CN106468734A - 电力监视系统 - Google Patents

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Abstract

本发明在此公开了一种电力监视系统。所述电力监视系统包括：采样装置，其配置为测量在电力系统中包括的负载如何消耗能量的模式；电表，其配置为测量从传输系统供应至所述电力系统的第二能量数量；电源，其配置为供应其中存储的电力或者生成电力以将其供应至所述电力系统，并且测量供应至所述电力系统的第三能量数量；外部服务器，其配置为接收来自所述采样装置的模式的测量结果，并且基于所述测量结果而获得由所述负载消耗的第一能量数量；以及主服务器，其配置为接收所述第二能量数量和/或第三能量数量，并且将数据传输至所述外部服务器/接收来自所述外部服务器的数据。

Description

电力监视系统
技术领域
本公开涉及一种电力监视系统。更具体地，本公开涉及一种电力监视系统，其监视用于每个负载的电能并且对监视的结果进行合计，从而监视整个系统的电能。
背景技术
通常，在住宅中正在被消耗的电力可以使用电表来监视。然而，这样的电表只可以测量住宅中消耗的电能总量，而无法测量由住宅中的每个电器消耗的电能量。因此，用户无法知道由每个电器消耗的能量数量，并且因此不知道哪一个电器要被管理以节省能量消耗。为每个电器提供电表以测量由电器消耗的能量数量将是低效的花费。
为此，已经发展了非侵入式负载监视(NILM)技术以监视由住宅中的每个电器消耗的能量数量。NILM是借由测量整个电压和电流源来预测由建筑物中每个负载(电器)消耗的能量数量以及生成电力的驱动时序的技术。
具体地，可以通过使用采样装置来进行NILM。当监视能量消耗时采样装置可以分析负载如何消耗能量的模式。具体地，采样装置监视包括关于能量消耗模式的信息，其中每个能量消耗模式与负载之一相匹配，并且如果监视了特定模式，则确定了与该模式相匹配的电器正在消耗电能。
虽然由每个负载消耗的能量数量可以由采样装置测量，但是存在另一个问题：不可能考虑到从外部来源(例如，在具有太阳能发电机的住宅中或在具有能量管理系统的住宅或建筑中)供应的能量而测量能量消耗量。NILM的这样的共同问题将参照图1在下面进行详细描述。
图1示出了包括NILM的采样装置的典型电力监视系统。
如图1中所示出的，电力监视系统包括配电板2，其分配从电力系统1传输至负载(电子装置)3的电力。配电板可以包括多个开关和断路器。
电力监视系统包括在配电板中的采样装置10。具体地，采样装置10可以布置在负载3的前一阶段处并且在电力被分配之前接收电力。因此，采样装置可以监视供应至负载3的能量总量，并且可以测量针对每个负载3的能量模式。负载3的示例可以是家用电器。
然而，如上所述，采样装置通常布置在配电板内部，并且因此采样装置无法监视从外部来源供应的电能量。
使用用于监视从外部来源供应的电能量数量的额外采样装置将是低效的花费。在该情况下，根据本公开的示例性实施例，电力监视系统通过结合现有监视装置与单个采样装置在没有额外采样装置的情况下可以准确地监视整个系统中供应/消耗的能量数量。
发明内容
本公开的一个方面是提供一种电力监视系统，其在没有额外采样装置的情况下准确地监视整个系统中供应/消耗的能量数量。
本公开的另一个方面是提供一种电力监视系统，其通过在监视装置当中使用通信技术来节省建立整个系统的成本。
根据本公开的一个方面，电力监视系统包括：采样装置，其配置为测量在所述电力系统中包括的负载如何消耗能量的模式；电表，其配置为测量从传输系统供应至所述电力系统的第二能量数量；电源，其配置为供应其中存储的电力或者生成电力以将其供应至所述电力系统，并且测量供应至所述电力系统的第三能量数量；外部服务器，其配置为接收来自所述采样装置的模式的测量结果，并且基于所述测量结果而获得由所述负载消耗的第一能量数量；以及主服务器，其配置为接收第二能量数量和/或第三能量数量，并且将数据传输至所述外部服务器/接收来自所述外部服务器的数据。所述主服务器接收来自所述外部服务器的第一能量数量，并且计算所述第一能量数量、所述第二能量数量和所述第三能量数量中的至少一个。
