(57)【要約】【課題】配電盤内などに設置されて系統電流を計測し、外部に設けた出力部へ無線送信するようにした電流計測装置において、計測精度を高める。【解決手段】高周波電源３によってコンセント１６から系統配線１２に高周波電流を流し込み、それを電流計測装置１では測定用のカレントトランス１１を使用して取出し、フィルタ回路１８で測定電流と高周波電流とを分離し、共振回路１９で振幅増幅を行い、整流・平滑化回路２０で共振電流を整流および平滑化して、ＣＰＵなどから成る制御回路２２に与える。したがって、計測すべき商用周波の電流に影響を与えることなく、また前記商用周波の電流量に発生する電源電圧が影響を受けることなく、安定した電源を確保することができ、低電流まで高精度な計測を行うことができる。【選択図】図１
2010169565.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カレントトランスと、計測部とを備え、前記カレントトランスが系統電線に非接触でそれに流れる交流電流を取出し、前記計測部がその交流電流を計測するようにした電流計測装置において、
商用電源端子から、それに接続される前記系統電線に重畳された高周波電流を前記カレントトランスを介して抽出するフィルタ回路と、
前記フィルタ回路によって抽出された高周波電流の振幅増幅を行う共振回路と、
前記共振回路からの共振電流を整流および平滑化して、該計測装置内の各回路へ電源供給を行う整流・平滑化回路とをさらに備えることを特徴とする電流計測装置。
【請求項２】
出力部をさらに備え、前記計測部は前記出力部へ計測結果を無線送信し、その無線送信と電流計測とを時分割で行うことを特徴とする請求項１記載の電流計測装置。
【請求項３】
前記請求項１または２記載の電流計測装置に、前記商用電源端子から前記系統電線に前記高周波電流を重畳させる高周波電源をさらに備え、該高周波電源は前記高周波電流の重畳によって前記電流計測装置をＯＮ／ＯＦＦすることを特徴とする電流計測システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電流計測装置およびそれを用いる電流計測システムに関し、特に分電盤や配電盤内などに設置された計測装置によって、系統電線を流れる交流電流を計測するようにしたものに関する。
【背景技術】
【０００２】
上記のような電流計測装置では、カレントトランスの磁性体コアが系統電線に磁気結合を持つように配置され、その磁性体コアに施された電磁巻線によって前記系統電線を流れる交流電流を前記系統電線に非接触で取出し、計測部がその交流電流を計測するように構成されている場合、該計測装置の電源も前記系統電線から取込むようにした構成が従来から用いられている。
【０００３】
そのような構成の代表として、特許文献１では、共通のカレントトランスの出力を２つに分岐し、それぞれに全波整流回路に平滑コンデンサを設けて安定化し、電源回路側ではそれを定電圧回路を通して出力し、測定回路側では、前記平滑コンデンサに並列に設けた負荷抵抗の端子電圧を、前記電源回路からの電源供給を受けた演算／出力回路で読込むように構成されている。そして、２つの回路への取込みを、スイッチで切換えるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−６５８６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述の従来技術では、別途に電池などの電源を設ける必要がなく、系統電線側から電源を取込むことができ、また計測に用いるカレントトランスで電源を取込むことができ、計測装置の小型化を図ることができる。しかしながら、電源電圧は、系統電線を流れる電流量によって変化するので、安定しないという問題がある。また、計測装置が計測結果を無線によって外部へ出力する場合、大きな電力を消費する（特に送信アンプ）その無線送信の度に、電源電圧の低下を招き、カレントトランスのインピーダンスが変化してしまうという問題がある。このため、従来技術では、高い精度での電流計測を行うことはできない。
【０００６】
