JP5758941B2 - 計測装置、計測方法、およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、計測装置、計測方法、およびプログラムに関する。

三相交流電源から電力線を通じて負荷に供給されている交流電力を計測する装置として、特許文献１に記載の電力計測装置が知られている。

この電力計測装置は、電力測定対象の回路に印加されている電圧を検出する電圧検出手段と、回路に流れている電流を検出する電流検出手段と、電圧検出手段で検出された電圧の値と電流検出手段で検出された電流の値とから回路の消費電力量を演算する電力量演算手段とを、回路毎に備えている。

上記構成の電力計測装置においては、各回路の消費電力（量）を測定するためには、測定対象の回路に印加される電圧を電圧検出手段に印加しなければならない。このため、この電力計測装置は、電圧検出手段に印加させる電圧を切り替える電圧切替手段を、回路毎に備え、測定対象の回路に印加する電圧を電圧切替手段で切り替えて電圧検出手段に印加している。

特開２００５−２９１７７４号公報

上述したように、特許文献１に記載の電力計測装置は、回路毎に（負荷毎に）、電圧切替手段が必要である。よって、回路（負荷）の個数が増えるに連れて、必要な電圧切替手段の数も増え、回路が複雑になり、大型・高コスト化するという問題点があった。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、負荷回路の消費電力を計測するために計測装置に印加する電圧を切り替えるための切り替え手段を設けることなく、負荷回路の消費電力を計測することが可能な計測装置、計測方法およびプログラムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る計測装置の電圧計測部は、複数相の電力を送電する複数の電力線に接続され、各相の電圧を計測する。電流計測部は、複数の電力線に接続されている複数の負荷回路に流れる電流を計測する。電力計測部は、複数の負荷回路について、電流計測部で計測された電流と電圧計測部で計測された何れかの電圧とから、各負荷回路の消費電力を計測する。修正部は、電力計測部で電力の計測に使用された電圧と実際に印加されている電圧とが異なる負荷回路について、電圧計測部で計測された各相の電圧のうち、電力計測部で該負荷回路の消費電力の計測に使用された電圧と、電力計測部で該負荷回路の消費電力の計測に使用された電圧以外の電圧と、に基づいて、電力計測部で計測された電力の計測値を修正する。

本発明によれば、負荷回路に実際に印加されている電圧が電圧計測部で計測された電圧と異なる場合、修正部は、実際に負荷回路に印加されている電圧に基づいて、電力計測部で計測された電力の計測値を修正する。従って、負荷回路の消費電力を計測するために電圧計測部に計測させる電圧（計測装置に印加する電圧）を切り替えるための切り替え手段を設けることなく、負荷回路の消費電力を計測することが可能である。

本発明の実施の形態に係る計測装置のブロック図である。 本発明の実施の形態に係る計測装置のブロック図であり、第３負荷回路の接続先が図１と異なる。 本発明の実施の形態に係る計測装置のブロック図であり、第３負荷回路の接続先が図１および図２と異なる。 図１〜図３に示す電力計測部の構成例を示すブロック図である。 図１〜図３に示す演算制御部と入力部の構成例を示すブロック図である。 図５に示す演算制御部の動作を説明するためのメイン処理のフローチャートである。 図５に示す演算制御部の動作を説明するための修正処理のフローチャートである。 負荷回路と修正内容を対応付けたテーブルの例を示す図である。 １つの電力計測部のみを配置した構成の例を示すブロック図である。 三相スター結線の実施形態を説明するためのブロック図である。

以下、本発明の実施の形態に係る電力計測装置（以下、計測装置）１０を、図面を参照して説明する。

計測装置１０は、単相３線式電源の各相に接続された３つの電力線Ｌ１，Ｌ２，Ｎを通じて各負荷回路ＬＤ１〜ＬＤ３に供給され・消費されている電力量を測定する装置である。

計測装置１０は、例えば、分電盤に配置されている。電力線Ｌ１，Ｌ２、Ｎは、単相３線式電源から分電盤に電力を引き込む役割を果たす。一方、負荷回路ＬＤ１〜ＬＤ３は、分岐回路と分岐回路に接続された電気機器等とから構成される。

単相３線式電源は、電力線Ｌ１と基準電力線Ｎとの間に第１相の電圧Ｖａを印加し、電力線Ｌ２と基準電力線Ｎとの間に電圧Ｖａとの位相差が１８０°を示す第２相の電圧Ｖｂを印加し、２相の電力を各負荷回路ＬＤ１〜ＬＤ３に供給する。

第１負荷回路ＬＤ１は、第１電力線Ｌ１と基準電力線Ｎとに固定して接続され、第２負荷回路ＬＤ２は、第２電力線Ｌ２と基準電力線Ｎとに固定して接続されている。

一方、第３負荷回路ＬＤ３は、第１電力線Ｌ１と基準電力線Ｎ、第２電力線Ｌ２と基準電力線Ｎ、第１電力線Ｌ１と第２電力線Ｌ２、に切り替えて接続可能に構成されている。なお、図１は、第３負荷回路ＬＤ３が、第１電力線Ｌ１と第２電力線Ｌ２とに接続されている状態を示し、図２は、第３負荷回路ＬＤ３が、第２電力線Ｌ２と基準電力線Ｎとに接続されている状態を示し、図３は、第３負荷回路ＬＤ３が、第１電力線Ｌ１と基準電力線Ｎと接続されている状態を示している。

計測装置１０は、図１〜図３に示すように、電圧計測部１１と、電流計測部１２と、電力計測部１３と、同期クロック発生部１４と、演算制御部１５と、入力部１６と、出力部１７と、を備える。

電圧計測部１１は、例えば、ＰＴ（Potential Transformer：計器用変圧器）または抵抗分圧回路を備え、電源から供給される電圧を、電力計測部１３の入力に適した電圧に変換し、電力計測部１３に供給する。電圧計測部１１は、第１電圧計測部１１ａと第２電圧計測部１１ｂとを備える。

