JP4727514B2 - 電力量計 - Google Patents

Description

この発明は、電力量計における電圧と電流の位相ずれや振幅を調整する電力量計調整装置と、電力量計調整装置により調整されて、有効電力を計量する電力量計とに関するものである。

従来の電子式の電力量計では、有効電力と無効電力を同時に計量することができる場合、有効電力及び無効電力を２軸とする平面上において、その有効電力及び無効電力が、マスターメータ（マスターメータは、正確に有効電力と無効電力を計量することができる基準メータである）により計量された真値の有効電力及び無効電力と同じ座標になるように、位相と振幅の補正を同時に行えるようにして、調整時間の短縮を図っている。
この際、位相補正が１０度程度であっても補正を行うことができる（例えば、特許文献１を参照）。

ここで、有効電力量のみを計量する場合の位相調整は、下記のように実施される。
最初に、調整対象の電力量計を電力調整用電源に接続するとともに、マスターメータを電力調整用電源に接続する。電力調整用電源は、計量対象の有効電力を調整対象の電力量計とマスターメータに供給する機器である。
電力調整用電源の力率を１．０として、計量対象の有効電力を調整対象の電力量計とマスターメータに供給し、調整対象の電力量計とマスターメータが有効電力を計量する。
これにより、調整対象の電力量計とマスターメータが計量した有効電力と閾値を比較し、その電力と閾値の比較結果に応じた間隔でパルスを出力するので、電力量計調整装置が調整対象の電力量計とマスターメータから出力されるパルスを比較する。
そして、電力量計調整装置は、調整対象の電力量計から出力されるパルスの数が、マスターメータから出力されるパルスの数と一致するように、調整対象の電力量計がパルスを出力する際に使用する閾値を調整する。

次に、電力調整用電源の力率を０．５として、計量対象の有効電力を調整対象の電力量計とマスターメータに供給し、調整対象の電力量計とマスターメータが有効電力を計量する。
これにより、調整対象の電力量計とマスターメータが計量した有効電力と閾値を比較し、その電力と閾値の比較結果に応じた間隔でパルスを出力するので、電力量計調整装置が調整対象の電力量計とマスターメータから出力されるパルスを比較する。
そして、電力量計調整装置は、調整対象の電力量計から出力されるパルスの数が、マスターメータから出力されるパルスの数と一致するように、電圧と電流の位相差を調整する。

電力量計調整装置は、マスターメータから出力されるパルスに対する調整対象の電力量計から出力されるパルスの数の誤差が所望の誤差以内になるまで上記の調整処理を繰り返し実行する。
上記の電力量計調整装置による調整方法によれば、位相補正量が小さな場合には、調整処理の繰り返し実行回数を抑えることができるが、例えば、１０度程度の位相補正量が必要な場合には、調整処理の繰り返し実行回数が多くなり、調整値が真値に落ち着くまでに、多くの時間を要する。

上記の調整方法の他に、次のような調整方法が考えられる。
即ち、電力調整用電源の力率を０．０とすれば、調整対象の電力量計等に供給する有効電力は、力率１．０のときの無効電力と一致するので、電力調整用電源の力率を１．０と０．０を切り替えて、調整対象の電力量計等が有効電力と無効電力を順番に計量する。
そして、調整対象の電力量計等が計量した有効電力と無効電力を２軸として、位相と振幅を同時に調整する方法が考えられる
しかし、この調整方法では、電力調整用電源は、力率を切り替える度に、位相や振幅が同じ値になるとは限らず、多くの場合に異なる値になるため、電力調整用電源が調整対象の電力量計等に供給する有効電力と無効電力に誤差が生じ、調整対象の電力量計を正確に調整することができない。

そのため、有効電力と無効電力を２軸として、位相と振幅を同時に調整する方法では、例えば、家庭向けの有効電力のみの計量が必要な電力量計についても、計量時には必要としない無効電力を計量する無効電力計が必要になる。
なお、位相補正を１０度程度行う場合でも、有効電力と無効電力を２軸とする調整方法が必要であり、有効電力のみでは調整することができないため、計量時には必要としない無効電力を計量する無効電力計が必要である。

国際公開２００３−０６０５３１号公報（第２４頁から第２５頁、第１５図）

従来の電力量計調整装置は以上のように構成されているので、有効電力と無効電力を２軸とする調整方法を用いれば、位相補正を１０度程度行う場合でも、電力量計の調整処理時間を短縮することができるが、有効電力と無効電力を２軸とする調整方法を実行するには、計量時には必要としない無効電力計を電力量計に搭載する必要がある課題があった。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、無効電力計を搭載していない電力量計の位相補正を１０度程度行う場合でも、有効電力と無効電力を２軸とする調整方法を実行して、電力量計の調整処理時間を短縮することができる電力量計調整装置を得ることを目的とする。
また、この発明は、無効電力計を搭載することなく、１０度程度の位相補正の調整を受け付けることができる電力量計を得ることを目的とする。

