CN102713646B

CN102713646B - 用于多个分支电路的动态负载估算的系统和方法

Info

Publication number: CN102713646B
Application number: CN201080058586.7A
Authority: CN
Inventors: 德鲁·里德
Original assignee: Schneider Electric USA Inc
Current assignee: Schneider Electric USA Inc
Priority date: 2009-12-24
Filing date: 2010-12-22
Publication date: 2016-03-16
Anticipated expiration: 2030-12-22
Also published as: US20110161021A1; MX2012006267A; CN102713646A; WO2011079190A8; CA2782141C; CA2782141A1; WO2011079190A1; US8744787B2

Abstract

本发明公开了估算分支电路负载的系统和方法。可以确定包括多个分支电路的配电面板的主网线路在所述多个分支电路中的至少两个耦合到所述主网线路情况下的总功率使用量。确定在两个分支电路中的第一分支电路从主网线路去耦合情况下的主网线路的第一功率使用量，并且识别第一分支电路与主网线路耦合的第一时间段。基于第一时间段和在总功率使用量与第一功率使用量之间的差别来估算第一分支电路的千瓦时能量使用值。

Description

用于多个分支电路的动态负载估算的系统和方法

发明背景

1.发明领域

本发明的实施方式一般涉及电路负载特性，并且更具体地涉及估算配电面板的分支电路的能量使用量。

2.相关技术讨论

电气设备消耗能量，并且不同的类型的电气设备具有不同的能量需求。了解不同类型的电气设备使用的能量总量便于高效率的配电、对消耗的电力进行计费和其它电力管理操作。

确定负载的能量消耗通常需要对该负载进行直接并且单独的功率测量。分布式功率表对不同负载的功率消耗进行单独地记录，甚至当达到每个负载的功率源于常见电源时也是如此。例如，主网电源为公寓大楼提供功率，而独立的功率表记录每一个公寓的功率消耗以用于计费或者其它目的。这通常需要为每一个公寓使用专用功率表，而这样花费高且效率低，并且需要遍及配电系统的冗余基础设施元件。

Bardehle等人公布的美国专利申请US2008/0278344涉及一种用于记录和估算能量消耗的方法和装置。Bardehle公开了具有覆盖整座建筑物的数据总线来作为能量管理系统一部分的建筑物(例如旅馆)。该数据总线使得其可以记录独立负载，例如独立的旅馆房间的照明或者加热系统的开启持续时间。特定旅馆房间的能量消耗随后由被记录的独立负载的开启时间与负载特定的电功率或者能量消耗相乘来确定。然而，为了评估能量消耗，这需要对负载的特定电功率的进一步了解，例如在特定旅馆房间的照明设备的额定瓦特数。

发明概述

因此需要在此描述的系统和方法，该系统和方法基于主网线路(mainline)功率估算而非独立分支电路功率测量来提供独立分支电路的能量使用量。如此处讨论的，确定在多个分支电路耦合到主线并且此外多个分支电路中的一个分支电路从主线去耦合情况下的配电面板的主网线路的功率使用量。至少部分地基于在分支电路与主线耦合和去耦合情况下的面板的功率使用量之间的差别来估算独立的分支电路的能量使用量。这些系统和方法基于在操作中的不同面板状态下对主网线路的功率测量来估算分支电路的能量使用量，而不对独立的直接分支电路的功率或者电流进行测量，以及不对分支电路负载特性进行深入了解。

在一些实施方式中，主网线路将电源和配电面板的多个分支电路耦合。确定在多个分支电路中的至少两个分支电路耦合到主线情况下的主线的总功率使用量，并且确定当所述至少两个分支电路中的第一分支电路从主网线路去耦合时的主网线路的第一功率使用量。识别第一分支电路与主网线路耦合的第一时间段，并且基于第一时间段和基于在总功率使用量与第一功率使用量之间的差别来估算第一分支电路的能量使用量。

一个方面是针对估算被提供给负载的能量的方法。该方法包括确定配电面板的主网线路的总功率使用量的步骤。配电面板具有多个分支电路，其中所述多个分支电路中的至少两个耦合到主网线路。该方法还包括确定在两个分支电路中的第一分支电路从主线去耦合情况下的主网线路的第一功率使用量、以及识别第一分支电路与主网线路耦合的第一时间段的步骤。基于第一时间段和基于在总功率使用量与第一功率使用量之间的差别来估算第一分支电路的千瓦时能量使用值。

另一个方面是针对分支电路负载估算系统。该系统包括具有功率传感器和多个分支电路的配电面板。功率传感器确定在操作期间在多个分支电路中的至少两个分支电路耦合到主网线路情况下的配电面板的主网线路的总功率使用量。功率传感器还确定在两个分支电路的第一分支电路从主网线路去耦合情况下的主网线路的第一功率使用量。控制器确定第一分支电路与主网线路耦合的第一时间段，并且基于第一时间段和在总功率使用量与第一功率使用量之间的差别来估算第一分支电路的千瓦时能量使用值。

