PL231793B1

PL231793B1 - System of intelligent mains socket

Info

Publication number: PL231793B1
Application number: PL420067A
Authority: PL
Inventors: Paweł GODLEWSKI; Paweł Godlewski; Bogdan Chojnacki; Ryszard KOBUS; Ryszard Kobus
Original assignee: Inst Lacznosci Panstwowy Inst Badawczy
Priority date: 2016-12-30
Filing date: 2016-12-30
Publication date: 2019-04-30
Also published as: PL420067A1

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest układ inteligentnego gniazdka sieciowego, przeznaczonego do optymalizacji, zgodnej z indywidualnymi potrzebami użytkownika, poboru energii elektrycznej w budynku.The subject of the invention is a system of intelligent mains socket, designed to optimize the consumption of electricity in a building, in line with the individual needs of the user.

Coraz powszechniej wykorzystujemy odnawialne źródła energii, co skutkuje różną ceną i dostępnością energii w różnym okresie doby. W budynkach mieszkalnych odbiorniki energii elektrycznej możemy podzielić na dwie grupy. Do pierwszej zaliczymy wyposażenie, które powinno być zasilane w miarę możliwości bez przerw. Druga grupa obejmuje urządzenia grzewcze, odkurzacze, pralki, zmywarki, ładowarki - dla których kilkugodzinna przerwa lub opóźnienie startu nie stanowi problemu, a może znacząco obniżyć koszty energii i jej przesyłu. Idea podwójnego, a nawet potrójnego gniazdka elektrycznego, ze zrównoleglonymi przewodami zasilającymi, montowanego na ścianie, jest znana i istnieje co najmniej kilka patentów opisujących takie konstrukcje.We use renewable energy sources more and more often, which results in different prices and availability of energy at different times of the day. Electricity receivers in residential buildings can be divided into two groups. The first one includes equipment that should be powered as far as possible without interruptions. The second group includes heating devices, vacuum cleaners, washing machines, dishwashers, chargers - for which a break of several hours or a delay in start-up is not a problem, and can significantly reduce the costs of energy and its transmission. The idea of a double, or even triple, wall-mounted power outlet with parallel power cords is known, and there are at least several patents describing such designs.

Znane jest z patentu US 1642626 A jedno z najstarszych rozwiązań - podwójne gniazdo elektryczne zawierające dwa zrównoleglone moduły, przeznaczone do żarówek i zgłoszone w 1922 roku.One of the oldest solutions is known from the patent US 1642626 A - a double electric socket containing two parallelized modules, designed for light bulbs and filed in 1922.

Znane jest z patentu US 3038141 A rozwiązanie podwójnego gniazda elektrycznego zawierającego dwa zrównoleglone moduły gniazdka naściennego typu A (NEMA1 - stosowane w Ameryce Północnej).There is known from patent US 3038141 A a solution of a double socket containing two parallelized A type wall socket modules (NEMA1 - used in North America).

Znane jest z europejskiego patentu EP0486947 B1 rozwiązanie podwójnego gniazda elektrycznego, zawierającego dwa zrównoleglone moduły gniazdka naściennego, wyposażonego w pojedynczą ramkę lub ramkę na kilka gniazd.It is known from the European patent EP0486947 B1 a solution of a double socket, containing two parallel modules of a wall socket provided with a single frame or a frame for several sockets.

Znane jest z patentu US 7997925 B2 rozwiązanie wielofunkcyjnego gniazda elektrycznego, zawierające oprócz tradycyjnego modułu do zasilania odbiorników z „sieci”, także gniazdo zasilające typu USB - w gniazdko wbudowana jest przetwornica AC-DC o napięciu wyjściowym 5 V.The patent US 7997925 B2 is known for a multi-functional socket solution, which includes, in addition to the traditional module for powering receivers from the "network", also a USB-type power socket - the socket has an AC-DC converter with an output voltage of 5 V.

