專利名稱：用于監(jiān)視和選擇性控制電力系統(tǒng)中的負(fù)荷的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一般來說，本申請(qǐng)涉及電力系統(tǒng)，更具體來說，涉及用于監(jiān)視和控制電力系統(tǒng)中的 負(fù)荷的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
用戶對(duì)電的需求可能會(huì)超出電力公司的可用供應(yīng)。某些事件可使能量需求達(dá)到超 過電力公司向每個(gè)用戶供電的能力的程度的峰值。因此，會(huì)對(duì)用戶“停電”或“限電”。電 力公司一般不具有選擇性地確定由于停電或限電將禁用用戶房屋內(nèi)的哪些負(fù)荷的能力。而 是，在所述電力狀況期間，用戶的整個(gè)房屋通常會(huì)在停電或限電發(fā)生時(shí)遭遇到電力減少或 完全喪失。為了對(duì)抗這種很大程度上不加區(qū)別的電力喪失，一些電力公司利用所謂的“智能 電網(wǎng)”或高級(jí)電表架構(gòu)(AMI)電力網(wǎng)絡(luò)。利用AMI網(wǎng)絡(luò)，電力公司可與用戶房屋內(nèi)的各個(gè)負(fù) 荷通信，并在用電高峰期間選擇性地減少功率消耗。因此，電力公司可在維持給高優(yōu)先級(jí)負(fù) 荷的功率的同時(shí)減少給低優(yōu)先級(jí)負(fù)荷的功率。為了獲得AMI網(wǎng)絡(luò)的好處，電力公司必須能夠與用戶房屋內(nèi)的家電和其它負(fù)荷通 信。具體來說，電力公司希望或有必要將功率控制消息傳送給各個(gè)家電并監(jiān)視家電響應(yīng)這 些控制消息的順應(yīng)性?！胺侵悄堋被騻鹘y(tǒng)家電的普及給AMI網(wǎng)絡(luò)的成功實(shí)現(xiàn)造成了阻礙。傳 統(tǒng)家電通常不具有接收或響應(yīng)由電力公司發(fā)送的功率控制消息的能力。此外，電力公司希 望或有必要監(jiān)視發(fā)送給用戶房屋內(nèi)的負(fù)荷的功率控制消息的順應(yīng)性。如果將消息發(fā)送給負(fù) 荷，則電力公司通常不能驗(yàn)證負(fù)荷接收到和/或遵守該消息。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)實(shí)施例中，為包括多個(gè)電負(fù)荷和控制單元的電力系統(tǒng)提供監(jiān)視和控制裝 置。該監(jiān)視和控制裝置包括負(fù)荷監(jiān)視模塊，該負(fù)荷監(jiān)視模塊配置成確定傳送給所述多個(gè)電 負(fù)荷的至少其中之一的電功率量。該負(fù)荷監(jiān)視模塊還配置成將表示所確定的電功率量的值 傳送給電力系統(tǒng)。該監(jiān)視和控制裝置還包括負(fù)荷控制模塊，該負(fù)荷控制模塊配置成控制傳 送給所述多個(gè)電負(fù)荷的所述至少其中之一的電功率量。該負(fù)荷控制模塊還配置成從電力系 統(tǒng)接收功率控制(power control)命令并將功率控制確認(rèn)傳送給電力系統(tǒng)。在另一實(shí)施例中，提供一種電力系統(tǒng)，該電力系統(tǒng)包括多個(gè)電負(fù)荷、控制單元以及 監(jiān)視和控制裝置。該監(jiān)視和控制裝置包括負(fù)荷監(jiān)視模塊，該負(fù)荷監(jiān)視模塊配置成確定傳送 給所述多個(gè)電負(fù)荷的至少其中之一的電功率量。該負(fù)荷監(jiān)視模塊還配置成將表示所確定的 電功率量的值傳送給電力系統(tǒng)。該監(jiān)視和控制裝置還包括負(fù)荷控制模塊，該負(fù)荷控制模塊 配置成控制傳送給所述多個(gè)電負(fù)荷的所述至少其中之一的電功率量。該負(fù)荷控制模塊還配 置成從電力系統(tǒng)接收功率控制命令并將功率控制確認(rèn)傳送給電力系統(tǒng)。


圖1是示范性房屋電力系統(tǒng)的框圖。圖2是可與圖1中示出的房屋電力系統(tǒng)一起使用的示范性監(jiān)視和控制裝置的框圖。