另一个方面是针对分支电路负载估算系统。该系统包括具有功率传感器和多个分支电路的配电面板。功率传感器确定在操作期间在多个分支电路中的至少两个分支电路耦合到主网线路情况下的配电面板的主网线路的总功率使用量。功率传感器还确定在两个分支电路的第一分支电路从主网线路去耦合情况下的主网线路的第一功率使用量。控制器确定第一分支电路与主网线路耦合的第一时间段。系统还包括基于第一时间段和在总功率使用量与第一功率使用量之间的差别来估算第一分支电路的千瓦时能量使用值的装置。

在一些实施方式中，检测第一分支电路从主网线路的去耦合，并且确定在两个分支电路中的第二分支电路与主线耦合情况下的第一功率使用量。在一个实施方式中，检测第一分支电路从接通状态到关断状态的状态变化，并且确定当第一分支电路处于关断状态时的第一功率使用量。基于第一时间段和在总功率使用量与第一功率使用量之间的差别来估算在第二时间段中第一分支电路的第二千瓦时能量使用值。在一个实施方式中，用之前估算的第一分支电路的千瓦时能量使用值与第二千瓦时能量使用值求平均值，其中之前估算的千瓦时能量使用值由在第二时间段之前发生的第三时间段中的第一分支电路的被估算的千瓦时能量使用值组成。

在一个实施方式中，通过测量在多个分支电路中的至少两个分支电路与主线耦合情况下的主线的电流，并且基于该电流和对应于该电流的电压计算总功率使用量，来确定总功率使用量。还可以通过测量在第一分支电路从主线去耦合情况下的主网线路的电流，并且基于该电流和对应于该电流的电压计算第一功率使用量，来确定第一功率使用量。

在一些实施方式中，确定在多个分支电路中的每个分支电路同时与主线耦合情况下的主网线路的总功率使用量，并且确定在第一分支电路从主线去耦合和在多个分支电路中除第一分支电路外的每个分支电路与主网线路耦合情况下的第一功率使用量。在一个实施方式中，识别配电面板的多个状态，其中每个状态由多个分支电路中的从主网线路去耦合的一个分支电路和多个分支电路中的与主网线路耦合的一个耦合分支电路所组成。估算关于多个状态中至少两个状态的主网线路的总功率使用量，以及关于所述至少两个状态，估算在所述至少两个状态中的每个状态期间从主网线路去耦合的一个分支电路的千瓦时能量使用值。

在一个实施方式中，识别包括配电面板的多个状态的第一循环，其中每个状态由多个分支电路中的从主网线路去耦合的一个分支电路以及多个分支电路中的与主网线路耦合的一个耦合分支电路所组成。主网线路的总功率使用量能够以第一循环的多个状态中的每个状态来确定，并且关于所述第一循环的第一状态，估算出在第一状态期间从主网线路去耦合的一个分支电路的千瓦时能量使用值，并且该千瓦时能量使用值与对应多个第二状态的第二循环的状态的一个分支电路的千瓦时能量使用值求平均值。

其它的方面、实施方式、以及这些示范性方面和实施方式的优势通过结合附图理解以下详细的描述变得更清楚，所述附图仅通过举例方式示出了本发明的原理。前述信息和以下详细描述这两者包括多个方面和实施方式的示意性例子，并且旨在提供用于理解被要求权利的方面和实施方式的性质和特征的概况或者框架。附图与其余说明书部分一起用于描述和解释被要求权利的方面和实施方式。

附图简述

附图并无意于按比例绘制。在附图中，在不同的图中示出的每一个相同的或者几乎相同的部件都由相同的数字所表示。为了清楚说明的目的，在每个附图中不是每个部件都有所标记。在附图中：

图1是根据实施方式来描述负载估算系统的功能框图；以及

图2是根据实施方式来描述估算负载的方法的流程图。

详细描述

在此描述的系统和方法并不将其应用局限于在随后说明书中阐述的或者在附图中示出的结构细节和部件布置。本发明能够有其它实施方式，并且能够以多种方式被实践或者被实现。同样地，在这里使用的用语和术语是出于描述的目的，并且不应当被视作是限制性的。“包括”、“包含”、“具有”、“涵盖”、“涉及”以及其各种变体，旨在涵盖其后列出的项目及其等价物和补充项目。

图1是描述负载估算系统100的实施方式的功能框图，所述负载估算系统100包括配电面板105、电源110、主网线路115、分支电路120、功率传感器125、控制器130、以及电流传感器135。主网线路115将配电面板105与电源110耦合，并且在配电面板105内分出多条输电线路，这些输电线路用于被包括在配电面板105内的多个分支电路120中的每一个分支电路。

配电面板105可以包括将电功率分开供给多个分支电路120的任何配线盘、面板盘、或者电路断流面板。配电面板105还可包括一个或者多个断路器或者保险丝，并且在一个实施方式中被封入具有可移动的面板或者门(准予接近分支电路120和/或其相关的断路器)的保护外壳中。在一个实施方式中，这些断路器是被远程操作的断路器，其提供过流保护并且具有选择性地和可逆地接通和关电路断路器的积分算子。例如，在此描述的断路器包括由美国施耐德电气公司所出售的系列的远程操作的断路器。

