TWI503555B - 全結構非接觸式功率消耗感測 - Google Patents

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Description

全結構非接觸式功率消耗感測 【相關申請案】
此申請案係基於2009年9月25日申請且案號為12/567,561的先前美國專利申請案。在此，本申請案基於相關法規應享有該先前美國專利申請案的申請日的益處。
本發明係關於透過主要電線供應至一結構的電流及/或功率的非接觸式感測。
在家中的人的活動(即，與家中的能源使用相關聯者)係直接對28%的美國能源消耗負責。然而，更多的人未察覺到其每天的活動如何影響環境或其多麼經常的牽涉到此等活動中。關於可提供此提醒的能源消耗的回饋，已被顯示為減少家中的電的使用情況最有效率的策略之一。因此，由於新的感測技術的降臨及機械學習的進步，對各種能源消耗活動即時提供關於能源使用情況的個人、相關聯的回饋係為所欲的。
遍存計算(ubicomp)及人與電腦交互作用通訊的許多研究束縛了探索用於幫助個人減少其整體能源使用的各種應用的機會。資訊的一個特別重要的一塊係為即時的、全部家庭功率使用，其可使用數種商業上可取得的電流/功率感測器之一者而獲得。
然而，此等感測器典型地需要專業的安裝以避免可能嚐試此作業的家庭擁有者安全上的疑慮，因為此等感測器典型地被安裝於主要斷路箱中的進入家中的火線及/或中性功率饋電器的周圍。大多數家庭擁有者並非受過此安裝類型的訓練，亦非有信心(具有良好的理由)可完成安裝而不發生可能的觸電或造成其他損害。因此，利用一非接觸式、全部房屋的電流/功率感測器係為所欲的，該感測器可由不具有技藝的家庭擁有者輕易的安裝且可廣泛地探索電子監控應用。即使此一感測器被用於獨立的設備，而單純地提供一生活結構中的電流及/或功率使用情況的一連續的指示，因而提供的此資訊仍可使得居住者能夠調整或修改其活動以便減少電功率的消耗而具有價值。
最不昂貴而可由不具技藝的家庭擁有者安裝的電流感測設備包括KILL-A-WATTTM 及WATTS UPTM 。然而，此等設備單純地測量用於一單一出口的能源且僅顯示設備上該點的資料。兩個最受歡迎且不昂貴的全部房屋感測系統係為THE ENERGY DETECTIVETM (TEDTM )及POWERCOSTTM 監控器。TEDTM 監控器使用基於線圈的電流感測器安裝於一家庭的主要斷路面板之中，而POWERCOSTTM 監控器使用一感測器附加至家庭的功率計器的表面。兩個設備均提供各種顯示模組，從以瓦數或金額表示的電流能源消耗到每天或自從上次能源測量週期所消耗的能源。POWERCOSTTM 監控器係最易於佈署且可由一家庭擁有者安裝；然而，其依賴具有一暴露的光埠的電子機械及電子瓦特小時計器。因此，此解決方案受限於特定類型的瓦特小時計器，且例如並非適用於無法輕易使用功率計器的公寓。所以欲提供非常有彈性的一替代的解決方案，且其可用於任何家庭或公寓(或其他結構)，其中具有一斷路面板以用於計量該空間，該斷路面板係許多國家電氣法規所必須的。
由一非技藝人士安裝一功率監控設備應為安全的且相對地簡單。對需要使用電流及/或功率的許多應用來說使用此一設備應為可能的。舉例而言，藉由提供一整合器能力，該設備應能夠測量由一結構使用的能源，而有效率地取代一傳統電子機械或電子瓦特小時計器。使用一非接觸式電流/功率及能源測量設備的進一步益處係提供一天時間的能源消耗的監控，以對功率使用公司及結構的擁有者達成較低花費能源比率的最小的花費。安全且精確的功率監控設備的此等及其他應用將從以下的說明而為明顯的。
茲揭示一種用於一電流的非接觸式的感測的方法，該電流供應電功率至一結構。如此處所使用，「結構」一詞欲覆蓋具有分別地電力服務且供給一指定用途的任何建築物。結構的範例包括單一家庭住宅、公寓、大廈、聯建住宅、雙拼屋、三拼屋、房屋等等，以及諸如企業、倉庫、及工廠的商業結構─所列的少數幾種僅為範例，但並非意圖或暗示作為限制。儘管此處所顯示且討論的範例實施例被用於測量以單一相位功率服務供應至一結構的電流、功率、及/或能源，應瞭解此內容亦均等地可應用至三相位功率服務。
本範例方法包括附加一電流感測器至一面板的一表面上的位置的步驟，該面板覆蓋供應電功率至結構的主要電線。此一面板典型地包括於一經安裝的斷路箱中，以避免個人接觸由面板所包覆的主要電線、帶電的匯流排、裸露電線、即其他帶電的導體。在主要電線中流動的電流以電流感測器感測，產生指示電流的強度的一輸出訊號。該輸出訊號接著經處理以決定在主要電線中流動的電流。
儘管在主要電線中流動的電流的強度可在感測器的正面上顯示給使用者，其亦可顯示於耦接至非接觸式電流感測器的一計算裝置，或於一遠端顯示面板上。舉例而言，該方法可包括將在主要電線中流動的電流的一指示傳達至與電流感測器間隔開來的一地點，例如傳達至顯示面板或至計算系統。再者，此指示可藉由一有線導體鏈結或一無線鏈結之任一者傳達。
該方法亦可包括感測在至少一個主要電線上的電壓之步驟。結構中電子負載的功率位準可接著以經感測的電壓及經決定的電流的一產品的功能而被計算。
此外，該方法可包括計算流經結構中電子負載的電流的一無效功率之步驟，若電子負載並非純電阻則其為具影響的。在此情況下，該方法可包括決定在主要電線之一者中的電流及施加至負載的電壓之間的一相位差的步驟。
對結構中的電子負載所計算的功率可被顯示，且所顯示的值可為一有效功率、一無效功率及/或一視在功率。
如進一步的步驟，該方法可提供用於整合隨一段時間間隔所計算的功率，以決定在時間間隔期間由結構中的負載所消耗的總能源。在至少一段時間間隔期間所消耗的總能源的一值可被儲存，且接著傳達至基於所消耗的能源的此值決定提供至結構的功率的應付款項的一實體。
為了確保電流測量的準確性，該方法可包括由選擇地對一已知負載進行充電一段時間，同時基於電流感測器的輸出訊號監控流至負載的電流的一指示，來校正電流感測器的步驟。校正亦可以一已知功率負載執行，例如監控佈置於連接至電子系統的遠端設備中的一電阻性燈泡或一功率電阻器。此負載從關閉切換至開啟狀態的比率指示此負載係意圖用於校正電流感測器的一測試負載。
