專利名稱：控制配電變壓器及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)施例大體上涉及配電變壓器，并且更具體地涉及能夠中繼信息到一個(gè)或多個(gè)電氣裝置的配電變壓器。
背景技術(shù)：
當(dāng)人口增加時(shí)，能量耗費(fèi)一般也如此。一般，電力網(wǎng)具有提供電能給它的相應(yīng)消費(fèi)者或用戶的容量。然而，有時(shí)電力網(wǎng)可能開始超出它的推薦容量運(yùn)行。當(dāng)電源不能滿足負(fù)載需求時(shí)，該場(chǎng)景將典型地出現(xiàn)。例如，在夏季月份期間溫暖氣候中，由空調(diào)或類似物產(chǎn)生的負(fù)載需求可以引起電網(wǎng)高于它的推薦負(fù)載容量運(yùn)行。該過(guò)度的負(fù)載需求可以具有對(duì)電網(wǎng)的有害影響。例如，在“全球”規(guī)模上從總體電網(wǎng)方面，電網(wǎng)故障可以發(fā)生，并且依賴于該電網(wǎng)的人口的大部分可能在一段時(shí)間期間缺電。有害影響還可以在更小的規(guī)模上發(fā)生。例如，供應(yīng)能量給一個(gè)或多個(gè)消費(fèi)者的變壓器可變?yōu)檫^(guò)載，但是該變壓器是其的一部分的電網(wǎng)仍然保持健康。在這樣的場(chǎng)景中，過(guò)載的變壓器可能故障，引起相應(yīng)消費(fèi)者在一段時(shí)間期間缺電。因此提供用于當(dāng)期望時(shí)降低變壓器和/或電力網(wǎng)上的負(fù)載的設(shè)備和方法將是可取的。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，系統(tǒng)包括具有通信模塊的配電變壓器。該配電變壓器配置成將來(lái)自高壓配電線的第一高壓電(high voltage electricity)轉(zhuǎn)換成第一低壓電并且沿低壓線輸送該第一低壓電到電氣裝置。該通信模塊配置成沿該低壓線傳送負(fù)載降低請(qǐng)求到電氣裝置。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，制造電系統(tǒng)的方法。該方法包括組裝能夠?qū)?lái)自高壓配電線的高壓電降壓并且沿低壓線輸送該降壓的電以向電氣裝置供電的配電變壓器，其中該高壓配電線配置成傳輸比低壓線要高的電壓的電。該方法還包括將通信模塊耦合于該配電變壓器和該低壓線，該通信模塊配置成沿該低壓線輸送請(qǐng)求到電氣裝置，其中該請(qǐng)求是降低由電氣裝置從該配電變壓器抽取的負(fù)載的請(qǐng)求。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，包括配電變壓器和耦合于該配電變壓器的通信系統(tǒng)的設(shè)備。該配電變壓器配置成將從高壓配電電力線接收的電降壓并且經(jīng)由低壓電力線提供該降壓的電給電氣裝置。該通信系統(tǒng)配置成沿該低壓線傳送請(qǐng)求到電氣裝置，其中該請(qǐng)求是降低配電變壓器上的負(fù)載的請(qǐng)求。從下面的詳細(xì)說(shuō)明和附圖將使各種其他特征和優(yōu)勢(shì)明顯。


附示目前設(shè)想用于實(shí)施本發(fā)明的實(shí)施例。在附圖中
圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的擴(kuò)充式變壓器(augmented transformer)的框圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的擴(kuò)充式變壓器的框圖。圖3是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的圖2的通信模塊的框圖。圖4是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的居間電氣裝置的框圖。圖5是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例用于參與擴(kuò)充式變壓器和電氣裝置之間的能量傳輸?shù)募夹g(shù)的流程圖。
具體實(shí)施例方式發(fā)電設(shè)施或系統(tǒng)一般沿配電線輸送高壓電到住宅和/或商業(yè)用戶。該高壓電常常大約若干千伏。一般，在或靠近消費(fèi)點(diǎn)，配電線的高壓能量在該能量經(jīng)由一條或多條低壓線輸送到消費(fèi)者之前由降壓配電變壓器降壓到較低的用電電壓能量(utility voltage energy)。常常，這些配電變壓器位于電線桿上高于地面許多英尺，位于地上的結(jié)構(gòu)支撐板上的安全屏蔽容器中的戶外，位于地下，或位于安全屏蔽外殼內(nèi)的建筑物內(nèi)部。一般來(lái)說(shuō)，最小化配電變壓器的低電壓側(cè)和從該配電變壓器接收電力(power)的電氣裝置之間的任何壓降是有益的。如此，由于一般沿低壓線存在每直線距離單位的壓降， 受到法規(guī)和經(jīng)濟(jì)約束，配電變壓器典型地位于盡可能地靠近能量消費(fèi)點(diǎn)。由于考慮法規(guī)和經(jīng)濟(jì)約束，配電變壓器常常位于盡可能地靠近能量消費(fèi)點(diǎn)，配電變壓器的位點(diǎn)還提供電氣裝置的位點(diǎn)的良好近似。即，連接以從配電變壓器接收電力的電氣裝置一般位于靠近配電變壓器。因此，配電變壓器的位點(diǎn)可以提供消費(fèi)者或電氣裝置的近似位點(diǎn)。此外，配電變壓器還可以充當(dāng)可以在此管理消費(fèi)者負(fù)載的節(jié)點(diǎn)。