具體實(shí)施例方式圖1示出示范性房屋電力系統(tǒng)10。在該示范性實(shí)施例中，系統(tǒng)10包括至少一個(gè)電 表16、遠(yuǎn)程控制單元18和多個(gè)傳統(tǒng)家電28和/或智能家電22。本文所用的術(shù)語“智能家 電(smart appliance) ”是指包括與另一裝置遠(yuǎn)程通信的能力或受到另一裝置的遠(yuǎn)程控制 的任何家電。本文所用的術(shù)語“傳統(tǒng)家電(legacy appliance) ”是指不包括遠(yuǎn)程通信或遠(yuǎn) 程控制的能力的家電。在該示范性實(shí)施例中，電表16經(jīng)由電表數(shù)據(jù)鏈路20耦合到遠(yuǎn)程單元18。遠(yuǎn)程控 制單元18經(jīng)由遠(yuǎn)程控制數(shù)據(jù)鏈路24耦合到智能家電22。遠(yuǎn)程控制數(shù)據(jù)鏈路24可以是無 線或有線通信連接。遠(yuǎn)程控制單元18還經(jīng)由遠(yuǎn)程控制數(shù)據(jù)鏈路24耦合到監(jiān)視和控制裝置 26。傳統(tǒng)家電28經(jīng)由電力線30耦合到監(jiān)視和控制裝置26。電力公司(utility) 12經(jīng)由電 力網(wǎng)絡(luò)14耦合到系統(tǒng)10。在該示范性實(shí)施例中，電力公司12經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)14耦合到系統(tǒng)10 內(nèi)的電表16。電力公司12耦合到網(wǎng)絡(luò)14。為了便于高效操作，希望可以通知電力公司12房屋 電力系統(tǒng)(如系統(tǒng)10)的用電量，并且電力公司12具有請(qǐng)求房屋電力系統(tǒng)(如系統(tǒng)10)以 使得能夠在峰值電力工作狀況期間推遲期望用電量的能力。因此，在該示范性實(shí)施例中，電 力公司12將功率控制命令傳送給系統(tǒng)10。電力公司12還希望驗(yàn)證每個(gè)房屋電力系統(tǒng)10 正確接收到和/或?qū)崿F(xiàn)功率控制命令。因此，在該示范性實(shí)施例中，電力公司12從系統(tǒng)10 接收功率控制確認(rèn)和功率控制響應(yīng)。網(wǎng)絡(luò)14耦合到電力公司12和系統(tǒng)10。在該示范性實(shí)施例中，網(wǎng)絡(luò)14耦合到系統(tǒng) 10內(nèi)的電表16。在一個(gè)備選實(shí)施例中，網(wǎng)絡(luò)14耦合到遠(yuǎn)程控制單元18。在該示范性實(shí)施 例中，網(wǎng)絡(luò)14將來自電力公司12的功率控制命令傳送到系統(tǒng)10，并將來自系統(tǒng)10的功率 控制確認(rèn)和功率控制響應(yīng)傳送到電力公司12。因此，在該示范性實(shí)施例中，網(wǎng)絡(luò)14是高級(jí) 電表架構(gòu)(AMI)網(wǎng)絡(luò)。電表16經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)14耦合到電力公司12。電表還經(jīng)由電表數(shù)據(jù)鏈路20耦合到遠(yuǎn) 程控制單元18。在該示范性實(shí)施例中，電表16將來自電力公司12的功率控制命令傳送給 遠(yuǎn)程控制單元18，并將來自遠(yuǎn)程控制單元18的功率控制確認(rèn)和功率控制響應(yīng)傳送給電力 公司12。在該示范性實(shí)施例中，遠(yuǎn)程控制單元18經(jīng)由電表數(shù)據(jù)鏈路20耦合到電表16，經(jīng) 由遠(yuǎn)程控制數(shù)據(jù)鏈路24耦合到智能家電22。此外，遠(yuǎn)程控制單元18還經(jīng)由遠(yuǎn)程控制數(shù)據(jù) 鏈路24耦合到監(jiān)視和控制裝置26。遠(yuǎn)程控制單元18經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)14和電表16接收來自電 力公司12的功率控制命令，并將功率控制命令傳送給監(jiān)視和控制裝置26和/或智能家電 22。遠(yuǎn)程控制單元18還接收來自監(jiān)視和控制裝置26和/或智能家電22的功率控制確認(rèn) 和功率控制響應(yīng)，并經(jīng)由電表16和網(wǎng)絡(luò)14將功率控制確認(rèn)和功率控制響應(yīng)傳送給電力公 司。在一個(gè)備選實(shí)施例中，遠(yuǎn)程控制單元18不是通過電表16與電力公司12通信的，而是 遠(yuǎn)程控制單元18繞過電表16并耦合到網(wǎng)絡(luò)14。
