CN111181173A - 负载控制系统及负载控制方法 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种负载控制系统及一种负载控制方法，该负载控制系统包含负载监控装置、自动读取装置及控制装置。负载监控装置用以监控负载根据电网发电量及电网频率产生的负载功率，电网频率根据电网发电量及负载功率的变动而改变为电网变动频率。自动读取装置用以读取电网变动频率。控制装置用以根据容许频率范围及电网变动频率的差异值增加或减少负载功率以减少差异值。

Description

负载控制系统及负载控制方法
技术领域
本公开涉及一种负载控制系统及负载控制方法，特别涉及一种能够根据电网发电量及电网频率的变化控制负载功率大小的负载控制系统及负载控制方法。
背景技术
电网频率为电力系统运转可靠性的一项参考指标，供需平衡是仰赖电力公司的发电机组与负载用电的预测。电网电力需求是逐年增加，备转容量除了需稳定负载需求的波动，还要承受再生能源间歇性供电的冲击，提高了电网频率稳定控制的挑战。
当供电端提供的电力无法及时负荷用电端消耗的电力时，例如夏季用电高峰或发电端发生故障，电网频率就会出现较大的变化，而电网频率的变化将会影响到电力设备的运行情况，甚至使电力设备损坏，因此解决电网频率的变化造成的问题对于电力系统是非常重要的。
发明内容
本公开的一实施例中，一种负载控制系统包含负载监控装置、自动读取装置及控制装置。负载监控装置用以监控负载根据电网发电量及电网频率产生的负载功率，电网频率根据电网发电量及负载功率的变动而改变为电网变动频率。自动读取装置用以读取电网变动频率。控制装置用以根据容许频率范围及电网变动频率的差异值增加或减少负载功率以减少差异值。
本公开的另一实施例中，一种负载控制方法包含下列操作：监控负载根据电网发电量及电网频率产生的负载功率；根据电网发电量及负载功率的变动改变电网频率为电网变动频率；读取该电网变动频率；根据该电网频率及电网变动频率的差异值增加或减少负载功率以减少差异值。
综上所述，负载控制系统根据容许频率范围及电网变动频率的差异值增加或减少负载功率以减少差异值，使系统的工作频率能够稳定在容许频率范围内。
附图说明
图1示出根据本公开的一实施例的负载控制系统功能方框图。
图2示出根据本公开的一实施例的负载监控装置功能方框图。
图3示出根据本公开的一实施例的负载控制方法流程图。
图4示出根据本公开的一实施例的负载控制方法部分流程图。
附图标记说明：
100：负载控制系统
110：负载监控装置
111：感测单元
112：通信单元
120：自动读取装置
130：控制装置
200：控制方法
S210、S220、S230、S240、S241、S242、S243、S244、S245、S246：步骤
具体实施方式
在本文中所使用的用词“包含”、“具有”等等，均为开放性的用语，即意指“包含但不限于”。此外，本文中所使用的“及/或”，包含相关列举项目中一或多个项目的任意一个以及其所有组合。
于本文中，当一元件被称为“连结”或“耦接”时，可指“电性连接”或“电性耦接”。“连结”或“耦接”亦可用以表示二或多个元件间相互搭配操作或互动。此外，虽然本文中使用“第一”、“第二”、……等用语描述不同元件，该用语仅是用以区别以相同技术用语描述的元件或操作。除非上下文清楚指明，否则该用语并非特别指称或暗示次序或顺位，亦非用以限定本公开。
请参考图1，图1示出根据本公开的一实施例的负载控制系统功能方框图。负载控制系统100包含负载监控装置110、自动读取装置120及控制装置130。负载控制系统100中的负载监控装置110用以监控负载根据电网频率及电网频率产生的负载功率。于一实施例中，负载可以是控速马达、压缩机、储冷装置的空调、储热装置的锅炉、调光型照明装置或其他可以调整工作电流的装置。负载监控装置110可以安装于上述负载中的监控装置或设备。应注意到，为了方便说明，图1中只示出一组负载监控装置110，但本公开的负载监控装置110不以一组为限，负载监控装置110的数量可以根据实际情况调整，例如负载监控装置110可以是家庭中使用的多个家用空调中的多个监控装置。
