JP7467495B2

JP7467495B2 - 基本波のみのエネルギー測定の検証

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Publication number: JP7467495B2
Application number: JP2021556808A
Authority: JP
Inventors: ジェイ，ジュニアブードロー，フランク; ステンバーク，デイブ
Original assignee: Landis and Gyr Innovations Inc
Current assignee: Landis and Gyr Innovations Inc
Priority date: 2019-03-22
Filing date: 2020-03-20
Publication date: 2024-04-15
Anticipated expiration: 2040-03-20
Also published as: WO2020198041A1; CN113826018A; US20200300958A1; JP2022526769A; EP3942308B1; AU2020245353A1; US10830859B2; EP3942308A1; CA3133636A1

Description

本発明は、概して、資源分配システム、より具体的には、広帯域波形の基本波成分に由来するエネルギー消費を測定するように構成された計測装置のための試験システムに関する。

配電システムは、家庭や企業などのエンドユーザの施設に電力を供給する。エンドユーザの施設内に配置された計測装置は、空調装置、テレビ、照明など、施設内の電気負荷によって消費される電力を測定する。交流配電システムは通常、基本周波数、例えば５０又は６０ヘルツの電圧を生成するが、波形高調波（例えば、１００ヘルツ、１２０ヘルツなど）が電気負荷に起因して電力線上に存在し得る。このような高調波は、通常、エンドユーザの機器では使用できない。

したがって、いくつかの新しい計測手法では、電力消費を計算するときに基本波形のみ測定する必要がある。いくつかの場合、すべての波形を測定する既存のメータは、電気負荷で常に使用できるとは限らない高調波成分の測定により、過大請求または過小請求を引き起こす可能性がある。

計測装置は、正確な電力測定を保証するために試験されている。しかし、ユーティリティメータを検証するための既存の試験環境は、広帯域エネルギー測定用に設計されているため、試験対象のメータを広帯域測定に基づく参照エネルギー消費量と比較し、基本波専用モードで動作するように構成されたメータを試験すると誤った結果になる。したがって、基本周波数のみを試験するように構成されたメータを正しく試験できるように、既存の検証環境を変更する必要がある。

特定の態様及び特徴は、基本波のみの電力測定を検証するためのシステム及び方法を含む。一例では、方法は、メータ試験システムによって、所定の電圧波形の組から広帯域電圧波形と、所定の電流波形の組から広帯域電流波形と、を選択する。広帯域電圧波形は、基本波電圧成分及び高調波電圧成分を含む。広帯域電流波形は、基本波電流成分及び高調波電流成分を含む。方法は、メータ試験システムによって、一定の期間にわたって広帯域電圧波形及び広帯域電流波形によって供給されると予想される電力量を示す広帯域需要を取得する。方法は、メータ試験システムによって、一定の期間にわたって基本波電圧成分及び基本波電流成分によって供給されると予想される電力量を示す基本波需要を取得する。方法は、メータ試験システムによって、試験期間中の基本波エネルギーを広帯域エネルギーと比較することにより、試験対象のメータの予想される記録を計算する。方法はさらに、メータ試験システムにおいて試験対象のメータに、広帯域電圧波形及び広帯域電流波形を与えることで、試験対象のメータから、測定記録を測定する。試験対象のメータは、基本波成分のみから電力消費を測定するように構成され得る。方法はさらに、メータ試験システムによって、予想される記録と測定記録に基づいて、メータの誤差を計算する。誤差が許容範囲外の場合、方法は試験対象のメータを非準拠として識別する。

一態様では、広帯域需要を取得することは、メータ試験システムによって、基本波電圧成分及び基本波電流成分の予想される電力消費寄与を計算することを含み得る。広帯域需要を取得することは、メータ試験システムによって、高調波電圧成分及び高調波電流成分のさらなる予想される電力消費寄与を計算することを含み得る。広帯域需要を取得することは、メータ試験システムによって、予想される電力消費寄与とさらなる予想される電力消費寄与とを電力寄与に組み合わせることを含む。広帯域需要を取得することは、予想される電力消費寄与とさらなる予想される電力消費寄与との組み合わせから広帯域需要を導出することを含む。

一態様では、広帯域需要を取得することは、メータ試験システムによって、基本波電圧成分及び基本波電流成分の予想される無効電力寄与を計算することを含む。広帯域需要を取得することは、メータ試験システムによって、高調波電圧成分及び高調波電流成分のさらなる予想される無効電力寄与を計算することを含む。広帯域需要を取得することは、メータ試験システムによって、予想される無効電力寄与とさらなる予想される無効電力寄与とを無効電力寄与に組み合わせることを含む。広帯域需要を取得することは、電力寄与と無効電力寄与との組み合わせから広帯域需要を導出することを含む。

一態様では、基本波需要を取得することは、基本波電圧成分及び基本波電流成分の電力寄与を計算することを含む。

一態様では、方法は、広帯域電圧波形の最大電圧オフセット、最大電流オフセット、及び最大位相オフセットを決定することをさらに含む。方法は、最大電圧オフセット、最大電流オフセット、及び最大位相オフセットに基づいて誤差を更新することをさらに含み得る。