在該示范性實(shí)施例中，監(jiān)視和控制裝置26耦合到遠(yuǎn)程控制單元18和傳統(tǒng)家電28。 監(jiān)視和控制裝置26經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)14、電表16和遠(yuǎn)程控制單元18接收來自電力公司12的功率 控制命令。監(jiān)視和控制裝置26還經(jīng)由遠(yuǎn)程控制單元18、電表16和網(wǎng)絡(luò)14將功率控制確 認(rèn)和功率控制響應(yīng)傳送給電力公司12。監(jiān)視和控制裝置26還像下文更詳細(xì)描述地那樣配置。圖2示出可與系統(tǒng)10 (如圖1所示)一起使用的示范性監(jiān)視和控制裝置26。在該 示范性實(shí)施例中，監(jiān)視和控制裝置26包括通信模塊50、負(fù)荷監(jiān)視模塊56、負(fù)荷控制模塊58、 無線數(shù)據(jù)收發(fā)器54和電源端口 60。在一個(gè)備選實(shí)施例中，監(jiān)視和控制裝置26包括有線數(shù) 據(jù)收發(fā)器52和數(shù)據(jù)端口 62，而不是包括無線數(shù)據(jù)收發(fā)器54。在另一實(shí)施例中，監(jiān)視和控制 裝置26包括有線數(shù)據(jù)收發(fā)器52、數(shù)據(jù)端口 62和無線數(shù)據(jù)收發(fā)器54。在又一實(shí)施例中，監(jiān) 視和控制裝置26包括家電數(shù)據(jù)端口 64。通信模塊50與遠(yuǎn)程控制單元18通信。在該示范性實(shí)施例中，通信模塊50利用無 線數(shù)據(jù)收發(fā)器54與遠(yuǎn)程控制單元18通信。無線數(shù)據(jù)收發(fā)器54使得能夠利用各種機(jī)制中 的任何一種機(jī)制來與遠(yuǎn)程控制單元18通信，這些機(jī)制包括但不限于Zigbee、藍(lán)牙和IEEE 802. 11協(xié)議、或使得監(jiān)視和控制裝置26能夠如本文所述那樣起作用的任何其它無線數(shù)據(jù) 傳輸機(jī)制。在一個(gè)備選實(shí)施例中，通信模塊50利用有線數(shù)據(jù)收發(fā)器52與遠(yuǎn)程控制單元18 通信。在該實(shí)施例中，遠(yuǎn)程控制數(shù)據(jù)鏈路24包括耦合到數(shù)據(jù)端口 62的電纜(未示出)。有 線數(shù)據(jù)收發(fā)器52可利用各種機(jī)制中的任何一種機(jī)制來經(jīng)由遠(yuǎn)程控制數(shù)據(jù)鏈路24與遠(yuǎn)程控 制單元18通信，這些機(jī)制包括但不限于以太網(wǎng)、電力線寬帶(BPL)、或使得監(jiān)視和控制裝置 26能夠如本文所述那樣起作用的任何其它有線數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制。通信模塊50便于將一個(gè)或 多個(gè)功率控制確認(rèn)和一個(gè)或多個(gè)功率控制響應(yīng)傳送給遠(yuǎn)程控制單元18。在另一實(shí)施例中， 通信模塊50結(jié)合到無線數(shù)據(jù)收發(fā)器54、有線數(shù)據(jù)收發(fā)器52、負(fù)荷監(jiān)視模塊56和/或負(fù)荷 控制模塊58的至少其中之一中。負(fù)荷監(jiān)視模塊56經(jīng)由電源端口 60和電力線30耦合到傳統(tǒng)家電28。負(fù)荷監(jiān)視模 塊56編程為確定傳送給傳統(tǒng)家電28的電功率量。在一個(gè)實(shí)施例中，負(fù)荷監(jiān)視模塊56包括 伏特表、安培表和/或瓦特表(未示出)。在該示范性實(shí)施例中，負(fù)荷監(jiān)視模塊56包括伏特 表、安培表和瓦特表中的每一種。