CN102713647A

CN102713647A - 电力测量系统、电压测量装置、电流测量装置及电力测量方法

Info

Publication number: CN102713647A
Application number: CN2011800066107A
Authority: CN
Inventors: 斋藤宏
Original assignee: Omron Corp
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2010-03-12
Filing date: 2011-03-01
Publication date: 2012-10-03
Also published as: WO2011111569A1; JP2011191138A; KR20120092177A; JP5488072B2; KR101351129B1

Abstract

电压测量装置测量电压（S11），根据所测量的电压的数据来生成电压信息。在这里，作为电压信息，计算用于求出电压的近似式（S12）。然后，电压测量装置经由I/F部向电流测量装置发送所计算的近似式（S13）。于是，电流测量装置经由I/F部接收从电压测量装置发送的近似式（S15）。然后，电流测量装置测量电流（S18）。电流测量装置在近似式中应用测量了电流的时间，根据近似式求出电流测量装置测量电流之时的电压（S19）。然后，将求出的电压和测量的电流相乘来计算电力（S20）。

Description

电力测量系统、电压测量装置、电流测量装置及电力测量方法

技术领域

本发明涉及电力测量系统、电压测量装置、电流测量装置及电力测量方法，尤其涉及计算向设备供给的电力的电力测量系统、电力测量方法、用于这种电力测量系统的电压测量装置及电流测量装置。

背景技术

计算设备所消耗的电力的系统例如在日本特开2001－281274号公报（专利文献1）所公开。根据专利文献1，系统只检测出流入设备的电流值。并且，利用所检测出的电流值、操作者所输入的电压值、操作者所输入的功率因数，来计算设备所消耗的电力。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2001－281274号公报

发明内容

发明要解决的课题

根据专利文献1，利用操作者所输入的电压值来计算电力。然而，在这种方法中，例如在设备的实际电压值和操作者所输入的电压值不同的情况下，难以计算准确的电力。

并且，以往，计算电力的电力测量装置，一般是测量电压的电压测量部和测量电流的电流测量部作为一个装置构成。由此，例如计算从一个分电盘向多个设备供给的电力的情况下，尽管对每个设备供给的电压是恒定的，但为了测量电流，需要对每个设备安装电力测量装置，并将多个电力测量装置的电压接线。然而，电压的接线伴有危险，不容易进行。并且，在接线时，需要掐断设备的电源，有些设备存在不容易掐断电源的情况。由此最好是，分别设置电压测量部和电流测量部，针对电流是对每个设备安装，针对电压是，减少安装数量以尽量减少接线。

另一方面，如果分别构成电压测量部和电流测量部，则需要将所测量的数据通知给一方侧。在这里，要想准确地计算电力，需要大量的测量的数据，而这将导致通信中的数据量变庞大。

本发明的目的是，提供一种能够以简单的结构准确地计算电力的电力测量系统、电力测量方法、用于这种电力测量系统的电压测量装置及电流测量装置。

用于解决课题的手段

本发明的电力测量系统具有测量电压的电压测量装置和测量电流的电流测量装置。电压测量装置包括：电压测量单元，其以规定的时间间隔测量电压；发送单元，其将基于由电压测量单元测量的电压的电压信息发送给电流测量装置。电流测量装置与电压测量装置分别设置，该电流测量装置包括：电流测量单元，其以规定的时间间隔测量电流；接收单元，其从电压测量装置接收电压信息；以及电力计算单元，其根据由接收单元接收的电压信息和由电流测量单元测量的电流来计算电力。

这种电力测量系统具有将电压测量装置和电流测量装置分别设置的结构，因此，例如针对不容易安装的电压测量装置能够减少安装数量，针对电流测量装置能够任意地安装到要计算电力的设备，来计算电力。即，能够根据具体情况分别安装电压测量装置和电流测量装置。具体地，测量电流时，不需要切断电路，例如可以通过在用于供给电力的电力供给线夹个钳子（clamp），检测出在电力供给线周围产生的磁场来测量电流。由此，如果只需要测量电流，就没必要安装电压测量装置。并且，电压测量装置将基于所测量的电压的电压信息发送给电流测量装置，因而电流测量装置能够根据所测量的电压及所测量的电流来计算电力。并且，电压测量装置只需要发送电压信息，因而不需要发送大量的所测量的电压的数据。其结果，能够以简单的结构准确地计算电力。

