一種居民負(fù)荷交互控制裝置及其應(yīng)用方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種居民負(fù)荷交互控制裝置及其應(yīng)用方法，所述裝置包括微處理器模塊、通信模塊、存儲(chǔ)模塊、安全模塊、計(jì)量模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、電壓互感器和交互接口。所述方法包括：(1)插入電器設(shè)備提供的擴(kuò)展接口進(jìn)行工作；(2)與電器設(shè)備進(jìn)行通信；(3)與本地網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)信息交互；(4)居民用戶客戶端通過本地網(wǎng)絡(luò)對(duì)電器設(shè)備進(jìn)行控制操作；(5)裝置本身對(duì)所連接的電器設(shè)備實(shí)施能效管理；(6)根據(jù)需求響應(yīng)業(yè)務(wù)系統(tǒng)發(fā)送的需求信號(hào)或控制信號(hào)，自動(dòng)執(zhí)行需求響應(yīng)。
【專利說明】
一種居民負(fù)荷交互控制裝置及其應(yīng)用方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種控制裝置，具體講涉及一種居民負(fù)荷交互控制裝置及其應(yīng)用方法。
【背景技術(shù)】
[0002]資源與環(huán)境的雙重壓力將全球電力工業(yè)帶入了智能電網(wǎng)時(shí)代，電網(wǎng)智能化的核心是全面、動(dòng)態(tài)的整合用戶側(cè)資源，包括負(fù)荷信息及電力使用相關(guān)信息。作為智能電網(wǎng)的主要特點(diǎn)和建設(shè)目標(biāo)，“智能互動(dòng)”指信息和電能的雙向互動(dòng)，信息互動(dòng)包括鼓勵(lì)用戶改變傳統(tǒng)的用電方式，積極參與電網(wǎng)運(yùn)行，并根據(jù)實(shí)時(shí)電價(jià)調(diào)整用電模式；電能互動(dòng)包括分布式電源“即插即用”的并網(wǎng)運(yùn)行方式。針對(duì)居民用戶電器設(shè)備實(shí)施用電信息采集和智能交互控制，是一項(xiàng)重要的需求側(cè)管理技術(shù)，更是實(shí)現(xiàn)“智能互動(dòng)”的重要途徑。國(guó)內(nèi)外研究機(jī)構(gòu)高度重視電網(wǎng)與居民用戶互動(dòng)等智能用電技術(shù)發(fā)展，為研究和制定自動(dòng)需求響應(yīng)以及智能電網(wǎng)用戶接口相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)際電工委員會(huì)智能電網(wǎng)用戶接口項(xiàng)目委員會(huì)IEC/PC118于2012年成立。2014年，全國(guó)智能電網(wǎng)用戶接口標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會(huì)SAC/TC549成立，目的在于支撐智能用電業(yè)務(wù)與智能電網(wǎng)用戶接口標(biāo)準(zhǔn)化工作。當(dāng)前，智能儀表技術(shù)、通信信息技術(shù)以及負(fù)荷控制技術(shù)發(fā)展迅速，現(xiàn)有智能插座雖然可以針對(duì)電器設(shè)備實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的電能計(jì)量和通斷控制，但其無法與電器設(shè)備交互信息，難以根據(jù)電網(wǎng)企業(yè)電網(wǎng)運(yùn)行控制需求，達(dá)到調(diào)整電器設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的目標(biāo)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出一種居民負(fù)荷交互控制裝置及其應(yīng)用方法，以實(shí)現(xiàn)居民用戶電器設(shè)備自動(dòng)需求響應(yīng)功能，達(dá)到居民用戶與電網(wǎng)企業(yè)雙向互動(dòng)目標(biāo)。本發(fā)明居民負(fù)荷交互控制裝置作為居民用戶電器設(shè)備與電網(wǎng)企業(yè)的互動(dòng)終端設(shè)備，位于用戶偵牝工作時(shí)連接電器設(shè)備提供的擴(kuò)展接口，能夠接收電網(wǎng)企業(yè)相關(guān)業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)如自動(dòng)需求響應(yīng)系統(tǒng)發(fā)來的信息，并采集電器設(shè)備的用電數(shù)據(jù)、控制電器設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。
