专利名称：用于维持电网内稳定工况的系统、方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明的实施例一般涉及配电网，并且更确切地说，涉及用于维持供电网内的稳定工况(condition)的系统、方法和设备。
背景技术：
配电网(如电网)被利用来将电功率从供电源输送到消费者或客户。在常规配电网中，电力供应商通常利用发电厂生成电功率，并且电力供应商将生成的电功率输出到配电电网上。此外，电力供应商需要维持电网上的某些工况。例如，监管需求通常要求电力供应商维持电网内的某些工况，例如频率、电压和电力工况。为了维持这些稳定的电网工况，电力供应商通常利用集中式控制系统来监视电网工况并尝试使生成的功率与消费需求匹配。但是，常规控制系统尝试将稳定的电网工况维持在高水平处。这些控制系统通常未将消费者层面出现的电网波动纳入考虑。此外，随着可再生能源(如光伏电池和风力涡轮)的更多使用，发电正变得不那么集中。例如，消费者可以利用光伏电池来补充通过电网接收的电功率。这些分布式电源通常未被常规控制系统纳入考虑；但是这些分布式电源供给的功率可能在本地层面上影响电网工况。因此，期望用于维持电网内稳定工况的系统、方法和设备。
发明内容
可以通过本发明的某些实施例解决一些或所有上文的需求和/或问题。本发明的实施例可以包括用于维持电网内稳定工况的系统、方法和设备。根据本发明的一个实施例，公开一种用于维持电网内稳定工况的方法。包括一个或多个计算机处理器的本地装置可以识别与结构关联的一个或多个电源。该本地装置可以额外地监视与配置成向该结构供电的电网关联的一个或多个参数。至少部分地基于监视，该本地装置可以识别电网波动。至少部分地基于电网波动的识别，该本地装置可以调整一个或多个识别的电源中包含的至少一个电源的操作。根据本发明的另一个实施例，公开一种用于维持电网内稳定工况的系统。该系统可以包括至少一个通信接口、至少一个测量装置和至少一个处理器。至少一个通信接口可以配置成促进与结构关联的一个或多个电源进行通信。至少一个测量装置可以配置成监视与配置成向结构供电的电网关联的一个或多个参数。至少一个处理器可以配置成(i)识别一个或多个电源，(ii)从至少一个测量装置接收监视数据，(iii)至少部分地基于接收的监视数据，识别电网波动，以及(iv)至少部分地基于电网波动的识别，指导一个或多个识别的电源中包含的至少一个电源的操作。可以通过本发明的多种实施例的技术来实现附加的系统、方法、装置、特征和方面。本文中详细地描述了本发明的其他实施例和方面，并将其视为要求权利的本发明的一部分。可以参考描述和附图来理解其他实施例和方面。
因此，在广义上描述了本发明之后，现在将参考附图，这些附图不一定按比例绘制，并且其中图I是根据本发明的说明性实施例的，促进维持电网内稳定工况的一个示例系统的框图。图2是根据本发明的多种实施例的，可利用来维持电网的一个示例分层结构的框图。图3是根据本发明的说明性实施例的，用于利用智能代理应用监视电网的示例方法的流程图。图4是根据本发明的说明性实施例的，用于在电网的监视期间优化电源的示例方法的流程图。 图5是根据本发明的说明性实施例的，用于监视岛模式操作的本地电网的示例方法的流程图。
具体实施例方式现在将在下文参考附图更全面地描述本发明的说明性实施例，附图中示出了本发明的一些而非全部实施例。实际上，本发明可以采用许多不同的形式来实施，而不应视为局限于本文阐述的实施例；更确切地，提供这些实施例以使本公开将满足适用的法律要求。在所有附图中，相似的数字指代相似的元件。为了本文公开的目的，术语“结构”是指可以连接到配电网的任何适合家庭、住宅、公寓、单位、公司、建筑物、其他位置、位置的组合、机器、装置或系统。操作中，可以在结构处提供适合的功率表以便监视由配电网供给到结构的功率量。为了本文公开的目的，术语“电网波动”是指可能影响电网稳定性的任何工况。例如，可能由于电网内功率流变化、例如功率负荷需求无法等于或大致等于功率供给的功率流变化(例如，频率波动等)而导致电网波动。公开的是用于维持配电网内稳定工况的系统、方法和设备。在本发明的多种实施例中，可以利用发电装置和/或电负荷的分布式管理以便本地地维持稳定的电网工况。在某些实施例中，可以将相应的智能代理与连接到配电网或电网的任何数量的结构或位置关联。例如，可以由与结构关联的智能功率表或家庭网关装置来执行智能代理。在操作中，智能代理可以识别该结构处可用的任何数量的电源。例如，智能代理可以识别电池、功率存储装置、风力涡轮和/或光伏电池、面板和/或阵列。此外，按期望的，智能代理可以识别与结构关联的任何数量的电负荷，如电器、灯等。就此而言，智能代理可以确定或计算与该结构关联的发电能力和/或功率需求。此外，智能代理还可以监视与配置成向该结构供电的电网关联的一个或多个参数。例如，智能代理可以从配置成测量多种电网参数的任何数量的测量装置接收测量数据，多种电网参数诸如电网频率、电网电压和电网供给的功率量和/或与电网关联的无功功率的量。至少部分地基于电网的监视，智能代理可以识别电网波动。例如，智能代理可以识别低频或高频电网工况。至少部分地基于电网波动的识别，智能代理可以调整与该结构关联的任何数量的电源和/或电负荷的操作。例如，智能代理可以指导电源向电网提供功率。又如，智能代理可以调整供给到一个或多个电负荷的功率量。就此而言，智能代理可以对维持电网内的相对稳定工况作出贡献。此外，正如某些实施例中所期望的，智能代理可以估计一个或多个定价参数，例如与从电网获得的功率关联的当前价格。至少部分地基于定价参数和/或定价条件，智能代理可以优化与该结构关联的电源的使用。