JP2006112831A

JP2006112831A - 計器用変成器

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Publication number: JP2006112831A
Application number: JP2004298035A
Authority: JP
Inventors: Toshiharu Yamazaki; 敏春山崎
Original assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Current assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Priority date: 2004-10-12
Filing date: 2004-10-12
Publication date: 2006-04-27

Abstract

【課題】計器用変成器と計器類の組み合わせの人為的なミス、誤配線等が発生しえない電力需給用計器用変成器を提供すること
【解決手段】電力量を計量するための計器用変成器であって、計器用変圧器と、変流器と、前記計器用変圧器と前記変流器の出力が送られる計器類とを備え、前記計器用変圧器、前記変流器及び前記計器類が一体に製造され、計器一体型計器用変成器を形成している。計器類は、計器本体とは別にそれぞれ表示装置を有しており、計器本体と対応する表示装置間は通信手段によりつながれる。
【選択図】図３

Description

本発明は、電力量を計量するための計器用変成器の改良に関する。

電力需給用計器用変成器（ＶＣＴ）は、計器用変圧器（ＶＴ），変流器（ＣＴ）を一体化した機器である。計器用変成器で変成された電圧，電流は計器類（電力計等）に送られて、主として使用電力量を積算して表示する。

この場合、計器用変圧器（ＶＴ）は、高圧回路に並列に接続し高電圧を低電圧に変成して、その低電圧と巻数比から高圧回路の電圧を計測している。

また、変流器（ＣＴ）は、大電流回路に直列に一次巻線を接続し、一次巻線と二次巻線に比例した二次電流を変成する機器である。変成器の定格二次電流は、一般に、一次電流にかかわらず５〔Ａ〕となっている。すなわち，契約容量の大きい需要家と小さい需要家とでは，流れる電流が大幅に異なるのであるが，それぞれに対応する巻線比の変流器（ＣＴ）を使用することによって，二次電流を常に定格の範囲内におさめるようにしている。

需要家の電力量は，計器類が計量した電力量に，計器用変圧器（ＶＴ），変流器（ＣＴ）の巻線比に応じた定数を乗じることによって算定される。

図１は、従来のＶＣＴと計器類の関係を説明する概念図である。例えば、高圧又は特別高圧のような三相交流の「電源」に各種の「負荷」がつながれて、電気が使用されている。使用電力量を計量するため、この三相交流電源と計器類（ＷＨ，ＶＨ等）の間に、計器用変圧器(VT)２と変流器(CT)３を有する計器用変成器(VCT)１０が接続され、計器用変成器出力１０からの出力がチェックターミナル(TT)４を介して各種の計器類５０，６０，７０，...に送られ、夫々の計測値が各表示部５０-1，６０-1，７０-1，...に表示される。

図１に示すように、計器用変成器１０と計器類(WH,VH,...)５０，６０，７０，...とは別体のものとして製造されている。そのため、これらは別々に使用現場に搬入されて、使用現場にて組み合わされ結線されている。従って、組立の際に、計器用変成器１０と計器類５０，６０，７０，...の組み合わせのミス，誤配線等が発生する可能性がある。この組み合わせのミス，誤配線等を回避するためにチェックターミナル(TT)４０を設け、順次確認しながら配線を行うようになっていた。しかしながら、このような方策を採ったとしても、組み合わせのミス，誤配線等の発生をゼロにするには至っていない。

計器用変成器と計器類が誤って組み合わされると、正確な使用電力量の算出が出来ず、使用電気料金の請求が出来なくなる。更には、計器類の破損をも招く場合がある。電力会社としては、このような事態の発生は好ましくない。

そこで、本発明者等は、このような計器用変成器と計器類の組み合わせの人為的なミス、誤配線等が発生しえないようなシステムを開発することが重要であると認識した。

従って、本発明は、計器用変成器と計器類の組み合わせの人為的なミス、誤配線等が発生しえない電力需給用計器用変成器を提供することを目的とする。

上記目的に鑑みて、本発明に係る計器用変成器は、電力量を計量するための計器用変成器であって、計器用変圧器と、変流器と、前記計器用変圧器と前記変流器の出力が送られる計器類とを備え、前記計器用変圧器、前記変流器及び前記計器類が一体に製造され、計器一体型計器用変成器を形成している。

