家庭用電負荷遠程控制方法與裝置的製作方法
2023-06-14 20:28:41 1
專利名稱：家庭用電負荷遠程控制方法與裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種對家庭用電負荷進行遠程控制的方法和裝置，尤其是涉及一種利 用低壓電力線載波通信實現遠動控制家庭用電器通斷的方法和裝置。
背景技術：
隨著智能電網技術的發展和逐步應用，面向需求側的智能用電管理系統被越來越 多的用於低壓用戶的用電負荷管理。通過智能用電管理系統，電力企業可以遠程獲取用戶 的實時用電信息，並基於這些採集到的原始負荷數據進行在線實時仿真以預測電網的負荷 狀態，更為重要的是管理系統可以據此控制終端用戶的用電負荷，在負荷峰值時，選擇性斷 開部分區域的用電負荷，從而保證電網運行的可靠穩定，提高電網運行的效率。目前，對用電負荷調控的主要方法是拉閘限電，即通過用電管理系統對用戶終端 的所有負載進行統一通斷控制。這就導致在負荷高峰期，部分家庭所有負載全部被關斷，甚 至基本的照明也無法保證，極大影響了居民的基本生活用電需求，違背了電能調控與管理 的初衷。這就需要一種方法和裝置可以實現電能管理系統選擇性遠動控制大功率用電器的 通斷，比如，在用電高峰期，關斷電暖氣、電熱水器、洗衣機等大功率用電器，而保證辦公、照 明等基本用電。
發明內容
為解決背景技術中的問題，本發明提供一種利用電力線載波通信技術實現電網運 行管理中心遠程控制家庭用電器通斷的智能負荷控制裝置，使電能管理系統能夠在保證基 本生活用電的條件下，選擇性遠動控制大功率用電器的通斷，並藉此調整電網的運行狀態， 降低負荷峰值。本發明解決上述技術問題的方案是在由電網運行管理中心、智能電錶、電力線、 智能負荷控制裝置和家庭用電器組成的系統中，電網運行管理中心根據所監測到的電網負 荷狀態，向智能電錶發送選擇性通斷大負荷用電器的控制命令，經過解析後，智能電錶向各 智能負荷控制裝置發送命令，使負荷控制裝置控制與之相連的家用電器的通斷，控制命令 的發送通過低壓電力線載波通信實現。智能負荷控制裝置包括單片機、電源、電力線載波通信模塊、磁保持繼電器、繼電 器驅動、控制端檢測電路、時鐘、存儲器、蜂鳴器、霍爾元件和外殼十一個部分。其中，單片機 分別連接電源、電力線載波通信模塊、繼電器驅動、控制端檢測電路、時鐘、存儲器、蜂鳴器 和霍爾元件；磁保持繼電器分別與繼電器驅動和電力線連接；電源、電力線載波通信模塊、 控制端檢測電路與電力線連接。單片機(MCU)負責通過電力線載波通信對智能電錶信息 進行收集，處理和分析，並最終通過控制磁保持繼電器來控制大功率用電設備的通斷，單片 機通過控制端檢測電路來檢測當前磁保持繼電器的狀態；時鐘記錄並提供當前時間給單片 機；存儲器存儲並提供對應的電錶表號、智能負荷控制裝置序號、接通延時時間等數據；蜂 鳴器用於上電和進入設置狀態提示；霍爾元件的主要作用是當磁性器件靠近時通知單片機進入設置狀態，以實現第一次上電時對其進行對應的電錶表號、智能負荷控制裝置序號進 行設置；電源提供智能負荷控制裝置所需的各種電源；控制端檢測電路的主要作用是檢測 磁保持繼電器後端是否有電壓，以確定磁保持繼電器是否閉合；繼電器驅動為針對磁保持 繼電器所做的驅動電路；磁保持繼電器為控制信號消失後仍然保持當前狀態的大容量繼電 器；電力線載波通訊模塊的主要作用是使單片機與智能電錶進行數據交換，以實現智能負 荷控制裝置各種功能；外殼用於將各部分裝配成一個整體，並對各部分形成保護。本發明的有益結果是提供了一種實現電網運行管理中心遠程控制家庭用電器通 斷的方法和裝置，它利用低壓電力線載波通信技術實現控制命令的傳遞，避免了另設通信 線路，選擇性遠動控制的方式使得電網運行管理中心能夠在負荷高峰期選擇性關斷大功率 用電器以降低電網負荷，而保證辦公、照明等基本用電需求。
