JP7070680B2 - Measuring equipment and method - Google Patents
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Description
本発明は、測定装置及び方法に関する。 The present invention relates to a measuring device and a method.
分電盤に設置したセンサで消費電力や消費電流波形をモニタし、その特徴量等に基づいて、各電器機器の消費電力や動作状態を推定する技術が用いられている。時系列的に電流波形を比較分析するためには、電圧の位相に基づいて電流波形を測定する必要がある。電流波形の測定にあたって、電圧波形に対する位相遅延を正確に把握しておくことが好ましい。電圧波形に対する位相遅延が不正確な場合、電流波形の推定にかかる計算コストが増大する上に、推定精度も低下し、実用的とはなりえないことが知られている。 A technique is used in which a sensor installed on a distribution board monitors power consumption and current consumption waveforms, and estimates the power consumption and operating state of each electric device based on its characteristics. In order to compare and analyze the current waveform in time series, it is necessary to measure the current waveform based on the phase of the voltage. When measuring the current waveform, it is preferable to accurately grasp the phase delay with respect to the voltage waveform. It is known that when the phase delay with respect to the voltage waveform is inaccurate, the calculation cost for estimating the current waveform increases, and the estimation accuracy also decreases, which makes it impractical.
そこで、図12に示すように、電流と電圧を同時に測定することが望ましい。図12には、三相4線接続における電力測定システムの一例が模式的に示されている。電気機器等の負荷104に電力を供給する分電盤のブレーカ105に設置した電流計101、電圧計102にて電流波形や電圧波形をモニタする。一般に、電流計101は、CT(Current Transformer)等の非接触型センサが用いられる。CTは、例えば導体(1次側)に流れる交流電流による磁気コア内に発生した磁束を打ち消すように2次側の巻線に巻数比に応じた交流電流(2次電流)が流れ、この2次電流により抵抗両端に発生した電圧(導体に流れている電流に比例)を測定する。なお、電流計101は、分岐配線でなく、分電盤の主幹に接続するようにしてもよい。図13は、電流計101、電圧計102で測定された負荷104への三相4線式の電流波形I1、I2、I3と電圧波形V1、V2、V3の一例を示す図である。
Therefore, as shown in FIG. 12, it is desirable to measure the current and the voltage at the same time. FIG. 12 schematically shows an example of a power measurement system in a three-phase four-wire connection. The current waveform and voltage waveform are monitored by an
図12の例のように、電圧計102で線間電圧を測定する場合、電源配線に触れることなく、すなわち、非接触で精度よく、測定することは困難である。電圧測定ケーブルの設置には電気工事士による工事が必要である。配線網の電圧を測定することで、電圧情報を取得することは可能であるが、分電盤には一般に電源コンセントがないことが多く、電圧計による測定のために、新設工事が必要となる。
When the line voltage is measured by the
分電盤における電圧センサ設置の問題に対して、電線とセンサ間に発生する浮遊容量を用いた非接触型の電圧・電流センサによって電流波形を電圧波形に同期して取得する方法が知られている(特許文献1)。 For the problem of voltage sensor installation in a distribution board, a method of acquiring a current waveform in synchronization with a voltage waveform by a non-contact type voltage / current sensor using a stray capacitance generated between an electric wire and the sensor is known. (Patent Document 1).
特許文献1には、電流波形を電圧波形に同期して測定することは可能であるが、浮遊容量が電線の太さや材質、さらに取り付け方によって値が変わってしまい、センサ設置後の位相遅延の値は一定となるが、その値は設置環境によって異なることが記載されている。そして、電流波形と電圧波形間の位相遅延については環境依存性があることから、非接触の測定結果のみからは知ることは難しい、という課題が記載されている。この課題に対して、特許文献1では、非接触型の電圧・電流センサを用いて、電圧波形と電流波形との間の位相遅延を推定する電圧・電流間の位相遅延推定装置およびその方法が開示されている。特許文献1では、測定された電流波形と位相遅延を有する電圧波形との力率を計算し、その力率が最大となる位相遅延を真値と推定している。このように、特許文献1では、非接触型の電圧センサと電流センサを用いて、電圧波形と電流波形を測定し、これらの間の位相遅延を推定している。
In
時系列的に電流波形を比較分析するためには,電圧の位相に基づいて電流波形を測定する必要がある。 In order to compare and analyze the current waveform in time series, it is necessary to measure the current waveform based on the phase of the voltage.