部分由于配電變壓器的位點(diǎn)，配電變壓器可以看作電力網(wǎng)的進(jìn)入點(diǎn)。即，經(jīng)由配電變壓器，消費(fèi)者一般被允許使用高壓配電線的能量。如此，由于許多消費(fèi)者經(jīng)由配電變壓器進(jìn)入電網(wǎng)，配電變壓器充當(dāng)在此可以管理消費(fèi)者負(fù)載的節(jié)點(diǎn)。圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的擴(kuò)充式配電變壓器100的框圖。擴(kuò)充式配電變壓器 100經(jīng)由第一導(dǎo)線(conductor) 104耦合于高壓配電線102并且還經(jīng)由第二導(dǎo)線108耦合于中性線(neutral line) 106。擴(kuò)充式配電變壓器100配置成將來(lái)自高壓配電線102的高壓電降壓到較低電壓電，其沿低壓線110傳遞到電氣裝置112和/或其他電氣裝置，例如插入式電力混合動(dòng)力車輛(PHEV)PHEV 114等。另外，擴(kuò)充式配電變壓器100配置成將經(jīng)由低壓線110從電氣裝置112或PHEV114接收的電升壓并且提供該升壓的電給高壓配電線102。盡管在圖1中描繪一條低壓線110，設(shè)想擴(kuò)充式配電變壓器100配置成沿多條低壓線(例如在三相設(shè)置中的三條低壓線(沒(méi)有示出))傳遞低壓電。同樣，盡管僅示出一條高壓配電線102，設(shè)想擴(kuò)充式變壓器100可配置成從多條高壓配電線(沒(méi)有示出)接收高壓電。例如，擴(kuò)充式配電變壓器100可配置成從三相設(shè)置中的三條高壓配電線接收高壓電。擴(kuò)充式配電變壓器100包括通信模塊116，其配置成沿低壓線110傳送負(fù)載降低請(qǐng)求到電氣裝置112和/或PHEV114。該負(fù)載降低請(qǐng)求是降低在擴(kuò)充式配電變壓器100上的負(fù)載的請(qǐng)求。響應(yīng)于該請(qǐng)求，電氣裝置112和/或PHEV114可降低它的負(fù)載。因此，在擴(kuò)充式配電變壓器100上的損耗以及輸電線(沒(méi)有示出)上的負(fù)載可降低或最小化。設(shè)想擴(kuò)充式配電變壓器100還可配置成沿低壓線110提供時(shí)間信息(例如，本地時(shí)間)和/或地理信息給電氣裝置112和/或PHEV114。想象到，該地理信息包括擴(kuò)充式配電變壓器100的地理位點(diǎn)。由于擴(kuò)充式配電變壓器100可能在電氣裝置112和PHEV114附近之內(nèi)，該地理信息充當(dāng)電氣裝置112和PHEV114的位點(diǎn)的近似也是可能的。注意電氣裝置112和PHEVl 14是僅示范性電氣裝置并且擴(kuò)充式配電變壓器100能夠提供時(shí)間和地理信息給多種電氣裝置(沒(méi)有示出)。電氣裝置112和/或PHEV114可以使用時(shí)間和地理位點(diǎn)用于多種目的。根據(jù)一個(gè)示例，電氣裝置112可以是時(shí)鐘或包括時(shí)鐘。如此，一旦該時(shí)鐘經(jīng)由低壓線110通電，時(shí)間信息可以用于設(shè)置該時(shí)鐘到本地時(shí)間。備選地，電氣裝置112可以簡(jiǎn)單地是具有顯示時(shí)間信息的能力的顯示器。這樣的裝置不需要具有時(shí)間保持能力。如此，時(shí)間信息將由通信模塊116沿低壓線110提供給電氣裝置112，并且電氣裝置112將簡(jiǎn)單地呈現(xiàn)時(shí)間信息的視覺(jué)描繪。與要求時(shí)間保持能力的許多常見時(shí)鐘和相關(guān)電路相比，電氣裝置112僅需要顯示接收的時(shí)間信息的能力。像上文論述的時(shí)鐘顯示器，常常包括時(shí)鐘的DVD播放器、烤箱、微波爐、冰箱或其他裝置反而可以簡(jiǎn)單地包括顯示器，而不是具有世紀(jì)保持能力的“時(shí)鐘”。如此，這些裝置的制造成本可以降低。如關(guān)于時(shí)間或時(shí)間信息，設(shè)想地理信息可以用于許多目的。例如，PHEV114可具有利用地理信息的能力。每次PHEV114從能量提供者接收電荷時(shí)或每次PHEV114提供能量給能量提供者時(shí)，PHEV114可存儲(chǔ)位點(diǎn)信息。該存儲(chǔ)的地理信息于是以后可以用于例如證實(shí)能量提供者信用或借記。示范性場(chǎng)景將說(shuō)明這樣的證實(shí)技術(shù)。例如，住在紐約州的PHEV(例如PHEV114)所有人可旅行到德克薩斯休假或工作。當(dāng)在德克薩斯時(shí)，該所有人可經(jīng)由低壓線(例如低壓線110)和擴(kuò)充式配電變壓器(例如擴(kuò)充式配電變壓器100)插入能量提供者的電網(wǎng)以接收電荷。該P(yáng)HEV然后接收電荷并且存儲(chǔ)接收的時(shí)間和地理信息。后來(lái)，所有人可接收詳細(xì)列出當(dāng)在德克薩斯時(shí)提供給PHEV的能量費(fèi)用的賬單或發(fā)票收據(jù)。所有人然后可以訪問(wèn)存儲(chǔ)的地理信息并且證實(shí)在賬單期間他的確在德克薩斯并且當(dāng)在那里時(shí)他的PHEV確實(shí)接收電荷。此外，所有人可以訪問(wèn)時(shí)間信息以確定PHEV處于充電狀態(tài)多久。通過(guò)訪問(wèn)時(shí)間和地理信息，消費(fèi)者或所有人可以確定賬單是否是準(zhǔn)確的。 這樣的賬單或發(fā)票收據(jù)可以由于若干原因而是不準(zhǔn)確的。例如該能量提供者可犯了賬單錯(cuò)誤。