在主要電線之各者中流動的電流可使用一磁阻電流感測器、一霍耳效應電流感測器、一磁通量感測器或一感應線圈測量。再者，欲利用具有多個感測元件的一電流感測器，包括覆蓋各主要電線的一感測元件(典型地兩個主要電線被用於一單一相位的住宅服務，但一第三感測器可用於監控在某些住宅結構及對許多商業結構中的三相位服務的第三主要電線)。
依附有電流感測器的面板可包含一電子斷路面板的一表面。在此情況中，電流感應器可為舉例而言，藉由使用一黏著材料、雙面膠、一環氧樹脂、或其他適合的材料，可移除地依附於電子斷路面板的表面。
此技術的另一態樣係相關於用於監控一結構中關於電功率的一參數的一範例系統。與上述方法連接而應注意，此系統包括一非接觸式電流感測器，其配置成依附於一面板的表面，於覆蓋供應至結構的電功率的主要電線的一位置。因此可依附此電流感測器，而無須移除面板以暴露由面板包覆的主要電線及其他帶電的導體。電流感測器感測流經主要電線的一電流且產生指示該電流的一輸出訊號。接收輸出訊號的一處理電路處理此訊號以決定關於電功率使用的參數。系統的其他細節通常與上述方法的步驟一致。
已提供此發明內容以簡化的形式介紹少許的概念，在以下的說明書中將進一步詳細說明。然而，此發明內容並非意圖識別所主張標的之關鍵或重要的特徵，亦非意圖用於幫助決定所主張標的之範疇。
 圖式及所揭示的實施例並非限制
範例實施例以圖式的參考圖作說明。此處所揭示的實施例及圖式意圖被考慮為說明性而非限制性的。對技術及以下申請專利範圍的範疇的限制並非歸咎於此處所討論及顯示的範例及圖式。
非接觸式電流感測 操作的理論
一非接觸式電流感測器10的範例實施例(其顯示於第1A及1B圖中)對基於一異向性磁阻(AMR)效應的一電流反應。此感應器因此提供在一鄰近導體中的電流的指示的一輸出訊號。第1A圖圖示可透過導線(leads)耦接至一計算裝置的輸出訊號埠12及14，該計算裝置例如一傳統的個人電腦、或專用的處理器及顯示器(均未顯示於圖中)。第1B圖圖示在非接觸式電流感測器10中，固著於一電路板16(因移除殼體的後蓋板而可見)的內部電子組件。
在此類型的電流感測器中，強磁材料的電阻中的一改變係回應於與強磁材料交互作用的正在改變的磁場而發生。一AMR感測器元件包含，例如附著於一矽基材上作為一薄膜的一鎳鐵合金。對此兩軸AMR感測器的各軸(例如X及Y軸)而言，四個此等可變電阻元件經安排以形成一惠司同(Wheatstone)電橋。施加一常數電流至電橋，且回應於所施加的磁場，電橋的電阻元件的兩個電阻增加，同時電橋的另外兩個電阻元件的電阻減少。電橋的電阻的整體改變導致電橋輸出處的電壓改變，其被偵測且放大，而產生一輸出訊號供以作為流動於被監控的一鄰近導體中的電流的指示。第2圖圖示一範例電路的細節，其用於針對一電流感測器的兩個正交軸之一者對供應功率至結構的主要線之一者產生一輸出訊號，且此範例電路的細節係討論於下。一類似的電路係用於另一軸，且在此範例實施例中，另一個兩軸電流感測器係經利用以感測在另一主要電線中供應功率至一結構的電流。
可從Honeywell Corporation取得的磁阻(MR)感測器元件被用於此範例實施例設備中；用於各軸的MR電流感測器係包括兩個晶片上金屬帶。提供一偏差帶以使得電流感測器可操作於最佳性能的封閉迴路模式中。提供一重設帶且週期性地啟動(依需求)以重新校準感測器元件的磁域，其可消除因為暴露於強的磁場而磁化的元件的效應。此外，偏差帶係用於建立剛好抵消所感測的導電體的磁場的一磁場，使得感測器元件係操作於幾乎為零的磁場中，使其線性度係為最大。偏差帶亦可測量比一般感測器容量更強的磁場(例如，可測量供應至較大電子負載的電流，例如電子烘乾機、電子烤箱及爐子、及使用於電子熱水器中的電阻加熱元件─舉出幾個例而非任何限制的暗示)。
MR感測器比其他磁性感測技術上更提供數種益處。與電流變壓器相比，MR感測器係為較小、較輕、且具有較寬的頻寬及較大的動態範圍。大的動態範圍可測量在一大電流中的小改變，例如當HVAC系統(高電流汲取)正在運行時偵測一夜燈(低電流汲取)被切換開啟。MR感測器比霍耳效應感測器更敏感，且可佈署於離電流載線一些距離處。雖然磁通量感測器比MR感測器更敏感，但其支援電路係更為複雜，且其典型地不提供真實的連續測量。
實施的細節
Honeywell HMC1022TM MR兩軸感測器含有兩個感測器晶粒位於16接腳小型積體電路(SOIC)封裝的彼此的直角處；此封裝係顯示於第1B圖中的內部電子組件之一者。此設備的敏感性對垂直於感應器平面的磁場而言最大，而沿著X軸(晶粒A)或沿著Y軸(晶粒B)排列。相同的電路支援各晶粒。一個範例電路70(僅一個軸)係顯示於第2A圖中。
如第2A圖所顯示，感測器操作於一封閉迴路配置以達到高線性度及動態範圍。一感測器電橋72包括四個AMR電阻元件R1、R2、R3、及R4耦接成一惠司同電橋配置。感測器電橋輸出係供應至一OPA228TM 操作放大器74，其具有一低的輸入偏壓、低雜訊、及33 MHz小訊號增益頻寬產品。OPA228TM 操作放大器係設計成驅動相對高的阻抗負載，所以一BUF634TTM 放大器76升壓訊號電流用於驅動一50 ohm偏差帶電阻78。由感測器電橋、兩個放大器、及偏差帶所形成的回饋迴路在OPA228TM 操作放大器輸入終端之間工作以維持一零電壓。因此，此配置於感測器電橋維持幾乎為零的磁場，且在此情況下電流感測器的線性度係為最大的。流經偏差帶的電流藉由偏差帶電阻78轉換為一電壓，且此電壓由一AD8055TM 低雜訊、300 Mhz操作放大器80放大且供應至一輸出埠82。
提供一重設帶84以藉由正確地排列電橋元件中的磁域而維持感測器電橋的性能。當遭受到強的磁場時(例如來自一永久磁鐵或當電路開始通電時由偏差帶產生的磁場)，磁域成為雜亂的。結果，感測器電橋成為較差的敏感性且以較少的線性度回應施加的磁場。重設電路係於通電之後使用，以透過重設帶84的電阻施加一短暫的高電流脈衝，其恢復感測器電橋中的磁域的適當排列。提供一重設鈕86用於手動地施加高電流的此短暫的脈衝88至重設帶，但應瞭解一相對應的電子重設開關可操作地由一計算設備或其他邏輯電路控制，當偵測到指示一需要以恢復感測器電橋中磁域的適當排列的情形時，而自動關閉重設鈕。
