CN105700422A - 采用负载标识的负载控制和管理的负载电源设备、系统和方法 - Google Patents

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Abstract

一种负载电源设备(4)，包括电力输入端(135)；用于至少一个负载(LD)的至少一个电力输出端(10，12)；被构造为感测至少一个电力输出端处的电压和电流的多个传感器(170，172，174)；以及处理器(132)。处理器提供：(a)基于感测的电压和电流的负载标识(18)，以及(b)基于负载标识的负载控制和管理(20，22，24)。

Description

采用负载标识的负载控制和管理的负载电源设备、系统和方法
根据由能源部国家能源技术实验室授予的DE-EE0003911在政府支持下实施本发明。政府对本发明具有一定的权利。
技术领域
公开的概念一般地涉及电力负载，更具体地涉及为此类负载提供电力的负载电源设备。公开的概念还涉及包括负载电源设备的系统和方法。
背景技术
建筑物内部的插入电负载(PEL)的电力消耗监测和能量管理通常被忽略。通过了解电负载的操作模式(例如操作状态)，可以通过对操作模式的有效管理和控制实现节能。此外，需要以自动、低成本和非侵入性方式将电负载的操作模式和能量消耗传送到建筑物管理系统。
电负载通常在插座电信号(即电压、电流、功率)中呈现独有的特征。此类负载特征提供一种用于通过分析插座电信号来标识操作状态(例如但不限于活动；待机)的可行机构。
现有建议包括使用从小波变换获得的小波系数和以便检测负载切换的事件检测。此外，使用基本电力质量相关标记(例如，表观功率、cos(phi)、有功能量、无功能量、频率、周期、RMS电流、瞬时电流、RMS电压、瞬时电压、电流谐波THD(总谐波失真)百分比、电压谐波THD百分比、电流波形的谱含量、电压波形的谱含量、有功功率波形的谱含量、无功功率波形的谱含量、网络质量百分比、时间、日期、温度和湿度中的一个或多个)作为用于标识负载及其操作状态的标记。
例如，当针对每个负载电流获得的电流值小于正常操作状态下每个负载电流的最大值的某一百分比时，负载处于待机模式。当插入到主插座中的电器消耗的功率小于合适的阈值(例如待机功率的阈值)时，则这些外设插座可被自动关闭以便进一步降低电力消耗。尽管对于某些电力设备可能的确如此，但其它电力负载(例如但不限于微波炉、冰箱)具有开启-关闭(ON-OFF)行为，这是电负载本身的独有内部行为(例如台式计算机低功率模式)。如果此类设备的“关闭”周期被错误地视为“待机”模式并且然后关闭此类负载，则不具有用户友好性。
存在负载电源设备的改进空间。
存在包括负载电源设备的系统和方法的进一步改进空间。
发明内容
公开的概念的实施例满足这些和其它需求，这提出了基于感测的电压和电流的负载标识，以及基于负载标识的负载控制和管理。
根据所公开概念的一方面，负载电源设备包括：电力输入端；至少一个电力输出端，用于至少一个负载；多个传感器，其被构造为感测在至少一个电力输出端处的电压和电流；以及处理器，其被构造为提供：(a)基于感测的电压和电流的负载标识，以及(b)基于负载标识的负载控制和管理。
根据所公开概念的另一方面，基于负载标识提供负载控制和管理的方法包括：采用负载电源设备，其包括：电力输入端；至少一个电力输出端，用于至少一个负载；多个传感器，其被构造为感测在至少一个电力输出端处的电压和电流；以及处理器；基于感测的电压和电流来提供负载标识；以及基于负载标识由处理器提供负载控制和管理。
作为所公开概念的又一方面，基于负载标识提供负载控制和管理的系统包括：多个负载电源设备，负载电源设备中的每一个负载电源设备包括：电力输入端，至少一个电力输出端，用于至少一个负载；多个传感器，其构造为感测在至少一个电力输出端处的电压和电流；以及处理器，其被构造为提供：(a)基于感测的电压和电流的负载标识，以及(b)基于负载标识的负载控制和管理；以及远程能量管理系统，其远离负载电源设备并且与负载电源设备通信。
附图说明
当结合附图阅读时，可以从以下优选实施例的描述中获得对所公开概念的全面理解，在附图中：
图1是用于根据所公开概念的实施例的包括智能插座(SR)的基于负载标识(ID)的控制和管理的系统的框图。
图2是用于图1的SR的智能插座负载控制/管理策略/政策的框图。
图3是用于图1的插入式负载(PiL)管理合规性验证功能的流程图。
图4是用于图1的SR的可控负载插座(CLO)继电器控制信号发生器功能的图1的流程图。
图5是用于图1的SR的CLO瞬时手动控制功能的流程图。
图6是用于图1的SR的自动预关断延迟相对用户不存在的置信度级别的图。
图7是用于图1的SR的本地占用估计功能的流程图。
图8是用于图1的SR的本地自动CLO控制功能的流程图。
图9是用于图1的SR的SR按钮处理功能的流程图。
图10是图1的SR的功能性框图。
图11是根据所公开概念的实施例的包括多个SR的远程能量管理系统(REMS)的框图。
具体实施方式
如在此所使用的，术语“数量”应指一或大于一的整数(即多个)。
如在此所使用的，术语“处理器”应指可存储、检索以及处理数据的可编程模拟和/或数字设备；计算机；工作站；个人计算机；控制器；微处理器；微控制器；微计算机；数字信号处理器(DSP)、中央处理单元；主机计算机；小型计算机；服务器；网络处理器；或任何合适的处理设备或设备。
