JPS62169061A - 三相電力測定器 - 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】 （イ）産業上の利用分野 本発明は、交流重力回路における負荷電力を測定する携
帯形の三相′ｉイカ測定器に関するものであリ、特に、
測定のための接続を容易にした携帯形の簡易な三相電力
測定器に関する。

（ロ）従来の技術 第８図は従来の携帯形の三相電力測定器の測定接続を示
すものである。すなわち、三相交流電力回路ＩＫ負負荷
が接続されてお゛す、これに電圧要素接続線（取込クリ
ップ）３ａ、３ｂ、３ｃ及び電流要素取込クランプ式変
流器４ａ、４ｂの接続線を接続し、電力測定器５で負荷
２の消費電力を測定するものである。

（ハ）発明が解決しようとする問題点 しかしながら、上記従来の三相電力測定器の原理は、古
くから周知の「２電力計法コにもとづぐもので、そのた
めに測定線の接続にあたっては次の制約が設けられる。

まず、第一に、電圧要素接続ａ（赤）３ａの接続相に必
ず電流要素接続線（赤）４ａを、また、電圧要素接続線
（黒）３ｂの接続相に必ず電流要素接続線（黒）４ｂを
接続しなければならず、これを間違えると正しい測定値
を得ることかできなまた、第二に１Ｎ流要素測定のクラ
ンプ式変流器４ａ　、４ｂの取付方向を変流器に示すれ
た矢印の通りに三、泪電力線に取付（結合）しなければ
ならな込。

以上の接続の制約は、十分に注意していても間違えるこ
とがしばしばあり、そのため、接続自由な携帯形三相電
力測定器の出現が望まれてｂた。

本発明は、このような従来の問題点を解決するものであ
り、三相電力測定器に入力される電圧位相及び電流位相
を相互に比較することにより、正しＩＡ接続をした場合
の電圧位相及び電流位相を測定器中で推定する機能金持
つことで、接続線の三相電力線に対する接続自由度を大
きくシ、三相電力の測定が容易に、且つ、正確にできる
ようにした携帯形の三相電力測定器を提供することを目
的とする。

に）問題点を解決するための手段 上記の問題点を解決するための構成を、実施例に対応す
る第１図？用いて説明すると、本発明の三相電力測定器
１０は、測定対象の三相電力線１の各相ａ、ｂ、ｃに、
３個の接続端子部■、■。

■が電圧要素接続線３ａ、３ｂ、３ｃで夫々任意の順序
で接続されて各相の電圧が入力される電圧入力部１１と
、測定対象の三相電力線ｌの２つの相ａ、ｂに、２組の
接続端子部■、■が電圧要素接続線３ａ　、３ｂと対応
して夫々方向任意に結合される２組の変流器４ａ　、４
ｂで接続され、これれる相間電圧入力及び電流入力をデ
ィジタル化するアナログ・ディジタル変換手段１３と、
このアナログ・ディジタル変換手段１３でディジタル化
された電圧入力及び電流入力を記憶する実入力電圧レジ
スタ１４及び実入力電流レジスタ１５と、この実入力電
圧レジスタ１４のデータにもとづいλし て重力入力部１１の接続端子部間電圧の相順を読みとり
正順序か逆順序かを判別する電圧相順判別手段１６と、
実入力電流レジスタ１５のデータにもとづｌ／１て電流
入力部１２の２組の接続端子部■、■に入力される電流
の相順を読みとり正順序か逆ＩＩＩ序かを判別するτ流
相順判別手段１７と、電圧相順判別手段１６及び電流相
順判別手段１７で判別した電圧の相順及び電流の相順が
一致するか不一致かを比較する電圧・電流相順序比較手
段１８と、この電圧・電流相順序比較手段１８の比較結
果が不一致の場合には２組の電流読みとりデータのうち
の１組のデータの極性を逆転して記憶し、比較結果が一
致の場合には２組の電流読みとりデータをそのま塘記憶
する修正電流レジスタ１９と、実入力電圧レジスタ１４
の電圧データと修正電流レジスタ１９の電流データとか
ら三相電力を算出する電力計算手段２０と、この電力計
算手段２゜での電力計算結果の絶対値を算出する絶対値
算出手段２１とを備えるものである。