圖1本發明的應用示意圖，
圖2本發明智能負荷控制裝置的原理框圖， 圖3本發明智能負荷控制裝置內單片機程序流程圖。
具體實施例方式如圖1所示，在由電網運行管理中心、智能電錶、電力線、智能負荷控制裝置和家 庭用電器(包括普通用電設備和大功率用電設備)組成的系統中，電網運行管理中心根據所 監測到的電網負荷狀態調控負荷峰值。本發明主要解決電網運行管理中心如何通過遠程控 制大負荷用電器通斷來降低電網負荷的問題。當電網運行管理中心監測到負荷峰值時，向 智能電錶發送選擇性通斷大負荷用電器的控制命令，經過解析後，智能電錶向各智能負荷 控制裝置發送命令，使負荷控制裝置控制與之相連的家用電器的通斷，控制命令的發送通 過低壓電力線載波通信實現。在本實施例中，低壓電力線載波通信技術是現有技術，在2009年12月30日授權 的中國專利2004100403801和2004年09月01日授權的中國專利03267309中有詳細說明， 在此，本發明應用低壓電力線載波通信技術的工作原理不作具體描述。如圖2所示，本發明中的智能負荷控制裝置主要包括單片機、電源、電力線載波通 信模塊、磁保持繼電器、繼電器驅動、控制端檢測電路、時鐘、存儲器、蜂鳴器、霍爾元件和外 殼十一個部分。其中，單片機分別連接電源、電力線載波通信模塊、繼電器驅動、控制端檢 測電路、時鐘、存儲器、蜂鳴器和霍爾元件；磁保持繼電器分別與繼電器驅動和電力線連接； 電源、電力線載波通信模塊、控制端檢測電路與電力線連接。單片機(MCU)負責通過電力線 載波通信對智能電錶信息進行收集，處理和分析，並最終通過控制磁保持繼電器來控制大 功率用電設備的通斷，單片機通過控制端檢測電路來檢測當前磁保持繼電器的狀態；時鐘 記錄並提供當前時間給單片機；存儲器存儲並提供對應的電錶表號、智能負荷控制裝置序 號、接通延時時間、時間表等數據；蜂鳴器用於上電和進入設置狀態提示；霍爾元件的主要 作用是當磁性器件靠近時通知單片機進入設置狀態，以實現第一次上電時對其進行對應的 電錶表號、智能負荷控制裝置序號進行設置；電源提供智能負荷控制裝置所需的各種電源； 控制端檢測電路的主要作用是檢測磁保持繼電器後端是否有電壓，以確定磁保持繼電器是否閉合；繼電器驅動為針對磁保持繼電器所做的驅動電路；磁保持繼電器為控制信號消失 後仍然保持當前狀態的大容量繼電器；電力線載波通訊模塊的主要作用是使單片機與智能 電錶進行數據交換，以實現智能負荷控制裝置各種功能；外殼用於將各部分裝配成一個整 體，並對各部分形成保護。本發明中採用AVR單片機。在實際智能負荷控制裝置設計中，具備類似功能的芯 片或電路系統均可應用，其運行和操作方法是，將編寫的軟體固化在硬體中，此技術屬於現 有公知技術。單片機與其他元件的聯接及製造均為公知技術，在此不作具體描述。
如圖3所示，單片機的工作流程包括
步驟301 程序開始，實現時鐘等的初始化；
步驟302 主程序初始化完成後檢測當前磁保持繼電器狀態；
步驟303 檢測霍爾元件是否動作；
步驟304 若步驟303中霍爾元件動作即進入設置狀態；
