CN107482771B - 一种支持电网稳定运行的智能用电方法及其智能用电设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种支持电网稳定运行的智能用电方法及其智能用电设备，包括：确定用电设备的电源电压和电源频率；根据所述电源电压和电源频率以及预先设定的判据生成用电设备状态切换指令；根据所述用电设备状态切换指令，切换所述用电设备的工作状态。本发明提供支持电网稳定运行的智能用电方法及其智能用电设备，切实有效地提升了智能用电的可行性和时效性，对大规模间歇性新能源接入后电网的稳定运行具有重大意义。

Description

一种支持电网稳定运行的智能用电方法及其智能用电设备
技术领域
本发明涉及一种用电设备，具体涉及一种支持电网稳定运行的智能用电方法及其智能用电设备。
背景技术
随着先进通信信息技术的发展，过去一些难以调控的用电设备正逐步转变为可按用户意愿进行自动调控的智能用电设备。现有智能设备或智能开关仅实现了借助手机客户端、以音频或手势等方法驱动远程开关操作等基本功能。从现有的产品看，用电设备实现了与用户之间的交互，能满足用户远程操作，但对响应电网需求，作为用电侧可控资源的潜力挖掘不足。
随着远距离输电和大功率的传输，现代电力系统正运行在更小的储备容量和稳定边界下。在智能电网环境下，智能用电设备在用户侧的推广应用，为电力系统安全稳定控制提供了丰富的可控资源和快速及时的响应能力。但是传统电网中，电网与用户侧缺乏直接、充分的信息沟通，在电网故障或处于紧急状态时，调度通常按照预先设定的紧急预案，逐层下达调度指令，用户没有选择权，只能被动接受调度指令，响应时间一般较长，调度预案为了保证系统快速恢复稳定，通常偏于保守。
发明内容
为解决上述现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种支持电网稳定运行的智能用电方法及其智能用电设备，切实有效地提升了智能用电的可行性和时效性，对大规模间歇性新能源接入后电网的稳定运行具有重大意义。
本发明的目的是采用下述技术方案实现的：
本发明提供一种支持电网稳定运行的智能用电方法，其改进之处在于，包括如下步骤：
确定用电设备的电源电压和电源频率；
根据所述电源电压和电源频率以及预先设定的判据生成用电设备状态切换指令；
根据所述用电设备状态切换指令，切换所述用电设备的工作状态。
进一步地：所述确定用电设备的电源电压和电源频率，包括：
对用电设备的电源进行采样，得到电源电压和电源频率；或者，
接收智能用电管理系统下发的频率。
进一步地：所述智能用电设备在切换工作状态时，有需要和不需要智能用电设备所有者确认两种模式选择。
进一步地：需要智能用电设备所有者确认的模式，是在所述生成用电设备状态切换指令之后，与用户终端进行信息交互，在收到用户终端的确认指令后，根据所述用电设备状态切换指令切换所述用电设备的工作状态。
进一步地：所述根据所述电源电压和电源频率以及预先设定的判据生成用电设备状态切换指令，包括：
若用电设备处于运行状态，当电源电压下降并符合以下判据时，生成切换至待机状态的指令：
U≤Umin
若用电设备处于待机状态，当电源电压上升并符合以下判据时，生成切换至运行状态的指令：
U≥Umax
若用电设备处于运行状态，当频率下降并符合以下判据时，生成切换至待机状态的指令：
f≤fmin
若用电设备处于待机状态，当频率上升并符合以下判据时，生成切换至运行状态的指令：
f≥fmax
式中：Umin为预先设定的电压下限，Umax为预先设定的电压上限，fmin为预先设定的频率下限，fmax为预先设定的的频率上限。
进一步地：所述根据所述电源电压和电源频率以及预先设定的判据生成用电设备状态切换指令，进一步包括：
若所述电源电压低于预设电压下限值，所述用电设备从运行状态切换到待机状态，则当所述电源电压恢复至符合以下判据时，生成从待机状态切换回运行状态的指令：
U＞Umin+ΔU
若所述电源频率低于预设频率下限值，所述用电设备从运行状态切换到待机状态，则当所述电源频率恢复至符合以下判据时，生成从待机状态切换回运行状态的指令：
f＞fmin+Δf
若所述电源电压高于预设电压上限值，所述用电设备从待机状态切换到运行状态，则当所述电源电压恢复至符合以下判据时，生成从运行状态切换回待机状态的指令：
U＜Umax-ΔU
若所述电源频率高于预设频率上限值，所述用电设备从待机状态切换到运行状态，则当所述电源频率恢复至符合以下判据时，生成从运行状态切换回待机状态的指令：
f＜fmax-Δf
式中：ΔU为预先设定的电压容限，Δf为预先设定的频率容限。
进一步地：所述用电设备由运行状态切换至待机状态，或由待机状态切换至运行状态，均有一段时延T；
所述时间T在预先设定的延时阈值时间范围内。
进一步地：所述延时阈值时间范围为0ms-2000ms。
