JP2011179831A - 電力計測装置、拡張ユニット及び電力計測システム - Google Patents

Abstract

【課題】分電盤への設置工数を低減し、計測結果の信頼性を高める。
【解決手段】電力計測装置１００は、分岐ブレーカの協約寸法を基準とするサイズを有する筐体１を備える。筐体１には、分電盤２００内の取り付け台３の取り付け用の２つの爪４ａ、４ｂが挿入される取り付け孔２が設けられている。電力計測装置１００は、２つの爪４ａ、４ｂが取り付け孔２に挿入されることにより、取り付け台３に設置される。このようにすれば、電力計測装置１００を、分電盤２００内に簡易に設置ができるうえ、電力計測装置１００を分岐ブレーカの直近に設置することができる。
【選択図】図１

Description

この発明は、オフィスや工場等に設置される分電盤内に設けられ、その分電盤のブレーカを介して供給される電力等を計測する電力計測装置、拡張ユニット及び電力計測システムに関する。

近年、オフィスや工場等では、省エネルギ化等のために、同じ系統内の電力の使用状況をさらにきめ細かく把握したいという要望がある。分岐ブレーカ単位で電力計を設置して、分岐ブレーカを介して電力が供給されるエリアごと又は機器ごとに、消費電力等を計測するようにすれば、このような要望に応えることが可能になる。

しかしながら、分岐ブレーカ単位で電子式電力量計等を１つ１つ設置するのは、コスト及びスペースの観点からすれば現実的ではない。そこで、多数の計測点での消費電力等を計測可能な多回路電力量計と呼ばれる計器が開示されている（例えば、特許文献１参照）。さらに、計測点を必要な数だけ増設可能な、多回路電力量計と拡張ユニットとが開示されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００３−１４９２７２号公報 特開２００５−０５５４０４号公報

しかしながら、上記特許文献１、２に開示された多回路電力量計を分電盤内に設置しようとすると、多回路電力量計を取り付けるための治具を分電盤内に設置する必要がある。この設置のためには、分電盤内の工事が必要になる。また、計測点数を増やすために多回路電力量計の増設が必要になったときには、治具を追加する工事も必要となる。

また、分電盤内の分岐ブレーカの周辺では空きスペースが少ないのが一般的であるため、多回路電力量計は、分岐ブレーカから離れた場所に設置されるようになる。このため、電流計測用のカレントトランスの配線を分岐ブレーカまで引き回す必要がある。このような配線の引き回しは、分電盤内の配線の複雑化を招くとともに、計測結果がノイズの影響を受けやすくなるので、計測結果の信頼性を低下させる原因となる。

この発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、分電盤への設置工数を低減し、計測結果の信頼性を高めることができる電力計測装置、拡張ユニット及び電力計測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、この発明に係る電力計測装置において、筐体は、ブレーカの協約寸法を基準とするサイズを有する。筐体には、協約寸法に従って分電盤内におけるブレーカの取り付け台に設けられた爪部が挿入される孔部が設けられ、爪部が孔部に挿入されることにより、取り付け台に取り付けられる。

この発明によれば、電力計測装置の筐体のサイズは、ブレーカの協約寸法を基準として規定されている。その筐体には取り付け孔が設けられ、分電盤内のブレーカの取り付け台の爪部がその取り付け孔に挿入されることにより、電力計測装置が、ブレーカの取り付け台に取り付けられる。このようにすれば、電力計測装置をブレーカの取り付け台にそのまま設置することができるので、電力計測装置を分電盤内に簡易に設置、増設できるうえ、電力計測装置をブレーカの直近に設置することができる。これにより、分電盤の工事が不要となり、電力計測装置からの配線の長さを短くすることができるので、分電盤への設置工数を低減し、計測結果の信頼性を高めることができる。

この発明の実施の形態１に係る電力計測装置の斜視図である。 図１の電力計測装置が取り付け台に取り付けられた状態を示す斜視図である。 保護板が設置された状態を示す斜視図である。 保護板が設置された状態を示す側面図である。 図１の電力計測装置が分電盤の取り付け台に取り付けられた状態を示す上面図である。 電力計測装置の内部構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態２に係る電力計測システムの斜視図である。 図７の電力計測システムの上面図である。 図７の電力計測システムの内部構成を示すブロック図である。

この発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

実施の形態１．
まず、この発明の実施の形態１について説明する。

図１には、実施の形態１に係る電力計測装置１００の斜視図が示されている。図１に示すように、電力計測装置１００には、筐体１が設けられている。筐体１は、長手方向をＺ軸方向とし、Ｘ軸方向に薄い直方体である。筐体１では、−Ｙ側の面が取り付け面（設置面）となっている。

筐体１の長手方向（Ｚ軸方向）の両端側面の−Ｙ側には、取り付け孔２が設けられている。この取り付け孔２は、取り付け台３に電力計測装置１００を取り付けるために設けられている。

