JP2001074785A - 通電情報計測装置 - Google Patents
通電情報計測装置Info
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Abstract
の電圧を計測する変圧器14を設置する通電情報計測装
置では、通電主導体2に定格電流を超えた大電流が流れ
た場合、通電主導体2の周囲に発生する強磁界の影響を
受けて変圧器14の二次出力は一次電圧に比例しない値
となり、変圧器14の計測値を使用して演算する相間電
圧、電力、電力量は大きな誤差を含んだ値が計測結果に
出力される。この誤差を見かけ上で排除する。 【解決手段】 通電主導体2の電流、電圧を検出する変
流器13及び変圧器14と、検出された電流、電圧をサ
ンプリング・演算処理して電流値、電圧値、電力値、電
力量等の計測信号出力に変換する演算処理手段21、2
2、26、27と、電圧値計測信号出力を記憶する電圧
値記憶回路32とを備え、電流値判定部30の判定にお
いて、電流値信号出力が閾値以上の場合に切換イッチ3
3を介して電圧値記憶回路32に記憶されている電圧計
測信号出力を使用して相間電圧、電力、電力量の演算・
表示させるように切換える。
Description
圧、電流、電力等の通電情報を計測する通電情報計測装
置に関し、とくに装置内に収容され被計測電路に接続さ
れた変圧器が、被計測電路の大電流通電時に発生する磁
界の影響を受けた場合に、電圧計測値に誤差影響をさせ
ないものに関する。
0号公報に示された従来の通電情報計測表示装置を備え
た回路遮断器の回路ブロック構成を示す図である。図に
おいて、1は回路遮断器本体、2は回路遮断器本体1内
部を貫通する通電主導体、3は図示されない開閉機構に
より操作され通電主導体2の電流をオン・オフする開閉
接点である。4は各通電主導体2に流れる電流を検出す
る変流器、5は変流器4の出力を整流する整流回路、6
は整流回路5からの出力を電圧変換してA/D変換処理
等をして通電主導体2に流れる電流の瞬時最大値を検出
するピーク値変換回路、7はピーク値変換回路6の出力
が所定値を超えたら信号出力する瞬時時限回路、8は瞬
時時限回路7の動作出力以下のレベルでピーク値変換回
路6の出力の大きさにより反時限動作をして信号出力す
る短時限回路である。9は整流回路5からの出力を電圧
変換、A/D変換処理等をして通電主導体2に流れる電
流の実効値に相当する出力を得る実効値変換回路、10
は長時限回路であり、実効値変換回路9の出力の大きさ
により定格電流では回路遮断器の遮断動作をさせず、定
格電流以上において反時限動作をして信号出力する。
と短時限回路8及び長時限回路10いずれからの信号出
力を受けて、電磁コイル12が図示されない開閉機構を
介して開閉接点3をオフにして負荷への通電を遮断す
る。13は過電流検出の変流器4とは別に各導体2に流
れる電流を検出する計測用変流器、14は導体2間の電
圧(相間電圧)を検出する変圧器である。計測用変流器
13及び変圧器14は回路遮断器本体1の内部に一体に
収容されている。
用変流器13からの出力をA/D変換処理等をして通電
主導体2に流れる電流に対応するデジタル出力を得る電
流A/D変換回路、22は変圧器14からの出力をA/
D変換処理等をして相間電圧に対応するデジタル出力を
得る電圧A/D変換回路である。これらのA/D変換回
路および、これから説明する処理は図示していないマイ
クロプロセッサーにより実行処理されている。
値出力(I)、24は最大電流値記憶回路であり、ピー
クホールドにより導体2の中から最新の最大電流値(I
max)を記憶保持する。25は各相間電圧出力(V)、
26は電流A/D変換回路21と電圧A/D変換回路2
2の出力を乗算する乗算回路であり、負荷の電力(W)
に対応する出力を得る。27は乗算回路26からの出力
を積算して電力量(Wh)にする積算回路である。電力
(W)及び電力量(Wh)は負荷への配線形態に合わせ
て総合電力値が得られるようになっている。これらの現
在電流値(I)、最大電流値(Imax)、相間電圧
(V)、電力(W)、電力量(Wh)の計測結果の出力
は表示内容選択手段28を介して選択された項目が表示
部29へ入力され、数値表示される。
断器本体1に内蔵された変圧器14から電圧に関する情
報を得ることができ、電圧情報を用いて負荷の給電通電
情報が電流に関するものだけでなく相間電圧(V)、電