例如，智能代理可以在电网功率相对昂贵的时间间隔期间(例如，峰值负荷工况等)利用可再生电源(例如，风力涡轮、光伏电池)。此外，智能代理可以基于经济分析来调整供给到一个或多个电负荷的功率。例如，智能代理可以在峰值工况期间关闭某些电负荷(例如，电器、空调等)。此外，按期望的，智能代理还可以基于经济分析指导本地电源产生的功率向电网的销售。例如，如果电功率的价格较高且存在过多发电容量和/或储存的功率，则智能代理可以指导向电网出售功率。在某些实施例中，此外，智能代理可以额外地与任何数量的其他智能代理和/或其他控制系统通信。例如，智能代理可以与邻居控制器通信和/或与地理上位于该结构附近的任何数量的其他结构所关联的智能代理通信。就此而言，可以定义和/或管理微电网 或本地电网。例如，可以由智能代理和/或其他控制系统来定义和管理邻居电网或社区电网。按期望的，可以在微电网内管理电源和/或负荷。此外，在与主电网连接中断事件(例如，电网故障情况)期间，可以采用功率岛(power island)或断开模式继续管理微电网。例如，一个或多个智能代理和/或控制系统可以收集与发电能力、储存的功率和/或电负荷关联的信息。然后针对微电网可本地管理可用功率和功率需求。此外，可以在微电网内维持相对稳定工况。本发明的多种实施例可以包括促进维持电网内稳定工况的一个或多个专用计算机、系统和/或特定机器。一种专用计算机或特定机器可以包括多种实施例中所期望的广泛的多种不同软件模块。正如下文更详细解释的，在某些实施例中，这些多种软件组件可以利用来监视电网工况以及基于一个或多个电网波动的识别来控制任何数量的本地电源和/或电负荷。本文描述的本发明的某些实施例可以具有维持电网内稳定工况的技术效果。例如，分布式控制器和/或智能代理可以监视电网工况并基于一个或多个电网波动事件的识别来控制任何数量的本地电源和/或电负荷的操作。就此而言，任何数量的分布式控制装置，例如与个体结构关联的装置，可以对维持相对稳定的电网工况作出贡献。图I是根据本发明的说明性实施例的，促进维持电网内稳定工况的一个示例系统100的框图。图I所示的系统100可以包括功率表105，功率表105配置成从电网110或配电网接收功率并将功率供给到如住宅或公司的结构。此外，系统100可以包括任何数量的电源115，如光伏电池120、风力涡轮(未示出)和/或功率存储装置125 (例如电池)。在某些实施例中，电源115的其中一个或多个可以是直流电源，以及可以提供任何数量的适合逆变器130来促进将功率提供到结构和/或电网110。按期望的，断路器面板135或其他适合的配电装置可以促进从电源115收集功率，并将功率提供到结构和/或功率表105以用于输出到电网110上。此外，如图所示，可以提供任何数量的附加发电装置140(例如发电机、电动机等)\如交流装置和/或电负荷145，并将其与结构关联。在操作中，功率表105和/或家庭网关系统150可以包括适合的智能代理，适合的智能代理配置成监视与电网110关联的一个或多个工况或参数。至少部分地基于监视，智能代理可以指导或控制系统的其他组件(例如，电源115、发电装置140和/或电负荷145)的操作。在某些实施例中，一个或多个本地网络155，如家庭区域网络和/或Modbus协议网络可以促进系统100的多种组件之间的通信。例如，本地网络155可以促进功率表105、电源115、断路器面板135(例如，智能断路器面板)、发电装置140和任何数量的电负荷145之间的通信。就此而言，智能代理可以收集与本地功率供给和/或功率需求关联的信息，以及智能代理可以利用收集的信息的至少一部分来控制系统组件以便维持稳定电网工况。功率表105可以是可以经由任何数量的输电线路连接到配电系统或配电网的任何适合的功率表。例如，功率表105可以是连接到电网110的适合功率表。在多种实施例中可以按期望的利用范围广泛的适合功率表，如单相功率表或三相功率表。功率表105可以配置成测量供给到关联的结构的电能(例如千瓦小时等)或电功率的量。在某些实施例中，功率表105可以是智能表或高级表，其配置成比常规表相对更详细地识别用消耗。例如，智能功率表105可以促进实时或接近实时的读数、停电通知和/或功率质量监视。此外，按期望的，智能功率表105可以将测量数据、计算和/或其他信息传送到一个或多个接收方，如外部控制系统157。任何数量的适合网络160，如高级计量基础设施(“AMI”)网络、蜂窝网 络和/或因特网可以促进功率表105与外部控制系统157之间的通信。根据本发明的一个方面，此外，功率表105还可以监视与电网110关联的一个或多个工况，并控制系统100的一个或多个其他组件(例如，电源115、发电装置140、电负荷145等)的操作以便促进维持相对稳定的电网工况。在这样操作时，功率表105可以配置成执行促进提供电网监视服务的任何数量的适合软件模块。功率表105可以包括任何数量的适合计算机处理组件，任何数量的适合计算机处理组件促进功率表的操作、提供电网监视服务和/或控制本地装置以促进维持稳定电网工况。可结合到功率表105的适合处理装置的示例包括但不限于，专用电路、微控制器、微计算机、其他计算装置等。因此，功率表105可以包括促进计算机可读指令的执行的任何数量的处理器161。通过执行计算机可读指令，功率表105可以包括或形成促进提供电网监视和/或维持服务的专用计算机或特定机器。除了一个或多个处理器161外，功率表105可以包括一个或多个存储器装置162、一个或多个输入/输出(“I/o”)接口 163和/或一个或多个通信和/或网络接口 164、和/或一个或多个测量装置165。