JP6608861B2 - 電流センサ、計測システムおよび電流計測方法 - Google Patents

Description

本発明は、電路を流れる電流を計測する技術に関するものであり、特に、狭い範囲で隣接している電路の電流を計測する技術に関するものである。

家庭や事業所などにおいて、分電盤の分岐電路の電力をそれぞれ計測し、使用電力量のデータを収集する電力計測システムが用いられることがある。そのような電力計測システムでは、個々の分岐路に取り付けられた電流センサによって、分岐電路ごとの電流の計測が行われる。また、分電盤は、使用環境によって多様な形態で用いられ長期で稼動することが多い。そのため、そのような電力計測システムは、既設の分電盤や様々な分電盤に複雑な設計変更や作業を必要とすることなく使用できることが望ましい。

分電盤において、主幹電路から分岐電路に分岐する分岐電路のブレーカーは、小型で互いに隣接している。そのため、ブレーカーに接続されている電源線や電源線に接続しているブレーカー内部の配線の間隔は狭くなることが多い。配線間の間隔が狭くなると、隣接する分岐電路に流れる電流によって電流センサに誘導電流が発生し、使用されていない分岐電路で電力が計測される恐れがある。一方で、近年、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）を用いた電気製品のように数ワット程度の電力によって、稼動する電気製品も多く使用されるようになっている。微小な電力で稼動する機器に電力を供給する場合に、隣接する電路の影響を受けると、実際に電力が使用されているのかの判別が難しくなる。そのため、複数の配線が密に並んでいるような分電盤でも隣接電路の影響を抑制して正確に電流を計測できる技術があることが望ましく、関連する技術の開発が行われている。そのような、複数の配線が密に並んでいるような分電盤において、電流を計測する技術としては、例えば、特許文献１のような技術が開示されている。

特許文献１は、分岐路ブレーカーにそれぞれ取り付けられた複数の磁気センサ方式の電流センサを備える分電盤に関するものである。特許文献１の電流センサは、分岐路ブレーカーから各機器に電力を供給する配線に接続されている。また、特許文献１の電流センサは、磁電変換素子の構成によって外部の磁界の影響を抑制している。特許文献１は、そのような構成を有することで、分電盤を小型化することができるとしている。

特開２０１３−９９０２０号公報

しかしながら、特許文献１の技術は次のような点で十分ではない。特許文献１の分電盤の電流センサは、分岐路ブレーカーから各機器に電力を供給する配線に直列に接続されている。よって、特許文献１では、分電盤の設計または製造時にあらかじめ電流センサを接続することを考慮しておく必要がある。そのため、特許文献１の技術は、分電盤に電力センサを容易に設置しつつ、電流を正確に計測するための技術としては十分ではない。

本発明は、上記の課題を解決するため、容易に設置を行いつつ、電流を正確に測定することができる電流センサ、計測システムおよび電流計測方法を提供することを目的としている。

上記の課題を解決するため、本発明の電流センサは、コア部と、コイルと、第１の固定部を備えている。コア部は、第１の電路が通過する空間を有し、第１の電路の周りの磁束を収束する磁性体で形成されている。コイル部は、コア部に巻きつけられ、第１の電路の電流の誘導起電力によって流れる第１の誘導電流を出力する。第１の固定部は、第１の電路と、第１の電路と隣接する第２の電路との距離を一定にして第２の電路を固定する。

本発明の計測方法は、第１の電路が通過する空間を有し、第１の電路の周りの磁束を収束する磁性体で形成されたコア部に第１の電路を通過させる。本発明の計測方法は、第１の電路と、第１の電路と隣接する第２の電路との距離を一定にして第２の電路を固定する。本発明の計測方法は、コア部に巻きつけられ、第１の電路の電流の誘導起電力によって第１の誘導電流が流れるコイル部から第１の誘導電流を出力する。本発明の計測方法は、コイル部から出力される第１の誘導電流の電流値を計測する。本発明の計測方法は、計測した第１の誘導電流の電流値を隣接する電路の電流によって生じる第２の誘導電流の電流値に基づいて補正した値を基に、第１の電路を流れる電流値を算出する。

本発明によると、容易に設置を行いつつ、電流を正確に測定することができる。

本発明の第１の実施形態の構成の概要を示す図である。 本発明の第２の実施形態の構成の概要を示す図である。 本発明の第２の実施形態の電流センサの構成を示す図である。 本発明の第２の実施形態の電流センサの電流検出部の構成を示す図である。 本発明の第２の実施形態における分電盤の構成の例を示す図である。 分岐路ブレーカー内部で発生する磁束を模式的に示す図である。 本発明の第２の実施形態の分岐路ブレーカー内部で発生する磁束の例を図である。 本発明の第２の実施形態の電力計測システムにおける電流を計測する際の状態を模式的に示した図である。 本発明の第２の実施形態の電力計測システムにおける電流を計測する際の状態を模式的に示した図である。 本発明の第２の実施形態の電力計測システムにおける電流を計測する際の状態を模式的に示した図である。 本発明の第２の実施形態に電力計測システムにおける電流を計測する際の状態を模式的に示した図である。 本発明の第２の実施形態の電力計測システムの動作フローを示す図である。 本発明の第２の実施形態の電流センサの他の構成の例を示す図である。 本発明の第３の実施形態の電流センサの構成を示す図である。 本発明の第３の実施形態の電流センサの他の構成の例を示す図である。

