CN102169626A - 电力需求侧可控终端的通讯控制装置及方法 - Google Patents
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Abstract
一种电力需求侧可控终端的通讯控制装置及方法，属于电力系统技术领域。该装置包括红外接收电路、红外发射电路、处理单元、GPRS无线传输模块和上位机；该装置控制方法，一、初始化引入ADO对象；二、建立控制协议Socket连接；三、连接数据源Oracle中LMFH数据库；四、按控制协议解析LMFH数据库中表TB_KZXX中内容；五、发送解析后内容到GPRS无线传输模块；六、按控制协议解析接受指令的内容；七、新建空表TB_SCXX；八、将解析后的接受指令按十六进制格式写入新建表TB_SCXX中，并保存；九：返回并结束。本发明优点：负荷可控性，具有能量储备能力，快速响应性，集成容量大，运行成本低。
Description
技术领域
本发明属于电力系统技术领域，特别涉及一种电力需求侧可控终端的通讯控制装置及方法。
背景技术
随着经济的高速发展，用电量和高峰负荷持续增大，负荷峰谷差进一步拉大，负荷率不断下降。与此相对应，用户对于电力供应的数量和质量要求越来越高。我国目前电力不足问题，不是电力总量不足，而是指峰值电量过大。对当前的电力供需进行客观分析，电力高峰负荷的加大是峰谷差日趋拉大的原因，从而导致电力不足；电力需求侧可控终端的通讯控制将解决减少供电线路的电能损耗，提高供电电压质量，使电气设备及供电线路处于最佳经济运行状态，充分挖掘系统的现有资源，缩小峰谷差值，确保安全经济供电。
电力系统中每时每刻的功率都是平衡的，即可以说是在同一时刻完成电能的生产、输送、分配和使用。电力负荷具有时变性，其时变轨迹称为负荷曲线。最大负荷称为高峰负荷，最小负荷称为低谷负荷。工业电能不具有存储性，所以要求电力部门时刻跟踪负荷的变化。高峰期要有相当的发电容量，低峰期就要相应的降低发电容量，可以通过停掉机组数量来进行控制。由此，装机容量的定制只能根据最大负荷来定是不经济的，而且频繁的控制机组数量对电力系统运行也不方便。而通过增加电力供应来解决电力供需矛盾也并不切实可行。
目前，系统维持平衡是通过控制发电机的输出来维持的，负荷曲线是通过负荷控制即限制负荷的使用来改善的。随着经济的快速发展，用电结构发生了变化，同时也出现了一系列需解决的问题如电力负荷峰谷差增大、负荷率降低、发电设备利用率数降低、发电煤耗增加、发电成本提高、电网调峰困难、供电可靠性降低甚至高峰时段拉闸限电等。因此，为解决电力供需矛盾，提高资源利用率，本发明电力负荷侧可控终端的通讯控制将作为需求侧管理的一个重要手段。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种电力需求侧可控终端的通讯控制装置及方法。
该装置包括协议自学习电路、红外发射电路、处理单元ARM7、GPRS无线传输模块和上位机；
红外发射电路的输出端连接处理单元ARM7的输入端，处理单元ARM7的输出端连接GPRS无线传输模块的输入端，GPRS无线传输模块的输出端连接上位机；上位机的输出连接GPRS无线传输模块的输入端，GPRS无线传输模块的输出端GPRS-DTU中的RS232接口连接处理单元ARM7控制平台的输入端UART0串口来实现远程无线通讯的功能，处理单元ARM7的输出端P05和P07管脚连接协议自学习电路的输入端，并通过处理单元ARM7上的“自学习”按键来实现控制设备自学习能力。
协议自学习电路包括与门、驱动管、红外发射二极管、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6和电容C26；输入信号与脉冲调制信号的输出端经过电阻R3连接到与门的输入管脚，与门的输出管脚通过电阻R5连接驱动管的基极，同时与门的输入管脚与电阻R4相连，只有当与门的输出管脚为高电平时，驱动管导通，红外发射二极管通电工作，红外发射二极管一端与驱动管的集电极相连，红外发射二极管另一端与电阻R6相连，电阻R6的另一端接电源同时连接电容C26，电容C26的另一端与驱动管的发射极相连同时接地，从而实现整个接受电路的连接与导通。
