JP2022551497A - 分散型エネルギ資源デバイスで使用するためのメータ及びソケット - Google Patents
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Abstract
電気メータソケットは、分散型エネルギ資源(DER)メータと配電システムからのライン電圧配線との間に第1の電気接続を形成するための電気メータソケット内の第1の接続経路を含む。電気メータソケットは、さらに、DERメータと配電システムのニュートラル配線、DERデバイス、および負荷との間の第2の電的接続を形成するための電気メータソケット内の第2の接続経路を含む。さらに、電気メータソケットは、電気メータソケット内に、DERメータとDERデバイスの出力電圧配線との間に第3の電気接続を形成する第3の接続経路を含む。さらに、電気メータソケットは、電気メータソケットの側面に配置され、DERデバイスの出力電圧配線を受け取り、出力電圧配線を第3の接続経路に電気的に結合させるDERコネクタを含む。
Description
本開示は、一般に、電気メータ及びソケットに関する。より詳細には、本開示は、分散型エネルギ資源デバイスと共に使用するための電気メータ及びソケットに関する。
分散型エネルギ資源(DER)デバイス、例えば、太陽電池パネル、風力タービン、電気自動車バッテリーなどは、通常、顧客の敷地内の電気パネル内の回路ブレーカに接続することによってグリッドに配線される。DERデバイスの計測が必要な場合、通常、この目的のために別のメータが顧客の壁に取り付けられる。また、1つ以上の断路器も通常、顧客の壁に取り付けられる。
住宅消費者を含むエネルギ消費者によるDERデバイスの使用が増加している。現在、消費者が敷地内でDERデバイスを接続したい場合、電力会社とDERデバイスを設置する電気工事業者が調整し、同時に敷地内にいなければならない。電力会社は、メータソケットの電力を遮断する。電力を切り離した後、電気工事業者はDERデバイスを「メータの裏側」に接続する。設置場所によっては、DERデバイス用に別のメータが必要な場合もある。DERデバイスが設置された後、電力会社はメータのソケットに電力を再接続する。電力会社と電気工事業者の間で調整することなく、既存の電力供給サービスにDERデバイスを接続するシステムと技術が望まれる。
分散型エネルギ資源デバイスを分散型エネルギ資源メータと接続するためのシステムが提供される。
本開示の様々な態様によれば、電気メータソケットは、分散型エネルギ資源(DER)メータと電気配電システムからのライン電圧配線との間の第1の電気接続を形成する、電気メータソケット内の少なくとも1つの第1の接続経路を含む。電気メータソケットは、さらに、DERメータと、配電システムのニュートラル配線、DERデバイス、および負荷との間の第2の電気接続を形成する、電気メータソケット内の少なくとも1つの第2の接続経路を含む。さらに、電気メータソケットは、DERメータとDERデバイスの出力電圧配線との間に第3の電気接続を形成する、電気メータソケット内の少なくとも1つの第3の接続経路を含む。さらに、電気メータソケットは、電気メータソケットの側面に配置されたDERコネクタを含む。DERコネクタは、DERデバイスの出力電圧配線を受け取り、出力電圧配線を少なくとも1つの第3の接続経路に電気的に結合させる。
別の実施例では、システムは、電気メータと、電気メータと嵌合する電気メータソケットとを含む。電気メータソケットは、電気メータと配電システムのライン電圧配線との間に第1の電気接続を形成する、電気メータソケット内の少なくとも1つの第1の接続経路を含む。また、電気メータソケットは、電気メータと、配電システムのニュートラル配線、分散型エネルギ資源(DER)デバイス、及び負荷との間の第2の電気接続を形成する、電気メータソケット内の少なくとも1つの第2の接続経路を含む。さらに、電気メータソケットは、電気メータとDERデバイスの出力電圧配線との間に第3の電気接続を形成する、電気メータソケット内の少なくとも1つの第3の接続経路を含む。さらに、電気メータソケットは、電気メータソケットの側面に配置されたDERコネクタを含む。DERコネクタは、DERデバイスの出力電圧配線を受け取り、出力電圧配線を少なくとも1つの第3の接続経路に電気的に結合させる。システムは、配電システム及びDERデバイスの電力生産又は消費要件に基づいて、配電システムからDERデバイスを接続及び切断する制御可能な電気切断スイッチも含む。
別の例では、分散型エネルギ資源(DER)デバイスを接続し計量するためのシステムは、電気メータを含む。電気メータは、配電システムおよびDERデバイスの電力生産または消費要件に基づいて、配電システムからDERデバイスを接続および切断する少なくとも1つの制御可能な電気切断スイッチを含む。システムは、電気メータに電気的に結合する電気メータソケットをさらに含む。電気メータソケットは、電気メータと配電システムのライン電圧配線との間に第1の電気接続を形成する、電気メータソケット内の少なくとも1つの第1の接続経路を含む。また、電気メータソケットは、電気メータと、配電システムのニュートラル配線、DERデバイス、および負荷との間の第2の電気接続を形成する、電気メータソケット内の少なくとも1つの第2の接続経路を含む。さらに、電気メータソケットは、電気メータとDERデバイスの出力電圧配線との間に第3の電気接続を形成する、電気メータソケット内の少なくとも1つの第3の接続経路を含む。さらに、電気メータソケットは、電気メータと負荷との間に第4の電気接続を形成する、電気メータソケット内の少なくとも1つの第4の接続経路を含む。
これらの例示的な態様および特徴は、現在説明されている主題を制限または定義するためではなく、本願で説明されている概念の理解を助けるための例を提供するために言及されている。現在説明されている主題の他の態様、利点、および特徴は、本出願全体を検討した後に明らかになるであろう。
様々な実施形態の態様及び特徴は、添付の図面を参照して例を説明することによってより明らかになるであろう。
