一种电力虚拟储能控制的系统及方法

一种电力虚拟储能控制的系统及方法
【专利摘要】本发明公开了一种电力虚拟储能控制的系统及方法，该电力虚拟储能控制系统包括：电力系统、电网力负荷控制能量管理系统、前置通信服务器、0.4KV配网通信系统、0.4KV电力网、电能表、电能表用电参数转发装置、电力线载波用电参数接收和用电负荷错峰控制装置及用电负荷组成；用户侧控制装置通过接收电力系统下发的用电信息并按照电力用户意愿选择用电负荷的错峰控制方式，使电网削峰填谷的负荷控制达到最佳状态，从而减少电网运行的峰谷负荷差，实现了虚拟储能的节能降耗目的；使电力系统根据电网负荷曲线优化制定的峰谷时段和用电参数，实时下发电力用户侧控制装置，错峰控制部分用电设备，提高电网谷段用电量，实现削峰填谷的电力虚拟储能控制。
【专利说明】一种电力虚拟储能控制的系统及方法

【技术领域】
[0001] 本发明属于电力储能【技术领域】，尤其涉及一种电力虚拟储能控制的系统及方法。

【背景技术】
[0002] 目前公知的世界上电力储能技术，归纳起来主要有物理储能（如抽水蓄能、压缩 空气储能、飞轮储能等）、电化学储能（如钠硫电池、液流电池、铅酸电池、镍镉电池、超级电 容器等）和电磁储能（如超导电磁储能、超级电容器等）这三大类。我们知道物理储能是 目前世界上相对较成熟也是实际应用较早的一种储能方式，其能量转换效率可达70-75% 左右，但因受地形和地质方面的条件限制，不具备大规模推广应用前景。电磁储能技术则很 昂贵，现在还没有提到商业化的议事日程上来。相比之下，当今储能技术发展最快的要数电 化学储能，其中钠硫电池是电力储能技术发展中崛起的一枝新秀。
[0003] 电力储能技术对电网的合理使用能起"削峰填谷"作用，即通过储存电网用电低谷 时充足的闲余电能，然后到用电高峰时反馈输出平抑，这样可大大提高发电设备的利用效 率，为国家节约巨额投资。
[0004] 随着智能电网的建设，目前，仍然缺乏延伸电力需求侧管理，使电力用户的负荷能 够响应电力系统峰谷时段用电要求、做到削峰填谷的虚拟储能系统和技术。
[0005] 专利申请号CN102075013A提出了一种利用电力线载波通信技术实现对家庭用电 负荷进行远程控制的方法和装置。其中智能负荷控制装置，接收智能电表发送的负荷控制 命令，实现对家庭用电负荷的远程控制通断。由于负荷控制由电力系统远程控制，造成了 电力用户的自主用电权被剥夺，另外，简单的负荷控制，并未协调电力系统和电力用户的关 系，未使电网削峰填谷的负荷控制达到最佳状态。
[0006] 需求侧管理：在政府法规和政策的支持下，采取有效的激励和引导措施以及适宜 的运作方式，通过发电公司、电网公司、能源服务公司、社会中介组织、产品供应商、电力用 户等共同协力，提高终端用电效率和改变用电方式，在满足同样用电功能的同时减少电量 消耗和电力需求，达到节约资源和保护环境，实现社会效益最好、各方受益、最低成本能源 服务所进行的管理活动。
[0007] 削峰填谷：把一部分高峰负荷挪到低谷时段，从而减少电网运行的峰谷负荷差，实 现了节约能源的目的。
[0008] 虚拟储能技术：是一种基于电力需求侧管理和峰谷电价策略，通过智能电网实现 的提高用电设备谷段用电量，减少尖、峰段用电量的负荷能量管理技术。
[0009] 错峰关断：用电尖、峰段时间关断用电负荷的控制方式。
[0010] 错峰调压：用电尖、峰段时间降低用电负荷工作电压的控制方式
[0011] 错峰调参：根据电力系统用电信息，通过调整智能用电负荷控制参数，降低尖、峰 段用电量，提高谷段用电量的控制方式。
[0012] 无错峰控制：用电负荷正常供电，不响应峰谷时段控制方式。
[0013] 现有的电网谷段用电量低，没有实现削峰填谷的电力虚拟储能控制，电能损耗较 大。


【发明内容】

[0014] 本发明实施例的目的在于提供一种电力虚拟储能控制的系统及方法，旨在解决现 有的电网谷段用电量低，没有实现削峰填谷的电力虚拟储能控制，电能损耗较大的问题。
[0015] 本发明实施例是这样实现的，一种电力虚拟储能控制的方法，该电力虚拟储能控 制的系统及方法包括：在由电网力负荷控制能量管理系统、通信前置机、智能电网通信系 统、电能表及电能表用电参数转发装置、电力线、电力线载波用电参数接收和用电负荷错峰 控制装置和用电负荷组成的系统中，电力系统根据电网力负荷控制能量管理系统采集到的 电网负荷信息，制定用电负荷峰谷时段及参数，通过智能电网通信系统将用电信息下发给 电能表用电参数转发装置，而后通过电力线，利用载波技术，使电力系统根据需求侧管理制 定的用电信息转发给电力线载波用电参数接收和用电负荷错峰控制装置，根据用户按照用 电参数选择的负荷错峰控制方式，对用电负荷分别采用错峰关断、错峰调压、错峰调参和无 错峰控制方式控制用电负荷的运行模式，实现电力需求侧管理的延伸。
