专利名称：供电系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种使用来自私人(private)发电设施的电力和来自商业电源的电 力的供电系统。
背景技术：
各种类型的设备已被研发作为用于在商业电源由于灾难或事故而被切断的情况 下致动私人发电设施的供电系统，诸如气体发电机或柴油发电机。例如，存在已知的供电 系统，比如在日本专利特开号2007-37222中公开的供电系统，其中在包括在使用期间其供 电电压的波动被严格控制的重要负载和除重要负载之外的一般负载两者的大型工厂中，即 使在不正常情形(诸如发生打雷)的情况下从用于驱动重要负载一侧供应的基于私人发 电设施的电力也被供应到一般负载，从而实现减少对一般负载的负面影响。这个供电系 统旨在用于超高压电力用户(大型工厂)，诸如半导体工厂。这样的半导体工厂在其房屋 (premise)内配有私人发电设施作为用于确保最小电压的措施或者防止由于打雷等等引起 的断电的措施。这种相关技术的供电系统包括互连总线，用于耦合从商业电源引出的输 电系统(transmissionsystem)，其中输出电系统安装在房屋内；电路断路器，连接到这个 互连总线；一般负载，在其比电路断路器更靠近商业输电系统侧的一侧上连接到局域总线； 重要负载，在其比电路断路器更靠近局域输电系统侧的一侧上连接到互连总线并且在电压 管理方面比一般负载更严格；私人发电设施，安装在房屋内；用作备用供电的私人发电设 施；以及馈电电通路，用于把备用供电的电力供应到一般负载，其中当启用电路断路器时， 来自备用供电的电力通过馈电电通路而被供应到一般负载。在许多情况下，需要没有电力中断和瞬时电压降的高质量电力的用户已安装了不 间断供电或私人发电设施。另外，配有大量信息和通信设备的建筑物等等具有由于电力中 断或电压降引起的在设备处丢失数据的问题。具体而言，如果在需要保护的设备处的功耗 很大，则不间断供电设施在尺度上必须不可避免地很大。因而，不间断供电设施在一些情况 下与私人发电设施组合地使用。一般而言，与其中从一般电力供应商购买电的情况相比，由 私人发电设施进行供电的成本较低。然而，由于一般用户所消耗的电力在白天和夜晚之间 或者随季节显著地改变，用户需要拥有更多的发电设施来应对峰值负载，或者把与一般电 力供应商定约的最大用电需求设定为较大值。在这种情况下，拥有私人发电设施往往几乎 没有减少供电成本的效果。因而，研发了供电系统，比如日本专利特开号2004-32983中公 开的供电系统，其中即使在白天和夜晚之间或者随季节其电耗的变化很大的用户也可以减 少供电成本。这种供电系统接连地收集关于在负载设备处的电耗的信息，基于所收集的负 载有关信息来预测在稍后的预定时间时所需的电力(需求)，并且依据该预测来确定是操 作还是停止发电设施(在操作的情况下确定设施的输出)，以便最小化供电成本。具体而 言，通过依据用户的负载特性来操作或停止多个发电设施，可以缩减整日整夜以及所有季 节从一般电力供应商购买的电，从而实现经济的供电。另外，通过给收集的负载有关信息添 加关于天气、温度等等的信息以预测在稍后的预定时间时所需的电力(需求)，可以预测适合于环境变化(诸如天气和温度变化)的必要电力。作为最重要的信息收集装置，专利文 件公开如下也就是说，供电系统通过把用于确定当发电设施置于操作时该设施的输出的 装置用作信息收集装置或者通过使用用于确定发电设施的状态变化的装置来配置，其中供 电成本被定义为目标函数。另外，公开了如下情况其中关于温度和天气的信息被收集并且 收集的信息被用作用于预测在稍后的预定时间时所需的电力的学习数据。
发明内容
