JP2013531247A - 構造物内の電力使用状況を測定するためのシステムおよび方法と、その較正を行うシステムおよび方法 - Google Patents
構造物内の電力使用状況を測定するためのシステムおよび方法と、その較正を行うシステムおよび方法 Download PDFInfo
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Abstract
Description
本出願は、2010年7月2日に出願された米国仮特許出願第61/361,296号明細書および2010年9月3日に出願された米国仮特許出願第61/380,174号明細書の便益を主張するものである。本出願は、2009年9月25日に出願された米国特許出願第12/567,561号明細書の一部継続出願でもある。米国仮特許出願第61/361,296号明細書および同第61/380,174号明細書と、米国特許出願第12/567,561号明細書とは、本明細書において援用される。
XN−1=[√{Lold−N 2+Lnew−N−1 2−2*Lold−N*Lnew−N−1*Cos(Qold−N−Qnew−N−1)}]/Lcal−1
および
QM−N−1=Qnew−N−1−Sin−1[(Lold−N*Sin(Qold−N−Qnew−N−1))/(XN−1*Lcal−1)]である。
QM−N−1=QM−N−1−180°
および
XN−1=XN−1*(−1)である。
XN−2=[√{Lold−N 2+Lnew−N−2 2−2*Lold−N*Lnew−N−2*Cos(Qold−N−Qnew−N−2)}]/Lcal−2
および
QM−N−2=Qnew−N−2−Sin−1[(Lold−N*Sin(Qold−N−Qnew−N−2))/(XN−2*Lcal−2)]である。
QM−N−2=QM−N−2−180°
および
XN−2=XN−2*(−1)である。
QM=[QM−Y+QM−K]/2で計算される。
LZ=KZ*Lpredictedに等しい。
式中、LZは、センサZによって測定された電流であり、KZは、定数であり、Lpredictedは、第1の位相分岐および第2の位相分岐における一体化した予測電流である。
KZ=(LZ−cal−LZ−baseline)/ΔPで計算可能である。
L1=[√{(LK/K2)2+(LY/Y2)2−2*(LK/K2)*(LY/Y2)*Cos(QK−QY)}]/[(K1/K2)−(Y1/Y2)]
および
Q1=Tan−1[{(LK/K2)*Sin(QK−QM)−(LY/Y2)*Sin(QY−QM)}/{(LK/K2)*Cos(QK−QM)−(LY/Y2)*Cos(QY−QM)}]である。
P1−predicted=V*L1*Cos(Q1)である。
式中、Vは、作業2062で測定された電圧である。
L2=[√{(LK/K1)2+(LY/Y1)2−2*(LK/K1)*(LY/Y1)*Cos(QK−QY)}]/[(K2/K1)−(Y2/Y1)]
および
Q2=Tan−1[{(LK/K1)*Sin(QK−QM)−(LY/Y1)*Sin(QY−QM)}/{(LK/K1)*Cos(QK−QM)−(LY/Y1)*Cos(QY−QM)}]である。
P2−predicted=V*L2*Cos(Q2)である。
式中、Vは、作業2062で測定された電圧である。
Ppredicted=V*LZ/KZで計算することができる。
式中、Vは、作業2062で測定された電圧であり、LZは、作業2061でセンサZによって測定された電流であり、KZは、定数(図18の作業1867において既に決定済み)である。
Ppredicted=P2−predicted+P1−predictedである。
Claims (37)
- 消費電力測定デバイスを使用する方法であって、前記消費電力測定デバイスは、回路ブレーカーボックスの表面に機械的に連結され、前記回路ブレーカーボックスは、構造物の電力インフラの1つまたは複数の主給電導体の少なくとも一部に重なり、前記方法は、
前記消費電力測定デバイスの1つまたは複数のセンサを用いて、前記1つまたは複数の主給電導体からの1つまたは複数の第1の磁場示度数を決定するステップと、
前記1つまたは複数の第1の磁場示度数の決定ステップの後に、第1の較正負荷を前記電力インフラに電気的に連結するステップと、
前記第1の較正負荷が前記電力インフラと電気的に連結した状態で、前記消費電力測定デバイスにおける前記1つまたは複数のセンサを用いて、前記1つまたは複数の主給電導体からの1つまたは複数の第2の磁場示度数を決定するステップと、
少なくとも部分的に前記1つまたは複数の第1の磁場示度数および前記1つまたは複数の第2の磁場示度数を用いて、前記消費電力測定デバイスを較正するステップであって、前記消費電力測定デバイスの較正ステップは、
