CN103620423A - 计算多点传感器网络中的rms电流和实际功率的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

根据一个方面，本发明的实施例提供一种用于监测耦合到输入线的多个电路支路的系统，该系统包括通信总线；多个传感器电路，每个传感器电路被配置成耦合到通信总线和多个电路支路中的至少一个，其中每个传感器电路还被配置成对多个电路支路中的至少一个中的电流进行采样；控制器，其被配置成耦合到通信总线和输入线，其中控制器还被配置成对输入线上的电压进行采样，并且其中控制器还被配置成经由通信总线使由多个传感器电路执行的电流采样与由控制器执行的电压采样同步。

Description

计算多点传感器网络中的RMS电流和实际功率的系统和方法
发明背景
发明领域
根据本发明的至少一个实例一般地涉及用于监测负载中心的电流、功率和能量的系统和方法。
相关技术的讨论
负载中心或配电盘是供电系统的组件，其将来自电力线的电力供给分配到不同的辅助电路支路。每个辅助电路支路可被连接到不同的负载。因此，通过将电力供给分配到辅助电路支路，负载中心可以允许用户单独地控制和监测每个负载的电流、功率和能量使用。
电流传感器通常用于监测负载中心的活动。例如，电流互感器（CT）通常用于监测负载中心的辅助或主要支路中的电流、功率和/或能量消耗。CT可用于通过产生减小的电流信号来测量支路中的电流，该减小的电流信号与支路中的电流成比例，可对其进行进一步处理和测量。例如，耦合到负载中心的支路的CT可以产生减小的交流（AC）信号，该交流信号与支路中的AC电流的大小成比例。然后，可以或者直接测量减小的交流（AC）信号，或者将其转换成DC信号，再对其进行测量。基于接收到的信号，可以确定辅助支路中的电流的电平。
发明概述
根据本发明的各方面涉及用于监测负载中心的系统和方法。
在一个方面中，本发明的特征在于电流监测装置，其包括被配置成可拆卸地耦合到电力线并产生具有与电力线的电流电平相关的电平的参考信号的电流互感器，被连接到电流互感器且被配置成可拆卸地耦合到通信总线并将参考信号转换成数字参考信号以及向通信总线提供指示电流电平的信号的传感器电路，以及容纳传感器电路和电流互感器的壳体。在一个实施例中，传感器电路被配置成从通信总线接收电力。
根据一个实施例，壳体包括容纳电流互感器的第一部分和容纳传感器电路的第二部分，并且其中第一部分可旋转地耦合到第二部分。在一个实施例中，壳体的第二部分包括被配置成将传感器电路耦合到通信总线的绝缘位移连接器。在另一个实施例中，壳体的第二部分还包括被配置成将通信总线锁定在与绝缘位移连接器相邻的位置中的盖。
根据一个实施例，壳体被配置成在第一位置和第二位置之间旋转，其中，在第一位置中，壳体的第一部分远离第二部分旋转以允许外部访问内部腔室，并且其中，在第二位置中，壳体的第一部分朝向第二部分旋转，使得壳体包围内部腔室。
根据另一个实施例，传感器电路还包括耦合到微控制器并被配置成接收数字参考信号以及将与数字参考信号相关的数据提供给通信总线的收发器。在一个实施例中，收发器还被配置成从通信总线接收指示电力线的电压、频率和相位信息中的至少一个的数据。在另一个实施例中，微控制器被配置成使用数字参考信号和来自通信总线的数据计算电力线的功率参数。
在另一个方面中，本发明的特征在于一种用于监测负载中心内的电力线的方法，该方法包括将电流互感器耦合到负载中心内的电力线，将传感器电路耦合到负载中心内的通信总线，利用电流互感器产生具有与电力线的电流电平相关的电平的参考信号，利用传感器电路将参考信号转换成数字参考信号，以及将数字参考信号提供给通信总线。
根据一个实施例，将电流互感器耦合到电力线的动作包括将电力线包围在电流互感器内。在另一个实施例中，将传感器电路耦合到通信总线的动作包括利用传感器电路的至少一个触点刺穿通信总线的外绝缘层以及将至少一个触点连接到通信总线内的适当导体。
根据另一个实施例，所述方法还包括通过通信总线将唯一的地址分配给传感器电路。在一个实施例中，所述提供的动作包括在外部控制器指定的时间处将数字参考信号提供给通信总线。在另一个实施例中，所述方法还包括利用传感器电路从通信总线接收电力。
在一个方面中，本发明的特征在于一种用于监测电力线中的电流的设备，该设备包括被配置成产生具有与电力线的电流电平相关的电平的参考信号的电流互感器，被配置成将参考信号转换成数字参考信号并将与数字参考信号相关的数据提供给通信总线的传感器电路，以及用于将电流互感器和传感器电路容纳在单个壳体中并将单个壳体耦合到电力线和通信总线的装置。
根据一个实施例，传感器电路被配置成从通信总线接收电力。在另一个实施例中，传感器电路包括耦合到微控制器并被配置成接收数字参考信号以及将与数字参考信号相关的数据提供给通信总线的收发器。
根据另一个实施例，收发器还被配置成从通信总线接收指示电力线的电压、频率和相位信息中的至少一个的数据。在一个实施例中，微控制器被配置成使用数字参考信号和来自通信总线的数据计算电力线的功率参数。
在一个方面中，本发明的特征在于一种用于监测耦合到输入线的多个电路支路的系统，该系统包括：通信总线；多个传感器电路，每个传感器电路被配置成耦合到通信总线和多个电路支路中的至少一个，其中每个传感器电路还被配置成对多个电路支路中的至少一个中的电流进行采样；控制器，其被配置成耦合到通信总线和输入线，其中控制器还被配置成对输入线上的电压进行采样，并且其中控制器还被配置成经由通信总线使由多个传感器电路执行的电流采样与由控制器执行的电压采样同步。
根据一个实施例，控制器还被配置成经由通信总线从多个传感器电路中的至少一个接收电流采样数据。在另一个实施例中，控制器还被配置成基于从多个传感器电路中的至少一个接收到的电流采样数据以及电压采样数据计算多个电路支路中的至少一个的RMS电流、功率或能量使用中的至少一个。在一个实施例中，控制器还被配置成确定在电流采样和电压采样应该发生时的电压波形的相位角。
根据另一个实施例，多个传感器电路中的至少一个包括被耦合到多个电路支路中的至少一个的电流互感器。
在另一个方面中，本发明的特征在于一种用于监测耦合到电力线的多个电路支路的方法，该方法包括将传感器电路耦合到多个电路支路的每一个并耦合到通信总线，将控制器耦合到通信总线并耦合到电力线，利用传感器电路中的至少一个对多个电路支路中的至少一个中的电流进行采样，利用控制器对电力线上的电压进行采样，以及利用控制器经由通信总线使由传感器电路中的至少一个执行的电流的采样和由控制器执行的电压的采样同步。
根据一个实施例，同步的动作包括通过控制器检测电力线上的电压波形，以及利用控制器确定对电流进行采样和对电压进行采样的动作应该发生时的电压波形的相位角。在一个实施例中，同步的动作还包括利用控制器经由通信总线向传感器电路的每一个广播对电流进行采样的动作应该开始，以及在广播的动作后的预定延迟之后启动对电压进行采样的动作。在另一个实施例中，同步的动作还包括利用控制器经由通信总线向传感器电路中的至少一个广播对电流进行采样的动作应该开始，以及在广播的动作后的预定延迟之后启动对电压进行采样的动作。
根据另一个实施例，所述方法还包括利用控制器经由通信总线从传感器电路中的至少一个接收电流采样数据。在一个实施例中，所述方法还包括将电流采样数据传输到外部客户端。在另一个实施例中，所述方法还包括基于从传感器电路中的至少一个接收到的电流采样数据以及电压采样数据利用控制器计算多个电路支路中的至少一个的RMS电流、电压或能量使用中的至少一个。
根据一个实施例，所述方法还包括将RMS电流、电压或能量使用中的至少一个传输到外部客户端。在一个实施例中，传输的动作包括将RMS电流、电压或能量使用中的至少一个无线地传输到外部客户端。在另一个实施例中，所述方法还包括利用控制器经由通信总线将唯一的地址分配给传感器电路中的每一个。
根据另一个实施例，所述方法还包括利用控制器响应于接收电流采样数据的动作确认电流采样数据被成功地接收，以及利用传感器电路中的至少一个、响应于确认的动作，进入节电模式。在一个实施例中，进入节电模式的动作包括启动睡眠定时器，其中传感器电路中的至少一个保持在节电模式直到睡眠定时器期满。
在一个方面中，本发明的特征在于一种用于监测耦合到输入线的多个电路支路的系统，该系统包括：通信总线；多个传感器电路，每个传感器电路被配置成耦合到通信总线和多个电路支路中的至少一个，其中每个传感器电路还被配置成对多个电路支路中的至少一个中的电流进行采样；控制器，其被配置成耦合到通信总线和输入线；用于使由多个传感器电路中的至少一个执行的电流采样与由控制器执行的电压采样同步的装置。
根据一个实施例，控制器还被配置成经由通信总线从多个传感器电路中的至少一个接收电流采样数据。在一个实施例中，控制器还被配置成基于从多个传感器电路中的至少一个接收到的电流采样数据以及电压采样数据计算多个电路支路中的至少一个的RMS电流、功率或能量使用中的至少一个。