在第2A圖中的概要電路70指示一雙向電源供應器被使用，且為了清楚起見而刪除解耦包括於電路中的電容的供應。一範例雛型電路使用一12伏特單極電源供應器建構，具有由LM7171TM 操作放大器(未顯示)提供的偏差帶的虛擬接地。除了接地的差別以外，在對此雛型的訊號路徑的組件係與第2A圖的概要中的完全相同。
電路70及MR電流感測器的頻率回應係更能適當地感測功率線電流。在雛型非接觸式電流感測器中觀察到於10 kHz及1 MHz之間的大約2.5 dB的一回應上升，且大概係歸因於在電流回饋迴路中連接至偏差帶電阻78的電感。然而，此回應上升並不顯著地影響對以下討論的實驗所收集的音頻資料。
RMS計算
非接觸式電流感測器的範例電路70在被監控電線中產生電流的一類比輸出訊號指示。如第2B圖中所顯示，此類比訊號係透過一低通過濾器(未分開地顯示)輸入到一類比至數位轉換器(ADC)90，以幫助隔離電流的60 Hz周波。接下來，對各主要電線上的感測器使用一RMS計算機92來計算AC正弦電流指示訊號的方均根(RMS)值。總電流消耗(在原始訊號空間中)可藉由對所監控的各主要線加總此等RMS訊號的RMS值而計算。施加一修正因子以將原始RMS值轉換成在結構中被供應至負載的實際總電流。施加至原始RMS值的轉換因子係由透過已知負載的校正數列及計算將實施轉換的一線性函數來決定。只要依附至斷路面板的感測器在校正後不移動，則已決定此一線性方程式係足夠來模型化指示電流的原始RMS訊號及電流的實際RMS值之間的轉換函數。第2C圖係圖示使用此方式決定的電壓及功率訊號的範例圖。
當將已知負載從關閉狀態至開啟狀態作循環時，使用1 Hz脈衝比率，以從結構中的可在背景中致動的其他負載區別出校正負載。舉例而言，藉由觀察四個接續增加強度的原始RMS訊號值，能夠將已知負載的相對值與那些已知負載的相對應的原始RMS值相關聯。在原始RMS訊號空間中的步階改變係與經計算的已知負載的電流汲取(使用線電壓)相關聯。此係對校正器的四個已知負載狀態之各者作計算。在計算用於從原始RMS值轉換為有效電流的線性函數之前，採取各個五個樣本且接著作平均。可接著使用線性函數以對結構中的負載決定必要的RMS電流值。最終，使用RMS電壓及總RMS電流計算平均功率。下一段落提供關於感測結構中所消耗的功率的進一步細節。
感測一結構中所消耗的功率
上述的範例式非接觸式電流感測器包括兩個磁阻感測器，其肩並肩地放置以提供從AC電源供應電功率至一住宅結構由一標準240V單一相位功率饋電的兩個120V主要電線所產生的磁場的有效包覆。如第1C圖中範例圖式所顯示，一傳統斷路面板20包括多個斷路器22及藉由開啟一門21而可接近的兩個主要斷路器24及26。接近斷路器22及/或主要斷路器24及26的栓扣的個人受到保護，避免不慎地接觸帶電的導體及匯流排40及42，其中此等斷路器係藉由圍繞斷路器的一覆蓋的面板23而耦接，且該覆蓋的面板包覆從斷路器分配功率到整個結構的功率匯流排、主要電線、及電線的一裸露端。
主要電線28及30係依次連接至主要斷路器24及26，並連接至功率匯流排40及42。以主要電線進入結構的一中性電線38耦接至一中性匯流排44，其亦佈置於面板23後面。一範例非接觸式電流/功率感測器32係黏著地依附於面板23的位置，使得電流/功率感測器中的電流感測器電路34及36覆蓋主要電線28及30。電線46的一端係連接至非接觸式電流/功率感測器中的電路，且其另一端係連接至一傳統交變電流(AC)電線插頭48，電線插頭插入一鄰近的AC功率插座50。在此範例中，AC功率插座50被顯示為配置成一接地故障偵測器，但亦可使用一傳統的AC功率插座。
AC插座對至少一個主要電線在結構中的電線上提供電壓位準，且此電壓係典型地大約與其他主要電線上相同。非接觸式電流/功率感測器可偵測兩個主要電線之一者上的電壓與流經該電線的電流之間的功率因子或相位角，且可偵測兩個主要電線之間的相位差。因此，亦可決定連接至其他主要電線的負載的相位角或功率因子。
功率因子可用於決定無效功率，其等同於電壓、電流、及功率因子的產物。一純電阻負載具有等於一的功率因子，而電感負載造成小於一的負的功率因子，且電容負載造成小於一的正的功率因子。若為所欲的，無效功率可顯示於一計算設備上、於遠端顯示器上、或於提供在非接觸式電流/功率感測器本身的一顯示器上。若結構中的負載並非純電阻，則一使用者可能想要觀察無效功率。舉例而言，使用者可能想要對一結構觀察無效功率，該結構包括由於數個帶電的電子馬達所產生的一顯著的電感負載。
覆蓋主要電線而來自電流感測器的資料被輸入電流/功率感測器中的一類比至數位轉換器(ADC)，其中觀察60 Hz周波以偵測其強度。類似地，監控於插座50的電壓訊號被輸入至電流/功率感測器中的一ADC，以決定60 Hz周波期間的電壓強度。計算(對兩個主要電線)電流訊號的方均根(RMS)值及電壓訊號，且兩個電流RMS強度的總和係乘以RMS電壓，以計算結構中被消耗的總功率(即，無效功率及有效功率兩者)。
使用於結構中的電流及功率兩者的決定可由包括於電流/功率感測器32中的一處理器執行，或對此等參數感測的電流及電壓訊號資料可藉由一有線鏈結(例如，乙太網路或功率線資料鏈結等等)或透過一無線鏈結52(例如，一IEEE 802.11 a、b、g、或n規格WiFi鏈結、一藍牙鏈結、或其他無線資料鏈結)供應至諸如一膝上型電腦54的一計算裝置。計算設備可接著決定電流、功率、及/或能源，且可顯示一個或所有此等參數於計算設備所提供的一顯示器螢幕57上。
如進一步的替代，由非接觸式電流/功率感測器所決定的功率及電流，或其測量的經感測的電流及電壓訊號資料，可由一有線鏈結或由無線鏈結52傳達至一遠端顯示器面板56，該遠端顯示器面板包括其上指示所欲參數的值的一液晶顯示器(LCD)或其他顯示器58。一使用者可利用一開關62決定以瓦特表示的功率及以安培表示的電流是否連續的顯示。或者，顯示器58可輪流循環此等參數，例如顯示電流的值數秒鐘且接著顯示功率的值數秒鐘。可包括一開關60以中斷遠端顯示器面板。
校正