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について図を参照して詳細に説明する。図１は、本実施形態の電流センサの構成の概要を示したものである。本実施形態の電流センサは、コア部１と、コイル部２と、第１の固定部３を備えている。コア部１は、第１の電路が通過する空間を有し、第１の電路の周りの磁束を収束する磁性体で形成されている。コイル部２は、コア部１に巻きつけられ、第１の電路の電流の誘導起電力によって流れる第１の誘導電流を出力する。第１の固定部３は、第１の電路と、第１の電路と隣接する第２の電路との距離を一定にして第２の電路を固定する。

本実施形態の電流センサは、コア部１を通過する第１の電路と、第１の電路と隣接する第２の電路との距離が一定になるように第２の電路を固定する。第１の電路と第２の電路を一定にすることで、コイル部２から出力される電流を基に、第１の電路を流れる電流値を算出する際に、第２の電路の影響を補正することが可能になる。そのため、本実施形態の電流センサを用いることで、容易に設置を行いつつ、電流を正確に測定して電力を正確に測定することができる。

（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態について図を参照して詳細に説明する。図２は、本実施形態の電力計測システムの構成の概要を示したものである。本実施形態の電力計測システムは、複数の電流センサ１０と、電力計測装置２０を備えている。本実施形態の電力計測システムは、分電盤の各分岐路ブレーカーの配線に各電流センサ１０を取り付け、各分岐路ブレーカーにおける電流を計測して、分岐路ブレーカーごとの電力データを得るシステムである。

電流センサ１０の構成について説明する。図３は、本実施形態の電流センサ１０の構成を示したものである。本実施形態の電流センサ１０は、計測電路貫通部１１と、隣接電路固定部１２を備えている。

電流センサ１０は、内部に電流検出部をさらに備えている。図４は、電流センサ１０の電流検出部の構成を示したものである。電流センサ１０の電流検出部は、コア３１とコイル３２を備えている。

図４に示すように、コア３１の内部の空間を供給電路が通過している。供給電路は、分岐路ブレーカーから各機器に電力を供給する配線である。コア３１の内部の空間は、計測電路貫通部１１と一致する。また、コア３１には、コイル３２が巻かれている。コイル３２には、供給電路を流れる電流が生じさせる磁束によって発生する誘導電流が流れる。

コア３１は、磁性体の材料で形成されている。また、コア３１には、計測電路貫通部１１の内部にある電路に電流が流れる際の誘導起電力によって発生する誘導電流を取り出しコイル３２が巻かれている。コイル３２は、銅などの導電性を有する材料によって形成されている。コア３１とコイル３２の間は、絶縁されている。

本実施形態のコア３１は、第１の実施形態のコア部１に相当する。また、本実施形態のコイル３２は、第１の実施形態のコイル部２に相当する。また、本実施形態の供給電路は、第１の実施形態の第１の電路に相当する。

計測電路貫通部１１は、コア３１の内側の空間として形成され電流を計測対象の電路を通過させる穴である。計測電路貫通部１１は、分電盤の分岐路ブレーカーから電力を供給する側の電路である供給電路に取り付けられる。

隣接電路固定部１２は、計測対象の電路に隣接する電路を固定するフックとして形成されている。隣接電路固定部１２は、計測対象の電路に隣接する電路を電流センサ１０の決まった位置にフックで固定することによって、計測対象の電路と、隣接する電路の間隔を一定に保つ。隣接電路固定部１２は、計測対象の供給電路が接続されている分岐路ブレーカーと隣接する分岐路ブレーカーの戻り電路に取り付けられる。戻り電路は、供給電路を介して電力を供給した機器からの戻り電流が流れる電路である。また、本実施形態の隣接電路固定部１２は、第１の実施形態の第１の固定部３に相当する。また、本実施形態の戻り電路は、第１の実施形態の第２の電路に相当する。

電力計測装置２０の構成について説明する。電力計測装置２０は、増幅部２１と、ＡＤ（Analog to Digital）コンバータ２２と、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２３と、記憶部２４と、通信部２５を備えている。

増幅部２１は、各電流センサ１０からそれぞれ送られてくる電流を増幅し、ノイズを除去する。増幅部２１は、増幅した電流をＡＤコンバータ２２に送る。

ＡＤコンバータ２２は、増幅部２１から入力される電流信号をデジタル信号に変換する。ＡＤコンバータ２２は、デジタル信号に変換した電流値をＣＰＵ２３に送る。ＡＤコンバータ２２は、各電流センサ１０に対応する電流信号をそれぞれデジタル信号に変換してＣＰＵ２３に送る。

