JP5675091B2 - メータの位相識別 - Google Patents

Description

本明細書に記載の主題は、一般に電力の測定及び試験に関し、より詳細には位相識別を含む導体の識別又は配置に関する。

図１に示すように、配電ネットワーク２は、消費者又は顧客６などの最終ユーザーに発電所４からの電力を供給するために電力会社によって使用される。実際の配電電圧は電力会社によって異なるが、本明細書に記載の非限定的な例では、発電所４からの三相電力がジェネレータセットアップ変圧器８に送られ、これが送電線１０に７６５Ｖから１３８ｋＶの電力を供給する。送電線１０からの高圧電力が様々な変電所１２に送電され、そこで他の変圧器８がこの電圧をより低圧の三相電圧に逓減し、最終的には電力を３本の単相の給電線１４へと分電する。次いでこれらの給電線１４は各々、電柱に設置した、又は地上に設置した複数の配電用変圧器８に電力を供給するために複数の回路へと分岐し、配電用変圧器は商業用及び住宅向けの顧客の場所６に電力を供給し、測定するために電圧を１２０ボルトと２４０ボルトの最終電圧まで逓減する。

いわゆる「スマートメータ」１６は消費者６による電力消費量を詳細にモニターし、次いでその情報を「遠隔測定」と称されるプロセスで電力会社に通信する。例えば、ジェネラル・エレクトリック・カンパニーは「ｋＶ２ｃ」系のメータと付属品とを提供する。セル／ページャー・ネットワーク、認可及び無認可の無線ネットワーク、及び電力線通信ネットワークを含む様々な遠隔測定ネットワークがこれら及びその他の電力測定用スマートメータ１６用に提案されてきた。図１に示す電力線遠隔測定ネットワークの場合は、スマートメータがどの位相に接続されているかを知ること、及び変圧器８を経てこの情報を送信可能であることが重要である。

理想的には、給電回路１４は、三相変圧器８の各々の単相出力での負荷がいずれも同じになるように設計される。しかし、時間の経過とともに新規顧客が追加されるため、いずれか１つの位相は他の位相よりも負荷が重くなる。そこで、その負荷バランスを再調整するため、分岐回路１４の幾つかをより重い負荷の位相からより軽い負荷の位相へと切り換えても良い。

米国特許第５，５１０，７００号 米国特許第７，３７２，２４６Ｂ２号 米国特許出願公開第２００４／０２６３１４７Ａ１号 米国特許出願公開第２００７／０２９６３９６Ａ１号 米国特許出願公開第２００８／０１１６８７７Ａ１号

その結果、スマートメータ１６の取り付け業者に対して個々の消費者６のどの位相がオン状態にあるかを示す記録は、不完全又は不正確になる。従って、特定の給電分岐回路の現在の位相を正確に識別するため、電力会社の職員は、位相が明確に判明している配電ネットワーク２のポイントに到達するまで、様々な配電施設を経てケーブル路を物理的に追跡しなければならない。これは極めて時間がかかり、大きな労力を要する工程であり、正しくない情報をもたらすことも多い。嵐や非常時の場合は、安全問題に関わることもあり得る。

このような従来のアプローチに関連する上記及びその他の欠点は、本発明の様々な実施形態において、変電所と、変電所から出る複数の位相の各々に異なる信号を供給する信号発生器と、電力の消費者において異なる信号を各々検知する信号弁別器とを含む多相配電ネットワークを備えることによって対処される。

次にこの技術の様々な態様を以下の図面を参照して説明するが、図面は必ずしも正しい縮尺で描かれておらず、幾つかの図面の各々を通して対応する部品を示すために同じ参照番号を用いている。

配電ネットワークの概略図である。 配電ネットワークの部分概略図である。 図２に示した配電ネットワークと共に使用されるスマートメータの概略図である。

図２は、変電所１２と、変電所１２から出る複数の位相の各々に異なる信号を供給する信号発生器２０とを含む多相配電ネットワーク２を示す。信号発生器２０は、図１に示すネットワークを含むがそれに限定されないどの配電ネットワーク２と共に使用しても良い。信号発生器２０は変電所１２に設置されているものとして図示されているが、信号発生器２０はネットワーク２内のどの位置に設置しても良く、且つ／又は発電所４又は送電線１０などのネットワーク内の他のポイントで信号を供給しても良い。信号は全ての位相未満の位相で供給されても良く、且つ／又はいずれかの位相の異なる位置で供給されても良い。各々の位相に別個の信号発生器２０を備えても良い。

信号発生器（１つ又は複数）２０は、配電ネットワーク２で供給された典型的な６０Ｈｚ又は５０Ｈｚの電力信号とは区別し得る信号を供給している。例えば、信号発生器（１つ又は複数）からの信号は５０〜６０Ｈｚの電力周波数以上又はそれ未満のデジタル及び／又はアナログ周波数を有していても良い。低周波信号はより減衰が少なく変圧器８を通過できるので、信号発生器（１つ又は複数）２０からの信号は約６０Ｈｚ未満、約５０Ｈｚ未満、約３０Ｈｚ未満、約２５Ｈｚ未満、及び／又は約１０Ｈｚ未満の１つ又は複数の周波数成分を有していても良い。例えば、信号発生器２０からの信号は、１Ｈｚから６０Ｈｚ未満の間の周波数又は周波数成分を有するＡ／Ｃ信号を含んで良い。ネットワーク２及び／又は消費者６に関するその他の情報は、信号発生器２０からの信号によって搬送されても良い。

