CN113381508A - 一种结合开关转换装置的电力载波通讯调控系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种结合开关转换装置的电力载波通讯调控系统和方法，系统包括依次相连的宽带载波断路器、宽带载波集中器、通信模块和控制端。方法包括，方法包括以下步骤：S1判断用户响应资格；S2与用户达成需求响应协定；S3电力主站运营平台监测电力负荷状况；S4手持控制终端根据电力负载及需求响应量下达任务；S5通过宽带载波断路器实现电力负载调控。上述技术方案通过对低压用户负荷曲线与电网负荷曲线进行归一化处理，实现低压用户负荷曲线与电网负荷曲线的高度匹配，通过二者之间低压用户负荷曲线与电网负荷曲线之间峰值负荷时段的重合情况对用户空开资格进行判定，针对符合条件的用户进行协议邀约，从而针对用电情况实现智能调控的目的。

Description

一种结合开关转换装置的电力载波通讯调控系统和方法
技术领域
本发明涉及电力负荷调节技术领域，尤其涉及一种结合开关转换装置的电力载波通讯调控系统和方法。
背景技术
有资料显示，随着全社会用电负荷峰值不断突破记录，电网调峰压力日趋增长，为了解放多高弹电网的建设与发展，亟待开拓更广泛的需求响应手段。现有的电力负荷调节主要围绕以大用户的高压需求侧响应展开，低压需求侧响应由于无法实现精准负荷远距离自动控制，响应时段内不能做出及时有效的响应，一直以来无法大规模落实。
由于低压用户基数庞大，调动低压用户的闲置负荷，通过低压需求侧响应，让千家万户参与到多高弹电网建设，唤醒“沉睡的资源”，为全方位向能源互联网演进，贡献巨大产品价值，对推动多元融合高弹性电网的建设和发展具有极为重要的现实意义。利用先进的通讯技术和智能技术，实现及时的精准负荷控制和管理，释放灵活用电负荷，增强电网度峰能力，可大大缓解用电高峰时期负荷压力，达到削峰填谷，节能减排，提升设备利用率，减少输配电基建投入的效果。
中国专利文献CN107671414A公开了一种“负载运行的控制方法及电网系统”。应用于电网系统中，也可用于负载中，电网系统中有多个负载，应用于电网系统中的方法包括：确定输入参数的波动量；根据波动量和多个负载的优先级确定对应的控制策略；根据控制策略控制多个负载的运行状态。上述技术方案对于负载的调节方式过于固定，容易对用户生活产生不良影响。
发明内容
本发明主要解决原有的技术方案缺少调节针对性，容易导致不良后果的技术问题，提供一种结合开关转换装置的电力载波通讯调控系统和方法，通过对低压用户负荷曲线与电网负荷曲线进行归一化处理，实现低压用户负荷曲线与电网负荷曲线的高度匹配，通过二者之间低压用户负荷曲线与电网负荷曲线之间峰值负荷时段的重合情况对用户空开资格进行判定，针对符合条件的用户进行协议邀约，从而针对用电情况实现智能调控的目的，及时的精准负荷控制和管理，释放灵活用电负荷，增强电网度峰能力，可大大缓解用电高峰时期负荷压力，达到削峰填谷，节能减排，提升设备利用率，减少输配电基建投入的效果。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：
一种结合开关转换装置的电力载波通讯调控系统，包括：
宽带载波断路器，用于实现与控制端之间的信息交互和控制断路，与用户负荷设备相连；
宽带载波集中器，用于汇总宽带载波断路器信号和信号转化，与宽带载波断路器相连；
通信模块，用于指令的下达，与宽带载波集中器相连；
控制端，用于监测电力负荷状况并实现负荷调控。
作为优选，所述的控制端包括用于监测电力负荷状况及信息推送的电力主站运营平台以及用于查阅信息和下达任务指令的手持控制终端，电力主站运营平台和手持控制终端与通信模块相连。
一种结合开关转换装置的电力载波通讯调控方法，包括以下步骤：
S1判断用户响应资格；
S2与用户达成需求响应协定；
S3电力主站运营平台监测电力负荷状况；
S4手持控制终端根据电力负载及需求响应量下达任务；
S5通过宽带载波断路器实现电力负载调控。
作为优选，所述的步骤S1判断用户响应资格具体包括：
S1.1采集电网负荷曲线和低压用户负荷曲线；
S1.2对电网负荷曲线和低压用户负荷曲线进行归一化处理；
