專利名稱：電流、電功率和電能的自供電及無線監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
根據(jù)本發(fā)明至少有一個(gè)實(shí)施例基本涉及監(jiān)控負(fù)載中心的電流和功率使用的系統(tǒng)和方法。相關(guān)技術(shù)討論負(fù)載中心或配電盤是一種將來自主動力線的電能分配給不同的附屬分支電路的供電系統(tǒng)的組成部分。每一個(gè)附屬分支電路可以連接著不同的負(fù)載。于是，通過分配電能供給附屬分支電路的方法，負(fù)載中心可以允許用戶分別控制和監(jiān)控每個(gè)負(fù)載電流和電能的使用。電流互感器(CT)通常被用于監(jiān)控負(fù)載中心的分支電路或主電路中的電流。通過產(chǎn)生一個(gè)與分支電路成比例的可進(jìn)一步處理和測量的縮小了的電流信號，交流互感器可以用來測量該分支電路的中的電流。例如，連接到負(fù)載中心分支電路上的交流互感器會產(chǎn)生一個(gè)縮小了的電流交流信號，與分支電路中交流電流的大小成正比，將該縮小了的電流交流信號或者直接通過測量儀器測量，或者被轉(zhuǎn)換成直流信號再傳輸給測量儀器?；诮邮盏降男盘枺瑴y量儀器可以確定附屬分支電路中電流的水平，從而為有效的電能管理提供幫助。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明內(nèi)容是針對監(jiān)控負(fù)載中心電流和電能使用的系統(tǒng)和方法。—方面，本發(fā)明以監(jiān)控至少一個(gè)連接在主電力線上的分支電路的系統(tǒng)為特征。該系統(tǒng)可以包括含有一個(gè)電流互感器(CT)的第一模塊，電流互感器設(shè)定連接在至少一個(gè)分支電路上并產(chǎn)生一個(gè)與至少一個(gè)分支電路中的電流大小相應(yīng)水平的參考信號，一個(gè)整流器連接在電流互感器上并設(shè)定產(chǎn)生一個(gè)整流參考信號，一個(gè)電容器連接在整流器上，一個(gè)初級微控制器連接在電容器和整流器上，其中，電容器設(shè)定存儲來自整流參考信號的能量，第一微控制器由存儲在電容器中的能量驅(qū)動并對整流參考信號取樣確定至少一個(gè)分支電路中電流的大小。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，該系統(tǒng)可以進(jìn)一步包括含有設(shè)定連接在一個(gè)分支電路的第一輸入端的第二模塊和一個(gè)連接在第一輸入端上設(shè)定測量分支電路的電壓、相位和頻率中的至少一個(gè)參數(shù)，并將電壓、相位和頻率中的至少一個(gè)參數(shù)傳送給第一微控制器的第二微控制器。在一個(gè)實(shí)施方案中，第二模塊封裝在與至少第一模塊隔離的殼體中。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，第一微控制器被設(shè)定用來接受電壓、相位和頻率中的至少一個(gè)參數(shù)，并用至少一個(gè)整流參考信號的一個(gè)樣本數(shù)據(jù)以及所接收的電壓、相位和頻率中的至少一個(gè)參數(shù)來計(jì)算至少一路分支電路的功率水平。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，該系統(tǒng)可以進(jìn)一步包括連接在第一微控制器上的第一天線和連接在第二微控制器上的第二天線，其中第二天線設(shè)定用于傳播分支電路的電壓、相位和頻率中的至少一個(gè)參數(shù)到第一天線。在另一個(gè)實(shí)施方案中，第一天線設(shè)定用于傳播至少一個(gè)分支電路中計(jì)算的功率水平和電流強(qiáng)度水平到第二天線。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，至少一個(gè)第一模塊包含一個(gè)以菊鏈方式連接的第一模塊構(gòu)成的多元體，每個(gè)模塊具有一個(gè)電容且設(shè)定連接到一個(gè)分支電路。在一個(gè)實(shí)施方案中，第一模塊多元體中的這些電容相互連接在一起。另一方面，本發(fā)明以連接到主電力線上的至少一個(gè)分支電路的監(jiān)控方法為特征。 該方法可以包含將一個(gè)電流互感器連接在至少一個(gè)分支電路，并且，在第一模塊，產(chǎn)生具有與至少一個(gè)分支電路的電流強(qiáng)度水平相關(guān)聯(lián)的參考信號、在一個(gè)電容中儲存來自參考信號的能量、確定電容兩端的電壓是否超過第一閾值、對電容兩端電壓超過第一閾值的測定做出回應(yīng)、用存儲在電容中的能量驅(qū)動微控制器，并通過微控制器對參考信號進(jìn)行取樣以確定至少一個(gè)分支電路中電流水平。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，該方法可以進(jìn)一步包括通過連接在主電力線上的第二模塊監(jiān)控主電力線的電壓、相位和頻率中的至少一個(gè)參數(shù)，并傳送電壓、相位和頻率中的至少一個(gè)參數(shù)到微控制器。在一個(gè)實(shí)施方案中，傳送行為包括通過一條天線傳送電壓、相位和頻率中的至少一個(gè)參數(shù)。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，該方法可以進(jìn)一步包括通過第一模塊接收第二模塊傳送的電壓、相位和頻率中的至少一個(gè)參數(shù)，并至少用至少一個(gè)參考信號樣本和所接收到的電壓、 相位和頻率中的至少一個(gè)參數(shù)計(jì)算至少一個(gè)分支電路的電功率水平。在一個(gè)實(shí)施方案中， 該方法可以進(jìn)一步包括通過天線將所計(jì)算的至少一個(gè)分支電路中的電功率水平從第一模塊傳送到第二模塊。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，該方法可以進(jìn)一步包括確定電容兩端的電壓是否低于第二閾值，輸入、回應(yīng)電容兩端電壓低于第二閾值(一種低功率模式)的測定結(jié)果。在一個(gè)實(shí)施方案中，輸入一個(gè)低功率模式包括周期性地從第一模塊傳送一系列脈沖到第二模塊，其中一個(gè)脈沖間隔基于至少一個(gè)分支電路中的電流水平，通過第二模塊測量脈沖間隔并估算至少一個(gè)分支電路的中的電流。在另一方面，本發(fā)明以一個(gè)監(jiān)控連接在主電力線上的至少一個(gè)分支電路的系統(tǒng)為特征。該系統(tǒng)可以包括由至少一個(gè)設(shè)定連接在至少一個(gè)分支電路上產(chǎn)生與至少一個(gè)分支電路中的電流強(qiáng)度水平相關(guān)聯(lián)的參考信號水平的交流互感器，以及存儲來自參考信號的能量和驅(qū)動微控制器對參考信號進(jìn)行取樣以便確定至少一個(gè)分支電路中的電流水平的裝置構(gòu)成的第一模塊。