CN102707113B - 用于检测电功率的盗用和状态的系统、方法及设备 - Google Patents

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Abstract

本发明的名称为“用于检测电功率的盗用和状态的系统、方法及设备”。本发明的某些示例实施例可包括用于检测电功率的盗用和状态的系统、方法及设备。按照本发明的一示例实施例，提供一种用于检测电功率的盗用和状态的方法。该方法可包括：监测主断路器(110)的开关状态，监测负载侧电压(111)，监测负载电流(137)；至少部分基于监测的开关状态、监测的负载侧电压(111)或者监测的负载电流(137)中的一个或多个来确定与功率使用关联的一个或多个状况(301)；以及传送表示一个或多个确定的状况(301)的信息。

Description

用于检测电功率的盗用和状态的系统、方法及设备
技术领域
一般来说，本发明涉及智能断路器，并且具体来说，涉及电功率的盗用和状态的检测。
背景技术
电功率盗用成为电力公司的普遍问题，导致收益的显著损失。能够通过接入输电线并且绕过功率表来偷盗功率。需要用于检测电功率的盗用和状态的改进系统、方法及设备。
发明内容
上述需要的部分或全部可通过本发明的某些实施例得到解决。本发明的某些示例实施例可包括用于检测电功率的盗用和状态的系统、方法及设备。
按照本发明的一示例实施例，提供一种用于检测电功率的盗用和状态的方法。该方法可包括：监测主断路器的开关状态，监测负载侧电压，监测负载电流；至少部分基于监测的开关状态、监测的负载侧电压或者监测的负载电流中的一个或多个来确定与功率使用关联的一个或多个状况；以及传送表示一个或多个确定的状况的信息。
按照另一个示例实施例，提供一种用于检测电功率的盗用和状态的系统。该系统包括：功率表；主断路器；一个或多个传感器，用于监测主断路器的开关状态；电压监测电路，用于监测负载侧电压；以及电流监测电路，用于监测负载电流。该系统还包括控制器，控制器配置用于至少部分基于监测的开关状态、监测的负载侧电压或者监测的负载电流中的一个或多个来确定与功率使用关联的一个或多个状况。
按照另一个示例实施例，提供一种用于检测电功率的盗用和状态的设备。该设备包括：主断路器；一个或多个传感器，用于监测主断路器的开关状态；电压监测电路，用于监测负载侧电压；以及电流监测电路，用于监测负载电流。该设备还包括控制器，控制器配置用于至少部分基于监测的开关状态、监测的负载侧电压或者监测的负载电流中的一个或多个来确定与功率使用关联的一个或多个状况。
本文中详细描述了本发明的其它实施例和方面，并且其作为要求保护的本发明的一部分来考虑。参照以下详细描述、附图和权利要求，能够理解其它实施例和方面。
附图说明
现在将参照附图、表格和流程图，附图不一定按比例绘制，并且在附图中：
图1是按照本发明的一示例实施例的说明性智能断路器的框图。
图2是按照本发明的一示例实施例的说明性检测和消息传递方法的流程图。
图3是按照本发明的一示例实施例的示例状况状态表。
图4是按照本发明的一示例实施例的说明性方法的流程图。
具体实施方式
下面将参照附图更全面地描述本发明的实施例，附图中示出本发明的实施例。但是，本发明可以许多不同的形式来实施，而不应被解释为局限于在此所阐述的实施例；更确切地，这些实施例被提供使得本公开将是透彻和完整的，并且将向本领域技术人员全面地传达本发明的范围。相同的标号通篇表示相同的元件。
本发明的示例实施例包括用于电功率盗用的检测的智能断路器。智能断路器的某些示例实施例还可促进检测与电功率输送关联的其它状况，包括隔离的负载、断电和/或正常操作。
