本发明专利技术使用一个具有信号传感器、信号发生器以及处理器平台的电表代替标准的电力公用事业电表。该公用事业可以选择最适合他们的分析所需要的“应用”。电表平台由3个层次组成：物理接口（16-24、34、36）、预处理资源（26）、应用处理和数据库（28、32）。物理接口包括电压、电流、负载传感器、无线电设备和PLC通信、光学、适用于高级断电管理的电源控制。增加的处理能力与信号和数据处理相结合，可以实现智能电网中真正的分布式智能。物理层、预处理DSP和固件形成了适合第三方开发者使用的开放式API。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体涉及一种用于在住宅或企业环境中利用电表监控电力负载的负载特性的方法和系统，并且该方法和系统用于识别负载的特定类型及其各自运行情况。更具体地，本专利技术涉及一种监测电力负载的负载特性并将与每个负载相关的识别信息传递给系统操作人员或第三方用于检查、分析以及可能直接传递信息给该电力负载的操作员/所有者的方法和系统。
技术介绍
在商业设施中电力公用事业需要监测其客户的电力消耗量的详细情况，以便分析所利用的能量的量并监测峰值负载水平以及这些峰值的时间。由于对住宅或设施内每个单独电器的能量消耗的监测通常需要在设施内的每个电力负载上放置一个监测装置，因此通常情况下这种能量消耗的监测是针对整个住宅或企业设施。然而，获知设施内每个单独负载的能耗将在监控能量消耗中为所有者和公用事业提供额外的信息。为了监测设施内每个单独电力负载的能耗，人们开发了跟踪设施内电力负载的能耗，而无需单独监测每个负载的系统和方法。实施这类监测的一种技术被称为非侵入式负载监测。非侵入式负载监测器(NILM)是通过在房屋外进行测量来确定房屋中主要电力负载的运行时间表的设备。非侵入式负载监测自20世纪80年代以来为人所知(参见Hart美国专利号4，858，141)。非侵入式负载监测通常是一种流程，其用于对进入住宅的电压和电流变化进行分析，并从这些变化来推断住宅中使用的是什么电器及其各自的能耗。NILM比较来自住宅的能耗信息，例如记录在电表上的信息，并将该能耗信息和不同类型电力负载的负载曲线相比较。虽然非侵入式负载监测已为人所知多年，但是公用事业和其他有关各方一直无法更好地利用非侵入式负载监测所获得的信息。
技术实现思路
本专利技术持续地对负载电流和线电压进行模拟/数字采样。采样频率远大于60赫兹，但为了谐波分析和非侵入式负载监测(NILM)，较佳地为4.096kS/s。对于PLC (可编程逻辑控制器)通信可包括额外约20kS/s的模拟/数字采样频率。这些采样被存储在一个循环缓冲区，或类似地方。当一个“事件”-Λ千瓦(AkW)、A千乏(AkVAR)、停电、欠压、过压或其他有关条件发生时，循环缓冲器中的内容与事件发生后适当数量的数据采样一起被复制到捕获寄存器。此数据被存储到闪存，或者被后期处理以识别某些特性，如在下文详细描述的应用中的一些特性。目前大多数电表对电压和电流(V & I)数据进行预处理，以提取千瓦时、千乏、线频率和类似信息。这种信息通常用简要的格式提供给其他通信处理器，类似于公用电力帐单中提供的内容。现有技术的通信处理器发送经过预处理后的数据给公用事业。本专利技术可以执行相同的功能，但除此之外，它使用被提供给一个“玻璃板之下”的处理装置的原始采样数据来分析更高的频率或V & I数字化波形的暂态分量。该处理装置包括至少一个FFT。该处理装置还采用了神经网络或其它模式识别相关器来匹配预先存储的特征或V & I波形的其他判据。一个可选的预处理装置可卸载该处理装置，其可通过运行一个FFT，抽选数字化采样，并且/或者通过相位变化(Λ Φ)或Λ千瓦来预先筛选事件。负载类型模板或判据被存储在存储器中，负载模板可以通过通信设备来下载更新。现有技术中的非侵入式负载监测，NILM，通常在公用电力电表的外部实施。本专利技术的电表包含必要的NILM元件，其通过删除冗余元件降低了复杂性，由于电表已经提供了一个内嵌的电流传感器，并增加了如本文中论述的可能特性和功能，因此降低了工作量。本专利技术可以利用现有技术中的NILM监测技术和系统。现有技术的NILM方法可以被修改以在客户端或公用事业端的与“糟糕的表演者”/故障设备/或低效设备进行模式匹配/特征匹配。此外，通过将处理装置连接到通信设备，以及其他信号检测和信号发射装置，可以开发出许多具有能量效率的有关配电网健康的应用。本专利技术的另一个特点是将已分区的、访问受保护的编程空间提供给第三方开发者，从而刺激市场提供基于软件的创新。本专利技术的另一个特点是提供信息给一个中央数据处理器。该处理器可将大量数据存储在数据库中(例如，单个客户在为期一年的季节性事件中的行为，以预测住宅存储的热量，和/或当峰值事件或风暴发生时，它可以节省100万用户的活动)。通过将远程设备中处理装置的能力与中央后端处理相结合，能够消除数据异常、更好地预测以及在电表的玻璃板之下计算来自于单独事件与NILM的不完善的匹配的误差。