WO2021070348A1 - 三相交流電流測定方法、三相交流電流測定プログラム及び三相交流電流測定システム - Google Patents

三相交流電流測定方法、三相交流電流測定プログラム及び三相交流電流測定システム Download PDF

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WO2021070348A1
WO2021070348A1 PCT/JP2019/040120 JP2019040120W WO2021070348A1 WO 2021070348 A1 WO2021070348 A1 WO 2021070348A1 JP 2019040120 W JP2019040120 W JP 2019040120W WO 2021070348 A1 WO2021070348 A1 WO 2021070348A1
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electric circuit
magnetic field
current
bus bar
electric
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PCT/JP2019/040120
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English (en)
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Inventor
俊二 阿部
Original Assignee
株式会社マクニカ
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R19/00—Arrangements for measuring currents or voltages or for indicating presence or sign thereof
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R35/00—Testing or calibrating of apparatus covered by the other groups of this subclass

Definitions

  • the present invention relates to a three-phase alternating current measuring method, a three-phase alternating current measuring program, and a three-phase alternating current measuring system.
  • An object of the present disclosure is to provide a three-phase alternating current measuring method capable of measuring a three-phase alternating current flowing through a three-phase three-wire transmission / distribution line with a single magnetic field sensor.
  • a measurement value indicating the strength of the magnetic field generated by the flow of three-phase AC current is obtained from the sensor, and the correction defined by the positional relationship between the first electric circuit, the second electric current, and the third electric current and the magnetic field sensor is obtained. It includes calculating the current value indicating the magnitude of the current flowing through the second electric circuit from the coefficient and the measured value, and outputting the current value signal indicating the current value.
  • the first electric circuit, the second electric circuit, and the third electric circuit are oriented in the first direction orthogonal to the extending direction in which the first electric circuit, the second electric circuit, and the third electric circuit are extended. It is preferable that the correction coefficients are sequentially arranged adjacent to each other, and the correction coefficient is calculated from the first-direction component of the strength of the magnetic field generated by the current flowing through each of the first electric circuit, the second electric circuit, and the third electric circuit.
  • the magnetic field sensor is arranged at a position separated from the second electric circuit in the second direction orthogonal to both the stretching direction and the first direction.
  • the correction coefficient is the strength of the magnetic field generated by the flow of the first electric circuit and the third electric circuit from the strength of the magnetic field generated by the current flowing through the second electric circuit. It is preferable to calculate by subtracting the first-direction component of the current.
  • the separation distance in the first direction between the first electric circuit and the second electric circuit is the separation distance in the first direction between the second electric circuit and the third electric circuit.
  • the first-direction component of the strength of the magnetic field generated by the flow of the first electric circuit and the third electric circuit used when calculating the correction coefficient is preferably the same value.
  • the magnetic field sensor is mounted on the terminal block to which the electric wires forming the first electric circuit, the second electric circuit and the third electric circuit are connected.
  • the terminal block is a first bus bar in which the electric wires forming the first electric line, the second electric line, and the third electric line are sequentially arranged in the first direction so as to be fixed.
  • the second bus bar and the third bus bar are provided, and the magnetic field sensor is preferably arranged in the vicinity of the second bus bar.
  • the three-phase AC current measurement program is a single unit arranged in the vicinity of any of the first electric circuit, the second electric current, and the third electric current through which the three-phase AC current having a fixed phase difference is passed.
  • the measured value indicating the strength of the magnetic field generated by the flow of the three-phase AC current is obtained from the magnetic field sensor of the above, and it is defined by the positional relationship between the first electric circuit, the second electric current, and the third electric current and the magnetic field sensor.
  • the correction coefficient and the current value indicating the magnitude of the current flowing in the second electric circuit are calculated from the measured value, and the computer is made to execute the process of outputting the current value signal indicating the current value.
  • the three-phase AC current measuring system is a single unit arranged close to any one of the first electric circuit, the second electric circuit, and the third electric circuit through which the three-phase AC current having a fixed phase difference is passed.
  • the correction coefficient defined by the positional relationship between the two the current value calculation unit that calculates the current value indicating the magnitude of the current flowing in the second electric circuit from the measured value, and the current that outputs the current value signal indicating the current value. It has a value output unit.
  • the three-phase alternating current flowing through the three-phase three-wire transmission / distribution line can be measured by a single magnetic field sensor.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of the terminal block shown in FIG. 1
  • FIG. 2 is a plan view of the terminal block shown in FIG. 1
  • FIG. d is a front view of the terminal block shown in FIG. d
  • FIG. 1 is a figure for demonstrating an example of the method of calculating a correction coefficient
  • (a) is a figure which shows the positional relationship between a magnetic field sensor, a 1st bus bar, a 2nd bus bar and a 3rd bus bar
  • (b) is a figure which shows.
  • (a) is a figure which shows the positional relationship between a magnetic field sensor, a 1st bus bar, a 2nd bus bar and a 3rd bus bar, and is (b). ) Is a diagram showing the magnetic flux density generated in the magnetic field sensor when the three-phase alternating current flows through the first bus bar, the second bus bar, and the third bus bar.
  • FIG. 1 is a diagram showing a three-phase alternating current measuring system according to an embodiment.
  • the three-phase alternating current measurement system 1 has a magnetic field sensor 10 and an arithmetic unit 20 connected to the magnetic field sensor 10 via a communication path 11.
  • the magnetic field sensor 10 is a magnetic field sensor such as a geomagnetic sensor and a hall sensor, which are also called MI (Magneto-Impedance) sensors, and is arranged inside a terminal block 13 arranged on the electric panel 12.
  • the magnetic field sensor 10 measures the magnetic flux density indicating the strength of the magnetic field generated by the flow of the three-phase AC current through the first distribution line 14, the second distribution line 15, and the third distribution line 16.
  • the magnetic field sensor 10 can measure each magnetic flux density in the three axial directions of XYZ.
  • the magnetic field sensor 10 outputs a measured value signal indicating the measured measured value.
  • the magnetic flux density is an example of a measured value indicating the strength of a magnetic field.
  • the communication path 11 may communicate a signal between the magnetic field sensor 10 and the arithmetic unit 20 by wired communication, or may communicate a signal between the magnetic field sensor 10 and the arithmetic unit 20 by wireless communication.
  • the communication path 11 communicates a signal between the magnetic field sensor 10 and the arithmetic unit 20 by using a communication protocol such as I2C.
  • the electric board 12 may be, for example, a distribution board in which various devices that receive high-voltage power and transform the received high-voltage power into low-voltage power may be accommodated, or a distribution board that distributes low-voltage power from the power receiving board to various facilities. ..
  • FIG. 2 (a) is an exploded perspective view of the terminal block 13
  • FIG. 2 (b) is a plan view of the terminal block 13
  • FIG. 2 (c) is a front view of the terminal block 13 and FIG. 2 (d). ) Is a side view of the terminal block 13.
  • the terminal block 13 has a base material 130, a first bus bar 131, a second bus bar 132, a third bus bar 133, a housing 134, and a lid material 135.
  • the base material 130 is an insulating member formed of a thermosetting resin such as a phenol resin and an epoxy resin.
