(57)【要約】【課題】発電システム内の負荷を監視し制御する際に使用するシステムおよび装置を提供すること。【解決手段】電気ソケット（１００）は、少なくとも１つの電力ポート、および少なくとも１つの電力ポートに結合された少なくとも１つの監視および制御デバイス（２６）を含む。少なくとも１つの監視および制御デバイスは、少なくとも１つの電気負荷に伝送される電力の量を制御するように構成された負荷制御モジュール（５０）を含む。負荷制御モジュールは、電力システム（１０）から電力制御コマンドを受信して、電力制御確認応答を電力システムに伝送するようにさらに構成される。【選択図】図３
2011254697.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの電力ポートと、
前記少なくとも１つの電力ポートに結合された少なくとも１つの監視および制御デバイス（２６）とを備え、前記少なくとも１つの監視および制御デバイスが、
少なくとも１つの電気負荷に伝送される電力量を制御するように構成された負荷制御モジュール（５０）を備え、前記負荷制御モジュールが、
電力システム（１０）から電力制御コマンドを受信し、
電力制御確認応答を前記電力システムに伝送するようにさらに構成されている、電気システム（１００）。
【請求項２】
少なくとも１つの監視および制御デバイス（２０）が、前記電力システム（１０）と通信可能に結合されるように構成された通信モジュール（５４）をさらに備える請求項１記載の電気システム（１００）。
【請求項３】
無線データ送受信機（５６）をさらに備え、前記通信モジュール（５４）が前記無線データ送受信機を通じて前記電力システム（１０）と通信する請求項２記載の電気システム（１００）。
【請求項４】
有線データ送受信機（６２）をさらに備え、前記通信モジュール（５４）が前記有線データ送受信機を通じて前記電力システム（１０）と通信する請求項２記載の電気システム（１００）。
【請求項５】
前記少なくとも１つの監視および制御デバイスが、前記少なくとも１つの電気負荷に結合されるように構成された電圧計、電流計、およびワット計のうちの少なくとも１つをさらに備える請求項１記載の電気システム（１００）。
【請求項６】
前記負荷制御モジュール（５０）が、可変電圧および可変電流を前記少なくとも１つの電気負荷に提供する請求項１記載の電気システム（１００）。
【請求項７】
前記負荷制御モジュール（５０）が、旧式家電製品（２８）に結合されるように構成される請求項１記載の電気システム（１００）。
【請求項８】
前記少なくとも１つの電気負荷に伝送される電力量を決定し、
前記決定された電力量を表す値を前記電力システム（１０）に伝送するように構成された負荷監視モジュール（５２）をさらに備える請求項１記載の電気システム（１００）。
【請求項９】
前記負荷制御モジュール（５０）が、前記電力制御コマンドを前記少なくとも１つの電気負荷に実施するようにさらに構成される請求項１記載の電気システム（１００）。
【請求項１０】
少なくとも１つの電気負荷と、
制御ユニットと、
前記制御ユニットと、前記少なくとも１つの電気負荷に結合されるように構成された少なくとも１つの電気ソケット（１００）とを備え、前記少なくとも１つの電気ソケットが、
前記少なくとも１つの電気負荷に伝送される電力量を制御するように構成された負荷制御モジュール（５０）を備え、前記負荷制御モジュールが、
電力システム（１０）から電力制御コマンドを受信し、
電力制御確認応答を前記電力システムに伝送するようにさらに構成されている、電力システム（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般に、発電システムに関し、さらに詳細には、発電システム内の負荷を監視し制御する際に使用するシステムおよび装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
顧客の電気に対する需要は、特定の時間帯にわたり、電力会社からの供給可能量を超えることがある。たとえば、ある事象により、エネルギー需要は、電力会社があらゆる顧客に電気を供給できる能力を超える水準でピークに達してしまうことがある。その結果、「停電（ｂｌａｃｋｏｕｔ）」または「電力供給一時停止（ｂｒｏｗｎｏｕｔ）」が顧客に課されることがある。電力会社は一般に、停電または電力供給一時停止の間に顧客の敷地内のどの負荷が使用不可にされるかを選択的に決定する機能を備えていない。むしろ、そのような電力状況下では、停電または電力供給一時停止が発生したとき、一般に顧客の敷地全体が電力の低下または完全喪失を受ける。
【０００３】
単に無差別の電力喪失を強いるのではなく、顧客に対する柔軟性を高めるために、一部の電力会社は、いわゆる「スマートグリッド」すなわち先端メータリングインフラストラクチャ（ＡＭＩ：Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｍｅｔｅｒｉｎｇ  Ｉｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）電力ネットワークを使用する。ＡＭＩネットワークを使用することで、電力会社は、ピーク使用時間帯に電力消費を選択的に削減することをめざして、顧客の敷地内の個々の負荷と通信することができる。たとえば、電力会社は、優先度の高い負荷への電力を維持しながら、優先度の低い負荷への電力を削減することができる。
【０００４】
