NO309550B1 - System for styring av effektforbruk hos en bruker av elektrisk effekt - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår et system for styring av effektforbruk hos en bruker av elektrisk effekt, særlig en bolig som tilføres effekt fra et kraftverk, omfattende en hos brukeren installert styreenhet med et programmerbart lager for lagring av data for styring av effektforbruket, parameteravfølende sensorer for tilførsel av inngangssignaler til styreenheten, en med styreenheten kommuniserende elmåler for måling av brukerens totale øyeblikksforbruk, og et antall adresserbare funksjonsnoder som er innkoplet mellom styreenheten og de forskjellige belastninger og står i toveis kommunikasjonsforbindelse med styreenheten, for inn- og utkopling av effektforbrukende enheter under styring av denne, idet styreenhetens lager inneholder et program for styring av effektforbruket basert på en vurdering av øyeblikksforbruket, og styreenheten er innrettet til å utsende adresserte meldinger til funksjonsnodene, slik at bare nodene med den riktige adresse mottar de aktuelle meldinger og utfører lastpåvirkende handlinger basert på meldingsinnholdet, for derved å redusere øyeblikksforbruket.

For boliger og husholdninger har det i løpet av de senere år vært lansert en rekke energiøkonomiserende produkter og systemer som reduserer forbruket av elektrisk energi for husholdningen. Disse systemer er vanligvis basert på temperatur- eller sekvensregulering av elektriske apparater som brukes til oppvarming, f.eks. elektriske varmeovner. På denne måte reduseres effektforbruket hos sluttbrukeren, men effektforbruket reduseres ikke i de perioder hvor belastningen er størst.

Statistiske data angående energiforbruket i private husholdninger viser at det er et høyere forbruk i noen tidsperioder i løpet av døgnet. Disse tidsperioder er henholdsvis i morgentimene og om ettermiddagen/kvelden, og nærmere bestemt i periodene 6 - 10 og 16 - 23. Innenfor et fordelingsområde kan effektbelastningen i morgentimene stige fra f.eks. 825 MW til ca. 1100 MW rundt klokken 8, for så å synke før en ny topp inntreffer om kvelden rundt klokken 19. Det viktigste er ikke på hvilket tidspunkt lasttoppene inntreffer, men at de opptrer i intervaller med en stor grad av regularitet i løpet av morgentimene og ettermiddagen/kvelden. Belastningsprofilen er tilnærmet lik gjennom hele året forutsatt et normalår, dvs. at det ikke er ekstreme endringer i temperatur eller priser på elektrisitet.

Ut fra de innsamlede, statistiske data kjenner energiverkene belastningshistorikken og prognostiserer fremtidig forbruk ut fra forhåndsdefinerte forbrukskurver og innenfor gitte sikkerhetsmarginer.

Det finnes i dag forskjellige typer av systemer hvor effektforbruket hos abonnentene til et kraftselskap styres. Den tradisjonelle "Demand Side Management" eller DSM-metode er basert på toveis kommunikasjon mellom energileverandør (energiverk) og abonnenter. I disse systemer settes rammebetingelsene og parametrene for hvordan forbruket i abonnentens bolig skal styres, av energiverket. Denne metode har den svakhet at systemet er basert på ofte forekommende innmating av regulerende styredata fra kraftselskapet. Disse styredata vil da være basert på forbruksmønsteret til kraftselskapets samlede abonnentmasse. Dette forbruksmønster kan imidlertid avvike sterkt fra forbruksmønsteret til den enkelte husholdning, slik at den oppnådde styring av effektforbruket i mange tilfeller ikke vil være optimal, sett i forhold til forbruksmønsteret og det aktuelle effektforbruk hos den enkelte abonnent eller bruker.

