(57)【要約】交流電圧の電圧値を算出する電圧値算出手段と、交流電圧のゼロクロスを検出し、基準タイミング信号に基づいて決められる起点から交流電圧のゼロクロスまでの時間を算出する電圧ゼロクロス時間算出手段と、交流電流の電流値を算出する電流値算出手段と、交流電流のゼロクロスを検出し、前記起点から交流電流のゼロクロスまでの時間を算出する電流ゼロクロス時間算出手段と、交流電圧のゼロクロスまでの時間と交流電流のゼロクロスまでの時間に基づき交流電圧と交流電流の位相差を算出し、電圧値、電流値、および位相差に基づき電力を算出する電力算出手段と、基準タイミング信号を送信する基準タイミング送信手段を備える。電力の算出に必要となる位相差を、基準タイミング信号に基づいて決められる起点から交流電圧のゼロクロスまでの時間と交流電流のゼロクロスまでの時間に基づいて算出するため、電圧と電流を分けて計測することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電圧の電圧値を算出する電圧値算出手段と、
前記交流電圧のゼロクロスを検出し、基準タイミング信号に基づいて決められる起点から前記交流電圧のゼロクロスまでの時間を算出する電圧ゼロクロス時間算出手段と、
交流電流の電流値を算出する電流値算出手段と、
前記交流電流のゼロクロスを検出し、前記起点から前記交流電流のゼロクロスまでの時間を算出する電流ゼロクロス時間算出手段と、
前記交流電圧のゼロクロスまでの時間と前記交流電流のゼロクロスまでの時間に基づき前記交流電圧と前記交流電流の位相差を算出し、前記電圧値、前記電流値、および前記位相差に基づき電力を算出する電力算出手段と、
前記基準タイミング信号を送信する基準タイミング送信手段を備えることを特徴とする電力計測システム。
【請求項２】
前記電圧ゼロクロス時間算出手段は、前記交流電圧のゼロクロスにおける変化分がプラスになる場合にゼロクロスの方向をプラスと、変化分がマイナスになる場合にゼロクロスの方向をマイナスと判定し、前記電流ゼロクロス時間算出手段は、前記交流電流のゼロクロスにおける変化分がプラスになる場合にゼロクロスの方向をプラスと、変化分がマイナスになる場合にゼロクロスの方向をマイナスと判定する請求項１に記載の電力計測システム。
【請求項３】
前記電圧値算出手段および前記電圧ゼロクロス時間算出手段を有する電圧計測局と、前記電流値算出手段および前記電流ゼロクロス時間算出手段を有する電流計測局の複数と、前記電力算出手段を有する親局が、共通データ信号線を介して接続され、前記電圧計測局、前記電流計測局および前記親局は、前記共通データ信号線を介して伝送同期方式によりデータの伝送を行う請求項１または２に記載の電力計測システム。
【請求項４】
前記電圧値算出手段、前記電圧ゼロクロス時間算出手段および前記電力算出手段を有する電力算出局と、前記電流値算出手段および前記電流ゼロクロス時間算出手段を有する電流計測局の複数が、共通データ信号線を介して接続され、前記電力算出局および前記電流計測局は、前記共通データ信号線を介して伝送同期方式によりデータの伝送を行う請求項１または２に記載の電力計測システム。
【請求項５】
前記起点は、伝送同期方式における伝送クロックに基づいて決められる請求項３または４に記載の電力計測システム。
【請求項６】
前記交流電流の計測に関する設定値が、前記共通データ信号線を介して前記電流計測局に伝送され、前記電流計測局における前記交流電流の計測条件が設定される請求項３、４、５のいずれかに記載の電力計測システム。
【請求項７】
前記交流電圧の計測に関する設定値が、前記共通データ信号線を介して前記電圧計測局に伝送され、前記電圧計測局における前記交流電圧の計測条件が設定される請求項３、４、５、６のいずれかに記載の電力計測システム。
【請求項８】
伝送同期方式によりデータの伝送が行われる共通データ信号線に接続され、
交流電流の電流値を算出する電流値算出手段と、