进一步地：所述预先频率下限值fmin高于电网低频减载方案的首轮动作值f1；所述预设频率上限值fmax低于电网高频切机方案的首轮动作值fn；所述预设电压下限值Umin高于低压减载首轮动作电压U1，所述预设电压上限值Umax根据电网运行的实际需要并结合电压控制要求确定。
本发明还提供一种支持电网稳定运行的智能用电装置，其改进之处在于，包括：
采样模块，用于对用电设备的电源进行采样，得到电源电压和电源频率；
通信模块，用于接收智能用电管理系统下发的频率；
用电控制模块，用于根据所述电源电压、电源频率以及预先设定的判据生成用电设备状态切换指令；
工作状态切换模块，用于根据所述用电设备状态切换指令，切换所述用电设备的工作状态。
进一步地，所述工作状态切换模块为可控断路器。
进一步地，所述可控断路器包括进线端、输出端和受控端，所述可控断路器进线端与用电设备的电源连接，出线端与所述用电设备连接，受控端与所述用电控制模块连接。
进一步地，进一步包括：
通信模块，用于在所述工作状态切换模块根据所述用电设备状态切换指令切换用电设备的工作状态之前，与用户终端进行信息交互；
所述工作状态切换模块用于在收到用户终端的确认指令后，根据所述用电设备状态切换指令切换所述用电设备的工作状态。
本发明还提供一种支持电网稳定运行的智能用电设备，其改进之处在于，包括支持电网稳定运行的智能用电装置、以及用电设备，所述用电设备与所述工作状态切换模块的输出端相连。
与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有的有益效果是：
本发明提供的一种支持电网稳定运行的智能用电设备及实现方法，智能用电设备包括通信模块、电源电压和频率采样模块、用电控制模块、可控断路器及用电设备。所述用电控制模块与所述通信模块、电源电压和频率采样模块及可控断路器受控端连接，所述可控断路器出线与所述用电设备连接，所述用电控制模块可以切换所述用电设备的工作状态，使其从待机状态切换至运行状态，或从运行状态切换到待机状态。
本发明提出的智能用电设备及方法，切实有效地提升了智能用电的可行性和时效性，对大规模间歇性新能源接入后电网的稳定运行具有重大意义。智能用电设备根据电网运行情况，自主切换工作状态，不需人为干预，快速实现负荷的切除或恢复，实现智能用电设备的智能响应调度需求，有助于系统快速恢复稳定；并在满足系统安全稳定的前提下，提高用户的用电满意程度。
本发明方法中，用电设备根据电网频率或电源电压，自主判断电网运行状态，发生电网异常情况时，能在满足基本用电需求的前提下，依从电网控制需求做出快速、准确的响应，充分发挥用户侧主动参与、快速响应的作用。
附图说明
图1是本发明提供的支持电网稳定运行的智能用电设备的结构图；
图2是本发明提供的用电控制模块切换所述用电设备工作状态的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
以下描述和附图充分地示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施方案可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的组件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本发明的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。在本文中，本发明的这些实施方案可以被单独地或总地用术语“发明”来表示，这仅仅是为了方便，并且如果事实上公开了超过一个的发明，不是要自动地限制该应用的范围为任何单个发明或发明构思。
实施例一、
本发明提供一种支持电网稳定运行的智能用电方法，其流程图如图1所示，包括如下步骤：
确定用电设备的电源电压和电源频率；
根据所述电源电压和电源频率以及预先设定的判据生成用电设备状态切换指令；
根据所述用电设备状态切换指令，切换所述用电设备的工作状态。
本发明可以依据电源电压和电源频率的越界情况自主切换所述用电设备的工作状态，使其从待机状态切换至运行状态，或从运行状态切换到待机状态，以支持电网稳定运行。
实施例中，所述确定用电设备的电源电压和电源频率，包括：
对用电设备的电源进行采样，得到电源电压和电源频率；或者，
接收智能用电管理系统下发的频率。
本发明可以通过通信模块接收电网实时频率，也可以通过采样模块获取用电设备的电源电压和频率；电网实时频率与用电设备的电源频率相同，电网的实时频率可以由智能用电管理系统下发；对用电设备的电源频率和电源电压采样的周期可以预先设定，定时采样，也可以随机采样。
实施例中，在所述生成用电设备状态切换指令之后、根据用电设备状态切换指令切换所述用电设备的工作状态之前，可以进一步包括：与用户终端进行信息交互；
所述根据用电设备状态切换指令切换所述用电设备的工作状态，可以包括：在收到用户终端的确认指令后，根据所述用电设备状态切换指令切换所述用电设备的工作状态。