ＣＰＵ２３は、ＡＤコンバータ２２から入力される電流を計測し、計測対象の電路を介して分岐路ブレーカーから各機器に供給される電力量を計算する機能を有する。ＣＰＵ２３は、ＡＤコンバータ２２から入力される電流センサ１０を流れる誘導電流の電流値を計測する。ＣＰＵ２３は、計測した電流値に隣接する電路の影響を除去する補正を施した値と補正係数を基に、計測対象の電路を流れる電流の電流値を算出する。計測対象の電路を流れる電流の電流値を算出する際の補正係数は、計測対象の電路を流れる電流の実測値と、実測値を計測した際に電流センサ１０から出力される誘導電流の電流値を基にあらかじめ設定されている。

ＣＰＵ２３は、ＡＤコンバータ２２から入力される電流センサ１０のコイルを流れる誘導電流の電流値を、隣接する電路を流れる電流による磁束によって電流センサ１０のコイルに生じる誘導電流の値を基に補正する。ＣＰＵ２３は、隣接する電路を流れる電流値と補正係数を基に、隣接する電路の磁束によって電流センサ１０のコイルに流れる誘導電流の値を算出する。補正係数は、隣接する電路のみに電流を流した際の隣接する電路に流れる電流の電流値と、電流センサ１０のコイルに流れる電流のＣＰＵ２３における計測値との関係を基にあらかじめ設定されている。

ＣＰＵ２３は、各分岐路ブレーカーから供給電路を介して各機器に供給される電力の電力量を算出すると算出した電力量のデータを、通信部２５を介して送信する。電力量のデータは、通信部２５を介して電力管理システム等に送られる。また、ＣＰＵ２３は、電力を算出する際に用いる分岐路ブレーカーの出力電圧の情報をあらかじめ保存している。

記憶部２４は、ＣＰＵ２３が電力量の計算を行う際に参照する電流と電圧の補正値、電流センサの隣接分岐電路の影響を除去するための補正係数のデータを保存している。記憶部２４は、例えば、補正係数を保存するデータの読み書きが可能な不揮発性メモリ素子と、ＣＰＵ２３が処理データを一時的に保持するＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）によって構成されている。記憶部２４の全てまたは一部は、ＣＰＵ２３に内蔵されていてもよい。

通信部２５は、ＣＰＵ２３が算出した電力量のデータを外部に送信する。通信部２５は、無線通信方式であってもよく、ＬＡＮ（Local Area Network）等の有線回線に接続されていてもよい。

本実施形態の電力計測システムが用いられる分電盤の構成の例について説明する。図５は、本実施形態の電力計測システムを用いる分電盤の構成の例を示したものである。図５に示す分電盤は、Ａ１からＡｎのｎ個の隣接する分岐路ブレーカーを備えている。各分岐路ブレーカーには、供給電流が流れる供給電路と、戻り電流が流れる戻り電路が備えられている。図５では、供給電流である電流Ｉａ１からＩａｎが流れる電路として電路ａ１からａｎまでのｎ個の電路が備えられている。また、図５では、戻り電流である電流Ｉｂ１からＩｂｎが流れる電路として電路ｂ１からｂｎまでのｎ個の電路が備えられている。各分岐路ブレーカーは、主幹ブレーカーに接続されている。また、電路ａ１からａｎには、主幹ブレーカーから分岐路ブレーカーによって分岐された同相の電流が流れる。

次に、各分岐路ブレーカーの電路に電流が流れた際に、各電路の周囲に生じる磁束について説明する。図６は、図５の分電盤において、隣接する電路に対して発生する磁束と、隣接電路の影響について示したものである。図６の上段の図は、電路が均等な間隔で配置されている場合における各電路から生じる磁束の例を示している。また、図６の下段の図は、電路の間隔が不均一な場合における各電路から生じる磁束の例を示している。

例えば、分岐路ブレーカーＡ１の電路ａ１では、図６の奥側から手前側に向かって電流Ｉａ１が流れているとする。図６の奥側から手前側の向きに電流Ｉａ１が電路ａ１を流れることで、電路ａ１の周囲には、電路ａ１を中心に同心円状の左回りの磁束Φａ１が発生する。また、戻り電路ｂ１は、電路ａ１の戻り電路であるので、図６の手前側から奥側に向かって電流Ｉｂ１が流れる。図６の手前側から奥側の向きに電流Ｉｂ１が電路ｂ１を流れることで、電路ｂ１の周囲には、電路ｂ１を中心に同心円状の右回りの磁束Φｂ１が発生する。

隣接する分岐路ブレーカーＡ１からＡｎは、同相の電源に接続されている。そのため、電路ａ２から電路ａｎは、電路ａ１と同様に、磁束Φａ２から磁束Φａｎをそれぞれ発生させる。また、電路ｂ２から電路ｂｎは、電路ｂ１と同様に、磁束Φｂ２から磁束Φｂｎをそれぞれ発生させる。よって、隣接する電路に発生した磁束が互いに干渉する。しかし、電路の間隔が均一であるため、各電路における隣接する電路の影響がほぼ等しい。そのため、計測した電流値を適切に補正することで隣接する電路の周囲に発生した磁束による影響を、演算処理によって補正することが容易にできる。