前記交流電流のゼロクロスを検出し、所定の起点から前記交流電流のゼロクロスまでの時間を計測する電流ゼロクロス時間算出手段と、
前記起点を決める伝送信号を受信する受信手段と、
前記電流値のデータおよび前記ゼロクロスまでの時間のデータを前記共通データ信号線を介して伝送する送信手段と、
電力を計測する対象となる電力供給線の電流を検出し検出データを前記電流値算出手段および前記電流ゼロクロス時間算出手段に引き渡す電流検出手段を備えることを特徴とする電流計測局。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、商用交流により複数の系統に供給される電力を、系統毎に計測するための電力計測システムに関するものである。なお、本発明において交流とは商用交流を意味するものとする。【０００２】
交流電源から供給される電力を計測するにあたり、サンプリング・クロックに同期して電圧値と電流値を同時に計測する手法が知られている。例えば、特開平６−３３１６６２号公報には、被測定の交流電圧及び電流をそれぞれサンプル・クロックに従ってデジタル信号に変換するアナログ・デジタル変換器の出力より、電力を演算によって求める手法が開示されている。【０００３】
また、特開平６−２７３４６１号公報には、サンプリング・クロックを発生するサンプリング・クロック発生器の複数を選択切り換え、入力交流電圧及び電流の周波数ｆとサンプリング・クロックｆｓとが所定の関係になることを防止することにより、広帯域の周波数の電力測定を可能とする手法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平６−３３１６６２号公報
【特許文献２】特開平６−２７３４６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の電力計測装置では、電力供給系統が複数存在する場合には、複数配線の敷設や、配置方向の確認、更に、電圧計測手段と電流計測手段の組を複数設置できる空間を必要とするなど、設置の制約が大きく、複数の系統に供給される電力の計測には不向きであった。【０００６】
そこで、本発明は、複数の系統に供給される電力を、系統毎に計測することを可能とする電力計測システムおよび電流計測局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】
【０００７】
本発明に係る電力計測システムは、交流電圧の電圧値を算出する電圧値算出手段と、前記交流電圧のゼロクロスを検出し、基準タイミング信号に基づいて決められる起点から前記交流電圧のゼロクロスまでの時間を算出する電圧ゼロクロス時間算出手段と、交流電流の電流値を算出する電流値算出手段と、前記交流電流のゼロクロスを検出し、前記起点から前記交流電流のゼロクロスまでの時間を算出する電流ゼロクロス時間算出手段と、前記交流電圧のゼロクロスまでの時間と前記交流電流のゼロクロスまでの時間に基づき前記交流電圧と前記交流電流の位相差を算出し、前記電圧値、前記電流値、および前記位相差に基づき電力を算出する電力算出手段と、前記基準タイミング信号を送信する基準タイミング送信手段を備える。【０００８】
なお、本発明において、ゼロクロスとは、瞬時交流電圧または瞬時交流電流が０値を通過するポイントを意味する。また、本発明において、電圧値および電流値は、実効値、平均値、或いは瞬時値でもよい。【０００９】
前記電圧ゼロクロス時間算出手段は、前記交流電圧のゼロクロスにおける変化分がプラスになる場合にゼロクロスの方向をプラスと、変化分がマイナスになる場合にゼロクロスの方向をマイナスと判定し、前記電流ゼロクロス時間算出手段は、前記交流電流のゼロクロスにおける変化分がプラスになる場合にゼロクロスの方向をプラスと、変化分がマイナスになる場合にゼロクロスの方向をマイナスと判定するものであってもよい。【００１０】
