JP2002504220A

JP2002504220A - 電気網からの請求可能な電気消費量を測定するための測定方法と電子式電気計量器

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Publication number: JP2002504220A
Application number: JP51874295A
Authority: JP
Inventors: アルバレンガ，ランドゥルフォモスケイラ; カルダス，ロベルトペレイラ; リッピンコット，ミルトン
Original assignee: セントロデペスキサスデエネルギアエレトリカーセペル
Priority date: 1994-01-12
Filing date: 1995-01-11
Publication date: 2002-02-05
Also published as: OA10369A; ATE173091T1; BR9400084A; AP9600829A0; HU218534B; CN1089438C; AU1750795A; FI962821A0; ZA95171B; NZ281547A; UY23888A1; EG20505A; AU691578B2; CN1142264A; ES2126885T3; US5737730A; EP0739489A1; BR9400084C1; FI962821A; GR3029272T3

Abstract

(57)【要約】小口消費者に特に適した電気消費量の測定のための方法が記載されている。この方法は、消費者電流を連続的に測定する段階と、電流を時間で積分して消費量に関する値(A.h)を求める段階と、網の電圧の関数で積分を修正して電気消費量の予め設定された単位に対応する修正値(Av.h)を求める段階と、求められた予め設定された単位の個数を演算して請求可能な電気消費量に対応する値を得る段階とで構成される。望ましくは、積分の修正は四つの網電圧帯域、すなわち公称網電圧の一方の側の公称帯域と、過電圧帯域と、公称帯域より低い拡張電圧帯域と、不足電圧帯域とに従って実行される。電源をもたない電気計量器についても記載されている。この計量器は、基本的に消費者負荷線(15)と負荷線の電流を示す電流を発生させる二次巻線とを備えた変流器(TC)と、二次巻線に接続され電流値を時間で積分するための回路と、積分回路が電気消費量の予め設定された請求可能な単位を求めたことを検出するための検出器手段と、検出器手段に対応づけられ検出された消費量の単位を合計するための計数器手段とで構成される。外装についても記載されている。これは単一の部分であり製造が非常に簡単である。

Description

【発明の詳細な説明】電気網からの請求可能な電気消費量を測定するための測定方法と電子式電気計量器本発明は電子式電気計量器に係わり、特に大都市の周辺および郊外の住人などの電気エネルギーの小口消費者の消費量を測定するための方法に関する。現在、請求額の下限例えばブラジルでは（最低強制料率として知られる）およそ毎月30kWhの範囲の多数の消費者に関する深刻な問題に直面している電気エネルギー配給業者が多い。このような消費者への請求額は、多くの場合、架設おもに電気計量器の取付けに掛かる配給業者の投資金に報いることができない。最も単純な従来の計量器、すなわちエジソン電気研究所(Edison Electric Institute )によって1965年に編集された「電気計量人の手引き(Electrical Metermen's Ha ndbook)」第７版に記載されているような電気機械式単相計量器は、長年に亙る改良とコスト削減を経てもはや更なる簡素化やコスト削減には適さないような10 0年に亙る技術の産物である。一方、仏国特許第2.555.318号で教示されているもののように電子技術を用いた計量器によって、コスト削減ではなく費用の増加を抑えながらも多数の機能を簡単に実現できるようになり、この計量器の適用は大口消費者に対しては正当化された。これは、電気エネルギー算出用の電子回路のコストや最先端の計量器の特徴をなす補助電源回路と防御回路のコストが比較的高いためである。電気エネルギー算出用の電子回路のコスト削減について、仏国特許第2.694.40 5号は測定方法を簡素化して回路と全コストの複雑さとを低減することを提案している。この提案は、測定対象の電気量を変更することによって電気消費量を評価することを必要とする。通常の使用量は、有効電力を時間で積分することにって求められる有効電力量であり、P=V.I.（力率）あるいはP=V.I.cosφで表される。ここで、 Vは電気主電源の電圧の電圧絶対値であり、 IはVに基づく負荷によって生成される電流絶対値であり、 φはVとI（それぞれ電圧と電流とに対応する経時的電気信号）の間の位相である。測定方法の簡素化は、電流Iからのみの電気消費量あるいは電流Iと電圧Vとの組合せからの電気消費量の数値を求め、どちらの場合でも位相φの差に関する情報を無視することによって達成される。前者の場合、電流Iの使用量にのみ対応し基本量は積算電流(A.h)である。後者の場合は積算皮相電力(V.A.h)である。計量器の電子回路用の電力源として電源電圧を使用することは国際的に慣習となっているために、経費の削減すなわち先行例の特徴である補助測定回路と防御回路の削除を最大限に活用するために別の測定が必要となるけれども、φ情報を省くことによって測定に係わる電子回路コストが著しく削減される。電気消費量測定の分析と概念との基本になる別の局面は、「エネルギーの質」である。近代の電気エネルギー配給システムは、今日の大規模な相互接続網を構成するものであるが、何百万人もの消費者に同時に提供する場合が多い。消費者は極めて多様な特性を持合わせており、住宅商業区域では家庭電気機器やコンピュータや蛍光灯をふんだんに使用するし、産業区域では（サイリスタ型）電子スイッチを用いて重負荷を断続的に使用するという具合いである。