特許 7483721 分散型エネルギ資源デバイスを接続および計測するための方法およびシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-05-07

(45)【発行日】2024-05-15

(54)【発明の名称】分散型エネルギ資源デバイスを接続および計測するための方法およびシステム

(51)【国際特許分類】

   G01R 11/00 20060101AFI20240508BHJP

   H02J 3/38 20060101ALI20240508BHJP

【ＦＩ】

G01R11/00 E

H02J3/38 110

【請求項の数】 16

(21)【出願番号】P 2021539937

(86)(22)【出願日】2020-01-07

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2022-03-03

(86)【国際出願番号】 US2020012485

(87)【国際公開番号】W WO2020146314

(87)【国際公開日】2020-07-16

【審査請求日】2022-12-20

(31)【優先権主張番号】16/244,701

(32)【優先日】2019-01-10

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】513113895

【氏名又は名称】ランディス・ギア イノベーションズ インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＬＡＮＤＩＳ＋ＧＹＲ ＩＮＮＯＶＡＴＩＯＮＳ， ＩＮＣ．

(74)【代理人】

【識別番号】100145403

【弁理士】

【氏名又は名称】山尾 憲人

(74)【代理人】

【識別番号】100135703

【弁理士】

【氏名又は名称】岡部 英隆

(74)【代理人】

【識別番号】100189544

【弁理士】

【氏名又は名称】柏原 啓伸

(72)【発明者】

【氏名】カールガード，マット

【審査官】島田 保

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１０／０００３８４８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２００３／００３４６９３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許第０６４２０８０１（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】特表２０１４－５０４１４５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｒ １１／００－１１／６６

Ｈ０２Ｊ ３／３８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電気メータソケットであって、
配電システムのライン電圧線と電気的接続を形成するように構成された、前記電気メータソケット内の第１の複数の接続点と、
分散型エネルギ資源（ＤＥＲ）デバイスの出力電圧線と電気的接続を形成するように構成された、前記電気メータソケット内の第２の複数の接続点と、
前記配電システム、前記ＤＥＲデバイスおよび負荷の中性線の電気的接続を形成するように構成された、前記電気メータソケット内の一つまたは複数の第３の接続点と、
複数のレセプタクルであって、前記複数のレセプタクルのそれぞれは、対応する接続点に電気的に接続され、電気メータの嵌合コネクタを受け入れるように構成された、複数のレセプタクルと、
を備える、電気メータソケット。

【請求項2】

前記負荷と電気的接続を形成するように構成された前記電気メータソケット内の第３の複数の接続点をさらに備え、
前記負荷の中性線は、前記配電システムおよび前記ＤＥＲデバイスの前記中性線との電気的接続を形成する前記電気メータ内の前記一つまたは複数の第３の接続点に接続される、
請求項１に記載の電気メータソケット。

【請求項3】

前記電気メータソケット内の前記第１の複数の接続点のそれぞれは、異なる電気的位相を有する電圧を備える前記配電システムのライン電圧線に対応する、請求項１に記載の電気メータソケット。

【請求項4】

前記配電システムおよび前記ＤＥＲデバイスの電力生成または消費要件に基づいて、前記ＤＥＲデバイスを前記配電システムに接続および前記配電システムから切断するように構成された制御可能な電気切断スイッチをさらに備える、請求項１に記載の電気メータソケット。

【請求項5】

前記制御可能な電気切断スイッチは、前記電気メータから受けた指示に基づいて、前記ＤＥＲデバイスを前記配電システムに接続および前記配電システムから切断するように構成される、請求項４に記載の電気メータソケット。

【請求項6】

前記ＤＥＲデバイスの前記出力電圧線と対応するレセプタクルとの間に接続された回路遮断器をさらに備え、
前記回路遮断器は、電気故障が発生した場合、前記ＤＥＲデバイスを前記配電システムから切断するように構成されている、請求項１に記載の電気メータソケット。

【請求項7】

分散型エネルギ資源デバイスと接続し計測するシステムであって、前記システムは、
電気メータと、
前記電気メータを収容する電気メータソケットと、を備え、
前記電気メータソケットは、
配電システムのライン電圧線と電気的接続を形成するように構成された、前記電気メータソケット内の第１の複数の接続点と、
分散型エネルギ資源（ＤＥＲ）デバイスの出力電圧線と電気的接続を形成するように構成された、前記電気メータソケット内の第２の接続点と、
前記配電システム、前記ＤＥＲデバイスおよび負荷の中性線の電気的接続を形成するように構成された、前記電気メータソケット内の一つまたは複数の第３の接続点と、
複数のレセプタクルであって、前記複数のレセプタクルのそれぞれは、対応する接続点に電気的に接続され、前記電気メータの嵌合コネクタを受けるように構成された、複数のレセプタクルと、を備える、
システム。

【請求項8】

前記電気メータソケットは、
負荷と電気的接続を形成するように構成された、前記電気メータソケット内の第３の複数の接続点を備え、
前記負荷の中性線は、前記配電システムおよび前記ＤＥＲデバイスの前記中性線と電気的接続を形成する前記電気メータソケット内の前記一つまたは複数の第３の接続点と接続される、請求項７に記載のシステム。

