JP4179097B2 - 多回路電力量計及び多回路電力量計の増設ユニット - Google Patents

Description

本発明は、計測対象である交流回路の複数の計測点における電力量をそれぞれ計測する多回路電力量計に関し、特に、増設ユニットを増設可能な多回路電力量計に関する。そして、該多回路電力量計の増設ユニットに関する。

オフィスビル、小売店舗及び大学等では、一般電気事業者の配電系統から受電設備で受電した電気を配電盤や分電盤で複数の屋内配線に分岐し、分岐した屋内配線を介して各負荷に電力を供給しているが、近年、省エネルギー等のために、様々な箇所の交流回路における消費電力量を知りたいという要請がある。この要請に応えるために、例えば、特許文献１に開示されているような、交流回路の各計測点における電力量をそれぞれ計測する多回路電力計と呼ばれる計測機器がある。
特開２００１−０１３１７６号公報

ところで、背景技術に係る多回路電力量計は、交流回路の計測点における電流を測定する電流測定回路の個数が決まっているために、略同時に計測することができる計測点の個数が限られており、その個数を越えた計測点の電力量を計測することができなかった。一方、その個数に満たない計測点の電力量を計測する場合でも、電流測定回路が余るにもかかわらずその多回路電力量計を用いなければならなかった。

本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、計測すべき計測点の個数に対して適正なコストとサイズとを以って電力量を計測可能とするために、増設ユニットを増設可能な多回路電力量計及び多回路電力量計の増設ユニットを提供することを目的とする。そして、本発明は、多回路電力量計に増設ユニットを増設した場合でも、高精度に電力量を演算することができる多回路電力量計及び多回路電力量計の増設ユニットを提供することを目的とする。さらに、本発明では、多回路電力量計に増設ユニットを増設した場合でも、容易に自動的に増設ユニットから計測した電力量を収集でき、収集した電力量を容易に記憶又は表示することができる多回路電力量計及び多回路電力量計の増設ユニットを提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、本発明の第１の手段に係る、計測対象である交流回路の複数の計測点における電力量をそれぞれ計測する多回路電力量計は、前記交流回路の電圧を測定する電圧測定回路と、前記交流回路の計測点にカップリングされた変流器の出力に基づいて該計測点における電流を測定する本体電流測定回路と、前記電圧測定回路で測定した電圧及び前記本体電流測定回路で測定した電流に基づいて前記複数の計測点ごとに該計測点における電力量を演算する本体電力量計測演算処理回路と、前記電圧測定回路で測定した電圧を出力する電圧ピン及び通信信号を送受信する通信ピンとを含む本体コネクタとを備える。

そして、上述の多回路電力量計において、前記本体コネクタに差し込まれるコネクタに付随するケーブルを収納するケーブル収納スペースを形成する部材をさらに備える。

また、上述の多回路電力量計において、前記電圧測定回路の出力波形における絶対値を出力する絶対値化回路と、前記電圧測定回路の出力波形における電気的な極性を示す矩形波を出力する極性信号生成回路とをさらに備え、前記本体コネクタの前記電圧ピンは、前記絶対値化回路の絶対値及び前記極性信号生成回路の矩形波をそれぞれ出力する複数のピンから成る。

さらに、上述の多回路電力量計において、前記本体電流測定回路は、前記変流器と電流入力用コネクタを介して接続され、該電流入力用コネクタには、パルスを入力するパルス入力用コネクタと兼用である。

そして、本発明の第２の手段に係る、多回路電力量計に増設される多回路電力量計の増設ユニットは、第１の手段に係る多回路電力計の本体コネクタに接続する増設ユニットコネクタと、計測対象である交流回路の計測点にカップリングされた変流器の出力に基づいて該計測点における電流を測定する増設ユニット電流測定回路と、前記増設ユニットコネクタからの電圧及び前記増設ユニット電流測定回路で測定した電流に基づいて前記複数の計測点ごとに該計測点における電力量を演算する増設ユニット電力量計測演算処理回路と、前記増設ユニットコネクタを介して前記第１の手段に係る多回路電力量計と送受信される通信信号を通信処理する増設ユニット通信処理回路とを備える。

また、上述の多回路電力量計の増設ユニットにおいて、前記増設ユニットコネクタに付随するケーブルと、前記増設ユニットコネクタが設けられた側と反対側に設けられ、前記増設ユニットコネクタ及び前記ケーブルからの電圧を出力するピンと、前記通信信号を送受信するピンとを含む増設コネクタと、前記増設コネクタに接続する増設ユニットコネクタのケーブルを収納するケーブル収納スペースを形成する部材とをさらに備える。

さらに、上述の多回路電力量計の増設ユニットにおいて、複数の入力ピンと、前記複数の入力ピンの入力が出力される複数のピン及び該複数のピンの一方側に設けられ電位が印加されるピンから成る出力ピンと、前記出力ピンに印加されている電位に基づいてアドレスを判断して生成するアドレス判断回路とをさらに備える。

このような構成の多回路電力量計及び多回路電力量計の増設ユニットは、増設ユニットを増設可能であるので、計測すべき計測点の個数に対して適正なコストとサイズとを以って電力量を計測することができる。

以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。
（実施形態の構成）
図１は、多回路電力量計の本体の構成を示す図である。図２は、電力量計測演算処理回路の一例を示すブロック図である。図３は、電力量計測演算処理回路の他の一例を示すブロック図である。図４は、交流回路の電流測定回路及びコネクタＤの構成を示す図である。図４（Ａ）は、交流回路の電流測定回路の構成を示す図であり、図４（Ｂ）は、コネクタＤの構成を示す正面図である。図５は、共通電圧測定回路の構成を示す図である。図６は、絶対値化回路と分解能との関係を説明するための図である。図６（Ａ）は、絶対値化回路が有る場合における分解能を説明するための図であり、図６（Ｂ）は、絶対値化回路が無い場合における分解能を説明するための図である。図７は、絶対値化回路の入力波形、絶対値化回路の出力波形、及び、極性信号生成回路の出力における相互関係を示す図である。図７（Ａ）は、絶対値化回路の入力波形を示し、図７（Ｂ）は、絶対値化回路の出力波形を示し、図７（Ｃ）は、極性信号生成回路の出力を示す。図８は、単相３線式の場合における結線の正誤を説明するための図である。図９は、多回路電力量計の増設ユニットの構成を示す図である。

図１において、多回路電力量計の本体１０は、メモリカードスロット２１、メモリカードインターフェース２２、制御回路２３、電源２４、表示設定ユニットインターフェース２５、本体通信処理回路２６、コネクタＢ２７、極性信号生成回路２８（２８−１、２８−２）、電力量計測演算処理回路２９、本体アドレス生成回路３０、絶対値化回路３１（３１−１、３１−２）、共通電圧測定回路３２、電流測定回路３３、コネクタＣ３４、コネクタＤ３５及びコネクタＥ３６を備えて構成される。

これらメモリカードスロット２１、メモリカードインターフェース２２、制御回路２３、電源２４、表示設定ユニットインターフェース２５、本体通信処理回路２６、コネクタＢ２７、極性信号生成回路２８（２８−１、２８−２）、電力量計測演算処理回路２９、本体アドレス生成回路３０、絶対値化回路３１（３１−１、３１−２）、共通電圧測定回路３２及び電流測定回路３３は、回路基板１２に実装され、箱状の筐体１１に収納される。コネクタＣ３４、コネクタＤ３５及びコネクタＥ３６は、筐体１１の一方側面に備え付けられる。そして、筐体１１には、回路基板１２に実装されたコネクタＢ２７における増設ユニット４０のコネクタＡ４３（図９）が差し込まれる差込口の在る方向における延長上にケーブル収納スペース１３が設けられている。ケーブル収納スペース１３は、例えば、対向する１対の面が無い中空直方体状の枠体によって構成される。なお、図１では、筐体１１の前面板を外した状態を示している。なお、増設ユニット４０及びコネクタＡ４３については、図９を参照しながら後述する。

メモリカードスロット２１は、情報を記憶するメモリカードが差し込まれ、メモリカードとメモリカードインターフェースとを電気的に接続するための部材である。メモリカードは、例えば、ＰＣＭＣＩＡに準拠したカード等である。メモリカードインターフェース２２は、制御回路２３の制御に従ってメモリカードスロット２１に差し込まれたメモリカードに情報を読み書きする回路である。

制御回路２３は、例えば、マイクロプロセッサ（以下、「ＭＰＵ」と略記する。）２３１及びＲＡＭやＲＯＭ等のメモリ２３２等を備えたマイクロコンピュータで構成され、メモリ２３２に記憶された制御プログラムに従ってメモリカードインターフェース２２、表示設定ユニットインターフェース２５、本体通信処理回路２６及び電力量計測演算処理回路２９を制御する。また、制御回路２３は、コネクタＢ２７に接続された増設ユニット４０から送信された通信信号に収容された電力量データを本体通信処理回路２６を介して受信し、メモリ２３２に記憶する。そして、制御回路２３のメモリ２３２は、増設ユニット４０のアドレス及び制御プログラム等の各種プログラム等を予め記憶すると共に、プログラム実行中に生じたデータ等を記憶する。

