包括計量功能的電力分配系統(tǒng)以及評估能量計量的方法
【專利說明】包括計量功能的電力分配系統(tǒng)以及評估能量計量的方法
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請要求于2013年I月30日提交的序列號為N0.13/753，802的美國專利申請的優(yōu)先權及權益，其通過引用并入本文。
[0003]本申請涉及于2013年I月30日提交的序列號為N0.13/753，793，名稱為“Annunciating or Power Vending Circuit Breaker for an Electric Load，，的共同受讓并在審的美國專利申請。
技術領域
[0004]本公開的概念一般涉及電力分配以及計量，并且更特別地涉及計量電能的電力分配系統(tǒng)。本公開的概念進一步涉及評估電力分配系統(tǒng)的能量計量的方法。
【背景技術】
[0005]電力公司使用儀表來對電力使用進行測量并且計費。儀表通常需要可接近、可更換、可測試和防纂改。公司及其客戶兩者需要可接近和可讀取儀表，以確保正確的儀表讀數(shù)。儀表需要在故障情況下可更換，并且可測試以驗證準確性。同樣，需要提供保護免于電力盜竊，或以其它方式導致實際電力使用不準確計費的儀表的不正確或無意的旁通或纂改的機構。
[0006]傳統(tǒng)的玻璃燈泡儀表滿足這些需求，并且因其以成本經(jīng)濟的方式滿足上述四種需求的歷史性成功被公共事業(yè)委員會接受。玻璃燈泡儀表是用于準確測量在客戶房屋處使用的商定需求窗口內的能量(kWh)和峰值需求電力(kW)的相對便宜簡單的裝置。這些儀表最初是機電裝置，但正由電子儀表取代。雖然這些儀表不一定是私有的，但因為它們通常位于建筑物的外側，并且可容易地被走近它們的任何人讀取，所以這些儀表是可接近的。這種儀表易于被公用事業(yè)服務人員移除和更換。可使用已知的電力源在工作臺上測試玻璃燈泡儀表，并且它們同樣可通過使用閉鎖標記來保護從而防止纂改。
[0007]電力公司受它們的公共事業(yè)委員會要求來測試其儀表的準確性。這些測試通常遵循ANSIC 12.1和ANSI/ASQ Zl.9標準。通常使用統(tǒng)計采樣計劃來驗證儀表準確性。該統(tǒng)計采樣計劃指出，樣品95%的可能性將正確地確定是否至少97.5%的均勻批次儀表處于由公用事業(yè)規(guī)定的準確性范圍內。
[0008]ANSIC 12.1允許其它類型的測試以驗證包括定期測試調度和可變間隔計劃的計量準確性。這些測試驗證由公司所使用的每個單獨儀表。對于公司及其客戶，這顯然是更好的做法，然而大多數(shù)公司的儀表部署相對于這種類型的測試過于龐大以致難以實用。
[0009]自動的儀表讀取添加了單向通信，以便儀表可以定期通信返回到電力公司辦公室。因為現(xiàn)在數(shù)據(jù)可在互聯(lián)網(wǎng)或適當?shù)墓檬聵I(yè)所屬的通信網(wǎng)絡上進行訪問，所以這提高了可訪問性。此外，因為可自動進行讀取，電力公司不再必須派出“抄表員”的工作人員來在物理上讀取每個儀表。儀表同樣可采用傳感器，以便如果存在一些種類的故障或如果檢測纂改時，則它可向電力公司發(fā)送對應消息。
[0010]目前在各種服務領域中采用先進的儀表基礎設施(AMI)或智能儀表推出。AMI在儀表和電力公司之間添加了雙向通信。除了能夠“說”，通過添加“聽”的能力，電力公司可實現(xiàn)額外的好處。使用計劃的可變時間和實時定價是公司可基于公用電網(wǎng)條件改變儀表如何對客戶計費的兩種應用。一些智能儀表已經(jīng)集成了如果未及時支付公用事業(yè)賬單則可被遠程觸發(fā)的服務斷開。這些儀表同樣可包括到房屋的通信以與終端裝置通信。這允許公司執(zhí)行需求響應或負載控制，并且積極管理參與在公用電網(wǎng)的負載。該新命令功能創(chuàng)建額外的度量以對儀表評值。雖然還沒有完全實現(xiàn)其好處，并且仍在發(fā)展用于通信的終端裝置和儀表的標準方式，但是全國各地的智能電網(wǎng)示范正在證明由命令功能產(chǎn)生的價值。
