JP2017173049A - 電力計測システム - Google Patents

Abstract

【課題】電流計測用のコイルからの出力を積分するローパスフィルタのカットオフ周波数を高くできる電力計測システムを提供する。【解決手段】電力計測システム１は、コイル１０と、ローパスフィルタ２３と、電圧検出部３０と、ハイパスフィルタ４２と、演算部４４と、を備える。コイル１０は、電流の微分値に比例した出力を生じる。ローパスフィルタ２３は、第１カットオフ周波数を有し、コイル１０の出力に応じた信号をフィルタリングして電流信号を生じる。電圧検出部３０は、電圧に応じた出力を生成する。ハイパスフィルタ４２は、第１カットオフ周波数と同じに設定されている第２カットオフ周波数を有し、電圧検出部３０からの出力に応じた信号をフィルタリングして電圧信号を生成する。演算部４４は、電流信号と電圧信号とに基づいて、電力を求める。【選択図】図１

Description

本発明は、一般に電力計測システムに関し、より詳細には、交流電源から負荷に供給される電力を計測する電力計測システムに関する。

特許文献１には、従来の電力計測器の一例が開示されている。

特許文献１の電力計測器は、負荷電流に応じたアナログの電流信号を出力する空芯コイルと、電流信号に基づいて負荷電流を計測する計測部と、計測された負荷電流と負荷電圧とに基づいて負荷電力を演算する演算部と、を備えている。

空芯コイルからの電流信号は、負荷電流の微分値に比例する。また、空芯コイルからの電流信号の位相は、負荷電流の位相よりも９０度進む。これを補償するために、特許文献１の電力計測器では、計測部に、電流信号をフィルタリングするローパスフィルタが設けられている。これにより、特許文献１の電力計測器では、微分出力を積分して元の電流波形に戻し、電源周波数（計測対象の信号成分の周波数）付近の周波数領域において、負荷電流の位相に対する電流信号の位相の進みを戻している。

特開２０１５−２００５３５号公報

しかし、従来の電力計測器では、電源周波数付近の周波数領域において電流信号にほぼ９０度の位相の遅れを与えられるように、ローパスフィルタのカットオフ周波数を、電源周波数よりも十分小さい値に設定する必要があった。また、ローパスフィルタのカットオフ周波数を十分小さい値に設定することで、Ｓ／Ｎが悪くなってしまうという課題があった。

本発明は上記事由に鑑みてなされており、ローパスフィルタのカットオフ周波数を高くすることができる電力計測システムを提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る電力計測システムは、コイルと、ローパスフィルタと、ハイパスフィルタと、演算部と、を備える。前記コイルは、外部の交流電源から負荷に供給される電流の微分値に比例した出力を生じる。前記ローパスフィルタは、第１カットオフ周波数を有する。前記ローパスフィルタは、前記コイルの出力に応じた信号をフィルタリングして電流信号を生成する。前記電圧検出部は、前記交流電源から前記負荷に印可される電圧に応じた出力を生成する。前記ハイパスフィルタは、前記第１カットオフ周波数と同じに設定されている第２カットオフ周波数を有する。前記ハイパスフィルタは、前記電圧検出部からの出力に応じた信号をフィルタリングして電圧信号を生成する。前記演算部は、前記電流信号と前記電圧信号とに基づいて、前記交流電源から前記負荷に供給される電力を求める。

本発明の一態様に係る電力計測システムによれば、ローパスフィルタのカットオフ周波数を高くすることができる。

図１は、本発明の実施形態１に係る電力計測システムを示すブロック図である。 図２は、同上の電力計測システムにおける、負荷電流に対するゲイン特性を示すグラフである。 図３は、同上の電力計測システムにおける、負荷電圧に対するゲイン特性を示すグラフである。 図４は、同上の電力計測システムにおける、負荷電流に対する位相特性を示すグラフである。 図５は、同上の電力計測システムにおける、負荷電圧に対する位相特性を示すグラフである。 図６は、実施形態１の変形例に係る電力計測システムを示すブロック図である。 図７は、本発明の実施形態２に係る電力計測システムを示すブロック図である。

（実施形態１）
本発明の実施形態１に係る電力計測システムについて、図１〜図６を参照して説明する。

本実施形態の電力計測システム１は、計測した負荷電流と負荷電圧とに基づいて、交流電源２から負荷３に供給される負荷電力を計測する。ここでいう負荷電流は、外部の交流電源２から導線４を介して負荷３に供給される電流である。負荷電圧は、交流電源２から負荷３に印可される電圧である。本実施形態の電力計測システム１は、例えば電力量計に用いられ、電源周波数が５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの商用の交流電源２から需要家施設（負荷３）に供給される電力を、計測する。