[0004]本發(fā)明的目的是采用下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0005]—種居民負(fù)荷交互控制裝置，其改進(jìn)之處在于，所述裝置包括微處理器模塊、通信模塊、存儲(chǔ)模塊、安全模塊、計(jì)量模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、電壓互感器和交互接口 ；
[0006]所述微處理器模塊用于管理和控制所述居民負(fù)荷交互控制裝置運(yùn)行，，通過外圍接口連接通信模塊、存儲(chǔ)模塊、安全模塊、計(jì)量模塊，及交互接口 ；
[0007]所述通信模塊用于支撐居民負(fù)荷交互控制裝置與居民用戶內(nèi)部通信網(wǎng)關(guān)之間的無線通信，能夠執(zhí)行模塊初始化、通信總線讀寫、寄存器讀寫、數(shù)據(jù)包的發(fā)送和接收模式設(shè)置；
[0008]所述存儲(chǔ)模塊用于存儲(chǔ)所述裝置采集的電器設(shè)備用電數(shù)據(jù)，所述裝置正常工作所需的相關(guān)配置參數(shù)、控制策略，裝置運(yùn)行過程中的事件記錄數(shù)據(jù)，以及維持所述裝置正常運(yùn)行的系統(tǒng)程序；
[0009]所述安全模塊用于安全認(rèn)證和數(shù)據(jù)加密；
[0010]所述A/D轉(zhuǎn)換模塊用于將模擬量形式的電壓信號(hào)、電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量形式；
[0011]所述計(jì)量模塊通過A/D轉(zhuǎn)換模塊輸出的數(shù)字量信號(hào)計(jì)算家用電器的實(shí)際用電數(shù)據(jù)；
[0012]所述電壓互感器用于將220V或380V電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為0-5V形式的弱電壓信號(hào)。
[0013]優(yōu)選的，所述微處理器模塊根據(jù)所接收的外部信號(hào)，結(jié)合自身所處狀態(tài)及其所采集的電器設(shè)備的用電數(shù)據(jù)，執(zhí)行相應(yīng)的控制策略，控制與其連接的居民電器設(shè)備，能夠通過交互接口向所連接的電器設(shè)備輸出控制命令信號(hào)。
[0014]優(yōu)選的，通過所述通信網(wǎng)關(guān)與居民用戶內(nèi)部的家庭能源管理系統(tǒng)通信，以及居民用戶的筆記本電腦、手機(jī)客戶端通信；
[0015]通過所述通信網(wǎng)關(guān)與遠(yuǎn)程的電力需求響應(yīng)系統(tǒng)、電能服務(wù)管理平臺(tái)業(yè)務(wù)系統(tǒng)通
?目;
[0016]支持居民用戶通過互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程登陸其控制頁面，對(duì)其設(shè)置控制策略、相關(guān)參數(shù)。
[0017]優(yōu)選的，所述安全模塊兼容通用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)加密算法，支持安全認(rèn)證和數(shù)據(jù)加密功能，所述安全認(rèn)證用于對(duì)居民用戶電器設(shè)備的合法性進(jìn)行驗(yàn)證，數(shù)據(jù)加密對(duì)居民用戶電器設(shè)備與電網(wǎng)業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間交互的關(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行加密。
[0018]優(yōu)選的，所述計(jì)量模塊用于計(jì)算電器設(shè)備消耗的電能量數(shù)據(jù)以及電器設(shè)備的電壓、電流、電量、有功功率、無功功率和功率因數(shù)，供所述居民負(fù)荷交互控制裝置執(zhí)行本地和遠(yuǎn)程業(yè)務(wù)時(shí)使用。
[0019]優(yōu)選的，所述A/D轉(zhuǎn)換模塊用于接收電壓互感器輸出的二次電壓信號(hào)，接收交互接口電流端子輸入的模擬量形式的電流信號(hào)，并將上述模擬量形式的電壓信號(hào)、電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量形式。