前述したように、分電盤での電圧を測定するには、電圧測定用ケーブルの設置のために有資格者(電気工事)による工事が必要である。 As mentioned above, in order to measure the voltage on the distribution board, it is necessary to have a qualified person (electrical work) to install the voltage measurement cable.
また、分電盤では電源コンセントがないことが多く、新設工事が必要となる。 In addition, distribution boards often do not have power outlets, which requires new construction.
本発明は、上記課題に鑑みて創案されたものであって、その目的は、電圧を測定することなく、測定した電流波形の分析を可能とする装置、方法を提供することにある。 The present invention has been devised in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an apparatus and a method capable of analyzing a measured current waveform without measuring a voltage.
本発明の一形態によれば、分電盤からの電源ラインに、電流周波数と同期して出現する所定の電流パタンのデバイスを接続し、
前記分電盤での電流を測定する電流計で測定された電流波形から前記所定の電流パタンを検出し、前記分電盤での電圧の位相情報を取得する手段を備えた、ことを特徴とする測定装置が提供される。According to one embodiment of the present invention, a device having a predetermined current pattern that appears in synchronization with the current frequency is connected to the power supply line from the distribution board.
It is characterized by being provided with a means for detecting the predetermined current pattern from the current waveform measured by the current meter for measuring the current in the distribution board and acquiring the phase information of the voltage in the distribution board. Measuring equipment is provided.
本発明によれば、分電盤からの電源ラインに、電流周波数と同期して出現する所定の電流パタンのデバイスを接続し、
前記分電盤での電流を電流計で測定し、
電流計で測定された電流波形から前記所定の電流パタンを検出し、前記分電盤での電圧の位相情報を取得する測定方法が提供される。According to the present invention, a device having a predetermined current pattern that appears in synchronization with the current frequency is connected to the power supply line from the distribution board.
Measure the current in the distribution board with an ammeter and
A measuring method is provided in which a predetermined current pattern is detected from a current waveform measured by an ammeter, and phase information of a voltage in the distribution board is acquired.
本発明によれば、電圧を測定することなく、測定した電流波形の分析を可能としている。 According to the present invention, it is possible to analyze the measured current waveform without measuring the voltage.
本発明の実施形態について図面を参照して説明する。 An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
<実施形態1>
図1は、本発明の例示的な実施形態1を説明する図である。図1(A)では、説明の容易化のため、単相2線接続の例が示されている。図1(A)を参照すると、CT(Current Transformer)等の非接触型の電流計101は、例えば、交流電源103からの電源ラインに流れる交流電流を検出し、該交流電流を例えば抵抗の端子間電圧として測定装置110に供給する。なお、図1(A)では、電流計101は、分電盤のブレーカ105の電源ライン106-1の電流を非接触で検出する。<
FIG. 1 is a diagram illustrating an
ブレーカ105下流の電源ライン106-2に接続する電源コンセント107には、電流周波数と同期して出現する所定のパタンの消費電流特性を有する装置(デバイス)200を接続する。すなわち、デバイス200の電源プラグ201を電源コンセント107に接続(挿入)することで、電源ライン106-2に接続する。