[0016] 进一步，电力系统根据电网力负荷控制能量管理系统采集到的电网负荷信息，制 定的用电信息包括负荷峰谷时段及负荷峰谷时段调节参数和效验码。
[0017] 进一步，电能表用电参数转发装置在电力虚拟储能控制系统中作为电力系统侧和 用户侧的通信枢纽，完成用电信息转发用户侧任务。
[0018] 进一步，电力线载波用电参数接收和用电负荷错峰控制装置作为电力用户和电力 系统的交互平台，完成用户自主的用电负荷错峰控制选择。
[0019] 本发明实施例的另一目的在于提供一种电力虚拟储能控制系统，该电力虚拟储能 控制系统包括：电力系统、电力负荷能量管理系统、前置通信服务器、0.4KV配网通信系统、 0. 4KV电力网、电能表、电能表用电参数转发装置、电力线载波用电参数接收和用电负荷错 峰控制装置及用电负荷；
[0020] 电网力负荷控制能量管理系统，与电力系统连接，用于采集电网负荷信息；
[0021] 电力系统，与电网力负荷控制能量管理系统连接，用于根据电网负荷控制管理系 统采集到的电网负荷信息，制定用电负荷峰谷时段及参数；
[0022] 通信前置通信服务器，与电网力负荷控制能量管理系统和0. 4KV配网通信系统连 接，将电力系统的用电负荷峰谷时段及参数传给〇. 4KV配网通信系统；
[0023] 0. 4KV配网通信系统，与前置通信服务器和电能表连接，将用电信息下发给电能表 用电参数转发装置；
[0024] 电能表，用于电能计量及电能表用电参数转发装置的供电和安装主体，辅助完成 用电信息转发用户侧任务。
[0025] 电能表用电参数转发装置，与0. 4KV配网通信系统连接，接收电能表力系统用电 参数；
[0026] 电力线载波用电参数接收和用电负荷错峰控制装置，通过电力线与电能表连接， 用于根据用户按照用电参数选择的负荷错峰控制方式，对用电负荷分别采用错峰关断、错 峰调压、错峰调参和无错峰控制方式控制用电负荷的运行模式，实现电力需求侧管理的延 伸。
[0027] 进一步，电力线与电能表连接，利用载波技术，使电力系统根据需求侧管理制定的 用电信息转发给电力线载波用电参数接收和用电负荷错峰控制装置；
[0028] 该电力虚拟储能控制系统还包括用电负荷，与电力线载波用电参数接收和用电负 荷错峰控制装置连接，运行模式被用电负荷错峰控制装置的控制。
[0029] 进一步，电力线载波用电参数接收和用电负荷错峰控制装置通过电力线载波通信 实时接收电力系统下发的用电信息，电力用户根据自身需求选择错峰关断控制、错峰调压 控制、错峰调参控制和无错峰控制模式，合理控制用电设备的周期工作时间。
[0030] 进一步，该电力虚拟储能控制系统工作流程包括：
[0031] 步骤一，系统初始化；
[0032] 步骤二，用电参数调整周期可设定1-365中的任何天数；
[0033] 步骤三，由SCADA系统和配网自动化系统采集电力用户负荷用电参数；
[0034] 步骤四，根据负荷用电参数制定尖峰谷平各时段用电参数；
[0035] 步骤五，用电信息通过前置通信服务器下发0. 4KV配电通信网；
[0036] 步骤六，电能表用电参数转发装置将接收的用电信息转发用户侧装置；
[0037] 步骤七，电力线载波用电参数接收和用电负荷错峰控制装置通过电力线载波技术 接收电力系统用电信息，并根据用户需求产生负荷错峰控制命令；
[0038] 步骤八，根据用户设定产生错峰关断命令；
[0039] 步骤九，根据用户设定产生错峰调压命令；
[0040] 步骤十，根据用户设定产生错峰调参命令；
[0041] 步骤十一，根据用户设定产生无错峰控制命令；
[0042] 步骤十二，错峰关断命令控制对应负载01、02到0N的用电设备；
[0043] 步骤十三，错峰调压命令控制对应负载11、12到1N的用电设备；
[0044] 步骤十四，错峰调参命令控制对应负载21、22到2N的用电设备；
[0045] 步骤十五，无错峰控制命令控制对应负载31. 32到3N的用电设备。
[0046] 进一步，电能表用电参数转发装置包括电源模块、通讯接收设定模块、485通讯接 口、单片机、光纤通信模块、无线通信模块、电力载波模块及接口电路、故障报警模块、看门 狗电路；
[0047] 单片机，与电源模块、电力载波模块及接口电路、故障报警模块、通信接收设定模 块、看门狗电路连接，用于实现电力线载波系统用电参数接收和用电负荷错峰控制转发功 能；
[0048] 电源模块，采用三端稳压块稳压，选用低温漂稳压二极管进行二级稳压；
[0049] 光纤通信模块，与电力0. 4KV配网通信系统连接，用于调用电能表用电参数转发 装置的光纤通讯子程序，通过光纤网实时接收电力系统根据负荷控制和需求侧管理制定的 峰谷用电信息；
[0050] 无线通信模块，与电力0. 4KV配网通信系统连接，用于调用电能表用电参数转发 装置的无线通讯子程序，通过无线网实时接收电力系统根据负荷控制和需求侧管理制定的 峰谷用电信息；
