JPH04346075A - 電力計測装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、受電設備よりも下流
側の給電経路の電力計測に適した電力計測装置に関する
。

【０００２】

【従来の技術】事業所やテナントビルなどでは、受電設
備よりも下流側の複数の給電経路に誘導型電力量計が使
用されているが、この種の誘導型電力量計を各経路ごと
に設置すると、設置スペースが極めて大きく、しかも高
価になり、設置や交換等に要する労力も大きくなる。

【０００３】また、各給電経路毎の使用電力量を自動検
針し、中央処理装置でこれらを管理する場合には、通常
はメータの読み取り作業も必要がなく、安価で小型の計
測装置が望まれている。

【０００４】このような観点から、本件出願人は以前次
のような電力計測装置を提案している（実開平１−７０
１６８号公報参照）。

【０００５】即ち、変流器等からなる電流検出手段によ
り基本波に対応する電流を検出し、積算手段により電流
検出信号を積算し、この積算信号と、基本波電圧設定手
段からの出力信号と基本波力率設定手段からの出力信号
とを処理手段に供給し、電力計測結果信号を生成する電
力計測装置である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この装置の場
合、電圧信号及び力率として、基本波電圧設定手段及び
基本波力率設定手段による設定値を用いて演算している
ため、実使用時の負荷の状況によって実電圧，力率が変
化することは、考慮されておらず、実際の電力量と演算
により求めた電力量との間に誤差が生じ、この誤差がど
れくらいかを評価することができない。

【０００７】また、上記公報において、複数経路の電流
を順次切り替えて検出することにより、小型化，低価格
化を図ることも記載しているが、実使用時の負荷の状況
による実電圧，力率の変化はやはり考慮されていないた
め、誤差評価が不可能である。　　この発明は、従来技
術における上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、小型かつ安価で、しかも精度の高い簡易型の
電力計測装置を提供できるようにすることを目的とする
。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明の電力計測装置は、計測対象である複数の
給電経路のうち一つの前記経路の電圧を検出して電圧検
出信号を出力する電圧検出部と、前記各経路の電流それ
ぞれを検出して電流検出信号を出力する電流検出部と、
前記各電流検出信号が入力され前記各経路ごとの前記電
流検出信号を順次に切り替え出力する切替部と、前記電
圧検出信号と前記切替部からの前記各経路の前記電流検
出信号ぞれぞれとを乗算処理し、前記各経路の電力を順
次に算出する演算部と、前記演算部による前記各経路の
電力に基づき、前記各経路ごとの積算電力量を導出する
処理部とを備えたことを特徴としている。

【０００９】また、前記演算部により算出された当該経
路の電力を、次に当該経路の電力が算出されるまでの間
、前記処理部により積算処理して積算電力量を算出する
ようにすることが効果的である。

【００１０】さらに、前記電圧検出部及び前記電流検出
部がそれぞれ瞬時電圧及び瞬時電流を検出するものであ
り、前記演算部が、前記瞬時電圧と瞬時電流との乗算に
より瞬時電力を算出する乗算部と，該乗算部による前記
瞬時電力から平均電力を算出する平均化部とからなるこ
とが好ましい。

【００１１】そして、前記処理部による前記各経路それ
ぞれの積算電力量として予め設定された基準量を計測す
るごとに、前記処理部から計測信号を発生するようにす
るとよい。

【００１２】また、前記切替部が、前記各給電経路の前
記電流検出信号以外に、基準経路電流供給部からの誤差
補正用の基準電流信号を切り替え出力する機能を有して
いてもよい。

【００１３】さらに、前記演算部が、補正処理によって
前記瞬時電圧を前記瞬時電流の位相に一致させた擬似電
圧と、前記瞬時電流との乗算値に所定の補正係数を掛け
た補正皮相電力、及び前記瞬時電力の平均値を算出する
機能を有することが好ましい。