第１電圧計測部１１ａは、第１電力線Ｌ１と基準電力線Ｎとに接続され、第１電力線Ｌ１と基準電力線Ｎとの間の第１相の電圧Ｖａを降圧して、第１相の電圧Ｖａの瞬時値を示す電圧信号（以下、区別のため、電圧検出信号）を生成し、電力計測部１３に供給する。

第２電圧計測部１１ｂは、基準電力線Ｎと第２電力線Ｌ２とに接続され、第２電力線Ｌ２と基準電力線Ｎとの間の第２相の電圧Ｖｂを降圧して、第２相の電圧Ｖｂを示す電圧検出信号を生成し、電力計測部１３に供給する。

電流計測部１２は、例えば、カレントトランス（Current Transformer：計器用変成器）と負荷抵抗等から構成され、電力線Ｌ１，Ｌ２，Ｎから各負荷回路ＬＤ１〜ＬＤ３に流れる電流（負荷電流）Ｉ１〜Ｉ３をカレントトランスで計測し、計測した電流値（瞬時値）を示す電圧信号（以下、区別のため電流検出信号）を生成し、電力計測部１３に供給する。

電流計測部１２は、第１電流計測部１２ａと第２電流計測部１２ｂと第３電流計測部１２ｃとを備える。

第１電流計測部１２ａは、カレントトランスＣＴ１により、第１電力線Ｌ１から第１負荷回路ＬＤ１（又は逆方向）に流れる電流Ｉ１を一定の変流比で変流し、これを負荷抵抗に流すことで、電流Ｉ１の値を示す電圧信号（電流検出信号）を生成する。第１電流計測部１２ａは、生成した電圧信号を第１電力計測部１３ａに供給する。

第２電流計測部１２ｂは、カレントトランスＣＴ２により、第２電力線Ｌ２から第２負荷回路ＬＤ２（又は逆方向）に流れる電流Ｉ２を変流し、これを負荷抵抗に流すことで、電流Ｉ２を示す電圧信号（電流指示信号）を生成し、第２電力計測部１３ｂに供給する。

第３電流計測部１２ｃは、カレントトランスＣＴ３により、第１電力線Ｌ１から第３負荷回路ＬＤ３（又は逆方向）に流れる電流Ｉ３を変流し、これを負荷抵抗に流すことで、電流Ｉ３を示す電流検出信号を生成し、第３電力計測部１３ｃに供給する。

電力計測部１３は、電圧計測部１１で計測された各相の電圧（基準電力線の電圧を基準とする、第１電力線Ｌ１の印加電圧および第２電力線Ｌ２の印加電圧）Ｖａ，Ｖｂの値と、電流計測部１３で計測された各負荷回路ＬＤ１〜ＬＤ３を流れる電流Ｉ１〜Ｉ３の値とから、各負荷回路ＬＤ１〜ＬＤ３で消費される電力を計測し、演算制御部１５に出力する。

電力計測部１３は、第１負荷回路ＬＤ１の消費電力を計測する第１電力計測部１３ａと、第２負荷回路ＬＤ２の消費電力を計測する第２電力計測部１３ｂと、第３負荷回路ＬＤ３の消費電力を計測する第３電力計測部１３ｃとを備えている。

第１電力計測部１３ａ〜第３電力計測部１３ｃは、それぞれ、図４に示すように、Ａ／Ｄ変換器１２１と、ゲイン補正部１２２と、実効値演算部１２３と、Ａ／Ｄ変換部１２４と、ゲイン補正部１２５と、位相補正部１２６と、乗算部１２７と、加算部１２８と、実効値演算部１２９と、レジスタ１３０とを備える。

Ａ／Ｄ変換器１２１は、同期クロック発生部１４から出力される同期クロックＣＬＫに同期して、電圧計測部１１から供給される電圧検出信号をサンプリングしてデジタル信号に変換して、出力する。

ゲイン補正部１２２は、電圧計測部１１および電流計測部１２の回路定数のバラツキなどを補正して電力を正しく求めるため、Ａ／Ｄ変換器１２１の出力値を補正し、印加電圧の値を正しく示す値Ｅとする。

実効値演算部１２３は、ゲイン補正部１２２の出力（印加電圧の瞬時値）Ｅを自乗してＥ^２を求め、さらにこれを印加電圧の１周期Ｔの間累算して累算値ΣＥ^２を求める。実効値演算部１２３は、累算値の平方根√（Σ（Ｅ^２）を求め、さらに、一周期Ｔのサンプリング数Ｎで割って√（Σ（Ｅ）^２）／Ｎを求めることにより、印加電圧の実効値Ｖeffを求める。実効値演算部１２３は、一定周期、例えば、１秒周期で、求めた実効値Ｖeffの平均値を求め、レジスタ１３０に記録する。

Ａ／Ｄ変換器１２４は、同期クロック発生部１４から出力される同期クロックＣＬＫに同期して、電流計測部１２から供給される電流検出信号をサンプリングしてデジタル信号に変換して、出力する。

ゲイン補正部１２５は、電圧計測部１１および電流計測部１２の回路定数のバラツキなどを補正して電力を正しく求めるため、Ａ／Ｄ変換器１２４の出力値を補正し、負荷回路に流れる電流の電流値を正しく示す値Ｉとする。

位相補正部１２６は、電圧検出信号と電流検出信号との取得過程の差により発生する位相差を、電圧検出信号を基準として補正する。例えば、位相補正部１２６は、電流トランスＣＴに起因する電流検出信号の位相進みなどを補正する。

乗算器１２７は、ゲイン補正部１２２から供給される電圧を示す値Ｅと位相補正部１２６から供給される位相補正済の値Ｉ（値Ｅと同一のタイミングで発生していた値Ｉ）とを乗算して、１サンプリング期間中の消費電力Ｅ・Ｉを求めて出力する。さらに、乗算器１２７は、求めたＥ・Ｉにサンプリング周期Δｔを乗算し、Ｅ・Ｉ・Δｔを求める。

