(57)【要約】【課題】容量結合を利用して測定した交流電圧と、実際の交流電圧と、の位相差の算出が不要であり、さらに、電極と電力線との間に形成された容量が変動しても、測定した交流電力に含まれる誤差の増大を抑制可能な電力測定装置および電力測定方法を提供する。【解決手段】電圧部１５の入力インピーダンスは、電力線１２ａおよび第１電極１３ａ１で形成された第１容量と、電力線１２ｂおよび第２電極１３ｂ１で形成された第２容量と、電圧部１５の入力インピーダンスと、で構成される高域通過フィルタのカットオフ周波数を、交流電圧の周波数よりも高い周波数にする値である。【選択図】図１
2014115201.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２線式の電力線の一方に印加されている交流電圧を、前記一方の電力線と容量結合することで取得可能にする第１電極と、
前記２線式の電力線の他方に印加されている交流電圧を、前記他方の電力線と容量結合することで取得可能にする第２電極と、
前記第１電極を介して前記一方の電力線に印加されている交流電圧を取得し、且つ、前記第２電極を介して前記他方の電力線に印加されている交流電圧を取得して、取得した交流電圧の差から、前記２線式の電力線に印加されている交流電圧を求める電圧部と、
前記２線式の電力線に流れている交流電流を取得する電流部と、
前記電圧部で求められた交流電圧と、前記電流部で取得された交流電流と、を入力して、前記２線式の電力線に接続された負荷に供給されている交流電力を測定する電力部とを備え、
前記電圧部の入力インピーダンスは、前記一方の電力線および前記第１電極で形成された第１容量と、前記他方の電力線および前記第２電極で形成された第２容量と、前記電圧部の入力インピーダンスと、で構成される高域通過フィルタのカットオフ周波数を、前記交流電圧の周波数よりも高い周波数にする値である、
電力測定装置。
【請求項２】
前記電圧部の入力インピーダンスは、前記第１容量および前記第２容量の容量値が変動して最大になった場合の前記高域通過フィルタのカットオフ周波数を、前記交流電圧の周波数よりも高い周波数にする値である、
請求項１に記載の電力測定装置。
【請求項３】
前記電圧部は、前記第１電極を介して取得した前記一方の電力線に印加されている交流電圧と、前記第２電極を介して取得した前記他方の電力線に印加されている交流電圧と、を増幅し、前記増幅した交流電圧の差から、前記２線式の電力線に印加されている交流電圧を求める、
請求項１または２に記載の電力測定装置。
【請求項４】
前記電圧部で求められた交流電圧が入力され、前記入力された交流電圧をフィルタリングして前記電力部に出力する、前記入力された交流電圧の周波数よりも高いカットオフ周波数を示す低域通過フィルタを備える、
前記請求項１から３のいずれかに記載の電力測定装置。
【請求項５】
前記電力部は、
入力された交流電圧と前記電流部で取得された交流電流とから、仮の電力を求める仮電力取得部と、
入力された交流電圧から、前記２線式の電力線に印加されている交流電圧の実効値を求める入力実効値取得部と、
前記２線式の電力線に印加されている交流電圧の実測値から求められた前記交流電圧の実効値を取得する実測実効値取得部と、
前記入力実効値取得部で求められた実効値で、前記実測実効値取得部で取得された実効値を除算し、その除算した値を、前記仮電力取得部で求められた仮の電力に乗算して、前記２線式の電力線に接続された負荷に供給されている交流電力を求める電力測定部と、
を備える請求項４に記載の電力測定装置。
【請求項６】
電力測定装置の電力測定方法であって、
２線式の電力線の一方に印加されている交流電圧を前記一方の電力線と容量結合することで取得可能にする第１電極と、前記一方の電力線と、で形成された第１容量、前記２線式の電力線の他方に印加されている交流電圧を前記他方の電力線と容量結合することで取得可能にする第２電極と、前記他方の電力線と、で形成された第２容量、および、入力インピーダンスで構成される高域通過フィルタのカットオフ周波数を、前記交流電圧の周波数よりも高い周波数にする値の前記入力インピーダンスを有する電圧部で、前記電力測定装置が、前記第１電極を介して前記一方の電力線に印加されている交流電圧を取得し、且つ、前記第２電極を介して前記他方の電力線に印加されている交流電圧を取得して、取得した交流電圧の差から、前記２線式の電力線に印加されている交流電圧を求める電圧ステップと、
