CN102142667A - 断路器和电力监测系统 - Google Patents

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Abstract

本发明披露了断路器和电力监测系统。断路器包括多个支路断路器，多个支路断路器均包括：电流测量部，被配置为测量流经内部电力线的电流；无线电通信部，被配置为通过无线电将电流测量部的测量值传输到信息处理装置；以及电源部，被配置为向无线电通信部提供电力。

Description

断路器和电力监测系统
技术领域
本发明涉及能够对安装在诸如家庭或工厂的区域的电子装置消耗的电力进行监测的断路器和电力监测系统。
背景技术
近年来，人们已经开始积极追求致力于低碳社会的发展。为此，减少用在家庭、工厂、办公室等的电力消耗是必要的。尽管在降低用在工厂、办公室等的电力的消耗方面已经卓有成效，但如何减少一般家庭的电力消耗却没有取得显著进展。原因之一在于居民对家庭中的用电状况没有正确的认识。当能够容易地监测到家庭中的用电状况时，就能够促进减少不必要的电力消耗。这是通过“可视化”消耗的电力而产生的效果。此外，还可以通过结合电力控制系统和数据库来优化许多电力的使用。
过去，已经提出了一种以非接触的方式测量断路器中的电流值并且允许在外部读出测量值的断路器(见日本专利公开第Hei 07-280846号，以下称为专利文件1)。另外，一种具有安装于断路器外部布线的测量传感器并测量流经断路器的电流值的装置已经投入实际应用中。
发明内容
专利文件1所描述的断路器只读出在断路器内流动的电流的值。因此该断路器不能用来一直监测家庭中的电力需求并优化电力需求。此外，在具有固定至断路器外部的电力线的测量传感器的装置情况下，固定测量传感器的工作很复杂。
因此期望提供能够测量一个或多个电子装置所用的电流并且能够通过将测量值显示给用户来促进降低电力的使用的断路器和电力监测系统。
根据本发明实施方式，提供了一种断路器，该断路器包括多个支路断路器，多个支路断路器均包括：电流测量部，被配置为测量流经内部电力线的电流；无线电通信部，被配置为通过无线电将电流测量部的测量值传输到信息处理装置；以及电源部，被配置为向无线电通信部提供电力。
优选地，电源部是电池和电容中的一个。
优选地，电源部是非接触式电源装置。
优选地，电流测量部以非接触的方式测量电流。
优选地，多个支路断路器均由标识符来标识。
根据跟发明实施方式，提供了一种电力监测系统，包括：断路器，该断路器包括多个支路断路器，多个支路断路器均包括：电流测量部，被配置为测量流经内部电力线的电流，第一无线电通信部，被配置为通过无线电传输电流测量部的测量值，以及电源部，被配置为相第一无线电通信部提供电力；第二无线电通信部，被配置为与第一无线电通信部进行通信；以及信息处理装置，用于处理经由第二无线电通信部接收的测量值。
优选地，信息处理装置连接至因特网。
根据本发明实施方式，能够监测与各个支路断路器连接的电子装置的电力使用状况，并可以通过将电力消耗的测量量呈现给用户来降低家庭等的电力消耗。
附图说明
图1是本发明第一实施方式的框图。
图2是本发明第一实施方式中的断路器实例的框图。
图3是用来说明本发明第一实施方式的示意图。
具体实施方式
以下将对本发明的优选实施方式进行描述。顺便提一下，将按以下顺序进行描述。
<1.第一实施方式>
<2.变形例>
应当注意的是，虽然以下将要进行描述的实施方式是本发明的优选具体实例，并且将技术上期望的各种限制附加到本实施方式，但是本发明的范围不应限于这些实施方式，除非在以下描述中存在对具体限定本发明的效果的描述。
<1.第一实施方式>
电力监测系统
以下将参照图1描述根据本发明实施方式的电力监测系统。在电力供应者的发电站中产生的电力通过图1中未示出的输电网和配电网连接到以虚线包围的区域(例如，该区域为家庭1)中的断路器(也称为配电盘、电路断路器等)2的限幅器3。在实际中，通常采用单相三线系统作为从邻近电力变压器到家庭1之间的引入线(service wire)。然而，在图1中，为简单起见，使用的是单相两线系统。限幅器3也称为供给断路器(service breaker)。当大于电力公司(electric utility)与家庭1之间在合约中指定的电流的电流流过时，限幅器3自动跳闸以中断电力供应。
主断路器4连接到限幅器3。主断路器4具有漏电中断功能。主断路器4在发生漏电或总电流大于指定的值时跳闸。多个支路断路器51、52、...、5n连接到主断路器4。支路断路器51～5n在例如大于20A的容许电流的电流流过或由于断路导致的过电流流过时跳闸。
限幅器3、主断路器4和支路断路器51～5n的电路由于过电流流过时双金属材料受热弯曲而被中断。有些断路器不靠过电流产生的热而是通过电磁系统来执行中断操作。当执行中断操作后，可以通过关断原因所在的电子装置的供电开关并操纵断路器的控制杆来使电路恢复。
举例来说，分别地，家庭1中的电源插座61、62、...、6n连接到支路断路器51～5n，电子装置71～7n连接到61～6n。电子装置71～7n的实例有空调、冰箱、照明器材、洗衣机、电视机。
在实际中，如图1中支路断路器51～5n分别与电源插座连接的结构并不常见，但在房间等区域中为每组多个电源插座或电子装置设置支路断路器51～5n。此外，可以对应于电子装置71～7n的类型来设置支路断路器51～5n。例如，可以对应于空调、照明器材、电源插座等设置支路断路器51～5n。此外，不限于电子装置，例如，可以将为家用电池或车载电池充电的端子连接到断路器2。
如随后所描述的，支路断路器51～5n均具有测量流经支路断路器电力线的电流、获取电流整体值以及根据检测电压值和整体电流值来测量电力消耗的功能。支路断路器51～5n具有利用无线电传输测量值的功能。顺便提一句，支路断路器51～5n具有电流测量功能并能够传输被测量的电流的值，从而在信息处理装置端上计算电力。
对支路断路器51～5n设置天线81～8n以通过无线电传输测量值。在图1所示的实例中，所有支路断路器都具有测量电力消耗的功能。然而只有部分支路断路器具有电力测量功能(power measuring function)。例如，与低功耗电子装置连接的支路断路器就可能没有电力测量功能。