負(fù)荷監(jiān)視模塊56利用上述儀表中的一種或所有儀表來確 定在特定時(shí)間或在過去的指定時(shí)間段內(nèi)傳送給傳統(tǒng)家電28的電功率量。負(fù)荷監(jiān)視模塊56 將表示所確定的電功率量的一個(gè)或多個(gè)值存儲(chǔ)在內(nèi)部存儲(chǔ)器單元(未示出)中以供以后檢 索。因此，在該示范性實(shí)施例中，負(fù)荷監(jiān)視模塊56可確定在特定時(shí)間傳送給傳統(tǒng)家電28的 功率、電壓和電流，并且還可確定家電28的歷史用電量。負(fù)荷監(jiān)視模塊56配置成將一個(gè)或 多個(gè)功率控制響應(yīng)傳送給遠(yuǎn)程控制單元18，其中這一個(gè)或多個(gè)功率控制響應(yīng)可包括表示所 確定的電功率量的值和/或表示傳統(tǒng)家電28的歷史用電量的值。負(fù)荷監(jiān)視模塊使用通信 模塊50、有線數(shù)據(jù)收發(fā)器52和/或無線數(shù)據(jù)收發(fā)器54來便于將這個(gè)或這些用電量值傳送 給遠(yuǎn)程控制單元18。負(fù)荷控制模塊58經(jīng)由電源端口 60和電力線30電耦合到傳統(tǒng)家電28。負(fù)荷控制 模塊58控制傳送給傳統(tǒng)家電28的電功率，并從遠(yuǎn)程控制單元18接收功率控制命令。此 外，負(fù)荷控制模塊58還將功率控制確認(rèn)傳送給遠(yuǎn)程控制單元18。在該示范性實(shí)施例中，通 信模塊50從遠(yuǎn)程控制單元18接收功率控制命令，并將功率控制命令傳送給負(fù)荷控制模塊
558。通信模塊50還將來自負(fù)荷控制模塊58的功率控制確認(rèn)傳送給遠(yuǎn)程控制單元18。在該 示范性實(shí)施例中，負(fù)荷控制模塊58包括使得負(fù)荷控制模塊58能夠向傳統(tǒng)家電28提供可變 功率量的功率繼電器(未示出)。本文所用的術(shù)語“功率繼電器”包括本領(lǐng)域中已知的一個(gè) 或多個(gè)功率繼電器，并且還包括一個(gè)或多個(gè)硅控整流器、晶體管以及向負(fù)荷提供離散或可 變電壓和/或電流輸出控制的任何其它電路。在操作期間，電力公司12經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)14將功率控制命令傳送給電表16。電表16經(jīng) 由電表數(shù)據(jù)鏈路20將功率控制命令傳送給遠(yuǎn)程控制單元18。遠(yuǎn)程控制單元18接收該命令 并經(jīng)由遠(yuǎn)程控制數(shù)據(jù)鏈路24將該命令傳送給監(jiān)視和控制裝置26。一旦接收到命令，監(jiān)視 和控制裝置26將功率控制確認(rèn)傳送給遠(yuǎn)程控制單元18，并且遠(yuǎn)程控制單元18經(jīng)由電表16 和網(wǎng)絡(luò)14將確認(rèn)傳送給電力公司12。在將功率控制確認(rèn)傳送給電力公司12之后，監(jiān)視和 控制裝置26對(duì)功率控制命令進(jìn)行分析。例如，功率控制命令可包括對(duì)關(guān)于傳統(tǒng)家電28的 信息的請(qǐng)求、對(duì)家電28當(dāng)前使用的功率量的請(qǐng)求或?qū)υ谝欢螘r(shí)間內(nèi)使用的功率量的請(qǐng)求。 功率控制命令可包括使傳統(tǒng)家電28將功率消耗減少指定量、將家電28斷電、將家電28加 滿電、將家電28部分加電至期望功率電平、或重新開始正常操作的命令。以上功率控制命 令只是非窮舉性示例，并且電力公司12可傳送不同或額外的命令。在對(duì)功率控制命令進(jìn)行分析之后，監(jiān)視和控制裝置26執(zhí)行基于該命令或由該命 令標(biāo)識(shí)的動(dòng)作。如果功率控制命令包括對(duì)關(guān)于傳統(tǒng)家電28的用電量的信息的請(qǐng)求，則監(jiān)視 和控制裝置26測量傳送給用戶28的功率量，和/或從內(nèi)部存儲(chǔ)器(未示出)檢索歷史功 率消耗數(shù)據(jù)。更具體地說，負(fù)荷監(jiān)視模塊56利用瓦特表(未示出)或利用伏特表和安培表 (均未示出)的組合來測量傳送給傳統(tǒng)家電28的功率?；蛘?