一方で、図６の下段のように隣接する電路の間隔が不均一な場合は、隣接する電路との間隔が広いほど、隣接する電路に発生する磁束の影響は小さくなり、隣接する電路との間隔が狭いほど、隣接する電路に発生する磁束の影響は大きくなる。そのため、隣接する電路の間隔、すなわち、隣接する電路間の距離が不均一な場合は、各電路における隣接する電路の影響度が異なり、隣接電路の影響は不定な値となる。よって、隣接する電路の間隔が不均一な場合は、隣接する電路を流れる電流によって発生する磁束の影響を排除することが困難となる。

本実施形態の電力計測システムの動作について説明する。始めに、ＣＰＵ２３において電流値の補正に用いる補正係数と、隣接する電路を流れる電流によって生じる誘導電流を算出する際の補正係数を設定する方法について説明する。

本実施形態の電力計測システムにおいて、電流センサ１０は、各分岐路ブレーカーの内部または、分岐路ブレーカーの外の配線に取り付けられる。図７は、電流センサ１０を、電流センサＳ１からＳｎとして各分岐路ブレーカーの内部に取り付けた場合の例を模式的に示したものである。

電路ａｘを電流の計測を行う対象の供給電路とすると、計測対象の電路ａｘの戻り電路である電路ｂｘと、隣接する分岐路ブレーカーＡ（ｘ−１）の戻り電路である電路ｂ（ｘ−１）が計測対象の電路ａｘに影響を与えうる。ｘは、１からｎのいずれかであることを示している。

また、電路ｂｘは、電路ａｘの戻り電路であるため、電路ｂｘにのみ電流は流れることはない。よって、電路ｂｘ、すなわち、同一の分岐路ブレーカーの隣接する電路が電路ａｘにおける電流の計測に与える影響は小さい。そのため、電路ｂｘが電路ａｘに与える影響は、電流センサ１０のコイルを流れる電流値を計測対象の電路を流れる電流の電流値に変換する際の補正係数に含めて補正することができる。

始めに、電流センサ１０のコイルを流れる電流値と、計測対象の電路を流れる電流の電流値との関係を示す補正係数Ｌａｘの設定方法について説明する。図８は、補正係数Ｌａｘを設定する際の電力計測システムの状態を模式的に示したものである。

補正係数Ｌａｘの設定では、始めに、電路ａｘに基準電流として電流を流した際の、電路ａｘにおける電流の実測値Ｉｒｅｆが計測される。電流の実測値Ｉｒｅｆの計測は、例えば、電路ａｘに電流計を接続することで行うことができる。また、基準電流を流した際のＡＤコンバータ２２から出力される電流値の値として、Ｉａｘｒｅｆが取得される。

実測値ＩｒｅｆとＩａｘｒｅｆのデータが取得されると、下記の式１を満たす補正係数Ｌａｘが算出される。
Ｉｒｅｆ＝補正係数Ｌａｘ×Ｉａｎｒｅｆ （式１）
補正係数Ｌａｘは、電流センサＳ１からＳｎについてそれぞれ設定される。設定された補正係数Ｌａｘは、記憶部２４に保存される。

このように、補正係数Ｌａｘを設定することで、電路ａｘに流れる電流Ｉａｘは、補正後の実測電流Ｉａｘ’’と補正係数Ｌａｘを用いて下記の式を基に算出することができる。
Ｉａｘ＝補正係数Ｌａｘ×補正後の実測電流Ｉａｘ’’ （式２）
図９は、補正後の実測電流Ｉａｘ’’と補正係数Ｌａｘを基に、電路ａｘを流れる電流Ｉａｘを算出する際の電力計測システムの状態を模式的に示したものである。また、補正後の実測電流Ｉａｘ’’は、電路ａｘに電流が流れたときに、各電流センサＳｘから増幅部２１およびＡＤコンバータ２２を介してＣＰＵ２３に入力される電流の実測電流Ｉａｘ’を、隣接する電路の影響を基に補正した電流値である。

ＣＰＵ２３で電路ａｘに流れる電流Ｉａｘは、上記の式２を基に、補正後の実測電流Ｉａｘ’’と補正係数Ｌａｘを用いて算出することができる。また、電路ａ１については、隣接する電路の影響がないため、補正後の実測電流Ｉａ１’’＝実測電流Ｉａ１’となるので、式２を基にＩａ１＝補正係数Ｌａ１×実測電流Ｉａ１’で電流Ｉａ１を算出することができる。

電路ａ２から電路ａｎについては、実測電流Ｉａｘ’を隣接する分岐路ブレーカーの戻り電路ｂ（ｘ−１）から生じる誘導電流分で補正した補正後の実測電流Ｉａｘ’’を算出する必要がある。隣接する分岐路ブレーカーの戻り電路ｂ（ｘ−１）から生じる誘導電流分の補正を行う際に用いる補正係数Ｋは、次のように行われる。