この発明に係る電力量計は、電圧値をディジタル値に変換する第１のＡ／Ｄ変換器と、電流値をディジタル値に変換する第２のＡ／Ｄ変換器と、第１のＡ／Ｄ変換器の出力の位相を遅らせる第１の１次オールパスフィルタと、第２のＡ／Ｄ変換器の出力の位相を遅らせる第２の１次オールパスフィルタと、第１の１次オールパスフィルタの出力と第２の１次オールパスフィルタの出力とを積算し電力を求める乗算器とを備え、定格周波数を電力調整用電源の周波数としたときに第１の１次オールパスフィルタによって第１のＡ／Ｄ変換器の出力の位相をπ／２遅らせ、定格周波数を電力調整用電源の周波数としたときに第２の１次オールパスフィルタによって第２のＡ／Ｄ変換器の出力の位相をπ／２遅らせたときの乗算器の出力から得られる有効電力、および、定格周波数を電力調整用電源の周波数としたときに第１の１次オールパスフィルタによって第１のＡ／Ｄ変換器の出力の位相をπ／２＋π／４遅らせ、定格周波数を電力調整用電源の周波数としたときに第２の１次オールパスフィルタによって第２のＡ／Ｄ変換器の出力の位相をπ／２―π／４遅らせたときの乗算器の出力から得られる無効電力から位相補正量を求める補正量算出部と、補正量算出部の出力から第１の１次オールパスフィルタおよび第２の１次オールパスフィルタの位相遅延量を設定する係数設定部とを備えた電力量計調整装置から位相遅延量が設定されたときの乗算器の出力から電力量を計量するようにしたものである。

この発明によれば、電力量計調整装置によって位相の補正量に応じた係数が設定された電圧用のオールパスフィルタが電圧検出手段により検出された電圧の位相を補正し、電力量計調整装置によって位相の補正量に応じた係数が設定された電流用のオールパスフィルタが電流検出手段により検出された電流の位相を補正するように構成したので、無効電力計を搭載することなく、１０度程度の位相補正の調整を受け付けることができる効果がある。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による電力量計調整装置を示す構成図であり、図において、電力調整用電源１は調整対象の電力量計３を調整する際、有効電力及び無効電力をマスターメータ２と電力量計３に供給する。
マスターメータ２は正確に有効電力と無効電力を計量することができる基準メータであり、電力調整用電源１により供給される有効電力及び無効電力を計量する。
電力量計３は電圧及び電流の位相を補正する１次オールパスフィルタを用いて構成されており、電力調整用電源１から供給される有効電力を計量して、その有効電力を出力するとともに、その有効電力を擬似的に無効電力として出力する。
電力量計調整装置４は調整対象の電力量計３により計量された有効電力及び擬似的に出力された無効電力と、マスターメータ２により計量された真値の有効電力及び無効電力とから、電力量計３を構成しているオールパスフィルタの係数を設定するとともに、電力量計３がパルスを出力する際に使用する閾値を設定する。

電力量計調整装置４の電力取得部１１は調整対象の電力量計３から有効電力及び無効電力を取得するとともに、マスターメータ２から真値の有効電力及び無効電力を取得する処理を実施する。なお、電力取得部１１は電力取得手段を構成している。
電力量計調整装置４の補正量算出部１２は電力取得部１１により取得された有効電力及び無効電力から電力量計３における位相の補正量を算出する処理を実施する。なお、補正量算出部１２は補正量算出手段を構成している。
電力量計調整装置４の係数設定部１３は補正量算出部１２により算出された補正量に応じて電力量計３を構成しているオールパスフィルタの係数を設定する処理を実施する。なお、係数設定部１３は係数設定手段を構成している。

電力量計調整装置４の補正係数算出部１４は電力取得部１１により取得された有効電力及び無効電力から電力量計３における振幅補正用の補正係数を算出する。また、Ａ相の振幅補正用の補正係数とＢ相又はＣ相の振幅補正用の補正係数を用いて、Ｂ相，Ｃ相のバランス補正用の補正係数を算出する処理を実施する。なお、補正係数算出部１４は補正係数算出手段を構成している。
電力量計調整装置４の閾値設定部１５は補正係数算出部１４により算出された補正係数に応じて電力量計３がパルスを出力する際に使用する閾値を設定する処理を実施する。なお、閾値設定部１５は閾値設定手段を構成している。