前記電圧値算出手段および前記電圧ゼロクロス時間算出手段を有する電圧計測局と、前記電流値算出手段および前記電流ゼロクロス時間算出手段を有する電流計測局の複数と、前記電力算出手段を有する親局が、共通データ信号線を介して接続され、前記電圧計測局、前記電流計測局および前記親局は、前記共通データ信号線を介して伝送同期方式によりデータの伝送を行うものであってもよい。【００１１】
前記電圧値算出手段、前記電圧ゼロクロス時間算出手段および前記電力算出手段を有する電力算出局と、前記電流値算出手段および前記電流ゼロクロス時間算出手段を有する電流計測局の複数が、共通データ信号線を介して接続され、前記電力算出局および前記電流計測局は、前記共通データ信号線を介して伝送同期方式によりデータの伝送を行うものであってもよい。【００１２】
前記起点は、伝送同期方式における伝送クロックに基づいて決められてもよい。【００１３】
前記交流電流の計測に関する設定値が、前記共通データ信号線を介して前記電流計測局に伝送され、前記電流計測局における前記交流電流の計測条件が設定されてもよい。【００１４】
前記交流電圧の計測に関する設定値が、前記共通データ信号線を介して前記電圧計測局に伝送され、前記電圧計測局における前記交流電圧の計測条件が設定されてもよい。【００１５】
本発明に係る電流計測局は、伝送同期方式によりデータの伝送が行われる共通データ信号線に接続され、交流電流の電流値を算出する電流値算出手段と、前記交流電流のゼロクロスを検出し、所定の起点から前記交流電流のゼロクロスまでの時間を計測する電流ゼロクロス時間算出手段と、前記起点を決める伝送信号を受信する受信手段と、前記電流値のデータおよび前記ゼロクロスまでの時間のデータを前記共通データ信号線を介して伝送する送信手段と、電力を計測する対象となる電力供給線の電流を検出し検出データを前記電流値算出手段および前記電流ゼロクロス時間算出手段に引き渡す電流検出手段を備える。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る電力計測システムは、電力の算出に必要となる位相差を、基準タイミング信号に基づいて決められる起点から交流電圧のゼロクロスまでの時間と交流電流のゼロクロスまでの時間に基づいて算出するため、電圧と電流を分けて計測することができる。そのため、電圧計測手段と電流計測手段を一組にして設置する必要がなく、配線や配置の自由度が高くなるとともに、電力計測に必要な各構成を小型化でき、しかも、演算処理手段も計測手段と別体にした分散化が可能となる。そのため、設置の手間が低減されるとともに、狭い空間においても設置することができ、設置の制約が軽減され、複数の系統に供給される電力を、系統毎に計測することが可能となる。【００１７】
また、電圧ゼロクロス時間算出手段が交流電圧のゼロクロスにおける変化分がプラスになる場合にゼロクロスの方向をプラスと、変化分がマイナスになる場合にゼロクロスの方向をマイナスと判定し、電流ゼロクロス時間算出手段が交流電流のゼロクロスにおける変化分がプラスになる場合にゼロクロスの方向をプラスと、変化分がマイナスになる場合にゼロクロスの方向をマイナスとを判定するものであれば、電流検出手段や電圧検出手段が誤って設置された場合であっても、ゼロクロスの方向に基づいて位相差を修正し正しい電力を算出することができる。【００１８】
基準タイミング信号は、例えば、基準タイミング送信手段と電圧ゼロクロス時間算出手段および電流ゼロクロス時間算出手段を接続する信号線を介して送信することができる。基準タイミング信号は、ゼロクロスまでの時間の起点を決めるための専用の信号であってもよく、データを伝送するための信号を兼ねるものであってもよい。【００１９】
本発明に係る電力計測システムは、例えば、電圧値算出手段および電圧ゼロクロス時間算出手段を有する電圧計測局と、電流値算出手段および電流ゼロクロス時間算出手段を有する電流計測局の複数と、電力算出手段を有する親局を、共通データ信号線を介して接続して構成してもよい。【００２０】
