Управление температурно-временным режимом электронагревательного устройства

 

Способ управления температурно-временным режимом электронагревательного устройства, установленного у конечного пользователя. Технический результат - оптимизация потребления и стоимости энергии и возможность подключения к электронагревательному устройству локального управляющего блока. Конечный пользователь сообщает желательную ему циклограмму нагревательного устройства системе управления, которая оптимизирует потребляемые энергию и мощность на базе одновременно данной циклограммы пользователя и рабочего состояния и емкости сети энергоснабжения. При этом локальному управляющему блоку передаются управляющие команды. Предлагаемая коммуникационно-управляющая структура содержит специализированную систему управления (4) для реализации способа, а также установленные у конечных пользователей (2) локальные управляющие блоки (7) с одним или более устройствами (3, 5, 6) коммуникационного сопряжения. 2 с. и 15 з.п. ф-лы, 6 ил.

Изобретение относится к способу управления температурно-временным режимом электронагревательных устройств, установленных у конечного пользователя. Целью изобретения является оптимизация потребления и стоимости энергии. Способ предусматривает подключение конечного пользователя к сети энергоснабжения и применение специализированной системы управления, которая представляет собой часть коммуникационно-управляющей структуры.

Изобретение также относится к коммуникационно-управляющей структуре для управления температурно-временным режимом электронагревательных устройств, установленных у конечного пользователя, и преследует цель оптимизации потребления и стоимости энергии. В этой структуре конечный пользователь подключен к сети энергоснабжения, а коммуникационно-управляющая структура содержит специализированную систему управления с одним или более устройствами коммуникационного сопряжения.

Наконец, изобретение относится к локальному управляющему блоку и его применению в коммуникационно-управляющей структуре для управления температурно-временным режимом электрических нагревательных устройств, установленных у конечного пользователя, с целью оптимизации потребления и стоимости энергии. При этом конечный пользователь подключен к сети энергоснабжения, а коммуникационно-управляющая структура содержит специализированную систему управления с одним или более устройствами коммуникационного сопряжения.

Для эффективной эксплуатации энергоресурсов чрезвычайно важно управлять и следить за потреблением электроэнергии, оптимизируя это потребление на основе одного или нескольких критериев (или их сочетания), и тем самым минимизировать стоимость энергии или потребляемую мощность.

Известны способы и системы, осуществляющие различные варианты оптимизации энергопотребления. Например, известны системы локальной оптимизации с ограничением максимальной мощности. Поскольку локальные системы содержат много элементов, то коммуникационный обмен между элементами реализуется с помощью кабельной связи. В таких локальных системах имеется местный пользователь, потребитель или конечный пользователь, который сам устанавливает критерии оптимизации.

Известны также системы, в которых применяются разные типы связи: радиосвязь, связь на базе волнового носителя в сети энергоснабжения, при непрерывном регулировании потребления энергии и мощности в распределительной сети нагрузок концевых пользователей. В системах этого вида оптимизационные критерии устанавливаются рабочим администратором или оператором сети энергоснабжения.

Недостатком известных систем оптимизации потребления электроэнергии является то, что они учитывают либо требования концевого пользователя и не учитывают емкости и рабочих условий в сети энергоснабжения, либо при учете последних не учитываются требования конечного пользователя. Более того, системы, требующие частого наблюдения за конечным пользователем, основаны на выверке и записи энергопотребления и передаче измерений в центр управления, из которого потребление энергии и мощности может управляться по более узким специальным критериям. Этот процесс, основанный на двусторонней связи, часто требует проведения обстоятельных и дорогостоящих мероприятий для осуществления передачи и обработки значительного количества данных. С целью избежать этого и достичь более высокой эффективности было предложено отслеживать только строго определенные категории концевых пользователей, основываясь на представительном их выборе, что приводит к централизованному управлению энергопотреблением на базе статистических параметров оптимизации.

В общем следует сказать, что в части оптимизации потребления электроэнергии известные из уровня техники средства требуют значительных капиталовложений в компоненты систем и больших установочных расходов. При этом не делалось попыток объединить различные типы управления: регулирование термостатов, управление мощностью, энергией, временным режимом, функциями переключения и центральной связью, в одном и том же блоке, хотя именно это представляется существенным условием для достижения необходимой гибкости процесса оптимизации.

Кроме того, известные системы могут вызвать значительные операционные расходы, которые в основном должны покрываться рабочим администратором сети энергоснабжения или ее владельцами.