前記電力測定装置が、前記２線式の電力線に流れている交流電流を電流部で取得する電流ステップと、
前記電力測定装置が、前記電圧部で求められた交流電圧と、前記電流部で取得された交流電流と、を入力して、前記２線式の電力線に接続された負荷に供給されている交流電力を測定する電力ステップと、
を含む電力測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力測定装置および電力測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力線に印加されている交流電圧と、電力線を流れている交流電流と、に基づいて、電力線を介して負荷に供給されている交流電力を測定する装置として、例えば、特許文献１に記載の電力測定装置がある。
【０００３】
この電力測定装置は、交流電力を測定するための事前の準備として、まず、電極を有する電圧測定プローブで、電極と電力線との間に容量を形成し、形成した容量の結合で、電力線に印加されている交流電圧を測定する。次に、電力測定装置は、一般的なケーブルを電力線に直接接続して、電力線に印加されている交流電圧を測定する。そして、電力測定装置は、電圧測定プローブを介して測定した交流電圧と、一般的なケーブルを介して測定した交流電圧と、の位相差（位相ずれ）を算出し、算出した位相ずれを記憶して、事前の準備を終える。
【０００４】
上述の準備が完了すると、電力測定装置は、電圧測定プローブを介して測定した交流電圧の位相を、記憶された位相ずれ分（位相差分）、補正する。これにより、電力測定装置は、電圧測定プローブを介して測定した交流電圧から、位相ずれを取り除く（電圧測定プローブを介して測定した交流電圧と一般的なケーブルを介して測定した交流電圧との位相を一致させる）。
【０００５】
そして、電力測定装置は、位相ずれを取り除いた交流電圧と、電流センサを有する電流測定プローブで測定された交流電流と、に基づいて、電力線を介して負荷に供給されている交流電力を測定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−３４３１０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述の特許文献１に記載の電力測定装置は、算出した位相ずれ分（位相差分）、電圧測定プローブを介して測定した交流電圧の位相を補正する。よって、事前の準備で、電圧測定プローブを介して測定した交流電圧（容量結合を利用して測定した交流電圧）と、一般的なケーブルを介して測定した交流電圧（実際の交流電圧）と、の位相差を算出する必要があった。
【０００８】
また、例えば、電圧測定プローブの電極と電力線との相対位置が変わり、電極と電力線との間に形成された容量が、位相ずれを算出したときと違う値になると、補正後の交流電圧には、位相のずれが残る。このため、特許文献１に記載の電力測定装置では、算出した位相ずれの記憶後に、電極と電力線との間に形成された容量が変動した場合、測定した交流電力に含まれる誤差が増大する。
【０００９】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、容量結合を利用して測定した交流電圧と、実際の交流電圧と、の位相差の算出が不要であり、さらに、電極と電力線との間に形成された容量が変動しても、測定した交流電力に含まれる誤差の増大を抑制可能な電力測定装置および電力測定方法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】
【００１０】
上記目的を達成するために、この発明に係る電力測定装置の第１電極は、２線式の電力線の一方に印加されている交流電圧を、一方の電力線と容量結合することで取得可能にする。第２電極は、２線式の電力線の他方に印加されている交流電圧を、他方の電力線と容量結合することで取得可能にする。電圧部は、第１電極を介して一方の電力線に印加されている交流電圧を取得し、且つ、第２電極を介して他方の電力線に印加されている交流電圧を取得して、取得した交流電圧の差から、２線式の電力線に印加されている交流電圧を求める。電流部は、２線式の電力線に流れている交流電流を取得する。電力部は、電圧部で求められた交流電圧と、電流部で取得された交流電流と、を入力して、２線式の電力線に接続された負荷に供給されている交流電力を測定する。