JP7330069B2 - Watt-hour meter and electrical equipment - Google Patents
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Description
本発明は、電源と負荷との間の電路を開閉する開閉器を備える電力量計および電気機器に関する。 BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a watt-hour meter and an electrical device equipped with a switch that opens and closes an electric circuit between a power source and a load.
従来、電源と負荷との間の電路を開閉する開閉器を備える電力量計が知られており、かかる電力量計は、開閉器の開閉動作が正常に行われているか否かを判定する機能を有している。特許文献1には、電路の電圧を開閉器よりも負荷側の位置で検出し、検出した電圧に基づいて、開閉器の開閉動作が正常に行われているか否かを判定する電力量計が開示されている。 Conventionally, there is known a watt-hour meter equipped with a switch that opens and closes an electric circuit between a power source and a load. have. Patent Document 1 discloses a watt-hour meter that detects the voltage of an electric circuit at a position on the load side of a switch, and determines whether or not the switching operation of the switch is normally performed based on the detected voltage. disclosed.
しかしながら、開閉器における接点の抵抗である接点抵抗による電圧降下によって、開閉器よりも負荷側の位置の電圧は開閉器よりも電源側の位置の電圧よりも低くなる。そのため、特許文献1に記載の電力量計では、上述した電圧降下によって電源から供給される電圧の計測を精度よく行うことができない可能性がある。 However, due to the voltage drop due to the contact resistance, which is the resistance of the contacts in the switch, the voltage at the position closer to the load than the switch becomes lower than the voltage at the position closer to the power source than the switch. Therefore, the watt-hour meter described in Patent Document 1 may not be able to accurately measure the voltage supplied from the power supply due to the voltage drop described above.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、電源から供給される電圧の計測を精度よく行うことができる電力量計を得ることを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a watt-hour meter capable of accurately measuring a voltage supplied from a power supply.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の電力量計は、開閉器と、電流検出部と、電圧検出部と、接点抵抗推定部と、状態値算出部と、を備える。開閉器は、電源と負荷との間の電路を開閉する。電流検出部は、電路に流れる電流を検出する。電圧検出部は、電路における開閉器の負荷側の電圧を検出する。接点抵抗推定部は、電流検出部によって検出された電流の実効値に基づいて、開閉器の接点抵抗の推定値を算出する。状態値算出部は、推定値と電流の実効値とに基づいて接点抵抗による電圧降下を推定し、推定した結果に基づいて、電圧検出部によって検出された電圧の実効値である電圧実効値を補正する補正処理を行い、補正した電圧実効値を用いて電力量を算出する。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, the watt hour meter of the present invention includes a switch, a current detector, a voltage detector, a contact resistance estimator, and a state value calculator. . A switch opens and closes an electric circuit between a power source and a load. The current detector detects a current flowing through the electric circuit. The voltage detection unit detects the voltage on the load side of the switch in the electric circuit. The contact resistance estimator calculates an estimated contact resistance of the switch based on the effective value of the current detected by the current detector. The state value calculator estimates the voltage drop due to the contact resistance based on the estimated value and the effective value of the current, and based on the estimated result, calculates the voltage effective value, which is the effective value of the voltage detected by the voltage detector. A correction process for correction is performed, and the electric energy is calculated using the corrected effective voltage value.
本発明によれば、電源から供給される電圧の計測を精度よく行うことができる、という効果を奏する。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it is effective in the ability to measure the voltage supplied from a power supply accurately.
以下に、本発明の実施の形態にかかる電力量計および電気機器を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。 EMBODIMENT OF THE INVENTION Below, the watt-hour meter and electric equipment concerning embodiment of this invention are demonstrated in detail based on drawing. In addition, this invention is not limited by this embodiment.
実施の形態1.
図1は、本発明の実施の形態1にかかる電力量計の構成の一例を示す図である。図1に示す電力量計100は、不図示の電源と不図示の負荷との間に接続され、単相3線式の電路を介して電源から負荷へ供給される交流電力の電力量を計測する。また、電力量計100は、単相3線式の電路を閉状態にすることで負荷を電源へ電気的に接続し、単相3線式の電路を開状態にすることで負荷から電源を電気的に遮断する。電力量計100は、スマートメータと呼ばれる電子式電力量計であるが、スマートメータ以外の電力量計であってもよい。
Embodiment 1.
