用于分层负载标识算法的实时执行的负载电源设备和系统技术方案

本发明专利技术涉及一种用于分层负载标识算法的实时执行的负载电源设备和系统。一种负载电源设备(4)包括：电力输入端(135)；至少一个电力输出端(10、12)，其用于至少一个负载(LD)；以及多个传感器(140、142、144)，其被构造为感测所述至少一个电力输出端处的电压和电流。处理器(132)被构造为提供以下项的实时执行：(a)多个负载标识算法(28、30、34)，以及(b)用于所述至少一个负载的事件检测(40)和操作模式检测(44)。

【技术实现步骤摘要】

公开的概念一般地涉及电力负载，更具体地说，涉及为此类负载提供电力的负载电源设备。公开的概念还涉及包括为电力负载提供电力的负载电源设备的能量系统。
技术介绍
建筑物内部的插入电力负载(PEL)的电力消耗监视和能量管理通常被忽略。通过了解电力负载的操作模式(例如，操作状态)，可以通过对操作模式的有效管理和控制实现节能。此外，需要以自动、低成本和非侵入性方式将电力负载的操作模式和能量消耗传送到建筑物管理系统。电力负载通常在插座电力信号(即，电压；电流；功率)中呈现独有的特征。此类负载特征提供一种可行机制，以便通过分析插座电力信号标识操作状态(例如但不限于活动；待机)。现有建议包括使用从小波变换获得的小波系数和事件检测以便检测负载切换。此外，使用基本电力质量相关签名(例如，以下一个或多个：表观功率、cos(phi)、有功能量、无功能量、频率、周期、RMS电流、瞬时电流、RMS电压、瞬时电压、电流谐波THD(总谐波失真)百分比、电压谐波THD百分比、电流波形的谱含量、电压波形的谱含量、有功功率波形的谱含量、无功功率波形的谱含量、网络质量百分比、时间、日期、温度和湿度)作为用于标识负载及其操作状态的签名。例如，当针对每个负载电流获得的电流值小于正常操作状态下每个负载电流的最大值的某一百分比时，负载处于待机模式。当插入到主插座中的电器消耗的功率小于合适的阈值(例如，待机功率的阈值)时，则这些r>外设插座可被自动关闭以便进一步降低电力消耗。尽管对于某些电力设备可能的确如此，但其它电力负载(例如但不限于微波炉；冰箱)具有开启-关闭(ON-OFF)行为，这是电力负载本身的独有内部行为(例如，台式计算机低功率模式)。如果此类设备的“关闭”周期被错误地视为“待机”模式并且然后关闭此类负载，则没有用户友好性。实时执行负载标识算法具有已知的挑战和限制。实时实现负载标识算法依赖于负载的实际使用状态和用户行为。来自每个时刻的所有信息并非都可用于有意义的负载标识。因此，确保在正确的时刻启用不同级别的负载标识算法对获得准确、可靠和可信的性能必不可少。作为具有挑战性的实时系统，可靠的事件检测和操作模式检测是确保不会在处理期间错过重要电力循环的关键。据认为，预先获得和处理数据将给出错误结果。因为完整的负载标识系统具有各种级别的算法，需要实时处理这些算法以便生成所需结果，所以对应任务的适当调度也至关重要。负载电源设备具有改进空间。包括负载电源设备的能量系统进一步具有改进空间。
技术实现思路
公开的概念的实施例满足这些和其它需求，这向负载电源设备提供以下项的实时执行：(a)多个负载标识算法，以及(b)用于多个负载的事件检测和操作模式检测。根据公开的概念的一个方面，一种负载电源设备包括：电力输入端；至少一个电力输出端，其用于至少一个负载；多个传感器，其被构造为感测所述至少一个电力输出端处的电压和电流；以及处理器，其被构造为提供以下项的实时执行：(a)多个负载标识算法，以及(b)用于所述至少一个负载的事件检测和操作模式检测。作为公开的概念的另一个方面，一种能量系统包括：多个负载电源设备，每个所述负载电源设备包括：电力输入端，至少一个电力输出端，其用于至少一个负载，多个传感器，其被构造为感测所述至少一个电力输出端处的电压和电流，以及处理器，其被构造为提供以下项的实时执行：(a)多个负载标识算法，以及(b)用于所述至少一个负载的事件检测和操作模式检测；以及能量管理系统，其远离所述负载电源设备并与所述负载电源设备通信。附图说明当结合附图阅读时，可以从以下优选实施例的描述获得对公开的概念的全面理解，这些附图是：图1是根据公开的概念的实施例的包括多个智能插座(SR)和远程能量管理系统(REMS)的能量系统的框图；图2A、2B和3是用于图1的SR中的嵌入式实现的分层负载标识系统架构的框图；图4是用于图1的SR的状态机引擎的主要数据获得功能及其序列的框图；图5是图1的SR的等距视图；图6是图1的SR的框图；图7是根据公开的概念的一个实施例的示出政策与策略之间相互关系的建筑物插入负载管理/控制政策和策略的汇总图；图8是包括用于图1的SR的负载的一组模式转变的操作模式序列的波形图。具体实施方式如在此采用的，术语“数量”应指1或大于1的整数(即，多个)。如在此采用的，术语“处理器”应指可编程模拟和/或数字设备，其可以存储、检索和处理数据；计算机；工作站；个人计算机；控制器；微处理器；微控制器；微计算机；数字信号处理器(DSP)；中央处理单元；大型计算机；微型计算机；服务器；网络处理器；或者任何合适的处理设备或装置。结合实例负载电源设备、负载和实例负载特性描述公开的概念，然而公开的概念适用于广泛的负载电源设备、负载和广泛的负载特性。公开的概念可以例如但不限于由以下各项采用：电源板、智能电源板、插座、智能插座、电源插座、插头、功率/能量表、用于建筑物能量管理的支路级别的功率/能量监视、单相UPS、建筑物能量管理系统，以及用于减载和需求响应的建筑物级别负载控制。如在此采用的，术语“负载电源设备”应指电源板、智能电源板、插座、智能插座、电源插座、插头和单相UPS。公开的概念在一种系统中嵌入完整的一组分层负载标识(ID)算法。这些算法包括：模式ID、级别1ID、级别2ID和级别3ID。标题为“SystemandMethodEmployingaHierarchicalLoadFeatureDatabasetoIdentifyElectricLoadTypesofDifferentElectricLoads(采用分层负载特性数据库标识不同电力负载的电力负载类型的系统和方法)”的第2013/0138669号美国专利申请公开(其在此引入作为参考)披露了这三个级别和各种操作模式的非限制性实例。状态机引擎由事件检测和操作模式检测子系统支持，以便连续实时定义系统的对应状态。系统运行以便满足时间约束并且提供实时性能。参考图1，能量系统2包括多个智能插座(SR)4、5、6和远程能量管理系统(REMS)8。REMS8向用户提供插入负载(未示出)使用的细粒度可见性，并且确保在SR+REMS能量系统2中灵活和有效管理居住和商业建筑物环境中的插入负载。SR4、5、6将电力分配给下游插入设备(未示出)，这类似于常规电源本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种负载电源设备(4)，包括：电力输入端(135)；至少一个电力输出端(10、12)，其用于至少一个负载(LD)；多个传感器(140、142、144)，其被构造为感测所述至少一个电力输出端处的电压和电流；以及处理器(132)，其被构造为提供以下项的实时执行：(a)多个负载标识算法(28、30、34)，以及(b)用于所述至少一个负载的事件检测(40)和操作模式检测(44)。

