CN113454470A - 负载监控方法和设备 - Google Patents

Abstract

一种用于监控电气设备的负载监控设备，负载监控设备包括控制器(142)，所述控制器被配置为获取并处理与电源电连接的电气设备的电压和电流数据，以获得所述电气设备的电气参数；将电气参数存储为测量电气参数，将所述测量电气参数与一组预存储的电气参数进行比较；确定所述测量电气参数是否与存储电气参数匹配；以及如果所述测量电气参数与存储电气参数不匹配，则操作电源开关以关闭对所述电气参数的供电。

Description

负载监控方法和设备

技术领域

本公开涉及用于监控电力操作装置和设备的方法和设备，并且更具体地涉及通过电子电路自动监控电力操作装置和设备。

背景技术

现代世界充满了由电力供电的电器和设备。在此，将通过电力操作的电器和设备统称为电力操作设备。在操作期间对电力操作设备的电气属性和/或特性的监控提供了有用的信息，并且这种信息可以用于增强操作的安全性和/或可以减少未授权的使用。然而，对电力操作设备的自动监控，尤其是在通用电源出口处的自动监控，可能是困难的，因为不同的电力操作设备具有不同的电气属性和/或特性，并且不同的电力操作设备可以交替地连接到电源出口。

发明内容

公开了一种通过包括控制器的负载监控设备来监控电气设备的方法和设备，所述电气设备具有多个电气参数。所述方法可以包括所述负载监控设备获取并处理所述电气设备的电压和电流数据，以获得所述电气设备的电气参数，并将所述电气参数存储为测量电气参数，将所述测量电气参数与一组预存储的电气参数进行比较，确定所述测量电气参数是否与存储电气参数匹配，如果所述测量电气参数与所述存储电气参数不匹配，则操作电源开关以关闭对所述电气参数的供电。

公开了一种负载监控设备，其用于监控所述电气负载的电气参数。所述设备可以包括控制器、可由所述控制器操作的电源开关、可操作的数据采集装置、被配置为向所述数据采集装置馈送电压和电流信息的电压和电流传感器、以及数据存储装置。所述控制器被配置为执行本公开的方法。

更具体地说，所述控制器可以被配置为获取并处理可以与电源电连接的电气设备的电压和电流数据，以获得所述电气设备的电气参数；将电气参数存储为测量电气参数，将所述测量电气参数与一组预存储的电气参数进行比较；确定所述测量电气参数是否与存储电气参数匹配；以及如果所述测量电气参数与存储电气参数不匹配，则操作电源开关以关闭对所述电气参数的供电。

还公开了一种负载监控设备(load monitoring apparatus)，也被称为供电控制设备(power supply control apparatus)。负载监控设备可以包括控制器、负载电流监控器和可由控制器操作的用于控制从电源到负载的供电的电力连接电路(power connectioncircuitry)。该电力连接电路可以包括在电源侧和负载侧之间的可切换电力连接路径。电力连接路径是可切换的，以在第一操作状态或接通状态下操作，或第二操作状态或断开状态下操作，在第一操作状态或接通状态下，电源侧和负载侧之间的状态阻抗非常低，以允许操作电流从电源通过电力连接路径流到负载，在第二操作状态或断开状态下，电源侧和负载侧之间的状态阻抗非常高，以阻止操作电流通过电力连接路径的流动。控制器可以从负载接收标识号，并且使用标识号从一组数据库检索负载的一组存储的参考电气参数，测量负载的操作电气参数，将测量电气参数与参考电气参数进行比较，以及参考测量电气参数与参考电气参数之间的比较结果确定负载是否适合供电。

控制器可以操作以在检测到表示负载做出供电请求的信号时，检测或接收来自负载的标识号。

负载的一组存储的参考电气参数可以包括参考负载在多个操作状态中的操作电气参数，并且，控制器可以操作负载电流监控器，以测量负载在多个操作状态期间的操作电气参数，并且可以将测量的操作电气参数与多个操作状态的参考负载的存储的操作电气参数进行比较，并且根据比较结果，生成指示负载是否适合供电的信号。

多个操作状态可以包括上电状态(power-up state)和稳态(steady state)。

在上电状态期间要测量的负载的操作电气参数可以包括在电源的第一和随后周期的峰值电流幅值(peak current amplitude)。

多个操作状态可以包括切换状态，切换状态包括多个可切换状态。第一可切换状态的参考操作电气参数可以包括第一可切换状态的操作电气参数和第二可切换状态的操作电气参数。

负载可以被分类为多个负载类型，负载类型包括AC负载、DC负载和复合负载。控制器可以操作以根据负载的负载类型来测量和确定负载的操作电气参数。

标识号可以包括关于负载的负载类型的信息。控制器可以操作以根据包含在标识号中的负载类型来测量负载的操作电气参数。

标识号可以包括电器的序列号，并且每个电器可以具有唯一的预分配序列号。

参考操作电气参数可以包括一个或多个峰值电流、峰值电流范围、启动时的第一周期峰值电流、功率因数、功率因数变化、功率因数范围、切换时间、有效功率、视在功率(apparent power)中的一个或多个。

数据库可以包含列入黑名单的标识号的列表，并且具有列入黑名单的标识号的负载被禁止接收供电。

数据库可以包含列入白名单的标识号的列表，并且具有列入黑名单的标识号的负载将在控制器已经确认供电请求之后从电源接收供电。控制器可以在开始向负载供电之后监控负载的操作电气参数。

控制器可以操作负载电流监控器以在多个操作状态期间测量负载的操作电气参数，并且可以将测量操作电气参数与存储操作电气参数进行比较。在不同操作状态下要测量的操作电气参数可以是不同的。

控制器可以操作负载电流监控器以测量负载的操作电气参数。负载的所测量的操作电气参数可以包括峰值电流及其变化趋势。

当控制器未能从负载接收标识号时，和或当所接收的标识号是未能从数据库返回一组存储的参考电气参数的未注册的标识号时，控制器可以操作以测量负载的操作电气参数。控制器可以将测量电气参数与一组预存储的参考电气参数进行比较，可以参考测量电气参数与参考电气参数之间的比较结果来确定负载是否适合供电，并且可以在检测到成功的比较结果时操作电力连接电路，以向负载供应操作电力。

负载可以具有未注册的标识号控制器，并且控制器保存未注册的标识号以变成注册的标识号，并且保存测量的电气参数作为与注册的标识号相关联的参考电气参数。

还公开了一种操作负载监控设备的控制器的方法，该负载监控设备也被称为供电控制设备。该方法可以控制从电源到负载的电力流动。负载监控设备包括负载电流监控器和可由控制器操作的电力连接电路系统。该电力连接电路可以包括在电源侧和负载侧之间的可切换电力连接路径。电力连接路径可以是可切换的，以在第一操作状态或接通状态下操作，或第二操作状态或断开状态下操作，在第一操作状态或接通状态下，电源侧和负载侧之间的状态阻抗非常低，以允许操作电流从电源通过电力连接路径流到负载，在第二操作状态或断开状态下，电源侧和负载侧之间的状态阻抗非常高，以阻止操作电流通过电力连接路径的流动。该方法可以包括控制器执行存储的指令以从负载接收标识号，使用标识号从一组数据库检索负载的一组存储的参考电气参数，测量负载的操作电气参数，将测量电气参数与参考电气参数进行比较，以及参考测量电气参数与参考电气参数之间的比较结果确定负载是否适合供电。

控制器可以操作以在检测到表示负载做出供电请求的信号时，检测或接收来自负载的标识号。

负载的一组存储的参考电气参数可以包括参考负载在多个操作状态中的操作电气参数，并且其中，控制器操作负载电流监控器，以测量负载在多个操作状态期间的操作电气参数，并且将测量的操作电气参数与多个操作状态的参考负载的存储的操作电气参数进行比较，并且根据比较结果，生成指示负载是否适合供电的信号。