在另一个方面中，本发明的特征在于一种用于监测耦合到负载中心内的输入线的多个电路支路的系统，该系统包括多个电流传感器，每个电流传感器被配置成耦合到多个电路支路中的至少一个并产生具有与多个电路支路中的一个的电流电平相关的电平的信号；通信总线；多个传感器电路，每个传感器电路被耦合到多个电流传感器中的相关联的一个并被配置成耦合到通信总线，其中多个传感器电路的每一个被配置成将来自多个电流传感器中的相关联的一个的信号转换为数字测量信号并将数字测量信号提供给通信总线；以及控制器，其被配置成耦合到通信总线并被配置成通过通信总线从每个传感器电路接收数字测量信号以及将与数字测量信号相关的数据从每个传感器电路传输到外部客户端。
根据一个实施例，控制器还被配置成位于负载中心内。在另一个实施例中，系统还包括耦合到控制器的无线电装置，其中，无线电装置被配置成将与数字测量信号相关的数据从每个传感器电路传输到外部客户端。
根据另一个实施例，多个传感器电路的每一个被配置成可拆卸地耦合到通信总线。在一个实施例中，多个电流传感器的每一个被配置成可拆卸地耦合到的多个电路支路中的一个。在另一个实施例中，多个传感器电路的每一个包括辅助微控制器，该辅助微控制器被耦合到多个电流传感器中的相关联的一个并且被配置成将来自多个电流传感器中的相关联的一个的模拟参考信号转换成数字测量信号并将数字测量信号提供给通信总线。
根据一个实施例，控制器包括主要微控制器，该主要微控制器被配置成从多个传感器电路的每一个接收数字测量信号并将与来自多个传感器电路的每一个的数字测量信号相关的数据提供给外部客户端。在一个实施例中，控制器还包括耦合到多个电路支路中的至少一个的电力模块，其中主要微控制器还被配置成测量多个电路支路中的至少一个的电压、相位和频率中的至少一个并经由通信总线将与电压、相位和频率中的至少一个相关的数据传输到多个传感器电路中的至少一个。
根据另一个实施例，主要微控制器被配置成将唯一的地址分配给多个传感器电路的每一个并控制通信总线上的通信。在一个实施例中，主要微控制器还被配置成基于来自至少一个传感器电路的数字测量信号和所测量的多个电路支路中的至少一个的电压、相位和频率中的至少一个计算多个电路支路中的至少一个的功率和能量参数。
根据一个实施例，至少一个辅助微控制器被配置成接收与来自主要微控制器的电压、相位和频率中的至少一个相关的数据并基于数字测量信号和与电压、相位和频率中的至少一个相关的接收到的数据计算多个电路支路中的一个的功率和能量参数。
在一个方面中，本发明的特征在于一种用于监测耦合到负载中心内的电力线的多个电路支路的方法，该方法包括：将电流互感器耦合到多个电路支路的每一个，将多个传感器电路耦合到通信总线，其中传感器电路的每一个被耦合到电流互感器中的一个，将集中器耦合到通信总线，在每个电流互感器中产生具有与多个电路支路中的一个的电流电平相关的电平的参考信号，利用多个传感器电路的每一个将来自相应的电流互感器的参考信号转换成数字测量信号并将数字测量信号提供给通信总线，利用集中器通过通信总线从每个传感器电路接收数字测量信号，以及将与来自每个传感器电路的数字测量信号相关的数据传输到外部客户端。
根据一个实施例，所述方法还包括管理通过通信总线与集中器的通信。在一个实施例中，管理的动作包括利用集中器将唯一的地址分配给多个传感器电路的每一个。在另一个实施例中，传输的动作包括将与来自每个传感器电路的数字测量信号相关的数据无线地传输到外部客户端。
根据另一个实施例，所述方法还包括利用集中器测量提供给多个电路支路的电力的电压、相位和频率中的至少一个，以及将与电压、相位和频率中的至少一个相关的数据经由通信总线传输到多个传感器电路。
根据一个实施例，所述方法还包括基于与电压、相位和频率中的至少一个相关的接收到的数据利用多个传感器电路计算多个电路支路的功率和能量参数，经由通信总线将与功率和能量参数相关的数据提供给集中器，以及将与功率和能量参数相关的数据传输到外部客户端。
在另一个方面中，本发明的特征在于一种用于监测耦合到负载中心内的输入线的多个电路支路的系统，该系统包括多个电流互感器，每个电流互感器被配置成耦合到多个电路支路中的一个并生成具有与多个电路支路中的一个的电流电平相关的电平的信号；多个传感器电路，每个传感器电路被耦合到多个电流互感器的相关联的一个，并被配置成将来自多个电流互感器的相关联的一个的信号转换成数字测量信号；集中器，其被配置成接收数字测量信号并将与数字测量信号相关的数据传输到外部客户端；以及用于经由总线将来自多个传感器电路的数字测量信号提供给集中器的装置。
根据一个实施例，集中器还被配置成位于负载中心内。根据另一个实施例，所述系统还包括耦合到集中器的无线电装置，其中无线电装置被配置成将与数字测量信号相关的数据传输到外部客户端。
附图的简要说明
附图没有按比例来绘制。在附图中，在各图中示出的每个相同的或近似相同的组件由相似的数字表示。为了清楚起见，未对每幅图中的每个组件进行标注。在附图中：
图1是根据本发明的各方面的负载中心的电路图；
图2A是根据本发明的各方面在被耦合到电路支路之前的智能CT的示意图；
图2B是根据本发明的各方面在被耦合到电路支路之后的智能CT的示意图；
图3A是根据本发明的各方面在被耦合到通信总线之前的智能CT的示意图；
图3B是根据本发明的各方面在被耦合到通信总线之后的智能CT的示意图；
图3C是根据本发明的各方面与通信总线锁定在一起的智能CT的示意图；
图4是根据本发明的各方面被耦合到菊花链总线的智能CT的电路图；
图5是根据本发明的各方面的集中器的方框图；以及
图6是根据本发明的各方面的CT集中器的操作方法的流程图。
详细说明
本发明的实施例不限于在以下的说明中所阐述的或在附图中所示的组件的结构和布置的细节。本发明的实施例能够被以各种方式实践或进行。此外，本文所用的措辞和术语是用于说明的目的且不应该被认为是限制性的。本文中“包括”、“包含”或“具有”、“含有”、“涉及”以及它们的变型的使用是指包括此后列出的各项及其等同物以及附加项。
如上所讨论的，CT可以被用于与供电系统的负载中心一起监测电路支路并帮助提供高效能量管理。例如，CT可以被耦合到负载中心的内部或外部的电路支路。然而，CT的多个挑战可能随着供电系统的大小和复杂性的增加而出现。
现有的方法和系统通常依赖于单个的CT的系统，每个CT被连接到“中心辐射型”拓扑中的主控制器和测量单元。在这样的系统中，每个CT需要将其连接到主控制器和其测量单元的专用电缆，从而使得电缆或导线的数量随着传感器的数量而线性增加。此外，一些管辖范围对配电盘内可用的“空白空间”（即，配电盘内没有导线和其它电子设备内的空间）的数量具有管理要求。因此，随着CT的数量增加，配电盘内的电缆和电路的数量可能会变得难以管理且违反管理要求。
在一些情况下，甚至可能难以将所有所需的CT和相应的电路物理地放置在负载中心内，并且由于这样的负载中心的复杂性，安装、扩展和维护可能是昂贵的、困难的且甚至是危险的。
本文所述的至少一些实施例克服了这些问题并提供了一种用于利用CT监测负载中心的电路支路的相对小、不那么复杂且更易管理的方法和系统。
图1示出了负载中心100，该负载中心100包括一种用于根据本发明的一个实施例监测负载中心100的辅助电路支路102的系统。负载中心100包括壳体101。在壳体101内，负载中心100包括第一输入电力线104、第二输入电力线106、多个电路支路102、中性线108以及接地连接110。第一输入电力线104和第二输入电力线106每个被配置成耦合到外部电源（例如，公用电力系统）（未示出）。多个电路支路102的每一个被配置成耦合在输入电力线104、106和外部负载112（例如，电器、电源插座、电灯等）之间。根据一个实施例，输入电力线104、106的每一个包括耦合在输入电力线104、106和电路支路102之间的电路断路器113。根据另一个实施例，多个电路支路102的每一个包括耦合在输入电力线104、106和外部负载112之间的电路断路器115。在一个实施例中，电路断路器113、115的每一个的额定电流可以在与电路支路102相关联的电路断路器113、115所耦合到的外部负载112所需的功率的基础上加以配置。中性线108被耦合到接地连接110。根据一个实施例，中性线经由中性母线116被耦合到接地连接110。根据另一个实施例，接地连接110经由接地母线118被耦合到中性线108。
在壳体101中，负载中心100还包括多个电流互感器（CT）114、多个智能传感器电路120、通信总线122和CT集中器124。根据一个实施例，通信总线122包括多根导线。例如，在一个实施例中，通信总线122是包括4根导线（电力线、返回线、D+差分对线、D-差分对线）的带状电缆；然而，在其它实施例中，通信总线122可包括任意数量和类型的导线。多个CT114的每一个被耦合到多个电路支路102中的至少一个。根据一个实施例，CT114也可以被耦合到每条输入线104、106。根据一个实施例，每个CT114包围相应的电路支路102或输入线104、106。多个CT的每一个还被耦合到相应的智能传感器电路120。每个智能传感器电路120被耦合到通信总线122。