，負(fù)荷監(jiān)視模塊56從內(nèi)部存儲(chǔ) 器檢索表示傳統(tǒng)家電28的先前用電量的一個(gè)或多個(gè)歷史數(shù)據(jù)值。在負(fù)荷監(jiān)視模塊56檢索 到基于所接收的功率控制命令或由所接收的功率控制命令標(biāo)識(shí)的請(qǐng)求數(shù)據(jù)之后，負(fù)荷監(jiān)視 模塊56將功率控制響應(yīng)形式的數(shù)據(jù)傳送給遠(yuǎn)程控制單元18。如果功率控制命令包括更改傳統(tǒng)家電28的用電量的命令，則監(jiān)視和控制裝置26 基于該命令調(diào)整傳送給家電28的電功率。更具體地說，如果電力公司12傳送了對(duì)傳統(tǒng)家 電28斷電的功率控制命令，則負(fù)荷控制模塊58切斷功率繼電器。由于傳統(tǒng)家電28經(jīng)由電 力線30耦合到負(fù)荷控制模塊58，因此切斷功率繼電器可使電力線30斷電，從而使家電28 斷電。如果電力公司12傳送了使傳統(tǒng)家電28將功率消耗減少指定量的功率控制命令，則 負(fù)荷控制模塊58減少功率繼電器的輸出電壓和/或電流，從而減少傳送給家電28的功率。 如果電力公司12傳送了將傳統(tǒng)家電28加滿電的功率控制命令，則負(fù)荷控制模塊58接通功 率繼電器以實(shí)現(xiàn)滿輸出功率，從而將家電28加電至滿功率。如果電力公司12傳送了使傳 統(tǒng)家電28在減少的功率設(shè)置下操作的功率控制命令，則負(fù)荷控制模塊58用減少的輸出電 壓和/或電流接通功率繼電器，從而在期望的功率設(shè)置下對(duì)家電28加電。如果電力公司12 傳送了使傳統(tǒng)家電28重新開始正常操作的功率控制命令，則負(fù)荷控制模塊58將功率繼電 器接通至滿輸出功率，從而使家電28返回到滿功率操作。在負(fù)荷控制模塊實(shí)現(xiàn)了功率控制命令之后，監(jiān)視和控制裝置26經(jīng)由遠(yuǎn)程控制單 元18、電表16和網(wǎng)絡(luò)14將功率控制響應(yīng)傳送給電力公司12。具體來說，監(jiān)視和控制裝置 26將包括表示傳統(tǒng)家電28對(duì)功率控制命令的正確響應(yīng)的值的功率控制響應(yīng)傳送給電力公 司12。在該示范性實(shí)施例中，負(fù)荷監(jiān)視模塊56確定在如上所述實(shí)現(xiàn)功率控制命令之后傳統(tǒng)家電28所用的功率量，并且在功率控制響應(yīng)中包括表示所確定的功率量的值。例如，如果 功率控制命令指示要關(guān)閉傳統(tǒng)家電28，并且如果在家電28上成功實(shí)現(xiàn)了該命令，則負(fù)荷監(jiān) 視模塊56可測量家電28的接近為零瓦特的用電量。負(fù)荷監(jiān)視模塊56將包括表示大體為零 瓦特的值的功率命令響應(yīng)傳送給電力公司12。通過將功率控制響應(yīng)與預(yù)期的響應(yīng)值進(jìn)行比 較，電力公司12可驗(yàn)證在傳統(tǒng)家電28上成功實(shí)現(xiàn)了功率控制命令。在一個(gè)備選實(shí)施例中， 負(fù)荷監(jiān)視模塊56將包括表示成功完成或未能實(shí)現(xiàn)功率控制命令的值的功率控制響應(yīng)傳送 給電力公司12，而不是傳送所確定的功率量。在另一實(shí)施例中，監(jiān)視和控制裝置26包括傳統(tǒng)家電28的基線用電模型。可將基 線用電模型編程到監(jiān)視和控制裝置26中，和/或監(jiān)視和控制裝置26可通過監(jiān)視傳統(tǒng)家電 28隨時(shí)間的用電量來導(dǎo)出該模型。在實(shí)現(xiàn)功率控制命令之后，監(jiān)視和控制裝置26將傳統(tǒng)家 電28所用的功率量與家電28的基線用電模型進(jìn)行比較。如果傳統(tǒng)家電28所用的功率量 對(duì)應(yīng)于鑒于基線用電模型的功率控制命令的正確實(shí)現(xiàn)，則監(jiān)視和控制裝置26將包括表示 功率控制命令的成功完成的值的功率控制響應(yīng)傳送給電力公司12。例如，如果電力公司12 傳送了使傳統(tǒng)家電28將功率減少50%的功率控制命令，則監(jiān)視和控制裝置26如上所述地 實(shí)現(xiàn)該命令。