CN107658960A - 居民用电的应急供电方法、装置及系统、设备、存储介质 - Google Patents

居民用电的应急供电方法、装置及系统、设备、存储介质 Download PDF

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CN107658960A CN201710964944.4A CN201710964944A CN107658960A CN 107658960 A CN107658960 A CN 107658960A CN 201710964944 A CN201710964944 A CN 201710964944A CN 107658960 A CN107658960 A CN 107658960A
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Abstract

本申请公开了本发明实施例提供一种居民用电的应急供电方法、装置及系统、设备、存储介质，涉及供电技术，在确定供电范围内有应急供电需求时，控制本分组中全部或部分基站将其储能电池放电至相应区域的居民用电电网。通过多个基站共同为居民供电，所以可以相当于为居民建立了一个虚拟的电池储能电站，从而实现在断电或者用电高峰时为居民进行较长时间的供电，同时并不需要设置储能电站，减少了应急供电的成本。

Description

居民用电的应急供电方法、装置及系统、设备、存储介质
技术领域
本公开一般涉及供电技术，具体涉及应急供电技术，尤其涉及一种居民用电的应急供电方法、装置及系统、设备、存储介质。
背景技术
近年来，国内外大停电案例，其部分原因可总结为高峰期电网电能供应失调、备用电源不足或无备用电源。
我国城市小区供电一般都是在城市外围建设环网，环网的适当地点设枢纽变电所，降压后送给小区供电。由于小区负荷很小，一般采用环网供电，不会直供。
目前小区的供电问题主要体现在如下三点：①自然灾害(水灾、地震)导致的小区用电中断问题；②用电高峰(电力不足)导致的小区用电中断问题；③如何降低用户的用电成本问题。
上述三点表明，如能因地制宜地建立储能电站、充分考虑电网的削峰填谷，可为满足小区用户的上述供电问题提供求解思路。
但是，建立储能电站的成本较高，难以实现大规模的储能电站的建立。
发明内容
鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种居民用电的应急供电方法、装置及系统、设备、存储介质，实现通过基站为居民用电进行应急供电。
第一方面，本发明实施例提供一种居民用电的应急供电方法，所述方法包括：
确定供电范围内有应急供电需求；
控制本分组中全部或部分基站将其储能电池放电至相应区域的居民用电电网。
进一步，所述确定供电范围内有应急供电需求，具体包括如下之一或组合：
接收到供电范围内的智能电表发送的供电请求消息；
接收到供电范围内的电网配电调度器发送的供电请求消息；
接收到相邻分组的控制基站发送的供电请求消息；
监测到供电范围内的居民用电电网电压低于设定值且持续时间超过设定阈值。
更进一步，所述监测到供电范围内的居民用电电网电压低于设定值且持续时间超过设定阈值后，还包括：
向该居民用电电网对应的电网配电调度器或者智能电表发送供电确认消息，并接收确认需要进行供电的消息。
优选的，所述控制本分组中全部或部分基站将其储能电池放电至相应区域的居民用电电网，具体包括：
向本分组中全部或部分基站发送放电指令，由接收到放电指令的基站将自身储能电池的电压转换为设定的交流电压，并传输至相应区域的居民用电电网。
进一步，所述控制本分组中全部或部分基站将其储能电池放电至相应区域的居民用电电网，还包括：
将自身储能电池的电压转换为设定的交流电压，并传输至相应区域的居民用电电网。
更进一步，所述将自身储能电池的电压转换为设定的交流电压，并传输至相应区域的居民用电电网之后，还包括：
在居民用电的波谷时间段，为自身储能电池充电。
更进一步，所述将自身储能电池的电压转换为设定的交流电压，并传输至相应区域的居民用电电网之后，还包括：
当监测到自身储能电池的电压低于设定电压时，停止向居民用电电网放电。
进一步，所述控制本分组中全部或部分基站将其储能电池放电至相应区域的居民用电电网前，还包括：
根据电力线载波特征信号获取用户用电信息；
根据所述用户用电信息确定用户用电的需求信息；
所述控制本分组中全部或部分基站将其储能电池放电至相应区域的居民用电电网，具体包括：
根据所述用户用电的需求信息，控制本分组中相应数量的基站将其将其储能电池放电至相应区域的居民用电电网。
更进一步，所述根据电力线载波特征信号获取用户用电信息，具体包括：
从电力线载波特征信号中提取设定频率的信号；
从所述设定频率的信号中，得到只含有用户用电信息的IMF特征数据序列。
更进一步，所述根据所述用户用电信息确定用户用电的需求信息，具体包括：
根据用户用电信息通过最小二乘法确定用户用电量预测函数；
根据所述用户用电量预测函数确定用户用电的需求信息。
优选的，所述控制本分组中部分基站将其储能电池放电至相应区域的居民用电电网之后，还包括：
每次达到设定时长后，控制本分组中正在放电的基站停止放电；
选取本分组中未放电的相应个数的基站，控制该未放电的相应个数的基站将其储能电池放电至相应区域的居民用电电网，并重新开始计时。
较佳的，所述控制本分组中部分基站将其储能电池放电至相应区域的居民用电电网之后，还包括：
在确定有正在放电的基站停止放电时，选取一个本分组中未放电的基站，控制所选取的基站将其储能电池放电至相应区域的居民用电电网。
