(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力モニタリングシステムを用いて建造物における電力使用状況をモニタするための方法であって、
前記建造物は、前記建造物内の負荷に電力を供給する１つまたは複数の主要な電力線を有し、
（ａ）前記電力モニタリングシステムを較正する工程であって、ここにおいて、第１の較正データが前記電力モニタリングシステムを較正している間に生成され、前記電力モニタリングシステムは、コンピュータデバイスと、較正デバイスと、検知デバイスとを有し、前記検知デバイスは前記１つまたは複数の主要な電力線の一部を覆う金属パネルの表面の一部に結合する少なくとも２つの磁場電流センサを有し、
前記建造物の第１の相電線に前記コンピュータデバイスを取り付け、
前記建造物の、第１の相電線と異なる第２の相電線に前記較正デバイスを取り付け、
前記第１の相電線に前記コンピュータデバイスを取り付け、前記第２の相電線に前記較正デバイスを取り付けた状態で、前記少なくとも２つの磁場電流センサのそれぞれにおける第１の電流の第１の振幅および第１の位相を決定し、
前記コンピュータデバイスの第１負荷を前記第１の相電線にかけ、
前記第１の相電線に前記コンピュータデバイスを取り付け、前記第２の相電線に前記較正デバイスを取り付け、前記第１負荷を前記第１の相電線にかけた状態で、前記少なくとも２つの磁場電流センサのそれぞれにおける第２の電流の第２の振幅および第２の位相を決定し、
前記較正デバイスの第２負荷を前記第２の相電線にかけ、
前記第１の相電線に前記コンピュータデバイスを取り付け、前記第２の相電線に前記較正デバイスを取り付け、前記第２負荷を前記第２の相電線にかけた状態で、前記少なくとも２つの磁場電流センサのそれぞれにおける第３の電流の第３の振幅および第３の位相を決定する、各工程を含む前記電力モニタリングシステムを較正する工程と、
（ｂ）前記第１の較正データを格納する工程であって、前記第１の較正データは前記第１の電流の第１の振幅と第１の位相と、前記第２の電流の第２の振幅と第２の位相と、前記第３の電流の第３の振幅と第３の位相とを含む、格納する工程と、
（ｃ）前記検知デバイスの前記少なくとも２つの磁場電流センサを用いて前記１つまたは複数の主要な電力線の第１の未処理の電流を測定する工程と、
（ｄ）前記第１の未処理の電流に基づいて第１の測定電流を計算する工程と、
（ｅ）前記第１の測定電流を表示する工程とを含む、方法。
【請求項２】
前記第１の測定電流を計算する工程において、
前記第１の未処理の電流が、前記第１の較正データの前記第１の電流、前記第２の電流、または前記第３の電流のうちの少なくとも一つの電流の第１の既定量よりも小さくない場合、前記電力モニタリングシステムの第１の再較正を実行し、
当該再較正を実行する工程は、前記電力モニタリングシステムを較正する工程であって、ここにおいて、第２の較正データが前記電力モニタリングシステムの第１の再較正を実行している間に生成される、工程と、
前記第２の較正データを格納する工程と、
前記第２の較正データを用いて前記第１の測定電流を計算する工程と、を含み、
前記第１の未処理の電流が、前記第１の較正データの中の前記第１の電流、前記第２の電流、または前記第３の電流のうちの少なくとも一つの電流の第１の既定量よりも小さい場合は、前記第１の較正データを用いて前記第１の測定電流を計算する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の既定量は約１％である、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記第１の既定量は約５％である、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記第１の既定量は約１０％である、請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記第１の既定量は約２５％である、請求項２に記載の方法。
【請求項７】
第２の未処理の電流を測定する工程と、前記第２の未処理の電流に基づいて第２の測定電流を計算する工程と、前記第２の測定電流を表示する工程と、をさらに含む、請求項２から請求項６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
前記第１の測定電流を表示する工程は、表示デバイスに前記第１の測定電流および前記第２の測定電流を表示する工程を含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記第２の測定電流を計算する工程において、
前記第２の未処理の電流が、前記第１の較正データの中の前記第１の電流、前記第２の電流、もしくは前記第３の電流のうちの少なくとも一つの電流の第２の既定量または前記第１の未処理の電流よりも小さくない場合、前記電力モニタリングシステムの第２の再較正を行い、当該第２の再較正を行う工程は、
前記電力モニタリングシステムを較正する工程であって、ここにおいて、第３の較正データが前記電力モニタリングシステムの第２の再較正を実行している間に作成される、工程と、
前記第３の較正データを格納する工程と、
前記第３の較正データを用いて前記第２の測定電流を計算する工程と、を含み、
前記第２の未処理の電流が、前記第１の較正データの中の前記第１の電流、前記第２の電流、もしくは前記第３の電流のうちの少なくとも一つの電流の第２の既定量または前記第１の未処理の電流よりも小さい場合は、前記第１の較正データもしくは前記第２の較正データを用いて前記第２の測定電流を計算する、請求項７または請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記第２の既定量は約１％である、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記第２の既定量は約５％である、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記第２の既定量は約１０％である、請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
前記第２の既定量は約２５％である、請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本願は、２０１０年７月２日に出願された米国仮特許出願第６１／３６１，２９６号明細書および２０１０年９月３日に出願された米国仮特許出願第６１／３８０，１７４号明細書の利益を主張する。米国仮特許出願第６１／３６１，２９６号明細書および同第６１／３８０，１７４号明細書は、参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本発明は、概して、電力をモニタするための装置、デバイス、システムおよび方法に関し、より具体的には、建造物の電気回路遮断器パネル側で１つまたは複数の主要な電力線の電力をモニタするそのような装置、デバイス、システムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
建造物は、建造物内の電気デバイス（すなわち、負荷）に電力を供給する１つまたは複数の主要な電力線を有し得る。主要な電力線は、電気回路遮断器パネルを通じて建造物に入る。電気回路遮断器パネルは、建造物内の電気のための主要な配電ポイントである。また、電気回路遮断器パネルは、建造物内の電気デバイスの火災または損傷を引き起こす可能性のある過電流からの保護も提供する。電気回路遮断器パネルは、３つの主要な電力線を有し、単相３線式電力分配システムを使用することができる。
【０００４】
例えば、Ｓｑｕａｒｅ−Ｄ、Ｅａｔｏｎ、Ｃｕｔｌｅｒ−Ｈａｍｍｅｒ、Ｇｅｎｅｒａｌ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ、ＳｉｅｍｅｎｓおよびＭｕｒｒａｙを含む電気回路遮断器パネルの製造業者は、電気回路遮断器パネル用に異なる線間距離および構成を選択している。その上、各製造業者は、屋内設備および屋外設備用の定格電流の合計が異なる（新築では、１００アンペア（Ａ）および２００Ａのサービスが最も一般的である）電気回路遮断器パネルの多くの異なる構成を製作する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１０３６２２号公報
【特許文献２】特開２００５−１９５４２７号公報
【特許文献３】特開２００７−１０７９７２号公報
【特許文献４】特開平０４−２９６６６３号公報
