CN103294021A - 具有分支电路计量的继电器*** - Google Patents

Abstract

一种具有分支电路计量的继电器***。网络化照明控制器件可包括控制对于负载的功率的开关器件、在继电器面板上耦合继电器模块与控制模块的通信接口、用于监视流向负载的功率的收入等级计量电路和用于响应在通信接口上接收的输入控制开关元件并向控制模块传送计量数据的控制器。控制模块可包含用于将控制模块安装于继电器面板的安装接口、用于通过使用第一协议接收第一控制输入的第一通信端口、用于通过使用第二协议接收第二控制输入的第二通信端口、用于通过使用局部通信格式控制安装于继电器面板的一个或多个继电器模块的第三通信端口和用于将第一和第二控制输入转换成局部通信格式的逻辑部件。

Description

具有分支电路计量的继电器***

技术领域

本发明涉及一种具有分支电路计量的继电器***。

背景技术

继电器面板被用于响应手动和自动输入来控制灯、风扇和其它电气负载。典型的继电器面板包含多个继电器模块，每一个继电器模块在分支电路中即在最后过电流保护器件与相应的负载或多个负载之间被接线。继电器面板中的控制模块响应指定的输入控制各继电器模块。例如，控制模块可被配置为响应手动低电压开关输入接通或关断某些继电器并因此接通或关断它们的相应的负载，同时响应占有传感器或光电池接通或关断其它的继电器。继电器面板中的控制模块还可被配置为响应在通信网络上接收的命令控制继电器模块。

一些现有技术的继电器模块包含内置的电流和/或电压感测能力。例如，继电器模块可包含提供流过继电器触点的电流的一些测量的电流传感器，并使得继电器模块能够将测量的电流回报给控制模块。例如，可以使用该电流感测和报告能力，以使得控制模块能够识别具有烧坏的灯的分支电路，并然后向建筑物维护部门报告烧坏的灯。作为另一例子，可以测量通过继电器模块的峰值电流，以识别和报告分支电路上的过载或其它问题。类似地，现有技术的继电器模块还可包含电压感测电路，以识别和报告过电压或欠电压状况、过载、灯光变暗（brown-out）等。

现有技术的继电器模块一般利用初步平均或RMS电流和电压测量技术，这些技术对于上述的应用是足够的。一些现有技术的继电器***尝试利用内置于现有技术的继电器模块中的现有电流和/或电压感测能力以监视功率在建筑物电气***中的各种分支电路中的流动。这些***尝试通过将测量的继电器电流乘以测量的继电器功率来测量功率。但是，由于电压和电流测量是初步的和/或不相关的，因此，这仅提供估计或表观功率而不是由继电器控制的负载的真实功率的测量。并且，必须在控制模块或其它的集中式数据收集位置中执行功率计算。继电器模块仅获得初步测量，这些初步测量被传送到控制模块或其它的集中位置以供进一步的处理。

发明内容

本发明涉及一种***，包括：继电器面板；安装于继电器面板的一个或多个继电器模块；和安装于继电器面板并被配置为控制继电器模块的控制模块，其中，继电器模块中的至少一个包含用于监视流过相应的继电器模块的功率的收入等级计量电路。

优选地，控制模块包含通过使用第一协议将第一控制输入转换成局部通信格式并通过使用第二协议将第二控制输入转换成局部通信格式的逻辑部件。

优选地，继电器模块中的至少一个包含具有功率变压器的功率转换器，该功率转换器被配置为通过变压器调制通信。

优选地，继电器模块中的至少一个利用通信数据包的开始位以信号传输功率信号的零交叉。

优选地，继电器模块中的至少一个在使用电流以感测零交叉和使用电压以感测功率信号的零交叉之间切换。

优选地，继电器模块中的至少一个包含用于信号传输继电器模块的状况的照明致动器手柄。

优选地，继电器模块中的至少一个包含用于继电器模块的报警阈值。

优选地，继电器模块中的至少一个包含用于存储来自收入等级计量电路的计量数据的第一存储。

优选地，控制模块在至少一个继电器模块上包含用于存储从第一存储接收的计量数据的第二存储。

优选地，继电器模块中的至少一个测量绝缘电路的负载侧的电压零交叉。

本发明还涉及一种方法，包括：在继电器面板上通过使用第一协议接收第一控制输入；在继电器面板上通过使用第二协议接收第二控制输入；在继电器面板上将第一控制输入转换成局部通信格式；在继电器面板上将第二控制输入转换成局部通信格式；和通过使用局部通信格式响应第一和第二控制输入控制继电器面板上的一个或多个继电器模块。

此外，本发明还涉及一种***，包括：继电器面板；安装于继电器面板的一个或多个继电器模块；和安装于继电器面板并被配置为控制继电器模块的控制模块，其中，控制模块包含用于决定如何响应需求响应信号控制一个或多个继电器模块的需求响应逻辑部件。

附图说明

图1示出根据本专利公开的一些发明原理的具有多协议功能的继电器面板***的实施例。

图2示出根据本专利公开的一些发明原理的具有具有多协议功能的控制模块的继电器面板的实施例。

图3示出根据本专利公开的一些发明原理的具有收入等级计量的继电器面板***的实施例。

图4示出根据本专利公开的一些发明原理的具有收入等级计量的继电器模块的实施例。

图5示出根据本专利公开的一些发明原理的具有收入等级计量的继电器模块的示例性实施例。

图6示出根据本专利公开的一些发明原理的继电器模块的示例性实施例。

图7示出根据本专利公开的一些发明原理的感测电路的示例性实施例。

图8示出根据本专利公开的一些发明原理的感测电路的另一示例性实施例。

图9示出根据本专利公开的一些发明原理的具有计量处理器的继电器模块的另一实施例。

图10示出根据本专利公开的一些发明原理的具有计量处理器的继电器模块的另一实施例。

图11示出根据本专利公开的一些发明原理的具有计量处理器的继电器模块的另一实施例。

图12示出根据本专利公开的一些发明原理的具有计量处理器的继电器模块的另一实施例。

图13示出根据本专利公开的一些发明原理的具有计量处理器的继电器模块的另一实施例。

图14示出根据本专利公开的一些发明原理的具有调制到开关信号上的通信信号的DC-DC转换器的实施例。

图15示出根据本专利公开的一些发明原理的使用通信数据包的开始位以信号传输零交叉的通信端口配置的实施例。

图16示出根据本专利公开的一些发明原理的用于使用通信数据包的开始位以信号传输零交叉的定时次序的实施例。

图17示出根据本专利公开的一些发明原理的用于根据负载状况选择性地响应不同类型的零交叉使继电器触点的开口同步化的方法的实施例。

图18示出根据本专利公开的一些发明原理的具有用于报警的可编程阈值的继电器模块的实施例。

图19示出根据本专利公开的一些发明原理的具有用于报警的可编程阈值的继电器模块的另一实施例。

图20示出根据本专利公开的一些发明原理的具有计量数据存储器的继电器面板***的实施例。

图21示出根据本专利公开的一些发明原理的具有照明致动器的继电器模块的实施例。

图22示出根据本专利公开的一些发明原理的具有照明致动器的继电器模块的另一实施例。

图23示出根据本专利公开的一些发明原理的具有需求响应能力的继电器***的实施例。

图24示出根据本专利公开的一些发明原理的具有具有各种负载释放逻辑部件的需求响应逻辑部件的控制模块的实施例。

图25示出根据本专利公开的一些发明原理的三个继电器中的每一个控制两个相同的照明设备的相对简单的实施例的房间地板平面图。

图26示出根据本专利公开的一些发明原理的混合继电器模块的实施例。

图27示出用于建筑物的继电器面板***的示例性实施例，该示例性实施例示出本专利公开的一些发明原理。

具体实施方式

图1示出根据本专利公开的一些发明原理的具有多协议功能的继电器面板***的实施例。图1的实施例包括继电器面板30，该继电器面板30具有用于继电器面板上的继电器模块32的一个或多个安装位置和安装到继电器面板上并被配置为控制继电器模块32的控制模块34。

