本發(fā)明涉及電力負(fù)荷管理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于需求響應(yīng)的負(fù)荷管理系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著能源資源的日益匱乏和人類(lèi)環(huán)保意識(shí)的日益增強(qiáng)，人們的節(jié)電意識(shí)越來(lái)越強(qiáng)，同時(shí)，隨著能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展和新型電力市場(chǎng)的建立，用戶參與用電管理的需求越來(lái)越強(qiáng)烈?；谛枨箜憫?yīng)的負(fù)荷管理系統(tǒng)就是吸納用戶參與到用電管理中來(lái)，實(shí)現(xiàn)用電信息的互動(dòng)和實(shí)時(shí)反饋，電企和用戶雙向管理用電行為，通過(guò)激勵(lì)鼓勵(lì)用戶采用最優(yōu)化用電方式，從而實(shí)現(xiàn)用戶與電網(wǎng)的雙向互動(dòng)，最終達(dá)到削峰填谷、提高能源利用率的目的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種基于需求響應(yīng)的負(fù)荷管理系統(tǒng)，可以吸納用戶參與到用電管理中來(lái)，實(shí)現(xiàn)用電信息的互動(dòng)和實(shí)時(shí)反饋，電企和用戶雙向管理用電行為，通過(guò)激勵(lì)鼓勵(lì)用戶采用最優(yōu)化用電方式。

本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種基于需求響應(yīng)的負(fù)荷管理系統(tǒng)，包括負(fù)載智能控制器、負(fù)載中央控制器、區(qū)域集中管理平臺(tái)、用戶終端管理平臺(tái)；

所述負(fù)載智能控制器連接于用戶所安裝的負(fù)載，采集負(fù)載的數(shù)據(jù)上傳至負(fù)載中央控制器，執(zhí)行開(kāi)關(guān)動(dòng)作命令；

所述負(fù)載中央控制器接收負(fù)載智能控制器上傳的數(shù)據(jù)，進(jìn)行存儲(chǔ)、運(yùn)算，并與區(qū)域集中管理平臺(tái)、用戶終端管理平臺(tái)通信；

所述區(qū)域集中管理平臺(tái)和用戶終端管理平臺(tái)都包括實(shí)時(shí)負(fù)荷監(jiān)控模塊、實(shí)時(shí)負(fù)荷統(tǒng)計(jì)模塊、實(shí)時(shí)負(fù)荷等級(jí)計(jì)算模塊、負(fù)荷曲線繪制和預(yù)測(cè)模塊、節(jié)電管理模塊；所述實(shí)時(shí)負(fù)荷監(jiān)控模塊對(duì)負(fù)載進(jìn)行識(shí)別，讀取負(fù)載的數(shù)據(jù)，生成負(fù)載智能控制器的開(kāi)關(guān)動(dòng)作命令；所述實(shí)時(shí)負(fù)荷統(tǒng)計(jì)模塊識(shí)別處于工作狀態(tài)的負(fù)載，根據(jù)其數(shù)據(jù)計(jì)算負(fù)荷值；所述實(shí)時(shí)負(fù)荷等級(jí)計(jì)算模塊根據(jù)預(yù)設(shè)的負(fù)荷等級(jí)計(jì)算規(guī)則，計(jì)算負(fù)載的負(fù)荷等級(jí)；所述負(fù)荷曲線繪制和預(yù)測(cè)模塊根據(jù)近n個(gè)周期負(fù)載的負(fù)荷值及負(fù)荷等級(jí)，生成負(fù)荷等級(jí)曲線，再預(yù)測(cè)得到后續(xù)周期的負(fù)荷值；所述區(qū)域集中管理平臺(tái)的節(jié)電管理模塊根據(jù)后續(xù)周期的負(fù)荷值，生成節(jié)電管理方案，發(fā)送至用戶終端管理平臺(tái)的節(jié)電管理模塊。

本發(fā)明的進(jìn)一步方案是，所述負(fù)荷曲線繪制和預(yù)測(cè)模塊預(yù)測(cè)后續(xù)周負(fù)荷值的方法是：

根據(jù)近n個(gè)周期的負(fù)荷等級(jí)d1、d2、......、dn-2、dn-1、dn，2≤n≤10，計(jì)算下一周期的預(yù)測(cè)負(fù)荷等級(jí)為

