WO2014207795A1 - 三相４線式電力量計 - Google Patents

三相４線式電力量計 Download PDF

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current
phase current
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Inventor
寛幸 占部
憲一 高田
Original Assignee
三菱電機株式会社
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R22/00—Arrangements for measuring time integral of electric power or current, e.g. electricity meters
    • G01R22/06—Arrangements for measuring time integral of electric power or current, e.g. electricity meters by electronic methods
    • G01R22/061—Details of electronic electricity meters
    • G01R22/066—Arrangements for avoiding or indicating fraudulent use

Definitions

  • the present invention relates to a three-phase four-wire watt-hour meter that measures the amount of electric power and the like, and particularly relates to one having a tampering detection function.
  • a smart meter that is a watt-hour meter having a communication function and a load switching function will be described as an example.
  • the smart meter is installed by a power supplier such as an electric power company in an electric power consumer (such as a home or a factory), and measures and measures the amount of electric power such as the amount of electric power used and electric current.
  • a power supplier such as an electric power company in an electric power consumer (such as a home or a factory)
  • measures and measures the amount of electric power such as the amount of electric power used and electric current.
  • bypass tampering which is one of the tampering methods
  • conventional smart meters measure the current on the upstream and downstream sides of the distribution lines connected to the smart meter, and detect tampering based on a one-dimensional difference.
  • bypass tampering which is one of the tampering methods
  • conventional smart meters measure the current on the upstream and downstream sides of the distribution lines connected to the smart meter, and detect tampering based on a one-dimensional difference.
  • bypass tampering can be detected by the difference in current between the upstream and downstream sides of the distribution line, but in the case of a three-phase four-wire circuit, there is a phase difference between the phases, One-dimensional calculation in the technology cannot be performed, and phase detection is required. However, when performing phase detection, there is a problem that the processing of the arithmetic software becomes complicated.
  • an object of the present invention is to provide a three-phase four-wire watt-hour meter having a bypass tampering detection function without performing phase detection.
  • the present invention relates to a three-phase four-wire watt-hour meter that measures the amount of power used, and R-phase current Ir, S-phase current Is, and T-phase current flowing through an R-phase distribution line, an S-phase distribution line, a T-phase distribution line, and a neutral line.
  • a current detector that measures the It and N-phase currents In, and the R-phase current detected by the current detector, assuming that the phase difference between the RS phase, the ST phase, and the TR phase is 120 °.
  • Bypass tampering detection means for determining that bypass tampering has occurred when the absolute value of the difference between the absolute value of the S-phase current and the T-phase current and the absolute value of the N-phase current exceeds a predetermined threshold value It is equipped with.
  • the present invention is a three-phase four-wire watt-hour meter that measures the amount of power used, and R-phase current Ir, S-phase current Is, T, flowing through an R-phase distribution line, an S-phase distribution line, a T-phase distribution line, and a neutral line.
  • a current detection unit for measuring the phase current It and the N-phase current In, the R-phase current Ir, the S-phase current Is, the T-phase current It, and the N-phase current In, which are measured by the current detection unit and before the bypass tampering determination.
  • each of the phase currents of the R-phase distribution line, the S-phase distribution line, and the T-phase distribution line is the first.
  • a bypass tampering detection means is provided that determines that bypass tampering has occurred when the N-phase current change of the neutral line is smaller than the second predetermined threshold.
  • the present invention relates to a three-phase four-wire watt-hour meter that measures the amount of power used, R-phase current Ir flowing through the R-phase distribution line, S-phase distribution line, T-phase distribution line, and neutral line, S-phase current Is, T A current detection unit for measuring the phase current It and the N-phase current In, the R-phase current Ir, the S-phase current Is, the T-phase current It, and the N-phase current In, which are measured by the current detection unit and before the bypass tampering determination.
  • Each storage unit stores the R phase current, the S phase current, and the T phase current detected by the current detection unit, assuming that the phase difference between the RS phase, the ST phase, and the TR phase is 120 °.
  • S phase distribution Bypass tampering occurs when the N-phase current change of the neutral wire is smaller than the third predetermined threshold when the phase current of either the wire or the T-phase distribution line is larger than the second predetermined threshold.
  • the three-phase four-wire watt-hour meter According to the three-phase four-wire watt-hour meter according to the present invention, it is possible to provide a three-phase four-wire watt-hour meter having a detection function of bypass tampering without performing phase detection.
  • FIG. 1 is a diagram for explaining the principle of detection of bypass tampering of the three-phase four-wire smart meter according to the first embodiment, in which (a) shows a normal state without bypass tampering, and (b) shows a bypass tamper. Indicates the ring time.
  • FIG. 2 is a block diagram showing an internal circuit configuration of the three-phase four-wire smart meter in the first embodiment.
  • Embodiment 1 will be described with reference to FIGS.
  • the three-phase four-wire smart meter of Embodiment 1 functions as an original smart meter, that is, power supply to installed consumers (homes, factories, etc.), measurement / measurement of power consumption, and load measurement.
  • it also has a tampering detection function, and the detected tampering information can be transmitted to the data concentrator by the communication function, and can be transmitted from the data concentrator to the host device. It has become.
  • FIG. 2 is a block diagram showing an internal circuit configuration of the three-phase four-wire smart meter in the first embodiment.
  • Reference numeral 10 denotes a three-phase four-wire smart meter.
  • the current detection unit 1 includes a current transformer, a shunt resistor, and the like, detects an R-phase current Ir, an S-phase current Is, a T-phase current It, and an N-phase current In. It converts into a signal and outputs it to the calculation control part 5 inside a meter.