Системы, эксплуатируемые ныне в местных распределительных сетях, управляются централизованно, давая концевому пользователю незначительные возможности влияния на систему. Конечный пользователь не может воздействовать на циклограмму своего собственного энергопотребления, как и на общую циклограмму энергопотребления системы.

Принципы непрерывного (пульсационного) управления и связи на базе волнового носителя в энергетическом тракте реализуются с помощью блоков, размещенных в предохранительных коробках и подобных им элементах, предусмотренных концевым пользователем, не позволяя, в частности, контролировать среду, нагреваемую посредством электронагревательных устройств. Локальные системы управления температурой, как правило, содержат множество блоков, связь между которыми является кабельной. Применение таких систем обычно ограничено строительным комплексом.

Таким образом, целью настоящего изобретения является достижение большей гибкости процесса оптимизации потребления электроэнергии, или, другими словами, более эффективного управления энергопотреблением, как с точки зрения поставщика энергии, так и ее конечного пользователя.

Другая цель состоит в обеспечении оптимизации, исходящей из факта общей нерегулируемости энергетического рынка, где цены и стоимости определяются в конечном счете соотношением спроса и предложения.

Как следствие этого, целью изобретения является разработка способа и коммуникационно-управляющей структуры, позволяющих производить оптимизацию, учитывающую не только отдельные нужды поставщиков энергии и конечных пользователей, но дающих расширенное управление, с учетом как требований конечного пользователя, так и рабочего состояния распределительной сети.

Цель изобретения состоит также в том, чтобы оно было основано на применении относительно простых способов коммуникации и в то же время повышало эффективность сбора и обработки информации, сохраняя инвестиционную и эксплуатационную стоимость на низком уровне.

В самом общем аспекте, целью настоящего изобретения является преодоление недостатков предшествующего уровня техники. Более определенно, оно направлено на то, чтобы индивидуальный конечный пользователь существенно мог задавать собственную и влиять на общую циклограммы энергопотребления, участвуя в оптимизации обеих.

Еще одной целью изобретения является то, чтобы требуемая коммуникационная система использовала имеющиеся в распоряжении сети и способы коммуникаций, а также открытые и доступные устройства сопряжения пользователей с коммуникационными системами.

В специальном аспекте, целью изобретения является обеспечение оптимизации температурных условий и вариаций в среде, нагреваемой локальным электронагревательным устройством.

Указанные цели согласно изобретению достигаются способом, предусматривающим подключение локального управляющего блока по меньшей мере к одному электронагревательному устройству при выполнении этого блока с возможностью управлять работой одного или более электронагревательных устройств, а также задание для нагревательного устройства желаемой циклограммы пользователя, включающей в себя по меньшей мере одно желаемое изменение температуры с указанием ее максимально допустимого отклонения в определенные периоды времени от данного желаемого изменения. При этом данную циклограмму передают от конечного пользователя через первую коммуникационную сеть в систему управления, хранят желаемую циклограмму пользователя в базе данных, предусмотренной в этой системе управления, корректируют желаемую циклограмму пользователя в этой базе данных на основе информации о рабочем состоянии сети энергоснабжения, переданной в указанную систему управления через вторую коммуникационную сеть, получая таким образом скорректированную циклограмму пользователя, учитывающую рабочее состояние сети энергоснабжения, в которое включаются: общее энергопотребление, емкость сети и возможные зарегистрированные нерасчетные условия работы. Этим обеспечивается, чтобы циклограмма пользователя все время лежала в пределах, соответствующих отклонениям температуры от ее заданного изменения, которые указаны в желаемой циклограмме пользователя для определенных периодов времени. Далее, передают управляющие команды из системы управления на локальный управляющий блок, установленный у конечного пользователя, через третью коммуникационную сеть, непрерывно корректируя указанные управляющие команды в центре управления на основе скорректированной циклограммы пользователя и осуществляя тем самым оптимизацию работы нагревательного устройства, во-первых, на основе желательной циклограммы пользователя, а во-вторых, с учетом рабочего состояния сети энергоснабжения.

Вышеотмеченные цели и преимущества также достигаются применением согласно изобретению коммуникационно-управляющей структуры, содержащей локальное управляющее устройство, установленное у конечного пользователя и последовательно подключенное к электрическому контуру, образуемому сетью энергоснабжения с одним или несколькими нагревательными устройствами. При этом данный управляющий блок размещен в той комнате, области или среде, на температуру которой воздействует нагревательное устройство. Для приема управляющих команд и сообщений, передаваемых от системы управления на управляющий блок, в этом блоке предусмотрено устройство коммуникационного сопряжения, установленное у конечного пользователя и предназначенное для двухсторонней связи между этим пользователем и системой управления.