多个操作状态可以包括上电状态和稳态。控制器可以测量负载在上电状态和稳态下的不同操作电气参数。

附图说明

将参考附图描述示例和示例实施例，其中：

图1是包括本公开的供电控制装置的示例电气系统的框图，

图1A是本公开的供电控制装置的示例的框图，

图1B是图1A的供电控制装置的示例控制装置的框图，

图1C是描述图1A的示例供电控制装置的示例操作流程的流程图，

图2A是本公开的供电控制装置的示例的框图，

图2A1是图2A的供电控制装置的示例实现的示例混合框图和电路图，

图2B是图2A的供电控制装置的示例控制装置的框图，

图2B1和图2B2是描述图2A1的示例信号收集装置的示意图，

图2C是描述图2A的供电控制装置的示例操作流程的流程图，

图3是示出供电控制装置的部分示例操作流程的流程图，

图3A是描述在负载侧的活体接触的示意图，

图4是示例负载电流监控电路的示意性电路图，

图5A、图5B和图5C是示例AC负载的示例负载电流波形，

图6A示出示例DC负载的示例电源电压和负载电流关系，

图6B和图6C示出示例DC负载的示例电源电压和负载电流关系，

图7示出示例复合负载的示例电源电压和负载电流关系，

图8是示例电力连接接口的示意图，

图9和图10是示出示例负载监控设备的控制器的示例操作流程的流程图，以及

图11是包括根据本公开的负载监控设备的示例网络连接的示意图。

具体实施方式

如图1所示，示例性供电控制装置100包括用于连接到电源的第一装置侧(或电源侧S)以及用于连接到电负载的第二装置侧(或负载侧L)。

如图1A所示，供电控制装置100包括开关电路110、控制装置140、电力连接电路和电力电路160。

电力连接电路包括连接到第一装置侧S的第一电流传导部分P1、连接至第二装置侧L的第二电流传导部分P2、以及在第一电流传导部分P1与第二电流传导部分P2之间或者将第一电流传导部分P1与第二电流传导部分P2相互连接的供电开关装置SW1。供电开关装置SW1可在非常低阻抗的第一操作状态与非常高阻抗的第二操作状态之间切换。当供电开关装置SW1处于非常低阻抗的第一操作状态(或“导通状态”)时，在第一装置侧S和第二装置侧L之间建立非常低阻抗的电流传导路径。该电流传导路径有助于操作电流或操作电力在第一装置侧S和第二装置侧L之间流动并且形成电力连接路径。当处于这种导通状态时，第一装置侧S和第二装置侧L可操作地连接以用于负载操作，并且操作电流或操作电力将流过供电控制装置100。当供电开关装置SW1处于非常高阻抗的第二操作状态(或“关断状态”)时，在第一装置侧S和第二装置侧L之间存在非常高的阻抗。当处于这种关断状态时，第一装置侧S和第二装置侧L可操作地断开，第一装置侧S和第二装置侧L之间的操作电流的流动将被阻断。电流在该关断状态期间流过供电控制装置100的情况下，该电流将受到供电开关装置SW1的非常高的关断状态阻抗的限制，并且该电流将被限制为可忽略的和/或低于安全限度的非操作负载电流或无危险电流。本文的操作负载电流是指特定负载或预定负载的预期或预定的电流大小。对于电气负载，操作负载电流可以是负载的额定电流或额定操作电流。在本文中，术语“导通状态(ON-state)”可与术语“ON状态(ON-state)”、“接通状态(onstate)”、“通路状态(on-state)”、“闭合状态(closed state)”互换使用，术语“关断状态(OFF state)”可与术语“OFF状态(OFF-state)”、“断开状态(off state)”、“断路状态(off-state)”或“开路状态(open state)”互换使用。

如图1B所示，控制装置140包括控制器142和存储装置144。控制器142将操作来控制供电开关装置SW1的开关操作，并且存储装置144用于储存由控制器142使用的数据和指令。控制器142可以是处理器、微处理器或微控制器，其将执行储存的指令以操作来将把电源侧S和负载侧L互连的路径从非常高阻抗的关断状态切换到非常低阻抗的导通状态，反之亦然。控制器142包括多个控制端口和多个数据输出端口。

在示例性实施例中，供电控制装置100可在“待机模式”或“供电模式”中操作。当处于待机模式时，供电开关装置SW1处于关断状态，并且在考虑到操作电流的情况下，第一电流传导部分P1和第二电流传导部分P2形成非导电路径。当处于供电模式时，供电开关装置SW1处于导通状态，并且在考虑到操作电流的情况下，第一电流传导部分P1和第二电流传导部分P2形成导电路径。

参照图1C，当处于初始状态1100时，供电控制装置100被设置为待机模式。在1110处，控制器142操作以监测负载侧L上的状态，并判断是否出现了供电状态的请求。如果供电状态的请求已经出现并且被控制器142检测到，则在1120处，控制器142将询问负载侧来调查负载侧的负载是否为允许负载或可接受的负载。为了进行询问，控制器142将向负载侧发送一个或多个询问信号，并等待来自负载侧L的回应信号。在1130处，控制器将在接收到负载侧的回应信号时判断连接到负载侧的负载是否是允许负载或可接受的负载。如果发现负载是不可接受的或不允许的，则控制器142将拒绝对负载供电并返回到初始状态，并且供电开关装置SW1保持在关断状态1100。可替换地，如果发现负载是可允许的或可接受的，则在1140处控制器142将操作以接通供电开关装置SW1以向负载侧L供电。当电力使用周期在1150处结束时，控制器将供电控制装置100复位到初始状态1100，等待接下来的供电请求。作为选择，控制器142可以操作以产生警报以警告用户负载是不允许或不可接受的。

为了判断在负载侧是否存在供电状态的请求，控制器142可以连续地监测负载侧L，并且判断在负载侧是否出现了表示供电状态请求的电气特性的变化。例如，可以将负载侧阻抗的突然下降(其显示了负载侧的负载的接通)或者接通负载与负载侧的连接视为供电状态的请求。可替换地，可以通过控制器142与负载的配对控制器(counterpartcontroller)之间的协议通信来做出供电请求。例如，可以通过第二电流传导部分P2或通过无线传输来发送协议通信的协议数据。

为了判断负载侧的负载是否符合条件(即允许或可接受供电)，控制器将向负载侧L发送一个或多个询问信号，然后判断由控制器142接收到的相应回应信号是否包含显示负载符合条件从电源接收供电的信息。例如，控制器142可以发送询问信号，目的是判断负载是否目标的负载、可接受的负载、非被排除的负载，不可接受的负载、被排除的负载或禁用的负载。

如果负载是目标的负载、可接受的负载或非被排除的负载，则控制器142可以操作以接通供电开关装置SW1。可替换地，如果负载是不可接受的负载、被排除的负载或禁用的负载，则供电开关装置SW1将保持在关断状态并返回初始状态或待机状态，直到检测到下一供电状态的请求为止。如果检测到负载的不允许状态或不可接受状态，则控制器可以产生警报，使得可以去除负载以进行修理或处理、或提醒安全。

为了判断负载是否符合条件(即，允许或可接受)供电，可以使用一个或多个合格性标准。

示例性合格性标准是通过识别询问。当使用该识别标准时，控制器142将获得负载的识别数据，并检查负载的标识是否对应于目标的负载或可接受的负载的标识。为了获得负载的识别数据，控制器142可以通过通信协议向负载侧发送“身份识别请求”，并等待负载侧回应。然后，连接到负载侧的负载上的配对控制器将其标识数据发送到控制器142，然后控制器将验证可接受性。可替换地，负载上的配对控制器可以被设置为在连接时或在进行供电请求时将识别数据发送到电源侧S。识别数据可以通过第二电流传导部分P2或通过无线传输而被发送到控制器142。在一些实施例中，控制器142将参照接收到的标识信息，例如，通过判断所接收的识别信息是否与预先储存的合格的负载或目标的负载的识别信息相匹配来判断目标的负载的合格性。

在示例性实施例中，供电控制装置100是通用电源输出口(例如通用电源插口或壁式插座)的内置部分，供电控制装置100可以操作以对一个或多个合格的负载供电，这些负载例如是，具有与特定或预定的电气规范或电气特征(诸如功率因数、额定电流、额定电压、额定温度、安全等级、防水度(“IP”)等级等)相对应的识别数据的负载；或者具有预定状态(诸如审批状态、保护状态、安全状态、分类状态、性能状态等)的负载。通过标识匹配的识别标准将对防止误用不安全或未经授权使用的工具、装置或设备提供有用的保护。一个允许负载或多个允许负载的识别信息可以在生产中预先被储存以用于后续验证，或者可以在安装后通过不时的更新来随后被下载。

