一种具有直接负荷控制功能的负控电能表及其控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种具有直接负荷控制功能的负控电能表及其控制方法，包括电源、电源分别连接直接负荷控制出口和模拟量采集模块，模拟量采集模块依次连接计量模块和主控系统，主控系统分别连接存储控制模块、通信模块、人机交互模块和直接负荷控制出口，通信模块与调度部门能量管理中心相连；直接负荷控制出口由控制各种用电设备的继电器组成，继电器的开断由主控系统控制；本发明以在不影响用户使用体验的前提下实现削减负荷的目的，实现对部分带有储能功能的可短时中断供电而不影响用户体验的用电设备的循环控制；经过实际测试使用，除能将准确地能耗数据反馈给电能供应商及用户，还能灵敏地完成直接负荷控制的指令，实现对负荷的控制。
【专利说明】
-种具有直接负荷控制功能的负控电能表及其控制方法
技术领域
[0001] 本发明属于电力负荷控制与计量技术领域，特别设及一种具有直接负荷控制功能 的负控电能表及其控制方法。
【背景技术】
[0002] 直接负荷控制是一种简单和实用的需求管理手段，其是指在系统高峰时段由直接 负荷控制执行机构通过远端控制装置循环控制用户具有储能功能的用电设备，W在不影响 用户的使用体验的前提下实现削减负荷的目的。智能电表除了常用的电度计量外，还应具 有配电网的运行控制的功能。随着智能家居的不断发展，通过电表实现负荷的远程控制及 用户控制已成为技术发展的必然趋势。具有直接负荷控制功能的负控电能表，可有效地提 高能源供应商和最终用户能源效率的潜力。
【发明内容】
[0003] 发明目的：本发明提供一种具有直接负荷控制功能的负控电能表及其控制方法， W解决现有技术中的问题。
[0004] 技术方案:为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
[0005] -种具有直接负荷控制功能的负控电能表，包括电源、所述电源分别连接直接负 荷控制出口和模拟量采集模块，所述模拟量采集模块依次连接计量模块和主控系统，所述 主控系统分别连接存储控制模块、通信模块、人机交互模块和直接负荷控制出口，所述通信 模块与调度部口能量管理中屯、相连;所述直接负荷控制出口和计量模块与用电设备相连； 所述直接负荷控制出口由控制各种用电设备的继电器组成，继电器的开断由主控系统控 审IJ。主控系统输出的结果通过控制直接负荷控制出口的相应继电器达到直接负荷控制的目 的。
[0006] 所述直接负荷控制出口根据用电设备是否具有储能功能，将输出接口分为两路， 其中一路用来控制具有储能功能用电设备的工作状态。所述负荷控制通过周期性的关断用 户具有储能功能的用电设备，在不影响用户体验的前提下达到直接负荷控制的目的。
[0007] 所述人机交互模块包括显示屏和控制按键。
[000引所述存储控制模块为RAM存储器，主要存储负荷控制过程中的临时数据，比如说直 接负荷控制出口中每一个继电器的状态及历史状态数据，调度下放的控制信号及历史控制 信号。
[0009] 所述通信模块包括JTAG接口、GPRS通信和串口通信，接收直接负荷控制的命令。通 信模块主要分为S部分，一个是主控系统的调试通信JTAG，一个GPRS通信用于接收直接负 荷控制的命令。
[0010] 所述GWS通信使用公共通信网络。
[0011] 所述计量模块的忍片型号为ADE7878，精度高。
[0012] -种具有直接负荷控制功能的负控电能表的控制方法，通过周期性的关断具有储 能功能的用电设备，具体包括W下步骤：
[0013] 步骤一、确定轮控一个周期的时间为t，即在时间t的时间段，参与直接负荷控制容 量的所有具有储能功能用电设备均参与一次负控操作，继续下一个周期的轮控；
[0014] 步骤二、将可控总容量分为n组，每组具有储能功能用电设备在一个周期内需要轮 巧关停的时间为T，则T = t/n小时；
[0015] 步骤S、通过直接负荷控制出口有序的控制用户中具有储能功能用电设备，达到 负荷控制的目的。