【特許文献５】特開平０１−１９０５０６号公報
【特許文献６】特開２０１０−１１２９３６号公報
【特許文献７】特開平０６−０６２５１２号公報
【特許文献８】特開平０９−１３０９６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
多くの異なるタイプの電気回路遮断器パネルの異なる導体レイアウトは、電気回路遮断器パネルの金属表面に異なる磁場プロフィールをもたらす。その上、内部の導体のレイアウトは、遮断器パネルを開けずに見ることはできず、内部の導体レイアウトが電気回路遮断器パネルの表面で磁場プロフィールを生み出す方法は、適正に解釈してモデル化するための電磁理論の詳細な知識を必要とする。したがって、電気回路遮断器パネルの表面で１つまたは複数の主要な電力線の磁場を正確に測定することは難しい。
【０００７】
それに応じて、電気技術者ではない者が電気回路遮断器パネルの表面で１つまたは複数の主要な電力線の磁場を正確に判断できる装置、システムおよび／または方法に対して、利益の必要性または可能性が存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
いくつかの実施形態は、建造物による電力使用状況をモニタするためのシステムについて教示することができる。建造物は、建造物内の第１の負荷に電力を供給する１つまたは複数の主要な電力線を有し得る。１つまたは複数の主要な電力線の一部分は、第１の軸に実質的に平行に伸ばすことができる。建造物は、１つまたは複数の主要な電力線の一部分を覆うパネルをさらに有し得る。システムは、（ａ）パネルの表面の一部分と結合するよう構成された電流センサユニットであって、（ａ）第２の軸に実質的に平行な長さを有する少なくとも１つの磁場センサを有し、第２の軸は第１の軸に実質的に垂直であり、少なくとも１つの磁場センサは１つまたは複数の主要な電力線によって生成された磁場を検出するよう構成された、電流センサユニットと、（ｂ）プロセッサ上で実行するよう構成された処理ユニットとを含み得る。電流センサユニットは、少なくとも１つの磁場センサによって検出された磁場に基づいて出力信号を生成するよう構成することができる。処理ユニットは、電流センサユニットから出力信号を受信し、出力信号を処理して建造物内の第１の負荷による電力使用状況に関連する１つまたは複数のパラメータを決定するようさらに構成することができる。
【０００９】
他の実施形態は、建造物の１つまたは複数の主要な電力線の電流を測定するための装置について教示することができる。建造物は、遮断箱を有し得る。遮断箱は、１つまたは複数の主要な電力線の少なくとも第１の部分と、１つまたは複数の主要な電力線の第１の部分の上方の金属パネルとを含み得る。装置は、（ａ）（１）２つ以上の電流測定値を提供するよう構成された１つまたは複数の電流センサ、および、（２）１つまたは複数の電流センサと結合された１つまたは複数の磁石を有する検知デバイスと、（ｂ）コンピュータユニット上で実行するよう構成され、２つ以上の電流測定値を使用して１つまたは複数の主要な電力線の電流を決定するよう構成された処理モジュールとを含み得る。
【００１０】
さらなる他の実施形態は、建造物の電力使用状況をモニタするためのシステムを提供するための方法を開示することができる。建造物は、建造物内の第１の負荷に電力を供給する１つまたは複数の主要な電力線を有し得る。１つまたは複数の主要な電力線は、少なくとも部分的に、第１の軸に実質的に平行に伸ばすことができる。建造物は、１つまたは複数の主要な電力線の少なくとも一部を覆うパネルをさらに有し得る。本方法は、パネルの表面と結合するよう構成された電流センサユニットを設ける工程であって、電流センサユニットは、１つまたは複数の主要な電力線によって生成された磁場に基づいて出力信号を生成するよう構成された、工程と、電流センサユニットから出力信号を受信するよう構成され、出力信号を処理して建造物の電力使用状況に関連する１つまたは複数のパラメータを決定するようさらに構成された処理ユニットを設ける工程とを含み得る。電流センサユニットを設ける工程は、長さが第２の軸に沿った少なくとも１つの磁場センサを設ける工程であって、少なくとも１つの磁場センサは１つまたは複数の主要な電力線によって生成された磁場を検出するよう構成された、工程と、電流センサユニットをパネルの表面と結合する際に、少なくとも１つの磁場センサの第２の軸が第１の軸に実質的に垂直となるように電流センサユニット側に少なくとも１つの磁場センサを装着する工程とを含み得る。
【００１１】
さらなる実施形態は、電力モニタリングシステムを使用して、建造物の電力使用状況をモニタするための方法を開示する。建造物は、建造物内の第１の負荷に電力を供給する１つまたは複数の主要な電力線を有し得る。本方法は、電力モニタリングシステムを較正する工程であって、１つまたは複数の主要な電力線の第１の未処理の電流および第１の較正データは電力モニタシステムを較正している間に生成される、工程と、第１の較正データおよび第１の未処理の電流の測定値を格納する工程と、第２の未処理の電流を測定する工程と、第２の未処理の電流が第１の未処理の電流の既定量内にない場合に、電力モニタリングシステムの第１の再較正を実行する工程と、第２の未処理の電流が第１の未処理の電流の既定量内にある場合に、第１の較正データを使用して第１の測定電流を計算する工程と、第１の測定電流を表示する工程とを含み得る。電力モニタリングシステムの第１の再較正を実行する工程は、電力モニタリングシステムを較正する工程であって、１つまたは複数の主要な電力線の第３の未処理の電流および第２の較正データは電力モニタシステムの第１の再較正を実行している間に生成される、工程と、第２の較正データおよび第３の未処理の電流の測定値を格納する工程と、第２の較正データを使用して第１の測定電流を計算する工程とを含み得る。
【００１２】
実施形態の説明をさらに促進するため、以下の図面を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１の実施形態による、電気回路遮断器パネルと結合された例示的な電力モニタリングシステムの図を示す。
【図２】第１の実施形態による、図１の電力モニタリングシステムのブロック図を示す。
【図３】一実施形態による、主要な電力線を金属パネルで覆った例示的な電気回路遮断器パネルの誘導電圧対導体電流を示すグラフである。
【図４】一実施形態による、主要な電力線を厚紙パネルで覆った例示的な電気回路遮断器パネルの誘導電圧対導体電流を示すグラフである。
【図５】一実施形態による、電気導体と磁場センサとの間に鋼板を配置した際に磁場センサを電気導体上方で電気導体から異なる高さで水平に動かした場合の測定電圧を示す三次元グラフである。
【図６】一実施形態による、磁場センサを電気導体上方で電気導体から異なる高さで水平に動かした場合の測定電圧を示す三次元グラフである。
【図７】第１の実施形態による、図１の電気回路遮断器パネルの表面に位置する例示的な磁場センサを示す。
【図８】一実施形態による、図７の磁場センサを使用して測定された、電圧に対する受信信号の位相角対位置を示すグラフである。
【図９】図７とは異なる実施形態による、図１の電気回路遮断器パネルの表面に位置する電力モニタリングシステムの例示的な磁場センサを示す。
【図１０】図７および９とは異なる実施形態による、図１の電気回路遮断器パネルの表面に位置する電力モニタリングシステムの例示的な磁場センサを示す。
【図１１】図７、９および１０とは異なる実施形態による、図１の電気回路遮断器パネルの表面に位置する電力モニタリングシステムの例示的な磁場センサを示す。
【図１２】図７、９〜１１とは異なる実施形態による、図１の電気回路遮断器パネルの表面に位置する電力モニタリングシステムの例示的な磁場センサを示す。
【図１３】一実施形態による、主要な電力線を金属パネルで覆った例示的な電気回路遮断器パネルの誘導電圧対導体電流を示すグラフである。
【図１４】一実施形態による、図１２の電力モニタリングシステムを使用して測定された、電圧に対する受信信号の位相角対位置を示すグラフである。
【図１５】一実施形態による、磁石なしでコイル状の導体が垂直に装着された電力モニタリングシステムの実際のおよび予測電流測定値を示すグラフを示す。
【図１６】一実施形態による、図１２の電力モニタリングシステムの実際のおよび予測電流測定値を示すグラフを示す。
【図１７】図７、９〜１２とは異なる実施形態による、図１の電気回路遮断器パネルの表面に位置する電力モニタリングシステムの例示的なコイル状の導体を示す。
