TWM450895U - 用電管理系統及用電控制裝置 - Google Patents

Description

用電管理系統及用電控制裝置

本創作是關於一種用電管理系統及用電控制裝置，特別是關於一種監控迴路之總用電量以主動預防跳電的用電管理系統及用電控制裝置。

一般家庭的電氣總開關箱，大多使用一無熔絲開關(No fuse breaker,NFB)，其功用與保險絲相同，當一迴路中的總電流超過額定電流值時，開關將跳脫至斷路(OFF)狀態。此時使用者可將跳脫的開關從斷路重置為導通(ON)狀態，即可恢復通電。無熔絲開關是用來保護電路不會超過負載，一般情況下，迴路中之電器產品所消耗之總電流在額定電流範圍內時，無熔絲開關就不會跳脫。

然而，無熔絲開關之跳脫與額定電流的關係，並不是永遠相等的，某些狀況下有可能因為使用時間過長及電流負荷量較大而相對改變。若總電流值超過額定電流而開關不即時跳脫時，則失去電路保護作用而易造成危險。且，無熔絲開關常常使用在高電流負載以及使用年限過久的情況下時，容易造成金屬片疲乏老化，進而累積誤差以至延遲切斷電源，如此將無法在迴路超過額定電流值的第一時間立即切斷電源，而相對容易造成電線走火等災害發生。

一般而言，電氣總開關箱無法顯示輸出之工作電流，故使用者無法得知迴路之用電狀況，往往在不經意的情況下增加耗電量或使用過多電器設備，讓迴路處在高負載的環境下，造成增加跳電的機會。此外，發生跳電將造成使用者的困擾並可能造成電器損耗。

綜上所述，提供一種用電管理系統及其裝置，以主動預防跳電並確保用電安全是當前需努力的目標。

為解決上述問題，本創作提供一種用電管理系統及用電控制裝置，其主動偵測總用電量並在總用電量大於一預設值時，將未使用之供電插座設定為斷路，以主動預防電流過載而跳電之狀況。

本創作一實施例之用電管理系統包含多個量測裝置以及一用電控制裝置。量測裝置用以量測包含多個供電插座之一供電迴路中之多個供電插座之一用電參數。用電控制裝置連接每一量測裝置並包含一處理單元，其用以依據多個用電參數計算供電迴路之一總用電量，且在總用電量超過一第一預設值時，設定未使用之至少一供電插座為斷路，在總用電量小於一第二預設值時，將設定為斷路之供電插座設定為通路，其中第二預設值小於或等於第一預設值。

本創作另一實施例之用電控制裝置是與多個量測裝置組成一用電管理系統，其中多個量測裝置與用電控制裝置連接，用以量測包含多個供電插座之一供電迴路中之多個供電插座之一用電參數。用電控制裝置包含一處理單元，其用以依據多個用電參數計算供電迴路之一總用電量，且在總用電量超過一第一預設值時，設定未使用之至少一供電插座為斷路，在總用電量小於一第二預設值時，將設定為斷路之供電插座設定為通路，其中第二預設值小於或等於第一預設值。

以下藉由具體實施例配合所附的圖式詳加說明，當更容易瞭解本創作之目的、技術內容、特點及其所達成之功效。

請參照圖1，本創作之一實施例之用電管理系統10包含多個量測裝置20以及一用電控制裝置30。一供電迴路40中包含多個供電插座42，量測裝置20用以量測多個供電插座42之一用電參數。用電控制裝置30連接量測裝置20並包含一處理單元32，其用以依據供電迴路40中多個供電插座42之用電參數以計算供電迴路40之一總用電量，且在總用電量超過一第一預設值時，設定未使用之至少一供電插座42為斷路，在總用電量小於一第二預設值時，將設定為斷路之供電插座42恢復設定為通路，其中第二預設值小於或等於第一預設值。

舉例而言，在家庭電源總開關箱通常依用電量分出數個供電迴路，例如：燈座、壁面之供電插座、冷氣機專用220V電源等。在總開關箱中，每一迴路設置一無熔絲開關，每一無熔絲開關上皆標示額定電流，例如20A、30A或50A。假設一迴路中，總共具有N個供電插座。首先，收集迴路中多個供電插座的用電參數，用電參數為供電插座的輸出電流或輸出功率，然後加總計算此迴路中N個供電插座的輸出電流或輸出功率以計算出一總用電量。接著，當總用電量大於一第一預設值時，將迴路中M個未使用的供電插座設定為斷路，其中M、N為正整數且1≦M<N。最後，上述M個供電插座經設定為斷路後，將持續保持在斷路狀態，直至總用電量小於一第二預設值，M個未使用的供電插座始恢復為通路。須注意者，供電插座是否處於「未使用」狀態是以其輸出電流作為判斷依據。一般來說，電器設備於未開機或待機狀態時，即存有微小之漏電流(Leakage current)，通常為100nA至數十mA，故供電插座之輸出電流為零、趨近於零即判斷為「未使用」。或者，依據電器設備之規格可預先設定一第三 預設值，當供電插座之輸出電流小於一第三預設值，此供電插座亦判斷為「未使用」，例如電腦於待機狀態之漏電流約50mA，若一供電插座之輸出電流低於50mA，該供電插座即判斷為「未使用」。