始めに、電路ａｘに対して、電流センサの隣接電路固定部によって一定の間隔に固定される隣接する分岐路ブレーカーの戻り電路である電路ｂ（ｘ−１）に、基準となる電流Ｉｂｒｅｆが流される。電流Ｉｂｒｅｆが流されると、電路ｂ（ｘ−１）に流れる電流による磁束Φｂ（ｘ−１）によって電流センサに発生する誘導電流Δｂ（ｘ−１）が計測される。このとき、下記の式３を満たす補正係数Ｋが算出され、隣接する電路に電流が流れた際の補正係数として記憶部２４に保存される。
誘導電流Δｂ（ｘ−１）＝補正係数Ｋ×電流Ｉｂ（ｘ−１） （式３）
図１０は、電流Ｉｂ（ｘ−１）と誘導電流Δｂ（ｘ−１）を基に補正係数Ｋを算出する際の電力計測システムの状態を模式的に示したものである。隣接する分岐路ブレーカーの戻り電路と計測対象の電路との距離はいずれの電路においても等しいため、補正係数Ｋはいずれの電路においても同じ値となる。よって、補正係数Ｋは、分岐路ブレーカーごとに設定する必要はなく、例えば、分岐路ブレーカーＳ（ｎ−１）とＳｎにおける計測結果を基に設定を行うことができる。

電路ｂ（ｘ−１）に流れる電流Ｉｂ（ｘ−１）により発生する磁束Φｂ（ｘ−１）の電路ａｘへの影響は、隣接する電路との間隔によって異なる。そのため、隣接する電路の間隔がそれぞれ異なると、判定できない不定な値となり誘導電流の影響を排除することが困難になる。しかし、本実施形態の電流センサ１０は、計測対象の電路に隣接する電路を、計測対象の電路から一定の位置に保つ構成を有している。そのため、計測対象の電路に隣接する電路である電路ｂ（ｘ−１）の影響を、電路ｂ（ｘ−１）を流れる電流Ｉｂ（ｘ−１）に比例して増加する値として定量的に算出することが可能になる。

また、電流Ｉｂ（ｘ−１）は、電流Ｉａ（ｘ−１）と等しい。よって、補正係数Ｋを記憶部２４に保存しておくことで、電流の計測を行った際に、誘導電流Δｂ（ｘ−１）を、
誘導電流Δｂ（ｘ−１）＝補正係数Ｋ×電流Ｉａ（ｘ−１） （式４）
を基に算出することができる。

誘導電流Δｂ（ｘ−１）が算出できると、補正後の実測電流Ｉａｘ’’は、
補正後の実測電流Ｉａｘ’’＝実測電流Ｉａｘ’−誘導電流Δｂ（ｘ−１） （式５）
を基に算出することができる。図１１は、誘導電流Δｂ（ｘ−１）から補正後の実測電流Ｉａｘ’’を算出する際の電力計測システムの状態を模式的に示したものである。実測電流Ｉａｘ’’を算出すると、電路ａ２からａｘについても式２を基に、電路ａｘを流れる電流Ｉａｘを算出することができる。このように、取得した実測電流Ｉａｘ’を隣接する電路によって生じる誘導電流で補正して電路ａｘを流れる電流Ｉａｘを算出することで、隣接する分岐路ブレーカーの戻り電路の影響を排除した高精度の電力測定が可能となる。

次に、電力計測システムにおいて電流センサ１０の計測結果を基に電力計測装置２０において電力を算出する際の動作についてフローチャートを参照して説明する。図１２は、本実施形態の電力計測システムにおいて電力を算出する際の動作フローを示したフローチャートである。

ｎ個の分岐路ブレーカーから供給電路にそれぞれ電流が流れると、電力計測装置２０は、各電流センサから実測電流Ｉａｎ’のデータを取得する（ステップ１０１）。ｎ個の分岐路ブレーカーから供給電路にそれぞれ電流が流れると、ｎ個の電流センサ１０、すなわち、電流センサＳ１からＳｎに発生した誘導電流が、電力計測装置２０の増幅部２１に入力される。増幅部２１は、入力された電流を増幅してＡＤコンバータ２２に出力する。ＡＤコンバータ２２は、電流センサそれぞれから送られてきた電流をデジタル化してＣＰＵ２３に送る。ＣＰＵ２３は、デジタル化された電流のデータを受け取ると各電流センサの電流値を計測し、計測した電流値を実測電流Ｉａｘ’の値として記憶部２４に保存する。

ＣＰＵ２３は、各電流センサの実測電流Ｉａｘ’の値を保存すると、電流センサＳ１の計測対象の電路ａ１に流れる電流Ｉａ１を算出する。ＣＰＵ２３は、記憶部２４から補正係数Ｌａ１の値を読み出し、電流センサＳ１の実測電流Ｉａ１’を、式２を基に補正係数Ｌａ１で補正して電路ａ１に流れる電流Ｉａ１を算出する（ステップ１０２）。ｘ＝１のとき実測電流Ｉａ１’と補正後の実測電流Ｉａ１’’は、同一の値である。

