(57)【要約】【課題】複数の種類の位相補正回路を設けることなくインダクタンスが異なる複数の種類のカレントトランスを採用することができる電力量計を提供する。【解決手段】電力量計は、カレントトランス２からの電流検出信号の電流サンプリングタイミングを制御する電流サンプリングタイミング制御手段１ａと、電圧プローブ（電圧測定手段）からの電圧検出信号の電圧サンプリングタイミング１ｂを制御する電圧サンプリングタイミング制御手段１ｂと、電流サンプリングタイミング制御手段１ａに対して電流サンプリングタイミングを指示するとともに電圧サンプリングタイミング制御手段１ｂに対して電圧サンプリングタイミングを指示するタイミング指示手段６ａとを備える。タイミング指示手段６ａは、電流サンプリングタイミングを電圧サンプリングタイミングよりもカレントトランス２の位相ずれの角度に相当する時間だけ遅延させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷に交流電力を供給する電路を構成する２本の電線のいずれか一方を流れる交流電流を検出して電流検出信号を出力するカレントトランスと、前記電路を構成する２本の前記電線間に印加される交流電圧を検出して電圧検出信号を出力する電圧測定手段と、電流検出信号の瞬時値および電圧検出信号の瞬時値に基づき瞬時電力量を算出する演算手段と、カレントトランスから演算手段に入力される電流検出信号の電流サンプリングタイミングを制御する電流サンプリングタイミング制御手段と、電圧測定手段から演算手段に入力される電圧検出信号の電圧サンプリングタイミングを制御する電圧サンプリングタイミング制御手段と、前記電線に流れる電流と当該カレントトランスから出力される電流検出信号との間にカレントトランスのインダクタンス成分に起因して生じる位相ずれの角度を記憶する記憶手段と、電流サンプリングタイミング制御手段に対して電流サンプリングタイミングを指示するとともに電圧サンプリングタイミング制御手段に対して電圧サンプリングタイミングを指示するタイミング指示手段とを備え、タイミング指示手段は、電圧サンプリングタイミングを電流サンプリングタイミングよりも記憶手段に記憶された前記位相ずれの角度に相当する時間だけ遅延させることを特徴とする電力量計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力量計に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、一般家庭や工場、ビル等に設けられた電気機器（負荷）に２本の電線から構成された電路を介して供給される交流電力を計測する電力量計がある。ここにおいて、前記電線を流れる交流は、負荷の性状（抵抗性負荷、誘導性負荷および容量性負荷等）に起因して、交流電流の位相が交流電圧の位相よりも進んでいたり、交流電流と交流電圧の位相が等しくなったり、交流電流の位相が交流電圧の位相よりも遅れたりする。従って、前記電力量計では、適宜、交流電流と交流電圧との間に生じる負荷の性状に起因した位相のずれの補正が必要な場合がある。
【０００３】
これに対して、従来から、交流電流と交流電圧との間に生じる位相のずれを補正するための位相補正回路を備える電力量計が提案されている（特許文献１参照）。この種の電力量計として、例えば、図４に示すように、２本の前記電線のいずれか一方に流れる交流電流を検出するカレントトランス２と、カレントトランス２から出力される電流検出信号を増幅して出力する電流入力回路３ａと、前記電路を構成する２本の前記電線間に印加される交流電圧を検出して電圧検出信号を出力する電圧検出手段である電圧プローブ（図示せず）と、前記電圧プローブから入力される電圧検出信号を減衰させて出力する電圧入力回路３ｂと、電流入力回路３ａから出力された電流検出信号の瞬時値および電圧入力回路３ｂから出力された電圧検出信号の瞬時値に基づいて瞬時電力量を算出する演算手段１ｃとを備え、電流入力回路３ａと演算手段１ｃとの間に電流検出信号の位相を調整するための位相補正回路４１ａが挿入されるとともに、電圧入力回路３ｂと演算手段１ｃとの間に電圧検出信号の位相をずらすことによって前記位相のずれを補正することができる位相補正回路４１ｂが挿入されてなる電力量計が提案されている。図４に示す構成の電力量計では、位相補正回路によって交流電流と交流電圧との間に生じる負荷の性状に起因した位相のずれを補正することができる。