【００１４】

【作用】この発明においては、電流検出部による各給電
経路の電流検出信号が切替部により順次に演算部に供給
され、これら各給電経路の電流検出信号それぞれと電圧
検出部による一つの給電経路の電圧検出部とが演算部に
より乗算され、各給電経路の電力が順次に算出され、処
理部により各給電経路ごとの積算電力量が算出されるた
め、このように実電圧と実電流との乗算から電力を求め
ることによって、実使用時の負荷状況により電圧，力率
が変化しても、これらの変化も含んだ電力が算出され、
誤差の極めて少ない積算電力量が得られ、しかも従来の
ように誘電型電力量計を各給電経路に設ける場合に比べ
、設置スペースははるかに小さくて済み、安価に構成で
きる。

【００１５】また、演算部により算出された当該経路の
電力を、次に当該経路の電力が算出されるまでの間、処
理部により積算処理することにより、複数の給電経路の
積算電力量が各経路ごとに精度よく算出され、このとき
の瞬時電力を平均化した平均電力を積算するのが有効で
ある。

【００１６】さらに、各給電経路それぞれの積算電力量
として、例えば、１００ＷＨや１ＫＷＨなどの予め設定
された基準量を計測するごとに処理部から計測信号が発
生されるため、処理部の後段回路において各経路ごとの
積算電力量の管理を容易に行える。

【００１７】また、切替部により、例えば電流値がゼロ
の基準経路の誤差補正用の基準電流信号が出力されるた
め、この基準電流信号に基づいて算出した電力がゼロに
ならない場合に、特に演算部での演算誤差の評価をして
補正を行うことが可能になり、計測精度の向上が図れる
。

【００１８】そして、演算部により、瞬時電流とこれに
同位相の擬似電圧との乗算に補正係数を掛けた補正皮相
電力、及び瞬時電力の平均値が算出されるため、事業所
やテナントビル等に設置された積算電力計により計測さ
れた使用電力に基づいて、受電設備の下流側の各給電経
路の使用電力を按分する場合に各給電経路の負荷力率の
大小に応じた按分をすることが可能になる。

【００１９】

【実施例】図１はこの発明の電力計測装置の一実施例の
ブロック図である。

【００２０】一方、図２は事業所やテナントビル等の給
電システムの一例の概略図を示しており、受電設備ＣＵ
の下流側の計測対象である複数の給電経路ＰＢそれぞれ
に変流器ＣＴが設けられ、各変流器ＣＴにより各経路Ｐ
Ｂの瞬時電流に比例した信号が出力され、各変流器ＣＴ
の出力及び一つの給電経路ＰＢの瞬時電圧が電力計測装
置ＰＩに入力され、電力計測装置ＰＩの出力信号が自動
検針装置ＡＰに入力され、自動検針装置ＡＰにより各経
路ＰＢにおける積算電力量が集中的に管理される。

【００２１】つぎに、電力計測装置ＰＩについて説明す
ると、図１に示すように、一つの経路ＰＢの瞬時電圧が
電圧検出部１に入力され、電圧検出部１により、入力信
号に相似な電流波形の電圧検出信号が出力され、各経路
ＰＢの瞬時電流に比例した各変流器ＣＴの出力信号が電
流検出部２に入力され、電流検出部２により各変流器Ｃ
Ｔの出力信号に相似な電流波形の電流検出信号が出力さ
れ、切替部３により、電流検出部２による各経路ＰＢご
との電流検出信号が順次に切り替え出力される。

【００２２】いま、給電経路ＰＢが８経路で、これらを
第１〜第８経路とした場合、これらのほかに、基準経路
電流供給部４による２つの基準経路の電流値ゼロの誤差
補正用基準電流信号が切替部３に供給されるようになっ
ており、第１〜第８経路の電流検出信号に続いて両基準
経路の基準電流信号が切替部３から乗算部５に出力され
る。

【００２３】そして、合計１０経路分の信号を出力する
期間（以下これをサンプリング期間と称する）を例えば
１ｓｅｃとすると、１経路当り１００ｍｓｅｃとなり、
図３に示すように、後述する同期制御部からの切替信号
に同期して切替部３から乗算部５への出力信号が１００
ｍｓｅｃごとに切り替わり、第１経路から第８経路まで
の電流検出信号が乗算部５に出力されたのち、２つの基
準経路の基準電流信号が乗算部５に出力され、これら１
０経路分の出力が１ｓｅｃ（＝１サンプリング期間）ご
とに繰り返されることになる。

