CN101505070A - 可进行能源需求响应的智能电子计量装置及需求响应方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种可进行能源需求响应的智能电子计量装置及需求响应方法，通过取得顾客的选择和反应信息，能够做出主动的需求响应，为此，该电子计量装置内置有至少一个综合监视模块，并具备微处理器，以根据电力价目表的电力控制程序向内置的相关综合监视模块传送电力控制指令，同时通过上位通信模块将储存在存储器中的计量和监视数据上传给主服务器。

Description

可进行能源需求响应的智能电子计量装置及需求响应方法
技术领域
本发明涉及一种智能电子计量装置，尤其是在智能电子计量装置中内置或外置各种下位装置，可使远距离计量服务器与各种下位装置之间进行双向通信以及控制的、可进行能源需求响应的智能电子计量装置。
背景技术
韩国国内正在推进电力以及能源产业的结构改革，通过导入有竞争力的市场体制，以求构建低成本高效率的电力以及能源产业体制，但还残留着过去的垂直垄断体制下的以供方为中心的商业习惯和消极的需求管理等影响，到目前为止，还未能够发挥竞争机制下的市场效率。
作为对目前状态的有效解决方法，有必要对现有的需求响应方法进行改良，需要有效利用作为能源消费者的顾客资源。将顾客的消费看作沉没费用，转变为当作机会费用的有效资源，需要顾客的积极配合，而这些顾客的配合反映到市场和价格，从而达到能源供求关系的平衡，达到有效的能源管理。
为此，有必要构筑一种基础设施，将这种顾客资源选择下的反应信息传递给能源运营商并反映到市场，从而构建高效而富有竞争力的市场机制，来解决能源供求矛盾并实施有效的能源管理。
图1为现有的各种远距离计量以及控制系统的示意图，其由各种下位装置10和网关30以及上位服务器50构成。
上述下位装置10可包括，自动抄表(Automatic Meter Reading：以下简称AMR)装置11、电表(Meter)12、电力品质(Power Quality：以下简称PQ)装置13、需求控制装置14、热接触报警器15、电弧及漏电监视装置16、过电监视装置17、设备管制装置18以及家庭自动化装置19等。
网关30为，供各种下位装置10和上位服务器50进行通信所需的有线无线网络，上位服务器50为，分别收集来自相关下位装置10的信息，并进行监视和管理的运行系统。
上述各种下位装置10的功能如下。首先，AMR装置11取得各种计量值(天然气、水、热水、热量、电量)并将取得的远距离计量信息通过网关30提供给相关的上位服务器51。因此，AMR装置11可提供诸如对所需数据的实时监视、对计量数据的分析、每月报告、每日报告、趋势报告、网上计量功能、分户或分时间的计量信息提供、费用查询等功能。
电表12取得用电量的计量值并通过网关30提供给相关的上位服务器52。
PQ(Power Quality)装置13取得各种电力品质信息，并通过网关30提供给相关的上位服务器53，以便服务器53对各种电力品质(电压、电流、相位、有功功率、无功功率、视在功率、频率、功率因数、失真率、需求、最大值等)进行监视。
需求控制装置(Demand Controller)14根据相关服务器54的控制，执行降低最高负载的负载控制功能，并具有根据负载内容以及输出方式的控制功能(循环控制、优先控制、复合控制、直接控制、远距离负载控制)、分季节或分行业的控制功能、分季节或分行业的收费调整、报警功能、用电量预测功能、需求电力报告功能、用电模式以及高峰电力推移分析等功能。
热接触报警器15执行以接触方式测定温度并通过网关30向相关的上位服务器55发出警报以及通报的功能。
电弧及漏电监视装置16具有检测电弧、火花以及漏电，并通过网关30向相关的上位服务器56发出警报以及通报的功能。
过电监视装置17具有，当在断路器、开关、母线、分电盘、配电盘等设备的电路上发生过电流以及过电压时，通过网关30向上位服务器57发出警报或通报的功能。
设备管制装置18具有监视楼宇以及建筑物内的主要设备，并通过网关30向上位服务器58传送信息的功能。例如，提供对水位、水箱水位、浸水、以及对电梯、消防泵、火灾信号接收板等主要动力的监视、控制时的内容监视以及通过建立数据而进行的趋势分析等功能。
家庭自动化装置19用于向生活空间提供方便，其由网络系统和各种自动工作装置构成，具有方便，防盗以及远距离诊断功能等。例如，家庭自动化装置具有HMI、家电控制、远距离计量、移动电话控制、视频通话、泊车管理、无人配送、防盗、门禁、保健、通知保安等功能。
即，目前要完成对用电量的远距离监视、按照各个产品的目的的相关电力信息的取得、按照设定值的控制、电弧监视、温度监视等功能需要由管理人员来执行，因缺乏进行有效的需求管理所需的功能，无法进行积极有效的需求管理，无法应对电力产业的结构变化所带来的市场环境。
