[发明专利]电能管理和建筑物自动化系统

说明书

本发明涉及家庭或商业自动化领域和电力分配系统管理。特别是，本发明涉及住宅和商业场所中用于需求方电力负荷管理的计算机控制系统，以及控制这些负荷。在控制计算机和负荷之间通信的前提下该系统最好采用电力线载波(PLC)技术，和与电力公司提供的设施(即用户)的本地电度表通信的PLC或RF技术。可使用PLC技术或另一种通信技术在电力公司和用户所在地之间通信。另外，本发明涉及采用该系统为用户所在地(例如，一个家庭)内的外部数据通信服务、设备、娱乐服务和通信设备之间提供桥梁。

多年来，对实现由用户更有效地利用发电容量和更完善地控制电力负荷有很大兴趣。随着对生态影响和资源低效利用经济成本了解的提高，电力用户已注意到了改变其用电模式的客观需要。一些电力公司已经提供了根据每天时间变化的费率，以鼓励用户在非峰值时段期间开动诸如衣服烘干机、水池抽水泵和洗碗机之类的设备。一般，在特定的峰值需求时段期间收取高费率，而在其它非峰值需求时段期间收取较低费率。另一种方法允许按每天时间分设费率以允许更频繁(例如每小时)按费率收取。这将需要通知用户每种费率变化，然后由用户决定在该费率开动何种电器。为使该处理自动化，需要电力用户能够通过用户住宅或企业中较显著的负荷监测和控制电力使用。

然而，用户通常是仅当研究每月提供极少信息的帐单时看到按时间管理使用电器的好处。用户并未真正了解到在现实使用条件下与其它情况相比开动一种电器花费多少费用。用每月的帐目清单对这些费用进行比较可能并不现实，由于实际上不进行数月长的控制实验，其中除一个月中使用第一种电器而另一月中使用不同的第二种电器之外，所有其它能耗是不变。没有这样一种控制实验，人们从每月帐单不能确定开动具体电器的费用，或甚至不能比较开动两种不同电器的费用，或在任何具体费率开动指定电器将节省多少费用。因此，需要一种以时间为基础向用户提供一台或多台电器的耗电量和开动这些电器的费用报告的系统。

另外，需要允许用户基于费用做出开动电器的决定，并实现这些决定。许多电力公司可能希望控制其电费支出。例如，用户可能希望只要能源费用低于该用户设定(即预定)的量，或只要外界温度在一确定范围时就可开动游泳池加热器。还有一个例子，对于因不了解旧的现有电器能耗，而不了解新的高效电器通过降低能耗多快将会补偿该费用的用户可能会延缓做出更换年久低效电器的决定。如果能够显示出这些费用，商业用户可根据相对的能源费用做出处理选择决定。

由于电能收取费率至少是当时系统广泛需求(例如，反映燃料费用)的函数的一部分，具有固定预算的用户在费率低时可能比费率高时消耗更多电能。因此，该用户可能希望依据费率做出使用决定。当然，如果电力公司随时改变费率，用户不见得想坐下来收听或观看费率信息广播。需要对费率广播自动响应。这种自动响应可假设多种形式，并且可能不仅以新宣布的费率为条件而且可依据其它因素，例如以检测的温度或每天的时间或任务的紧迫性(例如电器的优先等级)为条件。不能自动响应可能是阻碍灵活的费率变化广播发展的因素之一，现存的费率变化广播一般只限于在峰值和非峰值时段的开始和结束发信号。

虽然允许用户控制其使用模式和做出使用决定仅涉及电力管理的一方面。有时用户的自愿行为不足以避免诸如过量电力需求的问题。理想情况是，负荷管理系统不仅允许用户，而且允许电力供应商(即电力公司)至少在一定程度控制连接到输电线的负荷。

这些意义已导致许多系统允许执行诸如＂卸载＂(即有选择地切断设备、或负荷)之类的控制功能。例如，有多种可通过购买和以印刷品两种方式得到的家庭和建筑物自动系统。这些自动系统有许多允许用户仅在规定时间安排接通或开动电器。某些自动系统允许特殊装备的电器在宣布高费率或需求期间为停用。在即使有也很少的情况下也允许电力供应商(除用户之外)有选择地从系统中甩负荷(例如以特定用户的特定负荷为目标)或仅允许它们在预定时段期间接入。