【００２４】なお、サンプリング期間は短ければ短いほ
ど対象負荷の速い変化に追従して高精度の計測を行うこ
とが可能になるが、一般には数ｓｅｃで十分であり、対
象となる経路数や経路毎の必要処理時間を考慮して設定
すればよく、上記のように８経路の場合、基準経路の処
理時間も含めて１ｓｅｃとしている。

【００２５】また、電源周波数が６０Ｈｚの場合には、
１００ｍｓｅｃは６波形分に、５０Ｈｚの場合には５波
形分に相当するため、切替部３の切り替えにより乗算部
５の処理の際に他経路の信号の影響を防止するには、１
経路当り３波形分以上あれば十分であると考えられるこ
とから、１経路につき１００ｍｓｅｃの間、電流検出信
号を乗算部５に供給すればよい。

【００２６】一方、乗算部５では電圧検出部１からの電
圧検出信号と切替部３からの各電流検出信号及び基準電
流信号それぞれとが乗算処理され、各経路ＰＢの瞬時電
力が算出され、積分型Ａ／Ｄ変換器からなる平均化部６
により、各経路ＰＢの瞬時電力が積分されて平均電力が
デジタル値として算出，出力されるようになっており、
乗算部５と平均化部６により演算部７が構成されている
。

【００２７】このとき、基準電流信号が電流値ゼロの信
号であるため、２経路分の基準電流信号と電圧検出信号
との乗算値は本来ゼロになるはずであり、乗算部５に演
算誤差が生じていれば、乗算値がゼロとなるべきところ
がゼロにならないため、後述の同期制御部により、その
誤差に基づいて平均化部６による各給電経路ＰＢの平均
電力がそれぞれ補正され、計測精度の向上が図れる。

【００２８】そして、積算部８により各経路ＰＢごとの
誤差補正された平均電力が積算されて積算電力量が導出
され、各経路ＰＢの積算電力量が１００ＷＨ，１ＫＷＨ
などの予め設定された基準量に達したときに、出力制御
部９からパルス出力部１０に当該経路に関する計測信号
であるパルス出力指令信号が出力され、パルス出力部１
０から図２に示す自動検針装置ＡＰに当該経路ＰＢの積
算電力量として基準量を計測したという計測パルスが出
力される。

【００２９】また、図１において、１１は同期制御部で
あり、前述したように、切替部３に出力タイミング切替
用の切替信号を出力し、平均化部６に積分のタイミング
制御用の積分開始信号及び積分終了信号を出力し、積算
部８に各経路ＰＢごとの積算処理及びメモリへの書き込
みのタイミング制御用の積算処理信号を出力するように
なっており、積算部８，出力制御部９及び同期制御部１
１によりマイクロコンピュータからなる処理部１２が構
成されている。

【００３０】ところで、積分部６は、同期制御部１１か
らの積分開始，終了信号により、図４に示すある経路Ｐ
Ｂの瞬時電圧ｖ（ｔ）　と瞬時電流ｉ（ｔ）　との乗算
による瞬時電力Ｐ（ｔ）　（＝ｖ（ｔ）　×ｉ（ｔ））
の波形のうち、他の経路の影響が残る可能性の高い最初
の３つの波形を無視し、回路構成上動作が安定している
４番目以降の瞬時電力波形（図４では４番目の瞬時電力
波形）を積分して平均電力を精度よく算出するようにな
っており、その後前述したように基準経路の基準電流信
号に基づき、各経路ＰＢごとの平均電力が誤差補正され
、前述したように、誤差補正された各経路ＰＢの平均電
力が次の積分処理が行われるまでの間の平均電力として
保持される。

【００３１】このとき、図４における瞬時電力の積分時
間は瞬時電圧，瞬時電流の半周期分に相当する。

【００３２】一方、積算部８は各経路ＰＢごとの積算電
力量を蓄積するメモリを備えており、同期制御部１１か
らの積算処理信号のタイミングで、当該経路ＰＢの平均
電力をＷＨやＫＷＨなどの電力量の積算値に換算処理す
ると共に、換算した値を当該経路ＰＢに割り当てられた
メモリエリアに書き込むようになっており、このような
処理を同期制御部１１からの積算処理信号の入力ごとに
繰り返し、各経路ＰＢごとの積算電力量を導出する。