この結果、システム内の基本周波数（50HZあるいは60HZ）の倍数に当たる寄生周波数すなわち高調波の出現および供給自体の力率すなわち質の低減で配給網の汚染が増大する。この場合、配給システムが受ける電圧の供給における結果としての不規則性を考慮しなければならない。例えば、システム内で許容される最大電圧を上回る絶対値電圧の供給によって特徴付けられる過電圧は、白熱灯の寿命を短縮し電気モータや家庭電気機器の電気消費を不必要に増加させる。不足電圧（最低許容値を下回る電圧）の場合、例えば空気調節装置や冷蔵庫に用いられるモータや圧縮器の効率が著しく悪化し、ランプの点灯効率が低下する。これらの観察点から、先行例での試みは必要な質をもった単一の解決策には到らなかったことが容易に分かる。その質とは、 ‐消費者側と供給側の両方に係わるエネルギーの質に関する上記の局面の範囲 ‐世界的な配給システムを構成する何千万人もの消費者の市場の要求を満たす広範囲な適用を可能にするコスト削減このことは、次の典型的な先行例の方法についての簡単な考察から明らかになるであろう。先行例についての考察 ‐供給の質に係わる重要な局面を無視すること以外の例えば世界的な配給システムを構成する消費者に係わる測定といった現存する可能性について余すところなく述べてはいないけれども、コストの局面は上記の仏国特許第2.694.405号において考究されている。これは、次の典型的な先行例の方法についての簡単な考察から明らかになるであろう。先行例についての考察 ‐供給の質、例えば電力供給網における過電圧および不足電圧に関連した測定値に関連した重要な局面を無視すること以外の現存する可能性について余すところなく述べてはいないけれども、コストの局面は上記の仏国特許第2.694.405号において考究されている。 ‐消費の質すなわち力率に関する局面は米国特許第5,198,751号において無効電力計(V.A.h)の概念に基づき他に類のない形で考究されている。この方法は、依然として必要であり、従って低コストの原則を満たしていないし供給の質（過電圧と不足電圧）と網内の寄生高調波の存在とに対処してもいない従来の測定（有効電力量）を補足しているに過ぎない。 ‐DT特許第24 444 451号と0 432 386号は、多数の分岐回路によって電気消費状態と供給状態とに関するできる限りで最も多くの情報を抽出しようとする複雑な計量器の実現に言及している。この方法は常に、電気エネルギーを供給するというサービスに対して消費者に請求する確定値を得るために配給業者が取扱わねばならないシステムに関する同時情報が多量であることから適用範囲の制限および利用の困難さの高価な解決策となっている。 ‐米国特許第5,298,856号は、電気供給網に存在するかもしれない寄生高調波周波数の存在に関する種々の内部テーブルを用いて調整された無効電力計を定義するにあたって米国第5,198,751号に係わる複雑さの度合を更に増加させている。従って、これは、回路の複雑さの点からコストを上げていることを除けば、供給の質（過電圧と不足電圧）に係わる局面を満足させることもなく、従来の測定（有効電力量）を補足するだけの解決策である。上記のコストの削減という要件と供給側と消費側の両方における質の局面に係わる範囲という要件とを満たす解決策を提案するという観点から、本発明は、先行例の解決策に比べて革新的な特徴を備えた電気消費量を請求するための測定方法と電子式計量器とを提供する。本発明によれは、網から請求可能な電気消費量を測定するための測定方法は、 a)消費者の電流の永続的な測定を実行する段階と、b)消費者による電気消費量に対する(A.h)値が得られるまで測定電流値を時間で積分する段階と、c)予め設定された電気消費量単位に比例する修正Av.h値が得られるまで電力網の電圧の関数でb)段階の積分を修正する段階と、d)任意の時点までに請求可能な電気消費量に対応する値を求めるために得られた予め設定された単位の個数を演算する段階とで構成される。 c)段階の補正は、好適には、網の電圧の公称電圧からのずれ帯域に従って予め設定された割合で実行される。本発明の現に望ましい実施例において、その帯域は、 ‐電力網の公称電圧の一方の側の第一公称電圧帯域と、 ‐第二過電圧帯域と、 ‐第一公称帯域より低い第三拡張電圧帯域と、 ‐第三拡張電圧帯域より低い第四低電圧帯域と、から成る。第一帯域の補正値は第一帯域の下端の第一の負の値から第一帯域の上端の第一の正の値へ直線的に増加し、第二過電圧帯域の補正値は一定で前記第一の正の値に等しく、第三拡張電圧帯域の補正値は第一の帯域の場合より高い率で下端の第二の負の値から上端の前記第一の負の値まで直線的に増加し、第四帯域の補正値は一定で好適には-100%である。本発明の望ましい実施例においては、第三の帯域の直線的増加率は、第一の帯域の直線的補正率の二倍である。また、第一の正の値は+10％であり第一の負の値は-10%である。更に、本発明によれば、電気供給網から請求可能な電気消費量を測定するための電子式電気計量器は、本来消費者負荷線に対応づけて適用される変流器(TC)で規定され電源をもたない回路と、消費者負荷線電流を表す電流を発生させる二次巻線を有する変流器と、二次巻線の電流値を時間で積分するために前記二次巻線に接続される積分回路と、積分回路によって積分された値が電気消費量単位として請求可能な予め設定された値に達したことを検出するための検出手段と、検出手段に対応づけられ検出された電気消費量単位を合計するための計数手段とで構成される。更に別の局面によれば、本発明は、消費者位相心線を受止めるための連続路を少なくとも一つ備えたひとつなぎのプラスチック製外装と、外装内に実装された消費量測定回路の一部をなす消費単位計数器を観察するための窓と、支持面上に外装を搭載するための手段とで構成される電気計量器を提供する。