专利名称：通过墙装插座测量住宅或商业建筑的功率消耗的系统及方法
技术领域：
本发明涉及一种通过墙装插座测量住宅或商业建筑的功率消耗的系统及方法。
背景技术：
住宅、办公室和其它建筑物(住所)的用电一般指整个计费期的用电，期间没有消费者或顾客可知道将会用多少用电量，直至电力公司将账单寄往消费者。在许多情况下，由于用电量比预期高，电力或电费单会导致消费者“目瞪口呆”。由于现今消费者和企业具有较多的电子设备(如大屏幕电视、计算器等等)，电费在多年来已普遍地增加和变得难以预料。业已证明，为消费者提供实时或最新的(例如每天的)用电量和/或用电量计费信息，消费者的每月用电量最终会少10%至20%。在过去的最近一段时间，业已有人试图提供这样的信息，包括使用智能电表、功率传感器、电表以及电器/插头传感器来收集用电量数据，并为消费者提供实时或最新的用电量信息。智能电表为具有内置“智能体”(例如，处理系统)的电表，其可收集和传达住宅内所用功率的用电数据。智能电表已取代传统的具有机电转盘的“无智能式”功率计，所述功率计包括大的圆盘，其在电力被消耗时旋转。智能电表使电力公司可远程地读取用电量，也可用于为消费者提供实时或最新的用电信息。智能电表昂贵且需要电工来安装，这使成本进一步增加。功率传感器为电子设备，其通常安装在现有的传统电表、断路器或保险丝盒内。功率传感器通常直接安装在进入或引出电表、断路器、或保险丝盒的高压在线。有些功率传感器使用磁性传感器，其可检测由电源线产生的磁场。归因于用于生产功率传感器的电组件，功率传感器可以很昂贵，而且其安装成本也高，因为电工必须在高压在线或在功率计的玻璃盖内进行安装。抄表器一般利用光学阅读器，其能够感测功率计圆盘上的条纹，所述圆盘在功率计检测用电量时会旋转。抄表器计算条纹的旋转次数并使用该次数来计算消费者使用的用电量。抄表器可由消费者围绕绑在功率计的观察窗。抄表器的价钱通常超过100美元，并要求消费者具备基本水平的机械技术来进行安装。电器/插头传感器为配置成插入墙装插座的设备，而电器则插入该电器/插头传感器。电器/插头传感器能够测量与其连接的电器的功率消耗，并可将测得的功率传递到一个中心位置，大体在电器/插头传感器附近(即在住宅内)。电器/插头传感器的价钱通常约100美元。虽然电器/插头传感器实际上不需要技术来安装，但为了测量在住宅内消耗的总功率，必须购买值数千美元的电器/插头传感器，以便可独立地测量每一电器。虽然上述的用于测量住宅的功率的技术可有效和有用地让消费者监控用电量，但每种技术都有缺点，不是在成本方面就是在消费者安装要求方面。

发明内容
为了克服现有的功率检测系统和设备的缺点，本发明构思的要素为提供一种插座计量器，其可测量整个住宅网络或其它网络上的设备的电阻和/或复数阻抗，并确定总用电量。住宅电源线一般配置成包括两个电路或相位，其被在保险丝盒或断路器之处的电容器相隔开。插座计量器可产生高频(HF)信号，该信号传递到与墙装插座连接的电源在线，其中由于频率够高，所以该高频信号可穿过在保险丝盒或断路器之处的电容器，以致于两个电源电路上的电器的阻抗皆可被测量。插座计量器可采用相干或非相干测量技术。另外，插 座计量器可配置成采用相干或非相干技术来使用反射计技术，以测量电路上的电器的复数阻抗。在一个实施例中，可以进行时域用电测量，该些测量可比较不同电器的用电“特征”，以确定电器种类、构造、甚至是型号。除了用户可轻易地测量用电量之外，本发明构思的要素为使服务提供商可监察消费者使用的电器的各种参数，并提供特别地为住宅的消费者打造的信息予消费者。如上所述，通过使用反射计技术，可对与在消费者的住宅中的电源插口连接的电器进行复数阻抗测量。可不断地对电器的复数阻抗的实数部分(电阻)进行监控，使服务提供商可在电器随着时间的推移而变得效率较低时可追查到该电器。