第二方面，本发明实施例还相应提供一种居民用电的应急供电方法，所述方法包括：
接收控制基站在确定供电范围内有应急供电需求后发送的放电指令；
控制自身储能电池放电至相应区域的居民用电电网。
优选的，所述控制自身储能电池放电至相应区域的居民用电电网，具体包括：
将自身储能电池的电压转换为设定的交流电压，并传输至相应区域的居民用电电网。
进一步，所述控制自身储能电池放电至相应区域的居民用电电网后，还包括：
当监测到自身储能电池的电压低于设定电压时，停止向居民用电电网放电。
更进一步，所述停止向居民用电电网放电后，还包括：
向控制基站发送停止放电消息，由控制基站根据该停止放电消息，选取一个本分组中未放电的基站，控制该未放电的基站将其储能电池放电至相应区域的居民用电电网。
优选的，所述控制自身储能电池放电至相应区域的居民用电电网后，还包括：
在居民用电的波谷时间段，为自身储能电池充电。
第三方面，本发明实施例还相应提供一种居民用电的应急供电装置，所述装置包括：
确定单元，用于确定供电范围内有应急供电需求；
控制单元，用于控制本分组中全部或部分基站将其储能电池放电至相应区域的居民用电电网。
优选的，所述确定单元确定供电范围内有应急供电需求，具体包括如下之一或组合：
接收到供电范围内的智能电表发送的供电请求消息；
接收到供电范围内的电网配电调度器发送的供电请求消息；
接收到相邻分组的控制基站发送的供电请求消息；
监测到供电范围内的居民用电电网电压低于设定值且持续时间超过设定阈值。
优选的，所述确定单元监测到供电范围内的居民用电电网电压低于设定值且持续时间超过设定阈值后，还包括：
向该居民用电电网对应的电网配电调度器或者智能电表发送供电确认消息，并接收确认需要进行供电的消息。
进一步，所述控制单元具体用于：
向本分组中全部或部分基站发送放电指令，由接收到放电指令的基站将自身储能电池的电压转换为设定的交流电压，并传输至相应区域的居民用电电网。
更进一步，所述控制单元还用于：
将自身储能电池的电压转换为设定的交流电压，并传输至相应区域的居民用电电网。
更进一步，所述控制单元还用于：
在居民用电的波谷时间段，为自身储能电池充电。
更进一步，所述控制单元还用于：
当监测到自身储能电池的电压低于设定电压时，停止向居民用电电网放电。
进一步，所述控制单元还用于：
根据电力线载波特征信号获取用户用电信息；
根据所述用户用电信息确定用户用电的需求信息；
所述控制单元控制本分组中全部或部分基站将其储能电池放电至相应区域的居民用电电网，具体包括：
根据所述用户用电的需求信息，控制本分组中相应数量的基站将其将其储能电池放电至相应区域的居民用电电网。
更进一步，所述控制单元根据电力线载波特征信号获取用户用电信息，具体包括：
从电力线载波特征信号中提取设定频率的信号；
从所述设定频率的信号中，得到只含有用户用电信息的IMF特征数据序列。
更进一步，所述控制单元根据所述用户用电信息确定用户用电的需求信息，具体包括：
根据用户用电信息通过最小二乘法确定用户用电量预测函数；
根据所述用户用电量预测函数确定用户用电的需求信息。
优选的，所述控制单元还用于：
每次达到设定时长后，控制本分组中正在放电的基站停止放电；
选取本分组中未放电的相应个数的基站，控制该未放电的相应个数的基站将其储能电池放电至相应区域的居民用电电网，并重新开始计时。
较佳的，所述控制单元还用于：
在确定有正在放电的基站停止放电时，选取一个本分组中未放电的基站，控制所选取的基站将其储能电池放电至相应区域的居民用电电网。
第四方面，本发明实施例还相应提供一种居民用电的应急供电装置，所述装置包括：
接收单元，用于接收控制基站在确定供电范围内有应急供电需求后发送的放电指令；
放电单元，用于控制自身储能电池放电至相应区域的居民用电电网。
优选的，所述放电单元具体用于：
将自身储能电池的电压转换为设定的交流电压，并传输至相应区域的居民用电电网。
进一步，所述放电单元具体用于：
当监测到自身储能电池的电压低于设定电压时，停止向居民用电电网放电。
更进一步，所述放电单元还用于：
停止向居民用电电网放电后，向控制基站发送停止放电消息，由控制基站根据该停止放电消息，选取一个本分组中未放电的基站，控制该未放电的基站将其储能电池放电至相应区域的居民用电电网。
优选的，所述放电单元还用于：
在居民用电的波谷时间段，为自身储能电池充电。
第五方面，本发明实施例还相应提供一种居民用电的应急供电系统，所述系统包括：
控制基站，用于确定供电范围内有应急供电需求，控制本分组中全部或部分基站将其储能电池放电至相应区域的居民用电电网；
放电基站，用于在所述控制基站的控制下，将自身储能电池放电至相应区域的居民用电电网。
优选的，所述控制基站确定供电范围内有应急供电需求，具体包括如下之一或组合：
接收到供电范围内的智能电表发送的供电请求消息；
接收到供电范围内的电网配电调度器发送的供电请求消息；
接收到相邻分组的控制基站发送的供电请求消息；
监测到供电范围内的居民用电电网电压低于设定值且持续时间超过设定阈值。
优选的，所述控制基站还用于：
监测到供电范围内的居民用电电网电压低于设定值且持续时间超过设定阈值后，向该居民用电电网对应的电网配电调度器或者智能电表发送供电确认消息，并接收确认需要进行供电的消息。
进一步，所述控制基站控制本分组中全部或部分基站将其储能电池放电至相应区域的居民用电电网，具体包括：
向本分组中全部或部分基站发送放电指令；
所述放电基站具体用于：
接收到控制基站发送的放电指令后，将自身储能电池的电压转换为设定的交流电压，并传输至相应区域的居民用电电网。
更进一步，所述控制基站还用于：