打算偷盗电功率的人可能绕过功率表，试图允许电流未经检测而流入室内布线。但是，按照本发明的一个示例实施例，当主断路器电路断开或闭合时，可采用智能断路器来检测功率流。按照一示例实施例，指示与功率关联的一个或多个状况的消息可通过本发明的实施例基于断路器的电流、电压和/或状态的测量来生成。在一示例实施例中，在断路器断开的同时检测到流入室内布线的电流时，可生成指示可能的功率盗用的消息。在一示例实施例中，智能断路器可通过双向射频收发器或其它通信信道向智能表或电力公司传送或传递消息。在一示例实施例中，智能断路器可利用低功率微控制器来读取主断路器开关位置。在一示例实施例中，微控制器还可用于读取主断路器的负载侧的电压和电流，并且确定要生成的适当消息。
按照本发明的示例实施例，多种硬件组件和固件模块可用于检测功率盗用或者与功率输送关联的其它状况，并且现在将参照附图来描述。
图1是按照本发明的一示例实施例的说明性智能断路器100的框图。
按照本发明的示例实施例，公用设施102可提供电功率供在房屋(premise)使用。在一示例实施例中，功率表104可测量与相106导体和中性108导体关联的线路电压103和线路电流105，以便确定与房屋关联的功率使用。在一示例实施例中，功率表104可包括传送器107，传送器107用于向公用设施传递功率使用或者用于与关联功率输送的其它装置进行通信。
按照本发明的一示例实施例，主断路器110可用于控制从公用设施到房屋的连接。在某些示例实施例中，主断路器可包括用于检测主断路器110的触点位置(断开或闭合)的断路器位置传感器112、114。在某些示例实施例中，位置传感器112、114可以是霍耳传感器或其它接近度传感器。按照另一个示例实施例，例如，可使用电阻网络来检测与主断路器110关联的电连接。
按照本发明的示例实施例，控制器116可与智能断路器100结合使用，以确定与功率输送关联的状况，并且提供适当的消息传递。在一示例实施例中，控制器116可包括存储器118、一个或多个处理器120和一个或多个输入/输出接口122。在一示例实施例中，存储器118可包括操作系统124、数据126、状况感测模块128和告警模块130。在一示例实施例中，操作系统124、数据126、状况感测模块128和告警模块130可提供用于控制与控制器116关联的功能的专用机器可读代码。
按照本发明的一示例实施例，输入/输出接口122可从与电流、电压和/或主断路器位置的测量关联的一个或多个装置来接受测量的输入。例如，断路器位置传感器112、114可提供指示主断路器110的触点的感测位置的信号。在一示例实施例中，负载侧电压可由负载侧电压监测器142来确定。负载侧电压监测器可经由用于测量负载侧电压111的变压器或其它装置与负载侧耦合。在一示例实施例中，负载侧电压监测器142还可包括交流-直流转换器，其用于向控制器116提供与负载侧交流(AC)电压成比例(或者指示其)的直流信号。
按照示例实施例，电流传感器136可设置成与室内布线或负载138串联，以便检测负载电流137。按照一示例实施例，电流传感器136可以是具有极低电阻值(通常远小于大约1欧姆)的电阻器，以便避免不必要的I2R发热和损失。在一示例实施例中，仪表放大器140可用于测量电流传感器136两端的电压。在一示例实施例中，送往室内布线或负载138的电流可通过电流传感器136两端的电压除以电流传感器136的电阻来确定。
按照一示例实施例，控制器116可利用状况感测128块和告警130块、基于与电流、电压和/或主断路器位置关联的所得测量来生成适当的消息。在一示例实施例中，所生成的消息可经由通信信道传递给功率表104或公用设施102。在一示例实施例中，智能断路器100可包括用于传递消息和/或接收信息的有线或无线收发器144。
按照一示例实施例，与智能断路器关联的控制器116和其它装置可由电源132来供电，电源132可接收来自主输电线106、108的功率。在一示例实施例中，电源132可将线路AC电压103转换成能够用于操作控制器、微控制器和其它关联装置的一个或多个DC电压。按照一示例实施例，超级电容器或电池备用134可用于甚至当存在断电时也向电路提供功率。
