具有改進功能的電匯流箱本申請要求2012年2月15日提交的美國臨時專利申請No.61/633716的優(yōu)先權。技術領域本發(fā)明總體涉及在光伏系統(tǒng)和連接到公用電網的其他替代性能量系統(tǒng)中使用的匯流箱。更具體地，本發(fā)明是一種匯流箱，其能夠監(jiān)測光伏系統(tǒng)(或其他替代性能量系統(tǒng))的能量輸出，其具有改進的故障檢修功能，能夠獨立地核實公用事業(yè)費，以及一種機構，其用于減少能量輸出的不正確讀數(shù)、以及來自所連接電路(包括通過公用電網連接的其他PV系統(tǒng))上的其他能量監(jiān)測裝置和家用電器的噪聲和干擾而引起的消耗。

背景技術：
隨著石油和其他傳統(tǒng)能量源的價格的持續(xù)增長，光伏(PV)系統(tǒng)和其他替代性能量系統(tǒng)變得越來越受歡迎。然而，替代性能量系統(tǒng)是昂貴的，并且具有操作問題，即對于安裝者和消費者存在一些耗時的問題。例如，使用能量監(jiān)測裝置來監(jiān)測PV系統(tǒng)的性能和輸出是眾所周知的，然而，這些裝置通常位于互聯(lián)網連接附近而遠離PV系統(tǒng)的太陽能面板的住宅或建筑物內。因此，由于來自家用電器(包括但不限于：熒光燈，LED燈，調光器，電子設備，家庭辦公設備，以及浪涌抑制器)的外部噪聲，這些裝置通常給出不正確的讀數(shù)(錯誤讀數(shù)或錯誤數(shù)據(jù))。當電子設備和電路發(fā)出干擾或妨礙其他有用或需要的信號的不期望的電信號時，產生噪聲。錯誤讀數(shù)還可以由干擾(或串擾)產生。當一個能量監(jiān)測裝置錯誤地獲得來自連接電路上另一個能量監(jiān)測裝置的數(shù)據(jù)(監(jiān)測信號)時，產生串擾。噪聲和串擾都可以使能量監(jiān)測裝置給出錯誤讀數(shù)，這導致對于安裝者的更多的服務調用以及用于檢修該問題的更多的時間。目前使用的PV系統(tǒng)還缺乏故障檢修功能以及消費者獨立核實被公用設施征收的電力費用的能力。因此，本發(fā)明的一個目的是提供一種裝置，其減少或消除噪聲，串擾，以及與家用電器和能量監(jiān)測裝置的其他類型的干擾。本發(fā)明的另一個目的是提供這樣一種裝置，其具有改進的故障檢修功能。本發(fā)明的另一個目的是提供這樣一種裝置，其允許消費者獨立地核實由公共事業(yè)公司提供的電量。下面的專利和專利申請可以被認為與本發(fā)明的領域相關：Solon的美國專利申請公開號US2012/0048328A1，其通過引用并入本文，公開了一種系統(tǒng)，用于實時監(jiān)測和無線傳輸太陽能陣列參數(shù)，例如電流，電壓和溫度，同時所述系統(tǒng)主要封裝在復合器箱(recombinerbox)內。Dunn等人的美國專利申請公開號US2010/0053867A1，其通過引用并入本文，公開了一種用于測量PV陣列中PV模塊的單個組串的性能的系統(tǒng)和方法，包括組串匯流箱(stringcombinerbox)，其帶有用于測量組串電流對電壓特性的集成能力。Adest等人的美國專利申請公開號US2008/0147335A1，其通過引用并入本文，公開了一種用于監(jiān)測分布式電源系統(tǒng)中單個電源的性能的監(jiān)測系統(tǒng)和方法。監(jiān)測模塊聯(lián)接到每個電源以監(jiān)測和收集數(shù)據(jù)。所收集的數(shù)據(jù)通過電力線傳輸?shù)街醒敕治稣具M行分析。Hastings等人的美國專利申請公開號US2011/0141644A1，其通過引用并入本文，公開了一種用于直流匯流箱的直流電弧故障電路斷流器。