CN109995042A - 智能家用电力负荷配置系统及其配置方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种智能家用电力负荷配置系统及其配置方法，本智能家用电力负荷配置系统，包括：若干个配电开关终端，以及与各配电开关终端相连的控制网关；其中所述控制网关适于预设总负荷，并根据配电开关终端所接负载属性对配电开关终端进行预设操作配置；一配电开关终端所接负载预启动，并与其余配电开关终端已启动负载得到实际总负荷；若实际总负荷超过预设总负荷，所述控制网关则根据负载属性对相应配电开关终端执行预设操作；本发明的智能家用电力负荷配置系统及其配置方法在无需对进户用电线路扩容的情况下，户内总用电负荷可以大于进户额定最大负荷，由此可节省线路改造成本，减轻对国家电网的压力，为社会经济带来显著的经济效益。

Description

智能家用电力负荷配置系统及其配置方法
技术领域
本发明涉及一种家用电力负荷配置方法，具体涉及利用通讯网络对家庭用电负荷进行智能配置。
背景技术
随着居民生活水平的提高，家庭大功率用电设备越来越多，但是电表的扩容往往滞后，尤其在冬夏两季中采暖制冷设备投入运行增多时导致家庭用电负荷剧增，由此带来严重问题：轻者造成平凡跳闸，降低生活品质；重者引起线路发热，带来严重安全隐患。
发明内容
本发明的目的是提供一种智能家用电力负荷配置系统及其配置方法。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种智能家用电力负荷配置系统，包括：
若干个配电开关终端，以及与各配电开关终端相连的控制网关；其中
所述控制网关适于预设总负荷，并根据配电开关终端所接负载属性对配电开关终端进行预设操作配置；
一配电开关终端所接负载预启动，并与其余配电开关终端已启动负载得到实际总负荷；
若实际总负荷超过预设总负荷，所述控制网关则根据负载属性对相应配电开关终端执行预设操作。
进一步，所述负载属性包括：电器类型、额定功率、配电优先级；
所述控制网关适于根据实际总负荷与预设总负荷的负荷差以及各负载的类型、功率、优先级配置预设操作。
进一步，所述配电开关终端包括：控制器，串接于火线的常闭可控开关，以及通讯模块、声光报警器和负载电流检测模块；其中
所述负载电流检测模块与控制模块电性连接以获得电器负荷，并通过通讯模块发送至控制网关；以及
所述控制器还与声光报警器电性连接以在当前配电开关终端所接负载无法启动时，发出报警信号。
进一步，所述预设操作包括：若负荷差不大于各配电开关终端已启动电器中的配电优先级较预启动电器低的电器负荷，则将该配电优先级较低的电器断开，或配电开关终端已启动电器的配电优先级不低于预启动电器，则控制器断开常闭可控开关不启动该电器负荷，并通过声光报警器发出警报，并且向手持终端推送操作信息。
进一步，所述控制器适于记录手持终端操作策略，在同一操作策略重复多次后，所述控制器自动执行该操作策略。
进一步，所述控制器还设置有强制按钮；
所述控制器通过声光报警器发出警报，在触发强制按钮后，使当前配电开关终端所接电器强制通电工作，所述控制器将该电器负荷发送至控制网关；
所述控制网关从配电优先级从低到高依次切断其他配电开关终端所接电器，以使各配电开关终端的实际总负荷不超过预设总负荷。
进一步，所述控制网关还适于记录各配电开关终端所连电器的工作频次、工作时长以及被切断次数和强制通电次数，并根据用电时间对各电器的优先级进行调整。
又一方面，本发明还提供了一种智能家用电力负荷优化配置方法，包括：
若干个配电开关终端，以及与各配电开关终端相连的控制网关；
所述控制网关适于预设总负荷，并根据配电开关终端所接负载属性对配电开关终端进行预设操作配置；
一配电开关终端所接负载预启动，并与其余配电开关终端已启动负载得到实际总负荷；
若实际总负荷超过预设总负荷，所述控制网关则根据负载属性对相应配电开关终端执行预设操作。
进一步，所述负载属性包括：电器类型、额定功率、配电优先级；
所述控制网关适于根据实际总负荷与预设总负荷的负荷差以及各负载的类型、功率、优先级配置预设操作。