電路ａ１を流れる電流の電流Ｉａ１を算出すると、ＣＰＵ２３は、電路ａ２からａｎを流れる電流の電流値である電流Ｉａ２からＩａｎを順に算出する。

電流Ｉａ２からＩａｎの算出を開始すると、ＣＰＵ２３は、初期値をｘ＝２として電路ａ（ｘ−１）の戻り電流の電路ｂ（ｘ−１）によって、電路ａｘに生じる誘導電流ΔＩｂ（ｘ−１）の値を算出する。誘導電流ΔＩｂ（ｘ−１）は、式４を基にΔＩｂ（ｘ−１）＝補正係数Ｋ×Ｉａ（ｘ−１）で算出される（ステップ１０３）。

電路ｂ（ｘ−１）に流れる電流によって、電路ａｘに生じる誘導電流ΔＩｂｘの値を算出すると、ＣＰＵ２３は、式５を基に電流センサＳｘの実測電流Ｉａｘ’から誘導電流ΔＩｂ（ｘ−１）の値を減算し補正後の実測電流Ｉａｘ’’を算出する（ステップ１０４）。

補正後の実測電流Ｉａｘ’’を算出すると、ＣＰＵ２３は、補正係数Ｌａｘを記憶部２４から読み出して、式２を基に電路ａｘの電流Ｉａｘを算出する（ステップ１０５）。電流Ｉａｘを算出すると、ＣＰＵ２３は、電流Ｉａｘのデータを記憶部２４に保存する。

電流Ｉａｘのデータを保存すると、ＣＰＵ２３は、全ての電路ａｘについて電流Ｉａｘを算出したかを確認する。全ての電路ａｘについて電流Ｉａｘの算出を終えていないとき(ステップ１０６でＮｏ）、ＣＰＵ２３はｘを１増加させてステップ１０３に戻って電流センサＳｎまで電流Ｉａｘを算出する（ステップ１０７）。

全ての電路ａｘについて電流Ｉａｘの算出を終えているとき（ステップ１０６でＹｅｓ）、ＣＰＵ２３は、算出した各電路ａｘの電流Ｉａｘを基に各電路の電力を算出する。ＣＰＵ２３は、各電路ａｘの出力電圧の情報をあらかじめ保存している。ＣＰＵ２３は、算出した電力のデータを、通信部２５を介して電力管理システム等に送信する。このように、本実施形態の電力計測システムでは、補正処理を施した電流値を基に電力を算出することで、隣接する電路の影響を除去し、電力の高精度な計測が可能になる。

また、ＣＰＵ２３は、算出した電力のデータを送信する際に、全ての電路の合算値を合わせて送信してもよい。また、ＣＰＵ２３は、算出した電力のデータを所定の時間ごとに送信してもよい。また、所定の時間ごとに送信する場合には、所定の時間における電力の平均値のデータを送信してもよい。所定の時間は、電力のデータの使用目的等に合わせてあらかじめ設定される。

また、本実施形態の電力計測システムでは、電流センサ１０に代えて図１３に示すような電流センサ４０を用いてもよい。図１３は、本実施形態の電力計測システムにおける電流センサの他の構成の例を電流センサ４０として示したものである。図１３の電流センサ４０は、電流センサ１０と同様に計測電路貫通部４１と、隣接電路固定部４２を備えるとともに、電流センサ１０よりも小型化している。本実施形態の電力計測システムに用いる電流センサは、供給電路に対して隣接する戻り電路の距離を一定に保てる構成であれば、電流センサ１０や電流センサ４０以外の構成のものであってもよい。

本実施形態の電力計測システムでは、計測する電路に取り付けた電流センサ１０の所定の位置に、隣接する電路を固定することができる。そのため、隣接する電路に流れる電流により発生する磁束によって電流センサ１０に誘導される電流値を、定量的な値として得ることができる。これにより未使用の電路においても隣接電路からの誘導電流を判別し、除去することができる。

本実施形態の電力計測システムでは、隣接する電路の影響を、定量的な値として得ることで、隣接する電路からの誘導電流を判別して除去し、電流値として検出しない閾電流値を低く抑えることができる。そのため、ＬＥＤ電灯などの数ワットの製品の電流値を計測でき、高精度の省電力計測が可能となる。

本実施形態の電力計測システムでは、接する電路を電流センサ１０の所定の位置に固定し、隣接電路の電流値の変化による誘導電流値を基に得られた補正係数を、電力計測装置での電流値の補正に使用している。そのように補正して電流を計測して電力を算出することで、電力計測装置自体は、複雑な構成を必要としないため安価に構築することができる。

本実施形態の電力計測システムでは、電流センサ１０自体に、隣接する電路を固定する仕組みを設ける単純な構成である。そのため、電流センサ１０を安価に製造することができる。本実施形態の電力計測システムでは、隣接する電路を電流センサ１０に固定する仕組みを設ける構成であるため、電流センサ１０自体の大きさに影響はない。そのため、電流センサ１０を、小型に製造することができる。

本実施形態の電力計測システムでは、電流センサ１０に備えられた隣接する電路の固定用のフックに隣接する電路を固定する構成であるため、電流センサ１０の設置作業が複雑化することなく効率的に行うことができる。