根据一个实施例，每个智能传感器电路120被连接到通信总线122，从而使得每个智能传感器电路120与CT集中器124进行电通信。在一个实施例中，每个智能传感器电路120被夹到通信总线122上。例如，在一个实施例中，智能传感器电路120的电触点（未示出）被压到通信总线122上，从而使得电触点刺穿通信总线122的绝缘层并被电耦合到通信总线122内的适当导体。在其它实施例中，智能传感器电路120可以被不同地耦合到通信总线122。例如，根据一个实施例，智能传感器电路120可经由母线或菊花链式连接器（未示出）被耦合到通信总线122。
下面更详细地讨论智能传感器电路120到通信总线122的连接。
根据一个实施例，CT集中器124包括数字接口125、至少一个模拟接口127、电力模块126和ZigbeeRF接口128。通信总线122被耦合到数字接口125。电力模块126经由至少一个支路电路102被耦合到至少一个输入电力线104、106。根据一个实施例（未示出），至少一个CT114被直接地耦合到至少一个模拟接口127。
根据一个实施例，将AC电力从外部源（例如，公用电力系统）提供到输入线104、106。来自输入线104、106的AC电力经由电路支路102被提供到外部负载112的每一个。如果在输入线104、106中检测到过载或短路，电路断路器113被配置成自动地打开并阻止输入线104、106中的电流。如果在电路支路102中检测到过载或短路，电路断路器115被配置成自动地打开并阻止电路支路102中的电流。
CT集中器124的电力模块126从至少一条输入线104、106接收AC电力。使用AC电力，电力模块126向CT集中器124供电。此外，CT集中器124测量AC电力的AC电压、频率和/或相位。根据一个实施例，CT集中器124被配置成经由通信总线122将所测量的AC电压、频率和/或相位信息传送到智能传感器电路120。例如，在一个实施例中，CT集中器124将AC电力的相位信息传输到智能传感器电路120，从而使得CT集中器124可以与智能传感器电路120同步。下文将更详细地讨论CT集中器124与智能传感器电路120的同步。根据一个实施例，CT集中器还能由电池供电。
通过电路支路102或输入线104、106的AC电流在其相关联的CT114中感应出成比例的AC电流，相关联的CT114包围电路支路102或输入线104、106。根据一个实施例，在CT114可被耦合到多个电路支路102处，在包围多个电路支路的CT114中感应出与多个电路支路中的组合的电流成比例的AC电流。
耦合到CT114的智能传感器电路120将来自CT114的成比例的AC电流转换成数字值，且然后通过通信总线122将数字值传输到CT集中器124。另外，智能传感器电路120可被配置成通过通信总线122利用从CT集中器124接收到的电压、频率和/或相位信息。例如，在一个实施例中，智能传感器电路120利用从CT集中器124接收到的相位信息与CT集中器124进行同步操作，从而使得由智能传感器电路120执行的电流测量可以与CT集中器124进行的电压测量同步。在另一个实例中，智能传感器电路120利用电压、频率和/或相位信息计算功率和能量参数，如电路支路102或输入线104、106的RMS电流、实际功率和视在功率以及功率因数。此信息还被转换成数字值并通过通信总线122被发送到CT集中器124的数字接口125。根据一个实施例，至少一个CT114还可以直接向CT集中器124的模拟接口127提供与通过电路支路102的AC电流成比例的模拟信号。
根据一个实施例，当从智能传感器电路120接收电流信息时，CT集中器124利用所测量的电压、频率和/或相位信息计算功率和能量参数，如电路支路102或输入线104、106的RMS电流、实际功率和视在功率以及功率因数。
根据一个实施例，当接收电流信息以及接收和/或计算功率信息时，CT集中器124经由无线ZigbeeRF接口128将电流、功率和能量信息传输到外部客户端（例如，web服务器、家用显示器、互联网网关等），以帮助负载中心100的电力管理并帮助包含所述系统的住所或其它设施的电力管理和控制。CT集中器124还可以经由有线连接或不同类型的无线连接将电流、功率和能量信息传输到外部客户端。
通过包括所有智能传感器电路120所耦合到的单个通信总线122，提供了一种用于利用多个CT114监测负载中心100的电路支路102的相对小的、不那么复杂的且更易管理的方法和系统。
图2A和2B示出了将CT114耦合到电路支路102的过程的一个实施例。根据一个实施例，壳体205包括CT114和封装在其内的智能传感器电路120。在一个实施例中，壳体205的第一部分214包括CT114以及第二部分216包括智能传感器电路120。图2A示出了在被耦合到电路支路102之前的第一部分214以及图2B示出了在被耦合到电路支路102之后的第一部分214。
第一部分214经由铰链206被耦合到第二部分216。第二部分216包括耦合到杆204的按钮202。在第一部分214被耦合到电路支路102之前，杆114在向上的位置，允许第一部分214远离第二部分216摆动并产生开口208，通过该开口208电路支路102可被插入。当需要连接到电路支路102时，用户可配置第一部分214，从而使得电路支路102通过开口208被插入到内部腔室209中。然后，用户可以向下按压按钮202，使得杆204沿向下的方向运行。杆204压靠第一部分214的外侧部分210，使得第一部分214朝向第二部分216摆动并捕获第一部分214的内部腔室209内的电路支路102。根据其它实施例，第一部分214可以被不同地连接到电路支路102。例如，第一部分214可以被手动地放置在电路支路102周围。如上所讨论的，在电路支路102被第一部分214（并因此也为CT114）包围之后，在电路支路102中的AC电流将在CT114内产生成比例的AC电流。
图3A、3B和3C示出了将第二部分216耦合到通信总线122的过程。图3A示出了在被连接到通信总线122之前的第二部分216。图3B示出了在被连接到通信总线122之后的第二部分216。图3C示出了与通信总线122锁定在一起的第二部分216。根据一个实施例，第二部分216包括绝缘位移连接器（IDC）302（例如，AVX系列9176IDC）。根据一个实施例，IDC302可包括多个叶片304。例如，如果，如上所讨论的，第二部分216（并因此为智能传感器电路120）被配置成耦合到四线带状电缆，IDC302将包括四个叶片，每个叶片被配置成耦合到电缆内的相应的导体。然而，根据其它实施例，IDC302可包括任意数量的叶片以充分地将智能传感器电路120连接到通信总线122。
第二部分216还可以包括经由铰链308耦合到第二部分216的锁定盖306。在被耦合到通信总线122之前，第二部分216的锁定盖306摆动远离IDC302，允许用户将通信总线122靠近IDC302放置。用户向下按压通信总线122，使得通信总线122压靠IDC302。IDS302的多个叶片304刺穿通信总线122的外绝缘层310，多个叶片304的每一个与通信总线122内的相应的导体连接。然后，用户可以朝向IDC302摆动锁定盖并向下按压锁定盖以将通信总线122锁定在位置中。根据其它实施例，第二部分216（并因此为智能传感电路120）可能以不同的方式被耦合到通信总线122。例如，智能传感器电路也可经由母线被耦合到通信总线122。当被耦合到通信总线122时，智能传感器电路120与CT集中器124进行电通信。
图4是多个CT114以及耦合到通信总线122的智能传感器电路120的电路图。如上所讨论的，每个CT114被耦合到电路支路102或输入线104、106。例如，在一个实施例中，每个CT114被配置成包围电路支路102或输入线104、106，如关于图2A和图2B所讨论的。每个智能传感器电路120如上所讨论的被耦合到通信总线122。根据一个实施例，通信总线122可以是包括电力线122d、D-差分对线122c、D+差分对线122b和返回（接地）线122a的四线带状电缆。在一个实施例中，通信总线122是RS-485总线；然而，根据其它实施例，可以使用不同类型的总线。
