CN102664461B - 一种消弱电网冲击的系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种消弱电网冲击的系统。该系统包括：多个与电器设备连接的智能插座，以及与各个智能插座连接的小区控制器，智能插座包括：用于接收开启指令的接收模块、第一通信模块、第一微处理器和继电器，接收模块将接收的开启指令通过第一通信模块发送给小区控制器；第一微处理器通过第一通信模块接收小区控制器发送的允许开启指令，并控制继电器接通以开启电器设备；小区控制器包括：第二通信模块和第二微处理器，第二微处理器将通过第二通信模块接收的开启指令排序，根据排序通过第二通信模块依次向相应的智能插座返回允许开启指令。本发明实施例的技术方案消弱了多台电器设备集中开启给电网造成的冲击。

Description

一种消弱电网冲击的系统

技术领域

本发明涉及电力技术领域，特别涉及一种消弱电网冲击的系统。

背景技术

随着人们生活水平的提高，生活用品电气化趋势日渐明显。普通家庭内通常拥有洗衣机、冰箱、空调、电脑、电视等多种(多台)电器设备，这些电器设备的功率一般较大，为提供舒适便捷的环境，大多数情况下将被同时开启。同时，由于住宅功能区越来越集中，一个住宅小区内住着成百上千的用户。住宅小区家庭用户的这些电器设备如果密集开启，比如下班后的晚饭时段、停电后又来电的短时间内，由于电器设备开启的瞬间电流上升迅速，其瞬间电流较正常状态下大好几倍，多台大功率电器设备在同一时刻开启，势必对电网造成冲击，严重时将可能导致电网设备的损坏。

为消弱(消除)多台电器设备密集开启给电网造成的冲击，一种方法是提倡错峰用电。但是，“错峰用电”的效果取决于人们的意识水平，而且在实际应用中，家庭用户由于不了解其他用户的用电情况，因此，无法掌握“错峰”的时段。这种方法并不能很好的解决上述问题，尤其在停电后集中开启电器设备的情况下，仍不可避免瞬时电流对电网的冲击。

发明内容

有鉴于现有技术不能解决电器设备密集开启对电网造成冲击的问题，本发明提供了一种消弱电网冲击的系统，通过该系统优化多台电器设备的开启时间，从而解决电器设备密集开启对电网造成的冲击问题。

本发明提供的消弱电网冲击的系统包括：小区控制器和多个智能插座，所述小区控制器分别与各个智能插座连接，所述智能插座与电器设备连接，

其中：

所述智能插座包括：接收模块、第一通信模块、第一微处理器和继电器；所述接收模块用于接收待开启电器设备的开启指令，并通过所述第一通信模块将该开启指令发送给所述小区控制器；所述第一微处理器通过所述第一通信模块接收小区控制器的允许开启指令，并根据所述允许开启指令控制所述继电器接通以开启电器设备；

所述小区控制器包括：第二通信模块和第二微处理器，所述第二微处理器通过所述第二通信模块接收智能插座发送的开启指令，将接收的开启指令排序，并根据开启指令的顺序通过所述第二通信模块依次向相应的智能插座返回允许开启指令。

优选地，所述系统还包括家庭控制器，则：所述小区控制器与各个家庭控制器连接，所述家庭控制器分别与该家庭控制器所属的各个智能插座连接；

所述家庭控制器包括：第三通信模块和第三微处理器，所述第三微处理器通过所述第三通信模块接收智能插座发送的开启指令，并将多个开启指令合并为一个开启指令，将合并后的开启指令通过所述第三通信模块发送给所述小区控制器。

进一步优选地，所述第三微处理器通过所述第三通信模块接收所述小区控制器发送的允许开启指令，将接收的允许开启指令拆分为多个允许开启指令，并通过所述第三通信模块将拆分的允许开启指令分别发送给相应的智能插座，则：

所述智能插座的第一微处理器通过所述第一通信模块接收所述家庭控制器发送的允许开启指令，并根据允许开启指令控制所述继电器接通以开启电器设备。

进一步优选地，所述智能插座还包括监测模块，用于监测已开启的电器设备的电力参数，并将监测的电力参数通过所述第一通信模块发送给所述家庭控制器；所述家庭控制器的第三微处理器将接收的电力参数与预设阀值进行比较，在接收的电力参数超过预设阀值时，通过所述第三通信模块向智能插座发送关闭指令，以便智能插座的第一微处理器控制所述继电器断开以关闭相应的电器设备。