将自身储能电池的电压转换为设定的交流电压，并传输至相应区域的居民用电电网。
更进一步，所述控制基站和/或所述放电基站还用于：
在居民用电的波谷时间段，为自身储能电池充电。
更进一步，所述控制基站和/或所述放电基站还用于：
当监测到自身储能电池的电压低于设定电压时，停止向居民用电电网放电。
更进一步，所述控制基站还用于：
在确定有正在放电的基站停止放电时，选取一个本分组中未放电的基站，控制所选取的基站将其储能电池放电至相应区域的居民用电电网。
进一步，所述控制基站还用于：
根据电力线载波特征信号获取用户用电信息；
根据所述用户用电信息确定用户用电的需求信息；
所述控制基站控制本分组中全部或部分基站将其储能电池放电至相应区域的居民用电电网，具体包括：
根据所述用户用电的需求信息，控制本分组中相应数量的基站将其将其储能电池放电至相应区域的居民用电电网。
更进一步，所述控制基站根据电力线载波特征信号获取用户用电信息，具体包括：
从电力线载波特征信号中提取设定频率的信号；
从所述设定频率的信号中，得到只含有用户用电信息的IMF特征数据序列。
更进一步，所述控制基站根据所述用户用电信息确定用户用电的需求信息，具体包括：
根据用户用电信息通过最小二乘法确定用户用电量预测函数；
根据所述用户用电量预测函数确定用户用电的需求信息。
优选的，所述控制基站还用于：
每次达到设定时长后，控制本分组中正在放电的基站停止放电；
选取本分组中未放电的相应个数的基站，控制该未放电的相应个数的基站将其储能电池放电至相应区域的居民用电电网，并重新开始计时。
第六方面，本发明实施例还相应提供一种设备，包括处理器、存储器和储能电池；
所述存储器包含可由所述处理器执行的指令以使得所述处理器执行第一方面中所述的方法。
第七方面，本发明实施例还相应提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序用于实现第一方面中所述的方法。
第八方面，本发明实施例还相应提供一种设备，包括处理器、存储器和储能电池；
所述存储器包含可由所述处理器执行的指令以使得所述处理器执行第二方面中所述的方法。
第九方面，本发明实施例还相应提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序用于实现第二方面中所述的方法。
本发明实施例提供一种居民用电的应急供电方法、装置及系统、设备、存储介质，在确定供电范围内有应急供电需求时，控制本分组中全部或部分基站将其储能电池放电至相应区域的居民用电电网。通过多个基站共同为居民供电，所以可以相当于为居民建立了一个虚拟的电池储能电站，从而实现在断电或者用电高峰时为居民进行较长时间的供电，同时并不需要设置储能电站，减少了应急供电的成本。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明实施例提供的居民用电的应急供电方法流程图；
图2为本发明实施例提供的电压转换器结构示意图；
图3为本发明实施例提供的基站与电网配电调度器的拓扑示意图；
图4为本发明实施例提供的基站与小区用户之间载波通信示意图；
图5为本发明实施例提供的储能电池逆变器采样得到的电力线载波电压信号图；
图6为本发明实施例提供的用户电力需求特征信号HHT辨识结果示意图；
图7为本发明实施例提供的控制基站和供电基站之间拓扑及逆变控制示意图；
图8为本发明实施例提供的某区域24小时累计耗电功率实测曲线；
图9为本发明实施例提供的该区域用户24小时内平均耗电功率实测曲线柱状图；
图10为本发明实施例提供的该区域用户24小时内瞬时耗电功率实测曲线；
图11为本发明实施例提供的该区域用户24小时内瞬时耗电功率最小二乘拟合曲线；
图12为本发明实施例提供的基于最小二乘数据拟合的该区域用户24小时耗电功率预测曲线；
图13为本发明实施例提供的模拟断电情况时基站(3kW)输出的电压曲线；
图14为本发明实施例提供的跟踪用电高峰时基站(3kW)输出电压曲线；
图15为本发明实施例提供的另一种居民用电的应急供电方法流程图；
图16为本发明实施例提供的居民用电的应急供电装置结构示意图；
图17为本发明实施例提供的另一种居民用电的应急供电装置结构示意图；
图18为本发明实施例提供的居民用电的应急供电系统结构示意图；
图19为本发明实施例提供的居民用电的应急供电设备结构示意图；
图20为本发明实施例提供的优选的居民用电的应急供电设备结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
请参考图1，本发明实施例提供的居民用电的应急供电方法，包括：
步骤S101、确定供电范围内有应急供电需求；
步骤S102、控制本分组中全部或部分基站将其储能电池放电至相应区域的居民用电电网。
在确定供电范围内有应急供电需求时，控制本分组中全部或部分基站将其储能电池放电至相应区域的居民用电电网。通过多个基站共同为居民供电，所以可以相当于为居民建立了一个虚拟的电池储能电站，从而实现在断电或者用电高峰时为居民进行较长时间的供电，同时并不需要设置储能电站，减少了应急供电的成本。
通过该方法，也不需要对原有小区用户及基站配电线路做出改动，通过该方法无需额外占地、无需投资新的储能电站，即可相当于建立小区备用储能电站、且可有效降低用户的用电成本。
在突然断电时、用电高峰时，都是有应急供电需求的情况，所以在步骤S101中，确定供电范围内有应急供电需求，可以具体包括如下之一或组合：
接收到供电范围内的智能电表发送的供电请求消息；
接收到供电范围内的电网配电调度器发送的供电请求消息；
接收到相邻分组的控制基站发送的供电请求消息；
