專利名稱：斷路器和電力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及能夠?qū)Π惭b在諸如家庭或工廠的區(qū)域的電子裝置消耗的電力進(jìn)行監(jiān) 測(cè)的斷路器和電力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
近年來，人們已經(jīng)開始積極追求致力于低碳社會(huì)的發(fā)展。為此，減少用在家庭、工 廠、辦公室等的電力消耗是必要的。盡管在降低用在工廠、辦公室等的電力的消耗方面已經(jīng) 卓有成效，但如何減少一般家庭的電力消耗卻沒有取得顯著進(jìn)展。原因之一在于居民對(duì)家 庭中的用電狀況沒有正確的認(rèn)識(shí)。當(dāng)能夠容易地監(jiān)測(cè)到家庭中的用電狀況時(shí)，就能夠促進(jìn) 減少不必要的電力消耗。這是通過“可視化”消耗的電力而產(chǎn)生的效果。此外，還可以通過 結(jié)合電力控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫來優(yōu)化許多電力的使用。過去，已經(jīng)提出了一種以非接觸的方式測(cè)量斷路器中的電流值并且允許在外部讀 出測(cè)量值的斷路器(見日本專利公開第Hei 07480846號(hào)，以下稱為專利文件1)。另外，一 種具有安裝于斷路器外部布線的測(cè)量傳感器并測(cè)量流經(jīng)斷路器的電流值的裝置已經(jīng)投入 實(shí)際應(yīng)用中。

發(fā)明內(nèi)容
專利文件1所描述的斷路器只讀出在斷路器內(nèi)流動(dòng)的電流的值。因此該斷路器不 能用來一直監(jiān)測(cè)家庭中的電力需求并優(yōu)化電力需求。此外，在具有固定至斷路器外部的電 力線的測(cè)量傳感器的裝置情況下，固定測(cè)量傳感器的工作很復(fù)雜。因此期望提供能夠測(cè)量一個(gè)或多個(gè)電子裝置所用的電流并且能夠通過將測(cè)量值 顯示給用戶來促進(jìn)降低電力的使用的斷路器和電力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式，提供了一種斷路器，該斷路器包括多個(gè)支路斷路器，多個(gè)支 路斷路器均包括電流測(cè)量部，被配置為測(cè)量流經(jīng)內(nèi)部電力線的電流；無線電通信部，被配 置為通過無線電將電流測(cè)量部的測(cè)量值傳輸?shù)叫畔⑻幚硌b置；以及電源部，被配置為向無 線電通信部提供電力。優(yōu)選地，電源部是電池和電容中的一個(gè)。優(yōu)選地，電源部是非接觸式電源裝置。優(yōu)選地，電流測(cè)量部以非接觸的方式測(cè)量電流。優(yōu)選地，多個(gè)支路斷路器均由標(biāo)識(shí)符來標(biāo)識(shí)。根據(jù)跟發(fā)明實(shí)施方式，提供了一種電力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括斷路器，該斷路器包括多 個(gè)支路斷路器，多個(gè)支路斷路器均包括電流測(cè)量部，被配置為測(cè)量流經(jīng)內(nèi)部電力線的電 流，第一無線電通信部，被配置為通過無線電傳輸電流測(cè)量部的測(cè)量值，以及電源部，被配 置為相第一無線電通信部提供電力；第二無線電通信部，被配置為與第一無線電通信部進(jìn) 行通信；以及信息處理裝置，用于處理經(jīng)由第二無線電通信部接收的測(cè)量值。優(yōu)選地，信息處理裝置連接至因特網(wǎng)。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式，能夠監(jiān)測(cè)與各個(gè)支路斷路器連接的電子裝置的電力使用狀 況，并可以通過將電力消耗的測(cè)量量呈現(xiàn)給用戶來降低家庭等的電力消耗。


圖1是本發(fā)明第一實(shí)施方式的框圖。圖2是本發(fā)明第一實(shí)施方式中的斷路器實(shí)例的框圖。圖3是用來說明本發(fā)明第一實(shí)施方式的示意圖。