进一步，所述预设操作包括：若负荷差不大于各配电开关终端已启动电器中的配电优先级较预启动电器低的电器负荷，则将该配电优先级较低的电器断开，或配电开关终端已启动电器的配电优先级不低于预启动电器，则控制器断开常闭可控开关不启动该电器负荷，并通过声光报警器发出警报，并且向手持终端推送操作信息。
本发明的有益效果是，本发明的智能家用电力负荷配置系统及其配置方法在无需对进户用电线路扩容的情况下，户内总用电负荷可以大于进户额定最大负荷，由此可节省线路改造成本，减轻对国家电网的压力，为社会经济带来显著的经济效益。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的分布式控制结构示意图；
图2是本发明的配电开关终端示意图。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
实施例1
如图1所示，本实施例提供了一种智能家用电力负荷配置系统，包括：n个配电开关终端，以及与各配电开关终端相连的控制网关；其中所述控制网关适于预设总负荷，并根据配电开关终端所接负载属性对配电开关终端进行预设操作配置； 一配电开关终端所接负载预启动，并与其余配电开关终端已启动负载得到实际总负荷；若实际总负荷超过预设总负荷，所述控制网关则根据负载属性对相应配电开关终端执行预设操作。
在本实施例中，预启动的含义是指电器或负荷在确定是否正常通电工作之前，先预先通电以评估该电器或负荷的负荷；负荷具体数值对应电器的额定功率。
预设总负荷对应用户的额定最大负荷。
在本实施例中，控制网关可以与手持终端相连，以获得各配电开关终端的工作信息，以及对各配电开关终端进行相应控制。所述手持终端可以但不限于采用手机、IPAD等智能工具。所述配电开关终端也可以包括两孔、三孔或者五孔的插孔，以连接相应电器。
所述控制网关可以通过无线或者无线方式与服务器相连，并通过服务器与手持终端相连。
具体的，控制网关借助内部通讯网络，可以实时采集n个配电开关终端当前运行状态，并记录n路用户负荷的历史工作数据，分析这些工作数据生成n路用户负荷优先级分配表，该优先级分配表可以根据用户日常的用电习惯改变而动态调整；配电开关终端与控制网关的内部通讯网络可以利用家庭宽带局域网，也可以采用电力线载波构建通讯网络，也可以使用移动无线网络；图1所示的n个配电开关终端采集用户负荷工作状态并发送给控制网关，也接收控制网关的切断用户负荷命令，并可以发出声光报警信号提醒用户，进行强制干预；图1所示的手持终端可以通过无线网络与控制网关连接，可对n个配电开关终端设置一些参数，包括但不限于以下参数：配电优先级（可以采用用户负荷优先级分配表的方式）、电器类型、额定功率，也可以包括定时开关时间，也可统计和显示家庭电力消费情况；以及所述控制网关适于根据实际总负荷与预设总负荷的负荷差以及各负载的类型、功率、优先级配置预设操作。
如图2所示，所述配电开关终端包括：控制器，串接于火线的常闭可控开关，以及通讯模块、声光报警器和负载电流检测模块，并且所述控制器还设置有强制按钮；其中所述负载电流检测模块与控制模块电性连接以获得电器负荷，并通过通讯模块发送至控制网关；以及所述控制器还与声光报警器电性连接以在当前配电开关终端所接负载无法启动时，发出报警信号。所述控制器可以但不限于采用STM32系列单片机，所述通讯模块可以根据具体网络通讯需要，采用WiFi模块。控制网关也带有相应WiFi模块，与配电开关终端进行互联。
常闭可控开关与控制器连接，接收触发命令实现接通或关闭该路用户负荷；通讯模块负责与外界通讯，传递有关命令及用户负荷相关工作数据；负载电流检测电路与控制器相连，负责采集该路用户负荷工作数据送往控制器处理；控制器实时采集该路负载电流与家庭其它用电负荷情况并作出综合判断，如超过规定限值则切断该路用户负荷并发出声光报警信号；在报警的一定时间范围内，如用户按下强制按钮，则强制接通该用户负荷，同时根据智能配电策略切断其它低优先级的用户负荷，以使各配电开关终端的实际总负荷不超过预设总负荷；平时，强制按钮也对用户负荷进行通断控制。
本控制器可以记录强制按钮的触发条件，在同一操作策略重复多次后，所述控制器可以自动执行该操作策略。