FIG. 1 is a diagram showing an example of a configuration of a watt-hour meter according to Embodiment 1 of the present invention. A
図1に示す電力量計100は、電源側端子1S,2S,3Sと、負荷側端子1L,2L,3Lと、導電線3,4,5と、開閉器6,7と、電流検出部11,12と、電圧検出部13,14とを備える。また、電力量計100は、表示部15と、通信部16と、制御部17と、温度検出部18とを備える。
The watt-
電源側端子1S,2S,3Sは、単相3線式の導電線を介して電源に接続される。負荷側端子1L,2L,3Lは、単相3線式の導電線を介して負荷に接続される。導電線3,4,5は、電源側端子1S,2S,3Sと負荷側端子1L,2L,3Lとに各々接続される単相3線式の導電線と共に単相3線式の電路を構成する。
The
具体的には、導電線3は、電源側端子1Sと負荷側端子1Lとの間の電路を構成する。導電線4は、電源側端子2Sと負荷側端子2Lとの間の電路を構成する。導電線5は、電源側端子3Sと負荷側端子3Lとの間の電路を構成する。
Specifically, the
各開閉器6,7は、不図示の電源と不図示の負荷との間の電路の開閉を行う。具体的には、開閉器6は、導電線3を構成する導電線3a,3b間に設けられる。導電線3aは、電源側端子1Sと開閉器6の電源側端子1S側の端子とを接続し、導電線3bは、開閉器6の負荷側端子1L側の端子と負荷側端子1Lとを接続する。開閉器6は、導電線3aと導電線3bとの電気的な接続および電気的な遮断を行う。
Each
開閉器7は、導電線5を構成する導電線5a,5b間に設けられる。導電線5aは、電源側端子3Sと開閉器7の電源側端子3S側の端子とを接続する。導電線5bは、開閉器7の負荷側端子3L側の端子と負荷側端子3Lとを接続する。開閉器7は、導電線5aと導電線5bとの電気的な接続および電気的な遮断を行う。
The switch 7 is provided between the
開閉器6,7は、電磁コイルと接点とを有するリレーであり、例えば、ラッチングリレーである。なお、開閉器6,7は、接点を有する構成であればよく、電磁コイルを有するリレーに限定されない。また、開閉器6,7は、2回路を有する1つのリレーによって一体的に構成されてもよい。
The
電流検出部11は、導電線3に流れる電流i1を検出する。電流検出部11は、例えば、導電線3に流れる電流i1を、電流i1よりも小さな電流の信号である電流信号に変換する変流器と、かかる変流器から出力される電流信号を電圧の信号である電圧信号に変換する変換回路とを備える。
A current detection unit 11 detects a current i1 flowing through the
電流検出部12は、導電線5に流れる電流i2を検出する。電流検出部12は、例えば、導電線5に流れる電流i2を、電流i2よりも小さな電流の信号である電流信号に変換する変流器と、かかる変流器から出力される電流信号を電圧の信号である電圧信号に変換する変換回路とを備える。
The
電圧検出部13は、導電線3における開閉器6の負荷側端子1L側の電圧を検出する。具体的には、電圧検出部13は、開閉器6の負荷側端子1L側の端子に接続される導電線3bと導電線4とに接続され、導電線3bと導電線4との間の電圧v1を検出する。電圧検出部13は、例えば、導電線3bと導電線4との間の電圧v1を、電圧v1よりも低い電圧の信号である電圧信号に変換する変圧器を備える。
The
電圧検出部14は、導電線5における開閉器7の電源側端子3S側の電圧を検出する。具体的には、電圧検出部14は、開閉器7の電源側端子3S側の端子に接続される導電線5aと導電線4とに接続され、導電線5aと導電線4との間の電圧v2を検出する。電圧検出部14は、例えば、導電線5aと導電線4との間の電圧v2を、電圧v2よりも低い電圧の信号である電圧信号に変換する変圧器を備える。
The
表示部15は、制御部17によって計測された電力量を表示する。表示部15は、例えば、液晶ディスプレイ、OEL(Organic Electro-Luminescence)ディスプレイ、または電子ペーパなどの表示素子を有するディスプレイである。
The
通信部16は、外部装置と無線または有線によって互いに情報を送受信する通信インタフェースである。制御部17は、通信部16を介して外部装置との間でデータの送受信を行う。例えば、制御部17は、計測した電力量を示すデータなどを含む計測データを通信部16に外部装置へ送信させることができる。
The
制御部17は、開閉器制御部20と、AD(Analogue-to-Digital)変換器21,22,23,24と、演算部25とを備える。開閉器制御部20は、開閉器6,7へ開指令または閉指令を出力することで、開閉器6,7を制御する。
The
例えば、制御部17は、電源と負荷との間の電路を開状態から閉状態にする場合、開閉器6,7へ閉指令を出力することによって、開閉器6,7を共に開状態から閉状態にする。また、制御部17は、電路を閉状態から開状態にする場合、開閉器6,7へ開指令を出力することによって、開閉器6,7を共に閉状態から開状態にする。
For example, when the electric circuit between the power source and the load is to be closed from an open state, the
AD変換器21は、電流検出部11から出力される電圧信号をデジタル信号へ変換する。AD変換器21によって変換されたデジタル信号には、導電線3に流れる電流i1の瞬時値を示すデータが含まれる。AD変換器22は、電流検出部12から出力される電圧信号をデジタル信号へ変換する。AD変換器22によって変換されたデジタル信号には、導電線5に流れる電流i2の瞬時値を示すデータが含まれる。
The
AD変換器23は、電圧検出部13から出力される電圧信号をデジタル信号へ変換する。AD変換器23によって変換されたデジタル信号には、導電線3b,4間の電圧v1の瞬時値を示すデータが含まれる。AD変換器24は、電圧検出部14から出力される電圧信号をデジタル信号へ変換する。AD変換器24によって変換されたデジタル信号には、導電線5a,4間の電圧v2の瞬時値を示すデータが含まれる。
The