如在此所使用的，术语“负载电源设备”应指电源板、智能电源板、插座、智能插座、电源插座、智能电源插座、插头、单相UPS、功率/能量表，以及电路支路级别的功率/能量监测设备。
结合示例负载电源设备、负载和示例负载特征描述公开的概念，然而所公开的概念适用于广泛的负载电源设备，以及广泛的负载和负载特征。
所公开的概念可以例如但不限于由以下各项采用：电源板、智能电源板、插座、插头及电源插座、功率/能量表、用于建筑能源管理的支路级别的功率/能量监测、单相UPS、智能插座分区网络，以及用于减载和需求响应的建筑物级别负载控制。
所公开的概念提出在例如并且不限于诸如智能插座(SR)4(图1和图10)或增强的布线设备(例如智能墙壁插座)的增强电源板/插座设备中基于负载标识(ID)的负载控制和管理。SR4将电力分配给下游插入式设备，这类似于常规电源板和插座，但使用预先指定始终开启负载插座(ALO)10和可控制的负载插座(CLO)12，如在图10中所示。不受控制的负载设备被插入ALO10中，并且受控负载设备被插入CLO12中。SR4针对每个插座优选实时报告能量或电力消耗简档16(图11)，并且标识包括被禁用负载设备的设备类型，该禁用负载设备基于设施管理政策被禁止。
在区域内的多个SR(例如表示一个特定使用方案的用户选择的分区区域)如分区SR-网络协同工作。在分区SR-网络中，诸如图11的4、5、6的每个SR通过使用在电源插座级别处的电波形来标识若干插入式负载设备的类型和操作状态。在线学习机构用于识别可针对个人使用场景自适应调整的上下文电活动。每个SR4、5、6同样优选提供针对ON/OFF控制命令的能量或电力使用监测和响应。SR可以通过诸如示例WiFi网络的通信网络14与位于远程设备(例如但不限于个人计算机或智能电话)中的分区SR分析软件(例如图11所示的远程能量管理系统(REMS)8中的一部分)通信。来自单个SR的信息融合到分区SR分析软件。人工智能学习算法用于识别用户的行为模式，并且提供量身自定义于特定使用场景的占用估计。同样允许用户来配置(例如自定义)基于它们本身特定场景的负载管理和控制政策(例如策略)。在图11的分区通信网络14中，每个SR4、5、6具有独有ID4'、5'、6'(例如独有IP地址)，该独有ID4'、5'、6'可以将对应工作空间与用于选择管理和控制政策并告知合规性的特定占用相关联。这允许对应的SR插座10、12被映射到用户工作空间。
据认为，所公开的负载标识和无传感器占用估计技术以及SR和分区SR-网络的组合可产生下一代智能电源插座，即柔性、高效的建筑物级管理系统的非常基本的建筑物模块化块。
参考图1，示出用于基于负载标识(ID)的控制和管理的系统2。来自负载ID功能18的负载ID信息19(例如Load.ID和Load.Opr_Sts、ID和操作状态)是到SR4处的系统2的主要输入。系统2的核心功能包括负载管理合规性验证20，本地占用估计22以及用于诸如图10的CLO12的受控插座的自动控制24。
图2示出SR负载控制/管理策略/政策，并提供政策和策略如何与彼此相关的概述。可通过执行两组负载管理和控制政策来确保建筑物中有效的插入式负载(PiL)控制和管理。首先，建筑物PiL管理政策指示设施管理器使用来调节建筑物中的Pil使用以及验证终端用户遵守政策的政策。将这些管理政策分为三个示例级别：(1)Mgt_Policies_Level1(管理政策级别1)30；(2)Mgt_Policies_Level2(管理政策级别2)32；以及(3)Mgt_Policies_Level3(管理政策级别3)34。其次，SR(继电器)控制策略指何时自动开启/关闭SR插座继电器(例如图10的继电器(RL)13)的条件。这些可以基于本地和远程条件两者：(1)插座本地自动控制策略36；以及(2)插座远程自动控制策略38。
建筑物PiL管理策略(Mgt_Policies_Level130和Mgt_Policies_Level232)支持PiL需要在建筑中进行管理的两个主要原因：节能改进和安全性(例如但不限于空间加热器的使用)。建筑物PiL管理政策是设施管理器选择调节建筑物中的PiL使用以解决这些问题的建筑物政策。表1给出了连同它们固有违反条件的建筑物PiL管理政策的一些示例。
表1
如何执行这些政策的合规性对于诸如插入式电器的PiL始终具有挑战性，因为这些电器通常分布于相对大的面积。可以集中到设施管理器的合规性状态的自动验证和反馈有助于简化该过程。为了验证PiL的使用是否符合建筑物政策，在负载(或负载类型)和政策之间建立关联。通过通用负载类型或自定义的负载分组，每个负载被分配/关联一个或多个管理政策。
为了实施，通过负载管理政策关联表(Load-Mgt-Policy-Association-Table)来定义该分配/关联。可以由系统提供默认关联表。同样可以基于它们自身的使用场景由设施管理器或用户来自定义关联表。
表2(关联表负载管理政策级别1(Association_Table_Load_Mgt_Policies_Level1))提供了用于一组示例通用负载类型的关联表的示例。下文对关联表如何匹配到关联字(associationword)的细节进行了讨论。