備選地，PHEV的標(biāo)識(shí)信息可能已經(jīng)被“欺騙”。即，PHEV的標(biāo)識(shí)信息可能已經(jīng)被罪犯劫持并且不適當(dāng)?shù)厥褂?，使得?dāng)罪犯對(duì)他的車輛充電時(shí)，“欺騙”能量提供者使其認(rèn)為該P(yáng)HEV 屬于另一個(gè)人。在再另一個(gè)示例中，能量提供者可以利用地理信息以輔助負(fù)載平衡。例如，在相同地理區(qū)域中的若干PHEV可經(jīng)由一個(gè)或多個(gè)擴(kuò)充式變壓器耦合于用電網(wǎng)。在這樣的場(chǎng)景中， 在接收電荷之前，每個(gè)PHEV將向能量提供者驗(yàn)證它自己。另外，每個(gè)PHEV可發(fā)送從擴(kuò)充式變壓器接收的地理位點(diǎn)信息給能量提供者。通過(guò)知曉在特定區(qū)域中接受電荷的PHEV的數(shù)目，能量提供者然后可以估計(jì)在特定擴(kuò)充式變壓器上或在用電網(wǎng)區(qū)域上的負(fù)載。如果確定特定擴(kuò)充式變壓器已經(jīng)達(dá)到容量或“電網(wǎng)”的一部分已經(jīng)達(dá)到容量，能量提供者可推遲輸送能量給一個(gè)或多個(gè)PHEV直到負(fù)載已經(jīng)降低。本發(fā)明的實(shí)施例不限于上文描述的時(shí)鐘、時(shí)鐘顯示器或PHEV。即，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)
5施例，擴(kuò)充式變壓器(例如，擴(kuò)充式配電變壓器100)能夠輸送負(fù)載降低請(qǐng)求、地理信息和/ 或時(shí)間信息到能夠接收這樣的信息的任何裝置。還注意到擴(kuò)充式變壓器能夠輸送能量到多個(gè)消費(fèi)者?，F(xiàn)在參照?qǐng)D2，擴(kuò)充式配電變壓器118的框圖根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例示出。如關(guān)于圖1的擴(kuò)充式配電變壓器100，圖2的擴(kuò)充式配電變壓器118配置成將來(lái)自高壓配電線120的高壓電降壓并且沿低壓線122提供較低電壓電給電氣裝置124。盡管高壓配電線 120和低壓線122每個(gè)分別描繪為單條線，設(shè)想高壓配電線120可代表多條線(例如，三相的三條高壓線)并且低壓線122可代表多條線。設(shè)想擴(kuò)充式配電變壓器118還可配置成將來(lái)自低壓線122的低壓電升壓并且提供較高電壓電給高壓配電線120。擴(kuò)充式配電變壓器118包括通信模塊或系統(tǒng)126，其配置成沿低壓線122傳送或輸送負(fù)載降低請(qǐng)求到電氣裝置124。例如當(dāng)確定電網(wǎng)負(fù)載或在擴(kuò)充式配電變壓器118上的負(fù)載處于或高于預(yù)定閾值時(shí)，可發(fā)送負(fù)載降低請(qǐng)求。響應(yīng)于此，電氣裝置1 可降低在擴(kuò)充式配電變壓器118上由此抽取的負(fù)載，從而最小化在擴(kuò)充式配電變壓器118上的損耗。此外， 這樣的負(fù)載降低可降低在擴(kuò)充式配電變壓器118經(jīng)由高壓配電線120耦合到的電力網(wǎng)(沒(méi)有示出)上過(guò)載的機(jī)會(huì)。設(shè)想擴(kuò)充式配電變壓器118還可配置成經(jīng)由低壓線122中繼時(shí)間和地理信息給電氣裝置124。盡管圖2僅描繪經(jīng)由低壓線122耦合于擴(kuò)充式配電變壓器118的一個(gè)電氣裝置124，設(shè)想擴(kuò)充式配電變壓器118可配置成經(jīng)由一條或多條低壓線(例如，低壓線120)傳遞負(fù)載降低請(qǐng)求和時(shí)間和地理信息給耦合于其的多個(gè)電氣裝置。此外，電氣裝置1 可僅是擴(kuò)充式變壓器118和耦合于電氣裝置124的另一個(gè)電氣裝置(沒(méi)有示出)之間的居間裝置。這樣的居間裝置的示例將在下文關(guān)于圖4詳細(xì)描述。仍然參照?qǐng)D2，設(shè)想通信模塊1 可包括一個(gè)或多個(gè)部件、系統(tǒng)或模塊以對(duì)其提供各種類型的功能。例如，還參照?qǐng)D3，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，通信模塊1 包括電力線通信 (PLC)模塊128，其配置成中繼負(fù)載降低請(qǐng)求給電氣裝置124。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，通信模塊 126還可配置成沿低壓線122中繼本地時(shí)間和地理信息給電氣裝置124。設(shè)想通信模塊1 還可包括其他部件、系統(tǒng)或模塊。例如，通信模塊1 可包括負(fù)載感測(cè)系統(tǒng)130、天線132、互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器134、GPS模塊136、驗(yàn)證模塊138、加密模塊140、存儲(chǔ)器模塊142、輻射檢測(cè)器144、診斷模塊146、處理器148、傳感器系統(tǒng)149和/或電池150， 其中模塊130-150虛擬示出。關(guān)于各種部件(即，模塊或部件128-150)的另外的細(xì)節(jié)將在下文闡述。設(shè)想PLC模塊1 可配置成沿低壓線122提供負(fù)載降低請(qǐng)求，以及時(shí)間和地理信息給電氣裝置124。