CN104850026B - 一种电网负荷控制装置和方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种电网负荷控制装置和方法，所述装置包括：功率采集器、信号控制器和微控制器，通过所述功率采集器，直接采集电网负荷信息，当所述电网负荷信息超过预设值时，输出超负荷信息至所述信号控制器，所述信号控制器获取到所述超负荷信息后向所述微控制器发出控制所述负载关闭的第一控制信号，否则，向所述微控制器发出控制所述负载开启的第二控制信号，所述微控制器依据接收到的第一或第二控制信号控制负载的关闭或导通，本申请提供的技术方案中所述负载的关闭或导通只受所述电网负荷信息的大小控制，控制方案简单、设备成本较低、并且便于设备的维护。

Description

一种电网负荷控制装置和方法

技术领域

本申请涉及电力系统节能技术领域，特别涉及一种电网负荷控制装置和方法。

背景技术

随着人们生活水平的不断提高，空调、冰箱等大功率复杂在人们生活中的应用越来越广泛，对电能的需求也进一步增大；但是这些突然增大的用电高峰的主要集中在夏季和冬季，用电量的快速增长和集中使用对电网安全和电力系统平稳运行产生较大影响。面对用电量突然增大的尖峰用电现象，如果单纯依靠增加电网装机容量来满足短暂的用电高峰的用电需求，则需要巨大的投资建设电力设备，且新建后的电力设备利用率低，造成资金的浪费；但是，如果单纯依靠区域断电，来解决其他区域的尖峰用电现象，这种极端的限制用电方法，会对居民的正常生活造成影响；因此，通过提供一种技术手段，使在用电高峰，电网过负荷运行时，选择性的限制高耗能设备的使用，既能起到削减电网尖峰负荷，减少发电设备投资，保持电网安全运行的作用，又不至于引起用户的过度不满，成为解决尖峰用电现象的主要趋势。

参见图1，图1为现有技术中通常采用的电网负荷控制系统，现有技术中的所述电网负荷控制系统，包括：

数据采集装置：用于商业楼宇数据以及负荷控制数据的采集和数据格式转换及存储；可控负荷计算装置：用于在线计算商业楼宇中央空调可控负荷容量大小，并将计算结果上送给电网侧；控制策略生成装置：从所述数据采集装置获取电网侧的负荷控制数据，匹配策略预案专家库，分析生成中央空调控制策略；策略预案专家库：存储依据商业楼宇中央空调运行负荷特性预先制定的控制策略，根据负荷削减量数据和当前空调运行参数给出推荐控制策略；控制策略执行装置：用于将生成的控制策略分解下发到终端设备的空调管理系统，执行对中央空调的控制，同时根据中央空调的实时运行参量和环境数据进行闭环调整；显示界面装置：用于商业楼宇中央空调与电网互动的过程数据展示；告警处理装置：用于发出告警信息；所述可控负荷计算装置、数据采集装置和控制策略执行装置分别与终端设备进行通信。

可见，现有技术中的所述电网负荷控制系统，控制方案复杂，设备成本较高，难以维护，且普及率较低。

发明内容

鉴于以上技术问题，本申请实施例提供一种电网负荷控制装置和方法，技术方案如下：

一种电网负荷控制装置，所述装置包括：功率采集器、信号控制器和微控制器；

所述功率采集器用于采集电网负荷信息，当所述电网负荷信息超过预设值时，输出超负荷信息至信号控制器；

所述信号控制器，用于当所述信号控制器获取到所述超负荷信息时，输出第一控制信号至所述微控制器；否则输出第二控制信号至所述微控制器；

所述微控制器与负载相连，用于当获取到所述第一控制信号后，控制所述负载关闭；当获取第二控制信号后控制所述负载开启；

其中所述负载为制冷设备的压缩机。

优选的，上述装置中，还可以包括：通风控制单元，用于当所述负载关闭时，判断所述空调系统的运行状态，当所述空调系统处于制冷模式时，控制所述空调系统进入通风状态；当所述空调系统处于制热模式时，控制所述空调系统不进行通风。

