JP2003329708A - 発信装置付電力量計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 これまでの発信装置付電力量計
では、パルスオン時間とパルスオフ時間の比が確保でき
る最大のパルス幅（パルスオン時間）を判別し、その結
果に基いてパルスを出力するようしているので、パルス
幅の設定処理が必要であると共に、パルス幅の設定値に
よっては受量器がパルスを認識するのに必要なパルスオ
フ時間を確保できなくなることが生じ、受量器が正常に
計量できないという問題があった。 【解決手段】 配電回路から入力される電力に比
例する周波数でパルスを出力する計測手段と、パルスを
分周したパルスを出力する制御手段と、分周したパルス
を受量器に発信する発信装置と、受量器が受信可能なパ
ルスオフ時間を記憶する記憶手段とを有し、制御手段
は、計測手段から入力されたパルスを、記憶手段に記憶
されたパルスオフ時間に基づいて分周する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、配電回路の電力量
に比例するパルスを受量器に発信する発信装置付電力量
計に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より提案されている発信装置付電力
量計には、例えば、特公平６−１０５２６９号公報に示
されたものがある。図４は、この発信装置付電力量計の
配電系統における配線図、図５は、発信装置付電力量計
のブロック図、図６は、この発信装置付電力量計のパル
ス出力の制御フローチャートである。

【０００３】図４中、発信装置付電力量計１０１は、負
荷１０２と接続され、負荷１０２で消費する電力量を発
信装置付電力量計１０１で計測できるようになってい
る。

【０００４】図５は、この発信装置付電力量計１０１の
構成を示すブロック図であり、図中、発信装置付電力量
計１０１は、発信装置付電力量計１０１に入力された電
圧、電流を電力に乗算すると共に乗算した電力に比例し
た周波数のパルスを発生する計測部１０３と、計測部１
０３に入力される定格電圧、定格電流を設定する定格設
定スイッチ１０４と、例えば、１，１０，１００などの
乗率を設定する乗率切替スイッチ１０５と、発信装置付
電力量計１０１に接続される変圧器ＰＴおよび変流器Ｃ
Ｔの比率を乗率切替スイッチ１０５で設定された値で除
算した値を設定する設定変成比設定スイッチ１０６と、
外部へ出力される出力パルス重みの倍率を設定するパル
ス重み倍率設定スイッチ１０７と、定格設定スイッチ１
０４により設定された電圧・電流の定格に従って定めら
れる定格別定数と設定変成比設定スイッチ１０６による
設定変成比及びパルス重み倍率設定スイッチ１０７によ
る出力パルス重みの倍率から入力パルスの分周値を計算
し計測部１０３からの入力パルスを計数してこれが分周
値に一致した時に出力パルスを１個発信しこの出力パル
スを計数する計量値カウンタを具備したマイクロコンピ
ュータ部１０８と、マイクロコンピュータ部１０８の出
力パルスを図示しない外部の受量器へ出力する発信装置
１０９とを有する。

【０００５】次に、図６のフローチャートにより、この
ように構成された発信装置付電力量計１０１の動作を説
明する。なお、例として、三相３線式で、定格１１０Ｖ
／５Ａ、設定変成比２００、乗率１、パルス重み倍率１
／１００の場合について説明する。

【０００６】計測部１０３からの入力パルスについての
入力パルス定数は1，８００，０００Ｐ／ｋＷｈ＝５０
０Ｐ／ｋＷｓとして、図６（ａ）のメインルーチンにお
いて、ステップ１で設定条件が定まると、ステップ２に
おいて、入力パルス定数に対する出力パルス定数の比、
即ち、入力パルスに対する出力パルスの分周値は、定格
により適当な分周値となるよう予め定められる定格別定
数を１８，０００として、分周値＝（１８，０００／２
００×１００／１００）＝９０と計算される。

【０００７】なお、これで、出力パルス定数は２０，０
００Ｐ／ｋＷｈとなる。ステップ３において、三相３線
式で１１０Ｖ／５Ａ定格の定格電力は、√３×１１０Ｖ
×５Ａ≒０．９５３ｋＷであるから、定格負荷の場合の
１時間あたりの出力パルスは、１，８００，０００×
０．９５３×（１／９０）≒１９，０６０パルスとな
り、入力範囲を定格の１．５倍まで許容するから、１
９，０６０×１．５＝２８，５９０となる。

