(57)【要約】計器内の磁気結合を検出するための方法は、電力量計内で、複数の電力ライン（１０３）の前記電力量計内で計測された電力消費を示す情報を取得し、磁気センサから、電力量計（１００）内の磁界を示す情報を取得し、処理回路（１１２）において、前記磁界が第１の閾値を超え、かつ、電力消費を示す前記情報が前記複数のラインにおける負荷の不均衡を示し、さらには当該負荷の不均衡が不均衡閾値を超える第１の状態が存在するか判別し、さらに、前記第１の状態が存在する旨の判別に応じた処理ステップを実行する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
計器内の磁気結合を検出するための方法であって、
（ａ）電力量計内で、前記電力量計内で計測された電気サービスの複数のラインの電力消費を示す情報を取得し、
（ｂ）磁気センサから、電力量計内の磁界を示す情報を取得し、
（ｃ）処理回路において、前記磁界が第１の閾値を超え、かつ、前記電力消費を示す情報が前記複数のラインにおける負荷の不均衡を示し、さらには当該負荷の不均衡が不均衡閾値を超える第１の状態が存在するか判別し、
（ｄ）前記第１の状態が存在する旨の判別に応じた処理ステップを実行する、
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記ステップ（ａ）は、さらに、電気サービスの前記複数のラインのそれぞれの電流の大きさを示す計測結果を取得することを含み、前記電力消費を示す情報は、前記複数のラインのそれぞれの電流の大きさを示す計測結果を含む、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ステップ（ａ）は、さらに、電気サービスの複数の相における電力消費を示す情報を取得することを含む、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記ステップ（ｂ）は、さらに、ホール効果センサから、磁界を示す情報を取得することを含む、ことを特徴とする請求項１，２又は３に記載の方法。
【請求項５】
前記第１の閾値は、略１０ガウスである、ことを特徴とする先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
さらに、
（ｅ）処理回路において、前記磁界が第２の閾値を超えるか判別し、
（ｆ）前記電力消費を示す情報が、複数のラインにおける負荷不均衡を示すか否かにかかわらず、前記第２の状態が存在する旨の判別に応じた処理ステップを実行する、
ことをさらに備えたことを特徴とする先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記ステップ（ｃ）は、さらに、第１の期間内で複数の磁界計測結果を取得し、前記複数の磁界計測結果のうちの所定数の計測結果が前記第１の閾値を超える場合に、前記磁界が前記第１の閾値を超えると判別する、ことで前記磁界が前記第１の閾値を超えるかを判別することをさらに含む、ことを特徴とする先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
前記第１の期間は、１秒未満である、ことを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記処理ステップは、改ざん状態を示す情報をメモリに記憶することを含む、ことを特徴とする先行する請求項のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
電力量計に用いる回路であって、
電気サービスの複数のラインの負荷を示す情報を取得するように構成された計量回路と、
電力量計内の磁界を示す情報を供給するように構成された磁気センサと、
前記磁気センサに動作可能に接続された処理回路と、
を備え、
前記処理回路は、前記磁界が第１の閾値を超え、かつ、負荷を示す前記情報が前記複数のラインにおける負荷の不均衡を示し、さらには当該負荷の不均衡が不均衡閾値を超える第１の状態が存在するか判別し、前記第１の状態が存在する旨の判別に応じた処理ステップを実行する、
ように構成されたことを特徴とする回路。
【請求項１１】
前記計量回路は、電気サービスの前記複数のラインのそれぞれから電流計測結果を取得するように動作可能に接続された電流センサを備える、ことを特徴とする請求項１０に記載の回路。
【請求項１２】
前記処理回路は、前記計量回路の一部を構成する、ことを特徴とする請求項１０に記載の回路。
【請求項１３】
前記計量回路は、さらに、負荷によって消費されたエネルギーを示す計測情報を生成するように構成されている、ことを特徴とする請求項１２に記載の回路。
【請求項１４】
前記処理回路は、さらに、前記磁界が第２の閾値を超える第２の状態が存在するかを判別し、負荷を示す前記情報が前記複数のラインの負荷不均衡を示すか否かにかかわらず、前記第２の状態が存在する旨の判別に応じた処理ステップを実行する、ように構成されている、ことを特徴とする請求項１０乃至１３のいずれか１項に記載の回路。
【請求項１５】
