CN217240332U - 一种户用电采暖电功率均衡分配系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种户用电采暖电功率均衡分配系统，包括温度控制网关、数个温度控制器、一个用户用电采集器、多个继电器模块、多个电采暖设备和多个其他用电设备。温度控制网关分别与数个温度控制器和一个用户用电采集器信号连接。每个温度控制器分别与多个继电器模块信号连接。每个继电器模块均通过电源线与一个电采暖设备连接。用户用电采集器分别通过电源线与多个其他用电设备连接。本实用新型的户用电采暖电功率均衡分配系统，能在用电负荷过大的情况下，通过调整电采暖设备的使用功率，对整个户用电力系统进行电能平衡，保证其他用电设备的正常使用，能维持整个入户功率的均衡状态，保证户用电力线路和设备的安全。

Description

一种户用电采暖电功率均衡分配系统

技术领域

本实用新型涉及户用电采暖控制领域，尤其涉及一种户用电采暖电功率均衡分配系统。

背景技术

随着我国北方城市“煤改电”工程的大规模推广，利用电力取代煤炭，使用电采暖方式向用户供暖，对于治污染、保民生、促发展具有重大意义。电采暖设备通过将电能转化为热能来满足供暖需求，具有高效节能、环保和安全可靠等优点，因而使用较为广泛。

然而，在即热式热水器等一些大功率电器的使用需求增加的情况下，再大规模地使用电采暖设备，使得用电负荷迅速提升，整个户用电力系统的电能失衡，线路和设备的安全存在隐患。

因此，亟需一种系统以对电采暖设备进行用电优化调度，智能调整电取暖设备的使用功率，对整个户用电力系统进行电功率平衡，维持整个入户功率的均衡状态，保证户用电力线路和设备的安全。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的缺陷而提供一种户用电采暖电功率均衡分配系统，它能在用电负荷过大的情况下，通过调整电采暖设备的使用功率，对整个户用电力系统进行电能平衡，保证其他用电设备的正常使用，能维持整个入户功率的均衡状态，保证户用电力线路和设备的安全。

实现本实用新型的目的的一种技术方案是：一种户用电采暖电功率均衡分配系统，包括温度控制网关、数个温度控制器、一个用户用电采集器、多个继电器模块、多个电采暖设备和多个其他用电设备；其中，

所述温度控制网关分别与数个温度控制器和一个用户用电采集器信号连接；所述温度控制网关含有网关控制模块；

每个温度控制器包括第一通信模块和与第一通信模块信号连接的控制模块，控制模块包含本地继电器；每个温度控制器分别与多个所述继电器模块信号连接；

所述继电器模块包括第三通信模块和与第三通信模块信号连接的电采暖设备功率采集模块，电采暖设备功率采集模块包含继电器开关；每个继电器模块均通过电源线与一个电采暖设备连接；

所述用户用电采集器包括第二通信模块以及与第二通信模块信号连接的其他用电设备功率采集模块；所述用户用电采集器分别通过电源线与多个其他用电设备连接。

上述的户用电采暖电功率均衡分配系统，其中，所述温度控制器的数量不超过十个。

上述的户用电采暖电功率均衡分配系统，其中，所述电采暖设备包括石墨烯电地暖、墙暖、踢脚线暖气片、暖画和毛巾架暖气片。

上述的户用电采暖电功率均衡分配系统，其中，所述其他用电设备包括即热式热水器、电烤箱、冰箱和洗衣机。

实现本实用新型的目的的另一种技术方案是：一种户用电采暖电功率均衡分配系统，包括温度控制网关、数个温度控制器、一个用户用电采集器、多个电采暖设备和多个其他用电设备；其中，