Flere andre kjente metoder og systemer bøter på denne svakhet, enten tilsiktet eller utilsiktet, ved å legge inn styringsmekanismer som søker en optimal lokal styring hos abonnenten. Som eksempler på dette kan det henvises til US 5 436 510, US 4 510 398 og EP 0 717 487 Al som viser systemer av den innledningsvis angitte type. Den lokale styring ifølge disse systemer baserer seg gjerne på de nevnte rammebetingelser som er gitt av kraftselskapet, men er i høyere grad enn tradisjonell DSM-styring i stand til å sikre en bedre utnyttelse av energien hos de enkelte abonnenter. Felles for disse systemer er imidlertid at den dynamiske laststyring begrenser seg til å sørge for at effektforbruket hos en abonnent ikke overstiger gitte maksimumsgrenser. Maksimumsgrensene kan være satt av kraftselskapet eller de kan være satt lokalt hos abonnenten. Systemene forholder seg rolig så lenge disse grenser ikke overskrides. Dette betyr for eksempel at dersom et gitt antall husstander på et gitt tidspunkt ligger tett oppunder disse grenser, vil det samlede totalforbruk for disse husstander være forholdsvis høyt. US 5 436 510 og US 4 510 398 beskriver dessuten inra-etnhiger som søker å tilføye nye laster så lenge totalforbruket ligger under den gitte maksimumsgrense. I tillegg til den nevnte totalforbruksproblematikk betyr dette at abonnenten neppe får glede av effektreguleringen med hensyn til energibesparelse.

Fra EP 0 803 956 A2 er det videre kjent en fremgangsmåte og et system for opitmering og styring av forbruket av elektrisk energi i industribedrifter. Dette oppnås ved å måle både det samlede energiforbruk i bedriften og energiforbruket til hver enkelt belastning for hver tidsperiode. Resultatene av det målte historiske forbruksmønster analyseres, og deretter baseres øyeblikksforbruket på vurderingen av disse resultater. Systemet styrer i hver bestemt tidsperiode hvilke belastninger som skal slås på og/eller av. I dette kjente system opereres det med en maksimumsgrense for effektuttak som ikke skal overskrides, og systemet er på dette punkt sammenfallende med systemene ifølge de ovenfor omtalte patentskrifter. Analyse og beregning av data skjer desentralisert, mens utvelgelse av enheter for inn- og utkopling utføres på sentral basis, slik at det skapes en distribuert beslutningskjede.

WO 94/12998 beskriver et ladesystem for en batterilader eller et annet system for kraftforsyning i et kjøretøy, hvor belastningene slås på i forskjellige tidsperioder ved hjelp av en slumpfunksjon. Det dreier seg her om et system for forskjøvet aktivering av laster. Systemet er spesielt beregnet for bruk etter et strømbrudd, når mange effektforbrukende enheter eller effektkrevere slår seg på samtidig. I dette kjente system tildeles hver effektkrever en tilfeldig tidsforsinkelse av tidspunktet for innkopling. Systemet benytter således forsinkelsesperioder som har tilfeldig varighet.

På denne bakgrunn er det et formål med oppfinnelsen å tilveiebringe et system som fordeler effektforbruket hos en abonnent selv om forbruket hos abonnenten ikke overstiger gitte maksimumsgrenser, slik at man både lokalt hos en abonnent og kollektivt i en større bruker- eller abonnentmasse oppnår en mer optimal effektregulering og en jevnere effektfordeling.

Ovennevnte formål oppnås med et system av den innledningsvis angitte type som ifølge oppfinnelsen er kjennetegnet ved at styreenheten, som i og for seg kjent, er innrettet til å styre effektforbruket også basert på en vurdering av et historisk forbruksmønster hos brukeren, slik at øyeblikksforbruket reduseres både i de tidsperioder hvor effelctbelastningen hos brukeren er størst, og i de tidsperioder hvor brukerens historiske forbruksmønster tilsier at det er stor belastning, og at hovedenheten er innrettet til å fordele effektforbruket ved hjelp av en slumpfunksjon som fordeler innkoplingen av de effektforbrukende enheter over et gitt tidsintervall, idet slumpfunksjonen er uavhengig av energiverk og andre brukere.

