JP2002071733A - 多回路計測装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 複数の検出回路を順次切り替えて一巡目、２
巡目と計測する場合、特定の負荷で計測一巡時間Ｔに近
い周期、又は時間Ｔの整数倍の間隔で間歇的に電力使用
が発生するときは、電力使用があっても計測値がゼロと
なる。また反対に間歇的な電力使用であるのに連続使用
のように計測される。 【解決手段】 回路数Ｎ個の電流検出手段４への切り替
えが一巡する毎に、次巡の最初に計測する電流検出手段
４の順番（選択番号）を、乱数発生手段２３の乱数によ
り決定し、決定した選択番号の電流検出手段４から順次
切り替えて計測する。この収集した各計測値（１〜Ｎの
電流値）と、タイマ２５で一巡毎の時間および各収集時
間を時計した値とに応じて連続した各計測値を補間計算
して求める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、同一電力系統の
複数回路の電流、電圧、電力、電力量などの各種電気量
を計測する多回路計測装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図７は、例えば特開平１０−２６６４１
号公報に示された従来の多回路計測装置の回路ブロック
図、図８は複数の回路電流検出のタイミングを説明する
図である。図において、１は交流電力系統の配電線、２
は各配電線１の電流を検出する変流器、３は電圧検出手
段であり、ここでは各被計測回路の電圧を共通して検出
する。４は電流検出手段であり、変流器２により検出さ
れた各配電線１の電流をサンプリング処理のために電流
比例の電圧信号に変える。

【０００３】５は入力回路切替手段であり、各電流検出
手段４の入力を切り替える。６はサンプリングの時分割
手段、７は共通電圧サンプルホールド回路、8 は電流サ
ンプルホールド回路であり、被計測配電線の数が設けら
れている。９はマルチプレクサ、１０はＡ／Ｄ変換器、
１１はＡ／Ｄ変換により量子化された計測データを記憶
しておくメモリ、１２は時分割電力演算手段、１３は時
分割電力演算手段１２で演算される電力を各回路毎に積
算する回路毎電力量演算手段である。

【０００４】次に従来の計測装置の動作について説明す
る。図８に示されるように入力回路切替手段５は電圧検
出手段３及び複数の電流検出回路４からの入力を順次切
り替えてゆく。このとき、電力の演算のためには実効値
を計測する必要から、電流または電圧を交流波形の１／
２周期の倍数を単位（ｔ）に順次切り替える。

【０００５】被計測回路を一巡する計測が終わると最初
の回路へ戻る。一巡の計測に要する時間（Ｔ）は単位計
測時間（ｔ）の共通電圧と被計測配電線数Ｎとの合計計
測回数Ｎ＋１でありＴ＝ｔ×（Ｎ＋１）必要となる。一
巡に１回の被計測回路毎の電流または電圧は、アナログ
の各計測データをサンプルホールド回路７，８に保持さ
せる。サンプルホールド回路７，８に保持された計測デ
ータをマルチプレクサ９により選択してアナログ計測デ
ータはＡ／Ｄ変換器１０によりディジタルデータ化され
る。

【０００６】ディジタル計測データは被計測回路毎にメ
モリ１１に記憶され、電流または電圧はそのまま計測値
として出力される。電力値については時分割電力演算手
段１２において演算される。この電力値演算は各配電線
１の電流と共通電圧とをそれぞれ乗算して求めるが、電
流の計測時間は単位計測時間（ｔ）のみであるが、この
電流が一巡計測時間（Ｔ）継続しているとして、被計測
配電線数であるＮ倍に引き伸ばし補間計算により電力値
を求める。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の多
回路計測装置では、各配電線１の電流を単位計測時間
（ｔ）で順次計測して引き伸ばし補間計算により電力値
を求めている。このため、特定の配電線１で計測一巡時
間Ｔに近い周期、あるいは時間Ｔの整数倍の間隔で間歇
的に電力使用が発生する場合は、電力使用があるにもか
かわらず、計測値がゼロとなる。また反対に、間歇的な
電力使用であるのに連続使用のように計測されてしまう
といった課題があった。

【０００８】さらに、連続計測値を求めるのに、引き伸
ばし補間計算を被計測配電線数であるＮ倍にしているの
で交流電力系統の電源の周波数が変動するときに、周波
数変動が吸収できないで計測誤差が大きくなるといった
課題もあった。このような負荷の例としては自動稼動機
械装置に組み込まれたスポット溶接機等が該当する。

