JP4139167B2 - 電力使用情報の検出装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、需用者による電力使用を検知するための電力使用情報の検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電力供給用の配電線と需用者の電気設備との間には、低電圧への変換や、使用電力量の検出、電力の投入及び遮断の切換等を目的とする受電設備が介装されている。図４に受電設備の結線図の一例を示す。
【０００３】
この受電設備１は、大口需用者への電力供給用に装備されるものであり、その本線２により、配電線３から供給された電力を需用者の電気設備に送るようになっている。本線２により送られた電力は、変圧器（Ｔ）４ａ、４ｂによって動力用及び電灯用の低電圧に変換され、それぞれ動力幹線５ａ及び電灯幹線５ｂを介して需用者の電気設備に供給される。
【０００４】
本線２には、電圧を取り出す変圧器６ａと電流を取り出す変流器６ｂとを有する計器用変圧変流器（ＶＣＴ）６が取り付けられている。計器用変圧変流器６には、その変圧器６ａ及び変流器６ｂが取り出した電圧及び電流に基づいて需用者の使用電力量を検出するための電力量計（ＷＨＭ）７が接続されている。
【０００５】
電力量計７には、配線８を介してＩＰ伝送装置９が接続されている。このＩＰ伝送装置９は、電力量計７から送られた使用電力量情報としての電気信号をインターネットプロトコルに変換し、それを光信号に変換した後、光ファイバー１０を介して電力供給者に伝送する。これにより、電力供給者が需用者の所に出向くことなく、手元で使用電力量を把握できるようになっている。
【０００６】
本線２の計器用変圧変流器６よりも電気設備側には、配電線３からの電力の投入及び遮断を切り換えるための遮断器（ＣＢ）１１が設けられている。この遮断器１１は、需用者により開閉自在とされ、かつ異常電流が流れたときに電路を自動的に開いて電力を遮断するようになっている。
【０００７】
遮断器１１の開閉状態は、電力使用情報検出装置により検出され、電力供給者側に伝送されるようになっている。電力使用情報検出装置は、遮断器１１に設けられて、その開閉状態を示す信号を出力する出力部と、その出力信号である電気信号をＩＰ伝送装置９に送る配線１２とを備えている。ＩＰ伝送装置９に送られた電気信号は、インターネットプロトコルに変換され、さらに光信号に変換された後、光ファイバー１０を介して、電力供給者側に伝送される。
【０００８】
これにより、電力供給者が手元で、遮断器１１の開閉状態を常に監視して、需用者による電力使用を把握し、電力負荷の急激な変動の防止を図れるようになっている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
このような電力使用情報検出装置は、新設の受電設備には簡単に設置できるが、既設の受電設備に追加する場合には、需用者の手を煩わせる等の負担が大きかった。
【００１０】
すなわち、受電設備のうち、配電線から電力量計までの設備は電力供給者側の設備であるが、遮断器等のその他の設備はすべて需用者側の設備であり、既設の受電設備に従来の電力使用情報検出装置を追加する場合、需用者側の遮断器と電力供給者側の伝送装置とを配線する必要がある。そのため、その工事には、需用者、電力供給者及び受電設備メーカーの三者の承認及び立ち会いの下で行なう必要があり、需用者の手を煩わせると共に、費用と時間がかかり、その費用を電力供給者が負担する必要がある。
【００１１】