优选的，上述装置中，所述微控制器，包括：判断单元和控制单元：

所述判断单元，用于判断所述第一控制信号的持续时间是否大于第一预设时间；

所述控制单元，用于当所述判断单元判断出所述第一控制信号的持续时间大于第一预设时间时，控制所述负载关闭；

所述判断单元还用于，判断所述第二控制信号的持续时间是否大于第二预设时间；

所述控制单元还用于，当所述判断单元判断出所述第二控制信号的持续时间大于第二预设时间时，控制所述负载开启。

优选的，上述装置中，所述信号控制器，包括：

第一端与电源相连的第一电阻，所述第一电阻的第二端分别与第二电阻的第一端和开关管的第一端相连；

所述第二电阻的第二端分别与所述微控制器相连和电容的第一端相连；

所述电容的第二端分别接地和所述开关管的第二端；

所述开关管的控制端与所述功率采集器相连，所述开关管的控制端用于，当获取到所述超负荷信息后控制所述开关管导通，否则控制所述开关管截止。

优选的，上述装置中，所述微控制器，还包括：信息提示单元，所述信息提示装置用于当所述微控制器获取到所述第一控制信号时，发出报警信息。

优选的，上述装置中，所述控制单元还可以包括：

规则控制器，用于存储预设规则，当所述第一控制信号的持续时间大于第一预设时间时，依据所述预设规则控制负载关闭；

优选的，上述装置中，所述装置还包括：

报警器，用于接收所述信息提示单元发出的报警信息，并发出报警信号。

一种电网负荷控制方法，所述方法应用上述装置，包括：

当信号控制器接收到超负荷信息时，发出第一控制信号，以使所述微控制器控制负载关闭，所述超负荷信息为所述功率采集器在采集的电网信息负荷信息超过预设值时生成并发送的；

当所述信号控制器未接收到所述超负荷信息时，发出第二控制信号，以使所述控制器控制负载开启；

其中所述负载为制冷设备的压缩机。

优选的，上述方法中，所述方法中当所述负载关闭后，还可以包括：

判断所述空调系统的运行状态，当所述空调系统处于制冷模式时，控制所述空调系统进入通风状态；当所述空调系统处于制热模式时，控制所述空调系统不进行通风。

优选的，上述方法中，所述控制负载关闭，包括：

判断所述第一控制信号的持续时间是否大于第一预设时间，如果是，控制所述负载关闭；

所述控制负载开启，包括：

判断所述第二控制信号的持续时间是否第二预设值，如果是，控制所述负载开启。

优选的，上述方法，还包括：

当所述第一控制信号生成时发出报警信息。

优选的，上述方法中，所述发出报警信息，包括：

输出文字提示信息或语音报警信息或灯光提示信息。

优选的，上述方法中，所述控制所述负载关闭，包括：

根据预先设置的不同时间段与不同负载的对应关系，控制当前时间段对应的负载关闭。

由以上本申请提供的技术方案可见，本申请提供的电网负荷控制装置，通过所述功率采集器，直接采集电网负荷信息，当所述电网负荷信息超过预设值时，输出超负荷信息至所述信号控制器，所述信号控制器获取到所述超负荷信息后向所述微控制器发出控制所述负载关闭的第一控制信号，否则，向所述微控制器发出控制所述负载开启的第二控制信号，所述微控制器依据接收到的第一或第二控制信号控制负载的关闭与导通，可见，本申请提供的技术方案中所述负载的关闭与导通只受所述电网负荷信息的大小控制，控制方案简单、设备成本较低、并且便于维护。

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为现有技术中的电网负荷控制系统；

图2为本申请实施例提供的电网负荷控制装置的结构示意图；

图3为本申请另一实施例提供的所述电网负荷控制装置的结构图；

图4为本申请实施例提供的电网负荷控制方法的流程图；

图5为本申请另一实施例提供的当负载为空调时的电网负荷控制方法的流程图。

具体实施方式

本申请实施例提供一种电网负荷控制装置和方法，直接通过电网负荷信息的大小，控制负载的关断与闭合，控制方案简单，设备成本较低，并且便于维护。

以上是本申请的核心思想，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。

本申请实施例提供的一种电网负荷控制装置和方法。

参见图2，图2为该电网负荷控制装置的结构示意图，所述电网负荷控制装置包括：功率采集器201、信号控制器202和微控制器203。

所述功率采集器201与电网200相连，用于采集电网负荷信息，当所述电网负荷信息超过预先设定的预设值时，输出超负荷信息至信号控制器202；

所述信号控制器202，获取所述功率采集器201发出的信号，当所述信号控制器202获取到所述超负荷信息时，输出第一控制信号至所述微控制器203；当由所述功率采集器202获取到信号，则输出第二控制信号至所述微控制器203；

所述微控制器203，获取所述信号控制器输出的控制信号，当所述控制信号为述第一控制信号时，控制所述负载204关闭；当所述控制信号为第二控制信号时，控制所述负载204开启；