本発明本発明は、測定方法に係わる第一の局面によれば、供給システムと消費者システムとを完全に分離させる。使用される基本概念は、供給システムが電気網に存在する電圧によって特徴づけられるのに対し、消費者は供給網から引き出される電流によって定義されるということである。消費者によって引き出された電流を時間で積分することによって、網システムによって供給される電圧値に応じた相対的な修正に従って、あまり高価でない計量器という概念につながりエネルギーの質という上記の概念に係わる単純計算された単一の量を設定することができる。消費者を特徴づける電流の積分は、消費の質に関する二つの基本的事項である網羅されるべき局面に関連したプリアス高調波周波数の発生を許容する。これは、電流の全体値は消費者が電気網を使用する場合の効率を決定するために発生する。分かり易い例は、電気絶縁の誘導特性により１より小さい力率をもつ非補償型電気モータであり、動作中に無効電力量の発生を引き起こす。この無効電力量は全エネルギーの一部であり、モータによって発揮される作用に直接関連するものではなく、電気供給網の心線に電流の寄生成分の発生を引き起こす。言い換えれば、最終的な結果は本来の動作要求に合致させるために必要なものより大きい電流となる。この増分は供給網に負担をかけすぎることになり、効率を低下させ、心線や変圧器などの網の構成要素を損傷させることにもなる。電気網にスプリアス高調波周波数をもつ電流の発生を引き起こす負荷についても同様である。このような電流と寄生電流とは、照明や加熱や電子機器への電力供給などであっても、発揮される作用とは関連しない。本発明の測定方法は、全電流の時間に対する積分を考究する際に消費者によって発生される有効成分、無効成分および高調波成分を同時に合計する。これは、消費者による網の使用効率がよくなればなる程（寄生電流の発生が抑えられるので）その消費者にかかる確定費用が低くなるので、必然的に消費の質の向上をもたらす。消費者電流の積分の補足において、上述のように、本発明の方法は供給システムの電圧状態によるその積分の調整に関連している。この修正あるいは補正は、上記のように、以下に述べ列挙されているように配給システムの動作に関する四つの領域すなわち帯域を考慮に入れる。すなわち、 ‐網の公称電圧帯域 ‐過電圧帯域 ‐網の拡張電圧帯域 ‐低電圧帯域である。第一の公称帯域すなわち領域は、家庭電気機器や灯火やモータなどの電気負荷の計算中にすでに組み込まれている主電源変動の通常の限界に対応する。第二の過電圧領域は、公称帯域の下限から始まる帯域に対応する。第三の拡張領域は、公称帯域の下限直下の狭い帯域に対応する。この領域においては、負荷の動作は、例えばモータや圧縮器などの場合、効率よく実行されない可能性があるが動作上危険はない。第四の不足電圧領域は、電圧が拡張帯域のものより低く、また、非常に効率が悪いか危険を含んだ状況なので電気負荷の動作を避けたほうがよい状況に対応する。いったんこれらの領域が弁別されれば、現在企図されている測定方法は、消費者電流の積分に供給システムの動作情報を付加できる。この特徴は、供給システムの構成要素と消費者のものとの必要な分離を避けるために、必要有効電力量、無効電力量あるいは皮相電力量などの消費電気量の直接的な計算を採用する他の先行技術から本発明を区別される。また、同時に多数の電気量に着目し、測定システムを高価なものにし、料率計算処理を複雑で専門的な仕事にしてしまうDE第 0 432 386号および米国第5,298,856号に記載のもののような他の手法からも区別される。本発明の第一の局面を構成する測定方法について一層詳細に説明する前に、計量器を実現するための回路に関連し先行例のに比べて革新的な技術を使用している第二の局面の基本原理について説明する。使用されている革新的な概念の一つは、配給網によって供給される電圧ではなく消費者電流に基づく内部電源を用いて上記の計量器の電子回路を機能させるということである。この量すなわち電流に基盤をおくことで、容易に自然に機能を展開できるような簡単で安価な機器を種々考究することが可能になる。 ‐第一の例は、消費者によって引き出された電流を測定し記録するだけの機器に係わる。示される量は、A.h（積算電流）すなわち電流の時間に対する積分である。この種の機器は、技術的理由および／あるいは経済的理由から、電流の積分に修正を加えなければならないような配給網におけるあり得る電圧変動に着目することが必要がないような用途に適用される。これは、本発明の焦点すなわち電気エネルギーの小口の月極消費者に有用である。A.h測定は、別個の電源も防御装置も必要としない非常に丈夫で簡単で安価な回路構成を可能とする。加えて、既に市場に存在する構成要素から作成できる可能性があり、製品の最終価格は従来の有効電力量(W.h)測定装置より安くなる。 ‐第二の例は、電気網電圧の変動を考慮に入れる回路を上記のAh計に組込むことに関連する。測定量はAv.h、すなわち本発明の第一の局面の概念に基づいて平均網電圧に従って修正された積算電流である。この例は、その適用が正当化されるくらい消費者が大口である場合とか電圧がかなり変動する場所で用いられる。 ‐第三で最後の例は、デジタル式腕時計や心臓ペースメーカーなどの装置に使用されているような消費量が非常に低く作動電圧が低い集積回路技術の適用に関連する。この概念を適用することによって、電子式計量器はA.h計とAv.h計の両方あるいはW.h計として動作でき、消費者電流に基づく電源を基盤とする外部の読取りおよび／または指令装置と通信できる機能を提供する。上記の三つの例の計量器は消費者電流を基盤としているので、外部からの接続や過電圧防御装置を用いる必要は全くない。このため、接続器も端子も銅製締付け金具もいらなくなり、例えばプラスチック樹脂による成形や射出によって作成される内部構成要素を収容するための外装を使用することが可能である。この種の外装は、普通、作成が簡単で安価で埃も水も通さず異物からも防御される。