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，該系統(tǒng)可以進(jìn)一步包括一個(gè)由用于測量主電力線的電壓、相位和頻率中的至少一個(gè)參數(shù)和傳送電壓、相位和頻率中的至少一個(gè)參數(shù)到微控制器的裝置構(gòu)成的第二模塊。在一個(gè)實(shí)施方案中，第二模塊封裝在與至少第一模塊隔離的殼體中。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，該系統(tǒng)可以進(jìn)一步包括用于通過第一模塊接收第二模塊發(fā)送的電壓、相位和頻率中的至少一個(gè)參數(shù)的裝置，用于利用至少一個(gè)整流參考信號和接收到的電壓、相位和頻率中的至少一個(gè)參數(shù)計(jì)算至少一個(gè)分支電路中的電功率水平的裝置， 以及用于傳送計(jì)算的至少一個(gè)分支電路的電功率水平和電流強(qiáng)度水平到第二模塊的裝置。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，至少一個(gè)第一模塊包含一個(gè)以菊鏈方式連接的第一模塊構(gòu)成的多元體，每一個(gè)模塊都具有存儲能量的裝置并設(shè)定連接到一個(gè)分支電路。


附圖不是按照一定比例繪制。在這些圖中，各圖中每一個(gè)相同或接近相同的部件是用相同的數(shù)值表示。為了清晰起見，在每一個(gè)圖中不是對每一個(gè)部件都做標(biāo)注。在這些圖中附圖1是根據(jù)本發(fā)明所提供的一個(gè)基于電流互感器的系統(tǒng)的實(shí)施例的電路圖。附圖2是根據(jù)本發(fā)明所提供的附圖1中電流互感器系統(tǒng)的操作方法的實(shí)施例繪制的流程圖。附圖3是根據(jù)本發(fā)明所提供的附圖1中電流互感器系統(tǒng)的一個(gè)操作實(shí)施例的示意圖。附圖4是根據(jù)本發(fā)明所提供的附圖1中電流互感器系統(tǒng)在低電功率模式下操作實(shí)施例的示意圖。附圖5是根據(jù)本發(fā)明所提供的一個(gè)基于電流互感器的系統(tǒng)的另一個(gè)實(shí)施例的電路圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的實(shí)施方案并不限于下列描述或圖示中陳述的部件的結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)和排列。本發(fā)明的實(shí)施方案能以多種方式實(shí)施或?qū)崿F(xiàn)。而且，本發(fā)明說使用的措辭和術(shù)語是為了描述之目的并且不應(yīng)該視為限制。本發(fā)明中“包括”、“構(gòu)成”或者“具有”、“含有” “包含”及其變化說法等的使用意味這包含列于其后的項(xiàng)目及等效于其附加項(xiàng)目。如上所述，電流互感器可以用于供電系統(tǒng)的負(fù)載中心監(jiān)控分支電路并幫助提供高效的電能管理。例如，電流互感器可以接入負(fù)載中心內(nèi)部或外部的分支電路。然而，隨著供電系統(tǒng)的規(guī)模和復(fù)雜性的增大，對電流互感器的提出了多種挑戰(zhàn)。例如，一個(gè)具有大量附屬分支的負(fù)載中心的電路系統(tǒng)可能復(fù)雜且難于管理。甚至在負(fù)載中心內(nèi)安裝所有所需的交流互感器及其相應(yīng)的電路也存在困難。例如，在負(fù)載中心內(nèi)安裝所有必須的交流互感器電路、配線和供電線路時(shí)，在維持配置的可操作性，遵守有關(guān)負(fù)載中心的安全規(guī)程和政府法規(guī)方面可能出現(xiàn)問題。而且，由于這樣的負(fù)載中心的復(fù)雜性， 安裝、擴(kuò)容和維護(hù)也可能變得困難甚至有危險(xiǎn)。至少本發(fā)明的一些實(shí)施方案克服了這些問題并且提供了一個(gè)規(guī)模相對較小、不太復(fù)雜和較為易于操作的方法和利用交流互感器監(jiān)控負(fù)載中心的分支電路的系統(tǒng)。圖1示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的一個(gè)用于監(jiān)控負(fù)載中心附屬分支電路102 的基于CT的系統(tǒng)100。該系統(tǒng)100包括一個(gè)CT模塊101和一個(gè)通訊模塊103。CT模塊101 包括一個(gè)CT104、一個(gè)具有輸出端107的整流器106，一個(gè)齊納二極管108、一個(gè)負(fù)載電阻 110、一個(gè)三極管112、一個(gè)第一電阻114、一個(gè)具有一個(gè)陰極117和一個(gè)陽極119的第一二極管116、一個(gè)第二電阻118，一個(gè)第三電阻120、一個(gè)電容器122、一個(gè)具有輸入端125和一個(gè)輸出端127的調(diào)壓器124、一個(gè)第二二極管126、一個(gè)微控制器128、一個(gè)接地端子130和一個(gè)天線132。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，微控制器1 包括一個(gè)第一輸入端129，一個(gè)第二輸入端131，一個(gè)控制線133和一個(gè)傳輸線135。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，天線132是一個(gè)射頻天線。 而且，在一個(gè)實(shí)施方案中，通訊模塊103包括一個(gè)微控制器136、一個(gè)天線138和一個(gè)接地線140。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，在CT模塊101中，CT104被電力連接到負(fù)載中心的附屬分支電路102上。整流器106連接到CT104和接地端130。齊納二極管180連接在整流器106 的輸出端107和接地端130之間。負(fù)載電阻110連接在整流器106的輸出端107和三極管 112之間。三極管112選擇性地連接在負(fù)載電阻110和接地端130之間。微控制器128的控制線133連接到三極管112。第一電阻114連接在整流器106的輸出端107和微控制器 128的第二輸入端131之間。第一二極管116的陽極117連接到整流器106的輸出端107。 第一二極管116的陰極119連接到調(diào)壓器124的輸入端125。第二電阻118連接在第一二極管116的陰極119和第三電阻120之間。第三電阻120連接在第二電阻118和接地端 130之間。微控制器128的第一輸入端1 連接在第二電阻118和第三電阻120之間。電容器122連接在調(diào)壓器124的輸入端125和接地端130之間。調(diào)壓器124的輸出端127連接到微控制器128。第二二極管1 連接在微控制器128的輸入端131和調(diào)壓器的輸出端 127之間。天線132連接到微控制器128的傳輸線135。