在操作期间，配电面板105在多个不同的状态之间循环。例如，在一个状态中，每个分支电路120与主网线路115耦合。在另一个状态中，一个分支电路与主网线路115去耦合，而同时每个其它分支电路与主网线路115耦合。在一个实施方式中，这些重复持续进行直到循环完成为止。在另一个状态中，第一多个分支电路被耦合并且第二多个分支电路被去耦合。可以理解的是，在一时间段内，基于相应的断路器和其相关的控制器的状态，零个或者多个分支电路120的任意组合可以从主网线路115耦合或者去耦合。控制器130控制切换操作以便可逆地耦合分支电路120和主网线路115，或者确定在没有控制或者指示切换操作时发生了切换操作。

分支电路120为任意类型的负载，例如是常数或者变量的、已知的或者未知的照明负载，提供功率。例如，当分支电路负载基本是常数但是未知时，电流传感器135基于在主网线路115上的测量值来确定配电面板105的总电流。该总电流基于例如由分支电路120与主网线路115的耦合和去耦合产生的总配电面板105负载的变化来成比例地分到每个分支电路120中。

可以被称为测量计的功率传感器125，其测量配电面板105在主网线路115上的整体能耗而无需独立的分支电路120的功率测量，并且当配电面板105处于各种状态(即一些分支电路120是激活的而其它分支电路120是非激活的)时确定该能耗。在一个实施方式中，主网线路115在一段时间内的总功率使用量是在该时间段内被耦合到主网线路115的每个分支电路120的功率使用量的加和。控制器130评估该能耗信息以估算分支电路120的分支电路负载。

在一个实施方式中，功率传感器125包括电流传感器135。当任意数量的分支电路120与主网线路115耦合或者去耦合时，电流传感器135测量主网线路115的电流。在一个实施方式中，电源110包括三相电源，电流传感器135包括关于每个相的电流变压器以测量在分支电路120切换状态之前和/或之后的电流。控制器130和电流传感器135确定由负载切换造成的电流变化。控制器130或者功率传感器125基于所测量的电流和相应的电压来计算配电面板105在特定切换状态下的功率使用量。

控制器130确定分支电路120中的一个分支电路耦合到主网线路115的时间段。控制器130还跟踪分支电路120的状态以确定在任意时间段中它们是否与主网线路115耦合(例如，激活或者获得功率)或者从主网线路115去耦合(例如，非激活或者不获得功率)。该信息与来自功率传感器125的信息结合以确定配电面板105的总功率使用量，并且估算分支电路120的能量使用量。在示意性的实施方式中，功率传感器125确定在当分支电路120中的至少两个被耦合到主网线路115的时间段内通过配电面板105获取的总功率。在两个分支电路120中的一个分支电路去耦合之后，功率传感器125确定在当两个分支电路120中的一个分支电路去耦合而这两个分支电路120中的另一个分支电路耦合到主网线路115时由配电面板105获取的功率。在该实施例中，在配电面板105功率的这种差别是由于去耦合的分支电路120的能耗造成的。

在一些实施方式中，控制器130包括处理器、逻辑电路、专用集成电路、任意相关的软件、存储器、固件、硬件、及其组合。控制器130还可以包括位于不同区域中的不同的逻辑设备，例如与远离配电面板105的一个或者多个其它逻辑设备相结合的、位于配电面板105内的处理器或者其它逻辑设备。控制器130可以包括在由美国施耐德电气公司所提供的系列断路器中配备的控制设备。在一个实施方式中，功率传感器125和控制器130是相同设备的一部分。

在系统100操作时，控制器130至少部分地基于功率传感器125的信息来估算用于独立的分支电路120的功率。例如，控制器130跟踪关于独立的分支电路120的积累的接通时间。在一时间段(例如月)内关于每个分支电路120的积累的小时数量(H)，乘以每个负载的功率(KW)以估算分支电路120负载的千瓦时(KWH)。在耦合和去耦合状态之间切换的分支电路120影响整个配电面板105能量使用，因为去耦合的分支电路120获取极少的功率或者没有获取功率。通过用随着分支电路120与配电面板105耦合和去耦合来切换的负载协调整个配电面板105功率，控制器130估算独立的分支电路120的功率消耗。

在一个实施方式中，当配电面板的负载按照从接通到关断的顺序排好，例如，当分支电路120从耦合状态变化到去耦合状态，或者分支电路120从主网线路115被分离时，功率传感器125确定主网线路115功率。所述变化，例如，在本实施例中功率或者电流的下降由按顺序关断的分支电路120引起。继续本示意性的实施方式，为了估算独立的分支电路120的功率，即表示分支电路120的负载要求的功率，功率传感器125确定在一个分支电路120改变状态之前和之后的配电面板105的功率使用量，如通过以下等式(1)所表现的，其中KWT是配电面板105的总功率需求，KW_X是一个分支电路120的功率需求，以及C_x是每个分支电路120的状态，例如，打开/闭合或者去耦合/耦合，其中C_x用数值1来表示闭合或者耦合状态，而用数值0来表示断开或者去耦合状态。