本実施形態の電力計測システムは、計測対象の供給電路と、隣接する分岐路ブレーカーの戻り電路との距離を電流センサ１０の隣接電路固定部１２によって一定に保っている。そのため、電力計測装置２０は、実測を基にあらかじめ設定された補正係数Ｋを用いて、隣接する戻り電路に流れる電流によって生じる磁束によって計測対象の供給電路に流れる誘導電流の値を算出することができる。電力計測装置２０は、電流センサ１０のコイルを流れる電流値を、算出した隣接する戻り電路から発生する磁束によって生じる誘導電流の値で補正することで、正確に計測対象の供給電路に流れる電流を算出することができる。そのため、電力計測装置２０は、算出した電流値を基に計測対象の供給電路を介して各機器に供給される電力量を正確に算出することができる。以上より、本実施形態の電力供給システムは、容易に設置を行いつつ、電力を正確に測定することができる。

（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態について詳細に説明する。第２の実施形態の電力計測システムの電流センサ１０は、計測対象の供給電路と、隣接する分岐路ブレーカーの戻り電路との距離を一定に保つ構成を有していた。本実施形態の電流センサは、隣接する分岐路ブレーカーの戻り電路に加えて、同じ分岐路ブレーカーの戻り電路と供給電路の距離も一定に保つ構成を有していることを特徴とする。すなわち、第２の実施形態の電流センサ１０は、隣接する分岐路ブレーカーの戻り電路を固定するフックを隣接電路固定部として備えているが、本実施形態の電流センサは、同じ分岐路ブレーカーの戻り電路を固定するフックをさらに備えていることを特徴とする。

本実施形態の電力計測システムにおいて電流センサ１０に代えて、電流センサ５０を用いる以外の構成と動作については、第２の実施形態の電力計測システムと同様である。すなわち、本実施形態の電力計測システムは、複数の電流センサ５０と、電力計測装置２０を備えている。また、各電流センサ５０は、分電盤の分岐路ブレーカーの供給電路を流れる電流を計測するように設置されている。よって、以下では、図１４を参照して電流センサ５０の構成についてのみ説明する。図１４は、本実施形態の電流センサ５０の構成を示したものである。

本実施形態の電流センサ５０は、計測電路貫通部５１と、隣接電路固定部５２と、戻り電路固定部５３を備えている。本実施形態の計測電路貫通部５１および隣接電路固定部５２の構成と機能は、第２の実施形態の計測電路貫通部１１および隣接電路固定部１２とそれぞれ同様である。

戻り電路固定部５３は、計測対象の電路の戻り電路を固定するフックとして形成されている。戻り電路固定部５３は、計測対象の電路の戻り電路を電流センサ５０の決まった位置にフックで固定することによって、計測対象の電路と、戻り電路の間隔を一定に保つ。また、戻り電路固定部５３は、隣接する分岐路ブレーカーの戻り電路と計測対象の電路の間隔と、計測対象の電路と計測対象の電路の戻り電路の間隔が等しくなるように形成されている。

本実施形態の電流センサ５０は、第２の実施形態の電流センサ１０と同様に図４に示すようなコア３１とコイル３２を備えている。

本実施形態の電流センサ５０を用いて電流を計測した場合においても、第２の実施形態と同様に電力計測装置２０において補正した電流値を算出して、電力を算出することができる。

また、本実施形態の電力計測システムにおいても電流センサ５０に代えて電流センサ５０を小型化した図１５に示す電流センサ６０を用いてもよい。図１５は、本実施形態の電力計測システムにおける電流センサの他の構成の例を電流センサ６０として示したものである。

図１５の電流センサ６０は、電流センサ５０と同様の構成の計測電路貫通部６１と、隣接電路固定部６２と、戻り電路固定部６３を備えるとともに、電流センサ５０よりも小型化している。本実施形態の電力計測システムに用いる電流センサは、供給電路に対して両側の戻り電路の距離を一定に保てる構成であれば、電流センサ５０や電流センサ６０以外の構成のものであってもよい。

本実施形態の電力計測システムは、第２の実施形態の電力計測システムと同様の効果を有する。また、本実施形態の電流センサは、計測対象の供給電路と、隣接する分岐路ブレーカーの戻り電路との距離に加え、計測対象の供給電路と、同一の分岐路ブレーカーの戻り電路との距離を一定に保っている。そのような構成とすることで、本実施形態の電力計測システムでは、同一の分岐路ブレーカーの戻り電路の影響がよりより抑制することができるので、電流の計測精度をより向上することができる。

１ コア部
２ コイル部
３ 第１の固定部
１０ 電流センサ
１１ 計測電路貫通部
１２ 隣接電路固定部
２０ 電力計測装置
２１ 増幅部
２２ ＡＤコンバータ
２３ ＣＰＵ
２４ 記憶部
２５ 通信部
３１ コア
３２ コイル
４０ 電流センサ
４１ 計測電路貫通部
４２ 隣接電路固定部
５０ 電流センサ
５１ 計測電路貫通部
５２ 隣接電路固定部
５３ 戻り電路固定部
６０ 電流センサ
６１ 計測電路貫通部
６２ 隣接電路固定部
６３ 戻り電路固定部

