TWI493827B - 使用頻率調節貸項數之反應式負載管理的方法、裝置與系統 - Google Patents

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Description

使用頻率調節貸項數之反應式負載管理的方法、裝置與系統
本發明相關於交流電力網負載管理；更具體而言，係相關於使用頻率調節貸項數以進行頻率反應式負載管理的方法與裝置。
當前的電力提供者必須不斷地增加與減少電力生產量以符合即時要求。需要開啟或關閉輔助生產設施以達成電力供應與需求的平衡。此程序不僅增加了生產電力的成本，並且提供很少的節省電力誘因。因此需要能減輕上述不足與限制的技術。
本發明之第一態樣為一種方法，包含以下步驟：使用交流頻率測量裝置以測量交流電力線的當前交流頻率；使用電力消耗測量裝置以測量交流電力線在等於取樣區間之時間期間內的當前電力消耗；計算最後N個測量到的當前電力消耗的移動平均數，其中N為大於1的正整數；基於當前電力消耗、當前交流頻率與電力消耗移動平均數產生貸項數或借項數；將貸項數或借項數加至頻率調節貸項數；以及對每個下一取樣區間，重複測量當前交流頻率，測量當前電力消耗，計算電力消耗移動平均數，產生貸項數或借項數，以及將貸項數或借項數加至頻率調節貸項數。
本發明之第二態樣為一種裝置，包含：交流頻率測量裝置；交流電力測量裝置；用以基於交流頻率測量裝置與交流電力測量裝置產生的信號，產生頻率調節貸項數的構件，該產生頻率調節貸項數的構件係連接至交流頻率測量裝置與交流電力測量裝置；以及用以顯示、記錄、或顯示與記錄之頻率調節貸項數的構件。
本發明之第三態樣為一種電腦系統，包含處理器、耦合至處理器的位址/資料匯流排、以及耦合至處理器以與處理器通信的電腦可讀取記憶體單元，記憶體單元包含指令，當處理器執行指令時實施使用頻率調節貸項數的頻率反應式負載管理之方法，方法包含由電腦實施的以下步驟：從交流頻率測量裝置接收交流電力線的當前交流頻率；從電力消耗測量裝置接收交流電力線在等於取樣區間的時間期間內的當前交流頻率；計算最後N個測量到的當前電力消耗的移動平均數，其中N為大於1的正整數；基於當前電力消耗、當前交流頻率與電力消耗移動平均數產生貸項數或借項數；將貸項數或借項數加至頻率調節貸項數；以及對每個下一取樣區間，重複測量當前交流頻率、測量當前電力消耗、計算電力消耗移動平均數、產生貸項數或借項數、以及將貸項數或借項數加至頻率調節貸項數之步驟。
下文將描述上述與其他的本發明態樣。
交替電流(AC；交流)的方向性呈週期性改變，並導致電壓隨著時間以正弦狀(sinusoidal)從最大正值到最小負值改變。因此，交流電力頻率可由電壓對角頻率之圖表定義，每時間單位內角頻率週期(0至360度)的數目、同時為常用的測量單位為赫茲(Hertz；Hz)，亦常稱為週期/秒(cycles/second)，通常簡稱為週期數(cycles)。交流電力網被設計以在一額定頻率(nominal frequency)處執行最有效率。在一範例中，交流電力網的額定頻率為60Hz。在一範例中，交流電力網的額定頻率為50Hz。本發明所感興趣的交流電力網為用於從商業發電站傳輸電力至消費者(諸如家庭、企業與工廠)的大量(bulk)電力傳輸網路與次級網路。在一範例中，交流電力網包含主要發電廠(power plant)、選擇性輔助發電廠、以及傳輸線(transmission line)。
隨著對交流電力網的電力需求量(例如電力消耗量或負載量)增加，頻率下降。為了增加頻率，需要增加電力生產量或降低需求量。可藉由使主要發電廠運作於較高輸出量，或開啟輔助發電廠以增加電力生產量。增加主要發電廠的輸出量亦增加了維護成本，且降低發電廠的生命期，導致增加的成本。因為輔助發電廠經常使用更貴且/或效率較低的燃料，因此產生每一單位能量的成本較高，因而開啟輔助發電廠將增加成本。隨著交流電力網的電力需求量下降，頻率增加。為了降低頻率，需要降低電力生產量或增加需求量。本發明之方法與系統監視使用者的電力使用率，如供應電力至消費者之電力線的交流線頻率改變。客戶因在交流線頻率為低期間使用較多電力，或因在交流線頻率為高期間使用較少電力而受到懲罰，從而對客戶提供了協助維持電力網交流線頻率於(或接近)額定值的誘因。因此客戶因增加交流線頻率穩定度而被獎勵，且因降低交流線頻率穩定度而被懲罰。獎勵係以頻率調節貸項數與頻率調節借項數的形式表示，在一範例中，將增加(若頻率調節借項數超過頻率調節貸項數)或減少(若頻率調節貸項數超過頻率調節借項數)客戶的帳單金額。在另一範例中，頻率調節借項數與頻率調節貸項數可被用於調整客戶的電力費率(例如，每千瓦/小時(KW/hour)的費用)。