监测到供电范围内的居民用电电网电压低于设定值且持续时间超过设定阈值。
其中，电网配电调度器的管辖范围比智能电表的管辖范围大，当出现小范围的用电需求时，通常由智能电表向基站请求供电，当出现较大范围的用电需求是，则由电网配电调度器向基站请求供电，或者也可以是电网配电调度器和智能电表一起向基站请求供电。
当电网配电调度器或智能电表的管辖范围内出现断电，或者在用电高峰时出现电力供应不足时，电网配电调度器或智能电表即确定该范围内有用电需求，即可向相应的基站发送供电请求消息。
当控制基站控制本分组中全部或部分基站将其储能电池放电至相应区域的居民用电电网时，若本分组中可以放电的基站数量较少，不能满足供电需求，或者需要用电的区域距离相邻分组较近，则可以向相邻分组的控制基站发送供电请求消息，由相邻分组中的基站一同向该区域的居民用电电网放电。
除了接收到各个设备发送的供电请求消息这一确定供电需求的方式，基站还可以根据监测到供电范围内的居民用电电网电压主动判断该区域是否需要进行供电，当监测到供电范围内的居民用电电网电压低于设定值且持续时间超过设定阈值，即可认为该区域需要进行供电，例如，当设定值为160V、设定阈值为50ms时，基站监测到供电范围内的居民用电电网电压低于160V的时间持续了50ms以上，即可确定该区域供电不足，需要进行应急供电。
为了避免在由于维修等原因进行人工断电时，盲目进行应急供电，可以在监测到供电范围内的居民用电电网电压低于设定值且持续时间超过设定阈值后，向相应区域的智能电表或者电网配电调度器进行确认，当智能电表或者电网配电调度器确认需要进行供电时，再为该区域进行供电。此时，在监测到供电范围内的居民用电电网电压低于设定值且持续时间超过设定阈值后，还包括：
向该居民用电电网对应的电网配电调度器或者智能电表发送供电确认消息，并接收确认需要进行供电的消息。
当前，本领域技术人员可以根据实际情况配置其它的可以确定供电范围内有应急供电需求的情况，例如，可以人工指示控制基站进行供电，这时，控制基站也认为供电范围内有应急供电需求。
每个分组中的基站数量可以根据基站所处的环境、基站密度等具体条件进行设置，一般的，每个分组可以包括20～50个基站。
在具体实施时，可以由控制基站向分组中全部或部分基站发送放电指令的方式，实现控制本分组中全部或部分基站将其储能电池放电至相应区域的居民用电电网，此时，步骤S102中，控制本分组中全部或部分基站将其储能电池放电至相应区域的居民用电电网，具体包括：
向本分组中全部或部分基站发送放电指令，由接收到放电指令的基站将自身储能电池的电压转换为设定的交流电压，并传输至相应区域的居民用电电网。
控制基站自身可以根据实际情况参与放电或者不参与放电，当控制基站不参与放电时，可以更好的保存自身储能电池的电量，进而降低自身的断电风险，当控制基站参与放电时，则能够提高应急供电的供电效率。
当控制基站参与放电时，步骤S102中，还包括：
将自身储能电池的电压转换为设定的交流电压，并传输至相应区域的居民用电电网。
如表1所示，各个国家的用户供电电压具有差异，本领域技术人员在具体实施时，需要根据当地的基站供电电压来设定交流电压值。本发明实施例以中国为例进行说明。
表1各个国家的基站供电电压表
如图2所示，为保证储能电池最后逆变电压为380V/50Hz，储能电池的DC48V电压先经至升压电路(Boost)变换至DC537V，之后经逆变器变换为380V/50Hz，方便为用户供电。
为了得到较稳定的交流电压，在将自身储能电池的电压转换为设定的交流电压时，可以根据输出的实际电流与所需电流的差值以及输出的实际直流电压与所需电压的差值，调整升压电路和/或所述逆变器中的参数。
具体的，可以采用PI(Proportional Integral Controller，比例积分控制)参数来进行调整，即，根据输出的实际电流与所需电流的差值以及输出的实际直流电压与所需电压的差值，选取PI参数，对升压电路和/或所述逆变器中的参数进行调整。
以输入输出母线电压为升压电路控制量目标、以输出并网电压及频率为逆变器控制量目标，通过实时控制开关器件的占空比实现输出电压的自动跟随控制；采用自适应PI参数控制策略实现这一控制过程，通过PLL(phase lock loop，锁相环)实现逆变电压并网控制，进而获得稳定的电压。此控制策略的另外一个优势在于可根据用户的实际用电需求灵活控制供电基站的电池逆变，在确保充足供电的前提下实现电能的节能降耗控制。
电源的电压us、电流is经非霍尔传感器、电池的电压uPV、放电电流iPV、逆变器的母线电压udc、输出电压uinv等经霍尔传感器采样后进行信号调理得到0-3.3V交流信号送到升压电路及逆变器控制电路，作为变PI控制策略的数据计算基础。
通过信号采样及调理电路对电源电压us、电源电流is、电池电压uPV、放电电流iPV、逆变器的母线电压udc与输出电压uinv采样并转换为0-3.3V的电压信号，该电压信号可以被DSP2812芯片的A/D采样模块接受，DSP通过数字滤波提取基波电压、基波电流、直流电压、直流电流信号作为升压电路及逆变器控制的参考基础。
在有些地区，为了鼓励用户错峰用电，在用电波峰时间段和用电波谷时间段的电价是不同的，如表2所示，所以，为了降低用电波峰时间段的用电量，同时降低用电成本，基站可以在在居民用电的波谷时间段，为自身储能电池充电。
表2部分地区用电高峰和用电低谷时的电价表
为了保证在参与放电的基站出现需要应急供电的情况时，也能够进行较长时间的应急供电，其自身储能电池不能进行过多的放电，需要留有一定的电量供自身应急使用此时，步骤S102，将自身储能电池的电压转换为设定的交流电压，并传输至相应区域的居民用电电网之后，还包括：
