特許 7667178 電気メータにおけるホットソケットの検出

(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】2025-04-14

(45)【発行日】2025-04-22

(54)【発明の名称】電気メータにおけるホットソケットの検出

(51)【国際特許分類】

   G01R 22/06 20060101AFI20250415BHJP

   G01R 31/66 20200101ALI20250415BHJP

【ＦＩ】

G01R22/06 130Z

G01R31/66

【請求項の数】 20

(21)【出願番号】P 2022559736

(86)(22)【出願日】2021-03-25

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2023-05-25

(86)【国際出願番号】 US2021024032

(87)【国際公開番号】W WO2021202217

(87)【国際公開日】2021-10-07

【審査請求日】2024-03-22

(31)【優先権主張番号】16/836,629

(32)【優先日】2020-03-31

(33)【優先権主張国・地域又は機関】US

(73)【特許権者】

【識別番号】523325484

【氏名又は名称】ランディス・ギア・テクノロジー・インコーポレイテッド

【氏名又は名称原語表記】ＬＡＮＤＩＳ＋ＧＹＲ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ， 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】100221556

【弁理士】

【氏名又は名称】金田 隆章

(72)【発明者】

【氏名】クラウス，マシュー イー

(72)【発明者】

【氏名】ブードロー，ジュニア，フランク ジェイ

【審査官】小川 浩史

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１９／０１２０８８５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１８／００８０９７０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１５／０３７７９４９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１４／０３３３２９０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２００８／０１１６９０６（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｒ １１／００－１１／６６

Ｇ０１Ｒ ２１／００－２２／１０

Ｇ０１Ｒ ３１／５０－３１／７４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

一次巻線、二次巻線、及び二次バイファイラ巻線を含む変流器と、
ＤＣ電圧信号を生成するように構成された電圧源と、
第１の検出抵抗器と、
処理回路と、を備え、
前記一次巻線は、電流コイルに対応し、
前記二次バイファイラ巻線は、直列に接続された第１のバイファイラ巻線と第２のバイファイラ巻線とを含み、
前記第１のバイファイラ巻線のスタートリード線は、前記第２のバイファイラ巻線のスタートリード線に接続され、
前記ＤＣ電圧信号は、前記第１のバイファイラ巻線のフィニッシュリード線に供給され、
前記第１の検出抵抗器は、前記第２のバイファイラ巻線のフィニッシュリード線とグランドとの間に接続され、
前記第１の検出抵抗器の温度係数は、前記第１のバイファイラ巻線及び前記第２のバイファイラ巻線の材料の抵抗率の温度係数より小さく、
前記処理回路は、
前記第１の検出抵抗器に加わる電圧に対応する入力を受信し、
前記第１の検出抵抗器に加わる前記電圧を使用して、前記電流コイルに関する温度を判定し、
前記温度が温度閾値を超えた場合、ホットソケット状態を検出する
ように構成された、
メータ。

【請求項2】

Ａ／Ｄコンバータを更に備え、
前記Ａ／Ｄコンバータの入力は、前記第１の検出抵抗器に接続され、前記Ａ／Ｄコンバータの出力は、前記処理回路に接続され、前記第１の検出抵抗器に加わる前記電圧に対応する入力を供給する、
請求項１に記載のメータ。

【請求項3】

前記二次巻線とグランドとの間に接続された第２の検出抵抗器を更に備え、
前記処理回路は、
前記第２の検出抵抗器に加わる電圧に対応する入力を受信し、
前記第２の検出抵抗器に加わる電圧を使用して、前記電流コイルに関する電流を判定する
ように更に構成された、
請求項１に記載のメータ。

【請求項4】

前記第１の検出抵抗器の抵抗は、前記第１のバイファイラ巻線及び前記第２のバイファイラ巻線の抵抗より大きい、請求項１に記載のメータ。

【請求項5】

通信回路を更に備え、
前記処理回路は、前記ホットソケット状態を示すメッセージを前記通信回路を介して遠隔システムに伝達するように更に構成された、
請求項１に記載のメータ。

【請求項6】

電源への前記メータの接続を制御する供給スイッチを更に備え、
前記処理回路は、切断コマンドを含むメッセージを前記通信回路を介して受信したことに応答して、前記供給スイッチを制御して前記メータを前記電源から切断するように更に構成された、
請求項５に記載のメータ。

【請求項7】

前記電流コイルは第一相の電気に対応し、第２の電流コイルは第二相の電気に対応し、
前記メータは、
一次巻線、二次巻線、及び二次バイファイラ巻線を含む第２の変流器と、
第３の検出抵抗器と、を更に備え、
前記第２の変流器の一次巻線は、前記第２の電流コイルに対応し、
前記第２の変流器の二次バイファイラ巻線は、第１のバイファイラ巻線と第２のバイファイラ巻線とを含み、
前記第３の検出抵抗器は、前記第２の変流器の第２のバイファイラ巻線のフィニッシュリード線とグランドとの間に接続され、
前記処理回路は、
前記第３の検出抵抗器に加わる電圧に対応する入力を受信し、
前記第３の検出抵抗器に加わる前記電圧を使用して、前記第２の電流コイルに関する温度を判定し、
前記温度が前記温度閾値を超えた場合、前記ホットソケット状態を検出する
ように構成された、
請求項１に記載のメータ。

