用于分层负载标识算法的实时执行的负载电源设备和系统的制作方法
【技术领域】
[0001]公开的概念一般地涉及电力负载，更具体地说，涉及为此类负载提供电力的负载 电源设备。公开的概念还涉及包括为电力负载提供电力的负载电源设备的能量系统。
【背景技术】
[0002] 建筑物内部的插入电力负载(PEL)的电力消耗监视和能量管理通常被忽略。通过 了解电力负载的操作模式(例如，操作状态），可以通过对操作模式的有效管理和控制实现 节能。此外，需要以自动、低成本和非侵入性方式将电力负载的操作模式和能量消耗传送到 建筑物管理系统。
[0003] 电力负载通常在插座电力信号（即，电压；电流;功率）中呈现独有的特征。此类负 载特征提供一种可行机制，以便通过分析插座电力信号标识操作状态(例如但不限于活动； 待机)。
[0004] 现有建议包括使用从小波变换获得的小波系数和事件检测以便检测负载切换。此 外，使用基本电力质量相关签名（例如，以下一个或多个:表观功率、cos(phi)、有功能量、无 功能量、频率、周期、RMS电流、瞬时电流、RMS电压、瞬时电压、电流谐波THD (总谐波失真）百 分比、电压谐波THD百分比、电流波形的谱含量、电压波形的谱含量、有功功率波形的谱含 量、无功功率波形的谱含量、网络质量百分比、时间、日期、温度和湿度)作为用于标识负载 及其操作状态的签名。
[0005] 例如，当针对每个负载电流获得的电流值小于正常操作状态下每个负载电流的最 大值的某一百分比时，负载处于待机模式。当插入到主插座中的电器消耗的功率小于合适 的阈值(例如，待机功率的阈值)时，则这些外设插座可被自动关闭以便进一步降低电力消 耗。尽管对于某些电力设备可能的确如此，但其它电力负载(例如但不限于微波炉;冰箱)具 有开启-关闭(0N-0FF)行为，这是电力负载本身的独有内部行为(例如，台式计算机低功率 模式）。如果此类设备的"关闭"周期被错误地视为"待机"模式并且然后关闭此类负载，则没 有用户友好性。
[0006] 实时执行负载标识算法具有已知的挑战和限制。实时实现负载标识算法依赖于负 载的实际使用状态和用户行为。来自每个时刻的所有信息并非都可用于有意义的负载标 识。因此，确保在正确的时刻启用不同级别的负载标识算法对获得准确、可靠和可信的性能 必不可少。
[0007] 作为具有挑战性的实时系统，可靠的事件检测和操作模式检测是确保不会在处理 期间错过重要电力循环的关键。据认为，预先获得和处理数据将给出错误结果。因为完整的 负载标识系统具有各种级别的算法，需要实时处理这些算法以便生成所需结果，所以对应 任务的适当调度也至关重要。
[0008] 负载电源设备具有改进空间。
[0009] 包括负载电源设备的能量系统进一步具有改进空间。
【发明内容】
[0010]公开的概念的实施例满足这些和其它需求，这向负载电源设备提供以下项的实时 执行：（a)多个负载标识算法，以及(b)用于多个负载的事件检测和操作模式检测。
[0011]根据公开的概念的一个方面，一种负载电源设备包括:电力输入端;至少一个电力 输出端，其用于至少一个负载;多个传感器，其被构造为感测所述至少一个电力输出端处的 电压和电流；以及处理器，其被构造为提供以下项的实时执行：（a)多个负载标识算法，以及 (b)用于所述至少一个负载的事件检测和操作模式检测。
[0012] 作为公开的概念的另一个方面，一种能量系统包括:多个负载电源设备，每个所述 负载电源设备包括:电力输入端，至少一个电力输出端，其用于至少一个负载，多个传感器， 其被构造为感测所述至少一个电力输出端处的电压和电流，以及处理器，其被构造为提供 以下项的实时执行：（a)多个负载标识算法，以及(b)用于所述至少一个负载的事件检测和 操作模式检测；以及能量管理系统，其远离所述负载电源设备并与所述负载电源设备通信。
【附图说明】
[0013] 当结合附图阅读时，可以从以下优选实施例的描述获得对公开的概念的全面理 解，这些附图是：
[0014] 图1是根据公开的概念的实施例的包括多个智能插座（SR)和远程能量管理系统 (REMS)的能量系统的框图；
[0015] 图2A、2B和3是用于图1的SR中的嵌入式实现的分层负载标识系统架构的框图；
[0016] 图4是用于图1的SR的状态机引擎的主要数据获得功能及其序列的框图；