如同时域用电测量一样，服务提供商可基于被测量的电器的复数阻抗特征来确定电器种类，甚至有可能是构造和型号。而且，在由电阻(复数阻抗的实数部分)增加而表示该电器的效率降低的情况下，服务提供商可为消费者产生广告，该广告具有来自一个或多个卖家的潜在性替换电器，从而可预料消费者的购买需求。在一个实施例中，潜在性替换电器的卖家可以是在地理上靠近消费者。此外，服务提供商可跟踪当功率施予电器时电阻率增加，如果电阻率增加过快，可能表示该电器变得太热引起危险，则服务提供商可通知消费者该潜在的火灾隐患。除此之外，本发明构思的要素提供产生消费者住宅的图，以及显示电器的实时的、最新的、以及非实时的用电量。服务提供商可收集电器的综合数据，并将该数据提供给电器制造商、业内人士和消费者。在一个实施例中，本发明构思的要素为可追踪在一个位置的地热条件以及由政府和非政府团体产生风能和太阳能，并根据从消费者住宅收集到的用电量数据来确定其它能源(如太阳能电池板或风力涡轮机)是否会有利于消费者。可以为消费者提供成本/效益分析以及可获取由替换能源服务提供商提供的广告。在一种测量住宅内的用电量的方法的实施例中，所述住宅具有与过电流保护装置电连接的多个电路，所述方法可以包括通过与其中一个或多个所述电路电连接的功率测量装置来测量所述电路的电参数，其中功率负荷通过所述电路来汲取功率。电参数可以是集总的复数阻抗。或者，电参数可以是个别电器的复数阻抗。所述测量可具有交流电压，其可用来计算复数阻抗。或者，可使用用于计算复数阻抗的反射计技术来进行所述测量。可以计算数据值，所述数据值代表与使用测量的电参数的所述电路电连接的所述功率负荷所汲取的功率。数据值可以是基于测量的电参数的瞬时用电量。可以显示标记，所述标记表示代表所述电路所汲取的功率的所述计算的数据值。可在网站上显示所述标记，以予客户可通过计算器或提供互联网接入的其它电器来下载及查看。或者，可在与住宅内的插座连接的插座计量器上显示，所述插座与住宅的一个或多个电源电路连接。所述方法可包括通过相位耦合器或无线通信装置测量电力网络的全部相位，以便跨相位地传递读数，从而可进行低频(例如，在IMHz或以下)测量。所述相位耦合器可包括高精密阻抗转换器系统，所述系统具有频率产生器与模数转换器，诸如Analog Devices Inc提供的AD5934，其包括12位、250kSPS的模数转换器(ADC)，正如AD5934数据手册的修订版A所详述，其整体在此结合作为参考。在一种测量住宅或商业建筑物内的用电量的装置的实施例中，所述住宅或商业建筑物具有与过电流保护装置电连接的多个电路，所述装置可包括配置成产生交流电(AC)测量信号的第一线路；配置成将所述AC测量信号施加到其中一个所述电路的第二线路；以及配置成响应于将所述AC测量信号施加到其中一个所述电路的所述第二线路来测 量多个AC电压的第三线路。处理单元可与所述第三线路连通并配置成计算与所述电路连接的电器的阻抗。阻抗可以是通过相互并联的阻抗而计算的集总阻抗。输入/输出单元可与所述处理单元连通，并配置成通过通信网路将所述处理单元产生的数据传递给远程位置。插座装置可具有嵌入式万维网服务器，其运行存储有数据的本地网站，该存储数据为本地的测量并进行指数的计算，所述指数得自所述的测量的数据，除了测量数据以外，所述指数也可以进行分布。该网站可以不同的方式进行远程造访。远程造访的位置可以是服务器，其配置成收集和处理公共网站上产生的数据。在一种向潜在客户宣传电器的方法的实施例中，所述方法可包括不断地监测电器的电阻。可基于该监测的电阻来确定在预计时间期间使用所述电器的预计成本是否超过在所述预计时间期间使用替换电器的预计成本，并可产生通知，所述通知表示所述电器的用户在所述预计时间期间通过替换所述电器会节省金钱。所述通知还包括可供购买的替换电器的列表。所述列表可包括一个或多个广告。广告可来自当地的广告商，诸如售卖电器的零售商。通知可传达给用户，所述用户作为一个更节能的电器的潜在客户，所述更节能电器可以取代目前电器，与在远程网站累计的汇总数据相比，该目前电器的能量使用显得很低效。


