电力断开系统和方法与流程

1.本公开整体涉及用于建筑电力连接的隔离点开关，并且更具体地涉及用于住宅、单户家庭电力连接的传入电表隔离/备用开关。


背景技术：

2.住宅建筑借助电表被连接到电网，电表测量与建筑物相关联的或在建筑物内被供电的所有电子设备的电力消耗。一些住宅楼可能具有附加的电力源，例如备用发电机、电池或太阳能电池阵列。出于安全原因，如果电网的市电电力中断，这些附加的电力源必须与电网断开。例如，如果电网出现电力故障，则不应允许附加的电力源向电网反向馈电。这样做可能会伤害维修电网的工人。
3.存在各种系统，诸如自动转换开关，当市电电力中断时，自动断开从电网到住宅楼的馈电。这些系统还可以使得能够使用附加的电力源来补充或替换来自电网的馈电，或者在来自电网的电气馈电发生故障时提供备用电力。然而，在这样的电力故障期间向住宅楼的所有电路供电可能是有问题的。


技术实现要素：

4.为了总结的目的，本文已描述了某些方面、优点和新颖特征。应当理解，并非所有这样的优点都可以根据任一个特定实施例来实现。因此，所公开的主题可以以实现或优化一个优点或一组优点而不实现本文所教导或建议的所有优点的方式来体现或实施。
5.在一个方面，公开了中断切换系统。中断切换系统包括：外壳，被配置为在第一侧与电表插座配合并且在第二侧上与电表配合，外壳包括来自电网电力的电力输入和到断路器面板的电力输出；以及中断电路，被设置在外壳内并且被配置为中断从电力输入到电力输出的电力流。
6.在一些实施例中，外壳还包括：被配置为将电表的输入端子电耦合到电表插座中的相应端子的第一导体对；被配置为将电表的输出端子电耦合到电力输入的第二导体对；以及被配置为将电力输出耦合到电表插座中与断路器面板电耦合的相应端子的第三导体对。在一些实施例中，第一导体对、第二导体对和第三导体对至少部分地设置在外壳内。在一些实施例中，系统还包括通信电路，该通信电路与中断电路进行数据通信并且被配置为将心跳信号和电网电力的状态中的一个或多个通信到外部部件。在一些实施例中，外部部件是电力备用系统，电力备用系统被配置为在备用事件中向断路器面板提供电力。在一些实施例中，电力备用系统是电池备用设备和太阳能阵列中的一者。在一些实施例中，系统还包括被配置为感测进入电表的电力流的感测电路以及被配置为基于所感测的电力流来确定电网电力的状态的处理器电路。在一些实施例中，感测电路包括至少一个罗氏线圈，其被配置为感测通过将电网电力馈送到电表的母线对的电力流。在一些实施例中，外壳是符合ansi 2s的适配器，其被配置为在第二侧上接纳符合ansi 2s的电表并且在第一侧上与符合ansi 2s的电表插座配合。在一些实施例中，外壳包括手动断开开关，手动断开开关被配置
为当手动断开开关被致动时，中断从电力输入到电力输出的电力流。
7.在一个方面，公开了在电网电路断电的事件期间将建筑物的断路器面板与电网电路隔离的方法。方法包括感测电网电路中的电流，并基于检测到电网电路中的断电而转换到备用电力。转换包括：使用中断切换适配器将建筑物的电表的输出端子与电表插座的端子断开，断路器面板经由电表插座的端子从电网电路接收电力，其中中断切换适配器被安装到电表插座中，并且电表被安装到中断切换适配器中；以及在电网电路断电期间激活备用电源来激励断路器面板的至少一部分。
8.在一些实施例中，感测电网电路中的电流包括：在不物理接触电网电路并且不与电网电路建立通信的情况下，使用至少一个罗氏线圈来感测电网电路中的电流。在一些实施例中，方法还包括：针对断电的结束，连续监测电网电路；以及在电网电路的第一电力质量和备用电源的第二电力质量基本相似时，将断路器面板连接到电网电路。在一些实施例中，方法还包括检测断电的结束，检测第一电力质量的参数，检测第二电力质量参数，将第一电力质量的参数通信到备用电源，以及在将电网电路连接到断路器面板之前确定第一电力质量的参数和第二电力质量的参数基本相似。在一些实施例中，方法还包括基于感测电网电路中的电流来检测电网电路正在经历断电。在一些实施例中，转换到备用电力还包括：确认备用电源能够用于向断路器面板的至少一部分提供电力，并且利用备用电源维持心跳。
9.本文描述的主题的一个或多个变型的细节在附图和以下描述中阐述。本文所述主题的其他特征和优点将从说明书和附图以及权利要求中显而易见。然而，所公开的主题不限于所公开的任何特定实施例。
附图说明
10.现在将参考附图，结合各种实现方式来描述本文所描述的各方面以及本技术的其他特征、方面和优点。然而，所示出的实现方式仅是示例并不旨在进行限制。贯穿附图，除非上下文另有规定，否则相同的附图标记通常标识相同的部件。请注意，下图的相对尺寸可能未按比例绘制。
11.图1a是组合式电表和中断切换系统的透视图，中断切换系统被配置为实现隔离模式和连接模式之间的自动和动态转换。
12.图1b是图1a中的中断切换系统的透视图。
13.图1c是图1b中的中断切换系统的分解透视图。
14.图2是与建筑物断路器面板相关的图1a的组合式电表和中断切换系统的示例实现方式的示意图。
15.图3是中断切换系统的印刷电路板(pcb)的部件框图。
16.图4是实现中断切换系统和建筑物电路的其他部件之间的通信的网络的示例网络图。
17.图5是示出了中断切换系统和建筑物电路的其他部件之间的示例交互的流程图。
具体实施方式
18.大多数建筑物，例如住宅、独栋住宅，经由将许多家庭连接到一个或多个电力源的
电网从电力公司或供应商接收电力。建筑物可以使用电力经由建筑物电路为各种负载(包括照明、环境控制设备、电动汽车(ev)、电器和由电力供电的任何其他负载)供电或充电。建筑物电路通常包括断路器面板，断路器面板在输入端子处接收电力并且经由断路器将所接收的电力供应到一个或多个子电路。例如，建筑物中每个房间的电力插孔或灯可以包括由相应的断路器控制的其自己的子电路。断路器面板通常借助输入端子从电网接收电力。这些输入端子被连接到电表，电表由电力公司用来测量建筑物处或建筑物中的能耗(即，一段时间内使用的电力)。电力然后借助断路器面板从电表被馈送到建筑物中的每个电路。