一態様では、測定記録は、単位時間あたりのパルス数によって示される。

一態様では、広帯域需要を取得することは、広帯域電圧波形及び既知の負荷を基準メータに一定期間与えることと、および基準メータから測定を得ることを含む。

一態様では、電気メータシステムは、精密電圧源と、精密電流源と、プロセッサ及びメモリを含むコンピューティングデバイスと、を含む。コンピューティングデバイスは、所定の電圧波形の組から広帯域電圧波形を選択するように構成され得、広帯域電圧波形は、基本波電圧成分及び高調波電圧成分を含む。コンピューティングデバイスは、所定の電流波形の組から広帯域電流波形を選択するように構成され得、広帯域電流波形は、基本波電流成分及び高調波電流成分を含む。コンピューティングデバイスは、メモリから、一定期間にわたって広帯域電圧波形及び広帯域電流波形によって供給されると予想される電力量を示す広帯域需要を取得するようにさらに構成され得る。コンピューティングデバイスは、メモリから、一定期間にわたって基本波電圧成分及び基本波電流成分によって供給されると予想される電力量を示す基本波需要を取得するようにさらに構成され得る。コンピューティングデバイスは、基本波需要を広帯域需要と比較することによって、プロセッサによって、試験対象メータの予想される記録を計算するようにさらに構成され得る。コンピューティングデバイスは、精密電圧源に試験対象のメータに広帯域電圧波形を与えさせ、精密電流源に試験対象のメータに広帯域電流波形を与えさせることで、測定記録を測定するようにさらに構成され得る。試験対象のメータは、基本波電圧成分及び基本波電流成分のみから電力消費を測定するように構成される。コンピューティングデバイスは、プロセッサによって、予想される記録及び測定記録に基づいて、メータの誤差を計算するようにさらに構成され得る。コンピューティングデバイスは、誤差が許容範囲外である場合、試験対象のメータを非準拠として決定して識別するようにさらに構成され得る。

一態様では、広帯域需要を取得することは、基本波電圧成分及び基本波電流成分の予想される電力消費寄与を計算することを含み得る。広帯域需要を取得することは、高調波電圧成分及び高調波電流成分のさらなる予想される電力消費寄与を計算することを含み得る。広帯域需要を取得することは、予想される電力消費寄与とさらなる予想される電力消費寄与とを電力寄与に組み合わせることを含み得る。広帯域需要を取得することは、予想される電力消費寄与とさらなる予想される電力消費寄与との組み合わせから広帯域需要を導出することを含み得る。

一態様では、広帯域需要を取得することは、基本波電圧成分及び基本波電流成分の予想される無効電力寄与を計算することを含み得る。広帯域需要を取得することは、高調波電圧成分及び高調波電流成分のさらなる予想される無効電力寄与を計算することを含み得る。広帯域需要を取得することは、予想される無効電力寄与とさらなる予想される無効電力寄与とを無効電力寄与に組み合わせることを含み得る。広帯域需要を取得することは、電力寄与と無効電力寄与との組み合わせから広帯域需要を導出することを含み得る。

一態様では、コンピューティングデバイスは、広帯域電圧波形の最大電圧オフセット、最大電流オフセット、及び最大位相オフセットを決定し、最大電圧オフセット、最大電流オフセット、及び最大位相オフセットに基づいて誤差を更新するように、さらに構成され得る。

一態様では、広帯域需要を取得することは、広帯域電圧波形及び既知の負荷を基準メータに一定期間与えることと、基準メータから測定を得ることと、を含む。

一態様では、コンピューティングデバイスは、広帯域電圧波形の最大電圧オフセット、最大電流オフセット、及び最大位相オフセットを決定するようにさらに構成される。コンピューティングデバイスは、最大電圧オフセット、最大電流オフセット、及び最大位相オフセットに基づいて誤差を更新するようにさらに構成される。

一態様では、メータ試験環境は、基本波成分のみから電力消費を測定するように構成された電気メータと、高精度電圧源と、高精度電流源と、プロセッサ及びメモリを含むコンピューティングデバイスと、を含む。コンピューティングデバイスは、所定の電圧波形の組から広帯域電圧波形を選択するように構成され得、広帯域電圧波形は、基本波電圧成分及び高調波電圧成分を含む。コンピューティングデバイスは、所定の電流波形の組から広帯域電流波形を選択するように構成され得、広帯域電流波形は、基本波電流成分及び高調波電流成分を含む。コンピューティングデバイスは、メモリから、一定期間にわたって広帯域電圧波形及び広帯域電流波形によって供給されると予想される電力量を示す広帯域需要を取得するように構成され得る。コンピューティングデバイスは、メモリから、一定期間にわたって基本波電圧成分及び基本波電流成分によって供給されると予想される電力量を示す基本波需要を取得するように構成され得る。コンピューティングデバイスは、プロセッサによって、基本波需要を広帯域需要と比較することで、試験対象のメータの予想される記録を計算するように構成され得る。コンピューティングデバイスは、電気メータで、広帯域電圧波形及び広帯域電流波形をメータに与えることで、測定記録を測定するように構成され得る。コンピューティングデバイスは、プロセッサによって、予想される記録および測定記録に基づいて、メータの誤差を計算するように構成され得る。コンピューティングデバイスは、誤差が許容範囲外にあるとき、試験対象のメータを非準拠として識別するように検出するように構成され得る。

一態様では、メータ試験環境は、基準メータをさらに含む。広帯域需要を取得することは、広帯域電圧波形及び既知の負荷を基準メータに一定期間与えることと、基準メータから測定を得ることと、を含む。

