CN106451403A - 一种配电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种配电系统，包括：设备识别单元、监控单元、AC‑DC转换器、直流电力存储单元和直流电力供给源，设备识别单元用于识别与该配电系统电连接的用电设备，计算用电设备的需电量，并将需电量发送给监控单元；监控单元用于检测直流电力存储单元的剩余电力，判断直流电力存储单元的剩余电力与接收到的所述用电设备的需电量大小，根据判断结果为用电设备配置合适的电力供给源；AC‑DC转换器用于将主供电电源供给的交流电力转换为直流电力；直流电力存储单元存储由直流电力供给源供给的电力，并将存储的电力供给各用电设备。本发明提供了一种有效利用直流电力供给源为住宅电气设备供给电力，从而降低主供电电源供给的交流电力的使用量的配电系统。

Description

一种配电系统
技术领域
本发明涉及一种电网配电系统。
背景技术
直流电比交流电有更多的优点，从现代家用电器的内部电路来看，几乎都是用直流电源。为了提高效率，节省能源，家庭住宅采用直流供电是必须的。燃料电池、太阳能电池和风力发电等使用自然能量进行自立发电的新型发电设备提供的都是直流电，被越来越多的用于向蓄电池等直流电力存储设备提供电力，从而利用存储的直流电力向家庭住宅中的各种电气设备进行供电。
但是，蓄电池的剩余容量和太阳能电池等自立发电设备的发电量是变动的，根据设备的耗电情况，仅通过直流电力供给源无法使设备运行，必须同时采用将商业电源供给的交流电力转换后的直流电力以使直流电气设备运行。如何有效的利用蓄电池等直流电力供给源给电气设备供电，从而降低商业电源供给的交流电力的使用量，成为困扰人们的一个问题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种有效利用直流电力供给源为住宅电气设备供给电力，从而降低主供电电源供给的交流电力的使用量的配电系统。
一种配电系统，包括：设备识别单元、监控单元、AC-DC转换器、直流电力存储单元和直流电力供给源，
所述设备识别单元用于识别与该配电系统电连接的用电设备，获取所述用电设备的信息，所述信息包括用电设备的功率，根据用电设备的功率和使用时间，计算用电设备的需电量，并将所述需电量发送给监控单元；
所述监控单元用于检测直流电力存储单元的剩余电力，判断直流电力存储单元的剩余电力与接收到的所述用电设备的需电量大小，根据判断结果为用电设备配置合适的电力供给源，所述电力供给源包括直流电力存储单元和主供电电源；
所述AC-DC转换器用于将主供电电源供给的交流电力转换为直流电力，此直流电力可作为备用电力以供用电设备使用；
所述直流电力存储单元存储由所述直流电力供给源供给的电力，并将存储的电力供给各用电设备。
进一步的，所述监控单元包括：检测模块、判断模块、配电控制模块和充电控制模块，
所述检测模块用于检测直流电力存储单元的剩余电力，并将检测结果发送给判断模块；
所述判断模块用于判断直流电力存储单元的剩余电力和设备识别单元获取的所述用电设备的需电量大小，并将判断结果发送给配电控制模块；
所述配电控制模块与直流电力存储单元及主供电电源连接，所述配电控制模块根据判断模块的判断结果，为用电设备配置合适的电力供给源；
所述充电控制模块与判断模块、直流电力存储单元及直流电力供给源连接，所述充电控制模块根据判断模块的判断结果，控制所述直流电力供给源为直流电力存储单元充电。
进一步的，所述直流电力存储单元包括第一直流电力存储单元和第二直流电力存储单元，所述第一直流电力存储单元和第二直流电力存储单元可以交替使用；通过所述判断模块判断第一直流电力存储单元、第二直流电力存储单元的剩余电力与用电设备的需电量大小，根据判断结果，所述配电控制模块选择可以使用电设备运行的电力供给源。
进一步的，所述根据判断结果，所述配电控制模块选择可以使用电设备运行的直流电力存储单元，包括：所述判断模块分别计算第一直流电力存储单元和第二直流电力存储单元的剩余电力与用电设备的需电量之间的差值ΔQ1和ΔQ2，以及第一直流电力存储单元与第二直流电力存储单元剩余电力之和与用电设备的需电量之间的差值ΔQ3；其中ΔQ1＝第一直流电力存储单元的剩余电力-用电设备的需电量，ΔQ2＝第二直流电力存储单元的剩余电力-用电设备的需电量，ΔQ3＝第一直流电力存储单元的剩余电力+第二直流电力存储单元的剩余电力-用电设备的需电量；