前記磁気センサと前記処理回路との間に配置されたＲＦフィルタをさらに備える、ことを特徴とする請求項１０乃至１４のいずれか１項に記載の回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主に、需給計器に関するもので、特に、磁界の影響を受け得る需給計器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電力等の電気サービス供給者は、需要者（あるいは他の対象物）による電力消費を監視するため、電力量計を採用する。電力量計は、通常、キロワット−時（「ｋｗｈ」）の単位で各需要者の施設における負荷（例えば、需要者）によるエネルギー消費を捕捉する。サービス供給者は、消費情報を主に課金のために用いるが、資源の配分予測及び他の目的にも利用している。
【０００３】
電力量計の改ざんは、エネルギーの窃盗行為であり、ユーティリティのコストや料金を支払う需要者に多大な影響を与える。電力量計の改ざんは、主に、計器の消費計測機能をバイパス、変更あるいは切断する行為を含み、例えば、実際の消費量よりも少ない値を登録することが挙げられる。
【０００４】
新しい種類の計器改ざんとして、強力な磁石を使用することが挙げられる。特に、変流器（「ＣＴ」）を用いた標準的な電力量計は、強力な磁石を用いた改ざんの影響を受けやすい。そのため、変流器の電流センサの挙動は、例えばネオジウム−鉄−ボロン磁石（希土類磁石と呼ばれることもある）等の大きな磁石が近傍に配置されると影響を受けやすい。高密度磁界は、電流の検知に誤りを生じさせ、また、消費エネルギーの登録値を大幅に下げる（その結果、課金値を下げる）おそれがある。
【０００５】
この問題に対処するため、強磁性シールド構造をＣＴの周囲あるいは計器の内部全体に設けて内部部品への磁界の影響を減らすことが考えられる。しかしながら、磁気シールディングには高電圧絶縁のための追加の材料や慎重な設計が必要であり、また人件費も必要であり、コストの増加、製造の複雑化、及び計器の重量の増加を招くので望ましくない。
【０００６】
また、改ざんの検出及び警告のために磁気センサを設けることも知られている。この方法の例については、米国特許出願第２０１０／００７２９９０号公開公報及び米国特許第７４９５５５５号公報を参照されたい。少なくともいくつかの従来技術品では、改ざんのための磁石の配置を検出するためにホール効果センサを設けているものがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
磁気センサを備えた従来の計器では、内部または意図的でない改ざんに伴う正当な活動に関する磁気信号を区別する必要がある。例えば、異なる値の表示を得るために計器への基本的な入力を供給する永久磁石スイッチを用いることが知られている。また、計器の光学ポートへの外部通信プローブを保持するために磁石を使用することも知られている。これらは正当な行為であり、通常エネルギー計測に多大な影響を与えるものではない。
【０００８】
磁界の正当な利用を、不正な磁界の利用から区別する一の手法として、正当な利用における一般的な磁界を超える磁界を検出するための閾値を設けることがある。従って、多くの場合改ざんを示す非常に高い磁界は、計器に、改ざんのおそれのある状態を記録し、表示し、及び／または通信させ、一方で、多くの場合通信プローブ及び磁気スイッチ入力に関連した弱い磁界は、無視される。この手法では、少なくともいくつかの真の改ざん状態では、検出された磁界は閾値を超えていない、という問題がある。これらの改ざん状態は、使用が長期間にわたるエネルギー計測の不正確さにつながる。
【０００９】
従って、よりコスト効率が高い計器改ざん対策であって、改ざんまたは他の磁界誘導による不正確さによる収益ロスをさらに低減する対策が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、低い磁界閾値と計測した負荷不均衡との組み合わせに基づいて、許可されていない、あるいは外部からの磁界が存在するか判別することで上述した要望ならびに他の要望を解決するものである。負荷不均衡をさらに検出することで、正当な利用に伴う弱い磁界を、改ざんに伴う弱い磁界から区別することが可能となる。弱い磁界の原因を特定できないとしても、本明細書に開示する実施の形態によれば、計器の精度に影響を及ぼす弱い磁界を区別することができる。
【００１１】
本発明の第１の実施の形態は、計器内の磁気結合を検出する方法に関する。この方法は、電気サービスの複数のラインの計器内で計測された電力消費を示す電力量計情報を取得することを含む。また、この方法は、計器内の磁界を示す磁気センサ情報を取得することを含む。そして、処理回路は、第１の状態が存在するか判別し、当該第１の状態では、磁界が第１の閾値を超え、かつ、電力消費を示す情報が、負荷の不均衡が不均衡閾値を超えている、というように複数のラインの負荷不均衡を示している。さらに、この方法は、第１の状態が存在する旨の判別結果に応じた処理ステップを実行することを含む。
【００１２】
別の実施の形態は、計器内に用いられる回路に関し、当該回路は、計量回路と、磁気センサと、処理回路とを備える。計量回路は、電気サービスの複数のラインの負荷を示す情報を取得するように構成されている。磁気センサは、電力量計内の磁界を示す情報を供給するように構成されている。処理回路は、磁気センサに動作可能に接続されている。処理回路は、第１の状態が存在するか判別するよう構成され、当該第１の状態では、磁界が第１の閾値を超え、かつ、負荷の不平衡を示す情報が、複数のラインで閾値を超えていることを示している。
【００１３】
