JP3437591B2 - 中央ステーションから複数のローカル・ステーションの電力消費量をモニターするシステム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の技術分野】本発明は電気的負荷の負荷管理に
係わり、特に幹線から消費される総電力量を計算する目
的で電力会社が設置したメーターの後方に存在する複数
のロケーションにおける各ユーザーの個別的電力消費量
を瞬時に確認するためのパソコンによるモニターシステ
ムに係わる。

【０００２】

【従来の技術】電力会社は主配電線と、需要者が電力を
消費するロケーション、例えば工場、住宅、店舗、オフ
ィス、集合住宅などとの接続部に少なくとも１つのメー
ターを設置することにより、感知された電圧及び電流に
基づいて主ＡＣ線から引き出されたキロワット量を総合
的にモニターし、実需要電力に応じて需要者に請求書を
発行できるように電力消費量を計算するのが普通であ
る。最近、電力会社が設置するメーターの後方に存在す
る各ユーザーの個別ロケーションにおける個別消費量を
需要者レベルで測定することにより、各ユーザー、例え
ば居住者、テナント、作業場における各職人、商店主な
どの間で請求書を分割し、コストを公平に配分する方法
が提案されている。

【０００３】米国特許第４，１６８，４９１号明細書
は、共通の建物に属する複数のユーザーが消費する需要
電力の制御方式を開示している。ここでは所定の限界を
超えるユーザーの消費を停止させるのがその目的であ
る。このため、限界を超えると、中央ロケーションがグ
ループに属するすべてのユーザーへの電力の供給を周期
的に、または一定期間に亘って停止するか、あるいはユ
ーザーへスイッチを切るように通告する。

【０００４】多ユニット宿泊施設のような複数の電気的
負荷を遠隔制御し、消費電力を感知することにより所定
レベルを超過した負荷への給電を絶つことは米国特許第
３，９３７，９７８号明細書から公知である。

【０００５】それぞれローカル受信機及び負荷リミッタ
ーを有する複数の設備に対してコンピューター負荷セン
ターから送信機で、プログラムによりピーク負荷を減少
させるべく負荷をモニターすることは米国特許第３，９
０６，２４２号明細書から公知である。

【０００６】米国特許第４，０９０，０６２号明細書
は、それぞれ局部制御装置及び中間スイッチを有するヒ
ーターや電気器具などを備えた住宅やビルのための需要
電力コントローラーを開示している。

【０００７】米国特許第４，１００，４２６号明細書に
よると、所与の設備のそれぞれの負荷と連携する標準パ
ッケージの一部であるプラグイン・モジュールによって
負荷制御が行われる。

【０００８】米国特許第４，２０６，４４３号明細書
は、遠隔のマスター・コントローラー及びモニター装置
が単一の制御入力端子において保護のため負荷の切り離
しを行なう技術を開示している。

【０００９】米国特許第４，８７４，９２６号明細書
は、個々の電熱素子に達する住居内配電線に設けた住居
用遮断器の下流または出口側付近に配置した低電圧熱電
リレーの利用を開示している。

【００１０】米国特許第４，１６４，７１９号明細書
は、ローカル負荷と電力引込み口の間の通常の遮断器に
管理モジュールを組込んだ負荷管理方式を開示してい
る。

【００１１】米国特許第４，１７８，５７２号明細書
は、給電用の負荷遮断器を有する分電盤に取り付けられ
るように構成した接触器遮断器を開示している。

【００１２】米国特許第４，３０８，５１１号明細書
は、通信ラインにより接続された電力量メーター及びマ
スター制御送信機と連携する、電子パッケージ及び遠隔
制御スイッチを含む負荷管理用遮断器に係わる。

【００１３】米国特許第４，８０６，８５５号明細書
は、送電ラインを評価するためのシステムに係わる。こ
のシステムは遠隔通信リンクを介してコンピューターへ
多重送信する電流センサー／送信機を含む。

【００１４】米国特許第４，２１９，８６０号明細書
は、モニターされるＡＣ電流のサンプリングとデジタル
変換を用いるデジタル過電流リレー装置を開示してい
る。

【００１５】米国特許第４，４２３，４５９号明細書に
は、サンプリング及びデジタル変換によってＡＣ電流を
モニターするソリッドステート回路が開示されている。

【００１６】米国特許第４，６８２，２６４号明細書に
よると、マイクロプロセッサーの制御下にソリッドステ
ート引外し装置が電流センサーからのデジタル信号を処
理する。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、電力会社か
らの共通の電力量メーターを有する１次的なＡＣ電源か
ら給電される２次的な複数ユーザーの負荷配電システム
に係わる。本発明の目的は、感知部を統合し遠隔ロケー
ションからのモニターを可能にしたコンパクトな装置を
提供することにある。この装置を遠隔ロケーションに設
ける場合、分電盤に変更を加えることなく既存の遮断器
に容易にプラグインすることができる。この装置を利用
することにより電力会社のメーターによって計算される
総コストに占める特定ユーザーの負担分を確認し、累算
することができる。

【００１８】本発明によると、それぞれが共通の電力メ
ーターの後方で対応の遮断器を介して共通の主ＡＣライ
ンと個々に接続している複数の負荷ステーションのそれ
ぞれの電力消費量を算定するための電力量モニターシス
テムにおいて、中央にパソコンを配置し、各負荷ステー
ションに、主ＡＣラインからの電圧を感知してアナログ
電圧信号を形成する第１アナログ手段と、主ＡＣライン
・システムからの電流を感知してアナログ電流信号を形
成する第２アナログ手段と、アナログ電圧信号及び電流
信号をそれぞれデジタル電圧及び電流信号に変換するア
ナログ／デジタル変換手段と、デジタル電圧とデジタル
電流信号とを結合して電力消費量の累計を表す信号を形
成する結合手段を組み込み、パソコンと複数負荷ステー
ションの間に双方向デジタル通信手段を設けて両者間に
データ・ハイウェイを形成し、パソコンが一定の時間イ
ンターバルで双方向通信手段を利用して、最初にかつ同
時に各負荷ステーションをアドレスして電力消費量累計
の瞬時値を記憶するように指令し、次にすべてのステー
ションを順次個別にアドレスしてポーリングすることに
より記憶した電力消費量累計の瞬時値をパソコンへ送信
するように指令し、パソコンが各負荷ステーションから
受け取った先行の時間インターバルと、それに続く現時
間インターバルとの電力消費量累計瞬時値間の差として
現時間インターバルの需要電力を求めることにより、各
時間インターバルについての任意の負荷ステーションの
電力消費量累計及び需要電力がパソコンによって確認さ
れ、これに基づきメーターとの関連において定期的に個
別の請求書が作成されるようにすることを特徴とする電
力量モニターシステムが提供される。

【００１９】以下、添付図面に沿って本発明の実施例を
説明する。

【００２０】

【実施例】図１は電力量モニターシステムの構成図であ
る。複数のバックパック・ユニットＢＰＵがそれぞれ分
電盤ＰＮＢの一部である複数の遮断器ＣＢをそれぞれ接
続し、この分電盤ＰＮＢを介して主ＡＣラインが個別ユ
ーザーの負荷に至るローカル・ケーブルと互いに接続し
ている。各バックパック・ユニットはＪ４において互い
に接続する２枚のプリント回路板ＰＣＢＡ，ＰＣＢＢを
含み、一方のプリント回路板ＰＣＢＡは電流トランスデ
ューサーとして働くと共に遮断器と協働して電圧を感知
し、他方のプリント回路板ＰＣＢＢは（ジャンクション
Ｊ１において）デジタル情報を導出し、この情報はパソ
コンとの双方向送信用の遠距離通信チャンネルＩＮＣＯ
Ｍを介して送信される。複数のプリント回路板とパソコ
ンとの選択的組み合わせで電力量をモニターすることに
より、主ＡＣラインを介して電力量を供給する配電シス
テムに設置されている総量メーターＭＥＴＥＲ（図１）
よりも後方に存在するローカル・ユーザーに対し、パソ
コンステーションは即座に個別料金を算定することがで
きる。

【００２１】図２（Ａ）及び２（Ｂ）はそれぞれ図１に
ＣＢとして示した遮断器の正面図及び頂面図である。典
型例として、遮断器は（３極の場合なら極ごとに）３つ
の端子ＴＡ，ＴＢ，ＴＣを有し、これらの端子において
（図１ではそれぞれを１極だけについて示してある）個
別ローカル・ケーブルがねじ（ＳＣＷ）によって駆動さ
れる部材３９と端子（ＴＡ，ＴＢまたはＴＣ）内に設け
たブラケット３８´によって保持されるストッパー部材
３８との間に固着される。図１の分電盤ＰＮＢの正面に
手動制御用のハンドル４２が突出している。図２（Ａ）
及び２（Ｂ）は米国特許第３，８９２，２９８号明細書
から引用した。図１に示すように、ローカル・ケーブル
はその端が遮断器の端子に入る前に、それぞれ（図示し
ない）適当な孔を設けた２枚のプリント回路板ＰＣＢＡ
及びＰＣＢＢを貫通する。遮断器の他方の側も同様に端
子を介して電力会社からのＡＣラインと接続している。

【００２２】図３（Ａ）、３（Ｂ）及び３（Ｃ）はそれ
ぞれ図１のバックパック・ユニットＢＰＵの１つを示す
正面図、頂面図及び側面図である。バックパック・ユニ
ットＢＰＵは底部ケーシングＢＸ、カバーＣＶ、図２
（Ａ）及び２（Ｂ）に示したような３極遮断器の各極に
１つずつ突出するブレードまたは耳ＬＧを含むハウジン
グとして示してある。Ｊ１はＢＰＵハウジング内に挿入
されたコネクターであり、このハウジング内に図１の遠
距離通信ラインＩＮＣＯＭがプラグインされる。（図３
（Ａ）に示す）３つの円孔（ＯＡ，ＯＢ，ＯＣ）はバッ
クパック・ユニットＢＰＵのハウジング及びこれに内臓
されたプリント回路板集合体（図１のＰＣＢＡ及びＰＣ
ＢＢ）を貫通している。図示のように、各円孔（ＯＡ，
ＯＢ，ＯＣ）には耳ＬＧが取り付けられている。遮断器
の１つの極と連携するローカル・ユーザーのケーブルが
遮断器ハウジングの対応円孔（ＯＡ，ＯＢまたはＯＣ）
に挿通され、次いでその開口端が耳ＬＧに沿って、また
は耳ＬＧが前記開口端に沿って位置するように遮断器の
端子（図２（Ａ）のＴＡ，ＴＢまたはＴＣ）内に配置さ
れ、ねじの把持力によりケーブル及び耳が一緒に保持さ
れ、必要な電気的接触を得られる。図４は遮断器ＣＢに
プラグインされたバックパック・ユニットＢＰＵを示
す。