[0020]優(yōu)選的，所述電壓互感器通過交互接口內(nèi)置的電壓端子引入來自電器設(shè)備電源線的電壓信號(hào)，并將220V或380V電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為0-5V形式的弱電壓信號(hào)，用于滿足居民負(fù)荷交互控制裝置的電壓、電能量測(cè)量需求。
[0021]優(yōu)選的，所述交互接口為可插拔式接頭，與居民用戶電器設(shè)備提供的擴(kuò)展接口形成一對(duì)公母接口。
[0022]優(yōu)選的，所述交互接口包括電源端子、電壓端子、電流端子和通信端子；所述電源端子為居民負(fù)荷交互控制裝置供電；所述電壓端子將居民用戶電器設(shè)備的電源線引入電壓互感器；所述電流端子用于連接居民用戶電器設(shè)備內(nèi)部電流互感器的輸出端；所述通信端子將居民負(fù)荷交互控制裝置微處理器模塊與居民用戶電器設(shè)備內(nèi)部控制器連接。
[0023]本發(fā)明基于另一目的提供的一種居民負(fù)荷交互控制應(yīng)用方法，其改進(jìn)之處在于，所述方法包括:
[0024](I)插入電器設(shè)備提供的擴(kuò)展接口進(jìn)行工作；
[0025](2)與電器設(shè)備進(jìn)行通信；
[0026](3)與本地網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)信息交互；
[0027](4)居民用戶客戶端通過本地網(wǎng)絡(luò)對(duì)電器設(shè)備進(jìn)行控制操作；
[0028](5)裝置本身對(duì)所連接的電器設(shè)備實(shí)施能效管理；
[0029](6)根據(jù)需求響應(yīng)業(yè)務(wù)系統(tǒng)發(fā)送的需求信號(hào)或控制信號(hào)，自動(dòng)執(zhí)行需求響應(yīng)。
[0030]優(yōu)選的，所述步驟(I)包括所述居民負(fù)荷交互控制裝置通過可插拔式接頭，插入電器設(shè)備提供的擴(kuò)展接口進(jìn)行工作，支持熱插拔工作方式。
[0031]優(yōu)選的，所述步驟(2)包括所述居民負(fù)荷交互控制裝置利用電器設(shè)備內(nèi)置的5V直流電源為自身供電，并通過所述通信端子與電器設(shè)備進(jìn)行通信。
[0032]優(yōu)選的，所述步驟(3)包括所述居民負(fù)荷交互控制裝置利用所述通信模塊實(shí)現(xiàn)與本地網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)信息交互。
[0033]優(yōu)選的，所述步驟⑷包括居民用戶能夠通過手機(jī)、筆記本電腦和掌上電腦終端設(shè)備安裝的客戶端軟件，利用本地網(wǎng)絡(luò)對(duì)電器設(shè)備進(jìn)行控制操作。
[0034]優(yōu)選的，所述步驟(5)包括所述居民負(fù)荷交互控制裝置根據(jù)自身存儲(chǔ)的能效管理策略、控制閾值，結(jié)合所采集的電器設(shè)備的實(shí)時(shí)用電數(shù)據(jù)，對(duì)所連接的電器設(shè)備實(shí)施能效管理操作。
[0035]優(yōu)選的，所述步驟(6)包括需求響應(yīng)業(yè)務(wù)系統(tǒng)通過遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)向所述居民負(fù)荷交互控制裝置發(fā)送需求信號(hào)，由所述裝置決定是否參與需求響應(yīng)。
[0036]優(yōu)選的，所述步驟(6)包括由需求響應(yīng)業(yè)務(wù)執(zhí)行部門受居民客戶委托，利用需求響應(yīng)業(yè)務(wù)系統(tǒng)通過所述居民負(fù)荷交互控制裝置直接對(duì)居民用戶電器設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，實(shí)現(xiàn)居民用戶電器設(shè)備的自動(dòng)需求響應(yīng)功能。
[0037]與現(xiàn)有技術(shù)比，本發(fā)明的有益效果為:
[0038]1、在參與自動(dòng)需求響應(yīng)業(yè)務(wù)方面，所述居民負(fù)荷交互控制裝置可作為需求響應(yīng)終端控制器實(shí)現(xiàn)對(duì)居民用戶電器設(shè)備的控制；
[0039]2、在能效管理方面，所述居民負(fù)荷交互控制裝置通過采集電器設(shè)備的用電數(shù)據(jù)，分析電器設(shè)備能耗狀況，粗略計(jì)算電器設(shè)備能效，并在同類型電器設(shè)備中對(duì)比分析能耗、能效數(shù)據(jù)，從而利用上述數(shù)據(jù)及分析結(jié)果為居民用戶提供節(jié)能建議、制定節(jié)能管理措施等，并為第三方節(jié)能服務(wù)機(jī)構(gòu)推廣節(jié)能服務(wù)業(yè)務(wù)、制定節(jié)能電器設(shè)備營(yíng)銷策略等提供可靠數(shù)據(jù)依據(jù)。