每个管理政策具有关联字的预定义比特位置，如在MaskCode(例如用于关键负载的0×04或位2，用于可控负载的0×02或位1，以及用于禁用负载的0x01或位0)中描述的。每个通用负载类型具有用于三种示例级别的管理政策30、32、34的三个关联字。关联字与对应的MaskCode比较以指示针对该设备类的可适用政策。自动验证程序(下面讨论图1和图3的PiL_Mgt_Compliance_Verification功能20)检查PiL设备的合规性状态，即用户是否遵守与其设备类相关联的可适用政策。
表3(关联表负载管理政策级别2(Association_Table_Load_Mgt_Policies_Level2))和表4(关联吧负载管理政策级别3(Association_Table_Load_Mgt_Policies_Level3))提供用于示例组的通用负载类型的关联表示例。
表2
通用负载类型 关键 可受控 禁止 级别1_关联字
PC + 0x0004
监测器 + 0x0002
冰箱 + 0x0002
空间加热器 + 0x0001
白炽灯 + 0x0002
CRT + 0x0002
台式打印机 + 0x0002
表3
通用负载类型 节能 非有利的 低效 级别2_关联字
PC + 0x0004
监测器 0x0000
冰箱 + 0x0002
空间加热器 0x0000
白炽灯 + 0x0001
CRT + 0x0001
台式打印机 + + 0x0006
表4
通用负载类型 备用 故障检测 能量星评价 级别3关联字
PC + 0x0001
监测器 + 0x0001
冰箱 + 0x0002
空间加热器 0x0000
白炽灯 0x0000
CRT 0x0000
台式打印机 0x0000
分配给Mgt_Policies_Level130的可适用负载是排他性的，即可以将一个设备类分配到级别1中的仅一个Mgt_Policy(管理政策)，并且每个设备类由级别管理政策中的一个级别管理政策分配。另一方面，可以将一个负载类型分配到级别232中的多个管理政策。作为非限制性示例，如在表3中所示，可将台式打印机分配到级别2中的两个管理政策，例如节能和非有利的。以这种方式，建筑物政策调节台式打印机是非建议的个人设备，请求该个人设备以便在不使用时进入节能模式。
PiL_Mgt_Compliance_Verification(PiL管理合规性验证)功能20(图1和图3)提供了用户是否符合PiL管理政策的自动验证。这提供了传达PiL设备的用户的合规性状态47的消息，以及在50(图3)处如果适用的话用于控制CLO12(图10)的Disable_Cmd21(图1)的消息。功能20的输入包括：Outlet_Header(例如插座ID，诸如SR号码(或独有的IP地址)，以及插座数量(即对应于CLO或ALO))；在40处来自负载ID功能18的Load.ID+Load.Opr_Status19；在42处来自PiL_Mgt_Policy_Database43的PiL_Mgt_Policies41；以及在44处来自PiL_Mgt_Policy_Database43的PiL_Mgt_Policies_AssoTable45，其基于三个关联表45验证PiL设备的合规性状态。功能20的输出包括：到REMSPiL_Mgt_Compliance_Status显示器51(图1)的Compliance_Status47；以及在50处到CLO_Relay_Ctrl_Signal_Generator66的Disable_Cmd21。如在图3中所示，功能20在40处获得所识别的当前负载类型，在42和44处获得并验证可适用的管理政策41，如果可适用，在46处通过合规性条件，并在48处相应地报告例外。如果可适用，在50处禁用负载。对于一些负载类型，这种负载类型的存在是建筑物政策的违反。对于其它负载类型，是负载如何使用的问题。
SR插座(继电器)控制和策略考虑各种插座控制ON/OFF状态。建筑物PiL管理政策中的一种管理政策是确保所有可控制的负载可以基于负载使用需求而正确地开启/关闭，并且负面影响最小，同时最大化节省。对插座继电器(例如图10的RL13)的控制，即接通/关闭，基本由以下项确定(图1)：(1)通过SRCLO_Instan_Manual_Ctrl功能60的用户手动控制(本地/远程)；(2)通过本地占用估计功能22和CLO_Local_Auto_Ctrl功能24，由本地自动控制的用户占用的自动检测；(3)建筑物负载管理政策相关的更高级别的建筑物决定，通过管理合规性验证功能20禁用CLO12；以及(4)建筑物负载脱落/需求响应相关的更高级别的建筑物决定，以便通过REMS建筑物级别_CLO_RemoteA_Ctrl功能63和SRCLO_Remote_Ctrl_Cmd_Handling功能64提供远程自动控制(提供，例如RemoteM_Instan和RemoteM_wDelay；瞬时和延迟的远程手动控制)。