以下以一實施例進一步說明，假設迴路的額定電流為20A，第一預設值為迴路的額定電流的80%為16A，第二預設值為迴路的額定電流的60%為12A，第三預設值設定為5mA。當迴路中N個供電插座之總電流值超過第一預設值16A時，則將迴路中輸出電流小於5mA之M個供電插座設定為斷路，並保持上述M個「未使用」之供電插座於斷路狀態，直到「使用中」之供電插座之輸出電流下降或關閉其中某些供電插座所連接之電器設備，使總電流值低於第二預設值12A時，上述M個「未使用」之供電插座才恢復設定為通路。

於一實施例中，用電管理系統10包含多個量測裝置20，例如，量測裝置20可為一智慧型電表，其連接供電迴路40之多個供電插座42，藉以量測多個供電插座42之用電參數，用電參數為一電流值或一功率值。處理單元32依據多個供電插座42之用電參數計算供電迴路40之總用電量，總用電量可為總電流值或總功率值。假設供電迴路40之額定電流值為50A，第一、二預設值相同，為供電迴路之額定電流值的80%為40A，第三預設值預先設定為10mA。假設供電迴路40中，總共具有N個供電插座42，當供電迴路40中多個使用中之供電插座42之總電流值超過第一預設值40A時，處理單元32將供電迴路40中輸出電流小於10mA之M個未使用之供電插座42設定為斷路，並保持上述未使用之M個供電插座42於斷路狀態，直到使用中之N個供電插座42之輸出電流下降或關閉其中某些供電插座42所連接之電器設備，使總電 流值低於第二預設值40A時，處理單元32始恢復設定上述M個未使用之供電插座42為通路。本創作之用電管理系統10，在供電迴路40之總電流值超過第一預設值時，未使用之供電插座42經設定為斷路後即無法供電，如此可避免未使用之供電插座42所連接之電器設備經開機後，導致總電流值超過迴路之額定電流值而使無熔絲開關跳脫而跳電，以主動預防電流過載。再者，電器設備開機瞬間時會產生較高之突波電流(Inrush Current)，突波電流值是電器設備所標示之輸入電流值的數倍，電器設備開機時之瞬間突波電流通常是造成跳電的主因，而本創作之用電管理系統利用監控供電迴路中總電流值，可有效預防電流過載而跳電，並延長家中電器設備之使用壽命。需注意者，本創作之用電管理系統可收集供電迴路中每一供電插座之用電參數，或僅收集多個主要使用之供電插座之用電參數皆可實現本創作之用電管理系統。

一實施例中，用電控制裝置30更包含一儲存模組34，用以儲存供電迴路40之多個供電插座42之用電參數，並依據所儲存之用電參數，以分析供電迴路40之用電資訊。舉例而言，處理單元32經由儲存模組34所儲存之用電資訊，可累積長時間之歷史用電資料，進而呈現使用電力趨勢圖以瞭解用電行為。此外，處理單元32可進一步監測供電迴路40之異常用電狀態，處理單元32若預測總電量接近或超過一電力契約容量時，可提前示警。

一實施例中，量測裝置20更包含一第一通訊介面22，且用電控制裝置30更包含一第二通訊介面36，量測裝置20所量測得到的用電參數經由第一通訊介面22及第二通訊介面36傳送至用電控制裝置30。第一通訊介面22以及第二通訊介面36可為一射頻通訊(RF Communication)模組、ZigBee傳輸模組、無線區域網路通訊模組、電力線傳輸(Power Line Communication)模組、Z-Wave通訊模組或以上之組合。

一實施例中，本創作之用電管理系統10更包含一資料收集裝置50，其與多個量測裝置20電性連接，用以轉送多個用電參數至用電控制裝置30。例如，資料收集裝置50可為一路由器(Router)、集線器(Hub)或無線網路基地台(Wireless Access Point)，而量測裝置20為具有通訊介面之一智慧型電表，智慧型電表所量測之用電參數經由資料收集裝置50轉送至用電控制裝置30。

請再參照圖1，本創作之另一實施例之用電控制裝置30，其與多個量測裝置20組成一用電管理系統10，其中多個量測裝置20與一用電控制裝置30連接，用以量測一供電迴路40中之多個供電插座42之一用電參數，用電控制裝置30包含一處理單元32，其與多個量測裝置20連接，用以計算供電迴路40之一總用電量，且依據總用電量、一第一預設值以及一第二預設值，將未使用之供電插座42設定為通路或斷路。用電控制裝置30控制供電迴路40之供電插座42之方法如前所述，在此不再贅述。

一實施例中，用電控制裝置30更包含一通訊介面，其與多個量測裝置20耦合，以接收用電參數至用電控制裝置30。

綜合上述，本創作一實施例之用電管理系統及用電控制裝置，計算供電迴路之總用電量，當總用電量接近供電迴路之額定電流值時，將未使用的供電插座預先設定為斷路，俟總用電量下降至無跳電之虞時，始恢復設定上述供電插座為通路。如此可主動預防電流過載，並確保用電安全並避免電器設備因跳電而受損。另外，藉由無線通訊介面及資料收集裝置可便於建置量測裝置與用電控制裝置，以減少佈線成本。又，本創作藉由儲存用電參數作為用電資訊分析，可進一步監控用電狀況以及用電異常發生之示警。