控制模块34包含将不同通信协议中的输入38A～38A转换成局部通信格式40以控制继电器模块32的逻辑部件36。例如，第一输入38A的通信协议可以是用于与建筑物自动化***（BAS）42通信的BACnet，用于第二输入38B的通信协议可以是用于与加热、通风和空气调节（HVAC）***44通信的Lonworks，用于第三输入38C的通信协议可以是与设施46进行需求响应通信的Zigbee物理网络上的Smart Energy2.0或开放自动需求响应通信标准（OpenADR），并且，用于第四输入38D的通信协议可以是用于与照明控制***48通信的

协议。

局部控制总线40的局部通信格式可以为例如RS-485物理网络上的Modbus协议。作为替代方案，通信格式可以是用于接通和关断继电器模块中的一个或多个空气间隙继电器的简单的继电器线圈导体。

控制模块34中的多协议逻辑部件36能够将来自这些或其它适当的协议中的任一个的输入转换成用于控制继电器模块32的Modbus协议或其它适当的通信格式。

图1的实施例实现一种方法，该方法包括：在继电器面板30上通过使用第一协议38A接收第一控制输入；在继电器面板上通过使用第二协议38B接收第二控制输入；在继电器面板上将第一控制输入转换成用于局部控制总线40的局部通信格式；在继电器面板上将第二控制输入转换成局部通信格式；和通过使用局部通信格式响应第一和第二控制输入控制继电器面板上的一个或多个继电器32。

本专利公开中的继电器面板30以及其它继电器面板中的任一个可被安装在断路器面板的下游，例如，安装在电气或杂物间、建筑物的公共区域或任何其它适当的位置中。

图2示出根据本专利公开的一些发明原理的具有具有多协议功能的控制模块的继电器面板的实施例。图2的继电器面板50包含控制模块52，该控制模块52具有用于将控制模块安装到继电器面板50上的安装接口（未示出）、用于通过使用多个协议接收控制输入56A～56D的多个通信端口54A～54D和用于在局部控制总线59上通过使用局部通信格式控制安装于继电器面板的一个或多个继电器60的另一通信端口58。控制模块52还包含用于将控制输入的协议转换成局部通信格式的逻辑部件62。

用于将控制模块52安装到继电器面板50上的安装接口可包含任何适当的装置。例如，接口的机械部分可包含继电器面板上的安装接头片和控制模块上的相应的槽、诸如螺栓或安装柱的紧固件等。接口的电气部分可包含用于实现控制模块与其它部件之间的电连接的引线、接线板和/或连接器。

可通过多协议逻辑部件62转换的协议的例子包含TCP/IP（63A）、Modbus（63B）、BACnet（63C）、Lontalk（63D）、Smart Energy2.0、Luma-Net、LumaCAN等。可传送协议的物理网络的例子包括以太网、ZigBee、RS-485、RS-232等。

可通过数字或模拟硬件、软件、固件或它们的任何适当的组合实现多协议逻辑部件62。多协议逻辑部件62可将用于各单个继电器的开关命令或调光命令从通信协议中的任一个转换成控制继电器模块所需要的局部通信格式。多协议逻辑部件62还可通过在控制模块中的其它逻辑部件中实现的规则，转换用于实现基于来自占有传感器、光电池、时间时钟、天文（季节）时钟等的输入控制继电器模块的更复杂“行为”的命令。

图3示出根据本专利公开的一些发明原理的具有收入等级计量的继电器面板***的实施例。图3的***包含继电器面板10、在继电器安装位置上安装于继电器面板的一个或多个继电器模块12（包含诸如12A的变体）和在控制模块安装位置上安装于继电器面板并被配置为通过控制总线13控制继电器模块12的控制模块14。继电器模块12中的至少一个包含用于监视流过相应的继电器模块12的功率的收入等级计量电路16。

根据本专利公开的发明原理，可通过各种形式实现继电器模块12。例如，图3所示的顶部的继电器模块12被示为控制线连接LINE与负载连接LOAD之间的功率流动。但是，下部的继电器模块12A还包括提供诸如0～10伏特控制信号的调光控制信号的电路。对于一般即使当一直向下变暗到不产生可用的光输出的水平时也连续抽取功率的诸如常规的0～10伏特调光镇流器的负载，在具有功率开关的继电器模块中包含模拟控制信号也会是特别有用的。继电器模块中的功率开关可然后完全关断对于镇流器的功率。在其它的实施例中，可以包括功率和/或控制连接的任何其它适当的组合。

控制模块14可包含利用从一个或多个继电器模块12接收的收入等级计量数据的功能，诸如将数据中的一些或全部转送到数据聚合器、构建自动或管理***、设施等、实现负载释放和/或需求响应计划、减少峰值负荷周期中的能量负荷、实现使用时间（TOU）率计划等、关断对于出现故障的负载的功率、抽取无意地留下的过量的功率、辅助计量等。

图3的实施例实现一种方法，该方法包括通过使用继电器面板10上的继电器模块12控制对于负载的功率、用继电器面板10上的控制模块14控制继电器模块12，在继电器模块上执行收入等级计量操作和将由收入等级计量操作产生的数据从继电器模块12传送到控制模块14。

图4示出根据本专利公开的一些发明原理的具有收入等级计量的继电器模块的实施例。图4的模块12包含用于控制对于负载的功率的功率开关器件18、用于通过控制总线21耦合继电器模块12与继电器面板上的控制模块的通信接口20和用于监视流向负载的功率的收入等级计量电路16。开关器件响应在通信接口20上接收的输入被控制，并且，由收入等级计量电路16产生的计量数据通过通信接口20被传送到控制模块。

与图3的实施例同样，图4的继电器模块还可包含用于响应通过诸如0～10伏特调光控制输出、数字可寻址照明接口（DALI）输出等的通信接口接收的命令提供控制输出的电路。在其它的实施例中，也可包括功率和/或控制连接的任何其它适当的组合。

收入等级计量电路16可包含用于测量流向负载的功率的以下的参数中的任一个或全部的功能：单位为千瓦（KW）的功率、单位为千瓦时（KWH）的能量、千伏安（或表观功率）（KVA）、千伏安培时（KVAH）、无功功率（KVAR）、无功能量（KVARH）、测量为平均值、均方根（RMS）、峰值等的伏特（V）、测量为平均值、均方根（RMS）、峰值等的安培（A）、功率因子（PF）、总谐波畸变（THD）、峰值功率、平均功率、线频率和/或任何其它适当的参数。如这里使用的那样，术语收入等级计量指的是足够复杂以确定真实功率即千瓦并且当被用于测量能耗即千瓦时时出于开单目的足够精确的计量。这与只能基于电压和电流的不相关的测量确定表观功率的初步计量相反。

继电器模块12还可包含用于在适当的时间周期上记录和存储来自收入等级计量电路16的数据的数据记录电路22。例如，数据记录电路22可对于例如15分钟的相对较短的时间周期记录数据，然后周期性地将数据成批上载到控制模块或数据集合器。

继电器模块12还可包含报警电路24，该报警电路24用于比较关注的任何参数与一个或多个阈值并然后通过通信接口发送报警通知、记录报警事件或者响应参数达到阈值采取任何其它适当的行动。阈值可通过通信接口20被接收并且被本地存储于继电器模块12上。