19.在一些实施例中，经由电网接收电力的建筑物还具有其自身的附加电力源，附加电力源被直接连接到建筑物。附加电力源可以是太阳能电池阵列、电池或发电机，它们可以作为备用电力源(“备用电源”)，从而在建筑物电力中断的情况下为建筑物内的电力负载提供电力。备用电源和电网可以与建筑物电路集成并连接，使得备用电源和电网中的任一个、两者或两者都不能在任何给定时刻向建筑物电路(及其负载)提供电力。
20.然而，尤其是当集成是建筑物施工完成后的改造或修改时，将电网与建筑物电路和备用电源集成和连接在一起可能是复杂和昂贵的。例如，隔离电路必须位于备用电源和电网之间，以在电网不向房屋供电时避免从备用电源向电网供电。这提供了安全机制，使得当电网停机(即不供电)时，接触电网的人或在电网上工作的人不会受到备用电源生成的电力的冲击。附加地，隔离电路可以使得电力能够在电网和备用电源之间视情况而双向流动，使得建筑物能够在备用电源可用时从备用电源供电，在需要时使用来自电网的电力补充来自备用电源的电力，并且当有多余的电力可用时从备用电源向电网提供电力。
21.在某些情况下，建筑物电路包括网关或类似设备，其用于在各种部件(例如，备用电源、建筑物电路、电网和建筑物控制系统)之间提供电子监测和/或通信。在一些情况下，网关与隔离电路集成在一起或包括隔离电路，和/或提供用于使得建筑物与电网隔离或分离的电隔离点。隔离点必须被电气地定位在电表和建筑物电路的任何负载或备用电源之间，其中在电表处电网可以被连接到建筑物电路。电力公司可能不允许在电表上游或之前连接到电网，以确保没有人能够获得免费电力。然而，在电表和建筑物电路之间引入隔离电路可能是昂贵的并且难以完成。
22.如上所述，在电表和建筑物断路器面板之间引入隔离电路既困难又昂贵。例如，在许多建筑物中，电表与断路器面板安装或集成在一起，其大大地最小化或消除了建筑物断路器和电表之间的可引入隔离电路的可用位置。例如，平均而言，针对使用电表负载中心组合面板(可能占ca家庭的约70％)的建筑物，20多个负载或子电路必须从建筑物断路器面板被安置到包括单独备用负载的新子面板。重新安置负载或子电路是耗时且昂贵的过程，增加了直接安装成本，从而增加了在现有建筑中引入或改造备用电源的成本。
23.本发明的一个实施例是电力断开系统，电力断开系统提供在来自电网的输入连接和电表之间设置的隔离电路。通过在电表和建筑物的市电电力输入之间放置隔离电路，该系统可以断开市电电力与整个断路器面板的连接。在一个实施例中，电力断开系统是适配器，该适配器在一侧上插入电表插座并在另一侧上接受电表。因此，隔离电路的安装可能只需要从电表箱中取出电表，将具有隔离电路的适配器插入电表插座，然后将电表插入隔离电路。除了节省安装成本外，在市电电力输入和电表之间引入隔离电路还可以实现以前不可用的各种功能。
24.一个这样的特征包括改进的电网监测能力，例如检测电网何时经历断电或类似事件，监测电网电力质量的一个或多个参数等。附加特征包括在隔离模式(其中建筑物与电网隔离，并由备用电源供电)和连接模式(其中建筑连接到电网，并由电网和备用电源中的一者或两者供电)之间改进的自动和动态转换。下文提供了产生本文所述的特征和节省的隔离电路的部件和操作的进一步细节。
25.当结合附图进行描述时，通过参考以下描述，本公开的上述方面和许多伴随的优点将变得更容易理解。
26.图1a是组合式电表105和中断切换系统110的透视图，中断切换系统110被配置为实现隔离模式和连接模式之间的自动和动态转换。电表105的部件可以与包围电表105部件的至少一部分的外壳盖组合，或者电表105可以被认为是本文所述的部件。在一些实施例中，电表105包括具有标准交流电压(例如，用于住宅建筑物的240/120分相vac或用于商业建筑物的120/208三通vac)的任何住宅或其他电表。电表105可以针对住宅实施例、商业实施例等被体现为一个或多个形状、尺寸或配置。例如，电表105(包括外壳)可以符合一个或多个ansi形式的电表插座标准，诸如2s ansi形式的电表插座等。电表105可以使得电力公司能够测量建筑物处消耗的电力或能量，并且在一些实施例中，电表105可以与建筑物电路以及与其连接的设备通信。中断切换系统110可以符合与电表105相同的标准，以用作适配器并且还保持与电表105的交叉操作性。例如，由于中断切换系统110将位于电表105和电表插座(图1a中未示出)之间，因此中断切换系统110将具有类似的电压信号要求，以保持与电表105的部件的可操作性。类似地，中断切换系统110将具有类似的物理参数和形状因子约束，以确保电表105可以在不修改电表105(或最小修改)的情况下连接到中断切换系统110，并且中断切换系统110将在不修改电表插座的情况下连到电表插座。
27.中断切换系统110可以进一步被配置为：使得其尺寸、重量分布等不会导致中断切换系统110和电表105中的一者或两者从电表插座中掉出。在一些实施例中，当电表105被中断切换系统110上的外壳盖覆盖时，外壳盖是可移除的。
28.中断切换系统110包括可移除的端子盖115。端子盖115可以保护电通信连接器、手动超控开关和复位开关(在该图中未示出)免受环境条件以及意外接触和致动的影响。电通信连接器可以允许中断切换系统110与建筑物电路和/或备用电源中的一个或多个其他设备通信。手动超控开关可以使得用户或其他实体能够手动地使得中断切换系统110进入中断或隔离模式。复位开关可以使得用户或其他实体能够手动地将中断切换系统110从隔离模式复位到连接模式。以下将对这些部件进行更详细的描述。例示地，端子盖115可以以便于与其他部件连接并将连接器固定到中断切换系统110的方式配置。端子盖115还可以被配置为吸收施加在连接器上的力，从而避免拉动电线、导管等。