電源２４は、メモリカードインタフェース２２、制御回路２３、表示設定ユニットインタフェース２５、本体通信処理回路２６及び電力量計測演算処理回路２９等の電力供給の必要な各回路に電力を供する回路である。そして、電源２４は、電源線ｍ１を介して増設ユニット４０に電力を供給する。電源２４は、例えば、交流回路から取り込んだ電力の電圧を所要の電圧に変換する変圧回路と、変圧回路の交流出力を整流する整流回路と、整流回路の脈流出力を直流に平滑する平滑回路とを備えて構成され、平滑回路の直流出力を負荷変動や温度変動等に対して安定化させて出力する安定化回路を必要に応じてさらに備えて構成される。変圧回路は、例えば、トランスを備えて構成され、整流回路は、例えば、ダイオードを備えた半端整流回路又は全波整流回路で構成される。平滑回路は、例えば、コンデンサを備えて構成され、安定化回路は、例えば、三端子レギュレータを備えて構成される。

表示設定ユニットインタフェース２５は、後述の表示設定ユニット５０を駆動するための回路であり、コネクタＥ３６を介して表示設定ユニット５０に接続される。本体通信処理回路２６は、当該本体１０と増設ユニット４０との間で通信を行うための回路であり、制御回路２３からのデータを所定のプロトコルに従った通信信号に生成すると共に通信線ｍ２（増設ユニット４０）からの通信信号を制御回路２３が処理可能な形式のデータに変換する回路である。

コネクタＢ２７は、この多回路電力量計の本体１０と増設ユニット４０とを電気的に接続するための部材であり、増設ユニット４０に例えばＩＥＣの規格に準拠したフラットケーブル４７（図９）を介して接続されたコネクタＡ４３が差し込まれる。

電力量計測演算処理回路２９は、共通電圧の絶対値化波形におけるオフセットずれを補正すると共に、共通電圧測定回路３２の出力及び電流測定回路３３の出力に基づいて交流回路の各計測点ごとに該計測点における電力量を演算する回路である。

電力量計測演算処理回路２９は、例えば、図２に示すように、入力回路切替回路２９１と、電力量計測回路２９２と、回路毎電力量演算回路２９３とを備えて構成される。

入力回路切替回路２９５は、共通電圧線ｍ５からのＬ１−Ｎ線間における共通電圧、共通電圧線ｍ６からのＬ２−Ｎ線間における共通電圧、及び、第１乃至第４電流計測回路３３−１〜３３−４からの各計測点における電流を、交流回路の交流周期Ｔの半分以下の時間間隔（Ｔ／２以下）で各計測点における電流を順次に切替えつつ、共通電圧と各計測点における電流とを交互に切替えて、電力量計測回路２９２に出力する回路である。交流回路の交流周期Ｔの半分以下の時間間隔（Ｔ／２以下）で切替えるのは、標本化定理に依る。

電力計測回路２９２は、ゲイン可変増幅回路２９２１と、電圧・電流サンプルホールド回路（以下、「電圧・電流Ｓ／Ｈ」と略記する。）２９２２と、アナログ／ディジタル変換器（以下、「Ａ／Ｄ変換器」と略記する。）２９２３と、メモリ２９２４と、電力演算回路２９２５とを備えて構成される。電力計測回路２９２は、入力回路切替回路２９１の出力をゲイン可変増幅回路２９２１でＡ／Ｄ変換器２９２３の分解能を最大限利用することができるように増幅し、電圧・電流Ｓ／Ｈ２９２２にホールドさせる。電力計測回路２９２は、電圧・電流Ｓ／Ｈ２９２２にホールドされているアナログ値をＡ／Ｄ変換器２９２３でディジタル化し、そのディジタル値をメモリ２９２４に記憶させる。そして、電力計測回路２９２は、メモリ２９２４の共通電圧と当該計測点の電流とに基づいて電力演算回路２９２５で電力を演算する。また、電力計測回路２９２の電力演算回路２９２５は、共通電圧の絶対値化波形におけるオフセットずれを補正する。

回路毎電力量演算回路２９３は、電力計測回路２９２で計測した電力を積算することによって電力量を計測点ごとに演算する回路である。

このような図２に示す構成の電力量計測演算処理回路２９は、交流回路の交流周期Ｔの半分以下の時間間隔（Ｔ／２以下）で各計測点における電流を順次に切替えつつ、共通電圧と各計測点における電流とを交互に切替えて、交流回路の各計測点について順次に電力を演算すると共に、演算した電力を各計測点ごとに積算することによって交流回路の各計測点について電力量を計測する。

電力量計測演算処理回路２９は、また例えば、特開平１０−０２６６４１号公報に詳述されているが、図３に示すように、入力回路切替回路２９５と、電力量計測回路２９６と、回路毎電力量演算回路２９７とを備えて構成される。

入力回路切替回路２９５は、共通電圧線ｍ５からのＬ１−Ｎ線間における共通電圧、共通電圧線ｍ６からのＬ２−Ｎ線間における共通電圧、及び、第１乃至第４電流計測回路３３−１〜３３−４からの各計測点における電流を、交流回路の計測点ごとに交流の特定整数周期を単位時間として順次に切替えて電力量計測回路２９６に出力する回路である。

電力量計測回路２９６は、時分割回路２９６１と、計測対象の複数の計測点別に設けた電圧サンプルホールド回路２９６２ａ及び電流サンプルホールド回路２９６２ｂから成る電圧電流サンプルホールド回路２９６２と、マルチプレクサ２９６３と、Ａ／Ｄ変換器２９６４と、メモリ２９６５と、時分割電力量演算回路２９６６とを備えて構成され、入力回路切替回路２９５からの出力に基づいて単位時間における電力量を周期的に計測する。また、電力量計測回路２９６の時分割電力量演算回路２９６６は、共通電圧の絶対値化波形におけるオフセットずれを補正する。回路毎電力量演算回路２９７は、電力量計測回路２９６で計測した単位時間における電力量を連続計測した場合の電力量に換算して計測点ごとについての電力量を演算する回路である。

このような図３に示す構成の電力量計測演算処理回路２９は、交流回路の各計測点について順次に、当該計測点の電圧及び電流を交流の特定整数周期（単位時間）で検出して単位時間の電力量を演算すると共に、他計測点の電圧及び電流を検出している間における当該計測点の電力量がこの検出した単位時間の電力量であると擬制して連続計測した場合における電力量に換算している。例えば、第１乃至第３の３個の計測点における各電力量を計測する場合には、電力量計測演算処理回路２９は、第１単位時間で第１計測点の電圧及び電流を検出して電力量を計測し、第２単位時間で第２計測点の電圧及び電流を検出して電力量を計測し、第３単位時間で第３計測点の電圧及び電流を検出して電力量を計測する。第４単位時間では第１計測点に戻り、以下同様に各計測点の電力量を順次に周期的に計測する。そして、第２及び第３単位時間における第１計測点の電力量は、第１単位時間で計測した電力量であるとみなし、第１計測点の第１乃至第３単位時間における電力量を得ている。

図１に戻って、本体アドレス生成回路３０は、アドレス線ｍ７、ｍ８、ｍ９のうちアドレス線ｍ７、ｍ８に対して増設ユニット４０でアドレスを自動的に生成するための第１電位が印加される。

電流測定回路３３は、計測対象の交流回路における計測点にカップリングされた変流器の出力に基づいて当該計測点における電流を測定し、測定した電流を電力量計測演算処理回路２７に出力する回路である。電流測定回路３３は、本実施形態では４箇所の計測点における電力量を略同時に計測することができるようにすることから、第１電流測定回路３３−１、第２電流測定回路３３−２、第３電流測定回路３３−３及び第４電流測定回路３３−４の４個である。電流測定回路３３の個数は、多回路電力量計の本体１０における仕様による。電流測定回路３３には、例えば、図４（Ａ）に示すように、単相３線式の交流回路（Ｌ１、Ｎ、Ｌ２）１００にカップリングして取り付けられる変流器３３１の出力がコネクタＤ３５を介して入力される。そして、電流測定回路３３は、入力インピーダンス３３２と、電流検出部３３３とを備えて構成され、電流検出部３３３で検出した電流が電力量計測演算処理回路２９に出力される。