可通过诸如空气间隙继电器、固态继电器等的任何适当的装置实现功率开关器件18。任何空气间隙继电器可以是正常开型、正常关型、锁定型等。固态继电器可以是非隔离型、光学隔离型、磁隔离型等。

可通过包括用于将空气间隙继电器线圈通电或者控制固态继电器的门的专用控制导体、用于向诸如RS-232、RS-485等的控制模块传送计量数据的专用通信导体等的任何适当的装置实现通信接口20。也可在诸如Modbus、Lonworks、控制区域网络（CAN）等的控制网络和协议中组合控制和通信功能。

图5示出根据本专利公开的一些发明原理的具有收入等级计量的继电器模块的示例性实施例。图5的模块12包含与图4所示的类似的功率开关18和通信接口20。但是，图5的实施例包括被用于实现收入等级计量、控制和通信功能的控制器26和计量电路28。这些功能可以按任何适当的方式分布于控制器26和计量电路28之间。例如，在一些实施例中，计量电路28可以是包含电流和电压感测电路以及包含执行收入等级计量计算的处理能力的专用集成电路（IC）的完整的、自含的计量方案。在其它的实施例中，计量电路28可以只包含电流和电压感测电流，而控制器28包含模数转换器（A/D转换器或ADC）和包含执行收入等级计量计算的处理能力的微控制器。作为替代方案，处理能力可以按任何适当的方式分布于控制器26和计量电路28之间。

与图3和图4的实施例同样，图5的继电器模块以及本专利公开中的继电器模块中的任一个还可包含用于响应通过诸如0～10伏特调光控制输出、数字可寻址照明接口（DALI）输出等的通信接口接收的命令提供控制输出的电路。在其它的实施例中，可包括功率和/或控制连接的任何其它适当的组合。

图6示出根据本专利公开的一些发明原理的继电器模块的示例性实施例。图6的实施例示出一些可能的实现细节，但发明原理不限于这些细节。参照图6，空气间隙继电器64响应来自继电器驱动器72的继电器驱动信号70在线导体66和负载导体68之间切换功率。线导体和负载导体可通过螺丝端子74和76与继电器面板上的建筑物布线连接。继电器64包含产生电枢信号79以使得主处理器80能够确定继电器电枢的位置的电枢检测装置78。继电器驱动器72一般响应来自主处理器80的继电器控制信号82产生继电器驱动信号70。但是，在紧急或超驰条件下，继电器驱动器72可响应通过继电器模块上的控制连接86接收的一个或多个紧急信号84接通或关断继电器64。

中性端子90提供对于由继电器64服务的分支电路的中性导体的访问，并且可通过诸如螺丝端子、继电器外壳中的***连接器等的任何适当的方式被实现。

计量处理器88通过感测电路93与线导体66、负载导体68和中性端子90连接，该感测电路93使得计量处理器88的模拟前端能够测量用于计算计量参数的值的电压和电流。感测电路93可包含任何适当的电压和电流感测装置，包括电阻分压器、电压和/或电流变换器、霍尔效应传感器、分路电阻器等，在后面描述它们的一些例子。

可在计量处理器上，在主处理器上执行实际的计算，或者，可在处理器之间分布它们。作为第一例子，计量处理器可以仅执行电压和电流的同步A/D转换，然后周期性地将测量值传送到执行所有的计算的主处理器。

作为第二例子，与第一例子同样，计量处理器可测量和传送电压和电流，但是，另外，计量处理器还可执行一个或多个基本计算，诸如乘以多对的电压和电流测量值以计算瞬时功率，然后将计算的功率值传送到主处理器，以用于进一步计算平均功率、瓦特小时等。

作为第三例子，计量处理器可包含使用电压和电流测量值以计算诸如线频率、RMS电压和电流、有效功率和无功功率等的数值计量参数的值的完全自含计算机引擎。这些计算值中的任一个或者全部可然后被传送到主处理器80。

适当的计量处理器的一些例子包含Teridian（Maxim）MAXQ3183、MAXQ3103、TI MSP430AFXxxx、Microchip MCP3903和NXP EM773。

分别在计量处理器88和主处理器80中示出非易失性存储器110和112。这些存储器可被用于长期存储校准常数和/或计量数据累加器。存储器可处于处理器的内部和/或外部，并且可以按任何适当的方式分布于处理器之间。

可在高电压侧和低电压侧之间分割继电器模块中的电路。隔离边界96将与高电压部件连接的电路和与低电压控制连接器86连接的电路分离。功率和信息通过在两侧之间提供适当水平的隔离的磁学和光学耦合在两侧之间流动。例如，可以在要符合用于室内-室外用途的IEEE C62-41Cat B3/C1标准（6KV3KA浪涌额定（surge rating））的***中使用对于7KV额定的磁学和光学耦合部件。

电压电平零交叉检测电路94具有参照中性端子90的低输入Vinl和通过电压降电阻器R3监视负载端子68上的电压的高输入Vinh。来自零交叉检测电路94的零交叉信号98通过向主处理器传送信号102的隔离版本的光电耦合器电路100与主处理器80耦合。

由通过与例如+5伏特的正电源（+PS1）的连接接收输入功率并控制来自控制连接器86的接地（“C”接地）的磁耦合DC-DC转换器104提供用于操作计量处理器88和高电压侧的其它电路的功率。通过由主处理器80产生的电源时钟信号PS CLK和/PS CLK驱动DC-DC转换器104中的功率开关。来自DC-DC转换器104的输出是参照线导体66（“P”接地）的例如+3.3伏特的调节电源（+PS2）。

通过耦合计量处理器88的Tx通信输出与主处理器80的Rx通信输入的另一光电耦合器电路106，促进从计量处理器88到主处理器80的通信。

可对于从主处理器80到计量处理器88的另一方向的通信使用另一光电耦合器电路。但是，为了避免需要另一隔离部件，如后面更详细地描述的那样，主处理器80的串行通信输出被调制到电源时钟信号PS CLK和/PS CLK上，并且在DC-DC转换器104的输出侧被恢复。恢复的输出信号108然后被施加到计量处理器88的Rx通信输入上。

如上所述，控制连接器86提供用于继电器模块中的电路的低电压侧的正电源（+PS1）和控制接地（“C”接地）连接以及可操作继电器驱动器并且还被施加到主处理器80的紧急/超驰信号84。另外，控制连接器对于以下的信号包含与主处理器80的连接：用于将主处理器复位的复位信号RESET；第二电源（+PS3），例如，+24伏特，还向继电器驱动器72提供操作功率；在继电器面板上的继电器模块与控制模块之间提供双向通信的两个串行通信线-TX/RX和+TX/RX；和使得控制模块能够识别继电器模块和它可属于任何组的两个模拟信号RELAY ID和GROUP ID。

没有示出但可包括的其它装置为：诸如用于-TX/RX和+TX/RX串行通信线的RS-485/Modbus的硬件通信接口；ESD保护电路；和功率失效感测电路。

图7示出根据本专利公开的一些发明原理的感测电路93A的示例性实施例。图7的实施例可用作例如图6的感测电路93，并因此在继电器模块的相关电路中的一些的语境中被示出。

参照图7，计量处理器88的模拟前端参照线导体66。感测电路93A包含与线导体66串行的电阻电流分路器92，以使得计量处理器能够测量通过线导体66的电流。

计量处理器88通过电阻分压器R1和R2测量电压。分压器的下端参照节点N1上的线导体，而分压器的上端与中性端子90连接。计量处理器88的模拟电压输入的下侧Vin1与线导体连接，而计量处理器的模拟电压输入的上侧Vinh与R1与R2之间的分压器节点连接。

