SE1400057A1 - System för styrning av tillförsel av elektrisk energi - Google Patents

Abstract

Skalbart system (1) för styrning av energitillförsel via minst en fas till minst en förbrukare (2) och/eller minst en förbrukare (3) av elektrisk energi innefattande minst en styrbar säkring (4) vilken styrs energitillförseln med utgångspunkt från värdet av minst en parameter avkänd av minst en sensor (19), givare eller liknande. Systemets (1) funktioner styrs via minst en skalbar portal, eller liknande, vilken kommunicerar via minst ett kommunikationsnätverk (13) med minst en styrbar säkring (4) samt minst en sensor (19) samt att den styrbara säkringen (4) innefattar minst en nätenhet (23) vilken innefattar en funktion för att mäta spänning, ström, momentaneffekt och elektrisk energi.

Description

applikationer såsom exempelvis vid styrning av temperaturen i en byggnad. Flera system av olika typer, exempelvis belysning, värme, ventilation med ?era, kan påverka temperaturen och medföra svårigheter att styra temperaturen i byggnaden på ett effektivt sätt.

Ett ytterligare problem i samband med in och urkoppliga av komponenter/ laster till och från nätet är att det uppstår transienter på elnätet, stömingar vid in- och urkopplingama när traditionella mekaniska reläer används. Med det föreliggande systemet undviks helt in- och urkopplingsstömingar på nätet.

Känd teknik System avsedda att styra energitillförsel till minst ett hushåll, eller minst en enskild förbrukare, är sedan tidigare kända. Exempelvis beskrivs i patentskriften SE505446 ett säkringsarrangemang vid en elektrisk gruppcentral. Säkringsarrangemang innefattande en med gruppcentralen förbunden fattning eller sockel anordnad att uppta en säkringshållare för inkoppling av en säkring i säkringshållare med en fasledare, såsom en fasskena, i gruppcentralen.

Konstruktionen har till ändamål att tillhandahålla ett förbättrat säkringsarrangemang som möjliggör en manöver- och signalförbindelse med säkringshållaren utan att några ledningsdragningar utvändigt säkringsskåpet behöver ske. Däremot sker invändig dragning av kabel. Konstruktionen i enlighet med patentskriften skiljer sig i väsentlig omfattning från konstruktionen i enlighet med den föreliggande patentansökan. Exempelvis innefattar denna inte en styrning via Intemet. Vidare används relä som brytare för lasten.

I patentskriften US7423546 beskrivs en variant av en anordning, system och en metod för att övervaka elektriska anordningar i ett hushåll. Konstruktionen i enlighet med patentskriften US7423546 skiljer sig i väsentlig omfattning från konstruktionen i enlighet med den föreliggande patentansökan. Exempelvis innefattar konstruktionen enligt patentskriften inte en anordning som i realtid kan mäta, rapportera och lagra rådande energiförbrukning eller momentan effekt, larma och styra beroende av rådande energiuttaget i lasten. Vidare innehåller patentskriften US7423 546 ej heller en sådan mekanisk utformning att arrangemanget kan användas i modema gruppcentraler med så kallad DIN-skena, vilket uppfinningen föreligger. Den rådande upp?nningen kan i modema gruppcentraler föregås av en redan installerad gruppcentralsäkring varvid det är kostnadseffektivt och av praktiskt skäl i den nya upp?nning att omdesigna/utesluta det mekaniska säkringsarrangemanget som innefattas i patentskriften US7423546. Ändamâlen med den föreliggande uppfinningen Det huvudsakliga ändamålet med den föreliggande upp?nningen är att skapa ett förbättrat system vilket löser eller reducerar minst ett av ovan nämnda problem. Ändamålet löses med ett system i enlighet med patentkraven.

Kortfattad beskrivning av figurer Upp?nningen kommer att beskrivas närmare i den följ ande detaljerade beskrivningen med hänvisning till bifogade schematiska ritningar som i exempli?erande syfte visar de för närvarande föredragna utförningsforrnerna av upp?nningen.

Figur 1 visar en exempli?erande form av ett system i enlighet med den föreliggande patentansökan.

Figur 2 visar i ett blockschema en exempli?erande utföringsforrn av en säkring.

