CN109412144A - 一种柔性负荷的能量区块化管理装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种柔性负荷的能量区块化管理装置，包括至少一个电力用户端接入控制设备和至少一个云平台设备，通过电力用户端接入控制设备采集预设范围内用户端的用电数据并发送，云平台设备接收所述用电数据进行分析，并根据分析结果生成控制指令；电力用户端接入控制设备根据控制指令控制关联电器开关动作。本发明实施提供的装置，可以进行本地实时控制或利用云平台设备进行智能分析，完成对大规模柔性负荷的能量区块划分以及精准管理，实现毫秒级、秒级、分钟级乃至长期的全时域用电管理，满足电网安全稳定运行和用户安全有序用电需要，用户可以通过终端查询相关数据，提高用户与电网的互动。

Description

一种柔性负荷的能量区块化管理装置

技术领域

本发明涉及智能电网技术领域，具体涉及一种柔性负荷的能量区块化管理装置。

背景技术

近年来，随着我国经济的快速增长，用电需求也急剧上升。为避免无计划拉闸限电，将季节性、时段性电力供需矛盾给社会造成的影响降至最低限度，政府确定了有序用电规划，加强用电管理，将有限的电力资源最有效地加以利用，使社会效益、经济效益最大化。电力需求响应是有序用电管理中重要的技术手段。

随着智能硬件的普及，针对居民生活用电负荷，利用接入电力用户的智能控制设备，可实现对用户用电设备的智能化控制，从而完成居民生活用电需求响应。现有针对居民用电用户的智能控制设备主要以单个智能插座为载体，关注用电设备状态的实时监控、数据无线传输、定时开关或远程控制、基于环境感知的自主控制等。但是对用户的用电负荷(包括电压、电流、频率、功率等)的实时采样及智能分析、柔性负荷的能量区块划分、利用云平台对柔性负荷进行能量区块化统一管理、辅助电力公司实现用户用电需求响应均未有涉及，在相关智能应用方面也无相应产品。

发明内容

因此，本发明提供一种柔性负荷的能量区块化管理装置，克服了现有技术中没有通过云平台对柔性负荷进行统一管理实现用户用电需求响应产品的缺陷。

本发明实施例提供一种柔性负荷的能量区块化管理装置，包括：至少一个电力用户端接入控制设备和至少一个云平台设备，其中，所述电力用户端接入控制设备采集预设范围内用户端的用电数据并发送；所述云平台设备接收所述用电数据进行分析，并根据分析结果生成控制指令；所述电力用户端接入控制设备根据所述控制指令控制关联电器开关动作。

优选地，所述云平台设备包括：能量区块化及分析模块，用于接收所述用电数据进行能量区块化，对各能量区块进行分析，生成所述分析结果；负荷控制配置信息确定模块，用于根据所述分析结果确定负荷控制配置信息；用电管理策略确定模块，用于根据所述分析结果生成用电规模和行为模型，根据所述用电规模和行为模型确定用电管理策略；控制指令生成模块，用于根据所述负荷控制配置信息及所述用电管理策略，生成所述控制指令。

优选地，所述云平台设备还包括：用电数据统计模块，用于将所述用电数据进行统计，生成统计结果。

优选地，所述云平台设备还包括：数据访问接口，用于提供所述统计结果、分析结果、控制指令及所述电力用户端接入控制设备对所述控制指令的反馈结果的访问接口。

优选地，所述的柔性负荷的能量区块化管理装置，还包括：管理终端，所述管理终端通过云平台设备提供的所述数据访问接口对所述统计结果、分析结果、控制指令及电力用户端接入控制设备对所述控制指令的反馈结果进行数据查询。