本明細書では特定の例が説明されているが、これらの例は例示としてのみ提示されており、保護の範囲を限定することを意図していない。本明細書に記載された装置及びシステムは、他の様々な形態で具現化することができる。さらに、本明細書に記載された例示的な方法及びシステムの形態における様々な省略、置換、及び変更は、保護範囲から逸脱することなく行うことができる。
分散型エネルギ資源(DER)デバイスをメータリングデバイスと接続するためのシステムが提供される。現在、DERデバイスをグリッドに接続するための標準的なシステムは存在しない。既存のシステムは、ユーティリティ計測デバイスを所有する電力会社と、DERデバイスを設置する電気工事業者との間の調整に依存することが多い。例えば、電気工事業者がDERデバイスを設置するために敷地内にいる間、電力会社はユーティリティ計測デバイスの撤去を要求されることがある。DERデバイスの設置後、電力会社はユーティリティ計測デバイスを再設置しなければならない。
電力会社がユーティリティ計測デバイスを取り外すことなく、DERデバイスを顧客構内のDER対応メータソケットと接続する機構を提供するDER対応メータソケットが本明細書に記載されている。本開示の目的では、DERデバイスは、配電システムに提供できる電気を生産または貯蔵する配電システム(すなわち、グリッド)上の任意のリソース、または配電システムの全体的なピーク負荷を管理するために制御できる任意の大負荷デバイスとして定義される。例えば、DERデバイスは、ローカルバッテリストレージを有するかまたは有しない、住宅用太陽光発電設備または住宅用風力タービン設備であってもよい。
図1は、本開示の様々な態様に係る分散型エネルギ資源(DER)メータ102とメータソケット104との間の電気接続を例示するブロック図100である。DERメータ102及びメータソケット104は、顧客構内(例えば、住宅用建物、商業用建物など)に配置される。DERメータ102は、配電システム(すなわち、グリッド108)を介して顧客構内に供給される電気と、DERデバイス(すなわち、DERデバイス116)を介して顧客構内で生成または他の方法で貯蔵される電気とを測定および制御する。したがって、DERメータ102は、グリッド108から提供される電気を受信し、DERデバイス116から提供される電気を受信し、電気サービス110に電気を提供するために十分な接続点を含む。
DERメータ102は、DERメータ102が他のメータおよび電力会社と通信できるように、通信モジュールと組み合わされてもよい。図1に示されるように、グリッド108(すなわち、配電システム)からの電力は、電気配線L1(ライン)及びL2(ライン)を介してメータソケット104に供給される。電気配線L1(ライン)およびL2(ライン)は、グリッド108の2相の電力を供給することができる。ニュートラル配線Nは、接地と呼ばれることもあるが、グリッド108、電気サービス110、およびDERデバイス116の間に、例えば、住宅または商業用顧客構内の電気サービスパネルで接続される。
電気サービスまたは負荷110はまた、対応する電気配線L1(負荷)およびL2(負荷)を介してメータソケット104に接続される。メータソケット104は、従来のメータがメータソケット104に差し込まれたときに従来のメータへの電気接続を提供するための電気コネクタを含む、16Sメータソケットなどの標準ソケットであってよい。グリッド108と電気サービス110との間の電気接続は、DERメータ102がメータソケット104に差し込まれたときに、DERメータ102を通して形成される。DERメータ102内では、グリッド108から電気サービス110に供給される電圧及び電流が、測定デバイスによって測定される、すなわち計量される。測定デバイスは、例えば、電圧および電流波形の電気特性をそれぞれ測定する電圧トランスデューサ112および電流トランスデューサ114であってもよい。電気サービス110に供給される電力は、電圧および電流の測定値に基づいて計算されてもよい。
DERデバイス116からの出力配線も、メータソケット104内の接続点で接続されてもよい。ニュートラル配線N接続118は、グリッド108、DERデバイス116、電気サービス110、及びDERメータ102からのニュートラル配線を接続するために、メータソケット104内の接続点に形成されてもよい。1つ以上の例において、DERデバイス116の接続点は、メータソケット104の側面120に配置されてもよい。例えば、メータソケット104の側面120は、DERメータ102とインターフェースしないメータソケット104の任意の側面(例えば、メータソケット104がDERメータ102に結合される間に露出される側面)であってもよい。側面120に接続点を配置することは、DERデバイス116がメータソケット104と接続するための容易にアクセス可能な場所を提供し得る。
メータソケット104内の接続点は、メータソケット104とDERメータ102との間の電気接続を提供してもよい。例えば、グリッド108からのメータソケット104におけるラインL1(ライン)及びL2(ライン)の接続点は、グリッド108からのラインL1(ライン)及びL2(ライン)をDERメータ102に電気的に接続してもよい。同様に、DERデバイス116からのラインL1及びL2、並びに電気サービス110へのラインL1(負荷)及びL2(負荷)は、メータソケット104内の接続点を介してDERメータ102に電気的に接続されてもよい。グリッド108からのラインL1(ライン)及びL2(ライン)と同様に、DERデバイス116からのラインL1及びL2は、異なる電気位相を有する電圧を提供してもよい。さらに、ニュートラル配線Nの接続点は、メータソケット104の対応するレセプタクルにおける電気接続も有していてもよい。
メータソケット104に含まれる接続点(例えば、レセプタクル)は、メータソケット104とDERメータ102との間の電気接続を形成するために、DERメータ102上の接続部品(例えば、ブレードコネクタ)の挿入を収容することができる。他の電気的結合も、メータソケット104、DERデバイス116、及びDERメータ102の間で企図される。DERメータ102の接続コンポーネントがメータソケット104のレセプタクルに挿入されると、DERメータ102とグリッド108からのラインL1(ライン)及びL2(ライン)との間、DERメータ102とDERデバイス116からのラインL1及びL2との間、並びにDERメータ102と電気サービス110へのラインL1(負荷)及びL2(負荷)との間に電気接続が形成され得る。なお、接続点および接続コンポーネント(例えば、レセプタクルおよびブレードコネクタ)は、一般に、嵌合コネクタと呼ばれることがある。
