智能型電網(wǎng)的管理系統(tǒng)及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是關(guān)于一種智能型電網(wǎng)的管理系統(tǒng)及方法，特別是以饋線控制器、智能型電表及智能型負(fù)載插座數(shù)字編碼組合與透過(guò)電力線通訊管理電網(wǎng)客戶(hù)端各負(fù)載用電與斷電順序的系統(tǒng)與方法。
【背景技術(shù)】
[0002]能源供應(yīng)已成為一個(gè)全世界非常白熱化討論的議題，人們希望獲得干凈清潔安全的能源或更好的可再生能源，并擺脫石化能源與具有潛在性危險(xiǎn)的核電能源。然而，可再生能源的發(fā)電效率仍然太低，無(wú)法滿足廣大用戶(hù)的需求，例如:受到季節(jié)風(fēng)力限制的風(fēng)力發(fā)電與受天候影響的太陽(yáng)能發(fā)電等受限于時(shí)間與天氣限制的可再生能源很難控制與使用，在此期間，有限電力的能量守恒定律將成為更重要的問(wèn)題，如何高效率和有效地使用客戶(hù)端的家電負(fù)載所衍生的智能型家電、智能型電表和智能電網(wǎng)的管理技術(shù)發(fā)展，將是確保每一度電力能源不會(huì)被任意消耗浪費(fèi)的最佳保證。
[0003]然而，現(xiàn)有電力輸電及配電系統(tǒng)，包括一次變電所、二次變電所和電力饋線的運(yùn)轉(zhuǎn)，通常，透過(guò)輸電線、配電線路連接到每個(gè)家庭用戶(hù)中的配電開(kāi)關(guān)面板，每條由二次變電所的電力饋線連結(jié)數(shù)個(gè)桿頂或路邊亭駐式的變壓器，再由每個(gè)變壓器連接到10個(gè)家庭或更多個(gè)家庭客戶(hù)端，諸如客戶(hù)端的交流單相三線220V、60赫茲的電力，以供應(yīng)每個(gè)家庭中的各個(gè)家電負(fù)載，當(dāng)整體電網(wǎng)的供電容量與用電需求容量達(dá)到飽和或供需失衡警戒值時(shí)，所需進(jìn)行的緊急措施，即是投入備用電力容量，當(dāng)備用電力容量不敷使用或用電需求容量達(dá)到尖峰狀態(tài)，而必需采取限電措施時(shí)，在某些國(guó)家的處置模式是優(yōu)先切斷工業(yè)用戶(hù)的用電，再考慮家庭用戶(hù)的斷電與限電措施，或者，將工業(yè)用戶(hù)與家庭用戶(hù)間進(jìn)行區(qū)域性的輪流斷電等限電措施，對(duì)于在一些家庭用戶(hù)中不宜斷電的負(fù)載，如:病人的維生系統(tǒng)或老人的照護(hù)系統(tǒng)，則會(huì)受到相當(dāng)大的影響，對(duì)于客戶(hù)端而言，將造成用電的不便與困擾，并且，這樣針對(duì)全面性或局部性客戶(hù)斷電或限電處置，對(duì)于整個(gè)電網(wǎng)的供電容量管理，僅是治標(biāo)，而非治本，無(wú)法達(dá)到真正有效管理用電容量的智能型電網(wǎng)要求。
[0004]在相關(guān)的先前專(zhuān)利技術(shù)文獻(xiàn)方面，諸如中國(guó)臺(tái)灣專(zhuān)利公報(bào)第1442663號(hào)「智慧微電網(wǎng)管控系統(tǒng)及智能用電管理方法」發(fā)明專(zhuān)利案，揭示利用電信因特網(wǎng)及云端應(yīng)用管理平臺(tái)，讓使用者(即用電用戶(hù))自行以手機(jī)或計(jì)算機(jī)透過(guò)因特網(wǎng)或云端管理平臺(tái)，來(lái)自行管理家戶(hù)用電及負(fù)載的供電與斷電，這樣的獨(dú)善其身作法僅是讓個(gè)別用電用戶(hù)自行管理操作用電的系統(tǒng)及方法，無(wú)法達(dá)到如由二次變電站所涵蓋的大電網(wǎng)或小區(qū)型態(tài)電網(wǎng)的整體用電量管理，對(duì)于整體用電電網(wǎng)的幫助及節(jié)能效果實(shí)屬有限，并且，此種使用手機(jī)或計(jì)算機(jī)透過(guò)因特網(wǎng)或云端管理平臺(tái)，來(lái)個(gè)別管理家戶(hù)用電及負(fù)載的供電與斷電的系統(tǒng)，易遭黑客入侵網(wǎng)絡(luò)或云端管理平臺(tái)破壞，而造成不可收拾的用電公安問(wèn)題及后果。