【請求項8】

一次巻線、二次巻線、及び二次バイファイラ巻線を含む変流器と、
ＤＣ電圧信号を生成するように構成された電圧源と、
第１の検出抵抗器と、
処理回路と、を備え、
前記一次巻線は、電流コイルに対応し、
前記二次バイファイラ巻線は、並列に接続された第１のバイファイラ巻線と第２のバイファイラ巻線とを含み、
前記第１のバイファイラ巻線のフィニッシュリード線は、前記第２のバイファイラ巻線のスタートリード線に接続され、
前記ＤＣ電圧信号は、前記第１のバイファイラ巻線の前記フィニッシュリード線と、前記第２のバイファイラ巻線の前記スタートリード線とに供給され、
前記第１の検出抵抗器は、前記第１のバイファイラ巻線のスタートリード線と、前記第２のバイファイラ巻線のフィニッシュリード線と、グランドと、の間に接続され、
前記第１の検出抵抗器の温度係数は、前記第１のバイファイラ巻線及び前記第２のバイファイラ巻線の材料の抵抗率の温度係数より小さく、
前記処理回路は、
前記第１の検出抵抗器に加わる電圧に対応する入力を受信し、
前記第１の検出抵抗器に加わる前記電圧を使用して、前記電流コイルに関する温度を判定し、
前記温度が温度閾値を超えた場合、ホットソケット状態を検出する
ように構成された、
メータ。

【請求項9】

Ａ／Ｄコンバータを更に備え、
前記Ａ／Ｄコンバータの入力は、前記第１の検出抵抗器に接続され、前記Ａ／Ｄコンバータの出力は、前記処理回路に接続され、前記第１の検出抵抗器に加わる前記電圧に対応する入力を提供する、
請求項８に記載のメータ。

【請求項10】

前記二次巻線とグランドとの間に接続された第２の検出抵抗器を更に備え、
前記処理回路は、
前記第２の検出抵抗器に加わる電圧に対応する入力を受信し、
前記第２の検出抵抗器に加わる電圧を使用して、前記電流コイルに関する電流を判定する
ように更に構成された、
請求項８に記載のメータ。

【請求項11】

前記第１の検出抵抗器の抵抗は、前記第１のバイファイラ巻線及び前記第２のバイファイラ巻線の抵抗より大きい、請求項８に記載のメータ。

【請求項12】

通信回路を更に備え、
前記処理回路は、前記ホットソケット状態を示すメッセージを前記通信回路を介して遠隔システムに伝達するように更に構成された、
請求項８に記載のメータ。

【請求項13】

電源への前記メータの接続を制御する供給スイッチを更に備え、
前記処理回路は、切断コマンドを含むメッセージを前記通信回路を介して受信したことに応答して、前記供給スイッチを制御して前記メータを前記電源から切断するように更に構成された、
請求項１２に記載のメータ。

【請求項14】

前記電流コイルは第一相の電気に対応し、第２の電流コイルは第二相の電気に対応し、
前記メータは、
一次巻線、二次巻線、及び二次バイファイラ巻線を含む第２の変流器と、
第３の検出抵抗器と、を更に備え、
前記第２の変流器の一次巻線は、前記第２の電流コイルに対応し、
前記第２の変流器の二次バイファイラ巻線は、第１のバイファイラ巻線と第２のバイファイラ巻線とを含み、
前記第３の検出抵抗器は、前記第２の変流器の第２のバイファイラ巻線のフィニッシュリード線とグランドとの間に接続され、
前記処理回路は、
前記第３の検出抵抗器に加わる電圧に対応する入力を受信し、
前記第３の検出抵抗器に加わる前記電圧を使用して、前記第２の電流コイルに関する温度を判定し、
前記温度が前記温度閾値を超えた場合、前記ホットソケット状態を検出する
ように構成された、
請求項８に記載のメータ。

【請求項15】

一次巻線、二次巻線、及び二次バイファイラ巻線を含む変流器と、
ＤＣ電圧信号を生成するように構成された電圧源と、
第１の検出抵抗器と、
前記第１の検出抵抗器と処理回路の入力との間に接続されたＡ／Ｄコンバータと、を備え、
前記一次巻線は、電流コイルに対応し、
前記二次バイファイラ巻線は、第１のバイファイラ巻線と第２のバイファイラ巻線とを含み、
前記第１のバイファイラ巻線のスタートリード線は、前記第２のバイファイラ巻線のスタートリード線に接続され、
前記ＤＣ電圧信号は、前記第１のバイファイラ巻線のフィニッシュリード線に供給され、
前記第１の検出抵抗器は、前記第２のバイファイラ巻線のフィニッシュリード線とグランドとの間に接続され、
前記第１の検出抵抗器の温度係数は、前記第１のバイファイラ巻線及び前記第２のバイファイラ巻線の材料の抵抗率の温度係数より小さく、
前記処理回路は、
前記第１の検出抵抗器に加わる電圧に対応する信号を前記Ａ／Ｄコンバータから受信し、
前記Ａ／Ｄコンバータからの前記信号を使用して、前記電流コイルに関する温度を判定し、
前記温度が温度閾値を超えた場合、ホットソケット状態を検出する
ように構成された、
メータ。

【請求項16】

前記二次巻線とグランドとの間に接続された第２の検出抵抗器を更に備え、
前記処理回路は、
前記第２の検出抵抗器に加わる電圧に対応する入力を受信し、
前記第２の検出抵抗器に加わる電圧を使用して、前記電流コイルに関する電流を判定する
ように更に構成された、
請求項１５に記載のメータ。

