(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用電源より被測定系の負荷に電力を供給する第１の電力供給線および第２の電力供給線と、
第１の電力供給線の接続及び切断を切り替える開閉手段と、
前記開閉手段を開状態とした際に、前記第２の電力供給線に接続する端子と、
前記開閉手段を開状態とした際に負荷との間に直列接続され、第２の電力供給線側に設けられた電流検出部及び低電圧部と、
ブレーカのオンオフ信号を入力可能に構成される制御部とから構成され、
前記制御部は、前記電流検出部にて電流検出された場合、異常報知し、また、前記ブレーカのオン信号が入力された場合、前記異常報知を解除す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】
本発明は被測定系の使用電力量等を測定する電力量計に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、一般家庭や工場、事業所等の需要家の使用電力量を測定する電力量計が普及してきている。当該電力量計は被測定系の使用電流を測定する電流検出手段と、電圧を測定する電圧検出手段と、使用電力を算出する乗算手段とを具備している。
【０００３】
また、電力量計と被測定系との間には、いわゆるブレーカが設けられており、契約許容電流を超過して使用すると、過大電流の検出がなされブレーカがオフされる構成となっている。
【０００４】
使用者は、被測定系のたとえばオーブンレンジなどの使用を停止するなどして、許容電流以下になったことを確認すると、ブレーカをオンし、再度、被測定系に電流が流れることとなる。（例えば特許文献１）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２２６０９４号公報（第１０頁、図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、使用者がブレーカをオンする際に、導線で漏電、地絡、短絡が生じている状態となっている場合がある。結果、電力量計に過大な電流が流れることとなり、電力量計が損傷する可能性がある。
【０００７】
本発明は前記問題点に鑑み、電力量計に開閉器を設け、ブレーカオフ時には、電源側から被測定系への電流を遮断するとともに、被測定系側に低電圧を印加し、被測定系側で電流が流れていないかどうか確認できる構成とした。これにより、導電線で漏電や短絡が生じた状態で、使用者がブレーカをオンすることを防止し、結果、損傷を防止することが実現された電力量計を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の電力量計では、商用電源より被測定系の負荷に電力を供給する第１の電力供給線および第２の電力供給線と、第１の電力供給線の接続及び切断を切り替える開閉手段と、前記開閉手段を開状態とした際に、前記第２の電力供給線に接続する端子と、前記開閉手段を開状態とした際に負荷との間に直列接続され、第２の電力供給線側に設けられた電流検出部及び低電圧部と、ブレーカのオンオフ信号を入力可能に構成される制御部とから構成され、
前記制御部は、前記電流検出部にて電流検出された場合、異常報知し、また、前記ブレーカのオン信号が入力された場合、前記異常報知を解除することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、漏電や短絡や地絡による異常の状態で、ブレーカをオンすることを防止して、過大電流等による損傷を防止できる電力量計を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明による電力量計の実施例１の全体構成を示す図である。
【図２】本発明による電力量計の実施例１の細部構成を示す図である。
【図３】本発明による電力量計の実施例１の細部構成を示す図である。
【図４】本発明による実施例１のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施例を説明する。
【００１２】
［実施例１］
本発明による電力量計の実施例１につき、図１を参照して説明する。図１は本発明による電力量計の実施例１を示す構成図である。なお、本実施例は単相３線式の電力量計について示されている。
なお、単相３線式の給電方式における各線を第一線、第二線、第三線と呼ぶことにする。
【００１３】
端子部１０１は、真鋳や銅等の導電性のある金属からなる導電部分が、フェノール樹脂やＰＢＴ樹脂等、絶縁性の高いプラスチック等の材質からなる固定部分に配置された構成からなり、外部の配電線（図中不示）を電力量計本体１００に接続する。端子部１０１は配電線（図中不示）に接続される端子１Ｓ、２Ｓ、３Ｓ、１Ｌ、２Ｌ、３Ｌを有しており、端子１Ｓ、端子２Ｓ、端子３Ｓは、電力供給会社から電力を受電する電源１５０側からの配電線に、端子１Ｌ、端子２Ｌ、端子３Ｌは、需要家内へ電力を供給する被測定系となる負荷１２９側からの配電線に接続される。