优选地，电压信息为用于求出电压的近似式；接收单元从电压测量装置接收近似式；电力计算单元包括利用由接收单元接收的近似式来计算电压的电压计算单元，该电力计算单元根据由电压计算单元计算的电压和由电流测量单元测量的电流来计算电力。由此，即使将电压测量装置和电流测量装置分别设置，也只需要收发近似式作为电压信息。由此，在进行电压测量装置和电流测量装置之间的通信时，不会导致数据量变庞大。

作为一实施方式，在要计算的电压为V、标称电压为V_a、角速度为ωt时，近似式为V＝V_acosωt。

更优选地，电压测量装置包括信号发送单元，该信号发送单元发送用于与电流测量装置对准时刻的信号；电流测量装置包括信号接收单元，该信号接收单元从电压测量装置接收用于对准时刻的信号；电压计算单元根据由信号接收单元接收的信号，利用近似式求出电流测量装置测量电流之时的电压。由此，即使电压测量装置的时间和电流测量装置的时间存在偏差，也能够在电流测量装置中，与电压测量装置的时间对准。由此，能够根据近似式准确地计算测量电流之时的电压。

根据本发明的再一实施方式，涉及测量电压的电压测量装置。电压测量装置具有：电压测量单元，其以规定的时间间隔测量电压；发送单元，其将基于由电压测量单元测量的电压的电压信息发送给测量电流并计算电力电流测量装置，其中，电流测量装置与电压测量装置分别设置。

这种电压测量装置具有与电流测量装置分别设置的结构，因而能够减少安装数量。例如，即使安装了多个电流测量装置的情况下，也只需要安装一个电压测量装置。并且，电压测量装置将基于所测量的电压的电压信息发送给电流测量装置，因而在电流测量装置，能够根据所测量的电压及所测量的电流来计算电力。并且，电压测量装置只需要发送电压信息，因而不需要发送大量的所测量的电压的数据。其结果，能够以简单的结构准确地计算电力。

根据本发明的另一实施方式，涉及测量电流的电流测量装置。电流测量装置与测量电压的电压测量装置分别设置，具有：电流测量单元，其以规定的时间间隔测量电流；接收单元，其从电压测量装置接收基于所测量的电压的电压信息；电力计算单元，其根据由接收单元接收的电压信息和由电流测量单元测量的电流来计算电力。

这种电流测量装置具有与电压测量装置分别设置的结构，因此，例如针对不容易安装的电压测量装置能够减少安装数量，针对电流测量装置能够任意地安装到要计算电力的设备，来计算电力。并且，电流测量装置从电压测量装置接收基于所测量的电压的电压信息，因而电流测量装置能够根据所测量的电压及所测量的电流来计算电力。并且，只需要从电压测量装置发送电压信息，因而不需要发送大量的所测量的电压的数据。其结果，能够以简单的结构准确地计算电力。

根据本发明的又一实施方式，涉及电力测量方法。电力测量方法包括如下步骤：电压测量步骤，在电压测量装置，以规定的时间间隔测量电压；发送步骤，在电压测量装置，将基于通过电压测量步骤测量的电压的电压信息发送给测量电流的电流测量装置，其中，电流测量装置与电压测量装置分别设置；电流测量步骤，在电流测量装置，以规定的时间间隔测量电流；接收步骤，在电流测量装置，从电压测量装置接收电压信息；以及电力计算步骤，在电流测量装置，根据通过接收步骤从电压测量装置接收的电压信息和通过电流测量步骤测量的电流来计算电力。