本发明可以在自主切换用电设备的工作状态的时候，先与用户通信由用户予以确认，与用户终端的通信可以通过公共网络实现，用户终端可以是手机、电脑等电子设备。
通过公共网络经用户确认后自主切换用电设备工作状态，本发明判断电压或频率越界、需要切换用电设备的工作状态时，可以通过公共网络向用户手机应用程序发送确认信息并接收用户反馈，获得用户许可响应后自主完成工作状态的切换。
实施例中，所述根据所述电源电压和电源频率以及预先设定的判据生成用电设备状态切换指令，包括：
若用电设备处于运行状态，当电源电压下降并符合以下判据时，生成切换至待机状态的指令：
U≤Umin
若用电设备处于待机状态，当电源电压上升并符合以下判据时，生成切换至运行状态的指令：
U≥Umax
若用电设备处于运行状态，当频率下降并符合以下判据时，生成切换至待机状态的指令：
f≤fmin
若用电设备处于待机状态，当频率上升并符合以下判据时，生成切换至运行状态的指令：
f≥fmax
式中：Umin为预先设定的电压下限，Umax为预先设定的电压上限，fmin为预先设定的频率下限，fmax为预先设定的频率上限。
实施例中，所述根据所述电源电压和电源频率以及预先设定的判据生成用电设备状态切换指令，进一步包括：
若所述电源电压低于预设电压下限值，所述用电设备从运行状态切换到待机状态，则当所述电源电压恢复至符合以下判据时，生成从待机状态切换回运行状态的指令：
U＞Umin+ΔU
若所述电源频率低于预设频率下限值，所述用电设备从运行状态切换到待机状态，则当所述电源频率恢复至符合以下判据时，生成从待机状态切换回运行状态的指令：
f＞fmin+Δf
若所述电源电压高于预设电压上限值，所述用电设备从待机状态切换到运行状态，则当所述电源电压恢复至符合以下判据时，生成从运行状态切换回待机状态的指令：
U＜Umax-ΔU
若所述电源频率高于预设频率上限值，所述用电设备从待机状态切换到运行状态，则当所述电源频率恢复至符合以下判据时，生成从运行状态切换回待机状态的指令：
f＜fmax-Δf
式中：ΔU为预先设定的电压容限，Δf为预先设定的频率容限。
实施例中，所述用电设备由运行状态切换至待机状态，或由待机状态切换至运行状态，均有一段时延T；
所述时间T在预先设定的延时阈值时间范围内。
实施例中，所述延时阈值时间范围为0ms-2000ms。
本发明中由工作状态切换至待机状态，或由待机状态切换至运行状态等，均可以有一定时间的延时，所述延时可以在0与最大时延之间随机分布，如在0～2000ms之间随机分布。
实施例中，所述预先频率下限值fmin高于电网低频减载方案的首轮动作值f1；所述预设频率上限值fmax低于电网高频切机方案的首轮动作值fn；所述预设电压下限值Umin高于低压减载首轮动作电压U1，所述预设电压上限值Umax根据电网运行的实际需要并结合电压控制要求确定。
实施例二、
本发明还提供一种支持电网稳定运行的智能用电装置，其改进之处在于，包括：
确定模块，用于确定用电设备的电源电压和电源频率；
用电控制模块，用于根据所述电源电压、电源频率以及预先设定的判据生成用电设备状态切换指令；
工作状态切换模块，用于根据所述用电设备状态切换指令，切换所述用电设备的工作状态。
实施例中，所述确定模块可以包括：
采样单元，用于对用电设备的电源进行采样，得到电源电压和电源频率；
接收单元，用于接收智能用电管理系统下发的电源电压和电源频率。
具体实施时，接收单元可以采用无线方式接收信号，以无线通信方式接入电网智能用电管理系统，建立与电网智能用电管理系统的通信联系，以支持所述用电控制模块与所述电网智能用电管理系统间的信息交互。
实施例中，所述工作状态切换模块可以为可控断路器。
实施例中，所述可控断路器可以包括进线端、输出端和受控端，所述可控断路器进线端与用电设备的电源连接，出线端与所述用电设备连接，受控端与所述用电控制模块连接。
实施例中，进一步包括：
通信模块，用于在所述工作状态切换模块根据所述用电设备状态切换指令切换用电设备的工作状态之前，与用户终端进行信息交互；
所述工作状态切换模块用于在收到用户终端的确认指令后，根据所述用电设备状态切换指令切换所述用电设备的工作状态。。
实施例三、
本发明还提供一种支持电网稳定运行的智能用电设备，包括上述支持电网稳定运行的智能用电装置、以及用电设备，所述用电设备与所述工作状态切换模块的输出端相连。
工作状态切换模块用于使得用电设备由工作状态切换至待机状态，或由待机状态切换至运行状态，均有一定时间的延时，所述延时在0与最大时延之间随机分布，如在0～2000ms之间随机分布。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所述领域的普通技术人员依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (12)

1.一种支持电网稳定运行的智能用电方法，其特征在于，包括如下步骤：
确定用电设备的电源电压和电源频率；