本発明の目的は、電流計測用のカレントトランスを電源用に共用しても、低電流まで高い精度で電流計測を行うことができる電流計測装置およびそれを用いる電流計測システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の電流計測装置は、カレントトランスと、計測部とを備え、前記カレントトランスが系統電線に非接触でそれに流れる交流電流を取出し、前記計測部がその交流電流を計測するようにした電流計測装置において、商用電源端子から、それに接続される前記系統電線に重畳された高周波電流を前記カレントトランスを介して抽出するフィルタ回路と、前記フィルタ回路によって抽出された高周波電流の振幅増幅を行う共振回路と、前記共振回路からの共振電流を整流および平滑化して、該計測装置内の各回路へ電源供給を行う整流・平滑化回路とをさらに備えることを特徴とする。
【０００８】
上記の構成によれば、分電盤や配電盤内などに設置され、系統電線を流れる交流電流を計測するようにした電流計測装置において、該計測装置が、磁性体コアが系統電線に磁気結合を持つように配置され、その磁性体コアに施された電磁巻線によって前記系統電線を流れる交流電流を前記系統電線に非接触で取出すカレントトランスに、その交流電流を計測する計測部を備えて構成されている場合、該計測装置の電源も前記系統電線から取込むようにする。
【０００９】
具体的には、商用電源端子（コンセント）側から、それに接続される前記系統電線に高周波電流を流し込むとともに、前記計測装置側には、前記電磁巻線から前記高周波電流を抽出するフィルタ回路と、前記フィルタ回路によって抽出された高周波電流の振幅増幅を行う共振回路と、前記共振回路からの共振電流を整流および平滑化して、該計測装置内の各回路へ電源供給を行う整流・平滑化回路とをさらに設ける。
【００１０】
したがって、計測装置に、別途電池などの電源を設ける必要がなく、系統電線側から電源を取込むことができる。また、計測に用いる磁性体コアや電磁巻線を用いて、１つのカレントトランス（磁気結合ブロック）で電源を取込むことができ、電源の小型化を図ることができる。さらにまた、そのように計測に用いるカレントトランスを用いて電源を取込むようにしても、電源は系統の商用周波とは全く別の高周波で供給されており、計測すべき商用周波の電流に影響を与えることなく、また前記商用周波の電流量に発生する電源電圧が影響を受けることなく、安定した電源を確保することができ、低電流まで高精度な計測を行うことができる。
【００１１】
また、本発明の電流計測装置では、出力部をさらに備え、前記計測部は前記出力部へ計測結果を無線送信し、その無線送信と電流計測とを時分割で行うことを特徴とする。
【００１２】
上記の構成によれば、前記分電盤や配電盤の外部に計測結果を出力する出力部を設け、その出力部へ計測部が計測結果を無線送信する場合、大きな電力を消費するその無線送信と、電流計測とのジョブを作業分担する機能を該計測部が有することで、前記のように計測に用いるカレントトランスを用いて取込む電源が微弱であっても、電圧変動を抑えることができ、電源の取込み量の変動による該計測部のインピーダンスの変動を抑え、一定のインピーダンスで電流計測を行えるようにし、さらに計測精度を高めることができる。
【００１３】
さらにまた、本発明の電流計測システムは、前記の電流計測装置に、前記商用電源端子から前記系統電線に前記高周波電流を重畳させる高周波電源をさらに備え、該高周波電源は前記高周波電流の重畳によって前記電流計測装置をＯＮ／ＯＦＦすることを特徴とする。
【００１４】
上記の構成によれば、高周波電源からの高周波電流の注入をトリガにして、必要なときに、必要な系統だけ、計測を行うことができ、前記出力部が無線によって計測部と通信する場合、複数の系統の計測結果を、単体の出力部を使用して、選択的に出力することもできる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の電流計測装置は、以上のように、分電盤や配電盤内などに設置され、系統電線を流れる交流電流を計測するようにした電流計測装置において、該計測装置が、カレントトランスに、計測部を備えて構成されている場合、商用電源端子（コンセント）側から、それに接続される前記系統電線に高周波電流を流し込むとともに、前記計測装置側には、前記カレントトランスの電磁巻線から前記高周波電流を抽出するフィルタ回路と、前記フィルタ回路によって抽出された高周波電流の振幅増幅を行う共振回路と、前記共振回路からの共振電流を整流および平滑化して、該計測装置本体内の各回路へ電源供給を行う整流・平滑化回路とをさらに設ける。
【００１６】