Система управления снабжена процессором обработки данных, взаимодействующим с первым устройством сопряжения для односторонней связи, через устройство сопряжения управляющего блока, со вторым устройством сопряжения для двухсторонней связи с системой управления, а также с третьим устройством сопряжения для приема информации о рабочем состоянии сети энергоснабжения. Процессор содержит базу данных, хранящую желательную циклограмму пользователя, переданную конечным пользователем в центр управления, скорректированные версии этой циклограммы, выполненные процессором, а также управляющие команды и сообщения, которые должны быть переданы управляющему блоку или конечному пользователю.

Наконец, изобретение касается локального управляющего блока, содержащего радиосвязное устройство, а также по меньшей мере один переключатель, соединенный с процессором обработки данных и имеющий возможность под воздействием последнего подавать электроэнергию на нагревательное устройство. Кроме того, имеется по меньшей мере одно термометрическое устройство, связанное с процессором обработки данных и предназначенное для определения температуры среды, на которую воздействует нагревательное устройство. Изобретение предусматривает наличие интеллектуального управляющего блока, последовательно подключаемого в электрический контур, образуемый нагревательным устройством с сетью энергоснабжения.

Согласно изобретению указанный управляющий блок должен рассматриваться в качестве интеллектуального термостата для электронагревательного устройства.

Более подробное описание изобретения- в вариантах его реализации приведено ниже совместно с сопровождающими чертежами.

На фиг. 1 представлен общий вид коммуникационно-управляющей структуры согласно изобретению в ее взаимосвязи с сетью энергоснабжения.

На фиг.2 представлено частное исполнение структуры по фиг.1.

На фиг.3 показан локальный управляющий блок согласно изобретению.

На фиг. 4 показан результат применения способа согласно изобретению при отсутствии циклограммы специального вида.

На фиг.5 показан результат применения способа к циклограмме пользователя с небольшими заданными вариациями температуры.

На фиг. 6 показан результат применения способа к циклограмме со значительными вариациями температуры.

На фиг. 1 схематически изображены конечный пользователь и коммуникационно-управляющая структура, реализующая данное изобретение, при подключении конечного пользователя 2 к сети энергоснабжения 1. В помещении конечного пользователя 2 установлен локальный (местный) управляющий блок 7, последовательно включенный между системой энергоснабжения 1 и электронагревательным устройством 8. Конечный пользователь имеет также устройство сопряжения (интерфейс пользователя) 9, подключенное через сеть данных 3 к системе управления 4. Для двусторонней связи между устройством сопряжения 9 и системой управления 4 может применяться, например, сеть обмена данными, построенная на базе Интернет, при использовании вместе с ней соответствующего программного обеспечения. Система энергоснабжения 1 в свою очередь связана с системой управления 4 через коммуникационную сеть 5. Система управления 4 содержит базу данных 11, в которой хранится информация о системе энергоснабжения 1 и циклограммах пользователя, введенных пользователем через свой интерфейс 9.

База данных 11 соединена с коммуникационно-управляющим процессором 12, оценивающим и обрабатывающим информацию, которая должна использоваться в качестве опорной при оптимизации управления энергопотреблением конечного пользователя 2 и которая устанавливается, исходя из циклограммы пользователя, хранящейся в базе данных 11. Коммуникационно-управляющий процессор 12, кроме того, обрабатывает информацию о работе сети энергоснабжения 1 и использует ее, в частности, при формировании циклограммы мощности для конечного пользователя. Эта циклограмма служит базой для коррекции циклограммы конечного пользователя в пределах допусков, ею установленных.

Коммуникационно-управляющий процессор 12 в системе управления 4 соединен с радиостанцией 13, передающей управляющие команды и сообщения на локальный управляющий блок 7, установленный у конечного пользователя 2. Передача осуществляется по радиолинии 6, которая в блоке 7 соединена с устройством связи 14. Данное устройство может представлять собой радиоприемник. Практически радиолиния 6 может быть реализована на основе существующих мобильных радио- (телефонных) сетей.

Выработанные с помощью программного обеспечения процессора 12 управляющие команды передаются в реальном масштабе времени (1:1) в виде значений, задающих конечному пользователю 2 степень регулирования потребляемой электроэнергии.

Поскольку система может включать в себя множество конечных пользователей 2, становится возможным передавать любые общие управляющие команды для группы пользователей с радиостанции 13 в широковещательном режиме.