電圧部の入力インピーダンスは、一方の電力線および第１電極で形成された第１容量と、他方の電力線および第２電極で形成された第２容量と、電圧部の入力インピーダンスと、で構成される高域通過フィルタのカットオフ周波数を、交流電圧の周波数よりも高い周波数にする値である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、容量結合を利用して測定した交流電圧と、実際の交流電圧と、の位相差の算出が不要であり、さらに、電極と電力線との間に形成される容量が変動しても、測定した交流電力に含まれる誤差の増大を抑制可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態に係る電力測定装置のブロック図である。
【図２】電極および電力線で形成された容量と、電圧部の入力インピーダンスと、から構成される回路を示す図である。
【図３】電圧部に入力される交流電圧の位相の周波数特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態に係る電力測定装置１１を、図１〜図３を参照して説明する。電力測定装置１１は、単相２線式の電力線に印加されている交流電圧と、単相２線式の電力線を流れている交流電流と、に基づいて、単相２線式の電力線に接続された負荷に供給されている交流電力を測定する。
【００１４】
電力測定装置１１は、図１に示すように、電圧計測プローブ１３ａ，１３ｂと、カレントトランス１４と、電圧部１５と、電流部１６と、Ａ／Ｄ変換部１７ａ，１７ｂと、９０°位相器１８と、ＬＰＦ（Low pass filter）１９と、演算制御部２０と、通信部２１と、を備えている。
【００１５】
電圧計測プローブ１３ａ，１３ｂは、単相２線式の電力線１２に印加されている交流電圧を取得するためのプローブである。電圧計測プローブ１３ａ，１３ｂは、それぞれ、例えば、ワニ口クリップを有している。
【００１６】
電圧計測プローブ１３ａは、ワニ口クリップの一片に、金属板で構成された第１電極１３ａ１を有している。
【００１７】
電圧計測プローブ１３ａは、単相２線式の電力線１２の一方である電力線１２ａを、ワニ口クリップで挟むようにして配置される。この配置で、第１電極１３ａ１は、電力線１２ａと容量結合して、電力線１２ａに印加されている交流電圧が取得可能になる。第１電極１３ａ１を有する電圧計測プローブ１３ａは、電力線１２ａに印加されている交流電圧を、第１電極１３ａ１を介して取得すると、取得した交流電圧に対応する振幅を示す電圧信号を、電圧部１５に出力する。
【００１８】
電圧計測プローブ１３ｂは、ワニ口クリップの一片に、金属板で構成された第２電極１３ｂ１を有している。
【００１９】
電圧計測プローブ１３ｂは、単相２線式の電力線１２の他方である電力線１２ｂを、ワニ口クリップで挟むようにして配置される。この配置で、第２電極１３ｂ１は、電力線１２ｂと容量結合して、電力線１２ｂに印加されている交流電圧が取得可能になる。第２電極１３ｂ１を有する電圧計測プローブ１３ｂは、電力線１２ｂに印加されている交流電圧を、第２電極１３ｂ１を介して取得すると、取得した交流電圧に対応する振幅を示す電圧信号を、電圧部１５に出力する。
【００２０】
電圧部１５は、電圧計測プローブ１３ａを介して、電力線１２ａに印加されている交流電圧を取得し、且つ、電圧計測プローブ１３ｂを介して、電力線１２ｂに印加されている交流電圧を取得する。そして、電圧部１５は、取得した交流電圧の差から、単相２線式の電力線１２に印加されている交流電圧を求める。
【００２１】
具体的には、電圧部１５は、電圧計測プローブ１３ａから出力された電圧信号および電圧計測プローブ１３ｂから出力された電圧信号を取得する。そして、電圧部１５は、取得したそれぞれの電圧信号を増幅する。その後、電圧部１５は、増幅したそれぞれの電圧信号の電位差を求めて、単相２線式の電力線１２に印加されている交流電圧を求める。
【００２２】
そして、電圧部１５は、求めた交流電圧（単相２線式の電力線１２に印加されている交流電圧）を、Ａ／Ｄ変換部１７ａに出力する。
【００２３】
ここで、電圧部１５の入力インピーダンスは、第１電極１３ａ１と電力線１２ａとで形成される容量および第２電極１３ｂ１と電力線１２ｂとで形成される容量の変動を考慮して、値が決定されている。具体的には、電圧部１５の入力インピーダンスは、第１電極１３ａ１と電力線１２ａとで形成される容量および第２電極１３ｂ１と電力線１２ｂとで形成される容量が変動しても、電圧部１５から出力される交流電圧の位相を、単相２線式の電力線１２に印加されている実際の交流電圧の位相に対して、９０°進んだ状態に維持する値に決定されている。