第1圖根據本發明具體實施例圖示說明鏈結至電力網之示例性客戶設施。在第1圖中，客戶設施100由電力線110連結至交流電力網105。客戶設施100包含線監視裝置115，以及兩示例性負載120A與120B。交流電力分別經由線125A與125B穿過負載監視裝置至負載120A與120B。客戶設施的範例包含私人住宅、商業與工業設施。負載可為使用交流電力的裝備或分配裝置(例如，斷路盒(circuit breaker box)或負載中心)。雖然第1圖圖示說明兩個負載，但負載可為少至一個或多於兩個。
第2圖根據本發明具體實施例圖示說明線監視裝置的主要部件。在第2圖中，線監視裝置115A包含頻率計130、瓦時(watt-hour)計135A與135B、計算單元140、選擇性人性介面145、選擇性電話連結(例如數據機)150A、選擇性纜線(亦即非電話通信)數據機150B、可為有線或無線之選擇性網際網路連結155、以及選擇性私人無線通信裝置(例如無線數據機)160。來自交流電力網的電力沿著線110A分別傳送通過瓦時計135A與135B至負載A與B。瓦時計135A與135B測量消耗的電力量(例如瓦特－小時)，且將資訊傳至計算單元140。頻率計130測量線110A的交流線頻率(例如Hz或週期/秒)，且將資訊傳至計算單元140。可由類比或數位訊號將電力與頻率量測傳至計算單元140。若由數位訊號，則資訊為週期性取樣的形式。
計算單元140如下文描述般，並參照第3圖至第6圖所描述的方法計算借項數與貸項數。介面145可顯示累積頻率調節貸項數(如下文描述之貸項數與借項數的和)以及已使用的千瓦－小時(kilowatt-hours)。頻率調節貸項數可為正、負、或零。頻率調節貸項數與已使用的千瓦-小時可被發送至電力生產設施數據機150A、150B或155，以用於收費且/或用於保持記錄。無線數據機155可為可由可攜式讀取裝置存取之短距裝置(short range device)。介面145可由資料埠之形式表示，電力計讀取人員可將記錄裝置插入介面145，以下載累積頻率調節貸項數/頻率調節借項數，以及使用的千瓦-小時。頻率計130與瓦時計135A與135B可包含各別的交流線頻率與千瓦-小時之數位或類比顯示器。顯示的千瓦-小時可展示當前電力使用率、展示總計使用電力、或展示當前電力使用率與總計使用電力兩者。
第3、4、5圖幫助瞭解如何計算頻率調節貸項數。第3、4、5圖之每一者所繪製的總體時間期間與時間軸刻度為相同的。總體時間期間被分成五個分離的時間範圍A、B、C、D與E。為了例示頻率調節貸項數的計算，在第3圖至第5圖中取樣區間(SI)為秒分之一，但通常取樣區間為可配置的，且可依所需而設置。
第3圖為根據本發明具體實施例由線監視裝置測量到的交流電力線頻率對時間的示例性圖表。在第3圖中，曲線165代表輸入電力線對於時間(秒)的交流線頻率(Hz)。線170表示電力線的額定頻率(例如60Hz)。線175A為臨界頻率上限值(例如設為60.02Hz)而線175B為臨界頻率下限值(例如設為59.98Hz)。臨界頻率上限值總比額定頻率更大(positive)，且額定頻率總比臨界頻率下限值更大(positive)。僅對在測量到的交流線頻率高於或等於臨界頻率上限值，與低於或等於臨界頻率下限值時的時間期間內計算借項數與貸項數。在時間T1處測量到的頻率值為F1 Hz。在時間T2處測量到的頻率值為F2 Hz。在時間T3處測量到的頻率值為F3 Hz。在時間T4處測量到的頻率值為F4 Hz。
在時間範圍A中，測量到的頻率為在臨界頻率上限值與下限值之間，所以將不會產生借項數或貸項數。在時間範圍B中，測量到的頻率為低於臨界頻率下限值，所以可產生借項數或貸項數。注意到，在測量到的頻率低於臨界頻率下限值時，根據客戶在時間期間B之前與在時間期間B內的電力使用率，可產生借項數與貸項數兩者。在時間範圍C中，測量到的頻率再次為在臨界頻率上限值與下限值之間，所以將不會產生借項數或貸項數。在時間範圍D中，測量到的頻率高於臨界頻率上限值，所以可產生借項數與貸項數。注意到，在測量到的頻率高於臨界頻率上限值時，根據客戶在時間期間D之前與在時間期間D內的電力使用率，可產生借項數與貸項數兩者。在時間範圍E中，測量到的頻率再一次為在臨界頻率上限值與下限值之間，所以將不會產生借項數或貸項數。