计量处理器88通过与线导体串联的电阻电流分路器92测量电流。计量处理器的模拟电流输入的上侧Iinh与节点N1上的电流分路器的一端上的线导体连接，而计量处理器上的模拟电流输入的下侧Iin1与节点N1上的电流分路器的另一侧上的线导体连接。电阻分路器92可由具有小的温度系数的专用电阻材料实现，以在整个操作温度范围上提供精确的测量。

作为替代方案，分路器可实现为继电器96与线端子74之间的母线的区段，使得Kelvin连接焊接或铜焊到母线上。使用母线的区段作为分路器可提供足够的成本益处。可通过确定其温度系数、然后因此基于流过分路器的电流量和/或其温度调整电流测量值，提高母线分路器的精度。

图6和图7所示的计量处理器88和零交叉检测电路94的配置可提供几种益处和优点。这些部件可以按使得制造商能够通过使用相同的电路板提供继电器模块的不同版本的方式铺设于电路板上。例如，在包含计量处理器88的版本中，由于计量处理器监视线导体66的电压，因此，计量处理器可被用于通过光电耦合器电路106向主处理器提供零交叉信号。这解放了与继电器的负载侧连接的电压电平零交叉检测电路94，这使得主处理器能够监视负载电压，以确定是否出现了触点焊接或其它的损伤，是否继电器被错误接线，等等。

但是，在没有计量能力的另一版本中，计量处理器可被省略，以提供图8所示的低成本继电器模块，该图8示出根据本专利公开的一些发明原理的感测电路93B的另一示例性实施例。图8的实施例示出图7的感测电路93A可如何被重新配置以提供没有计量的继电器模块的版本。

在该版本中，电压电平零交叉检测电路94可被配置为监视线电压而不是负载电压，并且通过光电耦合器电路100向主处理器80提供零交叉检测信号98。电压电平零交叉检测电路94还可向主处理器上的A/D转换器输入提供线电压的测量。如图8所示，当在这种版本中被配置时，零交叉检测电路94的下部输入Vinl可参照中性端子90，而上部输入Vinh可与线导体66连接，如图8所示。作为替代方案，下部输入Vinl可参照线导体66，而上部输入Vinh与中性端子90连接。

为了促进对于继电器模块的不同版本重新配置计量处理器88和零交叉检测电路94，可通过图7和图8所示的连接器或可配置导体114A～114D进行与线导体66、负载导体68和/或中性端子90的连接中的一些或全部。例如，可通过“飞线（flying leads）”即环绕在电路板上的可选择的接触位置之间并然后被焊接在适当的位置上以形成希望的电路配置的引线，进行用于对于计量处理器88和零交叉检测电路94进行电压和电流感测的连接。

图9示出根据本专利公开的一些发明原理的具有计量处理器的继电器模块的另一实施例。在图9的实施例中，通过嵌入计量处理器89中的微控制器消除和替代主处理器。电压感测由电压感测变压器95提供，而电流感测由电流变换器91提供。因此，计量处理器可参照控制接地并且通过电压感测变压器95和电流变换器91与高电压电路隔离。电压感测变压器95参照线导体66。在图9中示出在其它的实施例的图中省略的控制总线收发器87。

图10示出根据本专利公开的一些发明原理的具有计量处理器的继电器模块的另一实施例。图10的实施例与图9的实施例类似，但电阻分压器R1和R2被配置于电压感测变压器95的上游，因此，可以利用低电压变压器，由此减小其尺寸。电流变换器被霍尔效应传感器97替代。

图11示出根据本专利公开的一些发明原理的具有计量处理器的继电器模块的另一实施例。在图11的实施例中，与微控制器81和光电耦合器105的触排结合使用具有半双工通信的计量处理器85。DC-DC转换器103向参照中性端子90的计量处理器85提供功率。因此，通过电阻分压器R1和R2实现的电压感测不需要隔离。通过电流变换器91感测电流。

图12示出根据本专利公开的一些发明原理的具有计量处理器的继电器模块的另一实施例。图12的实施例与图11的实施例类似，但是计量处理器85现在参照线导体66（“P”接地），并且，分压器R1和R2的上端与中性端子90连接。电流感测由与线导体66串联的电阻分路器92提供。电流接口83可包含用于将来自电流分路器92的信号转换成可被计量处理器85使用的形式的模拟电路。

图13示出根据本专利公开的一些发明原理的具有计量处理器的继电器模块的另一实施例。与图10的实施例同样，图13的实施例包括具有集成微控制器和霍尔效应电流传感器的计量处理器89。但是，在图13的实施例中，隔离的电压电平零交叉检测电路99向计量处理器89提供线电压V_P以及零交叉检测信号V_Z的测量。计量处理器89和隔离的电压电平零交叉检测电路99的低电压侧参照控制电路接地（“C”接地），而零交叉检测电路99的高电压侧参照中性端子90。

图14示出根据本专利公开的一些发明原理的具有调制到开关信号上的通信信号的DC-DC转换器的实施例。变压器116的主侧由响应调制通信信号的电源时钟信号PS_CLK和/PS_CLK通过H桥118中的功率晶体管产生的主开关功率信号驱动。

来自变压器116的辅助侧的辅助开关功率信号被施加到全波桥整流器120，然后被过滤电容器C1过滤并被电压调节器122调节，以提供参照线导体（“P”接地）的调节电源+PS2。信号恢复电路124将来自辅助开关功率信号的通信信号108解调。恢复的通信信号108可然后作为计量处理器的Rx输入被施加，或者被用于任何其它适当的目的。

图15示出根据本专利公开的一些发明原理的使用通信数据包的开始位以信号传输零交叉的通信端口配置的实施例。图16示出根据本专利公开的一些发明原理的用于使用通信数据包的开始位以信号传输零交叉的定时次序的实施例。

在图15的实施例中，主处理器80具有通过光电耦合器电路106和107与计量处理器88上的串行接口端口200通信的串行输入Rx和串行输出Tx。计量处理器88上的端口200包含适于实现本专利原理的逻辑部件202。计量处理器88上的端口200上的主机入控制出（hostin master out）（HIMO）线和主机出雇主入(host out master in)（HOMI）线分别与主处理器80的Rx线和Tx线连接。

连接器201对于用于将计量处理器和非易失性存储器编程的自动化测试***（ATS）提供端口。

每当计量处理器检测到在图16所示的时间t0、t2和t4上表示的零交叉时，端口200中的逻辑部件202启动异步数据传送。各传送包含低真实开始位，该低真实开始位后跟具有例如8位的任何适当的数量的位的数据有效载荷。如后面更详细地描述的那样，零交叉检测可总是基于电压零交叉，或者它有时可基于电压零交叉并且有时基于电流零交叉。

使用通信数据包的开始位以信号传输零交叉的优点在于，消除整个零交叉检测电路及其相关的成本和空间要求。

在继电器模块中，主处理器或其它的控制器可利用零交叉信息以使继电器触点的断开和/或闭合与电压波形中的零交叉同步化，以延长触点的有用寿命。如果触点在线电压相对较高时断开，那么电路中的电感趋于导致跨着断开的触点形成电弧，由此导致触点的损斑，并可能导致对于通过触点的导电形成阻碍的氧化。类似地，如果触点在线电压相对较高时闭合，那么触点回弹还产生跨着触点形成损伤电弧的多次机会，并可能将触点焊在一起。因此，电压波形中的零交叉上或附近的继电器触点的断开和/或闭合趋于减少电弧并延长触点寿命。

图17示出根据本专利公开的一些发明原理的用于根据负载状况选择性地响应不同类型的零交叉使继电器触点的断开同步化的方法的实施例。可以在计量处理器、主处理器中实现、分布在两个处理器之间或在任何其它的硬件、软件、固件等或它们的任意适当的组合中实现该方法。

