CN114556734A - 用于管理电负载的***和方法 - Google Patents

Abstract

一种用于管理电负载的***包括多个支路电路、传感器***和控制电路***。传感器***被配置为测量与多个支路电路对应的一个或多个电力参数，并将一个或多个信号传输到控制电路***。控制电路***被配置为基于传感器***确定每个支路电路中的相应电负载信息，并且基于相应电负载信息使用可控元件控制每个支路电路中的电负载。控制电路***传输使用信息、生成指示使用信息的显示、访问存储的信息或参考信息以预测电负载，并响应于识别出的事件来管理电负载。控制电路***可以将每个支路电路与参考负载信息相关联，并且基于参考负载信息和支路电路中的电负载解列每个支路电路上的负载。

Description

用于管理电负载的***和方法

相关申请的交叉引用

本公开针对集成电力管理***。本申请要求于2019年9月17日提交的美国临时专利申请No.62/901,746的权益，其公开内容在此通过引用整体并入本文。

背景技术

家庭或小型企业电力基础设施通常包括由断路器分组的电路，这些电路对应于负载类型、空间相关负载或两者。断路器会因过电流或手动动作而跳闸，从而提供一定的电路保护。如果用户、供应商或其它实体想要监测或管理电路的操作，那么可以在负载设备处执行，从而监测电表处的总电流。

发明内容

本公开涉及电力***和监测/控制的集成方法。例如，在一些实施例中，本公开涉及具有被配置为可现场维修的集成部件的装备。在另一个示例中，在一些实施例中，本公开涉及一种被配置为监测、控制或以其它方式管理电力***的操作方面的平台。

在一些实施例中，该***包括具有嵌入式电力电子器件的电力面板，其中该嵌入式电力电子器件被配置为使得实现分布式能源(DER)的直接DC耦合。在一些实施例中，该***被配置为向干线断路器提供DC-DC隔离，这使得能够实现例如无缝孤岛运行和自消耗模式。在一些实施例中，该***包括被配置为提供计量、控制和/或能量管理的一个或多个电流感测模块(例如，电流变压器(CT)法兰，或印刷电路板(PCB))。在一些实施例中，该***包括被设计用于母线安装或DIN导轨安装以提供模块化且现场可维修的功率转换的部件。

在一些实施例中，该***被配置为实现被配置为管理能量信息的平台。在一些实施例中，该平台被配置为托管应用。在一些实施例中，该平台被配置为托管计算环境，在该计算环境中，开发人员可以为现有/新兴应用创建增值软件。在一些实施例中，该***包括集成在干线电力面板中并且被配置用于局部能量管理(例如，计量、控制和功率转换)的处理装备。在一些实施例中，处理装备被配置为通过有线(例如，电力线通信(PLC)或其它协议)或无线通信链路与外部可控负载、第三方传感器、任何其它合适的设备或部件或其任意组合进行通信。在一些实施例中，处理装备被配置为支持分布式计算需求(例如，交易能量、区块链、虚拟货币挖掘)。例如，处理装备的计算能力可以用于管理能量流以外的目的。在另一个示例中，多余的发电量可以用于支持计算需求。在一些实施例中，该平台是开放访问的并且被配置为用作第三方应用的操作***(OS)层。例如，可以针对面向消费者/企业的解决方案开发第三方应用(例如，解列(disaggregation)、太阳能监测、电动汽车(EV)充电、负载控制、需求响应(DR)和其它功能)。

在一些实施例中，本公开涉及一种用于管理电负载的***。该***包括：多个支路电路，每个支路电路包括相应的可控元件、被配置为测量与多个支路电路对应的一个或多个电力参数的传感器***，以及耦合到每个可控元件和传感器***的控制电路***。控制电路***被配置为基于传感器***确定多个支路电路的每个相应支路电路中的相应电负载信息，并且基于相应电负载信息使用相应可控元件控制每个相应支路电路中的相应电负载。

在一些实施例中，传感器***包括耦合到多个支路电路的多个电流传感器、耦合到耦合到多个支路电路的总线的电压传感器，或其组合。

在一些实施例中，控制电路***被配置为预测电负载行为并且随时间切换相应支路电路的一个或多个相应可控元件以管理多个支路电路中的每一个中的相应电负载。例如，在一些实施例中，控制电路***基于历史信息、参考信息、两者来估计电负载。

在一些实施例中，***包括耦合到多个支路电路的能量存储设备，并且控制电路***被配置为响应于电力中断而管理每个相应支路电路中的相应电负载以管理存储在能量存储设备中的电能。例如，在一些实施例中，***包括被配置为存储能量的电池组，并且控制电路***被配置为在断电事件(在此期间电池组向每个支路电路供电)中管理每个支路电路中的电负载。此外，控制电路***被配置为最大化供给一个或多个特定支路电路的电力的时间间隔、限制一个或所有支路电路中的总电负载、维持耦合到支路电路的一个或多个关键***、在支路电路之间实现预先确定的负载分配或其组合。

在一些实施例中，***包括电耦合到多个支路电路的至少一个母线，并且每个相应可控元件包括耦合到至少一个母线的可控断路器。例如，***可以包括与支路电路耦合的两个母线(例如，AC总线的线和中性线、DC总线)、三个母线(例如，第一线、第二线和中性线，三相电源)，或更多个母线(例如，用于带中性线的三相电源)。在一些实施例中，至少一个母线耦合到电网、发电源(例如，分布式发电机、诸如光伏***的DC源)、能量存储设备、任何其它合适的设备或其任意组合。在一些实施例中，每个可控元件包括可控继电器，并且控制电路***还被配置为确定关于相应电负载的能量信息并基于相应电负载控制可控继电器。

在一些实施例中，***包括被配置为将多个支路电路耦合到电网的干线断开器，并且控制电路***被配置为控制干线断开器的操作。例如，在故障、维护、用户输入或其它标准的情况下，控制电路***可以将支路电路与电网(或其它电源)断开。为了说明，在一些实施例中，干线断开器耦合到一个或多个母线，一个或多个母线又耦合到多个支路电路或其子集。

在一些实施例中，传感器***包括一个或多个干线电流传感器，用于感测耦合到多个支路电路的至少一个母线中的电流。控制电路***被配置为基于来自一个或多个干线电流传感器的信号确定至少一个母线和电网之间的总电流。

在一些实施例中，控制电路***包括被配置为与网络或移动设备通信的通信装备，并且通信装备被配置为传输能量信息。例如，在一些实施例中，通信装备包括有线接口、无线接口或两者，用于从服务器、网络、设备或其组合发送和接收信息(例如，经由网络与设备通信)。在一些实施例中，控制电路***托管被配置为从传感器***、从信息源(例如，本地或远程存储器、外部服务器、远程设备)、从用户、从任何其它合适的信息源，或从其组合接收能量信息的应用。

在一些实施例中，控制电路***被配置为将每个相应支路电路与参考负载信息相关联，其中参考负载信息包括至少一个预期负载。在一些这样的实施例中，控制电路***被配置为至少部分地基于参考负载信息并且至少部分地基于至少一个支路电路中的电负载来解列至少一个支路电路上的多于一个负载。例如，控制电路***可以识别房间(例如，厨房、浴室、车库)、负载类型(例如，照明、照明和插座、大电流消耗、恒定负载、间歇性负载、具有预定时间表的定时负载、电器类型)、负载能力(例如，最大电流消耗、峰值功率、占空比或“接通时间”)、负载要求(例如，电力质量、电压要求、时间要求)、任何其它合适的分类器，或其任意组合。在另一个示例中，控制电路***可以确定所有支路电路、一个支路电路或所有支路电路的参考负载信息。在一些实施例中，控制电路***将参考负载信息存储在存储器(例如，本地存储设备、远程服务器或其它网络设备、诸如智能电话之类的用户设备)中。

在一些实施例中，控制电路***被配置为在显示器上生成图形用户界面，用于显示指示每个相应支路电路中的相应电负载的信息。在一些实施例中，***包括耦合到控制电路***的触摸屏，并且触摸屏包括显示器并且被配置为(例如，从用户)接收触觉输入。例如，***可以包括具有触摸屏的电子面板，并且控制电路***被配置为提供用于显示的信息，并从用户接收信息。

在一些实施例中，传感器***包括一个或多个干线电流传感器，用于感测耦合到多个支路电路的至少一个母线中的电流。在一些这样的实施例中，***的至少一个母线耦合到发电源，并且控制电路***被配置为基于来自一个或多个干线电流传感器的信号将信息传输到发电源，用于修改所产生的电力的量、消耗的电力的量或所产生的电力的质量中的至少一个，使得***在至少一个母线和发电源之间实现目标电流。

在一些实施例中，本公开涉及一种用于管理电负载的方法。该方法包括：从被配置为测量与一个或多个支路电路对应的一个或多个电力参数的传感器***接收至少一个传感器信号、将一个或多个支路电路与参考负载信息相关联、基于传感器信号确定一个或多个支路电路中的相应电负载、至少部分地基于参考负载信息并且至少部分地基于一个或多个支路电路中的相应电负载解列至少一个支路电路上的多于一个负载，以及控制相应可控元件以管理每个相应支路电路中的相应电负载。参考负载信息包括支路电路之一上的至少一个预期负载。在一些实施例中，参考负载信息包括与电器、用户设备、能量存储设备或能源中的至少一个对应的负载信息。

在一些实施例中，该方法包括识别与耦合到一个或多个支路电路的电网相关联的事件、基于事件确定操作标准，以及基于操作标准断开或连接一个或多个支路电路。例如，事件可以包括故障(例如，电网停电、短路、部件故障、预定阈值之外的电力质量)、用户指定的事件(例如，响应于用户输入，或来自另一个实体(诸如电力供应商或监测实体)的输入)、定时事件(例如，例行维护)、响应于一个或多个操作参数在预定范围之外(例如，过电流、过电压、欠电压、功率因数值、频率与标称频率不同、持续时间)、任何其它合适的事件或其任意组合。

在一些实施例中，控制相应可控元件以管理每个相应支路电路中的相应电负载包括基于参考负载信息确定操作标准，以及基于操作标准管理相应可控元件的激活和停用。例如，在一些实施例中，控制电路***基于测量的负载信息(例如，电流、持续时间、电压、功率)和参考负载信息(例如，阈值、限制、预期值、预期特性)确定是否打开或关闭每个支路电路。

在一些实施例中，该方法包括基于一个或多个支路电路中的相应电负载存储能量信息。例如，控制电路***存储使用信息(例如，用于一个或多个支路电路的电流、功率、能量、持续时间、一天中的时间、负载时间分布或其它时间信息或其组合)。

在一些实施例中，本公开涉及具有编码在其上的指令的非暂态计算机可读介质，该指令在由控制电路***执行时，使控制电路***执行用于管理电负载的方法。指令包括用于以下操作的指令：从被配置为测量与一个或多个支路电路对应的一个或多个电力参数的传感器***接收至少一个传感器信号、将一个或多个支路电路与参考负载信息相关联、基于传感器信号确定一个或多个支路电路中的相应电负载、至少部分地基于参考负载信息并且至少部分地基于一个或多个支路电路中的相应电负载解列至少一个支路电路上的多于一个负载，以及控制相应可控元件以管理每个相应支路电路中的相应电负载。例如，在一些实施例中，控制电路***被配置为实现管理电力面板及其电负载的应用。

在一些实施例中，指令包括用于以下操作的指令：识别与耦合到一个或多个支路电路的电网相关联的事件、基于事件确定操作标准，以及基于操作标准将一个或多个支路电路与电网断开或连接。

在一些实施例中，指令包括用于以下操作的指令：基于参考负载信息确定操作标准，以及基于操作标准管理相应可控元件的激活和停用。

在一些实施例中，指令包括用于以下操作的指令：基于一个或多个支路电路中的相应电负载存储能量信息。

附图说明

根据一个或多个各种实施例，参考以下各图详细描述本公开。提供附图仅出于说明的目的，并且仅描绘了典型或示例实施例。提供这些附图是为了促进对本文公开的概念的理解，并且不应被认为是对这些概念的广度、范围或适用性的限制。应当注意的是，为了清楚和易于图示，这些附图不一定按比例绘制。

图1示出了根据本公开的一些实施例的说明性电力面板的***图；

图2示出了根据本公开的一些实施例的说明性电流传感器的透视图；

图3示出了根据本公开的一些实施例的可以被包括在功率转换设备中的一组说明性子***；

图4示出了在图5-16的背景下使用的说明性符号的图例；

图5示出了根据本公开的一些实施例的可以在没有分布式能源(例如，诸如太阳能、储能或EV)的情况下为家庭实现的说明性配置的框图；

图6示出了根据本公开的一些实施例的包括集成功率转换单元的说明性配置的框图，该集成功率转换单元允许将具有DC串最大功率点跟踪(MPPT)单元或模块安装的DCMPPT单元的太阳能***的输出进行直接DC耦合；

图7示出了根据本公开的一些实施例的包括通过断路器连接为AC输入的太阳能逆变器的说明性配置的框图；

图8示出了根据本公开的一些实施例的包括允许与电池直接DC耦合的集成功率转换单元的说明性配置；

图9示出了根据本公开的一些实施例的包括耦合到AC断路器的双向电池逆变器的说明性配置的框图；

图10示出了在本公开的一些实施例中的包括可以将太阳能光伏(PV)***和电池***在DC总线/链路上互连的集成功率转换单元的说明性配置的框图；

图11示出了根据本公开的一些实施例的包括连接到面板中的AC断路器的外部混合逆变器的说明性配置的框图，其中太阳能PV和电池***均通过外部混合逆变器进行操作；

图12示出了根据本公开的一些实施例的包括连接到太阳能PV***DC的集成功率转换单元的说明性配置的框图；

图13示出了根据本公开的一些实施例的包括耦合到电池***DC的集成功率转换单元以及在面板中连接到通过外部逆变器操作的PV***的AC断路器的说明性配置的框图；

图14示出了根据本公开的一些实施例的包括具有DC链路和连接到太阳能PV的集成功率转换单元的面板、电池***以及具有车载DC充电转换的电动车辆的说明性配置的框图；

图15示出了根据本公开的一些实施例的包括通过车载充电器连接到电动车辆的AC断路器的说明性配置的框图；

图16示出了根据本公开的一些实施例的包括连接到电动车辆的EV DC-DC充电器的说明性配置的框图；

图17示出了根据本公开的一些实施例的说明性面板布局；

图18示出了根据本公开的一些实施例的说明性面板布局；

图19示出了根据本公开的一些实施例的说明性电流感测板；

图20示出了根据本公开的一些实施例的包括处理装备的说明性电流感测板布置。

图21示出了根据本公开的一些实施例的说明性配电和控制板；

图22示出了根据本公开的一些实施例的说明性IoT模块；

图23示出了根据本公开的一些实施例的说明性用例的表；

图24示出了根据本公开的一些实施例的IoT布置；

图25示出了根据本公开的一些实施例的可以由***执行的说明性处理的流程图；

图26示出了根据本公开的一些实施例的说明性面板的底视图、侧视图和正视图；

图27示出了根据本公开的一些实施例的说明性面板的透视图；

图28A-28D示出了根据本公开的一些实施例的电流变压器板的几个视图；

图29示出了根据本公开的一些实施例的电流变压器板的透视图；

图30示出了根据本公开的一些实施例的说明性面板的分解透视图；

图31示出了根据本公开的一些实施例的包括具有继电器的说明性电力面板的***的框图；

图32示出了根据本公开的一些实施例的包括具有继电器和分流电流传感器的说明性电力面板的***的框图；

图33A示出了根据本公开的一些实施例的包括安装有支路继电器和控制板的背板的说明性组件的前视图，图33B示出了该组件的侧视图，并且图33C示出了该组件的底视图；

图34示出了根据本公开的一些实施例的图33A-33C的说明性组件的透视图和分解图，其中标记了一些部件；

图35A示出了根据本公开的一些实施例的包括安装有支路继电器和控制板、安装有空接面(deadfront)且安装有断路器的背板的说明性组件的前视图，图35B示出了该组件的侧视图，图35C示出了该组件的底视图，并且图35D示出了该组件的透视图；