[0051] 电力载波模块及接口电路，通过I2c总线的时钟信号线SCL、数据线SDA与单片机 连接，外围接口电路包括功率放大电路、滤波整形电路、谐振电路及二次滤波电路；功率放 大电路是用来将载波芯片产生的载波调制信号进行功率放大后耦合到电力线上；载波功能 被使能后，载波信号由输出口 PSK_out输出，波形为0-5V变化的方波，包含丰富的谐波；
[0052] 故障报警模块，与单片机连接，采用声光报警，由发光二极管，扬声器及驱动电路 组成，用于系统故障时实现声光报警；
[0053] 485通讯接口，同智能电表通信接口连接，用于调用电能表用电参数转发装置的 485通讯子程序，485通讯子程序指的是从智能电表中实时接收电力系统根据负荷控制和 需求侧管理制定的峰谷用电信息；
[0054] 看门狗电路，与单片机连接，用于防止系统受干扰而使程序丢失或走进死循环；
[0055] 通信接收设定模块，与单片机连接，由两位设置开关组成；键值00为485通信接收 模式用于同智能表通讯接收智能表中用电信息，键值01为无线通信接收模式，键值10为光 纤通信接收模式，键值11为电力载波通信接收模式。
[0056] 进一步，电力线载波用电参数接收和用电负荷错峰控制装置包括：单片机、电源模 块、显示及按键设置电路、电力载波模块及接口电路、故障报警模块、通讯模块、看门狗电路 和输出控制模块；
[0057] 单片机，与电源模块、显示及按键设置电路、电力载波模块及接口电路、故障报警 模块、通讯模块、看门狗电路和输出控制模块连接，用于实现电力线载波用电参数接收和用 电负荷错峰控制；
[0058] 电源模块，采用三端稳压块稳压，选用低温漂稳压二极管进行二级稳压；
[0059] 显示及按键设置电路，与单片机连接，用于实现电力线载波用电参数接收和用电 负荷错峰控制装置的参数调整，错峰控制方式设定以及时钟显示、输入参数的显示和设定 输出控制的LED发光二级管功能指示；
[0060] 电力载波模块及接口电路，通过I2c总线的时钟信号线SCL、数据线SDA与单片机 连接，外围接口电路包括功率放大电路、滤波整形电路、谐振电路及二次滤波电路；功率放 大电路是用来将载波芯片产生的载波调制信号进行功率放大后耦合到电力线上；载波功能 被使能后，载波信号由输出口 PSK_out输出，波形为0-5V变化的方波，包含丰富的谐波；
[0061] 故障报警模块，与单片机连接，采用声光报警，由发光二极管，扬声器及驱动电路 组成，用于系统故障时实现声光报警；
[0062] 通讯模块，与单片机连接，用于和智能设备进行用电参数传输实现负荷的错峰调 参控制；
[0063] 看门狗电路，与单片机连接，用于防止系统受干扰而使程序丢失或走进死循环，造 成系统死机；
[0064] 输出控制模块，与单片机连接，通过交流固态继电器中的双向可控硅磁保持继电 器实现控制负荷的关断和导通实现错峰关断控制，进而控制用电设备的启停或错峰调压控 制通过D/A数模转换控制全隔离一体化交流移相调压器模块实现调压输出。
[0065] 本发明提供的电力虚拟储能控制的系统及方法，用户侧控制装置通过接收电力系 统下发的用电信息并按照电力用户意愿选择用电负荷的错峰控制方式，使电网削峰填谷的 负荷控制达到最佳状态，从而减少电网运行的峰谷负荷差，实现了虚拟储能的节能降耗目 的；在智能电网应用中，使电力系统根据电网负荷曲线优化制定的峰谷时段和用电参数，实 时下发电力用户侧控制装置，错峰控制部分用电设备，通过降低电网尖、峰段用电量，提高 电网谷段用电量，实现削峰填谷的电力虚拟储能控制，从而达到节能降耗的目的。

【专利附图】

【附图说明】
[0066] 图1是本发明实施例提供的电力虚拟储能控制的系统结构示意图；
[0067] 图2是本发明实施例提供的工作流程图；
[0068] 图3是本发明实施例提供的用电信息数据结构图；
[0069] 图4是本发明实施例提供的电能表用电参数转发装置原理框图；
[0070] 图5是本发明实施例提供的电力线载波用电参数接收和用电负荷错峰控制装置 原理框图；
[0071] 图6是本发明实施例提供的居民用电实例结构示意图；
[0072] 图中：1、电力系统；2、电网力负荷控制能量管理系统；3、前置通信服务器；4、 0· 4KV配网通信系统；5、0· 4KV电力网；6、电能表；7、电能表用电参数转发装置；8、电力线 载波用电参数接收和用电负荷错峰控制装置；9、电源模块；10、通讯接收设定模块；11、485 通讯接口；12、单片机；13、光纤通信模块；14、无线通信模块；15、电力载波模块及接口电 路；16、故障报警模块；17、看门狗电路；18、通讯模块；19、显示及按键设置电路；20、输出控 制模块。

【具体实施方式】
