一种柔性负荷调控装置、系统及调控方法与流程

本发明涉及柔性负荷调控，具体涉及一种柔性负荷调控装置、系统及调控方法。

背景技术：

1、受全球能源供需矛盾日益加剧和夏季极端的高热天气影响，调控难、响应慢是直接影响电网紧急状态执行力的两个最大的问题，多年来一直困扰着管理单位。如果要调控变得简单并且响应速度提高，只能依靠电力装置，但市面上没有专门同时解决这两个问题的装置。

2、现有的调控方式通过普通开关进行负荷的直接切断，普通开关只有开和关两种状态，虽然可以实现响应迅速、调控也很简单，但是，直接切断负荷会造成诸多负面后果，第一，可能造成客户设备损坏和客户产品原材料的浪费；第二，直接切负荷很难决策究竟切哪个公司哪套设备，因为直接切负荷的开关都是装在电能表计后方的分支线上，分支线上并没有装有计量电流或功率的表计，直接切负荷的开关执行的多了就造成压限负荷过多，造成电能量的浪费，同时会造成客户侧的损失和公司售电量的损失，而执行的少了，有很有可能达不到压限的指标，造成决策的失败，持续造成电网的高峰压力增大。

3、交流用电电路一般根据用电负荷性质分为感性、容性和阻性三种，现在的工业企业都有力率调整指标，所以功率因数都在90%以上，有的甚至可达97%，已非常理想。以纯电阻电路为例，纯电阻电路中的电流和电压波形，pwm调控技术是一种通过调节占空比实现相同时间流过的电流和电压产生相同效应的电路。在交流电路中直接应用的情况很少见，大多数是把交流电整流成直流电，在使用pwm调控的较常见。但是这样的方法损失的电能是较大的。

技术实现思路

1、针对现有的调控方式通过普通开关进行负荷的直接切断，普通开关只有开和关两种状态，虽然可以实现响应迅速、调控也很简单，但是，直接切断负荷会造成诸多负面后果，第一，可能造成客户设备损坏和客户产品原材料的浪费；第二，直接切负荷很难决策究竟切哪个公司哪套设备，因为直接切负荷的开关都是装在电能表计后方的分支线上，分支线上并没有装有计量电流或功率的表计，直接切负荷的开关执行的多了就造成压限负荷过多，造成电能量的浪费，同时会造成客户侧的损失和公司售电量的损失，而执行的少了，有很有可能达不到压限的指标，造成决策的失败，持续造成电网的高峰压力增大的问题，本发明提供一种柔性负荷调控装置、系统及调控方法。

2、第一方面，本发明技术方案还提供一种柔性负荷调控装置,包括采样电阻和单片机；

3、采样电阻连接到供电二次侧线路中用于对线路进行限流；

4、采样电阻连接有过零检测模块；

5、过零检测模块与单片机连接，过零检测模块用于对经过采样电阻输出的交流信号进行零相序检测输出过零信号输出到单片机；

6、单片机通过可控硅与供电一次侧进线端连接；单片机根据过零信号通过控制可控硅的通断调节pwm到供电一次侧进线端。

7、本发明提出一种柔性负荷控制装置，本装置可以通过在不改变用户侧电压的基础上调控用户侧的电流从而控制用户侧的功率，既可以完成了压限负荷任务，同时避免了把压限任务过于集中到用电大户身上，实现无论用户用电量多少，只要参与的一律按比例参与压限，对用户而言较为公平，另外通过管理端可自动计算压限负荷和电量，并实现自动下发压限策略（即按比例压限还是非比例压限），完成电网紧急状态压限负荷的前期所有工作，方便、高效、精准、无差别压限。

8、作为本发明技术方案的优选，过零检测模块包括光电耦合器；供电二次侧线路包括交流输入l端和交流输入n端；光电耦合器的数量为两个分别为第一光电耦合器和第二光电耦合器；

9、交流输入l端通过采样电阻与第一光电耦合器的一次侧的第一端连接，第一光电耦合器的一次侧的第二端与交流输入n端连接；

10、第一光电耦合器二次侧的第一端通过第一电阻连接有第一电源，第一光电耦合器二次侧的第二端接地；第一光电耦合器二次侧的第一端与单片机连接；

11、交流输入l端通过采样电阻与第二光电耦合器的一次侧的第二端连接，第二光电耦合器的一次侧的第一端与交流输入n端连接；

12、第二光电耦合器二次侧的第一端通过第二电阻连接到第一电源，第二光电耦合器二次侧的第二端接地；第二光电耦合器二次侧的第一端与单片机连接。

13、本技术通过设置两个光电耦合器，根据交流电的每半周期的电压驱动一个光电耦合器导通，并将光电耦合器的输出信号输入到单片机，单片机接收到的是过零检测信号，单片机根据接收到的过零检测信号的通过控制可控硅动作分别对交流电进行上半周期和下半周期的调控，结合限电信息输出调控占空比到一次侧的主电路实现限电调控。

