CN113358923A - 基于能源优化的智能用电能量量测系统 - Google Patents

Abstract

本发明中公开了基于能源优化的智能用电能量量测系统，涉及能源优化技术领域；具体包括通讯系统、量测设备、分布式发电装备监测系统、智能家居用电系统和分布式间歇负荷监测系统，所述通讯系统为联系纽带，采用OPLC光纤复合电缆技术和EPON无源光网络通信技术实现光纤到层间，服务三网融合，为配电自动化、用电信息采集提供通道。本发明满足用户与电网的双向互动，实现用电节约优化的智能电网用电量测与能效优化系统，且在分布式发电装备接入电网和分布式间歇负荷进行电力输出时，保证电网的用电稳定性，合理分布式间歇负荷点进行合理分配，将分布式间歇负荷的峰值区域向峰谷区域转移，通过这种方式保持用电稳定。

Description

基于能源优化的智能用电能量量测系统

技术领域

本发明涉及能源优化技术领域，尤其涉及基于能源优化的智能用电能量量测系统。

背景技术

能源优化的意思是通过科学的分析计算合理的分配电量的使用，有效的利用现有负荷，削峰填谷，降低最大需量，电力是以电能作为动力的能源，由发电、输电、变电、配电和用电等环节组成的电力生产与消费系统，当今是互联网的时代，我们仍然对电力有着持续增长的需求，因为我们发明了电脑、家电等更多使用电力的产品。不可否认新技术的不断出现使得电力成为人们的必需品。

电力在应用时，常常出现负荷的峰值和峰谷区域，且火力发电（煤等可燃烧物）、太阳能发电、大容量风力发电技术、核能发电、氢能发电、水利发电等，其中太阳能、风力发电等新能源可以降低污染，但是，这些电力属于分布式发电装备，对于电能量的供应稳定性差，且随着电动汽车的兴起，电力负荷的剧烈波动对用电设备和电缆、电线都会产生不良的作用，加速线路的老化，降低设备的使用寿命，其次，过高的负荷峰值增加了用户的电力损耗。

有鉴于此，本发明提供基于能源优化的智能用电能量量测系统，以解决上述现有技术中存在的技术问题。

发明内容

基于背景技术存在的技术问题，本发明提出了基于能源优化的智能用电能量量测系统。

本发明提出的基于能源优化的智能用电能量量测系统，包括通讯系统、量测设备、分布式发电装备监测系统、智能家居用电系统和分布式间歇负荷监测系统，所述通讯系统为联系纽带，采用OPLC光纤复合电缆技术和EPON无源光网络通信技术实现光纤到层间，服务三网融合，为配电自动化、用电信息采集提供通道，其中包括配电自动化、用电信息采集、光伏发电及并网装置系统、电动汽车充电桩、智能家居等功能的智能用电应用系统，完成各种信息的采集、分析、处理及控制操作，实现相关子系统的信息综合利用；

所述量测设备包括RTU、FTU、DTU、TTU等电力量测装置，采集就地的交流测量和状态量，电度以及执行遥控命令，且量测设备具备多种保护功能，可广泛用于10KV配电线路中，对负荷开关、分段器、环网联络开关进行监控与保护，其次，量测设备可灵活配套GPRS/CDMA、电力线载波、光纤通讯方式与配网自动化主站系统进行通讯，实现故障信息自动上报和线路设备信息的实时上报，可与SCADA主站通信，完成对配电线路的各种监控功能；

所述分布式发电装备监测系统包括对分布式能源输出电能质量，功率控制，电压、频率响应特性，最大允许短路电流，安全和保护功能及运行检测等，提供高质量电能，对分布式电源接入系统的稳定性分析、安全与自动保护装置、独立运行机制以及多电源运行机制进行有效的管理，实现大规模光伏发电接入后电网与光伏发电站的安全稳定运行，实现分布式电源能够实现即插即用。

所述智能家居用电系统的总体架构分为三个层次，小区中心层、智能终端层和家居设备层，实现对新接入家用电器的自动识别功能，连接各户智能终端，交换数据，支持用户登录服务器查看、控制家中设备，可通过短信向用户发送报警信息。

