JP2005188937A

JP2005188937A - 電力計測装置

Info

Publication number: JP2005188937A
Application number: JP2003426826A
Authority: JP
Inventors: Tomoyuki Sawada; 智幸澤田
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-12-24
Filing date: 2003-12-24
Publication date: 2005-07-14

Abstract

【課題】重複したマルチプレクサ手段やサンプル・ホールド手段を設けないで、Ａ／Ｄ変換器とマイクロコントローラのシンプルな構成で安価な電力計測装置を提供する。
【解決手段】同じ電圧系統の線路電圧を少なくとも２回サンプリング処理し、サンプリングした線路電圧値より当該系統の線路電流をサンプリングする時点での線路電圧値を近似することにより、線路電流をサンプリングした時点での実際の線路電圧とサンプリングにより近似した線路電圧との乖離を小さくすることで、シンプルな構成の電力計測装置を構成できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、複数に分岐した分岐電力線の各線路の電力を計測する電力計測装置に関するものである。

従来の電力計測装置には、単一の計測手段で複数線路の電力を計測するものがある（例えば、特許文献１参照）。また、単一の計測手段で、任意の電圧系統の複数線路の電力を計測するものもある（例えば、特許文献２参照）。

以下、図１０、図１１により従来の電力計測装置について説明する。図１０、図１１は、従来の電力計測装置の構成を示すブロック構成図である。

図１０において、３０１は分岐前の電力線の系統毎に設けられた系統線路電圧を検出する電圧検出手段である。また、３０２は分岐電力線の線路毎に設けられた分岐線路電流を検出する電流検出手段である。また３０３はサンプリング制御手段３０５によって制御され、検出値を時分割にサンプリングし保持する電圧系統毎に設けられた系統線路電圧サンプル・ホールド（Ｓ／Ｈ）手段である。同様に３０４はサンプリング制御手段３０５によって制御され、検出値を時分割にサンプリングし保持する電流線路毎に設けられた分岐線路電流サンプル・ホールド（Ｓ／Ｈ）手段である。

そして前述したように、サンプリング制御手段３０５は、電圧系統の線路電圧と当該系統の分岐線路電流を同時にサンプリングするように系統線路電圧サンプル・ホールド手段３０３および分岐線路電流サンプル・ホールド手段３０４を制御する。また、系統線路電圧サンプル・ホールド手段３０３および分岐線路電流サンプル・ホールド手段３０４により保持された検出値は、マルチプレクサ手段３２１により順次選択され、Ａ／Ｄ変換手段３２３によりアナログ値からデジタル値に変換される。またＡ／Ｄ変換制御手段３２３は、マルチプレクサ手段３２１とＡ／Ｄ変換手段３２３のタイミングを制御する。

さらに、Ａ／Ｄ変換手段３２３によりデジタル値に変換された検出値は、記憶手段３３１に順次書き込まれ、演算手段３３２により適時読み出され、電力値等が計算される。

マルチプレクサ手段３２１、Ａ／Ｄ変換手段３２３、および、Ａ／Ｄ変換制御手段３２４は、一般的にＡ／Ｄ変換器３２０として構成される。また、Ａ／Ｄ変換器３２０、記憶手段３３１、および、演算手段３３２は、一般的にマイクロコントローラ３３０として構成される。

また図１１は、図１０の系統線路電圧サンプル・ホールド（Ｓ／Ｈ）手段３０３と分岐線路電流サンプル・ホールド（Ｓ／Ｈ）手段３０４を、それぞれ入力切替手段４０６と電圧サンプル・ホールド（Ｓ／Ｈ）手段４０３、入力切替手段４０７と電流サンプル・ホールド（Ｓ／Ｈ）手段４０４に置き換えたものである。

そして入力切替手段４０６は、系統線路電圧検出手段４０１による線路電圧と当該系統の分岐線路電流検出手段４０２による線路電流を選択する。また電圧サンプル・ホールド手段４０３と電流サンプル・ホールド手段４０４は、サンプリング制御手段４０５により、同時に検出値をサンプリングし保持するように制御される。
特開２０００−１５５１４２号公報特開２０００−３５６６９５号公報

しかしながら上記従来の電力計測装置では、系統の線路電圧と当該系統の線路電流を同時にサンプリングする必要から、一般的にＡ／Ｄ変換器やマイクロコントローラがマルチプレクサ手段とサンプル・ホールド手段を持つにも係らず、図１０に示すように、各系統の線路電圧をサンプリングし保持する線路電圧サンプル・ホールド手段と各線路電流をサンプリングし保持する線路電流サンプル・ホールド手段を別途設けていた。あるいは図１１に示すように、各系統の線路電圧を選択する入力切替手段と選択された系統の線路電圧をサンプリングし保持する線路電圧サンプル・ホールド手段を設ける必要があり、無駄が生じていた。