DERメータ102の接続コンポーネントがメータソケット104のレセプタクルに挿入され、DERデバイス116、グリッド108、および電気サービス110の接続コンポーネントがメータソケット104のレセプタクルに挿入されると、ニュートラル配線NとDERメータ102の間に電気接続が形成され得る。ニュートラル配線NとDERメータ102との電気接続は、DERメータ102内の電圧トランスデューサ112でL1(ライン)→ニュートラルおよびL2(ライン)→ニュートラルの電圧測定を可能にするための電気的基準点を提供し得る。DERメータ102でこれらの電圧測定を実行する能力は、例えば、L1(ライン)およびL2(ライン)接続しか利用できず(すなわち、ニュートラルN接続がない)、したがってライン対ライン電圧(すなわち、L1(ライン)からL2(ライン))のみを測定できる標準の2Sメータの形態で可能なものより高度かつ高忠実度の計量を可能にする可能性がある。DERメータ102は、電流トランスデューサ114aを使用してグリッド108からのL1(ライン)およびL2(ライン)ライン、電流トランスデューサ114bを使用してDERデバイス116、および電流トランスデューサ114cおよび114dを使用して電気サービス110に対する電流測定も実行することができる。DERメータ102で電流測定を実行するだけでなく、L1(ライン)→ニュートラルおよびL2(ライン)→ニュートラル電圧測定を実行する能力は、負荷分解アルゴリズムなどの様々なアプリケーションの実装を可能にし得る。
グリッド108からのラインL1(ライン)及びL2(ライン)は、異なる電気位相を有するライン電圧を提供してもよい。異なる電気位相は、ローカル配電変圧器(例えば、メータの近くに位置するポールマウント変圧器)によって生成されてもよいし、変電所で生成された異なる電気位相であってもよい。同様に、DERデバイス116からのラインL1及びL2は、異なる電気位相を有するライン電圧を提供してもよい。DERデバイス116から提供されるラインL1及びL2のライン電圧の電気位相は、グリッド108から提供されるラインL1(ライン)及びL2(ライン)のライン電圧の電気位相と同期していてもよい。本開示に係るメータソケット及びメータの実施形態は、ライン電圧の異なる位相に対応する、より多くの又はより少ない接続点又はレセプタクルを含んでもよい。例えば、1つのライン電圧の相のみが接続される場合(例えば相A)、更なる相(例えば、相B及び相C)用の接続点が不要であるため、より少ない接続点及びレセプタクルがメータソケットに含まれてもよい。同様に、3つのライン電圧位相が接続される場合(例えば、相A、B、C)、追加の接続ポイントおよびレセプタクルがメータソケットに含まれる場合がある。
一実施例では、切断スイッチ122がDERメータ102に含まれる。このような例では、電圧トランスデューサ112aおよび112bがグリッド108からの電圧を検出しないとき、切断スイッチ122は開いたままであってもよい。さらに、切断スイッチは、DERデバイス116からの電圧位相をグリッド108と同期させるための機構として使用されてもよい。例えば、電圧トランスデューサ112cおよび112dは、DERデバイス116によって供給される電圧を測定し、電圧トランスデューサ112aおよび112bは、切断スイッチ122が開いている間、グリッド108によって供給される電圧を測定することができる。同期動作中にDERデバイス116とグリッド108との間の同期に到達すると、切断スイッチ122は閉じてもよい。さらに、切断スイッチ122は、DERメータ102をグリッド108へのL1(ライン)及びL2(ライン)接続から切り離してもよい。DERメータ102をグリッド108から切断する能力は、DERメータ102をグリッド108から切断し、DERデバイス116からのみ電気サービス110に電力を供給する「アイランド化」を可能にし得る。
DERメータ102は、DERデバイス116を切断または保護する、統合された制御可能な電気切断スイッチ124、回路ブレーカ126、またはその両方を含むこともできる。例えば、単一のデバイスは、DERデバイス116のラインL1およびL2をDERメータ102から切り離すために、サーキットブレーカおよび別個の電気切断デバイスの両方の機能を実行してもよい。一例では、回路ブレーカ126は、電気的障害の発生時にDERデバイス116をDERメータ102から切り離してもよい。回路ブレーカ126は、DERメータ102に統合されてもよい。さらに、回路ブレーカ126は、局所的または遠隔的に制御されてもよい。
制御可能な電気切断スイッチ124は、DERメータ102のプロセッサ(図示せず)および通信モジュール(図示せず)により制御されてもよい。制御可能な電気切断スイッチ124は、例えば、電圧トランスデューサ112e及び112fで高負荷が検出されたとき、又は電気サービス若しくは負荷110がメータから切断されたとき、DERデバイス116をグリッド108から切断するために自動的に作動してもよい。いくつかの例では、制御可能な電気切断スイッチ124は、DERメータ102または別のデバイスから受信したコマンドに基づいて、DERデバイス116をグリッド108から切断するように自動的に動作してもよい。制御可能な電気切断スイッチ124は、DERデバイス116をDERメータ102と接続または切断してもよい。DERデバイス116をDERメータ102に接続する際に、DERメータ102は、DERデバイス116の発電または消費を、配電システム(すなわち、グリッド108)から消費されたまたは送り返されたエネルギとは別の値として測定し、それによって請求可能データを提供してもよい。請求可能なデータ(すなわち、グリッド108からの消費またはグリッド108に送り返される生産)は、「ネットメータリング」または同様の方法を使用して電力計内で計量されてもよい。さらに、制御可能な電気切断スイッチ124は、グリッド108およびDERデバイス116の電力生産または消費要件に基づいて、DERデバイス116をグリッド108から接続または切断してよい。さらに、切断スイッチ124は、技術者がDERメータ102を修理し、DERメータ102を設置し、またはDERメータ102を交換できるように、DERデバイス116をDERメータ102から電気的に切断するために使用されてもよい。
