用于獲取用電信息的裝置和方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于獲取用電信息的裝置，包括：數(shù)據(jù)采集與處理電路，用于檢測有關(guān)一個(gè)可耦合的供電回路的工作參數(shù)；非隔離式電源，用于將交流電轉(zhuǎn)換為直流電以向該數(shù)據(jù)采集與處理電路提供一合適的工作電壓；數(shù)據(jù)通信模塊，用于將該檢測的工作參數(shù)調(diào)制到預(yù)定頻率，其中，該調(diào)制的工作參數(shù)能夠以預(yù)定的數(shù)據(jù)傳輸速率被發(fā)送，該預(yù)定頻率高于該預(yù)定的數(shù)據(jù)傳輸速率以使得該發(fā)送的工作參數(shù)將能夠被解調(diào)；隔離部件，用于提供電氣隔離和信號傳輸?shù)母綦x以將該調(diào)制的工作參數(shù)進(jìn)行耦合隔離。該裝置不僅能夠?qū)崿F(xiàn)用電分項(xiàng)計(jì)量，而且具有體積小的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】用于獲取用電信息的裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力電子【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種用于獲取用電信息的裝置和方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]伴隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，能源消耗與環(huán)境污染對人民生活的影響，受到了越來越多的關(guān)注。節(jié)能減排已經(jīng)成為一項(xiàng)關(guān)乎國計(jì)民生的社會(huì)問題。以合理用電和節(jié)約用電為宗旨的科學(xué)用電是節(jié)能減排的重心之一。及時(shí)準(zhǔn)確地獲取用電信息，根據(jù)該用電信息進(jìn)行能耗分析與用電管理，是科學(xué)用電的基礎(chǔ)。
[0003]附圖1是一種獲取用電信息的技術(shù)方案。如附圖1所示，隔離電源110，用于將輸入的交流電轉(zhuǎn)換為直流電以分別向數(shù)據(jù)采集與處理電路120提供合適的電壓VDD和向RS485電路130提供合適的電壓VCC。隔離型DC/DC電路150為VDD和VCC提供電氣隔離。電壓VDD的數(shù)值將根據(jù)數(shù)據(jù)采集與處理電路120的工作電壓確定；電壓VCC的數(shù)值將根據(jù)RS485電路130的工作電壓確定。隔離電源110，一般包括隔離變壓器和整流濾波電路，其中的隔離變壓器提供電氣隔離。數(shù)據(jù)采集與處理電路120，用于檢測供電回路900的工作參數(shù)。該工作參數(shù)包括供電回路900的工作電流和工作電壓等。光耦部件140，位于數(shù)據(jù)采集與處理電路120與RS485電路130之間，用于信號傳輸?shù)母綦x。RS485電路130將檢測的工作參數(shù)經(jīng)由RS485總線發(fā)送到遠(yuǎn)程服務(wù)器190。通常，隔離電源110、數(shù)據(jù)采集與處理電路120、光耦部件140、RS485電路130和隔離型DC/DC電路150被封裝在一個(gè)測量裝置100中，該測量裝置100被安裝在一個(gè)配電箱中，用于向遠(yuǎn)程服務(wù)器190提供針對一個(gè)供電回路900的工作參數(shù)。一個(gè)供電回路，通常包括多個(gè)供電子回路。例如:一個(gè)供電回路可以包括照明回路、插座回路、空調(diào)回路等多個(gè)供電子回路。
[0004]在實(shí)際應(yīng)用中，針對一個(gè)供電回路(例如:對應(yīng)上述測量裝置100的供電回路)提供一個(gè)電表來計(jì)量消耗的電能。然而，用戶，尤其是像國家機(jī)關(guān)辦公建筑和大型公共建筑這類民用建筑中的能耗大戶，常常由于使用一個(gè)電表提供該供電回路的總用電信息而導(dǎo)致無法“有的放矢”地找出可能節(jié)能的環(huán)節(jié)。
[0005]為了更為準(zhǔn)確地進(jìn)行能耗分析，期望能夠針對各個(gè)供電子回路同時(shí)進(jìn)行能耗監(jiān)測，即:實(shí)現(xiàn)用電分項(xiàng)計(jì)量。有建議采用附圖1中的測量裝置100對每個(gè)供電子回路進(jìn)行用電分項(xiàng)計(jì)量。但是，由于隔離電源110體積較大，并且還需要為RS485電路130提供隔離型DC/DC電路150和光耦部件140，使得檢測裝置100體積龐大。若采用多個(gè)測量裝置100分別對多個(gè)供電子回路進(jìn)行監(jiān)測，將占用很大空間，因此，這種建議的方案很難在實(shí)際中得到應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提供了一種用于獲取用電信息的裝置，其不僅能夠?qū)崿F(xiàn)用電分項(xiàng)計(jì)量，而且具有體積小的優(yōu)點(diǎn)。