【附圖說明】
[0040]圖1為本發(fā)明提供的一種居民負(fù)荷交互控制裝置結(jié)構(gòu)示意圖。
[0041]圖2為本發(fā)明提供的一種居民負(fù)荷交互控制裝置交互接口結(jié)構(gòu)示意圖。
[0042]圖3為本發(fā)明提供的一種居民負(fù)荷交互控制裝置應(yīng)用方法示意圖。
[0043]圖4為本發(fā)明提供的一種居民負(fù)荷交互控制裝置應(yīng)用場(chǎng)景示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0044]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0045]如圖1所示，本發(fā)明一種居民負(fù)荷交互控制裝置，包括微處理器模塊、通信模塊、存儲(chǔ)模塊、安全模塊、計(jì)量模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、電壓互感器、交互接口等。
[0046]微處理器模塊為居民負(fù)荷交互控制裝置運(yùn)行控制模塊，通過外圍接口連接通信模塊、存儲(chǔ)模塊、安全模塊、計(jì)量模塊，及交互接口 ；
[0047]微處理器模塊用于管理和控制所述居民負(fù)荷交互控制裝置運(yùn)行，能夠根據(jù)所接收的外部信號(hào)，結(jié)合自身所處狀態(tài)及其所采集的電器設(shè)備的用電數(shù)據(jù)，執(zhí)行相應(yīng)的控制策略，控制與其連接的居民電器設(shè)備，即微處理器能夠執(zhí)行自動(dòng)需求響應(yīng)功能；
[0048]微處理器模塊也可以分析自身所采集的電器設(shè)備的用電數(shù)據(jù)，執(zhí)行相應(yīng)的控制策略，控制與其連接的居民電器設(shè)備，即微處理器能夠執(zhí)行能效管理功能；
[0049]微處理器模塊還可以根據(jù)接收的外部控制命令，直接控制與其連接的居民電器設(shè)備，即微處理器具備人工需求響應(yīng)功能；
[0050]所述微處理器模塊，在執(zhí)行自動(dòng)需求響應(yīng)、能效管理或人工需求響應(yīng)等功能時(shí)，均需對(duì)所連接的電器設(shè)備進(jìn)行控制；
[0051]所述微處理器模塊，能夠通過交互接口向所連接的電器設(shè)備輸出控制命令信號(hào)；
[0052]通信模塊通過RS232、RS485、USB等形式接口與微處理器連接，以實(shí)現(xiàn)所述居民負(fù)荷交互控制裝置與外部系統(tǒng)的通信功能；
[0053]通信模塊用于支撐居民負(fù)荷交互控制裝置與居民用戶內(nèi)部通信網(wǎng)關(guān)之間的無線通信，能夠執(zhí)行模塊初始化、通信總線讀寫、寄存器讀寫、數(shù)據(jù)包的發(fā)送和接收模式設(shè)置等功能；
[0054]所述居民負(fù)荷交互控制裝置能夠通過所述通信網(wǎng)關(guān)與居民用戶內(nèi)部的家庭能源管理系統(tǒng)通信，以及居民用戶的筆記本電腦、手機(jī)等客戶端通信；
[0055]所述居民負(fù)荷交互控制裝置也能夠通過所述通信網(wǎng)關(guān)與遠(yuǎn)程的電力需求響應(yīng)系統(tǒng)、電能服務(wù)管理平臺(tái)等業(yè)務(wù)系統(tǒng)通信；
[0056]所述居民負(fù)荷交互控制裝置支持居民用戶通過互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程登陸其控制頁面，對(duì)其設(shè)置控制策略、相關(guān)參數(shù)等；
[0057]存儲(chǔ)模塊，用于存儲(chǔ)所述裝置采集的電器設(shè)備用電數(shù)據(jù)，所述裝置正常工作所需的相關(guān)配置參數(shù)、控制策略，裝置運(yùn)行過程中的事件記錄數(shù)據(jù)，以及維持所述裝置正常運(yùn)行的系統(tǒng)程序等；
[0058]安全模塊兼容通用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)加密算法，具有安全認(rèn)證和數(shù)據(jù)加密兩方面功能，能夠在居民電器設(shè)備參與電網(wǎng)企業(yè)需求響應(yīng)等業(yè)務(wù)時(shí)，保證電器設(shè)備的身份合法性，并對(duì)電網(wǎng)企業(yè)與電器設(shè)備間交互的關(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行加密。其中:安全認(rèn)證用于對(duì)居民用戶電器設(shè)備的合法性進(jìn)行驗(yàn)證，數(shù)據(jù)加密對(duì)居民用戶電器設(shè)備與電網(wǎng)業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間交互的關(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行加密；