A device (device) 200 having a current consumption characteristic of a predetermined pattern that appears in synchronization with the current frequency is connected to the
特に制限されないが、デバイス200は、図1(B)に示すようなインバータ等で構成してもよい。図1(B)において、スイッチング素子S1-S4はIGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)あるいはMOSFET(Metal-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor)であってもよい。スイッチング素子S1とS2の接続点と、スイッチング素子S3とS4の接続点には負荷素子が接続される。スイッチング素子S1とS4が同時にオンするとき、スイッチング素子S2とS3はオフとされ、直流電源(VDC)から、スイッチング素子S1、負荷、スイッチング素子S4の向きに電流が流れ、スイッチング素子S2とS3が同時にオンするとき、スイッチング素子S1とS4はオフとされ、直流電源(VDC)からスイッチング素子S3、負荷、スイッチング素子S2の向きに電流が流れる。なお、図1(B)では、交流電源から直流電源(VDC)に変換するAC(Alternate Current)-DC(Direct Current)コンバータ等は省略してある。特に制限されないが、デバイス200は、無効電力を消費しない自励式変換器(インバータ)や、インダクタ素子及びキャパシタ素子等で構成してもよい。デバイス200は、交流電源103の電源周波数(50Hz(Hertz)/60Hz)と同期し、予め定められたタイミングで電力を蓄積し、別のタイミングで蓄積した電力を放出し、交流電源103に返還する構成としてもよい。デバイス200の電流パタンとして、力率が0に近いパタンであるほど、電力消費を抑えることが可能となる。Although not particularly limited, the
図2は、実施形態1の動作を説明する図である。図2において、波形141を、分電盤での交流電圧波形とする。波形142は、電流計101で測定した電流波形(分電盤での測定電流波形)である。143、144は電流周波数と同期して出現するデバイス200での所定の電流パタンを表している。電流パタン143、144は、交流電流周期の開始点からθa、θbの位相で現れ、負荷104の消費電流に重畳している。なお、デバイス200が、電流周波数と同期して予め定められたタイミングで消費する電流波形のパタンは正弦波、方形波、三角波等、任意であるが、負荷104の消費電流に重畳して判別可能な孤立パタンが好ましい。なお、デバイス200に固有の電流パタンは、交流電源周期の1サイクルあたり、少なくとも1つ配置する構成としてよい。前述したように、電流パタン143、144として力率が0に近いパタンであるほど、電力消費を抑えることができる。
FIG. 2 is a diagram illustrating the operation of the first embodiment. In FIG. 2, the waveform 141 is an AC voltage waveform on the distribution board. The
測定装置110は、電流計101で測定した分電盤での電流波形142から、デバイス200の電流パタン143、144を検出する。
The measuring
デバイス200に固有の電流パタン143、144は、交流電流周期に対して位相が同期しており周期的である。したがって、電流パタン143、144は、交流電圧周期に対しても位相が同期している。電流パタン143(144)から、交流電流周期の開始点を算出し、分電盤(ブレーカ105)での交流電圧波形141を求める(推定する)。なお、デバイス200に固有の電流パタンの出現タイミングは予め測定器(不図示)で測定しておき、測定装置110の不図示の記憶部に記憶する構成としてもよい。
The
図3は、実施形態1の構成を説明する図である。電流計101は、電源ライン106(1次側)に流れる交流電流による磁気コア1011内に発生した磁束を打ち消すように2次側の巻線に巻数比に応じた交流電流(2次電流)が流れ、この2次電流により抵抗RLの両端に発生した電圧を、検出した電流として出力する。測定装置110において、増幅器111は、抵抗RLの端子間電圧(交流電圧)を電圧増幅する。アナログデジタル変換機器(Analog Digital Converter:ADC)112は、増幅器111からの電圧をデジタル信号に変換する。
FIG. 3 is a diagram illustrating the configuration of the first embodiment. In the
電流パタン検出部113は、ADC112からのデジタル信号を解析して、デバイス200に固有の電流パタンを検出し、そのタイミング情報を取得する。すなわち、電流パタン検出部113は、デバイス200に固有の電流パタンの電流波形の一周期(360度)における位置を算出する。デバイス200に固有の電流パタンは、交流電圧波形のゼロクロス点からの遅延(位相)が知られているものとする(事前に測定し測定装置110に記憶設定しておく構成としてもよい)。すなわち、電流パタン143、144の交流電流周期における出現タイミング情報(遅延、位相情報)は事前に測定され、測定装置110に記憶されている。
The current pattern detection unit 113 analyzes the digital signal from the