电网频率根据电力公司140提供的电网发电量以及负载监控装置110中的负载产生的负载功率的变动改变为电网变动频率。于一实施例中，电网频率可以设定为60赫兹(Hz)，也就是电力公司140提供的电网发电量的工作频率，当负载接收电力并开始运行时，会根据不同的工作频率而影响负载的运行情况，例如工作频率影响负载的转速而影响负载产生的负载功率。当发电端(电力公司140)所产生的电网发电量与用电端(负载)所消耗的负载功率不相符时，电力系统中的电网频率就会产生变化为电网变动频率。
负载控制系统100中的自动读取装置120用以读取电网变动频率。通过自动读取装置120，负载控制系统100能够得知当前电网变动频率的变动情况。于一实施例中，自动读取装置120为有通信功能的读表装置，可记录系统中的基本数据，例如实虚功率、功率因数或电网频率等等，可对电力公司140双向的接收与发送数据。
负载控制系统100中的控制装置130用以根据容许频率范围及电网变动频率的差异值增加或减少负载监控装置110中的负载产生的负载功率以减少差异值。当电力系统140因为负载产生的负载功率而改变电网频率为电网变动频率时，控制装置130通过自动读取装置120得知电网变动频率的变动情况，并计算电网变动频率与容许频率范围的差异值以决定要控制增加或减少负载功率。
于一实施例中，控制装置130包含通信单元，用以发送加载信号或减载信号到负载监控装置110，通信单元可以是利用无线或有线的通信方式，例如蓝牙、红外线或无线网络等进行通信。
于一实施例中，控制装置130还包含嵌入式系统、显示器及存储器。嵌入式系统可以是微处理器或其他具有处理功能的元件，嵌入式系统写入负载控制系统100的控制逻辑，并有负载监控装置110与自动读取装置120的通信协定。
显示器将负载监控装置110与自动读取装置120的信息整合提供给使用者，例如上述系统中的基本数据、实虚功率、功率因数或电网频率等等，并告知使用者系统目前的操作模式，例如系统是否运行在加载模式或节能模式。存储器用以存储负载控制系统100的各项信息。
请参考图2，图2示出根据本公开的一实施例的负载监控装置功能方框图。负载监控装置110包含感测单元111及通信单元112。感测单元111感测负载的温度、湿度或照度，通信单元112用以接收控制装置130的加载信号或减载信号，当接收到加载信号时，负载监控装置110会增加负载的负载功率，当接收到减载信号时，负载监控装置110会减少负载的负载功率。
请参考图3，图3示出根据本公开的一实施例的负载控制方法流程图。负载控制方法200包含步骤S210、步骤S220、步骤S230及步骤S240，为使图3所示的负载控制方法200易于理解，请同时参考图1及图2。
步骤S210中，负载监控装置110监控负载根据电网发电量及电网频率产生的负载功率。步骤S220，根据电网发电量及负载功率的变动，而改变电网频率为电网变动频率。当负载数量变多或操作于高负载模式时，例如夏季的中午，使用空调的人数突然增加，或是空调的温度调降使得负载功率在短时间内大幅增加时，电力公司140产生的电力可能会无法完全负荷负载的使用量，造成电网频率下降为电网变动频率，例如从60赫兹下降为59.8赫兹。
在步骤S230，通过自动读取装置120读取电网变动频率，自动读取装置120读取到的数据可以双向传送到或接收到电力公司140及控制装置130。
步骤S240，控制装置130通过自动读取装置120可以得知当前的电网变动频率，并比较电网变动频率与容许频率范围的差异值增加或减少负载监控装置110的负载功率以减少电网变动频率与容许频率范围的差异值。于一实施例中，容许频率范围可以设定为59.5赫兹～60.5赫兹，或其他设定数值。