（ホ）作　用 三相電力線ｌの各相ａ、ｂ、ｃＫ３個の接続端子部■、
■、■が電圧要素接続線３　ａ　、　３　ｂ　＋　３０
で夫々任意の順序で接続されることで、電圧入力部１１
から測定器内部に取り込まれ、アナログ、ディジタル変
換手段１３でディジタル化され実入力電圧レジスタ】４
で記憶された電圧入力部１１の接続端子部■、■、■間
の２つの電圧データは、電圧相順判別手段１６で相順が
判別書れる。また、三相電力線１の２つの相に２組の接
続端子部■。

■が特定の電圧要素接続線３ａ、３ｂと対応して夫々方
向任意釦結合される２個の変流器４ａ、４ｂで接続され
ることで、電流入力部１２から測定器内部に取り込まれ
、アナログ−ディジタル変換手段１３でディジタル化さ
れ実入力電流レジスタ１５で記憶された電流入力部１２
の接続端子部■、■の２つの電流データは、電流相順判
別手段１７で相順が判別される。

次に、電圧１電流相順序比較手段１８で電圧の相順と電
流の相順とが一致するか否かが比較され、この比較結果
が不一致の場合には修正電流レジスタＪ９で２組の電流
読みとりデータのうちの１組のデータがその極性を逆転
して記憶され、また比較結果が一致する場合には２組の
１８流読みとりデータがそのまま記憶される。

そして、実入力電圧レジスタ１４の電圧データと修正電
流レジスタ１９の電流データとから電力計算手段２０で
三相電力を算出し、絶対値算出手段２工で算出した三相
電力の絶対値を算出するものである。

このように、本発明の三相電力測定器では、三相重力線
ＩＫ対する電圧要素接続線３ａ　、　３ｂ　。

３ｃの接続順序が任意で、且つ、変流器４ａ、４ｂの結
合方向が任意でも、電圧＃電流の相順を判別・比較し、
修正電流レジスタ１９で電流データの極性を逆転させ、
また、絶対値算出手段２１で電力計算値の絶対値を採る
ことで、常に正しい電力測定値を求めることができる。

（へ）実施例 以下、本発明の実施例を図面について説明する。

第１図は、本発明装置の構成全示すものである。

図において、１は電源と負荷２を接続するａ、ｂ、ｃ相
の電力線からなる三相交流電力回路であり、１０け負荷
２の消費電力を測定する本発明に係る三相電力測定器で
ある。

以下、三相電力測定器において、１１け■、■、■の３
個の接続端子部を有する電圧入力部、１２は２組の端子
■、■を有する電流入力部である。

この電圧入力部１１の３個の接続端−Ｆ一部（］）、■
。

■は、３本の電圧要素接続線３ａ、３ｂ、３ｃによって
、相順序を問わずに任意の電力線に接続書れ、また電流
入力部１２は、対応する電圧要素接続線が接続されてい
る相（この場合はａ相とｂ相）Ｋ１方向自由に結合され
る２個のクランプ式の変流器４ａ、４ｂの二次側が接続
される。

１３けアナログ善ディジタル変換手段であり、また１４
．１５は夫々実入力電圧レジスタ及び実入力電流レジス
タであって、電圧入力部１１及び電流入力部１２に入力
される入力電圧及び入力電流は、アナログ拳ディジタル
変換手段１３によってディジタル化されて読み取られ、
実入力電圧レジスタ１４及び実入力電流レジスタ１５に
順次記憶される。

なお、電圧要素は、接続端子■−■間電圧Ｖｈ。

■−■間電圧ＶＩＩの各相間電圧の瞬時値かディジタル
変換されて記憶享れるものであり、接続端子と電圧との
関係はｍ１図及び第２図の約束として−る。

１６Ｆｉ電圧相順判別手段であり、実入力電圧レジスタ
１４のデータを元１ｃＶｘ、Ｖｍの相順序を検定し、「
ＶＩＶＣ対してＶｒ　が遅れ位相である」正相順か、「
ＶＩに対してＶｒ　が進み位相である」逆相順かを判別
するものである。

なおまた、電流要素は、接続端子■の電流ｉ１゜■の電
流ｉ！　のｔ流瞬時値がディジタル変換されて記憶され
るものであり、接続端子と電流との関係は、第１図及び
第２図の約束としている。

１７は電流相順判別手段であり、実入力電流レジスタ１
５のデータを元にＺｌ　＋　ｚｚの相順を検定し、「ｉ
、に対してｉｌが遅れ位相であるコ正相順か「ｉｌに対
してｉ、が進み位相である」逆相順かを判別するもので
ある。