【００２４】
Ａ／Ｄ変換部１７ａは、電圧部１５から出力された交流電圧（単相２線式の電力線１２に印加されている交流電圧）をサンプリングして、デジタル値に変換する。そして、Ａ／Ｄ変換部１７ａは、デジタル値で示される交流電圧を、９０°位相器１８に出力する。
【００２５】
９０°位相器１８は、Ａ／Ｄ変換部１７ａから出力されたデジタル値の交流電圧を取得し、取得したデジタル値で示される交流電圧の出力のタイミングを、一定時間分、遅らせて、ＬＰＦ１９に出力する。
【００２６】
具体的には、９０°位相器１８は、取得したデジタル値で示される交流電圧の出力のタイミングを、単相２線式の電力線１２に印加されている交流電圧の９０°の位相に対応する時間分、遅らせて、ＬＰＦ１９に出力する。つまり、９０°位相器１８は、取得したデジタル値で示される交流電圧の位相を９０°遅らせて、ＬＰＦ１９に出力する。これにより、９０°位相器１８は、電圧部１５から出力された交流電圧（以後、「取得電圧」と称す）の位相を、単相２線式の電力線１２に印加されている実際の交流電圧の位相に一致させる。
【００２７】
ここで、単相２線式の電力線１２に印加されている実際の交流電圧と比較して、取得電圧の位相が９０°進んでいるのは、電圧部１５が、容量結合を利用して、具体的には、電極と単相２線式の電力線１２との間に形成された容量の充放電を利用して、電力線１２ａ，１２ｂに印加されている交流電圧を取得しているからである。
【００２８】
このように、９０°位相器１８は、単相２線式の電力線１２に印加されている実際の交流電圧と比較して９０°進んだ取得電圧の位相を、９０°遅らせることで、取得電圧の位相と、単相２線式の電力線１２に印加されている実際の交流電圧と、の位相を一致させる。そして、９０°位相器１８は、位相を９０°遅らせたデジタル値の取得電圧を、ＬＰＦ１９に出力する。
【００２９】
ＬＰＦ１９は、位相補正後の取得電圧（デジタル値）を、９０°位相器１８から取得し、取得電圧から高周波成分（ノイズ等）を除去する。そして、ＬＰＦ１９は、高周波成分を除去した取得電圧（デジタル値）を、順次、演算制御部２０に出力する。
【００３０】
ここで、ＬＰＦ１９のカットオフ周波数は、位相補正後の取得電圧の周波数よりも高くなるよう予め設定されている。よって、ＬＰＦ１９は、位相補正後の取得電圧に重畳されている高周波成分を除去し、高周波成分を除去した取得電圧を、演算制御部２０に出力できる。
【００３１】
カレントトランス１４は、先端が開閉自在に構成された例えばＯの字状のクランプ部を有する。カレントトランス１４は、クランプ部で電力線１２ａを囲むことで、電力線１２ａの外周に配置される。カレントトランス１４は、電力線１２ａを流れる交流電流に対応する振幅を示す電流信号を、電流部１６に出力する。
【００３２】
電流部１６は、カレントトランス１４から出力された電流信号を取得し、取得した電流信号を増幅して、増幅した電流信号（電力線１２ａを流れる交流電流に対応）を、Ａ／Ｄ変換部１７ｂに出力する。
【００３３】
Ａ／Ｄ変換部１７ｂは、電流部１６から出力された電流信号（電力線１２ａを流れる交流電流に対応。以後、「取得電流」と称する）をサンプリングして、デジタル値に変換する。そして、Ａ／Ｄ変換部１７ｂは、デジタル値に変換した電流信号を、順次、演算制御部２０に出力する。
【００３４】
演算制御部２０は、ＬＰＦ１９から順次出力された、高周波成分を除去した位相補正後の取得電圧（デジタル値）と、Ａ／Ｄ変換部１７ｂから順次出力された取得電流（デジタル値）と、を取得する。
【００３５】
そして、演算制御部２０は、単相２線式の電力線１２に印加されている交流電圧の一周期分の取得電圧（デジタル値）を、式１に示す値Ｖ（ｎ）に代入する（ｎは、デジタル値の取得順を示す。最初の取得の場合、ｎは１を示す）。また、演算制御部２０は、単相２線式の電力線１２に印加されている交流電圧の一周期当たりのサンプリング数（Ａ／Ｄ変換部１７ａのサンプリング周期から予め算出されている数）を、式１の値Ｎに代入する。そして、演算制御部２０は、式１の値｛Ｖ（ｎ）２｝／Ｎを求める。
【００３６】
【数１】
2014115201.tif 000003
・・・式１