每个智能传感器电路120包括微控制器402。在一个实施例中，微控制器402是低功率微控制器（例如，STM8低功率微控制器）。根据一个实施例，微控制器402包括模拟接口404、参考接口406、电力接口408、返回接口410、传输接口412和接收接口414。根据一个实施例，电力接口408被耦合到电力线122d且返回接口410被耦合到返回线122a。以这种方式，每个智能传感器电路120由通信总线122供电。根据另一个实施例，每个CT114被并联耦合在模拟接口404和参考接口406之间。在一个实施例中，每个智能传感器电路120还包括并联耦合在模拟接口404和参考接口406之间的负载电阻415。
每个智能传感器电路120还包括收发器403（例如，RS-485收发器）。根据一个实施例，收发器403包括耦合在传输接口412和通信总线122之间的第一二极管416，以及耦合在接收接口414和通信总线122之间的第二二极管418。另外，在一个实施例中，收发器403被并联耦合在电力线122d和返回线122a之间。
如先前所讨论的，CT114与之相耦合的电路支路102或输入线104、106中的AC电流416将在CT114中产生成比例的AC电流418。负载电阻415将成比例的AC电流418转换成成比例的AC电压。经由模拟接口404，微控制器402接收成比例的AC电压并将成比例的AC电压转换成数字值。然后，微控制器402经由传输接口412和收发器403向传输线122b提供数字值，并通过通信总线122将数字值传输到CT集中器124。此外，微控制器402被配置成经由接收线122c、收发器403和接收接口414从CT集中器124接收电压、频率和/或相位信息。如上所讨论的，微控制器402可以使用从CT集中器124接收到的附加的电压、频率和/或相位信息连同接收到的成比例的AC电流418计算电路支路102或输入线104、106的功率和能量参数，如RMS电流、实际功率和视在功率以及功率因数。此信息也可以被转换成数字值并经由传输接口412、收发器403和传输线122b被传输到CT集中器124。在一个实施例中，微控制器402也可以使用从CT集中器124接收到的相位信息使智能传感器电路120中的电流测量与CT集中器124中的电压测量同步。
图5是CT集中器124的方框图。如上所讨论的，CT集中器124具有耦合到通信总线122的数字接口125。通信总线被耦合到多个智能传感器电路120和多个CT114。
根据一个实施例，CT集中器124包括电力模块126。在一个实施例中，电力模块126包括被配置成耦合到单相电源的单相电力接口502。在另一个实施例中，电力模块126包括被配置成耦合到三相电源的三相电力接口504。例如，三相电力接口504可以被配置成从三相△形或Y形电力连接接收电力。应当意识到的是，耦合到单相接口502或三相接口504的电源与耦合到输入线104、106的电源相同并且如关于图1所述。因此，由电力模块126接收到的电力与提供给电路支路102的电力实质上相同。
根据一个实施例，电力模块126还包括DC接口506、传感器接口508和额外的引脚接口510。根据一个实施例，额外的引脚接口510包括四个额外的引脚（例如，传输引脚、接收引脚、电力模块型引脚和辅助电力引脚）。然而，在其它实施例中，额外的引脚接口510可包括任何数量和类型的引脚。根据另一个实施例，CT集中器124还可以包括具有DC接口514的电池组512。在一个实施例中，电力模块126和/或电池组512是模块化的并且可以从CT集中器124拆除。
根据一个实施例，CT集中器124包括被配置成耦合到电池组512的DC接口514的第一DC接口516，被配置成耦合到电力模块126的DC接口506的第二DC接口518，被配置成耦合到电力模块126的传感器接口508的传感器接口520，以及被配置成耦合到电力模块126的额外的引脚接口510的额外的引脚接口522。额外的引脚接口522包括四个额外的引脚（例如，传输引脚、接收引脚、电力模块型引脚和辅助电力引脚）。然而，在其它实施例中，额外的引脚接口522可以包括任何数量和类型的引脚。
第一DC接口516和第二DC接口518被耦合到电力管理模块524。电力管理模块524被耦合到微控制器528。传感器接口520和额外的引脚接口522被耦合到微控制器528。CT集中器124还包括耦合在数字接口125和微控制器528之间的收发器530和耦合到微控制器528的非易失性存储器模块532。在一个实施例中，非易失性存储器模块532包括电可擦除可编程只读存储器（EEPROM）；然而，在其它实施例中，非易失性存储器模块532可以包括任何类型的非易失性存储器（例如，如串行闪存存储器）。
CT集中器124还包括耦合到微控制器的用户接口534。在一些实施例中，用户接口可以包括任何类型的控制，其允许用户与CT集中器124进行交互。（例如，这种控制包括开关、按钮、LED等）。根据一个实施例，CT集中器124还包括USB端口536和串行端口538。
CT集中器124还包括无线电装置模块和天线540。在一个实施例中，无线电装置模块是ZigBee无线电装置；然而，在其它实施例中，可以使用不同的无线标准对无线电模块540进行配置。根据一个实施例，无线电装置和天线540被耦合到微控制器528、On/Off断路器542和串行存储器模块544。
电力模块126从电源（例如，单相或三相电源）（未示出）接收AC电力，调制并转换接收到的AC电力为DC电力，以及经由DC接口506和第二DC接口518将DC电力提供给CT集中器124。电力管理模块524从第二DC接口518接收DC电力并将适当的DC电力提供给CT集中器124的组件（例如，微控制器528）。根据另一个实施例，电池组512可经由DC接口514和第一DC接口516将DC电力提供给CT集中器124。电力管理模块524从第一DC接口516接收DC电力并将适当的DC电力提供给CT集中器124的组件（例如，微控制器528）。
电力模块126经由传感器接口508、520向微控制器528提供从电源（例如，单相或三相电源）接收到的电力信号。在一个实施例中，电力信号包括电压感测信号和相位同步信号。根据另一个实施例，电力模块126还经由额外的引脚接口510、522向微控制器提供附加的信息。例如，可以经由传输引脚、接收引脚、电力模块型引脚和辅助电力引脚将附加的信息提供给微控制器。
微控制器528经由传感器接口520从电力模块126接收电力信号信息。微控制器528测量被提供给电力模块126的电力的电压、频率和相位。要理解的是，提供给电力模块126的电力与提供给电路支路102的电力实质上相同（如上所讨论的），由微控制器528测量的与电力模块126有关的电压、频率和相位与被提供给电路支路102的电力的电压、频率和相位相同。
当被供电时，微控制器528开始经由收发器530、数字接口125和通信总线122与智能传感器电路120进行通信。根据一个实施例，微控制器528可利用RS-485物理通信协议通过通信总线122进行通信。然而，可以使用其它的物理通信协议。作为主要控制器起作用的微控制器528识别哪一个智能传感器电路120被耦合到通信总线122。主要微控制器528将微控制器402作为辅助控制器并向每个辅助微控制器402（并因此为智能传感器电路120）分配唯一的地址。根据一个实施例，每次新的智能传感器电路120被耦合到通信总线122时，都被主要微控制器528分配新的地址。
根据一个实施例，主要微控制器528利用Modbus串行通信协议定义通信总线122上的通信和寻址。主要微控制器528，使用Modbus协议，向智能传感器电路120分配唯一的地址，并设置通过通信总线122传输的数据的结构和格式。例如，根据一个实施例，如2011年4月19日提交的，标题为“SYSTEM AND METHOD FOR TRASNFERRING DATA IN AMULTI-DROP NETWORK”的美国专利申请序列号13/089,686中所描述的可以使用Modbus协议执行通过通信总线122的通信，通过引用将该申请的全部内容并入本文。在一个实施例中，主要微控制器528利用自动寻址方案。例如，如2011年4月19日提交的，标题为“SYSTEM AND METHODFOR AUTOMATICALLY ADDRESSING DEVICES IN A MULTI-DROPNETWORK”的美国专利申请号13/089,678中所描述的主要微控制器528利用自动寻址方案，通过引用将该申请的全部内容并入本文。
根据一个实施例，Modbus协议允许高达255个智能传感器电路120被同时附接到通信总线122。还要理解的是，智能传感器电路120的数量可以由负载中心100本身来限制。例如，在普通住宅的负载中心中，支路电路（并因此为智能传感器电路）的最大数量为72。然而，根据至少一个实施例，主要微控制器528和辅助微控制器402可以使用不同的通信协议，以允许任意数量的智能传感器电路120被耦合到通信总线122（例如，用于大型商业负载中心）。
根据一个实施例，一旦所有的智能传感器电路120被主要微控制器528识别出并分配了地址，用户经由用户接口534可将每个智能传感器电路120与特定的负载相关联（例如，传感器＃12被分配给空调器；传感器＃13被分配给冰箱，等等）。