为了获得目标的负载、可接受的负载、非被排除的负载、不可接受的负载、被排除的负载或禁用负载的识别信息或其他更新数据，控制装置140可以包括第一通信接口COM1，其用于通过第一电流传导部分P1在控制器142与数据源之间进行数据通信。为了获得负载的识别数据，控制装置140可以包括第二通信接口COM 2，其用于通过第二电流传导部分P2在负载侧配对控制器与控制器142之间进行数据通信。

第一通信接口COM 1可以包括：电力线通信(“PLC”)调制解调器，以便通过作为供电线来操作的第一电流传导部分P1进行数据通信；或者作为替代选择或额外选择，通过诸如WiFi前端的无线前端，如图2B所示。

第二通信接口COM 2可以包括：简单的开关，以便于经由第二电流传导部分P2在控制器142与负载侧L上的配对控制器之间进行直接数据通信；或者第二通信接口COM 2可以包括电力线通信(“PLC”)调制解调器，来实现经由第二电流传导部分P2在控制器142与负载侧L上的配对控制器之间的数据通信；或作为替代或额外选择，通过诸如WiFi前端的无线前端，如图2B所示。在需要控制器142经由第二通信接口COM 2执行预供电检查的情况下，简单的开关就足够了。在需要控制器142通过第二通信接口COM 2执行更新检查的情况下(例如，当向负载供电时)，由于电力隔离，因此将优先选择PLC调制解调器或无线前端用于数据通信。作为示例，PLC调制解调器可以利用以下数据率来执行数据通信：例如，以10kHz处被调制以将数据传输至电源侧，和以例如100Hz或250Hz处被调制以将数据传输至负载侧的数据。

示例性合格性标准是通过电气特征询问。当使用该识别标准时，控制器142将获得负载的一个或多个电气特征的参考数据，并检查负载侧上的负载的一个或多个电气特征是否对应于参考数据。

在电气特征询问的示例性应用中，电气特征可以被预先储存在负载中并且可以通过与负载的配对控制器合作(例如，通过经由第二通信接口COM 2的数据通信)来由控制器142获取。当检测到供电状态的请求时，控制器142将操作以从负载(例如，负载的非易失性存储器)获取预先储存的电气特征，以进行比较评估。

在示例性应用中，负载的电气特征可以被预先储存在控制装置140的自身存储装置144中，并且当检测到来自负载侧的供电请求并确定了负载标识时，控制器142将获取预储存的电气特征以用于比较评估。

在示例性应用中，负载的电气特征被储存在供电控制装置100之外，但是可以例如通过与外部数据源的数据通信通过参照负载的识别信息来由控制器142获取。

可以用于比较评估的负载的一个或多个电气特征可以包括：阻抗、阻抗-电压变化、阻抗-电流变化、阻抗-频率变化、电压-电流变化、电压-频率变化、电流-频率变化、电压-时间变化、电流-时间变化、脉冲回应、阶跃信号回应、相移、时间常数等。

为了确定用于与参考数据进行比较评估的负载的一个或多个电气特征，供电控制装置100可以另外包括探测信号源130和负载监测器120，如图2A所示。在示例性操作中，控制器142操作探测信号源130以产生探测信号，并且例如在供电开关装置SW1断开时，通过闭合开关SW2将探测信号发送到负载侧L。在探测信号是高频AC(交流)信号的情况下，耦合电容器可以与开关SW2串联连接或者代替开关SW2。

探测信号可以包括以下信号中的一种或多种：恒量幅度或可变幅度的DC(直流)电压或电流；特定频率或可变频率以及恒量幅度或可变幅度的AC电压或电流；特定周期或可变周期以及恒量幅度或可变幅度的脉冲信号或脉冲串；特定上升时间或可变上升时间以及恒量幅度或可变幅度的阶跃信号。探测源可以包括正弦信号产生器或者其可以被设置为选择性地产生方形探测信号、正弦探测信号或锯齿探测信号的信号产生器，而不失一般性。

负载监测器120采集负载侧的回应于探测信号而产生的回应信号，并且包括回应信号采集装置。回应信号采集装置可以包括用于采集负载侧的电压信息和/或电流信息的电压感测装置和/或电流感测装置。

在图2C所示的示例性操作中，控制器142将在1182处操作探测信号源130以将一个或多个探测信号或者一种或多种类型的探测信号发送到负载侧，在1184处采集来自负载监测器120且表示回应信号的数据，在1185处使用所采集的回应信息来评估负载的一个或多个电气特征，以及在1186处判断根据所采集的回应信息而确定的负载的一个或多个电气特性是否与相应电气特性的参考数据相匹配。如果在1186处比较结果确定匹配，则控制器142将在1188处闭合供电开关装置SW1以便于电力流向负载侧。另一方面，如果匹配比较结果失败，则控制器142将使供电控制装置恢复到初始状态1180并将供电开关装置SW1保持在关断状态。在1189处电力使用周期结束时，控制器142将供电控制装置恢复至1180的初始状态或复位状态。

参照图2A，探测信号源130用于产生探测信号。探测信号源130可操作来产生探测信号，并通过探测信号开关SW2连接到负载侧L。探测信号开关SW2可在低阻抗的导通状态与高阻抗的关断状态之间切换。当探测信号开关SW2闭合时，探测信号开关SW2处于导通状态，由探测信号源产生的探测信号将流向负载侧L。当探测信号开关SW2断开时，探测信号开关SW2处于关断状态，由探测信号源产生的探测信号将不会流向负载侧L。

为使控制器可以获得和处理信息或数据以判断负载侧的电气特征，控制器将执行负载探测操作。在负载探测操作的示例中，控制器将操作探测信号源，以向负载侧产生负载探测信号，并评估回应于探测信号而从负载侧接收到的一个回应信号或多个回应信号，以判断负载的一个或多个电气特征。在负载探测操作期间，探测信号开关SW2闭合，而供电开关装置SW1断开，在探测信号源130与第二电流传导部分P2之间建立了探测信号路径，由探测信号源130产生的探测信号流到负载侧L。在非探测操作期间，探测信号开关SW2断开，在探测信号源130与第二电流传导部分P2之间的探测信号路径断开，以将探测信号源130与第二电流传导部分P2隔开，由探测信号源130产生的探测信号不会流到负载侧L。在一些示例中，探测信号开关SW2可以是探测信号源130的一部分。

负载监测器装置120包括检测电路，其被配置成从负载侧L采集电信号(特别是回应信号)。检测电路可以包括诸如整形电路、放大电路、滤波电路等信号处理电路和其他有用的电路来处理从负载侧L采集的电信号以进行后续输出。在一些实施例中，检测电路可以包括决策电路，其用于在从信号处理电路接收到信号时，提供一个决策输出或多个决策输出。在一些实施例中，检测电路包括用于采集负载侧的回应信号的装置。回应信号是回应于探测信号而产生的信号。

控制装置140包括控制电路。控制电路包括被配置为管理和/或控制供电控制装置100的操作的控制装置和/或控制电路布置。控制电路可以包括微处理器、存储器和诸如输入端口、输出端口和控制端口的外围电路。控制装置140连接到负载监测器装置120，以用于接收源自负载侧L的电信号。控制装置140被连接以控制供电开关装置SW1和探测信号开关SW2两者的开关操作。

在示例性应用中，包括供电开关装置SW1和探测信号开关SW2的开关电路110由控制装置140可操作地控制。例如，控制装置140可以单独地或同步相反地操作或控制供电开关装置SW1和探测信号开关SW2，使得当一个开关导通时，另一个开关关断。在一些实施例中，控制装置140可以连接到探测信号源130，以控制其信号产生操作。供电开关装置SW1和探测信号开关SW2中的每一个可以实现为使用MOSFET、晶闸管或SCR的固态继电器。

电力电路160包括用于将操作电力提供至供电控制装置100的各种元件的供电电路。该供电电路包括诸如变压器和电力调节器的电力电路布置，其被配置为将调节后的电源提供至供电控制装置100的耗电元件，诸如负载监测器装置120、探测信号源130和/或控制装置140。电力电路160的输入端连接到第一装置侧S，而电力电路160的输出端连接到耗电元件。