以便实施，来自上述四种来源的四个插座控制信号61、25、21、65由CLO继电器控制信号发生器功能66(图1)合并到一起，以确定SR的CLO12的接通/关闭。第一信号是Instant_Manual_Cmd信号61(来自Pushbutton_Code_Handling27的本地手动接通/关闭瞬间(LocalM_Instan)，或来自REMSCLO_RemoteM_Ctrl_Interface62的经由SRCLO_Remote_Ctrl_Cmd_Handling功能64的远程手动接通/关闭瞬间(RemoteM_Instan))。第二信号是Local_Auto_Cmd信号25(来自功能24并且从本地占用估计功能22导出)，其考虑实时调度、采用定时器延迟的远程手动关闭、采用定时器延迟的本地手动关闭(本地手动控制不支持延时接通动作)、可选的外部占用传感器23(在虚线图中示出)，以及负载感测(对于主设备，基于这些设备如何电力循环而定义的电力循环敏感性设备以及电力循环不敏感性设备)。第三信号是Disable_Cmd21(PiL管理合规性验证功能20的输出；禁用命令仅施加到可受控插座12；对于始终开启插座10，仅发出报警消息)。第四信号是建筑物级别Remote_Auto_Cmd65远程自动控制信号，其考虑需求响应和减载。任何其它自动控制信号基于更高级别的控制决定。
CLO继电器控制信号发生器功能66(图1和图4)生成用于物理控制CLO继电器13(图10)的CLO_Relay_Ctrl_Signal68。该功能66是CLO控制逻辑的最后步骤，而且将CLO_Relay_Ctrl_Signal68从DSP电路132(图10)发送到微控制器(未示出)，该微控制器将REMS8和各种本地输入(例如但不限于，可选的外部占用传感器23；按钮138(图10)；实时时钟(RTC)137(图1和图10))以及输出(例如但不限于RL13)用接口连接。图4的功能66的输入包括：(1)在70处来自CLO_Instan_Manual_Ctrl功能60(图1)的Instan_Manual_Cmd61；(2)在72处来自CLO_Local_Auto_Ctrl功能24(图1)的Local_Auto_Cmd25；(3)在74处来自PiL_Mgt_Compliance_Verification功能20(图1)的Disable_Cmd21；以及(4)在76处来自CLO_Remote_Ctrl_Cmd_Handling功能64(图1)的Remote_Auto_Cmd65。在78处的输出是CLO_Relay_Ctrl_Signal68。表5示出在本地自动控制、远程自动控制、手动控制和禁用命令控制之间的四组控制优先级，以及他们彼此之间如何相互作用以产生最终的继电器控制信号68。
表5
在表5中，第1列，打开(继电器)＝OFF(负载)＝0(控制信号)，以及关闭(继电器)＝ON(负载)＝1(控制信号)。此外，“↑”是0到1的转变，而“↓”是1到0的转变。
CLO_Instan_Manual_Ctrl功能60(图1和图5)处理在两个远程和本地瞬时手动控制命令(RemoteM_Instan和LocalM_Instan)之间的逻辑，并生成CLO瞬时手动控制命令61。功能60的输入包括：(1)在90处(图5)用于来自按钮处理功能80(图9)的LocalM_Instan_Bit的启用字；(2)在90(图5)处来自按钮处理功能80(图9)的LocalM_Instan_Bit；(3)在94处用于来自CLO_Remote_Ctrl_Cmd_Handling功能64(图1)的RemoteM_Instan_Bit的启用字；(4)在94处来自功能64(图1)的RemoteM_Instan_Bit；以及(5)RL13(图10)的CLO继电器状态。功能60的输出是到CLO继电器控制信号发生器66(图1)的Instan_Manual_Cmd61。位于92和96的两个瞬时手动控制命令互相补充并且设定对应的位，并且在100处切换键机构用于手动接通/关闭插座继电器13。表6示出Instan_Manual_Cmd命令61如何生成。
表6
本领域的普通技术人员很容易导出Remote_Auto_Cmd信号65、Instan_Manual_Cmd信号61和Disable_Cmd21的生成。下面讨论用于CLO本地自动控制功能24的逻辑。
本地占用估计功能22(图1和图7)基于SR4(具有或不具有可选的外部占用传感器23)可获得的信息来估计用户的占用状态。这种方法也可以被称为无传感器占用估计。占用估计解决了CLO12(图10)的本地自动控制，并对用户负面影响最小。功能22的输入包括：(1)如从微控制器实时时钟137(图1和10)同步化的实时；(2)来自可选的占用传感器23的外部占用传感器状态；(3)来自CLO_Instan_Manual_Ctrl功能60(图1)的Last_Manual_ON_RealTime；(4)来自负载标识功能18(图1)的Load.ID+Load.Opr_Sts19；以及(5)来自REMSOutlet_Ctrl_Strategies功能123的Outlet_Ctrl_Strategies125。功能22的输出包括：(1)到CLO_Local_Auto_Ctrl功能24(图1)的Occup_Est_Sts139状态；以及(2)到CLO_Local_Auto_Ctrl功能24(图1)的Auto_PRE_OFF_Timer(未示出)。