図１では、この取り付け台３も合わせて示されている。取り付け台３は、図２に示すように、分岐ブレーカ１０１ａ、１０１ｂを取り付けるためのものである。取り付け台３は、長方形の板状体であり、Ｚ軸方向を長手方向としている。取り付け台３は、分電盤２００の最奥部の配線基板１２（図４参照）上に、Ｘ軸方向に複数配列されている。取り付け台３は、取り付け台３各々に分岐ブレーカを取り付けるのに十分な間隔で配置されている。

取り付け台３の寸法は、分岐ブレーカ１０１ａ、１０１ｂの協約寸法で規格化されている。協約寸法は、日本工業規格（ＪＩＳ ＣＳ８２０１−２−１）に定められている。この規格によれば、分岐ブレーカ１０１ａ、１０１ｂは、縦９５ｍｍ（Ｚ軸方向）×幅２５ｍｍ（Ｘ軸方向）×高さ６０ｍｍ（Ｙ軸方向）と定められている。

取り付け台３の長手方向（Ｚ軸方向）両端には、取り付け用の爪４ａ、４ｂが設けられている。分岐ブレーカ１０１ａ、１０１ｂには、電力計測装置１００と同じように、取り付け孔２が設けられている。分岐ブレーカ１０１ａ、１０１ｂが取り付けられていない状態では、爪４ａ、４ｂはそれぞれ＋Ｚ側、−Ｚ側に開放された状態となっている。分岐ブレーカ１０１ａ、１０１ｂに設けられた一方の取り付け孔２を爪４ａに挿入した状態で、分岐ブレーカ１０１ａ、１０１ｂを取り付け台３に押し付けると、弾性を有する爪４ｂが他方の取り付け孔２に嵌まり込んで、爪４ａ、４ｂが自動的に取り付け孔２に係合し、取り付け台３が分岐ブレーカ１０１ａ、１０１ｂを保持するようになっている。

取り付け台３や爪４ａ、４ｂのサイズも、協約寸法にのっとったものとなる。爪４ａ、４ｂは、幅が１３ｍｍ以上で、高さが５ｍｍである。

この実施の形態では、電力計測装置１００の筐体１の縦寸法（Ｚ軸方向の寸法）は、分岐ブレーカ１０１ａ、１０１ｂと同じである。取り付け孔２の位置及び構造も、分岐ブレーカ１０１ａ、１０１ｂの取り付け孔２と同じである。したがって、電力計測装置１００を、取り付け台３に押しつけると、筐体１に設けられた取り付け孔２に爪４ａ、４ｂが入り込んで、自動的に取り付け孔２に係合し、取り付け台３に電力計測装置１００を設置できるようになる。

このように、筐体１のＺ軸方向の寸法は、分岐ブレーカ１０１ａ、１０１ｂの協約寸法として規格化された寸法と実質的に同一である。これにより、図２に示すように、電力計測装置１００は、取り付け台３に設置することができる。

また、筐体１のＸ軸方向の寸法についても、分岐ブレーカ１０１ａ、１０１ｂの協約寸法として規格化された寸法と実質的に同一となっている。これにより、電力計測装置１００を、分岐ブレーカ１０１ａ、１０１ｂとともに、Ｘ軸方向に、密に配列することができる。

ところで、図３に示すように、分岐ブレーカ１０１ａ、１０１ｂの＋Ｙ側には、保護板１０が設けられている。分岐ブレーカ１０１ａ、１０１ｂでは、そのパネル部１１だけが、保護板１０を介して＋Ｙ側に露出している。これにより、保護板１０をはずすことなく、分岐ブレーカ１０１ａ、１０１ｂのパネル部１１を操作することができる。

電力計測装置１００では、筐体１のＹ軸方向の寸法についても、分岐ブレーカ１０１ａ、１０１ｂの協約寸法に基づいて規定されている。より具体的には、電力計測装置１００のＹ軸方向の寸法（高さ）は、分岐ブレーカ１０１ａ、１０１ｂのパネル部１１を除いた部分の高さ以下に規定されている。

図４には、電力計測装置１００を、分電盤２００に設置された分岐ブレーカ１０１ａ、１０１ｂの取り付け台３に設置した状態での横面図が示されている。電力計測装置１００は、取り付け台３に取り付けられた状態で、保護板１０と干渉せず、保護板１０の−Ｙ側に収納可能となっている。

図１乃至図３に示すように、電力計測装置１００の筐体１の＋Ｙ側の面には、ＬＥＤ８ａ、８ｂ及びスイッチ９ａ、９ｂが設けられている。ＬＥＤ８ａ、８ｂは、電力計測装置１００の動作表示用のＬＥＤである。

スイッチ９ａ、９ｂは、電力計測装置１００の操作用スイッチである。スイッチ９ａ、９ｂには、電力計測装置１００のリセットや、動作モードの切り替え等の単純な操作が割り当てられている。電力計測装置１００の詳細なこのようなスイッチ９ａ、９ｂの割り当て等については、後述する通信用コネクタ７に接続される機器側から遠隔操作により設定が可能である。