演算部25は、状態値算出部31と、接点抵抗推定部32と、状態判定部33と、抵抗関数設定部34と、異常検出部35とを備える。状態値算出部31は、AD変換器21~24から出力されるデジタル信号に含まれるデータに基づいて、電流実効値I1、電流実効値I2、電圧実効値V1、電圧実効値V2、有効電力値P1、有効電力値P2、力率λ1、力率λ2、電力量W1、および電力量W2などを計測する。
The
電流実効値I1は、導電線3に流れる電流i1の実効値であり、電流実効値I2は、導電線5に流れる電流i2の実効値である。電圧実効値V1は、導電線3bと導電線4との間の電圧v1の実効値であり、電圧実効値V2は、導電線5aと導電線4との間の電圧v2の実効値である。
The current effective value I1 is the effective value of the current i1 flowing through the
有効電力値P1は、電源から電源側端子1S,2S間に供給される有効電力の値であり、有効電力値P2は、電源から電源側端子2S,3S間に供給される有効電力の値である。力率λ1は、電源側端子1S,2S間に供給される電力の力率の値であり、力率λ2は、電源側端子2S,3S間に供給される電力の力率の値である。電力量W1は、電源から電源側端子1S,2S間に供給される有効電力を時間積分した値であり、電力量W2は、電源から電源側端子2S,3S間に供給される有効電力を時間積分した値である。演算部25は、電流実効値I1、電圧実効値V1、および力率λ1から有効電力値P1を算出し、有効電力値P1から電力量W1を算出する。また、演算部25は、電流実効値I2、電圧実効値V2、および力率λ2から有効電力値P2を算出し、有効電力値P2から電力量W2を算出する。
The active power value P1 is the value of active power supplied from the power supply between the
状態値算出部31は、AD変換器21から出力される電流i1の瞬時値を示すデータに基づいて、電流実効値I1を算出する。状態値算出部31は、AD変換器22から出力される電流i2の瞬時値を示すデータに基づいて、電流実効値I2を算出する。なお、以下において、説明の便宜上、電流実効値I1を実測電流値Imと記載する。
The
状態値算出部31は、AD変換器23から出力される電圧v1の瞬時値を示すデータに基づいて、電圧v1の実効値である実測電圧値Vmを算出する。また、状態値算出部31は、実測電圧値Vmに対して開閉器6の接点抵抗に加わる電圧の実効値を加算する補正処理を行い、かかる補正処理によって得られる電圧実効値である補正電圧値Vfを電圧実効値V1として求める。状態値算出部31は、AD変換器24から出力される電圧v2の瞬時値を示すデータに基づいて、電圧実効値V2を算出する。
The
ここで、状態値算出部31による実測電圧値Vmの補正について具体的に説明する。状態値算出部31は、接点抵抗推定部32によって算出される推定抵抗値Rに基づいて実測電圧値Vmを補正することによって、電圧実効値V1として補正電圧値Vfを求める。推定抵抗値Rは、開閉器6における接点の抵抗である接点抵抗の推定値である。
Here, correction of the measured voltage value Vm by the state
接点抵抗推定部32は、例えば、開閉器6の推定抵抗値Rの変化を予測するための抵抗関数を示す下記式(1)の演算によって、推定抵抗値Rを算出することができる。下記式(1)において、「R(n)」は、今回算出される推定抵抗値Rであり、「R(n-1)」は、前回算出された推定抵抗値Rであり、「α」は、開閉器6の接点に加わるエネルギーによる接点抵抗の劣化度である。また、下記式(1)において、「Im(n)」は、今回算出される実測電流値Imである。なお、nは2以上の整数である。なお、下記式(1)が最初に演算される場合、「R(n-1)」は算出されていないため、「R(n-1)」として「Ra」が用いられる。「Ra」は、推定抵抗値Rの初期値である。
R(n)=R(n-1)+α×R(n-1)×Im(n)2 ・・・(1)
The
R(n)=R(n−1)+α×R(n−1)×Im(n) 2 (1)
上記式(1)に示す抵抗関数は、実測電流値Im(n)に対する開閉器6の接点抵抗の抵抗値に関する関数であり、例えば、電力量計100の設計者などによって作成される。電力量計100の設計者は、例えば、開閉器6の接点抵抗の初期値を計測すると共に、開閉器6を閉状態にして導電線3に電流を流した状態で開閉器6の接点抵抗の両端電圧をサンプリングすることによって接点抵抗の抵抗値を算出し、算出した接点抵抗の抵抗値を用いて抵抗関数を作成する。上記式(1)に示す抵抗関数は、漸化式であるが、接点抵抗推定部32によって用いられる抵抗関数は、上記式(1)に限定されない。
The resistance function shown in the above equation (1) is a function relating to the resistance value of the contact resistance of the
接点抵抗推定部32によって用いられる抵抗関数は、例えば、下記式(2)に示すように、開閉器6における接点の通電による接点抵抗の抵抗値の変化を示す関数と開閉器6の開閉回数による接点抵抗の抵抗値の変化を示す関数を合成した関数であってもよい。下記式(2)において、「N」は、開閉器6の開閉回数であり、「β」は、係数である。電力量計100の設計者は、開閉器6を繰り返し開閉させながら接点抵抗の両端電圧をサンプリングすることによって接点抵抗の抵抗値を算出し、算出した接点抵抗の抵抗値を用いて下記式(2)における係数α,βを求めることができる。なお、下記式(2)が最初に演算される場合、「R(n-1)」は算出されていないため、「R(n-1)」として「Ra」が用いられる。
R(n)=R(n-1)+α×R(n-1)×Im(n)2+β×N ・・・(2)
The resistance function used by the
R(n)=R(n−1)+α×R(n−1)×Im(n) 2 +β×N (2)
上述した推定抵抗値Rの初期値Raは、例えば、電力量計100の計量検査工程における下記式(3)の演算によって決定される。下記式(3)において、「V_in」は、不図示の製造装置によって電源側端子1S,2S間に印加される電圧の実効値である入力電圧値であり、「I_in」は、不図示の製造装置によって電源側端子1S,2S間に流れる電流の実効値である入力電流値である。
