電力管理系統(tǒng)、電路控制器、開關(guān)控制器以及插座控制器的制造方法
【專利說明】電力管理系統(tǒng)、電路控制器、開關(guān)控制器以及插座控制器
[0001 ] 本申請是申請?zhí)枮?01180009871.4、申請日為2011年2月17日、發(fā)明名稱為“管理局域電力網(wǎng)絡(luò)中使用的電力”的原案申請的分案申請。
[0002]相關(guān)申請的交叉參考
[0003]本申請要求于2010年2月17日提交的美國專利申請N0.12/706,975的權(quán)益，該美國專利申請以全文引用的方式并入本文。
技術(shù)領(lǐng)域
[0004]本發(fā)明總體涉及電力管理。具體地，本發(fā)明涉及管理局域電力網(wǎng)絡(luò)中所使用的電力。
【背景技術(shù)】
[0005]存在用于在局域電力網(wǎng)絡(luò)(例如，大樓和/或校園的電氣基礎(chǔ)設(shè)施)中分配電力的系統(tǒng)。這些系統(tǒng)通常包括缺乏動(dòng)態(tài)功能的保險(xiǎn)絲盒和/或斷路器盒。因此，利用與局域電力網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的各受管理的負(fù)載關(guān)聯(lián)的計(jì)時(shí)器，以分配的方式執(zhí)行用電管理(諸如，調(diào)度)。這樣的電力管理方案可遭受時(shí)間上的不準(zhǔn)確性和由于季節(jié)變化和夏令時(shí)帶來的不斷再調(diào)整。用電管理中的差錯(cuò)可導(dǎo)致用電超額，諸如，具有待機(jī)用電，已經(jīng)報(bào)道，待機(jī)用電可達(dá)所有設(shè)施消耗的22%且占總的居民消耗的大約10%。一些系統(tǒng)，諸如家庭自動(dòng)化系統(tǒng)，可以管理局域電力網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的各種負(fù)載，以僅增強(qiáng)便利性，但卻忽視了管理這些負(fù)載的電力消耗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的一方面涉及局域電力網(wǎng)絡(luò)。局域電力網(wǎng)絡(luò)可包括一個(gè)或多個(gè)負(fù)載。局域電力網(wǎng)絡(luò)可包括電力管理系統(tǒng)，該電力管理系統(tǒng)可管理所述一個(gè)或多個(gè)負(fù)載中一個(gè)或多個(gè)負(fù)載的用電。電力管理系統(tǒng)可以與至少一個(gè)智能配電板或其組成部件可通信地連接。在一些實(shí)施方式中，電力管理系統(tǒng)和智能配電板可以被集成作為單一裝置，該單一裝置具有本文中屬于電力管理系統(tǒng)和智能配電板的功能的一些功能或所有功能。智能配電板可以與至少一個(gè)智能開關(guān)或其組成部件電連接和/或可通信地連接。智能配電板可以與至少一個(gè)智能插座或其組成部件電連接和/或可通信地連接。在一些實(shí)施方式中，電力管理系統(tǒng)與至少一個(gè)智能開關(guān)和/或至少一個(gè)智能插座可通信地聯(lián)接。智能開關(guān)和智能插座均可與一個(gè)或多個(gè)負(fù)載關(guān)聯(lián)。局域電力網(wǎng)絡(luò)可包括至少一個(gè)功率計(jì)。電力從電源借助電力線或射頻電路而被輸送到負(fù)載，電力線或射頻電路與局域電力網(wǎng)絡(luò)的組成部件電聯(lián)接。
[0007]負(fù)載可包括任意的這樣的裝置:裝置需要電力來執(zhí)行屬于該裝置的至少一個(gè)功能。負(fù)載的示例可包括家電(諸如HVAC系統(tǒng)和廚房電器)、照明器材、消費(fèi)電子設(shè)備(諸如計(jì)算機(jī)和立體聲設(shè)備)和/或任何可被配置成消耗電力的其他設(shè)備。一些負(fù)載可以永久地與局域電力網(wǎng)絡(luò)集成一體。相反，一些負(fù)載可以可移除地與局域電力網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接?？梢砸韵铝卸喾N方式(但不限于這些方式)控制負(fù)載:打開、關(guān)閉、和/或更換功率級(例如，對于燈的亮度、對于HVAC系統(tǒng)的溫度，等)。