该一个或多个存储器装置162或存储器可以包括任何适合的存储器装置，例如，高速缓存、只读存储器装置、随机存取存储器装置、磁存储装置等。一个或多个存储器装置162可以存储功率表105利用的数据、可执行指令和/或多种程序模块，例如数据文件166、操作系统(“OS”)167和/或智能代理168。数据文件166可以包括促进功率表105操作的任何适合数据，包括但不限于，与系统100的一个或多个其他组件(例如，电源115、断路器面板135、发电装置140、电负荷145等)关联的信息、功率表105和/或测量装置165取得的测量数据、与可接受的电网工况关联的一个或多个参数、功率定价信息、与发电能力关联的信息、与功率需求和/或预计需求关联的信息、负荷分布和/或使用信息、和/或工况和/或告警信息。OS 167可以包括促进和/或控制功率表105的通常操作的可执行指令和/或程序模块。此外，OS 167可以促进处理器161执行其他软件程序和/或程序模块，如智能代理168。虽然未示出，但是功率表105可以包括任何数量的主机模块，任何数量的主机模块促进与任何数量的外部装置和/或系统100的其他组件通信。例如，主机模块可以促进建立与电源115或系统100的其他组件的通信会话。又如，主机模块可以促进建立与外部控制系统157和/或与其他结构关联的任何数量的其他功率表和/或智能代理的通信会话。智能代理168可以是配置成提供电网监视和/或维持服务的适合软件模块。例如，智能代理168可以是促进维持相对稳定电网工况的分布式控制模块。在某些实施例中，可以从外部控制系统157经由任何数量的适合网络160 (如AMI网络或因特网)下载智能代理168和/或对智能代理168的更新或将其传送到功率表105。在其他实施方案中，可以人工方式由技术人员或用户将智能代理168和/或对智能代理168的更新安装在功率表105上。例如，现场技术人员可以利用便携式存储器装置将智能代理168安装到功率表105上。在操作中，智能代理168可以识别与结构关联的任何数量的本地装置，如可用的 电源115(例如，可再生电源、功率存储装置125等)、发电装置140和/或电负荷145。此夕卜，还可以获得与识别的装置关联的信息，如发电容量、所储存功率信息、当前负荷需求、预计的负荷需求和/或负荷调度。至少部分地基于所获得的信息，智能代理168可以确定与结构关联的本地发电资源和/或与结构关联的当前和将来的功率需求。此外，按期望的，智能代理168还可以获得可利用来确定或计算将来的发电能力的信息。例如，智能代理168可以获得气象报告信息(例如，风力信息、温度信息、云层覆盖和/或能见度信息等)，以及智能代理168可以至少部分地基于所获得的信息来确定或预测将来的发电能力。此外，智能代理168还可以监视与电网110关联的一个或多个参数。例如，智能代理168可以持续地或周期性地从测量装置165接收测量数据。至少部分地基于接收的测量数据，智能代理168可以确定和/或计算一个或多个电网参数，如电网110的频率、与电网110关联的电压、电网110供给的功率量和/或与电网110关联的无功功率的量。至少部分地基于监视一个或多个电网参数，智能代理168可以识别或检测电网波动。例如，可以将电网参数的值与一个或多个阈值或阈值范围比较，并且可以至少部分地基于该比较来识别或检测电网波动。例如，可以基于电网频率落在可接受的电网频率范围外的确定来检测电网波动。在多种实施例中，可以按期望地检测范围广泛的不同类型的电网波动。一旦检测到电网波动，则智能代理168可以调整或控制系统100的一个或多个其他组件的操作以便维持期望的或稳定电网工况。例如，如果确定电网频率低于可接受的频率值或范围，则智能代理168可以确定供电系统负荷超出发电。智能代理168然后可以指导一个或多个电源115和/或发电装置140向电网110供电以尝试将电网频率返回到可接受水平。此外或备选地，智能代理168可以指导减少或断开向任何数量的电负荷145的供电。又如，如果确定电网频率高于可接受的频率值或范围，则智能代理168可以确定供电系统发电超出发供电系统负荷。作为响应，智能代理168可以指导一个或多个功率存储装置125进行充电以尝试将电网频率返回到可接受水平。此外或备选地，智能代理168可以指导一个或多个可再生电源(例如，风力涡轮、光伏电池120等)来减少或断开向电网110供电。实际上，智能代理168可以采取广泛的控制动作来尝试平衡发电和功率需求。就此而言，智能代理168可以促进维持相对稳定的电网工况。此外，正如某些实施例中所期望的，智能代理168可以估计一个或多个定价参数，如与从电网Iio获得的功率关联的当前价格。至少部分地基于定价参数和/或定价条件，智能代理168可以尝试优化与结构高关联的电源115 (如可再生电源和/或功率存储装置125)的使用。例如，智能代理可以在电网功率相对昂贵的时间间隔期间(例如峰值负荷工况等)指导可再生电源(例如，风力涡轮、光伏电池)向电负荷供电。此外，智能代理168可以基于经济分析来调整供给到一个或多个电负荷145的功率。例如，智能代理168可以在峰值工况期间关闭某些电负荷(例如，电器、空调等)。此外，按期望的，智能代理168还可以基于经济分析估计定价条件，并指导一个或多个本地电源115的产生的功率向电网110的销售。例如，如果电功率的价格较高且存在过多发电容量和/或储存的功率，则智能代理168可以指导或以其他方式促进向电网110出售功率。按期望的，可以作为对电网维持功能的附加来执行智能代理168执行的经济分析。换言之，可以由智能代理168结合经济分析将对电网稳定性的影响纳入考虑。