図１に示すように、本実施形態の電力計測システム１は、コイル１０と、電流計測部２０と、電圧検出部３０と、処理部４０と、を備える。

コイル１０は、ロゴスキーコイルなどの、コアを用いない（コアレスの）空芯コイルである。コイル１０は貫通孔１００を有しており、測定対象の負荷電流が流れる導線４が、貫通孔１００に挿通される。コイル１０は、導線４に流れる負荷電流の微分値に比例した出力（以下、「第１電流信号ＳＩ１」という）を生じる。コイル１０からの第１電流信号ＳＩ１は、電流計測部２０に入力される。

電流計測部２０は、コイル１０からの第１電流信号ＳＩ１に基づいて、導線４に流れる負荷電流に応じた電流信号（以下、「第２電流信号ＳＩ２」という）を生成する。電流計測部２０は、増幅回路２１と、第１Ａ／Ｄ変換回路２２と、ローパスフィルタ２３と、を備える。

増幅回路２１は、コイル１０からのアナログの第１電流信号ＳＩ１を増幅し、増幅した信号（以下、「第３電流信号ＳＩ３」という）を出力するアンプで構成されている。本実施形態の電流計測部２０では、増幅回路２１は、ＶＧＡ（Variable Gain Amplifier：可変利得アンプ）で構成されている。

第１Ａ／Ｄ変換回路２２は、増幅回路２１からの第３電流信号ＳＩ３を、所定のサンプリング周期でディジタル信号（以下、「第４電流信号ＳＩ４」という）に変換する。

ローパスフィルタ２３は、第１Ａ／Ｄ変換回路２２からの第４電流信号ＳＩ４をフィルタリングして、電流信号（第２電流信号ＳＩ２）を生成する。すなわち、ローパスフィルタ２３は、コイル１０の出力（第１電流信号ＳＩ１）に応じた信号をフィルタリングして電流信号（第２電力信号）を生成する。ローパスフィルタ２３は、コイル１０の出力（第１電流信号ＳＩ１）に応じた信号を積分して、負荷電流の電流波形に戻している。ローパスフィルタ２３は、ディジタルフィルタであって、例えばＩＩＲ（Infinite Impulse Response：無限インパルス応答）型のフィルタである。ローパスフィルタ２３は、例えば、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）でプログラムを実行することで実現される。ローパスフィルタ２３からの電流信号（第２電流信号ＳＩ２）は、処理部４０に入力される。

ローパスフィルタ２３は、カットオフ周波数（以下、「第１カットオフ周波数ｆｃ１」という）を有している。ローパスフィルタ２３は、入力される信号（第４電流信号ＳＩ４）のうち、第１カットオフ周波数ｆｃ１より低い周波数領域の成分は、ほぼ減衰させずに通過させる。一方、ローパスフィルタ２３は、入力される信号のうち、第１カットオフ周波数ｆｃ１より高い周波数領域の成分は、周波数が高くなるほどより多く減衰させて通過させる。

電圧検出部３０は、交流電源２から負荷３に印可される負荷電圧に応じた出力（以下、「第１電圧信号ＳＶ１」という）を生成する。電圧検出部３０は、例えば、電圧線としての導線４と中性線との間の線間電圧を計測し、線間電圧のデータを第１電圧信号ＳＶ１として処理部４０へ出力する。電圧検出部３０は、例えば分圧回路で構成される。

処理部４０は、電流計測部２０からの電流信号（第２電流信号ＳＩ２）と電圧検出部３０からの出力（第１電圧信号ＳＶ１）とに基づいて、交流電源２から負荷３に供給される負荷電力を求める。処理部４０は、第２Ａ／Ｄ変換回路４１と、ハイパスフィルタ４２と、電圧信号補正部４３と、演算部４４と、を備える。

第２Ａ／Ｄ変換回路４１は、電圧検出部３０からの第１電圧信号ＳＶ１を所定のサンプリング周期でディジタル信号（以下、「第２電圧信号ＳＶ２」という）に変換する。

ハイパスフィルタ４２は、第２Ａ／Ｄ変換回路４１からの第２電圧信号ＳＶ２をフィルタリングして、電圧信号（以下、「第３電圧信号ＳＶ３」という）を生じる。すなわち、ハイパスフィルタ４２は、電圧検出部３０からの出力（第１電圧信号ＳＶ１）に応じた信号をフィルタリングして電圧信号（第３電圧信号ＳＶ３）を生成する。ハイパスフィルタ４２は、ディジタルフィルタであって、例えばＩＩＲ型のフィルタである。ハイパスフィルタ４２は、例えば、ＤＳＰでプログラムを実行することで実現される。