【請求項9】

前記電気メータソケット内の前記第１の複数の接続点のそれぞれは、異なる電気的位相を有する電圧を備える前記配電システムのライン電圧線に対応する、請求項７に記載のシステム。

【請求項10】

前記電気メータソケットは、
前記配電システムおよび前記ＤＥＲデバイスの電力生成または消費要件に基づいて、前記ＤＥＲデバイスを前記配電システムに接続および前記配電システムから切断するように構成された制御可能な電気切断スイッチを備える、請求項７に記載のシステム。

【請求項11】

前記制御可能な電気切断スイッチは、前記電気メータから受けた指示に基づいて、前記ＤＥＲデバイスを前記配電システムに接続および前記配電システムから切断するように構成される、請求項１０に記載のシステム。

【請求項12】

前記電気メータソケットは、前記ＤＥＲデバイスの前記出力電圧線と対応するレセプタクルとの間に接続された回路遮断器を備え、
前記回路遮断器は、電気故障が生じた場合、前記ＤＥＲデバイスを前記配電システムから切断するように構成される、請求項７に記載のシステム。

【請求項13】

前記電気メータは、
前記電気メータソケット内の対応するレセプタクルと電気的接続を形成するように構成された複数のコネクタであって、前記レセプタクルとの少なくとも一つの電気的接続は、前記中性線と形成される、複数のコネクタと、
前記複数のコネクタを介して前記配電システムおよび前記ＤＥＲデバイスから前記電気メータに提供される電圧波形および電流波形の電気的特性を測定するように構成された複数の測定装置と、を備え、
前記中性線は、前記電圧波形の測定のための電気的基準点を提供する、
請求項７に記載のシステム。

【請求項14】

前記複数の測定装置は、負荷に提供される電圧波形および電流波形の電気的特性を測定するように構成された測定装置を備え、
前記中性線は、前記電圧波形の測定のための基準点を提供する、請求項１３に記載のシステム。

【請求項15】

前記複数の測定装置は、複数の変圧器を備え、
前記複数の変圧器のそれぞれは、前記配電システムから提供される複数のライン電圧の一つまたは前記ＤＥＲデバイスによって提供される出力電圧の電圧特性を個々に測定するように構成され、
前記配電システムから提供される複数のライン電圧のそれぞれは、異なる電気的位相を有し、
前記電圧特性の測定は、前記配電システムの前記ライン電圧線と前記中性線との間で実行される、請求項１３に記載のシステム。

【請求項16】

前記複数の測定装置は、複数の変流器を備え、
前記複数の変流器は、前記負荷に接続された前記ライン電圧線のそれぞれで前記負荷によって消費される電流、並びに前記配電システムの前記ライン電圧線および前記ＤＥＲデバイスの前記出力電圧線によって提供される電流を個々に測定するように構成される、請求項１３に記載のシステム。

【発明の詳細な説明】

【背景技術】

【0001】

分散型エネルギ資源（ＤＥＲ）デバイス、例えば、太陽電池パネル、電気自動車のバッテリなどは、通常、顧客の敷地内の電気パネルの回路遮断器（ブレーカ）への接続を介してグリッドに配線される。ＤＥＲデバイスの計測が必要な場合、この目的のために分離されたメータが顧客の壁に取り付けられる。１つまたは複数の切断スイッチが同様に顧客の壁に取り付けられる。

【0002】

いくつかの設置では、メータソケットとメータの間にカラーが追加される。当該カラーには、回路遮断器および／または切断スイッチ、並びにＤＥＲデバイスをメータに接続してＤＥＲデバイスからの、またはＤＥＲデバイスへのエネルギフローを測定するための端子台接続が含まれる。

【0003】

現在、ＤＥＲデバイスをグリッドに接続するための標準的な方法はない。既存の方法はしばしば複雑であり、たとえば顧客の住居など、壁の側面に取り付けられた美的でない解決策を提示する。

【発明の概要】

【0004】

分散型エネルギ資源デバイスを接続および計測するためのシステムおよび方法が提供される。

【0005】

本開示の様々な態様によれば、電気メータソケットが提供される。いくつかの態様では、電気メータソケットは、配電システムのライン電圧線と電気的接続を形成するように構成された電気メータソケット内の第１の複数の接続点と、
ＤＥＲデバイスの出力電圧線と電気的接続を形成するように構成された電気メータソケット内の第２の複数の接続点と、
配電システム、ＤＥＲデバイスおよび負荷の中性線の電気的接続を形成するように構成された電気メータソケット内の一つまたは複数の第３の接続点と、
複数のレセプタクルと、を備え、
複数のレセプタクルのそれぞれは、対応する接続点に電気的に接続され、電気メータの嵌合コネクタを受けるように構成される。

【0006】

電気メータソケットは、負荷と電気的接続を形成するように構成された電気メータソケット内の第３の複数の接続点をさらに含んでもよい。負荷の中性線は、配電システムおよびＤＥＲデバイスの中性線と電気的接続を形成する電気メータソケット内の一つまたは複数の接続点と接続されてもよい。