功能22估计用户的占用(或不存在)状态，即具有Absent_Conf_Level的Occup_Est_Sts139，确定接通/关闭CLO12的正确时刻，即基于Occup_Est_Sts139的Auto_PRE_OFF_Timer，并允许用户自定义可适用条件，即用于评价Occup_Est_Sts139的Outlet_Ctrl_Strategies125。以下条件是用于评估用户的占用/不存在的置信度级别的Occup_Est_Conditions：(1)在112处(图7)的实时调度(RTS)；(2)在114处手动接通(MTO)(例如CLO12接通之后的前几个小时示出用户占用的有力证据)；(3)在116处可选的占用传感器23；(4)用于主设备操作模式(MSO)、电力循环敏感性操作模式(PSO)以及电力循环不敏感性操作模式(PISO)的插入式负载感测(PiLS)；在118处，这些包括来自负载识别功能18(图1)的负载ID和操作状态19。
在120处，基于负载控制敏感性关联表(表11)确定负载控制属性。然后在122处，从REMS8中检索插座控制策略125(图1)。
在124处，如果四个示例Occup_Est_Conditions中的任何一个变化，则功能22设定New_Occup_Sts_Detected＝ONE；在126处开始评价占用(或用户不存在)置信度级别；在128处基于图6的跳闸曲线110分配对应的Auto_PRE_OFF_Delay；以及在130处更新Auto_PRE_OFF_Timer＝Auto_PRE_OFF_Delay。否则，如果在124处Occup_Est_Conditions不存在变化，并且如果Auto_PRE_OFF_Timer>0，则在131处倒计时Auto_PRE_OFF_Timer＝Auto_PRE_OFF_Timer–1。最后，在130或131之后，将Auto_PRE_OFF_Timer在133处更新。
图6绘出Auto_PRE_OFF_Delay(分钟)与用户不存在的置信度级别。表7示出基于Occup_Est_Conditions的不同场景分配Occup_Est_Sts和Absent_Conf_Level的一个示例。用于Absent_Conf_Level和Auto_PRE_OFF_Delay的分配可基于它们本身的使用场景通过用户自定义/配置。
表8示出占用检测逻辑并且描述在两种MOFF_wDelay条件和对M_PRE_OFF_Delay影响之间的相互作用。
表7
表8
CLO_Local_Auto_Ctrl功能24(图1和图8)处理将触发CLO12(图10)的自动接通/关闭的条件之间的逻辑。功能24的输入包括：(1)在140处来自PushButton_Code_Handling功能27(图1)的LocalMOFF_wDelay+LocalM_PRE_OFF_Delay(LocalM_wDelay)；(2)在142处来自CLO_Remote_Ctrl_Cmd_Handling功能64(图1)(例如来自REMS8经由webGUI)的RemoteMOFF_wDelay+RemoteM_PRE_OFF_Delay(RemoteM_wDelay)；以及(3)在146处来自本地占用估计功能22(图1)的Occup_Est_Sts139+Auto_PRE_OFF_Timer。功能24的输出包括：(1)在152处到CLO继电器控制信号发生器功能66(图1)的Local_Auto_Cmd25；以及(2)LocalM_PRE_OFF_Delay(全局)。功能24使用三个自动控制条件，其中两个自动控制条件在144处伴有用户干扰(MOFF_wDelay_Conditions)而被发出：(1)具有时间延迟(LocalMOFF_wDelay：响应于SR的按钮138(图10)而发出)的本地手动关闭控制；以及(2)具有时间延迟(RemoteMOFF_wDelay：从REMS8(图1和图10)的webGUI触发)的远程手动关闭控制。使用具有时间延迟的本地自动接通/关闭控制，通过本地占用估计功能22(图1)(Occup_Est_Conditions)生成第三自动控制条件。
表9示出描述在合并的MOFF_wDelay_Conditions和Occup_Est_Conditions、对PRE_OFF_Timer的影响以及其它动作之间的相互作用的逻辑。
表9
在150处，当PRE_OFF_Timer向下计数到零时，功能24设定Local_Auto_Cmd＝OFF，将MOFF_wDelay_Enabled复位到零，并将LocalMOFF_wDelay_Enabled或RemoteMOFF_wDelay_Enabled复位到零，以适用者为准。
在160处，针对各种CLO控制命令(例如LocalM_wDelay；LocalM_Instan)，PushButton_Code_Handling(DSP侧)功能80(图9)与从微控制器功能27(图1)发送的PushButton_Code进行交互操作，并相应地更新CLO_Ctrl_Word。功能80的输入包括：(1)在160处，来自微控制器功能27的PushButton_Code；(2)来自微控制器程序(未示出)的CLO_Relay_Status；以及(3)来自CLO_Local_Auto_Ctrl功能24(图1)的LocalM_PRE_OFF_Delay(全局)。功能80的输出包括：(1)用于CLOLocalM_Ctrl_Instan_Bit的启用字；(2)CLOLocalM_Ctrl_Instan_Bit；(3)用于CLOLocalMOFF_wDelay_Bit的启用字；(4)CLOLocalMOFF_wDelay_Bit；以及(5)CLOTimeDelay.LocalMOFF_wDelay。表10示出功能80的逻辑，而图9示出流程图。