在第4圖中，曲線180為電力消耗(瓦特－小時)對時間(秒)之示例性圖表。曲線180上的每一點為在取樣區間c秒(亦即，dP/dt在0到c的區間內之積分，其中P為瓦特數而t為時間(秒))中消耗的電力量。在此範例中c等於1秒。在時間T1處測量到的電力消耗值為P1瓦特-小時。在時間T2處測量到的電力消耗值為P2瓦特-小時。在時間T3處測量到的電力消耗值為P3瓦特-小時。在時間T4處測量到的電力消耗值為P4瓦特-小時。
在第5圖中，曲線185為在給定取樣期間內電力消耗的移動平均數(瓦特-小時)對時間(秒)的示例性圖表。繼續此範例，電力消耗期間移動平均數(MAVP)被設為15分鐘，雖然通常其為可配置的，且可依所需而設置。因此，每個移動平均數資料點為第4圖中最後900個(15分鐘乘以60秒/分鐘乘以1取樣/秒)電力消耗點的平均數。在時間T1處測量到的電力消耗移動平均數為M1瓦特-小時。在時間T2處測量到的電力消耗移動平均數為M2瓦特-小時。在時間T3處測量到的電力消耗移動平均數為M3瓦特-小時。在時間T4處測量到的電力消耗移動平均數為M4瓦特-小時。
於下文討論中，必須記得增加負載將降低交流線頻率，而降低負載將增加交流線頻率。在時間T1處，交流線頻率 為低於頻率下限值(見第3圖)。在T1處消耗的電力少於T1處的電力移動平均數(見第5圖)，故電力消耗正下降。由於在與電力消耗移動平均數比較時，客戶電力使用率正驅使交流線頻率朝向額定值，所以將產生貸項數。在時間T2處，交流線頻率為低於頻率下限值(見第3圖)。在T2處消耗的電力多於T2處的電力移動平均數(見第5圖)，故電力消耗正上升。由於在與電力消耗移動平均數比較時，客戶電力使用率正驅使交流線頻率遠離額定值，所以將產生借項數。在時間T3處，交流線頻率為高於頻率上限值(見第3圖)。在T3處消耗的電力多於T3處的電力移動平均數(見第5圖)，故電力消耗正上升。由於在與電力消耗移動平均數比較時，客戶電力使用率正驅使交流線頻率朝向額定值，所以將產生貸項數。在時間T4處，交流線頻率為高於頻率上限值(見第3圖)。在T3處消耗的電力少於T3處的電力移動平均數(見第5圖)，故電力消耗正下降。由於在與電力消耗移動平均數比較時，客戶電力使用率正驅使交流線頻率遠離額定值，所以將產生借項數。
假設貸項數為正而借項數為負，下列方程式在加總所有取樣區間時將產生頻率調節貸項數的適當正負號：
FRC =SF Σ[(P -M )(MF )]　(1)
其中：FRC為頻率調節貸項數；P為在取樣區間中消耗的電力；M為在N個取樣區間中消耗的電力之移動平均數，其中N為等於或大於2的正整數(whole positive integer)(電力消耗移動平均數)；MF為乘數函數；以及SF為選擇性比例因子，故在輸出或顯示時，FRC不致為不合理之過大或過小的數字。
在最簡單的實施中，在交流線頻率低於或等於臨界頻率下限值時MF為1，在交流線頻率高於或等於臨界頻率上限值時MF為1，且在交流線頻率在臨界頻率上限值與下限值之間時MF為0。(P-M)因子產生適當的FRC符號(對借項數為負，對貸項數為正)。
當頻率為低時，相較於當頻率為高時，可調整MF以更加獎勵或懲罰消費者。例如，在交流線頻率低於或等於臨界頻率下限值時MF為5，在交流線頻率等於或高於臨界頻率上限值時MF為1，以及在交流線頻率在臨界頻率上限值與下限值之間時MF為0。
可調整MF以提供滑動比例(sliding scale)，測量到的頻率越遠離額定值，即越增加貸項數與借項數的絕對值。此圖示說明於表1，其中60.00 Hz為額定頻率，60.02為臨界頻率上限值，而59.98為臨界頻率下限值。圖示有兩選項，第一選項(MF1)在從額定值至高於臨界頻率上限值與從額定值至低於臨界頻率下限值的絕對偏移(absolute deviation)相同時，提供相同的MP。第二選項(MF2)相較於交流線頻率低於臨界頻率下限值的期間，在交流線頻率高於臨界頻率上限值的期間提供較高的MP。測量到的頻率被四捨五入至整數。