在某些实施例中，智能代理168还可以与任何数量的其他智能代理和/或其他控制系统通信。例如，智能代理168可以与邻居控制器通信和/或与地理上位于该结构附近的任何数量的其他结构关联的智能代理通信。就此而言，可以定义和/或管理微电网或本地 电网。例如，可以由智能代理和/或其他控制系统来定义和管理邻居电网或社区电网。下文参考图2更详细地描述微电网的一个示例。按期望的，可以在微电网内管理电源和/或负荷。此外，在与主电网连接中断的事件(例如，电网故障事件)期间，可以采用供电岛或断开模式继续管理微电网。例如，一个或多个智能代理和/或控制系统可以收集与发电能力、储存的功率和/或电负荷关联的信息。然后针对微电网本地管理可用功率和功率需求。此外，可以在微电网内维持相对稳定工况。下文参考图3-5更详细地描述智能代理168可执行的操作的若干示例。接着参考功率表105，一个或多个I/O接口 163可以促进与任何数量的适合输入/输出装置(如一个或多个物理按钮、显示器、小键盘、控制面板、触摸屏、遥控器等)通信以促进与功率表105的用户交互。就此而言,功率表105可以在本地接收用户命令。此外,可以将信息显示和/或其他方式输出给用户。一个或多个通信或网络接口 164可以促进将功率表105连接到任何数量的适合网络，如本地或家庭网络155和促进与位置远离结构的装置(例如，外部控制系统157、其他功率表等)进行通信的一个或多个网络160。就此而言，功率表105可以从系统100的其他组件接收数据和/或向其传送数据。此外，按期望的，功率表105还可以包括任何数量的网卡和/或网络接口装置，其促进与多种网络155、160的通信。例如，ZigBee适配器、Modbus适配器、射频(“RF”)收发器、Wi-Fi收发器或其他适合的装置可以促进功率表105连接到局域网或家庭网络155。此外，功率表105可以包括任何数量的网卡和/或通信装置，如AMI板、全球移动通信系统(“GSM”)收发器、通用分组无线电业务(“GPRS”)收发器、基于供电线路的宽带(“BRL”)适配器和/或以太网卡，其促进与任何数量的广域网160，如因特网、AMI网络和/或蜂窝网络进行通信。一个或多个测量装置165可以包括配置成取得与电网110关联的测量的任何数量的适合装置。例如，一个或多个测量装置165可以配置成测量和/或监视与电网110关联的任何数量的参数，如电网频率、电压、功率和/或无功功率。在本发明的多种实施例中，可以按期望利用任何数量的适合测量装置165和/或传感器，包括但不限于，电压传感器、频率监视器、电流传感器、功率传感器、无功伏安(“VAR”)传感器等。一旦收集了测量数据，则可以将测量数据提供到处理器161以供智能代理168处理。按期望的，可以结合测量装置165提供任何数量的适合模数转换装置。就此而言，可以将模拟测量数据转换成智能代理168可处理的数字数据。作为将智能代理168包括在功率表105中的备选方式，可以提供任何数量的家庭网关系统150，并且可以由家庭网关系统150来执行智能代理。家庭网关系统150可以包括配置成配置为监视一个或多个电网参数和控制电源115和/或电负荷145的操作以便维持相对稳定的电网工况的任何适合装置。适合家庭网关系统的示例包括但不限于，个人计算机、家庭能源管理装置、智能功率表和/或其他处理器驱动的装置。此外，家庭网关系统150可以配置成经由任何数量的广域网160(例如，AMI网络、因特网等)与外部控制系统157、其他功率表和/或其他家庭网关系统通信。为了本文公开的目的，针对功率表105描述的电网监视和/或管理操作可以作为附加或备选由家庭网关系统150来执行。电网110可以包括配置成输送或供给电功率的任何数量的适合供电线路、馈电线、和/或配电网。按期望的，可以将任何数量的发电厂和/或发电机(例如，燃气涡轮、蒸汽涡轮、地热发电装置、风力涡轮、光伏电池等)连接到电网110。此外，在某些实施例中，可 以规定与电网110关联的任何数量的工况(例如，频率、电压、功率、无功功率等)以尝试维持电网110内相对稳定的工况。根据本发明的一个方面，可以将电网的监视和/或维持分布在配电系统中。例如，可以将相应的智能代理与任何数量的结构关联，并且这些智能代理可以配置成控制本地装置以尝试维持相对稳定的电网工况。在本发明的多种实施例中，可以将任何数量的电源115和/或发电装置140与结构关联。适合的电源115和/或发电装置140的示例包括但不限于，光伏电池120和/或阵列(例如太阳能面板)、风力涡轮、发电机(例如，燃气发电机等)和/或任何数量的功率存储装置125 (如电池、电容器组等)。可以按期望的利用直流和/或交流装置。在利用直流电装置(例如，光伏电池120、直流功率存储装置等)的情况中，可以利用任何数量的适合逆变器130将供给的直流功率信号转换成可提供到家用装置和/或电网110的交流功率信号。此外，虽然出于本文公开的目的，图I中图示分开的电源115和发电装置140，但是术语电源可以用于指任何适合的功率存储装置或发电装置。接着参考图1，可以提供一个或多个断路器面板135。断路器面板135可以包括促进电功率的通信的任何数量的电开关。在某些实施例中，断路器面板135可以控制向任何数量的电负荷145供给电功率。此外，在某些实施例中，断路器面板135可以与任何数量的电源115和/或发电装置140实现接口，并且断路器面板135可以控制将接收的电功率提供到系统100的其他组件。按期望的，断路器面板135可以是智能断路器面板，其配置成与智能代理168通信和/或控制一个或多个开关的操作以便促进结构内电功率分配。在某些实施例中，可以提供任何数量的电负荷145并将其与结构关联。