監(jiān)視和控制裝置26確定供應(yīng)給傳統(tǒng)家電28的功率量，并將該量與基線用電 模型進(jìn)行比較以驗(yàn)證功率減少了 50%。如果功率像指示地那樣減少了，則監(jiān)視和控制裝置 26將包括成功完成值和/或表示傳統(tǒng)家電28的減少的用電量的值的功率控制響應(yīng)傳送回 到電力公司12。如果功率沒有減少指定量，則監(jiān)視和控制裝置26將包括失敗值和/或表示 傳統(tǒng)家電28的當(dāng)前用電量的值的功率控制響應(yīng)傳送回到電力公司12。在一個(gè)備選實(shí)施例中，電力公司12經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)14與遠(yuǎn)程控制單元18直接通信，而 不經(jīng)由電表16。在該實(shí)施例中，系統(tǒng)10以如上所述的相同方式與電力公司12和網(wǎng)絡(luò)14 一 起操作，其中預(yù)期系統(tǒng)10與電力公司12之間的通信不是通過電表16路由的。而是，電力 公司12經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)14將功率控制命令傳送給遠(yuǎn)程控制單元18。遠(yuǎn)程控制單元18通過經(jīng)由 網(wǎng)絡(luò)14將功率控制確認(rèn)和功率控制響應(yīng)傳送給電力公司12來對(duì)功率控制命令做出響應(yīng)。在另一實(shí)施例中，電力公司12與監(jiān)視和控制裝置26直接通信，而不經(jīng)由電表16 或遠(yuǎn)程控制單元18。在該實(shí)施例中，系統(tǒng)10以如上所述的相同方式與電力公司12和網(wǎng)絡(luò) 14 一起操作，其中預(yù)期系統(tǒng)10與電力公司12之間的通信不是通過電表16或遠(yuǎn)程控制單元 18路由的。而是，電力公司12經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)14將功率控制命令傳送給監(jiān)視和控制裝置26。監(jiān) 視和控制裝置26通過經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)14將功率控制確認(rèn)和功率控制響應(yīng)傳送給電力公司12來 對(duì)功率控制命令做出響應(yīng)。在一個(gè)備選實(shí)施例中，監(jiān)視和控制裝置26經(jīng)由遠(yuǎn)程控制數(shù)據(jù)鏈路24耦合到智能 家電22，而不是耦合到傳統(tǒng)家電28。在該實(shí)施例中，電力公司12和/或遠(yuǎn)程控制單元18 可利用監(jiān)視和控制裝置26實(shí)現(xiàn)更高級(jí)的功率控制命令。例如，可實(shí)現(xiàn)這樣的功率控制命 令，這些功率控制命令包括將恒溫器調(diào)整指定度數(shù)、將烤箱清理延遲指定時(shí)間量、將冰柜除 霜周期延遲指定時(shí)間和/或?qū)⒈錅囟日{(diào)整指定度數(shù)的請(qǐng)求。在該實(shí)施例中，監(jiān)視和控制 裝置26經(jīng)由家電數(shù)據(jù)端口 64和遠(yuǎn)程控制數(shù)據(jù)鏈路24耦合到智能家電22并將功率控制命 令傳送給智能家電22。監(jiān)視和控制裝置26可響應(yīng)功率控制命令將更高級(jí)的功率控制響應(yīng)傳送給電力公 司12。例如，監(jiān)視和控制裝置26可傳送包括表示由監(jiān)視和控制裝置26和/或智能家電22采取以實(shí)現(xiàn)功率控制命令的特定動(dòng)作的一個(gè)或多個(gè)值的功率控制響應(yīng)。監(jiān)視和控制裝置26 可利用各種機(jī)制中的任何一種機(jī)制來經(jīng)由遠(yuǎn)程控制數(shù)據(jù)鏈路24和家電數(shù)據(jù)端口 64與智能 家電22通信，這些機(jī)制包括但不限于以太網(wǎng)、電力線寬帶(BPL)、或使得監(jiān)視和控制裝置26 能夠如本文所述地那樣起作用的任何其它有線數(shù)據(jù)傳輸機(jī)制。