图36A示出了根据本公开的一些实施例的包括安装有支路继电器和控制板、安装有空接面且安装有断路器的背板的说明性组件的前视图，图36B示出了该组件的侧视图，图36C示出了该组件的底视图，并且图36D示出了该组件的透视图，其中图示了支路继电器控制线；

图37A示出了根据本公开的一些实施例的图36A-36D的说明性组件的分解透视图，并且图37B示出了图36A-36D的说明性组件的分解侧视图，其中标记了一些部件；

图38A示出了根据本公开的一些实施例的包括安装有干线继电器、安装有干线断路器和母线的继电器外壳的说明性组件的前视图，图38B示出了该组件的侧视图，图38C示出了该组件的底视图，图38D示出了该组件的透视图，图38E示出了该组件的分解透视图，并且图38F示出了该组件的分解侧视图；

图39示出了根据本公开的一些实施例的说明性支路继电器的透视图；

图40示出了根据本公开的一些实施例的说明性支路继电器和断路器的透视图；

图41示出了根据本公开的一些实施例的具有支路电路的说明性面板的分解透视图；

图42示出了根据本公开的一些实施例的具有支路电路、干线断路器和自耦变压器的说明性安装面板的透视图；

图43示出了根据本公开的一些实施例的用于管理电负载的说明性***；以及

图44示出了根据本公开的一些实施例的包括***特性的指示的说明性图形用户界面(GUI)。

具体实施方式

随时间确定电负载可以基于测量结果(例如，电流测量结果)、关于哪些电器连接到每个电路的信息、预期的电力曲线行为、任何其它可用信息。在正常使用或紧急情况下，可以确定和管理设备和电路的实际电负载。

在一些实施例中，本公开涉及一种***，该***能够监测和管理能量流(例如，来自AC和DC两者的多个能量源)、服务多个负载(例如，AC和DC两者)、传达能量信息或其任意组合。该***可以包括例如下面描述的任何或所有部件、子***和功能。例如，该***可以包括微电网互连设备。

在一些实施例中，该***包括(1)可控的继电器和干线服务断路器，其布置在AC公共实体(utility)供电与建筑物或家庭中的所有其它发电机、负载和存储设备之间。

在一些实施例中，该***包括(2)经由电力母线连接到干线服务断路器的独立可控的机电继电器和/或负载断路器的阵列(例如，既适用于面板安装***又适用于DIN导轨安装***)。

在一些实施例中，该***包括(3)电流传感器阵列，例如，实芯或分芯电流变压器(CT)、电流测量分流器、罗戈夫斯基(Rogowski)线圈或集成到***中以便提供电流测量、提供功率测量和/或计量来自每个负载服务断路器的能量输入和输出的任何其它合适的传感器。在一些实施例中，例如，继电器与附接的分流器集成在一起，并且继电器/分流器附接到母线。

在一些实施例中，该***包括(4)双向功率转换设备，其可以在AC形式和DC形式的能量之间进行转换：

(a)具有将多个DC子部件作为输入(例如，具有相同或不同的DC电压)的能力；

(b)被设计为直接安装或连接到母线(例如，AC接口)或DIN导轨(例如，具有AC端子)；以及

(c)具有不同的大小选项(例如，kVA额定值、电流额定值或电压额定值)。

在一些实施例中，该***包括(5)处理装备/控制电路***，例如，板载网关计算机、印刷电路板、逻辑板、被配置为与***的任何合适的子部件通信并且可选地控制它们的任何其它合适的设备。控制电路***可以被配置为：

(a)用于管理电网与建筑物/房屋之间的能量流；

(b)用于管理连接到***的各种发电机、负载和存储设备(子部件)之间的能量流；

(c)能够通过关闭可控干线继电器(例如，偶极子继电器)而将***从电网孤立，同时不影响干线服务断路器的安全性和功能(例如，能源和存储满足能量负载)；

(d)能够以电子方式单独或成组地控制每个电路(例如，支路电路)，并且能够通过有线或无线通信手段控制终端设备(例如，电器)。这些组可以按需或预定义地响应外部***状态(例如，基于电网健康状况、电池能量状态)；

(e)执行本地计算任务，包括做出经济决策以优化能量使用(例如，使用时间、使用模式)；

(f)允许将外部计算任务作为分布式计算资源网络的一部分在板上运行(例如，电路级负载预测、基于天气的预测)，以增强本地任务的行为；

(g)允许经由移动应用进行监测和控制，该移动应用可以经由WiFi直接连接到面板或通过经由云连接而从世界任何地方连接到面板。这允许在没有云的情况下(例如，在自然灾害期间)正常操作房主应用；

(h)允许安装人员经由单个移动应用进行设置和配置，这通过经由WiFi直接连接到面板或经由蜂窝网络通过云连接简化了整个太阳能和存储安装过程；以及

(i)允许安装人员通过移动应用提供断路器命名建议以使名称标准化，从而允许从安装时刻起立即预测负载并改善房主体验。例如，应用可以经由云被托管，或者可以通过与面板直接连接来访问。

在一些实施例中，该***包括(6)通信装备，例如，具有蜂窝(例如，4G、5G、LTE)、Zigbee、蓝牙、Thread、Z-Wave、WiFi无线电功能、任何其它无线通信功能或其任意组合的板载通信板：

(a)具有同时充当转发器(例如，接入点)、接收器和/或信号中继器的能力；

(b)具有与互联网/线缆/数据服务提供商网络装备进行有线或无线接口连接的能力。例如，装备可以包括同轴线缆、光纤、以太网线缆、被配置用于有线和/或无线通信的任何其它合适的装备，或其任意组合；

(c)能够通过用无线电接收更新来更新***的软件和/或固件。例如，通过经由网络连接下载应用和操作***的更新来接收更新，或通过应用从用户的电话接收更新，或其任意组合；或

(d)能够将软件和/或固件更新中继到包含在其它地方、主***壳体内部或主***壳体外部的***的远程部件。

上面列出的任何或所有部件可以被设计为可现场更换或互换，以进行维修、升级或两者。该***包括能量处理装备以及数据输入/输出(IO)装备。

在一些实施例中，该***被配置用于单相AC操作、分相AC操作、三相AC操作或其组合。在一些实施例中，该***包含形成中性点的自耦变压器或类似的磁体或电力电子器件，以便在安装有单相逆变器时支持微电网操作。

在一些实施例中，该***包含硬件安全电路，该电路通过检测和自动断开电源来防止形成中性点的自耦变压器或等同部件的断开、故障或过载，以防止由各相之间不平衡的电压引起的电器损坏或火灾的风险。

在一些实施例中，该***的部件被配置用于母线安装、DIN导轨安装或两者，以便集成在配电板中。在一些实施例中，该***被设计为与商用现货断路器机械兼容。在一些情况下，商用现货可控断路器可以被包含在面板中并由***的控制电路***管理。

消费者、指定的服务提供商或其它合适的实体可以使用应用或远程控制(例如，从连接网络的移动设备、服务器或其它处理装备)监测和控制一个或多个断路器、继电器、设备或其它部件。

在一些实施例中，该***安装为包括(例如，互补的)硬件，该硬件为一个或多个下游子面板提供控制、计量或两者，使用无线或电力线通信进行通信。

在一些实施例中，热***设计允许从电力电子器件或磁体(诸如形成中性点的变压器)排热。这可以通过主动冷却或被动对流来完成。

在一些实施例中，该***包括各种模块化功率转换***大小，其被配置为替换断路器、继电器或两者(例如，当需要更多时，或者需要更大容量时)。

在一些实施例中，可控继电器被配置为从板载计算机接收相对低电压(例如，小于电网或负载电压)的信号(例如，控制信号)。

在一些实施例中，干线服务断路器也被计量(例如，通过测量电流、电压或两者)。例如，可以以任何合适的分辨率(例如，在干线处、在断路器处、在几个断路器处、在DC母线处，或其任意组合)执行计量。计量可以以任何合适的频率、任何合适的带宽和被视为“收益等级”的准确度(例如，以提供0.5％或更高的ANSI计量准确度)执行。

在一些实施例中，该***被配置为为了解列的目的而确定和分析高分辨率仪表数据。例如，解列可以由实体(例如，板载计算机或经由网络向其传输能量信息的远程计算装备)执行。

在一些实施例中，可以直接提供或通过公共实体提供的仪表提供干线公共实体服务输入。

在一些实施例中，该***的控制在微处理器之间划分，使得安全性和实时功能特征由实时微处理器处理，并且更高级别的数据分析、联网、逻辑交互、任何其它合适的功能或者它们的组合在通用操作***中执行。

图1示出了根据本公开的一些实施例的用于管理和监测电负载的说明性***100。***100可以被配置用于单相AC操作、分相AC操作、3相AC操作或其组合。在一些实施例中，***100的部件被配置用于母线安装、DIN导轨安装或两者，以集成在配电板中。在一些情况下，面板102中包含不可控制的断路器。在一些实施例中，消费者、指定的服务提供商、任何其它合适的实体或其任意组合可以使用应用或远程(例如，从联网的移动设备、服务器或其它处理装备)监测和控制一个或多个断路器、设备或其它部件。在一些实施例中，***100被热设计为允许散热(例如，由于欧姆加热)。在一些实施例中，***100包括一个或多个模块化功率转换***大小，其被配置为替换断路器(例如，当需要更多时，或者需要更大容量时)。在一些实施例中，可控设备114(例如，断路器、继电器或两者)被配置为从板载计算机118(例如，处理装备/控制电路***)接收相对低电压(例如，小于电网电压或负载电压)的控制信号。例如，板载计算机118可以包括无线网关、有线通信接口、显示器、用户接口、存储器、任何其它合适的部件或其任意组合。在一些实施例中，对干线服务断路器112进行计量(例如，测量电流、电压或两者)。例如，可以以任何合适的分辨率(例如，在干线处、在断路器处、在若干个断路器处、在DC总线处，或其任意组合)执行计量。在一些实施例中，***100被配置为出于解列的目的而确定高分辨率仪表数据。例如，解列可以由实体(例如，板载计算机或经由网络向其传输能量信息的远程计算装备)执行。在一些实施例中，直接提供或通过公共实体提供的仪表提供干线公共实体服务输入110。

AC-DC-AC双向逆变器可以被包括为图1的***的一部分，但是不是必须的。如图所示，***100包括用于电耦合DC源的电力电子器件120。例如，电力电子器件120可以具有10kVa的额定值或任何其它合适的额定值。DC输入116可以耦合到任何合适的DC设备。

在一些实施例中，***100包括被配置为感测电流的一个或多个传感器。例如，如图所示，***100包括用于面板集成的计量功能、断路器功能、负载控制功能、任何其它合适的功能或其任意组合的电流传感器152和162(例如，集成到母线中的电流变压器法兰或电流分流器)。电流传感器152和162各自包括被配置为感测相应支路电路(例如，由可控电路设备114的相应断路器或继电器控制)中的电流的电流传感器(例如，电流变压器、分流器、Rogowski线圈)。在一些实施例中，***100包括被配置为感测一个或多个AC电压(例如，线路和中性线之间的电压)的、耦合到控制电路***的电压感测装备(例如，电压传感器)。

在一些实施例中，面板102包括指示器122，指示器122被配置为提供视觉指示、音频指示或两者，其指示可控电路设备114的对应断路器的状态。例如，指示器122可以包括一种或多种颜色的一个或多个LED或其它合适的灯，其可以指示可控断路器是断开、闭合还是跳闸；电流或功率在什么范围内；故障状况；任何其它合适的信息；或其任意组合。为了说明，指示器122中的每个指示器可以指示绿色(例如，断路器闭合，电流可以流过)或者红色(例如，断路器断开或跳闸)。

在一些实施例中，该***包括例如一个或多个低压连接器，其被配置为与电力面板内部或外部的一个或多个其它部件(包括例如可控断路器、通信天线、数字/模拟控制器、任何其它合适的装备或其任意组合)接口连接。

在一些实施例中，***100包括诸如一个或多个印刷电路板之类的部件，其被配置为用作电流传感器、电压传感器、功率传感器、致动子***、控制电路***或其组合及其之间的通信路径。在一些实施例中，电流传感器提供了足以在能量计量中使用的准确度(例如，被配置为提供在0.5％或更佳范围内的ANSI计量准确度)。在一些实施例中，电流传感器152和162(例如，电流感测部件)可以被拆卸、现场替换或以其它方式移除。在一些实施例中，一根或多根线缆可以将电流传感器的PCB耦合到处理装备。在一些实施例中，各个电路(例如，支路电路)的每个功率的总和对应于总的仪表读数(例如，等同于整个家庭的“智能”仪表)。

在一些实施例中，***100包括嵌入式功率转换设备(例如，功率电子器件120)。功率转换设备(例如，功率转换设备120)可以布置在专用配电板中，以实现负载和发电的DC耦合(例如，包括直接耦合或间接耦合，如果电压水平不同的话)。例如，DC输入116可以被配置为电耦合到一个或多个DC负载、发电机或两者。在一些实施例中，功率转换设备120包括一个或多个断路器，该断路器扣紧到电力面板102的一个或多个母线上。例如，功率转换***120的AC端子可以直接接触母线。在另一个示例中，功率转换设备120可以通过锚固到电力面板102的背板而进一步被机械地支撑(例如，尤其是对于较大的或模块化的功率级)。在一些实施例中，功率转换设备120包括被配置为在AC和DC之间转换的双向功率电子器件堆叠(例如，在任一方向上传输功率)。在一些实施例中，功率转换设备120包括共享的DC总线(例如，DC输入端116)，该共享的DC总线被配置为支持在预定义的电压范围内操作或在相应的电压范围内操作的一系列DC设备。在一些实施例中，功率转换设备120被配置为启用故障保护。例如，***100可以使用流电隔离来防止故障传播。在一些实施例中，功率转换设备120被配置为允许从控制电路***(例如，在电力面板102内，从板载计算机118)实时地向其提供数字控制信号。

在一些实施例中，功率转换设备120被配置为干线服务断路器和从公共实体断开供电的公共实体断开器。例如，功率转换设备可以被布置在公共实体服务和站点(例如，家庭或建筑物)之间的接口处。例如，功率转换设备120可以被布置在电力面板102内(例如，代替干线服务断路器112或作为干线服务断路器112的附加)。