一旦完成智能传感器电路120的识别和寻址，主要微控制器528监测智能传感器电路120。主要微控制器528确定哪些智能传感器电路120正试图通过通信总线122进行通信并控制总线122上的通信以消除冲突或数据拥堵。此外，根据一个实施例，主要微控制器528向智能传感器电路120提供功率参数信息。例如，如上所讨论的，主要微控制器528测量被提供给电力模块126（并因此为电路支路102）的电力的电压、频率和相位。当智能传感器电路120需要时，主要微控制器528经由收发器530和通信总线122将参数信息传输到智能传感器电路120。
如上所讨论的，每个智能传感器电路120测量通过相关联的电路支路102或输入线104、106的电流。根据一个实施例，使用来自主要微控制器528的所测量的电流和接收到的附加参数（例如，电压、频率和相位）信息，智能传感器电路120计算功率信息，如相关联的电路支路102或输入线104、106的RMS电流、实际功率和视在功率和功率因数。计算出的电流和/或功率信息经由通信总线122、数字接口125和收发器530被传输到主要微控制器528。在一个实施例中，在由微控制器528确定的时间和速率处，将功率信息传输给主要微控制器528。如以上所讨论的，根据一个实施例，主要微控制器528也可以经由模拟接口127直接从CT114接收模拟电流信息。
根据一个实施例，当从智能传感器电路120接收计算出的电流时，主要微控制器528利用所测量的电压、频率和/或相位信息计算功率和能量参数，如电路支路102或输入线104、106的RMS电流、实际功率和视在功率和功率因数。
主要微控制器528将电流、功率和能量信息提供给无线电装置模块和天线540。无线电装置模块和天线540将电流、功率和能量信息无线地传输到外部客户端（例如，web服务器、家用显示器或互联网网关）以向终端用户或其它权益方提供电力和能量消耗数据。根据一个实施例，电流、功率和能量信息也可通过有线连接被提供给外部客户端（例如，经由USB端口536或串行端口538）。根据另一个实施例，电流、功率和能量信息可以通过另一种类型的接口被提供到外部客户端，如以太网或电力线通信（PLC）端口（未示出）。
在如上所述的一个实施例中，每个智能传感器电路120确定用于其相关联的支路电路的功率信息并将该信息传输到CT集中器124。在另一个实施例中，现在将参照图6对其进行描述，CT集中器124使由每个智能传感器电路120执行的电流测量与由CT集中器124执行的电压测量同步。这允许CT集中器124仅基于从智能传感器电路120接收到的电流信息计算功率信息。
根据一个实施例，图6是图5的CT集中器124的操作的方法的流程图。在方框602，CT集中器124，并因此为智能传感器电路120，被加电。在方框604，CT集中器的主要微控制器528经由通信总线122向每个智能传感器电路120分配唯一的地址。根据一个实施例，主要微控制器528利用自动寻址方案，如上所讨论的。在方框606，主要微控制器528经由通信总线122向每个智能传感器电路120广播参数信息。根据一个实施例，参数信息包括频率（或周期）、每个周期的采样的数量和定义的睡眠定时器中的至少一个。在另一个实施例中，广播信息包括缩放参数。根据另一个实施例，广播信息包括先前周期的计算结果（例如，用于RMS电流、功率、能量）。
在方框608，主要微控制器528请求每个智能传感器电路120经由通信总线122确认广播信息的接收。根据一个实施例，在方框608，主要微控制器528还请求每个智能传感器电路120经由通信总线122将其传感器类型（例如，20A、80A或200A的电流互感器）传输到主要微控制器528。在方框610，主要微控制器528创建所有传感器电路120和它们的类型（例如，型号）的清单。在方框612，主要微控制器528向每个智能传感器电路120传输智能传感器电路120应该进入节电模式。
根据一个实施例，一旦智能传感器120进入节电模式，启用睡眠定时器。在一个实施例中，睡眠定时器的使用目的是限制系统的总体功率消耗。例如，在一个实施例中，当智能传感器120处于节电模式时，智能传感器120将无法在通讯总线上进行通信，并因此将需要较低电平的功率，直到睡眠定时器期满。通过将智能传感器120的至少一部分放置在节电模式下，需要全功率的智能传感器120的总数量是有限的并且系统的总功率消耗可以被降低。根据一个实施例，睡眠定时器是可编程的。在一个实施例中，利用等于或稍小于智能传感器120的总数量的时间乘以对电流进行采样的周期对睡眠定时器进行配置。
例如，根据一个实施例，利用下面的公式计算的时间（T）对睡眠定时器进行配置：
T=(s-2)*t+(t/2)；
其中：
s表示智能传感器120的总数量，以及
t表示由主要微控制器528定义的采样周期。
在一个实例中，其中采样周期是20ms且系统包括总共6个智能传感器120，计算时间T为90ms。在这个实例中，智能传感器120进行测量并完成传输电流采样原始数据之后，将进入节点模式90ms并且将不再对电流进行采样，直到时间T（90ms）期满。然而，在其它实施例中，睡眠定时器可以被不同地配置。
在一个实施例中，当前在节电模式下的智能传感器120被配置成早些退出节电模式（即在时间T期满之前），以为电流采样做准备，当时间T期满时所述电流采样将开始。例如，在一个实施例中，当前在节电模式下的智能传感器120被配置成早些退出节电模式10ms。在这样的实施例中，每个智能传感器120将被唤醒的总时间是30毫秒（除了10ms唤醒周期，20ms周期）。因此，通过错开智能传感器120执行的电流采样，对同一时间需要电力的智能传感器120的数量进行限制并作为结果，系统的总体功率消耗降低。这对于电池操作系统是特别有用的。
在方框614，主要微控制器528经由传感器接口520感测从电力模块126接收到的电力信号信息的电压、频率和/或相位。例如，根据一个实施例，主要微控制器528通过电压感测信号感测电压和/或频率并且主要微控制器528通过相位同步信号感测相位。如上所讨论的，根据一些实施例，从电力模块126接收到的电力信号信息可能与单相、双相或三相电力相关。
在方框616，主要微控制器528计算存在的所有相（例如，1、2或3）的RMS电压。同样在方框616，主要微控制器528将RMS电压与主要微控制器528的额定电压进行比较以确认RMS电压和相位信号是正确的。例如，根据一个实施例，如果主要微控制器528被连接到北美的公用系统，主要微控制器528将确认它正在测量120V、60Hz的信号。然而，在另一个实施例中，如果主要微控制器528被连接到欧洲的公用系统，主要微控制器528将确认它正在测量220V、50Hz的信号。
在方框618，主要微控制器528确定同步测量时将采取的适当的相位角。根据一个实施例，相位角可被配置为任意的相位角，并非不得不被限制到过零。在一些实施例中，相位角可以被配置在一个角度而不是过零处以故意地避免可能存在于过零处的噪声。
在方框620和622，由主要微控制器529和智能传感器电路120进行的同步采样在先前确定的相位角处开始。例如，根据一个实施例，在方框620，主要微控制器528与所有的智能传感器电路120同时进行通信以在预定的相位角处开始对它们各自的电路支路102中的电流进行采样。另外，同时如方框620，在方框622处主要微控制器528启动在先前确定的相位角处从电力模块126接收到的电力信号信息的电压采样以使电压测量与所有智能传感器电路120进行的电流测量同步。根据一个实施例，主要微控制器528在相同的一段时间内对电压进行采样，其中智能传感器电路120对电流进行采样。
根据另一个实施例，而不是与所有的智能传感器电路120同时进行通信，主要微控制器528与至少一个特定的传感器（例如，具有唯一的地址的传感器）进行通信以对各自的电路支路102中的电流开始采样。以这种方式，主要微控制器528能够对至少一个特定类型的电路支路中（例如，被耦合到特定类型的负载的电路支路）的电流开始采样。仅通过对选定数量的电路支路102中的电流进行采样，系统的总体功率消耗可以被降低。
根据一个实施例，对于预定数量的采样，被控制以开始采样的每个智能传感器电路120将在预定的时间段内对智能传感器电路120各支路中的电流进行采样，采样的时间和次数被主要微控制器528预先设定在广播参数信息中。在一个实施例中，电流采样原始数据被存储在每个智能传感器电路120的缓冲器中。
在方框624，当完成给定周期的电压采样时，主要微控制器528请求正在对电流进行采样的每个智能传感器电路经由通信总线122将给定的时间段内的电流采样原始数据从缓冲器传输到主要微控制器528。根据一个实施例，电流采样原始数据被加盖时间戳。