在結構中施加一已知負載以藉由偵測關於已知負載的電流消耗所偵測的電流強度的改變而校正非接觸式電流/功率感測器。舉例而言，若結構中的其他負載係正在使用總額為128.5安培的電流，且已知使用10安培電流的負載係連接至結構的電子系統，則結構中的電流的指示應增加10安培。一連串不同的電子負載被應用於計算一回歸線。此校正步驟可藉由處於結構中任何位置的一插電設備而自動的完成，或如所欲的，可週期性地手動執行。因為非接觸式電流/功率感測器亦插入鄰近的功率插座50中，所以所偵測的線電壓可用於校正對結構中耦接至電子系統的各個不同已知負載的「有效功率」的計算。
舉例而言，為了將經感測的電流與所消耗的功率相關聯，具有已知功率消耗(例如100W)的校正器(未顯示)被插入功率插座且週期性地產生脈衝(例如以1Hz的比率)，使得由電流/功率感測器32所偵測的經感測功率的改變可被記錄。校正器可如已知瓦數的電阻負載的一閃爍的燈泡一樣單純。若一計算設備係鏈結至電流/功率感測器32，可使用一MATLABTM 腳本程式(script)以透過於44.1 kHz的未壓縮的脈衝碼模組(PCM)音效卡線路輸入(line-in)連接來取樣非接觸式電流/功率感測器輸出訊號。如上所述，在非接觸式電流/功率感測器之間的此連接可透過一無線鏈結(例如，一IEEE 802.11 a、b、g、或n規格WiFi鏈結、一藍牙鏈結、或其他此類鏈結)，或透過一直接輸入至音效卡線輸入，或透過一乙太網路或一功率線通訊(PLC)鏈結，或其他有線連接。
功率係被消耗於功率線電流的各週期，其在一個範例實施例中，包含735個音頻樣本(使用44100的樣本比率，藉由60Hz的功率線頻率劃分)。所有基線樣本的平均值從各進入的樣本中減去，且計算一絕對值。所得到的絕對值接著作平均(1/60th sec)且代表電流消耗的未校正測量。使用校正器的已知負載，例如100瓦，計算對實際電流汲取的經感測電流消耗資料的比率。1 Hz脈衝指示在施加至功率系統的數個負載之中所關注的一特定設備。儘管校正設備僅使用兩個功率狀態(0及100瓦)，亦考慮可利用循環更多不同負載(例如0、50、及100 W)的多狀態校正器。
如上所述的進一步替代，可提供安裝了微控制器、或特定應用積體電路(ASIC)、或可使用一場域可程式閘極陣列(FPGA)電路的非接觸式電流/功率感測器32，以消除對一分開的計算設備的連接；然而，其理想地可為接著透過一有線或無線鏈結，對顯示面板56通訊輸出參數。
除了使用一遠端顯示面板之外，理想地可為單純地在非接觸式電流/功率感測器上包括一顯示器。舉例而言，第3A、3B、及3C圖圖示一非接觸式電流/功率感測器及顯示器100的範例實施例，其經設計循環三種不同的參數。此實施例亦提供一黏著底板，使得非接觸式電流/功率感測器可移除地黏著依附於一斷路器面板的表面，位於面板中覆蓋供應電流至斷路器的主要電子導線的位置，且因此依附於安裝了斷路面板的一結構。黏著劑可為雙面膠、一黏著塗層、一環氧樹脂、或某些其他適合的黏著材料。來自一電線插座的電壓輸入係提供於一導線102上。
如第3A圖中顯示，以安培表示於T=0秒的一時間的瞬時電流的一顯示係顯現於一顯示器螢幕104上，而在第3B圖中，於T=20秒的一時間，顯示器螢幕以瓦特表示接著所決定的功率值。類似地，在第3C圖中T=40秒的一時間，顯示器螢幕顯現經界定的測量時段期間消耗的總能源。舉例而言，測量時段可為在對一功率使用公司的能源測量的連續上傳之間的增量的時間間隔，以下將更詳細討論。或者如所欲的，測量時段可為連續24小時時段，或某些其他時間間隔。
能源監控
為了決定一段時間間隔內由結構所消耗的能源，必須使用一整合器功能整合時間內所測量的功率，該整合器功能係由處理器實施或作為包括於非接觸式電流/功率感測器中的ASIC或FPGA的部份來實施(或由一遠端計算裝置實施)。再者，在白天及夜晚期間及一週的特定幾天界定的時間中所消耗的能源可被決定而將成為明顯的，且各結果經儲存以對結構作成方便的一天的時間能源消耗測量。一天的時間能源測量常常為功率使用公司所喜好，以鼓勵離峰時段能源的使用情況，且此方式對鼓勵此方面將為有用的。
第4圖圖示一方塊圖200，其顯示具有一處理器隨著時間整合所測量的功率的非接觸式電流/功率感測器的實施例如何用於對一結構產生能源消耗資料，其中該資料週期性地(或因要求)上傳至一功率使用公司用於對消耗功率的使用者收費之目的。主要電線202及204進入一斷路面板206以從使用公司供應電功率至結構208中的電子負載。具有整合處理器及整合功能的一非接觸式電流/功率感測器210係以黏著或其他方式依附於斷路面板206的一表面，使得電流感測器212及214分別地覆蓋主要電線202及204。電流感測器係位於斷路面板上，最佳在主要電線上，以感測電線中的電流。
應強調本方式並非限於單一相位或住宅的安裝，且其亦可利用於商業的安裝，用於感測單一相位電流/功率(如顯示的使用兩個主要電線)或三相位電流/功率(其使用具有三個電流感測器元件的一非接觸式電流/功率感測器，一電流感測器元件覆蓋進入斷路箱的三個主要電線之一者)。而且，此處所討論的其他實施例之各者可類似地用於監控供應至以單一相位或三相位安裝的一結構的電流、功率及能源。
如第4圖顯示，電壓輸入導線218將非接觸式電流/功率感測器210連接至一傳統功率出口220，使得在一個主要電線上之電壓被輸入且被用於決定功率(且可選擇地，亦決定相位角/功率因子)。應瞭解在某些情況下，若在各電線上的負載非常不平衡而電壓實質上為不同的，則可感測在主要電線電路之各者上的電壓係為所欲的。若為如此，除了第4圖所顯示的情況之外，連接至各其他主要電線的一分開的出口可用於感測在其他電線上的電壓。
藉由隨著時間整合功率所決定的能源可於不同時間點儲存於一能源使用情況資料儲存216中，例如上述達成一天時間的能源消耗監控，或自從所使用的能源透過一有線或無線鏈結222被上傳至一功率使用收費實體224的一時間間隔。能源使用情況資料儲存216可包括作為非接觸式電流/功率感測器210中的一記憶體電路，或可為分開的，例如在一遠端計算設備中。然而，對固態記憶體晶片的相對壓縮性質而言，將此記憶體包括於內部以提供資料儲存於非接觸式電流/功率感測器中可為適當的。一或多個不同時段的能源使用情況資料可根據一日期排程上傳至功率使用收費實體(例如各月份的最後或第一天)，或可回應於來自功率使用收費實體請求資料的上傳而依需求上傳。而且，應瞭解鏈結222可為無線的，例如WiFi、WiMax、或某些其他無線鏈結；或可為有線鏈結，例如對網際網路的乙太網路連接、或功率線資料鏈結、或其他適合的有線資料鏈結。