  • the current detection unit 1 detects the vector amount (instantaneous value) of each phase and outputs it to the calculation control unit 5.
  • the voltage detection unit 3 includes a voltage transformer, a voltage dividing resistor, and the like, and includes an R phase voltage Vr-n, an S phase voltage Vs-n, and a T phase voltage Vt-n based on the N phase (that is, between RN). Voltage, SN voltage, and TN voltage) are detected, converted into low-level electrical signals that are directly proportional to the voltages, and output to the arithmetic control unit 5 inside the meter. The voltage detection unit 3 detects the vector amount (instantaneous value) of each phase and outputs it to the calculation control unit 5.
  • the calculation control unit 5 performs calculations such as a customer's cumulative power consumption and time zone cumulative power consumption for each time zone, tampering detection (detection by bypass tampering detection means), and the like.
  • the accumulated power consumption of the consumer can be obtained by ⁇ [[[Vr ⁇ n] ⁇ [Ir] + [Vs ⁇ n] ⁇ [Is] + [Vt ⁇ n] ⁇ [It]] ⁇ t].
  • [Vr ⁇ n], [Vs ⁇ n], [Vt ⁇ n], [Ir], [Is], and [It] are instantaneous values of the electric quantity, and t is time.
  • the smart meter 10 has an opening / closing unit 2 that opens and closes an electric circuit to a load by a signal from the arithmetic control unit 5.
  • the smart meter 10 further includes a storage unit 7, a display unit 6, and a communication unit 4.
  • the storage unit 7 has a FIFO table (first in, first out table), and the R phase current Ir, the S phase current Is, the T phase current It, and the N phase current In are set to 100 msec by a signal from the arithmetic control unit 5. It is memorized for about four times.
  • the storage unit 7 also stores various events such as tampering information and measurement information such as the accumulated power consumption of the customer.
  • the display unit 6 displays a measured value such as the accumulated power consumption of the consumer, tampering information, and the like on the display.
  • the communication unit 4 is connected to, for example, an R-phase distribution line, an S-phase distribution line, a T-phase distribution line, and an N-phase distribution line for power line carrier communication, and communicates with the calculation control unit 5 to display the accumulated power consumption and tampering information. And receives a signal (instruction) from the host device.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating a bypass tampering detection procedure by the three-phase four-wire smart meter according to the first embodiment. Since the phase difference between the phases of the three-phase four-wire circuit (between RS, ST, and TR) is normally 120 °, the phase difference between the phases is not detected without performing phase detection. Is determined as 120 °, and it is determined whether or not the absolute value of the difference between the absolute value of the R-phase current, the vector of the S-phase current and the T-phase current and the N-phase current absolute value is greater than a predetermined threshold D1 (step S11). ). The predetermined threshold D1 is set to, for example, about several percent of the normal use phase current.
  • the tampering display LED or LCD (liquid Crystal Display) of the display unit 6 is turned on. Further, the communication unit 4 notifies the host device of the occurrence of an event (tampering) (step S13).
  • the tampering current Irb during the R-phase bypass can be calculated from the formulas I and II as follows.
  • phase detection is not performed, and the phase difference between phases (R-S, ST, and TR) is regarded as 120 °, and the R-phase current, S-phase current, and T-phase current are calculated. It is obtained from the absolute value of the difference between the absolute value of the vector composition and the N-phase current absolute value.
  • the tampering integrated power amount can be calculated from ⁇ [[Vr ⁇ n] ⁇ [Irb] ⁇ t] (step S14), and the customer of the power supplier It can be used as a reference value for a shortage claim against
  • [Vr-n] is the instantaneous value of the voltage Vr-n of the R-phase distribution line based on the N phase
  • [Irb] is the instantaneous value of Irb
  • t is the tampering occurrence time.
  • tampering can be detected without performing phase detection, and the detected information can be notified to the host by the communication function of the smart meter.
  • the location and phase of the smart meter where tampering occurred can be ascertained from the top, and the time for on-site confirmation work can be reduced.
  • the load can be shut off by the smart meter opening / closing function by a command from the host or by setting the smart meter.
  • FIG. FIG. 4 is a flowchart showing a tampering detection procedure by the three-phase four-wire smart meter according to the second embodiment.
  • the change of each phase current when tampering occurs will be described with reference to FIG. From Formula I, the current In flowing in the N phase depends on the current flowing in the R phase, S phase, and T phase. Therefore, when normal (a), for example, the current Ir flowing in the R phase changes, In also changes. . However, the shunt due to tampering (b) occurs only at the tampering location, and the current flowing through the distribution line does not change, so In does not change.
  • the R phase current Ir, the S phase current Is, the T phase current It, and the N phase current In measured by the current detection unit 1 and before tampering determination are stored in the storage unit 7, respectively.
  • the phase current of any of the R-phase distribution line, the S-phase distribution line, and the T-phase distribution line is greater than a predetermined threshold value E2 before and after the time when the bypass tampering in the phase current measured by the current detection unit 1 is determined. If there is a change (step S21) and the change in the N-phase current flowing through the neutral line at that time is smaller than the predetermined threshold F2 (step S22), it is determined that bypass tampering has occurred.
  • the predetermined thresholds E2 and F2 are set to about several percent of the normal use phase current, for example.
  • Phase currents Ira, Isa, Ita, Ina flowing inside the meter are measured by the current detector 1 with phase currents that are vector quantities flowing in the R phase, S phase, T phase, and N phase after tampering determination (during determination). And input to the arithmetic control unit 5.