【００３７】
この｛Ｖ（ｎ）２｝／Ｎの値を、演算制御部２０は、設定された分（例えば、単相２線式の電力線１２に印加されている交流電圧の３２周期分）求める。そして、演算制御部２０は、式１に示す通り、求めた分（例えば、３２周期分）の値の和を算出し、算出した和の平方根を求めることで、取得電圧の実効値Ｖを求める（取得した交流電圧から実効値Ｖを求める）。
【００３８】
また、演算制御部２０は、単相２線式の電力線１２に印加されている交流電圧の一周期分の取得電圧（デジタル値）と、単相２線式の電力線１２に印加されている交流電流の一周期分の取得電流（デジタル値）とを、式２に代入して、取得電圧（デジタル値）と、取得電流（デジタル値）との積を、設定された分（例えば、３２周期分）求める。そして、演算制御部２０は、式２に示す通り、求めた分（例えば、３２周期分）の値の和を算出し、算出した和を値Ｎで除算した値を求めることで、仮の電力Ｐ１を求める。
【００３９】
【数２】
2014115201.tif 000004
・・・式２
【００４０】
更に、演算制御部２０は、取得電圧の実効値Ｖおよび仮の電力Ｐ１を、式３に代入する。また、演算制御部２０は、単相２線式の電力線１２に印加されている実際の交流電圧の実効値Ｖ１（単相２線式の電力線１２に印加されている交流電圧の実測値から予め求められ、演算制御部２０に記憶されている実効値Ｖ１）を、式３に代入して、仮の電力Ｐ１を補正した測定電力Ｐを求める。
【００４１】
【数３】
2014115201.tif 000005
・・・式３
【００４２】
つまり、演算制御部２０は、取得電圧の実効値Ｖで、実際の交流電圧の実効値Ｖ１を除算して、実際の交流電圧の実効値Ｖ１に対する取得電圧の実効値Ｖの違いの比率を求める。その後、演算制御部２０は、求めた違いの比率を、仮の電力Ｐ１に乗算することで、仮の電力Ｐ１を補正した測定電力Ｐを求める。なお、演算制御部２０に記憶されている実際の交流電圧の実効値Ｖ１は、例えば、ＤＭＭ（Digital Multi Meter）で測定された値である。
【００４３】
また、演算制御部２０は、測定電力Ｐを求めると、演算制御部２０に内蔵するＲＴＣ（Real Time Clock）から、現在時刻を取得し、取得した現在時刻と求めた測定電力Ｐとを対応付けて、例えば演算制御部２０に内蔵するＲＡＭ（Random Access Memory）に記憶させる。
【００４４】
なお、演算制御部２０は、カレントトランス１４の影響で、Ａ／Ｄ変換部１７ｂで取得される取得電流の位相が、Ａ／Ｄ変換部１７ａで取得される取得電圧の位相に対して進んでおり、その進み分に対応する時間がＲＡＭに予め記憶されている場合、次の処理を行う。即ち、演算制御部２０は、Ａ／Ｄ変換部１７ａから順次出力された取得電圧を、記憶された時間分、一時保持する。そして、演算制御部２０は、一時保持した取得電圧（デジタル値）と、取得電流（デジタル値）との積を求めて、仮の電力Ｐ１を求める。
【００４５】
通信部２１は、例えば、通信インターフェイスである。通信部２１は、例えば、ＲＳ−４８５またはＲＳ−２３２Ｃ等の通信ドライバ、或いは、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）インターフェイスである。
【００４６】
通信部２１は、通信線２２を介して例えば外部の装置から、電力送信コマンドを受信した場合、演算制御部２０のＲＡＭから測定電力Ｐを取得し、取得した測定電力Ｐを、外部の装置に送信する。また、通信部２１は、通信線２２を介して例えば外部の装置から、実際の交流電圧の実効値Ｖ１を受信した場合、受信した実効値Ｖ１を演算制御部２０へ出力する。演算制御部２０は、実効値Ｖ１を受信すると、受信した実効値Ｖ１をＲＡＭに記憶する。
【００４７】
上述した電力測定装置１１では、第１電極１３ａ１および電力線１２ａで形成された容量Ｃｉｎ１と、電圧部１５の入力インピーダンスＲｉｎと、第２電極１３ｂ１および電力線１２ｂで形成された容量Ｃｉｎ２と、単相２線式の電力線１２と、から、回路が形成される。この回路の等価回路は、図２（ａ）に示される通りである。なお、図２（ａ）に示される交流電圧Ｖを出力する電源は、単相２線式の電力線１２に印加されている実際の交流電圧Ｖを等価的に示している。
【００４８】
ここで、第１電極１３ａ１と電力線１２ａとの相対位置が変わると、容量Ｃｉｎ１が変動する。また、第２電極１３ｂ１と電力線１２ｂとの相対位置が変わると、容量Ｃｉｎ２が変動する。