现有技术和产品中需要完善的基本功能有，需求响应相关功能、激励功能、为应对各种市场环境的要素功能等，而且要综合考虑这些功能。
现有技术和产品中的问题主要如下。对顾客选择的反映迟钝，很难适用供顾客选择的各种收费机制，很难综合提供确保电气安全所需功能，而且现有的电表不具有设备状态监视功能、电力品质监视功能、需求响应控制以及最大电力控制功能。
出于需求响应方法之一的提高负载效率的目的，目前以负载管理企业和顾客为对象开始普及需求控制装置14，但因其采用以供方为中心的单方面且公益性的需求响应方式，故市场反映平淡。
为了达到有效的需求响应目的，需要政府和相关企业的积极努力，尤其需要一种非单方面管理形式的、可使用户积极参与的需求响应方式。
目前政府正在推进再生和分散电源活性化政策，ESP和电力销售事业将兴起，估计与需求响应(Demand Response)相关的各种服务和装置开发将加速进行。
对于电气安全检测功能来说，现已出现检测电弧和漏电的产品，但性价比较低，尺寸较大占有很大空间，而且不会发出断开指令，因此检测险情后难以执行下一步措施。
另外，其不具有电气安全和预防火灾所必需的监视功能，即过电压、过电流、温度检测功能，需要另行购买此类功能的产品，其费用效率和空间使用效率较低。
对设备管制功能来说，相关产品有设备管制系统和楼宇管制系统。但上述设备管制系统价格高昂，尺寸大且互换性不高，而楼宇管制系统(IBS、BEMS等)用于对建筑物内的电力以及设备的监视以及照明控制以及建筑物管理等，也因其高价，维护费用高，故很少采用。
复杂的能源运行环境需要集中各种所需信息并做出适时的判断，需要采用高度集成且可靠性高的装置来取得信息。如采用图1所示的现有的下位装置，其采购费用高昂，设置空间很大，而且为了使用和管理这些设备，需要分别设置其运行程序，还需要设计基本运行程序，既费时又费力。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种智能电子计量装置以及利用该装置的需求响应方法，通过取得顾客的选择和反应信息，能够做出主动的需求响应，从而能够进行客观需求预测。
本发明另一目的在于，提供一种智能电子计量装置以及利用该装置的需求响应方法，在电子计量装置内置各种综合监视模块，并通过远距离计量服务器和各种综合监视模块之间进行双向通信，从而能够对各种综合监视模块进行远距离计量和远距离控制以及需求管理。
本发明的另一目的在于，提供一种智能电子计量装置以及利用该装置的需求响应方法，在电子计量装置设置可与各种综合监视模块连接并进行通信的接口，使远距离计量服务器和各种综合监视模块之间进行双向通信，从而能够对各种综合监视模块进行远距离计量和远距离控制以及需求管理。
为了达到上述目的，本发明之可进行能源需求响应的智能电子计量装置，其特征在于包括：存储器，存储有用户的电力价目表、计量数据、监视数据以及电力控制程序；综合监视模块，执行各种电异常检测、AMR计量、设备状态的检测、对负载及家电的控制；上位通信模块，将分别从电力检测仪和上述综合监视模块取得的计量及监视数据传送给主服务器，或输入来自主服务器的综合监视模块的控制指令；微处理器，根据上述电力价目表的电力控制程序，向相关的综合监视模块传送电力控制指令，同时将储存在存储器的计量和监视数据通过上位通信模块传送给主服务器。
本发明特征在于，上述电子计量装置还包括：电力检测仪，用于检测电气线路的电流以及电压；第二微处理器，从上述电力检测仪分别输入模拟的电流、电压信号，将其转换为可进行测定值的计量的数字信号和数据并传送给微处理器。
本发明特征在于，上述综合监视模块包括需求控制装置，其将各种负载和家电的电力监视、负载控制、负载设定以及各负载的需求电力报告给电子计量装置。
本发明特征在于，上述综合监视模块包括：AMR装置，从各种设备计量表接收计量数据；设备管制装置，用于接收建筑物的各种设备状态信号；电气安全监视装置，用于接收电异常信号和温度测定值。
本发明特征在于，上述主服务器根据用户选择的电力价目表以及由电子计量装置收集的用电量，对电需求量进行预测以及管理。
本发明特征在于，上述主服务器通过用户选择的电力价目表以及由电子计量装置收集的用电量，对电需求量进行预测以及管理；上述电子计量装置还包括，向各装置和综合监视模块提供稳定的直流电源的电源稳定单元。
为了达到上述目的，本发明之另一智能电子计量装置，其特征在于，包括：存储器，存储有用户的电力价目表、计量数据、监视数据以及电力控制程序；扩展接口，与至少一个以上的综合监视模块连接，接收来自上述综合监视模块的计量和监视数据，或向综合监视模块传送动作控制指令；上位通信模块，将接收自上述综合监视模块的计量和监视数据上传给主服务器，或输入来自主服务器的综合监视模块的控制指令；光通信模块，与外部的无线终端进行近距离无线通信，从无线终端接收所选择的特定的电力价目表，或将存储器所储存的各种数据传送给无线终端；第一微处理器，根据上述电力价目表的电力控制程序，向连接在扩展接口的相关综合监视模块传送电力控制指令，同时将储存在存储器中的计量和监视数据通过上位通信模块上传给主服务器。