红外发射电路包括电阻R1、红外接收模块、发光二极管、电阻R2和电容E02；处理单元的输出端同时连接红外接收模块的输出端和电阻R1，电阻R1的另一端连接发光二极管的负极，发光二极管的正极同时连接电阻R2和电源；电阻R2的另一端连接红外接收模块的输入管脚，红外接收模块的输入管脚输出后连接电容E02，电容E02另一端与红外接收模块的的接地管脚相连，完成整个发射电路的连接与导通。
本发明的通讯协议制定，包括起始位、地址、空调代码、厂家号、温度、发送时间和结束位。
本发明的控制方法，按如下步骤进行：
步骤一：初始化OLE/COM库环境，引入ADO对象；
步骤二：建立控制协议Socket连接，建立连接成功进行步骤三，否则进行步骤二重新建立连接；
步骤三：建立数据源Oracle中LMFH数据库，LMFH数据库包括表TB_KZXX和表TB_SCXX，连接数据源Oracle中LMFH数据库，连接成功进行步骤四，否则进行步骤三重新建立数据源的连接；
步骤四：按控制协议解析LMFH数据库中表TB_KZXX中内容；
步骤五：发送解析后内容到GPRS无线传输模块；
步骤六：按控制协议解析接受指令的内容；
步骤七：在Oracle中LMFH数据库新建空表TB_SCXX；
步骤八：将解析后的接受指令按十六进制格式写入新建表TB_SCXX中，并保存；
步骤九：返回并结束。
本发明的优点：首先要明确电力需求侧可控终端的概念，既适合作为服务资源的负荷，像空调、热水器等这类设备对于供电侧可以快速响应电力消减需求，降低电力消耗，能够快速的响应电网的需求，同时对用户的影响较小的负荷，我们称之为电力需求侧可控终端。电力负荷侧可控终端的通讯控制装置，用以解决不同分布式可中断负荷侧可控终端设备的协议兼容及协议自学习功能、远程无线通讯、异地同步控制等关键技术。
电力需求侧可控终端具备以下优点：
(1)负荷可控性
电力需求侧可控终端要求可以通过控制器调节其大小，在需要提供旋转备用时，可以根据需要调节负荷的大小。
(2)具有能量储备能力
由于电能是不易直接存储的，因此电力需求侧可控终端要求能够将电能转化为其他可以储存的能量如热能、机械能等。当需要该负荷作为旋转备用的时候，降低其能源供给，负荷本身凭借其储备的能量不至于造成状态突变。如空调系统，当切断电能供给之后，室内温度由于惯性缘故在短期内变化不大，造成的影响也相对较小。
(3)快速响应性
旋转备用要求部署完成的越快越好。通常来说，负荷的响应速度要快于电厂的发电机组。有些负荷可以立刻切除，如电暖气、电热水器等；有些负荷需要完成一系列关机操作后才能切除负荷，如空调机组等；有些负荷不能完全切除，只能将降低负荷。总之，对于旋转备用而言，负荷必须能在尽量短的时间内切换到规定的容量。
(4)可恢复性
当系统逐步恢复正常运行状态，旋转备用容量逐步退出，各相关负荷恢复各自原来的工作状态，相当又恢复到备用状态，保持了一定的备用容量。
(5)无通知要求
在进行旋转备用的操作时，无须通知负荷的所有者，调度中心可以直接控制负荷。这里从三方面考虑，一是作为旋转备用的电力需求侧可控终端，在短时间减少电能供给的时候，对用户造成的损失小，甚至不会造成损失；二是由于意外事故发生突然，需要负荷快速响应，也没有时间和用户讨论；三是旋转备用持续的时间较短，一般＜10分钟。综合三点要求该负荷所有者允许在未得到事先通知的情况下，对负荷进行控制。
(6)集成容量大
相对于发电机组的容量来说，虽然单个电力需求侧可控终端能够提供的容量很小，但是电力需求侧可控终端的数量众多，其总和可能超过发电机组的容量。容量是衡量该技术能否可行的重要因素。需要有足够可控的电力需求侧可控终端资源，保证备用的容量，才能实现基于电力需求侧可控终端的旋转备用。
(7)运行成本低
对电力需求侧可控终端实行控制，在满足了电力系统稳定可靠运行的同时，也会给负荷的使用者带来一些损失。在选择用于旋转备用的电力需求侧可控终端的时候，要充分考虑部署成本。
根据以上电力需求侧可控终端的优点可以看出，调节热负荷的空调和电热类负荷是最理想的电力需求侧可控终端资源。该类负荷不但满足上述特点要求，而且也是电力系统中主要的能耗资源，特别是在用电高峰的时候，空调负荷容量往往占总负荷的比重较大。对空调这类特殊的负荷进行合理有效的控制，对于缓解我国电力紧张的状况，缩小峰谷差，提高的可靠性有着重要的意义。因而本发明就从电力需求侧可控终端出发，实现对空调的远程遥控。
附图说明
图1为本发明电路结构框图；
图2为本发明GPRS电路原理图；
图3为本发明ARM7LPC2138电路原理图；
图4为本发明ARM7插针电路原理图；