  • the first bus bar 131, the second bus bar 132, and the third bus bar 133 are rectangular parallelepiped conductors extending in the stretching direction indicated by arrows in FIGS. 2 (a) to 2 (d), and are made of a metal such as copper. Is formed of, and is mounted on the base material 130.
  • the first bus bar 131 is connected to the first distribution line 14, the second bus bar 132 is connected to the second distribution line 15, and the third bus bar 133 is connected to the third distribution line 16.
  • the first bus bar 131, the second bus bar 132, and the third bus bar 133, the first distribution line 14, the second distribution line 15, and the third distribution line 14 are formed by the crimp terminal 136 and the fastening member such as a screw screwed into the screw hole 137. It is connected to the distribution line 16.
  • Each of the first bus bar 131, the second bus bar 132, and the third bus bar 133 is an example of a first electric circuit, a second electric circuit, and a third electric circuit through which a three-phase alternating current having a fixed phase difference is passed.
  • the housing 134 is an insulating member formed of a thermosetting resin such as a phenol resin and an epoxy resin, and is a case for accommodating the first bus bar 131, the second bus bar 132, and the third bus bar 133 together with the base material 130. To form.
  • the housing 134 has a sensor accommodating portion 138 formed on the upper surface thereof, which is a recess for accommodating the magnetic field sensor 10.
  • the magnetic field sensor 10 is mounted on the terminal block 13 by being housed in the sensor housing unit 138.
  • the lid member 135 is arranged so as to cover the sensor accommodating portion 138, and seals the magnetic field sensor 10 accommodated in the sensor accommodating portion 138.
  • the magnetic field sensor 10 mounted on the terminal block 13 has a second bus bar in a second direction orthogonal to both the stretching direction and the first direction in which each of the first bus bar 131, the second bus bar 132, and the third bus bar 133 extends. It is placed at a position away from 132. That is, the magnetic field sensor 10 is arranged directly above the second bus bar 132. Further, the magnetic field sensor 10 measures the magnetic flux densities B in each of the stretching direction, the first direction, and the second direction.
  • Each of the first distribution line 14, the second distribution line 15, and the third distribution line 16 has, for example, a conductor formed of a copper stranded wire and a coating material for coating the conductor, and the phase difference is fixed. A phase alternating current is passed.
  • the arithmetic unit 20 includes a communication unit 21, a storage unit 22, an input unit 23, an output unit 24, and a processing unit 30.
  • the communication unit 21, the storage unit 22, the input unit 23, the output unit 24, and the processing unit 30 are connected to each other via the bus 25.
  • the arithmetic unit 20 has a correction coefficient defined by the positional relationship between the first distribution line 14 to the third distribution line 16 and the magnetic field sensor 10, and the strength of the magnetic field generated by the flow of the three-phase AC current. The magnitude of the current flowing through the 1st distribution line 14 to the 3rd distribution line 16 is calculated.
  • the communication unit 21 has a communication interface circuit such as Ethernet (registered trademark).
  • the communication unit 21 communicates with the magnetic field sensor 10 via the communication path 11.
  • the storage unit 22 includes, for example, at least one of a semiconductor storage device, a magnetic tape device, a magnetic disk device, or an optical disk device.
  • the storage unit 22 stores an operating system program, a driver program, an application program, data, and the like used for processing in the processing unit 30.
  • the storage unit 22 is a three-phase alternating current calculation program for causing the processing unit 30 to execute a three-phase alternating current calculation process for calculating the magnitude of the current flowing through the first bus bar 131 to the third bus bar 133 as an application program. Etc. are memorized.
  • the three-phase alternating current calculation program may be installed in the storage unit 22 from a computer-readable portable recording medium such as a CD-ROM or a DVD-ROM using a known setup program or the like.
  • the storage unit 22 stores various data used in the three-phase alternating current arithmetic processing. Further, the storage unit 22 temporarily stores temporary data related to a predetermined process, and stores a database for accumulating the data. For example, the storage unit 22 stores the correction coefficient information 220 indicating the correction coefficient ⁇ used when executing the three-phase alternating current arithmetic processing.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining a method of calculating the correction coefficient ⁇ .
  • FIG. 3A is a diagram showing the positional relationship between the magnetic field sensor 10 and the first bus bar 131, the second bus bar 132, and the third bus bar 133.
  • FIG. 3B is a diagram showing the magnetic flux density generated in the magnetic field sensor 10 when a three-phase alternating current flows through the first bus bar 131, the second bus bar 132, and the third bus bar 133.
  • the first bus bar 131, the second bus bar 132, and the third bus bar 133 are arranged apart from each other in the first direction.
  • the separation distance between the first bus bar 131 and the second bus bar 132 and the separation distance between the second bus bar 132 and the third bus bar 133 are the same and are shown by L in FIG. 3A.
  • the magnetic field sensor 10 is arranged at a position separated from the second bus bar 132 in the second direction.
  • the separation distance between the second bus bar 132 and the magnetic field sensor 10 is shown by D in FIG. 3A.
  • the second direction component of the separation distance between the first bus bar 131, the second bus bar 132, the third bus bar 133, and the magnetic field sensor 10 is the same, and is shown by D in FIG. 3A.
  • the separation distance between the first bus bar 131 and the magnetic field sensor 10 and the separation distance between the third bus bar 133 and the magnetic field sensor 10 are the same, and both are indicated by R in FIG. 3A.
  • the separation distance R between the first bus bar 131 and the third bus bar 133 and the magnetic field sensor 10 is
  • the separation distance between the second bus bar 132 and the magnetic field sensor 10 is D.
  • FIG. 4 is a diagram showing changes over time in the three-phase alternating current flowing through the first bus bar 131, the second bus bar 132, and the third bus bar 133.
  • the horizontal axis represents time and the vertical axis represents current value.
  • the alternating currents flowing in each of the first bus bar 131, the second bus bar 132, and the third bus bar 133 are fixed at a phase difference of 120 °.
  • the time t1 is the time at which the current value of the alternating current 401 flowing through the first bus bar 131 reaches its peak value.
  • the time t2 is the time at which the current value of the alternating current 402 flowing through the second bus bar 132 reaches its peak value.
  • the time t3 is the time at which the current value of the alternating current 403 flowing through the third bus bar 133 reaches its peak value.
  • the alternating current 401 flowing through the first bus bar 131 flows in the positive direction
  • the alternating currents 402 and 403 flowing through the second bus bar 132 and the third bus bar 133 flow in the negative direction.
  • the AC currents 402 and 403 current values are half the maximum value.
  • the alternating current 402 flowing through the second bus bar 132 flows in the positive direction, and the alternating currents 401 and 403 flowing through the first bus bar 131 and the third bus bar 133 flow in the negative direction.
  • the AC currents 401 and 403 current values are half the maximum value.
  • the alternating current 403 flowing through the third bus bar 133 flows in the positive direction, and the alternating currents 401 and 402 flowing through the first bus bar 131 and the second bus bar 132 flow in the negative direction.
  • the AC currents 401 and 402 current values are half the maximum value.
  • the alternating current 402 flowing through the second bus bar 132 flows in the positive direction, and the alternating currents 401 and 403 flowing through the first bus bar 131 and the third bus bar 133 flow in the negative direction. .. Since the alternating current flows in the opposite direction, the direction of the magnetic flux density generated by the alternating current 402 of the second bus bar 132 is opposite to the direction of the magnetic flux density generated by the alternating currents 401 and 403 of the first bus bar 131 and the third bus bar 133. Is.