优选地，所述管理终端还用于接收管理人员输入的用电管理策略，并将所述用电管理策略发送至所述云平台设备。

优选地，所述云平台设备还包括：外部接入模块，用于获取访问用户的身份信息，并对所述访问用户的身份信息进行验证。

优选地，所述电力用户端接入控制设备包括：总线、处理器、内部存储模块、ADC模块、I/O模块、通信模块、滤波和放大模块、继电器模块、天线模块、外部存储模块，其中，所述总线分别与所述处理器、内部存储模块、ADC模块、I/O模块、通信模块、外部存储模块连接；所述滤波和放大模块与所述ADC模块连接；所述继电器模块与所述I/O模块连接；所述通信模块与所述天线模块连接。

本发明技术方案，具有如下优点：

本发明实施例提供的柔性负荷的能量区块化管理装置，包括至少一个电力用户端接入控制设备和至少一个云平台设备，通过电力用户端接入控制设备采集预设范围内用户端的用电数据并发送，云平台设备接收所述用电数据进行分析，并根据分析结果生成控制指令；电力用户端接入控制设备根据控制指令控制关联电器开关动作。本发明实施提供的装置，可以进行本地实时控制或利用云平台设备进行智能分析，完成对大规模柔性负荷的能量区块划分以及精准管理，实现毫秒级、秒级、分钟级乃至长期的全时域用电管理，满足电网安全稳定运行和用户安全有序用电需要，用户可以通过终端查询相关数据，提高用户与电网的互动。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明实施例提供的柔性负荷的能量区块化管理装置一个示例的组成图；

图2为本发明实施例提供的电力用户端接入控制设备一个具体示例的模块组成图；

图3为本发明实施例提供的云平台设备一个具体示例的模块组成图；

图4为本发明实施例提供的云平台设备另一个具体示例的模块组成图；

图5为本发明实施例提供的柔性负荷的能量区块化管理装置另一个示例的组成图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，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。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

本发明实施例提供一种柔性负荷的能量区块化管理装置，如图1所示，包括：至少一个电力用户端接入控制设备1和至少一个云平台设备2，电力用户端接入控制设备1采集预设范围内用户端的用电数据并发送；云平台设备2接收用电数据进行分析，并根据结果生成控制指令；电力用户端接入控制设备1根据控制指令控制关联电器开关动作。

实际应用中，上述的电力用户端接入控制设备1及云平台设备2的数量可根据实际应用需要分别设置为一个或多个，本发明并不以此为限。如图5所示，是以多个电力用户端接入控制设备1连接一个云台设备2为例。

本发明实施例中，电力用户端接入控制设备1将一定区域范围内电力用户的柔性负荷进行汇聚并发送给云平台设备2，云平台设备2将用户的柔性负荷从单用户到多用户、由小及大划分为层次化能量区块，控制实现毫秒级、秒级、分钟级乃至长期的全时域精准的柔性负荷能量区块化管理，满足电网安全稳定运行和用户安全有序用电需要，提高用户与电网的互动。

本发明实施例中，如图2所示，电力用户端接入控制设备1包括：总线11、处理器12、内部存储模块13、ADC模块14、I/O模块15、通信模块16、滤波和放大模块17、继电器模块18、天线模块19、外部存储模块10，其中，总线11分别与处理器12、内部存储模块13、ADC模块14、I/O模块15、通信模块16、外部存储模块18连接，通过总线11实现数据信息在处理器12、内部存储模块13以及其他各模块之间的数据传输。

滤波和放大模块17与ADC模块14连接，实现对采集的电压信号、电流信号进行滤波、放大后采样，经过模数转换后传送至总线11。

继电器模块18与I/O模块15连接，实现从总线到I/O模块15再到继电器模块18的单向数据传输，将关联电器开关的控制指令通过I/O模块15传送给继电器模块18，实现开关动作操作。

通信模块16与天线模块19连接，实现总线11到通信模块16到天线模块19的双向数据传输，并通过外置天线接入附近无线网络，实现将电力用户端接入控制设备1采集的用电数据发送到云平台设备2，以及接收云平台设备2的控制指令。