当监测到自身储能电池的电压低于设定电压时，停止向居民用电电网放电。
如图3所示，根据实测、辨识及预测用户用电负荷需求，依据基站储能电池实际工况及物理位置设计环状储能电池拓扑，以与用户用电区域距离及基站储能电池容量为基准选择控制基站和供电基站，例如可以以距离最近为原则选择控制基站，如图4所示，基站与用户间、主控基站与AC380V电网配电调度器之间通过电力线载波通信(或配电通信网、工业以太网，有实际配置决定)，控制基站与供电基站之间通过已有通信介质(如光纤)进行通信，送电线路无需重新配置，利用原有配电线路即可实现基站至用户间的电能传输。
基站可以根据用户发送的电力线载波信息及智能电表mac物理地址信息来辨识用户的ID，从纷繁冗杂的电网信号中提取供电请求消息；由于电力线载波信号的频带峰值电压幅值一般不超过10V，而我国配电网允许电压幅值在正负10％之间波动、大功率负载投切瞬间会引起电网电压瞬间剧烈波动，所以需要从电力线载波信号中提取用户用电需求信息的信号。
进一步的，在步骤S102，控制本分组中全部或部分基站将其储能电池放电至相应区域的居民用电电网前，还包括：
根据电力线载波特征信号获取用户用电信息；
根据用户用电信息确定用户用电的需求信息；
此时，步骤S102，控制本分组中全部或部分基站将其储能电池放电至相应区域的居民用电电网，具体包括：
根据用户用电的需求信息，控制本分组中相应数量的基站将其将其储能电池放电至相应区域的居民用电电网。
由于根据用户用电的需求信息来控制相应数量的基站进行放电，可以在满足用户用电需求的同时，使得更少的基站参与放电，节省了电力资源。
在根据电力线载波特征信号获取用户用电信息时，可以从电力线载波特征信号中提取设定频率的信号，再从设定频率的信号中，得到只含有用户用电信息的IMF特征数据序列。
在根据用户用电信息确定用户用电的需求信息时，可以根据用户用电信息通过最小二乘法确定用户用电量预测函数，再根据用户用电量预测函数确定用户用电的需求信息。
具体的，基于HHT(Hilbert Huang Transformation，希尔伯特-黄变换)的电力线载波特征信号提取方法，通过对复杂原始载波信号HHT分解，得到只含有用户用电信息的IMF(Intrinsic Mode Functions，固有模态函数)特征数据序列。具体过程如下：
在控制基站载波采样的每一个周期内，为了能有效地描述有用信号的特征，对于任一连续的时间信号X(t)，其Hilbert变换Y(t)可表示为：
其中，P为Cauchy(柯西)主值。此变换对于所有的类函数LP均成立。定义X(t)与Y(t)描述一个复共轭对，则解析信号Z(t)可表述如下：
Z(t)＝X(t)+Y(t)＝a(t)ejθ(t) (2)
其中，a(t)与θ(t)均是时间t的函数，可写为：
a(t)＝[X2(t)+Y2(t)]1/2 (3)
θ(t)＝arctan(Y(t)/X(t)) (4)
基于Hilbert变换，瞬时频率定义如下：
其频带宽度：
设频谱为S(ω)，则中间频率<ω>可表示为：
对Z(t)作Fourier变换，得
通过稳相位法，W(ω)的最大边界效满足如下频率条件：
根据公式(7)-(9)，提取相应频率的信号即为只含有用户用电信息的IMF特征数据序列，在中国，该相应频率的信号通常为50Hz的信号。
图5为储能电池逆变器采样得到的电力线载波电压信号图，图6为用户电力需求特征信号HHT辨识结果，由于耦合到电力线上的用户用电载波数据信号频带峰峰值电压不超过10V，通过提取只含有用户用电信息的IMF数据序列，可有效抑制配电网中电压电流扰动冲击对载波信息的影响。
根据用户用电需求控制对应数量的储能电池逆变，如图7所示，以具体小区满负荷用电需求为基准，以20-50个基站为一个储能电站单元轮流为小区用户供电，确保某一基站储能电池不会过度放电。控制基站与AC380V电网配电器调度协调，使得储能电池馈能潮流流向用电区域，满足用户高峰期及断电情况下的用电需求，此过程需要供电基站储能电池逆变器协调逆变，实现DC48V向AC380V的逆变控制。蓄电池容量计算公式如下：
其中，Q为电池容量，单位为Ah；K为电池的安全系数，一般电池的安全系数为K＝1.25；I为用户负荷电流，单位为A；t1为放电小时数，单位为h；η为放电容量系数；T为电池环境温度；α为电池温度系数，一般电池的温度系数为α＝0.006。
鉴于最小二乘法有着许多优秀的统计学特性，可用其进行复杂系统的参数辨识，应用最小二乘拟合进行用户用电信息预测，具体步骤如下：
对于大多数参数待辨识系统来说，用式(11)即可描述其实时的状态：
y(k)+a1y(k-1)+…+any(k-n)＝b1u(k-1)+b2u(k-2)+…+bnu(k-n)+e(k) (11)
式(11)中，{u(k),y(k)}为待辨识系统的输入和输出，k＝1,2,3...；{e(k)}为待辨识系统的扰动和误差，k＝1,2,3...；n为待辨识系统的阶数，n＝1,2,3...。将式(11)变换成y(k)的隐式形式，得到式(12)：
y(k)＝-a1y(k-1)-…-any(k-n)+b1u(k-1)+…+bnu(k-n)+e(k) (12)
为辨识出系统参数，需要对a1…an，b1…bn这2n个未知数进行辨识。设y为用户用电量预测函数，t(t≤24)为对应于24小时内的时间，则依据最小二乘得到的用户用电量可描述如下：
y(t)＝0.002585t5-0.457925t4+27.216t3+741.17t2+9994.1t+71708 (13)
