CN102075013A - 家庭用电负荷远程控制方法与装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种利用电力线载波通信技术实现对家庭用电负荷进行远程控制的方法和装置。在由电网运行管理中心、智能电表、电力线、智能负荷控制装置和家庭用电器组成系统中，电网运行管理中心根据所监测到的电网负荷状态，向智能电表发送负荷控制命令，经过解析后，智能电表向各智能负荷控制装置发送命令，使负荷控制装置控制与之相连的家用电器的通断，从而实现对家庭用电负荷的远程控制，并借此调整电网的运行状态，降低负荷峰值，从而在保证基本用电的条件下，通过选择性通断大负荷用电器实现对电网的高效管理。本发明提供一种实现电网运行管理中心远程控制家庭用电器通断的智能负荷控制装置，利用电力线载波通信的方式方便了装置的安装。

Description

家庭用电负荷远程控制方法与装置
技术领域
本发明涉及一种对家庭用电负荷进行远程控制的方法和装置，尤其是涉及一种利用低压电力线载波通信实现远动控制家庭用电器通断的方法和装置。
背景技术
随着智能电网技术的发展和逐步应用，面向需求侧的智能用电管理系统被越来越多的用于低压用户的用电负荷管理。通过智能用电管理系统，电力企业可以远程获取用户的实时用电信息，并基于这些采集到的原始负荷数据进行在线实时仿真以预测电网的负荷状态，更为重要的是管理系统可以据此控制终端用户的用电负荷，在负荷峰值时，选择性断开部分区域的用电负荷，从而保证电网运行的可靠稳定，提高电网运行的效率。
目前，对用电负荷调控的主要方法是拉闸限电，即通过用电管理系统对用户终端的所有负载进行统一通断控制。这就导致在负荷高峰期，部分家庭所有负载全部被关断，甚至基本的照明也无法保证，极大影响了居民的基本生活用电需求，违背了电能调控与管理的初衷。这就需要一种方法和装置可以实现电能管理系统选择性远动控制大功率用电器的通断，比如，在用电高峰期，关断电暖气、电热水器、洗衣机等大功率用电器，而保证办公、照明等基本用电。  
发明内容
为解决背景技术中的问题，本发明提供一种利用电力线载波通信技术实现电网运行管理中心远程控制家庭用电器通断的智能负荷控制装置，使电能管理系统能够在保证基本生活用电的条件下，选择性远动控制大功率用电器的通断，并借此调整电网的运行状态，降低负荷峰值。
本发明解决上述技术问题的方案是：在由电网运行管理中心、智能电表、电力线、智能负荷控制装置和家庭用电器组成的系统中，电网运行管理中心根据所监测到的电网负荷状态，向智能电表发送选择性通断大负荷用电器的控制命令，经过解析后，智能电表向各智能负荷控制装置发送命令，使负荷控制装置控制与之相连的家用电器的通断，控制命令的发送通过低压电力线载波通信实现。
智能负荷控制装置包括单片机、电源、电力线载波通信模块、磁保持继电器、继电器驱动、控制端检测电路、时钟、存储器、蜂鸣器、霍尔元件和外壳十一个部分。其中，单片机分别连接电源、电力线载波通信模块、继电器驱动、控制端检测电路、时钟、存储器、蜂鸣器和霍尔元件；磁保持继电器分别与继电器驱动和电力线连接；电源、电力线载波通信模块、控制端检测电路与电力线连接。单片机（MCU）负责通过电力线载波通信对智能电表信息进行收集，处理和分析，并最终通过控制磁保持继电器来控制大功率用电设备的通断，单片机通过控制端检测电路来检测当前磁保持继电器的状态；时钟记录并提供当前时间给单片机；存储器存储并提供对应的电表表号、智能负荷控制装置序号、接通延时时间等数据；蜂鸣器用于上电和进入设置状态提示；霍尔元件的主要作用是当磁性器件靠近时通知单片机进入设置状态，以实现第一次上电时对其进行对应的电表表号、智能负荷控制装置序号进行设置；电源提供智能负荷控制装置所需的各种电源；控制端检测电路的主要作用是检测磁保持继电器后端是否有电压，以确定磁保持继电器是否闭合；继电器驱动为针对磁保持继电器所做的驱动电路；磁保持继电器为控制信号消失后仍然保持当前状态的大容量继电器；电力线载波通讯模块的主要作用是使单片机与智能电表进行数据交换，以实现智能负荷控制装置各种功能；外壳用于将各部分装配成一个整体，并对各部分形成保护。
本发明的有益结果是提供了一种实现电网运行管理中心远程控制家庭用电器通断的方法和装置，它利用低压电力线载波通信技术实现控制命令的传递，避免了另设通信线路，选择性远动控制的方式使得电网运行管理中心能够在负荷高峰期选择性关断大功率用电器以降低电网负荷，而保证办公、照明等基本用电需求。
附图说明
图1 本发明的应用示意图，
图2 本发明智能负荷控制装置的原理框图，
图3 本发明智能负荷控制装置内单片机程序流程图。
具体实施方式
如图1所示，在由电网运行管理中心、智能电表、电力线、智能负荷控制装置和家庭用电器（包括普通用电设备和大功率用电设备）组成的系统中，电网运行管理中心根据所监测到的电网负荷状态调控负荷峰值。本发明主要解决电网运行管理中心如何通过远程控制大负荷用电器通断来降低电网负荷的问题。当电网运行管理中心监测到负荷峰值时，向智能电表发送选择性通断大负荷用电器的控制命令，经过解析后，智能电表向各智能负荷控制装置发送命令，使负荷控制装置控制与之相连的家用电器的通断，控制命令的发送通过低压电力线载波通信实现。
在本实施例中，低压电力线载波通信技术是现有技术，在2009年12月30日授权的中国专利2004100403801和2004年09月01日授权的中国专利03267309中有详细说明，在此，本发明应用低压电力线载波通信技术的工作原理不作具体描述。
如图2所示，本发明中的智能负荷控制装置主要包括单片机、电源、电力线载波通信模块、磁保持继电器、继电器驱动、控制端检测电路、时钟、存储器、蜂鸣器、霍尔元件和外壳十一个部分。其中，单片机分别连接电源、电力线载波通信模块、继电器驱动、控制端检测电路、时钟、存储器、蜂鸣器和霍尔元件；磁保持继电器分别与继电器驱动和电力线连接；电源、电力线载波通信模块、控制端检测电路与电力线连接。单片机（MCU）负责通过电力线载波通信对智能电表信息进行收集，处理和分析，并最终通过控制磁保持继电器来控制大功率用电设备的通断，单片机通过控制端检测电路来检测当前磁保持继电器的状态；时钟记录并提供当前时间给单片机；存储器存储并提供对应的电表表号、智能负荷控制装置序号、接通延时时间、时间表等数据；蜂鸣器用于上电和进入设置状态提示；霍尔元件的主要作用是当磁性器件靠近时通知单片机进入设置状态，以实现第一次上电时对其进行对应的电表表号、智能负荷控制装置序号进行设置；电源提供智能负荷控制装置所需的各种电源；控制端检测电路的主要作用是检测磁保持继电器后端是否有电压，以确定磁保持继电器是否闭合；继电器驱动为针对磁保持继电器所做的驱动电路；磁保持继电器为控制信号消失后仍然保持当前状态的大容量继电器；电力线载波通讯模块的主要作用是使单片机与智能电表进行数据交换，以实现智能负荷控制装置各种功能；外壳用于将各部分装配成一个整体，并对各部分形成保护。
本发明中采用AVR单片机。在实际智能负荷控制装置设计中，具备类似功能的芯片或电路系统均可应用，其运行和操作方法是，将编写的软件固化在硬件中，此技术属于现有公知技术。单片机与其他元件的联接及制造均为公知技术，在此不作具体描述。
 