【０００４】
ところで、特許文献１に記載された電力量計では、ボビンに電流検出用のコイルを巻回してなるカレントトランス２を使用しているので、前記電線に流れる実際の交流電流とカレントトランスから出力される電流検出信号との間にカレントトランス２のインダクタンス成分に起因して位相ずれが生じる。すると、例えば、前記電線に流れる実際の交流電流（図３の波形Ａ１）とカレントトランスから出力される電流検出信号（図３の波形Ａ２）との間にカレントトランスのインダクタンス成分に起因して位相ずれが生じ、電力量を正確に算出することができないことがあった。
【０００５】
これに対して、図４に示す構成の電力量計では、前記位相補正回路によってカレントトランス２のインダクタンス成分に起因した位相ずれを補正することができる。
【０００６】
図４に示す構成の電力量計では、前記電線に実際に流れる交流電流（図５（ａ）の波形Ａ１）とカレントトランス２から出力される電流検出信号（図５（ｂ）の波形Ａ２）との間には、カレントトランス２のインダクタンス成分に起因して位相ずれが生じている。一方、２本の前記電線間に実際に印加される交流電圧の位相と前記電圧プローブから出力される電圧検出信号の位相とは等しくなっている。ここで、前記電圧プローブから位相補正回路４１ｂに入力される電圧検出信号（図５（ａ）の波形Ｂ１）は、位相補正回路４１ｂによって前記位相ずれの角度だけ位相がずれた形で出力される（図５（ａ）の波形Ｂ２参照）。そして、演算手段１ｃは、カレントトランス２から出力される電流検出信号（図５（ｂ）の波形Ａ２）と、位相補正回路４１ｂから出力される電圧検出信号（図５（ｂ）の波形Ｂ２参照）とを同じサンプリングタイミングＤでサンプリングして得られた電流検出信号および電圧検出信号の瞬時値に基づいて瞬時電力量を算出する。しかして、演算手段１ｃにより算出される瞬時電力量に、カレントトランス２のインダクタンス成分に起因した位相ずれが影響するのを防止することができる。
【特許文献１】特開２００５−２４１３０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、図４に示す構成の電力量計では、カレントトランス２を構成するボビンの材質やボビンに巻回されたコイルの巻数が異なりカレントトランス２のインダクタンスが異なると、それに応じて前記位相ずれの角度が異なる。従って、図４に示す構成の電力量計では、インダクタンスが異なるカレントトランス２を使用する場合には、演算手段１ｃにより算出される瞬時電力量へカレントトランス２のインダクタンス成分が影響するのを防止するために、各カレントトランス２に対応した複数の位相補正回路４１ｂを設ける必要があり、電力量計に内蔵可能な位相補正回路４１ｂの数によって採用できるカレントトランス２の種類が制限されてしまう。また、電力量計に複数の種類の位相補正回路４１ｂを設ける構成とするとコストが上昇してしまう。
【０００８】
本願発明は、前記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、複数の種類の位相補正回路を設けることなくインダクタンスが異なる複数の種類のカレントトランスを採用することができる電力量計を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１の発明は、負荷に交流電力を供給する電路を構成する２本の電線のいずれか一方を流れる交流電流を検出して電流検出信号を出力するカレントトランスと、前記電路を構成する２本の前記電線間に印加される交流電圧を検出して電圧検出信号を出力する電圧測定手段と、電流検出信号の瞬時値および電圧検出信号の瞬時値に基づき瞬時電力量を算出する演算手段と、カレントトランスから演算手段に入力される電流検出信号の電流サンプリングタイミングを制御する電流サンプリングタイミング制御手段と、電圧測定手段から演算手段に入力される電圧検出信号の電圧サンプリングタイミングを制御する電圧サンプリングタイミング制御手段と、前記電線に流れる電流と当該カレントトランスから出力される電流検出信号との間にカレントトランスのインダクタンス成分に起因して生じる位相ずれの角度を記憶する記憶手段と、電流サンプリングタイミング制御手段に対して電流サンプリングタイミングを指示するとともに電圧サンプリングタイミング制御手段に対して電圧サンプリングタイミングを指示するタイミング指示手段とを備え、タイミング指示手段は、電圧サンプリングタイミングを電流サンプリングタイミングよりも記憶手段に記憶された前記位相ずれの角度に相当する時間だけ遅延させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、タイミング指示手段が、電圧サンプリングタイミングを電流サンプリングタイミングよりも記憶手段に記憶されたカレントトランスのインダクタンス成分に起因する位相ずれの角度に相当する時間だけ遅延させることにより、演算手段により算出される瞬時電力量へカレントトランスのインダクタンス成分が影響するのを防止することができるので、前記位相ずれを補正するために位相補正回路を設ける必要がないから、電力計に内蔵できる位相補正回路の数によって電力量計に採用できるカレントトランスの種類が制限されることがなく複数の種類のカレントトランスを採用することができ且つ位相補正回路を設けることに伴うコスト上昇を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、実施形態について図１および図２に基づいて説明する。
【００１２】
実施形態の電力量計は、一般家庭や工場、ビル等に設けられた電気機器（負荷）に電力を供給する電路を構成する２本の電線のいずれか一方を流れる交流電流を検出して電流検出信号を出力するカレントトランス２と、２本の前記電線間に印加される交流電圧を検出して電圧検出信号を出力する電圧測定手段である電圧プローブ（図示せず）と、カレントトランス２および前記電圧プローブが接続される本体ユニット１０と、本体ユニット１０で算出された積算電力量を表示する液晶画面１１ａを有する表示設定ユニット１１とを備える。ここに、カレントトランス２としては、ボビン（図示せず）に電流検出用のコイル（図示せず）を巻回してなるものが使用されている。
【００１３】
本体ユニット１０には、カレントトランス２が接続される４対の電流信号入力ポート１０ａと、前記電圧プローブが接続される１対の電圧信号入力ポート１０ｂとが設けられている。従って、本体ユニット１０には、最大で４つのカレントトランス２を接続することができる。また、本体ユニット１０は、カレントトランス２から入力される電流検出信号を増幅して出力する電流入力回路３ａと、前記電圧プローブから入力される電圧検出信号を減衰させて出力する電圧入力回路３ｂと、電流検出信号の瞬時値および電圧検出信号の瞬時値に基づいて瞬時電力量を算出する演算手段１ｃを有する演算部１と、後述の電流サンプリングタイミング制御手段１ａに対して電流検出信号の電流サンプリングタイミングを指示するとともに電圧サンプリングタイミング制御手段１ｂに対して電圧検出信号の電圧サンプリングタイミングを指示するタイミング指示手段６ａを有するデータ管理部６と、前記電線に流れる交流電流とカレントトランス２から出力される電流検出信号との間にカレントトランス２のインダクタンス成分に起因して生じる位相ずれの角度を記憶するための記憶手段５と、商用電源ＡＣから電力の供給を受けて、本体ユニット１０の内部に設けられた演算部１、データ管理部６、記憶手段５、電流入力回路３ａおよび電圧入力回路３ｂに電力を供給するとともに表示設定ユニット１１に電力を供給する電源回路１２とを備える。
【００１４】
電流入力回路３ａは、カレントトランス２から入力される電流検出信号を増幅して出力するとともに電流検出信号の増幅率を適宜変更することができる可変増幅器３２ａと、可変増幅器３２ａに接続するカレントトランス２を切り替えるための回路切替器３１ａとで構成されている。要するに、電流入力回路３ａは、カレントトランス２から電流信号入力ポート１０ａを介して入力される電流検出信号を増幅して演算部１に出力する。