Ra=(V_in-Vm)/I_in ・・・(3)
The initial value Ra of the estimated resistance value R described above is determined, for example, by calculating the following equation (3) in the measurement inspection process of the watt-
Ra=(V_in−Vm)/I_in (3)
上記式(3)における入力電圧値V_inおよび入力電流値I_inは、電力量計100の製造工程で用いられる不図示の製造装置から電力量計100へ有線または無線によって通知される。電力量計100の接点抵抗推定部32は、不図示の製造装置から通知される入力電圧値V_inおよび入力電流値I_inを取得し、上記式(3)の演算を行うことによって、推定抵抗値Rの初期値Raを算出する。
The input voltage value V_in and the input current value I_in in the above equation (3) are notified to
上記式(3)における実測電圧値Vmは、状態値算出部31によって算出される。接点抵抗推定部32は、製造装置から通知される入力電圧値V_inおよび入力電流値I_inと、算出した実測電圧値Vmとに基づいて、上記式(3)の演算によって初期値Raを算出する。なお、初期値Raは、製造装置によって算出されて製造装置から電力量計100へ有線または無線によって通知されてもよい。この場合、電力量計100の接点抵抗推定部32は、不図示の製造装置から初期値Raを取得する。また、入力電流値I_inは、状態値算出部31によって算出することもできる。
The measured voltage value Vm in the above equation (3) is calculated by the
状態値算出部31は、接点抵抗推定部32によって算出された推定抵抗値Rを用いて実測電圧値Vmを補正して補正電圧値Vfを算出する。以下において、状態値算出部31によって、今回実測される実測電圧値Vmを「実測電圧値Vm(n)」と記載し、前回実測された実測電圧値Vmを「実測電圧値Vm(n-1)」と記載する。また、状態値算出部31によって実測電圧値Vm(n)から補正によって得られる補正電圧値Vfを「補正電圧値Vf(n)」と記載する。また、状態値算出部31によって実測電圧値Vm(n-1)から補正によって得られる補正電圧値Vfを「補正電圧値Vf(n-1)」と記載する。
The
状態値算出部31は、例えば、下記式(4)の演算によって実測電圧値Vmを補正して、補正電圧値Vfを算出する。すなわち、状態値算出部31は、推定抵抗値R(n)と実測電流値Im(n)とに基づいて開閉器6の接点抵抗による電圧降下を推定し、推定した結果に基づいて実測電圧値Vm(n)を補正する補正処理を行って、補正電圧値Vf(n)を算出する。
Vf(n)=Vm(n)+R(n)×Im(n) ・・・(4)
The
Vf(n)=Vm(n)+R(n)×Im(n) (4)
状態判定部33は、補正電圧値Vfの変化量と実測電圧値Vmの変化量とを比較することによって、電源から電源側端子1Sに実際に供給されている電圧の実効値と補正電圧値Vfとがズレすぎていないかを判定する。言い換えれば、状態判定部33は、接点抵抗推定部32で用いられる抵抗関数が適切であるか否かを判定する。
By comparing the amount of change in the corrected voltage value Vf and the amount of change in the measured voltage value Vm, the
例えば、状態判定部33は、下記式(5)の演算によって、補正電圧値Vfの変化量と実測電圧値Vmの変化量とを比較する。下記式(5)において、「Vd」は、補正電圧値Vfの変化量と実測電圧値Vmの変化量との差であり、以下、「変化量差Vd」と記載する場合がある。なお、下記式(5)は、上記式(4)から下記式(6)に示すように表すことができる。
Vd=|(Vf(n)-Vf(n-1))-(Vm(n)-Vm(n-1))|
・・・(5)
Vd=|Im(n)×R(n)-Im(n-1)×R(n-1)| ・・・(6)
For example, the
Vd=|(Vf(n)-Vf(n-1))-(Vm(n)-Vm(n-1))|
... (5)
Vd=|Im(n)×R(n)−Im(n−1)×R(n−1)| (6)
補正電圧値Vf(n)に対する変化量差Vdの比または実測電圧値Vm(n)に対する変化量差Vdの比が閾値Rth1以上である場合、接点抵抗推定部32で用いられる抵抗関数が適切でない可能性がある。そこで、状態判定部33は、下記式(7)または下記式(8)が満たされる場合、接点抵抗推定部32で用いられる抵抗関数が適切でないと判定する。
Vd/Vm(n)>Rth1 ・・・(7)
Vd/Vf(n)>Rth1 ・・・(8)
When the ratio of the change amount difference Vd to the corrected voltage value Vf(n) or the ratio of the change amount difference Vd to the measured voltage value Vm(n) is equal to or greater than the threshold value Rth1, the resistance function used in the
Vd/Vm(n)>Rth1 (7)
Vd/Vf(n)>Rth1 (8)
上記式(7)および上記式(8)において、閾値Rth1は、例えば、0.01である。電力量計100における計量誤差の許容限度が2%と規定されている場合、Rth1=0.01とすることで、許容限度に対して余裕を持った閾値Rth1を設定することができる。JIS規格「JIS C1271」では、スマートメータにおける計量誤差の許容限度が2%と規定されている。
In the above formulas (7) and (8), the threshold Rth1 is, for example, 0.01. If the permissible limit of the measurement error in the watt-