【０００８】この場合のパルス周期は、３，６００÷２
８，５９２＝１２６ｍｓとなるので、パルスオン時間１
２０ｍｓ、パルスオフ時間２４ｍｓ以上で、パルス周期
１４４ｍｓ以上という規定を満足しなくなると判別す
る。従って、ステップ３からステップ７に進む。ステッ
プ７では、パルス幅（パルスオン時間）が６０ｍｓの場
合、パルスオン時間６０ｍｓ、パルスオフ時間１２ｍｓ
以上、パルス周期７２ｍｓ以上という規定を満足するか
どうかを判別するが、パルス周期が前記計算の通り１２
６ｍｓであるから、パルスオン時間６０ｍｓ、パルスオ
フ時間６６ｍｓとなって、規定を満足すると判別する。

【０００９】以上述べたように、パルス幅として１２０
ｍｓと６０ｍｓとを予め定め、ステップ３と７とによ
り、オン・オフ時間の比が確保できる最大のパルス幅を
判別する。前記の例では、６０ｍｓが最大のパルス幅で
あると判別している。計測部１０３からパルスが入力す
る毎に、図６（ｂ）の入力パルス割込みルーチンを実行
し、ステップ１２でマイクロコンピュータ部１０８に内
蔵されるパルスカウンタの計数値を＋１する。そして、
図６（ａ）のメインルーチンに戻る。

【００１０】ステップ８で、パルスカウンタの計数値が
分周値（＝９０）に等しくなると、ステップ９でパルス
オン時間６０ｍｓ、パルスオフ時間１２ｍｓ以上の１パ
ルスを発信装置１０９に送り、発信装置１０９にパルス
幅６０ｍｓの発信パルスを出力させる。ステップ１０で
はパルスカウンタをリセットする。パルスカウンタは分
周器として機能するものであり、分周値９０の入力パル
スを計数するごとにマイクロコンピュータ部１０８は一
つの発信パルスを発信装置１０９から出力させる。

【００１１】定格、設定変成比、乗率が前記の場合と同
じで、パルス重み倍率が１／１０に設定された場合に
は、分周値＝（１８，０００／２００）×（１００／１
０）＝９００とステップ２で計算される。ステップ３に
おいて、定格負荷の３倍の場合の１時間当たりの出力パ
ルス数を５，７１８パルスと計算し、パルス周期を６３
０ｍｓと計算する。従って、パルスオン時間１２０ｍ
ｓ、パルスオフ時間５１０ｍｓとなり、規定を満足する
と判別し、ステップ４へ進む。ステップ４でパルスカウ
ンタの計数値が分周値（＝９０）に等しくなると、ステ
ップ５でパルス幅１２０ｍｓの発信パルスを発信装置１
０９が出力するように制御する。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】このように、予めパル
ス幅を設定（前述した例では６０ｍｓと１２０ｍｓ）
し、パルスオン時間、パルスオフ時間の比が確保できる
最大のパルス幅を判別し、その結果に基いてパルスを出
力するようしているので、パルス幅の設定処理が必要で
あると共に、パルス幅の設定値によっては受量器がパル
スを認識するのに必要なパルスオフ時間を確保できなく
なることが生じ、受量器が正常に計量できないという問
題があった。

【００１３】この発明は、かかる問題点を解決するため
になされたものであり、パルス幅の設定処理を不要にす
ると共に、発信装置から出力された出力パルスを受量器
が確実に認識して計量できるようにすることを目的とし
ている。

【００１４】

【課題を解決するための手段】配電回路から入力される
電力に比例する周波数でパルスを出力する計測手段と、
パルスを分周したパルスを出力する制御手段と、分周し
たパルスを受量器に発信する発信装置と、受量器が受信
可能なパルスオフ時間を記憶する記憶手段とを有し、制
御手段は、計測手段から入力されたパルスを、記憶手段
に記憶されたパルスオフ時間に基づいて分周する。