【００１５】
電圧入力回路３ｂは、前記電圧プローブから入力される電圧検出信号を減衰させて出力する減衰器３１ｂで構成されている。ここで、電圧入力回路３ｂは、前記電圧プローブから電圧信号入力ポート１０ｂを介して入力される電圧検出信号を減衰させて演算部１に出力する。
【００１６】
演算部１とデータ管理部６とは、マイクロコンピュータ等で構成された１つのユニットからなる。
【００１７】
ここで、演算部１は、前記マイクロコンピュータに搭載されたプログラムと前記マイクロコンピュータに内蔵されたタイマとによって、演算手段１ｃと、演算部１に入力される電流検出信号の電流サンプリングタイミングを制御する電流サンプリングタイミング制御手段１ａと、演算部１に入力される電圧検出信号の電圧サンプリングタイミングを制御する電圧サンプリングタイミング制御手段１ｂとを構成している。
【００１８】
データ管理部６では、前記マイクロコンピュータに搭載されたプログラムによって、タイミング指示手段６ａが構成されている。また、データ管理部６では、演算部１で得られる瞬時電力量を時間について積分して積算電力量を算出する。
【００１９】
記憶手段５は、例えば、ＥＥＰＲＯＭなどのメモリからなり、データ管理部６で算出された前記積算電力量を記憶している。また、記憶手段５には、前記積算電力量とともに前記位相ずれの角度のデータが（以下、位相ずれデータと称す）が記憶されている。ここで、前記位相ずれデータは、前記位相ずれデータそれぞれに対応するカレントトランス２の種類を識別できる名称（カレントトランス識別名称）によって検索できるようになっている。
【００２０】
表示設定ユニット１１は、本体ユニット１０のデータ管理部６からの信号に基づいて液晶画面１１ａにデータ管理部６で算出される積算電力量を表示させる表示部１１ｂを備え、前記マイクロコンピュータに搭載されたプログラムによって、電力量計の使用者が操作部１１ｃを操作して前記カレントトランス識別名称を選択することにより記憶手段５に記憶された前記位相ずれデータを選択することができるようになっている。
【００２１】
次に、実施形態の電力量計の動作について図１（ｂ）に基づいて説明する。
【００２２】
実施形態の電力量計では、前述のように、実際に前記電線を流れる交流電流（図１（ｂ）の波形Ａ１）とカレントトランス２から出力される電流検出信号（図１（ｂ）の波形Ａ２）との間には、カレントトランス２のインダクタンス成分に起因して位相ずれが生じている。一方、前記電路を構成する２本の前記電線間に実際に印加される交流電圧の位相と前記電圧プローブから出力される電圧検出信号の位相とは等しくなる。ここで、従来例と同様に、同じサンプリングタイミングでサンプリングして得られる電流検出信号および電圧検出信号の瞬時値に基づいて瞬時電力量を算出すると、前記位相ずれが瞬時電力量の算出値に影響して、瞬時電力量を正確に算出することができない。
【００２３】
これに対して、実施形態の電力量計では、タイミング指示手段６ａが、電圧サンプリングタイミングを電流サンプリングタイミングよりも、記憶手段５に記憶された前記位相ずれの角度に相当する時間だけ遅延させている。従って、演算手段１ｃは、電流サンプリングタイミングＤ１でサンプリングして得られる電流検出信号の瞬時値（図１（ｂ）の波形Ａ２中の黒丸）と、電流サンプリングタイミングＤ１に対して前記位相ずれの角度に相当する時間だけ遅延した電圧サンプリングタイミングＤ２でサンプリングして得られる電圧検出信号の瞬時値（図１（ｂ）の波形Ｂ１中の黒丸）とに基づいて電圧サンプリングタイミングＤ２における瞬時電力量を算出している。即ち、演算手段１ｃは、電流サンプリングタイミングＤ１でサンプリングして得られる電流検出信号の瞬時値を電圧サンプリングタイミングＤ２でサンプリングして得られる電流検出信号の瞬時値（図１（ｂ）の波形Ａ１中の白丸）とみなして電圧サンプリングタイミングＤ２における瞬時電力量を算出する。しかして、カレントトランス２のインダクタンス成分が瞬時電力量の算出値に影響するのを防止することができる。