所述分布式间歇负荷监测系统对电网当前负荷状态的实时量测，并对一段时间内的电网负荷状态进行预测，对一定距离内的电动汽车进行实时电价及预测电价的广播，并接收来自电动汽车的充电意向等信息，其中分布式间歇负荷主要为汽车充电桩。

本发明中优选地，所述量测设备的设计遵循紧凑、小巧，外壳密封，具有防磁、防震、防潮、隔热等措施，量测设备包括电源板插件、通信插件、开入开出插件、CPU插件、交流插件，可用于10KV-20KV馈线开关监控，直接挂接在户外电线柱上，可用于单线控制，也可用于同杆架设的双线控制。

本发明中优选地，所述量测设备设计满足进行机械试验与电磁兼容实验的要求，振动试验（正弦振动）：IEC60255-21-1：1级、冲击碰撞试验：IEC60255-21-2：1级、地震试验：IEC60255-21-3：2级、抗高频干扰：IEC60255-22-1:3级、抗静电放电：IEC60255-22-2:4级、抗工频磁场干扰：IEC1000-4-8:5级、抗辐射电磁场干扰：IEC60255-22-3:3级、抗快速瞬变干扰：IEC60255-22-4:4级、抗浪涌干扰：IEC1000-4-5:4级。

本发明中优选地，所述分布式发电装备监测系统还包括分布式电源标准化逆变器装置及电能控制装置、分布式电源及微电网电能质量管理机治理装置、分布式电源微机保护装置、大容量、高可靠快速切换固态开关、超级电容储能装置、高温超导储能装置、飞轮储能装置，保证大规模分布式能源接入电力系统的安全稳定运行。

本发明中优选地，所述分布式发电装备监测系统还包括与电动汽车通信系统，电动汽车可以与电网的能量管理系统通信，并受其控制的接入装置，实现电动汽车与电网之间能量的双向流通，其次，对分布式电源接入系统的稳定性分析、安全与自动保护装置、独立运行机制以及多电源运行机制进行有效的管理。

本发明中优选地，所述分布式间歇负荷监测系统对充电过程的精确量测及控制，且对充电过程中充电桩及电动汽车的故障保护及故障诊断，并提供相关故障诊断信息，实时电价及预测电价，结合设置的充电时间，实现电动汽车充电过程的智能管理，根据实时电价及预测电价，实现电动汽车对电网放电过程的智能管理。

本发明中优选地，所述智能终端层将电力光纤中的信号还原为电视、电话和互联网信号，分别与电视机顶盒、IP电话、电脑和智能终端连接，其中，智能终端包括门口终端和室内终端，两者可相互呼叫、进行视频语音通信和实现开锁功能，室内终端通过无线通信方式与家居设备相连，接收家居设备发出的安防、用电用量、环境、报警信息，上传服务器，同时接收服务器的控制命令传递到家居设备中。

本发明中优选地，所述电能量量测系统为智能用电能效管理系统提供相关数据源基础，实现智能用电能效综合分析、负荷精准控制，为电网企业和电力客户提供有效的能效管理。

与现有技术相比，本发明提供了基于能源优化的智能用电能量量测系统，具备以下有益效果：

智能用电能量量测系统通过数据通信网络支撑，以智能用电与互动化技术为导向，以分布式电源、电动汽车、智能电器安全可靠用电为基础，建设灵活互动的智能用电服务体系，实现标准规范、灵活接入、即插即用、友好开放的互动用电模式，改善能源使用效率，基于用户用电信息采集装备，分布式发电，智能家居，电动汽车充电桩等装备，满足用户与电网的双向互动，实现用电节约优化的智能电网用电量测与能效优化系统，且在分布式发电装备接入电网和分布式间歇负荷进行电力输出时，保证电网的用电稳定性，合理分布式间歇负荷点进行合理分配，将分布式间歇负荷的峰值区域向峰谷区域转移，通过这种方式保持用电稳定。