[0059]計(jì)量模塊通過A/D轉(zhuǎn)換模塊輸出的數(shù)字量信號(hào)計(jì)算家用電器的實(shí)際用電數(shù)據(jù)；
[0060]計(jì)量模塊用于計(jì)算電器設(shè)備消耗的電能量數(shù)據(jù)以及電器設(shè)備的電壓、電流、電量、有功功率、無功功率和功率因數(shù)等，供所述居民負(fù)荷交互控制裝置執(zhí)行本地和遠(yuǎn)程業(yè)務(wù)時(shí)使用。
[0061]A/D轉(zhuǎn)換模塊接收電壓互感器輸出的二次電壓信號(hào)，接收交互接口電流端子輸入的模擬量形式(大小為O?300mA)的電流信號(hào)，并將上述模擬量形式的電壓信號(hào)、電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量形式。
[0062]電壓互感器，通過交互接口內(nèi)置的電壓端子引入來自電器設(shè)備電源線的電壓信號(hào)，并將220V或380V電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為0-5V形式的弱電壓信號(hào)，滿足居民負(fù)荷交互控制裝置的電壓、電能量測(cè)量需求。
[0063]如圖2所示，交互接口為可插拔式接頭，與居民用戶電器設(shè)備提供的擴(kuò)展接口形成一對(duì)公母接口。其包括電源端子、電壓端子、電流端子和通信端子；
[0064]其中，
[0065]電源端子為+5V、GND兩個(gè)端子，能夠通過所述電器設(shè)備上擴(kuò)展接口內(nèi)相應(yīng)端子從電器設(shè)備內(nèi)部直接取電，為所述居民負(fù)荷交互控制裝置供電；
[0066]所述電壓端子為V+、V-兩個(gè)端子，能夠通過所述電器設(shè)備上擴(kuò)展接口內(nèi)相應(yīng)端子從電器設(shè)備電源線上引入220V或380V電壓信號(hào)；
[0067]所述電流端子為I+、1-兩個(gè)端子，能夠通過所述電器設(shè)備上擴(kuò)展接口內(nèi)相應(yīng)端子從電器設(shè)備內(nèi)引入經(jīng)電流互感器轉(zhuǎn)換輸出的電流信號(hào)；
[0068]通信端子為Rx、Tx兩個(gè)端子，能夠通過電器設(shè)備上擴(kuò)展接口內(nèi)相應(yīng)端子與電器設(shè)備的控制器連接，支持居民負(fù)荷交互控制裝置與電器設(shè)備間信息交互。
[0069]如圖3所示，為居民負(fù)荷交互控制裝置應(yīng)用方法示意圖，居民負(fù)荷交互控制裝置通過交互接口插入家用電器提供的擴(kuò)展接口進(jìn)行工作，支持熱插拔工作方式，當(dāng)居民用戶不想?yún)⑴c外部互動(dòng)時(shí)，可將居民負(fù)荷交互控制裝置直接拔下；
[0070]居民負(fù)荷交互控制裝置支持WSN和WiFi等通信方式，與家庭網(wǎng)關(guān)無線連接，一方面可以通過家庭網(wǎng)關(guān)與本地網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的手機(jī)、筆記本電腦等進(jìn)行通信，參與本地業(yè)務(wù)。
[0071]另一方面，所述居民負(fù)荷交互控制裝置通過家庭網(wǎng)關(guān)，再公共互聯(lián)網(wǎng)連接至遠(yuǎn)程業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)，包括需求響應(yīng)系統(tǒng)、能效管理系統(tǒng)等電能服務(wù)系統(tǒng)；
[0072]同時(shí)，居民用戶能夠通過互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程登陸所述裝置的查詢控制頁面，查看所述裝置的運(yùn)行狀態(tài)，與所述裝置連接的居民電器設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，以及所述裝置的工作參數(shù)等配置信息。
[0073]本發(fā)明一種居民負(fù)荷交互控制裝置應(yīng)用方法，具體包括以下步驟:
[0074](I)居民負(fù)荷交互控制裝置通過可插拔式接頭，插入電器設(shè)備提供的擴(kuò)展接口進(jìn)行工作，支持熱插拔工作方式；