另外，設(shè)想PLCU8可配置成最大化沿低壓線122發(fā)送負(fù)載降低請(qǐng)求與時(shí)間和地理信息的效率同時(shí)最小化高壓配電線120和低壓線122之間的電感耦合。如此， PLC模塊1 可配置成在時(shí)間信息、地理信息和/或負(fù)載降低請(qǐng)求的輸送期間降低或消除對(duì)高壓配電線120的噪聲注入。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，設(shè)想PLC模塊1 還可配置成接收沿高壓配電線120發(fā)送的信息。例如，PLC模塊1 可配置成經(jīng)由高壓配電線120接收負(fù)載降低傳送命令，其啟動(dòng)負(fù)載降低請(qǐng)求到電氣裝置124的傳送。根據(jù)這樣的實(shí)施例，想象當(dāng)遠(yuǎn)程確定擴(kuò)充式配電變壓器118的負(fù)載水平達(dá)到或超過(guò)預(yù)定閾值水平時(shí)，傳送命令可以從遠(yuǎn)離擴(kuò)充式配電變壓器 118的位點(diǎn)發(fā)送。也就是說(shuō)，電網(wǎng)的控制機(jī)構(gòu)(沒(méi)有示出)可以確定擴(kuò)充式配電變壓器118 的負(fù)載水平應(yīng)該降低以便保護(hù)擴(kuò)充式配電變壓器118的功能性和/或電網(wǎng)自身。在這樣的場(chǎng)景下，該控制機(jī)構(gòu)可中繼負(fù)載降低傳送命令到擴(kuò)充式配電變壓器118。響應(yīng)于此，擴(kuò)充式配電變壓器118可配置成沿低壓線122經(jīng)由PLC模塊1 傳送或中繼負(fù)載降低請(qǐng)求到電氣裝置124.在備選實(shí)施例中，非遠(yuǎn)程確定負(fù)載水平，而是設(shè)想擴(kuò)充式配電變壓器118本地確定負(fù)載水平。例如，負(fù)載感測(cè)系統(tǒng)130可包括一個(gè)或多個(gè)傳感器(沒(méi)有示出)以確定在擴(kuò)充式配電變壓器118上抽取的負(fù)載的負(fù)載水平。其處理器(沒(méi)有示出)然后可確定負(fù)載水平或值是否滿足或超過(guò)一個(gè)或多個(gè)預(yù)定閾值。備選地，處理器148可以做出這樣的確定。在任一個(gè)情況下，如果滿足或超過(guò)預(yù)定閾值，處理器可使通信模塊126沿低壓線122傳送負(fù)載降低請(qǐng)求到電氣裝置124。重新參照PLC模塊128，設(shè)想PLC模塊1 還可配置成經(jīng)由高壓配電線120從能量提供者或另一方接收其他信息，例如本地時(shí)間和地理信息等。此外，PLC模塊1 可配置成沿高壓配電線120提供信息或數(shù)據(jù)給能量提供者或另一方(沒(méi)有示出)。備選地，或除此之外，設(shè)想通信模塊或系統(tǒng)1 可包括天線132，其配置成無(wú)線接收遠(yuǎn)程產(chǎn)生的負(fù)載降低傳送命令。此外，天線132可配置成無(wú)線接收時(shí)間和/或地理位點(diǎn)信息，其可經(jīng)由低壓線122提供給電氣裝置124。當(dāng)經(jīng)由天線132接收負(fù)載降低傳送命令、時(shí)間信息和/或地理信息時(shí)，通信模塊 126可經(jīng)由低壓線122提供這樣的信息給電氣裝置124。如上文解釋的，設(shè)想通信模塊1 可包括互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器134。設(shè)想互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器 134可配置成使用互聯(lián)網(wǎng)為擴(kuò)充式配電變壓器118提供數(shù)據(jù)輸送訪問(wèn)。因此，擴(kuò)充式配電變壓器118可采用互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器134用于在互聯(lián)網(wǎng)上發(fā)送消息。這樣的發(fā)送消息可以包括到能量提供者或另一方(例如消費(fèi)者)的電力線數(shù)據(jù)輸送。為了確定地理信息，設(shè)想通信模塊1 包括全球定位系統(tǒng)(GPQ模塊136，其配置成確定擴(kuò)充式配電變壓器118的地理位點(diǎn)。根據(jù)這樣的實(shí)施例，GPS模塊136計(jì)算地理信息，并且通信模塊1 然后沿低壓線122發(fā)送地理位點(diǎn)信息給電氣裝置124。GPS模塊136 可具有從衛(wèi)星信號(hào)計(jì)算全球位置或與此相關(guān)的信息的能力。如果在地理信息中存在位置誤差，設(shè)想GPS模塊136還可配置成校正這樣的誤差。 例如，GPS模塊136可具有差分全球定位系統(tǒng)(DGPQ能力。在這樣的實(shí)施例中，GPS模塊 136可利用關(guān)于擴(kuò)充式配電變壓器118的位點(diǎn)的較早信息確定位置校正。即，GPS模塊136 可在其中具有它的預(yù)編程的位點(diǎn)。該預(yù)編程的信息(即，證實(shí)的位點(diǎn))然后可與如從衛(wèi)星信號(hào)計(jì)算的它的全球位置比較以確定其之間的差別。位置校正然后可從該比較來(lái)確定。設(shè)想擴(kuò)充式配電變壓器118可配置成經(jīng)由天線132無(wú)線地廣播位置校正信息到其他裝置(沒(méi)有示出)。因此，具有GPS能力并且在擴(kuò)充式配電變壓器118附近之內(nèi)的其他裝置(沒(méi)有示出)可利用該位置校正信息以校正衛(wèi)星信號(hào)誤差。