ここで、変流器３３１と電流検出部３３３とは、コネクタＤ３５を介して接続されるため、コネクタＤ３５の個数は、電流測定回路３３の個数と同数であり、本実施形態では、コネクタＤ３５−１、コネクタＤ３５−２、コネクタＤ３５−３及びコネクタＤ３５−４の４個である。そして、図４（Ｂ）において、本体１０の筐体１１側には、コネクタＤ３５のコネクタオス３５−ａが設けられ、コネクタＤ３５のコネクタオス３５−ａは、２個の変流器３３１の出力が入力され得る電流入力用の３個の電流入力用のピン３５１、３５２、３５３と、パルスが入力され得るパルス入力用の２個のピン３５４、３５５とを備えて構成される。即ち、変流器３３１からの電流を入力する場合には、２個の変流器３３１の出力が、コネクタＤ３５のコネクタオス３５−ａに接続可能なコネクタメス３５−ｂの３個のピンに接続され、変流器３３１の出力端子ｋ１がピン３５１に接続され、変流器３３１の出力端子ｋ３がピン３５２に接続され、そして、変流器３３１の出力端子ｌがピン３５３に接続される。なお、変流器３３１の出力端子ｌは、２個の変流器３３１の共通の出力端子となっている。また、パルスを入力する場合には、パルス出力が、コネクタＤ３５のコネクタオス３５−ａに接続可能なコネクタメス３５−ｂの２個のピンに接続され、パルス出力の一方の出力がピン３５４に接続され、そして、パルス出力の他方の出力がピン３５５に接続される。パルス入力用の端子３５４、３５５には、例えば、ガスメータや量水器などの計量結果をパルスとして出力する計測機器が接続され、コネクタＤ３５を介して入力されたパルスは、不図示のパルス計数回路によってパルス数が計数される。

このように電流入力用のコネクタメス３５−ｂとパルス入力用のコネクタメス３５−ｂとを１個のコネクタオス３５−ａに接続可能とすることによって、電流入力用のコネクタメスと接続するためのコネクタオスとパル入力用のコネクタメスと接続するためのコネクタオスとを各々本体１０の筐体１１に設ける必要がなく、筐体１１を小型化することができる。さらに、電流入力用のコネクタメスと接続するためのコネクタオスとパル入力用のコネクタメスと接続するためのコネクタオスとがコネクタＤ３５のコネクタオス３５−ａとして兼用されているので、当該本体１０を取り扱う取扱者にとっても誤接続の心配がない。

共通電圧測定回路３２は、計測対象の交流回路における共通の電圧を測定し、測定した共通電圧を絶対値化回路３１及び極性信号生成回路２８に出力する回路である。共通電圧測定回路３２は、本実施形態では３線式（Ｌ１、Ｎ、Ｌ２）で電気を供給する交流回路１００における電圧を測定することから、Ｌ１−Ｎ間の電圧を測定するためのＬ１−Ｎ共通電圧測定回路３２−１、及び、Ｌ２−Ｎ間の電圧を測定するためのＬ２−Ｎ共通電圧測定回路３２−２の２個である。共通電圧測定回路３２の個数は、測定対象とする交流回路の配電方式による。共通電圧測定回路３２は、例えば、図５に示すように、交流回路１００に接続される変成器３３１と、電圧検出部３２２とを備えて構成され、電圧検出部３２２で検出した電圧が絶対値化回路３１及び極性信号生成回路２８に出力される。ここで、交流回路１００と変成器３３１とは、コネクタＣ３４を介して接続される。このため、コネクタＣ３４の個数は、共通電圧測定回路３２の個数と同数であり、本実施形態では、コネクタＣ３４−１及びコネクタＣ３４−２の２個である。

電力を演算するためには、位相ずれによる誤差等を軽減するために略同時刻に測定した電圧値と電流値とが必要である。多回路電力量計の本体１０は、上述したように共通電圧測定回路３２と電流測定回路３３とを備えるので、略同時刻に測定した電圧値と電流値とを得ることができる。一方、多回路電力量計の増設ユニット４０は、図９を用いて後述するように、コストを低減するために、共通電圧測定電圧を備えることなく、電力の演算に必要な電圧値を多回路電力量計の本体１０から得るように構成されている。

ここで、多回路電力量計の本体１０から増設ユニット４０に電圧値を通知する方法は、多回路電力量計の本体１０において、共通電圧測定回路３２で計測した電圧値をアナログ値からディジタル値にアナログ／ディジタル変換し、本体通信処理回路２６で所定のプロトコルに従って電圧値（ディジタル値）を収容する通信信号を生成し、生成した通信信号を通信線ｍ２を用いて増設ユニット４０に送信し、そして、増設ユニット４０において、受信した通信信号から電圧値（ディジタル値）を取り出す方法がある。このような方法では、本体１０側で通信信号を生成し、増設ユニット４０側では通信信号から電圧値（ディジタル値）を取り出す処理が必要となり、その処理に時間を要してしまう。この処理時間に起因して共通電圧の測定時刻と増設ユニット４０で測定された電流の測定時刻とがずれてしまい、その結果、演算した電力は、誤差を含むものとなってしまう。この誤差が多回路電力量計の増設ユニット４０に要求される測定精度の範囲内であれば、問題ないが、測定精度を満たさない場合もある。そこで、本実施形態に係る多回路電力量計の本体１０は、共通電圧測定回路３２で計測した電圧値をアナログ／ディジタル変換することなくアナログ波形で増設ユニット４０に通知している。このような方法を採用することにより、本体１０側では通信信号を生成し、増設ユニット４０側では通信信号から電圧値（ディジタル値）を取り出すための処理時間が不必要となり、その分、多回路電力量計の増設ユニット４０における測定精度を向上させることができる。

共通電圧測定回路３２で計測した電圧値をアナログ／ディジタル変換することなくアナログで増設ユニット４０に通知する方法は、共通電圧測定回路３２の出力を直接共通電圧線ｍ５、ｍ６を介して増設ユニット４０に通知する方法がある。電力量計測演算処理回路２９にはアナログ値をディジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器が含まれるが、この方法では、交流回路１００に流れる交流が正負の値を取り得るので、図６（Ｂ）に示すように、Ａ／Ｄ変換器のビット数の半分に入力波形のゼロレベルを合わせる必要がある。そのため、正側の分解能及び負側の分解能は、Ａ／Ｄ変換器のビット数における半分のビット数である。例えば、Ａ／Ｄ変換器が１０ビットである場合には、入力波形は、正側５１２段階の分解能でディジタル化（量子化）され、負側５１２段階の分解能でディジタル化される。

多回路電力量計の本体１０及び増設ユニット４０に要求される仕様によっては、この方法でも充分であるが、より測定精度を向上させるために、本実施形態では、絶対値化回路３１によって、絶対値化した共通電圧を共通電圧線ｍ５、ｍ６を介して増設ユニット４０に通知する。絶対値化回路３１は、図６（Ａ）及び図７（Ｂ）を見ると分かるように、入力波形（図７（Ａ））、即ち、共通電圧測定回路３２の出力波形のうち正側をそのままにし共通電圧測定回路３２の出力波形のうち負側を正側に折り返して入力波形の絶対値の波形（図７（Ｂ））を形成する回路である。このように共通電圧測定回路３２の出力波形を絶対値化することによって、絶対値化した波形の最大ピークがＡ／Ｄ変換器の入力レンジ一杯になるように絶対値化した波形を増幅して、絶対値化した波形をＡ／Ｄ変換器の全ビット数の分解能でディジタル化することができる。例えば、Ａ／Ｄ変換器が１０ビットである場合には、入力波形は、１０２４段階のフル分解能でディジタル化される。絶対値化部３０４は、例えば、ダイオードを用いた全波整流回路とオペアンプで構成される。

このように絶対値化回路３１を用いることによってＡ／Ｄ変換器の分解能を最大限利用することが可能であるが、共通電圧の極性が不明となり、電力量を演算することができなくなってしまう。そのため、本実施形態では、絶対値化回路３１によって絶対値化した共通電圧波形の他に、この絶対値化した共通電圧波形の電気的な極性を示す情報も多回路電力量計の本体１０から増設ユニット４０に通知している。

極性信号生成回路２８は、図７（Ａ）及び図７（Ｃ）を見ると分かるように、入力波形（図７（Ａ））、即ち、共通電圧測定回路３２の出力波形における電気的な極性（正（＋）か負（−）か）を判定する回路であり、極性に従った矩形波（図７（Ｃ））を生成する。例えば、極性信号生成回路２８は、入力波形が正（＋）の場合にはハイレベルの矩形波を生成し、入力波形が負（−）の場合にはローレベルの矩形波を生成する。判定結果は、極性信号線ｍ３、ｍ４を介して増設ユニット４０に通知される。極性信号生成回路２８は、例えば、コンパレータＩＣで構成される。

また、このような極性信号生成回路２８を備えることによって、Ｌ１−Ｎ共通電圧測定回路３２−１の交流回路１００に対する結線の正誤、及び、Ｌ２−Ｎ共通電圧測定回路３２−２の交流回路１００に対する結線の正誤を判断することができる。

即ち、交流回路が単相３線式の場合には、図８に示すように、各共通電圧測定回路３２の結線が正しい場合には、Ｌ１−Ｎ間における共通電圧の正弦波と、Ｌ２−Ｎ間における共通電圧の正弦波とは、１８０°（π）だけ位相がずれているので、Ｌ１−Ｎ共通電圧測定回路３２−１で測定された共通電圧の極性を示す矩形波（極性信号生成回路２８−１の出力波形）と、Ｌ２−Ｎ共通電圧測定回路３２−２で測定された共通電圧の極性を示す矩形波（極性信号生成回路２８−２の出力波形）とは、逆極性となる。即ち、極性信号生成回路２８−１の出力波形が正（＋）を示している場合には、極性信号生成回路２８−２の出力波形は、負（−）を示し、極性信号生成回路２８−１の出力波形が負（−）を示している場合には、極性信号生成回路２８−２の出力波形は、正（＋）を示す。一方、各共通電圧測定回路３２の結線が誤っている場合には、Ｌ１−Ｎ間における共通電圧の正弦波と、Ｌ２−Ｎ間における共通電圧の正弦波とは、同相となるので、極性信号生成回路２８−１の出力波形と、極性信号生成回路２８−２の出力波形とは、同極性となる。