ＡＭＩネットワークの利点を活かすため、電力会社は、顧客の敷地内の家電製品およびその他の負荷と通信することができる必要がある。具体的には、電力会社が、電力制御メッセージを個々の家電製品に伝達し、そのような制御メッセージに応答して家電製品が順守しているかを監視することが必要になる場合もある。「非インテリジェントな」または旧式（ｌｅｇａｃｙ）の家電製品が広く行き渡っていることにより、ＡＭＩネットワークの良好な実施に障害が生じる可能性もある。たとえば、旧式家電製品は、電力会社によって送信された電力制御メッセージを受信できる機能またはその電力制御メッセージに応答できる機能を備えていないことも多い。さらに、電力会社が、顧客の敷地内の負荷に送信された電力制御メッセージの順守を監視することが望ましいか、または必要になる場合もある。既知のＡＭＩシステムでは、メッセージが負荷に送信される場合、電力会社は、負荷がメッセージを受信したことおよび／またはメッセージを順守したことを確認することができないことがある。メッセージが失われた、または負荷によって実施されなかった場合、電力会社は、メッセージの障害を適正に修正および／または補償することができないことがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第７６４１１２６号公報
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一実施形態において、少なくとも１つの電力ポートおよび電力ポートに結合された少なくとも１つの監視および制御デバイスを含む電気システムが提供される。監視および制御デバイスは、少なくとも１つの電気負荷に伝送された電力の量を制御するように構成された負荷制御モジュールを含む。負荷制御モジュールは、電力システムから電力制御コマンドを受信して、電力制御確認応答を電力システムに伝送するようにさらに構成される。
【０００７】
他の実施形態において、少なくとも１つの電気負荷、制御ユニット、ならびに制御ユニットおよび少なくとも１つの電気負荷に結合されるように構成された少なくとも１つの電気ソケットを含む電力システムが提供される。電気ソケットは、少なくとも１つの電気負荷に伝送される電力の量を制御するように構成された負荷制御モジュールを含む。負荷制御モジュールは、電力システムから電力制御コマンドを受信して、電力制御確認応答を電力システムに伝送するようにさらに構成される。
【０００８】
さらに他の実施形態において、第１の電気負荷に伝送される電力の量を制御するように構成された第１の負荷制御モジュールを含む監視および制御デバイスが提供される。負荷制御モジュールはまた、電力システムから電力制御コマンドを受信して、電力制御確認応答を電力システムに伝送するように構成される。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】ユーザの敷地で使用されうる例示的な電力システムを示すブロック図である。
【図２】図１に示される電力システムと共に使用されうる例示的な監視および制御デバイスを示すブロック図である。
【図３】図１に示される電力システムと共に使用されうる例示的な電気ソケットを示すブロック図である。
【図４】図１に示される電力システムと共に使用されうる代替的な電気ソケットを示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、例示的な敷地電力システム１０を示す。例示的な実施形態において、システム１０は、少なくとも１つの電気メータ１６、リモート制御ユニット１８、および少なくとも１つの旧式家電製品２８および／またはスマートアプライアンス２２を含む。本明細書において使用されるように、「スマートアプライアンス（ｓｍａｒｔ  ａｐｐｌｉａｎｃｅ）」という用語は、電力会社の制御下にあるデバイスのような別のデバイスと遠隔通信する、またはそのような別のデバイスによって遠隔制御される機能を含む任意の家電製品を示す。本明細書において使用されるように、「旧式家電製品（ｌｅｇａｃｙ  ａｐｐｌｉａｎｃｅ）」という用語は、リモート通信またはリモート制御の機能を含んでいない家電製品を示す。
【００１１】
例示的な実施形態において、メータ１６は、メータデータリンク２０を介してリモート制御ユニット１８に結合される。リモート制御ユニット１８は、リモート制御データリンク２４を介してスマートアプライアンス２２に結合される。リモート制御データリンク２４は、リモート制御データリンク２４を介して監視および制御デバイス２６にも結合される無線または有線の通信接続であってもよい。旧式家電製品２８は、電力線３０を介して監視および制御デバイス２６に結合される。電力会社１２は、電力ネットワーク１４を介して電力システム１０に結合される。さらに具体的には、例示的な実施形態において、電力会社１２は、ネットワーク１４を介して電力システム１０内のメータ１６に結合される。本明細書において使用されるように、「結合（ｃｏｕｐｌｅ）」という用語は、コンポーネント間の直接の機械的および／または電気的接続に限定されることはないが、コンポーネント間の間接の機械的および／または電気的接続を含むこともできる。
【００１２】
効率的な稼働を容易にするため、電力会社１２が、電力システム１０のような敷地内電力システムの電力使用を通知され、電力会社１２が、電力システム１０のような敷地内電力システムに、ピーク電力稼働条件のような事前定義された稼働条件下に所望の電力使用量を遅らせるよう要求する能力を有することが望ましい。したがって、例示的な実施形態において、電力会社１２は、電力制御コマンドを電力システム１０に伝送する。また、電力会社１２が、伝送された任意の電力制御コマンドが電力会社１２に結合された各敷地電力システム１０によって適正に受信および／または実施されたことを確認できるようにすることも望ましい。そのようなものとして、例示的な実施形態において、および後段においてさらに詳細に説明されるように、電力会社１２は、電力システム１０から電力制御確認応答および電力制御応答を受信する。