  • the magnetic flux density B 2 generated by the alternating current 402 of the second bus bar 132 has a positive vector component oriented in the first direction.
  • the magnetic flux densities B 1 and B 3 generated by the alternating currents 401 and 403 of the first bus bar 131 and the third bus bar 133 have negative vector components B 1X and B 3X facing in the first direction.
  • the magnetic flux density B 1 generated in the magnetic field sensor 10 due to the current I 1 flowing through the first bus bar 131 is
  • the first direction component B 1X of the magnetic flux density B 1 is
  • the magnetic flux density B 2 generated in the magnetic field sensor 10 due to the current I 2 flowing through the second bus bar 132 is determined.
  • the magnetic flux density B 3 generated in the magnetic field sensor 10 due to the current I 3 flowing through the third bus bar 133 is determined by the magnetic flux density B 3.
  • the first direction component B 3X of the magnetic flux density B 3 is
  • the measured magnetic flux density B M measured by the magnetic field sensor 10 as the sum of the first-direction component B 3X of the component B 1X and the magnetic flux density B 3 is
  • the measured magnetic flux density B M can be obtained by substituting equations (3), (4) and (6) into equation (7).
  • FIG. 5 is a diagram showing a simulation result of the magnetic flux density measured by the magnetic field sensor 10
  • FIG. 5 (a) is a simulation result when L is twice D
  • FIG. 5 (b) is L and D. Is the simulation result when and is the same.
  • the horizontal axis represents time and the vertical axis represents magnetic flux density.
  • reference numeral 511 indicates a first-direction component B 1X of the magnetic flux density B 1
  • reference numeral 512 indicates a magnetic flux density B 2
  • reference numeral 513 indicates a first-direction component B 3X of the magnetic flux density B 3.
  • Reference numeral 514 denotes a synthesized wave of the first direction component B 3X of the first direction component B 1X and the magnetic flux density B 3 of the magnetic flux density B 1
  • reference numeral 515 denotes a measurement magnetic flux density B M as measured by the magnetic field sensor 10.
  • reference numeral 521 indicates the first direction component B 1X of the magnetic flux density B 1
  • reference numeral 522 indicates the magnetic flux density B 2
  • reference numeral 523 indicates the first direction component B 3X of the magnetic flux density B 3.
  • Reference numeral 524 denotes a synthesized wave of the first direction component B 3X of the first direction component B 1X and the magnetic flux density B 3 of the magnetic flux density B 1
  • reference numeral 525 denotes a measurement magnetic flux density B M as measured by the magnetic field sensor 10.
  • the maximum values 516 and 526 of the measured magnetic flux density B M at time t2 are the first-direction components B 1X and the magnetic flux density B 3 of the magnetic flux density B 1 at time t2 from the maximum values 517 and 527 of the magnetic flux density B 2 at time t2. It matches the value obtained by subtracting the maximum values 518 and 528 of the combined wave of the first direction component B 3X.
  • the input unit 23 may be any device as long as it can input data, for example, a touch panel, a keyboard, or the like.
  • the operator can input characters, numbers, symbols, etc. using the input unit 23.
  • the input unit 23 When the input unit 23 is operated by the operator, the input unit 23 generates a signal corresponding to the operation. Then, the generated signal is supplied to the processing unit 30 as an operator's instruction.
  • the output unit 24 may be any device as long as it can display an image, an image, or the like, and is, for example, a liquid crystal display or an organic EL (Electro-Luminescence) display.
  • the output unit 24 displays a video corresponding to the video data supplied from the processing unit 30, an image corresponding to the image data, and the like.
  • the output unit 24 may be an output device that prints an image, an image, characters, or the like on a display medium such as paper.
  • the processing unit 30 has one or more processors and peripheral circuits thereof.
  • the processing unit 30 controls the overall operation of the arithmetic unit 20 in an integrated manner, and is, for example, a CPU.
  • the processing unit 30 executes processing based on a program (driver program, operating system program, application program, etc.) stored in the storage unit 22. Further, the processing unit 30 can execute a plurality of programs (application programs and the like) in parallel.
  • the processing unit 30 has a measured value acquisition unit 31, a current value calculation unit 32, and a current value output unit 33.
  • Each of these units is a functional module realized by a program executed by the processor included in the processing unit 30.
  • each of these parts may be implemented in the processing unit 30 as firmware.
  • FIG. 6 is a flowchart of a three-phase alternating current calculation process executed by the arithmetic unit 20.
  • the three-phase alternating current arithmetic processing shown in FIG. 6 is mainly executed by the processing unit 30 in cooperation with each element of the arithmetic unit 20 based on the program stored in the storage unit 22 in advance.
  • the measured value acquisition unit 31 is a measured value indicating the strength of the magnetic field generated by the flow of the three-phase AC current from the single magnetic field sensor 10 to the first bus bar 131, the second bus bar 132, and the third bus bar 133.
  • the measured magnetic flux density BM is obtained (S101).
  • Measurement value acquisition unit 31 a measurement corresponding to the measurement signal input from the magnetic field sensor 10, and acquires the first direction component of the measured values as a measured magnetic flux density B M.
  • the measured value acquisition unit 31 stores the acquired measured magnetic flux density BM in the storage unit 22.
  • a current value calculation unit 32 the measuring the magnetic flux density B M obtained by the processing of S101, by multiplying the ⁇ correction coefficient corresponding to the correction coefficient information 220, the first bus bar 131, the second bus bar 132 and the 3
  • the maximum current value I flowing through the bus bar 133 is calculated (S102).
  • the current value calculation unit 32 stores the calculated maximum current value I in the storage unit 22.
  • the current value output unit 33 outputs a current value signal indicating the maximum current value I calculated in the process of S102 (S103).
  • the three-phase AC current measurement system according to the embodiment simply calculates the current value by using the correction coefficient defined by the positional relationship between the first bus bar 131 to the third bus bar 133 and the magnetic field sensor 10.
  • the current value can be calculated from the measured value measured by one magnetic field sensor 10. Since the three-phase AC current measuring system according to the embodiment can calculate the current value of the three-phase AC current from the measured value measured by the single magnetic field sensor 10, it is more than the conventional technique in which the magnetic field sensor is arranged for each electric circuit. The number of electric current sensors arranged at the measurement location can be reduced.
  • the magnetic field sensor 10 is mounted on the terminal block 13 for fixing the distribution wire through which the three-phase alternating current flows, so that the positional relationship between the distribution wire and the magnetic field sensor 10 is maintained. It is possible to reduce the possibility that an error will occur in the calculated current value due to the change.
  • the magnetic field sensor 10 is arranged in the vicinity of the bus bar fixed to the terminal block 13, and the strength of the magnetic field generated by the flow of the three-phase AC current through the bus bar. Is measured by the current magnetic field sensor 10.
  • the strength of the magnetic field generated by the flow of three-phase alternating current through the bus bar fixed to the terminal block 13 it is calculated by changing the positional relationship between the electric circuit that generates the magnetic field and the magnetic field sensor 10. The possibility of an error in the current value can be further reduced.