[0007]按照本發(fā)明的一個(gè)方面提供了一種用于獲取用電信息的裝置，包括:數(shù)據(jù)采集與處理電路，用于檢測有關(guān)一個(gè)可耦合的供電回路的工作參數(shù)；非隔離式電源，用于將交流電轉(zhuǎn)換為直流電以向該數(shù)據(jù)采集與處理電路提供一合適的工作電壓；數(shù)據(jù)通信模塊，用于將該檢測的工作參數(shù)調(diào)制到預(yù)定頻率，其中，該調(diào)制的工作參數(shù)能夠以預(yù)定的數(shù)據(jù)傳輸速率被發(fā)送，該預(yù)定頻率高于該預(yù)定的數(shù)據(jù)傳輸速率以使得該發(fā)送的工作參數(shù)將能夠被解調(diào)；隔離部件，用于提供電氣隔離和信號傳輸?shù)母綦x以將該調(diào)制的工作參數(shù)隔離。
[0008]按照本發(fā)明的一個(gè)方面提供了一種用于獲取用電信息的方法，包括:將交流電轉(zhuǎn)換為直流電以提供一合適的工作電壓；在該工作電壓下，檢測一個(gè)可耦合的供電回路的工作參數(shù)；將該檢測的工作參數(shù)調(diào)制到預(yù)定頻率，其中，該調(diào)制的工作參數(shù)能夠以預(yù)定的數(shù)據(jù)傳輸速率被發(fā)送，該預(yù)定頻率高于該預(yù)定的數(shù)據(jù)傳輸速率以使得該發(fā)送的工作參數(shù)將能夠被解調(diào)；提供電氣隔離和信號傳輸?shù)母綦x，以將該調(diào)制的工作參數(shù)隔離。
[0009]按照本發(fā)明的用于獲取用電信息的裝置，采用了非隔離式電源為數(shù)據(jù)采集與處理電路提供工作電壓，并且由數(shù)據(jù)通信模塊將該數(shù)據(jù)采集與處理電路檢測的工作參數(shù)調(diào)制到預(yù)定頻率，此外，又設(shè)置了能夠提供電氣隔離和信號傳輸隔離的隔離部件對調(diào)制的工作參數(shù)進(jìn)行耦合隔離。因此，該裝置不僅能夠?qū)崿F(xiàn)用電分項(xiàng)計(jì)量，而且具有體積小的優(yōu)點(diǎn)。按照本發(fā)明的用于獲取用電信息的裝置，易于在實(shí)際中得到廣泛應(yīng)用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]本發(fā)明的上述以及其它特點(diǎn)、特征、優(yōu)點(diǎn)和益處通過以下結(jié)合附圖的詳細(xì)描述將變得更加顯而易見，其中:
[0011]圖1示出常規(guī)的用于獲取用電信息的裝置的示意圖；
[0012]圖2示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用于獲取用電信息的裝置的示意圖；
[0013]圖3A示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的非隔離式電源的示意圖；
[0014]圖3B示出根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的非隔離式電源的示意圖；
[0015]圖4A示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的ASK(幅移鍵控)調(diào)制模式的示意圖；
[0016]圖4B示出根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的FSK(頻移鍵控)調(diào)制模式的示意圖；
[0017]圖4C示出根據(jù)本發(fā)明又一個(gè)實(shí)施例的PSK(相移鍵控)調(diào)制模式的示意圖；
[0018]圖5是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用于獲取用電信息的方法的流程圖；
[0019]圖6示出根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的用于獲取用電信息的裝置的示意圖；
[0020]圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的采用ASK調(diào)制方式對工作參數(shù)進(jìn)行調(diào)制的示意圖；
[0021]圖8示出根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的用于獲取用電信息的裝置的示意圖；
[0022]圖9是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的生成控制信號的方法的流程圖；
[0023]圖10示出根據(jù)本發(fā)明又一個(gè)實(shí)施例的用于獲取用電信息的裝置的示意圖；
[0024]圖11示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的模擬漏電裝置的工作示意圖；
[0025]圖12示出根據(jù)本發(fā)明又一個(gè)實(shí)施例的用于獲取用電信息的裝置的示意圖；