【００１３】
ネットワーク１４は、電力会社１２および電力システム１０に結合される。例示的な実施形態において、ネットワーク１４は、電力システム１０内の少なくとも１つのメータ１６に結合される。代替的な実施形態において、ネットワーク１４は、リモート制御ユニット１８に直接結合され、メータ１６経由ではリモート制御ユニット１８に結合されていない。例示的な実施形態において、ネットワーク１４は、電力会社１２から電力システム１０に電力制御コマンドを搬送し、システム１０から電力会社１２に電力制御確認応答および電力制御応答を搬送する。さらに具体的には、例示的な実施形態において、ネットワーク１４は、先端メータリングインフラストラクチャ（ＡＭＩ）ネットワークである。
【００１４】
メータ１６は、ネットワーク１４を介して電力会社１２に結合される。メータ１６はまた、メータデータリンク２０を介してリモート制御ユニット１８に結合される。例示的な実施形態において、メータ１６は、電力会社１２からの電力制御コマンドをリモート制御ユニット１８に伝送し、さらにリモート制御ユニット１８からの電力制御確認応答および電力制御応答を電力会社１２に伝送する。
【００１５】
例示的な実施形態において、リモート制御ユニット１８は、メータデータリンク２０を介してメータ１６に結合される。さらに、リモート制御ユニット１８はまた、リモート制御データリンク２４を介して、１つまたは複数の監視および制御デバイス２６および／または１つまたは複数のスマートアプライアンス２２に結合される。リモート制御ユニット１８は、ネットワーク１４およびメータ１６を介して電力会社１２から電力制御コマンドを受信し、電力制御コマンドを監視および制御デバイス２６および／またはスマートアプライアンス２２に伝送する。リモート制御ユニット１８はまた、監視および制御デバイス２６および／またはスマートアプライアンス２２から電力制御確認応答および電力制御応答を受信し、電力制御確認応答および電力制御応答をメータ１６およびネットワーク１４を介して電力会社１２に伝送する。代替的な実施形態において、リモート制御ユニット１８は、メータ１６経由では電力会社１２と通信しないが、リモート制御ユニット１８は、ユニット１８がメータ１６を迂回するようにネットワーク１４に結合される。
【００１６】
例示的な実施形態において、監視および制御デバイス２６は、リモート制御ユニット１８および旧式家電製品２８に結合される。例示的な実施形態において、監視および制御デバイス２６は、スマートアプライアンス２２にも結合される。監視および制御デバイス２６は、ネットワーク１４、メータ１６、およびリモート制御ユニット１８を介して電力会社１２から電力制御コマンドを受信する。監視および制御デバイス２６はまた、リモート制御ユニット１８、メータ１６、およびネットワーク１４を介して電力制御確認応答および電力制御応答を電力会社１２に伝送する。
【００１７】
図２は、（図１に示される）敷地電力システム１０と共に使用されうる例示的な監視および制御デバイス２６を示す。例示的な実施形態において、監視および制御デバイス２６は、負荷制御モジュール５０、負荷監視モジュール５２、通信モジュール５４、無線データ送受信機５６、家電製品電力ポート５８、および敷地電力ポート６０を含む。さらに、例示的な実施形態において、監視および制御デバイス２６は、有線データ送受信機６２、および敷地データポート６４を含む。あるいは、監視および制御デバイス２６は、無線データ送受信機５６、有線データ送受信機６２、および／または敷地データポート６４を含まない。
【００１８】
通信モジュール５４は、監視および制御デバイス２６とリモート制御ユニット１８との間の通信を行えるようにする。さらに具体的には、例示的な実施形態において、通信モジュール５４は、リモート制御ユニット１８と通信するために無線データ送受信機５６を使用する。無線データ送受信機５６は、Ｚｉｇｂｅｅ、ブルートゥース、およびＩＥＥＥ８０２．１１プロトコルのようなさまざまなメカニズム（ただし、これらに限定されることはない）、および／または監視および制御デバイス２６が本明細書に説明されるように機能できるようにする任意の他の無線データ転送メカニズムのいずれかを使用してリモート制御ユニット１８と通信することができるようにする。代替的な実施形態において、通信モジュール５４は、リモート制御ユニット１８と通信するために有線データ送受信機６２を使用する。そのような実施形態において、リモート制御データリンク２４（図１に示される）は、敷地データポート６４に結合されたケーブル（図示せず）を含む。有線データ送受信機６２は、イーサネット（登録商標）、電力線ブロードバンド（ＢＰＬ：ｂｒｏａｄｂａｎｄ  ｏｖｅｒ  ｐｏｗｅｒ  ｌｉｎｅｓ）（ただし、これらに限定されることはない）、または監視および制御デバイス２６が本明細書に説明されるように機能できるようにする任意の他の有線データ転送メカニズムを含むさまざまなメカニズムのいずれかを使用してリモート制御データリンク２４を介してリモート制御ユニット１８と通信することができる。他の実施形態において、通信モジュール５４は、たとえばＢＰＬおよび／または任意の他の適切なデータ転送メカニズムを使用して敷地電力ポート６０に結合された１つまたは複数の電線用導管を介してリモート制御ユニット１８と通信する。さらに他の実施形態において、通信モジュール５４は、無線データ送受信機５６、有線データ送受信機６２、負荷監視モジュール５２、および／または負荷制御モジュール５０のうちの少なくとも１つに組み込まれる。例示的な実施形態において、通信モジュール５４は、１つまたは複数の電力制御確認応答および１つまたは複数の電力制御応答のリモート制御ユニット１８への伝送を容易にする。