このように極性信号生成回路２８−１の出力波形と極性信号生成回路２８−２の出力波形とを逆極性か同極性かの観点から比較することによって、Ｌ１−Ｎ共通電圧測定回路３２−１の交流回路１００に対する結線の正誤、及び、Ｌ２−Ｎ共通電圧測定回路３２−２の交流回路１００に対する結線の正誤を判断することができる。

次に、多回路電力量計の増設ユニット４０について説明する。なお、多回路電力量計の増設ユニット４０の各構成要素において、多回路電力量計の本体１０と同等の機能を果たす構成要素については、符号にダッシュ「’」を付することによって増設ユニット４０の構成要素であること示す。

図９において、多回路電力量計の増設ユニット４０は、コネクタＡ４３、フラットケーブル４７、基板コネクタ４４、増設ユニット通信処理回路４５、増設ユニットアドレス判断回路４６、コネクタＢ２７’、電力量計測演算処理回路２９’、電流測定回路３３’及びコネクタＤ３５’を備えて構成される。

これら基板コネクタ４４、増設ユニット通信処理回路４５、増設ユニットアドレス判断回路４６、コネクタＢ２７’、電力量計測演算処理回路２９及び電流測定回路３３’は、回路基板４２に実装され、箱状の筐体４１に収納される。コネクタＤ３５’は、筐体１１の一方側面に備え付けられる。そして、筐体１１には、回路基板４２に実装されたコネクタＢ２７’における他の増設ユニット４０のコネクタＡ４３が差し込まれる差込口の在る方向における延長上にケーブル収納スペース１３’が設けられている。なお、図９では、筐体４１の前面板を外した状態を示している。

コネクタＡ４３は、フラットケーブル４７を介して基板コネクタ４４に接続される。端子４４とコネクタＢ２７’との間には、多回路電力量計の増設ユニット４０における電力線ｍ１’、信号線ｍ２’、極性信号線ｍ３’、ｍ４’及び共通電圧線ｍ５’、ｍ６’が形成される。

コネクタＡ４３が多回路電力量計の本体１０におけるコネクタＢ２７に差し込まれることによって、多回路電力量計の本体１０と増設ユニット４０とは、電気的に接続される。即ち、多回路電力計の本体１０における電力線ｍ１が本体１０におけるコネクタＢ２７−１の電源ピン（ａ）及び増設ユニット４０におけるコネクタＡ４３の電源ピン（ａ）を介して増設ユニット４０における電力線ｍ１’に接続され、本体１０から増設ユニット４０に電力が供給される。多回路電力計の本体１０における通信線ｍ２が本体１０におけるコネクタＢ２７の通信ピン（ｂ）及び増設ユニット４０におけるコネクタＡ４３の通信ピン（ｂ）を介して増設ユニット４０における通信線ｍ２’に接続され、本体１０と増設ユニット４０とが通信可能になる。多回路電力計の本体１０における極性信号線ｍ３が本体１０におけるコネクタＢ２７の極性信号ピン（ｃ）及び増設ユニット４０におけるコネクタＡ４３の極性信号ピン（ｃ）を介して増設ユニット４０における極性信号線ｍ３’に接続され、本体１０からＬ１−Ｎ共通電圧測定回路３２−１で測定された電圧の極性を示す矩形波（極性信号生成回路２８−１の出力波形）が増設ユニット４０に出力される。多回路電力計の本体１０における極性信号線ｍ４が本体１０におけるコネクタＢ２７の極性信号ピン（ｄ）及び増設ユニット４０におけるコネクタＡ４３の極性信号ピン（ｄ）を介して増設ユニット４０における極性信号線ｍ４’に接続され、本体１０からＬ２−Ｎ共通電圧測定回路３２−２で測定された電圧の極性を示す矩形波（極性信号生成回路２８−２の出力波形）が増設ユニット４０に出力される。多回路電力計の本体１０における共通電圧線ｍ５が本体１０におけるコネクタＢ２７の共通電圧ピン（ｅ）及び増設ユニット４０におけるコネクタＡ４３の共通電圧ピン（ｅ）を介して増設ユニット４０における共通電圧線ｍ５’に接続され、本体１０からＬ１−Ｎ共通電圧測定回路３２−１で測定された電圧の絶対値化された波形（絶対値化回路３１−１の出力波形）が増設ユニット４０に出力される。多回路電力計の本体１０における共通電圧線ｍ６が本体１０におけるコネクタＢ２７の共通電圧ピン（ｆ）及び増設ユニット４０におけるコネクタＡ４３の共通電圧ピン（ｆ）を介して増設ユニット４０における共通電圧線ｍ６’に接続され、本体１０からＬ２−Ｎ共通電圧測定回路３２−２で測定された電圧の絶対値化された波形（絶対値化回路３１−２の出力波形）が増設ユニット４０に出力される。ここで、極性信号ピン（ｃ）、（ｄ）及び共通電圧ピン（ｅ）、（ｆ）が請求項の電圧ピンに相当する。そして、多回路電力計の本体１０におけるアドレス線ｍ７、ｍ８が本体１０におけるコネクタＢ２７のアドレスピン（ｇ）、（ｈ）及び増設ユニット４０におけるコネクタＡ４３のアドレスピン（ｇ）、（ｈ）を介して増設ユニット４０におけるアドレス線ｍ８’、ｍ９’にそれぞれ接続され、増設ユニット４０におけるアドレス線ｍ７’には、電力線ｍ１’によって第１電位とは異なる電位である第２電位が印加される。

増設ユニット通信処理回路４５は、当該増設ユニット４０と本体１０との間で通信を行うための回路であり、本体１０からの通信信号に従って電力量計測演算処理回路２９’で得られた各計測点における電力量を所定のプロトコルに従った通信信号に収容して信号線ｍ２’を用いて本体１０に送信する。増設ユニット通信処理回路４５は、電力線ｍ１’から電力供給を受ける。

増設ユニットアドレス判断回路４６は、アドレス線ｍ７’、ｍ８’、ｍ９’における電位に基づいてアドレスを自動的に判断し生成する回路である。

コネクタＢ２７’は、多回路電力量計の本体１０におけるコネクタＢ２７と同様であり、他の増設ユニット４０をさらに増設するために当該増設ユニット４０と接続するためのコネクタであり、他の増設ユニット４０をさらに増設する場合には他の増設ユニット４０におけるコネクタＡ４３が差し込まれる。コネクタＢ２７’の差込口は、コネクタＡ４３が引き出されている筐体４１の面に対向する面（反対側の面）に向けられる。このようにコネクタＡ４３とコネクタＢ２７’を配置することによって、複数の増設ユニット４０が本体１０に対して一方向に直線的に増設することができる。特に、配電盤や分電盤には一般に一方向に直線的にスペースが空いていることが多く、多回路電力量計の本体１０及び増設ユニット４０は、一方向に直線的に増設することができるので、このような配電盤や分電盤に設置する場合に好適である。

電力量計測演算処理回路２９’は、共通電圧の絶対値化波形におけるオフセットずれを補正すると共に、多回路電力量計の本体１０における電力量計測演算処理回路２９と同様であり、極性通信線ｍ３’、ｍ４’と共通電圧線ｍ５’、ｍ６’を介して得られる共通電圧測定回路３２の出力及び電流測定回路３３’の出力に基づいて交流回路の各計測点ごとに電力量を演算する回路である。電力量計測演算処理回路２９’は、電力線ｍ１’から電力供給を受け、各計測点における電力量の情報を増設ユニット通信処理回路４５に出力する。

電流測定回路３３’は、多回路電力量計の本体１０における電流測定回路３３と同様であり、計測対象の交流回路における各計測点の電流を測定し、測定した各電流を電力量計測演算処理回路２７’に出力する回路である。電流測定回路３３’は、本実施形態では４箇所の計測点における電力量を略同時に計測することができるようにすることから、第１電流測定回路３３’−１、第２電流測定回路３３’−２、第３電流測定回路３３’−３及び第４電流測定回路３３’−４の４個である。電流測定回路３３’の個数は、多回路電力量計の増設ユニット４０における仕様による。従って、本実施形態では、増設ユニット４０を１個増設するごとに計測点を４個増やすことができる。なお、増設ユニット４０によって増やすことができる計測点の個数は、４個に限定されるものではなく、任意でよい。

コネクタＤ３５’は、多回路電力量計の本体１０におけるコネクタＤ３５と同様であり、電流測定回路３３’における変流器と電流検出部とを接続する。

次に、本実施形態の動作について説明する。
（実施形態の動作）
図１０は、多回路電力量計の本体又は増設ユニットに増設ユニットを増設した状態及びケーブル収納スペースを示す図である。図１０（Ａ）は、多回路電力量計の本体又は増設ユニットに増設ユニットを増設した状態を示し、図１０（Ｂ）は、ケーブル収納スペースを示す斜視図である。