位相検出部114は、例えば検出された電流パタン143(144)の出現のタイミング情報(位相情報)に基づき、交流電流周期の開始点を算出し、該交流電流と、測定していない分電盤での交流電圧波形の位相差を推定する。この場合、交流電流周期の開始点を交流電圧周期の開始点(ゼロクロス点)として交流電圧を生成するようにしてもよい(位相差は0)。あるいは、周期の開始点が算出された交流電流波形に対して、力率を最大とする交流電圧波形を算出し、交流電流波形との位相差を求めるようにしてもよい。本実施形態によれば、交流電圧を測定することなく、該交流電圧を推定可能とし、該交流電圧に同期した交流電流波形の分析を可能としている。
The
図4は、実施形態1の変形例を説明する図である。図4の変形例では、図3の構成に加えて、算出された位相差の交流電圧を生成する電圧生成部115を備えている。電圧生成部115は、電流計101で取得された電流波形に対して位相検出部114で検出された位相差の電圧波形(デジタル信号波形)を生成して出力する。電圧生成部115は、力率を最大とする交流電圧波形を生成するようにしてもよい。電流波形はADC112からのデジタル信号を遅延回路116で遅延させて出力する。遅延回路116は、電流パタン検出部113、位相検出部114、電圧生成部115での処理遅延に対応した遅延時間を有する。なお、電圧生成部115は、デジタルアナログ変換器でアナログ信号に変換した電圧を出力する構成としてもよい。この場合、電流波形は増幅器111の出力から遅延回路116を介して出力する構成としてもよい。実施形態1によれば、測定装置110はバッテリ駆動型の装置として構成される。
FIG. 4 is a diagram illustrating a modified example of the first embodiment. In the modified example of FIG. 4, in addition to the configuration of FIG. 3, a voltage generation unit 115 that generates an AC voltage having a calculated phase difference is provided. The voltage generation unit 115 generates and outputs a voltage waveform (digital signal waveform) having a phase difference detected by the
図5は、三相4線式の電流測定システムの一例を示す図である。なお、図5では、三相電源の電源ラインL1、L2、L3に、非接触型の電流計101-1~101-3が配置され、測定装置110-1~110-3から、電流波形Ii(i=1~3)と、電流波形Iiに位相同期した電圧波形Vi(i=1~3)が出力される。 FIG. 5 is a diagram showing an example of a three-phase four-wire current measurement system. In FIG. 5, non-contact ammeters 101-1 to 101-3 are arranged on the power supply lines L1, L2, and L3 of the three-phase power supply, and the current waveforms Ii are generated from the measuring devices 110-1 to 110-3. (I = 1 to 3) and the voltage waveform Vi (i = 1 to 3) phase-synchronized with the current waveform Ii are output.
図6に、測定装置110-1~110-3から出力される三相の電流波形Ii(i=1~3)と、測定装置110-1~110-3で生成された三相の電圧波形Vi(i=1~3)を示す。 FIG. 6 shows a three-phase current waveform Ii (i = 1 to 3) output from the measuring devices 110-1 to 110-3 and a three-phase voltage waveform generated by the measuring devices 110-1 to 110-3. Vi (i = 1 to 3) is shown.
本実施形態によれば、交流電圧を測定することなく、測定した電流波形の分析を可能としている。本実施形態によれば、交流電圧を測定することなく、測定した電流波形から交流電圧を算出(推定)可能とし、交流電圧に同期したタイミングでの電流測定を可能としている。なお、電圧を測定することなく測定した電流波形の分析を可能するための実施形態は上記に制限されるものでなく、以下の手法も適用可能である。 According to this embodiment, it is possible to analyze the measured current waveform without measuring the AC voltage. According to this embodiment, it is possible to calculate (estimate) the AC voltage from the measured current waveform without measuring the AC voltage, and it is possible to measure the current at the timing synchronized with the AC voltage. The embodiment for enabling the analysis of the measured current waveform without measuring the voltage is not limited to the above, and the following method can also be applied.