  • the magnetic field sensor 10 is arranged directly above the second bus bar 132, but in the three-phase alternating current measuring system according to the embodiment, the magnetic field sensor 10 is directly above the second bus bar 132. It does not have to be placed.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining a method of calculating the correction coefficient ⁇ when the bus bar 132 is not arranged directly above the second bus bar 132.
  • FIG. 7A is a diagram showing the positional relationship between the magnetic field sensor 10 and the first bus bar 131, the second bus bar 132, and the third bus bar 133.
  • FIG. 7B is a diagram showing the magnetic flux density generated in the magnetic field sensor 10 when a three-phase alternating current flows through the first bus bar 131, the second bus bar 132, and the third bus bar 133.
  • the separation distances R 1 , R 2 and R 3 between the first bus bar 131, the second bus bar 132 and the third bus bar 133 and the magnetic field sensor 10 are determined by the shift amount S of the magnetic field sensor 10 in the first direction.
  • the magnetic flux density B 1 generated in the magnetic field sensor 10 due to the current I 1 flowing through the first bus bar 131 is
  • the first direction component B 1X of the magnetic flux density B 1 is
  • the magnetic flux density B 2 generated in the magnetic field sensor 10 due to the current I 2 flowing through the second bus bar 132 is determined by the magnetic flux density B 2.
  • the first direction component B 2X of the magnetic flux density B 2 is
  • the magnetic flux density B 3 generated in the magnetic field sensor 10 due to the current I 3 flowing through the third bus bar 133 is determined by the magnetic flux density B 3.
  • the first direction component B 3X of the magnetic flux density B 3 is
  • the separation distance between the first bus bar 131 and the second bus bar 132 and the separation distance between the second bus bar 132 and the third bus bar 133 are the same.
  • the separation distance between the first bus bar 131 and the second bus bar 132 and the separation distance between the second bus bar 132 and the third bus bar 133 are different. You may.
  • the second direction component of the separation distance between the first bus bar 131, the second bus bar 132, the third bus bar 133, and the magnetic field sensor 10 is the same.
  • the second-direction component of the separation distance between the first bus bar 131, the second bus bar 132, the third bus bar 133, and the magnetic field sensor 10 may be different. ..
  • the magnetic field sensor 10 measures a measured value indicating the strength of the magnetic field generated by the flow of the three-phase AC current flowing through the first bus bar 131 to the third bus bar 133.
  • the magnetic field sensor measures a measured value indicating the strength of the magnetic field generated by the flow of the three-phase AC current through other electric circuits such as distribution lines. May be good.
  • the magnetic field sensor 10 measures the magnetic flux density as a measured value indicating the strength of the magnetic field, but in the three-phase AC current measurement system according to the embodiment, the magnetic field sensor is a magnetic field. Other physical quantities such as strength may be measured.
  • the arithmetic apparatus 20 measures the maximum value of the alternating current as a current indicating the magnitude of the current, but in the three-phase alternating current measuring system according to the embodiment, the arithmetic apparatus uses the arithmetic apparatus. Other values such as the effective value and the average value of the alternating current may be measured.