【００４９】
しかし、電力測定装置１１では、容量Ｃｉｎ１および容量Ｃｉｎ２の変動を考慮して、電圧部１５の入力インピーダンスＲｉｎの値が決定されている。よって、電力測定装置１１は、容量Ｃｉｎ１および容量Ｃｉｎ２が変動しても、取得電圧の位相を、単相２線式の電力線１２に印加されている実際の交流電圧の位相に対して、９０°進んだ状態に維持することができる。
【００５０】
これにより、電力測定装置１１は、容量Ｃｉｎ１および容量Ｃｉｎ２が変動しても、演算制御部２０で求められる測定電力Ｐに含まれる誤差の増大を抑制可能である。
【００５１】
この理由を、図２（ａ）に示された等価回路を用いて説明する。まず、上述した図２（ａ）に示された等価回路は、図２（ｂ）に示される等価回路に変形することができる。この変形は、次に示す関係から行うことができる。
【００５２】
即ち、図２（ａ）の等価回路に示されるように、容量Ｃｉｎ１に印加されている交流電圧を電圧Ｖｃ１とし、電圧部１５の入力インピーダンスＲｉｎに印加されている交流電圧を電圧Ｖｒとし、容量Ｃｉｎ２に印加されている交流電圧を電圧Ｖｃ２とすると、単相２線式の電力線１２に印加されている交流電圧Ｖは、電圧Ｖｃ１と電圧Ｖｒと電圧Ｖｃ２との和になる。よって、交流電圧Ｖ＝電圧Ｖｃ１＋電圧Ｖｒ＋電圧Ｖｃ２と表せる。
【００５３】
ここで、図２（ａ）に示される等価回路を流れる交流電流を電流ｉａとし、単相２線式の電力線１２に印加されている実際の交流電圧Ｖの角周波数をωとすると、交流電圧Ｖ＝ｉａ／ｊωＣｉｎ１＋Ｒｉｎ×ｉａ＋ｉａ／ｊωＣｉｎ２（ｊは複素数を示す）になる。
【００５４】
この式を変形すると、交流電圧Ｖ＝−ｊ×ｉａ（１／ωＣｉｎ１＋１／ωＣｉｎ２）＋Ｒｉｎ×ｉａになる。よって、Ｖ／ｉａ＝−ｊ×（１／ωＣｉｎ１＋１／ωＣｉｎ２）＋Ｒｉｎになる。Ｖ／ｉａは、図２（ａ）に示される等価回路の入力インピーダンスＺｉｎａを表している。従って、図２（ａ）に示される等価回路の入力インピーダンスＺｉｎａは、Ｚｉｎａ＝−ｊ×（１／ωＣｉｎ１＋１／ωＣｉｎ２）＋Ｒｉｎと表せる。よって、図２（ａ）に示される等価回路は、図２（ｂ）に示される等価回路に変形できる。
【００５５】
ここで、図２（ｂ）に示される等価回路の容量Ｃｉｎ１と容量Ｃｉｎ２とを直列接続した場合の直列容量を容量Ｃｉｎとすると、１／Ｃｉｎ＝１／Ｃｉｎ１＋１／Ｃｉｎ２になる。この式を変形して、Ｃｉｎ＝（Ｃｉｎ１×Ｃｉｎ２）／（Ｃｉｎ１＋Ｃｉｎ２）になる。よって、図２（ｂ）に示される等価回路は、図２（ｃ）に示される等価回路に変形できる。
【００５６】
このようにして、図２（ａ）に示される等価回路、言い換えれば、第１電極１３ａ１および電力線１２ａで形成された容量Ｃｉｎ１と、電圧部１５の入力インピーダンスＲｉｎと、第２電極１３ｂ１および電力線１２ｂで形成された容量Ｃｉｎ２と、単相２線式の電力線１２と、から形成される回路は、図２（ｃ）に示される回路と等価になる。
【００５７】
また、図２（ｃ）の等価回路に示される通り、容量Ｃｉｎと、電圧部１５の入力インピーダンスＲｉｎと、から、高域通過フィルタが構成される。
【００５８】
この高域通過フィルタのカットオフ周波数ｆは、１／（２×π×Ｃｉｎ×Ｒｉｎ）で示される。
【００５９】
ここで、図２（ｃ）に示す等価回路の容量Ｃｉｎは、（容量Ｃｉｎ１×容量Ｃｉｎ２）／（容量Ｃｉｎ１＋容量Ｃｉｎ２）である。そして、容量Ｃｉｎ１は、第１電極１３ａ１と電力線１２ａとの間に形成された容量である。また、容量Ｃｉｎ２は、第２電極１３ｂ１と電力線１２ｂとの間に形成された容量である。よって、容量Ｃｉｎは、第１電極１３ａ１と電力線１２ａとの相対位置が変わること、および、第２電極１３ｂ１と電力線１２ｂとの相対位置が変わることに加えて、例えば、電力線１２ａ，１２ｂの形、電力線１２ａ，１２ｂで使用されている絶縁体の素材、その絶縁体の厚み、温度の変化および湿度の変化でも、値が変わる。
【００６０】
上述の容量Ｃｉｎが、例えば、１０ｐＦ〜１００ｐＦの間で変動すると予想して、電圧部１５の入力インピーダンスを、例えば、５００ｋΩに決定したと仮定した場合、高域通過フィルタのカットオフ周波数ｆは、約１５９ｋＨｚ（Ｃｉｎ＝１０ｐＦ）、約３２ｋＨｚ（Ｃｉｎ＝５０ｐＦ）および約１６ｋＨｚ（Ｃｉｎ＝１００ｐＦ）になる。
【００６１】
このとき、単相２線式の電力線１２に印加されている実際の交流電圧Ｖの位相に対する取得電圧（電圧部１５から出力された交流電圧）の位相は、図３に示される通りである。