McClintock等人的美國專利申請公開號US2006/0237058A1，其通過引用并入本文，公開了一種具有電力監(jiān)測、接地故障檢測和通信接口的直流匯流箱。Browder的美國專利申請公開號US2011/0036386A1，其通過引用并入本文，公開了一種完全集成和自含(self-contained)的AC光伏太陽能面板，其具有用于電連接到公用電網的壓接式連接器配件。由Enphase能量股份有限公司出版的名稱為“TroubleshootinganEnphaseMicroinverterSystem”的參考手冊，其通過引用并入本文，公開了使用鐵氧體珠使Envoy能量監(jiān)測系統(tǒng)與干擾隔離。

技術實現(xiàn)要素：
優(yōu)選地，上述和其他目的通過一種裝置來實現(xiàn)，所述裝置包括：殼體；配電模塊，其安裝在所述殼體中，用于組合來自多個逆變器的公用設施兼容交變電流，包含來自所述逆變器的第一監(jiān)測頻率的監(jiān)測信號的電線上承載該交變電流，以提供攜帶監(jiān)測信號的組合交變電流；其中所述組合交變電流在公用設施接頭處與來自公用電網的交變電流并聯(lián)連接，以觸發(fā)逆變器產生公用設施兼容交變電流；其中所述組合交變電流對公用電網和連接到公用設施接頭的本地負載供電；噪聲濾波器，被調諧以阻擋與第一監(jiān)測頻率的干擾，所述噪聲濾波器置于配電模塊和公用設施接頭之間；以及電源插座盒，其具有電連接到配電模塊之一的至少兩個插座，其中太陽能監(jiān)測裝置可以插入到所述插座中的一個，而連接到互聯(lián)網的內部以太網橋適配器可以插入到所述插座中的另一個，其中太陽能監(jiān)測單元和內部以太網橋適配器可以被連接以用于數(shù)據(jù)傳輸，其中配電模塊提供組合交變電流到太陽能監(jiān)測裝置，所述太陽能監(jiān)測裝置提取所述監(jiān)測信號作為提取的監(jiān)測信號，并且其中連接到所述太陽能監(jiān)測裝置的所述內部以太網橋適配器以第二監(jiān)測頻率將所述提取的監(jiān)測信號發(fā)送到遠程外部以太網橋適配器，所述遠程外部以太網橋適配器連接到遠程服務器；由此噪聲濾波器減少來自其他逆變器的其他監(jiān)測信號的串擾、以及來自使用所述公用電網的交變電流的裝置的噪聲。所述裝置進一步包括家庭能量監(jiān)測單元，其封裝在殼體中并且連接到所述太陽能監(jiān)測單元以用于數(shù)據(jù)傳輸，其可操作地連接到所述本地負載以提供由本地負載消耗的組合交變電流和來自公用電網的交變電流的數(shù)據(jù)，由此實現(xiàn)了公共事業(yè)費的獨立核實。所述裝置還進一步包括交變電流浪涌保護器，其可操作地連接到配電模塊。所述裝置還進一步包括斷路器，其安裝在殼體中用于接收包含來自多個逆變器的監(jiān)測信號的公用設施兼容交變電流。電流指示器可操作地連接到斷路器以指示公用設施兼容交變電流何時從多個逆變器傳送到斷路器。附圖說明圖1是使用本發(fā)明的PV系統(tǒng)的示意圖。圖2是本發(fā)明的當前第一優(yōu)選實施例的內部的前面正視圖；以及圖3是本發(fā)明的當前第二優(yōu)選實施例的內部的前面正視圖。具體實施方式參照圖1，示出了PV系統(tǒng)的示意圖。在住宅或建筑物的屋頂上的一個或多個太陽能面板(太陽能光伏模塊)4收集陽光作為直流電(DC)。逆變器5(通常稱為微型逆變器)可操作地連接到太陽能面板4，將DC轉換為交變電流(AC)。逆變器5以“組串”連接在一起。它們產生的AC是由家庭和商業(yè)使用的電源形式。然后逆變器5以第一監(jiān)測頻率通過電線6將AC和監(jiān)測信號(關于逆變器5的性能和輸出的數(shù)據(jù)，包括但不限于整個PV系統(tǒng)能量產出，逆變器AC電壓，逆變器AC電流，以及面板DC電壓)從逆變器5傳輸?shù)奖景l(fā)明7。