專利名稱：斷路器和電力監(jiān)測系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及能夠?qū)Π惭b在諸如家庭或工廠的區(qū)域的電子裝置消耗的電力進行監(jiān) 測的斷路器和電力監(jiān)測系統(tǒng)。
背景技術：
近年來，人們已經(jīng)開始積極追求致力于低碳社會的發(fā)展。為此，減少用在家庭、工 廠、辦公室等的電力消耗是必要的。盡管在降低用在工廠、辦公室等的電力的消耗方面已經(jīng) 卓有成效，但如何減少一般家庭的電力消耗卻沒有取得顯著進展。原因之一在于居民對家 庭中的用電狀況沒有正確的認識。當能夠容易地監(jiān)測到家庭中的用電狀況時，就能夠促進 減少不必要的電力消耗。這是通過“可視化”消耗的電力而產(chǎn)生的效果。此外，還可以通過 結(jié)合電力控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫來優(yōu)化許多電力的使用。過去，已經(jīng)提出了一種以非接觸的方式測量斷路器中的電流值并且允許在外部讀 出測量值的斷路器(見日本專利公開第Hei 07480846號，以下稱為專利文件1)。另外，一 種具有安裝于斷路器外部布線的測量傳感器并測量流經(jīng)斷路器的電流值的裝置已經(jīng)投入 實際應用中。
發(fā)明內(nèi)容
專利文件1所描述的斷路器只讀出在斷路器內(nèi)流動的電流的值。因此該斷路器不 能用來一直監(jiān)測家庭中的電力需求并優(yōu)化電力需求。此外，在具有固定至斷路器外部的電 力線的測量傳感器的裝置情況下，固定測量傳感器的工作很復雜。因此期望提供能夠測量一個或多個電子裝置所用的電流并且能夠通過將測量值 顯示給用戶來促進降低電力的使用的斷路器和電力監(jiān)測系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明實施方式，提供了一種斷路器，該斷路器包括多個支路斷路器，多個支 路斷路器均包括電流測量部，被配置為測量流經(jīng)內(nèi)部電力線的電流；無線電通信部，被配 置為通過無線電將電流測量部的測量值傳輸?shù)叫畔⑻幚硌b置；以及電源部，被配置為向無 線電通信部提供電力。優(yōu)選地，電源部是電池和電容中的一個。優(yōu)選地，電源部是非接觸式電源裝置。優(yōu)選地，電流測量部以非接觸的方式測量電流。優(yōu)選地，多個支路斷路器均由標識符來標識。根據(jù)跟發(fā)明實施方式，提供了一種電力監(jiān)測系統(tǒng)，包括斷路器，該斷路器包括多 個支路斷路器，多個支路斷路器均包括電流測量部，被配置為測量流經(jīng)內(nèi)部電力線的電 流，第一無線電通信部，被配置為通過無線電傳輸電流測量部的測量值，以及電源部，被配 置為相第一無線電通信部提供電力；第二無線電通信部，被配置為與第一無線電通信部進 行通信；以及信息處理裝置，用于處理經(jīng)由第二無線電通信部接收的測量值。優(yōu)選地，信息處理裝置連接至因特網(wǎng)。
根據(jù)本發(fā)明實施方式，能夠監(jiān)測與各個支路斷路器連接的電子裝置的電力使用狀 況，并可以通過將電力消耗的測量量呈現(xiàn)給用戶來降低家庭等的電力消耗。
圖1是本發(fā)明第一實施方式的框圖。圖2是本發(fā)明第一實施方式中的斷路器實例的框圖。圖3是用來說明本發(fā)明第一實施方式的示意圖。
具體實施例方式以下將對本發(fā)明的優(yōu)選實施方式進行描述。順便提一下，將按以下順序進行描述。<1.第一實施方式〉<2.變形例〉應當注意的是，雖然以下將要進行描述的實施方式是本發(fā)明的優(yōu)選具體實例，并 且將技術上期望的各種限制附加到本實施方式，但是本發(fā)明的范圍不應限于這些實施方 式，除非在以下描述中存在對具體限定本發(fā)明的效果的描述。<1.第一實施方式〉電力監(jiān)測系統(tǒng)以下將參照圖1描述根據(jù)本發(fā)明實施方式的電力監(jiān)測系統(tǒng)。