上述した特徴や利点ならびに他の特徴や利点が、以下の説明及び添付の図面を参照することで、当業者にとってより明らかとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】一の例示的な実施の形態に係る、磁気的事象を検出する回路を備えた電力量計を示す概略ブロック図である。
【図２】他の例示的な実施の形態に係る、磁気的事象を検出する回路を備えた電力量計を示す概略ブロック図である。
【図３】図２の計器の処理装置の動作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】
【００１５】
図１は、磁気的事象を検出する回路を備えた電力量計１００を示す概略ブロック図である。この実施の形態において、磁気的事象とは、電力量計１００が磁界に曝されている状況で、当該磁界が、計器の精度に影響を与えやすく、及び／または、当該計器１００上あるいはその近傍に永久磁石を置くことによる改ざんの試みによるものである。磁気的事象は、通常、是正措置を必要とする。磁気的事象を報知することで、適切かつタイムリーな是正措置が可能となる。
【００１６】
電力量計１００は、計量回路１０４と、メモリ１０６と、磁気センサ１０８と、処理回路１１２と、を支持する計器ハウジング１０２を備える。処理回路１１２は、計量回路１０４の一部を好適に構成するものであってもよい。
【００１７】
計量回路１０４は、任意の適切な回路から構成され、図１には示していないが、計器に接続された負荷へ供給された電力を検出し、当該負荷からの電力消費情報を生成するように構成される。計量回路１０４は、各電力ライン１０３上の負荷へと供給される電圧及び電流を検出するように動作可能に接続されている。電気サービスは、例えば、４線Ｙ結線、３線Δ結線、あるいは他の公知の多相サービスを含む多相サービス、または、サービスの上側ライン及び下側ラインの間に設定されたニュートラルを含む単相住居向けサービスである。それらのサービスは公知のものであり、計量回路は、電力ライン１０３上の電圧及び電流を検出することが可能なものである。
【００１８】
この実施の形態においては、計量回路１０４は、電力消費情報を生成し、当該電力消費情報は、負荷による全消費電力と各電力ライン（例えば、相毎、あるいは、単相サービスであれば両方の「活線」）の少なくとも電流測定値との両方を含む。しかしながら、計量回路１０４は、電力消費に関連する多くの値、例えば、有効電力、無効電力、皮相電力、力率、相あるいはライン毎の電圧実効値、ライン毎の電流実効値、あるいは、各相または電力ライン毎の電力消費値を含む電力消費情報を生成するものであってもよい。
【００１９】
この実施の形態において、計量回路１０４は、センサ回路１１０と、処理回路１１２の少なくとも一部の機能と、を備える。この実施の形態のセンサ回路１１０は、図１には示していないが、電圧センサと電流センサとを備え、これらは、負荷への電力を検知し、当該負荷からアナログ電力量計測信号を生成する。処理回路１１２は、アナログ−デジタル変換（ＡＤＣ）回路１１３を備え、当該回路は、アナログ電力量計測信号をデジタル計測信号に変換する。また、処理回路１１２は、デジタル処理回路１１５を備え、当該回路は、デジタル計測信号に基づいて、電力消費に関する様々な値を算出する。これらの回路については、様々な態様がすでに知られている。以下に説明する図２は、非限定的な、例としての実施の形態における電力量計の計量回路の詳細を示す。
【００２０】
この実施の形態におけるメモリ１０６は、通常、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリから構成される。しかしながら、メモリ１０６は、他の不揮発性メモリであってもよく、あるいは揮発性メモリであってもよい。処理回路１１２は、また、ＲＡＭ等の公知のワークメモリを備える。
【００２１】
磁気センサ１０８は、単一の装置あるいは複数の装置の組み合わせであって、電力量計１００内の磁界を示す情報を検出するとともに供給するように構成されたものである。より詳細には、磁気センサ１０８は、センサ回路１１０、好適には、その電流センサ、の近傍の磁界を計測するように構成される。磁気センサ１０８は、さらに、磁界の大きさを少なくとも部分的に示す磁気計測信号を生成するように構成される。第１の例示的な実施の形態においては、磁気センサ１０８は、ホール効果センサである。他の実施の形態においては、磁気センサ１０８は、ＧＭＲ（ジャイアントマグネティックレジスタンス）センサである。以下に詳細に説明するように、磁気センサ１０８は、図１には示していないが、ＲＦフィルタを介してＡＤＣ回路１１３または処理回路１１２の他の入力に動作可能に接続されている。
【００２２】
計量回路１０４の一部としての動作に加え、処理回路１１２は、磁気センサ１０８からの磁気計測信号を受信するように動作可能に接続されている。処理回路１１２は、さらに、第１の状態が存在するか判別するように構成されるが、当該第１の状態では、磁界が第１の閾値を超え、計量回路１０４が計測した電力消費を示す情報が複数ラインにおける負荷の不均衡、例えば、当該不均衡が不均衡閾値を超えていることを示す状態である。電力消費を示す情報は、例えば、電力量計１００が改ざん行為の対象となっている場合、実際の電力消費と一致しないことがある。
【００２３】
処理回路１１２は、磁気センサ１０８が計測した磁界が第１の閾値を超えているか判別するように構成される。第１の閾値は、好適には、１０ガウスとする。しかしながら、これより低い値あるいはこれより高い値であっても、他の実施の形態においては適切あるいは好適である。