【図１８】図７、９〜１２、１７とは異なる実施形態による、図１の電気回路遮断器パネルの表面に位置する電力モニタリングシステムの例示的な磁場センサを示す。
【図１９】一実施形態による、図１８の電力モニタリングシステムを使用して測定された、電圧に対する受信信号の位相角対位置を示すグラフである。
【図２０】一実施形態による、建造物の電力使用状況をモニタするためのシステムを提供する方法の実施形態のフローチャートを示す。
【図２１】図２０の実施形態による、検知デバイスを設けるアクティビティの実施形態のフローチャートを示す。
【図２２】一実施形態による、建造物の電力使用状況をモニタするためのシステムを使用する方法の実施形態のフローチャートを示す。
【００１４】
図示を簡単かつ明確にするため、図面は一般様式の構築物を示し、周知の特徴および技法の説明および詳細は、不必要に本発明を不明瞭にすることを避けるために省略される場合がある。それに加えて、図面の要素は、必ずしも原寸に比例するとは限らない。例えば、図面の要素のいくつかの寸法は、他の要素と比べて拡大することで、本発明の実施形態に対する理解を高める際に役立てることができる。異なる図面における同じ参照番号は、同じ要素を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
説明内および特許請求の範囲内に「第１の」、「第２の」、「第３の」、「第４の」および同様の用語が使用される場合、これらの用語は、同様の要素を区別するために使用されるものであり、必ずしも特定の連続的または時間的順序を説明するものではない。そのように使用される用語は適切な状況下で交換可能であり、その結果、本明細書に記載される実施形態は、例えば、本明細書に図示されるまたは別の方法で記載されるもの以外の順番で動作できることを理解されたい。その上、「含む」および「有する」ならびにその任意の変形用語は、非排他的な包括を取り扱うことを意図し、その結果、要素のリストを含むプロセス、方法、システム、物品、デバイスまたは装置は、必ずしもそれらの要素に限定されるものではなく、そのようなプロセス、方法、システム、物品、デバイスまたは装置に明確に表示されていないまたは固有の他の要素を含んでもよい。
【００１６】
説明内および特許請求の範囲内に「左側」、「右側」、「前側」、「後側」、「上部」、「下部」、「上方」、「下方」および同様の用語が使用される場合、これらの用語は、目的を説明するために使用されるものであり、必ずしも永久的な相対位置を説明するものではない。そのように使用される用語は適切な状況下で交換可能であり、その結果、本明細書に記載される本発明の実施形態は、例えば、本明細書に図示されるまたは別の方法で記載されるもの以外の方向付けで動作できることを理解されたい。
【００１７】
「結合する（ｃｏｕｐｌｅ）」、「結合された（ｃｏｕｐｌｅｄ）」、「結合する（ｃｏｕｐｌｅｓ）」、「結合している（ｃｏｕｐｌｉｎｇ）」および同様の用語は、幅広く理解すべきであり、２つ以上の要素または信号を電気的に、機械的におよび／または別の方法で接続することを指す。２つ以上の電気要素は、電気的に結合されるが、機械的にまたは別の方法で結合されなくともよく、２つ以上の機械要素は、機械的に結合されるが、電気的にまたは別の方法で結合されなくともよく、２つ以上の電気要素は、機械的に結合されるが、電気的にまたは別の方法で結合されなくともよい。結合は、例えば、永久的もしくは半永久的またはほんの一瞬など、どのような時間長でもよい。
【００１８】
「電気結合」および同様の用語は、幅広く理解すべきであり、パワー信号、データ信号および／または電気信号の他のタイプもしくは組合せに関わらず、任意の電気信号に関与する結合を含む。「機械結合」および同様の用語は、幅広く理解すべきであり、すべてのタイプの機械結合を含む。
【００１９】
「結合された」および同様の用語に「着脱可能に」、「着脱可能な」および同様の用語が付随しなければ、問題の結合などが着脱可能であることも着脱可能でないことも意味しない。
【００２０】
図１は、第１の実施形態による、電気遮断器パネル１９０と結合された例示的な電力モニタリングシステム１００の図を示す。図２は、第１の実施形態による、電力モニタリングシステム１００のブロック図を示す。電力モニタリングシステム１００は、建造物の電力使用状況をモニタするためのシステムと考えることもできる。電力モニタリングシステム１００は、単なる例示であり、本明細書に提示される実施形態に限定されない。電力モニタリングシステム１００は、本明細書に具体的に描写も記載もされない多くの異なる実施形態または実施例において使用することができる。いくつかの例では、電力モニタリングシステム１００は、（ａ）検知デバイス１１０と、（ｂ）コンピュータユニット１２０と、（ｃ）表示デバイス１３０と、（ｄ）較正デバイス１８０とを含み得る。
【００２１】
また、図１に示されるように、従来の遮断箱または回路遮断器パネル１９０は、（ａ）２つ以上の個別の回路遮断器１９１と、（ｂ）２つ以上の主要な回路遮断器１９２と、（ｃ）主要な電力線１９３、１９４および１９５と、（ｄ）外面１９８を有するパネル１９６と、（ｅ）回路遮断器１９１および１９２へのアクセスを提供するドア１９７とを含み得る。
【００２２】
主要な電力線１９３、１９４および１９５は、主要な回路遮断器１９２と電気的に結合され、建造物内の電気デバイス（すなわち、負荷）に電力を供給する。パネル１９６は、主要な電力線１９３、１９４および１９５ならびに関連回路の少なくとも一部を覆い、これらの電圧が印加された導体との不注意な接触から人々を保護する。通常、パネル１９６は、鋼鉄または別の金属を含む。
【００２３】
システム１００は、パネル１９６の表面１９８に検知デバイス１１０を配置して検知デバイス１１０の誘導電圧を測定することによって、主要な電力線１９３、１９４および１９５の負荷電流を決定することができる。電力モニタリングシステム１００は、測定誘導電圧を使用して、主要な電力線１９３、１９４および１９５の電流および電力を計算することができる。
【００２４】
検知デバイス１１０をパネル１９６の表面１９８上のどの場所に配置しても、個々の分岐（無効負荷を含む）のそれぞれの電流を正確に決定することができる。しかし、正確な電流測定値を得るには、主要な電力線１９３、１９４および１９５からの磁場がパネル１９６と検知デバイス１１０から同じリアクタンスをとらえることが必要とされる。リアクタンスが同じでなければ、主要な電力線１９３、１９４および１９５の電流および電力を正確に計算することはさらに難しくなる。
【００２５】
パネル１９６上でセンサユニットを使用して主要な電力線１９３、１９４および１９５が生み出す磁場を測定する際の別の潜在的制限は、パネル１９６内の金属により、誘導電圧が、主要な電力線１９３、１９４および１９５中を通過する電流の量に非線形に変化し得ることである。その上、パネル１９６の金属の透過率の非線形性は、全パネル１９６にわたりその位置によって異なり得る。図３は、一実施形態による、主要な電力線を金属パネルで覆った例示的な電気回路遮断器パネルの誘導電圧対導体電流を示すグラフ３００である。図４は、一実施形態による、金属パネルを厚紙パネルと置き換えた例示的な電気回路遮断器パネルの誘導電圧対導体電流を示すグラフ４００である。
【００２６】
同様に、図５は、導体と磁場センサとの間に鋼板を配置した際に磁場センサを電気導体上方で導体から異なる高さ（ｙ軸）で水平（ｘ軸）に動かして測定された電圧を示す三次元グラフ５００である。図６は、導体と磁場センサとの間に鋼板がない状態で磁場センサを電気導体上方で導体から異なる高さ（ｙ軸）で水平（ｘ軸）に動かして測定された電圧を示す三次元グラフ６００である。図２〜６に示されるように、主要な電力線を覆う金属パネル（すなわち、パネル１９６（図１））の使用は、非磁性材料（すなわち、厚紙）の使用または材料の未使用と比較すると、主要な電力線に対向するパネルの表面上の測定電圧の著しい非線形性をもたらす。その上、図５および６に示されるように、この非線形性は、位置依存性である。すなわち、非線形性の量は、鋼製パネル上でのセンサの位置に基づいて異なる。以下で説明されるように、電力モニタリングシステム１００は、パネル１９６における金属の使用により生じる検知デバイス１１０の誘導電圧により、非線形性を相殺または解消することができる。さらに、電力モニタリングシステム１００は、主要な電力線１９３、１９４および１９５がパネル１９６と検知デバイス１１０から同じリアクタンスをとらえることを保証することができる。
【００２７】