为了达到上述目的，利用智能电子计量装置的需求响应方法，其特征在于，包括：步骤一，由电子计量装置将用户选择的电力价目表设定在存储器中；步骤二，根据由上述用户所选择的电力价目表的电力控制程序，通过需求控制装置对相关负载的动作进行控制；步骤三，根据上述电力价目表判断是否到了停止负载动作的时间；步骤四，当到了停止上述负载动作的时间时，由电子计量装置向需求控制装置传送断开该负载电力的电力断开指令。
其特征在于，上述电子计量装置通过上位通信模块从主服务器接收，或通过光通信模块从外部的无线终端接收用户所选择的电力价目表；上述电子计量装置从需求控制装置分别收集关于各种负载和家电的电力监视数据以及关于各负载的需求电力数据，并定期向主服务器传送。
附图说明
以下，参照附图对本发明的理想实施例进行详细说明，在附图中对相同要素标注了相同符号。
图1为现有的各种远距离计量以及控制系统的示意图；
图2为，本发明之一实施例中的利用智能电子计量装置的远距离计量以及控制系统示意图；
图3为，本发明实施例中的利用电子计量装置的需求响应方法流程图；
图4为，本发明之另一实施例中的利用智能电子计量装置的远距离计量以及控制系统示意图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的理想实施例进行详细说明。附图用于解释本发明的原理和概念。
图2为，本发明之一实施例中的利用智能电子计量装置的远距离计量以及控制系统示意图，其由电子计量装置100、综合监视模块160、网关500以及主服务器700构成。
上述电子计量装置100由电力检测仪110、第二微处理器115、存储器120、显示单元130、上位通信模块135、HMI扩展端子140、光通信模块145、PQ扩展模块150、有线通信模块155、综合监视模块160、第一微处理器170、电源稳定单元180构成。
其中，电力检测仪110和第二微处理器115之间的数据为计量数据；存储器120和第一微处理器170之间的数据为负载内容(Load Profile)数据以及各种结果数据；第一微处理器170和上位通信模块135、HMI扩展端子140、光通信模块145、有线通信模块155之间的数据为传送给主服务器的数据以及请求数据；第一微处理器170和PQ扩展模块150之间的数据为电力品质相关数据；第一微处理器170和综合监视模块160之间的数据为计量数据、监视数据以及动作控制数据。
上述电力检测仪110由分别检测电气线路的电流和电压的电流传感器CT、电压传感器PT构成。
第二微处理器115从电力检测仪110分别输入模拟的电流、电压信号，并将其转换为可进行测定值的计量化的数字信号和数据，并传送给第一微处理器170。
存储器120由用于存储基本运行程序和从外部的各种综合监视模块160收集的各种数据的闪速存储器和SRAM构成。
显示单元130为，可根据指示将相关内容(波形、数据)以图形显示，并将存储在存储器120中的数据以及由电力检测仪110所计量的瞬时数据直接显示的诸如LCD的显示装置。
上位通信模块135为与主服务器700进行相互通信用的装置，可进行实时的双向通信。
HMI扩展端子140为，向需要增加显示或管理目的的高级显示功能的用户，或向需要连接家庭网络上的墙上显示单元(Wall pad)的用户设置额外的HMI装置时所用的扩展端子。
光通信模块145是对储存在存储器120里的数据进行确认或对运行软件升级等维护时用的装置。即，光通信模块145是通过与查表人员的计量终端(未图示)进行近距离无线通信，从计量终端接收所选择的特定价目表，或者升级特定价目表或运行程序时所使用的红外线通信(IrDA)等近距离无线通信接口。
PQ扩展模块150为，能够以模块形式追加安装第四代PQ计量仪，即高功能高精度的PQ计量仪(1024 sampling/cycle以上)的接口。其用于应对那些要求电子计量装置100的通常PQ功能(256 sampling/cycle以下)以上的功能的情况。
有线通信模块155是用于支持各种通信环境的以太网模块，可高速处理大容量的各种数据，当其与主服务器700联动时，无需特定的网关500也可连接在现有LAN或互联网并进行通信。
上述各种通信模块135、145、155优选可选装用户所要求的各种协议(protocol)以及可适用于多种媒体的各种通信转换卡(RS-485、RS-232、PLC、RF、Zigbee、以太网、蓝牙、CDMA等)。
综合监视模块160由执行各种电异常检测、AMR计量、设备状态检测、负载和家电控制的多个装置构成。