  • the arithmetic device 20 is arranged apart from the magnetic field sensor 10, but in the three-phase AC current measurement system according to the embodiment, the arithmetic device is formed in a semiconductor device. Therefore, it may be housed inside the terminal block 13 together with the magnetic field sensor 10.

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Abstract

三相交流電流演算方法は、位相差が固定された三相交流電流が流される第１電路、第２電路及び第３電路の何れかに近接して配置された単一の磁界センサから、三相交流電流が流れることで発生する磁場の強さを示す測定値を取得し、第１電路、第２電路及び第３電路と磁界センサとの間の位置関係により規定された補正係数、並びに測定値から電路に流れる電流の大きさを示す電流値を演算し、電流値を示す電流値信号を出力することを含む。

Description

三相交流電流測定方法、三相交流電流測定プログラム及び三相交流電流測定システム
　本発明は、三相交流電流測定方法、三相交流電流測定プログラム及び三相交流電流測定システムに関する。
　送配電線及び送配電線に接続される電気機器の状態を監視するために、三相３線式の送配電線に三相交流電流を、ホールセンサ等の磁界センサによって測定する種々の技術が知られている。例えば、特許文献１及び２には、三相交流電流が流れる送配電線及びブスバーとも称されるバスバー等の電路毎に磁界センサを配置して、それぞれの電路毎に流れる電流の大きさを測定する技術が記載されている。
特開２００２－１６２４２３号公報 特許第６３９９４１５号公報
　しかしながら、特許文献１及び２に記載される技術は、三相３線式の電路に流れる電流を測定するために３つの磁界センサが配置されるため、測定箇所の数の３倍の磁界センサが配置されることになる。特許文献１及び２に記載される技術は、測定箇所の数の３倍の磁界センサが配置されることになるので、送配電線等を監視するために電流を測定する測定箇所の数が増加するに従って、送配電線等を監視する監視コストが増加するおそれがある。
　本開示は、三相３線式の送配電線に流れる三相交流電流を単一の磁界センサにより測定可能な三相交流電流測定方法を提供することを目的とする。
　本開示に係る三相交流電流測定方法は、位相差が固定された三相交流電流が流される第１電路、第２電路及び第３電路の何れかに近接して配置された単一の磁界センサから、三相交流電流が流れることで発生する磁場の強さを示す測定値を取得し、第１電路、第２電路及び第３電路と磁界センサとの間の位置関係により規定された補正係数、並びに測定値から第２電路に流れる電流の大きさを示す電流値を演算し、電流値を示す電流値信号を出力することを含む。
　さらに、本開示に係る三相交流電流測定方法では、第１電路、第２電路及び第３電路は、第１電路、第２電路及び第３電路が延伸する延伸方向と直交する第１方向に隣接して順次配置され、補正係数は、第１電路、第２電路及び第３電路のそれぞれに電流が流れることで発生する磁場の強さの第１方向成分から演算されることが好ましい。
　さらに、本開示に係る三相交流電流測定方法では、磁界センサは、第２電路から、延伸方向及び第１方向の双方と直交する第２方向に離隔した位置に配置されることが好ましい。
　さらに、本開示に係る三相交流電流測定方法では、補正係数は、第２電路に電流が流れることで発生する磁場の強さから第１電路及び第３電路が流れることで発生する磁場の強さの第１方向成分を減算することで演算されることが好ましい。
　さらに、本開示に係る三相交流電流測定方法では、第１電路と第２電路との間の第１方向の離隔距離は、第２電路と第３電路との間の第１方向の離隔距離と同一であり、補正係数を演算するときに使用される第１電路及び第３電路が流れることで発生する磁場の強さの第１方向成分は、同一値であることが好ましい。
　さらに、本開示に係る三相交流電流測定方法では、磁界センサは、第１電路、第２電路及び第３電路のそれぞれを形成する電線が接続される端子台に搭載されることが好ましい。
　さらに、本開示に係る三相交流電流測定方法では、端子台は、第１電路、第２電路及び第３電路のそれぞれを形成する電線を固定可能に第１方向に順次配列される第１バスバー、第２バスバー及び第３バスバーを有し、磁界センサは、第２バスバーに近接して配置されることが好ましい。
　また、本開示に係る三相交流電流測定プログラムは、位相差が固定された三相交流電流が流される第１電路、第２電路及び第３電路の何れかに近接して配置された単一の磁界センサから、三相交流電流が流れることで発生する磁場の強さを示す測定値を取得し、第１電路、第２電路及び第３電路と磁界センサとの間の位置関係により規定された補正係数、並びに測定値から第２電路に流れる電流の大きさを示す電流値を演算し、電流値を示す電流値信号を出力する処理をコンピュータに実行させる。
　また、本開示に係る三相交流電流測定システムは、位相差が固定された三相交流電流が流される第１電路、第２電路及び第３電路の何れかに近接して配置された単一の磁界センサと、磁界センサから、三相交流電流が流れることで発生する磁場の強さを示す測定値を取得する測定値取得部と、第１電路、第２電路及び第３電路と磁界センサとの間の位置関係により規定された補正係数、並びに測定値から第２電路に流れる電流の大きさを示す電流値を演算する電流値演算部と、電流値を示す電流値信号を出力する電流値出力部とを有する。
　本開示に係る技術では、三相３線式の送配電線に流れる三相交流電流を単一の磁界センサにより測定することができる。
実施形態に係る三相交流電流測定システムを示す図である。 （ａ）は図１に示す端子台の分解斜視図であり、（ｂ）は図１に示す端子台の平面図であり、（ｃ）は図１に示す端子台の正面図であり、（ｄ）は図１に示す端子台の側面図である。 補正係数を演算する方法の一例を説明するための図であり、（ａ）は磁界センサと、第１バスバー、第２バスバー及び第３バスバーとの位置関係を示す図であり、（ｂ）は、第１バスバー、第２バスバー及び第３バスバーに三相交流電流が流れることで磁界センサに発生する磁束密度を示す図である。 第１バスバー、第２バスバー及び第３バスバーに流れる三相交流電流の経時変化を示す図である。 図１に示す磁界センサが測定する磁束密度のシミュレーション結果を示す図であり、（ａ）はＬがＤの２倍であるときのシミュレーション結果であり、（ｂ）はＬとＤとが同一であるときのシミュレーション結果である。 図１に示す演算装置により実行される三相交流電流演算処理のフローチャートである。 補正係数を演算する方法の他の例を説明するための図であり、（ａ）は磁界センサと、第１バスバー、第２バスバー及び第３バスバーとの位置関係を示す図であり、（ｂ）は、第１バスバー、第２バスバー及び第３バスバーに三相交流電流が流れることで磁界センサに発生する磁束密度を示す図である。
　以下、図面を参照しつつ、三相交流電流測定方法、三相交流電流測定プログラム及び三相交流電流測定システムについて説明する。ただし、本発明は図面又は以下に記載される実施形態には限定されないことを理解されたい。
　（実施形態に係る三相交流電流測定システムの構造及び機能）
　図１は、実施形態に係る三相交流電流測定システムを示す図である。
　三相交流電流測定システム１は、磁界センサ１０と、磁界センサ１０に通信路１１を介して接続される演算装置２０とを有する。磁界センサ１０は、例えばＭＩ（Magneto-Impedance）センサとも称される地磁気センサ及びホールセンサ等の磁界センサであり、電気盤１２に配置される端子台１３の内部に配置される。磁界センサ１０は、第１配電線１４、第２配電線１５及び第３配電線１６に三相交流電流が流れることにより発生する磁場の強さを示す磁束密度を測定する。磁界センサ１０は、ＸＹＺの３軸方向のそれぞれの磁束密度を測定することができる。磁界センサ１０は、測定した測定値を示す測定値信号を出力する。磁束密度は、磁場の強さを示す測定値の一例である。
　通信路１１は、有線通信によって磁界センサ１０と演算装置２０との間で信号を通信してもよく、無線通信によって磁界センサ１０と演算装置２０との間で信号を通信してもよい。通信路１１は、例えばＩ２Ｃ等の通信プロトコルを使用して、磁界センサ１０と演算装置２０との間で信号を通信する。