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，在通訊模塊103中，微控制器136連接到分支電路134。應(yīng)注意到盡管微控制器135在此被敘述為與分支電路134相連接，微控制器135可以連接到電池(未畫出)并由其供電。天線136和接地端140連接到微控制器136。在一個(gè)實(shí)施方案中，CT模塊101被安裝在負(fù)載中心(未畫出)內(nèi)而通訊模塊103 被安裝在負(fù)載中心外部。例如，根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案負(fù)載中心是居住點(diǎn)的電能管理系統(tǒng)的一部分并與居住點(diǎn)的主電力線相連，CT模塊101可以位于負(fù)載中心內(nèi)或者居住點(diǎn)的配電盤內(nèi)，與負(fù)載中心的分支電路相連，而通訊模塊103也位于居住點(diǎn)的某個(gè)地方，與分支電路相連。應(yīng)該注意到盡管CT模塊101在此被描述為連接到負(fù)載中心內(nèi)的一個(gè)分支電路，CT模塊101也可能連接到一個(gè)處在負(fù)載中心外部的分支電路上。還應(yīng)注意到盡管系統(tǒng)100在此被描述為與一個(gè)居住點(diǎn)的電能管理系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)，系統(tǒng)100可以用于任何類型的電能管理系統(tǒng)。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，通訊模塊103的微控制器136通過分支電路134從居住點(diǎn)的主電力線(未畫出)接受電能。微控制器136可以計(jì)算主電力線上的電壓、相位和頻率信息并將這些信息通過天線136無線傳播到CT模塊101。微控制器136可以周期性地或者在任何需要的時(shí)間向CT模塊101傳播這些電壓、相位和頻率信息。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，CT 模塊101和通訊模塊103之間的通訊可能依照如ZigBee RF4CE標(biāo)準(zhǔn)的無線標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。在另一個(gè)實(shí)施方案中，CT模塊101和通訊模塊103之間的通訊可以依照IEEE 802. 15標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。應(yīng)該注意到盡管CT模塊101和通訊模塊103之間的通訊在此被描述為通過無線媒介， 模塊101和103之間的通訊可以通過有線接口實(shí)現(xiàn)。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，CT模塊101能夠在兩種模式下操作一種能量收集模式和一種電流測量模式。在一個(gè)實(shí)施方案中，在能量收集模式下，來自居住點(diǎn)(未畫出)主電力線的交流電為附屬分支電路102提供電力，于是在CT 104上感應(yīng)出一個(gè)成比例的交流電流。 在CT104中這股交流電流經(jīng)過整流器106轉(zhuǎn)換為直流電流并且該直流電流通過一個(gè)正向偏壓的第一二極管116被儲存在電容器122中。能量存儲在電容器122中的同時(shí)，調(diào)壓器IM監(jiān)控電容器122兩端的電壓水平。當(dāng)電容器122兩端的電壓處于足夠高的水平時(shí)，調(diào)壓器124向微控制器1 提供電能并給其加電。一旦加電，微控制器1 便進(jìn)入一種待機(jī)模式。一旦處于待機(jī)模式，微控制器1 借助第一輸入端1 通過監(jiān)控第二電阻118和第三電阻120之間的電壓來繼續(xù)監(jiān)控電容器122兩端的電壓。當(dāng)電容器122兩端的電壓達(dá)到足夠高的水平時(shí)，CT模塊101將進(jìn)入電流測量狀態(tài)。在電流測量模式下，微控制器1 便進(jìn)入一種活動模式。通過控制線133微控制器 128向三極管112發(fā)送一個(gè)信號給三極管加電并將負(fù)載電阻110接通到接地端130。一旦負(fù)載電阻連接到接地端130，第一二極管116變成反向偏壓，阻止整流器106和調(diào)壓器IM 之間的電流。繼而由通過調(diào)壓器1 儲存在電容器124中的能量供電的微控制器1 通過第一電阻114對整流器106到第二輸入端131的電流進(jìn)行取樣。在一個(gè)實(shí)施方案中，微控制器1 設(shè)定為周期性地對電流取樣。在另一個(gè)實(shí)施方案中，微控制器1 設(shè)定為于請求時(shí)對電流取樣。在獲取足夠數(shù)量的電流樣本時(shí)，微控制器1 進(jìn)入傳送/接受模式。一旦處在傳送 /接受模式，微控制器1 激活天線132，并通過天線132和傳輸線135開始從通訊模塊103 接收電壓、相位和頻率信息。應(yīng)該注意到，因?yàn)镃T模塊101和通訊模塊103都從連接到主電力線上的分支電路取得電能，通過分支線路134，由通訊模塊103的微控制器135接受到的信號的電壓、相位和頻率，相比較而言，與連接到CT模塊101的分支電路102中的電壓、 相位和頻率一樣。因此，通過計(jì)算由通訊模塊103的微控制器135接收到的信號的電壓、相位和頻率信息，分支電路102的電壓、相位和頻率信息就可以確定。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，利用電流樣本和從通訊模塊103接收到的電壓、相位和頻率信息，微控制器1 可計(jì)算關(guān)于分支電路102的額外的信息(例如，有效功率、功率因數(shù)和均方根電流)。例如，在一個(gè)實(shí)施方案中，微控制器1 使用從通訊模塊103接收到的相位信息“按時(shí)記錄”電流樣本以便可以計(jì)算分支電路上準(zhǔn)確的有效功率、功率因數(shù)和均方根電流。在一個(gè)實(shí)施方案中，微控制器1 可以轉(zhuǎn)換電流樣本和/或額外的功率信息為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。而且，根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，在傳送和接受模式下，通過傳輸線135和天線132，電流和功率信息可以傳送到通訊模塊103或其他能量管理系統(tǒng)。應(yīng)該注意到至少在一個(gè)實(shí)施方案中，微控制器1 是一個(gè)能夠?qū)Φ碗娏魅雍捅坏凸β黍?qū)動的低功耗低功率控制器(即微瓦控制器)。例如，如果CT模塊101連接到一個(gè)需要相對低的功耗功率(即一個(gè)移動電話充電設(shè)備需要1瓦特)的分支電路102上，分支電路102的電流以及CT模塊101的電流將會較低。其結(jié)果是存儲在電容器122中的電能量也會較低。這樣一個(gè)從電容器122獲得低功率能量就能足以被驅(qū)動且能夠?qū)T模塊101 中的電流進(jìn)行取樣的控制器是需要的。應(yīng)該注意到盡管通信模塊103在此處被描述為處在負(fù)載中心之外，通訊模塊103 也可能像CT模塊101 —樣處于同一個(gè)負(fù)載中心內(nèi)。在這種情況下，通訊模塊103和CT模塊101設(shè)置在同一個(gè)負(fù)載中心內(nèi)，由于通訊模塊103通過分支電路134接受到的電能可以向整個(gè)系統(tǒng)100直接供電，CT模塊101自供電的需求可以取消。還應(yīng)該注意到通過取消自供電CT系統(tǒng)的內(nèi)部供電需求并允許在CT模塊和通訊模塊之間無線雙向交換信息，自供電的無線CT系統(tǒng)的復(fù)雜程度可以降低。而且，因?yàn)闆]有必要在負(fù)載中心內(nèi)直接接進(jìn)電壓，負(fù)載中心的管理需求會更易于滿足。