【００２４】
処理回路１１２は、また、計量回路１０４が計測した電力消費が複数の電力ライン１０３において負荷の不均衡を示すか否かを、計量回路１０４から受信した電力消費情報に基づいて判別するように構成される。この実施の形態においては、処理回路１１２は、異なる電力ライン１０３における電力消費値の差分を判別することで、負荷の不均衡を判別する。例えば、処理回路１１２は、好適には、電力線１０３の各ラインあるいは相の電流実効値を比較する。任意の２つのラインでの最大の差分が、負荷不均衡値となる。他の実施の形態においては、処理回路１１２は、電力ライン１０３の各ラインのＶＡ値または有効電力を判別し、ライン及び相間での当該値の最大の差分を判別する。
【００２５】
図１に示す具体的な実施の形態を再び参照し、処理回路１１２は、負荷不均衡値が不均衡閾値を超え、かつ、磁界が第１の閾値を超える場合、第１の状態、換言すると、磁気的事象（例えば、改ざん状態あるいは他の磁気的異常）が存在すると判別するように構成される。負荷不均衡閾値は、好適には、多相システムの場合は２０％であり、単相システムの場合は４０％である。処理回路１１２は、さらに、磁気的事象あるいは第１の状態が存在する、という判別結果に応じた処理ステップを実行するように構成される。この処理ステップは、メモリ１０６あるいは他のメモリに改ざんを示す情報またはフラグを記憶し、図示しない表示部に改ざんを示す情報等を表示させることを含み、当該表示部は、計器１００あるいは他の装置が備えるものである。処理ステップは、また、改ざんを示す情報等を、図示しない通信回路を介して遠隔装置に通信することを含んでもよく、当該通信回路は、計器１００に含まれる、あるいは取り付けられるものである。
【００２６】
本明細書に開示する実施の形態においては、処理回路１１２は、さらに、負荷不均衡が存在するか否かにかかわらず、磁界が第２の高い閾値を超えた場合に磁気的事象が存在する、と判別するように構成される。処理回路１１２は、負荷不均衡の判別とは無関係に、磁界が第２の閾値を超えていることを示す改ざんを示す情報を記憶、表示あるいは通信するように構成される。例えば、リードスイッチの使用や光学プローブの取り付け、といった正当な利用によって磁界が過大となった場合、処理装置１１２は計測した負荷不均衡にかかわらず改ざんを示す情報等を生成するように構成される。
【００２７】
動作において、電力が複数の電力ライン１０３を介して負荷へと供給される。計量回路１０４は電力を検知し、当該検出した電力に関する電力消費情報を生成する。この実施の形態において、計量回路１０４は、既存の方法で積算エネルギー消費情報を生成し、さらに、相毎あるいはライン毎の電流計測結果、例えば、電気サービスのライン毎あるいは相毎の電流実効値を得る。処理回路１１２は、好適には、エネルギー消費情報を記憶あるいは表示する。
【００２８】
同時期あるいは定期的に、磁気センサ１０８は磁界計測信号を生成し、当該信号を処理回路１１２へと供給する。処理回路１１２は、磁界測定信号に基づいて、磁界を示す情報を生成する。例えば、処理回路１１２は、定期的に磁界計測信号をサンプリングしてデジタル化する。他の実施の形態において、磁気センサ１０８は、パッケージングされたチップあるいは回路の一部であって、計測した磁界を示すデジタル値を生成するものである。
【００２９】
処理回路１１２は、また、定期的に、上述した負荷不均衡値を判別する。負荷不均衡値は、好適には、相毎あるいはライン毎の、ある瞬間の任意の２つの電流計測値のパーセンテージ差分である。
【００３０】
処理回路１１２は、次に、第１の状態が存在するか判別するが、当該第１の状態においては、磁界が第１の閾値を超え、かつ、負荷不均衡値が不均衡閾値を超えるものである。この条件を満たす場合、次に、処理回路１１２は、改ざんあるいは磁気的異常を示す情報をメモリ１０６あるいは他のメモリに記憶し、計器の表示部に当該情報を表示させ、及び／または外部装置へ当該情報を通信する。処理回路１１２は、また、磁界が第２の閾値を超えるか判別する。この条件を満たす場合、次に、処理回路１１２は、上述した情報を記憶し、表示し、あるいは通信する。
【００３１】
図２は、例示的な計器２００のさらなる詳細を示し、当該計器は、図１に示す磁気的事象あるいは磁気的異常を検出する構成と同様な構成を有するものである。本明細書に開示する、本発明の１以上の観点が電力量計の構成によって具現され得るが、図２に示す計器の具体的な構成に限定されるものではない。
【００３２】
一般に、計器２００は、電力源２０（例えば、ユーティリティサービス供給者）から負荷２２（例えば、住居、商業あるいは他の需要者の地点）へと供給される電力に基づいてエネルギー消費（及び／またはエネルギー消費に関する他の値）を計測、計器で測るように構成される。図２の例では、電力源２０は、公知の３相電力サービスの３つの電力ライン２４ａ、２４ｂ、２４ｃの負荷２２に電力を供給する。Ａ相電圧、Ｂ相電圧、Ｃ相電圧は、それぞれ、相電圧線２４ａ、相電圧線２４ｂ、相電圧線２４ｃによって供給される。需要者側負荷へ３相電気サービスを提供する様々な方法が公知である。
【００３３】
図２を参照し、計器２００は、センサ回路２０４と、処理回路２０６と、不揮発性メモリ２０８と、通信回路２１０と、表示部２１２と、磁気センサ回路２１４とが内部に配置されたハウジング２０２を備える。ハウジング２０２は、公知の電力量計ハウジングであって、構成部品を保護するとともに、特定の態様の計器改ざんからの保護となるものである。