図２を再度参照すると、検知デバイス１１０は、（ａ）２つ以上の電流センサまたは磁場センサ２１１および２１２と、（ｂ）コントローラ２１３と、（ｃ）ユーザ通信モジュール２１４と、（ｄ）トランシーバ２１５と、（ｅ）電源２１６と、（ｆ）結合メカニズム２１９とを含み得る。コントローラ２１３を使用して、磁場センサ２１１および２１２、ユーザ通信モジュール２１４、トランシーバ２１５ならびに電源２１６を制御することができる。いくつかの実施形態では、検知デバイス１１０は、２、４、６または８つの磁場センサを含み得る。さまざまな例では、磁場センサ２１１および２１２は、直径が２．５ミリメートル（ｍｍ）から１２．７ｍｍであり得る。
【００２８】
さまざまな例では、検知デバイス１１０は、結合メカニズム２１９を使用して、パネル１９６（図２）の表面１９８（図１）と結合するよう構成することができる。いくつかの例では、結合メカニズム２１９は、接着剤、Ｖｅｌｃｒｏ（登録商標）材料、磁石または別の取付けメカニズムを含み得る。
【００２９】
多くの実施形態では、磁場センサ２１１および２１２は、コイル状の導体（例えば、コイル状のワイヤ）を含み得る。図７は、第１の実施形態による、パネル１９６下に主要な電力線１９３、１９４および１９５を備えた、パネル１９６の表面１９８に位置する例示的な磁場センサ２１１を示す。多くの実施形態では、磁場センサ２１１は、第１の端部７５２および第１の端部７５２の反対側に位置する第２の端部７５３を備えたコイル状の導体７５１を含み得る。いくつかの例では、コイル状の導体７５１は、第１の方向７４３（例えば、反時計回り）に巻くことができる。磁場センサ２１２は、第１の端部７５５および第１の端部７５５の反対側に位置する第２の端部７５６を備えたコイル状の導体７５４を含み得る。コイル状の導体７５４は、第２の方向７４４（例えば、時計回り）に巻くことができる。多くの例では、コイル状の導体７５１の第１の巻き方向７４３は、コイル状の導体７５４の第２の巻き方向７４４の逆であり得る。磁場センサ２１１および２１２内の導体をコイル状にすることで、磁場の非線形性を解消する際に役立てることができる。
【００３０】
さまざまな例では、コイル状の導体７５１および７５４は、直径が２ミリメートル（ｍｍ）から１２ｍｍであり得る。コイル状の導体７５１は、コイル状の導体７５４から１２ｍｍ〜４０ｍｍだけ離間することができる。いくつかの例では、２つ以上の磁場センサの全幅は、最大１６０ｍｍであり得る。いくつかの例では、コイル状の導体は、空心または鋼心を有し得る。
【００３１】
いくつかの例では、表面１９８の少なくとも一部分は、軸７４０および７４２に実質的に平行であり得、少なくとも軸７４０は軸７４２に実質的に垂直である。同じまたは異なる例では、主要な電力線１９３、１９４および１９５の少なくとも一部分は、軸７４０に実質的に平行に伸ばすことができる。図７に示される実施形態では、軸７４１は、軸７４０および７４２に実質的に垂直である。また、軸７４１は、コイル状の導体７５１の第１の端部７５２から第２の端部７５３までの長さに沿って、および、コイル状の導体７５４の第１の端部７５５から第２の端部７５６までの長さに沿って、伸ばすことができる。すなわち、コイル状の導体７５１および７５４は、表面１９８ならびに主要な電力線１９３、１９４および１９５に実質的に垂直であり得る。
【００３２】
磁場センサを図７に示される構成に配置すると、主要な電力線１９３、１９４および１９５は、パネル１９６と検知デバイス１１０から同じリアクタンスをとらえる。その上、電力モニタリングシステムが図７に示される構成を有すると、鋼板ならびにコイル状の導体７５１および７５４は一定のリアクタンスを有する。
【００３３】
図７に示されるセンサ構成が実質的に一定のリアクタンスを有することを示すため、主要な電力線１９３、１９４および１９５に固定電流を設定することができ、受信信号の位相角を測定しながらコイル状の導体７５１を主要な電力線１９３、１９４および１９５に対して移動させることができる。リアクタンスが一定であれば、理想的なコイル導体の測定位相角は、１８０度離角した２つの位相のみを有する双安定挙動を呈する。
【００３４】
図８は、一実施形態による、電力モニタリングシステム１００の、電圧に対する受信信号の位相角対位置を示すグラフ８００である。グラフ８００を作成するため、主要な電力線１９３、１９４および１９５に固定電流を設定し、電圧に対する受信信号の位相角を測定しながらコイル状の導体７５１を主要な電力線１９３、１９４および１９５に対して約０．６センチメートル（ｃｍ）の増分で移動させた。図８に示されるように、位相角は、約１８０度離角した２つの異なる位相を有する双安定挙動を呈する。位相シフトは、コイル導体が主要な電力線１９５の中心上を通過する際に起こる。したがって、主要な電力線１９３、１９４および１９５がとらえるコイル状の導体７５１とパネル１９６のリアクタンスは、実質的に一定である。
【００３５】
図２に戻ると、トランシーバ２１５は、磁場センサ２１１および２１２ならびにコントローラ２１３と電気的に結合することができる。いくつかの例では、トランシーバ２１５は、電圧または磁場センサ２１１および２１２を使用して測定された他のパラメータをコンピュータユニット１２０のトランシーバ２２１に送信する。多くの例では、トランシーバ２１５およびトランシーバ２２１は、無線トランシーバであり得る。いくつかの例では、電気信号は、ＷＩ−ＦＩ（ワイヤレスフィディリティ）、ＩＥＥＥ（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ  ｏｆ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ａｎｄ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）８０２．１１無線プロトコルまたはＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）３．０＋ＨＳ（高速）無線プロトコルを使用して送信することができる。さらなる例では、これらの信号は、Ｚｉｇｂｅｅ（登録商標）（８０２．１５．４）、Ｚ−Ｗａｖｅまたは独自の無線規格を介して送信することができる。他の例では、トランシーバ２１５およびトランシーバ２２１は、携帯との接続または有線接続を使用して電気信号を送信することができる。
【００３６】
コンピュータユニット１２０は、（ａ）トランシーバ２２１と、（ｂ）処理モジュールまたはユニット２２２と、（ｃ）電源２２３と、（ｄ）ユーザ通信デバイス１２４と、（ｅ）プロセッサ２２５と、（ｆ）メモリ２２６と、（ｇ）較正モジュール２２７と、（ｈ）電気コネクタ１２８とを含み得る。コンピュータユニット１２０は、トランシーバ２２１を介して検知デバイス１１０から出力信号を受信し、出力信号を処理して建造物の電力使用状況に関連する１つまたは複数のパラメータ（例えば、建造物で使用される電力ならびに主要な電力線１９３、１９４および１９５の電流）を決定するよう構成することができる。
【００３７】
いくつかの例では、処理ユニット２２２をメモリ２２６に格納し、プロセッサ２２５上で実行するよう構成することができる。処理ユニット２２２は、検知デバイス１１０からの電流測定値を使用して、建造物の電力使用状況に関連する１つまたは複数のパラメータ（例えば、主要な電力線１９３、１９４および１９５の電流ならびに電力）を決定するようさらに構成することができる。コンピュータユニット１２０を実行すると、メモリ２２６に格納されたプログラム命令がプロセッサ２２５によって実行される。メモリ２２６に格納されたプログラム命令の一部分は、以下で説明されるように、方法２２００（図２２）の実行および／または処理ユニット２２２に適切であり得る。
【００３８】
較正モジュール２２７は、１つまたは複数の較正負荷を含み得る。いくつかの例では、１つまたは複数の較正負荷は、建造物の電力線インフラストラクチャの第１の位相分枝と電気的に結合して、電気コネクタ１２８を使用して電力モニタリングシステム１００を較正する際に役立てることができる。ユーザ通信デバイス１２４は、ユーザに情報を表示するよう構成することができる。一例では、ユーザ通信デバイス１２４は、モニタ、タッチスクリーンおよび／または１つもしくは複数のＬＥＤ（発光ダイオード）であり得る。
【００３９】
電源２２３は、トランシーバ２２１、ユーザ通信デバイス１２４、プロセッサ２２５およびメモリ２２６に電力を供給することができる。いくつかの例では、電源２２３は、電気壁コンセントと結合することができる電気プラグ１２９を含み得る。
【００４０】