【0007】

電気メータソケット内の第１の複数の接続点のそれぞれは、異なる電気的位相を有する電圧を備える配電システムのライン電圧線に対応してもよい。

【0008】

電気メータソケットは、配電システムおよびＤＥＲデバイスの電力生成および消費要件に基づいて、ＤＥＲデバイスを配電システムと接続および配電システムから切断するように構成された制御可能な電気切断スイッチをさらに含んでもよい。制御可能な電気切断スイッチは、電気メータから受けた指示に基づいて、ＤＥＲデバイスを配電システムと接続および配電システムから切断するように構成されてもよい。

【0009】

電気メータソケットは、ＤＥＲデバイスのライン電圧線と対応するレセプタクルとの間に接続された回路遮断器をさらに含んでもよい。回路遮断器は、電気故障が発生した場合、ＤＥＲデバイスを配電システムから切断するように構成されてもよい。

【0010】

本開示の様々な態様によれば、電気メータが提供される。いくつかの態様では、電気メータは、電気メータソケット内の対応するレセプタクルと電気的接続を形成するように構成された複数のコネクタであって、複数のレセプタクルとの少なくとも一つは、中性線と形成され得る、複数のコネクタと、複数のコネクタを介して配電システムおよび分散型エネルギ資源（ＤＥＲ）デバイスから電気メータに提供される電圧波形および電流波形の電気的特性を測定するように構成された複数の測定装置と、を含んでもよい。

【0011】

複数の測定装置は、負荷に提供される電圧波形および電流波形の電気的特性を測定するように構成されてもよい。中性線は、電圧波形の測定の電気的基準点を提供してもよい。

【0012】

複数の測定装置は、複数の変圧器を含んでもよい。複数の変圧器のそれぞれは、配電システムから提供される複数のライン電圧の一つまたはＤＥＲデバイスによって提供される出力電圧の電圧特性を個々に測定するように構成されてもよい。配電システムから提供される複数のライン電圧のそれぞれは、異なる電気的位相を有してもよい。電圧特性の測定は、配電システムのライン電圧線と中性線との間で実行されてもよい。

【0013】

複数の測定装置は、複数の変流器を含んでもよい。複数の変流器は、負荷に接続された各ライン電圧線で負荷によって消費される電流、並びに配電システムのライン電圧線およびＤＥＲデバイスの出力電圧線によって提供される電流を個々に測定するように構成されてもよい。

【0014】

本開示の様々な態様によれば、分散型エネルギ資源デバイスを接続および計測するためのシステムが提供される。いくつかの態様では、システムは、電気メータと、電気メータを収容するように構成された電気メータソケットと、を含んでもよい。システムの電気メータソケットは、配電システムのライン電圧線と電気的接続を形成するように構成された、電気メータソケット内の第１の複数の接続点と、ＤＥＲデバイスのライン電圧線と電気的接続を形成するように構成された、電気メータソケット内の第２の複数の接続点と、配電システム、ＤＥＲデバイスおよび負荷の中性線の電気的接続を形成するように構成された電気メータソケット内の一つまたは複数の接続点と、複数のレセプタクルであって、複数のレセプタクルのそれぞれは、対応する接続点と接続され、電気メータの嵌合コネクタを受けるように構成された、複数のレセプタクルと、を備えてもよい。

【0015】

システムの電気メータソケットは、負荷と電気的接続を形成するように構成された電気メータソケット内の第３の複数の接続点をさらに含んでもよい。負荷の中性線は、配電システムおよびＤＥＲデバイスの中性線と電気的接続を形成する電気メータソケット内の一つまたは複数の接続点と接続されてもよい。

【0016】

システムの電気メータソケット内の第１の複数の接続点のそれぞれは、異なる電気的位相を有する電圧を備える配電システムのライン電圧線に対応してもよい。

【0017】

システムの電気メータソケットは、配電システムおよびＤＥＲデバイスの電力生成および消費要件に基づいて、ＤＥＲデバイスを配電システムに接続および配電システムから切断するように構成された制御可能な電気切断スイッチをさらに含んでもよい。当該制御可能な電気切断スイッチは、電気メータソケットとは別の独立型の装置であってもよい。制御可能な電気切断スイッチは、電気メータから受信したコマンドに基づいて、ＤＥＲデバイスを配電システムに接続および配電システムから切断するように構成されてもよい。

【0018】

システムの電気メータソケットは、ＤＥＲデバイスのライン電圧線と対応するレセプタクルとの間に接続された回路遮断器をさらに含んでもよい。回路遮断器は、電気故障の発生時に配電システムからＤＥＲデバイスを切断するように構成されてもよい。

【0019】

システムの電気メータは、電気メータソケット内の対応するレセプタクルと電気的接続を形成するように構成された複数のコネクタであって、レセプタクルとの少なくとも一つの電気的接続は、中性線と形成され得る、複数のコネクタと、複数のコネクタを介して配電システムおよび分散型エネルギ資源（ＤＥＲ）デバイスから電気メータに提供される電圧波形および電流波形の電気的特性を測定するように構成された複数の測定装置と、を備えてもよい。

【0020】

複数の測定装置は、負荷に供給される電圧波形および電流波形の電気的特性を測定するように構成された測定装置を含んでもよい。中性線は、電圧波形の測定のための電気的基準点を提供してもよい。