以下将参照附图来详述本发明构思的说明性的实施例，所述附图在此结合作为参考，其中图I所示为说明性的住宅内的多相位电源电路网络的视图；图2所示为与墙装插座连接的插座计量器的框图，所述墙装插座与住宅内的电源电路网络的电源电路电连接；图3所示为作为并联多相电源线的函数的说明性总线阻抗的视图；图4所示为说明性的线性AC RMS伏特计电路的视图；图5所示为说明性的负荷阻抗电路简图；图6所示为用于计算电抗的实和虚复数阻抗和电压向量的视图；图7所示为代表与住宅内的电源电路连接的电器所汲取功率的说明性功率信号曲线图；图8所示为说明性插座计量器的框图；图9所示为说明性网络系统的视图，所述系统包括与电源电路连接的说明性的插座计量器，所述电源电路与住宅内的断路器面板连接；图10所示为说明性的用于测量和处理电路的电参数以确定用电量的方法的流程图；图IlA所示为示出服务住宅客户的服务提供商的说明性网络的框图；图IlB所示为一套说明性的软件模块的框图，所述软件模块可在图IlA的服务提供商服务器的处理单元上运行；
图12所示为通过测量住宅的电器的电阻来监测用电量并向客户传达通知的说明性方法的流程图；图13所示为说明性的浏览器接口的截图，其示出说明性的网站，该网站使服务提供商的客户可提交首选项，使服务提供商可向客户提供广告；图14所示为说明性的浏览器接口的截图，其包括说明性的网页，该网页包括供客户查看的用电量信息、消息/警告、和广告；以及图15所示为说明性的浏览器接口的截图，其包括说明性的网页，该网页包括供客户查看的用电量信息、地热可用性、消息/警告、和广告。
具体实施例方式现可详细参照附图所示的本发明构思的实施例，其中类似参考编号一直参照类似的组件。以下将叙述实施例，以便通过参照附图来说明本发明的构思。各方各面因各种原因而想确定住宅的用电量，包括商业和住宅楼宇的用电量。例如，为用电付费的消费者希望跟踪账单期间的用电量，以避免在接收来自能源服务提供商的用电账单时“目瞪口呆”。想要额外防火服务的消费者会发现本发明构思的要素很合乎需要。那些渴望知道电器是否变得低效的消费者可能也有兴趣。此外，希望与消费者作进一步交流的服务提供商可能也有兴趣。还有，希望在预期消费者由于现有电器因变得能耗低或损变而需要作出更换时接触消费者的电器商可能有兴趣。虽然各方各面基于上述原因而想确定用电量，但测量装住宅用电量的装置的成本和消费者友善性一直是个问题。图I所示为说明性的用于住宅(例如家居)为电器102a_102n (统称为102)供电的电源电路网络100。所述电器102可包括干衣机102a，热水加热器102b，电烤箱/炉102c，以及供暖通风和空调单元102η。还可预期的是，可按照本发明构思的要素来测量其它电器，诸如灯104a，吹风机104b，计算器104c，玩具104d，电视104e，和任何其它的插入电源电路的电设备(以下统称为104)。如图所示，正如本领域所理解，电源电路网络100包括两个相位或电路IOOa和100b，其从诸如断路器106的过电流保护装置延伸。正如本领域进一步理解的是，在住宅外部的服务变压器108为传送两相240伏AC功率信号(未示出)到住宅。在服务变压器108和断路器106之间的服务计量器110与来自服务变压器108的两条电源线112a和112b连接。服务计量器110测量电器102汲取的总功率。服务计量器110通常为“非智能”服务计量器，其只测量用电量而没有通信或智能功能。