JP2014020966A

JP2014020966A - 電力計測装置

Info

Publication number: JP2014020966A
Application number: JP2012160717A
Authority: JP
Inventors: Hitoshi Ohashi; 均大橋
Original assignee: Kawamura Electric Inc
Current assignee: Kawamura Electric Inc
Priority date: 2012-07-19
Filing date: 2012-07-19
Publication date: 2014-02-03

Abstract

【課題】電路の電流情報から消費電力を計測して外部に出力する電力計測装置を設置する際に、別途電源工事を行うことなく設置できる電力計測装置を提供する。
【解決手段】電路Ｌ上に変流器１を配置し、電力を計測する計測回路４と、各回路に電源を供給する蓄電池３と、変流器１の二次側接続先を計測回路４と蓄電池３との間で切り替える切替回路５と、電力情報を外部に送信する無線回路６と、各回路を制御する制御回路７とを有し、制御回路７は、一定の時間間隔で切替回路５を切替制御し、変流器１の電流情報を基に計測回路４に電力計測を実施させ、電力計測を行わない他の時間帯は変流器１の二次側を蓄電池３に接続して充電を実施させ、充電動作中制御回路７は待機状態に移行する。
【選択図】図１

Description

本発明は、分電盤内等の電路電流情報を基に消費電力を計測して、外部の監視機器に計測した電力情報を送信する電力計測装置に関する。

分電盤内の電路に流れる電流を計測して負荷に供給する電力の情報（消費電力情報）を外部の管理機器に送信する電力計測装置がある。例えば特許文献１では、電力計測装置としての管理制御装置を分電盤内に設置し、電力使用量に加えてガス使用量や水道使用量等を検出して携帯電話等の外部機器に通知するよう構成されている。また、特許文献２では、ブレーカ毎に電力計測部及び無線送信部を設けて、外部に消費電力情報を送信する構成が開示されている。

特開２００９−２５９１１号公報特開２０１１−１５１９７９号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示されている管理制御装置は、電源が電路から分岐ブレーカ等を介して供給される構成であり、電源を確保するための工事やスペースが必要であった。また、特許文献２の構成の場合、電力測定部や無線通信部の電源は電池が使用されているが、この電池は変圧器を介して電路から電力の供給を受けて充電されるため、同様に電源を確保するための工事やスペースが必要であった。
このように、消費電力情報を外部に出力するには、計測するための機器を設置する以外に電源を確保しなければならなかったため工事が簡単ではなかった。

そこで、本発明はこのような問題点に鑑み、電路の電流情報から消費電力を計測して外部に出力する電力計測装置を設置する際に、別途電源工事を行うことなく設置できる電力計測装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決する為に、請求項１の発明は、電路の電流情報及び電圧情報のうち少なくとも電流情報を基に、前記電路を介して消費される電力を計測する計測手段と、前記計測手段が計測した消費電力情報を外部に出力する出力手段とを備えた電力計測装置であって、電路電流を計測するために電路上に配置した変流器と、装置の各部に電源を供給するための蓄電池と、前記変流器二次側電流の出力先を前記計測手段と前記蓄電池との間で切り替える切替手段と、前記計測手段、前記出力手段、及び前記切替手段を制御する制御部とを有し、前記制御部は、前記変流器の二次側電流を前記計測手段に出力させて電力を計測する状態と、前記蓄電池に出力させて前記蓄電池を充電する状態とを一定の時間間隔で前記切替手段を切り替えることで実施することを特徴とする。
この構成によれば、電力を常時計測するのでなく、一定の時間間隔で計測動作させることで、計測しない他の時間帯は変流器の出力を蓄電池の充電に充てることができ、計測手段、出力手段等各回路の動作電源を確保できる。そのため、別途電源装置を設ける必要が無くなり、電力計測装置を容易に設置できるし低コストで設置することが可能となる。

請求項２の発明は、請求項１に記載の構成において、前記制御部は、電力計測を行わない時間帯では制御信号を出力しない待機状態に移行することを特徴とする。
この構成によれば、電力を計測しない時間帯では制御部を始め装置全体を殆ど電力を消費しない状態に移行させることができるため、効率良く蓄電池を充電できる。

請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の構成において、前記出力手段が、アンテナを備えて計測した電力データを外部機器に無線送信する無線回路であることを特徴とする。
この構成によれば、外部機器とを信号線で接続することなく消費電力データを外部機器で管理でき、電力管理がし易い。

本発明によれば、電力を常時計測するのでなく、一定の時間間隔で計測動作させることで、計測しない他の時間帯は変流器の出力を蓄電池の充電に充てることができ、計測手段、出力手段等各回路の動作電源を確保できる。そのため、別途電源装置を設ける必要が無くなり、電力計測装置を容易に設置できるし低コストで設置することが可能となる。

本発明に係る電力計測装置の一例を示すブロック図である。

以下、本発明を具体化した実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明に係る電力計測装置の一例を示すブロックであり、１は電路電流情報を入手するために電路Ｌ上に設置した変流器、２は変流器１が出力する交流電流を整流する整流回路、３は電力計測装置の電源を構成する蓄電池、４は電力を計測する計測回路、５は変流器１の出力を切り替える切替回路、６は計測した電力情報を無線送信する無線回路、７は計測回路４、切替回路５、無線回路６を制御する制御回路、８は電源回路である。

変流器１は、単相３線式電路Ｌの２本の電圧線Ｌ１，Ｌ２のそれぞれに対して設置され、それぞれ独立した整流回路２に接続されている。切替回路５は、変流器１の二次側巻線を蓄電池３に接続して蓄電池３の充電に使用するか、消費電力計測のために計測回路４に接続するか切り替えるために設置されている。