从204开始，如果继电器被断开，那么不存在电流流动，因此，方法前进到212并使继电器触点的下一闭合与电压零交叉同步化。如果继电器闭合，那么通过任何适当的方式确定流过继电器触点的电流的量。在206中，如果电流比例如为1安的适当的阈值大，那么继电器触点的下一次断开在210中与电流中的零交叉同步化。如果电流在206中比阈值小，那么继电器触点的下一次断开在208中与电压中的零交叉同步化。

图17所示的方法的优点在于，与仅依赖于电压零交叉相比，它在更大的程度上延长继电器触点的有用寿命。当相对较多的电流流过继电器触点时，在电压零交叉上断开触点可能未必充分地减少电弧，原因在于，由于电压与电流波形之间的相位差，因此，即使在电压零交叉点上，也仍会存在明显的流过继电器触点的电流。与仅依赖于电压零交叉相比，在明显的电流流过继电器触点时使继电器触点的断开与电流零交叉同步化可在更大的程度上减少和/或消除电弧。其原因可能是由于电弧趋于由响应电流流动而不是电压导致电弧的电感导致。

图18示出根据本专利公开的一些发明原理的具有用于报警的可编程阈值的继电器模块的实施例。图18的实施例与图5的实施例类似，但添加用于实现可编程报警阈值的元件。但是，只示出与可编程报警阈值相关的连接、操作和元件，以强调图18所示的附加的发明原理。

可从上面安装继电器模块214的继电器面板上的控制模块下载阈值。阈值可被存储于控制器26（包含任何相关的外部存储器）或计量电路28（包含任何相关的外部存储器）中。在本实施例中，阈值被存储于计量电路28中的阈值存储元件216-1～216-N中，该计量电路28还包含基于电流和电压测量计算诸如RMS电压、RMS电流、各种类型的功率等的各种参数的值的计算机引擎218。比较器元件220-1～220-N连续地或周期性地比较计算的参数与存储的阈值，并且当参数达到相应的阈值时产生报警A1、A2…AN。

控制器26然后通过通信接口20将报警转送到继电器面板上的控制模块。另外，或者，作为替代方案，控制器26可响应报警控制开关18，例如，断开开关。

控制器26或计量电路28中的逻辑部件可实现任何适当的报警致动方案。例如，可在参数达到阈值时立即产生报警，或者仅在它超过阈值预定的时间长度之后产生。作为另一例子，可仅在参数的不同的组合达到不同的阈值之后启动某些报警。

可以在模拟或数字硬件、软件、固件或任何适当的组合中实现比较元件220-1～220-N、阈值存储元件216-1～216N、计算机引擎218和相关的逻辑部件中的任一个。报警阈值的例子包括但不限于以下方面：高线电压、低线电压、高线电流、低线电流、高真实功率（KW）、高表观功率（KVA）、高无功功率（KVAR）、高总谐波畸变（THD）和低功率因子（PF）。

图19示出根据本专利公开的一些发明原理的具有用于报警的可编程阈值的继电器模块的另一实施例。在图19的实施例中，阈值存储元件216-1～216N和比较器元件220-1～220-N位于控制器26中，而计算机引擎218保持在计量电路28中。在其它的实施例中，计算机引擎218也可移动到控制器26。在另一些实施例中，可以在与计量电路28和/或控制器26一体化或分离的单个处理器中组合所有的报警阈值功能。

在又一些实施例中，继电器模块实际上不产生报警，而仅向控制模块报告已超过阈值。控制模块然后可决定是否应产生报警。在混合实施例中，继电器模块可向控制模块报告报警，但然后等待控制模块决定继电器模块应响应报警采用什么行动，如果有行动的话。

在图18和图19的实施例中，阈值存储元件和比较器元件位于继电器模块中。但是，在其它的实施例中，阈值存储和比较器元件可位于控制模块中。继电器模块可然后将仪表数据传送到控制模块，在该控制模块中，仪表数据与阈值相比较以产生报警。

图20示出根据本专利公开的一些发明原理的具有计量数据存储的继电器面板***的实施例。图20的实施例包括具有控制模块224和多个继电器模块226的继电器面板222。继电器模块226通过控制总线228与控制模块224连接。控制模块224通过通信网络232与网关230通信。

继电器模块226中的一个或多个可包含计量电路，该计量电路使得它能够测量继电器电压和电流，并使用这些测量以计算各种计量参数。这些计量继电器模块可包含用于存储由计量计算产生的计量数据的短期存储器234。计量继电器模块可对于任何适当的时间周期在短期存储器234中存储计量数据。

例如，在一个实施例中，计量继电器模块226可在足够长的时间内计算并存储以下的数据以使得继电器模块能够对于每一秒将数据传送到控制模块一次：线电压（RMS）、线电流（RMS）、真实功率（瓦特）、无功功率（VARs）、表观功率（VAs）、功率因子（PF）、累积真实能量（KW小时）、累积表观能量（KVA小时）、累积反应能量（KVAR小时）、线频率（Hz）、谐波畸变线电压（百分比）和谐波畸变线电流（百分比）。

在其它的实施例中，计量继电器模块226可在向控制模块224的传送之间存储相当于达15分钟的数据。可存储计量数据的时间量可依赖于存储多少参数。因此，如果计量继电器模块仅存储用于三种不同的参数的数据，那么它们可存储数据的时间周期可比存储以上列出的所有十二个参数的数据长。

计量继电器模块226可周期性地、例如在特定的间隔上或者当它累积一定的数据量时启动传送。作为替代方案，计量继电器模块226可在轮询模式中操作，在该轮询模式中，它们只在被控制模块轮询时传送计量数据。

控制模块224包含可存储它从计量继电器模块226接收的计量数据的存储器225。控制模块向网关230重新传送计量数据，在该网关230中，它被收集和集合或者被转送到另一数据集合位置。

控制模块224上的存储器225可实现为具有任何适当尺寸的先入先出（FIFO）存储器。例如，FIFO可实现为具有24小时窗口尺寸的滑动窗口FIFO。

一些累积参数可存储于计量继电器模块226和/或控制模块224上。这些累积参数可被视为类似于通过继电器模块流动的真实、表观和/或无功能量的总量的“里程表”。例如，在一些实施例中，真实能量（KWh）、表观能量（KVAh）和无功能量（KVARh）的累积总能量可在每分钟被更新并被存储于继电器模块中。这些累积总能量测量值可然后被周期性地传送到控制模块并且在任何继电器模块需要被更替的情况下被定期复制到非易失性存储器中。

在计量继电器模块226定期向控制模块224传送数据的实施例中，可通过以对于分析和控制目的提供越来越长的时间周期的历史的模式存储重叠数据的多个FIFO实现控制模块224中的存储器225。例如，在计量继电器模块226对于每秒向控制模块224传送计量数据的实现中，控制模块可包含以下的FIFO中的一些或全部：

最后一分钟统计FIFO：历史“存储计量数据”从该功能开始。该FIFO滑动窗口累积器存储最后60秒的数据。

1分钟统计FIFO：对于每分钟，该FIFO累积器存储先前的“最后一分钟”数据。

5分钟统计FIFO：对于每5分钟，该FIFO累积器将最后的5个“1分钟”数据点存储于控制模块非易失性存储器中。

最后15分钟统计FIFO：对于每15分钟，该FIFO累积器将最后3个5分钟数据点添加和存储于控制模块非易失性存储器中。

15分钟统计FIFO的最后96个条目：对于每15分钟，该FIFO累积器将15分钟统计的最后96个条目存储于控制模块非易失性存储器中。这被用于描述先前的完整24小时周期。