[0026]圖13示出了根據(jù)本發(fā)明又一個(gè)實(shí)施例的用于獲取用電信息的裝置的示意圖；以及
[0027]圖14示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用于獲取用電信息的系統(tǒng)示意圖。
[0028]在所有附圖中，相同的附圖標(biāo)記表示相似或相應(yīng)的特征或功能。【具體實(shí)施方式】
[0029]圖2示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的用于獲取用電信息的裝置的示意圖。如附圖2所示，非隔離式電源210，用于將輸入的交流電轉(zhuǎn)換為直流電以向數(shù)據(jù)采集與處理電路220提供一個(gè)合適的工作電壓VDD。電壓VDD的數(shù)值將根據(jù)數(shù)據(jù)采集與處理電路220的工作電壓來確定。數(shù)據(jù)采集與處理電路220，用于檢測一個(gè)可耦合的供電回路900A的工作參數(shù)。該工作參數(shù)包括供電回路900A的工作電流、工作電壓、剩余電流、功率因數(shù)和工作溫度等。這里，供電回路900A既可以是附圖1中所示的針對一個(gè)測量裝置100的供電回路900，也可以是組成供電回路900的任意一個(gè)子回路。在一個(gè)實(shí)施例中，供電回路900A是照明回路。在另一個(gè)實(shí)施例中，供電回路900A是空調(diào)回路。數(shù)據(jù)通信模塊230，用于將檢測的工作參數(shù)調(diào)制到預(yù)定頻率，其中，該調(diào)制的工作參數(shù)能夠以預(yù)定的數(shù)據(jù)傳輸速率被發(fā)送，該預(yù)定頻率應(yīng)當(dāng)比該預(yù)定的數(shù)據(jù)傳輸速率高很多以使得該發(fā)送的工作參數(shù)將能夠被解調(diào)。在一個(gè)實(shí)施例中，當(dāng)以比特率(或稱波特率B)表示該數(shù)據(jù)傳輸速率(數(shù)據(jù)傳輸速率也可以用傳送一個(gè)二進(jìn)制比特位所需時(shí)間的“位時(shí)間(Td)表示”，Td=l/B)時(shí)，若數(shù)據(jù)傳輸速率為9600bps(即:波特率B=每秒9600比特)，則該預(yù)定頻率為120kHz或更高頻率，以使得接收該調(diào)制的工作參數(shù)的接收端能夠準(zhǔn)確地解調(diào)該工作參數(shù)。隔離部件240，用于將調(diào)制的工作參數(shù)進(jìn)行耦合隔離。隔離部件240是一個(gè)無源的耦合隔離部件。在一個(gè)實(shí)施例中，隔離部件240是一個(gè)初級和次級線匝比為1:1的磁耦合隔離變壓器。隔離部件240在提供電氣隔離和信號傳輸隔離的同時(shí)，還可以提高通信的抗干擾能力。
[0030]在附圖3A中示出了附圖2所示的非隔離式電源210的一個(gè)實(shí)施例。如附圖3A所示，非隔離式電源210A包括:降壓電容器Cl、由二極管Dl和電容C2組成的整流濾波電路、由二極管D2和穩(wěn)壓器SI組成的穩(wěn)壓電路。降壓電容器Cl被配置為將三相交流中的至少一相的交流電產(chǎn)生的電勢降低。具有電勢降低的交流電在經(jīng)由二極管Dl整流和經(jīng)由濾波器C2濾波后提供給二極管D2和穩(wěn)壓器SI。二極管D2和穩(wěn)壓器SI對經(jīng)濾波器C2輸出的電壓進(jìn)行穩(wěn)壓。穩(wěn)壓電源Ul可用于為附圖2中的數(shù)據(jù)采集與處理電路220提供工作電壓VDD。
[0031]附圖3B示出根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的非隔離式電源210B的示意圖。在附圖3B中，三個(gè)并聯(lián)的降壓電容器Cl、C3和C4分別與三相交流電源的A、B、C三相連接。二極管D1、D3和D4分別與降壓電容器C1、C3和C4相連接并和濾波電容C2組成整流濾波電路，以分別對降壓的交流電進(jìn)行整流和濾波。二極管D2和穩(wěn)壓器SI控制輸出電壓Ul的穩(wěn)定。附圖3B所示的該非隔離式電源，在三相交流電源中的一相或兩相發(fā)生故障時(shí)，仍然能夠輸出穩(wěn)定電壓U1，因而，提供了系統(tǒng)的可靠性。
[0032]在附圖2所示的用于獲取用電信息的裝置200中，數(shù)據(jù)通信模塊230，可以采用ASK調(diào)制模式，將工作參數(shù)調(diào)制到預(yù)定頻率；也可以采用FSK調(diào)制模式，將工作參數(shù)調(diào)制到預(yù)定頻率；還可以采用PSK調(diào)制模式，將工作參數(shù)調(diào)制到預(yù)定頻率。附圖4A、附圖4B、附圖4C分別示出了采用ASK調(diào)制模式、FSK調(diào)制模式和PSK調(diào)制模式，對工作參數(shù)進(jìn)行調(diào)制的示意圖。