【請求項17】

前記第１の検出抵抗器の抵抗は、前記第１のバイファイラ巻線及び前記第２のバイファイラ巻線の抵抗より大きい、請求項１５に記載のメータ。

【請求項18】

通信回路を更に備え、
前記処理回路は、前記ホットソケット状態を示すメッセージを前記通信回路を介して遠隔システムに伝達するように更に構成された、
請求項１５に記載のメータ。

【請求項19】

通信回路を更に備え、
前記処理回路は、前記ホットソケット状態を示すメッセージを前記通信回路を介して遠隔システムに伝達するように更に構成された、
請求項１５に記載のメータ。

【請求項20】

電源への前記メータの接続を制御する供給スイッチを更に備え、
前記処理回路は、切断コマンドを含むメッセージを前記通信回路を介して受信したことに応答して、前記供給スイッチを制御して前記メータを前記電源から切断するように更に構成された、
請求項１９に記載のメータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、一般的には電気メータに関し、特に、電気メータにおけるホットソケットを検出するためのシステム及び方法に関する。

【背景技術】

【0002】

電気メータは、ユーティリティ電力線と負荷との間のエネルギー又は電力消費を測定する。例えば、住宅顧客のための電気メータは、住宅の電気システムがユーティリティ配線に接続する地点で接続されることが多い。ユーティリティメータは、かなりの量の電流が流れる１以上の電気接点を含む。例えば、メータは、メータ内からの負荷電流及び負荷電圧の測定を可能にするために、電力線及び負荷に接続するブレードを有することがある。ブレードは、建物用のメータ取付装置のジョーによって受容される。

【0003】

メータを交換又は修理する場合、メータは、取付装置から引き出され、したがってブレードをジョーから取り出すことができる。ブレード及びジョーは、通常、機械的に堅牢であるが、それでも摩耗及び場合によっては腐食の影響を受ける。これは、特に、メータが何度も取り外され、又は交換された場合に発生する。ジョーの摩耗が著しい場合、又はジョーに腐食がある場合、ジョーとブレードとの接続部に些細とはいえない抵抗が発生する可能性があり、これは望ましくない。

【0004】

抵抗の増加、アーチング、又は他の条件によって、メータ取付装置のジョーとメータのブレードとの間の接続の信頼性が低下すると、「ホットソケット」状態が発生する可能性がある。ホットソケット状態が存在すると、メータの温度、特に、ブレードの温度が上昇する。

【0005】

さらに、メータは、負荷への電気供給の切断を可能にする１以上のスイッチを有することがある。例えば、多くのメータでは、スイッチの遠隔制御が可能である。このようなスイッチは、閉じられると負荷の全電流を運ぶので、必然的に実質的な接点を持たなければならない。このようなスイッチは、ある程度の頻度で使用されると劣化する可能性がある。スイッチの接点が劣化すると、スイッチの接点の抵抗が増加する。このような抵抗は、メータ内に、望ましくない更なる電力損失を生じさせる。

【0006】

抵抗を導入することは望ましくないため、発生する可能性があるそのような接続の劣化を経時的に検出するための方法が必要である。

【発明の概要】

【0007】

特定の態様及び特徴は、ホットソケットを検出するための技術を含む。一例では、メータは、一次巻線、二次巻線、及び二次バイファイラ巻線を含む変流器を含む。一次巻線は、電流コイルに対応し、二次バイファイラ巻線は、直列に接続された第１のバイファイラ巻線と第２のバイファイラ巻線とを含む。第１のバイファイラ巻線のスタートリード線は、第２のバイファイラ巻線のスタートリード線に接続される。メータは、直流（ＤＣ）電圧信号を生成するように構成された電圧源を更に含む。ＤＣ電圧信号は、第１のバイファイラ巻線のフィニッシュリード線に供給される。第１の検出抵抗器は、第２のバイファイラ巻線のフィニッシュリード線とグランドとの間に接続される。第１の検出抵抗器の温度係数は、第１のバイファイラ巻線及び第２のバイファイラ巻線の材料の抵抗率の温度係数より小さい。メータは、第１の検出抵抗器に加わる電圧に対応する入力を受信するように構成された処理回路を更に含む。処理回路は、第１の検出抵抗器に加わる電圧を使用して、電流コイルに関する温度を判定するように構成される。処理回路は、前記温度が温度閾値を超えた場合、ホットソケット状態を検出するように更に構成される。

【0008】

他の例では、メータは、変流器を含む。変流器は、一次巻線と、二次巻線と、二次バイファイラ巻線とを含む。一次巻線は、電流コイルに対応し、二次バイファイラ巻線は、並列に接続された第１のバイファイラ巻線と第２のバイファイラ巻線とを含む。第１のバイファイラ巻線のフィニッシュリード線は、第２のバイファイラ巻線のスタートリード線に接続される。メータは、ＤＣ電圧信号を生成するように構成された電圧源を更に含む。ＤＣ電圧信号は、第１のバイファイラ巻線のフィニッシュリード線と、第２のバイファイラ巻線のスタートリード線とに供給され、第１の検出抵抗器は、第１のバイファイラ巻線のスタートリード線と、第２のバイファイラ巻線のフィニッシュリード線と、グランドと、の間に接続される。第１の検出抵抗器の温度係数は、第１のバイファイラ巻線及び第２のバイファイラ巻線の材料の抵抗率の温度係数より小さい。メータは、第１の検出抵抗器に加わる電圧に対応する入力を受信するように構成された処理回路を更に含む。処理回路は、第１の検出抵抗器に加わる電圧を使用して、電流コイルに関する温度を判定するように構成される。処理回路は、前記温度が温度閾値を超えた場合、ホットソケット状態を検出するように更に構成される。

