JPS6233551B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は発信装置付電力量計から送出される信
号を検出する装置に係り、特に電力量計からの交
流信号のみならず、直流信号をも検出可能とした
電力量検出装置に関する。

大口電力需要家にあつては、電力会社との取引
用として発信装置付電力量計と取引用受量装置
（例えば最大需要電力量）をもつているが、この
外に需要電力の管理用として監視用発信装置付電
力量計と監視用受量装置を備えている場合があ
る。

しかし、この場合に全体の装置が大掛りなもの
となつて経済的な面で不利であり、また取引用受
量装置と監視用受量装置との間で計量差を生じて
しまうことがある。

また、取引用の発信装置付電力量計の需要電力
量に対応する発信パルス信号を用いて直接監視用
受量装置を駆動する装置もある。この場合には監
視用受量装置側から取引用計器を直接人為的に操
作できるので必らずしも好ましい装置とはいえな
い。

そこで、従来は第１図に示すように、環状鉄心
１を備えこれに発信装置付電力量計２と取引用受
量装置３とを結ぶ信号線４を貫通させ、この信号
線４に流れる信号電流に応じた電圧を同様に環状
鉄心１に巻装した巻線５に誘起させている。そし
て、この微小誘起電圧を増幅器６で増幅し、この
増幅器６の出力信号を用いて監視用受量装置７を
駆動している。この装置では、発信装置付電力量
計２で監視用受量装置７を直接駆動させた場合と
ほぼ等価な動作を行なわせることが可能である。

ところが、以上の装置にあつては、信号線４に
流れる電流信号を環状鉄心１を介して巻線５に誘
起電圧を得る方式であるので、信号線４に流れる
電流は交流電流又はリツプルを含む電流でないと
巻線５側に誘起電圧を取り出すことはできない。
つまり、直流信号のような場合には監視用受量装
置７で需要電力の管理ができないことになる。

また、従来、直流電流を測定する手段として、
第２図に示すような環状鉄心を用いた直流変流器
がある（特公昭14−5798号公報）。すなわち、こ
の変流器は、同形同大の２つの環状鉄心２１，２
２と、これらの環状鉄心２１，２２にそれぞれ同
じ巻回数で巻装するとともに互いに逆方向となる
様に直列接続された交流励磁巻線２３，２４と、
環状鉄心２１，２２にそれぞれ同じ巻回数で巻装
するとともに互いに同方向となる様に直列接続さ
れた二次巻線２５，２６とにより構成され、か
つ、前記交流励磁巻線２３，２４のそれぞれの片
端子２７，２８に交流電源を接続することによ
り、環状鉄心２１，２２に各交番毎に実線で示す
反対方向の交流磁束を発生させる。また、環状鉄
心２１，２２を貫通する被測定直流母線２９に流
れる直流電流により環状鉄心２１，２２に点線で
示す同方向の直流磁束を発生させる。その結果、
二次巻線２５，２６から印加交流周波数の２倍の
周波数の交流電流が得られ、この交流電流を例え
ば交流電流計３０で測定し、前記被測定直流母線
２９に流れる直流電流値を見かけ上交流電流値と
して測定するものである。

しかして、この直流変流器は、環状鉄心２１，
２２のヒステリシス特性の不飽和領域を使用し、
かつ、そのリニアリテイを利用して直流電流に比
例した交流電流を得るもので、主として数百Ａ等
の直流大電流を測定するときに使用される。

ところで、この種の電力量検出装置では発信装
置付電力量計から出力される発信パルスとして直
流パルスと交流パルスがあるが、直流パルスにつ
いては例えば第３図に示す如くオン電流が５ｍ
Ａ、オフ電流が2.5ｍＡで使用する場合が多い
が、かかる直流変流器ではそのような微少電流を
測定し、かつ、オン・オフ電流の電流差の小さい
信号を検出することは精度的あるいは経済的な面
から困難である。また、交流パルスについては10
ｍＡ程度のパルス電流が流れるが、この場合にも
かかる直流変流器で検出することが困難である。

本発明は上記実情にかんがみてなされたもので
あつて、発信装置付電力量計と取引用受量装置と
を結ぶ信号線から非接触で、かつこの信号線に流
れる電力量に比例した微少な直流又は交流の信号
であつても確実に検出する電力量検出装置を提供
するものである。