[0033]在附圖2所示的用于獲取用電信息的裝置200中，用于將工作參數(shù)調(diào)制到預(yù)定頻率的數(shù)據(jù)通信模塊230，既可以由計(jì)算機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)，亦可以由硬件電路實(shí)現(xiàn)。該數(shù)據(jù)通信模塊230，既可以是一個(gè)獨(dú)立于數(shù)據(jù)采集與處理電路220的模塊，亦可以集成在數(shù)據(jù)采集與處理電路220中。此外，在附圖2所示的用于獲取用電信息的裝置200中，還可以配置一個(gè)顯示部件，以便及時(shí)地顯示數(shù)據(jù)采集與處理電路220所檢測的工作參數(shù)。
[0034]與附圖1所示的測量裝置100相比，由于沒有采用隔離電源110，也沒有針對RS485電路130提供的隔離型DC/DC電路150和光耦部件140，因此，當(dāng)將非隔離式電源210、數(shù)據(jù)采集與處理電路220、數(shù)據(jù)通信模塊230和隔離部件240裝配在一個(gè)盒體中以作為用于獲取用電信息的裝置200時(shí)(如附圖2所示)，能夠極大地減小該裝置200的體積。
[0035]附圖5是根據(jù)本發(fā)明上述一個(gè)實(shí)施例的用于獲取用電信息的方法的流程圖。如附圖5所示，首先，非隔離式電源210，將三相交流電源中的至少一相交流電轉(zhuǎn)換為直流電以向數(shù)據(jù)采集與處理電路220提供一個(gè)合適的工作電壓VDD (步驟S10)。電壓VDD的數(shù)值將根據(jù)數(shù)據(jù)采集與處理電路220的工作電壓來確定。數(shù)據(jù)采集與處理電路220，檢測供電回路900A的工作參數(shù)(步驟S20)。該工作參數(shù)包括供電回路900A的工作電流、工作電壓、剩余電流、功率因數(shù)和工作溫度等。數(shù)據(jù)通信模塊230，將檢測的工作參數(shù)調(diào)制到預(yù)定頻率(步驟S30)，其中，該調(diào)制的工作參數(shù)能夠以預(yù)定的數(shù)據(jù)傳輸速率被發(fā)送，該預(yù)定頻率應(yīng)當(dāng)比該預(yù)定的數(shù)據(jù)傳輸速率高很多以使得該發(fā)送的工作參數(shù)將能夠被解調(diào)。隔離部件240，將調(diào)制的工作參數(shù)進(jìn)行耦合隔離(步驟S40)。該耦合隔離包括電氣隔離和信號傳輸?shù)母綦x。隔離部件240采用一個(gè)無源的耦合隔離部件。在一個(gè)實(shí)施例中，隔離部件240是一個(gè)初級和次級線匝比為1:1的磁耦合隔離變壓器。
[0036]圖6示出根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的用于獲取用電信息的裝置的示意圖。在附圖6中，非隔離式電源310、數(shù)據(jù)采集與處理電路320、數(shù)據(jù)通信模塊330、隔離部件340分別與附圖2中的非隔離式電源210、數(shù)據(jù)采集與處理電路220、數(shù)據(jù)通信模塊230、隔離部件240具有相同或相似的結(jié)構(gòu)和功能，這里不再贅述。由于沒有采用隔離電源，當(dāng)將非隔離式電源310、數(shù)據(jù)采集與處理電路320、數(shù)據(jù)通信模塊330和隔離部件340裝配在一個(gè)盒體中以作為用于獲取用電信息的裝置300時(shí)，能夠極大地減小該裝置300的體積。
[0037]在附圖6所示實(shí)施例中，數(shù)據(jù)通信模塊330將數(shù)據(jù)采集與處理電路320檢測的有關(guān)供電回路900B的工作參數(shù)調(diào)制到預(yù)定頻率。該調(diào)制的工作參數(shù)經(jīng)由隔離部件340輸出至總線800，并以預(yù)定的數(shù)據(jù)傳輸速率被傳輸?shù)竭h(yuǎn)程服務(wù)器700。該總線800能夠采用總線競爭的通信模式傳輸數(shù)據(jù)(以下將結(jié)合附圖7詳細(xì)描述)。遠(yuǎn)程服務(wù)器700，接收經(jīng)由所述總線800傳輸?shù)脑摴ぷ鲄?shù)，并根據(jù)該工作參數(shù)生成用電信息。將該用電信息提供給用戶(例如:顯示給用戶)，可供用戶進(jìn)行能耗分析和用電管理。在一個(gè)實(shí)施例中，供電回路900B是照明回路。根據(jù)工作參數(shù)，例如有關(guān)供電回路900B的工作電壓和工作電流，遠(yuǎn)程服務(wù)器700能夠計(jì)算該照明回路消耗的電能。若能耗過高，則需要采取一定措施以避免浪費(fèi)電能。例如:可以根據(jù)照明環(huán)境的需要，控制照明開關(guān)時(shí)間或更換節(jié)能燈具等。