一例では、DER切断スイッチ(すなわち、制御可能な電気切断スイッチ124)およびライン切断スイッチ(すなわち、切断スイッチ122)は、4位置スイッチで実装されてもよい。4位置スイッチは、以下を可能にしてもよい。
1.グリッド108、DERデバイス116、および電気サービス(負荷)110の接続、
2.DERデバイス116を切断した状態でのグリッド108および電気サービス110の接続、
3.グリッド108を切断した状態での電気サービス110およびDERデバイス116の接続、
4.グリッド108、DERデバイス116、および電気サービス110の切り離し。
2つの2位置スイッチの代わりに4位置スイッチを使用する利点は、スイッチング機能を提供するために必要なコンポーネントのコストおよびサイズを低減することを含む。
1.グリッド108、DERデバイス116、および電気サービス(負荷)110の接続、
2.DERデバイス116を切断した状態でのグリッド108および電気サービス110の接続、
3.グリッド108を切断した状態での電気サービス110およびDERデバイス116の接続、
4.グリッド108、DERデバイス116、および電気サービス110の切り離し。
2つの2位置スイッチの代わりに4位置スイッチを使用する利点は、スイッチング機能を提供するために必要なコンポーネントのコストおよびサイズを低減することを含む。
DERメータ102は、グリッド108、DERデバイス116、またはその両方を介して電気サービス110に送達される電力を測定および制御してもよい。DERメータ102は、通信モジュール(図示せず)及びプロセッサ(図示せず)を含んでもよい。プロセッサは、マイクロプロセッサであってもよいが、本開示に係る実施形態は、そのような実施形態に限定されるものではない。例えば、プロセッサは、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、コンピュータ、マイクロコントローラ、プログラマブルコントローラ、又は他のプログラマブルデバイスであってもよい。当業者であれば、本開示の範囲から逸脱することなく、他の変形が実施され得ることを理解するであろう。
通信モジュールは、RF、セルラー、PLC、または他の任意の適切な通信技術を介して通信してもよい。通信モジュールは、制御可能な電気切断スイッチを制御するための命令を含む通信を、ネットワークを介して受信してもよい。通信モジュールは、メータの動作に関連する情報、及びメータ内の測定デバイスによって実行される測定を、ネットワーク上の他の装置又は中央システムへ送信してもよい。通信モジュールはまた、DERメータ102とDERデバイス116との間の通信を提供してもよい。
本開示の様々な態様に従って、DERデバイス116が何らかの形態の発電機(例えば、太陽光発電または風力発電)またはストレージデバイスを含む場合、メータは配電システムに関する情報を使用することができる。情報は、意思決定を行い、DERデバイス116を制御するために、リアルタイムの電力価格または他の情報を含んでもよい。例えば、DERメータ102は、情報を使用して、DERデバイス116がエネルギを(例えば、太陽またはバッテリーストレージから、なおここで、バッテリーストレージは電気自動車または同様のもの内のバッテリーを含み得る、)グリッド108に、送るべきかどうか、DERデバイス116がグリッド108からエネルギを消費すべきかどうか(例えば、ストレージを充電するか、給湯器、プールポンプなどの大型負荷が動作するようにするか)、DERデバイス116がグリッド108から切断すべき(例えば、グリッド108からエネルギを消費しない、またはグリッド108にエネルギを送信しない)か、またはそれらの任意の組合せである。適切な制御アクションは、決定に基づいてDERメータ102によって開始されてもよい。当業者または通常の技術者は、決定および制御の上記の例が網羅的ではなく、他の決定および制御動作が本開示の範囲から逸脱することなく実行されてもよいことを理解するであろう。
図2は、本開示の様々な態様に従った15端子メータソケット200の一例の正面図である。図示されたメータソケット200は、16Sメータソケットである。図1に描かれているようなメータソケット104は、15端子メータソケット200であってもよい。一実施例において、15端子メータソケット200は、複数のメータのフォームを収容するように配置されてもよい。例えば、端子202及び204は、図1で説明したL1(ライン)及びL2(ライン)のためのラインであってよく、グリッド108に電気的に結合される。端子206および208は、図1で説明したL1(負荷)およびL2(負荷)用のラインであって、電気サービス110に電気的に結合されていてもよい。端子210および212は、図1で説明したL1(DER)およびL2(DER)用のラインであってよく、DERデバイス116に電気的に結合される。実施例では、端子214は、図1で説明したニュートラル配線Nに電気的に結合されてもよい。