内置于上述电子计量装置100中的综合监视模块160由需求控制装置161、AMR装置163、设备管制装置165以及电气安全监视装置167等构成，AMR装置163从外部的设备计量表接收各种计量数据(天然气、水、温水、热、电)并传送给第一微处理器170。上述AMR装置163支持各种通信方式(RS-485、RS-422、MM-bus等)，以能够与所有种类的设备计量表进行通信。
需求控制装置(Demand Control Unit)161根据设定值或预测值对报警、警告器、各种负载及家电进行控制，需求控制装置161根据电子计量装置100中的第一微处理器170的控制对各种负载及家电进行控制。需求控制装置161对各种负载进行控制时，除了现有中继(Relay)方式的控制之外，还可实行PLC(Power Line Communication：电力线通信)方式的控制。
设备管制装置165可对楼宇、公寓及其他建筑物的各种设备进行管理，能够对电梯运行状态、消火栓状态、水箱状态、地下室浸水与否、进气/排气扇的状态等各种状态进行监视。为此，设备管制装置165具有4-16个数码输入端子(Dry contact：干式接点)和4-16个模拟输入端子，并设置有RS-485通信模块以向电子计量装置100传送监视数据。
电气安全监视装置167分别检测电弧、漏电、过电压、过电流、温度、断路器、开关状态(接通、关闭、断开)，并将相关的数据传送给第一微处理器170，还可根据设定内容输出报警或断开指令(Trip signal；现场断开以及远距离断开)。
第一微处理器170通过各种运算式对来自第二微处理器115的数据进行计算，并将其结果值储存在存储器120，或将来自综合监视模块160的各种数据储存在存储器120中。另外，第一微处理器170根据主服务器700的请求定期传送存储器120所储存的数据，或控制综合监视模块160动作。
另外，电源稳定单元180为，用于向电子计量装置100主体所具备的整个电路以及综合监视模块160提供稳定电源的装置(SMPS：Switched-Mode Power Supply)，将单相为AC130V至264V，三相为AC88V至450V范围的输入电压，输出DC12V或DC5V的稳定电压，在设置该产品时，因用户接线失误导致流入额定值以上的过电压也不会成问题。
网关500是电子计量装置100与主服务器700进行通信时所使用的有线无线网络。
另外，主服务器700是对通过收集电子计量装置100取得的各种综合监视模块160的信息进行监视及管理的运行系统。上述主服务器700还可具备，显示由电子计量装置100所收集的信息，并通过主服务器700对相关的电子计量装置100进行管理以及运行的HMI(Human-MachineInterface：人机界面)装置。
具有上述构成的远距离计量系统，如要进行有效的能源需求响应，需要顾客主动参与，并迅速正确地将这些顾客的反应传递出去，因此要保证通信的双向性以及实时性。另外，为了提高有效需求响应所必需的、需求预测的精确度，需要对考虑到顾客的各种环境的各种信息进行综合监视及分析，为此，需要取得各种信息。
因此，本发明所要求的功能有，用于取得电力以及能源信息的AMR(自动抄表)功能、电力品质(Power Quality)监视功能、计量功能、为了适应各种价目表和需求响应环境的需求响应(Demand Response)功能、用于能源管理的最大需求电力控制(Demand Control)功能等，除此之外，作为激励(incentive)顾客主动参与需求响应的附加功能有，用于电气设备安全的电弧及漏电监视功能、热接触报警器或温度监视功能、过电压及过电流监视功能、断路器以及开关状态监视功能、建筑物设备管理用的设备管制功能或设备监视功能、提供家庭生活方便的家庭自动化功能等。
即，本发明中的电子计量装置100可内置具有上述功能的各种综合监视模块，并根据使用目的以及使用场所，可选择使用综合监视模块。
本发明中的智能电子计量装置100内置各种综合监视模块161～167，并将从综合监视模块收集的信息通过通信模块135传送给主服务器700的同时，从主服务器700接收各种综合监视模块160的控制信号，从而对该综合监视模块160进行控制。因此，可去除现有的各个综合监视模块自备的各种通信手段、微处理器以及存储器，或减少其尺寸。
具有上述构成的本发明之电子计量装置100的开发目的如下。
首先，向供电商(Energy Service Provider)和顾客(大顾客以及一般顾客)提供电力以及能源相关信息、电气安全相关信息以及控制功能、建筑物以及电气设备相关信息、家庭网络以及家庭自动化相关的生活便利功能。
向供电商和顾客提供各种需求响应运行功能(需求响应、节能、PQ定价、CO2以及NOx定价)。
向供电商和顾客提供各种价目表运行功能(统一价格、使用价格、实时价格、高峰价格)。