在日本专利特开号2007-37222和2004-32983中公开的这两种技术与和私人发电 设施组合使用的供电系统有关。然而不幸的是，这些供电系统具体地旨在用于大型工厂，其 中用于信息收集装置的程序是繁琐且复杂的，并且系统总体上昂贵。因此，本发明的目标是 提供配有私人发电设施的供电系统，该私人发电设施适合用于一般家庭和小型工厂并且适 于通过较简单操作实现供电成本的降低。为了获得前述的目标，根据本发明的供电系统配有配电盘，该配电盘包括被连接 到商业电源的主断路器和被提供在分支电通路中的分支断路器，所述分支电通路从连接到 主断路器的二次侧的主干电通路中分出来以把电力供应到相应电气设备，并且该供电系统 通过在经过主干电通路的中途处提供转接开关并且把发电机连接到这个转接开关而被配 置成使得能够选择商业电或私人生成的电，其中在连接到允许为其切断备用电的电气设备 的多个分支电通路当中的电通路中提供远程可操作的远程控制断路器以及分支断路器以 形成负载控制单元，并且检测这些远程控制断路器被提供于其中的分支电通路的电流值以 核实预定电气设备的备用电消耗的状态并且操作期望的远程断路器，从而切断备用电。根据本发明，供电系统配有配电盘，该配电盘包括被连接到商业电源的主断路器 和被提供在分支电通路中的分支断路器，所述分支电通路从连接到这个主断路器的二次侧 的主干电通路中分出来以把电力供应到相应电气设备，并且该供电系统通过在经过主干电 通路的中途处提供转接开关并且把发电机连接到这个转接开关而被配置成使得能够选择 商业电或私人生成的电，其中在连接到允许为其切断备用电的电气设备的多个分支电通路 当中的电通路中提供远程可操作的远程控制断路器以及分支断路器以形成负载控制单元， 并且检测这些远程控制断路器被提供于其中的分支电通路的电流值以核实预定电气设备 的备用电消耗的状态并且操作期望的远程断路器，从而切断备用电。因而，包括普通家庭主 妇和老人在内的任何人可以借助于简单操作来节省电力，而不管电气设备是对商业电还是 对私人生成的电进行操作。另外，可以通过使用现有的配电盘以低成本安装供电系统并且 在灾难等等时有效地利用该系统。
图1是图解本发明的系统的总体配置的示意图；图2是图解本发明的系统的操作系统的框图；图3是示出本发明的系统的操作过程的流程图；图4是图解LP气体驱动的发电设施的示意图；图5是图解本发明的具体实施例的电路图；图6是在电力中断的情况下使用的详细流程图；以及
图7是在发电设施的试运行时的流程图。
具体实施例方式在下文中，将参考附图描述本发明的实施例。图1图解本发明的系统的总体配置。该系统配有配电盘1，配电盘1包括被连接到 商业电源的主断路器10和被提供在分支电通路20A中的分支断路器20 (由SB表示)，所述 分支电通路20A从连接到主断路器10的二次侧的主干电通路IOA中分出来以把电力供应 到相应电气设备。对于这个配电盘1，使用的现有配电盘。诸如插座和照明设备之类的多个 负载L分别连接到分支电通路20A，并且电气设备被提供作为这些负载L。电力合同(power contract, LB)的断路器IOB被提供在主干电通路IOA的开始处 并且转接开关(SW) IOC被提供在其间中途处。主断路器(MB) IOD连接到这个转接开关10C。 商业电经由电力合同的断路器IOB流过主干电通路10A。当转接开关IOC通过第一电压继电 器IOE连接到商业电侧时，如果主断路器IOD打开(open)，则商业电流过分支电通路20A。 私人发电设施的发电机2通过第二电压继电器IOF连接到转接开关10C。通过切换这个转 接开关10C，使得从发电机2供应的电传送通过第二电压继电器IOF和主断路器IOD并且从 主干电通路IOA流到分支电通路20A和负载L。