一態様では、基本波需要を取得することは、基本波成分の電力寄与を計算することを含む。

一態様では、コンピューティングデバイスは、広帯域電圧波形の最大電圧オフセット、最大電流オフセット、及び最大位相オフセットを決定し、最大電圧オフセット、最大電流オフセット、及び最大位相オフセットに基づいて誤差を更新するように、さらに構成される。

これらの例示的な例は、開示を限定または定義するためではなく、そ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。付加的な例とさらなる説明は、詳細な説明に記載されている。

本開示のこれら及び他の特徴、態様、並びに利点は、添付の図面を参照して以下の詳細な説明を読むと、よりよく理解される。

図１は、配電システム内の例示的な基本波専用の電気メータを示す。図２は、基本波形のみから電力寄与を測定するように構成された電気メータを試験するための例示的なシステムを示す。図３は、広帯域試験環境内で基本波専用モードで構成されたメータを検証するための例示的な処理を示すフローチャートである。図４は、例示的なメータ試験装置を示す。

エンドユーザの施設に供給される電力は、基本波形を含み、高調波成分を含み得る。本開示の態様は、広帯域の電圧及び電流波形によって供給される電力に基づく結果を予想するように構成された試験環境において、基本周波数の電圧および／または電流波形（例えば、１２０Ｈｚ、２４０Ｈｚ）によって供給される電力を測定するように設計されたユーティリティメータの検証に関する。

以下の非限定的な例は、説明のために紹介されている。コンピューティングデバイス上で実行されるメータ試験アプリケーションは、所定の電圧波形の組から高精度の広帯域電圧と、所定の電流波形の組から電流波形とを選択する。波形は、基本周波数に対して異なる位相角で様々な異なる高調波周波数成分を含む。

例を続けると、メータ試験アプリケーションは、一定期間にわたって広帯域電圧および電流波形によって供給される電力量を示す、予想される広帯域需要を取得する（例えば、１８００ワット）。試験アプリケーションは、一定期間にわたって広帯域波形及び既知の広帯域電流の基本波成分によって供給される電力量を示す、予想される基本波需要を取得する（例えば、１８１５ワット）。アプリケーションは、基本波需要を広帯域需要と比較することにより、予想される記録を計算する（例えば、９９．１７％）。

例を続けると、メータ試験アプリケーションは、広帯域電圧波形及び広帯域電流波形の基本波成分のみから得られる電力を測定するように構成されたメータを試験する。それに応じて、メータは、メータが実際に測定した電力を示す、実際の記録、例えば９９．８％、を出力する。予想される記録と実際の記録とに基づいて、アプリケーションは誤差、例えば０．６％を計算する。許容範囲外の誤差に基づいて、試験アプリケーションはメータを仕様外として識別する。

ここで図を見ると、図１は、配電システム内の例示的な基本波専用の電気メータを示す。図１は、配電環境１００を示しており、これは、基本波専用のメータ、または基本波形のみによって提供される電力を測定するように構成され得るメータが配置され得る環境の例である。配電環境１００は、変電所１１０、変圧器１２０、送電線１３０、およびエンドポイント１５０のうちの１つまたは複数を含む。変電所１１０は、電力を受け取り、変圧器１２０を介して送電線１３０に分配する。次に、送電線１３０は、電力をエンドポイント１５０に分配する。

エンドポイント１５０およびメータ１６０は、電気負荷１７０に接続されており、施設内に配置されている。エンドポイント１５０の例は、家庭や企業である。メータ１６０は、広帯域又は基本波専用のモードで動作するように構成され得る。例えば、基本波専用のモードでは、メータ１６０は、電気負荷１７０によって使用される電力消費に対する送電線１３０の電圧の基本波成分の寄与を測定するように構成され、それによって、存在する高調波成分の電力消費の寄与を無視する。基本波専用のモードで構成されたメータは、例えば、消費者に高調波電力量の請求が行われることへの懸念から、地方自治体によって要求される可能性がある。メータ１６０が基本波専用モードで構成されている場合でも、メータ１６０は、広帯域電力消費を測定するメータも試験できる環境内で試験され得る。例示的なシステムが図２に示されている。

電気負荷１７０の例には、空調装置、照明、および産業機器が含まれる。非線形電気負荷などの様々な理由により、エンドポイント１５０に供給される電力は、１つまたは複数の高調波周波数を含み得る。例えば、図示されているように、送電線１３０の供給電圧は、６０Ｈｚで１２０ボルトであり得るが、１８０Ｈｚでの第３高調波も含み得る。さらなる高調波、例えば３００Ｈｚの第５高調波があり得る。

メータ１６０は、送電線１３０から電気負荷１７０に電圧を印加することによって生成された電流がメータ１６０を通過するように、送電線１３０と直列に接続する。基本波専用のモードでは、さまざまな手段を使用して、測定を基本波のみの成分に制限できる。そのような手段の一例は、フィルタ１６１であり、フィルタ１６１は、送電線１３０から高調波成分を除去し、測定装置１６２が基本波成分のみを測定することを可能にする。フィルタ１６１は、デジタルまたはアナログフィルタであり得る。メータ１６０はまた、ユーザへの現在の電力消費などの情報を表示できるディスプレイ１６３を含むことができる。

図２は、基本波形のみから電力寄与を測定するように構成された電気メータを試験するための例示的なシステムを示す。図２は、試験環境２００を示し、試験環境２００は、メータ試験システム２０１およびメータ２６０を含む。メータ試験システム２０１は、メータ２６０を試験するように構成可能である。メータ２６０は、広帯域モードまたは基本波専用モードで動作するように構成され得る。