【０００９】この発明は、かかる課題を解決するために
なされたものであり、定周期で間歇的に電力使用が発生
する負荷の計測が正常に行われる多回路計測装置を提供
することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】（１）この発明の請求項
１に係る多回路計測装置は、計測対象とする複数の交流
回路から各々の計測値を順次収集し、この収集期間内の
各々の計測値から収集期間外の各々の計測値を推測し
て、時間的に連続した各々の計測値を求める多回路計測
装置において、上記複数の交流回路から計測値を収集す
る順番を任意に変更するようにしたものである。

【００１１】（２）この発明の請求項２に係る多回路計
測装置は、請求項１の多回路計測装置において、複数の
交流回路の計測値を収集する順番の変更は、上記複数
（ｎ）の交流回路の各々に１からｎまでの順番を付与し
ておき、上記複数の交流回路に対する計測が一巡する毎
に、乱数（１からｎまでの乱数）の一つを発生させて、
その発生した一つの乱数に対応する上記順番の交流回路
から次巡目の計測を開始し、この開始した交流回路から
順次計測を行うようにしたものである。

【００１２】（３）この発明の請求項３に係る多回路計
測装置は、請求項１の多回路計測装置において、複数の
交流回路の計測値を収集する順番の変更は、上記複数
（ｎ）の交流回路の各々に１からｎまでの順番を付与す
ると共に、上記交流回路の計測順番をずらせる数（Ｑ）
を２つ設定（Ｑ＝ａ，ｂ）しておき、上記複数の交流回
路に対する計測が一巡する毎に、上記２つのずらせ数
（Ｑ＝ａ，ｂ）を交互に用いて、ずらせた順番（ｘ巡目
はＭ＋ａ，ｘ＋１巡目はＭ＋ｂ、Ｍはずらせる前の順番
数）に対応する上記順番の交流回路を次巡の計測開始の
交流回路とし、この交流回路から順次計測を行うように
したものである。

【００１３】（４）この発明の請求項４に係る多回路計
測装置は、請求項１〜３のいずれか１項の多回路計測装
置において、計測が一巡する毎の各計測値の収集期間を
計時すると共に、計測が一巡する期間を計時するタイマ
を設け、上記各測定値および上記計時結果に基づいて収
集期間外の計測値の補間計算を行い連続した計測値を求
めるものである。

【００１４】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１はこの発明の
実施の形態１を示す多回路計測装置の回路ブロック図、
図２はタイミング回路の動作を説明する波形図、図３は
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、従来装置の図７と同一符号は同一または同
等の機能を有するものである。２１はタイミング回路で
あり、交流電圧波形のゼロクロス点を検出して矩形パル
スとして交流電圧の１周期の開始ポイントを求める。こ
の様子を図２に示す。

【００１５】２２はタイミング回路２１のパルス立上り
を計数する循環カウンタである。この循環カウンタ２２
は１〜ｎを循環カウントする。２３は乱数発生手段であ
り、循環カウンタ２２からの信号が入力されると１〜ｎ
の間の数をランダムに発生する。２４は入力番号指定回
路、２５はタイマ回路であり、交流電圧の１サイクル
（１周期）である単位計測時間（ｔM ）と、一巡計測時
間（Ｔo ）を計時する。なお、単位計測時間（ｔM ）
は、従来例と同様に交流電圧の１／２周期の整倍数とし
てもよいが、Ａ／Ｄ変換器１０のオフセット等を考慮す
ると１周期計測の方が計測誤差が少なくなる。

【００１６】以下、実施の形態１の多回路計測装置の動
作を図３のフローチャートに従って説明する。説明に使
用する符号でｎは循環カウンタ２２のカウント値、ｍは
乱数発生手段２３が発生する１〜ｎの間の乱数値であ
る。Ｎは該多回路計測装置で計測可能な最大被計測回路
の数、Ｍは被計測回路からの選択回路番号である。ここ
でカウント値ｎ、乱数値ｍは１から最大で被計測回路数
Ｎ以下の数値で運用するのが望ましい。上記ではフロー
チャートを簡素にするため循環カウンタ２２としている
が、通常のカウンタを用いて、最大値を規制して１へ戻
るプログラム制御としてもよい。