根據(jù)近n個(gè)周期的負(fù)荷值m1、m2、......、mn-2、mn-1、mn，2≤n≤10，計(jì)算下一周期的初步負(fù)荷值為

根據(jù)近n個(gè)周期初步負(fù)荷值m3＇、......、mn-2＇、mn-1＇、mn＇、mn+1＇，2≤n≤10，計(jì)算再下一周期的最終負(fù)荷值為

本發(fā)明的進(jìn)一步方案是，所述負(fù)荷等級(jí)計(jì)算規(guī)則是將負(fù)荷值的范圍劃分為數(shù)個(gè)順序編號(hào)的區(qū)間，當(dāng)負(fù)載的負(fù)荷值落入某區(qū)間時(shí)，則其負(fù)荷等級(jí)為該區(qū)間的編號(hào)。

本發(fā)明的進(jìn)一步方案是，所述負(fù)載智能控制器由電磁開(kāi)關(guān)、電流互感器、開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)模塊、處理模塊和電源模塊組成，所述電磁開(kāi)關(guān)和電流互感器分別連接于負(fù)載的電源線，所述電流互感器的輸出端連接處理模塊的輸入端，所述電磁開(kāi)關(guān)通過(guò)開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)模塊連接于處理模塊的輸出端，所述電源模塊為處理模塊供電，所述處理模塊與負(fù)載中央控制器通信。

本發(fā)明的更進(jìn)一步方案是，所述開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)模塊為三極管t，所述三極管t的基極連接處理模塊的一個(gè)輸出端，集電極通過(guò)電阻r連接電源模塊，發(fā)射極連接電磁開(kāi)關(guān)的線圈一端。

本發(fā)明的更進(jìn)一步方案是，所述電磁開(kāi)關(guān)包括絕緣的底板、電刷、彈性導(dǎo)電片，以及設(shè)置于底板上的a導(dǎo)電片、b導(dǎo)電片、電刷定位槽和電磁鐵，所述彈性導(dǎo)電片和a導(dǎo)電片由鐵磁材料制成，所述b導(dǎo)電片位于a導(dǎo)電片一側(cè)，所述電刷定位槽設(shè)置于a導(dǎo)電片和b導(dǎo)電片之間；所述彈性導(dǎo)電片一端通過(guò)磁性連接座連接于a導(dǎo)電片，另一端連接電刷上端，所述電刷下端位于電刷定位槽中，所述電磁鐵設(shè)置于彈性導(dǎo)電片下方；當(dāng)電磁鐵的線圈得電時(shí)，吸附彈性導(dǎo)電片對(duì)電刷施加壓力，電刷下端沿電刷定位槽滑動(dòng)至與b導(dǎo)電片貼合，此時(shí)a導(dǎo)電片通過(guò)磁性連接座、彈性導(dǎo)電片、電刷與b導(dǎo)電片導(dǎo)通。

本發(fā)明的更進(jìn)一步方案是，所述磁性連接座由兩塊分別設(shè)有通孔的磁鐵和一個(gè)導(dǎo)電球組成，所述導(dǎo)電球被夾持在兩塊磁鐵之間，其半徑大于通孔半徑和磁鐵厚度，使兩塊磁鐵之間略有間隙，且從兩塊磁鐵外側(cè)露出其部分表面，所述兩塊磁鐵的外側(cè)分別吸附于彈性導(dǎo)電片和a導(dǎo)電片，使導(dǎo)電球貼合彈性導(dǎo)電片和a導(dǎo)電片。

本發(fā)明的更進(jìn)一步方案是，所述電刷呈v字形，其尖端向上連接于彈性導(dǎo)電片。

本發(fā)明的更進(jìn)一步方案是，所述a導(dǎo)電片呈弧形，所述b導(dǎo)電片設(shè)置于a導(dǎo)電片內(nèi)弧面所朝向的一側(cè)。