针对SR4的负载ID算法实时实施硬件平台集成了嵌入式负载ID、PIL控制和管理策略、Wi-Fi通信以及基于网络服务的用户界面。如图10所示，SR4包括插座级别的V/I感测/信号感测和调节、DSP电路132以及Wi-FiRF模块134(例如IEEE802.11.a/b/g)。DSP电路132提供负载类型的嵌入的非侵入检测和操作模式识别141。电压传感器170感测来自主电力输入端135的电源插座10、12的电压。两个电流传感器172、174感测流到相应电源插座10、12的电流。如图1和10所示，CLO12上存在电流传感器174而ALO10上存在电流传感器172。这使系统2能够在如果CLO12和ALO10中的任一者或两者上负载不应被允许时识别并报警。
到下游PiL设备的电力分布类似于传统的电源板或插座，但具有预先指定的始终开启负载插座(ALO)10和具有用于输出控制继电器13的继电器/开关电路(例如120V60Hz；230V50Hz)的可控制负载插座(CLO)12。颜色编码的发光二极管(LED)136指示CLO状态和负载合规性状态。微型SD卡69(图1)支持数据记录、网页脚本以及负载控制/管理政策。网络服务支持SR4的远程访问。按钮138提供用于CLO控制手动超驰和关闭延迟扩展的支持。REMS8(图1)的用户界面包括实时负载使用状态显示、CLO12(图1)的远程控制，以及PiLMC(插入式负载管理和控制)配置。
表10
概括而言，在图9的162处，如果SR按钮138(图10)的按压保持时间是2秒以上，则在164处将其解释为瞬时手动接通/关闭控制，并且该命令取决于CLO12的当前状态而用于ON或OFF动作。否则，如果按钮138的按压保持持续时间小于1秒，则在166处将其解释为具有时间延迟的手动关闭控制，并且在168处，一个按压保持(<1秒)使SR_PRE_OFF_Timer延长预定的延迟(例如但不限于半小时)。
Outlet_Ctrl_Strategies125是本地占用估计功能22(图1和图7)所需要的条件。该功能22基于从微控制器(未示出)发送的策略，更新本地SR插座控制策略。输入是通过微控制器程序(未示出)的来自REMS8或SD卡69的Outlet_Ctrl_Strategies125，而输出是Outlet_Ctrl_Strategies。功能22需要两个特定域：(1)插座本地控制ON/OFF条件分配，这些在Outlet_Local_Ctrl_Strategies中被传达(用户可节省高达八个自定义的控制策略，其可以通过SD卡69(图1)提供，并且同样可以通过WebGUI由用户自定义)；以及(2)负载控制敏感性关联表(表11)，其用于定义通用设备类对电力循环和用户占用的敏感性。表11示出对ON/OFF_Conditions关联和Ctrl_ONConditions_AssoTable的Control_Strategies。
表11
在表11的示例关联字中，电力循环不敏感性是0×0001(位0)，电力循环敏感性是0×0002(位1)，并且主机是0×0004(位2)。这些位可以是在一起的ORd(例如，如采用PC＝0x0006示出)。
针对用于PiL控制和管理的用户交互，网页优选用于促进用户的负载管理/控制政策和策略的自定义。对于建筑物级别PiL管理政策配置，用户可填写类似于表2-4的表。所得信息为StructMgt_Policies_AssoTable_Strct和Generic_Mgt_Policy_AssoTable[25]，其包括例如25个通用设备类。对于插座控制策略配置，用户提供了两条信息。首先，简单的调查问卷帮助确定用户的行为和SR的预期使用(例如样题可能是：您保持规律的工作时间安排吗？；您的正常工作时间安排是什么？；您使用针对SR的占用传感器吗？；您希望使用ALO-设备作为主设备来控制CLO-设备吗？)。其次，针对上述问题的回答帮助设定插座本地控制ON/OFF条件以及每种条件的显著级别的分配。所得信息为StructOutlet_Ctrl_StrategyOutlet_Local_Ctrl_Strategies。该信息形成针对占用状态估计的基础，并且因此用于受控插座的可靠自动化控制决定。所得信息为StructLoad_CtrlSensitivity_AssoTable_Strct。
所公开的概念允许用户和设施能量管理器具有针对实际用户占用活动和行为模式的上下文可见性，从而获得最小能量服务需求以及其中能量被浪费的更好理解。该上下文信息实现用于更多节能潜力的进一步节能行动。
所公开的概念可以不仅提供直接节能，而且提供使用和用户接受的改进。后来的因素是必不可少的，以实现PiL控制和管理解决方案的真正采纳和遵守，并且因此实现/改进来自PiL能量消耗的实际节能。