【００３３】さらに、図１において、１３は各経路ＰＢ
の平均電力，電力量などを表示するＣＲＴ等の表示部、
１４は表示切替操作部であり、オペレータの操作に応じ
て表示部１３の表示項目の切替指令信号を出力制御部９
に出力し、出力制御部９から出力される表示制御信号に
よって表示部１３が指定された表示を行う。

【００３４】つぎに、一連の動作について図５のフロー
チャートを参照して説明する。

【００３５】いま、同期制御部１１からの切替信号に同
期して乗算経路の選択、即ち切替部３から乗算部５への
信号の選択が行われると（ステップＳ１）、同期制御部
１１から平均化部６に積分開始信号が出力され（ステッ
プＳ２）、積分時間がカウントされ（ステップＳ３）、
乗算部５により算出された瞬時電力の積分が行われ、所
定の積分時間になれば、同期制御部１１から平均化部６
に積分終了信号が出力され（ステップＳ４）、当該経路
の平均電力の算出が行われる。

【００３６】そして、２つの基準経路を含む全経路の処
理が完了したかどうかの判定がなされ（ステップＳ５）
、完了していなければステップＳ１に戻り、完了してい
れば次の処理に移行し、第１〜第８経路ＰＢの各経路ご
との積分値（平均電力）が基準経路の積分値に基づいて
誤差補正されたのち（ステップＳ６）、同期制御部１１
からの積算処理信号により、積算部８による各経路ＰＢ
ごとの電力量の積算値換算処理が行われ（ステップＳ７
）、換算された値が各経路ＰＢそれぞれのメモリエリア
に書き込まれ、各経路ＰＢごとに電力量が積算されて積
算電力量の導出が行われる（ステップＳ８）。

【００３７】つぎに、各経路ＰＢごとの積算電力値が１
００ＷＨや１ＫＷＨなどの予め設定された基準量に達し
たか否かの判定が行われ（ステップＳ９）、基準量に達
していなければステップＳ１に戻り、基準量に達してい
れば、基準量に達した経路ＰＢに関し、パルス出力部１
０から計測パルスを出力すべく出力制御部９からパルス
出力指令信号が出力され（ステップＳ１０）、パルス出
力部１０から図２の自動検針装置ＡＰに計測パルスが出
力され、再びステップＳ１以降の処理が繰り返される。

【００３８】このように、電流検出部２による各給電経
路ＰＢの瞬時電流に相当する電流検出信号が切替部３に
より順次に乗算部５に供給され、これら各給電経路ＰＢ
ごとの電流検出信号と電圧検出部１による一つの給電経
路ＰＢの瞬時電圧に相当する電圧検出信号とが乗算部５
により乗算され、平均化部６により各給電経路ＰＢの平
均電力が順次に算出され、積算部８により各給電経路Ｐ
Ｂごとの積算電力量が精度よく導出される。

【００３９】従って、実使用時の負荷の状況によって電
圧，力率が変化しても、これらの変化も含んだ電力を算
出でき、誤差の極めて少ない積算電力量を得ることがで
き、しかも従来のように誘導型電力量計を各給電経路に
設ける場合に比べ、設置スペースははるかに小さくて済
み、安価に構成することができる。

【００４０】さらに、各給電経路ＰＢそれぞれの積算電
力量として、例えば１００ＷＨや１ＫＷＨなどの予め設
定された基準量を計測するごとに出力制御部９からパル
ス出力部１０にパルス出力指令信号が出力されるため、
後段の自動検針装置ＡＰにおいて、各経路ごとの積算電
力量の管理を容易に行うことができる。

【００４１】また、切替部３により、電流値ゼロの基準
経路の誤差補正用基準電流信号が出力されるため、この
基準電流信号に基づいて算出した電力がゼロにならない
場合に、乗算部５や平均化部６での演算等の誤差評価を
して補正を行うことが可能になり、計測精度の向上を図
ることができる。

