一种需求响应智能转接插座及其控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种需求响应智能转接插座及其控制方法，属于智能用电领域。
【背景技术】
[0002]需求响应是智能用电的一项重要内容，它是用户根据国家的相关节电政策、供电部门相应的各种激励措施、供电部门提供的各种不同电价政策，自行调整改变自己的用电方式或者将自己的可中断负荷交给相应的负荷集成管理商来统一管理控制，以实现电网负荷的降峰、消峰、移峰填谷的目的，同时也达到了电力用户节电的目的，用户通过参与需求响应，可以获得经济上的补偿以及节省电费支出的目的。
[0003]目前的需求侧响应主要偏重与电力公司的电价政策(峰谷电价、分时电价、尖峰电价、实时电价)的政策制定、电网公司的负荷控制手段以及控制方法的分析与建模、不同类型用户的参与方式与参与手段等的分析与研究上，而对于实时需求响应的设备则主要集中在用户的用电信息采集系统、智能电表、需求响应的通信管理平台及终端设备的研究上，对于用户端的需求响应设备则设计的很少。
[0004]因此，到目前为止，虽然在智能用电需求响应领域的文章及专利种类繁多，但很少有涉及用户端的需求响应设备的文献及专利，更未发现能够实现需求响应功能的智能转接插座的报道。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种需求响应智能转接插座，用以在用户端进行需求响应的控制。本发明同时提供一种需求响应智能转接插座的控制方法。
[0006]为实现上述目的，本发明的方案包括:一种需求响应智能转接插座，包括用于与智能电表通信的通信模块、信息处理模块、开关控制模块、传感探测模块和插孔，所述信息处理模块包括控制器，所述控制器连接所述通信模块，交流输入线路的一端通过所述开关控制模块连接所述插孔，所述控制器控制连接所述开关控制模块，所述开关控制模块用于通断电网与插孔之间和插孔与插孔之间的连接线路；所述插孔中，其中一个插孔用于连接蓄电池；所述传感探测模块包括红外探测传感器，所述控制器采样连接所述红外探测传感器。
[0007]所述开关控制模块中包括若干个连接开关，所述电网与每个插孔之间的连接线路上串接有连接开关，任意两个插孔之间的连接线路上也串接有连接开关。
[0008]所述插座还包括用于提供时间信息的时钟模块，该时钟模块连接所述信息处理模块。
[0009]所述传感探测模块还包括温度探测传感器、光照探测传感器和用于采集用电设备的电压和电流信息的电量采集传感器，所述控制器采样连接所述温度探测传感器、光照探测传感器和电量采集传感器。
[0010]所述交流输入线路的另一端连接一个插头。
[0011]—种专用于上述的需求响应智能转接插座的需求响应智能转接插座的控制方法，插孔插有三种性质的设备，第一种设备为依赖人的用电设备，包括空调、照明设备和电视；第二种设备为不依赖人的用电设备，包括热水器；第三种设备为蓄电池；
[0012]当用电低谷时段或者电价低时、且室内有人时，给蓄电池充电，并且控制第一种设备和第二种设备接入电网；
[0013]当用电低谷时段或者电价低时、且室内没人时，给蓄电池充电，并且控制第二种设备接入电网；
[0014]当用电高峰时段或者电价高时、且室内有人时，控制第一种设备不接入电网，且蓄电池为所述第一种设备供电；或者控制空调间歇性接入电网，控制除去空调的第一种设备不接入电网，且蓄电池为除去空调的第一种设备供电；
[0015]当用电高峰时段或者电价高时、且室内无人时，控制第一种设备不接入电网。
[0016]在所述用电高峰时段或者电价高时、且室内有人时，光伏发电设备和/或蓄电池提供电能。
[0017]通过红外探测传感器探测室内有人或者无人。
[0018]在室内有人情况下，根据探测的室内光通量信息自动选择性开关室内的灯光照明:当室内光通量小于一下限阈值时，增开部分照明，当光通量大于一上限阈值时，关闭部分照明。
[0019]本发明提供一种专用于用户端的需求响应设备一一智能转接插座，该插座包括用于与智能电表通信的通信模块、信息处理模块、红外探测传感器、开关控制模块和插孔，交流输入线路通过开关控制模块连接插孔，控制器控制连接开关控制模块，采样连接红外探测传感器，开关控制模块用于通断电网与插孔、插孔与插孔之间的连接线路。
[0020]该插座不同于现有的电力转接插座，它除了能够实现基本的电力负荷的接入外，主要用于实现电力负荷的控制功能，通过通信模块与智能电表进行通信，通过智能电表接收需求响应的电价信息和峰、谷、平时段信息，根据电价信息、时段信息以及时间信息，以及根据室内有人或者无人对接入的用电设备进行自动开关控制，不需要利用用户侧用电设备内置的相应控制单元来完成用户设备的通断操作，该需求响应智能转接插座可以实现其接入的用电设备的智能用电有序控制。
[0021]并且，根据具体情况控制用电设备，能够使用户电费收益最大化。而且也达到了电力用户节电的目的，用户通过参与需求响应，可以获得经济上的补偿以及节省电费支出的目的。