例如，图8为某区域24小时累计耗电功率实测曲线；图9为该区域用户24小时内平均耗电功率实测曲线柱状图；图10为该区域用户24小时内瞬时耗电功率实测曲线；图11为该区域用户24小时内瞬时耗电功率最小二乘拟合曲线；图12为基于最小二乘数据拟合的该区域用户24小时耗电功率预测曲线。相应的，图13为模拟断电情况时基站(3kW)输出的电压曲线；图14为跟踪用电高峰时基站(3kW)输出电压曲线。
为了防止基站储能电池过度放电，可以在一部分基站放电一定时间后，换一部分基站继续进行放电，此时，步骤S102中，控制本分组中部分基站将其储能电池放电至相应区域的居民用电电网之后，还包括：
每次达到设定时长后，控制本分组中正在放电的基站停止放电；
选取本分组中未放电的相应个数的基站，控制该未放电的相应个数的基站将其储能电池放电至相应区域的居民用电电网，并重新开始计时。
当有基站停止放电时，为保证供电需求，控制基站可以重新选择一个基站进行放电，从而顶替停止放电的基站，此时，步骤S102中，控制本分组中部分基站将其储能电池放电至相应区域的居民用电电网之后，还包括：
在确定有正在放电的基站停止放电时，选取一个本分组中未放电的基站，控制所选取的基站将其储能电池放电至相应区域的居民用电电网。
主控基站在自身停止放电时，或者接收到本分组内正在放电的基站发送的停止放电消息时，或者监测到本分组内正在放电的基站停止放电时，都可以确定有正在放电的基站停止放电。
通过本发明实施例提供的居民用电的应急供电方法，可以节约储能电站投资，避免了通过建立专用的电池储能电站解决小区供电的难题，可从备用柴油机发电设备投入、储能电站占地及人工投入方面节省可观的经济投资；同时，通过该方法进行应急供电，对小区及基站的原有配电情况几乎没有影响，通过储能电池状态监控电池适度放电，每次都流出一定的裕量(例如50％电量)作为基站自身的备用电源；在此基础上控制储能电池作为储能电站的一部分参加并网逆变。
在用电低谷阶段为储能电池充电，在用电高峰阶段向电网逆向供电，充分利用峰谷电价差额，在有效降低电网供电压力的同时，可以最大程度地降低用户的用电成本，特别是可满足电网断电情况下用户的用电需求。
通过主控基站与AC380V电网配电调度协调，使得储能电池馈能潮流流向用电小区；控制每一个储能电站单元轮流为小区用户供电，使多个基站的储能电池综合调配，确保某一基站储能电池不会过度放电。
基于最小二乘拟合的用户用电需求预测曲线，获取用户24小时内的用电规律，预测精度可以达到30分钟，此预测方法可为调用基站储能电池为高峰期及断电情况下用户的供电提供控制参考。
在确保储能电池逆变效率达到95以上的情况下，所开发储能电池逆变器兼顾电力线载波信号分析、电力需求特征信号辨识及预测、(储能电站)各基站之间的协调控制、配合电网配电调度中心的潮流控制及孤岛效应判断及保护等功能。
利用一定区域内通信基站储能电池模拟储能电站架构，如北京移动已建立8000多4G基站(一般2-3公里一个建站)，人口越密集的地方基站越多。在不改变原有基站电气配电拓扑的情况下，通过电力线载波将每50个基站储能电池控制为一个储能电站，按每个基站储能电池的容量为6.7kW-10kW估算，50个基站的储能电池整体电池容量达300kW-500kW左右，按最低容量300kW计算，50个基站的储能电池可满足的平均供电面积如表3所示。
表3 50个基站的储能电池可满足的平均供电面积
本发明实施例还相应提供一种居民用电的应急供电方法，该方法由放电基站执行，如图15所示，该方法包括：
步骤S1501、接收控制基站在确定供电范围内有应急供电需求后发送的放电指令；
步骤S1502、控制自身储能电池放电至相应区域的居民用电电网。
进一步，步骤S1502中，控制自身储能电池放电至相应区域的居民用电电网，具体包括：
将自身储能电池的电压转换为设定的交流电压，并传输至相应区域的居民用电电网。
进一步，步骤S1502，控制自身储能电池放电至相应区域的居民用电电网后，还包括：
当监测到自身储能电池的电压低于设定电压时，停止向居民用电电网放电。
更进一步，在停止向居民用电电网放电后，还包括：
向控制基站发送停止放电消息，由控制基站根据该停止放电消息，选取一个本分组中未放电的基站，控制该未放电的基站将其储能电池放电至相应区域的居民用电电网。
优选的，控制自身储能电池放电至相应区域的居民用电电网后，还包括：
在居民用电的波谷时间段，为自身储能电池充电。
应当注意，尽管在附图1及附图15中以特定顺序描述了本发明方法的操作，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些操作，或是必须执行全部所示的操作才能实现期望的结果。相反，流程图中描绘的步骤可以改变执行顺序。附加地或备选地，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，和/或将一个步骤分解为多个步骤执行。
本发明实施例还提供一种居民用电的应急供电装置，该装置可以设置在控制基站中，如图16所示，该装置包括：
确定单元1601，用于确定供电范围内有应急供电需求；
控制单元1602，用于控制本分组中全部或部分基站将其储能电池放电至相应区域的居民用电电网。
进一步，确定单元1601确定供电范围内有应急供电需求，具体包括如下之一或组合：
接收到供电范围内的智能电表发送的供电请求消息；
接收到供电范围内的电网配电调度器发送的供电请求消息；
接收到相邻分组的控制基站发送的供电请求消息；
监测到供电范围内的居民用电电网电压低于设定值且持续时间超过设定阈值。
更进一步，确定单元1601监测到供电范围内的居民用电电网电压低于设定值且持续时间超过设定阈值后，还包括：