Посредством коммуникационно-управляющего процессора 12 системы управления, с одной стороны, на базе циклограмм конечных пользователей, введенных в базу данных 11, а с другой стороны, на основе информации о располагаемой емкости и состоянии сети энергоснабжения 1 система согласно изобретению может снизить энергопотребление конечного пользователя 2 в заданный отрезок времени. Одновременно система управления 4 имеет возможность следить за локальными распределительными сетями на укрупненном уровне. Такое укрупненное наблюдение за указанными сетями осуществимо с помощью стандартных счетчиков энергии с импульсным представлением выходных данных. Результаты измерений могут быть направлены обратно в систему управления 4 через измерительные терминалы и фиксированную соединительную линию (показанную здесь как линия связи 5). Собранные укрупненные данные измерений используются в прикладной программе коммуникационно-управляющего процессора 12, которая вырабатывает требуемые управляющие команды и управляющие функции, удовлетворяющие в том числе и значениям, задаваемым в циклограмме конечного пользователя.

На фиг. 2 дан пример прикладного исполнения коммуникационно-управляющей структуры, реализующей настоящее изобретение. Как и прежде, средства сопряжения пользователя со структурой содержат локальный управляющий блок 7, последовательно включенный между сетью энергоснабжения 1 и одним (или более) электронагревательными устройствами 8, а также интерфейс пользователя 9. Центр управления 4 связан с этим интерфейсом 9 через сеть обмена данными 3 (Интернет) и содержит сетевое вспомогательное устройство (сетевой сервер) 10, а также сервер языка структуры запросов (SQL) базы данных 11, сервер приложений 12, коммуникационные процессоры 13a, 19, 21a и, в возможном варианте, местное устройство сопряжения 20 типа "человек-машина" с системой управления 4. Различные серверы и коммуникационные процессоры системы управления 4 объединены локальной сетью (LAN) 22. Сетевой сервер 10 выполняет прикладные задачи связи через сеть данных 3 (например, Интернет) и через процессор предварительной обработки данных (фронтальный процессор) 19. Сервер 11 базы данных отрабатывает приложения для базы данных, использующей язык структуры запросов (SQL), a сервер приложений 12 выполняет прикладные задачи управления, передачи управляющих команд и сообщений, вырабатывает скорректированные циклограммы пользователя, а также циклограммы мощности - на базе информации о рабочем состоянии и емкости сети энергоснабжения 1, поддерживая связь с конечными пользователями 2 через коммуникационный процессор 13а и радиостанцию 13b.

Данные о рабочем состоянии сети энергоснабжения собираются измерительным терминалом 21 и передаются по фиксированной соединительной линии 5, как было описано выше, на фронтальный коммуникационный процессор 21а для приема измеренных величин, например, от местной распределительной сети, питающей конечных пользователей 2. На основе измерений, полученных от измерительного терминала 21b и сети связи 5, система управления 4 может следить на укрупненном уровне за рабочим состоянием сети энергоснабжения и вырабатывать посредством соответствующих приложений циклограммы мощности или скорректированные циклограммы конечного пользователя.

Как уже было установлено, система управления 4 служит для температурно-временного управления режимом конечных пользователей 2 и должна быть способна обслуживать множество таких пользователей и множество местных распределительных сетей, подсоединенных к сети снабжения электроэнергией 1. Поскольку система управления 4 должна иметь сугубо прикладное исполнение, при использовании существующих систем связи, таких как Интернет 3 или мобильная радиосеть 6, а также с применением своей локальной сети 22, то для реализации способа согласно изобретению предлагаемая коммуникационно-управляющая структура должна выдавать системные решения, одинаково эффективные в техническом отношении и в части стоимости, как с точки зрения связи, так и программного обеспечения.

Как уже отмечалось, радиосвязь между радиостанцией 13 и локальным управляющим блоком 7, находящимся у конечного пользователя 2, может быть установлена с помощью стандартной широковещательной мобильной радиосистемы. Индивидуальному конечному пользователю при этом дается первый телефонный номер для передачи индивидуальной информации и управляющих команд на локальный управляющий блок 7, в то время как второй телефонный номер предназначается для широковещательной трансляции сообщений одновременно нескольким конечным пользователям. Радиосвязь может осуществляться по стандартной схеме вызовов, используемой, например, в мобильных телефонных сетях.