　電気盤１２は、例えば高圧電力を受電し、受電した高圧電力を低圧電力に変圧する種々の機器が収容される配電盤でもよく、受電盤から低圧電力を種々の設備に分配する分電盤でもよい。
　図２（ａ）は端子台１３の分解斜視図であり、図２（ｂ）は端子台１３の平面図であり、図２（ｃ）は端子台１３の正面図であり、図２（ｄ）は端子台１３の側面図である。
　端子台１３は、基材１３０と、第１バスバー１３１と、第２バスバー１３２と、第３バスバー１３３と、筐体１３４と、蓋材１３５とを有する。基材１３０は、フェノール樹脂及びエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂により形成される絶縁性の部材である。第１バスバー１３１、第２バスバー１３２及び第３バスバー１３３は、図２（ａ）～２（ｄ）のそれぞれで矢印で示される延伸方向に延伸する直方体状の導電体であり、銅等の金属で形成され、基材１３０に搭載される。第１バスバー１３１は第１配電線１４に接続され、第２バスバー１３２は第２配電線１５に接続され、第３バスバー１３３は第３配電線１６に接続される。第１バスバー１３１、第２バスバー１３２及び第３バスバー１３３は、圧着端子１３６とネジ穴１３７に螺合されるネジ等の締結部材とによって、第１配電線１４、第２配電線１５及び第３配電線１６に接続される。第１バスバー１３１、第２バスバー１３２及び第３バスバー１３３のそれぞれは、位相差が固定された三相交流電流が流される第１電路、第２電路及び第３電路の一例である。
　筐体１３４は、フェノール樹脂及びエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂により形成される絶縁性の部材であり、基材１３０と共に、第１バスバー１３１、第２バスバー１３２及び第３バスバー１３３を収容するケースを形成する。筐体１３４は、磁界センサ１０を収容する凹部であるセンサ収容部１３８が上面に形成される。磁界センサ１０は、センサ収容部１３８に収容されることで、端子台１３に搭載される。蓋材１３５は、センサ収容部１３８を覆うように配置され、センサ収容部１３８に収容された磁界センサ１０を封止する。
　端子台１３に搭載された磁界センサ１０は、第１バスバー１３１、第２バスバー１３２及び第３バスバー１３３のそれぞれが延伸する延伸方向及び第１方向の双方と直交する第２方向に、第２バスバー１３２から離隔した位置に配置される。すなわち、磁界センサ１０は、第２バスバー１３２の直上に配置される。また、磁界センサ１０は、延伸方向、第１方向及び第２方向のそれぞれの磁束密度Ｂを測定する。
　第１配電線１４、第２配電線１５及び第３配電線１６のそれぞれは、例えば銅より線で形成される導体と、導体を被覆する被覆材とを有し、位相差が固定された三相交流電流が流される。
　演算装置２０は、通信部２１と、記憶部２２と、入力部２３と、出力部２４と、処理部３０とを有する。通信部２１、記憶部２２、入力部２３、出力部２４及び処理部３０は、バス２５を介して互いに接続される。演算装置２０は、第１配電線１４～第３配電線１６と磁界センサ１０との間の位置関係により規定された補正係数、並びに三相交流電流が流れることで発生する磁場の強さから第１配電線１４～第３配電線１６に流れる電流の大きさを演算する。
　通信部２１は、イーサネット（登録商標）などの通信インターフェース回路を有する。通信部２１は、通信路１１を介して磁界センサ１０と通信を行う。
　記憶部２２は、例えば、半導体記憶装置、磁気テープ装置、磁気ディスク装置、又は光ディスク装置のうちの少なくとも一つを備える。記憶部２２は、処理部３０での処理に用いられるオペレーティングシステムプログラム、ドライバプログラム、アプリケーションプログラム、データ等を記憶する。例えば、記憶部２２は、アプリケーションプログラムとして、第１バスバー１３１～第３バスバー１３３に流れる電流の大きさを演算する三相交流電流演算処理を処理部３０に実行させるための三相交流電流演算プログラム等を記憶する。三相交流電流演算プログラムは、例えばＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ等のコンピュータ読み取り可能な可搬型記録媒体から、公知のセットアッププログラム等を用いて記憶部２２にインストールされてもよい。また、記憶部２２は、三相交流電流演算処理で使用される種々のデータを記憶する。さらに、記憶部２２は、所定の処理に係る一時的なデータを一時的に記憶し、データを蓄積するデータベースを記憶する。例えば、記憶部２２は、三相交流電流演算処理を実行するときに使用される補正係数αを示す補正係数情報２２０を記憶する。
　図３は、補正係数αを演算する方法を説明するための図である。図３（ａ）は、磁界センサ１０と、第１バスバー１３１、第２バスバー１３２及び第３バスバー１３３との位置関係を示す図である。図３（ｂ）は、第１バスバー１３１、第２バスバー１３２及び第３バスバー１３３に三相交流電流が流れることで磁界センサ１０に発生する磁束密度を示す図である。
　第１バスバー１３１、第２バスバー１３２及び第３バスバー１３３は、第１方向に離隔して配置される。第１バスバー１３１と第２バスバー１３２との間の離隔距離、及び第２バスバー１３２と第３バスバー１３３との間の離隔距離は、同一であり、図３（ａ）においてＬで示される。磁界センサ１０は、第２バスバー１３２から第２方向に離隔した位置に配置される。第２バスバー１３２と磁界センサ１０との間の離隔距離は、図３（ａ）においてＤで示される。なお、第１バスバー１３１、第２バスバー１３２及び第３バスバー１３３と磁界センサ１０との間の離隔距離の第２方向成分は、同一であり、図３（ａ）においてＤで示される。
　第１バスバー１３１と磁界センサ１０との間の離隔距離及び第３バスバー１３３と磁界センサ１０との間の離隔距離は、同一であり、図３（ａ）において何れもＲで示される。第１バスバー１３１及び第３バスバー１３３と磁界センサ１０との間の離隔距離Ｒは、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　で示される。また、第２バスバー１３２と磁界センサ１０との間の離隔距離は、Ｄである。
　図４は、第１バスバー１３１、第２バスバー１３２及び第３バスバー１３３に流れる三相交流電流の経時変化を示す図である。図４において、横軸は時間を示し、縦軸は電流値を示す。
　第１バスバー１３１、第２バスバー１３２及び第３バスバー１３３のそれぞれに流れる交流電流は、互いの位相差が１２０°で固定される。時間ｔ１は、第１バスバー１３１に流れる交流電流４０１の電流値がピーク値となる時間である。時間ｔ２は、第２バスバー１３２に流れる交流電流４０２の電流値がピーク値となる時間である。時間ｔ３は、第３バスバー１３３に流れる交流電流４０３の電流値がピーク値となる時間である。
　時間ｔ１では、第１バスバー１３１に流れる交流電流４０１が正方向に流れ、第２バスバー１３２及び第３バスバー１３３に流れる交流電流４０２、４０３が負方向に流れる。時間ｔ１では、交流電流４０２、４０３電流値は、最大値の半分の値となる。
　時間ｔ２では、第２バスバー１３２に流れる交流電流４０２が正方向に流れ、第１バスバー１３１及び第３バスバー１３３に流れる交流電流４０１、４０３が負方向に流れる。時間ｔ２では、交流電流４０１、４０３電流値は、最大値の半分の値となる。
　時間ｔ３では、第３バスバー１３３に流れる交流電流４０３が正方向に流れ、第１バスバー１３１及び第２バスバー１３２に流れる交流電流４０１、４０２が負方向に流れる。時間ｔ３では、交流電流４０１、４０２電流値は、最大値の半分の値となる。
　図３（ａ）に示すように、時間ｔ２では、第２バスバー１３２に流れる交流電流４０２が正方向に流れ、第１バスバー１３１及び第３バスバー１３３に流れる交流電流４０１、４０３が負方向に流れる。交流電流が逆方向に流れるので、第２バスバー１３２の交流電流４０２により発生する磁束密度の方向は、第１バスバー１３１及び第３バスバー１３３の交流電流４０１、４０３により発生する磁束密度の方向と反対である。
　図３（ｂ）に示すように、第２バスバー１３２の交流電流４０２により発生する磁束密度Ｂ2は、第１方向に向く正のベクトル成分を有する。一方、第１バスバー１３１及び第３バスバー１３３の交流電流４０１、４０３により発生する磁束密度Ｂ1及びＢ３は、第１方向に向く負のベクトル成分Ｂ1X及びＢ３Xを有する。