最后1天统计FIFO：对于每个日历天，该FIFO累积器将先前的24小时周期统计的最后的累积存储于控制模块非易失性存储器中。

最后7天统计FIFO：对于每个日历天，该FIFO累积器将最后7个1天统计存储于控制模块非易失性存储器中。

最后54天统计：对于每个日历星期，该FIFO累积器将最后54个7天统计存储于控制模块非易失性存储器中。

在任何适当的时间间隔上，在控制模块的发端上，或者当被网关或与网关联网的数据集合位置轮询时，存储于控制模块中的这些FIFO中的任一个或全部中的计量数据可周期性地被传送到网关230。作为替代方案，每秒由控制模块收集的数据可被转送到网关或者通过该网关被转送，在该网关上，可以实现类似的FIFO存储器。

图21示出根据本专利公开的一些发明原理的具有照明致动器的继电器模块的实施例。图21的实施例包括其中安装继电器模块的内部部件的外壳236。致动器238包含通过外壳236中的开口242伸出的手柄240，该手柄240使得用户能够沿箭头244的方向滑动致动器，以手动驱动继电器和/或任何其它适当的控制功能。一个或多个光源246被安装于上面制作用于继电器模块的控制电路的电路板248上。可通过电路板上的一个或多个处理器或控制器控制LED。例如，参照图6，可直接通过主处理器80控制LED250和252。来自LED的光通过以使得用户可看到来自光源的光的方式被定位的一个或多个柔性光管249与致动器手柄240耦合。例如，致动器可由透明塑料成形。

虽然致动器238在图21中被示为具有滑动移动，但是，可以实现具有诸如旋转移动、扭转（toggle）移动等的任何其它适当的移动的致动器。

一个或多个光源246可包含可向用户指示继电器上的状态或状况的光源的任意组合。例如，单个LED可以恒定地照射以指示正常操作，而LED可闪烁以指示故障条件。作为另一例子，单个多色LED可以在绿色模式中照射以指示正常操作，而以红色模式照射以指示故障状况。可以添加闪烁操作或附加的颜色以规定故障的类型。作为又一例子，可以包括多个LED以提供颜色和/或稳定/闪烁操作的附加的组合，以指示各种各样的继电器状况或状态。

虽然没有示出，但是，模块包含其它常规的特征以使其能够用作模块，例如，用于将模块物理安装到继电器面板上的机械接口、用于通过控制总线连接继电器模块中的控制电子器件和/或其它电路与控制模块的控制连接器、用于连接继电器模块中的功率开关继电器与线导体和负载导体的功率端子，以及，任选地，用于提供对于与在继电器面板上连接的建筑物布线中的线导体和负载导体相关的中性导体的访问的中性端子。

在替代性实施例中，光源246可位于致动器238中。例如，光源可以是成形于致动器中或者以任何适当的方式固定于致动器上的一个或多个发光二极管（LED）。LED通过柔性引线与上面制造用于继电器模块的控制电路的电路板连接。

图22示出根据本专利公开的一些发明原理的具有照明致动器的继电器模块的另一实施例。图22的实施例与图21的实施例类似，但光源246被固定于电路板248上，该电路板248的位置更接近致动器手柄240，以不再需要引线或光管，同时仍以用户可见的方式将光引向致动器手柄240。

图23示出根据本专利公开的一些发明原理的具有需求响应能力的继电器***的实施例。图23的***包括继电器面板254、安装于继电器面板上的一个或多个继电器模块256和安装于继电器面板上并被配置为控制继电器模块的控制模块258。控制模块258包含决定如何响应在控制模块上接收的需求响应信号控制一个或多个继电器模块的逻辑部件260。

需求响应信号的示例性来源包含电气设施262、建筑物自动化***（BAS）264（有时称为建筑物管理***（BMS）或能量管理***（EMS））、来自用户266的手动输入等。可以作为有线或无线信号以诸如ZigBee Smart Energy无线协议的格式自动接收来自设施262的需求响应信号。设施还可通过可通过电话调制解调器与控制模块连接的手动电话呼叫或自动化电话呼叫***发送需求响应信号。

建筑物自动化***264可通过使用诸如TCP/IP、Modbus、BACnet、LonTalk等的任何适当的协议通过诸如以太网、RS485、LonWorks等的任何适当的物理网络发送需求响应信号。

可通过本地键盘、触摸屏、按钮开关等在继电器面板上本地接收或者通过通过任何适当的网络与继电器面板连接的手持显示单元（HDU）、个人计算机、BAS工作站等远程接收来自用户的手动输入。

可以在模拟和/或数字硬件、软件、固件或它们的任意的组合中实现需求响应逻辑部件260。需求响应逻辑部件可实现用于响应需求响应***的任何适当的决定***，在后面描述它们的一些例子。

图24示出具有具有各种负载释放逻辑部件的需求响应逻辑部件260的控制模块的实施例，这些负载释放逻辑部件响应包含关于由通过继电器模块控制的所有负载消耗的总功率中的某些百分比减小表达的负载释放请求的需求响应信号。

负载释放逻辑部件268实现用于通过简单地使由各负载消耗的功率减小与负载释放请求相同的百分比在所有继电器模块之中均等地分配负载释放请求的技术。该技术假定所有的继电器模块提供它们的负载的模拟或连续的控制，例如，用于照明负载的调光继电器模块、用于风扇和其它电动机的控制的可变速度继电器模块等。

负载释放逻辑部件270实现用于多种***的技术，在这些***中，所有继电器控制具有大致相等的功耗的电路上的二元（开/关）负载，例如，对于具有分别控制具有相同数量的相同照明负载的电路的32个继电器的继电器箱，会是这种情况。通过该技术，负载释放逻辑部件270关断与百分比负载释放请求大致成比例的数量的负载。因此，如果负载释放请求是15%，那么负载释放逻辑部件可对于15.6%的负载降低关断32个照明负载中的5个。

负载释放逻辑部件272对于多种***实现与逻辑部件270类似的技术，在这些***中，所有的继电器控制具有大致相同的功耗的电路上的二元（开/关）负载，但是，只有某些继电器被指定为用于负载释放。图25示出三个继电器中的每一个控制两个相同的照明设备的相对简单的实施例的房间地板平面图。固定设施1A和固定设施1B由继电器1控制，该继电器1由于其相关的固定设施位于入口通道274和276附近而不被指定为用于负载释放。固定设施2A和固定设施2B由继电器2控制，并且，固定设施3A和固定设施3B由继电器3控制。在对于负载释放选择的继电器即继电器2和3中，被关断的特定的继电器可被预先选择，被随机选择、在旋转的基础上被确定，等等。因此，如果接收33%的负载释放请求，那么负载释放逻辑部件272可在关断继电器2和继电器3之间随机选择，可在连续地关断继电器2和继电器3之间循环，或者总是关断继电器2。

由负载释放逻辑部件268、270和272实现的技术一般不会需要继电器中的功率计量能力，原因是，在逻辑部件268的情况下，不管通过继电器提取的实际负载如何，通过各继电器的百分比负载减少都是统一的，而在逻辑部件270和272的情况下，继电器均控制大致相同的负载，因此，关断一定百分比的继电器导致大致相同的百分比的负载减少。

其它的负载释放逻辑部件可能需要继电器中的功率计量能力。例如，负载释放逻辑部件278对于多种***实现与逻辑部件268类似的技术，在这些***中，所有的继电器控制模拟或连续可控负载，但只有某些继电器被指定为用于负载释放。因此，例如，如果一半的继电器被指定为用于负载释放并且负载释放请求是10%，那么负载释放逻辑部件278可将通过指定的继电器中的每一个将负载减少统一的百分比，可能是20%，该百分比使通过继电器箱的总负载减少10%。负载释放逻辑部件278可监视流过各继电器的实际功率，并且计算总值以精确地将总负载减少10%。