在家庭1中设置了与支路断路器51～5n进行无线电通信的信息处理装置21。家庭中使用的普通微机就可以用作信息处理装置21。具体地，信息处理装置21包括运算部、存储器、显示器和输入装置。例如，将用于处理每个支路断路器接收到的电力的测量值的应用程序安装到微机上。信息处理装置21具有用于无线电通信的天线22。另外，信息处理装置21可以与外部网络(例如因特网23)上的终端设备、网站等进行通信。
例如，将无线电波用作支路断路器51～5n和信息处理装置21之间无线电通信的媒介。可以将蓝牙或ZigBee用作通信系统。蓝牙系统被应用于多媒体通信，且允许通过一对多的连接进行通信。ZigBee采用IEEE(电机及电子工程师协会)802.15.4的物理层。IEEE802.15.4是被称为PAN(个人局域网)或W(无线)PAN的短程无线网络标准的名称。此外，也可以采用无线LAN(局域网)系统。
信息处理装置21使用流经各支路断路器的电流测量值(数字数据)来执行以下处理，例如，生成显示各支路断路器51～5n当前电流值的显示画面，计算各支路断路器51～5n预定时间段(例如，一个月)内的电力累计值，或计算电费。在这种情况下，以几秒钟的适当间隔采样测量的值并进行处理。可选地，可以使用对通过各支路断路器51～5n传输的测量值采样获得的值。信息处理装置21的处理结果显示在对信息处理装置21设置的显示装置的屏幕上。该处理结果能够显示在家庭的电视接收装置的显示部上。查看显示器的用户(家庭1的居民)就能得知电力使用状况。
信息处理装置21在因特网23上具有预定的URL(统一资源定位器)。因此信息处理装置21的处理结果可以通过因特网23从用户的终端设备上看到。此外，当出现诸如由于短路产生过电流而导致支路断路器51～5n之一跳闸的异常情况时，信息处理装置21就发出出现异常情况的警报以通过因特网23来通知用户终端异常情况的出现。
支路断路器
将参照图2描述支路断路器51的实例。顺便说一下，其他支路断路器52～5n与支路断路器51有类似的结构。尽管在图2中省略了，但如同在现有装置中那样，各支路断路器被配置为在过电流流过时支路断路器的电路中断。此外，当已经执行中断操作时，可以通过关断原因所在的电子装置的供电开关和操纵断路器控制杆来使电路恢复。电力测量部12测量路断路器51中流过电力线11的电流，并根据该电流的测量值测量电力。电力线11穿过非接触式系统的结构，例如，环形线圈，根据环形线圈中电磁感应的电流来测量流过电力线11的电流。可以采用根据测得的整体电流值及电压值来测量电力的构造。将特定值或测量值作为电压值。此外，可以通过利用用来检测源自电力线11的磁通量的传感器来测量电流。
电力测量部12的测量值被提供至无线电通信部13。无线电通信部13与信息处理装置21进行双向无线电通信。支路断路器51唯一的标识符(以下适当地将该标识符称为ID)存储在无线电通信部13的非易失性存储器中。在测量值传输到信息处理装置21时，将ID加入到该测量值。如图3所示，将唯一的标识符ID1～IDn分配给各支路断路器51～5n。例如，标识符ID1～IDn也作为识别无线电通信系统中终端的ID。因此，信息处理装置21能够根据接收到的数据中包含的ID确定是哪个支路断路器传输了测量值。
例如，在蓝牙系统中，信息处理装置21是母机，信息处理装置21能够与最多七个在信息处理装置21的10m的半径内同时连接的从属机(子机)(支路断路器51～5n的无线电通信部)进行通信。采用IEEE802.15.4系统时，首先进行信息处理装置21和支路断路器51～5n的无线电通信部13之间的配对。
电力测量部12和无线电通信部13运行所需的电力由电池14供应。例如，电池14可以是锂离子蓄电池。电池14由非接触式供电装置15产生的电力来充电。并不限于非接触式供电装置15，电池14能够通过利用可再生能源发电产生的电力进行充电。利用可再生能源进行的发电包括太阳能发电(photovoltaic power generation)、风力发电和生物质发电。
可以将采用电池感应的非接触式供电装置作为非接触式供电装置15的实例。具体地，通过将设置在电力传输装置中的初级线圈与设置在电力接收装置中的次级线圈电磁耦合来形成变压器。将预定频率的交流电压提供给初级线圈。通过整流次级线圈中感应的交流电压来产生直流电。将直流电提供给控制部16。
控制部16执行通过来自非接触式供电装置15的直流电对电池14进行充电所需的控制。例如，在锂离子蓄电池的情况下，控制部16通过CV(恒定电压)/CI(恒定电流)系统进行充电。当电池14在可用电压的范围时不进行充电操作。此外，非接触式供电装置15可以使用从电力线11感应的电力作为传输电力。另外，不限定非接触式供电装置，可以对流过电力线11的电流进行分流以形成电源。
在前述本发明的第一实施方式中，断路器2的支路断路器51～5n均测量流过其中的电流，以此实时测量各支路断路器中消耗的电力。根据需要通过对测量的电力进行采样而获得的测量值通过无线电被传输到信息处理装置21。信息处理装置21对其接收到的测量值进行处理，从而获得各支路断路器的当前消耗的电力。
获取的各支路断路器的消耗的电力显示在信息处理装置21等的显示器上并呈现给用户。用户通过查看各支路断路器的消耗的电力就能够获得有关实际消耗的电力的数据。因此，用户就能够试图节约电，或在事先得知断路器有跳闸的可能时采取措施来防止断路器跳闸。
<2.变形例>
以上已经具体地描述了本发明的一个实施方式，但是本发明并不限于上述实施方式，而是容许在本发明技术思想的基础上的进行各种变形。例如，不仅可以使用因特网，也可以使用便携式电话电话网来与外部连接。另外，作为断路器的电源，可以用电容代替电池。此外，本发明不仅可以应用于家庭，也可以用于大楼办公室、工厂等的电力监测器。
本申请涉及包含2010年1月22日向日本专利局提交的日本优先专利申请第JP 2010-011739号中公开的主题内容，其全部内容结合与此作为参考。
本领域技术人员应该理解的是，根据设计要求和其它因素，可以进行各种修改、组合、再组合以及改进，只要它们在本发明所附权利要求或其等同替换的范围内。

