CN206180687U - 一种错峰用电的住户节能装置 - Google Patents

一种错峰用电的住户节能装置 Download PDF

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Abstract

本实用新型提供了一种错峰用电的住户节能装置，串联于住户电度表与下级负载开关之间，包括充电模块20、电池组21、逆变电源22、并网模块23、智能控制器模块24，其组成峰谷时段控制系统，所述充电模块20、电池组21、逆变电源22、并网模块23分别与智能控制器模块24连接，智能控制器模块24记忆了基础信息数据，并网模块23连接住户用电器25；智能控制器模块24根据基础数据信息在不同的用电峰谷时段发出不同的信号，或启动逆变电源22，将电池组21储存的直流电转变为交流电，通过并网模块23给住户用电器25供电；或由市电通过并网模块23给住户用电器25供电；或启动充电模块20将交流电变成直流给电池组21充电。

Description

一种错峰用电的住户节能装置
技术领域
本实用新型涉及一种节能装置,特别涉及一种错峰用电的住户节能装置。
背景技术
随着人口压力的增加和世界范围内的能源供应紧张，为减小高峰(尖峰)时段的电力负荷、改变人们的用电习惯，我国将在大范围内逐渐推行峰谷电价政策，利用价格杠杆抑制高峰期的电量增长。峰谷电价，即将每天的24小时分为高峰(尖峰)、平段、低谷等多个时段，对各时段制定不同的电价水平。峰谷电价的高峰(尖峰)、低谷约与正常电价相差60％左右。
目前，市场中现有的住户节能装置主要有三种类型。第一种：光伏发电供电装置，即利用太阳能板和逆变器组成的光伏发电系统发电，发出的电可与市电交流并网，向住户供电。其优点是：光伏发电将太阳能转换成电能，既能实现节约能源，还可享受国家补贴，但其缺点显而易见：太阳能板的占地面积大，城市住户无地方安装，且成本高，投资回报率低，无法实现错峰用电的智能控制功能。第二种：风力发电供电装置，其利用风机和逆变器组成风力发电系统，发出的电与市电交流并网，为住户供电。其好处在于风力发电系统可将风能转换成电能，节约能源的同时又可享受国家补贴，但其缺点是风机的使用，仅适合在风力大的野外地区安装，且成本相当昂贵，投资回报率极低，推广使用受限，也没有错峰用电的智能控制功能。第三种：电动汽车供电装置，即用电动汽车的电池、电力转换器发出的交流电直接给住户供电，这种供电装置虽然具有移动发电站的功能，可利用车载电池的电能给住户供电，成本低廉，但由于车载电池存储能量小，难以满足一般住户用电量，且不适合城市住户楼使用，由于其无并网模块，与市电进行电源切换时存在中间断电的情况。
峰谷电价的推行势在必行，但要改变人们长期形成的用电习惯需要一定的时间，这就意味着每个住户在峰谷电价推行之后，必然需缴纳更多的电费，一方面会使得住户加大生活成本开支，另一方面，也使得峰谷电价的推行容易受到阻力。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是通过提供一种错峰用电的住户节能装置，在推行峰谷电价政策的地区，根据不同的用电峰谷时段，在电池组储存电能和市电之间无扰动切换，为住户用电器供电，一方面为住户减少用电成本，另一方面帮助住户培养适当的用电习惯。
本实用新型通过以下技术方案来实现。
本实用新型提供了一种错峰用电的住户节能装置，串联于住户电度表与下级负载开关之间，安装简易。所述装置包括充电模块20、电池组21、逆变电源22、并网模块23、智能控制器模块24，其组成峰谷时段控制系统，所述充电模块(20)、逆变电源(22)、并网模块(23)串联连接,电池组(21)并联于充电模块(20)与逆变电源(22)之间的线路上,所述充电模块20、电池组21、逆变电源22分别与智能控制器模块24电气连接，智能控制器模块24记忆了电价等基础信息数据，智能控制器模块24与并网模块23连接，并网模块23连接住宅用电器25；智能控制器模块24根据电价等基础数据信息在不同的用电峰谷时段发出不同的信号，或启动逆变电源22，将电池组21储存的直流电转变为交流电，通过并网模块23给住户用电器25供电；或由市电通过并网模块23给住户用电器25供电；或启动充电模块20将交流电变成直流给电池组21充电。
优选地，当处于用电低谷时段时，所述智能控制器模块24发出信号，由市电通过并网模块23向住户用电器25供电，同时发出向电池组21储能的命令，充电模块20将市电交流电变成直流电给电池组21充电；当处于用电高峰(尖峰)时段时，智能控制器模块24发出信号，由逆变电源22将电池组21储存的直流电变成220V交流电，通过并网模块23向住户用电器25供电；当处于用电平行时段时，智能控制器模块24发出信号，由市电给住户用电器25供电，并发出停止给电池组21储能的命令。