在示例性应用中，如图1所示，供电控制装置100连接到电力供应或电源，第一装置侧S连接到诸如AC市电的电源，而第二装置侧L连接到负载。负载可以是任何电气设备、电气装置、电气仪器或电气工具。在示例性应用中，供电控制装置100可以是电源装置(例如，通用电源装置)的内置部分。在一些示例中，供电控制装置100可以由独立于电源侧电源的电源来操作。

使用时，供电控制装置100最初被设置为处于待机模式。当发现或确定负载侧L的状态对应于规定操作状态或合格允许状态时，供电控制装置100随后将被设置为电力操作模式。

当处于待机模式时，不允许在时段和幅度上超过安全阈值的电流从电源侧S向负载侧L流过供电控制装置100。为此，供电开关装置SW1在待机模式下被设置为关断状态，并且在满足负载侧的规定操作状态或规定允许状态的判断之后被随后切换到操作模式。在电力操作模式时，将允许超过安全阈值时间和安全阈值电流的正常操作电流从电源侧S流向负载侧L，并且流过供电控制装置100。为了有助于允许操作电流流动的此操作，供电开关装置SW1在电力操作模式时被设置为导通状态。

在典型配置或示例性配置中，每当供电控制装置100连接到活性电源(activepower source)时，供电控制装置100被设置为待机模式，并且将保持在待机模式，直到被激活以在操作模式中操作。

在典型配置或示例配置中，在每次使用或完成电力操作周期之后，供电控制装置100被重置为待机模式。电力操作周期意味着操作电流已经在最小的操作持续时间内流过供电控制装置100，随后是超过预定阈值暂停时段的没有操作电流流过的时段。示例性阈值暂停时段可以被设置为几秒或几分钟。

当处于待机模式时，控制装置140将在预供电操作模式中操作。在预供电操作模式期间，对负载侧L的电气状态进行监测和评估，以判断是否存在关于供电状态的请求。当检测到关于供电状态的请求时，控制装置140将操作以从负载侧采集电信号，并判断所采集的电信号是否表示负载侧的合格允许状态。在本文中预供电操作也被称为预激活模式或监测模式。

在示例性或典型的监测操作中，供电开关装置SW1处于关断状态，探测信号开关SW2处于导通状态，并且由探测信号源产生的探测信号将作为探测信号被发送到负载侧，并且作为参考信号被发送到控制装置140。控制装置140在评估所采集的探测信号并且与参考信号或相对于参考信号进行比较后，将能够判断负载侧的电气特性是否对应于合格操作的电气特性。

当在使用时电力电路160连接到电源侧S以获得市电来操作时，供电控制装置100可以例如通过电池操作而进行直流操作。在对供电控制装置100进行直流操作的情况下，电力电路可以包括DC-DC转换器和/或DC-AC转换器。在一些应用中，不失一般性，供电控制装置100可以由电池和市电二者来双重操作。

图2A1的示例性供电控制装置200包括开关电路210、负载监测器装置220、探测信号源230、控制装置240和电力电路260。供电控制装置200包括与图1A的供电控制装置100相同功能的元件，在适当的情况下做出必要修改以后而将其描述并入本实施例中，且附图标记增加了100。

在示例性供电控制装置200中，电力电路260包括串联连接的两个220v至9v变压器以形成220v至18v变压器。变压器的整流输出是由包括电压调节器的电力调节装置262进行电压调节的电压。变压器输出包括两个输出路径，即，18V交流电的第一输出路径，用作探测信号；以及第二输出路径，其连接到全波整流器以提供直流电源来操作供电控制装置200的元件。如电路图图2A和图2A1所示，整流输出连接到第一电压调节器7808。第一电压调节器7808包括两个输出端，即，8V直流输出的第一电压输出端，用于驱动运算放大器(Op-amp)；以及第二电压输出端，其连接到第二电压调节器7805，来为微处理器操作和外围设备操作提供5V直流输出的电压输出。

负载监测器装置120包括作为信号采集装置的示例的两个电流互感器(currenttransformer)222a、222b。在图2B1和图2B2中更详细地描述了电流互感器222a、222b的连接。电流互感器222a、222b中的每一个具有5A/5mA的变流比(transformer ratio)和额定值。

电流互感器222a(或第一电流互感器)用于检测流经第二电流传导部分P2的电流。虽然在图1和图2中示出了单个线，但是P1和P2中的每一个实际上还包括如图2B1和图2B2所示的火线(live wire)和中性线(neutral wire)。电流互感器222b(或第二电流互感器)用于检测流过第二电流传导部分P2及其相关的中性线部分N的不平衡电流。可选地，可以使用霍尔效应传感器(Hall effect transducers)或其他传感器。

为了便于自动监控电气设备，电气设备可以例如根据负载特性被分类成多个不同的负载类型。例如，可以参考电气设备连接到电源时的负载电流特性来对电气设备进行分类。除非上下文另有要求，否则这里的电源是指具有恒定频率和恒定幅度的正弦电源电压的交流电电源。用于为电气设备供电的典型电源是市电电源(main power supply)或符合市电电源标准的电源。不同国家或地区的主要的市电电源的正弦频率为50Hz或60Hz，并且额定电压在100V和240V之间。

在示例实施例中，如果在电气设备电连接到电源时，电气设备的电流跟随电源的电源电压，则电气设备可被分类为第一负载类型；如果在电气设备电连接到电源时，电气设备的电流不跟随电源的电源电压，但是具有作为将AC电力转换成DC电力的电子功率转换器的特性的电流，则电气设备可被分类为第二负载类型；以及如果在电气设备电连接到电源时，电气设备的电流不跟随电源的电源电压并且不表现出电子功率转换器的电流特性，则电气设备可被分类为第三负载类型。在本文中，电气设备电连接到电源是指操作电力无阻碍地或者不受断开开关阻碍地从电源流到电气设备的状态。

AC负载

第一负载类型包括具有负载电流的电气设备，当电气设备连接到正弦电源时，该负载电流跟随电源的电源电压。第一负载类型可以被划分成多个负载子类型。

第一类型的负载的示例子类型在连接到全波正弦电源时具有全波正弦电流流动。图5A中示出了具有钨灯丝的灯泡的电压-电流关系，该灯泡作为这个子类型(这里是第一子类型)的负载的示例。

第一类型的负载的另一示例子类型在连接到全波正弦电源时具有半波正弦电流。半波正弦电流在正弦周期的一半或在正弦周期的360度中的180度流动，而在正弦周期的剩余一半不流动。半波正弦电流通常在正弦周期的前半部分(first half)或后半部分(second half)流动。正弦周期的前半部分对应于正弦周期的0至180度，正弦周期的后半部分对应于正弦周期的180度至360度。具有半波正弦电流的负载是二极管电路或整流器电路的特性，但是其它负载，例如切换负载，也可以表现出半波正弦特性。如果在正弦周期的非导通半部分中的电流为零或可忽略，则负载具有半波正弦电流。作为这个子类型(这里是第二子类型)的负载的示例的吹风机(飞利浦牌，1300Airport，600/1200W)的电压-电流关系在图5B中示出。

第一类型的负载的另一示例子类型在连接到全波正弦电源时具有切相(phasecut)电流流动特性。具有切相电流流动特性的负载通常跟随电源电压的正弦波形，但是具有不导电部分以及之后的突变部分，该不导电部分没有电流或者具有可忽略的电流，该突变部分使电流恢复以跟随电源电压的正弦波形流动。切相可以由特征切相角表示，并且切相角小于180度，并且通常小于90度。具有切相电流流动特性的负载是具有可切换装置的典型电路，所述可切换装置例如为晶闸管、SCR、三端双向可控硅开关元件、闸流管或其它门控装置。可切换装置由门控电路或点火电路操作以控制切相角，并且切相角在正弦电源电压周期期间确定导电部分。作为这个子类型(这里的第三子类型)的负载的示例的光波炉(Proluxury牌，型号SDTA0201,1200W至1400W)的电压-电流关系在图5C中示出。图5C的圆形标记示出发生切相的区域。示例切相发生在正弦电流波形的第一半周期，或更具体地发生在第一象限中并且在零和三十度之间。第一负载类型在这里方便地称为AC负载。