29.中断切换系统110还包括多个插脚或导体120，这些插脚或导体将中断切换系统110连接到电表插座，并经由中断切换系统110将电力从电表105传递到建筑物电路。尽管在图1a中没有清楚地示出，但符合用于住宅电压的2s ansi电表插座的中断切换系统110可以包括两对插脚或导体120(图1a中未全部示出)。一对可以对应于其中从电网接收分相电压的两个输入插脚120，而另一对可以相应于其中将分相电压提供给建筑物电路的两个输出插脚120。输入插脚对120可以允许来自电网的输入电力直接馈送到电表105，而输出插脚对120允许输入电力从电表105流过中断切换系统110(当中断切换系统处于连接模式时，如下
文进一步描述的)并流到建筑物电路。
30.为了进一步关注中断切换系统110，图1b是图1a中所公开的中断切换系统110的透视图。所示的中断切换系统110没有电表105，从而能够看到中断切换系统的部件。如图所示，至少部分地，中断切换系统110包括外壳150、外壳盖170和针对来自电表105的插脚的插孔。关于中断切换系统110的这些和其他部件的进一步细节如图1c所示并在以下的对应描述中进行了描述。相关领域的技术人员将理解，中断切换系统的圆形形状将与电表105或电表插座可接受的形状互补。因此，这样的形状本质上是例示性的，并且本技术的一个或多个方面可以以不同的形状因子来体现。
31.图1c是图1b的中断切换系统110的分解透视图。如图所示，中断切换系统110包括外壳150、复位开关155、手动超控开关160、pcb 300、母线165a-165b、母线166a-166b、母线167a-167b、外壳盖170和端子盖115。关于这些部件中的每一个的结构和/或功能的细节将在下文讨论。
32.外壳150为以上相对于中断切换系统110标识的部件提供外壳或壳体的一部分。外壳150可以具有相对于对应的电表插座尺寸和/或形状的尺寸和形状，并保持电表105和电表插座之间的安全性和使用配合。如图所示，外壳150的形状通常是圆形或环形，其直径通常与用于住宅建筑物应用的2s ansi仪表插孔相匹配。外壳150可以包括计量器套环152a-152b，该计量器套环包括各种尺寸、形状、构造、唇缘等。计量器套环152a-152b可以确保电表105和中断切换系统110的外壳150(例如，经由电表套环152a)之间的安全、防水、防尘或自由连接以及外壳150和电表插座(例如，经由电表套环152b)之间的安全、防水、防尘或自由连接。在一些实施例中，计量器套环152a-152b是与外壳150分离的部件并且被用于将电表105安装/耦合到外壳150和/或将外壳150安装/耦合到电表插座。
33.pcb 300包括电路和对应的电子部件，该电路和对应的电子部件提供本文所述的中断切换系统110的各种功能。pcb 300的部件使得中断切换系统110能够例如经由继电器、接触器、断路器等(以下称为“继电器”)断开或中断从电表105到建筑物断路器面板的电力流。当继电器处于“断开”条件或状态时，继电器可以断开电表105与建筑物断路器的连接。当继电器位于“闭合”条件或状态时，继电器可以将电表105连接到建筑物电路。此外，pcb 300的部件提供输入/输出信号，该输入/输出信号使得中断切换系统110能够与建筑物电路或备用电源中的一个或多个部件通信。在一些实施例中，如以下更详细描述的，中断切换系统110可以经由有线或无线连接中的一者或两者进行通信(例如，经由wi-fi连接、蓝牙连接、以太网连接、rs-485连接、控制器局域网(can)总线连接等)。pcb 300的进一步细节将参考以下图3进行解释。在一些实施例中，附加部件可以被包括作为pcb 300的部件的一部分。例如，一个或多个风扇可以被包括在pcb内的各个位置处，诸如与母线相邻，以提供附加的冷却/散热功能。
34.pcb 300的部件可以与以上介绍的复位开关155和/或手动超控开关160对接。例如，手动超控开关160在被致动时可以使得中断切换系统110中断从电表105到建筑物电路的电力流，即，使得继电器断开。例如，例如在消耗来自电网的能量的高成本期间或者当预计会导致向建筑物系统输送电力时断电的麻烦天气或事件时，用户或房主可能希望手动地从连接模式切换到隔离模式。通过致动手动超控开关160，中断切换系统110可以使得继电器断开。复位开关155可以将用户或房主对手动超控开关160的致动复位，从而在所有条件
都支持闭合继电器时将继电器闭合(例如，电网处于活动状态并提供类似或匹配的调节电力)。因此，当手动超控开关160导致中断切换系统110从连接模式转换到隔离模式时，复位开关155的致动可能导致中断切换系统110开始从隔离模式转换到连接模式。然而，复位开关155可以从属于中断切换电路110的自动和动态功能。例如，如果中断切换电路110处于隔离模式(从而断开或中断从电表105到建筑物电路的电力流)而使其自身不再受对电网和对应输入进行监测，则复位开关155的致动可能没有效果。因此，当中断切换系统110由于手动超控开关160的致动而仅处于隔离模式时，复位开关155可以仅使得中断切换系统110开始从隔离模式向连接模式转换。
35.如上所述，端子盖115可以覆盖手动超控开关160和复位开关155，以保护它们免受意外致动。端子盖115还可以保护连接器350，连接器350将pcb 300连接到建筑物电路和备用电源中的一个或多个。端子盖115可以包括连接(例如，螺纹连接)，借助该连接可以馈送一个或多个导体或电缆，例如，这些导体或电缆终止于pcb 300处的连接器350。