また、寸法と重量とを低減できるので電気エネルギー配給業者の設置規則を単純化できる。上記の原理に従って実現された計量器は、端子の酸化や過熱によって引起こされたりあるいは更に架空電力線を襲う稲妻によって主電圧に接続された内部素子の焼損によって引起こされたりする計量器の使用不可状態などの先行例にはありがちな故障を起こさない。図面の簡単な説明本発明の第一と第二の局而の概念と基本原理とについて説明してきたが、以下に添付の図面を参照して優先的実施例について説明する。ここで、図１は、電気網の電圧の供給状態を示す説明グラフであって配給システムの動作に係わる四つの範囲を示し、図２は、A.h測定機器を構成する基本回路の概略図であり、図３は、図２の回路に付加され、計量器変流器によって引起こされる誤差を補償するための補助回路の概略図であり、その構成に用いられる強磁性物質の磁化電流に関し、図４は、図２の回路に付加され、電気網の電圧の供給状態に従って消費者電流の積分を修正するための補助回路の概略図であり、図５は、低消費量低動作電圧集積回路技術（「微小電流／低電圧」）を用いた本発明の実施例のブロック図であり、図６は、図５に示す集積回路の内部ブロック図であり、図７は、本発明による計量器の外装の一般的な実現例を示し、図８は、図７の計量器の設置例を示す。図面の詳細な説明図１は、本発明の第一の局面の望ましい実施例すなわち電気配給網によって供給される主電圧の状態によって修正される電流の時間に対する積分に基づく測定方法を簡単に示す。図１のグラフの基本要素は次の通りである。 ‐X軸…主電圧の電圧状態。網の動作電圧の公称値に対する百分率の値がこの軸上に記入されている。公称主電圧の80%点と90%点と110%点とが表示されている。 ‐Y軸…消費者電流の積分に対する補正。網内の各電圧値に対する補正値がこの軸上に記入されている。表示されている点は+10%、-10%、-30%および-100%補正値を表す。 AB、BD、DEおよびFGの線分を結ぶことによって画定された曲線は、先述のように、主電圧の四つの動作領域すなわちAB区分（過電圧）、BD区分（公称帯域）、 DE区分（拡張帯域）およびFD区分（不足電圧）に従う補正を確立する。一義的な量ここではAv.h（配給網の平均主電圧に基づく修正によって時間で積分された消費者電流）の最終的な計算に導く測定方法の適用について述べる。この方法の最初の参照点は図１のＣ点に対応する。この点は、エネルギー供給の理想的な状態（100%公称主電圧）に対応する。電流の積分方法への補正がゼロであることを示す。この場合、寄生電流のない消費量すなわち力率が１で高調波周波数がない電流の消費量に係わる消費者は、例えば、従来のkW.h計で測定される有効電力量の場合の理想的な形態に相当する仕方で消費量が測定され請求される。主電圧変動が公称帯域（BD区分）以内に維持される限り、測定は、寄生電流が何もなければ従来の有効電力量計によって行われるのと同様に続行される。言い換えれば、所定の電流の場合、システムによって供給される有効電力量の増加あるいは減少を意味する主電圧の±10%の変動は、本発明の方法によれば消費量の請求額における±10％の補正分に対応する。過電圧（AB区分）の場合、配給システムによる電圧供給サービスは、付加的な恩恵を消費者に与えないので、上記のように、最大限度値+10%（公称電圧帯域に対する上限補正値）に相当する固定補正値がこの測定方法では用いられる。このように、過電圧状態では消費者への付加的な恩恵は何もなく料率の増加がないので、公正な料率が達成される。 DE区分（拡張帯域）の場合、電圧は網の公称電源電圧の80%〜90%の間で変動するため、モータや灯火などの負荷の効率が低下する。また、モータや圧縮器（冷蔵庫や空気調節装置など）の場合、力率の低下により渦電流の発生が明らかに増加する。このような現象は設定された公称帯域以下の供給電圧の低下によってのみ発生するので、消費者の負荷の動作が最悪になった場合に対処できる補償が設けられることが望ましい。BD区分（公称帯域）の二倍の傾きをもつDE区分は、この要求に応じるためのものであり、例えば電源電圧の20%の変動に対して-30%の修正を加える。不足電圧（FG区分）の場合、すなわち、動かなくなって電流を上昇させ過熱を引起こす可能性のあるモータや圧縮器などの負荷の動作の効率が悪化し危険性さえ含んでいる領域において、消費量の登録が抹消（-100%補正）されて、供給量と消費量と料率との関係の公正な状態が再度確立される。ここで提示される基本概念は、例えば、上記の区分を規定する電圧変動値と修正値とを変更することなどの別の方法によっても本発明の基本概念から逸脱することなく実現できる点を強調しておく。 A.h測定機器用の基本回路の概略図である図２を参照すると、当該回路を構成する電子構成要素は次の通りであることが分かる。 TC…変流器。電子回路の処理に適し負荷電流に対応する量の電流を回路に供給するための負荷電流センサ(Iload)として機能する。 D1とD2…整流ダイオード。TCの二次電流を整流し正の半周期にはD1が負の半周期にはD2がというように交互に機能する。 C1とC2…電解コンデンサ。電流を経時的に示す消費量を格納する機能がある。 C3…コンデンサ。TCと供に作用する。機能は低電流でTCの非直線性の誤差を補償することである。 SCR…シリコン制御整流器。C1とC2の放電によって現字形計量装置を起動するための電流パルスを発生させるための電子スイッチとして作用する。C1とC2の完全な放電で非活動化される。 AC…電圧レベル制御スイッチとして作用する二端子装置。機能は、端子間の電圧がトリップ値に達する度にSCRを起動することである。R1…炭素抵抗器。機能は電流を制限してDIACとSCRとを防御することである。 C4…コンデンサ。機能は、SCRトリガを減感してノイズによって間違って起動されないようにすることである。 D3、D4とD5の群…補助回路。