在方框626，当确认电流采样原始数据的接收之后，主要微控制器528向先前的电流采样智能传感器120广播智能传感器120应该进入节电模式，使得更多的电力可用于其它智能传感器（如上所讨论的）。
根据一个实施例，在方框626，使用接收到的电流数据和所测量的电压数据，主要微控制器528计算与智能传感器102相关联的电路支路102的RMS电流、功率（例如，第4象限）和/或能量使用，主要微控制器528从所述智能传感器102接收原始电流采样数据。根据一个实施例，当进行其电流、功率和/或能量计算时，主要微控制器528可以自动地考虑到主要微控制器528和智能传感器102之间的任何通信延迟。在计算电流、功率和能量信息之后，对于另一个智能传感器120或一组智能传感器120，主要微控制器528可重复方框620至628。
在至少一些实施例中，使用主要微控制器528单独地控制智能传感器电路120的同步，消除了单独地将每个智能传感器电路120与来自电力模块的相位同步信号进行接线的任何需要。智能传感器电路120内的锁相环（PLL）电路也可能被消除，因为主要微控制器528将控制同步。通过允许主要微控制器528选择采样将发生时的相位角，系统的灵活性可能会增加。例如，可以选择任何适当的相位角以提供最理想的结果。
尽管根据本发明的实例本文是参照负载中心进行阐述的，但是在电力线的电流、功率和能量期望被监测的任何电气系统中可以采用其它实施例。还要理解的是，可以利用根据本发明的实例以监测任何类型（例如，商业或住宅）或大小的系统。
尽管本文描述了利用能够被钳位到电路支路102上的电流互感器114的根据本发明的实例，但是其它实例可以采用不同类型的电流传感器。例如，可以使用采用分流电阻、霍尔效应和环形（实心）电流互感器的电流传感器。
在本文所述的根据本发明的至少一些实例中，传感器电路120和CT集中器124之间的通信可以通过有线接口（即，通信总线122）进行。其它实例可以采用无线接口。例如，传感器电路120和CT集中器124之间的通信可以遵照无线标准执行，如在2010年5月28日提交的，标题为“SYSTEM FOR SELF-POWERED,WIRELESS MONITORING OFELECTRICAL CURRENT,POWER AND ENERGY”的美国专利申请序列号12/789,922中所描述的ZigBee RF4CE标准或IEEE802.15标准，通过引用将该申请的全部内容并入本文。
通过仅在负载中心中包括单条通信总线，而不是单独的专用连接（例如，“轴辐式布线”），并经由单条通信总线将所有的智能CT连接到负载中心的CT集中器；提供了一种用于利用多个CT来监测负载中心的电路支路的相对小的、不那么复杂的且更易管理的方法和系统。
由此，已经描述了本发明的至少一个实施例的几个方面，要理解的是，本领域的技术人员将容易想到各种变化、修改和改进。这些变化、修改和改进被认为是本公开内容的一部分，并被认为是在本发明的精神和范围之内。相应地，上述说明和附图仅是举例。

Claims (20)

1.一种用于监测耦合到输入线的多个电路支路的系统，所述系统包括：
通信总线；
多个传感器电路，每个传感器电路被配置成耦合到所述通信总线和所述多个电路支路中的至少一个，其中每个传感器电路还被配置成对所述多个电路支路中的所述至少一个中的电流进行采样；
控制器，其被配置成耦合到所述通信总线和所述输入线；其中所述控制器还被配置成对所述输入线上的电压进行采样；并且
其中所述控制器还被配置成经由所述通信总线使由所述多个传感器电路执行的电流采样与由所述控制器执行的电压采样同步。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制器还被配置成经由所述通信总线从所述多个传感器电路中的至少一个接收电流采样数据。
3.根据权利要求2所述的系统，其中，所述控制器还被配置成基于电压采样数据和从所述多个传感器电路中的所述至少一个接收到的所述电流采样数据计算所述多个电路支路中的至少一个的RMS电流、功率或能量使用中的至少一个。
4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述控制器还被配置成确定电流采样和电压采样应该发生时的电压波形的相位角。
5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述多个传感器电路中的至少一个包括耦合到所述多个电路支路中的所述至少一个的电流互感器。
6.一种用于监测耦合到电力线的多个电路支路的方法，所述方法包括：
将传感器电路耦合到所述多个电路支路的每一个并耦合到通信总线；
将控制器耦合到所述通信总线并耦合到所述电力线；
利用所述传感器电路中的至少一个对所述多个电路支路中的至少一个中的电流进行采样；
利用所述控制器对所述电力线上的电压进行采样；以及
利用所述控制器经由所述通信总线使由所述传感器电路中的所述至少一个执行的对电流的采样与由所述控制器执行的对电压的采样同步。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述同步的动作包括：
通过所述控制器检测所述电力线上的电压波形；以及
利用所述控制器确定对电流进行采样的动作和对电压进行采样的动作应该发生时的所述电压波形的相位角。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述同步的动作还包括：
利用所述控制器经由所述通信总线向所述传感器电路的每一个广播：对电流进行采样的动作应该开始；以及
在所述广播的动作后的预定延迟之后，启动所述对电压进行采样的动作。
9.根据权利要求7所述的方法，其中，所述同步的动作还包括：
利用所述控制器经由所述通信总线向所述传感器电路中的至少一个广播：所述对电流进行采样的动作应该开始；以及
在所述广播的动作后的预定延迟之后，启动所述对电压进行采样的动作。
10.根据权利要求6所述的方法，还包括利用所述控制器经由所述通信总线从所述传感器电路中的至少一个接收电流采样数据。
11.根据权利要求10所述的方法，还包括将所述电流采样数据传输到外部客户端。
12.根据权利要求10所述的方法，还包括利用所述控制器基于从所述传感器电路中的所述至少一个接收到的所述电流采样数据以及电压采样数据来计算所述多个电路支路中的至少一个的RMS电流、电压或能量使用中的至少一个。
13.根据权利要求12所述的方法，还包括将RMS电流、电压或能量使用中的所述至少一个传输到外部客户端。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，所述传输的动作包括将RMS电流、电压或能量使用中的所述至少一个无线地传输到外部客户端。
15.根据权利要求10所述的方法，还包括：
利用所述控制器响应于所述接收电流采样数据的动作，确认所述电流采样数据被成功地接收；以及
利用所述传感器电路中的所述至少一个、响应于所述确认的动作，进入节电模式。
16.根据权利要求13所述的方法，其中，所述进入节电模式的动作包括启动睡眠计时器，其中所述传感器电路中的所述至少一个保持在节电模式直到所述睡眠计时器期满。
17.根据权利要求6所述的方法，还包括利用所述控制器经由所述通信总线将唯一的地址分配给所述传感器电路的每一个。
18.一种用于监测耦合到输入线的多个电路支路的系统，所述系统包括：
通信总线；
多个传感器电路，每一个传感器电路被配置成耦合到所述通信总线和所述多个电路支路中的至少一个，其中每个传感器电路还被配置成对所述多个电路支路中的所述至少一个中的电流进行采样；
控制器，其被配置成耦合到所述通信总线和所述输入线；
用于使由所述多个传感器电路中的至少一个执行的电流采样和由所述控制器执行的电压采样同步的装置。
19.根据权利要求18所述的系统，其中，所述控制器还被配置成经由所述通信总线从所述多个传感器电路中的所述至少一个接收电流采样数据。
20.根据权利要求19所述的系统，其中，所述控制器还被配置成基于电压采样数据和从所述多个传感器电路中的所述至少一个接收到的所述电流采样数据计算所述多个电路支路中的至少一个的RMS电流、功率或能量使用中的至少一个。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111864710A (zh) * 2019-04-24 2020-10-30 菲尼克斯电气公司 过电压保护器
CN112639491A (zh) * 2018-08-14 2021-04-09 蒂科能源解决方案股份有限公司 用于多信道上的电功率和/或能量计量的系统和方法

