一种基于分时电价响应的交互式家电智能控制方法和系统的制作方法.docx

一种基于分时电价响应的交互式家电智能控制方法和系统的制作方法一种基于分时电价响应的交互式家电智能控制方法和系统的制作方法本发明是一种基于分时电价响应的交互式家电智能控制方法和系统，其方法的特点是，包括根据家电负荷类型自主设置家电分类；根据采集到的30天的历史家电运行状态数据，确定用户的家电使用习惯；根据接收电网的分时电价政策信息，预测确定用户各时段对应的基本负荷需求范围；根据已求的用户家电使用习惯特征和负荷设定，计算家电可控度指数，并确定各家电的运行状态模型；根据家电可控度指数，确定家电动态控制优先级和控制算法，实现家电的智能控制等步骤具有交互性好，用户接收度高，并且可指导用户合理错峰用电，显著减少用电费用等优点专利说明】—种基于分时电价响应的交互式家电智能控制方法和系统【技术领域】 [0001]本发明涉及家电智能控制领域，是一种基于分时电价响应的交互式家电智能控制方法和系统背景技术】 [0002]随着智能电网的快速发展，家庭用户智能家电持有量增多，家电负荷不断增加，为了合理减少用电支出，科学的引导用户削峰填谷，家电的智能控制势在必行，同时，智能双向交互技术和需求响应技术的出现，使得用户通过控制家电来主动参与分时电价响应成为可能。

[0003]目前家庭智能控制方式有:中国发明专利申请号:201110044875.8，公开了一种控制家用电器运行模式的方法、装置及智能家电控制器，它以实现根据电网负荷变化的情况，对家电进行自动控制的技术问题，从而提高能源的使用效率它是从电网中提取窄带电力线载波通信PLC信号，之后将PLC信号转化成逻辑电平TTL，根据转化的逻辑电平TTL来确定当前的电网电价信息，再将所诉的电价信息转换成与家用电器对应的控制命令，最后通过电器的控制接口将命令发送给电器以达到控制电器的作用，但是，它仅考虑电网负荷变化因素对家用电器控制的影响，而忽略了用户的用电习惯、分时电价响应和满意度等因素，其控制过程不够人性化，对用户的正常用电生活影响较大，用户接收程度有限发明内容】 [0004]本发明所要解决的技术问题之一是:提供一种基于分时电价响应的交互式家电智能控制方法，这种方法基于智能用电双向交互技术，从分时电价响应、电费支出、用户的用电习惯和舒适度四个角度来分析家电运行控制特性，并根据分时电价信息和家电的实时运行状态信息计算家电可控度指数，确定家电的动态控制优先级，在满足用户正常用电生活的基础上，以改变用户的用电习惯和满足用户的舒适度。