这种电力测量方法将电压测量装置和电流测量装置分别设置，因而能够根据具体情况分别安装电压测量装置和电流测量装置。并且，电压测量装置将基于所测量的电压的电压信息发送给电流测量装置，因而电流测量装置能够根据所测量的电压及所测量的电流来计算电力。并且，电压测量装置只需要发送电压信息，因而不需要发送大量的所测量的电压的数据。其结果，能够以简单的结构准确地计算电力。

发明的效果

本发明的电力测量系统具有将电压测量装置和电流测量装置分别设置的结构，因此，例如针对不容易安装的电压测量装置能够减少安装数量，针对电流测量装置能够任意地安装到要计算电力的设备，来计算电力。即，能够根据具体情况分别安装电压测量装置和电流测量装置。具体地，测量电流时，不需要切断电路，例如可以通过在用于供给电力的电力供给线夹个钳子，检测出在电力供给线周围产生的磁场来测量电流。由此，如果只需要测量电流，就没必要安装电压测量装置。并且，电压测量装置将基于所测量的电压的电压信息发送给电流测量装置，因而电流测量装置能够根据所测量的电压及所测量的电流来计算电力。并且，电压测量装置只需要发送电压信息，因而不需要发送大量的所测量的电压的数据。其结果，能够以简单的结构准确地计算电力。

并且，本发明的电压测量装置具有与电流测量装置分别设置的结构，因而能够减少安装数量。例如，即使安装了多个电流测量装置的情况下，也只需要安装一个电压测量装置。并且，电压测量装置将基于所测量的电压的电压信息发送给电流测量装置，因而在电流测量装置，能够根据所测量的电压及所测量的电流来计算电力。并且，电压测量装置只需要发送电压信息，因而不需要发送大量的所测量的电压的数据。其结果，能够以简单的结构准确地计算电力。

并且，本发明的电流测量装置具有与电压测量装置分别设置的结构，因此，例如针对不容易安装的电压测量装置能够减少安装数量，针对电流测量装置能够任意地安装到要计算电力的设备，来计算电力。并且，电流测量装置从电压测量装置接收基于所测量的电压的电压信息，因而电流测量装置能够根据所测量的电压及所测量的电流来计算电力。并且，只需要从电压测量装置发送电压信息，因而不需要发送大量的所测量的电压的数据。其结果，能够以简单的结构准确地计算电力。

并且，本发明的电力测量方法将电压测量装置和电流测量装置分别安装，因而能够根据具体情况分别安装电压测量装置和电流测量装置。并且，电压测量装置将基于所测量的电压的电压信息发送给电流测量装置，因而电流测量装置能够根据所测量的电压及所测量的电流来计算电力。并且，电压测量装置只需要发送电压信息，因而不需要发送大量的所测量的电压的数据。其结果，能够以简单的结构准确地计算电力。

附图说明

图1是表示本发明的一实施方式的电力测量系统的结构的框图。

图2是表示将图1中所示的电力测量系统适用于工厂内的设备的情况的框图。

图3是表示计算电力测量系统向第二设备供给的电力的流程图。

图4是表示所测量的电压的数据的曲线图。

图5是表示所测量的电流的数据的曲线图。

图6是表示安装多个电流测量装置的情况的框图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的一实施方式的电力测量系统、电压测量装置及电流测量装置进行说明。图1是表示本发明的一实施方式的电力测量系统10的结构的框图。参照图1，电力测量系统10具有测量电压的电压测量装置11和测量电流的电流测量装置12，其中，电流测量装置12与电压测量装置11分别设置。并且，利用在电压测量装置11测量的电压和在电流测量装置12测量的电流来计算电力。其中，这里所说的电力是指瞬间电力。

电压测量装置11具有控制电压测量装置11整体的控制部11c、测量电压的测量部11b、对在测量部11b测量的电压进行存储的存储部11a、将用于跟电流测量装置12对准时刻的信号发送给电流测量装置12的信号产生部11d、成为用于与外部装置连接的接口的I/F（接口）部11e。

电流测量装置12具有控制电流测量装置12整体的控制部12c、测量电流的测量部12b、对在测量部12b测量的电流进行存储的存储部12a、接收信号的信号接收部12d、成为用于与外部装置连接的接口的I/F部12e。