設(shè)想，非采用GPS模塊136確定擴(kuò)充式配電變壓器118的地理位點(diǎn)，而是通信模塊 1 可采用LORAN或其他類型的裝置(沒(méi)有示出)確定擴(kuò)充式配電變壓器118的地理位點(diǎn)。如上文闡述的，擴(kuò)充式配電變壓器118的通信模塊1 還可包括驗(yàn)證模塊138。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，驗(yàn)證模塊138配置成驗(yàn)證通信模塊1 和電氣裝置IM之間發(fā)送的通信。例如，驗(yàn)證模塊138可配置成要求電氣裝置IM在任何能量交換之前被識(shí)別。在這樣的場(chǎng)景中，電氣裝置1 可向驗(yàn)證模塊138驗(yàn)證它自己并且驗(yàn)證模塊138可以經(jīng)由驗(yàn)證確定電氣裝置1 是否具有從擴(kuò)充式配電變壓器118接收能量的許可和/或電氣裝置IM是否具有經(jīng)由擴(kuò)充式配電變壓器118提供能量給高壓配電線120的許可。擴(kuò)充式配電變壓器 118還可經(jīng)由驗(yàn)證模塊138具有經(jīng)由沿低壓線122發(fā)送的驗(yàn)證確定電氣裝置IM是什么類型的裝置的能力。例如，驗(yàn)證模塊138可確定電氣裝置IM是洗碗機(jī)、PHEV或加熱和冷卻系統(tǒng)?，F(xiàn)在參照加密模塊140，為了保護(hù)擴(kuò)充式變壓器118和電氣裝置IM之間或擴(kuò)充式配電變壓器118和高電壓配電線120之間的發(fā)送的信息或數(shù)據(jù)，加密模塊140可配置成確保這樣的信息或數(shù)據(jù)被加密以解決隱私問(wèn)題。設(shè)想加密模塊140還可配置成解密經(jīng)由低壓線122或高壓配電線120接收的數(shù)據(jù)。除配置成經(jīng)由低壓線110中繼負(fù)載降低請(qǐng)求、時(shí)間信息和/或地理信息到電氣裝置IM外，設(shè)想通信模塊1 還可配置成中繼其他類型的信息。例如，通信模塊1 可配置成中繼關(guān)于能量的銷售或購(gòu)買的合同信息。例如，電氣裝置1 可是PHEV，并且通信模塊1 可配置成沿低壓線122中繼合同信息到PHEV，使得 PHEV可以確定是否締結(jié)與能量提供者的合同關(guān)系以從其購(gòu)買能量(即，接收電荷)或向其銷售能量。示范中繼這樣的合同信息的技術(shù)將在下文關(guān)于圖5詳細(xì)描述。仍然參照?qǐng)D2和3，設(shè)想通信模塊1 還包括存儲(chǔ)器模塊142，其中存儲(chǔ)器模塊142 配置成存儲(chǔ)信息。存儲(chǔ)器模塊142可包括一個(gè)或多個(gè)有形數(shù)據(jù)存儲(chǔ)裝置，例如磁驅(qū)動(dòng)器、光驅(qū)動(dòng)器、集成電路或其他類型的有形計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)等。存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器模塊142中的信息可包括代表例如電氣裝置1 消費(fèi)電時(shí)的時(shí)間、由電氣裝置1 消費(fèi)的能量數(shù)量、從電氣裝置1 消費(fèi)的能量費(fèi)用、由電氣裝置IM接收的能量數(shù)量、關(guān)于擴(kuò)充式配電變壓器118 的健康的信息、負(fù)載降低請(qǐng)求被傳送時(shí)的時(shí)間和/或電氣裝置1 的標(biāo)識(shí)的信息。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，擴(kuò)充式配電變壓器118還包括輻射檢測(cè)器144。在這樣的實(shí)施例中，輻射檢測(cè)器144配置成檢測(cè)輻射，并且如果檢測(cè)到輻射，中繼檢測(cè)到的輻射的通知到第三方，例如國(guó)家安全局等。設(shè)想輻射檢測(cè)器144具有中繼這樣的信息的能力或通信模塊126中繼這樣的信息。根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，輻射檢測(cè)器144可至少部分放置在擴(kuò)充式配電變壓器118內(nèi)，并且根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，它可位于擴(kuò)充式配電變壓器118外部。在任一個(gè)實(shí)施例中，擴(kuò)充式配電變壓器118將采用這樣的方式配置使得將允許輻射傳遞到輻射檢測(cè)器 144。例如，如果輻射檢測(cè)器144位于擴(kuò)充式變壓器118內(nèi)，擴(kuò)充式變壓器118可包括“窗口”(沒(méi)有示出)，其有效地允許輻射傳遞到輻射檢測(cè)器144。如上文闡述的，設(shè)想擴(kuò)充式配電變壓器118可包括多種部件(例如，通信模塊126、 PLC模塊128、負(fù)載感測(cè)系統(tǒng)130、天線132、互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器134、GPS模塊136、驗(yàn)證模塊138、 加密模塊140、存儲(chǔ)器模塊142、輻射檢測(cè)器144)中的一個(gè)或多個(gè)。為了監(jiān)測(cè)這些部件或模塊中的一個(gè)或多個(gè)的健康，設(shè)想擴(kuò)充式配電變壓器118可包括診斷模塊146。根據(jù)這樣的實(shí)施例，診斷模塊146將配置成監(jiān)測(cè)部件中的一個(gè)或多個(gè)以確定監(jiān)測(cè)的這些部件的健康狀態(tài)。