JP2741132B2 - 電源監視レコーダ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は例えば分電盤内で負荷
電流、漏れ電流および線間電圧の波形を短時間的に記録
し、かつその波形による実効値を長時間的に記録し、同
分電盤を介して使用する電力の供給停止（つまり停電）
の原因を分析、判断するとともに、この判断結果を報知
する電源監視レコーダに関するものである。

【０００２】

【従来例】近年、電灯需要や業務用電力需要等を問わ
ず、分電盤を介して電力を使用するようになっており、
図４に示すように，例えば一般家庭で使用される分電盤
１には過負荷遮断器（電流制限器、配線用遮断器）２，
３および漏電遮断器４が設けられている。

【０００３】ここに、上記使用する電力が上記電流制限
器２および各配線用遮断器３の許容範囲を越えると、そ
れら電流制限器２、各配線用遮断器３のリレーが作動
し、あるいは漏電が生じると、上記漏電遮断器４のリレ
ーが作動する。

【０００４】したがって、定格オーバーや漏電等が生じ
ても、電力の供給が直ちに停止されることから、例えば
火災等の発生を未然に防止することができ、安全性が極
めて高くなっている。

【０００５】ところで、上記分電盤１を介して使用する
電力の供給停止、つまり停電の原因を知るにはその電力
の交流電流や交流電圧波形等を常に測定する必要があ
り、この場合例えば電力計や波形記録計等を用いればよ
い。

【０００６】

【発明が解決しょうとする課題】しかしながら、上記測
定に際し、例えば分電盤１による短時間的な波形記録
と、長時間的な実効値記録とを同時に行うことができな
いため、短時間的な波形記録用の装置および長時間的な
波形記録用の装置を必要とし、また負荷電流、漏れ電流
および線間電圧等の調査項目に応じて複数の装置を必要
とし、これら多くの装置を分電盤１の外部装置として配
置しなければならない。

【０００７】また、図５の交流電圧および交流電流の波
形図に示すように、上記停電に際してはその停電までの
交流電圧や交流電流の波形（同図ａ，ｂに示す）を測定
することが可能であるが、同測定波形から上記停電の原
因、例えば過負荷、漏電、欠相等によるものであるか否
かを判断することが難しく、測定者で、かつ経験者でな
ければその停電の原因を解析ができないという問題点が
ある。なお、図５のａは交流電圧波形で、同図のｂは交
流電流波形である。

【０００８】この発明は上記課題に鑑みなされたもので
あり、その目的は各チャネルの入力波形データの取り込
みととともに、同波形データによる実効値の算出を同時
に行うことができ、同実効値の算出時に電力停止が発生
しても、同電力停止までの波形データを記録しておくこ
とができ、分電盤を介して使用する電力停止の原因、分
析ができるようにした電源監視レコーダを提供すること
にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明の電源監視レコーダは、負荷電流、漏れ電
流を検出する複数の電流クランプおよび線間電圧を検出
する電圧プローブと、これら検出電流、電圧を各チャネ
ル（チャンネル）毎に入力し、同入力電圧、電流信号を
所定サンプリング周期でそれぞれディジタル変換する入
力ユニットと、この各チャネルの入力ユニットでディジ
タル変換した波形データを取り込む波形取込部と、同取
り込まれた各チャネルの波形データを記録し、かつ少な
くとも所定波形数分をリング式に記録する波形データ記
録部と、上記取り込まれた各チャネルの波形データを所
定時間（Ｔ）毎に順次所定数（ｎ＝Ｔ／サンプリング周
期）入力して順次積和するとともに、この入力波形デー
タの積和値（Ｓ）に基づいて実効値（ＲＳ）を順次算出
し、一定時間（ｔ）に算出された実効値（ＲＳ）の平均
値を各チャネル毎に算出する実効値演算手段（ＣＰＵの
機能）と、子の実効値演算手段で算出した平均値を実効
値データとして記録する実効値データ記録部と、上記分
電盤を介して使用する電力の商用電源の各要素の少なく
とも１つと基準値とを比較し、その商用電源を監視する
電源監視部と、上記各チャネルの波形データの取り込み
とともに、同波形データによる実効値演算を可能とし、
少くとも上記各チャネルについて上記分電盤を介して使
用する電力の供給停止までの１波形分の波形データを上
記波形データ記録部から読み出して同波形データにより
実効値を演算し、同各実効値と予め設定した定格値と比
較することにより、異常チャネルを検出、表示し、かつ
上記電力止の原因を判断、報知する制御部（ＣＰＵ）と
を備えたことを要旨とする。