进一步优选地，所述家庭控制器还包括蜂鸣器，该蜂鸣器在接收的电力参数超过预设阈值时发出蜂鸣声报警。

进一步优选地，所述家庭控制器还包括输入模块，用于接收用户对电器设备的预设阀值的设置数据。

优选地，所述小区控制器还包括定时器，在该定时器的预设时间达到时，所述第二微处理器根据开启指令的顺序通过所述第二通信模块向相应的智能插座返回允许开启指令。

进一步优选地，所述预设时间为1秒。

本发明实施例提供的消弱电网冲击的系统包括小区控制器和多个智能插座，智能插座接收到待开启电器设备的开启指令后，将该指令发送到小区控制器，小区控制器对各个智能插座发送的开启指令进行排序，然后根据开启指令顺序依次向智能插座返回允许开启指令，由智能插座通过其内部的微处理器控制继电器接通，从而开启相应的电器设备。与现有技术相比，本发明不再需要人为掌握错峰时段，而是将开启指令进行排序，根据顺序依次发送允许开启指令，使得多个电器设备的开启时间不集中于同一时刻，由此错开电器设备的开启时间，避免了出现瞬时大电流，从而消弱了多台电器设备同时工作给电网造成的冲击。此外，本发明还可对异常用电情况进行监测，实现自动报警，进一步减弱各种突发情况对电网造成的冲击，进而提高了用电安全系数。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的实施例一的结构框图；

图2为图1所述实施例的工作流程图；

图3为本发明的实施例二的结构框图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步详细的说明。

参见图1，该图示出了本发明一个实施例的消弱电网冲击的系统的组成结构。该实施例的消弱电网冲击的系统100包括：小区控制器101和多个智能插座102，小区控制器101分别与各个智能插座102连接，智能插座102与电器设备连接，其中：

智能插座102包括：接收模块1021、第一通信模块1022、第一微处理器1023和继电器1024；接收模块1021用于接收待开启电器设备的开启指令，该开启指令可由家庭用户通过遥控板向智能插座发送，也可通过按压电器设备的开启按钮生成开启指令，然后传递给接收模块；接收模块1021通过第一通信模块1022将该开启指令发送给小区控制器101；第一微处理器1023通过第一通信模块1022接收小区控制器101的允许开启指令，并根据所述允许开启指令控制继电器1024接通以开启电器设备。继电器是一种具有隔离功能的自动开关元件，它具有控制系统(又称输入回路)和被控制系统(又称输出回路)之间的互动关系，其工作原理的实质是用小电流去控制大电流运作以实现电路接通或断开的目的。

小区控制器101包括：第二通信模块1011和第二微处理器1012，第二微处理器1012通过第二通信模块1011接收智能插座102发送的开启指令，将接收的开启指令排序，并根据开启指令的顺序通过第二通信模块1012依次向相应的智能插座返回允许开启指令。这里对开启指令排序可按照多种方式进行，比如可预设电器设备类型的优先级，根据电器设备类型的优先级排序；还比如可预置据电器设备的额定功率，根据电器设备功率大小排序。前者的一个实例如：设定电磁炉的优先级高于冰箱，那么在不同用户于同一时刻向智能插座发生电磁炉开启指令和冰箱开启指令时，由于电磁炉优先级高于冰箱，因此，电磁炉将先开启，冰箱后开启。后者的一个实例如：假设电磁炉的额定功率为1800千瓦，洗衣机的功率为1200千瓦，在同时接收到电磁炉和洗衣机的开启指令后，由于电磁炉的额定功率高于洗衣机，因此电磁炉将先开启，洗衣机将后开启。