其中所述负载可以为制冷设备的压缩机。

本实施例提供的技术方案具体工作过程如下：

本申请提供的电网负荷控制装置，通过所述功率采集器，直接采集电网负荷信息，当所述电网负荷信息超过预设值时，输出超负荷信息至所述信号控制器，所述信号控制器获取到所述超负荷信息后向所述微控制器发出控制所述负载关闭的第一控制信号，否则，向所述微控制器发出控制所述负载开启的第二控制信号，所述微控制器依据接收到的第一或第二控制信号控制负载的关闭与导通。

由上述实施例提供的技术方案可见，本申请提供的技术方案中负载的关闭与导通只受所述电网负荷信息的大小控制，结构简单和控制方案简单、设备成本较低、并且便于维护，能够更好地普及应用。

需要说明的是，本申请中的所述装置还可以包括：通风控制单元，用于当所述负载关闭时，判断所述空调系统的运行状态，当所述空调系统处于制冷模式时，控制所述空调系统进入通风状态；当所述空调系统处于制热模式时，控制所述空调系统不进行通风。

需要说明的是，本申请中所述电网负荷装置控制负载的开启并不能直接控制所述负载运行，其前提是所述负载的电源开关处于闭合状态，在所述负载的电源开关处于断开状态时，即便所述电网控制装置控制所述负载开启，也不能使所述负载启动，可见本申请是通过所述电网负荷控制装置和所述负载的电源开关共同控制所述负载的运行状态。

在所述电网负荷控制装置运行的过程中，并不对所述负载的电源开关(例如负载的开/关控制键)的工作状态造成影响，只是通过所述微控制器控制所述负载供电回路的通断，控制所述负载的关闭与开启，例如，可以是通过控制所述负载的电源开关与负载电路之间的线路的通断，控制所述负载的开启与关闭，当然也可以控制的是所述负载与电网之间回路的通断，来控制负载的开启或关闭。

例如，在负载正常运行的过程中，电网出现超负荷现象时，所述微控制器控制所述负载与电网之间的供电回路断路，控制所述负载关闭，但是此时所述负载的电源开关一直保持在开启状态，只是没有电流流过，当电网中的超负荷现象消失时，所述微控制器控制所述负载与电网之间的回路导通，使负载重新启动，若在该过程中负载的电源开关断开，则即便所述微控制器控制所述负载与电网之间的回路到，由于所述负载的电源开关已经断开，所述负载不能启动。

可以理解的是所述负载可以指的是空调等大功率用电系统，也可以指的是所述大功率用电系统中的一部分功率设备，例如所述负载可以指的是空调系统中的室外压缩机等。

可以理解的是，所述微控制器可以与多个负载相连，当电网出现超负荷现象时，可以同时关闭所述多个负载，也可以关闭其中功率较高的负载。更加进一步的，为了实现更加人性化的节能控制，在超负荷现象产生时，选择控制该时间段内用户需求较低的负载，可以预先设置不同时间段内与可控制负载的对应关系，以达到在不同时间控制不同负载的目的。

可以理解的是，为了保证电网因为某种原因产生的瞬时超负荷运行现象不会对所述负载的正常运行造成影响，本申请所述提供的微控制器203包括：判断单元和控制单元；

所述判断单元，用于判断所述第一控制信号的持续时间是否大于第一预设时间；

所述控制单元，用于当所述判断单元判断出所述第一控制信号的持续时间大于第一预设时间时，控制所述负载关闭；

所述判断单元还用于，判断所述第二控制信号的持续时间是否大于第二预设时间；

所述控制单元还用于，当所述判断单元判断出所述第二控制信号的持续时间大于第二预设时间时，控制所述负载开启。

参见图3，图3为本申请另一实施例提供的所述电网负荷控制装置的结构图，所述信号控制器202，包括：

第一端与电源VCC相连的第一电阻R1，所述第一电阻R1的第二端分别与第二电阻R2的第一端和开关管K的第一端相连；

所述第二电阻R2的第二端分别与所述微控制器203相连和电容C的第一端相连；

所述电容C的第二端分别接地和所述开关管K的第二端；

所述开关管K的控制端与所述功率采集器201相连，用于，当获取到所述超负荷信息后控制所述开关管K导通，否则控制所述开关管K截止。

可以理解的是，本申请中的所述超负荷信息可以是电流信号或电压信号，当然也可以是无线信号，当所述功率采集器201检测到所述电网负荷信息大于预设值时，向所述信号控制器202发送超负荷信息，当所述开关管K的控制端获取到所述超负荷信息后控制所述开关管K导通，当所述开关管K导通时所述电源VCC输出的电流直接流入地端，此时所述微控制器203经所述第二电阻R2得到的第一控制信号即为地端的电压值，为低电平，当所述电网负荷信息小于所述预设值时，所述功率采集器201没有信号输出，所述开关管K的控制端控制所述开关管断开，此时电源VCC的输出电流流经第一电阻、第二电阻输入到所述微控制器203，信号控制器202所入到所述微控制器203的第二控制信号即为所述电源VCC的电压值，为高电平。