S1.3根据采集电网负荷曲线设定重合判断区间；
S1.4针对低压用户负荷曲线在重合判断区间的重合率判断用户响应资格。
作为优选，所述的步骤S1.3中设定重合判断区间包括：将电网负荷曲线的峰值Lmax的时刻Tmax作为基准点，在基准点Tmax前电网负荷上升时段依次取负荷上升时刻Tx1和Tx2，令
Figure BDA0003056390780000031
取电网负荷变化率Px最大时的上升tx1作为起始时刻；
在基准点Tmax后电网负荷下降时段依次取负荷下降时刻Ty1和Ty2，令
Figure BDA0003056390780000032
取电网负荷变化率Py最大时的下降Ty2作为结束时刻，将Lx1与LY2较小值作为横轴，较大值所在时刻作为纵轴，将Tx1与Ty2之间电网负荷曲线、横轴、纵轴构成的区域作为重合判断区间AT。
作为优选，所述的步骤1.4具体包括：进行一次判断，即判断低压用户负荷曲线与重合判断区间之间的总重合率θ1，若总重合率θ1≥80％，则认定为满足用户响应资格；若总重合率θ1≤40％，则认定为不满足用户响应资格；若总重合率40％<θ1<80％，则进行二次判断。
作为优选，所述的二次判断具体包括：取Tx1与Ty2之间低压用户负荷曲线的峰值时刻lmax的时刻tmax作为基准点，在基准点tmax前电网负荷上升时段依次取负荷上升时刻tx1和tx2，令
Figure BDA0003056390780000041
取电网负荷变化率Px最大时的上升tx1作为起始时刻；
在基准点Tmax后电网负荷下降时段依次取负荷下降时刻Ty1和Ty2，令
Figure BDA0003056390780000042
取电网负荷变化率py最大时的下降ty2作为结束时刻，将lx1与lY2较小值作为横轴，较大值所在时刻作为纵轴，将tx1与ty2之间电网负荷曲线、横轴、纵轴构成的区域作为低压用户区间At；
判断tx1与ty2之间的重合判断区间与低压用户区间At的重合率θ2，若重合率θ2≥80％，则认定为满足用户响应资格；若重合率θ2<80％，则认定为不满足用户响应资格。
作为优选，所述的步骤S2与用户达成需求响应协定包括预测邀约方式和套餐签约方式，所述预测邀约方式在响应时段前向低压用户发出该时间段的需求响应邀约，用户自行确认是否参与响应；所述套餐签约方式为用户根据自身需要，自愿选择参与响应的电器设备，供电企业在响应时段内根据社会用电负荷情况，自由选择切断和送电时间。用户可以根据自身需要取消参与邀约，取消后供其他想要参与邀约的用户参与。
需求响应系统根据电网历史日负荷曲线(或负荷数据)，经过一系列预测算法，预测下一日负荷峰值时间段(例如18：00至20:00)，并通过“网上国网APP”向低压用户发出该时间段的需求响应邀约，用户在手机上操作，确认参与响应，确认信息反馈给需求响应系统。第二日响应时段开始(例如18:00)，需求响应系统发送分闸指令，给到用户所在台区的集中器(台区变压器二次侧)，集中器收到指令后，通过电力线HPLC通讯，传输指令给智能空开，智能空开接收指令，进行跳闸操作，并在跳闸完成后反馈已跳闸信号给需求响应系统。响应时段结束(例如20:00)，同样的，需求响应系统发送合闸指令，给到用户所在台区的集中器(台区变压器二次侧)，集中器收到指令后，通过电力线HPLC通讯，传输指令给智能空开，智能空开接收指令，进行合闸操作，并在合闸完成后反馈已跳闸信号给需求响应系统。在响应期内，需求响应系统可通过对用户参与响应后的负荷变化情况，和历史负荷使用规律进行比对，判断是否为有效响应，若为有效响应，则用户还可在网上国网APP上领取补贴。
作为优选，所述的步骤S3电力主站运营平台监测电力负荷状况，根据历史负荷判断，若响应时段内当前负荷加上套餐签约负荷达到历史量则立即开启预测邀约，并将具体数据传输至手持控制终端，通过手持控制终端下达任务。
作为优选，所述的步骤S5通过宽带载波集中器接收指令后转成HPLC电力线载波层通道继续下发跳闸指令至宽带载波断路器，宽带载波断路器接收电力线路HPLC层的指令，当通讯地址与本身匹配时开始解析指令含义，最终得到切断用户负荷的命令后，立刻执行跳闸，跳闸完成后检测用户端负荷是否被真实切断，然后将跳闸结果反馈给控制端。