少なくとも部分的に前記1つまたは複数の第1の磁場示度数および前記1つまたは複数の第2の磁場示度数を用いた前記消費電力測定デバイスの1つまたは複数の第1の較正係数の決定を含むステップと、
前記消費電力測定デバイスの較正ステップの後に、前記消費電力測定デバイスにおける前記1つまたは複数のセンサを用いて、前記1つまたは複数の主給電導体からの1つまたは複数の第3の磁場示度数を決定するステップと、
少なくとも前記1つまたは複数の第3の磁場示度数および前記1つまたは複数の較正係数を用いて、前記構造物の前記電力インフラが使用する電力を決定するステップと、
を含むことを特徴とする方法。 - 前記電力インフラに第2の較正負荷を電気的に連結させるステップと、
前記第2の較正負荷が前記電力インフラと電気的に連結した状態で、前記消費電力測定デバイスにおける前記1つまたは複数のセンサを用いて、1つまたは複数の第4の磁場示度数を決定するステップと、
をさらに含み、
前記消費電力測定デバイスの較正ステップは、
少なくとも部分的に前記1つまたは複数の第1の磁場示度数、前記1つまたは複数の第2の磁場示度数、および前記1つまたは複数の第4の磁場示度数を用いた前記消費電力測定デバイスの前記1つまたは複数の第1の較正係数の決定を含む、
ことを特徴とする請求項1記載の方法。 - 前記第2の較正負荷を電気的に連結する前に、前記第1の較正負荷の連結を前記電力インフラから外すステップをさらに含むことを特徴とする請求項2記載の方法。
- 前記1つまたは複数のセンサは、第1のセンサを含み、
前記1つまたは複数のセンサの内の前記第1のセンサは、前記電力インフラの第1の位相分岐および第2の位相分岐の磁場が、前記1つまたは複数のセンサの内の前記第1のセンサにおいて対称的であるような前記1つまたは複数の主給電導体に関連した位置にあることを特徴とする請求項1,2,および3のいずれか一項記載の方法。 - 前記電力を決定するステップは、
少なくとも前記1つまたは複数の第3の磁場示度数、前記1つまたは複数の較正係数、および前記構造物の前記電力インフラ全体の電圧低下を用いた、前記構造物の前記電力インフラによって使用される前記電力の決定を含む、
ことを特徴とする請求項1,2,3,および4のいずれか一項記載の方法。 - 前記1つまたは複数の第1の較正係数の決定ステップは、
1つまたは複数のセンサ較正方程式において、前記1つまたは複数の第1の磁場示度数および前記1つまたは複数の第2の磁場示度数を用いることによる、前記1つまたは複数の第1の較正係数の決定を含む、
ことを特徴とする請求項1,2,3,4,および5のいずれか一項記載の方法。 - 前記1つまたは複数の第1の磁場示度数は、電流測定値と、前記電流の位相角測定値とを含み、
前記電流の前記位相角測定値は、前記電圧の位相に関連する、
ことを特徴とする請求項1,2,3,4,5,および6のいずれか一項記載の方法。 - 前記1つまたは複数の第3の磁場示度数を決定する前に、前記第1の較正負荷の連結を前記電力インフラから外すステップをさらに含むことを特徴とする請求項1,2,3,4,5,6,および7のいずれか一項記載の方法。
- 前記第1の較正負荷を前記電力インフラに電気的に連結するステップは、
前記第1の較正負荷が前記電力インフラと電気的に連結済みであるという連絡を較正デバイスから受信するステップであって、前記較正デバイスが前記第1の較正負荷を含むステップを含む、
ことを特徴とする請求項1,2,3,4,5,6,7,および8のいずれか一項記載の方法。 - 前記第1の較正負荷を前記電力インフラに電気的に連結するステップは、
少なくとも1つのスイッチを切り換えることにより、前記第1の較正負荷を前記電力インフラに電気的に連結させる、
ことを含むことを特徴とする請求項1,2,3,4,5,6,7,8,および9のいずれか一項記載の方法。 - 磁場センサデバイスを較正する方法であって、前記磁場センサデバイスは、回路ブレーカーボックスの第1の表面に連結され、前記回路ブレーカーボックスは、建物の電力インフラに重なり、前記電力インフラは、第1の位相分岐および第2の位相分岐を有し、前記磁場センサデバイスは、2つ以上の磁場センサを含み、前記方法は、
前記磁場センサデバイスの前記2つ以上の磁場センサにおいて、第1の磁場の第1の振幅および第1の位相角を決定するステップと、
第1の負荷が前記電力インフラの前記第1の位相分岐に連結されるとの連絡を受信するステップと、
前記第1の負荷が前記第1の位相分岐に連結されている間に、前記磁場センサデバイスの前記2つ以上の磁場センサにおいて、第2の磁場の第2の振幅および第2の位相角を決定するステップと、
第2の負荷が前記電力インフラの前記第2の位相分岐に連結されるとの連絡を受信するステップと、
前記第2の負荷が前記第2の位相分岐に連結されている間に、前記磁場センサデバイスの前記2つ以上の磁場センサにおいて、第3の磁場の第3の振幅および第3の位相角を決定するステップと、
