[发明专利]一种可实现家庭智能电网管理的系统、方法及执行模块

说明书

技术领域

本发明涉及智能电网中的电能管理调度技术、电力载波通讯技术、网络数据库技术，具体涉及一种家庭电网智能管理系统。

背景技术

智能电网是指：电网的智能化，它是建立在集成的、高速双向通信网络的基础上，通过先进的传感和测量技术、先进的设备技术、先进的控制方法以及先进的决策支持系统技术的应用，实现电网的可靠、安全、经济、高效、环境友好和使用安全的目标，其主要特征包括自愈、激励和包括用户、抵御攻击、提供满足21世纪用户需求的电能质量、容许各种不同发电形式的接入、启动电力市场以及资产的优化高效运行。

智能家居是指：以住宅为平台，利用综合布线技术、网络通信技术、安全防范技术、自动控制技术、音视频技术将家居生活有关的设施集成，构建高效的住宅设施与家庭日程事物的管理系统，提升家居安全性、便利性、舒适性、艺术性，并实现节能环保的居住环境。

而目前智能家居的电网在使用过程中，存在以下缺陷：

1、没有专业的服务平台对电网电力运行进行专业管理，特别是在夏季的用电高峰期，电能供应严重不足，电力线路、变压器故障频发，对电力使用进行优化调度更加迫切。

2、不能智能判断、排除故障；

3、不能实施查询电网运行参数、电费；

4、不能按需求智能管理家庭用电设备。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种设计合理、控制方便、功能强大、易于实现综合调度的家庭智能化电网管理系统，其主要通过现场执行模块与控制服务器，和人机交互终端进行数据传输，方便电力公司在用电高峰期优化调度电力运行，用户远程控制、监视家用电器，并具有查询家用电器历史工作情况功能。

为实现本发明目的，本发明首先提供了一种执行模块，该执行模块安装在电力用户家庭中，用以实现用电器负载的现场控制，其特征在于包括：

电源输入接口，连接电力传输线；

电源输出接口，连接用电器负载；

电压测量仪器，与电源输入接口连接，测量输入电压并传给MCU控制单元；

电流测量仪器，连接在负载回路中，测量负载电流并传给MCU控制单元；

手动控制开关FS和网络控制开关NS，连接在负载回路中，控制负载通断；

UPS电源模块，与电源输入接口连接，将输入电源进行转换后给执行模块的各个单元供电；

PLC通信单元，与电力传输线连接，同时与MCU控制单元连接，实现执行模块与家庭智能电网管理服务器之间的信息传递；

MCU控制单元，处理各种输入信息，并通过PLC通信单元与家庭智能电网管理服务器进行数据交换，同时实现对用电器负载的控制。

本发明进一步提供了包括有上述执行单元的家庭智能电网管理系统，该系统还包括耦合器、控制服务器、电力公司数据库、互联网、人机交互终端；每个用电器负载配备一个执行模块，以实现各个用电器负载的现场控制；耦合器利用通信编码和耦合技术实现执行模块和控制服务器之间实时信号的双向传输，所述控制服务器实现实时信号的处理并通过互联网与电力公司数据库进行数据交换，并响应用户的要求实现对非照明电器的优化调度；所述电力公司数据库用以存储电力用户家庭中每一个执行模块的历史数据和实时数据，人机交互终端通过互联网实现用户与控制服务器的信息交流。

所述家庭智能电网管理系统的优化调度方法具体如下：

用电高峰期，控制服务器时刻检测每一个执行模块所返回的实时电流值i_i，如果该实时电流值i_i接近正常工作电流值并且该执行模块所接负载为非照明设备，则将该执行模块纳入优化调度组成员，具体按如下方法进行优化调度：

1)所有组员按序进行编号，为组员0，组员1…组员N-1，并保存到数组Number[N]中，初始化调度次数n，设置调度最大次数N_max＝k×N，其中N为组员总数，k为一次优化调度最大全局遍历次数；

2)估算系统实时功率，如果系统功率充足，功率缺额标志lack=0，结束流程；如果系统存在功率缺额，功率缺额标志lack=1，执行第3）步；

3)判断调度次数n是否超过设定最大值N_max，如果n≤N_max，执行第4）步；否则请求下一次调度，返回执行第1）步；