JP3927311B2 - 負荷電流制限機構内蔵の電力量計 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、負荷電流制限機構内蔵の電力量計、特に電流制限機構の動作後の復旧操作に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図９は、従来の一般的な単相３線式の負荷電流制限機構を内蔵した電力量計と分電盤の組み合わせにより、需要家が単相３線の配電形式で電気供給を受ける場合の受電回路の構成図である。
図において、１は負荷電流制限機構が内蔵された電力量計、２は電力量計１の接続端子台、３は負荷電流に比例した二次出力を得る変流器（ＣＴ）、４は変流器３の二次出力と電圧とを乗算して電力量を演算する電力量計量部、５は電力量計量部４の演算結果を累計表示する表示部、６は変流器３の二次出力から負荷電流の大きさを計測する負荷電流計測部、７は電流制限値判定部であり、負荷電流計測部７の計測値が契約電流値を所定時限以上継続したとき信号を出力して負荷開閉器制御部８を介して負荷開閉器９を作動して負荷への電力供給を遮断すると同時に表示部５へ負荷開閉器９の作動を表示させる。１０は定格値の設定及び負荷開閉器９を再投入する操作部である。１１は電力量計１内の電子回路、表示装置等の駆動電力を編成する制御電源部である。１Ｓ，２Ｓ，３Ｓは電源側の端子、１Ｌ，２Ｌ，３Ｌは負荷側の端子である。
２０は分電盤、２１は主幹ブレーカ、２２〜２６は分岐ブレーカである。分電盤２０は負荷電流制限機構内蔵電力量計１の負荷側に接続され分岐ブレーカ２２〜２６を経て屋内の各電気機器へ給電する。
一般に電力量計１は需要家屋外の軒下壁面に、また分電盤２０は屋内壁面に取り付けられる。
【０００３】
次に従来の一般的な受電回路構成による電力量計量機能と負荷電流制限機能の動作について説明する。電力量計量部４では変流器３からの負荷電流値と、線間電圧値とから電力量を計量し、その計量累計値を表示部５に表示する。
また、負荷電流計測部６は変流器３の二次出力から電力量計１を通る負荷電流値を計測し、この負荷電流値を電流制限値判定部７において操作部１０から予め設定された電流制限値、例えば、２０アンペア、３０アンペア、または４０アンペア等、契約電流に応じた定格値と負荷電流値を比較し、定格値を超えた負荷電流値が所定の時限以上継続すると、負荷開閉器制御部８に対して負荷開閉器９の遮断指令を発する。負荷開閉器制御部８からの遮断指令により負荷開閉器９が作動して負荷を遮断状態にする。電力の需要者は契約電流を超えた電力使用により負荷が遮断されたことを表示部５の表示等から認識して、操作部１０からの手動操作により負荷開閉器９を再投入する。
契約電流値は電流制限値判定部７から表示部５に送られて常時表示されている。また、分電盤は分岐負荷回路の開閉と配線保護を目的として設置されるが、機能動作は本発明に直接関係ないので説明を省略する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
電力量計１は、毎月の検針業務を容易にするため、一般に需要家屋外の壁面等に設置されている場合が多く、需要家の消費電力が過大となり、負荷電流が契約電流を超えて負荷電流制限機構が遮断動作して電気の供給が停止した場合、復旧（電気の供給再開）のために、需要者はわざわざ屋外の電力量計１のところまで足を運んで操作部１０を操作して復旧のための再投入をする必要があり、非常に不便という課題があった。
【０００５】
この発明は、かかる問題点を解決するためになされたものであり、負荷電流制限機構の遮断動作後の復旧操作のために、わざわざ屋外の電力量計のところまで出向かなくても、屋内設置の分電盤２０または手元のスイッチ、コンセントの操作で復旧できる負荷電流制限機構内蔵の電力量計を得ることを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る負荷電流制限機構内蔵の電力量計は、契約電流を超える負荷電流が所定の時限以上流れたときに、電気の供給を停止する負荷電流制限機構を内蔵する電力量計において、負荷電流制限機構の動作後に停電状態の負荷回路にインピーダンス計測用電圧を印加する計測電源と、この計測電源により負荷側のインピーダンスを計測するインピーダンス計測手段と、停電直後に計測した負荷側のインピーダンス値または負荷側インピーダンスへの電流値を記憶するメモリー手段と、メモリー手段に記憶されたインピーダンス値または電流値に対し、記憶後に計測されたインピーダンス値または電流値との間に変化が検出されたとき、電気供給停止機構の電気供給を再開させる再投入手段とを備えたものである。