【００１５】また、制御手段は、配電回路の想定される
最大負荷電力から算出した周期から、受量器が受信可能
な最小パルスオフ時間を減算した値を、分周したパルス
のパルスオン時間とする。

【００１６】さらに、制御手段は、配電回路の電力が想
定した最大負荷電力以上のときには、分周したパルスを
記憶手段に記憶し、電力が想定した最大負荷電力未満に
なったときに記憶手段から分周したパルスを取り出す。

【００１７】

【発明の実施の形態】図１はこの発明の発信装置付電力
量計の構成を示すブロック図、図２はこの発明の発信装
置付電力量計の動作を示すタイムチャート、図３はこの
発明の発信装置付電力量計の動作を示すフローチャート
である。

【００１８】図１中、発信装置付電力量計１は、変圧
器、変流器が接続された配電回路から電圧値Ｖ、電流値
Ｉが入力され、これらより電力を演算し、この電力に比
例した周波数のパルスを出力する計測手段２と、この計
測手段２から出力されたパルスをカウントして電力量を
計量し、このカウントしたパルスを分周し、分周したパ
ルスを出力する制御部３ａと、この制御部３ａから出力
された分周したパルスを外部に出力する発信装置４とを
有する。この制御部３ａには、さらに、相線の種別、定
格電圧、及び定格電流の設定情報を記憶する記憶手段５
と、発信装置４から発信される分周されたパルスの１パ
ルス当たりが何ｋＷｈに相当するかを設定し１パルスの
重みであるパルス単位を設定するパルス単位設定手段６
と、発信装置付電力量計１の相線の種別、定格電圧、及
び定格電流等を外部より通信により設定するための設定
インタフェース手段７と、制御部３ａが計量した電力量
を表示する表示手段８とが設けられている。なお、図中
の点線で示すように、これらのうちでも少なくとも制御
部３ａとパルス単位設定手段６とから構成され、パルス
をパルス単位に基づいて分周する機能を有する部分を制
御手段３ｂとする。このような、構成を有する発信装置
付電力量計１は受量器９と信号（分周したパルス等）の
送受信をし、発信装置４が出力した分周したパルスを、
カウントする機能を有するものである。

【００１９】このように構成された発信装置付電力量計
１の設定について説明する。なお、ここでは、相線種別
が単相３線式、定格電圧１００Ｖ、定格電流１２０Ａ、
パルス単位設定手段６の設定が０．０１ｋＷｈ／ｐの仕
様の発信装置付電力量計を例とする。

【００２０】はじめに、発信装置付電力量計１の設定イ
ンタフェース手段７を介して、記憶手段５に発信装置付
電力量計１の相線種別、定格電圧、定格電流及び受量器
９がパルスを認識するのに必要なパルスオフ時間Ｔ１と
いった各種パラメータを設定記憶させる。

【００２１】次に、パルス単位設定手段６に対して、制
御部３ａが分周したパルスの１パルスの重みであるパル
ス出力単位を１０、１、０．１又は０．０１（ｋＷｈ／
ｐ）の中から選択して設定する。ここでは、前述したよ
うに０．０１（ｋＷｈ／ｐ）を選択するものとする。な
お、ｐは１パルスを示しており、単位（ｋＷｈ／ｐ）は
１パルス当たりの電力量である。

【００２２】このようにして、パルス出力単位が設定さ
れ、記憶手段５に記憶された相線種別、定格電圧、定格
電流が読み込まれた制御部３ａでは、これらに基づいて
分周したパルスのパルス周期Ｔが演算され、発信装置４
から出力されるパルスオン時間Ｔ２が、前述したパルス
周期Ｔとパルスオフ時間Ｔ１との差として決定される。

【００２３】いま、単相３線方式で定格電圧１００Ｖ、
定格電流１２０Ａが発信装置付電力量計１に入力された
場合、計測手段２では１時間（１ｈ）当たりの電力量を
求めるために以下の演算が行われる。 １００（Ｖ）×１２０（Ａ）×２×１（ｈ）＝２４ｋＷ
ｈ