I systemet ifølge oppfinnelsen er hovedenheten innrettet til å fordele effektforbruket i tidsperiodene rundt global og lokal høylast ved hjelp av den nevnte slumpfunksjon som opererer lokalt hos en abonnent på en slik måte at effektforbruket forskyves et tilfeldig valgt tidsintervall, for å flate ut det lokale effektforbruk i tillegg til det samlede eller globale totalforbruk for en hel bruker- eller abonnentmasse slik kraftselskapet ser det. I praksis betyr dette at man benytter de store talls lov til å senke effektforbruket i en større transformatorkrets med mange tilkoplede abonnenter. Systemet innebærer således at flere hovedenheter vil opptre i samhandling uten å vite om hverandre, og dermed holde effektforbruket nede i global målestokk.

Systemet ifølge oppfinnelsen er i utgangspunktet ikke koplet mot en driftssentral, men er et frittstående, automatisk styresystem som overvåker og regulerer effektforbruket hos sluttbrukeren ut fra et historisk forbruksmønster som sluttbrukeren/husholdningen har etablert i løpet av en tidligere tidsperiode, samt øyeblikksforbruket, temperaturen og andre variable inngangssignaler.

Lastfordelingen skjer således lokalt i husholdningen og styres av hovedenheten (heretter også kalt "master") som benytter parametere som temperatur, øyeblikksforbruk og kjente forbruksmønstre for å gjennomføre fordelingen, basert på den nevnte slumpfunksjon. Dette vil skje uten at komforten endres i husholdningen. De nevnte parametere kjøres gjennom et regelsett som er lagret i masterens program. Programmet utarbeider prognoser og fordeler effektforbruket ut fra årstid, ukedag, tid på dagen, temperatur, effektforbruket i øyeblikket og effektforbruket over tid. Systemet opererer som nevnt som en selvstendig enhet og er ikke tilkoplet til energiverk eller driftssentral. Systemet er primært beregnet for anvendelse i husholdninger, næringsbygg og andre bygninger som av en eller flere grunner har behov for å frigjøre og stabilisere effektforbruket, slik at belastningstoppene reduseres.

Dersom det ønskes, kan systemet f.eks. koples til en driftssentral ved hjelp av f.eks. et toveis kommunikasjonssystem. Da systemet sørger for automatisk effektfrigjøring i høylastperioder og effekten fordeles over timene rundt topplast, gjøres belastningsstrukturen flatere og får mindre variasjoner. Energiverkene kan da prognostisere effektforbruket med lavere risiko, foreta kostnadseffektive avlesinger, redusere nettapet ved hjelp av jevnere belastning, og også knytte kunden/abonnenten til seg ved å tilby tilleggstjenester.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende i forbindelse med utførelseseksempler under henvisning til tegningene, der fig. 1 er et diagram som viser et eksempel på en belastningskurve, dvs. en kurve som viser belastningen innenfor et nettstasjonsområde fordelt over døgnets 24 timer, fig. 2 er et diagram som viser belastningskurver for en husholdning for to forskjellige dager, fig. 3 er et blokkskjema som illustrerer systemet ifølge oppfinnelsen, fig. 4 illustrerer fordelingen av effektforbruk (last) over en tidsperiode under innvirkning av slumpfunksjonen, fig. 5 viser et blokkskjema av hovedenheten (masteren) i systemet ifølge oppfinnelsen, og fig. 6 viser et blokkskjema av en funksjonsnode i systemet.

Fig. 1 viser totalforbruket for et antall sluttbrukere innenfor et nettstasjons-eller fordelingsområde. Den viste kurve representerer et "normalt" forbruksmønster for en bruker- eller abonnentgruppe. Da forbruksmønsteret reflekterer et livsmønster, kan belastningstoppene inntreffe til noe forskjellige tider alt etter hvor i landet abonnentgruppen bor. Slik det fremgår av figuren, og slik som innledningsvis nevnt, inntreffer belastningstoppene i morgentimene og om ettermiddagen/kvelden, i avhengighet av brukergruppens livsmønster.