  • step S21 it is determined in step S22 whether or not
  • the tampering indicator LED or LCD (liquid Crystal Display) of the display unit 6 is turned on. Further, an event (tampering) occurrence is notified to the host device by the communication unit 4 (step 24).
  • step S22 if
  • FIG. 5 is a flowchart showing a tampering detection procedure by the three-phase four-wire smart meter according to the third embodiment.
  • Embodiment 1 Merit Since the R-phase, S-phase, and T-phase currents are vector-synthesized, it is possible to cope with current changes due to load fluctuations that occur in each phase. Disadvantages Since the phase difference between the phases is 120 °, if the phase difference differs depending on the load connected to each phase, there is a difference between the vector composite value in step S11 of FIG. 3 and the vector composite value of the actual load current.
  • Embodiment 2 Advantages Since the current for each phase is monitored, tampering can be monitored without depending on the phase difference between the phases. Disadvantages Since the N-phase current change at the time of the current change in each of the R-phase, S-phase, and T-phase is monitored, each of the R-phase, S-phase, and T-phase can be used in an environment where a current change occurs due to load fluctuation. A phase current change and an N-phase current change occur at the same time, and there is a possibility that tampering is erroneously detected despite the normal connection.
  • the combination of the first embodiment and the second embodiment covers the disadvantages of the first embodiment and the second embodiment, and improves the tampering detection accuracy. be able to.
  • the phase difference between each phase is regarded as 120 ° without performing phase detection, and the difference between the absolute value of the vector composition of the R phase current, S phase current, and T phase current and the absolute value of the N phase current.
  • the predetermined threshold D3 is set to, for example, about several percent of the normal use phase current. That is,
  • the repetition period is, for example, about 100 msec.
  • step S32 When the formula IV is established, in step S32,
  • the repetition period is, for example, about 100 msec.
  • phase currents Ir, Is, It, and In which are vector amounts flowing in the R phase, S phase, T phase, and N phase before tampering determination, are measured by the current detection unit 1 and pass through the arithmetic control unit 5.