ハイパスフィルタ４２は、カットオフ周波数（以下、「第２カットオフ周波数ｆｃ２」という）を有している。ハイパスフィルタ４２は、入力される信号（第２電圧信号ＳＶ２）のうち、第２カットオフ周波数ｆｃ２より高い周波数領域の成分は、ほぼ減衰させずに通過させる。一方、ハイパスフィルタ４２は、入力される信号のうち、第２カットオフ周波数ｆｃ２より低い周波数領域の成分は、周波数が低くなるほどより多く減衰させて通過させる。第２カットオフ周波数ｆｃ２（ハイパスフィルタ４２のカットオフ周波数）は、第１カットオフ周波数ｆｃ１（ローパスフィルタ２３のカットオフ周波数）と同じに設定される。

ハイパスフィルタ４２は、ローパスフィルタ２３と同じタイプのディジタルフィルタである。例えばローパスフィルタ２３がバターワース・ローパスフィルタであれば、ハイパスフィルタ４２は、バターワース・ハイパスフィルタである。また、本実施形態では、ハイパスフィルタ４２のクロックソースとローパスフィルタ２３のクロックソースとは同じである。

電圧信号補正部４３は、交流電源２の電源周波数に応じて、ハイパスフィルタ４２からの出力（第３電圧信号ＳＶ３）の信号レベル（強度；振幅）を補正して補正後の信号（以下、「第４電圧信号ＳＶ４」という）を生じる。電圧信号補正部４３は、処理後の信号（第４電圧信号ＳＶ４）の信号レベルが、第１電圧信号ＳＶ１の信号レベルと一致するように、第３電圧信号ＳＶ３の信号レベルを補正する。

ハイパスフィルタ４２のゲインは、周波数に対して一定ではない。このため、電源周波数に変動があると、ハイパスフィルタ４２で処理された後の第３電圧信号ＳＶ３の信号レベルは、負荷電圧の電圧レベルに変化がなくても変動する可能性がある。電圧信号補正部４３は、この、電源周波数の変動に応じて生じる第３電圧信号ＳＶ３の信号レベルの変動を補償する。電圧信号補正部４３で補正された信号（第４電圧信号ＳＶ４）は、演算部４４に入力される。

本実施形態の電圧信号補正部４３は、自動利得制御回路４３１を備える。自動利得制御回路４３１は、第２Ａ／Ｄ変換回路４１の第２電圧信号ＳＶ２から、交流電源２の電源周波数を検出する。自動利得制御回路４３１は、ハイパスフィルタ４２からの第３電圧信号ＳＶ３の信号レベルを、検出した電源周波数に応じて補正し、第４電圧信号ＳＶ４の信号レベルが電源周波数の変動によらず一定になるように第４電圧信号ＳＶ４を生成する。

演算部４４は、第２電流信号ＳＩ２と、第４電圧信号ＳＶ４とに基づいて、負荷電力を求める。

次に、負荷電流及び負荷電圧に対する電力計測システム１のゲイン特性（各周波数でのゲイン）及び位相特性（各周波数での位相）について、図２〜図５を参照して説明する。

図２に、負荷電流に対する、電力計測システム１の各部でのゲイン特性を示す。図２において、横軸は周波数を表し、縦軸はゲイン（増幅率）を表す。「ｆｃ」は第１カットオフ周波数ｆｃ１（＝第２カットオフ周波数ｆｃ２）を表し、「ｆｓ」は電源周波数を表す。図２中、「Ｇ_Ｉ１」はコイル１０の出力特性を表し、「Ｇ_Ｉ２」はローパスフィルタ２３のゲイン特性を表す。「Ｇ_Ｉ」は、コイル１０の出力特性Ｇ_Ｉ１とローパスフィルタ２３のゲイン特性Ｇ_Ｉ２とから得られる、負荷電流に対する電力計測システム１のゲイン特性を表す。

コイル１０は、導線４に流れる負荷電流の微分値に比例した出力を生じる。したがって、コイル１０の出力特性Ｇ_Ｉ１は、周波数が高くなるほど大きくなる。

ローパスフィルタ２３は、カットオフ周波数ｆｃ（第１カットオフ周波数ｆｃ１）より低い周波数領域の成分は、ほぼ減衰させずに通過させる。一方、ローパスフィルタ２３は、カットオフ周波数ｆｃより高い周波数領域の成分は、周波数が高くなるほどより多く減衰させて通過させる（「Ｇ_Ｉ２」参照）。