【0021】

複数の測定装置は、複数の変圧器を含んでもよい。複数の変圧器のそれぞれは、配電システムから提供される複数のライン電圧の一つまたはＤＥＲデバイスによって提供される出力電圧の電圧特性を個々に測定するように構成されてもよい。配電システムから提供される複数のライン電圧のそれぞれは、異なる電気的位相を有してもよい。電圧特性の測定は、配電システムのライン電圧線と中性線との間で実行されてもよい。

【0022】

複数の測定装置は、複数の変流器を含んでもよい。複数の変流器は、負荷に接続されたライン電圧線のそれぞれの負荷によって消費される電流、並びに配電システムおよびＤＥＲデバイスのライン電圧線によって提供される電流を個々に測定するように構成されてもよい。

【0023】

従来の技術に勝る様々な実施形態によって、多くの利点が得られる。例えば、様々な実施形態は、従来のメータ設置と比較して、より審美的に心地よく、より単純な設置を提供する。いくつかの実施形態では、計測および処理を単一のメータに統合することは、住宅または商業ビルのすべてのエネルギの状況を管理するための家庭用エネルギコントローラとしてのメータの利用の基礎を形成し得る。これらおよび他の実施形態は、その利点および特徴の多くとともに、以下の文章および添付の図と併せてより詳細に記載される。

【図面の簡単な説明】

【0024】

様々な実施形態の態様および特徴は、添付の図面を参照して例を説明することによってより明らかになるであろう。

【0025】

【図1】図１は、従来のメータおよびメータソケットへの電気的接続を示すブロック図である。

【図2A】図２Ａは、ＡＮＳＩ規格の１４Ｓ形メータソケット、１５Ｓ形メータソケット、１６Ｓ形メータおよびソケット、並びにそれらの標準接続を示す図である。

【図2B】図２Ｂは、本開示の様々な態様によるＤＥＲデバイスへの接続を追加するための３つのさらなるラグを備えた修正されたＡＮＳＩ規格の５Ｓ形メータソケットを示す図である。

【図3A】図３Ａは、本開示の様々な態様によるメータおよびメータソケットの概略図である。

【図3B】図３Ｂは、本開示の様々な態様による、切断スイッチおよびさらなる測定点を有する電気メータの別の実施形態を示すメータおよびメータソケットの概略図である。

【図4】図４は、本開示の様々な態様によるメータソケット内の電気的接続の図である。

【図5A】図５Ａは、本開示の様々な態様によるＡＮＳＩ規格の２Ｓ形メータを示す図である。

【図5B】図５Ｂは、本開示の様々な態様による第３の電気メータの実施形態を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0026】

特定の実施形態が記載されているが、これらの実施形態は例としてのみ提示されており、保護の範囲を制限することを意図しない。本明細書に記載の装置、方法およびシステムは、他の様々な形態で具体化できる。さらに、本明細書に記載の例示的な方法およびシステムの形態における様々な省略、置換、および変更は、保護の範囲から逸脱することなく行われ得る。

【0027】

図１は、従来のメータおよびメータソケットへの電気的接続を示すブロック図１００である。メータとメータソケットは顧客宅内に配置される。メータは、配電システム（すなわちグリッド）を介して顧客宅内に供給される電力を測定および制御する。メータは通信モジュールと組み合わされてもよく、メータが他のメータおよびユーティリティと通信できる。図１に示されるように、グリッド１１０（すなわち、配電システム）からの電力は、電気配線Ｌ１およびＬ２を介してメータソケット１２０に供給される。電気配線Ｌ１およびＬ２は、グリッドの２つの相から電力を供給できる。中性線Ｎは、グラウンドとも呼ばれ、グリッド１１０と電気設備１４０との間に、例えば、住宅または商業顧客宅内の電気設備パネルで接続されている。中性線Ｎは、従来のメータソケット内に接続されていない。

【0028】

電気設備１４０はまた、対応する電気配線Ｌ１およびＬ２を介してメータソケット１２０に接続されている。メータソケット１２０は、メータ１３０がメータソケット１２０に差し込まれたときにメータ１３０への電気的接続を提供するための電気コネクタを含む。グリッド１１０と電気設備１４０との間の電気的接続は、メータ１３０がメータソケット１２０に差し込まれると、メータ１３０を介して形成される。メータ１３０内で、グリッド１１０によって電気設備１４０に提供される電圧および電流は、例えば、変圧器および変流器などの測定装置１３５によって測定または計測される。電気設備１４０に供給される電力は、電圧および電流の測定値に基づいて計算され得る。従来のメータソケット１２０およびメータ１３０は、ＤＥＲデバイスに必要な追加の接続に対応していない。

【0029】

現在、ＤＥＲデバイスをグリッドに接続するための標準的な方法はない。既存の方法はしばしば複雑であり、壁の側面、たとえば顧客の住居に取り付けられた美的でない解決策を提示する。多くの電力市場では、再生可能資源を使用して生成されたエネルギの許容可能な閾値を満たすため、またはその他の理由で事業者がクレジットを取得できるように、ＤＥＲデバイスによって生成された電力が計測される必要がある。ＤＥＲデバイスの電力出力をメータまたはメータソケットから切断して、技術者が電気メータまたはメータソケットで作業できるようにするには、切断スイッチが必要である。サージやその他の事象から保護するために、回路遮断器がＤＥＲデバイスと直列に必要である。