本發(fā)明的更進(jìn)一步方案是，所述電源模塊由電壓互感器、充電電池u和電容c組成，所述電壓互感器初級(jí)l1連接于負(fù)載的電源線，所述電壓互感器次級(jí)l2與充電電池u、電容c并聯(lián)，所述充電電池u為處理模塊供電。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

一、負(fù)載中央控制器將各負(fù)載智能控制器采集到的數(shù)據(jù)匯總后分別傳輸至用戶終端管理平臺(tái)和區(qū)域集中管理平臺(tái)，用戶通過(guò)用戶終端管理平臺(tái)對(duì)自家的用電狀況進(jìn)行管理，電企通過(guò)區(qū)域集中管理平臺(tái)對(duì)所管轄區(qū)域內(nèi)的整體用電狀況以及各用戶的用電狀況進(jìn)行管控，針對(duì)各用戶的用電狀況生成節(jié)電管理方案供用戶選擇，吸納用戶參與到用電管理中來(lái)，實(shí)現(xiàn)用電信息的互動(dòng)和實(shí)時(shí)反饋，電企和用戶雙向管理用電行為，通過(guò)激勵(lì)鼓勵(lì)用戶采用最優(yōu)化用電方式，達(dá)到削峰填谷、平衡負(fù)荷、增加用電設(shè)備使用壽命、降低電力企業(yè)發(fā)電成本和需求側(cè)用電成本以及節(jié)約能源的目的；

二、負(fù)荷曲線繪制和預(yù)測(cè)模塊預(yù)測(cè)后續(xù)周負(fù)荷值的方法，采用兩次修正，第一段用負(fù)荷等級(jí)去平滑預(yù)測(cè)下一周期的初步負(fù)荷值，第二段計(jì)及預(yù)測(cè)誤差進(jìn)一步修正，預(yù)測(cè)再下一周期的最終負(fù)荷值，運(yùn)算數(shù)據(jù)量少，短期預(yù)測(cè)精度高；

三、負(fù)載智能控制器通過(guò)電流互感器采集負(fù)載的數(shù)據(jù)，通過(guò)電磁開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載的啟、停，處理模塊進(jìn)行發(fā)送數(shù)據(jù)、接收命令對(duì)電磁開(kāi)關(guān)發(fā)送控制信號(hào)，安裝方便，便于對(duì)負(fù)荷進(jìn)行監(jiān)控；

四、彈性導(dǎo)電片通過(guò)磁性連接座可以連接于a導(dǎo)電片上的任意位置，克服了傳統(tǒng)電磁開(kāi)關(guān)定點(diǎn)安裝帶來(lái)的空間限制，拆、裝十分方便，便于維護(hù)；

五、由兩塊磁鐵和一個(gè)導(dǎo)電球組成的磁性連接座，導(dǎo)電球在起到導(dǎo)電作用的同時(shí)還可以作為轉(zhuǎn)軸使兩塊磁鐵沿著其周向進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，便于調(diào)整方向，磨損小，使用壽命長(zhǎng)，進(jìn)一步提高安裝的便利性；

六、v字形電刷具有較好的彈性，永久變形量較小，多次動(dòng)作后仍能保持原狀，使用壽命長(zhǎng)；

七、弧形的a導(dǎo)電片，使磁性連接座到電刷的距離基本保持一致，進(jìn)而使電磁鐵對(duì)彈性導(dǎo)電片施加的作用力一致，確保電磁開(kāi)關(guān)動(dòng)作正常，而且節(jié)約安裝空間；

八、通過(guò)電壓互感器從負(fù)載的電源線為充電電池供電，不需要頻繁更換電池，也不會(huì)因?yàn)橥浉鼡Q電池導(dǎo)致負(fù)載智能控制器停止工作，穩(wěn)定性好、可靠性高。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。

圖2為負(fù)載智能控制器結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為實(shí)施例中處理模塊與無(wú)線通信模塊的電路圖。

圖4為電磁開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為磁性連接座結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示的一種基于需求響應(yīng)的負(fù)荷管理系統(tǒng)，包括負(fù)載智能控制器、負(fù)載中央控制器、區(qū)域集中管理平臺(tái)、用戶終端管理平臺(tái)；