36.如上所述，母线165a-165b提供电表105的输入端子与电表插座的连接到电网的对应端子的直接连接。通过提供该直接连接，母线165a-165b确保在电表和电网之间不存在如下的电连接：该电连接例如通过中断切换系统110能够访问未计量的电力。母线165a-165b穿过pcb 300中的对应孔或槽169a-169b并终止于对应插脚120，该对应插脚120被插入到电表插座(未示出)处的相应插孔中。母线165a-165b可以被绝缘，以确保在母线165a-165b穿过中断切换系统110时没有被连接到母线165a-165b的电连接。
37.母线166a-166b将电力从电表105提供到pcb 300和中断切换系统110的其他部件，而母线167a-167b将电力从中断切换系统110提供到电表插座和建筑物电路，其中母线167a-167b终止于相应的插脚120中，该相应的插脚120终止于电表插座中的对应插孔中。
38.外壳盖170可以在电表105和中断切换系统110的部件之间形成物理屏障。例如，外壳盖170可以通过减少与外壳150中的母线165a-165b的意外接触和/或防止电表105的插脚接触和/或者损坏中断切换系统110和/或pcb 300的任何部件(接触母线165a-1165b和母线167a-167b)来提供安全益处。
39.关于中断切换系统110的操作和特征的更多细节关于以下图3来提供。另一方面，图2图示了电表105和中断切换系统110如何与建筑物的断路器面板、电网、备用电源和建筑物电路集成在一起。更具体地，图2是图1a的组合式电表105和中断切换系统110与建筑物断路器面板210的示例实现方式的示意图。如图所示，断路器面板210与电表插座205集成，该电表插座205包括用于电表105的插脚和/或中断切换系统110的插脚120的插孔202a-202b和203a-203b。在一些实施例中，插孔202a-202b接收从电网向电表105提供电力的母线165a-165b的插脚120，并且插孔203a-203b接收从中断切换系统110向断路器面板210提供电力的母线167a-167b的插脚120。电表插座205可以接收从与电网的连接件201传递到电表105的电力。如图2所示，电表插座205可以进一步并入用于弹簧触点206的一些插孔，以便于保持电连接。
40.断路器面板210可以包括主断路器215和用于建筑物电路的子电路的多个断路器(在该图中未示出)。来自电表插座205的电力将流过主断路器215并传递到建筑物电路的子电路。
41.当实体对现有建筑物安装备用电源225(例如，太阳能电池阵列、电池或基于化石
燃料的发电机)时，实体可以将电表105从电表插座205中移除。为了实现本文所描述的特征和益处，实体可以将中断切换系统110安装到电表插座205中(使得插脚120终止于插孔202a-202b和203a-203b中)，然后将电表105安装到中断切换系统110中(使得电表105的插脚终止于母线165a-165b的插孔和母线166a-166b的插孔中)。通过将中断切换系统110安装在电表105和电表插座205之间，中断切换系统110(经由断路器面板210)实现了建筑物电路的隔离、经由连接件201实现对电网的监测，并且实现建筑物电路的部件和备用电源之间的通信。此外，由于能够将建筑物电路与电网进行隔离的隔离点存在于断路器面板210的上游，因此不需要附加的负载或备用面板。这使得实体能够将备用电源225直接安装到断路器面板210。在一些实施例中，实体安装可选的发电面板220，以为备用电源提供方便的或代码强制的本地关断接入，但不需要将负载或子电路从断路器面板210重新定位到发电面板220或任何其他子面板。尽管在该图中未示出，但当实体将备用电源225连接到断路器面板210时，备用电源225能够向建筑物电路的任何子电路或电网提供电力。
42.参考图3提供了pcb 300的部件相对于中断切换系统110、电网和备用电源的功能和特征的详细信息。图3是中断切换系统110的印刷电路板(pcb)300的部件框图。pcb 300包括安装在其上或固定在其上的各种部件。例如，pcb 300包括能量计305，感测线圈307，处理器电路310，继电器驱动电路315，继电器317，电压调节器320，电压转换器325，以及wi-fi通信模块330、rs-485通信模块335、can总线通信模块340和电力线通信调制解调器345中的一个或多个。在一些实施例中，pcb 300包括rs-485通信模块335或can总线通信模块340。因此，pcb 300可以包括连接器350，该连接器350连接到pcb 300并且使得能够在pcb 300(以及因此中断切换系统110)和备用电源225或建筑物电路之间进行通信。例如，连接器350连接到穿过端子盖115的连接件的电缆，以与外部设备(例如，备用电源和/或建筑物电路)进行连接。
43.能量计305可以使用感测线圈307来感测或监测电网的状况。例如，感测线圈307包括两个感测线圈307a和307b，其中两个感测量线圈307a-307b中的一个分别围绕母线165a-165b所穿过的槽169a-169b中的一个槽。感测线圈307a-307b可以分别感应地测量经过母线165a-165b的信号的一个或多个参数。例如，感测线圈307a-307b分别测量通过母线165a-165b而携带的电流，其中感测线圈307a-307b中感应的电压分别与母线165a-165b中的电流的变化率成比例。感测线圈307a-307b可以包括罗氏(rogowski)线圈或其他感应感测线圈。在一些实施例中，能量计305从感测线圈307a-307b接收(多个)感应电压，并使用这些电压来确定电网的状况(例如，电网是否正在提供电力或经历断电)。在一些实施例中，感测线圈307a-307b和能量计305的组合可以读取经过母线165a-165b的信号的一个或多个其他参数(除了电流之外)，例如确定由电网所提供的电力的质量的参数。在一些实施例中，能量计305可以从电表105的输出处的电力获得电力。能量计305可以监测电力来标识电网质量的一个或多个参数。在一些实施例中，尽管图3中没有明确示出，但能量计305可以(例如，经由母线166a-166b和/或母线167a-167b)感测电表105的建筑物电路侧上的电力的质量和其他特性。能量计305可以监测电力来标识来自备用电源或建筑物电路的电力质量的一个或多个参数。在一些实施例中，由能量计305标识的信息可以被通信到处理器电路310。