【００２３】図５は図４に示した遮断器の側面図であり
（図６は頂面図）、遮断器の端子導体３８と係合し、ね
じＳＣＷの作用下に遮断器に圧接されたローカル・ユー
ザーからのケーブルの露出端を示す。ローカル・ユーザ
ーのケーブルはバックパック・ユニットＢＰＵのハウジ
ングを横切り、２枚の平行なプリント回路板ＰＣＢＡ及
びＰＣＢＢを貫通する。図１ではプリント回路板ＰＣＢ
Ａが遮断器ＣＢと近接する位置を占め、他方のプリント
回路板ＰＣＢＢが反対側にあって通信ラインＩＮＣＯＭ
と近接する位置を占めているが、図５ではプリント回路
板ＰＣＢＢが遮断器と近接する位置を占め、これに耳Ｌ
Ｇが固着され、そこから外方へ延びて端子（図２ＡのＴ
Ａ，ＴＢまたはＴＣ）に挿入される。従って、プリント
回路板ＰＣＢＢに設けられた固定リベット３０から相電
圧を表わす信号が導出され、この信号は（例えば相Ａの
場合）抵抗器Ｒ４を介して他方のプリント回路板ＰＣＢ
Ａへ送られる。

【００２４】後で詳述するように、プリント回路板ＰＣ
ＢＡはローカル・ケーブルを通過する相電流を感知する
トランスデューサーを支持する。従って、Ｒ４を通過す
る感知相電圧信号は回路板ＰＣＢＡによっても受信され
る。逆に、コネクターＪ４を介して、電流／電圧感知信
号が一緒にプリント回路板ＰＣＢＢへ送られる。プリン
ト回路板ＰＣＢＢにおいてデジタル変換されデジタル処
理を受けたのち、情報はプリント回路板ＰＣＢＢのコネ
クターＪ１を介して、ＩＮＣＯＭラインへ送られる。こ
のＩＮＣＯＭラインは特定の遮断器及びローカル・ユー
ザーのケーブルを介して電力消費量を中央でモニターす
るためのパソコンと接続している。遮断器の導体３８は
ブラケット３８´に取り付けられている。ケーブルの露
出端はねじによってバックパック・ユニットの耳ＬＧに
圧接され、耳ＬＧはケーブルと導体３８の間に挟持され
ている。ＡＣラインは公知の態様で反対の遮断器端子の
内側の導体４０上に直接固定され、この導体４０はブラ
ケット４０´に取付けられている。

【００２５】図７（Ａ）は図３（Ａ）に示したものと同
様のバックパック・ユニットの正面図であり、図７
（Ｂ）及び８はそれぞれ図３（Ａ）の線Ｆ−Ｆ及びＡ−
Ａにおける断面図である。図８はリベット３０で取り付
けられた耳ＬＧを示す。互いに平行なプリント回路板に
は端縁部ＯＰを有する円孔（例えば相Ａの場合にはＯ
Ａ）が形成されている。絶縁ハウジングはローカル・ケ
ーブルの挿通を可能にする十分な直径の円筒状内側面Ｏ
Ｐ´を有する２枚のプリント回路板（ＰＣＢＡ及びＰＣ
ＢＢ）の孔にまたがるプラスチック・ブーツＢＴを有す
る底部ケーシングＢＸを含む。ブーツＢＴはプリント回
路板の端縁部ＯＰの近傍に位置する。ブーツはケーシン
グＢＸの底を起点とし、他端はカバーＣＶの底に設けた
補完関係にある円形張出しＥＤＧと係合する。両者が接
合されるとスペースが閉じられ、プリント回路板の端縁
部ＯＰと軸方向に取り付けられているローカル・ケーブ
ルとの間のギャップ内に絶縁が形成される。

【００２６】図９（Ａ）及び９（Ｂ）はプリント回路板
ＰＣＢＢに取り付けられた耳ＬＧを示す。図９（Ｂ）は
図９（Ａ）のＢ−Ｂ線における断面図である。ＯＰは
（例えば相Ａの場合）孔ＯＡの端縁部である。

【００２７】図１０は２枚のプリント回路板を並置させ
て接続する態様を示す。各耳ＬＧ（３極遮断器の場合な
らば孔ＯＡ，ＯＢ，ＯＣにそれぞれ１つずつ）は、ライ
ン１０を介して（孔ＯＡと相Ａに対応する）抵抗器Ｒ
４、（ＯＢに対応する）抵抗器Ｒ５、または（ＯＣに対
応する）抵抗器Ｒ６と電気的に接続するリベット３０に
より回路板ＰＣＢＢに取り付けられ、ている。これらの
抵抗器は２枚の回路板の対向する端縁を橋絡している。
プリント回路板ＰＣＢＡは感知のためローカル・ケーブ
ルを囲む孔ＯＡ，ＯＢ，ＯＣと対応する電流トランスデ
ューサーのための円形コンパートメントＣＴを有する。
（抵抗器Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６を介して導出されるＡＣ電圧
信号ＶＡ，ＶＢ，ＶＣ及び（電流センサーＣＴから導出
される）電流信号ＩＡ，ＩＢ，ＩＣは（図５のＪ４で示
す）接続ラインを介し、さらにリボンＲＢを通って再び
プリント回路板ＰＣＢＢに戻り、ここでデジタル処理さ
れる。

【００２８】図１１及び１２は例えばトランス、コネク
ター、ピン、固定具などのような補足手段を装備した状
態で図１０の２枚のプリント回路板を示す斜視図であ
る。一方（図１１）は並置した段階での２枚の回路板を
示し、他方（図１２）は回路板ＰＣＢＡを回路板ＰＣＢ
Ｂの上に折り重ねた状態を示す。図１３はバックパック
・ユニットＢＰＵの底部ケーシングＢＸ及びカバーＣＶ
の分解図であり、図１２に示した２枚のプリント回路板
がケーシングとカバーの間に挾まれている。図１４
（Ａ）は対応のプリント回路板の円孔に挿入される３つ
のブーツＢＴを備えた底部ケーシングＢＸの斜視図であ
る。図１４（Ｂ）は３つの端縁部を有するカバーＣＶの
斜視図である。底部ケーシングもカバーもプラスチック
製矩形本体の四隅に上下互いに整列する孔を設け、バッ
クパック・ユニットのハウジング全体を閉じると、螺設
端部を有するロッドを前記孔に螺入できるようにしてあ
る。

【００２９】図１５は遮断器ＣＢの一方の端子とバック
パック・ユニットＢＰＵの中央孔との間に内部の部品を
組み込む態様を図５よりも詳細に示す断面図である。ト
ランスデューサーＣＴは図１３に示した底部ケーシング
ＢＸの対応コンパートメント内に位置し、プリント回路
板ＰＣＢＢの上縁とＩＮＣＯＭラインとの間にコネクタ
ーＪ１が介在している。コネクターＪ４がプリント回路
板ＰＣＢＡとＰＣＢＢの間にあり、（例えば孔ＯＡの場
合）回路板ＰＣＢＢのラジアル・ライン１０を回路板Ｐ
ＣＢＡに接続する抵抗器Ｒ４も同様である。

【００３０】図１６は本発明のバックパック・ユニット
が米国特許第４，８６６，７１４号明細書に開示されて
いるのと同様のＩＮＣＯＭシステムの拡張スレーブ・ス
テーションを構成する状態を示す。２つの遮断器には２
つのバックパック・ユニットＢＰＵが対応する（ただ
し、図面を簡略化するため一方の遮断器ＣＢだけを示し
た）。（ＩＮＣＯＭタイプであると仮定して）２線式通
信ライン７８は別々のロケーションにおけるバックパッ
ク・ユニットをデイジー・ライン方式で直列に接続す
る。ライン７８はパソコンステーションに延びている。
普通、ライン７８には必要に応じて設ける後述のデータ
読取りステーションＤＡＴが接続されている。通信ライ
ン７８の機能は、米国特許第４，８６６，７１４号明細
書においてPersonal Computer-Based Dynamic Burn-in
Systemに関連して詳述されているのと同様である。

【００３１】図１１では主要な機械的部品を装備し、並
置した状態で２枚のプリント回路板を示したが、図１７
では３相の各相に対応する回路板ＰＣＢＢの中央孔ＯＰ
の周りの内部の電気的配線と、回路板ＰＣＢＢから抵抗
器Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６を介して回路板ＰＣＢＡに延びるラ
ジアル・ライン１０を示す。コネクターＪ４はデジタル
処理のため回路板ＰＣＢＡからの信号出力を回路板ＰＣ
ＢＢに接続するリボンＲＢとして示されている。

【００３２】図１８は回路板ＰＣＢＡの電流／電圧感知
回路を示す回路図である。３つの感知用変流器ＣＴを示
してあり、各ローカル・ケーブルが（回路板ＰＣＢＡ及
び遮断器ＣＢを介してＡＣラインの相Ａ，Ｂ，Ｃと接続
関係にある。２次巻線は（ライン１１，１２，１３を介
して）他方のプリント回路板ＰＣＢＢに対応の各電流信
号ＩＡ，ＩＢ，ＩＣを供給する。同様に、図５及び１０
に示した固定リベットである接続点３０で表わした耳Ｌ
Ｇとの接続点において、電圧ＶＡＮ，ＶＢＮ，ＶＣＮが
中性点ＡＸを基準としてライン１４，１５，１６を介し
て導出される。関連の回路構成を図１９に示す。Ａライ
ン変流器ＣＴの２次巻線からのライン１１は抵抗器Ｒ４
０を介して共通アースＡＸに延び、抵抗器Ｒ３９及びラ
イン１１´を介してコネクターＪ４のピン７に延びる。
同様に、Ｂライン変流器ＣＴの２次巻線からライン１２
及びＣライン変流器ＣＴの２次巻線からのライン１３は
それぞれ抵抗器Ｒ３８，Ｒ３７及びライン１２´と、抵
抗器Ｒ３６，Ｒ３５及びライン１３´とを介してコネク
ターＪ４のピン６及び５に延びている。３本のライン１
１´，１２´，１３´はそれぞれ抵抗器Ｒ３１，Ｒ３
０，Ｒ２９を介して共通アースとも接続する。

【００３３】電圧を感知するため、リベット３０を起点
としてそれぞれの直列回路（抵抗器Ｒ３４，Ｒ３３，Ｒ
３２及び対応の整流器ＣＲ８，ＣＲ７，ＣＲ６）が対応
のライン１４，１５，１６を介して共通アースＡＸと接
続し、接続点Ｊはそれぞれさらに２つの直列抵抗器（Ｒ
２２，Ｒ２４，Ｒ２３，Ｒ２７；Ｒ２４，Ｒ２８）を介
して共通アースＡＸに延びる。抵抗器間の接続点Ｊ´を
起点として、各ライン１４´，１５´，１６´がコネク
ターＪ４のピン４，３，２にそれぞれ延びている。従っ
て、プリント回路板ＰＣＢＡに属するコネクターＪ４は
リボンＲＢを介してプリント回路板ＰＣＢＢ側に存在す
る同様のコネクターＪ３と接続することにより（ＡＣラ
インの相電流ＩＡ，ＩＢ，ＩＣに対応する）ＩＡＸ，Ｉ
ＢＸ，ＩＣＸ及び誘導されるラインと中性点間電圧ＶＡ
ＮＸ，ＶＢＮＸ，ＶＣＮＸを表わす誘導信号を受信する
のに利用できる。