この他、電力計測装置１００の筐体１の＋Ｚ側の側面には、電源ケーブル接続用コネクタ５と、ＣＴ接続用コネクタ６と、通信用コネクタ７と、が設けられている。

電源ケーブル接続用コネクタ５は、後述する単相３線式電源２１ａに接続される。ＣＴ接続用コネクタ６は、後述するカレントトランス２０ａ、２０ｂに接続される。通信用コネクタ７は、計測データを出力する表示装置または制御装置（いずれも不図示）へ接続するケーブルが接続される。

電力計測装置１００は、図５に示すように、計測対象である分岐ブレーカ１０１ａ、１０１ｂの直近の取り付け台３（空いている取り付け台３）に設置される。カレントトランス２０ａ、２０ｂは、それぞれ分岐ブレーカ１０１ａ、１０１ｂの接続先の負荷の消費電力等を計測するために、単相３線式電源２１ａの外線Ｌ１、Ｌ２に電磁結合される。カレントトランス２０ａ、２０ｂの配線４０の長さは、分岐ブレーカ１０１に接続するための最小とする。この実施の形態では、このカレントトランス２０ａ、２０ｂが、接続される位置が、計測点に対応する。この実施の形態に係る電力計測装置１００は、２チャンネルの計測装置である。

次に、電力計測装置１００の内部構成について説明する。図６には、電力計測装置１００の内部構成が示されている。図６に示すように、電力計測装置１００は、単相３線式電源２１ａから供給される電力等を計測する。単相３線式電源２１ａは、真ん中が中性線であり、上の線が外線Ｌ１であり、下の線が外線Ｌ２である。

電源ケーブル接続用コネクタ５には、電源ケーブルが接続されている。この電源ケーブルは、単相３線式電源２１ａの中性線と２本の外線Ｌ１、Ｌ２に接続されている。

単相３線式電源２１ａの２本の外線Ｌ１、Ｌ２には、カレントトランス２０ａ、２０ｂが電磁結合されている。カレントトランス２０ａ、２０ｂには、外線Ｌ１又は外線Ｌ２に接続された負荷、すなわち電気機器の消費電流に比例した電流が流れる。この比例係数はカレントトランス２０ａ、２０ｂの巻数で決定される。２つのカレントトランス２０ａ、２０ｂは、ＣＴ接続用コネクタ６に接続されている。

電力計測装置１００は、電圧計測回路１３と、電流計測回路１４と、電源回路１５と、をさらに備える。

電圧計測回路１３は、単相３線式電源２１ａの電圧を計測する。電圧計測回路１３は、電源ケーブル接続用コネクタ５を介して単相３線式電源２１ａの中性線と、２本の外線Ｌ１、Ｌ２に接続されている。電圧計測回路１３は、例えば抵抗分圧回路である。抵抗分圧回路は、直列に接続された複数の抵抗を用いて、入力電圧に対して出力電圧を降下させる回路である。

この抵抗分圧回路は、単相３線式電源２１ａから供給される交流電源電圧を、後述するＡ／Ｄ変換部１６のアナログ入力に適したレベルに分圧する。例えば、Ａ／Ｄ変換部１６のアナログ入力範囲が±５００ｍＶである場合、抵抗分圧回路は、ＡＣ１００Ｖの電源電圧のピーク値がこの範囲に収まるように分圧する。抵抗分圧回路の出力には、後段の回路のインピーダンスのバラつきや変動による分圧比の変化を防ぐため、オペアンプ等の高入力インピーダンスの素子を挿入してもよい。

電流計測回路１４は、ＣＴ接続用コネクタ６を介して、カレントトランス２０ａ、２０ｂに流れる電流を検出する。

電力計測装置１００では、Ａ／Ｄ変換部１６と、演算／制御部１７と、フォトカプラ１８と、通信ドライバ１９と、をさらに備える。

Ａ／Ｄ変換部１６は、複数のＡ／Ｄ変換器を有する。Ａ／Ｄ変換部１６は、電圧計測回路１３、電流計測回路１４のそれぞれの出力を同時にＡ／Ｄ変換して出力する。

演算／制御部１７は、Ａ／Ｄ変換部１６の出力に基づいて、所定の演算を行って、電気機器の消費電力に関する計測データ、すなわち相電圧、相電流、相電力、全電力等を算出する。また、演算／制御部１７は、算出された計測データに基づいて、必要に応じて電力計測装置１００の制御を行う。さらに、演算／制御部１７は、算出された計測データをフォトカプラ１８に出力する。

フォトカプラ１８は、例えば、入力端に発光素子を備え、出力端に受光素子を備える。フォトカプラ１８は、入力端の発光素子で、入力される電気信号に基づく光を発光させ、その光を出力端の受光素子で受光させ、その受光結果に相当する電気信号を出力する。フォトカプラ１８は、その構造上、入力端と出力端とが電気的に絶縁されているので、演算／制御部１７は、後述する通信ドライバ１９と絶縁される。

通信ドライバ１９は、通信用コネクタ７に接続されている。通信用コネクタ７には、計測データを表示する表示装置や、計測データにより制御を行う制御装置（いずれも不図示）が接続される。通信ドライバ１９から出力された計測データは、通信用コネクタ７を介して、表示装置又は制御装置に出力される。