加算部１２８は、乗算器１２７から出力される値Ｅ・Ｉ・Δｔを、１秒間累算することにより、直近１秒間の消費電力Ｐを求め、これをレジスタ１３０に記録する。

実効値演算部１２９は、ゲイン補正部１２５の出力（電流値の瞬時値Ｉ）を自乗してＩ^２を求め、これを印加電圧の１周期分累算して累算値ΣＩ^２を求め、累算値の平方根√（ΣＩ^２）を求め、一周期Ｔのサンプリング数Ｎで割って√（ΣＩ^２）／Ｎを求めることにより、各負荷回路ＬＤに流れる電流の実効値Ｉeffを求める。実効値演算部１２９は、一定周期、例えば、１秒周期で、求めた実効値Ｉeffの平均値を求め、レジスタ１３０に記録する。

レジスタ１３０は、実効値演算部１２３が求めた電圧実行値Ｖeff、加算部１２８が求めた電力Ｐ、実効値演算部１２９が求めた電流実効値Ｉeffを一時的に記憶し、演算制御部１５の要求に応答して、記憶値を提供する。

図１〜図３に示す第１電力計測部１３ａは、図４に示した構成により、第１電圧計測部１１ａで計測された第１相の電圧Ｖａと第１電流計測部１２ａで計測された第１負荷回路ＬＤ１を流れる電流Ｉ１とから、第１負荷回路ＬＤ１の消費電力Ｐ１と第１相の電圧Ｖａの実効値Ｖａeffと電流Ｉ１の実効値I１effとを求め、レジスタ１３０に記憶する。

図１〜図３に示す第２電力計測部１３ｂは、図４に示した構成により、第２電圧計測部１１ｂで計測された第２相の電圧Ｖｂと第２電流計測部１２ｂで計測された第２負荷回路ＬＤ２を流れる電流Ｉ２とから、第２負荷回路ＬＤ２の消費電力Ｐ２と第２相の電圧Ｖｂの実効値Ｖｂeffと電流Ｉ２の実効値I２effとを求め、レジスタ１３０に記憶する。

図１〜図３に示す第３電力計測部１３ｃは、図４に示した構成により、第１電圧計測部１１ａで計測された第１相の電圧Ｖａと第３電流計測部１２ｃで計測された第３負荷回路ＬＤ３を流れる電流Ｉｃとから、第３負荷回路ＬＤ２の仮の消費電力Ｐ３’と第１相の電圧Ｖａの実効値Ｖａeffと電流Ｉ３の実効値I３effとを求め、レジスタ１３０に記憶する。

ここで、第３電力計測部１３ｃが求める消費電力を、第３負荷回路ＬＤ３の仮の消費電力Ｐ３’とするのは、次の理由による。

第３負荷回路ＬＤ３は、前述のように、その接続先を変更可能である。例えば、図１の接続状態では、第３負荷回路ＬＤ３は、第１電力線Ｌ１と第２電力線Ｌ２に接続されている。このとき、第３負荷回路ＬＤ３に印加されている電圧は、第１相の電圧Ｖａ＋第２相の電圧Ｖｂであり、第３電力計測部１３ｃが第１電圧計測部１１ａから受け取る第１相の電圧Ｖａではない。よって、第３電力計測部１３ｃが、第１相の電圧Ｖａと電流Ｉ３とに基づいて求めた消費電力Ｐ３’は、第３負荷回路ＬＤ３の消費電力を正確に表すものではない。

また、図２に示すように、第３負荷回路ＬＤ３が第２電力線Ｌ２と基準電力線Ｎに接続されている場合、第３負荷回路ＬＤ３に印加されている電圧は第２相の電圧Ｖｂであり、第３電力計測部１３ｃが第１電圧計測部１１ａから受け取る第１相の電圧Ｖａの逆位相の電圧である。よって、第３電力計測部１３ｃが、第１相の電圧Ｖａと電流Ｉ３とに基づいて求めた消費電力Ｐ３’は、第３負荷回路ＬＤ３の消費電力を正確に表すものではなく、絶対値がほぼ等しく、符号が反転した値となっている。

このように、第３電力計測部１３ｃで計測した電力Ｐ３’は、正しい値とは限らない。このため、これを仮の値とする。なお、演算制御部１５は、第３電力計測部１３ｃで求められた仮の消費電力Ｐ３’を修正（補正）して、第３負荷回路ＬＤ３の正確な消費電力Ｐ３を求める。

なお、第３負荷回路ＬＤ３が、図３に示すように、第１電力線Ｌ２と基準電力線Ｎに接続されている場合、第３電力計測部１３ｃが、第１相の電圧Ｖａと電流Ｉ３とに基づいて求めた消費電力Ｐ３’は、正しい値であり、修正の必要はない。

同期クロック発生部１４は、水晶発信器等から構成され、第１電力計測部１３ａと第２電力計測部１３ｂと第３電力計測部１３ｃとに、同期クロック信号ＣＬＫを出力する。第１電力計測部１３ａ〜第３電力計測部１３ｃのＡ／Ｄ変換器１２１、１２４は、それぞれ、同期クロック信号ＣＬＫに応答して、電圧検出信号と電流検出信号をサンプリングする。

演算制御部１５は、計測装置１０全体を制御する。また、演算制御部１５は、第１電力計測部１３ａ〜第３電力計測部１３ｃで計測された電力・実効値が正しい値であるか否かを判別し、正しい値である場合には、そのまま記録・出力し、修正（補正）が必要である場合には、修正を行って出力する。修正の必要性は、例えば、図５に示すように、入力部１６に配置されているディップスイッチ１６１により指示される。ディップスイッチ１６１の設定は、例えば、計測装置１０の施工業者或いはユーザ自身により行われる。