所述負(fù)載智能控制器連接于用戶所安裝的負(fù)載，采集負(fù)載的數(shù)據(jù)上傳至負(fù)載中央控制器，執(zhí)行開(kāi)關(guān)動(dòng)作命令；其結(jié)構(gòu)如圖2所示，由電磁開(kāi)關(guān)1、電流互感器i互感、開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)模塊、處理模塊2和電源模塊組成。所述處理模塊2采用的是msp430f2274型單片機(jī)，該單片機(jī)通過(guò)cc2500型無(wú)線收發(fā)模塊3與負(fù)載中央控制器通信，單片機(jī)與無(wú)線收發(fā)模塊的接線圖如圖3所示；所述電流互感器i互感連接于負(fù)載的電源線l火，其輸出端連接單片機(jī)的p2.1引腳；所述電源模塊由電壓互感器、充電電池u和電容c組成，所述電壓互感器初級(jí)l1連接于負(fù)載的電源線l火，所述電壓互感器次級(jí)l2與充電電池u、電容c并聯(lián)，一端連接單片機(jī)的vcc引腳，另一端接地，為單片機(jī)供電；所述開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)模塊為三極管t，所述三極管t的基極連接單片機(jī)的p1.0引腳，集電極通過(guò)電阻r連接充電電池u，發(fā)射極連接電磁開(kāi)關(guān)的線圈一端；所述電磁開(kāi)關(guān)1如圖4所示，包括圓形的絕緣的底板10、v字形的電刷16、彈性導(dǎo)電片15，以及設(shè)置于底板10上的弧形的a導(dǎo)電片11、b導(dǎo)電片12、電刷定位槽19和電磁鐵(未示出)，所述a導(dǎo)電片11和b導(dǎo)電片12分別通過(guò)引入導(dǎo)線17、引出導(dǎo)線18并聯(lián)于負(fù)載的電源線l火上的機(jī)械開(kāi)關(guān)，所述彈性導(dǎo)電片15和a導(dǎo)電片11由鐵磁材料制成，所述b導(dǎo)電片12設(shè)置于a導(dǎo)電片11內(nèi)弧面所朝向的一側(cè)，所述電刷定位槽19設(shè)置于a導(dǎo)電片11和b導(dǎo)電片12之間；所述彈性導(dǎo)電片15一端通過(guò)磁性連接座連接于a導(dǎo)電片11，另一端連接電刷16向上的尖端，所述電刷16下端位于電刷定位槽19中，所述磁性連接座如圖5所示，由兩塊分別設(shè)有通孔131的磁鐵13和一個(gè)鋼制的導(dǎo)電球14組成，所述導(dǎo)電球14被夾持在兩塊磁鐵13之間，其半徑大于通孔131半徑和磁鐵13厚度，使兩塊磁鐵13之間略有間隙，且從兩塊磁鐵13外側(cè)露出其部分表面，所述兩塊磁鐵13的外側(cè)分別吸附于彈性導(dǎo)電片15和a導(dǎo)電片11，所述彈性導(dǎo)電片15和a導(dǎo)電片11分別設(shè)置與導(dǎo)電球14表面配合的凹槽以增大接觸面積，使導(dǎo)電球14貼合彈性導(dǎo)電片15和a導(dǎo)電片11，所述電磁鐵設(shè)置于彈性導(dǎo)電片15下方，其線圈一端連接三極管t的發(fā)射極，另一端接地；當(dāng)電磁鐵的線圈得電時(shí)，吸附彈性導(dǎo)電片15對(duì)電刷16施加壓力，電刷16下端沿電刷定位槽19滑動(dòng)至與b導(dǎo)電片12貼合，此時(shí)a導(dǎo)電片11通過(guò)磁性連接座、彈性導(dǎo)電片15、電刷16與b導(dǎo)電片12導(dǎo)通。