图2示出了根据本公开的一些实施例的说明性电流传感器200的透视图。例如，电流传感器200可以安装到专用外壳中的电力面板的背板(例如，作为图1的面板102的一部分)、安装在DIN导轨上、或者包括任何其它合适的安装配置。在一些实施例中，该部件包括例如一个或多个实芯电流变压器206，其被配置为提供对馈送到电力面板中并且连接到断路器(例如，在一些实施例中，每个断路器一个传感器)的各个负载线的高准确度计量。在一些实施例中，该部件包括例如附接到一个或多个母线或直接与一个或多个母线集成的电流测量分流器。信号引线204被配置为发送传感器信息(例如，测量信号)、接收传感器的电力、发送通信信号(例如，当电流传感器200包括模数转换器和任何其它合适的对应电路***时)。在一些实施例中，电流传感器200被配置为感测电流并且经由信号引线204将模拟信号发送到控制电路***。在一些实施例中，电流传感器200被配置为感测电流并且经由信号引线204将数字信号发送到控制电路***。例如，信号引线204可以被捆扎成一根或多根低压数据线缆，用于提供断路器控制。在一些实施例中，电流传感器200被配置为感测一个或多个电压以及电流，并且可以被配置为计算例如与支路电路或其它负载相关联的功率测量。

图3示出了根据本公开的一些实施例的子***300的说明性集合，子***300可以包括功率转换设备(例如，图1的功率转换设备120)。在一些实施例中，功率转换设备被配置为通过在干线电力面板处(例如，使用AC-DC转换器304)将AC转换成DC而在电网(例如，AC电网302，如图所示)和电力***之间提供流电隔离。在一些实施例中，功率转换设备被配置为从标称DC电压升至共享的DC总线电压(例如，可以与可互操作的DC负载和发电兼容)。例如，可以包括DC-DC转换器306以提供隔离、提供电压的升压或降压或其组合。在另一个示例中，功率转换设备可以包括DC-DC隔离部件(例如，DC-DC转换器306)。在一些实施例中，功率转换设备被配置为将功率从DC总线电压转换成标称AC电压，以与常规AC负载和发电连接。例如，可以包括DC-AC转换器308以与AC负载和发电耦合。在一些实施例中，功率转换设备被配置为支持微电网(例如，自消耗)功能，从而提供从电网功率和到电网功率的无缝转变或近无缝转变。在一些实施例中，在与二次转换相关联的转换损耗方面，自消耗架构是有益的(例如，在自消耗期间无需转换到电网AC)。在一些实施例中，设备被配置为支持在家庭/建筑物中使用的AC和DC电压。例如，功率转换设备可以被配置为支持典型的AC电器电压和DC设备电压。在一些实施例中，功率转换设备可以用于支持微电网、实时孤岛运行或其它合适的用例。

图4示出了根据本公开的一些实施例的在图5-16的背景下使用的说明性符号的图例400。

图5示出了根据本公开的一些实施例的可以在没有分布式能源(例如，诸如太阳能、储能或EV)的情况下针对家庭实现的说明性配置500的框图。如图5中所示，该***包括集成网关503、具有传输设备502的可控(例如，孤岛运行)干线服务设备501以及既被计量又可控(被开关)的各个电路设备504。在一些实施例中，母线设计可以容纳可控和不可控(例如，传统的)电路设备(例如，断路器、继电器或两者)。在一些实施例中，支路仪表505被配置为模块化的，从而允许将电路与一个设备分组(例如，2-4个电路或更多个电路)。在一些实施例中，集成网关503被配置为执行几种本地能量管理功能，包括例如：对电网进行电压感测；控制孤岛运行干线服务断路器501；单独地和成组地控制断路器504中的断路器、实时地从每个支路测量功率和能量、在哪个面板级计算总功率；以及与外部设备和任何合适的云托管平台进行无线通信(例如，使用蜂窝、Wifi、蓝牙或其它标准)。该***可以被配置为监测和控制各种电负载506。可现场安装的功率转换单元(例如，双向逆变器)可以被包括在这种配置中。在一些实施例中，具有传输设备502的可控干线服务设备501被配置为用于从电网安全地断开连接、连接到电网599或两者。

图6示出了根据本公开的一些实施例的包括集成功率转换设备510的说明性配置600的框图，该集成功率转换设备510允许将具有DC串最大功率点跟踪(MPPT)单元或模块安装的DC MPPT单元(例如，单元511)的太阳能***512的输出进行直接DC耦合。在一些实施例中，功率转换设备510的DC输入电压范围可以容纳各种DC输入，从而允许容易地将太阳能模块集成到家庭中。在一些实施例中，功率转换设备510被配置为用作与电网或电负载的隔离或断开设备。在一些实施例中，可通过调制DC链路电压的功率转换设备510来控制太阳能***512的输出水平。

图7示出了根据本公开的一些实施例的包括通过(例如，可控断路器504的)断路器连接作为AC输入的外部功率转换设备513(例如，太阳能逆变器)的说明性配置700的框图。在一些实施例中，外部功率转换设备513可以是串MPPT或安装有太阳能模块的MPPT或微逆变器。在一些实施例中，用于将太阳能***514耦合到面板的母线的断路器的大小可以被调整为容纳适当的***容量。可以使用与太阳能***514的直接通信或使用基于电压或基于频率的控制(例如，来自网关503)来控制太阳能***514的输出水平。例如，频率下降可以被描述为对瞬时电压V(t)而不是均方根电压(V_RMS)的调制。

图8示出了根据本公开的一些实施例的包括功率转换设备515(例如，DC-DC转换器，如图所示)的说明性配置800，该功率转换设备515允许与电池***516(即，能量存储设备)直接DC耦合。电池***516的输出可以在DC链路517(例如，DC总线)的可允许范围内变化。在一些实施例中，电池***516的输出水平可从调制DC链路电压的集成功率转换单元(例如，AC-DC转换器)控制。

图9示出了根据本公开的一些实施例的包括经由AC链路520耦合到(可控断路器504的)AC断路器的双向电池逆变器518的说明性配置900的框图。在一些实施例中，可以使用与电池逆变器518的直接通信或通过基于电压或基于频率的控制来控制电池***519的充电/放电水平。

图10示出了包括可以将使用最大功率点跟踪(MPPT)的太阳能光伏(PV)***(例如，太阳能***525)和电池***(例如，电池***523)经由DC链路521互连的集成功率转换设备510的说明性配置1000的框图。在一些实施例中，集成功率转换设备510有效地用作嵌入在面板内的混合逆变器。在由PV发电对电池进行直接DC充电方面，图10的说明性配置1000可以提供显著的优点。在一些实施例中，图10的说明性配置允许最小化或以其它方式减少跨功率转换、计量和网关/控制的冗余部件的数量。在一些实施例中，可以使用DC总线上的基于电压的控制来修改PV和电池输入/输出水平。DC/DC转换器可以由PV或电池供应商提供，但也可以作为***的一部分提供(例如，集成到***中)。在一些实施例中，如图所示，电池***523耦合到DC-DC转换器522，并且太阳能***525耦合到DC-DC转换器524，因此尽管以可能不同的电压操作，但是两者都耦合到DC链路521。

图11示出了根据本公开的一些实施例的包括经由AC链路526耦合到面板中的一个或多个可控断路器504的外部混合逆变器527的说明性配置1100的框图，其中太阳能***529和电池***528都通过外部混合逆变器527操作。在一些实施例中，可以使用与混合逆变器527的直接通信或通过基于电压的控制(例如，使用网关503)来控制PV输出和电池充电/放电水平。在一些实施例中，***被配置为适应自耦变压器的安装。例如，当***包括一组120V/240V分相负载时，自耦变压器可以支持240V混合逆变器。在一些实施例中，该***被配置有硬件和/或软件设备，该硬件和/或软件设备被设计为保护负载免受自耦变压器故障的影响，和/或保护自耦变压器不受过量负载的影响。在一些实施例中，该***被配置有硬件和/或软件设备，该硬件和/或软件设备被设计为在发生故障的情况下将逆变器与***断开连接，以保护自耦变压器和/或保护负载。在一些实施例中，自耦变压器可以由例如可控断路器或控制继电器控制。在一些实施例中，设计用于***保护的硬件和/或软件可以使用可控断路器或控制继电器来将自耦变压器和/或逆变器与***断开连接。

图12示出了根据本公开的一些实施例的包括经由DC链路530和DC-DC转换器531连接到太阳能PV***532的集成功率转换设备510的说明性配置1200的框图。该***还包括面板中的经由AC链路533耦合到外部双向逆变器534的一个或多个可控断路器504，该外部双向逆变器534连接到电池***535。图12的说明性配置1200可以被配置为支持与内置双向逆变器534一起部署的各种电池设计。在一些实施例中，该配置允许在(例如，耦合到双向逆变器534的)直接DC总线上相对容易地增加电池容量。

图13示出了根据本公开的一些实施例的包括经由DC-DC转换器537耦合到电池***538的集成功率转换设备510以及面板中的经由AC链路539耦合到通过外部逆变器540操作的太阳能PV***541的一个或多个可控断路器504的说明性配置1300的框图。在一些实施例中，图13的说明性配置1300被配置为支持安装在已经部署了太阳能的地方。例如，它可以允许在直接DC总线(例如，DC链路536)上相对容易地增加电池和PV容量。

图14示出了根据本公开的一些实施例的包括具有DC链路542和经由DC-DC转换器546连接到太阳能PV***547的集成功率转换设备510的面板、经由DC-DC转换器544耦合的电池***545，以及具有车载DC充电转换***543的电动车辆的说明性配置1400的框图。在一些实施例中，可以例如使用直接通信或基于电压的控制(例如，来自网关503)来单独地监测和控制耦合到DC链路542的每个***。

图15示出了根据本公开的一些实施例的包括经由AC链路549耦合到具有车载充电器551和车载电池***552的电动车辆550的一个或多个可控断路器504的说明性配置1500的框图。在一些实施例中，***可以被配置为控制电动车辆550的电池***552的充电/放电(例如，取决于车载充电器551是否是双向的)。

图16示出了根据本公开的一些实施例的包括经由DC链路553耦合到EV DC-DC充电器554的功率转换设备510的说明性配置1600的框图，该充电器554又经由DC链路555耦合到电动车辆560。例如，这可以允许绕过任何车载充电器(例如，车载充电器561)，并实现对电动车辆560的电池***562进行更快、更高效的充电。在一些实施例中，例如，可以使用与电池***562的直接通信或者通过对DC-DC充电器554的基于电压的控制来控制电池***562的充电/放电水平。在一些实施例中，该***包括被配置为直接给电动车辆充电(例如，没有中间设备)的集成DC-DC充电器(例如，集成到功率转换设备510中)。

图17示出了根据本公开的一些实施例的说明性面板布局1700。例如，该面板包括干线断路器继电器1702(例如，用于电网连接)、网关板1704(例如，包括处理装备、通信装备、存储器和输入/输出接口)、两个电流变压器模块1706和1708(例如，包括实芯电流传感器的PCB)和功率转换设备1710(例如，AC-DC转换器)。

图18示出了根据本公开的一些实施例的说明性面板布局1800。例如，面板包括干线断路器继电器1802(例如，用于电网连接)、处理装备1804(例如，IoT模块1814、微控制器单元1824(MCU)和输入/输出(I/O)接口1834)、两个电流变压器模块1806和1808(例如，包括实芯电流传感器的PCB)和功率转换设备1810(例如，AC-DC转换器)。在说明性示例中，图18的干线断路器继电器1802和功率转换设备1810可以使用处理装备1804(例如，具有有线或无线通信耦合)来控制。

图19示出了根据本公开的一些实施例的说明性电流感测板1900(例如，具有电流变压器)。例如，如图所示，电流感测板1900包括用于电力和信号I/O的连接器1904、用于耦合到控制器的端口1910、LED 1908或用于指示状态的其它指示器、任何其它合适的部件(未示出)或其任意组合。例如，电流感测板1900可以被包括于本文描述的任何说明性面板或***。

图20示出了根据本公开的一些实施例的说明性电流感测板布置2000，其中电流感测板2001包括处理装备。例如，如图所示，电流感测板2001被配置为从端子2002处的六个电流变压器接收信号。在一些实施例中，如图所示，电流感测板2001包括通用输入/输出(GPIO)端子2008和2012，其被配置为发送、接收或既发送又接收来自一个或多个其它设备(例如，旋转断路器驱动器、LED驱动器和/或其它合适的设备)的信号。在一些实施例中，如图所示，电流感测板2001包括串行***接口(SPI)端子2004、通用异步接收器/发射器端子2010、SAR端子2006、任何其它合适的端子或其任意组合。

图21示出了根据本公开的一些实施例的包括板2100的说明性布置(例如，用于配电和控制)。例如，说明性板2100包括GPIO端子2102、2104和2106(例如，耦合到干线AC断路器继电器2150、干线AC断路器控制模块2151、LED驱动器2152和IoT模块2153)、串行互连集成电路(I2C)通信终端2108(例如，用于与温度传感器2154和认证模块2155通信的I2C协议)、通用串行总线(USB)通信终端2110(例如，用于与IoT模块2153通信)、耦合到时钟2156(例如，32kHz时钟)的实时时钟(RTC)2112、若干个串行***接口(SPI)通信终端2114(例如，用于与电流传感器板2157、任何其它合适的传感器或任何其它合适的设备通信)和四路SPI(QSPI)通信终端2116(例如，用于与存储器设备2158通信)。如图所示，板2100被配置为管理/监测干线AC继电器2150以及可以耦合到AC-DC转换器260、261和262、AC母线2170或***的任何其它合适的设备/部件的随附电路***。

图22示出了根据本公开的一些实施例的说明性IoT模块2200。说明性IoT模块2200包括电力接口2202(例如，用于从电源2203接收电力)、存储器接口2204(例如，用于从存储器2205存储和调用信息/数据)、通信接口2216和2208(例如，用于与WiFi模块2217或LTE模块2209通信)、USB接口2206(例如，用于与控制MCU2207通信)、GPIO接口2208(例如，用于与控制MCU 2207通信)和QSPI接口2210(例如，用于与存储器装备2211或其它设备通信)。

图23示出了根据本公开的一些实施例的说明性用例的表2300。例如，表2300包括自发电示例(例如，具有自消耗、导入/导出)、孤岛运行示例(例如，具有和不具有太阳能、电池和EV)以及净出口示例(例如，包括太阳能、电池和EV，净出口)。在一些实施例中，本文描述的面板和***可以被配置为实现表2300的说明性用例。

在一些实施例中，该***被配置为实现被配置为与HMI设备(例如，Echo<TM>，Home<TM>等)进行通信的平台。在一些实施例中，该***可以被配置为用作网关，以控制启用了兼容的有线/无线接收器的智能电器。例如，用户可以向HMI设备或应用提供命令，然后该HMI设备或应用将直接控制信号(例如，数字状态信号)发送到洗衣机/烘干机(例如，通过PLC、WiFi或蓝牙)。

在一些实施例中，平台被配置为充当OS层、连接到内部和外部传感器、致动器两者。例如，平台可以允许第三方应用开发人员在平台上构建特征或将特征包括在平台中。在进一步的示例中，平台可以提供高分辨率的支路级仪表数据，解列服务提供商可以针对该数据在平台上构建应用。在进一步的示例中，平台可以被配置为控制各个断路器，并且相应地，需求响应供应商可以在平台上构建应用，该应用使消费者能够选择使用程序(例如，能量使用程序)。在进一步的示例中，平台可以向太阳能安装者提供计量信息，该太阳能安装者可以提供向消费者展示能量产生和消耗的应用。平台可以接收、检索、存储、生成或以其它方式管理与***相关的任何合适的数据或信息。例如，在一些实施例中，平台可以包括软件开发工具包(SDK)，其可以包括应用编程接口(API)，以及开发人员可以用来生成应用的其它方面。例如，平台可以提供库、函数、对象、类、通信协议、任何其它合适的工具或其任意组合。