表示デバイス１３０は、（ａ）ディスプレイ１３４、（ｂ）制御メカニズム１３２、（ｃ）トランシーバ２２１と通信するよう構成されたトランシーバ２３１、（ｄ）電源２３３、および／または、（ｅ）電気コネクタ２３５を含み得る。いくつかの実施形態では、電気コネクタ２３５は、電気コネクタ１２８と結合して、表示デバイス１３０をコンピュータユニット１２０と結合するよう構成することができる。
【００４１】
較正デバイス１８０は、（ａ）トランシーバ２８１と、（ｂ）電気コネクタ１８２と、（ｃ）較正モジュール２８３と、（ｄ）ユーザ通信デバイス１８４とを含み得る。いくつかの例では、トランシーバ２８１は、トランシーバ２１５、２２１および／または２３１と同様でも同じでもよい。いくつかの例では、電気コネクタ１８２は、電力プラグであり得る。ユーザ通信デバイス１８４は、ユーザに情報を表示するよう構成することができる。一例では、ユーザ通信デバイス１８４は、１つまたは複数のＬＥＤであり得る。
【００４２】
較正モジュール２８３は、１つまたは複数の較正負荷を含み得る。いくつかの例では、１つまたは複数の較正負荷は、建造物の電力線インフラストラクチャの第２の位相分枝と電気的に結合して、電力モニタリングシステム１００を較正する際に役立てることができる。すなわち、いくつかの例では、電気コネクタ１２８は、電力の第１の位相（例えば、主要な電力線１９３またはＬ１）と結合された電気壁コンセントと結合され、電気コネクタ１８２は、電力の第２の位相（例えば、主要な電力線１９４またはＬ２）と結合された電気壁コンセントと結合される。これらの例では、主要な電力線１９５はアース線である。
【００４３】
図９は、一実施形態による、パネル１９６下に主要な電力線１９３、１９４および１９５を備えた、パネル１９６の表面１９８に位置する電力モニタリングシステム９００の例示的な磁場センサ９１１および９１２を示す。電力モニタリングシステム９００は、建造物の電力使用状況をモニタするためのシステムと考えることもできる。電力モニタリングシステム９００は、単なる例示であり、本明細書に提示される実施形態に限定されない。電力モニタリングシステム９００は、本明細書に具体的に描写も記載もされない多くの異なる実施形態または実施例において使用することができる。
【００４４】
図９を参照すると、いくつかの例では、電力モニタリングシステム９００は、（ａ）検知デバイス９１０と、（ｂ）コンピュータユニット１２０（図１および２）と、（ｃ）表示デバイス１３０（図１および２）と、（ｄ）較正デバイス１８０（図１および２）とを含み得る。検知デバイス９１０は、（ａ）２つ以上の電流センサまたは磁場センサ９１１および９１２と、（ｂ）磁石または磁心９６１および９６４と、（ｃ）コントローラ２１３（図２）と、（ｄ）ユーザ通信モジュール２１４（図２）と、（ｅ）トランシーバ２１５（図２）と、（ｆ）電源２１６（図２）と、（ｇ）結合メカニズム２１９（図２）とを含み得る。磁心９６１および９６４は、磁場センサ９１１および９１２の一部として考えることも、磁場センサ９１１および９１２と結合することもできる。いくつかの例では、磁心９６１および９６４は、電磁石または永久磁石を含み得る。磁心９６１および９６４は、表面１９８に検知デバイス９１０を結合する際に役立つよう構成することができる。いくつかの例では、磁心９６１および９６４のＮ極およびＳ極は、各磁心の端部に位置し得る。
【００４５】
多くの例では、磁場センサ９１１および９１２は、コイル状の導体（例えば、コイル状のワイヤ）を含み得る。多くの実施形態では、磁場センサ９１１は、第１の端部７５２および第１の端部７５２の反対側に位置する第２の端部７５３を備えたコイル状の導体７５１を含み得る。いくつかの例では、コイル状の導体７５１は、磁心９６１の周りを第１の方向７４３（例えば、反時計回り）に巻くことができる。磁場センサ９１２は、第１の端部７５５および第１の端部７５５の反対側に位置する第２の端部７５６を備えたコイル状の導体７５４を含み得る。コイル状の導体７５４は、磁心９６４の周りを第２の方向７４４（例えば、時計回り）に巻くことができる。多くの例では、コイル状の導体７５１の第１の巻き方向７４３は、コイル状の導体７５４の第２の巻き方向７４４の逆であり得る。
【００４６】
いくつかの例では、表面１９８の少なくとも一部分は、軸７４０および７４２に実質的に平行であり得、少なくとも軸７４０は軸７４２に実質的に垂直である。同じまたは異なる例では、主要な電力線１９３、１９４および１９５の少なくとも一部分は、軸７４０に実質的に平行に伸ばすことができる。図９に示される実施形態では、軸７４１は、軸７４０および７４２に実質的に垂直である。すなわち、コイル状の導体７５１および７５４は、表面１９８ならびに主要な電力線１９３、１９４および１９５に実質的に垂直であり得る。その上、磁心９６１および９６４の一端は、パネル１９６の表面１９８と結合するよう構成することができる。
【００４７】
いくつかの例では、磁心９６１および９６４は、磁心９６１および９６４近くのパネル１９６の領域において磁場を飽和させることによって、パネル１９６とコイル状の導体９５１および９５４のリアクタンスを等しくする際に役立てることができる。したがって、主要な電力線１９３、１９４および１９５がとらえるコイル状の導体９５１および９５４とパネル１９６のリアクタンスは、実質的に一定であり、パネル１９６によって生じた磁場の非線形性は、実質的に解消される。
【００４８】
図１０は、一実施形態による、パネル１９６の表面１９８に位置する電力モニタリングシステム１０００の例示的な磁場センサ１０１１、１０１２および１０１９を示す。電力モニタリングシステム１０００は、建造物の電力使用状況をモニタするためのシステムと考えることもできる。電力モニタリングシステム１０００は、単なる例示であり、本明細書に提示される実施形態に限定されない。電力モニタリングシステム１０００は、本明細書に具体的に描写も記載もされない多くの異なる実施形態または実施例において使用することができる。
【００４９】
いくつかの例では、電力モニタリングシステム１０００は、（ａ）検知デバイス１０１０と、（ｂ）コンピュータユニット１２０（図１および２）と、（ｃ）表示デバイス１３０（図１および２）と、（ｄ）較正ユニット１８０（図１および２）とを含み得る。検知デバイス１０１０は、（ａ）２つ以上の電流センサまたは磁場センサ１０１１、１０１２および１０１９と、（ｂ）１つまたは複数の磁石または磁心９６１、９６４および１０６９と、（ｃ）コントローラ２１３（図２）と、（ｄ）ユーザ通信モジュール２１４（図２）と、（ｅ）トランシーバ２１５（図２）と、（ｆ）電源２１６（図２）と、（ｇ）結合メカニズム２１９（図２）と、（ｈ）１つまたは複数の強磁性カップまたはドーム１０６６、１０６７および１０６８とを含み得る。多くの実施形態では、磁場センサ１０１１、１０１２および１０１９はそれぞれ、コイル状の導体７５１、７５４および１０５９を含み得る。いくつかの例では、コイル状の導体１０５９は、コイル状の導体７５１および／または７５４と同様でも同じでもよい。コイル状の導体７５１、７５４および１０５９はそれぞれ、磁心９６１、９６４および１０６９の周りに巻き付けることができる。さまざまな実施形態では、磁心９６１、９６４および１０６９は、強磁性カップまたはドーム１０６６、１０６７および１０６８と結合することができる。多くの実施形態では、磁心９６１、９６４および１０６９はそれぞれ、コイル状の導体７５１、７５４および１０５９を超えて延在し、強磁性カップまたはドーム１０６６、１０６７および１０６８と結合することができる。
【００５０】
ドーム１０６６、１０６７および１０６８はそれぞれ、コイル状の導体７５１、７５４および１０５９上に位置し得る。すなわち、コイル状の導体７５１、７５４および１０５９はそれぞれ、ドーム１０６６、１０６７および１０６８の内側にあるか、または、ドーム１０６６、１０６７および１０６８によって囲まれる。いくつかの例では、磁心９６１、９６４および１０６９のＮ極およびＳ極は、各磁心の端部に位置し得る。ドーム１０６６、１０６７および１０６８は、鋼鉄または別の強磁性材料で製作することができる。
【００５１】
いくつかの例では、磁心９６１、９６４および１０６９はそれぞれ、コイル状の導体９５１、９５４および１０７９近くのパネル１９６の領域において磁場を飽和させることによって、パネル１９６とコイル状の導体９５１、９５４および１０７９のリアクタンスを等しくする際に役立てることができる。ドーム１０６６、１０６７および１０６８はそれぞれ、磁心９６１、９６４および１０６９の周りおよび／または下方の領域において磁束線をさらに集束することができる。したがって、主要な電力線１９３、１９４および１９５がとらえるコイル状の導体９５１、９５４および１０７９とパネル１９６のリアクタンスは、実質的に一定であり、パネル１９６によって生じた磁場の非線形性は解消される。