Локальный управляющий блок 7 более подробно представлен на фиг.3. Он выполнен преимущественно из стандартных компонентов. Радиоприемник 14 подключен к радиолинии 6 и получает сообщения от системы управления 4. Управляющие команды подаются на процессор 15 обработки данных, подсоединенный к переключающему устройству 16. Блок 7 последовательно включен в цепь через данное переключающее устройство 16 между сетью энергоснабжения 1 и электронагревателем 8. Электронагреватель 8 подогревает среду, например воздух в комнате, воду в контейнере и т.д., а температура записывается термометрическим устройством 17, посылающим результаты измерений в процессор 15. Этот процессор в соответствии с управляющими командами, переданными от коммуникационно-управляющего процессора 12, установленного в центре управления 4 имеет возможность через переключатель 16 управлять временным режимом электронагревательного устройства 8 в пределах, установленных согласно циклограмме пользователя и переданных конечным пользователем в центр управления 4.

На базе управляющих команд, регулирование мощности электронагревателя 8 может также производиться прямо через переключатель 16, например, путем введения в него симистора, выдающего импульсы по сигналам с процессора обработки данных 15. Обычно локальный управляющий блок 7 не имеет собственного источника энергии и требуемое для него питание берется из сети энергоснабжения 1. Процессор 15 может быть соединен с устройством отображения информации (не показано), выдающим конечному пользователю текущие управляющие и рабочие параметры. Для выявления этих параметров управляющий блок может быть снабжен записывающим устройством (не показано).

Если центр управления 4 установит, что требования конечного пользователя, выраженные в переданной им и хранимой в памяти циклограмме, не могут быть удовлетворены, например, из-за нештатных условий функционирования или проблем с располагаемой емкостью сети энергоснабжения, то конечному пользователю по радиолинии 6 будет передано сообщение об этом. В данном случае центр управления 4 обычно переходит к самостоятельному регулированию электронагревательного устройства, исходя из рабочего состояния сети энергоснабжения, например, из измеренных мгновенных величин энергопотребления или напряжения в распределительной сети и желательной циклограммы мощности.

Однако упомянутое сообщение дает возможность конечному пользователю самому скорректировать свою циклограмму, имея в виду, что скорректированная циклограмма будет использоваться вместо исходной в течение короткого, продолжительного или специальным образом определенного срока. У пользователя также имеется возможность отсоединить локальный управляющий блок 7 от системы управления. На этот случай внутри данного блока или в виде подсоединенной к нему приставки предусмотрено локальное управляющее устройство сопряжения 18, позволяющее конечному пользователю работать с локальным управляющим блоком 7 вручную. Это локальное устройство сопряжения 18 может также передавать данные в упомянутое устройство отображения информации (не показано).

Из сказанного можно видеть, что как в случае ручного управления нагревателем 8, так и при расширенном управлении с участием системы управления 4, локальный управляющий блок принципиально способен действовать как интеллектуальный термостат электронагревательного устройства.

Уровень интеллекта зависит от располагаемой для управления информации, а гибкая оптимизация операций как в отношении конечного пользователя, так и сети энергоснабжения, достигается применением системы управления 4.

Теперь более пристальное внимание следует уделить воздействию различных видов циклограмм пользователя на результирующее энергопотребление, получаемое вследствие централизованного управления нагревательным устройством.

В верхней части фиг.4 показана циклограмма пользователя, в которой температура задана постоянной, равной примерно 20,5^oС, в течение суточного периода. На базе информации о емкости и рабочем состоянии сети энергоснабжения система управления или системный оператор устанавливают желательную циклограмму мощности, отмеченную штриховкой в нижней части фиг.4. Видно, что в период с 8 до 12 ч и с 18 до 22 ч системный оператор (или система управления) предпочитает не снабжать конечного пользователя энергией. С учетом желания пользователя иметь постоянную температуру в среде, подогреваемой нагревательным устройством, равно как и предпочтительной циклограммы системного оператора, алгоритм выработки результирующего, оптимального управления дает циклограмму мощности, показанную в нижней части фиг.4 затененной областью, наложенной на исходную предпочтительную циклограмму. Это приводит к вариациям температуры, показанным пунктирной линией в верхней части фиг.4, откуда видно, что отклонения температуры от желательного ее значения (равного примерно 20,5^oС) незначительны при том, что достигается существенное снижение энергопотребления.