以下、本発明装置の一実施例について第４図を
参照して説明する。同図において１′は角形ヒス
テリシス特性を有する環状鉄心であつて、これに
は発信装置付電力量計２′と取引用受量装置３′と
を結ぶ信号線４′が貫通されている。この発信装
置付電力量計２′は使用電力量に比例した信号を
出力する。この信号が出力された時、発信装置付
電力量計２′と受量装置３′との間の信号線４′に
電流（交流または直流）が流れる。なお、角形ヒ
ステリシス特性の鉄心１′を用いた理由として
は、電力量に比例した信号が直流信号の場合、信
号線に流れる直流電流は前述した第３図に示すよ
うに非常に微少な電流であり、かつ、オン時とオ
フ時の電流差が非常に小さいことにかんがみ、鉄
心１′のヒステリシス特性において常時、飽和磁
束になる寸前まで励磁し、信号線に電流が流れた
とき飽和領域に移行するようにするために、角形
ヒステリシス特性のものを使用したものである。
この環状鉄心１′には一次巻線１０と二次巻線１
１が巻装され、一次巻線１０には基本波となる周
波数ｆの正弦波信号を発生する正弦波発信回路１
２が接続されている。前記二次巻線１１にはフイ
ルタ１３および増幅回路１４を介して監視用受量
装置７′が接続されている。このフイルタ１３は
環状鉄心１′に貫通された信号線４′に電流が流れ
ることにより得られる二次巻線１１からの周波数
ｆを基本波とするひずみ波からnf例えば2f成分の
正弦波を通過させる機能を持つている。従つて、
信号線４′に電流が流れていない時、フイルタ１
３の出力は二次巻線１１から基本波ｆが入力され
るために零となる。前記増幅回路１４はフイルタ
１３の出力を平滑・増幅して出力する機能を持つ
ている。

次に、以上のように構成された装置の作用を説
明する。先ず、信号線４′に電力量に比例した直
流電流が流れている例について第５図を参照して
説明する。今、信号線４′を貫通している環状鉄
心１′の一次巻線１０に正弦波発信回路１２から
周波数ｆの正弦波信号が入力されており、この結
果、環状鉄心１′は角形ヒステリシス曲線の飽和
磁束直前まで励振されている。この状態において
発信装置付電力量計２′から使用電力量に比例し
た第５図ａに示すような信号例えばリレーのオ
ン・オフ信号が発生されると、信号線４′には第
５図ｂに示すような電力量に比例した信号電流が
流れ、これにより環状鉄心１′の磁束が飽和領域
に達し、二次巻線１１からは周波数ｆを基本波と
するひずみ波が発生する（第５図ｃ参照）。この
ように信号線４′に流れる直流電流が微少な電流
信号であり、かつ、オン・オフの電流差が小さい
場合でも、角形ヒステリシス特性の環状鉄心１′
を用いることにより、ヒステリシス曲線の常時飽
和磁束直前励振、信号線４′の電流通過時の飽和
領域移行を確実に達成させることができる。

次に、フイルタ１３は二次巻線１１から得られ
る周波数ｆを基本波とするひずみ波を受けると、
第５図ｄに示すようなnf（2f）成分だけを取り出
して出力し増幅回路１４に供給する。そこで、こ
の増幅回路１４はnf成分信号を平滑・増幅するこ
とにより第５図ｅのようなパルス信号を得、後続
の監視用受量装置７′に供給する。

次に、鉄心のヒステリシス損について検討す
る。このヒステリシス損は、鉄心の体積、ヒステ
リシス曲線の囲む面積および励磁電流周波数の３
者に比例するが、角形ヒステリシス鉄心１′を用
い場合にはヒステリシス曲線の囲む面積が小さ
く、励磁電流の周波数を適当に選定すれば、ヒス
テリシス損による鉄心の温度上昇を実用上無視で
きる程度に小さく設計することができる。また、
信号線４′に比較的大きな直流電流が流れた場
合、鉄心のヒステリシスによりその影響が残る
と、その後の電流検出感度が変化し好ましくな
い。この点に関し、本装置では信号線４′に流れ
る電流が零の状態のとき、角形ヒステリシス特性
の鉄心１′を飽和直前まで交流励磁するようにし
ているので、信号線４′に比較的大きな直流電流
が流れても、その電流が零に近くなると交流励磁
が一種の消磁作用として働く。その結果、前述し
たようにヒステリシスによる鉄心の磁気特性変化
は極めて小さく、安定した電流検出感度を維持さ
せることができる。そして、監視用受量装置７′
は発信装置付電力量計2′から出力された電力量に
比例した直流信号と等価な信号を受量できる。