Families Citing this family (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NO344206B1 (no) * 2011-08-31 2019-10-14 Heimdall Power As Sensorsystem for overvåkning av temperaturbelastninger på elektriske forsyningsanlegg
WO2013154563A1 (en) 2012-04-12 2013-10-17 Schneider Electric It Corporation System and method for detecting branch circuit current
CN104412113B (zh) 2012-04-25 2018-04-20 施耐德电气It公司 电流监测装置
US20140142877A1 (en) * 2012-11-19 2014-05-22 General Electric Company Systems and methods for monitoring current values
ES2489365B1 (es) * 2012-11-28 2015-06-30 José Ventura ZARZA CORTES Cuadro eléctrico general de mando, protección y control de consumo
WO2014105018A2 (en) 2012-12-27 2014-07-03 Schneider Electric USA, Inc. Power meter with current and phase sensor
CA2896718A1 (en) * 2012-12-28 2014-07-03 Volcano Corporation Intravascular ultrasound imaging apparatus, interface architecture, and method of manufacturing
EP2960662A4 (en) * 2013-02-21 2017-04-05 FerrarisPower Co., Ltd Current transformer system with sensor ct and generator ct separately arranged in parallel in electric power line, and integrated system for controlling same in wireless communications network
GB2513197A (en) * 2013-04-19 2014-10-22 Dale Read Energy reporting unit
US9880205B2 (en) 2013-10-07 2018-01-30 Schneider Electric It Corporation Minimizing blind spots in a sensor network
US9784773B2 (en) 2013-11-06 2017-10-10 Schneider Electric It Corporation Intelligent sensor network in a load center
TWI489729B (zh) * 2013-11-18 2015-06-21 Richtek Technology Corp 適用於無線電力系統的電力計算的方法
US9973036B2 (en) 2013-12-31 2018-05-15 Schneider Electric It Corporation Automatic sub-millisecond clock synchronization
DE102014220646A1 (de) * 2014-10-13 2016-04-14 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Nutzung einer Bus-Leitung zur Übertragung alternativer Signalcodierungen
ES2561178B2 (es) * 2015-09-11 2016-07-12 Metro De Madrid, S.A. Método y sistema para la adquisición de datos digitales con reducción de potencia
USRE50036E1 (en) 2017-01-10 2024-07-09 Infineon Technologies Ag Synchronization mechanism for high speed sensor interface
US10348430B2 (en) * 2017-01-10 2019-07-09 Infineon Technologies Ag Synchronization mechanism for high speed sensor interface
RU191691U1 (ru) * 2019-05-15 2019-08-15 Александр Николаевич Беляев Концентратор данных потребления электроэнергии в сетях среднего и низкого напряжения цифрового района электрических сетей
ES2811839A1 (es) * 2019-09-13 2021-03-15 Smilics Tech S L Un dispositivo de conexion, sensado y medida para conectarse a un dispositivo de aparamenta de red electrica
KR102643323B1 (ko) * 2022-11-30 2024-03-11 재단법인차세대융합기술연구원 전력량 측정 시스템

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5995911A (en) * 1997-02-12 1999-11-30 Power Measurement Ltd. Digital sensor apparatus and system for protection, control, and management of electricity distribution systems
US20030222603A1 (en) * 2002-06-03 2003-12-04 Systel Development & Industries Ltd Multiple channel ballast and networkable topology and system including power line carrier applications
US20040183522A1 (en) * 2003-03-19 2004-09-23 Power Measurement Ltd. Power line sensors and systems incorporating same
CN1804761A (zh) * 2005-01-11 2006-07-19 国际商业机器公司 用于功率管理的方法和系统
WO2010151835A2 (en) * 2009-06-25 2010-12-29 Server Technology, Inc. Power distribution apparatus with input and output power sensing and method of use

Family Cites Families (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5117325A (en) 1990-01-23 1992-05-26 Cooper Industries, Inc. Controllable recloser for power line
US5179376A (en) * 1991-02-28 1993-01-12 Systems Analysis And Integration, Inc. Substation load distribution monitor system
ES2070076B1 (es) 1993-04-20 1996-04-16 Cusi Lab Metodo para aumentar la estabilidad de las nanocapsulas durante su almacenamiento.