図５に示すように、演算制御部１５は、演算修正部１５１と記憶部１５２とを備える。演算修正部１５１は、プロセッサ等から構成され、第１電力計測部１３ａ〜第３電力計測部１３ｃから、計測値を取得する。また、演算修正部１５１は、入力部１６が備えるディップスイッチ１６１から、修正の要否と修正方法とを指示する信号を受け取り、受け取った信号に応じて、取得した計測値をそのまま又は修正して、出力する。

記憶部１５２には、図６および図７を参照して後述する動作を実現するプログラムが格納されている。プログラムの格納は、施工者又はユーザにより設定される。また、記憶部１５２は、演算修正部１５１が求めた、電力、実効値等の値を記憶する。

図１に示す入力部１６は、図５に示すように、ディップスイッチ１６１を備え、出力値の修正が必要な電力の計測値と修正方法とを演算制御部１５に指示する。具体的には、ディップスイッチ１６１は、各負荷回路ＬＤ１〜ＬＤ３について、電力計測部１３が計測した電力の計測値の修正が必要であるか否かを示すデータと、各負荷回路ＬＤ１〜ＬＤ３に印加されている電圧の値を示すデータとを、演算制御部１５に指示する。

次に、上記構成を有する計測装置１０の動作を説明する。

第１電圧計測部１１ａは、第１電力線Ｌ１と基準電力線Ｎとの間の第１相の電圧Ｖａを降圧して電圧検出信号を生成し、電力計測部１３に供給する。第２電圧計測部１１ｂは、基準電力線Ｎと第２電力線Ｌ２との間の第２相の電圧Ｖｂを降圧して電圧検出信号を生成し、電力計測部１３に供給する。

また、第１電流計測部１２ａは、第１負荷回路ＬＤ１を流れている電流Ｉ１を計測し、電流値を示す電流検出信号を生成し、第１電力計測部１３ａに供給する。第２電流計測部１２ｂは、第２負荷回路ＬＤ２を流れている電流Ｉ２の電流値を示す電流検出信号を、第２電力計測部１３ｂに供給する。また、第３電流計測部１２ｃは、第３負荷回路ＬＤ３を流れている電流Ｉ３を示す電流検出信号を、第１電力計測部１３ａに供給する。

第１電力計測部１３ａは、第１電圧計測部１１ａで計測された第１相の電圧Ｖａの電圧値を示す電圧検出信号と第１の電流計測部１２ａで計測された第１負荷回路ＬＤ１を流れる電流Ｉ１の電流値を示す電流検出信号とを同期クロック発生部１４から供給される同期クロックＣＬＫに応答してサンプリングする。第１電力計測部１３ａは、１サンプリング期間Δｔあたりの第１負荷回路ＬＤ１の消費電力量Ｅａ・Ｉ１・Δｔを求め、これを累算し、１秒周期で累算値（消費電力）Ｐ１を求める。また、第１の電圧Ｖａの実効値Ｖａeffと第１負荷回路ＬＤ１を流れる電流Ｉ１の実効値Ｉ１effを求める。

同様に、第２電力計測部１３ｂは、第２電圧計測部１１ｂで計測された第２相の電圧Ｖｂの電圧値を示す電圧検出信号と第２電流計測部１２ｂで計測された第２負荷回路ＬＤ２を流れる電流Ｉ２の電流値を示す電流検出信号とを同期クロック発生部１４から供給される同期クロックＣＬＫに応答してサンプリングし、１サンプリング期間Δｔあたりの第２負荷回路ＬＤ２の消費電力量Ｅｂ・Ｉ２・Δｔを求め、これを累算し、１秒周期で累算値（消費電力）Ｐ２を求める。また、第２電圧Ｖｂの実効値Ｖｂeffと第２負荷回路ＬＤ２を流れる電流Ｉ２の実効値Ｉ２effを求める。

また、第３電力計測部１３ｃは、第１電圧計測部１１ａで計測された第１相の電圧Ｖａの電圧値を示す電圧検出信号と第３電流計測部１２ｃで計測された第３負荷回路ＬＤ３を流れる電流Ｉ３の電流値を示す電流検出信号とを同期クロック発生部１４から供給される同期クロックＣＬＫに応答してサンプリングし、１サンプリング期間Δｔあたりの第３負荷回路ＬＤ３の仮の消費電力量Ｅａ・Ｉ３・Δｔを求め、これを累算し、１秒周期で累算値（消費電力）Ｐ３’を求める。また、印加電圧Ｖａの実効値Ｖａeffと第３負荷回路ＬＤ３を流れる電流Ｉ３の実効値Ｉ３effを求める。

演算制御部１５は、電源投入中は、タイマ割り込み等に応答して、消費電力と電圧の実効値と電流の実効値とを求める図６に示すメイン処理を１秒周期で繰り返して実行する。

なお、以下の説明では、電圧Ｖａ＝Ｖｂ＝実効値１００ボルトであるとする（よって、第１電力線Ｌ１と第２電力線Ｌ２との間には実効値２００ボルトの電圧が印加されている）。

演算制御部１５の演算修正部１５１は、メイン処理を開始すると、第１電力計測部１３ａのレジスタ１３０から、第１負荷回路ＬＤ１の消費電力Ｐ１と第１相の電圧Ｖａの実効値Ｖａeffと電流Ｉ１の実効値I１effとを読み出し、第２電力計測部１３ｂのレジスタ１３０から、第２負荷回路ＬＤ２の消費電力Ｐ２と第２相の電圧Ｖｂの実効値Ｖｂeffと電流Ｉ２の実効値Ｉ２effとを読み出し、さらに、第３電力計測部１３ｃのレジスタ１３０から、第３負荷回路ＬＤ３の仮の消費電力量Ｐ３’と第１相の電圧Ｖａの実効値Ｖａeffと電流Ｉ３の実効値I３effとを読み出す（ステップＳ１）。

続いて、演算制御部１５は、負荷回路を１つ選択する（ステップＳ２）。その後、演算制御部１５は、ディップスイッチ１６１の設定から、ステップＳ２で選択された負荷回路について、電力計測部１３が計測した値の修正が必要か否かを判別する（ステップＳ３）。