На фиг.5 показана циклограмма пользователя с существенными отклонениями температуры на некоторых временных отрезках от ее желательного максимального значения. В данном примере максимальное значение температуры, примерно равное 20,5^oС, как следует из чертежа, имеет место между 6 и 10 ч и между 18 и 22 ч. В промежуточный период конечный пользователь допускает снижение температуры до 16^oС. Произведя сравнение этой циклограммы пользователя с предпочтительной циклограммой системного оператора, управляющий алгоритм дает результирующую оптимальную циклограмму мощности, показанную затененной областью в нижней части фиг.5, наложенной на заштрихованную область, соответствующую исходной предпочтительной циклограмме мощности.

Результирующие вариации температуры у конечного пользователя отмечены пунктирной линией в верхней части фиг.5. Видно, что отклонения от назначенной пользователем циклограммы превышают 1^oС лишь в течение весьма коротких периодов времени.

На фиг.6 показан процесс управления локальным нагревательным устройством в случае, когда отклонения от желательной максимальной (или средней) температуры в некоторые периоды времени могут быть значительными. В период от полуночи до 6 часов утра циклограмма пользователя допускает температуру лишь 12^oС, которая должна быть поднята до 20,5^oС в течение времени от 6 до 10 ч, а затем вновь снижена до 12^oС на период от 10 до 18 ч, вслед за чем повышена примерно до 24^oС с 18 до 22 ч и, наконец, вновь снижена до 12^oС с 22 ч до полуночи. Выработанная управляющим алгоритмом оптимальная результирующая циклограмма мощности, учитывающая как температурную циклограмму пользователя, так и предпочтительную для системного оператора циклограмму мощности, показана затененной областью в нижней части фиг.6, будучи наложенной на заштрихованную область исходной циклограммы мощности. Видно, что оптимальная циклограмма мощности дает весьма близкую аппроксимацию желательных максимальных значений температуры в рассматриваемые периоды времени. С другой стороны, отклонения от минимальной температуры более значительны, т.к. трудно достичь полного соответствия желательной циклограмме при больших температурных вариациях и присущей нагреваемой среде тепловой инерционности. Другими словами, среда медленно теряет тепло после отключения мощности, а для ее нагрева от минимальной до максимальной температуры необходимо время, зависящее от разности температур на циклограмме.

Но в то же время можно использовать данное явление теплового гистерезиса нагреваемой среды, осуществляя управление мощностью до момента, в который должна быть достигнута максимальная температура, на том интервале, где системный оператор не предполагал давать энергию пользователю. В результате, нагреваемая среда будет иметь температуру, немного большую желаемой максимальной. Путем кратковременной выдачи небольшой по величине мощности и, следовательно, небольшого количества энергии для интервала времени, на котором требуется максимальная температура, можно сохранить температурную циклограмму пользователя с точностью примерно 1^oС. Это означает, что даже при относительно больших отклонениях температуры вне интервалов, где необходимо максимальное ее значение, можно получить оптимальную циклограмму мощности, исходя прежде всего из располагаемой емкости и рабочего состояния сети энергоснабжения, но обеспечивая при этом и конечному пользователю требуемую максимальную температуру в течение заданных периодов.

Циклограммы пользователей, конечно, могут включать в себя не только температуру и время, но и другие регулируемые величины. Например, регулирование мощности может производиться с указанием требуемых уровней энергии и мощности в определенные периоды времени, а также при задании тарифов на электроэнергию. Следует подчеркнуть, что данные об энергопотреблении в распределительной сети сообщаются через коммуникационную сеть 5 и могут основываться на измерениях, производимых в локальных распределительных сетях. Эти измерения мощности могут быть введены в базу данных 11 и использованы в процессоре 12 системы управления для корректировки управляющих алгоритмов в случае, когда зафиксированный в распределительной сети уровень напряжения не позволяет системе управления согласовать параметры сети со значениями параметров, установленных циклограммой пользователя. Падение напряжения в распределительной сети характеризует именно такое ее рабочее состояние, когда потребление превосходит емкость сети и требует коррекции циклограммы пользователя, либо передачи конечному пользователю сообщения о том, что установленные им критерии по значениям температуры и мощности не могут быть удовлетворены и последующее управление должно производиться только исходя из установленной для сети циклограммы мощности. Однако, как уже отмечалось, в этом случае у пользователя имеется определенный выбор действий.

Специалистам должно быть ясно, что, оставаясь в рамках заявленных способа и коммуникационно-управляющей структуры, можно осуществлять связь, передачу управляющих команд, выработку циклограмм пользователей и управляющих алгоритмов на базе множества критериев, главной целью которых является оптимизация потребления электроэнергии как с учетом требований конечного пользователя, так и состояния сети энергоснабжения. Если циклограммы пользователя и управляющие алгоритмы учитывают одновременно цены и тарифы, то достигается равным образом и приспособленность к рынку, и оптимизация энергопотребления. Способ и заявленная структура согласно изобретению поэтому особенно подходят для нерегулируемого энергетического рынка, где цены определяются соотношением спроса и предложения.

