JP2016142632A - 電力計測装置および電流計測装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 電力線を介して供給される電力の変動が激しい状況においても電力計測や電流計測を継続することができる電力計測装置および電流計測装置を提供する。【解決手段】 ＭＣＵ１０５は、予め設定された計測周期に同期して、カレントトランス１０１を計測回路１０３に接続し、計測期間だけ計測回路１０３の出力電圧のＡ／Ｄ変換をＡ／Ｄ変換器１０４に実行させ、電力を算出する。計測期間後の充電期間では、カレントトランス１０１を充電回路１０７に接続し、充電回路１０７に２次電池１０８の充電を行わせる。ＭＣＵ１０５は、計測期間内のＡ／Ｄ変換器１０４のＡ／Ｄ変換値に基づいて計測周期を設定する。【選択図】 図１

Description

この発明は、電力線を介して供給される電力を計測する電力計測装置と、電流を計測する電流計測装置とに関する。

この種の電力計測装置として、電力線を介して負荷に供給される電流に応じたアナログ信号を電磁誘導により発生し、このアナログ信号のＡ／Ｄ変換を行い、その結果得られるＡ／Ｄ変換値に基づいて電力を算出する装置がある（例えば特許文献１参照）。また、この種の電力計測装置の中には、計測対象の電力線に流れる電流に応じた電流を電磁誘導により発生し、この電流を２次電池やスーパーキャパシタ等のキャパシタに充電し、このキャパシタを電源として使用する構成のものがある。この電力計測装置によれば、商用電源やバッテリ等の電源からの電力供給を受けることなく、電力計測を行うことができる。また、このような構成を有する電流計測装置もある。

このような電力計測装置や電流計測装置は、キャパシタを電源としているため、電力計測中や電流計測中の消費電力量をなるべく少なくすることが求められる。そこで、従来の電力計測装置や電流計測装置では、図１０に示すように、計測周期に同期して間欠的に電力や電流の計測を行う。図１０に示すように、計測周期は、計測期間と充電期間とからなる。計測期間は、電力計測装置や電流計測装置が電力線に流れる１周期分の電流値を予め任意に設定した回数分だけサンプリングする期間であり、充電期間は、電力計測装置や電流計測装置が電力計測や電流計測を行うことなく電力線からの電磁誘導より得られる電流をキャパシタに充電する期間である。従来、この計測周期を、カレントトランスまたは電力線からの電磁誘導より供給可能な電流の下限値に合わせて設定していた。

特開２０１２−２２５７６７号公報

ところで、上述した従来の電力計測装置や電流計測装置では、カレントトランスからまたは電力線からの電磁誘導より供給可能な電流が上述した電流の下限値よりも低下した場合に、キャパシタから供給可能な電力量が不足し、電力計測や電流計測を継続することが困難になる問題があった。

この発明は、以上説明した事情に鑑みてなされたものであり、電力線を介して供給される電力の変動が激しい状況においても電力計測や電流計測を継続することができる電力計測装置および電流計測装置を提供することを目的としている。

この発明は、計測対象の電力線に流れる電流に応じた電流を発生してキャパシタに充電し、前記キャパシタを電源として前記電力線が供給する電力を計測する電力計測装置において、設定された計測周期で前記電力線に流れる電流値を計測する計測手段と、前記計測手段により計測される電流値に基づいて、前記電力線が供給する電力を算出するとともに、前記計測周期を設定する制御手段とを具備することを特徴とする電力計測装置を提供する。

また、この発明は、計測対象の電力線に流れる電流に応じた電流を発生してキャパシタに充電し、前記キャパシタを電源として前記電力線が供給する電流を計測する電流計測装置において、設定された計測周期で前記電力線に流れる電流値を計測する計測手段と、前記計測手段により計測される電流値に基づいて、前記計測周期を設定する制御手段とを具備することを特徴とする電流計測装置を提供する。

この発明によれば、計測手段により電力線に流れる電流値が計測され、この電流値に基づいて計測周期が設定されるため、電力線を介して供給される電力の変動が激しい状況においても、電力計測装置や電流計測装置を電力不足に陥らせることなく稼働を継続させ、電力計測や電流計測を継続させることができる。

この発明の第１実施形態である電力計測装置１００の構成を示すブロック図である。 同実施形態において行われる電力計測装置１００の初期設定の手順を示す図である。 同実施形態において電力計測装置１００に初期設定される安定時間を説明するための図である。 同実施形態において電力計測装置１００の動作を示すタイムチャートである。 同実施形態においてＭＣＵ１０５が実行するメインプログラムの処理内容を示すフローチャートである。 同実施形態においてＭＣＵ１０５が実行する通常計測処理の処理内容を示すフローチャートである。 同実施形態においてＭＣＵ１０５が実行するＳｌｅｅｐ処理の処理内容を示すフローチャートである。 同実施形態においてＭＣＵ１０５が実行する計測処理の処理内容を示すフローチャートである。 この発明の第２実施形態である電流計測装置２００の構成を示すブロック図である。 従来の電力計測装置の動作を示すタイムチャートである。

