电力负荷电脑自动控制装置
专利汇可以提供电力负荷电脑自动控制装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种 电 力 负荷 电脑自动控制装置，由电脑、 信号 传输装置、表计与 控制器 组成。电脑构成的二级控制中心接收供电局 主控台 发射的用户总负荷量与调整率，再通过载波收发装置监控用户用电，超限额时则限制其用电设备起动。本装置集计时、定量、计价、分度等功能于一身，实现直接控制与间接控制有机结合。国务院领导同志指示“七.五”期间电力供应基本实现“控制到户”。本装置为完成这一任务及时提供了适用的设备。，下面是电力负荷电脑自动控制装置专利的具体信息内容。
1.一种电力负荷电脑控制装置，由供电局主控制台的双向信号收发装置、用户的用电表计，包括有功功率电表与无功功率表、用户控制器及兼用来传送信号的电力线组成，其特征是在主控台与用户之间设有由电脑(系统微机或单板机或单片机)与其外围设备(译码器、锁存器与驱动器)以及信号收发装置构成的二级控制中心，二级控制中心与主控台信号收发装置相对应的双向信号收发装置是无线电收发装置或音频信号收发装置或工频信号收发装置或载频信号收发装置，这四种装置的选择，由供电局主控台的信号收发方式决定，该装置接串行接口或并行接口，该接口接电脑，用户用电表计接光电耦合器、光电耦合器接电脑或接扩展芯片，再接电脑，二级控制中心设有对用户的载频发送装置，该装置一端接电脑输出端，另一端接电力线，用户处设有与二级控制中心对应的载频接收装置，该装置一端接电力线、另一端接译码器，译码器接锁存器，再接控制器(继电器或电力负荷开关)，控制器与用电设备相联。
本实用新型涉及电子计算机与电力输送两个技术领域，是一种电力负荷自动控制装置。
应用电力负荷控制技术可以合理控制用电限额，同时还可以削峰填谷，改善负荷曲线形状。即使在电力较充裕的国家里仍然在用这项技术控制蓄能型和可间断供电负荷。在我国电力供应十分紧张的情况下，发展和推广这项技术更是非常重要和迫切的。负荷控制有间接控制和直接控制两种方式。前者是按最大需量和按峰谷时段分时计算电费。后者是以对各种设备用电负荷进行直接的控制。直接控制又可分为集中控制（由控制中心经过信号传输通道传送控制命令控制负荷）和分散的就地控制（在用电设备处按定时定量的要求进行控制或按避峰用电的要求进行自动控制）。控制命令的传输方式有四种：1、利用电力线路传送音频控制信号的音频控制；2、直接改变电纲电压波形进行控制信号编码的工频控制；3、无线电控制；4、将载频控制信号耦合到电力线上输送的载波控制。分散就地控制设备有定量器、定时开关、分时计度电表和智能型多功能表计和控制器等。在我国普遍缺电20－30％的情况下，现有的各种控制设备只能靠拉闸限电，一拉一大片，打乱了生产秩序，造成了直接和间接的经济损失。能够控制到户，以至限电不拉闸，由用户按限额自我控制的设备，目前还没有。另外，现有的控制设备都不可能同时适应无线电、音频、工频及载波四种控制方式。要以较少的投资，缓解严重的电力供需矛盾，就必需研制功能更完善的电力负荷控制装置。
本实用新型的任务是按照国务院领导同志与国家经委、计委关于在“七·五”期间电力供应基本实现“控制到户”的指示（见〔87〕水电电生字第84号文件），提供一种能控制到户，甚至一直控制到单台设备的双向控制装置。该装置能够同时适应无线电、载波、音频及工频四种控制方式，并能集计时、定量、计价、分度等功能于一身，实现集中控制与分散控制结合的电脑控制装置。
本实用新型设计方案如下：在电网低压侧，例如变电所、变压器或企业的供电所等处设置一个由电脑及其外围设备构成的二级控制中心。控制中心与供电局主控台之间设置双向发送接收装置。用户（可以是一条通路，一个单位甚至单台设备）处设置各种测量表计与控制器。用户与二级控制中心之间设置载波信号传输装置。二级控制中心根据供电局通过双向收发装置下达的用电指标与随时采集的用户用电情况计算处理，对用户进行监控，从而达到直接控制与间接控制的有机结合，实现控制到户、限电不拉闸的任务。
