監控裝置及其識別電器裝置的方法
2023-05-29 00:25:21
監控裝置及其識別電器裝置的方法
【專利摘要】本發明公開了一種監控裝置及其識別電器裝置的方法，適於電力系統中的監控裝置，所述方法包括下列步驟。首先，適應性地更新關聯於至少一電器裝置的電力特徵資料庫，並且，適應性地更新關聯於監控裝置的線路電阻資料庫。接著，偵測是否發生至少一電力特徵事件。當發生電力特徵事件時，計算電力特徵事件的系統阻抗。之後，依據系統阻抗、電力特徵資料庫以及線路電阻資料庫識別導致電力特徵事件的至少一未知電器裝置。
【專利說明】監控裝置及其識別電器裝置的方法
【技術領域】
[0001 ] 本發明是有關於一種可依據所偵測到的電力參數來識別電器裝置的監控裝置。
【背景技術】
[0002]為了節約能源,設置智能電錶(SmartMeter)並架構先進電錶系統(AdvancedMeteringlnfrastructure, AMI)已越來越普遍。先進電錶系統可以用來取代傳統的人工抄表，並提升電能的使用效率。根據研究指出，若使用者可以得知家庭內的總用電情形，使用者會自發性的節省能源的使用。如果能進一步的得知家中每個電器的用電情形，使用者更可以得知如何省電。
[0003]一種作法是在每個電器中都加裝一個感測器，以得知每個電器是否被開啟或關閉，此種方法是屬於侵入式的負載監測。然而，另一種作法是非侵入式電器負載監測，此方法是先偵測所有電器的總電力特徵，再判斷出是哪些電器被開啟或是關閉。因此，如何使用非侵入式的監測方法來準確地判斷哪一個電器已被開啟或關閉，為此領域技術人員所關心的議題，對於相同電器在不加裝其他裝置的情形下要能夠被辨識，又是一個更需要被攻克的問題。
【發明內容】
[0004]有鑑於此，本發明提供一種監控裝置及其識別電器裝置的方法，其可在電器裝置上不具有測量儀器的情況下，利用所偵測到的電力參數來識別電器裝置。
[0005]本發明提供一種識別電器裝置的方法，適於電力系統中的監控裝置，所述方法包括下列步驟。首先，適應性地更新關聯於至少一電器裝置的電力特徵資料庫，並且，適應性地更新關聯於監控裝置的線路電阻資料庫。接著，偵測是否發生至少一電力特徵事件。當發生至少一電力特徵事件時，計算至少一電力特徵事件的系統阻抗。之後，依據系統阻抗、電力特徵資料庫以及線路電阻資料庫識別導致至少一電力特徵事件的至少一未知電器裝置。
[0006]另一觀點而言，本發明提出一種監控裝置，包括儲存模塊、偵測模塊以及處理模塊。儲存模塊儲存電力特徵資料庫以及線路電阻資料庫。其中，電力特徵資料庫關聯於至少一電器裝置，線路電阻資料庫關聯於監控裝置所在的電力系統。偵測模塊偵測是否發生至少一電力特徵事件。處理模塊耦接儲存模塊以及偵測模塊，適應性地更新電力特徵資料庫以及線路電阻資料庫。其中，當偵測模塊偵測到至少一電力特徵事件時，處理模塊計算至少一電力特徵事件的系統阻抗。並且，處理模塊依據系統阻抗、電力特徵資料庫以及線路電阻資料庫識別導致至少一電力特徵事件的至少一未知電器裝置。
[0007]基於上述，本發明的監控裝置在偵測到至少一電力特徵事件後，可依據其系統阻抗來識別對應於此電力特徵事件的電器裝置。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0008]圖1是依據本發明的一實施例繪示的室內空間平面示意圖。[0009]圖2是依據本發明的一實施例繪示的線路電阻量測元件的示意圖。
[0010]圖3是依據本發明的一實施例繪示的識別電器裝置方法流程圖。
[0011]圖4是依據本發明的一實施例繪示的依據阻抗差值表來識別未知電器裝置的流程圖。
[0012]其中，附圖標記:
[0013]100:室內空間110:監控裝置
[0014]112:儲存模塊114:偵測模塊
[0015]116:處理模塊200:線路電阻量測元件
[0016]210:插頭220:交/直流電路電源
[0017]230:微控制器240:電壓與電流感測器
[0018]250:操作界面260:通信模塊
[0019]SCl~SC5:插座S310~S350、S410~S460:步驟
[0020]L廣Ln:負載Rl~R2:房間
【具體實施方式】
[0021]為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附附圖作詳細說明如下。