附图说明

图1为本发明提出的基于能源优化的智能用电能量量测系统的目标示意图；

图2为本发明提出的基于能源优化的智能用电能量量测系统的量测设备结构示意图；

图3为本发明提出的基于能源优化的智能用电能量量测系统的量测设备工作过程示意图；

图4为本发明提出的基于能源优化的智能用电能量量测系统的量测对象示意图；

图5为本发明提出的基于能源优化的智能用电能量量测系统的分布式发电装备接入电网示意图；

图6为本发明提出的基于能源优化的智能用电能量量测系统的分布式间歇负荷示意图；

图7为本发明提出的基于能源优化的智能用电能量量测系统示意图。

具体实施方式

下面详细描述本专利的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利，而不能理解为对本专利的限制。

在本专利的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利的限制。

在本专利的描述中，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”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本专利中的具体含义。

参照图1-7，基于能源优化的智能用电能量量测系统，包括通讯系统、量测设备、分布式发电装备监测系统、智能家居用电系统和分布式间歇负荷监测系统，其特征在于，所述通讯系统为联系纽带，采用OPLC光纤复合电缆技术和EPON无源光网络通信技术实现光纤到层间，服务三网融合，为配电自动化、用电信息采集提供通道，其中包括配电自动化、用电信息采集、光伏发电及并网装置系统、电动汽车充电桩、智能家居等功能的智能用电应用系统，完成各种信息的采集、分析、处理及控制操作，实现相关子系统的信息综合利用；

所述量测设备包括RTU、FTU、DTU、TTU等电力量测装置，采集就地的交流测量（如电压、电流、功率等）和状态量（如开关位置、储能情况等），电度以及执行遥控命令（如跳合开关），且量测设备具备多种保护功能，可广泛用于10KV配电线路中，对负荷开关、分段器、环网联络开关进行监控与保护，其次，量测设备可灵活配套GPRS/CDMA、电力线载波、光纤通讯方式与配网自动化主站系统进行通讯，实现故障信息自动上报和线路设备信息的实时上报，可与SCADA 主站通信，完成对配电线路的各种监控功能；

所述分布式发电装备监测系统包括对分布式能源输出电能质量，功率控制，电压、频率响应特性，最大允许短路电流，安全和保护功能及运行检测等，提供高质量电能，对分布式电源接入系统的稳定性分析、安全与自动保护装置、独立运行机制以及多电源运行机制进行有效的管理，实现大规模光伏发电接入后电网与光伏发电站的安全稳定运行，实现分布式电源能够实现即插即用。

所述智能家居用电系统的总体架构分为三个层次，小区中心层、智能终端层和家居设备层，实现对新接入家用电器的自动识别功能，连接各户智能终端，交换数据，支持用户登录服务器查看、控制家中设备，可通过短信向用户发送报警信息。

所述分布式间歇负荷监测系统对电网当前负荷状态的实时量测，并对一段时间内的电网负荷状态进行预测，对一定距离内的电动汽车进行实时电价及预测电价的广播，并接收来自电动汽车的充电意向等信息，其中分布式间歇负荷主要为汽车充电桩。

作为本发明中再进一步的方案，所述量测设备的设计遵循紧凑、小巧，外壳密封，具有防磁、防震、防潮、隔热等措施，量测设备包括电源板插件、通信插件、开入开出插件、CPU插件、交流插件，可用于10KV-20KV馈线开关监控，直接挂接在户外电线柱上，可用于单线控制，也可用于同杆架设的双线控制。

作为本发明中再进一步的方案，所述量测设备设计满足进行机械试验与电磁兼容实验的要求，振动试验（正弦振动）：IEC60255-21-1：1级、冲击碰撞试验：IEC60255-21-2：1级、地震试验：IEC60255-21-3：2级、抗高频干扰：IEC60255-22-1:3级、抗静电放电：IEC60255-22-2:4级、抗工频磁场干扰：IEC1000-4-8:5级、抗辐射电磁场干扰：IEC60255-22-3:3级、抗快速瞬变干扰：IEC60255-22-4:4级、抗浪涌干扰：IEC1000-4-5:4级。

