JP3686878B2 - 電力消費をモニターするｐｃコンピュータシステムと通信するバックパック・ユニット - Google Patents

Description

【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、特に幹線からの総消費エネルギー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消費エネルギー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、実需要に応じて需要者に請求書を発行できるように消費エネルギー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エネルギー需要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３，９０６，２４２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エネルギー需要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気エネルギー・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１次ＡＣ電源に対して２次的な、共通のエネルギー・メーターを有する複数ユーザー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。
【００１８】
本発明は、成形ケース、負荷用の電流及び電圧を運ぶ負荷ケーブルと接続するための少なくとも１つの端子導体を有する既設ローカル遮断器と併用されるバックパック・ユニットにおいて、前記バックパック・ユニットは、前記遮断器に取り付け可能なハウジングと、前記ハウジング内に取り付けられて負荷ケーブルの電流及び電圧を表わすアナログ信号を形成するトランスデューサー手段と、前記ハウジング内に取り付けられて前記アナログ信号をデジタル信号に変換することにより負荷ケーブルに接続されたローカル・ステーションの消費電力を表わすデジタル信号を形成するデジタル手段とを含むことを特徴とするバックパック・ユニットを提供することにより、上記目的を達成する。
【００１９】
好ましくは、２次配電系内にパソコンによって制御されるシステムを設け、各ユーザーの設備をマスター／スレーブ関係下に中央からデジタル方式でアドレスすることによりローカルなエネルギー消費量を即座に算定できるようにする。
【００２０】
この算定は主ＡＣ電源端子から分電盤に組み込まれている２次ユーザー用の個別遮断器に至る正常な配電を混乱させることなく達成される。また、本発明システムの基礎となる遮断器分電盤を構成するのに感知用として変換器または変流器を付加する必要は全くない。
【００２１】
本発明では、中央のソリッドステート・デバイス中に、またはその周りに、（１）ローカル消費エネルギーを即座に算定して絶えず最新のローカル消費エネルギーを記憶するためローカル・ステーションの送受信端に必要なコンピューター機能と；（２）パソコン・ステーションとの双方向通信ハイウェイの下位リンク・ゲート機能を一体化している。この一体化したローカル・システムは主ＡＣラインとローカル・ユーザーとの間の遮断器にプラグインされるバックパック・ユニットとしてまとめられている。各ローカル遮断器をこのように設置したから、パソコンは中央からすべてのローカル・ユーザーをモニターすることにより、個々の請求額算定に必要な消費エネルギー情報を収集する。個別の請求額算定は電力会社の総量メーターと併用される。電力会社の総量メーターの後方にそれぞれの負荷を有するユーザーの遮断器にプラグインされている複数のコンパクトなバックパック・ユニットへのデイジー・ラインとして簡単な２線式同期通信ラインが接続されている。一体化トランスデューサー／下位リンク・スレーブ通信ユニットは遮断器の寸法と正確に合致するように構成されているから遮断器の断面積内にバックパック・ユニットとして容易に組み込むことができ、遮断器の通常端子に取り付ければ端末ラインを挿通するだけで感知が可能となる。１対のプリント回路板を、一方は電圧／電流トランスデューサー側で用い、他方はデジタルで介入させて下位リンクとして通信ラインと対向するようにユニット内に配置する。デジタル処理によってメッセージを標準的なアドレス及び形式で双方向送信することが可能になる。
【００２２】
好ましい実施例に使用されるデジタル・データ・リンクは米国特許第４，６５３，０７３号；第４，６４４，５４７号；及び第４，８６６，７１４号の明細書に開示されているタイプのものである。
【００２３】
本発明は個別の需要及び料金をそれぞれ中央制御でモニターし、計算する複数のローカル・ユーザーのレベルでのエネルギー消費量測定だけに応用することができ、例えばピーク需要評価だけを含む電力会社の料金算定システムによる電力会社の個別料金算定にも応用できる。
【００２４】
以下、添付図面に沿って本発明の実施例を説明する。
【００２５】
【実施例】
図１はエネルギー・モニター・システムを構成図である。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ＩＮＣＯＭ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エネルギーをモニターすることにより、主ＡＣラインを介してエネルギーを供給する送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。
【００２６】
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。
【００２７】
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ＰＣＢＢ）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。
【００２８】
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ＰＣＢＡ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ＬＧが固着され、そこから外方へ延びて端子（図２ＡのＴＡ，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ＰＣＢＡへ送られる。
【００２９】
後で詳述するように、プリント回路板ＰＣＢＡ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消費エネルギー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。
【００３０】
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ＯＡ）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ＯＰ´を有する２枚のプリント回路板（ＰＣＢＡ及びＰＣＢＢ）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。
【００３１】
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。
【００３２】
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Ｒ４、（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。