如果ΔQ1大于设定阈值，ΔQ2小于设定阈值，则所述配电控制模块限制第二直流电力存储单元向用电设备供电，允许所述第一直流电力存储单元向用电设备供电；反之，则限制第一直流电力存储单元向用电设备供电，允许所述第二直流电力存储单元向用电设备供电；
如果ΔQ1和ΔQ2均大于设定阈值，则比较ΔQ1和ΔQ2的大小，如果ΔQ1<ΔQ2，则所述配电控制模块限制第二直流电力存储单元向用电设备供电，允许所述第一直流电力存储单元向用电设备供电；反之，如果ΔQ1>ΔQ2，则限制第一直流电力存储单元向用电设备供电，允许所述第二直流电力存储单元向用电设备供电；
如果ΔQ1和ΔQ2均小于设定阈值，ΔQ3大于设定阈值，则按照以下步骤为用电设备配置电力供给源：
S1：比较ΔQ1和ΔQ2的大小；
S2：如果ΔQ1<ΔQ2，则充电控制模块控制所述第一直流电力存储单元为第二直流电力存储单元充电，充电完毕后，由所述第二直流电力存储单元在配电控制模块控制下向用电设备供电；
S3：如果ΔQ1>ΔQ2，则充电控制模块控制所述第二直流电力存储单元为第一直流电力存储单元充电，充电完毕后，由所述第一直流电力存储单元在配电控制模块控制下向用电设备供电；
如果ΔQ1和ΔQ2均小于设定阈值，ΔQ3也小于设定阈值，则所述配电控制模块限制从直流电力存储单元向用电设备供电，允许由所述转换器转换后的直流电力向用电设备供电。
进一步的，当ΔQ3小于设定阈值时，所述充电控制模块控制直流电力供给源为第一直流电力存储单元和第二直流电力存储单元充电。
进一步的，所述直流电力供给源为燃料电池、太阳能电池中的任意一个。
本发明提供的配电系统，通过判断模块判断从设备识别模块获取的用电设备的需电量以及从检测模块获取的直流电力存储单元的剩余电力的大小，根据判断结果，配电控制模块为用电设备配置合适的电力供给源。本发明的配电系统包括两个直流电力存储单元，当其中一个直流电力存储单元剩余电力不足时，可以利用另一个直流电力存储单元为用电设备供电；当两个直流电力存储单元的剩余电力均不足，但他们的剩余电力之和足以为用电设备供电时，可以将两个直流电力存储单元的剩余电力合并为用电设备供电，这样可以更有效的利用直流电力供给源为用电设备供给电力，降低主供电电源供给的交流电力的使用量。
附图说明
图1是本发明实施例的一种配电系统的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
图1为本发明的配电系统的结构示意图，本发明的配电系统主要用于住宅，包括：设备识别单元1、监控单元、AC-DC转换器2、直流电力存储单元和直流电力供给源3，
所述设备识别单元1用于识别与该配电系统电连接的用电设备，获取所述用电设备的信息，所述信息包括用电设备的功率，根据用电设备的功率和使用时间，计算用电设备的需电量，并将所述需电量发送给监控单元；
所述监控单元用于检测直流电力存储单元的剩余电力，判断直流电力存储单元的剩余电力与接收到的所述用电设备的需电量大小，根据判断结果为用电设备配置合适的电力供给源，所述电力供给源包括直流电力存储单元和主供电电源4；
所述AC-DC转换器2用于将主供电电源4供给的交流电力转换为直流电力，此直流电力可作为备用电力以供用电设备使用；
所述直流电力存储单元通过所述直流电力供给源3供给电力，并将存储的电力供给各直流用电设备，所述直流电力供给源3为燃料电池、太阳能电池中的任意一个；
所述主供电电源4作为交流电力供给源，在向直流用电设备供电时，采用AC-DC转换器2将交流电力转换为直流电力。
所述监控单元包括：检测模块5、判断模块6、配电控制模块7和充电控制模块8，
所述检测模块5用于检测直流电力存储单元的剩余电力，并将检测结果发送给判断模块6；
所述判断模块6用于判断直流电力存储单元的剩余电力和设备识别单元获取的所述用电设备的需电量大小，并将判断结果发送给配电控制模块7；
所述配电控制模块7与直流电力存储单元及主供电电源4连接，所述配电控制模块7根据判断模块6的判断结果，为用电设备配置合适的电力供给源；