【００４２】なお、この発明の他の実施例として、装置
の基本的構成は図１と同じであり、演算部７の機能が以
下のようであってもよい。

【００４３】即ち、乗算部５の機能として、電圧検出部
１からの電圧検出信号を、切替部３を介した当該経路の
電流検出部２からの電流検出信号に一致、即ち瞬時電圧
を瞬時電流の位相に一致させた擬似電圧と、電流検出信
号との乗算値に所定の補正係数を掛けた当該経路の補正
皮相電力を算出し、平均化部６の機能として、当該経路
の瞬時電力と補正皮相電力との平均値を算出するように
したものである。

【００４４】従って、瞬時電圧をｖ（ｔ）　，瞬時電流
をｉ（ｔ）　，擬似電圧をｖ′（ｔ）　，補正係数をα
とすると、乗算部５によりｉ（ｔ）　×｛ｖ（ｔ）　＋
α×ｖ′（ｔ）　｝の演算が行われ、この演算結果の積
分値の時間平均値が平均化部６により算出される。

【００４５】このとき、図２に示すシステムの受電設備
に設置された大元の積算電力計によって計測された使用
電力に基づいて各経路ＰＢの使用電力を按分する場合に
、瞬時電力のみに基づいて積算電力値を求めると、有効
分だけを求めていることになるため、負荷力率の小さい
経路と大きい経路とを比べたときに、無効分も含めた皮
相電力で考えれば同じになるべきものが、力率の小さい
ために計測値は小さくなり、大元の積算電力計による総
使用電力を按分して料金計算する場合に、受電設備の負
担という点から見た場合に不公平が生じる。

【００４６】そこで、上記のように、擬似電圧に補正係
数を掛けた補正皮相電力を用いて補正することにより、
負荷力率の小さい給電経路については、有効電力を求め
る場合に比べ割増方向に消費電力が補正され、負荷力率
の大きい給電経路については割引方向に消費電力が補正
される。

【００４７】例えば、補正係数αを“１”とすると、力
率が“１”のときには有効電力を求める場合と同じであ
り、力率が“０．８”のときには有効電力を求める場合
に比べて１２．５％の割増しとなり、補正係数αを“０
．９”とすると、力率が“１”のときには、有効電力を
求める場合に比べて５％の割引きとなり、力率が“０．
９”のときには有効電力を求める場合と同じになり、力
率が“０．８”のときには６．２５％の割増しとなる。

【００４８】ところで、補正係数αは、例えばテナント
ビルのオーナーと各テナントとの間等で妥当と思われる
値に設定すればよく、按分する際に不公平とならない程
度の値に選定すればよい。

【００４９】従って、事務所やテナントビル等の受電設
備ＣＵに設置された積算電力計により計測された使用電
力に基づいて、受電設備ＣＵの下流側の各給電経路ＰＢ
の使用電力を按分する場合に、各給電経路ＰＢの負荷力
率の大小に応じた按分をすることが可能になる。

【００５０】なお、上記実施例では、給電経路を８つ，
基準経路を２つとした場合について説明したが、特にこ
れらに限定されるものではない。

【００５１】

【発明の効果】この発明は、以上説明したように構成さ
れているので、次のような特有の効果を奏する。

【００５２】電流検出部による各給電経路の電流検出信
号が切替部により順次に演算部に供給され、これら各給
電経路の電流検出信号それぞれと、電圧検出部による一
つの給電経路の電圧検出信号とが演算部により乗算され
、各給電経路の電力が順次に算出され、処理部により各
給電経路ごとの積算電力量が算出されるため、実使用時
の負荷状況によって電圧，力率が変化しても、これらの
変化も含んだ電力を算出することができ、誤差の極めて
少ない積算電力量を得ることができ、しかも切替方式に
より、誘導型電力量計を各給電経路に設ける場合に比べ
、設置スペースははるかに小さくて済み、小型で安価な
簡易型の電力計測装置を提供することができる。