或いは、電圧値算出手段、電圧ゼロクロス時間算出手段および電力算出手段を有する電力算出局と、電流値算出手段および電流ゼロクロス時間算出手段を有する電流計測局の複数を、共通データ信号線を介して接続して構成してもよい。【００２１】
いずれの構成であっても、電力を算出するためのデータの伝送は、共通データ信号線を介して伝送同期方式により行うが、ゼロクロスを計測する起点を伝送同期方式における伝送クロックに基づいて決めることとすれば、データを伝送するための信号が基準タイミング信号を兼ねたものとなり、基準タイミング信号を送信するための専用配線を不要にできる。【００２２】
また、交流電流或いは交流電圧の計測に関する設定値を、共通データ信号線を介して、電流計測局或いは電圧計測局に伝送し、計測条件を設定することとすれば、分散して設置された各計測局の設定を容易に行うことが可能となる。しかも、多機種を使用する場合であっても機種に応じた設定を、人為的ミスを伴うことなく行うことが可能となる。従って、設置の制約を更に低減することができる。【００２３】
本発明に係る電流計測局は、交流電流の電流値と、所定の起点から交流電流のゼロクロスまでの時間を算出し、これらのデータを送信することができるので、本発明の電力計測システムの電流計測局として好適である。また、電流検出手段と一体化されているため、必要な配線が少なくなり、設置の制約を更に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係る電力計測システムの実施形態の構成図である。
【図２】親局の機能ブロック図である。
【図３】電圧計測局の機能ブロック図である。
【図４】電流計測局の機能ブロック図である。
【図５】システムにおける伝送手順の模式図である。
【図６】伝送信号のタイムチャート図である。
【図７】ゼロクロスの計測タイミングを伝送クロックとの関係において示すタイムチャート図である。
【図８】本発明に係る電力計測システムの他の実施形態の構成図である。
【図９】電力算出局の機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明に係る電力計測システムの実施形態を説明する。
この実施形態は、複数の電力線ＰＬによって供給される電力を計測するものである。図１に示すように、制御部１および共通データ信号線ＤＰ、ＤＮ（以下、伝送ラインということがある）に接続された親局２と、電力供給元から供給される電力を分配する分電盤の親ブレーカ３ａの近傍に配置され前記共通データ信号線ＤＰ、ＤＮに接続された電圧計測局４、および、電力線ＰＬの各々に対して配置された電流計測局５の複数で構成される。
【００２６】
電圧計測局４は、親ブレーカ３ａの直後の電力線に配線された電圧検出手段８を介して電圧値データを取得する。また、電流計測局５は、親ブレーカ３ａから分岐された複数の電力線ＰＬの各々の子ブレーカ３ｂの下流側に設置された電流検出手段９を介して電流値データを取得する。
【００２７】
親局２は、図２に示すように、データ出力手段２１、タイミング発生手段２２、発振回路（ＯＳＣ）２３、制御データ発生手段２４、親局ラインドライバ２５、監視信号検出手段２６、監視データ抽出手段２７、電力算出手段２８、データ入力手段２９を備える。そして、共通データ信号線ＤＰ、ＤＮに接続され、一連のパルス状信号である伝送信号を共通データ信号線ＤＰ、ＤＮに出力するとともに、電圧計測局４および電流計測局５から伝送信号に重畳された監視信号から抽出された監視データに基づき電力を算出し、制御部１の入出力ユニット１２へ出力する。
【００２８】
この実施形態における親局２は、内部回路としてマイクロコンピュータ・コントロール・ユニットであるＭＣＵを備えており、このＭＣＵが上記各手段として機能するものとなっている。
