电力系统的中断负荷控制装置的制作方法

本发明涉及电力技术领域，特别是涉及电力系统的中断负荷控制装置。

背景技术：

电力系统的需求响应是指在电力供需紧缺的时段，通过价格或激励补贴等方式引导用户改变固有的用电模式，能有效提高电力系统运行的经济性和可靠性。在供需紧张的电力市场环境下，以激励补贴的方式开展需求响应是一种有效的临时调峰手段。

中断负荷是激励型需求响应最为广泛的一种应用形式，已在大多数地区的工商业用户中广泛实施。大用户或负荷集成商与电力公司签订可中断负荷合同，在用电高峰时段或紧急状态下，用户根据电力系统中相关供电站依据自身供电状态预下达的响应指令，完成既定时段和容量大小的负荷削减，进行相应负荷中断控制，以响应电力系统在用电高峰时段或紧急状态下的调峰控制。传统的可中断负荷方案中，通常需要提前通过人为停止或调整班次的方式执行负荷中断，容易影响电力系统的中断负荷控制的时效性和准确性，导致相应的控制效果差。

技术实现要素：

基于此，有必要针对传统方案容易影响电力系统的中断负荷控制的时效性和准确性，导致相应控制效果差的技术问题，提供一种电力系统的中断负荷控制装置。

一种电力系统的中断负荷控制装置，包括：计时器、控制器、多个负荷控制终端、多个触发器以及多个比较器；

每个负荷控制终端分别控制电力系统一条供电线路上的电力设备，每个负荷控制终端分别对应设置一个比较器以及一个触发器；

所述负荷控制终端分别连接控制器，所述控制器通过计时器分别连接各个触发器的第一输入端，所述控制器还分别通过一个比较器连接一个触发器的第二输入端，所述触发器的输出端连接控制器；

所述控制器接收供电站下发的中断负荷信息，计算得到各个负荷控制终端对应的中断持续时段以及各个负荷控制终端对应的响应容量，根据所述中断持续时段和响应容量通过所述计时器、触发器和比较器分别控制各个负荷控制终端执行中断操作。

上述电力系统的中断负荷控制装置，针对控制电力系统一条供电线路上的电力设备各个负荷控制终端分别对应设置一个比较器以及一个触发器；将各个负荷控制终端分别连接控制器，使控制器通过计时器分别连接各个触发器的第一输入端，控制器还分别通过一个比较器连接一个触发器的第二输入端，再将上述触发器的输出端连接控制器，在上述控制器接收供电站下发的中断负荷信息时，可以计算得到各个负荷控制终端对应的中断持续时段以及各个负荷控制终端对应的响应容量，根据所述中断持续时段和响应容量通过所述计时器、触发器和比较器分别控制各个负荷控制终端执行中断操作，使电力系统的中断负荷控制以供电站的供电状态以及各个负荷控制终端所控制的供电线路上的电力设备的负荷状态为依据，使各个负荷控制终端可以及时执行相应的中断操作，还保证了控制的准确性，有效提高了电力系统的中断负荷控制的控制效果。

附图说明

图1为一个实施例的电力系统的中断负荷控制装置结构示意图；

图2为一个实施例的电力系统的中断负荷控制装置结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明提供的电力系统的中断负荷控制装置的具体实施方式进行详细阐述。

参考图1，图1所示为一个实施例的电力系统的中断负荷控制装置结构示意图，包括：计时器11、控制器12、多个负荷控制终端20、多个触发器30以及多个比较器40；

各个负荷控制终端20分别控制电力系统一条供电线路上的电力设备，各个负荷控制终端20分别对应设置一个比较器以及一个触发器；具体地，上述一个负荷控制终端控制的供电线路上可以设置一个电力设备，也可以设置多个电力设备，该负荷控制终端可以控制该条供电线路执行中断操作，停止对该条供电线路上电力设备的供电。上述负荷控制终端、比较器以及触发器相对应设置，一个负荷控制终端具有相对应的比较器以及触发器，负荷控制终端对应的比较器输出端连接该负荷控制终端对应的触发器的第二输入端；

所述负荷控制终端分别连接控制器12，所述控制器12通过计时器11分别连接各个触发器40的第一输入端，所述控制器12还分别通过一个比较器连接一个触发器的第二输入端，所述触发器30的输出端连接控制器12；上述比较器包括第一输入端、第二输入端和输出端，各个比较器的第一输入端分别连接控制器，获取控制器中相应负荷控制终端对应的响应容量，比较器的第二输入端连接相应负荷控制终端所在供电线路上的电能表，获取该负荷控制终端对应的用户实际负荷容量，比较器的输出端连接相应触发器的第二输入端；