【００３４】図２０は一方の側で感知電流及び感知電圧
（ＩＡ，ＩＢ，ＩＣ，ＶＡＮ，ＶＢＮ，ＶＣＮ）を受信
し、他方の側でパソコンＰＣとの双方向通信信号ライン
であるＩＮＣＯＭラインと接続するプリント回路板ＰＣ
ＢＢを略示する構成図である。Ａ／Ｄコンバーターによ
ってアナログ／デジタル変換された入力アナログ電流及
び電圧信号にマルチプレクサーが応答する。こうして得
られたデジタル信号はＲＡＭ及びＥＰＲＯＭデバイスを
用いるマイクロコンピューターＭＣＵによる情報処理及
び制御のためデジタル処理される。その結果、図２０に
示すように、２枚のプリント回路板ＰＣＢＡ，ＰＣＢＢ
を含む各ローカル・ステーションにおいて、中央からの
電力量モニターのため、ローカル情報及び制御指令がＩ
ＮＣＯＭシステムを介してパソコンＰＣへ送信される。

【００３５】図２１は本発明の電力量モニターシステム
の概略図である。電力会社の主ＡＣラインはビルの正面
に設置されたメーターに達しているが、このビルにはそ
れぞれが分電盤に属する個別の遮断器ＣＢを介して主Ａ
Ｃラインから給電される複数のローカル・ユーザー（＃
１，＃２，＃３，・・・＃ｎ）が入居している。各バッ
クパック・ユニットのＩＮＣＯＭジャンクションＪ１を
起点とするデイジー・ライン７８は電力量モニターと個
別料金算定のためすべてのローカル・プリント回路板Ｐ
ＣＢＢをパソコンＰＣステーションと接続している。例
えば、共通メーターの後方で消費される電力量の分配率
はユーザー＃１が２０％、＃２が１０％、＃３が０％、
＃ｎが３０％である。

【００３６】図２２はＩＮＣＯＭタイプ双方向通信ネッ
トワーク間のインターフェースに係わる米国特許第４，
６４４，５４７号明細書の図１と同様である。本発明の
応用分野に置き換えると、プリント回路板ＰＣＢＢは拡
張モード・スレーブとして作用するローカル・ステーシ
ョンにおけるブロック８０及び８４の役割を果たす。

【００３７】図２２ではパソコンＰＣステーションをＩ
ＮＣＯＭの双方向通信ライン７８を介して複数の遠隔ス
テーションとの間でメッセージを送受する中央コントロ
ーラー７６として示してある。パソコンＰＣはインター
フェース回路及び拡張マスターとして作用するデジタル
集積回路ＤＩＣ８０を含むＣＯＮＩＣＡＲＤと通信す
る。受信端には拡張モード・スレーブとして作用する別
のデジタルＩＣ８０が存在する。この２つのＩＣ８０が
ライン７８を介した両端間の対話を可能にする。各デジ
タルＩＣ８０には個別にアドレスできるように多数ビッ
トのアドレス・フィールドを設ける。拡張スレーブ・モ
ードでは、デジタルＩＣ８０が中央コントローラー７６
からの特定指令に応答してプリント回路板ＰＣＢＢ内の
ＳｕｒｅＰｌｕｓ Ｃｈｉｐ ＳＰの一部としてローカ
ル・マイクロコンピューターＭＣＵとのインターフェー
ス８４を形成する。デジタルＩＣ８０は中央コントロー
ラー７６から受信するメッセージ中のインターフェース
割込み許可指令に応答してマイクロコンピューター８４
へのＩＮＴラインに割込み信号を形成することにより、
ＭＣＵからデジタルＩＣ８０に至るＳＣＫラインで送信
される逐次クロック・パルスに応答してマイクロコンピ
ューター８４が双方向ＤＡＴＡラインを介してバッファ
・シフトレジスターから直列データを読み取ることがで
きるようにする。

【００３８】デジタルＩＣ８０はまたＭＣＵからの読み
書きラインＲＷに現われる信号に応答してＭＣＵからの
ＳＣＫラインを介して供給される逐次クロック・パルス
に合わせてＤＡＴＡラインからバッファ・シフトレジス
ターへ直列データをロードする。さらにまた、デジタル
ＩＣ８０はＭＣＵによるＲＷラインのポテンシャル・ロ
ジック変化に応答して、ＭＣＵから供給されたデータ
を、中央コントローラーによって送信される標準メッセ
ージのすべてを含むように構成された多ビット・メッセ
ージに組み込む。その結果、拡張スレーブ・デバイス８
０は中央コントローラーからローカル拡張スレーブ・デ
バイス８０に送信されるインターフェース割込み許可指
令に応答してライン７８を介した中央コントローラー７
６及びローカルＭＣＵ間の双方向通信及びデータ転送を
可能にする。このインターフェースはデジタルＩＣ８０
が禁止指令を含むメッセージを受信するまで、または異
なるローカル・ステーションに対する指令が現われるま
で有効である。デバイス８０がライン７８を介して送受
信している間、ＭＣＵへのラインＢＵＳＹＮに話中信号
が現われる。なお、開示の便宜上、ＩＮＣＯＭシステム
がローカル・ステーションを拡張スレーブ関係にあると
して説明する。

【００３９】図２３はＩＮＣＯＭライン７８とＳｕｒｅ
Ｐｌｕｓ Ｃｈｉｐ ＳＰの関係を示す。プリント回
路板ＰＣＢＢ内のＰＣＢＢコネクターＪ１とＳＰデジタ
ル・デバイスＩＣ８０の間に送受信インターフェース回
路ＴＲを設ける。このインターフェース回路はＩＮＣＯ
Ｍとの間のメッセージ、（ＩＮＣＯＭを介してパソコン
ＰＣへ送信されるＩＣ８０からのメッセージである）送
信信号ＴＸまたは（ＩＮＣＯＭを介してアドレスされた
ローカル・ステーション及びＩＣ８０へ入るメッセージ
である）受信信号ＲＸに係わる。図２３はチップＳＰの
中央に配置され、電源ＰＳによって給電され、マルチプ
レクサーＭＵＸを介してＰＣＢＡ信号を受信するＭＣＵ
をも示す。プリント回路板ＰＣＢＢにはＭＣＵの作用を
助けるためのＥＰＲＯＭ，ＥＥＰＲＯＭ（Ｅ２）及びＲ
ＡＭデバイスをも設ける。

【００４０】図２４は図２３の回路ＴＲを示すブロック
ダイヤグラムである。ＩＮＣＯＭの伝送メッセージ（ア
ドレス及びデータ・フィールド）の論理状態はＳＰチッ
プ内の（５ボルト電圧に基づく）等価論理状態と一致し
なければならないから、この回路ＴＲが必要となる。入
力において、即ち、コネクターＪ１及びＩＮＣＯＭか
ら、ライン２１及び２２はトランスＴＸ２の１次巻線Ｐ
１に至り、トランスＴＸ２の２次巻線Ｓ１はライン２２
及び２３を介してソリッドステート・デバイスＱ２の中
心回路に至り（以下図２５に沿って説明する）、出力ラ
イン２４は信号ＡＰＯＳを搬送し、出力線２５はライン
２０及び２１の入力アナログ信号の１つ置きのピークと
一致する信号ＡＮＥＧを搬送する。ライン２４及び２５
はチップＳＰに入り、ライン２０及び２１の入力アナロ
グ信号のデジタル等価信号である信号ＡＯＵＴをライン
２６を介して出力する演算増幅器ＯＡの正入力及び負入
力となる。ライン２６はＩＮＣＯＭシステムからの受信
信号ＲＸをＩＣ８０デバイスに入力する。逆に、ＩＣ８
０からのライン２７はプリント回路板ＰＣＢＢからデジ
タル信号ＴＸを送信し、信号ＴＸがＱ２デバイスのベー
ス電極に印加され、その結果トランスＴＸ２の２次巻線
Ｓ２のライン２８，２９に応答して１次巻線Ｐ１のライ
ン２０及び２１がコネクターＪ１及びＩＮＣＯＭへ信号
を供給する。

【００４１】図２５は本発明の好ましい実施例において
回路ＴＲとして使用される回路を例示する。デバイスＱ
２は２Ｎ２２２２トランジスターであり、エミッター電
極側の抵抗器Ｒ２０及びアースＡとコレクター電極側の
８Ｖポテンシャルとの間でＴＸ２の２次巻線Ｓ２と直列
に設けられている。２次巻線Ｓ２の側でポテンシャルＲ
Ｘ（ライン２６）、ＡＰＯＳ（ライン２４）、ＡＮＥＧ
（ライン２５）、ＶＲＥＦ（ライン２８）が出力され
る。

【００４２】図２６−２８は中央にＳｕｒｅ Ｐｌｕｓ
Ｃｈｉｐ Ｕ１を有するプリント回路板ＰＣＢＢに含
まれる回路の詳細図である。Ｓｕｒｅ Ｐｌｕｓ Ｃｈ
ｉｐＵ１はマイクロプロセッサー（市販のＭｏｄｅｌ
８７Ｃ２５７）を含み、８０ Ｐｉｎ Ｑｕａｄ Ｆｌ
ａｔ Ｐａｃｋａｇｅである（モトローラの）ＭＣ６８
ＨＣＯ５ＣＧ Ｓｉｎｇｌｅ−Ｃｈｉｐ Ｍｏｄｅ Ｐ
ｉｎｏｕｔをベースとする。Ｓｕｒｅ Ｐｌｕｓ Ｃｈ
ｉｐ Ｕ１はマイクロプロセッサーと連携するランダム
・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）を含み、これによって記
憶すべきデータを書き込んだり、記憶されたデータを読
み取ったりできるようにする。Ｓｕｒｅ Ｐｌｕｓ Ｃ
ｈｉｐは例えば万一停電が起こっても消去されない持久
型記憶素子としてのＥＥＰＲＯＭ、即ち、電気的に消去
できるプログラマブル・メモリーをも含む。Ｕ１は図２
０及び２３に示す電源ＰＳ及びＡ／Ｄコンバーターをも
含む。

【００４３】図２６−２８はＵ１と連動するデバイスＵ
２、即ち、図２３にも示した消去可能プログラマブル読
取り専用メモリー（ＥＰＲＯＭ）を示す。ＥＰＲＯＭの
目的はＵ１によって構成される中央処理装置によって使
用されるようにプログラムされたメモリーを提供するこ
とにある。Ｕ１とＵ２は交換されるメッセージのＬＯ−
ＡＤＤフィールド及びＨＩ−ＡＤＤフィールドと関連す
るライン３０を介して互いに通信する。一方はアドレス
・フィールドであり、他方はデータ・フィールドであ
る。デジタル処理シーケンスのタイミングを設定するた
め発振器ＯＳＣを設ける。このことは本願明細書中に参
考のため引用した上記特許明細書に詳述されている。

【００４４】図２６−２８はＩＮＣＯＭに関する受信信
号ＲＸ及び送信信号ＴＸを伝送するライン２６及び２７
と、Ｕ１に設けた対応のピン８０，７９をも示す。マル
チプレクサーＭＵＸはプリント回路板ＰＣＢＡからの信
号ＶＣＮ，ＶＢＮ，ＶＡＮ，ＩＣ，ＩＢ，ＩＡにそれぞ
れ対応する到来店ＭＵＸ７乃至ＭＵＸＯ（ピン５２乃至
５９）によって示してある。ピン２４乃至３４は関連の
ユーザー・ステーションのローカル・アドレスとして接
点１乃至１０と接点１１乃至２０との間に形成される論
理ビットに対応する。このアドレスはメッセージを受信
または送信しなければならない時、入または出メッセー
ジと一致するようにＭＣＵによって識別される。ピン４
９，４８，４７はそれぞれ図２４に示すライン２６，２
５，２４の信号ＲＸ，ＡＮＥＧ及びＡＯＳに対応する。
電源ＰＳは基準電圧ＶＲＥＦ（ピン６２）及び定電圧Ａ
ＶＤＤ（ピン５０）を提供する。