図3は、本開示の様々な態様に係る15端子メータソケット200の端子202-214の図300である。図300は、メータソケット200(例えば、16Sメータソケット)の端子202-214が、ライン(すなわち、グリッド108)、負荷(すなわち、電気サービス110)、ニュートラル配線N、および設置後はDERデバイス116にどのように電気的に結合され得るかを描写している。図4は、本開示の様々な態様に係る、メータソケット200のニュートラル端子214のための可能な代替構成の図400である。図5は、本開示の様々な態様に係る、メータソケット200のニュートラル端子214のための可能な代替的な構成の図500である。さらに、図6は、本開示の様々な態様に係る、メータソケット200のニュートラル端子214のための可能な代替的な構成の図600である。どの端子202-214がライン、負荷、ニュートラル配線N、およびDERデバイス116に使用されるかを変化させる配置を含む、他の配置も可能である。図3-図6のメータソケット200、ならびに以下の図17および図18のマルチポートメータ1702および1802においてニュートラル配線Nの代替配置を提供することによって、メータソケット200は、接続ブレードの非互換配置を有するメータリングデバイスと互換性がある場合がある。すなわち、図17及び図18のマルチポートメータ1702及び1802のようなメータリングデバイスは、図3-図6のメータソケット200の1つに適切にキー止めされる必要があるであろう。
図7は、本開示の様々な態様に係るメータソケット200の側面120にオプションのDERコネクタ702を含むメータソケット200の一例である。DERコネクタ702は、DERデバイス116の迅速かつ効率的な接続を容易にするために、メータソケット200に追加されてもよい。DERコネクタ702は、メータソケット200に統合されてもよいし、オプションの追加のコンポーネントであってもよい。図7は、DERコネクタ702がメータソケット200のDER端子710、712及びニュートラル端子714に接続される方法の一例を示している。なお、DERコネクタ702は必須ではない。使用されない場合、DERデバイス116は、端子710-714に直接接続されてもよい。DERソケットという用語は、本明細書では、DERデバイス116と共に使用するために構成されたメータソケット200を指すために使用される。図7のメータソケット200は、DERソケットの一例である。
DERソケットが設置されているが、DERデバイス116がまだ接続されていない場合、2Sメータのような標準メータがDERソケットと共に使用され得る。別の例では、12Sメータのようなニュートラル接続を有する標準メータも、DERソケットと共に使用することができる。DERソケットは、DERデバイス116又はDERメータ102の接続を必要としない。図8は、本開示の様々な態様に係るDERコネクタ702を有するメータソケット200に設置され得る4つのブレード804、806、808、及び810を含む標準2Sメータ802の一例である。12Sメータ(図示せず)もまた、ブレードの同様の配置と追加のニュートラルブレードを備えて設置されてもよい。ブレード804及び806のうちの2つは、2つのライン端子202及び204に接続され、ブレード808及び810のうちの2つは、メータソケット200の2つの負荷端子206及び208に接続される。2Sメータ802が設置されると、メータ802は、メータソケット200のライン導体及び負荷導体を用いて、構内をグリッド108に接続する。DERデバイス116がメータソケット200に接続されていなくても、メータソケット200は、DERデバイス116のその後の設置を容易にする接続を含む。
既存のサービスを有する構内にDERデバイス116を設置するために、電気工事業者はDERデバイス116をDERコネクタ702に接続し、電力会社は2Sメータ802をDERメータ102に置き換える。DERメータ102は、本明細書では、マルチポートメータとも呼ばれる。DERコネクタ702及びメータソケット200は、これらのステップを独立して発生させることを可能にする。電気工事業者と電力会社は、このような例において調整する必要がない。電気工事業者は、電力会社が2Sメータ802を交換する前または後に、DERデバイス116をDERコネクタに接続することができる。
図9は、本開示の様々な態様に係るDER対応メータソケット200に設置されたDERメータ102の一例である。DERメータ102は、追加のブレード902及び904を使用して、メータソケット200の端子710及び712を介して、DERコネクタ702を介してDERデバイス116に接続される。
図10は、本開示の様々な態様に係るDERメータ102の側面図の一例である。図示されるように、DERメータ102は、左側面1002にL1導体、右側面1004にL2導体を有する対称的な設計を含む。DERメータ102は、ライン、負荷、及びDERポート上で課金可能グレード計量をサポートしてもよく、3つのポートのそれぞれで双方向の計測点を提供する。本明細書で使用される場合、課金可能グレード計量という用語は、DERデバイス116によって構内またはグリッド108に提供されるエネルギの量、ならびにエネルギが提供される時間の、測定を提供するために計量動作を実行することができる計量システムを指す場合がある。
図11は、本開示の様々な態様に係るDERメータ102の透視図の一例である。負荷電流トランス1102及び1104、ライン電流トランス1106及び1108、並びにDER電流トランス1110及び1112は、DERメータ102に描かれている。負荷電流トランス1102、ライン電流トランス1106、およびDER電流トランス1110は、それぞれDERメータ102の左側面1002に配置されており、DERメータ102の左側面1002はL1導体に関連している。さらに、負荷電流トランス1104、ライン電流トランス1108、およびDER電流トランス1112は、それぞれDERメータ102の右側面1004に配置され、DERメータ102の右側面1004はL1導体と関連付けられている。
図12は、本開示の様々な態様に係る追加のDERメータ102の側面図の一例である。図示されるように、DERメータ102は、左側面1202にあるL1導体及び右側面1204にあるL2導体を有する対称的な設計を含む。DERメータ102は、ライン、負荷、およびDERポート上で課金可能グレード計量をサポートしてもよく、3つのポートのそれぞれで双方向の計測点を提供する。