図２はこの発明の実施の形態１による電力量計を示す構成図であり、図において、Ａ相電圧検出部２１は電力調整用電源１に印加されているＡ相の電圧を検出する処理を実施する。
Ｂ相電圧検出部２２は電力調整用電源１に印加されているＢ相の電圧を検出する処理を実施する。
Ｃ相電圧検出部２３は電力調整用電源１に印加されているＣ相の電圧を検出する処理を実施する。
Ａ／Ｄ変換器２４〜２６は逐次比較型又はΔΣ型のＡ／Ｄ変換器であり、Ａ相電圧検出部２１、Ｂ相電圧検出部２２又はＣ相電圧検出部２３により検出された電圧をアナログ／ディジタル変換して、ディジタルの電圧信号を出力する。
なお、Ａ相電圧検出部２１、Ｂ相電圧検出部２２、Ｃ相電圧検出部２３及びＡ／Ｄ変換器２４〜２６から電圧検出手段が構成されている。

Ａ相電流検出部２７は電力調整用電源１から出力されているＡ相の電流を検出する処理を実施する。
Ｂ相電流検出部２８は電力調整用電源１から出力されているＢ相の電流を検出する処理を実施する。
Ｃ相電流検出部２９は電力調整用電源１から出力されているＣ相の電流を検出する処理を実施する。
Ａ／Ｄ変換器３０〜３２は逐次比較型又はΔΣ型のＡ／Ｄ変換器であり、Ａ相電流検出部２７、Ｂ相電流検出部２８又はＣ相電流検出部２９により検出された電流をアナログ／ディジタル変換して、ディジタルの電流信号を出力する。
なお、Ａ相電流検出部２７、Ｂ相電流検出部２８、Ｃ相電流検出部２９及びＡ／Ｄ変換器３０〜３２から電流検出手段が構成されている。

乗算器３３は電力量計調整装置４の係数設定部１３により設定されたＢ相のバランス補正用の補正係数をＡ／Ｄ変換器２５によりアナログ／ディジタル変換されたＢ相の電圧に乗算することにより、バランス補正を実施する。
乗算器３４は電力量計調整装置４の係数設定部１３により設定されたＣ相のバランス補正用の補正係数をＡ／Ｄ変換器２６によりアナログ／ディジタル変換されたＣ相の電圧に乗算することにより、バランス補正を実施する。なお、乗算器３３及び乗算器３４からバランス補正手段が構成されている。

１次オールパスフィルタ３５は電力量計調整装置４の係数設定部１３により位相の補正量に応じた係数が設定され、Ａ／Ｄ変換器２４によりアナログ／ディジタル変換されたＡ相の電圧の位相を補正する電圧用のオールパスフィルタである。
１次オールパスフィルタ３６は電力量計調整装置４の係数設定部１３により位相の補正量に応じた係数が設定され、乗算器３３によりバランス補正用の補正係数が乗算されたＢ相の電圧の位相を補正する電圧用のオールパスフィルタである。
１次オールパスフィルタ３７は電力量計調整装置４の係数設定部１３により位相の補正量に応じた係数が設定され、乗算器３４によりバランス補正用の補正係数が乗算されたＣ相の電圧の位相を補正する電圧用のオールパスフィルタである。

１次オールパスフィルタ３８は電力量計調整装置４の係数設定部１３により位相の補正量に応じた係数が設定され、Ａ／Ｄ変換器３０によりアナログ／ディジタル変換されたＡ相の電流の位相を補正する電流用のオールパスフィルタである。
１次オールパスフィルタ３９は電力量計調整装置４の係数設定部１３により位相の補正量に応じた係数が設定され、Ａ／Ｄ変換器３１によりアナログ／ディジタル変換されたＢ相の電流の位相を補正する電流用のオールパスフィルタである。
１次オールパスフィルタ４０は電力量計調整装置４の係数設定部１３により位相の補正量に応じた係数が設定され、Ａ／Ｄ変換器３２によりアナログ／ディジタル変換されたＣ相の電流の位相を補正する電流用のオールパスフィルタである。

乗算器４１は１次オールパスフィルタ３５により位相が補正されたＡ相の電圧と１次オールパスフィルタ３８により位相が補正されたＡ相の電流を乗算して、Ａ相の電力を算出する処理を実施する。
乗算器４２は１次オールパスフィルタ３６により位相が補正されたＢ相の電圧と１次オールパスフィルタ３９により位相が補正されたＢ相の電流を乗算して、Ｂ相の電力を算出する処理を実施する。
乗算器４３は１次オールパスフィルタ３７により位相が補正されたＣ相の電圧と１次オールパスフィルタ４０により位相が補正されたＣ相の電流を乗算して、Ｃ相の電力を算出する処理を実施する。