圖2說明一個(gè)圖1中示出的CT模塊101的操作方法200的實(shí)施方案。在202模塊，給CT模塊101供電，CT模塊101進(jìn)入能量收集模式。在模塊204，調(diào)壓器IM監(jiān)控電容器122兩端的電壓。在模塊206，確定電容器122 兩端的電壓是否大于需要給微控制器1 加電并使其進(jìn)入待機(jī)模式的最小水平。如果確定電容器122兩端的電壓低于需要給微控制器1 加電的水平，作為回應(yīng)，調(diào)壓器IM將繼續(xù)監(jiān)控存儲在電容器122中的電能水平。在模塊208中，如果確定電容器122兩端的電壓高于需要給微控制器1 加電的水平，作為回應(yīng)，微控制器1 被加電并進(jìn)入待機(jī)模式。在模塊210，微控制器1 通過包含有第二電阻118和第三電阻120的分壓器監(jiān)控電容器122兩端的電壓。在模塊212，確定電容器122兩端的電壓是否大于一個(gè)需要使微控制器1 進(jìn)入活動模式的最小水平。如果電容器122兩端的電壓的確定結(jié)果低于需要使微控制器1 進(jìn)入活動模式的最小水平，作為回應(yīng)，微控制器1 繼續(xù)監(jiān)控電容器122兩端的電壓。在模塊214中，如果電容器122兩端的電壓的確定結(jié)果大于需要使微控制器1 進(jìn)入活動模式的最小水平，微控制器1 便進(jìn)入活動模式。在模塊216，微控制器1 激活三極管112并通過第一電阻114對從整流器106到第二輸入端131的電流取樣。微控制器1 可以設(shè)定對電流進(jìn)行周期性地或依據(jù)特殊要求取樣。在模塊220，確定是否取到足夠數(shù)量的電流樣本，被視為足夠的樣本數(shù)量可以由用戶預(yù)先確定。確定取到足夠數(shù)量的樣本后作為回應(yīng)，微控制器1 繼續(xù)對CT模塊101中的電流取樣。在模塊222，確定取到足夠數(shù)量電流樣本后，作為回應(yīng)，微控制器1 進(jìn)入發(fā)送/ 接受模式。在模塊223，微控制器1 激活天線132，并從外部通訊模塊103接受電壓、相位和頻率信息。在模塊224，用從通訊模塊接收到的取樣電流及電壓、相位和頻率信息，微控制器 1 計(jì)算額外的電功率和電流信息如有效電功率、功率因數(shù)及均方根電流。在模塊225，微控制器1 發(fā)送電流和功率信息到通訊模塊103或者到其他電能管理系統(tǒng)。將這些電流和功率信息傳送后，微控制器1 重新進(jìn)入待機(jī)模式。圖3是描述圖1中示出的CT模塊101的操作示意圖。在圖3中，給出了不同時(shí)間的負(fù)載電流、電容器電壓和微控制器電流。在時(shí)間點(diǎn)300，一個(gè)連接在負(fù)載中心的分支電路102上的負(fù)載沒有加電。在時(shí)間點(diǎn) 302，該負(fù)載被加電，并且電流開始從分支電路102傳送到負(fù)載接著再傳送到CT模塊101。 同樣在時(shí)間點(diǎn)302，一旦負(fù)載加電，CT模塊101進(jìn)入能量收集模式，電容器122兩端的電壓開始升高。從時(shí)間點(diǎn)302到時(shí)間點(diǎn)304，電容器122兩端的電壓(代表收集的能量的數(shù)量) 將一直增加，直到達(dá)到時(shí)間點(diǎn)304的待機(jī)水平。在達(dá)到時(shí)間點(diǎn)306的區(qū)間內(nèi)，微控制器1 將保持在關(guān)閉狀態(tài)直到電容器122兩端的待機(jī)電壓水平達(dá)到時(shí)間304處的數(shù)值。在時(shí)間點(diǎn)304，一旦電容器122兩端的電壓超過待機(jī)電壓水平，微控制器1 被加電進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。微控制器1 將保持待機(jī)狀態(tài)直到電容器122兩端的電壓在時(shí)間點(diǎn)308 超過一個(gè)激活電壓水平。在達(dá)到時(shí)間點(diǎn)310的間隔內(nèi)，電容器122兩端的電壓將繼續(xù)上升； 然而，由于加電的微控制器1 消耗了額外的能量，電容器電壓增加的斜率降低。在時(shí)間點(diǎn)308，CT模塊101進(jìn)入電流測量模式，微控制器1 進(jìn)入活動模式并且開始對CT模塊101中的電流取樣。在區(qū)間312內(nèi)，微控制器1 對電流取樣的同時(shí)，CT模塊101不再處于能量收集模式，其結(jié)果是電容器122兩端的電壓下降。在時(shí)間點(diǎn)314，一旦微控制器128已確定取得了足夠數(shù)量的電流樣本，微控制器 128就進(jìn)入一個(gè)發(fā)送/接收模式，激活天線132并開始用通訊模塊103進(jìn)行通訊。在的區(qū)間316內(nèi)，當(dāng)微控制器1 處于發(fā)送/接收模式時(shí)，電容器122兩端的電壓將繼續(xù)降低。然而，在區(qū)間316內(nèi)由于通過天線132發(fā)送和接收信息需要高電功率，與微控制器1 不處于發(fā)送/接收模式相比，電容器122兩端的電壓將以較大的速率降低。在時(shí)間點(diǎn)318，當(dāng)微控制器1 利用通訊模塊103完成通訊，并仍然為負(fù)載提供電流，微控制器1 將重新進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)，能量將再次儲存在電容器122中。從時(shí)間點(diǎn)318到時(shí)間點(diǎn)320，電容器122兩端的電壓將上升。在時(shí)間點(diǎn)320，電流不再提供給負(fù)載。其結(jié)果是，電容器122兩端的電壓開始降低。在區(qū)間321內(nèi)，因?yàn)殡娙萜鲀啥说碾妷旱陀诖龣C(jī)電壓水平，微控制器1 將保持在待機(jī)模式。在時(shí)間點(diǎn)322，只要負(fù)載保持未加電狀態(tài)，電容器122兩端的電壓將降低到微控制器 128關(guān)閉狀態(tài)的水平，微控制器1 將掉電進(jìn)入關(guān)閉狀態(tài)。