(1)KWT＝KW₁(C₁)+KW₂(C₂)+KW₃(C₃)+...＝KW_N(C_N)

以下的等式(2)–(5)示出了当分支电路120从主网线路115耦合或者去耦合时分支电路120的功率估算，其中总功率需求是分支电路120的独立的功率需求的加和。等式(2)示出了在第一采样时间的例子，其中所有分支电路120与主网线路115耦合(即，接通或者在时间C＝1时状态＝1)。

(2)KWT_T1＝KW₁(1)+KW₂(1)+KW₃(1)+...＝KW_N(1)

在以下的等式(3)中，在第二采样时间，除了在时间2(即，C＝2)去耦合(即，关断且状态＝0)的分支电路#1外，所有分支电路120耦合(即，接通且状态＝1)。

(3)KWT_T2＝KW₁(0)+KW₂(1)+KW₃(1)+...＝KW_N(1)

继续该实施例，根据以下的等式(4)和(5)，控制器130确定分支电路#1的功率需求，所述分支电路#1根据在等式(2)和(3)之间的差别在耦合状态(等式2)和去耦合状态(等式3)之间切换：

(4)KWT_T1-KWT_T2＝[KW₁(1)+KW₂(1)+KW₃(1)+...KW_N(1)]–[KW₁(0)+KW₂(1)+KW₃(1)+...KW_N(1)]

(5)KWT_T1-KWT_T2＝KW₁＝第一分支电路120的千瓦需求。

该分支电路的功率需求可受到主网线路115的电压变化的影响。在该实施例中，分支电路120的功率需求被估算为在一时间段内分支电路120功率需求与总的配电面板105功率需求的比率。继续该实施例，用在等式3中示出的第二采样时间的总需求除以在等式2的第一采样时间的总需求，以便确定分支电路#1功率需求对配电面板105的总功率的影响的比率。该比率被用于基于瞬时总需求来估算在任意时间的分支电路#1功率需求，如以下在等式(6)中所示出的，其中X₁表示分支电路#1功率需求与总的配电面板105功率需求的比率。

X₁＝KW₁/KW_T1

等式(1)到(6)中的操作可以由配电面板105的任意分支电路120执行，并且在一个实施方式中，为每个分支电路120执行操作以创造出一组关于每个分支电路120的功率需求估算值，以及独立的分支电路120功率需求与总的配电面板105功率需求的比率，如在等式(7)和(8)中所示出的。

(7)KWT＝KW₁+KW₂+KW₃+...KW_N

(8)100％＝X₁+X₂+X₃+...X_N

要理解的是，等式(7)和(8)示出的实施方式，其中分支电路120可以被关断，例如去耦合以获得单独的比率。例如，如果一些分支电路120不被关断，那么估算的分支电路120功率需求的加和可以不等于总的配电面板105功率需求，并且独立的分支电路120比率的加和可以不等于100％，如在等式(9)到(13)中所示出的，其中KW_U表示未切换的功率需求，X_S是切换的比率的加和，而X_U是未切换的比率，其中未切换的功率需求可以被记录以用于通过控制器130执行的计算。

(9)KWT＝KW₁+KW₂+KW₃+...KW_N+KW_U

(10)KW_U＝KW_T–(KW₁+KW₂+KW₃+...KW_N)

(11)100％＝X_S+X_U

(12)100％＝(X₁+X₂+X₃+...X_N)+X_U

(13)X_U＝100％–(X₁+X₂+X₃+...X_N)

尽管等式(1)到(13)的分支电路120功率需求表示分支电路负载，比率X_N被用于估算分支电路N在任意时间的分支电路120功率需求，这至少部分地基于总配电面板105功率需求，例如，瞬时配电面板105功率需求。例如，为了估算其中瞬时配电面板105功率需求是KWT的分支电路#1的需求，独立的分支电路#1需求与总的配电面板105功率需求的比率是X₁＝KW₁/KW_T，第一分支电路120(KWE₁)的估算的需求通过等式(14)来表现。

(14)KWE₁＝KWT*X₁

等式14的估算的功率需求不需要手动初始化学习顺序(learningsequence)，从而使得功率传感器125使用单一采样的主网线路115功率使用量值作为起始根源值来确定分支电路120的能量使用量。考虑到电流/功率中的单一改变可手动初始化，并且可以捕获相应的采样来“学习”电路的需求。从那以后，采样可以被用作为代表性的值。但是基于单一采样的计算可以是有问题的，尤其是随着时间积累时更是如此。因此，在所描述的最基本的方法中，可存在一些能通过平均多个采样来减少的不准确度。虽然如果触发和捕获过程是手动初始化的，获得多个采样可能是繁重的，但是如果控制分支电路接通和关断的方法是自动的，例如断路器系统，那么存在自动捕获多个采样的方法。由此人们可以使用第一采样作为根源值，通过使用要与第一采样结合的随后的采样，所述根源值来将变为“平滑的”或者“移动的”平均值，以便随着时间的推移而提高精确度。该技术还具有能解释改变负载特性的优势。