[0073] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明 进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于 限定本发明。
[0074] 下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。
[0075] 本发明的电力虚拟储能控制的方法，在由电网力负荷控制能量管理系统、前置通 信前置机服务器、智能电网通信系统、电能表及电能表用电参数转发装置、电力线、电力线 载波用电参数接收和用电负荷错峰控制装置和用电负荷组成的系统中，电力系统根据电网 力负荷控制能量管理系统采集到的电网负荷信息，制定用电负荷峰谷时段及参数，通过智 能电网通信系统将用电信息下发给电能表用电参数转发装置，而后通过电力线，利用载波 技术，使电力系统根据需求侧管理制定的用电信息转发给电力线载波用电参数接收和用电 负荷错峰控制装置，该装置根据用户按照用电参数选择的负荷错峰控制方式，对用电负荷 分别采用错峰关断、错峰调压、错峰调参和无错峰控制方式控制用电负荷的运行模式，实现 电力需求侧管理的延伸；从而达到节能降耗的目地。
[0076] 电力系统根据电网负荷控制管理系统采集到的电网负荷信息，制定的用电信息包 括负荷峰谷时段及负荷峰谷时段调节参数和效验码。
[0077] 电能表用电参数转发装置在电力虚拟储能控制系统中作为电力系统侧和用户侧 的通信枢纽，完成用电信息转发用户侧任务。
[0078] 电力线载波用电参数接收和用电负荷错峰控制装置作为电力用户和电力系统的 交互平台，完成用户自主的用电负荷错峰控制选择。
[0079] 如图1所示，本发明实施例的电力虚拟储能控制系统主要由：电力系统1、电网力 负荷控制能量管理系统2、前置通信服务器3、0. 4KV配网通信系统4、0. 4KV电力网5、电能 表6、电能表用电参数转发装置7、电力线载波用电参数接收和用电负荷错峰控制装置8组 成；
[0080] 电网力负荷控制能量管理系统2,与电力系统1连接，用于采集电网负荷信息；
[0081] 电力系统1，与电网力负荷控制能量管理系统2连接，用于根据电网力负荷控制能 量管理系统2采集到的电网负荷信息，制定用电负荷峰谷时段及参数；
[0082] 通信前置通信服务器3,与电网力负荷控制能量管理系2和0. 4KV配网通信系统4 连接，将电力系统的用电负荷峰谷时段及参数传给〇. 4KV配网通信系统4 ;
[0083] 0. 4KV配网通信系统4,与前置通信服务器2和电能表6连接，将用电信息下发给 电能表用电参数转发装置7;
[0084] 电能表6,用于电能计量及电能表用电参数转发装置的供电和安装主体，辅助完成 用电信息转发用户侧任务。
[0085] 电能表用电参数转发装置7,与0. 4KV配网通信系统4连接，接收电能表用电参 数；
[0086] 电力线载波用电参数接收和用电负荷错峰控制装置8,通过电力线与电能表6连 接，用于根据用户按照用电参数选择的负荷错峰控制方式，对用电负荷分别采用错峰关断、 错峰调压、错峰调参和无错峰控制方式控制用电负荷的运行模式，实现电力需求侧管理的 延伸；
[0087] 电力线，与电能表6连接，利用载波技术，使电力系统1根据需求侧管理制定的用 电信息转发给电力线载波用电参数接收和用电负荷错峰控制装置8 ;
[0088] 用电负荷，与电力线载波用电参数接收和用电负荷错峰控制装置8连接，运行模 式被用电负荷错峰控制装置的控制，从而达到节能降耗的目地。
[0089] 本发明的工作原理：电力系统根据电网力负荷控制能量管理系统采集到的电网负 荷信息，制定的用电参数包括负荷峰谷时段及负荷峰谷时段调节参数和效验码。电力系统 根据电网负荷控制管理系统制定的用电负荷峰谷时段及参数由安装于电能表中的电能表 用电参数转发装置通过电力线载波转发给用户侧控制装置。
[0090] 电力线载波用电参数接收和用电负荷错峰控制装置通过电力线载波通信实时接 收电力系统下发的用电信息，电力用户根据自身需求可选择错峰关断控制、错峰调压控制、 错峰调参控制和无错峰控制模式，合理控制用电设备的周期工作时间，从而实现电网削峰 填谷的负荷控制；装置包括单片机、电源模块、显示及按键设置电路、电力载波模块及接口 电路、故障报警模块、通信模块、看门狗电路和输出控制电路组成。