【0009】

更に他の例では、メータは、変流器を含む。変流器は、一次巻線と、二次巻線と、二次バイファイラ巻線とを含む。一次巻線は、電流コイルに対応する。二次バイファイラ巻線は、第１のバイファイラ巻線と第２のバイファイラ巻線とを含む。第１のバイファイラ巻線のスタートリード線は、第２のバイファイラ巻線のスタートリード線に接続される。メータは、ＤＣ電圧信号を生成するように構成された電圧源を更に含む。ＤＣ電圧信号は、第１のバイファイラ巻線のフィニッシュリード線に供給される。メータは、第２のバイファイラ巻線のフィニッシュリード線とグランドとの間に接続された第１の検出抵抗器を更に含む。第１の検出抵抗器の温度係数は、第１のバイファイラ巻線及び第２のバイファイラ巻線の材料の抵抗率の温度係数より小さい。メータは、第１の検出抵抗器と処理回路の入力との間に接続されたＡ／Ｄコンバータを更に含む。処理回路は、第１の検出抵抗器に加わる電圧に対応する信号をＡ／Ｄコンバータから受信し、Ａ／Ｄコンバータからの信号を使用して、電流コイルに関する温度を判定し、前記温度が温度閾値を超えた場合、ホットソケット状態を検出する、ように構成される。

【0010】

これらの例示的な例は、本開示を制限又は規定するためではなく、それらの理解を助ける例を提供するために言及されている。更なる例及び更なる説明は、詳細な説明において提供される。

【図面の簡単な説明】

【0011】

本開示のこれらの及び他の特徴、態様、及び利点は、以下の詳細な説明を添付の図面を参照しながら読むとより良く理解される。

【0012】

【図1】本開示の一態様に係る、例示的な測定システムの模式的なブロック図である。

【図2】本開示の一態様に係る、直列に接続された巻線を有するバイファイラ巻線を有する例示的な温度センサ回路の模式図である。

【図3】本開示の一態様に係る、測定電圧と温度との関係を示すグラフである。

【図4】本開示の一態様に係る、並列に接続された巻線を有するバイファイラ巻線を有する例示的な温度センサ回路の模式図である。

【図5】本開示の一態様に係る、測定電圧と温度との関係を示すグラフである。

【図6】本開示の一態様に係る、電流コイルの温度を導出するための処理の一例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0013】

本開示の態様は、電気メータにおけるホットソケットの検出に関する。ホットソケットとは、電気メータの部品、例えば通電ブレード、又はソケットのジョーが摩耗又は損傷し、電気メータ内で潜在的に危険な温度上昇を引き起こす状態をいう。ホットソケットは、ジョー、ブレード又は電流コイルが経時的に劣化した場合に発生し得る。

【0014】

ホットソケットを検出するための以前の解決策は、メータに温度センサを追加すること、又は、追加の二次巻線を有する修正変流器を使用することを含む。追加の二次巻線は、電圧によってバイアスされ、変流器の透磁率を部分的に示す電流を形成させる。変流器の透磁率は温度に依存するので、そこから温度が導出される。しかし、この解決策では、巻線による正味の磁化を最小限に抑え、電流センサの精度を維持するために、バイアス電圧が断続的に印加されなければならない。この結果、温度測定の頻度が少なくなり、電流測定の精度に影響を与える可能性がある。

【0015】

対照的に、本開示の態様は、ブレード又は電流コイルに近接配置される変流器のコアの周りの補助的なバイファイラ巻線をバイアスすることによって、温度測定値を得る。バイファイラ巻線は、密接して間隔をあけた２本の平行巻線を含む。変流器は、電気メータ内にある変流器、例えば、電流コイルを通って流れる電流を測定するように構成された変流器であってもよい。

【0016】

バイファイラ巻線は、並列又は直列に相互接続され得る。例えば、直列構成では、第１の巻線のスタートリード線は第２の巻線のスタートリード線に接続され、第１の巻線のフィニッシュリード線は電圧源に接続され、第２の巻線のフィニッシュリード線は検出抵抗器に接続される。これに対して、並列構成では、バイファイラ巻線は、第１の巻線のスタートリード線と第２の巻線のフィニッシュリード線とが電圧源に接続され、第１の巻線のフィニッシュリード線と第２の巻線のフィニッシュリード線とが検出抵抗器に接続されるように構成される。

【0017】

本開示の技術的な利点は、温度センサを必要とすることなく、より頻繁な温度測定と、より正確な電流測定とを含むことである。例えば、二次巻線に直流（ＤＣ）電圧を印加することによって、以前の解決策は、検出抵抗器に流れる電流の測定値の飽和及び／又は歪みを引き起こし、それによって、そこから得られる温度測定値の精度を低下させ得る。更なる利点は、バイファイラ巻線の磁界が互いに打ち消し合うため、バイアス電圧を常に印加できることを含む。

【0018】

ここで図面を検討する。図１は、本開示の一態様に係る、例示的な測定システムの模式的なブロック図である。図１は、電力線５０ａ～ｎと、負荷６０と、メータ１０１と、電源１０４とを含む測定環境１００を示す。図１に示した例では、電力線５０ａ～ｎは、メータ１０１を介して、電源１０４から負荷６０に電力を供給する。メータ１０１は、電圧電流測定、電流測定、及び温度測定を含む様々な計装を実行する。

【0019】

図１は、３つの電力線（各相に対応する５０ａ及び５０ｂと、ニュートラル線５０ｎ）を示している。しかし、メータ１０１は、任意の数の相を有してもよい。例えば、メータ１０１は、標準的電気供給に関連する様々な他の標準電力線構成に接続するメータに適応してもよい。標準的電気供給は、多相電気供給及び単相住宅供給を含むがこれらに限定されない。