Detaljerad beskrivning av upp?nningen Med hänvisning till ?gurema kommer ett system 1 för styrning av tillförseln av elektrisk energi till minst en förbrukare 2 och/eller användare 3, i enlighet med den föreliggande patentansökan, att beskrivas mera i detalj.

I sin enklaste fonn används systemet 1 för att styra en förbrukare 2 och/eller användares 3 energiförbrukning och/eller tillförsel av elektrisk energi. Företrädesvis används systemet l för att styra tillförseln av elektrisk energi till ett mycket stort antal användare 3 och/eller förbrukare 2. Systemet l kan vidare användas för att styra energiförbrukningen i en eller ?era byggnader. Systemet 1 kan vidare användas för att styra och begränsa den elektriska energiförbrukningen inom minst ett geogra?skt område.

Styrningen av tillförseln av elektrisk energi sker via minst en styrbar säkring 4 och/eller minst ett styrbart uttag 5. Styrningen av tillförseln av elektrisk energi sker företrädesvis via ett ?ertal styrbara säkringar 4 och/eller ett ?ertal styrbara uttag 5. Respektive styrbar säkring 4 och styrbart uttag 5 innefattar företrädesvis minst en styrbar elektronisk switch (brytare) 6 Den styrbara säkringen 4 och/eller uttaget 5 utgörs i den föreliggande upp?nningen av en säkring vilken kan styras via minst ett nätverk 7 såsom exempelvis Intemet.

Systemet 1 innefattar i den exempli?erande utföringsformen minst en skalbar portal 8, såsom en webbplats eller liknande, som kan administrera från en till ett mycket stort antal användare.

Systemets 1 komponenter kommunicerar via minst ett nätverk 7 som är ansluten till minst en server 9, eller liknande, som innefattar minst en programvara vilken styr systemets ?mktioner.

Systemet kommunicerar företrädesvis via nätverket med en databas 10 eller ?era databaser 10. Kommunikationen mellan komponenter och funktioner inom nätverket, altemativt nätverken, kan ske trådlöst och/eller via tråd.

Minst en Gateway 11 används som länk mellan portalen, såsom en webbsajt på Intemet och användaren och/eller förbnikaren. Företrädesvis innefattar systemet ett ?ertal Gateways 11.

Respektive Gateway 11 kan exempelvis vara kopplat mot ett fast uppkopplat Ethemet 12, kommunikationsnät 13 såsom Internet, mobilt 3G, 4G eller annan typ av trådlöst nätverk levererat av lämplig operatör 14. Kommunikationen kan via mobiltelefon 15, dator/laptop 16, surfplatta 17, router 18 eller annan för ändamålet lämplig anordning, system för kommunikation eller liknande.

Tillförseln av energi till minst en förbrukare 2 och/eller minst en användare 3 styrs av minst en parameter, faktor eller liknande. Företrädesvis styrs tillförseln av elektrisk energi med utgångspunkt från ?era parametrar. Parametrarna kan vara av ett ?ertal olika typer.

Exempelvis kan parametrar utgöras av uppgifter om elförbrukriing av enskilda komponenter och/eller användare. Stymingen av energitillförseln kan även ske med utgångspunkt från ?era användares, respektive ?era komponenters, förbrukning av elektrisk energi, det vill säga styras av energiförbrukningen i de komponenter och hos de användare som är anslutna till systemet. Det är vidare tänkbart att minst en enskild mätbar, eller indikerbar, händelse styr systemet. Stymingen av energitillförseln kan även ske med utgångspunkt från parametrar avseende elpris eller liknande vars infonnation erhålls från minst en databas eller liknande.

Parameterns gränsvärde, eller parametramas gränsvärden, jämförs med minst ett momentant värde uppmätt av minst en sensor 19, givare eller liknande. Sensorema 19 kan vara av mycket varierande slag och typer. Sensorema 19 kan exempelvis mäta temperatur, fuktighet, ljus, lu??öde, fjärrvärmeenergi, koldioxidhalt, emissioner/utsläpp i luften, vindriktning, vindstyrka, solinstrålningsintensitet, samt aktivitet såsom rörelser. Sensorema 19 kan vara anslutna till systemet via tråd eller vara trådlösa samt vara analoga eller digitala. Företrädesvis är sensorema 19 trådlösa och kommunicerar trådlöst med minst en Gateway i nätverket.