44.处理器电路310可以从中断切换系统110的部件和外部部件(例如，备用电源和/或建筑物电路)接收各种信息。例如，处理器电路310管理经由wi-fi模块330、rs-485模块335、
can总线模块340或plc调制解调器345与备用电源和/或建筑物电路而进行的通信。处理器电路310可以维持与备用电源325和/或建筑物电路的心跳信号，以确认中断切换系统110与备用电源325和/或建筑物电路之间的通信仍然有效。
45.附加地，处理器电路310基于如下项来控制继电器驱动器315的操作并且从而控制继电器317的操作：来自到母线166a-166b的连接件的电压感测信息，由能量计305标识的信息，以及从wi-fi模块330、rs-485模块335、can总线模块340和/或plc调制解调器345接收的信息。例如，由于从能量计305和感测电路307接收的监测信息，处理器电路310可以确定电网没有供电。基于该确定，处理器电路310可以例如通过向继电器驱动器315发送“断开”信号或命令，使得继电器317断开。在经由继电器驱动器315断开继电器317之前或同时，处理器电路310可以与备用电源通信，以通知连接模式和隔离模式之间的转换。在一些实施例中，处理器电路310可以向备用电源发送“唤醒”或类似信号，以使得备用电源能够为增加的负载做好准备。在一些实施例中，由于处理器电路310正在从连接模式切换到隔离模式，所以特别是当备用电源能够支持整个建筑物电路时，建筑物电路的转换可以是无缝的或者对于建筑物电路是不可见的。如上所述，由于各种原因，包括上述安全原因，例如在电网不提供电力的情况期间，断开信号可以被用于将电网与建筑物电路断开。
46.附加地，处理器电路310可以管理和控制从隔离模式到连接模式的转换。处理器电路310可以基于检测到电网再次提供电力来确定从隔离模式转换到连接模式。处理器电路310还可以考虑来自备用电源325和/或建筑物电路的信号。例如，如果电网正在提供电力，并且备用电源325正接近耗尽其电源，则处理器电路310迅速转换到连接模式。当电网正在提供电力并且备用电源325正在请求低于指定阈值的放电时，则处理器电路310可以延迟向连接模式的转换，直到备用电源325的电力下降到低于指定阈值为止。在一些实施例中，每当处理器电路310检测到电网正在提供电力时，则不论来自电网的电力的条件与备用电源电力的条件相比如何，处理器电路310可以立即转换到连接模式。在一些实施例中，处理器电路310在闭合继电器317之前监测电网和建筑物电路，以确保(例如，来自备用电源的)电网电力和建筑物电路电力具有相同或相似的质量。例如，处理器电路310可以比较来自电网的电力和来自备用电源的电力，并且仅当继电器317的相对两侧上的电力条件匹配或基本匹配时才闭合继电器317。
47.当闭合继电器317时，处理器电路310可以向继电器驱动器315传递信号或命令来闭合继电器317。当断开继电器317时，处理器电路310可以向继电器驱动器315传递信号或命令来断开继电器317。在一些实施例中，处理器电路310可以将所传递的信号或命令存储在数据存储库或存储器中，以在给定时间跟踪继电器317的状态。因此，处理器电路310基于对来自电网、备用电源和建筑物电路的输入的分析，经由继电器驱动器315来控制继电器317的断开和闭合，并存储中断切换系统110在给定时刻或时间操作的模式的历史。
48.wi-fi模块330使得处理器电路310以及因此中断切换系统110能够与建筑物中或支撑建筑物的其他设备通信。例如，wi-fi模块330可以使得中断切换系统110能够与其他设备无线通信，从而消除在中断切换系统110与备用电源或建筑物系统之间除了母线167a-167b之外的任何电连接的需要。wi-fi模块330可以经由任何无线通信标准进行通信，例如一个或多个ieee 802.11标准。在一些实施例中，wi-fi模块330可以包括附加的电力部件，诸如独立的电池，其有助于独立于中断切换系统110的其他部件的任何电路状态/输入而通
信。
49.rs-485模块335使得处理器电路310以及因此中断切换系统110能够与建筑物中或支撑建筑物的其他设备通信。例如，rs-485模块335可以使得中断切换系统110能够根据rs-485标准经由有线介质与其他设备通信。rs-485标准通常用于串行通信并且经常出现在电噪声环境中。
50.can总线模块340使得处理器电路310以及因此中断切换系统110能够与建筑物中或支撑建筑物的其他设备通信。例如，can总线模块340可以使得中断切换系统110能够经由有线can总线介质与其他设备通信。can总线介质通常可用于汽车、自动化和类似环境并允许网络中的节点或设备之间进行基于消息的通信。can总线模块340是多主串行总线标准，其可以促进容错通信并且在电噪声环境中运行良好，例如，在与电网和断路器面板210的连接件201非常接近的区域中运行良好。
51.在一些实施例中，can总线模块340和/或rs-485模块335经由连接器350连接到备用电源和/或建筑物电路。例如，连接器350可以包括6引脚连接器，该6引脚连接器为can总线模块340和rs-485模块335中的每一个提供12v连接、接地连接和一对连接。在一些实施例中，连接器350提供多于六个引脚，例如，七个、八个、十个、十二个等引脚。