少なくとも部分的に、前記2つ以上の磁場センサにおける前記第1の磁場の前記第1の振幅および前記第1の位相角と、前記2つ以上の磁場センサにおける前記第2の磁場の前記第2の振幅および前記第2の位相角と、前記2つ以上の磁場センサにおける前記第3の磁場の前記第3の振幅および前記第3の位相角とを用いて、前記磁場センサデバイスの1つまたは複数の較正係数を決定するステップと、
を含むことを特徴とする方法。 - 前記第2の負荷の連結が前記電力インフラの前記第2の位相分岐から外されたとの連絡を受信するステップと、
前記第2の負荷が前記第2の位相分岐に連結された後に、前記磁場センサデバイスの前記2つ以上の磁場センサにおける、第4の磁場の第4の振幅および第4の位相角を決定するステップと、
前記2つ以上のセンサにおける前記第4の磁場の前記第4の振幅および前記第4の位相角が、前記2つ以上のセンサにおける前記第1の磁場の前記第1の振幅および前記第1の位相角の量の範囲内であるか否かを決定するステップと、
であることを特徴とする請求項11記載の方法。 - 前記第1の負荷を前記電力インフラの前記第1の位相分岐に電気的に連結するステップをさらに含むことを特徴とする請求項11または12記載の方法。
- 前記第2の負荷が前記電力インフラの前記第2の位相分岐に連結されるとの連絡を受信する前に、前記第1の負荷の連結を前記電力インフラの前記第1の位相分岐から外すステップをさらに含むことを特徴とする請求項11,12,および13のいずれか一項記載の方法。
- 前記第2の負荷が前記電力インフラの前記第2の位相分岐に連結されるとの連絡を受信する前に、前記第2の負荷を前記電力インフラの前記第2の位相分岐に電気的に連結するステップをさらに含むことを特徴とする請求項11,12,13,および14のいずれか一項記載の方法。
- 建物の電力インフラにおける電力使用状況を監視するシステムであって、前記建物は、前記建物の前記電力インフラの回路ブレーカーボックスおよび給電導体を含み、前記システムは、
前記回路ブレーカーボックスの第1の表面に連結されるように構成された消費電力測定デバイスであって、前記回路ブレーカーボックスは、前記電力インフラの前記給電導体の少なくとも一部に重なり、1つまたは複数の磁場センサを含む消費電力測定デバイスと、
前記電力インフラと電気的に連結されるように構成された第1の較正デバイスであって、1つまたは複数の第1の較正負荷を含む第1の較正デバイスと、
第1のプロセッサで起動するように構成され、かつ、前記消費電力測定デバイスの前記1つまたは複数の磁場センサから得られたデータを用いて、前記消費電力測定デバイスを少なくとも部分的に較正するように構成された較正モジュールと、
を含み、
前記1つまたは複数の第1の較正負荷の少なくとも1つが前記電力インフラに電気的に連結された状態かつ前記消費電力測定デバイスが前記回路ブレーカーボックスの前記第1の表面に連結された状態で、前記消費電力測定デバイスは、前記データの少なくとも一部を得るように構成されることを特徴とするシステム。 - 前記第1の較正デバイスは、
前記電力インフラに電気的に連結されるように構成された電気コネクタと、
情報をユーザに表示するように構成された表示ユニットと、
前記電力インフラに対して前記1つまたは複数の第1の較正負荷の電気的連結を行う、または外すように構成されたスイッチングモジュールと、
前記スイッチングモジュールを制御するように構成された第2のプロセッサと、
をさらに含むことを特徴とする請求項16記載のシステム。 - 前記消費電力測定デバイスは、前記第1の較正デバイスの前記スイッチングモジュールを制御するように構成されることを特徴とする請求項16または17記載のシステム。
- 前記第1の較正デバイスは、
温度センサをさらに含むことを特徴とする請求項16,17,および18のいずれか一項記載のシステム。 - 前記電力インフラと電気的に連結されるように構成された第2の較正デバイスをさらに含み、前記第2の較正モジュールは、1つまたは複数の較正負荷を含むことを特徴とする請求項16,17,18,および19のいずれか一項記載のシステム。
- 前記第1の較正デバイスは、前記第2の較正デバイスと通信するように構成されることを特徴とする請求項20記載のシステム。
- 前記第1の較正デバイスは、無線送信機を含み、
前記第2の較正デバイスは、無線受信機を含む、
ことを特徴とする請求項20または21記載のシステム。 - 前記第1の較正デバイスは、前記電力インフラに信号を投入する信号インジェクタを含み、
前記第2の較正デバイスは、前記電力インフラにおいて前記信号を検出するように構成された受信機を含む、
ことを特徴とする請求項20,21,および22のいずれか一項記載のシステム。 - 前記第1の較正デバイスは、電力線通信送信機を含み、
前記第2の較正デバイスは、電力線通信受信機を含む、