【００６２】
図３に示すように、例えば、単相２線式の電力線１２に印加されている実際の交流電圧Ｖの周波数を５０Ｈｚとした場合、周波数５０Ｈｚにおいて、容量Ｃｉｎ（容量Ｃｉｎ１および容量Ｃｉｎ２）が変動しても、取得電圧の位相を、単相２線式の電力線１２に印加されている実際の交流電圧Ｖの位相に対して、９０°進んだ状態に維持することができる。
【００６３】
これは、高域通過フィルタのカットオフ周波数ｆが、単相２線式の電力線１２に印加されている実際の交流電圧Ｖの周波数よりも高い周波数を示すよう、電圧部１５の入力インピーダンスＲｉｎの値を決定することで、容量Ｃｉｎ１および容量Ｃｉｎ２が変動しても、電圧計測プローブ１３ａ，１３ｂから出力される電圧信号の進みを、実際の交流電圧の位相に対して、９０°に維持することができるからである。
【００６４】
これにより、本実施の形態の電力測定装置１１は、容量Ｃｉｎ１および容量Ｃｉｎ２が変動しても、９０°位相器１８に入力される取得電圧の位相を、単相２線式の電力線１２に印加されている実際の交流電圧の位相に対して、９０°進んだ状態に維持することができる。よって、本実施の形態の電力測定装置１１は、９０°位相器１８から出力される位相補正後の取得電圧の位相を、単相２線式の電力線１２に印加されている実際の交流電圧の位相に一致させることができる。従って、本実施の形態の電力測定装置１１によれば、容量Ｃｉｎ１および容量Ｃｉｎ２が変動しても、演算制御部２０で求められる測定電力Ｐに含まれる誤差の増大を抑制可能である。
【００６５】
更に、本実施の形態の電力測定装置１１は、上述の通り、９０°位相器１８に入力される取得電圧の位相を、単相２線式の電力線１２に印加されている実際の交流電圧の位相に対して、９０°進んだ状態に維持することができる。よって、本実施の形態の電力測定装置１１によれば、容量結合を利用して測定した交流電圧と、実際の交流電圧と、の位相差の算出が不要である。
【００６６】
特に、本実施の形態の電力測定装置１１によれば、容量Ｃｉｎ１および容量Ｃｉｎ２の容量値が変動して最大になった場合でも（本実施の形態では、容量Ｃｉｎの値が１００ｐＦになった場合でも）、高域通過フィルタのカットオフ周波数ｆが、単相２線式の電力線１２に印加されている実際の交流電圧Ｖの周波数よりも高い周波数を示すよう、電圧部１５の入力インピーダンスＲｉｎの値が決定されている。
【００６７】
よって、本実施の形態の電力測定装置１１は、容量Ｃｉｎ１および容量Ｃｉｎ２の変動が最大になった場合でも、９０°位相器１８に入力される取得電圧の位相を、単相２線式の電力線１２に印加されている実際の交流電圧の位相に対して、９０°進んだ状態に維持することができる。従って、本実施の形態の電力測定装置１１によれば、容量Ｃｉｎ１および容量Ｃｉｎ２の変動が最大になった場合でも、演算制御部２０で求められる測定電力Ｐに含まれる誤差の増大を抑制可能である。
【００６８】
なお、本実施の形態の電力測定装置１１は、前述の通り、高域通過フィルタのカットオフ周波数ｆが、単相２線式の電力線１２に印加されている実際の交流電圧Ｖの周波数よりも高い。このため、電圧計測プローブ１３ａから出力された電圧信号および電圧計測プローブ１３ｂから出力された電圧信号は、高域通過フィルタで減衰して、電圧部１５に入力される。
【００６９】
しかし、電圧部１５は、電圧計測プローブ１３ａから出力された電圧信号および電圧計測プローブ１３ｂから出力された電圧信号を増幅して、増幅したそれぞれの電圧信号の電位差を求めることで、単相２線式の電力線１２に印加されている交流電圧を求める。よって、電力測定装置１１は、電圧計測プローブ１３ａから出力された電圧信号および電圧計測プローブ１３ｂから出力された電圧信号が高域通過フィルタで減衰されても、単相２線式の電力線１２に印加されている交流電圧を求めることができる。
【００７０】
また、本実施の形態の電力測定装置１１によれば、演算制御部２０の前段に、ＬＰＦ１９を設けている。ここで、電圧部１５は、前述の通り、電圧計測プローブ１３ａから出力された電圧信号および電圧計測プローブ１３ｂから出力された電圧信号の両信号を増幅し、増幅した信号から、単相２線式の電力線１２に印加されている交流電圧（取得電圧）を求める。よって、電圧部１５で求められた取得電圧には、増幅された高周波成分（ノイズ等）が重畳されている。しかし、ＬＰＦ１９のカットオフ周波数は、取得電圧の周波数よりも高い。このため、ＬＰＦ１９は、重畳されている高周波成分を除去し、高周波成分を除去した取得電圧を、順次、演算制御部２０に出力できる。よって、演算制御部２０は、重畳されている高周波成分の影響が抑制された取得電圧から、測定電力Ｐを求めることができる。従って、本実施の形態の電力測定装置１１によれば、演算制御部２０で求められる測定電力Ｐに含まれる誤差の増大を抑制可能である。