[0005]又再如中國(guó)臺(tái)灣專(zhuān)利公報(bào)第1441409號(hào)「電力監(jiān)控系統(tǒng)」發(fā)明專(zhuān)利案，則揭示多個(gè)電力輸入能源對(duì)單一家庭用電用戶(hù)的個(gè)別負(fù)載的用電調(diào)配使用，同樣地，只能針對(duì)個(gè)別用電用戶(hù)進(jìn)行負(fù)載管理，無(wú)法對(duì)整個(gè)上層大型電網(wǎng)或小區(qū)型電網(wǎng)的用電量管理及節(jié)能效果有所明顯挹注，并且，需使用個(gè)別的計(jì)算機(jī)、可程序邏輯控制器與中央控制盤(pán)等復(fù)雜的控制系統(tǒng)，如果要擴(kuò)展至整個(gè)供電電網(wǎng)或小區(qū)電網(wǎng)使用，則有設(shè)備昂貴不易裝設(shè)及個(gè)別設(shè)備不易整合控制等問(wèn)題，而無(wú)法付諸實(shí)現(xiàn)。
[0006]另外，再如中國(guó)臺(tái)灣專(zhuān)利公報(bào)第1423550號(hào)「智能化斷路器整合管理系統(tǒng)、裝置及智能化分電箱」發(fā)明專(zhuān)利案，則揭示以一變壓器、電表及一智能化斷路器整合管理裝置所構(gòu)成的智能化斷路器整合管理系統(tǒng)，以對(duì)個(gè)別家庭用戶(hù)中的家電負(fù)載進(jìn)行監(jiān)測(cè)管理，但此種系統(tǒng)，除了組件復(fù)雜外，需要由一運(yùn)算單元搭配多數(shù)斷路器來(lái)搭配使用，如果負(fù)載數(shù)量及負(fù)載回路增加時(shí)，該運(yùn)算單元可能不敷使用而需整組更換，且該電力線通訊器僅掛載用電信息，對(duì)于整體用電設(shè)備而言，需大幅變更室內(nèi)配線系統(tǒng)，例如:運(yùn)算單元需分別拉出多個(gè)控制信號(hào)線路分別連結(jié)至各個(gè)斷路器中，以傳輸控制訊號(hào)VC1?VCN，受控負(fù)載愈多，則線路數(shù)量愈多，對(duì)于位于不同位置的負(fù)載而言，實(shí)有配線困難不易的問(wèn)題，造成滯礙難行的困擾，且該斷路器所連結(jié)的電力供應(yīng)回路的供電負(fù)載萬(wàn)一不是單一個(gè)，而是很多個(gè)負(fù)載，例如:多個(gè)插座同在一個(gè)斷路器所管轄的供電回路上，且為斷電的狀態(tài)，極可能將很多重要的負(fù)載，例如:生命維生系統(tǒng)或保全系統(tǒng)，作一次性斷電，將造成使用者的困擾，并且，此種管理系統(tǒng)的另一個(gè)問(wèn)題與缺點(diǎn)，是在于該系統(tǒng)同樣僅能使用于單一家庭負(fù)載控制，無(wú)法擴(kuò)及整個(gè)電網(wǎng)，且斷電時(shí)，無(wú)法識(shí)別負(fù)載的重要性或斷電優(yōu)先級(jí)，僅單憑電力線通訊器所掛載的系統(tǒng)用電信息，極可能會(huì)造成如危害使用者生命安全的憾事發(fā)生。
[0007]更進(jìn)一步，如中國(guó)臺(tái)灣專(zhuān)利公報(bào)第1437835號(hào)「電力線網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)與方法」發(fā)明專(zhuān)利案，則揭示利用隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生裝置識(shí)別碼，再利用廣播方式來(lái)避免控制電力網(wǎng)絡(luò)識(shí)別碼重復(fù)的問(wèn)題，以及，解決控制網(wǎng)絡(luò)劃界的問(wèn)題，僅能大部與模糊性區(qū)隔電力控制網(wǎng)絡(luò)，但是對(duì)于受控電力網(wǎng)絡(luò)中的各項(xiàng)電力饋線、智能電表、電氣負(fù)載等細(xì)部詳細(xì)信息，則無(wú)法作區(qū)隔及辨識(shí)，而無(wú)法達(dá)到真正的智能型用電與負(fù)載的電力網(wǎng)絡(luò)控制的功效與需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明所要解決的主要技術(shù)問(wèn)題在于，克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述缺陷，而提供一種智能型電網(wǎng)的管理系統(tǒng)及方法，其以消除現(xiàn)有電網(wǎng)或前案的電網(wǎng)電力控制系統(tǒng)中，無(wú)法由整個(gè)電力供電電網(wǎng)上層的二次變電所階層包含數(shù)個(gè)條輸電的電力饋線的大型電網(wǎng)或小區(qū)電網(wǎng)直接針對(duì)每一個(gè)用戶(hù)的負(fù)載進(jìn)行用電容量監(jiān)視及優(yōu)先級(jí)斷電或供電的控制與管理的問(wèn)題與缺點(diǎn)，并使整個(gè)電網(wǎng)具有自動(dòng)及完全數(shù)字化編碼智能管理電網(wǎng)用電容量的功能，而得以達(dá)到智能管理整個(gè)大型電網(wǎng)或小區(qū)電網(wǎng)負(fù)載用電的功效。