<実施形態2>
本発明の例示的な実施形態2を説明する。基本構成は、図1(A)と同様である。ただし、実施形態1では、電源コンセント107に接続されるデバイス200は、交流電流周期と同期したタイミングで所定の電流パタンを出力する構成であるのに対して、実施形態2では、電源コンセント107に接続されるデバイス200は、交流電圧周波数と同期して所望のパタンで電流を消費する。デバイス200はインバータ等であってもよい。あるいは、デバイス200は、無効電力を消費しない自励式変換器(インバータ等)や、インダクタ素子及びキャパシタ素子等であってもよい。前記実施形態1と同様、所望の電流パタンは、力率が0に近いパタンであるほど、電力消費を抑えることができる。<
An
図7は、実施形態2の動作を説明する図である。図7において、波形131は、電源103からの分電盤に供給される電圧波形(交流電圧波形)である。波形132は、電流計101で測定した電流波形である。133、134は、交流電圧波形131と同期したタイミングで出現するデバイス200での所定形状の電流パタンを表している。実施形態2では、電流パタン133、134は、交流電圧周期の開始点からθa、θbの位相で現れている。なお、デバイス200が、電圧の位相に同期して消費する電流波形のパタンは正弦波、方形波、三角波等、任意であるが、負荷104の消費電流に重畳して判別可能な孤立パタンが好ましい。なお、デバイス200に固有の電流パタンは、交流電源周期の1サイクルあたり、少なくとも1つ配置する構成としてよい。
FIG. 7 is a diagram illustrating the operation of the second embodiment. In FIG. 7, the
測定装置110は、電流計101で測定された分電盤での電流波形から、デバイス200の電流パタンを検出し、該電流パタンから、分電盤(ブレーカ105)での交流電圧の位相情報(電流に対する進み)を算出する。なお、図1(A)の電源コンセント107での交流電圧と、分電盤での交流電圧の位相差は0とする。
The measuring
図7において、デバイス200に固有の電流パタン133、134は、交流電圧に対して位相同期しているものとする。電流パタン133、134は周期的である。このため、電流パタン133、134の出現位置を検出することで、分電盤での交流電圧波形を推定することができる。例えば図8に示すように、測定された電流パタン133の出現位置(位相)θcである場合、交流周期の開始点からの本来の電流パタン133の位相θaとの差分(θa-θc)に基づき、分電盤での交流電圧波形と交流電流波形の位相差を推定可能である。なお、前記実施形態1と同様、デバイス200に固有の電流パタンの出現タイミングは予め測定器(不図示)で測定しておき、測定装置110の不図示の記憶部に記憶する構成としてもよい。
In FIG. 7, it is assumed that the
実施形態2の測定装置110の基本構成は、図3に示した実施形態1と同様である。図4を参照すると、測定装置110において、増幅器111は、電流計101で検出した電流が流れる抵抗RLの端子間電圧(交流電圧)を電圧増幅する。ADC112は、増幅器111からの電圧をデジタル信号に変換する。電流パタン検出部113は、ADC112からのデジタル信号を解析して、デバイス200に固有の電流パタンを検出し、そのタイミング情報(位相情報)を取得する。
The basic configuration of the measuring
電流パタン133、134の電流周期における遅延(図7の位相θa、θb等)は事前に知られているものとする。すなわち、図8の電流パタン133、134の位相θc、θd等の位相情報は、予め測定され、測定装置110に設定されているものとする。
It is assumed that the delays (phases θa, θb, etc. in FIG. 7) in the current cycles of the
位相検出部114は、例えば検出されたデバイス200の電流パタン133(134)の出現のタイミング情報(位相情報)に基づき、分電盤で測定された電流波形132と、分電盤での電圧波形131(測定はされない、電流波形132に基づき算出される)の位相差を算出する。本実施形態によれば、交流電圧を測定することなく、交流電圧に同期した電流波形の分析を可能としている。
The
なお、実施形態2においても、図5と同様、検出された位相差の交流電圧を生成する電圧生成部115を備えた構成としてもよい。この場合、力率を最大とする交流電圧波形を生成するようにしてもよい。また、実施形態2においても、測定装置110はバッテリ駆動型の装置として構成してもよい。