在時(shí)間點(diǎn)322，如果負(fù)載再次開始接受電流，電容器122兩端的電壓可以將再次開始升高。如前所述，要求微控制器128是一個(gè)低功耗控制器(即，微瓦控制器)以便在低電流下操作。然而，由于分支電路102(及接下來的CT模塊101)中的電流太低以至于將出現(xiàn)電容器兩段沒有足夠高的電壓允許微控制器1 進(jìn)入發(fā)送/接受模式或甚至不能處在激活狀態(tài)足夠長的時(shí)間對電流充分取樣的情況。為了適應(yīng)低電流的情況，在一個(gè)實(shí)施方案中，使 CT模塊101在低功率模式下也能操作。圖4是描述根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的圖1中CT模塊101在低功耗下操作的示意圖。在圖4中，給出了負(fù)載電流、電容器電壓和微“喚醒”信號。在CT模塊101的低功耗模式下，分支電路102中的電流400太小以至于不足以驅(qū)動和維持微控制器1 處于激活和傳送/接收模式。然而，如前所述，微控制器1 可以進(jìn)入待機(jī)模式并在電容器122中儲存能量(即區(qū)間401內(nèi))。一旦電容器122兩端的電壓達(dá)到一個(gè)能夠支持微控制器1 從待機(jī)模式轉(zhuǎn)換到活動模式水平402，微控制器1 將進(jìn)入活動模式，并打開天線132，維持足夠長的時(shí)間發(fā)送一個(gè)單向信號或脈沖404到通訊模塊 103顯示其被“喚醒”。緊接著該單向信號404的發(fā)送，微控制器1 立即關(guān)閉天線132并退出活動模式以使CT模塊101回復(fù)到能量收集模式并對電容器122再充電(即在區(qū)間406 內(nèi))。通訊模塊的微控制器136測量這樣的“喚醒”信號之間的區(qū)間406以便估計(jì)負(fù)載的電流。在這樣的低功率模式下，電流的測量值可以是一個(gè)不太準(zhǔn)確的平均負(fù)載電流，并且由于沒有在CT模塊101和通訊模塊103之間提供雙向交換的信息，微控制器1 沒有執(zhí)行額外的電流計(jì)算項(xiàng)目(即有效功率、功率因數(shù)和均方根電流)。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案，以菊花鏈方式將CT模塊的多元體連接在一起是可能的。圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案所述的一個(gè)CT系統(tǒng)500，CT模塊的多元體以菊花鏈方式連接在一起。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，CT模塊的多元體包括一個(gè)主CT模塊502和一個(gè)CT從屬模塊 504的多元體。應(yīng)該注意到CT從屬模塊504的多元體可以包括任何數(shù)量的CT從屬模塊。 系統(tǒng)500還包括通訊模塊506以及電源和信息總線507。在一個(gè)實(shí)施方案中，主CT模塊502和從屬模塊504的多元體都包含一個(gè)CT模塊510、一個(gè)具有輸出端514的整流模塊512、一個(gè)負(fù)載電阻516、一個(gè)三極管518、一個(gè)具有陰極522和一個(gè)陽極524的第一二極管520、一個(gè)齊納二極管526、一個(gè)電容器528、一個(gè)具有輸入端532和輸出端534的調(diào)壓器530，一個(gè)電阻536，一個(gè)第二二極管538、一個(gè)微控制器 M0、一個(gè)收發(fā)器542和一個(gè)接地端M4。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，在主CT模塊502和從屬CT模塊504中的微控制器540包括一個(gè)輸入端M6、一條控制線M8、一條傳輸線550和一條接收線陽2。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案， 主CT模塊502中的微控制器540包括一個(gè)天線554。在一個(gè)實(shí)施方案中，天線5M是射頻天線。同樣在一個(gè)實(shí)施方案中，通訊模塊506包括一個(gè)電源556，一條輸入相位線558，一條輸入中性線560、一個(gè)第一電阻562、一個(gè)第二電阻564，一個(gè)放大器566、一個(gè)微控制器568、 一個(gè)第一天線570、一個(gè)無線通訊電路572和一個(gè)第二天線574。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，第一天線570和第二天線574可以是射頻天線。在一個(gè)實(shí)施方案中，無線通訊電路572是一個(gè) Zigbee微控制器。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，在主CT模塊502和從屬CT模塊504中，CT510均是電力連接到負(fù)載中心的附屬分支電路508。整流器512連接到CT510和接地端討4。負(fù)載電阻516 連接到整流器512的輸出端514和三極管518之間。三極管518選擇性地連接在負(fù)載電阻 516和接地端544之間。微控制器MO的控制線548連接到三極管518。電阻536連接在整流器512的輸出端514和微控制器MO的輸入端546之間。第一二極管520的陽極522 連接到整流器512的輸出端514。第一二極管520的陰極5M連接到調(diào)壓器530的輸入端 532。齊納二極管5 連接在第一二極管520的陰極5M和接地端544之間。電容器5 連接在調(diào)壓器530的輸入端532和接地端544之間。調(diào)壓器530的輸出端534連接到微控制器540和收發(fā)器M2。第二二極管538連接在微控制器MO的輸入端546和調(diào)壓器530 的輸出端534之間。天線544連接到主CT模塊502的微控制器M0。微控制器540的傳輸線550連接到收發(fā)器M2。微控制器MO的接收線552連接到收發(fā)器M2。收發(fā)器542連接到電源和信息總線507。電源和信息總線507也連接到電容器528。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，在通訊模塊506，相位輸入線558和中性輸入線560連接到分支電路(未畫出)。相位輸入線558通過第二電阻564連接到放大器566。中性輸入線560 通過第一電阻562連接到放大器566。放大器566連接在電阻558、560和微控制器568之間。電源556連接在相位輸入線558、中性輸入線560和控制器568之間。天線570連接到微控制器568。無線通訊線路572連接到微控制器568。第二天線574連接到無線通訊線路 572。在一個(gè)實(shí)施方案中，主CT模塊502和從屬CT模塊504被設(shè)置在負(fù)載中心(未畫出)的內(nèi)部，而通訊模塊506被設(shè)置在負(fù)載中心的外部。