図13は、本開示の様々な態様に従係るDERメータ102の透視図の一例である。負荷電流トランス1302及び1304、ライン電流トランス1306及び1308、並びにDER電流トランス1310及び1312が、DERメータ102に描かれている。負荷電流トランス1302、ライン電流トランス1306、およびDER電流トランス1310は、それぞれDERメータ102の左側面1202に配置されており、DERメータ102の左側面1202はL1導体と関連している。さらに、負荷電流トランス1304、ライン電流トランス1308、およびDER電流トランス1312は、それぞれDERメータ102の右側面1204に配置され、DERメータ102の右側面1004は、L1導体に関連するものである。
図14は、本開示の様々な態様に係る、DERメータ1402とメータソケット1404との間の電気接続を示すブロック図1400である。DERメータ1402は、DERメータ1402のDERブレードとのインターフェース1408(例えば、DERポート)上に、DER切断スイッチ1406を含む。DER切断スイッチ1406はDERメータ1402に含まれているので、ヘッドエンドシステム(図示せず)は、DERメータ1402と通信することによってDER切断スイッチ1406を制御することができる。これにより、ヘッドエンドシステムは、外部スイッチ1410と通信することなく、DERデバイス116の接続を制御することができる。DERデバイス116の接続を制御するための例示的なコマンドには、DERデバイス116が電気自動車(EV)又はEV充電器である場合、需要の多い時間帯又は高料金期間中の充電を防止するなど、EV又はEV充電器の充電を防ぐためにDER切断スイッチ1406を開く1又は複数のコマンドや、DERデバイス116が太陽光発電装置又は他のエネルギ生成デバイスである場合、DERデバイス116の接続が電力品質問題を起こしていると、DER切断スイッチ1406を開く1又は複数のコマンドをDERメータ1402へ送付してもよい、等が、ある。いくつかのシステムにおいて、DERメータ1402は、DERデバイス116と通信してもよい。例えば、DERメータ1402は、充電電流を制御するためにEV充電器と通信してもよい。
ブロック図1400は、DERソケット1404に接続されたDERメータ1402の1つの例示的な回路図を示している。DERデバイス116は、DERソケット1404上のDERコネクタ1412に接続される。DERメータ1402は、DER切断スイッチ1406、及びライン切断スイッチ1414を含む。ブロック図1400はまた、ライン、負荷、及びDERポートの各々に2つの電流トランス1416を有するDERメータ1402を示す。ポート(例えば、ライン、負荷、およびDERポート)の任意の組み合わせについてL1およびL2の電流を測定するために単一の電流トランス1416を使用するものを含む、他のメータ設計が可能である。さらに、ブロック図1400において、回路ブレーカ1418は、図1に描かれているように、DERメータ102内とは対照的に、DERコネクタ1412に配置される。また、DERデバイス116は、DERソケット1404でDERコネクタ1412を使用する代わりに、DERメータの一部に配線された端子台(図示せず)に接続されてもよい。
一実施例では、DERメータ102または1402は、処理モジュールおよび通信モジュールなど、図1および14に示されるコンポーネントに対する代替または追加のコンポーネントを含んでもよい。図15は、本開示の様々な態様に係る、DERメータ1502とDERデバイス116との間の通信チャネル1504を含むブロック図1500である。DERメータ1502とDERデバイス116との間の通信チャネル1504は、専有または非専有のプロトコルを含む任意のタイプの通信プロトコルを使用することができる。例示的なプロトコルは、WiFi、Bluetooth、及びイーサネットプロトコルを含む。DERメータ1502は、DERメータ1502内のDER切断スイッチ1506およびライン切断スイッチ1508(または図1に関して上述したような4位置スイッチ)の制御をDERデバイス116の動作の制御と調整するなど、DERデバイス116と通信して、動作を調整してもよい。
一例として、グリッドに停電がある場合、切断スイッチ1506および1508は、アイランド化を可能にするように制御されてもよい。言い換えれば、敷地がグリッド108から切り離されている間、DERデバイス116が敷地に電力を供給できるように、切断スイッチ1506及び1508は制御されてもよい。アイランド化及びその後のグリッドへの再接続は、スイッチ1506及び1508の協調制御に依存してもよい。例えば、切断スイッチ1508におけるグリッド108への接続は、グリッド108が再接続するのに安全であるまで開いたままであってもよい。DERデバイス116とグリッド108との間の位相調整は、グリッド108への再接続の前に、またはDERデバイス116が無効にされた後にグリッド108に接続する前に必要となる場合がある。DERメータ1502とDERデバイス116との間の他のタイプの通信には、EVまたは蓄電池の充電率に関する通信、EV(または他のタイプのDERデバイス)のグリッドへの放電を可能にする通信、力率および電力品質などの電力パラメータに関する通信、ならびにDERデバイス116の力率または他のパラメータを更新または修正する通信があるが、これらに限定されるものではない。
図16は、本開示の様々な態様に係る、DERメータ1602とメータソケット1604との間の電気接続を示すブロック図1600である。DERメータ1602は、DERメータ1602のDERブレードとのインターフェース1608(例えば、DERポート)上に、DER切断スイッチ1606を含む。DER切断スイッチ1606はDERメータ1602に含まれているので、ヘッドエンドシステム(図示せず)は、DERメータ1602と通信することによってDER切断スイッチ1606を制御することができる。これにより、ヘッドエンドシステムは、外部スイッチ1610と通信することなく、DERデバイス116の接続を制御することができる。