在一些实施例中，本文公开的***被配置为用作家庭或企业中越来越多的连接的设备(例如，电器)的网关和平台。在一些实施例中，替代于仅支持家庭中的少数“智能”电器(例如，有时利用冗余网关、基于云的平台和应用)，本文公开的***可以与许多这样的设备接口连接。例如，家庭中的每个用电设备都可以通过专用集成电路(ASIC)与本公开的电力面板接口连接，该专用集成电路是有意构建的并且是与电器一起安装的或安装在电器内。ASIC可以被配置用于从本公开的面板进行通信和控制。

在一些实施例中，***为任何电器提供开放访问平台以成为***连接的设备。例如，面板可以被配置为用作监测和控制集线器。通过包括与新兴的HMI(人机界面)解决方案和通信路径的集成，该***被配置为参与不断增长的IoT生态***。

图24示出了根据本公开的一些实施例的说明性IoT布置2400。本文公开的***可以安装在许多位置(例如，由图24中的房屋2401指示的)，每个位置包括相应的主面板、太阳能面板***2402、电池***2404、一组电器2406(例如，智能电器或其它电器)、其它负载2408(例如，照明、插座、用户设备)、电动车辆充电站2410、一个或多个HMI设备2412、任何其它合适的设备或其任意组合。该***可以彼此通信、与中央处理服务器(例如，平台2450)通信、与任何其它合适的网络实体通信或其任意组合。例如，提供能源服务、第三方IoT集成和边缘计算的网络实体可以与一个或多个***通信或以其它方式使用来自一个或多个***的数据。

在一些实施例中，该***可以被配置为与开源或基于参考设计的、可以被电器制造商采用以容易地实现用本文公开的***进行通信和控制的低成本集成电路、ASIC(专用集成电路)、具有安装在板上的ASIC的PCB或其组合进行通信。例如，***(例如，智能面板)可以被配置为向/从包括IoT模块的任何设备发送/接收消息和控制电器的状态。在说明性示例中，烤箱可以通过嵌入IoT模块成为智能电器(例如，***连接的设备)。相应地，当使用智能面板的消费者输入命令(例如，使用由***托管的应用)以将烤箱设置为350度时，该***可以与启用模块的烤箱进行通信，发送命令。在进一步的示例中，该***可以被配置为与低成本DC/DC设备、ASIC或两者进行通信，这些低成本DC/DC设备、ASIC或二者可以被嵌入到允许控制此类设备(例如，通过DC总线电压调制/下垂曲线控制)的太阳能模块、电池***或EV中(例如，由制造商或售后人员)。

图25示出了可以由***执行的说明性处理2500的流程图。例如，处理2500可以由本文描述的任何合适的处理装备/控制电路***来执行。

在一些实施例中，在步骤2502处，该***被配置为测量与电力基础设施或设备相关联的一个或多个电流。例如，该***可以包括被配置为测量电流的一个或多个电流传感器板。

在一些实施例中，在步骤2504处，该***被配置为接收用户输入(例如，从用户设备或直接到用户输入接口)。例如，该***可以包括通信接口，并且可以从用户的移动设备接收基于网络的通信。在进一步的示例中，该***可以包括触摸屏并且可以从用户接收触觉输入。

在一些实施例中，在步骤2506处，该***被配置为接收***信息。例如，该***可以接收使用度量(例如，峰值功率目标或期望的使用时间表)。在进一步的示例中，***可以接收***更新、驱动或其它软件。在进一步的示例中，***可以接收关于一个或多个设备的信息(例如，使用信息、电流或电压阈值、所支持的通信协议)。在一些实施例中，***被配置为更新连接的或以其它方式通信耦合的设备(例如，逆变器、电池、下游电器或其它合适的设备)上的固件。

在一些实施例中，在步骤2508处，该***被配置为从一个或多个设备接收输入。例如，该***可以包括I/O接口，并且可以被配置为从一个或多个设备接收电力线通信(PLC)。例如，电器可以包括一个或多个数字电端子，其被配置为向***提供电信号以发送状态信息、使用信息或提供命令。设备可以包括太阳能***、EV充电***、电池***、电器、用户设备、任何其它合适的设备或其任意组合。

在一些实施例中，在步骤2510处，***被配置为处理其已经接收、收集或以其它方式存储在存储器装备中的信息和数据。例如，***可以被配置为确定能量度量，诸如峰值功耗/发电、峰值电流、总功耗/发电、使用/空闲的频率、使用/空闲的持续时间、任何其它合适的度量或其任意组合。在进一步的示例中，***可以被配置为确定能量使用时间表、解列能量负载、确定期望的能量使用时间表、执行任何其它合适的功能或其任意组合。在进一步的示例中，***可以被配置为将使用信息(例如，电流)与参考信息(例如，峰值期望电流)进行比较，以确定动作(例如，关闭断路器)。

在一些实施例中，在步骤2512处，***被配置为将能量使用信息存储在存储器装备中。例如，***可以随着时间存储和跟踪能量使用。在进一步的示例中，***可以存储与故障事件相关的信息(例如，使断路器或干线继电器跳闸)。

在一些实施例中，在步骤2514处，***被配置为将能量使用信息发送到一个或多个网络实体、用户设备或其它实体。例如，***可以将使用信息发送到中央数据库。在进一步的示例中，***可以将能量使用信息发送给能量服务提供商。

在一些实施例中，在步骤2516处，***被配置为控制一个或多个可控断路器、继电器或其组合。例如，断路器、继电器或这两者可以耦合到一个或多个母线，并且可以包括端子，以使耦合到处理装备的断路器跳闸和复位。因此，处理装备可以被配置为根据期望的使用情况(例如，特定电路的使用时间表)、安全状态(例如，过电流、接近过电流或负载配置文件不一致)或任何其它合适的时间表来打开或关闭断路器、继电器或这两者。

在一些实施例中，在步骤2518处，***被配置为控制一个或多个可控干线断路器。例如，干线断路器可以耦合到AC电网或仪表，并且可以包括用于使耦合到处理装备的断路器跳闸和复位的端子。处理装备可以根据安全信息、用户输入或其它信息来打开或关闭断路器。

在一些实施例中，在步骤2520处，***被配置为调度能量使用。例如，***可以基于实际使用数据和其它合适的信息来确定期望的能量使用时间表。在进一步的示例中，***可以使用可控的断路器、IoT连接和PoL连接来调度使用。

在一些实施例中，在步骤2522处，***被配置为执行***检查。例如，***可以被配置为测试断路器、检查电流传感器、检查通信线路(例如，使用生命线或ping信号)或执行任何其它指示***的状态的功能。

在一些实施例中，在步骤2524处，***被配置为向一个或多个设备提供输出。例如，***可以被配置为向电器(例如，经由PLC、WiFi或蓝牙)、DC-DC转换器或DC-AC逆变器(例如，经由串行通信、以太网通信、WiFi、蓝牙)、用户设备(例如，用户的移动智能电话)、电动车辆充电器或其控制***、太阳能面板阵列或其控制***、电池***或其控制***提供输出。

在处理2500的说明性示例中，***可以通过感测电流、确定操作参数以及控制一个或多个断路器来管理电负载。***(例如，其控制电路***，使用其一个或多个电流感测模块)可以感测多个电流。多个电流中的每个电流可以对应于相应的可控断路器。***确定一个或多个操作参数，并且基于与相应的可控断路器对应的电流并基于一个或多个操作参数来控制每个相应的可控断路器。

在处理2500的说明性示例中，一个或多个操作参数可以包括多个电流极限，每个电流极限对应于多个电流中的相应电流。如果相应电流大于对应的电流极限，那么***可以通过断开相应的可控断路器来控制相应的可控断路器。

在处理2500的说明性示例中，一个或多个操作参数可以包括负载曲线，该负载曲线包括用于限制总电负载的时间表。***还可以基于负载曲线来控制每个相应的可控断路器。

在处理2500的说明性示例中，一个或多个操作参数可以包括时间信息。***还可以基于时间信息来控制每个相应的可控断路器。例如，时间信息可以包括每个断路器的通断时间表(例如，其可以基于该支路电路中测得的负载)、持续时间信息(例如，支路电路将保留多长时间)、任何其它合适的时间信息、估计剩余时间(例如，在电池电源操作期间，或直到预定的断开连接为止)或其任意组合。

在处理2500的说明性示例中，***可以(例如，在步骤2510处)检测故障状况并基于故障状况确定一个或多个操作参数。例如，***可以确定故障电流(例如，基于来自步骤2502的测得的电流)、接收故障指示符(例如，在步骤2504处从用户输入接收)、从网络实体接收故障指示符(例如，在步骤2506处从***信息接收)、从另一个设备接收故障指示符(例如，从步骤2508接收)、以任何其它合适的方式确定故障状况或其任意组合。

图26-30示出了根据本公开的一些实施例的电力面板2600的说明性视图和部件。例如，面板2600是图1的***100的说明性示例，其可以用于实现图5-16中所示的任何说明性配置。

图26示出了根据本公开的一些实施例的说明性面板2600的底视图、侧视图和正视图。图27示出了根据本公开的一些实施例的说明性面板2600的透视图。如图所示，面板2600包括：

天线罩2602(例如，被配置为容纳用于接收/发送通信信号的天线)；

网关2604(例如，控制电路***)；

前端2606(例如，用于向断路器提供可识别的/安全的用户接口)；

电源模块2608(例如，用于使用AC、DC或两者为面板2600的部件供电)；

干线断路器2610(例如，可由网关2604控制)；

干线继电器2612(例如，用于使用网关2604控制干线)；

(一个或多个)可控断路器2614(例如，用于控制支路电路)；

传感器板2616和2617(例如，用于测量电流、电压或两者，或其特性，面板2600包括两个传感器板)；

内部负载中心2618(例如，包括母线和背板)；以及

电力电子器件2620(例如，用于生成/管理DC总线、用于与负载和发电接口连接)。

在一些实施例中，面板2600的内部负载中心2618被配置为容纳多个可控断路器2614，其中每个断路器可通信地耦合(例如，直接地或者经由接口板)到网关2604。如图所示，面板2600包括内部壳体2650和外部壳体2651。外部壳体2651可以被配置为容纳电力电子器件2620和任何其它合适的部件(例如，出于安全考虑，通常不让用户接近)。在一些实施例中，内部壳体2650为用户提供对断路器开关的访问，以及对网关2604的用户接口的访问。为了说明，来自服务分站的导体(例如，两条异相180度的单相线和中性线，三相线和中性线，或任何其它合适的配置)可以被布线到面板2600的顶部(例如，电表可以被安装在面板2600的正上方)，终止于干线断路器2610。然后每条线以及可选的中性线被布线到干线继电器2612，该干线继电器2612控制去往/来自内部负载中心2618(例如，其母线)的电力的供给。在干线继电器2612下方，每条线耦合到相应的母线(例如，可控断路器2614可以被固定在其上)。在一些实施例中，母线可以包括或配备有电流传感器，诸如分流电流传感器、电流变压器、Rogowski线圈、任何其它合适的电流传感器或其任意组合。中性线可以耦合到端接板、母线或任何其它合适的配电***(例如，为每个可控断路器、支路电路、电流传感器或其组合提供中性线)。如图所示，传感器板2616和2617各自包括多个电流传感器(例如，每个支路电路可以具有专用的电流传感器)。传感器板2616和2617可以输出模拟信号、调节后的模拟信号(例如，经滤波、经放大)、数字信号(例如，包括电特性或光学特性的电平移位、数字滤波)、任何其它合适的输出或其任意组合。

图28A-28D示出了根据本公开的一些实施例的传感器板2616的几个视图(例如，传感器板2617可以与传感器板2616相同、相似或不相似)。图29示出了根据本公开的一些实施例的传感器板2616的透视图。参考图28A，示出了传感器板2616的俯视图，图28B示出了传感器板2616的侧视图，图28C示出了传感器板2616的端视图，并且图28D示出了传感器板2616的底视图。如图所示，传感器板2616包括PCB 2691、固定到PCB 2691的PCB支撑件2692、固定到PCB 2691的电流传感器2690、指示器2696(例如，LED指示器)、控制器端口2693、电源和I/O端口2694以及电源和I/O端口2695。电流传感器2690中的每个电流传感器包括用于容纳线路或中性线以感测电流的通路。例如，电流传感器2690的每个电流传感器可以对应于一个支路电路。在一些实施例中，电源和I/O端口2694和2695被配置为耦合到其它传感器板(例如，传感器板2617)、供电电源(例如，电源模块2608)、网关2604、任何其它合适的部件或其任意组合。在一些实施例中，控制器端口2693被配置为与(例如，网关2604的或其它的)控制电路***接口连接，以接收/发送或者接收和发送通信信号。在一些实施例中，端口2693、2694和2695被配置为传送模拟信号、电力(例如，DC电力)、数字信号或其任意组合。

图30示出了根据本公开的一些实施例的说明性面板2600的分解透视图(即，分解面板3000)。面板3000更清楚地图示了面板2600的部件。

下面描述本文描述的***的一些说明性方面。例如，在图1-22、图24和图26-30的背景下描述的任何说明性***、部件和配置可以用于实现本文描述的任何技术、处理和用例。

在一些实施例中，***(例如，图1的***100)被配置用于电网健康状况监测；管理能量储备和电力流；以及将ATS/断开功能集成到面板中。断路器配电板可以被设计用于连接到公用电网以及电池逆变器或其它分布式能源，并且可以包括在将配电板连接到公用设施连接点的电路上的一个或多个开关设备、在服务负载的支路电路上的一个或多个开关设备、任何其它合适的部件或其任意组合。在一些实施例中，该***包括电压测量装置，该电压测量装置连接到连接电路开关设备的公用设施点的公用电网侧的所有相，其进而连接到能够确定公用电网的状态的逻辑电路***。在一些实施例中，该***包括一个或多个逻辑设备(例如，网关的控制电路***)，该逻辑设备能够在公用电网状态不适于为连接到配电板的负载供电时生成信号以使开关设备(例如，图26的干线继电器2612)断开配电板与公用电网的连接，从而形成本地电力***孤岛，并且被动地允许或者导致分布式能源为该孤岛供电(例如，使用电信号通知或致动电路连接的开关设备)。在一些实施例中，该***包括支路电路的预编程选择，该支路电路在本地电力***作为孤岛运行时能够被禁用，以优化能耗或将孤岛电力***功耗维持在由分布式能源供应的足够低的水平。在一些实施例中，该***执行这样的逻辑：该逻辑生成和/或使用支路电路负载、电器负载、支路电路负载的测量结果(例如，基于来自传感器板的信号)或其组合的预测，以将支路电路动态断开连接或重新连接到分布式能源、将电信号发送到支路电路上的电器从而启用或禁用它们以便优化能耗、将孤岛电力***功耗维持在由分布式能源供应的足够低的水平或其组合。在一些实施例中，该***包括能量储存设备，诸如一个或多个电容器或电池，其能够在连接电路开关设备的公用电网点已将电力***与公用电网断开连接之后并且在分布式能源开始向孤岛电力***供电之前的时段内维持逻辑电力和开关设备致动电力，以便促进连接点和支路电路开关设备的致动以实现上述功能。