図３に関してさらに説明されるように、メータ試験システム２０１は、既知の電圧および既知の電流を提供してメータ２６０を試験し、メータ２６０での電力消費または記録を示すメータ２６０からの出力をもたらす。予想値に基づいて、メータ試験システム２０１は、メータ２６０が関連する規格に準拠しているかどうかを判定できる。

より具体的には、メータ試験システム２０１は、コンピューティングシステム２１０、データベース２１２、および広帯域精密電源２１３を含む。コンピューティングシステム２１０は、その例が図４に関してさらに説明されており、メータ試験アプリケーション２１１を実行できる。メータ試験アプリケーション２１１は、予想される基本波のみの需要、広帯域需要及び予想される誤差などのパラメータを計算し、それらのパラメータをデータベース２１２に格納できる。

広帯域精密電源２１３は、１つまたは複数の広帯域電圧及び電流波形を生成できる精密電源である。各電圧及び電流波形は、基本周波数（６０Ｈｚなど）と１つ又は複数の高調波を含む。生成された電圧及び電流は、試験対象のメータに与えるために個別に制御され得る。さらに、振幅、位相及び高調波成分が個別に調整され得る。

高調波成分が、例えば、基本周波数に対する振幅及び位相によって規定されるように、既知であるため、メータ試験システム２０１は、予想される基本波のみ及び広帯域の需要に基づいて、予想される記録および誤差を計算できる。いくつかの場合では、メータ試験システム２０１は既知の負荷を含むことができる。既知の負荷は、制御された生成電流の代わりに、使用され得る。既知の負荷は既知の抵抗及びリアクタンスを有することができ、それによって印加電圧に基づいて電流が形成される。既知の試験負荷のリアクタンスは、試験電圧に対する試験電流の振幅及び位相を調整することで調整され得る。このようにして、様々な異なる構成を使用して、メータ２６０を試験して、試験範囲を改善できる。

いくつかの場合では、広帯域精密電源２１３などの電力供給機構は、試験中の装置の安定度の少なくとも４倍である。安定度とは、ソースに供給される電圧と電流の一貫性、および測定の一貫性を指す。例えば、試験ソースの精度は０．０５％より大きくする必要がある。比較として、現在市販されているいくつかの機器は、０．００５％の能力があるものもある。

図３は、広帯域試験環境内で基本波専用モードで構成されたメータを検証するための例示的な処理を示すフローチャートである。処理３００は、コンピューティングシステム２１０によって実行され得る。一例では、処理３００は、基本波のみの内容を測定するメータ２６０に基づいて、メータ２６０によって測定される、予想される電力消費量を計算することを含む。メータ２６０は、測定された電力消費を出力し、これにより、メータが仕様または許容範囲内にあるかどうかを判断しやすくなる。

ブロック３０１において、処理３００は、メータ試験システムによって、所定の電圧波形の組から広帯域電圧波形を選択し、所定の電流波形の組から広帯域電流波形を選択することを含む。広帯域電圧波形及び広帯域電流波形のそれぞれは、基本波成分及び１つ又は複数の高調波成分を含むことができる。例えば、波形は、６０Ｈｚの基本波、１８０Ｈｚの第３高調波及び３００Ｈｚの第５高調波を含むことができる。各高調波成分は、同じ位相量または異なる位相量によって、基本波形に対して位相シフトされ得る。

広帯域試験波形は、米国国家規格協会（ＡＮＳＩ）などの規格によって規定された波形と一致するように作成され得る。例では、所定の電圧波形は、Ｃ１２．２０－２０１５で定義されている高調波波形から作成された波形を含む。ＡＮＳＩＣ１２．２０準拠のメータは、広帯域の電力消費を測定し、したがって参照または予想される出力は、広帯域の電力測定を想定した電力消費メトリックである。

表１は、例示的な波形の基本波成分と高調波成分のパラメータを示す。表１は、左から右に、高調波の次数（第１高調波が基本周波数）、電圧、電圧位相、電流、および電流位相を示している。表１に示されているように、波形は基本波（第１高調波）と９つ全ての３から１９までの奇数の高調波を含む。

各高調波成分は、基本周波数に対する位相φを含む。示されているように、第５電圧高調波は、基本周波数に対して１８０度位相がずれているが、第５電流高調波は、電流の基本周波数と同相である。

ブロック３０２において、処理３００は、メータ試験システムによって、一定の期間にわたって広帯域電圧波形および広帯域電流波形によって供給されると予想される電力量を示す広帯域需要を取得することを含む。広帯域需要を取得することは、データベース２１２または別の情報源から所定の広帯域需要を読み取ることを含み得る。広帯域需要は、基本波形と高調波波形の両方からのエネルギー寄与を測定する理想的なメータの特定の時間間隔で予想される電力消費またはエネルギーである。エネルギーは有効（アクティブ（抵抗））または無効（リアクティブ）であり得る。

表２は、広帯域電圧波形と既知の広帯域波形が提供されているメータの予想される記録計算を示す。表２の情報は、広帯域需要の計算を容易にする。

示されているように、表２は、電圧および電流波形の各成分について、各高調波の振幅、振幅の２乗、および位相を示す。位相は基本波成分と比較している。最後の列は、それぞれの波形からの需要値または電力寄与を示す。示されているように、各高調波の振幅は、基本波（１００％）に対して正規化されている。