作为本发明中再进一步的方案，所述分布式发电装备监测系统还包括分布式电源标准化逆变器装置及电能控制装置、分布式电源及微电网电能质量管理机治理装置、分布式电源微机保护装置、大容量、高可靠快速切换固态开关、超级电容储能装置、高温超导储能装置、飞轮储能装置，保证大规模分布式能源接入电力系统的安全稳定运行。

作为本发明中再进一步的方案，所述分布式发电装备监测系统还包括与电动汽车通信系统，电动汽车可以与电网的能量管理系统通信，并受其控制的接入装置，实现电动汽车与电网之间能量的双向流通，其次，对分布式电源接入系统的稳定性分析、安全与自动保护装置、独立运行机制以及多电源运行机制进行有效的管理。

作为本发明中再进一步的方案，所述分布式间歇负荷监测系统对充电过程的精确量测及控制，且对充电过程中充电桩及电动汽车的故障保护及故障诊断，并提供相关故障诊断信息，实时电价及预测电价，结合设置的充电时间，实现电动汽车充电过程的智能管理，根据实时电价及预测电价，实现电动汽车对电网放电过程的智能管理。

作为本发明中再进一步的方案，所述智能终端层将电力光纤中的信号还原为电视、电话和互联网信号，分别与电视机顶盒、IP电话、电脑和智能终端连接，其中，智能终端包括门口终端和室内终端，两者可相互呼叫、进行视频语音通信和实现开锁功能，室内终端通过无线通信方式与家居设备相连，接收家居设备发出的安防、用电用量、环境、报警信息，上传服务器，同时接收服务器的控制命令传递到家居设备中。

作为本发明中再进一步的方案，所述电能量量测系统为智能用电能效管理系统提供相关数据源基础，实现智能用电能效综合分析、负荷精准控制，为电网企业和电力客户提供有效的能效管理。

本发明中，通过数据通信网络支撑，以智能用电与互动化技术为导向，以分布式电源、电动汽车、智能电器安全可靠用电为基础，建设灵活互动的智能用电服务体系，实现标准规范、灵活接入、即插即用、友好开放的互动用电模式，改善能源使用效率，基于用户用电信息采集装备，分布式发电，智能家居，电动汽车充电桩等装备，满足用户与电网的双向互动，实现用电节约优化的智能电网用电量测与能效优化系统，且在分布式发电装备接入电网和分布式间歇负荷进行电力输出时，保证电网的用电稳定性，合理分布式间歇负荷点进行合理分配，将分布式间歇负荷的峰值区域向峰谷区域转移，通过这种方式保持用电稳定。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.基于能源优化的智能用电能量量测系统，包括通讯系统、量测设备、分布式发电装备监测系统、智能家居用电系统和分布式间歇负荷监测系统，其特征在于，所述通讯系统为联系纽带，采用OPLC光纤复合电缆技术和EPON无源光网络通信技术实现光纤到层间，服务三网融合，为配电自动化、用电信息采集提供通道，其中包括配电自动化、用电信息采集、光伏发电及并网装置系统、电动汽车充电桩、智能家居等功能的智能用电应用系统，完成各种信息的采集、分析、处理及控制操作，实现相关子系统的信息综合利用；

所述量测设备包括RTU、FTU、DTU、TTU等电力量测装置，采集就地的交流测量和状态量，电度以及执行遥控命令，且量测设备具备多种保护功能，可广泛用于10KV配电线路中，对负荷开关、分段器、环网联络开关进行监控与保护，量测设备可灵活配套GPRS/CDMA、电力线载波、光纤通讯方式与配网自动化主站系统进行通讯，实现故障信息自动上报和线路设备信息的实时上报，可与SCADA主站通信；

所述分布式发电装备监测系统包括对分布式能源输出电能质量，功率控制，电压、频率响应特性，最大允许短路电流，安全和保护功能及运行检测等，提供高质量电能，对分布式电源接入系统的稳定性分析、安全与自动保护装置、独立运行机制以及多电源运行机制进行有效的管理，实现大规模光伏发电接入后电网与光伏发电站的安全稳定运行，实现分布式电源能够实现即插即用。