[0038]以下結(jié)合附圖7詳細(xì)描述總線800所采用的總線競爭的通信模式。在采用ASK調(diào)制模式的一個(gè)實(shí)施例中，將比特“O”定義為傳號模式(即:總線處于被占用狀態(tài))，將比特“I”定義為空號模式(即:總線處于空閑狀態(tài))。附圖7示出了采用ASK調(diào)制方式對數(shù)據(jù)(即:工作參數(shù))進(jìn)行調(diào)制的示意圖。在一個(gè)實(shí)施例中，規(guī)定“O”的優(yōu)先級高于“I”的優(yōu)先級。采用一組由比特“O”和“I”組成的二進(jìn)制數(shù)作為控制字段來表示待傳輸數(shù)據(jù)的優(yōu)先級。通常，需要緊急處理的數(shù)據(jù)的優(yōu)先級應(yīng)當(dāng)高于表示普通信息的數(shù)據(jù)的優(yōu)先級。例如:當(dāng)供電回路900B的工作溫度較高而容易引發(fā)火災(zāi)時(shí)，需要向遠(yuǎn)程服務(wù)器700發(fā)送一個(gè)告警信號以提示用戶該供電回路900B存在用電安全隱患。相對于例如表示該供電回路900B所消耗電能的信號的優(yōu)先級，該告警信號的優(yōu)先級應(yīng)當(dāng)被設(shè)置得較高?？梢詾椴煌愋偷拇齻鲾?shù)據(jù)預(yù)先設(shè)定相應(yīng)的優(yōu)先級。在一個(gè)較佳的實(shí)施例中，將表示優(yōu)先級的控制字段設(shè)置在數(shù)據(jù)幀中盡量靠近幀頭的位置。
[0039]按照總線競爭的通信模式，一個(gè)通信裝置(例如:數(shù)據(jù)通信模塊330)在將待傳輸數(shù)據(jù)發(fā)送到總線時(shí)，需要同時(shí)監(jiān)聽該總線。若發(fā)現(xiàn)有連接到該總線的其他通信裝置正在發(fā)送優(yōu)先級更高的數(shù)據(jù)，則該通信裝置必須結(jié)束發(fā)送數(shù)據(jù)，退出總線競爭。在上述實(shí)施例中，若數(shù)據(jù)通信模塊330經(jīng)由隔離部件340發(fā)送的用于表示待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的優(yōu)先級的控制字段的比特值為1，而經(jīng)由該總線接收的其他通信裝置發(fā)送的用于表示待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的優(yōu)先級的控制字段的比特值為0，則表示發(fā)生總線競爭且該其他通信裝置所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的優(yōu)先級高于該通信裝置所要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，因此，該通信裝置必須結(jié)束發(fā)送數(shù)據(jù)，為該其他通信裝置讓出總線。
[0040]采用總線競爭的通信模式，需要緊急處理的數(shù)據(jù)能夠被優(yōu)先發(fā)送，這提高了系統(tǒng)的響應(yīng)速度。
[0041 ] 此外，如附圖7所示，經(jīng)過數(shù)據(jù)通信模塊330調(diào)制的信號是交流信號。由于總線800上傳輸?shù)氖墙涣餍盘?，因此，即使?dāng)一個(gè)通信節(jié)點(diǎn)(例如:用于獲取用電信息的裝置300)發(fā)生故障時(shí)，該通信節(jié)點(diǎn)在總線800上仍舊能夠呈現(xiàn)一定的交流阻抗，因而，不會(huì)造成經(jīng)由總線800傳輸?shù)恼麄€(gè)通信線路短路，有效地提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。此外，由于該通信節(jié)點(diǎn)不能發(fā)送數(shù)據(jù)，因此，可以迅速定位該發(fā)生故障的節(jié)點(diǎn)。
[0042]按照本發(fā)明提供的用于獲取用電信息的裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)用電分項(xiàng)計(jì)量。此外，根據(jù)調(diào)制的工作參數(shù)，分析和判斷被檢測的供電回路中是否存在安全隱患，諸如漏電、過載和電力線異常損耗等，進(jìn)而做出進(jìn)一步的防范措施(例如:斷開供電回路或提供警示信息)，是本發(fā)明的另一個(gè)売點(diǎn)。
[0043]附圖8是根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)`實(shí)施例的用于獲取用電信息的裝置的示意圖。在附圖8中，該裝置包括一個(gè)控制單元360。控制單元360接收來自數(shù)據(jù)采集與處理電路320檢測的工作參數(shù)。通過將該工作參數(shù)與預(yù)定閾值進(jìn)行比較，控制單元360能夠生成一個(gè)用于斷開所述供電回路900B的控制信號和/或用于指示所述供電回路900B存在用電安全隱患的
告警信號。
[0044]附圖9描述了生成該控制信號和/或告警信號的一個(gè)具體實(shí)施例。如附圖9所示，首先，在第一預(yù)定時(shí)段內(nèi)，例如:20毫秒，控制單元360接收由數(shù)據(jù)采集與處理電路320在不同采樣時(shí)刻檢測的有關(guān)供電回路900B的工作電壓和工作電流。其中，基于在采樣時(shí)刻Ti檢測的有關(guān)供電回路900B的工作電壓Ui和工作電流Ii,可以得到該采樣時(shí)刻Ti的運(yùn)行功率值Pi，即=Pi=UjIp根據(jù)檢測的工作參數(shù)，控制單元360可以得到在該第一預(yù)定時(shí)段內(nèi)的有關(guān)供電回路900B的一組運(yùn)行功率值(步驟S710)?；谠摻M運(yùn)行功率值，能夠計(jì)算在該第一預(yù)定時(shí)段內(nèi)的運(yùn)行功率值的平均值，從而得到該供電回路900B的快速平均功率Pf(步驟S720)。在一個(gè)實(shí)施例中，在該第一預(yù)定時(shí)段內(nèi)采集了 N組工作電壓和工作電流，則:

N
[0045]Pf= (^Ui* Ii)/N

! = 1[0046]通過將該快速平均功率Pf與第一閾值進(jìn)行比較，確定是否生成該控制信號或該告警信號(步驟S730)。在一種方案中，若快速平均功率Pf大于第一閾值，則控制單元360生成該控制信號，該控制信號能夠啟動(dòng)斷開供電回路900B的操作。在一個(gè)實(shí)施例中，可以將該控制信號提供給一個(gè)繼電器(未示出)。通過該繼電器的操作，能夠斷開供電回路900B的操作。若快速平均功率Pf接近第一閾值但是沒有超過第一閾值，則控制單元360生成一個(gè)告警信號。該告警信號，經(jīng)由數(shù)據(jù)通信模塊330調(diào)制到預(yù)定頻率并經(jīng)由隔離部件340輸出到總線800。遠(yuǎn)程服務(wù)器700經(jīng)由總線800接收該告警信號。該告警信號將會(huì)作為一個(gè)提示供電回路900B存在用電安全隱患的警示消息提供給用戶。例如:可以在顯示器上顯示該警示消息；也可以設(shè)置一個(gè)發(fā)光裝置或發(fā)聲裝置來提醒用戶。
[0047]在實(shí)際應(yīng)用中，有的用電設(shè)備(例如:空調(diào))在啟動(dòng)瞬間電流較大，有可能使得快速平均功率Pf超過第一閾值而產(chǎn)生控制信號或告警信號。為了避免誤產(chǎn)生控制信號或告警信號，這里提供幾種輔助方案。將這些輔助方案中的一種或幾種與上述附圖9所示的方法相結(jié)合，可以提高系統(tǒng)產(chǎn)生控制信號和/或告警信號的準(zhǔn)確性。
[0048]在一種輔助方案中，在第二預(yù)定時(shí)段內(nèi)，控制單元360接收由數(shù)據(jù)采集與處理電路320在不同采樣時(shí)刻檢測的有關(guān)供電回路900B的工作電壓和工作電流。根據(jù)該檢測的工作電壓和工作電流，控制單元360獲得在第二預(yù)定時(shí)段內(nèi)的一組關(guān)于所述供電回路的運(yùn)行功率值。該第二預(yù)定時(shí)段大于該第一預(yù)定時(shí)段。例如:第一預(yù)定時(shí)段是20毫秒，第二預(yù)定時(shí)段是10秒?；谠摰诙A(yù)定時(shí)段內(nèi)的該組關(guān)于所述供電回路的運(yùn)行功率值，控制單元360計(jì)算所述供電回路的慢速平均功率Ps。在一個(gè)實(shí)施例中，在該第二預(yù)定時(shí)段內(nèi)采集了 M組工作電壓和工作電流(在采樣速率相同的情況下，M>N)，則:
【權(quán)利要求】
1.一種用于獲取用電信息的裝置，包括: 數(shù)據(jù)采集與處理電路，用于檢測有關(guān)一個(gè)可耦合的供電回路的工作參數(shù)； 非隔離式電源，用于將交流電轉(zhuǎn)換為直流電以向該數(shù)據(jù)采集與處理電路提供一合適的工作電壓； 數(shù)據(jù)通信模塊，用于將該檢測的工作參數(shù)調(diào)制到預(yù)定頻率，其中，該調(diào)制的工作參數(shù)能夠以預(yù)定的數(shù)據(jù)傳輸速率被發(fā)送，該預(yù)定頻率高于該預(yù)定的數(shù)據(jù)傳輸速率以使得該發(fā)送的工作參數(shù)將能夠被解調(diào)；以及 隔離部件，用于提供電氣隔離和信號傳輸?shù)母綦x以將該調(diào)制的工作參數(shù)進(jìn)行耦合隔離。
2.如權(quán)利要求1所述的用于獲取用電信息的裝置，其中，所述調(diào)制是幅移鍵控(ASK)調(diào)制、頻移鍵控(FSK)調(diào)制和相移鍵控(PSK)調(diào)制中的一種。
3.如權(quán)利要求1所述的用于獲取用電信息的裝置，其中，所述隔離部件將所述調(diào)制的工作參數(shù)經(jīng)由總線傳輸，該總線采用總線競爭的通信模式。
4.如權(quán)利要求1所述的用于獲取用電信息的裝置，還包括: 控制單元，用于將所述工作參數(shù)與預(yù)定閾值進(jìn)行比較以生成用于斷開所述供電回路的控制信號或告警信號。
5.如權(quán)利要 求3所述的用于獲取用電信息的裝置，還包括: 本地?cái)?shù)據(jù)處理裝置，用于接收所述傳輸?shù)墓ぷ鲄?shù)，并經(jīng)由傳輸線路轉(zhuǎn)發(fā)所述工作參數(shù)，該傳輸線路采用總線競爭的通信模式。
6.如權(quán)利要求5所述的用于獲取用電信息的裝置，其中: 所述本地?cái)?shù)據(jù)處理裝置，將所述工作參數(shù)與預(yù)定閾值進(jìn)行比較以生成用于斷開所述供電回路的控制信號或告警信號； 所述隔離部件，將經(jīng)由所述總線傳輸?shù)挠伤霰镜財(cái)?shù)據(jù)處理裝置發(fā)送的該控制信號提供給所述數(shù)據(jù)通信模塊；并且 所述數(shù)據(jù)通信模塊，根據(jù)該控制信號啟動(dòng)斷開所述供電回路的操作。