【0030】

電力を供給することに加えて、グリッドは、顧客宅内で、本明細書では分散型電源デバイスと総称される、ＤＥＲデバイスによって生成された電力を受け入れることもできる。ＤＥＲデバイスのさまざまな定義が使用されている。この開示の目的のために、ＤＥＲデバイスは、分配システムに売り戻すことができる電力を生成または貯蔵する配電システム（すなわち、グリッド）上の任意の源、または分配システムの全体的なピーク負荷を管理するために、制御され得る任意の大負荷デバイスとして定められる。最も普及しているＤＥＲデバイスの特定の事例は、局所的なバッテリストレージを有するまたは有さない、住宅用太陽光発電設備である。ＤＥＲデバイスをグリッドに接続するために使用されるデバイスは、顧客宅内にあるユーティリティメータとは分けられ、区別されている。それらはさらなる設置と配線を必要とし、グリッドへの接続の複雑さを増加させる。

【0031】

本開示の様々な態様は、メータソケットおよびメータを介してＤＥＲデバイスを配電システムに接続するための単純で審美的な方法を提供する。いくつかの態様は、メータへのＤＥＲ計測の統合、および／またはメータソケットへの切断スイッチと回路遮断器の統合を含んでもよい。本開示の様々な態様によれば、ＤＥＲデバイスをメータソケットを介してメータに接続する方法が提供される。

【0032】

ＡＮＳＩ規格の２Ｓ形のメータとメータソケットは、ほとんどの米国の住宅に設置されている。２Ｓメータ形式には、ライン側（つまり、配電システム）からのＬ１とＬ２、および負荷側（つまり、住宅用または商用の電気設備）からのＬ１とＬ２の４つの接続がある。本開示の様々な態様によれば、ＡＮＳＩ規格の１４Ｓ／１５Ｓ／１６Ｓ形のメータのいずれかの機械的形態は、再利用（すなわち変更）されてもよく、ＤＥＲデバイスからの３つの追加の接続、すなわちＬ１、Ｌ２および中性を、物理的に接続し、ＤＥＲデバイスをメータソケットを介して電気メータに接続することができる。

【0033】

ＡＮＳＩ規格の１４Ｓ／１５Ｓ／１６Ｓおよび５Ｓ形のメータおよびメータソケットが言及されているが、これらは単なる例示であり、他のメータおよびメータソケット形式が使用、変更、または作成されてもよく、本開示の範囲から逸脱することなく意図された機能を実行することを、当業者は分かるだろう。

【0034】

図２Ａは、ＡＮＳＩ規格の１４Ｓ形のメータソケット２００、１５Ｓ形のメータソケット２１０、１６Ｓ形のメータソケット２２０、５Ｓ形のメータソケット２５０、およびそれらの標準接続を示す図である。図２Ａに示すように、１４Ｓ、１５Ｓおよび１６Ｓメータ形式のそれぞれは、メータソケット内でグリッド２３０と負荷２４０との間に６つの電気接続を提供し、５Ｓメータ形式は、メータソケット内でグリッド２３０と負荷２４０との間に８つの電気接続を提供する。各メータ形式において、グリッド２３０から提供される電気相Ａ、Ｂ、およびＣの配線は、メータソケット内で接続されている。しかしながら、中性線Ｎへのメータの接続２４５は、メータソケットの外側に形成される。

【0035】

図２Ｂは、本開示の様々な態様による、ＤＥＲデバイスへの接続を追加するための３つの追加のラグを備えた修正されたＡＮＳＩ規格５Ｓ形のメータソケットを示す図である。図２Ｂに示されるように、５Ｓ形のソケット２５０は、７つの接続を提供する。Ｌ１およびＬ２ライン電圧（すなわち、グリッド３１０電圧）、Ｌ１およびＬ２ＤＥＲ出力電圧、Ｌ１およびＬ２負荷電圧を接続するために使用され得るメータソケット内のグリッド２３０と負荷２４０との間の６つの電気的接続と、中性線（Ｎ）からメータソケットへの７番目の接続である。

【0036】

本開示の様々な態様によれば、中性線の接続は、メータソケット内に形成され得る。図３Ａは、本開示の様々な態様によるメータおよびメータソケットの概略図３００である。図３を参照すると、グリッド３１０（すなわち、ライン）、ＤＥＲデバイス３２０および電気設備３３０からの配線は、メータソケット３４０内の接続点に接続され得る。中性線Ｎ接続３４２は、グリッド３１０、ＤＥＲデバイス３２０および電気設備３３０からの中性線を接続するために、メータソケット３４０内の接続点に形成され得る。

【0037】

接続点は、メータソケット３４０内の対応するレセプタクルへの電気的接続を提供できる。例えば、グリッド３１０からのラインＬ１およびＬ２の接続点は、対応するレセプタクルに電気的に接続され得る。グリッド３１０からのラインＬ１およびＬ２は、異なる電気的位相を有する電圧を提供できる。同様に、ＤＥＲデバイス３２０からのラインＬ１およびＬ２、並びに電気設備３３０へのラインＬ１およびＬ２は、対応するレセプタクルに電気的に接続され得る。ＤＥＲデバイス３２０からのラインＬ１およびＬ２は、異なる電気的位相を有する電圧を提供できる。中性線Ｎの接続点はまた、対応するレセプタクルに電気的に接続され得る。