US5831428A (en) * 1993-11-30 1998-11-03 Square D Company Metering unit with integrated user programmable logic
US6313641B1 (en) 1995-03-13 2001-11-06 Square D Company Method and system for detecting arcing faults and testing such system
US6452767B1 (en) * 1995-03-13 2002-09-17 Square D Company Arcing fault detection system for a secondary line of a current transformer
US5959818A (en) 1997-06-30 1999-09-28 Eaton Corporation Method and apparatus for self-powered three-phase sensing to determine true RMS current values with separate burdens for each current transformer
US6292717B1 (en) 1998-03-19 2001-09-18 Siemens Energy & Automation, Inc. Energy information device and graphical display for a circuit breaker
US6373238B2 (en) 1998-07-06 2002-04-16 Veris Industries, Llc Three-phase electrical power measurement system including three transformers and a measurement circuit to calculate the power thereof
US6291986B1 (en) 1999-06-15 2001-09-18 Sheldon J. Sorensen Insert for measuring current in conductors within an electrical enclosure
US6091237A (en) 1999-09-14 2000-07-18 Chen; Lee-Fei Three-phrase clamp-type power meter
EP1102073A1 (en) 1999-11-15 2001-05-23 Alexander Patrick Corcoran Real time flow monitoring
US6330516B1 (en) * 2000-03-27 2001-12-11 Power Distribution, Inc. Branch circuit monitor
US6788508B2 (en) * 2001-11-06 2004-09-07 General Electric Company Compact low AMP electronic circuit breaker or residential load center
US20040075343A1 (en) 2002-09-05 2004-04-22 Paul Wareham System and method for power load management
US7253640B2 (en) * 2003-01-13 2007-08-07 Eaton Corporation Arc fault detector and method for locating an arc fault
US6865073B2 (en) 2003-03-06 2005-03-08 General Electric Company Panelboard metering arrangement and method of assembly thereof
US7412338B2 (en) 2004-03-18 2008-08-12 Power Measurement Ltd. Radio frequency device within an energy sensor system
US7453267B2 (en) * 2005-01-14 2008-11-18 Power Measurement Ltd. Branch circuit monitor system
US7571063B2 (en) 2006-04-28 2009-08-04 Admmicro Properties Llc Lighting performance power monitoring system and method with optional integrated light control
US8093745B2 (en) 2006-07-07 2012-01-10 Ambient Corporation Sensing current flowing through a power line
US20080180275A1 (en) 2007-01-30 2008-07-31 Cimarron Systems, Llc Communication System For Multi-Tiered Network
JP2008245202A (ja) 2007-03-29 2008-10-09 Yamaha Corp 電力線搬送通信用ブリッジ回路および電力線搬送通信用ネットワーク機器
US9383394B2 (en) 2007-11-02 2016-07-05 Cooper Technologies Company Overhead communicating device
US8004418B2 (en) * 2008-09-08 2011-08-23 Eaton Corporation Communication interface apparatus for an electrical distribution panel, and system and electrical distribution panel including the same
WO2010102150A1 (en) * 2009-03-04 2010-09-10 Server Technology, Inc. Monitoring power-related parameters in a power distribution unit
DE112010001638B4 (de) 2009-04-16 2017-07-06 Panoramic Power Ltd. Vorrichtung und Verfahren für Stromverbrauchsmessungen an Trennschalterpunkten
US8190697B2 (en) * 2009-05-20 2012-05-29 Square D Company Automated configuration of device communication settings
US8624578B2 (en) * 2009-06-04 2014-01-07 Veris Industries, Llc Branch current monitor with configuration
US8509954B2 (en) 2009-08-21 2013-08-13 Allure Energy, Inc. Energy management system and method
FR2956212B1 (fr) 2010-02-08 2012-03-09 Schneider Electric Ind Sas Dispositif et procede de comptage d'energie electrique
US9267826B2 (en) 2010-05-28 2016-02-23 Schneider Electric It Corporation System for self-powered, wireless monitoring of electrical current, power and energy
US8563882B2 (en) * 2010-10-12 2013-10-22 Siemens Industry, Inc. Electronic circuit breaker having a locking and unlocking mechanism and methods of operating same
US9031800B2 (en) 2011-07-13 2015-05-12 Schneider Electric USA, Inc. Power determination from separated voltage and current sensors

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5995911A (en) * 1997-02-12 1999-11-30 Power Measurement Ltd. Digital sensor apparatus and system for protection, control, and management of electricity distribution systems
US20030222603A1 (en) * 2002-06-03 2003-12-04 Systel Development & Industries Ltd Multiple channel ballast and networkable topology and system including power line carrier applications
US20040183522A1 (en) * 2003-03-19 2004-09-23 Power Measurement Ltd. Power line sensors and systems incorporating same
CN1804761A (zh) * 2005-01-11 2006-07-19 国际商业机器公司 用于功率管理的方法和系统
WO2010151835A2 (en) * 2009-06-25 2010-12-29 Server Technology, Inc. Power distribution apparatus with input and output power sensing and method of use

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112639491A (zh) * 2018-08-14 2021-04-09 蒂科能源解决方案股份有限公司 用于多信道上的电功率和/或能量计量的系统和方法
CN111864710A (zh) * 2019-04-24 2020-10-30 菲尼克斯电气公司 过电压保护器

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Idhol et al. Power Line Monitoring Using Smart Grid Based Sensor and ZigBee Communication Protocol
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