据认为，所公开的概念可以在插入级能量消耗中提供大于10％的降低。所公开的具有集成负载ID的SR4能够通过CLO12的自动控制来获得改进的能量节省。这提高了可操作信息的可视性并且进一步节省所识别的机会，与已知的先进电源板(APS)控制解决方案相比减少了由于通过SR的CLO控制的有害跳闸的估计10％的降低的工作流的潜在(感觉)中断所导致的负面影响，通过减少在初始设置和配置上花费的时间来降低安装成本至少一半，其中降低率随着系统发展的更大规模而增加，并且降低由于改进的合规性所导致的日常维护(重新调试)成本。
尽管详细描述了公开的概念的特定实施例，但所属技术领域的技术人员将理解，可以根据本公开的整体教导，对这些细节进行不同的修改和替代。因此，公开的特定布置仅旨在是示例性的，并非限制公开的概念的范围，公开的概念的范围由所附权利要求及其任何和全部等效物的所有方面给出。
参考标号列表
2系统
4增强的电源板/插座设备，诸如智能插座(SR)
4'独有ID
5SR
5'独有ID
6SR
6'独有ID
8REMS
10始终开启负载插座(ALO)
12可控制的负载插座(CLO)
13继电器(RL)
14通信网络
16能量或电力消耗简档
18负载ID功能
19负载ID信息(Load.ID+Load.Opr_Status)
20负载管理合规性验证功能
(PiL_Mgt_Compliance_Verification功能)
21禁用命令(Disable_Cmd)
22本地占用估计功能
23可选的外部占用传感器
24CLO本地自动控制功能(CLO_Local_Auto_Ctrl)
25Local_Auto_Cmd信号
27微控制器功能(Pushbutton_Code_Handling)
30建筑插入式负载管理政策(Mgt_Policies_Level1)
32建筑插入式负载管理政策(Mgt_Policies_Level2)
34建筑插入式负载管理政策(Mgt_Policies_Level3)
36插座本地自动控制策略
38插座远程自动控制策略
40步
41PiL_Mgt_Policies
42步
43PiL_Mgt_Policy_Database
44步
45关联表(PiL_Mgt_Policies_AssoTable)
46步
47合规性状态
48步
50步
51REMSPiL_Mgt_Compliance_Status显示
60SRCLO_Instan_Manual_Ctrl功能
61Instantaneous_Manual_Cmd信号(Instan_Manual_Cmd)
62REMSCLO_RemoteM_Ctrl_Interface
63REMS建筑物级别_CLO_RemoteA_Ctrl功能
64SRCLO_Remote_Ctrl_Cmd_Handling功能
65建筑物级别Remote_Auto_Cmd远程自动控制信号
(Remote_Auto_Cmd)
66CLO继电器控制信号发生器
68CLO_Relay_Ctrl_Signal
69微型SD卡
70步
72步
74步
76步
78步
80按扭处理功能
(PushButton_Code_Handling(DSP侧))
90步
92步
94步
96步
98步
100步
110跳闸曲线
112步
114步
116步
118步
120步
122步
123REMSOutlet_Ctrl_Strategies功能
124步
125Outlet_Ctrl_Strategies
126步
128步
130步
131步
132DSP电路
133步
134Wi-FiRF模块
135主电力输入端
136颜色编码发光二极管(LED)
137实时时钟(RTC)
138按钮
139Occup_Est_Status
140步
141操作模式识别
142步
144步
146步
148步
150步
152步
160步
162步
164步
166步
168步
170电压传感器
172电流传感器
174电流传感器

Claims (25)

1.一种负载电源设备(4)，包括：
电力输入端(135)；
至少一个电力输出端(10，12)，其用于至少一个负载(LD)；
多个传感器(170，172，174)，其被构造为感测所述至少一个电力输出端处的电压和电流；以及
处理器(132)，其被构造为提供：(a)基于所述感测的电压和电流的负载标识(18)，以及(b)基于所述负载标识的负载控制和管理(20，22，24)。
2.根据权利要求1所述的负载电源设备(4)，其中用于所述至少一个负载的所述至少一个电力输出端包括第一电源插座(10)和第二电源插座(12)；以及其中所述第一电源插座针对不受控制的负载设备始终开启，并且所述第二电源插座可由所述处理器针对受控负载设备(24)来控制。
3.根据权利要求1所述的负载电源设备(4)，其中所述处理器被进一步构造成针对所述至少一个电力输出端中的每一个电力输出端实时提供能量或电力消耗简档(16)。
4.根据权利要求1所述的负载电源设备(4)，其中所述处理器被进一步构造(18)为识别由所述至少一个电源插座中的一个电源插座供电的负载设备类型或禁止的负载设备。
5.根据权利要求2所述的负载电源设备(4)，其中所述负载控制和管理包括负载管理合规性验证(20)、本地占用估计(22)和所述第二电源插座的自动控制(24)。
6.一种方法，用于基于负载标识来提供负载控制和管理，所述方法包括：
采用负载电源设备(4)，其包括：电力输入端(135)；用于至少一个负载(LD)的至少一个电力输出端(10，12)；被构造为感测所述至少一个电力输出端处的电压和电流的多个传感器(170，172，174)；以及处理器(132)；