【００１９】
負荷監視モジュール５２は、家電製品電力ポート５８および電力線３０（図１に示される）を介して旧式家電製品２８に結合される。例示的な実施形態において、負荷監視モジュール５２は、旧式家電製品２８に伝送される電力の量を決定するようにプログラムされる。例示的な実施形態において、負荷監視モジュール５２は、電圧計、電流計、および／またはワット計（図示せず）のうちの少なくとも１つを含む。負荷監視モジュール５２は、特定の時間、または特定の経過時間中に旧式家電製品２８に送信される電力の量を決定する。負荷監視モジュール５２は、決定された電力の量を表す値を、内部メモリユニット（図示せず）に格納する。そのようなものとして、例示的な実施形態において、負荷監視モジュール５２は、特定の時間において旧式家電製品２８に伝送される電力、電圧、および電流を決定することができる、および／または特定の経過時間にわたる家電製品２８の履歴電力使用を決定することができる。負荷監視モジュール５２は、決定された電力の量を表す値、および／または旧式家電製品２８の履歴電力使用を表す値を含むこともある１つまたは複数の電力制御応答をリモート制御ユニット１８に伝送する。負荷監視モジュールは、通信モジュール５４、有線データ送受信機６２、および／または無線データ送受信機５６を使用して、電力使用値（１つまたは複数）をリモート制御ユニット１８に伝送する。
【００２０】
例示的な実施形態において、負荷制御モジュール５０は、家電製品電力ポート５８および電力線３０を介して旧式家電製品２８に電気的に結合される。負荷制御モジュール５０は、旧式家電製品２８に伝送される電力を制御し、リモート制御ユニット１８から電力制御コマンドを受信する。さらに、負荷制御モジュール５０はまた、電力制御確認応答をリモート制御ユニット１８に伝送する。さらに具体的には、例示的な実施形態において、通信モジュール５４は、リモート制御ユニット１８から電力制御コマンドを受信し、電力制御コマンドを負荷制御モジュール５０に伝送する。通信モジュール５４はまた、負荷制御モジュール５０からの電力制御確認応答をリモート制御ユニット１８に伝送する。例示的な実施形態において、負荷制御モジュール５０は、可変の電力量を負荷制御モジュール５０が旧式家電製品２８に提供できるようにする電力継電器（図示せず）を含む。本明細書において使用されるように、「電力継電器（ｐｏｗｅｒ  ｒｅｌａｙ）」という用語は、当技術分野において知られる１つまたは複数の電力継電器を含み、さらに１つまたは複数のシリコン制御整流器、トランジスタ、および電圧および／または電流のディスクリートまたは可変出力制御をもたらす任意の他の回路を含む。
【００２１】
稼働中、電力会社１２は、電力制御コマンドをネットワーク１４を介してメータ１６に伝送する。メータ１６は、電力制御コマンドをメータデータリンク２０を介してリモート制御ユニット１８に伝送する。リモート制御ユニット１８は、コマンドを受信し、コマンドをリモート制御データリンク２４を介して監視および制御デバイス２６に伝送する。各コマンドを受信すると、監視および制御デバイス２６は、電力制御確認応答をリモート制御ユニット１８に伝送し、リモート制御ユニット１８は、各確認応答をメータ１６およびネットワーク１４を介して電力会社１２に伝送する。電力制御確認応答が電力会社１２に伝送された後、監視および制御デバイス２６は電力制御コマンドを分析する。たとえば、電力制御コマンドは、旧式家電製品２８に関する情報の要求、家電製品２８によって現在使用されている電力量の要求、または時間帯にわたり使用される電力量の要求を含むことができる。電力制御コマンドは、旧式家電製品２８に、特定量だけ電力消費を減少させる、家電製品２８の電源を断たせる、家電製品２８にフルに通電させる、家電製品２８に所望の電力レベルまで部分的に通電させる、または通常稼働を再開させるコマンドを含むことができる。上記の電力制御コマンドは、部分的な例示に過ぎず、さまざまな追加のコマンドが電力会社１２によって伝送されてもよい。
【００２２】
各電力制御コマンドを分析した後、監視および制御デバイス２６は、各コマンドに基づくか、または各コマンドによって識別されたアクションを実行する。電力制御コマンドが、旧式家電製品２８の電力使用に関する情報の要求を含む場合、監視および制御デバイス２６は、家電製品２８に伝送される電力量を測定する、および／または内部メモリ（図示せず）から履歴電力消費データを取り出す。さらに具体的には、負荷監視モジュール５２は、ワット計（図示せず）を使用して、または電圧計および電流計（いずれも図示せず）の組み合わせを使用して、旧式家電製品２８に伝送される電力を測定する。あるいは、負荷監視モジュール５２は、旧式家電製品２８の以前の電力使用を表す履歴データの値（１つまたは複数）を取り出す。負荷監視モジュール５２が、受信した電力制御コマンドに基づく要求データまたはこのコマンドによって識別された要求データを取り出した後、負荷監視モジュール５２は、データを電力制御応答の形態でリモート制御ユニット１８に伝送する。
【００２３】