Znane jest również z patentu US 4165443 A rozwiązanie systemu rozdziału mocy, zbudowane jako wielofunkcyjna skrzynka z modułami wyłączników i gniazd, dołączane do szyny zasilania w sposób umożliwiający ich przełączanie.Also known from the patent US 4165443 A is a solution of a power distribution system, constructed as a multifunctional box with switch and socket modules, connected to the power rail in a way that enables them to be switched.

Znane są również z rozwiązania zdalnie załączane nakładki na gniazdo i listwy zasilające np. ONTECH GSM9030.They are also known for their solutions for remotely activated socket covers and power strips, eg ONTECH GSM9030.

Znany z dokumentu CN105242565 A układ dotyczy systemu sterowania mocą. Inteligentny dom oparty na drabinie cenowej, zawierający: inteligentne gniazdo, które jest połączone bezprzewodowo z kontrolerem w celu monitorowania w czasie rzeczywistym energii elektrycznej zużywanej przez urządzenia gospodarstwa domowego, realizujący wysyłanie informacji o energii i urządzenia gospodarstwa domowego do kontrolera; wyposażone w kamerę do monitorowania w czasie rzeczywistym czy istnieje użytkownik wewnętrzny; pamięć, która jest podłączona do kontrolera, do przechowywania informacji o drabinie cenowej; terminal do zdalnego sterowania, do przesyłania instrukcji zdalnego sterowania do zmiany kontrolera urządzenia gospodarstwa domowego w celu wygenerowania stanu działania sygnału sterującego, do wyświetlania informacji o zużyciu energii i wyświetlania użytkownikowi stanu roboczego urządzenia gospodarstwa domowego. Urządzenie jest również wykorzystywane do użycia poziom priorytetu urządzenia gospodarstwa domowego; gdy używany jest odczyt informacji o sterowniku schodkowym. Gdy cena energii elektrycznej jest wysoka, kontroler steruje gniazdem inteligentnym, odłączając zasilanie urządzenia gospodarstwa domowego o niższym priorytecie, gdy cena jest niska, kontroler nie generuje sterowania inteligentnego gniazda; gdy użytkownik jest obecny w pomieszczeniu, telewizor, router, klimatyzacja, priorytet użycia lampy ustawiony wysoko; użytkownik, gdy pokój nie jest ustawiony na niski priorytet przy użyciu urządzeń elektrycznych. Użytkownik może zmienić moc / stan pracy urządzenia gospodarstwa domowego / pierwszeństwa - za pomocą terminala zdalnego sterowania.The arrangement known from the document CN105242565 A relates to a power control system. A smart house based on a price ladder, comprising: a smart socket that is wirelessly connected to the controller for real-time monitoring of the electricity consumed by household appliances, realizing sending energy information and the home appliance to the controller; equipped with a camera for real-time monitoring if there is an internal user; a memory that is connected to the controller for storing information about the price ladder; a remote control terminal for transmitting remote control instructions for changing the controller of the home appliance to generate a control signal operation state, for displaying energy consumption information and displaying the operating state of the home appliance to the user. The device is also used to use the priority level of the household appliance; when reading staircase controller info is used. When the price of electricity is high, the controller controls the smart socket, disconnecting the power to the lower priority household appliance, when the price is low, the controller does not generate control of the smart socket; when the user is in the room, TV, router, air conditioning, the priority of lamp use is high; user when the room is not set to low priority using electrical appliances. The user can change the power / operating state of the home / priority appliance - using the remote control terminal.