力(W)、電力量(Wh)、等の情報をも得ることがで
きる。これらのマイクロプロセッサーを含む作動電力は
図示していない電源回路から供給されている。
電情報計測表示装置は回路遮断器内の計測用変流器13
及び変圧器14が計測した値をそのままサンプリングし
て、A/D変換して演算、表示に使用している。従っ
て、回路遮断器に定格電流を超えた大電流が流れた場
合、通電主導体2の周囲に発生する磁界の影響を受け
て、変圧器14の二次出力電圧は一次電圧に比例しない
値となる。このため例えば、回路遮断器の定格電流の2
00%の電流が通電主導体2を通ずると、変圧器14の
一次電圧は変化していないのに二次出力が通常の150
%以上の電圧を生じたりする。このため、大電流による
回路遮断器が過電流遮断に至る間の相間電圧(V)、電
力(W)、電力量(Wh)は大きな誤差を含んだ値で計
測され、表示部29へ入力され大きな誤差の数値表示さ
れる。特に電力量(Wh)は一時的な瞬時値でなく、累
積値として残るのでその影響は大きい。
離して配置する、または変圧器14のシールドを十分に
実施すれば、磁界の影響を防ぐことが可能であるが、回
路遮断器筐体内のように限られた空間では変圧器14と
通電主導体2とを近接して配置しなければならず、変圧
器14に十分なシールド装着は変圧器14の体積増加の
ため装置の小形化を阻害するといった課題があった。
なされたものであり、筐体内の変圧器14の配置位置、
及び変圧器14のシールドを簡素にしても通電主導体2
の定格電流を超えた大電流が流れた場合の変圧器14が
磁界の影響を受けても、相間電圧(V)、電力(W)、
電力量(Wh)、力率等の計測値に大きな誤差がないよ
うにする。
報計測表示装置は、筐体内に通電主導体に近接して設け
られ通電主導体間の電圧を検出する変圧器と、通電主導
体の電流を検出する変流器と、変流器及び変圧器により
検出された電流及び電圧をサンプリング・演算処理して
電流値、電圧値、電力値、電力量の計測信号出力に変換
する演算処理手段と、電圧値の計測信号出力を一時記憶
格納する電圧値記憶手段と、電流値の計測信号出力が閾
値以上の場合に演算処理に使用する電圧値計測信号を電
圧値記憶手段内の電圧値計測信号に置換える電流値判定
手段とを備えたものである。
圧それぞれのゼロクロスを検知するゼロクロス検出手段
と、交流電路波形の1/2周期間のサンプリングクロッ
ク数Nを設定し、電流と電圧のゼロクロス差間のサンプ
リングクロック数mを検知する位相差検知手段と、サン
プリングクロック数N及びサンプリングクロック数mか
ら力率を算定する力率算定手段とを備えたものである。
ンプリングクロック数Nは被計測交流電路のゼロクロス
検出間隔のサンプリングクロックをカウント検出して得
るようにしたものである。
の実施の形態1を示す通電情報計測装置の回路構成ブロ
ック図、図2は、この発明の実施の形態1の動作を説明
するフローチャートである。図において、1〜15、2
0〜29は上記従来例の説明のものと同様である。ここ
で電流A/D変換回路21及び電圧A/D変換回路22
は実効値に演算した電流値、電圧値を出力する。30は
電流値判定部であり、通電主導体2に流れる電流に対応
する電流A/D変換回路21からの電流の大きさを判定
する。31は判定信号であり、通電主導体2に流れる電
流が所定値以上の場合に電流値判定部30から例えば
「H」が出力される。通電主導体2の電流が所定値未満
では「L」となる。32は電圧値記憶回路である。33
は切換スイッチであり、判定信号31が「L」のときは
電圧A/D変換回路22からの相間電圧に対応する電圧
計測信号出力を直接に下流処理である乗算回路26、積
算回路27、表示内容選択手段28、表示部29の処理
へ通ずる。判定信号31が「H」になると電圧値記憶回
路32に記憶された相間電圧の電圧計測信号出力が下流
の処理へ通ずるように切換えられる。
明の動作説明をする。電圧A/D変換回路22の電圧出
力値を電圧値記憶回路32に記憶する。そして電流A/
D変換回路21の電流出力値を読み込み、電流値判定部
30はこの電流出力値と予め定められている閾値と比較
する。電流出力値<閾値の場合は、切換スイッチ33は
電圧A/D変換回路22からの電圧出力をそのまま下流
処理へ送り、演算処理・表示に使用する。また、電流出
力値≧閾値の場合は、切換スイッチ33はそのとき以前
に電圧値記憶回路32に記憶されている電圧A/D変換