DC负载

第二负载类型包括具有负载电流的电气设备，该负载电流是电子功率转换器的特性。电子功率转换器用于将AC转换为DC。切换电源和整流电路系统是电子功率转换器的示例。切换电源，也称为切换模式电源，通常包括切换电路，其操作以将AC功率转换为DC功率。如图6A所示，示例切换模式电源在操作时的电流输入在时域中具有拱形轮廓。参考图6A，到功率转换器的负载电流具有拱形形状，该拱形形状包括第一电流侧、第二电流侧和互连第一电流侧和第二电流侧的顶点部分。负载电流具有比负载电流流动的正弦半周期更短的持续时间。负载电流持续时间通常由功率转换器的功率转换电路系统的占空比确定。功率转换电路系统可以包括半H桥或全H桥。DC功率转换器的占空比通常在10％和90％之间的范围内，并且更特别地在20％至30％之间。第一电流侧和第二电流侧关于通过顶点的对称轴对称，对称轴平行于电流轴(Y轴)并且正交于图6A的时间轴(X轴)。第一电流侧具有第一极性的斜率，第二电流侧具有与第一极性相反的第二极性的斜率，并且拐点出现在负载电流的顶点处，该顶点在第一电流侧和第二电流侧中间。电流侧的斜率通常遵循驱动正弦电源电压的极性或趋势。如图6A所示，当由电源电压的第一半正弦周期驱动时，负载电流具有正斜率或上升斜率的第一电流侧、负斜率或下降斜率的第二电流侧、以及具有零斜率的顶点部分。当由电源电压的第二半正弦周期驱动时，负载电流具有负或下降斜率的第一电流侧、正或上升斜率的第二电流侧、以及具有零斜率的顶点部分。在图6A的示例中，第一和第二半正弦周期分别是正半周期和负半周期。具有如图6B所示的电子电源的示例电气设备(美的牌风扇，型号FTS35-13BR，50Hz电源电压(Midea brand fan,model FTS35-13BR at50Hzsupply voltage))的负载电流和电源电压关系具有电流拱形宽度，其大约为对应的电源电压半周期的电压拱形宽度的20％。

图6C示出了示例电气设备的电源电压和负载电流关系。示例电气设备是具有整流电路的7W LED灯，该整流电路将AC电源转换成用于LED操作的DC功率。整流电路包括桥式整流器和连接到桥式整流器的输入节点的并联RC(电阻-电容)桥。

类似于具有切换模式电源的示例电气设备的负载电流特性，该示例电气设备的每个负载电流周期具有第一电流侧、第二电流侧和顶点部分，第一电流侧具有第一极性的第一斜率，第二电流侧具有与第一极性相反的第二极性的第二斜率，顶点部分包含零斜率的拐点。在该示例中，第一斜率是具有显著高于第二斜率的梯度的陡斜率，并且第二电流侧的持续时间显著高于第一电流侧的持续时间。负载电流具有传导窗口，该传导窗口具有小于电源电压的半周期宽度的宽度(在时域中)。在该示例中，负载电流持续时间约为电源电压半周期宽度的50％。通常，负载电流持续时间可以是电源电压半周期宽度的大约40％至75％，或50％至60％之间。

第二负载类型在此被方便地称为DC负载，因为功率转换电路系统的输出是直流(DC)。

复合负载

具有上文未定义的负载电流特性的电气设备被分类为第三负载类型或第三类型的负载。第三类型的电气设备包括与AC负载和DC负载相比更复杂的电路系统。第三负载类型在本文中被方便地称为复合负载。这里的复合负载的负载电流通常不具有主基频，并且其复合频域特性可以通过诸如FFT的技术来分析。包括电动机、逆变器等的设备是复合负载的典型示例。

图7中示出了示例性第三类型负载(三星牌冰箱，型号RB34K6252)的电源电压和负载电流关系。

虽然电气设备被分类为示例性的多个三种类型的负载，但是负载的类型是非穷举性的，并且当确定了一个或多个附加负载类型的负载电流特性可用时，负载的类型将增加。

操作模式和状态

许多电气设备具有不同的操作状态，并且在不同的操作状态下具有不同的负载电流要求或特性。例如，一些电气设备在冷态下开始操作，并且在冷态之后进入暖态。具有冷态的电气设备在从冷态启动时通常从电源汲取大的负载电流，并且负载电流在启动完成之后将下降到额定电流。从冷态启动时的负载电流通常是暖态时额定电流大小的多倍。当与也被称为稳态的暖态下的额定电流相比时，启动电流可以表现为电流浪涌或电流尖峰(current spike)。例如，在冷态下启动电气设备时的浪涌电流(surge current)可以是额定电流的大小的3倍至10倍或更大，典型地在3倍和5倍之间。额定电流是稳态电流，其在稳态操作期间可以在小范围内变化。当电气设备处于冷态时，通常意味着电气设备的电子电路系统未被预偏置。为了减轻电流浪涌的大小和/或缩短启动时间，许多电气设备具有待机模式，在待机模式下汲取基本上小于电气设备的额定电流的待机电流。处于待机模式的电气设备通常使其电气或电子电路系统预偏置，以便于快速启动和/或以减小或最小的电流浪涌启动。

当电气设备(例如，具有机械压缩机的冰箱)从冷态开始操作时，初始电流(也被称为上电电流或冷启动电流)可能表现为电流浪涌，并且操作电流通常将逐渐地减弱到或趋向稳态电流。当电气设备以稳态电流操作时，电气设备被称为处于暖态。从尖峰启动电流到额定电流的变化表示从冷态到冷启动状态然后到稳态的转变。在本公开中，待机模式被分类为稳态模式。当处于待机模式时，电器处于暖态并且准备稳态操作。

许多电气设备可以在多个稳态下操作。例如，电气设备可以根据负载要求、用户选择、安排等在多个稳态下操作。在各种稳态之间的切换可以是自动的，例如不失一般性的，响应于传感器反馈、根据预设时间或时间排程、通过用户控制或选择、或根据其他标准或手段。

可以根据电器的预期使用条件，对电器进行分类。例如，诸如吹风机、手摇鼓风机、真空吸尘器、洗衣机的电器可以被分类为短使用持续时间电器。诸如冰箱、计算机服务器、空调和照明设备的电器可以被分类为长持续时间电器。

为了便于电气设备的自动监控，电气设备可以被分类为多个操作状态，例如，上电状态、稳态、切换状态或其它适当的状态。

启动状态

为了促进自动确定负载的类型，负载监控设备可以被配置为在电气设备第一次电连接到电源时的电连接的初始时段期间，获取电气设备的负载电流特性。如果电气设备从未与电源电连接的状态改变为与电源电连接的状态，则电气设备首先与电源电连接。当电气设备与电源电连接时，负载电流将从电源流向电气设备。

在示例实施例中，负载监控设备被配置为在第一电连接的初始时段期间针对多个电源电压周期获取电气设备的负载电流特性。初始时段可以包括例如在电气设备与电源的第一电连接之后的5至15个电压周期。实际上，可以获取8到10个电源电压周期的负载电流特性，以供控制器处理。在已经获取了电气设备的针对多个电源电压周期的电流特性之后，负载监控设备分析电气设备是哪种负载类型的。为了便于确定电气设备属于或将被分类至的负载类型，负载监控设备，或更具体地，负载监控设备的控制器，被配置为将电气设备的负载电流特性与本文中不同类型的负载的负载电流特性进行比较。

在已经确定负载类型之后，负载监控设备，或者更具体地，负载监控设备的控制器，被配置为并且将操作以提取电气设备的相关电气参数用于随后或将来使用。

在示例实施例中，当已经检测到AC负载时，在启动时要获取、提取和/或处理的电气参数包括以下中的一个或多个：在初始时段期间的第一周期峰值电流值、最大峰值电流值和最小峰值电流值、功率因数、以及在电压周期之一期间的rms电流，例如在初始时段期间的最后一个电压周期的rms电流。