要稍后描述的检测单元3、控制单元4、显示单元5、操作单元6等等被布置在转接 开关IOC和主断路器IOD被安装的位置处。负载测量电流互感器(current transformer)8 被提供在通过连接主断路器IOD和分支断路器20的主干电通路IOA的中途处。另外，形成 负载控制单元7，在负载控制单元7中远程可操作的远程控制断路器(RB) 7A被布置在分支 电通路20A当中的电路中，所述分支电通路连接到允许为其切断备用电的电气设备。通过 经由操作要稍后描述的操作单元6来切换这个负载控制单元7的远程控制断路器7A，可以 接通或切断到负载L的电力。这个负载控制单元7优选地不容纳在现有配电盘1的机柜中 而是被提供作为单独安装机柜内的辅助配电盘。例如，如果负载L包括负载L1到Lltl，远程 断路器7A被提供在负载L1到L5和现有配电盘1的十个分支断路器20当中的五个分支断 路器20之间，从分支电通路20A连接到负载L1到L5 (经受备用电切断的影响)，并且这些 远程断路器7A被容纳在单独安装的机柜中。这种配置使得可以通过简单的工作来个别地 切断供应到需要切断的每个负载L的备用电，这对于现有的配电盘是不可能的。在常规的私人住宅或集体住宅中，当居民离开住宅或就寝时通常断开每个房间的 照明设备。然而，诸如电视机、盒式磁带录像机、空调和附连到座便器的清洗装置之类的电 气设备仍然插在插座中，并因此备用电继续被消耗。如果通过其把电配送到住宅的相应房 间的、配电盘中的分支断路器的开关被断开，则可以节省备用电。然而按照现在情况，几乎 没有人不辞辛劳地断开配电盘的断路器。本发明使得借助于使用要稍后描述的操作单元6 的远程操作来接通/断开负载控制单元7的远程断路器7A成为可能。因而，可以节省在具 体负载L的电路中使用的备用电，而不管使用商业电源还是发电机2。另外，当主断路器IOD 置于切断的状态中时，电根本不会流过分支电通路20A，不管该电是商业电还是私人生成的 电。因此，可以切断到所有负载L的电力。而且，通过使得能够通过操作单元6的操作也接 通/断开转接开关IOC并且根据用户对情形的估计来确定是否启动发电机2的操作，可以 减少发电机2的燃料(柴油或气体)的浪费。该系统先前被配置成使得当从电力中断进行恢复并且商业电再次变得可用时，自动地执行电路切换以停止发电机2。图2是图解本发明的操作系统的框图。检测单元3检测关于商业电源供应的中断 和开始(可以使用适当的传感器来检测在主断路器IOD处的电压)以及关于发电机2的剩 余燃料、温度、电压等等的信息。这个检测的信息，即关于发电机2的信息、关于商业电源 的电压检测的信息、关于供应到负载L的电流的使用检测的信息、等等，被发送到控制单元 (CPU)4。在控制单元4中存储并计算这些信息项。在这个控制单元4中处理的信息被显示 在显示单元5上。作为显示单元5，使用触摸敏感面板。作为要显示的信息，显示单元不断 地示出分支电通路20A的负载电流值(安培)以及相对于设定值的百分比(％)。在初始 设置时先前输入最大电流值使得显示单元示出当前流过特定分支电通路20A的电流的值 与最大电流值之比。只有在需要给出报警时，例如在发电机的燃料低时，把关于发电机2的 信息显示在显示单元5上。另外，显示单元5也显示在电力中断时和在发电机2处于操作 时的信息。也就是说，显示单元5显示负载控制单元7的远程断路器7A的开/关状态、关 于系统是处于节电模式还是正常模式的预编程的若干消息、以及日期和时间。注意，信息可 以优选地借助于不仅视觉显示而且还有语音来提供。