範例計算設備
第5圖圖示一般傳統計算設備350的一功能性方塊圖，該設備可包括用於從如上所討論的非接觸式電流/功率感測器接收輸出訊號的一電腦364。電腦可經程式化處理來自電流感測器的輸出訊號，以顯示及/或儲存結構中供應至電子負載的電流，並接收電壓訊號。使用指示電流及電壓的此等兩個輸出訊號，電腦藉由將電流乘以電壓，而可決定在結構中由電子負載所使用的功率。電腦364可為一般傳統個人電腦(PC)，例如一膝上型電腦、桌上型電腦、伺服器、或其他形式的計算設備。電腦係耦接至用於將文字及圖式顯示給使用者的一顯示器368，例如經測量的電流的當前值、被消耗的當前功率、及/或在一時間間隔期間被使用的能源。
一處理器362係包括於電腦364中。包含模組及軟體程式、及數位訊號、一網路介面352、一光學設備358、及(可選擇的)一音效卡382，用於儲存資料及機械可讀取且可執行指令的一記憶體366(具有唯讀記憶體(ROM)及隨機存取記憶體(RAM)兩者)、一非揮發性儲存360(例如一硬碟或其他非揮發性資料儲存設備)係透過一匯流排354耦接至處理器362。儲存於記憶體366中的資料可包括基於一校正器的校正值或修正值、任何經測量的或經計算的參數，即電流、功率(實際功率及/或視在功率兩者)、及能源。任何此等資料可透過一網路370從另一網址存取，例如透過網路介面352的網際網路或其他網路。光學設備358可讀取一光碟(CD)356(或其他光學儲存媒體，例如一數位視訊碟(DVD))，其上儲存機械指令用於決定及/或顯示任何電子參數(即，電流、功率、及/或能源)，以及可由電腦364運行的其他軟體模組及程式。機械指令在由處理器362執行之前載入至記憶體366中，以實行使用來自非接觸式電流感測器的輸出訊號決定電子參數的步驟，或實行單純地顯示從非接觸式電流/功率感測器所接收的一或多個電子參數的步驟。
使用者可透過鍵盤/滑鼠372提供輸入至與電腦耦接的控制電腦364。一藍牙無線電374亦連接至匯流排354用於例如從非接觸式電流/功率感測器接收一藍牙無線電訊號376，若其提供一藍牙無線傳輸以傳輸電流及電壓的輸出訊號指示，或電流、功率、及/或能源的輸出(若由非接觸式電流/功率感測器中的一處理器所決定)。應理解其他類型的有線或無線通訊鏈結可傳達來自非接觸式電流/功率感測器的資料。舉例而言，耦接至一USB埠378的一Wi-Fi無線電訊號或一乙太網路或通用序列匯流排(USB)的有線通訊鏈結384可用於此目的而取代藍牙無線電。此等訊號亦可儲存作為資料儲存360上的資料，且接續由電腦364處理，以檢閱結構中的電流、功率、及/或能源使用情況。
應瞭解在一初始範例實施例中，來自非接觸式電流感測器的輸出訊號的值被供應作為輸入訊號至諸如音效卡382的一傳統音效卡的線路輸入，舉例而言，透過一有線鏈結380。實施例中，在非接觸式電流/功率感測器中包括ADC功能，且音效卡被用於取樣RMS訊號。然而，應瞭解可使用其他技術以透過有線鏈結384或透過一無線鏈結取樣供應至電腦364的訊號，例如透過一藍牙無線電訊號376，以便進行處理以決定藉由電腦364可決定的結構中所消耗的電流、功率、及能源。
性能實驗及結果
實驗在一單一公寓中實施以評估此方式的可行性。實施總數為七個在公寓中將各種設備(例如電燈)插入電氣出口進行通電的實驗(每一者嘗試5次)。首先安裝校正單元至一自由電氣出口中使得該軟體可決定電流感測器的功率比率且計算一經校正的回歸線。此等測試使用WATTS UPTM 監控設備以決定各設備及設備結合的實際功率消耗。表1顯現經結合測試的經測量的功率消耗及從感測器(以瓦特表示)估計的功率消耗。各試驗的平均功率以及誤差係記錄於以下的表1中。
表1： 由非接觸式電流/功率感測器偵測的各種結合設備的功率消耗；使用Watts UpTM 設備作為真實狀況，或「實際」功率，以作比較。
應瞭解WATTS UPTM 設備本身具有誤差輪廓，但在此可行性實驗中，僅需顯現由本發明新穎的方式所產生的結果係多麼靠近由一商業可取得設備所決定的級別。對純電阻負載的此等結果的初始比較係為非常鼓舞的。總而言之，測試的結果顯現來自已知測量(使用WATTS UPTM 作為真實狀況)的少於3%(平均而言)的一功率消耗差別。單一及複合事件並非展示在感測器上造成任何顯著的相反效率。最小可辨別的電流汲取係大約為10 mA，其透過一已知基於LED的負載的功率消耗而收集。範例感測器的理論動態範圍(假設偏差帶運行於20高斯)係大於100 A。有效的動態範圍及分辨率係清楚的取決於所連接的類比數位轉換器(ADC)，但應特別注意本發明的方式能夠在一相對廣的範圍上偵測低及高的電子負載兩者。
其他替代實施例
存在著數種特徵及額外的功能可包括於感測器的其他範例實施例中。舉例而言，因為感測器精確度及理想的敏感度取決於其適當的方向及放置，所以一替代實施例可包括一基於LED(或其他類型的視覺及/或聽覺)的指示器，其使得使用者能夠迅速地決定感測器在斷路箱的面板上理想的方向及放置位置。此回饋指示器設備係於以下敘述。為了使用此一實施例，使用者單純的移動感測器圍繞斷路箱的一表面上，於大約經建議的固定點，直到因此指示器達到顯現一峰值或理想的位置及最佳的方向。
LED回饋指示器
非接觸式電流感測器可理想地位於相關於主要電線的位置，基於回饋而視覺上提供所監控的主要電線使用感測器上的兩個LEDs，以幫助使用者在固定感測器於斷路箱面板上之前，搜尋此理想的位置。非接觸式感測器經手持且「盤旋」於斷路面板上，於大約主要電線在其中的可能位置(類似於牆壁鋼筋探測機使用的方式)。藉由使用從用於斷路面板的設計中的標準所衍生出的一組試探來協助使用者尋找最理想的點以固定此感測器。