[0022]另外，本发明提供的本质是一种插座，其相比于现有的所有需求响应设备来说体积小，便于安装和更换，在使用时只需将该插座的输入端与市电进行连接，然后用电设备插入到相应的插孔内即可，而在损坏后需要更换时，只需分别断开与市电和用电设备的连接，然后更换一个正常的插座即可，所以该智能转接插座有利于大量生产和普及。
【附图说明】
[0023]图1是需求响应智能转接插座实施例的组成结构的框图；
[0024]图2是需求响应智能转接插座实施例中的开关控制模块的控制流程图；
[0025]图3是开关控制模块的结构示意图；
[0026]图4是需求响应智能转接插座实施例的外观图。
【具体实施方式】
[0027]下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
[0028]如图1所示为需求响应智能转接插座的组成结构的框图，该需求响应智能转接插座包括通信模块、传感探测模块、信息采集与智能分析处理模块、信息显示模块、硬件时钟电路模块、开关控制模块、插头和插孔，上述几部分共同作用来完成用户端需求响应的功會K。
[0029]信息采集与智能分析处理模块包括微处理器(CPU)、程序存储器、数据存储器、模数转换芯片，模数转换芯片用户将电量信号、温度信号、光照信号等输出的模拟量转换为CPU处理所需的数字量，当然，如果上述微处理器具备根据模拟量进行数据处理的能力的话，该信息采集与智能分析处理模块中也可以不涉及模数转换芯片。CPU运行程序存储器中实现需求响应控制及检测功能的程序，并发出相应的控制指令，时钟管理芯片用于实现需求响应所要求实现的不同时间段的负荷控制功能，如在高峰负荷段暂停空调负荷或间歇控制空调负荷等。
[0030]通信模块可以是有线通信模块，也可以是无线通信模块，比如说:电力载波通信模块或者zigbee无线通信模块。该模块用于实现与用户的智能电表之间进行通信，智能转接插座所接用电负荷的相关信息依次通过信息采集与智能分析处理模块和通信模块送入智能电表，由智能电表进行分析利用或者将数据上传发送，同时接收智能电表发送过来的有关需求响应方面的信息，并进行相应处理。而且，该通信模块只与智能电表通信，通过智能电表接收需求响应的电价信息和峰、谷、平时段信息，不接受也不执行智能电表的控制命令，其对接入的用电设备的开关控制根据电价信息和时段信息同时结合硬件时钟电路模块的时间信息来进行自动决策完成，不需要利用用户侧用电负荷设备内置的相应控制单元来完成用户设备的通断操作。该需求响应智能转接插座可以实现其接入的用电设备的智能用电有序控制，使用户电费收益最大化。
[0031]传感探测模块包括温度探测传感器、光照探测传感器、红外探测传感器、电量采集传感器等，微处理器通过模数转换芯片采样连接上述各个传感器。其中，温度探测传感器用于探测室内环境温度，用于进行满足用户舒适度要求，微处理器根据室内温度值来控制是否为室内的空调供电；光照探测传感器用于探测室内的光照度，它可以实现室内灯光照明的控制；电量采集传感器(电压、电流互感器)用于采集用电设备的电压、电流信号，实现设备用电信息(设备负荷功率、设备用电量、设备用电时间)的采集与分析。
[0032]硬件时钟电路模块由专用时钟电路芯片组成，其可以实时显示当前的年、月、日、时、分、秒信息，该时间信息具备掉电保持功能。
[0033]智能转接插座的信息显示模块包括触摸屏，该触摸屏用于向用户显示需求响应方面的相关信息及用户的详细用电信息，同时接收用户的参数设定及各种需求响应功能的选择。
[0034]交流输入线路通过开关控制模块连接插孔，开关控制模块用于实现每个接入插孔的用电设备的开关控制。如图2所示，开关控制模块包括若干个开关控制单元。每个开关控制单元包括一个开出信号驱动电路、一个光电隔离电路和一个继电器，微处理器的控制信号输出端连接开出信号驱动电路的输入端，开出信号驱动电路的输出端连接光电隔离电路的输入端，光电隔离电路的输出端控制连接对应的继电器。
[0035]每个插孔的连接线路上串接自动控制开关，该自动控制开关为对应的继电器的触点。微处理器(CPU)发送来的开关控制信号经开出信号驱动电路进行驱动后，进入光电隔离电路，光电隔离电路将智能插座中的强电信号与控制电路中的弱电信号进行隔离，进入小型控制继电器(直流继电器)，继电器的得电与失电能够控制对应的触点导通或者关断，通过触点的导通与关断能够实现插孔得电与失电，也即用电设备的得电与失电。
[0036]如图3所示，除了上述中描述的开关控制模块中电网与各个插孔之间设置有连接开关(即图中触点开关)，每个自动控制开关都由一小型控制继电器来控制其触点开通或关断。另外，该开关控制模块中，任意两个插孔之间也都设有自动控制开关，这些自动控制开关可以实现任意两个插孔之间的连接线路的导通与关断，各个插孔之间的自动控制开关也都是由小型控制继电器来控制其触点开通或关断，也即这些自动控制开关也是继电器的触点，通过控制相应的继电器来控制对应的触点的导通和关断。这些小型控制继电器受CPU发来的控制信号控制，CPU发出的控制信号经开出信号驱动电路和光电隔离电路后，控制小型控制继电器线圈的通电(