【０００７】
また、計測電源を低電圧直流電源としたものである。
また、電力量計の制御直流電源を計測電源に使用するものである。
また、計測電源を商用周波の低電圧電源としたものである。
また、電力量計の制御直流電源の整流前電源を計測電源に使用するものである。
【０００８】
また、負荷電流制限機構の動作後に待ち時間をおいてメモリー手段に記憶させるインピーダンス値または負荷側インピーダンスへの電流値を計測するものである。
また、メモリー手段に記憶されたインピーダンス値または電流値と記憶後に計測されたインピーダンス値または電流値の変化率が、インピーダンスの増加の方向に所定値になったとき再投入手段を作動させるようにしたものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の電力量計と負荷回路の関係を示す構成図、図２は実施の形態１の負荷状態検出部の構成を示す図である。図において、図９に示す従来例と同一部分には同一符号を付けて説明を省略する。
図において、３０は負荷状態検出部、３１は計測電源部であり、数ボルト以下の一定電圧の直流電圧を負荷回路の線間に加えるようになっている。この計測電源部３１は制御電源部１１から定電圧に編成されているので負荷開閉器９が開成しても電圧は維持されるようになっている。３２はインピーダンス計測部、３３はメモリー装置、３４は判定部であり、メモリー装置３３に記憶された値とインピーダンス計測部３２からの値とを比較して両者の値が異なれば負荷開閉器制御部８を介して負荷開閉器９を投入させる。
【００１０】
図３はこの発明の動作を説明する模式図、図４は動作説明のフローチャートである。負荷電流が契約電流値を所定時限にわたり超えたことを負荷制限判定部７が検知すると、負荷開閉器制御部８を介して負荷開閉器９を開成して負荷電流を遮断する（ステップ４１）。この負荷開閉器制御部８からの負荷開閉器９の作動信号により負荷開閉器９の開成より若干のタイムラグでもって計測電源スイッチ３１ａをオンにして、計測電源部３１を負荷の線間に接続する（ステップ４２、４３）。計測電源部３１の直流電圧で需要家負荷の負荷開閉器９が作動した状態での総合インピーダンスをインピーダンス計測部３２により計測する（ステップ４４）。図示していないが、インピーダンス計測部３２には計測電源の電圧値と電流値とから演算してインピーダンス値を算出する演算手段を含む。ここで計測電源部３１が定電圧であることから計測電源部３１の電流値を計測して、この結果をインピーダンス計測手段としてもよい。インピーダンス計測部３２で計測された総合インピーダンス値または電流値をメモリー装置３３に記憶させる（ステップ４５）。
【００１１】
負荷開閉器９の開成から計測電源スチッチ３１ａをオンするまでにタイムラグを持たせる理由は、負荷に電動機が接続されていると、電源を遮断されても惰性で電動機は回転しており、この惰性回転と計測電源による起電力がインピーダンスの計測値に誤差を発生さる。電動機の惰性回転が停止する間のタイムラグを持たせると電動機の惰性回転によるインピーダンスの計測誤差をなくすることができる。
【００１２】
契約電流を超過して負荷開閉器９が作動して電力供給の停止となった場合、需要家は復旧のため使用中の負荷の一部を負荷回路から切り離す。この間は早くても数十秒を要し、これはインピーダンス値または電流値を計測してメモリー装置３３に記憶させるには充分な時間である。そして、需要家が使用中の負荷の一部を切り離すまではインピーダンス値または電流値は変化しない。需要家が負荷の一部を切り離すと、総合インピーダンス値は大きくなり、また電流値は減少する。判定部３４ではインピーダンス計測部３２からの計測結果と、メモリー装置３３に記憶されている総合インピーダンス値または電流値を比較してその変化が有ったとき需要家が負荷の一部を切り離したと判定する（ステップ４６、４７）。そして総合インピーダンス値または電流値の変化を判定すると計測電源スイッチ３１ａのオフ指令を出し負荷回路から計測電源３１およびインピーダンス計測部３２を開放する（ステップ４８）。負荷回路から計測電源３１を開放後に負荷開閉器制御部８を通じて負荷開閉器９の再投入指令を出す（ステップ４９）。