根据本公开的另一个方面，电力监视系统包括：采样装置，其配置为测量在所述电力系统中包括的负载如何消耗能量的模式；电表，其配置为测量从传输系统供应至所述电力系统的第二能量数量；电源，其配置为供应其中存储的电力或者生成电力以将其供应至所述电力系统并且测量供应至所述电力系统的第三能量数量；以及第一外部服务器，其配置为接收来自所述采样装置的模式，分析接收到的模式以获得由所述负载消耗的第一能量数量，并且积累获得的第一能量数量以存储统计数据；主服务器，其配置为接收所述第二能量数量和/或第三能量数量，并且将接收到的第二能量数量和所述第三能量数量传输至第二外部服务器；以及第二外部服务器，其配置为接收来自所述第一外部服务器的第一能量数量，并且接收来自所述主服务器的第二能量数量和/或第三能量数量。所述第二外部服务器计算所述第一能量数量、所述第二能量数量以及所述第三能量数量中的至少一个。
附图说明
图1示出了包括NILM的采样装置的典型电力监视系统；
图2是根据本公开第一示例性实施例的电力监视系统的框图；
图3是根据本公开第一示例性实施例的变型的电力监视系统的框图；
图4是根据本公开第二示例性实施例的电力监视系统的框图；并且
图5是根据本公开第二示例性实施例的变型的电力监视系统的框图。
具体实施方式
在下面的详细描述中，做出了对附图的参考，该附图借由图示示出了其中可以实践要求的主题的具体实施例。这些实施例被足够详细地描述以使本领域的那些技术人员能够实践该主题。然而，本公开的实施例可以以各种不同方式被修改并且不限于本文公开的实施例。在附图中，已经省略了众所周知的元素以避免不必要地掩盖本公开的要点。贯穿本公开相同参考数字指定相同元素。
要注意的是，在本说明书和权利要求中使用的术语“包括”不应被解释为被限制于此后列出的方式，其并不排除其他元素或步骤。
图2是根据本公开第一示例性实施例的电力监视系统的框图。
如图2中所示出的，根据本公开的第一示例性实施例的电力监视系统可以包括采样装置10、电表20、电源30、外部服务器40和主服务器(home server)50。
如上面所描述的，采样装置10分析由电力系统中的负载消耗的能量。具体地，采样装置10可以测量负载的电力消耗模式。
电表20可以是典型的瓦时计。电表20可以测量输入至电力系统/从电力系统输出的能量总量。具体地，电表20可以通过对由电力系统消耗的能量以及供应至电力系统的能量进行合计来测量能量总量。
电源30可以向电力系统供电。例如，电源30可以是发电机。再举一个示例，电源30可以是能量管理系统(EMS)。EMS可以在非高峰时段储存电力并且在高峰时段使用储存的电力。在其中整个电力监视系统包括电源30的情况中，采样装置10可以只测量由每个电器消耗的能量数量，而无法测量从传输系统供应的能量数量以及从电源30供应至电力系统或配电板的能量数量。
外部服务器40接收来自采样装置10的测量结果。外部服务器40可以接收来自采样装置10的对由负载消耗的能量的测量结果，以获得由每个负载消耗的能量数量。外部服务器40可以将获得的由每个负载消耗的能量数量传输至主服务器50。
主服务器50获得由电表20测量的能量数量以及由电源30测量的能量数量数据。此外，主服务器50可以将关于测量出的能量数量的数据传输至外部服务器40/接收来自外部服务器40的关于测量出的能量数量的数据。电表20和电源30可以使用有线/无线通信来传输测量出的能量数量数据。主服务器50可以显示获得的能量数量数据来让用户看到它。
根据本公开的第一示例性实施例，外部服务器40接收经由采样装置10获取的由负载消耗的能量数量。外部服务器40可以接收来自采样装置10的对能量消耗模式的测量结果，并且可以分析该测量结果以计算由每个负载消耗的能量数量。
然后，外部服务器40将与负载相关联的能量数量数据传输至主服务器50。主服务器50从电表20获取测量出的能量数量。然后，主服务器50基于如从电表20接收到的从传输系统供应的能量总量而计算从外部服务器40接收到的消耗的能量数量，以获得从电源30供应的能量数量。