[0075](2)居民負(fù)荷交互控制裝置利用電器設(shè)備內(nèi)置的5V直流電源為自身供電，并通過所述通信端子與電器設(shè)備進(jìn)行通信；
[0076](3)居民負(fù)荷交互控制裝置利用所述通信模塊實(shí)現(xiàn)與本地網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)信息交互；
[0077](4)居民用戶能夠通過手機(jī)、筆記本電腦、掌上電腦等終端設(shè)備安裝的客戶端軟件，利用本地網(wǎng)絡(luò)對(duì)電器設(shè)備進(jìn)行控制操作等；
[0078](5)需求響應(yīng)業(yè)務(wù)運(yùn)行部門等可以通過遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)向所述裝置發(fā)送與執(zhí)行需求響應(yīng)操作有關(guān)的價(jià)格信號(hào)、激勵(lì)信號(hào)等，所述裝置接收到上述信號(hào)后，能夠根據(jù)所存儲(chǔ)的控制策略，并分析所采集的居民用戶電器設(shè)備用電數(shù)據(jù)后，決定是否對(duì)所連接的電器設(shè)備執(zhí)行控制操作，即執(zhí)行自動(dòng)需求響應(yīng)；
[0079](6)所述居民負(fù)荷交互控制裝置能夠存儲(chǔ)控制策略，通過比較分析所采集的電器設(shè)備用電數(shù)據(jù)，一旦達(dá)到控制閾值，則按照控制策略對(duì)所連接的電器設(shè)備執(zhí)行能效管理操作，向電器設(shè)備輸出控制命令。
[0080]如圖4所示，為居民負(fù)荷交互控制裝置應(yīng)用場(chǎng)景示意圖，居民負(fù)荷交互控制裝置可用于支撐智能家居系統(tǒng)、智能小區(qū)系統(tǒng)、自動(dòng)需求響應(yīng)系統(tǒng)等對(duì)電器設(shè)備的管理和控制。
[0081]在智能家居系統(tǒng)中，居民能夠通過手機(jī)、筆記本電腦等客戶端，查看所轄電器設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)居民負(fù)荷交互控制裝置的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行配置，或直接控制相關(guān)電器設(shè)備。
[0082]在智能小區(qū)系統(tǒng)中，小區(qū)物業(yè)人員能夠受居民客戶委托，代理居民用戶對(duì)相應(yīng)的電器設(shè)備實(shí)施管理控制操作。
[0083]在自動(dòng)需求響應(yīng)系統(tǒng)中，電網(wǎng)側(cè)需求響應(yīng)業(yè)務(wù)系統(tǒng)能夠根據(jù)自身需求，通過遠(yuǎn)程通信網(wǎng)絡(luò)向所述居民負(fù)荷交互控制裝置發(fā)送價(jià)格、激勵(lì)等需求信號(hào)，由居民負(fù)荷交互控制裝置根據(jù)自身存儲(chǔ)的策略信息、工作參數(shù)，結(jié)合所連接的電器設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，作出是否響應(yīng)電網(wǎng)側(cè)需求的決定。
[0084]如果響應(yīng)電網(wǎng)側(cè)需求，則向電網(wǎng)側(cè)需求響應(yīng)業(yè)務(wù)系統(tǒng)回復(fù)確認(rèn)信息，并按照需求信號(hào)執(zhí)行相關(guān)操作，向所連接的電器設(shè)備發(fā)出控制命令；
[0085]如果不響應(yīng)電網(wǎng)側(cè)需求，則對(duì)電網(wǎng)側(cè)需求響應(yīng)業(yè)務(wù)系統(tǒng)發(fā)來的需求信號(hào)不予處理，繼續(xù)維持所述裝置及其所連接電器設(shè)備的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)。
[0086]最后應(yīng)當(dāng)說明的是:以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)其限制，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員參照上述實(shí)施例依然可以對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行修改或者等同替換，這些未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，均在申請(qǐng)待批的本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種居民負(fù)荷交互控制裝置，其特征在于，所述裝置包括微處理器模塊、通信模塊、存儲(chǔ)模塊、安全模塊、計(jì)量模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、電壓互感器和交互接口 ； 所述微處理器模塊用于管理和控制所述居民負(fù)荷交互控制裝置運(yùn)行，，通過外圍接口連接通信模塊、存儲(chǔ)模塊、安全模塊、計(jì)量模塊，及交互接口 ； 所述通信模塊用于支撐居民負(fù)荷交互控制裝置與居民用戶內(nèi)部通信網(wǎng)關(guān)之間的無線通信，能夠執(zhí)行模塊初始化、通信總線讀寫、寄存器讀寫、數(shù)據(jù)包的發(fā)送和接收模式設(shè)置； 所述存儲(chǔ)模塊用于存儲(chǔ)所述裝置采集的電器設(shè)備用電數(shù)據(jù)，所述裝置正常工作所需的相關(guān)配置參數(shù)、控制策略，裝置運(yùn)行過程中的事件記錄數(shù)據(jù)，以及維持所述裝置正常運(yùn)行的系統(tǒng)程序； 所述安全模塊用于安全認(rèn)證和數(shù)據(jù)加密； 所述A/D轉(zhuǎn)換模塊用于將模擬量形式的電壓信號(hào)、電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量形式； 所述計(jì)量模塊通過A/D轉(zhuǎn)換模塊輸出的數(shù)字量信號(hào)計(jì)算家用電器的實(shí)際用電數(shù)據(jù)； 所述電壓互感器用于將220V或380V電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為0-5V形式的弱電壓信號(hào)。2.如權(quán)利要求1所述的一種居民負(fù)荷交互控制裝置，其特征在于，所述微處理器模塊根據(jù)所接收的外部信號(hào)，結(jié)合自身所處狀態(tài)及其所采集的電器設(shè)備的用電數(shù)據(jù)，執(zhí)行相應(yīng)的控制策略，控制與其連接的居民電器設(shè)備，能夠通過交互接口向所連接的電器設(shè)備輸出控制命令信號(hào)。3.如權(quán)利要求1所述的一種居民負(fù)荷交互控制裝置，其特征在于，通過所述通信網(wǎng)關(guān)與居民用戶內(nèi)部的家庭能源管理系統(tǒng)通信，以及居民用戶的筆記本電腦、手機(jī)客戶端通?目; 通過所述通信網(wǎng)關(guān)與遠(yuǎn)程的電力需求響應(yīng)系統(tǒng)、電能服務(wù)管理平臺(tái)業(yè)務(wù)系統(tǒng)通信； 支持居民用戶通過互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程登陸其控制頁面，對(duì)其設(shè)置控制策略、相關(guān)參數(shù)。4.如權(quán)利要求1所述的一種居民負(fù)荷交互控制裝置，其特征在于，所述安全模塊兼容通用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)加密算法，支持安全認(rèn)證和數(shù)據(jù)加密功能，所述安全認(rèn)證用于對(duì)居民用戶電器設(shè)備的合法性進(jìn)行驗(yàn)證，數(shù)據(jù)加密對(duì)居民用戶電器設(shè)備與電網(wǎng)業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間交互的關(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行加密。5.如權(quán)利要求1所述的一種居民負(fù)荷交互控制裝置，其特征在于，所述計(jì)量模塊用于計(jì)算電器設(shè)備消耗的電能量數(shù)據(jù)以及電器設(shè)備的電壓、電流、電量、有功功率、無功功率和功率因數(shù)，供所述居民負(fù)荷交互控制裝置執(zhí)行本地和遠(yuǎn)程業(yè)務(wù)時(shí)使用。6.如權(quán)利要求1所述的一種居民負(fù)荷交互控制裝置，其特征在于，所述A/D轉(zhuǎn)換模塊用于接收電壓互感器輸出的二次電壓信號(hào)，接收交互接口電流端子輸入的模擬量形式的電流信號(hào)，并將上述模擬量形式的電壓信號(hào)、電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量形式。7.如權(quán)利要求1所述的一種居民負(fù)荷交互控制裝置，其特征在于，所述電壓互感器通過交互接口內(nèi)置的電壓端子引入來自電器設(shè)備電源線的電壓信號(hào)，并將220V或380V電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為0-5V形式的弱電壓信號(hào)，用于滿足居民負(fù)荷交互控制裝置的電壓、電能量測(cè)量需求。