[0011]電動車輛(EV)是公用電網(wǎng)上相對新類別的負載，并且代表來自電網(wǎng)的電力需求的巨大潛在增長。這對于公司是雙刃劍，其想售賣更多的電力，但是想在非高峰期間這樣做。最近的報告示出，美國目前發(fā)電資產(chǎn)利用率僅約47%。因此，如果電力在非高峰期間消耗，則無需增加發(fā)電容量來支持額外的負載。
[0012]EV具有減少CO2排放的額外好處。這提高了空氣質量并且降低排放。在如加利福尼亞州的地方，這和EV的成功非常重要。然而，加利福尼亞州具有售賣電力的不合常理的分層方法。隨著客戶購買更多的能量，對其采取懲罰性措施，以便每kWh的成本隨著使用增加而增加。這形成了兩難。EV將客戶置于較高級別的電價，但有助于降低排放并且清潔空氣。
[0013]該情況已導致在電動車輛電源設備(EVSE)中的“通用等級分戶計量”。加尼福尼亞州想要補貼用于對EV充電的能量，但目前針對電動車輛的客戶采取懲罰性措施。解決方案是EV變成具有特殊費率結構的“特殊負載”，從而鼓勵消費者采用對公司和消費者兩者相互都有好處的技術。隨著EV和其它“特殊負載”(例如現(xiàn)場太陽能和風力發(fā)電；分布式能量存儲；智能家用電器)添加到房屋，它使得公司用于計量的現(xiàn)行方法對于公司和消費者兩者都不太有效且不太有益。因此，這為公共事業(yè)委員會提供接受替代方法和除了當前玻璃燈泡儀表之外的形狀因子的機會。這將以互利的方式，允許每個負載彼此不同地并且分開計量和計費。
[0014]存在用于電力分配系統(tǒng)中的改進空間。
[0015]同樣存在用于評估電力分配系統(tǒng)的能量計量方法上的改進空間。

【發(fā)明內容】

[0016]通過所公開概念的實施例滿足這些需求和其它需求。根據(jù)所公開概念的一方面，電力分配系統(tǒng)與電力源一起使用。電力分配系統(tǒng)包括:與電力源交換第一電力的第一裝置，第一裝置被構造成與多個第二裝置交換第一電力，并且計量與第一電力對應的第一電能；被構造成與第一裝置交換第一電力的多個第二裝置，每個第二裝置被構造成與若干對應電負載交換作為第一電力中至少一部分的第二電力，并且計量與第二電力對應的第二電能；以及包括例程的處理器，該例程被構造成將來自第一裝置的已計量第一電能與來自每個第二裝置的已計量第二電能之和進行比較，并且響應地確定電力分配系統(tǒng)的正確或不正確操作。
[0017]作為所公開概念的另一方面，一種方法評估與電力源一起使用的電力分配系統(tǒng)的能量計量，電力分配系統(tǒng)包括與電力源交換第一電力的第一裝置，第一裝置與多個第二裝置交換第一電力，并且計量與第一電力對應的第一電能，多個第二裝置與第一裝置交換第一電力，每個第二裝置與若干對應的電負載交換作為第一電力至少一部分的第二電力，并且計量與第二電力對應的第二電能。方法包括:將來自每個第二裝置的已計量第二電能求和；以及采用處理器將來自第一裝置的已計量的第一電能與來自每個第二裝置的已計量的第二電能之和進行比較，并且響應地確定計量第一電能和計量第二電能的正確或不正確操作。
【附圖說明】
[0018]當結合附圖閱讀時從優(yōu)選實施例的以下描述中可獲得所公開概念的完整理解，在附圖中:
[0019]圖1是根據(jù)所公開概念實施例的用于電力源的電力分配系統(tǒng)的框圖。
[0020]圖2是根據(jù)所公開概念實施例的單相售電機(PVM)斷路器的簡化框圖。
[0021]圖3是圖2的PVM斷路器的相對更詳細的框圖。
[0022]圖4是圖3的EV附加模塊的相對更詳細的框圖。
[0023]圖5是根據(jù)所公開概念實施例的校驗和功能的流程圖。
[0024]圖6A-6B形成圖5的校驗和功能一部分的相對更詳細的流程圖。