機能は、ACの作動を助長して、後者がC1とC2に継時的に蓄積される電流量と同じ量の電流で常に起動されることを保証することである。現字形計量装置（カウンタ）CT…電気機械的抵抗器あるいは計数器。機能は経時的に測定される消費量の非揮発的な格納を実行することである。アルゴリズム0 〜9が書込まれた10個の同じような部分に分割された同軸シリンダ七個と通過電流によってシリンダの動きを指令するコイルとで構成される。回路の作用は基本的には次の通りである。負荷電流（出資者によって消費される）はTCによって変換される。TCは、それに対応する電流で小さい値の電流を回路に供給する。この電流は次にD1とD2とによって整流されC1とC2とに経時的に格納される。これによって、G点とH点間の電位がゆっくり上昇する。この電圧がDIACの発火閾値に達すると、後者が起動されてSCRを起動する。SCRは、導電してC2とC3とを放電させ、現字形計量装置すなわち電気機械的計数器CTを起動させるためのパルスを発生させる。これによって、現字形計量装置は、所定のA.h消費量に対応する1つのパルスの発生を記録する。図２から分かるように、回路は、電源あるいは補助過電圧防御装置の使用を不要にする。このように、安価で非専門的な市販の構成要素から製造され非常に丈夫で低コストの解決策が構成される。図３は、磁化電流によってTCからの誤差を補償するための上記の基本回路に付加される補助回路の概略図である。この回路を構成する電子構成要素は次の通りである。 R2…炭素抵抗器。電流制限器として機能し、NEON1ランプを防御しその動作電流を決定する。 R3…炭素抵抗器。TCの巻線I-Jを通過することが望まれる電流を確立する。 NEON1…ネオンランプ。電圧調整器として作用する。 TC…変流器。図2のTCと同じTCだが別の一次巻線(I-J)が付加されていて、TCの芯線の磁化電流とほぼ同じ電流を供給し、非常に低い電流を測定するときに発生する誤差を補償する。この回路の作用は基本的には次の通りである。主電圧がNEON1ランプによって調整される。抵抗器R2は、NEON1の動作電流を確立する外に、それを制限して過電圧状態でランプが損傷するのを防止する。抵抗器R3は、NEON1ランプの電圧からTCの巻線I-Jの電流を確立する。この電流は、巻線I-Jを通って連続的に流入して必要な磁化電流をTCの芯線に供給する。図４は、網電圧の変動に基づいて電流の積分を修正するための図２の基本回路に付加される補助回路の概略図である。このように構成されているので、平均網電圧(Av.h)によって補正された積算電流を測定することが可能である。この回路の付加は、短い回路E-F（図２）を除去しE'点とF'点（図４）を対応するＥ端子とＦ端子（図２）に接続することによって達成される。この回路を構成する電子構成要素は次の通りである。 D5とD6…整流ダイオード。網の交流電圧を整流するためのものである。 R4、R5、R6、R7およびR8…炭素抵抗器。分圧器として機能する。 C6…コンデンサ。E'点とF'点との間の交流インピーダンスを減少させ電圧Vcの突然の変動をフィルタ処理するためのものである。 NEON2…電圧調整器として作動するネオンランプ。 D7とD8…整流ダイオード。 D9とD10…制御電子なだれ（ツェナー）ダイオード。 R9…炭素抵抗器。この回路の作用は基本的に次の通りである。網電圧はダイオードD5とD6とによって整流される。H点とL点との間の電圧はNE ON2によって調整される。R6とR8とによって形成される分圧器はF'点の電圧を確立する。R4とR7とによって形成される分圧器はE'点の電圧を確立する。電源電圧の変動はE'点で比例的に検知される。F'点の電圧はNEON2が存在するためにほぼ一定なので、電圧Vc（図２のDIACと直列）は電源電圧の変動に対応して変動する。これによって、SCR（図２）の作動点が変化し、更には現字形計量装置によって示されるように消費量を請求するための請求率が変化する。電源電圧が拡張帯域（図１のDE区分）の限度内にあるとき、電圧Vcは抵抗器R4 、R7、R6およびR8とによって決まる分圧係数に従って幾分負に移行する。このようにして、整流ダイオードD7は要素R9とD9とを回路から絶縁させる。ツェナーダイオードD10はまだ動作しない。電圧Vcはこの状態で図２の回路上で作用するので、電源電圧が変動することによって、消費量を計量するための計量率の変動が二倍なる。すなわち、拡張帯域に10%の変動がある場合、図４の回路によって補正Vcが加えられた図２の回路では、消費量の計量に20%の変動が生じる。網の電圧が不足電圧帯域（図１のFG区分）に入ると、電圧VcはツェナーダイオードD10が作動するのに充分なくらいに負へ移行し、図１のE点での変動に対応する固定レベルを維持する。この簡素化は、FG区分を図1のE点から始まるように上方へ移動することに対応し、本発明の第一の局面の概念の可能な変形例を構成する。電源電圧が公称帯域（図１のBD区分）へ移行すると、電圧Vcは幾分正へ移行する。これによって、整流ダイオードD7は回路の抵抗器R9を作動させる。しかし、ツェナーダイオードD9は作動しないままである。この状態で、電圧Vcは、1:1の割合で電源電圧に変動を与える。すなわち、図２と４の回路が共動で電源電圧を 10%変動させ消費量の請求率をその分変動させる。電源電圧が過電圧帯域（図１のAB区分）に一致するとき、電圧VcはツェナーダイオードD9を作動させるのに充分正になり固定値レベルVcを確立する。この場合、図４の回路は、図１（AB区分）を参照して述べた原理に従って図２の回路によって消費量の計量率に対して正の固定補正値を設定する。図５は、微小電力／低電圧型集積回路技術を用いた本発明の一つの実施例のブロック図である。本発明による概念すなわち電気消費量を特徴づける量は消費者によって引出される電流であるということを考慮に入れると、図55に示されるように、動作が消費電流にのみ依存し電気消費量に対する一つ以上の量を処理できる機器が考案される。