所述智能家居用电系统的总体架构分为三个层次，小区中心层、智能终端层和家居设备层，实现对新接入家用电器的自动识别功能，连接各户智能终端，交换数据，支持用户登录服务器查看、控制家中设备，可通过短信向用户发送报警信息。

所述分布式间歇负荷监测系统对电网当前负荷状态的实时量测，并对一段时间内的电网负荷状态进行预测，对一定距离内的电动汽车进行实时电价及预测电价的广播，并接收来自电动汽车的充电意向等信息，其中分布式间歇负荷主要为汽车充电桩。

2.根据权利要求1所述的基于能源优化的智能用电能量量测系统，其特征在于，所述量测设备的设计遵循紧凑、小巧，外壳密封，具有防磁、防震、防潮、隔热等措施，量测设备包括电源板插件、通信插件、开入开出插件、CPU插件、交流插件，可用于10KV-20KV馈线开关监控，直接挂接在户外电线柱上，可用于单线控制，也可用于同杆架设的双线控制。

3.根据权利要求2所述的基于能源优化的智能用电能量量测系统，其特征在于，所述量测设备设计满足进行机械试验与电磁兼容实验的要求，振动试验（正弦振动）：IEC60255-21-1：1级、冲击碰撞试验：IEC60255-21-2：1级、地震试验：IEC60255-21-3：2级、抗高频干扰：IEC60255-22-1:3级、抗静电放电：IEC60255-22-2:4级、抗工频磁场干扰：IEC1000-4-8:5级、抗辐射电磁场干扰：IEC60255-22-3:3级、抗快速瞬变干扰：IEC60255-22-4:4级、抗浪涌干扰：IEC1000-4-5:4级。

4.根据权利要求1所述的基于能源优化的智能用电能量量测系统，其特征在于，所述分布式发电装备监测系统还包括分布式电源标准化逆变器装置及电能控制装置、分布式电源及微电网电能质量管理机治理装置、分布式电源微机保护装置、大容量、高可靠快速切换固态开关、超级电容储能装置、高温超导储能装置、飞轮储能装置，保证大规模分布式能源接入电力系统的安全稳定运行。

5.根据权利要求1所述的基于能源优化的智能用电能量量测系统，其特征在于，所述分布式发电装备监测系统还包括与电动汽车通信系统，电动汽车可以与电网的能量管理系统通信，并受其控制的接入装置，实现电动汽车与电网之间能量的双向流通，其次，对分布式电源接入系统的稳定性分析、安全与自动保护装置、独立运行机制以及多电源运行机制进行有效的管理。

6.根据权利要求1所述的基于能源优化的智能用电能量量测系统，其特征在于，所述分布式间歇负荷监测系统对充电过程的精确量测及控制，且对充电过程中充电桩及电动汽车的故障保护及故障诊断，并提供相关故障诊断信息，实时电价及预测电价，结合设置的充电时间，实现电动汽车充电过程的智能管理，根据实时电价及预测电价，实现电动汽车对电网放电过程的智能管理。

7.根据权利要求1所述的基于能源优化的智能用电能量量测系统，其特征在于，所述智能终端层将电力光纤中的信号还原为电视、电话和互联网信号，分别与电视机顶盒、IP电话、电脑和智能终端连接，其中，智能终端包括门口终端和室内终端，两者可相互呼叫、进行视频语音通信和实现开锁功能，室内终端通过无线通信方式与家居设备相连，接收家居设备发出的安防、用电用量、环境、报警信息，上传服务器，同时接收服务器的控制命令传递到家居设备中。

8.根据权利要求1所述的基于能源优化的智能用电能量量测系统，其特征在于，所述电能量量测系统为智能用电能效管理系统提供相关数据源基础，实现智能用电能效综合分析、负荷精准控制，为电网企业和电力客户提供有效的能效管理。

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