一種具有直接負荷控制功能的負控電能表的製作方法
2023-09-19 19:52:00 1
本實用新型屬於電力負荷控制與計量技術領域，特別涉及一種具有直接負荷控制功能的負控電能表。
背景技術：
直接負荷控制是一種簡單和實用的需求管理手段，其是指在系統尖峰時段由直接負荷控制執行機構通過遠端控制裝置循環控制用戶具有儲能功能的用電設備，以在不影響用戶的使用體驗的前提下實現削減負荷的目的。智能電錶除了常用的電度計量外，還應具有配電網的運行控制的功能。隨著智能家居的不斷發展，通過電錶實現負荷的遠程控制及用戶控制已成為技術發展的必然趨勢。具有直接負荷控制功能的負控電能表，可有效地提高能源供應商和最終用戶能源效率的潛力。
技術實現要素：
實用新型目的：本實用新型提供一種具有直接負荷控制功能的負控電能表，以解決現有技術中的問題。
技術方案：為實現上述目的，本實用新型採用的技術方案為：
一種具有直接負荷控制功能的負控電能表，包括電源、所述電源分別連接直接負荷控制出口和模擬量採集模塊，所述模擬量採集模塊依次連接計量模塊和主控晶片，所述主控晶片分別連接存儲控制模塊、通信模塊、人機互動模塊和直接負荷控制出口；所述直接負荷控制出口和計量模塊與用電設備相連；所述直接負荷控制出口由控制各種用電設備的繼電器組 成，繼電器的開斷由主控晶片控制。主控晶片輸出的結果通過控制直接負荷控制出口的相應繼電器達到直接負荷控制的目的。
所述直接負荷控制出口根據用電設備是否具有儲能功能，將輸出接口分為兩路，其中一路用來控制具有儲能功能用電設備的工作狀態。所述負荷控制通過周期性的關斷用戶具有儲能功能的用電設備，在不影響用戶體驗的前提下達到直接負荷控制的目的。
所述人機互動模塊包括顯示屏和控制按鍵。
所述存儲控制模塊為RAM存儲器，主要存儲負荷控制過程中的臨時數據，比如說直接負荷控制出口中每一個繼電器的狀態及歷史狀態數據，調度下放的控制信號及歷史控制信號。
所述通信模塊包括JTAG接口、GPRS通信和串口通信，接收直接負荷控制的命令。通信模塊主要分為三部分，一個是主控晶片的調試通信JTAG，一個GPRS通信用於接收直接負荷控制的命令。
所述GPRS通信使用公共通信網絡。
所述計量模塊的晶片型號為ADE7878，精度高。
所述通信模塊與調度部門能量管理中心相連，調度部門能量管理中心用於實時監測用電設備的用電負載大小。
有益效果：與現有技術相比，本實用新型具有以下有益效果：
本實用新型以在不影響用戶使用體驗的前提下實現削減負荷的目的，實現對部分帶有儲能功能的可短時中斷供電而不影響用戶體驗的用電設備的循環控制。該智能電錶經過實際測試使用，除能將準確地能耗數據反饋 給電能供應商及用戶，還能靈敏地完成直接負荷控制的指令，實現對負荷的控制。該電錶的推廣使用不僅能產生直接的節能效果，還有助於大電網實現削峰填谷的需求側管理。
附圖說明
圖1是本實用新型的模塊框圖；
圖2是本實用新型控制方法的時間示意圖。
具體實施方式
下面結合實施例對本實用新型作更進一步的說明。
如圖1所示，一種具有直接負荷控制功能的負控電能表，包括電源、所述電源分別連接直接負荷控制出口和模擬量採集模塊，所述模擬量採集模塊依次連接計量模塊和主控晶片，所述主控晶片分別連接存儲控制模塊、通信模塊、人機互動模塊和直接負荷控制出口，所述通信模塊與調度部門能量管理中心相連；所述直接負荷控制出口和計量模塊與用電設備相連；所述直接負荷控制出口由控制各種用電設備的繼電器組成，繼電器的開斷由主控晶片控制。主控晶片輸出的結果通過控制直接負荷控制出口的相應繼電器達到直接負荷控制的目的。