向供电商和顾客提供新生电源运行、分散电源运行以及系统联动所需的信息。
向供电商和顾客(大顾客以及一般顾客)提供市场参与者之间进行买卖，以及参与电力和能源买卖市场(期货以及现货)的计算依据。
向供电商和设备运行商提供可对电力品质实时无间断的监视，并对故障及突发事件进行分析的第四代PQ功能。
向供电商和设备运行商提供实时综合的双向信息管理环境。电子计量装置100和主服务器700可进行双向通信，而且储存在电子计量装置100的存储器120中的数据被实时传递给主服务器700，这样，供电商和设备运行商可对电力品质、故障、突发情况进行实时的监控。
另外，电子计量装置100可适用为智能数字分电盘的核心模块，也可适用为智能数字配电盘的核心模块。
具有上述构成的电子计量装置100，按照各模块执行各种不同功能，上述功能有，计量以及远距离计量功能、电力品质监视功能、最大需求控制以及管理功能、电气安全检测以及控制功能、设备管制功能、数据显示功能、家庭自动化功能、手动计量以及运行软件维护功能、需求响应以及配电系统信息综合功能、通信功能、PQ监视功能等。
上述计量功能为，第一微处理器170通过第二微处理器115接收由电力检测仪110检测的信号，并根据所接收的数据进行适当的计算而获得计量数据的功能。上述计量数据中有，电压、电流(RMS or Maximum)、频率、有功功率(正向、正向最大、正向累计)、无功功率(滞后、超前)、视在功率、最大需求电力(上月累计、当前累计)、累计有功功率(上月累计、当前累计)、累计无功功率(上月累计、当前累计)、累计视在功率、功率因数(上月、当前、平均)、停电补偿等。
上述远距离计量功能为，电子计量装置100的第一微处理器170通过AMR装置163收集各种计量数据的功能。上述第一微处理器170从AMR装置163接收各种计量值(电、天然气、水、温水、热量表、制冷表、供热表、冷气流量表等)的脉冲信号并储存到存储器120中，而且还执行向主服务器700的数据传送、停电补偿、所需数据的实时监视以及计量数据的分析、每月报告、每日报告、趋势报告以及网上计量、分户或分时间的计量信息提供以及费用查询等功能。
上述电力品质监视功能(Power Quality Monitoring Function)为，第一微处理器170通过第二微处理器115接收由电力检测仪110检测的信号，并根据所接收的数据进行适当的计算从而判断电力品质的功能。上述电力品质中有，骤升(Sag)、骤降(Swell)、电压以及电流的不平衡、电压闪烁(Flickering)、电压(平均电压、线电压、相电压)、电流(平均、线、负载率、反相)、相位、电力、电量(有功功率、无功功率等)、频率、功率因数、失真率、谐波、需求、最大值(电流、失真率、有功功率、需求)等。
上述最大需求控制以及需求响应控制功能为，电子计量装置100的第一微处理器170通过需求控制装置161将各种负载以及家电电力状态，从而控制各负载和家电的动作。即，最大需求控制以及需求响应控制功能具有，对各种负载和家电的功率监视(当前功率、标准功率、目标功率、峰值功率、预测功率的显示以及图形显示)以及模型和趋势分析、根据设定值的负载控制(根据负载内容以及输出方式的控制、分季节分行业控制)、收费调整(分季节或分行业)、负载设定(负载数量、控制开始时间、负载投入时间、负载断开时间等)、报警功能(可分步骤设定)、需求功率报告功能、远距离负载控制以及负载连接状态监视功能等。
上述电气安全检测以及控制功能为，电子计量装置100的第一微处理器170通过电气安全监视装置167接收各种电气异常信号以及温度测定值并储存到存储器120后，定期上传给主服务器700的功能。电气安全检测以及控制功能中有，温度监视、电弧以及漏电监视等。
上述设备管制功能为，电子计量装置100的第一微处理器170通过设备管制装置165接收设备状态信号并储存到存储器120后，周期地上传给主服务器700的功能。设备管制功能中有，楼宇以及建筑物内设备的监视(水位监视、储水箱水位、浸水、电梯、消火泵、火灾信号接收板、进气/排气扇、动力设备)、控制内容监视等。
上述数据显示功能是，由电子计量装置100的第一微处理器170将有关AMR、计量数据、PQ数据、需求控制、电气安全检测、设备管制、需求响应功能的各种数据，电源状态、通信状态、存储器检查、电池状态、断线异常、正向以及反向计量显示、数据推移显示(Graphic)、报警、设定值、各种事件、通信相关信息显示在显示单元130上。
另外，手动计量以及运行软件维护功能为，主服务器700通过电子计量装置100的通信模块135连接到各种综合监视模块160检查设备有无异常，根据需要进行计量，并对计量仪器进行维护，而且连接在相关的综合监视模块160执行相关仪器固件(firmware)的升级。