例如，根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，負(fù)載中心是居住點(diǎn)電能管理系統(tǒng)的一部分并且連接到居住點(diǎn)的主電力線，主CT模塊502和從屬CT 模塊504可以被設(shè)置在居住點(diǎn)的負(fù)載中心內(nèi)或配電盤內(nèi)，每一個(gè)都連接到負(fù)載中心的分支電路，而通訊模塊506也被安置在居住點(diǎn)的另外某個(gè)地方，連接到一個(gè)分支電路。應(yīng)該注意到，盡管每一個(gè)CT模塊502、504在此被描述為連接到負(fù)載中心內(nèi)的一個(gè)分支電路，每一個(gè) CT模塊502、504都可以連接到負(fù)載中心外的一個(gè)分支電路。還應(yīng)該注意到，盡管系統(tǒng)500 在此被描述為與居住點(diǎn)的電能管理系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)，系統(tǒng)500也可以用于任何類型的電能管理系統(tǒng)。
根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，通訊模塊506通過分支電路(未畫出)和相位輸入線558、中性輸入線560從居住點(diǎn)的主電力線接受電能，微控制器568通過放大器566連接到相位輸入線558和中型輸入線560，微控制器568計(jì)算主電力線上的電壓、相位和頻率信息并由第一天線570無線傳播這些信息到主CT模塊502。微控制器568可周期性地或其他期望的時(shí)間傳播這些電壓、相位和頻率信息到主CT模塊502。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，主CT模塊502和通訊模塊506之間的通訊可以依照如ZigBee RF4CE標(biāo)準(zhǔn)或IEEE 802. 15標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。應(yīng)該注意到，盡管主CT模塊502和通訊模塊506之間的通訊在此被描述為通過無線媒介，主CT 模塊502和通訊模塊506之間的通訊也可以通過有線接口實(shí)現(xiàn)。電源556向通訊模塊的506的部件提供電能。無線通訊線路572設(shè)定用于控制通訊模塊506和其他裝置之間信息的無線通訊。例如，被通訊模塊506接收的電流和電功率信息通過第二天線574無線報(bào)告到諸如計(jì)算機(jī)、電視或移動電話等的其他設(shè)備的電能管理通道。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，一個(gè)主或從屬CT模塊101能夠以兩種模式操作一種能量收集模式和一種電流測量模式。在一個(gè)實(shí)施方案中，在能量收集模式下，來自主電力線(未畫出)的交流電提供給附屬的分支電路508以驅(qū)動相應(yīng)的負(fù)載。結(jié)果比例交流電流導(dǎo)入 CT501。在CT501中的交流由整流器512被轉(zhuǎn)換成直流電流，直流電流通過正向偏置第一二極管520存儲在電容器528中。然而，應(yīng)該注意到，因?yàn)閺膶俸椭鰿T模塊502、504的電容器5 通過電源和信息總線507連接在一起，每一個(gè)從屬和主CT模塊502、504都能夠通過電源和信息總線507將能量存儲在所有連接在一起的電容器5 中。例如，當(dāng)從屬或主CT模塊502、504被供給電能并處在能量收集模式，在一個(gè)從屬或主CT模塊502、504中收集到的能量被存儲在所有連接到總線507的電容器528中。于是，只要至少從屬或主CT模塊中有一個(gè)能夠向電源和信息總線提供電力，所有的電容器5 都儲存電能。所以，即使連接到從屬或主CT模塊502、504的分支電路之一的分支電路未加電， 在相應(yīng)的未加電的CT模塊中的電容器5 仍然通過電源和信息總線507存儲來自其他加電的分支電路508和CT模塊502、504的電能。同樣的，如果從屬和主CT模塊502、504所要求的電能大于其電容5 所能提供的電能(例如，用于驅(qū)動一個(gè)微控制器M0)，剩余所需求的電能則通過電源和信息總線507從其他電容器5 獲得。這樣，更多的電能可用于驅(qū)動不同的從屬或主CT模塊502、504。并且，因?yàn)樗锌捎糜隍?qū)動微控制器MO的能量比較大，低功耗微處理器(微瓦控制器)用于處理從屬或主CT模塊502、504中的低功率信號的(電能)需求降低了。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，可能使用一個(gè)通過電源和信息總線507連接到所有的CT模塊502、504的大電容器代替包括在每一個(gè)從屬和主CT模塊502、504中的單獨(dú)的電容器528。當(dāng)存儲在電容器5 兩端的電壓達(dá)到一個(gè)足夠的水平，能夠加電的從屬CT模塊 504被加電進(jìn)入一個(gè)默認(rèn)的待機(jī)模式。能量繼續(xù)被儲存在電容器5 的同時(shí)，主CT模塊502 中的調(diào)壓器530通過電源和信息總線507監(jiān)控電容器5 兩端的總電壓。根據(jù)所監(jiān)控電壓的水平，主CT模塊502確定那一個(gè)微控制器540能夠被加電進(jìn)入活動模式。根據(jù)確定的那一個(gè)微控制器540能夠被加電進(jìn)入活動模式，主CT模塊502操作相應(yīng)的調(diào)壓器530給期望的微控制器540加電使其進(jìn)入活動模式。應(yīng)該注意到，任何數(shù)量的控制器540可以同時(shí)被加電和/或處在活動模式。一旦在活動模式下，一個(gè)與微控制器540對應(yīng)的CT模塊502、504就進(jìn)入電流測量模式。在進(jìn)入電流測量模式時(shí)，微控制器540通過控制線548發(fā)送一個(gè)信號到三極管518以便為三極管加電，并將負(fù)載電阻516連接到接地端M4。一旦負(fù)載電阻連接到接地端M4， 第一二極管520變?yōu)榉聪蚱?，阻止整流?12和調(diào)壓器530之間的電流。相反的，來自整流器512的電流通過電阻536傳遞到輸入端M6，而微控制器540則通過調(diào)壓器530由來自電容器528的電能驅(qū)動并對電流取樣。在一個(gè)實(shí)施方案中，微控制器540被設(shè)定對電流周期性地取樣。在另一個(gè)實(shí)施方案中，微控制器540被設(shè)定依據(jù)要求對電流取樣。應(yīng)該注意到，在電流測量模式下，盡管整流器512和調(diào)壓器530之間的電流被阻止，如上所述，額外的能量仍然通過電源和信息總線由電容器5 提供給調(diào)壓器530 (接著是微控制器M0)。當(dāng)獲得足夠數(shù)量的電流樣本時(shí)，微控制器540進(jìn)入發(fā)送/接受模式。一旦在發(fā)送/ 接受模式下，主CT模塊502中的微控制器540就開始通過天線5M接收來自通訊模塊506 的電壓、相位和頻率信息。