在一些实施例中，***(例如，图1的***100)被配置为针对服务于孤岛电力***的配电板中的相位不平衡或过高的相电压提供硬件安全性。在一些实施例中，该***包括断路器配电板(例如，图26的面板2600)，该断路器配电板被设计用于连接到电池逆变器或其它分布式能源。配电板可以被配置为在孤岛运行模式下操作，其中所服务的AC电力***与任何公用电网断开连接。在一些实施例中，向配电板供电的分布式能源比配电板所服务的电力***使用更少的电力导体(在下文中称为“导体”)连接。配电板可以包括变压器或自耦变压器，或者可以被设计用于连接到设置有至少一组绕组的变压器或自耦变压器，该绕组的端子数量等于配电板所服务的电力***的导体数量。在一些实施例中，变压器被设计成从包括与到分布式能源的连接相同数量的电力导体的连接接收电力。

在一些实施例中，配电板包括多个电子硬件安全特征和多个电力开关设备(例如，可控继电器和断路器)。例如，安全特征可以被设计为监测所供应的电力***的所有电力导体的电压差，被设计为监测电力***的每个导体相对于共享回流电力导体(“中性线”)的电压差，或两者。该***(例如，其控制电路***)可以监测电压(在下文中称为“相电压”)，或者监测电压和相电压的差的合适组合，使得由此监控由电力***服务的所有设备的供电电压。

在一些实施例中，***(例如，图1的***100)包括安全特征，该安全特征被配置为在遭受单点部件故障或布线故障时维持安全状态。例如，如果检测到可能导致向由配电板服务的任何负载供应过电压的情况，那么安全特征可以被配置为完全断开分布式能源与配电板之间的连接。在进一步的示例中，配电板连接到240V电池逆变器，该逆变器具有两个带有对应导体的端子。在一些实施例中，配电板包括具有两个绕组和三个端子的自耦变压器，并且被配置为服务120V/240V分相型的孤岛电力***。例如，这种配置包括用于相对于共享的中性导体向两个120V电路供电的三个导体，每个120V导体均相对于彼此被供应180度异相的电力。在一些此类实施例中，配电板包括以下一项或多项：

(1)包含过电压检测电路的单相240V电池逆变器，当检测到过电压时，该过压检测电路禁用逆变器的输出。

(2)中央电压不平衡检测器电路，当检测到相电压不平衡时，该中央电压不平衡检测器电路发送信号。

(3)与两个单独的开关设备相关联的两个单独的致动电路，每个开关设备与电池逆变器电路连接。

(4)两个电压量值检测器电路，其中每一个与每个开关设备相关联，并且每一个监测电力***的一个相。

(5)致动电路，其被配置为：如果发送了中央电压不平衡检测器信号，或者检测到与所监测的电力***相相关联的过电压，或者如果失去了对致动电路的逻辑供电，那么使相关联的开关设备断开连接。

(6)可选地，与每个致动电路相关联的储能器，以使得每个致动电路能够在失去对致动电路的逻辑供电之后采取使开关设备断开连接所需的动作，尤其是在开关设备是双稳态的情况下。

在一些实施例中，***(例如，图1的***100)包括连接到控制电路***(例如，网关)的多个计量电路，该控制电路***监测与一个母线相关联的电流换能器(例如，包括在传感器板中)。在一些实施例中，电力配电板包括将电力分配给多个支路电路的至少一个配电导体(在下文中称为“母线”并且指任何刚性或柔性的配电导体)。例如，每个支路电路可以包括一个或多个电流换能器，诸如电流测量分流器、非隔离式电流变压器、非隔离式Rogowski线圈、任何其它合适的电流传感器或其任意组合(例如，使用图26的传感器板2616或任何其它合适的传感器***)。在一些实施例中，与给定母线相关联的所有支路电路由多个计量电路监测，该多个计量电路各自测量与给定支路电路或一组支路电路相关联的电流或功率(例如，使用图26的传感器板2616或任何其它合适的传感器***)。可以将计量电路连接在一起而无需流电隔离，并且计量电路可以包括例如共模滤波器、差分放大器或两者的***。例如，包括一个或多个滤波器或滤波器***的计量电路即使在由母线服务的每个支路电路的换能器之间存在瞬态或稳态电压差的情况下也可以能够根据由电流换能器生成的信号产生准确的结果。这种差异可能是由与流经母线和支路电路***的电阻性或电感性阻抗的电流相关联的电压差引起的，并且可能通过直接的流电连接或者通过寄生或有意的电容性耦合而耦合到电流换能器。

在本公开中，“非隔离”应理解为是指在两个电导体直接电接触时，或者当它们之间的任何绝缘或间隔的强度或大小不足以提供如果其中一个导体被与配电板所服务的电力***中的导体相关联的电位激励，并且另一个导体保持悬空或连接到电力***所服务的不同电位时将需要的功能或安全设计要求时，在两个电导体之间存在的状况。

在一些实施例中，计量电路(例如，其发送传感器信号)共享公共逻辑或低压供电***。在一些实施例中，计量电路共享非隔离的通信介质。在一些实施例中，计量电路被并置在单个印刷电路板上(例如，图26的传感器板2616)，该印刷电路板物理上靠近母线并且大小与母线的长度相似，并且其中与计量电路相关联的印刷低压配电导体在靠近母线长度中间附近的单个中心点处电连接到母线。在一些实施例中，供电***在一个或多个点处流电结合到母线。

在一些实施例中，***(例如，图1的***100)包括到母线的电连接，该电连接是使用连接在印刷配电导体和与单个电流测量分流类型的电流换能器相关联的每条引线(例如，其各自服务支路电路之一)之间的一对电阻元件(例如，电阻器)形成的。例如，换能器可以布置在母线的长度的中间附近。此外，电阻元件的大小可以被调整成使得与分流器的电阻以及将分流器连接到电阻的任何连接导体的电阻相比，由分流换能器两端的电位降引起的流过它们的任何电流都可以忽略不计，以便当所述电流流动时，不会对换能器产生的信号电压产生实质性影响。

在一些实施例中，包括如先前已经描述的一对***(例如，图1的***100的两个实例，其可以但不必然类似地配置)，其中一个***与120V/240V分相电力配电板的每个线路电压母线相关联。在一些实施例中，每个***借助于流电隔离的通信链路连接到中央通信设备或计算设备(例如，包括控制电路***)，并且其中每个***由单独的流电隔离的供电电源服务。

图31示出了根据本公开的一些实施例的包括具有继电器的说明性电力面板3110的***的框图。AC电源(诸如AC服务分站3101)包括一个或多个电导体，其被配置为传输AC电力。如图31中所示，服务分站3101包括中性线(例如，接地中性线)、第一线路(例如，作为120VAC的L1)和第二线路(例如，作为120VAC的L2，其与L1异相180度)。服务分站线耦合到电表3102，电表3102被配置为对电力使用情况和发电进行感测、记录或两者。例如，电表3102可以包括用于确定使用情况的电流传感器和电压传感器。L1和L2线路耦合到干线接触器3111，干线接触器3111用于将电力面板3110的部件与AC服务分站3101断开(例如，为了安全性、服务或部件安装)。例如，如图所示，干线接触器3111可以是两极单掷接触器，被配置为将L1和L2与电力面板3110的其余部分断开。干线继电器3112和3122被配置为将相应的L1和L2耦合到相应的母线3113和3123。在一些实施例中，干线继电器3112和3122通信地耦合到控制电路***3130，并且因此可以被控制电路***3130致动打开或关闭。例如，干线继电器3112和3122可以包括被配置为耦合到控制电路***3130的控制端子，以及被配置为从L1和L2传导电流的载流端子。干线继电器3112和3122可以包括例如基于螺线管的继电器、固态继电器、任何其它合适类型的继电器或其任意组合。母线3113和3123各自被配置为接口连接耦合到多个继电器和传感器，这些继电器和传感器又耦合到对应的断路器。在一些实施例中，母线3113和3123将线路L1和L2分配给具有集成电流传感器的多个相应的继电器3114和3124。例如，母线3113可以与包括测量电流分流器的多个继电器3114接合。电压测量引线可以耦合到电流分流器(例如，具有已知且精确的电阻或阻抗)，并且还耦合到控制电路***3130以进行电压测量(例如，跨各个分流器的实时电压测量以确定实时电流流动)。在说明性示例中，电流分流器可以包括具有精确几何形状的金属条或以其它方式具有精确已知电阻的金属条。在一些实施例中，控制电路***3130被配置为打开和关闭继电器3114和3124，以及读取电流分流器两端的电压降。断路器3115和3125可以包括被配置为提供机械断路或手动断路的断路器。例如，断路器3115和3125可由用户访问以复位、关闭和观察(例如，观察是否跳闸)。断路器3115与继电器3114接合并且断路器3125与继电器3124接合。例如，断路器3115和3125的输出是线路L1和L2，其可用于耦合到站点的布线和负载(例如，负载3140)。

在说明性示例中，参考图31，电力面板3110可以是住宅的“主”面板。电力公共实体可以提供并管理服务分站3101(或耦合到它的配电线)、电表3102(例如，以某个时间表从电表3102记录使用情况)或两者，或者指定它们的要求。电力面板可以包括靠近面板顶部的干线接触器3111，其中干线继电器3112和3122布置在干线接触器3111后面(例如，如用户所见，更深入墙壁)。

在说明性示例中，参考图31，电力面板3110可以被改装到住宅电力***中，取代常规的面板。在一些实施例中，干线接触器3111(或一些实施例中的干线断路器)、干线继电器3112和3122、母线3113和3123以及支路继电器3114和3124安装在背板上。在一些这样的实施例中，安装了空接面面板以覆盖继电器部件和母线，其中仅母线凸片暴露，从而为断路器提供与继电器开关母线接合的途径。

在一些实施例中，一个或多个继电器被包括在面板中，并且可由控制电路***3130控制。在一些这样的实施例中，该***被配置用于机械断路(例如，来自断路器)、受控断路(例如，来自继电器)、电路切断和复位(例如，来自断路器、继电器或两者)，或其组合。例如，用户可以经由集成用户接口(例如，触摸屏或触摸板)、经由软件应用(例如，安装在智能电话或其它用户设备上)或其任意组合与电力面板3110手动交互(例如，通过打开或关闭断路器)。

图32示出了根据本公开的一些实施例的包括具有继电器3210和分流电流传感器3220的说明性电力面板的***3200的框图。如图所示，***3200包括干线断路器3201、干线电流传感器3202、干线继电器3203、线路3204和3205(例如，L1和L2)、分流器3220和3221、继电器3230和3231、断路器3240和3241、分流器3290和3291、继电器3297和3292、断路器3298和3293、自耦变压器3299、逆变器3294、继电器驱动覆写器3280和相位不平衡监测器3270。

第一支路包括线路3204(例如，L1)，其中对于每个支路电路，分流电流传感器3220、继电器3230和断路器3240串联耦合。类似地，第二支路包括线路3205(例如，L2)，其中对于每个支路电路，分流电流传感器3221、继电器3231和断路器3241串联耦合。耦合到线路3204和3205的还有分流电流传感器3290、继电器3297、断路器3298和自耦变压器3299，以及分流电流传感器3291、继电器3292、断路器3293和逆变器3294。继电器驱动覆写器3280耦合到继电器3297、3292和相位不平衡监测器3270中的每一个。

图33A-42示出了根据本公开的一些实施例的电力面板的部件和方面的说明性示例。例如，图33A-42中所示的说明性部件可以被包括在电力面板中，诸如图31的电力面板3110、图32的电力面板3200或任何其它合适的电力面板。

图33A示出了根据本公开的一些实施例的包括安装有支路继电器和控制板的背板的说明性组件的前视图，图33B示出了该组件的侧视图，并且图33C示出了该组件的底视图。图34示出了根据本公开的一些实施例的图33A-33C的说明性组件的透视图3400和分解图3450，其中标记了一些部件。如图所示，八个支路继电器3310安装在背板3303上(例如，以4*2布置)，其中每个支路继电器3310的第一端子3312固定到母线(例如，母线3301或母线3302)，并且每个支路继电器3310的第二端子3311向外延伸(例如，在侧视图中，朝左侧的用户延伸)。例如，如图所示，第一端子3312通过螺纹紧固件(例如，螺接到螺柱(诸如pem螺柱)上的螺母)固定。多条电线3355将支路继电器3310连接到对应控制板(例如，控制板3350或控制板3351，但是在一些实施例中，可以使用单个板)的对应连接器3356。例如，电线3355可以被配置为将来自控制板3350和3351的控制信号传输到每个继电器3310以使得继电器打开或关闭电路。在另一个示例中，电线3355可以被配置为将传感器信号(例如，电压信号)从集成到每个继电器3310中的电流分流器传输到控制板3350和3351(例如，其可以基于分流器两端的电压降来确定电流)。在一些实施例中，背板3303被配置为安装到电气壳体、建筑结构、包括在电力组件中，或其组合。如图所示，控制板3350和3351中的每一个包括四个连接器3356，但是可以包括任何合适数量的控制板(例如，一个、两个或多于两个)，并且每个控制板可以包括任何合适数量的连接器、电端子或电接口。如图34中所示，第二端子3311在本文中也被称为“支路断路器接线片”，控制板3350和3351在本文中也被称为“列PCB”或控制电路***，并且背板3303在本文中也被称为“干线总线外壳”。在一些实施例中，控制板3350和3351中的每一个可以电耦合到中央控制器，该中央控制器可以包括控制电路***、用户接口、通信接口、存储器、任何其它合适的部件，或其任意组合。例如，控制板3350和3351中的每一个可以经由线缆(例如，具有合适的端接连接器)、端接电线或两者连接到控制器。如图34中所示，包括干线母线3301和3302，它们可以对应于两条不同的AC线路(例如，公共实体服务分站的L1和L2)。将理解的是，虽然耦合到支路继电器3310的电线3355示出为耦合到控制板3350和3351，但是它可以耦合到具有控制电路***的中央控制器，因此不需要包括控制板3350和3351。控制板3350和3351可以包括控制电路***，可以被中间安装在支路继电器3310和中央控制器之间，或者可以被完全省略。将理解的是，控制板3350、3351或两者可以提供任何合适的功能并且可以包括例如电流感测板、传感器板和接口板、PCB、任何其它合适的控制电路***或其任意组合。例如，控制板可以被配置为接收传感器信号、提供控制信号、执行反馈控制回路、调节信号(例如，放大、滤波或调制)、转换信号、生成信号、管理电力、接收和传输数字信号、任何其它合适的功能或其任意组合。将理解的是，控制板可以提供任何合适的功能并且可以包括例如电流感测板、传感器板和接口板、PCB、任何其它合适的控制电路***或其任意组合。例如，控制板可以被配置为接收传感器信号、提供控制信号、执行反馈控制回路、调节信号(例如，放大、滤波或调制)、转换信号、生成信号、管理电力、接收和传输数字信号、任何其它合适的功能或其任意组合。

图35A示出了根据本公开的一些实施例的包括安装有支路继电器3310和控制板3350和3351、安装有空接面3330和安装有断路器3320的背板3303的说明性组件的前视图，图35B示出了该组件的侧视图，图35C示出了该组件的底视图，并且图35D示出了该组件的透视图。断路器3320与支路继电器3310的第二端子3311接合以形成支路电路。