如上所述，电子计量装置100集中了各种功能，具有集成化的电路，可进行具有各种功能的设备扩展。例如，图2中的第一以及第二微处理器115、170可用一个集成电路实现，存储器120也可只用一个存储元件来代替多个存储器。另外，实现各种功能的综合监视模块160也可根据需要增加具有保护功能的装置。本发明的使用范围非常广泛，例如可将本发明安装连接在分电盘，作为家庭用以及产企业用的智能数字分电盘使用，并将其扩展而实现设备门户装置或消费者门户装置。
图3为本发明实施例中的利用电子计量装置的需求响应方法流程图，对图3说明如下。
首先，电子计量装置100从主服务器700或光通信模块145输入用户所选择的电力价目表并设定到存储器120中(S1)。上述存储器120上预先存储有与价目表相关的电力控制程序。
上述的将价目表输入到电子计量装置100中的方法有各种，可由主服务器700通过上位通信模块135将用户所选择的电力价目表信息向相关电子计量装置100进行传送的方法，以及由查表人员通过计量终端(未图示)并通过光通信模块145向电子计量装置100进行输入的方法。
接着，电子计量装置100的第一微处理器170根据与电力价目表有关的电力控制程序向需求控制装置161传送电力控制指令，因而需求控制装置161对特定负载或家电的动作进行控制(S2)。这里的根据价目表的控制可包括，根据供电时间的控制，或根据空调、加热器、电灯、家电等负载种类进行的控制。
其次，电子计量装置100的第一微处理器170根据价目表判断当前是否为停止负载工作的时间(S3)。
如上述判断中当前时间为停止负载工作的时间，第一微处理器170则向需求控制装置161传送负载停止指令即电力断开指令(S4)。由此，需求控制装置161根据价目表的设定，断开供向特定负载或家电的电力，从而强制停止负载的工作(S5)。第一微处理器170向需求控制装置161传送负载停止指令时，可一并传送所要断开电力的特定负载的信息。
当然，上述步骤中，如未达到停止负载工作时间，则不断开提供给负载的电力。
另外，上述电子计量装置100根据主服务器700的请求或定期将储存在存储器120中的数据通过网关或中继装置500上传给主服务器700(S6、S7)。上述上传数据为，包括用电量和各种能源使用量的计量数据，以及包括电力、设备状态以及温度等的监视数据。
这样，主服务器700可根据用户所选择的电力价目表和从电子计量装置100所收集的用电量等来预测电需求量并进行管理。
图4为本发明的另一实施例中利用智能电子计量装置的远距离计量以及控制系统示意图，其由电子计量装置200、综合监视模块300、网关500以及主服务器700构成。
与图2的构成不同，在图4的构成中，综合监视模块300外置于电子计量装置200，电子计量装置200通过规定的扩展接口与综合监视模块300进行通信。
上述电子计量装置200由电力检测仪210、第二微处理器215、存储器220、显示单元230、上位通信模块235、HMI扩展端子240、光通信模块245、PQ扩展模块250、有线通信模块255、下位接口260、第一微处理器270以及电源稳定单元280构成。
上述电子计量装置200中除了下位接口260和第一微处理器270之外的结构，因其功能与图2中的构成相同，故省略说明。
下位接口260是用于连接诸如需求控制装置310、AMR装置320、设备管制装置330以及电气安全监视装置340等外部综合监视模块300的RS-485、RS-422等通信接口。
另外，第一微处理器270对来自第二微处理器215的数据通过各种运算式进行计算，并将其结果储存在存储器220，或将来自综合监视模块300的各种数据储存在存储器220。第一微处理器270根据主服务器700的请求将储存在存储器220中的数据定期上传给主服务器700，或控制综合监视模块300的动作。
另外，连接在电子计量装置200的综合监视模块300由需求控制装置310、AMR(Automatic Meter Reading)装置320、设备管制装置330以及电气安全监视装置340等构成，其中AMR装置320从外部的设备计量表接收各种计量数据(天然气、水、温水、热、电)并通过电子计量装置200的下位接口260传送给第一微处理器270。上述AMR装置320通过RS-485接口连接在电子计量装置200，AMR装置320支持多种通信方式(RS-485、RS-422、MM-bus等)，以能够与所有种类的设备计量表进行通信。
需求控制装置(Demand Control Unit)310根据设定值或预测值对报警、报警器、各种负载以及家电进行控制。这时，需求控制装置310根据电子计量装置200的第一微处理器270的控制对各种负载以及家电进行控制。需求控制装置310控制各种负载时除了使用现有中继(Relay)方式的控制外，还可使用PLC(Power Line Communication：电力线通信)方式的控制。