Hver sluttbruker har sin egen forbrukskurve. Et eksempel på en slik kurve er vist på fig. 2 som viser belastningskurver a og b for to forskjellige dager. Hver kurve kan deles opp ved at hver enkelt effektforbrukende enhet i f.eks. en husholdning har sin egen forbrukskurve. Dersom kurvene for et stort antall sluttbrukere summeres, far man en kurve som tilnærmet svarer til belastningskurven på fig. 1.

En husholdnings livsmønster resulterer i et forbruksmønster som lagres i masteren i det foreliggende system. Dette forbruk kan avvike sterkt fra forbruksmønsteret som den store abonnentmasse har, eller det kan sammenfalle med dette forbruksmønster i visse perioder. Dette forbruksmønster, som kan betegnes som et historisk forbruksmønster, gir hovedenheten (masteren) et visst antall lagrede stikkprøver eller sampler, slik at den kan gjenkjenne et forbruksmønster og handle med mindre risiko ved å overvåke og regulere gitte elektriske produkter.

I tillegg til det historiske forbruksmønster har masteren en lærmgsfunksjon som gjør at den lærer husholdningens livsmønster ved å huske når de forskjellige elektriske produkter blir brukt. Videre husker masteren f.eks. at husholdningen tilbereder middag rundt kl. 17.05 på ukedager. Når klokken nærmer seg 17, forventer derfor masteren at energiforbruket skal stige betraktelig. Da den husker dette, iverksetter den noen handlinger før kl. 17 og utsetter andre handlinger til et senere tidspunkt, slik at topplasten ikke inntreffer på samme tidspunkt som for alle andre husholdninger/boliger innenfor et fordelingsområde.

Blokkskjemaet på fig. 3 illustrerer systemet ifølge oppfinnelsen. Systemet kan betegnes som en "elektronisk effektvippe" og utfører elektronisk, dynamisk styring av effektforbruket hos en sluttbruker. Systemet omfatter en hovedenhet eller master 10, en energi- eller elmåler 11, som er koplet til masteren via et SO-grensesnitt, et antall sensorer 1, 2, 3, ...n, og et antall funksjonsnoder som er betegnet med 4, 5 og 6 og er innkoplet mellom masteren 10 og elektriske produkter, dvs. de effektforbrukende enheter som skal styres. Disse enheter er på figuren representert ved en blokk 12, og er for øvrig utelatt på figuren.

De forskjellige sensorer l...n gir inngangssignaler til masteren. Disse signaler kan f.eks. være avlest temperatur eller andre avlesningsverdier, såsom vannavlesning eller liknende.

Funksjonsnodene 4, 5 og 6 er noder som styrer høy-effektprodukter. Med høyeffekt-produkter menes produkter som har et høyt effektforbruk i øyeblikket. Nodene som er betegnet med 6, er noder som ikke har direkte innvirkning på topplasten, på grunn av at behovet er et forholdsvis lavt energiforbruk når de er på.

Systemet omfatter også elektriske produkter som bare overvåkes, og ikke styres, og som på fig. 3 er betegnet med 3 og er vist som sekskantede symboler. Det er for eksempel ikke ønskelig å kontrollere når en bruker kan benytte komfyren, men det er ønskelig å overvåke når komfyren benyttes, da dette ofte indikerer et forbruksmønster. Det faktum at brukeren alltid benytter komfyren (lager middag) i f.eks. en tidsperiode etter kl. 16.30, vil gi masteren en indikasjon på at andre høyeffekt-produkter bør være slått av i denne periode.