加算器４４は乗算器４１〜４３により算出されたＡ相の電力、Ｂ相の電力及びＣ相の電力を加算する処理を実施する。
ローパスフィルタ４５は加算器４４により加算された電力に含まれている高調波成分を除去するフィルタである。
なお、ローパスフィルタ４５は、加算器４４の前でＡ相、Ｂ相、Ｃ相のそれぞれで構成してもよい。
なお、乗算器４１〜４３、加算器４４及びローパスフィルタ４５から電力算出手段が構成されている。
パルス出力処理部４６はローパスフィルタ４５から出力された電力と電力量計調整装置４の閾値設定部１５により設定された閾値を比較し、その電力と閾値の比較結果に応じた間隔でパルスを出力する処理を実施する。なお、パルス出力処理部４６はパルス出力手段を構成している。

次に動作について説明する。
図２の電力量計３を使用して、三相４線式の回路構成の電力を計量する場合、Ａ相、Ｂ相及びＣ相を使用し、単相３線式又は三相３線式の回路構成の電力を計量する場合、Ａ相及びＣ相を使用する。
また、単相２線式の回路構成の電力を計量する場合、Ａ相を使用する。

最初に、電力量計３における位相補正の原理について説明する。
電力量計３の１次オールパスフィルタ３５〜４０の伝達関数Ｈ（ｚ）は、下記の式（１）で表される。

ただし、ｂは電力量計調整装置４により設定される１次オールパスフィルタ３５〜４０の係数である。

電力量計３の１次オールパスフィルタ３５〜４０は、電圧や電流の振幅を変化させずに、電圧や電流の位相のみを変化させることができるフィルタである。１次オールパスフィルタ３５〜４０の位相θ（ω）は、下記の式（２）で表される。

ただし、ｆは周波数（Ｈｚ）、ＴはＡ／Ｄ変換器２４〜２６，３０〜３２のサンプリング周波数Ｆｓ（Ｈｚ）の逆数であるサンプリング周期（ｓｅｃ）、θ（ω）の単位はラジアンである。

式（２）において、位相θ（ω）が与えられると、１次オールパスフィルタ３５〜４０の係数ｂを下記の式（３）より求めることができる。

上式において、θは定格周波数（５０Ｈｚ、もしくは、６０Ｈｚ）における位相であり、電圧と電流の位相を１次オールパスフィルタ３５〜４０により、定格周波数でそれぞれπ／２ラジアンとする。
図３は電圧と電流が定格周波数でπ／２ラジアンであるときの周波数と位相の関係を示す説明図である。
このときの１次オールパスフィルタ３５〜４０の係数ｂは、式（３）において、θがπ／２ラジアンであるとされたときに得られる係数が設定される。

電力量計３は、電圧と電流の位相ずれが無い場合は、この状態で計量するが、仮に、定格周波数において、電流が電圧に対してαラジアン遅れている場合には、電圧が電流に対してαラジアン遅れるように１次オールパスフィルタ３５〜４０の係数が算出される。
この場合、電圧用の１次オールパスフィルタ３５〜３７の係数ｂは、位相がθ＝π／２＋α／２、電流用の１次オールパスフィルタ３８〜４０の係数ｂは、位相がθ＝π／２−α／２として、式（３）に代入されて求められる。
図４は、このときの有効電力と無効電力の関係を示す説明図である。

一方、定格周波数において、電流が電圧に対してαラジアン進んでいる場合には、電圧が電流に対してαラジアン進むように１次オールパスフィルタ３５〜４０の係数が算出される。
この場合、電圧用の１次オールパスフィルタ３５〜３７の係数ｂは、位相がθ＝π／２−α／２、電流用の１次オールパスフィルタ３８〜４０の係数ｂは、位相がθ＝π／２＋α／２として、式（３）に代入されて求められる。
よって、位相補正は、電流が電圧に対して進んでいる場合と遅れている場合の両方に対応することができる。

以上より、電圧と電流の位相ずれによる位相の補正量が判っていれば、式（３）を使用して、１次オールパスフィルタ３５〜４０の係数ｂを算出することで、電圧や電流の位相を補正することができる。
ここで、図９は定格周波数が５０Ｈｚ、Ａ／Ｄ変換器２４〜２６，３０〜３２のサンプリング周波数が２ｋＨｚである場合において、電流が電圧に対して位相が１度、５度又は１０度ずれているときの有効電力量の理論誤差を示す説明図である。ただし、度とラジアンは、１８０度＝πラジアンで変換することができる。

図９は横軸が周波数、縦軸が誤差である。
図９は、この実施の形態１の位相調整方法を使用すると、定格周波数では誤差が０％になり、定格周波数の±５％の範囲では、誤差が−０．０４％以内の誤差に収まることを示している。
よって、位相補正量が１０度程度の大きな補正量を必要とする場合にも適用することができることが分かる。
このように、定格周波数を中心に山型となる誤差は、定格周波数において、電圧と電流の位相が、１次オールパスフィルタ３５〜４０でπ／２の位相が基準された場合に得られる（図７を参照）。
図９では、定格周波数が５０Ｈｚである場合の例を示したが、定格周波数が６０Ｈｚである場合も同様である。