此外，负载监控设备，或者更具体地，负载监控设备的控制器，被配置为并且用于操作，以确定电气设备所属的AC负载的子类型。

在诸如本发明的示例实施例中，AC负载类型被分配数字代码零“0”，第一AC负载子类型(AC全波)被分配子类型编号零(“0”)，第二AC负载子类型(AC半波)被分配子类型编号一(“1”)，而第三子类型(AC切相)被分配子类型编号二(2)。子类型编号是为了方便而选择的，而不是要进行限制。在电气设备可在AC全波和AC半波之间切换的情况下，为了方便起见，电气设备将被分配子类型编号2，或者替代地，子类型编号4。所提取的相关参数可以以表的形式来列出，例如以下表1的示例形式：

表1

在示例实施例中，当已经检测到DC负载时，在启动时要获取、提取和/或处理的电气参数包括以下初始时段期间中的一个或多个：第一周期的峰值电流、最后一个周期的峰值电流、最后一个周期的rms电流、最后一个周期的平均有效功率、最后一个周期的视在功率。所提取的相关参数可以以表的形式来列出，例如以下表2的示例形式：

表2

在示例实施例中，当已经检测到复合负载(第三负载类型)时，在启动时要获取、提取和/或处理的电气参数包括以下中的一个或多个：在初始时段期间的第一周期峰值电流值、最大峰值电流值和最小峰值电流值、功率因数、以及在电压周期之一期间的rms电流，例如在初始时段期间的最后一个电压周期的rms电流。所提取的相关参数可以以表的形式来列出，例如以下表3的示例形式：

表3

稳态

在电气设备可在具有不同功率要求的多个不同稳态下操作的情况下，例如，可以根据所获取的电压和电流数据获得电气设备在不同稳态下的相关电气参数，所获取的电压和电流数据被保存并被处理以获得电气参数。这里的相关电气参数包括峰值电流或电流峰值、包括有效功率和视在功率的功率、以及可以根据有效功率和视在功率获得的功率因数。

在负载是AC负载的情况下，相关稳态电气参数可以包括最大峰值电流、最小峰值电流、功率因数中的一个或多个。功率因数可以弧度或位移角记录。例如由稳态编号标识的每个稳态(其中存在多于一个稳态)的相关电气参数可以以表的形式列出，例如以下表4的示例形式列出：

表4

1	2	3	4
				稳态数(#)	最大峰值电流(I)	最小峰值电流(I)	功率因数

在负载是DC负载的情况下，相关稳态电气参数可以包括以下中的一个或多个：最大峰值电流、最小峰值电流、最大均方根(rms)电流、最小rms(均方根)电流、在一个完整电源电压周期上的平均有效功率、在一个完整电源电压周期上的平均视在功率、功率因数。功率因数可以通过该关系

获得，并且表示为位移角Φ或余弦Φ。相关电气参数可以以表的形式列出，例如以下表5的示例形式：

表5

在负载是复合负载的情况下，相关稳态电气参数可以包括以下中的一个或多个：最大峰值电流、最小峰值电流、最大均方根(rms)电流、最小rms(均方根)电流、在一个完整电源电压周期上的平均有效功率、在一个完整电源电压周期上的平均视在功率、功率因数。

切换状态

在电气设备可在多个不同操作状态之间切换的情况下，可以提取和保存附加的相关参数，并且以表的形式来列出，例如以下表5的示例形式：

所提取的相关参数可以被保存在负载监控设备的本地存储器中，例如，保存在板上存储器上。

通过使用包括电子电路系统的负载监控设备，可以实现通过机器对电气设备的自动监控，以提高操作安全性和/或保密性。电子电路系统可以包括检测电路系统、判定电路系统、控制电路系统、数据采集装置、数据存储装置和传感器。

示例负载监控设备可以包括作为控制和判定电路系统的控制器、连接到电源并可由控制器操作的电源开关、诸如电传感器的传感器、以及可由控制器操作以便于获取诸如电压和电流数据的相关数据的数据采集装置。控制器可以是固态控制器，例如基于微处理器的控制器或基于门逻辑阵列的控制器。电源开关可以是半导体电源开关或机电开关，例如继电器。

负载监控设备被配置为当功率从电源流向电气设备时获取电气设备的电压和电流数据。

在示例实施例中，负载监控设备，或更具体地，控制器，被配置为当电气设备与电源电连接时，获取电气设备的电压和电流数据。电气设备进入与电源的电连接状态或电力连接状态，是指电气设备从与电源的非电连接状态变为与电源的连接状态。当电气设备从与电源的非电连接状态变为与电源的电连接的状态时，电气设备从电源到电气设备的无电力流动的状态改变为从电源到电气设备的电力流动的状态。

在示例实施例中，控制器被配置为在检测到电气设备与电源之间电连接时，开始获取并且将要开始获取由电力流动产生的电气数据。

在示例实施例中，控制器被配置为执行与负载的数据通信，并且在检测到电气设备与电源之间电连接时，开始与电气设备的数据通信以进行与电气设备的数据查询。在电气设备是具有数据通信前端、数据存储装置和数据控制器的智能设备的情况下，智能设备的数据控制器将返回由负载监控设备请求的设备数据。智能设备数据可以包括以下中的一个或多个：设备标识(负载ID)、智能设备的相关电气参数、负载类型。相关电气参数包括这里描述的相关电气参数，并且可以包括一个或多个附加数据，例如额定电流、额定电压、额定频率、最大允许电流、最大允许电压、最大允许功率、最大温度。相关电气参数可以包括如本文所述的启动时、稳态操作时和不同切换状态时的一组或多组相关电气参数。

在示例操作中，负载监控设备被配置为并且操作为当电气设备与电源电连接时，获取关于电压和启动电流的数据，处理电压和电流数据以获得相关电气参数，并且确定所获得的电气参数是否在由一组存储的相关电气参数限定的可接受范围内。如果结果是肯定的，即，获得的电气参数在可接受的范围内，则保持电连接。否则，电连接被断开，并且可以设置警报。

当电气设备的负载ID已知时，可以从智能设备、从相关电气参数的数据库检索所存储的相关电气参数，或者如果电气设备第一次电连接到电源并且没有从电气设备检索到可用数据，则通过负载监控设备机器学习，检索所存储的相关电气参数。

在一些实施例中，负载监控设备被配置为并且操作为机器学习电气设备的相关电气参数。为了机器学习电气设备的相关电气参数，监控设备的控制器被配置为并且操作成在电气设备的启动时、在稳态操作期间以及不同切换状态下获取电压和电流数据，处理获取的电压和电流数据以获得相关电气参数，并且例如在本地或者在可由网络(例如本地网络)的其它负载监控设备访问的数据库上保存相关电气参数。

当电气设备在物理断开的情况下重新电连接时，负载监控设备将使用学习的和存储的相关电气参数来监控电气设备的负载状况。

控制器被配置为并且用于操作以在相关电气参数已经被学习和存储时设置相关电气参数的可接受范围，并且随后使用该可接受范围来形成用于随后使用或应用的相关电气参数。可以根据安全要求来设置可接受范围，并且可以根据预存储的余量算法(marginalgorithms)来设置可接受范围。

在被学习的电气设备具有可由负载监控设备检测的设备身份或设备标识信息(“ID”)，诸如Mac地址、Bluetooth(TM)ID、Wi-Fi ID、RFID、以太网供电(PoE)或其它电子ID(无线或有线)的情况下，负载监控设备的控制器，在检测到电气设备与电源的新的电连接时，将操作以检索所存储的相关电气参数，以促进电气设备的负载监控。这里的新的电连接是指在前一电连接之后，电气设备从非电连接状态变为电连接状态。负载监控设备可以配备有无线前端和/或光学前端，以便于电子设备ID识别和/或检测。

负载监控设备被配置为并且操作为分别使用启动相关电气参数、稳态相关电气参数和/或切换状态相关电气参数来在启动时、在稳态操作期间和/或在不同的切换状态执行负载监控，无论电气参数是从电气设备学习的还是从数据库或数据存储装置检索的。

在电气设备没有可由控制器检测或识别的设备或装备ID的情况下，负载监控设备可能在下一次重新连接时必须重新学习相关电气参数，该重新连接可以是物理或电气重新连接。

电源可以包括用于与电气设备进行可拆卸的物理和电连接的电连接器。为了促进与电气设备的可拆卸的物理和电连接，电气设备将需要具有与电源的电连接器机械互补的配对电连接器。