【００７１】
また、本実施の形態の電力測定装置１１によれば、演算制御部２０は、取得電圧の実効値Ｖで、実際の交流電圧の実効値Ｖ１を除算して、実際の交流電圧の実効値Ｖ１に対する取得電圧の実効値Ｖの違いの比率を求める。その後、演算制御部２０は、求めた違いの比率を、仮の電力Ｐ１に乗算することで、仮の電力Ｐ１を補正して、測定電力Ｐを求める。よって、求められた測定電力Ｐは、単相２線式の電力線１２に接続された負荷に供給されている実際の交流電力に近い値を示す。従って、本実施の形態の電力測定装置１１によれば、演算制御部２０で求められる測定電力Ｐに含まれる誤差の増大を抑制可能である。
【００７２】
以上、本発明の実施の形態を説明したが、この発明は上記の実施の形態に限定されず、種々の変形および応用が可能である。
【００７３】
上述した実施の形態の電力測定装置１１が備える９０°位相器１８およびＬＰＦ１９を、ソフトウェアで実現することで、９０°位相器１８およびＬＰＦ１９の機能を、演算制御部２０で実現させてもよい。
【００７４】
また、上述した実施の形態の電力測定装置１１は、容量Ｃｉｎが、例えば、１０ｐＦ〜１００ｐＦの間で変動すると予想したので、電圧部１５の入力インピーダンスＲｉｎを、例えば、５００ｋΩに決定したが、これに限られるものではない。即ち、容量Ｃｉｎが、例えば、１０ｐＦ〜１００ｐＦの間で変動することが予想される場合には、電圧部１５の入力インピーダンスＲｉｎを、例えば、２５０ｋΩに決定してもよい。この場合、高域通過フィルタのカットオフ周波数ｆは、約３１８ｋＨｚ（Ｃｉｎ＝１０ｐＦ）、約６４ｋＨｚ（Ｃｉｎ＝５０ｐＦ）および約３２ｋＨｚ（Ｃｉｎ＝１００ｐＦ）になる。よって、単相２線式の電力線１２に印加されている実際の交流電圧Ｖの周波数が５０Ｈｚの場合、高域通過フィルタのカットオフ周波数ｆが、単相２線式の電力線１２に印加されている実際の交流電圧Ｖの周波数よりも高い周波数を示す。
【００７５】
また、容量Ｃｉｎが、例えば、１００ｐＦ〜５００ｐＦの間で変動することが予想される場合には、電圧部１５の入力インピーダンスＲｉｎを、例えば、５００ｋΩに決定してもよい。この場合、高域通過フィルタのカットオフ周波数ｆは、約３２ｋＨｚ（Ｃｉｎ＝１００ｐＦ）、約１２．８ｋＨｚ（Ｃｉｎ＝２５０ｐＦ）および約６．４ｋＨｚ（Ｃｉｎ＝５００ｐＦ）になる。よって、単相２線式の電力線１２に印加されている実際の交流電圧Ｖの周波数が５０Ｈｚの場合、高域通過フィルタのカットオフ周波数ｆが、単相２線式の電力線１２に印加されている実際の交流電圧Ｖの周波数よりも高い周波数を示す。
【００７６】
なお、単相２線式の電力線１２に印加されている実際の交流電圧Ｖの周波数が、例えば、１００Ｈｚの場合であっても、前述と同様、高域通過フィルタのカットオフ周波数ｆが、１００Ｈｚよりも周波数よりも高い周波数を示すよう、容量Ｃｉｎの変動を加味した上で、電圧部１５の入力インピーダンスＲｉｎを決定すればよい。
【００７７】
本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。すなわち、本発明の範囲は、上述した実施形態ではなく、請求の範囲によって示される。そして、請求の範囲内およびそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、本発明の範囲内とみなされる。
【符号の説明】
【００７８】
１１  電力測定装置、１２  単相２線式の電力線、１２ａ，１２ｂ  電力線、１３ａ，１３ｂ  電圧計測プローブ、１４  カレントトランス、１５  電圧部、１６  電流部、１７ａ，１７ｂ  Ａ／Ｄ変換部、１８  ９０°位相器、１９  ＬＰＦ、２０  演算制御部、２１  通信部、２２  通信線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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