還需要注意的是，因?yàn)镃T模塊502、504和通訊模塊506都從連接到主電力線的分支電路取得電能；相對地說，由通訊模塊506中的微控制器568通過相線和中性線558和556接收到的信號的電壓、相位和頻率將與連接到每一個(gè)CT模塊502、504 上的分支電路的電壓、相位和頻率相同。因此，由通訊模塊506中的微控制器568通過計(jì)算接收信號的電壓、相位和頻率信息就可以確定分支電路508的電壓、相位和頻率信息。當(dāng)通過天線5M接收電壓、相位和頻率信息時(shí)，主CT模塊502通過傳輸線550傳送這些信息到主CT模塊502的收發(fā)器M2。主CT模塊502的收發(fā)器542通過電源和信息總線507傳輸這些信息到附屬CT模塊504。附屬CT模塊504的收發(fā)器542從電源和信息總線507接收這些電壓、相位和頻率信息并通過接收線552傳送這些信息到附屬CT模塊504 的微控制器M0。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，除了對電流取樣外，利用從通訊模塊506接收的電流樣本和電壓、相位和頻率信息，微控制器也計(jì)算有關(guān)分支電路508的額外的信息(即有效功率、功率因數(shù)和均方根電流)。例如，在一個(gè)實(shí)施方案中，微控制器540使用從通訊模塊506接收的相位信息“按時(shí)記錄”電流樣品以便能夠計(jì)算分支電路508中準(zhǔn)確的有效功率、功率因數(shù)和均方根電流。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，微控制器540將電流樣本和/或任何額外的電流和功率信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。并且，根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，從屬CT模塊504的微控制器540通過傳輸線550傳送電流和功率信息到收發(fā)器M2。從屬CT模塊504的收發(fā)器542通過電源和信息總線507傳送電流和功率信息到主CT模塊502。主CT模塊502的收發(fā)器542通過接收線 552傳送電流和功率信息到主CT模塊502的微控制器M0。在一個(gè)實(shí)施方案中，一旦獲得足夠數(shù)量的電流樣本，從所有運(yùn)轉(zhuǎn)的主和從屬CT模塊502、504的取樣和計(jì)算得到的電流及功率信息通過天線5M被傳遞到通訊模塊506或其他電能管理系統(tǒng)。在接受電流和功率信息時(shí)，無線通訊線路572可以進(jìn)一步傳送這些信息到其他電能管理系統(tǒng)(即Zigbee家庭電能管理通道)。應(yīng)該注意的是盡管通訊模塊506在此被描述為處于負(fù)載中心外部，通訊模塊506 可以與主和附屬CT模塊502、504 —樣處于在負(fù)載中心內(nèi)。在通訊模塊506，主CT模塊502和從屬CT模塊504都設(shè)置在同一負(fù)載中心內(nèi)的情況下，消除了主CT模塊502和從屬CT模塊504的自供電需求，可以像通訊模塊506通過相線和中性線供電一樣，可以為整個(gè)系統(tǒng) 500直接供電。應(yīng)該注意的是通過消除用于驅(qū)動從屬和主CT模塊504、502的內(nèi)部供電需求，可使主CT模塊502和通訊模塊506之間雙向交換信息實(shí)現(xiàn)，并在主CT模塊502和從屬CT模塊 504之間共享信息，自供電、無線CT系統(tǒng)的規(guī)模和復(fù)雜性會降低。而且，因?yàn)椴恍枰苯訉㈦妷航尤胴?fù)載中心，管理要求可以更容易地滿足。此外，采用菊花鏈方式將CT模塊連接在一起并與電容器5 連接在一起，甚至當(dāng)個(gè)別互感器中的電流在非常底或時(shí)斷時(shí)續(xù)，有益的能量收集和電流測量也可以進(jìn)行。應(yīng)該注意的是，盡管根據(jù)本發(fā)明所述的實(shí)施例在此被描述涉及一個(gè)負(fù)載中心，但其他的實(shí)施例也適用于任何主電力線上的電流和功率需要被監(jiān)控的電力系統(tǒng)。本發(fā)明描述了用于監(jiān)控一個(gè)負(fù)載中心電流和功率的系統(tǒng)及方法的實(shí)施方案和所涉及的方方面面。利用一個(gè)自供電的無線CT系統(tǒng)，提供了一個(gè)相對較小、不太復(fù)雜和便于管理的方法和用CT監(jiān)控負(fù)載中心分支電路的系統(tǒng)。對于在至少一個(gè)實(shí)施方案中所描述的幾個(gè)方面，本專業(yè)技術(shù)人員都可以很容易的進(jìn)行各種各樣的變化、修正和改進(jìn)。此類變化、修正和改進(jìn)也將成為本發(fā)明的一部分并限于本發(fā)明的范圍內(nèi)。據(jù)此，上面的描述和圖示僅是舉例的方法，而本發(fā)明的范圍則應(yīng)該由所附的權(quán)利要求及其等效描述的合理結(jié)合來確定。
權(quán)利要求
1.一個(gè)用于監(jiān)控連接到主電力線的至少一個(gè)分支電路的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括 至少一個(gè)第一模塊包括一個(gè)設(shè)定連接到至少一個(gè)分支電路并產(chǎn)生一個(gè)具有與至少一個(gè)分支電路的電流強(qiáng)度水平相關(guān)聯(lián)的水平的參考信號的電流互感器(CT)；一個(gè)連接到CT并設(shè)定產(chǎn)生一個(gè)整流的參考信號的整流器； 一個(gè)連接到整流器的電容器；以及一個(gè)連接到電容器和整流器的第一微控制器，其中，電容器被設(shè)定儲存來自整流參考信號的能量，其中的第一微控制器被設(shè)定由存儲在電容器中的能量提供電力并對整流的參考信號進(jìn)行取樣以便確定該至少一個(gè)分支電路中的電流強(qiáng)度水平。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括 一個(gè)第二模塊包括一個(gè)第一輸入端設(shè)定連接到一個(gè)電路分支；以及一個(gè)連接到第一輸入端并設(shè)定為測量分支電路的電壓、相位和頻率中的至少一個(gè)參數(shù)，且將電壓、相位和頻率中的至少一個(gè)參數(shù)傳送到第一微控制器的第二微控制器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)，其中第一微控制器被設(shè)定接收至少電壓、相位和頻率中的一個(gè)參數(shù)，并使用整流參考信號的至少一個(gè)樣本以及所接收的電壓、相位和頻率中的至少一個(gè)參數(shù)來計(jì)算至少一個(gè)分支電路的功率水平。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中第二模塊封裝在與至少一個(gè)第一模塊隔離的殼體中。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括一個(gè)連接到第一微控制器的第一天線和一個(gè)連接到第二微控制器的第二天線，其中所述的第二天線設(shè)定用于傳播電壓、相位和頻率中的至少一個(gè)參數(shù)到第一天線。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中所述的第一電線設(shè)定為傳播至少一個(gè)分支電路的功率水平和電流強(qiáng)度水平到第二天線。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中至少一個(gè)第一模塊包括一個(gè)以菊花鏈的方式連接的第一模塊構(gòu)成的多元體，每個(gè)模塊具有一個(gè)電容器并設(shè)定連接到一個(gè)分支電路。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其中所述的第一模塊多元體中的電容器設(shè)定為互相連接在一起。