以下、図面を参照しつつ、この発明の実施形態について説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、この発明の第１実施形態である電力計測装置１００の構成を示すブロック図である。この電力計測装置１００は、カレントトランス１０１、スイッチ１０２、計測回路１０３、Ａ／Ｄ変換器１０４、ＭＣＵ（Ｍｉｃｒо Ｃｏｎｔｒоｌｌｅｒ Ｕｎｉｔ；マイクロコントローラユニット）１０５、通信回路１０６、充電回路１０７、２次電池１０８および電源制御回路１１０を有している。なお、図１では、電力計測装置１００の電力測定に必要な電圧測定に関する回路等は図示を省略している。

カレントトランス１０１は、電力線１０９に流れる交流電流に応じた交流電流を出力するトランスである。スイッチ１０２は、ＭＣＵ１０５からの制御指令に従い、カレントトランス１０１の出力電流の供給先を計測回路１０３または充電回路１０７に切り換えるスイッチである。なお、図１では、ＭＣＵ１０５とスイッチ１０２の接続の図示を省略している。

計測回路１０３は、カレントトランス１０１からスイッチ１０２を介して供給される交流電流に比例した交流電圧をＡ／Ｄ変換器１０４に出力する。Ａ／Ｄ変換器１０４は、ＭＣＵ１０５による制御の下、計測回路１０３から供給される交流電圧をサンプリングしてＡ／Ｄ変換し、その結果得られるＡ／Ｄ変換値をＭＣＵ１０５に出力する。本実施形態では、カレントトランス１０１、計測回路１０３およびＡ／Ｄ変換器１０４が、設定された計測周期で前記電力線に流れる電流値を計測する計測手段を構成している。

充電回路１０７は、カレントトランス１０１からスイッチ１０２を介して供給される交流電流を整流して直流電流を発生し、この直流電流により２次電池１０８を充電する回路である。電力計測装置１００において、ＭＣＵ１０５と通信回路１０６は、各々の電源端子が、２次電池１０８に接続されており、２次電池１０８を電源として動作する。なお、２次電池１０８に代えてスーパーキャパシタを電力計測装置１００の電源としてもよい。

電源制御回路１１０は、２次電池１０８から計測回路１０３およびＡ／Ｄ変換器１０４への電力の供給／遮断を切り換えるスイッチ手段であり、本実施形態では、Ｐチャネル型のＭＯＳＦＥＴにより構成されている。ここで、電源制御回路１１０であるＭＯＳＦＥＴのソースおよびその背景をなすＮウェルは２次電池１０８に接続され、ドレインは計測回路１０３とＡ／Ｄ変換器１０４の正電源端子に接続されている。この計測回路１０３とＡ／Ｄ変換器１０４の負電源端子は接地されている。そして、電源制御回路１１０であるＭＯＳＦＥＴのゲートにはＭＣＵ１０５からゲート電圧が与えられる。ＭＣＵ１０５は、このゲート電圧を制御することにより、電源制御回路１１０であるＭＯＳＦＥＴのＯＮ／ＯＦＦを切り換え、２次電池１０８から計測回路１０３およびＡ／Ｄ変換器１０４へ電源電圧を供給し、或いはその電源電圧の供給を遮断する。なお、電源制御回路１１０は、Ｐチャネル型のＭＯＳＦＥＴに限られるものではなく、スイッチとして機能するものであればよい。

ＭＣＵ１０５は、各種のプログラムを記憶したＲＯＭと、ワークエリアとして使用するＲＡＭと、ＥＥＰＲＯＭ等の書き換え可能な不揮発性メモリを有する。なお、図１では各々の図示は省略している。ＭＣＵ１０５は、ＲＯＭ内のプログラムを実行することにより、電力計測装置１００内の各部を制御する。また、ＭＣＵ１０５は、ＲＯＭ内のプログラムを実行することにより、Ａ／Ｄ変換器１０４から供給されるＡ／Ｄ変換値に基づいて電力線１０９に流れる電流値を算出し、この電流値と図示しない電圧測定回路から得られる電力線１０９の電圧値を乗算して電力値を算出し、この電力値を通信回路１０６に出力する。ＭＣＵ１０５によって行われる制御のうち特徴的なものとして、計測周期の制御がある。本実施形態においてＭＣＵ１０５は、Ａ／Ｄ変換器１０４から供給されるＡ／Ｄ変換値に基づいて、計測期間の周期である計測周期を制御する。すなわち、本実施形態において、ＭＣＵ１０５は、計測手段により計測される電流値に基づいて、電力線１０９が供給する電力を算出するとともに、計測周期を設定する制御手段として機能する。なお、この制御については、説明の重複を避けるため、本実施形態の動作説明において詳細を明らかにする。通信回路１０６は、ＭＣＵ１０５から入力された電力値を図示しないサーバに送信する。このサーバは、多くの電力計測装置１００から送信される電力値を管理する装置である。
以上が、本実施形態による電力計測装置１００の構成である。