計測回路４は、電路Ｌに電流が流れることで変流器１の２次側巻線に発生する電流の情報と、別途電路Ｌから入手する電路電圧情報を基に消費電力を演算して出力する。この演算のタイミングは制御回路７に制御され、例えば６０秒間隔で実施される。尚、電路電圧情報は電路から入手せず、予め設定した値で固定しても良い。

無線回路６は、ＩＣ化されたモジュールで構成され、例えばｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）やＷｉ−Ｆｉ（登録商標）等の公知の通信技術により外部機器に対して計測した電流情報を送信する。

制御回路７はＣＰＵで構成され、一定の間隔で電力計測を実施するよう各回路を制御する。詳しくは、計測回路４が電力計測を実施するタイミングで切替回路５を制御し、変流器１の２次巻線の接続先を蓄電池３から計測回路４に切り替え、計測が終了すると再び接続先を蓄電池３に切り替えて充電を再開させる。また、計測回路４の計測開始／終了に合わせて、無線回路６も起動／停止させる。
そして、制御回路７は、電力計測を行わない時間帯では制御動作を実施しない待機状態に移行し、この待機状態では消費電流が１μＡ程度となる。同時に、計測回路及び無線回路も待機状態となり消費電力が殆ど発生しない。

このように構成された電力計測装置は以下の様に動作する。計測回路４及び無線回路６は、制御回路７の制御により一定の間隔で同時に起動して計測を実施し、結果を外部に出力する。例えば、１分毎に電力計測を０．５秒間実施（５９．５秒停止状態にあり０．５秒間だけ計測を実施）し、計測結果が外部機器に対して無線出力される。そして、この場合、計測しない時間帯（５９．５秒間）は、変流器１の出力で蓄電池３を充電させる。こうして、変流器１の出力の殆どを蓄電池３の充電に充てることができ、別途電源を設けることなく電力計測装置を動作させることが可能となる。

ここで、上記構成の電力計測装置の消費電力と充電電力の関係の一例を具体的に示す。制御回路７の待機状態時の消費電力が１μＡ、計測回路４、無線回路６そして制御回路７を合わせた動作時の消費電力が６０ｍＡ、２台の変流器１が出力する電流の平均が５ｍＡである（変流器１が出力する電流は電路電流に応じて変化する）場合、電力計測装置が１日（２４時間）で消費する電力量は、次式で求められる。尚、６０秒間で５９．５秒停止状態にあり、０．５秒間だけ計測を実施したとする。
（１μＡ×０．９９Ｈ＋６０ｍＡ×０．０１Ｈ）×２４Ｈ＝０．０１４４ＡＨ

一方、変流器１により蓄電池３が充電される電力量は、負荷が１日８時間しか起動せず、１日８時間しか充電できないとした場合、
５ｍＡ×０．９９Ｈ×８Ｈ＝０．０３９６ＡＨ
となる。この結果、両者の差は、
０．０３９６ＡＨ−０．０１４４ＡＨ＝０．０２５２ＡＨ
となり、蓄電池３の充電電力に余剰分が発生し、蓄電池３だけで電力計測装置を動作させることが可能であることがわかる。

このように、電力を常時計測するのでなく、一定の時間間隔で計測動作させることで、計測しない他の時間帯は変流器１の出力を蓄電池３の充電に充てることができ、計測回路４、無線回路５、制御回路７の動作電源を確保できる。そのため、別途電源装置を設ける必要が無くなる。よって、電力計測装置を容易に設置できるし、低コストで設置することが可能となる。
また、外部機器に対してデータを無線送信することで、外部機器とを信号線で接続することなく消費電力データを外部機器に送信して管理できるため、電力管理がし易い。更に、電力を計測しない時間帯では殆ど電力を消費しないよう構成でき、効率良く蓄電池３を充電できる。

尚、上記実施形態は、計測データを出力する出力回路を無線回路６として外部機器に無線送信するが、有線接続して計測データを外部機器に送信しても良く、無線に比べて更に消費電力を削減することが可能となる。また、電力を計測する間隔を１分毎としているが、この間隔も任意である。
そして、この電力計測装置は、分電盤内に設置して消費電力の計測に適しているが、電源線を必要としないため、分電盤から負荷に至る電路の任意の部位に設置しても良く、接続負荷の消費電力の計測に適用できる。

１・・変流器、２・・整流回路、３・・蓄電池、４・・計測回路（計測手段）、５・・切替回路（切替手段）、６・・無線回路（出力手段）、７・・制御回路（制御部）。

Claims

電路の電流情報及び電圧情報のうち少なくとも電流情報を基に、前記電路を介して消費される電力を計測する計測手段と、前記計測手段が計測した消費電力情報を外部に出力する出力手段とを備えた電力計測装置であって、
電路電流を計測するために電路上に配置した変流器と、装置の各部に電源を供給するための蓄電池と、前記変流器二次側電流の出力先を前記計測手段と前記蓄電池との間で切り替える切替手段と、前記計測手段、前記出力手段、及び前記切替手段を制御する制御部とを有し、
前記制御部は、前記変流器の二次側電流を前記計測手段に出力させて電力を計測する状態と、前記蓄電池に出力させて前記蓄電池を充電する状態とを一定の時間間隔で前記切替手段を切り替えることで実施することを特徴とする電力計測装置。
前記制御部は、電力計測を行わない時間帯では制御信号を出力しない待機状態に移行することを特徴とする請求項１記載の電力計測装置。
前記出力手段が、アンテナを備えて計測した電力データを外部機器に無線送信する無線回路であることを特徴とする請求項１又は２記載の電力計測装置。