ここで、状態判定部33は、電力量計100の周囲温度の変化などの影響によって実測電圧値Vm(n)が測定毎に変動する場合などにおいて、接点抵抗推定部32で用いられる抵抗関数が適切でないと判定する可能性がある。そこで、状態判定部33は、状態値算出部31によって算出された実測電圧値Vmおよび補正電圧値Vfの各々の時系列のデータを用いて、実測電圧値Vmの電圧降下曲線と補正電圧値Vfの電圧変動曲線とを各々予測する。なお、実測電圧値Vmの電圧降下曲線は、実測電圧値Vmの時間的変化を示す曲線であり、補正電圧値Vfの電圧変動曲線は、補正電圧値Vfの時間的変化を示す曲線である。
Here, the
状態判定部33は、実測電圧値Vmの電圧降下曲線と補正電圧値Vfの電圧変動曲線とから、予測される補正電圧値Vfの変化量と予測される実測電圧値Vmの変化量とを判定する。状態判定部33は、予測される補正電圧値Vfの変化量と予測される実測電圧値Vmの変化量との差Vd^を算出し、算出した差Vd^と上述した変化量差Vdの差を比較する。状態判定部33は、上記式(7)および上記式(8)を満たし、且つ差Vd^と変化量差Vdとの差が閾値Rth2以上である場合に、接点抵抗推定部32で用いられる抵抗関数が適切でないと判定することができる。
The
抵抗関数設定部34は、状態判定部33によって、接点抵抗推定部32で用いられる抵抗関数が適切でないと判定された場合、接点抵抗推定部32で用いられる抵抗関数を変更する。例えば、抵抗関数設定部34は、接点抵抗推定部32で用いられていた抵抗関数の傾きおよびオフセットの少なくとも一つのパラメータを修正することによって、パラメータを修正した抵抗関数を接点抵抗推定部32で用いられる抵抗関数として生成する。
The resistance
抵抗関数設定部34は、修正した抵抗関数を接点抵抗推定部32に設定する。これにより、接点抵抗推定部32は、抵抗関数設定部34によって修正された新たな抵抗関数を用いて推定抵抗値Rを算出することができる。
The resistance
また、抵抗関数設定部34は、例えば、複数種類の抵抗関数のうち、状態値算出部31によって算出された実測電圧値Vmの電圧降下曲線に最も近い抵抗関数を接点抵抗推定部32で新たに用いる抵抗関数にすることができる。これら複数種類の抵抗関数は、例えば、開閉器6の接点抵抗の初期値Raと開閉器6の通電状態での時間経過によって開閉器6の接点に加わるエネルギーによる接点抵抗の変化量とを複数の異なる条件で事前に計測することによって得られる関数である。
Further, the resistance
図1に示す異常検出部35は、開閉器制御部20によって開閉器6の開閉状態を切り替える制御が行われた場合に、開閉器6の開閉動作が正常であるか否かを判定する。例えば、異常検出部35は、開閉器制御部20によって開閉器6を閉状態から開状態へ切り替える制御が行われた場合、状態値算出部31によって算出される実測電圧値Vmが予め設定された閾値Vth1以下になったか否かを判定する。異常検出部35は、実測電圧値Vmが閾値Vth1以下になったと判定すると、開閉器6の開閉動作が正常であると判定し、実測電圧値Vmが閾値Vth1以下になっていないと判定すると、開閉器6の開閉動作が異常であると判定する。なお、異常検出部35は、電圧検出部13で検出された電圧v1の値が予め設定された値以下になっていない状態が予め設定された時間以上継続している場合に開閉器6の開閉動作が異常であると判定することもできる。
The
また、異常検出部35は、開閉器制御部20によって開閉器6を開状態から閉状態へ切り替える制御が行われた場合、状態値算出部31によって算出される実測電圧値Vmが予め設定された閾値Vth2以上になったか否かを判定する。異常検出部35は、実測電圧値Vmが閾値Vth2以上になったと判定すると、開閉器6の開閉動作が正常であると判定し、実測電圧値Vmが閾値Vth2以上になっていないと判定すると、開閉器6の開閉動作が異常であると判定する。なお、異常検出部35は、電圧検出部13で検出された電圧v1の値が予め設定された値以上の状態が予め設定された時間以上継続している場合に開閉器6の開閉動作が異常であると判定することもできる。
Further, when the
異常検出部35は、電力量計100の内部温度を検出する温度検出部18から出力される電力量計100の内部温度を示すデータに基づいて、電力量計100の内部温度の異常を検出することができる。
また、異常検出部35は、温度検出部18によって検出された電力量計100の内部温度と状態値算出部31で算出された実測電圧値Vmとに基づいて、電源側端子1Sに設けられるねじゆるみなどの異常を検出することができる。例えば、異常検出部35は、温度検出部18によって検出される電力量計100の内部温度に基づいて予測される実測電圧値Vmと状態値算出部31で算出される実測電圧値Vmとの差が閾値Dth以上である場合に、電源側端子1Sに設けられるねじゆるみなどの異常があると判定することができる。
Further, based on the internal temperature of the watt-
また、異常検出部35は、上述した異常を検出した場合、検出した異常を示す情報を通信部16に外部装置へ送信させたり、検出した異常を示す情報を表示部15に表示させたりすることができる。これにより、電力量計100を管理する管理者は、早期に電力量計100の異常を発見することが可能となり、電力量計100の点検を行ったり電力量計100を取り換えたりするタイミングを適切に判断することができる。
Further, when the
上述した例では、電圧検出部14は、電源から供給される電圧として導電線5における開閉器7の電源側端子3S側の電圧を検出するが、開閉器7の負荷側端子3L側の電圧を検出する構成であってもよい。この場合、演算部25は、電圧検出部13によって検出される電圧v1の実効値を補正する処理と同様の処理によって、開閉器7の接点抵抗による電圧降下を算出し、算出した結果に基づいて、電圧検出部14によって検出される電圧v2の実効値を補正する。異常検出部35は、電圧検出部14によって検出される電圧v2の実効値または電圧v2の値に基づいて、実測電圧値Vmの場合と同様の処理によって、開閉器7の開閉動作が異常であるか否かを判定することができる。なお、図1に示す電力量計100では、電圧検出部14が開閉器7の電源側端子3S側の電圧を検出するため、上述した補正処理を行う必要がなく、電圧検出部14が開閉器7の電源側端子3S側の電圧を検出する場合に比べて、処理負荷が軽減される。