電力制御コマンドが、旧式家電製品２８の電力使用を変更するコマンドを含む場合、監視および制御デバイス２６は、家電製品２８に伝送される電力をコマンドに基づいて調整する。さらに具体的には、電力会社１２が、旧式家電製品２８に電源を断たせる電力制御コマンドを伝送する場合、負荷制御モジュール５０は電力継電器をオフに切り替える。旧式家電製品２８は、電力線３０を介して負荷制御モジュール５０に結合されているので、電力継電器をオフに切り替えることで、電力線３０の電源を断つので、家電製品２８の電源をオフにする。電力会社１２が、旧式家電製品２８に特定量だけ電力消費を減少させる電力制御コマンドを伝送する場合、負荷制御モジュール５０は電力継電器の出力電圧および／または電流を減少させるので、家電製品２８に伝送される電力を減少させる。電力会社１２が、旧式家電製品２８にフルに通電させる電力制御コマンドを伝送する場合、負荷制御モジュール５０は電力継電器をフル出力電力に切り替えるので、家電製品２８をフル電力に通電する。電力会社１２が、旧式家電製品２８に削減電力設定で稼働させる電力制御コマンドを伝送する場合、負荷制御モジュール５０は削減出力電圧および／または電流で電力継電器をオンに切り替えるので、家電製品２８を所望の電力設定で通電する。電力会社１２が、旧式家電製品２８に通常稼働を再開させる電力制御コマンドを伝送する場合、負荷制御モジュール５０は電力継電器をフル出力電力に切り替えるので、家電製品２８をフル電力稼働に戻す。
【００２４】
負荷制御モジュールが電力制御コマンドを実施した後、監視および制御デバイス２６は、リモート制御ユニット１８、メータ１６、およびネットワーク１４を介して電力制御応答を電力会社１２に伝送する。具体的には、監視および制御デバイス２６は、電力制御コマンドに対する旧式家電製品２８の正しい応答を表す値を含む電力制御応答を電力会社１２に伝送する。例示的な実施形態において、負荷監視モジュール５２は、上記で説明されているように、電力制御コマンドが実施された後に旧式家電製品２８によって使用される電力量を決定し、決定された電力量を表す値を電力制御応答に含む。たとえば、電力制御コマンドが旧式家電製品２８の電源をオフにするよう指示する場合、およびコマンドが家電製品２８で正常に実施される場合、負荷監視モジュール５２は家電製品２８によるほぼゼロワットの電力使用を測定することができる。負荷監視モジュール５２は、ほぼゼロワットを表す値を含む電力コマンド応答を電力会社１２に伝送する。電力制御応答を予想される応答値と比較することにより、電力会社１２は、電力制御コマンドが旧式家電製品２８で正常に実施されたことを確認することができる。代替的実施形態において、負荷監視モジュール５２は、決定された電力量を伝送するのではなく、電力制御コマンドを正常に実施したこと、あるいは実施に失敗したことを表す値を含む電力制御応答を電力会社１２に伝送する。
【００２５】
他の実施形態において、監視および制御デバイス２６は、旧式家電製品２８の基準電力使用モデルを含む。基準電力使用モデルは監視および制御デバイス２６にプログラムされてもよい、および／または監視および制御デバイス２６がある期間にわたり旧式家電製品２８の電力使用を監視することによりモデルを導き出してもよい。電力制御コマンドを実施した後、監視および制御デバイス２６は、旧式家電製品２８により使用される電力量を、家電製品２８の基準電力使用モデルと比較する。旧式家電製品２８によって使用される電力量が、基準電力使用モデルに照らして電力制御コマンドの正しい実施に対応する場合、監視および制御デバイス２６は、電力制御コマンドの正常な完了を表す値を含む電力制御応答を電力会社１２に伝送する。たとえば、電力会社１２が、旧式家電製品２８に電力を５０％削減させる電力制御コマンドを伝送する場合、監視および制御デバイス２６は、上記で説明されるようにコマンドを実施する。監視および制御デバイス２６は、旧式家電製品２８に供給される電力量を決定し、その量を基準電力使用モデルと比較して、電力が５０％削減されたことを確認する。電力が指示されたとおり削減された場合、監視および制御デバイス２６は、正常完了の値および／または旧式家電製品２８の削減電力使用を表す値を含む電力制御応答を電力会社１２に伝送する。電力が指定された量だけ削減されなかった場合、監視および制御デバイス２６は、失敗の値および／または旧式家電製品２８の現在の電力使用を表す値を含む電力制御応答を電力会社１２に伝送する。
【００２６】
代替的な実施形態において、電力会社１２は、メータ１６を介してではなく、ネットワーク１４を介してリモート制御ユニット１８と直接通信する。そのような実施形態において、電力システム１０は、システム１０と電力会社１２との間の通信がメータ１６を経由しないという点を除き、上記で説明されるように電力会社１２およびネットワーク１４で稼働する。むしろ、電力会社１２は、電力制御コマンドをネットワーク１４を介してリモート制御ユニット１８に伝送する。リモート制御ユニット１８は、電力制御確認応答および電力制御応答をネットワーク１４を介して電力会社１２に伝送することにより、電力制御コマンドに応答する。
【００２７】
他の実施形態において、電力会社１２は、メータ１６またはリモート制御ユニット１８を介してではなく、監視および制御デバイス２６と直接通信する。そのような実施形態において、電力システム１０は、システム１０と電力会社１２との間の通信がメータ１６またはリモート制御ユニット１８を経由しないという点を除き、上記で説明されるように電力会社１２およびネットワーク１４で稼働する。むしろ、電力会社１２は、電力制御コマンドをネットワーク１４を介して監視および制御デバイス２６に伝送する。監視および制御デバイス２６は、電力制御確認応答および電力制御応答をネットワーク１４を介して電力会社１２に伝送することにより、電力制御コマンドに応答する。
【００２８】