【００５３】また、演算部により算出された当該経路の
電力を、次に当該経路の電力が算出されるまでの間、処
理部により積算処理することにより、複数の給電経路の
積算電力量を各経路ごとに精度よく算出できる。

【００５４】さらに、各給電経路それぞれの積算電力量
として、例えば、１００ＷＨや１ＫＷＨなどの予め設定
された基準量を計測するごとに処理部から計測信号が発
生されるため、処理部の後段回路において各経路ごとの
積算電力量の管理を容易に行うことが可能になる。

【００５５】また、切替部により、例えば電流値ゼロな
どの基準電流信号が出力されるため、この基準電流信号
に基づいて算出した電力がゼロなどの所定値にならない
場合に、特に演算部での演算誤差の評価をして補正を行
うことが可能になり、計測精度の向上を図ることができ
る。

【００５６】そして、演算部により、瞬時電流とこれに
同位相の擬似電圧との乗算に補正係数を掛けた補正皮相
電力、及び瞬時電力の平均値を算出することにより、事
務所や集合事務所用ビル等に設置された受電設備の下流
側の各給電経路における使用電力を按分する場合に、各
給電経路の負荷力率の大小に応じた按分をすることが可
能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の電力計測装置の一実施例のブロック
図である。

【図２】図１の装置を用いた給電システムの概略図であ
る。

【図３】図１の動作説明図である。

【図４】図１の動作説明用の信号波形図である。

【図５】図１の動作説明用フローチャートである。

【符号の説明】

１　　　　電圧検出部 ２　　　　電流検出部 ３　　　　切替部 ４　　　　基準経路電流供給部 ５　　　　乗算部 ６　　　　平均化部 ７　　　　演算部 １２　　処理部

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　計測対象である複数の給電経路のうち
   一つの前記経路の電圧を検出して電圧検出信号を出力す
   る電圧検出部（１）と、前記各経路の電流それぞれを検
   出して電流検出信号を出力する電流検出部（２）と、前
   記各電流検出信号が入力され前記各経路ごとの前記電流
   検出信号を順次に切り替え出力する切替部（３）と、前
   記電圧検出信号と前記切替部（３）からの前記各経路の
   前記電流検出信号それぞれとを乗算処理し、前記各経路
   の電力を順次に算出する演算部（７）と、前記演算部（
   ７）による前記各経路の電力に基づき、前記各経路ごと
   の積算電力量を導出する処理部（１２）とを備えたこと
   を特徴とする電力計測装置。
2. 【請求項２】　　請求項１記載の電力計測装置において
   、前記演算部（７）により算出された当該経路の電力が
   算出されるまでの間、前記処理部（１２）により積算処
   理して積算電力量を算出するようにしたことを特徴とす
   る電力計測装置。
3. 【請求項３】　　請求項１記載の電力計測装置において
   、前記電圧検出部（１）及び前記電流検出部（２）がそ
   れぞれ瞬時電圧及び瞬時電流を検出するものであり、前
   記演算部（７）が、前記瞬時電圧と瞬時電流との乗算に
   より瞬時電力を算出する乗算部（５）と，該乗算部によ
   る前記瞬時電力から平均電力を算出する平均化部（６）
   とからなることを特徴とする電力計測装置。
4. 【請求項４】　　請求項１記載の電力計測装置において
   、前記処理部（１２）による前記各経路それぞれの積算
   電力量として予め設定された基準量を計測するごとに、
   前記処理部（１２）から計測信号を発生するようにした
   ことを特徴とする電力計測装置。
5. 【請求項５】　　請求項１記載の電力計測装置において
   、前記切替部（３）が、前記各給電経路の前記電流検出
   信号以外に、基準経路電流供給部（４）からの誤差補正
   用の基準電流信号を切り替え出力する機能を有すること
   を特徴とする電力計測装置。
6. 【請求項６】　　請求項３記載の電力計測装置において
   、前記演算部（７）が、補正処理によって前記瞬時電圧
   を前記瞬時電流の位相に一致させた擬似電圧と、前記瞬
   時電流との乗算値に所定の補正係数を掛けた補正皮相電
   力、及び前記瞬時電力の平均値を算出する機能を有する
   ことを特徴とする電力計測装置。