设备管制装置330可对楼宇、公寓、建筑物内的各种设备进行管理，对电梯运行状态、消火栓状态、储水箱状态、地下室的浸水与否、进气/排气扇状态等进行监视。为此，设备管制装置330具备4～16个数码输入端子(Drycontact)以及4～16个模拟输入端子，并安装有用于向电子计量装置200传送监视数据的RS-485通信模块。
电气安全监视装置340分别检测电弧、漏电、过电压、过电流、温度、断路器、开关状态(接通、关闭、断开)，并将相关的数据传送给第二微处理器200，还可根据设定内容输出报警或断开指令(Trip signal；现场断开或远距离断开)。
网关500为电子计量装置200和主服务器700进行通信用的有线无线网络。
另外，主服务器700为，对通过电子计量装置200获得的各种综合监视模块300的信息进行收集并监视和管理的运行系统。上述主服务器700上还可具有，对通过电子计量装置200收集的信息进行显示，并通过主服务器700对相关电子计量装置200进行管理和运行的HMI(Human-MachineInterface：人机界面)装置。
具有上述构成的远距离计量系统，为了进行有效的能源需求响应，需要顾客主动参与，并迅速正确地将这些顾客的反应传递出去，因此要保证通信的双向性以及实时性。另外，为了提高有效需求响应所必需的、需求预测的精确度，需要对考虑到顾客的各种环境的各种信息进行综合监视及分析，为此，需要取得各种信息。
因此，本发明所要求的功能有，用于取得电力以及能源信息的AMR(自动抄表)功能、电力品质(Power Quality)监视功能、计量功能、为了适应各种价目表和需求响应环境的需求响应(Demand Response)功能、用于能源管理的最大需求电力控制(Demand Control)功能等，除此之外，作为激励(incentive)顾客主动参与需求响应的附加功能有，用于电气设备安全的电弧及漏电监视功能、热接触报警器或温度监视功能、过电压及过电流监视功能、断路器以及开关状态监视功能、建筑物设备管理用的设备管制功能或设备监视功能、提供家庭生活方便的家庭自动化功能等。
即，本发明中的电子计量装置200可内置具有上述功能的各种综合监视模块，并根据使用目的以及使用场所，可选择使用综合监视模块。
本发明中的智能电子计量装置可通过下位接口连接各种综合监视模块，综合监视模块通过电子计量装置的通信模块与主服务器进行通信，因此，可去除现有的各个综合监视模块自备的各种通信手段，可简化微处理器以及存储器的功能或减少其尺寸。
具有上述构成的电子计量装置200，按照各模块执行各种不同功能，上述功能有，计量以及远距离计量功能、电力品质监视功能、最大需求控制以及管理功能、电气安全检测以及控制功能、设备管制功能、数据显示功能、家庭自动化功能、手动计量以及运行软件维护功能、需求响应以及配电系统信息综合功能、通信功能、PQ监视功能等。
上述远距离计量功能为，电子计量装置200的第一微处理器270通过AMR装置320收集各种计量数据的功能。上述第一微处理器270从AMR装置320接收各种计量值(电、天然气、水、温水、热量表、制冷表、供热表、冷气流量表等)的脉冲信号并储存到存储器220中，而且还执行向主服务器700的数据传送、停电补偿、所需数据的实时监视以及计量数据的分析、每月报告、每日报告、趋势报告以及网上计量、分户或分时间的计量信息提供以及费用查询等功能。
上述最大需求控制以及需求响应控制功能为，电子计量装置200的第一微处理器270通过需求控制装置310将各种负载以及家电电力状态，从而控制各负载和家电的动作。即，最大需求控制以及需求响应控制功能具有，对各种负载和家电的功率监视以及模型和趋势分析、根据设定值的负载控制、收费调整、负载设定、报警功能、需求功率报告功能、远距离负载控制以及负载连接状态监视功能等。
上述电气安全检测以及控制功能为，电子计量装置200的第一微处理器270通过电气安全监视装置340接收各种电气异常信号以及温度测定值并储存到存储器220后，定期上传给主服务器700的功能。电气安全检测以及控制功能中有，温度监视、电弧以及漏电监视等。
上述设备管制功能为，电子计量装置200的第一微处理器270通过设备管制装置330接收设备状态信号并储存到存储器220后，周期地上传给主服务器700的功能。设备管制功能中有，楼宇以及建筑物内设备的监视、控制内容监视等。
另外，手动计量以及运行软件维护功能为，主服务器700通过电子计量装置200的通信模块235连接到各种综合监视模块300检查设备有无异常，根据需要进行计量，并对计量仪器进行维护，而且连接在相关的综合监视模块300执行相关仪器的固件升级。
如上所述，电子计量装置200集中了各种功能，具有集成化的电路，可进行各种功能的设备扩展。例如，图4中的第一以及第二微处理器215、270可用一个集成电路实现，存储器220也可只用一个存储元件来代替多个存储器。另外，实现各种功能的综合监视模块300也可根据需要增加具有保护功能的装置。本发明的使用范围非常广泛，例如可将本发明安装连接在分电盘，作为家庭用以及产企业用的智能数字分电盘使用，并将其扩展而实现设备门户装置或消费者门户装置。