【００１０】

【作用】上記構成としたので、上記波形データ記録部に
は各チャネルのクランプおよびプローブによる検出電
流、検出電圧の波形データが記録されるが、この波形デ
ータはリング式に短時間的に記録され、一方上記波形デ
ータに基づいて得た実効値データが実効値データ記録部
に長時間的に記録される。

【００１１】このとき、上記各チャネルにおける実効値
が所定時間（Ｔ）毎に所定数（ｎ＝Ｔ／サンプリング周
期）入力した波形データ（Ｄｉ）に基づいて算出される
が、この算出時にあっても入力波形データ（Ｄｉ）は上
記波形データ記録部にも記録されている。

【００１２】この場合、上記各チャネルの入力波形デー
タ（Ｄｉ）のサンプリング周期の間に、同各チャネルの
入力波形データが順次積和され、この積和値（Ｓ）に基
づいて実効値（ＲＳ）が算出されるため、入力波形デー
タの取込みを停止させず済むことになる。

【００１３】これにより、上記各チャネルにおける実効
値の算出、記録時に、例えば停電が発生した場合であっ
ても、同停電までの所定波形数分の波形データが確実に
波形データ記録部に記録されている。

【００１４】したがって、上記停電までの所定数の波形
のデータが上記波形データ記録部に確実に記録されてい
ることから、同停電の原因解析が可能であり、また上記
実効値データ記録部の記憶容量が少くとも、長期的、例
えば２週間程度に渡って算出された実効値データを記録
することができる。

【００１５】

【実施例】この発明の電源監視レコーダは、例えば分電
盤内で負荷電流、漏れ電流および線間電圧の波形データ
を短時間的にリング式に記録し、かつその波形データに
基いて長時間的に演算した実効値データを記録するよう
になっている。

【００１６】上記波形データの記録は常時所定波形数の
波形データ（例えば５０Ｈｚの場合１６波形分、６０Ｈ
ｚの場合１９．２波形分）について行い、また上記実効
値データの記録は当該電力使用の状況等が観測できるよ
うに、例えば２週間程度行うようになっている。

【００１７】ところで、入力波形のデータに基づいて実
効値を算出する際、各チャネル（チャンネル）の入力波
形データの取込みを停止すると、同実効値の算出時に上
記分電盤を介して使用する電力の停止、つまり停電等の
異常事態が発生したとき、同タイミングにおける波形デ
ータが取込まれておらず、つまり同停電の原因解析がで
きなくなる。

【００１８】そこで、この発明の電源監視レコーダは、
各チャネルの入力波形のデータを所定時間（Ｔ）毎に順
次所定数（ｎ＝Ｔ／サンプリング周期）入力するととも
に、この入力波形データの取込みタイミング（サンプリ
ング周期）の間で同入力波形データを採取して積和し、
この積和値（Ｓ）に基づいて実効値を順次算出し、一定
時間（ｔ）その実効値の算出を繰り返し、同一定時間
（ｔ）内に算出した実効値の平均値を各チャネル毎に算
出すとともに、この実効値の平均値を実効値データとし
て記録し、同実効値データを長期的（例えば２週間程
度）に継続して記録可能としている。