进一步地，其中所述装置还包含有应急供电控制系统,所述的应急供电控制系统是通过智能控制器模块24的实时监测并处理，一旦监测到市电失电时，由逆变电源22输出交流电源作为应急电源使用。一旦检测到装置在装置故障、检修时，由市电给住户用电器(25)供电，不影响住户用电。
优选地，所述装置还包括并网切换控制系统，通过智能控制器模块24监测市电的电压、频率、相位角，经其程序运算后，启动逆变电源调节其输出的交流电源的电压、频率、相位角，使得两路电源自动校准为同期并网条件，并先经并网模块23并网后，再根据所处峰谷时段自动选择一路电源给住户用电器供电，实现无扰动切换供电。
优选地，所述装置还包括控制器显示单元211,所述控制器显示单元211与智能控制器模块24电气连接,也可在控制器显示单元211中预先设置电价基础数据信息，经智能控制器模块24运算处理后，根据不同的用电峰谷时段控制充电模块20、电池组21、逆变电源22、并网模块23自动完成储能或为住户用电器25供电。
进一步地，所述智能控制器模块24可将记录的住户月用电量与电价基础数据比较，经程序运算后，形成历史报表，对高峰(尖峰)时段的超额用电量记录进行警告，在控制器显示单元211弹出语音和/或文字提示。
进一步地，所述智能控制器模块24可监测电池组21的特征，并实现充电模块20与逆变电源22的逻辑互锁，使电池组21运行充电或放电的单一模式，提高电池组21的使用寿命。
进一步地，所述充电模块20给电池组21充电采用先均充后浮充的模式。
进一步地，所述并网模块23通过电流互感器212测量住户用电器25的电流。
进一步地，所述充电模块20、电池组21、逆变电源22分别通过控制器局域网络总线与智能控制器模块24连接。
本实用新型与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案，本实用新型至少具有下列优点及有益效果：
1.降低住户用电成本：在推行峰谷电价政策的地区，根据不同的用电峰谷时段，在电池组储存电能和市电之间无扰动切换，避免在用电高峰(尖峰)时段市电供电，为住户节省用电开支。
2.培养适合的用电习惯：通过智能控制器模块将记录的住户月用电量与电价基础数据比较，经程序运算后，形成历史报表，弹出语音和/或文字提示来提醒住户，无形之中帮助住户建立适合当地峰谷电价政策的用电习惯。
3.市电失电时，仍可为住户应急供电：通过应急供电控制系统,对市电进行实时监测并处理，一旦监测到市电失电时，由逆变电源输出交流电源作为应急电源使用，实现了即使在市电失电时仍不会给用户的生活带来不便的有益效果。装置故障时，自动切换至市电给住户供电，不影响住户正常用电。
4.实现无扰动切换：通过校准两路电源具同期并网条件，经并网模块并网并自动选择一路电源给住户用电器供电，实现无扰动切换供电。
附图说明
图1是控制系统总框图。
图2是控制系统电路原理图。
图3是控制系统程序流程图。
【主要组件符号说明】
20：充电模块 21： 电池组
22：逆变电源 23： 并网模块
24：智能控制器模块 25： 住户用电器
211：控制器显示单元 212： 电流互感器
具体实施方式
为更进一步阐述本实用新型为达成预定目的所采取的技术手段及功效,以下将结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提出的一种错峰用电的住户节能装置的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下。一种错峰用电的住户节能装置，该装置具有峰谷时段控制系统、应急供电控制系统和并网切换控制系统，其中：峰谷时段控制系统包括峰谷时段管理系统。
其中峰谷时段管理系统通过智能控制器模块24记忆了高峰(尖峰)时段、平段、低谷时段、电量分档等电价基础数据，控制充电模块20、电池组21、逆变电源22配合运行，根据峰谷时段完成充放电控制、电池管理。自动实现给住户节能器在低谷时段电能储存、高峰(尖峰)时段电能释放、高峰(尖峰)低谷过渡的自动转换。
所述应急供电控制系统是智能控制器模块24中，编写了市电实时检测程序，一旦市电失电时立即切换由逆变电源22输出的交流电源作为应急电源使用。编写了故障/检修判断程序，一旦检测到装置在装置故障、检修时，由市电给住户用电器(25)供电。
所述并网切换控制系统是逆变电源22输出的交流电源与市电，经智能控制器模块24控制并网模块23，实现根据峰谷时段过渡时无扰动切换供电。