电负荷145可以包括配置成接收电功率供给的任何装置，如电器、空调、灯、安全系统等。在某些实施例中，可以将电负荷145与结构的多种区或区域关联。例如，可以将特定房间的安全装置(例如，照相机、运动检测器等)分组在一起。又如，可以将与房间或一组房间关联的多个灯彼此关联。就此而言，可以针对个体区域来进行控制结构内的功率分配。此外，在某些实施例中，电负荷145可以是配置成与智能代理168通信的相对智能的电负荷。例如，电负荷145可以包括促进经由本地网络155与智能代理168 (或智能断路器面板)交互的适合软件模块。就此而言，可以将与电负荷145的操作关联的信息提供到智能代理168，并且可以从智能代理168接收多种命令。例如，可以将编程的操作调度从空调提供到智能代理168。此夕卜，可以由智能代理168向空调提供是否要运行和/或恒温器温度的指令。在某些实施例中，系统100的多种组件可以经由任何数量的本地网络155彼此通信。例如，功率表105、一个或多个电源115、断路器面板135、一个或多个发电装置140、一个或多个电负荷145和/或家庭网关系统150可以经由一个或多个本地网络155彼此通信。一个或多个本地网络155可以包括促进与结构关联的系统100的多种组件之间进行通信的任何数量的适合网络。适合本地网络155的示例包括但不限于，家庭区域网络(“HAN”)、ZigBee规范无线个人区域网络、射频网络、启用蓝牙TM(由BLUETOOTH SIG公司拥有的注册商标)的网络、任何适合的无线网络和/或任何适合的有线网络。接着参考图1，一个或多个外部控制系统157可以经由一个或多个适合的广域网160与功率表105和/或家庭网关系统150通信。外部控制系统157可以包括例如，电力公司或其他公用设施和/或任何数量的其他控制系统(如，邻居控制系统或子站级控制系统)提供的或与之关联的中央系统。因此，外部控制系统157可以包括促进接收和处理消息和/或收集的数据和/或传送指令和/或数据的任何数量的处理器驱动的装置。例如，外部控制系统157可以包括任何数量的个人计算装置、服务器计算机和/或其他计算装置。与外部控制系统157关联的计算装置可以包括任何数量的处理器、存储器装置和/或通信接口。这些组件可以与上文参考功率表105描述的那些相似。在操作中，外部控制系统157可以配置成将智能代理(和/或对智能代理更新的软件)传送或下载到功率表105和/或家庭网关系统150。此外，在某些实施例中，外部控制系统157可以与任何数量的智能代理通信以便促进电网110的管理。例如，以岛模式操作的子站级或邻居级控制系统可以收集与任何数量的结构的发电和/或功率负荷信息关联的信息。该控制系统然后可以尝试平衡发电和负荷需求以便维持微电网内相对稳定的工况。一个或多个广域网网络160可以促进任何数量的功率表105、家庭网关系统150和/或外部控制系统157之间的通信。在本发明的多种实施例中，可以按期望利用广泛的适合广域网160，如，AMI网络、因特网、蜂窝网络、基于卫星的网络或任何其他适合的广域网。按期望的，本发明的实施例可以包括具有比图I所示的组件多或少的组件的系统100。此外，可以在本发明的多种实施例中组合系统100的某些组件。图I的系统100是仅通过示例方式提供的。图2是根据本发明的多种实施例的，可利用来维持一个或多个电网的示例分层结构200的框图。参考图2，可以提供一个或多个中央控制系统205、本地控制器210和/或智能代理215a-n。在某些实施例中，中央控制系统205可以是企业级控制系统。例如，中央控制系统205可以与电力服务提供商关联。在操作中，中央控制系统205可以配置成在企业级监视和/或管理电网工况。例如，中央控制系统205可以监视电网并尝试在宏观层面上平衡发电与预计的负荷。此外，在某些实施例中，中央控制系统205可以配置成将智能代理215a-n下载或传送到任何数量的客户级装置，如功率表和/或家庭网关系统。在某些实施例中，可以可选地提供一个或多个本地控制器210。本地控制器210可以例如是与配电子站、邻居或其他特定区域关联的子站级控制系统。在操作中，本地控制器210可以配置成监视和/或管理与本地控制器210关联的本地电网或微电网。例如，本地控制器210可以配置成监视与邻居或其他区域关联的微电网，以及本地控制器210可以尝试维持微电网内相对稳定的工况。可以在微电网连接到主电网时和/或微电网变为与主电网断开连接时监视微电网。例如，可以在主电网内事故或故障的事件中以供电岛或断开模式监视微电网。在某些实施例中，本地控制器210可以收集与微电网关联的信息，例如与该微电网关联的任何数量的电源和/或电负荷关联的信息。就此而言，本地控制器210可以识别与微电网关联的发电和/或储存的功率参数。此外，本地控制器210可以识别与微电网供电的任何数量的电负荷关联的功 率需求参数(例如，当前负荷需求、预计的负荷需求、负荷调度等)。本地控制器210可以尝试平衡功率供给和功率需求以便尝试维持微电网内相对稳定的工况。为此，本地控制器210可以接收数据和/或将指令传送到与微电网关联的任何数量的个体智能代理215a-n。接着参考图2，可以提供任何数量的智能代理215a_n。每个智能代理215可以与上文参考图I描述的智能代理168相似。例如，每个智能代理215可以与结构关联，并且配置成控制与该结构关联的电源和/或电负荷的操作。就此而言，每个智能代理215可以监视向该结构供电的电网(例如，主电网和/或微电网)，以及智能代理215可以识别可能影响电网内稳定性的电网波动。基于电网波动的识别，智能代理215可以控制与该结构关联的任何数量的装置的操作(例如电源、电负荷等)以尝试维持电网内相对稳定的工况。