經由廣播介質的自動功率水平修整的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及用于經由網絡連接(例如，以太網連接)控制功率供應的設備的領域。此外，本發明涉及功率控制器裝置以及包括功率控制器裝置、多個負載裝置和通信介質的系統。本發明進一步涉及對應的方法和對應的計算機程序。
【背景技術】
[0002]在電網中，需求響應指的是特別是在峰值需求的周期中響應于供應條件管理需求端(客戶域)。負載消減(load shedding)是用來暫時地并且按需降低電器(即負載)的功率消耗的一類需求響應應用。典型的例子是調暗燈光、減少HVAC (加熱、通風以及空氣調節)的設定點、或者使用消費電子產品裝備的節能模式。因此，負載消減是當存在對于超過可用發電量的電力的巨大需求時電力設施想要它們的客戶做的事情。
[0003]需求響應能夠經由電氣用具的手動控制被簡單地實現，但是(來自管理站的)集中控制具有明顯的優勢。對于中央控制，在中央控制器(例如，建筑物管理站)和電氣用具之間的通信是要求的。
[0004]需求響應可以以“盡最大努力的”方式被完成，但是還可能存在要求非常精確的降低的條件。這樣的條件可能是在需求響應提供者(客戶)和接收者(例如，設施)之間的契約，或者僅是用來限制對“什么是要求的”的降低的目標，例如，因為用戶舒適度的有關降低(例如通過調暗)應該被最小化。如果電氣用具的確切操作狀態信息是可得到的和/或電氣用具能夠被容宿有關程序的中央控制器單獨地控制以便確定所要求的命令參數，則精確的降耗能夠被實現。然而，這是理想的情況。許多控制系統缺少這些細粒度的能力的至少部分。典型的限制條件是單獨的電氣用具的未知狀態，即，完整系統表現為“黑盒”，或者無電氣用具的單獨尋址，即所有電氣用具接收相同的命令。
[0005]針對這樣的受限系統的常規解決方案包括均勻消減或者如針對在測量消減的效果的US2010/0117620A1中的照明負載所描述的(經由廣播命令)到預設的水平的逐步消減，即如果降耗(仍然)是不足夠的則在消減命令之后的系統消耗消減到下一個水平，并且當低于目標的消耗水平被達到但是它應該離目標更近時，消耗水平可以被再次增加，例如增加到最后兩個消減的一半的水平。
[0006]然而，在如上面所描述的受限系統中，當系統降低系統功率消耗大于所要求的時，“過調”可能發生，這可能導致不期望的效果(例如，在調暗燈光的情況下)，其中用戶舒適度比必要的被降低更多。而且，如果目標消耗通過在一個過程中降低和增加消耗被實現，所謂的“拉鋸(see-saw)”效應可能發生，這可能大大地影響用戶舒適度(例如，在調暗燈光的情況下)。此外，可能面對“不公平分配”。看相對功率水平(即與電氣用具的最大消耗相對的)，將負載改變平等分配在所有電氣用具上是不公平的。已經處于低消耗水平處的負載將仍然必須被進一步消減。在這種情況下，它可能期望首先降低處于高消耗水平處的負載。
【發明內容】
[0007]本發明的目標是在受限系統中提供具有快速的、用戶友好的并且精確的功率消耗適配的功率控制。
[0008]這個目標通過如在權利要求1中所要求保護的設備、通過如在權利要求7中所要求保護的功率控制器裝置、通過如在權利要求8中所要求保護的系統、通過如在權利要求9中所要求保護的方法以及通過如在權利要求15中所要求保護的計算機程序產品來實現。
[0009]因此，提出了針對控制系統的自動負載消減方法，所述自動負載消減方法僅要求在功率控制器裝置和負載裝置(例如，電氣用具)之間的廣播介質以及關于系統(即所有負載裝置)的當前總功率消耗的信息以便以逐步、快速收斂的方式精確地(在離其中無論什么精度被要求的目標更近的意義上)達到目標消耗水平，而沒有“拉鋸”效應并且具有“公平分配”(在處于最高消耗水平的負載被首先降低的意義上)。
[0010]因為知道當前的功率消耗和目標功率消耗，功率控制器裝置將包含功率改變信息(例如百分比(或者類似的)值或比率或(編碼的)水平等等)的“修整”命令廣播到所有負載裝置。在接收到功率修整命令之后，負載裝置轉到這樣的功率水平，其等于它期望的功率水平(例如由終端用戶建立的功率水平)和根據功率改變信息降低的它的最大功率消耗的最小值。對接收到修整水平命令的以上反應例如在IEC62386-102，Digital addessablelighting interface -部分 102: General requirements - control gear.19-20頁，9.4章節中被描述。
[0011 ] 功率控制器裝置可以重復“修整步驟”直到當前消耗足夠接近目標消耗或目標值(實現無論什么精度被要求)為止。功率控制器裝置可以以總功率消耗水平快速且在朝目標水平的一個方向(一直減少)上收斂的方式計算修整值，功率控制器裝置可以替換地以總功率消耗水平在最初的步驟中直接轉到目標值以下并且然后快速且在朝目標水平的一個方向(一直增加)上收斂的方式計算功率修整命令。
[0012]如果總功率消耗應隨后的要求應當被進一步降低，則逐步過程能夠被再次應用。
[0013]所提出的解決方案還允許在功率修整命令之后放寬降耗的要求，即轉到或者設置高于當前(經修整的)功率消耗水平的功率消耗水平。