電源回路１５は、非絶縁電源供給回路及び絶縁電源供給回路（いずれも不図示）を有する。非絶縁電源出力線２２は、非絶縁電源供給回路から出力される電力を供給する。絶縁電源出力線２３は、絶縁電源供給回路から出力される電力を供給する。すなわち、電源回路１５は、２系統の電源出力を有する。非絶縁電源出力線２２は、Ａ／Ｄ変換部１６、演算／制御部１７及びフォトカプラ１８の入力端（１次側）へ接続されている。絶縁電源出力線２３はフォトカプラ１８の出力端（２次側）と、通信ドライバ１９と、に接続されている。

次に、この実施の形態１に係る電力計測装置１００の動作について説明する。

単相３線式電源２１ａから供給される電圧は、電源回路１５で整流されて、非絶縁電源電圧と絶縁電源電圧とに変換される。さらに、電源回路１５は、変換された非絶縁電源電圧を、非絶縁電源出力線２２を介して、Ａ／Ｄ変換部１６、演算／制御部１７及びフォトカプラ１８の入力側に入力する。また、電源回路１５は、変換された絶縁電源電圧を、絶縁電源出力線２３を介して、フォトカプラ１８の出力側及び通信ドライバ１９に出力する。このようにして、電源回路１５から電圧が供給されることにより、Ａ／Ｄ変換部１６、演算／制御部１７、フォトカプラ１８及び通信ドライバ１９が動作を開始する。

電圧計測回路１３は、各電源線と中性線間の各電圧を、抵抗分圧回路で、Ａ／Ｄ変換部１６のアナログ入力に適したレベルに変換する。電流計測回路１４は、カレントトランス２０により計測された各計測点の出力（電流計測値）を、適切な負荷抵抗でＡ／Ｄ変換部１６のアナログ入力範囲に適した入力レベルに変換する。入力レベルを調整するため、オペアンプ等の増幅素子や、分圧素子を、電流計測回路１３及び電流計測回路１４に挿入してもよい。

電圧計測回路１３でスケーリングされた交流電源電圧は、Ａ／Ｄ変換部１６のアナログ入力端子に入力されてサンプリングされ、デジタル値に変換される。Ａ／Ｄ変換部１６のサンプリングのタイミング（変換タイミング）については、演算／制御部１７からのトリガ入力（タイミング信号の入力）により制御される。

同様に、電流計測回路１４でスケーリングされた、電気機器の消費電流に比例した電圧値は、Ａ／Ｄ変換部１６のそれぞれ別のアナログ入力端子に入力され、電力の演算を正確にするため、演算／制御部１７からのトリガにより、電圧計測回路１３の出力と同じ変換タイミングでデジタル値に変換される。電力演算のため、電圧、電流のＡ／Ｄ変換部１６の変換タイミングは正確に同期している必要がある。なお、カレントトランス２０によって計測される電流波形の位相進みをキャンセルする場合には、電流計測値のサンプリングのタイミングを、電圧計測値のサンプリングのタイミングよりも、電流波形の位相進み分だけ、早くする必要がある。

Ａ／Ｄ変換部１６でデジタル信号に変換された電圧計測回路１３、電流計測回路１４の計測値は、演算／制御部１７に入力され、ここで電力に関する計測データが算出される。電力に関する計測データの演算は、計測点ごとに行われる。

例えば、演算／制御部１７は、各時刻における電圧のサンプル値と、同時刻における電流のサンプル値を乗算する。続いて、演算／制御部１７は、このようにして算出された乗算値について、交流電圧の周期１周期分に渡る和をとる。さらに、演算／制御部１７は、この和を１周期のサンプル数で割ることにより、電力を計測点ごとに算出する。なお、演算／制御部１７は、電流、電圧の計測値から、電圧、電流の実効値、力率等も算出するようにしてもよい。また、演算／制御部１７は、電力を積算していくことにより、計測点ごとの電力量を算出するようにしてもよい。

演算／制御部１７で計算された各計測点の電力等の計測データは、演算／制御部１７からフォトカプラ１８を介して通信ドライバ１９へ出力される。通信ドライバ１９へ出力された計測データは、通信用コネクタ７を介して、表示装置又は制御装置に出力される。

カレントトランス２０ａ、２０ｂが結合される電源線は、単相３線式電源２１ａの外線Ｌ１、Ｌ２のいずれに接続されてもよいが、各カレントトランス２０ａ、２０ｂが接続される外線がＬ１であるのかＬ２であるのかを電力計測装置１００に予め設定しておく必要がある。各カレントトランス２０ａ、２０ｂに対応する各計測点の電圧、電力は、電圧計測回路１３で計測された同じ系統の電圧値を用いて算出される。

以上詳細に説明したように、この実施の形態によれば、電力計測装置１００は、分岐ブレーカ１０１の協約寸法を基準としてサイズが設計された筐体１を有する。筐体１には、取り付け孔２が設けられている。分電盤２００内の分岐ブレーカ１０１ａ、１０１ｂの取り付け台３に協約寸法に従って設けられた爪４ａ、４ｂがその取り付け孔２に挿入されることにより、電力計測装置１００が、取り付け台３に設置される。