感測器的端與兩個主要電線的斷路器的端對齊以幫助決定感測器的放置的位置。(應瞭解此討論假設感測器單元經放置以監控一單一相位安裝)。當使用者已經盤旋或放置感測器於接近一潛在適合的地點時(基於由一個或兩個內部感測器單元所偵測的以60Hz AC主要電線中流動的電流的訊號強度)，感測器上的一個或兩個LEDs將開始閃爍。若感測器單元的該部份係在一可接受地點的上方，則LED成為固定發亮，以便接收在經監控的主要電線中流動的一足夠強的AC電流指示。目標係為使得兩個LEDs固定發亮，其指示兩個內部感測器係有效率地接收到兩個運送電流的主要電線中流動的電流。感測器單元具有藉由單純地滑動其殼體部份而擴展以適應並非遵守NEMA標準的其他或非標準斷路面板的能力。典型地，對標準電子斷路面板而言，使用者將僅需要移動該設備作為一單元。尋找一適合的位置而用於固定感測器單元的殼體的策略係為將其盤旋於一可能的地點上且嘗試使得一個LED變成固定發亮。接著，使用者可向左或向右、向上或向下、及/或些微的旋轉而移動感測器的殼體以使得第二LED變成固定發亮。若使用者無法使得兩個LEDs均同時固定發亮，則可藉由移動元件殼體的兩半來調整感測器，以改變內部感測器的分開狀態。
監控電路
再者，因為感測器係對強磁場的效應極為敏感，其可導致輸出訊號的非線性，所以欲包括一監控電路以改善感測器的可靠度。監控電路將用於檢測施加至感測器的大磁場，且接著嘗試改正感測器所經歷的問題以最小化或消除結果的誤差，例如去磁(degaussing)感測器，其可藉由自動施加一設定/重新設定脈衝至感測器來完成。因此，此範例實施例將包括一磁場強度監控電路，且亦可包括一自動啟始磁性抵消機制，或至少可通知使用者去磁感測器的需求，使得使用者可接著手動啟動一控制或重新設定按鈕以去磁電流感測器。
雖然此處已與執行及修改的較佳形式連結說明所揭示的內容，技藝人士將瞭解可在以下的申請專利範圍的範疇中作成許多其他修改。因此，以上說明並非意圖對此等內容的範疇做任何限制，但意圖參考以下的申請專利範圍而整體決定。
10．．．非接觸式電流感測器
12．．．輸出訊號埠
14．．．輸出訊號埠
16．．．電路板
20．．．傳統斷路面板
21．．．門
22．．．斷路器
23．．．面板
24．．．主要斷路器
26．．．主要斷路器
28．．．主要電線
30．．．主要電線
32．．．非接觸式電流/功率感測器
34．．．電流感測器電路
36．．．電流感測器電路
38．．．中性電線
40．．．匯流排
42．．．匯流排
44．．．中性匯流排
46．．．電線
48．．．電線插頭
50．．．AC功率插座
52．．．無線鏈結
54．．．膝上型電腦
56．．．遠端顯示器面板
57．．．顯示器螢幕
58．．．其他顯示器
60．．．開關
62．．．開關
70．．．範例電路
72．．．感測器電橋
74．．．操作放大器
76．．．放大器
78．．．偏差帶電阻
80．．．操作放大器
82．．．輸出埠
84．．．重設帶
86．．．重設鈕
88．．．脈衝
90．．．類比至數位轉換器
92．．．RMS計算機
100．．．非接觸式電流/功率感測器及顯示器
102．．．導線
104．．．顯示器螢幕
200．．．方塊圖
202．．．主要電線
204．．．主要電線
206．．．斷路面板
208．．．結構
210．．．非接觸式電流/功率感測器
212．．．電流感測器
214．．．電流感測器
216．．．能源使用情況資料儲存
218．．．電壓輸入導線
220．．．傳統功率出口
222．．．有線或無線鏈結
224．．．功率使用收費實體
350．．．傳統計算設備
352．．．網路介面
354．．．匯流排
356．．．光碟
358．．．光學設備
360．．．非揮發性儲存
362．．．處理器
364．．．電腦
368．．．顯示器
370．．．網路
372．．．鍵盤/滑鼠
374．．．藍牙無線電
376．．．藍牙無線電訊號
378．．．USB埠
380．．．有線鏈結
382．．．音效卡
384．．．有線通訊鏈結
一或多個範例實施例及其修改的各種態樣及伴隨的益處，當與隨附的圖式連結藉由參考以上的詳細說明，將成為更加易於理解且同樣地更佳瞭解，其中：
第1A圖係如此處揭示的一非接觸式電流/功率感測器的範例實施例的外部表面的一平面視圖；
第1B圖係第1A圖中所顯示的範例實施例的內部的一平面視圖，說明內部電路組件；
第1C圖係一範例電子斷路面板的局部虛影視圖，顯示固著於斷路圍繞的表面的一無線通訊非接觸式感測器(通常類似於第1A及1B圖所顯示者)，其位於覆蓋傳達電流至斷路匯流排的主要導體(其在斷路箱之中)的位置，且亦顯現用於顯示(及/或處理)由無線通訊鏈結發送的輸出訊號的兩個選擇；
第2A圖係用於在供應電流至結構的一個線上監控電流/功率的非接觸式感測器的一個軸的範例概要電路圖；
第2B圖係說明非接觸式感測器、一類比至數位轉換器(ADC)、及一方均根(RMS)計算器的一範例方塊，其耦接在一起以產生一輸出訊號，其對由感測器的一功率線中感測的電流指示RMS值；
第2C圖圖示顯現使用本方式所決定的範例功率及電壓訊號；
第3A-3C圖分別圖示非接觸式電流感測器的另一範例實施例，其具有一顯示器，以amps指示電流(第3A圖)、以瓦特指示功率(第3B圖)、且以千瓦小時指示所使用(在一段時間期間)的能源(第3C圖)；
第4圖係圖示如何使用可儲存於記憶體中的一非接觸式電流感測器來決定能源，且輸出至一功率使用情況計費實體(或其他接受者)的一範例方塊圖，舉例而言，用於能源使用的計費的目的；及
第5圖係一典型計算設備的一概要方塊圖，其適用於處理從一非接觸式電流感測器所接收的訊號輸出，以決定由結構所使用的電流、功率、及/或能源。
20．．．傳統斷路面板
21．．．門
22．．．斷路器
23．．．面板
24．．．主要斷路器
26．．．主要斷路器
28．．．主要電線
30．．．主要電線
32．．．非接觸式電流/功率感測器
34．．．電流感測器電路
36．．．電流感測器電路
38．．．中性電線
40．．．匯流排
42．．．匯流排
44．．．中性匯流排
46．．．電線
48．．．電線插頭
50．．．AC功率插座
52．．．無線鏈結
54．．．膝上型電腦
56．．．遠端顯示器面板
57．．．顯示器螢幕
58．．．其他顯示器
60．．．開關