具体地，根据本公开的第一示例性实施例，主服务器50从从电表20接收到的能量总量减去从外部服务器40接收到的消耗的能量数量，以获得从电源30供应至电力系统的能量数量。以这种方式，即使在没有从电源30接收供应的能量数量的情况下，主服务器50也可以获得供应的能量数量。此外，主服务器50可以通过显示接收到的数据和计算出的数据值来将其提供至用户。
根据本公开的第一示例性实施例的变型，主服务器50可以接收如由电源30测量的供应至电力系统的能量数量。此外，主服务器50经由外部服务器40接收如由采样装置10测量的由负载消耗的能量数量。外部服务器40可以接收来自采样装置10的测量结果并且可以分析该测量结果以计算消耗的能量数量。
然后，主服务器50基于从电源30接收到的供应的能量数量而计算从外部服务器40接收到的消耗的能量数量，以获得从传输系统供应至电力系统的能量总量。具体地，根据第一示例性实施例，主外部服务器50可以从从电源30接收到的供应的能量数量减去从服务器40接收到的消耗的能量数量，以获得从传输系统供应至电力系统的能量总量。
具体地，如果获得的能量总量是正值，则可以意味着从电源30供应的能量数量大于由负载消耗的能量数量。另一方面，如果获得的能量总量是负值，则可以意味着从电源30供应的能量数量小于由负载消耗的能量数量。以这种方式，即使在没有从电表20接收从传输系统供应的能量总量的情况下，主服务器50也可以获得供应的能量总量。
根据本公开的第一示例性实施例的变型，主服务器50可以接收由电表20、电源30和外部服务器40测量的所有能量数量。
根据本公开第一示例性实施例的该变型，当在电力监视系统的一个元件中发生故障时，主服务器50可以通过计算如由该元件测量的能量数量来获得该能量数量。
图3是根据本公开第一示例性实施例的变型的电力监视系统的框图。
在图3中所示出的系统配置与如图2中所示出的系统配置是相同的；并且因此，多余的描述将被描述。
与根据图2中所示出的第一示例性实施例的系统不同，根据图3中所示出的第一示例性实施例的变型的系统中，外部服务器40可以对所有接收到的能量数量进行合计来计算它们。具体地，外部服务器40可以经由主服务器50接收由电表20测量的能量数量以及由电源30测量的能量数量数据。外部服务器40可以基于从采样装置10接收到的测量结果而获得由负载消耗的能量数量。
主服务器50可以转换从电表20和电源30接收到的能量数量数据以将其传输至外部服务器40。具体地，根据本公开的示例性实施例，主服务器50可以将从电表20和电源30接收到的模拟值转换为数字值，以将它们传输至外部服务器40。在这种情况中，在没有额外转换过程的情况下外部服务器40可以立即对测量出的能量数量进行合计。
根据本公开的第一示例性实施例，外部服务器40可以经由主服务器50接收从传输系统供应的能量总量，并且可以计算从采样装置10接收到的由负载消耗的能量数量，以获得从电源30供应至电力系统的能量数量。
根据本公开的第一示例性实施例的变型，外部服务器40可以经由主服务器50接收从电源供应的能量数量，并且可以计算经由采样装置10获取的由负载消耗的能量数量，以获得从传输系统供应的能量总量。
外部服务器40可以将获得的能量数量与其他电力系统进行比较，并且可以将比较的结果传输至主服务器50。用户可以基于从外部服务器40接收到的比较数据来制定能量消耗的计划。
如图4中所示出的，根据本公开的第二示例性实施例的电力监视系统可以包括采样装置10、电表20、电源30、第一外部服务器40、主服务器50以及第二外部服务器60。被包括在电力监视系统中的两个外部服务器可以由不同实体运行。当这两个外部服务器由不同实体运行时，所以电力监视系统可在操作方面具有优势。
图4是根据本公开第二示例性实施例的电力监视系统的框图；并且
根据第二示例性实施例的电力监视系统的电表20和电源30的配置和功能与第一示例性实施例的那些相同；并且因此，多余的描述将被省略。