電力調整用電源１は、上述したように、力率を変化させると、位相と振幅が変化する可能性がある。しかし、力率を変化させなければ、数分程度はほぼ位相と振幅が安定している。
したがって、位相と振幅が安定している状態で、有効電力と無効電力を順に計量することができれば、有効電力と無効電力を２軸とする平面上で、振幅と位相を同時に補正することができる。
有効電力と無効電力は、電力調整用電源１の力率を切り替えなければ変化しないので、有効電力は有効電力量に比例し、無効電力は無効電力量に比例することから、有効電力量と無効電力量を２軸とする平面としても構わず、両者は等価である。

式（３）において、電圧用のオールパスフィルタ３５〜３７の係数ｂは、位相がθ＝π／２＋π／４、電流用のオールパスフィルタ３８〜４０の係数ｂは、位相がθ＝π／２−π／４として代入することにより、電圧の位相を電流の位相に対してπ／２ラジアン遅らせると、電力量計３により計量された有効電力を擬似的に無効電力とすることができる。
図５は電圧の位相を電流の位相に対してπ／２ラジアン遅らせたときの周波数と位相の関係を示しており、図６は電圧の位相を電流の位相に対してπ／２ラジアン遅らせることにより、無効電力を得ることができることを示す説明図である。

図１０は電圧の位相を電流の位相に対してπ／２ラジアン遅らせたときの電源周波数に対する位相誤差を示す説明図である。
図１０は横軸が周波数、縦軸が位相誤差である。
電力調整用電源１は、定格周波数から±１Ｈｚ以上ずれることはないので、上記の方法によって得られる無効電力の位相ずれは、−０．０１度となり、小さな位相ずれで収まることが理解される。
この方法により、電力調整用電源１の力率を切り替えることなく、有効電力と無効電力を順に得ることができるため、有効電力のみを計量することができる電力量計３であっても、この実施の形態１を適用することで、有効電力と無効電力を２軸とする平面上で、振幅と位相を同時に補正して、調整時間を短縮することができる。

以下、具体的な調整方法の一例を説明する。
マスターメータ２と調整対象の電力量計３を電力調整用電源１に接続して、マスターメータ２と調整対象の電力量計３が、電力調整用電源１から供給される有効電力と無効電力を計量する。
ただし、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相は、不平衡であって同じ値の有効電力と無効電力が得られないことがあるので、その場合には、それぞれの相の皮相電力を有効電力と無効電力から求め、その比で正規化された有効電力と無効電力を使用するものとする。
有効電力と無効電力を２軸とする振幅と位相の補正であるため、電力調整用電源１の力率は１．０又は０．５のどちらでもよい。また、その他の力率でもよい。ただし、マスターメータ２が有効電力と無効電力に応じたディジタル量ではなく、有効電力と無効電力に応じた間隔のパルスを出力する場合、力率が１．０であると、無効電力のパルスがほとんど出力されない。したがって、有効電力と無効電力に応じた間隔のパルスを出力する場合、無効電力のパルスの精度を高めるため、力率０．５で調整することが望ましい。

電力量計調整装置４の電力取得部１１は、調整対象の電力量計３により計量されたＡ相、Ｂ相及びＣ相の有効電力を取得するとともに、調整対象の電力量計３により擬似的に出力された無効電力（電圧の位相を電流の位相に対してπ／２ラジアン遅らせて、電力量計３により計量された有効電力）を取得する。以下、電力量計３により計量されたＡ相の有効電力をＷａ、Ａ相の無効電力をｖａｒａで表記する。
また、電力量計調整装置４の電力取得部１１は、マスターメータ２により計量されたＡ相、Ｂ相及びＣ相の真値の有効電力と無効電力を取得する。以下、マスターメータ２により計量されたＡ相の有効電力をＷａ０、Ａ相の無効電力をｖａｒａ０で表記する。

電力量計調整装置４の補正量算出部１２は、電力取得部１１が有効電力及び無効電力を取得すると、その有効電力及び無効電力から電力量計３における位相の補正量を算出する。
例えば、Ａ相の位相補正は、有効電力と無効電力を２軸とすると、（Ｗａ、ｖａｒａ）の座標が、真値である（Ｗａ０、ｖａｒａ０）の座標と一致するように位相の補正を行えばよいので（図８を参照）、位相の補正量θａを下記のように算出する。Ｂ相及びＣ相の位相の補正量θｂ，θｃについても同様にして算出する。