図１０（Ａ）、（Ｂ）において、例えば、オフィスビルや小売店舗等の建物に多回路電力量計の本体１０が例えばＢＡＫモジュール留め方法等によって予め固定されているものとする。このような状態で、例えばさらに多くの計測点における電力量を計測する必要が生じたために、この多回路電力量計の本体１０に増設ユニット４０を取り付ける場合には、施工者は、まず、増設ユニット４０のコネクタＡ４３を本体１０のコネクタＢ２７に差し込む。

次に、施工者は、フラットケーブル４７をつづら折り（複数層に重ね折り）しながらケーブル収納スペース１３に収めて、本体１０の筐体１１におけるコネクタＢ２７の差込口が在る面と、増設ユニット４０の筐体４１におけるコネクタＡ４３が取り出されている面とを略密着するように増設ユニット４０を配置する。そして、施工者は、増設ユニット４０を本体１０と同様に例えばＢＡＫ留め方法等によって支持台座等に固定する。

ここで、ＢＡＫ留め方法とは、周知のように、ＢＡＫ協約ブレーカ等を分電盤内に取り付ける方法であり、一方側の剛体爪と他方側のばねとを備える支持台座に、爪、ばねを引っ掛ける溝を底面付近に備えるＢＡＫを押し込むことによって固定する方法である。なお、ＢＡＫを外す場合はばねを押しながら引き出す。

このように施工することによって多回路電力量計の本体１０のみでは、４個の計測点だけしか電力量を計測することができないが、増設ユニット４０を増設することによってさらに４個の計測点における電力量を計測可能になる。また、多回路電力量計の本体１０と増設ユニット４０とは、略密着するように施工することができるので、省スペース化を図ることができる。特に、多回路電力量計の本体１０及び増設ユニット４０を配電盤内や分電盤内に設置する場合には、この省スペース化は、有効である。さらに、多回路電力量計の本体１０と増設ユニット４０と電気的に接続するフラットケーブル４７は、複数層に折り曲げられてケーブル収納スペース１３に収納されるので、美観上好ましいだけでなく、誤って人が触れることもないので、人が触れることによって生じる静電気による悪影響を避けることができる。

そして、さらに多くの計測点における電力量を計測する必要が生じた場合には、多回路電力量計の本体１０に取り付けられた増設ユニット４０にさらに他の増設ユニット４０を上述と同様の施工方法により取り付けることによってさらに４個の計測点における電力量を計測可能となる。本実施形態に係る多回路電力量計の本体１０には、増設ユニット４０をコネクタＢ２７の差込口が在る面の延長方向の一方向に直線的に、増設ユニット４０に他の増設ユニット４０を取り付けることによって最大３個まで増設ユニット４０を増設することができる。従って、本実施形態に係る多回路電力量計の本体１０は、増設ユニット４０を３個増設することによって、合計１６個の計測点における電力量を計測することができる。また、複数の増設ユニット４０は、順次に本体１０に対し一方向に直線的に取り付けられるので、例えば一直線支持台座のＩＥＣレールを用いることができ、取り付けの支持台座への汎用性を持たせることができる。

このように増設された増設ユニット４０は、当該増設ユニット４０で計測した各計測点における電力量を本体１０に通信線ｍ２、ｍ２’を用いて送信するが、通信信号の送受信には通信用のアドレスが必要である。次に、各増設ユニット４０におけるアドレス判定方法について説明する。

図１１は、多回路電力量計の本体に一方方向で増設ユニットを順次に取り付けた場合における各増設ユニットのアドレスについて説明するための図である。図１１に示す例では、多回路電力量計の本体１０に第１増設ユニット４０−１が取り付けられ、第１増設ユニット４０−１に第２増設ユニット４０−２が取り付けられ、そして、第２増設ユニット４０−２に第３増設ユニット４０−３が取り付けられることによって、多回路電力量計の本体１０に３個の増設ユニット４０が増設されている。なお、図１１に示す多回路電力量計の本体１０や第１乃至第３増設ユニット４０−１、４０−２、４０−３には、上述したように、回路基板１２や回路基板４２に各回路が実装されているが、図１１では、アドレスについて説明するための図であるので、これに関連する部分のみを示し、他を省略している。また、符号に枝番号を付することによって第１乃至第３増設ユニット４０−１、４０−２、４０−３における各構成要素を区別することとする。

多回路電力量計の本体１０におけるアドレス線ｍ７、ｍ８、ｍ９には、上述したように、本体アドレス生成回路３０によってアドレス線ｍ７、ｍ８に第１電位、例えば０Ｖが印加され、アドレス線ｍ９は、開放である。そして、多回路電力量計の本体１０におけるコネクタＢ２７に第１増設ユニット４０−１のコネクタＡ４３−１を接続することによって、コネクタＢ２７のアドレスピン（ｇ）がコネクタＡ４３のアドレスピン（ｇ）に接続され、コネクタＢ２７のアドレスピン（ｈ）がコネクタＡ４３−１のアドレスピン（ｈ）に接続され、そして、コネクタＢ２７のアドレスピン（ｉ）がコネクタＡ４３のアドレスピン（ｉ）に接続される。つまり、コネクタＢ２７のアドレスピン間隔とコネクタＡ４３のアドレスピン間隔とは同一であり、アドレスピンの並びも同一である。コネクタＢ２７’−１とコネクタＡ４３’−２とについても、そして、コネクタＢ２７’−２とコネクタＡ４３’−３とについても同様である。

また、第１増設ユニット４０−１では、コネクタＡ４３−１のアドレスピン（ｇ）は、第１増設ユニット４０−１におけるコネクタＢ２７’−１のアドレスピン（ｈ）に接続され、アドレス線ｍ８’−１となり、コネクタＡ４３−１のアドレスピン（ｈ）は、コネクタＢ２７’−１のアドレスピン（ｉ）に接続され、アドレス線ｍ９’−１となる。そして、本体１０のアドレス線ｍ７、ｍ８、ｍ９の何れにも接続されないアドレス線ｍ７’−１は、電力線ｍ１に接続されることによって第１電位とは異なる第２電位、例えばＶｃｃが印加される。即ち、本体１０のアドレス線ｍ７、ｍ８、ｍ９は、１つだけシフトして第１増設ユニット４０−１のアドレス線ｍ８’−１、ｍ９’−１に接続され、アドレス線ｍ７とアドレス線ｍ８’−１とが第１電位で同電位となると共に、アドレス線ｍ８とアドレス線ｍ９’−１とが第１電位で同電位となる。１つだけシフトすることによって、本体１０のアドレス線ｍ９の接続先が無くなり、一方、本体１０のアドレス線ｍ７、ｍ８、ｍ９に接続しない第１増設ユニット４０−１のアドレス線ｍ７’−１に第２電位Ｖｃｃが印加される。ここで、コネクタＡ４３−１のアドレスピン（ｇ）及びアドレスピン（ｈ）が請求項の複数の入力ピンに相当し、コネクタＢ２７’−１のアドレスピン（ｇ）、アドレスピン（ｈ）及びアドレスピン（ｉ）が請求項の出力ピンに相当する。

第１増設ユニット４０−１の増設ユニットアドレス判断回路４６−１は、アドレス線ｍ７’−１、ｍ８’−１、ｍ９’−１の電位に基づいてアドレスを判断する。例えば第１電位をＬ（０）に割り当て、第２電位をＨ（１）に割り当てることによって、第１増設ユニット４０−１の増設ユニットアドレス判断回路４６−１は、ＬＬＨ（００１）とアドレスを判断する。

そして、多回路電力量計の第１増設ユニット４０−１におけるコネクタＢ２７’−１に第２増設ユニット４０−２のコネクタＡ４３−２を接続することによって、コネクタＢ２７’−１のアドレスピン（ｇ）がコネクタＡ４３−２のアドレスピン（ｇ）に接続され、コネクタＢ２７’−１のアドレスピン（ｈ）がコネクタＡ４３−２のアドレスピン（ｈ）に接続され、そして、コネクタＢ２７’−１のアドレスピン（ｉ）がコネクタＡ４３−２のアドレスピン（ｉ）に接続される。

第２増設ユニット４０−２では、コネクタＡ４３−２のアドレスピン（ｇ）は、第２増設ユニット４０−２におけるコネクタＢ２７’−２のアドレスピン（ｈ）に接続され、アドレス線ｍ８’−２となり、コネクタＡ４３−２のアドレスピン（ｈ）は、コネクタＢ２７’−２のアドレスピン（ｉ）に接続され、アドレス線ｍ９’−２となる。そして、第１増設ユニット４０−１のアドレス線ｍ７’−１、ｍ８’−１、ｍ９’−１の何れにも接続されないアドレス線ｍ７’−２は、電力線ｍ１−２に接続されることによって第２電位Ｖｃｃが印加される。即ち、第１増設ユニット４０−１のアドレス線ｍ７’−１、ｍ８’−１、ｍ９’−１は、１つだけシフトして第２増設ユニット４０−２のアドレス線ｍ８’−２、ｍ９’−２に接続され、アドレス線ｍ７’−１とアドレス線ｍ８’−２とが第１電位で同電位となると共に、アドレス線ｍ８’−１とアドレス線ｍ９’−２とが第１電位で同電位となる。１つだけシフトすることによって、第１増設ユニット４０−１のアドレス線ｍ９’−１の接続先が無くなり、一方、第１増設ユニット４０−１のアドレス線ｍ７’−１、ｍ８’−１、ｍ９’−１に接続しない第２増設ユニット４０−２のアドレス線ｍ７’−２に第２電位Ｖｃｃが印加される。

