JP2007205971A - 変流器および交流電力量測定器 - Google Patents

Abstract

【課題】狭い場所に設置可能で、位相差や変流比を容易に補正でき、高精度かつワイドレンジで測定可能な変流器および交流電力量測定器を提供する。
【解決手段】変流器１０が、あらかじめ測定された電流と二次側電流との固有の位相差および変流比に関する補正値を記憶する記憶部１５を有している。また、変流器１０は、二次側電流に基づく電流成分信号ならびに記憶部１５に記憶された位相差および補正値を出力可能な電流成分出力端子１６を有している。測定器本体２０が、電流成分出力端子１６に着脱可能に接続されて電流成分信号、位相差および補正値を入力可能な電流成分入力端子２１を有している。また、測定器本体２０は、入力された位相差に基づいて、入力された電流成分信号の位相補正を行い、その位相補正された電流成分信号、電圧および入力された補正値に基づいて電力量を計算する演算部２３を有している。
【選択図】図１

Description

本発明は、変流器および交流電力量測定器に関する。

従来、電力量を測定する一般的な手段として、分割型の変流器で電流を検出し、電圧と掛け合わせて積算する方法が用いられている。このとき、測定するレンジにより変流器を交換して電流を検出している。

しかし、図３に示すように、一般に変流器の２次側電流は、変流器の１次側電流に比べて位相にズレが生じるため、この値が大きいと電力量に誤差となって現れるという問題があった。この問題を解決するために、従来の電力量測定器として、変流器の２次側に位相差調整用コンデンサを配置して、位相差を補正するものがある（例えば、特許文献１参照）。また、変流器のコアの断面積を大きくしたり、コイルの巻数を増やしたりすることにより、変流器の位相差を小さくして精度を上げることもできる。

なお、近年、太陽光発電や風力発電、マイクロガスタービン発電などの分散型電源の普及に伴い、電圧を管理する必要から、その発電量をより細かく把握する必要が生じている。また、測定する電流値も機器により数アンペアから数百アンペアに渡り、高圧計器用変成器の２次側５Ａ定格を入力手段として測定を行う場合もあるなど、広いレンジに対応する必要がある。

特開平８−６２２６１号公報

特許文献１記載の電力量測定器では、変流器を固定して使用する場合には問題ないが、さまざまな測定レンジに対応するために複数の変流器を交換して使用する場合には、各変流器によって固有の位相差が生じるため、各変流器に対応して位相差を補正することができないという課題があった。また、測定レンジに対応して複数の変流器を交換して使用する場合、各変流器の変流比が異なるため、精度を上げるために、使用する変流器に応じて変流比について補正しなければならないという課題もあった。

変流器のコアの断面積を大きくしたり、コイルの巻数を増やしたりする場合には、変流器の寸法が大きくなるため、低圧の電力量計の計器箱内や，屋内の分電盤や発電機器の内部など、狭い場所には設置することができないという課題があった。

本発明は、このような従来の課題に着目してなされたもので、狭い場所に設置可能で、位相差や変流比を容易に補正でき、高精度かつワイドレンジで測定可能な変流器および交流電力量測定器を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明に係る変流器は、電流の測定に使用され、前記電流を所定の変流比で二次側電流に変換する変流器であって、あらかじめ測定された前記電流と前記二次側電流との固有の位相差および前記変流比に関する補正値を記憶する記憶部と、前記二次側電流に基づく電流成分信号ならびに前記記憶部に記憶された位相差および補正値を出力可能な出力端子とを有することを、特徴とする。

本発明に係る変流器は、固有の位相差や変流比に関する補正値をあらかじめ測定して、記憶部に記憶させておく。電流成分信号ならびに記憶部に記憶された位相差および補正値を、出力端子により出力可能であるため、出力された位相差および補正値により、出力された電流成分信号の位相差や変流比等を容易に補正することができる。固有の位相差を補正することができるため、位相差を小さくするためにさらにコアの断面積を大きくしたりコイルの巻数を増やしたりする場合に比べて、寸法を小さくして小型にすることができ、狭い場所にも設置することができる。