图2是按照本发明的一示例实施例的说明性检测和消息传递方法200的流程图。在一实施例中，可执行自检202，以便确定智能断路器系统(例如图1所示的100)的状态。按照一示例实施例，自检200可用于检查内部值和外部值、电压、信号幅度等，以便确定是否存在任何问题或者系统是否正确。在一示例实施例中，自检202的结果的分析206可用于传送故障消息206(如果检测到问题)或者继续读取断路器开关208的一个或多个的位置。按照一示例实施例，如果确定断路器开关处于闭合位置，则检测和消息传递方法200可读取线路电压216。
在一示例实施例中，如果确定线路均方根(RMS)电压小于预定值，则可传送消息以指示可能的断电220。另一方面，如果确定线路电压大于预定值，则可读取218线路电流。如果线路电流大于预定最小值219，则可传送222正常操作消息。另一方面，如果线路电流小于预定最小值，则可传送消息，以便指示负载可能被断开214。
按照本发明的一示例实施例，如果断路器开关被读取208并且确定为断开，则可读取210线路电压。如果确定线路电压小于预定最小值215，则可传送负载可能被断开的消息214。另一方面，如果断路器开关被读取208并且确定为断开，以及确定线路电压大于预定最小值，则可传送关于存在可能的功率盗用或者关于存在正提供功率的本地能量源在线212的消息。
图3描绘了用于确定与智能断路器关联的状况的示例状况状态表300和对应的关键字(key)表302。在一示例实施例中，状况301可通过评估三个测量来确定：(1)断路器位置(断开或闭合)；(2)负载电流(高于或低于预定阈值)；以及(3)负载电压(高于或低于预定阈值)。例如，如果断路器为断开(0)并且读取负载电流为小于预定量(0)，但是负载电压大于预定量(1)，则由智能断路器所检测的可能状况为可再生功率的盗用(或者本地功率源正提供测量的负载电压)。与电功率的使用和/或状态相关联的其它状况301可通过状况状态表300来确定。
现在将参照图4的流程图来描述用于检测电功率的盗用和状态的示例方法400。方法400在框402开始，并且按照本发明的一示例实施例，包括监测主断路器的开关状态。在框404，并且按照一示例实施例，方法400包括监测负载侧电压。在框406，并且按照一示例实施例，方法400包括监测负载电流。在框408，并且按照一示例实施例，方法400包括至少部分基于监测的开关状态、监测的负载侧电压或者监测的负载电流中的一个或多个来确定与功率使用关联的一个或多个状况。在框410，并且按照一示例实施例，方法400包括传送表示一个或多个确定的状况的信息。该方法在框410之后结束。
按照本发明的某些示例实施例，确定与功率使用关联的一个或多个状况可基于监测的负载侧电压与最小阈值电压值的比较。在另一个示例实施例中，确定一个或多个状况可基于比较监测的负载电流与最小阈值电流值。在一示例实施例中，确定一个或多个状况可包括确定下列一个或多个：可能的功率盗用、可能的本地能量源在线、可能的断电、断开的负载、或者正常操作。
在一个示例实施例中，检测电功率的盗用和状态可包括从一个或多个功率表来接收线路电压和线路电流信息。按照一示例实施例，校验与功率使用关联的一个或多个状况可至少部分基于所接收的线路电压和线路电流信息。按照一示例实施例，监测主断路器的开关状态可包括监测一个或多个位置传感器。
按照本发明的一示例实施例，系统或设备(systemofapparatus)可用于检测电功率的盗用和状态。在一示例实施例中，系统或设备可包括功率表。在一示例实施例中，系统或设备可包括主断路器。在一示例实施例中，系统或设备可包括用于监测主断路器的开关状态的一个或多个传感器。在一示例实施例中，系统或设备可包括用于监测负载侧电压的电压监测电路。在一示例实施例中，系统或设备可包括用于监测负载电流的电流监测电路。在一示例实施例中，系统或设备可包括控制器，控制器配置用于至少部分基于监测的开关状态、监测的负载侧电压或者监测的负载电流中的一个或多个来确定与功率使用关联的一个或多个状况。
