包括计量功能的电力分配系统以及评估能量计量的方法
【专利说明】包括计量功能的电力分配系统以及评估能量计量的方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2013年I月30日提交的序列号为N0.13/753，802的美国专利申请的优先权及权益，其通过引用并入本文。
[0003]本申请涉及于2013年I月30日提交的序列号为N0.13/753，793，名称为“Annunciating or Power Vending Circuit Breaker for an Electric Load，，的共同受让并在审的美国专利申请。
技术领域
[0004]本公开的概念一般涉及电力分配以及计量，并且更特别地涉及计量电能的电力分配系统。本公开的概念进一步涉及评估电力分配系统的能量计量的方法。
【背景技术】
[0005]电力公司使用仪表来对电力使用进行测量并且计费。仪表通常需要可接近、可更换、可测试和防纂改。公司及其客户两者需要可接近和可读取仪表，以确保正确的仪表读数。仪表需要在故障情况下可更换，并且可测试以验证准确性。同样，需要提供保护免于电力盗窃，或以其它方式导致实际电力使用不准确计费的仪表的不正确或无意的旁通或纂改的机构。
[0006]传统的玻璃灯泡仪表满足这些需求，并且因其以成本经济的方式满足上述四种需求的历史性成功被公共事业委员会接受。玻璃灯泡仪表是用于准确测量在客户房屋处使用的商定需求窗口内的能量(kWh)和峰值需求电力(kW)的相对便宜简单的装置。这些仪表最初是机电装置，但正由电子仪表取代。虽然这些仪表不一定是私有的，但因为它们通常位于建筑物的外侧，并且可容易地被走近它们的任何人读取，所以这些仪表是可接近的。这种仪表易于被公用事业服务人员移除和更换。可使用已知的电力源在工作台上测试玻璃灯泡仪表，并且它们同样可通过使用闭锁标记来保护从而防止纂改。
[0007]电力公司受它们的公共事业委员会要求来测试其仪表的准确性。这些测试通常遵循ANSIC 12.1和ANSI/ASQ Zl.9标准。通常使用统计采样计划来验证仪表准确性。该统计采样计划指出，样品95%的可能性将正确地确定是否至少97.5%的均匀批次仪表处于由公用事业规定的准确性范围内。
[0008]ANSIC 12.1允许其它类型的测试以验证包括定期测试调度和可变间隔计划的计量准确性。这些测试验证由公司所使用的每个单独仪表。对于公司及其客户，这显然是更好的做法，然而大多数公司的仪表部署相对于这种类型的测试过于庞大以致难以实用。
[0009]自动的仪表读取添加了单向通信，以便仪表可以定期通信返回到电力公司办公室。因为现在数据可在互联网或适当的公用事业所属的通信网络上进行访问，所以这提高了可访问性。此外，因为可自动进行读取，电力公司不再必须派出“抄表员”的工作人员来在物理上读取每个仪表。仪表同样可采用传感器，以便如果存在一些种类的故障或如果检测纂改时，则它可向电力公司发送对应消息。
[0010]目前在各种服务领域中采用先进的仪表基础设施(AMI)或智能仪表推出。AMI在仪表和电力公司之间添加了双向通信。除了能够“说”，通过添加“听”的能力，电力公司可实现额外的好处。使用计划的可变时间和实时定价是公司可基于公用电网条件改变仪表如何对客户计费的两种应用。一些智能仪表已经集成了如果未及时支付公用事业账单则可被远程触发的服务断开。这些仪表同样可包括到房屋的通信以与终端装置通信。这允许公司执行需求响应或负载控制，并且积极管理参与在公用电网的负载。该新命令功能创建额外的度量以对仪表评值。虽然还没有完全实现其好处，并且仍在发展用于通信的终端装置和仪表的标准方式，但是全国各地的智能电网示范正在证明由命令功能产生的价值。
[0011]电动车辆(EV)是公用电网上相对新类别的负载，并且代表来自电网的电力需求的巨大潜在增长。这对于公司是双刃剑，其想售卖更多的电力，但是想在非高峰期间这样做。最近的报告示出，美国目前发电资产利用率仅约47%。因此，如果电力在非高峰期间消耗，则无需增加发电容量来支持额外的负载。
[0012]EV具有减少CO2排放的额外好处。这提高了空气质量并且降低排放。在如加利福尼亚州的地方，这和EV的成功非常重要。然而，加利福尼亚州具有售卖电力的不合常理的分层方法。随着客户购买更多的能量，对其采取惩罚性措施，以便每kWh的成本随着使用增加而增加。这形成了两难。EV将客户置于较高级别的电价，但有助于降低排放并且清洁空气。
[0013]该情况已导致在电动车辆电源设备(EVSE)中的“通用等级分户计量”。加尼福尼亚州想要补贴用于对EV充电的能量，但目前针对电动车辆的客户采取惩罚性措施。解决方案是EV变成具有特殊费率结构的“特殊负载”，从而鼓励消费者采用对公司和消费者两者相互都有好处的技术。随着EV和其它“特殊负载”(例如现场太阳能和风力发电；分布式能量存储；智能家用电器)添加到房屋，它使得公司用于计量的现行方法对于公司和消费者两者都不太有效且不太有益。因此，这为公共事业委员会提供接受替代方法和除了当前玻璃灯泡仪表之外的形状因子的机会。这将以互利的方式，允许每个负载彼此不同地并且分开计量和计费。
[0014]存在用于电力分配系统中的改进空间。
[0015]同样存在用于评估电力分配系统的能量计量方法上的改进空间。
【发明内容】
