量自动控制技术，尤其是涉及一种可配置电力需求侧需量的控制器。

背景技术

电力需求侧管理是指对用电一方实施的管理，国家通过政策措施引导用户在高峰时少用电，把高峰时的部分用电量移到低谷，在低谷时多用电，为提高供电效率、优化用电的一种管理办法。这样可以在完成同样用电功能的情况下减少电量消耗和电力需求，从而缓解缺电压力，降低供电成本和用电成本，使供电和用电双方得到实惠，达到节约能源和保护环境的长远目的。

从我国近年来的电力持续负荷统计来看，全国95％以上的高峰负荷年累计持续时间只有几十个小时，目前常常是采用增加调峰发电装机的方法来满足这部分高峰负荷，但是调峰发电机利用率很低，运行很不经济。如果采用需求侧管理的方法，让用户主动参与进来，在用电高峰期减少用电需量，从而削减这部分高峰电力负荷，则可以缓解电力供需紧张的压力，相比增加调峰发电装机优势明显。国家出台的两部制电价按照季节不同、时段不同分别按照尖峰平谷电价收费，电力高峰期的电价远高于低谷期的电价，对于居民用电的分时电价也是希望居民用户减少高峰期用电，通过技术手段减少高峰期用电需量就可以切切实实让用户节约电费。

需量是指在指定的时间区间内，即需量周期内(一般为15分钟，滑差为1分钟)中测得的平均功率最大值，单位KW。实行两部制电价的工商用户每个月都要向电力公司申报用电需量，需量超标要接受罚款。控制需量是一种很好的调峰的技术手段。目前很多智能电表已经具备需量测量的功能，但还没有自动控制需量的功能。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种可配置电力需求侧需量的控制器。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种可配置电力需求侧需量的控制器，其特征在于，包括主控制器MCU以及分别与主控制器MCU连接的电流互感器CT、电压互感器PT、多级负荷开关组、可调节负荷开关、输入输出电路、通信接口和供电电路；

通过输入输出电路分别设置多级负荷开关组和可调节负荷开关的阈值，主控制器根据电流互感器CT和电压互感器PT采集的数据得到用户当前用电需量，并分别与多级负荷开关组和可调节负荷开关的阈值进行比较，多级负荷开关组和可调节负荷开关根据相应的比较结果进行相应动作。

所述的多级负荷开关组包括一级负荷开关、二级负荷开关和三级负荷开关，所述的输入输出电路设置一级负荷开关、二级负荷开关和三级负荷开关动作的阀值，主控制器检测用户当前用电需量，当用电需量达到或超过用户设定的阀值时，相应的负荷开关断开以减少用电量；当用电需量小于用户设定的阀值时，相应的负荷开关闭合恢复正常用电。

所述的输入输出电路设置可调节负荷开关的下限阀值和上限阀值，主控制器检测用户当前用电需量，当用电需量达到或超过用户设定的上限阀值时，可调节负荷开关完全断开，当用电需量小于用户设定的下限阀值时，可调节负荷开关完全闭合恢复正常用电；当用电需量在下限阀值和上限阀值之间时，可调节负荷开关调节负荷输出比例。

所述的调节负荷输出比例具体计算如下：

$y=\frac{S-D}{S-X}*(\mathrm{SB}-\mathrm{XB})$

其中y为调节负荷输出比例,S为可调节负荷开关的上限阀值，D为用户当前用电需量，X为可调节负荷开关的下限阀值，SB为上限阀值对应的负荷输出比例，XB为下限阀值对应的负荷输出比例。

所述的输入输出电路包括LCD屏和按键，对多级负荷开关组和可调节负荷开关的用电需量阈值进行设定。

所述的通信接口包括太网通信口和RS485通信口。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、实现用电高峰期电力负荷分级控制，达到减少高峰期用电需量，减少用电费用，缓解电力供需紧张的目的。

2、在用电高峰期，本控制器可以把允许中断的电力负荷分成三个级别进行控制，同时把可调节的负荷按照用户设定的比例进行调节控制，减少用电量。

3、本控制器可用于商业、楼宇、工厂、船舶微网等应用场合。

附图说明

图1为本发明需量控制的原理图；

图2为本发明控制器的结构示意图；

图3为本发明需求阈值设定的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

参照图1，用户向上级电力公司等管理部门申报用电需量，当用户的用电需量超过需量设定值时，超额部分的需量要接受惩罚电费。用电高峰期，大量的超额用电会造成电网电力不足，造成发电紧张，甚至是电网崩溃的危险。如果能控制用电需量，不产生超额需量，将是非常有益的。

如图2所示，一种可配置电力需求侧需量的控制器，包括主控制器1以及分别与主控制器1连接的电流互感器2、电压互感器3、多级负荷开关组、可调节负荷开关7、输入输出电路、通信接口和供电电路5；

通过输入输出电路分别设置多级负荷开关组和可调节负荷开关的阈值，主控制器1根据电流互感器2和电压互感器3采集的数据计算得到用户当前用电需量，并分别与多级负荷开关组和可调节负荷开关7的阈值进行比较，多级负荷开关组和可调节负荷开关根据相应的比较结果进行相应动作。

主控制器通过电流互感器检测交流电的电流，电压互感器检测交流电的电压，通过对电流、电压的乘法积分运算，根据一分钟滑差时间算法得到当前用电需量。

所述的多级负荷开关组包括一级负荷开关61、二级负荷开关62和三级负荷开关63，所述的输入输出电路设置一级负荷开关61、二级负荷开关62和三级负荷开关63的阀值，主控制器1检测用户当前用电需量，当用电需量达到或超过用户设定的阀值时，相应的负荷开关断开以减少用电量；当用电需量小于用户设定的阀值时，相应的负荷开关闭合恢复正常用电。