第２増設ユニット４０−２の増設ユニットアドレス判断回路４６−２は、アドレス線ｍ７’−２、ｍ８’−２、ｍ９’−２の電位に基づいてＬＨＨ（０１１）のようにアドレスを判断する。

そして、多回路電力量計の第２増設ユニット４０−１におけるコネクタＢ２７’−２に第３増設ユニット４０−３のコネクタＡ４３−３を接続することによって、コネクタＢ２７’−２のアドレスピン（ｇ）がコネクタＡ４３−３のアドレスピン（ｇ）に接続され、コネクタＢ２７’−２のアドレスピン（ｈ）がコネクタＡ４３−３のアドレスピン（ｈ）に接続され、そして、コネクタＢ２７’−２のアドレスピン（ｉ）がコネクタＡ４３−３のアドレスピン（ｉ）に接続される。

第３増設ユニット４０−３では、コネクタＡ４３−３のアドレスピン（ｇ）は、第３増設ユニット４０−３におけるコネクタＢ２７’−３のアドレスピン（ｈ）に接続され、アドレス線ｍ８’−３となり、コネクタＡ４３−３のアドレスピン（ｈ）は、コネクタＢ２７’−３のアドレスピン（ｉ）に接続され、アドレス線ｍ９’−２となる。そして、第２増設ユニット４０−２のアドレス線ｍ７’−２、ｍ８’−２、ｍ９’−２の何れにも接続されないアドレス線ｍ７’−３は、電力線ｍ１−３に接続されることによって第２電位Ｖｃｃが印加される。即ち、第２増設ユニット４０−２のアドレス線ｍ７’−２、ｍ８’−２、ｍ９’−２は、１つだけシフトして第３増設ユニット４０−３のアドレス線ｍ８’−３、ｍ９’−３に接続され、アドレス線ｍ７’−２とアドレス線ｍ８’−３とが第１電位で同電位となると共に、アドレス線ｍ８’−２とアドレス線ｍ９’−３とが第１電位で同電位となる。１つだけシフトすることによって、第２増設ユニット４０−２のアドレス線ｍ９’−２の接続先が無くなり、一方、第２増設ユニット４０−２のアドレス線ｍ７’−２、ｍ８’−２、ｍ９’−２に接続しない第３増設ユニット４０−３のアドレス線ｍ７’−３に第２電位Ｖｃｃが印加される。

第３増設ユニット４０−３の増設ユニットアドレス判断回路４６−３は、アドレス線ｍ７’−３、ｍ８’−３、ｍ９’−３の電位に基づいてＨＨＨ（１１１）のようにアドレスを判断する。

このように増設ユニット４０のアドレス線ｍ７’、ｍ８’、ｍ９’において、コネクタＢ２７とコネクタＡ４３とコネクタＢ２７’とのアドレスピン間隔及びアドレスピンの並びが同一であって、コネクタＡ４３からコネクタＢ２７’に至る間に、即ち、入力側から出力側に至る間に、コネクタＡ４３のアドレスピン（ｇ）、（ｈ）、（ｉ）とコネクタＢ２７’のアドレスピン（ｇ）、（ｈ）、（ｉ）とを１つだけシフトして接続すると共に、コネクタＡ４３のピンアドレス（ｇ）、（ｈ）、（ｉ）の何れにも接続されないコネクタＢ２７’のアドレスピン（ｇ）におけるアドレス線ｍ７’に第２電位を印加することによって、接続される側におけるアドレス線ｍ７、ｍ８、ｍ９の電位を接続する側におけるアドレス線ｍ７’、ｍ８’、ｍ９’に１つだけシフトして伝導することができ、コネクタＡ４３のアドレスピン（ｇ）、（ｈ）、（ｉ）の何れにも接続されないコネクタＢ２７’のアドレスピン（ｇ）におけるアドレス線ｍ７’に第２電位を印加することができる。なお、第１増設ユニット４０−１のアドレス線ｍ７’−１、ｍ８’−１、ｍ９’−１については、本体１０のアドレス線ｍ７、ｍ８、ｍ９に対して上述の関係となっており、第２増設ユニット４０−２のアドレス線ｍ７’−２、ｍ８’−２、ｍ９’−２については、第１増設ユニット４０−１のアドレス線ｍ７’−１、ｍ８’−１、ｍ９’−１に対して上述の関係となっており、第３増設ユニット４０−３のアドレス線ｍ７’−３、ｍ８’−３、ｍ９’−３については、第２増設ユニット４０−２のアドレス線ｍ７’−２、ｍ８’−２、ｍ９’−２に対して上述の関係となっている。

このため、増設ユニット４０において、入力側端子となるコネクタＡ４３の２個のアドレスピン（ｇ）、（ｈ）、出力側端子となるコネクタＢ２７’の３個のアドレスピン（ｇ）、（ｈ）、（ｉ）、及び、アドレス線ｍ７’、ｍ８’、ｍ９’を図１１に示すように全ての製品について同一に構成したとしても、増設ユニットアドレス判断回路４６は、増設ユニット４０が取り付けられる位置（本体１０から数えた番号）に対応したアドレスを判断することができ、本体１０と１又は複数の増設ユニット４０で構成される通信ネットワークにおいて唯一のアドレスを生成することができる。このため、増設ユニット４０の製造時にアドレスを意識することなく（個々の製品に予め個別のアドレスを割り当てることなく）、増設ユニット４０を製造することができ、また、施工者は、増設ユニット４０の取り付け時にアドレス設定を行う必要がない。

また、多回路電力量計の本体１０に取り付けられる第１増設ユニット４０−１のアドレスとしてＬＬＨ（００１）を、第１増設ユニット４０−１に取り付けられる第２増設ユニット４０−２のアドレスとしてＬＨＨ（０１１）を、そして、第２増設ユニット４０−２に取り付けられる第３増設ユニット４０−３のアドレスとしてＨＨＨ（１１１）を予め制御回路２３のメモリ２３２に記憶しておくことができ、このアドレスを用いて多回路電力量計の本体１０に増設された増設ユニット４０の有無及び各計測点における電力量の要求を行うことができる。

なお、増設ユニットアドレス判断回路４６とアドレス線ｍ７’、ｍ８’、ｍ９’との接続順を変えて、第１増設ユニット４０−１のアドレスをＨＬＬ（１００）と、第２増設ユニット４０−２のアドレスをＨＨＬ（１１０）と、そして、第３増設ユニット４０−３のアドレスをＨＨＨ（１１１）としてもよい。また、本実施形態では、多回路電力量計の本体１０に増設ユニット４０を３個まで増設可能と設計したために、３本のアドレス線ｍ７’、ｍ８’、ｍ９’が必要であるが、ｎ個まで増設可能と設計する場合には、ｎ本のアドレス線が必要である。即ち、複数の入力ピンと、この複数の入力ピンの入力が出力される複数の出力ピンとの間に形成される複数のアドレス線、及び、この複数のピンの一方側に設けられ電位が印加される出力ピンに接続されるアドレス線からアドレス線が構成され、増設ユニットアドレス判断回路４６は、これらアドレス線に印加されている電位に基づいてアドレスを判断して生成する。本構造を持った増設ユニットを本体に接続することにより異なるアドレスを生成することができるから、ディップスイッチ等で手動設定する手間が省け、また設定間違いがない。

次に、電力量計測演算処理回路２９、２９’におけるオフセットずれの補正動作について説明する。

図１２は、再現波形におけるオフセットずれを説明するための図であり、図１２（Ａ）は、絶対値化波形及びその極性を示す矩形波を示し、図１２（Ｂ）は、再現波形及びそのオフセットずれを示す。図１３は、オフセットずれを求める場合におけるフローチャートを示す図である。