【００４５】マイクロプロセッサーはメッセージ中の関
連アドレスを認識する“アドレス・ラッチ許可”として
使用され、ＭＣＵによってＥＰＲＯＭへ送られる信号Ａ
ＬＥ（ピン６６）を発生する。即ち、ＥＰＲＯＭとの関
連でＨＩ−ＡＤＤに対応するＰＡ７乃至ＰＡ０、及びＬ
Ｏ−ＡＤＤに対応するＰＢ２乃至ＰＢ６に従ってプログ
ラムが実行される。マルチプレクサー入力（ピン５１乃
至６０）に応答してＡ／Ｄ変換が行なわれる。電源出力
はピン６２，６３に現われる。ＩＮＣＯＭ受信はピン４
７乃至４９において行われ、ＩＮＣＯＭ送信はピン７
９，８０及び１において行なわれる。

【００４６】図２９はコネクターＪ３とチップＡＰのＶ
ＡＮ，ＶＢＮ，ＶＣＮ，ＩＡ，ＩＢ，ＩＣ受信ピンとの
接続を示す。図３０はＶＡ及びＶＤＤにそれぞれ対応す
る相ラインＡ及びＢを起点とする電源回路を示す。

【００４７】本発明の好ましい実施例における回路構成
を以上に説明した。ＩＮＣＯＭシステムとＳｕｒｅ Ｐ
ｌｕｓ Ｃｈｉｐの上述した組合せとの関連で、本発明
の電力量モニターシステムの動作を以下に説明する。

【００４８】ローカル・ステーションにおける主要な機
能は電力消費量を即座に算定することである。このロー
カル・ステーションでの算定は相電圧及び相電流のサン
プリングに基づいて行なわれる。電力はＶ（電圧）とＩ
（電流）の積である。Ｅ（電力量）はサンプリングされ
た積ＶＡ×ＩＡ，ＶＢ×ＩＢ，ＶＣ×ＩＣの和である。
本発明では、好ましくは下記の表１及び２に示すサンプ
リング法則にしたがって行なう。サンプリングはそれぞ
れを以下にオクターブと呼称する８個のサンプルから成
る群ごとに行われる。このオクターブ、即ち、８個のサ
ンプルから成る群の個々のサンプルに番号０乃至７を付
してあり、奇数番号サンプルが先行の偶数番号サンプル
から９０°離れた所で現われ、偶数番号サンプルが先行
の奇数番号サンプルから１１２．５°離れた所で現われ
るように各サンプルがトリガーされる。従って、第１オ
クターブは下記の表１に示すように順次現われ、表中の
角度は電圧（ＶＡ，ＶＢ，ＶＣ）または電流（ＩＡ，Ｉ
Ｂ，ＩＣ）に対応する正弦波の電気角である。

【００４９】

【表１】

【００５０】１つのオクターブから次のオクターブまで
の間に９８．４°の遅延があるということもサンプリン
グの法則である。従って、次のオクターブの第１サンプ
ルが０１でスタートするとすれば、この第１サンプルは
００に対して９８．４°離れたと所で現われる。同様
に、さらに次のオクターブは２×９８．４°＝１９６．
８°に相当する０２でスタートすることになる。従っ
て、表１のオクターブに続く１５オクターブは下記の表
２に示すように現われる：

【００５１】

【表２】

【００５２】１６オクターブ、即ち、合計１２８個のサ
ンプルが順次現われてから１２０．９４°の電気角だけ
遅れて同じサンプリング・プロセスが繰り返される。

【００５３】結果的に正弦波の半サイクルに１つのオク
ターブの８個のサンプルが均等に配分されることにな
る。このことは第１オクターブの８個のサンプル００乃
至７を三角函数円の円周上に分布した形で示す図３１か
らの明らかであろう。０１は第１オクターブの最終サン
プル７から９８．４°＋２２．５°＝１２０．９°の遅
延を表わす９８．４°に現われる。同様に、続く１５オ
クターブにおけるそれぞれ第１のサンプルは０２（１９
６．８°）から０１５（３６°）までに散らばってい
る。各オクターブのサンプルは互いに２２．５°（９０
／４）及び４５°（９０／２）の間隔で分布している。
また、オクターブ０８及び０１６によって示されるよう
に、８オクターブ以後、１つのオクターブのサンプルは
最初の９０／４目盛りの１つに位置する。図３２（Ａ）
には、ゼロ交差（０°）で始まる８個のサンプルから成
る群の７個のサンプル１乃至７を基本波の半サイクルと
の関係で示した。次のオクターブはダッシュの付いた番
号で示すように先行オクターブのサンプル間に分布して
いる。図３２（Ｂ）は対応の半サイクルを示す。

【００５４】この２つの図から明らかなように、サンプ
リング・プロセスの結果、正弦波に沿って狭い間隔で並
置された一連のサンプルが得られ、最大限の精度が得ら
れる。このサンプリングが３相の電圧ＶＡ，ＶＢ，ＶＣ
及び３相の電流ＩＡ，ＩＢ，ＩＣのそれぞれについて行
なわれる。Ｓｕｒｅ Ｐｌｕｓ Ｃｈｉｐ内のマイクロ
コンピューター及び付属の回路によってローカル・ステ
ーションに関する電圧及び電流をサンプリングする目的
はローカル・ステーションにおける電力消費量累計及び
需要電力を即座に算定し、パソコンＰＣがＩＮＣＯＭを
介してこの情報を読み取るか、または抽出できるように
することにある。従って、プリント回路板ＰＣＢＡはプ
リント回路板ＰＣＢＢの一部であるＳｕｒｅ Ｐｌｕｓ
Ｃｈｉｐ ＳＰに入力されるアナログ信号を先ず出力
し、Ｓｕｒｅ Ｐｌｕｓ Ｃｈｉｐ ＳＰにおいてマイ
クロコンピューターＭＣＵによってＡ／Ｄ変換が行なわ
れ、連続的かつ瞬間的に積Ｖ×Ｉの計算が行なわれる。

【００５５】図３３（Ａ）に示すように、プリント回路
板ＰＣＢＡからの入力信号は入力電圧ＶＩＮをアースに
接続する２つの直列抵抗器Ｒ１，Ｒ２の中間点から導出
される。出力電圧Ｖ０はチップＳＰの多重ピン（ＭＵＸ
０，ＭＵＸ１，ＭＵＸ２，またはＭＵＸ３）に印加され
る。サンプリングされる相電流についてＡ／Ｄ変換が行
なわれる。この過程でチップＳＰ内の回路がアースへの
帰線を形成する。この場合、２通りの状況が考えられ
る。１つは（図３３（Ｂ）に示すように）電圧源の高イ
ンピーダンス入力であり、他の１つは（図３３Ｃに示す
ように）短絡を生ずる（電流源の）極めて低いインピー
ダンス入力である。第１の場合にはチップＳＰが電圧モ
ードで動作し、第２の場合には電流モードで動作する。
電圧モードの場合、チップは０乃至＋２．５ボルトで動
作する。電流モードの場合、チップＳＰから最大限−１
６００マイクロアンペアの負電流が流れる。出力インピ
ーダンスがフルスケール電圧÷フルスケール電流に等し
い１．５６Ｋオームとなるように入力信号源を設定すれ
ば、桁移動子を補足せずに電流モード、電圧モードの双
方を使用できる。これを図示したのが図３３（Ｄ）（テ
ブナン等価回路）及び図３３（Ｅ）（ノートン等価回
路）である。図３４に示すように、チップＳＰはＭＣＵ
の作用下に、入力がＶＩＮ（高入力インピーダンス）で
あるかＩＩｎ（短絡入力）であるかに応じて即座に電圧
モードまたは電流モードを採用するように内部構成され
ている。

【００５６】多重入力（ＭＵＸＯ）とアース（ＧＮＤ）
の間にはオートゼロ動作するように構成されている演算
増幅器ＡＭＰ１の負及び正入力が挿入されている。“電
流モード”の場合、演算増幅器出力と負入力の間のフィ
ードバック・ループはＦＥＴデバイスＱ０のゲート電極
Ｇ及びソース電極Ｓを含み、入力に伴ってＶＩＮ負電流
がチップＳＰから流れると、ソース電極ＳがＶＩＮ電流
に等しい電流を供給して入力をゼロＶに保持するまで増
幅器の出力が正方向に駆動される。これは短絡入力、即
ち、“電流モード”である。“電圧モード”では増幅器
ＡＭＰ１及びＦＥＴデバイスＱ０が作用を抑止され、ピ
ンＭＵＸ０に現われる正電圧は第２増幅器ＡＭＰ２によ
る普通の増幅作用によって変換される。“電圧モード”
において、増幅器ＡＭＰ２はＶＩＮに対して高インピー
ダンスを提供し、ＭＵＸ０からはほとんど電流が流れな
いから、ピンＭＵＸ０は“電流モード”時のように“ゼ
ロ”とはならず、入力信号ＶＩＮを追従する。

【００５７】基本波の全サイクルを示す図３５から明ら
かなように、信号が正（第１半サイクル）なら、動作は
“電圧モード”であり、信号が負（第２半サイクル）な
ら、動作は“電流モード”である。以上に２つの動作モ
ードとチップＳＰの関係を説明したが、Ａ／Ｄ変換が行
なわれる場合には相電圧サンプルの正電圧だけが使用さ
れるのに対して、電流サンプリングに際しては電流が正
であっても負であってもよい。電流サンプリングに際し
て、もし電流が正（図３５の曲線の前半分）なら、電圧
モードのＡ／Ｄ変換が行なわれる。もし電流が負なら、
図３４に示すように“電圧モード”のゼロ出力となる。
ゼロは“電流モード”の状況を意味し、図３３（Ｃ）ま
たは図３３（Ｅ）に示すように“電流モード”で再びＡ
／Ｄ変換が行なわれる。

【００５８】図３６のアナログ電圧／電流測定システム
は０乃至＋２．５Ｖの入力電圧及び０乃至−１．６ミリ
アンペアの入力電流を電圧モードで正確に測定すること
ができる。本発明の最も好ましい実施例では主要構成素
子として下記のものを含む。

【００５９】 −８ビットＡ／Ｄコンバーター−ＡＤＣ； −入力スケーリング用のオートレンジング・システムＡ
ＲＳ； −入力増幅器ＡＭＰ１及びＡＭＰ２に接続するオートゼ
ロ・コントローラーＡＺＳ； −８チャンネル入力信号マルチプレクサー（ＭＵＸ０−
ＭＵＸ７）、 −相電流サンプリングのため電流及び電圧を読取ること
のできる４つのチャンネル； −相電圧サンプリングの時にだけ電圧入力用として使用
される４つのチャンネル； −４つまたはそれ以下のサンプル・アンド・ホールド電
圧入力。