また、特高圧の需用者の受電設備のように、すでに、既設の受電設備の遮断器にその開閉信号を出力する出力部が設けられている場合、この出力部を電力使用情報検出装置の一部として利用できるが、この出力部からの信号がすでに表示灯等に使われているときには、新たに信号を取り出すための補助リレー等の追加設備が必要となる。一方、高圧の需用者の受電設備のように、遮断器に出力部が設けられていない場合、新たに出力部の追加が必要となり、既設の受電設備の設計図面が残っていないときには、出力部を追加することもできない。
【００１２】
また、需用者が自由に操作すべき遮断器の開閉状態を電力供給者が監視することにより、需用者に心理的負担が発生するが、直接の利益があるのは電力供給者だけであり、需用者にはメリットがない。そのため、電力供給者が需用者から開閉信号の貸出料を請求されたり、工事の実施を拒否されたりするおそれがある。
【００１３】
本発明は、電力供給者側の設備のみに装備し、電力供給者が手元で需用者の電力使用を検知することができる電力使用情報の検出装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題に鑑み、本発明は、電力供給用の配電線と需用者の電気設備との間に介装された受電設備に装備し、需用者による電力使用を検知することを前提として、受電設備のうちの電力供給者側の設備として装備された計器用変圧変流器及び電力量計間の配線を通る電流を検出するセンサと、このセンサにより検出された電流値が設定値より大きいときに電力使用情報信号を、また、設定値以下のときに電力不使用情報信号を電力供給者側に出力する電力情報出力器とを備えた電力使用情報の検出装置を提供する。
【００１５】
すなわち、この構成は、電力供給者側の受電設備のうち、電圧及び電流の小さい計器用変圧変流器及び電力量計間の配線にセンサを装着して、受電設備を通る電流を検出することにより、需用者による電力使用（遮断器の開閉状態等）を検知するものである。計器用変圧変流器及び電力量計間の配線にセンサを装着するため、遮断器に出力部や補助リレー等を追加する必要がなく、既設の受電設備の設計図面がなくてもよい。
【００１６】
計器用変圧変流器及び電力量計間の配線を流れる電流は、夜間等の使用電力量が少ないときに、例えば４０ｍＡ程度であり、遮断器を開放したときに、０．１ｍＡ〜０．４ｍＡである。そこで、電力情報出力器の設定値を１ｍＡ〜４０ｍＡに設定可能とすればよい。
【００１７】
センサの種類としては、電流を検出する配線を貫通させて装着する貫通式と、配線を挟みつけて装着するクランプ式とを例示できるが、電流の測定精度に優れた貫通式を採用すればより好適である。このとき、電流計を計器用変圧変流器に取り付ける際に使用するシャント端子を利用することにより、貫通式のセンサであっても無停電で取り付けることができる。
【００１８】
電力情報出力器から入力された信号を伝送信号に変換して、この伝送信号を伝送手段を介して電力供給者側に伝送する伝送装置を設ければ、需用者による電力使用を電力供給者が手元で検知することができる。この電力使用情報の伝送装置と、電力量計から入力された信号を伝送信号に変換して電力供給者側に伝送する伝送装置とを兼用すれば、電力供給者が手元で、需用者による電力使用及び使用電力量の両方の情報を得ることができ、より好適である。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る電力使用情報の検出装置の実施の形態について、図面を用いて説明する。図１は本発明の電力使用情報の検出装置を備えた受電設備の結線図である。
【００２０】
本発明の電力使用情報の検出装置は、受電設備１のうちの電力供給者側の設備に装備して、需用者による電力使用（遮断器１１の開閉状態等）を検知するものであり、受電設備１の計器用変圧変流器（ＶＣＴ）６及び電力量計（ＷＨＭ）７間を流れる電流を検出するセンサ（計器用変流器、ＣＴ）１３と、このセンサ１３により検出された電流値が設定値より大きいときに電力使用情報信号を、設定値以下のときに電力不使用情報信号を発生する電力情報出力器（不足電流継電器、ＵＣＲ）１４とを備えている。