【００１９】そのため、上記電源監視レコードは、図１
に示す構成をしている。なお、図中、図４と同一部分に
は同一符号を付し重複説明を省略する。

【００２０】図１において、この発明の電源監視レコー
ダは、少なくとも分電盤内での負荷電流、漏れ電流およ
び線間電圧を測定するため、同分電盤１内の所定被測定
体に接続可能とする少なくとも１つの電圧プローブ（セ
ンサ）１０および複数の電流クランプ（センサ）１１
と、これら電圧プローブ１０および電流クランプ１１に
よる各チャネルの検出信号をそれぞれ入力可能とし、か
つ所定サンプリング周期で取り込み可能にディジタル変
換する複数の入力ユニット１２と、これらディジタル変
換した波形データを取り込む波形取込部（メモリコント
ローラ）１３と、上記分電盤１を介して使用する電力
（商用電源）を監視する電源監視部１４と、上記波形取
込部１３で取り込んだ波形データを短時間的にリング式
に記録するとともに、その波形データに基づいて上記サ
ンプリングの間に実効値データを算出し、その波形デー
タおよび実効値データに基づいて測定波形および測定実
効値の表示処理等を行うＣＰＵ１５と、上記波形データ
を記録するための波形データ記録部１６と、上記演算し
た実効値データを記録するための実効値データ部１７と
を備えている。

【００２１】また、この電源監視レコーダは、測定結果
（停電の原因、分析結果）等を表示、印字するモニタ
（ＬＣＤ表示部）１８およびプリンタ１９と、キーボー
ド２０とからなる入出力装置２１とを備えている。

【００２２】さらに、上記各チャネルの入力ユニット１
２は電流および電圧を入力可能とするアンプ、Ａ／Ｄ変
換器およびフォトカプラで構成されている。さらにま
た、上記電源監視部１４は分電盤１を介して使用する電
力（商用電源）の各要素の少なくとも１つと基準値（例
えばスレッショルド電圧；６０Ｖ乃至７０Ｖ）とを比較
し、その各要素の少なくとも１つが基準値以下になった
ときにトリガを発生する構成になっており、かつ当該電
源監視レコーダの測定器内部に設けられている。

【００２３】次に、上記構成の電源監視レコーダの動作
を図２のフローチャート図および図３のタイムチャート
図を参照して詳しく説明する。

【００２４】まず、上記分電盤１を介して電力が使用さ
れており、同分電盤１の電流制限器２，配線用遮断器３
や漏電遮断器４が作動していないものとする。

【００２５】このとき、上記各チャネルの電圧プローブ
１０および電流クランプ１１が分電盤１内の所定箇所に
取り付けられ、同分電盤１内で負荷電流、漏れ電流およ
び線間電圧が検出されている。この各チャネルの検出信
号が上記各入力ユニット１２に入力されて所定サンプリ
ング周期で当該電源監視レコーダの処理可能な波形デー
タとされ、この各チャネルの波形データが波形取込部１
３に取込まれることになる。

【００２６】ここに、上記入出力装置２１にて任意の測
定項目（測定パターン）が選択され、また各チャネルの
レンジ設定が行われて、当該電源監視レコーダが測定状
態にされると、例えば上記取込まれた波形データが短時
間的に波形データ記録部１６に記録され、かつその波形
データにより算出した実効値データが長時間的に実効値
データ記録部１７に記録される。

【００２７】この場合、上記各チャネルの入力波形が図
３（ａ），（ｂ）および（ｃ）に示すものであると、各
チャネルの波形データが波形取込部１３を介して例えば
４０μｓ周期で波形データ記録部１６に記録され、しか
もこの波形データ記録部１６には例えば３２０ｍｓの波
形分（５０Ｈｚの場合１６波形分、６０Ｈｚの場合１
９．２波形分）の波形データが常時リング式に記録され
る。

【００２８】一方、上記ＣＰＵ１５の実効値演算処理に
おいては、上記各チャネルの波形データ（図３の実線に
示す）が所定時間（図３に示すＴ時間）毎に所定数（ｎ
個＝Ｔ／サンプリング周期）順次入力されるとともに、
上記サンプリング周期の間に同入力波形データが積和さ
れ、この積和値（Ｓ）に基づいて実効値（ＲＳｃｈ（ｃ
ｈ＝１，２，…，Ｎ）が順次算出され、かつ同実効値
（ＲＳ）の算出が一定時間（図３に示すｔ時間）内で繰
り返される。

【００２９】そして、上記一定時間（ｔ時間）経過後、
上記各チャネルについて算出した実効値（ＲＳ）の平均
値が算出され、この算出された平均値が実効値データと
して実効値データ記録部１７に記録される。

