專利名稱：家庭用電負荷遠程控制方法與裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種對家庭用電負荷進行遠程控制的方法和裝置，尤其是涉及一種利 用低壓電力線載波通信實現(xiàn)遠動控制家庭用電器通斷的方法和裝置。
背景技術(shù)：
隨著智能電網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和逐步應(yīng)用，面向需求側(cè)的智能用電管理系統(tǒng)被越來越 多的用于低壓用戶的用電負荷管理。通過智能用電管理系統(tǒng)，電力企業(yè)可以遠程獲取用戶 的實時用電信息，并基于這些采集到的原始負荷數(shù)據(jù)進行在線實時仿真以預(yù)測電網(wǎng)的負荷 狀態(tài)，更為重要的是管理系統(tǒng)可以據(jù)此控制終端用戶的用電負荷，在負荷峰值時，選擇性斷 開部分區(qū)域的用電負荷，從而保證電網(wǎng)運行的可靠穩(wěn)定，提高電網(wǎng)運行的效率。目前，對用電負荷調(diào)控的主要方法是拉閘限電，即通過用電管理系統(tǒng)對用戶終端 的所有負載進行統(tǒng)一通斷控制。這就導(dǎo)致在負荷高峰期，部分家庭所有負載全部被關(guān)斷，甚 至基本的照明也無法保證，極大影響了居民的基本生活用電需求，違背了電能調(diào)控與管理 的初衷。這就需要一種方法和裝置可以實現(xiàn)電能管理系統(tǒng)選擇性遠動控制大功率用電器的 通斷，比如，在用電高峰期，關(guān)斷電暖氣、電熱水器、洗衣機等大功率用電器，而保證辦公、照 明等基本用電。

發(fā)明內(nèi)容
為解決背景技術(shù)中的問題，本發(fā)明提供一種利用電力線載波通信技術(shù)實現(xiàn)電網(wǎng)運 行管理中心遠程控制家庭用電器通斷的智能負荷控制裝置，使電能管理系統(tǒng)能夠在保證基 本生活用電的條件下，選擇性遠動控制大功率用電器的通斷，并借此調(diào)整電網(wǎng)的運行狀態(tài)， 降低負荷峰值。本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的方案是在由電網(wǎng)運行管理中心、智能電表、電力線、 智能負荷控制裝置和家庭用電器組成的系統(tǒng)中，電網(wǎng)運行管理中心根據(jù)所監(jiān)測到的電網(wǎng)負 荷狀態(tài)，向智能電表發(fā)送選擇性通斷大負荷用電器的控制命令，經(jīng)過解析后，智能電表向各 智能負荷控制裝置發(fā)送命令，使負荷控制裝置控制與之相連的家用電器的通斷，控制命令 的發(fā)送通過低壓電力線載波通信實現(xiàn)。智能負荷控制裝置包括單片機、電源、電力線載波通信模塊、磁保持繼電器、繼電 器驅(qū)動、控制端檢測電路、時鐘、存儲器、蜂鳴器、霍爾元件和外殼十一個部分。其中，單片機 分別連接電源、電力線載波通信模塊、繼電器驅(qū)動、控制端檢測電路、時鐘、存儲器、蜂鳴器 和霍爾元件；磁保持繼電器分別與繼電器驅(qū)動和電力線連接；電源、電力線載波通信模塊、 控制端檢測電路與電力線連接。單片機(MCU)負責(zé)通過電力線載波通信對智能電表信息 進行收集，處理和分析，并最終通過控制磁保持繼電器來控制大功率用電設(shè)備的通斷，單片 機通過控制端檢測電路來檢測當(dāng)前磁保持繼電器的狀態(tài)；時鐘記錄并提供當(dāng)前時間給單片 機；存儲器存儲并提供對應(yīng)的電表表號、智能負荷控制裝置序號、接通延時時間等數(shù)據(jù)；蜂 鳴器用于上電和進入設(shè)置狀態(tài)提示；霍爾元件的主要作用是當(dāng)磁性器件靠近時通知單片機進入設(shè)置狀態(tài)，以實現(xiàn)第一次上電時對其進行對應(yīng)的電表表號、智能負荷控制裝置序號進 行設(shè)置；電源提供智能負荷控制裝置所需的各種電源；控制端檢測電路的主要作用是檢測 磁保持繼電器后端是否有電壓，以確定磁保持繼電器是否閉合；繼電器驅(qū)動為針對磁保持 繼電器所做的驅(qū)動電路；磁保持繼電器為控制信號消失后仍然保持當(dāng)前狀態(tài)的大容量繼電 器；電力線載波通訊模塊的主要作用是使單片機與智能電表進行數(shù)據(jù)交換，以實現(xiàn)智能負 荷控制裝置各種功能；外殼用于將各部分裝配成一個整體，并對各部分形成保護。本發(fā)明的有益結(jié)果是提供了一種實現(xiàn)電網(wǎng)運行管理中心遠程控制家庭用電器通 斷的方法和裝置，它利用低壓電力線載波通信技術(shù)實現(xiàn)控制命令的傳遞，避免了另設(shè)通信 線路，選擇性遠動控制的方式使得電網(wǎng)運行管理中心能夠在負荷高峰期選擇性關(guān)斷大功率 用電器以降低電網(wǎng)負荷，而保證辦公、照明等基本用電需求。