【0038】

メータソケット３４０に含まれるレセプタクルは、メータソケット３４０と第１の電気メータ３５０との間に電気接続を形成するために、第１の電気メータ３５０上の、例えば、ブレードコネクタなどの嵌合コネクタの挿入に対応し得る。図３Ａに示されるように、第１の電気メータ３５０のコネクタがメータソケット３４０のレセプタクルに挿入されると、第１の電気メータ３５０とグリッド３１０からのラインＬ１およびＬ２との間、第１の電気メータ３５０とＤＥＲデバイス３２０からのラインＬ１およびＬ２との間、並びに第１の電気メータ３５０と電気サービス３３０へのラインＬ１およびＬ２との間に電気的接続が形成され得る。

【0039】

さらに、第１の電気メータ３５０のコネクタがメータソケット３４０のレセプタクルに挿入されると、メータソケット３４０の中性線Ｎと第１の電気メータ３５０との間に電気的接続が形成され得る。中性線Ｎのメータソケット３４０および第１の電気メータ３５０への電気的接続は、メータでＬ１から中性およびＬ２から中性への電圧測定を可能にするための電気基準点を提供し得る。メータでこれらの電圧測定を実行する機能により、Ｌ１とＬ２との接続のみが利用可能（つまり、中性Ｎ接続がない）であるためライン間電圧（すなわちＬ１からＬ２）の測定のみが可能な標準の２Ｓメータ形式で可能であることよりも、高度で忠実性の高い測定が可能となり得る。第１の電気メータ３５０は、グリッド３１０、ＤＥＲデバイス３２０および電気設備３３０からのＬ１およびＬ２ラインで電流測定を実行するように構成され得る。電流測定およびメータでのメータ電圧測定でＬ１から中性およびＬ２から中性を実行する機能は、さまざまな用途、例えば、限定しないが、負荷分散アルゴリズムの実装が可能になり得る。

【0040】

グリッド３１０からのＬ１およびＬ２ラインは、異なる電気的位相を有するライン電圧を提供できる。異なる電気的位相は、地域の配電変圧器（たとえば、メータの近くに配置された柱上変圧器）によって生成されてもよいし、変電所で生成される異なる電気的位相であってもよい。同様に、ＤＥＲデバイス３２０からのＬ１およびＬ２ラインは、異なる電気的位相を有するライン電圧を提供し得る。ＤＥＲデバイスによって提供されるライン電圧での電気的位相は、ＤＥＲデバイスによって提供されるライン電圧の電気的位相と同期され得る。本開示によるメータソケットおよびメータの実施形態は、ライン電圧の異なる位相に対応する、より多くのまたはより少ない接続点および／またはレセプタクルを含んでもよい。たとえば、１つのライン電圧位相のみが接続されている場合（たとえば、位相Ａ）、メータソケットに含まれる接続点およびレセプタクルは少なくてもよい。同様に、３つのライン電圧位相が接続されている場合（たとえば、位相Ａ、ＢおよびＣ）、さらなる接続点とレセプタクルがメータソケットに含まれてもよい。

【0041】

図４は、本開示の様々な態様による、メータソケット４１０内の電気接続の図４００である。図４を参照すると、メータソケット４１０は、多数のレセプタクル４１１～４１７、例えば、７つまたは別の数のレセプタクルを含み得る。レセプタクル４１１～４１７の数、メータソケット４１０は、メータ４２０上の多数の嵌合コネクタに対応してもよい。本開示の様々な態様によれば、７個またはそれ以上のレセプタクル／コネクタを有するメータソケット４１０およびメータ４２０は、メータ４２０内に含まれた適切な数の変流器４２１（例えば、４つまたは別の数の変流器）を用いて負荷分散アルゴリズムを実装するのに適し得る。

【0042】

図４に示されるように、第１および第２のレセプタクル４１１、４１２は、グリッド（例えば、グリッド３１０）からのライン電圧Ｌ１およびＬ２用の、メータ４２０への電気接続を提供できる。第３および第４のレセプタクル４１３、４１４は、ＤＥＲデバイス（例えば、ＤＥＲデバイス３２０）からのライン電圧Ｌ１およびＬ２用の、メータ４２０への電気接続を提供できる。第５および第６のレセプタクル４１５、４１６は、メータ４２０からのライン電圧Ｌ１およびＬ２用の、電気設備（例えば、電気設備３３０）への電気的接続を提供できる。第７のレセプタクル４１７は、メータソケット４１０の中性線からメータ４２０への電気的接続を提供できる。メータ４２０への中性線の接続を提供することにより、メータ４２０に含まれる測定装置（例えば、電圧変圧器、変流器、または他の測定装置）が、グリッドとＤＥＲデバイスによって提供または消費される電力を決定するために、グリッドとＤＥＲデバイスの両方からのライン電圧Ｌ１およびＬ２のメータでの電圧測定を実行できるようになり得る。

【0043】

再び図３Ａを参照すると、メータソケット３４０は、ＤＥＲデバイスを切断および／または保護するように構成され得る、統合された第１の制御可能な電気切断スイッチ３４４および／または回路遮断器３４６を含み得る。例えば、単一のデバイスが両方の機能を実行してもよいし、回路遮断器と個別のサービス切断デバイスを実行して、Ｌ１とＬ２をＤＥＲデバイスから切断してもよい。代替的に、電気切断スイッチおよび／または回路遮断器は、上記のように第１の電気メータ３５０およびメータソケット３４０を介した機械的接続を残しながら、メータソケット３４０の外部に配置され得る。