[0022]現將詳細參考本發明的示範性實施例，在附圖中說明所述示範性實施例的實例。另外，凡可能之處，在附圖及實施方式中使用相同標號的元件/構件代表相同或類似部分。
[0023]圖1是依據本發明的一實施例繪示的室內空間平面示意圖。請參照圖1，室內空間100例如是一般的住家，其中包括監控裝置110及插座SCf SC5。監控裝置110例如是位於室內空間100的電箱中的電錶(例如數字電錶或智能電錶等)，其可用以監控室內空間100中各種電器裝置的電力使用狀態。監控裝置110包括儲存模塊112、偵測模塊114以及處理模塊116。儲存模塊112例如是各種可用於儲存數據的儲存媒介。偵測模塊114例如是電壓、電流及/或功率的量測元件，其可用於偵測與監控裝置110連接的各種電線上的電壓、電流及/或功率的數值。處理模塊116例如是具有運算功能的處理器。
[0024]電器裝置例如是一般常見的家電用品，例如電風扇、電暖器、吹風機、除溼機及電鍋等，但可不限於此。舉例而言，當使用者將電器裝置與插座SCl連接時，所述電錶可通過與插座SCl之間的線路連接來監控並記錄電器裝置操作時的耗損功率等參數。
[0025]在本實施例中，監控裝置110可將電器裝置的電力特徵(power signature)以及建築內電線的線路阻抗同時納入考量，用來在偵測到電力特徵事件時，識別此電力特徵事件對應的電器裝置及其運作位置。所述電力特徵例如是電器裝置的電壓、電流、實功率、虛功率、功率因數以及視在功率等參數，但可不限於此。所述電力特徵事件例如是當電器裝置運作時，由偵測模塊114所偵測到的電壓、電流及功率等參數的變化。
[0026]詳細而言，儲存模塊112中可儲存電力特徵資料庫，用以記錄可通過插座SCf SC5與監控裝置110連接的各種電器裝置的電力特徵。其中，各種電器裝置的電力特徵可由使用者通過特定的量測裝置量測而得。量測裝置例如是包括電源供應器、電壓計以及電流計的儀器。本領域技術人員應可了解，電器裝置的電力特徵(例如阻抗)可在已知施加電壓及線路電流的情況下，通過歐姆定律簡易推算而得，或由其他量測或推算的方式取得。因此，在此不贅述通過量測裝置來量測電力特徵的細節。
[0027]表1
[0028]
【權利要求】
1.一種識別電器裝置的方法，適於電力系統中的監控裝置，其特徵在於，所述方法包括下列步驟: 適應性地更新關聯於至少一電器裝置的電力特徵資料庫； 適應性地更新關聯於該監控裝置的線路電阻資料庫； 偵測是否發生至少一電力特徵事件； 當發生該至少一電力特徵事件時，計算該至少一電力特徵事件的系統阻抗；以及依據該系統阻抗、該電力特徵資料庫以及該線路電阻資料庫識別導致該至少一電力特徵事件的至少一未知電器裝置。
2.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，適應性地更新關聯於該至少一電器裝置的該電力特徵資料庫的步驟包括: 接收該至少一電器裝置的電力特徵；以及 依據該至少一電器裝置的該電力特徵更新該電力特徵資料庫。
3.如權利要求2所述的方法，其特徵在於，該電力特徵數據包括各所述電器裝置的電壓、電流、實功率、虛功率、功率因數以及視在功率。
4.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，適應性地更新關聯於該監控裝置的該線路電阻資料庫的步驟包括: 接收關聯於該監控裝置的線路電阻數據；以及 依據該線路電阻數據更新該線路電阻資料庫。`
5.如權利要求4所述的方法，其特徵在於，該線路電阻數據包括該監控裝置與至少一插座之間的線路電阻。
6.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，當發生該至少一電力特徵事件時，計算該至少一電力特徵事件的該系統阻抗的步驟包括: 偵測該至少一電力特徵事件的一穩態電力特徵； 正規化該穩態電力特徵；以及 依據正規化後的該穩態電力特徵計算該系統阻抗。
7.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，依據該系統阻抗、該電力特徵資料庫以及該線路電阻資料庫識別導致該至少一電力特徵事件的該至少一未知電器裝置的步驟包括: 依據該電力特徵資料庫以及該線路電阻資料庫建立阻抗組合表； 將該系統阻抗與該阻抗組合表的至少一阻抗組合值相減，以建立一阻抗差值表，其中該阻抗差值表包括至少一阻抗差值；以及 依據該至少一阻抗差值的大小值識別該至少一未知電器裝置。