向该居民用电电网对应的电网配电调度器或者智能电表发送供电确认消息，并接收确认需要进行供电的消息。
优选的，控制单元1602具体用于：
向本分组中全部或部分基站发送放电指令，由接收到放电指令的基站将自身储能电池的电压转换为设定的交流电压，并传输至相应区域的居民用电电网。
进一步，控制单元1602还用于：
将自身储能电池的电压转换为设定的交流电压，并传输至相应区域的居民用电电网。
更进一步，控制单元1602还用于：
在居民用电的波谷时间段，为自身储能电池充电。
更进一步，控制单元1602还用于：
当监测到自身储能电池的电压低于设定电压时，停止向居民用电电网放电。
进一步，控制单元1602还用于：
根据电力线载波特征信号获取用户用电信息；
根据用户用电信息确定用户用电的需求信息；
此时，控制单元1602控制本分组中全部或部分基站将其储能电池放电至相应区域的居民用电电网，具体包括：
根据用户用电的需求信息，控制本分组中相应数量的基站将其将其储能电池放电至相应区域的居民用电电网。
更进一步，控制单元1602根据电力线载波特征信号获取用户用电信息，具体包括：
从电力线载波特征信号中提取设定频率的信号；
从设定频率的信号中，得到只含有用户用电信息的IMF特征数据序列。
更进一步，控制单元1602根据用户用电信息确定用户用电的需求信息，具体包括：
根据用户用电信息通过最小二乘法确定用户用电量预测函数；
根据用户用电量预测函数确定用户用电的需求信息。
优选的，控制单元1602还用于：
每次达到设定时长后，控制本分组中正在放电的基站停止放电；
选取本分组中未放电的相应个数的基站，控制该未放电的相应个数的基站将其储能电池放电至相应区域的居民用电电网，并重新开始计时。
较佳的，控制单元1602还用于：
在确定有正在放电的基站停止放电时，选取一个本分组中未放电的基站，控制所选取的基站将其储能电池放电至相应区域的居民用电电网。
本发明实施例还提供一种居民用电的应急供电装置，该装置可以设置在放电基站中，如图17所示，该装置包括：
接收单元1701，用于接收控制基站在确定供电范围内有应急供电需求后发送的放电指令；
放电单元1702，用于控制自身储能电池放电至相应区域的居民用电电网。
优选的，放电单元1702具体用于：
将自身储能电池的电压转换为设定的交流电压，并传输至相应区域的居民用电电网。
进一步，放电单元1702具体用于：
当监测到自身储能电池的电压低于设定电压时，停止向居民用电电网放电。
更进一步，放电单元1702还用于：
停止向居民用电电网放电后，向控制基站发送停止放电消息，由控制基站根据该停止放电消息，选取一个本分组中未放电的基站，控制该未放电的基站将其储能电池放电至相应区域的居民用电电网。
优选的，放电单元1702还用于：
在居民用电的波谷时间段，为自身储能电池充电。
应当理解，图16和图17所示的装置中记载的诸单元或模块分半与参考图1和图15描述的方法中的各个步骤相对应。由此，上文针对方法描述的操作和特征同样适用于图16和图17所示的装置及其中包含的单元，在此不再赘述。图16和图17所示的装置可以预先实现在电子设备的浏览器或其他安全应用中，也可以通过下载等方式而加载到电子设备的浏览器或其安全应用中。图16和图17所示的装置中的相应单元可以与电子设备中的单元相互配合以实现本申请实施例的方案。
本发明实施例还提供一种居民用电的应急供电系统，如图18所示，该系统包括：
控制基站1801，用于确定供电范围内有应急供电需求，控制本分组中全部或部分基站将其储能电池放电至相应区域的居民用电电网；
放电基站1802，用于在控制基站的控制下，将自身储能电池放电至相应区域的居民用电电网。
进一步，控制基站1801确定供电范围内有应急供电需求，具体包括如下之一或组合：
接收到供电范围内的智能电表发送的供电请求消息；
接收到供电范围内的电网配电调度器发送的供电请求消息；
接收到相邻分组的控制基站发送的供电请求消息；
监测到供电范围内的居民用电电网电压低于设定值且持续时间超过设定阈值。
更进一步，控制基站1801还用于：
监测到供电范围内的居民用电电网电压低于设定值且持续时间超过设定阈值后，向该居民用电电网对应的电网配电调度器或者智能电表发送供电确认消息，并接收确认需要进行供电的消息。
优选的，控制基站1801控制本分组中全部或部分基站将其储能电池放电至相应区域的居民用电电网，具体包括：
向本分组中全部或部分基站发送放电指令；
放电基站1802具体用于：
接收到控制基站发送的放电指令后，将自身储能电池的电压转换为设定的交流电压，并传输至相应区域的居民用电电网。
进一步，控制基站1801还用于：
将自身储能电池的电压转换为设定的交流电压，并传输至相应区域的居民用电电网。
更进一步，控制基站1801和/或放电基站1802还用于：
在居民用电的波谷时间段，为自身储能电池充电。
优选的，控制基站1801和/或放电基站1802还用于：
当监测到自身储能电池的电压低于设定电压时，停止向居民用电电网放电。
较佳的，控制基站1801还用于：
在确定有正在放电的基站停止放电时，选取一个本分组中未放电的基站，控制所选取的基站将其储能电池放电至相应区域的居民用电电网。
进一步，控制基站1801还用于：
根据电力线载波特征信号获取用户用电信息；
根据用户用电信息确定用户用电的需求信息；
此时，控制基站1801控制本分组中全部或部分基站将其储能电池放电至相应区域的居民用电电网，具体包括：
根据用户用电的需求信息，控制本分组中相应数量的基站将其将其储能电池放电至相应区域的居民用电电网。
更进一步，控制基站1801根据电力线载波特征信号获取用户用电信息，具体包括：