所述充电控制模块8与判断模块6、直流电力存储单元及直流电力供给源3连接，所述充电控制模块8根据判断模块6的判断结果，控制所述直流电力供给源3为直流电力存储单元充电。
所述直流电力存储单元包括第一直流电力存储单元9和第二直流电力存储单元10，所述第一直流电力存储单元9和第二直流电力存储单元10可以交替使用，即当其中一个直流电力存储单元剩余电力不足时，由另一个直流电力存储单元为用电设备供电；通过所述判断模块6判断第一直流电力存储单元9、第二直流电力存储单元10的剩余电力与用电设备的需电量大小，根据判断结果，所述配电控制模块7选择可以使用电设备运行的电力供给源。
具体选择方法如下：所述判断模块6分别计算第一直流电力存储单元9和第二直流电力存储单元10的剩余电力与用电设备的需电量之间的差值ΔQ1和ΔQ2，以及第一直流电力存储单元9与第二直流电力存储单元10剩余电力之和与用电设备的需电量之间的差值ΔQ3；其中ΔQ1＝第一直流电力存储单元的剩余电力-用电设备的需电量，ΔQ2＝第二直流电力存储单元的剩余电力-用电设备的需电量，ΔQ3＝第一直流电力存储单元的剩余电力+第二直流电力存储单元的剩余电力-用电设备的需电量；
如果ΔQ1大于设定阈值，ΔQ2小于设定阈值，则所述配电控制模块7限制第二直流电力存储单元10向用电设备供电，允许所述第一直流电力存储单元9向用电设备供电；反之，则限制第一直流电力存储单元9向用电设备供电，允许所述第二直流电力存储单元10向用电设备供电；在本实施例中，所述阈值可以设定为直流电力存储单元满量的50％、45％、40％、35％、30％、25％、或20％。
如果ΔQ1和ΔQ2均大于设定阈值，则比较ΔQ1和ΔQ2的大小，如果ΔQ1<ΔQ2，则所述配电控制模块7限制第二直流电力存储单元10向用电设备供电，允许所述第一直流电力存储单元9向用电设备供电；反之，如果ΔQ1>ΔQ2，则限制第一直流电力存储单元9向用电设备供电，允许所述第二直流电力存储单元10向用电设备供电；
如果ΔQ1和ΔQ2均小于设定阈值，ΔQ3大于设定阈值，则按照以下步骤为用电设备配置电力供给源：
S1：比较ΔQ1和ΔQ2的大小；
S2：如果ΔQ1<ΔQ2，则充电控制模块8控制所述第一直流电力存储单元9为第二直流电力存储单元10充电，充电完毕后，由所述第二直流电力存储单元10在配电控制模块7控制下向用电设备供电；
S3：如果ΔQ1>ΔQ2，则充电控制模块8控制所述第二直流电力存储单元10为第一直流电力存储单元9充电，充电完毕后，由所述第一直流电力存储单元9在配电控制模块7控制下向用电设备供电；
如果ΔQ1和ΔQ2均小于设定阈值，则所述配电控制模块7限制从直流电力存储单元向用电设备供电，允许由所述AC-DC转换器2转换后的直流电力向用电设备供电。
在本实施例中，在直流电力存储单元不向用电设备供电时，如果ΔQ3小于设定阈值，则所述充电控制模块8控制直流电力供给源为第一直流电力存储单元9和第二直流电力存储单元10充电。
在另一个实施例中，当设备不用电时，根据直流电力存储单元的剩余电力的大小，将两个直流电力存储单元的剩余电力合并，为了提高充电效率，剩余电力少的直流电力存储单元向剩余电力多的直流电力存储单元充电，然后再由直流电力供给源3为剩余电力少的直流电力存储单元充电。具体的，当第一直流电力存储单元9的剩余电力小于第二直流电力存储单元10的剩余电力时，所述充电控制模块8控制所述第一直流电力存储单元9为第二直流电力存储单元10充电，充电完毕后，由所述直流电力供给源3为第一直流电力存储单元9充电；当第一直流电力存储单元9的剩余电力大于第二直流电力存储单元10的剩余电力时，所述充电控制模块8控制所述第二直流电力存储单元10为第一直流电力存储单元9充电，充电完毕后，由所述直流电力供给源3为第一直流电力存储单元9充电。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种配电系统，其特征在于，包括：设备识别单元、监控单元、AC-DC转换器、直流电力存储单元和直流电力供给源，