【００６０】電圧入力はすべてＡ／ＤコンバーターＡＤ
Ｃへ入力される前に可変利得オートレンジング電圧増幅
器ＡＸＰ２によってバッファされる。電圧増幅器の利得
は信号が少なくともフルスケールの半分、ただしオーバ
ーフローでない状態となるまで自動的に調整される。電
圧測定は直接的に、またはサンプル・アンド・ホールド
（積算）法を利用して行なうことができる。サンプル・
アンド・ホールド測定には“電圧モード”用に構成され
た２つの隣接する入力チャンネルと外部コンデンサーが
必要である。４対のサンプル・アンド・ホールド入力チ
ャンネルが同時にサンプリングする。

【００６１】負電流を測定する場合には増幅器ＡＭＰ１
が使用され、動作は“電流モード”である。増幅器ＡＭ
Ｐ１は負電流（即ち、入力から流れる電流）を受け、コ
ンデンサーまたは抵抗器（図２７のＲ２３）をＭＸ０ピ
ンに接続することにより積算モードまたは非積算モード
で動作させることができる。増幅器ＡＭＰ１は電流ミラ
ー（ＣＭＲ）として動作するオートレンジング電流源を
介して特定のチャンネルに電流を供給することにより反
転入力を見かけアース・レベルに維持するように構成さ
れている。電流源からＭＸ０ピンに向かって流れる電流
は特定の入力チャンネルから流れる電流のプログラム可
能な部分を表わす。図２３に示すその他の構成素子は下
記の通りである： −内部シャントレギュレーターＡＶＤＤ； −シャントレギュレーターＡＶＤＤがそれ以上電流を引
き込まないように外部デバイスに知らせるための電源モ
ニター； −可調バンドギャップ電圧基準； −固定バンドギャップ電圧基準；

【００６２】図３６のシステムは“電圧モード”または
“電流モード”によるＡ／Ｄ変換のためのＳｕｒｅ Ｐ
ｌｕｓ Ｃｈｉｐ及びこのＣｈｉｐ内で動作するマイク
ロプロセッサーの内部構成に係わる。図３６には（プリ
ント回路板ＰＣＢＡのライン１１，１２，１３から来
る）入力電流ＩＡ，ＩＢ，ＩＣと対応する多重ピンＭＵ
Ｘ０乃至ＭＵＸ３、及び抵抗器Ｒ２３（図１９）を介し
てアースと接続するＭＸ０が示されている。同様に、入
力電圧ＶＡＮ，ＶＢＮ，ＶＣＮに対応する多重ピンＭＵ
Ｘ４乃至ＭＵＸ７が示されている。“電圧モード”であ
る後者の場合、入力電圧ＶＩＮがライン３０を介して演
算増幅器ＡＭＰ２の非反転入力に印加される。出力はラ
イン３１及び位置＃１を占めるスイッチＳＷ２を介して
Ａ／ＤコンバーターＡＤＣへの入力としてのライン３２
へ供給される。これと同じことが“正電流”である場合
の入力電流に対しても起こる（スイッチＳＷ２は位置＃
１のまま）。ただし、もし入力電流が“負”なら、動作
は“電流モード”で行なわれる。この時点でスイッチＳ
Ｗ２及びスイッチＳＷ１は位置＃２を占めるＭＵＸ０−
ＭＵＸ３からの入力電流はライン３３を介して演算増幅
器ＡＭＰ１に流入する。

【００６３】ライン３４の出力はＦＥＴデバイスＱ０の
ゲート電極Ｇに供給されるから、ライン３５、ソース電
極Ｓ及びドレン電極Ｄを介して、電流ミラー回路から来
るライン３６から負電流が引き出される。従って、対応
の電流がライン３７の出力から流れ、これがアースへの
抵抗器Ｒ２３によって電圧に変換されてピンＭＸ０に現
われ、ライン３９を通ってＡ／ＤコンバーターＡＤＣへ
の入力としてライン３２１に現われる。

【００６４】図３７，３８及び３９はローカル・ステー
ションでの電力量モニターにおけるＭＣＵの動作を示す
フローチャートであり、図３７のフローチャートが主要
ルーチンである。ステップ１００において給電がＯＮ、
即ち、Ｒｅｓｅｔとなる。ステップ１０１において初期
化が行なわれる。ステップ１０２においてシステムがス
タートする（“Ｂｅｇｉｎ”）。次いでステップ１０３
において、情報の通信に関連して“ＩＭＰＡＣＣ”バッ
ファが形成される。ステップ１０４において、システム
がＩＮＣＯＭを呼び出す。次のステップ１０５において
ＮＶＲＡＭ（持久ＲＡＭ）が更新される。ステップ１０
６においてＲＯＭがチェックされ、ステップ１０７にお
いてＳｕｒｅ Ｐｌｕｓ（ＳＰ）の作用として公知の
“デッドマン制御”が行なわれる。

【００６５】図３８のフローチャートはシステムが６０
Ｈｚ動作のために実行する割込みルーチンである。先に
述べたように、サンプリングは２サイクルに亘ってシー
ケンス１２００，９００，１１２０，９００，１１２
０，９００，１１２０，９０，１２００をステップ１１
０において“Ｐタイマー”がロードされる。Ｐタイマー
はマイクロプロセッサーＭＣＵの内部タイマーと連携す
るソフトウェアであり、連続するオクターブに関する上
掲の表１及び表２に示したサンプリング・シーケンスに
おける割込みのタイムインターバルを設定するようにプ
ログラムされる。ステップ１１１において“サンプリン
グ”ルーチンが呼び出される。次いでステップ１１２に
おいて“これは奇数サンプル番号か？”という質問が提
示される。もしイエスなら、１１２´を通ってステップ
１１３に進みＰタイマーが９０°にセットされ、ステッ
プ１１３´においてＮＶＲＡＭ（持久ＲＡＭ）への入力
が行なわれる。次いで１１４を通ってステップ１１５に
進み、リターンとなる。

【００６６】ステップ１１２における答えがノーなら、
１１６を通ってステップ１１７に進み、“これは８番目
のサンプルか？”という質問が提示される。もし答えが
ノーなら、１１８を通ってステップ１１９に進み、Ｐタ
イマーが１１２．５°にセットされ、１１４を通ってス
テップ１１５に進み、リターンとなる。もし答えがイエ
スなら、１２０を通ってステップ１２１に進み、Ｐタイ
マーが１２０．９４°にセットされる。次いでステップ
１２２に進み、“これは第１６オクターブの最後のサン
プルか？”という質問が提示される。もし答えがノーな
ら、ライン１２３及び１１４を通ってステップ１１５に
進んでリターンとなる。もし答えがイエスなら、ライン
１２４を通ってステップ１２５に進み、個々の相ごとに
電力量をスケーリングし、合計して総電力量値を出すよ
うに指令される。次いでステップ１２６において“ＫＷ
−Ｈ（キロワット時）整数のＬＳバイト（最下位ビッ
ト）がロールオーバーされたかどうか”という質問が提
示される。もしイエスならライン１３２を通ってステッ
プ１３３に進み、ＫＷ−Ｈが記憶され、ステップ１１５
においてリターンとなる。ステップ１２６における答え
がノーならステップ１１５に進んでリターンとなる。

【００６７】図３９に示すサンプリング・ルーチンのフ
ローチャートは下記の通りである：ステップ１５０は電
圧の相Ａに関連のステップであり、“電圧ＶＡをＡ／Ｄ
変換し、その結果を記憶する”ように指示される。次の
ステップ１５１は電流の相Ａに関連するステップであ
り、“ＩＡを電圧モードでＡ／Ｄ変換する”よう指示さ
れる。次いでステップ１５２において、質問“ＩＡのＡ
／Ｄ変換結果はゼロであるか？”が提示される。すでに
述べたように、この質問は図３４から明らかなように検
出された電流がゼロであったか負であったかという意味
である。もしイエスなら、ライン１５３を通ってステッ
プ１５４に進み、“ＩＡを電流モードでＡ／Ｄ変換”す
るよう指示される。次いでステップ１５５において、サ
ンプリング値を利用してＩＡ×ＶＡ／２５６＋“ＥＯ
Ａ”を計算するように指示される。ここではスケーリン
グだけを目的としてアキュムレーターで累算された電力
量を数２５６で除算する。８ビットと仮定すると、乗算
によってビット数が大きくなり過ぎる。したがって、１
６×１６＝２５６による除算を採用する。

【００６８】次いでシステムはライン１５６に進む。ス
テップ１５２の結果がノーなら、ライン１５７を通って
ステップ１５８に進んで“ＥＯＡ”からＩＡ×ＶＡ／２
５６を減算するように指示される（“ＥＯＡ”はバッフ
ァ・レジスター中の累算電力量であり、ここでもスケー
リングだけを目的とする２５６による除算が行なわれ
る）。減算は積ＩＡ×ＶＡ中のＩＡのマイナス符号を考
慮してのことである。“電圧モード”による相電流変換
にはマイナス符号が与えられ、“電流モード”による相
電流変換にはプラス符号が与えられる。いずれの場合に
も、システムは最新の電力量値を提供する。対称性に鑑
み、ステップ１５９もステップ１５４と同様のステップ
であり、“ＩＡを電流モードでＡ／Ｄ変換する”ように
指示される。

【００６９】このステップは実行ステップとしては無用
であるが、ステップ１５４とパラレルであるから他方の
側と一致する時間が余分に必要となる。したがって、２
つのプロセス経路が１５６において時間的に収斂し、こ
こからシステムは相Ｂに関して上記一連のステップと同
じステップを反復する。即ち、この段階１５６におい
て、相Ａに関する電力量計算は完了している。相Ｂに関
してステップ１５６からステップ１６６までに亘って上
記一連のステップと同様のステップが行なわれる（ステ
ップ１６０において電圧ＶＢのＡ／Ｄ変換と記憶；ステ
ップ１６１において電流モードによるＩＢのＡ／Ｄ変
換；ステップ１６２においてＩＢのＡ／Ｄ変換結果がゼ
ロであるかどうかのテスト；イエスなら、ルーチンの一
方の側のステップ１６４において電流モードによるＩＢ
のＡ／Ｄ変換、次いでステップ１６５においてＩＢ×Ｖ
Ｂ／２５６＋“ＥＯＢ”の計算；ノーなら反対側のステ
ップ１６８“ＥＯＢ”−ＩＢ×ＶＢ／２５６の計算、次
いでステップ１６９において電流モードによるＩＢのＡ
／Ｄ変換）。

