] 圖2是依據(jù)本發(fā)明的實施方式的智能連接器電路的方框圖；
[00巧]圖3是根據(jù)本發(fā)明的實施方式示于圖1中的智能服務(wù)面板（IS巧的電路方框圖；
[0026] 圖4是根據(jù)本發(fā)明的實施方式示于如圖3中的程控斷路器面板（PCCB巧的方框 圖；
[0027] 圖5是根據(jù)本發(fā)明的實施方式示于圖4中的程控斷路器（PCCB)的一個示范性實 施方式的方框圖；
[0028] 圖6是依據(jù)本發(fā)明的實施方式示于圖4中的PCCB的另一個示范性實施方式的方 框圖；
[0029] 圖7是根據(jù)本發(fā)明的實施方式示于圖4中的PCCB的另一個示范性實施方式的方 框圖；
[0030] 圖8是根據(jù)本發(fā)明的實施方式示于圖15中PCCB的另一示范性實施方式的方框 圖；
[0031] 圖9是根據(jù)本發(fā)明的實施方式使用圖5、6或7中示出的PCCB的ISP的第一示例 性結(jié)構(gòu)的外部立體視圖；
[0032] 圖10是示于圖9的ISP的內(nèi)部立體視圖；
[003引圖11是示于圖9的ISP的后視圖；
[0034]圖12是使用圖5、6或7中示出的PCCB的ISP的第二個示例性結(jié)構(gòu)的外部立體視 圖；
[003引圖13是使用圖8中示出的PCCB的ISP的第S個示例性結(jié)構(gòu)的具有前蓋開口的外 部立體視圖；
[0036] 圖14是示于圖13的ISP的內(nèi)部立體視圖；
[0037] 圖15是根據(jù)本發(fā)明的實施方式示于圖3的程控斷路器面板（PCCB巧的第二個實 施方式的方框圖；
[0038] 圖16是自動本地電力管理系統(tǒng)操作軟件結(jié)構(gòu)的方框圖；
[0039] 圖17是示于圖16中的實時監(jiān)控軟件操作塊的擴展視圖；
[0040] 圖18是示于圖17中的電網(wǎng)監(jiān)控及電源管理模塊的流程圖；
[0041] 圖19是示于圖17中的任務(wù)計劃模塊流程圖；
[0042] 圖20是示于圖17中的任務(wù)分派模塊流程圖；
[0043] 圖21是示于圖17中的主機請求處理模塊流程圖；
[0044] 圖22是示于圖17中的端點請求處理模塊的流程圖；
[0045] 圖23是示于圖16中的系統(tǒng)管理軟件操作塊的擴展視圖；
[0046] 圖24是示于圖23中的用戶請求處理模塊的流程圖；
[0047] 圖25是用于指定在本地電力系統(tǒng)中的設(shè)備地址的示例性匹配表；
[0048]圖26是用于提供關(guān)于本地發(fā)電機和/或可再生能源發(fā)電系統(tǒng)信息的示范性的本 地電資源表；
[0049] 圖27是一個示范性優(yōu)先級表，其列有在電網(wǎng)有問題時，具有備用電源的設(shè)備；
[0050] 圖28是包含用戶計劃任務(wù)的示例性用戶計劃表。
【具體實施方式】
[0051]W下的詳細(xì)描述本質(zhì)上僅為了進(jìn)行示例性的描述，其目的不是用于限制所描述 的實施方式或限制所描述的實施方式的應(yīng)用和使用。如該里所使用的，"示例性"，或"說明 性"意指充當(dāng)實例、例子、或說明。任何作為"實例"或"說明性"來描述的實現(xiàn)不一定要被 解釋為優(yōu)于或勝過其他實現(xiàn)。所有下面描述的實現(xiàn)是示范性的實現(xiàn)W使本領(lǐng)域普通技術(shù)人 員能夠制作或使用公開的實施方式，其意不在限制由權(quán)利要求所限定的本公開的范圍。出 于描述的目的，術(shù)語"頂部"，"底部"，"左"，"后"，"右"，"前"，"垂直"，"水平"及其派生詞設(shè) 及本發(fā)明在圖中的取向。此外，前述的技術(shù)領(lǐng)域、【背景技術(shù)】，或
【發(fā)明內(nèi)容】
，W及在下面的詳述 無意明示或暗示本發(fā)明的原理受限于所介紹的領(lǐng)域。另外應(yīng)該理解的是，附圖中所示的，W 及下面的詳述中所描述的特定器件和過程，僅僅是在附加的權(quán)利要求中所定義的本發(fā)明的 概念的示例性實施方式。因此，除非權(quán)利要求明確說明，該里公開的設(shè)及實施方式的具體 尺寸和其他物理特性不被認(rèn)為是限制性的。
[0052] 本發(fā)明的目的包括為消費者提供一種簡單和廉價的方法W更有效地使用能源；減 少本地發(fā)電機或可再生能源發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)備W及安裝成本；有效地使用本地并網(wǎng)可再生能 源發(fā)電系統(tǒng)；提供一種經(jīng)濟有效的智能家居平臺；W及為智能電網(wǎng)提供自下而上的解決方 案。