本发明实施例中，电力用户端接入控制设备1采用110伏到380伏的50Hz或60Hz交流电源作为输入电压，支持1kHz到10MHz的采样频率、无线通信传输，可适应-20℃到40℃的工作温度，内部具有闪存存储，亦可挂载外部存储器，同时具有功能复位键和工作指示灯。

本发明实施例中，电力用户端接入控制设备1可在本地开展快速测频，频率测量算法可以是过零点法、快速傅利叶变换法、锁相环法、或扩展卡尔曼滤波法等。根据电流、电压、频率、谐波等采样点进行电流有效值、电压有效值、有功和电能质量实时计算，满足IEC62053-22:2003等标准；可根据本地用电状态进行关联电器开关快速操作，响应时间为毫秒级、秒级；可通过无线通信传输与云平台设备2安全连接，按需发送自身的基本信息至云平台设备2，并从云平台设备2获取配置信息；可定期或实时向云平台设备2发送量测数据、关联电器开关动作结果；可实时接受云平台设备2的控制策略配置信息或开关控制信号，根据云平台设备2控制策略配置信息，调整设备本地控制策略，或根据云平台设备2控制指令执行关联电器开关操作，响应时间为秒级、分钟级；当出现通信故障时，启用重连机制，工作指示灯闪烁进行提醒；当数据传输失败时，数据包可缓存至本地寄存器，并启用重传机制。

本发明实施例中，云平台设备2可通过自建私有云平台，也可以借助公有云平台实现。通过在云平台设备2上运行相应的软件模块，来实现相应的功能，如图3所示，云平台设备2包括如下几个功能模块：

能量区块化及分析模块21，用于接收所述用电数据进行能量区块化，对各能量区块进行分析，生成所述分析结果。本发明实施例中，能量区块化及分析模块21可以实时接收并处理电力用户端接入控制设备1发送的用户端的用电数据。

负荷控制配置信息确定模块22，用于根据分析结果确定负荷控制配置信息。在本发明实施中，负荷控制配置信息确定模块22可以向单或多个电力用户端接入控制设备1发送配置信息。

用电管理策略确定模块23，用于根据分析结果生成用电规模和行为模型，根据用电规模和行为模型确定用电管理策略。本发明实施例中，用电管理策略确定模块23根据电力用户端接入控制设备1采集的用电数据分析，生成用电规模和行为模型，根据用电规模和行为模型预测面向多种用电需求的用电管理策略，同时记录并汇总电力用户端接入控制设备1反馈的关联电器开关动作情况日志信息，根据电网运行的要求及在线负荷动态制定调节策略，并发送给电力用户端接入控制设备1。

控制指令生成模块24，用于根据负荷控制配置信息及用电管理策略，生成控制指令。本发明实施例中，控制指令生成模块24向单或多个电力用户端接入控制设备1发送根据负荷控制配置信息及述用电管理策略生成的开关操作指令、负荷控制指令。

在一较佳实施例中，如图4所示，云平台设备2还包括：

用电数据统计模块25，用于将用电数据进行统计，生成统计结果。

数据访问接口26，用于提供统计结果、分析结果、控制指令及电力用户端接入控制设备对控制指令的反馈结果的访问接口。

外部接入模块27，用于获取访问用户的身份信息，并对访问用户的身份信息进行验证。通过对登录和数据访问的用户的身份信息进行验证，实现安全隐私保护。

在一较佳实施中，上述的能量区块化管理装置还包括：管理终端，所述管理终端通过云平台设备2提供的数据访问接口26对所述统计结果、分析结果、控制指令及电力用户端接入控制设备1对控制指令的反馈结果进行数据查询。如图4所示，管理终端可以为PC终端、移动终端或其他网络通讯设备，通过管理终端进行数据查询的查询条件包括：时间、地区及负荷类型中的至少一种。

在一较佳实施中，管理终端还用于接收管理人员输入的用电管理策略，并将用电管理策略发送至平台设备2。本发明实施例中，通过管理终端管理人员可以介入制定管理用电管理策略发送至平台设备2，进而生成控制指令实现对电力用户端接入控制设备1的控制。