【００７０】次いでステップ１６６からステップ１７６
に亘って相Ｃに関して同じ一連のステップが行なわれ
る。即ち、１）ステップ１７０において電圧ＶＣのＡ／
Ｄ変換と記憶が指示され、ステップ１７１において電圧
モードによる電流ＩＣのＡ／Ｄ変換が指示され；２）
（ステップ１７２においてＩＣがゼロであるかゼロでな
いかに応じて）ステップ１７４において電流モードによ
るＩＣのＡ／Ｄ変換が指示され、次いでステップ１７５
においてＩＣ×ＶＣ／２５６＋“ＥＯＣ”ＮＯ計算が指
示されるか、またはステップ１７９において“ＥＯＣ”
−ＩＣ×ＶＣ／２５６の計算が指示され、次いでステッ
プ１８０において（他の２つの相について行なわれたの
と同様に）電流モードによるＩＣのＡ／Ｄ変換が指示さ
れる。いずれの側もライン１７６を通ってステップ１７
７においてリターンとなる。図３９のフローチャートの
ステップから明らかなように、ＡＤＣ（図３６）におけ
るＡ／Ｄ変換後、相ＡについてはＶＡ及びＩＡの、相Ｂ
についてはＶＢ及びＩＢの、相ＣについてはＶＣ及びＩ
Ｃの８ビット・サンプルが得られ、これらのサンプルか
ら相ごとに電力量が計算され、３相合計して下記の結果
が得られる：Ｅ＝ΣＶＡ×ＩＡ＋ΣＶＢ×ＩＢ＋ΣＶＣ
×ＩＣ （１）この電力量が絶えず記
憶され、累算されてローカル・ステーションの現時点電
力消費量となる。この作業はそれぞれのローカル・ユー
ザーのステーションにおけるバックパック・ユニットに
よって行なわれ、その結果を随時パソコンＰＣステーシ
ョンがすべてのローカル・ステーションから引き出すこ
とによって個別料金を算定する。パソコンＰＣステーシ
ョンなどのような中央ステーションはこの結果を利用す
ることにより、電力会社の総量メーターをも参考にしな
がら総電力消費量をモニターする。

【００７１】電力の勾配、即ち、電力／時間に相当する
需要電力を知る必要もある。例えば５分ごとにパソコン
ＰＣステーションがこのタイムインターバルに消費され
た電力量を算定する。スナップショットにより５分ごと
にパソコンＰＣステーションは個々のローカル・ステー
ションが同時にそれぞれの現時点での電力消費量を記憶
するように指令する。２つのスナップショットの間で、
中央ステーションは順次各ローカル・ステーションから
すべての記憶された電力消費量を読み取り、各ローカル
・ステーションごとの最新値と5分前の値の差を求め
る。この差はローカル・ステーションにおいて５分間に
消費された電力量または５分間の需要電力である。次い
でこの差が中央ステーションによってタイム・スタンプ
及びユーザー・スタンプされ、ローカル・ユーザー間の
“需要電力”コストの配分算定に使用できるように記憶
される。

【００７２】１つのローカル・ユーザー・ステーション
について以上に説明した装置及びシステムに基づく電力
量の中央モニタリングの一般的な方法として、複数のス
テーションは任意の時点における電力消費量累計を記憶
し、パソコンＰＣステーションは各ステーションから順
次結果を読み出すだけでよい。ただし、電力会社の総量
メーターの指示値と一致させるため、ローカル・ユーザ
ーのバックパック・ユニットからの情報ポーリングを
“同期化”しなければならない。本発明では遠隔ステー
ションからではなくパソコンＰＣステーションまたは中
央ステーションからこの問題を解決する。

【００７３】遠隔ステーションからの電力消費量データ
を中央ユニットに送り、この中央ユニットにおいて電力
消費量総量を集中メーターとの関係において測定するこ
とは米国特許第４，６９２，７６１号明細書から公知で
ある。

【００７４】公知技術は真正メッセージ及び有効な交信
を可能にする真正通信の必要を示唆している。このた
め、中央ユニットへの周期的なデータ転送が採用されて
いるが、この方法も局部的な動作不良に起因する誤り情
報を招くおそれがある。ローカル・ステーション電力消
費量間の正確な時間関係を、送信され、受信される信頼
すべきメッセージと組み合わせるには中央ユニットと遠
隔ユニットの間の対話が著しく複雑にならざるを得な
い。そこで、遠隔ステーションにおけるローカルな需要
電力及び電力量の計算を同期化する必要がなく、“スナ
ップショット”と呼ばれる中央ステーションからの指令
下に各ローカル・ステーションが現時点での電力消費量
累計をローカル・ステーションごとに記憶するだけでよ
い方法を提案する。遠隔ステーションの受動性によりロ
ーカルな電力消費量を絶えず算定することが可能にな
り、中央ユニットからのスナップショットにより遠隔ス
テーションを同期化させるよりも動作が簡単になる。

【００７５】図４１にはパソコンＰＣステーションが５
分ごとに電力消費量累計を記憶するよう指令を送信する
電力量モニターシステムを示す。この指令はＩＮＣＯＭ
システムを介してそれぞれの遠隔ステーションＳＴ＃
１，ＳＴ＃２，・・・ＳＴ＃ｎに送信され、各ステーシ
ョンにおいて（最初の指令以後は不必要かも知れない
が、必ずすべてのローカル・ステーションが指令を受信
するようにする）指令が受信されると、１つのステーシ
ョン（ステーション＃ｎ）について図４１に示すような
現時点電力消費量累計がローカル・ステーションごとに
記憶される。即ち、ステーション＃ｎのマルチプレクサ
ーＭＵＸが信号ＩＡ，ＩＢ，ＩＣ，ＶＡ，ＶＢ，ＶＣを
受信し、これらの信号は図３８のフローチャートに関連
して上述したように表１及び表２のサンプリング法則に
したがって、Ｐタイマーからのライン３９によってトリ
ガーされるサンプラーＳＭＰからライン４０及び４１を
介して供給される制御信号下にサンプリングされる。

【００７６】図３６に関連して説明したように、サンプ
リングされた信号は同じくサンプラーＳＭＰに従って
（ライン４０及び４２を介して）作動させられるＡ／Ｄ
コンバーターＡＤＣへライン３２を介して供給される。
ライン４４に出力されたデジタル信号は乗算器ＭＬＴへ
供給され、乗算器ＭＬＴはライン４０の制御信号の制御
下に、ライン４３を介してライン４５に値ＩＶを出力す
る。加算器ＳＵＭは３相について合計されたサンプル電
力量値ＩＶＳをライン４６を介して送出し、これがＡＣ
ＣＵにおける総電力量累算カウントとなる。この総電力
量値は新しくサンプリングされたＩＶＳ量によって絶え
ず更新される。最新の総電力量値はライン４７に出力さ
れ、ゲートＧＴによってゲートされたのち、ライン４８
を通って記憶レジスターＳＴＥに入力される。ここでパ
ソコンＰＣステーションによる制御が行なわれる。この
時点で各ステーションは自らのレジスターＡＣＣＵにお
いて最新の総電力消費量または電力消費量累計Ｅｉを合
計している。

【００７７】ＩＮＣＯＭを介してライン５０によってＰ
Ｃステーションからスナップショット指令ＳＮＰが受信
されると、アドレスされたステーションのゲートＧＴが
ライン５０を介して割り込み許可される。これと同時
に、最新値Ｅｉがライン４８を介してレジスターＳＴＥ
に記憶される。これと同じことが各ステーションにおい
て同時に行なわれる。次いで、ライン５１を介してＰＣ
ステーションはステーションごとにＳＴＥに記憶されて
いる量を逐次的に、例えば、ステーション１，２，・・
・ｎの順に読み取る。ここでＰＣステーションがＥｉを
最新の受信データＥｉ−１と比較し、特定ステーション
のライン５０によって２つの連続するゲート指令を分離
する５分間のタイムインターバル内の電力消費量をステ
ーションごとに知る。Ｅｉ−Ｅ（ｉ−１）に基づいてＰ
Ｃステーションは需要電力＝Ｅｉ−Ｅ（ｉ−１）を算定
する。多くの場合、この算定は電力量モニターステーシ
ョン＃１，＃２，・・・＃ｎと通信するＰＣステーショ
ンを示す図４２のブロックダイヤグラムで表わされるソ
フトウェアによって行なわれる。ＰＣによる電力量モニ
ターは図４３，４４及び４５のフローチャートに従って
行なわれる。

【００７８】図４３のフローチャートではステップ２０
０でスタートし、ライン２０１を通ってステップ２０２
に進み、典型的には５分間の時間インターバルが開始さ
れているかどうかが判定される。もしノーなら、ライン
２０３を通ってシステムはステップＡに進み、ライン２
０４を介して図２７Ｂのルーチンの結果を受信する。次
いでシステムはステップ２０５に進み、残されたフリー
・タイムにバックグラウンド・タスクが行なわれる。次
いでライン２０６を通ってライン２０１に戻り、ここで
新しい時間インターバルに入る。ステップ２０２におけ
る判定がイエスなら、ライン２０７を通ってシステムが
ステップ２０８に進み、すべてのステーションからのポ
ーリングが開始される。ライン２０９を通ってステップ
２１０に進み、ここでＩＮＣＯＭを介してローカル・ス
テーションに対し、現時点での電力消費量累計、または
各ステーションにおいて累算された電力量の“瞬間値”
を“スナップショット”せよという指令が送信される。
しかし、真正かつ有効な指令効果を得るためステップ２
１３において約数ミリ秒の残り時間を不動作時間として
設定することによりこの段階で冗長性が利用され、次い
で、ライン２１４を通ってステップ２１５に進み、別の
“スナップショット”指令がライン２１６からＩＮＣＯ
Ｍを介してローカル・ステーションへ送信される。

【００７９】次いで、累計がいくらであるかを知り、有
効な電力量値が要求されているかどうかをチェックする
ため、すべてのステーションから個別のポーリングが行
なわれる。このルーチンはライン２１７でスタートし、
ローカル・ステーションの番号ｉがアドレスされ、ステ
ップ２１８においてｉが１にセットされる。次いで、ス
テップ２２０においてローカル・ステーションの総数ｎ
に達するまでステップ２２７においてカウントが１つず
つ増える。ステップ２２０においてｉ＝ｎになると、シ
ステムはライン２２１を通ってポーリングのため新しい
一連のｎ個のステーションに進む（図４４のルーチンの
ライン２２２）。もしシステムが未だステーションのポ
ーリング中であるなら、（ステップ２２０からの）ライ
ン２２３を通ってステップ２２４に進み、アドレスされ
ているステーションのためにタイマーがゼロに初期設定
され、ローカル・ステーションにおける累計電力量を知
るため、また、必要なら受信情報の有効性を確かめ、有
効でなければコールし直すためライン２２５を通ってシ
ステムが図４５のルーチンに進む。

【００８０】図４３のフローチャートのステップ２２６
は後述する図４５のフローチャートと連携する。ステッ
プ２２０においてｎに達するまでそれぞれのｉ値が１つ
ずつ増大してすべてのステーションについて電力量情報
が収集されたら、新しい時間インターバル（５分間）に
改めてポーリング指令があたえられる。すべてのステー
ションの電力量情報が収集されたら（ライン２２１上に
示すＹ）、システムはステーション・ポーリングのため
図４４のライン２２２に進む。ステップ２２０において
ノーなら、ライン２２３を通ってシステムが図４５に示
すルーチンであるステップ２２６に進む。

【００８１】図４３のステップ２２６において、各ステ
ーションにおける電力消費量累計を算定するためポーリ
ングが行われる。ステップ２３０にｉ＝１に初期設定さ
れる。即ち、最初のステーションがアドレスされる。次
のステーション（ステップ２４０におけるｉ＝ｉ＋１）
に進む前に、ステップ２３６において受信した電力消費
量累計が妥当かどうかが判定される。もしイエスなら、
ライン２４１を通って次のステーションに進む（すべて
のステーションが処理される、即ち、ステップ２３２に
おいてｎに達するまで）ステップ２４０においてｉに１
が加算される。すべてのステーションが処理されたら、
ライン２３３を介してシステムはステップ２３４に進
み、５分間の時間インターバルが経過したかどうかが確
められる。もしイエスなら、システムは図４３のステッ
プＡに戻り、ノーなら、有効な回答を求めてステップ２
３６からライン２３７を通って図４５のフローチャート
・ルーチンに進む。ライン２３９で電力消費量累計が正
しく受信されると、システムはステップ２３４に進む。