值得注意的是：上述实施例中的第一通信模块、第二通信模块可以采用有线方式实现通信，也可采用无线方式通信，本发明对此不做限定；智能插座与小区控制器之间、电器设备与智能插座之间的连接可以采用有线方式连接，也可以采用无线方式连接，本发明对此亦不做限定。上述实施例中的第一微处理器在实际应用过程中，考虑到经济实用性，可选用ATMEL的8位芯片ATmega8535，或51单片机等；第二微处理器由于其处理的信息量通常较大，在实际应用中，可选择一个性能优异的芯片以保证稳定工作，比如选用TI公司的基于ARM核心的LM3S9000系列。

参见图2，该图示出了本实施例的消弱电网冲击的系统100的工作流程。该工作流程包括：

步骤S201：智能插座的接收模块接收待开启电器设备的开启指令；

在某住宅小区的一个家庭用户准备开启一个电器设备时，该家庭用户可通过遥控面板向智能插座发送开启指令，或者先按压电器设备的开启按钮，由此产生一个触发信号，由该触发信号触发生成开启指令。在本实施例系统中，智能插座的接收模块接收到该开启指令后，并不立即执行开启相应电器设备的操作，而要经过本实施例的消弱电网冲击系统的小区控制器对开启指令排序，然后按照小区控制器发送的允许开启指令的先后开启相应的电器设备，进而避免大量的电器设备在同一个时刻(时段)同时(集中)开启。

步骤S202：智能插座的接收模块通过第一通信模块将开启指令发送给小区控制器；

由于一个住宅小区的用户成百上千，同时(集中)开启的电器设备可能很多，这些电器设备对应的智能插座的接收模块均将接收的开启指令通过其对应第一通信模块将开启指令发送给小区控制器，以便小区控制器“统筹”安排这些电器设备的开启先后顺序。

步骤S203：小区控制器的第二通信模块接收到开启指令后，第二微处理器将接收的多个开启指令进行排序；

小区控制器将接收到来自各个家庭用户内的智能插座的开启指令，这些开启指令代表了各个家庭用户对电器设备的开启需求。小区控制器的第二微处理器将接收的多个开启指令进行排序。如前所述，这里的排序可根据实际情况采用多种排序规则，具体到硬件实现时，可通过创建缓存队列实现排序，如将优先级高的开启指令或功率大的开启指令放在缓存队列的出口端，将优先级低的开启指令或功率小的开启指令放在缓存队列的进口端，以便读取开启指令时能够按照优先级的要求或功率大小依次读取开启指令。

步骤S204：小区控制器的第二微处理器根据开启指令的顺序通过第二通信模块依次向相应的智能插座返回允许开启指令；

对多个开启指令排序完成后，小区控制器的第二微处理器根据开启指令的顺序依次进行读取，并产生相应的允许开启指令，然后通过第二通信模块依次向相应的智能插座返回允许开启指令。这里的“相应”可通过智能插座的标识号进行标识，如：1号智能插座标识的开启指令可标识为1号指令，2号智能插座标识的开启指令可为2号指令，依次类推。这样在小区控制器生成允许开启指令时，也按照相应的标识号产生允许开启指令，从而保证允许开启指令准确地返回到对应的智能插座。具体硬件实现时，可在开启指令的载体消息中专门设置一个字段，用于标识开启指令的源(起始地址)，在小区控制器生成允许开启指令时，将源(起始地址)变更为目的地址，从而实现准确寻址。这里的“依次”向智能插座发送允许开启指令，除可以通过逐个读取缓冲队列中的开启指令实现外，还可以在小区控制器中维持一个定时器，当该定时器的预设时间到来时，读取一个指令返回智能插座，从而对返回允许开启指令实现有序、有效控制。当然，考虑到实际应用，这里定时器的预设时间不能过长，否则将过分延长某个电器设备的开启，影响用户体验。通常可设置为1s(秒)，或更短的时间。

步骤S205：智能插座通过第一通信模块接收小区控制器返回的允许开启指令后，第一微处理器根据所述允许开启指令控制所述继电器接通以开启电器设备。

向小区控制器发送过开启指令的智能插座，在通过其第一通信模块接收到小区控制器返回的允许开启指令后，由智能插座的第一微处理器根据该允许开启指令，控制继电器接通，从而开启电器设备。