图5为本发明ARM7复位电路原理图；
图6为本发明ARM7电源电路原理图；
图7为本发明ARM7按键电路原理图；
图8为本发明协议自学习电路原理图；
图9为本发明红外发射电路原理图；
图10为本发明红外接收模块HS0038b电路原理图；
图11为本发明通讯协议格式；
图12为本发明控制方法流程图。
具体实施方式
本发明结合具体实施例和说明书附图加以详细说明。
本实施例中处理单元选用ARM7LPC2138；GPRS无线传输模块选用MC35芯片；与门选用SN74LSOSD；驱动管选用9013；红外发射二极管选用PH303；红外接收模块选用HS0038b；发光二极管选用红色LED 5mm。
该装置如图1所示，包括协议自学习电路、红外发射电路、处理单元、GPRS无线传输模块和上位机；
红外发射电路的输出端P016管脚和P020管脚连接处理单元的输入端LPC2138的P016管脚和P020管脚，处理单元的输出端UART0串行口连接GPRS无线传输模块的输入端RS232接口，GPRS无线传输模块的输出端RS232接口连接上位机；上位机的输出连接GPRS无线传输模块的输入端(RS232接口，GPRS无线传输模块的输出端RS232接口连接处理单元的输入端UART0串行口，来实现远程无线通讯的功能，处理单元的输出端UART0串行口连接协议自学习电路的输入端P05管脚和P07管脚，并通过处理单元ARM7上的“自学习”按键来实现控制设备自学习能力。其中GPRS和处理单元均为孔式串口，RS232中即为2号针孔与3号针孔，串口线一端的2号孔要和另一端的3号孔连接，同样，这一端的3号孔要和另一端的2号孔连接，这样才能实现数据的接收和发送。
GPRS无线传输模块如图2所示。
处理单元ARM7LPC2138如图3、4、5、6、7所示。
协议自学习电路如图8所示，包括与门、驱动管、红外发射二极管、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6和电容C26。首先一个输入信号TX与一个38KHz的脉冲调制信号经过电阻R3连接到与门SN74LS08D的1管脚，然后经3管脚输出后通过电阻R5送至驱动管9013的基极，同时与门SN74LS08D的2管脚与电阻R4相连，只有当与门的3管脚为高电平时，驱动管导通，红外发射二极管通电工作，红外发射二极管PH303一端与驱动管9013的集电极相连，另一端与电阻R6相连，R6的另一端接+3V电源同时连接电容C26，电容C26的另一端与驱动管9013的发射极相连同时接地，从而实现整个接受电路的连接与导通。
红外发射电路如图9所示，包括电阻R1、红外接收模块、发光二极管、电阻R2和电容E02。首先处理单元ARM7的中央芯片LPC2138的P016、P020管脚与HS0038b的1管脚相连，同时连接电阻R1，R1的另一端连接L发光二极管的负极，发光二极管的正极与R2相连，同时接+3V电源，R2的另一端连接HS0038b的3管脚，3管脚输出后连接电容E02，电容E02另一端与HS0038b的2管脚相连，同时接地。完成整个红外发射电路的连接与导通。
红外接收模块HS0038b，其具体内部结构如图10所示。当接收到载波频率为38KHz的脉冲调制信号时，首先HS0038b内的红外敏感元件将脉冲调制红外光信号转换成电信号，再由前置放大器和自动增益控制电路进行放大处理，然后通过带通滤波器进行滤波，滤波后的信号由解调电路进行解调，最后由输出电路进行反向放大并输出低电平；未接收到载波信号时，电路则输出高电平。经过这样的处理之后就可以将断断续续的红外光信号解调成一定周期的连续方波信号，并通过单片机的串口输入单片机，由单片机处理之后便可以恢复出原始数据信号。
本发明的通讯协议制定，按图11所示的格式，包括起始位、地址、空调代码、厂家号、温度、发送时间和结束位。
本发明的控制方法，按如下步骤进行：如图12所示，
步骤一：初始化OLE/COM库环境，引入ADO对象。
步骤二：建立专用控制协议Socket连接，建立连接成功进行步骤三，否则进行步骤二重新建立连接；
步骤三：建立数据源Oracle中LMFH数据库，LMFH数据库包括表TB_KZXX和表TB_SCXX，连接数据源Oracle中LMFH数据库，连接成功进行步骤四，否则进行步骤三重新建立数据源的连接；
步骤四：按指定控制协议解析LMFH数据库中表TB_KZXX中内容；