この方向への第一段階は、腕時計や心臓ペースメーカーの構成に一般的に用いられる微小電力／低電圧技術の使用である。この種の回路は、外部回路を循環する僅かな量の電流を基盤とする微小電力源を用いる。このように、単流変流器で、測定対象の電気消費量を示す電流ばかりでなく測定回路が微小電力／低電圧技術を基盤とするときに測定回路を付勢するための電力をも供給することができる。測定回路は、次に、変流器によって供給される電流と電圧センサによる電源電圧のサンプルとに基づいて、積算電流(A.h)と図1の原理に従って平均電源電圧によって修正された積算電流(Av.h)と有効電力量(W.h)とを設定する。測定回路の動作は消費者電流にのみ依存するで、電源電圧センサが働かなくなるとか故意に電源を切ってインチキを働こうとした場合、回路は電源電圧は僅かで力率は１であるとして機能し続ける。このため、消費量は網の通常の供給条件に従って請求される。この特徴によって、ネジと端子と消費者負荷電流心線とを不要にする本発明の計量器要素用外装を用いることができる。これは、先行例では必要とされるように計量器の内部回路への電気エネルギーの供給を保証するために消費者の電気回路を中断させる必要がないからである。本発明は、先行例のものに比べて信頼性の高い低コストの解決策の使用可能にする。これらの局面を図解するために、図５と６で詳細に説明する。本実施例においては、測定作業は、その機能の要件に対処するために特別に構成された専用の集積回路によって実行される。専用集積回路(CI)1は消費電力が非常に低い。その電力は、微小電力源２によって供給され、集積回路１と液晶表示装置(LCD)３の両方に供給される変流器エネルギーの二次電流からのみ引出される。表示装置３は、機器によって測定される消費量を示す値を具象化するための素子である。変流器TCは、消費電流に対応する電流サンプルIを集積回路１へ供給するためのものである。抵抗器R10は、電源電圧に対応する電圧サンプルVを集積回路１へ供給するためのものである。回路の機能を理解するためには、まず最初に、専用集積回路のために提案された内部構成を理解しなければならない。図６は専用集積回路1の内部構成のブロック図である。主要な部分と機能は次の通りである。信号処理部４…電流信号と電圧信号とを受信する。測定値はA.hかAv.hかW.hかを判断する。変流器TCの直線性の欠如を補償し、電圧Vに従って消費量を演算するために修正を施す。電力供給調節装置部５…微小電力源２によって供給される電力を受けとり電力供給源Vccの障害を検出する。 LCD表示制御部６…表示LCD3における測定消費量の記録の具象化のための信号を送る。発振器IN/EXT７…専用集積回路１の内部クロックを発生させる。通信インターフェイス部８…通信ゲートPCを介して集積回路１と外界との間の通信に携わる。専用集積回路１のプログラムを可能にしその動作を多様化し、異なる料率や遠隔読取りなどを実行できる外部装置の使用を可能にする。制御器９…専用集積回路１の残りの部分の内部制御を行う。電圧信号Vと電流信号Iとに基づいて、電圧Vによって修正されたアンペア時とワット時との形式で測定量を設定する。電源異常が電力調節装置部5によって検出された場合、不揮発性メモリ部10へ消費量の演算値を転送する。不揮発性メモリ部10…このブロックは、消費量の情報を無制限に格納でき、電源が戻るとともに制御器9へ情報を返送して正常な動作が復元されるようにする。制御器９は、外部環境と交信される一連の情報と指令とに関して通信インターフェイス８とLCD制御部６との動作の監視も行う。上記のブロックを実際に実現することは当業者にとっては困難なことではなく、その技術は本発明のどの部分をも構成しない。図７は、アンペア時用の本発明の計量器を内蔵するための外装の一般的な実施例を示す。図７から分かるように、外装11は、水と埃と気体を通さないうえにその動作に合わない他の物体から防御された単一のモノリシック部として実現される。貫通穴12によって、消費者へ電力を供給する位相心線は妨害されることなく外装を通過できる。取付け耳部14の二つの孔13によって、計量器を簡単に安全に設置できる。図８から、図７の積算電流計の一般的な設置状態を理解でき、消費者供給位相心線15の通路が分かる。また、単一の（位相）心線で測定の基本情報（電流）を伝えられるので単一の心線のみで計量器の動作には充分であることが分かる。中性線は、計量器を通過せずに消費者回路へ直接通じている。図７と８は、外装11 の適宜の窓17から見える現字形計量装置レジスタCTをも示す。心線15を計量器を通過させることによって、供給網出力部（電気管路(electoduct-line)1)、消費者回路用入力部（電気管負荷(electroduct-load )）および通常の防御装置（遮断）18を最小空間に詰め込むことができる。言うまでもなく、本発明の優先的実施例についてのみ説明してきた、また、本発明の基本概念は、添付の請求の範囲内の定義に従って保護される主題から逸脱することなく他の様々な形態で実現可能である。