[0053] 為了實現(xiàn)該些目標(biāo)，本發(fā)明的實施方式提供了本地電力系統(tǒng)的自動監(jiān)測、控制和 管理的系統(tǒng)和方法。本發(fā)明的核屯、組件包括智能服務(wù)面板（IS巧和系統(tǒng)操作軟件。智能連 接器不是必需的；然而，由于智能連接器使得傳統(tǒng)設(shè)備能夠被獨立的監(jiān)測和控制，智能連接 器可W增強本發(fā)明實施方式的監(jiān)控能力。如該里所使用的，術(shù)語"設(shè)備"是指任何吸取電 負(fù)載的器件，包括但不限于電源插座、照明，典型的家電（灶具、烤箱、洗碗機、洗衣機，干衣 機等），HVAC(供熱通風(fēng)，空調(diào)）零部件，熱水器等。
[0054]通過自動監(jiān)控電網(wǎng)、電分支線，W及設(shè)備與本地電力系統(tǒng)的連接，本發(fā)明的實施 方式解決了上述傳統(tǒng)住宅電力系統(tǒng)的問題。該種動態(tài)電連接重配置能力省去了當(dāng)安裝備用 發(fā)電機或可再生能源電力系統(tǒng)時所需要的子服務(wù)面板、轉(zhuǎn)換開關(guān)，和額外的布線。該顯著地 降低了裝置和安裝成本。盡管本文所述的發(fā)明實施方式設(shè)及住宅電力系統(tǒng)，但其應(yīng)用不僅 限于住宅用電力系統(tǒng)。本發(fā)明的實施方式也適用于商業(yè)或工業(yè)電力系統(tǒng)。
[0055] 本發(fā)明的實施方式還可W提高并網(wǎng)可再生能源發(fā)電系統(tǒng)的使用效率。當(dāng)電網(wǎng)有問 題時，斷開電網(wǎng)而不是關(guān)閉該并網(wǎng)可再生能源系統(tǒng)，從而運行并網(wǎng)可再生能源系統(tǒng)繼續(xù)作 為備用電源工作。該使并網(wǎng)可再生能源系統(tǒng)更具吸引力。
[0056] 本發(fā)明的實施方式不需要基礎(chǔ)設(shè)施的支持就可W本地或遠(yuǎn)程地監(jiān)測能量消耗W 及控制電源連接，而且可W很容易地集成到智能電網(wǎng)。本發(fā)明的實施方式為智能電網(wǎng)的實 施提供了一種簡單和有效的自下而上的解決方案。
[0057] 由于電力線的通信可W被嵌入在本地的配電系統(tǒng)，本發(fā)明的實施方式還提供了一 種更具成本效益的智能家居平臺。本發(fā)明的實施方式使得智能家電可W很容易集成到當(dāng)?shù)?自動電力系統(tǒng)中。
[0058] 圖1是本發(fā)明實施方式可能實現(xiàn)的示例性的自動本地電力管理系統(tǒng)的示意圖。圖 1中，來自公用電網(wǎng)W及本地發(fā)電系統(tǒng)，諸如并網(wǎng)太陽能光伏系統(tǒng)102的電力被送入智能服 務(wù)面板（ISP)lOl，并將電力分配給本地電負(fù)載105(設(shè)備1，設(shè)備2等）。所述ISP101自動 監(jiān)控當(dāng)?shù)仉娏ο到y(tǒng)的狀況，控制該電連接，并根據(jù)不同情況動態(tài)分配電力到負(fù)載。ISP101 中嵌入的各種通信功能使其與設(shè)備、本地計算機、移動設(shè)備，W及遠(yuǎn)程服務(wù)器進(jìn)行通信。圖 1中，電分支電線103不僅輸送電力而且攜帶電力線通信信息。
[0059]ISP101包括中央控制單元201、程控斷路器面板（PCCB巧202,和接口單元203。中 央控制單元201通過PCCBP202監(jiān)控公用電網(wǎng)和本地電力情況（請見下面更詳細(xì)的描述）。 中央控制單元201可包括微處理器、專用或通用電路（例如應(yīng)用專用集成電路或現(xiàn)場可編 程口陣列）、適當(dāng)?shù)木幊逃嬎阊b置，或其它任何適合的用于控制ISP101操作的裝置。ISP 101使用接口單元203與本地計算機106、遠(yuǎn)程服務(wù)器107、移動設(shè)備108、公用電網(wǎng)、本地可 再生能源發(fā)電系統(tǒng)102 (如示于圖1的并網(wǎng)太陽能光伏系統(tǒng)）、本地電負(fù)載105,和任何其它 所需的設(shè)備進(jìn)行通信。ISP101與本地計算機之間可W通過硬線連接（例如，USB)或無線 連接（例如，藍(lán)牙，Wi-Fi等）進(jìn)行通信。ISP101與遠(yuǎn)程服務(wù)器107之間可W通過互聯(lián)網(wǎng) 或任何其它適當(dāng)?shù)耐ㄐ啪W(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。ISP101與移動設(shè)備108之間可W通過移動通信網(wǎng)、 互聯(lián)網(wǎng)，或任何其它合適的通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。