１８は電圧・電流相順序比較手段であり、電圧相順と電
流相順と全比較するものである。すなわち、電圧相順は
電圧要素接続線のつなぎ方によつて正順の場合もあり逆
順の場合もあり得、また電流相順も電流要素接続線（ク
ランプ式変流器）の接続方向によって正順の場合も逆順
の場合もあり得る。そこで、電圧・電流相順序比較手段
１８では電圧相順と電流相順とを比較し、電圧相順と電
流相順との関係が「正相順コ×「正相類コ又は「逆相順
」×「逆相順コであるときに相順序が「一致コすると判
断し、「正相順コ×「逆相順」又は「逆相順」×「正相
順」であるときに相順序が「不一致」であると判断する
ものである。

測定対象において、電圧相順と電流相順とが一致してい
ることを前提とすれば、測定器から見た場合の電圧相順
と電流相順との間には次の事実関係がある。

（１）２つの変流器のｈずれもが正方向に接続され−Ｃ
てｂれば、電圧・電流相順は「一致コする。

（ｉｉ）　　２つの変流器のｂずれか一方のみが逆方向
に接続されて込れば、電圧・電流相順は「不一致コとな
る。

（ｉｉｉ）　　２つの変流器の−ずり、も逆方向に接続
されていれば、電圧・電流相順は「一致」する。

まだ、測定器が「２電力計法」によって電力量を算出す
る場合、次の事実関係がある。

６ｖ）２つの変流器の接続方向がいずれも逆方向であれ
ば、算出される電力値は、２つの変流器の接続方向がい
ずれも正方向である場合に算出される電力値と同一値で
極性が逆となる。

以上の４項の事実関係を発見し、適用している点が本発
明の特徴的核心である。

１９は修正電流レジスタであり、電圧・電流相順序比較
手段１８の結果が「不一致」の場合に、２つの電流入力
のうちの一方（例えばｉｌ）だけの極性を逆転させて「
修正電流」を作成してこれを記憶し、また、「一致」の
場合には２組の電流読みとりデータをそのまま記憶する
ものである。

この結果、実入力電圧レジスタ１４に記憶された電圧の
相順と修正電流レジスタ１９に記憶京れた電流の相順と
は、必ず一致することになる。つまり、修正電流レジス
タ１９で作成する「修正電流」は、測定器の中で測定器
自身で作成する電流であって、変流器の現実の接続方向
の如何にかかわらず、変流器が２ケとも正方向か逆方向
かに接続された場合の電流を推定した電流である。

２０は電力値算出手段、２１は絶対値算出手段であり、
実入力電圧と修正電流とを用いて周知の２ｔカ計法で電
力を計算すれば、その極性は逆極性となるかもしれない
が、電力値は正しく算出され、その算出結果の絶対値を
採れば、それが求める電力となる。２２け求めた電力値
を表示する表示手段（表示器）である。

次に上述の４つの事実関係について詳述する。

第２図は測定対象である三相交流電力回路の電圧・電流
の定義及び測定器の電圧・電流の定義である。測定器の
電圧接続端子■、■、■と測定対象の三相電力ｉａ、ｂ
ｌｅとの対応は任意であって、＠２図はその１例を示す
ものである。また、第３図は測定対象の電圧・電流の位
相関係の１例を示すもので、相順はＶａ　ｂ−＋Ｖｂ　
ｃ−＋Ｖｃ　ａ−＋ｊ　ａ→ｉｂ−＋ｉＣと仮定しであ
る。

６（１ｊ定対象と測定器の電圧要素の結合のし方は、第
４図に示す如く、全部で６通りありうる。

クランプ変流器４ａ　、４ｂの結合が正しい（正方向）
場合は、第４図のように電圧要素の結合の如何Ｋかかわ
らず、電圧の相順と電流の相順は完全に一致する。（上
述の事実関係（１））また、対象と測定器の電圧要素の
ある結合の元において、１個のクランプ変流器の接続方
向を逆にすると、２つの電流の相順が逆転し、電圧の相
順と電流の相順が不一致となる。（上述の事実関係（ｉ
ｉ）） また、２個のクランプ式変流器の接続がともに逆接続の
場合、２つの電流の相順は、２個のクランプ式変流器の
接続がともに正方向の場合の相順と同一の相順にもどり
電圧の相順と電流の相順とは一致することになる。（上
述の事実関係（ｉｉｉ）　）これらの関係をベクトル図
に示したのが第５図である。