可以理解的是，为了方便所述信号控制器的检修与维护，所述开关管K的两端设置有端子。

此外，为了方便对用户做出提醒，本申请提供的所述微控制器还包括：信息提示单元，所述信息提示装置用于当所述微控制器获取到所述第一控制信号时，发出报警信息。

可以理解的是，本申请还可以采用报警器将所述报警信息转换成报警信号进行输出；其中，所述报警信号可以采用多种形式，例如文字提醒、语音提示等在此不必累述，所述报警器可以为所述负载上的显示屏、信息提示灯等。

下面，将本申请中的技术方案应用到所述空调系统中，来对本申请所述电网负荷控制装置的工作过程进行描述。

本申请的技术方案可以应用到空调系统中，当空调器处于运行状态且处于制冷模式下时，设置空调器制冷/制热/除湿/自动运行，室外机压缩机启动，运行电流增大，电网负荷增大；功率检测器检测到电网负荷信息超过预设值时，输出超负荷信息至所述信号控制器，信号控制器所输出第一控制信号到微控制器，所述微控制器控制发出报警信息，当所述第一控制信号的持续时间大于第一预设时间时，微控制器控制负载(室外机压缩机)停止运行，内机处于通风状态(通风模式仍具有降低温度的作用)，运行电流下降，削减电网尖峰负荷；当电网负荷下降至正常负荷时，所述功率采集器停止输出所述超负荷信息，所述信号控制器输出第二控制信号，所述微控制器停止输出报警信息，当判断所述第二控制信号的持续时间大于第二预设时间后，所述微控制器控制室外机压缩机启动，室内机恢复原状态运行。在此期间，如果用户关机，空调系统将停止运行，进入待机状态，可见本申请提供的技术方案可以高耗能负荷进行选择性控制，不至于通过极端的完全断电的方法给用户带来不便。

在待机状态下，如果所述信号控制器输出第二控制信号的持续时间小于第一预设时间时，用户打开空调器，空调器将正常运行；当所述第一控制信号的持续时间大于所述第一预设时间时，空调器压缩机将不运行，内机处于通风状态运行，直至所述信号转换器输出所述第二控制信号，且所述第二控制信号的持续时间大于所述第二预设时间后，室内机恢复原设置状态运行。

相对于本申请实时例所提供的装置，本申请还提供了一种电网负荷控制方法，参见图4，所述方法包括：

步骤S401：信号控制器判断是否获取到超负荷信息，如果是，执行步骤S4021，否则执行步骤S4022；

步骤S4021发出第一控制信号，以使所述微控制器控制负载关闭，所述超负荷信息为所述功率采集器在采集的电网信息负荷信息超过预设值时生成并发送的；

步骤S4022：发出第二控制信号，以使所述控制器控制负载开启。

可以理解的是，上述方法中，所述第一控制信号，还用于当所述第一控制信号的持续时间大于第一预设时间T1时，使所述微控制器控制所述负载关闭；

所述第二控制信号，还用于当所述第二控制信号的持续时间大于第二预设时间T2，使所述微控制器控制所述负载开启；

其中所述负载为空调系统的压缩机。

可以理解的是，为了尽量满足用户需求，所述方法中当所述负载关闭后，还可以包括：

判断所述空调系统的运行状态，当所述空调系统处于制冷模式时，控制所述空调系统进入通风状态；当所述空调系统处于制热模式时，控制所述空调系统不进行通风。

可以理解的是，上述方法中，所述第一控制信号还用于控制所述信息提示单元发出报警信息，其中所述发出报警信息可以包括：输出文字提示信息或语音报警信息或灯光提示信息。

具体的，当电网出现超负荷现象时，可以同时关闭所述多个负载，也可以关闭其中功率较高的负载。更加进一步的，为了实现更加人性化的节能控制，在超负荷现象产生时，选择控制该时间段内用户需求较低的负载，可以预先设置不同时间段内与可控制负载的对应关系，以达到在不同时间控制不同负载的目的。