如图3所示，单片机的工作流程包括：
步骤301：程序开始，实现时钟等的初始化；
步骤302：主程序初始化完成后检测当前磁保持继电器状态；
步骤303：检测霍尔元件是否动作；
步骤304：若步骤303中霍尔元件动作即进入设置状态；
步骤305：进入设置状态后，电表下发设置信息，保存并返回成功信息后退出设置状态，如果电表长时间不对智能负荷控制装置进行设置(约1分钟)，智能负荷控制装置会自动退出设置状态。所以在设置时可以将磁性器件一直放置于霍尔元件附近，设置完成后再将其移开；
步骤306：若步骤303中霍尔元件没有动作或者步骤305完成后，则判断是否收到电表下发信息；
步骤307：步骤306中如果收到载波信息，则分析信息（可能为校时，读写开关状态，控制通断等），反之则重新执行步骤302；
步骤308：判断是否为控制磁保持继电器通断的控制命令；
步骤309：如果是控制命令，则判断是否为吸合命令；
步骤310：若是吸合命令，在吸合前加入吸合延时等待时间（1~60分钟）和随机延时等待时间（1~8）秒（防止不同负荷控制装置同时动作对电网的拉动）；
步骤311：继电器吸合；
步骤312：若是断开命令，则直接断开磁保持继电器；
步骤313：弱步骤308中不是控制命令，而是校时或者读写命令，则执行相应的命令；
步骤314：执行完步骤311、步骤312和步骤313的命令后向智能电表发送回执；
步骤315：程序结束。
本发明采用了电力线通信技术，大大方便了电网运行管理中心对家庭大功率用电器的远程通断控制，成为降低电网负荷高峰期用电量的有效手段，发明中的智能负荷控制装置成本较低，适合大规模应用，市场应用前景大。

Claims (2)

1.一种利用电力线载波通信技术实现对家庭用电负荷进行远程控制的方法，其特征是：在由电网运行管理中心、智能电表、电力线、智能负荷控制装置和家庭用电器组成的系统中，电网运行管理中心根据所监测到的电网负荷状态，向智能电表发送选择性通断大负荷用电器的控制命令，经过解析后，智能电表向各智能负荷控制装置发送命令，使负荷控制装置控制与之相连的家用电器的通断，控制命令的发送通过低压电力线载波通信实现。
2.一种实现电网运行管理中心远程控制家庭用电器通断的智能负荷控制装置，其特征是：装置包括单片机、电源、电力线载波通信模块、磁保持继电器、继电器驱动、控制端检测电路、时钟、存储器、蜂鸣器、霍尔元件和外壳十一个部分，其中，单片机连接电源、电力线载波通信模块、继电器驱动、控制端检测电路、时钟、存储器、蜂鸣器和霍尔元件，磁保持继电器分别与继电器驱动和电力线连接，电源、电力线载波通信模块、控制端检测电路与电力线连接，外壳将其他十个部分有机结合形成保护。
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