ブロック図1600は、DERソケット1604に接続されたDERメータ1602の1つの例示的な回路図を示している。DERデバイス116は、DERソケット1604上のDERコネクタ1612に接続される。DERメータ1602は、DER切断スイッチ1606の他、回路ブレーカ1618を含む。回路ブレーカ1618は、電気的障害の発生時にDERデバイス116をDERメータ102から切り離してもよい。回路ブレーカ1618は、DERメータ102に統合されてもよい。さらに、回路ブレーカ1618は、局所的または遠隔的に制御されてもよい。いくつかの例では、DER切断スイッチ1606は、回路ブレーカ1618の代わりに回路ブレーカとして使用されてもよい。
ブロック図1600はまた、ラインおよびDERポートのそれぞれに2つの電流トランス1620を有するDERメータ1602を例示している。DERメータ1602の負荷ポートに電流トランス1620がなければ、負荷電流は、サンプルごとにライン電流とDERデバイス電流の代数和をとることによって、各相について別々に計算され得る。ポート(例えば、ライン、負荷、およびDERポート)の任意の組み合わせについてL1およびL2の電流を測定するために単一の電流トランス1620を使用するものを含む、他のメータ設計が可能である。
図17は、本開示の様々な態様に従ったマルチポートメータ1702のブレード1704-1718の図1700である。ブレード1704-1718は、特定のDERソケット104の配置に適合するような方法で配置されてもよい。一例では、ブレード1714及び1716はニュートラル配線Nに接続してもよく、ブレード1704、1706、1708、1710、1712、及び1718はそれぞれ、グリッド108、DERデバイス116、又は電気サービス110の1つに関連する線に接続してもよい。同様に、図18は、本開示の様々な態様に従ったマルチポートメータ1802のブレード1804-1818の図1800である。ブレード1804-118は、特定のDERソケット104の配置に適合するような方法で配置されてもよい。一例では、ブレード1812および1818はニュートラル配線Nに接続してもよく、ブレード1804、1806、1808、1810、1814、および1816はそれぞれ、グリッド108、DERデバイス116、または電気サービス110の1つと関連するラインに接続してもよい。
本主題は、その特定の態様に関して詳細に説明されてきたが、当業者は、前述の理解を得た時点で、そのような態様に対する変更、変形、および等価物を容易に作り出すことができることが理解されるであろう。したがって、本開示は、限定ではなく例示の目的で提示されており、当業者に容易に明らかになるような本主題に対する変更、変形、および/または追加を含めることを排除するものではないことを理解されたい。
Claims (20)
- 電気メータソケットであって、
分散型エネルギ資源(DER)メータと配電システムからのライン電圧配線との間に第1の電気接続を形成するように構成された、前記電気メータソケット内の少なくとも1つの第1の接続経路と、
前記DERメータと、前記配電システム、DERデバイス、および負荷のニュートラル配線との間に第2の電気接続を形成するように構成された、前記電気メータソケット内の少なくとも1つの第2の接続経路と、
前記DERメータと、前記DERデバイスの出力電圧配線との間に第3の電気接続を形成するように構成された、前記電気メータソケット内の少なくとも1つの第3の接続経路と、
前記電気メータソケットの側面に配置されるDERコネクタであって、前記DERコネクタは、前記DERデバイスの前記出力電圧配線を受け取り、前記出力電圧配線を少なくとも1つの第3の接続経路に電気的に結合するように構成された、DERコネクタと
を含む、電気メータソケット。 - さらに、
前記DERメータと前記負荷との間に第4の電気接続を形成するように構成された、前記電気メータソケット内の少なくとも1つの第4の接続経路を
含む、請求項1に記載の電気メータソケット。 - 前記少なくとも1つの第1の接続経路は、複数の第1の接続経路を含み、複数の第1の接続経路の各接続経路は、異なる電気位相を有する電圧を有する前記配電システムのライン電圧配線に対応する、請求項1に記載の電気メータソケット。
- さらに、
前記配電システムおよび前記DERデバイスの発電または消費要件に基づいて、前記DERデバイスを前記配電システムから接続および切断するように構成された制御可能な電気切断スイッチを
含む、請求項1に記載の電気メータソケット。 - 前記制御可能な電気切断スイッチは、
前記DERメータから受信したコマンドに基づいて前記DERデバイスを前記配電システムから接続および切断するように、電気的障害の発生時に前記DERデバイスを前記配電システムから切断するように、またはそれらの組み合わせを行うように、構成される、請求項4に記載の電気メータソケット。 - 前記DERコネクタは、さらに、
前記DERメータが前記電気メータソケットに電気的に結合されている間、前記電気メータソケットを前記DERデバイスに電気的に結合するように構成される、
請求項1に記載の電気メータソケット。 - システムであって、
電気メータと、
前記電気メータと嵌合するように構成された電気メータソケットであって、該電気メータソケットは、
前記電気メータと配電システムのライン電圧配線との間に第1の電気接続を形成するように構成された、前記電気メータソケット内の少なくとも1つの第1の接続経路と、
前記電気メータと、前記配電システム、分散型エネルギ資源(DER)デバイス、および負荷のニュートラル配線との間に第2の電気接続を形成するように構成された、前記電気メータソケット内の少なくとも1つの第2の接続経路と、
前記電気メータと、前記DERデバイスの出力電圧配線との間に第3の電気接続を形成するように構成された、前記電気メータソケット内の少なくとも1つの第3の接続経路と、
前記電気メータソケットの側面に配置されたDERコネクタであって、該DERコネクタは、前記DERデバイスの出力電圧配線を受け取り、該出力電圧配線を少なくとも1つの第3の接続経路に電気的に結合するように、構成されている、DERコネクタと
を含む、電気メータソケットと、ならびに、
前記配電システムおよび前記DERデバイスの電力生産または消費要件に基づいて、前記配電システムから前記DERデバイスを接続および切断するように構成された、制御可能な電気切断スイッチと