MF可被表示為x的函數(亦即MF =f(x) )。在一範例中MF可被表示為：
MF =|CF -NF |　(2)
其中：CF為在一特定取樣區間中測量到的交流線頻率；以及NF為額定交流線頻率。
在方程式(2)中，x為CF而NF為一常數。注意到，f(x) 可呈現為任意數量的數學函數。再者，MF可為兩個或更多個變數的函數，例如CF、一週內的一天、一天中的時間、以及以上的組合。
第6圖為根據本發明具體實施例之頻率反應式負載管理方法的流程圖。在步驟200中配置臨界頻率上限值與下限值、額定交流頻率(NF)、取樣區間(SI)、移動平均數中之取樣區間數(N)、比例因子(SF)、以及乘數因子(MF)。此外，進行初始頻率與電力測量，以建立可用於步驟215作業之初始資料組(例如N個連續的資料點)。另外在步驟200中，頻率調節貸項數(FRC)被設為初始值，例如為零。隨後在步驟205中，如參照第3圖描述者，測量等同於取樣區間之第一/下一時間區間中的當前電力消耗。在此使用的片語「當前電力消耗」中，用詞「當前(current)」表示「現時(present time)」而非電流。在步驟210中，對於與在步驟205相同之時間區間中，如參照第4圖描述般計算先前N個取樣區間之電力消耗移動平均數。在步驟215中計算在步驟205中測量到的電力消耗，與在步驟210中計算的電力消耗移動平均數的差異(亦即(P-M) )。在步驟220中，如參照第3圖描述者測量交流電力線在與步驟205相同的時間期間內的當前交流頻率。在此使用的片語「當前電力消耗」中，用詞「當前(current)」表示「現時(present time)」而非電流。
在步驟225中，決定測量到的交流頻率是否等於或低於臨界頻率下限值。若測量到的交流頻率等於或低於臨界頻率下限值，則方法進行至步驟230。在步驟230中，決定在步驟215中計算的差異為負或為正。若差異為負，則方法進行至步驟235，在步驟235處計算出貸項數。若差異為正，則方法進行至步驟250，在步驟250處計算出借項數。
回到步驟225，若測量到的交流頻率等於或高於頻率下限值，則方法進行至步驟245。在步驟245中，決定在步驟 215計算出的差異為負或為正。若差異為正，則方法進行至步驟235，在步驟235處計算出貸項數。若差異為負，則方法進行至步驟250處，在步驟250處計算出借項數。
在步驟235或步驟240之後，方法進行至步驟250，在步驟250處藉由加入來自步驟235的貸項數，或減去來自步驟240的借項數，至頻率調節貸項數的先前值，以累積頻率調節貸項數。頻率調節貸項數被儲存直至被步驟265需要。選擇性地，借項數與貸項數可被儲存。在步驟250之後方法經由連接子A迴接(loop back)至步驟205。
再次的，回到步驟225，若測量到的交流頻率在臨界頻率下限值與上限值之間，方法進行至步驟260，在步驟260處計算出零貸項數/借項數(頻率調節貸項數將維持不變)，且方法經由連接子B進行至步驟250。藉由方程式(1)的估量，當在步驟220中測量到的交流頻率為在臨界頻率上限值與下限值之間時且當MF可被估量至零時，步驟225、230、235、240、245、與250可被同時執行。或者，若MF不能被估量至零，在步驟225中，當在步驟220中測量到的交流頻率為在臨界頻率上限值與下限值之間時，方法可直接迴接至步驟205。
從步驟240，步驟265可被週期性地(如在結算週期中)執行。在步驟260中，頻率調節貸項數被送至電力公司，且頻率調節貸項數重置為零。選擇性地，步驟205、210、215、220、235、240、與250的測量與計算可被顯示在讀出裝置(readout device)或電腦螢幕或由印表機列印出。選擇性地，步驟205、210、215、220、235、240、與250的測量與計算可被儲存以供未來分析之用。
由步驟205、210、215、220、225、230、235、240、245、250、與255之組合組成的迴圈執行所需要的最長時間必須少於或等於取樣區間。步驟230與250假設在步驟205中測量到的電力消耗被從在步驟215中計算的電力消耗移動平均數減去。若相反的情況被執行，則在步驟230與250中，正迴圈與負迴圈將被反轉。