此外，作为指导微电网内的操作的本地控制器210的备选，任何数量的智能代理215a-n可以彼此通信以便维持微电网。例如，第一智能代理可以从其他智能代理收集信息，以及第一智能代理可以指导或控制电网内的发电与负荷的平衡。又如，可以将微电网的控制功能分布到任何数量的智能代理215a-n上。图3是根据本发明的说明性实施例的，利用智能代理应用监视电网的示例方法300的流程图。可以与一个或多个电网管理系统(如图I所示的系统100)相关联来利用方法300。在某些实施例中，可以由适合的智能代理(如图I所示的智能代理168)执行方法300的操作。方法300可以开始于框305。在框305处，可以接收智能代理应用或智能代理168。例如，可以由功率表或家庭网关系统从中央控制系统接收智能代理168。又如，可以由服务技术人员将智能代理168加载到功率表或家庭网关系统上。一旦在框305处接收到智能代理168，则在框310处可以执行该智能代理。在框315处，可以识别任何数量的可用电源和/或电负荷。例如，智能代理168可以经由一个或多个适合的家庭区域网络或本地网络从电源(例如，可再生电源、电池等)和/或电负荷接收识别和/或操作信息。至少部分地基于接收的信息，智能代理168可以识别或确定与用于结构的储存的可用功率和/或发电能力关联的信息。按期望的，智能代理168可以获取可利用来确定或估计将来的发电能力的范围广泛的信息，如气象信息。例如，智能代理168可以估计云层覆盖、能见度和/或风力工况对光伏电池和/或风力涡轮的发电能力的影响。此外，智能代理168可以识别或确定与一个或多个电负荷关联的信息。例如，智能代理168可以识别一个或多个电负荷，如图I所示的电负荷145。此外，智能代理168可以识别结构的功率需求，如当前功率需求、调度的将来需求(例如，编程的空调需求等)、需求分布和/或历史需求数据。就此而言，智能代理168可以确定一个或多个电负荷的当前需求。此外，智能代理168可以估计或预计一个或多个电负荷的将来需求。按期望的，在某些实施例中，智能代理168可以额外地与同其他结构(如相同邻居内的其他结构)关联的任何数量的其他智能代理通信。就此而言，智能代理168可以识别与其他结构关联的可用电源和/或电负荷。例如，可以识别与微电网关联的电源和/或电负荷。在框320处，可以监视与电网关联的一个或多个参数。电网可以是配置成向结构提供电功率的任何适合的电网，如相对较大的配电网或微电网。此外，可以监视与电网关联的任何数量的参数，如电网的频率、与电网关联的电压、电网供给的功率和/或与电网关联的无功功率。按期望的，可以利用任何数量的适合传感器和/或测量装置来取得与电网关联的多种测量，并且可以将测量数据提供到智能代理168。 在框325处，可以对是否出现电网波动作出确定。例如，可以对与电网关联的一个或多个监视的工况(例如，频率、功率、电压、无功功率等)无法满足一个或多个阈值和/或范围(例如可接受的操作范围)作出确定。例如，可以监视电网的频率，并且如果监视的电网频率落在可接受的频率范围外，则可以识别为电网波动。如果在框325处确定没有出现电网波动，则在框320处可以继续操作，并且智能代理168可以继续监视电网。但是，如果在框325处确定出现电网波动，则可以在框330处继续操作。在框330处，智能代理168可以调整、指导或控制一个或多个电源和/或电负荷的操作以便维持期望的和/或稳定的电网工况。换言之，智能代理168可以采取任何数量的适合控制动作以便维持电网稳定性。例如，智能代理168可以指导一个或多个电源(例如，可再生电源、电池等)以将功率供给到电网。又如，智能代理168可以调整供给到一个或多个电负荷的功率量和/或储存在功率存储装置中的功率量。在某些实施例中，所采取的控制动作的类型可以基于所识别的电网波动的类型。例如，如果电网频率较低，则智能代理168可以指导向电网供电和/或减少从电网汲取的功率。又如，如果电网频率较高，则智能代理168可以增加从电网汲取的功率量(例如，充电功率存储装置等)和/或减少供给到电网的功率量。实际上，在多种实施例中可以按期望的采取范围广泛的适合控制动作。图3的方法300可以可选地在框330之后结束。作为备选，如图所示，可以在重复回路中持续地执行方法300的操作。图4是根据本发明的说明性实施例的，在监视电网期间优化电力资源的示例方法400的流程图。可以与一个或多个电网管理系统(如图I所示的系统100)相关联来利用方法400。在某些实施例中，可以由适合的智能代理(如图I所示的智能代理168)执行方法400的操作。此外，在某些实施例中，可以在结构连接到主电网而非以岛模式操作的微电网的情况期间执行方法400。方法400可以开始于框405。在框405处，可以识别任何数量的可用电源和/或电负荷。在框405处识别可用电源和/或电负荷可以与上文参考图3框315处描述的识别相似。在框410处，可以确定一个或多个定价参数，如与电网关联的当前价格。换言之，智能代理168可以确定与从电网汲取功率并向一个或多个电负荷提供功率关联的当前价格。此外，智能代理168可以确定与将功率从结构出售或提供到电网关联的价格。在某些实施例中，当前采购价格可以反映或利用来确定与将功率出售到电网关联的价格。在框415处，智能代理168可以至少部分地基于一个或多个定价参数来优化本地电力资源的使用。换言之，智能代理168可以在本地电源(例如，可再生电源、功率存储装置等)和/或电负荷的管理期间将与电功率关联的成本或价格纳入考虑。在优化本地电力资源期间智能代理168可以采取范围广泛的不同控制动作。例如，在峰值需求期间，智能代理168可以利用本地电源来向一个或多个电负荷提供功率。又如，在峰值需求期间，智能代理168可以关闭或调整供给到多种电负荷的功率以便减少所引起的费用。例如，可以调整空调恒温器。又如，以具有过多功率供给为限，智能代理168可以指导向电网销售本地生成的功率和/或储存的功率。就此而言，智能代理可以基于定价参数来优化能量资源。图4的方法400可以可选地在框415之后结束。作为备选，按期望的，可以在重复回路中持续地执行方法400的操作。图5是根据本发明的说明性实施例的，用于监视以岛模式操作的本地电网的示例