[0091] 电力系统由用电负荷能量管理服务器和客户端计算机组成电力负荷能量管理系 统，通过电力调度SCADA系统和配网自动化系统实时采集区域负荷电量信息，系统根据区 域用电负荷差，采用优化储能控制方案计算出每日24个时段的用电参数，并给相应时段赋 予尖、峰、谷、平时段标志，并用尖、峰、谷、平标志作为加权因子和对应时段用电参数计算 出每个时段效验码，生成日用电参数信息表，系统通过前置通信服务器将用电信息下发给 0. 4KV配网通信系统，0. 4KV配网通信系统可采用光纤、电力载波、无线通信方式将用电信 息发给电能表用电参数转发装置，电能表用电参数转发装置由电能表的2、4输出端利用电 力载波技术将用电信息转发给用户侧的电力线载波用电参数接收和用电负荷错峰控制装 置，用户根据个人用电需求和电力线载波用电参数接收和用电负荷错峰控制装置接收的用 电信息分别对用电负荷设定可错峰关断模式、可错峰调压模式、可错峰调参模式、无错峰控 制模式，可错峰关断模式控制相应负荷在用电尖、峰段停止用电，可错峰调压模式控制相应 负荷在用电尖、峰段降压用电，可错峰调参模式控制相应负荷降低尖、峰段用电量，提高谷 段用电量，无错峰控制模式控制相应负荷正常用电不响应用电信息错峰控制，
[0092] 如图2所示，是电力虚拟储能控制系统工作流程图包括：
[0093] 步骤201:系统初始化
[0094] 步骤202 :用电参数调整周期可设定1-365中的任何天数；
[0095] 步骤203 :由SCADA系统和配网自动化系统采集电力用户负荷用电参数；
[0096] 步骤204 :根据负荷用电参数制定峰谷平各时段用电参数；
[0097] 步骤205 :用电信息通过前置通信服务器下发0. 4KV配电通信网；
[0098] 步骤206 :电能表用电参数转发装置将接收的用电信息转发用户侧装置；
[0099] 步骤207 :电力线载波用电参数接收和用电负荷错峰控制装置通过电力线载波技 术接收电力系统用电信息，并根据用户需求产生负荷错峰控制命令；
[0100] 步骤208 :根据用户设定产生错峰关断命令；
[0101] 步骤209 :根据用户设定产生错峰调压命令；
[0102] 步骤210 :根据用户设定产生错峰调参命令；
[0103] 步骤211 :根据用户设定产生无错峰控制命令；
[0104] 步骤212 :错峰关断命令控制对应负载01、02到0N的用电设备；
[0105] 步骤213 :错峰调压命令控制对应负载11、12到1N的用电设备；
[0106] 步骤214 :错峰调参命令控制对应负载21、22到2N的用电设备；
[0107] 步骤215 :无错峰控制命令控制对应负载31. 32到3N的用电设备；
[0108] 如图3所示，是电力虚拟储能控制系统的用电信息数据结构图，该用电信息数据 是一个一维数组，包括24个时段用电信息，每个时段的最小间隔可设为1分钟。每个时段 分别由一字节尖、峰、谷、平标志，一字节用电参数，一字节效验码构成，〇〇〇〇〇〇〇〇表示谷段 标志，1010101001000000表示平段标志，01111111表示峰段标志，11111111表示峰尖段标 志，每个用电参数从00000000到11111111共255调整能级，将尖、峰、谷、平标志作为加权 因子同对应时段用电参数按校验算法计算得到对应效验码。
[0109] 如图4所示，是为电力虚拟储能控制系统提供的一种电能表用电参数转发装置， 图4中装置硬件包括电源模块9、通讯接收设定模块10、485通讯接口 11、单片机12、光纤 通信模块13、无线通信模块14、电力载波模块及接口电路15、故障报警模块16、看门狗电路 17组成，电能表用电参数转发装置加装于电能表中，可通过多种网络通信方式实时接收电 力系统根据电网负荷曲线优化制定的峰谷时段和用电参数，利用电力线载波通信将用电参 数下发给用户侧电力线载波用电参数接收和用电负荷错峰控制装置，由电力用户根据自身 需求设置负荷的错峰控制方式，提高电网谷段用电量，降低尖、峰段用电量，从而实现节能 降耗的目的；
[0110] 单片机12,与电源模块9、电力载波模块及接口电路15、故障报警模块16、通信接 收设定模块10、看门狗电路17连接，用于实现电力线载波系统用电参数接收和用电负荷错 峰控制转发功能；
[0111] 电源模块9,采用三端稳压块稳压，选用低温漂稳压二极管进行二级稳压；
[0112] 光纤通信模块13,与电力0.4KV配网通信系统连接，用于调用电能表用电参数转 发装置的光纤通讯子程序，通过光纤网实时接收电力系统根据负荷控制和需求侧管理制定 的峰谷用电信息；
[0113] 无线通信模块14,与电力0.4KV配网通信系统连接，用于调用电能表用电参数转 发装置的无线通讯子程序，通过无线网实时接收电力系统根据负荷控制和需求侧管理制定 的峰谷用电信息；
[0114] 电力载波模块及接口电路15,通过I2C总线的时钟信号线SCL、数据线SDA与单片 机12连接，外围接口电路包括功率放大电路、滤波整形电路、谐振电路及二次滤波电路；功 率放大电路是用来将载波芯片产生的载波调制信号进行功率放大后耦合到电力线上；载波 功能被使能后，载波信号由输出口 PSK_out输出，波形为0-5V变化的方波，包含丰富的谐 波；
[0115] 故障报警模块16,与单片机12连接，采用声光报警，由发光二极管，扬声器及驱动 电路组成，用于系统故障时实现声光报警；