更に、本発明に係る計器一体型計器用変成器は、電力量を計量するための計器用変成器であって、計器用変圧器と、変流器と、前記計器用変圧器と前記変流器の出力が送られる計器類とを備え、前記計器用変圧器、前記変流器及び前記計器類が一体に製造され、計器一体型計器用変成器を形成し、前記計器類は、計器本体とは別に夫々表示装置を有し、計器本体と対応する表示装置間は通信手段によってつなげられる。

更に、上記計器用変成器において、前記通信手段は、無線もしくは有線によるものであってよい。

更に、上記計器用変成器において、前記計器類は、計器本体から、それぞれの計器本体に対応する計量情報を発信する通信端末を有することができる。

更に、上記計器用変成器において、前記計器類は、複数の計器を組み込んだ複合計器であってよい。

更に、上記計器用変成器において、前記計器類は、有効電力量計、無効電力量計及び力率計からなる群から選択された１又は２以上の計器であってよい。

更に、上記計器用変成器において、前記計器類は、有効電力量計、無効電力量計、力率計、昼夜総合有効電力量測定装置及び最大需要電力量測定装置からなる群から選択された１又は２以上の計器であってよい。

本発明によれば、計器用変成器と計器類の組み合わせの人為的なミス、誤配線等が発生しえない電力需給用計器用変成器を提供することが出来る。

以下、本発明に係る計器一体型ＶＣＴの実施形態を、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同じ要素に対しては同じ符号を付して、重複した説明を省略する。

図２は、本発明に係る計器一体型ＶＣＴを説明する概念図である。高圧又は特別高圧のような三相交流の「電源」に各種の「負荷」がつながれて、電気が使用されている。使用電力量を計量するため、計器用変圧器２と変流器３が接続され、これらの出力がチェックターミナル(TT)４を介して各種の計器類５，６，７，...に送られている。なお、三相交流の場合を例示して説明するがこれに限定されない。本発明は、単相交流にも適用できることを承知されたい。

図２に示すように、計器用変成器の構成要素である計器用変圧器２及び変流器３と、チェックターミナル(TT)４と、計器類５，６，７，...とは一体に製造され、計器一体型ＶＣＴ１を形成している。図１に示す従来のＶＣＴと計器類の関係と比較すると、図１の計器用変圧器２と変流器３を有するＶＣＴ１０が、図２では、これに加えて、チェックターミナル(TT)４，計器類５，６，７，...を備えた計器一体型ＶＣＴ１となっている点で相違する。

図２で電源は、典型的には特別高圧の場合は三相交流の２２ｋＶ、高圧の場合は６．６ｋＶである。負荷は、この三相電力を利用する電気機器、例えば工場設備、空調設備、エレベータ等の運輸設備等である。

計器用変圧器(VT)２は、詳細は省略しているが、高圧回路に並列に接続し高電圧を低電圧に変成して、その低電圧と巻数比から高圧回路の電圧を計測している。同様に、詳細は省略しているが、変流器(CT)３は、大電流回路に直列に一次巻線を接続し、一次巻線と二次巻線に比例した二次電流を変成する機器である。変成器の定格二次電流は、一般に、一次電流にかかわらず５〔Ａ〕となっている。

この実施形態では計器用変成器と計器類の組み合わせの人為的なミス、誤配線等が発生しえないので、チェックターミナル(TT)４は、組み合わせ又は配線の確認用としては不要となる。しかし、各種性能試験等の際に各配線からの引き出し端子として便利なため、そのまま残しておいてもよい。

計器類５，６，７，...として、測定項目に関連して各種の計器があり、夫々の測定値が各表示部５-1，６-1，７-1，...に表示される。測定項目は、電力使用者（顧客）と電力供給者（電力会社）の間の契約によって決定されるような場合もある。例示であるが、ＷＨ５は有効電力量を測定する計器であり、ＶＨ６は無効電力量を測定する計器である。これらに限定されず、その他の計器を使用することも出来る。