负载释放逻辑部件280实现依赖于分配给各种负载的优先级以决定如何响应负载释放请求的技术。可通过依赖于特定的分支电路的优先级的逻辑部件282、依赖于由各单个分支电路消耗的功率的水平的逻辑部件284、依赖于其它因素的逻辑部件或它们的任意组合，实现优先级。例如，出于美学目的控制高光照明的一些特定的分支电路不管抽取多少功率都可被赋予最低的保持为开的优先级（最高的关断的优先级）。因此，在接收负载释放请求时，负载释放逻辑部件280和282关断控制高光照明的分支电路的继电器，不管它们抽取多少功率。作为另一例子，一些分支电路可控制诸如工业加热器、干燥器、空气调节单元等的相对高功率负载。在接收负载释放请求时，负载释放逻辑部件280和284可关断用于提取最多的功率的分支电路的继电器，以实现最大的功率降低。

负载释放逻辑部件268、270、272、278和280是出于解释的目的被表示的，并且，根据本专利公开的发明原理，可以实现各种其它类型的负载释放逻辑部件，包括在图24中示为逻辑部件286的它们的混合组合。逻辑部件268、270、272、278、280和286中的任一个可包含在紧急情况下关断功率或者恢复任何特定的负载的全部功率的紧急超驰能力。例如，响应来自火检测***的信号，逻辑部件可恢复出口路径附近的照明设备的全部功率，这些照明设备会另外响应负载释放请求变暗，同时关断对于通风风扇的功率，以使对火的氧气供给最小化。

根据本专利公开的发明原理，可以按任何适当的方式配置需求响应逻辑部件。例如，可通过诸如键盘290、触摸屏292等的任何适当的局部输入或者以远程的方式通过通过任何适当的网络与控制模块连接的手持显示单元（HDU）294、个人计算机296、BAS工作站298等通过试运转（commissioning）过程配置逻辑部件。

根据本专利公开的一些发明原理，可通过混合调光/开关继电器模块实现一些附加的负载释放功能。常规的调光继电器模块可响应具有1～10伏特的控制范围的模拟控制信号操作。在控制范围的下端，例如，1伏特，相关的照明负载可能基本上不具有光输出，但仍消耗明显的量的功率。对于用于可消耗等于在最高亮度水平上消耗的功率的5%的零光输出上的待机功率的荧光灯的可调光镇流器，这是特别常见的。

图26示出根据本专利公开的一些发明原理的混合继电器模块的实施例。继电器模块300包含与调光电路304串联连接的二元开关开关302（例如，空气间隙继电器、固态继电器等）。开关开关302使得继电器模块即使在调光电路304处于最低功率设定时也能够基本上完全关断。开关开关302可由与控制调光电路304的模拟或数字控制信号分开的控制信号控制。作为替代方案，如果名义1～10伏特模拟控制信号减小为低于1伏特，如数字调光控制信号减小到最小值或更低，或者以任何其它适当的方式，继电器模块内的逻辑部件可关断开关开关302。

在替代性实施例中，调光电路304可被产生可被荧光或其它气体放电灯的可调光镇流器使用的调光信号的模拟或数字调光接口替代。在这种实施例中，开关开关302控制对于镇流器的输入功率。

在上述的例子中，通过关断二元继电器或降低连续可控继电器的功率水平实现负载释放。但是，在其它的实施例中，可通过接通特定的继电器实现负载释放。例如，可以使用局部功率产生器以减少从电网提取的功率的量。因此，负载释放使启动本地（分布式）发电机的第一继电器通电，然后，使启动从电网断开负载并将其与本地发电机连接的转向开关的第二继电器通电。作为另一例子，可以使用可用的日光，以替代从电网提取功率的人工照明。因此，对于负载释放请求的另一响应可以是接通打开自然光的卷帘的继电器。

在一些其它的实施例中，对于需求响应信号的适当的响应可能增加而不是释放负载。例如，对于烧掉过量的功率以防止由于可再生能源正在由于诸如水力发电坝（damn）的高水位或风轮机田的风暴的自然因素产生过量的功率导致电网不稳定，这可能是合适的。

图27示出用于建筑物的继电器面板***的示例性实施例，该示例性实施例示出本专利公开的一些发明原理。图27的***包括通过局部控制总线326与继电器模块310、312、314、316、318、320、322和324通信的控制模块306。控制模块包含决定如何响应需求响应信号328控制继电器模块的需求响应逻辑部件308。

继电器310和312分别提供主空气调节器311和辅助空气调节器313的开关控制。继电器314、316和322分别控制典型的开关照明负载315、317和323。继电器318响应实现日光收获技术的光电池提供灯319的调光控制，并且，继电器320控制通风风扇321。继电器324控制用于建筑物紧急出口的照明和标记325。

继电器312、314、316和322用于在需求响应逻辑部件308的控制下响应负载释放请求，而继电器310、318、320和324与任何负载释放请求无关地操作。

主A/C311提供基线冷却，并且一般足以将建筑物冷却到正常的空气调节设定点。辅助A/C313仅在相对较高的冷却负载的时间被激活。但是，如果在辅助A/C313正在运行的时间接收需求响应信号，那么需求响应逻辑部件308关断继电器312，由此关断辅助A/C313。这可导致建筑物温度上升为高于正常的空气调节设定点，但主A/C311仍提供足够的冷却，以防止建筑物温度变得过高。

继电器318不是负载释放方案的一部分，原因是，响应实现日光收获技术的光电池被控制的灯319一般在白天由于自然光的可用性被调光，此时最可能接收用于负载释放的需求响应信号。

由于即使在峰值电气负载的时间也需要保持最小的新鲜空气体积，因此，继电器320不由需求响应逻辑部件308控制。

继电器324不是负载释放方案的一部分，原因是它控制用于紧急出口的照明和标记325，该照明和标记325不管负载释放请求如何都应被保持。

需求响应逻辑部件308可以按任何适当的方式控制典型的开关照明负载315、317和323。例如，它们可以按随机或预定的模式被依次关断，直到释放请求的量的负载。作为另一例子，它们可基于它们服务的建筑物的面积被分配优先级，使得较高优先级的照明保持为开，除非关断低优先级照明不使负载减少足够的量。

本专利公开的发明原理的一个方面包括一种***，该***包括：继电器面板；安装于继电器面板上的一个或多个继电器模块；和安装于继电器面板上并被配置为控制继电器模块的控制模块，其中，继电器模块中的至少一个包含用于监视流过相应的继电器模块的功率的收入等级计量电路。

一些改进如下。具有收入等级计量电路的继电器模块中的至少一个包含用于存储计量数据的存储器。具有收入等级计量电路的继电器模块中的至少一个适于向控制模块传送计量数据。控制模块包含用于存储从控制模块接收的计量数据的存储器。控制模块上的存储器包含滑动窗口FIFO。控制模块适于向网关传送计量数据。

本专利公开的发明原理的另一方面包括继电器模块，该继电器模块包含：用于控制对于负载的功率的开关器件；用于在继电器面板上耦合继电器模块与控制模块的通信接口；用于监视流向负载的功率的收入等级计量电路；和用于响应在通信接口上接收的输入控制开关器件并向控制模块传送计量数据的控制器。

