功率消耗的量化监测制造技术

一种功率消耗监测装置，其用于测量由电器消耗的功率。该装置可连接到电源电路，且可操作来通过所述电路将测量结果传输到主装置。该装置适合于：测量由电器在一系列时间间隔的每一个中消耗的能量，并保持所得到的能量测量结果的第一累加总和；将表示累加总和的第一量化值周期性地传输到主装置；以及从累加总和中减去传输的量化值。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及用于监测电器的功率消耗的方法和装置。更具体地，本发明涉及监测装置的分布式布置和用于汇集来自监测装置的测量结果的相关联的主装置。监测单独的电器的功率消耗并将功率或能量测量结果传输到集中式监测站是已知的。这样的系统可用在住宅或商业楼宇中，且允许用户发现哪些装置正在消耗功率；多少功率正在被消耗；以及何时被消耗。将测量结果传送给电力供应商用于计量目的或其它分析也是可能的。用于专注于监测市场的大部分现有设备使用了测量装置和中央（“主”）汇集器之间的无线通信。然而，也已经提出了使用电力线通信用于该目的。例如，家庭插电联盟（HomePlug Powerline Alliance）已经提出，对于智能电网/智能能源应用，通信协议应被标准化。这将使用现有的电力线通信技术，使得该规范将是IEEE P1901标准的轮廓。这是针对通过电力线网络提供宽带（高速）通信的世界范围的标准。本专利技术人已认识到，无线解决方案将受到有限的通信范围、干扰和巨大的节点成本的影响。他们也已经认识到，基于现有的高速电力线数据通信技术的功率监测系统不必要是复杂的，因为将被传输的测量结果规模较小，且它们可相对不频繁地（例如每秒一次）被传输。因此，本专利技术人已确定了对于更简单和更经济的基于电力线的系统的需要。根据本专利技术的一个方面，提供了一种用于测量由电器消耗的功率的功率消耗监测装置，所述装置可连接到电源电路，且可操作来通过所述电路将测量结果传输到主装置，其中所述装置适合于：测量由电器在一系列时间间隔的每一个中消耗的能量，并保持所得到的能量测量结果的第一累加总和；将表示累加总和的第一量化值周期性地传输到主装置；以及从累加总和中减去传输的量化值。传输的值的量化误差被隐含地计算在所述累加总和中，并传递（carry over）在后续周期中传输的值。因此，总的量化误差不累加，因为前面周期中的误差将被后续的传输自动校正。量化优选是非均匀的，最优选浮点量化。非均匀量化是指对于值的某些范围，量化相对地更准确。当能量消耗落入这些范围时，先前的量化误差将被更准确地校正。优选地，非均匀量化是：量化误差的大小直接与传输的值的大小有关。例如，这可以通过浮点量化来实现。浮点值与消耗的能量数量的累加总和的保持值的结合意味着较宽范围的能量值可用少量的位来表示。因为量化误差对于接近零的值将是最小的，所以当电器关闭时，由于量化到浮点格式而导致的任何残余误差将被抵消。因此，例如，非常准确地确定由电器在它被接通的持续时间内消耗的总能量将是可能的。以获得精确值的过程中的短暂延迟为代价，非常高的精度是可实现的。该装置优选还适合于：保持能量测量结果的第二累加总和；以及间歇地将第二累加总和的值传输到主装置。传输的值不从第二累加总和中减去。因此，第二累加总和表示了能量测量结果的整个历史的总和（例如，从监测装置被最后激活、连接到功率监测网络或复位时起）。在间歇的基础上传输所有能量测量结果的整个总和允许主装置校正误差，如果第一量化值的一个或多个周期性传输未被正确地接收，则所述误差可被引入。如果仅仅考虑了第一量化值且数据包丢失，则系统误差可被引入，因为主装置将永远不会发现在丢失的数据包中编码的所消耗的能量的值。完整的累加总和的重新传输为主装置提供了检测到这样的误差并从这样的误差中恢复的机会。因此，这样的系统可以自动进行自校正。完整的累加总和的间歇性传输可以按相比于第一量化值较不频繁的周期性间隔来执行；可由来自主装置的请求触发；和/或可根据检测到的网络状况触发。例如，如果监测装置检测到网络上的差的信号质量，则它可增加传输第二累加总和的值的频率。第二累加总和的值可被传输，代替第一累加总和的周期性传输中的一次。这意味着第一累加总和的周期性传输中的一次被抑制，且作为代替，第二累加总和被传输。