図２に示すように、負荷電流に対する電力計測システム１のゲイン特性Ｇ_Ｉは、カットオフ周波数ｆｃ付近の周波数まで漸増し、カットオフ周波数ｆｃより大きな周波数ではほぼ一定値になる。

図３に、負荷電圧に対する、電力計測システム１の各部でのゲイン特性を示す。図３において、横軸は周波数を表し、縦軸はゲイン（増幅率）を表す。「ｆｃ」は第２カットオフ周波数ｆｃ２（＝第１カットオフ周波数ｆｃ１）を表し、「ｆｓ」は電源周波数を表す。図３中、「Ｇ_Ｖ１」は電圧検出部３０の出力特性を表し、「Ｇ_Ｖ２」はハイパスフィルタ４２のゲイン特性を表す。「Ｇ_Ｖ」は、電圧検出部３０の出力特性Ｇ_Ｖ１とハイパスフィルタ４２のゲイン特性Ｇ_Ｖ２とから得られる、負荷電圧に対する電力計測システム１のゲイン特性を表す。

図３に示すように、電圧検出部３０の出力特性Ｇ_Ｖ１は、周波数によらず一定である。

ハイパスフィルタ４２は、カットオフ周波数ｆｃ（第２カットオフ周波数ｆｃ２）より高い周波数領域の成分は、ほぼ減衰させずに通過させる。一方、ハイパスフィルタ４２は、カットオフ周波数ｆｃより低い周波数領域の成分は、周波数が低くなるほどより多く減衰させて通過させる（「Ｇ_Ｖ２」参照）。

図３に示すように、負荷電圧に対する電力計測システム１のゲイン特性Ｇ_Ｖは、カットオフ周波数ｆｃ付近の周波数まで漸増し、カットオフ周波数ｆｃより大きな周波数では一定値に収束する。

図４に、負荷電流に対する、電力計測システム１の各部での位相特性を示す。図４において、横軸は周波数を表し、縦軸は位相変化を表す。「ｆｃ」は第１カットオフ周波数ｆｃ１（＝第２カットオフ周波数ｆｃ２）を表し、「ｆｓ」は電源周波数を表す。図４中、「Δθ_Ｉ１」はコイル１０の位相特性を表し、「Δθ_Ｉ２」はローパスフィルタ２３の位相特性を表す。「Δθ_Ｉ」は、コイル１０の位相特性Δθ_Ｉ１とローパスフィルタ２３の位相特性Δθ_Ｉ２とから得られる、負荷電流に対する電力計測システム１の位相特性を表す。

図４に示すように、コイル１０は、入力された信号の位相を９０度進ませる（「Δθ_Ｉ１」参照）。

ローパスフィルタ２３は、入力された信号の位相を、信号成分の周波数に応じて遅らせる（「Δθ_Ｉ２」参照）。ローパスフィルタ２３は、カットオフ周波数ｆｃ（第１カットオフ周波数ｆｃ１）より十分高い周波数領域では、信号の位相をほぼ９０度遅らせる。ローパスフィルタ２３は、０［Ｈｚ］付近の周波数領域では、信号の位相を実質的に変化させずに通過させる。また、カットオフ周波数ｆｃ付近の周波数領域では、ローパスフィルタ２３は、周波数が高くなるほど遅れが大きくなるように、信号の位相を遅らせる。

したがって、コイル１０とローパスフィルタ２３との合計では（「Δθ_Ｉ」参照）、カットオフ周波数ｆｃより十分高い周波数領域では、信号の位相を実質的に変化させずに通過させ、０［Ｈｚ］付近の周波数領域では、信号の位相を９０度進ませる。また、カットオフ周波数ｆｃ付近の周波数領域では、周波数が低くなるほど進みが大きくなるように、信号の位相を進ませる。

図５に、負荷電圧に対する、電力計測システム１の各部での位相特性を示す。図５において、横軸は周波数を表し、縦軸は位相変化を表す。「ｆｃ」は第２カットオフ周波数ｆｃ２（＝第１カットオフ周波数ｆｃ１）を表し、「ｆｓ」は電源周波数を表す。図５中、「Δθ_Ｖ１」は電圧検出部３０の位相特性を表し、「Δθ_Ｖ２」はハイパスフィルタ４２の位相特性を表す。「Δθ_Ｖ」は、電圧検出部３０の位相特性Δθ_Ｖ１とハイパスフィルタ４２の位相特性Δθ_Ｖ２とから得られる、負荷電圧に対する電力計測システム１の位相特性を表す。