【００２９】
処理において必要となる演算や記憶は、このＭＣＵの備えるＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭを使用して実行されるが、上記各手段のそれぞれの処理におけるＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭとの関係は、説明の便宜上、図示を省略するものとする。
【００３０】
タイミング発生手段２２は、発振回路（ＯＳＣ）２３を基にシステムのタイミングクロックを生成し、制御データ発生手段２４および監視データ抽出手段２７に引き渡す。
【００３１】
制御データ発生手段２４は、データ手段２１から受けたデータと、タイミング発生手段２２から受けたタイミングクロックに基づき、親局ラインドライバ２５を介して共通データ信号線ＤＰ、ＤＮに一連のパルス状信号として伝送信号を出力する。
【００３２】
伝送手順は、図５に示すように、伝送信号のスタート信号ＳＴに制御・監視データ領域が続く、次のスタート信号ＳＴまでの１フレームサイクルであり、制御・監視データ領域は、複数のパルス信号が連なって構成される。スタート信号ＳＴは、パルス信号の時間幅より長く、伝送信号から伝送クロック信号を生成するための閾値Ｖｓｔ（この実施例では１８Ｖ）より高い電位レベルとなっている。
【００３３】
スタート信号ＳＴは、また、この電力計測システムにおける基準タイミング信号となる。スタート信号ＳＴの立下りが、後述するゼロクロスまでの時間の起点となる。そして、タイミング発生手段２２、発信回路２３、制御データ発生手段２４および親局ラインドライバ２５が、本発明の基準タイミング送信手段を構成する。
【００３４】
パルス信号は、図６に示すように、閾値Ｖｓｔより高い電位レベルエリア（伝送クロック信号に相当し、この実施例では＋２４Ｖ）と閾値Ｖｓｔよりも低い電位レベルエリアで構成される。なお、この実施形態では、閾値Ｖｓｔより高い電位レベルエリアが１周期の後半と、閾値Ｖｓｔよりも低い電位レベルエリアが１周期の前半とされているが、その順番に制限はなく、これらの順番を逆にしてもよい。
【００３５】
伝送信号において、閾値Ｖｓｔより低い電位レベルエリアのパルス幅が、制御信号のデータを表すものとなっている。そして、閾値Ｖｓｔより低い電位レベルエリアのパルス幅が制御データとして制御データ領域を構成し、その制御データ領域は、図５における制御・監視データ領域の上段に相当するものとなっている。
【００３６】
この実施形態では、伝送信号を構成するパルス信号の１周期をｔ０とした時、伝送信号を構成するパルス信号のパルス幅（３／４）ｔ０が論理データ“０”を表し、パルス幅（１／４）ｔ０が論理データ“１”を表している。ただし、制御部１から入力される制御データの値に応じたものであれば、その長さに制限はなく適宜に決めればよい。
【００３７】
制御信号のデータは、電圧計測局５及び電流計測局６の設定に用いることができる。例えば、地域により異なる商用電力の周波数、電流検出手段９に応じた定格、電圧定格などの設定を行うことができる。
【００３８】
伝送信号において、閾値Ｖｓｔよりも低い電位レベルエリアに重畳される電流が所定値より大きいか小さいかで、電圧計測局４および電流計測局５から出力される監視信号のデータを表すものとなっている。そして、閾値Ｖｓｔよりも低い電位レベルエリアに重畳される電流値が監視データとして監視データ領域を構成し、その監視データ領域は、図５における制御・監視データ領域の下段に相当するものとなっている。
【００３９】
この実施形態では、１０ｍＡより小さい電流信号が論理データ“０”を表し、１０ｍＡより大きい電流信号が論理データ“１”を表している。
【００４０】
監視信号検出手段２６は、電圧計測局４および電流計測局５から伝送信号に重畳された監視信号を検出する。
【００４１】