いくつかの場合、メータ試験アプリケーション２１１は、理想的なメータのモデルを使用して、広帯域需要を決定できる。他の場合では、メータ試験アプリケーション２１１は、基準メータで記録を測定し、予想される需要として記録を使用できる。

基本波需要と広帯域需要とは異なる場合がある。例えば、基本波形からの電力の寄与のみが、電力を減少または増加させる高調波成分に起因して、実際に供給されるよりも高いまたは低い電力が検出される可能性がある。異なる計算方法が需要を決定するために使用され得る。異なるモードの例には、ワット時（Ｗａｔｔ－Ｈｏｕｒ）法、ＶＡベクトル法、Ｖａｒ時（Ｖａｒ－ｈｏｕｒ）積分法、またはＡＮＳＩＣ１２．２４規格で定義されているその他の方法が含まれる。さらに、メータ試験アプリケーション２１１は、メータ２６０がその記録を計算するために使用するのとは異なるエネルギー方法に基づいて広帯域需要を計算できる。

広帯域需要は、電圧及び電流波形の基本波成分と高調波成分との個々の寄与を加算することによって計算できる。例えば、ワット時法を使用すると、総電力寄与は、例えば基本波及び高調波からのすべての個々の電力寄与の合計である。例えば、特定の高調波の場合、電力需要の寄与Ｐ_ｉは次の通りである。

ここで、Ｖ_ｉはそれぞれの電圧、φ_ｉはそれぞれの電圧の位相角、Ｉ_ｉはそれぞれの電流、θ_ｉはそれぞれの電流の位相である。

したがって、第３高調波を例にとると、（３．８０％）＊ｃｏｓ（０度）＊（８０．００％）＊ｃｏｓ（１８０度）＝－３．０４０％となる。したがって、第３高調波により、基本波成分の予想される需要値が－３．０４０％減少する。

総需要寄与Ｐは、個々の電力寄与を合計することで計算され得る。

全ての需要値を合計すると、基本波成分のみと比較して、合計需要は９４．３２％になる。メータ２６０の予想される誤差は１０６．０２％（１／９４．３２％）である。したがって、この波形が提供されると、メータ２６０は波形全体からの電力の１０６．０２％を記録すると予想される。

これに対して、ボルトアンペア（ＶＡ）ベクトル法を使用すると、メータ試験アプリケーション２１１は、高調波ごとに、ＶＡ（無効電力）の寄与及び電力の寄与を個別に計算する。例えば、メータ試験アプリケーション２１１は、基本波成分の予想される無効電力寄与と、高調波成分のさらなる予想される無効電力寄与とを計算する。メータ試験アプリケーション２１１は、予想される無効電力寄与とさらなる予想される無効電力寄与とを組み合わせて、電力寄与と無効電力寄与との組み合わせから広帯域需要を導き出す。例えば、電力及び無効電力の寄与の組み合わせは、次のように総需要を計算するために組み合わされ得る。

ここで、Ｐ_ｉは特定の高調波に対する電力需要の寄与であり、ＶＡ_ｉは特定の高調波に対するボルトアンペアの寄与である。

さらに、別の例では、メータ試験アプリケーション２１１はＶａｒ時積分法を使用できる。この方法は、次のようにｖａｒ時を計算することを含む。

ここで、ＶＡｈはＶＡ時を指し、Ｗｈはワット時を指す。

ブロック３０３で、処理３００は、メータ試験システムによって、一定期間に基本波電圧成分と基本波電流成分によって供給されると予想される電力量を示す基本波需要を取得することを含む。基本波のみの需要は、（メータに提供される波形に関係なく）基本波のみの内容を測定するメータに予想される電力測定である。上記の表２に関して記載された例を続けると、メータ試験システム２０１は、基本波成分の需要を１００％として計算する。

ブロック３０４において、処理３００は、メータ試験システムによって、基本波需要を広帯域の需要と比較することにより、試験対象のメータの予想される記録を計算することを含む。予想される記録は、試験対象のメータが測定するもの（たとえば、基本波電力のみ）と、試験のためにメータに供給される広帯域エネルギーとの間の予想される差として定められる。さらに説明するように、実際の記録は、メータの不正確さや誤差のために、予想される記録と異なる場合がある。

予想される記録は、次のように計算され得る。

さらに、予想される誤差は次のように計算され得る。

表２に基づく表３は、ＡＮＳＩＣ１２．２０５．５．６．３パルス波形の誤差計算例を示す。示されているように、予想される記録は１００％より上、同等、または下であり得る。

いくつかの場合では、メータ試験アプリケーション２１１は、広帯域精密電源２１３の電圧、電流、または位相の変動を考慮する。例えば、広帯域精密電源２１３及び／又は試験標準は、特定の許容誤差を有することができ、これは予想される需要で説明され得る。

したがって、ブロック３０４において、処理３００は、波形の最大電圧オフセット、最大電流オフセット、および最大位相オフセットを決定することと、オフセットに基づいて誤差を更新することとをさらに含むことができる。以下の表３に示されているように、基本周波数と各高調波は、電圧、電流、または位相に起因する誤差を有し得る。各成分は、これらの最大誤差に基づいて需要を変更する。したがって、示されているように、波形の総需要は９４．３２０５９４９％に変更される。これは、上記の表３の結果とはわずかに異なる。メータ試験アプリケーション２１１は、メータが仕様外であるかどうかを判断するときに、この更新された総需要を考慮できる。