如上所述，根据价目表自动断开提供给各种负载或家电的电力，从用户的角度来说，避免了无用的电力浪费，可进行有计划的电力消费，而在供电商的角度上看，可根据价目表预测电力需求，并可灵活应对发电储备率。
以上，对本发明的上述理想实施例进行了详细说明，但本发明不限定与此。本领域的技术人员可在本发明的技术思想范围内，对本发明进行各种各样的修改、变形。

Claims (12)

1、一种可进行能源需求响应的智能电子计量装置，其包括：
存储器，存储有用户的电力价目表、计量数据、监视数据以及电力控制程序；
综合监视模块，执行各种电异常检测、AMR计量、设备状态的检测以及对负载和家电的控制；
上位通信模块，将分别从电力检测仪和综合监视模块取得的计量及监视数据传送给主服务器，或输入来自主服务器的对综合监视模块的控制指令；
第一微处理器，根据所述电力价目表的电力控制程序，向相关的综合监视模块传送电力控制指令，同时通过上位通信模块将储存在存储器中的计量和监视数据传送给主服务器。
2、如权利要求1所述可进行能源需求响应的智能电子计量装置，其中，所述电子计量装置还包括：
电力检测仪，用于检测电气线路的电流以及电压；
第二微处理器，从所述电力检测仪分别输入模拟的电流、电压信号，将其转换为可进行测定值的计量的数字信号和数据，并传送给第一微处理器。
3、如权利要求1或2所述可进行能源需求响应的智能电子计量装置，所述综合监视模块包括需求控制装置，所述需求控制装置将各种负载和家电的电力监视、负载控制、负载设定以及各负载的需求电力报告给电子计量装置。
4、如权利要求3所述可进行能源需求响应的智能电子计量装置，其中，所述综合监视模块包括：
AMR装置，从各种设备的计量表接收计量数据；
设备管制装置，用于接收建筑物的各种设备状态信号；
电气安全监视装置，用于接收电异常信号和温度测定值。
5、如权利要求1或2所述可进行能源需求响应的智能电子计量装置，其中，所述主服务器根据用户选择的电力价目表以及由电子计量装置收集的用电量，对电需求量进行预测以及管理。
6、如权利要求1或2所述可进行能源需求响应的智能电子计量装置，还包括，向各装置和综合监视模块提供稳定的直流电源的电源稳定单元。
7、一种可进行能源需求响应的智能电子计量装置，其包括：
存储器，存储有用户的电力价目表、计量数据、监视数据以及电力控制程序；
扩展接口，与至少一个以上的综合监视模块连接，从所述综合监视模块接收计量和监视数据，或向所述综合监视模块传送动作控制指令；
上位通信模块，将从所述综合监视模块获得的计量和监视数据传送给主服务器，或输入来自主服务器的对综合监视模块的控制指令；
光通信模块，与外部的无线终端进行近距离无线通信，从无线终端接收所选择的特定的电力价目表，或将存储器所储存的各种数据传送给无线终端；
第一微处理器，根据所述电力价目表的电力控制程序，向连接在扩展接口的相关综合监视模块传送电力控制指令，同时通过上位通信模块将储存在存储器中的计量和监视数据传送给主服务器。
8、如权利要求7所述可进行能源需求响应的智能电子计量装置，其中，所述综合监视模块包括需求控制装置，所述需求控制装置将各种负载和家电的电力监视、负载控制、负载设定以及各负载的需求电力报告给电子计量装置。
9、如权利要求7或8所述可进行能源需求响应的智能电子计量装置，其中，
所述扩展接口为RS-485接口，
在电子计量装置上连接有综合监视模块，所述综合监视模块包括：AMR装置，通过所述接口从各种设备的计量表接收计量数据；设备管制装置，用于接收各种设备的状态信号；电气安全监视装置，用于接收电异常信号和温度测定值。
10、一种利用智能电子计量装置的需求响应方法，其包括：
步骤一，由电子计量装置将用户所选择的电力价目表设定在存储器中；
步骤二，根据由所述用户所选择的电力价目表的电力控制程序，通过需求控制装置对相关负载的动作进行控制；
步骤三，根据所述电力价目表判断是否到了停止负载动作的时间；
步骤四，当到达停止所述负载动作的时间时，由电子计量装置向需求控制装置传送断开供往该负载的电力的指令。
11、如权利要求10所述利用智能电子计量装置的需求响应方法，其中，所述电子计量装置通过上位通信模块从主服务器接收，或从外部的无线终端接收用户所选择的电力价目表。
12、如权利要求10或11所述利用智能电子计量装置的需求响应方法，其中，所述电子计量装置从需求控制装置分别收集关于各种负载和家电的电力监视数据以及关于各负载的需求电力数据，并定期传送给主服务器。
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