第7圖為根據本發明具體實施例之被實施為電力與頻率調節計的示例性線監視裝置的方塊圖。在第7圖中，電力與頻率調節計300包含微處理器305、記憶體單元310、電力線介面315、選擇性顯示器320、選擇性輸入/輸出介面325以及通信介面330。記憶體單元310，電力線介面315、顯示器320、選擇性輸入/輸出介面325以及通信介面330之所有者皆連接至微處理器305。輸入/輸出介面325選擇性地連接至記憶體單元310。在使用時，來自交流電力線(未圖示)的電力被連接至電力線介面315之電力輸入，而一負載(未圖示)被連接至電力線介面315之電力輸出。電力線介面315供應電力給微處理器305、記憶體單元310、顯示器320、輸入/輸出介面325與通信介面330。微處理器305如參照第3圖至第5圖與第6圖描述之方法所描述者，計算客戶頻率調節借項數與頻率調節貸項數。微處理器所執行的演算法被儲存為指令於記憶體單元310中。記憶體單元310亦儲存正執行指令之微處理器所需要/產生的資料，包含電力消耗測量、電力消耗移動平均數、以及頻率調節貸項數。頻率調節貸項數以及總體電力消耗可由顯示器320顯示。輸入/輸出裝置325可被用以輸入演算法指令，並輸出頻率調節貸項數與總體電力消耗。通信介面325可被用以從電力提供者接收演算法指令，並將頻率調節貸項數與總體電力消耗發送至電力提供者。
第8圖為第7圖中電力線介面之方塊圖。在第8圖中，電力線介面包含電力頻率計335(類似第2圖之電力頻率計130)以及類似第2圖之瓦時計135A與135B之瓦時計340。固態交流頻率計廣泛已知為固態與機電感應交流瓦特計。在替代性具體實施例中，頻率計335與瓦時計340可被結合至單一固態裝置內。
第9圖為根據本發明具體實施例之示例性電力計的機械製圖。電力與頻率調節計300實體上可被包裝為如第9圖圖示說明般。在第9圖中外殼350包含如第7圖所示之電子組件：微處理器305、記憶體單元310、顯示器320、輸入/輸出介面325以及通信介面330。位在外殼350之頂端為電力輸入接頭(fitting)355，電力輸入接頭355經配置以將線連接至在客戶住宅或商業、私人建築或企業處的外部負載。在外殼350前端為內部電力計的可為機械式或電子式的千瓦－小時顯示器365，可為機械式或電子式的頻率調節顯示器370，資料通信插孔375，選擇性電力斷開(於輸出端)切換380。在外殼350之頂端亦有電話/纜線接頭385，其經配置以將電力與頻率調節計300連接至電話線或非電話纜線通信系統。此外可包含選擇性無線通信裝置390。在替代性具體實施例中，實體部件可由其他相關於外殼350且不同於第9圖圖示說明之實體關係以安置。
雖然第7圖與第9圖之電力與頻率調節計300很適合小電力使用者，大電力使用者將受益於使用一般用途電腦以實現第1圖之線監視裝置115，其中參照使用在第3圖至第5圖中描述之頻率調節貸項數的頻率反應式負載管理，以及參照第6圖流程圖中步驟200、210、215、225、230、235、240、345、與250以在此描述的方法，可被編碼以作為在可移除媒體或硬碟媒體上的一組指令，以供一般用途電腦使用。
第10圖為一般用途電腦的方塊圖。在第10圖中，電腦系統400具有至少一個微處理器或中央處理單元(CPU)405。CPU 405經由系統匯流排410互連至隨機存取記憶體(RAM)415、唯讀記憶體(ROM)420、輸入/輸出(I/O)轉接器425以連接至可移除資料及/或程式儲存裝置430及大量資料及/或程式儲存裝置435，用以連接鍵盤445與滑鼠450的使用者介面轉接器440，用以連接資料埠460的埠轉接器455，與用以連接顯示裝置470的顯示器轉接器465。
ROM 420包含用於電腦系統400的基本作業系統。作業系統可替代性地置於RAM 415或其他已為此技藝習知處。可移除資料及/或程式儲存裝置430的範例包含磁帶媒體(諸如軟碟機與磁帶機)與光學媒體(諸如光碟機)。大量資料及/或程式儲存裝置435的範例包含電性、磁性、光學、電磁性、紅外線、與半導體裝置。電腦可讀取媒體的範例包含半導體或固態記憶體、磁帶、可移除電腦卡帶、隨機存取記憶體(RAM)、唯讀記憶體(ROM)、硬碟與光碟片。當前的光碟片範例包含光碟唯讀記憶體(CD-ROM)，可抹寫光碟(CD-R/W)，與DVD。除了鍵盤445與滑鼠450以外，其他使用者輸入裝置諸如軌跡球、寫字板(writing tablet)、壓力墊、麥克風、光筆與位置感應顯示螢幕(position-sensing screen display)，可被連接至使用者介面440。顯示裝置的範例包含陰極射線管(CRT)與液晶顯示器(LCD)。