近年来业已有人部署具有通信功能以汇报用电量的智能服务计量器，但与本发明构思的要素相比，其价格昂贵并且功能有限。应当理解，住宅的电源电路网络上是否有智能电表，并不排除使用本文所述的插座计量器或利用本发明构思的要素。事实上，本发明构思的要素的某些方面可以并入智能电表。断路器106内有一电容C，其由母线与每一多相线和导体构成。正如本领域所理解，该电容隔离两个相位，并防止DC和低频信号在两个电路IOOa和IOOb之间通过。传统的功率测量，诸如使用电流表的电流测量，会因该电容C的阻碍而不能进行。由于不能进行传统的功率测量，本发明构思的要素利用高频信号或音调，其可穿过电容C和测量两个电路IOOa和IOOb上的所有电器的电阻和/或等效复数阻抗。等效复数阻抗可用于计算瞬时用电量，正如本文的进一步叙述。高频信号可由插座计量器114利用可供电力线通信(PLC)用的高频(HF)芯片来产生。HF芯片一般在IMHz至30MHz之间工作，其适用于高频信号。然而，普遍理解的是，约IMHz或以上频率是可以穿过电容C，并可用于复数阻抗的测量而无需额外装置横跨全部两个相位来测量。本发明构思测量总的阻抗和线电压来计算用电量。可在HF下测量横跨两个相位的总阻抗或在每一相位分别测量并在 中央计算器中结合。可以通过稳态AC测量来远程地测量总阻抗。在另一实施例中，可利用反射计测量技术以个别的方式来测量电力线网络100上的每一电器的阻抗特性，而不是通过稳态AC测量来测量等效电阻和/或复数阻抗。插座计量器114可配置成插入其中一个电源电路(诸如电源电路100a)上的信号插座116中，并测量电阻和/或复数阻抗来计算两个电路IOOa和IOOb上的电器的用电量，假如使用的脉冲调制成频率高于IMHz以上的话。至于图2，所示为说明性的简化的电源电路200。电源电路200包括在保险丝盒202的不同边的两个电路200a和200b。电器(Apps)A和B与电源电路200a连接，而电器C和D则与电源电路200b连接。电源电路200a和200b在DC和低频(约低于IMHz)下被电容C电分离。所示的插座计量器204与电源插座206连接。电源插座206可以是传统的电源插座，其中包括两个插口。插座计量器204可以配置有两脚或三脚插头以插入电源插座206，以便与电源电路200a连接。插座计量器204可配置成将电源插座206的120V AC功率转换成低电压，高频信号208。低电压例如可以是5V。也可以选择使用其它电压。然而，为了保持低生产成本，可利用符合标准的芯片组(如HF芯片)的电压。当然，也可以选择使用定制电路。至于图3，所示为住宅的电源电路上的阻抗的具有代表性的阻抗电路模型300。阻抗电路模型300说明集总阻抗Zbus由相互并联电连接电源电路的每一电器的阻抗的函数来确定。(I) Zbus=Zu I |ZL2 Zl3 Zl4 ZMain从母线阻抗可计算住宅所用的总功率。可使用Zbus的实数部分(即电阻Rbus)以及通过插座的实际测量的电压就可以计算出总功率。由于实际电压因为负荷变化和其它影响而可能不是120V，所以进行实际的电压测量。总功率的计算包括倍增测量的电压以顾及两个相位或电源电路。正如本领域所理解，功率可用P=v2/R来计算，所以在确定住宅横跨的两个电源电路的总功率的情况下，功率可用下列公式来计算(2) Ptotal= (Vsocket) 2/Rbus至于图4，所示为说明性的线性AC伏特计400。AC RMS伏特计电路可用于将AC电压转换成RMS电压值。应当理解，该AC伏特计电路为说明性，还可利用另选的AC伏特计电路。AC伏特计400包括高频电压源402，其产生的源信号404为运算放大器406的正端406a的输入。整流器408包括四个二极管410a，410b，410c和410d。