一些改进如下。收入等级计量电路适于计算以下参数中的一个或多个：平均电压、RMS电压、峰值电压、平均电流、RMS电流、峰值电流、真实功率、表观功率、无功功率、峰值功率、真实能量、反应通量、功率因子、线频率和谐波畸变。收入等级计量电路包含：用于感测继电器模块电压和电流的感测电路；和用于将感测的电压和电流转换成数字形式的计量处理器。计量处理器包含用于响应数字化的电压和电流计算计量参数的值的计算机引擎。继电器模块包含与计量处理器耦合的主处理器。主处理器包含用于响应数字化的电压和电流计算计量参数的值的计算机引擎。继电器模块包含零交叉检测电路。感测电路和零交叉检测电路是可配置的。在第一配置中，感测电路和计量处理器被配置为检测零交叉；并且，零交叉检测电路被配置为感测负载电压。在第二配置中，感测电路和计量处理器不被利用；并且，零交叉检测电路被配置为检测零交叉。计量处理器被配置为用数据包的开始位指示零交叉。

本专利公开的发明原理的另一方面包括一种方法，该方法包括：通过使用继电器面板上的继电器模块开关对于负载的功率；用继电器面板上的控制模块控制继电器模块；在继电器模块上执行收入等级计量操作；和将通过收入等级计量操作产生的数据从继电器模块传送到控制模块。

一些改进如下。方法还包括在继电器模块上存储一个或多个报警阈值；比较计量参数的一个或多个计算值与一个或多个报警阈值中的相应的那些；和当计量参数达到相应的报警阈值时产生报警。方法还包括响应产生的报警开关对于负载的功率。

本专利公开的发明原理的另一方面包括一种方法，该方法包括：在继电器面板上通过使用第一协议接收第一控制输入；在继电器面板上通过使用第二协议接收第二控制输入；在继电器面板上将第一控制输入转换成局部通信格式；在继电器面板上将第二控制输入转换成局部通信格式；和通过使用局部通信格式响应第一和第二控制输入控制继电器面板上的一个或多个继电器模块。

一些改进如下。从建筑物自动化***接收第一控制输入。从设施接收第一控制输入。从照明控制***接收第一控制输入。方法还包括：在继电器模块中的一个上存储报警阈值；比较一个继电器模块的计量参数与报警阈值；和当计量参数达到报警阈值时在一个继电器模块上产生报警。方法还包括将报警转送到继电器面板上的控制模块。方法还包括响应一个继电器模块上的产生的报警开关对于负载的功率。

本专利公开的发明原理的另一方面包括一种控制模块，该控制模块包含：用于将控制模块安装于继电器面板的安装接口；用于通过使用第一协议接收第一控制输入的第一通信端口；和用于通过使用第二协议接收第二控制输入的第二通信端口；用于通过使用局部通信格式控制安装于继电器面板的一个或多个继电器模块的第三通信端口；和用于将第一和第二控制输入转换成局部通信格式的逻辑部件。

一些改进如下。控制模块还包括用于存储从继电器模块接收的计量数据的存储器。控制模块适于向网关传送计量数据。存储器包含滑动窗口FIFO。控制模块适于在控制模块中的非易失性存储器中对于第一长度的连续时间周期存储来自继电器模块的计量数据。控制模块适于在非易失性存储器中对于第一长度的连续时间周期存储第一数量的数据点。控制模块适于在非易失性存储器中对于第二长度的连续时间周期添加和存储第二数量的第一数量的数据点。

本专利公开的发明原理的另一方面包括一种***，该***包括：继电器面板；继电器面板上的继电器模块的一个或多个安装位置；和安装于继电器面板并被配置为控制继电器模块的控制模块，其中，控制模块包含用于将两个或更多个通信协议中的输入转换与用于控制继电器模块的局部通信格式的逻辑部件。

一些改进如下。局部通信格式包含Modbus协议。Modbus协议在RS485物理网络上操作。通信协议包含以下协议中的至少两个：TCP/IP、Modbus、BACnet和Lontalk。***还包括安装于继电器面板的一个或多个继电器模块。继电器模块中的一个适于当通过空气间隙继电器的电流低于阈值时响应电压零交叉控制空气间隙继电器的定时，并且当通过空气间隙继电器的电流高于阈值时响应电流零交叉控制空气间隙继电器的定时。

本专利公开的发明原理的另一方面包括一种***，该***包括：继电器面板；安装于继电器面板的一个或多个继电器模块；和安装于继电器面板并被配置为控制继电器模块的控制模块，其中，控制模块包含用于决定如何响应需求响应信号控制一个或多个继电器模块的需求响应逻辑部件。继电器中的至少一个可包含需求响应逻辑部件使用的用于分配在需求响应信号中接收的负载释放请求的功率计量功能。

网络化照明控制器件可包含用于控制对于负载的功率的开关器件、用于耦合继电器模块与继电器面板上的控制模块的通信接口、用于监视流向负载的功率的收入等级计量电路和用于响应在通信接口上接收的输入控制开关器件并向控制模块传送计量数据的控制器。控制模块可包含用于将控制模块安装于继电器面板上的安装接口；用于通过使用第一协议接收第一控制输入的第一通信端口、用于通过使用第二协议接收第二控制输入的第二通信端口、用于通过使用局部通信格式控制安装于继电器面板的一个或多个继电器模块的第三通信端口和用于将第一和第二控制输入转换成局部通信格式的逻辑部件。

以上参照一些特定的示例性实施例描述了本专利公开的发明原理，但是，在不背离发明概念的情况下，可以在配置和细节上修改这些实施例。这些变化和修改被视为落入以下的权利要求的范围内。

Claims (12)

1.一种***，包括：

继电器面板；

安装于继电器面板的一个或多个继电器模块；和

安装于继电器面板并被配置为控制继电器模块的控制模块，

其中，继电器模块中的至少一个包含用于监视流过相应的继电器模块的功率的收入等级计量电路。

2.根据权利要求1的***，其中，控制模块包含通过使用第一协议将第一控制输入转换成局部通信格式并通过使用第二协议将第二控制输入转换成局部通信格式的逻辑部件。

3.根据权利要求1的***，其中，继电器模块中的至少一个包含具有功率变压器的功率转换器，该功率转换器被配置为通过变压器调制通信。

4.根据权利要求1的***，其中，继电器模块中的至少一个利用通信数据包的开始位以信号传输功率信号的零交叉。

5.根据权利要求1的***，其中，继电器模块中的至少一个在使用电流以感测零交叉和使用电压以感测功率信号的零交叉之间切换。

6.根据权利要求1的***，其中，继电器模块中的至少一个包含用于信号传输继电器模块的状况的照明致动器手柄。

7.根据权利要求1的***，其中，继电器模块中的至少一个包含用于继电器模块的报警阈值。

8.根据权利要求1的***，其中，继电器模块中的至少一个包含用于存储来自收入等级计量电路的计量数据的第一存储器。

9.根据权利要求8的***，其中，控制模块在至少一个继电器模块上包含用于存储从第一存储器接收的计量数据的第二存储器。

10.根据权利要求1的***，其中，继电器模块中的至少一个测量绝缘电路的负载侧的电压零交叉。

11.一种方法，包括：

在继电器面板上通过使用第一协议接收第一控制输入；

在继电器面板上通过使用第二协议接收第二控制输入；

在继电器面板上将第一控制输入转换成局部通信格式；

在继电器面板上将第二控制输入转换成局部通信格式；和

通过使用局部通信格式响应第一和第二控制输入控制继电器面板上的一个或多个继电器模块。

12.一种***，包括：

继电器面板；

安装于继电器面板的一个或多个继电器模块；和

安装于继电器面板并被配置为控制继电器模块的控制模块，

其中，控制模块包含用于决定如何响应需求响应信号控制一个或多个继电器模块的需求响应逻辑部件。

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