[0016]通过所公开概念的实施例满足这些需求和其它需求。根据所公开概念的一方面，电力分配系统与电力源一起使用。电力分配系统包括:与电力源交换第一电力的第一装置，第一装置被构造成与多个第二装置交换第一电力，并且计量与第一电力对应的第一电能；被构造成与第一装置交换第一电力的多个第二装置，每个第二装置被构造成与若干对应电负载交换作为第一电力中至少一部分的第二电力，并且计量与第二电力对应的第二电能；以及包括例程的处理器，该例程被构造成将来自第一装置的已计量第一电能与来自每个第二装置的已计量第二电能之和进行比较，并且响应地确定电力分配系统的正确或不正确操作。
[0017]作为所公开概念的另一方面，一种方法评估与电力源一起使用的电力分配系统的能量计量，电力分配系统包括与电力源交换第一电力的第一装置，第一装置与多个第二装置交换第一电力，并且计量与第一电力对应的第一电能，多个第二装置与第一装置交换第一电力，每个第二装置与若干对应的电负载交换作为第一电力至少一部分的第二电力，并且计量与第二电力对应的第二电能。方法包括:将来自每个第二装置的已计量第二电能求和；以及采用处理器将来自第一装置的已计量的第一电能与来自每个第二装置的已计量的第二电能之和进行比较，并且响应地确定计量第一电能和计量第二电能的正确或不正确操作。
【附图说明】
[0018]当结合附图阅读时从优选实施例的以下描述中可获得所公开概念的完整理解，在附图中:
[0019]图1是根据所公开概念实施例的用于电力源的电力分配系统的框图。
[0020]图2是根据所公开概念实施例的单相售电机(PVM)断路器的简化框图。
[0021]图3是图2的PVM断路器的相对更详细的框图。
[0022]图4是图3的EV附加模块的相对更详细的框图。
[0023]图5是根据所公开概念实施例的校验和功能的流程图。
[0024]图6A-6B形成图5的校验和功能一部分的相对更详细的流程图。
[0025]图7是包括图5的校验和功能的售电机负载中心。
[0026]图8是包括图5的校验和功能的变压器和多个负载中心的框图。
[0027]图9是包括图5的校验和功能的变压器和多个传输线路的框图。
[0028]图10是用于图7的负载中心通信的框图。
【具体实施方式】
[0029]如本文中采用的，术语“数量”将意为一或大于一的整数(即多个)。
[0030]如本文中采用的，术语“处理器”将意为可存储、检索以及处理数据的可编程模拟和/或数字装置；计算机；工作站；个人计算机；微处理器；微控制器；微型计算机；中央处理单元；主机计算机；小型计算机；服务器；网络处理器；控制电子装置；逻辑电路；或任何合适的处理装置或设备。
[0031]如本文中采用的，术语“负载”将意为电力消耗负载和/或电力生成负载。
[0032]如本文中采用的，术语“电力源”将意为公用电网或可发送和/或接收电力的另一合适的电力源。
[0033]如本文中采用的，术语“交换”、“交流”及其衍生词将意为接收和/或发送。例如但不限于，当在交换电力的上下文中使用时，这将意为接收用于电力消耗负载的电力和/或发送用于发电机或电力生成负载的电力。
[0034]如本文中采用的，将两个或更多部分“连接”或“耦接”到一起的陈述将意为将部分直接连接到一起或通过一个或多个中间部分连接。此外，如本文中采用的，将两个或更多部分“附接”的陈述将意为将部分直接连接到一起。
[0035]尽管所公开的概念适用于广泛范围的断路器和其它具有任何适当数量的极的诸如仪表的电装置，但是结合单极断路器描述所公开的概念。
[0036]图1示出用于电力源4(以虚线图示出)的电力分配系统2。系统2包括与电力源4交换第一电力的第一装置6。第一装置6被构造成与多个第二装置8交换第一电力，并且计量与第一电力对应的第一电能10。第二装置8被构造成与第一装置6交换第一电力。每个第二装置8被构造成与若干对应电负载12交换作为第一电力中至少一部分的第二电力，并且计量与第二电力对应的第二电能14。处理器(P) 16包括例程18，该例程18被构造成将来自第一装置6的已计量的第一电能10与来自每个第二装置8的已计量的第二电能14之和进行比较，并且响应地确定21电力分配系统2的正确或不正确操作。
[0037]第一装置6可以是直到并且包括发电源(例如电力源4)的任何上游配电装置，而第二装置8可以是电连接第一装置6下游的多个任何配电装置。
[0038]示例I
[0039]例程18进一步被构造成响应于确定的不正确操作，通知与电力源4对应的电力公司20。
[0040]示例2
[0041]第一装置6和第二装置8中的每个装置分别包括计量电路(MC) 22和24。
[0042]示例3
[0043]例程18进一步被构造成对与第二装置8在操作上相关联的电力导体26中的能量损耗以及在计量电路22、24中的预期误差中的至少一种的比较进行调节。
[0044]示例4
[0045]电动车辆(EV)和如在本文中所公开的其它“特殊负载”的使用提供了改变传统玻璃灯泡公共事业仪表的形状因子的机会。所公开的概念可结合可控的电子断路器100来使用，该电子断路器100包括计量102和通信134功能，连同用于如采用图2和图3的示例售电机(PVM)断路器(PVMCB) 100示出的若干附加模块126的支持。远程可控PVMCB 100和通用等级计量功能在示例附加模块200 (图4)中与电动车辆电源设备(EVSE)结合。
[0046]示例PVMCB 100提供断路器内的支路电路通用等级计量。这允许例如在同一房屋内的多种费率、计划表和价格的使用。此外，它增加了计量的分辨率，并且确切公开电力在何地以及何时正被使用(从中可推断“为什么”)。通过将计量嵌