CN113762721B - 一种基于谐波检测的需求侧电能调度方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于谐波检测的需求侧电能调度方法。为了克服现有技术无法对用户的设备精确地进行调度的问题；本发明包括以下步骤：S1：与用户签约，确定各设备的调度等级、调度方式和调度时间段；S2：对签约用户的插座进行智能化改造，并以签约用户为群体，构建电能调度系统；S3：建立调度对象数据库，录入各设备对应的负荷电流的谐波比例参数以及各工作状态下的电压数据；S4：各签约用户接收电能调度系统分配的电能调度命令后，将智能化改造后的智能插座监测到的设备数据与调度对象数据库中的数据对比，判断该插座对应的设备及设备工作状态，根据签约内容进行多级电能调度。本方案能够指定状态、种类的设备，精确地进行电能调度。

Description

一种基于谐波检测的需求侧电能调度方法

技术领域

本发明涉及一种电能调度领域，尤其涉及一种基于谐波检测的需求侧电能调度方法。

背景技术

为了提高社会用电的经济性、安全性和稳定性，需求响应的概念应运而生，即电力用户根据电力价格、电力政策的动态改变而暂时改变其固有的习惯用电模式，从而实现某时段的电力负荷转移或电力负荷削减，保证电网系统的稳定性。然而目前的电能调度方法仅能进行宏观调度，无法对用户的设备进行区分，来精确调度。

例如，一种在中国专利文献上公开的“一种电网调度需求响应系统及方法”，其公告号CN110994602A，包括：相互通信的调度主站和调度子站，调度子站分别连接各需求响应终端，每个需求响应终端连接并控制多台用电设备；调度主站发送需求响应事件至调度子站，需求响应事件包括响应开始时间、响应结束时间、削减目标负荷；调度子站根据需求响应事件、预设响应策略以及所有需求响应终端的响应能力生成控制策略，并将控制策略发送至对应的需求响应终端；需求响应终端根据控制策略控制用电设备的工作状态。该方案无法对用户的设备进行精准地调度。

发明内容

本发明主要解决现有技术无法对用户的设备精确地进行调度的问题；提供一种基于谐波检测的需求侧电能调度方法，根据谐波参数判断设备种类，再根据调度策略将相应的设备关断相应的时间，实现电能调度。

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：

一种基于谐波检测的需求侧电能调度方法，包括以下步骤：

S1：与用户签约，确定各设备的调度等级、调度方式和调度时间段；

S2：对签约用户的插座进行智能化改造，并以签约用户为群体，构建电能调度系统；

S3：建立调度对象数据库，录入各设备对应的负荷电流的谐波比例参数以及各工作状态下的电压数据；

S4：各签约用户接收电能调度系统分配的电能调度命令后，将智能化改造后的智能插座监测到的设备数据与调度对象数据库中的数据对比，判断该插座对应的设备及设备工作状态，根据签约内容进行多级电能调度。

通过谐波信息确定插座对应的设备的种类，通过电压信息确定设备的工作状态，根据合约内容，在约定的时间段内，调度命令关闭指定状态和指定种类的设备，精确地进行电能调度。

作为优选，所述的调度等级依据用户依赖程度由大到小设置为一级调度设备、二级调度设备和三级调度设备。

根据用户的依赖程度对设备的分类，在关断时，依赖程度低的关断优先级高，更加符合用户的生活习惯。

作为优选，所述构建的电能调度系统包括载波集中器、智能断路器和智能化改造后的智能插座；载波集中器设置于各电力台区中，智能断路器分别设置在各用户的入户线路中，载波集中器通过输电线路与若干的智能断路器连接；智能断路器通过输电支路分别与各智能插座连接。

智能插座用于采集连接设备的设备数据，包括谐波信息和电压电流数据等，并根据调度命令执行断电操作；智能断路器在进行痛感调度时进行关断，关断整个支路或用户全部的线路；载波集中器通过电力载波信号接收各签约用户采集得到的设备数据，经过判断分析后给出分别对用户下达电能调度命令，通过电力载波下发命令给各用户。

作为优选，所述的智能插座中设置有谐波监测装置和铜排移动装置；谐波监测装置用于监测插入该智能插座的设备的谐波信息，谐波信息包括谐波次数及对应的幅值比；铜排移动装置在智能插座接收到断电命令时移动铜排，使得铜排与插头脱离，断开供电。