【００３４】
この実施の形態において、処理回路２０６は、２つの集積回路パッケージ２０６ａ、２０６ｂを備える。集積回路パッケージ２０６ａは、アナログ−デジタル変換（ＡＤＣ）回路２１６と、デジタルシグナルプロセッシング回路（「ＤＳＰ」）２１８を備える。この実施の形態において、センサ回路２０４及び集積回路パッケージ２０６ａは、計器２００の計量回路２０５を構成する。ＡＤＣ回路２１６は、センサ回路２０４に動作可能に接続され、アナログ電圧及び電流計測信号を受信し、当該信号は、Ａ、Ｂ、Ｃ相ライン２４ａ、２４ｂ、２４ｃにおける電圧及び電流を示すものである。また、ＡＤＣ回路２１６は、それらの情報のサンプルを生成する。以下に説明するように、ＤＳＰ２１８は、サンプルの計測信号を受信し、当該信号から、エネルギー消費値及び相毎の電流計測値を含む様々な電力消費値を生成するように構成される。相毎の電流計測値は、好適には、相毎のＲ電流実効値、あるいは、相毎のピーク電流値である。この実施の形態において、集積回路パッケージ２０６ａは、ｍｏ７１Ｍ６５３３等のテリディアン計測用ＩＣから構成される。
【００３５】
第２の集積チップパッケージ２０６ｂは、ＡＤＣ回路２２０と、割込回路２２２と、処理装置２２４と、を備える。第２の集積チップパッケージ２０６ｂは、好適には、マイクロチップ社から入手可能なモデルＰＩＣ３２ＭＸ３６０の３２ビットプロセッサである。この実施の形態における割込回路２２２は、割込信号を生成し、当該割込信号は、割込回路２２２がプログラミング可能あるいは設定可能な閾値を超えた電圧レベルを受信した際に、処理装置２２４に、以下に説明する改ざん検出ルーチンを実行させるように構成される。ＡＤＣ回路２２０は、入力信号をデジタル化し、デジタル化した信号を処理回路２２４に供給する。処理回路２２４は、他の動作に加え、割込回路２２０から割込信号を受信することで改ざん検出ルーチンを実行するように構成される。処理回路２２４は、ＡＤＣ回路２２０から磁気センサ情報を受信し、また、相毎の電流計測情報をＤＳＰ２１８から受信するように接続されている。処理装置２２４は、また、通信回路２１０を介した通信を制御し、及び／またはエネルギー消費負荷プロファイル並びに他の値をメモリ２０８に記憶するように構成される。
【００３６】
集積回路パッケージ２０６ａ、２０６ｂのデバイスについては、好適な数を採用してよく、２つのチップパッケージに包含されるものに限定されない。例えば、集積回路パッケージ２０６ａ、２０６ｂのデバイスは、部分的、あるいは全体的にディスクリートなデバイスであってもよい。また、処理回路２１８、２２４の動作は、組み合わせて単一の処理装置で実現してもよく、あるいは上述した例以上に分散させてもよい。ＡＤＣ回路２１６、２２０についても同様で、適宜の構成とすることが可能である。この実施の形態の集積回路パッケージ２０６ａ、２０６ｂの具体的な構成を採用することで、様々な計器のプラットフォームにわたって、計量回路トポロジーにおいて同一性を得ることが可能となる。例えば、集積回路パッケージ２０６ａの機能のみを必要とするシンプルな計器では、複数の処理装置を必要とするより高度な計器と、そのハードウェア設計及び仕様の多くを共通にすることが可能である。
【００３７】
図２の具体例に戻り、センサ回路２０４は、Ａ、Ｂ、Ｃ相電圧ライン２４ａ、２４ｂ、２４ｃの電圧及び電流を示す電圧及び電流計測信号を生成するように構成された回路を備える。電圧及び電流の大きさを示す信号は、ライン電圧の大きさよりもさらに低い。好適なセンサ回路は、公知なものである。例えば、電流センサは、好適には、電流変成器２０１ａ、２０１ｂ、２０１ｃを備え、これらはＡＤＣ回路２１６に動作可能に接続されている。
【００３８】
この実施の形態において、電圧センサは、３つの電圧センサ２０３ａ、２０３ｂ、２０３ｃを備え、それぞれ、好適には分圧器から構成される。電圧センサ２０３ａはＡ相電力ライン２４ａに動作可能に接続され、電圧センサ２０３ｂはＢ相電力ライン２４ｂに動作可能に接続され、電力センサ２０３ｃはＣ相電力ライン２４ｃに動作可能に接続されている。電圧センサ２０３ａ、２０３ｂ、２０３ｃは、また、ＡＤＣ回路２１６の入力に接続されている。
【００３９】
ＡＤＣ回路２１６は、デジタル電圧及び電流計測サンプルをＤＳＰ２１８に供給するように動作可能に接続されている。ＤＳＰ２１８は、電圧及び電流計測信号からエネルギー計測値を生成するように構成される。ＤＳＰ２１８は、さらに、表示部２１２にそれらの値を表示させるように構成される。生成されたエネルギー計測値は、好適には、代表的な積算電力量、電流実効値、電圧実効値、ならびに他の値を含む。この実施の形態において、ＤＳＰ２１８は、さらに、相毎の電流の大きさを示す値を、各相の電力ライン２４ａ、２４ｂ、２４ｃの負荷に関する計測結果として生成する。ＤＳＰ２１８は、相毎の電流の大きさを示す値を処理装置２２４に供給するように動作可能に接続されている。しかしながら、ＤＳＰ２１８は、例えば、「相毎のＶＡＲ、ＶＡ、あるいはワット（これらの値は改ざんに関連した負荷不均衡を判別することに用いることができる）」といった各相の電力ラインの負荷に関する他の計測結果を供給するものであってもよい。
【００４０】