図２は、本実施形態において行われる電力計測装置１００の初期設定の手順を示す図である。この初期設定は、電力計測装置１００の本稼働時に計測周期の制御等の各種の制御を行うために必要となるパラメータを電力計測装置１００に予め設定する処理であり、電力計測装置１００の出荷前に行われる。まず、電力線１０９に初期設定対象の電力計測装置１００のカレントトランス１０１を装着し、電力線１０９に既知の交流電力を伝送させる。このとき、電力計測装置１００のＭＣＵ１０５は、所定の計測周期で計測期間及び充電期間を繰り返し、１周期分の計測周期の計測期間内（すなわち、１サイクル分の計測期間内）にＡ／Ｄ変換器１０４から得られるＡ／Ｄ変換値と、充電期間に２次電池１０８に流れる充電電流を求め、両者間の関係を求める。そして、ＭＣＵ１０５は、この両者間の関係に基づいて、計測期間内に得られるＡ／Ｄ変換値と、設定すべき計測周期とを対応付けるサンプリングテーブルを作成して不揮発性メモリに書き込む。以下、図２（ａ）〜（ｄ）を参照して、この動作について説明する。

図２（ａ）は、この初期設定の動作における電力計測装置１００の構成を示している。ＭＣＵ１０５（図２（ａ）では図示略）は、計測期間中はスイッチ１０２によりカレントトランス１０１を計測回路１０３に接続し、充電期間中はスイッチ１０２によりカレントトランス１０１を充電回路１０７に接続する。

図２（ｂ）は、計測期間および充電期間におけるカレントトランス１０１の出力電圧波形を例示している。この例では時刻ｔ_０において計測期間から充電期間への切り換えが行われている。計測回路１０３および充電回路１０７をカレントトランス１０１の負荷として考えた場合、充電回路１０７は計測回路１０３よりも軽い負荷となっている。従って、充電期間におけるカレントトランス１０１の出力電圧波形の振幅は、計測期間におけるカレントトランス１０１の出力電圧波形の振幅よりも大きくなる。

ここで、充電期間におけるカレントトランス１０１の出力電圧波形の振幅と、計測期間におけるカレントトランス１０１の出力電圧波形の振幅との比は、充電回路１０７および計測回路１０３の負荷として重さの比により定まる。従って、計測期間におけるカレントトランス１０１の出力電圧波形の振幅から充電期間におけるカレントトランス１０１の出力電圧波形の振幅が定まる。また、充電期間に充電回路１０７によって２次電池１０８に流される充電電流の大きさは、充電期間におけるカレントトランス１０１の出力電圧波形の振幅に依存する。従って、充電期間に充電回路１０７によって２次電池１０８に流される充電電流の大きさは、計測期間におけるカレントトランス１０１の出力電圧波形から求めることができる。そして、計測期間においてＡ／Ｄ変換器１０４から得られるＡ／Ｄ変換値は、計測期間内のカレントトランス１０１の出力電圧波形に比例した交流電圧波形を示すものとなる。従って、計測期間においてＡ／Ｄ変換器１０４から得られるＡ／Ｄ変換値に基づいて、充電期間に充電回路１０７によって２次電池１０８に流される充電電流の大きさを推定することができる。図２（ｃ）には、このようにして計測期間内のＡ／Ｄ変換値から推定された充電電流ｉが例示されている。

ところで、充電期間は、この充電電流ｉの大きさに基づいて定めるべきである。何故ならば、電力計測装置１００では、計測期間内に２次電池１０８の充電電荷のうちの一定量の電荷を消費することにより一定の電力量を消費する。そして、計測期間において消費される２次電池１０８の電荷を賄うのに必要な充電期間は、充電電流の平均値が大きくなる程短くなるからである。