[0005]本发明所要解决的技术问题之二是:提供一种基于分时电价响应的交互式家电智能控制系统 [0006]解决其技术问题米用的技术方案之一是:一种基于分时电价响应的交互式家电智能控制方法，其特征是，它包括以下步骤: [0007]I)根据家电负荷类型自主设置家电分类 [0008]按照家电使用对用户生活的影响程度将家电分为重要负荷家电和可控负荷家电，所述重要负荷家电指电炉、照明类，一旦断电会给用户生活造成较大影响的家电；所述可控负荷家电指空调、热水器用电时间及规律比较稳定、且其短时间断电几乎不影响居民正常生活的家电，对于用户所拥有的全部家电的负荷分类设定可由用户自主调整； [0009]2)根据采集到的30天的历史家电运行状态数据，确定用户的家电使用习惯特征 [0010]用户的家电使用习惯特征:由家电的使用优先级表征用户的电器使用偏好；由家电的模糊用电时段表征用户的电器习惯运行区间；由家电使用的最低时长表征电器运行时间的最低界限值；由家电使用的最高时长表征电器运行时间的最低界限值，由于用户在工作日与休息日的家电使用行为差异性较大，因此，其电器使用习惯有工作日和休息日之分，各个家电的使用习惯特征的具体求解过程如下: [0011](I)选取用户的家电使用行为分析的样本 [0012]从存储模块中的历史的家电状态数据集中选取近30天内的家电状态数据按工作日和非工作日进行划分作为分析样本，其家电运行状态数据的主要属性包括家电编号，家电名称，家电开启时间，家电关闭时间，家电的运行功率等，家电的状态数据由可控智能插座采集，传输到智能交互终端暂时存储并发送给小区的智能控制中心统一存储，其采集间隔为Imin ； [0013](2)建立基于用户习惯的家电使用优先级映射表 [0014]首先，确定家电使用优先级，假设该用户的家电总量为n，则其基于用户习惯的家电使用优先级划分为η级，其次，求解各家电的使用频率，根据当前日确定日期类型，即休息日或工作日，计算求出某家电i在样本数据中的使用频率为A: [0015]【权利要求】1.一种基于分时电价响应的交互式家电智能控制方法，其特征是，它包括以下步骤: 1)根据家电负荷类型自主设置家电分类 按照家电使用对用户生活的影响程度将家电分为重要负荷家电和可控负荷家电，所述重要负荷家电指电炉、照明类，一旦断电会给用户生活造成较大影响的家电；所述可控负荷家电指空调、热水器用电时间及规律比较稳定、且其短时间断电几乎不影响居民正常生活的家电，对于用户所拥有的全部家电的负荷分类设定可由用户自主调整； 2)根据采集到的30天的历史家电运行状态数据，确定用户的家电使用习惯特征 用户的家电使用习惯特征:由家电的使用优先级表征用户的电器使用偏好；由家电的模糊用电时段表征用户的电器习惯运行区间；由家电使用的最低时长表征电器运行时间的最低界限值；由家电使用的最高时长表征电器运行时间的最低界限值，由于用户在工作日与休息日的家电使用行为差异性较大，因此，其电器使用习惯有工作日和休息日之分，各个家电的使用习惯特征的具体求解过程如下: (1)选取用户的家电使用行为分析的样本 从存储模块中的历史的家电状态数据集中选取近30天内的家电状态数据按工作日和非工作日进行划分作为分析样本，其家电运行状态数据的主要属性包括家电编号，家电名称，家电开启时间，家电关闭时间，家电的运行功率等，家电的状态数据由可控智能插座采集，传输到智能交互终端暂时存储并发送给小区的智能控制中心统一存储，其采集间隔为Imin ； (2)建立基于用户习惯的家电使用优先级映射表 首先，确定家电使用优先级，假设该用户的家电总量为n，则其基于用户习惯的家电使用优先级划分为η级，其次，求解各家电的使用频率，根据当前日确定日期类型，即休息日或工作日，计算求出某家电i在样本数据中的使用频率为仁:Zi = -、丨1 td 其中，Cii为家电在td天内的使用次数，、为按当日日期类型对应的家电使用行为分析样本中的天数，最后，确定优先级，建立映射表，通过对A进行升序排列，其对应家电的优先级分别为I到η，η表示的优先级最大，进而建立优先级映射表； (3)求解基于用户习惯的家电使用基本参数 基于第一步得到的样本数据，计算并求出各个家电的最小用电时长△ 最大用电时长Δ \眶，平均时长瓦=，平均用电功率y，根据各个家电的用电时段(ti；s, ti；e)的均值时间点I^mid进行K-Means聚类分析,算法步骤如下: ①选取特征向量，构建样本特征向量集，由于同一家电的用电时段差异性不大，所以，家电使用均值时间点最能反映出用户的家电使用行为，且同一电器不同日期具有相似的家电使用特性，故选取家电的用电时段均值点^mid作为特征向量，以该家电的所有样本的用电时段均值点的按时间升序排列作为样本特征向量集； ②初始化，设样本特征向量集中有N个均值点，选取上一天的出现的k个均值点作为初始聚类中心，聚类中心矩阵为:Ui = [U,!,Uii2,..., Ui,J (2) 对数据集中家电i第j个样本点tu，计算其与各聚类中心的时差距离，并获取所属的类别标号，计算公式如下:Um U) P2时，实施第一阶段控制，对可控负荷家电进行控制，按照家电动态优先级由低到高顺序，若该家电为通电状态，则令其断电并更新P1，然后重复(f)，否则若该家电处于断电状态，则判定较低优先级家电状态并进行决策，直至P1〈P2满足要求，若仍不满足，对重要负荷家电极限第二阶段控制，根据家电的工作状态模型，进行第二阶段状态控制，当重要负荷家电进行控制过程时，按照家电动态优先级由低到高顺序，若该家电为通电状态，需向用户发出家电工作状态改变提醒，Imin内无回应或同意，则自动控制，若回应拒绝，则不执行该控制，控制完成后，更新P1，然后重复(f)，否则若该家电处于断电状态，则判定较低优先级家电状态并进行决策，直至P1〈P2满足要求； (h)当P1〈P2时，根据家电的工作状态模型，进行第二阶段状态控制，当重要负荷家电进行控制过程时，需向用户发出家电工作状态改变提醒，Imin内同意，则自动控制，若回应拒绝或无回应，则不执行该控制，控制完成后，进行家电状态更新，直至PKP2满足要求，进入下一轮控制。

2.一种基于分时电价响应的交互式家电智能控制系统，其特征是，它由智能交互终端、可控智能插座、智能电表采集模块、小区控制中心、电网控制中心组成，智能交互终端与可控智能插座、小区控制中心、智能电表数据采集模块相连，其中，用电分析模块用于家电历史用电习惯分析，家电控制模块可用于家电运行状态模型构建，可控度指数计算，家电控制优先级确定，控制算法模拟，LED触摸显示屏用于基本信息录入，家电运行状态显示，时钟模块用于确定系统时间，电源模块用于智能交互终端的电量供给，通信模块用于上传由可控智能插座采集到的家电运行状态数据，接收由电网侧发送到小区控制中心并转发给用户的分时电价政策信息，存储模块用于存储家电运行状态数据、可控度指数、家电动态控制优先级等数据，告警模块用于向用户发出家电通断提醒，可控智能插座与智能交互终端相连，用于测量家电的运行状态，上传运行状态数据，接收控制信号，实现智能控制，智能电表采集模块，与智能电表相连，用于采集智能电表数据，小区控制中心与电网控制中心和用户的智能交互终端相连，用于接收存储电网侧分时电价政策信息、用户侧的家电运行状态数据，分析不同用户的家电运行特点，下发家电负荷设置需求，电网控制中心与小区控制中心相连，用于发布分时电价政策信息，确保电网负荷平衡。