JPH01155275A - 電子式無効電力量計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、電子式無効電力量計に係り、特に、移相器
として積分器を用いた場合の周波数変動分の補正に関す
るものである。

〔従来の技術〕

電力の取引においては力率に応じて単価が変わる場合が
ある。この力率ｃｏｓφは電力量Ｐと無効電力量Ｑを測
定すれば、次式により演算することができる。

第一図は電子式電力量計（以下、単に電力量計という）
の概略構成を示すブロック図であり、図示省略の電力供
給線の負荷電圧に比例する信号Ｖ（以下負荷電圧という
）と、負荷電流に比例する信号Ｉ　（以下負荷電流とい
う）とが乗算器１に入力され、ここで、負荷電圧Ｖと負
荷電流Ｉとの積に比例した電圧信号または電流信号が得
られる。

この電圧信号または電流信号はパルス変換器２によりそ
の大きさに比例した周波数のパルスに変換される。−次
に、このパルスは計量器４で積算され、積算値が電力Ｈ
ｐとして表示器５に表示されるようになっている。

かかる電力量計は使用個数が多いため、乗算器１および
パルス変換器２の両方の機能を一つにまとめた集積回路
素子３が開発され、この集積回路素子３に負荷電圧Ｖ１
負荷電流Ｉを入力するだけでその積に比例した周波数の
パルスが得られる。

一方、電子式無効電力量計（以下、単に無効電力量計と
いう）は、上述した負荷電圧Ｖの代わりに、これを９０
″移相した電圧を乗算器１に加えることによって、計量
器４のパルス積算値が無効電力ｆｆ１Ｑとして表示器５
に表示される。

ところで、この無効電力量測定に用いられる移相器とし
て、従来は三相平衡を応用した９０°移相回路等を用い
ていたが最近は、第５図に示すように、演算増幅器ＯＰ
の入力端子に入力抵抗Ｒが接続され、入力端子と出力端
子との間がコンデンサＣで接続奎れた、いわゆる、積分
回路が用いられるようになった。

この第５図に示した移相器の入力電圧の実効値をＶ　１
出力電圧の実効値をｖ　　１角周波数をｔｎ　　　　　
　　　　　　　　　　　　ｏｕｔω、定数をｋとすると
、これらの間に ■　　■に−Ｖ　　・１／ω・・Φ　（２）ｏｕｔ　　
　　　ｉｎ の関係があり、周波数の影響を受けることになる。

そこで、第６図に示すように、移相器６の後段に乗算形
ディジタルーアナログ変換器（以下Ｄ／Ａ変換器という
）７を設けると共に、カウンタ８により負荷電圧Ｖの周
期を検出し、その検出値をＤ／Ａ変換器７に与えて周波
数変動分を補正していた。

この方法は電力量計に用いた集積回路素子３をそのまま
利用できる利点はあるが、通常、無効電力量計は三相回
路で使用されるため、９０°移相の補正回路が２個必要
になる。そこで、第７図に示すように、移相器６を用い
て負荷電圧Ｖを９０″移相して、乗算器１により負荷電
流Ｉとの乗算を行い、その乗算出力を、Ｄ／Ａ変換器７
およびカウンタ８を用いて補正したり、あるいは、第８
図に示すように、乗算器１の出力をパルス周波数に変換
するとき、Ｄ／Ａ変換器７およびカウンタ８によりパル
ス変換器２の基準電圧を調整して、周波数の影響を補正
したりしていた。

かくして、第４図に示す電力量計と、第６図乃至第８図
のいずれかに示す無効電力量計とによって、（１）式に
示した力率ＣＯＳφが求められると共に、電力単価を決
定することができる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述した従来の無効電力量計は、いずれもＤ／Ａ変換器
を使用しているがために、その調整に多くの労力と時間
を費やしてしまうという問題点があった。

この発明は、上記の問題点を解決するためになされたも
ので、製品化するまでの調整の労力および時間を大幅に
短縮することのできる無効電力量計を得ることを目的と
する。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明体、第１図に示すように、電力供給線の負荷電圧
Ｖを、積分器を含む移相器６で移相して乗算器１により
負荷電流Ｉと乗算し、得られた信号をパルス変換器２に
よりその大きさに比例する周波数のパルスに変換し、さ
らに、周波数変動分補正回路１０によりこのパルスを負
荷電圧Ｖの周波数に応じて間引くか、あるいは、パルス
を重畳させるかの補正を加えた後、計量器４で積算して
無効電力量として表示器５に表示することを特徴とする
ものである。