在另一實(shí)施例中，監(jiān)視和控 制裝置26經(jīng)由電源端口 60和電力線30耦合到智能家電22，并利用BPL或另一電力線數(shù)據(jù) 傳輸協(xié)議將功率控制命令傳送給智能家電22。在又一實(shí)施例中，監(jiān)視和控制裝置26耦合到多個(gè)家電，包括一個(gè)或多個(gè)傳統(tǒng)家電 28和/或一個(gè)或多個(gè)智能家電22。在該實(shí)施例中，根據(jù)需要，監(jiān)視和控制裝置26包括多個(gè) 電源端口 60和/或家電數(shù)據(jù)端口 64。在該示范性實(shí)施例中，監(jiān)視和控制裝置26配置成連接 到美國的電源插座，其標(biāo)準(zhǔn)電壓為約120VAC，頻率為約60Hz。在一個(gè)備選實(shí)施例中，根據(jù)需 要，監(jiān)視和控制裝置26配置成連接到其它國家的電源插座，其標(biāo)準(zhǔn)電壓為約220-240VAC， 頻率為約50Hz，或是任何其它電壓和頻率。上述方法和設(shè)備便于提供用于監(jiān)視和控制電力系統(tǒng)中的負(fù)荷的有效且具經(jīng)濟(jì)效 益的裝置。該方法和設(shè)備便于使得傳統(tǒng)家電能夠連接到智能電網(wǎng)并使得智能家電能夠更完 全地結(jié)合到智能電網(wǎng)中。這些實(shí)施例便于接收從電力公司發(fā)送的功率控制消息并對(duì)其做出 響應(yīng)。此外，這些實(shí)施例便于在傳統(tǒng)和智能家電上實(shí)現(xiàn)功率控制消息并監(jiān)視傳統(tǒng)和智能家 電對(duì)功率控制命令的響應(yīng)。因此，上述實(shí)施例便于提供通過電力公司進(jìn)行的更有效的房屋 負(fù)荷控制，并使得電力公司能夠控制用戶房屋內(nèi)的各個(gè)家電。因此，電力公司可利用上述實(shí) 施例來便于減少用戶房屋內(nèi)的非關(guān)鍵負(fù)荷的功率消耗，維持給關(guān)鍵負(fù)荷的功率，并更有效 地管理電網(wǎng)。通過實(shí)現(xiàn)上述實(shí)施例，用戶也可減少他們的房屋內(nèi)的負(fù)荷的功率消耗，并減少 他們的電費(fèi)。上文詳細(xì)描述了用于監(jiān)視和控制電力系統(tǒng)中的負(fù)荷的方法和設(shè)備的示范性實(shí)施 例。這些方法和設(shè)備不限于本文描述的特定實(shí)施例，而是設(shè)備的組件和/或方法的步驟可 與本文描述的其它組件和/或步驟分開來獨(dú)立地使用。例如，監(jiān)視和控制裝置也可結(jié)合其 它電力系統(tǒng)和方法一起使用，而不只限于用本文描述的電力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。而是，上述實(shí)施例可 結(jié)合許多其它電力系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)現(xiàn)和利用。盡管在一些圖中示出本發(fā)明的各種實(shí)施例的特定特征而在其它圖中沒有示出，但 這只是為了方便。根據(jù)本發(fā)明的原理，一個(gè)圖的任何特征可與任何其它圖的任何特征一起 提到和/或要求其權(quán)利。本書面描述利用實(shí)例公開包括最佳模式的本發(fā)明，并且還使得本領(lǐng)域技術(shù)人員能 夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明，包括制作和使用任何裝置或系統(tǒng)并執(zhí)行任何結(jié)合的方法。本發(fā)明的可授予 專利的范圍由權(quán)利要求限定，并且可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員可想到的其它實(shí)例。如果這些其 它實(shí)例具有與權(quán)利要求的字面語言沒什么不同的結(jié)構(gòu)元素，或者如果這些其它實(shí)例包括與 權(quán)利要求的字面語言無實(shí)質(zhì)差異的等效結(jié)構(gòu)元素，則它們要在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。部件列表10電力系統(tǒng)12電力公司14 網(wǎng)絡(luò)16 電表