上述したようにＬ１−Ｎ間の共通電圧及びＬ２−Ｎ間の共通電圧は、絶対値化回路３１−１及び絶対値化回路３１−２によって絶対値化された波形に形成され、共通電圧線ｍ５、ｍ６によって各増設ユニット４０に出力されるが、共通電圧測定回路３２から電力量計測演算処理回路２９、２９’に至るまでの回路構成上、共通電圧測定回路３２における出力波形のゼロレベルからずれて電力量計測演算処理回路２９、２９’に入力され得る。例えば、共通電圧測定回路３２における出力波形のゼロレベルから△Ｖだけずれて電力量計測演算処理回路２９、２９’に入力されると、図１２（Ａ）に示すように、正側の入力波形を絶対値化した場合における絶対値化波形の振幅Ａ（＋）は、負側の入力波形を絶対値化した場合における絶対値化波形の振幅Ａ（−）よりも２×△Ｖだけ小さくなる。そして、この絶対値化波形から再現した正弦波は、図１２（Ｂ）に示すように、△Ｖのレベルをゼロレベルとした波形となり、負側にずれた波形となる。なお、図１２（Ｂ）における○は、サンプリング点である。このずれた状態で電力を演算すると誤差を含むものとなる。そこで、図１３に示すように、電力量計測演算処理回路２９、２９’は、例えば、起動直後等において次のようにオフセットずれを求める。まず、電力量計測演算処理回路２９、２９’は、再現波形の数周期間、例えば、３周期間における波形をサンプリングする（Ｓ１）。次に、電力量計測演算処理回路２９、２９’は、サンプリング値Ｐｎの平均値（ΣＰｎ）／ｎを求め、この平均値をオフセットずれとする（Ｓ２）。そして、電力（電力量）の計測において、電力量計測演算処理回路２９、２９’は、サンプリング値からオフセットずれを減算し、電力を演算する（Ｓ３）。例えば、共通電圧測定回路３２の出力波形が振幅５の正弦波であって、オフセット値＝−１と演算された場合に、図１２（Ｂ）に示す正のピーク近傍の値Ａｐ４＝４は、Ａｐ４−（−１）＝４−（−１）＝５と真値が計算され、負のピーク近傍の値Ａｐ−６＝−６は、Ａｐ−６−（−１）＝−６−（−１）＝−５と真値が計算される。

このようにオフセットずれを補正することによって直流的な誤差が無くなるので、電力をより精度よく演算することができる。

次に、多回路電力量計の本体１０が増設された増設ユニット４０から各計測点における電力量の情報を収集する動作について説明する。

図１４は、多回路電力量計の本体が増設ユニットから各計測点における電力量の情報を受信する場合のシーケンスを示す図である。図１５は、多回路電力量計の本体が増設ユニットから各計測点における電力量の情報を受信する場合のフローチャートを示す図である。

図１４及び図１５において、多回路電力量計の本体１０における制御回路２３は、メモリ２３２に記憶されている第１増設ユニット４０−１のアドレスＬＬＨ（００１）を通信先アドレスとしてポーリングを行う通信信号（ポーリング信号）を通信線ｍ２に本体通信処理回路２６を介して送信する（図１４の（１）、図１５のＳ１１）。そして、制御回路２３は、一定時間、ポーリングに対する応答を示す通信信号（応答信号）に対する受信の有無を判断する（図１５のＳ１２）。

このポーリング信号を受信した増設ユニット４０の増設ユニット通信処理回路４５は、ポーリング信号に収容されている通信先アドレスと増設ユニットアドレス判断回路４６の出力とを比較し、一致する場合には、自己宛てのポーリング信号であると判断し、応答信号を本体１０に返信する。なお、一致しない場合には、ポーリング信号を破棄する。この場合には、増設されていると第１増設ユニット４０−１のみが応答信号を返信する。

Ｓ１２において、この応答信号を受信すると（図１４の（２））、制御回路２３は、第１増設ユニット４０−１が本体１０に増設されていると判断し、第１増設ユニット４０−１に対して、第１増設ユニット４０−１のアドレスＬＬＨ（００１）を通信先アドレスとして、電力量データを要求する旨を示す情報を収容した通信信号（電力量データ要求信号）を送信する（図１４の（３）、図１５のＳ１３）。

この電力量データ要求信号を受信した第１増設ユニット４０−１の増設ユニット通信処理回路４５−１は、電力量計測演算処理回路２９’−１から各計測点における電力量の情報を取得し、各計測点における電力量の情報を収容した通信信号（電力量データ送信信号）を本体１０に返信する。

この電力量データ送信信号を受信すると、制御回路２３は、第１増設ユニット４０−１のアドレスと対応付けて電力量データをメモリ２３２に記憶する（図１４の（４）、図１５のＳ１４）。

一方、Ｓ１２において、応答信号を受信しない場合には、Ｓ１５の処理を行う。

次に、制御回路２３は、メモリ２３２に記憶されている第２増設ユニット４０−２のアドレスＬＨＨ（０１１）を通信先アドレスとしてポーリング信号を送信する（図１４の（５）、図１５のＳ１５）。そして、制御回路２３は、一定時間、応答信号に対する受信の有無を判断する（図１５のＳ１６）。

このポーリング信号を受信した増設ユニット４０の増設ユニット通信処理回路４５は、ポーリング信号に収容されている通信先アドレスと増設ユニットアドレス判断回路４６の出力とを比較し、一致する場合には、自己宛てのポーリング信号であると判断し、応答信号を本体１０に返信する。なお、一致しない場合には、ポーリング信号を破棄する。この場合には、増設されていると第２増設ユニット４０−２のみが応答信号を返信する。

Ｓ１６において、この応答信号を受信すると（図１４の（６））、制御回路２３は、第２増設ユニット４０−２が本体１０に増設されていると判断し、第２増設ユニット４０−２に対して、第２増設ユニット４０−２のアドレスＬＨＨ（０１１）を通信先アドレスとして、電力量データ要求信号を送信する（図１４の（７）、図１５のＳ１７）。

この電力量データ要求信号を受信した第２増設ユニット４０−２の増設ユニット通信処理回路４５−２は、電力量計測演算処理回路２９’−２から各計測点における電力量の情報を取得し、電力量データ送信信号を本体１０に返信する。

この電力量データ送信信号を受信すると、制御回路２３は、第２増設ユニット４０−２のアドレスと対応付けて電力量データをメモリ２３２に記憶する（図１４の（８）、図１５のＳ１８）。

一方、Ｓ１６において、応答信号を受信しない場合には、Ｓ１９の処理を行う。

次に、制御回路２３は、メモリ２３２に記憶されている第３増設ユニット４０−３のアドレスＨＨＨ（１１１）を通信先アドレスとしてポーリング信号を送信する（図１４の（９）、図１５のＳ１９）。そして、制御回路２３は、一定時間、応答信号に対する受信の有無を判断する（図１５のＳ２０）。

このポーリング信号を受信した増設ユニット４０の増設ユニット通信処理回路４５は、ポーリング信号に収容されている通信先アドレスと増設ユニットアドレス判断回路４６の出力とを比較し、一致する場合には、自己宛てのポーリング信号であると判断し、応答信号を本体１０に返信する。なお、一致しない場合には、ポーリング信号を破棄する。この場合には、増設されていると第３増設ユニット４０−３のみが応答信号を返信する。

Ｓ２０において、この応答信号を受信すると（図１４の（１０））、制御回路２３は、第３増設ユニット４０−３が本体１０に増設されていると判断し、第３増設ユニット４０−３に対して、第３増設ユニット４０−３のアドレスＨＨＨ（１１１）を通信先アドレスとして、電力量データ要求信号を送信する（図１４の（１１）、図１５のＳ２１）。

この電力量データ要求信号を受信した第３増設ユニット４０−３の増設ユニット通信処理回路４５−３は、電力量計測演算処理回路２９’−３から各計測点における電力量の情報を取得し、電力量データ送信信号を本体１０に返信する。

この電力量データ送信信号を受信すると、制御回路２３は、第３増設ユニット４０−３のアドレスと対応付けて電力量データをメモリ２３２に記憶する（図１４の（１２）、図１５のＳ２２）。

一方、Ｓ２０において、応答信号を受信しない場合には、処理を終了する。

このような処理を一定時間ごとに定期的に繰り返し行うことによって、多回路電力量計の本体１０は、増設ユニット４０で計測した各計測点における電力量を増設ユニット４０から収集し、メモリ２３２に蓄積する。

ここで、上述の実施形態では、第１乃至第３増設ユニット４０−１、４０−２、４０−３の増設の有無に関わらず、ポーリングを行い、応答信号を受信した場合には、電力量データ要求信号を送信して、増設ユニット４０で計測した電力量の情報を得ている。このため、例えば、第３増設ユニット４０−３が増設されていない場合には、Ｓ１９乃至Ｓ２２の処理時間が無駄である。そこで、増設ユニット４０が増設された際に、増設ユニット通信処理回路４５が増設ユニットアドレス判断回路４６の出力を収容した通信信号（増設通知信号）を本体１０に送信し、この増設通知信号があった場合に増設通知信号に収容されているアドレスを持つ増設ユニット４０に対してのみ、以後、ポーリングを行い、応答信号を受信した場合には、電力量データ要求信号を送信して、増設ユニット４０で計測した電力量の情報を得るように構成してもよい。このように構成することによって増設されていない増設ユニット４０に対する、ポーリングを行い、応答信号を受信した場合には、電力量データ要求信号を送信して、増設ユニット４０で計測した電力量の情報を得るに至るまでの処理を省略することができる。このため、制御回路２３の負荷を軽減することができ、他の処理、例えば、表示設定ユニット５０に対する表示内容の更新処理等に制御回路２３の処理能力を割り振ることができる。