本发明的有益效果是：
1.通过对低压用户负荷曲线与电网负荷曲线进行归一化处理，实现低压用户负荷曲线与电网负荷曲线的高度匹配，实现针对化匹配。
2.通过二者之间低压用户负荷曲线与电网负荷曲线之间峰值负荷时段的重合情况对用户空开资格进行判定，针对符合条件的用户进行协议邀约，从而针对用电情况实现智能调控的目的。
3.及时的精准负荷控制和管理，释放灵活用电负荷，增强电网度峰能力，可大大缓解用电高峰时期负荷压力，达到削峰填谷，节能减排，提升设备利用率，减少输配电基建投入的效果。
附图说明
图1是本发明的一种原理连接结构图。
图2是本发明的一种的一次判断满足用户响应资格的波形图。
图3是本发明的一种的一次判断不满足用户响应资格的波形图。
图4是本发明的一种的二次判断满足用户响应资格的波形图。
图5是本发明的一种的二次判断不满足用户响应资格的波形图。
图中1用户负荷设备，2宽带载波断路器，3宽带载波集中器，4通信模块，5电力主站运营平台，6手持控制终端。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例：本实施例的一种结合开关转换装置的电力载波通讯调控系统，如图1所示，包括依次相连的宽带载波断路器2、宽带载波集中器3和通信模块4。宽带载波断路器2与宽带载波断路器2相连，用于汇总宽带载波断路器2信号和信号转化。监听电力线路HPLC层的指令，当通讯地址与本身匹配时开始解析指令含义，最终得到切断用户负荷的命令后，立刻执行跳闸，跳闸完成后检测用户端负荷是否被真实切断，然后将跳闸结果回复给台区集中器宽带载波集中器3获得指令后，转成HPLC电力线载波层通道继续下发跳闸指令，同时汇总宽带载波断路器2采集的信息。通信模块4确认受理任务后，当约定时间到达，主站准时通过无线公网信道下发指令。
电力主站运营平台5和手持控制终端6分别与通信模块4相连。当电力系统云端运营平台监测到某台区负荷容即将超过容限，调度系统迅速将该台区所有签约用户信息推送给该地区运维人员手中手持作业终端上。运维人员通过手持作业终端查阅该台区签约用户信息情况，并通过系统自动判断，确认给可以调整负荷的用户发去负荷调整通知约定负荷投切时间，并且上报临时任务给电力运营平台。
一种结合开关转换装置的电力载波通讯调控方法，包括以下步骤：
S1判断用户响应资格，具体包括：
S1.1采集电网负荷曲线和低压用户负荷曲线；
S1.2对电网负荷曲线和低压用户负荷曲线进行归一化处理；
S1.3根据采集电网负荷曲线设定重合判断区间，设定重合判断区间包括：将电网负荷曲线的峰值Lmax的时刻Tmax作为基准点，在基准点Tmax前电网负荷上升时段依次取负荷上升时刻Tx1和Tx2，令
Figure BDA0003056390780000071
取电网负荷变化率Px最大时的上升tx1作为起始时刻；
在基准点Tmax后电网负荷下降时段依次取负荷下降时刻Ty1和Ty2，令
Figure BDA0003056390780000072
取电网负荷变化率Py最大时的下降Ty2作为结束时刻，将Lx1与LY2较小值作为横轴，较大值所在时刻作为纵轴，将Tx1与Ty2之间电网负荷曲线、横轴、纵轴构成的区域作为重合判断区间AT。
S1.4针对低压用户负荷曲线在重合判断区间的重合率判断用户响应资格，具体包括：进行一次判断，即判断低压用户负荷曲线与重合判断区间之间的总重合率θ1，如图2所示，若总重合率θ1≥80％，则认定为满足用户响应资格；如图3所示，若总重合率θ1≤40％，则认定为不满足用户响应资格；若总重合率40％<θ1<80％，则进行二次判断。
二次判断具体包括：取Tx1与Ty2之间低压用户负荷曲线的峰值时刻lmax的时刻tmax作为基准点，在基准点tmax前电网负荷上升时段依次取负荷上升时刻tx1和tx2，令
Figure BDA0003056390780000081
取电网负荷变化率Px最大时的上升tx1作为起始时刻；
在基准点Tmax后电网负荷下降时段依次取负荷下降时刻Ty1和Ty2，令
Figure BDA0003056390780000082