処理装置２２４は、相毎の電力消費情報（例えば、相毎の電流の大きさを示す情報）を、ＤＳＰ２１８から取得するように動作可能に接続されている。処理装置２２４は、また、他のエネルギー計測値をＤＳＰ２１８から取得するように接続されていてもよい。処理装置２２４は、場合によっては、さらに、エネルギー計測値を処理して電力品質情報を生成し、及び／または、負荷プロファイル情報を記憶する。これらの動作は公知で、様々な態様を取り得る。処理装置２２４は、さらに、様々な動作、例えば、送信部２１０を用いた値の送信、不揮発性メモリ２０８への値の記憶等を制御するように構成される。
【００４１】
送信部２１０は、処理装置２２４の制御の下で、図示しない遠隔装置にメタデータを送信するように構成された回路である。従来知られているように、送信部２１０は、自動検針（ＡＭＲ）動作を提供するものである。ＡＭＲ動作により、ユーティリティサービス供給者は、消費及び／または課金情報を計器２００から、遠隔地においても得ることが可能となり、これにより、人が計器の所まで移動して当該データを取得する必要がなくなる。また、送信部２１０は、所謂「最後のあがき（last gasp）」送信における電力の損失を示す情報を送信することにも利用可能である。最後のあがき送信情報は、ユーティリティサービス供給者に、計器２００が電力を失っている旨を報知するもので、これは、サービス停止、あるいは計器２００への改ざんによる可能性を示唆するものである。以下に説明するように、送信部２１０は、磁気的事象を示す信号であって、当該事象が検出された時間に対応する日付スタンプを含む信号を送信するように構成してもよい。
【００４２】
表示部２１２は、任意の好適な計器表示部である。通常、表示部２１２は、セグメント化されたＬＣＤディスプレイであるが、他の表示手段であってもよい。
【００４３】
以下に説明する、この実施の形態の磁気センサ回路２１４は、磁気センサ２３０とＲＦフィルタ２３２とを備える。磁気センサ２３０は、磁界を検出し、電気信号あるいはセンサ信号を生成するように構成された装置であり、当該信号は、計測した磁界を示す特性を有する。以下に説明するこの実施の形態においては、磁気センサ２３０は、ホール効果センサである。ＲＦフィルタ２３２は、無線周波数通信あるいは他の高周波放出に伴う高周波数信号を除去するように構成されたフィルタである。特に、以下に説明する磁気的事象を検出する構成は、定常状態の静的磁界を検出するためのものであり、当該磁界はＲＦ信号に伴うものとは正反対の性質のものである。ＲＦフィルタ２３２は、センサ信号から、定期的な、または、高い周波数信号に伴う磁界を除去するために設けられている。ＲＦフィルタ２３２は、濾波したセンサ信号を割込回路２２２に供給するために動作可能に接続される。
【００４４】
計器２００の動作において、電力源２０は、電力ライン２４ａ、２４ｂ、２４ｃを介して負荷２２に電力を供給する。センサ回路２０４は、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相の電力ライン２４ａ、２４ｂ、２４ｃからライン信号を受信する。電流センサ２０１ａ、２０１ｂ、２０１ｃは、受信したＡ相、Ｂ相、Ｃ相のライン信号から電流計測信号を生成し、当該電流計測信号をＡ／Ｄ変換器２１４に供給する。電圧センサ２０３ａ、２０３ｂ、２０３ｃは、受信したＡ相、Ｂ相、Ｃ相のライン信号から電圧計測信号を生成し、当該電圧計測信号をＡＤＣ回路２１６に供給する。
【００４５】
ＡＤＣ回路２１６は、電流計測信号を受信し、デジタル電流計測信号を生成する。また、ＡＤＣ回路２１６は、電圧計測信号を受信し、デジタル電圧計測信号を生成する。ＡＤＣ回路２１６は、デジタル電圧及び電流計測信号を、ＤＳＰ２１８に供給する。ＤＳＰ２１８は、デジタル電圧及び電流計測信号から、様々なエネルギー計測値、例えば、実際の積算電力量を生成する。ＤＳＰ２１８は、また、デジタル電圧及び電流計測信号から、相毎の電流の大きさを示す値を生成する。例えば、ＤＳＰ２１８は、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相ライン２４ａ、２４ｂ、２４ｃのそれぞれについて、相毎の電流実効値ＩＡｒｍｓ、ＩＢｒｍｓ、ＩＣｒｍｓを生成してもよい。サンプリングされた電圧及び電流計測波形から様々なエネルギー値を計算する方法については、公知である。
【００４６】
ＤＳＰ２１８は、表示部２１２に、１以上のエネルギー計測値、例えば、実際の電力積算値を表示させる。ＤＳＰ２１８は、さらに、相毎の電流実効値ＩＡｒｍｓ、ＩＢｒｍｓ、ＩＣｒｍｓを含む様々な値を処理装置２２４に供給する。
【００４７】
磁気センサ２３０は、継続的に計器２００内の磁界を感知し、感知した磁界を示すセンサ信号を生成する。ＲＦフィルタ２３２は、２０ｋＨｚを超えるセンサ信号の周波数成分を除去する。ＲＦフィルタ２３２は、濾波したセンサ信号を割込回路２２２及びＡＤＣ回路２２０に供給する。割込回路２２２は、濾波されたセンサ信号の大きさまたはレベルが第１の閾値（例えば、１０ガウス）を超える場合、割込信号を生成し、当該割込信号を処理装置２２４に供給するようにプログラミングあるいは構成されている。あるいは、割込回路２２２は、出力信号を生成しない。プログラミング可能あるいは構成可能な割込回路あるいは入力を備えない処理装置の場合、ＲＦフィルタ２３２は、適宜のレベル変換回路部品、例えば、分圧器及び／または増幅器を介して割込入力に接続されていてもよい。いずれの場合であっても、ＡＤＣ回路２２０は、濾波されたセンサ信号を受信し、そのデジタル化した信号を生成し、処理装置２２４に供給する。
【００４８】