电流流入或流出运算放大器406的输出406c，会通过其中一个上二极管410a或410b，从右至左通过计量器412，通过其中一个下二极管410c或410d，并向上或向下地流过电阻R以匹配源信号404。由于计量器412与电阻R串联，相同的电流会流经电阻R和计量器412，而正如本领域所理解，运算放大器406会逼使输出终端406c的输出电压产生倒相输入电压,使输入终端406b与正输入终端406a上的输入电压(源信号404)相同。电流计412可以校准，以表示正弦波的RMS。此外，电阻R的值设定计量器412的满量程。如果使用ImA的计量器，就提供I伏特的范围。IOOpF的电容可防止运算放大器406在高频振荡。然而，由于IOOpF的电容导致在高频下失去精度，该电容应尽可能小，但同时还要防止振荡。应该理解，按照本发明构思的要素，可另选其他的值和配置来提供相同或等同的功能。 伏特计400提供以测量在时域的AC RMS电压。该伏特计400可配置成测量图5所示的每一 AC电压，即VA，VI和VZ。电压Vsocket也可通过RMS来测量，所述Vsocket名义为每秒60个周期的横跨插口的120V电压。再加上由伏特计电路监测的三个电压VA，VI和VZ。该些电压是用来计算复数阻抗，功率，复数功率(即有效和电抗功率)。至于图5，所示为说明性的负荷阻抗电路500简图。负荷阻抗电路500包括在电压源的电阻R和未知的复数阻抗Zx。对于RF测量而言，电阻R通常设置为50奥姆。该未知的复数阻抗Zx包括实数部分(电阻Rx)和虚数部分(电抗jXx)，并代表将定位在电源电路上的并联复数阻抗，如图3所述。复数阻抗可由已知的电阻和三个AC电压测量值来测量，在该种情况下为VA (施加电压)，VI (横跨已知电阻的电压)和VZ (横跨未知阻抗的电压)。图6所示为可用于计算电抗(即电容和电感)的实和虚复数阻抗。虽然只有电压的幅度是已知的，但如图6所示的向量可代表以用于计算未知的复数阻抗值。余弦定理可用于计算角度Θ的值。
(3) cos θ) = VA2 + Vl2 - VZ2WW -
2 ·! VA * VI根据负荷阻抗电路500，包括R的总阻抗的幅度可用以下方式计算(4) Za=R*VA/VI其中VA是源电压以及VI是横跨电阻R的电压。R和Rx的总和可用以下方式发现(5) R+Rx=Za*Cos ( Θ )其中Θ在图6中说明。Rx可用以下方式解答(6)Rx=Za*Cos(θ)-R考虑到可能的测量误差，Rx可以计算为负值，即使在实践中不太可能。如果发生这样的结果，则Rx可设置为零，因为阻抗纯粹为电抗。未知阻抗的幅度可用以下方式计算(7) Z=R*VZ/VI
未知的电抗的幅度可用以下方式计算(8) Xx = sqrt (Z2-Rx2)考虑到可能的测量误差，可能会出现负数的平方根。如果出现这样的结果，则Xx可设置为零。未知的电抗可用于识别电器的类型、构造和型号(可选择的)，而用于计算用电
量则未必需要。作为使用上述公式来计算未知的复数阻抗的例子，该未知的复数阻抗可包括与60奥姆电抗串联的30奥姆电阻，其结合起来，形成67奥姆的复数阻抗。如果测量电阻R为50奥姆和施加电压VA为IV RMS，测量电压VI为O. 5Vrms和测量电压VZ为O. 67Vrms。theta的余弦计算为O. 8。未知的阻抗Zx计算为67奥姆，其中Rx计算为30奥姆，JXx计算为60奥姆。AC伏特计可用于测量施加的AC电压VA和测量的AC电压VI和VZ。另外，可以使用峰到峰值或真正的RMS值。应该理解，没有必要为每一电压测量进行幅度和相位测量，因其 将会更加复杂和昂贵。除了计算总功率Ptotal(方程(2))，可计算总集线路电抗Zhub以用于计算电源电路在网络上的用电量，其中Zhub用以下方式计算(9)Zhub=Rhub+jXhub总功率Ptotal和总电抗Zhub可有规律地计算,诸如每秒地计算，以计算电源电路网络的用电量。