【００５２】
その上、ドーム１０６６、１０６７および１０６８の磁場集束効果は、電力モニタリングシステム１０００のコストを削減する際に役立てることができる。ドーム１０６６、１０６７および１０６８を使用すると磁場がさらに集束されるため、磁心９６１、９６４および１０６９は、より弱い磁石でもよい。それに応じて、強磁性ドームを備える電力モニタリングシステムは、より少ない磁性材料またはあまりコストのかからない（すなわち、より弱い）磁性材料を使用することができる。
【００５３】
図１１は、一実施形態による、パネル１９６の表面１９８に位置する電力モニタリングシステム１１００の例示的な磁場センサ１１１１、１１１２および１１１９を示す。電力モニタリングシステム１１００は、建造物の電力使用状況をモニタするためのシステムと考えることもできる。電力モニタリングシステム１１００は、単なる例示であり、本明細書に提示される実施形態に限定されない。電力モニタリングシステム１１００は、本明細書に具体的に描写も記載もされない多くの異なる実施形態または実施例において使用することができる。
【００５４】
電力モニタリングシステム１１００は、強磁性ドーム１０６６、１０６７および１０６８をコイル状の導体７５１、７５４、および１０５９を囲む単一の強磁性ドーム１１６６と置き換えることを除いて、電力モニタリングシステム１０００と同様でも同じでもよい。いくつかの例では、それぞれのコイル状の導体上に個々の強磁性ドームを使用する代わりに１つの強磁性ドームを使用することで、電力モニタリングシステムのコストを削減することができる。
【００５５】
図１２は、一実施形態による、パネル１９６の表面１９８に位置する電力モニタリングシステム１２００の例示的な磁場センサ１２１１を示す。電力モニタリングシステム１２００は、建造物の電力使用状況をモニタするためのシステムと考えることもできる。電力モニタリングシステム１２００は、単なる例示であり、本明細書に提示される実施形態に限定されない。電力モニタリングシステム１２００は、本明細書に具体的に描写も記載もされない多くの異なる実施形態または実施例において使用することができる。
【００５６】
いくつかの例では、電力モニタリングシステム１２００は、（ａ）検知デバイス１２１０と、（ｂ）コンピュータユニット１２０（図１および２）と、（ｃ）表示デバイス１３０（図１および２）と、（ｄ）較正ユニット１８０（図１および２）とを含み得る。検知デバイス１２１０は、（ａ）少なくとも１つの電流センサまたは磁場センサ１２１１と、（ｂ）磁石１２６１と、（ｃ）コントローラ２１３（図２）と、（ｄ）ユーザ通信モジュール２１４（図２）と、（ｅ）トランシーバ２１５（図２）と、（ｆ）電源２１６（図２）と、（ｇ）結合メカニズム２１９（図２）とを含み得る。磁石１２６１は、磁場センサ１２１１の一部として考えることも、磁場センサ１２１１と結合することもできる。いくつかの例では、磁石１２６１は、検知デバイス１２１０をパネル１９６と磁気的に結合するよう構成される。
【００５７】
多くの例では、磁場センサ１２１１は、コイル状の導体（例えば、コイル状のワイヤ）を含み得る。多くの実施形態では、磁場センサ１２１１は、コイル状の導体７５１を含み得る。いくつかの例では、コイル状の導体７５１は、第１の方向７４３（例えば、反時計回り）に巻くことができる。図１２に示される実施形態では、軸７４１は、軸７４０および軸７４２に実質的に垂直である。すなわち、第１の端部７５２から第２の端部７５３まで伸びるコイル状の導体７５１の長さは、表面１９８ならびに主要な電力線１９３、１９４および１９５に実質的に垂直であり得る。
【００５８】
磁石１２６１は、第１の側面１２４８および第１の側面１２４８の反対側に位置する第２の側面１２４９を有し得る。第２の側面１２４９は、パネル１９６の表面１９８に隣接してもよい。いくつかの例では、コイル状の導体７５１の第１の端部７５２は、磁石１２６１の第１の側面１２４８と結合しても、隣接してもよい。第２の端部７５３は、磁石１２６１の第１の側面１２４８から離間することができる。
【００５９】
いくつかの例では、磁石１２６１は、コイル状の導体７５１近くのパネル１９６の領域において磁場を飽和させることによって、主要な電力線１９３、１９４および１９５がとらえるコイル状の導体７５１とパネル１９６のリアクタンスを等しくする際に役立てることができる。したがって、主要な電力線１９３、１９４および１９５がとらえるコイル状の導体７５１とパネル１９６のリアクタンスは、実質的に一定であり、パネル１９６によって生じた磁場の非線形性は解消される。
【００６０】
図１３は、一実施形態による、主要な電力線を金属パネルで覆った例示的な電気回路遮断器パネルの誘導電圧対導体電流を示すグラフ１３００である。すなわち、グラフ１３００は、検知デバイス１２１０と実質的に同様な検知デバイスおよび検知デバイス１２１０と実質的に同様だが磁石１２６１なしの検知デバイスの誘導電圧対導体電流を示す。図１３に示されるように、検知デバイス１２１０に磁石１２６１を使用すると、誘導電圧の線形性は大幅に増加する。
【００６１】
同様に、図１４は、一実施形態による、受信信号（電圧に対する）の位相角対位置を示すグラフ１４００である。グラフ１４００を作成するため、主要な電力線１９３、１９４および１９５に固定電流を設定し、電圧に対する受信信号の位相角を測定しながら検知デバイスを主要な電力線１９３、１９４および１９５に対して約０．６センチメートルの増分で移動させた。グラフ１４００は、検知デバイス１２１０と実質的に同様な検知デバイスおよび検知デバイス１２１０と実質的に同様だが磁石１２６１なしの検知デバイスの誘導電圧対位置を示す。図１４に示されるように、磁石１２６１付きの検知デバイス１２１０を使用すると、位相角は、はるかに鋭い位相角シフトを呈する。位相角がシフトしている領域では、位相角を測定することは難しく、したがって、これらのエリアの電流測定値は、より高いエラー率を有し得る。位相角シフトの鋭度を増大することで、検知デバイス１２１０が使用可能な結果を提供するエリアを大幅に増加する。
【００６２】
図１５および１６は、磁石なしの電力モニタリングシステムと比較して、電力モニタリングシステム１２００の向上された精度を示す２つの追加テストのシナリオの結果を示す。図１５は、一実施形態による、磁石なしでコイル状の導体が垂直に装着された電力モニタリングシステムを使用した結果を示すグラフ１５００を示す。図１６は、一実施形態による、電力モニタリングシステム１２００（すなわち、磁石付きでコイル状の導体が垂直に装着された）を使用した結果を示すグラフ１６００を示す。図１５および１６は、電力モニタリングシステムによって相電線（Ｌ１およびＬ２）のそれぞれにおいて測定された電流、ならびに、主要な電力線１９３（すなわち、Ｌ１）および主要な電力線１９５（すなわち、Ｌ２）の実際の電流を示す。図１５および１６に示されるように、電力モニタリングシステムの一部として磁石を使用すると、測定電流の変化量におけるエラーを劇的に減少することができる。図１、９、１０、１１、１７および１８の電力モニタリングシステム１００、９００、１０００、１１００、１７００および１８００のテストは、線形性における同様の増加および測定電流のエラーにおける同様の減少を示す。
【００６３】
図１７は、一実施形態による、パネル１９６の表面１９８に位置する電力モニタリングシステム１７００の例示的なコイル状の導体７５１を示す。電力モニタリングシステム１７００は、建造物の電力使用状況をモニタするためのシステムと考えることもできる。電力モニタリングシステム１７００は、単なる例示であり、本明細書に提示される実施形態に限定されない。電力モニタリングシステム１７００は、本明細書に具体的に描写も記載もされない多くの異なる実施形態または実施例において使用することができる。
【００６４】
電力モニタリングシステム１７００は、電力モニタリングシステム１７００がコイル状の導体７５１上に強磁性ドーム１７６６を含むことを除いて、電力モニタリングシステム１２００と同様でも同じでもよい。いくつかの例では、ドーム１７６６の端部は磁石１２６１側に位置する。他の例では、磁石１２６１もまたドーム１７６６によって囲まれる。いくつかの例では、電力モニタリングシステム１２００にドーム１７６６を使用すると、コイル状の導体７５１の周りおよび／または下方の領域において磁束線を集束することができる。
【００６５】