52.plc调制解调器345可以经由电力线实现从中断切换系统110到下游部件(在某些情况下甚至是上游部件)的通信。例如，plc调制解调器345可以经由母线167a-167b与建筑物电路通信或与连接到电表插座205下游的电力线的其他下游设备通信，或者经由母线166a-166b与电表105通信并且可能与电表插座205上游的电网通信。通过使用plc调制解调器345，中断切换系统110可以在不需要用于有线通信的附加导体的情况下，与连接到建筑物电路的其他设备通信。如前所述，一个或多个风扇360可以被连接到mcu 310来促进散热功能。
53.如上所述，中断切换系统110与建筑物电路和备用电源325通信。图4是网络400的示例网络图400，该网络400使得能够在中断切换系统110和建筑物电路的其他部件之间进行通信。网络405可以包括wi-fi网络、rs-485模块330经过其进行通信的rs-485网络、can总线模块335经过其进行通信的can总线网络、或者plc模块345经过其进行通信的plc网络中的任一个。网络图示出了将中断交换机系统110连接到备用电源325的网络400。如本文进一步描述的，该连接使得中断切换系统110能够向备用电源325通知从连接模式转换到隔离模式。类似地，当中断切换系统110准备从隔离模式切换到连接模式时，该连接使得中断切换系统110能够与备用电源325进行通信。当中断切换系统110指示从隔离模式切换到连接模式时，中断切换系统110还可以传递由电网提供的电力的参数。例如，当准备转换到连接模式时，中断切换系统110可以向备用电源指示电网的电力的参数或条件。附加地，中断切换系统110可以从备用电源325接收通信，例如指示备用电源325是工作的并且准备在隔离模式期间向建筑物电路提供电力。在一些实施例中，中断切换系统110可以向外部计算设备410、控制器415和电网420中的一个或多个传递如下的信息：该信息与中断切换系统(例如，是否处于隔离模式或连接模式)、备用电源325(例如，备用电源325是否在隔离模式下操作、是否准备好提供电力等)以及电网(例如，是否正在提供电力等)中的一个或多个的状态有关。在一些实施例中，外部计算设备410包括与建筑物相关联的实体(例如，住户、租户等)的用户设备。外部计算设备410可以允许用户监测中断切换系统110、备用电源325和电网420
的状况。在一些实施例中，用户可以经由(多个)外部计算设备410进一步控制中断切换系统110和备用电源325中的一个或多个。控制器415可以包括建筑物电路的控制器或类似部件。例如，控制器415可以包括网关或类似部件，外部计算设备410可以借助网关或类似部件来监测、管理或操纵建筑物电路的一个或多个部件。附加地或备选地，控制器415、中断切换系统110和/或备用电源325可以直接或间接地通信，以将中断切换系统110、备用电源325和/或建筑物电路的状况传达给彼此。例如，控制器415可以向备用电源325和/或中断切换系统110传达预期的需求变化，以控制中断切换系统110何时切换模式(例如，确保有足够的电力可用于满足负载变化或在需求足够低时与电网断开连接的能力)。在一些实施例中，电网420表示公用电网，并且与电网420的通信可以是关于与电力状况或电力输送状态等。
54.如上所述，网络400可以实现中断切换系统110、建筑物电路和备用电源325之间的通信和交互。图5是示出了中断切换系统110和建筑物电路的其他部件之间的示例交互的流程图500。流程图包括中断切换系统110和备用电源325之间的交互或通信。这些通信可以经由本文所述的通信模块之一(例如，wi-fi模块330、rs-485模块335、can总线模块340和plc调制解调器345)发生。在一些实施例中，以下描述的通信可以发生在一个或多个其他中间部件之间，但是此处没有这样示出。
55.中断切换系统110和备用电源325(以及网络400的任何其他部件)可以维持心跳501，以确保部件之间的通信是一致和连续的。如上所述，在502处，中断切换系统110检测到电网正在经历断电和/或没有向建筑物提供电力。检测基于响应于通过母线165a-165b的电流或与电网的通信或任何类似方式而感应的感应电压的缺乏。基于该检测，在504处，中断切换系统110可以向备用电源325发送隔离模式请求。在一些实施例中，504处的通信可以经由wi-fi模块330、rs-485模块335、can总线模块340和plc调制解调器345中的一个或多个。基于隔离模式请求504，尽管图5中未示出，但如果备用电源之前没有提供电力，则备用电源325可以开始向建筑物电路提供电力，或者如果已提供电力，可以继续提供电力。一旦备用电源325在504处接收到隔离模式请求，备用电源325就可以开始向建筑物电路提供电力。
56.在506处，中断切换系统110可以经由继电器驱动器315断开继电器317，从而中断电表和建筑物电路之间的连接并启用隔离模式。在断开继电器317之后，在508处，中断切换系统110可以确定电网420再次提供电力。如上所述，这可以基于感测线圈307a-307b对能量计305处的感应电压的检测或者来自电网或其他装置的通信。作为响应，在510处，中断切换系统110可以向备用电源325通信连接模式请求510。如上所述，该通信可以是经由wi-fi模块330、rs-485模块335、can总线模块340和plc调制解调器345中的一个或多个、借助另一部件的直接或间接通信。在一些实施例中，在连接模式请求510之后，中断切换系统110和备用电源325可以交换数据来定义电网电力和备用电源电力的质量特性。中断切换系统110可以测量电网电力和备用电源电力的质量特性并将差异通信到备用电源325，该备用电源325请求其调整其电力来匹配或基本匹配电网电力。在514处，中断切换系统110可以确定质量是否匹配。在一些实施例中，能量计305可以感测继电器317的线路侧上的部件(即，电表105的母线165a-165b和/或母线166a-166b)，以及继电器317的负载侧上的各个感测部件(即，到电表插座305的母线167a-167b)。一旦中断切换系统110确定质量匹配并且电网420仍在提供电力，则中断切换系统110可以经由继电器驱动器315闭合继电器317。这样，电网420和/或备用电源325可以向建筑物电路提供电力。