所述負(fù)載中央控制器也采用msp430f2274型單片機(jī)實(shí)現(xiàn)，通過(guò)cc2500型無(wú)線收發(fā)模塊接收負(fù)載智能控制器上傳的數(shù)據(jù)，外圍電路圖參考圖3，進(jìn)行存儲(chǔ)、運(yùn)算，并與區(qū)域集中管理平臺(tái)、用戶終端管理平臺(tái)通信。

所述區(qū)域集中管理平臺(tái)和用戶終端管理平臺(tái)都包括實(shí)時(shí)負(fù)荷監(jiān)控模塊、實(shí)時(shí)負(fù)荷統(tǒng)計(jì)模塊、實(shí)時(shí)負(fù)荷等級(jí)計(jì)算模塊、負(fù)荷曲線繪制和預(yù)測(cè)模塊、節(jié)電管理模塊；所述實(shí)時(shí)負(fù)荷監(jiān)控模塊對(duì)負(fù)載的型號(hào)、編號(hào)等進(jìn)行識(shí)別，讀取負(fù)載的工作狀態(tài)、工作時(shí)間等數(shù)據(jù)，生成負(fù)載智能控制器的開(kāi)關(guān)動(dòng)作命令；所述實(shí)時(shí)負(fù)荷統(tǒng)計(jì)模塊識(shí)別處于工作狀態(tài)的負(fù)載，根據(jù)其數(shù)據(jù)計(jì)算負(fù)荷值；所述實(shí)時(shí)負(fù)荷等級(jí)計(jì)算模塊根據(jù)預(yù)設(shè)的負(fù)荷等級(jí)計(jì)算規(guī)則，計(jì)算負(fù)載的負(fù)荷等級(jí)，所述負(fù)荷等級(jí)計(jì)算規(guī)則是將負(fù)荷值的范圍劃分為數(shù)個(gè)順序編號(hào)的區(qū)間，當(dāng)負(fù)載的負(fù)荷值落入某區(qū)間時(shí)，則其負(fù)荷等級(jí)為該區(qū)間的編號(hào)，例如：將負(fù)荷值1～50劃分為5個(gè)區(qū)間，第1區(qū)間為1～10，第2區(qū)間為11～20，第3區(qū)間為21～30，第4區(qū)間為31～40，第5區(qū)間為41～50，當(dāng)某負(fù)載的實(shí)測(cè)負(fù)荷值為35時(shí)，則其負(fù)荷等級(jí)為4級(jí)；所述負(fù)荷曲線繪制和預(yù)測(cè)模塊根據(jù)近n個(gè)周期負(fù)載的負(fù)荷值及負(fù)荷等級(jí)，生成負(fù)荷等級(jí)曲線，再預(yù)測(cè)得到后續(xù)周期的負(fù)荷值，方法是：

根據(jù)近n個(gè)周期的負(fù)荷等級(jí)d1、d2、......、dn-2、dn-1、dn，2≤n≤10，計(jì)算下一周期的預(yù)測(cè)負(fù)荷等級(jí)為

根據(jù)近n個(gè)周期的負(fù)荷值m1、m2、......、mn-2、mn-1、mn，2≤n≤10，計(jì)算下一周期的初步負(fù)荷值為

根據(jù)近n個(gè)周期初步負(fù)荷值m3＇、......、mn-2＇、mn-1＇、mn＇、mn+1＇，2≤n≤10，計(jì)算再下一周期的最終負(fù)荷值為所述區(qū)域集中管理平臺(tái)的節(jié)電管理模塊根據(jù)后續(xù)周期的負(fù)荷值，生成節(jié)電管理方案，發(fā)送至用戶終端管理平臺(tái)的節(jié)電管理模塊，供用戶參考和選擇。

通過(guò)以上方案，吸納用戶參與到用電管理中來(lái)，實(shí)現(xiàn)用電信息的互動(dòng)和實(shí)時(shí)反饋，電企和用戶雙向管理用電行為，通過(guò)激勵(lì)鼓勵(lì)用戶采用最優(yōu)化用電方式，達(dá)到削峰填谷、平衡負(fù)荷、增加用電設(shè)備使用壽命、降低電力企業(yè)發(fā)電成本和需求側(cè)用電成本以及節(jié)約能源的目的。