在一个实施方式中，变化的分支电路负载会歪曲分支电路120的估算的需求(例如，KWE₁)，因为这种差别性影响了总的配电面板105功率需求。例如，每当功率传感器125采样主网线路115功率(例如，总配电面板105输入功率)时，分支电路120将状态改变为与主网线路115耦合或者去耦合，并且随着时间出现的负载差别被平均为功率需求估算或者分支电路120功率需求与总的配电面板105功率需求的比率。

在一个实施方式中，分支电路120的能量关于第一时间段被估算，其中能量包括估算的分支电路120功率需求乘以分支电路120接通的时间，如在等式(15)中示出的，其中H_1T1是在第一时间点上第一分支电路120积累的接通时间。

(15)KWH_T1＝KW₁*H_1T1

还估算关于和等式(15)的第一时间段相关的第二时间段的相同的或者不同的分支电路120的能量。例如，在等式(16)中示出了积累的分支电路120能量，其中H₁T₂是在第二时间点上第一分支电路积累的接通时间。

(16)KWH_T2＝KW₁*H_1T2

在该实施例中，在第一和第二时间点之间的时间段的第一分支电路120能量，KWH₁是等式(16)和(15)之间的差，如等式(17)中所示出的。

(17)KWH₁＝KWH_T2–KWH_T1＝(KW₁*H_1T2)–(KW₁*H_1T1)或者KW₁(H_1T2–H_1T1)

在一个实施方式中，响应在分支电路120状态的控制器130从关断改变为接通(例如，从开路到闭路；或者从去耦合到耦合)或者从接通改变为接通时进行的检测，功率传感器125确定配电面板105的功率。在两个配置中，控制器130使用所得估算的分支电路120功率需求来估算分支电路120的能量使用量，如等式(15)到(17)中所示出的。可以理解的是，该估算，以及其它控制器130、功率传感器125、和电流传感器135的信息都根据需要被储存在一个或者多个相关的电子存储单元中。

在一个实施方式中，控制器130估算分支电路120的功率系数。如以上所讨论的，电流传感器135测量电流，并且基于相应的电压来确定功率使用量。在该示意性的实施方式中，使用等式(18)到(23)来估算功率系数，其中等式(18)确定被分配给第一分支电路120的有效功率的变化，等式(19)确定被分配给第一分支电路120的电流的变化，以及，等式(20)确定在第一分支电路120断开前被识别的电压。

(18)KW₁＝KW_T2–KW_T1

(19)I₁＝I_T2–I_T1

(20)V₁＝V_T1

使用等式(21)到(23)来确定第一分支电路PF₁的功率系数(PF)。

(21)PF＝P(有效功率)/S(视在功率)

(22)PF₁＝(KW_T2–KW_T1)/((I_T2–I_T1)(V_T1))

(23)PF₁＝KW₁/(I₁*V_T1)

在一个实施方式中，通过周期性地捕获包括关于多个状态的配电面板105的总功率使用量的数据集，控制器130估算分支电路120的能量使用量，其中被识别的分支电路120在每个状态下都是闭合的(例如，耦合)。在本实施方式中，矩阵代数操作确定独立的分支电路120能量使用量。

在一个实施方式中，分支电路负载估算包括于2007年9月25日提交的、标题为虚拟支路负载管理(VirtualBranchLoadManagement)的美国专利7,526,393中描述的虚拟支路负载管理的系统和方法，该专利被转让给本发明的受让人，并且其全部内容在此通过引用而被并入。

图2是根据实施方式来描述用于估算负载能耗的方法200的流程图。在一个实施方式中，方法200包括确定具有多个分支电路的配电面板的总功率使用量的步骤(步骤205)、确定第一分支电路从主线去耦合情况下的配电面板的第一功率使用量的步骤(步骤210)、识别第一分支电路被耦合到主网线路的时间段的步骤(步骤215)、以及估算第一分支电路的能量使用量的步骤(步骤220)。

步骤205基于将功率提供给分支电路的主网线路的特性来确定配电面板的总功率使用量，其中分支电路中的一个被耦合到主网线路。例如，功率或者电流传感器测量主网线路来确定总功率使用量(步骤205)。通过确定在主网线路上的总功率使用量(步骤205)，不必确定在分支电路级别的功率使用量。在一个实施方式中，确定总功率使用量(步骤205)包括识别主网线路电流的电流传感器，以及基于主网线路电流和相应的电压来计算总功率使用量。在一个实施方式中，总功率使用量通过同时耦合到主网线路的多个分支电路来确定(步骤205)。总配电面板功率在配电面板的任意状态(例如，通过被耦合和去耦合到配电面板的主网线路的分支电路的任意组合)期间被确定(步骤205)。在一个实施方式中，配电面板循环经历多个不同的状态，并且至少部分地基于主网线路电流或者功率特性来确定关于该循环的状态的配电面板的总功率使用量(步骤205)。