57.前面章节中描述的每个过程、方法和算法均可以体现在由一个或多个计算机系统或包括计算机硬件的计算机处理器执行的代码模块中，并且可以由代码模块完全或部分自动化。代码模块可以被存储在任何类型的非暂时性计算机可读介质或计算机存储设备上，诸如硬盘驱动装置、固态存储器、光盘等。系统和模块也可以作为所生成的数据信号(例如，作为载波或其他模拟或数字传播信号的一部分)而在各种计算机可读传输介质(包括基于无线和/或基于有线/电缆的介质)上传输，并且可以采取各种形式(例如，作为单个或多路复用模拟信号的一部分，或者作为多个离散数字分组或帧)。过程和算法可以部分地或全部地在专用电路中实现。所公开的过程和过程步骤的结果可以持久地或以其他方式存储在任何类型的非暂时性计算机存储装置中，诸如例如易失性或非易失性存储装置。
58.本领域技术人员将认识到，如下所述并结合本文所公开的实施例的各种例示性逻辑块、模块、电路和算法步骤可以被实现为电子硬件、计算机可读介质上存储并可由硬件处理器执行的软件、或两者的组合。为了清楚地图示硬件和软件的这种互换性，上文已根据其功能整体描述了各种例示性部件、块、模块、电路和步骤。这样的功能是实现为硬件还是实现为软件与特定应用和对整个系统施加的设计约束相关。所属领域的技术人员可以针对每个特定应用以不同方式实现所描述的功能，但此类实现决策不应被解释为导致偏离本发明的范围。
59.结合本文所公开的实施例描述的各种例示性逻辑块、模块和电路可以利用如下项来实现或执行：通用处理器、数字信号处理器(dsp)、专用集成电路(asic)、现场可编程门阵列(fpga)或其他可编程逻辑设备、分立门或晶体管逻辑、分立硬件部件或其被设计为执行本文所描述的功能的任何组合。通用处理器可以是微处理器，但在备选方案中，处理器可以是任何常规处理器、控制器、微控制器或状态机。处理器也可以被实现为计算设备的组合，例如dsp和微处理器的组合、多个微处理器、一个或多个微处理器与dsp核心结合或者任何其他这样的配置。
60.结合本文所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接体现在硬件、由处理器执行的软件模块或两者的组合中。软件模块可以驻留在ram存储器、闪存、rom存储器、eprom存储器、eeprom存储器、寄存器、硬盘、可移动磁盘、cd-rom或本领域已知的任何其他形式的存储介质中。示例性存储介质被耦合到处理器，使得处理器从存储介质读取信息并向存储介质写入信息。在备选方案中，存储介质可以与处理器集成在一起。处理器和存储介质可以驻留在asic中。
61.尽管上述详细描述已示出、描述并指出了应用于各种实施例的开发的新颖特征，但应当理解，在不脱离开发精神的情况下，本领域技术人员可以对所示的设备或过程的形式和细节进行各种省略、替换和改变。如将认识到，本开发可以体现在不提供本文所述的所有特征和益处的形式中，因为一些特征可以与其他特征分开使用或实践。在权利要求的含义和等效范围内的所有变化都应包含在其范围内。
62.本领域技术人员将认识到，这些子系统中的每个子系统可以使用各种技术和硬件进行互连和可控连接，并且本公开不限于任何特定的连接方法或连接硬件。
63.技术可用于许多其他通用或专用计算系统环境或配置。适用于本发明的众所周知的计算系统、环境和/或配置的示例包括但不限于个人计算机、服务器计算机、手持或膝上型设备、多处理器系统、基于微处理器的系统、微控制器或基于微控制器的系统、可编程消
费电子产品、网络pc、小型计算机、大型计算机、包括任何上述系统或设备的分布式计算环境等。
64.如本文所使用的，指令指代用于处理系统中的信息的计算机实现的步骤。指令可以以软件、固件或硬件来实现，并且包括由系统的部件执行的任何类型的编程步骤。
65.微处理器可以是任何常规的通用单芯片或多芯片微处理器，诸如处理器；pro处理器、8051处理器、处理器；处理器或处理器。附加地，微处理器可以是任何常规的专用微处理器，诸如数字信号处理器或图形处理器。微处理器通常具有常规地址线、常规数据线和一个或多个常规控制线。
66.系统可以与各种操作系统结合使用，诸如系统可以与各种操作系统结合使用，诸如或microsoft
67.系统控制可以利用任何常规的编程语言编写，诸如c、c++、basic、pascal、.net(例如c#)或java，并在常规操作系统下运行。c、c++、basic、pascal、java和fortran是行业标准编程语言，许多商业编译器可以用来创建可执行代码。系统控制也可以使用诸如perl、python或ruby之类的解释语言来编写。也可以使用其他语言，诸如php、javascript等。
68.前述描述详细描述了本文公开的系统、设备和方法的某些实施例。然而，将理解，无论前述内容在文本中表现得多么详细，系统、设备和方法都可以以多种方式实践。如上所述，应当注意，在描述本发明的某些特征或方面时使用特定术语不应被视为意味着该术语在本文中被重新定义为被限制为包括与该术语相关联的技术的特征或方面的任何特定特性。
69.本领域技术人员将理解，在不脱离所述技术的范围的情况下，可以进行各种修改和改变。这样的修改和改变旨在落入实施例的范围内。本领域技术人员还将理解，一个实施例中包括的部件可以与其他实施例互换；来自所描绘的实施例的一个或多个部件可以以任何组合与所描绘的其他实施例被一起包括。例如，本文所述和/或图中所示的各种部件中的任何部件可以被组合、互换或从其他实施例中排除。
