JP2005233879A

JP2005233879A - 線電流監視機能を備えた単相３線式電力量計、及びその線電流管理システム

Info

Publication number: JP2005233879A
Application number: JP2004045987A
Authority: JP
Inventors: Fuyuki Kurokawa; 冬樹黒川
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2004-02-23
Filing date: 2004-02-23
Publication date: 2005-09-02

Abstract

【課題】不平衡負荷状態における電力量の測定を防止し、負荷の不平衡状態を監視する線電流監視機能を備えた単相３線式電力量計の線電流管理システムを提供することを目的とする。
【解決手段】負荷に電力量を供給する電線を流れる線電流を検出する第１及び第３の線電流検出器１ｂ、２ｂと、前記電線間の線間電圧を検出する第１及び第３の線間電圧検出器１ａ、２ａと、前記線電流検出器出力と前記線間電圧検出器出力から負荷に供給される電力量を演算するとともに、前記線電流毎の異常値を検出する電力量演算部３と、電力量演算部とネットワーク４を介して接続されるホストコンピュータ５とを備え、前記電力量演算部３において前記線電流の異常値を検出した時、その異常値データが前記ネットワークを介してホストコンピュータに送信されるようにしたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、線電流監視機能を備えた単相３線式電力量計、及びその線電流管理システムに係わり、特に不平衡線電流の異常を検出する線電流監視機能を備えた単相３線式電力量計、及びその線電流管理システム

一般家庭に供給される電力量は、単相３線式の電力量計で計量されている。従来、この種の電力は、図３示すような系統で各家庭に供給され、ここでは、図４に示すような構成の単相３線式電力量計１００が使用されている。

即ち、各家庭へは、柱上変圧器１０４から引込み線１０３を介して、住宅屋外壁面１０５などに取りつけられる単相３線式電力量計１００に取り込まれ、この単相３線式電力量計１００から、屋内に置かれる分電盤１０２を介して家庭内の設備に電力が供給されている。

単相３線式電力量計１００の構成は、第１の電線１ｓと第２の電線３ｓの間の第１の線間電圧検出器１０ａ及び第１の電線１ｓを流れる第１の線電流検出器１０ｂ、第２の電線（中性線）２ｓと第３の電線３ｓとの間の第３の線間電圧検出器２０ａ及び第３の電線３ｓを流れる第３の線電流検出器２０ｂと、これらの検出器の出力信号から負荷で消費される電力量を演算する電力演算部３００とから構成される。

また、電力演算部３００は、第１の線間電圧検出器１０ａと第１の線電流検出器１０ｂの出力を乗算する第１の乗算回路３０１、また、第３の線間電圧検出器２０ａと第３の線電流検出器２０ｂの出力を乗算する第２の乗算回路３０２、第１の乗算回路３０１の出力と第２の乗算回路３０２の出力を加算する加算回路３０４、加算回路３０４の出力を所定期間積算する積算回路３０５、及び積算結果を表示する表示回路３０６とから構成される。

このような単相３線式電力量計１００の測定精度については、国内では、計量法やＪＩＳ規格Ｃ１２００で定められている。また、その精度の維持管理については、所定の検定機関で定期的に校正して使用することで、測定精度が保証されている。

このように構成された従来の電力量計について、誤配線やいたずらなどで正常な状態で使用することを妨げる恐れがあることから、即ち、交流電圧の欠相状態においては、正確な計量が不可能となるので、負荷に供給される交流電圧の異常状態を検出し、この異常状態期間の線電流を積算して、異常状態と正常状態での電力量を分けて記録、表示する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００１−８３１９１号公報、第３頁、第１図

一般家庭の電力量は、契約電力量によって適合する分電盤とその分岐ブレーカの容量が予め設定される。また、ここで使用される単相３線式電力量計の測定精度は、第１の電線と第３の電線を流れる線電流が平衡負荷の状態で使用されることを想定して、所定の精度が規定されている。