在一些实施例中，电源可以包括电源连接接口，该电源连接接口包括负载监控设备、电连接器、连接检测器和刚性主壳体，如图8所示。负载监控设备、连接检测器和电连接器可以容纳在主壳体内，并且电连接器具有暴露在主壳体上的连接端口。

在示例实施例中，包括负载监控设备、电连接器和连接检测器的电源被配置为电源插座、墙壁插座、电源插头或其它合适形式的电源连接接口的形式。

为了便于电气设备与电源之间的物理连接的检测或电气设备与电源的物理断开的检测，电源或电源的电连接器可以包括被配置为检测电气设备与电源之间的物理连接的连接检测器或连接传感器。连接传感器和负载监控设备可以包括接触传感器，其被配置为检测电气设备和电源之间的物理或机械连接。接触传感器具有用于向负载监控设备输出检测信号的信号输出，并且负载监控设备的控制器被配置为确定是否存在足以在电气设备与电源之间建立电连接的物理连接。

在电源或电源的电连接器包括被配置为检测在电气设备与电源之间是否进行了适合于电力传输的物理连接的连接检测器或连接传感器的情况下，负载监控设备的控制器可以被配置为参考连接检测器或连接传感器的信号，来确定电气设备是否被物理地从电源或电源连接器移除和断开。如果没有检测到电气设备的移除或断开，则负载监控设备可以使用最后保存的相关电气参数来执行电气设备的负载监控。如果检测到电气设备的物理移除或物理断开，则负载监控设备可能需要在检测到电气设备的新的物理和电连接时重新执行相关电气参数的学习，其中电气设备不是智能设备也不是具有机器可检测ID的设备。

图9中示出了与电源连接接口协作的负载监控设备的示例操作流程，该电源连接接口包括电连接器和连接检测器，该电连接器具有用于与互补电连接器可拆卸电连接的端口。

图10中示出了负载监控设备的示例操作流程。

市电电源(或简称“主电源”或“市电”)在此是指通用交流(AC)电源，其也被称为家用电力、家用电、住宅电流、电力线、国内用电、墙壁用电、线路用电、AC用电、城市用电、街道用电、电网用电等。世界上大多数市电以50Hz(欧洲)或60Hz(US)的正弦标准频率操作。

电器通常包括电路组件，其连接到电源的负载侧以获得操作功率。现代电气设备的电路是复杂的，并且它们的电气属性或电气特性作为电气负载是不恒定的，但是可以根据操作时间和/或操作状态变化。

负载电流监控

在示例实施例中，负载监控器可以连接到负载或电源插座以监控负载电流情况，并且控制器用于操作负载监控器以获取示例多个负载电流样本，用于确定负载电流属性和/或负载电流特性。负载电流样本可以是负载电流幅度相对于时间的样本。所获取的电流幅度和时间数据可以存储在监控电路的存储装置中。存储装置可以包括诸如RAM的易失性存储器装置和诸如闪存存储器的非易失性存储器装置。控制器，例如集成电路或基于固态微处理器的控制器，用于操作以分析所获取的电流和时间，从而确定在关键时间的负载电流属性和负载电流特性。

如图4所示，示例负载电流监控器包括连接第一输入端子A和第二输入端子com两端的电流传感器。电流监控器用于监控流经负载的电流，该负载连接到AC电源，并且AC电源包括带电端子(live terminal)L和中性端子N。电流感测路径包括通过熔丝连接(fusiblelink)和电流感测电阻器构成的低电阻路径。电流感测电阻器具有0.01Ω的示例极低电阻，并且示例熔丝连接具有5A的示例熔断额定值。流经电流感测电阻器的电流由电阻器梯形网络监控。电阻器梯形网络包括连接到电流感测电阻器的第一端子的第一端子和连接到放大器LTC1050的负输入端子的第二端子。电阻器梯形网络包括多个可切换电阻器链路(resistor links)，以控制电压放大器的增益。电压放大器LTC1050的正输入端子被连接到参考电压，在本示例实施例中，当提供给负载电流监控器的电源为5V DC时，放大器输出在0和3.3伏之间摆动，此时，该参考电压通过一组偏置电阻器被设置为1.6V。电流监控器包括第三输入端子，其用于连接到AC电压的带电端子以监控AC电源电压。负载电流监控器包括第一输出端子，其是电压放大器的输出端子。负载电流监控器包括第二输出端子，其是用于输出经下转换(down converted)的AC线电压的线电压端子V。负载电流监控器包括第三输出端子零，其是用于在com端子或中性端子处输出电压的参考电压端子。第一输入端子A连接到低电阻路径的上游端，第二端子com连接到AC电源的中性端子和低电阻路径的下游端。

一些电器的负载特性根据操作状态改变。在示例实施例中，在不同的操作状态期间确定负载特性，并且确定的结果可以用作独立的标准或组合使用。

在一些实施例中，通过使用快速傅立叶变换(FFT)来获得负载电流的频率组成，并且将负载电流的特征频谱作为相关参数被存储。

除非上下文另有要求或除非指定，否则在此适当地使用相同的符号和约定。

在示例实施例中，负载监控设备执行存储的指令，以操作负载监控电路来监控负载侧情况，并且确定所连接的电器是否适合操作。负载监控电路可以包括图4的负载电流监控电路，其可以作为图1的负载监控器120的一部分被并入或内置，并且图2A的包括负载监控器120的装置还可以用作负载监控设备。

电器可以具有存储在电器上的识别码。例如，识别码可以存储在电器的数据存储装置(例如，非易失性存储器)中，或者存储在附到电器的RFID标签中。在识别码存储在电器上的数据存储装置中的情况下，电器可以包括数据通信前端以便于识别码的输出。数据通信前端可以是有线数据通信端口或无线数据通信前端。

当电器请求供电时，负载监控设备，或者更具体地，控制器或负载监控设备，要获得电器的识别码。当电器首次连接到电源时或者当连接的电器从关闭状态接通时，电器可以被视为请求电力。

在负载监控设备已经获得电器的识别码之后，控制器将参考识别码检索电器的存储的电气特性。例如，包括上述相关参数的电气特性被预存储在电器的所存储的电气特性的数据库中。数据库可以存储在负载监控设备上或外部。在数据库存储在负载监控设备外部的情况下，负载监控设备可以通过其数据通信前端检索所存储的电气特性，如图8所示。

在电器的操作期间，负载监控设备将检索的相关参数与实时测量数据进行比较并且确定电器是否适合操作。

在示例实施例中，数据库可以包括白名单、灰名单和黑名单。白名单可包含被批准立即连接的多个电器的电气特性，以及它们的相关参数。黑名单可以包含被禁止连接的多个电器的标识号。灰色列表可以包含不被禁止连接的电器的类型或部分参数，需验证它们的相关电气特性和参数。

数据库可以由制造商提供，并被组装为集中式数据库。

数据库可以由最终用户提供并保存在负载监控设备上。

数据库可以遵循这里作为示例阐述的相关参数的格式，但是其它格式当然也是可以的。

为了建立数据库，测量各种类型的样本电器和相关电气特性，并将其存储为参考数据以供后续使用。由于变化和公差，测量的相关电气特性的范围可以包括在数据库中，使得负载监控设备可以确定电气特性和参数是否在表示适合操作的可接受的一个或多个范围内。例如，电器在新的时候可以适合操作，但其电气特性和参数劣化到可接受的一个或多个范围之外，而变得不再适合操作。当负载监控设备已经确定被批准的电器的电气特性和参数不再具有表示适合操作的可接受范围时，具有特定标识号的特定电器将在本地或中央被列入黑名单。

负载监控设备可以包括频繁使用的电器的一组本地数据库，以加速对电力连接的批准。

由于各种电器的电气特性和相关参数可以在合理的范围内波动，因此制造商可以例如通过测量电器的样本池的电气特性和参数来限定电器的电气特性和参数的一个或多个可接受范围。

在电器没有标识号或者标识号不在数据库中的情况下，负载监控设备可以包括供用户通过完成初始测量来选择性地批准电器的选项，以测量在一个或所有操作状态下的操作电气特性和参数并且确定是否应当批准该电器用于电力连接。然后，将批准的电器的测量的操作电气特性和参数存储在本地以供将来参考。在电器没有内置标识号的情况下，每当电器做出电力连接的请求时，可以重复批准过程。在电器具有先前未存储在数据库中的标识号的情况下，可以用新的标识号和相关联的电气特性和参数(如批准的电器的那些)来更新数据库。