[0016] 有益效果:与现有技术相比，本发明具有W下有益效果：
[0017] 本发明W在不影响用户使用体验的前提下实现削减负荷的目的，实现对部分带有 储能功能的可短时中断供电而不影响用户体验的用电设备的循环控制。该智能电表经过实 际测试使用，除能将准确地能耗数据反馈给电能供应商及用户，还能灵敏地完成直接负荷 控制的指令，实现对负荷的控制。该电表的推广使用不仅能产生直接的节能效果，还有助于 大电网实现削峰填谷的需求侧管理。
【附图说明】
[0018] 图1是本发明的模块框图；
[0019]图視本发明控制方法的时间示意图。
【具体实施方式】
[0020] 下面结合实施例对本发明作更进一步的说明。
[0021] 如图1所示，一种具有直接负荷控制功能的负控电能表，包括电源、所述电源分别 连接直接负荷控制出口和模拟量采集模块，所述模拟量采集模块依次连接计量模块和主控 系统，所述主控系统分别连接存储控制模块、通信模块、人机交互模块和直接负荷控制出 口，所述通信模块与调度部口能量管理中屯、相连;所述直接负荷控制出口和计量模块与用 电设备相连;所述直接负荷控制出口由控制各种用电设备的继电器组成，继电器的开断由 主控系统控制。主控系统输出的结果通过控制直接负荷控制出口的相应继电器达到直接负 荷控制的目的。
[0022] 所述直接负荷控制出口根据用电设备是否具有储能功能，将输出接口分为两路， 其中一路用来控制具有储能功能用电设备的工作状态。所述负荷控制通过周期性的关断用 户具有储能功能的用电设备，在不影响用户体验的前提下达到直接负荷控制的目的。
[0023] 所述人机交互模块包括显示屏和控制按键。
[0024] 所述存储控制模块为RAM存储器，主要存储负荷控制过程中的临时数据，比如说直 接负荷控制出口中每一个继电器的状态及历史状态数据，调度下放的控制信号及历史控制 信号。
[0025] 所述通信模块包括JTAG接口、GPRS通信和串口通信，接收直接负荷控制的命令。通 信模块主要分为S部分，一个是主控系统的调试通信JTAG，一个GPRS通信用于接收直接负 荷控制的命令。
[00%]所述GWS通信使用公共通信网络。
[0027]所述计量模块的忍片型号为ADE7878,精度高。
[0028] -种具有直接负荷控制功能的负控电能表的控制方法，通过周期性的关断具有储 能功能的用电设备，具体包括W下步骤：
[0029] 步骤一、确定轮控一个周期的时间为t，即在时间t的时间段，参与直接负荷控制容 量的所有具有储能功能用电设备均参与一次负控操作，继续下一个周期的轮控；
[0030] 步骤二、将可控总容量分为n组，每组具有储能功能用电设备在一个周期内需要轮 巧关停的时间为T，则T = t/n小时；
[0031] 步骤S、通过直接负荷控制出口有序的控制用户中具有储能功能用电设备，达到 负荷控制的目的。
[00创实施例
[0033] 如图2所示，周期性控制的负荷主要对象为具有储能功能的用电设备，例如电冰 箱、电热水器等。通过对具有储能功能的用电设备的调查分析，在一小时用电高峰时间段 内，如果负荷控制时间设置10~15分钟，则不影响储能设备的工作目的，不影响用户的体 验。
[0034] 本发明具有直接负荷控制功能的负控电能表的控制方法，首先将可控总容量分为 n组，每组储能负荷在一个周期内需要轮控关停的时间为T，则T = l/n小时。
[0035] 图2中W-天中19:00~21:00之间用电高峰时间段为例，将可控总容量即具有储 能功能的用电设备分为6组，则处于"开赶'状态(虚线框)与"关停"状态(实线框)单元格的 时间T为lOmin。由此可知，每组具有储能功能的用电设备在每个周期中有IOmin的时间处于 关停状态，而又能保证每组具有储能功能的用电设备在前后2个周期之间的关停时间间隔 都为1小时，保证了每组具有储能功能的用电设备在两次关停之间能够有充足的"充能"时 间。如其中一组具有储能功能的用电设备为电冰箱，一组具有储能功能的用电设备为电热 水器，剩余4组为其它具有储能功能的用电设备，第一周期为19:00~20:00,第二周期为20: 00~21:00,其中19:00~19:10和20:00~20:10电冰箱关停，两次关停之间有一个小时的 "充能"时间，保证用户的电冰箱能够正常使用;其中19:10~19: 20和20:10~20: 20电热水 器关停，两次关停之间有一个小时的"充能"时间，保证用户的电热水器能够正常使用。