[0116] 485通讯接口 11，同智能电表通信接口连接，用于调用电能表用电参数转发装置 的485通讯子程序，485通讯子程序指的是从智能电表中实时接收电力系统根据负荷控制 和需求侧管理制定的峰谷用电信息；
[0117] 看门狗电路17,与单片机12连接，用于防止系统受干扰而使程序丢失或走进死循 环；
[0118] 通信接收设定模块10,与单片机12连接，由两位设置开关组成；键值00为485通 信接收模式用于同智能表通讯接收智能表中用电信息，键值01为无线通信接收模式，键值 10为光纤通信接收模式，键值11为电力载波通信接收模式。
[0119] 如图5所示，是为电力虚拟储能控制系统提供的一种电力线载波用电参数接收和 用电负荷错峰控制装置，图5中装置硬件由单片机12、电源模块9、显示及按键设置电路19、 电力载波模块及接口电路15、故障报警模块16、通讯模块1、看门狗电路17和输出控制模块 20组成，电源模块9采用三端稳压块稳压，选用低温漂稳压二极管进行二级稳压，故障报警 模块采用声光报警，由发光二极管，扬声器及驱动电路组成，当系统故障时，单片机发出故 障报警信号，将驱动LED发光二极管和扬声器实现声光报警，看门狗电路是为了防止系统 受干扰而使程序丢失或走进死循环，造成系统死机，而加入的硬件电路，以保证系统的可靠 性和稳定性，本系统采用的X5045是一种集看门狗、电压监控和串行E2PR0M三种功能于一 体的可编程电路，输出控制模块主要包括8路用达林顿阵列ULN2003来作驱动，通过交流固 态继电器中的双向可控硅磁保持继电器实现控制负荷的关断和导通实现错峰关断控制，进 而控制用电设备的启停或错峰调压控制通过D/A数模转换控制全隔离一体化交流移相调 压器模块实现调压输出，通信模块用于和智能设备进行用电参数传输实现负荷的错峰调参 控制。该装置通过电力线载波通信实时接收电力系统下发的用电信息，电力用户根据自身 需求可通过显示及按键设置电路选择错峰通断控制、错峰调压控制、错峰调参控制、无错峰 控制模式，合理控制用电设备的周期工作时间，从而实现电网削峰填谷的负荷能源管理；
[0120] 单片机12,与电源模块9、显示及按键设置电路19、电力载波模块及接口电路15、 故障报警模块16、通讯模块1、看门狗电路17和输出控制模块20连接，用于编写完整的控 制程序，实现电力线载波用电参数接收和用电负荷错峰控制；
[0121] 电源模块9,采用三端稳压块稳压，选用低温漂稳压二极管进行二级稳压；
[0122] 显示及按键设置电路19,与单片机12连接，用于实现电力线载波用电参数接收和 用电负荷错峰控制装置的参数调整，错峰控制方式设定以及时钟显示、输入参数的显示和 设定输出控制的LED发光二级管功能指示；
[0123] 电力载波模块及接口电路15,通过I2C总线的时钟信号线SCL、数据线SDA与单片 机连接，外围接口电路包括功率放大电路、滤波整形电路、谐振电路及二次滤波电路；功率 放大电路是用来将载波芯片产生的载波调制信号进行功率放大后耦合到电力线上；载波功 能被使能后，载波信号由输出口 PSK_out输出，波形为0-5V变化的方波，包含丰富的谐波；
[0124] 故障报警模块16,与单片机12连接，采用声光报警，由发光二极管，扬声器及驱动 电路组成，用于系统故障时实现声光报警；
[0125] 通讯模块1，与单片机12连接，用于和智能设备进行用电参数传输实现负荷的错 峰调参控制；
[0126] 看门狗电路17,与单片机12连接，用于防止系统受干扰而使程序丢失或走进死循 环，造成系统死机；
[0127] 输出控制模块20,与单片机12连接，通过交流固态继电器中的双向可控硅磁保持 继电器实现控制负荷的关断和导通实现错峰关断控制，进而控制用电设备的启停或错峰调 压控制通过D/A数模转换控制全隔离一体化交流移相调压器模块实现调压输出。
[0128] 如图6所示，是电力虚拟储能控制系统用户侧居民用电户实施例，居民用电户的 用电负荷包括阳台照明、洗衣机、居室照明、电热水器、电饭煲、空调2、空调1、电冰箱、抽油 烟机、计算机及网络设备、电视，居民用电户在春季未使用空调的情况下，无虚拟储能控制 日用电6. 14kw. h，各时段用电负荷情况如下表2,当用电居民户按照电力虚拟储能控制系 统用电参数要求，跟据自身需求选择错峰关断控制负荷阳台照明、洗衣机，错峰调压控制负 荷居室照明，、错峰参数控制负荷电热水器、电饭煲、空调2、空调1、电冰箱，无错峰控制模 式负荷抽油烟机、计算机及网络设备、电视，其各时段用电负荷情况如下表2,实施例中居民 用户的电热水器被设置成错峰参数控制模式，用电参数中的峰、谷、平时段定义见表1，其控 制模式如下：
[0129] 峰段时间：K用电参数01100001 K参数=K用电参数+255
[0130] Λ T = Ws热水器设置温度一 Wq热水器启动温度