[0009]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是:
[0010]一種智能型電網(wǎng)的管理系統(tǒng)，其特征在于，包括:
[0011 ] 至少一饋線控制器，設(shè)于二次變電站及至少一輸電饋線間，承受二次變電站電源及控制命令，并預(yù)先儲(chǔ)存及設(shè)定各輸電饋線、客戶(hù)端的智能型電表電器負(fù)載及優(yōu)先斷電等級(jí)等數(shù)字編碼數(shù)據(jù)，并以電力線通訊協(xié)議方式傳送客戶(hù)端負(fù)載開(kāi)、斷控制訊號(hào)及接收負(fù)載狀態(tài)偵測(cè)回授訊號(hào)；
[0012]數(shù)個(gè)智能型電表，連結(jié)于各客戶(hù)端的配電線路與至少一電力饋線間，該智能型電表與該饋線控制器間以電力線通訊協(xié)議方式，傳送客戶(hù)端負(fù)載開(kāi)、斷控制訊號(hào)及負(fù)載狀態(tài)偵測(cè)回授訊號(hào)；以及
[0013]數(shù)個(gè)智能型負(fù)載插座，連結(jié)于客戶(hù)端配電線路的插座電源線路上的各家電負(fù)載，以由該饋線控制器依據(jù)電網(wǎng)整體電力需求狀態(tài)及優(yōu)先斷電等級(jí)，透過(guò)智能型電表以電力線通訊協(xié)議方式控制各智能型負(fù)載插座對(duì)所連結(jié)的家電負(fù)載進(jìn)行供電或斷電管理。
[0014]進(jìn)一步，上述本發(fā)明的智能型電網(wǎng)的管理系統(tǒng)，其特征在于，該饋線控制器還包括:
[0015]至少一高壓側(cè)電源開(kāi)關(guān)單元，連結(jié)二次變電站輸出的高壓電源；
[0016]至少一變壓器，該變壓器的高壓側(cè)連結(jié)該高壓側(cè)電源開(kāi)關(guān)單元，以輸入來(lái)自該高壓側(cè)電源開(kāi)關(guān)單元輸出的高壓電源；
[0017]至少一低壓側(cè)電源開(kāi)關(guān)單元，連結(jié)該變壓器低壓側(cè)及至少一條輸電饋線，以控制輸入該變壓器低壓側(cè)輸出的低壓電源給該輸電饋線，或切斷給該輸電饋線的低壓電源；
[0018]至少一微處理器，連結(jié)該二次變電站的控制器，以承受二次變電站的控制命令，預(yù)先儲(chǔ)存及設(shè)定各輸電饋線、客戶(hù)端的智能型電表電器、家電負(fù)載及優(yōu)先斷電等級(jí)等數(shù)字編碼數(shù)據(jù)，并對(duì)該高壓側(cè)開(kāi)關(guān)單元進(jìn)行控制投入高壓電源或關(guān)閉高壓電源的控制命令；以及
[0019]至少一電力線通訊模塊，連結(jié)該微處理器、高壓側(cè)電源開(kāi)關(guān)單元及低壓側(cè)電源開(kāi)關(guān)單元，以提供該微處理器、高壓側(cè)電源開(kāi)關(guān)單元及低壓側(cè)電源開(kāi)關(guān)單元所需的工作電源，并接受該微處理器的控制命令，而對(duì)該低壓側(cè)電源開(kāi)關(guān)單元進(jìn)行控制投入低壓電源給該輸電饋線與否，并且，經(jīng)由該輸電饋線以電源線通訊協(xié)議傳送客戶(hù)端負(fù)載開(kāi)、斷控制訊號(hào)及接收來(lái)自該輸電饋線的負(fù)載狀態(tài)偵測(cè)回授訊號(hào)給該微處理器。
[0020]上述本發(fā)明的智能型電網(wǎng)的管理系統(tǒng)，其特征在于，該饋線控制器的微處理器內(nèi)所預(yù)先儲(chǔ)存及設(shè)定各輸電饋線、客戶(hù)端的智能型電表、電器負(fù)載及優(yōu)先斷電等級(jí)等數(shù)字編碼數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)格式欄位依序?yàn)槎巫冸娬敬a、輸電饋線編號(hào)代碼、智能型電表廠牌型號(hào)代碼、智能型電表序號(hào)代碼、家電負(fù)載優(yōu)先斷電等級(jí)代碼、智能型負(fù)載插座代碼、家電負(fù)載型號(hào)代碼、家電負(fù)載序號(hào)代碼及備用等欄位。
[0021]上述本發(fā)明的智能型電網(wǎng)的管理系統(tǒng)，其特征在于，該智能型負(fù)載插座，包括:
[0022]至少一電力繼