本発明は、上記従来の問題点を解決するもので、シンプルな構成で安価な電力計測装置を提供することを目的とする。

本発明の電力計測装置は、電力線の系統線路に設け電圧値を検出する電圧検出手段と、前記系統線路から複数に分岐した電力線の各線路に設け電流値を検出する複数の電流検出手段と、前記電圧検出手段および前記複数の電流検出手段のうち電圧値または電流値を取り込む手段を切り替えて選択するマルチプレクサ手段と、前記マルチプレクサ手段で取り込んだ電圧値および電流値から前記各岐電力線の電力量を演算する演算手段とを備え、前記演算手段は、前記マルチプレクサ手段によって１回取り込んだ電圧値を前記各分岐電力線の電力量の演算に用いるものである。

また本発明の電力計測装置は、電力線の系統線路に設け電圧値を検出する電圧検出手段と、前記系統線路から複数に分岐した電力線の各線路に設け電流値を検出する複数の電流検出手段と、前記電圧検出手段および前記複数の電流検出手段のうち電圧値または電流値を取り込む手段を切り替えて選択するマルチプレクサ手段と、前記マルチプレクサ手段で取り込んだ電圧値および電流値から前記各岐電力線の電力量を演算する演算手段とを備え、前記演算手段は、前記マルチプレクサ手段によって連続して取り込んだ電圧値と電流値を前記各分岐電力線の電力量の演算に用いるものである。

また本発明の電力計測装置は、電力線の系統線路に設け電圧値を検出する電圧検出手段と、前記系統線路から複数に分岐した電力線の各線路に設け電流値を検出する複数の電流検出手段と、前記電圧検出手段および前記複数の電流検出手段のうち電圧値または電流値を取り込む手段を切り替えて選択するマルチプレクサ手段と、前記マルチプレクサ手段によって少なくとも２回取り込んだ電圧値から、電圧値を前記各分岐電力線において電流検出した時点の電圧値を近似演算して求める近似演算手段と、前記マルチプレクサ手段で取り込んだおよび電流値と前記近似演算して求めた電圧値とから前記各岐電力線の電力量を演算する演算手段とを備えたものである。

以上で説明したように、従来、系統の線路電圧と当該系統の分岐線路電流を同時にサンプリングする必要から、Ａ／Ｄ変換器またはマイクロコントローラがマルチプレクサ手段とサンプル・ホールド手段を持つにも係らず、別途各系統線路電圧と各線路電流をサンプリングし保持するサンプル・ホールド手段、または、各系統線路電圧を選択する入力切替手段と選択された系統線路電圧をサンプリングし保持する電圧サンプル・ホールド手段、および、各線路電流を選択する入力切替手段と選択された線路電流をサンプリングし保持する電流サンプル・ホールド手段を設ける必要があったが、本発明により、重複したマルチプレクサ手段やサンプル・ホールド手段を持たないシンプルな構成で安価な電力計測装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。

（実施の形態１）
本発明の実施の形態１における電力計測装置のブロック構成図を示す図１において、１０１は分岐前の電力線の系統毎に設けられた系統線路電圧を検出する電圧検出手段、１０２は系統電圧から分岐した電力線の線路毎に設けられた分岐線路電流を検出する電流検出手段、１２１は複数の入力から１つを選択するマルチプレクサ手段、１２２はサンプリングした値を保持するサンプル・ホールド手段、１２３はアナログ値をデジタル値に変換するＡ／Ｄ変換手段である。また、１２４はマルチプレクサ手段１２１、サンプル・ホールド手段１２２、および、Ａ／Ｄ変換手段１２３を制御するＡ／Ｄ変換制御手段である。さらに１３１はデータを記憶する記憶手段で、１３２は記憶手段から読み出したデータより電力値を演算する演算手段である。

なお、本実施の形態は、図２で示すように、系統線路１から系統線路ｎまで系統線路があり、系統線路１からは分岐線路１１から１ａ、系統線路２からは分岐線路２１から２ａ、というように、ｎ個の各系統線路から複数に線路を分岐させた電力線系統となっているものに適用するものである。また、分岐線路における電圧は、分岐前の系統線路における電圧とほぼ等しいので、各分岐線路における電力量演算に用いる電圧値は分岐前の系統線路の電圧値を用いても差支えない。