從第8圖之電力線介面315而來、以瓦特－小時與交流線頻率量測結果之形式表現的資料經由資料埠460被供應至系統。頻率調節貸項數與總體電力消耗可經由連接至資料埠460的裝置被發送至電力公司，且可經由資料埠460接收來自電力公司的程式指令。電腦400亦可被用以執行複雜的電力/成本分析，並被用以導向減少或增加電力消耗的衡量，諸如當產生借項數時增加或減少產量及/或開啟或關閉裝備。
具有適當應用介面的電腦程式可由在本發明領域中具有通常知識者創造，並儲存於系統或資料及/或程式儲存裝置中，以簡化本發明的實際應用。在使用時，執行本發明方法所需的資訊(或由電腦程式所創造者)，可被裝置在適當的可移除資料及/或程式儲存裝置430上、經由資料埠460被饋送、或使用鍵盤445打字輸入。
因此，本發明具體實施例展示了使用頻率調節貸項數之反應式負載管理的方法、裝置與系統。
上文提供本發明具體實施例之描述，以供瞭解本發明。將瞭解本發明並不限制於在此所描述的特定具體實施例，而可容許將顯然於在本發明領域具有通常知識者之各種修正、重新配置、與替換，而不脫離本發明範圍。因此，下揭申請專利範圍意為包含在本發明真實精神與範圍內的所有此等修改與改變。
100．．．客戶設施
105．．．交流電力網
110,110A．．．線
115,115A．．．線監視裝置
120A,120B．．．負載
125A,125B．．．線
130．．．頻率計
135A,135B．．．瓦時計
140．．．計算單元
145．．．介面
150A．．．選擇性電話連結
150B．．．選擇性纜線數據機
170．．．線
175A,175B．．．線
180,185．．．曲線
200~250．．．步驟
300．．．電力與頻率調節計
305．．．微處理器
310．．．記憶體單元
315．．．電力線介面
320．．．顯示器
325．．．輸入/輸出介面
330．．．通信介面
335．．．頻率計
340．．．瓦時計
350．．．外殼
355．．．電力輸入接頭
365．．．千瓦－小時顯示器
370．．．頻率調節顯示器
375．．．資料通信插孔
380．．．電力斷開切換
385．．．電話/纜線接頭
390．．．無線通信裝置
400．．．電腦系統
405．．．中央處理單元
410．．．系統匯流排
415．．．隨機存取記憶體
420．．．唯讀記憶體
425．．．I/O轉接器
430．．．可移除儲存裝置
435．．．大量儲存裝置
440．．．使用者介面轉接器
445．．．鍵盤
450．．．滑鼠
455．．．埠轉接器
460．．．資料埠
465．．．顯示器轉接器
470．．．顯示裝置
475．．．程式碼
480．．．資料
本發明之特徵記載於附加申請專利範圍中。然而本發明本身將由參照以上說明性具體實施例的實施方式，連同於附加圖式以閱讀，而可被較佳地瞭解，其中：
第1圖根據本發明具體實施例圖示說明鏈結至電力網的示例性客戶設施；
第2圖根據本發明具體實施例圖示說明線監視裝置的主要部件；
第3圖為根據本發明具體實施例由線監視裝置測量到的交流電力線頻率對時間的示例性圖表；
第4圖為根據本發明具體實施例由負載管理裝置測量到的電力消耗對時間的示例性圖表；
第5圖為根據本發明具體實施例之電力消耗移動平均數對時間的示例性圖表；
第6圖為根據本發明具體實施例之頻率反應式負載管理方法的流程圖；
第7圖為根據本發明具體實施例之被實施為電力與頻率調節計的示例性線監視裝置的方塊圖；
第8圖為第7圖中電力線介面的方塊圖；
第9圖為根據本發明具體實施例之示例性電力計的機械製圖；以及
第10圖為一般用途電腦的方塊圖。
200~250．．．步驟

Claims (24)