それゆえ、計測装置に、別途電池などの電源を設ける必要がなく、系統電線側から電源を取込むことができる。また、計測に用いるカレントトランスを用いて電源を取込むことができ、電源の小型化を図ることができる。さらにまた、そのように計測に用いるカレントトランスを用いて電源を取込むようにしても、電源は系統の商用周波とは全く別の高周波で供給されており、計測すべき商用周波の電流に影響を与えることなく、また前記商用周波の電流量に発生する電源電圧が影響を受けることなく、安定した電源を確保することができ、低電流まで高精度な計測を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施の一形態に係る電流計測システムの全体構成を示す図である。
【図２】電流計測装置の動作を説明するためのタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１は、本発明の実施の一形態に係る電流計測システムの全体構成を示す図である。この電流計測システムは、電流計測装置１と、その計測結果が無線送信され、使用者に表示出力する出力部２と、後述する高周波電源３とを備えて構成される。出力部２は、電流計測装置１での計測結果が、メモリカードなどで取出されたものを表示する等、電流計測装置１との間の計測結果の伝送方法については任意であり、専用のデータ受信端末や、無線ＬＡＮなどを備えるパーソナルコンピュータなどで実現することができる。
【００１９】
この電流計測装置１は、住宅やオフィスにおいて、集中配電盤４内や、系統配線１２の任意の箇所に設けられ、該配電盤４から末端のコンセント１６に至るまでの前記系統配線１２に流れる交流電流を計測するものである。そして、その計測によって、追加接続しようとする負荷をどの系統に接続すべきかなどを確認でき、過負荷による配電盤４の遮断器５の過電流遮断を未然に防ぐためのものである。したがって、該電流計測装置１は、前記負荷の増設などにあたって、事前に負荷状況を確認するために設けられるものであり、既設の配線に対して、複雑な結線工事を伴わないように、配電盤４側やコンセント１６などからの電源の引込みは行われない。前記出力部２は、前記配電盤４の外部に設けられる。図１では、商用電源６からの引き込みは、単相三線式で示している。
【００２０】
前記電流計測装置１では、カレントトランス１１が系統配線１２に非接触でそれに流れる交流電流を取出し、計測部１３がその交流電流を計測し、計測結果を前記出力部３へ無線送信する。前記カレントトランス１１は、磁性体コア１４が系統配線１２に磁気結合を持つように配置され、その磁性体コア１４に施された電磁巻線１５によって前記系統配線１２を流れる交流電流を前記系統配線１２に非接触で取出す。前記磁性体コア１４の材料には、フェライト、ケイ素鋼板、パーマロイなどが挙げられる。
【００２１】
注目すべきは、本実施の形態の電流計測装置１では、商用電源端子、すなわちコンセント１６から、それに接続される前記系統配線１２に高周波電流を重畳させる前記高周波電源３をさらに備え、これに対応して、前記計測部１３は、前記カレントトランス１１から前記高周波電流を抽出するフィルタ回路１８と、前記フィルタ回路１８によって抽出された高周波電流の振幅増幅を行う共振回路１９と、前記共振回路１９からの共振電流を整流および平滑化して、該電流計測装置１内の各回路へ電源供給を行う整流・平滑化回路２０とをさらに備えて構成されることである。前記高周波電流は、いわゆる配線チェッカーなどの既存で広く用いられているツールを使用して前記系統配線１２に注入され、たとえば５ｋＨｚで、２０ｍＡの信号として、１秒間に２度、注入される。
【００２２】
前記計測部１３において、前記共振回路１９および整流・平滑化回路２０は、高周波用の構成で、該計測部１３内には、低周波用の構成として、従来の電流計測装置で設けられる構成である整流・平滑化回路２１、制御回路２２、メモリ２３および送信回路２４が設けられている。なお、商用周波数では周波数が低すぎて共振を利用するのは現実的に困難であり、この低周波用の構成には、前記共振回路１９に対応するものは設けられていない。前記制御回路２２は、前記整流・平滑化回路２０からの電源供給を受けて動作し、電流計測を行い、その計測結果を逐次メモリ２３に格納するとともに、そのメモリ２３のストア内容から、平均値やピーク値などの演算処理を行い、送信回路２４に電源供給して、前記の演算処理結果を前記出力部３へ送信させる。
【００２３】