[0036] 本发明调度部口能量管理中屯、通过的通信模块的JTAG接口调试，在一天中10:00 ~12:00和19:00~21:00的两个用电高峰时段分别向电表发送300条控制命令，测试发送信 息到动作跳闽的通信延时，结果如表1所示。根据表1数据可得，控制信号发送到执行平均时 间在5秒左右，相对于控制周期的IOmin可W忽略不计。所W，电表控制信号的通信延时可W 满足直接负荷控制的要求。
[0037] 表 1
[00；3 引
[0039]表2所示是对电表精度的测试数据。根据表2的功率相对误差可W看出，最大相对
[0041] 误差为0.18%，显然比0.5%小的多，说明该电表能到达到比较高的精度，符合国家的标准。[0040] 表 2
[0042]
[0043] W上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人 员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可W做出若干改进和润饰，运些改进和润饰也应 视为本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种具有直接负荷控制功能的负控电能表，其特征在于:包括电源、所述电源分别连 接直接负荷控制出口和模拟量采集模块，所述模拟量采集模块依次连接计量模块和主控系 统，所述主控系统分别连接存储控制模块、通信模块、人机交互模块和直接负荷控制出口， 所述通信模块与调度部门能量管理中心相连;所述直接负荷控制出口和计量模块与用电设 备相连;所述直接负荷控制出口由控制各种用电设备的继电器组成，继电器的开断由主控 系统控制。2. 根据权利要求1所述的具有直接负荷控制功能的负控电能表，其特征在于:所述直接 负荷控制出口根据用电设备是否具有储能功能，将输出接口分为两路，其中一路用来控制 具有储能功能用电设备的工作状态。3. 根据权利要求1所述的具有直接负荷控制功能的负控电能表，其特征在于:所述人机 交互模块包括显示屏和控制按键。4. 根据权利要求1所述的具有直接负荷控制功能的负控电能表，其特征在于:所述存储 控制模块为RAM存储器。5. 根据权利要求1所述的具有直接负荷控制功能的负控电能表，其特征在于:所述通信 模块包括JTAG接口、GPRS通信和串口通信。6. 根据权利要求5所述的具有直接负荷控制功能的负控电能表，其特征在于:所述GRPS 通信使用公共通信网络。7. 根据权利要求1所述的具有直接负荷控制功能的负控电能表，其特征在于:所述计量 模块的芯片型号为ADE7878。8. 根据权利要求1-7任一所述的具有直接负荷控制功能的负控电能表的控制方法，其 特征在于，通过周期性的关断具有储能功能的用电设备，具体包括以下步骤： 步骤一、确定轮控一个周期的时间为t，即在时间t的时间段，参与直接负荷控制容量的 所有具有储能功能用电设备均参与一次负控操作，继续下一个周期的轮控； 步骤二、将可控总容量分为η组，每组具有储能功能用电设备在一个周期内需要轮控关 停的时间为τ，则τ = ?/η小时； 步骤三、通过直接负荷控制出口有序的控制用户中具有储能功能用电设备，达到负荷 控制的目的。
【文档编号】G01R22/06GK105954581SQ201610488295
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年6月28日
【发明人】陈昊, 朱凯, 张钊, 张建忠, 王深哲, 戴德嵩
【申请人】国网江苏省电力公司检修分公司, 国网江苏省电力公司, 国家电网公司