[0008]電力管理系統(tǒng)可被配置成管理所述負(fù)載中的一個(gè)或多個(gè)負(fù)載的用電。這樣的管理可以至少部分地基于以下一個(gè)或多個(gè)因素，例如:調(diào)度標(biāo)準(zhǔn)、計(jì)劃需求、商業(yè)規(guī)則、優(yōu)選參數(shù)和/或任何其他參數(shù)。在示例性實(shí)施方式中，電力管理系統(tǒng)可提供電路-級別、開關(guān)-級別、和/或插座-級別的電力控制、監(jiān)控和/或調(diào)度。該控制的級別可以用于消除或大大減少處于待機(jī)模式或可能發(fā)生功率泄露的其他模式中的一個(gè)或多個(gè)負(fù)載的電力消耗。
[0009]電力管理系統(tǒng)可訪問、控制和/或操作局域電力網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)組成部件。在一些實(shí)施方式中，局域電力網(wǎng)絡(luò)可包括配合工作的多于一個(gè)的電力管理系統(tǒng)，或者與配合工作的多于一個(gè)的電力管理系統(tǒng)關(guān)聯(lián)。在一些實(shí)施方式中，電力管理系統(tǒng)可被配置成使得包括電力管理系統(tǒng)的處理平臺(tái)的重新啟動(dòng)不會(huì)中斷局域電力網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的電力輸送。電力管理系統(tǒng)可相對于局域電力網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程地定位，例如定位在計(jì)算裝置內(nèi)和/或定位在其他位置。
[0010]智能配電板可包括至少一個(gè)配電板、至少一個(gè)電路控制器和/或其他部件。配電板可包括這樣的裝置:該裝置被配置成在局域電力網(wǎng)絡(luò)的組成部件之間分配電力(諸如從電源接收的電力)。電路控制器可被配置成控制配電板的多個(gè)方面。根據(jù)一些實(shí)施方式，配電板和電路控制器可被集成為單一部件，該單一部件具有本文中屬于配電板和電路控制器的功能的一些功能或全部功能。在一些實(shí)施方式中，配電板可以為現(xiàn)有的配電板，其中電路控制器可用來改造現(xiàn)有的配電板以形成智能配電板。
[0011]配電板可包括下列中的一個(gè)或多個(gè):斷路器面板、保險(xiǎn)絲盒、保險(xiǎn)絲板、電路斷流器板、用戶電箱、配電盤、負(fù)載中心、電源斷電器和/或被配置成在局域電力網(wǎng)絡(luò)的組成部件之間分配電力的任意其他設(shè)備。配電板可包括斷路器、保險(xiǎn)絲、和/或被配置成至少暫時(shí)防止電力被輸送到局域電力網(wǎng)絡(luò)的組成部件的其他保護(hù)性裝置。局域電力網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)組成部件可被組裝成獨(dú)立的電路，使得可通過配電板在這些獨(dú)立的電路之間分配電力。
[0012]如所述，配電板的各個(gè)方面可以由電路控制器控制。例如，電路控制器可以被配置成控制配電板，以使局域電力網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)或多個(gè)獨(dú)立的電路斷開、通電和/或控制所述局域電力網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)或多個(gè)獨(dú)立的電路。電路控制器可以被配置成從電力管理系統(tǒng)接收信息和/或與電力管理系統(tǒng)交換信息。電路控制器可以至少部分地基于從電力管理系統(tǒng)接收的信息，控制配電板的多個(gè)方面。