【0020】

電力線５０ａ及び５０ｂは、測定のためにメータ１０１に提供される。電力線５０ａ、５０ｂは、ジョー５２ａ、５２ｂ、５４ａ、５４ｂ、及び５４ｎを有するメータ取付装置又はソケットに接続する。具体的には、電力線５０ａ、５０ｂは、ジョー５２ａ、５２ｂに電気的に結合され、ニュートラル線５０ｎは、ジョー５４ｎに電気的に結合される。ジョー５４ａ５４ｂは、負荷６０の接続部６０ａ及び６０ｂに電気的に結合されている。ニュートラル線５０ｎも負荷６０に結合されている。ジョー５２ａ、５２ｂ、５４ａ、５４ｂ、及び５４ｎは、メータブレードを受容するように構成されたばね荷重式の導電性レセプタクルであってもよい。

【0021】

メータ１０１は、供給スイッチ１０５、センサ回路１１０、計測回路１１２、電源１１３、通信回路１２１、及びディスプレイ１３０のうちの１以上を含む。センサ回路１１０は、電圧、電流、及び／又は温度を測定するように構成可能である。例えば、示されているように、センサ回路は、電圧センサ回路１４０、電流センサ回路１６０及び１８０、並びに、温度センサ回路１７０及び１９０を含む。センサ回路１１０によって生成される測定信号は、負荷に供給される電圧及び電流を代表するそれぞれの波形を有するアナログ信号である。測定信号は、計測回路１１２に渡される。

【0022】

供給スイッチ１０５は、電力線５０ａ～ｎのメータ１０１への接続を有効又は無効にするように構成される。供給スイッチ１０５は、処理回路１１５によって制御可能なリレーである。処理回路１１５は、供給スイッチ１０５に、電力線５０ａ～ｎの接続を有効又は無効にさせることができる。このようにして、電力供給者は、電力を遠隔で有効化又は無効化することができる。

【0023】

メータ１０１は、メータ１０１の内部に部分的に存在し得る電流コイル１２２及び１２４を更に含む。電流コイル１２２は、銅棒などの導電性金属の本体１２２ａを含み、本体１２２ａは、ブレード１２２ｂ及び１２２ｃのいずれかの端部で終端する。メータ１０１がメータ取付装置に適切に設置されると、ブレード１２２ｂはジョー５２ａによって受容され、ブレード１２２ｃはジョー５４ａによって受容される。したがって、電力線５０ａから、ジョー５２ａ、電流コイル１２２、ジョー５４ａ、及び接続部６０ａを介して、負荷６０に電気が流れ得る。ブレード１２２ｂ、１２２ｃは、一般的にハウジングの外部にあり、電流コイル１２２の本体１２２ａは、ハウジングの内部を通って延びる。

【0024】

同様に、電流コイル１２４は、ブレード１２４ｂ及び１２４ｃのいずれかの端部で終端する、銅棒などの導電性金属の本体１２４ａを含む。メータ１０１が適切に設置されると、ブレード１２４ｂはジョー５２ｂによって受容され、ブレード１２４ｃはジョー５４ｂによって受容される。したがって、電力線５０ｂから、ジョー５２ｂ、電流コイル１２４、ジョー５４ｂ、及び接続部６０ｂを介して、負荷６０に電気が流れ得る。ブレード１２４ｂ、１２４ｃは、一般的にハウジングの外部にあり、電流コイル１２４の本体１２４ａはハウジングの内部を通って延びる。ニュートラル線５０ｎは、ブレード１２５を介してメータ内に結合される。

【0025】

温度センサ回路１７０及び１９０は、ホットソケット状態を示す現象を識別するように構成される。このような現象は、メータ１０１の温度が閾値温度レベルを超える現象を含む。温度センサ回路１７０は、（第一相の電気を供給される）電流コイル１２２の温度を測定するように構成され、温度センサ回路１９０は、（第二相の電気を供給される）電流コイル１２４の温度を測定するように構成される。このように、多相システムでは、複数の温度センサ回路が採用されてもよく、例えば、１相につき１つの温度センサ回路が採用されてもよい。

【0026】

より具体的には、温度センサ回路１７０は、コア１７４に関する巻線１７２に接続されている。コア１７４は、電流センサ回路１６０に関して説明したのと同じコアであり、例えば、電流コイル１２２の電流を検出するように配置されているコアである。巻線１７２は、バイファイラ巻線、すなわちコア１７４の周りの２本の平行巻線である。更なる詳細については、図２及び図４に関して説明される。同様に、温度センサ回路１９０は、コア１９４に関する巻線１９２に接続されている。コア１９４は、電流センサ回路１８０に関して説明したコア１８４と同一であってもよく、例えば、電流コイル１２４の電流を検出するように配置されたコアである。巻線１９２は、バイファイラ巻線、すなわちコア１９４の周りの２本の巻線である。温度センサ回路１７０及び１９０の実施例は、図２及び図４に関して説明される。

【0027】

温度センサ回路１７０及び／又は１９０がホットソケット状態を検出した場合、メータ１０１は、メータ１０１への損傷を防止又は最小化し、かつ、負荷６０への供給の中断を防止又は最小化するための緩和ステップを行うことができるように、遠隔デバイスに警告信号を送るように構成され得る。緩和ステップは、遠隔で供給スイッチ１０５に供給を切断させること含んでもよい。