如上面所描述的，采样装置10分析由电力系统中的负载消耗的能量。具体地，采样装置10可以分析由负载消耗的能量来计算消耗的能量数量。
第一外部服务器40接收来自采样装置10的分析结果。第一外部服务器40接收来自采样装置10的由电子装置消耗的能量总量并且可以通过使用NILM算法来对其进行分析以得到由每个负载消耗的能量数量。第一外部服务器40可以将获得的由每个负载消耗的能量数量传输至第二外部服务器50。具体地，第一外部服务器40可以是NILM公司。第一外部服务器40可以积累获得的能量数量以将其存储作为统计数据。
此外，第一外部服务器40可以从多个电力系统收集能量消耗数据。第一外部服务器40可以使用收集到的统计数据来创建大数据。消费者可以访问第一外部服务器40来获得统计数据，并且可以基于获得的数据制定能量消耗的计划。此外，消费者可以访问第一外部服务器40以基于统计数据建立业务计划。
换句话说，消费者或用户可以将数据请求发送至第一外部服务器40以用于他们自己的目的。例如，基于从第一外部服务器40提供的数据可以建立建筑计划，例如建造发电厂。
主服务器50获得由电表20测量的能量数量和/或由电源30测量的能量数量数据。电表20和电源30可以使用有线/无线通信传输测量出的能量数量数据。主服务器50可以将获得的能量数量数据传输至第二外部服务器60。
第二外部服务器60可以从主服务器50获取由电表20测量的能量数量以及由电源30测量的能量数量数据。
第二外部服务器60可以是连接至多个主服务器50的联合服务器。
根据本公开的示例性实施例，第二外部服务器60可以是包括主服务器50的电力系统的元件。根据本公开的另一个示例性实施例，第二外部服务器60可以是连接至多个电力系统的元件。
在这种情况中，第二外部服务器60可以管理和监督多个电力系统的能量使用。根据本公开的另一个示例性实施例，第一外部服务器和第二外部服务器可以是较大服务器的元件。
根据本公开的第二示例性实施例，第一外部服务器40接收如由采样装置10测量的由所有负载消耗的能量数量。第一外部服务器40可以接收来自采样装置10的测量结果并且可以分析它们以计算由每个电器(或负载)消耗的能量数量。第一外部服务器40可以将与负载相关联的能量数量数据传输至第二外部服务器60。第二外部服务器50经由主服务器50从电表20获得测量出的能量数量。然后，第二外部服务器60基于如从电表20接收到的从电力系统供应的能量总量而计算从第一外部服务器40接收到的消耗的能量数量，以获得从电源30供应的能量数量。
具体地，根据本公开的第二示例性实施例，第二外部服务器60从从电表20接收到的能量总量减去从第一外部服务器40接收到的消耗的能量数量，以获得从电源30供应至电力系统的能量数量。以这种方式，即使在没有从电源30接收供应的能量数量的情况下，第二外部服务器60也可以获得供应的能量数量。此外，第二外部服务器60可以向用户提供接收到的数据以及计算出的数据值。
根据本发明第二示例性实施例的变型，第二外部服务器60经由主服务器50接收如由电源30测量的供应至电力系统的能量数量。此外，60经由第一外部服务器40接收如由10分析的由负载消耗的能量数量。在这样做时，第一外部服务器40可以接收来自10的测量结果并且可以对其进行分析来计算由每个负载消耗的能量数量。然后，第二外部服务器60基于从电源30接收到的供应的能量数量来计算从第一外部服务器40接收到的消耗的能量数量，以获得从传输系统供应至电力系统(即负载)的能量数量。
具体地，根据第二示例性实施例，第二外部服务器60可以从从电源30接收到的供应的能量数量减去从第一服务器40接收到的消耗的能量数量，以获得从传输系统供应至电力系统的能量总量。具体地，如果获得的能量总量是正值，则可以意味着从电源30供应的能量数量大于由负载消耗的能量数量。另一方面，如果获得的能量总量是负值，则可以意味着从电源30供应的能量数量小于由负载消耗的能量数量。以这种方式，即使在没有从电表20接收供应的能量总量的情况下，第二外部服务器60也可以获得供应的能量总量。