具體實(shí)施例方式以下將對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述。順便提一下，將按以下順序進(jìn)行描述。<1.第一實(shí)施方式〉<2.變形例〉應(yīng)當(dāng)注意的是，雖然以下將要進(jìn)行描述的實(shí)施方式是本發(fā)明的優(yōu)選具體實(shí)例，并 且將技術(shù)上期望的各種限制附加到本實(shí)施方式，但是本發(fā)明的范圍不應(yīng)限于這些實(shí)施方 式，除非在以下描述中存在對(duì)具體限定本發(fā)明的效果的描述。<1.第一實(shí)施方式〉電力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)以下將參照?qǐng)D1描述根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的電力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。在電力供應(yīng)者的發(fā) 電站中產(chǎn)生的電力通過圖1中未示出的輸電網(wǎng)和配電網(wǎng)連接到以虛線包圍的區(qū)域(例如， 該區(qū)域?yàn)榧彝?)中的斷路器(也稱為配電盤、電路斷路器等)2的限幅器3。在實(shí)際中，通 常采用單相三線系統(tǒng)作為從鄰近電力變壓器到家庭1之間的引入線(service wire)。然 而，在圖1中，為簡單起見，使用的是單相兩線系統(tǒng)。限幅器3也稱為供給斷路器(service breaker)。當(dāng)大于電力公司(electric utility)與家庭1之間在合約中指定的電流的電 流流過時(shí)，限幅器3自動(dòng)跳閘以中斷電力供應(yīng)。主斷路器4連接到限幅器3。主斷路器4具有漏電中斷功能。主斷路器4在發(fā)生
漏電或總電流大于指定的值時(shí)跳閘。多個(gè)支路斷路器5^ .....\連接到主斷路器4。支
路斷路器S1 \在例如大于20A的容許電流的電流流過或由于斷路導(dǎo)致的過電流流過時(shí) 跳閘。限幅器3、主斷路器4和支路斷路器S1 \的電路由于過電流流過時(shí)雙金屬材料 受熱彎曲而被中斷。有些斷路器不靠過電流產(chǎn)生的熱而是通過電磁系統(tǒng)來執(zhí)行中斷操作。 當(dāng)執(zhí)行中斷操作后，可以通過關(guān)斷原因所在的電子裝置的供電開關(guān)并操縱斷路器的控制桿 來使電路恢復(fù)。舉例來說，分別地，家庭1中的電源插座6p62.....k連接到支路斷路器S1 5n，
電子裝置T1 7n連接到 6n。電子裝置T1 7n的實(shí)例有空調(diào)、冰箱、照明器材、洗衣機(jī)、 電視機(jī)。在實(shí)際中，如圖1中支路斷路器S1-^1分別與電源插座連接的結(jié)構(gòu)并不常見，但 在房間等區(qū)域中為每組多個(gè)電源插座或電子裝置設(shè)置支路斷路器Si、、。此外，可以對(duì)應(yīng) 于電子裝置T1 7n的類型來設(shè)置支路斷路器S1 \。例如，可以對(duì)應(yīng)于空調(diào)、照明器材、 電源插座等設(shè)置支路斷路器S1 \。此外，不限于電子裝置，例如，可以將為家用電池或車載電池充電的端子連接到斷路器2。如隨后所描述的，支路斷路器S1 \均具有測(cè)量流經(jīng)支路斷路器電力線的電流、 獲取電流整體值以及根據(jù)檢測(cè)電壓值和整體電流值來測(cè)量電力消耗的功能。支路斷路器 S1 \具有利用無線電傳輸測(cè)量值的功能。順便提一句，支路斷路器S1 \具有電流測(cè) 量功能并能夠傳輸被測(cè)量的電流的值，從而在信息處理裝置端上計(jì)算電力。對(duì)支路斷路器S1-^1設(shè)置天線S1 8n以通過無線電傳輸測(cè)量值。在圖1所示的 實(shí)例中，所有支路斷路器都具有測(cè)量電力消耗的功能。然而只有部分支路斷路器具有電力 測(cè)量功能(power measuring function) 0例如，與低功耗電子裝置連接的支路斷路器就可 能沒有電力測(cè)量功能。