監視信号のデータは、既述のように、閾値Ｖｓｔより低電位レベルに重畳される電流が１０ｍＡより大きいか小さいかで表されており、スタート信号ＳＴが送信された後、電圧計測局４および電流計測局５から監視信号を受け取るものとなっている。そして、監視信号検出手段２６で検出された監視信号は、監視データ抽出手段２７に引き渡される。
【００４２】
監視データ抽出手段２７は、タイミング発生手段２２からのタイミングに同期して、監視データを、すなわち、電圧値データ、交流電圧のゼロクロスに関するデータ、電流値データおよび交流電流のゼロクロスに関するデータを抽出し、電力算出手段２８に引き渡す。
【００４３】
電力算出手段２８は、監視データ抽出手段２７からのデータに基づき後述の手順で電力を算出し、データ入力手段２９に引き渡す。
【００４４】
データ入力手段２９は、電力算出手段２８から受け取った直列の入力データを並列（パラレル）データに変換し、監視データとして制御部１の入出力ユニット１２へ出力する。
【００４５】
＜電圧計測局＞
電圧計測局４は、図３に示すように、アドレス設定手段４１、アドレス抽出手段４２、計測ゲート手段４３、ＺＣ時間（ゼロクロス時間）算出手段４４、電圧値算出手段４５および監視データ送信手段４６を有する入出力部４０を備える。また、入出力部４０と共通データ信号線ＤＰ、ＤＮの間に配置されるラインドライバ４８およびラインレシーバ４９を備える。
【００４６】
この実施形態の電圧計測局４は、内部回路としてマイクロコンピュータ・コントロール・ユニットであるＭＣＵを備えており、このＭＣＵが入出力部４０として機能するものとなっている。
【００４７】
処理において必要となる演算や記憶は、このＭＣＵの備えるＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭを使用して実行されるが、入出力部４０を構成する上記各手段のそれぞれの処理におけるＣＰＵ、ＲＡＭおよびＲＯＭとの関係は、説明の便宜上、図示を省略するものとする。
【００４８】
アドレス設定手段４１には、伝送同期のためのアドレスが予め設定されている。電圧計測局４から監視データ（電圧値データおよび交流電圧のゼロクロスに関するデータ）を出力するために必要となる伝送信号パルス数は予め定められており、先頭アドレス番号から当該伝送信号パルス数を加えた番号までが自局アドレスとして設定されている。伝送手順において電圧計測局４が監視データを出力する監視データ領域は、この自局アドレスにより設定され、電圧計測局４および複数の電流計測局５の各々から出力されるデータは、自局アドレスにより、各々に割り当てられた監視データ領域に重畳される。
【００４９】
例えば、先頭アドレス番号を１としアドレス番号１から４までを自局アドレスとする場合は、図５に示す監視データ領域ＩＮ１からＩＮ４までが、自局監視データの出力のために割り振られた領域となる。
【００５０】
アドレス抽出手段４２では、伝送信号の始まりを示すスタート信号ＳＴを起点とした伝送信号を構成するパルス信号のカウントが行われる。そして、自局アドレスのタイミングで、すなわち、自局に割り当てられた監視データ領域のタイミングで、監視データ送信手段４６を有効にする。
【００５１】
計測ゲート手段４３は、交流電圧のゼロクロスの計測時間を保持しており、スタート信号ＳＴの立下りから当該計測時間が終了するまで、ＺＣ時間算出手段４４を有効にする。
【００５２】
ＺＣ時間算出手段４４は、計測ゲート手段４３により有効とされた場合に、電圧検出手段８からの入力データに基づきゼロクロスを検出し、有効とされたときからゼロクロスまでの時間を算出するとともに、交流電圧のゼロクロスにおける変化分がプラスになる場合にゼロクロスの方向をプラスと、変化分がマイナスになる場合にゼロクロスの方向をマイナスと判定し、それらの結果を記憶する。
【００５３】