【００１４】
導線１０２ａ、１０２ｂは、端子部１０１の端子１ＳとＩＬ間に設けられた銅等の金属からなる導電線で、外部の第一線側の電源側配電線と負荷側配電線を電気的に導通させる。
【００１５】
導線１０３ａ、１０３ｂは、端子部１０１の端子２Ｓと２Ｌ間に設けられた銅等の金属からなる導電線で、外部の第二線側の電源側配電線と負荷側配電線を電気的に導通させる。
【００１６】
導線１０４ａ、１０４ｂは、端子部１０１の端子３Ｓと３Ｌ間に設けられた銅等の金属からなる導電線で、外部の第三線側の電源側配電線と負荷側配電線を電気的に導通させる。
【００１７】
電流検出部１０５は、電流トランス等の絶縁性を有する電流検出器により構成されており、端子部１０１の端子１Ｓと端子１Ｌ間の導線１０２ａ、１０２ｂに流れる第一線側の電流（Ａ１）を検出し、当該電流に正比例した低レベルの電気信号に変換し出力する。
【００１８】
電流検出部１０５は、電流トランスの一形態として、一次側は導線１０２ａ、１０２ｂを湾曲させて構成されたコイル、二次側は鉄心等のコアを有しないコイルやホール素子等の磁気センサからなる、所謂空芯結合コイルにより構成されていてもよい。なお、電流検出部１０５に空芯結合コイルが用いられた場合、当該空芯結合コイルの出力は端子１Ｓ−１Ｌ間の導線１０２ａ、１０２ｂに流れる電流の微分値に正比例したものとなる。電流値に正比例した信号を得るため、当該空芯結合コイルの後段に積分回路を設けたものが電流検出部１０５とされる。
【００１９】
電流検出部１０６は、電流トランス等の絶縁性を有する電流検出器により構成されており、端子部１０１の端子３Ｓと端子３Ｌ間の導線１０４ａ、１０４ｂに流れる第三線側の電流（Ａ３）を検出し、当該電流に正比例した低レベルの電気信号に変換し出力する。
【００２０】
電圧検出部１０７は、アテネッタ等の分圧抵抗器等により構成されており、端子部１０１の端子１Ｓと端子２Ｓ間の電圧である第一線と第二線間の電圧（Ｖ１）を検出し、当該電圧に正比例した低レベルの電圧信号に変換し出力する。
【００２１】
電圧検出部１０８は、アテネッタ等の分圧抵抗器等により構成されており、端子部１０１の端子３Ｓと端子２Ｓ間の電圧である第三線と第二線間の電圧（Ｖ３）を検出し、当該電圧に正比例した低レベルの電圧信号に変換し出力する。
【００２２】
なお、電圧検出部１０７、１０８は導線１０３ａの電位を基準とした低レベルの電圧信号が出力されるように構成されているものとする。
【００２３】
符号化部１１０は、デルタ−シグマ変調器やデルタ変調器等の１ｂｉｔアナログ−デジタル変換器を含むアナログ−デジタル変換器等により構成されており、電流検出部１０５で検出された導線１０２ａ、１０２ｂに流れる第一線側の電流（Ａ１）を符号化し、例えば１６ｂｉｔのデジタルデータとして出力する。
【００２４】
符号化部１１１は、デルタ−シグマ変調器やデルタ変調器等の１ｂｉｔアナログ−デジタル変換器を含むアナログ−デジタル変換器等により構成されており、電流検出部１０６で検出された導線１０４ａ、１０４ｂに流れる第一線側の電流（Ａ３）を符号化し、例えば１６ｂｉｔのデジタルデータとして出力する。
【００２５】
符号化部１１２、１１３は、デルタ−シグマ変調器やデルタ変調器等の１ｂｉｔアナログ−デジタル変換器を含むアナログ−デジタル変換器等により構成されており、符号化部１１２は電圧検出部１０７で検出された端子１Ｓ−２Ｓ間の電圧（Ｖ１）を、符号化部１１３は電圧検出部１０８で検出された端子３Ｓ−２Ｓ間の電圧（Ｖ３）を、それぞれアナログ−デジタル変換し、例えば１６ｂｉｔのデジタルデータとして出力する。
【００２６】
電力演算部１１４、１１５は、デジタル乗算回路やＤＳＰ（デジタル・シグナル・プロセッサ）等により構成されており、電力演算部１１４は符号化部１１０により符号化された第一線側の電流（Ａ１）に関するデジタルデータと、符号化部１１２により符号化された第一線と第二線間の電圧（Ｖ１）に関するデジタルデータとを乗算し、第一線と第二線間の使用電力に正比例したデジタルデータ（Ａ１・Ｖ１）に変換し出力し、電力演算部１１５は符号化部１１１により符号化された第三線側の電流（Ａ３）に関するデジタルデータと、符号化部１１３により符号化された第三線と第二線間の電圧（Ｖ３）に関するデジタルデータとを乗算し、第三線と第二線間の使用電力に正比例したデジタルデータ（Ａ３・Ｖ３）に変換し出力する。
【００２７】