複数の変流器を使用する場合、各変流器の固有の位相差および変流比に関する補正値がそれぞれの記憶部に記憶されているため、各変流器に対応して位相差や変流比を補正することができる。このため、それぞれ測定レンジの異なる複数の変流器を準備することにより、高精度かつワイドレンジで測定することができる。

なお、変流比に関する補正値は、二次側電流を負荷抵抗などの電圧変換部により電圧信号に変換し、その電圧信号を電流成分信号として出力する場合、変流比および電圧変換部による変換比から計算された補正値から成ることが好ましい。この場合、複数の変流器を使用するとき、各変流器ごとに電圧変換部による変換比が異なっていても、それぞれの変換比に基づいた補正を変流比の補正と同時に行うことができる。このため、高精度の負荷抵抗等を使用する必要がなく、材料費を低減することができる。また、変流比に関する補正値は、電圧変換部を使用せず、二次側電流を電流成分信号として出力する場合、変流比から計算された補正値から成ることが好ましい。

本発明に係る変流器は、複数レンジに切換可能であってもよい。この場合、各レンジに対応する位相差および変流比に関する補正値を、あらかじめ測定して記憶部に記憶させておくことにより、各レンジに対応した補正が可能であり、高精度で測定を行うことができる。１台の変流器によりワイドレンジで測定を行うことができ、変流器の交換の手間を省くことができる。また、記憶部がメモリから成っていてもよい。この場合、記憶容量が大きいため、例えば管理に役立てるために変流器の識別番号を記憶させるなど、位相差や補正値以外の情報も記憶させることができる。

本発明に係る交流電力量測定器は、電流と電圧とを検出して電力量を計測する交流電力量測定器であって、本発明に係る変流器と測定器本体とを有し、前記測定器本体は前記変流器の出力端子に着脱可能に接続されて前記電流成分信号、前記位相差および前記補正値を入力可能な入力端子と、前記入力端子から入力された位相差に基づいて前記入力端子から入力された電流成分信号の位相補正を行い、その位相補正された電流成分信号、前記電圧および前記入力端子から入力された補正値に基づいて電力量を計算する演算部とを有することを、特徴とする。

本発明に係る交流電力量測定器は、測定器本体の入力端子を変流器の出力端子に接続することにより、測定器本体に電流成分信号、位相差および補正値を入力することができ、演算部により変流器の固有の位相差を補正し、さらに変流器の変流比に関する補正値に基づいて電力量を計算することができる。なお、演算部は、位相補正された電流成分信号を、補正値により変流器による変換前の電流に戻し、電圧と掛け合わせることにより電力量を計算することができる。

変流器の出力端子が測定器本体の入力端子に着脱可能に接続されるため、１台の測定器本体に複数の変流器を交換しながら接続することができる。このとき、各変流器の記憶部に、それぞれの変流器に固有の位相差および変流比に関する補正値が記憶されているため、測定器本体に接続された変流器に対応して位相差や変流比等を補正可能であり、高精度で電力量を測定することができる。また、それぞれ測定レンジの異なる複数の変流器を準備することにより、測定可能な電流の範囲を拡げることができ、ワイドレンジで測定することができる。

なお、本発明に係る交流電力量測定器で、測定器本体は、演算部により計算された電力量を出力可能な出力手段を有していることが好ましい。出力手段は、例えば、モニタなどの表示部や、表示装置やコンピュータなどに接続可能な端子等、計算された電力量を出力可能なであればいかなるものから成っていてもよい。

本発明によれば、狭い場所に設置可能で、位相差や変流比を容易に補正でき、高精度かつワイドレンジで測定可能な変流器および交流電力量測定器を提供することができる。

以下、図面に基づき本発明の実施の形態について説明する。
図１および図２は、本発明の実施の形態の変流器および交流電力量測定器を示している。
図１および図２に示すように、交流電力量測定器は、変流器１０と計測用変成器（図示せず）と測定器本体２０とを有している。