そこで、本実施形態では、電力線１０９に各種の大きさの交流電力を伝送させる。そして、ＭＣＵ１０５は、１種類の大きさの交流電流が伝送される都度、計測期間内にＡ／Ｄ変換器１０４から得られるＡ／Ｄ変換値よりカレントトランス１０１の出力電圧波形の振幅を推定し、その振幅の推定値から、計測期間において消費される２次電池１０８の電荷を賄うのに必要な充電期間を求める。さらにＭＣＵ１０５は、この充電期間に所定の時間長の計測期間を加えて計測周期を求める一方、計測期間内にＡ／Ｄ変換器１０４から得られるＡ／Ｄ変換値より代表値を求める。そして、ＭＣＵ１０５は、電力線１０９を介して伝送された複数種類の大きさの交流電力の各々について求めたＡ／Ｄ変換値の代表値と計測周期を用いて、図２（ｄ）に示すように、Ａ／Ｄ変換値の代表値と計測周期とを対応付けるサンプリングテーブルを作成して不揮発性メモリに書き込むのである。なお、Ａ／Ｄ変換値の代表値をどのように定めるかに関しては各種の態様が考えられるが、例えば、一定時間内のＡ／Ｄ変換値の実効値を代表値としてもよい。

また、初期設定において、ＭＣＵ１０５は、計測回路１０３の安定時間を測定し、測定した安定時間を不揮発性メモリに設定する。ここで、図３（ａ）〜（ｃ）を参照し、この安定時間の設定動作について説明する。図３（ａ）は電力計測装置１００の構成の一部を示すブロック図であり、図３（ｂ）はＡ／Ｄ変換器１０４が供給するＡ／Ｄ変換値を示すタイムチャートであり、図３（ｃ）はＭＣＵ１０５から電源制御回路１１０のゲートに与えられるゲート電圧を示すタイムチャートである。まず、ＭＣＵ１０５は、図３（ｃ）に示すように、時刻ｔ_１において電源制御回路１１０をＯＦＦからＯＮに切り換える。これにより、２次電池１０８から計測回路１０３とＡ／Ｄ変換器１０４に電源電圧が供給されるようになる。しかし、図３（ｂ）に示すように、時刻ｔ_１においてＡ／Ｄ変換器１０４はＭＣＵ１０５に安定したＡ／Ｄ変換値を与えるわけではない。なぜなら、計測回路１０３の動作が不安定だからである。時刻ｔ_１からある時間経過した時刻ｔ_２になって、計測回路１０３の動作が安定し、Ａ／Ｄ変換器１０４は安定したＡ／Ｄ変換値をＭＣＵ１０５に与えるようになる。そこで、ＭＣＵ１０５は、時刻ｔ_２から時刻ｔ_１を引いた安定時間を算出し、不揮発性メモリに書き込む。

さらに、ＭＣＵ１０５は、リファンレス計測用の計測期間とサンプリング回数（すなわち、Ａ／Ｄ変換器１０４のＡ／Ｄ変換回数）とを不揮発性メモリに書き込む。リファレンス計測の詳細は後述するが、リファレンス計測用のサンプリング回数は、必ずしもサンプリングテーブルを作成した際の計測期間内のサンプリング回数と一致する必要はない。
以上が、電力計測装置１００の初期設定である。

ＭＣＵ１０５によって行われる電力計測装置１００内の各部の制御の概略を説明する。図４は電力計測装置１００の動作の概略を示すタイムチャートである。図４（ａ）は計測周期が計測期間と安定時間との合計よりも長いパターン１のタイムチャートであり、図４（ｂ）は計測周期が計測期間と安定時間との合計以下であるパターン２のタイムチャートである。図４（ａ）と図４（ｂ）に示すように電力計測装置１００は計測周期を繰り返す。

ＭＣＵ１０５は、新たな計測周期が始まると、まず、一定時間長の計測期間を開始する。この計測期間において、ＭＣＵ１０５は、カレントトランス１０１をスイッチ１０２により計測回路１０３に接続し、計測回路１０３の出力電圧のＡ／Ｄ変換をＡ／Ｄ変換器１０４に実行させ、Ａ／Ｄ変換器１０４から得られるＡ／Ｄ変換値に基づき、電力線１０９により伝送される交流電力を算出する。そして、計測期間が終了すると、ＭＣＵ１０５は、充電期間を開始する。