Claims (8)

1.一种断路器，包括多个支路断路器，所述多个支路断路器均包括：
电流测量部，被配置为测量流经内部电力线的电流；
无线电通信部，被配置为通过无线电将所述电流测量部的测量值传输到信息处理装置；以及
电源部，被配置为向所述无线电通信部提供电力。
2.根据权利要求1所述的断路器，
其中，所述电源部是电池和电容中的一个。
3.根据权利要求1所述的断路器，
其中，所述电源部是非接触式电源装置。
4.根据权利要求1所述的断路器，
其中，所述电流测量部以非接触的方式测量电流。
5.根据权利要求1所述的断路器，
其中，所述多个支路断路器均由标识符来识别。
6.一种电力监测系统，包括：
断路器，包括
多个支路断路器，所述多个支路断路器均包括：
电流测量部，被配置为测量流经内部电力线的电流，
第一无线电通信部，被配置为通过无线电传输所述电流测量部的测量值，以及
电源部，被配置为向所述第一无线电通信部提供电力；
第二无线电通信部，被配置为与所述第一无线电通信部进行通信；以及
信息处理装置，用于处理经由所述第二无线电通信部接收的所述测量值。
7.根据权利要求6所述的电力监测系统，
其中，所述信息处理装置连接至因特网。
8.一种断路器，包括多个支路断路器，所述多个支路断路器均包括：
电流测量装置，用于测量流经内部电力线的电流；
无线电通信装置，用于通过无线电将所述电流测量装置的测量值传输到信息处理装置；以及
电源装置，用于向所述无线电通信装置提供电力。
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