ブロック３０５において、処理３００は、メータ試験システムで及び試験対象のメータに、広帯域電圧成分及び広帯域電流波形を与えることにより、試験対象のメータから、測定記録を測定することを含む。メータ２６０は、一定の期間にわたって測定された電力消費を示す、パルスの形をとることができる測定を出力する。パルス出力は、「量子」または消費されるエネルギーの単位を表すことができる。この値は、メータの「ＫＨ」と呼ばれ、（ワット時の場合）ワット時／パルスとして表される。

実際の記録は次のように計算される。

ここで、測定記録は、広帯域波形が提供されたときに、試験対象のメータによって出力された実際の電力測定値である。

ブロック３０６において、処理３００は、メータ試験システムによって、予想される記録と測定記録に基づいて、メータの実際の誤差を計算することを含む。例では、実際の誤差は次のように計算され得る。

ブロック３０７において、処理３００は、誤差が許容範囲外であることの検出に応答し、試験対象のメータを非準拠として識別することを含む。誤差が許容範囲内にある場合、メータは配置に適していると識別され得る。

（テスト用の広帯域波形）
十分に大きな試験波形の組にわたって、メータ試験システム２０１は、メータ２６０が規格に従って検証されていることを保証できる。さまざまな試験波形とさまざまな電力測定方法を使用できる。表４は、需要計算及び／又はさまざまなメータ計算に使用されるエネルギーモードのさまざまな組み合わせで予想される記録を示している。さらなる試験波形を作成するには、タイムシフト法が使用され得る。例えば、高調波はｎ＊角度だけシフトできる。ここで、ｎはそれぞれの高調波の次数である。

表５は、例示的な試験波形の広帯域需要計算を示す。示されているように、広帯域波形の総需要は１０４．４７％である。つまり、高調波成分は、利用可能な電力が増加している。メータ側の予想される誤差は、９５．７２％である。

表６は、例示的なテスト波形の広帯域需要計算を示す。示されているように、広帯域波形の総需要は１００．８０％である。つまり、高調波成分は、利用可能な電力が増加している。メータ側の予想される誤差は９９．２１％である。

（例示的な試験結果）
記載されているように、メータ試験アプリケーション２１１は、異なる広帯域波形でメータ２６０を試験できる。試験データの例を以下の表７に示す。

（例示的なコンピューティングデバイス）
図４は、例示的なコンピューティングデバイスを示す。コンピューティングシステム２１０を実装するなど、本明細書に記載の動作を実行するために、任意の適切なコンピューティングシステムが使用され得る。コンピューティングデバイス４００の図示の例は、１つ又は複数のメモリ装置４０４に通信可能に結合されたプロセッサ４０２を含む。プロセッサ４０２は、メモリ装置４０４に格納されたコンピュータ実行可能プログラムコード４３０を実行するか、メモリ装置４０４に格納されたデータ４２０にアクセスするか、またはその両方を行う。プロセッサ４０２の例は、マイクロプロセッサ、特定用途向け集積回路（「ＡＳＩＣ」）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（「ＦＰＧＡ」）、又は任意の他の適切な処理装置を含む。プロセッサ４０２は、単一の処理装置を含む、任意の数の処理装置またはコアを含むことができる。コンピューティングデバイスの機能は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、またはそれらの組み合わせで実装され得る。

メモリ装置４０４は、データ、プログラムコード、またはその両方を格納するための任意の適切な非一時的なコンピュータ可読媒体を含む。コンピュータ可読媒体は、プロセッサにコンピュータ可読命令または他のプログラムコードを提供できる任意の電子的、光学的、磁気的、または他の記憶装置を含むことができる。コンピュータ可読媒体の非限定的な例は、フラッシュメモリ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＡＳＩＣ、または処理装置が命令を読み取ることができる他の任意の媒体を含む。命令は、コンパイラまたはインタプリタによって、例えばＣ、Ｃ＋＋、Ｃ＃、ＶｉｓｕａｌＢａｓｉｃ、Ｊａｖａ、またはスクリプト言語を含む任意の適切なコンピュータプログラミング言語で記述されたコードから生成されたプロセッサ固有の命令を含んでもよい。

コンピューティングデバイス４００はまた、入力または出力装置などのいくつかの外部または内部装置を含み得る。例えば、コンピューティングデバイス４００は、１つまたは複数の入力／出力（「Ｉ／Ｏ」）インタフェース４０８を備えて示されている。Ｉ／Ｏインタフェース４０８は、入力装置から入力を受信するか、または出力装置に出力を提供できる。１つまたは複数のバス４０６もまた、コンピューティングデバイス４００に含まれる。バス４０６は、コンピューティングデバイス４００のそれぞれの１つの１つまたは複数の構成要素を通信可能に結合する。

コンピューティングデバイス４００は、本明細書に記載の１つまたは複数の動作を実行するようにプロセッサ４０２を構成するプログラムコード４３０を実行する。例えば、プログラムコード４３０は、プロセッサに、図３に記載された動作を実行させる。

コンピューティングデバイス４００はまた、ネットワークインタフェース装置４１０を含む。ネットワークインタフェース装置４１０は、１つまたは複数のデータネットワークへの有線または無線データ接続を確立するのに適した任意の装置または装置群を含む。ネットワークインタフェース装置４１０は、無線装置であり得、アンテナ４１４を有してもよい。コンピューティングデバイス４００は、ネットワークインタフェース装置４１０を使用して、データネットワークを介してコンピューティングデバイスまたは他の機能を実装する１つまたは複数の他のコンピューティングデバイスと通信できる。