图2是表示将图1中所示的电力测量系统10适用于工厂16内的设备的情况的框图。参照图2，在工厂16内设有分电盘17、经由分电盘17供给电力的第一设备～第三设备15a～15c。在分电盘17设有多个断路器，多个断路器包括主断路器13、第一断路器～第三断路器14a～14c。如果在工厂16内有规定以上的电流流动，主断路器13就切断电路。第一断路器14a与第一设备15a连接，如果有规定以上的电流流向第一设备15a，就切断电路。第二断路器14b及第三断路器14c也一样，第二断路器14b与第二设备15b连接，如果有规定以上的电流流向第二设备15，就切断电路。并且，第三断路器14c与第三设备15c连接，如果有规定以上的电流流向第三设备15c，就切断电路。

电压测量装置11安装在主断路器13，测量被供给到工厂16内的电压。经由分电盘17供给的电压在主断路器13及第一断路器～第三断路器14a～14c是恒定的。即，从一个分电盘17供给的电压是恒定的。电流测量装置12安装在第二断路器14b与第二设备15b之间，测量被供给到第二设备15b的电流。

在这里要说明电力测量系统10计算被供给到第二设备15b的电力的情况。图3是表示电力测量系统10计算被供给到第二设备15b的电力的情况的流程图。参照图2～图3进行说明。

首先，电压测量装置11以规定的时间间隔例如每隔1毫秒（ms）测量电压（图3中的步骤S11，以下省略“步骤”）。电压的测量例如持续进行一秒钟。在这里，测量部11b作为电压测量单元18a进行动作。然后，一秒钟的测量一结束，便基于所测量的电压的数据，生成电压信息。在这里，作为电压信息，计算用于求出电压的近似式（S12）。

图4是表示所测量的电压的数据的曲线图。横轴表示时间，纵轴表示电压。有关近似式，由图4中所示的电压的数据计算虚线所示的曲线的公式。即，将电压的数据变换成近似式。在这里，设要利用公式计算的电压为V、标称电压为V_a、角速度为ωt，使近似式为V＝V_acosωt。其中，标称电压V_a为100伏特或200伏特。

然后，电压测量装置11经由I/F部11e向电流测量装置12发送所计算的近似式（S13）。在这里，控制部11c作为发送单元18b进行动作。并且，电压测量装置11从信号产生部11d向电流测量装置12发送用于对准时刻的信号（S14）。例如，发送电压测量开始的时间，即图4中的时间t₀。在这里，信号产生部11d作为信号发送单元18c进行动作。

于是，电流测量装置12经由I/F部12e接收从电压测量装置11发送的近似式（S15）。在这里，控制部12c作为接收单元19b进行动作。并且，电流测量装置12在信号接收部12d从电压测量装置11接收用于对准时刻的信号（S16）。在这里，信号接收部12d作为信号接收单元19e进行动作。

然后，电流测量装置12根据所接收的信号来对准电流测量装置12中的时间和电压测量装置11中的时间（S17）。这相当于，由于电压测量装置11和电流测量装置12分别设置，因而有可能存在计算了近似式的电压测量装置11的时间和电流测量装置12的时间存在偏差的情况，所以调整该偏差。其中，在对准时间时，适当利用以往的方法。

然后，电流测量装置12与电压测量装置11同样地，每隔1ms测量电流（S18）。图5是表示所测量的电流的数据的曲线图。横轴表示时间，纵轴表示电流。在这里，测量部12b作为电流测量单元19a进行动作。

然后，电流测量装置12在近似式中应用测量了电流的时间，根据近似式求出电流测量装置12测量电流之时的电压（S19）。在这里，控制部12c作为电压计算单元19d进行动作。然后，将所求出的电压和所测量的电流相乘来计算电力（S20）。即，设所测量的电流为I、电力为Ｗ时，Ｗ＝V_acosωt×I。在这里，控制部12c作为电力计算单元19c进行动作。