【００３０】上記実効値演算、記録を詳しく説明する
と、まずｔ時間（例えば１分間）内で各チャネルについ
て入力波形の実効値を算出するために、ｔ時間タイマが
セットされる（ステップＳＴ１）。

【００３１】当初はステップＳＴ２を経てＳＴ３に進
み、チャネル“１”について入力波形の実効値ＲＳ１を
演算するために、変数ｃｈがｃｈ＋１＝１にされる。な
お、図２に示す実効値演算ルーチンの初期設定において
は変数ｃｈ＝０，ｉ＝０および波形データＤｉの積和Ｓ
＝０とされる。

【００３２】続いて、変数ｉがｉ＋１＝１にされ（ステ
ップＳＴ４）、ｎ個のうちの最初の波形データがＤ１と
して採取されて二乗される（ステップＳＴ５，ＳＴ
６）。さらに、上記チャネル“１”の入力波形について
ｎ個（Ｔ／サンプリング周期）までの波形データＤｎが
順次採取されて二乗され、これら二乗した波形データが
順次加算されて積和値Ｓが得られる。

【００３３】このようにして、上記チャネル“１”の入
力波形について、Ｔ時間内におけるｎ個の波形データの
積和値Ｓが得られると（ステップＳＴ７）、そのＴ時間
内における入力波形の実効値ＲＳ１が算出される（ステ
ップＳＴ８）。

【００３４】この場合、上記採取したｎ個の波形データ
を二乗していることから、上記積和値Ｓをｎで除算し、
この除算値の平方根をとって実効値ＲＳ１を得ている。

【００３５】続いて、上記変数ｃｈがＮでなければ（ス
テップＳＴ９）、つまり上記Ｎチャネルの入力波形につ
いてＴ時間内における実効値ＲＳＮが算出されていなけ
れば、上記ステップが繰り返されることになる。

【００３６】ところで、上記各チャネルにおける実効値
ＲＳ１，ＲＳ２，…，ＲＳＮの算出を上記波形データの
サンプリング周期の間に行っていることから、上記実効
値の算出に際しては波形データの取込みを停止せずとも
済むことになる。

【００３７】したがって、上記実効値の算出時に、例え
ば使用電力の停止（停電）が発生したとしても、その停
電の原因解析に必要な波形データを取り取り逃すという
こともない。

【００３８】上記各チャネルにおける実効値算出の１巡
目が終了すると、上記変数ｃｈ，ｉ，Ｓがクリアされ
（ステップＳＴ９）、上記ステップＳＴ２に戻されて上
記ｔ時間タイマのタイムアップまで、上記処理（実効値
ＲＳ１，ＲＳ２，…，ＲＳＮの算出処理）が繰り返され
る。

【００３９】２巡目においては、各チャネルの入力波形
のＴ時間内での実効値ＲＳ１，ＲＳ２，…，ＲＳＮが算
出されると、これら実効値がそれぞれ１巡目に算出した
実効値ＲＳ１，ＲＳ２，…，ＲＳＮに加算される（ステ
ップＳＴ８）。

【００４０】また、上記ｔ時間タイマのタイムアップま
で、各チャネルにおける実効値ＲＳ１，ＲＳ２，…，Ｒ
ＳＮの算出、加算が繰り返されるが、同ｔ時間タイマが
タイムアップした場合ステップＳＴ１１に進み、上記Ｎ
チャネルについて算出、加算した実効値ＲＳ１，ＲＳ
２，…，ＲＳＮ、つまり各総和値がその加算回数で除算
され、各チャネルについて算出した実効値の平均値が算
出され、これら平均値が実効値データとして実効値デー
タ記録部１７に記録される。

【００４１】上記ｔ時間内における各チャネルの入力波
形について実効値が算出されると、長時間的に渡って実
効値データを実効値データ記録部１７に順次記録するた
め、上記変数がクリアされ（ステップＳＴ１２）、ステ
ップＳＴ１に戻されることから、再度各チャネルにおけ
る実効値の算出が繰り返される。