図１８は、一実施形態による、パネル１９６下に主要な電力線１９３、１９４および１９５を備えた、パネル１９６の表面１９８に位置する電力モニタリングシステム１８００の例示的な磁場センサ１８１１を示す。電力モニタリングシステム１８００は、建造物の電力使用状況をモニタするためのシステムと考えることもできる。電力モニタリングシステム１８００は、単なる例示であり、本明細書に提示される実施形態に限定されない。電力モニタリングシステム１８００は、本明細書に具体的に描写も記載もされない多くの異なる実施形態または実施例において使用することができる。
【００６６】
いくつかの例では、電力モニタリングシステム１８００は、（ａ）検知デバイス１８１０と、（ｂ）コンピュータユニット１２０（図１および２）と、（ｃ）表示デバイス１３０（図１および２）と、（ｄ）較正ユニット１８０（図１および２）とを含み得る。検知デバイス１８１０は、（ａ）少なくとも１つの電流センサまたは磁場センサ１８１１と、（ｂ）コントローラ２１３（図２）と、（ｃ）ユーザ通信モジュール２１４（図２）と、（ｄ）トランシーバ２１５（図２）と、（ｅ）電源２１６（図２）と、（ｆ）結合メカニズム２１９（図２）とを含み得る。
【００６７】
多くの実施形態では、磁場センサ１８１１は、第１の端部１８５２および第１の端部１８５２の反対側に位置する第２の端部１８５３を備えたコイル状の導体１８５１を含み得る。図１８に示される実施形態では、端部１８５２から端部１８５３までのコイル状の導体１８５１の長さは、軸７４２に実質的に垂直であり得る。すなわち、コイル状の導体１８５１は、主要な電力線１９３、１９４および１９５に実質的に垂直であり得、表面１９８に実質的に平行であり得る。磁場センサを図１８に示される構成に配置すると、主要な電力線１９３、１９４および１９５は、パネル１９６とコイル状の導体９５１から実質的に一定のリアクタンスをとらえる。
【００６８】
図１９は、一実施形態による、磁場センサ１８１１の、電圧に対する受信信号の位相角対位置を示すグラフ１９００である。グラフ１９００を作成するため、主要な電力線１９３、１９４および１９５に固定電流を設定し、電圧に対する受信信号の位相角を測定しながらコイル導体１８５１を主要な電力線１９３、１９４および１９５に対して約０．６センチメートルの増分で移動させた。図１９に示されるように、位相角は、約１８０度離角した２つの異なる位相を有する双安定挙動を呈する。１８０度の位相シフトは、コイルが主要な電力線１９５の中心上を通過する際に起こる。したがって、主要な電力線１９３、１９４および１９５がとらえるコイル導体１８５１とパネル１９６のリアクタンスは、実質的に一定であり、パネル１９６によって生じた磁場の非線形性は解消される。
【００６９】
図２０は、一実施形態による、建造物の電力使用状況をモニタするためのシステムを提供する方法２０００の実施形態のフローチャートを示す。方法２０００は、単なる例示であり、本明細書に提示される実施形態に限定されない。方法２０００は、本明細書に具体的に描写も記載もされない多くの異なる実施形態または実施例において使用することができる。いくつかの実施形態では、方法２０００のアクティビティ、手順および／またはプロセスは、提示される順序で実行することができる。他の実施形態では、方法２０００のアクティビティ、手順および／またはプロセスは、他の任意の適切な順序で実行することができる。さらなる他の実施形態では、方法２０００のアクティビティ、手順および／またはプロセスの１つまたは複数は、組み合わせることも、省略することもできる。
【００７０】
図２０を参照すると、方法２０００は、検知デバイスを設けるアクティビティ２０６１を含む。一例として、検知デバイスはそれぞれ、図１、９、１０、１２および１８の検知デバイス１１０、９１０、１０１０、１２１０および１８１０と同様でも同一でもよい。
【００７１】
いくつかの例では、検知デバイスは、電気遮断箱のパネルの表面と結合するよう構成することができる。検知デバイスは、電気遮断箱内の１つまたは複数の主要な電力線によって生成された磁場に基づいて出力信号を生成するよう構成することができる。図２１は、第１の実施形態による、検知デバイスを設けるアクティビティ２０６１の実施形態のフローチャートを示す。
【００７２】
図２１を参照すると、アクティビティ２０６１は、１つまたは複数の磁場センサを設ける手順２１７１を含む。いくつかの例では、磁場センサは、図２の磁場センサ２１１および２１２、図９の磁場センサ９１１および９１２、図１０の磁場センサ１０１１、１０１２および１０１９、図１２の磁場センサ１２１１、ならびに／または、図１８の磁場センサ１８１１と同様でもよい。いくつかの例では、１つまたは複数の磁場センサは、１つまたは複数のコイル状の導体を含み得る。
【００７３】
次に、図２１のアクティビティ２０６１は、１つまたは複数の磁場センサを検知デバイスに装着する手順２１７２を含む。いくつかの例では、手順２１７２は、検知デバイスをパネルの表面と結合する際に、１つまたは複数の磁場センサの軸が１つまたは複数の主要な電力線の少なくとも一部分に実質的に垂直となり、パネルの表面に実質的に平行となるように、検知デバイス側に１つまたは複数の磁場センサを装着する工程を含み得る。
【００７４】
他の例では、手順２１７２は、検知デバイスをパネルの表面と結合する際に、１つまたは複数の磁場センサの軸が１つまたは複数の主要な電力線の少なくとも一部分に実質的に垂直となり、パネルの表面に実質的に垂直となるように、検知デバイス側に１つまたは複数の磁場センサを装着する工程を含み得る。さまざまな例では、検知デバイス側の１つまたは複数の磁場センサは、検知デバイスをパネルの表面と結合する際に、１つまたは複数の磁場センサの軸が磁場センサの真下の１つまたは複数の主要な電力線の一部分に実質的に垂直となり、パネルの表面に実質的に垂直となるように装着される。
【００７５】
図２１のアクティビティ２０６１は、１つまたは複数の磁石を設ける手順２１７３を引き続き実行する。一例として、１つまたは複数の磁石は、図９の磁心９６１および９６４、図１０の磁心１０６９、ならびに／または、図１２の磁石１２６１と同様でもよい。
【００７６】
その後、図２１のアクティビティ２０６１は、１つまたは複数の磁石を１つまたは複数の磁気センサと結合する手順２１７４を含む。いくつかの例では、１つまたは複数の磁気センサを１つまたは複数の磁石と結合する工程は、磁場センサの１つまたは複数のコイル状の導体を１つまたは複数の磁石の周りに巻き付ける工程を含み得る。例えば、１つまたは複数の磁石の周りに巻き付けることができる磁場センサのコイル状の導体は、図９、１０および／または１１に示される１つまたは複数の磁石の周りに巻き付けられたコイル状の導体と同様でもよい。
【００７７】
他の実施形態では、１つまたは複数の磁気センサを１つまたは複数の磁石と結合する工程は、磁場センサの一端を１つまたは複数の磁石と結合する工程を含み得る。例えば、磁場センサの一端を１つまたは複数の磁石と結合する工程は、図１２および／または１３に示される磁場センサの一端を１つまたは複数の磁石と結合する工程と同様でもよい。代替の例では、アクティビティ２０６１は、手順２１７３および２１７４を含まない。
【００７８】
次に、図２１のアクティビティ２０６１は、１つまたは複数の強磁性ドームを設ける手順２１７５を含む。一例として、１つまたは複数の強磁性ドームは、図１０のドーム１０６６、１０６７および１０６８、図１１のドーム１１６６、ならびに／または、図１６のドーム１７６６と同様でもよい。
【００７９】
図２１のアクティビティ２０６１は、１つまたは複数の磁場センサが１つまたは複数のドーム内に位置するように、１つまたは複数の強磁性ドームを装着する手順２１７６を引き続き実行する。例えば、１つまたは複数のドーム内に位置する１つまたは複数の磁場センサは、図１０、１１および／または１６に示される１つまたは複数のドーム内に位置する１つまたは複数の磁場センサと同様でもよい。代替の例では、アクティビティ２０６１は、手順２１７５および２１７６を含まない。
【００８０】
その後、図２１のアクティビティ２０６１は、検知デバイスの１つまたは複数の追加のコンポーネントを設ける手順２１７７を含む。いくつかの例では、１つまたは複数の追加のコンポーネントは、コントローラ、電源、トランシーバ、ユーザ通信モジュールおよび／または結合メカニズムを含み得る。手順２１７４の後、アクティビティ２０６１が完了する。
【００８１】