【００３３】
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ＰＣＢＢ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。
【００３４】
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ＰＣＢＡに接続する抵抗器Ｒ４も同様である。
【００３５】
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。
【００３６】
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ＰＣＢＢに接続するリボンＲＢとして示されている。
【００３７】
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ＬＧ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Ｒ４０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１１´，１２´，１３´はそれぞれ抵抗器Ｒ３１，Ｒ３０，Ｒ２９を介して共通アースとも接続する。
【００３８】
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，Ｒ３２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（Ｒ２２，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，ＩＢＸ，ＩＣＸ及び誘導されるラインと中性点間電圧ＶＡＮＸ，ＶＢＮＸ，ＶＣＮＸを表わす誘導信号を受信するのに利用できる。
【００３９】
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ＰＣＢＢ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、中央からのエネルギー・モニターのため、ローカル情報及び制御指令がＩＮＣＯＭシステムを介してパソコンＰＣへ送信される。
【００４０】
図２１は本発明のエネルギー・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ＡＣ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はエネルギー・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ＰＣＢＢ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エネルギーの分配率はユーザー＃１が２０％、＃２が１０％、＃３が０％、＃ｎが３０％である。
【００４１】
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。
【００４２】
図２２ではパソコンＰＣステーションをＩＮＣＯＭ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Ｓｕｒｅ Ｐｌｕｓ 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。
【００４３】
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８０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７６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。
【００４４】
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ＩＮＣＯＭ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ＲＡＭデバイスをも設ける。
【００４５】
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Ｐ１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、ＩＣ８０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。
【００４６】
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Ｑ２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ＲＸ（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。
【００４７】
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 ＣｈｉｐＵ１はマイクロプロセッサー（市販のＭｏｄｅｌ ８７Ｃ２５７）を含み、８０ Ｐｉｎ Ｑｕａｄ Ｆｌａｔ Ｐａｃｋａｇｅである（モトローラの）ＭＣ６８ＨＣＯ５ＣＧ Ｓｉｎｇｌｅ−Ｃｈｉｐ Ｍｏｄｅ Ｐｉｎｏｕｔをベースとする。Ｓｕｒｅ Ｐｌｕｓ Ｃｈｉｐ 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 Ｃｈｉｐ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２０及び２３に示す電源ＰＳ及びＡ／Ｄコンバーターをも含む。
【００４８】
図２６−２８はＵ１と連動するデバイスＵ２、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。
【００４９】
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４９，４８，４７はそれぞれ図２４に示すライン２６，２５，２４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ＡＶＤＤ（ピン５０）を提供する。
【００５０】
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ＡＬＥ（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ＬＯ−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４７乃至４９において行われ、ＩＮＣＯＭ送信はピン７９，８０及び１において行なわれる。
【００５１】
図２９はコネクターＪ３とチップＡＰのＶＡＮ，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。
【００５２】
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 Ｐｌｕｓ Ｃｈｉｐの上述した組合せとの関連で、本発明のエネルギー・モニター・システムの動作を以下に説明する。
【００５３】
ローカル・ステーションにおける主要な機能は消費エネルギー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（エネルギー）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，ＩＢ，ＩＣ）に対応する正弦波の電気角である。
【００５４】
【表１】