根据本公开第二示例性实施例的变型，第二外部服务器60可以接收由电表20、电源30和第一外部服务器40测量的所有能量数量。具体地，第二外部服务器60可以经由主服务器50接收由电表20和电源30测量的能量数量。第二外部服务器60可以接收由主服务器50提炼的数据。例如，第二外部服务器60可以接收已由主服务器50从其中删除了噪声的数据。
根据本公开的该示例性实施例，当在电力监视系统的一个元件中发生故障时，第二外部服务器60可以通过计算如由该元件测量的能量数量来获得该能量数量。
图5是根据本公开第二示例性实施例的变型的电力监视系统的框图。
在图5中所示出的系统配置与如图4中所示出的系统配置是相同的；并且因此，多余的描述将被描述。
与根据图4中所示出的第二示例性实施例的系统不同，根据图5中所示出的第二示例性实施例的变型的系统可以计算。具体地，第一外部服务器40可以经由第二外部服务器60接收由电表20测量的能量数量以及由电源30测量的能量数量数据。具体地，主服务器50可以接收来自电表20和电源30的能量数量数据并且可以将其传输至第二外部服务器60。第二外部服务器60可以将从主服务器50接收到的数据传输至第一外部服务器40。第一外部服务器40可以分析从采样装置10接收到的负载的能量消耗模式，以获得由每个负载消耗的能量数量。
主服务器50可以转换从电表20和电源30接收到的能量数量数据以将其传输至第一外部服务器40和第二外部服务器60。具体地，根据本公开的示例性实施例，主服务器50可以将从电表20和电源30接收到的模拟值转换为数字值，以将它们发送至第一外部服务器40和第二外部服务器60。在这种情况中，在没有额外转换过程的情况下第一外部服务器40和第二外部服务器60可以立即对测量出的能量数量进行合计。
根据本公开的第二示例性实施例，第一外部服务器40可以经由第二传输服务器60接收从传输系统供应的能量总量，并且可以计算从采样装置10接收到的由负载消耗的能量数量，以获得从电源30供应至电力系统的能量数量。
根据本公开的第二示例性实施例的变型，第一外部服务器40可以经由第二外部服务器60接收从电源30供应至电力系统的能量数量，并且可以计算从采样装置10接收到的由负载消耗的能量数量，以获得从传输系统供应的能量总量。
第一外部服务器40可以将获得的能量数量与其他电力系统进行比较，并且可以将比较的结果传输至第二外部服务器60。用户可以基于经由主服务器50从第一外部服务器40接收到的比较数据来制定能量消耗的计划。
根据本公开的第二示例性实施例的另一个变型，第一部服务器40和/或第二外部服务器60可以经由主服务器50控制电力系统的能量消耗。具体地，主服务器50可以具有控制电力系统的能量消耗量的能力。无论第一外部服务器40或第二外部服务器60中哪个执行计算，都可以基于计算结果而传输控制能量消耗量的指令至主服务器50。响应于接收到的控制指令，主服务器50可以控制电力系统的能量消耗量。具体地，根据本公开的第二示例性实施例，主服务器50可以控制供应至负载的能量数量。根据本公开的第二示例性实施例的变型，主服务器50可以控制从电源30供应的能量数量。例如，在电源30是能量管理系统的情况中，主服务器50可以控制充电的能量数量/放电的能量数量。总之，根据本公开的第二示例性实施例，连接至多个主服务器50的第二外部服务器60或第一外部服务器40可以基于监测值一起控制能量消耗。换句话说，根据本公开的第二示例性实施例，管理整个大型工业或住宅区的外部服务器可以通过对电力系统的能量消耗模式进行合计来控制能量消耗。
如上所述，根据本公开的第一示例性实施例和第二示例性实施例，提供了一种电力监视系统，其在没有额外采样装置的情况下准确地监视在整个系统中的供应/消耗的能量数量。
此外，根据本公开的第一示例性实施例和第二示例性实施例，提供了一种电力监视系统，其通过在监视装置当中使用通信技术来节省用于建立整个系统的成本。
“一个实施例”或“一实施例”的引用不一定指代相同实施例，虽然他们可以指代相同实施例。此外，在实施例中的特定特征、结构、效果可以由本领域的那些技术人员通过合并或修改它们而在其他实施例中实践。因此，要理解的是，这样的组合和修改也落入本公开的保护范围内。