  • the storage unit 7 stores the period of about 4 times 100 msec.
  • phase currents Ira, Isa, Ita, Ina flowing inside the meter are measured by the current detector 1 with the phase currents that are vector quantities flowing in the R phase, S phase, T phase, and N phase after tampering determination (during determination). And input to the arithmetic control unit 5.
  • step S32 If the above expression is established in any of the R phase, S phase, and T phase (step S32), it is determined in step S33 whether or not
  • the tampering indicator LED or LCD (liquid Crystal Display) of the display unit 6 is turned on. Further, an event (tampering) occurrence is notified to the host device by the communication unit 4 (step 35).
  • the tampering current Irb during the R-phase bypass can be calculated as follows.
  • phase detection is not performed, and each phase (between RS, ST, and TR) is not detected.
  • the phase difference is regarded as 120 °, and is obtained from the difference between the absolute value of the N-phase current absolute value and the vector synthesis of the R-phase current, S-phase current, and T-phase current.
  • the tampering integrated power amount can be calculated by ⁇ [[Vr ⁇ n] ⁇ [Irb] ⁇ t] (step S36), and the power supplier's consumer It can be used as a reference value for a shortage claim against
  • [Vr-n] is the instantaneous value of the voltage Vr-n of the R-phase distribution line based on the N phase
  • [Irb] is the instantaneous value of Irb
  • t is the tampering occurrence time.
  • step S22 When
  • the present invention is useful for an electric power supply system, and is particularly suitable for a smart meter used in an electric power supply system in an environment where there are many tampering cases.

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Abstract

　三相４線式電力量計であって、Ｒ相配電線，Ｓ相配電線，Ｔ相配電線，中性線を流れるＲ相電流Ｉｒ，Ｓ相電流Ｉｓ，Ｔ相電流Ｉｔ，Ｎ相電流Ｉｎをそれぞれ計測する電流検出部を備えると共に、Ｒ－Ｓ相間、Ｓ－Ｔ相間、Ｔ－Ｒ相間の位相差をそれぞれ１２０°とみなし、Ｒ相電流，Ｓ相電流及びＴ相電流をベクトル合成したものの絶対値とＮ相電流絶対値との差の絶対値が所定閾値を超えたとき、バイパスタンパリングが発生したと判定するバイパスタンパリング検出手段を備えた。

Description

三相４線式電力量計
　本発明は、電力量などを計量する三相４線式電力量計に関し、特に、タンパリング（tampering）検出機能を有するものに係わる。
　電力量計では、通信機能と負荷の開閉機能を備えた電力量計であるスマートメーターを例に説明する。スマートメーターは、電力会社などの電力供給者が、電力需要家（家庭や工場など）に設置し、使用された電力量や電流などの電気量を計量、計測するものである。設置後にスマートメーターに不正配線を実施することで、使用した電力量をごまかし、請求される電力料金を少なくする盗電（タンパリング）がなされることがある。タンパリング方法のひとつであるバイパスタンパリングに対し、従来のスマートメーターは、スマートメーターに接続された配電線の上流側と下流側の電流を計測し、１次元的な差分によってタンパリングを検知していた（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１０－２０３９２６号公報