Also in the second embodiment, as in FIG. 5, the configuration may include a voltage generation unit 115 that generates an AC voltage having a detected phase difference. In this case, the AC voltage waveform that maximizes the power factor may be generated. Further, also in the second embodiment, the measuring
<実施形態3>
図9は、本発明の実施形態3の構成を説明する図である。図9を参照すると、実施形態3では、図1(A)のデバイス200(電源コンセントに接続される)が削除されている。測定装置110は、電流計101で取得された電流波形をフーリエ変換して周波数領域に変換する。そして、測定装置110は、周波数スペクトルの位相成分に関して交流電源周波数成分が0となるように、位相成分全体を調整し、位相成分全体を調整した周波数スペクトルを逆フーリエ変換(Inverse Fourier Transform)して時間領域の電流波形を取得し、電流波形(I)を出力する。なお、以下では、フーリエ変換として高速フーリエ変換(Fast Fourier Transform:FFT)を用いるが、離散フーリエ変換(Discrete Fourier Transform:DFT)であってもよい。<
FIG. 9 is a diagram illustrating the configuration of the third embodiment of the present invention. Referring to FIG. 9, in the third embodiment, the device 200 (connected to the power outlet) of FIG. 1 (A) is deleted. The measuring
図10は、実施形態3の構成を説明する図である。図10を参照すると、電流計101では、電源ライン106(1次側)に流れる交流電流による磁気コア1011内に発生した磁束を打ち消すように2次側の巻線に巻数比に応じた交流電流(2次電流)が流れ、この2次電流により抵抗RLの両端に発生した電圧を、検出した電流の値として出力する。測定装置110において、増幅器111は、抵抗RLの端子間電圧(交流電圧)を電圧増幅する。アナログデジタル変換機器(ADC)112は、増幅器111からの電圧をデジタル信号に変換する。FFT演算部117は、ADC112からのデジタル信号系列x(0)、x(T)、x(2T)、x((N-1)T)(Tはサンプリング周期、Nはサンプリングポイント数)に対してFFT演算を施す。なお、サンプリング周波数をFsとすると、Fs=1/Tで与えられる。
FIG. 10 is a diagram illustrating the configuration of the third embodiment. Referring to FIG. 10, in the
FFTのポイント数をNとし、デジタル信号系列x(nT)(n=0,・・・,N-1)をFFT演算した結果(フーリエ係数):X(ωk):ωk=2πk/(N×T)(k=0,・・・,N-1)において、X(k)と表記する。X(k)を実部と虚部に分け、
・・・(1)
と表したとき(j2=-1)、位相成分は、
・・・(2)
で与えられる。The number of FFT points is N, and the result of FFT calculation of the digital signal sequence x (nT) (n = 0, ..., N-1) (Fourier coefficient): X (ω k ): ω k = 2πk / ( In N × T) (k = 0, ..., N-1), it is expressed as X (k). Divide X (k) into real part and imaginary part,
・ ・ ・ (1)
When expressed as (j 2 = -1), the phase component is
・ ・ ・ (2)
Given in.
振幅成分(利得)は
・・・(3)
で与えられる。The amplitude component (gain) is
・ ・ ・ (3)
Given in.