図７に示す例では、スタート信号ＳＴの立下りタイミングｔｓから、交流の半周期より長く設定されている計測終了時間ｔｅまでの間に、タイミングｔｓから、交流電圧のゼロクロスまでの時間Ｔｖが計測される。また、ゼロクロスの方向としてマイナスが記憶される。
【００５４】
なお、図７において、説明の便宜上、伝送信号のパルス間隔は実際よりも大きく示されており、伝送信号のパルス間隔と交流周期との相対関係は正確ではない。実用上の数値は、例えば、交流周期は２０ｍｓ（５０Ｈｚの場合）であるのに対し、パルス間隔は３７μｓ（伝送信号２７ｋＨｚの場合）となる。
【００５５】
計測終了時間ｔｅは、計測機器の仕様や計測状況に応じて適宜決めればよい。例えば、交流の任意のサイクル数が含まれる時間としてもよい。
【００５６】
ＺＣ時間算出手段４４は、また、計測時間の終了後、記憶しているゼロクロスまでの時間データを方向データとともに監視データ送信手段４６に引き渡す。
【００５７】
電圧値算出手段４５は、電圧検出手段８からの入力データに基づき電圧値として実効値を算出し、監視データ送信手段４６に引き渡す。ただし、電圧値は実効値に限定されるものではない。計測機器の仕様や計測状況に応じて適宜決めればよく、瞬時値或いは平均値であってもよい。
【００５８】
監視データ送信手段４６は、アドレス抽出手段４２により有効とされた場合に、ＺＣ時間算出手段４４および電圧値算出手段４５から引き渡されたデータを、ラインドライバ４８を介して共通データ信号線ＤＰ、ＤＮに監視信号として出力する。監視信号は、伝送手順の監視データ領域に重畳される。
【００５９】
なお、電圧計測局４は、電圧検出手段８と一体にしたもの（図１、図３において想像線で示す電圧計測局８０）であってもよい。
【００６０】
＜電流計測局＞
電流計測局５は、図４に示すように、電圧計測局４の電圧値算出手段４５を電流値算出手段５１に替えたものである。電流検出手段９からの入力データに基づき、交流電流のゼロクロスまでの時間（図７における時間Ｔａ）とゼロクロスの方向、および電流値を算出し、共通データ信号線ＤＰ、ＤＮにそれらを監視信号として出力する。
【００６１】
電流値算出手段５１以外の構成は電圧計測局４と同様であるため、図４において、電圧計測局４と実質的に同じ構成には同符号を付し、それらの説明は省略する。
【００６２】
電流値算出手段５１は、電流検出手段９からの入力データに基づき電流値として実効値を算出し、監視データ送信手段４６に引き渡す。ただし、電流値は実効値に限定されるものではない。計測機器の仕様や計測状況に応じて適宜決めればよく、瞬時値或いは平均値であってもよい。
【００６３】
なお、電流計測局５は、電流検出手段９と一体にしたもの（図１、図４において想像線で示す電流計測局９０）であってもよい。
【００６４】
＜電力算出手順＞
本実施形態の電力監視システムは、上記構成により、以下の手順で電力を算出することができる。
まず、既述のように、電圧計測局４が電圧値と交流電圧のゼロクロスまでの時間を算出し共通データ信号線ＤＰ、ＤＮに監視信号として出力する。また、電流計測局５の複数が、各々、電流値と交流電流のゼロクロスまでの時間を算出し共通データ信号線ＤＰ、ＤＮに監視信号として出力する。
【００６５】
親局２では、共通データ信号線ＤＰ、ＤＮに監視信号として出力され伝送された電圧値、交流電圧のゼロクロスまでの時間、電流値および交流電流のゼロクロスまでの時間を抽出する。そして、交流電圧のゼロクロスまでの時間と交流電流のゼロクロスまでの時間に基づき、交流電圧と交流電流の位相差φを算出する。図７に示す例では、交流電圧のゼロクロスまでの時間Ｔｖと、交流電流のゼロクロスまでの時間Ｔａの差Ｔａ−Ｔｖに基づいて、位相差φ＝２πｆ（Ｔａ−Ｔｖ）を算出する。ただし、ｆは周波数（商用交流であれば５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ）である。
【００６６】