このようにすれば、電力計測装置１００を、分岐ブレーカ１０１ａ、１０１ｂの取り付け台３に設置することができるので、電力計測装置１００を分電盤２００内に簡易に設置できるうえ、電力計測装置１００を分岐ブレーカ１０１ａ、１０１ｂの直近に設置することができる。これにより、分電盤２００の穴あけ工事や、取り付け用の金具の設置等の分電盤２００の工事が不要となり、電力計測装置１００からの配線４０等を短くすることができるので、分電盤２００への設置工数を低減し、計測結果の信頼性を高めることができる。

また、分電盤２００の穴あけ工事や専用の金具の設置が不要となるので、電力計測装置１００の設置コストを低減することができる。

また、計測対象となる分岐ブレーカ１０１ａ、１０１ｂの直近に電力計測装置１００を設置することができるので、カレントトランス２０ａ、２０ｂの配線４０の長さを短くすることができるため、計測データに含まれるノイズを低減することができる。また、配線４０の引き回しを少なくすることで、配線コストを低減することができる。

また、電力計測装置１００のＸ軸方向の寸法も、分岐ブレーカ１０１ａ、１０１ｂと同じとなっているので、電力計測装置１００と、分岐ブレーカ１０１ａ、１０１ｂとを、密に配列することができる。この結果、分電盤２００内の省スペース化を図ることができる。

また、電力計測装置１００の高さを、保護板１０から露出する分岐ブレーカ１０１ａ、１０１ｂのパネル部１１を除いた高さ以下としているので、電力計測装置１００を設置するのに、保護板１０等の穴あけ加工が不要となる。また、電力計測装置１００を、保護板１０の内部に収納することができる。さらに、保護板１０への穴あけ工事が不要となるので、電力計測装置１００の設置コストを低減することができる。

また、この電力計測装置１００は、計測結果を表示装置又は制御装置へ出力する通信ドライバ１９及びコネクタ７を搭載しているので、保護板１０を取り外すことなく電力計測装置１００の計測結果をユーザが参照することができる。

また、電力計測装置１００には、通信機能が搭載されているので、簡易にネットワークを構築して、計測点ごとの電力情報の計測結果を一元管理することができる。

また、分岐ブレーカごとに、消費電力に関する計測データを簡易に計測することができるので、エリアごと、機器ごとに、より詳細な電力情報を取得することができる。この結果、より細かいエネルギ運用・管理を実現することができるとともに、ユーザの省エネ意識を喚起することができる。

実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２について説明する。

上記実施の形態１では、電力計測装置１００を単体で使用する場合について説明したが、この実施の形態では、電力計測装置１００に加え、拡張ユニットを用いて、計測点を増やすことができる電力計測システム３００について説明する。

図７には、この実施の形態に係る電力計測システム３００の斜視図が示されている。この電力計測システム３００は、電力計測装置１００に加え、拡張ユニット１０２を備えている。この拡張ユニット１０２により、電力計測装置１００の電流計測チャネルが増設される。

この実施の形態に係る電力計測装置１００には、図７に示すように、筐体１の＋Ｚ側の面には、拡張ユニット接続用コネクタ２６が配設されている。その他の外観の形状については、上記実施の形態１に係る電力計測装置１００と同様である。

拡張ユニット１０２には、筐体５１が設けられている。筐体５１は、図７に示すように、分岐ブレーカ１０１の協約寸法を基準とするサイズを有し、電力計測装置１００の筐体１とほぼ同じサイズとなっている。

拡張ユニット１０２の筐体５１の長手方向（Ｚ軸方向）の両側面には、取り付け孔２５が設けられている。取り付け孔２５には、取り付け台３に、協約寸法に従って設けられた取り付け用の爪４ａ、４ｂが挿入される。これにより、拡張ユニット１０２が、取り付け台３に取り付けられる。

拡張ユニット１０２の筐体５１の前面には、拡張ユニット１０２の動作表示用のＬＥＤ８ｃが設けられている。拡張ユニット１０２の筐体５１の下面には、本体接続用コネクタ２７と、ＣＴ接続用コネクタ２８とが設けられている。本体接続用コネクタ２７は、電力計測装置１００へ接続するためのコネクタである。ＣＴ接続用コネクタ２８は、カレントトランス２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆに接続するためのコネクタである。

また、拡張ユニット１０２のＸ軸方向の寸法も、分岐ブレーカ１０１ａ、１０１ｂと同じとなっているので、拡張ユニット１０２、電力計測装置１００及び分岐ブレーカ１０１ａ、１０１ｂを、密に配列することができる。この結果、分電盤２００内の省スペース化を図ることができる。