制御部１１６は、マイクロコンピュータ等により構成されており、電力演算部１１４、１１５から出力されたデータを加算し、需要家の使用電力に正比例したデジタルデータ（Ａ１・Ｖ１＋Ａ３・Ｖ３）を算出し、さらに当該算出結果を使用量データとして編集し、記憶、表示、伝送を制御する。なお、ここで使用量データとは被測定系の総積算使用電力量ならびに各時間帯毎の時間帯使用量等、需要家の使用電力に関するデータをいう。
【００２８】
記憶部１１７は、ＲＡＭのような半導体メモリにより構成されており、使用量データを記憶する。
【００２９】
表示部１１８は、液晶表示器等により構成されており、使用量データを制御部１１６の制御のもと表示する。
【００３０】
通信部１１９は、電波送受信回路やカレントループ等のインタフェース回路等により構成されており、制御部１１６による制御のもと、使用量データを外部に送信する。
【００３１】
電源部１２０は、半導体回路等からなるドロッパ電源回路等により構成されており、第二線の電位である導線１０３ａの電位を基準とした５ボルト、１２ボルト等の直流電圧を発生し、電力量計本体１００内の各部に電源電圧を供給する。
【００３２】
また、第二線は、導線１０３ｂの端子１３１から共通線１３２を介し、端子１２４から二つの線に分岐し、それぞれ端子１３５及び端子１３６まで延びる構成となっている。
【００３３】
端子１３５と端子１２４間は、第１の電流検出部１２５及び第１の低電圧部１２６が直列に接続され、端子１３６と端子１２４間は、第２の電流検出部１２７と第２の低電圧部１２８が直列に接続される構成となっている。
【００３４】
さらに、第一線は、導線１０２ａの終端には端子１３４が設けられ、第三線は、導線１０４ａの終端に端子１３８が設けられている。
【００３５】
一方、第一線の導線１０２ｂには、第１の開閉スイッチが設けられ、導線１０２ａが第一線の端子１３４または第二線の端子１３５を介して導線１０２ａまたは導線１０３ｂと接続可能に構成され、第三線の導線１０４ｂには、第２の開閉スイッチが設けられ、第二線の端子１３６または第三線の端子１３８を介して導線１０３ｂまたは導線１０４ａと接続可能に構成されている。
【００３６】
次に、電力量計本体１００内に設けられている開閉部１２１について説明する。
【００３７】
開閉部１２１は、端子１Ｓと端子１Ｌ間の導線１０２ａ、１０２ｂとの接続と切断を切り替え可能な第１の開閉スイッチ１２２と、端子３Ｓと端子３Ｌ間の導線１０４ａ、１０４ｂを接続と切断を切り替え可能な第２の開閉スイッチ１２３を備え、第１の開閉スイッチ１２２が閉状態時、第１の開閉スイッチ１２２と端子１３４と接触して導線１０２ａと導線１０２ｂが接続状態となり、また、第２の開閉スイッチ１２３が閉状態で第２の開閉スイッチ１２３と端子１３８が接触して導線１０４ａと導線１０４ｂが接続状態となる。
【００３８】
一方、第１の開閉スイッチ１２２を開状態とした場合、第１の開閉スイッチ１２２は、端子１３４と接触せず端子１３５と接触する構成となっている。このとき、導線１０２ｂは、導線１０２ａと導通せず、第二線側に直列接続された第１の電流検出部１２５から第１の低電圧部１２６を介して導線１０３ｂに接続される構成となっている。
【００３９】
同様に、第２の開閉スイッチ１２３を開状態とした場合、第２の開閉スイッチ１２３は、端子１３８とは接触せず端子１３６と接触するため導線１０４ｂは導線１０４ａと導通せず、導線１０３ｂから接続部１２４を介して第１の電流検出部１２５及び第１の低電圧部と分岐して設けられた第２の低電圧部１２８と接続され、第２の電流検出部１２７を介して、導線１０４ｂに接続される構成となっている。
【００４０】
第１の開閉スイッチ１２２及び第２の開閉スイッチ１２３の開閉の切り替えは、制御部１１６からの指令により行われる。通常は、電力会社に決められている所定条件となった場合、通信部１１９に指令を送信し、制御部１１６より第１の開閉スイッチ１２２及び第２の開閉スイッチ１２３を開とするよう指示する構成となっている。
【００４１】
ブレーカ１３０は、電源側１５０から負荷側１２９への電流をスイッチ部１３０ａにより接続（オン）と遮断（オフ）を切り替え可能となっており、制御部１１６へ、このオンオフを示す信号を入力可能に構成されている。これにより、制御部１１６はブレーカ１３０のオンオフの状態を判断可能となっている。
【００４２】
また、基本的に端子１３４及び端子１３８への接続と端子１３５及び端子１３６への接続は同時に行われる。
【００４３】
なお、第二線となる導線１０３ａと１０３ｂは接続部１３１にて接続されているとともに、導線１０３ｂはいわゆる接地されている。
【００４４】
電力量計１００では、負荷側１２９に設置された、いわゆる家庭用電化製品（エアコン、調理器、冷蔵庫、洗濯機など）への電力供給量を計測するため、導線１０２ｂ、導線１０３ｂ及び導線１０４ｂと導線１０２ｃ、導線１０３ｃ及び導線１０４ｃがブレーカ１３０を介して家庭用の配電盤等に接続されている。
【００４５】