7.如權(quán)利要求3所述的用于獲取用電信息的裝置，還包括: 遠(yuǎn)程服務(wù)器，用于接收所述傳輸?shù)墓ぷ鲄?shù)，并將所述工作參數(shù)與預(yù)定閾值進(jìn)行比較以生成用于斷開所述供電回路的控制信號或告警信號； 其中， 所述隔離部件，將經(jīng)由所述總線傳輸?shù)挠伤鲞h(yuǎn)程服務(wù)器發(fā)送的該控制信號提供給所述數(shù)據(jù)通信模塊；并且 所述數(shù)據(jù)通信模塊，根據(jù)該控制信號啟動(dòng)斷開所述供電回路的操作。
8.如權(quán)利要求5所述的用于獲取用電信息的裝置，還包括: 遠(yuǎn)程服務(wù)器，用于接收所述轉(zhuǎn)發(fā)的工作參數(shù)，并將所述工作參數(shù)與預(yù)定閾值進(jìn)行比較以生成用于斷開所述供電回路的控制信號或告警信號； 其中， 所述本地?cái)?shù)據(jù)處理裝置將經(jīng)由所述傳輸線路傳輸?shù)挠伤鲞h(yuǎn)程服務(wù)器發(fā)送的該控制信號進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)； 所述隔離部件，將經(jīng)由所述總線傳輸?shù)脑撧D(zhuǎn)發(fā)的控制信號提供給所述數(shù)據(jù)通信模塊；并且 所述數(shù)據(jù)通信模塊，根據(jù)該控制信號啟動(dòng)斷開所述供電回路的操作。
9.如權(quán)利要求4、6、7、8中任意一個(gè)權(quán)利要求所述的用于獲取用電信息的裝置,還包括: 模擬漏電裝置，用于響應(yīng)于所述控制信號而進(jìn)入模擬漏電狀態(tài)，以使得一個(gè)可耦合的連接在該供電回路中的漏電保護(hù)器斷開所述供電回路。
10.如權(quán)利要求9所述的用于獲取用電信息的裝置，其中，所述模擬漏電裝置包括: 開關(guān)，用于響應(yīng)于所述控制信號而閉合；以及 電流分流線路， 當(dāng)該開關(guān)閉合時(shí)，所述供電回路的輸入電流的一部分流經(jīng)該電流分流線路，使得所述模擬漏電裝置進(jìn)入模擬漏電狀態(tài)。
11.如權(quán)利要求6所述的用于獲取用電信息的裝置，還包括: 遠(yuǎn)程服務(wù)器，用于產(chǎn)生一個(gè)指令； 其中， 所述本地?cái)?shù)據(jù)處理裝置，接收經(jīng)由所述傳輸線路傳輸?shù)脑撝噶?，并根?jù)該指令更新所述預(yù)定閾值。`
12.如權(quán)利要求4所述的用于獲取用電信息的裝置，還包括: 遠(yuǎn)程服務(wù)器，用于產(chǎn)生一個(gè)指令，并將該指令經(jīng)由總線傳輸，該總線采用總線競爭的通信模式； 其中， 所述隔離部件，接收該指令，并將該指令經(jīng)由所述數(shù)據(jù)通信模塊提供給所述控制單元；并且 所述控制單元，根據(jù)該指令更新所述預(yù)定閾值。
13.如權(quán)利要求5所述的用于獲取用電信息的裝置，其中， 所述本地?cái)?shù)據(jù)處理裝置，基于所述工作參數(shù)，生成所述供電回路的定制信息，并經(jīng)由所述傳輸線路發(fā)送該定制信息。
14.如權(quán)利要求5所述的用于獲取用電信息的裝置，其中， 所述本地?cái)?shù)據(jù)處理裝置，經(jīng)由所述傳輸線路，采用一個(gè)預(yù)定通信信道發(fā)送所述工作參數(shù)。
15.如權(quán)利要求1所述的用于獲取用電信息的裝置，還包括: 顯示部件，用于顯示所述工作參數(shù)。
16.如權(quán)利要求1所述的用于獲取用電信息的裝置，其中所述非隔離式電源包括: 降壓電容器，用于將所述交流電產(chǎn)生的電勢降低； 整流濾波電路，用于將該具有電勢降低的交流電進(jìn)行整流濾波；以及 穩(wěn)壓器，用于對該整流濾波電路的輸出進(jìn)行穩(wěn)壓。
17.如權(quán)利要求1所述的用于獲取用電信息的裝置，其中，所述隔離部件是無源的耦合隔離部件。
18.如權(quán)利要求1所述的用于獲取用電信息的裝置，其中，所述隔離部件是初級和次級線圈比為1:1的磁耦合隔離變壓器。
19.如權(quán)利要求1所述的用于獲取用電信息的裝置，其中，所述工作參數(shù)是所述供電回路的工作電流、工作電壓、剩余電流、功率因數(shù)和工作溫度中的至少任意一個(gè)。
20.如權(quán)利要求5所述的用于獲取用電信息的裝置，其中，所述傳輸線路采用交流線路中的一路、以太網(wǎng)線路、雙絞線、電話線路中的任意一種。
21.一種用于獲取用電信息的方法，包括: 將交流電轉(zhuǎn)換為直流電以提供一合適的工作電壓； 在該工作電壓下，檢測一個(gè)可耦合的供電回路的工作參數(shù)； 將該檢測的工作參數(shù)調(diào)制到預(yù)定頻率，其中，該調(diào)制的工作參數(shù)能夠以預(yù)定的數(shù)據(jù)傳輸速率被發(fā)送，該預(yù)定頻率高于該預(yù)定的數(shù)據(jù)傳輸速率以使得該發(fā)送的工作參數(shù)將能夠被解調(diào)；以及 提供電氣隔離和信號傳輸?shù)母綦x，以將該調(diào)制的工作參數(shù)進(jìn)行耦合隔離。