電圧検出部３０で得られる信号の位相は、負荷電流の位相と同じである。すなわち、電圧検出部３０は、入力される信号に対して位相の変化を与えない（「Δθ_Ｖ１」参照）。

ハイパスフィルタ４２は、入力された信号の位相を、信号成分の周波数に応じて進ませる（「Δθ_Ｖ２」参照）。ハイパスフィルタ４２は、０［Ｈｚ］付近の周波数領域では、信号の位相をほぼ９０度進ませる。カットオフ周波数ｆｃ（第２カットオフ周波数ｆｃ２）より十分高い周波数領域では、ハイパスフィルタ４２は、信号の位相を実質的に変化させずに通過させる。また、カットオフ周波数ｆｃ付近の周波数領域では、ハイパスフィルタ４２は、周波数が低くなるほど進みが大きくなるように、信号の位相を進ませる。

電圧検出部３０は位相の変化を与えないので、電圧検出部３０とハイパスフィルタ４２との合計による位相の変化（「Δθ_Ｖ」）は、ハイパスフィルタ４２による位相の変化（「Δθ_Ｖ２」）と一致する。

上述のように、本実施形態の電力計測システム１では、ハイパスフィルタ４２のカットオフ周波数である第２カットオフ周波数ｆｃ２は、ローパスフィルタ２３のカットオフ周波数である第１カットオフ周波数ｆｃ１と、同じ値に設定されている。このため、図４、図５に示すように、ローパスフィルタ２３の位相特性（「Δθ_Ｉ２」参照）とハイパスフィルタ４２の位相特性（「Δθ_Ｖ２」参照）とは、同一の形状になる。すなわち、任意の周波数において、コイル１０による位相の進みとローパスフィルタ２３による位相の遅れとの合成値が、ハイパスフィルタ４２による位相の進みと同じ値になる。これにより、負荷電流の位相に対する第２電流信号ＳＩ２の位相のずれは、負荷電圧の位相に対する第４電圧信号ＳＶ４の位相のずれと、同じになる。言い換えれば、コイル１０とローパスフィルタ２３とにより電流信号に与えられる位相の進みを、ハイパスフィルタ４２により電圧信号に与えられる信号の進みによって、補償することができる。

ここで、ローパスフィルタのカットオフ周波数が電源周波数に近い値に設定されていると、電源周波数（測定対象の信号成分の周波数）が変動すれば、ローパスフィルタによる位相の遅れも変動する（図４の「Δθ_Ｉ２」参照）。これにより、ローパスフィルタによって処理された後の電流信号の位相も、電源周波数の変動に応じて変動する。電流信号の位相の変動によって、演算部に入力される電流信号と電圧信号との間に位相差が生じると、演算部で求める負荷電力に誤差が生じてしまう。このため、ローパスフィルタと同じカットオフ周波数を有するハイパスフィルタを備えていない、従来の電力計測器では、ローパスフィルタのカットオフ周波数を、電源周波数よりも十分小さな値に設定する必要がある。すなわち、従来の電力計測器では、電源周波数でのローパスフィルタによる位相の遅れが、電源周波数の変動によらずにほぼ一定となるように、ローパスフィルタのカットオフ周波数を電源周波数よりも十分小さな値に設定する必要がある。

一方、ローパスフィルタのゲインは、カットオフ周波数よりも低い低周波数領域では実質的に一定であり、カットオフ周波数よりも高い高周波数領域では、カットオフ周波数から離れるにつれて徐々に減少する（図２の「Ｇ_Ｉ２」参照）。このため、従来の電力計測器のように、ローパスフィルタのカットオフ周波数を電源周波数よりも十分小さな値に設定すると、電源周波数でのゲインに対する低周波数領域でのゲインの割合が、比較的大きくなる。その結果、ローパスフィルタでフィルタリングされた後の信号では、低周波数領域で生じるノイズ成分が増幅されてしまい、Ｓ／Ｎが悪くなってしまう。

これに対し、本実施形態の電力計測システム１では、ローパスフィルタ２３のカットオフ周波数と同じカットオフ周波数を有するハイパスフィルタ４２で、電圧信号をフィルタリングしている。このため、交流電源２の電源周波数の変動に応じて生じる、電源周波数でのローパスフィルタ２３による位相の遅れの変動を、ハイパスフィルタ４２によって補償することができる。したがって、ローパスフィルタ２３の第１カットオフ周波数ｆｃ１を、電源周波数に近い値に設定することができる。これにより、従来に比べてＳ／Ｎを改善することができる、すなわち、電源周波数での信号成分に対する低周波数領域のノイズ成分の割合を減少させることができる。