在電力供應者的發(fā) 電站中產(chǎn)生的電力通過圖1中未示出的輸電網(wǎng)和配電網(wǎng)連接到以虛線包圍的區(qū)域(例如， 該區(qū)域為家庭1)中的斷路器(也稱為配電盤、電路斷路器等)2的限幅器3。在實際中，通 常采用單相三線系統(tǒng)作為從鄰近電力變壓器到家庭1之間的引入線(service wire)。然 而，在圖1中，為簡單起見，使用的是單相兩線系統(tǒng)。限幅器3也稱為供給斷路器(service breaker)。當大于電力公司(electric utility)與家庭1之間在合約中指定的電流的電 流流過時，限幅器3自動跳閘以中斷電力供應。主斷路器4連接到限幅器3。主斷路器4具有漏電中斷功能。主斷路器4在發(fā)生
漏電或總電流大于指定的值時跳閘。多個支路斷路器5^ .....\連接到主斷路器4。支
路斷路器S1 \在例如大于20A的容許電流的電流流過或由于斷路導致的過電流流過時 跳閘。限幅器3、主斷路器4和支路斷路器S1 \的電路由于過電流流過時雙金屬材料 受熱彎曲而被中斷。有些斷路器不靠過電流產(chǎn)生的熱而是通過電磁系統(tǒng)來執(zhí)行中斷操作。 當執(zhí)行中斷操作后，可以通過關斷原因所在的電子裝置的供電開關并操縱斷路器的控制桿 來使電路恢復。舉例來說，分別地，家庭1中的電源插座6p62.....k連接到支路斷路器S1 5n，
電子裝置T1 7n連接到 6n。電子裝置T1 7n的實例有空調(diào)、冰箱、照明器材、洗衣機、 電視機。在實際中，如圖1中支路斷路器S1-^1分別與電源插座連接的結(jié)構(gòu)并不常見，但 在房間等區(qū)域中為每組多個電源插座或電子裝置設置支路斷路器Si、、。此外，可以對應 于電子裝置T1 7n的類型來設置支路斷路器S1 \。例如，可以對應于空調(diào)、照明器材、 電源插座等設置支路斷路器S1 \。此外，不限于電子裝置，例如，可以將為家用電池或車載電池充電的端子連接到斷路器2。如隨后所描述的，支路斷路器S1 \均具有測量流經(jīng)支路斷路器電力線的電流、 獲取電流整體值以及根據(jù)檢測電壓值和整體電流值來測量電力消耗的功能。支路斷路器 S1 \具有利用無線電傳輸測量值的功能。順便提一句，支路斷路器S1 \具有電流測 量功能并能夠傳輸被測量的電流的值，從而在信息處理裝置端上計算電力。對支路斷路器S1-^1設置天線S1 8n以通過無線電傳輸測量值。在圖1所示的 實例中，所有支路斷路器都具有測量電力消耗的功能。然而只有部分支路斷路器具有電力 測量功能(power measuring function) 0例如，與低功耗電子裝置連接的支路斷路器就可 能沒有電力測量功能。在家庭1中設置了與支路斷路器S1 \進行無線電通信的信息處理裝置21。家 庭中使用的普通微機就可以用作信息處理裝置21。具體地，信息處理裝置21包括運算部、 存儲器、顯示器和輸入裝置。例如，將用于處理每個支路斷路器接收到的電力的測量值的應 用程序安裝到微機上。信息處理裝置21具有用于無線電通信的天線22。另外，信息處理裝 置21可以與外部網(wǎng)絡(例如因特網(wǎng)2 上的終端設備、網(wǎng)站等進行通信。例如，將無線電波用作支路斷路器S1 \和信息處理裝置21之間無線電通信的 媒介。可以將藍牙或ZigBee用作通信系統(tǒng)。藍牙系統(tǒng)被應用于多媒體通信，且允許通過 一對多的連接進行通信。ZigBee采用IEEE(電機及電子工程師協(xié)會)802. 15. 4的物理層。 IEEE802. 15. 4是被稱為PAN(個人局域網(wǎng))或W(無線)PAN的短程無線網(wǎng)絡標準的名稱。 此外，也可以采用無線LAN(局域網(wǎng))系統(tǒng)。信息處理裝置21使用流經(jīng)各支路斷路器的電流測量值(數(shù)字數(shù)據(jù))來執(zhí)行以下 處理，例如，生成顯示各支路斷路器S1 \當前電流值的顯示畫面，計算各支路斷路器S1 \預定時間段(例如，一個月)內(nèi)的電力累計值，或計算電費。在這種情況下，以幾秒鐘的 適當間隔采樣測量的值并進行處理。可選地，可以使用對通過各支路斷路器S1 \傳輸?shù)?測量值采樣獲得的值。信息處理裝置21的處理結(jié)果顯示在對信息處理裝置21設置的顯示 裝置的屏幕上。