从电力线载波特征信号中提取设定频率的信号；
从设定频率的信号中，得到只含有用户用电信息的IMF特征数据序列。
更进一步，控制基站1801根据用户用电信息确定用户用电的需求信息，具体包括：
根据用户用电信息通过最小二乘法确定用户用电量预测函数；
根据用户用电量预测函数确定用户用电的需求信息。
优选的，控制基站1801还用于：
每次达到设定时长后，控制本分组中正在放电的基站停止放电；
选取本分组中未放电的相应个数的基站，控制该未放电的相应个数的基站将其储能电池放电至相应区域的居民用电电网，并重新开始计时。
本发明实施例还针对实现图1或图15所示的方法，提供一种设备，如图19所示，该设备包括：处理器1901、存储器1902和储能电池1903；其中：
该设备作为控制基站时，存储器1902包含可由处理器1901执行的指令以使得处理器1901执行如图1所示的方法；
该设备作为控制基站时，存储器1902包含可由处理器1901执行的指令以使得处理器1901执行如图15所示的方法。
如图20所示，该设备中的储能电池1903在放电时可以通过电压转换器1904进行电压转换，电压转换器1904中可以包括升压电路和逆变器，其中，升压电路用于将自身储能电池的电压转换为与设定的交流电压对应的直流电压，逆变器用于将与设定的交流电压对应的直流电压转换为设定的交流电压。
特别地，根据本公开的实施例，上文参考图1或图15描述的过程可以被实现为计算机软件程序。例如，本公开的实施例包括一种计算机程序产品，其包括有形地包含在机器可读介质上的计算机程序，所述计算机程序包含用于执行图1或图15的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以通过通信部分从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质被安装。
附图中的流程图和框图，图示了按照本发明各种实施例的系统、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，所述模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
描述于本申请实施例中所涉及到的单元或模块可以通过软件的方式实现，也可以通过硬件的方式来实现。所描述的单元或模块也可以设置在处理器中，例如，可以描述为：一种处理器包括XX单元、YY单元以及ZZ单元。其中，这些单元或模块的名称在某种情况下并不构成对该单元或模块本身的限定，例如，XX单元还可以被描述为“用于XX的单元”。
作为另一方面，本申请还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质可以是上述实施例中所述装置中所包含的计算机可读存储介质；也可以是单独存在，未装配入设备中的计算机可读存储介质。计算机可读存储介质存储有一个或者一个以上程序，所述程序被一个或者一个以上的处理器用来执行描述于本申请的公式输入方法。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (10)

1.一种居民用电的应急供电方法，所述方法包括：
确定供电范围内有应急供电需求；
控制本分组中全部或部分基站将其储能电池放电至相应区域的居民用电电网。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述控制本分组中全部或部分基站将其储能电池放电至相应区域的居民用电电网前，还包括：
根据电力线载波特征信号获取用户用电信息；
根据所述用户用电信息确定用户用电的需求信息；
所述控制本分组中全部或部分基站将其储能电池放电至相应区域的居民用电电网，具体包括：
根据所述用户用电的需求信息，控制本分组中相应数量的基站将其将其储能电池放电至相应区域的居民用电电网。
3.一种居民用电的应急供电方法，所述方法包括：
接收控制基站在确定供电范围内有应急供电需求后发送的放电指令；
控制自身储能电池放电至相应区域的居民用电电网。
4.一种居民用电的应急供电装置，所述装置包括：
确定单元，用于确定供电范围内有应急供电需求；
控制单元，用于控制本分组中全部或部分基站将其储能电池放电至相应区域的居民用电电网。
5.一种居民用电的应急供电装置，所述装置包括：
接收单元，用于接收控制基站在确定供电范围内有应急供电需求后发送的放电指令；
放电单元，用于控制自身储能电池放电至相应区域的居民用电电网。
6.一种居民用电的应急供电系统，所述系统包括：
控制基站，用于确定供电范围内有应急供电需求，控制本分组中全部或部分基站将其储能电池放电至相应区域的居民用电电网；
放电基站，用于在所述控制基站的控制下，将自身储能电池放电至相应区域的居民用电电网。
7.一种设备，包括处理器、存储器和储能电池；其特征在于：
所述存储器包含可由所述处理器执行的指令以使得所述处理器执行如权利要求1或2所述的方法。
8.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序用于实现如权利要求1或2所述的方法。
9.一种设备，包括处理器、存储器和储能电池；其特征在于：
所述存储器包含可由所述处理器执行的指令以使得所述处理器执行如权利要求3所述的方法。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序用于实现如权利要求3所述的方法。
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