なお、図３に示すように、ハイパスフィルタ４２のゲインは、第２カットオフ周波数ｆｃ２より高い周波数領域では一定値に収束する（「Ｇ_Ｖ２」参照）。ただし、カットオフ周波数付近の周波数領域では、ハイパスフィルタ４２のゲインは周波数の増加に応じて僅かに変化（増加）する。このため、電源周波数が変動すると、ハイパスフィルタ４２のゲインも僅かに変動する。

これに対し、本実施形態の電力計測システム１では、電圧信号補正部４３が、交流電源２の電源周波数に応じてハイパスフィルタ４２からの電圧信号（第３電圧信号ＳＶ３）の信号レベルを補正している。これにより、電源周波数の変動によらずに、負荷電力をより正確に求めることができる。

以上説明した実施形態の電力計測システム１は、本発明の一例に過ぎず、本発明は、上記の実施形態に限定されることはなく、上記の実施形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。以下に、本実施形態の変形例を列挙する。

自動利得制御回路４３１は、ハイパスフィルタ４２によるフィルタリングに先立って、交流電源２の電源周波数に応じて、電圧検出部３０からの出力に応じた信号の信号レベルを補正してもよい。すなわち、自動利得制御回路４３１は、電源周波数に応じて、第２Ａ／Ｄ変換回路４１からの第２電圧信号ＳＶ２の信号レベルを補正してもよい。この場合、ハイパスフィルタ４２は電圧信号補正部４３からの出力をフィルタリングし、ハイパスフィルタ４２からの出力が演算部４４に入力される。

電圧信号補正部４３は、図６に示すように、ハイパスフィルタ４２と演算部４４との間に介在するフィルタ４３２で構成されていてもよい。本変形例のフィルタ４３２は、ディジタルフィルタであって、ＦＩＲ（Finite Impulse Response：有限インパルス応答）型のフィルタである。フィルタ４３２は、ハイパスフィルタ４２のゲイン特性だけを補償する。すなわちフィルタ４３２は、電源周波数付近の周波数領域において、周波数に対してフラットな位相特性を有し、かつ周波数に対して線形であってハイパスフィルタ４２のゲイン特性と逆の傾きのゲイン特性を有する。なお、フィルタ４３２（電圧信号補正部４３）は、第２Ａ／Ｄ変換回路４１とハイパスフィルタ４２との間に設けられてもよい。

第２カットオフ周波数ｆｃ２と第１カットオフ周波数ｆｃ１が同じとは、第２カットオフ周波数ｆｃ２と第１カットオフ周波数ｆｃ１とが完全に一致することに限定されない。必要となる計測精度の範囲で、ローパスフィルタ２３による位相の変化を、ハイパスフィルタ４２によって補償できれば、第２カットオフ周波数ｆｃ２は第１カットオフ周波数ｆｃ１と異なっていてもよい。

電力計測システム１は、主幹回路と複数の分岐回路とを有する分電盤に用いられてもよい。この場合、複数の分岐回路の各々に対してコイル１０と電流計測部２０とが設けられ、分岐回路ごとに負荷電流が計測される。また、電圧検出部３０は、主幹回路の線間電圧を負荷電圧として計測する。演算部４４は、負荷電圧と、分岐回路の各々について計測した負荷電流とに基づいて、分岐回路ごとに負荷電力を求める。

ローパスフィルタ２３、ハイパスフィルタ４２は、アナログ回路（例えばＲＣ回路、ＣＲ回路）により構成されていてもよい。この場合、第１Ａ／Ｄ変換回路２２、第２Ａ／Ｄ変換回路は省略される。

以上説明したように、本実施形態及び変形例に係る電力計測システム１は、コイル１０と、ローパスフィルタ２３と、電圧検出部３０と、ハイパスフィルタ４２と、演算部４４と、を備える。コイル１０は、外部の交流電源２から負荷３に供給される電流の微分値に比例した出力（第１電流信号ＳＩ１）を生じる。ローパスフィルタ２３は、第１カットオフ周波数ｆｃ１を有する。ローパスフィルタ２３は、コイル１０の出力（第１電流信号ＳＩ１）に応じた信号をフィルタリングして電流信号（第２電流信号ＳＩ２）を生成する。電圧検出部３０は、交流電源２から負荷３に印可される電圧に応じた出力（第１電圧信号ＳＶ１）を生成する。ハイパスフィルタ４２は、第１カットオフ周波数ｆｃ１と同じに設定されている第２カットオフ周波数ｆｃ２を有する。ハイパスフィルタ４２は、電圧検出部３０からの出力（第１電圧信号ＳＶ１）に応じた信号をフィルタリングして電圧信号（第３電圧信号ＳＶ３）を生成する。演算部４４は、電流信号（第２電流信号ＳＩ２）と電圧信号（第３電圧信号ＳＶ３）とに基づいて、交流電源２から負荷３に供給される電力を求める。