〔作　用〕

この発明においては、負荷電圧の周期に応じて積算器の
被積算パルス数を補正する構成になっているので、従来
装置に用いられたＤ／Ａ変換器が不要化され、これによ
って調整の労力および時間を短縮することができる。

〔実施例〕

第２図はこの発明の一実施例の、特に、パルス変換器２
と計量器４との間に挿入される周波数変動分補正回路１
０の詳細な構成を示すブロック図で、負荷電圧Ｖを入力
すると、電圧の立ち上がりから次の立ち上がりまでゲー
トＧを開くためのＤ形フリップ・フロップ１１〜１３と
、電圧周波数に対して十分に高い周波数のクロックパル
スＣＬを一方の人力とし、Ｄ形フリップφフロップ１２
の出力を他方の入力とするＡＮＤゲート（以下単にゲー
トという）１４と、このゲート１４の出力パルスを計数
する１１ビツトの２進カウンタ１５と、パルス変換器２
から出力されるパルスＱを計数し、その計数値が所定の
値になるまでゲート１９を開き、その後、その計数値が
カウンタ１５と一致するまでゲート１９を閉じる１１ビ
ツト制御カウンタ１７と、カウンタ１５とカウンタ１７
の計数値を比較して一致信号を出力する一致回路１６と
、この一致回路１６の出力と制御カウンタ１７の計数値
が所定値を超えた時、その出力でＤ形フリップ会フロッ
プ１１をリセットするゲート１８とで構成されている。

まず、電力供給線の周波数の変動範囲が５７〜６３Ｈｚ
であるとして、Ｄ形フリップ・フロップ１１は負荷電圧
の立ち上がりで出力端子ＱをｒＨＪとし、その出力がｒ
ＬＪ→ｒＨＪのときＤ形フリップ・フロップ１２は出力
をｒＨＪにする。Ｄ形フリップ・フロップ１２の出力が
ｒＨＪになるとゲート１４が開きクロックパルスＣＬを
通過させる。次の負荷電圧の立ち上がりによりＤ形フリ
ップ・フロップ１３はｒＬＪ→ｒＨＪになりＤ形フリッ
プ・フロップ１２をリセットするのでゲート１４は周波
数の１周期の間だけゲートを開くことになる。クロック
パルスＣＫの周波数を６４．５１２ＫＨｚとするとカウ
ンタ１５で計数されるクロックパルスの数は、６３　Ｈ
ｚでは、１０２４であり、６０Ｈｚでは１０７５．５７
Ｈｚでは１１３２となる。次に制御カウンタ１７は、パ
ルス変換器２の出力パルスＱを計数し、その計数値が１
０２４になるのまでゲート１９を開き、その後、カウン
タ１５の計数値と一致したときゲート１９を閉じる。一
致回路１６はその一致を検出するもので一致したときカ
ウンタ１５および１７を０に復帰させると共に、Ｄ形フ
リップ・フロップ１１をリセットする。ゲート１８は一
致口路が一致信号を出力したこと、および、カウンタ１
７の計数値が１０２４を超えていることのＡＮＤ条件を
とってそれ以前に０復帰するのを防いでいる。

Ｄ形フリップ・フロップ１１がリセットされると次の電
圧周波数の立ち上がりでＤ形フリップ・フロップ１１が
反転し、これによってＤ形フリップ・フロップ１３が反
転し、つぎの周期測定がはじまる。パルス変換器２の出
力パルスＱの周波数はクロックパルスＣＬの周波数に比
べて十分に低いため、周期測定の間に制御カウンタ１０
２４に達することはない。

このようにすると６０Ｈｚにおいては５１個のパルスを
、５７　Ｈｚにおいては１０８個のパルスを間引くこと
になり、出力されるパルスはＱ１電力給電線の周波数が
低くなる程多くなるが、その分だけゲート１つがパルス
を間引くので、計量器４に対して周波数変動分を補正し
たパルスが加えられる。

なお、この実施例では電力供給線の上限周波数に設定し
た場合について説明したが、電力供給線の下限周波数に
設定し、周波数が高くなった場合にパルスを追加するこ
とも可能であり、さらに、中間の周波数に設定し、周波
数が高くなった時はパルスを追加し、低くなった時はパ
ルスを間引くように構成することも可能である。