Alle de elektriske produkter som skal styres eller overvåkes, såsom vaskemaskin, komfyr, kaffetrakter, varmtvannsbereder osv., kan kategoriseres etter lav, middels eller høy prioritet. Hvilke produkter som registreres i de forskjellige kategorier, varierer fra husholdning til husholdning, men prioritetsnivåene kan beskrives som følger.

"Lav prioritet" omfatter produkter som kan koples ut i kortere perioder, inntil flere ganger i døgnet, uten at brukeren vil merke denne endring. Typiske slike produkter er varmtvannsbereder, varmekabler og varmeovner.

"Middels prioritet" omfatter produkter som koples ut i perioder med topplast, særlig i periodene 6 - 10 og 16 - 23. Typiske slike enheter kan være enkelte lamper, fryser, osv.

"Høy prioritet" omfatter produkter som brukes kontinuerlig, eller produkter som ønskes å være tilgjengelige til enhver tid, og som i noen tilfeller har høyt effektforbruk. Disse produkter skal ikke styres av noen noder, men bare overvåkes ved avlesing av effektforbruket. Dette er produkter som komfyr, vaskemaskin, tørketrommel, elektrisk vekkerklokke, radio, osv.

Prinsippet for fordeling eller distribusjon av last under innvirkning av slumpfunksjonen er vist på fig. 4. Den totale tid som lasten fordeles over, dvs. tidsintervallet for fordeling av last, er betegnet med tf. Det er ingenting i veien for å definere tf til å gjelde for et uendelig stort tidsintervall, slik at det alltid vil være en lastst<y>rm<g>sfunksjon til stede. Definisjonsområdet for topplast er betegnet med tp, mens td er tidsperioden som topplasten skal fordeles over før og etter topplastperioden. Man har således tf = tp + 2 • td. Tilfeldige tidsintervaller innenfor det totale tidsintervall tf er betegnet med tj. Et tidsintervall t; er den periode i hvilken en effektforbrukende enhet er slått på. Slumpfunksjonen trer i kraft innenfor tidsperioden tf og anvendes på hver enkelt enhet som står i toveis kommunikasjon med masteren. Den tilordner hver enhet en tilfeldig periode i hvilken enheten skal være avslått. Når denne periode er over, slås enheten på, eller har lov til å være påslått i tidsperioden med lengde tj. Når perioden t; er

over, anvendes slumpfunksjonen igjen på enheten som har vært påslått. Dette gjentas for alle enheter så snart tidsperioden tj for den enkelte enhet er over.

Som et eksempel antas at tj = 30 min, og at tf = 120 min på et vilkårlig tidspunkt på døgnet. Videre antas at to effektforbrukende enheter 1 og 2 har vært påslått før inngangen til fordelingsintervallet tf. Idet intervallet tf entres, vil begge enheter bli

slått av, og slumpfunksjonen trer i kraft ved tilfeldig å bestemme at enhet 1 skal være ) avslått i 15 minutter, mens enhet 2 skal være avslått i 30 minutter. Etter at 15 minutter har forløpt, vil enhet 1 bli slått på, og det noteres at tj-intervallet for enhet 1 har startet.

Etter ytterligere 15 minutter blir enhet 2 slått på, og det noteres at tj-intervallet for denne enhet har startet. Når nå 15 minutter har forløpt, vil det bli oppdaget at tj-intervallet for enhet 1 er utløpt siden denne enhet nå har vært på i 30 minutter, og enheten blir slått av. Slumpfunksjonen trer da i kraft på nytt, og velger et nytt tidsintervall for hvor lenge enheten 1 skal være avslått, for eksempel 10 minutter. Etter disse 10 minutter blir enhet 1 igjen slått på, og det noteres at enda et tj-intervall har startet for enhet 1. Det går nå bare fem minutter før enhet 2 blir slått av, og slumpfunksjonen trer i kraft og velger en tilfeldig periode for hvor lenge enhet 2 skal være avslått. Dette vil gjenta seg for alle enheter i systemet under hele intervallet tf. Lokalt hos en abonnent vil da forbruket forskyve seg, og man oppnår både en effekt- og en energigevinst for den tid i hvilken enhetene er avslått. Når det gjelder den globale effektbesparelse, har man at det aritmetiske middeltall av et antall tall er lik summen av tallene dividert med antallet. Dersom tallene uttrekkes fra en jevn fordeling, slik det gjøres i systemet ifølge oppfinnelsen ved hjelp av slumpfunksjonen, må alle tall opptre med lik hyppighet når antall tall går mot uendelig. Dette betyr at det aritmetiske middeltall er summen av alle tall i fordelingen dividert med antall tall. En fordeling fra 0 til 30 vil ha et middeltall på