【0028】

電流センサ回路１６０は、電流コイル１２２に流れる電流を検出するように動作可能である。電流センサ回路１６０は、コア１６４の周りに配置された巻線１６２を含む。コア１６４は、電流コイル１２２の電流を検出するように配置される変流器の一部であってもよい。電流センサ回路１８０は、電流コイル１２４に流れる電流を検出するように動作可能である。電流センサ回路１８０は、コア１８４の周りに配置された巻線１８２を含む。コア１８４は、電流コイル１２４の電流を検出するように配置される変流器の一部であってもよい。

【0029】

計測回路１１２は、アナログ－デジタル（Ａ／Ｄ）コンバータ１１４と、処理回路１１５とを含む。処理回路１１５は、Ａ／Ｄコンバータ１１４、メモリ１２０、及び／又は他のサポートデバイスを含む市販のチップパッケージの一部であってもよい。Ａ／Ｄコンバータ１１４は、センサ回路１１０によって生成されるアナログ測定信号をサンプリングするように構成された任意の適切なアナログ－デジタル変換器であってよい。Ａ／Ｄコンバータ１１４は、処理回路１１５に、生成したデジタル測定信号を供給するように動作可能に結合される。

【0030】

処理回路１１５は、メモリに記憶されたプログラム命令を実行して、本明細書に記載された様々な機能、及び他の計測機能を実行するように構成された処理装置を含む。処理回路１１５は、Ａ／Ｄコンバータ１１４からデジタル測定信号を受信し、そこから電圧測定値、電流測定値、温度測定値、又はエネルギー消費データを生成するように動作可能に結合される。図６では、温度測定値を生成するために使用される処理の一例が説明される。処理回路１１５は、デジタル処理回路を含むことができる。デジタル処理回路は、デジタル化された測定信号を処理し、それによってエネルギー消費データ、電力消費データ、電圧データ、電流データ、又は温度データを生成する、処理回路１１５は、コントローラ及び／又はデジタル信号プロセッサの機能を含んでもよい。処理回路１１５は、詳細には示していないが、全般制御回路及び監視処理回路を適当に含むことができる。処理回路１１５は、図示しないシリアル入出力ポート、又は同じく図示しない通信回路で外部装置と情報を通信する。

【0031】

メモリ１２０は、様々なタイプの１以上の記憶装置を含む。メモリ１２０は、揮発性又は不揮発性のランダムアクセスメモリ、読み取り専用メモリ、又は他の読取り可能及び／又は書込み可能なメモリデバイスを含んでもよい。メモリ１２０は、本明細書に記載の動作を実行するために処理回路１１５によって使用される命令及び／又はパラメータを記憶し、エネルギー消費データを更に記憶してもよい。メモリ１２０は、非一時的なコンピュータ可読媒体を含むことができる。

【0032】

通信回路１２１は、処理回路１１５だけでなく、少なくとも１つの外部デバイスと情報を通信するように動作可能に結合される。この目的のために、通信回路１２１は、図示しない半透明又は透明な光ポートに配置された光トランシーバを含んでもよい。また、通信回路１２１は、電力線モデム、無線周波数（ＲＦ）トランシーバ、例えば、ページャ無線、又は広域通信網（ＷＡＮ）、若しくは他の無線通信ネットワークで送信することができる他の無線デバイス、又はセルラー無線などの遠隔通信回路を含んでもよい。

【0033】

ディスプレイ１３０は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、発光ダイオード（ＬＥＤ）ディスプレイ、又はタッチスクリーンなどの、メータ１００に関する情報を出力するのに適した任意のディスプレイである。例えば、情報は、メータ１００の動作状態、例えば測定若しくはネットワークの状態、又は消費情報を含み得る。

【0034】

図２は、本開示の一態様に係る、直列に接続された巻線を有するバイファイラ巻線を有する例示的な温度センサ回路の模式図である。図２は、温度センサ回路２０１と、電流コイル２０２と、変換器２１０と、Ａ／Ｄコンバータ１１４と、処理回路１１５と、ＤＣ電圧源２５０と、電流センサ回路２６０とを含むメータ環境２００を示している。ＤＣ電圧源２５０は、メータの電源によって供給されてもよいし、メータ内の別の部品から供給されてもよい。温度センサ回路２０１は、温度センサ回路１７０又は１９０の実施例である。

【0035】

温度センサ回路２０１は、第１のバイファイラ巻線２２０と、第２のバイファイラ巻線２３０と、検出抵抗器２４０とを含む。第１のバイファイラ巻線２２０は、スタートリード線２２２とフィニッシュリード線２２４とを含む。第２のバイファイラ巻線２３０は、スタートリード線２３２とフィニッシュリード線２３４とを含む。第１のバイファイラ巻線２２０及び第２のバイファイラ巻線２３０は、長さが同一であり、スタートリード線２２２及びスタートリード線２３２が変流器の第１の端部にあり、フィニッシュリード線２２４及びフィニッシュリード線２３４が変流器の第２の端部にあるように変換器２１０のコアに巻回されている。

【0036】

変換器２１０は、一次巻線である電流コイル２０２の電流を検出するように配置されている。変換器２１０は、二次巻線である第１のバイファイラ巻線２２０及び第２のバイファイラ巻線２３０と、同じく二次巻線である電流センサ巻線２７０と、を含む。電流センサ巻線２７０は、電流センサ回路２６０によって、電流コイル２０２に流れる電流を検知するために使用される。電流センサ回路２６０は、検出抵抗器２６１を含む。