所以可以理解的是，上述方法所述控制所述负载关闭，还可以包括：根据预先设置的不同时间段与不同负载的对应关系，控制当前时间段对应的负载关闭。

参见图5本申请另一实施例提供的当负载为空调时的电网负荷控制方法的流程图。

参见图5，当所述负载为空调且所述空调处于制冷状态时，所述方法包括：

步骤S501：信号控制器判断是否获取到超负荷信息，如果是，执行步骤S502，否则执行步骤S505；

步骤S502：发出第一控制信号，执行步骤S503；

步骤S503：判断所述第一控制信号的持续时间是否大于第一预设时间T1时，如果是，执行步骤S504，否则继续执行该步骤；

步骤S504：关闭空调压缩机；

步骤S505：发出第二控制信号，执行步骤S506；

步骤S506：判断所述第二控制信号的持续时间是否大于第二预设时间，如果是，执行步骤S507，否则继续执行该步骤；

步骤S507：开启空调压缩机。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (8)

1.一种电网负荷控制装置，其特征在于，所述装置包括：功率采集器、信号控制器、微控制器和通风控制单元；

所述功率采集器用于采集电网负荷信息，当所述电网负荷信息超过预设值时，输出超负荷信息至信号控制器；

所述信号控制器，用于当获取到所述超负荷信息时，输出第一控制信号至所述微控制器；否则输出第二控制信号至所述微控制器；

所述微控制器与负载相连，用于当获取到所述第一控制信号后，控制所述负载关闭；当获取第二控制信号后控制所述负载开启，所述负载为空调系统的压缩机；

通风控制单元，用于当所述负载关闭时，判断所述空调系统的运行状态，当所述空调系统处于制冷模式时，控制所述空调系统进入通风状态；当所述空调系统处于制热模式时，控制所述空调系统不进行通风。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述微控制器，包括：判断单元和控制单元：

所述判断单元，用于判断所述第一控制信号的持续时间是否大于第一预设时间，以及，判断所述第二控制信号的持续时间是否大于第二预设时间；

所述控制单元，用于当所述判断单元判断出所述第一控制信号的持续时间大于第一预设时间时，控制所述负载关闭；以及，当所述判断单元判断出所述第二控制信号的持续时间大于第二预设时间时，控制所述负载开启。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述信号控制器，包括：

第一端与电源相连的第一电阻，所述第一电阻的第二端分别与第二电阻的第一端和开关管的第一端相连；

所述第二电阻的第二端分别与所述微控制器相连和电容的第一端相连；

所述电容的第二端分别接地和所述开关管的第二端；

所述开关管的控制端与所述功率采集器相连，所述开关管的控制端用于，当获取到所述超负荷信息后控制所述开关管导通，否则控制所述开关管截止。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述微控制器，还包括：信息提示单元，所述信息提示装置用于当所述微控制器获取到所述第一控制信号时，发出报警信息。

5.根据权利要求2中的所述的装置，其特征在于，所述控制单元还包括：

规则控制器，用于存储预设规则，当所述第一控制信号的持续时间大于第一预设时间时，依据所述预设规则控制负载关闭；

其中依据所述预设规则控制负载关闭包括：依据预先设置的不同时间段与不同负载的对应关系，控制当前时间段对应的负载关闭。

6.一种电网负荷控制方法，其特征在于，所述方法应用对权利要求1所述的装置，包括：

当信号控制器接收到超负荷信息时，发出第一控制信号，以使所述微控制器控制负载关闭，所述超负荷信息为所述功率采集器在采集的电网信息负荷信息超过预设值时生成并发送的；

当所述信号控制器未接收到所述超负荷信息时，发出第二控制信号，以使所述控制器控制负载开启，其中所述负载为空调系统的压缩机；

当所述负载关闭后，还包括：

判断所述空调系统的运行状态，当所述空调系统处于制冷模式时，控制所述空调系统进入通风状态；当所述空调系统处于制热模式时，控制所述空调系统不进行通风。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，控制负载关闭，包括：

判断所述第一控制信号的持续时间是否大于第一预设时间，如果是，控制所述负载关闭；所述控制负载开启，包括：

判断所述第二控制信号的持续时间是否第二预设值，如果是，控制所述负载开启。

8.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述控制所述负载关闭，包括：

根据预先设置的不同时间段与不同负载的对应关系，控制当前时间段对应的负载关闭。