虽然使用高频信号允许测量多个电源电路上的电器的阻抗(即电阻和电抗)，使用高频会给测量过程引入额外的复杂性。由于“趋肤”效应，导线的电阻会随着频率而增大。作为一个例子，导线的电阻在60Hz时可接近I奥姆。然而，在IMHz时，导线的电阻在IMHz时会高得多。在较高频率时可看到导线有额外的电阻。由于被测量的电器的电阻可能是几十奥姆，导线的趋肤效应会使测量困难。正如本领域的理解，趋肤效应会使AC电流在导线外流动。由于导线里面并不用于传递电流，在计算电阻时，导线中间的大多部分会被排除。铜在70C时，趋肤深度(以密尔计)用以下方式计算(10)S=2837/sqrt(f)其中f为频率(以赫兹计)。电流流动的面积减少会增加导线的直流电阻上的电阻Rhf。在趋肤深度大大小于所用导线的半径时，正如在大部分住宅的配线作业在I至30MHz范围内的情况下，电阻的关系与频率的平方根和常数成正比，该常数取决于房屋所使用的导线的类型和类型的组合。该关系用以下方式来给出(11)Rhfwire=Rdcwire x Kwire x sqrt(f)=Khftotal x sqrt(f)趋肤效应的电阻的问题，基本上可用以下方式排除，例如在HF频率范围内于两个或以上的不同频率下进行测量。该两个或两个以上的测量是用来形成形式模型(Ila)Rhfl=Rapp+Rwire x Kwire x sqrt (fI)(lib)Rhf2=Rapp+Rwire x Kwire x sqrt (f2)(Ilc)Rhf3=Rapp+Rwire x Kwire x sqrt (f3)(Iln)Rhfn=Rapp+Rwire x Kwire x sqrt (fn)在一个实施例中，最小二乘函数可用来确定Rapp和Ktotal。由于电线所消耗的功率可以忽略不计，可仅保留电器的电阻Rapp作进一步考虑。趋肤效应还可减少导线的电感，但只减百分之几，相对于实际负荷而言，其一般可以忽略不计。然而，在某些情况下，该种效应也可以类似于用于电阻的方式予以纠正。用于RX=R0+Rl*Sqrt(f)的最小二乘解决方案可推广到许多负荷，其模型为并联结合的电阻对Ri+Ri+lsqrt(f)。电阻对可使用电阻并联法则来合并，以形成非线性的电阻函数和测量频率。可使用众所周知的方法来解决一系列非线性方程，诸如用非线性最小二乘来找出每一电器的电阻值和各电器之间的每一线路的长度。由此产生的信息可用于绘制住宅内的用电量的图。可用线性代数为每一频率进行Rx的运算，正如以下提供的方式
权利要求
1.一种测量网络内的用电量的方法，所述网络具有与过电流保护装置电连接的多个电路，所述方法包括以下步骤通过与一个或多个所述电路电连接的功率测量装置来测量所述电路的电参数，其中功率负荷通过所述电路来汲取功率；计算数据值，所述数据值代表与使用测量的电参数的所述电路电连接的所述功率负荷所汲取的功率；显示标记，所述标记表示代表所述电路所汲取的功率的所述计算的数据值。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于所述测量包括在高于阈值频率的频率下产生测量信号，当所述测量信号在所述电路上传递时，所述测量信号会穿过在两个所述电路之间电定位的在所述过电流保护装置之处的电组件以到达另一所述电路；以及在所述电路上传递所述测量信号。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于产生所述测量信号包括在约IMHz和约30MHz之间产生所述测量信号。