(0+l+2+...+30)/31 = 15. Som et eksempel i denne forbindelse antas at man har et stort antall ovner som styres av slumpfunksjonen som benyttes i systemet ifølge oppfinnelsen. Videre antas at alle disse ovner yter 1000 W. Dersom tj er 30 minutter og slwnpfunksjonen velger et tilfeldig tall mellom 0 og 30 som utkoplingsintervall, og dersom man har et styrings- eller fordelingsintervall tf på 60 minutter, vil besparelsen ligge på 1000 • 15/60 = 250 Wh. I tillegg vil lasten bli fordelt helt jevnt over hele tidsintervallet.

Fig. 5 viser et blokkskjema av hovedenheten eller masteren 10. Masteren utgjør en node (knutepunkt) som er en intelligent enhet som automatisk overvåker, styrer og kontrollerer forbruket og belastnmgsstrukturen ved at den forsynes med måledata fra elmåleren og fra systemets sensorer, og ved at den har mulighet for selv å bytte ut data regelmessig uten at man griper inn manuelt og innstiller nye parametere eller andre variabler.

Slik det fremgår av figuren, omfatter masteren en integrert prosessorenhet (CPU) 15, et leselager (ROM) 16, et direktelager (RAM) 17, et antall I/O-kort og en klokke 18 med sanntid og kalender. I/O-kortene er vist å omfatte en SO-inngangskrets 19, en RS232-port 20 og et I<2>C-grensesnitt 21. Dette grensesnitt omfatter innganger 22 for tilførsel av signaler fra de forskjellige følere/sensorer i systemet. Det er dessuten anordnet et batteri 23, en krets 24 for galvanisk skille mellom nettspenningen (220V) og en lav-volts forsyningskrets (15V/300mA), og to regulatorer 25 og 26 for tilførsel av likespenninger på henholdsvis 5 V og 12 V.

Kommunikasjon mellom masteren 10 og de elektriske produkter som denne skal styre, skjer ved at masteren sender meldinger/kommandoer til funksjonsnodene (4, 5, 6). Nodene utgjør mottakere som er plassert i kontaktpunktene mellom de aktuelle produkter og stikkontakter i hvilke produktene tilkoples til lysnettet. Hver melding inneholder en spesiell adresse som er adressert til en eller flere noder, slik at nodene vet hvem som skal motta meldingen og reagere på denne. Videre inneholder meldingen informasjon som skal hjelpe noden med å utføre de riktige handlinger.

Kommunikasjonen skjer via eksisterende ledningsstruktur i boligen/bygningen ved hjelp av såkalt Spread Spectrum Carrier (SSC)-signalering. For dette formål er det mellom prosessor-enheten 15 og lysnettet (220V) innkoplet en utgangsforsterker 27 og en SSC-brikke 28 for overføring av prosessorenhetens styresig-naler eller meldinger til funksjonsnodene. Meldingene overføres i et lavnivå-kommandospråk som kalles CAL (Common Application Language, ANSI/EIA-600).