还要注意，发电机2的操作历史、操作 故障历史、报警历史等等也被存储以便必要时可以在显示单元5上显示这些信息项。连接到控制单元4的操作单元6如果形成在触摸敏感面板中则变成显示单元5的 不可缺少的部件。因此，操作单元6被配置成显示若干类型的节电模式指令按钮、逐系统的 个别通电(energization)指令按钮(由RB表示的位置)、用于启动/停止发电机2的指令 按钮、等等。通过从这些按钮当中选择按钮并且按压该按钮，从控制单元4断开/闭合转接 开关10C，控制负载控制单元7，接通/断开到发电机2的电力，或者致动其的起动器。为了负载控制单元7的控制，电流传感器诸如CT钳(clamp)(电流检测装置)被布 置在远程断路器7A被提供于其中的分支电通路20A中。使用这些传感器，电流值被不断地 感测，电流值被显示在显示单元5上，控制单元4内的远程控制功能被启用，即信号被发送 到远程断路器7A以打开/关闭断路器，具体的远程断路器7A被断开，并且备用电被切断。 如果要控制的负载L是早期提及的五个负载L1到L5 (参见图5中的负载1到5)，用于切断 到所有负载的备用电的模式被预编程为M1，用于切断到负载中的四个负载的备用电的模式 被预编程为M2,并且用于切断到负载中的三个负载的备用电的模式被预编程为M3。因此，通 过选择操作单元6的虬到礼的每一个，可以选择用户需要的节电模式。也可以先前配置系 统以便可以编程应当为其手动切断备用电的负载L1到L5的组合。根据图3的流程图，通过解释本系统的操作过程，传感器做出关于是否中断商业 电的检测；在电力中断的情况下手动地启动发电机2的操作；在操作发电机的指令之前使 得已知关于发电机2的信息；做出关于是否给出报警以提醒燃料几乎耗尽的确定；以及若 没有给出报警，则启动发电机的操作。当启动发电机2时检测发电机2的电压。如果电压 值是正常的，则发电机2侧的电通路和通向分支电通路20A的主干电通路IOA被转接开关 IOC相互连接。此外在这个私人发电设施保持操作的状态下，可以控制负载控制单元7并且 设定节电模式。此后，当从电力中断进行恢复并且恢复商业电时，停止发电机2以切换到商 业电。作为发电机2，优选LP气体发电机。例如，发电机被配置成如图4所示那样LP气 体从LP气瓶2A送到电动机(engine motor) 2B并且发电单元2C由这个电动机2B致动以
6生成电。用于流量检测、压力检测和贮存气体量检测的传感器被提供在LP气瓶2A所安装 的位置中。用于发动机油位检测、发动机外壳温度检测、所生成电压检测、发电频率检测和 电池电压检测的传感器被提供在电所生成的位置中。如果发电机2使用城市燃气，则在灾 难等等时恢复城市燃气可能花费延长的时间段。因此，存在如下情形不能操作发电机，此 时期望操作私人发电设施。如果发电机2使用柴油，则可能难以获得该油，因为气体站可能 不能运行工作。如果发电机2使用LP气体，则可以存储备用的气瓶并且即使在灾难的情况 下立即使发电机处于操作。另外，可以在基于LP气体的发电期间也节省电力。因而，可以 供应必要且足够的电量达特定的时间段直到恢复为止。而且，作为发电机2，也可以使用利 用太阳光的发电机。例如，将发电机配置为能够在稳态操作期间利用太阳能供电的锂离子 电池的电源是环境友好的，并因此从节点的角度来看是优选的。图5图解具体的电路图。作为负载L，特定房间中的电灯和插座(在图中被示为负 载1到5)的开关(RB)被提供在单独安装的配电盘中，以便根据先前设定的节电程序进行 接通/断开。通过断开负载控制单元7的这些开关(即远程控制断路器7A)，切断备用电。图6图解在电力中断时使用的甚至更详细的流程图。系统被配置成使得也借助于 在显示单元5处的语音来通知电力中断的发生。