Kommunikationen använder en eller ?era standarder för kommunikation. Exempelvis kan kommunikationen ske via ZigBee eller liknande. I alternativa utföringsformer är det tänkbart att andra för ändamålet lämplig trådlösa standarder används för kommunikationen.

När den av sensorn 19, eller sensorema 19, uppmätta värdet på det den mäter överstiger, understiger eller avviker från minst en parameters gränsvärde eller intervall slår systemet av tillförsel av elektrisk energi till minst en förbrukare och/eller användare. Det är vidare tänkbart att systemet reducerar eller ökar tillförseln av elektrisk energi. Parameterns, eller parametrarnas gränsvärden, kan även hämtas från databaser, intemettj änster eller liknande.

Med hänvisning till ?gur 2 visas att systemet innefattar minst en styrbar säkring 4. Den styrbara säkringen 4 utgörs i den föreliggande upp?nningen företrädesvis av en säkring vilken innefattar minst en brytare 20 som styrs via nätverk såsom lntemet. Den styrbara säkringen innefattar vidare minst en mikrokontroller 21 eller liknande.

Systemet l innefattar vidare minst en kommunikationsenhet 22 för dubbelriktad kommunikation mellan den styrbara säkringen och portalen. Företrädesvis sker kommunikationen via nätverk 7 såsom Intemet eller armat nätverk för dubbelriktad kommunikation. Kommunikationen kan ske trådlöst och/eller via tråd. Den styrbara säkringen 4 är vidare ansluten via nätverket till minst en portal såsom en Intemetportal med minst en databas. Kommunikation krypteras mot övergripande mottagare.

Stymingen av tillförseln av elektrisk energi sker av minst en fas 23 och en nolla 24.

Stymingen av tillförsel av elektrisk energi kan även ske av minst en andra fas 25 och i förekommande fall även av minst en tredje fas 26. Företrädesvis sker styrning av minst en och företrädesvis samtliga faser.

Konstruktionen innefattar minst en mätshunt 27. Konstruktionen innefattar minst en nätenhet 28 vilken innefattar en ?mktion för att mäta spänning, ström, momentaneffekt och elektrisk energi. Konstruktionen mäter energi och momentan effekt samt gör säkringsarrangemanget styrbart via Intemet genom att bygga in standardiserade protokoll som TCPIP stack och övriga nödvändiga protokoll för ändamålet.

Konstruktionen innefattar minst en ?erfärgad multifunktions statusindikering 29. Beroende av variant av arrangemang förekommer ytterligare upp till två enfärgade statusindikeringar.

Indikeringama används för att visa att funktionen på arrangemanget är korrekt samt att kvaliteten på kommunikationslänken mot Gateway är acceptabel för dataöverföring samt att kommunikation mot portalen fungerar. Indikeringarna upplyser också om ett statusmeddelande finns att hämta från portalen. Färgen på statusindikeringen 29 anger graden av alerthet på meddelandet. Statusindikeringen visar också med en kortvarig blink när lasten som inkopplats till arrangemanget har förbrukat en viss mängd elenergi.

De styrbara säkringama kan vara av ett ?ertal olika konstruktioner/varianter. Exempelvis kan de styrbara Intemetsäkringama kapslas på ett sådant sätt att de passar in i någon variant av traditionell gruppcentral och/eller i någon variant av en modem gruppcentral. I varianten för moderna gruppcentraler med monteringsmässiga säkringsanslutningar, med så kallad DIN- skena, föregås dessa i regel av redan installerade automatsälaingar. Av den anledningen är det kostnadseffektivt och praktiskt att i den nya uppfinning utesluta den del som omfattar det mekaniska säkringsarrangemanget som innefattas i patentskriften US7423546. I varianter av systemet innefattar detta således enheter vilka kan anslutas till säkringstavlor (gruppcentraler) såsom proppsäkringar traditionellt anslutits till säkringstavlan. Säkringarrra kan således anslutas såsom en be?ntlig proppsäkring eller som en styrbar switch i en modem gruppcentral med typ DIN-skena.

Den styrbara Intemetswitchen/Intemetsäkringen kan användas för inbyggnad i olika elektriska vägguttag/väggdosor men kan även inkapslas för utvändig inkoppling mot dessa. Vid inkapslingar för utvändig montering mot vägguttag/väggdosor kan inkapslingama utföras i olika varianter för att uppfylla säkerhetskrav för IP klassade inkapslingar för olika miljöer.