圖1本發(fā)明的應(yīng)用示意圖，
圖2本發(fā)明智能負荷控制裝置的原理框圖， 圖3本發(fā)明智能負荷控制裝置內(nèi)單片機程序流程圖。
具體實施例方式如圖1所示，在由電網(wǎng)運行管理中心、智能電表、電力線、智能負荷控制裝置和家 庭用電器(包括普通用電設(shè)備和大功率用電設(shè)備)組成的系統(tǒng)中，電網(wǎng)運行管理中心根據(jù)所 監(jiān)測到的電網(wǎng)負荷狀態(tài)調(diào)控負荷峰值。本發(fā)明主要解決電網(wǎng)運行管理中心如何通過遠程控 制大負荷用電器通斷來降低電網(wǎng)負荷的問題。當(dāng)電網(wǎng)運行管理中心監(jiān)測到負荷峰值時，向 智能電表發(fā)送選擇性通斷大負荷用電器的控制命令，經(jīng)過解析后，智能電表向各智能負荷 控制裝置發(fā)送命令，使負荷控制裝置控制與之相連的家用電器的通斷，控制命令的發(fā)送通 過低壓電力線載波通信實現(xiàn)。在本實施例中，低壓電力線載波通信技術(shù)是現(xiàn)有技術(shù)，在2009年12月30日授權(quán) 的中國專利2004100403801和2004年09月01日授權(quán)的中國專利03267309中有詳細說明， 在此，本發(fā)明應(yīng)用低壓電力線載波通信技術(shù)的工作原理不作具體描述。如圖2所示，本發(fā)明中的智能負荷控制裝置主要包括單片機、電源、電力線載波通 信模塊、磁保持繼電器、繼電器驅(qū)動、控制端檢測電路、時鐘、存儲器、蜂鳴器、霍爾元件和外 殼十一個部分。其中，單片機分別連接電源、電力線載波通信模塊、繼電器驅(qū)動、控制端檢 測電路、時鐘、存儲器、蜂鳴器和霍爾元件；磁保持繼電器分別與繼電器驅(qū)動和電力線連接； 電源、電力線載波通信模塊、控制端檢測電路與電力線連接。單片機(MCU)負責(zé)通過電力線 載波通信對智能電表信息進行收集，處理和分析，并最終通過控制磁保持繼電器來控制大 功率用電設(shè)備的通斷，單片機通過控制端檢測電路來檢測當(dāng)前磁保持繼電器的狀態(tài)；時鐘 記錄并提供當(dāng)前時間給單片機；存儲器存儲并提供對應(yīng)的電表表號、智能負荷控制裝置序 號、接通延時時間、時間表等數(shù)據(jù)；蜂鳴器用于上電和進入設(shè)置狀態(tài)提示；霍爾元件的主要 作用是當(dāng)磁性器件靠近時通知單片機進入設(shè)置狀態(tài)，以實現(xiàn)第一次上電時對其進行對應(yīng)的 電表表號、智能負荷控制裝置序號進行設(shè)置；電源提供智能負荷控制裝置所需的各種電源； 控制端檢測電路的主要作用是檢測磁保持繼電器后端是否有電壓，以確定磁保持繼電器是否閉合；繼電器驅(qū)動為針對磁保持繼電器所做的驅(qū)動電路；磁保持繼電器為控制信號消失 后仍然保持當(dāng)前狀態(tài)的大容量繼電器；電力線載波通訊模塊的主要作用是使單片機與智能 電表進行數(shù)據(jù)交換，以實現(xiàn)智能負荷控制裝置各種功能；外殼用于將各部分裝配成一個整 體，并對各部分形成保護。本發(fā)明中采用AVR單片機。在實際智能負荷控制裝置設(shè)計中，具備類似功能的芯 片或電路系統(tǒng)均可應(yīng)用，其運行和操作方法是，將編寫的軟件固化在硬件中，此技術(shù)屬于現(xiàn) 有公知技術(shù)。單片機與其他元件的聯(lián)接及制造均為公知技術(shù)，在此不作具體描述。
如圖3所示，單片機的工作流程包括
步驟301 程序開始，實現(xiàn)時鐘等的初始化；
步驟302 主程序初始化完成后檢測當(dāng)前磁保持繼電器狀態(tài)；
步驟303 檢測霍爾元件是否動作；
步驟304 若步驟303中霍爾元件動作即進入設(shè)置狀態(tài)；