所述无扰动切换供电，是通过智能控制器模块24检测市电的电压、频率、相位角，程序运算后经逆变电源22调节其输出的交流电源的电压、频率、相位角等要素，满足两路电源的自动准同期并网条件，在峰谷时段过渡的电源切换时，先将两路电源经并网模块23并网，再根据所处峰谷时段自动选择一路电源给住户用电器25供电。
所述错峰用电的住户节能装置，输入侧连接至住户电度表下级，输出侧连接至住户用电器总开关的上口，内部的充电模块20、逆变电源22、并网模块23串联连接，电池组21正/负并联于充电模块20与逆变电源22之间的线路上，组成该装置的主电路。智能控制器模块24根据峰谷时段判断由市电模式或电池模式给住户用电器25供电，通过通讯线或信号线分别连接于充电模块20、电池组21、逆变电源22、并网模块23，组成该装置的控制电路。智能控制器上具体连接的信号：市电电压信号、逆变电源22的输出电压信号、电流互感器212测量的住户用电电流信号、电池组21的单体温度与电压信号，充电模块20/逆变电源22的启停信号、运行信号与故障信号，并网模块23的动作与状态反馈信号等。
实施例一如图1、2、3所示，一种错峰用电的住户节能装置，包括充电模块20、电池组21、逆变电源22、并网模块23、智能控制器模块24，其组成峰谷时段控制系统。所述充电模块(20)、逆变电源(22)、并网模块(23)串联连接,电池组(21)并联于充电模块(20)与逆变电源(22)之间的线路上,充电模块20、电池组21、逆变电源22分别与智能控制器模块24电气连接，智能控制器模块24与并网模块23连接，并网模块23连接住宅用电器25；智能控制器模块24根据电价基础数据信息在不同的用电峰谷时段发出不同的信号，智能控制器24与并网模块23连接的检测信号有市电电压信号、逆变电源22的输出电压信号、住户用电器25的电流信号，经智能控制器模块24将输入信号综合处理后，智能控制器24控制并网模块23动作，给住户用电器25供电。或启动逆变电源22，将电池组21储存的直流电转变为交流电，通过并网模块23给住户用电器25供电；或由市电通过并网模块23给住户用电器25供电；或启动充电模块20将交流电变成直流给电池组21充电。
当处于用电低谷时段时，智能控制器模块24发出信号，由市电通过并网模块23向住户用电器25供电，也可同时发出向电池组21储能的命令，充电模块20将市电220V交流电变成直流电给电池组21充电；当处于用电高峰(尖峰)时段时，智能控制器模块24发出信号，由逆变电源22将电池组21储存的直流电变成220V交流电，通过并网模块23向住户用电器25供电；当处于用电平行时段时，智能控制器模块24发出信号，由市电给住户用电器25供电，并发出停止给电池组21储能的命令。
所述错峰用电的住户节能装置还包含有应急供电控制系统,应急供电控制系统通过智能控制器模块24实时监测并处理，一旦监测到市电失电时，由逆变电源22输出交流电源作为应急电源使用。一旦检测到装置在装置故障、检修时，由市电给住户用电器(25)供电，不影响住户用电。
其中，充电模块20给电池组21充电可采用先均充后浮充的模式。并网模块23可通过电流互感器212测量住户用电器25的电流，计算住户的实际用电量。充电模块20、电池组21、逆变电源22可分别通过控制器局域网络总线与智能控制器模块24连接。
实施例二
如图1、2、3所示，本实施例与实施例一基本相同，不同之处在于该实施例中提供的错峰用电的住户节能装置还包括并网切换控制系统，其通过智能控制器模块24监测市电的电压、频率、相位角，经其程序运算后，启动逆变电源22调节其输出的交流电源的电压、频率、相位角，使得两路电源自动校准为同期并网条件，并先经并网模块23并网后，再根据所处峰谷时段自动选择一路电源给住户用电器25供电，实现无扰动切换供电。
实施例三
如图1、2、3所示，本实施例与实施例二基本相同，不同之处在于该实施例中提供的错峰用电的住户节能装置还包括控制器显示单元211,所述控制器显示单元211与智能控制器模块24电连接,也可在控制器显示单元211中预先设置高峰时段、平段、低谷时段、电量分档等电价基础数据信息，经智能控制器模块24运算处理后，根据不同的用电峰谷时段控制充电模块20、电池组21、逆变电源22、并网模块23自动完成储能或为住户用电器25供电。
该智能控制器模块24还可将记录的住户月用电量与电价基础数据比较，经程序运算后，形成历史报表，对高峰(尖峰)时段的超额用电量记录进行警告，在控制器显示单元211弹出语音和/或文字提示。进而指导住户改变用电习惯，实现人工节能。
该智能控制器模块24还可监测电池组21的特征(如：电池组21的单体电池过压、均压、超温等状态)，并实现充电模块20与逆变电源22的逻辑互锁，使电池组21运行充电或放电的单一模式，提高电池组21的使用寿命。