像这样，电力测量系统10具有将电压测量装置11和电流测量装置12分别设置的结构，因此能够根据具体情况分别安装电压测量装置11和电流测量装置12。并且，电压测量装置11将基于所测量的电压的电压信息发送给电流测量装置12，因而电流测量装置12能够根据所测量的电压及所测量的电流来计算电力。并且，电压测量装置11只需要发送电压信息，因而不需要发送大量的所测量的电压的数据。其结果，能够以简单的结构准确地计算电力。

并且，在该实施方式中，只需要收发近似式作为电压信息。由此，在进行电压测量装置11和电流测量装置12之间的通信时，不会导致数据量变庞大。

并且，这种电压测量装置11将基于所测量的电压的电压信息发送给电流测量装置12，因而电流测量装置12能够根据所测量的电压及所测量的电流来计算电力。并且，电压测量装置11只需要发送电压信息，因而不需要发送大量的所测量的电压的数据。其结果，能够以简单的结构准确地计算电力。

并且，这种电流测量装置12从电压测量装置11接收基于所测量的电压的电压信息，因而电流测量装置12能够根据所测量的电压及所测量的电流来计算电力。并且，电压测量装置11只需要发送电压信息，因而不需要发送大量的所测量的电压的数据。其结果，能够以简单的结构准确地计算电力。

此外，在上述的实施方式中说明了安装一个电流测量装置12的例子，但不限于此，如图6所示，可以适用于安装多个电流测量装置22、23的情况。图6是表示在图2中所示的工厂16内安装多个电流测量装置22、23的情况的框图。参照图6，电流测量装置22安装在第二断路器14b与第二设备15b之间，电流测量装置23安装在第三断路器14c与第三设备15c之间，并且，如上所述，由于电压恒定，因而只需安装一个电压测量装置21。在该情况下，电压测量装置21根据所测量的电压来计算近似式，并将计算的近似式发送给各电流测量装置22、23。然后，在各电流测量装置22、23，根据所接收的近似式计算测量电流之时的电压，将所计算的电压和所测量的各设备的电流相乘来计算各设备的电力。

像这样，电力测量系统20针对不容易安装的电压测量装置21能够减少安装数量，针对电流测量装置22、23能够任意地安装到要计算电力的设备，来计算电力。并且，即使安装多个电流测量装置22、23，也只需要安装一个电压测量装置21。

并且，在上述的实施方式中说明了将电力测量系统10适用于工厂16内的设备的例子，但不限于此，例如也可适用于家用电器。

并且，在上述的实施方式中说明了电力测量系统10具有电压测量装置11和电流测量装置12的结构的例子，但不限于此，也可以采用电力测量系统具有电压测量装置、电流测量装置以及电力测量装置的结构。电力测量装置例如为计算机，可以通过从电流测量装置通知所计算的电力，从而显示在显示器等。

并且，在上述的实施方式中说明的例子是，电压测量装置11根据所测量的电压计算近似式来作为电压信息，从而将所计算的近似式发送给电流测量装置12，但不限于此，电压测量装置11可以在所测量的电压为0的时刻将脉冲信号发送给电流测量装置12。即，电压信息可以是表示所测量的电压为0的信息。然后，电流测量装置12接收脉冲信号，并根据所接收的脉冲信号和预先设定的振幅来计算用于求出电压的近似式。

并且，例如，电压信息可以是所测量的电压的数据之中在规定时刻的电压的数据，除了近似式之外，只要是基于所测量的电压的信息即可。

并且，在上述的实施方式中说明了将电压测量装置11安装到主断路器13的例子，但不限于此，例如可安装到第三断路器14c，也可以安装到设在相同的分电盘17的其他断路器等。

并且，在上述的实施方式中说明了电压测量装置11具有发送用于对准时刻的信号的信号产生部11d的例子，但不限于此，也可以具有电压测量装置11以外的其他外部装置。

并且，在上述的实施方式中说明的例子是，针对电压测量装置11中的时间和电流测量装置12中的时间存在偏差的情况，利用信号来调整偏差，但不限于此，如果不存在偏差，可以不进行这种处理。