通过谐波监测装置监测与插座连接的设备的谐波信息；通过铜排移动装置执行电能调度命令，在需要关断时移动插座中的铜排，使得铜排与插头脱离，断开连接。

作为优选，所述的铜排移动装置包括供铜排上下移动的位移通道以及限位块、弹簧和导向杆；弹簧为通电控制伸缩的线圈弹簧，弹簧的一端与铜排连接，弹簧的另一端与位移通道的顶部固定连接；在插头插入插座的状态下，插座的铜排与插头充分接触的位置为第一位置，插座的铜排与插头完全脱离的位置为第二位置；限位块设置在铜排第一位置对应的位移通道侧壁处，铜排侧边设置有适配的限位孔；导向杆一端固定在插座的底面，导向杆的另一端贯穿铜排，在导向杆对应铜排的第二位置处设置有凸起的限位挡块块，铜排上设置有适配的限位槽。

在通电状态下，插头与铜排充分接触，弹簧通电保持收缩，限位块卡接在限位孔中，保持稳定供电；当需要断开时，弹簧断电恢复，弹力将铜排沿导向杆压下，限位孔与限位块通过微小的形变脱离，使得插头与铜排脱离，完成设备的断电。

作为优选，所述的步骤S4包括以下步骤：

S401：各签约用户判断是否接收到台区下发的电能调度命令；若是，则进入步骤S402；若否，则循环本步骤的判断；

S402：通过各智能插座获取的谐波信息，与调度对象数据库中的谐波比例参数对比，确定各插座位置对应的设备及其调度等级；

S403：根据监测得到的各设备的电压电流数据，与调度对象数据库中数据对比，确定各设备的状态；

S404：判断是否存在设备的状态为待机状态；若是，则关闭所有待机状态的设备；若否，则进入步骤4306；

S405：判断经步骤S404调度后是否满足电能调度指标；若是，则结束；若否，则进入步骤S406；

S406：选取合约约定调度方式为无感调度的设备进行无感调度，间隔额定时间T后判断调度后是否满足电能调度指标，若是，则结束；若否，则进入步骤S407；

S407：关闭合约约定调度方式为痛感调度的可调设备。

电能调度指标调节预期。多层次调节，减少电能调度对用户生活带来的影响。

作为优选，所述的步骤S306中还包括以下过程：

判断当前时间段是否处于合约中签订的设备对应的调度时间段内，筛选处于调度时间段内的设备。

对于痛感调度设置调度时间，使得电能调度更加符合用户用电习惯，减少痛感调节对用户的影响。

作为优选，所述的步骤S407包括：

关闭调度等级为三级调度设备的设备，间隔额定时间T后判断调度后是否满足电能调度指标，若是，则结束，否则，关闭调度等级为二级调度设备的设备。多级痛感调度，减少痛感调度对用户生活的影响。

本发明的有益效果是：

1.通过谐波信息确定插座对应的设备的种类，通过电压信息确定设备的工作状态，在约定的时间段内，关闭指定状态和指定种类的设备，精确地进行电能调度。

2.多级调度，减少电能调度对用户的影响。

3.根据用户的依赖程度对设备的分类，在关断时，依赖程度低的关断优先级高，更加符合用户的生活习惯。

附图说明

图1是本发明的需求侧电能调度方法流程图。

图2是本发明的一种智能插座的结构示意图。

图中1.插头，2.弹簧，3.铜排，4.位移通道，5.导向杆，6.限位块。

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：

本实施例的一种基于谐波检测的需求侧电能调度方法，如图1所示，包括以下步骤：

S1：与用户签约，确定各设备的调度等级、调度方式和调度时间段。

调度等级依据用户依赖程度由大到小设置为一级调度设备、二级调度设备和三级调度设备。根据用户的依赖程度对设备的分类，在关断时，依赖程度低的关断优先级高，更加符合用户的生活习惯。

在本实施例中，调度等级可以根据时间与用户意愿设置，例如，在晚上的时间段，电灯为一级调度设备，调度优先级排在后面，白天的时间段电灯为三级调度设备，可以随时进行断电控制，调度优先级高。