【００２４】ここで、この実施の形態では、配電回路に
かかる最大負荷電力を通常の電力に対して２００％と想
定し、２００％の過負荷に対して正常に分周したパルス
を出力できるように考慮すると以下の電力量の計量を行
うことになる。 ２４（ｋＷｈ）×２＝４８（ｋＷｈ）

【００２５】いま、発信装置４のパルス出力単位は０．
０１（ｋＷｈ／ｐ）を選択しているため、分周したパル
ス周期Ｔを求めるために、１秒当たりの分周したパルス
の本数を求めると以下のようになる。 ４８（ｋＷｈ）／０．０１（ｋＷｈ／ｐ）／３６００
（ｓ）＝１．３３（ｐ／ｓ）

【００２６】これは、１秒当たり１．３３本のパルスが
出力されることを示しており、この値の逆数をとれば、
分周したパルス１本ずつが出力される間隔、すなわち、
周期Ｔは、以下のとおりとなる。 Ｔ＝１／１．３３＝７５０（ｍｓ）

【００２７】このようにして、２００％の過負荷に対し
て正常に分周したパルスを出力できるように考慮して分
周したパルスの周期Ｔが求められる。一方、記憶手段５
に記憶された受量器９が分周したパルスを認識するため
に必要なパルスオフ時間Ｔ１は、基本的に受量器９の性
能によって決定されるものである。ここでは、パルスオ
フ時間Ｔ１を１００ｍｓとする。これらの値より、パル
スオン時間Ｔ２は、以下のとおりとなる。 Ｔ２＝Ｔ−Ｔ１＝７５０（ｍｓ）−１００（ｍｓ）＝６
５０（ｍｓ）

【００２８】以上により、分周したパルスの設定は終了
する。一方、この分周したパルスは計測手段２から制御
部３ａに入力されたパルスに基づくものであるから、こ
のパルスについても設定する必要がある。

【００２９】この計測手段２は定格電力を入力すると１
秒間に１０００本のパルスを出力するように設計されて
いるものであり、分周したパルスの１本当たりが０．０
１（ｋＷｈ）と定められていることから、０．０１（ｋ
Ｗｈ）を計量するために必要な計測手段２から制御部３
ａに出力されるパルスの本数は以下のように計算され
る。 １０００（本／ｓ）×３６００（ｓ）／２４（ｋＷｈ）
×０．０１（ｋＷｈ）＝１５００（本）

【００３０】以上のように、発信装置付電力量計１は、
最大過負荷と想定した２００％の過負荷以内であれば、
計測手段２から制御部３ａに入力されるパルスを１５０
０本（０．０１ｋＷｈ）計量する毎に分周したパルス
（パルスオン時間Ｔ２が６５０ｍｓのパルス）を１本出
力する。これにより、発信装置付電力量計１は受量器９
に対して電力量を正常に伝えることができる。

【００３１】このように最大過負荷を想定し、これに対
応できるパルスオン時間を予め求め、これをパルスオン
時間として固定することで、最大過負荷の範囲内ではパ
ルスオン時間の設定を変える必要がなく、パルスオフ時
間を確保できなくなるということもない。

【００３２】次に、このように設定された発信装置付電
力量計１による電力量の計測処理について図２及び図３
を用いて説明する。図３において、発信装置付電力量計
１が動作すると、制御部３ａは計測手段２からのパルス
の本数のカウントを開始する（ｓ１）。次に、制御部３
ａはパルスの本数が想定された最大負荷（この実施の形
態では１５００本）に達したか否かの判定をし（ｓ
２）、想定された最大負荷に達していなかったらｓ１に
戻り、再度パルスの本数のカウントを行う。ｓ２でパル
スが想定された最大負荷に達している場合、パルスカウ
ント値を０にリセットし（ｓ３）、新たにパルスが出力
され、パルスカウントを開始する。