以上所述之實施例僅係為說明本創作之技術思想及特點，其目的在使熟習此項技藝之人士能夠瞭解本創作之內容並據以實施，當不能以之限定本創作之專利範圍，即大凡依本創作所揭示之精神所作之均等變化或修飾，仍應涵蓋在本創作之專利範圍內。

10‧‧‧用電管理系統

20‧‧‧量測裝置

22‧‧‧第一通訊介面

30‧‧‧用電控制裝置

32‧‧‧處理單元

34‧‧‧儲存模組

36‧‧‧第二通訊介面

40‧‧‧供電迴路

42‧‧‧供電插座

50‧‧‧資料收集裝置

圖1為本創作一實施例之用電管理系統示意圖。

10‧‧‧用電管理系統

20‧‧‧量測裝置

22‧‧‧第一通訊介面

30‧‧‧用電控制裝置

32‧‧‧處理單元

34‧‧‧儲存模組

36‧‧‧第二通訊介面

40‧‧‧供電迴路

42‧‧‧供電插座

50‧‧‧資料收集裝置

Claims (16)

1. 一種用電管理系統，其包含：多個量測裝置，其用以量測包含多個供電插座之一供電迴路中之多個該供電插座之一用電參數；以及一用電控制裝置，其連接每一該量測裝置並包含一處理單元，其用以依據該多個用電參數計算該供電迴路之一總用電量，且在該總用電量超過一第一預設值時，設定未使用之至少一該供電插座為斷路，在該總用電量小於一第二預設值時，將設定為斷路之該供電插座設定為通路，其中該第二預設值小於或等於該第一預設值。
2. 如請求項1所述之用電管理系統，其中未使用之該供電插座之該用電參數為零、趨近於零或小於一第三預設值，其中該第三預設值小於該第二預設值。
3. 如請求項1所述之用電管理系統，其中該用電參數為一電流值或一功率值。
4. 如請求項1所述之用電管理系統，其中該用電控制裝置更包含：一儲存模組，用以儲存該多個用電參數，該處理單元依據該多個用電參數，用以分析該供電迴路之用電資訊。
5. 如請求項1所述之用電管理系統，其中該處理單元對該供電迴路進行用電計費、用電異常偵測或用電異常示警。
6. 如請求項1所述之用電管理系統，其中該量測裝置更包含一第一通訊介面，且該用電控制裝置更包含一第二通訊介面，其中該多個用電參數經由該第一通訊介面以及該第二通訊介面傳送至該用電控制裝置。
7. 如請求項6所述之用電管理系統，其中該第一通訊介面以及該第二通訊介面包含一射頻通訊(RF Communication)模組、ZigBee傳輸模組、無線區域網路通訊模組、電力線傳輸(Power Line Communication)模組、Z-Wave通訊模組或以上之組合。
8. 如請求項1所述之用電管理系統，更包含： 一資料收集裝置，其與該多個量測裝置電性連接，用以轉送該多個用電參數至該用電控制裝置。
9. 一種用電控制裝置，其是與多個量測裝置組成一用電管理系統，其中該多個量測裝置與該用電控制裝置連接，用以量測包含多個供電插座之一供電迴路中之多個該供電插座之一用電參數，該用電控制裝置包含：一處理單元，其與該多個量測裝置連接，用以依據該多個用電參數計算該供電迴路之一總用電量，且在該總用電量超過一第一預設值時，設定未使用之至少一該供電插座為斷路，在該總用電量小於一第二預設值時，將設定為斷路之該供電插座設定為通路，其中該第二預設值小於或等於該第一預設值。
10. 如請求項9所述之用電控制裝置，其中未使用之該供電插座之該用電參數為零、趨近於零或小於一第三預設值，其中該第三預設值小於該第二預設值。
11. 如請求項9所述之用電控制裝置，其中該用電參數為一電流值或一功率值。
12. 如請求項9所述之用電控制裝置，更包含：一儲存模組，用以儲存該多個用電參數，該處理單元依據該多個用電參數，用以分析該供電迴路之用電資訊。
13. 如請求項9所述之用電控制裝置，其中該處理單元對該供電迴路進行用電計費、用電異常偵測或用電異常示警。
14. 如請求項9所述之用電控制裝置，更包含：一通訊介面，其與該多個量測裝置耦合，以接收該多個用電參數。
15. 如請求項14所述之用電控制裝置，其中該通訊介面包含一射頻通訊(RF Communication)模組、ZigBee傳輸模組、無線區域網路通訊模組、電力線傳輸(Power Line Communication)模組、Z-Wave通訊模組或以上之組合。
16. 如請求項9所述之用電控制裝置，更包含：一資料收集裝置，其獨立於該用電控制裝置並與該多個量測裝置電性 連接，該資料收集裝置用以轉送該多個用電參數至該用電控制裝置。