步骤五：发送解析后内容到GPRS无线传输模块；
步骤六：按指定控制协议解析接受指令的内容；
步骤七：在Oracle中LMFH数据库新建空表TB_SCXX；
步骤八：将解析后的接受指令按十六进制格式写入新建表TB_SCXX中，并保存；
步骤九：返回并结束。
表1：原始表格
| 起始位 | 地址 | 空调代码 | 厂家号 | 状态 | 温度 | 发送时间 | 结束位 |
| 0X90 | 1201 | 01 | 海尔 | 开 | 21 | 10/11/3/8:25 | 0XEB |
| 0X90 | 1202 | 02 | 海尔 | 开 | 23 | 10/11/3/8:30 | 0XEB |
| 0X90 | 1203 | 03 | 海尔 | 关 | 25 | 10/11/3/8:45 | 0XEB |
| 0X90 | 1204 | 04 | 海尔 | 开 | 26 | 10/11/3/8:55 | 0XEB |
| 0X90 | 1205 | 05 | 海尔 | 关 | 30 | 10/11/3/9:00 | 0XEB |
| 0X90 | 1305 | 06 | 海尔 | 关 | 24 | 10/11/3/9:02 | 0XEB |
| 0X90 | 1306 | 07 | 海尔 | 开 | 22 | 10/11/3/9:14 | 0XEB |
| 0X90 | 1307 | 08 | 海尔 | 开 | 25 | 10/11/3/9:18 | 0XEB |
| 0X90 | 1310 | 09 | 海尔 | 开 | 24 | 10/11/3/9:28 | 0XEB |
| 0X90 | 1401 | 10 | 海尔 | 关 | 26 | 10/11/3/10:27 | 0XEB |
| 0X90 | 1402 | 11 | 海尔 | 开 | 26 | 10/11/3/10:29 | 0XEB |
| 0X90 | 1403 | 12 | 海尔 | 关 | 27 | 10/11/3/10:35 | 0XEB |
| 0X90 | 1404 | 13 | 海尔 | 关 | 28 | 10/11/3/10:40 | 0XEB |
| 0X90 | 1405 | 14 | 海尔 | 开 | 25 | 10/11/3/11:00 | 0XEB |
表2：对应数据库中表格TB_KZXX信息：
| START | ID | CODE | MANUFACTURE | STATE | TEMPERATURE | TIME | END |
| 0X90 | 1201 | 01 | 00 | 01 | 21 | 1011030825 | 0XEB |
| 0X90 | 1202 | 02 | 00 | 01 | 23 | 1011030830 | 0XEB |
| 0X90 | 1203 | 03 | 00 | 02 | 25 | 1011030845 | 0XEB |
| 0X90 | 1204 | 04 | 00 | 01 | 26 | 1011030855 | 0XEB |
| 0X90 | 1205 | 05 | 00 | 02 | 20 | 1011030900 | 0XEB |
| 0X90 | 1305 | 06 | 00 | 02 | 24 | 1011030902 | 0XEB |
| 0X90 | 1306 | 07 | 00 | 01 | 22 | 1011030914 | 0XEB |
| 0X90 | 1307 | 08 | 00 | 01 | 25 | 1011030918 | 0XEB |
| 0X90 | 1310 | 09 | 00 | 01 | 24 | 1011030928 | 0XEB |
| 0X90 | 1401 | 10 | 00 | 02 | 26 | 1011031027 | 0XEB |
| 0X90 | 1402 | 11 | 00 | 01 | 26 | 1011031029 | 0XEB |
| 0X90 | 1403 | 12 | 00 | 02 | 27 | 1011031035 | 0XEB |
| 0X90 | 1404 | 13 | 00 | 02 | 28 | 1011031040 | 0XEB |
| 0X90 | 1405 | 14 | 00 | 01 | 25 | 1011031100 | 0XEB |