In the example described above, the
図2は、実施の形態1にかかる電力量計の演算部による処理手順の一例を示すフローチャートであり、電力量計100の演算部25によって繰り返し実行される。図2に示すように、演算部25は、初期設定済であるか否かを判定する(ステップS10)。ステップS10における初期設定は、例えば、電力量計100の計量検査工程で行われる設定である。
FIG. 2 is a flowchart showing an example of a processing procedure by the computing unit of the watt-hour meter according to the first embodiment, which is repeatedly executed by the
次に、演算部25は、初期設定済ではないと判定した場合(ステップS10:No)、製造装置から初期設定要求があるか否かを判定する(ステップS11)。演算部25は、初期設定要求があると判定した場合(ステップS11:Yes)、製造装置から接点抵抗の初期値Raおよび複数種類の抵抗関数を取得し(ステップS12)、取得した複数種類の抵抗関数の中から一つの抵抗関数を選択する(ステップS13)。
Next, when determining that the initial setting has not been completed (step S10: No), the
ステップS13において、演算部25は、複数種類の抵抗関数のうち予め設定された抵抗関数を選択する。演算部25は、ステップS12で取得した接点抵抗の初期値RaをステップS13で選択した抵抗関数における接点抵抗の初期値Raにする。
In step S13, the
演算部25は、ステップS13の処理が終了した場合、初期設定済であると判定した場合(ステップS10:Yes)、または初期設定要求がないと判定した場合(ステップS11:No)、抵抗関数を用いて推定抵抗値R(n)を算出し(ステップS14)、補正電圧値Vf(n)を算出する(ステップS15)。演算部25は、例えば、上記式(1)の演算によって推定抵抗値R(n)を算出し、上記式(4)の演算によって補正電圧値Vf(n)を算出する。演算部25は、上記式(1)の演算において、前回算出した推定抵抗値Rがない場合、初期値Raを推定抵抗値R(n-1)として用いる。
When the processing of step S13 is completed, when it is determined that the initial setting is completed (step S10: Yes), or when it is determined that there is no initial setting request (step S11: No), the
次に、演算部25は、補正電圧値Vf(n)の変化量と実測電圧値Vm(n)の変化量との差である変化量差Vdを算出する(ステップS16)。そして、演算部25は、Vd/Vm(n)>Rth1またはVd/Vf(n)>Rth1であるか否かを判定する(ステップS17)。
Next, the
演算部25は、Vd/Vm(n)>Rth1またはVd/Vf(n)>Rth1であると判定した場合(ステップS17:Yes)、抵抗関数の修正、または複数種類の抵抗関数からの新たな抵抗関数の選択を行う(ステップS18)。演算部25は、ステップS18の処理が終了した場合、またはVd/Vm(n)>Rth1およびVd/Vf(n)>Rth1ではないと判定した場合(ステップS17:No)、図2に示す処理を終了する。
When determining that Vd/Vm(n)>Rth1 or Vd/Vf(n)>Rth1 (step S17: Yes), the
図3は、実施の形態1にかかる電力量計の異常検出部による異常処理手順の一例を示すフローチャートであり、電力量計100の異常検出部35によって繰り返し実行される。図3に示すように、異常検出部35は、温度検出部18から内部温度を示す情報を取得し(ステップS20)、状態値算出部31から実測電圧値Vmを示す情報を取得する(ステップS21)。そして、異常検出部35は、内部温度と実測電圧値Vmとから異常の有無を判定する(ステップS22)。
FIG. 3 is a flowchart showing an example of an abnormality processing procedure by the abnormality detection unit of the watt-hour meter according to the first embodiment, which is repeatedly executed by the
ステップS22において、異常検出部35は、例えば、温度検出部18によって検出される内部温度に基づいて予測される実測電圧値Vmと状態値算出部31で算出される実測電圧値Vmとの差ΔVmが閾値Dth以上であるか否かを判定する。異常検出部35は、差ΔVmが閾値Dth以上である場合に、電源側端子1Sに設けられるねじゆるみなどの異常があると判定する。
In step S22, the
異常検出部35は、ステップS22において異常があると判定した場合(ステップS23:Yes)、異常の報知を行う(ステップS24)。ステップS23において、異常検出部35は、検出した異常を示す情報を通信部16に外部装置へ送信させたり、検出した異常を示す情報を表示部15に表示させたりする。ステップS24の処理が終了した場合、またはステップS23において異常がないと判定した場合(ステップS23:No)、図3に示す処理を終了する。
If the
図4は、実施の形態1にかかる電力量計の制御部のハードウェア構成の一例を示す図である。図4に示すように、電力量計100の制御部17は、プロセッサ101と、メモリ102と、インタフェース回路103とを備えるコンピュータを含む。プロセッサ101、メモリ102、およびインタフェース回路103は、例えば、バス104によって互いにデータの送受信が可能である。