最後に、多回路電力量計の本体に表示設定ユニットの装着方法について説明する。

図１６は、多回路電力量計の本体に表示設定ユニットの装着方法について説明するための図である。図１６（Ａ）は、装着前の多回路電力量計の本体及び表示設定ユニットを示し、図１６（Ｂ）は、装着後の多回路電力量計の本体及び表示設定ユニットを示す。

図１６（Ａ）において、多回路電力量計の本体１０における筐体１１の前面板には、回路基板１２に実装されているカードスロット２１の位置に合わせて、メモリカード６１をメモリカードスロット２１に差込むための挿入口３７が設けられる。そして、この前面板の内側には、鉄等の磁石と作用する金属板３８が備えられる。

表示設定ユニット５０は、多回路電力量計の本体１０や増設ユニット４０で計測した各計測点における電力量等を表示すると共に、メモリカードスロット２１に差し込まれたメモリカード６１に対するデータの読み書き指示やコネクタＤ３５を介して電流測定回路３３に接続される変流器の電流定格の設定等の操作指示を入力する装置である。表示設定ユニット５０の箱状の筐体５１における裏面板には、永久磁石等の磁石５２が備えられる。

このような多回路電力量計の本体１０と表示設定ユニット５０とは、図１６（Ｂ）に示すように、表示設定ユニット５０の磁石５２と本体１０の金属板３８とが磁気的に結合することによって表示設定ユニット５０が本体１０に装着される。そして、表示設定ユニット５０と本体１０とは、コネクタＥ３６、ケーブル５３及びコネクタＥ３６’を介して電気的に接続され、電力供給を受けると共に通信信号を送受信する。

表示設定ユニット５０の筐体５１における前面面積は、図１６（Ｂ）を見ると分かるように、本体１０に表示設定ユニット５０を装着した場合でも、メモリカード５１が挿入口３７を介してメモリカードスロット２１に差し込むことができるように、本体１０における前面面積よりも小さい。

なお、メモリカードスロット２１及び挿入口３７は、本体１０の前面右側、上側及び下側の何れに設けてもよいが、コネクタＢ２７、コネクタＣ３４、コネクタＤ３５及びコネクタＥ３６と配置上干渉することなく設けることができるので、本実施形態のように本体１０の前面左側に設けることが好ましい。そして、メモリカードスロット２１及び挿入口３７が本体１０の前面に設けられた位置に応じて、金属板３８、磁石５２及び表示設定ユニット５０の筐体５１における前面面積が決定される。

このように表示設定ユニット５０を構成することによって、表示設定ユニット５０を本体１０に着脱自在に装着することができ、装着時でもメモリカード６１の挿抜が可能となる。メモリカード６１には、例えば、本体１０及び増設ユニット４０から得られた電力量データを記憶する。また例えば、他の多回路電力量計の本体１０又は増設ユニット４０から得られた電力量データと、本多回路電力量計の本体１０及び増設ユニット４０から得られた電力量データとを制御回路２３で比較し、差や比率等の比較結果を記憶する。このように差や比率等の比較結果を記憶することによって、メモリカード６１から比較結果を例えばパーソナルコンピュータに取り込み、さらに詳細に分析することができ、分析結果に基づいて他の多回路電力量計の本体１０又は増設ユニット４０が計測対象としている交流回路における消費電力と、本多回路電力量計の本体１０及び増設ユニット４０が計測対象としている交流回路における消費電力との割り振りを決定することができる。また例えば、前月までの電力量データを記憶しておき、当月の電力量データと制御回路２３で比較することによって電力量の時間的な推移を知ることができる。

多回路電力量計の本体の構成を示す図である。 電力量計測演算処理回路の一例を示すブロック図である。 電力量計測演算処理回路の他の一例を示すブロック図である。 交流回路の電流測定回路及びコネクタＤの構成を示す図である。 共通電圧測定回路の構成を示す図である。 絶対値化回路と分解能との関係を説明するための図である。 絶対値化回路の入力波形、絶対値化回路の出力波形、及び、極性信号生成回路の出力における相互関係を示す図である。 単相３線式の場合における結線の正誤を説明するための図である。 多回路電力量計の増設ユニットの構成を示す図である。 多回路電力量計の本体又は増設ユニットに増設ユニットを増設した状態及びケーブル収納スペースを示す図である。 多回路電力量計の本体に一方方向で増設ユニットを順次に取り付けた場合における各増設ユニットのアドレスについて説明するための図である。 再現波形におけるオフセットずれを説明するための図である。 オフセットずれを求める場合におけるフローチャートを示す図である。 多回路電力量計の本体が増設ユニットから各計測点における電力量の情報を受信する場合のシーケンスを示す図である。 多回路電力量計の本体が増設ユニットから各計測点における電力量の情報を受信する場合のフローチャートを示す図である 多回路電力量計の本体に表示設定ユニットの装着方法について説明するための図である。

符号の説明

１０ 多回路電力量計の本体
１３、１３’ ケーブル収納スペース
２１ メモリカードスロット
２３ 制御回路
２６ 本体通信処理回路
２７、２７’ コネクタＢ
２８ 極性信号生成回路
２９、２９’ 電力量計測演算処理回路
３０ 本体アドレス生成回路
３１ 絶対値化回路
３２ 共通電圧測定回路
３３、３３’ 電流測定回路
３５、３５’ コネクタＤ
４０ 多回路電力量計の増設ユニット
４３ コネクタＡ
４５ 増設ユニット通信処理回路
４６ 増設ユニットアドレス判断回路
４７ フラットケーブル
ｍ１、ｍ１’ 電力線
ｍ２、ｍ２’ 通信線
ｍ３、ｍ３’、ｍ４、ｍ４’ 極性信号線
ｍ５、ｍ５’、ｍ６、ｍ６’ 共通電圧線
ｍ７、ｍ７’（ｍ７’−１、ｍ７’−２、ｍ７’−３）、ｍ８、ｍ８’（ｍ８’−１、ｍ８’−２、ｍ８’−３）、ｍ９、ｍ９’（ｍ９’−１、ｍ９’−２、ｍ９’−３） アドレス線

Claims (7)

1. 計測対象である交流回路の複数の計測点における電力量をそれぞれ計測する多回路電力量計において、
   前記交流回路の電圧を測定する電圧測定回路と、
   前記交流回路の計測点にカップリングされた変流器の出力に基づいて該計測点における電流を測定する本体電流測定回路と、
   前記電圧測定回路で測定した電圧及び前記本体電流測定回路で測定した電流に基づいて前記複数の計測点ごとに該計測点における電力量を演算する本体電力量計測演算処理回路と、
   前記電圧測定回路で測定した電圧を出力する電圧ピン及び通信信号を送受信する通信ピンとを含む本体コネクタとを備えること
   を特徴とする多回路電力量計。
2. 前記本体コネクタに差し込まれるコネクタに付随するケーブルを収納するケーブル収納スペースを形成する部材をさらに備えること
   を特徴とする請求項１に記載の多回路電力量計。
3. 前記電圧測定回路の出力波形における絶対値を出力する絶対値化回路と、
   前記電圧測定回路の出力波形における電気的な極性を示す矩形波を出力する極性信号生成回路とをさらに備え、
   前記本体コネクタの前記電圧ピンは、前記絶対値化回路の絶対値及び前記極性信号生成回路の矩形波をそれぞれ出力する複数のピンから成ること
   を特徴とする請求項１に記載の多回路電力量計。
4. 前記本体電流測定回路は、前記変流器と電流入力用コネクタを介して接続され、該電流入力用コネクタには、パルスを入力するパルス入力用コネクタと兼用であること
   を特徴とする請求項１に記載の多回路電力量計。
5. 請求項１に記載の多回路電力計の本体コネクタに接続する増設ユニットコネクタと、
   計測対象である交流回路の計測点にカップリングされた変流器の出力に基づいて該計測点における電流を測定する増設ユニット電流測定回路と、
   前記増設ユニットコネクタからの電圧及び前記増設ユニット電流測定回路で測定した電流に基づいて前記複数の計測点ごとに該計測点における電力量を演算する増設ユニット電力量計測演算処理回路と、
   前記増設ユニットコネクタを介して前記請求項１に記載の多回路電力量計と送受信される通信信号を通信処理する増設ユニット通信処理回路とを備えること
   を特徴とする多回路電力量計に増設される多回路電力量計の増設ユニット。
6. 前記増設ユニットコネクタに付随するケーブルと、
   前記増設ユニットコネクタが設けられた側と反対側に設けられ、前記増設ユニットコネクタ及び前記ケーブルからの電圧を出力するピンと、前記通信信号を送受信するピンとを含む増設コネクタと、
   前記増設コネクタに接続する増設ユニットコネクタのケーブルを収納するケーブル収納スペースを形成する部材とをさらに備えること
   を特徴とする請求項５に記載の多回路電力量計の増設ユニット。
7. 複数の入力ピンと、
   前記複数の入力ピンの入力が出力される複数のピン及び該複数のピンの一方側に設けられ電位が印加されるピンから成る出力ピンと、
   前記出力ピンに印加されている電位に基づいてアドレスを判断して生成するアドレス判断回路とをさらに備えること
   を特徴とする請求項５に記載の多回路電力量計の増設ユニット。

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