を含む、システム。 - 前記電気メータは、複数の電圧測定デバイスおよび複数の電流測定デバイスを備え、前記複数の電圧測定デバイスおよび電流測定デバイスは、前記負荷に供給される電圧波形および電流波形の電気特性を測定するように構成され、前記ニュートラル配線は、前記電圧波形の測定に参照点を提供する、
請求項7に記載のシステム。 - 前記複数の電圧測定デバイスが、複数の電圧トランスデューサを含み、
前記複数の電圧トランスデューサの各々は、前記配電システムから供給される複数のライン電圧または前記DERデバイスによって供給される出力電圧のうちの1つの電圧特性を個別に測定するように構成されており、
前記配電システムから供給される前記複数のライン電圧の各々は、異なる電気位相を有し、且つ、
前記電圧特性の測定は、前記配電システムのライン電圧配線と前記ニュートラル配線との間で行われる、
請求項8に記載のシステム。 - 前記複数の電流測定デバイスは、複数の電流トランスデューサを含み、
前記複数の電流トランスデューサの各々は、前記配電システムのライン電圧配線または前記DERデバイスの前記出力電圧配線によって提供される電流を個別に測定するように構成される、
請求項8に記載のシステム。 - 前記制御可能な電気切断スイッチは、
前記配電システム、前記DERデバイス、および前記負荷を電気的に接続する第1の位置と、
前記DERデバイスが切断されている間、前記配電システムと前記負荷を電気的に接続する第2の位置と、
前記配電システムが切断されている間、前記負荷と前記DERデバイスを電気的に接続する第3の位置と、
前記配電システム、前記DERデバイス、および前記負荷を切断する第4の位置と
を含む、4位置スイッチを
含む、請求項8に記載のシステム。 - 分散型エネルギ資源(DER)デバイスを接続し、計量するためのシステムであって、該システムは、電気メータを含み、
該電気メータは、
配電システムおよびDERデバイスの電力生産または消費要件に基づいて、前記配電システムから前記DERデバイスを接続および切断するように構成された、少なくとも1つの制御可能な電気切断スイッチと、
前記電気メータに電気的に結合するように構成された電気メータソケットと
を含み、
該電気メータソケットは、
前記電気メータと、前記配電システムのライン電圧配線との間に第1の電気接続を形成するように構成された、前記電気メータソケット内の少なくとも1つの第1の接続経路と、
前記電気メータと、前記配電システム、前記DERデバイス、および負荷のニュートラル配線との間に第2の電気接続を形成するように構成された、前記電気メータソケット内の少なくとも1つの第2の接続経路と、
前記電気メータと、前記DERデバイスの出力電圧配線との間に第3の電気接続を形成するように構成された、前記電気メータソケット内の少なくとも1つの第3の接続経路と、
前記電気メータと前記負荷との間に第4の電気接続を形成するように構成された、前記電気メータソケット内の少なくとも1つの第4の接続経路と
を含む、
システム。 - 前記少なくとも1つの制御可能な電気切断スイッチは、
前記配電システム、前記DERデバイス、および前記負荷を電気的に接続する第1の位置と、
前記DERデバイスが切断されている間、前記配電システムと前記負荷を電気的に接続する第2の位置と、
前記配電システムが切断されている間、前記負荷と前記DERデバイスを電気的に接続する第3の位置と、
前記配電システム、前記DERデバイス、および前記負荷を切断する第4の位置と
を含む、4位置スイッチを
含む、請求項12に記載のシステム。 - 前記少なくとも1つの第1の接続経路は、第1の複数の接続経路を備え、前記第1の複数の接続経路の各々は、異なる電気位相を有する電圧を有する前記配電システムの追加のライン電圧配線に対応する、
請求項12に記載のシステム。 - 前記電気メータソケットは、さらに、
前記配電システムおよび前記DERデバイスの電力生産または消費要件に基づいて、前記配電システムから前記DERデバイスを接続および切断するように構成された第2の制御可能な電気切断スイッチを
含む、請求項12に記載のシステム。 - 前記電気メータソケットは、さらに、
前記電気メータソケットの側面に配置されたDERコネクタであって、前記DERデバイスの前記出力電圧配線を受け取り、前記出力電圧配線を前記少なくとも1つの第3の接続経路に電気的に結合するように構成された、DERコネクタを
含む、請求項12に記載のシステム。 - 前記電気メータは、さらに、
電気的障害が発生した場合に、前記DERデバイスを前記配電システムから切断するように構成された、回路ブレーカを
含む、請求項12に記載のシステム。 - 前記電気メータは、さらに、
前記電気メータソケットと相互作用するように構成された第1の複数の嵌合コネクタへの電気接続を、形成するように構成された複数のコネクタであって、前記第1の複数の嵌合コネクタへの少なくとも1つの電気接続は、前記ニュートラル配線と共に形成される少なくとも1つの第2の接続経路と接続するように構成されている、複数のコネクタと、
前記配電システム及び前記DERデバイスから前記電気メータに供給される電圧波形及び電流波形の電気特性を測定するように構成された複数の測定デバイスであって、前記ニュートラル配線が前記電圧波形の測定のための電気的基準点を提供する、複数の測定デバイスと
を含む、請求項12に記載のシステム。 - 前記複数の測定デバイスは、前記負荷に供給される電圧波形および電流波形の電気特性を測定するように構成された測定デバイスを含む、請求項18に記載のシステム。
- 前記複数の測定デバイスは、複数の電流トランスデューサを備え、前記複数の電流トランスデューサは、(i)前記負荷に接続された前記ライン電圧配線の夫々で前記負荷によって消費される電流と、(ii)前記配電システムの前記ライン電圧配線および前記DERデバイスの前記出力電圧配線によって提供される電流とを、
個別に測定するように構成される、
請求項18に記載のシステム。
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