補正の必要が無いと判別すると（ステップＳ３；Ｎｏ）、演算制御部１５は、電力計測部１３から取得した値を修正することなくそのまま、最終値として記憶部１５２に格納する（ステップＳ４）。この例では、第１負荷回路ＬＤ１と第２負荷回路ＬＤ２、第３負荷回路ＬＤが図３に示すように接続されている場合については、電力測定部１３の測定値を修正する必要がない。このため、ディップスイッチ１６１は、「修正無し」を指示するように設定され、演算修正部１５１は、ディップスイッチ１６１の指示（設定）に従って、電力計測部１３から取得した測定値を、修正することなく、そのまま最終値として記憶部１５２に格納する。

一方、ステップＳ３で、修正の必要がある、即ち、ディップスイッチ１６１により「修正要」が指示されていると判別すると（ステップＳ３；Ｙｅｓ）、演算修正部１５１は、図７に詳細を示す修正処理を実行する（ステップＳ５）。

この例では、第３負荷回路ＬＤ３が図１または図２に示すように接続されている場合、電力測定部１３の測定値を補正する必要がある。このため、ディップスイッチ１６１は、修正有りを指示するように設定される。演算修正部１５１は、ディップスイッチ１６１の指示（設定）に従って、修正処理を実行する。

図７に示す修正処理を開始すると、演算修正部１５１は、まず、ディップスイッチ１６１から指示されている印加電圧が２００Ｖであるか否かを判別する（ステップＳ１１）。

図１に示す接続構成の場合、第３負荷回路ＬＤ３は第１電力線Ｌ１と第２電力線Ｌ２とに接続されており、第３負荷回路ＬＤ３に印加されている電圧は、第１相の電圧Ｖａ＋第２相の電圧Ｖｂ＝２００Ｖである。従って、ディップスイッチ１６１には、印加電圧が２００Ｖを示す値が設定されている。このため、演算修正部１５１は、ステップＳ１１において、Ｙｅｓと判別する。

すると、演算修正部１５１は、処理対象の負荷回路ＬＤに実際に印加されている電圧Ｖを、電圧計測部１１で求めた電圧に基づいて求める（ステップＳ１２）。第３負荷回路ＬＤ３が図１に示すように第１電力線Ｌ１と第２電力線Ｌ２とに接続されている場合、演算修正部１５１は、第１電力測定部１３ａまたは第３電力測定部１３ｃが求めた第１相の電圧Ｖａの実効値Ｖａeffと第２電力測定部１３ｂが求めた第２相の電圧Ｖbの実効値Ｖｂeffから、第３負荷回路ＬＤ３に実際に印加されている電圧Ｖr＝Ｖａeff＋Vｂeffを求める。

次に、演算制御部１５は、第３電力計測部１３ｃが求めた仮の有効電力Ｐ３’に、（Ｖr／Ｖａeff（＝負荷回路に実際に印加されている電圧Vr／計測に使用した電圧Vd）を乗算することにより、正確な消費電力Ｐ３を求める（ステップＳ１３)。即ち、Ｐ３＝Ｐ３’・（Ｖr／Ｖａeff＝（Ｖａeff＋Ｖｂeff）／Ｖａeff を求める。

次に、演算制御部１５は、記憶部１５２に、今回補正して求めた消費電力Ｐ３（＝Ｖr／Ｖａeff）、演算により求めた印加電圧Ｖr（＝Ｖａeff＋Vｂeff）、負荷電流Ｉ３effを記録する（ステップＳ１４）。

このようにして、演算制御部１５は、仮の消費電力Ｐ３’を修正して、第３負荷回路ＬＤ３の正しい印加電圧、正しい消費電力を求める。

その後、演算制御部１５は、この修正処理を終え、図６に示すメイン処理にリターンした後、さらに、メイン処理を終了する。なお、演算修正部１５１は、メイン処理の終了から例えば１秒が経過すると、再び、メイン処理を開始する。

一方、例えば、第３負荷回路ＬＤ３が、図２に示すように、第２電力線Ｌ２と基準電力線Ｎとの間に接続されている場合、印加電圧は１００Ｖとなる。ディップスイッチ１６１には、印加電圧が１００Ｖであることを示す値が設定されている。

この場合、演算修正部１５１は、ディップスイッチ１６１の設定から、第３負荷回路への印加電圧は２００Ｖではないと判別する（ステップＳ１１；Ｎｏ）。

次に、演算修正部１５１は、仮の消費電力Ｐ３’が負の値であるか否かを判別する（ステップＳ１５）。

図２の構成の場合、第３電力計測部１３ｃは、第１相の電圧Ｖａと、第１相の電圧Ｖａと位相が１８０度ずれた第２相の電圧Ｖｂに起因する電流Ｉ３とから消費電力を求めている。このため、消費電力の値が負になる（ステップＳ１５；Ｙｅｓ）。

図２の構成では、電流Ｉ３を流す電圧が第２相の電圧Ｖｂであるのに対し、第３電力計測部１３ｃで電力の計測に使用された電圧は第１相の電圧Ｖａである。このため、演算制御部１５は、第３負荷回路ＬＤ３の正しい消費電力として、実際に印加されている電圧Ｖrと計測に使用された電圧Ｖdとの比の値＝Ｖr／Ｖd＝Ｖｂeff／Ｖａeffを求め、これを仮の消費電力Ｐ３’に乗算し、さらに、符号を反転する。

即ち、Ｐ３＝−Ｐ３’×（Ｖr／Ｖd）＝−Ｐ３’×（Ｖｂeff／Ｖａeff）を求める。

Ｖｂeffは、第２電力計測部１３ｂで求められた第２相の電圧Ｖｂの実効値であり、Ｖａeffは、第１電力計測部１３ａまたは第３電力計測部１３ｃで求められた第１相の電圧Ｖａの実効値である。