Masterens programvare ligger lagret i leselageret (ROM) 16, og de variable data som enten er gitt av sluttbrukeren eller oppnås fra de eksterne følere, lagres i direktelageret (RAM). Masteren handler ut fra det regelsett i programvareprogrammet som ligger lagret i leselageret, og de inngangssignaler som sendes fra direktelageret, og dette fører til at en eller flere meldin-ger/kommandoer blir sendt fra masteren ut på ledningsnettet. I tillegg lagres data for forbruket i masteren, slik at den evalueringsprosess som masteren går igjennom før en handling, også har grunnlag i et tidligere forbruksmønster i den enkelte bolig.

Ut fra en sluttbrukers livsmønster har eksempelvis en varmtvannstank en gitt energiforbruksprofil. Ut fra denne profil og de spesifikasjoner som finnes for en slik varmtvannstank, kan det lages beregninger for forbruket i løpet av døgnet. For eksempel bruker en tank på 2001 ca. 2000 W når den er slått på. Oppvarmingstiden fra kaldt vann til f.eks. 60 °C er ca. tre timer under normale forhold. Når vannet er oppvarmet, vil det ligge over en gitt temperatur i et antall minutter etter at tanken er slått av. Slike betraktninger er gjort for alle elektriske produkter som skal overvåkes/styres i husholdiiingen eller boligen. Høyeffekt-produktene settes i system og programmet gjør en vurdering av forbruket i henhold til tid på dagen, osv. Dataene i hovedenhetens lager er således satt i system i henhold til når og hvor de forskjellige hendelser i systemet inntreffer.

Programvaren som inneholder regelsettet for systemet, og i hvilken de eksterne variabler innføres, vil bidra til at systemet får en lavere risiko i evalueringsprosessen. Masterens evalueringer påvirkes av sanntidsklokkens tid, temperatur, historisk energiforbruk og energiforbruket i øyeblikket. Disse parametere påvirker programmet som så iverksetter en eller flere handlinger. De forskjellige laster reguleres ut fra det program som ligger lagret i fastvare-programmet som er lagret i leselageret (ROM). Leselageret lagrer fastvare som kontrollerer programmet og utfører handlingen, og det inneholder også annen viktig informasjon for styring. Direktelageret (RAM) lagrer temperaturen og energiforbruket over tid, som også er med i evalueringsprosessen.

Dersom det er ønskelig eller aktuelt, kan masteren 10 også være innrettet til å motta eksterne signaler som tilleggsparametere for styring av systemet.

Fig. 6 viser et blokkskjema av en funksjonsnode 4 eller 5 på fig. 3. Slik det fremgår, inneholder noden en prosessorenhet (CPU) 30 som kan sende og motta signaler, slik at noden er en intelligent enhet. I likhet med masteren har hver node en helt spesiell identitet "ID" eller adresse. Systemet har totalt 64000 adresser, noe som tilsier at det kan være 64000 elektriske enheter som kan styres i et system.

Til prosessorenheten 30 er det tilkoplet et lager 31 som hjelper noden med å huske tilstand, funksjonsområde og såkalt CEBus-kontekst. ("CEBus" betegner den type nettverk som benyttes i systemet for å sørge for at hver enkelt sluttbruker kan kommunisere via lysnettet.) Prosessorenheten 30 styrer også et relé 32 som gjør at noden kan innkople en last på opptil 16A. Noden kommuniserer på lysnettet på samme måte som masteren, og for dette formål er CPU-enheten koplet til lysnettet via en SSC-brikke 33. Noden en er også vist å inneholde en regulator 34 for sttømforsyning.

Systemets hovedenhet eller master monteres i praksis i sikringsskapet i bygningen der systemet skal installeres. Da kommandosignalene sendes over lysnettet, er det ikke nødvendig med nye installasjoner i form av nye ledninger. I kontaktpunktet der den elektriske enhet som skal kontrolleres, plugges inn, installeres en node (mottaker) som skal regulere når produktet skal være på eller av, eller skal reguleres på annen måte. Denne node er kapslet og kan være installert i skjult montering i bygningen, eller den kan monteres som en innstikksenhet (dvs. noden innstikkes i kontaktpunktet, og det elektriske produkt innstikkes i noden).