I altemativa utföringsformer är det tänkbart att någon eller samtliga antennema till kommunikationsenhetema är försedda med solceller vilken medför att antennema fxmgerar som solfångare. Eventuellt kan annan typ av energiförsörjning användas. Sensorema kan således användas för att tillföra elektrisk energi till delar av systemet. Tekniken är specifikt användbar i samband med att denna används där sensom är placerad vid en position där elektrisk energi inte ?nns tillgänglig.

Systemet och dess användning Systemet 1 är företrädesvis avsett att användas för att styra tillförseln av elektrisk energi till minst en elektrisk förbrukare 2, komponent, användare 3 eller liknande. I sin enklaste form används systemet för att slå på och slå av förbrukare 2, komponenter vid vissa tidpunkter eller när minst en sensor 19, som mäter minst en pararneter, har ett värde eller liknande vilken medför att den elektriska drivna förbrukaren/komponenten skall slås på eller av.

Styrningen kan ske av en eller ?era enkla funktioner som exempelvis att tända och släcka lampor eller för att slås på och av andra typer av anordningar och utrustningar. Portalen 8 kan i detta fall exempelvis användas för att styra när exempelvis lampan skall tändas respektive släckas respektive anordningen eller utrustning slås på eller av.

Det föreliggande systemet 1 innefattar företrädesvis en skalbar webbplats som kan administrera ett mycket stort antal sensorer 19 och förbrukare 2 och/eller användare 3.

Sensorerna 19 kan vara av mycket varierande slag och typer. Typen av sensor 19 avgörs vad som kan styras med det föreliggande systemet. Användarna av systemet kan vara av ett ?ertal olika typer av användare. Exempel på tänkbara applikationer exempli?eras i det följ ande.

Systemet 1 kan mycket noggrant mäta elenergin som lasten drar samt den momentana effekten. En anpassning av förbrukningen av elektrisk energi kan således ske med hjälp av systemet. Det är således möjligt att med systemet prioritera vilka av funktionerna, av funktionerna som är anslutna till systemet, som skall erhålla elektrisk energi före andra ñmktioner (prioritering av funktionerna). Med konstruktionen är det således möjligt att styra energiförbrukningen med utgångspunkt från energiprisets nivå. Speciellt vid rörligt energipris/timtaxa eller likvärdigt kan funktioner styras att aktiveras när elpriset under en tidsperiod är förhållandevis lågt.

Systemet l används företrädesvis för att styra tillförseln av elektrisk energi till ett ?ertal förbrukare 2 och/eller användare 3, såsom för att styra tillförseln av elektrisk energi till ett eller ?era hushåll inom ett eller ?era geogra?ska områden.

Systemet 1 kan innefatta övervakningsfunktioner som generera larm när en eller ?era parametrar faller utanför ett tillåtet värde.

Data och information kan även komma från (erhållas från) andra källor än sensorer 19.

Exempelvis kan data och information samlas in, erhållas, från andra källor såsom Intemetkällor. Exempelvis kan information om energipriser, väderprognoser och annat samlas in. Information om kalender och liknande kan även tillhandahållas systemet.

Ethemetsstymingama finns i utförande för styrning och övervakning av temperatur och luftftiktighet samt andra parametrar genom anslutning av seriella, analoga och/eller digitala signaler ?ån extema givare eller system samt varianter som fungerar som Watchdog eller fjärrelä (en ingång på plats A drar en reläutgång på plats B via Internet eller nätverk).

I vissa utföringsforrner är systemet 1 avsett att användas för att styra furrktioner i bostäder.

Exempelvis kan styrning av funktioner i villor, lägenheter, fritidshus, husvagnar, båtar och liknade ske. Systemet 1 kan användas för att styra olika parametrar i bostaden. Exempelvis kan tröga golvvärmesystem styras med det föreliggande systemet. Ventilation i olika rum kan även styras med hjälp av systemet 1. Systemet 1 medverkar till att olika system och tillverkare för uppvärmning, återvinning och ventilation kan samverka i stället för att motverka varandra.