二级控制中心的核心是一台电子计算机，可采用系统微机、单板机以至单片机。控制中心与主控台之间的双向联系可采用无线电、工频、音频或载波收发装置。这四种传送方式的选择，根据供电局主控台的发送方式决定。二级控制中心的接收装置收到主控台发出的用户用电总负荷量计划及负荷调整率的信号后，经译码器处理，转换成（模拟）数字信号送入电脑中央处理器（CPU），作为控制到户的根据。同时，还可根据需要，用键盘或拨号盘在电脑中设置用户的总负荷量及调整率。用户处除设置载波接收装置外，应设置由继电器与电力负荷开关等组成的控制执行装置（控制器）与分时计度电表等测量装置。用户的用电情况通过载波系统传入二级控制中心。控制中心的电脑将用电情况进行计算、处理，当用电量到达满负荷以前，电脑给用户以“充许用电”信号。设备可任意启动；当用电量到达满负荷后，“充许用电”信号将被电脑撤除，尚未启动的通路及用电设备将不能启动。当二级控制中心接收到降负荷量信号后，电脑根据优先级，对某些原来在运转的用电设备停电，使总负荷降到计划量以下。当总负荷降到计划量以下时，电脑可根据优先级对某些设备发出“允许启动”信号，使这些用电设备又可启动。这样限电不拉闸，使用户可以根据自己的需要限制次要负荷，保证重点负荷的供电，达到自我控制的目的。二级控制中心与用户间的载波信号，利用供电线路双向传输，在不用专增信号传输线的情况下，可方便地控制到所有用户。控制通路可以达到12×10路，还可进一步扩展。
除上述控制功能以外，二级控制中心还可开发出下列功能；1、电脑CPU根据用户处设置的分时计度电表所提供计数，对其用电峰、谷期用量分别计价；超计划用电另外加价。
2、在用户处设置有功电表与无功电表，其计数随时传入CPU，以便分别计量、计价，并随时记录用户的功率因素Cosφ的数值。
3、随时分别显示计划用电量与实际用电量。
4、累记并打印有功功率及无功功率；打印峰期、谷期用电量及电价，以及功率因数。
5、掉电保护功能：设置备用电源，停电时保留全部记忆数据。
6、将各户用电情况随时返回主控台的双向性能。
7、越限报警：用户处若发生故障造成超负荷，则发出越限警报、报警后若用户不及时排除故障，则跳断用户方总闸。当该用户排除故障总负荷下降到允许值时，才能自行合闸用电。
8、峰、谷时段、价段与报警时间均可按情况调整。
图1是电力负荷电脑自动控制装置原理框图；图2为本实用新型一个实施例设备设置框图；图3为实施例二级控制中心设备示意图；图4为图3中主机板结构图；
图5为载波发送控制器结构图；图6为音频振荡板结构图；图7为载频调制板结构图；图8为载波接收控制器示意图。
参照图1与图2：在本实施例中，供电局主控台采用无线电发射方式下达用电总负荷及调整率。二级控制中心设置无线电发射、接收装置〔1〕。电脑采用Mcs－51单片计算机〔2〕，机内设置相应的软件系统。无线电接收装置〔1〕收到主控台发射给用户的用电计划和调整率，调解后，经串行接口S／O〔3〕送到CPU中，作为对用户监控的依据。无线电收发装置〔1〕也可将CPU经S／O〔3〕送出的用户用电情况调制后，发回主控台。S／O〔3〕为全双工串行接口，也可采用并行口。用户处设置脉冲式有功电度表〔4〕与无功电度表〔5〕，将用户的有功功率和无功功率分别经光电耦合器〔6〕送到CTCI、CTCO，CPU通过读CTC掌握用户用电情况。用互感器和A／D转换也可完成这部分工作。CPU对输入的用电计划及用户用电情况的各数据进行计算、处理，输出、输入并协调各部分正常工作。扩展两只芯片4KROM与2KRAM。前者存储所有的程序及数据、表格；后者保护所有采集到的数据和中间变量。同时设置两个可编程计时／计数器〔7〕，一个作为系统计时用，并给出数据采集时序信号；另一个作为系统内各程序用计时器。当从CTC检测到的用户用电量已达到计划用量时，CPU发出的控制信号经译码器〔8〕译后锁存到锁存器〔9〕中。锁存器〔9〕的状态决定继电器〔10〕是否吸合：当锁存状态为“1”时，驱动器〔11〕提供足够的电流、电压，使继电器〔10〕吸合，与该继电器〔10〕相连的设备可以启动；反之则设备不能启动。继电器〔10〕可以直接控制到单台设备；也可以用载波方式将开关量经电力线〔12〕传送到用电设备，避免了为每台设备专门接线（载波信号传输设备后述）。