【００２１】
受電設備１は、その本線２により、配電線３から供給された電力を需用者の電気設備に送るものであり、電力供給用の配電線３と需用者の電気設備との間に介装される。この受電設備１は、電力供給者側の設備としての計器用変圧変流器（ＶＣＴ）６及び電力量計（ＷＨＭ）７や、需用者側の設備としての遮断器（ＣＢ）１１及び変圧器（Ｔ）４ａ、４ｂ等を備え、使用電力量の検出や、電力の投入及び遮断の切換、低電圧への変換等を行う。
【００２２】
計器用変圧変流器６は、電圧を取り出す変圧器６ａと電流を取り出す変流器６ｂとを有し、本線２に取り付けられている。この計器用変圧変流器６には、配線１５ａ、１５ｂを介して電力量計７が接続され、計器用変圧変流器６の変圧器６ａ及び変流器６ｂが取り出した電圧及び電流に基づいて、需用者の使用電力量を検出している。
【００２３】
電力量計７には、配線８を介してＩＰ伝送装置９が接続され、このＩＰ伝送装置９に使用電力量情報としての電気信号が送られる。ＩＰ伝送装置９は、電力量計７から送られた電気信号をインターネットプロトコルに変換し、それを光信号（伝送信号）に変換した後、光ファイバー（伝送手段）１０を介して電力供給者側に伝送する。これにより、電力供給者が需用者の所に出向くことなく、手元で使用電力量の情報を得るようになっている。
【００２４】
遮断器１１は、配電線３からの電力の投入及び遮断を切り換えるものであり、本線２のうち、計器用変圧変流器６よりも断路器（ＤＳ）７を挟んで電気設備側に設けられる。遮断器１１には、その開閉状態を示す信号を出力する出力部が設けられ、この出力部からの信号出力により、図示しない制御盤上に設置されたランプを点滅させて、遮断器１１の開閉状態を示すようになっている。
【００２５】
遮断器１１は、需用者により開閉自在とされ、かつ異常電流が流れたときに電路を自動的に開いて電力を遮断する。例えば、需用者側に地絡や過負荷が発生したとき、地絡継電器からの信号により、図示しない引き外しコイルが自動的に遮断器１１を開放する。
【００２６】
変圧器４ａ、４ｂは、高圧交流負荷開閉器（ＬＢＳ）１６ａ、１６ｂを介して、本線２に接続されている。本線２により送られた電力は、変圧器４ａ、４ｂで動力用及び電灯用の低電圧に変換されると共に、高圧交流負荷開閉器（ＬＢＳ）１６ｃを介して本線２に接続された高圧進相コンデンサ１７（Ｃ）により位相調整され、それぞれ配線用遮断器（ＭＣＣＢ）１８ａ及び動力幹線５ａ、又は配線用遮断器（ＭＣＣＢ）１８ｂ及び電灯幹線５ｂを介して需用者の電気設備に供給される。
【００２７】
図１中、１９は落雷などによる事故を防止するための避雷器（ＬＡ）であり、異常高電圧パルスが発生したとき受電設備１を保護する。２０は断路器（ＤＳ）である。２１は供給側の電流値を測定する零相計器用変流器（ＺＣＴ）であり、図示しない地絡継電器により負荷側の地絡を検出する。２２は供給電力の電圧値を制御盤上に表示するための計器用変圧器（ＶＴ）、２３は電圧計切換スイッチ（ＶＳ）、２４は交流電圧計（Ｖ）である。２５は計測器用変流器（ＣＴ）、２６は電流切換スイッチ（ＡＳ）、２７は制御盤上に供給側の使用電流を表示する交流電流計（Ａ）である。
【００２８】
電力使用情報の検出装置のセンサ１３は、計器用変圧変流器６の変流器６ｂと電力量計７とを接続する配線１５ｂに装着され、この配線１５ｂを流れる電流を検出する。配線１５ｂは、電力量計７の内部で連続する二本のコード１５ｃ、１５ｄからなり、これらが変流器６ｂのコイルの両端に接続され、そのうちの一方のコード１５ｃにセンサ１３が装着される。
【００２９】