在多个分支电路中的一个分支电路从主线去耦合情况下基于主网线路的特性来确定第一功率使用量值(步骤210)。例如，当除了一个分支电路以外的所有分支电路与主网线路耦合，其中一个分支电路被去耦合，或者电流传感器测量主网线路电流时，功率传感器感应主网线路功率；并且，基于被测量的电流和相应的电压来确定该功率使用量值(步骤210)。

在一个实施方式中，当例如，对在控制器检测到分支电路的状态从接通变换到关断状态时发生的分支电路的去耦合进行检测后，第一功率使用量值被确定(步骤210)。控制器可以但不需要直接控制该状态变化。例如，带有专用的积分控制器的、远程操作的断路器可以被控制来调整断路器接通或者关断以便改变分支电路的状态。由于归因于去耦合的分支电路的功率，被确定的第一功率使用量(步骤210)小于被确定的总功率使用量(步骤205)，其中当断路器或者其它类型的开关中断在分支电路和配电面板之间的导电连接时，检测到该去耦合。在一个实施方式中，检测到的去耦合标志着被识别的分支电路与主网线路耦合的时间段的结束，其在步骤215中被识别。

方法200还估算关于任意时间段的配电面板的任意分支电路的分支电路能量使用量(步骤220)，如在以上等式(1–23)中所示出的。在一个实施方式中，基于被识别的、分支电路从主网线路去耦合(步骤215)的第一时间段，以及在被确定的总功率使用量(步骤205)和被确定的第一功率使用量(步骤210)之间的差别来估算一时间段的分支电路能量(步骤220)。例如，确定总功率使用量(步骤205)。随后，分支电路中的一个从主网线路去耦合，并且确定小于总功率使用量的第一功率使用量(步骤210)。基于分支电路与主网线路耦合的时间以及由分支电路引起的被确定的功率使用量来估算第一分支电路的能量使用量(步骤220)。

在一个实施方式中，估算的分支电路能量(步骤220)值是与相同的分支电路在不同的时间段上所确定的其他估算的能量值求平均得到的值。例如，一天的估算的分支电路能量使用量(步骤220)是与相同的分支电路之前若干天的估算的能量使用值的按天数平均的值，从而估算该分支电路在任意时间段的能量使用量，例如星期或者月。在一个实施方式中，这些平均值被加权以说明例如在时间段长度之间的差别。

注意在图1和2中，列举的项被显示为单独的元件。然而，在此描述的系统和方法的实际实现中，这些项中的至少一些可以是其它电子设备，例如数字计算机中不可分的部件。因此，以上描述的步骤可以至少部分地在软件中实现，所述软件可以被实施在包括程序存储介质的制品中。所述程序存储介质包括在载波、计算机磁盘(磁性的、或者光学的(例如，CD或者DVD，或者两者))、非易失性的存储器、磁带、系统存储器、以及计算机硬盘中一个或者多个中实施的数据信号。

由上可知，将理解到在此描述的系统和方法提供了一种基于主网线路或者电源功率测定来估算分支电路能量使用量的简单而有效的方式，其中主网线路将功率从电源提供到多个分支电路。根据多种实施方式的系统和方法能够估算分支电路能量使用量而无需直接的分支电路级别的功率读数。这增大了效率和兼容性，并且通过例如估算独立的分支电路功率传感器降低了成本。

任何对前和后、左和右、顶和底、或者上部和下部等等的引用意在便于描述，而无意于限制本系统和方法或者其部件在任何一个位置或空间上的定位。

任何以单数方式对此处所提及的系统和方法的实施方式、或者元件、或者步骤的引用也可涵盖包括了多个元件的实施方式，并且任何以复数形式对此处的任何实施方式、或者元件、或者步骤的引用还可涵盖仅包括单一元件的实施方式。以单数或者复数形式的引用并无意于将本文公开的系统或者方法、其部件、步骤、或者元件限制到单数的或复数的配置中。例如，引用“一个”元件或者行动包括至少一个元件或者行动的实例，除非通过引用“仅一个”或者“只有一个”元件或者行动来明确地示出该矛盾。

任何在此公开的实施方式可以与任何其它实施方式组合，并且对“一实施方式”、“一些实施方式”、“可替代的实施方式”、“多种实施方式”、“一个实施方式”或者类似表述的引用不必是互相排斥的，并且旨在指示结合实施方式所描述的特定特征、构造、或者描述可包括在至少一个实施方式。在此使用这些名词不必全部关于相同的实施方式。任何实施方式可以与任何其它实施方式以与在此公开的方面和实施方式一致的任意方式相结合。

对“或者”的引用可以被解释为包括，从而使任何使用“或者”描述的名词可以指示任何单个的、大于一个的、以及所有被描述的名词。

在附图、详细描述、或者任何权利要求中的技术特性都带有参考标记，包括这些参考标记仅仅为了增加对附图、详细描述、和权利要求的可理解性的目的。相应地，有或没有这些参考标记都不对任何被要求权利的元件的范围具有任何限制性的影响。