しかしながら、一般家庭においては、分電盤から供給される電力を使用する場合、負荷の平衡を判断して機器を使用することはまれで、家庭の増改築等が行われる場合等においては、負荷の平衡使用状態の良否を判定する手段がなかったため、第１の電線と第３の電線を流れる線電流が不平衡で、所定の精度が保証されない状態の場合は、測定精度が不正確になる問題があった。

本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、単相３線式電力量計における、不平衡負荷状態における電力量の測定を防止し、許容値を超える負荷の不平衡状態での使用を自動的に検出することが可能な線電流監視機能を備えた単相３線式電力量計、及びその線電流管理システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係わる請求項１の線電流監視機能を備えた単相３線式電力量計は、単相３線式電力量計であって、第1の電線及び第３の電線の線電流を検出する第１及び第３の線電流検出器と、第1の電線と第２の電線の間及び第２の電線と第３の電線との間の電圧を検出する第１及び第３の線間電圧検出器と、前記第１の線電流検出器出力と前記第１の線間電圧検出器出力とを乗算して第１の電力量を求め、前記第３線電流検出器の出力と前記第３の線間電圧検出器出力とを乗算して第２の電力量を求め、前記第１の電力量と前記第２の電力量を加算して負荷に供給される全電力量を求める電力量演算部とを備え、前記電力量演算部では前記第１及び前記第３の線電流検出器で検出された夫々の線電流が予め設定される値を超えたことを個別に判定する様にしたことを特徴とする。

また、本発明にかかわる請求項３の単相３線式電力量計の線電流管理システムは、負荷に電力量を供給する電線を流れる線電流を検出する線電流検出器と、
前記電線間の線間電圧を検出する線間電圧検出器と、前記線電流検出器出力と前記線間電圧検出器出力から負荷に供給される電力量を求めるとともに、前記線電流毎の異常値を検出する電力量演算部と、前記電力量演算部とネットワークを介して接続されるホストコンピュータとを備え、前記電力量演算部において前記線電流の異常値を検出した時、その異常値データが前記ネットワークを介して前記ホストコンピュータに送信されるようにしたことを特徴とする。

したがって、本発明によれば、線電流を個別に検出する線電流検出器を設け、電力量演算部において、線電流検出器で検出された線電流が測定精度を超えたことを個別に判定する線電流異常値判定部と異常値データを送信する通信手段とを備え、ホストコンピュータ等のモニタ手段に送信するようにしたので、負荷の不平衡状態を電力供給元で常時監視、記録し、異常が回避されたことをモニタで確認することが可能な線電流監視機能を備えた単相３線式電力量計、及びその線電流管理システムを提供することができる。

以下、本発明による実施の形態について図１を参照して説明する。図１は、本発明の線電流監視機能を備えた単相３線式電力量計１、及びその線電流管理システムの構成図である。

本発明の線電流監視機能を備えた単相３線式電力量計１の構成は、第１の電線１ｓと第２の電線２ｓ間の線間電圧を検出する第１の線間電圧検出器１ａ、第１の電線１ｓの線電流を検出する第１の線電流検出器１ｂ、第２の電線（中性線）２ｓと第３の電線３ｓ間の線間電圧を検出する第３の線間電圧検出器２ａ、第３の電線３ｓの線電流を検出する第３の線電流検出器２ｂ、及びこれらの検出器で検出された線間電圧と線電流とから負荷に供給される電力量を求める電力量演算部３とから構成される。

また、この単相３線式電力量計１の線電流管理システムの構成は、上記単相３線式電力量計１と、この単相３線式電力量計１で検出された第１及び第３の電線１ｓ、３ｓの線電流異常値データをホストコンピュータ５に送信するネットワーク４と、ネットワークで送信された線電流異常値データを送信された単相３線式電力量計１の計器番号を付したてモニタし、その線電流異常値データを記憶するホストコンピュータ５とから構成される。

次に、各部の詳細構成について説明する。第１及び第３の線間電圧検出器１ａ、２ａは、所定の乗算可能な信号電圧に降圧する変圧器、または、図１に示すような電圧分圧器が選択して使用される。