请同时参考图3及图4，图4示出根据本公开的一实施例的负载控制方法部分流程图。在步骤S240中，包含步骤S241、步骤S242、步骤S243、步骤S244、步骤S245及步骤S246。
在步骤S241中，控制装置130会判断电网变动频率是否小于容许频率范围的最小值，于此实施例中，容许频率范围的最小值为59.5赫兹，如果是则执行步骤S242，如果否，则执行步骤S244。步骤S242中，控制装置130会判断负载产生的负载功率是否大于抑制功率标准，控制装置130会执行负载功率计算累加功能，正常频率工作期间第一时间t1及第二时间t2之间，若第二时间t2过后电网变动频率大于容许频率范围的最大值，则根据第一时间t1及第二时间t2内的功率计算抑制功率标准并调整负载功率。控制装置130会计算第一时间t1及第二时间t2之间负载产生的平均功率是否大于抑制功率标准。于此实施例中，抑制功率标准可以设定为第一时间t1及第二时间t2之间的平均功率减去电网变动频率与容许频率范围的差异值Δf乘上一基准值(Pt2-t1-Δf*基准值)，基准值可以根据实际情况设定，当使用人数较多时，基准值可以设定较高，当使用人数较低时，基准值可以设定较低。存储器用以存储基准值，基准值由电力公司提供或系统预设。
当负载功率大于抑制功率标准时，执行步骤S243，控制装置130发送减载信号到负载监控装置110以降低负载产生的负载功率，此时使用者可以通过显示器得知系统目前运行于减载模式或节能模式。当负载功率没有大于抑制功率标准时，则步骤回到S210。
当电网变动频率没有小于容许频率范围的最小值时，则执行步骤S244，控制装置130会判断电网变动频率是否大于容许频率范围的最大值，于此实施例中，容许频率范围的最大值为60.5赫兹。如果否，回到步骤S210，如果电网变动频率大于容许频率范围的最大值，则执行步骤S245。
步骤S245中，同样地，控制装置130会执行负载功率计算累加功能，正常频率工作期间第一时间t1及第二时间t2之间，若第二时间t2过后电网变动频率小于容许频率范围的最小值，则根据第一时间t1及第二时间t2内的功率计算提升功率标准并调整负载功率。控制装置130会判断负载产生的负载功率是否小于提升功率标准，控制装置130会计算第一时间t1及第二时间t2之间负载产生的平均功率是否小于提升功率标准，于此实施例中，提升功率标准可以设定为第一时间t1及第二时间t2之间的平均功率加上电网变动频率与容许频率范围的差异值Δf乘上基准值(Pt2-t1+Δf*基准值)。
当负载功率小于提升功率标准时，执行步骤S246，控制装置130发送加载信号到负载监控装置110以增加负载产生的负载功率，此时使用者可以通过显示器得知系统目前运行于加载模式。当负载功率没有小于提升功率标准时，则步骤回到S210。
于一实施例中，负载监控装置110可以是家用空调的监控装置，负载可以是家用空调。使用者可以自行设定容许的空调温度，当用电上升导致减载发生时，家用空调可以维持在使用者设定的温度范围内。例如用户设定温度范围为26°～28°，使用者平时使用为24°，当减载发生时负载控制系统100会进一步检测目前温度是否在用户设定温度范围内，如果低于用户设定温度范围则启动减载，将空调的温度提升到用户设定温度范围内。
于一实施例中，控制装置130调整功率后可进一步计算功率调整的实现率(达成率)，例如由电力公司140设定电力节省的实现率，当使用者经由上述设定以节省电力而实现电力公司140设定的实现率时，可以有额外电费优惠或其他优惠活动，电力公司140设定的实现率可以由存储装置所存储。
