一种中压智能断路器的控制方法及系统与流程

1.本发明涉及断路器技术领域，特别涉及了一种中压智能断路器的控制方法及系统。


背景技术：

2.自从人类发明并使用电以来，电不仅能给人来带来很多方便，也能给人类带来灭顶之灾。由于电的不可捕捉和难以人为控制等因素，在某些情况下会烧坏电器，引起火灾或者使人触电等危险。为了解决这种问题，人们研发出了断路器。断路器是低压配电系统中重要的控制与保护设备，能在配电系统发生过载、短路故障时迅速开断故障电流，保护配电系统和用电设备，同时也可以用于不频繁的通断控制操作。断路器性能的稳定性和可靠性对于配电系统、用电设备以及人身财产安全的保障而言具有重要意义。
3.然而，传统的断路器不具备电量的检测、通讯以及远程控制功能，人们无法监测断路器的状态和相关电量，不能控制断路器的开合闸。在实际应用中，电力部门为了鼓励居民利用低谷电价的优惠条件大量消耗低谷电力，如电热水器、空调和其它电器设备。同时，对电力部门来说，将高峰用电转移到低谷时段，既缓解了高峰电力的供需缺口，又促进了电力资源的优化配置，是一项“削峰填谷”的双赢策略。因此，如何智能控制断路器，使其能够自动检测用电高峰以及用电低谷，在用电高峰时转移用电，减少电路负荷，是目前需要解决的问题。
4.中国专利局2016年7月13日公开了一种名称为一种能够进行能源管理的智能断路器系统的发明，其公开号为cn105759651b，该发明包括若干断路器，与电器或电器组一一对应相连，用以实时获取所述电器或所述电器组的用电量信息；云平台，与所述断路器相连，用以实时获取所述断路器传递来的所述用电量信息并对所述用电量信息进行处理以获取用电行为信息，并根据计费方式信息设置相应的所述断路器的最优开启时间信息；其中，所述云平台包括：存储单元、行为分析单元以及最优开启时间判定单元。本系统实现了根据用户的实际用电行为和电费的计量方式自动来获取最省钱的电器或电器组的开启时间，进而在不需要特定断路器的情况下节约了用电成本。该发明虽然实现了只能控制断路器，但不能转移用电高峰，减少电路负荷。


技术实现要素：

5.本发明的目的是克服现有技术中不能智能控制断路器，使其能够自动检测用电高峰以及用电低谷，在用电高峰时转移用电，减少电路负荷的问题，提供了一种中压智能断路器的控制方法及系统，能够智能控制断路器的开闸、合闸，自动判断用电高峰，从而转移用电高峰，减少了电路负荷，缓解了高峰电力的供需缺口，促进了电力资源的优化配置。
6.为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种中压智能断路器的控制方法，其特征在于，它包括下列步骤：s1：用户选择接入中压智能断路器的第一断电系统的用电设备和第二断电系统的
用电设备；s2：实时采集用户用电数据，判断单个用户是低用电量用户还是高用电量用户；s3：结合所有用户用电数据，判断此时是用电高峰还是用电低谷，如果是用电低谷，则继续监测，如果是用电高峰，执行步骤s4；s4：向低用电量用户发送断电请求，向高用电量用户发送高用电警示；s5：低电量用户决定是否断开电路，若低用电量用户同意，中压智能断路器开闸，断开电路；s6：判断此时用电高峰是否结束，若结束，中压智能断路器合闸，恢复供电。
7.本发明通过实时监测用户用电量，判断用户用电量高低，并进一步判断当前时段是用电高峰时段还是用电低谷时段，若是用电低谷时段，则向低用电量用户发送断电请求，再控制中压智能断路器断电，从而达到转移用电高峰的目的。本发明减少了电路负荷，缓解了高峰电力的供需缺口，促进了电力资源的优化配置。
8.作为优选，所述的步骤s1中，所述的接入中压智能断路器的第一断电系统的用电设备为不需要一直供电的用电设备，包括饮水机、热水器，接入中压智能断路器的第二断电系统的用电设备为需要一直供电的用电设备，包括冰箱。对于用户连接的设备，可以自行根据需求选择不能断电的设备以及可以断电的设备，更加灵活、方便。