并且，在上述的实施方式中说明了电力指瞬间电力的例子，但不限于此，也可以适用于累计电力。

以上，参照附图对本发明的实施方式进行了说明。但本发明不限定于图示的实施方式。针对图示的实施方式，在与本发明相同的范围内或均等的范围内，可进行各种修正或变形。

产业上的可利用性

本发明有效地利用于需要计算电力的情况。

标号说明

10、20：电力测量系统11、21：电压测量装置11a、12a、21a、22a、23a：存储部11b、12b、21b、22b、23b：测量部11c、12c、21c、22c、23c：控制部11d、21d：信号产生部12d、22d、23d：信号接收部11e、12e、21e、22e、23e：I/F部12、22、23：电流测量装置13：主断路器14a：第一断路器14b：第二断路器14c：第三断路器15a：第一设备15b：第二设备15c：第三设备16：工厂17：分电盘18a、25a：电压测量单元18b、25b：发送单元18c、25c：信号发送单元19a、26a、27a：电流测量单元19b、26b、27b：接收单元19c、26c、27c：电力计算单元19d、26d、27d：电压计算单元19e、26e、27e：信号接收单元。

Claims

1.一种电力测量系统，具有测量电压的电压测量装置和测量电流的电流测量装置，其中，

上述电压测量装置包括：

电压测量单元，其以规定的时间间隔测量电压；以及

发送单元，其将基于由上述电压测量单元测量的电压的电压信息发送给上述电流测量装置，

上述电流测量装置与上述电压测量装置分别设置，并且包括：

电流测量单元，其以规定的时间间隔测量电流；

接收单元，其从上述电压测量装置接收上述电压信息；以及

电力计算单元，其根据由上述接收单元接收的上述电压信息和由上述电流测量单元测量的电流来计算电力。

2.根据权利要求1所述的电力测量系统，其中，

上述电压信息为用于求出电压的近似式，

上述接收单元从上述电压测量装置接收上述近似式，

上述电力计算单元包括利用由上述接收单元接收的上述近似式来计算电压的电压计算单元，该电力计算单元根据由上述电压计算单元计算的电压和由上述电流测量单元测量的电流来计算电力。

3.根据权利要求2所述的电力测量系统，其中，

在要计算的电压为V、标称电压为V_a、角速度为ωt时，上述近似式为V＝V_acosωt。

4.根据权利要求2所述的电力测量系统，其中，

上述电压测量装置包括信号发送单元，该信号发送单元发送用于与上述电流测量装置对准时刻的信号，

上述电流测量装置包括信号接收单元，该信号接收单元从上述电压测量装置接收用于对准上述时刻的信号，

上述电压计算单元根据由上述信号接收单元接收的上述信号，利用上述近似式求出上述电流测量装置测量电流之时的电压。

5.一种电压测量装置，用于测量电压，具有：

电压测量单元，其以规定的时间间隔测量电压；以及

发送单元，其将基于由上述电压测量单元测量的电压的电压信息发送给测量电流并计算电力的电流测量装置，其中，该电流测量装置与上述电压测量装置分别设置。

6.一种电流测量装置，用于测量电流，其中，

与测量电压的电压测量装置分别设置，并且具有：

电流测量单元，其以规定的时间间隔测量电流；

接收单元，其从上述电压测量装置接收基于所测量的电压的电压信息；以及

7.一种电力测量方法，其特征在于，包括：

电压测量步骤，在电压测量装置，以规定的时间间隔测量电压；

发送步骤，在电压测量装置，将基于通过上述电压测量步骤测量的电压的电压信息发送给测量电流的电流测量装置，其中，该电流测量装置与电压测量装置分别设置；

电流测量步骤，在电流测量装置，以规定的时间间隔测量电流；

接收步骤，在电流测量装置，从电压测量装置接收电压信息；以及

电力计算步骤，在电流测量装置，根据通过上述接收步骤从电压测量装置接收的电压信息和通过上述电流测量步骤测量的电流来计算电力。