Układ inteligentnego gniazdka sieciowego według wynalazku charakteryzuje się tym, że przewód sieciowy fazowy połączony jest z zaciskiem pierwszym gniazda modułu pierwszego, z wejściem pierwszym sterownika i z zestykiem ruchomym przekaźnika, przy czym sterownik wejściem trzecim jest połączony z zaciskiem cewki przekaźnika, której zacisk jest połączony z wejściem czwartym sterownika, natomiast zestyk stały przekaźnika jest połączony z zaciskiem czwartym gniazda modułu drugiego, z kolei przewód ziemi ochronnej połączony jest z zaciskiem drugim gniazda modułu pierwszego i z zaciskiem piątym gniazda modułu drugiego, a sieciowy przewód zerowy połączony jest z zaciskiem trzecim gniazda modułu pierwszego, z wejściem drugim sterownika i z zaciskiem szóstym gniazda modułu drugiego, a ponadto sterownik ma dostarczane informacje poprzez sygnały po przewodach elektroenergetycznych (standardThe intelligent network socket system according to the invention is characterized in that the phase mains cable is connected to the first terminal of the first module socket, to the first input of the controller and to the moving contact of the relay, the controller being connected with the third input to the terminal of the relay coil, the terminal of which is connected to the input. on the fourth controller, while the permanent contact of the relay is connected to the fourth terminal of the second module socket, in turn the protective earth wire is connected to the second terminal of the first module socket and to the fifth terminal of the second module socket, and the network neutral wire is connected to the third terminal of the first module socket, with with the second input of the controller and with the sixth terminal of the second module socket, and moreover, the controller is provided with information via signals on power cables (standard

PL 231 793 B1PL 231 793 B1

PLC), przy czym sterownik jest połączony korzystnie łączem radiowym z urządzeniem przesyłającym informacje o obowiązującej w danej chwili taryfie energii elektrycznej a ponadto jako przekaźnik jest zastosowany korzystnie przekaźnik elektromechaniczny lub przekaźnik elektroniczny.PLC), wherein the controller is preferably connected via a radio link to a device transmitting information about the current electricity tariff, and moreover, an electromechanical relay or an electronic relay is preferably used as the relay.

Zaletą rozwiązania jest zapewnienie w prosty sposób zmiany trybu zasilania odbiornika - poprzez przełożenie wtyczki z jednego gniazdka (modułu) do drugiego sąsiadującego gniazdka (modułu), a użytkownik decyduje, czy odbiornik ma być zasilany trwale czy tylko w korzystnych okresach czasu (np. przy tańszej taryfie). Sterownik na podstawie odebranych sygnałów (przesyłanych po przewodach sieciowych lub drogą radiową) zwiera lub rozwiera zestyk przekaźnika (zwiera np. przy niskiej cenie energii, a rozwiera przy cenie wysokiej). Zastosowanie układu według wynalazku nie wymaga żadnych przeróbek w sieci elektrycznej z wyjątkiem wymiany gniazdka. Umożliwia optymalne zasilanie dotychczas użytkowanych urządzeń niewyposażonych w układy do zdalnego wyłączania. Inteligentne podwójne gniazdko według wynalazku pozwala na prosty wybór przez użytkownika, czy dane urządzenie ma być zasilane w sposób ciągły, czy dopuszczalne są kilkugodzinne przerwy w dostarczaniu energii elektrycznej - przy czym zmiana decyzji może nastąpić w każdym momencie, poprzez proste przełożenie wtyczki w gniazdku, bez potrzeby przeprogramowywania systemu zasilania.The advantage of this solution is that the receiver's power supply mode can be easily changed - by moving the plug from one socket (module) to another adjacent socket (module), and the user decides whether the receiver is to be powered permanently or only at favorable times (e.g. at cheaper tariff). The controller, on the basis of received signals (transmitted via mains cables or via radio), closes or opens a relay contact (closes e.g. at a low energy price, and opens at a high price). The use of the system according to the invention does not require any modifications to the electrical network, except for the replacement of the socket. It enables optimal power supply of devices used so far, not equipped with remote shutdown systems. The intelligent double socket according to the invention allows for a simple choice by the user whether the device is to be powered continuously or if there are several-hour breaks in the supply of electricity - the decision can be changed at any time by simply inserting the plug into the socket, without the need for reprogramming the power system.

Zaletą jest również prosty montaż polegający na tym, że dwa moduły zasilające są montowane w miejsce „podtynkowego” gniazdka sieciowego lub dwa moduły zasilające we wspólnej obudowie są dołączane w formie nakładki wtykanej do standardowego „podtynkowego” gniazdka sieciowego.The advantage is also simple installation, which means that two power modules are mounted in place of a "flush-mounted" mains socket or two power modules in a common housing are connected in the form of a plug-in adapter to a standard "flush-mounted" mains socket.