代替的な実施形態において、監視および制御デバイス２６は、リモート制御データリンク２４を介して、または電力線３０を介して、旧式電気製品２８以外または旧式家電製品２８に加えて、スマートアプライアンス２２に結合される。そのような実施形態において、電力会社１２および／またはリモート制御ユニット１８は、監視および制御デバイス２６を使用してさらに高機能な電力制御コマンドを実施することができる。たとえば、指定された温度ずつサーモスタットを調整する要求、指定された時間の間オーブンのクリーニングを遅らせる要求、指定された時間の冷凍庫霜取りサイクルを遅らせる要求、および／または指定された温度ずつ冷蔵庫の温度を調整する要求など（ただし、これらに限定されることはない）を含む電力制御コマンドが実施されてもよい。そのような実施形態において、監視および制御デバイス２６は、家電製品電力ポート５８を介して、スマートアプライアンス２２に結合され、スマートアプライアンス２２に電力制御コマンドを伝送する。
【００２９】
監視および制御デバイス２６は、電力制御コマンドに応答して、さらに高機能な電力制御応答を電力会社１２に伝送することができる。たとえば、監視および制御デバイス２６は、電力制御コマンドを実施するために監視および制御デバイス２６および／またはスマートアプライアンス２２によって行われる特定のアクションを表す１つまたは複数の値を含む電力制御応答を伝送することができる。監視および制御デバイス２６は、家電製品電力ポート５８および電力線３０を介してスマートアプライアンス２２と通信することができ、電力線ブロードバンド（ＢＰＬ）または別の電力線データ転送プロトコルを使用して、電力制御コマンドをスマートアプライアンス２２に伝送する。
【００３０】
さらに他の実施形態において、監視および制御デバイス２６は、１つまたは複数の旧式家電製品２８および／または１つまたは複数のスマートアプライアンス２２を含む複数の家電製品に結合される。そのような実施形態において、監視および制御デバイス２６は、複数の家電製品電力ポート５８を含む。例示的な実施形態において、監視および制御デバイス２６は、米国内のコンセントに約１２０ＶＡＣの標準電圧および約６０Ｈｚの周波数で接続するように構成される。代替的な実施形態において、監視および制御デバイス２６は、米国以外の国のコンセントに約２２０〜２４０ＶＡＣの標準電圧および約５０Ｈｚの周波数で、または必要に応じて任意の他の電圧および周波数で接続するように構成される。
【００３１】
図３は、（図１に示される）敷地電力システム１０と共に使用されうる例示的な電気ソケット１００を示すブロック図である。例示的な実施形態において、ソケット１００が、リモート制御データリンク２４を介して、メータデータリンク２０を介して、ネットワーク１４を介して（すべて図１に示される）、および／または電力システム１０が本明細書で説明されるように機能できるようにする任意の他のデータ接続を介して、リモート制御ユニット１８、メータ１６、および／または電力会社１２に結合されるように、ソケット１００は、図１に示される１つまたは複数の監視および制御デバイス２６に取って代わることができる。さらに、例示的な実施形態において、ソケット１００は、壁１０６または別の適切な構造体に定義された空洞１０４内に収まるように大きさを合わせて成形された筐体１０２を含む。１つまたは複数のねじ、ボルト、フランジ、および／または任意の他の適切なメカニズムのような、１つまたは複数の保持メカニズム１０８は、筐体１０２を壁１０６に固定するために使用されてもよい。第１の開口部１１０およびオプションの第２の開口部１１２は、筐体１０２内に定義される。ソケット１００は、第１の開口部１１０を経由して敷地電力バス１１４に結合され、ソケット１００は、オプションで第２の開口部１１２を経由してリモート制御データリンク２４に結合される。あるいは、第１の開口部１１０および第２の開口部１１２は、単一の開口部（図示せず）に結合されてもよい。例示的な実施形態において、敷地電力バス１１４は、リモート制御データリンク２４を介して、メータデータリンク２０を介して、ネットワーク１４を介して、および／または電力システム１０が本明細書で説明されるように機能できるようにする任意の他の電力接続を介して、リモート制御ユニット１８、メータ１６、および／または電力会社１２に結合される。筐体１０２は、電気ソケット１００のコンポーネントの保護を容易にする適切な材質で構成される。
【００３２】
例示的な実施形態において、ソケット１００は、筐体１０２内に配置された第１の監視および制御デバイス１１８、および第２の監視および制御デバイス１２０を含む。特に指定のない限り、第１の監視および制御デバイス１１８および第２の監視および制御デバイス１２０は、監視および制御デバイス２６（図２に示される）と概ね類似したものであり、類似するコンポーネントは同じ参照番号で番号付けされている。第１の監視および制御デバイス１１８および第２の監視および制御デバイス１２０は、それぞれの電力ポート６０を通じて敷地電力バス１１４から電力を受信し、オプションでそれぞれの敷地データポート６４を通じてリモート制御データリンク２４からデータを受信する。あるいは、第１の監視および制御デバイス１１８および／または第２の監視および制御デバイス１２０は、無線データ送受信機５６を介してリモート制御データリンク２４から無線によりデータを受信することができる、および／または敷地電力バス１１４を介して電力会社１２、メータ１６および／またはリモート制御ユニット１８から、およびＢＰＬまたは別の電力線転送プロトコルを介して電力ポート６０からデータを受信することができる。
【００３３】