虽然已经公开了本公开的示例性实施例以用于说明性目的，但是本领域的那些技术人员会明白，在不背离本公开的保护范围和精神的情况下可以做出各种修改和替换。例如，可以修改本公开的示例性实施例的元件。这种修改和替换也被解释为落入如由附属权利要求限定的本公开的保护范围内。

Claims (10)

1.一种计算电力系统的电能量数量的电力监视系统，所述电力监视系统包括：
采样装置，其配置为测量在所述电力系统中包括的负载如何消耗能量的模式；
电表，其配置为测量从传输系统供应至所述电力系统的第二能量数量；
电源，其配置为供应其中存储的电力或者生成电力以将其供应至所述电力系统，并且测量供应至所述电力系统的第三能量数量；
外部服务器，其配置为接收来自所述采样装置的模式的测量结果，并且基于所述测量结果而获得由所述负载消耗的第一能量数量；以及
主服务器，其配置为接收所述第二能量数量和/或第三能量数量，并且将数据传输至所述外部服务器/接收来自所述外部服务器的数据，
其中，所述主服务器接收来自所述外部服务器40的第一能量数量，并且计算所述第一能量数量、所述第二能量数量和所述第三能量数量中的至少一个。
2.根据权利要求1所述的电力监视系统，其中，所述主服务器从所述第一能量数量减去所述第二能量数量以获得所述第三能量数量，并且从所述第一能量数量减去所述第三能量数量以获得所述第二能量数量。
3.根据权利要求1所述的电力监视系统，其中，所述主服务器接收所述第二能量数量和所述第三能量数量，并且将以模拟信号形式的接收到的第二能量数量和所述第三能量数量转换为数字信号以将其传输至所述外部服务器。
4.根据权利要求3所述的电力监视系统，其中，所述外部服务器计算从所述主服务器获得的所述第二能量数量和/或所述第三能量数量以及所述第一能量数量。
5.一种计算电力系统的电能量数量的电力监视系统，所述电力监视系统包括：
采样装置，其配置为测量在所述电力系统中包括的负载如何消耗能量的模式；
电表，其配置为测量从传输系统供应至所述电力系统的第二能量数量；
电源，其配置为供应其中存储的电力或者生成电力以将其供应至所述电力系统并且测量供应至所述电力系统的第三能量数量；
第一外部服务器，其配置为接收来自所述采样装置的模式，分析接收到的模式以获得由所述负载消耗的第一能量数量，并且积累获得的第一能量数量以存储统计数据；
主服务器，其配置为接收所述第二能量数量和/或第三能量数量，并且将接收到的第二能量数量和所述第三能量数量传输至第二外部服务器；以及
第二外部服务器，其配置为接收来自所述第一外部服务器的第一能量数量，并且接收来自所述主服务器的第二能量数量和/或第三能量数量，
其中，所述第一外部服务器和/或所述第二外部服务器计算所述第一能量数量、所述第二能量数量以及所述第三能量数量中的至少一个。
6.根据权利要求5所述的电力监视系统，其中，所述第一外部服务器和/或所述第二外部服务器从所述第一能量数量减去所述第二能量数量以获得所述第三能量数量，并且从所述第一能量数量减去所述第三能量数量以获得所述第二能量数量。
7.根据权利要求5所述的电力监视系统，其中，所述主服务器接收所述第二能量数量和/或所述第三能量数量，并且将以模拟信号形式的接收到的第二能量数量和/或能量数量转换为数字信号以将其传输至所述第二外部服务器。
8.根据权利要求5所述的电力监视系统，其中，所述第一外部服务器接收来自所述第二外部服务器的第二能量数量和第三能量数量。
9.根据权利要求5所述的电力监视系统，其中，所述第二外部服务器接收来自所述第一外部服务器的第一能量数量。
10.根据权利要求5所述的电力监视系统，其中，所述第一外部服务器和/或第二外部服务器基于获取的第一能量数量、所述第二能量数量和第三能量数量而将控制能量消耗的控制指令传输至所述主服务器，并且所述主服务器基于接收到的控制指令而控制所述电力系统的能量消耗。
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