8.如權(quán)利要求1所述的一種居民負(fù)荷交互控制裝置，其特征在于，所述交互接口為可插拔式接頭，與居民用戶電器設(shè)備提供的擴(kuò)展接口形成一對(duì)公母接口。9.如權(quán)利要求1所述的一種居民負(fù)荷交互控制裝置，其特征在于，所述交互接口包括電源端子、電壓端子、電流端子和通信端子；所述電源端子為居民負(fù)荷交互控制裝置供電；所述電壓端子將居民用戶電器設(shè)備的電源線引入電壓互感器；所述電流端子用于連接居民用戶電器設(shè)備內(nèi)部電流互感器的輸出端；所述通信端子將居民負(fù)荷交互控制裝置微處理器模塊與居民用戶電器設(shè)備內(nèi)部控制器連接。10.一種居民負(fù)荷交互控制應(yīng)用方法，其特征在于，所述方法包括: (1)插入電器設(shè)備提供的擴(kuò)展接口進(jìn)行工作； (2)與電器設(shè)備進(jìn)行通信； (3)與本地網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)信息交互； (4)居民用戶客戶端通過本地網(wǎng)絡(luò)對(duì)電器設(shè)備進(jìn)行控制操作； (5)裝置本身對(duì)所連接的電器設(shè)備實(shí)施能效管理； (6)根據(jù)需求響應(yīng)業(yè)務(wù)系統(tǒng)發(fā)送的需求信號(hào)或控制信號(hào)，自動(dòng)執(zhí)行需求響應(yīng)。11.如權(quán)利要求10所述的一種居民負(fù)荷交互控制應(yīng)用方法，其特征在于，所述步驟(I)包括所述居民負(fù)荷交互控制裝置通過可插拔式接頭，插入電器設(shè)備提供的擴(kuò)展接口進(jìn)行工作，支持熱插拔工作方式。12.如權(quán)利要求10所述的一種居民負(fù)荷交互控制應(yīng)用方法，其特征在于，所述步驟(2)包括所述居民負(fù)荷交互控制裝置利用電器設(shè)備內(nèi)置的5V直流電源為自身供電，并通過所述通信端子與電器設(shè)備進(jìn)行通信。13.如權(quán)利要求10所述的一種居民負(fù)荷交互控制應(yīng)用方法，其特征在于，所述步驟(3)包括所述居民負(fù)荷交互控制裝置利用所述通信模塊實(shí)現(xiàn)與本地網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)信息交互。14.如權(quán)利要求10所述的一種居民負(fù)荷交互控制應(yīng)用方法，其特征在于，所述步驟(4)包括居民用戶能夠通過手機(jī)、筆記本電腦和掌上電腦終端設(shè)備安裝的客戶端軟件，利用本地網(wǎng)絡(luò)對(duì)電器設(shè)備進(jìn)行控制操作。15.如權(quán)利要求10所述的一種居民負(fù)荷交互控制應(yīng)用方法，其特征在于，所述步驟(5)包括所述居民負(fù)荷交互控制裝置根據(jù)自身存儲(chǔ)的能效管理策略、控制閾值，結(jié)合所采集的電器設(shè)備的實(shí)時(shí)用電數(shù)據(jù)，對(duì)所連接的電器設(shè)備實(shí)施能效管理操作。16.如權(quán)利要求10所述的一種居民負(fù)荷交互控制應(yīng)用方法，其特征在于，所述步驟(6)包括需求響應(yīng)業(yè)務(wù)系統(tǒng)通過遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)向所述居民負(fù)荷交互控制裝置發(fā)送需求信號(hào)，由所述裝置決定是否參與需求響應(yīng)。17.如權(quán)利要求10所述的一種居民負(fù)荷交互控制應(yīng)用方法，其特征在于，所述步驟(6)包括由需求響應(yīng)業(yè)務(wù)執(zhí)行部門受居民客戶委托，利用需求響應(yīng)業(yè)務(wù)系統(tǒng)通過所述居民負(fù)荷交互控制裝置直接對(duì)居民用戶電器設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，實(shí)現(xiàn)居民用戶電器設(shè)備的自動(dòng)需求響應(yīng)功能。
【文檔編號(hào)】G05B19/418GK105892417SQ201510038603
【公開日】2016年8月24日
【申請(qǐng)日】2015年1月26日
【發(fā)明人】閆華光, 鐘鳴, 蔣利民, 陳宋宋, 熊敏, 郭炳慶, 李德智, 郭延凱, 屈博, 何桂雄, 黃偉, 苗常海, 成領(lǐng), 孟珺遐, 郭艷飛, 許高杰, 石坤
【申請(qǐng)人】國(guó)家電網(wǎng)公司, 中國(guó)電力科學(xué)研究院