JP2016523480A - 配電グリッドにおける非技術的損失 - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、2013年6月13日に出願された米国仮特許出願第61/834,567号の利益を主張し、その開示は、参照により、その全体が本明細書に援用される。
[発明の分野]
本発明は、配電を最適化するためのオングリッド通信のアプリケーションに関し、具体的には、サービス変圧器エリアネットワークにおいて発生する非技術的損失のリアルタイム識別及び位置特定に関する。
[発明の背景]
配電変電所は、高い送電線レベル(通常130kV〜700kV)から、配電サービスエリア内の需要家に電力が分配される中間電圧レベル(通常4kV〜約35kV)まで電圧を降圧する1つ又は複数の変電所変圧器を含む。配電グリッドのエッジにおいて、多数のサービス変圧器があり、サービス変圧器は、配電グリッドの中間電圧を、商業用、産業用、及び家庭用需要家にとって必要とされる低電圧(米国では、通常、120、208、240、277、又は480)に変換する。これらのうちのいくつかに加えて他の電圧は、世界の他の場所で使用され得る。各サービス変圧器は、1つ又は複数の被測定負荷に電力を供給する。負荷は、住宅、商業用又は産業用建物、例えば一連の街路灯等の地方自治体のインフラストラクチャの要素、又は、例えば灌漑システム等の農業用装置である可能性がある。
[発明の概要]
本発明は、改ざん箇所が特定のサービス変圧器の低圧側で起こったと判定され得るように、電力窃盗をリアルタイム又はほぼリアルタイムに検出及び報告するための装置及び方法である。メータ改ざんの場合、関係する特定の1つ又は複数のメータが識別され得る。本発明は、サービス送出箇所における変圧器(サービス変圧器)の器具類を必要としない。測定を実施して、測定結果を収集し、収集されたデータを処理して、電力窃盗の証拠を発見する、全ての計器及びインテリジェントエージェントは、計器及びインテリジェンスがとにかく存在すると思われる場所で、電気メータに位置付けられる。これは、メータソケットが通常容易にアクセス可能である点で、また、スマートメータが、ソフトウェアエージェントをホストするためのメモリ及びプロセッサを既に含み、本発明の方法によって使用される測定の多くを行う機能を既に有するため、また、固有の計器、通信機能、及び/又はメモリ及び処理機能が本明細書に記載された方法をサポートするのに不十分である場合に、ほとんどのスマートメータが追加の回路基板を収容するように設計されるため、有利である。
空中電力線102を介して住宅103に接続された通常の単相柱上変圧器101を図示する図1を参照する。米国及び多くの他の場所において、これは、特に古いエリアにおいて一般的な構成である。住宅への電力線は、通常、屋根の軒に取り付けられ、電力線は、住宅103の外側にある導管内をメータ104まで下方に渡っている。図2は、対称的に、変圧器エリアについてのバストポロジを図示し、このバストポロジは、米国以外の世界の部分においてより一般的である。図2において、パッドマウント変圧器201は、住宅203、204、及び205に接続された直線状埋め込み線202を介してメータ206、207、及び208にそれぞれ接続する。このトポロジは、ヨーロッパ及び世界の他の場所で一般的である。一般的な設置は、図示するよりも多くのメータに対応し得る。すなわち、米国における単相変圧器当たりのメータの平均数は、約六(6)であるが、ヨーロッパの平均は数十である。図3は、一般的な米国の埋め込みケーブル設置を示し、パッドマウント変圧器301は、住宅303に至る埋め込みケーブル302を介してメータ304に放射状に接続される。これらの3つの基本的な構成は、産業用アプリケーション及び商業用アプリケーションについての小さな局所的な変形及び多相の変形によって、世界中のほとんどの配電ネットワークを表す。本発明は、本明細書において以下で教示されるように、3つ全てのこれらの一般的なトポロジに関する小さな変形によって働く。これを教示するため、3相変圧器の各相は、たとえ、第13/888,102号に記載されているように、3相変圧器エリアが単一TANとして実際に編成される可能性があっても、別個のTANとしてみなすことができるが、第13/888,102号では、TAN内の各ノード(例えば、リモート)の位相は知られており、TANからのエッジから変電所への送電は、送電が関係する位相上で送られる。
・2つのメータが2つの別個のTANの間で交換される場合、双方のTANは、新しいメータを発見したこと、及び、以前にTANの一部であったメータとの通信を喪失したことを報告してもよい。
・2つのメータが、メータの位相が反転されるように交換される場合、この変化を、グリッドマッピングエージェントによって報告してもよい。
・2つのメータが、同じTAN及び同じ位相内で切り換えられる場合、そして、TANがバスアーキテクチャを有する場合、双方のメータは、それら自体のサービス変圧器に関して変更された位置を有するものとして検出されることになり、これを、監視エージェントによって報告してもよい。
・メータが地理空間的位置信号を利用できる場合、メータ上のグリッドマッピングエージェントは位置の変化を報告してもよい。
Claims (15)
- 配電グリッドにおける電力の窃盗を検出するためのシステムであって、
電力窃盗が検出される各サービス配電変圧器によって電力を供給される少なくとも2つの通信用メータであって、前記メータが変圧器エリアネットワークを形成する、少なくとも2つの通信用メータと、
各メータにおいて電流及び電圧を周期的に測定し、前記測定値を、タイムスタンプ、及び、前記変圧器エリアネットワーク内で固有である前記メータの識別子と共に送信するように構成された測定エージェントと、
前記測定エージェントの送信を受信するように構成された少なくとも1つの監視エージェントと、
窃盗検出がイネーブルされる各変圧器エリアネットワーク内の少なくとも1つの通信用メータであって、ワイドエリアネットワークを通じてメッセージを送信するように構成された、少なくとも1つの通信用メータと、