健康狀態(tài)然后可以經(jīng)由例如PLC模塊1 沿高壓配電線120或通過(guò)另一個(gè)方式(例如， 經(jīng)由天線132無(wú)線地)中繼到感興趣方。備選地，或除此之外，診斷模塊146可以存儲(chǔ)該健康狀態(tài)信息在例如存儲(chǔ)器模塊142的存儲(chǔ)器模塊中用于以后檢索和/或用于備份。除具有監(jiān)測(cè)部件126-144中的一個(gè)或多個(gè)的能力之外，想象診斷監(jiān)測(cè)器146還可具有估計(jì)擴(kuò)充式變壓器118的其他部件或部分(沒(méi)有示出)的健康狀態(tài)的能力。例如，診斷模塊146可具有監(jiān)測(cè)擴(kuò)充式變壓器118的繞組(沒(méi)有示出)的能力以估計(jì)其上的損耗或負(fù)載。另外，或?qū)ζ鋫溥x地，設(shè)想診斷健康模塊146可確定擴(kuò)充式配電變壓器118的電壓、電流和/或功率水平。診斷模塊146然后可確定該電壓、電流和/或功率水平是否超過(guò)閾值水平。如果是這樣，通信模塊126可發(fā)送控制信息給配電系統(tǒng)或能量提供者來(lái)指示擴(kuò)充式配電變壓器118在高于閾值水平的水平運(yùn)行。這樣的控制信息可用于例如確定擴(kuò)充式配電變壓器118是否應(yīng)該用另一個(gè)具有更大運(yùn)行容量的擴(kuò)充式配電變壓器(沒(méi)有示出)代替。 此外，這樣的信息可使遠(yuǎn)程裝置輸送負(fù)載降低傳送命令到擴(kuò)充式配電變壓器118，從而使通信模塊1 傳送負(fù)載降低請(qǐng)求到電氣裝置124。因此，診斷模塊146可充當(dāng)負(fù)載感測(cè)系統(tǒng) 130的備選項(xiàng)。想象診斷模塊146還可具有通過(guò)從傳感器系統(tǒng)118接收的數(shù)據(jù)的分析確定擴(kuò)充式配電變壓器118的健康狀態(tài)的能力。設(shè)想傳感器系統(tǒng)149可配置成提供變壓器溫度數(shù)據(jù)、 氣壓數(shù)據(jù)、變壓器壓力數(shù)據(jù)和/或其他診斷數(shù)據(jù)給診斷模塊146供診斷健康分析。例如，為了確定擴(kuò)充式配電變壓器118的溫度，設(shè)想傳感器系統(tǒng)149包括溫度傳感器(沒(méi)有示出)。擴(kuò)充式配電變壓器118然后可發(fā)送溫度信息或數(shù)據(jù)給診斷模塊146，其可以比較該溫度與閾值以確定擴(kuò)充式配電變壓器118的運(yùn)行特性。備選地，這樣的溫度信息可以例如經(jīng)由PLC模塊1 沿高壓配電線120發(fā)送給能量提供者或另一個(gè)感興趣方。利用這樣的信息，能量提供者可以確定擴(kuò)充式配電變壓器118 的健康狀態(tài)。另外，能量提供者可以使用溫度信息確定是否可以對(duì)更多電氣裝置(例如，圖1的電氣裝置1 和/或PHEVl 14)充電。例如，較低溫度可允許對(duì)更多PHEV充電。為向部件126-149中的一個(gè)或多個(gè)供電，設(shè)想擴(kuò)充式配電變壓器118可包括電池 150、可充電電池和/或其他電容裝置。備選地，或除此之外，擴(kuò)充式配電變壓器118的一個(gè)或多個(gè)部件U6-146可由擴(kuò)充式配電變壓器118通過(guò)來(lái)自高壓配電線120的電供電。該電可以采用高壓形式(在降壓之前)或采用低壓形式(在降壓之后)。注意設(shè)想診斷模塊146 還可以配置成估計(jì)電池150的健康或電荷或類似的。在這樣的實(shí)施例中，擴(kuò)充式配電變壓器118可以存儲(chǔ)電池150的健康狀態(tài)在存儲(chǔ)器模塊142中和/或提供這樣的健康狀態(tài)信息給感興趣方。如上文論述的，設(shè)想通信模塊1 可包括計(jì)算機(jī)或處理器148。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，處理器148輔助部件128-146、149-150的控制。然而，想象除此之外或備選地，一個(gè)或多個(gè)部件1觀-146、149-150可包括處理器(沒(méi)有示出)用于控制。圖4是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的示范性居間裝置152的框圖。如上文關(guān)于圖2解釋的，設(shè)想耦合于低壓線(例如低壓線122)的電氣裝置(例如電氣裝置124)可是居間裝置。 圖4的居間裝置152描繪這樣的裝置的示例。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，居間裝置152耦合于低壓線154，其耦合于擴(kuò)充式配電變壓器156。擴(kuò)充式配電變壓器156配置成從擴(kuò)充式配電變壓器156經(jīng)由低壓線巧4提供至少負(fù)載降低請(qǐng)求給居間裝置152。此外，擴(kuò)充式配電變壓器156配置成經(jīng)由低壓線IM和居間
9裝置152提供電力給多個(gè)電氣裝置158-164。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，居間裝置152包括多個(gè)電路166-172，其中每個(gè)電路 166-172配置成分別運(yùn)送電力到至少一個(gè)電氣裝置158-164。想象居間裝置152可包括比示出的(166-172)更多或更少電路以輸送電力到比那些示出的(158-164)更多或更少電氣