  1. 一種使用頻率調節貸項數之反應式負載管理的方法，包含以下步驟：藉由一交流頻率測量裝置測量一交流電力線的一當前交流頻率，及儲存該當前交流頻率於一記憶體裝置中；藉由一電力消耗測量裝置測量該交流電力線在等於一取樣區間之一時間期間內的一當前電力消耗，及儲存該當前電力消耗於一記憶體裝置中；藉由一處理器計算最後N個藉由該電力消耗測量裝置所測量到的電力之當前電力消耗量測之一電力消耗移動平均數，其中N為一大於1的正整數；藉由一處理器基於該當前電力消耗、該當前交流頻率與該電力消耗移動平均數產生貸項數、借項數或貸項數及借項數；藉由一處理器將該貸項數、該借項數或該貸項數及借項數加至一頻率調節貸項數；及對每個下一取樣區間，重複該等步驟：測量該當前交流頻率；測量該當前電力消耗；計算該電力消耗移動平均數； 產生該貸項數、該借項數或該貸項數及借項數；以及將該貸項數、該借項數或該貸項數及借項數加至該頻率調節貸項數。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中當與該電力消耗移動平均數比較時，在該當前電力消耗正驅使該交流電力線朝向該交流電力線之一額定交流頻率時，一貸項數被產生。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中當與該電力消耗移動平均數比較時，在該當前電力消耗正驅使該交流電力線遠離該交流電力線之一額定交流頻率時，一借項數被產生。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中在該當前交流頻率為在一臨界頻率上限值與一臨界頻率下限值之間時，不產生貸項數或借項數。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該臨界頻率上限值係高於該交流電力線之一額定交流頻率，而該臨界頻率下限值係低於該額定交流頻率。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之方法，更包含以下步驟： 初始化N個連續的電力消耗測量之一電力消耗移動平均數，每一個電力消耗量測為在等同於該取樣區間之一各別的時間期間內進行。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之方法，更包含以下步驟：週期性地將該頻率調節貸項數傳送至供應交流電力至該交流電力線的一電力公司。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該產生貸項數或借項數步驟包含以下步驟：在該當前交流頻率高於或等於一臨界頻率上限值時、且該當前電力消耗低於該電力消耗移動平均數時產生一借項數；在該當前交流頻率高於或等於一臨界頻率上限值時、且該當前電力消耗高於該電力消耗移動平均數時產生一貸項數；在該當前交流頻率低於或等於一臨界頻率下限值時、且該當前電力消耗高於該電力消耗移動平均數時產生一借項數； 在該當前交流頻率低於或等於一臨界頻率下限值時、且該當前電力消耗低於該電力消耗移動平均數時產生一貸項數；及在該當前交流頻率為在該臨界頻率上限值與該臨界頻率下限值之間時，不產生一貸項數或一借項數。
  9. 一種使用頻率調節貸項數之反應式負載管理的裝置，包含：一整合交流頻率測量單元；一或更多個整合交流電力測量單元；一整合計算單元，經配置以基於來自該整合交流頻率測量單元與該一或更多個整合交流電力測量單元的信號而產生一頻率調節貸項數，該整合計算單元被連接至該整合交流頻率測量裝置及該一或更多個整合交流電力測量裝置；及一整合頻率調節貸項數顯示器，該整合頻率調節貸項數顯示器被直接連接至該整合計算單元及被配置以顯示一累積頻率調節貸項數；或一整合記憶體單元，該整合記憶體單元經配置以儲存該累積頻率調節貸項數；或該整合頻率調節貸項數顯示器及該整合記憶體單元兩者；及 一外殼，該外殼包含該整合交流頻率測量單元、該一或更多個整合交流電力測量單元、該整合計算單元、該整合頻率調節貸項數顯示器及該整合記憶體單元。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之裝置，更包含：經配置以顯示由該一或更多個整合交流電力測量單元所測量到的電力消耗之一整合電力消耗顯示器、經配置以儲存該電力消耗之該整合記憶體單元，或該電力消耗顯示器及該整合記憶體單元兩者。
  11. 如申請專利範圍第9項所述之裝置，其中該整合計算單元包含連接至該整合記憶體單元之一微處理器。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之裝置，更包含：連接至該微處理器之一整合通信介面，或連接至該微處理器之一整合輸入/輸出裝置，或者連接至該微處理器之該整合通信介面與連接至該微處理器之該整合輸入/輸出裝置兩者。