【００１７】（１）まず、イニシャル処理（ステップ３
１）において、ｎ＝１、Ｍ＝１を設定する。選択回路番
号Ｍは１ Ｎの任意数値のいずれでもよいが、とりあえ
ずイニシャル処理として「Ｍ＝１」を設定する。 （２）カウント値ｎが被計測回路数Ｎ未満では計測が一
巡していないのでＭ番目の計測回路に入力番号指定回路
２４を介して選択切り替えする（ステップ３２、３
７）。

【００１８】（３）タイミング回路２１からの信号を受
けてＭ番目の計測回路の交流波形１サイクル分の電流と
電圧をサンプリングしてＡ／Ｄ変換結果と、この１サイ
クルが要した単位計測時間ｔM をタイマ２５から得てメ
モリ１１へ記憶する（ステップ３８ ４０）。 （４）次に、カウント値ｎと選択回路番号Ｍをカウント
アップする（ステップ４１）。

【００１９】（５）カウントアップされた選択回路番号
Ｍが被計測回路数Ｎ以下であれば、そのままの選択回路
番号Ｍとして、選択回路番号Ｍが被計測回路数Ｎを超え
るときはＭ＝Ｍ−Ｎにして選択回路番号Ｍを若帰らせる
（ステップ４２、４３）。 （６）カウントアップされたカウント値ｎが被計測回路
数Ｎと等しくなったときは、被計測回路の計測はすべて
一巡しているので、一巡計測時間Ｔo をタイマ２５から
得る（ステップ３２、３３）。 なお、このとき循環カウンタ２２のカウント値ｎはＮか
ら１に戻っている。

【００２０】（７）メモリ１１へ記憶されていた各回路
の電圧、電流、該当の単位計測時間ｔM および一巡計測
時間Ｔo から該循環内の電力値をＷM ＝ＶM ×ＩM ×Ｔ
o ／ｔM の算式で補間計算して求める（ステップ３
４）。 （８）そして、乱数発生手段２３が発生する乱数値ｍを
そのままの選択回路番号Ｍに置換えて計測を続行する。

【００２１】以上のようにこの実施の形態１の多回路計
測装置では、被計測回路での計測が１循環する毎に、次
巡での最初に計測する計測回路番号を乱数値で決めるよ
うにしたので、自動稼動機械装置に組み込まれたスポッ
ト溶接機等の負荷のような、計測一巡時間Ｔに近い周
期、あるいは時間Ｔの整数倍の間隔で間歇的に電力使用
が発生する場合でも負荷電力の片寄り計測が無くなり、
正しい計測が行なえる。

【００２２】また、タイマ手段により各個の被計測交流
回路のデータ収集時間と、一巡のデータ収集に要する時
間とを計時し、その計時結果から連続計測値を求める引
き伸ばし補間計算を行うので、被計測対象の交流系統の
周波数が変動しても正確な引き伸ばし補間計算を行なう
ことができる。

【００２３】実施の形態２．図４はこの発明の実施の形
態２を示す多回路計測装置の回路ブロック図、図５は実
施の形態２の動作を説明するフローチャート、図６は実
施の形態２における計測回路の計測タイミングを説明す
る図である。図において、上記実施の形態１の図１及び
図２と同一符号は同一または同等の機能を有するもので
ある。２６はゆらぎカウンタであり、加算する値を異な
らせる。

【００２４】以下、実施の形態２の多回路計測装置の動
作を図５のフローチャートに従って説明する。図中、
ｎ、Ｎ、Ｍは上記実施の形態１の説明と同様である。Ｆ
はゆらぎフラグであり「１」または「０」が交互に設定
される。Ｑはゆらぎ幅（計測の順番をずらせる数）を決
める定数であり、Ｑは１＜Ｑ＜Ｎの整数である。ここで
はＱ＝３として説明する。

【００２５】図５のフローチャートのイニシャル処理
（ステップ３１）、カウント値ｎチェックによる一巡確
認（ステップ３２）、計測回路番号の選択切り替え（ス
テップ３７）から選択番号Ｍの若帰り処理（ステップ４
３）、およびカウント値ｎが被計測回路数Ｎと等しくな
ったときの、電力演算処理（ステップ３３、３４）も実
施の形態１の図３の説明と同一である。