所述温度控制网关分别与数个温度控制器和一个用户用电采集器信号连接；所述温度控制网关含有网关控制模块；

每个温度控制器包括第一通信模块以及与第一通信模块信号连接的控制模块，控制模块包含本地继电器；数个温度控制器各自通过电源线一一对应地直接与数个电采暖设备连接；

所述用户用电采集器包括第二通信模块以及与第二通信模块信号连接的其他用电设备功率采集模块；所述用户用电采集器分别通过电源线与多个其他用电设备连接。

上述的户用电采暖电功率均衡分配系统，其中，所述温度控制器的数量不超过十个。

上述的户用电采暖电功率均衡分配系统，其中，所述电采暖设备包括石墨烯电地暖、墙暖、踢脚线暖气片、暖画和毛巾架暖气片。

上述的户用电采暖电功率均衡分配系统，其中，所述其他用电设备包括即热式热水器、电烤箱、冰箱和洗衣机。

本实用新型的户用电采暖电功率均衡分配系统具有以下特点：

1)根据用户用电量对电采暖设备的功率进行均衡分配，在用电负荷过载时，保证户用电力线路不跳闸，并能保证用户用电不受影响，即保证其他用电设备能正常使用；

2)能维持整个入户功率的均衡状态，并保证户用电力线路和设备的安全；

3)均衡分配电采暖设备的功率，在用户无感知的情况下对电采暖设备进行断开或闭合，既不影响用户采暖效果，还能节能省电。

附图说明

图1是本实用新型的一种户用电采暖电功率均衡分配系统的原理图；

图2是本实用新型的另一种户用电采暖电功率均衡分配系统的原理图。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型作进一步说明。

请参阅图1，本实用新型的一种户用电采暖电功率均衡分配系统，包括温度控制网关1、数个温度控制器2、一个用户用电采集器3、多个继电器模块4、多个电采暖设备5和多个其他用电设备6；其中，

户用是指家庭用户和类似家庭用户的其他用户，比如酒店、公寓等场景。

温度控制网关1分别与数个温度控制器2和一个用户用电采集器3信号连接；

每个温度控制器2分别与多个继电器模块4信号连接；

每个继电器模块4均通过电源线与一个电采暖设备5连接；

用户用电采集器3分别通过电源线与多个其他用电设备6连接。

温度控制网关1含有网关控制模块10，在本实施例中，网关控制模块10由ESP8266系列微处理器组成，负责与下挂的温度控制器2、用户用电采集器3通过无线WiFi进行通信，同时负责实现电功率均衡分配功能。温度控制网关1至少与一个温度控制器2连接，最多与十个温度控制器2连接；温度控制网关1只能与一个用户用电采集器3连接。

每个温度控制器2包括第一通信模块21和与第一通信模块21信号连接的控制模块22，控制模块22包含本地继电器(图中未示)；其中，第一通信模块21由ESP8266系列微处理器组成，控制模块22主要由HC32F120组成；第一通信模块21与控制模块22通过UART(通用异步收发传输器)连接，第一通信模块21负责与温度控制网关1和控制模块22通信，即下发及接收指令；控制模块22通过下挂的继电器模块4来采集电采暖设备5的用电参数，并通过第一通信模块21上报给温度控制网关1，同时控制模块22还控制温度参数，比如将温度调高调低，设置定时时间等；电采暖设备5的用电参数包括电流、电压、实时功率、基数功率、累积功率、实时温度和预置温度等；控制模块22根据温度控制网关1下发的指令来控制下挂的继电器模块4。温度控制器2上行通过无线WiFi与温度控制网关1连接，下行通过无线WiFi与继电器模块4连接。

继电器模块4包括第三通信模块41和与第三通信模块41信号连接的电采暖设备功率采集模块42，电采暖设备功率采集模块42包含继电器开关(图中未示)；在本实施例中，第三通信模块41由ESP8266系列微处理器组成；电采暖设备功率采集模块42主要由HC32F120组成；第三通信模块41与电采暖设备功率采集模块42通过UART(通用异步收发传输器)连接，第三通信模块41负责与温度控制器2通信；电采暖设备功率采集模块42负责采集下挂的电采暖设备5的用电参数，并通过第三通信模块41将采暖设备5的用电参数上报给温度控制器2，同时根据温度控制器2下发的指令控制继电器开关的闭合与断开。继电器模块4上行通过无线WiFi与温度控制器2连接，通过电源线与电采暖设备5连接；电采暖设备5包括石墨烯电地暖、墙暖、踢脚线暖气片、暖画和毛巾架暖气片等。

用户用电采集器3包括第二通信模块31以及与第二通信模块31信号连接的其他用电设备功率采集模块32；在本实施例中，第二通信模块31由ESP8266系列微处理器组成，其他用电设备功率采集模块32主要由HC32F120组成；第二通信模块31与其他用电设备功率采集模块32通过UART(通用异步收发传输器)连接，第二通信模块31负责与温度控制网关1通信，其他用电设备功率采集模块32负责采集其他用电设备6的用电参数，包括电流、电压、实时功率、基数功率和累积功率等，并通过第二通信模块31将其他用电设备6的用电参数上报给温度控制网关1。用户用电采集器3上行通过无线WiFi与温度控制网关1连接，下行通过电源线与其他用电设备6连接；其他用电设备6包括即热式热水器、电烤箱、冰箱和洗衣机等。