Claims (10)

1. 第１の電路が通過する空間を有し、前記第１の電路の周りの磁束を収束する磁性体で形成されたコア部と、
   前記コア部に巻きつけられ、前記第１の電路の電流の誘導起電力によって流れる第１の誘導電流を出力するコイル部と、
   前記第１の電路と、前記第１の電路と隣接する第２の電路との距離を一定にして第２の電路を固定する第１の固定部と、
   前記第１の電路と、前記第１の電路と隣接する第３の電路との距離を一定にして前記第３の電路を固定する第２の固定部と
   を備えることを特徴とする電流センサ。
2. 前記第１の固定部および前記第２の固定部は、前記第１の電路と前記第２の電路の間の距離と、前記第１の電路と前記第３の電路の間の距離が等しくなるように備えられていることを特徴とする請求項１に記載の電流センサ。
3. 第１の電路が通過する空間を有し、前記第１の電路の周りの磁束を収束する磁性体で形成されたコア部と、前記コア部に巻きつけられ、前記第１の電路の電流の誘導起電力によって流れる第１の誘導電流を出力するコイル部と、前記第１の電路と、前記第１の電路と隣接する第２の電路との距離を一定にして第２の電路を固定する第１の固定部とを備える電流センサと、
   前記電流センサの前記コイル部から出力される前記第１の誘導電流の電流値を計測する電流計測手段と、前記電流計測手段が計測した前記第１の誘導電流の電流値を隣接する電路の電流によって生じる第２の誘導電流の電流値に基づいて補正した値を基に、前記電流センサの前記コア部の前記空間を通過する前記第１の電路を流れる電流値を算出する電流補正手段とを有する計測装置と
   を備え、
   前記電流補正手段は、基準電流を計測した結果を基にあらかじめ設定された第２の補正係数を基に前記第１の電路を流れる電流値を算出することを特徴とする計測システム。
4. 請求項１または２に記載の電流センサと、
   前記電流センサの前記コイル部から出力される前記第１の誘導電流の電流値を計測する電流計測手段と、前記電流計測手段が計測した前記第１の誘導電流の電流値を隣接する電路の電流によって生じる第２の誘導電流の電流値に基づいて補正した値を基に、前記電流センサの前記コア部の前記空間を通過する前記第１の電路を流れる電流値を算出する電流補正手段とを有する計測装置と
   を備えることを特徴とする計測システム。
5. 前記電流センサを複数備え、
   前記電流計測手段は、前記電流センサそれぞれから入力される前記第１の誘導電流の電流値を計測し、
   前記電流補正手段は、互いに隣接する前記電流センサの一方の前記電流センサが計測した前記第１の誘導電流の電流値を基にもう一方の前記電流センサに生じる前記第２の誘導電流の電流値を算出することを特徴とする請求項３または４に記載の計測システム。
6. 前記電流補正手段は、互いに隣接する前記電流センサの一方の前記電流センサが計測した前記第１の誘導電流の電流値とあらかじめ設定された第１の補正係数を基にもう一方の前記電流センサに生じる前記第２の誘導電流の電流値を算出することを特徴とする請求項５に記載の計測システム。
7. 前記電流補正手段は、基準電流を計測した結果を基にあらかじめ設定された第２の補正係数を基に前記第１の電路を流れる電流値を算出することを特徴とする請求項４から６いずれかに記載の計測システム。
8. 前記電流補正手段が算出したデータを送信する通信手段をさらに備え、
   前記電流補正手段が算出した前記第１の電路を流れる電流値を基に前記第１の電路における電力を算出し、
   前記通信手段は、前記電流補正手段が算出した前記電力のデータを送信することを特徴とする請求項３から７いずれかに記載の計測システム。
9. 第１の電路が通過する空間を有し、前記第１の電路の周りの磁束を収束する磁性体で形成されたコア部に前記第１の電路を通過させ、
   前記第１の電路と、前記第１の電路と隣接する第２の電路との距離を一定にして前記第２の電路を固定し、
   前記第１の電路と、前記第１の電路と隣接する第３の電路との距離を一定にして前記第３の電路を固定し、
   前記コア部に巻きつけられ、前記第１の電路の電流の誘導起電力によって第１の誘導電流が流れるコイル部から前記第１の誘導電流を出力し、
   前記コイル部から出力される前記第１の誘導電流の電流値を計測し、
   計測した前記第１の誘導電流の電流値を隣接する電路の電流によって生じる第２の誘導電流の電流値に基づいて補正した値を基に、前記第１の電路を流れる電流値を算出することを特徴とする計測方法。
10. 前記コア部と前記コイル部をそれぞれ備える複数の電流センサそれぞれから入力される前記第１の誘導電流の電流値を計測し、
    互いに隣接する前記電流センサの一方の前記電流センサが計測した前記第１の誘導電流の電流値を基にもう一方の前記電流センサに生じる前記第２の誘導電流の電流値を算出することを特徴とする請求項９に記載の計測方法。