続いて、演算修正部１５１は、ステップＳ１６で求めた第３負荷回路ＬＤ３の消費電力Ｐ３と、印加電圧Ｖｂeff、負荷電流I3effを、記憶部１５２に記録する（ステップＳ１７）。

一方、例えば、第３負荷回路ＬＤ３が、図３に示すように、第１電力線Ｌ１と基準電力線Ｎとの間に接続されている場合、第３電力計測部１３ｃが計測する電力は、第３負荷回路ＬＤ３の消費電力を正しく表している。従って、ディップスイッチ１６１は、修正の「必要無し」を示す値に設定され、図６のステップＳ３でＮｏと判別される。なお、仮にディップスイッチが「修正の必要あり」と設定されていた場合でも、ステップＳ１１でＮｏ，ステップＳ１５でＮｏと判別され、ステップＳ１８で、第３電力計測部１３ｃが求めた、消費電力Ｐ３’、電圧Ｖａの実効値Ｖａeff、負荷電流Ｉ３が、そのまま、記憶部１５２に記憶される。

その後、演算制御部１５は、この修正処理を終え、図３に示すメイン処理を終了する。

演算制御部１５は、記憶部１５２に記録した電力の平均値、累算値等から、適宜、平均電力、平均電圧、平均電流、消費電力量を求める。

演算制御部１５は、各負荷回路ＬＤ１〜ＬＤ３の消費電力、印加電圧、電流等を出力部１７に表示する。

上述した通り、実施形態に係る計測装置１０は、各負荷回路ＬＤについて、電力の計測に用いた電圧とその負荷回路に実際に印加されている電圧とが異なる場合に、電力計測部で求められた電力の計測値を修正して、正しい電力の計測値を求めている。このため、特許文献１に開示されている電力計測装置で必要である電圧切替手段を備えていなくても、正しい消費電力、印加電圧、電力量等を求めることができる。

さらに、実施形態に係る計測装置１０は、負荷回路ＬＤが増設・接続先の変更等があった場合でも、ディップスイッチ１６１を設定するだけで、正しい消費電力を求めることができる。

また、電力計測部１３は、同期クロック発生部１４から出力されたクロック信号ＣＬＫに同期して、入力された２つの電圧の計測値と３つの電流の計測値とをサンプリングする。さらに、位相補正等を行って、本来同一のタイミングで発生していた電圧値と電流値を乗算して、電力を計算する。これにより、負荷回路ＬＤ１〜ＬＤ３に印加されている電圧および流れている電流の計測タイミングが異なることで求めた消費電力に発生するばらつきを抑制することができる。

以上、本発明の実施の形態を説明したが、この発明は上記の実施の形態に限定されず、種々の変形および応用が可能である。

上述した電力計測部１３は、消費電力Ｐ、実効値Ｖeff、Ｉeffを、例えば１秒毎に求めたが、これに限られるものではなく、計測周期は任意である。例えば、電力計測部１３は、消費電力Ｐと電圧と電流の実効値とを、例えば３秒毎に求めてもよく、或いは、例えば０．５秒毎に求めてもよい。

また、上述の実施の形態では、負荷回路の数は３つであったが、これに限られるものではない。負荷回路が４つ以上であってもよい。負荷回路がｎ個の場合、計測装置１０は、各負荷回路を流れる電流を計測する第１〜第ｎの電流計測部１２と第１〜第ｎの電力計測部１３を備える。第ｉの電力計測部１３ｉには、第１電圧計測部１１ａと第２電圧計測部１１ｂとの何れかの計測値と、第ｉの電流計測部１２ｉが計測した電流値が供給される。第ｉの電流計測部１３ｉは、供給された値に基づいて、対応する負荷回路の消費電力を計測する。そして、演算制御部１５は、電力計測部が対応する負荷回路の電力を正確に計測できない場合に、正しい値となるように、計測された電力を修正する。

なお、この構成の場合、第ｉの電力計測部１３ｉには、第ｉの負荷回路に印加されている電圧（例えば、第ｉの負荷回路に電圧Ｖａが印加されていれば、電圧Ｖａ）が供給されることが望ましい。

また、上述の実施の形態では、理解を容易にするため、第３負荷回路ＬＤ３の接続先の電力線を変更可能として、説明したが、他の負荷回路の接続先が変更可能でもよい。また、各負荷回路ＬＤ３は、電力線Ｌ１，Ｌ２、Ｎに固定的に接続されるもので、接続先を変更する構成を有していないものあってもよい。

また、修正プログラムを記憶部１５２に記憶する代わりに、例えば、図８に例示するように、負荷回路ＬＤ毎に、修正の要否、実行すべき修正内容をテーブルの形態で登録しておき、登録内容に従って、修正処理を行うようにしてもよい。

例えば、図８の例では、第３負荷回路ＬＤ３については、第３の電力計測部１３ｃで求められた仮の消費電力Ｐ３’を−（Ｖｂeff／Ｖａeff）倍して正しい消費電力Ｐ３に修正すべきこと、第５負荷回路ＬＤ５については、仮の消費電力Ｐ５’を−（Ｖａeff／Ｖｂeff）倍して正しい消費電力Ｐ５に修正すべきこと、第８負荷回路ＬＤ８については、仮の消費電力Ｐ８’を（（Ｖａeff＋Ｖｂeff）／Ｖａeff）倍して正しい消費電力Ｐ５に修正し、印加電圧ＶをＶａeff＋Ｖｂeffに修正すべきことが登録されている。

演算修正部１５１は、図６のステップＳ３で、処理対象の負荷回路ＬＤについて、記憶部１５２に修正方法（修正式）が登録されているか否かを派別し、登録されていれば、Ｙｅｓと判別して、ステップＳ４で、登録されている修正方法（修正式）に従った修正処理を行う。このような構成とすれば、回路構成に変更が生じた場合でも、プログラムを改編せずに、テーブルの内容を更新するだけで、対応が可能である。