【００４２】このように、ｔ時間（１分間）毎に各チャ
ネルの入力波形の実効値を得て実効値データ記録部１７
に記録していることから、同実効値データ記録部１７の
記憶容量が大きくなくとも、例えば２週間程度の長期間
に渡って実効値データを記録することができる。

【００４３】なお、上記各チャネルにおける実効値デー
タがｔ時間（１分間）内においてＴ時間内の入力波形に
ついて算出した値を加算してその平均値を取ったもので
あることから、その実効値データに含まれる誤差が極め
て少く、入力波形の実際の実効値とみなすことができ
る。

【００４４】ここで、なんらかの原因（例えば停電）に
より分電盤１のブレーカ（電流制限器２あるいは配線用
遮断器３）が降りると、同分電盤１を介して使用する電
力の商用電源が基準値以下となるため、上記電源監視部
１４からは信号（トリガ）が発生される。

【００４５】このとき、上記トリガにより当該電源監視
レコーダにおける測定が停止されるが、上記波形データ
記録部１６には上記停電までの３２０ｍｓの波形分の波
形データが記録されており、しかも上記入力波形におけ
る実効値値算出時であっても、同時に波形データが記録
されている。

【００４６】上記停電の後、当該電源監視レコーダの電
源が再投入されると、停電原因の分析、表示ルーチンが
実行され、上記停電以前に測定が行われているか否かの
判断が行われる。

【００４７】上記波形データ記録部１６には入力波形の
所定波形数分の波形データが記録されていることから、
各チャネルについてそれぞれ１波形分の波形データによ
り停電時までの１波形分における実効値が演算される。

【００４８】続いて、上記演算した各チャネルの実効値
と予め設定した定格値（測定前に入力している定格値）
とがそれぞれ比較される。この定格値は各ブレーカ２，
３の定格電流値、漏電遮断器４の感度電流値および固定
の線間定格電圧値（１２０Ｖ）である。

【００４９】例えば、上記電圧プローブ１０による検出
波形データの実効値（線間電圧の測定値）と上記線間電
圧値（１２０Ｖ）とが比較され、上記複数の電流クラン
プ１１による検出波形データ（漏れ電流および負荷電
流）の実効値と感度電流値および定格電流値とがそれぞ
れ比較される。

【００５０】上記比較の結果により、上記線間電圧の測
定値（実効値）が１２０Ｖを越えている場合には欠相と
判断され、上記漏れ電流の測定値（実効値）が感度電流
を越えている場合には漏電と判断され、上記負荷電流の
測定値（実効値）が定格電流を越えている場合には過負
荷と判断される。

【００５１】そして、各チャネルにおける測定結果が異
常である否かが判断され、異常と判断されたチャネルが
ＬＣＤ１８の画面に表示され、かつ停電動作の原因、つ
まり上記欠相、漏電あるいは過負荷の旨が同画面に表示
される。

【００５２】このように、上記波形データ記録部１６に
は長時間的な実効値の算出と同時に波形データが記録さ
れていることから、上記停電が同実効値の算出時に発生
したとしても、その停電までの所定波形数をその波形デ
ータ部１７に確実に記録することができ、停電の原因、
分析が可能となる。

【００５３】また、上記波形データ記録部１６に記録し
ている波形データに基づいて、目的に応じた波形の分
析、例えば高調波解析を行うことができ、かつ実効値デ
ータ記録部１７に記録している実効値データに基づいて
実効値の表示、印字処理を行うことができ、例えば各家
庭における長期的な使用電力をＬＣＤ１８に表示、プリ
ンタ１９でプリントアウトすることにより、その家庭の
長期的な電力使用状況を容易に知ることができる。