電力量計調整装置４の係数設定部１３は、補正量算出部１２がＡ相、Ｂ相、Ｃ相の位相の補正量θａ，θｂ，θｃを算出すると、位相の補正量θａ，θｂ，θｃを用いて、電力量計３を構成しているオールパスフィルタ３５〜４０の係数ｂを算出する。
例えば、Ａ相の電圧用のオールパスフィルタ３５の係数ｂは、位相がθ＝π／２＋θａ／２として、式（３）に代入することにより、オールパスフィルタ３５の係数ｂを算出する。
また、Ａ相の電流用のオールパスフィルタ３８の係数ｂは、位相がθ＝π／２−θａ／２として、式（３）に代入することにより、オールパスフィルタ３８の係数ｂを算出する。
電力量計調整装置４の係数設定部１３は、上記のようにして、Ａ相のオールパスフィルタ３５，３８の係数ｂを算出すると、その係数ｂをＡ相のオールパスフィルタ３５，３８に設定する。
これにより、Ａ相の位相補正が完了する。
電力量計調整装置４の係数設定部１３は、Ｂ相、Ｃ相のオールパスフィルタ３６，３９，３７，４０の係数ｂについても、Ａ相のオールパスフィルタ３５，３８と同様にして算出し、Ｂ相、Ｃ相のオールパスフィルタ３６，３９，３７，４０の係数ｂをＡ相のオールパスフィルタ３５，３８の係数ｂと同様にして設定するが、後述するＡ相の振幅補正が完了してから設定する。

電力量計調整装置４の補正係数算出部１４は、電力取得部１１が有効電力及び無効電力を取得すると、その有効電力及び無効電力から振幅補正用の補正係数を算出する。
例えば、Ａ相の振幅補正は、有効電力と無効電力を２軸とすると、（Ｗａ、ｖａｒａ）の座標が、真値である（Ｗａ０、ｖａｒａ０）の座標と一致するように振幅の補正を行えばよいので、振幅補正用の補正係数Ａａを下記のように算出する。Ｂ相及びＣ相の補正係数Ａｂ，Ａｃについても同様にして算出する。

また、補正係数算出部１４は、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相の振幅補正用の補正係数Ａａ，Ａｂ，Ａｃを算出すると、Ａ相の補正係数ＡａとＢ相の補正係数Ａｂを用いて、Ｂ相のバランス補正用の補正係数Ａｂ／Ａａを算出する。また、Ａ相の補正係数ＡａとＣ相の補正係数Ａｃを用いて、Ｃ相のバランス補正用の補正係数Ａｃ／Ａａを算出する。

電力量計調整装置４の閾値設定部１５は、補正係数算出部１４がＡ相の振幅補正用の補正係数Ａａを算出すると、その補正係数Ａａに応じて電力量計３がパルスを出力する際に使用する閾値を設定する処理を実施する。
即ち、閾値設定部１５は、有効電力と無効電力の２軸をパルス出力により算出している場合は、現在、電力量計３のパルス出力処理部４６に設定されているパルスの閾値を１／Ａａ倍することにより、振幅補正を行う。
有効電力と無効電力の２軸をディジタル量に算出している場合は、現在、マスターメータ２のパルス出力処理部４６に設定されているパルスの閾値を１／Ａａ倍した値を電力量計３のパルス出力部４６に設定することにより、振幅補正を行う。
これにより、振幅補正が完了する。

上記のようにして、振幅補正と位相補正が完了すると、電力量計３が電力調整用電源１から切り離されて、実際に電力を計量する対象物に接続される。
電力量計３のＡ相電圧検出部２１、Ｂ相電圧検出部２２及びＣ相電圧検出部２３は、計量対象物に接続されると、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相の電圧を検出する。
電力量計３のＡ／Ｄ変換器２４〜２６は、Ａ相電圧検出部２１、Ｂ相電圧検出部２２及びＣ相電圧検出部２３がＡ相、Ｂ相、Ｃ相の電圧を検出すると、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相の電圧をアナログ／ディジタル変換して、ディジタルの電圧信号を出力する。

また、電力量計３のＡ相電流検出部２７、Ｂ相電流検出部２８及びＣ相電流検出部２９は、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相の電流を検出する。
電力量計３のＡ／Ｄ変換器３０〜３２は、Ａ相電流検出部２７、Ｂ相電流検出部２８及びＣ相電流検出部２９がＡ相、Ｂ相、Ｃ相の電流を検出すると、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相の電流をアナログ／ディジタル変換して、ディジタルの電流信号を出力する。

電力量計３の乗算器３３は、Ａ／Ｄ変換器２５からＢ相の電圧信号を受けると、上記のようにして、電力量計調整装置４の係数設定部１３により設定されたＢ相のバランス補正用の補正係数Ａａ／ＡｂをＢ相の電圧信号に乗算することにより、バランス補正を実施する。
また、電力量計３の乗算器３４は、Ａ／Ｄ変換器２６からＣ相の電圧信号を受けると、上記のようにして、電力量計調整装置４の係数設定部１３により設定されたＣ相のバランス補正用の補正係数Ａａ／ＡｃをＣ相の電圧信号に乗算することにより、バランス補正を実施する。

