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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Steuereinheit für den Energieverbrauch,
die dafür
vorgesehen ist, den Verbrauch elektrischer Energie auf einen vorbestimmten
Wert zu beschränken.
Wann immer die elektrische Versorgung vorliegt und sich der Verbrauch
der angeschlossenen Ladung innerhalb der festgelegten Grenze befindet,
erhält
die Ladung die Versorgung. Wann immer der Verbrauch den festgelegten
Wert über
eine voreingestellte Zeit hinaus überschreitet, wird die Energieversorgung
der Ladung automatisch abgeschaltet oder es wird ein Signal zur
Ergreifung von Korrekturmaßnahmen
ausgelöst.
Die Wiederverbindung kann nach Wunsch automatisch, programmierbar
oder manuell sein.
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STAND DER
TECHNIK
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Die
US-Patentschrift Nr. 5,590,179 beschreibt eine abgesetzte automatische
Vorrichtung zum Ablesen des Zählerstands,
die an mehreren elektrischen Nutzungsstellen des Kunden Energieverbrauchswerte
erfassen, berechnen und speichern kann und solche Energieverbrauchswerte über eine Kommunikationsschnittstelle
an eine Zentralversorgungsstelle übermittelt.
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EP 0 420 545 beschreibt
einen elektronischen Wattstundenzähler, der digital so konfigurierbar
ist, dass er als verschiedene Arten von Wattstundenzählern funktioniert,
um die elektrische Energie von einer Reihe verschiedener elektrischer
Versorgungsdienste zu messen, wobei eine automatische Skalierung
der Ströme
der Eingabeleitungen bereitgestellt ist, um die Eingabespannung
an einem Analog-Digital-Umwandler über ausgewählte Bereiche zu
skalieren, so dass in einem Optimalbereich niedriggradige und hochgradige
Eingabesignale gemessen werden können.
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EP 0 319 235 beschreibt
ein automatisiertes System zum Steuern der Verteilung verschiedener Dienste
innerhalb eines Gebäudes;
wobei das System ein Datennetzwerk zur Koordination von Verbrauchseinrichtungen
zur Übermittlung
von digitalen Daten relativ geringer Geschwindigkeit innerhalb des Gebäudes, ein
Hochleistungsdatennetzwerk zur Übermittlung
von digitalen Daten hoher Geschwindigkeit innerhalb des Gebäudes usw.
enthält.
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Bezug
wird auch auf die Veröffentlichung „Smart
Enabling System for Home Automation" der IEEE Transactions on Consumer Electronics
genommen, welche die für
die Automatisierung von Privathaushalten in einer Multi-Produkt- und Multi-Vendoren-Umgebung
notwendigen allgemeinen Ressourcen vorsieht.
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Die
französische
Patentschrift Nr. 2 793 090 beschreibt einen Energiesteuermechanismus
mit Vorbezahlung, der eine Verarbeitungsbaugruppe aufweist, die über das Öffnen eines
Relais verfügt,
wenn ein eingestellter Verbrauchspegel eingehalten wird. Das Relais
ist monostabil und weist eine Zentraleinheit auf, die Binärsignale
einer vorbestimmten Frequenz erzeugt, sowie eine Frequenzumwandlungsschnittstelle,
die an das Relais angeschlossen ist.
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Elektrizität wird normalerweise
von Energieversorgungsunternehmen oder einer eigenen Energiequelle
zugeführt.
Aus technischen und kommerziellen Gründen ist es häufig nötig, den
Verbrauch irgendeiner bestimmten Ladung oder eines bestimmten Verbrauchers
zu beschränken.
Das hiefür
herkömmlicherweise
angenommene Verfahren besteht darin, die von einer Ladung verbrauchte
Energie oder den Höchstbedarf
zu messen, welcher die von einem Verbraucher verbrauchte Spitzenladung
darstellt. Diese Messungen liefern Informationen hinsichtlich des
Energieverbrauchs durch einen Verbraucher oder eine Ladung und unterstützen die
Kostenermittlung. Die Geräte
beschränken
nicht die Energieversorgung an einen Verbraucher oder eine Ladung.
Der Verbraucher oder die Ladung können also weiter ohne jede
Beschränkung
Energie beziehen. Die Energiemeter befinden sich normalerweise in
den Räumlichkeiten
des Verbrauchers und die Vorkommnisse, in denen der Zähler manipuliert
oder umgangen wird, sind nicht ungewöhnlich, was das Problem von
Systemüberlastung
und Einnahmeverlust bei den Energieversorgungsunternehmen weiter
verschärft.
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BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Die
Vorrichtung der vorliegenden Erfindung wird im Folgenden vollständiger beschrieben:
Die
Steuereinheit für
den Energieverbrauch ist eine Vorrichtung zum Messen und Steuern/Verhindern, die
den Verbrauch der angeschlossenen Ladung überprüft.