62．．．開關

Claims (21)

  1. 一種用於感測被提供至一結構的電功率的方法，該結構包含(a)二或更多分支斷路器，(b)二或更多分支電功率線，該等分支電功率線將該電功率的至少一部分供應至在該結構中的一第一負載，(c)一或更多主要電功率線，該等主要電功率線將該電功率供應至該二或更多分支電功率線，且從該結構外部的一電源接收該電功率，該二或更多分支電功率線於該二或更多分支斷路器處電氣耦合至該一或更多主要電功率線，及(d)一面板，該面板定位於至少部分的該一或更多主要電功率線及至少部分的該二或更多分支電功率線上，該第一負載包含在該結構中電氣耦合至該二或更多分支電功率線的所有二或更多電器設備之一總負載，該方法包含以下步驟：在該二或更多電器設備之至少一個已知負載已經電氣耦合至該一或更多主要電功率線之後，藉由偵測在該一或更多主要電功率線中一電流之一強度的一改變，來校正一電流感測器之陣列，其中校正該電流感測器之陣列的步驟包含說明於該面板處的磁場，校正該電流感測器之陣列的步驟包含以下步驟：使用在該一或更多主要電功率線中該電流的該強度之該改變，來決定一校正因子；使用該電流感測器之陣列以感測在該一或更多主要電功率線中流動的該電流； 產生一輸出訊號來指示在該一或更多主要電功率線中的該電流；處理該輸出訊號以決定在該一或更多主要電功率線中流動的該電流，其中處理該輸出訊號之步驟包含使用該校正因子；感測該一或更多主要電功率線之至少一者上的一電壓；及使用該電壓及在該一或更多主要電功率線中流動的該電流，計算提供至該結構的該電功率，其中：該電流感測器之陣列係附加至該面板的該表面之一區域，該區域定位在該一或更多主要電功率線之至少該部分上或靠近該一或更多主要電功率線之至少該部分，其中該電流感測器並非定位在該面板下方的該二或更多分支電功率線上，且亦非定位在該二或更多分支斷路器上。
  2. 如申請專利範圍第1項之方法，進一步包含以下步驟：顯示在該一或更多主要電功率線中流動的該電流的一強度及該強度的一代表之至少一者，其中：處理該輸出訊號之步驟包含以下步驟：處理該輸出訊號以決定在該一或更多主要電功率線中流動的該電流的該強度。
  3. 如申請專利範圍第1項之方法，進一步包含以下步驟： 對流經該第一負載的該電流的一部份計算一無效功率，其中：該第一負載並非純電阻；及計算該無效功率之步驟包含使用一功率位準以計算該無效功率。
  4. 如申請專利範圍第3項之方法，進一步包含以下步驟：決定在該電流的該部份及該電壓之間的一相位差。
  5. 如申請專利範圍第1項之方法，進一步包含以下步驟：決定在至少一段時間間隔期間，由該第一負載所消耗的能源的一總額。
  6. 如申請專利範圍第5項之方法，進一步包含以下步驟：儲存在該至少一段時間間隔期間所消耗的能源的該總額的一值及該值的一代表之至少一者；及將在該至少一段時間間隔期間所消耗的能源的該總額的該值及該值的該代表之至少一者傳達至一實體，該實體針對提供至該結構的該電功率決定一應付款項。
  7. 如申請專利範圍第1或2項之方法，其中：該電流感測器之陣列包含至少一個選自以下構成之群組：一磁阻電流感測器； 一霍耳效應(Hall effect)電流感測器；一磁通量感測器；及一感應線圈。
  8. 如申請專利範圍第1或2項之方法，其中：該電流感測器之陣列包含：二或更多感測元件；及該二或更多感測元件之各者係靠近不同的該一或更多主要電功率線之一者。
  9. 如申請專利範圍第1或2項之方法，進一步包含以下步驟：附加該電流感測器之陣列至該面板的該表面上的該區域，該區域係定位在該一或更多主要電功率線的至少該部分上，其中該電流感測器之陣列並非定位在該面板下方的該二或更多分支電功率線上，且係定位在該二或更多分支斷路器上，其中：該電流感測器之陣列使用一非接觸式感測技術來感測在該一或更多主要電功率線中流動的該電流。
  10. 如申請專利範圍第1項之方法，其中：校正該電流感測器之陣列的步驟進一步包含以下步驟：將該二或更多電器設備之該至少一個已知負載耦合 至該一或更多電功率線；及該方法進一步包含以下步驟：在校正該電流感測器之陣列之後，從該一或更多主要電功率線去耦該二或更多電器設備之該至少一個已知負載；及在使用該電流感測器之陣列的同時，保持該二或更多電器設備之該至少一個已知負載與該一或更多主要電功率線去耦，產生該輸出訊號、處理該輸出訊號、感測該電壓、且計算該電功率。
  11. 一種用於監控一結構的電功率使用情況的系統，該結構具有(a)二或更多分支斷路器，(b)二或更多分支電功率線，該等分支電功率線供應該電功率的至少一部份至該結構中的一第一負載，及(c)一或更多主要電功率線，該等主要電功率線將該電功率供應至該二或更多分支電功率線，且從一外部電源接收該電功率，且該結構進一步具有覆蓋至少部份的該一或更多主要電功率線及至少部分的該二或更多分支電功率線的一面板，該二或更多分支電功率線於該二或更多分支斷路器處電氣耦合至該一或更多主要電功率線，該系統包含：一電流感測器，其經配置成依附至該面板的一表面，而無須移除該面板以暴露由該面板所遮蓋的該等主要電功率線之至少該部分或該二或更多分支電功率線之至少該部分，該電流感測器亦經配置成感測流經該一或更多 主要電功率線的一電流，且進一步經配置成產生一輸出訊號，該輸出訊號指示流經該一或更多主要電功率線的該電流；一處理電路，該處理電路經配置成從該電流感測器接收該輸出訊號；及一校正電路，該校正電路經配置成耦合至該一或更多主要電功率線之至少一個電線，其中該處理電路進一步配置成在該校正電路耦合至該一或更多主要電功率線之該至少一個電線的同時，藉由監控在該一或更多主要電功率線中的該電流之一強度，來校正該電流感測器；該電流感測器經配置成依附至靠近該一或更多主要電功率線之至少該部分的該面板之該表面的一區域，且該區域並非位於或鄰近該二或更多分支電功率線的至少該部分，且該區域亦非位於或鄰近該二或更多分支斷路器；及該處理電路進一步經配置成處理該輸出訊號，以決定與該結構的該電功率使用情況有關的一或更多參數。
  12. 如申請專利範圍第11項之系統，其中：該電流感測器包含位於該電流感測器中的二或更多感測元件，使得當該電流感測器係依附於該面板的該表面時，該二或更多感測元件的各感測元件可經佈置靠近不同的該一或更多主要電功率線之一者。