【００８２】（図４３のステップ２２６からライン２２
６´を通って）フローチャートは図４５のステップ２５
０に進み、ローカル・ステーション状態リクエストがＩ
ＮＣＯＭを介して送信される。次いでステップ２５１に
おいて“アドレスされたステーションは回答したか”と
いう質問が提示される。もしノーなら、ステップ２５２
においてこの事実が確認され、ライン２５３を通ってス
テップ２５４に進み、リターンとなる。ステップ２５１
においてイエスなら、ステップ２５５において状態が
“アラーム”であるかどうかが判定される。もしイエス
なら、ステップ２５７においてこれが確認され、ライン
２５８及び２５３を通ってステップ２５４に進み、リタ
ーンとなる。もしステップ２５５においてアラームでな
いことか検知されると、ステップ２６０において、“電
力量送信準備状態が得られたかどうか”が判定される。
もしイエスなら、ライン２６２によりＩＮＣＯＭを介し
て電力量（キロワット時）を返信するようステーション
が要求される。

【００８３】ステップ２６３における回答が肯定的な
ら、ステップ２６４においてＫＷＨが求められ、ステッ
プ２６５において有効であると認識され、ライン２６６
を通ってステップ２５４に進み、リターンとなる。ステ
ップ２６３における回答がノーなら、ステップ２６７に
おいて状態が未知であることが確認され、ライン２６８
を通ってステップ２５４に進み、リターンとなる。ステ
ップ２６０においてノーなら、システムはステップ２６
９において（ライン２７０を介して）ステーションに改
めてリクエストする。この場合、ライン２７３を通って
ステップ２５４に戻る前にステップ２７２においてタイ
マーによって時間遅延が設定される。

【００８４】さらに別の実施例において、電力量モニタ
ーシステムはユーザーの電流、電圧及び需要電力を個別
にモニターできるように設計変更することが可能であ
る。図４６−５０は、ユーザーの個別の電流、電圧、電
力消費量のモニターを可能にする電力量モニターシステ
ム・ファームウエアの一例を示すフローチャートであ
る。特に図４６及び４７を参照して、このフローチャー
トは、１２５において各相の電力量をスケーリングし合
計して電力消費量の請求書を出す指令を発する前に３０
１において各相の平均電力を算定しその得られた値をス
ケーリングして記憶させる指令を与えるように変更され
ている。その後、電力量算定指令の後に、３０３におけ
る各相の電流及び電圧のＲＭＳ値を算定してスケーリン
グし記憶させる指令、３０５における各相の皮相電力を
算定しスケーリングし記憶させる指令、３０７における
各相の無効電力を算定しスケーリングし記憶させる指
令、３０９における力率を算定し記憶させる指令が続
く。

【００８５】図４８−５０を参照して、サンプル・ルー
チンのフローチャートは、１５１′における電流モード
での電流ＩＡのＡ／Ｄ変換及びその記憶、並びに１５
１′のＡ／Ｄ変換の結果が０に等しければ１５４′にお
ける電圧モードでの電流ＩＡのＡ／Ｄ変換及びその記憶
が可能なように変更されている。同様に、相Ｂ及びＣに
おいて、１６１′における電流モードでの電流ＩＢのＡ
／Ｄ変換及びその記憶、並びに１６１′のＡ／Ｄ変換の
結果が０に等しければ１６４′における電圧モードでの
電流ＩＢのＡ／Ｄ変換及びその記憶が可能なように、ま
た１７１′における電流モードでの電流ＩＣのＡ／Ｄ変
換及びその記憶、並びに１７１′のＡ／Ｄ変換の結果が
０に等しければ１７４′における電圧モードでの電流Ｉ
ＣのＡ／Ｄ変換及びその記憶が可能なように変更されて
いる。

【００８６】図５０を参照して、各相の電圧及び電流の
値が変換後記憶されると、上述したＲＭＳ及び電力の計
算に用いる値を二乗し、合計しそして記憶させる指令が
発せられる。詳しくは、各パスのＩＡ ｘ ＩＡを合計
し記憶させる指令が３１１において発せられ、同様な指
令が総電流ＩＢ及びＩＣについては３１３、３１５にお
いて発せられる。各パスのＶＡ ｘ ＶＡを合計し記憶
させる指令は３１７において発せられ、同様な指令が総
電圧ＶＢ及びＶＣについては３１９、３２１において発
せられる。計算により求めた値はスケーリングのために
それぞれ２５６で割算される。その後３２３において共
通リターン指令が発せられる。フローチャートの最後の
ステップから明らかなように、Ａ／Ｄ変換の後相Ａにつ
いてはＶＡ及びＩＡのサンプルが、相ＢについてはＶＢ
及びＩＢのサンプルが、また相ＣについてはＶＣ及びＩ
Ｃのサンプルが取り出され、これらのサンプルから相ご
とに電力の値が計算されて３つの相が合計される。

【００８７】計算により求める電力量値に関し、電流及
び電圧のモニターは種々のローカル・ユーザーにつき全
てのステーションのバックパック・ユニットにより行わ
れるが、その結果はパソコンステーションにより上述の
通信ネットワークを介して全てのステーションから任意
の時に回収できる状態にある。これはパソコンステーシ
ョン、または任意の他の選択したステーションで全体の
需要電力をモニターするために使用可能である。前述し
たように、そして図５１で示すように、ライン４０、４
２によりサンプラーに従って作動されるＡ／Ｄコンバー
ターＡＤＣへサンプルされた信号がライン３２により印
加される。ライン４４上の出力デジタル信号はプロセッ
サ３２５へ送られ、そこで電力消費量累計、電力、ＲＭ
Ｓ電圧及びＲＭＳ電流値が取り出される。これらの値は
新しいサンプリングにより得られる量により絶えず更新
され、ライン５０を介してスナップショット指令が発せ
られることによりこれらの値が蓄積される。蓄積された
値はライン５１ｎ上に出力するため、ライン５０からの
ソフトウェアによる指令でネットワークにとってアクセ
ス可能である。上述したように、中央コンピユータステ
ーションはレジスターに蓄積された情報を集めるためス
テーションに個々にポーリングする能力を備えている。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１はローカル・ユーザーに属する複数の遮断
器と個別のバックパック・ユニットを介して接続する本
発明の電力量モニターシステムを組み込んだ分電盤装置
を略示する構成図である。

【図２】部分図（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ図１に示し
た遮断器の１つの正面図及び頂面図である。

【図３】部分図（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）はそれぞれ図
１に示したバックパック・ユニットの１つの正面図、頂
面図及び側面図である。

【図４】図４は遮断器と接続している状態でバックパッ
ク・ユニットを示す図３（Ｂ）と同様の図である。

【図５】図５は図１に示した遮断器の１つの正面図であ
り、入出ケーブルラインに２つの対向端子がそれぞれ接
続され、連携のバックパック・ユニットがローカル負荷
の出ケーブルライン側にプラグインされた状態を示し
た。

【図６】図５は図１に示した遮断器の１つの頂面図であ
る。

【図７】部分図（Ａ）は図３（Ａ）と同様に図１に示し
たバックパック・ユニットの１つを示す正面図であり、
部分図（Ｂ）は部分図（Ａ）のバックパック・ユニット
の断面図である。

【図８】図８は図７（Ａ）のバックパック・ユニットの
別の断面図である。

【図９】部分図（Ａ）はケーブルラインが軸方向に貫通
するプリント回路板のリム付近に設けられた図３，図７
または図８のバックパック・ユニットの耳を示す正面図
であり、部分図（Ｂ）は部分図（Ａ）に対応する断面図
である。

【図１０】図１０は図１の２つのプリント回路板を並置
状態で示す平面図である。

【図１１】図１１は２つのプリント回路板を囲むバック
パック・ユニットの内部構造を、プリント回路板が並置
されている状態で示す斜視図である。

【図１２】図１２は２つのプリント回路板を囲むバック
パック・ユニットの内部構造を、折り重ねた組立て状態
で示す斜視図である。

【図１３】図１３はバックパック・ユニット及びそのカ
バーの底部ケーシングを、図１２の機能ユニットを挟ん
だ状態で示す分解図である。

【図１４】部分図（Ａ）及び（Ｂ）は図１３のバックパ
ック・ユニットに使用される底部ケーシングとカバーを
分離して示す斜視図である。

【図１５】図１５はバックパック・ユニット内の機械的
及び電気的接続を示す概略図である。

【図１６】図１６はそれぞれがローカル・ユーザーに属
する対応の遮断器と接続しているかまたは接続される複
数のスレーブ・バックパック・ユニットにパソコンＰＣ
オペレーター制御ステーションが接続し、共通の通信ラ
インを介してモニターが行なわれ、必要に応じてデータ
収集ステーションも組み込まれている本発明の電力量モ
ニターシステムの構成図である。

【図１７】図１７はバックパック・ユニット内で両プリ
ント回路板の間に遮断器端子感知手段とパソコンＰＣ通
信ラインの下位リンク手段との間のインターフェースを
形成する両プリント回路板の対面関係を示す分解図であ
る。

【図１８】図１８はトランスデューサーのプリント回路
板に含まれる電流及び電圧感知手段を示す回路図であ
る。

【図１９】図１９は図１８のプリント回路板の内部回路
を示す回路図である。

【図２０】図２０はパソコンＰＣに至るＩＮＣＯＭ通信
ラインと接続するプリント回路板によってデジタル方式
で行なわれる基本的作用を示す簡略図である。

【図２１】図２１は本発明の電力量モニターシステムの
全体図である。

【図２２】図２２はパソコンＰＣに至るＩＮＣＯＭ通信
ラインと拡張モード・スレーブ関係となるように設けた
本発明のバックパック・ユニットを示す回路図である。

【図２３】図２３はＳｕｒｅ Ｐｌｕｓ Ｃｈｉｐを介
してバックパック・ユニットのデジタル・プリント回路
板とＩＮＣＯＭ通信ラインの接続を示す構成図である。

【図２４】図２４は図１７のＩＮＣＯＭ通信ラインとＳ
ｕｒｅ Ｐｌｕｓ Ｃｈｉｐの間のインターフェースを
示す構成図である。

【図２５】図２５は図２４の回路の実施に用いる回路を
示す。

【図２６】図２６は本発明のバックパック・ユニットの
デジタル・プリント回路の一部を示す回路図である。

【図２７】図２７は本発明のバックパック・ユニットの
デジタル・プリント回路の一部を示す回路図である。

【図２８】図２８は本発明のバックパック・ユニットの
デジタル・プリント回路の一部を示す回路図である。

【図２９】図２９は図２６−２８の回路において電流及
び電圧プリント回路板から信号を受信するコネクターを
示す構成図である。

【図３０】図３０は図２６−２８の回路板における電源
回路の回路図である。

【図３１】図３１は本発明の好ましい実施態様によるサ
ンプリング・プロセス下に円周上に分布する第１オクタ
ーブを構成する８つのサンプルを示す説明図である。

【図３２】部分図（Ａ）は２組の連続するサンプル・オ
クターブの分布を半サイクルで示し、部分図（Ｂ）は対
応の基本波半サイクルを示すグラフである。

【図３３】部分図（Ａ）は入力信号とチップＳＰとの間
のインターフェース；部分図（Ｂ）及び（Ｃ）はＡ／Ｄ
変換プロセスに際してのチップの電圧及び電流モード動
作；部分図（Ｄ）及び（Ｅ）はそれぞれ両モードに対応
する等価回路である。