基于所述感测的电压和电流来提供(18)负载标识；以及
基于所述负载标识由所述处理器提供(20，22，24)负载控制和管理。
7.根据权利要求6所述的方法，进一步包括提供远离所述负载电源设备的远程设备(8)，所述负载电源设备包括辨认可自适应调整用于单人使用场景的上下文电活动的在线学习机构；在所述负载电源设备和所述远程设备之间通信(14)；以及基于不同的用户场景辨认用户行为模式并且提供占用估计。
8.根据权利要求6所述的方法，进一步包括实现负载管理和控制政策的配置(8)。
9.根据权利要求6所述的方法，进一步包括提供无传感器的占用估计(22)。
10.根据权利要求6所述的方法，进一步包括：
检测大于第一预定时间的所述负载电源设备中的一个负载电源设备的输入部件(138)的激活(27；162；164)，并且响应地改变至少一个电力输出端中的一个电力输出端(12)的接通或关断状态；以及
检测小于更小的第二预定时间的所述输入部件的激活(27；166)，并且响应地在第三预定时间之后关闭至少一个电力输出端中的所述一个电力输出端。
11.根据权利要求6所述的方法，进一步包括：提供包括在线学习机构的设备(8)以辨认可自适应调整用于单人使用场景的上下文电活动；在所述负载电源设备和包括在线学习机构的设备之间通信(14)；以及基于不同的使用场景辨认用户行为模式并且提供占用估计。
12.一种系统(2)，基于负载标识提供负载控制和管理，所述系统包括：
多个负载电源设备(4，5，6)，所述负载电源设备中的每一个负载电源设备包括：
电力输入端(135)，
至少一个电力输出端(10，12)，用于至少一个负载(LD)；
多个传感器(170，172，174)，其被构造为感测在所述至少一个电力输出端处的电压和电流；以及
处理器(132)，其被构造为提供：(a)基于所述感测的电压和电流的负载标识(18)，以及(b)基于所述负载标识的负载控制和管理(20，22，24)；以及
远程能量管理系统(8)，其远离所述负载电源设备并且与所述负载电源设备通信。
13.根据权利要求12所述的系统(2)，其中所述负载控制和管理基于第一组负载控制政策(30)和第二组负载管理政策(32)；其中所述第一组包括插座本地自动控制策略(36)和插座远程自动控制策略(38)；以及其中所述第二组包括多个负载管理政策，以调节在建筑物中的负载使用并且验证所述负载管理政策的用户合规性。
14.根据权利要求13所述的系统(2)，其中所述负载管理政策包括多个级别(30，32，34)，多个级别中的每一个级别将多个负载或负载类型与所述负载管理政策相关联。
15.根据权利要求14所述的系统(2)，其中负载管理政策关联表(45)限定所述负载或负载类型与所述负载管理政策的关联。
16.根据权利要求14所述的系统(2)，其中所述级别包括至少第一级别(30)和第二级别(32)；其中多个负载设备类中的一个负载设备类被分配到第一级别中的负载管理政策中的仅一个负载管理政策；并且其中通过第一级别中的负载管理政策中的一个负载管理政策来分配所述负载设备类中的每一个负载设备类。
17.根据权利要求16所述的系统(2)，其中所述负载类型中的一个负载类型被分配到第二级别中的多个负载管理政策。
18.根据权利要求13所述的系统(2)，其中所述处理器包括被构造为提供负载管理政策的用户合规性的自动验证的管理合规性验证功能(20)。
19.根据权利要求18所述的系统(2)，其中所述至少一个电源插座中的一个电源插座(12)可由所述处理器针对受控负载设备来控制；其中所述处理器进一步被构造成输出(20，51)用户合规性和受控负载设备的用户合规性状态(47)以及禁用命令(21)来控制所述至少一个电源插座中的所述一个电源插座。
20.根据权利要求13所述的系统(2)，其中所述负载控制政策包括：(1)本地或远程手动控制(60)；(2)基于用户占用(24，22，20)的本地自动控制；以及(3)远程自动控制(63，64)。
21.根据权利要求20所述的系统(2)，其中所述远程自动控制响应于建筑物负载管理政策(41)和建筑物负载脱落/需求响应考虑(63)中的至少一者。
22.根据权利要求12所述的系统(2)，其中所述用户占用基于如下中的至少一者来确定：(1)实时调度(137)；(2)至少一个电力输出端中的一个电力输出端的手动接通(138)；(3)用户占用传感器(23)；以及(4)用于主机设备操作模式，电力循环敏感性操作模式以及电力循环不敏感性操作模式的负载感测。
23.根据权利要求20所述的系统(2)，其中所述本地自动控制提供至少一个电力输出端中的一个电力输出端的自动关闭作为用户不存在的置信度级别(139)的功能。
24.根据权利要求12所述的系统(2)，其中所述远程能量管理系统(8)实现来自配置多个负载管理和控制政策的网页的负载控制和管理的配置。
25.根据权利要求12所述的系统(2)，其中所述负载电源设备和所述远程能量管理系统形成带状的通信网络(14)；以及其中所述负载电源设备中的每一个负载电源设备具有将对应的工作空间与特定占用相关联以便选择负载管理和控制政策的独有标识符(4’，5’，6’)。
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