4 is a diagram illustrating an example of a hardware configuration of a control unit of the watt-hour meter according to the first embodiment; FIG. As shown in FIG. 4 , the
AD変換器21~24は、インタフェース回路103によって実現される。プロセッサ101は、メモリ102に記憶されたプログラムを読み出して実行することによって、開閉器制御部20および演算部25の機能を実行する。プロセッサ101は、例えば、処理回路の一例であり、CPU(Central Processing Unit)、DSP(Digital Signal Processor)、およびシステムLSI(Large Scale Integration)のうち1つ以上を含む。
The AD converters 21-24 are realized by the
メモリ102は、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、フラッシュメモリ、EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory)、およびEEPROM(登録商標)(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)のうち1つ以上を含む。また、メモリ102は、コンピュータが読み取り可能なプログラムが記録された記録媒体を含む。かかる記録媒体は、不揮発性または揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルメモリ、光ディスク、コンパクトディスク、およびDVD(Digital Versatile Disc)のうち1つ以上を含む。なお、開閉器制御部20および演算部25は、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)およびFPGA(Field Programmable Gate Array)などの集積回路を含んでいてもよい。
The
上述した例では、電力量計100は、単相3線式の電路に供給される電力量を計測する電力量計であるが、単相2線式の電路に供給される電力量を計測する電力量計に適用することもできる。この場合、電力量計100には開閉器7は設けられない。また、電力量計100は、3相3線式の電路、または3相4線式の電路に供給される電力量を計測する電力量計に適用することもできる。この場合、電力量計100は、3つ以上の開閉器が並列に3つ以上の電路に設けられ、3つ以上の電路のうち少なくとも一つの開閉器の負荷側で電圧が測定される電路で測定される電圧を補正する。なお、上述したように、電力量計100は電気機器の一例であり、電力量計以外の電気機器に上述した構成を設けることもできる。
In the example described above, the watt-
以上のように、実施の形態1にかかる電力量計100は、開閉器6と、電流検出部11と、電圧検出部13と、接点抵抗推定部32と、状態値算出部31とを備える。開閉器6は、電源と負荷との間の電路を開閉する。電流検出部11は、電路に流れる電流を検出する。電圧検出部13は、電路における開閉器6の負荷側の電圧を検出する。接点抵抗推定部32は、電流検出部11によって検出された電路の電流の実効値に基づいて、開閉器6の接点抵抗の推定値である推定抵抗値Rを算出する。状態値算出部31は、電流検出部11によって検出された電路の電流の実効値である実測電流値Imと推定抵抗値Rとに基づいて開閉器6の接点抵抗による電圧降下を推定し、推定した結果に基づいて、実測電圧値Vmを補正する補正処理を行って補正電圧値Vfを算出する。状態値算出部31は、補正電圧値Vfに基づいて電力量W1を算出する。これにより、電源から供給される電圧の計測を精度よく行うことができる。
As described above, the watt-
また、接点抵抗推定部32は、電流実効値I1に対する接点抵抗の抵抗値に関する関数であって予め設定された接点抵抗の初期値Raをパラメータとして含む関数を用いて、推定抵抗値Rを算出する。これにより、電源から供給される電圧の計測をさらに精度よく行うことができる。
Further, the
また、電力量計100は、状態判定部33と、抵抗関数設定部34とを備える。状態判定部33は、実測電圧値Vmの変化量と補正電圧値Vfの変化量との差である変化量差を算出し、実測電圧値Vmに対する変化量差の比である第1の値または補正電圧値Vfに対する変化量差の比である第2の値が閾値Rth1以上であるか否かを判定する。抵抗関数設定部34は、状態判定部33によって第1の値または第2の値が閾値Rth1より大きいと判定された場合に、接点抵抗推定部32による接点抵抗の推定に用いる関数および関数のパラメータのうち少なくとも一つを変更する。これにより、電源から供給される電圧の計測をさらに精度よく行うことができる。
The watt-
また、電力量計100は、温度検出部18と、異常検出部35とを備える。温度検出部18は、電力量計100の内部温度を検出する。異常検出部35は、温度検出部18によって検出された電力量計100の内部温度と実測電圧値Vmとに基づいて異常の有無を検出し、検出した結果を報知する。これにより、例えば、電力量計100の管理者は、異常が発生している状態で電源から供給される電圧の計測が行われているかどうかを把握でき、電力量計100の点検を行ったり電力量計100を取り換えたりするタイミングを適切に判断することができる。
The watt-
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。 The configuration shown in the above embodiment shows an example of the content of the present invention, and it is possible to combine it with another known technology, and one configuration can be used without departing from the scope of the present invention. It is also possible to omit or change the part.