4.根据权利要求I所述的方法，其特征在于进一步包括将代表所汲取的功率的所述计算的数据值传递到远离所述功率测量装置的远程位置；将所述计算的数据值存储于所述远程位置；处理所述计算的数据值以产生至少一个统计量；以及使用户能够存取所述计算的数据值以及所述产生的至少一个统计量。
5.根据权利要求I所述的方法，其特征在于所述测量包括测量所述电路上的复数阻抗，所述复数阻抗包括实数和虚数部分。
6.根据权利要求I所述的方法，其特征在于使用非相干测量技术进行所述测量。
7.根据权利要求I所述的方法，其特征在于使用相干测量技术进行所述测量。
8.根据权利要求I所述的方法，其特征在于所述测量包括在所述电路上传递具有第一频率的第一脉冲；测量来自每一负荷或不连续点的所述第一脉冲的第一反射率信号；在所述电路上传递具有第二频率的第二脉冲；以及测量来自每一负荷或不连续点的所述第二脉冲的第二反射率信号。
9.根据权利要求I所述的方法，其特征在于进一步包括确定所述网络上的负荷的电阻；确定所述负荷的所述电阻是达到还是超过阈值电阻值；以及通知用户所述负荷的所述电阻已超过所述阈值电阻值。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于进一步包括将至少一个负荷替换选择传递给所述使用者。
11.根据权利要求I所述的方法，其特征在于所述测量包括测量所述电路上的复数阻抗，所述复数阻抗是用以下项来进行测量自动平衡电桥电路、谐振(Q适配器/Q表)、射频I-V (电流-电压)测量技术、网络分析(反射系数)或TDR (时域反射计)复数阻抗测量电路。
12.根据权利要求I所述的方法，其特征在于所述测量包括测量所述电路上的复数阻抗，所述测量的复数阻抗分解成代表负载所述网络的所述电器的个别阻抗的分量，所述分解通过由网络的多分支电路模型而获得的，所述网络具有由导线连接的并联和串联组合的电阻器、电容器、和电感器，所述导线具有由趋肤效应限定的频率相依性，所述多分支电路模型具有由数值优化限定的参数，所述数值优化使用在不同频率的测量的所述网络的复数阻抗以确定最佳的电路值，并通过使用P=V2/R来转换所述网络和个别阻抗来确定所述网络内的用电量，其中V是在其标称的120V附近来测量的。
13.根据权利要求I所述的方法，其特征在于进一步包括测量电力网络的一个或多个相位的相位耦合器，所述电力网络具有的频率约为IMHz或以下。
14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于所述相位耦合器包括高精密阻抗转换器系统，所述系统具有频率产生器与模数转换器和无线通信I/O接口。
15.一种测量住宅内的用电量的装置，所述住宅具有与过电流保护装置电连接的多个电路，所述方法包括配置成产生交流电(AC)测量信号的第一线路；配置成将所述AC测量信号施加到其中一个所述电路的第二线路；配置成响应于将所述AC测量信号施加到其中一个所述电路的所述第二线路来测量多个AC电压的第三线路；与所述第三线路连通并配置成计算与所述电路连接的电器的阻抗的处理单元；与所述处理单元连通并配置成通过通信网路将所述处理单元产生的数据传递给远程位置的输入/输出单元。
16.根据权利要求15所述的装置，其特征在于所述处理单元进一步配置成基于所述计算的与所述电路连接的电器的阻抗来计算用电量。
17.根据权利要求15所述的装置，其特征在于所述交流电测量信号在约IMHz以上。
18.根据权利要求15所述的装置，其特征在于所述第二线路包括高频滤波器。
19.根据权利要求15所述的装置，其特征在于所述第三线路包括与所述第一线路串联的电阻器。
20.根据权利要求15所述的装置，其特征在于所述AC测量信号的幅度约为5V或以下。
21.根据权利要求15所述的装置，其特征在于所述第三线路配置成测量施加电压(VA)、跨越已知电阻器的电压(VI)、和跨越未知阻抗的电压(VZ);其中所述电压为AC电压。