[0013]智能開關(guān)均可包括至少一個(gè)開關(guān)和/或一個(gè)開關(guān)控制器。從用戶的角度來看，智能開關(guān)可起到類似于傳統(tǒng)家用墻壁開關(guān)的功能。例如，開關(guān)可包括被配置成可逆地使負(fù)載電連接和斷開電連接的裝置。當(dāng)負(fù)載被電連接時(shí)，電力可以被提供到負(fù)載。反之，當(dāng)負(fù)載被斷開電連接時(shí)，防止電力輸送到負(fù)載。開關(guān)控制器可以被配置成控制開關(guān)。在一些實(shí)施方式中，開關(guān)和開關(guān)控制器可以被集成為單一部件，該單一部件具有本文中屬于開關(guān)和開關(guān)控制器的功能的一些功能或全部功能。根據(jù)一些實(shí)施方式，開關(guān)可以為現(xiàn)有的開關(guān)，其中開關(guān)控制器用于改造現(xiàn)有開關(guān)以形成智能開關(guān)。
[0014]如指出的，開關(guān)可包括被配置成可逆地使負(fù)載電連接和斷開電連接的裝置?？梢员慌渲贸墒咕钟螂娏W(wǎng)絡(luò)中的負(fù)載可逆地電連接或斷開電連接的這樣的裝置的示例可包括按鈕開關(guān)、撥動(dòng)開關(guān)、照明開關(guān)、蹺板開關(guān)、防篡改開關(guān)、電壓等級開關(guān)、水銀開關(guān)、拉鏈開關(guān)或拉線開關(guān)、變光開關(guān)、電子開關(guān)等。在一個(gè)非限制性示例中，負(fù)載可包括燈具，且開關(guān)可包括被配置成打開燈具和關(guān)閉燈具的燈開關(guān)。開關(guān)可有助于兩路、三路、四路和/或雙極接線方案。
[0015]如上文所述，開關(guān)可由開關(guān)控制器控制。例如，開關(guān)控制器可以被配置成調(diào)節(jié)開關(guān)或驅(qū)動(dòng)開關(guān)。開關(guān)控制器可以被配置成從電力管理系統(tǒng)接收信息和/或與電力管理系統(tǒng)交換信息。因此，開關(guān)控制器可以至少部分地基于從電力管理系統(tǒng)接收的信息調(diào)節(jié)開關(guān)。
[0016]智能插座均可包括至少一個(gè)插座插孔和/或至少一個(gè)插座控制器。從用戶的角度來看，智能插座可起到類似于傳統(tǒng)家用墻壁插座的作用。插座插孔可包括被配置成便于例如智能插座和負(fù)載之間的可移除連接的裝置。插座控制器可被配置成控制插座插孔的方面。根據(jù)一些實(shí)施方式，插座插孔和插座控制器可以被集成為單一部件，該單一部件具有本文中屬于插座插孔和插座控制器的功能的一些功能或全部功能。在一些實(shí)施方式中，插座插孔可以為現(xiàn)有的插座插孔，其中插座控制器用于改造現(xiàn)有的插座插孔以形成智能插座。
[0017]作為被配置成有助于智能插座和負(fù)載之間的可移除連接的裝置，插座插孔可包括例如一個(gè)或多個(gè)母電連接器，諸如電源插座、電插孔和/或電氣插座。母電連接器可具有接收電力并將電力輸送到插頭的尖頭叉狀物的槽和/或孔。通過非限制性示例，負(fù)載可包括廚房電器，該廚房電器具有在端部帶有插頭的電繩，該插頭可被插入到插座插孔中，以將廚房電器電連接至智能插座，并且因此接收電力。
[0018]如上文所述，插座控制器可控制插座插孔的多個(gè)方面。更具體地，根據(jù)多個(gè)實(shí)施方式，插座控制器可控制插座插孔，使得防止對連接的負(fù)載進(jìn)行供電。插座控制器可被配置成從電力管理系統(tǒng)接收信息和/或與電力管理系統(tǒng)交換信息。插座控制器對插座插孔的控制可至少部分地基于從電力管理系統(tǒng)接收的信息。
[0019]功率計(jì)可包括被配置成測量由電力線輸送的電力的任意裝置或設(shè)備。功率計(jì)可測量例如下列中的一個(gè)或多個(gè):線路電流、線路電壓和/或?qū)Υ_定功率有用的其他因素。功率計(jì)可串接地(in-line)布置于電源和智能配電板之間。在這樣的配置中，功率計(jì)可確定在一段時(shí)間中輸送到局域電力網(wǎng)絡(luò)的電量。功率計(jì)可串接地布置于局域電力網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)組成部件之間。例如，功率計(jì)可布置于智能配電板和智能插座之間，以確定在智能配電板和智能插座之間傳送的電量。要理解，局域電力網(wǎng)絡(luò)可包括任意數(shù)量的功率計(jì)，所述任意數(shù)量的功率計(jì)可位于局域電力網(wǎng)絡(luò)中的任意數(shù)量的位置上。在一些實(shí)施方式中，通過功率計(jì)確定的信息可以由局域電力網(wǎng)絡(luò)的其他組成部件獲取。