【技术特征摘要】
2014.12.01 US 14/5565151.一种负载电源设备(4)，包括：
电力输入端(135)；
至少一个电力输出端(10、12)，其用于至少一个负载(LD)；
多个传感器(140、142、144)，其被构造为感测所述至少一个电力输
出端处的电压和电流；以及
处理器(132)，其被构造为提供以下项的实时执行：(a)多个负载
标识算法(28、30、34)，以及(b)用于所述至少一个负载的事件检测
(40)和操作模式检测(44)。
2.如权利要求1所述的负载电源设备(4)，其中用于所述至少一个
负载的所述至少一个电力输出端包括第一电源插座(10)和第二电源插座
(12)；以及其中所述第一电源插座针对不受控制的负载设备始终开启，
并且所述第二电源插座可由所述处理器针对受控负载设备来控制。
3.如权利要求1所述的负载电源设备(4)，其中所述处理器被进一
步构造为针对所述至少一个电力输出端中的每一个实时提供能量或电力消
耗简档(16)。
4.如权利要求1所述的负载电源设备(4)，其中所述负载标识算法
(34、150)被构造为标识由所述至少一个电源插座中的一个提供电力的设
备类型或被禁用负载设备。
5.如权利要求1所述的负载电源设备(4)，其中所述处理器包括电
力质量特性功能(114)，其被构造为：输入所感测的电压和电流的循环数
据；从所述循环数据计算电压-电流特性；以及输出多个有功和无功功率、
总谐波失真、真实和位移功率因数以及累积能量。
6.如权利要求1所述的负载电源设备(4)，其中所述处理器包括用
户占用估计功能(104、106)，其基于用户输入，用户占用的多个自动检
测以及建筑物负载管理政策(150、152、154)。
7.如权利要求6所述的负载电源设备(4)，其中所述用户占用估计

\t功能被构造为使用或不使用外部占用传感器来估计用户占用状态。
8.如权利要求1所述的负载电源设备(4)，其中所述负载标识算法
包括用于所述至少一个负载的模式标识算法(26、133)和多个负载分类算
法(28、30、34)。
9.如权利要求8所述的负载电源设备(4)，其中所述负载分类算法
包括第一级别标识功能(28)，其被构造为：读取所感测的电压和电流的
循环数据缓冲器；提取电压-电流特性；以及输出(90)针对所述至少一个
负载的第一级别标识和对应置信度级别。
10.如权利要求8所述的负载电源设备(4)，其中所述处理器包括与
所述模式标识算法和所述负载分类算法协作的状态机引擎(22)。
11.如权利要求10所述的负载电源设备(4)，其中所述状态机引擎
被构造为控制从所感测的电压和电流的稳态特性提取(24)、所述操作模
式检测、所述负载分类算法、第二级别有限状态机特性提取(32)以及操
作模式特性提取。
12.如权利要求10所述的负载电源设备(4)，其中所述状态机引擎
采用量化状态序列生成(38)、事件序列生成(40)、操作模式序列生成
(42)以及所述操作模式检测(44)，以便基于所述至少一个负载的状态
建立多种状态。
13.如权利要求12所述的负载电源设备(4)，其中所述处理器进一
步包括量化功能(82)，其被构造为：输入平均功率和感测电流的累积和
(70、72)；计算平均功率和平均电流；执行量化并生成使用RMS电流
(84)的量化状态序列以及使用实际功率(86)的量化状态序列；以及计
算特定于所述状态中的当前状态的特性。
14.如权利要求12所述的负载电源设备(4)，其中所述处理器进一
步包括事件序列触发器评估功能(92)，其被构造为：利用所述使用实际
功率的量化状态序列生成临时事件序列；从所述临时事件序列检查升压和
降压条件；以及基于模式转变类型以及升压和降压比，利用所述使...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨奕，M·A·马达尼，P·S·扎姆贝尔，
申请(专利权)人：伊顿公司，
类型：发明
国别省市：美国;US