計器用変成器１と計器類５，６，７，...の組み合わせのミス，誤配線等に関して、図２に示す計器一体型ＶＣＴでは工場出荷時点の出荷検査で全て検出される。更に、その後に使用現場にて、計器用変成器１と計器類５，６，７，...の組み合わせ及び配線等に関していかなる変更もしないので、工事現場での配線ミスやこれに起因する誤計量や計器の破損等の発生を防止することができる。

図３は、本発明に係る計器一体型ＶＣＴを説明する更に別の概念図である。図２の計器一体型ＶＣＴと比較すると、両者の相違は、各計器類の表示部が本体とは別体の表示装置として独立している点にある。即ち、計器一体型ＶＣＴには計器類の本体を組み込み、日時等の設定が可能な表示装置をこの計器一体型ＶＣＴとは別個に設けている。このようにして、表示装置は、検針時に、容易に電力使用量を目視確認できる場所に設置できるようになっている。この構成が、工場等の実際の現場からのニーズに最もマッチしているものと思われる。

具体的には、有効電力量測定装置の本体（ＷＨ）５とは別に、有効電力量表示装置５−１が設けられ、本体５と表示装置５-1の間は、無線通信により信号を送ることができるようになっている。また、無効電力量測定装置の本体（ＶＨ）６とは別に、無効電力量表示装置６-1が設けられ、ここでも本体６と表示装置６-1の間は、無線通信により信号を送ることができるようになっている。他の計器類に関しても同様である。なお，この通信手段については無線による方法のほか，有線ケーブルにより行うことが可能であることは言うまでもない。

このように通信手段をもって本体と表示装置、あるいは計器類の間信号授受を行うことで、多数の電線を使用した配線工事が不要となり現場工事の簡素化を図ることができる。更に、計器一体型ＶＣＴ１に通信端末のみを持たせ、ＶＣＴ１から発信されたパルス信号を、通信ネットを介して基地局で受信する構成にまで展開すれば自動検針化を実現でき、検針作業の大幅な省力化を図ることも可能となる。

なお、図３は本発明を説明する概念図であるので、全ての計器類の本体とその表示部が別個の物となっている。しかし、実際の計器一体型ＶＣＴでは、ある種の計器類は、図３に示すように、計器類本体とその表示部が別個の物となっているが、残りの計器類では、図２に示すように、計器類の本体と表示部が一体になった物となっている。即ち、図２と図３に示す計器類が混在している場合が多い。

図４は、本発明に係る計器一体型ＶＣＴの第１の実施形態を示す図であり、図２で説明した計器一体型ＶＣＴの概念を具体化したものである。高圧又は特別高圧のような三相交流の「電源」に各種の「負荷」がつながれて、高圧大電流回路を形成している。この計器一体型ＶＣＴ１は、この高圧回路に並列に接続され高圧回路の電圧を計測する計器用変圧器(VT)２と、この大電流回路に直列に一次巻線を接続し二次電流を変成する変流器(CT)３と、本来は接続チェック用に設けられたチェックターミナル(TT)４と、基本的な計器類の１つである有効電力量測定装置(WH)５とを備えている。有効電力量測定装置(WH)５には、計測された有効電力量を表示する表示部５-1が有る。

図４に示すように、計器用変成器の構成要素である計器用変圧器(VT)２及び変流器(CT)３と、チェックターミナル(TT)４と、及び計器類５とは一体に製造され、計器一体型ＶＣＴ１を形成している。このため、計器用変圧器(VT)２及び変流器(CT)３と計器(WH)５との組み合わせのミス，誤配線等に関しては、工場出荷時点の出荷検査で全て検出される。更に、その後に使用現場にて、これらの組み合わせ及び配線等に関していかなる変更もしない。従って、工事現場での配線ミスやこれに起因する誤計量や計器の破損等の発生を防止することができる。