调度方式包括无感调度和痛感调度。

在本实施例中，无感调度针对温度控制设备，例如空调、电热毯和暖风扇等；通过对该类设备关断一定时间，在人体不知觉的温度变化范围内对设备进行调度。

当温度调节设备为加热设备时，无感调度的时间t的计算过程为：

当温度调节设备为制冷设备时，无感调度的时间t的计算过程为：

其中，T_n温度调节目标的当前温度；

T_set为温度调节目标的设定温度；

ρ为温度调节目标的温度逸散速率；

T_set-ΔT为温度调节目标的温度下限；

T_set+ΔT为温度调节目标的温度上限。

使用无感调度，减少电能调度对用户的影响。

痛感调度为直接对设备断电的方式。

S2：对签约用户的插座进行智能化改造，并以签约用户为群体，构建电能调度系统。

电能调度系统包括载波集中器、智能断路器和智能化改造后的智能插座。

载波集中器设置于各电力台区中，智能断路器分别设置在各用户的入户线路中，载波集中器通过输电线路与若干的智能断路器连接；智能断路器通过输电支路分别与各智能插座连接。

智能插座用于采集连接设备的设备数据，包括谐波信息和电压电流数据等，并根据调度命令执行断电操作。

智能断路器在进行痛感调度时进行关断，关断整个支路或用户全部的线路。

载波集中器通过电力载波信号接收各签约用户采集得到的设备数据，经过判断分析后给出分别对用户下达电能调度命令，通过电力载波下发命令给各用户。

智能插座中设置有谐波监测装置和铜排移动装置。

谐波监测装置用于监测插入该智能插座的设备的谐波信息，谐波信息包括谐波次数及对应的幅值比。

铜排移动装置在智能插座接收到断电命令时移动铜排，使得铜排与插头脱离，断开供电。

铜排移动装置包括供铜排3上下移动的位移通道4以及限位块6、弹簧2和导向杆5。在插头1插入插座的状态下，插座的铜排3与插头1充分接触的位置为第一位置，插座的铜排3与插头1完全脱离的位置为第二位置。

弹簧2为通电控制伸缩的线圈弹簧，弹簧2的一端与铜排3连接，弹簧2的另一端与位移通道4的顶部固定连接。

限位块6设置在铜排3第一位置对应的位移通道4侧壁处，铜排3侧边设置有适配的限位孔。在本实施例中，限位块6为凸起的半球状，与限位孔在外力的作用下通过微小的形变结合或脱离。

导向杆5一端固定在插座的底面，导向杆5的另一端贯穿铜排3，在导向杆5对应铜排3的第二位置处设置有凸起的限位挡块，铜排3上设置有适配的限位槽。

在通电状态下，插头1与铜排3充分接触，弹簧2通电保持收缩，限位块6卡接在限位孔中，保持稳定供电。

当需要断开时，弹簧2断电恢复，弹力将铜排3沿导向杆5压下，限位孔与限位块6通过微小的形变脱离，使得插头1与铜排3脱离，完成设备的断电。

S3：建立调度对象数据库，录入各设备对应的负荷电流的谐波比例参数以及各工作状态下的电压数据。

对用户的各设备进行有限次实验，获得各设备的谐波比例参数、待机状态电压电流参数和工作状态电压电流参数，谐波比例参数包括谐波次数及对应的幅值比。

在本实施例中，各设备的谐波比例参数如表1所示：

表1.各设备的谐波比例参数

S4：各签约用户接收电能调度系统分配的电能调度命令后，将智能化改造后的智能插座监测到的设备数据与调度对象数据库中的数据对比，判断该插座对应的设备及设备工作状态，根据签约内容进行多级电能调度。

S401：各签约用户判断是否接收到台区下发的电能调度命令；若是，则进入步骤S402；若否，则循环本步骤的判断。

S402：通过各智能插座获取的谐波信息，与调度对象数据库中的谐波比例参数对比，确定各插座位置对应的设备及其调度等级。

S403：根据监测得到的各设备的电压电流数据，与调度对象数据库中数据对比，确定各设备的状态。

S404：判断是否存在设备的状态为待机状态；若是，则关闭所有待机状态的设备；若否，则进入步骤4306。

S405：判断经步骤S404调度后是否满足电能调度指标；若是，则结束；若否，则进入步骤S406。

S406：判断当前时间段是否处于合约中签订的设备对应的调度时间段内，筛选处于调度时间段内的设备。选取合约约定调度方式为无感调度的设备进行无感调度，间隔额定时间T后判断调度后是否满足电能调度指标，若是，则结束；若否，则进入步骤S407。