図４（ａ）に示すパターン１では、計測期間が終了すると、ＭＣＵ１０５は充電期間を開始し、カレントトランス１０１をスイッチ１０２により充電回路１０７に接続させ、充電回路１０７に２次電池１０８の充電を行わせる。また、ＭＣＵ１０５は充電期間を開始すると、電源制御回路１１０をＯＦＦとし、２次電池１０８から計測回路１０３およびＡ／Ｄ変換器１０４への電源電圧の供給を遮断する。次に、計測周期の終期から安定時間だけ前のタイミングになると、ＭＣＵ１０５は安定時間と同じ時間長の安定化期間を開始し、電源制御回路１１０をＯＮとし、２次電池１０８から計測回路１０３およびＡ／Ｄ変換器１０４への電源電圧の供給を再開する。この安定化期間は、計測回路１０３の動作を安定化させるための期間である。この安定化期間において、カレントトランス１０１はスイッチ１０２により充電回路１０７に接続されたままである。安定化期間が終了するまでに、計測回路１０３の動作が安定し、Ａ／Ｄ変換器１０４から得られるＡ／Ｄ変換値が安定化する。そして、安定化期間が終了すると同時に充電期間も終了し、計測周期も終了する。そして、新たな計測周期の計測期間が始まる。ＭＣＵ１０５は、新たな計測周期の計測期間が始まると、カレントトランス１０１をスイッチ１０２により計測回路１０３に接続する。

図４（ｂ）に示すパターン２では、計測期間と安定時間の合計が計測周期以上であるので、安定化期間を設けることができない。この場合、計測期間が終了すると、ＭＣＵ１０５は充電期間を開始する。この充電期間では、ＭＣＵ１０５は、上述と同様に２次電池１０８の充電を行わせる。ただし、この時には、ＭＣＵ１０５は電源制御回路１１０をＯＦＦとせず、ＯＮを維持したままである。すなわち、パターン２では、計測周期の全期間にわたって、ＭＣＵ１０５は電源制御回路１１０をＯＦＦとすることがなく、常にＯＮとする。充電期間が終了すると、それと同時に計測周期も終了し、新たな計測周期の計測期間が始まる。ＭＣＵ１０５は、上述と同様に、新たな計測周期の計測期間が始まると、カレントトランス１０１をスイッチ１０２により計測回路１０３に接続する。

本実施形態では、充電期間においてＡ／Ｄ変換を行わないので、２次電池１０８から計測回路１０３とＡ／Ｄ変換器１０４への電源電圧の供給を停止した方が消費電力を低減できて有利である。そのため、パターン１では、各計測周期において充電期間が開始されると、ＭＣＵ１０５は、電源制御回路１１０をＯＦＦとし、２次電池１０８から計測回路１０３およびＡ／Ｄ変換器１０４を切り離す。従って、電力計測装置１００の消費電力を低減することができる。また、このパターン１では、計測周期の終期の安定時間だけ前のタイミングにおいて電源制御回路１１０をＯＮとし、２次電池１０８を計測回路１０３およびＡ／Ｄ変換器１０４に接続する。従って、計測回路１０３の動作が安定したタイミングにおいて計測期間を開始することができ、電力線１０９の電力の計測精度を高めることができる。なお、パターン１において、充電期間中の全期間において計測回路１０３とＡ／Ｄ変換器１０４への電源電圧の供給を続行させてもよいが、その場合には、充電期間中の消費電力が増すために充電期間を長くせざるを得なくなり、結果的に計測周期も長くなる。そのため、電力計測装置１００の測定精度が低下する。

次に、電力計測装置１００の計測動作について説明する。図５は、ＭＣＵ１０５が実行するメインプログラムの処理内容を示すフローチャートである。ＭＣＵ１０５は、プログラムカウンタをＲＥＳＥＴし（ステップＳ１０１）、ＲＯＭ内の所定アドレスに格納されたイニシャル処理プログラムを実行して、ＲＡＭ内に各種の制御用レジスタ、タイマ等を設定し、計測期間の値をＲＡＭに格納する（ステップＳ１０２）。次にＭＣＵ１０５は、不揮発性メモリからサンプリングテーブルを読み出して、ＲＡＭに格納する（ステップＳ１０３）。さらにＭＣＵ１０５は、不揮発性メモリから安定時間を読み出して、ＲＡＭに格納する（ステップＳ１０４）。

次に、ＭＣＵ１０５は、リファレンス計測を行う（ステップＳ１０５）。詳述すると、ＭＣＵ１０５は、不揮発性メモリからリファレンス計測用の計測期間とサンプリング回数とを読み出して、ＲＡＭに格納する。そして、ＭＣＵ１０５は、スイッチ１０２により、カレントトランス１０１の接続先を充電回路１０７から計測回路１０３に切り換え、リファレンス計測用の計測期間を開始する。このリファレンス計測用の計測期間において、ＭＣＵ１０５は、リファレンス計測用のサンプリング回数分だけ計測回路１０３の出力電圧のＡ／Ｄ変換をＡ／Ｄ変換器１０４に行わせ、リファレンス計測用のＡ／Ｄ変換値を取得する。そして、取得したリファレンス計測用のＡ／Ｄ変換値を用いてＡ／Ｄ変換値の代表値を算出する。Ａ／Ｄ変換値の代表値は、上述したように、例えばＡ／Ｄ変換値の実効値である。