電力計測装置１００の筐体５１は、上記実施の形態１と同様に、分岐ブレーカ１０１のＹ軸方向の寸法は、パネル部１１を除いた分岐ブレーカ１０１ａ等の高さ以下の寸法に規定されている。すなわち、拡張ユニット１０２の筐体５１は、電力計測装置１００の筐体１と、高さが同じである。これにより、拡張ユニット１０２は、分電盤２００に設置された保護板１０と干渉させることなく、保護板１０の内部に収納可能となる。

電力計測装置１００及び拡張ユニット１０２は、計測対象である分岐ブレーカ１０の直近の取り付け台３の空き部分に取り付けられる。カレントトランス２０ａ、２０ｂは、それぞれ分岐ブレーカ１０１ａ、１０１ｂの接続先の負荷電力を計測するために単相３線式電源２１ａの外線Ｌ１、Ｌ２にそれぞれ電磁結合されている。カレントトランス２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆは、それぞれ分岐ブレーカ１０１ｃ、１０１ｄ、１０１ｅ、１０１ｆの接続先の負荷電力を計測するために単相３線式電源２１ｂ、２１ｃの外線Ｌ１、Ｌ２にそれぞれ電磁結合されている。カレントトランス２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆの配線４０は、分岐ブレーカ１０１に接続するための最小の長さとする。このカレントトランス２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆが接続される位置が各計測点に対応する。

図８には、電力計測システム３００の内部構成が示されている。図８に示すように、電力計測システム３００は、単相３線式電源２１ａに加え、単相３線式電源２１ｂ、２１ｃの消費電力に関する計測データを計測する。拡張ユニット１０２は、カレントトランス２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆで検出される電流を計測するので、４チャンネルの拡張ユニットとなる。

カレントトランス２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆが接続される外線は、単相３線電源２１ｂ、２１ｃの外線Ｌ１、Ｌ２のいずれであってもよいが、各カレントトランス２０ａ〜２０ｆが接続される外線については、それがＬ１であるのか、Ｌ２であるのかを、電力計測装置１００又は拡張ユニット１０２に予め設定しておく必要がある。

図９に示すように、拡張ユニット接続用コネクタ２６には、電力計測装置１００の絶縁電源出力線２３が接続されている。これにより、絶縁電源電圧が、拡張ユニット１０２に供給可能になる。

また、拡張ユニット接続用コネクタ２６は、フォトカプラ１８の出力側及び演算／制御部１７にも接続されている。演算／制御部１７は、Ａ／Ｄ変換の変換タイミングを示すタイミング信号を、フォトカプラ１８及び拡張ユニット接続用コネクタ２６を介して出力する。また、拡張ユニット接続用コネクタ２６を介して入力された拡張ユニット１０２からの電流の計測データが、フォトカプラ１８を介して、演算／制御部１７に入力される。

拡張ユニット１０２は、本体接続用コネクタ２７と、ＣＴ接続用コネクタ２８と、電流計測回路２９と、Ａ／Ｄ変換部３０とを備える。

本体接続用コネクタ２７は、前述のように、電力計測装置１００に接続するためのコネクタである。本体接続用コネクタ２７は、電源線、信号線でＡ／Ｄ変換部３０と接続されている。

ＣＴ接続用コネクタ２８には、前述のように、カレントトランス２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆが接続されている。

電流計測回路２９は、例えば抵抗分圧回路である。電流計測回路２９は、カレントトランス２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆにより計測された各計測点の電流計測値を、ＣＴ接続用コネクタ２８を介して入力し、それらを適切な負荷抵抗でＡ／Ｄ変換部３０に適した入力レベルに変換する。この入力レベルを調整するため、電流計測回路２９に、オペアンプ等の増幅素子や、分圧素子を挿入してもよい。

Ａ／Ｄ変換部３０は、電流計測回路２９から出力された電流計測値を、Ａ／Ｄ変換し、デジタル値を、本体接続用コネクタ２７に出力する。この実施の形態では、電流計測回路２９及びＡ／Ｄ変換部３０が、拡張動作部に対応する。

次に、この実施の形態に係る電力計測システム３００の動作について説明する。

電力計測装置１００のＣＴ接続用コネクタ６に接続されたカレントトランス２０ａ、２０ｂに対応する計測点における計測動作は、上記実施の形態１と同じである。

拡張ユニット１０２のＡ／Ｄ変換部２９は、フォトカプラ１８、拡張ユニット接続用コネクタ２６及び本体接続用コネクタ２７を介して、電力計測装置１００の演算／制御部１７からのタイミング信号を入力したときにＡ／Ｄ変換を開始する。この変換タイミングは、電力計測装置１００のＡ／Ｄ変換部１６での変換サンプリングのタイミングと正確に同期している。タイミング信号の入力のタイミングがずれた場合、消費電力の計測精度に影響を与えるため、タイミング信号を入力する信号線の絶縁には、高速なフォトカプラや、容量性の絶縁素子などの高速な素子を用いるのが望ましい。

Ａ／Ｄ変換部２９の出力、すなわち、各計測点の電流の計測データは、本体接続用コネクタ２７及び拡張ユニット接続用コネクタ２６を介して、電力計測装置１００の演算／制御部１７に入力される。