在本实施例中，所述预设操作包括：若负荷差不大于各配电开关终端已启动电器中的配电优先级较预启动电器低的电器负荷，则将该配电优先级较低的电器断开，或配电开关终端已启动电器的配电优先级不低于预启动电器，则控制器断开常闭可控开关不启动该电器负荷，并通过声光报警器发出警报，并且向手持终端推送操作信息。
所述操作信息包括由用户选择断开或者接入预启动电器，并且所述控制器适于记录手持终端操作策略，在同一操作策略重复多次后，所述控制器自动执行该操作策略。
所述控制网关还适于记录各配电开关终端所连电器的工作频次、工作时长以及被切断次数和强制通电次数，并根据用电时间对各电器的优先级进行调整。
具体的，在本实施例中，智能家用电力负荷配置系统的具体配置流程具体可以包括：用户负荷状态采集、用户负荷优先级分配和智能配电策略三个模块。用户负荷状态采集模块负责收集n路用户负荷的工作频次、工作时长、被其它用户负荷切断次数、用户强制接通次数等状态数据；用户负荷优先级分配模块对采集的数据进行统计和分析，自主学习用户日常的用电习惯，为n路用户负荷设置一张优先级分配表，例如；工作频次高的用户负荷设置较高优先级、被其它用户负荷切断次数高的用户负荷设置较低优先级，该优先级分配表根据用户日常的用电习惯改变而动态调整；智能配电策略模块实时统计当前用户总负荷，如超过进户供电最大负荷功率，则根据用户负荷优先级分配表，暂时切断优先级低的用户负荷，待用户总负荷减少时再恢复供电。需要特别说明的是：该智能负荷配置可以在控制网关中实现，也可放置在控制器中实现。
实施例2
如图1和图2所示，在实施例1基础上，本实施例2提供了一种智能家用电力负荷优化配置方法，包括：
若干个配电开关终端，以及与各配电开关终端相连的控制网关；
所述控制网关适于预设总负荷，并根据配电开关终端所接负载属性对配电开关终端进行预设操作配置；一配电开关终端所接负载预启动，并与其余配电开关终端已启动负载得到实际总负荷；若实际总负荷超过预设总负荷，所述控制网关则根据负载属性对相应配电开关终端执行预设操作。
所述负载属性包括：电器类型、额定功率、配电优先级；所述控制网关适于根据实际总负荷与预设总负荷的负荷差以及各负载的类型、功率、优先级配置预设操作。
所述预设操作包括：若负荷差不大于各配电开关终端已启动电器中的配电优先级较预启动电器低的电器负荷，则将该配电优先级较低的电器断开，或配电开关终端已启动电器的配电优先级不低于预启动电器，则控制器断开常闭可控开关不启动该电器负荷，并通过声光报警器发出警报，并且向手持终端推送操作信息。
以下通过两个应用场景对实施例1和实施例2进行展开说明：
假定某用户进户供电最大负荷功率总量为5000W，家庭购置5个电气设备，每个设备的功率分别为:冰箱500W、小厨宝1000W、电热水器2000W，客厅空调2000W、卧室空调1500W，总计用电负荷达7000W，显然存在过载跳闸情况；如使用5个配电开关终端，则系统自动分配5个优先级，1级最低，5级最高；假设用户通过智能手机为每个设备设置如下初始配电优先级从低到高依次是：冰箱1级，小厨宝2级，电热水器3级，客厅空调4级、卧室空调5级。
应用情景一：若当前冰箱、小厨宝、客厅空调处于运行状态，则总负荷为3500W；某时刻电热水器要投入工作，配电策略是暂时切断配电优先级最低的冰箱，释放供电能力，保证总负荷小于5000W；此后一旦有其它设备停止工作，再恢复冰箱的供电。
应用情景二：若当前小厨宝、卧室空调、客厅空调处于运行状态，则总负荷为4500W；某时刻电热水器要投入工作，此时即使切断优先级比热水器低的小厨宝也会导致过载；这时的配电策略是：不切断小厨宝，先切断电热水器，推送消息到智能手机，同时在连接电热水器的配电开关终端上发出声光报警信号提醒用户；在一定的报警时间内用户未进行干预则停止报警，一旦有其它设备停止工作，再尝试恢复对电热水器的供电；如用户在智能手机上进行相关操作，或按下配电开关终端上的强制按钮，则停止报警，并提高电热水器的配电优先级，同时降低相邻高配电优先级的客厅空调的配电优先级，切断客厅空调的供电，再次尝试为电热水器配电，直到成功为止。需要说明的是：1、本发明的配电策略在保证新投入运行的设备供电时要尽量减少切断其它正在工作的设备数量，减轻对其它设备工作的影响；2、本发明为各个终端设定的配电优先级会根据用户使用设备的习惯而动态调整的，例如系统检测到某个时段很少运行的设备（如春秋两季节空调运行次数会降低、晚间客厅空调运行时间会减少）可以降低它的优先级。