センサ１３は、コード１５ｃを取り巻くコイルが内装された計器用変流器であり、クランプ式よりも測定精度に優れた貫通穴式とされ、その１ｍＡ程度以上の高い測定精度により、需用者による電力使用（遮断器１１の開閉等）を高精度で検知できるようにしている。センサ１３の貫通穴の大きさとしては、例えば計器用変圧変流器６と電力量計７間のコード１５ｃ、１５ｄが通常使用されるＩＶ５．５ＳＱ（φ５ｍｍ）であるとき、貫通穴の内径をφ５．５ｍｍとすればよい。
【００３０】
ここで、配線１５ｂの電流値は、例えば、電気設備の使用時で最大６Ａ程度、夜間等の電力使用量が少ないときで４０ｍＡ程度、遮断器１１を開放したときで０．１ｍＡ〜０．４ｍＡ程度である。なお、電力量計７の最低負荷電流値の規格は、２０ｍＡ以下（実測値では、１０ｍＡ程度）である。
【００３１】
貫通穴式のセンサ１３は、クランプ式のセンサと異なり、コード１５ｃを取り外して装着する。本線２に電流が流れた状態でコード１５ｃを取り外したとき、変流器６ｂのコイル両端間の接続が開放されて、そのコイルに異常を発生するおそれがあるが、配線１５ｂの接続にシャント端子を用いることにより、需用者側の設備に手を加えることなく、簡便に無停電でセンサ１３を装着することができる。
【００３２】
シャント端子は、一般に電力量計７の取り付けに使用されるものであり、図２に示すように、コード１５ｃ、１５ｄをコイルに接続するスイッチ３６と、スイッチ３６よりも本線２側でコイル両端間を接続するバイパス３７と、バイパス３７を開閉するスイッチ３８とを備えている。図２（ａ）に示すように、スイッチ３６にコード１５ｃ、１５ｄを接続した状態では、バイパス３７を開放して、コード１５ｃ、１５ｄによりコイル両端間を接続している。
【００３３】
センサ１３を装着する手順としては、まず、図２（ａ）の状態からスイッチ３８を閉じて、バイパス３７でコイル両端間を接続する。次いで、スイッチ３６からコード１５ｃを取り外して、図２（ｂ）の状態にする。コード１５ｃにセンサ１３を装着してスイッチ３６に接続し、その後、スイッチ３８を開いてバイパス３７を開放する。これにより、コイル両端間の接続を開放することなくコード１５ｃにセンサ１３を装着することができる。
【００３４】
次に、電力情報出力器１４の構成について説明する。図３は電力情報出力器の内部ブロック及び端子図である。この電力情報出力器１４は、配線２８ａを介してセンサ１３に接続され、センサ１３が検出した電流値と設定値との大小により、配線２８ｂを介してＩＰ伝送装置９に電力使用情報信号又は電力不使用情報信号を入力するものである。
【００３５】
センサ１３が検出した電流は、電力情報出力器１４の端子１４ａ、１４ｂに入力され、電流モニター２９で信号処理されて、比較回路３０において、電流値設定回路３１で設定された目標電流値と比較される。目標電流値の設定は、ディップスイッチを使用することにより、設定後にも変更可能として、各種の受電設備に対応可能としている。目標電流値の設定値としては、前述の配線１５ｂを流れる電流値を考慮して、１ｍＡ〜４０ｍＡの間で設定可能とする。
【００３６】
電流の検出値が目標電流値を上回ったとき、比較回路３０から送られた信号により、出力回路３３がリレー３４を作動させて、接点３４ａ、３４ｂ間を閉じ、電流の検出値が目標電流値を下回ったとき、接点３４ａ、３４ｂ間を開放する。これにより、遮断器１１の開閉信号と同様の電気信号（接点信号）が発生し、この信号が配線２８ｂを介してＩＰ伝送装置９に入力される。このとき、ＬＥＤ３５が点灯又は消灯され、電流値が目標電流値を上回ったこと、あるいは下回ったことを表示する。
【００３７】
ＩＰ伝送装置９に入力された電気信号は、ＩＰ伝送装置９でデジタル信号に変換され、さらに光信号（伝送信号）へと変換されて光ファイバー（伝送手段）１０を介して電力供給者側に伝送される。これにより、電力供給者が手元で、需用者による電力の使用又は不使用を検知するようになっている。
【００３８】