此外，于夏季用电高峰时，负载控制系统100可以预先将负载监控装置110减载，于上述实施例中，使家用空调的温度控制在用户设定温度范围的26°～28°，当发生大量用电时就能够将因为减载而节省的电力用于配置在其他需要大量用电的地方，预防因为发生大量用电而使得发电端无法及时负荷用电端的消耗电力，进一步地将电网频率控制在安全范围内。例如，假设家庭用户数有870万户，每户都有200公升冰箱耗电200W，5坪用冷气耗电2300W，需要负载调节时减载或加载10％的功率，则可对等电网上有功率2.175MW的快速充放电的电池。
综上所述，通过负载控制系统的自动读表装置读取当前的电网频率，控制装置判断当前的电网频率是否大于或小于容许频率范围，超过容许频率范围时则根据负载的使用情况增加或降低负载功率，将电网频率控制在容许频率范围内，稳定发电端及用电端的工作情况。
虽然本公开内容已以实施方式公开如上，然其并非用以限定本公开内容，任何本领域技术人员，在不脱离本公开内容的精神和范围内，当可作各种变动与润饰，因此本公开内容的保护范围当视后附的权利要求所界定者为准。

Claims (10)

1.一种负载控制系统，包含：
一负载监控装置，用以监控一负载根据一电网发电量及一电网频率产生的一负载功率，其中该电网频率根据该电网发电量及该负载功率的变动而改变为一电网变动频率；
一自动读取装置，用以读取该电网变动频率；以及
一控制装置，用以根据一容许频率范围及该电网变动频率的一差异值增加或减少该负载功率以减少该差异值。
2.如权利要求1所述的负载控制系统，其中该负载监控装置包含：
一感测单元，用以感测该负载的一温度、一湿度或一照度；以及
一通信单元，用以接收该控制装置的一加载信号或一减载信号。
3.如权利要求2所述的负载控制系统，其中当该电网变动频率小于该容许频率范围的最小值时，该控制装置判断该负载的该负载功率是否大于一抑制功率标准；以及
当该电网变动频率大于或等于该容许频率范围的最大值时，该控制装置判断该负载的该负载功率是否小于一提升功率标准。
4.如权利要求3所述的负载控制系统，其中当该负载的该负载功率大于该抑制功率标准时，该控制装置发送该减载信号到该负载监控装置以降低该负载功率；以及
当该负载的该负载功率小于该提升功率标准时，该控制装置发送该加载信号到该负载监控装置以增加该负载功率。
5.如权利要求4所述的负载控制系统，其中该抑制功率标准包含一第一时间与一第二时间的平均功率减去一基准值，该提升功率标准包含该第一时间与该第二时间的平均功率加上该基准值。
6.一种负载控制方法，包含：
监控一负载根据一电网发电量及一电网频率产生的一负载功率；
根据该电网发电量及该负载功率的变动而改变该电网频率为一电网变动频率；
读取该电网变动频率；以及
根据该电网频率及该电网变动频率的一差异值增加或减少该负载功率以减少该差异值。
7.如权利要求6所述的负载控制方法，还包含：
通过一感测单元感测该负载的一温度、一湿度或一照度；以及
通过一通信单元接收一控制装置的一加载信号或一减载信号。
8.如权利要求7所述的负载控制方法，其中根据该电网频率及该电网变动频率的该差异值增加或减少该负载功率以减少该差异值的步骤包含：
当该电网变动频率小于一容许频率范围的最小值时，通过该控制装置判断该负载的该负载功率是否大于一抑制功率标准；以及
当该电网变动频率大于或等于该容许频率范围的最大值时，通过该控制装置判断该负载的该负载功率是否小于一提升功率标准。
9.如权利要求8所述的负载控制方法，其中根据该电网频率及该电网变动频率的该差异值增加或减少该负载功率以减少该差异值的步骤还包含：
当该负载的该负载功率大于该抑制功率标准时，通过该控制装置发送该减载信号到一负载监测装置以降低该负载功率；以及
当该负载的该负载功率小于该提升功率标准时，通过该控制装置发送该加载信号到该负载监测装置以增加该负载功率。
10.如权利要求9所述的负载控制方法，其中该抑制功率标准包含一第一时间与一第二时间的平均功率减去一基准值，该提升功率标准包含该第一时间与该第二时间的平均功率加上该基准值。
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