W układzie inteligentnego gniazdka sieciowego według wynalazku przewód sieciowy fazowy L połączony jest z zaciskiem pierwszym L1 gniazda modułu pierwszego GN, z wejściem pierwszym 1 sterownika ST i z zestykiem ruchomym przekaźnika p1, przy czym sterownik ST wejściem trzecim 3 jest połączony z zaciskiem a cewki P przekaźnika p1, której zacisk b jest połączony z wejściem czwartym 4 sterownika ST, natomiast zestyk stały przekaźnika p1 jest połączony z zaciskiem czwartym L2 gniazda modułu drugiego (GZ, z kolei przewód ziemi ochronnej PE połączony jest z zaciskiem drugim PE1 gniazda modułu pierwszego GN i z zaciskiem piątym PE2 gniazda modułu drugiego GZ, a sieciowy przewód zerowy N połączony jest z zaciskiem trzecim N1 gniazda modułu pierwszego GN, z wejściem drugim 2 sterownika ST i z zaciskiem szóstym N2 gniazda modułu drugiego GZ, a ponadto sterownik ST ma dostarczane informacje poprzez sygnały po przewodach elektroenergetycznych (standard PLC), przy czym sterownik ST jest połączony korzystnie łączem radiowym z urządzeniem przesyłającym informacje o obowiązującej taryfie opłat za energię elektryczną.In the smart power socket system according to the invention, the phase line conductor L is connected to the first terminal L1 of the first module GN socket, to the first input 1 of the ST controller and to the movable contact of the p1 relay, while the ST controller is connected with the third input 3 to the terminal and the P coils of the p1 relay , the terminal b is connected to the fourth input 4 of the ST controller, while the constant contact of the p1 relay is connected to the fourth terminal L2 of the second module socket (GZ, while the protective earth wire PE is connected to the second terminal PE1 of the first module socket GN and the fifth terminal PE2 second GZ module socket, and the network neutral wire N is connected with the third terminal N1 of the first module GN socket, with the second input 2 of the ST controller and with the sixth terminal N2 of the second GZ module socket, and the ST controller is provided with information via signals on power cables (standard PLC), where the ST controller is connected to the cor Only a radio link with a device transmitting information on the applicable electricity tariff.

Gniazdo modułu pierwszego GN i gniazdo modułu drugiego GZ są umieszczone obok siebie w obudowie zastępującej tradycyjne podwójne gniazdo zasilające, a pomiędzy zaciskiem pierwszym L1 gniazda modułu pierwszego GN a zaciskiem czwartym L2 gniazda modułu drugiego GZ, znajduje się przekaźnik p1, o zestykach ruchomym i stałym, przy czym sterownik ST tak steruje przekaźnikiem p1, że jest on zwarty tylko wtedy, gdy pobór energii elektrycznej jest korzystny.The first GN module socket and the second GZ module socket are placed next to each other in a housing that replaces the traditional double power socket, and between the first terminal L1 of the first GN module socket and the fourth terminal L2 of the second GZ module socket, there is the p1 relay, with movable and fixed contacts, the controller ST controls the relay p1 in such a way that it is closed only when the electric energy consumption is favorable.

Załączaniem przekaźnika p1, steruje sterownik ST-, przy czym sterownik ST, zasilany napięciem sieci elektroenergetycznej z wejścia pierwszego 1 i wejścia drugiego 2, na podstawie informacji odebranych z wejść pierwszego 1 i drugiego 2 lub odebranych drogą radiową tak steruje przekaźnikiem p1, że jest on zwarty wyłącznie przy korzystnych warunkach zasilania w sieci elektroenergetycznej.The switching of the p1 relay is controlled by the ST- controller, while the ST controller, supplied with the power grid voltage from the first input 1 and the second input 2, on the basis of information received from the first and second inputs 2 or received by radio, controls the relay p1 so that it is short-circuited only under favorable power supply conditions in the power grid.