方法500的流程图。可以与一个或多个电网管理系统(如图I所示的系统100)相关联来利用方法500。在某些实施例中，可以由适合的智能代理(如图I所示的智能代理168)执行方法500的操作。作为备选，方法500可以由本地控制器，如图2所示的控制器210来执行。此外，在某些实施例中，方法500还可以在结构连接到以岛模式操作的微电网的情况或结构未连接到任何电网的情况期间执行。方法500可以开始于框505。在框505处，可以识别电网断开事件。例如，可以识别结构或一组关联的结构(例如邻居)变为与主配电网断开连接的情况。一旦识别出电网断开事件，则可以作出确定将以断开模式或岛模式管理结构或关联的结构的微电网。在框510处，可以识别连接到微电网的一个或多个本地智能代理。例如，可以识别与连接到微电网的结构关联的任何数量的智能代理。可以通过与微电网关联的任何数量的适合网络，如AMI网络来促进多种智能代理(和/或本地控制器)之间的通信。在框515处，可以收集发电、储存的功率和/或电负荷信息。例如，可以收集与发电能力(例如，可再生资源、发电机等)、储存的可用功率(例如储存在电池和/或其他存储装置中的功率)和/或电负荷需求(例如，当前需求、将来调度的需求等)关联的信息。在框520处，可以监视微电网内的供给的功率和/或功率需求。此外，还可以采用与上文参考图3的框320描述的相似方式监视与微电网关联的任何数量的参数(例如，频率、电压、功率、无功功率等)。在框525处，可以对微电网内是否识别出电网波动作出确定。例如，可以对与微电网关联的一个或多个参数是否无法满足一个或多个阈值条件或范围作出确定。又如，可以对微电网内的功率供给无法匹配或大约匹配微电网内的功率需求作出确定。如果在框525处确定未识别到波动事件，则可以在框520处继续操作，并且可以继续监视微电网。但是，如果在框525处确定已识别出电网波动，则可以在框530处继续操作。在框530处，可以基于微电网内识别的波动来采取任何数量的控制动作。就此而言，可以进行尝试以维持微电网内的稳定工况和/或平衡微电网内的功率供给与功率需求(即负荷)。此外，可以在微电网变为与主电网断开连接的连接断开或紧急情况期间管理微电网。在本发明的多种实施例中，可以按期望采取广泛的多种不同的控制动作。例如，可以指导一个或多个电源向微电网供给额外的功率或减少对微电网的功率供给。又如，可以激活或撤销发电装置(例如，发电机等)以便调整对微电网的功率供给。再如，可以调整提供到任何数量的电负荷的功率量。例如，可以减少或断开对非关键电负荷的功率供给。图5的方法500可以可选地在框530之后结束。作为备选，如图所示，可以在重复回路中持续地执行方法500的操作。在本发明的多种实施例中可以按期望的以任何适合的次序实现或执行图3-5的方法300、400、500中描述和示出的操作。此外，在某些实施例中，这些操作的至少其中一部分可以并行地实现。此外，在某些实施例中，可以执行比图3-5中描述的操作少或多的操作。按期望的，可以在智能代理监视位置时循环中执行方法300、400、500的其中一个或多个中提出的操作。上文中，本发明是参考根据本发明的示范实施例的系统、方法、设备和/或计算机程序产品的框图和流程图来描述的。将理解分别的这些框图和流程图的一个或多个框以及这些框图和流程图中的框的组合可以由计算机可执行程序指令来实现。同样地，根据本发 明的一些实施例，这些框图和流程图中的一些框可不一定需要按所呈示的次序执行，或可不一定需要完全执行。可以将这些计算机可执行程序指令加载到通用计算机、专用计算机、处理器或其他可编程数据处理装置上以制造特定机器，从而使计算机、处理器或其他可编程数据处理设备上执行的这些指令创建用于实现一个或多个流程图框中指定的一个或多个功能的装置。这些计算机程序指令还可以存储在能够指导计算机或其他可编程数据处理装置以特定方式实现功能的计算机可读存储器中，以便存储在该计算机可读存储器中的指令产生包含实现一个或多个流程图框中指定的一个或多个功能的指令装置的制造品。例如，本发明的实施例可以提供计算机程序产品，其包括其中包含有计算机可读程序代码或程序指令的计算机可用介质，所述计算机可读程序代码调适成被执行以实现一个或多个流程图框中指定的一个或多个功能。还可以将这些计算机程序指令加载到计算机或其他可编程数据处理设备上，以使一系列操作单元或步骤在该计算机或其他可编程设备上执行，从而产生计算机实现的过程，以便该计算机或其他可编程设备上执行的这些指令提供用于实现一个或多个流程图框中指定的功能的单元或步骤。相应地，框图和流程图的框支持用于执行指定功能的装置的组合、用于执行指定的功能的单元或步骤的组合以及用于执行指定的功能的程序指令装置。还将理解，框图和流程图的每个框和框图和流程图中框的组合可以由执行指定的功能、单元或步骤的专用基于硬件的计算机系统或专用硬件和计算机指令的组合来实现。虽然本发明是结合目前视为最实际且多种的实施例来描述的，但是要理解本发明不限于所公开的实施例，而是相反，本发明应涵盖包含在所附权利要求的精神和范围内的多种修改和等效布置。本书面描述使用示例来公开包括最佳模式的本发明，以及还使本领域技术人员能实践本发明，包括制作和使用任何装置或系统及执行任何结合的方法。本发明可取得专利的范围由权利要求定义，且可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果此类其它示例具有与权利要求字面语言无不同的结构要素，或者如果它们包括与权利要求字面语言无实质不同的等效结构要素，则它们规定为在权利要求的范围内。部件列表100-系统