图36A示出了根据本公开的一些实施例的包括安装有支路继电器3310和控制板3350和3351、安装有空接面3330并且安装有断路器3320的背板3303的说明性组件的前视图，图36B示出了该组件的侧视图，图36C示出了该组件的底视图，并且图36D示出了该组件的透视图，其中图示了支路继电器传感器和控制线3357。如图所示，图36A-36D的组件与图35A-35D的组件相同，其中在图36A-36D中添加了传感器和继电器控制线3357。例如，每个支路继电器3310可以包括三个控制端子，其被配置为允许控制线圈(例如，对于螺线管致动的继电器的控制线圈)的双向致动。在一些实施例中，感测线和继电器控制线3357(例如，来自电流分流器和感测引脚和致动器引脚)可以但不必然终止于单个连接器。例如，如图所示，每个支路继电器3310都包括单个连接器3356。

图37A示出了根据本公开的一些实施例的图36A-36D的说明性组件的分解透视图，并且图37B示出了图36A-36D的说明性组件的分解侧视图，其中标记了一些部件。在一些实施例中，每个支路继电器3310可以包括电端子，其被配置为与电连接器(例如，线束的电连接器)接合、与线束或线缆的单独端接连接器接合、被焊接到任何其它合适的电接口，或其任意组合。例如，安装人员空接面3330、(一个或多个)中性杆3304和支路断路器3320可以被添加到图33A-图34的组件以创建图36A-图37B的组件。在一些实施例中，安装人员空接面3330被安装以对用户隐藏支路继电器3310、防止用户接近支路继电器3310，或者以其它方式向用户提供简化的接口。例如，用户可以与支路断路器3320交互，更换、安装和查看支路断路器3320，而无需接近支路继电器3310，如图所示，支路继电器3310可由控制板3350和3351控制。在另一个示例中，中性杆3304(例如，耦合到公共实体服务分站的中性线)可以固定到安装人员空接面3330并且可以包括用于固定中性线的螺钉端子。支路断路器3320可以被安装且电耦合到每个支路继电器3310的第二端子3311以提供受保护的AC电力。例如，每个支路断路器3320包括可以固定电线(例如，以提供AC电压)的端子。可以安装外部空接面(未示出)以覆盖支路断路器3320，从而仅提供对用户可以与之交互的断路器拨动开关3321的访问。如图36A-36D中所示，每个支路断路器3320可以与母线(例如，母线3301或母线3302)和中性杆(例如，中性杆3304中的任一个)接合，并且可以包括支路电路布线可终止于此的对应端子(例如，线路和中性线)。在一些实施例中，每个支路断路器3320可以接合母线3301或3302并且包括单个输出端子，并且对应的中性线可以终止于例如具有螺钉端子的中性母线(例如，中性杆3304)。根据本公开的一些实施例，可以包括具有任何合适容量或操作特性的任何合适类型的支路断路器3320(例如，手动断路器、可控断路器、欺骗断路器、双极断路器)。组件可以包括背板3303、母线3301和3302、继电器层(例如，固定到母线3301或3302的支路继电器3310的阵列)、空接面层(例如，空接面3330)、断路器层(例如，支路断路器3320的阵列，每个都固定到母线3301或3302)，以及客户空接面层(未示出)，所有这些都布置在电气壳体中。

图38A示出了根据本公开的一些实施例的包括安装有干线继电器3810、安装有干线断路器3820和母线3801和3802的继电器外壳3830的说明性组件的前视图，图38B示出了该组件的侧视图，图38C示出了该组件的底视图，图38D示出了该组件的透视图，图38E示出了该组件的分解透视图，并且图38F示出了该组件的分解侧视图。干线继电器3810包括耦合到两个相应母线3801和3802(例如，L1和L2)的两个第一端子。干线继电器3810还包括耦合到干线断路器3820的两个相应端子(例如，对应于L1和L2)的两个第二端子。例如，干线断路器3820从电表耦合到L1和L2。干线继电器3810也可以被称为“孤岛运行继电器”，因为它被配置为将面板和面板电路与AC电源(例如，公共实体服务分站)断开。如图所示，电流传感器3811(例如，电流变压器或任何其它合适的电流传感器)安装在L1和L2中的每一个上以感测AC线路中的电流。例如，电流传感器可以经由电线耦合到控制电路***，使得控制电路***可以确定L1和L2之一或两者中的电流(例如，瞬时电流、平均电流或以其它方式导出的电流)。图38A-38D中所示的两个线缆部分3899包括对应于实芯电流变压器的传感器线。

图39示出了根据本公开的一些实施例的说明性支路继电器3900的透视图。断路器接线片3920是次级端子(例如，图33A-图34的次级端子3311)，支路断路器(例如，图35A-图37B的支路断路器3320之一)电耦合到该次级端子。干线总线接线片3911是固定到母线的第一端子(例如，图33A-图34的第一端子3312)。分流感测引脚3950可以提供电端子，电线可以固定(例如，压接、焊接、夹紧或以其它方式固定)到它以用于测量分流器3960(例如，其包括精确的电阻元件或精确已知的电阻元件)两端的电压差。感测引脚3951可以提供电端子，电线可以固定(例如，压接、焊接、夹紧或以其它方式固定)到它以用于测量支路继电器3900的输出端的电压(例如，正好在对应的支路断路器之前)。例如，感测引脚3951和分流感测引脚3950可以耦合到控制电路***以确定支路继电器3900的状态、支路继电器3900的操作状况、或关于支路继电器3900的任何其它合适的信息。干线母线3911被配置为固定到母线的螺柱或螺栓，该螺栓固定到母线。分流器3960可以包括任何合适的材料(例如，金属或金属合金，诸如锰铜、金属绕线、薄电介质、碳膜)，具有任何合适的电特性(例如，它的电阻、阻抗和温度依赖性)和任何合适的几何形状(例如，扁平的、圆柱形的、缠绕的、带有电极的薄膜)以用于测量电流。

图40示出了根据本公开的一些实施例的说明性支路继电器3900和断路器4020的透视图。支路断路器4020固定到断路器接线片3920(例如，第二端子)。例如，支路断路器4020可以包括夹紧断路器接线片3920的夹紧机构，从而维持支路断路器4020和支路继电器3900之间的电接触。在一些实施例中，空接面(未示出)可以将支路断路器4020与支路继电器3900物理分离，除了断路器接线片3920从中突出的开口。

图41示出了根据本公开的一些实施例的具有支路电路的说明性面板4100的分解透视图。如图所示，面板4200中不包括安装人员空接面，但是可以可选地包括空接面。例如，干线母线4101和4102可以包括在支路延伸部(例如，支路继电器4110固定到它的向内延伸的结构)中的相应的电流分流器。在另一个示例中，干线母线4101和4102可以包括如图41中所示的梳状结构，并且每个延伸部被配置为固定支路继电器4110中的一个，其可以包括具有感测引脚或端子以基于分流器两端的电压降确定支路电流的电流分流器。在一些实施例中，每个支路继电器4110可以包括电端子，该电端子被配置为与电连接器(例如，线束的电连接器)接合、与线束或线缆的单独端接连接器接合、被焊接到任何其它合适的电接口，或其任意组合。支路断路器4120可以被安装且电耦合到每个支路继电器4110的第二端子以提供受保护的AC电力。例如，每个支路断路器4120包括可以固定电线(例如，以提供AC电压)的端子。可以安装外部空接面(未示出)以覆盖支路断路器4120，从而仅提供对用户可以与之交互的断路器拨动开关4121的访问。在一些实施例中，每个支路断路器4120可以接合母线4101或4102并且包括单个输出端子，并且对应的中性线可以终止于例如具有螺钉端子的中性母线。根据本公开的一些实施例，可以包括具有任何合适容量或操作特性的任何合适类型的支路断路器4120(例如，手动断路器、可控断路器、欺骗断路器、双极断路器)。组件可以包括背板4103、母线4101和4102、继电器层(例如，固定到母线4101或4102的支路继电器4110的阵列)、空接面层(例如，未示出)、断路器层(例如，支路断路器4120的阵列，每个都固定到母线4101或4102)，以及客户空接面层(未示出)，所有这些都布置在电气壳体中。在一些实施例中，如图所示，电线4155可以被配置为将传感器信号(例如，电压信号)从集成到每个继电器4110中的电流分流器传输到控制板4150和4151(例如，其可以基于分流器两端的电压降确定电流)。在一些实施例中，如图所示，电线4155可以被配置为将继电器控制信号从控制板4150和4151传输到支路继电器4110的合适端子。

图42示出了根据本公开的一些实施例的具有支路电路4220、干线断路器4208和自耦变压器4290的说明性安装面板4200的透视图。为了清楚起见，图42中未示出几个组件，包括例如客户空接面、面板前端、传入导管和AC线路，以及出线支路电路导管和对应的电线。在一些实施例中，电力面板4200被配置为安装在住宅结构中(例如，在16英寸间隔的二乘四的壁4280之间)。如图所示，干线线路L1和L2以及中性线从电表通过面板4200的顶部引入(例如，在耦合到面板顶部的开口的导管中)。然后将干线线路路由到干线断路器4208、干线继电器(未示出)、干线母线、具有分流器的支路继电器、支路断路器，最后到支路电路(例如，住宅布线和插座，最终是电力负载)。如图所示，自耦变压器4270被包括在内，并耦合到外部设备(未示出)。外部设备可以包括逆变器(例如，来自太阳能PV设施)或其它非电网AC电源。在一些实施例中，自耦变压器具有固定的绕组比(例如，固定的电压比)。在一些实施例中，自耦变压器4270具有可变且可控的绕组比(例如，可变电压比)。例如，自耦变压器4270可以经由继电器耦合到干线母线和中性线。当并网时，自耦变压器4270可以与母线和中性线断开。当孤岛运行时，干线继电器和/或断路器4208可以断开，并且自耦变压器4270继电器闭合，从而将支路电路中性点电耦合到逆变器中性点，并且在自耦变压器处将干线母线耦合到具有适当电压转换的逆变器的线路。

图42中所示的计算机4240包括被配置为管理和控制电力面板的各方面的控制电路***。例如，计算机4240可以被配置为控制(例如，支路电路4220的)一个或多个干线继电器(例如，耦合到干线断路器4208)、一个或多个支路继电器、任何其它合适的继电器或可控开关、或其任意组合的投掷位置。在进一步的示例中，计算机4240可以被配置为从感测引脚(例如，用于确定继电器的状态)、分流感测引脚(例如，用于确定电流)、电流传感器(例如，用于确定电流)、电压传感器(例如，用于确定电压)、温度传感器(例如，用于确定表面、部件或环境温度)、任何其它合适的信号或其任意组合接收模拟信号。计算机4240可以包括供电电源、功率转换器(例如，DC-DC、AC-AC、DC-AC或AC-DC转换器)、数字I/O接口(例如，连接器、引脚、接头或线缆尾纤)、模数转换器、信号调节器(例如，放大器、滤波器、调制器)、网络控制器、用户接口(例如，显示设备、触摸屏、键盘)、存储器(例如，固态存储器、硬盘驱动器或其它存储器)、被配置为执行编程的计算机指令的处理器、任何其它合适的装备、或其任意组合。在一些实施例中，图42的面板4200包括耦合到支路继电器、干线继电器和计算机的一个或多个控制板。在一些实施例中，计算机4240直接耦合到支路继电器、干线继电器、传感器、面板的任何其它合适的部件，或其任意组合。

在说明性示例中，在图31-42的背景下，电力面板可以允许支路电路监测。在一些实施例中，可以实现高准确度支路电路监测，因为每个电路都装有集成分流器(例如，带有校准的电阻元件)，该集成分流器被配置为测量流过每个电路的电流。每个支路电路中的电功率可以基于电流和电压来确定。对于每个支路电路，此功能提供了对有功功率、无功功率、能量、任何其它合适的参数或其任意组合执行在线测量的能力。在一些实施例中，对于进入面板的干线(例如，L1和L2)，在每个母线上组装有高准确度实芯电流传感器(例如，电流分流器)，以提供对每个支路电路的能量计量(例如，全屋计量)。在一些实施例中，控制板被设计为容纳预组装的分流器、分芯CT输入(例如，用于测量改装的PV电路、子面板或连接到面板的其它类似设备)，或两者。

在说明性示例中，在图31-42的背景下，电力面板可以允许支路电路控制。在一些实施例中，每个支路电路都配备有直接安装在干线母线上的可控继电器，从而允许单独的电路级别控制。在一些实施例中，支路继电器的输入允许容易地安装在电力面板内，并且断路器接线片被设计为适应标准的塑壳断路器。在一些实施例中，每个继电器由控制电路***独立且实时地致动，从而允许在面板内进行软件限定的负载控制。在一些实施例中，继电器被设计为使得面板的唯一暴露给安装人员的部件是安装支路断路器的断路器接线片(例如，安装人员空接面隐藏继电器的剩余部分)。在一些实施例中，支路继电器断路器接线片设有感测引脚，该感测引脚被配置为实时检测继电器的投掷位置(例如，基于感测引脚处的电压而接通或断开)。根据本公开的一些实施例，继电器可以具有任何合适的额定值、容量或操作特性。在说明性示例中，支路继电器的额定电流可以为90A(例如，高于典型的住宅电路或断路器)，这允许支路断路器作为被动安全设备正常操作。

在说明性示例中，在图31-42的背景下，电力面板可以具有允许支路级别感测和致动的架构。在一些实施例中，使用控制板来实现支路级别感测和致动。在一些实施例中，控制板被配置为从多个分流电阻器接收模拟信号。在一些实施例中，控制板可以包括被配置为从控制电路***接收控制信号(例如，由网关计算机生成的低压DC信号)的继电器驱动器。控制板可以包括模数转换器、数字I/O接口、供电电源或功率转换模块、任何其它合适的部件或功能，或其任意组合。在一些实施例中，电力面板包括两个控制板，其中每一个布置在面板内部的一侧，并且每个都具有(例如，同时)管理多个电路的能力。例如，面板可以在面板的每一侧包括二十个电路支路。在一些实施例中，母线配置允许互换线路L1和L2连接，从而可以连接双极断路器(例如，对于耦合到L1和L2两者的240VAC支路)。在一些实施例中，一个或多个控制板和相关联的控制逻辑允许以组或集群的形式配置电流传感器和继电器致动器。例如，连接到双极断路器的相对较大的负载可以被配置为作为单个支路对待，以用于能量计量和负载控制的目的。在一些实施例中，控制板连接到能够执行附加计算以及支持软件应用的主板(例如，载板)。

在说明性示例中，在图31-42的背景下，电力面板可以包括一个或多个自耦变压器(例如，单绕组变压器)。许多太阳能/混合逆变器需要外部自耦变压器为相位平衡负载提供中性参考。在一些实施例中，电力面板包括在离网操作期间(例如，当孤岛运行时)(例如，通过一对继电器)启用/提供的自耦变压器。在一些实施例中，控制电路***可以包括确保自耦变压器在离网操作期间仅连接到一个或多个母线的控制逻辑。在一些实施例中，电力面板被设计为对自耦变压器提供合适的冷却。例如，冷却可以通过被动冷却元件或主动冷却元件来实现，诸如翅片、风扇、热交换器、任何其它合适的部件或其任意组合。自耦变压器可以包括固定的初级-次级电压比，或者可以包括可变的初级-次级电压比。在说明性示例中，太阳能PV逆变器可以提供第一AC电压，该电压可以被自耦变压器降低以匹配母线和面板的中性点之间的线-中性电压。因此，太阳能PV***不需要输出与电力负载所需的相同的AC电压。