Sterownik ST odbiera sygnały w standardzie PLC (tzw. internet po sieci elektroenergetycznej) przesyłane po przewodach sieciowych fazowym L i zerowym N lub korzystnie sygnały radiowe (bezprzewodowy internet) i na ich podstawie steruje stanem przekaźnika p1.The ST controller receives signals in the PLC standard (the so-called internet over the power grid) sent over the phase L and zero N power cables or preferably radio signals (wireless internet) and on their basis it controls the state of the p1 relay.

Układ inteligentnego gniazdka sieciowego jest przez naczony do optymalizacji poboru energii elektrycznej w budynku poprzez dołączenie części niekrytycznych odbiorników prądu tak, aby pobierały one energię elektryczną jedynie wtedy, gdy jest to korzystne dla użytkownika (i dla producenta/dystrybutora energii), np. wtedy, gdy energia elektryczna jest tańsza, lub gdy pracują własne generatory energii.The smart mains socket system is designed to optimize the consumption of electricity in the building by connecting some non-critical current receivers so that they consume electricity only when it is beneficial for the user (and for the energy producer / distributor), e.g. when electricity is cheaper or when their own power generators are working.

Sygnały potrzebne do sterowania przełączaniem gniazdek modułu drugiego GZ są generowane przez domowe centrum energetyczne, lub inteligentny licznik energii elektrycznej, lub „zewnętrzny serwer”, który wysyła np. informacje o taryfie opłat za energię elektryczną stosowanej przez, dostawcę energii. Informacja jest przekazywana sygnałami po przewodach energetycznych (standard PTC), albo drogą radiową (z wykorzystaniem WiFi, UMTS/LTE). Użytkownik ma możliwość w każdej chwili przełączenia odbiornika energii z gniazda modułu drugiego GZ będącego gniazdem sterowanym, do gniazda modułu pierwszego GN będącego gniazdem o zasilaniu ciągłym, gdy tylko wy stąpi taka potrzeba.The signals needed to control the switching of the second GZ module sockets are generated by a home energy center, or an intelligent electricity meter, or an "external server" that sends, for example, information about the electricity tariff applied by the energy supplier. Information is transmitted via signals via power lines (PTC standard) or via radio (using WiFi, UMTS / LTE). The user has the option of switching the energy receiver at any time from the socket of the second GZ module, which is a controlled socket, to the socket of the first module, which is a continuous power socket, whenever the need arises.

Claims

Patent claims

1. Smart power socket system with two power modules, including a relay and controller with a wired or wireless communication module, with the ability to receive information from the device transmitting information about the current electricity tariff and the ability to respond to changes in the electricity tariff / price and controlled disconnection and connection of power supply to household appliances, characterized in that the phase mains lead (L) is connected to the first terminal (LI) of the first module socket (GN), to the first input (1) of the controller (ST) and to the moving contact of the relay (p1) ), where the controller (ST) is connected with the third input (3) to the terminal (a) of the relay coil (P) (p1), the terminal (b) of which is connected to the fourth input (4) of the controller (ST), while the fixed contact of the relay (p1) is connected to the fourth terminal (L2) of the second module socket (GZ), while the protective earth conductor (PE) is connected to the second terminal (PE1) of the first module socket (GN) and the fifth terminal (PE2) of the second module socket (GZ), and the network neutral wire (N) is connected with the third terminal (N1) of the first module socket (GN), with the second input ( 2) of the controller (ST) and with the sixth terminal (N2) of the socket of the second module (GZ), and furthermore, the controller (ST) is provided with information via signals on power cables (PLC standard).

2. The system according to claim The method of claim 1, characterized in that an electromechanical relay is used as the relay (p1).

The system according to p. The method of claim 1, characterized in that an electronic relay is used as the relay (p1).

4. The system according to p. The device as claimed in claim 1, characterized in that the controller (ST) is connected via a radio link to the device transmitting information on the applicable electricity tariff.