22.如權(quán)利要求21所述的用于獲取用電信息的方法，其中，所述調(diào)制是幅移鍵控(ASK)調(diào)制、頻移鍵控(FSK)調(diào)制和相移鍵控(PSK)調(diào)制中的一種。
23.如權(quán)利要求21所述的用于獲取用電信息的方法，還包括: 將所述調(diào)制的工作參數(shù)輸出至總線；以及 以總線競爭的通信模式傳輸所述調(diào)制的工作參數(shù)。
24.如權(quán)利要 求21所述的用于獲取用電信息的方法，其中，所述工作參數(shù)包括所述供電回路的工作電流和工作電壓，該方法還包括: 獲得在第一預(yù)定時(shí)段內(nèi)的關(guān)于所述供電回路的一組運(yùn)行功率值，其中，該運(yùn)行功率值是基于該第一預(yù)定時(shí)段內(nèi)的采樣時(shí)刻檢測的所述工作電流和工作電壓得到的； 基于該第一預(yù)定時(shí)段內(nèi)的所述供電回路的該組運(yùn)行功率值，計(jì)算該組運(yùn)行功率值的平均值以得到所述供電回路的快速平均功率；以及 將該快速平均功率與第一閾值進(jìn)行比較以確定是否生成一個(gè)控制信號或一個(gè)告警信號，其中，該控制信號用于使得一個(gè)可耦合的連接在所述供電回路中的漏電保護(hù)器斷開所述供電回路，該告警信號用于指示所述供電回路存在用電安全隱患。
25.如權(quán)利要求24所述的用于獲取用電信息的方法，該方法還包括: 獲得在第二預(yù)定時(shí)段內(nèi)的關(guān)于所述供電回路的一組運(yùn)行功率值，其中，該運(yùn)行功率值是基于該第二預(yù)定時(shí)段內(nèi)的采樣時(shí)刻檢測的所述工作電流和工作電壓得到的，該第二預(yù)定時(shí)段大于該第一預(yù)定時(shí)段； 基于該第二預(yù)定時(shí)段內(nèi)的所述供電回路的該組運(yùn)行功率值，計(jì)算該組運(yùn)行功率值的平均值以得到所述供電回路的慢速平均功率；以及 將該慢速平均功率與第二閾值進(jìn)行比較以確定是否生成所述控制信號或告警信號。
26.如權(quán)利要求21所述的用于獲取用電信息的方法，其中，所述工作參數(shù)包括所述供電回路的工作電壓，該方法還包括: 根據(jù)所述供電回路的工作電壓，計(jì)算該工作電壓的變化幅度；以及 基于該工作電壓的變化幅度，確定是否生成所述控制信號或告警信號。
27.如權(quán)利要求21所述的用于獲取用電信息的方法，其中，所述工作參數(shù)包括所述供電回路的剩余電流，該方法還包括: 根據(jù)所述供電回路的剩余電流，計(jì)算該剩余電流的變化幅度；以及基于該剩余電流的變化幅度，確定是否生成所述控制信號或告警信號。
28.如權(quán)利要求21所述的用于獲取用電信息的方法，其中，所述工作參數(shù)包括所述供電回路的功率因數(shù)或工作溫度，該方法還包括: 根據(jù)所述供電回路的功率因數(shù)或工作溫度，確定是否生成所述控制信號或告警信號。
29.一種用于提高用電安全性的方法，包括: 檢測一個(gè)可耦合的供電回路的工作參數(shù)； 根據(jù)該檢測的工作參數(shù)，得到關(guān)于該供電回路狀態(tài)的基本信息； 根據(jù)該檢測的工作參數(shù)，得到關(guān)于該供電回路狀態(tài)的附加信息；以及 結(jié)合該基本信息和附加信息，確定是否生成一個(gè)控制信號或一個(gè)告警信號，其中，該控制信號用于使得一個(gè)可耦合的連接在所述供電回路中的漏電保護(hù)器斷開所述供電回路，該告警信號用于指示所述供電回路存在用電安全隱患。
30.如權(quán)利要求29所述的用于提高用電安全性的方法，其中， 所述工作參數(shù)是所述供電回路的工作電流、工作電壓、剩余電流、功率因數(shù)和工作溫度中的至少任意一個(gè)； 所述基本信息和附加信息分別是快速平均功率、慢速平均功率、該工作電壓的變化幅度、該剩余電流的變化幅度 、該功率因數(shù)和該溫度中的至少任意一個(gè)，且基本信息不同于附加信息； 該快速平均功率是在第一預(yù)定時(shí)段內(nèi)的一組運(yùn)行功率值的平均值，該運(yùn)行功率值是基于在采用時(shí)刻得到的所述供電回路的工作電流和工作電壓而得到的；并且 該慢速平均功率是在第二預(yù)定時(shí)段內(nèi)的一組運(yùn)行功率值的平均值，該第二預(yù)定時(shí)段大于該第一預(yù)定時(shí)段。
【文檔編號】G01R31/00GK103777100SQ201410041259
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2014年1月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月28日
【發(fā)明者】劉兵 申請人:劉兵