位相調整部118は、周波数スペクトルの位相成分について、交流電源周波数(f0=50Hz/60Hz)の位相成分が0となるように、各周波数成分について演算する。The
具体的には、交流電源周波数(f0=50Hz/60Hz)、及びその高調波成分の位相成分について以下を計算する。Specifically, the following is calculated for the AC power frequency (f 0 = 50 Hz / 60 Hz) and the phase component of the harmonic component thereof.
・・・(4)
(i=1,・・・,M,ただし、M×f0≦ナイキスト周波数=Fs/2)。 ···(Four)
(I = 1, ..., M, where M × f 0 ≤ Nyquist frequency = Fs / 2).
ここで、交流電源周波数f0をサンプリング周波数Fsの1/Nのq倍(f0=q×Fs/N)とすると、式(4)のψ(i×f0)は、係数X(ωi):ωi=2πq×i/(N×T)(i=1,・・・,M、ただし、M≦q/2)の位相成分に対応する。Here, assuming that the AC power frequency f 0 is q times (f 0 = q × Fs / N) of 1 / N of the sampling frequency Fs, ψ (i × f 0 ) in the equation (4) has a coefficient X (ω). i ): Corresponds to the phase component of ω i = 2πq × i / (N × T) (i = 1, ..., M, where M ≦ q / 2).
IFFT演算部119は、交流電源周波数(f0)、及びその高調波成分の位相成分が調整された周波数スペクトル
・・・(5)
(k=0,・・・,N-1)
に対して、IFFT演算を施して時間領域の波形(時系列データ)に戻す。The
... (5)
(K = 0, ..., N-1)
Then, the Fourier operation is performed to return the waveform (time series data) in the time domain.
図11は、実施形態3を説明する図である。図11(A)において、波形131を、電源103からの分電盤に供給される交流電圧波形とする。波形132は、電流計101で測定した電流波形である。
FIG. 11 is a diagram illustrating the third embodiment. In FIG. 11A, the
図11(B)の利得301と位相302は、波形132をFFT演算した結果(利得は式(3)、位相は式(2)で与えられる)を模式的に説明する図である。
The
図11(C)の利得301は、図11(B)の利得301と同じである。図11(C)の位相303は、図11(B)の位相302に対して、電源周波数成分の位相が0となるように、全体の位相を調整した結果を模式的に示している。なお、図11(C)では、上式(4)の位相の演算は、交流電源周波数f0の高調波周波数成分について図示されているが、サンプリング周波数に依存して、交流電源周波数の高調波成分以外の周波数に関しても、上式(4)の位相の演算を行うようにしてもよい。すなわち、ナイキスト周波数(=Fs/2)以下の各周波数スペクトルの位相成分について、交流電源周波数f0の位相成分を減算した値を該位相成分としてもよい。The
実施形態3によれば、電流波形から交流電源周波数成分の位相を、既知の値(例えば0)となるように、周波数領域での位相成分全体をレベルシフトすることで、交流電流の位相を既知の値に設定可能としている。FFT演算部117、位相調整部118、IFFT演算部119はDSP(Digital Signal Processor)等のプロセッサにより実現してもよい。実施形態3によれば、測定装置110はバッテリ駆動型の装置として構成可能である。
According to the third embodiment, the phase of the AC current is known by shifting the phase of the AC power supply frequency component from the current waveform to a known value (for example, 0) by level-shifting the entire phase component in the frequency region. It can be set to the value of. The
交流電源周波数成分の位相成分に基づき周波数領域全体の位相成分を調整した周波数スペクトルをIFFT演算して得られた交流電流波形に対して力率を最大化する交流電圧を生成するようにしてもよい。 It is also possible to generate an AC voltage that maximizes the power factor with respect to the AC current waveform obtained by performing an IFFT calculation on the frequency spectrum in which the phase component of the entire frequency region is adjusted based on the phase component of the AC power supply frequency component. ..