通過電力線(例如電線6)傳輸信號是眾所周知的。電力線通信系統(tǒng)通過輸送電力的相同的電線傳輸調制的載波信號而工作。優(yōu)選地，由逆變器5產生的AC符合公用設施的所有電力要求，例如電壓，波形，以及頻率(公用設施兼容)，并且包括由逆變器5傳輸?shù)谋O(jiān)測信號。優(yōu)選地，只有當逆變器5并聯(lián)連接到由公用電網10提供的AC時，逆變器5才產生和發(fā)送AC。如果逆變器5沒有感測到來自公用電網10的AC，那么它們關閉并且不產生公用設施兼容AC。在利用逆變器將DC轉換為AC之后，所述AC和監(jiān)測信號沿著一個或多個電線6傳輸?shù)奖景l(fā)明7，本發(fā)明7將來自逆變器5的每個組串的公用設施兼容AC組合以產生組合AC。此后，來自本發(fā)明7的組合AC對公用電表9和公用電網10供電。其還提供電力到家庭配電面板8(本地負載)。公用電表9、公用電網10和本地負載8連接在公用設施接頭處(未示出)。參照圖2，示出了本發(fā)明的當前第一優(yōu)選實施例，其包括匯流箱7，優(yōu)選地，所述匯流箱7是可上鎖，防風雨，抗腐蝕的，并且具有用于通過所述箱進行通風的上部和下部通風口15，19。所述箱的內部具有外殼安裝孔23和用于將電子部件安裝到所述箱內的安裝板21。然而所述箱組件可以通過使其固定地保持在其中的任何方式放置在所述箱中。優(yōu)選地，所述箱具有斷路器18，其通過電線6從多個逆變器5(組串)接收公用設施兼容AC。斷路器18保護PV系統(tǒng)以免其過載(過電流)，短路和其他電氣故障，這些故障可以導致產生過多的熱，火災和其他危害。優(yōu)選地，對于PV系統(tǒng)中逆變器5的每一組串存在一個斷路器18。優(yōu)選地，每個斷路器18還具有與其可操作地連接的電流指示器20(如LED燈)。優(yōu)選地，每個電流指示器20打開以確認其連接的斷路器18正在接收來自所連接的逆變器5的組串的公用設施兼容AC。當PV系統(tǒng)沒有產生足夠的電力時，電流指示器20協(xié)助安裝者確定哪個逆變器組串出現(xiàn)故障。配電模塊17將公用設施兼容AC(從斷路器18傳送或直接從逆變器5傳送)組合為組合AC。然后組合AC傳送出所述箱7，以對公用電網10和家庭配電面板(本地負載)8供電，如圖1所示。返回參考圖2，噪聲濾波器24(例如鐵氧體環(huán)或鐵氧體圈)，其抑制電路中的高頻噪聲，優(yōu)選地位于匯流箱7中，配電模塊17和公用設施接頭(即，本地負載8和公用電網10的接頭)之間。噪聲濾波器被專門調諧以阻擋第一監(jiān)測頻率上的干擾，其中逆變器5使用該第一監(jiān)測頻率與太陽能監(jiān)測裝置11(例如，EnphaseEnvoy監(jiān)測系統(tǒng))進行通信。噪聲濾波器24減少來自連接電路中的其他逆變器發(fā)出的其他監(jiān)測信號的串擾，并且減少來自使用公用電網10提供的AC的其他家用設備的噪聲。優(yōu)選地，電源插座盒13電連接到至少一個配電模塊17。優(yōu)選地，內部以太網橋適配器14(例如網件(Netgear)電力線墻式插座AC以太網適配器橋)以及太陽能監(jiān)測裝置11連接到電源插座13。太陽能監(jiān)測裝置11通過通用串行總線(USB)或位于以太網橋適配器14和太陽能監(jiān)測裝置11上的其他端口可操作地連接到內部以太網橋適配器14以用于數(shù)據(jù)傳輸。優(yōu)選地，本發(fā)明還將太陽能監(jiān)測裝置11設置在所述箱7中，而不是在家里，以減少遠距離的數(shù)據(jù)丟失和由家用電器的噪聲引起的錯誤數(shù)據(jù)的問題。