在说明性示例中，在图31-42的背景下，电力面板可以包括一个或多个母线。每个母线可以被设计为通过具有对应分流电阻器的多个支路继电器容易地耦合到干线断路器和干线继电器以及多个支路断路器。在一些实施例中，母线可以包括或安装有螺纹螺柱(例如，pem螺柱)以允许与每个支路继电器容易地对准和组装，同时确保面板内的L1、L2配置被保留(例如，以满足行业标准)。在一些实施例中，母线被设计为具有端子(例如，弹簧端子或螺钉端子)以允许诸如子面板之类的设备从面板供电而无需支路断路器。

在说明性示例中，在图31-42的背景下，电力面板可以包括一个或多个空接面。在一些实施例中，感测机构和继电器致动机构以及控制板被组装在安装人员空接面下方以确保安装过程被简化/模块化。在一些实施例中，中性杆被安装在安装人员空接面上以允许***式中性断路器与每个电路对齐并用作每个电路的电流返回路径。在一些实施例中，继电器仅有的暴露部分是支路断路器安装到的断路器接线片。在一些实施例中，电力面板包括在断路器前面的客户空接面和仅将断路器拨动开关暴露给客户的负载布线(例如，配电板可以但不是必须包括安装人员空接面和客户空接面)。在一些实施例中，每个支路电路的状态灯被嵌入在客户空接面上以便于调试***以及提供关于各个电路的状态的视觉反馈。例如，多个LED可以被包括在空接面上，并且LED可以被布线到被配置为打开和关闭LED的控制电路***。在进一步的示例中，LED可以包括不同颜色、大小或形状的LED，其被配置为指示面板或与其耦合的电路的各种状态。

本公开的***和方法可以用于例如提供用于负载预测的电路级别预测、使用干线电路、支路电路和/或电器控制的受管理的备用控制和能量优化、包含电路级别负载和预测(例如，太阳能预测)的动态剩余时间估计、具有实时反馈的软件配置备用、针对为孤岛电力***服务的配电板中的相位不平衡或过高相电压的硬件安全性、连接到公共电路***的多个计量电路、监测与一个母线相关联的电流换能器、配电板的固件更新、与分布式能源的连接、与电器的连接、分布式能源和家庭自动化的第三方应用支持、电网健康状况监测、能量储备以及电力流管理、任何其它合适的功能或其任意组合。

使用在电路级别、电器级别或两者上的高频、短期负载预测来预测家庭的消耗。可以使用例如非侵入式(例如，电器级别)负载监测算法来分解电路级别的高频测量结果以识别各个电器。从数据中提取关于电路使用、电器使用、消耗或其组合的信息，并将其用于使用聚类/分类算法将电路和/或电器分组为不同类别，以识别相似的使用和消耗模式。取决于类别，应用不同的预测模型来考虑特定的消费特性。电路/电器级别负载预测被汇总到家庭级别。

在说明性示例中，每个电路支路的电流和总线电压的测量结果可以用于确定电路中给定时间处或随时间的电负载。诸如哪些电器连接到每个支路、这些电器汲取的电流的时间或频谱特性、历史和/或当前使用信息(例如，一天中的时间、使用频率、使用持续时间)等信息，或任何其它合适的信息可以用于分解支路级别的测量结果。

图43示出了根据本公开的一些实施例的用于管理电负载的说明性***4300。***4300包括控制***4310、AC总线4320、一个或多个支路电路4330、一个或多个电器4340、一个或多个设备4380、用户设备4350和网络设备4360。传感器可以耦合到控制***4310、AC总线4320、一个或多个支路电路4330、一个或多个电器4340、一个或多个设备4380或其组合，并向传感器***4313提供传感器信号。如图所示，控制***4310包括控制电路***4311、存储器4312、传感器***4313(例如，其可以包括本文所述的用于测量电流、电压或其它电信号的任何部件，以及任何合适的传感器接口)、通信接口4314。此外，如图所示，控制***4310耦合到AC总线4320(例如，用于电压测量和干线断开控制)、一个或多个支路电路4330(例如，用于电流测量、断路器/继电器控制或两者)、一个或多个电器4340(例如，以确定电器标识符(ID)、直接控制电器操作、检索电器信息)或其组合。

图示为智能电话的用户设备4350耦合到通信网络4301(例如，连接到互联网)。用户设备4350可以经由USB线缆、IEEE 1394线缆、无线接口(例如，蓝牙、红外线、WiFi)、任何其它合适的耦合或其任意组合通信地耦合到通信网络4301。在一些实施例中，用户设备4350被配置为使用近场通信、蓝牙、直接WiFi、有线连接(例如，USB线缆、以太网线缆、具有合适连接器的多芯线缆)、不需要通信网络4301的任何其它合适的通信路径或其任意组合与控制***4310、一个或多个电器4340、网络设备4360、任何其它合适的设备或其任意组合直接通信。用户设备4350可以实现能量应用4351，其可以从控制***4310的通信接口4314发送和接收信息。能量应用4351可以被配置为存储信息和数据、显示信息和数据、接收信息和数据、分析信息和数据、提供信息和数据的可视化，以其它方式与信息和数据交互，或者其组合。例如，能量应用4351可以与以下项交互：使用信息(例如，随时间的电负载、每个支路电路的电负载)、时间表信息(例如，峰值使用、时间历史、持续时间历史、计划的操作时间表、预定的中断)、参考信息(例如，参考使用时间表、期望的使用时间表或限制、用于比较操作参数(诸如电流或持续时间)的阈值)、历史信息(例如，过去的使用信息、过去的故障信息、过去的设置或选择、来自多个用户的信息，与一个或多个用户对应的统计信息)、能量信息(例如，能源标识、供电特性)、用户信息(例如，用户人口统计信息、用户简档信息、用户首选项、用户设置、用户生成的故障响应设置)、任何其它合适的信息或其任意组合。在一些实施例中，能量应用4351在用户设备4350、网络设备4360或两者上实现。例如，能量应用4351可以被实现为软件或一组可执行指令，其可以存储在用户设备4350、网络设备4360或两者的存储器存储装置中并且由相应设备的控制电路***执行。

网络设备4360可以包括数据库(例如，包括使用信息、时间表信息、参考信息、历史信息、能量信息、用户信息)、一个或多个应用(例如，作为应用服务器、主机服务器)，或其组合。在一些实施例中，网络设备4360和任何其它合适的网络连接设备可以向控制***4310提供信息、从控制***4310接收信息、向用户设备4350提供信息、从用户设备4350接收信息、向一个或多个电器4340提供信息、从电器4340接收信息，或其任意组合。

(一个或多个)设备4380可以包括例如电池***、电动车辆充电站、太阳能电池板***、DC-DC转换器、AC-DC转换器和AC-AC转换器、变压器、耦合到AC总线或DC总线的任何其它合适的设备或其任意组合。例如，(一个或多个)设备4380可以被配置为与控制***4310、用户设备4350、一个或多个电器4340和网络设备4360中的任何一个直接通信，或经由通信网络4301通信。

在说明性示例中，***4300或其控制***4310可以被配置为实现图23的表2300的说明性用例中的任何一个。在另一个示例中，***4300或其控制***4310可以被配置为实现图24的IoT布置2400。在另一个示例中，***4300或其控制***4310可以被配置为实现图25的处理2500。

在说明性示例中，控制***4310可以使用由安装者提供、从设备检索或以其它方式接收到的标签或标识符来为分解算法(例如，能量应用4351)提供支持背景。由于支路电路是单独监测和控制的，因此可以基于预期用途(例如，厨房电器、照明、加热)对每个电路中的负载进行分类、建模或以其它方式表征，从而降低控制***4310将测量的电气特性与参考负载类型相关联所需的算法复杂性。为了说明，控制***4310可以从传感器***4313接收至少一个传感器信号，该传感器***4313被配置为测量与一个或多个支路电路4330对应的一个或多个电力参数。控制***4310将一个或多个支路电路4330与(例如，存储在存储器4312中的)参考负载信息相关联，参考负载信息可以包括预期负载(例如，峰值负载、最大负载、功率因数、启动瞬态、持续时间或其它时间特性)、容量信息、任何其它合适的信息或其任意组合。基于在传感器***4313处接收或由传感器***4313生成的传感器信号，控制***4310(例如，其控制电路***4311)基于传感器信号确定一个或多个支路电路中的相应电负载。控制***4310(例如，其控制电路***4311)至少部分地基于参考负载信息并且至少部分地基于一个或多个支路电路中的相应电负载来解列支路电路上的多于一个负载。控制***4310(例如，其控制电路***4311)控制相应可控元件(例如，可控断路器或继电器)以管理每个相应支路电路中的相应电负载。为了说明，控制***4310(例如，其控制电路***4311)识别哪些部件正负载于特定支路电路(例如，基于预期的功率或电流曲线)。为了进一步说明，控制***4310(例如，其控制电路***4311)基于耦合到支路电路***的负载(例如，如果可用，则基于它的参考负载信息)来预测特定支路电路的功率或电流行为。在一些实施例中，控制***4310(例如，其控制电路***4311)识别与(例如，经由AC总线4320)耦合到一个或多个支路电路4330的电网相关联的事件、基于事件确定操作标准，并且基于操作标准断开或连接一个或多个支路电路4330中的支路电路。作为说明性示例，控制***4310可以通过基于家庭中每个有源电器的循环功率特性、电器的历史使用信息预测出这些电器的电力需求，使用分解负载识别来在过载发生之前预测逆变器过载，并且断开电路以便防止所述过载。

在一些实施例中，第一步骤包括控制电路***4311使用户定义的电路(例如，支路电路4330中的一个或多个)在不同阶段自动断开以降低功耗。在一些实施例中，一旦***脱离电网(例如，AC总线4320从电网断开)，第一组负载(例如，不太关键的负载，或高耗电负载)就被断开。因而，一旦达到预定义的电池充电状态水平(例如，通过设备4380的电池***经由设备4380的AC-DC转换器耦合到AC总线4320)，其它级然后就被连接或断开。每个支路或干线电路的状态可以可选地由用户(例如，通过与通信接口4314交互)或控制***4310实时改变。在一些实施例中，控制***4310监测和/或管理相位不平衡(例如，在负载相等地超过逆变器输出能力的两个相位之间，或在单个相位上)以延长正常运行时间(例如，在备用期间，在第二步骤中使用能量优化)、避免逆变器过载、为被视为关键的***保持电力，或其组合。在一些实施例中，基于例如负载预测、太阳能预测、用户首选项、电器信息或其组合来识别针对一个或多个电器4340的最佳或以其它方式确定的负载转移和/或削减措施。在一些实施例中，控制***4310(直接或间接)与各个设备(例如，一个或多个电器4340、设备4380)通信以调整功率水平和操作时间(例如，在电网停电或其它电力中断的情况下)。

图44示出了根据本公开的一些实施例的包括***特性的指示的说明性图形用户界面(GUI)4400。在说明性示例中，GUI 4400可以由用户设备(例如，图43的用户设备4350)生成，在用户设备(例如，或另一个合适的设备)的屏幕上实现应用(例如，图43的能量应用4351)。为了说明，GUI 4400可以显示在智能电话的触摸屏、包括在控制***4310的界面中的屏幕、任何其它合适的设备或其任意组合上。如图所示，GUI 4400包括用户设备状态信息4401，其可以包括例如时间、日期、通信信号强度、网络通信强度、用户设备电池寿命、用户设备通知、警告、任何其它状态信息或其任意组合。如图所示，GUI 4400包括时间估计4402，其可以包括例如供电的估计持续时间、负载或电源的估计操作寿命、估计剩余时间、说明功率分配的图形、说明负载类别的操作寿命的图形(例如，“必须有”、“最好有”和“非必需”)、负载被分配的或剩余的能量的量、指示使用有限电源的任何其它信息(例如，电网断开期间的电池组)或其任意组合。如图所示，GUI 4400包括电路分类器4403，其可以包括例如负载或支路电路的已经分类、用于分类负载或支路电路的可选选项、每个分类的描述(例如，“必须有”、“最好有”和“非必要”，如图所示)、指示分类或与分类相关的选项的任何其它信息，或其任意组合。例如，用户可以将每个电路的图标(例如，“游泳池”或“地下室”等)拖动到任何分类以修改电力分配和调度。如图所示，GUI 4400包括选项4404，其可以包括例如仪表板(例如，图44中所示的屏幕)、控制选项(例如，用于调整能量调度、用户简档信息、设备信息、通信信息、持续时间、用于管理能量负载的指令或其组合)、调度选项(例如，用于调度支路电路的断开和连接、维护、从电网断开、软件更新、数据存储)、用于与GUI 4400交互的任何其它选项，或其任意组合。

在一些实施例中，控制***4310(例如，其控制电路***4311)执行算法，该算法为具有备用电池***的住宅生成备用剩余时间的实时估计，如经由图44的(例如，由控制***4310的接口或用户的移动设备生成的)GUI 4400所示。在一些实施例中，算法考虑从房屋中的各个电路(例如，每个支路电路)的瞬时功率汲取、基于来自那些相同电路的历史数据(例如，或者来自基于统计分析的其它用户)的负载预测、基于历史数据的太阳能预测、天气预报(例如，由第三方提供)、任何其它合适的信息或基于信息的预测，或其任意组合。例如，当用户行为模式改变或负载被控制***4310接通/关断时，图44的GUI 4400中所示的估计和设置可以实时改变。

在一些实施例中，控制***4310包括用于房屋中每个电路的实时切换和计量能力，以及在电网中断期间将房屋与电网孤立的能力。例如，控制***4310提供通过用户界面(例如，图43的能量应用4351、图44的GUI 4400)配置哪些电路将在离网时被供电的能力。***允许实时实现这种配置。当用户正在配置哪些负载在离网时将被供电时，***利用这些电路的历史测量结果向用户提供实时反馈，包括但不限于：当配置过多电路被供电时发出潜在过载警告；发出潜在相位不平衡警告；以及提供关于***将能够为所选择的负载供电的估计时间的反馈。在一些实施例中，控制***4310(其控制电路***4311)自动卸载(一个或多个)负载以防止过载、确保电力在夜间或阴天的连续性，或两者。在一些实施例中，操作标准可以包括负载的划分，指示可以卸载哪些负载或以什么顺序卸载负载(例如，“最好有”的负载在“必须有”的负载之前被卸载)。

此外，在一些实施例中，控制***4310使用聚类和/或分类算法来识别在不同循环中操作消耗常规量的能量的那些负载，诸如洗碗机或电动干衣机。在一些实施例中，控制***4310确定每个循环的平均能量使用并检测循环的开始。例如，当房屋离网时循环开始时，控制***4310通知房主电池能量水平的预期变化。在一些实施例中，控制***4310在电池能量水平低于运行房屋中任何负载的完整循环所需的量时通知房主(例如，在用户界面处)。如果在一些实施例中，控制***4310在这种情况下检测到循环的开始，那么它向房主发出循环可能未完成的警告。