信号弁別器２２は、信号発生器２０からの異なる信号を各々検知する。例えば、図３に示すように、１つ又は複数の電流センサ２４、電圧センサ２６、デジタル／アナログプロセッサ２８、マイクロプロセッサ又はマイクロコンピュータ３０を含むがそれらに限定されない様々なコンポーネントを有する信号弁別器２２を有するようにスマートメータ１６を構成しても良い。例えば、デジタル／アナログプロセッサ２８は、マルチチャネル・アナログ−デジタルコンバータを含んで良く、マイクロコンピュータ３０は、２ＭｂｉｔのＲＯＭ、６４ｋＢｉｔのＲＡＭ、及び波形捕捉器を有する３２ビット、３２ＭＨｚのプロセッサを含んで良い。また、信号弁別器２２はフィルタ３２を含んで良い。信号弁別器２２は、本明細書ではデジタル電子形態で実装されているが、スマートメータ１６のいずれか、又は全てのコンポーネントはアナログ及び／又はデジタル形式のソフトウェア、ハードウェア、及び／又はファームウェアで実装されても良い。

信号弁別器２２及び／又はスマートメータ１６のその他のコンポーネントは、いずれかの変圧器８などの配電ネットワーク２の他のポイントに設置しても良い。図示した実施例では、信号弁別器２２は給電線（１本又は複数本）１４から入力を受け、デジタルフィルタ３２を通してその入力を送る。しかし、フィルタ３２をノッチフィルタ、又は低域通過フィルタとして実装しても良い。フィルタ３２をアナログ形式で実装しても良い。

電源３４、フラッシュメモリ３６及び／又はＥＥＰＲＯＭ３８などのスマートメータ１６のその他の様々なコンポーネントは、信号弁別器２２の動作をサポートする。例えば、電源３４は他の様々なコンポーネントの１２０Ｖ〜４８０Ｖの直流電源であって良く、フラッシュメモリ３６はイベントログ、ロードプロファイル、及び自動読み込みデータを含む４Ｍｂｉｔを含んで良く、ＥＥＰＲＯＭはデータ及びプログラムパラメータを記憶するために６４ビットを含んで良い。他の種類のデジタル／アナログメモリを使用しても良い。

上記の技術は従来のアプローチに対して様々な利点をもたらす。例えば、それによって電力会社及び消費者６は、様々な配電設備を経てケーブル路を物理的に追跡する必要なく、スマートメータ１６及び／又はその他の電気デバイスが接続されている電流位相を正確に識別することができる。この技術はさらに、様々なデバイスが同じ位相に接続されていることを確認する簡単で有効な方法を提供する。

上記の実施形態、及び特にいずれかの「好ましい」実施形態は、この技術の様々な態様をより明解に理解するために本明細書に開示した様々な実装の例に過ぎないことを強調したい。当業者ならば、以下のクレームの適切な解釈によってのみ定義される保護範囲から実質的に逸脱することなく、これらの実施形態の多くを変更することができよう。

２ 配電ネットワーク
４ 発電所
６ 消費者
８ 変圧器
１０ 送電線
１２ 変電所
１４ 給電線
１６ スマートメータ
２０ 信号発生器
２２ 信号弁別器
２４ 電流センサ
２６ 電圧センサ
２８ デジタル／アナログプロセッサ
３０ マイクロプロセッサ
３２ フィルタ
３４ 電源
３６ フラッシュメモリ
３８ ＥＥＰＲＯＭ

Claims (7)

1. 多相配電ネットワーク（２）であって、
   変電所（１２）と、
   前記変電所（１２）から出る、位相の異なる複数の電力信号の各々に、互いに異なる信号を供給する信号発生器（２０）と、
   電力の消費者において前記互いに異なる信号を各々検知する信号弁別器（２２）と、
   を備え、
   前記互いに異なる信号は、６０Ｈｚ未満の周波数の交流信号を有する、
   多相配電ネットワーク。
2. 前記交流信号は、５０Ｈｚ未満の周波数を有する、請求項１に記載のネットワーク。
3. 前記信号弁別器はデジタルフィルタ（３２）を備える、請求項１または２に記載のネットワーク。
4. 前記信号弁別器（２２）を含むメータ（１６）をさらに備える、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のネットワーク。
5. 前記交流信号が、２５Ｈｚ未満または１０Ｈｚ未満の周波数を有する、請求項１乃至４に記載のネットワーク。
6. メータの位相識別方法であって、
   変電所（１２）から複数の位相（１４）の各々に、互いに異なる信号（２０）を発生させるステップと、
   消費者のメータ（１６）で前記互いに異なる信号の１つを受信するステップと、
   前記メータが前記複数の位相（１４）のどれに接続されているかを判定する前記受信信号を判別するステップと、
   を含み、
   前記互いに異なる信号は、６０Ｈｚ未満の周波数の交流信号を有する、
   方法。
7. 前記判別ステップは前記信号をフィルタリングするステップ（３２）をさらに含む、請求項６に記載の方法。