所述的输入输出电路设置可调节负荷开关的下限阀值和上限阀值，主控制器检测用户当前用电需量，当用电需量达到或超过用户设定的上限阀值时，可调节负荷开关完全断开，当用电需量小于用户设定的下限阀值时，可调节负荷开关完全闭合恢复正常用电；当用电需量在下限阀值和上限阀值之间时，可调节负荷开关调节负荷输出比例。

所述的输入输出电路包括LCD屏41和按键42，对多级负荷开关组和可调节负荷开关的用电需量阈值进行设定。所述的通信接口包括太网通信口8和RS485通信口9，负荷控制信息可通过以太网通信口、RS485通信口输出，可通过通信方式扩展对第三方用电设备的控制。

参照图3，本需量控制器的需量设定逻辑是：用户可以设定5个需量阀值，其中3个值对应三个分级负荷开关的阀值，另外2个阀值对应可调节负荷开关的上限、下限比例值。当用电需量达到或超过用户设定的阀值时，主控制器控制相应的负荷开关断开以减少用电量，主控制器控制可调节负荷开关按用户设定的上下线阀值的线性比例关系进行调节控制以减少用电量；当用电需量小于用户设定的阀值时，主控制器控制相应的负荷开关闭合，主控制器控制可调节负荷开关按开关上限量控制，恢复正常用电。

例如用户设定85％、90％、95％三个阀值为三个分级负荷开关的阀值，当用电需量上升达到设定值的85％时，三级负荷开关断开；当用电需量上升达到设定值的90％时，二级负荷开关也断开；当用电需上升达到设定值的95％时，一级负荷开关断开。当用电需量从设定值的95％以上下降到设定值的90％时，一级负荷开关闭合；当用电需量从设定值的90％以上下降到设定值的85％时，二级负荷开关闭合；当用电需量下降到设定值的85％以下时，三级负荷开关闭合，恢复正常用电。

例如用户设定85％、95％为可调节负荷开关的阀值比例分别为100％、0％，当用电需量上升到设定值的85％～95％区间时，按照下述公式进行可调节负荷的阀值控制：

$y=\frac{S-D}{D-X}*(\mathrm{SB}-\mathrm{XB});$

其中y为调节负荷输出比例，S为可调节负荷开关的上限阀值，D为用户当前用电需量，X为可调节负荷开关的下限阀值，SB为上限阀值对应的负荷输出比例，XB为下限阀值对应的负荷输出比例。

例如当前用电需量值上升到88％，则可调节负荷输出的比例为：

$y=\frac{95\%-88\%}{95\%-85\%}*(100\%-0\%)=70\%;$

例如当前用电需量值上升到90％，则可调节负荷输出的比例为：

$y=\frac{95\%-90\%}{95\%-85\%}*(100\%-0\%)=50\%;$

例如当前用电需量值上升到94％，则可调节负荷输出的比例为：

$y=\frac{95\%-94\%}{95\%-85\%}*(100\%-0\%)=10\%;$

可以看出，随着用电需量的上升，可调节负荷输出比例逐渐变小直至可调节负荷完全关闭。

Claims (4)

1.一种可配置电力需求侧需量的控制器，其特征在于，包括主控制器MCU以及分别与主控制器MCU连接的电流互感器CT、电压互感器PT、多级负荷开关组、可调节负荷开关、输入输出电路、通信接口和供电电路；

通过输入输出电路分别设置多级负荷开关组和可调节负荷开关的阈值，主控制器根据电流互感器CT和电压互感器PT采集的数据得到用户当前用电需量，并分别与多级负荷开关组和可调节负荷开关的阈值进行比较，多级负荷开关组和可调节负荷开关根据相应的比较结果进行相应动作；

所述的输入输出电路设置可调节负荷开关的下限阀值和上限阀值，主控制器检测用户当前用电需量，当用电需量达到或超过用户设定的上限阀值时，可调节负荷开关完全断开，当用电需量小于用户设定的下限阀值时，可调节负荷开关完全闭合恢复正常用电；当用电需量在下限阀值和上限阀值之间时，可调节负荷开关调节负荷输出比例；

所述的调节负荷输出比例具体计算如下：

$y=\frac{S-D}{S-X}*(SB-XB)$

其中y为调节负荷输出比例，S为可调节负荷开关的上限阀值，D为用户当前用电需量，X为可调节负荷开关的下限阀值，SB为上限阀值对应的负荷输出比例，XB为下限阀值对应的负荷输出比例。

2.根据权利要求1所述的一种可配置电力需求侧需量的控制器，其特征在于，所述的多级负荷开关组包括一级负荷开关、二级负荷开关和三级负荷开关，所述的输入输出电路设置一级负荷开关、二级负荷开关和三级负荷开关动作的阀值，主控制器检测用户当前用电需量，当用电需量达到或超过用户设定的阀值时，相应的负荷开关断开以减少用电量；当用电需量小于用户设定的阀值时，相应的负荷开关闭合恢复正常用电。

3.根据权利要求1所述的一种可配置电力需求侧需量的控制器，其特征在于，所述的输入输出电路包括LCD屏和按键，对多级负荷开关组和可调节负荷开关的用电需量阈值进行设定。

4.根据权利要求1所述的一种可配置电力需求侧需量的控制器，其特征在于，所述的通信接口包括太网通信口和RS485通信口。