除主控台下达的计划外，可用键盘〔13〕或拨码盘在CPU中设置用户用电总负荷量和负荷调整率。与计算机〔2〕配套的显示器〔14〕、打印机〔15〕可以定时或由键盘〔13〕控制显示计划用电量、实际用电量，打印峰谷用电量、电价、有功、无功功率和功率因素。扩展CTC与显示器〔14〕、键盘〔13〕一起还构成实时电子钟，显示输出当前的时间（时、分、秒）作为实时计量用电量的基准，便于分时计度、计价。当系统发生故障或其它原因停电时，备用电源〔16〕自动投入使用，以保护暂存区的信息，并维持实时时钟运行。
参照图3、图4：Mcs－51单片机〔2〕、I／O接口片〔3〕、光电耦合器〔6〕、锁存器〔9〕、驱动器〔11〕及芯片RAM、ROM、反相器〔17〕均可装置在主机板〔18〕上。接线器〔19〕、接键盘显示板；〔20〕接电源及有功、无功电表；〔21〕接报警灯〔22〕、报警蜂鸣器〔23〕及载波发送控制器。前面板〔24〕上装有开关〔25〕、指示灯〔26〕、键盘〔13〕LED显示器〔27〕（或发光二极管）及复位键〔28〕。同时还可引出一只第二显示器〔29〕，将其设置到调度室内。
二级控制中心与用户之间的载波信号传送由下列装置完成：与电脑〔2〕相联的载波发送控制器（参照图5、图6、图7）由音频振荡板〔30〕、载频调制板〔31〕、电源板〔32〕与电源变压器〔33〕组成。其中音频振荡板由若干（例如12只）小型继电器〔34〕、双T阻容网络、继电器驱动电路〔35〕、振荡元件（例如F007及外围元件）〔36〕、〔37〕及缓冲放大元件〔38〕、〔39〕组成。载频调制板亦为若干（例如10只）小型继电器〔34〕、作为调制级的三级管〔40〕、音频变压器〔43〕F007组成的宽频放大器与电表指示放大器〔41〕、〔47〕及输出隔离磁棒〔42〕构成，电脑直接编码控制发送。电脑发出的控制信号为12×10的两组信号，“12”为控制12路音频信号的送出（供电或切断）。“10”为10个载频信号的选择。在同一时间内只发送一路音频及一路载频。每一信号控制时间定为2秒钟，在12路音频及10路载频选择的交叉控制一次。信号约定“1”为送信号（电力线断电）；“0”为不送信号（供电）。这样120路受控信号分别由12个单一的音频信号和10个载频选择完成，在电力线上只存有单一的载频控制信号，避免了信号的相互串扰调制。载波的传送为调幅波。发送机功率在1－3W时，输送距离可达2公里。
用户端的载波接收控制器（参照图8）由继电器〔44〕、输入磁棒〔45〕、电源变压器〔46〕及高频选频放大器〔47〕组成，可用直放式或变频式接收载频信号，经检波、限幅放大后进行信噪比较放大。再整流、放大后，即可驱动小型继电器的吸合或释放。继电器采用自保延时方式，以达到抗干扰的目的。
本实用新型提供的装置，对实现国务院领导同志关于在“七·五”期间电力供应基本实现“控制到户”的指示，以及贯彻执行水电部、国家经委和国务院电子振兴办公室制定的《关于推广使用电力负荷控制装置的暂行规定》，提供了方便、实用的技术装备，它能适应无线电控制又能适应音频、工频控制，它可以控制到户，甚至控制到单台设备，并集计时、定量、计价、分度于一身，同时，这种装置实现用户自我控制，功能十分齐全。推广使用后将为解决我国电力供应紧张状况起重要作用。
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