次にＭＣＵ１０５は、ＲＡＭ内のサンプリングテーブルを参照し、算出したＡ／Ｄ変換値の代表値に対応付けられた計測周期を読み出す。そして、この読み出した計測周期をＲＡＭ内に設定する（ステップＳ１０６）。

次にＭＣＵ１０５は、通常計測処理を実行する（ステップＳ１０７）。図６は、図５のステップＳ１０７において実行される通常計測処理の処理内容を示すフローチャートである。この通常計測処理において、ＭＣＵ１０５は、まず、Ｓｌｅｅｐ処理を実行する（ステップＳ２０１）。

図７は、このＳｌｅｅｐ処理の処理内容を示すフローチャートである。このＳｌｅｅｐ処理では、まず、ＭＣＵ１０５は、スイッチ１０２に制御指令を与え、カレントトランス１０１の接続先を計測回路１０３から充電回路１０７に切り換え、２次電池１０８の充電を開始させる（ステップＳ２１１）。次に、ＭＣＵ１０５は、図示しないクロックジェネレータがＭＣＵ１０５に供給するクロックを周波数の高いメインクロックから周波数の低いサブクロックに切り換え、自らをＳｌｅｅｐモードにする（ステップＳ２１２）。そして、ＭＣＵ１０５は、ＲＡＭ内に設定された計測周期が計測期間と安定時間の合計よりも長いか否かを判断する（ステップＳ２１３）。

この判断結果が「ＹＥＳ」である場合、上述したパターン１に該当し、安定化期間を設けることが可能である。この場合、ＭＣＵ１０５は、まず、電源制御回路１１０をＯＦＦとし、２次電池１０８から計測回路１０３およびＡ／Ｄ変換器１０４への電源電圧の供給を遮断する（ステップＳ２１４）。次にＭＣＵ１０５は、ＲＡＭ内に設定された計測周期から計測期間と安定時間とを差し引いた値をタイマ値としてタイマのコンペアレジスタに設定してタイマの計時を開始させる（ステップＳ２１５）。そして、ＭＣＵ１０５は、タイマが計時を終了してインターバル割り込みの発生が生じたか否かを判断する（ステップＳ２１６）。この判断結果が「ＮＯ」である場合には、ＭＣＵ１０５は、ステップＳ２１６の判断を繰り返す。インターバル割り込みが発生してステップＳ２１６の判断結果が「ＹＥＳ」になると、ＭＣＵ１０５は、電源制御回路１１０をＯＮとし、２次電池１０８から計測回路１０３およびＡ／Ｄ変換器１０４への電源電圧の供給を再開させる（ステップＳ２１７）。次にＭＣＵ１０５は、安定時間をタイマ値としてタイマのコンペアレジスタに設定してタイマの計時を開始させる（ステップＳ２１８）。そして、ＭＣＵ１０５は、タイマが計時を終了してインターバル割り込みの発生が生じたか否かを判断する（ステップＳ２１９）。この判断結果が「ＮＯ」である場合には、ＭＣＵ１０５は、ステップＳ２１９の判断を繰り返す。インターバル割り込みが発生してステップＳ２１９の判断結果が「ＹＥＳ」になると、ＭＣＵ１０５は、Ｓｌｅｅｐ処理（ステップＳ２０１）を終了する。

一方、ステップＳ２１３の判断結果が「ＮＯ」である場合、パターン２に該当し、安定化期間を設けることができない。この場合、ＭＣＵ１０５は、電源制御回路１１０をＯＮのまま維持し、２次電池１０８から計測回路１０３とＡ／Ｄ変換器１０４への電源電圧の供給を継続した状態で、ＲＡＭ内に設定された計測周期から計測期間を差し引いた充電期間をタイマ値としてタイマのコンペアレジスタに設定してタイマの計時を開始させる（ステップＳ２２０）。そして、ＭＣＵ１０５は、タイマが計時を終了してインターバル割り込みの発生が生じたか否かを判断する（ステップＳ２２１）。この判断結果が「ＮＯ」である場合には、ＭＣＵ１０５は、ステップＳ２２１の判断を繰り返す。インターバル割り込みが発生してステップＳ２２１の判断結果が「ＹＥＳ」になると、ＭＣＵ１０５は、Ｓｌｅｅｐ処理（ステップＳ２０１）を終了する。

