系图。其中横坐标表示电网频率， 纵坐标表示分类负荷进行友好响应的参与度：AB为可调节类负荷响应段；BC为可中断类负 荷响应段；CD为可提醒类负荷响应段。A点表示可调节类负荷无响应，B点表示可调节类负 荷的最大响应程度，同时可中断类负荷开始响应控制要求；C点表示可中断类负荷的最大 响应程度，同时可提醒类负荷开始响应控制要求；D点表示可提醒类负荷的最大响应程度。 具体的关系可以概述为图2中的八条曲线：
[0032] ①表示随着电网频率由fSM1下降到fSM2，电网频率波动变化率的绝对值T小于等 于响应指标K时，可调节类负荷自动调节输出功率，减少的输出功率随着频率的继续下降 而增加，直至可调节类负荷不能继续调节为止；
[0033] ②表示随着电网频率由fSM2下降到fSM3，且电网频率波动变化率的绝对值T小于 等于响应指标K时，在可调节类负荷调节完成的基础上，可中断类负荷根据重要性从低到 高依次自动中断，以减少该类负荷总的输出功率，随着频率的继续下降，系统将继续关闭该 类负荷直至该类负荷关闭完毕；
[0034] ③表示随着电网频率从fSM3开始下降，控制系统向用户发出信息，要求用户根据需 求尽可能地手动关闭可提醒类负荷；
[0035] ④表示随着电网频率由fSM1下降到fSM3，且电网频率波动变化率的绝对值T大于 响应指标K时，可调节类负荷随着频率的降低而迅速调节至不能继续调节的状态，并且可 中断类负荷根据其重要等级从低到高依次自行中断；
[0036] ⑤表示随着电网频率从fSM2开始下降到f SM3，电网频率仍然下跌，导致频率f〈fSM3， 且电网频率波动变化率的绝对值T大于响应指标K时，可中断类负荷自行中断同时系统发 出警报提醒用户及时关闭可提醒类负荷以实现电网友好功能；
[0037] ⑥表示在某一时刻，电网频率开始回升至fSM3，系统开始提醒用户根据需求可开启 部分可提醒类负荷，以满足用户的用电体验；
[0038] ⑦表示随着电网频率从fSM3逐步回升至f SM2，用户已经完全恢复了可提醒类负荷， 此时系统根据重要性从高到低依次自动恢复可中断类负荷；
[0039] ⑧表示电网从fSM2恢复到fSM1，系统已恢复了所有因响应电网频率而关闭的可中断 类负荷，此时系统自行调节可调节类负荷至用户初始设定状态，以最大限度满足用户的舒 适度要求。
[0040] 图3为本发明的流程图。本发明具体的控制响应过程如下：
[0041] Stepl :控制系统实时监测系统中各用电器的运行状态，并实时采集频率等信息；
[0042] Step2:当电网频率受到较大扰动时，系统可根据采集到的数据更新用电器响应指 标K;响应指标K是一个能根据系统进行设定的参数，它是利用系统采集到的历史数据得到 的频率波动率进行设定的。当电网频率波动变化率的绝对值小于或等于K时，电网处于安 全波动范围内；当电网频率波动变化率的绝对值大于K时，说明电网波动剧烈。
[0043] Step3:针对4种不同情况制定不同的控制策略。按照我国的标准，以及利用本 发明中响应阶梯化电网频率分别取响应门限频率f SM1为49. 97Hz，f SM2为49. 95Hz，f SM3为 49.90Hz。
[0044] 情况I:当电网实时频率f>fSM1，且电网频率波动变化率的绝对值T = I I / t，（其中ft表示t时刻电网频率，f t_i表示t-1时刻电网频率）处于稳定范围内，即T < K。 则制模块判断：频率值在电网允许波动范围内，进入下一个检测周期，并更新存储器中记录 周期的频率值。
[0045] 情况2 :当电网实时频率fSM2〈f〈fSM1且T彡K，此时控制模块立即搜索是否有可调 节类型负荷处于运行状态，若有则立即调整该类负荷的输出功率，调整的电器状态保持延 时，同时监测实时频率，若电网频率恢复至f>f SM1，则控制模块逐步恢复可调节负荷的初始 设定运行状态；否则，随着电网频率的下降监测模块监测进入下一个状态。