次に、第４図における６通りの結合の仕方のそれぞれに
おいて、測定器が２電力計法で測定する電力値は第４図
の最下欄に示す如＜、Ｐ（、Ｐａ、ｐ７２．Ｐエ　、Ｐ
ホ　、Ｐへであるが、一方、対象の客観的な電力をＰ１
相電圧をＶａ、Ｖｂ、Ｖｃ（第２図に図示）とすると、 ｉ　ａ　＋ｉ　ｂ　−１−ｉ　ｃ　＝　□Ｖ’ａ　ｂ＝
Ｖａ　−Ｖｂ　、　Ｖｂ　ｃ＝Ｖｂ−Ｖｃ　、　Ｖ（！
　ａ＝Ｖｃ　−Ｖ’ａであるので、 Ｐ＝　ｆｆ１ａ＊Ｖａ−１−１ｂｅｖｂ−１−１’ｃ＊
Ｖｃ＝　ｉ　ａ　−（Ｖａ−Ｖｃ）　＋ｉ　ｂ　・（Ｖ
　ｂ−Ｖｃ）＝＝　ｉ　ａ　＊　　（−Ｖｃ　ａ）　＋
ｉ　ｂ　ｅ　Ｖｂ　ｃ＝Ｐイ＝Ｐ＝＝　ｉ　ｂ　（’Ｖ
ｂ−Ｖａ）　＋ｉ　ｃ　＊　（Ｖ　ｃ−Ｖａ）＝　ｉ　
ｂ　＠　　（−Ｖａｂ）　十ｚ’　ｃ　ａ　Ｖｃ　ａ＝
Ｐ＋ｔｔ＝ｐへ＝　ｉ　ｃ　（Ｖ　ｃ−Ｖｂ）　＋ｉ　
ａ　（Ｖａ−Ｖｂ）＝　ｉ　ｃ　−Ｖｃ　ａ−４−ｉ　
ａ　１ＩＶａ　ｂ＝Ｐ　ａ＝Ｐ”Ｐ＝Ｐイ　＝　２口　
＝　Ｐハ　＝　Ｐ二　＝　Ｐホ　−となる。つまり、測
定器が２電力計法で算出する電力値は変流器の接続が正
方向でさえあれば、結合の仕方如何にかかわらず同一測
定結果となる。

次に、変流器の接続が正方向の場合に、２電力計法によ
る電力の計算値は、 Ｐ　（＋）　＝Ｖ　ｒ　・ｉｔ　　（＋）　＋Ｖｒ　−
ｉｔ　（＋）　−−（１）であり、変流器の接続がいず
れも逆方向の場合の電力の計算値は、 Ｐ　Ｃ）　＝ＶＩ−ｉＪ（）　＋Ｖ　ＩＩ・ｔｘ（）　
　・・・・・・（２）である。

ただし、ｉｔ　　（＋）又はｉｔ　　（＋）は、変流器
が正方向に接続書れてｂる場合の電流値であり、ｚｌ（
）又はら（−）は変流器が逆方向に接続されている場合
のｔ流値である。

そして、　　イ、（＋）　＝　−ｉ、（−）ｉｔ　（＋
）　＝　−ｉｔ　（−） であるから、 Ｐ　（＝）　＝Ｖｒ　＠　ｉｔ　（−）　＋ＶＩｒ　・
ｚ＊　（）＝＝＝　Ｖ　Ｉ・（−ｉｔ　（＋）　）＋Ｖ
Ｗ−（−４ｔ　（＋）　）＝−（ｖｒ　１１　ｊ＋　（
＋）　＋Ｖ１　＊　ｉｔ　（＋）　）＝　−Ｐ　（＋）
　　　　　　　　　　・・・・・・（３）すなわち、変
流器の接続がいずれも正方向の元で測定器が行う電力算
出値と変流器の接続がいずれも逆方向の元で測定器が行
う電力算出値とは、絶対値が同一で極性が逆となるもの
である。（上述の事実関係（ｉｖ）　’）を 以上の事実関係の元で本発明が成立し、電圧要素の接続
自由で、且つ、電流要素の結合方向自由にして正しい電
力測定が可能くなる。

本発明の三相電力測定器では、例えば、その構成の主要
部にマイクロコンピュータを使用シ、測定処理はプログ
ラムによって行う。第６図は７０−チャートで示す処理
プログラム、第７図はハードウェア構成を示すものであ
る。

第６図のフローチャートにおいて、６０１，６０２は接
続線の接続が完了した後に、測定処理をはじめることを
表わし、以下、上述のように、電圧相順の判定６０３、
電流相順の判定６０４、電圧相順と電流相順の比較６０
５、修正電流の作成６０６、電力の計算６０７、絶対値
を採る６０８及び表示６０９と処理して行く。