【００３３】次に、制御部３ａで、分周したパルスのパ
ルスオフ時間Ｔ１が経過した後、計測手段２からのパル
スカウント値が定格負荷を超えるか否かを判定する（ｓ
４）。ここで定格負荷とは１００％の負荷状態であり、
計測手段２から制御部３ａに入力されるパルスの本数が
７５０本の時が定格負荷である。ｓ４で計測手段２から
入力されたパルスが、定格負荷（つまりパルスが７５０
本）を超える場合、発信装置４から出力していない分周
されたパルスの本数をデータとして記憶手段５に記憶す
る（ｓ５）。なお、複数パルスの場合、次々にデータと
して加算する。

【００３４】また、ｓ４で計測手段２から入力されたパ
ルスが７５０本以下と判定された場合、発信装置４から
制御部３ａで分周されたパルス（パルスオン時間Ｔ２＋
パルスオフ時間Ｔ１）を出力する（ｓ６）。

【００３５】次に、記憶手段５に出力しないで記憶され
たパルスがあるか否かを判定し（ｓ７）、パルスが記憶
されていない場合、ｓ１へ戻り、制御部３ａは計測手段
２から入力されたパルスのカウントを継続する。一方、
ｓ７で記憶手段５にパルスが記憶されている場合、この
処理ではｓ４で定格負荷（７５０パルス）以下と判定さ
れた状態でｓ６で１パルス出力しただけであるから、も
う１パルス出力する時間的余裕がある。したがって、発
信装置４から分周されたパルス（パルスオン時間Ｔ２＋
パルスオフ時間Ｔ１）を出力するとともに、記憶手段５
に記憶されたパルスの本数のデータから１パルス分減算
する（ｓ８）。

【００３６】ここで、ｓ４で計測手段２から制御部３ａ
に入力されるパルスが定格負荷を超えるか否かを判定
し、超える場合はｓ５で一旦分周されたパルスを記憶手
段５に記憶し、ｓ７でこの記憶手段５に分周されたパル
スが記憶されているか否かを判定し、記憶されていれば
ｓ８で発信装置４から出力する理由について図３に基づ
いて説明する。

【００３７】図２（ａ）のタイムチャートは、計測手段
２から制御部３ａに一定の間隔でパルスが１５００本ず
つ出力されていることと、このパルスに対応して制御部
３ａが発信装置４から分周されたパルスを一定の遅れ時
間後に発信していることを示している。図中、１５００
本ずつのパルスの群１０〜１３が一定間隔で制御部３ａ
に入力されると、制御部３ａで分周されたパルス１４〜
１７が一定間隔で発信装置４から発信される。なお、こ
れらのパルス１４〜１７はパルスオン時間Ｔ２とパルス
オフ時間Ｔ１とを有している。

【００３８】これは、図３のフローチャートでいえば、
ｓ４で計測手段２から制御部３ａへ出力されるパルスが
定格負荷以下であり、ｓ６で発信装置４から分周された
パルスを出力し、ｓ７で記憶手段５に分周されたパルス
が記憶されておらず、再度ｓ１に戻って、制御部３ａで
パルスカウントが始まる一連の処理を実行可能な状態を
示すものである。

【００３９】一方、図２（ｂ）のタイムチャートは、は
じめ、計測手段２から制御部３ａに一定の間隔で１５０
０本ずつのパルスの群１８〜１９が出力されているが、
パルスの群２０〜２３については、負荷が２００％を超
えた状態であり一定の間隔でパルスの群が出力されてい
た１８〜１９に比べより短い時間で１５００本に達する
状態が続き、パルスの群２４で負荷が下がっている。こ
れに対して発信装置４から発信される分周されたパルス
２５〜２６までは一定間隔で制御部３ａに入力されたパ
ルスの群２０〜２１に対応して、一定間隔で発信され
る。しかし、パルスの群２０以降の２００％を超える負
荷となった状態では、本来、パルスの群が一定間隔なら
図中に点線で示したようなパルスの群２７が制御部３ａ
から発信装置４へ出力され発信装置４から発信されるべ
きであるが、分周されたパルス２６との間でパルスオン
時間Ｔ２及びパルスオフ時間Ｔ１（この実施の形態では
それぞれ６５０ｍｓと１００ｍｓ）が確保できなくな
り、パルスとしての意味がなくなる。そのため、分周さ
れたパルス２７を発信装置４には出力せずにパルスの本
数のデータとして記憶手段５に一旦記憶させる。