少なくともいくつかの実施の形態において、処理装置２２４は、ＤＳＰ２１８からエネルギー消費情報を受信し、さらに、エネルギー計測値を処理して電力品質情報を生成し、及び／または、負荷プロファイル情報をメモリ２０８に記憶する。処理装置２２４は、さらに、様々な動作、例えば、計測した値を送信部２１０を介して送信したり、エネルギー消費及び他の値を不揮発性メモリ２０８に記憶する、といった動作を制御する。
【００４９】
処理装置２２４は、さらに、磁気的な改ざん、あるいは、他の磁気的異常を、ＤＳＰ２１８から受信した相毎の電流実効値ＩＡｒｍｓ、ＩＢｒｍｓ、ＩＣｒｍｓ並びに磁気センサ回路２１４から得たデジタル化した磁気センサ値用いて検出するように構成される。処理装置２２４は、図３に示す動作を行う。
【００５０】
図３は、特に、処理装置２２４が計器２００内の磁気的事象であって改ざんのおそれを示す事象を検出して記録する一連の動作の例を示すフローチャートである。
【００５１】
一般に、図３に示す動作は、割込回路２２２から割込信号を受信した場合のみ実行される。それ以外の場合では、処理装置２２４は、計器２００内の他のアプリケーション及び機能を実行しており、これらは図３には示していない。
【００５２】
従って、磁気センサ回路２１４が高磁界を適宜検出した場合、ステップ３０２において、処理回路２２４は割込回路２２２から割込信号を受信する。割込信号の受信は、計器２００内の磁界が第１の閾値を超えていることを示すものである。ステップ３０２で割込信号を受信した後、処理装置２２４は、処理をステップ３０４へと進める。
【００５３】
ステップ３０４で、処理装置２２４は、所定の期間、磁気センサ回路２１４から複数のデジタルセンサ信号を取得する。この実施の形態においては、処理装置２２４は、６つのサンプルを受信するまで、５０ミリ秒毎にデジタルセンサ信号サンプルを取得する。しかしながら、好適には１秒よりも短い第１の期間においてそれらを取得する限り、それより少ない数あるいは多い数のサンプルを取得してもよい。以下、これら６つのサンプルを磁気センサ値と称する。ステップ３０４を実行した後、処理回路２２４は、処理をステップ３０６に進める。
【００５４】
ステップ３０６において、処理回路２２４は、６つの磁気センサ値のすべてが第１の閾値よりも大きいか判別する。上述したように、第１の閾値は、磁界の存在を示すものであるが、それが許可を得ていない磁気的改ざんに基づくものであることを示すものでなくてもよい。６つの磁気センサ値のすべてが第１の閾値よりも大きい場合、処理回路は処理をステップ３１０に進める。それ以外の場合には、処理装置２２４は、処理をステップ３０８に進め、動作を終了し、次の割込を待つ。
【００５５】
ステップ３０８の結果、処理回路２２４は、改ざん状態のおそれを判別する前に、連続（略４分の１秒の時間）する少なくとも６つの読みが第１の閾値を超えていることを確認する。このような事前の確認によって、謝ったセンサ読みに基づく改ざん事象を誤って記録することを防止できる。このフィルタリングは、別の手法で行ってもよい。
【００５６】
ステップ３１０において、処理装置２２４は、６つの値のすべてが第２の閾値よりも大きいか判別する。上述したように、第２の閾値よりも磁界が大きい場合、正当な磁気装置を用いたことに起因する場合が多い。第２の閾値は、第１の閾値よりも高く、例えば、１００ガウスだけ高い。
【００５７】
従って、第２の閾値は、従来技術のシステムに適用される値と類似し、当該値は、磁界強度のみに基づいた磁気的改ざんを区別するためのものである。６つの磁気センサ値のすべてが第２の閾値よりも大きい場合、処理装置２２４は、ステップ３１２において、改ざん状態の判別に関連する処理ステップの実行を特定するために処理を進める。従って、磁界が第２の閾値よりも大きい場合、処理装置２２４は計測した負荷不均衡とは無関係な、換言すると、当該負荷不均衡にかかわらず、改ざん事象の存在を判別する。
【００５８】
６つの磁気センサ値のすべてが第２の閾値よりも大きくない場合、処理装置２２４は、処理をステップ３１６に進める。従って、処理装置２２４は、検出した磁界が第１の低い閾値を超えるが、第２の高い閾値を超えない場合のみ、ステップ３１６の処理を実行する。本発明によれば、処理装置２２４は、そのような場合には、磁気的改ざんを示す異常状態が生じているかを判別するさらに追加のステップの処理を行う。この実施の形態においては、追加のステップは、計器の電流センサ、すなわち、電流変成器（ＣＴ）２０１ａ、２０１ｂ、２０１ｃによる計測結果が負荷不均衡を示すものであるか否かを判別するものである。磁界の存在下において計測された負荷不均衡は、次の２つの理由から、磁気的改ざんのおそれを示す。第１に、磁気的改ざんは、ＣＴ２０１ａ、２０１ｂ、２０１ｃにおけるひずみ量を不均一にしやすい。これは、他のＣＴを除いて１のＣＴに対して磁石が配置されることで生じる。従って、実際の需要者負荷に不均衡がないとしても、ＣＴ２０１ａ、２０１ｂ、２０１ｃのいずれかのコアの飽和により、計量回路による計測が負荷不均衡を示す。次に、磁石の正当な利用による比較的緩やかな磁界の場合は、通常、電流変成器２０１ａ、２０１ｂ、２０１ｃのいずれかに、十分に接近して磁石が置かれるわけではなく、顕著で不均一な歪により、負荷が不平衡となることはない。
【００５９】