第７図は本発明のハードウェア構成の１例であり、本発
明の処理の中心はマイクロコンピュータ７０４によって
行われる。７０１，７０２，７０３はアナログ・ディジ
タル変換手段を構成するサンプル・ホールド回路、マル
チプレクサ、Ａ／Ｄ変換器であり、マイクロコンピュー
タ７０４は、マイクロプロセッサ（中央演算装置）７０
５．１！：メモリ　（記憶装置）７０６と、出力信号処
理回路７０７とから構成され、メモリ７０６中にはＲＯ
Ｍ（読み出し専用メモリ）とＲＡＭ　（リードライトメ
モリ）とが設けられる。

ＲＯＭには、上記第６図の処理プログラムが記憶され、
ＲＡＭには実入力電圧・電流レジスタ１４．１５及び修
正電流レジスタ１９が設けられる。

（ト）発明の効果 以上述べたように、本発明の三相電力測定器は、三相交
流電力回路の電力測定において、測定器と三相電力線の
接続に神経を使うことなく、かなり自由に接続すること
かできるので、測定作業が簡単になり、また接続間連込
による測定の失敗がなく、適確な測定が可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第７図は、本発明の実施例に係るものであ
り、第１図は構成図、第２図は測定対象及び本発明測定
器の電圧と電流の定義図、第３図は測定対象の電圧及び
電流のベクトル図、第４図は測定対象と本発明測定器と
の接続の全ケース説明図、第５図は変流器の接続方向の
変更と電流相順の移行の関係の説明図、第６図は本発明
の処理フローチャート、第７図は本発明のバー　ドウエ
ア構成図である。また、第８図は従来の測定器の接続説
明図である。 １　〜　三相電力回路 ２〜負荷 ３Ｂ、３ｂ、３ｃ〜　電圧要素接続線 ４ａ、４ｂ　　　〜　変流器 １０〜　三相電力測定器 １１〜　！圧入力部 １２〜　電流入力部 １３〜　アナログ・ディジタル変換手段１４〜　実入力
電圧レジスタ １５〜　実入力電流レジスタ １６〜　を圧相順判別手段 １７〜　電流相順判別手段 １８〜　！圧拳電流相順序比較手段 工９　・−修正電流レジスタ ２０〜　電力計算手段 ２１　へ−絶７４値算出手段 特許出願人　　永楽電気株式会社 同　　　　　昭和電子工業株式会社 代理入　井上重三−゛ 第２図 ど１（＋）　：　変流器　　　ブ正力向接比Ｏ掻合の・
電流ベクトル ｚ′＋（−）：　　変−Ｊｔ器　　　　か゛迂乃句４灸
總Ｏ工場合の￥え■クトル 第６凶 第８図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 測定対象の三相電力線の各相に３個の接続端子部が電圧
   要素接続線で夫々任意の順序で接続されて各相の電圧が
   入力される電圧入力部と、測定対象の三相電力線の２つ
   の相に２組の接続端子部が上記電圧要素接続線と対応し
   て夫々方向任意に結合される２個の変流器で接続されこ
   れら変流器の二次電流が入力される電流入力部と、これ
   ら電圧入力部及び電流入力部に入力される相間電圧入力
   及び電流入力をディジタル化するアナログ・ディジタル
   変換手段と、このアナログ・ディジタル変換手段でディ
   ジタル化された電圧入力及び電流入力を記憶する実入力
   電圧レジスタ及び実入力電流レジスタと、この実入力電
   圧レジスタのデータにもとづいて上記電圧入力部の接続
   端子部間電圧の相順を読み取り正順序か逆順序かを判別
   する電圧相順序判別手段と、上記実入力電流レジスタの
   データにもとづいて上記電流入力部の２組の接続端子部
   に入力される電流の相順を読みとり正順序か逆順序かを
   判別する電流相順判別手段と、上記電圧相順判別手段及
   び電流相順判別手段で判別した電圧の相順及び電流の相
   順が一致するか不一致かを比較する電圧・電流相順序比
   較手段と、この電圧、電流相順序比較手段の比較結果が
   不一致の場合には２組の電流読みとりデータのうちの１
   組のデータの極性を逆転して記憶し、比較結果が一致の
   場合には２組の電流読みとりデータをそのまま記憶する
   修正電流レジスタと、上記実入力電圧レジスタの電圧デ
   ータと上記修正電流レジスタの電流データとから三相電
   力を算出する電力計算手段と、この電力計算手段での電
   力計算結果の絶対値を算出する絶対値算出手段とを備え
   ることを特徴とする三相電力測定器。