步驟305 進入設置狀態後，電錶下發設置信息，保存並返回成功信息後退出設置狀 態，如果電錶長時間不對智能負荷控制裝置進行設置(約1分鐘)，智能負荷控制裝置會自 動退出設置狀態。所以在設置時可以將磁性器件一直放置於霍爾元件附近，設置完成後再 將其移開；
步驟306 若步驟303中霍爾元件沒有動作或者步驟305完成後，則判斷是否收到電錶 下發信息；
步驟307 步驟306中如果收到載波信息，則分析信息(可能為校時，讀寫開關狀態，控 制通斷等)，反之則重新執行步驟302 ；
步驟308 判斷是否為控制磁保持繼電器通斷的控制命令； 步驟309 如果是控制命令，則判斷是否為吸合命令；
步驟310 若是吸合命令，在吸合前加入吸合延時等待時間(廣60分鐘)和隨機延時等 待時間(廣8)秒(防止不同負荷控制裝置同時動作對電網的拉動)； 步驟311 繼電器吸合；
步驟312 若是斷開命令，則直接斷開磁保持繼電器；
步驟313 弱步驟308中不是控制命令，而是校時或者讀寫命令，則執行相應的命令； 步驟314 執行完步驟311、步驟312和步驟313的命令後向智能電錶發送回執； 步驟315:程序結束。本發明採用了電力線通信技術，大大方便了電網運行管理中心對家庭大功率用電 器的遠程通斷控制，成為降低電網負荷高峰期用電量的有效手段，發明中的智能負荷控制 裝置成本較低，適合大規模應用，市場應用前景大。
權利要求
1.一種利用電力線載波通信技術實現對家庭用電負荷進行遠程控制的方法，其特徵 是在由電網運行管理中心、智能電錶、電力線、智能負荷控制裝置和家庭用電器組成的系 統中，電網運行管理中心根據所監測到的電網負荷狀態，向智能電錶發送選擇性通斷大負 荷用電器的控制命令，經過解析後，智能電錶向各智能負荷控制裝置發送命令，使負荷控制 裝置控制與之相連的家用電器的通斷，控制命令的發送通過低壓電力線載波通信實現。
2.一種實現電網運行管理中心遠程控制家庭用電器通斷的智能負荷控制裝置，其特徵 是裝置包括單片機、電源、電力線載波通信模塊、磁保持繼電器、繼電器驅動、控制端檢測 電路、時鐘、存儲器、蜂鳴器、霍爾元件和外殼十一個部分，其中，單片機連接電源、電力線載 波通信模塊、繼電器驅動、控制端檢測電路、時鐘、存儲器、蜂鳴器和霍爾元件，磁保持繼電 器分別與繼電器驅動和電力線連接，電源、電力線載波通信模塊、控制端檢測電路與電力線 連接，外殼將其他十個部分有機結合形成保護。
全文摘要
本發明涉及一種利用電力線載波通信技術實現對家庭用電負荷進行遠程控制的方法和裝置。在由電網運行管理中心、智能電錶、電力線、智能負荷控制裝置和家庭用電器組成系統中，電網運行管理中心根據所監測到的電網負荷狀態，向智能電錶發送負荷控制命令，經過解析後，智能電錶向各智能負荷控制裝置發送命令，使負荷控制裝置控制與之相連的家用電器的通斷，從而實現對家庭用電負荷的遠程控制，並藉此調整電網的運行狀態，降低負荷峰值，從而在保證基本用電的條件下，通過選擇性通斷大負荷用電器實現對電網的高效管理。本發明提供一種實現電網運行管理中心遠程控制家庭用電器通斷的智能負荷控制裝置，利用電力線載波通信的方式方便了裝置的安裝。
文檔編號H02J13/00GK102075013SQ20101056719
公開日2011年5月25日 申請日期2010年12月1日 優先權日2010年12月1日
發明者丁琪, 周光鋒, 宋曉輝, 彭民, 朱建峰, 田本東, 趙蘭普 申請人:河南省科學院應用物理研究所有限公司