従って、ステップ３１６において、処理装置２２４は、現在の期間における相毎の電流の大きさを示す情報を取得し、当該期間は、ステップ３０４で６つの値が取得された時間と略同一である。ここでの略同一とは、相毎の電流の大きさを示す情報が、ステップ３０４で６つの磁気信号値が取得された時間の数秒内あるいは数分内に判別、及び／または計測されることを意味する。これは、負荷不均衡及び検出した磁界が同一の事象によるものであることの確実性を得るためである。しかしながら、磁気的改ざんは、かなりの時間を通して行われた場合のみに有効となるので、そのほうが好適であるのであれば、相毎の電流の大きさを示す情報は、ステップ３０４での６つの値の数分内に取得されたとしても差し支えない。
【００６０】
いずれにしても、相毎の電流の大きさを示す値は、相毎の電流実効値ＩＡｒｍｓ、ＩＢｒｍｓ、ＩＣｒｍｓであると好適である。上述したように、処理回路２２４は、ＤＳＰ２１８から好適に値を取得する。多くの場合、ＤＳＰ２１８は、相毎の電流実効値を、他のエネルギー及び計測演算の一部として生成するように構成される。当該演算については、公知である。例えば、任意の公知の技術を用いて、ＡＤＣ回路２１６から電流サンプルを受信するのに十分な、数回の６０Ｈｚサイクルから電流実効値を演算する。相毎の電流実効値ＩＡｒｍｓ、ＩＢｒｍｓ、ＩＣｒｍｓが得られた後、処理装置２２４は、処理をステップ３１８に進める。
【００６１】
ステップ３１８において、処理装置２２４は、相毎の大きさを示す任意の２つの値の差分が所定の量あるいはパーセンテージよりも異なっているか否かを判別する。相毎の電流の大きさを示す任意の２つの値が所定の量よりも異なっている場合、計量回路２０５は、電力ライン２４ａ、２４ｂ、２４ｃの負荷不均衡をすでに計測している。ステップ３０６での検出された磁界の存在下で、この計測された負荷不均衡は、ＣＴ２０１ａ、２０１ｂ、２０１ｃに配置された不正な磁気装置の磁界の不均一な影響によって生じたものと推定でき、従って、磁気的改ざんが示唆され得る。相毎の電流実効値ＩＡｒｍｓ、ＩＢｒｍｓ、ＩＣｒｍｓの任意の２つの差分が所定の不均衡閾値を超える場合、処理回路２２４は、処理をステップ３１２に進める。そうでない場合には、処理装置２２４は、処理をステップ３２０に進め、動作を終了し、次の割込を待つ。
【００６２】
従って、磁気センサ値が第１の閾値を超えるが、負荷不均衡が計測されない場合は、処理装置２２４は、不正あるいは異常な磁気的活動を記録、表示、あるいは通信しない。
【００６３】
以下に説明する実施の形態においては、ステップ３１８での所定の閾値は２０％あるいは０．２である。上述したように、任意の２つの値の差分が少なくともこの値の場合、条件が満たされる。従って、以下のいずれかの条件が満たされる場合、ステップ３１８で、処理装置２２４は処理をステップ３１２に進め、改ざん事象を処理する。
（ＩＡｒｍｓ-ＩＢｒｍｓ）／ＩＡｒｍｓ＞０．２
（ＩＢｒｍｓ-ＩＣｒｍｓ）／ＩＢｒｍｓ＞０．２
（ＩＣｒｍｓ-ＩＡｒｍｓ）／ＩＣｒｍｓ＞０．２
そうでない場合には、処理装置２２４は、上述のように処理をステップ３２０に進める。さらに、２つの電流計測結果を有する単相電気サービスの場合には、不均衡あるいは差分閾値は、例えば、４０％または０．４と高い値となる。
【００６４】
ステップ３１２において、処理装置２２４は、改ざんの試みのおそれを示唆する磁気的事象の検出に関連した少なくとも１の動作を行う。ステップ３１２へと進む条件、すなわち、磁界が第２の高い閾値を超えるか、あるいは弱い磁界と負荷不均衡の計測の組み合わせが満たされる、のいずれかは、磁界が計器２００においての電気計測に誤差を生じさせている可能性があることを示すものである。当該誤差が生じることは、ほとんどの場合、計器への改ざんの目的で当該計器あるいはその近傍に永久磁石が配置されたことによるものである。当該誤差が生じたことには、完全に故意でない可能性もある。いずれの事象においても、磁気的事象を知ることは有用であり、さらに計器の精度を高めるための是正措置を取ることができるようになる。
【００６５】
従って、ステップ３１２において、処理装置２２４は、磁気的事象フラグを設定し、当該フラグを処理装置２２４のメモリ、不揮発性メモリ２０８、あるいはその両方に記憶する。処理装置２２４は、さらに、計器のリアルタイムクロックによって維持される現在の日時に基づいて、検出した磁気的事象の日時を当該メモリに記録する。いくつかの実施の形態においては、処理装置２２４は、表示部２１２に磁気的事象を示す情報を表示し、そして、磁気的事象を示すメッセージを通信回路２１０を介して図示しない遠隔装置に通信してもよい。
【００６６】
これらのさらなるステップにより、磁気的異常をタイムリーな、かつ、注目に値する報知をすることができ、さらにその検出の記録を提供することが可能となる。処理装置２２４は、その具現態様に応じて、さらなるステップを取り得る。
【００６７】
本明細書で開示した実施の形態は、誤差に起因するおそれのある磁気的事象を判別するとともに、計器の近傍での磁気素子の正当な利用を区別するものである。これらの特徴は、他のロジックと組み合わせ、計器内あるいはその周囲での正当な磁気利用を区別するようにしてもよい。
【００６８】
上述した実施の形態は単に例示的なものであり、本発明の原理及びその技術的範囲内において適宜の応用及び変更が可能であることは、当業者にとって明らかである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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