所述控制器12接收供电站下发的中断负荷信息，计算得到各个负荷控制终端对应的中断持续时段以及各个负荷控制终端对应的响应容量，根据所述中断持续时段和响应容量通过所述计时器11、触发器30和比较器40分别控制各个负荷控制终端20执行中断操作；具体地，上述中断负荷信息可以包括电力系统中相应配电网的响应总量和总的响应持续时段等信息。

本实施例提供的电力系统的中断负荷控制装置，针对控制电力系统一条供电线路上的电力设备各个负荷控制终端分别对应设置一个比较器以及一个触发器；将各个负荷控制终端20分别连接控制器12，使控制器12通过计时器11分别连接各个触发器30的第一输入端，控制器12还分别通过一个比较器40连接一个触发器30的第二输入端，再将上述触发器30的输出端连接控制器12，在上述控制器12接收供电站下发的中断负荷信息时，可以计算得到各个负荷控制终端对应的中断持续时段以及各个负荷控制终端对应的响应容量，根据所述中断持续时段和响应容量通过所述计时器11、触发器30和比较器40分别控制各个负荷控制终端20执行中断操作，使电力系统的中断负荷控制以供电站的供电状态以及各个负荷控制终端所控制的供电线路上的电力设备的负荷状态为依据，使各个负荷控制终端可以及时执行相应的中断操作，还保证了控制的准确性，有效提高了电力系统的中断负荷控制的控制效果。

在一个实施例中，上述控制器可以将所述中断时间发生至计时器，将各个负荷控制终端对应的响应容量分别发送至所述负荷控制终端对应的比较器，并分别获取任意一个触发器输出的中断信号，根据所述中断信号控制该触发器对应的负荷控制终端执行中断操作；

所述计时器根据各个负荷控制终端对应的中断持续时段进行倒计时，分别在任意一个中断持续时段倒计时完成时，向所述中断持续时段对应的触发器输出第一触发信号；上述第一触发信号可以为高电平信号等易于被触发器识别的触发信号；

所述比较器获取相应负荷控制终端对应的用户实际负荷容量，比较所述响应容量与用户实际负荷容量之间的大小关系，在所述响应容量大于用户实际负荷容量时，向所述触发器输出第二触发信号；上述第二触发信号可以为高电平信号等易于被触发器识别的触发信号；

所述触发器依据第一触发信号和第二触发信号输出相应负荷控制终端对应的中断信号至控制器。

本实施例通过上述控制器将计算得到的各个负荷控制终端对应的中断持续时段以及各个负荷控制终端对应的响应容量分别发送至相应的计时器和比较器，使计时器、比较器以及触发器协同工作，向控制器输出相应负荷控制终端对应的中断信号，以控制该负荷控制终端执行中断操作。

在一个实施例中，上述控制器可以接收供电站下发的中断负荷信息，将所述中断负荷信息输入预设的目标控制模型，计算使所述目标控制模型取得最优值的各个负荷控制终端对应的中断持续时段以及各个负荷控制终端对应的响应容量。

本实施例中，控制器可以根据中断负荷信息中包括的响应总量和响应持续时段等信息，通过上述目标控制模型对应的优化算法计算得到各个负荷控制终端的响应负荷容量(响应容量)、响应持续时间(中断持续时段)。具体地，可以从用户或负荷聚合商运营的角度，以经济最优、可靠性最优或用户舒适度最优为目标，以响应容量、单次响应最大持续时间、日内累计响应时间上限为约束条件，以及电力系统相应配电网的其他外部约束条件构建上述目标控制模型，以便通过上述目标控制模型计算得到最优的各个负荷控制终端对应的中断持续时段以及各个负荷控制终端对应的响应容量。

作为一个实施例，上述目标控制模型可以为：

式中，f表示执行中断操作时，电力系统的成本参数，t表示中断负荷信息中的总响应持续时段，nil表示负荷控制终端的数量，cilj表示第j个负荷控制终端的响应容量，uilj,t表示第j个负荷控制终端在单元响应时间段t的响应状态变量，所述响应状态变量包括1和0，1表示中断状态，0表示非中断状态，pj,t表示第j个负荷控制终端在单元响应时间段t的中断容量。

各个负荷控制终端具有其对应的中断持续时段，其中断持续时段可以包括若干个单元响应时间段，一个负荷控制终端的所有单元响应时间段构成该负荷控制终端的中断持续时段。具体的，上述单元响应时间段可以为一个统计时间单位(如15分钟、1小时等)的整数倍。

本实施例以经济成本参数最优为目标进行指标的优化和分配，构建相应的目标控制模型，可以对电力系统的中断负荷控制进行有效的成本控制，进一步降低上述中断负荷控制过程中的成本参数。