1L,2L,3L 負荷側端子、1S,2S,3S 電源側端子、3,3a,3b,4,5,5a,5b 導電線、6,7 開閉器、11,12 電流検出部、13,14 電圧検出部、15 表示部、16 通信部、17 制御部、18 温度検出部、20 開閉器制御部、21~24 AD変換器、25 演算部、31 状態値算出部、32 接点抵抗推定部、33 状態判定部、34 抵抗関数設定部、35 異常検出部、100 電力量計。
1L, 2L, 3L
Claims (5)
前記電路に流れる電流を検出する電流検出部と、
前記電路における前記開閉器の前記負荷側の電圧を検出する電圧検出部と、
前記電流検出部によって検出された前記電流の実効値に基づいて、前記開閉器の接点抵抗の推定値を算出する接点抵抗推定部と、
前記推定値と前記電流の実効値とに基づいて前記接点抵抗による電圧降下を推定し、推定した結果に基づいて、前記電圧検出部によって検出された前記電圧の実効値である電圧実効値を補正する補正処理を行い、補正した前記電圧実効値を用いて電力量を算出する状態値算出部と、を備える
ことを特徴とする電力量計。 A switch that opens and closes the electric circuit between the power supply and the load;
a current detection unit that detects a current flowing through the electric circuit;
a voltage detection unit that detects the voltage on the load side of the switch in the electric circuit;
a contact resistance estimation unit that calculates an estimated value of the contact resistance of the switch based on the effective value of the current detected by the current detection unit;
estimating the voltage drop due to the contact resistance based on the estimated value and the effective value of the current, and correcting the voltage effective value, which is the effective value of the voltage detected by the voltage detection unit, based on the estimated result; and a state value calculation unit that performs a correction process for correcting the voltage and calculates the electric energy using the corrected effective voltage value.
前記電流の実効値に対する前記接点抵抗の抵抗値に関する関数であって予め設定された前記接点抵抗の初期値をパラメータとして含む関数を用いて、前記推定値を算出する
ことを特徴とする請求項1に記載の電力量計。 The contact resistance estimator,
2. The estimated value is calculated using a function relating to the resistance value of the contact resistance with respect to the effective value of the current and including a preset initial value of the contact resistance as a parameter. watt-hour meter described in .
前記状態判定部によって前記第1の値または前記第2の値が前記閾値より大きいと判定された場合に、前記接点抵抗推定部に用いられる前記関数および前記関数のパラメータのうち少なくとも一つを変更する抵抗関数設定部と、を備える
ことを特徴とする請求項2に記載の電力量計。 calculating a change amount difference, which is a difference between a first change amount that is a change amount of the voltage effective value before the correction process and a second change amount that is a change amount of the voltage effective value after the correction process, and performing the correction process; Determining whether a first value that is the ratio of the change amount difference to the previous voltage effective value or a second value that is the ratio of the change amount difference to the voltage effective value after the correction process is equal to or greater than a threshold. a state determination unit to
changing at least one of the function and parameters of the function used in the contact resistance estimating unit when the state determining unit determines that the first value or the second value is greater than the threshold value 3. The watt-hour meter according to claim 2, further comprising a resistance function setting unit for setting the resistance function.
前記温度検出部によって検出された前記内部温度と、前記補正処理前の電圧実効値とに基づいて異常の有無を検出し、検出した結果を報知する異常検出部と、を備える
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか一つに記載の電力量計。 a temperature detection unit that detects the internal temperature of the power meter;
an abnormality detection unit that detects the presence or absence of an abnormality based on the internal temperature detected by the temperature detection unit and the voltage effective value before correction processing, and notifies the result of detection. The electricity meter according to any one of claims 1 to 3.
前記電路に流れる電流を検出する電流検出部と、
前記電路における前記開閉器の前記負荷側の電圧を検出する電圧検出部と、
前記電流検出部によって検出された前記電流の実効値に基づいて、前記開閉器の接点抵抗の推定値を算出する接点抵抗推定部と、
前記推定値と前記電流の実効値とに基づいて前記接点抵抗による電圧降下を推定し、推定した結果に基づいて、前記電圧検出部によって検出された前記電圧の実効値である電圧実効値を補正する補正処理を行い、前記補正された電圧実効値を用いて電力量を算出する状態値算出部と、を備える
ことを特徴とする電気機器。 A switch that opens and closes the electric circuit between the power supply and the load;
a current detection unit that detects a current flowing through the electric circuit;
a voltage detection unit that detects the voltage on the load side of the switch in the electric circuit;
a contact resistance estimation unit that calculates an estimated value of the contact resistance of the switch based on the effective value of the current detected by the current detection unit;
estimating the voltage drop due to the contact resistance based on the estimated value and the effective value of the current, and correcting the voltage effective value, which is the effective value of the voltage detected by the voltage detection unit, based on the estimated result; and a state value calculation unit that performs a correction process to calculate the power amount using the corrected voltage effective value.
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