14、作为本发明技术方案的优选，过零检测模块还包括用于对光电耦合器输出信号的波形进行变换调整的补偿调整模块；

15、补偿调整模块包括第一补偿调整模块和第二补偿调整模块；

16、第一光电耦合器二次侧的第一端通过第一补偿调整模块与单片机连接；

17、第二光电耦合器二次侧的第一端通过第二补偿调整模块与单片机连接。

18、由于使用的单片机是高灵敏度的单片机，为了使光电耦合器输出到单片机的信号的不影响单片机的处理判断，设置补偿调整对光电耦合器输出的波形进行转换。

19、作为本发明技术方案的优选，所述装置还包括与单片机连接的调控指示灯；

20、当柔性负荷调控装置启动运行进行调控时，单片机控制调控指示灯点亮。

21、当接收到限电调控任务时，柔性负荷调控装置执行调控时，柔性负荷调控装置的调控指示灯亮，为了方便工作人员巡检查看记录。

22、第二方面，本发明技术方案还提供一种计量开关柜，包括如第一方面所述的柔性负荷调控装置；

23、采样电阻连接到计量开关柜二次侧线路中用于对线路进行限流；

24、单片机通过可控硅与计量开关柜一次侧进线端连接。

25、设计一种计量开关柜，内部设有柔性负荷调控装置，不需要限电时，计量开关柜正常工作内部的柔性负荷调控装置不启动，当接收到限电任务时，启动计量开关柜内的柔性负荷调控装置。

26、作为本发明技术方案的优选，计量开关柜二次侧线路中设置有电流互感器，采样电阻与电流互感器二次侧线圈连接；

27、计量开关柜的上部设置有电能计量表。

28、当计量开关柜输入电压较大时，一般在计量开关柜的二次线侧设置电流/电压互感器，采集电阻采集经过互感器后的降压后的交流信号，为了保证柔性负荷调控装置的安全。

29、第三方面，本发明技术方案还提供一种柔性负荷调控系统,包括计量开关柜和与开关柜连接的如第一方面所述的柔性负荷调控装置；

30、柔性负荷调控装置连接有管理端；

31、管理端发送限电信息到柔性负荷调控装置；

32、柔性负荷调控装置与计量开关柜二次侧线路连接用于采集交流电流，并对采集的交流信号进行零相序检测，根据接收到的限电信息和零相序检测输出的过零信号进行pwm调节输出到计量开关柜一次侧主线路进线端；

33、计量开关柜的一次侧主线路输出端连接有用电器。

34、作为本发明技术方案的优选，所述计量开关柜的数量为若干个；

35、每个计量开关柜连接一个柔性负荷调控装置。

36、作为本发明技术方案的优选，所述系统还包括变压器，供电电网通过用电线路与变压器的输入端连接，变压器的输出端与计量开关柜一次侧主线路进线端。

37、所述系统还包括与管理端连接的紧急预警装置；

38、管理端，用于接收到应急预案后响应应急预案并分析指标生成指标分解方案并输出分解的限压指标下发到各对应的柔性负荷调控装置；下发分压指标的同时发送预警消息到紧急预警装置；

39、紧急预警装置，用于接收到预警消息后进行限电预警。

40、第三方面，本发明技术方案还提供一种柔性负荷调控方法,包括如下步骤：

41、管理端接收到应急预案后响应应急预案并分析指标生成指标分解方案并输出分解的限压指标下发到各对应的柔性负荷调控装置；下发分压指标的同时发送预警消息到紧急预警装置；

42、紧急预警装置接收到预警消息后进行限电预警；

43、柔性负荷调控装置根据管理端下发的指标输出电流调控进而实现功率调控。

44、采样电阻对线路进行限流，过零检测模块对限流后的交流电进行检测电压和电流相序，通过电路把信号传输给单片机，单片机利用pwm调控技术控制可控硅实现与所需要的占空比相匹配的电流等效大小，但是期间需要保证有电压不变的占空比等效效果。考虑到用户侧的负荷是可变的情形时，采用电压优先的pwm调控技术，即不管用户侧的功率要变大还是变小，管理端下发压限任务时的电压和电流为参考电压和电流，以下发的任务中的电流为准或者说为参考，如果用户侧试图负荷变大，将是不可能实现的，因为下发了参考电流，并且以电压不变为优先；如果用户侧的负荷变小了，那么正好有利于压限负荷。这样的设计不但对实现过程中的电能不会造成损失，保证了电网公司的电量收益，更重要的是特殊情形下会减少用户侧不必要的损失，实现了有保有限。

45、从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

46、管理端下发压限任务时的电压和电流为参考电压和电流，以下发的任务中的电流为准或者说为参考，如果用户侧试图负荷变大，将是不可能实现的，因为我们下发了参考电流，并且已电压不变为优先；如果用户侧的负荷变小了，那么正好有利于压限负荷。这样的设计不但对实现过程中的电能不会造成损失，保证了电网公司的电量收益，更重要的是特殊情形下会减少用户侧不必要的损失，实现了有保有限，全局参与的职责部门主导观点，而且实施方便，准确，灵活。

47、此外，本发明设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。

48、由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著地进步，其实施的有益效果也是显而易见的。