電力情報出力器１４を駆動させる電圧としては、通常使用されるＡＣ１００Ｖの代わりに、計器用変圧変流器６から供給可能なＡＣ１１０Ｖを使用し、需用者側の電力を使用することなく、電力供給者側の電力を使用するようにしている。
【００３９】
上記構成によれば、受電設備１のうちの電力供給者側の設備である計器用変圧変流器６及び電力量計７間の配線１５ｂにセンサ１３を装着して、受電設備１を流れる電流を検出し、遮断器１１等の開閉状況を検知することができる。また、その情報を光ファイバー１０を介して電力供給者側に伝送することにより、電力供給者が手元で、需用者による電力使用を検知することができる。
【００４０】
なお、遮断器１１に限らず、配線用遮断器（ＭＣＣＢ）１８ａ、１８ｂ等の遮断器を開いたときにも、受電設備１を電流が流れないため、この電力使用情報の検出装置により、需用者による電力の使用又は不使用を検知することができる。
【００４１】
【発明の効果】
以上の説明から明らかな通り、本発明によると、電力使用情報の検出装置を電力供給者側の設備に装備して、需用者による電力使用を検知することにより、需用者側の受電設備への新たな設備の追加を不要にすることができる。これにより、需用者の手を煩わせずにすみ、費用の軽減と時間の短縮が図れ、心情的にも需用者に受け入れられやすくなる。また、遮断器の開閉信号を検出する場合のような停電工事が不要で、設計図面が残っていないときでも取り付けることができる。
【００４２】
また、需用者による電力使用の情報を電力供給者側に伝送することにより、電力供給者が手元で需用者による電力の使用状態を把握することができ、電力負荷の急激な変化を防止して電力の安定供給に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電力使用情報の検出装置を備えた受電設備の結線図
【図２】シャント端子の回路図で、（ａ）はコードを接続した状態を示し、（ｂ）はコードを取り外した状態を示す
【図３】電力情報出力器の内部ブロック及び端子図
【図４】従来の受電設備の結線図
【符号の説明】
１ 受電設備
６ 計器用変圧変流器
７ 電力量計
９ ＩＰ伝送装置
１０ 光ファイバー
１１ 遮断器
１３ センサ
１４ 電力情報出力器
１５ａ、１５ｂ 配線

Claims (5)

1. 電力供給用の配電線と需用者の電気設備との間に介装された受電設備に装備され、前記配電線からの電力の投入及び遮断を切り換える遮断器の需用者による開閉を検知するための電力使用情報の検出装置であって、受電設備のうちの計器用変圧変流器及び電力量計間の配線を通る電流を検出するセンサと、該センサにより検出された電流値が設定値より大きいときに電力使用情報信号を、また、設定値以下のときに電力不使用情報信号を電力供給者側に出力する電力情報出力器とを備え、前記センサが計器用変圧変流器と電力量計との間の電力供給者側の配線設備に装備され、前記電力情報出力器は、計器用変圧変流器から供給される電力供給者側の電力を使用して駆動されることを特徴とする電力使用情報の検出装置。
2. 前記電力情報出力器は、その設定値を１ｍＡ〜４０ｍＡに設定可能とされたことを特徴とする請求項１記載の電力使用情報の検出装置。
3. 前記センサは、電流を検出する配線を貫通させて装着する貫通式とされたことを特徴とする請求項１又は２記載の電力使用情報の検出装置。
4. 前記電力情報出力器から入力された信号を伝送信号に変換し、該伝送信号を伝送手段を介して電力供給者に伝送する伝送装置が設けられたことを特徴とする請求項１、２又は３記載の電力使用情報の検出装置。
5. 前記伝送装置は、電力量計から入力された信号を伝送信号に変換して電力供給者側に伝送する機能を備えたことを特徴とする請求項４記載の電力使用情報の検出装置。

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