Другое преимущество способа и коммуникационно-управляющей структуры согласно изобретению состоит в том, что в них для передачи управляющих команд, общих для множества пользователей, могут использоваться существующие сети радиосвязи, как региональные, так и национальные, действующие в широковещательном режиме. При нормальной работе предлагаемые способ и система управления используют заданную, хранимую в памяти циклограмму пользователя и вырабатывают управляющие алгоритмы, причем передача управляющих команд от системы управления является существенно односторонней, без какого-либо постоянного наблюдения и контроля за конечным пользователем через специально предусмотренные для этого коммуникационные средства. Одновременно емкость и рабочее состояние сети энергоснабжения согласуются с характером энергопотребления конечным пользователем. При этом достигается дополнительный эффект благодаря тому, что способ и коммуникационно-управляющая структура согласно изобретению выполняют функции, уже освоенные ныне эксплуатирующимися системами связи и обработки данных, и в них применяются системные решения, имеющие прикладную ориентацию.

Формула изобретения

1. Способ управления температурно-временным режимом электронагревательных устройств, установленных у конечного пользователя, включающий подсоединение конечного пользователя к сети энергоснабжения с использованием системы управления, образующей часть коммуникационно-управляющей структуры, подключение локального управляющего блока, по меньшей мере, к одному электронагревательному устройству, выполненному с возможностью управления работой одного или более электронагревательных устройств, отличающийся тем, что используют циклограмму пользователя, включающую, по меньшей мере, желаемое изменение температуры с указанием максимально допустимого отклонения от указанного желаемого изменения в определенные периоды времени, передают желательную циклограмму пользователя от конечного пользователя через первую коммуникационную сеть в систему управления, хранят желательную циклограмму пользователя в базе данных, предусмотренной в этой системе управления, корректируют желательную циклограмму пользователя в базе данных на основе информации о рабочем состоянии сети энергоснабжения, переданной в систему управления через вторую коммуникационную сеть, получая таким образом скорректированную циклограмму пользователя, учитывающую рабочее состояние сети энергоснабжения, к которому относят общее энергопотребление, емкость сети и возможные зарегистрированные нерасчетные условия работы, при этом обеспечивают условия, при которых циклограмма пользователя все время соответствует пределам, соответствующим отклонениям температуры от ее заданного изменения, которые указаны в желательной циклограмме пользователя для определенных периодов времени, передают управляющие команды из системы управления на локальный управляющий блок, установленный у конечного пользователя, через третью коммуникационную сеть, непрерывно корректируя указанные управляющие команды в системе управления на основе скорректированной циклограммы пользователя и осуществляя тем самым оптимизацию работы нагревательного устройства с учетом желательной циклограммы пользователя и с учетом рабочего состояния сети энергоснабжения.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при невозможности учета текущего рабочего состояния сети энергоснабжения для осуществления первичной оптимизации в короткие или продолжительные периоды времени от системы управления конечному пользователю посылают через одну из указанных коммуникационных сетей сообщение, предоставляющее пользователю варианты управления нагревательным устройством, из которых первый состоит в управлении только по циклограмме, исходящей из рабочего состояния сети энергоснабжения, а второй - с внесением временных изменений в желательную циклограмму пользователя в данные периоды, причем конечный пользователь либо сам осуществляет выбор вариантов последующего управления нагревательным устройством, либо отказывается от участия в системе управления.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что при появлении возможности учета состояния сети энергоснабжения в процессе указанной первичной оптимизации в системе управления вырабатывают новое сообщение для его посылки конечному пользователю через одну из коммуникационных сетей, причем, если пользователь еще применяет эту систему управления, то она автоматически возвращается к исходной желательной циклограмме пользователя.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что пользователь в своей желательной циклограмме в определенные периоды времени дополнительно задает желательные значения одного или нескольких параметров из группы, содержащей уровень энергопотребления, периоды управления нагревательным устройством, а также уровня стоимости энергии, согласно тарифу, имеющему место в соответствующие периоды времени.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве указанной первой коммуникационной сети для двустороннего обмена данными между конечным пользователем и системой управления применяют общедоступную сеть, например ИНТЕРНЕТ.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве указанной третьей коммуникационной сети для односторонней связи системы управления с конечным пользователем применяют систему радиосвязи, например мобильную телефонную сеть.