S407：通过智能断路器关闭合约约定调度方式为痛感调度的可调设备。

通过智能断路器关闭调度等级为三级调度设备的设备，间隔额定时间T后判断调度后是否满足电能调度指标，若是，则结束，否则，再通过智能断路器关闭调度等级为二级调度设备的设备。

本方案通过谐波信息确定插座对应的设备的种类，通过电压信息确定设备的工作状态，在约定的时间段内，关闭指定状态和指定种类的设备，精确地进行电能调度。

应理解，实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (6)

1.一种基于谐波检测的需求侧电能调度方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：与用户签约，确定各设备的调度等级、调度方式和调度时间段；

S2：对签约用户的插座进行智能化改造，并以签约用户为群体，构建电能调度系统；

所述构建的电能调度系统包括载波集中器、智能断路器和智能化改造后的智能插座；载波集中器设置于各电力台区中，智能断路器分别设置在各用户的入户线路中，载波集中器通过输电线路与若干的智能断路器连接；智能断路器通过输电支路分别与各智能插座连接；

所述的智能插座中设置有谐波监测装置和铜排移动装置；谐波监测装置用于监测插入该智能插座的设备的谐波信息，谐波信息包括谐波次数及对应的幅值比；铜排移动装置在智能插座接收到断电命令时移动铜排，使得铜排与插头脱离，断开供电；

S3：建立调度对象数据库，录入各设备对应的负荷电流的谐波比例参数以及各工作状态下的电压数据；

S4：各签约用户接收电能调度系统分配的电能调度命令后，将智能化改造后的智能插座监测到的设备数据与调度对象数据库中的数据对比，判断该插座对应的设备及设备工作状态，根据签约内容进行多级电能调度；多级电能调度过程为：

S404：判断是否存在设备的状态为待机状态；若是，则关闭所有待机状态的设备；若否，则进入步骤S406；

S405：判断经步骤S404调度后是否满足电能调度指标；若是，则结束；若否，则进入步骤S406；

S406：选取合约约定调度方式为无感调度的设备进行无感调度，间隔额定时间T后判断调度后是否满足电能调度指标，若是，则结束；若否，则进入步骤S407；

S407：通过智能断路器关闭合约约定调度方式为痛感调度的可调设备。

2.根据权利要求1所述的一种基于谐波检测的需求侧电能调度方法，其特征在于，所述的调度等级依据用户依赖程度由大到小设置为一级调度设备、二级调度设备和三级调度设备。

3.根据权利要求1所述的一种基于谐波检测的需求侧电能调度方法，其特征在于，所述的铜排移动装置包括供铜排上下移动的位移通道以及限位块、弹簧和导向杆；弹簧为通电控制伸缩的线圈弹簧，弹簧的一端与铜排连接，弹簧的另一端与位移通道的顶部固定连接；在插头插入插座的状态下，插座的铜排与插头充分接触的位置为第一位置，插座的铜排与插头完全脱离的位置为第二位置；限位块设置在铜排第一位置对应的位移通道侧壁处，铜排侧边设置有适配的限位孔；导向杆一端固定在插座的底面，导向杆的另一端贯穿铜排，在导向杆对应铜排的第二位置处设置有凸起的限位挡块，铜排上设置有适配的限位槽。

4.根据权利要求1所述的一种基于谐波检测的需求侧电能调度方法，其特征在于，所述的步骤S4包括以下步骤：

S401：各签约用户判断是否接收到台区下发的电能调度命令；若是，则进入步骤S402；若否，则循环本步骤的判断；

S402：通过各智能插座获取的谐波信息，与调度对象数据库中的谐波比例参数对比，确定各插座位置对应的设备及其调度等级；

S403：根据监测得到的各设备的电压电流数据，与调度对象数据库中数据对比，确定各设备的状态；根据签约内容进行多级电能调度。

5.根据权利要求4所述的一种基于谐波检测的需求侧电能调度方法，其特征在于，所述的步骤S406中还包括以下过程：

判断当前时间段是否处于合约中签订的设备对应的调度时间段内，筛选处于调度时间段内的设备。

6.根据权利要求4所述的一种基于谐波检测的需求侧电能调度方法，其特征在于，所述的步骤S407包括：

通过智能断路器关闭调度等级为三级调度设备的设备，间隔额定时间T后判断调度后是否满足电能调度指标，若是，则结束，否则，再通过智能断路器关闭调度等级为二级调度设备的设备。