【0044】

第１の制御可能な電気切断スイッチ３４４は、プロセッサ（図示せず）および通信モジュール（図示せず）を含み得る。第１の制御可能な電気切断スイッチ３４４は、例えば、高負荷が検出されたとき、またはメータから切断されたとき、ＤＥＲデバイス３２０をグリッド３１０から切断するように自動的に動作してもよい。いくつかの実施形態では、第１の制御可能な電気切断スイッチ３４４は、第１の電気メータ３５０または別のデバイスから受信した指示に基づいて、ＤＥＲデバイス３２０をグリッド３１０から切断するように自動的に動作してもよい。第１の制御可能な電気切断スイッチ３４４は、ＤＥＲデバイス３２０を第１の電気メータ３５０に接続して、配電システムから消費された、または配電システム（すなわち、グリッド３１０）に送り返されたエネルギとは別の値としてＤＥＲデバイス３２０の電力生成／消費を測定することを可能にし得、それにより請求可能なデータを提供する。請求可能なデータ（グリッドからの消費またはグリッドに送り返される生成）は、「ネットメータリング」または同様の方法を使用して電力メータ内で計測され得る。

【0045】

第１の電気メータ３５０は、グリッド３１０および／またはＤＥＲデバイス３２０を介して電気設備３３０に供給される電気を測定および制御できる。第１の電気メータ３５０は、通信モジュール（図示せず）およびプロセッサ（図示せず）を含み得る。プロセッサはマイクロプロセッサであってもよい。しかしながら、本開示による実施形態は、この実装に限定されない。例えば、プロセッサは、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、コンピュータ、マイクロコントローラ、プログラマブルコントローラ、または他のプログラマブルデバイスであってもよい。当業者は、本開示の範囲から逸脱することなく他の変形を実施できることを理解するであろう。

【0046】

通信モジュールは、ＲＦ、セルラー、ＰＬＣ、または他の任意の適切な通信技術を介して通信できる。通信モジュールは、制御可能な電気切断スイッチを制御するための命令を含むネットワークを介して通信を受信できる。通信モジュールは、メータの動作およびメータ内の測定デバイスによって実行される測定に関連する情報を、ネットワーク上の他のデバイスまたは中央システムに送信してもよい。

【0047】

図３Ｂは、本開示の様々な態様による、切断スイッチおよびさらなる測定点を有する電気メータ３８０の別の実施形態を示す、メータおよびメータソケットの概略図３７５である。図３Ｂを参照すると、グリッド３１０、ＤＥＲデバイス３２０、電気設備３３０、およびメータソケット３４０は、図３Ａの概略図３００と同じ機能を実行する同じ構成要素を示し、したがって、ここではさらには説明されない。第２の電気メータ３８０は、図３Ａの第１の電気メータ３５０と同じ測定機能を実行する同じ構成要素を含み得るので、これらの構成要素は、ここではさらには説明されない。

【0048】

第２の電気メータ３８０は、第２の制御可能な電気切断スイッチ３８５をさらに含み得る。第２の制御可能な電気切断スイッチ３８５は、同様の機能を実行するために第１の制御可能な電気切断スイッチ３４４と同様に構成され得るため、本明細書ではさらには説明されない。第２の制御可能な電気切断スイッチ３８５は、第２の電気メータ３８０をグリッド３１０へのＬ１およびＬ２接続から切断するように構成され得る。第２の電気メータ３８０をグリッド３１０から切断する能力は、「単独運転（ｉｓｌａｎｄｉｎｇ）」を、すなわち、グリッド３２０から切断し、ＤＥＲデバイス３２０からのみ電力を供給することを可能にし得る。第２の電気メータ３８０はまた、第２の制御可能な電気切断スイッチ３８５のグリッド３１０側で、Ｌ１から中性およびＬ２から中性の電圧測定機能を提供できる。第２の制御可能な電気切断スイッチ３８５のグリッド３１０側でのＬ１から中性およびＬ２から中性の電圧測定機能は、第２の電気メータ３８０がグリッド３１０に再接続されたときにグリッド３１０電圧およびＤＥＲデバイス電圧の位相同期を可能にし得る。

【0049】

図３Ａ、３Ｂおよび４は、７つの接続を有するメータソケットおよびメータを示すが、本開示による実施形態は、この実装に限定されない。例えば、いくつかの実施形態は、本開示の範囲から逸脱することなく、異なる数の接続、例えば、７つより多いまたは少ない接続を含み得る。