[0014]根據定義，“所期望的功率消耗水平”(即所有負載裝置的期望功率水平的總和)提供針對系統功率消耗的預定水平(例如上限)。根據所提出的解決方案，功率控制器裝置不需要知道“所期望的功率消耗水平”來正確地處理要求。功率控制器裝置可以通過檢測到接連步驟導致系統的相同總功率消耗來識別系統達到所期望的功率消耗水平(以及例如在這種情況下停止一系列的修整步驟)。可選地，功率控制器裝置可以檢查總功率消耗是否足夠接近目標值以便實現預定的精度要求。作為另一選項，功率控制器裝置可以將兩個連續步驟之間的功率改變信息的改變量限制在預定的門限值。
[0015]應當指出，功率控制器裝置和負載裝置的以上設備可以被分別實施為離散硬件電路或集成電路或多個芯片或芯片集、或實施為用于控制處理器來執行它們上面的功能或功能性的軟件例程。
[0016]應當理解，權利要求1的實質確定設備、權利要求7的功率控制器裝置、權力要求8的系統、權力要求9的方法以及權利要求15的計算機程序產品具有相似的和/或完全相同的優選實施例，特別地，如在從屬權利要求中所定義的那樣。
[0017]應當理解，本發明的優選實施例還可以是從屬權利要求與相應的獨立權利要求的任何組合。
[0018]本發明的這些和其它方面從在下文中所描述的實施例將是明顯的并且將參考在下文中所描述的實施例被闡明。
【附圖說明】
[0019]在圖中:
圖1示出了根據各種實施例的系統架構的示意性框圖；
圖2示出了根據在各種實施例中使用的預定過程I的功率水平控制過程的流程圖；以及
圖3示出了根據第三實施例的功率水平控制過程的流程圖。
【具體實施方式】
[0020]實施例現在基于用于經由通信介質控制多個電氣用具或其它負載裝置的功率消耗的系統被描述，所述通信介質允許將功率修整命令廣播到每個電氣用具。
[0021]圖1示出了其中以下實施例能夠被實施的功率控制系統的網絡架構的示意性框圖。系統包括控制器30、多個電氣用具20-1到20-n以及通信介質或網絡10，所述通信介質或網絡10以控制器能夠將包含功率改變信息(例如百分比、比率或(編碼的)水平)的功率修整命令t廣播到所有電氣用具20-1到20-n的方式連接控制器30和電氣用具20_1到20-n。此外，控制器30能夠例如基于到有關功率表的連接或對有關功率信息的訪問(由從通信網絡10到控制器30的反饋箭頭指示的)確定系統的(即所有電氣用具的)當前總功率消耗。因此，控制器30具有關于系統的當前(總的)功率消耗值的知識或者能夠確定系統的當前(總的)功率消耗值。
[0022]出于功率控制的目的，控制器30將包含百分比值(或者其它種類的功率改變信息，諸如比率或水平等等)的功率修整命令t廣播到所有電氣用具20-1到20-n。每個電氣用具20-1到20-n維持“期望的功率消耗水平”(例如被終端用戶建立的功率消耗水平)，并且在接收到修整命令之后，電氣用具轉到或者設置功率水平，其等于它的期望的功率水平以及(修整命令的)所述百分比值與電氣用具的最大功率消耗的積(product)的最小值。
[0023]本發明的以下實施例旨在允許以這樣的方式從系統的當前功率消耗改變到目標功率消耗，所述方式即:在“公平的分配”并且沒有如上面所定義的“拉鋸”效應的情況下，系統消耗快速且在朝目標水平的一個方向上收斂。
[0024]在下文中，根據第一到第四實施例的所提出的系統的控制器30和電氣用具20-1到20-n或其它負載裝置的更詳細的實施方案基于圖2和圖3被描述。
[0025]圖2示出了在下文中被稱為過程I的功率控制過程的流程圖。它被適配成以以下方式將具有當前系統功率消耗Pc和目標系統功率消耗Pt (系統被要求轉到其)的系統帶到新的系統功率消耗Pn:
假定控制器30知道Pc和Pt的值以及值Pb，所述值Pb大于或者等于系統中的所有燈的最大功率消耗的總和。在步驟S201中，控制器30確定“當前修整值”tc，所述“當前修整值”tc對應于被應用到系統的最后修整值或者在非修整系統的情況下對應于值“ I ”，并且控制器30確定當前系統功率消耗Pc。在步驟S202中，控制器檢查當前系統功率消耗Pc是否足夠接近于目標消耗(其例如被門限值T所定義，使得如果I Pc-Pt I CT精度要求被實現)。如果是這樣的話，則過程停止。如果不是，則在步驟S203中，控制器30通過tn=tc-(Pc-Pt)/Pb計算“新的修整水平” tn。在下面步驟S204中，控制器30將具有“新的修整水平” tn的修整命令廣播到所有電氣用具20-1到20-n。
[0026]電氣用具以定義的方式對修整命令作出反應，其導致新的系統功率消耗Pn。如已經提及的，步驟S201到S203被稱為過程I。過程I在下面兩個實施例中被采用，其中下面兩種情況能夠被組合或單獨被實施:1)如果Pc > Pt:以單調方式向下移動，以及2)如果Pc〈Pt則以單調方式向上移動。在第一實施例中，過程I被重復采用直到下面停止準則中的一個或多個被滿足為止:a)在步驟S202中描述的準則，b)過程I已經被采用的次數已經達到特定門限值，或者c)在過程I的兩個最近的應用中，作為結果的系統功率消耗相等但是小于目標值Pt。
[0027]可以示出，在第一實施例的情況下，如果最初的系統功率消耗超過Pt，則系統