在一些实施例中，***4300或其它集成***包括断路器面板，其被设计用于连接到公用设施电网以及(例如，设备4380的)电池逆变器或其它分布式能源，并且包含将配电板连接到公用设施连接点的电路上的一个或多个开关设备，以及为负载服务的支路电路4330上的开关设备。在一些实施例中，***4300包括连接到电路开关设备的公用连接点的公用电网侧的所有相的电压测量装置(例如，耦合到传感器***4313的电压传感器)，其连接到能够确定公用电网的状态的逻辑电路***(例如，控制***4310的控制电路***4311)。此外，在一些实施例中，控制***4310可以包括能够在公用电网状态不适合为连接到配电板的负载供电时生成信号以使开关设备从公用电网断开配电板的逻辑设备，从而形成本地电力***孤岛，并且被动允许或导致(通过电气信号通知或电路连接的开关设备的致动)分布式能源向该孤岛供电。在一些实施例中，在一些实施例中，控制***4310确定在将本地电力***作为孤岛操作时要禁用的支路电路的预编程选择，以便优化能耗或将孤岛电力***功耗维持在由分布式能源供应的足够低的水平。在一些实施例中，在一些实施例中，控制***4310包括以下逻辑：使用对支路电路负载或电器负载的预测或对支路电路负载的测量结果来动态断开或重新连接支路电路到分布式能源或向支路电路上的电器发送电信号从而启用或禁用它们，以便优化能源消耗，或将孤岛电力***功耗维持在由分布式能源供应的足够低的水平。在一些实施例中，在一些实施例中，控制***4310包括能量储存器设备，诸如一个或多个电容器，其能够在电路开关设备的公用电网连接点将电力***从公用电网断开之后和在分布式能源开始向孤岛电力***供电之前的时段内维持逻辑电力和开关设备致动电力，以便促进连接点和支路电路开关设备的致动以实现上述功能。

在一些实施例中，***4300或其它集成***包括被设计用于连接到电池逆变器或其它分布式能源并在孤岛模式下操作的断路器配电板，其具有与任何公用电网断开的(例如，经由AC总线4320)服务的AC电力***；向配电板供电的分布式能源经由包含比配电板所服务的电力***更少的电力导体(在下文中称为“导体”)的连接连接到它，并且所述配电板包含或被设计用于连接到变压器或自耦变压器，该变压器或自耦变压器设有至少一组绕组，其端子数量与配电板所服务的电力***的导体数量相同，其中所述变压器被设计为从包含与到分布式能源的连接相同数量的电力导体的连接接收电力。

在一些实施例中，配电板包含多个电子硬件安全特征和附加的多个电力开关设备，其中所述安全特征被设计为监测供电***的所有电力导体的电压差，或者被设计为监测电力***的每个导体相对于共享返回电力导体(“中性线”)的电压差，所述电压在下文中称为“相电压”，或者监测电压差和相电压的适当组合，使得由此监测由电力***服务的所有设备的供电电压。

在一些实施例中，多个安全特征被设计为在遭受单点部件或布线故障时保持安全行为，并且旨在如果检测到可能导致向配电板服务的任何负载供应过电压的情况，那么完全断开分布式能源和配电板之间的连接。

例如，配电板连接到240V电池逆变器，该逆变器具有带有两个导体的两个端子，所述配电板包含具有两个绕组和三个端子的自耦变压器，并且所述配电板服务120V/240V分相型的孤岛电力***，其中三个导体用于相对于共享的中性返回导体向两个120V电路供电，所述120V导体中的每一个均相对于彼此被供应180度异相的电力，并且所述配电板包含所述安全特征中的互补特征，其中安全特征包括：

1.包含过压检测电路的单相240V电池逆变器，当检测到过压时，该过压检测电路禁用逆变器的输出。

2.中央电压不平衡检测电路，当检测到相电压不平衡时，该中央电压不平衡检测电路发送信号。

3.与两个单独的开关设备相关联的两个单独的致动电路，每个开关设备与电池逆变器电路连接。

4.两个电压量值检测器电路，其中一个与每个开关设备相关联，并且每一个监测电力***的一个相。

5.所述致动电路被设计为：如果发送了中央电压不平衡检测器信号，或者检测到与所监测的电力***相相关联的过电压，或者如果失去了对致动电路的逻辑供电，那么使相关联的开关设备断开连接。

6.可选地，与每个致动电路相关联的储能器，以使得每个致动电路能够在失去对致动电路的逻辑供电之后采取使开关设备断开连接所需的动作，尤其是在开关设备是双稳态的情况下。

在一些实施例中，***4300使用储能器和双冗余电路***来使自锁继电器失效保护打开，从而减少***4300的部件中的能耗(例如，和热量生成)，同时维持单故障容忍。

在一些实施例中，***4300或另一个集成***包括配电板，该配电板包含向多个支路电路分配电力的至少一个配电导体(“母线”，该术语是占位标志(placeholder)并且在此包含所有方式的刚性或柔性配电导体)，每个支路电路包含电流换能器，诸如电流测量分流器，或非隔离式电流变压器，或非隔离式Rogowski线圈。其中与(例如，AC总线4320的)给定母线相关联的所有支路电路(例如，一个或多个支路电路4330)由多个计量电路监测，每个计量电路测量与给定支路电路或一组支路电路相关联的电流或功率，所述计量电路无需流电隔离即可连接在一起，并且所述计量电路设置有或包含共模滤波器或差分放大器或两者的***，使得计量电路即使在母线所服务的每个支路电路的换能器之间存在瞬态或稳态电压差的情况下，也能够从电流换能器生成的信号中产生准确的结果，这种电压差是由与流过母线和支路电路***的电阻性或电感性阻抗的电流相关联的电压差引起的，并且计量电路通过直接的流电连接或者通过寄生或有意的电容性耦合而耦合到电流换能器。

如本文所述，非隔离应理解为是指在两个电导体直接电接触时，或者当它们之间的任何绝缘或间隔的强度或大小不足以提供如果其中一个导体被与配电板所服务的电力***中的导体相关联的电位激励，并且另一个导体保持悬空或连接到电力***所服务的不同电位时将需要的功能或安全设计要求时，在两个电导体之间存在的状况。

在一些实施例中，***4300包括共享公共逻辑或低压供电***的计量电路。

在一些实施例中，***4300包括在一个或多个点处与(例如，AC总线4320的)母线流电结合的供电***。

在一些实施例中，***4300包括共享非隔离通信介质的计量电路。

在一些实施例中，***4300包括被并置在单个印刷电路板上的计量电路，该印刷电路板物理上靠近(例如，AC总线4320的)母线并且大小与母线长度相似，并且其中与计量电路相关联的印刷低压配电导体在靠近母线长度中间附近的单个中心点处与母线电连接。

在一些实施例中，到(例如，AC总线4320的)母线的电连接是借助于连接在印刷配电导体和与服务支路电路之一的单个电流测量分流器类型的电流换能器相关联的每条引线之间的一对电阻形成的，所述换能器位于靠近母线的长度的中间附近，并且所述电阻的大小被调整成使得与分流器的电阻以及将分流器连接到电阻的任何连接导体的电阻相比，由分流换能器两端的电位降引起的流过它们的任何电流都可以忽略不计，以便当所述电流流动时，不会对换能器产生的信号电压产生实质性影响。

在一些实施例中，使用一对***(例如，两个控制***4310和两组负载和电源)，其中一个***与120V/240V分相电力配电板的每个线路电压母线相关联。例如，每个***借助于流电隔离的通信链路连接到中央通信设备或计算设备，并且其中每个***由单独的流电隔离的电源服务。

在一些实施例中，连接互联网的网关计算机用作家庭能源控制器，并且还将无线固件更新分发到整个房子的连接的设备。计算机能够通过有线和无线互联网连接接收无线固件更新。通用固件更新处理允许用于连接的分布式能源的固件包，分布式能源包括但不限于太阳能逆变器、混合逆变器和电池，以及要包含在网关的固件更新包中的家用电器，使得网关然后可以更新这些设备和电器。为了说明，控制***4310可以通过电力线通信、无线通信、以太网、串行总线、任何其它合适的通信链路或其任意组合来分发无线通信(OTA)。

在一些实施例中，用作住宅的能源管理***(EMS)的互联网连接的网关计算机运行由第三方为计算机编译的、旨在有助于住宅中的分布式能源的管理的程序(“app”)，并为这些程序提供对这些分布式能源的测量和控制能力。通过安全的内部API在程序之间交换信息。

前述内容仅是本公开的原理的示例，并且本领域技术人员可以在不脱离本公开的范围的情况下进行各种修改。呈现上述实施例是出于说明而非限制的目的。除了本文明确描述的形式以外，本公开还可以采取许多形式。因此，要强调的是，本公开不限于明确公开的方法、***和装置，而是旨在包括在所附权利要求的精神之内的对它的变型和修改。

Claims (25)

1.一种用于管理电负载的***，所述***包括：

多个支路电路，每个相应的支路电路包括相应的可控元件；

传感器***，被配置为测量与所述多个支路电路对应的一个或多个电力参数；以及

控制电路***，耦合到每个相应的可控元件和传感器***，所述控制电路***被配置为：

基于传感器***确定所述多个支路电路中的每个相应支路电路中的相应电负载信息；以及

基于相应的电负载信息，使用相应的可控元件来控制每个相应的支路电路中的相应的电负载。

2.如权利要求1所述的***，其中所述传感器***包括：

多个电流传感器，耦合到所述多个支路电路；以及

电压传感器，耦合到总线，该总线耦合到所述多个支路电路。

3.如权利要求1所述的***，其中所述控制电路***还被配置为预测电负载行为并且切换相应支路电路的一个或多个相应可控元件以随时间管理所述多个支路电路中的每个支路电路中的相应电负载。

4.如权利要求3所述的***，其中所述控制电路***还被配置为基于历史电负载行为来预测电负载行为。

5.如权利要求1所述的***，还包括耦合到所述多个支路电路的能量存储设备，其中所述控制电路***被配置为响应于电力中断而管理每个相应支路电路中的相应电负载以管理存储在能量存储设备中的电能。

6.如权利要求1所述的***，还包括电耦合到所述多个支路电路的至少一个母线，并且其中每个相应的可控元件包括可控断路器。

7.如权利要求1所述的***，还包括被配置为将所述多个支路电路耦合到电网的干线断开器，其中所述控制电路***被配置为控制所述干线断开器的操作。

8.如权利要求1所述的***，其中所述控制电路***还包括被配置为与网络或移动设备通信的通信装备，并且其中所述通信装备被配置为传输能量信息。

9.如权利要求1所述的***，其中所述控制电路***被配置为：

将每个相应的支路电路与参考负载信息相关联，其中所述参考负载信息包括至少一个预期负载；以及

至少部分地基于所述参考负载信息并且至少部分地基于所述至少一个支路电路中的电负载解列至少一个支路电路上的多于一个负载。

10.如权利要求1所述的***，其中所述控制电路***还被配置为在显示器上生成图形用户界面，用于显示指示每个相应支路电路中的相应电负载的信息。

11.如权利要求11所述的***，还包括耦合到所述控制电路***的触摸屏，其中所述触摸屏包括所述显示器并且被配置为接收触觉输入。

12.如权利要求1所述的***，其中每个相应的可控元件包括可控断路器，并且其中所述控制电路***还被配置为确定关于相应的电负载的能量信息。

13.如权利要求1所述的***，其中每个相应的可控元件包括可控继电器，并且其中所述控制电路***还被配置为确定关于相应的电负载的能量信息。

14.如权利要求1所述的***，其中所述传感器***包括一个或多个干线电流传感器，用于感测耦合到所述多个支路电路的至少一个母线中的电流，其中所述控制电路还被配置为基于来自所述一个或多个干线电流传感器的信号确定所述至少一个母线和电网之间的总电流。

15.如权利要求1所述的***，其中：

所述传感器***包括一个或多个干线电流传感器，用于感测耦合到所述多个支路电路的至少一个母线中的电流；

所述至少一个母线耦合到发电源；以及

所述控制电路***还被配置为基于来自所述一个或多个干线电流传感器的信号将信息传输到所述发电源，用于修改所产生的电力的量、消耗的电力的量或所产生的电力的质量中的至少一个，使得所述***在所述至少一个母线和所述发电源之间实现目标电流。

16.一种用于管理电负载的方法，所述方法包括：

在控制电路***处接收来自传感器***的至少一个传感器信号，所述传感器***被配置为测量与一个或多个支路电路对应的一个或多个电力参数；

将所述一个或多个支路电路与参考负载信息相关联，其中所述参考负载信息包括至少一个预期负载；

在所述控制电路***处基于传感器信号确定所述一个或多个支路电路中的相应电负载；

至少部分地基于参考负载信息并且至少部分地基于所述一个或多个支路电路中的相应电负载解列至少一个支路电路上的多于一个负载；以及

控制相应的可控元件以管理每个相应支路电路中的相应电负载。

17.如权利要求16所述的方法，还包括：

识别与耦合到所述一个或多个支路电路的电网相关联的事件；

基于所述事件确定操作标准；以及

基于所述操作标准断开或连接所述一个或多个支路电路。

18.如权利要求16所述的方法，其中所述参考负载信息包括与电器、用户设备、能量存储设备或能源中的至少一个对应的负载信息。

19.如权利要求16所述的方法，其中控制相应的可控元件以管理每个相应的支路电路中的相应电负载包括：

基于所述参考负载信息确定操作标准；以及

基于所述操作标准管理相应可控元件的激活和停用。

20.如权利要求16所述的方法，还包括基于所述一个或多个支路电路中的相应电负载存储能量信息。

21.一种非暂态计算机可读介质，其上编码有指令，所述指令在由控制电路***执行时，使所述控制电路***：

从传感器***接收至少一个传感器信号，所述传感器***被配置为测量与一个或多个支路电路对应的一个或多个电力参数；

将所述一个或多个支路电路与参考负载信息相关联，其中所述参考负载信息包括至少一个预期负载；

基于传感器信号确定所述一个或多个支路电路中的相应电负载；

至少部分地基于所述参考负载信息并且至少部分地基于所述一个或多个支路电路中的相应电负载解列至少一个支路电路上的多于一个负载；以及

控制相应的可控元件以管理每个相应支路电路中的相应电负载。

22.如权利要求21所述的非暂态计算机可读介质，还包括在其上编码的指令，所述指令在由控制电路***执行时，使所述控制电路***：

识别与耦合到所述一个或多个支路电路的电网相关联的事件；

基于所述事件确定操作标准；以及

基于所述操作标准将所述一个或多个支路电路与电网断开或连接。

23.如权利要求21所述的非暂态计算机可读介质，其中所述参考负载信息包括与电器、用户设备、能量存储设备或能源中的至少一个对应的负载信息。

24.如权利要求21所述的非暂态计算机可读介质，还包括在其上编码的指令，所述指令在由控制电路***执行时，使所述控制电路***通过以下方式控制相应的可控元件以管理每个相应支路电路中的相应电负载：

基于所述参考负载信息确定操作标准；以及

基于所述操作标准管理相应可控元件的激活和停用。

25.如权利要求21所述的非暂态计算机可读介质，还包括在其上编码的指令，所述指令在由控制电路***执行时，使所述控制电路***基于所述一个或多个支路电路中的相应电负载存储能量信息。

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