なお、上記の特許文献1の開示を、本書に引用をもって繰り込むものとする。本発明の全開示(請求の範囲を含む)の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態ないし実施例の変更・調整が可能である。また、本発明の請求の範囲の枠内において種々の開示要素(各請求項の各要素、各実施例の各要素、各図面の各要素等を含む)の多様な組み合わせ乃至選択が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。
The disclosure of
101、101-1~101-3 電流計
102 電圧計
103 電源(交流電源)
104 負荷
105 ブレーカ
105-1 主幹ブレーカ
105-2 分岐ブレーカ
106、106-1、106-2 電源ライン
107 電源コンセント
110 測定装置
111 増幅器
112 ADC
113 電流パタン検出部
114 位相検出部
115 電圧生成部
116 遅延回路
117 FFT演算部
118 位相調整部
119 IFFT演算部
131、141 電圧波形(交流電圧波形)
132、142 電流波形(交流電流波形)
133、134、143、144 電流パタン
200 デバイス(装置)
201 プラグ
301 利得(Gain)
302、303 位相(Phase)
1011 磁気コア101, 101-1 to 101-3
104
113 Current
132, 142 Current waveform (alternating current waveform)
133, 134, 143, 144
302, 303 Phase
1011 magnetic core
Claims (6)
前記分電盤での電流を測定する電流計で測定された電流波形から前記所定の電流パタンを検出し、前記分電盤での電圧の位相情報を取得する手段を備え、
前記デバイスは、前記所定の電流パタンとして、力率が0に近いほど電力消費を抑制するパタンを出力する、ことを特徴とする測定装置。 Connect a device with a predetermined current pattern that appears in synchronization with the current frequency to the power supply line from the distribution board.
A means for detecting the predetermined current pattern from the current waveform measured by an ammeter for measuring the current in the distribution board and acquiring the phase information of the voltage in the distribution board is provided.
The device is a measuring device characterized in that, as the predetermined current pattern, a pattern that suppresses power consumption as the power factor approaches 0 is output .
交流電源周波数の1周期での出現位置が予め設定されており、且つ、
前記電源ラインに接続する負荷での消費電流に重畳して判別可能な形状とされる、ことを特徴とする請求項1に記載の測定装置。 The predetermined current pattern in the device is
The appearance position of the AC power frequency in one cycle is preset, and
The measuring device according to claim 1, wherein the measuring device has a shape that can be discriminated by being superimposed on the current consumption of the load connected to the power supply line.
前記分電盤での電流を測定する電流計で測定された電流波形から、前記所定の電流パタンを検出し、前記分電盤での電圧の位相情報を取得し、
前記デバイスは、前記所定の電流パタンとして、力率が0に近いほど電力消費を抑制するパタンを出力する、ことを特徴とする測定方法。 Connect a device with a predetermined current pattern that appears in synchronization with the current frequency to the power supply line from the distribution board.
The predetermined current pattern is detected from the current waveform measured by the ammeter that measures the current in the distribution board, and the phase information of the voltage in the distribution board is acquired.
The measuring method is characterized in that the device outputs, as the predetermined current pattern, a pattern that suppresses power consumption as the power factor approaches zero .
交流電源周波数の1周期での出現位置が予め設定されており、且つ、
前記電源ラインに接続する負荷での消費電流に重畳して判別可能な形状とされる、ことを特徴とする請求項4に記載の測定方法。 The predetermined current pattern in the device is
The appearance position of the AC power frequency in one cycle is preset, and
The measuring method according to claim 4, wherein the shape is superposed on the current consumed by the load connected to the power supply line so that the shape can be discriminated.
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US20080036446A1 (en) | 2007-08-01 | 2008-02-14 | Dent Christopher L | Electrical phase checking apparatus and method of metering |
JP2013140111A (en) | 2012-01-06 | 2013-07-18 | Omron Corp | Detection device, inspection device, inspection method and program |
WO2014184957A1 (en) | 2013-05-17 | 2014-11-20 | 三菱電機株式会社 | Discrimination system, home energy management system, discrimination method, and program |
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