9.作为优选，所述的步骤s2进一步包括：s2.1：预设用户用电量阈值；s2.2：采集用户实时用电数据，所述用电数据包括交流电流、电压、有功功率、无功功率以及功率因数；s2.3：将采集到的单个用户的用电数据与预设的阈值比较，若其中有三个数据超过阈值，则说明是高用电量用户，否则，则说明是低用电量用户。
10.用户的当前时间属于高用电量还是低用电量，可以通过设置阈值来确定。同时，为了防止监测设备出现问题导致数据不准的情况，监测了多种用电信息，提高监测的准确率。
11.作为优选，所述的步骤s3中，数据分析系统结合所有用户用电数据，判断此时是用电高峰还是用电低谷的具体步骤为：s3.1：设置用电高峰的阈值、用电量上升速率的阈值以及持续时间t；s3.2：整合所有用户用电数据，绘制实时总用电量曲线，计算总用电量增长速率；s3.3：判断此时总用电量是否超过预设值，若没有超过，则继续监测，若超过，执行步骤s3.4；s3.4：判断用电高峰的时间是否超过持续时间t，判断此时总用电量增长率是否低于阈值，若用电高峰时间高于阈值、总用电量增长率高于阈值，则说明此时是用电高峰。
12.某一时刻的用户总用电量超过阈值很有可能是由于某些原因造成用电量突变，不代表当前用电高峰能一直维持。所以需要确定当前时段总用电量一直高于阈值，且总用电量增长并没有出现下降趋势，才能判断当前属于用电高峰。可以有效减少出现一直向用户发送断电请求的情况。
13.作为优选，所述的步骤s4进一步包括：s4.1：控制系统通过通讯系统向低用电量用户的终端设备发送断电请求，询问低用电量用户是否接收断电；
s4.2：控制系统发出控制指令到中压智能断路器；s4.3：中压智能断路器上的报警装置启动，提醒高用电量用户其处于高用电状态。
14.作为优选，所述的步骤s5中，低电量用户决定是否断开电路，若低用电量用户同意，中压智能断路器开闸具体表现为：低用电量用户根据自己需求选择是否需要进行断电，以及是断开第一断电系统的用电设备还是第二断电系统的用电设备，在中压智能断路器开闸过程中，用户可以随时选择连接用电设备，控制中压智能断路器合闸。在中压智能断路器开闸过程中，若是用户因为自身需要需要恢复供电，可以在终端设备上选择回复供电，从而控制中压智能断路器合闸。灵活变化，实用性强。
15.作为优选，所述的步骤s6中，数据分析系统判断此时用电高峰是否结束的具体步骤为：s6.1：判断此时总用电量是否超过预设值，若超过，则说明仍处于用电高峰，若未超过，执行步骤s6.2；s6.2：判断此时总用电量增长率是否低于阈值，总用电量增长率低于阈值，则说明该段用电高峰已经结束；s6.3：中压智能断路器合闸，存储系统存储单个用户的用电数据；s6.4：月末根据存储的用电数据，生成月度用电报告并发送给用户。
16.当前总用电量未超过阈值，不代表当前用电高峰已结束，需要继续判断当前总用电量增长率是否低于阈值。
17.作为优选，所述的步骤s6.4中，月度用电报告内容包括：所有用户用电高峰时段、该用户在每次用电高峰时段分别是低电量用户还是高电量用户以及该用户在用电高峰时段选择断开用电设备的次数。通过月度报告，用户可以清楚得知自己用电状况以及高峰时间段，从而可以提前规避高峰时段用电或者提前控制中压智能断路器开闸。
18.一种中压智能断路器的控制系统，其特征在于，包括：控制系统：控制中压智能断路器进行开合闸动作、发出警报，发送指令给通信系统、存储系统；中压智能断路器：包括第一断电系统、第二断电系统和报警装置，用于控制不同用电设备通断，提示用户；通信系统：通过app向低电量用户终端设备发送断电请求；存储系统：存储用户用电数据；终端设备：接收来自控制系统的断电请求，并发送用户回复指令给控制系统；所述控制系统包括：数据采集系统：包括电压传感器和电流传感器，用于实时采集用户用电数据，并将采集的数据传递给数据分析系统；数据分析系统：根据数据采集系统的数据对单个用户的数据进行分析、归类；并能整合所有用户用电数据，绘制总用电量变化曲线，并生成用电报告。