このように構成することで、系統配線１２上の任意のコンセント１６に高周波電源３を設けることで、電流計測装置１に、別途に電池などの電源を設ける必要がなく、系統配線１２側から電源を取込むことができるようになる。また、計測に用いるカレントトランス（磁気結合ブロック）１１で電源を取込むことができ、電源の小型化を図ることができる。さらにまた、そのように計測に用いるカレントトランス１１を用いて電源を取込むようにしても、電源は系統の商用周波とは全く別の高周波で供給されており、計測すべき商用周波の電流に影響を与えることなく、また前記商用周波の電流量に発生する電源電圧が影響を受けることなく、安定した電源を確保することができ、低電流まで高精度な計測を行うことができる。さらに、高周波電流の注入をトリガにして、必要なときに、必要な系統だけ、計測を行うことができ、複数の系統の計測結果を、単体の出力部２を使用して、選択的に出力することもできる。
【００２４】
また、注目すべきは、本実施の形態の電流計測装置１では、前記制御回路２２は、電流計測と、その他の動作、特に前記出力部２への無線送信とを時分割で行うことである。図２は、その動作を説明するためのタイミングチャートである。ＣＰＵから成る前記制御回路２２は、特に送信回路２４への通電を制御することで、ジョブの分担機能を有する。ジョブとは、ＣＰＵ駆動、計測データの演算、メモリ２３への書込み・読み出し、無線送受信などを意味する。
【００２５】
前記高周波電源３から高周波電流が供給されると、磁性体コア１４、電磁巻線１５およびフィルタ回路１８を通して共振回路１９に共振電流が発生し、振幅が拡大された前記共振電流から、整流・平滑化回路２０を経て、制御回路（ＣＰＵ）２２にＤＣ電圧が印加される。これによって、制御回路２２は動作を開始し、電流計測と、特に無線送信である他の動作とを、この図２で示すように交互に行う。
【００２６】
電流計測モードでは、制御回路２２は、図２（ｃ）で示すように、前記整流・平滑化回路２１で取出された系統電流に対応した電圧を順次アナログ／デジタル変換して取込み、取込んだ電圧をメモリ２３に格納されたテーブル値と比較して系統電流値を算定し、さらには必要に応じて、一定時間内の前記平均値やピーク値などを演算し、その演算結果は、次の電源供給モードでメモリ２３に書き込む。このとき、制御回路２２は、該制御回路２２の内部回路、あるいは図示しない外付けされた固定抵抗によって、高周波側の（電磁巻線１５から後段回路を見た）構成のインピーダンスを一定状態に保持するとともに、該制御回路２２以外のジョブを停止させる（送信回路２４への電源供給は停止、あるいは待機（スリープ）状態とする）。これによって、電流計測時の商用周波側の回路インピーダンスをハイインピーダンスで安定化させ、図２（ａ）で示すように、高周波電源３の負荷（引抜く電流）を安定させ、図２（ｂ）で示すように制御回路２２への入力電圧も安定して、計測精度を高めることができる。
【００２７】
一方、その他のジョブモードでは、大きな電力を消費する無線送信等によって、図２（ａ）で示すように、高周波電源３の負荷（引抜かれる電流）が増大かつ逐次変動し、これに対してカレントトランス１１を用いて系統電流から取込むことができるエネルギーは決まっているので、図２（ｂ）で示すように制御回路２２等への入力電圧も不安定になる。しかしながら、その他のジョブモードでは、電流計測は行われず、誤差を生じることはない。
【００２８】
このように電流計測と、特に無線送信である他の動作とのジョブを分担することで、前記のように計測に用いるカレントトランス１１を用いて取込む電源が微弱であっても、電圧変動を抑えることができ、電源の取込み量の変動による該計測部１３のインピーダンスの変動を抑え、一定のインピーダンスで電流計測を行えるようにし、さらに計測精度を高めることができる。
【符号の説明】
【００２９】
１    電流計測装置
２    出力部
３    高周波電源
４    配電盤
５    遮断器
６    商用電源
１１    カレントトランス
１２    系統配線
１３    計測部
１４    磁性体コア
１５    電磁巻線
１６    コンセント
１８    フィルタ回路
１９    共振回路
２０，２１    整流・平滑化回路
２２    制御回路
２３    メモリ
２４    送信回路
【図１】
2010169565.tif 000003
【図２】
2010169565.tif 000004