図６に示すように、ＭＣＵ１０５は、Ｓｌｅｅｐ処理（ステップＳ２０１）を終了すると、次に計測処理を実行する（ステップＳ２０２）。図８は、図６のステップＳ２０２において実行される計測処理の処理内容を示すフローチャートである。まず、ＭＣＵ１０５は、クロックをサブクロックからメインクロックに切り換え、自らを計測モードにし（ステップＳ３０１）、スイッチ１０２に制御指令を与え、カレントトランス１０１の接続先を充電回路１０７から計測回路１０３に切り換える（ステップＳ３０２）。次にＭＣＵ１０５は、計測を行い、計測対象である電力線１０９の１周期分の電流値に相当するＡ／Ｄ変換値を取得する（ステップＳ３０３）。次に、ＭＣＵ１０５は、取得したＡ／Ｄ変換値から電力線１０９の電流値を算出し、この電流値と電圧測定回路から得られる電力線１０９の電圧値を乗算して電力値を算出する（ステップＳ３０４）。さらに、ＭＣＵ１０５は、取得したＡ／Ｄ変換値からＡ／Ｄ変換値の代表値を算出し、そのＡ／Ｄ変換値の代表値を基にＲＡＭ内のサンプリングテーブルを参照し、このＡ／Ｄ変換値の代表値に対応付けられた計測周期を読み出す。そして、この読み出した計測周期をＲＡＭ内に設定し（ステップＳ３０６）、計測処理（ステップＳ２０２）を終了する。

図６に示すように、ＭＣＵ１０５は、計測処理（ステップＳ２０２）を終了すると、図５の通常計測処理（ステップＳ１０７）を終了する。

図５において、通常計測処理（ステップＳ１０７）が終了すると、ＭＣＵ１０５は、ＲＥＳＥＴ操作が行われたか否かを判断する（ステップＳ１０８）。この判断結果が「ＹＥＳ」である場合、ＭＣＵ１０５は、ステップＳ１０１からステップＳ１０６の処理を行って、通常計測処理（ステップＳ１０７）に進む。一方、ステップＳ１０８の判断結果が「ＮＯ」である場合、ＭＣＵ１０５は、通常計測処理（ステップＳ１０７）を繰り返す。なお、ＲＥＳＥＴ操作とは、具体的には、電力計測装置１００の筐体に設けられたＲＥＳＥＴボタンの押下またはサーバからのＲＥＳＥＴ信号の受信である。
以上が、電力計測装置１００の計測動作である。

このように、本実施形態によれば、計測期間において得られたＡ／Ｄ変換値に基づいて計測周期が設定されるため、電力線を介して供給される電力の変動が激しい状況においても電力計測装置１００を電力不足に陥らせることなく稼働を継続させ、電力の計測を継続させることができる。また、本実施形態によれば、安定時間と計測期間の和よりも計測周期が長い場合に、計測期間が始まる前に計測回路１０３の安定時間と同じ時間長の安定化期間だけ計測回路１０３およびＡ／Ｄ変換器１０４への電力供給を遮断するので、電力計測装置１００の消費電力量を節約し、計測周期を長くすることができる。

＜第２実施形態＞
図９は、この発明の第２実施形態である電流計測装置２００の構成を示すブロック図である。電流計測装置２００は、電力線１０９を介して供給される電流値のみを計測する。図９では、図１におけるものと同一の構成要素には同一の符号が付されている。図９と図１を比較すれば明らかなように、電流計測装置２００は、スイッチ１０２を廃し、カレントトランス１０１と計測回路１０３の間に全波整流回路２０１を設け、計測回路１０３と充電回路１０７を直列に接続した点が電力計測装置１００と異なっている。

全波整流回路２０１は、カレントトランス１０１が出力する交流電流を全波整流し、この結果得られる直流電流を計測回路１０３および充電回路１０７に供給する。計測回路１０３は、全波整流回路２０１から供給される直流電流に応じた直流電圧を出力する。Ａ／Ｄ変換器１０４は、計測回路１０３が出力する直流電圧をサンプリングしてＡ／Ｄ変換し、Ａ／Ｄ変換値を出力する。ＭＣＵ１０５は、Ａ／Ｄ変換器１０４が算出したＡ／Ｄ変換値から電力線１０９の電流の実効値を算出し、通信回路１０６に出力する。充電回路１０７は、全波整流回路２０１から供給される直流電流に応じた充電電流を２次電池１０８に供給し、２次電池１０８の充電を行う。