  13. 如申請專利範圍第11項所述之裝置，更包含以下之一者或多者： 連接至該微處理器之一整合電話數據機、連接至該微處理器之一整合纜線數據機及連接至該微處理器之一整合無線數據機。
  14. 如申請專利範圍第11項所述之裝置，更包含連接至該微處理器、該整合記憶體單元、或該微處理器與該整合記憶體單元兩者的一整合資料通信插孔。
  15. 如申請專利範圍第9項所述之裝置，更包含經配置以將該交流頻率測量裝置連接至一交流電力線的一整合電力輸入接頭，及經配置以在該AC電力線及一外部負載間連接該一或更多個交流電力測量裝置的一整合電力輸出接頭。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之裝置，其中：在一當前電力消耗正驅使該交流電力線朝向該交流電力線之一額定交流頻率時，該頻率調節貸項數被增加；在該當前電力消耗正驅使該交流電力線遠離該額定交流頻率時，該頻率調節貸項數被降低；及在該交流電力線之一交流頻率係在一臨界頻率上限值與一臨界頻率下限值之間時，該頻率調節貸項數保持不變。
  17. 一種使用頻率調節貸項數之反應式負載管理的電腦系統，包含一處理器、耦合至該處理器之一位址/資料匯流排、以及耦合至該處理器以與該處理器通信之一電腦可讀取記憶體單元，該記憶體單元包含指令，在該處理器執行該等指令時實施一使用頻率調節貸項數之頻率反應式負載管理的方法，該方法包含由電腦實施的以下步驟：從一交流頻率測量裝置接收一交流電力線的一當前交流頻率；從一電力消耗測量裝置接收該交流電力線在等於一取樣區間之一時間期間內的一當前電力消耗；計算最後N個測量到的電力之當前電力消耗之一電力消耗移動平均數，其中N為一大於1的正整數；基於該當前電力消耗、該當前交流頻率與該電力消耗移動平均數產生貸項數、借項數或貸項數及借項數；將該貸項數、該借項數或該貸項數及借項數加至一頻率調節貸項數；在該記憶體單元上儲存該頻率調節貸項數；及對每個下一取樣區間，重複上述之該等步驟：從該交流頻率測量裝置接收一交流電力線的該當前交流頻率；從該電 力消耗測量裝置接收該當前電力消耗；計算該電力消耗移動平均數；產生該貸項數、該借項數或該貸項數及借項數；將該貸項數、該借項數或該貸項數及借項數加至該頻率調節貸項數，及在該記憶體單元上儲存該頻率調節貸項數。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之電腦系統，其中與該電力消耗移動平均數比較時，在該當前電力消耗正驅使該交流電力線朝向該交流電力線之一額定交流頻率時，一貸項數被產生。
  19. 如申請專利範圍第17項所述之電腦系統，其中與該電力消耗移動平均數比較時，在該當前電力消耗正驅使該交流電力線遠離該交流電力線之一額定交流頻率時，一借項數被產生。
  20. 如申請專利範圍第17項所述之電腦系統，其中在該當前交流頻率為在一臨界頻率上限值與一臨界頻率下限值之間時，不產生貸項數或借項數。
  21. 如申請專利範圍第20項所述之電腦系統，其中該臨界頻率上限值係高於該交流電力線之一額定交流頻率，而該臨界頻率下限值係低於該額定交流頻率。
  22. 如申請專利範圍第17項所述之電腦系統，該方法更包含以下步驟：初始化N個連續的電力消耗量測之一電力消耗移動平均數，每一個電力消耗量測為在等同於該取樣區間之一各別的時間期間內進行。
  23. 如申請專利範圍第17項所述之電腦系統，該方法更包含以下步驟：週期性地將該頻率調節貸項數傳送至供應交流電力至該交流電力線的一電力公司。
  24. 如申請專利範圍第17項所述之電腦系統，其中該產生貸項數或借項數之步驟包含以下步驟：在該當前交流頻率高於或等於一臨界頻率上限值時且該當前電力消耗低於該電力消耗移動平均數時產生一借項數； 在該當前交流頻率高於或等於一臨界頻率上限值時且該當前電力消耗高於該電力消耗移動平均數時產生一貸項數；在該當前交流頻率低於或等於一臨界頻率下限值時且該當前電力消耗高於該電力消耗移動平均數時產生一借項數；在該當前交流頻率低於或等於一臨界頻率下限值時且該當前電力消耗低於該電力消耗移動平均數時產生一貸項數；及在該當前交流頻率為在該臨界頻率上限值與該臨界頻率下限值之間時，不產生一貸項數或一借項數。
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