　単相回路の場合、配電線の上流側と下流側の電流の差分によりバイパスタンパリングの検出は可能であるが、三相４線式回路の場合は、各相間に位相差があるため、先行技術にある１次元での計算はできず、位相検出が必要になる。しかし、位相検出を行う場合、演算ソフトウェアの処理が複雑になってしまうという問題点があった。
　本発明は、上記問題点に鑑み、位相検出を行わないで、バイパスタンパリングの検出機能を有する三相４線式電力量計を提供することを目的とするものである。
　本発明は、使用電力量を計測する三相４線式電力量計において、Ｒ相配電線，Ｓ相配電線，Ｔ相配電線，中性線を流れるＲ相電流Ｉｒ，Ｓ相電流Ｉｓ，Ｔ相電流Ｉｔ，Ｎ相電流Ｉｎをそれぞれ計測する電流検出部、及び、Ｒ－Ｓ相間，Ｓ－Ｔ相間，Ｔ－Ｒ相間の位相差をそれぞれ１２０°とみなし、前記電流検出部で検出したＲ相電流，Ｓ相電流とＴ相電流をベクトル合成したものの絶対値とＮ相電流の絶対値との差の絶対値が所定閾値を超えたとき、バイパスタンパリングが発生したと判定するバイパスタンパリング検出手段を備えたものである。
　また、本発明は、使用電力量を計測する三相４線式電力量計において、Ｒ相配電線，Ｓ相配電線，Ｔ相配電線，中性線を流れるＲ相電流Ｉｒ，Ｓ相電流Ｉｓ，Ｔ相電流Ｉｔ，Ｎ相電流Ｉｎをそれぞれ計測する電流検出部、前記電流検出部で計測され、バイパスタンパリング判定前のＲ相電流Ｉｒ，Ｓ相電流Ｉｓ，Ｔ相電流Ｉｔ,Ｎ相電流Ｉｎをそれぞれ記憶する記憶部、及び、前記電流検出部で計測される相電流におけるバイパスタンパリングを判定する時点の前後において、Ｒ相配電線，Ｓ相配電線，Ｔ相配電線のいずれかの相電流に第１所定閾値より大きい変化があったときの、中性線のＮ相電流変化が第２所定閾値より小さい場合に、バイパスタンパリングが発生したと判定するバイパスタンパリング検出手段を備えたものである。
　さらに、本発明は、使用電力量を計測する三相４線式電力量計において、Ｒ相配電線，Ｓ相配電線，Ｔ相配電線，中性線を流れるＲ相電流Ｉｒ，Ｓ相電流Ｉｓ，Ｔ相電流Ｉｔ，Ｎ相電流Ｉｎをそれぞれ計測する電流検出部、前記電流検出部で計測され、バイパスタンパリング判定前のＲ相電流Ｉｒ，Ｓ相電流Ｉｓ，Ｔ相電流Ｉｔ,Ｎ相電流Ｉｎをそれぞれ記憶する記憶部、及び、Ｒ－Ｓ相間，Ｓ－Ｔ相間，Ｔ－Ｒ相間の位相差をそれぞれ１２０°とみなし、前記電流検出部で検出したＲ相電流，Ｓ相電流とＴ相電流をベクトル合成したものの絶対値とＮ相電流の絶対値との差の絶対値が第１所定閾値を超えたとき、かつ、前記電流検出部で計測される相電流におけるバイパスタンパリングを判定する時点の前後において、Ｒ相配電線，Ｓ相配電線，Ｔ相配電線のいずれかの相電流に第２所定閾値より大きい変化があったときの、中性線のＮ相電流変化が第３所定閾値より小さい場合に、バイパスタンパリングが発生したと判定するバイパスタンパリング検出手段を備えたものである。
　本発明に係わる三相４線式電力量計によれば、位相検出を行わないで、バイパスタンパリングの検出機能を有する三相４線式電力量計を提供することができる。
　本発明の前記以外の目的，特徴，観点及び効果は、図面を参照する以下の本発明の詳細な説明から、さらに明らかになるであろう。
本発明の実施の形態１における三相４線式スマートメーターのバイパスタンパリングの検出原理を説明する図である。 本発明の実施の形態１における三相４線式スマートメーターの内部回路構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態１の三相４線式スマートメーターによるバイパスタンパリング検出手順を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態２の三相４線式スマートメーターによるバイパスタンパリング検出手順を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態３の三相４線式スマートメーターによるバイパスタンパリング検出手順を示すフローチャートである。
実施の形態１．
　三相４線式電力量計では、通信機能と負荷の開閉機能を備えた電力量計である三相４線式スマートメーターを例に説明する。図１は実施の形態１における三相４線式スマートメーターのバイパスタンパリングの検出原理を説明する図で、その（ａ）はバイパスタンパリングがない正常時を示し、その（ｂ）はバイパスタンパリング時を示す。図２は実施の形態１における三相４線式スマートメーターの内部回路構成を示すブロック図である。図１において、電流Ｉｒ，Ｉｓ，Ｉｔ，Ｉｎは、電源（Ｙ結線）とスマートメーターとを接続するＲ相配電線，Ｓ相配電線，Ｔ相配電線，中性線（中性配電線）をそれぞれ流れるベクトル量であるＲ相電流，Ｓ相電流，Ｔ相電流，Ｎ相電流である。スマートメーターにおける１Ｓ，２Ｓ，３Ｓ，０Ｓは、電源側配電線，中性線にそれぞれ接続される端子、１Ｌ，２Ｌ，３Ｌ，０Ｌは負荷側配電線，中性線にそれぞれ接続される端子である。Ｉｒ，Ｉｓ，Ｉｔ，Ｉｎにおいて、Δｔは電流変化が発生した時間帯である。なお、以下で、タンパリングは、バイパスタンパリングを示すものとする。
　タンパリング時の検出原理について、図１を参照しながら説明する。三相４線式回路において、図１に示す矢印の向きを電流の正方向とすると、正常時（ａ）の各相の電流のベクトル和は、次のとおりになる。
　　Ｉｒ＋Ｉｓ＋Ｉｔ＝Ｉｎ　　-----　I式
　一方、Ｒ相にタンパリングが発生した時を例に説明する。タンパリングが発生すると、Ｒ相に流れる電流Ｉｒは、バイパス箇所で三相４線式スマートメーター内部に流れ、計測される電流Ｉｒａ（ベクトル量）とスマートメーター外部（バイパス部分）に流れる電流Ｉｒｂ（ベクトル量）に分流するため、次のとおりになる。
　　Ｉｒ＝Ｉｒａ＋Ｉｒｂ　　　-----　II式
II式より三相４線式スマートメーター内部に流れる電流Ｉｒａは、正常時に比べＩｒｂ分減少するため、三相４線式スマートメーターで計測される電力量も小さくなり、需要家（家庭や工場など）の支払う電気料金が不正に軽減される。