【００５５】
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：
【００５６】
【表２】

【００５７】
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。
【００５８】
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（１９６．８°）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。
【００５９】
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エネルギー及び需要の蓄積量を即座に算定し、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。
【００６０】
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（ＭＵＸ０，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−１６００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。
【００６１】
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、入力に伴なって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による常規増幅によって翻訳される。“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。
【００６２】
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。
【００６３】
図３６６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。
【００６４】
−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ＡＲＳ；
−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。
【００６５】
電圧入力はすべてＡ／ＤコンバーターＡＤＣ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。
【００６６】
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ＡＭＰ１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；
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 Ｐｌｕｓ 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ＭＵＸ０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ＭＵＸ４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ＳＷ２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。
【００６７】
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。
【００６８】
図３７，３８及び３９はローカル・ステーションでのエネルギー・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１０６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。
【００６９】
図３８のフローチャートはシステムが６０Ｈｚ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１２００，９００，１１２０，９００，１１２０，９００，１１２０，９０，１２００をステップ１１０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エアであり、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。
【００７０】
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、個々の相ごとにエネルギーをスケーリングし、合計して総エネルギー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。
【００７１】
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＋“ＥＯＡ”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エネルギーを数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、１６×１６＝２５６による除算を採用する。
【００７２】
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／２５６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エネルギーであり、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、システムは最新のエネルギー値を提供する。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。
【００７３】
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に関するエネルギー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×ＶＢ／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）。
【００７４】
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１７７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ＩＣ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エネルギーが計算され、３相合計して下記の結果が得られる：
Ｅ＝ΣＶＡ×ＩＡ＋ΣＶＢ×ＩＢ＋ΣＶＣ×ＩＣ （１）
このエネルギー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消費総量となる。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エネルギー消費をモニターする。
【００７５】
エネルギーの勾配、即ち、エネルギー／時間に相当する需要を知る必要もある。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エネルギーを算定する。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エネルギー消費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前記記憶されたエネルギー消費を読み取り、各ローカル・ステーションごとの最新値と先行値の差を求める。この差はローカル・ステーションにおいて５分間に消費されたエネルギーまたは５分間の需要である。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”コスト配分算定に使用できるように記憶される。
【００７６】
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エネルギー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消費エネルギー総量を記憶し、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。
【００７７】
遠隔ステーションからの電力消費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エネルギー消費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。
【００７８】
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・ステーション消費エネルギー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及びエネルギー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エネルギー消費累計をローカル・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がローカルなエネルギー消費を絶えず算定することを可能にし、中央ユニットから介入するスナップショットが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適正なタイミングを可能にする。
【００７９】
図４１にはパソコンＰＣステーションが５分ごとにエネルギー消費を記憶するよう指令を送信するエネルギー・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消費エネルギー累計がローカル・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。
【００８０】
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・エネルギー値ＩＶＳをライン４６を介して送出し、これがＡＣＣＵにおける総エネルギー累算カウントとなる。この総エネルギー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。最新の総エネルギー値はライン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において最新の総消費エネルギー量Ｅｉを合計している。
【００８１】
ＩＮＣＯＭを介してライン５０によってＰＣ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ステーションは各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エネルギー利得量をステーションごとに知る。Ｅｉ−Ｅ（ｉ−１）に基づいてＰＣステーションは需要＝Ｅｉ−Ｅ（ｉ−１）を算定する。多くの場合、この算定はエネルギー・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エアによって行なわれる。ＰＣによるエネルギー・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。
【００８２】
図４３のフローチャートではステップ２００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分間のタイム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２０４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、ここで新しいタイム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エネルギー・ポーリングが同時に開始される。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、現時点でのエネルギー累算、または各ステーションにおいて累算されたエネルギーの“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２１３において約数ミリセコンド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ＩＮＣＯＭを介してローカル・ステーションへ送信される。
【００８３】
次いで、累積値を知り、有効なエネルギー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エネルギーを知るため、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。
【００８４】
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エネルギー情報が収集されたら、新しいタイムインターバル（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エネルギー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。
【００８５】
図４３のステップ２２６において、各ステーションにおけるエネルギー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において受信エネルギー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分間のタイム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２３６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でエネルギーが正しく受信されると、システムはステップ２３４に進む。
【００８６】
（図４３のステップ２２６からライン２２６´を通って）フローチャートは図４５のステップ２５０に進み、ローカル・ステーション状態リクエストがＩＮＣＯＭ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、“エネルギー・レディ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を介してエネルギー（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。
【００８７】
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２６９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。
【００８８】
さらに別の実施例において、エネルギー・モニター・システムはユーザーの電流、電圧及び電力需要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、電力消費のモニターを可能にするエネルギー・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において各相のエネルギーをスケーリングし合計してエネルギーの請求書を出す指令を発する前に３０１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、エネルギー算定指令の後に、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。
【００８９】
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１５１′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ＩＣ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。
【００９０】
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ＩＣ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。
【００９１】
計算により求めるエネルギー値に関し、電力、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電気的需要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、４２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、そこでエネルギー、電力、ＲＭＳ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からのソフトウエ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、中央コンピューター・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エネルギー・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に示した本発明のバックパック・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エネルギー・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は本発明のエネルギー・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Ｓｕｒｅ 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、エネルギーを計算し、現時点総エネルギーを累算する際のエネルギー・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、エネルギーを計算し、現時点総エネルギーを累算する際のエネルギー・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、エネルギーを計算し、現時点総エネルギーを累算する際のエネルギー・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、エネルギーを計算し、現時点総エネルギーを累算する際のエネルギー・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はエネルギー・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はエネルギー・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のエネルギー・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のエネルギー・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のエネルギー・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、エネルギー、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エネルギー・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、エネルギー、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エネルギー・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、エネルギー、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エネルギー・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、エネルギー、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エネルギー・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、エネルギー、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エネルギー・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はエネルギー・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