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Die
vorliegende Erfindung wird nun mit Bezug auf die angefügte Zeichnung
beschrieben. Die Zufuhr von Elektrizität an einen Verbraucher oder eine
Ladung wird durch die Eingangsstationen (1, 2, 3, 4)
und durch die Kontakte elektrisch betriebener Abschaltstationen 5 mit
den Stationen (1A, 2A, 3A und 4A)
verbunden, an die Ladungsstationen angeschlossen werden. Für ein einphasiges
System sind jeweils zwei Eingabe- und Ausgabestationen, für ein dreiphasiges,
dreiadriges System sind jeweils drei Eingabe- und Ausgabestationen
und für
ein dreiphasiges, vieradriges System sind jeweils vier Eingabe- und
Ausgabestationen vorgesehen. Die Abschaltstationen (5)
erhalten die Anweisung durch den von der Steuereinheit bereitgestellten
Verhinderungsmechanismus (12).
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Ein
Spannungssignal (6) von den Eingabestationen und ein Stromsignal
(7) von jeder der Phasen wird zur Erfassung zu der Signalverarbeitungseinheit
(8) geleitet. Diese Signale sind proportional zu dem Verbrauch
durch die Ladung.
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Ein
Verarbeiter (9) mit eingebauter Software misst fortwährend den
Verbrauch von Strom oder Energie. Der Verarbeiter (9) wird
mit einem Satz Softwareanweisungen geladen, wie zum Beispiel zulässiger Verbrauch,
zulässiger
Verbrauch im Übermaß, zulässige Zeit
für den
Verbrauch im Übermaß, Beschaffenheit
der Ausgabesignale gesandt im Falle des Verbrauchs im Übermaß, Art und
Dauer der Abschaltung der Ladung auf den verlängerten Energieabzügen von
der Versorgungsquelle, Wiederverbindungsmittel der Ladung, Unterbrechung
der Datenspeicherung und Datenkommunikation. Ein Amplifikator und
Komparator (10) ist zwischen der Signalverarbeitungseinheit 8 und
dem Verarbeiter (9) vorgesehen, um die von der Verarbeitungseinheit
(8) empfangenen Signale zu verstärken. Die gesamte Einheit ist
mit einer Energieversorgungseinheit (11) versehen. Es sei
angemerkt, dass die Amplifikatar- und Komparatoreinheit eine eigenständige Einheit oder
in dem Verarbeiter selbst enthalten sein kann.
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Die
aktuellen dynamischen Werte der Verbrauchsparameter werden fortwährend mit
den in dem Verarbeiter gespeicherten Anweisungen verglichen. Immer
wenn dabei eine Abweichung durch den Verbrauch im Übermaß beobachtet
wird, führt
der Verarbeiter eine programmierte Anweisung aus.
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Diese
Anweisung kann für
die Erledigung einer oder mehrerer folgender Aufgaben bestimmt sein:
- (i) Abschaltung der Ladung im Ganzen oder teilweise;
- (ii) Abschaltung für
eine vorbestimmte Dauer;
- (iii) Sendung eines Warnsignals im Falle einer Ladung im Übermaß;
- (iv) Aufnahme der Daten für
die Ladung im Übermaß und der
Dauer mit der Prägung
des Datums und der Zeit; und
- (v) Erstellen der Kommunikation von Daten für die Ladung im Übermaß durch
eine entsprechende Verbindung zu einem Hostrechner für die Datenerfassung
der individuellen Einheiten und Analyse, wo mehr als eine Steuereinheit
für den
Verbrauch in einem Stromversorgungsnetz angeschlossen sind. Bei
einer im System basierten Software kann jede Vorrichtung ihre eigene
Identität
mittels eines spezifischen Adressencodes aufweisen, der die Fernüberwachung
und den Ferndatenaustausch zwischen einem Hostcomputer und jeder
spezifischen Vorrichtung durch ein Protokoll unterstützt, einschließlich des
Herunterladens der Daten durch einen Handapparat oder mittels Funksignalen.
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Die
Vorrichtung kann entweder als eigenständiges Gerät verwendet oder in ein System
integriert sein.
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Als
eigenständige
Einheit kann sie in einem Oberleitungs- oder Boden-Verteilungssystem
auf einem Pol oder in einer Zuführungssäulenbox
montiert sein, wobei sie mehrere einzelne Verbraucher versorgt.
Sie kann auch in den Räumlichkeiten
des Verbrauchers oder an einer bestimmten Ladung angebracht sein.
Die Einheit kann auch in ein geeignetes Gehäuse montiert sein, um sie skalierbar
zu machen und vor Manipulation und Wettereinflüssen zu schützen.
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Ein
visueller Alarm im Fall einer Ladung im Übermaß kann durch eine eingebaute
Blinklichtlampe bereitgestellt werden.
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Wenn
die Vorrichtung in ein Energiemessinstrument oder -meter integriert
ist, kann sie den Energieverbrauch über eine vorbestimmte Spitzenladung
hinaus prüfen
und ein Verhinderungs- oder Warnsignal auslösen. Analog kann die Vorrichtung, wenn
sie in einem Verteilungstransformator in Assoziation mit einer elektrisch
betriebenen Verhinderungsvorrichtung integriert und untergebracht
ist, die Ladung am Verteilungstransformator fortwährend überwachen
und eine vollständige
oder teilweise Abschaltung der Ladung auslösen, um den Transformator vor Überhitzung
infolge Überlastung
zu schützen. Auf
gleiche Weise kann die Vorrichtung in jede elektrisch betriebene
Ladungsabschaltvorrichtung integriert sein, wie beispielsweise Kontaktgeber
und Unterbrecher, und sie so zu selbstregulierenden Schaltelementen
machen.