本发明的智能负荷配置技术方案，无需对进户用电线路扩容的情况下，户内总用电负荷可以大于进户额定最大负荷，由此可节省线路改造成本，减轻对国家电网的压力，为社会经济带来显著的经济效益。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (10)

1.一种智能家用电力负荷配置系统，其特征在于，包括：
若干个配电开关终端，以及与各配电开关终端相连的控制网关；其中
所述控制网关适于预设总负荷，并根据配电开关终端所接负载属性对配电开关终端进行预设操作配置；
一配电开关终端所接负载预启动，并与其余配电开关终端已启动负载得到实际总负荷；
若实际总负荷超过预设总负荷，所述控制网关则根据负载属性对相应配电开关终端执行预设操作。
2.根据权利要求1所述的智能家用电力负荷配置系统，其特征在于，
所述负载属性包括：电器类型、额定功率、配电优先级；
所述控制网关适于根据实际总负荷与预设总负荷的负荷差以及各负载的类型、功率、优先级配置预设操作。
3.根据权利要求2所述的智能家用电力负荷配置系统，其特征在于，
所述配电开关终端包括：控制器，串接于火线的常闭可控开关，以及通讯模块、声光报警器和负载电流检测模块；其中
所述负载电流检测模块与控制模块电性连接以获得电器负荷，并通过通讯模块发送至控制网关；以及
所述控制器还与声光报警器电性连接以在当前配电开关终端所接负载无法启动时，发出报警信号。
4.根据权利要求3所述的智能家用电力负荷配置系统，其特征在于，
所述预设操作包括：若负荷差不大于各配电开关终端已启动电器中的配电优先级较预启动电器低的电器负荷，则将该配电优先级较低的电器断开，或配电开关终端已启动电器的配电优先级不低于预启动电器，则控制器断开常闭可控开关不启动该电器负荷，并通过声光报警器发出警报，并且向手持终端推送操作信息。
5.根据权利要求4所述的智能家用电力负荷配置系统，其特征在于，
所述控制器适于记录手持终端操作策略，在同一操作策略重复多次后，所述控制器自动执行该操作策略。
6.根据权利要求5所述的智能家用电力负荷配置系统，其特征在于，
所述控制器还设置有强制按钮；
所述控制器通过声光报警器发出警报，在触发强制按钮后，使当前配电开关终端所接电器强制通电工作，所述控制器将该电器负荷发送至控制网关；
所述控制网关从配电优先级从低到高依次切断其他配电开关终端所接电器，以使各配电开关终端的实际总负荷不超过预设总负荷。
7.根据权利要求6所述的智能家用电力负荷配置系统，其特征在于，
所述控制网关还适于记录各配电开关终端所连电器的工作频次、工作时长以及被切断次数和强制通电次数，并根据用电时间对各电器的优先级进行调整。
8.一种智能家用电力负荷优化配置方法，其特征在于，包括：
若干个配电开关终端，以及与各配电开关终端相连的控制网关；
所述控制网关适于预设总负荷，并根据配电开关终端所接负载属性对配电开关终端进行预设操作配置；
一配电开关终端所接负载预启动，并与其余配电开关终端已启动负载得到实际总负荷；
若实际总负荷超过预设总负荷，所述控制网关则根据负载属性对相应配电开关终端执行预设操作。
9.根据权利要求8所述的智能家用电力负荷优化配置方法，其特征在于，
所述负载属性包括：电器类型、额定功率、配电优先级；
所述控制网关适于根据实际总负荷与预设总负荷的负荷差以及各负载的类型、功率、优先级配置预设操作。
10.根据权利要求9所述的智能家用电力负荷优化配置方法，其特征在于，
所述预设操作包括：若负荷差不大于各配电开关终端已启动电器中的配电优先级较预启动电器低的电器负荷，则将该配电优先级较低的电器断开，或配电开关终端已启动电器的配电优先级不低于预启动电器，则控制器断开常闭可控开关不启动该电器负荷，并通过声光报警器发出警报，并且向手持终端推送操作信息。
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