チェックターミナル(TT)４は、組み合わせ又は配線の確認用としては不要となる。しかし、各種性能試験等の際に各配線からの引き出し端子として便利なため、そのまま残しておいてもよい。

有効電力量測定装置(WH)５は、有効電力を計測する装置である。有効電力は、式１で示されるように、電圧と電流の積からなる瞬時電力ｐの１周期間の平均Ｐをいう。有効電力Ｐは実数で、単位はワット〔Ｗ〕である。

なお、cosθは力率であり、|Ｖ||Ｉ|は皮相電力であり、式２は無効電力を示す。

従って、測定項目の有効電力、無効電力及び力率の３つの内、任意の２つが分かれば残りの１つは算出することが出来る。

図５は、本発明に係る計器一体型ＶＣＴの第２の実施形態を示す図であり、図２で説明した計器一体型ＶＣＴの概念を具体化したものである。図４の第１の実施形態と比較して、図５の第２の実施形態に係る計器一体型ＶＣＴ１は、他種類の計器類を備えている点が相違する。先ず、昼間の有効電力量想定器である有効電力量測定装置(WH)５と、無効電力量測定装置(VH)６がある。これらに加えて、力率測定用装置(TS)９が備えられている。しかし、上述したように、有効電力と無効電力とが分かれば、力率は算出することもできる。

更に計器類として、昼夜総合有効電力量測定装置(P-WH)７と最大需要電力量測定装置(DWHI)８が備えられている。昼夜総合有効電力量測定装置(P-WH)７は一日中の電力量を積算したものを計測し、最大需要電力量測定装置(DWHI)８は電力料金設定のために電力量の３０分平均値の内の最大のものを計測する。これら計器類５，６，７，８，９には夫々表示部５-1，６-1，７-1，８-1，９-1が組み込まれ、夫々の計測値を表示している。測定項目は、電力会社と顧客との間の契約によって決められる場合が多い。

図５に示すように、計器用変成器の構成要素である計器用変圧器(VT)２及び変流器(CT)３と、チェックターミナル(TT)４と、計器類５，６，７，８，９とは一体に製造され、計器一体型ＶＣＴ１を形成している。このため、計器用変圧器(VT)２及び変流器(CT)３と計器類５，６，７，８，９の組み合わせのミス，誤配線等に関して、工場出荷時点の出荷検査で全て検出される。更に、その後に使用現場にて、これらの組み合わせ及び配線等に関していかなる変更もしないので、工事現場での配線ミスやこれに起因する誤計量や計器の破損等の発生を防止することができる。

なお、チェックターミナル(TT)４は、組み合わせ又は配線の確認用としては不要となるが、各配線からの引き出し端子として便利なためそのまま残しておいてもよい。

図６は、本発明に係る計器一体型ＶＣＴの第３の実施形態を示す図であり、図３で説明した計器一体型ＶＣＴの概念を具体化したものである。図５の第２の実施形態と比較して、図６の第３の実施形態に係る計器一体型ＶＣＴ１では、計器類の内の昼夜総合有効電力量測定装置(P-WH)７に関して表示部７-1が本体部にはなく、本体とは別体の物として表示装置として独立している点にある。検針時に、容易に電力使用量を目視確認できるようになっている。具体的には、有効電力量測定装置(P-WH)７とは別に、有効電力量表示装置（図示せず。）が設けられ、本体７と表示装置の間は無線通信出来るようになっている。この通信手段については無線による方法のほか、簡素な有線ケーブルにより行うことが可能であることは言うまでもない。

更に、計器一体型ＶＣＴ１に通信端末のみを持たせ、ＶＣＴ１から発信されたパルス信号を、通信ネットを介して基地局で受信する構成にまで展開すれば自動検針化を実現でき、検針作業の大幅な省力化を図ることも可能となる。

図７は、本発明に係る計器一体型ＶＣＴの第４の実施形態を示す図であり、図２及び３で説明した計器一体型ＶＣＴの概念を具体化したものである。図７の第３の実施形態と比較して、図７の第４の実施形態に係る計器一体型ＶＣＴ１では、多種多様の計器類６，７，８，９，１１，１２が備えられている。