22.根据权利要求21所述的装置，其特征在于所述处理单元配置成基于测量的VA、VI、和VZ AC电压来计算与所述电路连接的电器的阻抗。
23.根据权利要求15所述的装置，其特征在于所述第一线路、第二线路、第三线路和处理单元配置成使用非相干测量技术。
24.根据权利要求15所述的装置，其特征在于所述第一线路、第二线路、第三线路和处理单元配置成使用反射计测量技术，以测量从其中一个所述电路汲取功率的个别电器的阻抗。
25.根据权利要求15所述的装置，其特征在于所述处理单元进一步配置生在确定被汲取功率的量已超过电压阈值的情况下产生通知。
26.根据权利要求15所述的装置，其特征在于进一步包括与所述处理单元连通的电子显示器，所述处理单元配置成显示标记，所述标记表示在电源电路上的电器的用电量。
27.一种向潜在客户宣传电器的方法，所述方法包括以下步骤不断地监测电器的电阻；基于所述监测的电阻来确定在预计时间期间使用所述电器的预计成本是否超过在所述预计时间期间使用替换电器的预计成本；产生通知，所述通知表示所述电器的用户在所述预计时间期间通过替换所述电器会节省金钱，所述通知还包括可供购买的替换电器的列表；以及将所述通知传递给所述用户。
28.根据权利要求27所述的方法，其特征在于将所述通知传递给所述用户包括在网站上张贴通知，以供所述用户造访问。
29.根据权利要求27所述的方法，其特征在于进一步包括确定所述预计成本会否超过预定临界美元价值。
30.根据权利要求27所述的方法，其特征在于进一步包括确定所述电器的所述电阻已超过电阻阈值；产生第二通知，所述第二通知表示所述电器已超过了电阻阈值；以及将所述第二通知传递给所述用户。
31.根据权利要求27所述的方法，其特征在于进一步包括确定所述电器的电阻增加率增加得比阈值率快；产生第二通知，所述第二通知表示所述电器已变得危险；以及将所述第二通知传递给所述用户。
32.根据权利要求27所述的方法，其特征在于进一步包括测量所述电器的电特性；基于所述测量的电特性或用户输入来确定所述电器的品牌和型号；基于确定的所述电器的品牌和型号来确定作为所述电器的理想替换电器的其它电器；以及选择至少一个所述理想替换电器，以列入所述通知内。
33.根据权利要求32所述的方法，其特征在于进一步包括确定所述电器的地理位置；以及其中确定作为所述电器的理想替换电器的其它电器包括确定当地的零售商，所述零售商在所述地理位置的附近带有至少一个所述其它电器。
34.根据权利要求27所述的方法，其特征在于产生所述通知包括产生广告，所述广告包括替换电器的列表，所述广告包括带有所述替换电器的零售商的名称。
35.根据权利要求27所述的方法，其特征在于产生所述通知包括响应于所述用户可在3年的预计时间期间节省金钱的确定来产生所述通知。
全文摘要
一种测量住宅内的用电量的系统和方法，所述住宅具有与过电流保护装置电连接的多个电路，所述方法包括通过与一个或多个所述电路电连接的功率测量装置来测量所述电路的电参数，其中功率负荷通过所述电路来汲取功率。所述电参数可模拟为集总复数阻抗个别电器。任选地，所述电参数可为个别电器的复数阻抗。交流电压的测量可用来计算复数阻抗。可选择地，可使用用于计算复数阻抗的反射计技术来进行所述测量。可以计算数据值，所述数据值代表与使用测量的电参数的所述电路电连接的所述功率负荷所汲取的功率。可显示标记，所述标记表示代表所述电路所汲取的功率的所述的计算的数据值。
文档编号G01R11/56GK102822683SQ201080052600
公开日2012年12月12日 申请日期2010年9月21日 优先权日2009年9月21日
发明者R·J·马蒙 申请人:拉特格斯,新泽西州立大学