【手続補正書】特許法第１８４条の８【提出日】平成８年１月１７日（１９９６．１．１７）【補正内容】先行例についての考察 ‐供給の質、例えば電力供給網における過電圧および不足電圧に関連した測定値に関連した重要な局面を無視すること以外の現存する可能性について余すところなく述べてはいないけれども、コストの局面は上記の仏国特許第2.694.405号において考究されている。 ‐消費の質すなわち力率に関する一つの局面は、無効電力計(V.A.h)の概念を通して他に類のない形で米国特許第5,198,751号において考究されている。この方法は、依然として必要な従来の測定（有効電力量）を補足しているにすぎず、従って、低コストの原理を満足させてもいないし供給の質（過電圧と不足電圧）と網の寄生高調波の存在とに対処してもいないない。 ‐EP特許第24 444 451号と0 432 386号とは、多数の分岐回路によって電気消費条件と供給条件とに関するできる限り多量の情報を抽出しようとする複雑な計量器の実現に言及している。この方法は常に、電気エネルギーを供給するというサービスに対して消費者に請求する確定値を得るために配給業者が取扱わねばならないシステムに関する同時情報が多量であることから適用範囲の制限および利用の困難さの高価な解決策となっている。第一の公称帯域すなわち領域は、家庭電気機器や灯火やモータなどの電気負荷の計算中にすでに組み込まれている主電源変動の通常の限界に対応する。第二の過電圧領域は、公称帯域の下限から始まる帯域に対応する。第三の拡張領域は、公称帯域の下限直下にある狭い帯域に対応する。この領域では、負荷の動作は、モータや圧縮器などの場合、効率よく実行されない可能性があるものの動作上危険はない。第四の不足電圧領域は、電圧が拡張帯域のものより低く、また、非常に効率が悪いか危険を含んだ状況なので電気負荷の動作を避けたほうがよい状況に対応する。いったんこれらの領域が弁別されれば、現在企図されている測定方法は、消費者電流の積分に供給システムの動作情報を付加できる。この特徴は、供給システムの構成要素と消費者のものとの必要な分離を避けるために、必要有効電力量、無効電力量あるいは皮相電力量などの消費電気量の直接的な計算を採用する他の先行技術から本発明を区別される。また、同時に多数の電気量に着目し、測定システムを高価なものにし、料率計算処理を複雑で専門的な仕事にしてしまうEP第 0 432 386号および米国第5,298,856号に記載のもののような他の手法からも区別される。３．前記ずれの帯域は、 ‐網の公称電圧のどちらかの側の第一公称電圧帯域と、 ‐第二過電圧帯域と、 ‐第一公称帯域より低い第三拡張電圧帯域と、 ‐第三拡張電圧帯域より低い第四低電圧帯域とで構成されることを特徴とする請求の範囲第２項に記載の方法。４．第一帯域の補正値は第一帯域の下端の第一の負の値から第一帯域の上端の第一の正の値まで直線的に増加し、第二過電圧帯域の補正値は一定で前記第一の正の値に等しく、第三拡張電圧帯域の補正値は下端の第二の負の値から上端の前記第一の負の値まで第一帯域の場合より高い率で直線的に増加し、第四帯域の補正値は一定であることを特徴とする請求の範囲第３項に記載の方法。５．第四帯域の補正値は-100%であることを特徴とする請求の範囲第４項に記載の方法。６．前記第三帯域の直線的増加率は第一帯域の直線的補正率の二倍であることを特徴とする請求の範囲第４項または第５項に記載の方法。７．第一の正の値は+10%であり第一の負の値は-10%であることを特徴とする請求の範囲第５項または第６項に記載の方法。８．請求の範囲第１〜７項のいづれかに定義された方法を用いて電気供給網からの請求可能な電気消費量を測定するための電子式電気計量器であって、基本的に消費者負荷線に対応づけられた変流器によって規定され電源を含まない回路と、消費者負荷線電流を示す電流を発生させるための二次巻線を有する変圧器と、二次巻線の電流値を時間で積分するために前記二次巻線に接続される積分回路と、積分回路によって積分された値が電気消費量の単位として請求可能な予め設定された単位値に達したことを検出するための検出器手段と、検出器手段に対応づけられ検出された電気消費量単位を合計するための計数器手段と、で構成されることを特徴とする電気計量器。１３．前記第二帯域において前記積分値に対して前記修正回路によって付加される補正値は一定で前記第一帯域の上端の値に等しい百分率であることを特徴とする請求の範囲第１２項に記載の電気計量器。１４．前記第四帯域において前記積分値に対して前記修正回路によって付加される補正値は一定の負の百分率であることを特徴とする請求の範囲第１２項または第１３項に記載の電気計量器。１５．前記一定の負の百分率は-100%であることを特徴とする請求の範囲第１４項に記載の電気計量器。１６．請求の範囲第１〜７項に記載の方法を用いて電気供給網からの請求可能な電気消費量を測定するための電子式電気計量器であって、消費者によって引き出された電流の値を示す電流を発生させるために配置された電流センサと、前記消費者に供給される供給網電圧を示す電圧を発生させるための電圧センサと、供給電圧を発生するための前記電流センサに付属する微小電力源と、計量器によって検出された予め設定された電気消費量単位の個数を表示するための表示器と、前記微小電力源からの前記供給電圧によって付勢され、前記電流センサによって検出された電流に基づき、前記電圧センサによって検出された電圧変動に従って修正される、前記単位によって示される電気消費量を計算するために配置された集積回路と、で構成されることを特徴とする電気計量器。１７．前記集積回路は前記電気消費量の修正を実行するための回路手段を具備し、前記修正は前記電圧センサによって検出された電圧変動の異なる帯域に従って実施されることを特徴とする請求の範囲第１６項に記載の電子式電気計量器。１８．前記帯域は、 ‐網の公称電圧の一方の側の第一公称電圧帯域と、 ‐前記第一の帯域に続く第二過電圧帯域と、 ‐第一公称帯域より低い第三拡張電圧帯域と、 ‐第三拡張電圧帯域より低い第四低電圧帯域と、で構成されることを特徴とする請求の範囲第１７項に記載の電子式電気計量器。【図２】【図３】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ)，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＬ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ (72)発明者ペレイラカルダス，ロベルトブラジル国，エリゾータ，リオデジャネイロ，ティジュカ，ルアウルグアイ 318／402 (72)発明者リッピンコット，ミルトンブラジル国，エリゾータ，リオデジャネイロ，ティジュカ，ルアコンデデボンフィム，560／302 【要約の続き】れている。これは単一の部分であり製造が非常に簡単である。