【0037】

描かれているように、第１のバイファイラ巻線２２０及び第２のバイファイラ巻線２３０は、直列構成である。スタートリード線２２２は、スタートリード線２３２に接続されている。フィニッシュリード線２２４は、ＤＣ電圧源２５０に接続されている。フィニッシュリード線２３４は、検出抵抗器２４０の第１端と、Ａ／Ｄコンバータ１１４の入力とに接続されている。検出抵抗器２４０の第２端は、グランドに接続されている。

【0038】

代替的な構成（図示せず）では、フィニッシュリード線２２４は、フィニッシュリード線２３４に接続される。この構成では、スタートリード線２２２はＤＣ電圧源２５０に接続され、スタートリード線２３２は検出抵抗器２４０の第１端に接続され、検出抵抗器２４０の第２端はグランドに接続されている。

【0039】

第１のバイファイラ巻線２２０は固有抵抗Ｒ１を有し、第２のバイファイラ巻線２２０は固有抵抗Ｒ２を有し、検出抵抗器は抵抗Ｒ３を有する。いくつかの例では、検出抵抗器の抵抗Ｒ３は、バイファイラ巻線の巻線群の固有抵抗より大きい。一例では、バイファイラ巻線のそれぞれの固有抵抗は１００オームであり、検出抵抗器の抵抗は２００オームであり、第１のバイファイラ巻線２２０の固有インピーダンスＬ１は５０ヘンリーであり、第２のバイファイラ巻線の固有インピーダンスＬ２は５０ヘンリーである。

【0040】

第１及び第２のバイファイラ巻線の抵抗率の温度係数（又は温度係数）が検出抵抗器の抵抗率の温度係数と異なるので、電流コイル（一次巻線）の温度が変化すると、検出抵抗器Ｒ３に加わる測定電圧は変化する。一例では、検出抵抗器の温度係数は、各バイファイラ巻線の温度係数よりも小さい。温度係数の例は、各バイファイラ巻線についての０．００３９３と、検出抵抗器についての０．０００１とを含む。

【0041】

ＤＣ電圧源２５０によって電圧が印加されると、Ａ／Ｄコンバータ１１４は、検出抵抗器２４０に加わる電圧を示す信号を受信する。一例では、ＤＣ電圧源は、第１のバイファイラ巻線のフィニッシュリード線に約３．３ボルトを供給する。Ａ／Ｄコンバータは、信号をデジタル出力に変換する。処理回路１１５は、Ａ／Ｄコンバータ１１４からデジタル出力信号を受信し、デジタル信号を使用して温度値を判定する。ＤＣ電圧源によって提供される電圧レベル及び検出抵抗器のサイズは、Ａ／Ｄコンバータの規定に基づいて選択されてもよい。いくつかの実施例では、電流コイルが予想される通常の動作温度で動作しているときのＡ／Ｄコンバータへの入力がＡ／Ｄコンバータの範囲の中央になるように、電圧と抵抗を選択する。電流コイルの温度が変化すると、検出抵抗器における測定電圧は変化する。したがって、図３に示すように、測定された電圧は、温度を表す。

【0042】

図３は、本開示の一態様に係る、測定電圧と温度との関係を示すグラフである。図３は、プロット３１０を含むグラフ３００を示す。プロット３１０は、検知された電圧３０２対温度３０１を示す。温度が上昇するにつれて、検知された電圧が減少することがわかる。

【0043】

図４は、本開示の一態様に係る、並列に接続された巻線を有するバイファイラ巻線を有する例示的な温度センサ回路の模式図である。図４は、温度センサ回路４０１と、電流コイル４０２と、変流器４１０と、Ａ／Ｄコンバータ１１４と、処理回路１１５と、ＤＣ電圧源４５０と、電流センサ回路４６０とを含むメータ環境４００を示している。ＤＣ電圧源４５０は、メータの電源によって供給されてもよいし、メータ内の別の部品から供給されてもよい。温度センサ回路４０１は、温度センサ回路１７０又は１９０の実施例である。

【0044】

温度センサ回路４０１は、第１のバイファイラ巻線４２０と、第２のバイファイラ巻線４３０と、検出抵抗器４４０とを含む。第１のバイファイラ巻線４２０は、スタートリード線４２２とフィニッシュリード線４２４とを含む。第２のバイファイラ巻線４３０は、スタートリード線４３２とフィニッシュリード線２３４とを含む。第１のバイファイラ巻線４２０及び第２のバイファイラ巻線４３０は、長さが同一であり、スタートリード線４２２及びスタートリード線４３２が変流器の第１の端部にあり、フィニッシュリード線４２４及びフィニッシュリード線４３４が変流器の第２の端部にあるように変流器４１０のコアに巻回されている。

【0045】

変流器４１０は、一次巻線である電流コイル４０２の電流を検出するように配置され、変流器４１０は、二次巻線である第１のバイファイラ巻線４２０及び第２のバイファイラ巻線４３０と、同じく二次巻線である電流センサ巻線４７０と、を含む。電流センサ巻線４７０は、電流センサ回路４６０によって、電流コイル４０２に流れる電流を検知するために使用される。電流センサ回路４６０は、検出抵抗器４６１を含む。