[0131] 当Ws热水器设置温度一 Wj热水器实际温度=Λ T时，热水器启动加热
[0132] WT热水器停止温度=Κ参数X Λ T+Wjq热水器启动温度
[0133] 谷段时间：K用电参数10011101 K参数=K用电参数+255
[0134] Λ T = Ws热水器设置温度一 Wq热水器启动温度
[0135] 当Ws热水器设置温度一 Wj热水器实际温度=K参数X Λ T时热水器启动加热
[0136] WT热水器停止温度=Ws热水器设置温度
[0137] 平段时间：K用电参数=11111111 K参数=K用电参数+255
[0138] Λ T = Ws热水器设置温度一 Wq热水器启动温度
[0139] 当Ws热水器设置温度一 Wj热水器实际温度=Λ T时，热水器启动加热
[0140] WT热水器停止温度=Ws热水器设置温度
[0141] 表 1
[0142]

【权利要求】
1. 一种电力虚拟储能控制的方法，其特征在于，该电力虚拟储能控制的系统及方法包 括：在由电网力负荷控制能量管理系统、通信前置机、智能电网通信系统、电能表及电能表 用电参数转发装置、电力线、电力线载波用电参数接收和用电负荷错峰控制装置和用电负 荷组成的系统中，电力系统根据电网负荷控制管理系统采集到的电网负荷信息，制定用电 负荷峰谷时段及参数，通过智能电网通信系统将用电信息下发给电能表用电参数转发装 置，而后通过电力线，利用载波技术，使电力系统根据需求侧管理制定的用电信息转发给电 力线载波用电参数接收和用电负荷错峰控制装置，根据用户按照用电参数选择的负荷错峰 控制方式，对用电负荷分别采用错峰关断、错峰调压、错峰调参和无错峰控制方式控制用电 负荷的运行模式，实现电力需求侧管理的延伸。
2. 如权利要求1所述的电力虚拟储能控制的方法，其特征在于，电力系统根据电网负 荷控制管理系统采集到的电网负荷信息，制定的用电信息包括负荷峰谷时段及负荷峰谷时 段调节参数和效验码。
3. 如权利要求1所述的电力虚拟储能控制的方法，其特征在于，电能表用电参数转发 装置在电力虚拟储能控制系统中作为电力系统侧和用户侧的通信枢纽，完成用电信息转发 用户侧任务。
4. 如权利要求1所述的电力虚拟储能控制的方法，其特征在于，电力线载波用电参数 接收和用电负荷错峰控制装置作为电力用户和电力系统的交互平台，完成用户自主的用电 负荷错峰控制选择。
5. -种电力虚拟储能控制系统，其特征在于，该电力虚拟储能控制系统包括：电力系 统、电力负荷能量管理系统、前置通信服务器、〇. 4KV配网通信系统、0. 4KV电力网、电能表、 电能表用电参数转发装置、电力线载波用电参数接收和用电负荷错峰控制装置； 电力负荷能量管理系统，与电力系统连接，用于采集电网负荷信息； 电力系统，与电网负荷控制管理系统连接，用于根据电网负荷控制管理系统采集到的 电网负荷信息，制定用电负荷峰谷时段及参数； 通信前置通信服务器，与电网力负荷控制能量管理系统和〇. 4KV配网通信系统连接， 将电力系统的用电负荷峰谷时段及参数传给〇. 4KV配网通信系统； 0. 4KV配网通信系统，与前置通信服务器和电能表连接，将用电信息下发给电能表用电 参数转发装置； 电能表，用于电能计量及电能表用电参数转发装置的供电和安装主体，辅助完成用电 信息转发用户侧任务； 电能表用电参数转发装置，与〇. 4KV配网通信系统连接，接收电能表力系统用电参数； 电力线载波用电参数接收和用电负荷错峰控制装置，通过电力线与电能表连接，用于 根据用户按照用电参数选择的负荷错峰控制方式，对用电负荷分别采用错峰关断、错峰调 压、错峰调参和无错峰控制方式控制用电负荷的运行模式，实现电力需求侧管理的延伸。
6. 如权利要求5所述的电力虚拟储能控制系统，其特征在于，电力线与电能表连接，利 用载波技术，使电力系统根据需求侧管理制定的用电信息转发给电力线载波用电参数接收 和用电负荷错峰控制装置； 该电力虚拟储能控制系统还包括用电负荷，与电力线载波用电参数接收和用电负荷错 峰控制装置连接，运行模式被用电负荷错峰控制装置的控制。
7. 如权利要求5所述的电力虚拟储能控制系统，其特征在于，电力线载波用电参数接 收和用电负荷错峰控制装置通过电力线载波通信实时接收电力系统下发的用电信息，电力 用户根据自身需求选择错峰关断控制、错峰调压控制、错峰调参控制和无错峰控制模式，合 理控制用电设备的周期工作时间。