図１に示すように、変流器１０は、分割型であり、円環状の鉄心１１と、鉄心１１に巻き付けられた巻線１２とを有している。変流器１０は、測定対象の電線１を通すために、鉄心１１の内部を貫通して設けられた貫通孔１３を有している。変流器１０は、貫通方向に沿って貫通孔１３を開閉可能に構成されており、既存の電線１への取り付けが容易になっている。こうして、変流器１０は、貫通孔１３に通した電線１に流れる電流を、鉄心１１および巻線１２により、所定の変流比で二次側電流に変換するよう構成されている。

また、変流器１０は、負荷抵抗１４と記憶部１５と電流成分出力端子１６とを有している。負荷抵抗１４は、二次側電流を電圧信号に変換するよう、巻線１２の両端部に架け渡されて設けられている。記憶部１５は、ＩＣメモリから成り、あらかじめ測定された変流器１０の電流と二次側電流との固有の位相差、および変流器１０の変流比および負荷抵抗１４による変換比から計算された補正値を記憶している。電流成分出力端子１６は、５本のピン１６ａを有するコネクタのオス側端子から成っている。各ピン１６ａは、それぞれ巻線１２の両端、記憶部１５の信号用端子、アース用端子、電源用端子に接続されている。これにより、電流成分出力端子１６は、二次側電流から変換された電圧信号から成る電流成分信号、ならびに記憶部１５に記憶された位相差および補正値を出力可能になっている。

計測用変成器は、測定対象の電線１にかかる交流電圧を検出するよう設けられている。計測用変成器は、検出した交流電圧を、２本のピンを有するコネクタのオス側端子により出力可能になっている。

図２に示すように、測定器本体２０は、電流成分入力端子２１と電圧成分入力端子２２と演算部２３と出力手段２４と電源回路２５とを有している。電流成分入力端子２１は、電流成分出力端子１６のオス側端子に着脱可能に接続するコネクタのメス側端子から成っている。電流成分入力端子２１は、電流成分出力端子１６に接続されて電流成分信号、位相差および補正値を入力可能になっている。電圧成分入力端子２２は、計測用変成器のオス側端子に着脱可能に接続するコネクタのメス側端子から成っている。電圧成分入力端子２２は、計測用変成器のオス側端子に接続されて交流電圧を入力可能になっている。

演算部２３は、マイクロプロセッサ２６と電力量測定回路２７とを有している。マイクロプロセッサ２６は、ＩＣメモリを内蔵している。演算部２３は、変流器１０の電流成分出力端子１６と電流成分入力端子２１とが接続されたとき、マイクロプロセッサ２６に位相差、補正値およびアース成分が入力され、電力量測定回路２７に電流成分信号が入力されるよう、電流成分入力端子２１に接続されている。また、演算部２３は、計測用変圧器のコネクタのオス側端子と電圧成分入力端子２２とが接続されたとき、電力量測定回路２７に交流電圧が入力されるよう、分圧回路２８を介して電圧成分入力端子２２に接続されている。

演算部２３は、マイクロプロセッサ２６が位相差に基づいて電流成分信号の位相補正を行い、その位相補正された電流成分信号および補正値を電力量測定回路２７に送るようになっている。さらに、演算部２３は、電力量測定回路２７が位相補正された電流成分信号を、補正値により変流器１０による変換前の電流に戻し、交流電圧と掛け合わせて電力量を計算するようになっている。計算された電力量は、マイクロプロセッサ２６に送られ、内蔵されたＩＣメモリに記憶されるようになっている。

出力手段２４は、表示回路から成り、演算部２３のマイクロプロセッサ２６に接続されている。出力手段２４は、液晶パネルを有し、演算部２３で計算されてマイクロプロセッサ２６のＩＣメモリに記憶された電力量の値を、液晶パネルに表示可能になっている。