作为一个实施例，上述目标控制模型对应的约束条件可以包括：

pj,min≤pj,t≤pj,max，

式中，pj,t表示第j个负荷控制终端在t内的响应容量，ct表示中断负荷信息的响应总容量，pj,min表示第j个负荷控制终端的响应容量下限值，pj,max表示第j个负荷控制终端的响应容量上限值，tilj,max表示第j个负荷控制终端所对应供电电路在t内的累计中断时间长度的上限，τilj,max表示第j个负荷控制终端所对应供电电路单次连续响应时间长度的上限值，uilj,t表示第j个负荷控制终端在单元响应时间段t的响应状态变量，uilj,t-1表示第j个负荷控制终端在单元响应时间段t-1的响应状态变量。

本实施例可以保证依据上述目标控制模型以及其对应的约束条件所计算得到的各个负荷控制终端对应的中断持续时段以及各个负荷控制终端对应的响应容量的准确性。

作为一个实施例，依据上述目标控制模型以及其对应的约束条件对输入目标控制模型的中断负荷信息进行求解，可以得到各负荷控制终端在各个单元响应时间段t内的响应容量pj,t和响应状态uilj,t。根据响应容量pj,t和基线负荷，可以计算得到各路负荷控制终端的触发判断容量(即比较器的第一输入端的输入数值)：

式中：pb,t表示针对多条供电线路组成的供电单元(图中所有负荷控制终端所对应的设备总和)，在t时段的基线负荷；表示针对第j路负荷控制终端的在t时段内的触发判断容量。

根据和uilj,t可得到比较器第一输入端，以及计时器的相应输入信息，便于形成后续判断触发信号。

参考图2所示，在一个实施例中，上述电力系统的中断负荷控制装置，还可以包括第一存储器50以及第二存储器60；

所述第一存储器50连接在所述控制器12和比较器40的第一输入端之间，所述第二存储器60的输入端连接负荷控制终端所控制的供电线路的电能表14，第二存储器60的输出端分别连接各个比较器40；

所述第一存储器50用于存储所述负荷控制终端的响应容量；所述第二存储器60用于存储所述负荷控制终端的用户实际负荷容量。

本实施例通过第一存储器50存储所述负荷控制终端的响应容量，第二存储器60存储所述负荷控制终端的用户实际负荷容量，可以保证比较器对上述响应容量和用户实际负荷容量获取过程的顺利性。

作为一个实施例，第一存储器和第二存储器的个数均与比较器的个数相同，各个比较器分别对应设置一个第一存储器和第二存储器；

各个第一存储器连接在所述控制器和该第一存储器对应的比较器的第一输入端之间，各个第二存储器的输入端连接相应比较器对应的负荷控制终端所控制的供电线路的电能表，各个第二存储器的输出端连接相应的比较器；

所述第一存储器用于存储相应负荷控制终端的响应容量；所述第二存储器用于存储相应负荷控制终端的用户实际负荷容量。

本实施例设置各个比较器分别对应的第一存储器和第二存储器，即比较器对应的负荷控制终端分别对应的第一存储器和第二存储器，使第一存储器存储相应负荷控制终端的响应容量，第二存储器用于存储相应负荷控制终端的用户实际负荷容量，可以保证各个第一存储器存储的响应容量，以及第二存储器存储的用户实际负荷容量的有序性和准确性。

在一个实施例中，上述第一存储器通过无线公网或无线专网连接所述控制器；所述第二存储器通过rs485接口或者微功率无线通信方式连接电能表。

若控制器设置各个负荷控制终端分别的响应容量输出端口，多个第一存储器、多个第二存储器与各负荷控制终端相应设置，则各第一存储器可以通过无线公网或无线专网分别连接所述控制器针对相应负荷控制终端所设置的响应容量输出端口，各个第二存储器可以通过rs485接口或者微功率无线通信方式连接相应负荷控制终端所控制供电线路对应的电能表。

在一个实施例中，上述第二存储器每隔设定时长从所述电能表读取一次用户实际负荷容量。

上述设定时长可以根据中断负荷控制装置的相关精度要求进行设置，如设置为15分钟、12分钟等时长。第二存储器每隔设定时长从所述电能表读取一次用户实际负荷容量，可以保证所读取的用户实际负荷容量的实时性和可靠性。

在一个实施例中，上述控制器可以接收供电站下发的响应结束信号，根据所述响应结束信号撤销各个负荷控制终端的中断操作。

供电站在供电量充足后，可以向控制器下发恢复供电，即停止中断负荷控制的响应结束信号，控制器在接收上述响应结束信号后，可以根据所述响应结束信号撤销各个负荷控制终端的中断操作，以恢复相应电力系统中各个电力设备正常运行。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。