70.关于本文中基本上任何复数和/或单数术语的使用，本领域技术人员可以根据上下文和/或应用将复数翻译为单数和/或将单数翻译为复数。为了清楚起见，本文可以明确地阐述各种单数/复数排列。
71.本文中使用的术语“包括(comprising)”与“包括(including)”、“包含”或“特征在于”同义，并且是包容性的或开放式的，并且不排除附加的、未引用的元素或方法步骤。
72.说明书和权利要求书中使用的表示成分数量、反应条件等的任何数量应被理解为在所有情况下都由术语“大约”修改。因此，除非另有相反说明，否则说明书和所附权利要求书中规定的数值参数是近似值，其可以根据本发明寻求获得的期望性质而变化。至少并不是试图将等效原理的应用限制在权利要求的范围内，每个数字参数都应根据有效数字的数量和普通的舍入方法进行解释。
73.上述说明书公开了本开发的若干方法和材料。该开发容易受到方法和材料的修改以及制造方法和设备的改变的影响。通过考虑本公开或本文所公开的开发实践，这些修改对于本领域技术人员将变得显而易见。因此，本开发不限于本文所公开的特定实施例，而是涵盖了在所附权利要求中所体现的本开发的真正范围和精神内的所有修改和备选方案。
74.如本领域技术人员所理解的，在一些实施例中，以下材料中阐述的过程可以在计算机网络上执行。具有中央服务器的计算机网络、具有处理器的中央服务器、诸如数据库和存储器的数据存储装置以及允许与网络的各个部分进行有线或无线通信的通信特征包括终端和任何其他期望的网络接入点或装置。

技术特征：
1.一种中断切换系统，包括：外壳，被配置为在第一侧上与电表插座配合并且在第二侧上与电表配合，所述外壳包括来自电网电力的电力输入以及到断路器面板的电力输出；以及中断电路，被布置在所述外壳内并且被配置为中断从所述电力输入到所述电力输出的电力流。2.根据权利要求1所述的系统，其中所述外壳进一步包括：第一导体对，被配置为将所述电表的输入端子电耦合到所述电表插座中的相应端子；第二导体对，被配置为将所述电表的输出端子电耦合到所述电力输入；以及第三导体对，被配置为将所述电力输出耦合到所述电表插座中与所述断路器面板耦合的相应端子。3.根据权利要求2所述的系统，其中所述第一导体对、所述第二导体对和所述第三导体对至少部分地设置在所述外壳内。4.根据权利要求1所述的系统，还包括通信电路，所述通信电路与所述中断电路进行数据通信并且被配置为将心跳信号和所述电网电力的状态中的一者或多者通信到外部部件。5.根据权利要求4所述的系统，其中所述外部部件是电力备用系统，所述电力备用系统被配置为在备用事件中向所述断路器面板提供电力。6.根据权利要求5所述的系统，其中所述电力备用系统是电池备用设备和太阳能阵列中的一者。7.根据权利要求4所述的系统，进一步包括：感测电路，被配置为感测进入所述电表的电力流；以及处理器电路，被配置为基于所感测的电力流来确定所述电网电力的所述状态。8.根据权利要求7所述的系统，其中所述感测电路包括至少一个罗氏线圈，所述至少一个罗氏线圈被配置为感测通过母线对的电力流，所述母线对将所述电网电力馈送到所述电表。9.根据权利要求1所述的系统，其中所述外壳是符合ansi 2s的适配器，所述适配器被配置为在所述第二侧上接纳符合ansi 2s的所述电表并且在所述第一侧上与符合ansi 2s的所述电表插座配合。10.根据权利要求1所述的系统，其中所述外壳包括手动断开开关，所述手动断开开关被配置为在所述手动断开开关被致动时中断从所述电力输入到所述电力输出的所述电力流。11.根据权利要求1所述的系统，其中所述中断电路包括继电器开关，所述继电器开关被配置为在所述电力输入和所述电力输出之间创建开路，其中所述继电器开关能够通过处理器电路和手动断开开关中的一者而被控制。12.一种在电网电路断电的事件期间将建筑物的断路器面板与所述电网电路隔离的方法，所述方法包括：感测所述电网电路中的电流；基于检测到所述电网电路中的断电，转换到备用电力，所述转换包括：使用中断切换适配器，将所述建筑物的电表的输出端子与电表插座的端子断开连接，所述断路器面板经由所述电表插座的所述端子从所述电网电路接收电力，其中所述中断切
换适配器被安装在所述电表插座中并且所述电表被安装到所述中断切换适配器中，以及在所述电网电路的断电期间，激活备用电源来激励所述断路器面板的至少一部分。13.根据权利要求11所述的方法，其中感测所述电网电路中的电流包括：在不物理接触所述电网电路并且不与所述电网电路建立通信的情况下，使用至少一个罗氏线圈来感测所述电网电路中的所述电流。14.根据权利要求11所述的方法，进一步包括：针对所述断电的结束，连续监测所述电网电路；以及当所述电网电路的第一电力质量和所述备用电源的第二电力质量基本相似时，将所述断路器面板连接到所述电网电路。15.根据权利要求11所述的方法，进一步包括：检测所述断电的结束；检测第一电力质量的参数；检测第二电力质量的参数；将所述第一电力质量的所述参数通信到所述备用电源；以及在将所述电网电路连接到所述断路器面板之前，确定所述第一电力质量的所述参数和所述第二电力质量的所述参数基本相似。16.根据权利要求11所述的方法，还包括基于感测所述电网电路中的电流来检测所述电网电路正在经历所述断电。17.根据权利要求11所述的方法，其中转换到备用电力还包括：确认所述备用电源能够用于向所述断路器面板的至少一部分提供电力，并利用所述备用电源维持心跳。

技术总结
本文所描述的系统和方法在电网电路断电的事件期间将建筑物的断路器面板与电网电路隔离。在一个方面，中断切换系统包括：外壳，被配置为在第一侧上与电表插座配合并且在第二侧上与电表配合，外壳包括来自电网电力的电力输入以及到断路器面板的电力输出；以及中断电路，其被设置在外壳内并且被配置为中断从电力输入到电力输出的电力流。输入到电力输出的电力流。输入到电力输出的电力流。


技术研发人员：K
受保护的技术使用者：特斯拉公司
技术研发日：2021.09.08
技术公布日：2023/8/1