電力計測装置１００の演算／制御部１７は、拡張ユニット１０２で電流データを取得した計測点についても、電圧、電流、電力、力率等の計算を行う。計測点ごとに算出された計測データは、演算／制御部１７からフォトカプラ１８を介して通信ドライバ１９へ出力され、通信用コネクタ７に接続される表示装置又は制御装置に出力される。

以上詳細に説明したように、この実施の形態によれば、拡張ユニット１０２の筐体５１は、分岐ブレーカ１０１の協約寸法を基準とするサイズを有する。その筐体５１には取り付け孔２５が設けられている。分電盤２００内の分岐ブレーカ１０１ａ、１０１ｂの取り付け台３の爪４ａ、４ｂがその取り付け孔２に挿入されることにより、拡張ユニット１０２が、取り付け台３に設置される。

このようにすれば、拡張ユニット１０２を分岐ブレーカ１０１ａ、１０１ｂの取り付け台３に設置することができるので、拡張ユニット１０２を分電盤２００内に簡易に設置ができるうえ、拡張ユニット１０２を分岐ブレーカ１０１ａ、１０１ｂの直近に設置することができる。これにより、分電盤２００の穴あけ工事や、取り付け用の金具の設置等の分電盤２００の工事が不要となり、拡張ユニット１０２からの配線４０の長さを短くすることができるので、拡張ユニット１０２の分電盤２００への増設工数を低減し、計測結果の信頼性を高めることができる。

また、分電盤２００の穴あけ工事や専用の金具の設置が不要となるので、拡張ユニット１０２の設置コストを低減することができる。

また、計測対象となる分岐ブレーカ１０１ａ、１０１ｂの直近に拡張ユニット１０２を設置することができるので、カレントトランス２０ｃ〜２０ｆの配線４０の長さを短くすることができるため、計測データに含まれるノイズを低減することができる。また、配線４０の長さを短くすることで、配線コストを低減することができる。

また、拡張ユニット１０２のＸ軸方向の寸法も、分岐ブレーカ１０１ａ、１０１ｂの寸法と同じ（すなわち取り付け台３の寸法とほぼ同じ）となっているので、拡張ユニット１０２と、電力計測装置１００と、分岐ブレーカ１０１ａ、１０１ｂとを、密に配列することができる。この結果、分電盤２００の省スペース化を図ることができる。

また、拡張ユニット１０２のＹ軸方向の寸法（高さ）を、保護板１０から露出する分岐ブレーカ１０１ａ、１０１ｂのパネル部１１を除いた高さ以下としているので、拡張ユニット１０２を設置するのに、保護板１０等の穴あけ加工が不要となる。また、拡張ユニット１０２を、保護板１０の内部に収納することができる。さらに、保護板１０への穴あけ工事が不要となるので、拡張ユニット１０２の設置コストを低減することができる。

また、拡張ユニット１０２を用いれば、より多くの計測点の消費電力に関する計測データを簡易に計測できるようにすることができるので、エリアごと、機器ごとのより詳細な電力計測が可能となる。この結果、より細かいエネルギ運用・管理を実現することができるとうえ、ユーザの省エネ意識を喚起することができる。

なお、この実施の形態２では、電力計測装置１００の電流計測チャネルを増設する拡張ユニット１０２について説明したが、通信機能を拡張するための拡張ユニットや、電源の高調波計測機能等の付加機能を追加するための拡張ユニットを増設することもできる。

なお、上記実施の形態では、増設される拡張ユニットは１台だけであったが、複数台の増設が可能である。

また、電流を検出する手段としては、カレントトランスに限られず、磁界センサやシャント抵抗を用いることができる。

また、電力計測装置１００の筐体１や、拡張ユニット１０２の筐体５１を、金属製とするようにしてもよい。このようにすれば、分岐ブレーカ１０１ａ、１０１ｂの取り付け台３に接触する筐体１、５１がヒートシンクとして作用し、電力計測装置１００及び拡張ユニット１０２の回路動作による温度上昇を低減できる。

なお、上記各実施の形態では、電力計測装置１００及び拡張ユニット１０２のＸ軸方向の寸法を、分岐ブレーカ１０１とほぼ同じであるとしたが、これらのＸ軸方向の寸法は、分岐ブレーカ１０１のサイズの整数倍であってもよい。１台の電力計測装置１００及び拡張ユニット１０２のサイズが、複数の取り付け台３に相当するものである場合には、その複数の取り付け台３に設けられた全ての爪４ａ、４ｂで、電力計測装置１００及び拡張ユニット１０２を保持するようにすれば、電力計測装置１００及び拡張ユニット１０２の安定性が増す。

また、上記実施の形態では、日本工業規格で規格化された分岐ブレーカの協約寸法を基準として電力計測装置１００及び拡張ユニット１０２のサイズを規定したが、この発明はこれには限られず、各国で定められた規格での分岐ブレーカの協約寸法を基準にすればよい。