在一些实施例中，因温度控制器2和用户用电采集器3的布放位置等因素，可能会影响到WiFi信号的质量，此时可在温度控制网关1与温度控制器2中间、温度控制器2与用户用电采集器3中间布放WiFi中继设备，用来增强WiFi信号功率，扩大WiFi信号的覆盖范围。

请参阅图2，本实用新型的另一种户用电采暖电功率均衡分配系统，包括温度控制网关1、数个温度控制器2、一个用户用电采集器3、多个电采暖设备5和多个其他用电设备6；其中，

温度控制网关1分别与数个温度控制器2和一个用户用电采集器3信号连接；

数个温度控制器2各自通过电源线一一对应地直接与数个电采暖设备5连接；

用户用电采集器3分别通过电源线与多个其他用电设备6连接。

温度控制网关1含有网关控制模块10，在本实施例中，网关控制模块10由ESP8266系列微处理器组成，负责与下挂的温度控制器2、用户用电采集器3通过无线WiFi进行通信，同时负责实现电功率均衡分配功能。温度控制网关1至少与一个温度控制器2连接，最多与十个温度控制器2连接；温度控制网关1只能与一个用户用电采集器3连接。

每个温度控制器2包括第一通信模块21和与第一通信模块21信号连接的控制模块22，控制模块22包含本地继电器(图中未示)；其中，第一通信模块21由ESP8266系列微处理器组成，控制模块22主要由HC32F120组成；第一通信模块21与控制模块22通过UART(通用异步收发传输器)连接，第一通信模块21负责与温度控制网关1和控制模块22通信，下发及接收指令；控制模块22通过本地继电器来采集电采暖设备5的用电参数，并通过第一通信模块21将采暖设备5的用电参数上报给温度控制网关1，同时控制模块22还控制温度参数，比如将温度调高调低，设置定时时间等；电采暖设备5的用电参数包括电流、电压、实时功率、基数功率、累积功率、实时温度和预置温度等；控制模块22根据温度控制网关1下发的指令来控制本地继电器的闭合和断开；每个温度控制器2上行通过无线WiFi与温度控制网关1连接，下行通过电源线与一个电采暖设备5连接；电采暖设备5包括石墨烯电地暖、墙暖、踢脚线暖气片、暖画和毛巾架暖气片等。

用户用电采集器3包括第二通信模块31以及与第二通信模块31信号连接的其他用电设备功率采集模块32；在本实施例中，第二通信模块31由ESP8266系列微处理器组成，其他用电设备功率采集模块32主要由HC32F120组成；第二通信模块31与其他用电设备功率采集模块32通过UART连接，第二通信模块31负责与温度控制网关1通信，其他用电设备功率采集模块32负责采集其他用电设备6的用电参数，包括电流、电压、实时功率、基数功率和累积功率等，并通过第二通信模块31将其他用电设备6的用电参数上报给温度控制网关1。用户用电采集器3上行通过无线WiFi与温度控制网关1连接，下行通过电源线与其他用电设备6连接；其他用电设备6包括即热式热水器、电烤箱、冰箱和洗衣机等。

在一些实施例中，因温度控制器2和用户用电采集器3的布放位置等因素，可能会影响到WiFi信号的质量，此时可在温度控制网关1与温度控制器2中间、温度控制器2与用户用电采集器3中间布放WiFi中继设备，用来增强WiFi信号功率，扩大WiFi信号的覆盖范围。

本实用新型的户用电采暖电功率均衡分配系统，实现电采暖电功率均衡分配的流程是这样的：

1)在温度控制网关1上设置系统功率阈值P_阈值功率；

2)温度控制器2通过继电器模块4或直接通过本地继电器采集电采暖设备5的实时功率P_{电采暖设备实时功率}，用户用电采集器3采集其他用电设备6的实时功率P_{其他用电设备实时功率}，上报至温度控制网关1；温度控制网关1根据剩余功率P_剩余功率的情况来判断是否进行功率均衡分配，P_剩余功率＝P_阈值功率-P_{电采暖设备实时功率}-P_{其他用电设备实时功率}，当P_剩余功率小于0，则进行功率均衡分配；