[0017] 图5是图1的SR的等距视图；
[0018] 图6是图1的SR的框图；
[0019] 图7是根据公开的概念的一个实施例的示出政策与策略之间相互关系的建筑物插 入负载管理/控制政策和策略的汇总图；
[0020] 图8是包括用于图1的SR的负载的一组模式转变的操作模式序列的波形图。
【具体实施方式】
[0021] 如在此采用的，术语"数量"应指1或大于1的整数(即，多个）。
[0022] 如在此采用的，术语"处理器"应指可编程模拟和/或数字设备，其可以存储、检索 和处理数据;计算机;工作站;个人计算机;控制器;微处理器;微控制器;微计算机;数字信 号处理器(DSP);中央处理单元;大型计算机;微型计算机;服务器；网络处理器;或者任何合 适的处理设备或装置。
[0023] 结合实例负载电源设备、负载和实例负载特性描述公开的概念，然而公开的概念 适用于广泛的负载电源设备、负载和广泛的负载特性。
[0024] 公开的概念可以例如但不限于由以下各项采用：电源板、智能电源板、插座、智能 插座、电源插座、插头、功率/能量表、用于建筑物能量管理的支路级别的功率/能量监视、单 相UPS、建筑物能量管理系统，以及用于减载和需求响应的建筑物级别负载控制。
[0025] 如在此采用的，术语"负载电源设备"应指电源板、智能电源板、插座、智能插座、电 源插座、插头和单相UPS。
[0026]公开的概念在一种系统中嵌入完整的一组分层负载标识（ID)算法。这些算法包 括：模式ID、级别1ID、级别2ID和级别3ID。标题为 "System and Method Employing a Hierarchical Load Feature Database to Identify Electric Load Types of Different Electric Loads(采用分层负载特性数据库标识不同电力负载的电力负载类型 的系统和方法)"的第2013/0138669号美国专利申请公开(其在此引入作为参考)披露了这 三个级别和各种操作模式的非限制性实例。状态机引擎由事件检测和操作模式检测子系统 支持，以便连续实时定义系统的对应状态。系统运行以便满足时间约束并且提供实时性能。 [0027]参考图1，能量系统2包括多个智能插座（SR)4、5、6和远程能量管理系统(REMS)8。 REMS 8向用户提供插入负载(未示出）使用的细粒度可见性，并且确保在SR+REMS能量系统2 中灵活和有效管理居住和商业建筑物环境中的插入负载。SR 4、5、6将电力分配给下游插入 设备(未示出），这类似于常规电源板和插座，但使用预先指定的始终开启负载插座(ALO)IO 和可控制的负载插座(CL0)12。不受控制的设备（未示出）被插入AL0 10中，并且受控设备 (未示出）被插入CL0 12中，如通过实例SR 4示出。SR 4针对每个插座10、12实时报告能量或 电力消耗简档16,并且标识包括被禁用负载设备的设备类型。
[0028] 如将讨论的，SR 4测量负载插座级别的电力信号，具有嵌入式负载标识算法以便 支持连续监视插入设备(例如包括电力消耗、设备类型和操作状态），并且将相关信息传送 到REMS 8〇
[0029] SR 4优选地与Wi-Fi保护设置(WPS)协会实现Wi-Fi兼容，并且支持HTTP/FTP协议。 支持Web浏览的任何合适的设备(例如但不限于iPhone;智能电话;PC)都可以用作REMS 8， 并且创建本地或远程通信网络14以便管理多个SR 4、5、6。
[0030] REMS 8显示通信网络14中的所有插入设备（未示出）的状况，并且按照设备类别 和/或负载操作模式来聚合信息。REMS 8允许用户在管理对应设备时个性化控制策略。
[0031] 图2示出用于图1的SR 4中的嵌入式实现的分层负载标识系统架构。SR系统包括两 个主要功能组：（1)核心功能20,其用于负载标识和分类;以及(2)状态机引擎22(图3)。对于 负载标识和分类，基本核心功能20包括：（1)稳态特性提取24; (2)操作模式检测44; (3)级别 1标识28; (4)级别2标识30; (5)级别2有限状态机(FSM)(基于状态的算法)特性提取32; (6) 级别3