１次オールパスフィルタ３５〜３７は、上述したように、電力量計調整装置４の係数設定部１３によって位相の補正量に応じた係数ｂが設定されており、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相の電圧の位相を補正する。
また、１次オールパスフィルタ３８〜４０は、上述したように、電力量計調整装置４の係数設定部１３によって位相の補正量に応じた係数ｂが設定されており、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相の電流の位相を補正する。

乗算器４１は、１次オールパスフィルタ３５により位相が補正されたＡ相の電圧と１次オールパスフィルタ３８により位相が補正されたＡ相の電流を乗算して、Ａ相の電力を算出する。
乗算器４２は、１次オールパスフィルタ３６により位相が補正されたＢ相の電圧と１次オールパスフィルタ３９により位相が補正されたＢ相の電流を乗算して、Ｂ相の電力を算出する。
乗算器４３は、１次オールパスフィルタ３７により位相が補正されたＣ相の電圧と１次オールパスフィルタ４０により位相が補正されたＣ相の電流を乗算して、Ｃ相の電力を算出する。

加算器４４は、乗算器４１〜４３がＡ相、Ｂ相、Ｃ相の電力を算出すると、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相の電力の総和を算出する。
ローパスフィルタ４５は、加算器４４がＡ相、Ｂ相、Ｃ相の電力の総和を算出すると、その電力に含まれている高調波成分を除去する。
パルス出力処理部４６は、上述したように、電力量計調整装置４の閾値設定部１５によって閾値が設定されており、ローパスフィルタ４５から出力された電力と当該閾値を比較し、その電力と閾値の比較結果に応じた間隔でパルスを出力する。

以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、調整対象の電力量計３により計量された有効電力及び擬似的に出力された無効電力と、マスターメータ２により計量された真値の有効電力及び無効電力とから電力量計３における位相の補正量を算出する補正量算出部１２を設け、補正量算出部１２により算出された補正量に応じて電力量計３を構成しているオールパスフィルタ３５〜４０の係数ｂを設定するように構成したので、無効電力計を搭載していない電力量計３の位相補正を１０度程度行う場合でも、有効電力と無効電力を２軸とする調整方法を実行して、電力量計３の調整処理時間を短縮することができる効果を奏する。

また、この実施の形態１によれば、電力取得部１１により取得された有効電力及び無効電力から電力量計３における振幅補正用の補正係数を算出する補正係数算出部１４を設け、補正係数算出部１４により算出された補正係数に応じて電力量計３がパルスを出力する際に使用する閾値を設定するように構成したので、振幅と位相を同時に補正して、電力量計３の調整処理時間を短縮することができる効果を奏する。
また、この実施の形態１によれば、Ａ相の振幅補正用の補正係数とＢ相又はＣ相の振幅補正用の補正係数を用いて、Ｂ相又はＣ相のバランス補正用の補正係数を算出するように構成したので、振幅の高精度化を図ることができる効果を奏する。

この発明によれば、電力量計調整装置４によって位相の補正量に応じた係数ｂが設定された電圧用のオールパスフィルタ３５〜３７が電圧の位相を補正し、電力量計調整装置４によって位相の補正量に応じた係数ｂが設定された電流用のオールパスフィルタ３８〜４０が電流の位相を補正するように構成したので、無効電力計を搭載することなく、１０度程度の位相補正の調整を受け付けることができる効果を奏する。

また、この実施の形態１によれば、オールパスフィルタ３５〜４０が、基準位相がπ／２に設定され、その基準位相を中心にして、電圧又は電流の位相を補正するように構成したので、位相の誤差が小さくなり、位相の高精度化を図ることができる効果を奏する。

この実施の形態１によれば、電力量計調整装置４により振幅補正用の補正係数に応じた閾値が設定されるように構成したので、振幅補正の調整を受け付けることができる効果を奏する。
また、この実施の形態１によれば、Ｂ相又はＣ相の振幅補正として、電力量計調整装置４により設定されたバランス補正用の補正係数を用いて、Ｂ相又はＣ相のバランス補正を実施するように構成したので、振幅の高精度化を図ることができる効果を奏する。

なお、この実施の形態１では、電力量計調整装置４がマスターメータ２及び電力量計３から有効電力と無効電力を取得するものについて示したが、電力量計調整装置４がマスターメータ２及び電力量計３により計量された有効電力量と無効電力量を取得するようにしてもよい。
この場合、有効電力と無効電力から位相の補正量や補正係数を算出する場合と同様にして、有効電力量と無効電力量から位相の補正量や補正係数を算出する。