計器(WH)６は昼間時のピーク時有効電力量測定装置、計器(P-WH)７は有効電力量測定装置、計器(DWH1)８は昼間時最大需要電力量測定装置、計器(TS)９は力率測定用タイムスイッチ、計器(DWH1)１１は昼間時最大需要電力量測定装置、計器(DWH1)１２は夜間最大需要電力量測定装置である。これらは全て例示であり、これに限定されるものではない。測定項目は、電力会社と顧客との間の契約によって決められる場合が多い。

ここで、計器類に関して更に説明する。計器類として、従来は誘導型計器が使用されていたが、近年のエレクトロニクス技術の進歩により、デジタル表示の電子式計器が用いられている。図８は、本発明の計器一体型ＶＣＴに使用される電子式計器である電力量計の基本構成を説明する図である。電力量計は、単相で説明すると、配電線の負荷電圧の瞬時値v(t)と、消費電流の瞬時値i(t)との積分を行う計測器である。従って、電子式電力量計の基本構成は、瞬時電圧v(t)と瞬時電流i(t)とが乗算器２３で乗算されて瞬時電力｛v(t)×i(t)｝に比例した信号に変換される。この信号は積分器２４で積分され電力量に比例した信号に変換されて、電力量が表示器２６で積算表示される。

図９は、図８の電子式計器である電力量計のブロック図であり、これを用いて電力量計の電力量の積算表示の動作を説明する。高圧回路の電圧に比例した信号をＶＴによって検
出し、他方大電流回路の電流に比例した信号をＣＴによって検出し、これら２つの信号を電力−電圧（電力−電流）変換器２３に送る。ここで、電圧と電流の積（即ち電力）に比例した電圧（電流）に変換され、次に電圧−周波数（電流−周波数）変換器２４によって電力量に比例したパルス周波数に変換される。このパルス周波数は、分周器２５によって適当な周波数に低減され、表示装置２６によって表示される。以上が電力計の動作である。

図１０は、図３の計器一体型ＶＣＴで使用されるに適した通信機能を有する電子式の電力需給用複合計器を示す図である。即ち、複数の計器を組み込んだ複合計器である。図１０に示す複合計器の基本的計量項目は、全日電力量２９、昼間力測用普通電力量３０、昼間力測用普通電力量３１、最大需要電力３２及び現在需要電力３３が計量され表示される。

設定されている計量確定日の０時に至ると、現在計量画面の各計量値を自動的に記憶する。記憶項目は、全日電力量、力測用電力量、力測用無効電力量、計量確定を実行した月・日、最大需要電力、累積最大需要電力（現在計量画面の最大需要電力と、計量確定直前の累積最大需要電力の加算結果）及び力率（前々回の計量確定から前回の計量確定までの平均力率）等である。本発明に係る計器一体型ＶＣＴに対して、このような複合計器を組み込むことで、計器類の構成をいっそう簡単にすることができる。

この電子式の電力需給用複合計器に対して、好ましくは、図３に関連して説明したの本発明の概念図の方式、即ち、計器類の本体を計器一体型ＶＣＴに組み込み、対応する表示装置を別個に設けて、この本体と対応する表示装置を通信手段でつなぐ方式を採用する。図１０の電力需給用複合計器の本体部（即ち、表示部分を除いたもの。）を計器一体型ＶＣＴに組み込み、対応する複合表示装置を別個に設けて、この本体と対応する表示装置を通信手段でつないでいる。このような電子式複合計器においては、様々な機能を、表示部と本体とに自由にもたせることができるため、検針，契約に必要な日時等の設定といった人とのインターフェース部を表示装置側にもたせ、計量機能のみを本体側にもたせるという理想的な形態を実現することが可能となる。

以上説明した本実施形態に係る計器一体型ＶＣＴは、使用現場での工事配線ミスやこれに起因する誤計量や計器の破損等の発生を防止できるメリットに加え、次のようなメリットも有している。

