CN105207222B - 一种智能电力负载调配系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能电力负载调配系统及方法，包括：电流检测单元、温度检测单元、控制单元、电力载波通讯单元、无线通讯单元、发热电缆控制单元、显示单元。本发明的智能电力负载调配系统采用传感器和微控制器，实时对室内的温度和供电情况进行检测，当用电负荷接近额定输入功率的时候，对电地暖设备按照采集到的各个房间温度进行调整，对每个房间的电地暖温控器进行开启与关闭，保证用户的用电平衡。并能自动识别用电高峰，不影响家庭正常用电，高效使用谷电；同时，可将采集到的数据远传至小区物业，便于对各家各户的用能情况进行监视和记录。

Description

一种智能电力负载调配系统及方法

技术领域

本发明属于传感器检测、控制与通讯技术领域，尤其涉及一种智能电力负载调配系统及方法。

背景技术

随着经济发展和人口增加，我国能源短缺、气候变化等问题日益突出，大气污染的治理已成为我国当前发展阶段面临的重大难题。采用电地暖的供热方式，具有加热快、温度分布均匀和较少的维护等优点，同时，电能又是一种清洁能源，使用电能，可以减少空气当中的二氧化硫等气体的排放，因此当前国家节能减排及环境保护政策，都大力提倡电采暖方式。

但由于家庭和工作场所用电设备的使用越来越多，电力负载也越来越大。在进入冬季采暖期后，用户的总电力负荷有可能大于额定输入功率，导致断路器跳闸、三相电不平衡、供电电压不稳等安全隐患。

发明内容

本发明的目的在于提供一种智能电力负载调配系统及方法，旨在解决由于家庭和工作场所用电设备的使用越来越多，电力负载也越来越大，在进入冬季采暖期后，用户的总电力负荷有可能大于额定输入功率，导致断路器跳闸、三相电不平衡、供电电压不稳等安全隐患的问题。

本发明是这样实现的，一种智能电力负载调配系统，所述智能电力负载调配系统包括：

电流检测单元，用于检测入户供电电流；室温进行实时采集和计算；

温度检测单元，用于检测入户室温；

控制单元，通过RS485通讯接口与电流检测单元和温度检测单元连接，通过电流检测单元和温度检测单元对入户供电电流和室温进行实时采集和计算，根据当前用户的用能情况，与内部设定好的电力负荷临界值进行比较；

电力载波通讯单元，与所述控制单元连接，用于将采集到的温度信息进行处理，通过编解码芯片产生发送端信号，经耦合电路至电力线发送；在物业端，通过耦合电路将载波信息卸载，逆向解码至上位机端，进行信息的读取工作；

无线通讯单元，与所述控制单元连接，用于实现手机APP端的设定信号；

发热电缆控制单元，与所述控制单元连接，用于实现发热电缆在有效时间内定时工作；

显示单元，与所述控制单元连接，用于实现用户实时了解户内用电情况。

进一步，所述电力载波通讯单元包括耦合电路和编解码电路。

进一步，所述智能电力负载调配系统设有RS485通讯接口。

进一步，所述显示系统采用单色背光式液晶屏。

本发明的另一目的在于提供一种智能电力负载调配方法，所述智能电力负载调配方法包括：微电脑控制器实时采集室内温度、电流和电压信号。具体为：各房间的温控器实时对各室温进行采集，将各温度信息传至电力负载调配器的微控制器并进行现场显示；同时将采集到的电流和电压转换为数值，计算出实时的功功率、无功功率、视在功率、功率因数和能耗值等数据进行显示。当实时功率超过额定功率的90％时(如家庭若干大功率设备同时开启的情况)，依据事先确定的优先级算法(如卧室优先于客厅，客厅优先于餐厅等)，优先停止优先级较低的房间温控器，若优先级相等，则优先停掉温度已达18℃的房间，从而停止该房间的电地暖设备，使使用功率下降。当功率下降时，自动启动温控器，恢复该房间的供暖。由于家庭地板材料有一定的蓄热能力，短时间停止电地暖设备，不会使室温有明显的下降，造成用户感受的差异。系统同时采用矩阵键盘，用户可对系统的关停温度和工作时间进行设定。

本发明的另一目的在于提供一种配电箱，安装有所述的智能电力负载调配系统。

本发明提供的智能电力负载调配系统及方法，本发明的智能电力负载调配系统采用传感器和微控制器，实时对室内的温度和供电情况进行检测，当用电负荷接近额定输入功率的时候，对电地暖设备按照采集到的各个房间温度进行调整，对每个房间的电地暖温控器进行开启与关闭，保证用户的用电平衡。并能自动识别用电高峰，不影响家庭正常用电，高效使用谷电；同时，可将采集到的数据远传至小区物业，便于对各家各户的用能情况进行监视和记录。