該處理結(jié)果能夠顯示在家庭的電視接收裝置的顯示部上。查看顯示器的用 戶(家庭1的居民)就能得知電力使用狀況。信息處理裝置21在因特網(wǎng)23上具有預定的URL(統(tǒng)一資源定位器)。因此信息處 理裝置21的處理結(jié)果可以通過因特網(wǎng)23從用戶的終端設備上看到。此外，當出現(xiàn)諸如由 于短路產(chǎn)生過電流而導致支路斷路器S1 \之一跳閘的異常情況時，信息處理裝置21就 發(fā)出出現(xiàn)異常情況的警報以通過因特網(wǎng)23來通知用戶終端異常情況的出現(xiàn)。支路斷路器將參照圖2描述支路斷路器S1的實例。順便說一下，其他支路斷路器\ \與 支路斷路器51有類似的結(jié)構(gòu)。盡管在圖2中省略了，但如同在現(xiàn)有裝置中那樣，各支路斷 路器被配置為在過電流流過時支路斷路器的電路中斷。此外，當已經(jīng)執(zhí)行中斷操作時，可以 通過關斷原因所在的電子裝置的供電開關和操縱斷路器控制桿來使電路恢復。電力測量部 12測量路斷路器S1中流過電力線11的電流，并根據(jù)該電流的測量值測量電力。電力線11 穿過非接觸式系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，例如，環(huán)形線圈，根據(jù)環(huán)形線圈中電磁感應的電流來測量流過電 力線11的電流?？梢圆捎酶鶕?jù)測得的整體電流值及電壓值來測量電力的構(gòu)造。將特定值 或測量值作為電壓值。此外，可以通過利用用來檢測源自電力線11的磁通量的傳感器來測量電流。電力測量部12的測量值被提供至無線電通信部13。無線電通信部13與信息處理 裝置21進行雙向無線電通信。支路斷路器S1唯一的標識符(以下適當?shù)貙⒃摌俗R符稱為 ID)存儲在無線電通信部13的非易失性存儲器中。在測量值傳輸?shù)叫畔⑻幚硌b置21時， 將ID加入到該測量值。如圖3所示，將唯一的標識符ID1 IDn分配給各支路斷路器S1 \。例如，標識符ID1-IDn也作為識別無線電通信系統(tǒng)中終端的ID。因此，信息處理裝置 21能夠根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)中包含的ID確定是哪個支路斷路器傳輸了測量值。例如，在藍牙系統(tǒng)中，信息處理裝置21是母機，信息處理裝置21能夠與最多七個 在信息處理裝置21的IOm的半徑內(nèi)同時連接的從屬機(子機)(支路斷路器S1 \的無 線電通信部)進行通信。采用IEEE802. 15. 4系統(tǒng)時，首先進行信息處理裝置21和支路斷 路器S1 \的無線電通信部13之間的配對。電力測量部12和無線電通信部13運行所需的電力由電池14供應。例如，電池14 可以是鋰離子蓄電池。電池14由非接觸式供電裝置15產(chǎn)生的電力來充電。并不限于非接 觸式供電裝置15，電池14能夠通過利用可再生能源發(fā)電產(chǎn)生的電力進行充電。利用可再生 能源進行的發(fā)電包括太陽能發(fā)電(photovoltaic power generation)、風力發(fā)電和生物質(zhì) 發(fā)電?？梢詫⒉捎秒姵馗袘姆墙佑|式供電裝置作為非接觸式供電裝置15的實例。具 體地，通過將設置在電力傳輸裝置中的初級線圈與設置在電力接收裝置中的次級線圈電磁 耦合來形成變壓器。將預定頻率的交流電壓提供給初級線圈。通過整流次級線圈中感應的 交流電壓來產(chǎn)生直流電。將直流電提供給控制部16。控制部16執(zhí)行通過來自非接觸式供電裝置15的直流電對電池14進行充電所需 的控制。例如，在鋰離子蓄電池的情況下，控制部16通過CV (恒定電壓)/Cl (恒定電流) 系統(tǒng)進行充電。當電池14在可用電壓的范圍時不進行充電操作。此外，非接觸式供電裝置 15可以使用從電力線11感應的電力作為傳輸電力。另外，不限定非接觸式供電裝置，可以 對流過電力線11的電流進行分流以形成電源。在前述本發(fā)明的第一實施方式中，斷路器2的支路斷路器S1 \均測量流過其中 的電流，以此實時測量各支路斷路器中消耗的電力。根據(jù)需要通過對測量的電力進行采樣 而獲得的測量值通過無線電被傳輸?shù)叫畔⑻幚硌b置21。