【００５４】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の電源監
視レコーダによれば、負荷電流、漏れ電流および線間電
圧を複数の電流クランプ、電圧プローブで検出し、各チ
ャネルの検出信号をそれぞれディジタル変換した波形デ
ータを短時間的にリング式に記録し、かつ同波形データ
による実効値データを上記波形データの取込みタイミン
グ（サンプリング周期）の間で算出して長時間的に記録
するとともに、上記使用している電力（商用電源）を監
視し、上記使用電力の供給停止（停電）時に同停電まで
の所定波形数の波形データを記録し、上記停電までの１
波形の波形データに基いて実効値を算出し、同実効値と
予め設定した種々定格値（感電流値、定格電流値、線間
電圧値）とを比較し、この比較結果により上記停電の原
因を判定し、かつ異常チャネルおよびその停電の原因を
ＬＣＤ等の画面に表示するようにしたので、上記実効値
の算出と同時に波形データを取込むことができ、同実効
値の算出時に上記分電盤を介している電力の供給停止、
停電が発生しても、同停電までの波形データを確実に記
録することができることから、同波形データによりその
停電の原因、分析が可能であり、この原因、分析結果に
よりその電力供給停止の原因を容易に知ることができ
る。

【００５５】また、上記各チャネルにおける実効値算出
に際しては、所定時間（Ｔ）内でｎ個のデータを順次入
力し、この入力波形データに基づいて実効値を算出し、
かつ同実効値の算出を一定時間（ｔ）に繰り返すととと
もに、この繰り返して算出した各チャネルにおける実効
値の平均値をそれぞれ入力波形の実効値データとして記
録するようにしたので、同実効値データを記録する実効
値データ記録部の記憶容量が少くとも、当該使用電力の
長時間に渡って実効値を記録することができるという効
果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す電源監視レコーダの
概略的ブロック線図である。

【図２】図１に示す電源監視レコーダの動作を説明する
概略的フローチャート図である。

【図３】図１に示す電源監視レコーダの動作を説明する
概略的タイムチャート図である。

【図４】分電盤の概略的ブロック線図である。

【図５】図４に示す分電盤を介して使用する電力の交流
電圧、交流電流の概略的波形図である。

【符号の説明】

１ 分電盤 ２ 電流制限器 ３ 配線用遮断器 ４ 漏電遮断器 １０ 電圧プローブ １１ 電流クランプ １２ 入力ユニット １３ 波形取込部（メモリコントローラ） １４ 電源監視部 １５ ＣＰＵ １６ 波形データ記録部 １７ 実効値データ記録部 １８ モニタ（ＬＣＤ） １９ プリンタ ２０ キーボード ２１ 入出力装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小暮 英二 東京都千代田区内幸町１丁目１番３号 東京電力株式会社内 (56)参考文献 特開 昭59−202023（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−160317（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも分電盤内で負荷電流、漏れ電
   流を検出する複数の電流クランプおよび線間電圧を検出
   する少なくとも１つの電圧プローブと、 該検出電流、電圧を各チャネル毎に入力し、同入力電
   圧、電流信号を所定サンプリング周期でそれぞれディジ
   タル変換する入力手段と、 該各チャネルの入力手段でディジタル変換された波形デ
   ータを取り込む取込手段と、 該取り込まれた各チャネルの波形データを記録し、かつ
   少なくとも所定波形数分をリング式に記録する波形デー
   タ記録手段と、 前記取り込まれた各チャネルの波形データを所定時間
   （Ｔ）毎に順次所定数（ｎ＝Ｔ／サンプリング周期）入
   力して順次積和するとともに、該入力波形データの積和
   値（Ｓ）に基づいて実効値（ＲＳ）を順次算出し、一定
   時間（ｔ）に算出された実効値（ＲＳ）の平均値を各チ
   ャネル毎に算出する実効値演算手段と、 該実効値演算手段で算出した平均値を実効値データとし
   て記録する実効値データ記録手段と、 前記分電盤を介して使用する電力の商用電源の各要素の
   少なくとも１つと基準値とを比較し、同商用電源を監視
   する電源監視手段と、 前記各チャネルの波形データの取り込みとともに、同波
   形データによる実効値の演算を可能とし、少くとも前記
   各チャネルについて前記分電盤を介して使用する電力の
   供給停止までの１波形分の波形データを前記波形データ
   記録手段から読み出して同波形データにより実効値を演
   算し、同各実効値と予め設定した定格値と比較すること
   により、異常チャネルを検出、表示し、かつ前記電力停
   止の原因を判断、報知する制御手段とを備えことを特徴
   とする電源監視レコーダ。