【００４０】その後、パルスの群２４で負荷が下がるの
で、このパルスの群の一つ前のパルスの群２３に対応し
て分周されたパルス２８を発信装置４から発信し、続け
て、制御部３ａが記憶手段５に記憶されている分周した
パルス２７の本数のデータを読み出し、分周されたパル
ス２９、３０として発信装置４から発信する。このよう
にして、パルスの群２１〜２２に対応する分周したパル
スも負荷状況が下がったタイミングに合わせて発信され
る。

【００４１】これは、図３のフローチャートでいえば、
ｓ４で計測手段２から制御部３ａへ出力されるパルスが
定格負荷を超えており、ｓ５で制御部３ａで分周された
パルスの本数をデータとして記憶手段５に記憶させ、ｓ
７で記憶手段５に記憶されている分周されたパルスを読
み出して、ｓ８でこれを発信装置４から発信し、記憶手
段５のパルスの本数のデータから１パルス分減算する一
連の処理を示している。

【００４２】これにより、パルスオン時間の設定処理が
不要となり、処理が簡略化される。

【００４３】また、配電回路の負荷電力が想定した最大
負荷電力以上のときに制御部３ａは発信装置４からパル
スを出力せずにパルスの本数のデータとして記憶手段５
に記憶させ、電力が所定の定格負荷電力以下になったと
きにこのデータを発信装置４から出力させるようにした
ので、負荷電力が異常に大きくなった場合にも、受量器
９は発信装置付電力量計１の発信装置４からの出力パル
スを正常に計量することができる。

【００４４】

【発明の効果】このようにすることで、パルス幅の設定
を考えずに簡単な設定で電力量を計量することができ
る。また、負荷電力が異常に大きくなった場合にも、受
量器は発信装置付電力量計の発信装置からの出力パルス
を正常に計量することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の発信装置付電力量計の構成を示す
ブロック図である。

【図２】 この発明の発信装置付電力量計の動作を示す
タイムチャートである。

【図３】 この発明の発信装置付電力量計の動作を示す
フローチャートである。

【図４】 従来の発信装置付電力量計の配電系統におけ
る配線図である。

【図５】 従来の発信装置付電力量計のブロック図あ
る。

【図６】 従来の発信装置付電力量計のパルス出力の制
御フローチャートである。

【符号の説明】

１ 発信装置付電力量計、 ２ 計測手段、 ３ａ 制
御部、 ３ｂ 制御手段、 ４ 発信装置、 ５ 記憶
手段、 ６ パルス単位設定手段、 ７ 設定インタフ
ェース手段、 ８ 表示手段、 ９ 受量器、 １０〜
１３ パルスの群、 １４〜１７ 分周されたパルス、
１８〜２４ パルスの群、 ２５〜２６ 分周された
パルス、 ２７ パルスの群、２８〜３０ 分周された
パルス。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】配電回路から入力される電力に比例する周
   波数でパルスを出力する計測手段と、前記パルスを分周
   したパルスを出力する制御手段と、前記分周したパルス
   を受量器に発信する発信装置と、前記受量器が受信可能
   なパルスオフ時間を記憶する記憶手段とを有し、前記制
   御手段は、前記計測手段から入力されたパルスを、前記
   記憶手段に記憶された前記パルスオフ時間に基づいて分
   周することを特徴とする発信装置付電力量計。
2. 【請求項２】制御手段は、配電回路の想定される最大負
   荷電力から算出した周期から、受量器が受信可能な最小
   パルスオフ時間を減算した値を、分周したパルスのパル
   スオン時間とすることを特徴とする請求項１記載の発信
   装置付電力量計。
3. 【請求項３】制御手段は、配電回路の電力が想定した最
   大負荷電力以上のときには、分周したパルスを記憶手段
   に記憶し、前記電力が前記想定した最大負荷電力未満に
   なったときに前記記憶手段から前記分周したパルスを取
   り出すことを特徴とする請求項１及び請求項２いずれか
   記載の発信装置付電力量計。