　実施の形態１について、図２、図３を参照しながら説明する。実施の形態１の三相４線式スマートメーターは、本来のスマートメーターとしての機能、すなわち、設置された需要家（家庭や工場など）への電力供給や消費電力量の計量・計測及び負荷の開閉、通信機能などに加え、さらに、タンパリング検出機能を有しており、検出したタンパリング情報を通信機能によりデータコンセントレータ（data　concentrator）へ送信し、データコンセントレータからさらに上位装置へ送信が可能となっている。
　図２は、実施の形態１における三相４線式スマートメーターの内部回路構成を示すブロック図である。１０は三相４線式スマートメーターである。電流検出部１は、電流トランスやシャント抵抗器等により構成され、Ｒ相電流Ｉｒ，Ｓ相電流Ｉｓ，Ｔ相電流Ｉｔ，Ｎ相電流Ｉｎをそれぞれ検出し、その電流に正比例した低レベルの電気信号に変換しメータ内部の演算制御部５に出力する。電流検出部１では、各相のベクトル量（瞬時値）を検出し、演算制御部５に出力している。電圧検出部３は電圧トランスや分圧抵抗器等により構成され、Ｎ相を基準としたＲ相電圧Ｖｒ－ｎ，Ｓ相電圧Ｖｓ－ｎ，Ｔ相電圧Ｖｔ－ｎ、（つまりＲ－Ｎ間電圧，Ｓ－Ｎ間電圧，Ｔ－Ｎ間電圧）をそれぞれ検出し、その電圧に正比例した低レベルの電気信号に変換しメータ内部の演算制御部５に出力する。電圧検出部３では、各相のベクトル量（瞬時値）を検出し、演算制御部５に出力している。
　演算制御部５では、需要家の積算使用電力量や各時間帯毎の時間帯積算使用電力量等の演算、タンパリングの検出（バイパスタンパリング検出手段による検出）などを行う。需要家の積算使用電力量は、Σ[[[Ｖｒ－ｎ]×[Ｉｒ]＋[Ｖｓ－ｎ]×[Ｉｓ]＋[Ｖｔ－ｎ]×[Ｉｔ]]×ｔ]で求められる。但し、[Ｖｒ－ｎ]，[Ｖｓ－ｎ]，[Ｖｔ－ｎ]，[Ｉｒ]，[Ｉｓ]，[Ｉｔ]は、その電気量の瞬時値、ｔは時間である。
　スマートメーター１０は、演算制御部５からの信号により負荷への電路の開閉を行う開閉部２を有している。開閉部２により、テナントが入退去したとき、負荷への電路を閉鎖開放する。また、電力需要家に不正があったときに、負荷への電路を開放する。スマートメーター１０は、さらに、記憶部７，表示部６と通信部４を有している。記憶部７は、ＦＩＦＯテーブル（first　in,　first　out　table）を有し、演算制御部５からの信号により、Ｒ相電流Ｉｒ，Ｓ相電流Ｉｓ，Ｔ相電流Ｉｔ，Ｎ相電流Ｉｎを１００ｍｓｅｃの４倍程度の期間記憶している。記憶部７はタンパリング情報等の各種イベントや需要家の積算使用電力量等の計測情報なども記憶する。表示部６は需要家の積算使用電力量等の計測値，タンパリング情報などをディスプレイに表示する。通信部４は、例えば、電力線搬送通信のためＲ相配電線，Ｓ相配電線，Ｔ相配電線，Ｎ相配電線と接続され、演算制御部５と交信し、積算使用電力量やタンパリング情報を上位装置に連絡すると共に、上位装置からの信号（指示）を受ける。
　図１に記載のとおり、タンパリング時（ｂ）にスマートメーター内部を流れる電流、例えばＲ相バイパス時をＩｒａとすると、正常時（ａ）及びタンパリング時（ｂ）のスマートメーター内部に流れる各相電流の関係は、次の式で表される。
　　正常時　　　　　・・・　Ｉｒ＋Ｉｓ＋Ｉｔ－Ｉｎ＝０・・　I’式
　　タンパリング時　・・・　Ｉｒａ＋Ｉｓ＋Ｉｔ－Ｉｎ≠０・　III式
I’式とIII式の違いにより、タンパリングの検知は、各相電流の位相を検出し、ベクトル合成することで、タンパリングの検出は可能だが、位相検出を行う場合、演算ソフトウェアの処理が複雑になる問題がある。そのため、実施の形態１のスマートメーターでは、位相検出を行わないでタンパリングの検出を行う。
　図３は、実施の形態１の三相４線式スマートメーターによるバイパスタンパリング検出手順を示すフローチャートである。三相４線式回路の各相間（Ｒ－Ｓ間、Ｓ－Ｔ間、Ｔ－Ｒ間）の位相差は通常１２０°であることから、位相検出は行わないで、前記各相間の位相差を１２０°とみなし、Ｒ相電流，Ｓ相電流とＴ相電流をベクトル合成したものの絶対値とＮ相電流絶対値との差の絶対値が所定閾値Ｄ１より大きいか否か判定する（ステップＳ１１）。なお、所定閾値Ｄ１は、例えば、通常使用時相電流の数％程度に設定する。
すなわち、
　　｜｜Ｉｒ＋Ｉｓ＋Ｉｔ｜－｜Ｉｎ｜｜＞Ｄ１　　-----　IV式
であるか否か判定する。IV式が成立しないときは、スタートに戻り、繰り返し、ステップＳ１１を実行し判定する。繰り返し周期は、例えは、１００ｍ　sec程度である。IV式が成立すると、タンパリングが発生したと判定する（ステップＳ１２）。
　そして、タンパリングが発生したと判定すると、表示部６のタンパリング表示器ＬＥＤやＬＣＤ（liquid　Crystal　Display）を点灯する。さらに、通信部４により上位装置へイベント（タンパリング）発生を連絡する（ステップＳ１３）。
　また、I式、II式により、次のとおり、例えばＲ相バイパス時のタンパリング電流Irbを算出することができる。
｜Ｉｒｂ｜＝｜｜Ｉｒａ＋Ｉｓ＋Ｉｔ｜－｜Ｉｎ｜｜　-----　V式
　但し、Ｉｒａはバイパスタンパリング時の電流検出部１によるＲ相配電線の計測電流、｜Ｉｒａ＋Ｉｓ＋Ｉｔ｜はＩｒａ，ＩｓとＩｔをベクトル合成したものの絶対値、｜Ｉｎ｜はＮ相電流の絶対値である。
　このときも、位相検出は行わないで、各相間（Ｒ－Ｓ間、Ｓ－Ｔ間、Ｔ－Ｒ間）の位相差を１２０°とみなし、Ｒ相電流,Ｓ相電流,Ｔ相電流をベクトル合成したものの絶対値とＮ相電流絶対値との差の絶対値より求めている。V式によりタンパリング電流Ｉｒｂが算出できるため、Σ[[Ｖｒ－ｎ]×[Ｉｒｂ]×ｔ]により、タンパリング積算電力量を算出することができ（ステップＳ１４）、電力供給者の需要家に対する不足金請求などの参考値として使用することができる。但し、[Ｖｒ－ｎ]はＮ相を基準としたＲ相配電線の電圧Ｖｒ－ｎの瞬時値、[Ｉｒｂ]はＩｒｂの瞬時値、ｔはタンパリングの発生時間である。
