[发明专利]特别是用于交流电源的功率消耗限制器

说明书

本发明涉及到一种装置，该装置用来监视供给负载的电能，它包括在一个预定时间间隔上对功率消耗率积分的装置，如果从间隔开始以来所消耗的功率达到一个限额的话，该装置在间隔所剩时间上将负载与电源解耦（decouple）。

在电力配电系统中，对负载与电力线或电源的耦合（couple）进行控制是常见的。由一个或多个负载获取的电能可被测出，当条件被确认时，开关装置把负载与电源或线路解耦。这种类型的装置可用来保护电源、负载、发电系统和/或配电系统。

这样的保护装置可以响应到负载的瞬时电流，如果在负载或由该保护装置到负载的导线上的过电流条件表示出短路或类似故障时，该装置立即使负载解耦。该保护装置可选择地响应电源来的有效的电压，如果线路电压降到负载正常工作的范围以下，则立即将负载解耦。

保护装置还可以响应在一个较长期间上的条件。电路断路器常常具有独立操作的装置，用于响应负载的过电流平均值及过电流的瞬时值。例如用于传感平均电流的装置可以有一个双金属瞬动弹簧，该弹簧例如电阻性地随负载电流的作用而被加热，当负载电流产生的热量多于装置消散的热量时，时间长得足以加热该双金属到其触发温度时，操作一个机械断路器，该断路器用来把负载与线路解耦。这样的一种装置有效地响应负载电流强度的运行平均值。

例如，为了避免由于正常的暂态，例如起动一台电动机引起的高电流所导致的使负载解耦，最大的可许可瞬时电流高于最大的可许可的平均电流。另外，象由过载电动机引起的持续高平均电流能引起导线发热和其他问题，即使瞬时电流强度可以甚至未达到短路的电流强度，上述发热等问题也确实是危险的。为了正确地响应不同类型的预期事故状态，保护装置经常响应瞬时和平均电流强度。

还知道这样的保护装置，该装置常被用来保护发电系统，不致于在一个时间上带有过多的负载。如同时负载造成的破坏一样，使发电系统过载能破坏发电或配电装置。或甚至假设发电和配电装置未被破坏的话，过载在负载上导致电压降低，这可破坏负载（例如，处于一种“节约用电而降压的状态”（brown-out）。在用于广泛区域配电的系统上的负载管理在功能上类似于一个局部系统（例如，在一个单位管理负载），除非在该广泛区域配电系统的情况下，负载是大容量配电线路，而不是耦合到单个负载装置或较小的负载装置组的线路。

为处理负载超过发配电系统容量的可能性，众所周知，应测出由一些连接在发电系统和主要负载之间的特定导线获得的电流和/或电压强度。然后，将一些或全部导线与系统解耦，使得保留充足的电力用于其他负载。从发电和配电侧看，这称之为“甩负荷”。随着向负载供电的容量由于增加了发电量或减小了仍与系统保持耦合的负载获取的电流量而恢复时，负载单个地或成组地又被加回到系统上（即重新与线路耦合）。

涉及甩负荷的电力管理系统的实例，例如被公开在美国专利4，031，406、4，034，233和4，064，485中，上述发明专利均出自Leyde，以及公开在McMahon等人的美国专利4，090，088中。这些装置有赖于模拟或数字装置，并或多或少地复杂。其思想是决定有多少负载，或者哪一个负载要被甩掉或在条件允许时加上。这些负载能以其优先权分类，或者该判定基于电流量，该电流量是负载正在获取的或期望获取的。

前述的电力管理系统也将负载作为功率大小的函数。该功率大小是负载持续获取的功率。在一些诸如许多可选择的电能用户的情况下，电力的总量是受限制的。例如，可将一个可再生的电源接上为电池充电，可将一个可再生的电源接上为电池充电，在一给定的周期内该电源为电池充电到一预定的强度。在这样的情况下，在负载之中配给可用的电力是合理的，使得没有单独的用户或负载可以故意或无意地使用比其它所配给的限额更多的配额，因而在多个用户或负载之间分离电力。

根据本发明，检测出加到负载上的负载电流，并在一个预定的时间周期上积分。例如一天，与那个负载的功率的预定最大配额相比较。如果在该周期结束之前达到该最大值，负载则自动地从线路上解耦。本发明还提供了这样一种可能性，即在线路上停电期间暂停积分。利用这种方法，能有效地分享可再生的电源，不会使系统遭受过载、电压水平或类似指标的下降，上述可再生电源可以不具有提供给用户和负载所有正当需求的能力。

本发明的目的是在多个负载中合理地分享存储在一个电源中的电力，该电源具有有限的可再生的容量。

本发明的另一个目的是把单个用户或负载的功率消耗限制在每个测量周期预定的最大值，使任何在本测量周期内达到其最大值的负载解耦，直到一个新的测量周期开始。