　第１バスバー１３１に電流Ｉ1が流れることにより磁界センサ１０に発生する磁束密度Ｂ1は、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　で示される。さらに、磁束密度Ｂ1の第１方向成分Ｂ1Xは、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　で示される。また、第２バスバー１３２に電流Ｉ2が流れることにより磁界センサ１０に発生する磁束密度Ｂ2は、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　で示される。磁束密度Ｂ2の方向は、第１方向に一致するので、第２バスバー１３２に電流Ｉ2が流れることにより磁界センサ１０に発生する磁束密度Ｂ2の第１方向成分は、磁束密度Ｂ2となる。
　第３バスバー１３３に電流Ｉ3が流れることにより磁界センサ１０に発生する磁束密度Ｂ３は、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　で示される。さらに、磁束密度Ｂ3の第１方向成分Ｂ3Xは、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　磁束密度Ｂ2と、磁束密度Ｂ1の第１方向成分Ｂ1X及び磁束密度Ｂ3の第１方向成分Ｂ3Xとは反対方向を向くので、磁束密度Ｂ2、磁束密度Ｂ1の第１方向成分Ｂ1X及び磁束密度Ｂ3の第１方向成分Ｂ3Xの合計として磁界センサ１０に測定される測定磁束密度ＢMは、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
　で示される。測定磁束密度ＢMは、式（７）に式（３）、（４）及び（６）を代入することにより、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
　で示される。ここで、第２バスバー１３２に流れる電流Ｉ2が最大電流値Ｉであり、第１バスバー１３１及び第３バスバー１３３に流れるＩ1及びＩ3が最大電流値Ｉの半分の値であるＩ／２であるとすると、式（８）は、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
　で示される。式（９）から、測定磁束密度ＢMから第１バスバー１３１、第２バスバー１３２及び第３バスバー１３３に流れる最大電流値Ｉを演算するときに使用される補正係数αは、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
　で示される。
　図５は磁界センサ１０が測定する磁束密度のシミュレーション結果を示す図であり、図５（ａ）はＬがＤの２倍であるときのシミュレーション結果であり、図５（ｂ）はＬとＤとが同一であるときのシミュレーション結果である。図５（ａ）及び５（ｂ）において横軸は時間を示し、縦軸は磁束密度を示す。
　図５（ａ）において、符号５１１は磁束密度Ｂ1の第１方向成分Ｂ1Xを示し、符号５１２は磁束密度Ｂ2を示し、符号５１３は磁束密度Ｂ3の第１方向成分Ｂ3Xを示す。符号５１４は磁束密度Ｂ1の第１方向成分Ｂ1X及び磁束密度Ｂ3の第１方向成分Ｂ3Xの合成波を示し、符号５１５は磁界センサ１０によって測定される測定磁束密度ＢMを示す。
　図５（ｂ）において、符号５２１は磁束密度Ｂ1の第１方向成分Ｂ1Xを示し、符号５２２は磁束密度Ｂ2を示し、符号５２３は磁束密度Ｂ3の第１方向成分Ｂ3Xを示す。符号５２４は磁束密度Ｂ1の第１方向成分Ｂ1X及び磁束密度Ｂ3の第１方向成分Ｂ3Xの合成波を示し、符号５２５は磁界センサ１０によって測定される測定磁束密度ＢMを示す。
　時間ｔ２における測定磁束密度ＢMの最大値５１６、５２６は、時間ｔ２における磁束密度Ｂ2の最大値５１７、５２７から時間ｔ２における磁束密度Ｂ1の第１方向成分Ｂ1X及び磁束密度Ｂ3の第１方向成分Ｂ3Xの合成波の最大値５１８、５２８を減算した値と一致する。
　入力部２３は、データの入力が可能であればどのようなデバイスでもよく、例えば、タッチパネル、キーボード等である。オペレータは、入力部２３を用いて、文字、数字、記号等を入力することができる。入力部２３は、オペレータにより操作されると、その操作に対応する信号を生成する。そして、生成された信号は、オペレータの指示として、処理部３０に供給される。
　出力部２４は、映像や画像等の表示が可能であればどのようなデバイスでもよく、例えば、液晶ディスプレイ又は有機ＥＬ（Electro－Luminescence）ディスプレイ等である。出力部２４は、処理部３０から供給された映像データに応じた映像や、画像データに応じた画像等を表示する。また、出力部２４は、紙などの表示媒体に、映像、画像又は文字等を印刷する出力装置であってもよい。
　処理部３０は、一又は複数個のプロセッサ及びその周辺回路を有する。処理部３０は、演算装置２０の全体的な動作を統括的に制御するものであり、例えば、ＣＰＵである。処理部３０は、記憶部２２に記憶されているプログラム（ドライバプログラム、オペレーティングシステムプログラム、アプリケーションプログラム等）に基づいて処理を実行する。また、処理部３０は、複数のプログラム（アプリケーションプログラム等）を並列に実行できる。
　処理部３０は、測定値取得部３１と、電流値演算部３２と、電流値出力部３３とを有する。これらの各部は、処理部３０が備えるプロセッサで実行されるプログラムにより実現される機能モジュールである。あるいは、これらの各部は、ファームウェアとして処理部３０に実装されてもよい。
　（実施形態に係る演算装置による三相交流電流演算処理）
　図６は、演算装置２０により実行される三相交流電流演算処理のフローチャートである。図６に示す三相交流電流演算処理は、予め記憶部２２に記憶されているプログラムに基づいて、主に処理部３０により演算装置２０の各要素と協働して実行される。
　まず、測定値取得部３１は、単一の磁界センサ１０から、第１バスバー１３１、第２バスバー１３２及び第３バスバー１３３に三相交流電流が流れることで発生する磁場の強さを示す測定値である測定磁束密度ＢMを取得する（Ｓ１０１）。測定値取得部３１は、磁界センサ１０から入力される測定値信号に対応する測定値から、測定値の第１方向成分を測定磁束密度ＢMとして取得する。測定値取得部３１は、取得した測定磁束密度ＢMを記憶部２２に記憶する。
　次いで、電流値演算部３２は、Ｓ１０１の処理で取得された測定磁束密度ＢMに、補正係数情報２２０に対応する補正係数αを乗算することで、第１バスバー１３１、第２バスバー１３２及び第３バスバー１３３に流れる最大電流値Ｉを演算する（Ｓ１０２）。電流値演算部３２は、演算した最大電流値Ｉを記憶部２２に記憶する。
　そして、電流値出力部３３は、Ｓ１０２の処理で演算された最大電流値Ｉを示す電流値信号を出力する（Ｓ１０３）。
　（実施形態に係る三相交流電流測定システムの作用効果）
　実施形態に係る三相交流電流測定システムは、第１バスバー１３１～第３バスバー１３３と磁界センサ１０との間の位置関係により規定された補正係数を使用して電流値を演算することで、単一の磁界センサ１０が測定した測定値から電流値が演算可能になる。実施形態に係る三相交流電流測定システムは、単一の磁界センサ１０が測定した測定値から三相交流電流の電流値が演算できるので、電路毎に磁界センサが配置される従来の技術よりも測定箇所に配置する電界センサの数を少なくすることができる。
　また、実施形態に係る三相交流電流測定システムは、三相交流電流が流れる配電線を固定する端子台１３に磁界センサ１０が搭載されることで、配電線と磁界センサ１０との位置関係が変化することで演算される電流値に誤差が生じる可能性を低くできる。
　また、実施形態に係る三相交流電流測定システムは、端子台１３に固定されるバスバーに近接して磁界センサ１０を配置して、バスバーに三相交流電流が流れることで発生する磁場の強さを電流磁界センサ１０が測定する。端子台１３に固定されたバスバーに三相交流電流が流れることで発生する磁場の強さを測定することで、磁界を発生する電路と磁界センサ１０との位置関係が変化することで演算される電流値に誤差が生じる可能性を更に低くできる。
　（実施形態に係る三相交流電流測定システムの変形例）
　三相交流電流測定システム１では、磁界センサ１０は、第２バスバー１３２の直上に配置されるが、実施形態に係る三相交流電流測定システムでは、磁界センサ１０は、第２バスバー１３２の直上に配置されなくてもよい。
　図７は、第２バスバー１３２の直上に配置されない場合に、補正係数αを演算する方法を説明するための図である。図７（ａ）は、磁界センサ１０と、第１バスバー１３１、第２バスバー１３２及び第３バスバー１３３との位置関係を示す図である。図７（ｂ）は、第１バスバー１３１、第２バスバー１３２及び第３バスバー１３３に三相交流電流が流れることで磁界センサ１０に発生する磁束密度を示す図である。