以上のように構成された本実施の形態における電力計測装置について、以下にその動作を説明する。

図１において電圧検出手段１０１は、分岐前の電力線の系統毎に設けられ、各系統の線路電圧を検出する。また電流検出手段１０２は、分岐電力線の線路毎に設けられ、分岐後の各線路電流を検出する。さらにマルチプレクサ手段１２１は、いずれかの系統の線路電圧値、または分岐後のいずれかの線路電流値を検出値として選択し、サンプル・ホールド手段１２２はマルチプレクサ手段１２１で選択した電圧検出値または電流検出値をサンプリングし保持する。さらにサンプリング時点の値に保持された検出値は、Ａ／Ｄ変換手段１２３によりアナログ値からデジタル値に変換され、記憶手段１３１に書き込まれる。また、演算手段１３２は、記憶手段１３１より線路毎の電圧データと電流データを読出し、各線路での電力値を順次演算する。

次に、マルチプレクサ手段１２１により、各系統の線路電圧および分岐後の各線路電流を検出する動作について図３を用いて説明する。図３はマルチプレクサ手段１２１によるサンプリングの順序を示す図であり、Ｔａｄは、マルチプレクサ手段１２１の切替時間、サンプル・ホールド時間、および、Ａ／Ｄ変換時間を合わせた時間、Ｔｓは、全系統のサンプリング周期である。

また図４は、図３のうち電圧系統線路１のみのサンプリング処理を示す図であり、実線で描かれている曲線は、実際の系統線路電圧を示す。

図４に示すように、まず最初に分岐前の系統電圧における線路電圧として系統線路１電圧がサンプリング処理される。次に分岐後の線路の１つとして、１番目の線路における分岐線路１１電流、さらに２番目の線路における分岐線路１２電流と、当該系統から分岐した線路電流が順次サンプリング処理される。そして、１番目の線路における電力量は、系統線路１電圧と分岐線路１１電流とを演算して求められ、２番目の線路においては、系統線路１電圧と分岐線路１２電流とが演算に用いられる。

なお、本実施の形態においては、分岐前の系統電圧をサンプリングするタイミングを、分岐後の各線路の電流値を検出する前で行なうようにしたが、これに固執するものではなく、どのタイミングでサンプリングしてもよい。

このように、本実施の形態においては、分岐線路における電圧値は、各分岐線路の電流値を検出するタイミングの間に１回サンプリングした系統電圧値を用いるようにすることで電圧値および電流値を検出する全体の時間を短縮でき、電力検出の周期を早くすることができるという効果を奏するものである。

次に、これをさらに発展させた方法について説明する。

上述した方法では、図４に示すように、最初にサンプリングした時点での系統線路電圧１は、時間経過が大きく、ａ番目の分岐電線路における分岐線路１ａ電流をサンプリングされた時点の実際の系統線路電圧とは異なる。すなわち、同じ系統の分岐線路数（本実施の形態ではａ本）が多くなれば、系統線路電圧をサンプリングした時点と分岐線路電流をサンプリングした時点が大きく離れ、実際の系統線路電圧と乖離することになる。

図５は、これに対処する方法として図４で示す本実施の形態を発展させた実施例についてのサンプリング処理を示す図であり、図５に示すように、マルチプレクサ手段によって同じ電圧系統の系統線路電圧と当該系統の分岐線路電流を連続して取りこむことにより、分岐線路電流をサンプリングした時点での実際の系統線路電圧とサンプリングした線路電圧の乖離を小さくすることが可能となる。すなわち図６で示すように、各分岐線路で電流値をサンプリングした時点と、系統線路の電圧値をサンプリングした時点の時間のズレが小さく、演算に用いる電圧値と実際の電圧値との乖離が小さくすることができる。

（実施の形態２）
続いて本発明の実施の形態２における電力計測装置について、図７を参照しながら説明する。図７において、１３３は記憶手段１３１から読み出した系統線路電圧データより任意の時点の系統線路電圧を近似する近似演算手段を示し、図１で示した実施の形態１におけるその他の構成については、同一符号を付して重複する詳細な説明を省略する。

次に、以上のように構成された本実施の形態における電力計測装置について、以下にその動作を説明する。

本実施の形態において、分岐前の電力線の系統線路毎に設けられた電圧検出手段１０１により検出する電圧検出値と、分岐後の電力線の１つの線路に設けられた電流検出手段１０２により検出する電流検出値とを順次サンプリングして保持し、Ａ／Ｄ変換手段１２３でデジタル値に変換し、記憶手段１３１に記憶させる。また検出値は、Ａ／Ｄ変換制御手段１２４により、系統の線路電圧と当該系統の線路電流が組み合わさるように順次選択される。これを繰り返し全分岐電力線について各検出手段で検出された検出値がデジタル値に変換され記憶手段１３１に書き込まれる。