　以上のように、位相検出を行わなくてもタンパリングの検出ができ、検出した情報をスマートメーターの通信機能により上位へ通知することができる。また、タンパリングが発生したスマートメーターの場所と相を上位で把握することができ、現地確認作業時間を軽減することができる。さらに、上位からの命令または、スマートメーターの設定で、スマートメーターの開閉機能により負荷の遮断が可能である。
実施の形態２．
　図４は実施の形態２の三相４線式スマートメーターによるタンパリング検出手順を示すフローチャートである。タンパリング発生時の各相電流の変化については、図１を参照しながら説明する。I式より、Ｎ相に流れる電流Ｉｎは、Ｒ相，Ｓ相，Ｔ相に流れる電流に依存しているため、正常時（ａ）、例えばＲ相に流れる電流Ｉｒが変化するとＩｎも変化する。しかし、タンパリング時（ｂ）による分流は、タンパリング箇所で発生するのみであり、配電線に流れる電流は変化しないため、Ｉｎは変化しない。
　そのため、実施の形態２では、電流検出部1で計測され、タンパリング判定前のＲ相電流Ｉｒ，Ｓ相電流Ｉｓ，Ｔ相電流Ｉｔ,Ｎ相電流Ｉｎを記憶部７にそれぞれ記憶している。図４のとおり、電流検出部１で計測される相電流におけるバイパスタンパリングを判定する時点の前後において、Ｒ相配電線，Ｓ相配電線，Ｔ相配電線のいずれかの相電流に所定閾値Ｅ２より大きい変化があり（ステップＳ２１）、かつ、その時に中性線に流れるＮ相電流の変化が所定閾値Ｆ２より小さい場合（ステップＳ２２）、バイパスタンパリングが発生したと判定する。所定の閾値Ｅ２,Ｆ２は、例えば、通常使用時相電流の数％程度に設定する。
　詳しく説明すると、図４において、
　　　　　｜Ｉｒ｜－｜Ｉｒａ｜＞Ｅ２，
　　　　　｜Ｉｓ｜－｜Ｉｓａ｜＞Ｅ２，ｏｒ
　　　　　｜Ｉｔ｜－｜Ｉｔａ｜＞Ｅ２　　　　　　-----　VI式
Ｒ相，Ｓ相，Ｔ相のいずれかで前記式が成立しなければ、スタートに戻り、ステップＳ２１を繰り返し行う。繰り返し周期は、例えば１００ｍsec程度である。なお、タンパリング判定前のＲ相，Ｓ相，Ｔ相,Ｎ相に流れるベクトル量である相電流Ｉｒ,Ｉｓ,Ｉｔ,Ｉｎは、電流検出部１で測定され、演算制御部５を経由して記憶部７に１００ｍｓｅｃの４倍程度の期間記憶されている。タンパリング判定後（判定時）のＲ相，Ｓ相，Ｔ相,Ｎ相に流れるベクトル量である相電流で、メーター内部に流れる相電流Ｉｒａ,　Ｉｓａ,Ｉｔａ,Ｉｎａは電流検出部１で測定され、演算制御部５に入力される。
　Ｒ相，Ｓ相，Ｔ相のいずれかで前記式が成立すれば（ステップＳ２１）、ステップＳ２２で
｜｜Ｉｎａ｜－｜Ｉｎ｜｜＜Ｆ２　　　　　　　　-----　VII式
であるか否か判定し、成立すれば、タンパリングが発生したと判定する（ステップＳ２３）。
　タンパリングが発生したと判定すると、表示部６のタンパリング表示器ＬＥＤやＬＣＤ（liquid　Crystal　Display）を点灯する。さらに、通信部４により上位装置へイベント（タンパリング）発生を連絡する（ステップ２４）。
　なお、ステップＳ２２で、｜｜Ｉｎａ｜－｜Ｉｎ｜｜＜Ｆ２が成立しないときは、スタートに戻り、ステップＳ２１を繰り返し行う。
実施の形態３．
　図５は実施の形態３の三相４線式スマートメーターによるタンパリング検出手順を示すフローチャートである。実施の形態１及び実施の形態２では、次のとおり、それぞれにメリットとデメリットがある。
　　実施の形態１：
　　メリット　　Ｒ相，Ｓ相，Ｔ相の各相電流をベクトル合成しているため、各相で発生する負荷変動による電流変化にも対応できる。
　　デメリット　各相間の位相差を１２０°としているため、各相に接続されている負荷により位相差が異なる場合、図３のステップＳ１１でのベクトル合成値と実際の負荷電流のベクトル合成値に差が発生し、正常接続時にも関わらずタンパリングを誤検出する可能性がある。
　　実施の形態２：
　　メリット　　各相毎の電流を監視するため、各相間の位相差に依存せず、タンパリングの監視が可能である。
　　デメリット　Ｒ相，Ｓ相，Ｔ相の各相の電流変化時のＮ相電流変化を監視しているため、負荷変動による電流変化が発生する環境下では、Ｒ相，Ｓ相，Ｔ相の各相の電流変化とＮ相の電流変化が同時に発生し、正常接続時にも関わらずタンパリングを誤検出する可能性がある。
　そこで、図５の検出手順のとおり、実施の形態１と実施の形態２を組合せて使用することにより、実施の形態１及び実施の形態２でのデメリットをカバーし、タンパリングの検出精度を高めることができる。
　図５において、位相検出は行わないで、各相間の位相差を１２０°とみなし、Ｒ相電流,Ｓ相電流,Ｔ相電流をベクトル合成したものの絶対値とＮ相電流の絶対値との差の絶対値が所定の閾値Ｄ３より大きいか否か判定する（ステップＳ３１）。所定の閾値Ｄ３は、例えば、通常使用時相電流の数％程度に設定する。
すなわち、
　　｜｜Ｉｒ＋Ｉｓ＋Ｉｔ｜－｜Ｉｎ｜｜＞Ｄ３　　-----　IV式
であるか否か判定する。IV式が成立しないときは、スタートに戻り、繰り返し、ステップＳ３１を実行し判定する。繰り返し周期は、例えは、１００ｍ　sec程度である。
　IV式が成立すると、ステップＳ３２で、
　　　　　｜Ｉｒ｜－｜Ｉｒａ｜＞Ｅ３，
　　　　　｜Ｉｓ｜－｜Ｉｓａ｜＞Ｅ３，ｏｒ
　　　　　｜Ｉｔ｜－｜Ｉｔａ｜＞Ｅ３　　　　　　-----　VI式