信息處理裝置21對其接收到的測 量值進行處理，從而獲得各支路斷路器的當前消耗的電力。獲取的各支路斷路器的消耗的電力顯示在信息處理裝置21等的顯示器上并呈現(xiàn) 給用戶。用戶通過查看各支路斷路器的消耗的電力就能夠獲得有關實際消耗的電力的數(shù) 據(jù)。因此，用戶就能夠試圖節(jié)約電，或在事先得知斷路器有跳閘的可能時采取措施來防止斷 路器跳閘。<2.變形例 >以上已經(jīng)具體地描述了本發(fā)明的一個實施方式，但是本發(fā)明并不限于上述實施方 式，而是容許在本發(fā)明技術思想的基礎上的進行各種變形。例如，不僅可以使用因特網(wǎng)，也 可以使用便攜式電話電話網(wǎng)來與外部連接。另外，作為斷路器的電源，可以用電容代替電 池。此外，本發(fā)明不僅可以應用于家庭，也可以用于大樓辦公室、工廠等的電力監(jiān)測器。本申請涉及包含2010年1月22日向日本專利局提交的日本優(yōu)先專利申請第JP2010-011739號中公開的主題內(nèi)容，其全部內(nèi)容結(jié)合與此作為參考。 本領域技術人員應該理解的是，根據(jù)設計要求和其它因素，可以進行各種修改、組
合、再組合以及改進，只要它們在本發(fā)明所附權(quán)利要求或其等同替換的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種斷路器，包括多個支路斷路器，所述多個支路斷路器均包括 電流測量部，被配置為測量流經(jīng)內(nèi)部電力線的電流；無線電通信部，被配置為通過無線電將所述電流測量部的測量值傳輸?shù)叫畔⑻幚硌b 置；以及電源部，被配置為向所述無線電通信部提供電力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的斷路器， 其中，所述電源部是電池和電容中的一個。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的斷路器， 其中，所述電源部是非接觸式電源裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的斷路器，其中，所述電流測量部以非接觸的方式測量電流。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的斷路器，其中，所述多個支路斷路器均由標識符來識別。
6.一種電力監(jiān)測系統(tǒng)，包括 斷路器，包括多個支路斷路器，所述多個支路斷路器均包括 電流測量部，被配置為測量流經(jīng)內(nèi)部電力線的電流，第一無線電通信部，被配置為通過無線電傳輸所述電流測量部的測量值，以及 電源部，被配置為向所述第一無線電通信部提供電力； 第二無線電通信部，被配置為與所述第一無線電通信部進行通信；以及 信息處理裝置，用于處理經(jīng)由所述第二無線電通信部接收的所述測量值。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電力監(jiān)測系統(tǒng)， 其中，所述信息處理裝置連接至因特網(wǎng)。
8.—種斷路器，包括多個支路斷路器，所述多個支路斷路器均包括 電流測量裝置，用于測量流經(jīng)內(nèi)部電力線的電流；無線電通信裝置，用于通過無線電將所述電流測量裝置的測量值傳輸?shù)叫畔⑻幚硌b 置；以及電源裝置，用于向所述無線電通信裝置提供電力。
全文摘要
本發(fā)明披露了斷路器和電力監(jiān)測系統(tǒng)。斷路器包括多個支路斷路器，多個支路斷路器均包括電流測量部，被配置為測量流經(jīng)內(nèi)部電力線的電流；無線電通信部，被配置為通過無線電將電流測量部的測量值傳輸?shù)叫畔⑻幚硌b置；以及電源部，被配置為向無線電通信部提供電力。
文檔編號H02H3/08GK102142667SQ201110005999
公開日2011年8月3日 申請日期2011年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月22日
發(fā)明者上坂進一 申請人:索尼公司