[發(fā)明專利]電流、電功率和電能的自供電及無(wú)線監(jiān)控系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110141982.2
• 申請(qǐng)日: 2011-05-26
• 公開（公告）號(hào): CN102299559A
• 公開（公告）日: 2011-12-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: N·派克;V·M·德奧卡;J·H·唐納德斯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 美國(guó)能量變換公司
• 主分類號(hào): H02J13/00
• 分類號(hào): H02J13/00
• 代理公司: 永新專利商標(biāo)代理有限公司 72002
• 代理人: 過(guò)曉東

發(fā)明背景

技術(shù)領(lǐng)域

根據(jù)本發(fā)明至少有一個(gè)實(shí)施例基本涉及監(jiān)控負(fù)載中心的電流和功率使用的系統(tǒng)和方法。

相關(guān)技術(shù)討論

負(fù)載中心或配電盤是一種將來(lái)自主動(dòng)力線的電能分配給不同的附屬分支電路的供電系統(tǒng)的組成部分。每一個(gè)附屬分支電路可以連接著不同的負(fù)載。于是，通過(guò)分配電能供給附屬分支電路的方法，負(fù)載中心可以允許用戶分別控制和監(jiān)控每個(gè)負(fù)載電流和電能的使用。

電流互感器(CT)通常被用于監(jiān)控負(fù)載中心的分支電路或主電路中的電流。通過(guò)產(chǎn)生一個(gè)與分支電路成比例的可進(jìn)一步處理和測(cè)量的縮小了的電流信號(hào)，交流互感器可以用來(lái)測(cè)量該分支電路的中的電流。例如，連接到負(fù)載中心分支電路上的交流互感器會(huì)產(chǎn)生一個(gè)縮小了的電流交流信號(hào)，與分支電路中交流電流的大小成正比，將該縮小了的電流交流信號(hào)或者直接通過(guò)測(cè)量?jī)x器測(cè)量，或者被轉(zhuǎn)換成直流信號(hào)再傳輸給測(cè)量?jī)x器。基于接收到的信號(hào)，測(cè)量?jī)x器可以確定附屬分支電路中電流的水平，從而為有效的電能管理提供幫助。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明內(nèi)容是針對(duì)監(jiān)控負(fù)載中心電流和電能使用的系統(tǒng)和方法。

一方面，本發(fā)明以監(jiān)控至少一個(gè)連接在主電力線上的分支電路的系統(tǒng)為特征。該系統(tǒng)可以包括含有一個(gè)電流互感器(CT)的第一模塊，電流互感器設(shè)定連接在至少一個(gè)分支電路上并產(chǎn)生一個(gè)與至少一個(gè)分支電路中的電流大小相應(yīng)水平的參考信號(hào)，一個(gè)整流器連接在電流互感器上并設(shè)定產(chǎn)生一個(gè)整流參考信號(hào)，一個(gè)電容器連接在整流器上，一個(gè)初級(jí)微控制器連接在電容器和整流器上，其中，電容器設(shè)定存儲(chǔ)來(lái)自整流參考信號(hào)的能量，第一微控制器由存儲(chǔ)在電容器中的能量驅(qū)動(dòng)并對(duì)整流參考信號(hào)取樣確定至少一個(gè)分支電路中電流的大小。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，該系統(tǒng)可以進(jìn)一步包括含有設(shè)定連接在一個(gè)分支電路的第一輸入端的第二模塊和一個(gè)連接在第一輸入端上設(shè)定測(cè)量分支電路的電壓、相位和頻率中的至少一個(gè)參數(shù)，并將電壓、相位和頻率中的至少一個(gè)參數(shù)傳送給第一微控制器的第二微控制器。在一個(gè)實(shí)施方案中，第二模塊封裝在與至少第一模塊隔離的殼體中。

根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，第一微控制器被設(shè)定用來(lái)接受電壓、相位和頻率中的至少一個(gè)參數(shù)，并用至少一個(gè)整流參考信號(hào)的一個(gè)樣本數(shù)據(jù)以及所接收的電壓、相位和頻率中的至少一個(gè)參數(shù)來(lái)計(jì)算至少一路分支電路的功率水平。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，該系統(tǒng)可以進(jìn)一步包括連接在第一微控制器上的第一天線和連接在第二微控制器上的第二天線，其中第二天線設(shè)定用于傳播分支電路的電壓、相位和頻率中的至少一個(gè)參數(shù)到第一天線。在另一個(gè)實(shí)施方案中，第一天線設(shè)定用于傳播至少一個(gè)分支電路中計(jì)算的功率水平和電流強(qiáng)度水平到第二天線。

根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，至少一個(gè)第一模塊包含一個(gè)以菊鏈方式連接的第一模塊構(gòu)成的多元體，每個(gè)模塊具有一個(gè)電容且設(shè)定連接到一個(gè)分支電路。在一個(gè)實(shí)施方案中，第一模塊多元體中的這些電容相互連接在一起。

另一方面，本發(fā)明以連接到主電力線上的至少一個(gè)分支電路的監(jiān)控方法為特征。該方法可以包含將一個(gè)電流互感器連接在至少一個(gè)分支電路，并且，在第一模塊，產(chǎn)生具有與至少一個(gè)分支電路的電流強(qiáng)度水平相關(guān)聯(lián)的參考信號(hào)、在一個(gè)電容中儲(chǔ)存來(lái)自參考信號(hào)的能量、確定電容兩端的電壓是否超過(guò)第一閾值、對(duì)電容兩端電壓超過(guò)第一閾值的測(cè)定做出回應(yīng)、用存儲(chǔ)在電容中的能量驅(qū)動(dòng)微控制器，并通過(guò)微控制器對(duì)參考信號(hào)進(jìn)行取樣以確定至少一個(gè)分支電路中電流水平。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，該方法可以進(jìn)一步包括通過(guò)連接在主電力線上的第二模塊監(jiān)控主電力線的電壓、相位和頻率中的至少一個(gè)參數(shù)，并傳送電壓、相位和頻率中的至少一個(gè)參數(shù)到微控制器。在一個(gè)實(shí)施方案中，傳送行為包括通過(guò)一條天線傳送電壓、相位和頻率中的至少一個(gè)參數(shù)。

根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，該方法可以進(jìn)一步包括通過(guò)第一模塊接收第二模塊傳送的電壓、相位和頻率中的至少一個(gè)參數(shù)，并至少用至少一個(gè)參考信號(hào)樣本和所接收到的電壓、相位和頻率中的至少一個(gè)參數(shù)計(jì)算至少一個(gè)分支電路的電功率水平。在一個(gè)實(shí)施方案中，該方法可以進(jìn)一步包括通過(guò)天線將所計(jì)算的至少一個(gè)分支電路中的電功率水平從第一模塊傳送到第二模塊。

根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，該方法可以進(jìn)一步包括確定電容兩端的電壓是否低于第二閾值，輸入、回應(yīng)電容兩端電壓低于第二閾值(一種低功率模式)的測(cè)定結(jié)果。在一個(gè)實(shí)施方案中，輸入一個(gè)低功率模式包括周期性地從第一模塊傳送一系列脈沖到第二模塊，其中一個(gè)脈沖間隔基于至少一個(gè)分支電路中的電流水平，通過(guò)第二模塊測(cè)量脈沖間隔并估算至少一個(gè)分支電路的中的電流。