19.所述数据采集系统与数据分析系统连接，控制系统与存储系统、通讯系统、第一断电系统、第二断电系统以及报警装置连接，通讯系统与终端设备连接。所述报警装置可以是声光报警器，也可以仅是蜂鸣器。终端设备可以是手机，控制系统通过通讯系统发送短信给手机；也可以是app，控制系统通过通讯系统在app里面发送断电请求。存储系统可以是存储
器。
20.因此，本发明具有如下有益效果：1、通过采集用户用电数据，能够自动判断用电高峰与用电低谷，从而转移用电高峰，减少了电路负荷，缓解了高峰电力的供需缺口；2、能够智能控制断路器的开闸、合闸，不需要人工控制，减少了人力成本，促进了电力资源的优化配置；3、可以每月为用户推送用能报告，使用户了解自己在用电高峰时的用电情况。
附图说明
21.图1为本发明方法的具体操作流程图；图2为本发明系统的结构框图；图中：1、控制系统；2、中压智能断路器；3、第一断电系统；4、第二断电系统；5、报警装置；6、通信系统；7、终端设备；8、存储系统；9、数据采集系统；10、数据分析系统。
具体实施方式
22.下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：如图1所示的实施例中，可以看到一种中压智能断路器的控制方法，其操作流程为：步骤一，用户选择接入中压智能断路器的第一断电系统的用电设备和第二断电系统的用电设备；步骤二，实时采集用户用电数据，判断单个用户是低用电量用户还是高用电量用户；步骤三，结合所有用户用电数据，判断此时是用电高峰还是用电低谷，如果是用电低谷，则继续监测；步骤四，如果是用电高峰，向低用电量用户发送断电请求，向高用电量用户发送高用电警示；步骤五，低电量用户决定是否断开电路，若低用电量用户同意，中压智能断路器断开电路；步骤六，判断此时用电高峰是否结束，若结束，中压智能断路器恢复供电。
23.本发明通过实时监测用户用电量，判断用户用电量高低，并进一步判断当前时段是用电高峰时段还是用电低谷时段，若是用电低谷时段，则向低用电量用户发送断电请求，再控制中压智能断路器断电，从而达到转移用电高峰的目的。本发明减少了电路负荷，缓解了高峰电力的供需缺口，促进了电力资源的优化配置。
24.如图2所示的实施例中，可以看到一种中压智能断路器的控制系统，包括：控制中压智能断路器进行开合闸动作、发出警报，发送指令给通信系统、存储系统的控制系统1；包含包括第一断电系统3、第二断电系统4和报警装置5，用于控制不同用电设备通断，提示用户用电量过大的中压智能断路器2；通过app向低电量用户终端设备7发送断电请求的通讯系统6；存储用户用电数据的存储系统8；接收来自控制系统的断电请求，并发送用户回复指令给控制系统的终端设备7；所述控制系统包括：包括电压传感器和电流传感器，用于实时采集用户用电数据，并将采集的数据传递给数据分析系统的数据采集系统9，以及根据数据采集系统的数据对单个用户的数据进行分析、归类；并能整合所有用户用电数据，绘制总用电量变化曲线，并生成用电报告的数据分析系统10。所述数据采集系统与数据分析系统连接，控制系统与存储系统、通讯系统、第一断电系统、第二断电系统以及报警装置连接，通讯系统与终端设备连接。
25.电压传感器采集电压数据、电流传感器采集电流数据，同时，数据采集系统还采集有功功率、无功功率以及功率因数，同时将采集到的数据传递到数据处理系统进行处理，且同时传递给存储系统进行数据存储。数据处理系统对数据进行分析、处理，判断单个用户是
低用电量用户还是高用电量用户，以及此时是用电高峰还是用电低谷。如果是用电高峰，控制系统通过通信系统向低用电量用户的终端设备发送断电请求，低用电量用户根据需求选择是否断电，是第一断电系统断电还是第二断电系统断电。终端设备又通过通信系统将用户的选择反馈回控制系统，控制系统生成控制指令到中压智能断路器，中压智能断路器合闸。同时，控制系统想高用电量用户的中压智能断路器发送控制指令，控制报警装置启动，提示用户此时处于用电高峰，且该用户属于高用电量，由用户自行决定是否需要单独关闭某用电设备。同时，数据处理系统还能根据当月用电监测情况，生成用户月度用电报告，并通过通讯系统将报告发送至用户终端设备。