诸如卡尔曼滤波、专家系统、或神经网络的方法可以应用到后端数据。本专利技术的另一个特征是提供信号传感器和受软件和DSP固件控制的信号发生器。在这种方式下，可以开发固件以便允许灵活的功能变化并且升级成为新方法，创建安全程序和新的通信标准。本专利技术的另一个功能是创建一个通用的WAN LAN (外域网局域网)接口。该接口由一个降频转换器部分和鉴频或鉴相器组成。通过一个模拟数字转换器将相位或频率数字化，并将其传送到一个数字信号处理器或类似设备用于进一步处理成比特位，然后融入协议。发送器部分包括一个可编程频率合成器，能够产生几乎任何类型的FSK调制(相位连续调制)。此外，还可以使用混频器来直接引入相位调制，或者可以使用混频器将DSP或类似设备中，在一个较低频率或基带频率上产生的信号进行升频转换。通过使用这些方法，WAN LAN可以在很宽的频率范围内模拟多个协议。这些包括7/13/29/61 进制 FSK、2/4/8/16 进制 FSK、BPSK、0QPSK、或宽带 FSK 调制、或 0FDM。这些比特调制可以被进一步加工，以满足MAC/PHY协议要求或诸如802.15.4g之类的标准，或诸如UDP、TCP或HTTP之类的IP协议栈。本专利技术的另一个特点是支持第三方开发人员进行创新，并支持多种模拟应用程序，其包括以下内容:.HVAC (供热通风与空气调节)故障*iDR 负瓦.房屋节能管理.非正常运行设备探测器.主要配电.办公设备状态.变压器健康.配电健康.负载类型标识符.PHEV负载周期 计费，使用时间 “生长灯”检测 “能量盗窃检测” 定位被盗的电表.能量顾问软件套装.“吸血鬼或幻影”待机模式成本分析.检测有故障的，过载的断路器.变电站控制器/继电器逻辑.白炽灯负载累加器(荧光效益).削减高峰期间禁止的负载类型本专利技术的各种其它特征，目的和优点从以下描述和附图中是显而易见的。附图说明附图示出了目前设想的实施本专利技术的一种模式。在附图中:图1是本专利技术电表的示意性说明；图2是该电表的一个实施例的物理结构说明；图3是构成本专利技术电表一部分的处理装置的方框图；图4是本专利技术电表运行部件的方框图；图5是本专利技术的包括各种运行部件的电表的方框图；图6是电表电源的一个实施例的不意性说明；图7示出的是可通过本专利技术电表实施的各种例程和应用；图8是可以利用本专利技术电表实施的一种方法的流程图；图9示出使用电表感测一条断开的电力线；图10示出与本专利技术电表一同使用的一种安全措施的流程图；图11是多个电表和数据聚合器之间通信以便确定负载类型的示意性说明。具体实施例方式图1是根据本专利技术构造的增强型电力公用事业电表10的总体示意图。电表10可以用在住宅或企业环境中，以监测电表10服务的住宅或企业消耗的电量。电表10通常被放置在线路连接12和负载连接14之间。该电表包括一个电流传感本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.08.10 US 61/372,3441.一种用于电力公用事业的数据处理系统，其包括: 位于客户住宅的电表； 至少一个信号传感器，所述信号传感器被放置以检测所述客户住宅处的能量使用信息并将所述信息传递到数据处理设备；和 包含在所述电表内的数据处理器，其中所述数据处理器被配置以接收来自所述至少一个信号传感器的所述能量使用信息并对所述能量使用信息进行数字信号处理。2.如权利要求1所述的数据处理系统，其中所述信号传感器是电流传感器。3.如权利要求2所述的数据处理系统，还包括电压传感器，其中所述数据处理器对所述检测的电流和所述检测的电压进行数字信号处理，所述电流和所述电压是在所述住宅处的电力负载获得的电流和电压。4.如权利要求3所述的数据处理系统，其中所述数据处理器基于所述数字信号处理为电表馈给的HVAC系统确定HVAC故障。5.如权利要 求3所述的数据处理系统，其中所述数据处理器基于所述数字信号处理确定为所述住宅供电的变压器的健康状态。6.如权利要求3所述的数据处理系统，其中所述数据处理器基于所述数字信号处理确定连接到所述电表的负载类型。7.如权利要求6所述的数据处理系统，其中所述数据处理设备包括存储负载曲线的数据库，其中所述数据处理器基于所述电压和电流的消耗与所述负载曲线的比较确定所述负载类型。8.如权利要求3所述的数据处理系统，其中所述数据处理器基于所述数字信号处理确定所述负载类型和所述负载的运行时间，其中所述数据处理器基于峰值使用时段中断选定负载的运行。9.如权利要求3所述的数据处理系统，还包括包含在所述电表内的通信设备，其中所述数据处理设备通过相同的通信设备传递使用信息和分析信息。10.如权利要求3所述的数据处理系统，还包括包含...
【专利技术属性】
技术研发人员：H·布里顿·桑德福特，罗伯特·J·鲁盖特，
申请(专利权)人：胜赛斯美国公司，
类型：
国别省市：
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