ことを特徴とする請求項20,21,22,および23のいずれか一項記載のシステム。 - 前記第2の較正デバイス、前記較正モジュール、および前記第1のプロセッサを含む演算ユニットをさらに含むことを特徴とする請求項20,21,22,23,および24のいずれか一項記載のシステム。
- 前記電力インフラは、第1の位相分岐および第2の位相分岐を含み、
前記第2の較正デバイスは、前記第1の較正デバイスおよび前記第2の較正デバイスが共に前記第1の位相分岐または前記第2の位相分岐に連結されているか、あるいは、前記第1の較正デバイスおよび前記第2の較正デバイスが前記第1の位相分岐および前記第2の位相分岐の内の異なる分岐にそれぞれ連結されているかを決定するように構成される、
ことを特徴とする請求項20,21,22,23,24,および25のいずれか一項記載のシステム。 - 前記第1のプロセッサで起動されるように構成され、かつ、前記消費電力測定デバイスの前記1つまたは複数の磁場センサから得られた前記データを用いて、前記電力インフラによって使用される電流を少なくとも部分的に決定するように構成された処理モジュールをさらに含むことを特徴とする請求項16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,および26のいずれか一項記載のシステム。
- 前記回路ブレーカーボックスは、開位置および閉位置間を移動するように構成された扉を含み、
前記第1の表面は、前記扉が前記閉位置にある場合には、前記回路ブレーカーボックスの内部表面であり、
前記第1の表面は、前記扉が前記開位置にある場合には、前記回路ブレーカーボックスの外部表面であり、
前記消費電力測定デバイスが前記第1の表面に接続された状態で、前記扉は、その時々において、前記開位置および前記閉位置に配置可能であるように、前記消費電力測定デバイスが前記回路ブレーカーボックスの前記第1の表面に連結されるように構成される、
ことを特徴とする請求項16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,および27のいずれか一項記載のシステム。 - 前記第1の較正デバイスの前記1つまたは複数の第1の較正負荷は、
前記給電導体の内の第1の通電導体に連結されるように構成された第2の較正負荷と、
前記給電導体の内の第2の通電導体に連結されるように構成された第3の較正負荷と、
を含むことを特徴とする請求項16,17,18,19,20,21,22,23,24,25,26,27,および28のいずれか一項記載のシステム。 - 通電導体において磁場を検出するように構成された少なくとも2つの磁場センサと、
前記少なくとも2つの磁場センサの出力と電気的に連結された位相検出器と、
前記位相検出器と電気的に連結された位相インジケータと、
を含む磁場検出デバイスであって、
前記位相インジケータは、前記少なくとも2つの磁場センサが前記通電導体に関連した位置にある場合を示すディスプレイを含むことを特徴とする磁場検出デバイス。 - 前記位相検出器は、前記少なくとも2つの磁場センサの内の第1の磁場センサにおける第1の信号の位相角が、前記少なくとも2つの磁場センサの内の第2の磁場センサにおける第2の信号と位相角が約180度異なる場合を決定するように構成されることを特徴とする請求項30記載の磁場検出デバイス。
- 前記少なくとも2つの磁場センサに電気的に連結される1つまたは複数の増幅器をさらに含むことを特徴とする請求項30または31記載の磁場検出デバイス。
- 前記少なくとも2つの磁場センサに電気的に連結される1つまたは複数のフィルタをさらに含むことを特徴とする請求項30,31,および32のいずれか一項記載の磁場検出デバイス。
- 1つまたは複数の磁場測定値に関する情報をリモート表示デバイスに送信するように構成された無線送信機をさらに含むことを特徴とする請求項30,31,32,および33のいずれか一項記載の磁場検出デバイス。
- 前記少なくとも2つの磁場センサは、磁場センサの直線配列を含むことを特徴とする請求項30,31,32,33,および34のいずれか一項記載の磁場検出デバイス。
- 前記磁場センサの直線配列に電気的に連結される1つまたは複数のマルチプレクサと、
前記1つまたは複数のマルチプレクサに電気的に連結され、かつ、前記1つまたは複数のマルチプレクサを制御するように構成されたプロセッサと、
をさらに含むことを特徴とする請求項35記載の磁場検出デバイス。 - 前記少なくとも2つの磁場センサは、誘導ピックアップセンサ、ホール効果センサ、または磁気抵抗センサの内の少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項30,31,32,33,34,35,および36のいずれか一項記載の磁場検出デバイス。
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