在一示例实施例中，系统或设备可包括与控制器进行通信的收发器，其中收发器可操作以传送表示一个或多个确定的状况的信息。在一示例实施例中，控制器还配置用于至少部分基于比较监测的负载侧电压与最小阈值电压值来确定一个或多个状况。在一示例实施例中，控制器还配置用于至少部分基于比较监测的负载电流与最小阈值电流值来确定一个或多个状况。
按照示例实施例，能够提供某些技术效果，例如创建允许检测从公用电力设施盗用的某些系统、方法和设备。本发明的示例实施例能够提供进一步的技术效果：提供用于确定与功率使用关联的一个或多个状态的系统、方法和设备，一个或多个状态包括可能的功率盗用、可能的本地能量源在线、可能的断电、断开的负载、或者正常操作。
在本发明的示例实施例中，智能断路器系统100可包括任何数量的硬件和/或被运行以促进任何操作的软件应用。
在示例实施例中，一个或多个I/O接口可促进智能断路器系统100与一个或多个输入/输出装置之间的通信。例如，通用串行总线端口、串行端口、磁盘驱动器、CD-ROM驱动器和/或诸如显示器、键盘、小键盘、鼠标、控制面板、触摸屏显示器、麦克风等的一个或多个用户接口装置可促进与智能断路器系统100的用户交互。一个或多个I/O接口可用于接收或收集来自各种各样的输入装置的数据和/或用户指令。所接收的数据在本发明的多种实施例中可根据需要由一个或多个计算机处理器来处理，和/或存储在一个或多个存储器装置中。
一个或多个网络接口可促进智能断路器系统100输入和输出到一个或多个适当网络和/或连接的连接；例如促进与关联系统的任何数量的传感器的通信的连接。一个或多个网络接口还可促进连接到一个或多个适当网络；例如局域网、广域网、因特网、蜂窝网络、射频网络、BluetoothTM(由TelefonaktiebolagetLMEricsson所有)实现的网络、Wi-FiTM(由Wi-Fi联盟所有)实现的网络、基于卫星的网络、任何有线网络、任何无线网络等，用于与外部装置和/或系统进行通信。
根据需要，本发明的实施例可包括具有比图1所示组件更多或更少的组件的智能断路器系统100。
以上参照按照本发明的示例实施例的系统、方法、设备和/或计算机程序产品的框图和流程图描述了本发明的某些实施例。大家会理解，框图和流程图的一个或多个框以及框图和流程图中的框的组合分别可通过计算机可执行程序指令来实现。同样，按照本发明的一些实施例，框图和流程图的某些框可以不一定需要按所呈现的顺序来执行，或者可以根本不需要执行。
这些计算机可执行程序指令可加载到通用计算机、专用计算机、处理器或者其它可编程数据处理设备上以产生特定机器，使得在计算机、处理器或者其它可编程数据处理设备上执行的指令创建用于实现流程图的一个或多个框中指定的一个或多个功能的部件。这些计算机程序指令还可存储在计算机可读存储器中，它们可指导计算机或其它可编程数据处理设备以特定方式起作用，使得计算机可读存储器中存储的指令产生一种制品，其中包括实现流程图的一个或多个框中指定的一个或多个功能的指令部件。作为一个示例，本发明的实施例可提供计算机程序产品，包括计算机可用介质，其中包含计算机可读程序代码或程序指令，所述计算机可读程序代码适于被执行以实现流程图的一个或多个框中指定的一个或多个功能。计算机程序指令还可被加载到计算机或者其它可编程数据处理设备上，从而使一系列操作单元或步骤在计算机或其它可编程设备上执行，从而产生计算机实现的过程，使得在计算机或其它可编程设备上执行的指令提供用于实现流程图的一个或多个框中指定的功能的单元或步骤。