在示例实施例中，多个负载监控设备被分别连接到多个单独的电源插座。可以将更新的本地数据库分配给该地区内的多个负载监控设备，以供同一地区内的多个负载监控设备使用。不失一般性，地区可以是家庭、办公室、建筑物或街道。

在一些实施例中，每个地区可以具有控制多个电源插座的操作的集中式负载监控设备，并且该地区的批准的电器的相关电气特性和参数的数据库被存储在该集中式负载监控设备上。

标识号可以是特定于各个电器的，使得每个电器可以由其标识号唯一地标识。标识号可以包括电器的序列号，其例如由制造商分配。

标识号可以包括表示负载类型的代码部分。例如，标识号可以包括类型代码部分，其指示电器是否是AC负载(例如，类型代码＝0)、DC负载(例如，类型代码＝1)、复合负载(例如，类型代码＝2)等。

相关或参考电气特性和参数可以根据操作状态来存储。例如，上电状态可以被赋予状态码0，切换状态可以被赋予状态码1，稳态可以被赋予状态码2。切换状态可以具有两位格式以提供用于子切换状态的空间。

在操作中，负载监控设备可以监控每个和/或每一个操作状态下的操作电气特性和参数。如果测量的电气特性和参数与预存储的参考电气特性和参数相当，则负载监控设备将确定连接的电器适合操作，并且继续电力连接。否则，电力连接将停止，并且可以生成警告或警报以吸引用户或安全注意。

尽管本公开是参考示例和实施例做出的，但是应当理解，本文的实施例和示例是为了便于更好地理解并且不旨在是限制性的。

Claims (15)

1.一种通过包括控制器的负载监控设备来监控具有多个电气参数的电气设备的方法，所述方法包括所述负载监控设备进行以下操作：

获取并处理所述电气设备的电压和电流数据，以获得所述电气设备的电气参数，并将所述电气参数存储为测量电气参数，

将所述测量电气参数与一组预存储的电气参数进行比较，

确定所述测量电气参数是否与存储电气参数匹配，

如果所述测量电气参数与所述存储电气参数不匹配，则操作电源开关以关闭对所述电气参数的供电。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法包括所述负载监控设备进行以下操作：

在所述电气设备启动时获得所述电气设备的电气参数，并将所述电气设备的测量启动电气参数存储在所述负载监控装置上，

将所述测量启动电气参数与一组预存储的启动电气参数进行比较，

确定所述测量启动电气参数是否与存储启动电气参数匹配，

如果所述测量启动电气参数与所述存储启动电气参数不匹配，则操作电源开关以关闭对所述电气参数的供电。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述方法包括所述负载监控设备进行以下操作：

当所述电气设备在稳态下操作时，获得所述电气设备的电气参数，并将所述电气设备的测量稳态电气参数存储在所述负载监控装置上，

将所述测量稳态电气参数与一组预存储的稳态电气参数进行比较，

确定所述测量稳态电气参数是否与存储稳态电气参数匹配，

如果所述测量稳态电气参数与所述存储稳态电气参数不匹配，则操作电源开关以关闭对所述电气参数的供电。

4.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述电气设备可切换以在多个切换操作模式中操作，并且所述方法包括所述负载监控设备进行以下操作：

当所述电气设备在切换操作模式中操作时，获得所述电气设备的电气参数，并将所述电气设备在所述切换操作模式时的测量电气参数存储在所述负载监控装置上，

将切换操作模式的测量电气参数与切换操作模式的一组预存储电气参数进行比较，

确定所述切换操作模式的测量电气参数是否与所述切换操作模式的存储电气参数匹配，

如果所述切换操作模式的测量电气参数与所述切换操作模式的存储电气参数不匹配，则操作电源开关以关闭对所述电气参数的供电。

5.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述电气设备可切换以在多个切换操作模式中操作，并且所述方法包括所述负载监控设备进行以下操作：

测量以稳态操作的所述电气设备在第一操作模式和第二操作模式之间切换时的切换时间，并存储该切换时间；

确定测量切换时间是否与存储切换时间匹配，

如果所述测量切换时间与所述存储切换时间不匹配，则操作电源开关以关闭对所述电气参数的供电。

6.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述方法包括所述负载监控设备进行以下操作：

获取所述电气设备的电压和电流数据，并存储所述电气设备的所获取的电压和电流数据，

根据所获取的电压和电流数据，确定所述电气设备的负载类型，

对所获取的电压和电流数据进行处理，以获得所述电气设备的电气参数；

确定所述电气设备的所获得的电气参数是否与该负载类型的存储电气特性匹配。

7.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述电气设备具有包含所述电气设备的负载类型信息的负载类型识别数据，并且所述方法包括所述负载监控设备进行以下操作：

获取所述电气设备的电压和电流数据，并存储所述电气设备的所获取的电压和电流数据，

对所获取的电压和电流数据进行处理，以获得所述电气设备的电气参数；

确定所述电气设备的所获得的电气参数是否与作为该负载类型的特性的电气参数一致。

8.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述电气设备具有能够由所述负载监控设备读取或检测的设备识别数据，并且所述方法包括所述负载监控设备进行以下操作：

利用所述设备识别数据检索所述电气设备的电气参数；

获取所述电气设备的电压和电流数据，并存储所述电气设备的所获取的电压和电流数据，

对所获取的电压和电流数据进行处理，以获得所述电气设备的电气参数；

确定所述电气设备的所获得的电气参数是否与所述电气设备的所检索的电气参数一致。

9.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述电气设备具有包含所述电气设备的负载类型信息的负载类型标识，并且所述方法包括所述负载监控设备进行以下操作：

获取所述电气设备启动时的电压和电流数据，并存储所述电气设备的所获取的启动电压和电流数据，

对所获取的电压、电流数据进行处理，以获得所述电气设备的启动电气参数；

确定所述电气设备的所获得的电气参数是否与所述负载类型的启动电气参数一致。

10.根据任一前述权利要求所述的方法，其中，所述电气设备具有能够由所述负载监控设备检测的设备识别数据，其中，所述方法包括所述负载监控设备进行以下操作：

获取所述电气设备的电压和电流数据，并存储所述电气设备的所获取的电压和电流数据，

对所获取的电压和电流数据进行处理，以获得所述电气设备在操作时的电气参数特性，并设计用于负载监控的参数组；

存储所述设备识别数据和所述参数组；

当检测到所述电气设备与电源之间的新的电连接时，检索所述参数组以进行负载监控。

11.一种负载监控设备，其用于当电气负载电连接到电源时监控所述电气负载的电气参数，所述设备包括控制器、可由所述控制器操作的电源开关、可操作的数据采集装置、被配置为向所述数据采集装置馈送电压和电流信息的电压和电流传感器、以及数据存储装置；其中，所述控制器被配置为执行根据任一前述权利要求所述的方法。

12.根据权利要求11所述的负载监控设备，其中，所述电源开关用于在所述电源与所述电气负载之间形成可断开电连接，其中，所述控制器被配置为操作所述数据采集装置，以在负载电流流过所述电源开关时，通过所述电压和电流传感器采集电压和电流数据；并且其中，不同类型的负载的电气特性被存储在所述负载监控设备上，并且所述控制器被配置为确定连接到电源的电气负载的负载类型，并且根据所述负载类型应用一组监控标准。

13.根据权利要求11或12所述的负载监控设备，其中，所述控制器被配置为当负载电连接到所述电源时，使用由所述数据采集装置获取的电压和电流数据，来学习电气负载的电气参数，并且被配置为存储学习的电气参数，以当所述负载在电连接之后重新连接到所述电源时用于对所述负载的后续监控。

14.根据任一前述权利要求所述的负载监控设备，其中，多个负载类型的负载电流特性和用于监控所述多个负载类型的电气参数被存储在所述数据存储装置上，其中，所述控制器被配置为并且操作为根据所述负载的所测量的电压和电流数据来向负载分配负载类型，并且其中，所述控制器被配置为并且操作为应用监控电气参数，以使用所述电气参数来执行对所述负载的负载监控。

15.根据任一前述权利要求所述的负载监控设备，还包括用于检测负载与所述电源的物理断开的检测装置。

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