Ｒ相，Ｓ相，Ｔ相のいずれかで前記式が成立しなければ、スタートに戻り、ステップＳ３１から繰り返し行う。繰り返し周期は、例えば１００ｍ　sec程度である。なお、タンパリング判定前のＲ相，Ｓ相，Ｔ相,Ｎ相に流れるベクトル量である相電流Ｉｒ,Ｉｓ,Ｉｔ,Ｉｎは、電流検出部１で測定され、演算制御部５を経由して記憶部７に１００ｍｓｅｃの４倍程度の期間記憶されている。タンパリング判定後（判定時）のＲ相，Ｓ相，Ｔ相,Ｎ相に流れるベクトル量である相電流で、メータ内部に流れる相電流Ｉｒａ,　Ｉｓａ,Ｉｔａ,Ｉｎａは電流検出部１で測定され、演算制御部５に入力される。
　Ｒ相，Ｓ相，Ｔ相のいずれかで前記式が成立すれば（ステップＳ３２）、ステップＳ３３で
｜｜Ｉｎａ｜－｜Ｉｎ｜｜＜Ｆ３　　　　　　　　-----　VII式
であるか否か判定し、成立すれば、タンパリングが発生したと判定する（ステップＳ３４）。
　タンパリングが発生したと判定すると、表示部６のタンパリング表示器ＬＥＤやＬＣＤ（liquid　Crystal　Display）を点灯する。さらに、通信部４により上位装置へイベント（タンパリング）発生を連絡する（ステップ３５）。
　また、V式より、次のとおり、例えばＲ相バイパス時のタンパリング電流Irbを算出することができる。
｜Ｉｒｂ｜＝｜｜Ｉｒａ＋Ｉｓ＋Ｉｔ｜－｜Ｉｎ｜｜　-----　V式
このときも、位相検出は行わないで、各相間（Ｒ－Ｓ間、Ｓ－Ｔ間、Ｔ－Ｒ間）の位相差を１２０°とみなし、Ｎ相電流絶対値とＲ相電流，Ｓ相電流，Ｔ相電流をベクトル合成したものの絶対値との差より求めている。V式によりタンパリング電流Ｉｒｂが算出できるため、Σ[[Ｖｒ－ｎ]×[Ｉｒｂ]×ｔ]により、タンパリング積算電力量を算出することができ（ステップＳ３６）、電力供給者の需要家に対する不足金請求などの参考値として使用することができる。但し、[Ｖｒ－ｎ]はＮ相を基準としたＲ相配電線の電圧Ｖｒ－ｎの瞬時値、[Ｉｒｂ]はＩｒｂの瞬時値、ｔはタンパリングの発生時間である。
　なお、ステップＳ２２で、｜｜Ｉｎａ｜－｜Ｉｎ｜｜＜Ｆ３が成立しないときは、スタートに戻り、ステップＳ３１を繰り返し行う。
　なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
　以上のように、本発明は、電力供給システムに有用であり、特に、タンパリング事例の多い環境下の電力供給システムで使用するスマートメーターに適している。

Claims (5)

  1. 　使用電力量を計測する三相４線式電力量計において、
    Ｒ相配電線，Ｓ相配電線，Ｔ相配電線，中性線を流れるＲ相電流Ｉｒ，Ｓ相電流Ｉｓ，Ｔ相電流Ｉｔ，Ｎ相電流Ｉｎをそれぞれ計測する電流検出部、及び、
    Ｒ－Ｓ相間，Ｓ－Ｔ相間，Ｔ－Ｒ相間の位相差をそれぞれ１２０°とみなし、前記電流検出部で検出したＲ相電流，Ｓ相電流とＴ相電流をベクトル合成したものの絶対値とＮ相電流の絶対値との差の絶対値が所定閾値を超えたとき、バイパスタンパリングが発生したと判定するバイパスタンパリング検出手段を備えたことを特徴とする三相４線式電力量計。
  2. 　Ｎ相を基準とした各相電圧を計測する電圧検出部、及び、
    バイパスタンパリングが発生した相配電線をＲ相配電線としたとき、
    バイパスタンパリング電流Ｉｒｂを、
    ｜Ｉｒｂ｜＝｜｜Ｉｒａ＋Ｉｓ＋Ｉｔ｜－｜Ｉｎ｜｜
    但し、Ｉｒａはバイパスタンパリング時の前記電流検出部によるＲ相配電線の計測電流、｜Ｉｒａ＋Ｉｓ＋Ｉｔ｜はＩｒａ，ＩｓとＩｔをベクトル合成したものの絶対値、｜Ｉｎ｜はＮ相電流の絶対値、
    で求め、
    　　　[Ｉｒｂ]×[Ｖｒ－ｎ]×ｔ
    　　　但し、[Ｉｒｂ]はＩｒｂの瞬時値、[Ｖｒ－ｎ]はＮ相を基準としたＲ相電圧Ｖｒ－ｎの瞬時値、ｔはバイパスタンパリングの発生時間、
    でバイパスタンパリングされた積算電力量を算出する手段を、さらに備えた請求項１記載の三相４線式電力量計。
  3. 　使用電力量を計測する三相４線式電力量計において、
    Ｒ相配電線，Ｓ相配電線，Ｔ相配電線，中性線を流れるＲ相電流Ｉｒ，Ｓ相電流Ｉｓ，Ｔ相電流Ｉｔ，Ｎ相電流Ｉｎをそれぞれ計測する電流検出部、
    前記電流検出部で計測され、バイパスタンパリング判定前のＲ相電流Ｉｒ，Ｓ相電流Ｉｓ，Ｔ相電流Ｉｔ,Ｎ相電流Ｉｎをそれぞれ記憶する記憶部、及び、
    前記電流検出部で計測される相電流におけるバイパスタンパリングを判定する時点の前後において、Ｒ相配電線，Ｓ相配電線，Ｔ相配電線のいずれかの相電流に第１所定閾値より大きい変化があったときの、中性線のＮ相電流変化が第２所定閾値より小さい場合に、バイパスタンパリングが発生したと判定するバイパスタンパリング検出手段を備えたことを特徴とする三相４線式電力量計。
  4. 　使用電力量を計測する三相４線式電力量計において、
    Ｒ相配電線，Ｓ相配電線，Ｔ相配電線，中性線を流れるＲ相電流Ｉｒ，Ｓ相電流Ｉｓ，Ｔ相電流Ｉｔ，Ｎ相電流Ｉｎをそれぞれ計測する電流検出部、
    前記電流検出部で計測され、バイパスタンパリング判定前のＲ相電流Ｉｒ，Ｓ相電流Ｉｓ，Ｔ相電流Ｉｔ,Ｎ相電流Ｉｎをそれぞれ記憶する記憶部、及び、
    Ｒ－Ｓ相間，Ｓ－Ｔ相間，Ｔ－Ｒ相間の位相差をそれぞれ１２０°とみなし、前記電流検出部で検出したＲ相電流，Ｓ相電流とＴ相電流をベクトル合成したものの絶対値とＮ相電流の絶対値との差の絶対値が第１所定閾値を超えたとき、かつ、
    前記電流検出部で計測される相電流におけるバイパスタンパリングを判定する時点の前後において、Ｒ相配電線，Ｓ相配電線，Ｔ相配電線のいずれかの相電流に第２所定閾値より大きい変化があったときの、中性線のＮ相電流変化が第３所定閾値より小さい場合に、バイパスタンパリングが発生したと判定するバイパスタンパリング検出手段を備えたことを特徴とする三相４線式電力量計。
  5. 　電力量計は通信機能と負荷の開閉機能を備えたスマートメーターである請求項１～請求項４のいずれか１項に記載の三相４線式電力量計。
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