回路22の電圧出力値を下流処理へ送るように切換え
る。以降、電流出力値≧閾値の状態が続く間は電圧値記
憶回路32に記憶された電圧出力値を使用して相間電圧
(V)の表示と、電力(W)、電力量(Wh)の演算及
び表示が実行される。電流出力値<閾値の状態に復帰す
れば、その時点で切換スイッチ33は電圧A/D変換回
路22の電圧出力値を直接に下流処理へ送るように切換
スイッチ33が切換え戻される。
される電流による変圧器14への磁気干渉が変圧器14
の二次出力に影響を及ぼす寸前の値とするのが好まし
く、変圧器14の配置、磁気シールドの程度に左右され
るが、定格電流の150〜200%を採用する。
電主導体2の電流)の増減は激しいが、電圧は比較的安
定している。この発明は、この点を利用して、変圧器1
4の二次出力が通電主導体2の電流に影響する直前の電
圧値を電圧値記憶回路32に格納しておき、変圧器14
の二次出力に誤差が発生する範囲では電圧値記憶回路3
2に保持した電圧値で演算、表示を実行させる。電圧値
は時間経過に対して電圧値記憶回路32に記憶された電
圧値で拘束されるが、電流値は時々刻々の計測がなされ
ているので、演算、表示される相間電圧(V)、電力
(W)、電力量(Wh)値は、この間の電圧変化分の微
誤差はあるが、実用上に影響のない精度で演算、表示を
実行することができる。
施の形態1の相間電圧(V)、有効電力(W)、電力量
(Wh)に加え、無効電力(Var)、力率(Pf)の
計測表示を可能にする。図3は、この発明の実施の形態
2を示す通電情報計測装置の回路構成ブロック図、図4は
実施の形態2の動作を説明する図である。図において、
2、13、14、21〜33は上記実施の形態1の説明
と同様のものである。34は電流ゼロクロス検出回路、
35は電圧ゼロクロス検出回路である。36は位相差検
出回路、37は力率算定回路である。位相差検出回路3
6は電圧ゼロクロス検出回路35と電流ゼロクロス検出
回路34から電圧と電流の位相差をA/D変換のための
サンプリングクロックを利用して行う。被計測交流電路
の1/2周期をサンプリングするクロック数Nをカウン
タで計数し、また電圧と電流のゼロクロス検出時間差間
のクロック数mを計数して、その値から被計測交流電路
の力率PfはPf=Cos(π・m/N)で、そして、
無効力率PvはPv=Sin(π・m/N)で求められ
る。この結果を乗算回路26へ反映させて、有効電力
(W)、無効電力(Var)の演算・表示が可能であ
る。この方法においてサンプリングクロック周波数が5
0キロヘルツ以上であれば力率計測精度は角度で0.5
度の分解能が確保できる。
ロック周波数が決まれば交流電路の1/2周期間のサン
プリングクロック数は算出設定できるが、被計測交流電
路の変更等により被計測交流電路の周波数が変化(50
Hzと60Hz)すれば再設定が必要である。しかし、
被計測交流電路の1/2周期のクロック数Nをカウンタ
で計数して得る構成のものは、被計測交流電路の周波数
の変化(50Hz、60Hz)、サンプリングクロック
周波数の変動に関係なく、そのままの状態で被計測交流
電路の力率Pfを得ることができる。
3相)による電流と、電圧の位相差はπ・2/3に相当
するサンプリングクロック数を補正することで力率Pf
算定できることは自明である。
流(通電主導体2の電流)の閾値判定を電流A/D変換
回路21でA/D変換処理をされたもので実施している
が、これを計測用変流器13の出力をオペアンプ等のア
ナログタイプの判定手段を用いても同等の効果を奏する
ことは明白である。
装置の回路ブロック図である。
ローチャートである。
装置の回路ブロック図である。
である。
断器の回路ブロック図である。
閉接点 13 計測用変流器、 14 変圧器、 20 通
電情報計測ユニット 21 電流A/D変換回路、 22 電圧A/D変換
回路 電流値出力、 25 電圧出力、 26 乗算回
路、 27 積算回路 表示内容選択手段、 29 表示部、 30 電流
値判定部 切換信号、 32 電圧値記憶回路、 33 切換
スイッチ 35 ゼロクロス検出回路、 36 位相差検出回路 37 力率算定回路
Claims (3)
- 【請求項1】 筐体内に設けられ交流電路の通電主導体
に近接して上記通電主導体間の電圧を検出する変圧器と
上記通電主導体の電流を検出する電流検出手段と、この
電流検出手段及び上記変圧器により検出された電流及び