また、第１及び第３の線電流検出器１ｂ、２ｂは所定の乗算可能な信号電流変換する変流器が選択使用される。

次に、電力量計演算部３は、第１及び第３の線間電圧検出器１ａ、２ａ、第１及び第３の線電流検出器１ｂ、２ｂで検出された交流電圧信号、電流信号を夫々デジタル信号に変換するＡＤＣ（アナログ／デジタル変換回路）３ａ、３ｃ、３ｂ、３ｄ、デジタル化されたＡＤＣ３ａ、３ｃ、３ｂ、３ｄの出力信号から対応する電圧、電流信号の乗算値を求める第１及び第２の乗算回路３１、３２、デジタル化されたＡＤＣ３ｂ、３ｄの線電流出力信号から線電流の異常値を検出する線電流異常値判定回路３３、第１及び第２の乗算回路３１及び３２の出力を加算し総電力量を求めるＣＰＵ、ＣＰＵで求めた電力量データ及び線電流異常値判定回路３３で判定した異常値データを記憶するメモリ、また求めた電力量データを表示する表示部３６、及び電力量データ及び線電流異常値データをホストコンピュータ５に通信する通信インタフェース３７とから構成される。

また、ＣＰＵ３４は、第１及び第２の乗算回路３１、３２の出力を、ＣＰＵバス３８を介して入力するとともに、ＣＰＵバス３８に接続された各部を制御する。

また、メモリ３５には、電力量データ及び線電流異常値判定回路３３で判定した異常値データを記憶するとともに、予め設定される当該単相３線式電力量計１の計器番号を格納する。この計器番号は、ネットワークに接続される複数の単相３線式電力量計１の間で重複がないように予め割り付けられた固有の番号としておく。

次に、ネットワーク４を介して、複数の当該単相３線式電力量計１からの電力データ、線電流異常値データを受信し、顧客データを管理するホストコンピュータ５は、このコンピュータ５の制御演算処理を行うＣＰＵ５ａ、電力データ、線電流異常値データを計器番号毎にファイルしておく顧客データファイルを備えるメモリ５ｂ及び線電流異常値データをモニタする端末５ｃとから構成される。

次に、このように構成された単相３線式電力量計１の線電流の異常値を検出する動作について、同じく図１を参照して説明する。第１及び第３の線電流検出器１ｂ、２ｂからの検出信号は、受信端の抵抗Ｒ１、Ｒ２で電圧信号に変換された後ＡＤＣ３ｂ、３ｄでデジタル信号に変換される。

そして、変換された線電流信号は線電流異常値判定回路３３で、第１の電線１ｓ及び第３の電線３ｓを流れる線電流を夫々独立に異常値を判定する。この異常値の判定値は、選択された第１及び第３の線電流検出器１ｂ、２ｂの規格から、計量される電力量の精度が保証できる範囲の電流値を判定比較値として予め設定しておく。

通常、分岐ブレーカに接続される負荷は、精度が保証される範囲の平衡状態に予め設定されているが、使用設備の増設などで、契約電力量の範囲においても線電流の一方のみが過大な使用状態となることがある。

この場合、線電流異常値判定回路３３で検出された線電流異常値出力信号は、ＣＰＵ３４に送信され、発生した日時とその値がメモリ３５に記憶されるとともに、通信インタフェース３７、ネットワーク４を介してコンピュータ５に送信され、端末５ｃに表示される。

図２に、端末５ｃでの表示例を示す。ホストコンピュータ５では、ネットワーク４を介して受信した計器番号毎の線電流異常値データから、計器番号を付した異常値データをモニタ出来るようにしておく。このモニタの例は、第１の電線の線電流と第３の電線の線電流を棒グラフで並置し、予め精度が保証される範囲を目盛り上にマークして、不平衡とその値が目視確認できる様にしておく。さらに、異常値の発生時刻と終了時刻も記録、表示するようにしておく。