【００２４】
なお、実施形態では、電圧サンプリングタイミングＤ２でサンプリングして得られる電圧検出信号の瞬時値を電流サンプリングタイミングＤ１でサンプリングして得られる電圧検出信号の瞬時値とみなして電流サンプリングタイミングＤ１における瞬時電力量を算出するようにしてもよい。
【００２５】
また、実施形態の電力量計では、インダクタンスが異なる複数の種類のカレントトランス２それぞれについての前記位相ずれデータを記憶手段５に記憶させておけば、電力量計の使用者が表示設定ユニット１１の操作部１１ｃを操作して前記カレントトランス識別名称を選択することにより、前記カレントトランス識別名称に対応した前記位相ずれデータが記憶手段５からデータ管理部６に転送される。
【００２６】
次に、実施形態の一実施例について説明する。
【００２７】
本実施例の電力量計では、例えば、下記表１に示す３種類のカレントトランス２（ＣＴ１，ＣＴ２，ＣＴ３）についての前記位相ずれデータが記憶手段５に記憶されている。
【００２８】
【表１】
2010127656.tif 000003
【００２９】
本実施例において、例えば、カレントトランス２として表１に記載のＣＴ１を採用する場合には、電力量計の使用者は、表示設定ユニット１１の操作部１１ｃを操作してカレントトランスＣＴ１に対応した前記位相ずれデータを選択する。すると、カレントトランスＣＴ１に対応した前記位相ずれデータが記憶手段５からデータ管理部６に転送される。そして、タイミング指示手段６ａは、記憶手段５から転送された前記位相ずれデータから得られる位相ずれの角度（０．１°）に基づいて遅延時間（４．６μｓ）を算出し、電圧サンプリングタイミングを電流サンプリングタイミングよりも４．６μｓだけ遅延させる。そして、演算手段１ｃは、電流サンプリングタイミングでサンプリングした電流検出信号の瞬時値を当該電流サンプリングタイミングに対して４．６μｓだけ遅延した電圧サンプリングタイミングでサンプリングした電流検出信号の瞬時値とみなして瞬時電力量を算出する。
【００３０】
要するに、実施形態の電力量計は、インダクタンスが異なる複数の種類のカレントトランス２についての前記位相ずれデータを記憶手段５に記憶させておくとともに、電力量計の使用者が、採用するカレントトランス２の種類に応じて操作部１１ｃを操作して前記カレントトランス識別名称を選択するだけで、インダクタンスが異なる複数の種類のカレントトランス２を採用しても、カレントトランス２のインダクタンス成分が瞬時電力量に影響することを防止することができる。
【００３１】
しかして、実施形態の電力量計では、カレントトランス２のインダクタンス成分が瞬時電力量の算出値に影響するのを防止するための位相補正回路４１ｂ（図４参照）を設ける必要がないので、電力量計に内蔵できる位相補正回路４１ｂの数によって電力量計に採用できるカレントトランス２の種類が制限されることがなく、複数の種類のカレントトランス２を電力量計に採用することができる。また、インダクタンスの異なる複数の種類のカレントトランス２を採用できるようにする場合であっても、複数の種類の位相補正回路４１ｂを設ける必要がないのでコスト上昇を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】実施形態の電力量計に関し、（ａ）は概略構成図、（ｂ）は動作説明図である。
【図２】同上のブロック図である。
【図３】従来例の動作説明図である。
【図４】従来例の概略構成図である。
【図５】従来例の動作説明図である。
【符号の説明】
【００３３】
２  カレントトランス
３ａ  電流入力回路
３ｂ  電圧入力回路
１ａ  電流サンプリングタイミング制御手段
１ｂ  電圧サンプリングタイミング制御手段
１ｃ  演算手段
５  記憶手段
６ａ  タイミング指示手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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