在家庭1中設(shè)置了與支路斷路器S1 \進(jìn)行無線電通信的信息處理裝置21。家 庭中使用的普通微機(jī)就可以用作信息處理裝置21。具體地，信息處理裝置21包括運(yùn)算部、 存儲(chǔ)器、顯示器和輸入裝置。例如，將用于處理每個(gè)支路斷路器接收到的電力的測(cè)量值的應(yīng) 用程序安裝到微機(jī)上。信息處理裝置21具有用于無線電通信的天線22。另外，信息處理裝 置21可以與外部網(wǎng)絡(luò)(例如因特網(wǎng)2 上的終端設(shè)備、網(wǎng)站等進(jìn)行通信。例如，將無線電波用作支路斷路器S1 \和信息處理裝置21之間無線電通信的 媒介?？梢詫⑺{(lán)牙或ZigBee用作通信系統(tǒng)。藍(lán)牙系統(tǒng)被應(yīng)用于多媒體通信，且允許通過 一對(duì)多的連接進(jìn)行通信。ZigBee采用IEEE(電機(jī)及電子工程師協(xié)會(huì))802. 15. 4的物理層。 IEEE802. 15. 4是被稱為PAN(個(gè)人局域網(wǎng))或W(無線)PAN的短程無線網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)的名稱。 此外，也可以采用無線LAN(局域網(wǎng))系統(tǒng)。信息處理裝置21使用流經(jīng)各支路斷路器的電流測(cè)量值(數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù))來執(zhí)行以下 處理，例如，生成顯示各支路斷路器S1 \當(dāng)前電流值的顯示畫面，計(jì)算各支路斷路器S1 \預(yù)定時(shí)間段(例如，一個(gè)月)內(nèi)的電力累計(jì)值，或計(jì)算電費(fèi)。在這種情況下，以幾秒鐘的 適當(dāng)間隔采樣測(cè)量的值并進(jìn)行處理?？蛇x地，可以使用對(duì)通過各支路斷路器S1 \傳輸?shù)?測(cè)量值采樣獲得的值。信息處理裝置21的處理結(jié)果顯示在對(duì)信息處理裝置21設(shè)置的顯示 裝置的屏幕上。該處理結(jié)果能夠顯示在家庭的電視接收裝置的顯示部上。查看顯示器的用 戶(家庭1的居民)就能得知電力使用狀況。信息處理裝置21在因特網(wǎng)23上具有預(yù)定的URL(統(tǒng)一資源定位器)。因此信息處 理裝置21的處理結(jié)果可以通過因特網(wǎng)23從用戶的終端設(shè)備上看到。此外，當(dāng)出現(xiàn)諸如由 于短路產(chǎn)生過電流而導(dǎo)致支路斷路器S1 \之一跳閘的異常情況時(shí)，信息處理裝置21就 發(fā)出出現(xiàn)異常情況的警報(bào)以通過因特網(wǎng)23來通知用戶終端異常情況的出現(xiàn)。支路斷路器將參照?qǐng)D2描述支路斷路器S1的實(shí)例。順便說一下，其他支路斷路器\ \與 支路斷路器51有類似的結(jié)構(gòu)。盡管在圖2中省略了，但如同在現(xiàn)有裝置中那樣，各支路斷 路器被配置為在過電流流過時(shí)支路斷路器的電路中斷。此外，當(dāng)已經(jīng)執(zhí)行中斷操作時(shí)，可以 通過關(guān)斷原因所在的電子裝置的供電開關(guān)和操縱斷路器控制桿來使電路恢復(fù)。電力測(cè)量部 12測(cè)量路斷路器S1中流過電力線11的電流，并根據(jù)該電流的測(cè)量值測(cè)量電力。電力線11 穿過非接觸式系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，例如，環(huán)形線圈，根據(jù)環(huán)形線圈中電磁感應(yīng)的電流來測(cè)量流過電 力線11的電流?？梢圆捎酶鶕?jù)測(cè)得的整體電流值及電壓值來測(cè)量電力的構(gòu)造。將特定值 或測(cè)量值作為電壓值。此外，可以通過利用用來檢測(cè)源自電力線11的磁通量的傳感器來測(cè)量電流。電力測(cè)量部12的測(cè)量值被提供至無線電通信部13。