因此，框图和流程图的框支持用于执行指定功能的部件的组合、用于执行指定功能的单元或步骤的组合、以及用于执行指定功能的程序指令部件。大家还会理解，框图和流程图的各框以及框图和流程图中的框的组合可通过执行指定功能、元件或步骤的基于硬件的专用计算机系统或者专用硬件和计算机指令的组合来实现。
虽然结合当前被认为最实际的内容和多种实施例来描述了本发明的某些实施例，但是要理解，本发明并不局限于所公开的实施例，相反，它意在涵盖包含于所附权利要求的范围之内的多种修改和等效布置。虽然本文中采用具体术语，但是它们仅以一般性和描述性意义来使用，而不是用于限制的目的。
本书面描述使用示例来公开包括最佳模式的本发明的某些实施例，并且还使本领域技术人员能够实践本发明的某些实施例，包括制作和使用任何装置或系统，以及执行任何结合方法。本发明的某些实施例的可专利范围在权利要求中定义，并且可包括本领域技术人员想到的其它示例。如果这类其它示例具有与权利要求的字面语言完全相同的结构单元，或者如果它们包括具有与权利要求的字面语言的非实质差异的等效结构单元，则规定它们落入权利要求的范围之内。
配件表
100智能断路器
102公用设施
103线路电压
104功率表
105线路电流
106主干相线路(phasemainsline)
107表传送器
108主干中性线路
110主断路器
111负载侧电压
112断路器位置传感器相
114断路器位置传感器中性
116控制器
118存储器
120(一个或多个)处理器
122(一个或多个)输入/输出接口
124操作系统
126数据
128状况感测模块
130告警模块
132DC-DC转换器
134超级电容器或电池
136电流感测电阻器
137负载电流
138室内布线或负载
140放大器
142负载侧电压监测器-AC-DC转换器和电路保护
144RF收发器
200功率监测逻辑流程图
202自检
204评估
206如果自检失败，则传送失败
208读取断路器开关位置
210当开关断开时读取线路电压
212评估电压并且传送可能的盗用消息
214评估电压并且传送断开的负载消息
215最小电压阈值(Vmin)
216当开关闭合时读取线路电压
218当开关闭合时读取线路电流
219最小电流阈值(Imin)
220评估电压并且传送断电可能消息
222读取线路电流并且传送断开的负载消息
300状况查找表
301状况
302关键字
400流程图
402-410框

Claims (17)

1.一种用于检测电功率的盗用和状态的方法，所述方法包括：
通过一个或多个传感器监测主断路器的开关状态；
通过电压监测电路监测负载侧电压；
通过电流监测电路监测负载电流；
通过控制器检测电功率的盗用和状态，其中电功率的盗用和状态包括电功率的盗用、负载断开的状态、正常操作状态和断电状态，至少部分基于下列事件的发生来检测电功率的盗用和状态：
基于下列事件的发生来检测电功率的盗用：
主断路器的开关状态是断开并且负载侧电压高于预定阈值；
基于下列事件的发生来检测负载断开的状态：
主断路器的开关状态是断开并且负载侧电压低于预定阈值；或者
主断路器的开关状态是闭合，负载侧电压高于预定阈值并且负载电流小于预定量；
基于下列事件的发生来检测正常操作状态：
主断路器的开关状态是闭合，负载侧电压高于预定阈值并且负载电流高于预定量；
基于下列事件的发生来检测断电状态：
主断路器的开关状态是闭合并且负载侧电压低于预定阈值；以及
通过收发器传送表示电功率的盗用和状态的检测的信息。
2.如权利要求1所述的方法，其中，检测电功率的盗用包括比较所监测的负载侧电压与最小阈值电压值。
3.如权利要求1所述的方法，其中，检测电功率的状态包括比较所监测的负载电流与最小阈值电流值。
4.如权利要求1所述的方法，还包括接收来自一个或多个功率表的线路电压和线路电流信息。