本发明实施例提供的柔性负荷的能量区块化管理装置，包括至少一个电力用户端接入控制设备和至少一个云平台设备，通过电力用户端接入控制设备采集预设范围内用户端的用电数据并发送，云平台设备接收所述用电数据进行分析，并根据分析结果生成控制指令；电力用户端接入控制设备根据控制指令控制关联电器开关动作。本发明实施提供的装置可以进行本地实时控制或利用云平台设备进行智能分析，完成对大规模柔性负荷的能量区块划分以及精准管理，实现毫秒级、秒级、分钟级乃至长期的全时域用电管理，满足电网安全稳定运行和用户安全有序用电需要，用户可以通过终端查询相关数据，提高用户与电网的互动。

本发明实施例提供的柔性负荷的能量区块化管理装置，可广泛应用于电力系统的安全稳定控制，应对电力系统的扰动，尤其是大扰动，增强电力系统安全稳定控制的三道防线，可以作为第二道防线的一部分，选择性地切除相对不太重要的负荷，减少切负荷造成的影响；或作为第三道防线的一部分，检测频率和电压，与电力系统原有的频率及电压紧急控制装置相配合，增加系统应对多重严重故障的能力。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (8)

1.一种柔性负荷的能量区块化管理装置，其特征在于，包括：至少一个电力用户端接入控制设备和至少一个云平台设备，其中，

所述电力用户端接入控制设备采集预设范围内用户端的用电数据并发送；

所述云平台设备接收所述用电数据进行分析，并根据分析结果生成控制指令；

所述电力用户端接入控制设备根据所述控制指令控制关联电器开关动作。

2.根据权利要求1所述的柔性负荷的能量区块化管理装置，其特征在于，所述云平台设备包括：

能量区块化及分析模块，用于接收所述用电数据进行能量区块化，对各能量区块进行分析，生成所述分析结果；

负荷控制配置信息确定模块，用于根据所述分析结果确定负荷控制配置信息；

用电管理策略确定模块，用于根据所述分析结果生成用电规模和行为模型，根据所述用电规模和行为模型确定用电管理策略；

控制指令生成模块，用于根据所述负荷控制配置信息及所述用电管理策略，生成所述控制指令。

3.根据权利要求2所述的柔性负荷的能量区块化管理装置，其特征在于，所述云平台设备还包括：

用电数据统计模块，用于将所述用电数据进行统计，生成统计结果。

4.根据权利要求3所述的柔性负荷的能量区块化管理装置，其特征在于，所述云平台设备还包括：数据访问接口，用于提供所述统计结果、分析结果、控制指令及所述电力用户端接入控制设备对所述控制指令的反馈结果的访问接口。

5.根据权利要求4所述的柔性负荷的能量区块化管理装置，其特征在于，还包括：管理终端，所述管理终端通过云平台设备提供的所述数据访问接口对所述统计结果、分析结果、控制指令及电力用户端接入控制设备对所述控制指令的反馈结果进行数据查询。

6.根据权利要求5所述的柔性负荷的能量区块化管理装置，其特征在于，所述管理终端还用于接收管理人员输入的用电管理策略，并将所述用电管理策略发送至所述云平台设备。

7.根据权利要求6所述的柔性负荷的能量区块化管理装置，其特征在于，所述云平台设备还包括：外部接入模块，用于获取访问用户的身份信息，并对所述访问用户的身份信息进行验证。

8.根据权利要求1-7任一项所述的柔性负荷的能量区块化管理装置，其特征在于，所述电力用户端接入控制设备包括：总线、处理器、内部存储模块、ADC模块、I/O模块、通信模块、滤波和放大模块、继电器模块、天线模块、外部存储模块，其中，

所述总线分别与所述处理器、内部存储模块、ADC模块、I/O模块、通信模块、外部存储模块连接；

所述滤波和放大模块与所述ADC模块连接；

所述继电器模块与所述I/O模块连接；

所述通信模块与所述天线模块连接。