　第１バスバー１３１、第２バスバー１３２及び第３バスバー１３３と磁界センサ１０との間の離隔距離Ｒ1、Ｒ2及びＲ3は、磁界センサ１０の第１方向へのシフト量Ｓにより、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
　で示される。
　第１バスバー１３１に電流Ｉ1が流れることにより磁界センサ１０に発生する磁束密度Ｂ1は、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000012
　で示される。さらに、磁束密度Ｂ1の第１方向成分Ｂ1Xは、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000013
　で示される。
　第２バスバー１３２に電流Ｉ2が流れることにより磁界センサ１０に発生する磁束密度Ｂ2は、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000014
　で示される。さらに、磁束密度Ｂ2の第１方向成分Ｂ2Xは、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000015
　で示される。
　第３バスバー１３３に電流Ｉ3が流れることにより磁界センサ１０に発生する磁束密度Ｂ3は、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000016
　で示される。さらに、磁束密度Ｂ3の第１方向成分Ｂ3Xは、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000017
　で示される。
　測定磁束密度ＢMは、式（７）に式（１３）、（１５）及び（１７）を代入することにより、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000018
　で示される。第１バスバー１３１に流れる電流Ｉ1、第２バスバー１３２に流れる電流Ｉ2及び第３バスバー１３３に流れる電流Ｉ3の位相差は１２０°であるので、第２バスバー１３２に流れる電流Ｉ2をＩとすると、電流Ｉ1及びＩ3は、フェーザ表示で－（１／２）Ｉ±ｊ（√３／２）Ｉとなる。電流Ｉ1を－（１／２）Ｉ＋ｊ（√３／２）Ｉとし、電流Ｉ2をＩとし、電流Ｉ3を－（１／２）Ｉ－ｊ（√３／２）Ｉとすると、式（１８）は、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000019
　で示される。式（１９）から、測定磁束密度ＢMから第１バスバー１３１、第２バスバー１３２及び第３バスバー１３３に流れる最大電流値Ｉを演算するときに使用される補正係数αは、
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000020
　で示される。
　また、三相交流電流測定システム１では、第１バスバー１３１と第２バスバー１３２との間の離隔距離、及び第２バスバー１３２と第３バスバー１３３との間の離隔距離は、同一である。しかしながら、実施形態に係る三相交流電流測定システムでは、第１バスバー１３１と第２バスバー１３２との間の離隔距離、及び第２バスバー１３２と第３バスバー１３３との間の離隔距離は、相違してもよい。
　また、三相交流電流測定システム１では、第１バスバー１３１、第２バスバー１３２及び第３バスバー１３３と磁界センサ１０との間の離隔距離の第２方向成分は、同一である。しかしながら、実施形態に係る三相交流電流測定システムでは、第１バスバー１３１、第２バスバー１３２及び第３バスバー１３３と磁界センサ１０との間の離隔距離の第２方向成分は、相違してもよい。
　また、三相交流電流測定システム１では、磁界センサ１０は、第１バスバー１３１～第３バスバー１３３に流れる三相交流電流が流れることで発生する磁場の強さを示す測定値を測定する。しかしならが、実施形態に係る三相交流電流測定システムでは、磁界センサは、配電線等の他の電路に三相交流電流が流れることで発生する磁場の強さを示す測定値を測定してもよい。
　また、三相交流電流測定システム１では、磁界センサ１０は、磁場の強さを示す測定値として磁束密度を測定するが、実施形態に係る三相交流電流測定システムでは、磁界センサは、磁場の強さ等の他の物理量を測定してもよい。
　また、三相交流電流測定システム１では、演算装置２０は、電流の大きさを示す電流として交流電流の最大値を測定するが、実施形態に係る三相交流電流測定システムでは、演算装置は、交流電流の実効値及び平均値等の他の値を測定してもよい。
　また、三相交流電流測定システム１では、演算装置２０は、磁界センサ１０と離隔して配置されるが、実施形態に係る三相交流電流測定システムでは、演算装置は、半導体装置に形成されることで、磁界センサ１０と共に端子台１３の内部に収容されてもよい。

Claims (9)

  1. 　位相差が固定された三相交流電流が流される第１電路、第２電路及び第３電路の何れかに近接して配置された単一の磁界センサから、三相交流電流が流れることで発生する磁場の強さを示す測定値を取得し、
    　前記第１電路、前記第２電路及び前記第３電路と前記磁界センサとの間の位置関係により規定された補正係数、並びに前記測定値から前記第１電路、前記第２電路及び前記第３電路に流れる電流の大きさを示す電流値を演算し、
    　前記電流値を示す電流値信号を出力する、
    　ことを含む、ことを特徴とする三相交流電流演算方法。
  2. 　前記第１電路、前記第２電路及び前記第３電路は、前記第１電路、前記第２電路及び前記第３電路が延伸する延伸方向と直交する第１方向に隣接して順次配置され、
    　前記補正係数は、前記第１電路、前記第２電路及び前記第３電路のそれぞれに電流が流れることで発生する磁場の強さの第１方向成分から演算される、請求項１に記載の三相交流電流演算方法。
  3. 　前記磁界センサは、前記第２電路から、前記延伸方向及び前記第１方向の双方と直交する第２方向に離隔した位置に配置される、請求項２に記載の三相交流電流演算方法。
  4. 　前記補正係数は、前記第２電路に電流が流れることで発生する磁場の強さから前記第１電路及び前記第３電路が流れることで発生する磁場の強さの前記第１方向成分を減算することで演算される、請求項３に記載の三相交流電流演算方法。
  5. 　前記第１電路と前記第２電路との間の前記第１方向の離隔距離は、前記第２電路と前記第３電路との間の前記第１方向の離隔距離と同一であり、
    　前記補正係数を演算するときに使用される前記第１電路及び前記第３電路が流れることで発生する磁場の強さの前記第１方向成分は、同一値である、請求項４に記載の三相交流電流演算方法。
  6. 　前記磁界センサは、前記第１電路、前記第２電路及び前記第３電路のそれぞれを形成する電線が接続される端子台に搭載される、請求項１～５の何れか一項に記載の三相交流電流演算方法。
  7. 　前記端子台は、前記第１電路、前記第２電路及び前記第３電路のそれぞれを形成する電線を固定可能に前記第１方向に順次配列される第１バスバー、第２バスバー及び第３バスバーを有し、
    　前記磁界センサは、前記第２バスバーに近接して配置される、請求項６に記載の三相交流電流演算方法。
  8. 　位相差が固定された三相交流電流が流される第１電路、第２電路及び第３電路の何れかに近接して配置された単一の磁界センサから、三相交流電流が流れることで発生する磁場の強さを示す測定値を取得し、
    　前記第１電路、前記第２電路及び前記第３電路と前記磁界センサとの間の位置関係により規定された補正係数、並びに前記測定値から前記第１電路、前記第２電路及び前記第３電路に流れる電流の大きさを示す電流値を演算し、
    　前記電流値を示す電流値信号を出力する、
    　処理をコンピュータに実行させる、ことを特徴とする三相交流電流演算プログラム。
  9. 　位相差が固定された三相交流電流が流される第１電路、第２電路及び第３電路の何れかに近接して配置された単一の磁界センサと、
    　前記磁界センサから、三相交流電流が流れることで発生する磁場の強さを示す測定値を取得する測定値取得部と、
    　前記第１電路、前記第２電路及び前記第３電路と前記磁界センサとの間の位置関係により規定された補正係数、並びに前記測定値から前記第１電路、前記第２電路及び前記第３電路に流れる電流の大きさを示す電流値を演算する電流値演算部と、
    　前記電流値を示す電流値信号を出力する電流値出力部と、
    　を有することを特徴とする三相交流電流演算システム。
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