3)由于要保证其他用电设备6正常使用，因此其他用电设备6不参与功率均衡分配，只对电采暖设备5进行功率均衡分配；

4)温度控制网关1轮询电采暖设备5，根据P_可用功率(P_可用功率＝P_阈值功率-P_{其他用电设备实时功率})来确定可以正常闭合(打开)的电采暖设备5的数量N，并对多个电采暖设备5按顺序编号，按照轮询间隔时间来轮询多个电采暖设备5，按照顺序每次闭合N个电采暖设备，断开(关闭)其余的电采暖设备5，轮询间隔时间可设；

5)当P_{预计剩余功率}大于0(P_{预计剩余功率}＝P_阈值功率-P_{其他用电设备实时功率}-P_{电采暖设备基础功率})时，退出功率均衡分配模式，恢复正常运行状态。

6)P_{电采暖设备基础功率}为电采暖设备5的真实功率，P_{电采暖设备实时功率}为电采暖设备5实时工作时的功率，与基础功率基本一致，但不排除出现衰减。另外，在功率均衡分配阶段，因为分配功能而短暂关闭电采暖设备5时，被关闭的电采暖设备5不计算实时功率，但会计算基础功率。

本实用新型的户用电采暖电功率均衡分配系统，通过对电采暖设备的功率进行均衡分配，来保证在用电负荷过大的情况下其他用电设备能正常使用，并智能调整电采暖设备的使用功率，对整个户用电力系统进行电能平衡，维持整个入户功率的均衡状态，保证户用电力线路和设备的安全。

以上实施例仅供说明本实用新型之用，而非对本实用新型的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本实用新型的范畴，应由各权利要求所限定。

Claims (8)

1.一种户用电采暖电功率均衡分配系统，包括温度控制网关、数个温度控制器、一个用户用电采集器、多个继电器模块、多个电采暖设备和多个其他用电设备；其特征在于，

所述温度控制网关分别与数个温度控制器和一个用户用电采集器信号连接；所述温度控制网关含有网关控制模块；

每个温度控制器包括第一通信模块和与第一通信模块信号连接的控制模块，控制模块包含本地继电器；每个温度控制器分别与多个所述继电器模块信号连接；

所述继电器模块包括第三通信模块和与第三通信模块信号连接的电采暖设备功率采集模块，电采暖设备功率采集模块包含继电器开关；每个继电器模块均通过电源线与一个电采暖设备连接；

所述用户用电采集器包括第二通信模块以及与第二通信模块信号连接的其他用电设备功率采集模块；所述用户用电采集器分别通过电源线与多个其他用电设备连接。

2.根据权利要求1所述的户用电采暖电功率均衡分配系统，其特征在于，所述温度控制器的数量不超过十个。

3.根据权利要求1所述的户用电采暖电功率均衡分配系统，其特征在于，所述电采暖设备包括石墨烯电地暖、墙暖、踢脚线暖气片、暖画和毛巾架暖气片。

4.根据权利要求1所述的户用电采暖电功率均衡分配系统，其特征在于，所述其他用电设备包括即热式热水器、电烤箱、冰箱和洗衣机。

5.一种户用电采暖电功率均衡分配系统，包括温度控制网关、数个温度控制器、一个用户用电采集器、多个电采暖设备和多个其他用电设备；其特征在于，

所述温度控制网关分别与数个温度控制器和一个用户用电采集器信号连接；所述温度控制网关含有网关控制模块；

每个温度控制器包括第一通信模块以及与第一通信模块信号连接的控制模块，控制模块包含本地继电器；数个温度控制器各自通过电源线一一对应地直接与数个电采暖设备连接；

所述用户用电采集器包括第二通信模块以及与第二通信模块信号连接的其他用电设备功率采集模块；所述用户用电采集器分别通过电源线与多个其他用电设备连接。

6.根据权利要求5所述的户用电采暖电功率均衡分配系统，其特征在于，所述温度控制器的数量不超过十个。

7.根据权利要求5所述的户用电采暖电功率均衡分配系统，其特征在于，所述电采暖设备包括石墨烯电地暖、墙暖、踢脚线暖气片、暖画和毛巾架暖气片。

8.根据权利要求5所述的户用电采暖电功率均衡分配系统，其特征在于，所述其他用电设备包括即热式热水器、电烤箱、冰箱和洗衣机。

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