Det föreliggande systemet kan användas till att styra tidpunkten för påslag och avstängning av komponenter/elektriska apparater. I en exempli?erande utföringsform kan systemet användas till att styra motorvärmare. Det är vidare tänkbart att systemet kan användas för att övervaka och larma när ägaren av en bostad är borta. Systemet kan användas för att slumpmässigt sätta på ”gå bort belysning/lura tjuven” eller liknande. Systemet kan användas för fjärrstyrning av värme/ golvvärme, övervakning och larm. Systemet kan även användas för styrning och reglering av exempelvis ventilation.

För husvagnar fmns påslag av ström/värme, övervakning av temperatur, ljus och ?ikt, energimätning samt larmfunktioner för dessa.

För eldistribution kan efter strömavbrott höga inkopplingsbelastningar undvikas. Med systemet är det således möjligt att undvika överdimensionering av ett stamnät genom att abonnentema successivt kan kopplas in.

I den detaljerade beskrivningen av den föreliggande uppfinningen kan konstruktionsdetalj er, vara utelämnade som är uppenbara för en fackman inom det område anordningen avser.

Sådana uppenbara konstruktionsdetaljer ingår i den omfattning som krävs för att en fullgod funktion skall erhållas för det föreliggande systemet och förfarandet. Även om vissa föredragna utförandeformer har beskrivits i detalj, kan variationer och modi?eringar inom ramen för upp?nningen komma att framgå för fackmannen inom området och samtliga sådana faller inom ramen för efterföljande patentkrav. Exempelvis är det tänkbart att det föreliggande systemet används för andra ändamål än vad som anges i den föreliggande patentansökan.

Fördelar med upp?nningen Med den föreliggande upp?nningen uppnås ett antal fördelar. Den viktigaste fördelen är att minst en av ovan angivna nackdelar elimineras eller åtminstone reduceras.

Den föreliggande upp?nningen ger en förbättrad trygghet för användama. Den föreliggande upp?nningen ger en förbättrad komfort. Den föreliggande upp?nningen ger en förbättrad säkerhet. Med systemet är det möjligt att lagra mätsensorernas mätvärden till stora datarnängder vilka kan presenteras via systemets rapportgenerator.

Claims (10)

10 Patentkrav

1. System (1) för styrning av energitilliörsel via minst en fas till minst en förbrukare (2) och/eller minst en törbrukare (3) av elektrisk energi innefattande minst en styrbar säkring (4) vilken styrs energitillförseln med utgångspunkt från värdet av minst en parameter avkänd av minst en sensor (19), givare eller liknande samt att system (1) är skalbart kännetecknat av att systemets (1) funktioner styrs via minst en skalbar portal, eller liknande, vilken kommunicerar via minst ett kommunikationsnätverk (13) med minst en styrbar säkring (4) samt minst en sensor (19) samt att den styrbara säkringen (4) innefattar minst en nätenhet (23) vilken innefattar en funktion för att mäta spänning, ström, momentaneffekt och elektrisk energi.

2. System (1) i enlighet med patentkrav 1 kännetecknat av att den styrbara säkringen innefattar minst en mätshunt (26), minst en mikrokontroller (27), minst en kommunikationsenhet för trådlös kommunikation (22).

3. System (1) i enlighet med minst ett av tidigare patentkrav kännetecknat av att systemet innefattar minst ett styrbart uttag vilken styrs energitillförseln med utgångspunkt från värdet av minst en pararneter avkänd av minst en sensor (19).

4. System (1) i enlighet med ett av tidigare patentkrav kännetecknat av att minst en sensor (19) i systemet känner av minst en av storhetema energiförbrukning, temperatur, luftfuktighet.

5. System (1) i enlighet med minst ett av tidigare patentkrav kännetecknat av att den styrbara säkringen (4) kommunicerar med kommunikationsnätverket (13) via minst en gateway (1 1).

6. System (1) i enlighet med minst ett av tidigare patentkrav kännetecknat av att kommunikationsnätverket (13) utgörs av Internet.

7. System (l) i enlighet med minst ett av tidigare patentkrav kännetecknat av att kommunikationen mellan enheter i systemet sker krypterat. 11

8. System (1) i enlighet med minst ett av tidigare patentkrav kännetecknat av att systemet innefattar en funktion för statusindikeringar för systemets funktioner.

9. System (1) i enlighet med minst ett av tidigare patentkrav kännetecknat av att antennema innefattar solfångare.

10. System (1) i enlighet med minst ett av tidigare patentkrav kännetecknat av att portalen kommunicerar med minst en databas.