7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что дополнительно по сети радиосвязи передают сообщения из центра управления, адресованные конечному пользователю, причем указанные сообщения принимаются приемником сообщений, дополнительно включенным в состав указанного управляющего блока.

8. Способ по п. 6, отличающийся тем, что указанные дополнительные сообщения, передаваемые из центра управления по сети радиосвязи и адресованные конечному пользователю в первом режиме включают передачу управляющих команд индивидуальному конечному пользователю, а во втором режиме - передачу управляющих команд, общих для нескольких конечных пользователей или группы пользователей.

9. Способ по п. 8, отличающийся тем, что для сообщений по сети радиосвязи используют схему вызовов, согласно которой конечному пользователю заданы первый адрес вызова для приема управляющих команд, передаваемых в первом упомянутом режиме, и второй адрес вызова для приема управляющих команд или сообщений, передаваемых во втором упомянутом режиме.

10. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в системе управления предусмотрен процессор обработки данных для расчета управляющих алгоритмов, вырабатывающих управляющие команды на базе желательной циклограммы пользователя с учетом их корректировки на основе анализа системы управления на укрупненном уровне сети энергоснабжения и ее рабочего состояния, при этом циклограммы пользователей и информацию, обрабатываемую и производимую указанным процессором, хранят в базе данных, а связь между системой управления и конечным пользователем осуществляют через устройства сопряжения указанного процессора с каждой из коммуникационных сетей.

11. Коммуникационно-управляющая структура для управления температурно-временным режимом электронагревательных устройств, установленных у конечного пользователя, предназначенная для оптимизации потребления и стоимости энергии, в которой конечный пользователь подсоединен к сети энергоснабжения и которая содержит специализированную систему управления, по меньшей мере, с одним устройством коммуникационного сопряжения, локальный управляющий блок, установленный у конечного пользователя, связанный, по меньшей мере, с одним электронагревательным устройством и выполненный с возможностью управления работой одного или более нагревательных устройств, причем данный управляющий блок размещен в той комнате, области или среде, на температуру которой воздействует нагревательное устройство, отличающаяся тем, что указанный управляющий блок содержит устройство коммуникационного сопряжения для приема управляющих команд и сообщений, передаваемых от системы управления данному управляющему блоку, устройство сопряжения пользователя, установленное у конечного пользователя и предназначенное для двусторонней связи между этим пользователем и системой управления, причем указанная система управления снабжена процессором обработки данных, взаимодействующим, соответственно, с первым указанным устройством сопряжения для односторонней связи через устройство сопряжения управляющего блока, со вторым указанным устройством сопряжения для двусторонней связи между системой управления и указанным первым устройством сопряжения пользователя, а также с третьим устройством сопряжения для приема информации о рабочем состоянии сети энергоснабжения, при этом система управления содержит базу данных, хранящую желательную циклограмму пользователя, переданную конечным пользователем в систему управления, или скорректированные версии этой циклограммы, выполненные процессором обработки данных, а также управляющие команды и сообщения, которые должны быть переданы управляющему блоку или конечному пользователю.

12. Коммуникационно-управляющая структура по п. 11, отличающаяся тем, что устройство коммуникационного сопряжения управляющего блока выполнено радиоуправляемым, а управляющий блок дополнительно содержит процессор обработки данных, соединенный с радиоуправляемым устройством, а также по меньшей мере одно переключающее устройство, соединенное с процессором обработки данных и имеющее возможность под его воздействием подавать электроэнергию на электронагревательное устройство, при этом управляющий блок выполнен с возможностью последовательного подключения к электрической цепи между электронагревательным устройством и сетью энергоснабжения.

13. Коммуникационно-управляющая структура по п. 12, отличающаяся тем, что радиоуправляемое устройство представляет собой радиоприемник, преимущественно используемый в известной системе вызовов.

14. Структура по п. 12, отличающаяся тем, что локальный управляющий блок содержит устройство для записи и отображения данных об энергопотреблении.

15. Структура по п. 12, отличающаяся тем, что локальный управляющий блок содержит устройство для отображения данных об управляющих и рабочих параметрах.

16. Структура по п. 11, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит соединенное с локальным управляющим блоком устройство сопряжения для локального управления, выполненное с возможностью контроля конечным пользователем работы нагревательного устройства и введения команд в систему управления.

17. Структура по п. 16, отличающаяся тем, что устройство сопряжения для локального управления выполнено с возможностью конечному пользователю работать с локальным управляющим блоком вручную.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6