[0020]本發(fā)明的另一方面涉及可以在局域電力網(wǎng)絡(luò)中被調(diào)用的電力管理系統(tǒng)。該電力管理系統(tǒng)可被配置成管理一個(gè)或多個(gè)負(fù)載的用電。該電力管理系統(tǒng)可包括電子存儲(chǔ)裝置和處理器。該處理器可被配置成執(zhí)行下列的一個(gè)或多個(gè):接口模塊;通信模塊;用電監(jiān)控模塊;負(fù)載識(shí)別模塊；電力節(jié)約模塊，該電力節(jié)約模塊可包括調(diào)度子模塊、商業(yè)規(guī)則子模塊、使用屬性子模塊、人工智能子模塊和/或其他子模塊中的一個(gè)或多個(gè);和/或其他模塊/子模塊。
[0021]接口模塊可被配置成從用戶接收一組電力管理參數(shù)。在一些實(shí)施方式中，接口模塊還可被配置成提供圖形用戶接口，以便于接收該組電力管理參數(shù)?？商孢x地或者此外，可借助完全獨(dú)立的且與電力管理系統(tǒng)分離的處理平臺(tái)(諸如與該電力管理系統(tǒng)可通信地聯(lián)接的計(jì)算裝置)，從用戶接收該組電力管理參數(shù)。電力管理參數(shù)可包括與局域電力網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載或其他組成部件關(guān)聯(lián)的任何參數(shù)。通過非限制性示例，結(jié)合本文中的多個(gè)模塊和子模塊描述了一些電力管理參數(shù)。一般而言，接口模塊可以結(jié)合一個(gè)或多個(gè)接口裝置使用。
[0022]通信模塊可被配置成借助一個(gè)或多個(gè)可通信的連接，在電力管理系統(tǒng)和局域電力網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)或多個(gè)組成部件之間傳輸信息。例如，通信模塊可發(fā)送指令到智能配電板、一個(gè)或多個(gè)智能開關(guān)、一個(gè)或多個(gè)智能插座和/或其組成部件。
[0023]用電監(jiān)控模塊可被配置成確定至少一個(gè)負(fù)載所用的電量。這樣的確定可通過直接監(jiān)控用電來進(jìn)行。此外或可替選地，該確定可以至少部分地基于從局域電力網(wǎng)絡(luò)的其他組成部件接收的、指示關(guān)聯(lián)負(fù)載的用電的信息。在一些實(shí)施方式中，用電監(jiān)控模塊可被配置成至少部分地基于負(fù)載的用電量和與從電源輸送的電能關(guān)聯(lián)的費(fèi)用，計(jì)算電費(fèi)賬單估計(jì)。可以產(chǎn)生傳達(dá)與局域電力網(wǎng)絡(luò)中的用電相關(guān)的信息的報(bào)告，例如獨(dú)立插座的用電、獨(dú)立的電路的用電、作為時(shí)間函數(shù)的用電等。可以通過接口模塊呈現(xiàn)這樣的報(bào)告。
[0024]負(fù)載識(shí)別模塊可以被配置成獲取至少一個(gè)負(fù)載的標(biāo)識(shí)。在一些實(shí)施方式中，基于給定負(fù)載的使用屬性感測標(biāo)識(shí)。標(biāo)識(shí)可以由用戶諸如借助接口模塊提供。可以借助智能開關(guān)和/或借助智能插座，從負(fù)載直接傳送標(biāo)識(shí)。
[0025]電力節(jié)約模塊可以被配置成產(chǎn)生用于局域電力網(wǎng)絡(luò)的其他組成部件的指令。產(chǎn)生的指令可旨在實(shí)現(xiàn)局域電力網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)或多個(gè)電路和/或一個(gè)或多個(gè)負(fù)載的通電和停用(deactivat1n)。產(chǎn)生的指令可以至少部分地基于任意數(shù)量的電力管理參數(shù)。例如，產(chǎn)生的指令可以至