取电网负荷变化率py最大时的下降ty2作为结束时刻，将lx1与lY2较小值作为横轴，较大值所在时刻作为纵轴，将tx1与ty2之间电网负荷曲线、横轴、纵轴构成的区域作为低压用户区间At；
判断tx1与ty2之间的重合判断区间与低压用户区间At的重合率θ2，如图4所示，若重合率θ2≥80％，则认定为满足用户响应资格；如图5所示，若重合率θ2<80％，则认定为不满足用户响应资格。
S2与用户达成需求响应协定，需求响应协定包括预测邀约方式和套餐签约方式。
预测邀约方式，参与需求响应的用户用智能空开替代原来的普通空开(新小区等直接安装智能空开)，入户电力线接入智能空开后，通过电力线宽带载波通讯(HPLC)自动实现与需求响应系统的互联互通(与自动搜表原理相同，集中器自动搜索智能空开资产编号并与需求响应系统通讯，建立智能空开的档案，自动匹配到户号下)。需求响应系统根据电网历史日负荷曲线(或负荷数据)，经过一系列预测算法，预测下一日负荷峰值时间段(例如18：00至20:00)，并通过“网上国网APP”向低压用户发出该时间段的需求响应邀约，用户在手机上操作，确认参与响应，确认信息反馈给需求响应系统。第二日响应时段开始(例如18:00)，需求响应系统发送分闸指令，给到用户所在台区的集中器(台区变压器二次侧)，集中器收到指令后，通过电力线HPLC通讯，传输指令给智能空开，智能空开接收指令，进行跳闸操作，并在跳闸完成后反馈已跳闸信号给需求响应系统。响应时段结束(例如20:00)，同样的，需求响应系统发送合闸指令，给到用户所在台区的集中器(台区变压器二次侧)，集中器收到指令后，通过电力线HPLC通讯，传输指令给智能空开，智能空开接收指令，进行合闸操作，并在合闸完成后反馈已跳闸信号给需求响应系统。
在响应期内，需求响应系统可通过对用户参与响应后的负荷变化情况，和历史负荷使用规律进行比对，判断是否为有效响应，若为有效响应，则用户还可在网上国网APP上领取补贴。
套餐签约方式通过网上国网APP或营业厅等多种方式，与用户签订协议，用户根据自身需要，自愿选择参与响应的电器设备。参与响应的设备，供电企业可在响应时段内根据社会用电负荷情况，自由选择切断和送电时间，或每日在固定时间点切断和送电。
S3电力主站运营平台5监测电力负荷状况，根据历史负荷判断，若响应时段内当前负荷加上套餐签约负荷达到历史量则立即开启预测邀约，并将具体数据传输至手持控制终端6。
S4手持控制终端6根据电力负载及需求响应量下达任务。
S5通过宽带载波断路器2实现电力负载调控。通过宽带载波集中器3接收指令后转成HPLC电力线载波层通道继续下发跳闸指令至宽带载波断路器2，宽带载波断路器2接收电力线路HPLC层的指令，当通讯地址与本身匹配时开始解析指令含义，最终得到切断用户负荷的命令后，立刻执行跳闸，跳闸完成后检测用户端负荷是否被真实切断，然后将跳闸结果反馈给控制端。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了宽带载波断路器、宽带载波集中器等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (10)

1.一种结合开关转换装置的电力载波通讯调控系统，其特征在于，包括：
宽带载波断路器(2)，用于实现与控制端之间的信息交互和控制断路，与用户负荷设备(1)相连；
宽带载波集中器(3)，用于汇总宽带载波断路器(2)信号和信号转化，与宽带载波断路器(2)相连；
通信模块(4)，用于指令的下达，与宽带载波集中器(3)相连；
控制端，用于监测电力负荷状况并实现负荷调控。
2.根据权利要求1所述的一种结合开关转换装置的电力载波通讯调控系统和方法，其特征在于，所述控制端包括用于监测电力负荷状况及信息推送的电力主站运营平台(5)以及用于查阅信息和下达任务指令的手持控制终端(6)，电力主站运营平台(5)和手持控制终端(6)与通信模块相连。
3.一种结合开关转换装置的电力载波通讯调控方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1判断用户响应资格；
S2与用户达成需求响应协定；