18遠(yuǎn)程控制單元
20電表數(shù)據(jù)鏈路
22智能家電
24遠(yuǎn)程控制數(shù)據(jù)鏈路
26監(jiān)視和控制裝置
28傳統(tǒng)家電
30電力線
50通信模塊
52有線數(shù)據(jù)收發(fā)器
54無線數(shù)據(jù)收發(fā)器
56負(fù)荷監(jiān)視模塊
58負(fù)荷控制模塊
60電源端口
62數(shù)據(jù)端口
64家電數(shù)據(jù)端口
權(quán)利要求
一種用于電力系統(tǒng)(10)的監(jiān)視和控制裝置(26)，所述電力系統(tǒng)包括多個(gè)電負(fù)荷和控制單元，所述監(jiān)視和控制裝置包括負(fù)荷監(jiān)視模塊(56)，配置成確定傳送給所述多個(gè)電負(fù)荷的至少其中之一的電功率量，所述負(fù)荷監(jiān)視模塊還配置成將表示所確定的電功率量的值傳送給所述電力系統(tǒng)；以及負(fù)荷控制模塊(58)，配置成控制傳送給所述多個(gè)電負(fù)荷的所述至少其中之一的電功率量，所述負(fù)荷控制模塊還配置成從所述電力系統(tǒng)接收功率控制命令；以及將功率控制確認(rèn)傳送給所述電力系統(tǒng)。
2.如權(quán)利要求1所述的監(jiān)視和控制裝置(26)，其中所述監(jiān)視和控制裝置還包括配置成 通信耦合到所述控制單元(18)的通信模塊(50)。
3.如權(quán)利要求2所述的監(jiān)視和控制裝置(26)，其中所述通信模塊(50)經(jīng)由無線數(shù)據(jù) 收發(fā)器(54)與所述控制單元(18)通信。
4.如權(quán)利要求2所述的監(jiān)視和控制裝置(26)，其中所述通信模塊(50)經(jīng)由有線數(shù)據(jù) 收發(fā)器(52)與所述控制單元(18)通信。
5.如權(quán)利要求1所述的監(jiān)視和控制裝置(26)，其中所述監(jiān)視和控制裝置包括配置成電 耦合到所述多個(gè)電負(fù)荷的所述至少其中之一的功率連接輸出端的功率連接輸入端。
6.如權(quán)利要求1所述的監(jiān)視和控制裝置(26)，其中所述負(fù)荷監(jiān)視模塊(56)包括伏特 表、安培表和瓦特表的至少其中之一。
7.如權(quán)利要求1所述的監(jiān)視和控制裝置(26)，其中所述負(fù)荷控制模塊(58)向所述多 個(gè)電負(fù)荷的所述至少其中之一提供可變電壓和可變電流。
8.如權(quán)利要求1所述的監(jiān)視和控制裝置(26)，其中所述多個(gè)電負(fù)荷的所述至少其中之 一包括傳統(tǒng)家電(28)。
9.如權(quán)利要求1所述的監(jiān)視和控制裝置(26)，其中所述負(fù)荷監(jiān)視模塊(56)配置成確 定傳送給所述多個(gè)電負(fù)荷的所述至少其中之一的歷史電功率量。
10.如權(quán)利要求1所述的監(jiān)視和控制裝置(26)，其中所述負(fù)荷控制模塊(58)還配置成 對(duì)所述多個(gè)電負(fù)荷的所述至少其中之一實(shí)現(xiàn)所述功率控制命令。
全文摘要
本發(fā)明提供一種用于電力系統(tǒng)(10)的監(jiān)視和控制裝置(26)，該電力系統(tǒng)包括多個(gè)電負(fù)荷和控制單元。該監(jiān)視和控制裝置(26)包括負(fù)荷監(jiān)視模塊(56)，配置成確定傳送給所述多個(gè)電負(fù)荷的至少其中之一的電功率量，該負(fù)荷監(jiān)視模塊還配置成將表示所確定的電功率量的值傳送給電力系統(tǒng)；以及負(fù)荷控制模塊(58)，配置成控制傳送給所述多個(gè)電負(fù)荷的所述至少其中之一的電功率量。該負(fù)荷控制模塊還配置成從電力系統(tǒng)接收功率控制命令并將功率控制確認(rèn)傳送給電力系統(tǒng)。
文檔編號(hào)H02J13/00GK101938163SQ20101022148
公開日2011年1月5日 申請(qǐng)日期2010年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月25日
發(fā)明者M·B·湯姆森 申請(qǐng)人:通用電氣公司