【００２６】上記実施の形態１では１循環の最初に計測
する回路選択番号Ｍを乱数発生手段２３の発生乱数で設
定したが、乱数発生手段はＣＰＵの負担が大きいので、
実施の形態２では簡素なプログラムロジックで同一回路
計測の周期性をなくする。このロジックを図５のステッ
プ５１，５５で説明する。

【００２７】装置の立上り時、フラグＦには初期値のた
め「Ｆ≠１」であり、イニシャル処理においてＭ＝１が
設定されているのでカウンタが一巡するとステップ５２
が実行され、選択番号は＋１されＭ＝２となる。ここで
フラグＦを１に更新する（ステップ５３）。新しい計測
循環に入ると、２番目の計測回路からデータの取り込み
を開始して１番目の計測回路で計測循環を終了する。

【００２８】模式的に図６の左端のブロックにこの様子
を示す。次の循環のステップ５１では「Ｆ＝１」になっ
ているので、ステップ５４が実行される。ここでは選択
番号ＭはＭ＝Ｍ＋Ｑとなる。事例としてＱ＝３を設定す
るので選択番号Ｍ＝２＋３＝５となり、次の計測循環で
は５番目の計測回路からデータの取り込みを開始する。
この間にフラグＦをＦ＝０にする（ステップ５４、５
５、３７）。この様子を図６の中央のブロックに示す。
さらに次の計測循環では「Ｆ＝０」であるため選択番号
Ｍは図６の右のブロックのようにＭ＝Ｍ＋１で６番目と
なる。以下、計測回路番号のずらし数を交互に変えなが
ら計測を継続する。

【００２９】なお、上述の実施の形態２では、切り替え
が一巡する毎にゆらぎ数を２つ設定（上記では１と３に
設定）してそのゆらぎ数を交互に切り替えたが、ゆらぎ
数は１つ設定しても、また３つ以上設定してもよい。ま
た、ゆらぎ数自身も１や３に固定せず、切り替えが一巡
する毎に変わるようにしてもよい。

【００３０】以上のようにこの実施の形態２では、簡単
なプログラムロジックで計測循環の始まりの計測回路番
号のゆらぎ数（計測の順番をずらせる数）を循環の変わ
り目で、ゆらぎ変化させることで、同一選択番号の計測
回路による同一計測周期のタイミングは非常に長くなる
ので、周期性をもつ間歇的な電力使用負荷の片寄り計測
の誤差が無視できる程度に小さくすることができる。

【００３１】実施の形態３．実施の形態１，２では、切
り替えが一巡する毎に、次巡の最初の被計測交流回路を
変更するように切り替えを行ったが、切り替えが一巡す
る毎に、複数（ｎ）の被計測交流回路の一巡内での切り
替えの順番を任意に変更するようにしてもよい。

【００３２】例えば、一巡内での切り替えの順番を、 （１）１，２，３，・・・，ｎの順番を逆順にして、
ｎ，ｎ−１，ｎ−２，・・・・，３，２，１としてもよ
い。 （２）また、上記（１）の正順と逆順を交互にしてもよ
い。 （３）また、１，３，５，・・・，２，４，６，・・・
のように、（奇数の順番）＋（偶数の順番）としてもよ
い。 （４）また、（奇数の順番）＋（偶数の逆順番）等とし
てもよい。 （５）また、アトランダムに２，８，４，６，３，・・
・等としてもよい。

【００３３】また、実施の形態１，２のように切り替え
が一巡する毎に、最初の被計測交流回路を任意に切り替
え、更に、この最初の被計測交流回路から上記（１）〜
（５）のように一巡内での切り替え順番を任意に切り替
えるようにしてもよい。例えば、１〜１０の順番の被計
測交流回路があるとして、最初の被計測交流回路を５番
目とすると、順番に５，６，７，８，９，１０，１，
２，３，４で一巡するが、これを逆順に５，４，３，
２，１，１０，・・・としてもよく、また、正順と逆順
とを交互に繰り返してもよい。また、奇数順番＋偶数順
番で、５，７，９，１，３，６，８，１０，２，として
もよい。

