[发明专利]用于远程控制局部站点的能量分配的系统

说明书

本申请是2002年11月27日提交的名称为：“用于远程控制局部站点 的能量分配的系统”的中国专利申请02827684.1的分案申请。

技术领域

本发明一般地涉及用于控制局部站点的能量分配的系统和方法。

背景技术

电业在满足不断变化的用户负载需求方面面临着特别的挑战。对 于这些挑战至少存在两个相关的理由。首先，电力需求可以从一天到 另一天或从一个小时到另一个小时显著地波动，使得电业确保它们有 足够的能力满足要求很困难。这些能量需求上的波动可以是由于日常 循环能量应用模式(例如下午时出现高峰)，或是由于能量供应和需求 平衡上的意料之外的改变，例如，连到电网上的发电机停止工作，大 的能量用户上线或下线，或在分配系统中出现故障。

电业面临的挑战的第二个因素是局部区域的电力消耗倾向于随时 间增加，从而逐渐为电业满足不断增长的需求增加了负担。因为新电 厂的建造非常昂贵，而且必须符合多种政府规章，所以一个地方乃至 大的地理区域会发现自己没有电力容量以供应其当前的或可预期未来 的需求。

电业公司的一个主要挑战是处理峰值能量需求。这是因为电业供 应的能量必须足够满足不同时刻的能量需求，且峰值能量需求对电力 分配系统施加了最大的压力。当能量需求超过有效供应时，破坏性的 事件，如停电(blackouts)、电力不足(brownouts)或临时停电 (interruptions)就可能发生。这样的事件不仅对大量的人们和商业机 构造成相当的不便，而且也是危险的或威胁生命的，例如医院或关键 的家用护理医疗设备的电力供应受到损害。

历史上，当服务一个区域的电业面临由于高需求造成的严重的能 量形势时，它们的选择是极度有限的。例如，电业可以要求用户节省 能量，但不是所有的用户都听从这样的要求，并且节省无论如何也不 能为能量供应问题提供完整的解决方案。电业可以尝试通过从连到电 网的第三方能源购买有效能量以满足峰值需求，但是这样的购买，特 别是在峰值需求时刻，是非常贵的，因为能量供应公司在需求高时通 常要求额外费用。电业的另一个选择是建额外的发电厂，但是建发电 厂要很长的时间和大量的投资，且需要州和/或联邦政府以及用户联合 会的批准。

为了减少峰值电力需求，避开与新发电厂和额外能量购买相关的 花费，已经做出不同的尝试以开发负载管理系统，为避免停电或类似 的电力中断有必要暂时关闭某些用户负载时，负载管理系统通过该操 作控制对能量发生设备的峰值需求。通常，按这种方式调节的用户负 载类型包括非关键性的电气设备，如空调、电加热器等等。

例如，一种负载管理系统使用波纹音调注入(ripple tone injection) 在公共电源线上发送编码脉冲。该编码脉冲可通过机电波纹控制发射 器或升压变压器施加到公共电源线上，其中机电波纹控制发射器由通 过可控硅静态开关工作的电动机/交流发电机组成，升压变压器通过带 通电路有选择地连接到公共电源线上，带通电路被调谐到编码脉冲信 号频率。在用户处，接收器解析编码脉冲并执行所需的命令功能—— 如关闭用户负载。

美国专利4,264,960描述了一个负载管理特定系统的例子。如该专 利所述，在主控制站的控制下，多个子站注入单元在公共电源线上发 射编码脉冲信号。位于用户负载处的远程接收器，响应接收于公共电 源线上来自子站注入单元的信号，并通过激励可锁合单极连接而控制 负载的接通和关断状态。不同类型的负载被组织到负载控制组中(如 电热水加热器、空调压缩机、街灯等)。主控制站通过不同的脉冲控制 信号，独立地控制多个不同类型的负载。每个远程接收器单元被预编 码，以便响应唯一一个脉冲编码信号。为了控制同一位置不同类型的 负载(如热水加热器和空调压缩机)，需要在该位置的独立编码的远程 接收器。主控制站接通和关断负载组，以便执行系统操作员所确定的 负载管理策略。