步驟305 進入設(shè)置狀態(tài)后，電表下發(fā)設(shè)置信息，保存并返回成功信息后退出設(shè)置狀 態(tài)，如果電表長時間不對智能負荷控制裝置進行設(shè)置(約1分鐘)，智能負荷控制裝置會自 動退出設(shè)置狀態(tài)。所以在設(shè)置時可以將磁性器件一直放置于霍爾元件附近，設(shè)置完成后再 將其移開；
步驟306 若步驟303中霍爾元件沒有動作或者步驟305完成后，則判斷是否收到電表 下發(fā)信息；
步驟307 步驟306中如果收到載波信息，則分析信息(可能為校時，讀寫開關(guān)狀態(tài)，控 制通斷等)，反之則重新執(zhí)行步驟302 ；
步驟308 判斷是否為控制磁保持繼電器通斷的控制命令； 步驟309 如果是控制命令，則判斷是否為吸合命令；
步驟310 若是吸合命令，在吸合前加入吸合延時等待時間(廣60分鐘)和隨機延時等 待時間(廣8)秒(防止不同負荷控制裝置同時動作對電網(wǎng)的拉動)； 步驟311 繼電器吸合；
步驟312 若是斷開命令，則直接斷開磁保持繼電器；
步驟313 弱步驟308中不是控制命令，而是校時或者讀寫命令，則執(zhí)行相應(yīng)的命令； 步驟314 執(zhí)行完步驟311、步驟312和步驟313的命令后向智能電表發(fā)送回執(zhí)； 步驟315:程序結(jié)束。本發(fā)明采用了電力線通信技術(shù)，大大方便了電網(wǎng)運行管理中心對家庭大功率用電 器的遠程通斷控制，成為降低電網(wǎng)負荷高峰期用電量的有效手段，發(fā)明中的智能負荷控制 裝置成本較低，適合大規(guī)模應(yīng)用，市場應(yīng)用前景大。
權(quán)利要求
1.一種利用電力線載波通信技術(shù)實現(xiàn)對家庭用電負荷進行遠程控制的方法，其特征 是在由電網(wǎng)運行管理中心、智能電表、電力線、智能負荷控制裝置和家庭用電器組成的系 統(tǒng)中，電網(wǎng)運行管理中心根據(jù)所監(jiān)測到的電網(wǎng)負荷狀態(tài)，向智能電表發(fā)送選擇性通斷大負 荷用電器的控制命令，經(jīng)過解析后，智能電表向各智能負荷控制裝置發(fā)送命令，使負荷控制 裝置控制與之相連的家用電器的通斷，控制命令的發(fā)送通過低壓電力線載波通信實現(xiàn)。
2.一種實現(xiàn)電網(wǎng)運行管理中心遠程控制家庭用電器通斷的智能負荷控制裝置，其特征 是裝置包括單片機、電源、電力線載波通信模塊、磁保持繼電器、繼電器驅(qū)動、控制端檢測 電路、時鐘、存儲器、蜂鳴器、霍爾元件和外殼十一個部分，其中，單片機連接電源、電力線載 波通信模塊、繼電器驅(qū)動、控制端檢測電路、時鐘、存儲器、蜂鳴器和霍爾元件，磁保持繼電 器分別與繼電器驅(qū)動和電力線連接，電源、電力線載波通信模塊、控制端檢測電路與電力線 連接，外殼將其他十個部分有機結(jié)合形成保護。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用電力線載波通信技術(shù)實現(xiàn)對家庭用電負荷進行遠程控制的方法和裝置。在由電網(wǎng)運行管理中心、智能電表、電力線、智能負荷控制裝置和家庭用電器組成系統(tǒng)中，電網(wǎng)運行管理中心根據(jù)所監(jiān)測到的電網(wǎng)負荷狀態(tài)，向智能電表發(fā)送負荷控制命令，經(jīng)過解析后，智能電表向各智能負荷控制裝置發(fā)送命令，使負荷控制裝置控制與之相連的家用電器的通斷，從而實現(xiàn)對家庭用電負荷的遠程控制，并借此調(diào)整電網(wǎng)的運行狀態(tài)，降低負荷峰值，從而在保證基本用電的條件下，通過選擇性通斷大負荷用電器實現(xiàn)對電網(wǎng)的高效管理。本發(fā)明提供一種實現(xiàn)電網(wǎng)運行管理中心遠程控制家庭用電器通斷的智能負荷控制裝置，利用電力線載波通信的方式方便了裝置的安裝。
文檔編號H02J13/00GK102075013SQ20101056719
公開日2011年5月25日 申請日期2010年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月1日
發(fā)明者丁琪, 周光鋒, 宋曉輝, 彭民, 朱建峰, 田本東, 趙蘭普 申請人:河南省科學(xué)院應(yīng)用物理研究所有限公司