所述直接負荷控制出口根據用電設備是否具有儲能功能，將輸出接口分為兩路，其中一路用來控制具有儲能功能用電設備的工作狀態。所述負荷控制通過周期性的關斷用戶具有儲能功能的用電設備，在不影響用戶體驗的前提下達到直接負荷控制的目的。
所述人機互動模塊包括顯示屏和控制按鍵。
所述存儲控制模塊為RAM存儲器，主要存儲負荷控制過程中的臨時數據，比如說直接負荷控制出口中每一個繼電器的狀態及歷史狀態數據，調度下放的控制信號及歷史控制信號。
所述通信模塊包括JTAG接口、GPRS通信和串口通信，接收直接負荷控制的命令。通信模塊主要分為三部分，一個是主控晶片的調試通信JTAG，一個GPRS通信用於接收直接負荷控制的命令。
所述GPRS通信使用公共通信網絡。
所述計量模塊的晶片型號為ADE7878，精度高。
所述通信模塊與調度部門能量管理中心相連，調度部門能量管理中心用於實時監測用電設備的用電負載大小。
一種具有直接負荷控制功能的負控電能表的控制方法，通過周期性的關斷具有儲能功能的用電設備，具體包括以下步驟：
步驟一、確定輪控一個周期的時間為t，即在時間t的時間段，參與直接負荷控制容量的所有具有儲能功能用電設備均參與一次負控操作，繼續下一個周期的輪控；
步驟二、將可控總容量分為n組，每組具有儲能功能用電設備在一個周期內需要輪控關停的時間為τ，則τ＝t/n小時；
步驟三、通過直接負荷控制出口有序的控制用戶中具有儲能功能用電設備，達到負荷控制的目的。
實施例
如圖2所示，周期性控制的負荷主要對象為具有儲能功能的用電設備， 例如電冰箱、電熱水器等。通過對具有儲能功能的用電設備的調查分析，在一小時用電尖峰時間段內，如果負荷控制時間設置10～15分鐘，則不影響儲能設備的工作目的，不影響用戶的體驗。
本實用新型具有直接負荷控制功能的負控電能表的控制方法，首先將可控總容量分為n組，每組儲能負荷在一個周期內需要輪控關停的時間為τ，則τ＝1/n小時。
圖2中以一天中19:00～21:00之間用電尖峰時間段為例，將可控總容量即具有儲能功能的用電設備分為6組，則處於「開啟」狀態(虛線框)與「關停」狀態(實線框)單元格的時間τ為10min。由此可知，每組具有儲能功能的用電設備在每個周期中有10min的時間處於關停狀態，而又能保證每組具有儲能功能的用電設備在前後2個周期之間的關停時間間隔都為1小時，保證了每組具有儲能功能的用電設備在兩次關停之間能夠有充足的「充能」時間。如其中一組具有儲能功能的用電設備為電冰箱，一組具有儲能功能的用電設備為電熱水器，剩餘4組為其它具有儲能功能的用電設備，第一周期為19:00～20:00，第二周期為20:00～21:00，其中19:00～19:10和20:00～20:10電冰箱關停，兩次關停之間有一個小時的「充能」時間，保證用戶的電冰箱能夠正常使用；其中19:10～19:20和20:10～20:20電熱水器關停，兩次關停之間有一個小時的「充能」時間，保證用戶的電熱水器能夠正常使用。
本實用新型調度部門能量管理中心通過的通信模塊的JTAG接口調試，在一天中10:00～12:00和19:00～21:00的兩個用電尖峰時段分別向電錶發送300條控制命令，測試發送信息到動作跳閘的通信延時，結果如表1所示。根據表1數據可得，控制信號發送到執行平均時間在5秒左右，相對 於控制周期的10min可以忽略不計。所以，電錶控制信號的通信延時可以滿足直接負荷控制的要求。
表1
表2所示是對電錶精度的測試數據。根據表2的功率相對誤差可以看出，最大相對誤差為0.18％，顯然比0.5％小的多，說明該電錶能到達到比較高的精度，符合國家的標準。
表2
以上所述僅是本實用新型的優選實施方式，應當指出：對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本實用新型的保護範圍。