表3：写入实时状态后数据库表格TB_SCXX信息：
| START | ID | CODE | MANUFACTURE | STATE | TEMPERATURE | TIME | END |
| 0X90 | 1202 | 02 | 00 | 01 | 23 | 1011030830 | 0XEB |
| 0X90 | 1202 | 02 | 00 | 01 | 26 | 1011030855 | 0XEB |
| 0X90 | 1202 | 02 | 00 | 02 | 24 | 1011030902 | 0XEB |
| 0X90 | 1202 | 02 | 00 | 01 | 22 | 1011030914 | 0XEB |
| 0X90 | 1202 | 02 | 00 | 01 | 24 | 1011030928 | 0XEB |
| 0X90 | 1202 | 02 | 00 | 01 | 26 | 1011031029 | 0XEB |
| 0X90 | 1202 | 02 | 00 | 02 | 28 | 1011031040 | 0XEB |
Claims (4)
1.一种电力需求侧可控终端的通讯控制装置，其特征在于：该装置包括协议自学习电路、红外发射电路、处理单元ARM7、GPRS无线传输模块和上位机；
红外发射电路的输出端连接处理单元ARM7的输入端，处理单元ARM7的输出端连接GPRS无线传输模块的输入端，GPRS无线传输模块的输出端连接上位机；上位机的输出连接GPRS无线传输模块的输入端，GPRS无线传输模块的输出端GPRS-DTU中的RS232接口连接处理单元ARM7控制平台的输入端UART0串口来实现远程无线通讯的功能，处理单元ARM7的输出端P05和P07管脚连接协议自学习电路的输入端，并通过处理单元ARM7上的“自学习”按键来实现控制设备自学习能力。
2.根据权利要求1所述的电力需求侧可控终端的通讯控制装置，其特征在于：所述的协议自学习电路包括与门、驱动管、红外发射二极管、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6和电容C26；输入信号与脉冲调制信号的输出端经过电阻R3连接到与门的输入管脚，与门的输出管脚通过电阻R5连接驱动管的基极，同时与门的输入管脚与电阻R4相连，红外发射二极管一端与驱动管的集电极相连，红外发射二极管另一端与电阻R6相连，电阻R6的另一端接电源同时连接电容C26，电容C26的另一端与驱动管的发射极相连并同时接地。
3.根据权利要求1所述的电力需求侧可控终端的通讯控制装置，其特征在于：所述的红外发射电路包括电阻R1、协议自学习模块、发光二极管、电阻R2和电容E02；处理单元的输出端同时连接协议自学习模块的输出端和电阻R1，电阻R1的另一端连接发光二极管的负极，发光二极管的正极同时连接电阻R2和电源；电阻R2的另一端连接协议自学习模块的输入管脚，协议自学习模块的输入管脚输出后连接电容E02，电容E02另一端与协议自学习模块的接地管脚相连。
4.采用权利要求1所述的电力需求侧可控终端的通讯控制装置的控制方法，其特征在于：按如下步骤进行：
步骤一：初始化OLE/COM库环境，引入ADO对象；
步骤二：建立控制协议Socket连接，建立连接成功进行步骤三，否则进行步骤二重新建立连接；
步骤三：建立数据源Oracle中LMFH数据库，LMFH数据库包括表TB_KZXX和表TB_SCXX，连接数据源Oracle中LMFH数据库，连接成功进行步骤四，否则进行步骤三重新建立数据源的连接；
步骤四：按控制协议解析LMFH数据库中表TB_KZXX中内容；
步骤五：发送解析后内容到GPRS无线传输模块；
步骤六：按控制协议解析接受指令的内容；
步骤七：在Oracle中LMFH数据库新建空表TB_SCXX；
步骤八：将解析后的接受指令按十六进制格式写入新建表TB_SCXX中，并保存；
步骤九：返回并结束。
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2011
- 2011-03-29 CN CN 201110077129 patent/CN102169626B/zh not_active Expired - Fee Related
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