[0025]圖7是包括圖5的校驗和功能的售電機負載中心。
[0026]圖8是包括圖5的校驗和功能的變壓器和多個負載中心的框圖。
[0027]圖9是包括圖5的校驗和功能的變壓器和多個傳輸線路的框圖。
[0028]圖10是用于圖7的負載中心通信的框圖。
【具體實施方式】
[0029]如本文中采用的，術語“數(shù)量”將意為一或大于一的整數(shù)(即多個)。
[0030]如本文中采用的，術語“處理器”將意為可存儲、檢索以及處理數(shù)據(jù)的可編程模擬和/或數(shù)字裝置；計算機；工作站；個人計算機；微處理器；微控制器；微型計算機；中央處理單元；主機計算機；小型計算機；服務器；網(wǎng)絡處理器；控制電子裝置；邏輯電路；或任何合適的處理裝置或設備。
[0031]如本文中采用的，術語“負載”將意為電力消耗負載和/或電力生成負載。
[0032]如本文中采用的，術語“電力源”將意為公用電網(wǎng)或可發(fā)送和/或接收電力的另一合適的電力源。
[0033]如本文中采用的，術語“交換”、“交流”及其衍生詞將意為接收和/或發(fā)送。例如但不限于，當在交換電力的上下文中使用時，這將意為接收用于電力消耗負載的電力和/或發(fā)送用于發(fā)電機或電力生成負載的電力。
[0034]如本文中采用的，將兩個或更多部分“連接”或“耦接”到一起的陳述將意為將部分直接連接到一起或通過一個或多個中間部分連接。此外，如本文中采用的，將兩個或更多部分“附接”的陳述將意為將部分直接連接到一起。
[0035]盡管所公開的概念適用于廣泛范圍的斷路器和其它具有任何適當數(shù)量的極的諸如儀表的電裝置，但是結合單極斷路器描述所公開的概念。
[0036]圖1示出用于電力源4(以虛線圖示出)的電力分配系統(tǒng)2。系統(tǒng)2包括與電力源4交換第一電力的第一裝置6。第一裝置6被構造成與多個第二裝置8交換第一電力，并且計量與第一電力對應的第一電能10。第二裝置8被構造成與第一裝置6交換第一電力。每個第二裝置8被構造成與若干對應電負載12交換作為第一電力中至少一部分的第二電力，并且計量與第二電力對應的第二電能14。處理器(P) 16包括例程18，該例程18被構造成將來自第一裝置6的已計量的第一電能10與來自每個第二裝置8的已計量的第二電能14之和進行比較，并且響應地確定21電力分配系統(tǒng)2的正確或不正確操作。
[0037]第一裝置6可以是直到并且包括發(fā)電源(例如電力源4)的任何上游配電裝置，而第二裝置8可以是電連接第一裝置6下游的多個任何配電裝置。
[0038]示例I
[0039]例程18進一步被構造成響應于確定的不正確操作，通知與電力源4對應的電力公司20。
[0040]示例2
[0041]第一裝置6和第二裝置8中的每個裝置分別包括計量電路(MC) 22和24。
[0042]示例3
[0043]例程18進一步被構造成對與第二裝置8在操作上相關聯(lián)的電力導體26中的能量損耗以及在計量電路22、24中的預期誤差中的至少一種的比較進行調節(jié)。
[0044]示例4
[0045]電動車輛(EV)和如在本文中所公開的其它“特殊負載”的使用提供了改變傳統(tǒng)玻璃燈泡公共事業(yè)儀表的形狀因子的機會。所公開的概念可結合可控的電子斷路器100來使用，該電子斷路器100包括計量102和通信134功能，連同用于如采用圖2和圖3的示例售電機(PVM)斷路器(PVMCB) 100示出的若干附加模塊126的支持。遠程可控PVMCB 100和通用等級計量功能在示例附加模塊200 (圖4)中與電動車輛電源設備(EVSE)結合。
[0046]示例PVMCB 100提供斷路器內的支路電路通用等級計量。這允許例如在同一房屋內的多種費率、計劃表和價格的使用。此外，它增加了計量的分辨率，并且確切公開電力在何地以及何時正被使用(從中可推斷“為什么”)。通過將計量嵌