本実施形態の電力計測システム１によれば、交流電源２の電源周波数の変動に応じたローパスフィルタ２３による位相の変動を、ハイパスフィルタ４２により補償することができる。したがって、ローパスフィルタ２３のカットオフ周波数ｆｃ１を高くすることができる。また、ローパスフィルタ２３のカットオフ周波数ｆｃ１を高くすることで、Ｓ／Ｎを改善することができる。

一態様において、電力計測システム１は、電圧信号補正部４３をさらに備える。電圧信号補正部４３は、ハイパスフィルタ４２によるフィルタリングに先立って、交流電源２の電源周波数に応じて、電圧検出部３０からの出力（第１電圧信号）に応じた信号の信号レベルを補正する。或いは、電圧信号補正部４３は、交流電源２の電源周波数に応じて、電圧信号（第３電圧信号ＳＶ３）の信号レベルを補正する。

これにより、電圧信号補正部４３によって、周波数に対するハイパスフィルタ４２のゲインの変化を補償することができる。

一態様において、電圧信号補正部４３は、交流電源２の電源周波数を検出する。また、電圧信号補正部４３は、電圧検出部３０からの出力（第１電圧信号ＳＶ１）に応じた信号を、検出した周波数に応じて補正する。これにより電圧信号補正部４３は、補正後の信号をハイパスフィルタ４２でフィルタリングして生成される信号の信号レベルを、電圧検出部３０からの出力の信号レベルと一致させる。或いは、電圧信号補正部４３は、ハイパスフィルタ４２でフィルタリングされた後の電圧信号（第３電圧信号ＳＶ３）を、検出した周波数に応じて補正する。これにより電圧信号補正部４３は、補正後の信号（第４電圧信号ＳＶ４）の信号レベルを、電圧検出部３０からの出力（第１電圧信号ＳＶ１）の信号レベルと一致させる。

これにより、電圧信号補正部４３によって、周波数に対するハイパスフィルタ４２のゲインの変化を動的に補償することができる。

一態様において、電圧信号補正部４３は、電源周波数付近の周波数領域において、周波数に対して位相が一定でゲインが線形に変化する特性を有する、有限インパルス応答型のフィルタ４３２を備える。

これにより、フィルタ４３２を設けるだけで、周波数に対するハイパスフィルタ４２のゲインの変化を補償することができる。

一態様において、第１カットオフ周波数ｆｃ１を有するローパスフィルタ２３及び第２カットオフ周波数ｆｃ２を有するハイパスフィルタ４２の各々は、ディジタルフィルタで構成される。

これにより、ローパスフィルタ２３及びハイパスフィルタ４２の位相特性の特性曲線の形状を、容易に一致させることができる。

（実施形態２）
図７を参照して、本発明の実施形態２に係る電力計測システム１について説明する。以下、実施形態１と同様の構成については、共通の符号を付して適宜説明を省略する。

本実施形態の電力計測システム１は、実施形態１のハイパスフィルタ４２としての第１のハイパスフィルタ４２に加えて、第２のハイパスフィルタ４５と第３のハイパスフィルタ２４とをさらに備えている。第２のハイパスフィルタ４５は、第３カットオフ周波数ｆｃ３を有し、第１のハイパスフィルタ４２の前段又は後段に設けられる。第３のハイパスフィルタ２４は、第４カットオフ周波数ｆｃ４を有し、ローパスフィルタ２３の前段又は後段に設けられる。第２のハイパスフィルタ４５及び第３のハイパスフィルタ２４の各々は、入力された信号の低周波数領域成分を減衰させる。第３カットオフ周波数ｆｃ３と第４カットオフ周波数ｆｃ４とは同じに設定される。

一例において、図７に示すように、第２のハイパスフィルタ４５は第１のハイパスフィルタ４２の前段に設けられ、第３のハイパスフィルタ２４はローパスフィルタ２３の前段に設けられる。この場合、第２のハイパスフィルタ４５は、第２Ａ／Ｄ変換回路４１からの出力の低周波数領域成分を減衰させる。また、第３のハイパスフィルタ２４は、第１Ａ／Ｄ変換回路２２からの出力の低周波数領域成分を減衰させる。

別例において、第２のハイパスフィルタ４５は第１のハイパスフィルタ４２の後段に設けられ、第３のハイパスフィルタ２４はローパスフィルタ２３の後段に設けられる。この場合、第２のハイパスフィルタ４５は、第１のハイパスフィルタ４２からの出力の低周波数領域成分を減衰させる。また、第３のハイパスフィルタ２４は、ローパスフィルタ２３からの出力の低周波数領域成分を減衰させる。