直ο居間裝置152包括處理器174，其配置成控制通過(guò)每個(gè)電路166-172的電力輸送。 例如，擴(kuò)充式配電變壓器156可經(jīng)由低壓線巧4傳送負(fù)載降低請(qǐng)求到居間裝置152。處理器 174然后可確定哪個(gè)(如果有的話)電氣裝置158-164將使它的負(fù)載降低。也就是說(shuō)，居間裝置152充當(dāng)負(fù)載平衡系統(tǒng)。下列示范性場(chǎng)景將根據(jù)一個(gè)實(shí)施例說(shuō)明居間裝置152的負(fù)載平衡功能。根據(jù)一個(gè)場(chǎng)景，電氣裝置158可是干衣機(jī)，電氣裝置 160可是熱水器，電氣裝置162可是爐馬達(dá)并且電氣裝置164可是PHEV。當(dāng)從擴(kuò)充式配電變壓器156接收負(fù)載降低請(qǐng)求時(shí)，處理器174可確定爐馬達(dá)162不能或不應(yīng)該使它的負(fù)載降低。此外，處理器174可確定干衣機(jī)158、熱水器160和PHEV164中的至少一個(gè)可使它的負(fù)載降低。如此，處理器174可使電路166、168、172中的至少一個(gè)降低提供給它的相應(yīng)電氣裝置158、160、164的電力。如此，在擴(kuò)充式配電變壓器156上抽取的負(fù)載將降低。圖5是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例用于獲得關(guān)于能量傳輸?shù)暮贤涗浀募夹g(shù)176的流程圖。在框178，擴(kuò)充式變壓器經(jīng)由低壓線中繼能量傳輸合同條款到PHEV。設(shè)想能量傳輸合同條款包括例如每千瓦時(shí)信用值、每千瓦時(shí)借記值和/或依靠時(shí)間或日期的比率。設(shè)想能量傳輸合同條款包括對(duì)于PHEV唯一的標(biāo)識(shí)。在框180，PHEV經(jīng)由低壓線從擴(kuò)充式變壓器接收能量傳輸合同條款。在框182，PHEV確定接受還是拒絕能量傳輸合同條款。如果PHEV決定拒絕能量傳輸合同條款184，過(guò)程控制返回框178。在另一方面，如果PHEV接受能量傳輸合同條款186，在框188PHEV發(fā)送能量傳輸請(qǐng)求到擴(kuò)充式變壓器。在框190，擴(kuò)充式變壓器保存該合同條款在計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)(例如，圖3的存儲(chǔ)器模塊14 中和/或輸送該合同條款到第三方。在圖5的框192，擴(kuò)充式變壓器啟動(dòng)并且監(jiān)測(cè)能量傳輸。注意能量傳輸可涉及PHEV經(jīng)由擴(kuò)充式變壓器接收能量(即， 接收電荷)或PHEV經(jīng)由擴(kuò)充式變壓器提供能量給高壓線。在任一個(gè)場(chǎng)景中，由于擴(kuò)充式變壓器監(jiān)測(cè)能量傳輸，設(shè)想當(dāng)擴(kuò)充式變壓器監(jiān)測(cè)能量傳輸時(shí)，擴(kuò)充式變壓器保存能量傳輸?shù)挠涗浀接?jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)和/或傳輸該信息到第三方。因?yàn)楹贤瑮l款可包括對(duì)PHEV唯一的標(biāo)識(shí)，合同條款與能量傳輸?shù)挠涗浺黄鹂捎糜趯?duì)所有人或用戶針對(duì)消費(fèi)的能量開賬單。備選地，如果PHEV提供電而不是接收電，合同條款與能量傳輸?shù)挠涗浺黄鹂捎傻谌绞褂靡蕴峁┬庞媒oPHEV的所有人或用戶。盡管技術(shù)176已經(jīng)在PHEV和擴(kuò)充式變壓器的方面描述，設(shè)想技術(shù)176同樣可應(yīng)用在采用另一類型的電氣裝置而非PHEV的場(chǎng)景中。例如，非PHEV，而是家庭或住宅可以配備或加裝與擴(kuò)充式變壓器協(xié)定能量輸送條款的電氣裝置。在這樣的實(shí)施例中，合同條款和能量輸送的記錄可以用于對(duì)家主或住戶開賬單或提供信用給家主或住戶。因此，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，系統(tǒng)包括具有通信模塊的配電變壓器。該配電變壓器配置成將來(lái)自高壓配電線的第一高壓電轉(zhuǎn)換成第一低壓電并且沿低壓線輸送該第一低壓電到電氣裝置。該通信模塊配置成沿該低壓線傳送負(fù)載降低請(qǐng)求到電氣裝置。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，制造電系統(tǒng)的方法。該方法包括組裝能夠?qū)?lái)自高壓配電線的高壓電降壓并且沿低壓線輸送該降壓的電以向電氣裝置供電的配電變壓器，其中該高壓配電線配置成傳輸比低壓線更高電壓的電。該方法還包括將通信模塊耦合于該配電變壓器和該低壓線，該通信模塊配置成沿該低壓線輸送請(qǐng)求到電氣裝置，其中該請(qǐng)求是降低由電氣裝置從該配電變壓器抽取的負(fù)載的請(qǐng)求。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例，包括配電變壓器和耦合于該配電變壓器的通信系統(tǒng)的設(shè)備。該配電變壓器配置成將從高壓配電電力線接收的電降壓并且經(jīng)由低壓電力線提供該降壓的電給電氣裝置。該通信系統(tǒng)配置成沿該低壓線傳送請(qǐng)求到電氣裝置，其中該請(qǐng)求是降低配電變壓器上的負(fù)載的請(qǐng)求。該書面說(shuō)明使用示例以公開本發(fā)明，包括最佳模式，并且也使本領(lǐng)域內(nèi)任何技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明，包括制作和使用任何裝置或系統(tǒng)并且執(zhí)行任何包含的方法。