5.如权利要求4所述的方法，还包括至少部分基于所接收的线路电压和线路电流信息来校验与功率使用关联的一个或多个状况。
6.如权利要求1所述的方法，其中，监测所述主断路器的所述开关状态包括监测一个或多个位置传感器。
7.一种用于检测电功率的盗用和状态的系统，所述系统包括：
功率表；
主断路器；
一个或多个传感器，用于监测所述主断路器的开关状态；
电压监测电路，用于监测负载侧电压；
电流监测电路，用于监测负载电流；以及
控制器，其配置用于检测电功率的盗用和状态，其中电功率的盗用和状态包括电功率的盗用、负载断开的状态、正常操作状态和断电状态，至少部分基于下列事件的发生来检测电功率的盗用和状态：
基于下列事件的发生来检测电功率的盗用：
主断路器的开关状态是断开并且负载侧电压高于预定阈值；
基于下列事件的发生来检测负载断开的状态：
主断路器的开关状态是断开并且负载侧电压低于预定阈值；或者
主断路器的开关状态是闭合，负载侧电压高于预定阈值并且负载电流小于预定量；
基于下列事件的发生来检测正常操作状态：
主断路器的开关状态是闭合，负载侧电压高于预定阈值并且负载电流高于预定量；
基于下列事件的发生来检测断电状态：
主断路器的开关状态是闭合并且负载侧电压低于预定阈值。
8.如权利要求7所述的系统，还包括与所述控制器进行通信的收发器，其中所述收发器能够操作以传送表示电功率的盗用和状态的检测的信息。
9.如权利要求7所述的系统，其中，所述控制器还配置用于至少部分基于比较所监测的负载侧电压与最小阈值电压值来检测电功率的盗用。
10.如权利要求7所述的系统，其中，所述控制器还配置用于：至少部分基于比较所监测的负载电流与最小阈值电流值来检测电功率的状态。
11.如权利要求7所述的系统，其中，所述控制器还配置用于接收来自一个或多个功率表的线路电压和线路电流信息。
12.如权利要求11所述的系统，其中，所述控制器还配置用于：至少部分基于所接收的线路电压和线路电流信息来校验与功率使用关联的一个或多个状况。
13.一种用于检测电功率的盗用和状态的设备，所述设备包括：
主断路器；
一个或多个传感器，用于监测所述主断路器的开关状态；
电压监测电路，用于监测负载侧电压；
电流监测电路，用于监测负载电流；以及
控制器，其配置用于检测电功率的盗用和状态，其中电功率的盗用和状态包括电功率的盗用、负载断开的状态、正常操作状态和断电状态，至少部分基于下列事件的发生来检测电功率的盗用和状态：
基于下列事件的发生来检测电功率的盗用：
主断路器的开关状态是断开并且负载侧电压高于预定阈值；
基于下列事件的发生来检测负载断开的状态：
主断路器的开关状态是断开并且负载侧电压低于预定阈值；或者
主断路器的开关状态是闭合，负载侧电压高于预定阈值并且负载电流小于预定量；
基于下列事件的发生来检测正常操作状态：
主断路器的开关状态是闭合，负载侧电压高于预定阈值并且负载电流高于预定量；
基于下列事件的发生来检测断电状态：
主断路器的开关状态是闭合并且负载侧电压低于预定阈值。
14.如权利要求13所述的设备，还包括与所述控制器进行通信的收发器，其中所述收发器能够操作以传送表示电功率的盗用和状态的检测的信息。
15.如权利要求13所述的设备，其中，所述控制器还配置用于至少部分基于比较所监测的负载侧电压与最小阈值电压值来检测电功率的盗用。
16.如权利要求13所述的设备，其中，所述控制器还配置用于：至少部分基于比较所监测的负载电流与最小阈值电流值来检测电功率的状态。
17.如权利要求13所述的设备，其中，所述控制器还配置用于接收来自一个或多个功率表的线路电压和线路电流信息，并且其中，所述控制器还配置用于：至少部分基于所接收的线路电压和线路电流信息来校验与功率使用关联的一个或多个状况。
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