Claims (4)

1. 成形ケース、負荷用の電流及び電圧を運ぶ負荷ケーブルと接続するための少なくとも１つの端子導体（３８）を有する既設ローカル遮断器（ＣＢ）と併用されるバックパック・ユニット（ＢＰＵ）において、
   前記バックパック・ユニット（ＢＰＵ）は、
   前記遮断器（ＣＢ）に取り付け可能なハウジングと、
   前記ハウジング内に取り付けられて負荷ケーブルの電流及び電圧を表わすアナログ信号を形成するトランスデューサー手段（ＣＴ）と、
   前記ハウジング内に取り付けられて前記アナログ信号をデジタル信号に変換することにより負荷ケーブルに接続されたローカル・ステーションの消費電力を表わすデジタル信号を形成するデジタル手段とを含むことを特徴とするバックパック・ユニット。
2. 請求項１に記載のバックパック・ユニットにおいて、ローカル・ステーションの消費電力を表わす前記デジタル信号を遠隔の情報収集装置へ送信できるように前記ハウジング内に設けた通信手段と、前記ハウジング内に設けられ、前記通信手段により送信されるローカル・ステーションの消費電力を表わす前記デジタル信号をステーションごとに記憶する記憶手段を含むことを特徴とするバックパック・ユニット。
3. 請求項１に記載のバックパック・ユニットにおいて、１対のプリント回路板を含み、前記デジタル手段、記憶手段及び通信手段を一方の前記プリント回路板に、前記トランスデューサー手段を他方の前記プリント回路板にそれぞれ取り付け、前記ハウジング及び前記１対のプリント回路板に互いに整列する孔を形成したことを特徴とするバックパック・ユニット。
4. 請求項３に記載のバックパック・ユニットにおいて、前記ハウジングが、前記整列孔の近くに配置され、前記トランスデューサー手段に接続されて前記遮断器の端子導体（３８）と協働する耳（ＬＧ）を含み、前記トランスデューサー手段が前記他方のプリント回路板の前記整列孔を囲む電流トランスデューサーを含むことを特徴とするバックパック・ユニット。

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