【0050】

本開示の様々な態様によれば、ＤＥＲデバイスが、例えば、太陽、風力など、これらに限定されない何らかの形態の発電機、および記憶デバイスからなる場合、メータは、配電システムに関する情報を使用できる。情報には、例えば、決定を下し、ＤＥＲシステムを制御するための、リアルタイムの電気料金または他の情報が含まれ得るが、これらに限定されない。例えば、メータは情報を使用して、ＤＥＲシステム／デバイスがグリッドに（例えば、太陽光またはバッテリストレージから、バッテリストレージは電気自動車内などのバッテリを含み得る）エネルギを送信する必要があるかどうか、ＤＥＲシステム／デバイスはグリッドから（例えば、ストレージを充電するため、またはウォータヒータ、プールポンプなどの大きな負荷を実行できるようにするため）エネルギを消費する必要があるかどうか、および／またはＤＥＲシステム／デバイスをグリッドから切断する、すなわちグリッドからエネルギを消費しないまたはグリッドにエネルギを送信しない、必要があるかどうか、を判断できる。適切な制御動作は、決定に基づいてメータによって開始され得る。当業者は、上記の決定および制御の例が網羅的ではなく、本開示の範囲から逸脱することなく他の決定および制御操作を実行できることを理解するであろう。

【0051】

本開示の様々な態様によれば、上記と同様の方法を使用して、ＡＮＳＩ １Ｓ、３Ｓ、４Ｓ、５Ｓ、および／または１２Ｓメータ形態または他のメータ形態を有するメータソケットにＤＥＲデバイス切換および測定機能を追加できる。

【0052】

ＡＮＳＩ規格の２Ｓ形のメータソケットとメータは、ほとんどの米国の住宅に設置されている。図５Ａは、本開示の様々な態様によるＡＮＳＩ規格の２Ｓメータ形態を示す図である。図５Ａに示されるように、２Ｓ形のソケット５１０は、メータソケット内にＬ１およびＬ２ライン電圧（すなわち、グリッド３１０電圧）とＬ１およびＬ２負荷電圧との間の電気的接続のための４つのレセプタクル５１５ａ～５１５ｄのみを提供する。本開示の様々な態様によれば、２Ｓメータ形式は、ＤＥＲデバイスへの接続を提供するために、修正された電気メータと共に使用するために修正され得る。

【0053】

図５Ａを参照すると、標準の２Ｓ形のメータソケット５１０は、ＤＥＲデバイスのＬ１およびＬ２電圧並びに中性線（Ｎ）を電気メータへ接続するための「ピグテール（ｐｉｇｔａｉｌ）」ワイヤリングハーネス５２０（すなわち、２Ｓソケットのレセプタクルに接続されていない別個のワイヤ）を含むように変更され得る。電気メータへの中性線（Ｎ）も同様である。図５Ｂは、本開示の様々な態様による第３の電気メータの実施形態を示す図である。図５Ｂを参照すると、第３の電気メータ５５０は、４つのブレードコネクタ５５５ａ～５５５ｄを含み得る。第３の電気メータ５５０上の４つのブレードコネクタ５５５ａ～５５５ｄは、メータソケット内にＬ１およびＬ２ライン電圧並びにＬ１およびＬ２負荷電圧のための４つのレセプタクルへの電気接続を提供し得る。

【0054】

第３の電気メータ５５０はまた、例えば、限定されないが、ねじ式端子台または別のタイプの端子台などの端子台５６０を含み得る。端子台５６０は、修正された２Ｓ形のメータソケット５１０のピグテールワイヤリングハーネス５２０に含まれる、ＤＥＲデバイスのＬ１およびＬ２電圧線、並びに中性線への機械的および電気的接続を形成するように構成され得る。

【0055】

本開示の様々な態様によれば、ＤＥＲデバイス計測は、電気メータの外部、メータソケット内またはメータソケットの外部のいずれかで、別個のスモールフォームファクタデバイスとして生じ得る。

【0056】

本開示による実施形態は、従来の技術に勝る多くの利点を提供し得る。取り付けは他の方法よりも簡単である。例えば、カラーから電気パネルへの中性接続は必要ない。中性接続は、メータソケットの接続の１つになり、中性線を電気パネルへの電線管内の残りのワイヤと一緒に配線できるようになる。カラーまたはメータに直接電源接続が行われないため、メータ基部の上部に電線管は必要ない。したがって、住宅所有者／太陽光発電設置業者／ＤＥＲデバイス設置業者は、既存のメータソケットを、ＤＥＲデバイスを接続するためのさらなるコネクタを含む本明細書に記載されたメータソケットと交換できる。そして、様々な実施形態によるメータが接続され得る。

【0057】

本開示による実施形態は、非ＤＥＲ解決策と同じ外観およびメータでの同じ数の高レベル構成要素を有するので、代替の設置よりも審美的に心地よい。第２のメータは不要であり、顧客の壁に取り付けられない。代替設備と比較して、冗長な構成要素と回路が排除されている。すべての計測と処理を１つのメータに統合することにより、第２のプロセッサ、電源、および通信デバイスを排除でき、顧客のコストも削減され得る。

【0058】

本開示の様々な側面によれば、計測および処理を単一のメータに統合することは、住宅または商業ビルのすべてのエネルギ状況を管理するための家庭用エネルギコントローラとしてのメータの利用の基礎を形成し得る。例えば、本開示による実施形態は、電気設備のための負荷分散アルゴリズムを実装するのに適し得る。

【0059】

本明細書に記載の実施例および実施形態は、例示のみを目的としている。その観点からの様々な修正または変更は、当業者には明らかであろう。これらは、本出願の精神と範囲、および以下の添付の特許請求の範囲に含まれるものである。

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3A】

【図3B】

【図4】

【図5A】

【図5B】