本领域中的技术人员将认识到，在此描述的系统和方法可以按其他具体形式实施而不偏离本发明的精神或必要特征。例如，主网线路可以为多于一个配电面板提供功率，其中每个面板包括多个分支电路。另外，独立的电路特性可以被估算而无需对独立的电路电流的直接测量，并且不同的分支电路可以具有不同的特性。因此，前述的实施方式被认为在所有方面都是示意性的，而对所描述的系统和方法不是限制性的。在此描述的系统和方法的范围因此是通过所附权利要求，而不是由前述的描述来示出的，以及旨在涵盖在来自权利要求的等效物的意义和范围内的所有的变化。

Claims

1.一种估算被提供给负载的能量的方法，所述方法包括：

确定具有多个分支电路的配电面板的主网线路在第一时间段期间在所述多个分支电路中的至少两个分支电路耦合到所述主网线路情况下的总功率使用量；

确定在所述至少两个分支电路中的第一分支电路从所述主网线路去耦合情况下的所述主网线路的第一功率使用量；

关于所述至少两个分支电路中的所述第一分支电路，计算源于所述主网线路的所述总功率使用量和所述主网线路的所述第一功率使用量的初始功率需求比率；

当所述至少两个分支电路中的所述第一分支电路耦合到所述主网线路或从所述主网线路去耦合时，将负载差别平均为所述初始功率需求比率以产生平均功率需求比率；以及

基于关于所述至少两个分支电路中的所述第一分支电路的所述平均功率需求比率，估算所述至少两个分支电路中的所述第一分支电路的千瓦时能量使用值。

2.如权利要求1所述的方法，包括：

检测所述第一分支电路从所述主网线路的去耦合。

3.如权利要求1所述的方法，包括：

确定在所述至少两个分支电路中的第二分支电路与所述主网线路耦合情况下的所述第一功率使用量。

4.如权利要求1所述的方法，包括：

检测所述第一分支电路从接通状态到关断状态的状态变化；以及

确定当所述第一分支电路处于关断状态时的所述第一功率使用量。

5.如权利要求1所述的方法，包括：

基于所述第一时间段和在所述总功率使用量与所述第一功率使用量之间的差别来估算在第二时间段中所述第一分支电路的第二千瓦时能量使用值；以及

取所述第一分支电路的之前估算的千瓦时能量使用值与所述第二千瓦时能量使用值的平均值，其中所述之前估算的千瓦时能量使用值由在所述第二时间段之前发生的第三时间段中的所述第一分支电路的被估算的千瓦时能量使用值组成。

6.如权利要求5所述的方法，其中，所述第二时间段和所述第一时间段具有相同的时间长度。

7.如权利要求1所述的方法，其中确定所述总功率使用量包括：

测量在所述多个分支电路中的所述至少两个分支电路与所述主网线路耦合情况下的所述主网线路的电流；以及

基于所述电流和对应于所述电流的电压来计算所述总功率使用量。

8.如权利要求1所述的方法，其中确定所述第一功率使用量包括：

测量在所述第一分支电路从所述主网线路去耦合情况下的所述主网线路的电流；以及

基于所述电流和对应于所述电流的电压来计算所述第一功率使用量。

9.如权利要求1所述的方法，包括：

确定在所述多个分支电路中的每个分支电路同时与所述主网线路耦合情况下的所述主网线路的所述总功率使用量；以及

确定在所述第一分支电路从所述主网线路去耦合并且在所述多个分支电路中除所述第一分支电路外的每个分支电路都与所述主网线路耦合情况下的所述第一功率使用量。

10.如权利要求1所述的方法，包括：

识别所述配电面板的多个状态，其中每个状态由所述多个分支电路中从所述主网线路去耦合的一个分支电路和所述多个分支电路中与所述主网线路耦合的一个耦合分支电路组成；以及

关于所述多个状态中的至少两个状态，确定所述主网线路的总功率使用量；以及

关于所述至少两个状态，估算在所述至少两个状态中的每个状态期间从所述主网线路去耦合的所述一个分支电路的千瓦时能量使用值。

11.如权利要求1所述的方法，包括：

识别包括所述配电面板的多个状态的第一循环，其中每个状态由所述多个分支电路中从所述主网线路去耦合的一个分支电路和所述多个分支电路中与所述主网线路耦合的一个耦合分支电路组成；以及