【００３４】つまり、この実施の形態３では、切り替え
が一巡する毎に、複数の被計測交流回路へ接続する順番
を任意に変更するよう切り替えを行えばよい。このよう
にするとより自由度のある切り替えが行えるので、間欠
的な負荷等の負荷変動のある種々のタイプの負荷に対し
て最適な対応ができる。

【００３５】

【発明の効果】以上のようにこの発明よれば、複数の交
流回路の計測が一巡する毎に、この複数の交流回路から
計測値を収集する順番を変更したり、また、計測が一巡
する毎に乱数により最初に計測する交流回路の順番を変
更したり、また、計測が一巡する毎にずらせ数により最
初に計測する交流回路の順番を変更したりしたので、間
欠的な負荷等の負荷変動のある種々のタイプの負荷に対
応することが可能となる。

【００３６】また、タイマで切り替え一巡毎の時間と計
測値収集時間とを求めて計測値の補間計算をしたので、
被計測対象の交流系統の周波数が変動しても正確な計測
値の推測が可能となる

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１による多回路計測装
置の回路ブロック図である。

【図２】 この発明の実施の形態１によるタイミング回
路の動作を説明する波形図である。

【図３】 この発明の実施の形態１による動作を説明す
るフローチャートである。

【図４】 この発明の実施の形態２による多回路計測装
置の回路ブロック図である。

【図５】 この発明の実施の形態２による動作を説明す
るフローチャートである。

【図６】 この発明の実施の形態２による計測回路の計
測タイミングを説明する図である。

【図７】 従来の多回路計測装置の回路ブロック図であ
る。

【図８】 従来の複数の回路電流検出のタイミングを説
明する図である。

【符号の説明】

１ 配電線 ２ 変流器 ３ 電圧検出手段 ４ 電流検出手段 ５ 入力回路切替手段 ６ 時分割手段 ７ サンプルホールド回路 ８ 電流サンプル
ホールド回路 ９ マルチプレクサ １０ Ａ／Ｄ変換
器 １１ メモリ １２ 時分割電
力演算手段 １３ 時分割電力量演算手段 ２１ タイミン
グ回路 ２２ 循環カウンタ ２３ 乱数発生
手段 ２４ 入力番号指定回路 ２５ タイマ回
路 ２６ ゆらぎカウンタ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 計測対象とする複数の交流回路から各々
   の計測値を順次収集し、この収集期間内の各々の計測値
   から収集期間外の各々の計測値を推測して、時間的に連
   続した各々の計測値を求める多回路計測装置において、
   上記複数の交流回路から計測値を収集する順番を任意に
   変更するようにしたことを特徴とする多回路計測装置。
2. 【請求項２】 請求項１の多回路計測装置において、複
   数の交流回路の計測値を収集する順番の変更は、上記複
   数（ｎ）の交流回路の各々に１からｎまでの順番を付与
   しておき、上記複数の交流回路に対する計測が一巡する
   毎に、乱数（１からｎまでの乱数）の一つを発生させ
   て、その発生した一つの乱数に対応する上記順番の交流
   回路から次巡目の計測を開始し、この開始した交流回路
   から順次計測を行うようにしたことを特徴とする多回路
   計測装置。
3. 【請求項３】 請求項１の多回路計測装置において、複
   数の交流回路の計測値を収集する順番の変更は、上記複
   数（ｎ）の交流回路の各々に１からｎまでの順番を付与
   すると共に、上記交流回路の計測順番をずらせる数
   （Ｑ）を２つ設定（Ｑ＝ａ，ｂ）しておき、上記複数の
   交流回路に対する計測が一巡する毎に、上記２つのずら
   せ数（Ｑ＝ａ，ｂ）を交互に用いて、ずらせた順番（ｘ
   巡目はＭ＋ａ，ｘ＋１巡目はＭ＋ｂ、Ｍはずらせる前の
   順番数）に対応する上記順番の交流回路を次巡の計測開
   始の交流回路とし、この交流回路から順次計測を行うよ
   うにしたことを特徴とする多回路計測装置。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれか１項の多回路計
   測装置において、計測が一巡する毎の各計測値の収集期
   間を計時すると共に、計測が一巡する期間を計時するタ
   イマを設け、上記各測定値および上記計時結果に基づい
   て収集期間外の計測値の補間計算を行い連続した計測値
   を求めることを特徴とする多回路計測装置。