例示的な実施形態において、第１の監視および制御デバイス１１８の家電製品電力ポート５８は、第１のソケット電力ポート１２４に結合される。さらに、第１のソケット電力ポート１２４は、旧式家電製品２８またはスマートアプライアンス２２（図１に示される）からなど、家電製品から電源ケーブル（図示せず）を受信する。第１の監視および制御デバイス１１８は、第１のソケット電力ポート１２４および／または家電製品電力ポート５８を通じて旧式家電製品２８および／またはスマートアプライアンス２２に電力を伝送する。
【００３４】
さらに、例示的な実施形態において、第２の監視および制御デバイス１２０の家電製品電力ポート５８は、第２のソケット電力ポート１２８に結合される。第２のソケット電力ポート１２８は、第１のソケット電力ポート１２４と同様に稼働する。本明細書において説明されるように、旧式家電製品２８および／またはスマートアプライアンス２２のような２つの家電製品は、第１の監視および制御デバイス１１８および／または第２の監視および制御デバイス１２０との間でデータおよび／または電力を受信および／または送信するために、電気ソケット１００に結合されてもよい。あるいは、ソケット１００および／または電力システム１０が本明細書に説明されるように機能できるように、任意の数の家電製品が電気ソケット１００に結合されてもよい。さらに、既存の電気ソケットは、たとえば敷地電力システムおよびＡＭＩ配電ネットワークの間のインテリジェントインターフェイスを提供するように、電気ソケット１００に改良および／または交換されてもよい。
【００３５】
本明細書において説明されるように、特に指定のない限り、第１の監視および制御デバイス１１８および第２の監視および制御デバイス１２０は、監視および制御デバイス２６（図２に示される）と概ね同様に稼働する。そのようなものとして、第１の監視および制御デバイス１１８および／または第２の監視および制御デバイス１２０は、電力会社１２（図１に示される）から電力制御コマンドを受信し、電力制御コマンドを旧式家電製品２８および／またはスマートアプライアンス２２に実施する。第１の監視および制御デバイス１１８および／または第２の監視および制御デバイス１２０は、旧式家電製品２８および／またはスマートアプライアンス２２からの電力制御応答確認および／または電力制御応答を電力会社１２に伝送する。
【００３６】
図４は、（図１に示される）敷地電力システム１０と共に使用されうる代替的な電気ソケット２００を示すブロック図である。特に指定のない限り、電気ソケット２００は、電気ソケット１００（図３に示される）と概ね類似したものであり、類似するコンポーネントは同じ参照番号で番号付けされている。例示的な実施形態において、ソケット２００は、筐体１０２内に配置された監視および制御デバイス２０２を含む。監視および制御デバイス２０２は、電力ポート６０を通じて敷地電力バス１１４から電力を受信し、敷地データポート６４を通じてリモート制御データリンク２４からデータを受信することができる。あるいは、監視および制御デバイス２００は、無線データ送受信機５６を介してリモート制御データリンク２４から無線によりデータを受信することができる、および／または敷地電力バス１１４を介して電力会社１２、メータ１６および／またはリモート制御ユニット１８から、およびＢＰＬまたは別の電力線転送プロトコルを介して電力ポート６０からデータを受信することができる。
【００３７】
例示的な実施形態において、監視および制御デバイス２０２は、第１の家電製品電力ポート２０６に結合された第１の負荷制御モジュール２０４、および第２の家電製品電力ポート２１０に結合された第２の負荷制御モジュール２０８を含む。第１の家電製品電力ポート２０６および第２の家電製品電力ポート２１０は各々、旧式家電製品２８および／またはスマートアプライアンス２２（いずれも図１に示される）のようなそれぞれの家電製品に結合される。さらに、第１の負荷監視モジュール２１２は第１の負荷制御モジュール２０４に結合され、第２の負荷監視モジュール２１４は第２の負荷制御モジュール２０８に結合される。例示的な実施形態において、第１および第２の負荷制御モジュール２０４および２０８はそれぞれ、負荷制御モジュール５０（図２に示される）と類似しており、第１および第２の負荷監視モジュール２１２および２１４はそれぞれ、負荷監視モジュール５２（図２に示される）と類似しており、第１および第２の家電製品電力ポート２０６および２１０はそれぞれ、家電製品電力ポート５８（図２に示される）と類似している。
【００３８】
監視および制御デバイス２０２は、第１の負荷監視モジュール２１２および第２の負荷監視モジュール２１４に結合された供給通信モジュール５４を含む。さらに、例示的な実施形態において、通信モジュール５４は、共有無線データ送受信機５６および敷地電力ポート６０に結合される。あるいはまたは加えて、通信モジュール５４は、敷地電力ポート６４に結合された共有無線データ送受信機６２に結合される。例示的な実施形態において、有線データ送受信機６２、無線データ送受信機５６、および／または通信モジュール５４は、リモート制御ユニット１８および／またはメータ１６（いずれも図１に示される）と通信する。さらに具体的には、監視および制御デバイス２０２は、有線データ送受信機６２、無線データ送受信機５６、および／または通信モジュール５４を通じて電力制御コマンドを受信する。監視および制御デバイス２０２は、どの家電製品（１つまたは複数）に各電力制御コマンドを伝送するかを決定し、適正な電力制御コマンドを、第１の負荷監視モジュール２１２および／または第１の負荷制御モジュール２０４を使用して第１の家電製品電力ポート２０６に結合された家電製品（図示せず）に伝送する。同様に、監視および制御デバイス２０２は、適正な電力制御コマンドを、第２の負荷監視モジュール２１４、第２の負荷制御モジュール２０８、および／または通信モジュール５４を使用して第２の家電製品電力ポート２１０に結合された家電製品（図示せず）に伝送する。監視および制御デバイス２０２は、図２を参照して上記で説明されるように、電気ソケット２００に結合された各家電製品からの適正な電力制御確認応答および負荷制御応答をリモート制御ユニット１８および／またはメータ１６に伝送する。その他の点では、有線データ送受信機６２、無線データ送受信機５６、および通信モジュール５４は、図２を参照して本明細書において説明されるように稼働する。