本发明实施例提供的消弱电网冲击的系统包括小区控制器和多个智能插座，智能插座接收到待开启电器设备的开启指令后，将该指令发送到小区控制器，小区控制器对各个智能插座发送的开启指令进行排序，然后根据开启指令顺序依次向智能插座返回允许开启指令，由智能插座通过其内部的微处理器控制继电器接通，从而开启相应的电器设备。与现有技术相比，本发明不再需要人为掌握错峰时段，而是将开启指令进行排序，根据顺序依次发送允许开启指令，使得多个电器设备的开启时间不集中于同一时刻，由此错开电器设备的开启时间，避免了出现瞬时大电流，从而消弱了多台电器设备同时工作给电网造成的冲击。

上述实施例中各个家庭用户的智能插座与小区控制器可直接连接，并不影响本发明目的的实现。但是，由于一个住宅小区的家庭用户通常较多，电器设备的数量较大，如果每个电器设备通过智能插座直接与小区控制器连接，将大大增加电源线(或无线资源)，极为不经济。而且，由于智能插座将开启指令直接发送给小区控制器，而智能插座的数量与电器设备对应，整体上增加了数据传输量。此外，这种方式使小区控制器的负荷较重，其需要在短时间内处理大量的开启指令，从而加重了小区控制器的负担。为此本申请优选在小区控制器与智能插座之间增加家庭控制器103，该家庭控制器一端直接与小区控制器连接，另一端连接该家庭控制器所属的所有智能插座，由此构成本申请的实施例二。参见图3，该图示出了本发明的实施例二的组成框图(注：该图仅标识了家庭控制器的标识号，其他与实施例一相同的部分未标识)。

图中的家庭控制器103可以包括：第三通信模块1031和第三微处理器1032，智能插座先前直接发送给小区控制器101的开启指令，可先发送到家庭控制器103，由家庭控制器103的第三微处理器1032将本家庭控制器所属的智能插座发送的开启指令合并为一个开启指令，然后通过第三通信模块1031发送给小区控制器101，然后由小区控制器按照前述步骤进行处理。通过增加家庭控制器，将家庭控制器所属的智能插座发送的开启指令合并为一个开启指令，减少了电源线(或无线资源)的耗费，节约了成本。同时，由于多个开启指令合并为一个指令，整体的数据传输量大为减少。此外，小区控制器由于不再直接面对众多的智能插座，而仅处理来自数量相对少得多的家庭控制器的开启指令，从而降低了对小区控制器处理能力的要求，减轻了小区控制器的负担。

上述通过增加家庭控制器的方式实现了对消弱电网冲击系统的优化。然而，在小区控制器从家庭控制器获得一个合并的开启指令后，上述描述并未限定小区控制器对开启指令排序后是否也通过家庭控制器返回允许开启指令。实际上，本发明对此并不做任何限定，也就是说，小区控制器对家庭控制器传送的开启指令排序后，既可直接将允许开启指令发送到家庭控制器所属的智能插座，也可通过家庭控制器发送到所属的智能插座，以实现相应电器设备的开启。尽管如此，本发明选择后者，即：家庭控制器的第三通信模块接收小区控制器发送的允许开启指令后，将接收的允许开启指令拆分为多个允许开启指令，并通过第三通信模块将拆分的允许开启指令分别发送给相应的智能插座，智能插座的第一微处理器通过第一通信模块接收家庭控制器发送的允许开启指令后，根据允许开启指令控制所述继电器接通以开启电器设备。这种不仅由智能插座到小区控制器的“上行”信息传递过程通过家庭控制器，而且由小区控制器到智能插座的“下行”信息传递过程也通过家庭控制器，进一步减少了数据传输量，提高了整个系统的工作效率。

在上述增加家庭控制器的情况下，消弱电网冲击系统的智能插座还可以包括监测模块，从而可利用监测模块实现对家庭用电的安全监测。实现该目的的本发明实施例的工作过程为：智能插座的监测模块监测已开启的电器设备的电力参数，这里的电力参数可以是电流、电压等电力物理量，然后将监测的电力参数通过第一通信模块发送给家庭控制器，由家庭控制器的第三微处理器将接收的电力参数与预设阀值进行比较，在接收的电力参数超过预设阀值时，通过第三通信模块向智能插座发送关闭指令，以便智能插座的第一微处理器控制所述继电器断开以关闭相应的电器设备。通过上述过程，本发明实施例实现了对异常电器设备的监控，从而增加了用电安全系统。