コンピューティングデバイス４００はまた、表示装置４１２を含むことができる。表示装置４１２は、コンピューティングデバイス４００に関する情報を表示するように動作可能なＬＣＤ、ＬＥＤ、タッチスクリーン又は他の装置であり得る。例えば、情報は、コンピューティングデバイスの動作状況、ネットワーク状況などを含み得る。

（一般的な考慮事項）
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、前述の理解を得ると、そのような態様の変更、変形、および同等物を容易に生成できることを理解できる。したがって、本開示は、限定ではなく例示の目的で示されており、当業者に容易に明らかであるような本主題へのそのような修正、変形、および／または追加の包含を排除するものではないことが理解される。

Claims

基本波のみの電力測定を検証する方法であって、前記方法は、
メータ試験システムによって、複数の所定の電圧波形から広帯域電圧波形と、複数の所定の電流波形から広帯域電流波形とを選択することであって、前記広帯域電圧波形は、基本波電圧成分及び高調波電圧成分を備え、前記広帯域電流波形は、基本波電流成分及び高調波電流成分を備える、広帯域電圧波形と広帯域電流波形とを選択することと、
前記メータ試験システムによって、一定期間にわたって前記広帯域電圧波形及び前記広帯域電流波形によって供給されると予想される電力量を示す広帯域需要を取得することと、
前記メータ試験システムによって、前記一定期間にわたって前記基本波電圧成分及び前記基本波電流成分によって供給されると予想される電力量を示す基本波需要を取得することと、
前記メータ試験システムによって、前記基本波需要を前記広帯域需要と比較することで試験対象のメータの予想される記録を計算することと、
前記広帯域電圧波形及び前記広帯域電流波形を、前記メータ試験システムにおいて試験対象の前記メータに、与えることで、試験対象の前記メータから、測定記録を測定することであって、試験対象の前記メータは、前記基本波電圧成分及び前記基本波電流成分のみから電力消費を測定するように構成される、測定記録を測定することと、
前記メータ試験システムによって、前記予想される記録および前記測定記録に基づいて、前記メータの誤差を計算することと、
前記誤差が許容範囲外であるとき、試験対象の前記メータを非準拠として識別することと、
を含む、方法。
前記広帯域需要を取得することは、
前記メータ試験システムによって、前記基本波電圧成分及び前記基本波電流成分の予想される電力消費寄与を計算することと、
前記メータ試験システムによって、前記高調波電圧成分及び前記高調波電流成分のさらなる予想される電力消費寄与を計算することと、
前記メータ試験システムによって、前記予想される電力消費寄与と前記さらなる予想される電力消費寄与とを電力寄与に組み合わせることと、
前記予想される電力消費寄与と前記さらなる予想される電力消費寄与との組み合わせから前記広帯域需要を導出することと、
を含む、請求項１に記載の方法。
前記広帯域需要を取得することは、
前記メータ試験システムによって、前記基本波電圧成分及び前記基本波電流成分の予想される無効電力寄与を計算することと、
前記メータ試験システムによって、前記高調波電圧成分及び前記高調波電流成分のさらなる予想される無効電力寄与を計算することと、
前記メータ試験システムによって、前記予想される無効電力寄与と前記さらなる予想される無効電力寄与とを無効電力寄与に組み合わせることと、
前記電力寄与と前記無効電力寄与との組み合わせから前記広帯域需要を導出することと、
をさらに含む、請求項２に記載の方法。
前記基本波需要を取得することは、前記基本波電圧成分及び前記基本波電流成分の電力寄与を計算することを含む、請求項１に記載の方法。
前記広帯域電圧波形の最大電圧オフセット、最大電流オフセット、および最大位相オフセットを決定することと、前記最大電圧オフセット、前記最大電流オフセット、および前記最大位相オフセットに基づいて前記誤差を更新することと、をさらに含む、請求項１に記載の方法。
前記測定記録は、単位時間あたりのパルス数によって示される、請求項１に記載の方法。
前記広帯域需要を取得することは、前記広帯域電圧波形及び既知の負荷を基準メータに前記一定期間与えることと、前記基準メータから測定を得ることと、を含む、請求項１に記載の方法。
精密電圧源と、
精密電流源と、
プロセッサ及びメモリを有するコンピューティングデバイスと、
を備え、
前記コンピューティングデバイスは、
複数の所定の電圧波形から、基本波電圧成分及び高調波電圧成分を含む、広帯域電圧波形を選択し、
複数の所定の電流波形から、基本波電流成分及び高調波電流成分を含む、広帯域電流波形を選択し、
前記メモリから、一定期間にわたって前記広帯域電圧波形及び前記広帯域電流波形によって供給されると予想される電力量を示す広帯域需要を取得し、
前記メモリから、前記一定期間にわたって前記基本波電圧成分及び前記基本波電流成分によって供給されると予想される電力量を示す基本波需要を取得し、
前記プロセッサによって、前記基本波需要を前記広帯域需要と比較することで試験対象のメータの予想される記録を計算し、
試験対象の前記メータが前記基本波電圧成分及び前記基本波電流成分のみから電力消費を測定するように構成されており、前記精密電圧源に前記広帯域電圧波形を試験対象の前記メータに与えさせ、かつ、前記精密電流源に前記広帯域電流波形を試験対象の前記メータに与えさせることで、測定記録を測定し、