また、上記実施例では、カウンタ１５が１０２４よりも
余分に計数する間、計量Ｓ４で積算するパルスをまとめ
て間引く構成としたが、例えば、カウンタ１５がクロッ
クパルスを２０個計数する毎に１個のクロックパルスに
対応する時間だけ積算パルスを間引くようにすれば、パ
ルス間隔のばらつきの影響もなくなる。しかし、実際に
は計器のパルス定数は１０００パルス／ｋｅＶａｒ書Ｓ
以上であるため、−度に間引いても問題にはならない。

なお、時間帯別計量器、最大需要電力計量器等を１個の
箱に収めた多種料金制の計器においては、時間測定のた
めのマイクロコンピュータ（以下ＣＰＵという）を内臓
しており、特別の制御回路を設けなくとも、１０ビット
分の計量を行う毎にカウンタ１３の計数値を容易に減算
することができる。

かくして、この実施例によれば、Ｄ／Ａ変換器が不要化
され、これによって調整の労力および時間を短縮するこ
とができる。また、第７図および第８図に示した従来の
無効電力量計にくらべて、電力量計に用いた集積回路素
子３をそのまま使用できる点で有利である。

なおまた、上記実施例ではカウンタおよびゲート等を用
いてパルスを間引く構成のものについて説明したが、本
発明はこれに限定されるものではなく、ＣＰＵを内臓す
る電子式無効電力量計であれば、プログラムを追加する
だけで上述したと同様な機能を持たせることができる。

この場合の処理手順を第３図のフローチャ”−トに従っ
て説明する。

先ず、基準のクロックパルスを計数することにより電力
供給線の周期を測定し、その計数値を１０−基準の周期
に対応するパルス数をｔとし、ｔ−ｔｏならばパルス変
換器２のパルスをそのまま出力する（ステップ１０１〜
１０４）。

次に、ｔ４ｔｏの場合には補正パルスｎを計算すると共
に、何パルスについて１個のパルスを補正するかという
パルス数Ｎｌを計算し、続いて、パルス変換器２のパル
スの立上がりを検出し、順に１づつ増加するカウンタの
値Ｎに対してＮ−Ｎ１になるまで前記立上がり時点にて
パルスを出力する（ステップ１０５〜１１１）。

次に、Ｎ−Ｎ１になると、前述したｔと１０とを比較し
てパルスを間引くか、あるいは、追加するかを判定し、
パルスを追加する場合にはパルス変換器２のパルスの立
下がりを検出し、この時点で１パルスを出力しくステッ
プ１１２〜１１５）、間引く場合にはパルスを出さずに
進み、Ｎ−ｎ　。

になるまで、順に１づつ増加するカウンタの値Ｉに１を
加え（ステップ１１６〜１１７）、上記ステップ１０７
以下の処理に戻り、Ｎ−ｎ　ｏのときステップ１０１以
下の処理に移る。

なお、使用する最高周波数に基準周波数をきめればパル
スを間引くだけで済み、プログラムは、より簡易化され
る。

かくして、ＣＰＵによっても・周波数変動分補正が可能
である。

〔発明の効果〕

以上の説明によって明らかなように、この発明によれば
、負萄電圧の周期に応じて計量器に加わる被積算パルス
を補正する構成になっているので、従来装置に用いられ
たＤ／Ａ変換器が不要化され、これによって調整の労力
および時間を短縮することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の構成を示すブロック図、第２図は本
発明の一実施例の構成を示すブロック図、第３図は他の
実施例としてマイクロコンピュータを用いた場合の具体
的処理手順を示すフローチャート、第４図は一般的な電
子式電力量計の概略構成を示すブロック図、第５図は電
子式無効電力量計に用いる一般的な移相器の構成を示す
回路図、第６図乃至第８図はそれぞれ従来の電子式無効
電力量計の構成を示すブロック図である。 １・・・乗算器、２・・・パルス変換器、３・・・集積
回路素子、４・・・計量器、５・・・表示器、６・・・
移相器、１０・・・周波数変動分補正回路、１１〜１３
・・・Ｄ形フリップ・フロップ、１４．１８．１９・・
・ＡＮＤゲート、１５・・・カウンタ、１６・・・一致
回路、１７・・・制御回路。 出願人代理人　　佐　　藤　　−雄

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電力供給線の負荷電圧に比例した信号を、積分器を含む
   移相器で移相して負荷電流に比例した信号と乗算し、得
   られた信号をその大きさに比例する周波数のパルスに変
   換し、このパルスを積算して無効電力量とする電子式無
   効電力量計において、前記負荷電圧の周期に応じて前記
   積算器の被積算パルス数を増、減して前記移相器の周波
   数変動分を補正する周波数変動分補正回路を備えたこと
   を特徴とする電子式無効電力量計。