２次電池１０８の充電は、計測期間および充電期間の両方において行われる。計測期間では、Ａ／Ｄ変換器１０４がＡ／Ｄ変換を行うが、充電期間では、Ａ／Ｄ変換器１０４がＡ／Ｄ変換を行わない。従って、充電期間では、計測期間よりも消費電力が小さい。２次電池１０８の充電電圧を高く維持するためには、２次電池１０８に流す充電電流を大きくするか、計測周期に対して占める充電期間の比率を高くする必要がある。ここで、２次電池１０８に流れる充電電流は、計測期間において得られるＡ／Ｄ変換値に依存する。そこで、計測期間において得られるＡ／Ｄ変換値に基づいて、計測周期（すなわち、計測期間と充電期間の合計）を調整する。さらに詳述すると、計測期間において得られるＡ／Ｄ変換値が大きい場合、２次電池１０８に対する充電電流が大きいので、計測周期を短くして、計測周期に対して占める充電期間の比率を小さくする。一方、計測期間において得られるＡ／Ｄ変換値が小さい場合、２次電池１０８に対する充電電流が小さいので、計測周期を短くして計測周期に対して占める充電期間の比率を大きくする。

ＭＣＵ１０５の初期設定は第１実施形態と同様である。ただし、本実施形態では、充電回路１０７は計測回路１０３と直列に接続されている。そのため、第１実施形態では、計測期間が終了してから充電期間を開始していたが、本実施形態では、計測期間においても２次電池１０８を充電する。従って、本実施形態の電流計測装置２００の計測周期は、第１実施形態の電力計測装置１００の計測周期よりも短くなり、測定精度が向上する。

ＭＣＵ１０５の動作も第１実施形態とほぼ同様であるが、本実施形態では、ＭＣＵ１０５が実行するＳｌｅｅｐ処理および計測処理に第１実施形態と異なるところがある。詳述すると、本実施形態ではスイッチ１０２がないので、Ｓｌｅｅｐ処理では図７に示すステップＳ２１１の処理内容が存在せず、計測処理では図８に示すステップＳ３０２の処理内容が存在しない。さらに、本実施形態は電流計測装置２００であるので、計測処理での図８に示すステップＳ３０４では、ＭＣＵ１０５はＡ／Ｄ変換値から電流値を算出する。これら以外は、ＭＣＵ１０５の動作は第１実施形態と同様である。計測周期が計測期間と安定時間との合計よりも長い場合、すなわち図４（ａ）のパターン１の場合、ＭＣＵ１０５は、計測期間の終了タイミングと、計測周期の終期から安定時間だけ前のタイミングとの間の期間、電源制御回路１１０をＯＦＦとし、それ以外の期間、電源制御回路１１０をＯＮとする。一方、計測周期が計測期間と安定時間との合計以下である場合、すなわち図４（ｂ）のパターン２の場合、ＭＣＵ１０５は、電源制御回路１１０を常にＯＮとする。

以上のように、本実施形態においても、上記第１実施形態と同様の効果が得られる。

１００……電力計測装置、１０１……カレントトランス、１０２……スイッチ、１０３……計測回路、１０４……Ａ／Ｄ変換器、１０５……ＭＣＵ、１０６……通信回路、１０７……充電回路、１０８……２次電池、１０９……電力線、１１０……電源制御回路、２００……電流計測装置、２０１……全波整流回路。

Claims (5)

1. 計測対象の電力線に流れる電流に応じた電流を発生してキャパシタに充電し、前記キャパシタを電源として前記電力線が供給する電力を計測する電力計測装置において、
   設定された計測周期で前記電力線に流れる電流値を計測する計測手段と、
   前記計測手段により計測される電流値に基づいて、前記電力線が供給する電力を算出するとともに、前記計測周期を設定する制御手段と
   を具備することを特徴とする電力計測装置。
2. 前記計測手段は、
   前記電力線に流れる電流に応じた電流を出力するカレントトランスと、
   前記カレントトランスが出力する電流に応じた電圧を出力する計測回路と、
   前記計測回路が出力する電圧をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器と
   を具備することを特徴とする請求項１に記載の電力計測装置。
3. 前記キャパシタから前記計測手段への電源電圧の供給の制御を行う電源制御回路を具備し、
   前記制御手段は、前記計測が終了してから前記計測周期の終期よりも前記計測回路の安定化に要する時間だけ前のタイミングまでの期間、前記電源制御回路により前記キャパシタから前記計測手段への電源電圧の供給を遮断することを特徴とする請求項２に記載の電力計測装置。
4. 前記Ａ／Ｄ変換器が出力するＡ／Ｄ変換値と前記計測周期とを対応付けるサンプリングテーブルを記憶する記憶手段を具備し、
   前記制御手段は、前記サンプリングテーブルを参照することにより、前記計測周期を決定することを特徴とする請求項２または３に記載の電力計測装置。
5. 計測対象の電力線に流れる電流に応じた電流を発生してキャパシタに充電し、前記キャパシタを電源として前記電力線が供給する電流を計測する電流計測装置において、
   設定された計測周期で前記電力線に流れる電流値を計測する計測手段と、
   前記計測手段により計測される電流値に基づいて、前記計測周期を設定する制御手段と
   を具備することを特徴とする電流計測装置。
   

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