そして近似演算手段１３３は、記憶手段１３１よりサンプリングされた系統の線路電圧を２点読出し、当該系統の分岐線路電流がサンプリングされた時点の系統線路電圧を近似する。さらに演算手段１３２は、近似演算手段１３３より近似された線路電圧のデータと記憶手段１３１より電流データを読出し、電力値を演算する。同様にこれを繰り返して各線路の電力値を演算する。以上の動作を所定の時間毎に繰り返し行う。

次に図８、図９により、マルチプレクサ手段１２１によって電圧値および電流値をサンプリングする方法について説明する。なお本実施の形態は、図５で示した実施の形態１による、線路電圧のサンプリング処理が多くなり処理時間が増大するという欠点をより改善するものである。また図９は、図８の電圧系統１のサンプリング処理について示した図であり、図９で示すように、図４および図６と比較すると線路電圧の乖離が小さくなる。

すなわち本実施の形態では、図８に示すように、同じ電圧系統の線路電圧を所定の時間をおいて２回サンプリング処理し、サンプリングした系統線路電圧値と各サンプリング時点での時間差から該当する分岐線路電流をサンプリングする時点での線路電圧値を線形近似することにより、分岐線路電流をサンプリングした時点での実際の線路電圧とサンプリングにより近似した線路電圧との乖離を小さくすることが可能となる。

なお、本実施の形態では２点による線形近似を行なう例について示したが、これにこだわるものではなく、３点以上で曲線近似などによればなおいっそう精確に近似ができることはいうもでもない。

本発明の実施の形態１における電力計測装置のブロック構成図本発明の実施の形態に適用する電力線系統図本発明の実施の形態１におけるマルチプレクサ手段によるサンプリングの順序を示す図本発明の実施の形態１における電圧系統線路１のみのサンプリング処理を示す図本発明の実施の形態１におけるマルチプレクサ手段によるサンプリングの順序を示す第２の図本発明の実施の形態１における電圧系統線路１のみのサンプリング処理を示す第２の図本発明の実施の形態２における電力計測装置のブロック構成図本発明の実施の形態２におけるマルチプレクサ手段によるサンプリングの順序を示す図本発明の実施の形態２における電力計測装置のサンプリング処理の詳細説明図従来例における電力計測装置のブロック構成図第２の従来例における電力計測装置のブロック構成図

符号の説明

１０１電圧検出手段
１０２電流検出手段
１２１マルチプレクサ手段
１３２演算手段
１３３近似演算手段

Claims

電力線の系統線路に設け電圧値を検出する電圧検出手段と、前記系統線路から複数に分岐した電力線の各線路に設け電流値を検出する複数の電流検出手段と、前記電圧検出手段および前記複数の電流検出手段のうち電圧値または電流値を取り込む手段を切り替えて選択するマルチプレクサ手段と、前記マルチプレクサ手段で取り込んだ電圧値および電流値から前記各岐電力線の電力量を演算する演算手段とを備え、前記演算手段は、前記マルチプレクサ手段によって１回取り込んだ電圧値を前記各分岐電力線の電力量の演算に用いる電力計測装置。
電力線の系統線路に設け電圧値を検出する電圧検出手段と、前記系統線路から複数に分岐した電力線の各線路に設け電流値を検出する複数の電流検出手段と、前記電圧検出手段および前記複数の電流検出手段のうち電圧値または電流値を取り込む手段を切り替えて選択するマルチプレクサ手段と、前記マルチプレクサ手段で取り込んだ電圧値および電流値から前記各岐電力線の電力量を演算する演算手段とを備え、前記演算手段は、前記マルチプレクサ手段によって連続して取り込んだ電圧値と電流値を前記各分岐電力線の電力量の演算に用いる電力計測装置。
電力線の系統線路に設け電圧値を検出する電圧検出手段と、前記系統線路から複数に分岐した電力線の各線路に設け電流値を検出する複数の電流検出手段と、前記電圧検出手段および前記複数の電流検出手段のうち電圧値または電流値を取り込む手段を切り替えて選択するマルチプレクサ手段と、前記マルチプレクサ手段によって少なくとも２回取り込んだ電圧値から、電圧値を前記各分岐電力線において電流検出した時点の電圧値を近似演算して求める近似演算手段と、前記マルチプレクサ手段で取り込んだおよび電流値と前記近似演算して求めた電圧値とから前記各岐電力線の電力量を演算する演算手段とを備えた電力計測装置。
近似演算手段は、各分岐電力線において電流検出した時点の電圧値を、線形近似によって求める請求項３記載の電力計測装置。