26.下面继续通过具体的例子，进一步说明本发明的技术方案和技术效果，以下实例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实例。
27.第一步：用户选择接入中压智能断路器的用电设备其中智能断路器包括两个断电系统，分别是第一断电系统和第二断电系统，其中第一断电系统用于连接不需要一直供电的用电设备，如：饮水机、热水器等；第二断电系统用于连接一直供电的用电设备，如冰箱。对于用户连接的设备，可以自行根据需求选择不能断电的设备以及可以断电的设备，更加灵活、方便。减少用户因为顾虑有不能断电的设备而选择不断电的概率。
28.第二步：数据采集系统采集用户实时用电数据，数据分析系统判断单个用户是低用电量用户还是高用电量用户用户的当前时间属于高用电量还是低用电量，可以通过设置阈值来确定。首先预设用户用电量阈值；再采集用户实时用电数据，为了防止监测设备出现问题导致数据不准的情况，监测了多种用电信息，提高监测的准确率，所述用电数据包括交流电流、电压、有功功率、无功功率以及功率因数。将采集到的单个用户的用电数据与预设的阈值比较，若其中有三个数据超过阈值，则说明是高用电量用户，否则，则说明是低用电量用户。
29.第三步：数据分析系统结合所有用户用电数据，判断此时是用电高峰还是用电低谷设置用电高峰的阈值、用电量上升速率的阈值以及持续时间t；整合所有用户用电数据，绘制实时总用电量曲线，计算总用电量增长速率；判断此时总用电量是否超过预设值，若没有超过，则继续监测。若某一时刻的用户总用电量超过阈值很有可能是由于某些原因造成用电量突变，不代表当前用电高峰能一直维持。所以需要确定当前时段总用电量一直高于阈值，且总用电量增长并没有出现下降趋势，才能判断当前属于用电高峰。所以需要判断用电高峰的时间是否超过持续时间t，判断此时总用电量增长率是否低于阈值，若用电高峰时间高于阈值、总用电量增长率高于阈值，则说明此时是用电高峰。可以有效减少出现一直向用户发送断电请求的情况。
30.第四步：向低用电量用户发送断电请求，向高用电量用户发送高用电警示控制系统通过通讯系统向低用电量用户的终端设备发送断电请求，询问低用电量用户是否接收断电。同时控制系统发出控制指令到中压智能断路器，控制中压智能断路器上的报警装置启动，提醒高用电量用户其处于高用电状态。
31.第五步：低电量用户决定是否断开电路，若低用电量用户同意，中压智能断路器断开电路
低用电量用户根据自己需求选择是否需要进行断电，以及是断开第一断电系统的用电设备还是第二断电系统的用电设备。在中压智能断路器开闸过程中，若是用户因为自身需要需要恢复供电，用户可以随时选择在终端设备上选择回复供电，从而控制中压智能断路器合闸。灵活变化，实用性强。
32.第六步：判断此时用电高峰是否结束，若结束，中压智能断路器恢复供电判断此时总用电量是否超过预设值，若超过，则说明仍处于用电高峰；若没有超过，则判断此时总用电量增长率是否低于阈值，总用电量增长率低于阈值，则说明该段用电高峰已经结束。中压智能断路器合闸，存储系统存储单个用户的用电数据，月末根据存储的用电数据，生成月度用电报告并发送给用户，所述用电报告内容包括所有用户用电高峰时段、该用户在每次用电高峰时段分别是低电量用户还是高电量用户以及该用户在用电高峰时段选择断开用电设备的次数。通过月度报告，用户可以清楚得知自己用电状况以及高峰时间段，从而可以提前规避高峰时段用电或者提前控制中压智能断路器开闸。
33.以上所述的实施例只是本发明的一种较佳的方案，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。