即ち、本実施形態に係る計器一体型ＶＣＴよれば、本体内にあらかじめＶＣＴと計器類とが一体に組み込まれているので、工事現場での配線等の作業が簡単となり、しかも省スペース化を実現できる。

更に、ＶＣＴと計器類との有効年数管理が一本化されることで、それら交換時期の管理が容易になる。計器類は計量法で有効期限が決まっており，ＶＣＴは約１５年，計器は５もしくは７年（計器によって異なる）で交換しなければならないため，従来は別々に管理されていた。しかし、これら個別の交換作業は煩雑であり、作業コストや管理コストが高くつく。本実施形態に係る計器一体型ＶＣＴでは、もっとも耐用年数の短い計器類に合わせて一括して交換することで、部品コストは高くなるものの作業コストや管理コストの低減によって、総体的なコスト低減を図ることができ、しかも管理ミスも抑制することができる。

また，このような計器類のみ取替時においては，計器用変圧器（ＶＴ），変流器（ＣＴ）の巻線比に応じた定数が誤って登録され，誤った電力量計算を行う可能性もあったが，このような問題も根本的に起こりえなくなる。

従来のＶＣＴと計器類の関係を説明する概念図である。本発明に係る計器一体型ＶＣＴを説明する概念図である。本発明に係る計器一体型ＶＣＴを説明する更に別の概念図である。本発明に係る計器一体型ＶＣＴの第１の実施形態を示す図である。本発明に係る計器一体型ＶＣＴの第２の実施形態を示す図である。本発明に係る計器一体型ＶＣＴの第３の実施形態を示す図である。本発明に係る計器一体型ＶＣＴの第４の実施形態を示す図である。本発明の計器一体型ＶＣＴに使用される電子式計器である電力量計の基本構成を説明する図である。図８の電子式計器である電力量計のブロック図である。図３の計器一体型ＶＣＴで使用されるに適した通信機能を有する電子式の電力需給用複合計器を示す図である。

符号の説明

１：計器一体型ＶＣＴ、２：計器用変圧器、３：変流器、４：チェックターミナル、５：有効電力量表示装置、６：無効電力量測定装置、７：昼夜総合有効電力量測定装置、８：最大需要電力量測定装置、９：力率測定用装置、１１：昼間時最大需要電力量測定装置、１２：夜間最大需要電力量測定装置、２９：全日電力量、３０：昼間力測用普通電力量、３１：昼間力測用普通電力量、３２：最大需要電力、３３：現在需要電力

Claims

電力量を計量するための計器用変成器において、
計器用変圧器と、
変流器と、
前記計器用変圧器と前記変流器の出力が送られる計器類とを備え、
前記計器用変圧器、前記変流器及び前記計器類が一体に製造され、計器一体型計器用変成器を形成している、計器用変成器。
電力量を計量するための計器用変成器において、
計器用変圧器と、
変流器と、
前記計器用変圧器と前記変流器の出力が送られる計器類とを備え、
前記計器用変圧器、前記変流器及び前記計器類が一体に製造され、計器一体型計器用変成器を形成し、
前記計器類は、計器本体とは別に夫々表示装置を有し、計器本体と対応する表示装置間は通信手段によってつなげられる、計器用変成器。
請求項２に記載の計器用変成器において、
前記通信手段は、無線もしくは有線によるものである、計器用変成器。
請求項２又は３に記載の計器用変成器において、
前記計器類は、計器本体から、それぞれの計器本体に対応する計量情報を発信する通信端末を有する、計器用変成器。
請求項１〜４のいずれか一項に記載の計器用変成器において、
前記計器類は、複数の計器を組み込んだ複合計器である、計器用変成器。
請求項１〜５のいずれか一項に記載の計器用変成器において、
前記計器類は、有効電力量計、無効電力量計及び力率計からなる群から選択された１又は２以上の計器である、計器用変成器。
請求項１〜６のいずれか一項に記載の計器用変成器において、
前記計器類は、有効電力量計、無効電力量計、力率計、昼夜総合有効電力量測定装置及び最大需要電力量測定装置からなる群から選択された１又は２以上の計器である、計器用変成器。