根据所述电源电压和电源频率以及预先设定的判据生成用电设备状态切换指令；根据所述用电设备状态切换指令，切换所述用电设备的工作状态；
所述根据所述电源电压和电源频率以及预先设定的判据生成用电设备状态切换指令，包括：
若用电设备处于运行状态，当电源电压下降并符合以下判据时，生成切换至待机状态的指令：
U≤Umin
若用电设备处于待机状态，当电源电压上升并符合以下判据时，生成切换至运行状态的指令：
U≥Umax
若用电设备处于运行状态，当频率下降并符合以下判据时，生成切换至待机状态的指令：
f≤fmin
若用电设备处于待机状态，当频率上升并符合以下判据时，生成切换至运行状态的指令：
f≥fmax
式中：Umin为预先设定的电压下限，Umax为预先设定的电压上限，fmin为预先设定的频率下限，fmax为预先设定的的频率上限；
所述根据所述电源电压和电源频率以及预先设定的判据生成用电设备状态切换指令，进一步包括：
若所述电源电压低于预设电压下限值，所述用电设备从运行状态切换到待机状态，则当所述电源电压恢复至符合以下判据时，生成从待机状态切换回运行状态的指令：
U＞Umin+ΔU
若所述电源频率低于预设频率下限值，所述用电设备从运行状态切换到待机状态，则当所述电源频率恢复至符合以下判据时，生成从待机状态切换回运行状态的指令：
f＞fmin+Δf
若所述电源电压高于预设电压上限值，所述用电设备从待机状态切换到运行状态，则当所述电源电压恢复至符合以下判据时，生成从运行状态切换回待机状态的指令：
U＜Umax-ΔU
若所述电源频率高于预设频率上限值，所述用电设备从待机状态切换到运行状态，则当所述电源频率恢复至符合以下判据时，生成从运行状态切换回待机状态的指令：
f＜fmax-Δf
式中：ΔU为预先设定的电压容限，Δf为预先设定的频率容限。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定用电设备的电源电压和电源频率，包括：
对用电设备的电源进行采样，得到电源电压和电源频率；或者，
接收智能用电管理系统下发的频率。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述智能用电设备在切换工作状态时，有需要和不需要智能用电设备所有者确认两种模式选择。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，需要智能用电设备所有者确认的模式，是在所述生成用电设备状态切换指令之后，与用户终端进行信息交互，在收到用户终端的确认指令后，根据所述用电设备状态切换指令切换所述用电设备的工作状态。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述用电设备由运行状态切换至待机状态，或由待机状态切换至运行状态，均有一段时间T；
所述时间T在预先设定的延时阈值时间范围内。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述延时阈值时间范围为0ms-2000ms。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述预先设定的频率下限值fmin高于电网低频减载方案的首轮动作值f1；所述预先设定的频率上限值fmax低于电网高频切机方案的首轮动作值fn；所述预先设定的电压下限值Umin高于低压减载首轮动作电压U1，所述预先设定的电压上限值Umax根据电网运行的实际需要并结合电压控制要求确定。
8.一种用于如权利要求1所述一种支持电网稳定运行的智能用电方法的支持电网稳定运行的智能用电装置，其特征在于，包括：
采样模块，用于对用电设备的电源进行采样，得到电源电压和电源频率；
通信模块，用于接收智能用电管理系统下发的频率；
用电控制模块，用于根据所述电源电压、电源频率以及预先设定的判据生成用电设备状态切换指令；
工作状态切换模块，用于根据所述用电设备状态切换指令，切换所述用电设备的工作状态。
9.如权利要求8所述的智能用电装置，其特征在于，所述工作状态切换模块为可控断路器。
10.如权利要求9所述的智能用电装置，其特征在于，所述可控断路器包括进线端、输出端和受控端，所述可控断路器进线端与用电设备的电源连接，出线端与所述用电设备连接，受控端与所述用电控制模块连接。
11.如权利要求9所述的智能用电装置，其特征在于，进一步包括：
通信模块，用于在所述工作状态切换模块根据所述用电设备状态切换指令切换用电设备的工作状态之前，与用户终端进行信息交互；
所述工作状态切换模块用于在收到用户终端的确认指令后，根据所述用电设备状态切换指令切换所述用电设备的工作状态。
12.一种支持电网稳定运行的智能用电设备，其特征在于，包括如权利要求8至11任一所述的支持电网稳定运行的智能用电装置、以及用电设备，所述用电设备与所述工作状态切换模块的输出端相连。
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