例えば、ホストコンピュータ５の保守員は、第３の電線の線電流３０％オーバしたことを目視確すると、当該計器番号の顧客にこの異常値を知らせ、負荷の接続状態を変更して所定の範囲内になるように修正されたことを確認する。

なお、本発明は上記の実施例に限定されるものでなく、その主旨を逸脱しない範囲で変形することも可能である。例えば、線電流異常値の検出は、第１及び第２の乗算回路３１及び３２の電力量の出力から線電流を換算し、線電流の異常値を判定することも可能である。

本発明の線電流監視機能を備えた単相３線式電力量計、及びその線電流管理システムの構成図。線電流異常値のモニタ例。従来の電力供給系統を説明する図。従来の単相３線式電力量計。

符号の説明

１単相３線式電力量計
１ａ、１０ａ第１の線間電圧検出器
１ｂ、１０ｂ第１の線電流検出器１
２ａ，２０ａ第３の線間電圧検出器
２ｂ、２０ｂ第３の線電流検出器
１ｓ、（２ｓ、３ｓ）第１（第２、第３）の電線
３電力量演算部
３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄＡＤＣ
４ネットワーク
５ホストコンピュータ
５ａＣＰＵ
５ｂメモリ
５ｃ端末
３１、３２第１及び第３の乗算回路
３３線電流異常値検出回路
３４ＣＰＵ
３５メモリ
３６表示部
３７通信インタフェース
３８ＣＰＵバス
１００単相３線式電力量計
１０２分電盤
１０３引込み線
１０４柱状変圧器
１０５住宅壁面
３００電力量演算部
３００ａ、３００ｂ、３００ｃ、３００ｄＡＤＣ
３０１、３０２第１及び第３の乗算回路
３０４メモリ
３０４積算回路
３０６表示部

Claims

単相３線式電力量計であって、
第1の電線及び第３の電線の線電流を検出する第１及び第３の線電流検出器と、
第1の電線と第２の電線の間及び第２の電線と第３の電線との間の電圧を検出する第１及び第３の線間電圧検出器と、
前記第１の線電流検出器出力と前記第１の線間電圧検出器出力とを乗算して第１の電力量を求め、前記第３線電流検出器の出力と前記第３の線間電圧検出器出力とを乗算して第２の電力量を求め、前記第１の電力量と前記第２の電力量を加算して負荷に供給される全電力量を求める電力量演算部とを
備え、
前記電力量演算部では前記第１及び前記第３の線電流検出器で検出された夫々の線電流が予め設定される値を超えたことを個別に判定する様にしたことを特徴とする線電流監視機能を備えた単相３線式電力量計。
前記電力量演算部は、前記第１の線電流検出器出力と前記第１の線間電圧検出器出力、前記第３の線電流検出器出力と前記第３の線間電圧検出器出力の夫々を乗算する第１及び第２の乗算回路と、
前記第１及び前記第２の乗算回路の出力を加算して、負荷に供給される電力量データを演算により求めるとともに、当該単相３線式電力計各部を制御するＣＰＵと、
前記第１及び第３の線電流検出器出力が予め設定される電流値を超えた時、異常値データを出力する線電流異常値判定回路と、
前記電力量データ、前記異常値データ及び前記単相３線式電力計固有の計器番号を格納するメモリと、
前記電力量データを所定のフォーマットで表示する表示部と、
前記メモリのデータを外部機器に送信する通信インタフェースとを
備えたことを特徴とする請求項１に記載の線電流監視機能を備えた単相３線式電力計。
負荷に電力量を供給する電線を流れる線電流を検出する線電流検出器と、
前記電線間の線間電圧を検出する線間電圧検出器と、
前記線電流検出器の出力と前記線間電圧検出器の出力から負荷に供給される電力量を求めるとともに、前記線電流毎の異常値を検出する電力量演算部と、
前記電力量演算部とネットワークを介して接続されるホストコンピュータとを備え、
前記電力量演算部において前記線電流の異常値を検出した時、その異常値データが前記ネットワークを介して前記ホストコンピュータに送信されるようにしたことを特徴とする単相３線式電力量計の線電流管理システム。