确定所述主网线路在所述第一循环的所述多个状态中的每个状态下的总功率使用量；

关于所述第一循环的第一状态，估算在所述第一状态期间从所述主网线路去耦合的所述一个分支电路的千瓦时能量使用值；以及

取对应于多个第二状态的第二循环中的状态的所述一个分支电路的千瓦时能量使用值与在所述第一状态期间从所述主网线路去耦合的所述一个分支电路的千瓦时能量使用值的平均值。

12.一种分支电路负载估算系统，包括：

配电面板，其具有多个分支电路；

功率传感器，其被配置为确定所述配电面板的主网线路在第一时间段期间在所述多个分支电路中的至少两个分支电路被耦合到所述主网线路情况下的总功率使用量；

所述功率传感器还被配置为确定在所述至少两个分支电路中的第一分支电路从所述主网线路去耦合情况下的所述主网线路的第一功率使用量；

控制器，其被配置为关于所述至少两个分支电路中的所述第一分支电路，计算源于所述主网线路的所述总功率使用量和所述主网线路的所述第一功率使用量的初始功率需求比率，当所述至少两个分支电路中的所述第一分支电路耦合到所述主网线路或从所述主网线路去耦合时，将负载差别平均为所述初始功率需求比率以产生平均功率需求比率，以及基于关于所述至少两个分支电路中的所述第一分支电路的所述平均功率需求比率，估算所述至少两个分支电路中的所述第一分支电路的千瓦时能量使用值。

13.如权利要求12所述的系统，其中，所述控制器被配置为检测所述第一分支电路与所述主网线路的去耦合。

14.如权利要求12所述的系统，其中，所述功率传感器被配置为确定在第二分支电路与所述主网线路耦合情况下的所述第一功率使用量。

15.如权利要求12所述的系统，包括：

所述控制器被配置为：

所述功率传感器被配置为：

确定当所述第一分支电路处于所述关断状态时的所述第一功率使用量。

16.如权利要求12所述的系统，包括：

所述控制器被配置为：

基于所述第一时间段和在所述总功率使用量与所述第一功率使用量之间的差别来估算在第二时间段中所述第一分支电路的千瓦时能量使用值；以及

取所述第一分支电路的之前估算的千瓦时能量使用值与所述第一分支电路的千瓦时能量使用值的平均值，所述第一分支电路的之前估算的千瓦时能量使用值由在所述第二时间段之前发生的第三时间段中的所述第一分支电路的被估算的千瓦时能量使用值组成。

17.如权利要求16所述的系统，其中，所述第二时间段大于所述第一时间段。

18.如权利要求12所述的系统，其中，所述功率传感器包括：

电流传感器，其被配置为测量在所述多个分支电路中的至少两个分支电路与所述主网线路耦合情况下的所述主网线路的电流；以及

其中所述控制器被配置为基于所述电流和对应于所述电流的电压来计算所述总功率使用量。

19.如权利要求12所述的系统，其中，所述功率传感器包括：

电流传感器，其被配置为测量在所述第一分支电路从所述主网线路去耦合情况下的所述主网线路的电流；以及

其中所述控制器被配置为基于所述电流和对应于所述电流的电压来计算所述第一功率使用量。

20.如权利要求12所述的系统，包括：

所述功率传感器被配置为：

确定在所述多个分支电路中的每个分支电路同时与所述主网线路耦合情况下的所述主网线路的总功率使用量；以及

确定在所述第一分支电路从所述主网线路去耦合和所述多个分支电路中除所述第一分支电路外的每个分支电路都与所述主网线路耦合情况下的所述第一功率使用量。

21.如权利要求12所述的系统，包括：

所述控制器被配置为识别所述配电面板的多个状态，其中每个状态包括从所述主网线路去耦合的一个分支电路和与所述主网线路耦合的一个耦合分支电路；

所述功率传感器被配置为关于所述多个状态中的至少两个状态，确定所述主网线路的总功率使用量；以及

所述控制器被配置为关于所述至少两个状态，估算在所述至少两个状态中的每个状态期间从所述主网线路去耦合的所述一个分支电路的千瓦时能量使用值。

22.如权利要求12所述的系统，包括：

所述控制器被配置为识别包括所述配电面板的多个状态的第一循环，其中每个状态包括所述多个分支电路中从所述主网线路去耦合的一个分支电路和所述多个分支电路中与所述主网线路耦合的一个耦合分支电路；以及

所述功率传感器被配置为确定所述主网线路在所述第一循环的多个状态中的每个状态下的总功率使用量；

所述控制器被配置为关于所述第一循环的第一状态，估算在所述第一状态期间从所述主网线路去耦合的所述一个分支电路的千瓦时能量使用值；以及

所述控制器被配置为取对应于多个第二状态的第二循环中的状态的所述一个分支电路的千瓦时能量使用值与在所述第一状态期间从所述主网线路去耦合的所述一个分支电路的千瓦时能量使用值的平均值。

23.一种分支电路负载估算系统，包括：

配电面板，其具有多个分支电路；

用于关于所述至少两个分支电路中的所述第一分支电路，计算源于所述主网线路的所述总功率使用量和所述主网线路的所述第一功率使用量的初始功率需求比率的装置；

用于当所述至少两个分支电路中的所述第一分支电路耦合到所述主网线路或从所述主网线路去耦合时，将负载差别平均为所述初始功率需求比率以产生平均功率需求比率的装置；以及

用于基于关于所述至少两个分支电路中的所述第一分支电路的所述平均功率需求比率，估算所述至少两个分支电路中的所述第一分支电路的千瓦时能量使用值的装置。