【0046】

第１のバイファイラ巻線４２０と第２のバイファイラ巻線４３０とは、並列に接続されている。スタートリード線４２２とフィニッシュリード線４３４とは互いに接続され、ＤＣ電圧源４５０に接続される。フィニッシュリード線４２４及びスタートリード線４３２は、検出抵抗器４４０に接続され、この抵抗器は次にグランドに接続される。フィニッシュリード線４２４及びスタートリード線４３２は、Ａ／Ｄコンバータ１１４の入力にも接続されている。このようにして、第１のバイファイラ巻線４２０及び第２のバイファイラ巻線４３０は、反対であるが等しい磁場を生じさせるように方向付けられている。したがって、第１のバイファイラ巻線４２０に流れる電流によって生じる磁場は、第２のバイファイラ巻線４３０に流れる電流によって生じる磁場を打ち消し、その結果、コア上の正味の流束はゼロとなり、電流センサ回路４６０によって行われる電流測定の精度に対する影響は非常に小さくなる。

【0047】

第１のバイファイラ巻線４２０は固有抵抗Ｒ１を有し、第２のバイファイラ巻線４２０は固有抵抗Ｒ２を有し、検出抵抗器は抵抗Ｒ３を有する。いくつかの例では、検出抵抗器の抵抗Ｒ３は、バイファイラ巻線の巻線群の固有抵抗より大きい。一例では、バイファイラ巻線のそれぞれの固有抵抗は１０，０００オームであり、検出抵抗器の抵抗は５，０００オームであり、第１のバイファイラ巻線４２０の固有インピーダンスＬ１は１００ヘンリーであり、第２のバイファイラ巻線４３０の固有インピーダンスＬ２は１００ヘンリーである。

【0048】

第１及び第２のバイファイラ巻線の抵抗率の温度係数（又は温度係数）が検出抵抗器の抵抗率の温度係数と異なるので、電流コイル（一次巻線）の温度が変化すると、検出抵抗器Ｒ３に加わる測定電圧は変化する。一例では、検出抵抗器の温度係数は、各バイファイラ巻線の温度係数よりも小さい。温度係数の例は、各バイファイラ巻線についての０．００３９３と、検出抵抗器についての０．００１とを含む。

【0049】

ＤＣ電圧源４５０によって電圧が印加されると、Ａ／Ｄコンバータ１１４は、検出抵抗器４４０に加わる電圧を示す信号を受信する。一例では、ＤＣ電圧源は、第１のバイファイラ巻線のスタートリード線に約３．３ボルトを供給する。Ａ／Ｄコンバータは、信号をデジタル出力に変換する。処理回路１１５は、Ａ／Ｄコンバータ１１４からデジタル出力信号を受信し、デジタル信号を使用して温度値を判定する。ＤＣ電圧源によって提供される電圧レベル及び検出抵抗器のサイズは、Ａ／Ｄコンバータの規定に基づいて選択されてもよい。いくつかの実施例では、電流コイルが予想される通常の動作温度で動作しているときのＡ／Ｄコンバータへの入力がＡ／Ｄコンバータの範囲の中央になるように、電圧と抵抗を選択する。電流コイルの温度が変化すると、検出抵抗器における測定電圧は変化する。したがって、図５に示すように、測定された電圧は、温度を表す。

【0050】

図５は、本開示の一態様に係る、測定電圧と温度との関係を示すグラフである。図５は、プロット５１０を含むグラフ５００を示す。プロット５１０は、検知された電圧５０２対温度５０１を示す。温度が上昇するにつれて、検知された電圧が減少することがわかる。

【0051】

図６は、本開示の一態様に係る、電流コイルの温度を導出するための処理の一例を示すフローチャートである。図６は、説明のために図２によって例示される回路に関して説明されるが、図４によって例示される回路で実行されてもよい。

【0052】

ブロック６０１において、処理６００は、変流器の二次バイファイラ巻線に直流（ＤＣ）電圧信号を印加することを含む。図２を例として用いると、処理回路１１５は、ＤＣ電圧源２５０からのＤＣ電圧を、第１のバイファイラ巻線２２０及び第２のバイファイラ巻線２３０に印加させる。メータ１０１に電力が供給されている限り、処理回路１１５は、ＤＣ電圧源２５０に電力を供給することができ、このＤＣ電圧源は、次に、バイファイラ巻線に電力を供給する。

【0053】

ブロック６０２において、処理６００は、バイファイラ巻線に接続される検出抵抗器に加わる電圧に対応する入力を受信することを含む。Ａ／Ｄコンバータ１１４は、検出抵抗器２４０に加わる電圧を示す信号を受信する。

【0054】

ブロック６０３において、処理６００は、検出抵抗器に加わる電圧を使用して温度を判定することを含む。処理回路１１５は、Ａ／Ｄコンバータ１１４から、検出抵抗器に加わる電圧を表すデジタル化された電圧を受信し、デジタル化された電圧を温度に変換する。処理回路１１５は、（例えば、図３に描かれているような）電圧と温度との間の予め定義された比率又はスケールを使用することができる。

【0055】

ブロック６０４において、処理６００は、温度が温度閾値を超えたと判定したことに応答し、ホットソケット状態を検出することを含む。温度が温度閾値より高い場合、処理回路１１５は、ホットソケット状態を識別することができる。これに応答して、処理回路１１５は、通信回路１２１にヘッドエンドシステムに向けてメッセージを送信させる、又は、供給スイッチ１０５を切断するなどの動作を実行することができる。

【0056】

本主題は、その特定の側面に関して詳細に説明されたが、当業者は、前述の理解を得た上で、そのような側面に対する変更、変形、及び均等物を容易に作り出せることが理解されるであろう。したがって、理解されるべきなのは、本開示が限定ではなく例示の目的で提示されており、当業者に容易に明らかになるような本主題に対する変更、変形、及び／又は追加を含むことを排除しないことである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】