次に、信号線４′に電力量に比例する交流信号
が流れる場合について説明する。この場合は交流
信号の周波数より高い周波数ｆを正弦波発振回路
１２から一次巻線１０に供給する。この時、信号
線４′に交流の電流信号が流れると環状鉄心１′の
磁束が角形ヒステリシス曲線の飽和領域に入る。
この結果、交流の電流信号は高い周波数ｆによつ
て周波数ｆを基本波とする歪んだ波形が二次巻線
１１に誘起される。これをフイルタ１３で周波数
2fの正弦波として取り出し、後続の増幅回路１４
で平滑・増幅した後、監視用受量装置７′に供給
する。従つて、以上の装置は交流信号のみならず
直流信号でも監視用受量装置７′で検出すること
ができる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるもので
ないことは言うまでもなく、例えば第６図のよう
な構成にすることも可能である。即ち、２個の環
状鉄心１a′，１b′を備えこれらに信号線４′を貫
通させる。さらに、これら２個の環状鉄心１a′，
１b′に１次巻線１０を直列に巻回してこれに正弦
波発振回路１２を接続する。また、２個の環状鉄
心１a′，１b′には一次巻線１０から誘導する励振
電圧の基本波成分が互いに打ち消し合うように二
次巻線１１が直列に巻回されている。なお、２個
の環状鉄心１a′，１b′を貫通する信号線４′はこ
れに流れる直流電流信号によつて二次巻線１１に
生ずる励振電圧の２倍周波数成分が互いに強め合
うような相対的位置に設けるものとする。

以上のようにすると、二次巻線１１に誘起する
励振電圧の基本波成分を低くでき、二次巻線１１
から励磁電圧の２倍周波数成分を検出するフイル
タ１３は選択度の低いもので充分である。

また、フイルタ１３は2fの周波数を通すものを
使用したがnfの周波数のフイルタでもよく、さら
に環状の鉄心に限定されないことは言うまでもな
い。

以上詳記したように本発明によれば、角形ヒス
テリシスを有する鉄心の一次巻線に周波数ｆの正
弦波を加えて飽和直前まで磁束を変化させ、鉄心
に貫通する信号線に電力量に比例する直流又は交
流信号を流した時に角形ヒステリシス曲線の飽和
領域に入るようにすれば、二次巻線から周波数ｆ
を基本波とする歪んだ波形を取り出すことができ
る。従つて、これをフイルタにより2f、3f、…の
正弦波信号として抽出するようにすれば、電力量
に比例した微少な交流又は直流の信号であつても
確実に監視用受量装置で検出することができる。
また、監視用の発信装置付電力量計を不要にで
き、かつ、１個の環状鉄心でも交流又は直流信号
を確実に検出でき、価格の低減化および装置のコ
ンパクト化を実現できる。また、角形ヒステリシ
ス特性の鉄心を用いたことにより、鉄心の温度上
昇ひいてはヒステリシス損をほとんど無視するこ
とができ、かつ、信号線に大きな電流が流れても
安定した電流検出感度を維持することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は従来例を説明するために
示したもので、第１図は従来装置の一例を示す構
成図、第２図は従来の他の例を説明する構成図、
第３図は発信装置付電力量計から出力される直流
パルスの電流状態を示す図、第４図は本発明に係
わる電力量検出装置の一実施例を示す構成図、第
５図は第４図に示す装置の動作を説明する波形
図、第６図は本発明装置の他の実施例を示す構成
図である。 １′，１a′，１b′……環状鉄心、２′……発信装
置付電力量計、３′……取引用受量装置、４′……
信号線、７′……監視用受量装置、１０……一次
巻線、１１……二次巻線、１２……正弦波発振回
路、１３……フイルタ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 角形ヒステリシス特性を有する鉄心と、発信
   装置付電力量計から送出された電力量に比例した
   信号を前記鉄心を貫通する信号線を介して受量す
   る受量装置と、前記鉄心に巻装された一次巻線に
   基本波となる周波数ｆの正弦波を加えて励振する
   正弦波発信回路と、前記発信装置付電力量計の信
   号出力時に前記鉄心に巻装された二次巻線に現わ
   れる周波数ｆを基本波とするひずみ波から周波数
   nf成分を取り出すフイルタと、このフイルタの出
   力信号を検出する監視用受量装置とを備えたこと
   を特徴とする電力量検出装置。 ２ ２個の鉄心を用いた場合、これらの鉄心に一
   次巻線を直列に巻装し、一方、二次巻線は前記一
   次巻線より供給される励振電圧の基本波成分を互
   いに打ち消し合うように直列に巻装したものであ
   る特許請求の範囲第１項記載の電力量検出装置。