本发明由于采取以上技术方案，具有以下优点：

1、以用户原有电地暖系统为依托，技术成熟。

2、造型美观，体积小，安装方便。只需安装在家用电表与电闸之间的回路，可方便地安置在电闸箱内部。

3、走线少，只需在智能电力负载调配系统与温控器之间走线，可选择明线和暗线两种方式，使用灵活。信号的远传采用电力线载波通讯方式，通过电网的电力线作为传输媒介进行传输，在同一电力变压器的范围内无需另外架设线路，成本低，使用方便。

4、可对信息进行实时的监测和存储，并采用户内和远端上位机两种方式。

5、可对房间控制优先级控制策略、温度等信息通过上位机和手机进行设定。

附图说明

图1是本发明实施例提供的智能电力负载调配系统结构示意图。

图2是本发明实施例提供的是智能电力负载调配系统线路连接图。

图3是本发明实施例提供的智能电力负载调配系统配电系统图。

图4是本发明实施例提供的智能电力负载调配系统示意图。

图5是本发明实施例提供的智能电力负载调配方法流程图。

图中：1、控制单元；2、电流检测单元；3、温度检测单元；4、发热电缆控制单元；5、显示单元；6、无线通讯单元；7、电力载波通讯单元。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明包括控制系统、采集系统、显示系统和通讯系统4部分组成。

采集系统包括电流实时采集和室温实时采集两部分。电流采集通过电流互感器实现。将用户进户线通过电力负载调配器的电流互感器线圈，即可采集到实时的电流值，安装方便。室温实时采集则通过各个房间温控器内置的温感探头，经RS485通讯方式传输。

显示系统采用单色背光式液晶屏，具有显示清晰简洁的优点，并可对背光进行调整。可实时显示屋内用电情况，包括有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、能耗值和各房间的室温。使用户可以随时掌握家庭用能情况。

控制系统采用微电脑控制器，对采集到的实时电流和温度进行运算并通过一定算法加以控制。具体为：各房间的温控器实时对各室温进行采集，将各温度信息传至电力负载调配器的微控制器并进行现场显示；同时将电流互感器采集到的电流转换为数值，计算出实时的功功率、无功功率、视在功率、功率因数和能耗值等数据进行显示。当实时功率超过额定功率的90％时(如家庭若干大功率设备同时开启的情况)，对采集到的各房间温度进行比较判断，并依据事先确定的优先级算法(如卧室优先于客厅，客厅优先于餐厅等)，优先停止优先级低的房间温控器，若优先级相等，则优先停掉温度已达18℃的房间，从而停止该房间的电地暖设备，使使用功率下降。当功率下降时，自动启动温控器，恢复该房间的供暖。由于家庭地板材料有一定的蓄热能力，短时间停止电地暖设备，不会使室温有明显的下降，造成用户感受的差异。

电力负载调配器的通讯系统主要体现在对温控器采集温度的监控和信号远传至小区物业两部分。对室内温控器的监控，主要采用工业上常使用的RS485方式，有较高的抗干扰能力，采用MODBUS通信协议，保证信息传输的精准。实时地将各房间的温度信号进行采集，微控制器从接收到的代码中获取到实时温度信息，用作电力负载调配器的显示并留备计算；当需要启停某房间温控器时，将MODBUS通信协议代码通过RS485方式下传至温控器，实现温控器的启停。对信号的远传，电力负载调配器内置电力载波模块，将信号通过电力载波的方式传至小区物业上位机。无需另加回路走线，方便可靠。小区物业可通过该模块实现远程监测，查看用户的采暖设备，并对信息进行留存。

下面结合附图对本发明的应用原理作进一步描述。

本发明的智能电力负载调配系统以微电脑控制器为核心，系统包括电流检测单元2、温度检测单元3、电力载波通讯单元7(分为耦合电路和编解码电路)、发热电缆控制单元4、无线通讯单元6以及显示单元5，分别实现信息的检测、显示、发送、接收和处理，系统框图如图1所示。

控制单元1同时通过电流检测单元2和温度检测单元3对入户供电电流和室温进行实时采集和计算，根据当前用户的用能情况，与内部设定好的电力负荷临界值进行比较(额定功率的90％)，若用能达到临界值，如空调、热水器、厨宝、微波炉、电水壶等大功率电力负载同时工作时，根据采集到的各房间室温，优先停掉室温达到18℃房间的发热电缆，待大功率电力负载使用结束后，再重新开启该房间的采暖回路。即可根据电力负载的使用状况，根据当前室温，对不同房间的供暖设备进行调配，实现自动通断控制，保证用户用电设备的使用安全。