进一步地，在智能插座增加监测模块的情况下，本发明实施例的家庭控制器还可以包括蜂鸣器1033，该蜂鸣器在接收的电力参数超过预设阈值时发出蜂鸣声报警，从而提醒家庭用户及时处理电器设备的异常情况，从而减少用电安全事故的发生，有利于增强用电安全系数。此外，家庭控制器还可以包括输入模块1034，用户可通过该模块对电器设备电力参数的预设阀值的设置数据。比如，用户家庭新增加了一台电器设备，可通过控制器的输入模块将该电器设备的功率以及该电器设备的工作电流不能超出的最大阀等数据输入到家庭控制器中，以便实现合理优化该电器设备的开启与关闭，以及监控该电器设备的工作状况。

以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (5)

1.一种消弱电网冲击的系统，其特征在于，该系统包括：小区控制器和多个智能插座，所述小区控制器分别与各个智能插座连接，所述智能插座与电器设备连接，其中：

所述智能插座包括：接收模块、第一通信模块、第一微处理器和继电器；所述接收模块用于接收待开启电器设备的开启指令，并通过所述第一通信模块将该开启指令发送给所述小区控制器；所述第一微处理器通过所述第一通信模块接收所述小区控制器发送的允许开启指令，并根据所述允许开启指令控制所述继电器接通以开启电器设备；其中，所述开启指令由家庭用户通过遥控板向智能插座发送，或者通过按压电器设备的开启按钮生成；

所述小区控制器包括：第二通信模块和第二微处理器，所述第二微处理器通过第二通信模块接收智能插座发送的开启指令，将接收的开启指令排序，并根据开启指令的顺序通过所述第二通信模块依次向相应的智能插座返回允许开启指令；

还包括家庭控制器，则：所述小区控制器与各个家庭控制器连接，所述家庭控制器分别与该家庭控制器所属的各个智能插座连接；

所述家庭控制器包括：第三通信模块和第三微处理器，所述第三微处理器通过所述第三通信模块接收智能插座发送的开启指令，并将多个开启指令合并为一个开启指令，将合并后的开启指令通过所述第三通信模块发送给所述小区控制器；

所述第三微处理器通过第三通信模块接收所述小区控制器发送的允许开启指令，将接收的允许开启指令拆分为多个允许开启指令，并通过所述第三通信模块将拆分的允许开启指令分别发送给相应的智能插座，则：

所述智能插座的第一微处理器通过所述第一通信模块接收所述家庭控制器发送的允许开启指令，并根据允许开启指令控制所述继电器接通以开启电器设备；

所述智能插座还包括监测模块，用于监测已开启的电器设备的电力参数，并将监测的电力参数通过所述第一通信模块发送给所述家庭控制器；所述家庭控制器的第三微处理器将接收的电力参数与预设阀值进行比较，在接收的电力参数超过预设阀值时，通过所述第三通信模块向智能插座发送关闭指令，以便智能插座的第一微处理器控制所述继电器断开以关闭相应的电器设备；

其工作流程具体为：

智能插座的接收模块接收待开启电器设备的开启指令；

智能插座的接收模块通过第一通信模块将开启指令发送给小区控制器；

小区控制器的第二通信模块接收到开启指令后，第二微处理器将接收的多个开启指令进行排序；

小区控制器的第二微处理器根据开启指令的顺序通过第二通信模块依次向相应的智能插座返回允许开启指令；

智能插座通过第一通信模块接收小区控制器返回的允许开启指令后，第一微处理器根据所述允许开启指令控制所述继电器接通以开启电器设备。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述家庭控制器还包括蜂鸣器，该蜂鸣器在接收的电力参数超过预设阈值时发出蜂鸣声报警。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述家庭控制器还包括输入模块，用于接收用户对电器设备电力参数的预设阀值的设置数据。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述小区控制器还包括定时器，在该定时器的预设时间达到时，所述第二微处理器根据开启指令的顺序通过所述第二通信模块向相应的智能插座返回允许开启指令。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述预设时间为1秒。