105-功率表110-电网115-电源120-光伏电池125-存储装置130-逆变器135-断路器面板140-发电装置 145-电负荷150-家庭网关系统155-本地网络157-外部控制系统160-网络161-处理器162-存储器装置163-1/0 接口164-通信接口165-测量装置166-数据文件167-操作系统168-智能代理200-分层结构205-中央控制系统210-本地控制器215a_n_ 智能代理300-方法；305、310、315、320、325、330-框400-方法；405、410、415_ 框500-方法；505、510、515、520、525、530-框
权利要求
1.一种方法(300),包括 由本地装置(105)识别(315)与结构关联的一个或多个电源(115)，所述本地装置(105)包括一个或多个计算机处理器(161)； 由所述本地装置(105)监视(320)与电网(110)关联的一个或多个参数，所述电网配置成向所述结构供电； 由所述本地装置(105)至少部分地基于所述监视来识别(325)电网(110)波动；以及 由所述本地装置(105)至少部分地基于所述电网(110)波动的所述识别，调整一个或多个所识别的电源(115)中包含的至少一个电源(115)的操作。
2.如权利要求I所述的方法(300)，其中，识别(315)—个或多个电源(115)包括识别如下的至少其中之一 (i)光伏电池(120)、(ii)风力涡轮、或(iii)电池(125)。
3.如权利要求I所述的方法(300)，其中，监视(320)与电网(110)关联的一个或多个参数包括，监视如下的至少其中之一 (i)频率参数、(ii)电压参数、(iii)功率参数、或(iv)无功功率参数。
4.如权利要求I所述的方法(300)，其中，识别(325)电网(110)波动包括确定一个或多个所监视的参数的至少其中之一的值无法满足至少一个阈值，以及 其中调整(330)至少一个电源(115)的操作包括调整所述至少一个电源(115)的操作以便维持电网(110)稳定性。
5.如权利要求I所述的方法(330)，其中，调整(330)至少一个电源(115)的操作包括从所述至少一个电源(115)向所述电网(110)供电。
6.如权利要求I所述的方法(300)，还包括 由所述本地装置(105)至少部分地基于所述电网(110)波动的所述识别来调整(330)供给到与所述结构关联的至少一个电负荷(145)的功率量。
7.如权利要求I所述的方法(300)，还包括 由所述本地装置(105)识别(410)与从所述电网(110)获得的功率关联的一个或多个定价参数， 其中调整(330)至少一个电源(115)的操作包括，至少部分地基于所述一个或多个定价参数来调整所述至少一个电源(115)的操作。
8.如权利要求7所述的方法(300)，还包括 由所述本地装置(105)指导将所述至少一个电源(115)供给的功率出售到所述电网(110)。
9.如权利要求I所述的方法(300)，还包括 由所述本地装置(105)识别(510)与另一个结构关联的另一个本地装置；以及 由所述本地装置(105)至少部分地基于与另一个本地装置的通信来识别(515)与另一个结构关联的一个或多个附加电源；以及 由所述本地装置(105)至少部分地基于所述电网(110)波动的识别，指导(530)所述一个或多个附加电源的至少其中之一的操作。
10.如权利要求I所述的方法(300)，还包括 由所述本地装置(105)识别(510)与另一个结构关联的另一个本地装置； 由所述本地装置(105)至少部分地基于与另一个本地装置的通信来确定(515)功率供给能力和与包括所述结构和另一个结构的多个结构关联的功率需求；以及 由所述本地装置(105)基于所确定的功率供给能力和所确定的功率需求，来控制(530)如下至少其中之一的操作(i)所述至少一个电源(115)、(ii)与另一个结构关联的一个或多个附加电源、(iii)与所述结构关联的一个或多个电负荷、或(iv)与另一个结构 关联的一个或多个电负荷。
全文摘要
本发明名称为“用于维持电网内稳定工况的系统、方法和设备”。提供用于维持电网(110)内稳定工况的系统(100)、方法(300)和设备。包括一个或多个计算机处理器(161)的本地装置(105)可以识别(315)与结构关联的一个或多个电源(115)。本地装置(105)可以额外地监视(320)与配置成向该结构供电的电网(110)关联的一个或多个参数。至少部分地基于该监视，本地装置(105)可以识别(325)电网(110)波动。至少部分地基于电网(110)波动的识别，本地装置(105)可以调整(330)一个或多个识别的电源(115)中包含的至少一个电源(115)的操作。
文档编号H02J13/00GK102868217SQ201210215599
公开日2013年1月9日 申请日期2012年4月20日 优先权日2011年4月20日
发明者B·R·弗林, K·J·凯尔德 申请人:通用电气公司