本發(fā)明的專利范圍由權(quán)利要求限定，并且可包括本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員想到的其他示例。這樣的其他示例如果它們具有不與權(quán)利要求的書面語(yǔ)言不同的結(jié)構(gòu)元件，或者如果它們包括與權(quán)利要求的書面語(yǔ)言無(wú)實(shí)質(zhì)區(qū)別的等同結(jié)構(gòu)元件則規(guī)定在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種系統(tǒng)，包括包括通信模塊(116，126)的配電變壓器(100，118，156)，所述配電變壓器(100，118， 156)配置成將來(lái)自高壓配電線(102，120)的第一高壓電轉(zhuǎn)換成第一低壓電； 沿低壓線(110，122，154)輸送所述第一低壓電到電氣裝置(112，114，124，152， 158-164)；并且其中所述通信模塊(116，126)配置成沿所述低壓線傳送負(fù)載降低請(qǐng)求到所述電氣裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中配電變壓器(100，118，156)進(jìn)一步配置成 從所述低壓線(110，122，154)接收第二低壓電，其中所述第二低壓電由所述電氣裝置(112，114，124，152，158-164)提供；將所述第二低壓電轉(zhuǎn)換成第二高壓電；以及輸送所述第二高壓電到所述高壓配電線(102，120)。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括所述電氣裝置，其中所述電氣裝置(112，114， 124，152，158-164)是負(fù)載平衡模塊(152)，其配置成輸送來(lái)自所述配電變壓器的電力到多個(gè)附加電氣裝置(112，114，124，158-164)； 獨(dú)立控制輸送到所述多個(gè)電氣裝置(112，114，124，158-164)中的每個(gè)的電力； 接收沿所述低壓線(110，122，154)傳送的所述負(fù)載降低請(qǐng)求；以及響應(yīng)于接收所述負(fù)載降低請(qǐng)求而降低到所述多個(gè)電氣裝置(112，114，124，158-164) 中的至少一個(gè)的電力。
4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述通信模塊(116，126)進(jìn)一步配置成沿所述低壓線傳送一天中的時(shí)間信息和地理信息到所述電氣裝置(112，114，124，152，158-164)，并且其中所述地理信息包括所述配電變壓器(100，118，156)的地理位點(diǎn)。
5.如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)，其中所述配電變壓器(100，118，156)進(jìn)一步包括全球定位模塊(136)，其配置成計(jì)算所述配電變壓器(100，118，156)的地理位點(diǎn)。
6.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中所述全球定位模塊(136)進(jìn)一步配置成確定所述配電變壓器的計(jì)算的地理位點(diǎn)和證實(shí)的地理位點(diǎn)之間的差別，并且其中所述配電變壓器 (100，118，156)進(jìn)一步配置成無(wú)線地廣播基于所述差別的地理校正。
7.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中所述配電變壓器(100，118，156)進(jìn)一步包括配置成檢測(cè)核輻射的輻射傳感器(144)。
8.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括電力線通信(PLC)模塊(1 )，其配置成接收沿所述高壓配電線(102，120)傳送的傳送命令，其中所述負(fù)載降低請(qǐng)求沿所述低壓線 (110,122,154)的傳送由所述PLC模塊(128)響應(yīng)于所述傳送命令的接收來(lái)執(zhí)行。
9.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，進(jìn)一步包括負(fù)載感測(cè)模塊(130，149)，其配置成 確定在所述配電變壓器(100，118，156)上的負(fù)載；以及比較所述負(fù)載的值與閾值。
10.如權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其中所述負(fù)載降低請(qǐng)求的傳送基于所述負(fù)載的值與所述閾值的比較。
全文摘要
本發(fā)明名稱為控制配電變壓器及其制造方法。一種包括具有通信模塊(116)的配電變壓器(100)的方法、系統(tǒng)和設(shè)備。該配電變壓器(100)配置成將來(lái)自高壓配電線(102)的第一高壓電轉(zhuǎn)換成第一低壓電，并且沿低壓線(110)輸送該第一低壓電到電氣裝置(112，114)。該通信模塊(116)配置成沿該低壓線傳送負(fù)載降低請(qǐng)求到該電氣裝置(112，114)。
文檔編號(hào)G01S19/42GK102208816SQ20111009347
公開日2011年10月5日 申請(qǐng)日期2011年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月31日
發(fā)明者J·A·F·羅斯, J·E·赫爾希, M·J·哈特曼, M·J·德爾安諾, R·D·金, R·L·津澤 申請(qǐng)人:通用電氣公司