智能控制器模块24实时判断装置是否为故障/检修状态，若否，则实时监测市电是否失电，若否，则判断是否处于用电平行时段，若否，则判断是否处于用电低谷时段，若否，则控制电池组21放电，由逆变电源22将直流电逆变交流电，并监测是否为用电时段临界点。若否，则判断是否为用电高峰时段，若是，则选择逆变输出的交流电向住户用电器25供电，并完成用电量采集，通过控制器显示单元211电能显示；若是，则做好交流并网准备，调节逆变电源22输出的交流电直至满足并网条件实现无扰动并网，并监测是否为高峰时段，若是，则选择逆变输出的交流电向住户用电器25供电，并完成用电量采集，通过控制器显示单元211电能显示，若否，则选择市电供电，并完成用电量采集，通过控制器显示单元211电能显示。
智能控制器模块24实时判断装置是否为故障/检修状态，若否，则实时监测市电是否失电，若否，则判断是否处于用电平行时段，若否，则判断是否处于用电低谷时段，若是，并监测是否为用电时段临界点。若是，则由市电做交流并网准备，并调节逆变电源22输出的交流电直至满足并网条件实现无扰动并网，并监测是否为高峰时段，若是，则选择逆变输出的交流电向住户用电器25供电，并完成用电量采集，通过控制器显示单元211电能显示，若否，则选择市电供电，并完成用电量采集，通过控制器显示单元211电能显示。同时，由市电向电池组21充电，并对其用电量予以采集并显示。
智能控制器模块24实时判断装置是否为故障/检修状态，若否，则实时监测市电是否失电，若否，则判断是否处于用电平行时段，若是，若是，并监测是否为用电时段临界点。若是，则由市电做交流并网准备，并调节逆变电源22输出的交流电直至满足并网条件实现无扰动并网，并监测是否为高峰时段，若是，则选择逆变输出的交流电向住户用电器25供电，并完成用电量采集，通过控制器显示单元211电能显示，若否，则选择市电供电，并完成用电量采集，通过控制器显示单元211电能显示。
智能控制器模块24实时判断装置是否为故障/检修状态，若否，则实时监测市电是否失电，若是，则选择逆变输出的交流电向住户用电器25供电，并完成用电量采集，通过控制器显示单元211电能显示。
智能控制器模块24实时判断装置是否为故障/检修状态，若是，则选择市电供电，并完成用电量采集，通过控制器显示单元211电能显示。
以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的方法及技术内容作出些许的更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (4)

1.一种错峰用电的住户节能装置，所述装置串联于住户电度表与下级负载开关之间，其特征在于:所述装置包括充电模块(20)、电池组(21)、逆变电源(22)、并网模块(23)、智能控制器模块(24)，其组成峰谷时段控制系统，所述充电模块(20)、逆变电源(22)、并网模块(23)串联连接,电池组(21)并联于充电模块(20)与逆变电源(22)之间的线路上,所述充电模块(20)、电池组(21)、逆变电源(22)、并网模块(23)分别与智能控制器模块(24)连接，并网模块(23)连接住户用电器(25)；智能控制器模块(24)根据基础数据信息在不同的用电峰谷时段发出不同的信号，当处于用电低谷时段时，智能控制器模块(24)控制市电通过并网模块(23)向住户用电器(25)供电，同时控制充电模块(20)将市电交流电变成直流电给电池组(21)充电；当处于用电高峰时段时，智能控制器模块(24)控制逆变电源(22)将电池组(21)储存的直流电变成220V交流电，通过并网模块(23)向住户用电器(25)供电；当处于用电平行时段时，智能控制器模块(24)控制市电给住户用电器(25)供电，并停止给电池组(21)储能。
2.根据权利要求1所述的一种错峰用电的住户节能装置，其特征在于所述装置还包括控制器显示单元(211),所述控制器显示单元(211)与智能控制器模块(24)连接。
3.根据权利要求1或2任一权利要求所述的一种错峰用电的住户节能装置，其特征在于所述节能装置还包括电流互感器(212),所述并网模块(23)通过电流互感器(212)测量住户用电器(25)的电流。
4.根据权利要求1或2任一权利要求所述的一种错峰用电的住户节能装置，其特征在于所述充电模块(20)、电池组(21)、逆变电源(22)分别通过控制器局域网络总线与智能控制器模块(24)连接。
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