8. 如权利要求5所述的电力虚拟储能控制系统，其特征在于，该电力虚拟储能控制系 统工作流程包括： 步骤一，系统初始化； 步骤二，用电参数调整周期可设定1-365中的任何天数； 步骤三，由SCADA系统和配网自动化系统采集电力用户负荷用电参数； 步骤四，根据负荷用电参数制定尖峰谷平各时段用电参数； 步骤五，用电信息通过前置通信服务器下发0. 4KV配电通信网； 步骤六，电能表用电参数转发装置将接收的用电信息转发用户侧装置； 步骤七，电力线载波用电参数接收和用电负荷错峰控制装置通过电力线载波技术接收 电力系统用电信息，并根据用户需求产生负荷错峰控制命令； 步骤八，根据用户设定产生错峰关断命令； 步骤九，根据用户设定产生错峰调压命令； 步骤十，根据用户设定产生错峰调参命令； 步骤十一，根据用户设定产生无错峰控制命令； 步骤十二，错峰关断命令控制对应负载01、〇2到0N的用电设备； 步骤十三，错峰调压命令控制对应负载11、12到1N的用电设备； 步骤十四，错峰调参命令控制对应负载21、22到2N的用电设备； 步骤十五，无错峰控制命令控制对应负载31. 32到3N的用电设备。
9. 如权利要求5所述的电力虚拟储能控制系统，其特征在于，电能表用电参数转发装 置包括电源模块、通讯接收设定模块、485通讯接口、单片机、光纤通信模块、无线通信模块、 电力载波模块及接口电路、故障报警模块16、看门狗电路； 单片机，与电源模块、电力载波模块及接口电路、故障报警模块、通信接收设定模块、看 门狗电路连接，用于实现电力线载波系统用电参数接收和用电负荷错峰控制转发功能； 电源模块，采用三端稳压块稳压，选用低温漂稳压二极管进行二级稳压； 光纤通信模块，与电力〇. 4KV配网通信系统连接，用于调用电能表用电参数转发装置 的光纤通讯子程序，通过光纤网实时接收电力系统根据负荷控制和需求侧管理制定的峰谷 用电信息； 无线通信模块，与电力0. 4KV配网通信系统连接，用于调用电能表用电参数转发装置 的无线通讯子程序，通过无线网实时接收电力系统根据负荷控制和需求侧管理制定的峰谷 用电信息； 电力载波模块及接口电路，通过I2C总线的时钟信号线SCL、数据线SDA与单片机连接， 外围接口电路包括功率放大电路、滤波整形电路、谐振电路及二次滤波电路；功率放大电路 是用来将载波芯片产生的载波调制信号进行功率放大后耦合到电力线上；载波功能被使能 后，载波信号由输出口 PSK_out输出，波形为0-5V变化的方波，包含丰富的谐波； 故障报警模块，与单片机连接，采用声光报警，由发光二极管，扬声器及驱动电路组成， 用于系统故障时实现声光报警； 485通讯接口，同智能电表通信接口连接，用于调用电能表用电参数转发装置的485通 讯子程序，485通讯子程序指的是从智能电表中实时接收电力系统根据负荷控制和需求侧 管理制定的峰谷用电信息； 看门狗电路，与单片机连接，用于防止系统受干扰而使程序丢失或走进死循环； 通信接收设定模块，与单片机连接，由两位设置开关组成；键值〇〇为485通信接收模式 用于同智能表通讯接收智能表中用电信息，键值01为无线通信接收模式，键值10为光纤通 信接收模式，键值11为电力载波通信接收模式。
10.如权利要求5所述的电力虚拟储能控制系统，其特征在于，电力线载波用电参数接 收和用电负荷错峰控制装置包括：单片机、电源模块、显示及按键设置电路、电力载波模块 及接口电路、故障报警模块、通讯模块、看门狗电路和输出控制模块； 单片机，与电源模块、显示及按键设置电路、电力载波模块及接口电路、故障报警模块、 通讯模块、看门狗电路和输出控制模块连接，用于实现电力线载波用电参数接收和用电负 荷错峰控制； 电源模块，采用三端稳压块稳压，选用低温漂稳压二极管进行二级稳压； 显示及按键设置电路，与单片机连接，用于实现电力线载波用电参数接收和用电负荷 错峰控制装置的参数调整，错峰控制方式设定以及时钟显示、输入参数的显示和设定输出 控制的LED发光二级管功能指示； 电力载波模块及接口电路，通过I2C总线的时钟信号线SCL、数据线SDA与单片机连接， 外围接口电路包括功率放大电路、滤波整形电路、谐振电路及二次滤波电路；功率放大电路 是用来将载波芯片产生的载波调制信号进行功率放大后耦合到电力线上；载波功能被使能 后，载波信号由输出口 PSK_out输出，波形为0-5V变化的方波，包含丰富的谐波； 故障报警模块，与单片机连接，采用声光报警，由发光二极管，扬声器及驱动电路组成， 用于系统故障时实现声光报警； 通讯模块，与单片机连接，用于和智能设备进行用电参数传输实现负荷的错峰调参控 制； 看门狗电路，与单片机连接，用于防止系统受干扰而使程序丢失或走进死循环，造成系 统死机； 输出控制模块，与单片机连接，通过交流固态继电器中的双向可控硅磁保持继电器实 现控制负荷的关断和导通实现错峰关断控制，进而控制用电设备的启停或错峰调压控制通 过D/A数模转换控制全隔离一体化交流移相调压器模块实现调压输出。
【文档编号】H02J13/00GK104065094SQ201410326161
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年7月10日 优先权日:2014年7月10日
【发明者】於砚福 申请人:国家电网公司, 国网天津市电力公司