【００１３】
このように、負荷開閉器９が作動した直後の負荷回路のインピーダンス値と、需要家が復旧のため使用中の負荷の一部を切り離したことによるインピーダンス値の変化を電力量計１内で判定して、負荷開閉器９の再投入がなされるので、負荷開閉器９の再投入のために、屋外の電力量計１のところへ出向かなくても再投入をすることができる。使用中負荷の一部を切り離す操作としては、分電盤２０の分岐ブレーカをオフ、電気機器のスイッチをオフ、またはコンセントを引き抜く等の手元の操作で可能である。
【００１４】
実施の形態２．
図５はこの発明の実施の形態２の負荷状態検出部の構成を示す図である。図において、８、９、３０〜３４は上記実施の形態１での説明と同様である。３５は商用電圧検出部であり、負荷回路の電圧を監視して負荷開閉器９の遮断による無電圧になったとき計測電源部３１へ信号出力し、計測電源部３１はタイムラグを持って計測電源を負荷の線間に接続印加する。そして、負荷開閉器９の投入により負荷回路に所定の電圧が検出されるときは計測電源を負荷回路から開離する。このように、負荷開閉器９の投入、遮断を負荷回路の電圧の有無により判定してもよい。以後の動作は上記実施の形態１と同様であり、説明を省略する。
【００１５】
実施の形態３．
上記実施の形態１および２のものは、負荷回路のインピーダンス値の変化を検知して負荷開閉器９の再投入を行うが、切り離しの負荷容量が小さい場合、あるいは余計に負荷を接続した場合でもインピーダンス値の変化があるため再投入され、電力需要家にとっては迷惑である。そこで、再投入された直後に契約電流超過とならない範囲の負荷の切り離しが行われれて再投入させるようにする。
負荷電流制限機構は定格電流（契約電流）では遮断動作しないで、定格電流以上では所定の時限で動作するようになっている。電力需要家では使用負荷をつぎつぎと増やして定格電流超過を招く場合が多く、一般に１０〜２０％の電流超過の場合がほとんどである。
【００１６】
図６は、この発明の実施の形態３の動作フローチャートである。図において、ステップ４３〜４６、４８、４９は上記実施の形態１の説明と同様である。ステップ６１ではインピーダンス値または電流値の変化率を演算する。負荷のインピーダンスとこのインピーダンスに流れる電流は反比例の関係であり、増加率で求めるには、インピーダンス増加率Ｋz ＝（計測したインピーダンス値）÷（記憶しているインピーダンス値）、電流増加率Ｋi ＝（記憶している電流値）÷（計測した電流値）としている。そしてステップ６２で例えばその変化率が増加率の１０％未満では負荷開閉器９の投入は行われないようにして、１０％以上の増加のとき負荷開閉器９の再投入を行う。上記算式を逆にして低下率で判定することも可能である。また、上記では再投入の判定基準を例として１０％にしたが、これは電流制限抵抗Ｒの値、配線方式、定格電流等により任意に設定すればよい。
【００１７】
実施の形態４．
図７はこの発明の実施の形態４の負荷状態検出部の構成を示す図、図８は動作を説明する模式図である。図において、同一符号は上記の説明と同様のものである。３６は商用周波電源部であり、負荷開閉器９より電源側から入力された電圧を入力電圧と絶縁された数ボルト以下の定電圧に編成して計測電源スイッチ３１ａの制御により、負荷回路の線間に印加する。商用周波電源部３６としては直流の制御電源部１１を得るための降圧変圧器の整流前の低圧商用周波電源を利用すると、特別な計測電源としての降圧変圧器が不要となる。
【００１８】