Slik det vil innses ut fra den foregående beskrivelse, er kjernen i oppfinnelsen den "elektroniske effektvippe" som muliggjør laststyring eller frigjøring av effekt ved hjelp av samkjøring av all informasjon som innmates i systemet, og som kontrolleres ved hjelp av det regelsett som er bygget opp og som inngår i systemets programvare og er lagret i hovedenheten (masteren).

Programvaren vil kunne utarbeides av en fagmann på området når det aktuelle regelsett og systemets øvrige operasjonsfomtsetninger er fastlagt. Programvaren sammen med de foran omtalte parameterdata som innmates under drift av systemet, setter hovedenheten i stand til å utføre en rekke fordelaktige funksjoner og operasjoner under drift. I en hensiktsmessig utførelse er således hovedenheten innrettet til å styre inn-og utkopling av effektforbrukende enheter i valgte intervaller etter tilfeldigheter når effektforbruket er normalt. Det er også hensiktsmessig at hovedenheten, når en effektforbrukende enhet innkoples under høvlast, sørger for direkte utkopling av en annen enhet under gitte omstendigheter.

Claims (5)

1. Elektronisk system for styring av effektforbruk hos en bruker av elektrisk effekt, særlig en bolig eller husholdning som tilføres effekt fra et kraftverk, omfattende en hos brukeren installert styreenhet (10) med et programmerbart lager (16) for lagring av data for styring av effektforbruket, parameteravfølende sensorer (1, 2, 3, ...) for tilførsel av inngangssignaler til styreenheten, en med styreenheten (10) kommuniserende elmåler (11) for måling av brukerens totale øyeblikksforbruk, og et antall adresserbare funksjonsnoder (4, 5, 6) som er innkoplet mellom styreenheten (10) og de forskjellige belastninger (12) og står i toveis kommunikasjonsforbindelse med styreenheten, for inn- og utkopling av effektforbrukende enheter under styring av denne, idet styreenhetens (10) lager (16) inneholder et program for styring av effektforbruket basert på en vurdering av øyeblikksforbruket, og styreenheten (10) er innrettet til å utsende adresserte meldinger til funksjonsnodene (4, 5, 6), slik at bare nodene med den riktige adresse mottar de aktuelle meldinger og utfører lastpåvirkende handlinger basert på meldingsinnholdet, for derved å redusere øyeblikksforbruket, karakterisert ved at styreenheten (10), som i og for seg kjent, er innrettet til å styre effektforbruket også basert på en vurdering av et historisk forbruksmønster hos brukeren, slik at øyeblikksforbruket reduseres både i de tidsperioder hvor effektbelastningen hos brukeren er størst, og i de tidsperioder hvor brukerens historiske forbruksmønster tilsier at det er stor belastning, og at styreenheten (10) er innrettet til å fordele effektforbruket ved hjelp av en slumpfunksjon som fordeler innkoplingen av de effektforbrukende enheter (12) over et gitt tidsintervall, idet slumpfunksjonen er uavhengig av energiverk og andre brukere.

2. System ifølge krav 1, karakterisert ved at styreenheten (10) er innrettet til å styre inn- og utkopling av effektforbrukende enheter (12) i valgte intervaller etter tilfeldigheter når effektforbruket er normalt.

3. System ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at styreenheten (10), når en effektforbrukende enhet (12) innkoples under høylast, sørger for direkte utkopling av en annen enhet under gitte omstendigheter.

4. System ifølge ett av de foregående krav, karakterisert ved at styreenheten (10) og funksjonsnodene (4, 5, 6) er innrettet til å foreta innkopling og utkopling av de effektforbrukende enheter (12) i avhengighet av forskjellige prioriteringsnivåer.

5. System ifølge ett av de foregående krav, karakterisert ved at styreenheten (10) er innrettet til å motta eksterne signaler som tilleggsparametere for styring av systemet.