[0060] 所述ISP101監(jiān)控本地電力系統(tǒng)中的電分支線103。因此，取決于設(shè)備是怎樣被 連接到電分支線上的，設(shè)備可能被單獨地或成組地進(jìn)行監(jiān)控。例如，在圖1中，智能設(shè)備1 和設(shè)備6 (其不需要是智能設(shè)備，因為具有重負(fù)載的設(shè)備可W被單獨地監(jiān)控）代表重負(fù)載設(shè) 備，如熱累，熱水器等。由于專用電分支線連接到重負(fù)載，因此重負(fù)載設(shè)備可被單獨地監(jiān)控。 在其他的情況下，多個設(shè)備被連接到同一電分支線。例如，天花板上的電燈和多個墻上的電 源插座可能分享同一個電分支線。在圖1中，設(shè)備6就是該種設(shè)備類型的一個例子。在該 種情況下，設(shè)備被成組的監(jiān)控。為了單獨監(jiān)控該些設(shè)備，可W使用智能連接器109將該設(shè) 備連接到電分支線，如示于圖1中的設(shè)備5。當(dāng)然，該是假定該設(shè)備不包含任何智能功能。 如果使用具有電力線通信能力的智能家電，ISP101能夠直接與該種智能設(shè)備通信，并且因 此單獨地監(jiān)控它們。
[0061] 智能插頭104可用在設(shè)備通過墻上的電源插座連接到電分支線的情況（例如，如 圖1中所示，當(dāng)設(shè)備4被插入智能插頭104時，設(shè)備4被連接到電分支線）。具有電力線或 無線通信功能的智能插頭104可W在市場上買到。通過簡單地連接到墻上的電源插座并將 它們與ISP101接口，該樣的智能插頭可W被添加到當(dāng)?shù)氐碾娏ο到y(tǒng)。由于智能連接器109 必須用電線連接到電分支線103上，所W建議智能連接器由有專業(yè)安裝資格的人員安裝。
[0062] 圖2所示是智能連接器電路的方框圖。智能連接器109通過電線連接到分支電源 線103,并且設(shè)備105插入到智能連接器109。智能連接器109包括控制單元、傳感器、交流 開關(guān)，W及電力線通信任LC)調(diào)制解調(diào)器。智能連接器109與ISP101通過PLC調(diào)制解調(diào) 器通信。傳感器定期采樣設(shè)備的功率消耗并把結(jié)果發(fā)送到ISP101。交流開關(guān)既可W通過 PLC由ISP101直接控制也可由用戶指定并由本地微處理器存儲的計劃任務(wù)控制。
[0063] 圖3是ISP101的方框圖。中央控制單元201包括微處理器（或微控制器）、專用 或通用電路（例如應(yīng)用專用集成電路或現(xiàn)場可編程口陣列），W及存儲器（可W是用于存 儲數(shù)據(jù)和指令的RAM、閃存或類似的裝置）。PCCBP202可W包括程控斷路器陣列、主交流開 關(guān)，W及眾多的傳感器。接口單元203提供功能W允許ISP101使用電力線或無線通信與 智能設(shè)備進(jìn)行通信。接口單元203還允許本地計算機、移動設(shè)備，和遠(yuǎn)程服務(wù)器使用任何合 適的信息技術(shù)和/或手段（不論硬連接或無線，包括但不限于注入Zigbee、TCP/P，藍(lán)牙等） 來訪問ISP101。該些功能通過硬件和軟件兼用的手段來實現(xiàn)。ISP101通過電度表（千瓦 小時）連接到公用電網(wǎng)上。該ISP連接到接收來自太陽能電池陣列的DC電源的逆變器的 交流電源輸出。
[0064] -個示范性BCCBP202的實施方式方框圖示于圖4。公用電網(wǎng)通過主開關(guān)2024 連接到本地電力系統(tǒng)中PCCBP202的主入口。通過程控斷路器（PCCB)5021陣列，主電源分 為幾個電分支線103并分配給各個設(shè)備。放置在主開關(guān)2024下游的壓敏電阻用于該電力 系統(tǒng)的瞬態(tài)過電壓保護(hù)。兩個傳感器被分別放置在主開關(guān)2024之前和之后。主電源線傳 感器2023用于當(dāng)公用電網(wǎng)與本地電力系統(tǒng)斷開時監(jiān)測公用電網(wǎng)上電力的恢復(fù)。主電源線 傳感器2023可包括任何合適的能夠檢測電網(wǎng)活動的傳感器類型，諸如電壓傳感器或頻率 傳感器。因此，在電網(wǎng)正常操作期間，主電源線傳感器2023可被禁