無線電通信部13與信息處理 裝置21進(jìn)行雙向無線電通信。支路斷路器S1唯一的標(biāo)識(shí)符(以下適當(dāng)?shù)貙⒃摌?biāo)識(shí)符稱為 ID)存儲(chǔ)在無線電通信部13的非易失性存儲(chǔ)器中。在測(cè)量值傳輸?shù)叫畔⑻幚硌b置21時(shí)， 將ID加入到該測(cè)量值。如圖3所示，將唯一的標(biāo)識(shí)符ID1 IDn分配給各支路斷路器S1 \。例如，標(biāo)識(shí)符ID1-IDn也作為識(shí)別無線電通信系統(tǒng)中終端的ID。因此，信息處理裝置 21能夠根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)中包含的ID確定是哪個(gè)支路斷路器傳輸了測(cè)量值。例如，在藍(lán)牙系統(tǒng)中，信息處理裝置21是母機(jī)，信息處理裝置21能夠與最多七個(gè) 在信息處理裝置21的IOm的半徑內(nèi)同時(shí)連接的從屬機(jī)(子機(jī))(支路斷路器S1 \的無 線電通信部)進(jìn)行通信。采用IEEE802. 15. 4系統(tǒng)時(shí)，首先進(jìn)行信息處理裝置21和支路斷 路器S1 \的無線電通信部13之間的配對(duì)。電力測(cè)量部12和無線電通信部13運(yùn)行所需的電力由電池14供應(yīng)。例如，電池14 可以是鋰離子蓄電池。電池14由非接觸式供電裝置15產(chǎn)生的電力來充電。并不限于非接 觸式供電裝置15，電池14能夠通過利用可再生能源發(fā)電產(chǎn)生的電力進(jìn)行充電。利用可再生 能源進(jìn)行的發(fā)電包括太陽能發(fā)電(photovoltaic power generation)、風(fēng)力發(fā)電和生物質(zhì) 發(fā)電?？梢詫⒉捎秒姵馗袘?yīng)的非接觸式供電裝置作為非接觸式供電裝置15的實(shí)例。具 體地，通過將設(shè)置在電力傳輸裝置中的初級(jí)線圈與設(shè)置在電力接收裝置中的次級(jí)線圈電磁 耦合來形成變壓器。將預(yù)定頻率的交流電壓提供給初級(jí)線圈。通過整流次級(jí)線圈中感應(yīng)的 交流電壓來產(chǎn)生直流電。將直流電提供給控制部16?？刂撇?6執(zhí)行通過來自非接觸式供電裝置15的直流電對(duì)電池14進(jìn)行充電所需 的控制。例如，在鋰離子蓄電池的情況下，控制部16通過CV (恒定電壓)/Cl (恒定電流) 系統(tǒng)進(jìn)行充電。當(dāng)電池14在可用電壓的范圍時(shí)不進(jìn)行充電操作。此外，非接觸式供電裝置 15可以使用從電力線11感應(yīng)的電力作為傳輸電力。另外，不限定非接觸式供電裝置，可以 對(duì)流過電力線11的電流進(jìn)行分流以形成電源。在前述本發(fā)明的第一實(shí)施方式中，斷路器2的支路斷路器S1 \均測(cè)量流過其中 的電流，以此實(shí)時(shí)測(cè)量各支路斷路器中消耗的電力。根據(jù)需要通過對(duì)測(cè)量的電力進(jìn)行采樣 而獲得的測(cè)量值通過無線電被傳輸?shù)叫畔⑻幚硌b置21。信息處理裝置21對(duì)其接收到的測(cè) 量值進(jìn)行處理，從而獲得各支路斷路器的當(dāng)前消耗的電力。獲取的各支路斷路器的消耗的電力顯示在信息處理裝置21等的顯示器上并呈現(xiàn) 給用戶。用戶通過查看各支路斷路器的消耗的電力就能夠獲得有關(guān)實(shí)際消耗的電力的數(shù) 據(jù)。因此，用戶就能夠試圖節(jié)約電，或在事先得知斷路器有跳閘的可能時(shí)采取措施來防止斷 路器跳閘。<2.變形例 >以上已經(jīng)具體地描述了本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，但是本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方 式，而是容許在本發(fā)明技術(shù)思想的基礎(chǔ)上的進(jìn)行各種變形。