電圧をサンプリング・演算処理して少なくとも電流値、
電圧値、電力値、電力量の計測信号出力に変換する演算
処理手段と、上記各計測信号出力の中から計測項目を選
択できる通電情報計測表示装置において、 電圧値の計測信号出力を一時記憶格納する電圧値記憶手
段と、電流値の計測信号出力を所定の閾値と比較して、
電流値計測信号出力が上記閾値以上の場合に演算処理に
使用する電圧値計測信号を上記電圧値記憶手段に記憶格
納された電圧値計測信号に置換える電流値判定手段とを
備えたことを特徴とする通電情報計測表示装置。 - 【請求項2】 電流検出手段及び変圧器により検出され
た交流電路の電流及び電圧それぞれのゼロクロスを検知
するゼロクロス検出手段と、交流電路波形の1/2周期
間のサンプリングクロック数Nを設定し、計測される電
流と電圧のゼロクロス差間のサンプリングクロック数m
を検知する位相差検知手段と、上記サンプリングクロッ
ク数N及びサンプリングクロック数mから力率を算定す
る力率算定手段とを備えたことを特徴とする請求項1記
載の通電情報計測表示装置。 - 【請求項3】 交流電路波形の1/2周期間のサンプリ
ングクロック数Nは被計測電路の電流または電圧のゼロ
クロス検出間隔のサンプリングクロックをカウント検出
して得ることを特徴とする請求項2記載の通電情報計測
表示装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24718899A JP3614048B2 (ja) | 1999-09-01 | 1999-09-01 | 通電情報計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP24718899A JP3614048B2 (ja) | 1999-09-01 | 1999-09-01 | 通電情報計測装置 |
Publications (2)
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---|---|
JP2001074785A true JP2001074785A (ja) | 2001-03-23 |
JP3614048B2 JP3614048B2 (ja) | 2005-01-26 |
Family
ID=17159758
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP24718899A Expired - Lifetime JP3614048B2 (ja) | 1999-09-01 | 1999-09-01 | 通電情報計測装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3614048B2 (ja) |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2003014795A (ja) * | 2001-07-03 | 2003-01-15 | Nitto Electric Works Ltd | 交流計測装置 |
JP2003161745A (ja) * | 2001-11-26 | 2003-06-06 | Toshiba Corp | 電力量料金算出方法および装置 |
JP2006032031A (ja) * | 2004-07-14 | 2006-02-02 | Matsushita Electric Works Ltd | 調光装置 |
JP2006032030A (ja) * | 2004-07-14 | 2006-02-02 | Matsushita Electric Works Ltd | 調光装置 |
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JPWO2018158793A1 (ja) * | 2017-02-28 | 2019-06-27 | 三菱電機株式会社 | 電子式回路遮断器 |
JP2020123582A (ja) * | 2020-04-09 | 2020-08-13 | 三菱電機株式会社 | 電子式回路遮断器 |
-
1999
- 1999-09-01 JP JP24718899A patent/JP3614048B2/ja not_active Expired - Lifetime
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