主装置应认识到代替值具有不同的含义。这种认识可由下列情况导致，监测装置将第二累加总和正在被传输的信息发信号到主装置；或者它可以是隐含的，因为主装置先前已请求传输第二累加总和；或者由于已约定的传输定时。由于延迟，第一累加总和的随后的周期性传输的值可相应地更大（因为在介于中间的额外周期中，额外的能量可能已经被消耗）。然而，主装置将认识到这一点，且可将测量结果的一部分分配给前面的周期。例如，主装置可将随后传输的值的一半分配给当前的间隔，且将所述值的一半分配给先前的间隔（它的值被第二累加总和替换）。在接收到第二累加总和时，主装置可以回溯地检测和校正先前所接收的第一累加总和的值中的误差。所述装置优选还适合于：从另一装置接收扩频定时基准信号；检测接收到的基准信号的码相位；以及使用关于检测到的码相位定义的定时将数据传输到另一装置。当使用传统的电力线技术用于该应用时，效率低的最显著的来源之一是在设置主装置、控制器装置和（潜在地许多）监测节点之间的通信中所涉及的开销。以通常在宽带通信中所见的高数据速率，该开销是必要的以支持复杂的应用；而且与总的数据带宽相比也是可忽略的。在本系统中，扩频定时基准信号用于使网络中的所有监测装置同步到主装置的时钟。然后，单独的装置可以用关于这个中央基准的指定的定时传输它们的测量结果。扩频基准信号允许非常精确的定时恢复，而同时对电力线环境中遇到的干扰类型具有鲁棒性。在电力线通信中，衰减的问题（在RF通信中所见到的）通常是最小的。通道的变化往往仅仅由布线结构中的主要的变化导致，因此，一旦通信通道被建立，它通常将保持可靠。然而，电源通信遭受更大的干扰源，所述干扰源通常是宽带的和短的持续时间的，其由负载（脉冲噪声）的切换所导致。已经表明电器，如炉具、咖啡机，是家庭环境中产生这种类型的干扰的罪魁祸首中的一些。扩频基准信号的使用使监测网络能够基本上不受这种类型的突发性的脉冲干扰的影响。因此，具有一种在短期宽带噪声脉冲串的存在下保持鲁棒性的通信协议是可取的。本文中，“扩频”指的是至少由伪随机扩展码（或“片码（chipping code）”）序列调制的信号。这些信号已被用于其它
如RF通信中的其它用途——例如，在如GPS卫星定位和第三代移动通信（例如CDMA）的应用中。在本应用中，片码的相位可以被恢复并用作定时基准。因此，网络中的所有设备共享相同的定时，并且当数据消息被发送时，没有对复杂的定时恢复的需要，也不需要在可能希望同时传输的装置之间进行复杂的判断。例如，一旦监本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.06.25 GB 1010728.21.一种功率消耗监测装置，其用于测量由电器消耗的功率，
所述装置可连接到电源电路，且可操作来通过所述电路将测量结果传
输到主装置，
其中所述装置适合于：
测量由所述电器在一系列时间间隔的每一个中消耗的能量，并保
持所得到的能量测量结果的第一累加总和；
将表示所述累加总和的第一量化值周期性地传输到所述主装置；
以及
从所述累加总和中减去所传输的量化值。
2.根据权利要求1所述的功率消耗监测装置，其中用于产生所述第
一量化值的量化是非均匀的。
3.如权利要求2所述的功率消耗监测装置，其中所述量化包括浮点
量化。
4.如权利要求1至3中任一项所述的功率消耗监测装置，其中所述
装置还适合于：
保持所述能量测量结果的第二累加总和；以及
将所述第二累加总和的值间歇地传输到所述主装置。
5.如权利要求4所述的功率消耗监测装置，其中所述第二累加总和
的值被传输，以取代所述第一累加总和的周期性传输中的一次。
6.如任一前述权利要求所述的功率消耗监测装置，其中所述装置适
合于：
从所述主装置接收扩频定时基准信号；
检测所接收到的基准信号的码相位；以及
使用关于所检测到的码相位定义的定时将所述测量结果传输到所述
主装置。
7.根据权利要求6所述的功率消耗监测装置，其中所述扩频基准信
号由同步符号周期性地调制，
所述监测装置适合于：
通过检测所...

【专利技术属性】
技术研发人员：菲利普·扬格，安德鲁·詹姆斯·希顿，
申请(专利权)人：恩莫杜斯有限公司，
类型：
国别省市：