9.一種監(jiān)控至少一個(gè)連接到主電力線上的分支電路的方法，該方法包括連接一個(gè)電流互感器(CT)到至少一個(gè)分支電路，并且在一個(gè)第一模塊中產(chǎn)生一個(gè)信號強(qiáng)度水平與至少一個(gè)分支電路中的電流強(qiáng)度水平相關(guān)聯(lián)參考信號； 在一個(gè)電容器中存儲來自參考信號的電能； 確定電容器兩端的電壓是否超過第一閾值；對于確定電容器兩端的電壓是否超過第一閾值的結(jié)果做出回應(yīng)，用存儲在電容器中的電能驅(qū)動一個(gè)微控制器；以及由微控制器對參考信號取樣以確定至少一個(gè)分支電路中的電流強(qiáng)度水平。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，進(jìn)一步包括通過連接到主電力線上的第二模塊監(jiān)控主電力線上的電壓、相位和頻率中至少一種參數(shù)；以及發(fā)送電壓、相位和頻率中至少一種參數(shù)到微控制器。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，進(jìn)一步包括通過第一模塊接收由第二模塊傳送的電壓、相位和頻率中至少一種參數(shù)，并利用至少一個(gè)參考信號的樣本和所接收到的電壓、相位和頻率中至少一種參數(shù)計(jì)算至少一個(gè)分支電路的功率水平。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述的傳送過程包括通過一個(gè)天線傳送電壓、 相位和頻率中至少一種參數(shù)。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，進(jìn)一步包括通過一個(gè)天線將所計(jì)算的至少一個(gè)分支電路的功率水平從第一模塊傳送到第二模塊。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，進(jìn)一步包括確定電容器兩端的電壓是否低于第二閾值；以及作為對于確定電容器兩端的電壓低于第二閾值的的結(jié)果做出的回應(yīng)，進(jìn)入一個(gè)低功率模式。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中進(jìn)入一種低功率模式包括周期性地從第一模塊發(fā)送一系列脈沖到第二模塊，其中脈沖之間的間隔大小是基于至少一個(gè)分支電路中的電流強(qiáng)度水平；以及由第二模塊測量脈沖之間的間隔并估計(jì)在至少一個(gè)分支電路中的電流大小。
16.一個(gè)用于監(jiān)控連接在主電力線上的至少一個(gè)分支電路的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括至少一個(gè)第一模塊包括一個(gè)設(shè)定連接在至少一個(gè)分支電路上并產(chǎn)生一個(gè)與這個(gè)分支電路上的電流強(qiáng)度水平相關(guān)聯(lián)的參考信號的電流互感器(CT)；以及用于儲存來自參考信號的能量并用于驅(qū)動微控制器對參考信號取樣并確定這個(gè)分支電路中電流強(qiáng)度水平的裝置。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括一個(gè)第二模塊包括測量主電力線上的電壓、相位和頻率中至少一種參數(shù)并傳送電壓、相位和頻率中至少一種參數(shù)到微控制器的裝置。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的系統(tǒng)，還包括由第一模塊接收第二模塊發(fā)送的電壓、相位和頻率中的至少一種參數(shù)、用至少一個(gè)整流參考信號的樣本和所接收到的中的至少一種參數(shù)計(jì)算至少一個(gè)分支電路的電功率水平， 以及傳送多所計(jì)算的分支電路的電功率水平和電流強(qiáng)度水平到第二模塊的裝置。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的系統(tǒng)，其中所述的第二模塊封裝在與至少一個(gè)第一模塊隔離的殼體中。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的系統(tǒng)，其中至少一個(gè)第一模塊包括一個(gè)以菊花鏈方式連接的第一模塊構(gòu)成的多元體，每個(gè)模塊都具有存儲能量的裝置，并設(shè)定連接在一個(gè)分支電路上。
全文摘要
本發(fā)明涉及的是電流、電功率和電能的自供電及無線監(jiān)控系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的實(shí)施方案提供了一個(gè)用于監(jiān)控連接到主電力線上的至少一個(gè)分支電路的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括至少一個(gè)第一模塊，該模塊包括一個(gè)設(shè)定連接在至少一個(gè)分支電路上并產(chǎn)生一個(gè)與這個(gè)分支線路的電流強(qiáng)度水平相關(guān)聯(lián)的參考信號的電流互感器(CT)、一個(gè)連接到CT并被設(shè)定產(chǎn)生一個(gè)整流參考信號的整流器、一個(gè)連接到整流器的電容器，以及一個(gè)連接到電容器和整流器上的第一微控制器，其中電容器被設(shè)定用于儲存來自整流參考信號的電能，其第一微控制器被設(shè)定由存儲在電容器中的能量驅(qū)動并對整流參考信號取樣以便確定至少一個(gè)分支電路上的電流強(qiáng)度水平。
文檔編號H02J13/00GK102299559SQ20111014198
公開日2011年12月28日 申請日期2011年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月28日
發(fā)明者J·H·唐納德斯, N·派克, V·M·德奧卡 申請人:美國能量變換公司