智能电力负载调配系统内置有电力载波模块，上位机放在小区物业监控室，物业工作人员可远程监视小区建筑内的采暖设备工作情况。具体流程为：控制单元1将采集到的温度信息进行处理，通过编解码芯片产生发送端信号，经耦合电路至电力线发送。在小区物业端，通过耦合电路将载波信息卸载，逆向解码至上位机端，进行信息的读取工作。

智能电力负载调配系统同时内置了GPRS无线通讯模块，用户可以通过操作手机APP，对自家电地暖加热设备工作流程进行预先设定，电力负载调配器通过无线通讯单元6接收信号，经由发热电缆控制单元4对发热电缆进行控制，使设备在有效时间内定时工作，节约能源。

智能电力负载调配系统安装有液晶显示屏作为显示单元5，用户可以实时直观地了解户内用电情况。

图2为智能电力负载调配系统连线方式，电力负载调配器安装尺寸小，安装方便，可预留专门箱体，也可安置在配电箱中。接线时，进户线对设备进行供电的同时，还有一路直接通过了设备内置的电流互感器线圈，设备即是通过电流互感器对当前电流进行检测，从而计算出当前电力负载的用能情况。电力负载调配器同时设有RS485通讯接口，采用MODBUS通信协议，对室内温度进行实时采集。

图3为智能电力负载调配系统配电系统图，系统进线具备供电和传输电力载波信号的作用。图4为系统示意图，对智能电力负载调配系统的工作系统进行了形象的描述。

如图5所示一种智能电力负载调配方法，所述智能电力负载调配方法包括：微电脑控制器实时采集室内温度、电流和电压信号。具体为：各房间的温控器实时对各室温进行采集，将各温度信息传至电力负载调配器的微控制器并进行现场显示；同时将采集到的电流和电压转换为数值，计算出实时的功功率、无功功率、视在功率、功率因数和能耗值等数据进行显示。当实时功率超过额定功率的90％时(如家庭若干大功率设备同时开启的情况)，依据事先确定的优先级算法(如卧室优先于客厅，客厅优先于餐厅等)，优先停止优先级较低的房间温控器，若优先级相等，则优先停掉温度已达18℃的房间，从而停止该房间的电地暖设备，使使用功率下降。当功率下降时，自动启动温控器，恢复该房间的供暖。由于家庭地板材料有一定的蓄热能力，短时间停止电地暖设备，不会使室温有明显的下降，造成用户感受的差异。系统同时采用矩阵键盘，用户可对系统的关停温度和工作时间进行设定。

施工方式：在用户原有的电地暖系统中进行添加即可。将用户电表和配电箱之间接入智能电力负载调配系统，使进户线通过电力负载调配器的内置电流互感器线圈。可设专门的调配器箱体，也可安装在配电箱预留空间中。设备与温控器间的通讯线，可走明线，也可与温控器供电回路共同开槽敷设。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种智能电力负载调配系统，其特征在于，所述智能电力负载调配系统包括：

电流检测单元，用于检测入户供电电流；室温进行实时采集和计算；

温度检测单元，用于检测入户室温；

控制单元，通过RS485通讯接口与电流检测单元和温度检测单元连接，通过电流检测单元和温度检测单元对入户供电电流和室温进行实时采集和计算，根据当前用户的用能情况，与内部设定好的电力负荷临界值进行比较；

电力载波通讯单元，与所述控制单元连接，用于将采集到的温度信息进行处理，通过编解码芯片产生发送端信号，经耦合电路至电力线发送；在物业端，通过耦合电路将载波信息卸载，逆向解码至上位机端，进行信息的读取工作；

无线通讯单元，与所述控制单元连接，用于实现手机APP端的设定信号；

发热电缆控制单元，与所述控制单元连接，用于实现发热电缆在有效时间内定时工作；

显示单元，与所述控制单元连接，用于实现用户实时了解户内用电情况；

所述电力载波通讯单元包括耦合电路和编解码电路；

所述智能电力负载调配系统设有RS485通讯接口；

所述显示系统采用单色背光式液晶屏；

所述智能电力负载调配系统使用的智能电力负载调配方法包括：微电脑控制器实时采集室内温度、电流和电压信号；具体为：各房间的温控器实时对各室温进行采集，将各温度信息传至电力负载调配器的微控制器并进行现场显示；同时将采集到的电流和电压转换为数值，计算出实时的有功功率、无功功率、视在功率、功率因数和能耗值的数据进行显示；当实时功率超过额定功率的90％时，依据事先确定的优先级算法，优先停止优先级较低的房间温控器，若优先级相等，则优先停掉温度已达18℃的房间，从而停止该房间的电地暖设备，使用功率下降；当功率下降时，自动启动温控器，恢复该房间的供暖；同时采用矩阵键盘，用户对系统的关停温度和工作时间进行设定。

2.一种配电箱，其特征在于，安装有权利要求1所述的智能电力负载调配系统。