グリッドマップデータベースを利用できるデータセンタ内でホストされるソフトウェアアプリケーションであって、変圧器エリアネットワーク内の通信用メータによって送信されるメッセージを受信するように構成された、ソフトウェアアプリケーションと
を備える、システム。 - 請求項1に記載のシステムであって、
前記通信用メータは、リモートである、システム。 - 請求項1に記載のシステムであって、
ワイドエリアネットワークを通じてメッセージを送信するように構成された前記少なくとも1つの通信用メータは、リモートハブである、システム。 - 請求項1に記載のシステムであって、
前記変圧器エリアネットワークは、放射状トポロジを有する、システム。 - 請求項1に記載のシステムであって、
前記変圧器エリアネットワークは、バストポロジを有する、システム。 - 請求項1に記載のシステムであって、
グリッドマッピングエージェントは、前記変圧器エリアネットワークの少なくとも1つの通信用メータ上でホストされる、システム。 - 配電サービス変圧器の低電圧側で、未認可の非測定タップを検出するための方法であって、
サービス配電変圧器によって電力を供給される複数の通信用メータを設けることと、
前記通信用メータを組織して、変圧器エリアネットワークを編成することと、
ワイドエリアネットワークを通じてメッセージを送信するように前記変圧器エリアネットワークの少なくとも1つの通信用メータを構成することと、
変圧器エリアネットワークから送信されるメッセージを受信可能なソフトウェアアプリケーションを、グリッドマップデータベースを利用できるデータセンタ内に設けることと、
各通信用メータにおいて電流及び電圧を周期的に測定することと、
前記変圧器エリアネットワーク上で前記電流及び前記電圧の測定値を送信することであって、各送信は、少なくとも、前記測定を行った前記通信用メータの前記変圧器エリアネットワーク内で固有の識別子、前記測定が行われた時間、及び前記測定された電流及び電圧を含む、前記変圧器エリアネットワーク上で前記電流及び前記電圧の測定値を送信することと、
前記変圧器エリアネットワークの時間同期許容誤差内で同時に複数のメータにて行われた測定を収集することと、
前記測定された電流に起因する電圧降下に対応する前記電圧の測定値を調整することと、
観測された電圧降下がメータにおける電流に比例しないメータを識別するために、前記調整された電圧の測定値を比較することと、
メータにおける少なくとも1つの比例しない電圧降下からなる、観測されたいずれの異常も記述するワイドエリアメッセージを送信することであって、前記メッセージが、前記異常が観測された変圧器又はメータの少なくとも識別子を含み、前記コンポーネントがグリッドマップデータベース内の前記コンポーネントの表現と照合されることを可能にするのに十分である、メータにおける少なくとも1つの比例しない電圧降下からなる、観測されたいずれの異常も記述するワイドエリアメッセージを送信することと、
データセンタにおいて前記ワイドエリアメッセージを受信することであって、ソフトウェアアプリケーションが、前記メッセージを処理し、起こり得る電力窃盗に関する警告を発する、データセンタにおいて前記ワイドエリアメッセージを受信することと
を備える、方法。 - 請求項7に記載の方法であって、
前記変圧器エリアネットワークは、バストポロジを有し、各メータにおいて測定される低下する電圧の順で所定の時間に電流及び電圧の測定値を報告するメータを順序付ける更なるステップを備える、方法。 - 請求項8に記載の方法であって、
1つのタイムスタンプが付された報告期間から次のタイムスタンプが付された報告期間までの、前記メータの順序の変化を、前記変圧器エリアネットワークのメータを改ざんすることを潜在的に示す異常として報告することを備える、方法。 - 配電ネットワークにおいて、電気メータを改ざんすること、及び、無認可の非測定タップを検出するための方法であって、
改ざんが検出される各サービス変圧器において変圧器エリアネットワークを設けることと、
ワイドエリアネットワークを通じてメッセージを送出するように構成された各変圧器エリアネットワーク内に少なくとも1つの通信用メータを設けることと、
前記変圧器エリアネットワークから送信されるメッセージを受信するように構成されたソフトウェアアプリケーションを、グリッドマッピングデータベースを利用できるデータセンタ内に設けることと、
前記グリッドにおける計画された変更に関する他のユーティリティアプリケーションから通知を受信するように前記ソフトウェアアプリケーションを構成することと、
変圧器エリアネットワークの構成の変化が検出されるたびに、前記変圧器エリアネットワークからワイドエリアメッセージを送信することと、
前記メッセージ内の位置情報を、前記グリッドマップデータベースに格納された位置情報と照合することと、
計画された構成変更によって説明されるメッセージを前記変圧器エリアネットワークから削除するために前記変圧器エリアネットワークからのメッセージを、計画された変更に関する通知と比較することと、
削除されなかったあらゆるメッセージも、潜在的な改ざん事象として報告することと、
を備える、方法。 - 請求項10に記載の方法であって、更に、
前記変圧器エリアネットワークに加わる新たなメータのアイデンティティ及びグリッド位置を報告するメッセージを送信することを備える、方法。 - 請求項10に記載の方法であって、更に、
メータであって、該メータの変圧器エリアネットワークと通信することを停止した、メータのアイデンティティ及びグリッド位置を報告するメッセージを送信することを備える、方法。 - 請求項10に記載の方法であって、更に、
バス構造化変圧器エリアネットワーク内のメータの回路図的位置が変更されたことを報告するメッセージを送信することを備える、方法。 - 請求項10に記載の方法であって、更に、
電気メータの地理空間的位置が変更されたというメッセージを送信することを備える、方法。 - 請求項10に記載の方法であって、更に、
未認可の非測定タップによる電力窃盗が変圧器エリアネットワーク内で起こっている可能性があるというメッセージを送信することを備える、方法。
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