また、上述した計測装置１０では、入力部１６のディップスイッチ１６１により修正の要否等を演算修正部１５１に指示していたが、記憶部１５２の記憶データ等により、設定することも可能である。

また、上述した第３電力計測部１３ｃは、第１電圧計測部１１ａで計測された電圧を用いて電力を計測したが、これに限られるものではない。第３電力計測部１３ｃは、第１電圧計測部１１ａから出力された電圧に代えて、第２電圧計測部１１ｂで計測された電圧を使用して、電力を計測して計測してもよい。このように、回路配置自体は任意である。

上記実施の形態においては、第１〜第３負荷回路ＬＤ１〜ＬＤ３に、それぞれ、１つの電力計測部１３ａ〜１３ｃを配置したが、第１〜第３負荷回路ＬＤ１〜ＬＤ３で電力計測部を共用することも可能である。

例えば、図９に示すように、第１電圧計測部１１ａ、第２電圧計測部１１ｂ、第１電流計測部１２ａ〜第３電流計測部１２ｃの出力を受けて、負荷回路毎に適当な電圧検出信号と電流検出信号を選択して、電力計測部１３に供給することにより、時分割で、消費電力、電圧の実効値、電流の実効値などを求めても良い。また、電圧計測部１１及び／又は電流計測部１２の前段にマルチプレクサを配置し、時分割で電圧・電流を計測するようにしてもよい。

電圧・電流を計測する手法自体は、任意である。例えば、電流計測部１２は、ホールセンサにより負荷回路に流れる電流を測定してもよい。

また、上述の実施の形態では、単相３線式で２相（ａ相、ｂ相）の電力を供給する配電系統において、２つの相の電圧（Ｖａ，Ｖｂ）を検出する電圧計測部１１、各負荷回路ＬＤ１〜ＬＤ３に流れる電流Ｉ１〜Ｉ３を計測する電流計測部１２、各負荷回路ＬＤ１〜ＬＤ３の消費電力を計測する電力計測部１３を配置する例を示した。しかし、この発明は、これに限定されず、複数相の電力を供給する配電系に接続された複数の負荷回路の消費電力を計測する場合に広く適用可能である。

何れの相数の場合においても、電圧計測部１１で各相の電圧を検出し、電流検出部１２で電力線から各負荷回路ＬＤに流れる（又は逆方向に流れる）電流を計測する。そして、電力計測部１３が、いずれかの相の電圧と対応する負荷回路ＬＤの負荷電流から、各負荷回路ＬＤの消費電力を計測する。そして、電力の計測に使用した電圧と負荷回路に実際に印加されている電圧とが異なっている回路については、演算制御部１５が演算修正部１５１として、電力を正しい値に修正する。

例えば、図１０に示すように、４線（ＵＶＷ相電力線と中性相線）を使用するスター型三相電力線により電力を分配系に適用することも可能である。この場合、各電圧計測部１１ａ〜１１ｃは、例えば、Ｕ，Ｖ，Ｗ電力線の電圧、即ち、Ｕ相、Ｖ相、Ｖ相の電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗを検出する。負荷回路ＬＤ１〜ＬＤｎは、中性相線（基準電力線）とＵＶＷ各電力線との間に接続される。電流計測部１２は、各負荷回路ＬＤ１〜ＬＤｎの負荷電流Ｉ１〜Ｉｎを計測する。電力計測部１３は、電圧計測部１１により計測されたいずれかの相の電圧Ｖｕ、Ｖｖ、Ｖｗと、電流計測部１２で計測された各負荷電流Ｉとから、各負荷回路ＬＤの消費電力を計測する。そして、電力の計測に使用した電圧Ｖｄと負荷回路に実際に印加されている電圧Ｖｒとが異なっている負荷回路については、演算制御部１５が、修正部として、電力を正しい値に修正する。

なお、上記の実施の形態において、演算制御部１５で実行されるプログラムは、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read−Only Memory）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＭＯ（Magneto−Optical Disc）等のコンピュータが読み取り可能な記録媒体に格納して配布し、そのプログラムを、コンピュータ等にインストールすることにより、図６，７に示す処理を実行する電力計測装置を構成することとしてもよい。

また、上述の図６，７に示す処理を、各ＯＳ（Operating System）が分担して実現する場合、または、ＯＳとアプリケーションとの協働により実現する場合等には、ＯＳ以外の部分のみを媒体に格納して配布してもよく、また、ダウンロード等してもよい。

本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態および変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。すなわち、本発明の範囲は、上述した実施の形態ではなく、請求の範囲によって示される。そして、請求の範囲内およびそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、本発明の範囲内とみなされる。

１０ 計測装置、１１ａ 第１電圧計測部、１１ｂ 第２電圧計測部、１２ａ 第１電流計測部、１２ｂ 第２電流計測部、１２ｃ 第３電流計測部、１３ａ 第１電力計測部、１３ｂ 第２電力計測部、１３ｃ 第３電力計測部、１４ 同期クロック発生部、１５ 演算制御部、１６ 入力部、１７ 出力部。

Claims (10)