  13. 如申請專利範圍第11項之系統，進一步包含：包含一處理器的一第一電腦，該處理器包含該處理電路，其中：該處理電路包含一或更多機械指令，該等機械指令經配置成運行於該第一電腦的該處理器上；及，該一或更多機械指令包括多個指令以決定與該結構的該電功率使用情況有關的該一或更多參數。
  14. 如申請專利範圍第11、12、或13項之系統，進一步包含：一電線插頭，該電線插頭電氣耦合至該處理電路且經配置成將該處理電路耦合至該結構的一電線插座，其中該處理電路進一步配置成偵測在該一或更多主要電功率線的至少一個電線上的一電壓；及該電線插座係電氣耦合至該一或更多主要電功率線之至少一者。
  15. 如申請專利範圍第11、12、或13項之系統，其中：該一或更多參數包含以下至少一者：流經該一或更多主要電功率線的該電流的一強度；或由該第一負載所消耗的該電功率的至少該部份的一強度，其中：該處理電路進一步配置成決定該第一負載所消耗的 該電功率的至少該部份的該強度。
  16. 如申請專利範圍第11、12、或13項之系統，其中：該處理電路進一步配置成決定介於流經該一或更多主要電功率線的該電流的至少一部份及在該一或更多主要電功率線之至少一者上的一電壓之間的一相位差。
  17. 如申請專利範圍第11、12、或13項之系統，其中：該處理電路進一步配置成決定一時間間隔期間供應至該第一負載的一總電能。
  18. 如申請專利範圍第17項之系統，進一步包含：一記憶體，該記憶體配置成儲存該時間間隔期間供應至該第一負載的該總電能的一或更多值；及一通訊設備，該通訊設備用於將該時間間隔期間供應至該第一負載的該總電能通訊到以下至少一者：該結構的一佔用者；該結構的一擁有者；及將該電功率之至少該部分提供至該結構的一電功率公司。
  19. 如申請專利範圍第11項之系統，其中：該處理電路進一步配置成在該校正電路耦合至該一或更多主要電功率線之該至少一個電線的同時，使用在 該一或更多主要電功率線中的該電流之該強度，來決定一校正因子；及耦合該處理電路進一步配置成處理該輸出訊號，以決定與該結構的該電功率使用情況有關的一或更多參數，其中該校正因子係用以至少部分地處理該輸出訊號耦合。
  20. 一種監控一或更多電器設備的電功率使用情況的系統，該一或更多電器設備係耦合至一結構的一電功率基礎架構，該系統包含：一功率消耗測量設備，該功率消耗測量設備配置成耦合至一斷路箱的一第一表面，該斷路箱上覆蓋該電功率基礎架構的電供應線之至少一部分，該功率消耗測量設備包含多個電流感測器元件，該多個電流感測器元件配置成無線地感測關於該一或更多電器設備的該電功率使用情況的資料；及一處理模組，該處理模組配置成在一第一處理器上運行，且配置成使用從該功率消耗測量設備的該一或更多電流感測器元件所獲得的該資料，藉由計算在該結構中該一或更多電器設備的該電功率使用情況，來決定該結構之一總電功率使用情況；及一校正負載，該校正負載配置成耦合至該一或更多電功率線的至少一個電線，其中：該電功率基礎架構包含二或更多分支斷路器及該等電供應線之該至少一部分； 該等電供應線之該至少一部分包含二或更多分支電功率線，以及於二或更多分支斷路器處電氣耦合至該二或更多分支電功率線的該一或更多主要電功率線；該電流感測器係附加至靠近該一或更多主要電功率線的該面板之該第一表面的一部分，且並非該二或更多分支電功率線且亦非該二或更多分支斷路器；該校正負載配置成從該一或更多電供應線之該至少一個電線去耦；該多個電流感測器元件之各者包含一感應線圈；該功率消耗測量設備經配置，使得該多個電流感測器元件被定位，使得當該功率消耗測量設備耦合至該斷路箱的該第一表面時，該多個電流感測器元件之各者可靠近該一或更多電供應線之不同的一者；該處理模組進一步配置成在該校正負載耦合至該一或更多電供應線之該至少一個電線的同時，藉由監控在該一或更多電供應線中該電流的一強度，來校正該多個電流感測器元件；該處理模組進一步配置成在該校正負載耦合至該一或更多電供應線之該至少一個電線的同時，使用在該一或更多電供應線中該電流的該強度，來決定一校正因子；該處理電路進一步配置成使用該校正因子來處理一輸出訊號，以決定與該結構的該電功率使用情況有關的一或更多參數，該輸出訊號指示由該多個電流感測器元件無線地感測的資料；及 該處理模組進一步配置成使用該校正因子以至少部分地校正該電流感測器，來說明於該面板處的磁場。
  21. 一種用於感測提供至一結構的電功率之方法，該結構具有二或更多分支斷路器、在該結構中將該電功率之至少一部分供應至二或更多電器設備之一第一負載的二或更多分支電功率線、及將該電功率供應至該二或更多分支電功率線且從一外部發電機接收該電功率之一或更多主要電功率線，該結構進一步具有一面板，該面板覆蓋該一或更多主要電功率線及該二或更多分支電功率線之至少一部分，該第一負載包含在該結構中電氣耦合至該二或更多分支電功率線的所有二或更多電器設備之一總負載，該方法包含以下步驟：將一電流感測器耦合至該面板的該表面之一區域，該區域係靠近該一或更多主要電功率線，且並非該二或更多分支電功率線，且亦非該二或更多分支斷路器；在該二或更多電器設備之至少一個已知負載已經電氣耦合至該一或更多分支電功率線之後，藉由偵測在該一或更多主要電功率線中一電流之一強度的一改變，來校正該電流感測器；使用該電流感測器來感測在該二或更多電器設備之該至少一個已知負載已經自該二或更多分支電功率線去耦之後，於該一或更多主要電功率線中流動的該電流；產生一輸出訊號來指示在該一或更多主要電功率線 中的該電流；處理該輸出訊號以決定在該二或更多電器設備之該至少一個已知負載已經自該二或更多分支電功率線去耦之後，於該一或更多主要電功率線中流動的該電流；感測該一或更多主要電功率線之至少一者上的一電壓；及使用該電壓及在該二或更多電器設備之至少一個已知負載已經自該二或更多分支電功率線去耦之後，於該一或更多主要電功率線中流動的該電流，計算提供至該結構的該電功率。
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