図２０を再度参照すると、図２０の方法２０００は、コンピュータデバイスを設けるアクティビティ２０６２を引き続き実行する。一例として、コンピュータデバイスは、図１および２のコンピュータユニット１２０と同様でも同一でもよい。いくつかの例では、アクティビティ２０６２は、単に処理ユニットを設ける工程を代わりに含み得る。一例として、処理ユニットは、図２の処理ユニット２２２と同様でも同一でもよい。いくつかの例では、処理ユニットは、検知デバイスから出力信号を受信するよう構成することができ、出力信号を処理して建造物の電力使用状況に関連する１つまたは複数のパラメータを決定するようさらに構成することができる。
【００８２】
その後、図２０の方法２０００は、較正デバイスを設けるアクティビティ２０６３を含む。一例として、較正デバイスは、図１および２の較正デバイス１８０と同様でも同一でもよい。
【００８３】
その後、図２０の方法２０００は、表示デバイスを設けるアクティビティ２０６４を含む。一例として、較正デバイスは、図１および２の表示デバイス１３０と同様でも同一でもよい。いくつかの例では、表示デバイスは、コンピュータユニット１２０の一部であり得る。
【００８４】
検知デバイスの構成を変更することによって磁場の非線形性を緩和する工程に加えて、磁場の非線形性は、電力モニタリングシステムを較正して使用する方法を修正することによって緩和することができる。図２２は、建造物の第１の負荷の電力使用状況をモニタするためのシステムを使用する方法２２００の実施形態のフローチャートを示す。方法２２００は、単なる例示であり、本明細書に提示される実施形態に限定されない。方法２２００は、本明細書に具体的に描写も記載もされない多くの異なる実施形態または実施例において使用することができる。いくつかの実施形態では、方法２２００のアクティビティ、手順および／またはプロセスは、提示される順序で実行することができる。他の実施形態では、方法２２００のアクティビティ、手順および／またはプロセスは、他の任意の適切な順序で実行することができる。さらなる他の実施形態では、方法２２００のアクティビティ、手順および／またはプロセスの１つまたは複数は、組み合わせることも、省略することもできる。
【００８５】
図２２を参照すると、方法２２００は、電力モニタリングシステムを設けるアクティビティ２２６１を含む。一例として、電力モニタリングシステムはそれぞれ、図１、９、１０、１１、１２、１７および１８の電力モニタリングシステム１００、９００、１０００、１１００、１２００、１７００および１８００と同様でも同一でもよい。
【００８６】
図２２の方法２２００は、電力モニタリングシステムを較正するアクティビティ２２６２を引き続き実行する。いくつかの例では、第１の較正は、電力モニタリングシステムを最初に設置または起動する際に実行することができる。いくつかの例では、電力モニタリングシステムのコンピュータデバイスは、建造物の電力システムの第１の相電線（例えば、Ｌ１）に差し込まれ、電力モニタリングシステムの較正デバイスは、建造物の電力システムの第２の相電線（例えば、Ｌ２）に差し込まれる。
【００８７】
いくつかの例では、電力モニタリングシステムを較正する工程は、最初に、検知デバイスのそれぞれの電流センサの第１の電流の第１の振幅および第１の位相を決定する工程を含み得る。その後、コンピュータデバイスの第１の負荷を第１の位相分岐と結合し、検知デバイスのそれぞれの電流センサの第２の電流の第２の振幅および第２の位相を決定する。次に、較正デバイスの第２の既定の負荷を第２の位相分岐と結合し、それぞれの電流センサの第３の電流の第３の振幅および第３の位相を決定する。最後に、第１の振幅、第１の位相、第２の振幅、第２の位相、第３の振幅および第３の位相を少なくとも部分的に使用して、検知デバイスに対する１つまたは複数の較正係数を決定する。
【００８８】
その後、図２２の方法２２００は、較正データを格納するアクティビティ２２６３を含む。いくつかの例では、較正データは、較正係数ならびに第１の電流の第１の振幅および第１の位相を含み得る。較正データは、コンピュータデバイスのメモリに格納することができる。
【００８９】
次に、図２２の方法２２００は、未処理の電流を測定するアクティビティ２２６４を含む。
【００９０】
図２２の方法２２００は、未処理の電流が、格納された較正データと既定量だけ異なるかどうか判断するアクティビティ２２６５を引き続き実行する。電流が、格納された較正データの電流の既定量内であれば、次のアクティビティは、測定電流を計算するアクティビティ２２６６である。
【００９１】
未処理の電流が第１の電流の既定量（例えば、１パーセント（％）、５％、１０％または２５％）内でなければ、次のアクティビティは、電力モニタリングシステムを較正するアクティビティ２２６２である。新しい較正パラメータおよび新しい第１の電流をメモリに格納することができる。したがって、較正データおよび未処理の電流のデータベースを作成することができる。したがって、アクティビティ２２６５では、未処理の電流を、メモリに格納された較正データのすべてと比較することができる。未処理の電流が格納された較正データの既定量内でなければ、電力モニタリングシステムを再較正することができる。すなわち、電力モニタリングシステムが、以前に測定された電流から電流の大きな変化が生じたことを検出した場合は常に、新しい較正が行われることになる。したがって、磁場の非線形性は、主要な電力線の電流の大きな変化が生じた場合に常に電力モニタリングシステムを再較正することによって緩和することができる。
【００９２】
その後、図２２の方法２２００は、格納された較正データを使用して測定電流を計算するアクティビティ２２６６を含む。
【００９３】
その後、方法２２００は、測定電流を表示するアクティビティ２２６７を引き続き実行する。いくつかの例では、測定電流は、表示デバイス１３０を使用して表示することができる。
【００９４】
本発明は、特定の実施形態を参照して説明されてきたが、当業者であれば、本発明の精神または範囲から逸脱することなくさまざまな変更を行うことができることが理解されよう。それに応じて、本発明の実施形態の開示は、本発明の範囲を例示することを意図し、限定することを意図しない。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲で必要とされる範囲にのみ限定されるものとすることを意図する。例えば、図２０のアクティビティ２０６１、２０６２、２０６３、２０６４、図２０の手順２１７１、２１７２、２１７３、２１７４、２１７５、２１７６、２１７７、および、図２２のアクティビティ２２６１、２２６２、２２６３、２２６４、２２６５、２２６６、２２６７は、多くの異なるアクティビティ、手順からなり、多くの異なる順序で多くの異なるモジュールによって実行できること、図１、２、７、９、１０、１１、１２、１７および１８のいかなる要素も変更できること、ならびに、これらの実施形態の前述の議論は必ずしもすべての可能な実施形態の完全な説明を表すわけではないことが当業者には容易に明らかであろう。
【００９５】
任意の特定の請求項において請求されるすべての要素が、その特定の請求項において請求される実施形態に不可欠なものである。結果的に、１つまたは複数の請求される要素の交換は、修理ではなく、再構築に相当する。それに加えて、利益、他の利点および問題の解決法については、特定の実施形態に対して説明してきた。しかし、利益、利点、問題の解決法、および、任意の利益、利点もしくは解決法を生じさせ得るまたはより顕著なものにし得る１つまたは複数のいかなる要素も、そのような利益、利点、解決法または要素がそのような請求項で記載されていない限り、請求項のいずれかまたはすべての重要な、必要なまたは必須の特徴または要素として解釈すべきではない。
【００９６】
その上、本明細書で開示される実施形態および限定事項は、それらの実施形態および／または限定事項が、（１）請求項内で明示的に請求されていない場合、ならびに、（２）均等論の下で請求項内の明確な要素および／もしくは限定事項と均等であるまたは潜在的に均等である場合、奉仕の原則の下で公に捧げられるものではない。
【符号の説明】
【００９７】
１００  電力モニタリングシステム
１１０  検知デバイス
１２０  コンピュータユニット
１２８  電気コネクタ
１３０  表示デバイス
１８０  較正デバイス
１９０  電気遮断器パネル
１９２  回路遮断器
１９３，１９４，１９５  電力線
１９６  パネル
２１１，２１２  磁場センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
0006505774.tif 000021
【図２１】
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【図２２】
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