【００３９】
本明細書において説明されるシステムおよび装置の技術的な効果は、（ａ）少なくとも１つの電気負荷に伝送される電力量を制御すること、（ｂ）電力システムから電力制御コマンドを受信すること、および（ｃ）電力制御確認応答を電力システムに伝送すること、のうちの少なくとも１つを含む。
【００４０】
上記で説明されるシステムおよび装置は、電力システム内の負荷を監視および制御するために使用する、既知の監視システムと比較してインテリジェントで費用効果の高い電気ソケットを提供する。本明細書において説明される電気ソケットは、旧式家電製品がインテリジェントな電力グリッドに結合できるようにし、スマートアプライアンスがインテリジェント電力グリッドにさらに完全に統合できるようにする。ソケットは、電力会社から送信される電力制御メッセージを受信して、これに応答する。さらに、ソケットは、旧式家電製品およびスマートアプライアンスに電力制御メッセージを実施し、電力制御コマンドに対する旧式家電製品およびスマートアプライアンスの応答を監視する。そのようなものとして、上記で説明されるソケットは、既存のソケットよりもさらに効率的な、電力会社による敷地負荷制御を容易にして、電力会社が顧客の敷地内の個々の家電製品を制御することができるようにする。その結果、電力会社は、既存のソケットではなく、上記で説明されるソケットを使用して、顧客の敷地内の重要ではない負荷による電力消費の削減を容易にし、重要な負荷への電力を維持して、電力グリッドをさらに効率的に管理することができる。さらに、既存のソケットに代えて上記で説明されるソケットを設置することにより、顧客もまた、各自の敷地内の負荷による電力消費を削減することができ、各自の電気料金を抑えることができる。
【００４１】
電力システム内の負荷を監視し選択的に制御するためのシステムおよび装置の例示的な実施形態が、上記で詳細に説明される。システムおよび装置は、本明細書において説明される特定の実施形態に限定されることはないが、システムおよび／または装置のコンポーネントは、本明細書において説明されるその他のコンポーネントから独立して別個に使用されてもよい。たとえば、電気ソケットはまた、他の電力システムと組み合わせて使用されてもよく、本明細書において説明される電力システムのみで実施することに限定されない。むしろ、上記で説明される実施形態は、他の多くの電力システム用途に関連して実施され使用されてもよい。
【００４２】
本発明のさまざまな実施形態の特定の特徴は、図面に示されたものも、図面に示されていないものもあるが、それは便宜上にすぎない。本発明の原理によれば、図面の任意の特徴は、任意の他の図面の任意の特徴と組み合わせて参照および／または特許請求されてもよい。
【００４３】
本書では、例を使用して、最良の形態を含む本発明を開示し、また任意の当業者が、任意のデバイスまたはシステムの作成および使用、ならびに任意の組み入れられている方法の実行を含め、本発明を実施できるようにしている。本発明の特許可能な範囲は、特許請求の範囲により定義され、当業者に思い付くその他の例を含むことができる。そのようなその他の例は、それらが特許請求の範囲の字義とは異なっていない構造的要素を有する場合、またはそれらが特許請求の範囲の字義とわずかしか相違しない等価の構造的要素を含む場合、特許請求の範囲内にあるものと見なされる。
【符号の説明】
【００４４】
１０  電力システム
１２  電力会社
１４  ネットワーク
１６  メータ
１８  リモート制御ユニット
２０  メータデータリンク
２２  スマートアプライアンス
２４  リモート制御データリンク
２６  監視および制御デバイス
２８  旧式家電製品
３０  電力線
５０  負荷制御モジュール
５２  負荷監視モジュール
５４  通信モジュール
５６  無線データ送受信機
５８  家電製品電力ポート
６０  敷地電力ポート
６２  有線データ送受信機
６４  敷地データポート
６６  家電製品データポート
１００  電気ソケット
１０２  筐体
１０４  空洞
１０６  壁
１０８  保持メカニズム
１１０  第１の開口部
１１２  第２の開口部
１１４  敷地電力バス
１１８  監視および制御デバイス
１２０  監視および制御デバイス
１２２  第１のソケットデータポート
１２４  第１のソケット電力ポート
１２６  第２のソケットデータポート
１２８  第２のソケット電力ポート
２００  代替の電気ソケット
２０２  監視および制御デバイス
２０４  第１の負荷制御モジュール
２０６  第１の家電製品電力ポート
２０８  第２の負荷制御モジュール
２１０  第２の家電製品電力ポート
２１２  第１の負荷監視モジュール
２１４  第２の負荷監視モジュール
２１６  第１の家電製品データポート
２１８  第２の家電製品データポート
【図１】
2011254697.tif 000003
【図２】
2011254697.tif 000004
【図３】
2011254697.tif 000005
【図４】
2011254697.tif 000006