なお、第２のハイパスフィルタ４５を第１のハイパスフィルタ４２の前段に設け、第３のハイパスフィルタ２４をローパスフィルタ２３の後段に設けてもよい。或いは、第２のハイパスフィルタ４５を第１のハイパスフィルタ４２の後段に設け、第３のハイパスフィルタ２４をローパスフィルタ２３の前段に設けてもよい。

本実施形態の電力計測システム１によれば、第２のハイパスフィルタ４５及び第３のハイパスフィルタ２４によって、低周波数領域のノイズ成分をさらに低減することができる。また、電流信号と電圧信号との両方を、同じカットオフ周波数を有するハイパスフィルタでフィルタリングしているので、電流信号（第２電流信号ＳＩ２）と電圧信号（第４電圧信号ＳＶ４）との間で位相差が生じるのも防ぐことができる。

なお、第３カットオフ周波数ｆｃ３及び第４カットオフ周波数ｆｃ４は、第１カットオフ周波数ｆｃ１及び第２カットオフ周波数ｆｃ２以下に設定されることが好ましい。また、第３カットオフ周波数ｆｃ３と第４カットオフ周波数ｆｃ４が同じとは、第３カットオフ周波数ｆｃ３と第４カットオフ周波数ｆｃ４とが完全に一致することに限定されない。

実施形態２で説明した構成は、実施形態１で説明した構成（変形例を含む）と適宜組み合わせて適用可能である。

１ 電力計測システム
２ 交流電源
３ 負荷
１０ コイル
２３ ローパスフィルタ
２４ 第３のハイパスフィルタ
３０ 電圧検出部
４２ ハイパスフィルタ（第１のハイパスフィルタ）
４３ 電圧信号補正部
４３２ フィルタ
４４ 演算部
４５ 第２のハイパスフィルタ

Claims (6)

1. 外部の交流電源から負荷に供給される電流の微分値に比例した出力を生じるコイルと、
   第１カットオフ周波数を有し、前記コイルの出力に応じた信号をフィルタリングして電流信号を生成するローパスフィルタと、
   前記交流電源から前記負荷に印可される電圧に応じた出力を生成する電圧検出部と、
   前記第１カットオフ周波数と同じに設定されている第２カットオフ周波数を有し、前記電圧検出部からの出力に応じた信号をフィルタリングして電圧信号を生成するハイパスフィルタと、
   前記電流信号と前記電圧信号とに基づいて、前記交流電源から前記負荷に供給される電力を求める演算部と、
   を備える
   電力計測システム。
2. 前記ハイパスフィルタによるフィルタリングに先立って前記交流電源の電源周波数に応じて前記電圧検出部からの出力に応じた信号の信号レベルを補正する、又は、前記交流電源の電源周波数に応じて前記電圧信号の信号レベルを補正する、電圧信号補正部をさらに備える
   請求項１記載の電力計測システム。
3. 前記電圧信号補正部は、
   前記交流電源の電源周波数を検出し、
   前記電圧検出部からの出力に応じた信号を、検出した周波数に応じて補正することで、補正後の信号を前記ハイパスフィルタでフィルタリングして生成される前記電圧信号の信号レベルを前記電圧検出部からの出力の信号レベルと一致させる、又は、前記ハイパスフィルタでフィルタリングされた後の前記電圧信号を、検出した周波数に応じて補正することで、補正後の信号の信号レベルを前記電圧検出部からの出力の信号レベルと一致させる
   請求項２記載の電力計測システム。
4. 前記電圧信号補正部は、前記電源周波数付近の周波数領域において、周波数に対して位相が一定でゲインが線形に変化する特性を有する、有限インパルス応答型のフィルタを備える
   請求項２記載の電力計測システム。
5. 前記ハイパスフィルタとしての第１のハイパスフィルタに加えて、第３カットオフ周波数を有し前記第１のハイパスフィルタの前段又は後段に設けられる第２のハイパスフィルタと、第４カットオフ周波数を有し前記ローパスフィルタの前段又は後段に設けられる第３のハイパスフィルタと、をさらに備え、
   前記第２及び第３のハイパスフィルタの各々は、入力された信号の低周波数領域成分を減衰させ、
   前記第３カットオフ周波数と前記第４カットオフ周波数とは同じに設定される
   請求項１〜４のいずれか一項記載の電力計測システム。
6. 前記第１カットオフ周波数を有する前記ローパスフィルタ及び前記第２カットオフ周波数を有する前記ハイパスフィルタの各々は、ディジタルフィルタで構成される
   請求項１〜５のいずれか一項記載の電力計測システム。

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