Claims

【特許請求の範囲】１．電気網からの請求可能な電気消費量を測定するための測定方法であって、 a)消費者の電流の永続的な測定を実行する段階と、 b)消費者による電気消費量の値(A.h)が得られるまで測定電流値を時間で積分する段階と、 c)電気消費量の予め設定された単位に対応する修正値(Av.h)が得られるまで網の電圧の関数でb)積分段階を修正する段階と、 d)得られた予め設定された単位の個数を演算して任意の所定の時点までに請求可能な電気消費量に対応する値を求める段階と、で構成されることを特徴とする方法。２．c)段階の補正は好適には網の公称電圧からの網の電圧のずれの帯域に従って予め設定された割合で実行されることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。３．前記ずれの帯域は、 ‐網の公称電圧のどちらかの側の第一公称電圧帯域と、 ‐第二過電圧帯域と、 ‐第一公称帯域より低い第三拡張電圧帯域と、 ‐第三拡張電圧帯域より低い第四低電圧帯域とで構成されることを特徴とする請求の範囲第２項に記載の方法。４．第一帯域の補正値は第一帯域の下端の第一の負の値から第一帯域の上端の第一の正の値まで直線的に増加し、第二過電圧帯域の補正値は一定で前記第一の正の値に等しく、第三拡張電圧帯域の補正値は下端の第二の負の値から上端の第一の負の値まで第一帯域の場合より高い率で直線的に増加し、第四帯域の補正値は一定であることを特徴とする請求の範囲第３項に記載の方法。５．第四帯域の補正値は-100%であることを特徴とする請求の範囲第４項に記載の方法。６．前記第三帯域の直線的増加率は第一帯域の直線的補正率の二倍であることを特徴とする請求の範囲第４項または第５項に記載の方法。７．第一の正の値は+10%であり第一の負の値は-10%であることを特徴とする請求の範囲第５項または第６項に記載の方法。８．電気供給網からの請求可能な電気消費量を測定するための電子式電気計量器であって、基本的に消費者負荷線に対応づけられた変流器によって規定され電源を含まない回路と、消費者負荷線電流を示す電流を発生させるための二次巻線を有する変圧器と、二次巻線の電流値を時間で積分するために前記二次巻線に接続される積分回路と、積分回路によって積分された値が電気消費量の単位として請求可能な予め設定された単位値に達したことを検出するための検出器手段と、検出器手段に対応づけられ検出された電気消費量単位を合計するための計数器手段と、で構成されることを特徴とする電気計量器。９．消費者供給網の電圧を検知するための電圧センサ回路と、前記センサによって検出された電圧の関数で前記積分値を補正するための修正回路と、をさらに含むことを特徴とする請求の範囲第８項に記載の電気計量器。１０．前記修正回路は網電圧の公称値の一方の側の異なる特性をもつ様々な修正帯域を決定することを特徴とする請求の範囲第９項に記載の電気計量器。１１．前記修正帯域は、 ‐網の公称電圧の一方の側の第一公称電圧帯域と、 ‐第一の帯域に続く第二過電圧帯域と、 ‐第一公称帯域より低い第三拡張電圧帯域と、 ‐第三拡張電圧帯域より低い第四低電圧帯域と、で構成されることを特徴とする請求の範囲第１０項に記載の電気計量器。１２．前記第一帯域において前記積分値に対して修正回路によって付加される補正値は第一の固定率に従って変化するが、前記第三帯域において修正回路によって付加される補正値は前記第一の率よりも高い第二固定率に従って変化することをと特徴とする請求の範囲第１１項に記載の電気計量器。１３．前記第二帯域において前記積分値に対して前記修正回路によって付加される補正値は一定で前記第一帯域の上端の値に等しい百分率であることを特徴とする請求の範囲第１２項に記載の電気計量器。１４．前記第四帯域において前記積分値に対して前記修正回路によって付加される補正値は一定の負の百分率であることを特徴とする請求の範囲第１２項または第１３項に記載の電気計量器。１５．前記一定の負の百分率は-100%であることを特徴とする請求の範囲第１４項に記載の電気計量器。１６．電気供給網からの請求可能な電気消費量を測定するための電子電気計量器であって、消費者によって引き出された電流の値を示す電流を発生させるために配置された電流センサと、前記消費者へ供給される供給網電圧を示す電圧を発生させるための電圧センサと、供給電圧を発生するための前記電流センサに付属する微小電力源と、計量器によって検出された予め設定された電気消費量単位の個数を表示するための表示器と、前記微小電力源からの前記供給電圧によって付勢され、前記電流センサによって検出された電流に基づき、前記電圧センサによって検出された電圧変動に従って修正される、前記単位によって示される電気消費量を計算するために配置された集積回路と、で構成されることを特徴とする電気計量器。１７．前記集積回路は前記電気消費量の修正を実行するための回路手段を具備し、前記修正は前記電圧センサによって検出された電圧変動の異なる帯域に従って実施されることを特徴とする請求の範囲第１６項に記載の電子式電気計量器。１８．前記帯域は、 ‐網の公称電圧の一方の側の第一公称電圧帯域と、 ‐前記第一の帯域に続く第二過電圧帯域と、 ‐第一公称帯域より低い第三拡張電圧帯域と、 ‐第三拡張電圧帯域より低い第四低電圧帯域と、で構成されることを特徴とする請求の範囲第１７項に記載の電子式電気計量器。１９．電気供給網からの請求可能な電気消費量を測定するための電子式電気計量器であって、消費者位相心線用の連続路を少なくとも一つ備えたプラスチック材製のひとつなぎの外装と、前記外装内に実装された測定回路の一部をなす電気消費量の単位の計数器を観察するための窓と、支持面上に前記外装を搭載するための手段と、で構成されることを特徴とする電子式電気計量器。