1. 複数相の電力を送電する複数の電力線に接続され、各相の電圧を計測する電圧計測部と、
   前記複数の電力線に接続されている複数の負荷回路に流れる電流を計測する電流計測部と、
   前記複数の負荷回路について、前記電流計測部で計測された電流と前記電圧計測部で計測された何れかの電圧とから、各負荷回路の消費電力を計測する電力計測部と、
   前記電力計測部で電力の計測に使用された電圧と実際に印加されている電圧とが異なる負荷回路について、前記電圧計測部で計測された各相の電圧のうち、前記電力計測部で該負荷回路の消費電力の計測に使用された電圧と、前記電力計測部で該負荷回路の消費電力の計測に使用された電圧以外の電圧と、に基づいて、前記電力計測部で計測された電力の計測値を修正する修正部と、
   を備える計測装置。
2. 前記電力線は、基準電力線と、前記基準電力線の電位を基準として第１相の電圧が印加される第１の電力線と、前記基準電力線の電圧を基準として第１の電圧とは位相のずれた第２相の電圧が印加される第２の電力線とを備え、
   前記電圧計測部は、前記基準電力線の電圧を基準とする、第１相の電圧と第２相の電圧とを計測し、
   前記複数の負荷回路は、それぞれ、前記第１の電力線と第２の電力線と前記基準電力線との何れか２つに接続されており、
   前記電力計測部は、前記複数の負荷回路について、前記電流計測部で計測された電流と前記電圧計測部で計測された何れかの相の電圧とから、各負荷回路の消費電力を計測し、
   前記修正部は、前記電力計測部で電力の計測に使用された電圧とは異なる電圧が印加されている前記負荷回路の電力の計測値を、前記電圧計測部で計測された第１相の電圧と第２相の電圧とに基づいて修正する、
   請求項１に記載の計測装置。
3. 前記修正部は、前記第１の電力線と前記第２の電力線とに接続されている負荷回路について、前記電圧計測部で計測された第１相の電圧と第２相の電圧とに基づいて実際に印加されている電圧Ｖｒを求め、実際に印加されている電圧Ｖｒと前記電力計測部で電力の計測に使用した電圧Ｖｄとの比の値Ｖｒ／Ｖｄを、前記電力計測部が計測した電力に乗算することにより、前記電力計測部で計測された電力を修正する、
   請求項２に記載の計測装置。
4. 前記第１相の電圧と第２相の電圧とは位相が１８０度ずれており、
   前記修正部は、前記電力計測部で電力の計測に使用された電圧とは異なる電圧が印加されている、前記第２の電力線と基準電力線とに接続されている負荷回路について、前記電力計測部で計測された消費電力が負の値であるか否かを判別し、前記電力計測部で計測された消費電力が負の値であると判別した場合に、前記電圧計測部で計測された第１相の電圧と第２相の電圧とに基づいて、実際に印加されている電圧Ｖｒと電力の計測に使用された電圧Ｖｄの比の値Ｖｒ／Ｖｄを求め、前記電力計測部が計測した電力に求めた比の値Ｖｒ／Ｖｄを乗算し且つ符号を反転することにより、前記電力計測部で計測された電力を修正する、
   請求項２または３に記載の計測装置。
5. 前記電力線は、基準電力線と、前記基準電力線の電圧を基準として第１相の電圧が印加される第１の電力線と、前記基準電力線の電圧を基準として第１相の電圧とは位相のずれた第２相の電圧が印加される第２の電力線と、前記基準電力線の電圧を基準として第１相の電圧および第２相の電圧とは位相のずれた第３相の電圧が印加される第３の電力線と、を備え、
   前記電圧計測部は、前記第１相の電圧と前記第２相の電圧と前記第３相の電圧とを計測し、
   前記負荷回路は、前記第１の電力線と前記第２の電力線と前記第３の電力線と前記基準電力線の何れか２つに接続されており、
   前記電力計測部は、前記複数の負荷回路について、前記電流計測部で計測された電流と前記電圧計測部で計測された何れかの電圧とから、各負荷回路の消費電力を計測し、
   前記修正部は、前記電力計測部で電力の計測に使用された電圧とは異なる電圧が印加されている前記負荷回路の電力の計測値を、前記電圧計測部で計測された第１相の電圧と第２相の電圧と第３相の電圧のうち、前記電力計測部で該負荷回路の消費電力の計測に使用された電圧と、前記電力計測部で該負荷回路の消費電力の計測に使用された電圧以外の電圧と、に基づいて修正する、
   請求項１に記載の計測装置。
6. 何れの負荷回路の計測電力に補正が必要であるかを指示する指示手段を備え、
   前記修正部は、前記指示手段により指示された負荷回路について、前記電力計測部で計測された電力を修正する、
   請求項１から５の何れかに記載の計測装置。
7. 前記電力計測部により計測された電力の修正が必要な負荷回路について、修正の内容を記憶する記憶部を備え、
   前記修正部は、前記記憶部に記憶されている修正内容に従って、前記電力計測部で計測された電力を修正する、
   請求項１から６の何れかに記載の計測装置。
8. クロック信号を出力するクロック発生部を備え、
   前記電力計測部は、前記クロック発生部から出力されたクロック信号に同期して、前記電圧計測部から出力されている各相の電圧の計測値と、前記電流計測部から出力されている前記各負荷回路に流れる電流の計測値と、をサンプリングし、サンプリングした値から、前記各負荷回路の消費電力を計測する、
   請求項１から７の何れかに記載の計測装置。
9. 計測装置の計測方法であって、
   電力線路の電力線に接続された各相の電圧を計測し、
   前記電力線に接続されている複数の負荷回路に流れる電流を計測し、
   前記複数の負荷回路について、計測した電流と、計測した何れかの電圧とから、各負荷回路の消費電力を計測し、
   電力の計測に使用された電圧と実際に印加されている電圧とが異なる前記負荷回路の電力の計測値を、計測した各相の電圧のうち、該負荷回路の消費電力の計測に使用された電圧と、該負荷回路の消費電力の計測に使用された電圧以外の電圧と、に基づいて修正する、
   計測方法。
10. コンピュータに、
    電力線路の電力線に接続された各相の電圧を計測する処理、
    前記電力線に接続されている複数の負荷回路に流れる電流を計測する処理、
    前記複数の負荷回路について、計測した電流と、計測した何れかの電圧とから、各負荷回路の消費電力を計測する処理、
    電力の計測に使用された電圧と実際に印加されている電圧とが異なる前記負荷回路の電力の計測値を、計測した各相の電圧のうち、該負荷回路の消費電力の計測に使用された電圧と、該負荷回路の消費電力の計測に使用された電圧以外の電圧と、に基づいて修正する処理、
    を実行させるプログラム。

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