例如，不僅可以使用因特網(wǎng)，也 可以使用便攜式電話電話網(wǎng)來與外部連接。另外，作為斷路器的電源，可以用電容代替電 池。此外，本發(fā)明不僅可以應(yīng)用于家庭，也可以用于大樓辦公室、工廠等的電力監(jiān)測(cè)器。本申請(qǐng)涉及包含2010年1月22日向日本專利局提交的日本優(yōu)先專利申請(qǐng)第JP2010-011739號(hào)中公開的主題內(nèi)容，其全部內(nèi)容結(jié)合與此作為參考。 本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解的是，根據(jù)設(shè)計(jì)要求和其它因素，可以進(jìn)行各種修改、組
合、再組合以及改進(jìn)，只要它們?cè)诒景l(fā)明所附權(quán)利要求或其等同替換的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種斷路器，包括多個(gè)支路斷路器，所述多個(gè)支路斷路器均包括 電流測(cè)量部，被配置為測(cè)量流經(jīng)內(nèi)部電力線的電流；無線電通信部，被配置為通過無線電將所述電流測(cè)量部的測(cè)量值傳輸?shù)叫畔⑻幚硌b 置；以及電源部，被配置為向所述無線電通信部提供電力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的斷路器， 其中，所述電源部是電池和電容中的一個(gè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的斷路器， 其中，所述電源部是非接觸式電源裝置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的斷路器，其中，所述電流測(cè)量部以非接觸的方式測(cè)量電流。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的斷路器，其中，所述多個(gè)支路斷路器均由標(biāo)識(shí)符來識(shí)別。
6.一種電力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括 斷路器，包括多個(gè)支路斷路器，所述多個(gè)支路斷路器均包括 電流測(cè)量部，被配置為測(cè)量流經(jīng)內(nèi)部電力線的電流，第一無線電通信部，被配置為通過無線電傳輸所述電流測(cè)量部的測(cè)量值，以及 電源部，被配置為向所述第一無線電通信部提供電力； 第二無線電通信部，被配置為與所述第一無線電通信部進(jìn)行通信；以及 信息處理裝置，用于處理經(jīng)由所述第二無線電通信部接收的所述測(cè)量值。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)， 其中，所述信息處理裝置連接至因特網(wǎng)。
8.—種斷路器，包括多個(gè)支路斷路器，所述多個(gè)支路斷路器均包括 電流測(cè)量裝置，用于測(cè)量流經(jīng)內(nèi)部電力線的電流；無線電通信裝置，用于通過無線電將所述電流測(cè)量裝置的測(cè)量值傳輸?shù)叫畔⑻幚硌b 置；以及電源裝置，用于向所述無線電通信裝置提供電力。
全文摘要
本發(fā)明披露了斷路器和電力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。斷路器包括多個(gè)支路斷路器，多個(gè)支路斷路器均包括電流測(cè)量部，被配置為測(cè)量流經(jīng)內(nèi)部電力線的電流；無線電通信部，被配置為通過無線電將電流測(cè)量部的測(cè)量值傳輸?shù)叫畔⑻幚硌b置；以及電源部，被配置為向無線電通信部提供電力。
文檔編號(hào)H02H3/08GK102142667SQ201110005999
公開日2011年8月3日 申請(qǐng)日期2011年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月22日
發(fā)明者上坂進(jìn)一 申請(qǐng)人:索尼公司