実施の形態１のように計測電源を直流電圧としたときは、負荷に変圧器、高圧放電灯の安定器が接続されている場合、これらの負荷はその純抵抗分しか計測されないため、切り離した負荷のインピーダンス値が正確に計測されない。このため、実施の形態３の判定で需要家は充分大きな負荷を切り離したつもりが、再投入に至らないこともあるので、実施の形態４のように商用周波数の計測電源を用いることで負荷インピーダンス値を使用状態のまま計測できる。
なお、インピーダンス値の変化率をより拡大して検出するために、商用周波数より高周波数の計測電源部を用いることも可能である。
【００１９】
【発明の効果】
この発明による負荷電流制限機構内蔵の電力量計は、負荷開閉器が作動した直後の負荷回路のインピーダンス値と、需要家が復旧のため使用中の負荷の一部を切り離したことによるインピーダンス値の変化を電力量計内で判定して、負荷開閉器の再投入がなされるように構成したので、負荷開閉器の再投入のために、屋外の電力量計のところへ出向かなくても再投入をすることができる。
【００２０】
また、商用周波数の計測電源を用いることで負荷インピーダンス値を使用状態のまま計測できるので、需要家が切り離す負荷を容易に判断することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の負荷電流制限機構内蔵の電力量と計負荷回路の関係を示す構成図である。
【図２】 この発明の実施の形態１の負荷状態検出部の構成図である。
【図３】 この発明の実施の形態１の動作を説明する模式図である。
【図４】 この発明の動作説明のフローチャートである。
【図５】 この発明の実施の形態２の負荷状態検出部の構成図である。
【図６】 この発明の実施の形態３の動作説明のフローチャートである。
【図７】 この発明の実施の形態４の負荷状態検出部の構成図である。
【図８】 この発明の実施の形態４の動作を説明する模式図である。
【図９】 従来の負荷電流制限機構内蔵の電力量計による受電回路の構成図である。
【符号の説明】
１ 負荷電流制限機構内蔵の電力量計、６ 負荷電流計測部
７ 電流制限値判定部、８ 負荷開閉器制御部、９ 負荷開閉器、
１０ 操作部、１１ 制御電源部、３０ 負荷状態検出部、
３１ 計測電源部、３２はインピーダンス計測部、３３ メモリー装置、
３４ 判定部、３５は商用電圧検出部、３６ 商用周波電源部。

Claims (7)

1. 契約電流を超える負荷電流が所定の時限以上流れたときに、電気の供給を停止する負荷電流制限機構を内蔵する電力量計において、
   上記負荷電流制限機構の動作後に停電状態の負荷回路にインピーダンス計測用電圧を印加する計測電源と、
   この計測電源により負荷側のインピーダンスを計測するインピーダンス計測手段と、
   停電直後に計測した負荷側のインピーダンス値または負荷側インピーダンスへの電流値を記憶するメモリー手段と、
   上記メモリー手段に記憶されたインピーダンス値または電流値に対し、記憶後に計測されたインピーダンス値または電流値との間に変化が検出されたとき、上記電気供給停止機構の電気供給を再開させる再投入手段とを備えたことを特徴とする負荷電流制限機構内蔵の電力量計。
2. 計測電源を低電圧直流電源としたことを特徴とする請求項１記載の負荷電流制限機構内蔵の電力量計。
3. 電力量計の制御直流電源を計測電源に使用することを特徴とする請求項２記載の負荷電流制限機構内蔵の電力量計。
4. 計測電源を商用周波の低電圧電源としたことを特徴とする請求項１記載の負荷電流制限機構内蔵の電力量計。
5. 電力量計の制御直流電源の整流前電源を計測電源に使用することを特徴とする請求項４記載の負荷電流制限機構内蔵の電力量計。
6. 負荷電流制限機構の動作後に待ち時間をおいてメモリー手段に記憶させるインピーダンス値または負荷側インピーダンスへの電流値を計測することを特徴とする請求項１〜請求項５いずれか一項記載の負荷電流制限機構内蔵の電力量計。
7. メモリー手段に記憶されたインピーダンス値または電流値と記憶後に計測されたインピーダンス値または電流値の変化率が、インピーダンスの増加の方向に所定値になったとき再投入手段を作動させるようにしたことを特徴とする請求項１〜請求項６いずれか一項記載の負荷電流制限機構内蔵の電力量計。

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