電源回路２５は、駆動用のバッテリー（図示せず）に接続されている。電源回路２５は、変流器１０の電流成分出力端子１６と電流成分入力端子２１とが接続されたとき、変流器１０の記憶部１５に駆動用の電力を供給するよう、電流成分入力端子２１に接続されている。また、電源回路２５は、演算部２３のマイクロプロセッサ２６および電力量測定回路２７、出力手段２４に駆動用の電力を供給するよう、それぞれに接続されている。

次に、作用について説明する。
交流電力量測定器は、測定対象の電線１を、変流器１０の貫通孔１３に通して使用される。交流電力量測定器は、変流器１０の固有の位相差や変流比に関する補正値をあらかじめ測定して、記憶部１５に記憶させておく。測定器本体２０の電流成分入力端子２１を変流器１０の電流成分出力端子１６に接続することにより、測定器本体２０に電流成分信号、位相差および補正値を入力することができ、演算部２３により変流器１０の固有の位相差を補正し、さらに変流器１０の変流比に関する補正値に基づいて電力量を計算することができる。変流器１０の固有の位相差を補正することができるため、変流器の位相差を小さくするためにさらにコアの断面積を大きくしたりコイルの巻数を増やしたりする場合に比べて、寸法を小さくして小型にすることができ、狭い場所にも設置することができる。

変流器１０の電流成分出力端子１６が、測定器本体２０の電流成分入力端子２１に着脱可能に接続されるため、１台の測定器本体２０に複数の変流器１０を交換しながら接続することができる。このとき、各変流器１０の記憶部１５に、それぞれの変流器１０に固有の位相差および変流比に関する補正値が記憶されているため、測定器本体２０に接続された変流器１０に対応して位相差や変流比等を補正可能であり、高精度で電力量を測定することができる。また、それぞれ測定レンジの異なる複数の変流器１０を準備することにより、測定可能な電流の範囲を拡げることができ、ワイドレンジで測定することができる。

変流比に関する補正値が、変流器１０の変流比および負荷抵抗１４による変換比から計算された補正値から成るため、複数の変流器１０を使用するとき、各変流器１０ごとに負荷抵抗１４による変換比が異なっていても、それぞれの変換比に基づいた補正を変流比の補正と同時に行うことができる。このため、高精度の負荷抵抗１４を使用する必要がなく、材料費を低減することができる。

本発明の実施の形態の変流器を示すブロック回路図である。 本発明の実施の形態の交流電力量測定器の測定器本体を示すブロック回路図である。 従来の変流器の位相誤差を示す波形図である。

符号の説明

１ 電線
１０ 変流器
１１ 鉄心
１２ 巻線
１３ 貫通孔
１４ 負荷抵抗
１５ 記憶部
１６ 電流成分出力端子
２０ 測定器本体
２１ 電流成分入力端子
２２ 電圧成分入力端子
２３ 演算部
２４ 出力手段
２５ 電源回路
２６ マイクロプロセッサ
２７ 電力量測定回路
２８ 分圧回路

Claims (2)

1. 電流の測定に使用され、前記電流を所定の変流比で二次側電流に変換する変流器であって、
   あらかじめ測定された前記電流と前記二次側電流との固有の位相差又は前記変流比に関する補正値の一方又は両方を記憶する記憶部と、前記二次側電流に基づく電流成分信号ならびに前記記憶部に記憶された位相差および補正値を出力可能な出力端子とを有することを、
   特徴とする変流器。
2. 電流と電圧とを検出して電力量を計測する交流電力量測定器であって、
   請求項１記載の変流器と測定器本体とを有し、
   前記測定器本体は前記変流器の出力端子に着脱可能に接続されて前記電流成分信号、前記位相差および前記補正値を入力可能な入力端子と、前記入力端子から入力された位相差に基づいて前記入力端子から入力された電流成分信号の位相補正を行い、その位相補正された電流成分信号、前記電圧および前記入力端子から入力された補正値に基づいて電力量を計算する演算部とを有することを、
   特徴とする交流電力量測定器。

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