8.如權利要求7所述的方法，其特徵在於，依據該至少一阻抗差值的大小值識別該至少一未知電器裝置的步驟包括: 判斷各所述阻抗差值之中，是否有大小值小於一預設門限值的第一阻抗差值；以及 若是，判斷該第一阻抗差值的數量， 其中，當該第一阻抗差值的數量為I時，識別該未知至少一電器裝置為該第一阻抗差值對應的電器裝置， 當該第一阻抗差值的數量大於I時，引入該電力特徵資料庫中的其他電力特徵以協助識別該至少一未知電器裝置。
9.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，在識別導致該至少一電力特徵事件的該至少一未知電器裝置的步驟之後，還包括: 依據該系統阻抗、該電力特徵資料庫以及該線路電阻資料庫識別該至少一未知電器裝置的運作位置。
10.如權利要求1所述的方法，其特徵在於，該至少一未知電器裝置包括相同的多個電器裝置，且在識別導致該至少一電力特徵事件的至少一未知電器裝置的步驟之後，還包括: 依據該系統阻抗、該電力特徵資料庫以及該線路電阻資料庫識別該些電器裝置各自的運作位置。
11.一種監控裝置，其特徵在於，包括: 儲存模塊，儲存電力特徵資料庫以及線路電阻資料庫，其中該電力特徵資料庫關聯於至少一電器裝置，該線路電阻資料庫關聯於該監控裝置所在的電力系統； 偵測模塊，偵測是否發生至少一電力特徵事件；以及 處理模塊，耦接該儲存模塊以及該偵測模塊，適應性地更新電力特徵資料庫以及該線路電阻資料庫， 其中，當該偵測模塊偵測到該至少一電力特徵事件時，該處理模塊計算該至少一電力特徵事件的系統阻抗，並且，該處理模塊依據該系統阻抗、該電力特徵資料庫以及該線路電阻資料庫識別導致該至少一電力特徵事件的至少一未知電器裝置。
12.如權利要求11所述的監控裝置，其特徵在於，還包括通信模塊，耦接該處理模塊，接收該至少一電器裝置的電力特徵，並且，該處理模塊依據該至少一電器裝置的該電力特徵更新該電力特徵資料庫。`
13.如權利要求12所述的監控裝置，其特徵在於，該電力特徵數據包括各所述電器裝置的電壓、電流、實功率、虛功率、功率因數以及視在功率。
14.如權利要求11所述的監控裝置，其特徵在於，還包括通信模塊，接收關聯於該電力系統的線路電阻數據，並且，該處理模塊依據該線路電阻數據更新該線路電阻資料庫。
15.如權利要求14所述的監控裝置，其特徵在於，該線路電阻數據包括該監控裝置與至少一插座之間的線路電阻。
16.如權利要求11所述的監控裝置，其特徵在於，該偵測模塊偵測該至少一電力特徵事件的穩態電力特徵，該處理模塊正規化該穩態電力特徵，並依據正規化後的該穩態電力特徵計算該系統阻抗。
17.如權利要求11所述的監控裝置，其特徵在於， 該處理模塊依據該電力特徵資料庫以及該線路電阻資料庫建立阻抗組合表； 該處理模塊將該系統阻抗與該阻抗組合表的至少一阻抗組合值相減，以建立阻抗差值表，其中該阻抗差值表包括至少一阻抗差值；以及 該處理模塊依據該至少一阻抗差值的大小值識別該至少一未知電器裝置。
18.如權利要求17所述的監控裝置，其特徵在於， 該處理模塊判斷各所述阻抗差值之中，是否有大小值小於一預設門限值的第一阻抗差值， 若是，該處理模塊判斷該第一阻抗差值的數量，其中，當該第一阻抗差值的數量為I時，該處理模塊識別該至少一未知電器裝置為該第一阻抗差值對應的電器裝置， 當該第一阻抗差值的數量大於I時，該處理模塊引入該電力特徵資料庫中的其他電力特徵以協助識別該至少一未知電器裝置。
19.如權利要求14所述的監控裝置，其特徵在於，該處理模塊依據該系統阻抗、該電力特徵資料庫以及該線路電阻資料庫識別該至少一電器裝置的運作位置。
20.如權利要求11所述的監控裝置，其特徵在於，該至少一未知電器裝置包括相同的多個電器裝置，且該處理模塊依據該系統阻抗、該電力特徵資料庫以及該線路電阻資料庫識別該些電器裝置各自的運`作位置。
【文檔編號】G01R31/00GK103869181SQ201310033928
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2013年1月29日 優先權日:2012年12月17日
【發明者】賴建良, 陳鴻元, 郭倫嘉 申請人:財團法人工業技術研究院