[0046] 情况3 :fSM2〈f〈fSM1且T >K或f SM3〈f〈fSM2且T < K，此时控制模块迅速搜索是否有 可调节类型负荷处于工作状态，若有则直接将所有该类型负荷输出功率调节至最小值；同 时，搜索是否有可中断类型负荷处于工作状态，若有则逐步关断该类型负荷并监测电网实 时频率直至监测恢复至情况2 ;若经过上述处理电网频率恢复至稳定状态，则相应的自动 恢复当前响应电网频率而改变的所有负荷的运行状态。否则，随着电网频率的下降，监测模 块监测进入下一个状态。
[0047] 情况4 :fSM3〈f〈fSM2且T >K或f〈f SM3，本发明系统控制模块迅速响应控制要求，立即 将可调节类负荷输出功率调节至最小、关断所有已开启的可中断，同时报警模块发出警报 提醒用户主动关断可提醒类负荷。在该情况中，若控制模块监测到电网频率逐渐恢复至情 况3时，警报装置提醒用户逐步恢复使用可提醒类负荷；若控制模块监测到电网频率逐渐 恢复至情况2时，则系统自动恢复可中断类用电负荷；随着电网频率逐渐恢复至情况1时， 系统则逐步恢复使用可调节类负荷。
【主权项】
1. 一种家庭负荷分类电网友好响应控制方法，其特征在于包括以下步骤： 1) 利用电网频率检测装置实时监测电网的频率； 2) 将实时监测到的电网频率与设定的阶梯化频率进行比较，同时计算出在采样周期内 电网频率波动变化率的绝对值，并与响应指标K比较，K为设定的频率波动变化率允许值， 并存储在存储模块中； 3) 当实时监测到的电网频率f>fSM1，fSM1为49. 97Hz，且电网频率波动变化率的绝对值 T = I H11 /t小于等于响应指标K时，其中ft表示t时刻电网频率，f t_i表示t-1时刻 电网频率；则控制模块对是否响应智能用电负荷中断要求进行预判：频率值在电网允许波 动范围内，进入下一个检测周期，并更新存储器中记录周期的f值； 4) 当实时监测到的电网频率^〈代'1且1彡1(，~2为49.95抱，此时控制模块立即 搜索是否有可调节类型负荷处于运行状态，若有则立即减小该类负荷的输出功率，调整的 电器状态保持延时，同时监测实时频率，若电网频率恢复至f>f SM1，则控制模块逐步恢复可 调节负荷的初始设定运行状态； 5) 当实时监测到的电网频率fSM2〈f〈fSM1且T>K或fSM3〈f〈f SM2且T <K，此时控制模 块迅速搜索是否有可调节类型负荷处于工作状态，若有则直接将所有该类型负荷输出功率 调节至最小值；同时，搜索是否有可中断类型负荷处于工作状态，若有则逐步关断该类型负 荷，并不断的延时搜索电网的实时频率直至电网频率恢复至稳定状态，则相应的自动恢复 当前响应电网频率而改变的所有负荷的运行状态； 6) 当实时监测到的电网频率fSM3〈f〈fSM2且T >K或f〈f SM3，控制模块迅速响应控制要求， 直接将所有的可调节类负荷的输出功率调节至最小值并立即关断所有已开启的可中断类 负荷，同时提醒用户按需求自行关断可提醒类负荷； 7) 利用存储模块将用户电器动作状态进行实时记录，并累计家庭电器对电网所作的贡 献。2. 根据权利要求1所述的家庭负荷分类电网友好响应控制方法，其特征在于，所述可 调节类型电器的工作模式为：当有频率调整要求时，控制系统发出指令使其自动调节负荷 输出状态，改变所需功率；所述可中断类型电器的工作模式为：当有频率调整要求时，控制 系统发出指令使该类电器自行停运；所述可提醒类型电器的工作模式为：有频率调整要求 时，发出警报并发送询问信号给用户，由用户决定该类设备的运行状态，这类电器在正常时 需要持续接通电源、有频率响应要求停止时将极大影响用户体验。
【专利摘要】本发明公开了一种家庭负荷分类电网友好响应控制方法。本发明通过实时监测电网的频率以及频率波动变化率，将电网频率响应状态阶梯化；依据家用电器性能，将其分为可调整负荷、可中断负荷和可提醒类负荷；根据电网实时频率与阶梯化频率值的关系、电网频率波动变化率与响应指标的大小关系，实现各类负荷主动友好响应相应状态频率的控制策略。本发明由家庭负荷主动响应电网频率的功能，既满足了用户用电体验、降低了电网公司运营成本，又促进了智能电网的建设，实现了节能减排的目标。
【IPC分类】H02J3/14
【公开号】CN104993490
【申请号】CN201510489834
【发明人】李利娟, 廖正海, 刘红良, 王丽娟, 赵阳
【申请人】湘潭大学
【公开日】2015年10月21日
【申请日】2015年8月11日