前記プロセッサによって、前記予想される記録及び前記測定記録に基づいて、前記メータの誤差を計算し、
前記誤差が許容範囲外であるとき、試験対象の前記メータを非準拠と識別する、
ように構成される、電気メータ試験システム。
前記広帯域需要を取得することは、
前記基本波電圧成分及び前記基本波電流成分の予想される電力消費寄与を計算することと、
前記高調波電圧成分及び前記高調波電流成分のさらなる予想される電力消費寄与を計算することと、
前記予想される電力消費寄与と前記さらなる予想される電力消費寄与とを電力寄与に組み合わせることと、
前記予想される電力消費寄与と前記さらなる予想される電力消費寄与との組み合わせから前記広帯域需要を導出することと、
を含む、請求項８に記載の電気メータ試験システム。
前記広帯域需要を取得することは、
前記基本波電圧成分及び前記基本波電流成分の予想される無効電力寄与を計算することと、
前記高調波電圧成分及び前記高調波電流成分のさらなる予想される無効電力寄与を計算することと、
前記予想される無効電力寄与と前記さらなる予想される無効電力寄与とを無効電力寄与に組み合わせることと、
前記電力寄与と前記無効電力寄与との組み合わせから前記広帯域需要を導出することと、
をさらに含む、請求項９に記載の電気メータ試験システム。
前記コンピューティングデバイスは、前記広帯域電圧波形の最大電圧オフセット、最大電流オフセット、及び最大位相オフセットを決定し、前記最大電圧オフセット、前記最大電流オフセット、及び前記最大位相オフセットに基づいて前記誤差を更新するように、さらに構成される、請求項８に記載の電気メータ試験システム。
前記広帯域需要を取得することは、前記広帯域電圧波形及び既知の負荷を基準メータに前記一定期間与えることと、前記基準メータから測定を得ることと、を含む、請求項８に記載の電気メータ試験システム。
前記基本波需要を取得することは、前記基本波電圧成分及び前記基本波電流成分の電力寄与を計算することを含む、請求項８に記載の電気メータ試験システム。
前記コンピューティングデバイスは、前記広帯域電圧波形の最大電圧オフセット、最大電流オフセット、及び最大位相オフセットを決定し、前記最大電圧オフセット、前記最大電流オフセット、及び前記最大位相オフセットに基づいて前記誤差を更新するように、さらに構成される、請求項８に記載の電気メータ試験システム。
基本波成分のみから電力消費を測定するように構成された電気メータと、
精密電圧源と、
精密電流源と、
プロセッサ及びメモリを有するコンピューティングデバイスと、
を備え、
前記コンピューティングデバイスは、
複数の所定の電圧波形から、基本波電圧成分及び高調波電圧成分を含む、広帯域電圧波形を選択し、
複数の所定の電流波形から、基本波電流成分及び高調波電流成分を含む、広帯域電流波形を選択し、
前記メモリから、一定期間にわたって前記広帯域電圧波形及び前記広帯域電流波形によって供給されると予想される電力量を示す広帯域需要を取得し、
前記メモリから、前記一定期間にわたって前記基本波電圧成分及び前記基本波電流成分によって供給されると予想される電力量を示す基本波需要を取得し、
前記プロセッサによって、前記基本波需要を前記広帯域需要と比較することで試験対象のメータの予想される記録を計算し、
前記電気メータで、前記広帯域電圧波形及び前記広帯域電流波形を前記メータに与えることで測定記録を測定し、
前記プロセッサによって、前記予想される記録及び前記測定記録に基づいて、前記メータの誤差を計算し、
前記誤差が許容範囲外であるとき、試験対象の前記メータを非準拠と識別する、
ように構成される、メータ試験環境。
基準メータをさらに備え、前記広帯域需要を取得することは、前記広帯域電圧波形及び既知の負荷を前記基準メータに前記一定期間与えることと、前記基準メータから測定を得ることと、を含む、請求項１５に記載のメータ試験環境。
前記広帯域需要を取得することは、
前記基本波成分の予想される電力消費寄与を計算することと、
前記高調波電圧成分及び前記高調波電流成分のさらなる予想される電力消費寄与を計算することと、
前記予想される電力消費寄与と前記さらなる予想される電力消費寄与とを電力寄与に組み合わせることと、
前記予想される電力消費寄与と前記さらなる予想される電力消費寄与との組み合わせから前記広帯域需要を導出することと、
を含む、請求項１５に記載のメータ試験環境。
前記広帯域需要を取得することは、
前記基本波成分の予想される無効電力寄与を計算することと、
前記高調波電圧成分及び前記高調波電流成分のさらなる予想される無効電力寄与を計算することと、
前記予想される無効電力寄与と前記さらなる予想される無効電力寄与とを無効電力寄与に組み合わせることと、
前記電力寄与と前記無効電力寄与との組み合わせから前記広帯域需要を導出することと、
をさらに含む、請求項１７に記載のメータ試験環境。
前記基本波需要を取得することは、前記基本波成分の電力寄与を計算することを含む、請求項１５に記載のメータ試験環境。
前記コンピューティングデバイスは、前記広帯域電圧波形の最大電圧オフセット、最大電流オフセット、及び最大位相オフセットを決定し、前記最大電圧オフセット、前記最大電流オフセット、及び前記最大位相オフセットに基づいて前記誤差を更新するように、さらに構成される、請求項１５に記載のメータ試験環境。