この発明の実施の形態１による電力量計調整装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態１による電力量計を示す構成図である。 電圧と電流が定格周波数でπ／２ラジアンであるときの周波数と位相の関係を示す説明図である。 有効電力と無効電力の関係を示す説明図である。 電圧の位相をπ／２ラジアン遅らせたときの周波数と位相の関係を示す説明図である。 電圧の位相をπ／２ラジアン遅らせることにより、無効電力を得ることができることを示す説明図である。 電圧と電流の位相をπ／２を基準に補正することを示す説明図である。 調整対象の電力量計をマスターメータの真値に調整することを示す説明図である。 電流が電圧に対して位相が１度、５度又は１０度ずれているときの有効電力量の理論誤差を示す説明図である。 電圧の位相をπ／２ラジアン遅らせたときの電源周波数に対する位相誤差を示す説明図である。

符号の説明

１ 電力調整用電源、２ マスターメータ、３ 電力量計、４ 電力量計調整装置、１１ 電力取得部（電力取得手段）、１２ 補正量算出部（補正量算出手段）、１３ 係数設定部（係数設定手段）、１４ 補正係数算出部（補正係数算出手段）、１５ 閾値設定部（閾値設定手段）、２１ Ａ相電圧検出部（電圧検出手段）、２２ Ｂ相電圧検出部（電圧検出手段）、２３ Ｃ相電圧検出部（電圧検出手段）、２４，２５，２６ Ａ／Ｄ変換器（電圧検出手段）、２７ Ａ相電流検出部（電流検出手段）、２８ Ｂ相電流検出部（電流検出手段）、２９ Ｃ相電流検出部（電流検出手段）、３０，３１，３２ Ａ／Ｄ変換器（電流検出手段）、３３，３４ 乗算器（バランス補正手段）、３５，３６，３７ １次オールパスフィルタ（電圧用のオールパスフィルタ）、３８，３９，４０ １次オールパスフィルタ（電流用のオールパスフィルタ）、４１，４２，４３ 乗算器（電力算出手段）、４４ 加算器（電力算出手段）、４５ ローパスフィルタ（電力算出手段）、４６ パルス出力処理部（パルス出力手段）。

Claims (2)

1. 電圧値をディジタル値に変換する第１のＡ／Ｄ変換器と、
   電流値をディジタル値に変換する第２のＡ／Ｄ変換器と、
   前記第１のＡ／Ｄ変換器の出力の位相を遅らせる第１の１次オールパスフィルタと、
   前記第２のＡ／Ｄ変換器の出力の位相を遅らせる第２の１次オールパスフィルタと、
   前記第１の１次オールパスフィルタの出力と前記第２の１次オールパスフィルタの出力とを積算し電力を求める乗算器とを備え、
   定格周波数を電力調整用電源の周波数としたときに前記第１の１次オールパスフィルタによって前記第１のＡ／Ｄ変換器の出力の位相をπ／２遅らせ、定格周波数を電力調整用電源の周波数としたときに前記第２の１次オールパスフィルタによって前記第２のＡ／Ｄ変換器の出力の位相をπ／２遅らせたときの前記乗算器の出力から得られる有効電力、および、定格周波数を電力調整用電源の周波数としたときに前記第１の１次オールパスフィルタによって前記第１のＡ／Ｄ変換器の出力の位相をπ／２＋π／４遅らせ、定格周波数を電力調整用電源の周波数としたときに前記第２の１次オールパスフィルタによって前記第２のＡ／Ｄ変換器の出力の位相をπ／２―π／４遅らせたときの前記乗算器の出力から得られる無効電力から位相補正量を求める補正量算出部と、前記補正量算出部の出力から前記第１の１次オールパスフィルタおよび前記第２の１次オールパスフィルタの位相遅延量を設定する係数設定部とを備えた電力量計調整装置から前記位相遅延量が設定されたときの前記乗算器の出力から電力量を計量することを特徴とする電力量計。
2. 複数相の各相に、第１のＡ／Ｄ変換器と第２のＡ／Ｄ変換器と第１の１次オールパスフィルタと第２の１次オールパスフィルタと乗算器とを備えると共に、
   各相の乗算器の出力の総和を算出する加算器と、前記加算器の出力の高周波成分を除去するローパスフィルタと、前記ローパスフィルタの出力と所定の閾値との比較結果に応じた間隔でパルスを出力するパルス出力処理部とを備え、
   かつ、電力量調整装置は、各相の有効電力および無効電力から補正係数を算出する補正係数算出部を有し、
   各相の前記補正係数算出部の出力から求まる補正係数を各相の第１のＡ／Ｄ変換器の出力に乗算することを特徴とする請求項１記載の電力量計。

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