所述设备识别单元用于识别与该配电系统电连接的用电设备，获取所述用电设备的信息，所述信息包括用电设备的功率，根据用电设备的功率和使用时间，计算用电设备的需电量，并将所述需电量发送给监控单元；
所述监控单元用于检测直流电力存储单元的剩余电力，判断直流电力存储单元的剩余电力与接收到的所述用电设备的需电量大小，根据判断结果为用电设备配置合适的电力供给源，所述电力供给源包括直流电力存储单元和主供电电源；
所述AC-DC转换器用于将主供电电源供给的交流电力转换为直流电力，此直流电力可作为备用电力以供用电设备使用；
所述直流电力存储单元存储由所述直流电力供给源供给的电力，并将存储的电力供给各用电设备。
2.根据权利要求1所述的配电系统，其特征在于，所述监控单元包括：检测模块、判断模块、配电控制模块和充电控制模块，
所述检测模块用于检测直流电力存储单元的剩余电力，并将检测结果发送给判断模块；
所述判断模块用于判断直流电力存储单元的剩余电力和设备识别单元获取的所述用电设备的需电量大小，并将判断结果发送给配电控制模块；
所述配电控制模块与直流电力存储单元及主供电电源连接，所述配电控制模块根据判断模块的判断结果，为用电设备配置合适的电力供给源；
所述充电控制模块与判断模块、直流电力存储单元及直流电力供给源连接，所述充电控制模块根据判断模块的判断结果，控制所述直流电力供给源为直流电力存储单元充电。
3.根据权利要求2所述的配电系统，其特征在于，所述直流电力存储单元包括第一直流电力存储单元和第二直流电力存储单元，所述第一直流电力存储单元和第二直流电力存储单元可以交替使用；通过所述判断模块判断第一直流电力存储单元、第二直流电力存储单元的剩余电力与用电设备的需电量大小，根据判断结果，所述配电控制模块选择可以使用电设备运行的电力供给源。
4.根据权利要求3所述的配电系统，其特征在于，所述根据判断结果，所述配电控制模块选择可以使用电设备运行的直流电力存储单元，包括：所述判断模块分别计算第一直流电力存储单元和第二直流电力存储单元的剩余电力与用电设备的需电量之间的差值ΔQ1和ΔQ2，以及第一直流电力存储单元与第二直流电力存储单元剩余电力之和与用电设备的需电量之间的差值ΔQ3；其中ΔQ1＝第一直流电力存储单元的剩余电力-用电设备的需电量，ΔQ2＝第二直流电力存储单元的剩余电力-用电设备的需电量，ΔQ3＝第一直流电力存储单元的剩余电力+第二直流电力存储单元的剩余电力-用电设备的需电量；
如果ΔQ1大于设定阈值，ΔQ2小于设定阈值，则所述配电控制模块限制第二直流电力存储单元向用电设备供电，允许所述第一直流电力存储单元向用电设备供电；反之，则限制第一直流电力存储单元向用电设备供电，允许所述第二直流电力存储单元向用电设备供电；
如果ΔQ1和ΔQ2均大于设定阈值，则比较ΔQ1和ΔQ2的大小，如果ΔQ1<ΔQ2，则所述配电控制模块限制第二直流电力存储单元向用电设备供电，允许所述第一直流电力存储单元向用电设备供电；反之，如果ΔQ1>ΔQ2，则限制第一直流电力存储单元向用电设备供电，允许所述第二直流电力存储单元向用电设备供电；
如果ΔQ1和ΔQ2均小于设定阈值，ΔQ3大于设定阈值，则按照以下步骤为用电设备配置电力供给源：
S1：比较ΔQ1和ΔQ2的大小；
S2：如果ΔQ1<ΔQ2，则充电控制模块控制所述第一直流电力存储单元为第二直流电力存储单元充电，充电完毕后，由所述第二直流电力存储单元在配电控制模块控制下向用电设备供电；
S3：如果ΔQ1>ΔQ2，则充电控制模块控制所述第二直流电力存储单元为第一直流电力存储单元充电，充电完毕后，由所述第一直流电力存储单元在配电控制模块控制下向用电设备供电；
如果ΔQ1和ΔQ2均小于设定阈值，ΔQ3也小于设定阈值，则所述配电控制模块限制从直流电力存储单元向用电设备供电，允许由所述转换器转换后的直流电力向用电设备供电。
5.根据权利要求4所述的配电系统，其特征在于，当ΔQ3小于设定阈值时，所述充电控制模块控制直流电力供给源为第一直流电力存储单元和第二直流电力存储单元充电。
6.根据权利要求1所述的配电系统，其特征在于，所述直流电力供给源为燃料电池、太阳能电池中的任意一个。
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