この発明は、分電盤から負荷に供給される消費電力等を計測するのに好適である。

１ 筐体
２ 取り付け孔
３ 取り付け台
４ａ、４ｂ 爪
５ 電源ケーブル接続用コネクタ
６ ＣＴ接続用コネクタ
７ 通信用コネクタ
８ａ、８ｂ、８ｃ ＬＥＤ
９ａ、９ｂ スイッチ
１０ 保護板
１１ パネル部
１２ 配線基板
１３ 電圧計測回路
１４ 電流計測回路
１５ 電源回路
１６ Ａ／Ｄ変換部
１７ 演算／制御部
１８ フォトカプラ
１９ 通信ドライバ
２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２０ｅ、２０ｆ カレントトランス
２１ａ、２１ｂ、２１ｃ 単相３線式電源
２２ 非絶縁電源出力線
２３ 絶縁電源出力線
２５ 取り付け孔
２６ 拡張ユニット接続用コネクタ
２７ 本体接続用コネクタ
２８ ＣＴ接続用コネクタ
２９ 電流計測回路
３０ Ａ／Ｄ変換部
４０ 配線
５１ 筐体
１００ 電力計測装置
１０１ａ、１０１ｂ 分岐ブレーカ
１０２ 拡張ユニット
２００ 分電盤
３００ 電力計測システム
Ｌ１、Ｌ２ 外線

Claims (15)

1. ブレーカの協約寸法を基準とするサイズを有する筐体を備え、
   前記筐体には、
   前記協約寸法に従って分電盤内における前記ブレーカの取り付け台に設けられた爪部が挿入される孔部が設けられ、
   前記爪部が前記孔部に挿入されることにより、前記取り付け台に取り付けられる、
   ことを特徴とする電力計測装置。
2. 前記分電盤内における複数の前記ブレーカの配列方向に関する前記筐体の寸法が、前記ブレーカの協約寸法の整数倍となるように規定されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の電力計測装置。
3. 前記取り付け台を基準とする高さ方向に関する前記筐体の寸法が、前記ブレーカのパネル部を除いた部分の前記高さ方向の寸法以下となるように規定されている、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電力計測装置。
4. 前記ブレーカの配列方向に直交する方向の前記筐体の寸法は、前記ブレーカの寸法と同寸となるように規定されている、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電力計測装置。
5. 前記ブレーカから供給される電力に関するデータを外部機器に送信する通信部をさらに備える、
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の電力計測装置。
6. 所定のサンプリングタイミングで、所定の計測点における電圧及び電流を計測する計測部と、
   前記計測部の計測結果に基づいて、電力に関するデータを演算する演算部と、
   前記計測部における計測のタイミングを示すタイミング信号を外部出力する出力部と、
   をさらに備える、
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の電力計測装置。
7. 前記外部機器から前記所定の計測点とは別の計測点における計測結果を入力する入力部をさらに備え、
   前記演算部は、
   前記入力部に入力された前記別の計測点における計測結果に基づいて、前記別の計測点における電力に関するデータを演算する、
   ことを特徴とする請求項６に記載の電力計測装置。
8. 請求項１乃至７のいずれか一項に記載の電力計測装置の拡張ユニットであって、
   ブレーカの協約寸法を基準とするサイズを有する筐体を備え、
   前記筐体には、
   前記協約寸法に従って分電盤内における前記ブレーカの取り付け台に設けられた爪部が挿入される孔部が設けられ、
   前記爪部が前記孔部に挿入されることにより、前記取り付け台に取り付けられる、
   ことを特徴とする拡張ユニット。
9. 前記分電盤内における複数の前記ブレーカの配列方向に関する前記筐体の寸法が、前記ブレーカの協約寸法の整数倍となるように規定されている、
   ことを特徴とする請求項８に記載の拡張ユニット。
10. 前記取り付け台を基準とする高さ方向に関する前記筐体の寸法が、前記ブレーカのパネル部を除いた部分の前記高さ方向の寸法以下となるように規定されている、
    ことを特徴とする請求項８又は９に記載の拡張ユニット。
11. 前記ブレーカの配列方向に直交する方向の前記筐体の寸法は、前記ブレーカの寸法と同寸となるように規定されている、
    ことを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか一項に記載の拡張ユニット。
12. 前記電力計測装置から出力されるタイミング信号を入力する入力部と、
    前記タイミング信号に同期して拡張動作を行う拡張動作部と、
    をさらに備える、
    ことを特徴とする請求項８乃至１１のいずれか一項に記載の拡張ユニット。
13. 前記入力部は、
    前記電力計測装置から供給される電力を入力し、
    前記拡張動作部は、
    前記入力部に入力される電力により動作する、
    ことを特徴とする請求項１２に記載の拡張ユニット。
14. 前記拡張動作部は、
    前記タイミング信号に同期して、前記電力計測装置における計測点とは別の計測点における電流を計測し、その計測結果を前記電力計測装置に出力する、
    ことを特徴とする請求項１２又は１３のいずれか一項に記載の拡張ユニット。
15. 請求項１乃至７のいずれか一項に記載の電力計測装置と、
    請求項８乃至１４のいずれか一項に記載の拡張ユニットと、
    を備える電力計測システム。

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