在这个示例中，通过操作操作单元6的按 钮来执行发电机2的操作。然而可选地，可以考虑其中与电力中断同时自动使发电机2处 于操作的情况。例如，可以先前配置发电机以便在诸如医院或公共机构之类的地方自动置 于操作。在显示单元5上显示发电机2的启动按钮之前做出发电机2是否存在任何问题的 检查。也就是说，当借助于文本和语音信息来通知电力中断的发生时，系统检测发电机2侧 的传感器是否感测到任何故障。因此，在发电机2没有任何异常(剩余油量是足够的并且 不存在温度上升)的情况下可以按压操作单元6的按钮。当按压启动按钮时，发电机控制 供电由于转接开关IOC被切换而被接通。因此，发电机2的起动器被致动，并且通过电压继 电器IOF从商业电切换到发电机2。使用显示单元5，系统借助于文本和语音信息通告发电 机2正在生成电。此时，发电机2的停止按钮被显示在显示单元5上。如果在电压继电器 IOF的电压检测时预定电压证实未被施加，则发电机2的起动器被重启多达两次。如果系统 连续两次不能启动发电机2，则借助于文本和语音信息给出操作故障的通知。发电机2的控 制供电被切断。如果此时按压显示单元5的重启按钮以命令重启并且在发电机2中没有发 现故障，则可以使发电机处于操作。图7是用于发电机2的试运行的流程图。通过大约每两周一次地执行试运行来进 行发电机2的维护工作是极其重要的。未能进行这样的维护工作(试运行)可能引起如下 情形在实际发生灾难的情况下发电机2不能操作。当系统通过电压继电器IOE检测到没 有电力中断并核实在发电机2中没有发现问题时，在显示单元上显示试运行按钮。按压这 个按钮使得显示单元示出试运行的消息并且发电机2开始以与上面描述的相同方式操作。 显示单元也相应地借助于语音进行通知。如果在电压继电器IOF处未检测到预定电压，则 系统重复相同的动作若干次。如果检测到电压，则发电机2开始操作。
权利要求
1.一种配有配电盘的供电系统，该配电盘包括被连接到商业电源的主断路器和被提供 在分支电通路中的分支断路器，所述分支电通路从连接到主断路器的二次侧的主干电通路 中分出来以把电力供应到相应电气设备，并且该供电系统通过在经过主干电通路的中途处 提供转接开关并且把发电机连接到转接开关而被配置成使得能够选择商业电或私人生成 的电，其中在连接到允许为其切断备用电的电气设备的多个分支电通路当中的电通路中提 供远程可操作的远程控制断路器以及分支断路器以形成负载控制单元，并且检测远程控制 断路器被提供于其中的分支电通路的电流值以核实预定电气设备的备用电消耗的状态并 且操作期望的远程断路器，从而切断备用电。
2.根据权利要求1的供电系统，其中远程控制断路器被布置于其中的负载控制单元被 提供作为与配电盘分开地安装的辅助配电盘。
全文摘要
本发明涉及供电系统。本发明提供配有私人发电设施的供电系统，私人发电设施适合用于一般家庭和小型设施且适于通过较简单的操作来实现供电成本的降低。该供电系统被配置成包括被连接到商业电源的主断路器和提供在分支电通路中的分支断路器，分支电通路从连接到主断路器的二次侧的主干电通路中分出来以把电力供应到相应电气设备，且供电系统通过在经过主干电通路的中途处提供转接开关且把发电机连接到转接开关而被配置成能够选择商业电或私人生成的电，其中在分支电通路中提供远程可操作的远程控制断路器以及分支断路器以形成负载控制单元，以便可以通过打开/关闭期望远程断路器来切断备用电，而不管系统是对商业电还是私人生成的电进行操作。
文档编号H02J13/00GK102005813SQ20101025578
公开日2011年4月6日 申请日期2010年8月16日 优先权日2009年9月2日
发明者川崎道贤 申请人:川崎道贤