S3电力主站运营平台(5)监测电力负荷状况；
S4手持控制终端(6)根据电力负载及需求响应量下达任务；
S5通过宽带载波断路器(2)实现电力负载调控。
4.根据权利要求3所述的一种结合开关转换装置的电力载波通讯调控方法，其特征在于，所述步骤S1判断用户响应资格具体包括：
S1.1采集电网负荷曲线和低压用户负荷曲线；
S1.2对电网负荷曲线和低压用户负荷曲线进行归一化处理；
S1.3根据采集电网负荷曲线设定重合判断区间；
S1.4针对低压用户负荷曲线在重合判断区间的重合率判断用户响应资格。
5.根据权利要求4所述的一种结合开关转换装置的电力载波通讯调控方法，其特征在于，所述步骤S1.3中设定重合判断区间包括：将电网负荷曲线的峰值Lmax的时刻Tmax作为基准点，在基准点Tmax前电网负荷上升时段依次取负荷上升时刻Tx1和Tx2，令
Figure FDA0003056390770000021
取电网负荷变化率Px最大时的上升tx1作为起始时刻；
在基准点Tmax后电网负荷下降时段依次取负荷下降时刻Ty1和Ty2，令
Figure FDA0003056390770000022
取电网负荷变化率Py最大时的下降Ty2作为结束时刻，将Lx1与LY2较小值作为横轴，较大值所在时刻作为纵轴，将Tx1与Ty2之间电网负荷曲线、横轴、纵轴构成的区域作为重合判断区间AT。
6.根据权利要求3所述的一种结合开关转换装置的电力载波通讯调控系统和方法，其特征在于，所述步骤1.4具体包括：进行一次判断，即判断低压用户负荷曲线与重合判断区间之间的总重合率θ1，若总重合率θ1≥80％，则认定为满足用户响应资格；若总重合率θ1≤40％，则认定为不满足用户响应资格；若总重合率40％<θ1<80％，则进行二次判断。
7.根据权利要求6所述的一种结合开关转换装置的电力载波通讯调控系统和方法，其特征在于，所述二次判断具体包括：取Tx1与Ty2之间低压用户负荷曲线的峰值时刻lmax的时刻tmax作为基准点，在基准点tmax前电网负荷上升时段依次取负荷上升时刻tx1和tx2，令
Figure FDA0003056390770000031
取电网负荷变化率Px最大时的上升tx1作为起始时刻；
在基准点Tmax后电网负荷下降时段依次取负荷下降时刻Ty1和Ty2，令
Figure FDA0003056390770000032
取电网负荷变化率py最大时的下降ty2作为结束时刻，将lx1与lY2较小值作为横轴，较大值所在时刻作为纵轴，将tx1与ty2之间电网负荷曲线、横轴、纵轴构成的区域作为低压用户区间At；
判断tx1与ty2之间的重合判断区间与低压用户区间At的重合率θ2，若重合率θ2≥80％，则认定为满足用户响应资格；若重合率θ2<80％，则认定为不满足用户响应资格。
8.根据权利要求3所述的一种结合开关转换装置的电力载波通讯调控方法，其特征在于，所述步骤S2与用户达成需求响应协定包括预测邀约方式和套餐签约方式，所述预测邀约方式在响应时段前向低压用户发出该时间段的需求响应邀约，用户自行确认是否参与响应；所述套餐签约方式为用户根据自身需要，自愿选择参与响应的电器设备，供电企业在响应时段内根据社会用电负荷情况，自由选择切断和送电时间。
9.根据权利要求8所述的一种结合开关转换装置的电力载波通讯调控系统和方法，其特征在于，所述步骤S3电力主站运营平台(5)监测电力负荷状况，根据历史负荷判断，若响应时段内当前负荷加上套餐签约负荷达到历史量则立即开启预测邀约，并将具体数据传输至手持控制终端(6)，通过手持控制终端(6)下达任务。
10.根据权利要求3所述的一种结合开关转换装置的电力载波通讯调控系统和方法，其特征在于，所述步骤S5通过宽带载波集中器(3)接收指令后转成HPLC电力线载波层通道继续下发跳闸指令至宽带载波断路器(2)，宽带载波断路器(2)接收电力线路HPLC层的指令，当通讯地址与本身匹配时开始解析指令含义，最终得到切断用户负荷的命令后，立刻执行跳闸，跳闸完成后检测用户端负荷是否被真实切断，然后将跳闸结果反馈给控制端。
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