【図３４】図３４は入力信号に応じて電圧モードから電
流モードに切り換えるチップＳＰの回路である。

【図３５】図３５は両モードに対応する基本波をそれぞ
れ示す説明図である。

【図３６】図３６は図３３（Ｂ）及び３３（Ｃ）の電流
及び電圧モードを行なわせるため図２６のチップＳＰに
設けた回路を示す回路図である。

【図３７】図３７は本発明の方法によってユーザー・ス
テーションにおいて電流及び電圧をサンプリングし、電
力量を計算し、現時点電力消費量を累算する際の電力量
モニターシステムの動作を示すフローチャートである。

【図３８】図３８は本発明の方法によってユーザー・ス
テーションにおいて電流及び電圧をサンプリングし、電
力量を計算し、現時点電力消費量を累算する際の電力量
モニターシステムの動作を示すフローチャートである。

【図３９】図３９は本発明の方法によってユーザー・ス
テーションにおいて電流及び電圧をサンプリングし、電
力量を計算し、現時点総電力量を累算する際の電力量モ
ニターシステムの動作を示すフローチャートである。

【図４０】図４０は本発明の方法によってユーザー・ス
テーションにおいて電流及び電圧をサンプリングし、電
力量を計算し、現時点電力消費量を累算する際の電力量
モニターシステムの動作を示すフローチャートである。

【図４１】図４１は本発明の電力量モニターシステムに
おけるパソコンＰＣステーションからのスナップショッ
ト動作を示すブロックダイヤグラムである。

【図４２】図４２は電力量モニターシステムの全体的な
ブロックダイヤグラムである。

【図４３】図４３は図４１及び４２の電力量モニターシ
ステムの動作を説明するフローチャートである。

【図４４】図４４は図４１及び４２の電力量モニターシ
ステムの動作を説明するフローチャートである。

【図４５】図４５は図４１及び４２の電力量モニターシ
ステムの動作を説明するフローチャートである。

【図４６】図４６は電流と電圧をサンプルし、電力量、
ＲＭＳ電流及び電圧値、平均電力、皮相電力、無効電力
並びに力率を計算するユーザー・ステーションにおける
電力量モニターシステムの動作をしめすフローチャート
の一部である。

【図４７】図４７は電流と電圧をサンプルし、電力量、
ＲＭＳ電流及び電圧値、平均電力、皮相電力、無効電力
並びに力率を計算するユーザー・ステーションにおける
電力量モニターシステムの動作をしめすフローチャート
の一部である。

【図４８】図４８は電流と電圧をサンプルし、電力量、
ＲＭＳ電流及び電圧値、平均電力、皮相電力、無効電力
並びに力率を計算するユーザー・ステーションにおける
電力量モニターシステムの動作をしめすフローチャート
の一部である。

【図４９】図４９は電流と電圧をサンプルし、電力量、
ＲＭＳ電流及び電圧値、平均電力、皮相電力、無効電力
並びに力率を計算するユーザー・ステーションにおける
電力量モニターシステムの動作をしめすフローチャート
の一部である。

【図５０】図５０は電流と電圧をサンプルし、電力量、
ＲＭＳ電流及び電圧値、平均電力、皮相電力、無効電力
並びに力率を計算するユーザー・ステーションにおける
電力量モニターシステムの動作をしめすフローチャート
の一部である。

【図５１】図５１は電力量モニターシステムと共に動作
するコンピューター・ステーションの動作を示すブロッ
ク図である。

【符号の説明】

ＰＣ パソコン ＣＢ 回路遮断器 ＢＰＵ バックパック・ユニット ＰＮＢ 分電盤 ＩＮＣＯＭ 双方向通信ライン ＰＣＢＡ、ＰＣＢＢ プリント回路板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョセフ チャールス エンゲル アメリカ合衆国 ペンシルベニア州 モ ンロービル オーバールック サークル 107 (72)発明者 フランク クランチャー アメリカ合衆国 ペンシルベニア州 ピ ッツバーグ サテライト サークル 1255 (72)発明者 トーマス ジョセフ ケニー アメリカ合衆国 ペンシルベニア州 ピ ッツバーグ バー ハーバー ドライブ 717 (72)発明者 クライデ オーウェン ピーターソン アメリカ合衆国 ペンシルベニア州 ピ ッツバーグ マウント フード ドライ ブ 933 (72)発明者 デニス アーミン ムエラー アメリカ合衆国 ノース カロライナ州 アッシュビル バラントリー ドライ ブ 83 (72)発明者 リチャード バーンズ ベル アメリカ合衆国 ペンシルベニア州 ピ ッツバーグ モートン ロード 2525 (72)発明者 ロバート リー キャサー アメリカ合衆国 ペンシルベニア州 タ ートル クリーク ブラウン アベニュ ー 611 アパートメント 207 (56)参考文献 特開 昭61−88398（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−2799（ＪＰ，Ｕ) 米国特許4783748（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01R 11/00 - 11/66 G01R 21/00 - 22/00 130 H02J 3/00 H04Q 9/00 301

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 それぞれが共通の電力メーターの後方で
   対応の遮断器を介して共通の主ＡＣラインと個々に接続
   している複数の負荷ステーションのそれぞれの電力消費
   量を算定するための電力量モニターシステムにおいて、
   中央にパソコンを配置し、各負荷ステーションに、主Ａ
   Ｃラインからの電圧を感知してアナログ電圧信号を形成
   する第１アナログ手段と、主ＡＣライン・システムから
   の電流を感知してアナログ電流信号を形成する第２アナ
   ログ手段と、アナログ電圧信号及び電流信号をそれぞれ
   デジタル電圧及び電流信号に変換するアナログ／デジタ
   ル変換手段と、デジタル電圧とデジタル電流信号とを結
   合して電力消費量の累計を表す信号を形成する結合手段
   を組み込み、パソコンと複数負荷ステーションの間に双
   方向デジタル通信手段を設けて両者間にデータ・ハイウ
   ェイを形成し、パソコンが一定の時間インターバルで双
   方向通信手段を利用して、最初にかつ同時に各負荷ステ
   ーションをアドレスして電力消費量累計の瞬時値を記憶
   するように指令し、次にすべてのステーションを順次個
   別にアドレスしてポーリングすることにより記憶した電
   力消費量累計の瞬時値をパソコンへ送信するように指令
   し、パソコンが各負荷ステーションから受け取った先行
   の時間インターバルと、それに続く現時間インターバル
   との電力消費量累計瞬時値間の差として現時間インター
   バルの需要電力を求めることにより、各時間インターバ
   ルについての任意の負荷ステーションの電力消費量累計
   及び需要電力がパソコンによって確認され、これに基づ
   きメーターとの関連において定期的に個別の請求書が作
   成されるようにすることを特徴とする電力量モニターシ
   ステム。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の電力量モニターシステ
   ムにおいて、負荷ステーションが拡張スレーブ・モード
   で作動され、結合手段はＣＭＯＳモノリシック回路の一
   部であり、パソコンが通信手段を介して個別的かつ選択
   的に複数の結合手段にむかって、その動作を中断させ電
   力消費量累計瞬時値を表す信号を検索するための問合わ
   せ時間を開始させる割込み信号を非同期的に送信するこ
   とを特徴とする電力量モニターシステム。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の電力量モニターシステ
   ムにおいて、通信手段が共通のデジタル・データ・ハイ
   ウェイ及び複数のローカル双方向ゲート手段を含み、デ
   ジタル・データ・ハイウェイがパソコンを起点として複
   数の負荷ステーションを直列に結び、ローカル双方向ゲ
   ート手段が対応するそれぞれのＣＭＯＳモノリシック回
   路の一部を構成し、結合手段が共通のデータ・ハイウェ
   イを介してデータ・ハイウェイ語で通信し、マスター双
   方向ゲート手段がパソコンと共通のデータ・ハイウェイ
   の間に介在してパソコン語をデータ・ハイウェイ語に翻
   訳することを特徴とする電力量モニターシステム。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の電力量モニターシステ
   ムにおいて、各負荷ステーションのＣＭＯＳモノリシッ
   ク回路を、負荷ケーブルの少なくとも１本の線を貫通さ
   せて対応の遮断器へ通すため少なくとも１つの中央孔を
   設けたプリント回路板に取り付けたことを特徴とする電
   力量モニターシステム。
5. 【請求項５】 請求項４に記載の電力量モニターシステ
   ムにおいて、第１及び第２アナログ手段、ＣＭＯＳモノ
   リック回路及びこれと連携するプリント回路板を含むバ
   ックパック・ユニットを具備し、バックパック・ユニッ
   トが各負荷ステーションの遮断器に取り付けられ、負荷
   ケーブルの少なくとも１本の線がバックパック・ユニッ
   トを貫通し、各負荷ステーションがバックパック・ユニ
   ットの第２アナログ手段として電流トランスデューサー
   手段を含み、電流トランスデューサー手段がこれを貫通
   する負荷ケーブルの１本の線と電磁結合してアナログ電
   流信号を発生させ、バックパック・ユニットの第１アナ
   ログ手段が対応の遮断器と直接接続してアナログ電圧信
   号を導出し、負荷ケーブルの対応の１本を挿通するため
   の少なくとも１つの孔を有する別のプリント回路板をバ
   ックパック・ユニットに設け、これによって電流トラン
   スデューサー手段を保持することを特徴とする電力量モ
   ニターシステム。
6. 【請求項６】 請求項５に記載の電力量モニターシステ
   ムにおいて、バックパック・ユニットが、少なくとも１
   つの孔に取付けられ別のプリント回路板と電気的に接続
   してアナログ電圧信号を発生させる１板のブレードを有
   し；バックパック・ユニットを遮断器に取り付けるとブ
   レード、１本の負荷ケーブルの一端及びこれと対応する
   遮断器の端子が一体的に結合されてアナログ電圧及び電
   流信号が別のプリント回路板から前記のプリント回路板
   へ転送され；バックパック・ユニットの両プリント回路
   板が各プリント回路板の少なくとも１つの孔が整列する
   ようにバックパック・ユニット内に互いに平行に取り付
   けられていることを特徴とする電力量モニターシステ
   ム。
7. 【請求項７】 請求項１に記載の電力量モニターシステ
   ムにおいて、アナログ／デジタル変換手段及び結合手段
   を制御することによって負荷ステーションのそれぞれに
   おいて周期的に電力量サンプルを発生させるサンプリン
   グ手段を設け、パソコンからの同時指令下に電力量サン
   プルから電力量を導出し；パソコンによって設定される
   時間インターバルのそれぞれに対応する電力消費量瞬時
   値累計となる感知された相電流及び相電圧の基本波全体
   に亘って均等に分布されたサンプルが得られるように、
   サンプリング手段が下記法則に従って順次８個ずつのサ
   ンプルを求めることを特徴とする電力量モニターシステ
   ム：最初のオクターブ（８個） 電気角 サンプル番号 続く１５組のオクターブ（８個） 電気角 オクターブ番号