配電模塊17提供AC(攜帶第一監(jiān)測頻率的監(jiān)測信號)到太陽能監(jiān)測裝置11。優(yōu)選地，太陽能監(jiān)測裝置11從所述箱7中的電線提取監(jiān)測信號(數(shù)據(jù))，并且發(fā)送所提取的監(jiān)測信號到內部以太網橋適配器14，所述內部以太網橋適配器14連接到互聯(lián)網。此后，內部以太網橋適配器14以第二監(jiān)測頻率將所提取的監(jiān)測信號發(fā)送到遠程外部以太網橋適配器(未示出)(例如網件(Netgear)電力線墻式插座AC以太網適配器橋)，所述遠程外部以太網橋適配器連接到互聯(lián)網和遠程服務器(未示出)，從而消費者可以通過網站，移動應用程序或其他類似手段訪問和查看監(jiān)測信號(數(shù)據(jù))。優(yōu)選地，第二監(jiān)測頻率明顯不同于第一監(jiān)測頻率，從而所述箱中的噪聲濾波器24不會阻擋第二監(jiān)測頻率的任何通信。優(yōu)選地，本發(fā)明還包括顯著的外部指示燈16，其快速地確認匯流箱是否正在從公用電網接收電壓使得逆變器5可以打開并且傳送AC。優(yōu)選地，浪涌保護器裝置12可操作地連接到包含在匯流箱7中的匯流模塊，以抑制通過所述箱的任何嚴重的瞬態(tài)電活動。優(yōu)選地，設備地線匯流條22也位于匯流箱中，其通常是由銅、黃銅或鋁制成的條、棒或空心管，以協(xié)助導電和防止所述箱的非電流承載金屬部分上的點擊。這些對于滿足電氣安全規(guī)范要求通常是必須的。參照圖3，示出了本發(fā)明的當前第二優(yōu)選實施例，其與第一實施例相同，但是增加了家庭能量監(jiān)測單元25(例如PowerSave有限公司的EnergyDetectiveTED5000，CurrentCost，或EnergyCircleeMonitor)。優(yōu)選地，家庭能量監(jiān)測單元25通過USB或其他端口連接到太陽能監(jiān)測裝置11，并且監(jiān)測和記錄住宅或建筑物的能量消耗?；蛘撸彝ツ芰勘O(jiān)測單元25可以通過USB或其他端口直接連接到內部以太網橋適配器。優(yōu)選地，家庭能量監(jiān)測單元25位于所述箱7中，而不是在家里，以減少家用電器的噪聲問題，并且其可操作地連接到本地負載8。優(yōu)選地，來自家庭能量監(jiān)測單元25的數(shù)據(jù)與來自太陽能監(jiān)測裝置11的監(jiān)測信號組合在一起，并且由內部以太網橋適配器14通過互聯(lián)網傳輸?shù)竭h程外部以太網橋適配器(未示出)，所述遠程外部以太網橋適配器連接到互聯(lián)網和遠程服務器(未示出)，從而消費者可以通過網站，移動應用程序或其他類似手段訪問和查看數(shù)據(jù)。家庭能量監(jiān)測單元25允許消費者通過確定PV系統(tǒng)產生的能量的量(其由太陽能監(jiān)測裝置11記錄)和家庭消耗的能量的量(其由家庭能量監(jiān)測單元25記錄)之間的差而獨立地核實公用事業(yè)費。雖然當前的優(yōu)選實施例結合PV系統(tǒng)(光伏系統(tǒng))進行描述，但是其可以與組合多個AC電源的任何系統(tǒng)結合使用。雖然結合本文描述的當前優(yōu)選實施例披露了本發(fā)明，但是可以理解的是，還存在落入由權利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍內的其他實施例。因此，本發(fā)明沒有任何暗示或推斷的限制，除了在權利要求中具體和明確地規(guī)定。工業(yè)實用性當需要或期望監(jiān)測PV系統(tǒng)(或其他替代性能量系統(tǒng))的輸出同時提升故障檢修能力以及減少與噪聲和串擾相關的耗時的問題時，可以使用本發(fā)明。