ブレーカ１３０には、電流検出手段（図中不示）が設けられており、過大電流が流れるなど、異常を検知した場合にスイッチ部１３０ａがオフ側移動し、電流が遮断する構成となっている。
【００４６】
次の本発明の動作についてさらに図２、図３及び図４を用いて説明する。
【００４７】
開閉部１２１の第１の開閉スイッチ１２２及び第２の開閉スイッチ１２３は、通常時は閉状態（両開閉スイッチ１２２及び１２３がそれぞれ端子１３４及び端子１３８に接触している状態）となっており、ブレーカ１３０がオンしていると、負荷側１２９（家庭用電化製品側）に電流が流れる。
【００４８】
このとき、たとえば、許容電流以上の使用等で異常と判断した場合（Ｓｔｅｐ１）、図２に示すように、ブレーカ１３０をオフされるとともに（Ｓｔｅｐ２）、開閉部１２１の両開閉スイッチ１２２、１２３を開状態（両開閉スイッチ１２２及び１２３がそれぞれ端子１３４及び端子１３８と接触せず、それぞれ端子１３５及び端子１３６と接触している状態）とするようになっている。（Ｓｔｅｐ３）
次に、使用者がブレーカ１３０をオンする際に、第三線側で地絡の発生や、第二線側と第三線側で短絡していることもある。この状態で、両開閉スイッチ１２２及び１２３が閉状態とされると、電力量計本体１００に過大電流が流れ、損傷する可能性もある。
【００４９】
本願発明では、使用者がブレーカ１３０をオンする前に、両開閉スイッチ１２２及び１２３を開状態とし、第二線側の端子１３５及び端子１３６と接続することにより電力系本体１００の表示部１１８に、漏電、地絡、短絡の異常が無いか表示するようにしている。
【００５０】
具体的には、両開閉スイッチ１２２及び１２３が端子１３５及び端子１３６と接続状態とすることで、第二線側の導線１０３ｂと第一線側の導線１０２ｂとが第１の電流検出部１２５及び第１の低電圧部１２６を介して接続し、同様に、第二線側と第三線側の第３の電流検出部１２７及び第３の低電圧部と接続する。
【００５１】
そうすると、電力量計本体１００の下流側と負荷の上流側で、万が一、地絡や短絡等が発生していれば、第１の低電圧部１２６または第２の低電圧部１２８による低電圧によりいずれかで閉ループが形成されることになる。このとき、いずれかの電流検出手段１２５、１２７で電流を検出すれば、本来流れるべきではない電流が流れているため異常と判断され、電流が流れていなければ問題なしと判定できる。
【００５２】
第１の開閉スイッチ１２２側及び第２の開閉スイッチ１２３側のいずれも、電流が流れていないことを検知すれば、制御部１１６からの指示により、異常報知すべく、たとえば表示部１１８に「異常なし」の表示を行う。（Ｓｔｅｐ４）
報知手段としては、表示方法は限定されず、音やＬＥＤ等の点灯・点滅等による表示でもかまわない。
【００５３】
表示部１１８に「異常なし」の表示を行うと、図３に示すように両開閉スイッチ１２２及び１２３はともに閉状態となる。（Ｓｔｅｐ５）
使用者は、表示部１１８の表示を確認してから、ブレーカ１３０のスイッチ部１３０ａオン側に移動を行うことが可能となり、電力量計の損傷の可能性を抑えることができる。（Ｓｔｅｐ６）
なお、本実施例では、単相３線のものを用いて説明したが、これに限るものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲であれば、単相２線のものの他のタイプのものにも適用できる。
【符号の説明】
【００５４】
１００    電力量計本体
１０１    端子部
１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃ    導線
１０３ａ、１０３ｂ、１０３ｃ    導線
１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ    導線
１０５    電流検出部
１０６    電流検出部
１０７、１０８    電圧検出部
１１０、１１１、１１２、１１３    符号化部
１１４、１１５    電力演算部
１１６    制御部
１１７    記憶部
１１８    表示部
１１９    通信部
１２０    電源部
１２１    開閉部
１２２    第１の開閉スイッチ
１２３    第２の開閉スイッチ
１２４    接続部
１２５    第１の電流検出部
１２６    第１の低電圧部
１２７    第２の電流検出部
１２８    第２の低電圧部
１２９    負荷
１３０    ブレーカ
１３１    接続部
１３２    共通線
１３４、１３５、１３６、１３８、    端子
１５０    電源
【図１】
0005473056.tif 000002
【図２】
0005473056.tif 000003
【図３】
0005473056.tif 000004
【図４】
0005473056.tif 000005