位相差φが算出されれば、電圧値、電流値、ｃｏｓφ（力率）の積（例えば、単相交流の場合、電力＝ＶＡｃｏｓφ）により、電力を算出することができる。また、交流電流のゼロクロスまでの時間と電流値は、電力が供給される系統毎に出力されるため、複数の系統の各々について電力を計測することができる。
【００６７】
電力が供給される系統では、通常、力率が改善されているため、交流電圧と交流電流の位相差φは−９０度から＋９０度までの範囲となる。そのため、交流電圧のゼロクロスの方向と交流電流のゼロクロスの方向は一致する。図７に示す例では、交流電圧のゼロクロスの方向と、交流電流のゼロクロスの方向はどちらもマイナス（プラス値からマイナス値に変化し変化分がマイナスとなる場合）となり一致する。
【００６８】
しかしながら、電流検出手段９としてＣＴを採用し、これを反対方向に設置した場合などには、図７において想像線で示すように電流値が反転する。そして、交流電圧のゼロクロスの方向がマイナスとなるのに対し、交流電流のゼロクロスの方向はプラス（マイナス値からプラス値に変化し変化分がプラスとなる場合）となり不一致となる。この場合は、ゼロクロスの方向が一致していなことを踏まえて位相差を半周期ずらす修正をし、正しい電力を算出することができる。従って、電流検出手段９が誤って設置された場合でも電力計測が可能となる。
【００６９】
電流検出の異常は、また、時間差Ｔａ−Ｔｖの値によっても判断することができる。例えば５０Ｈｚの場合、半周期（１８０°）が１０ｍｓ、１／４周期が５ｍｓであることから、時間差Ｔａ−Ｔｖが５ｍｓ未満であれば「位相遅れ」、１５ｍｓ以上２０ｍｓ未満であれば「位相進み」、５ｍｓ以上１５ｍｓ未満であれば「異常」と判断すればよい。この判断手法によれば、ゼロクロスの方向では判断できない状況、例えば、容量負荷やスイッチ負荷の状態に起因する電力効率の低下を知ることができる。
【００７０】
この実施形態の電圧計測局４及び電流計測局５の設定は、図示しない入力手段を介して行うものとなっているが、親局２からの設定を可能なものとしてもよい。その場合は、ラインレシーバ４９からの出力とアドレス抽出手段４２からの出力に基づき、自局に割り振られた制御データ領域から制御データを抽出するための機能を備えたものとすればよい。
【００７１】
既述のように、この実施形態では、データを伝送するための伝送信号が基準タイミング信号を兼ねたものとなっているが、共通データ信号性ＤＰ、ＤＮとは別に基準タイミング信号を送信するための専用信号線を設け、データを伝送するための伝送信号と別に基準タイミング信号を送信してもよい。
【００７２】
電圧の計測は１点でよいことから、図８、図９に示すように、電力算出と電圧の計測を単一の装置で行うこととしてもよい。なお、図８、図９において、図１〜７に示す上記実施形態と実質的に同じ部分には同符号を付し、その説明を省略または簡略化する。
【００７３】
＜電力算出局＞
電力算出局６は、図９に示すように、タイミング発生手段２２、発振回路（ＯＳＣ）２３、制御データ発生手段２４、親局ラインドライバ２５、監視信号検出手段２６、監視データ抽出手段２７、電力算出手段２８、記憶手段３１、第二ラインドライバ３２、計測ゲート手段４３、ＺＣ時間算出手段４４および電圧値算出手段４５を備える。そして、共通データ信号線ＤＰ、ＤＮに接続され、一連のパルス状信号である伝送信号を共通データ信号線ＤＰ、ＤＮに出力するとともに、電流計測局５から伝送信号に重畳された監視信号から抽出された監視データと、電圧検出手段８からの入力データに基づき電力を算出する。また、伝送ラインＴＰ、ＴＮに接続され、図示しない上位装置に伝送ラインＴＰ、ＴＮを介して電力データを送信する。
【００７４】
記憶手段３１は、電力算出手段２８から受け取った電力データを記憶し、所定のタイミングで第二ラインドライバ３２に引き渡す。第二ラインドライバ３２は、記憶手段３１から引き渡された電力データを、伝送ラインＴＰ、ＴＮに出力する
【００７５】
なお、伝送ラインＴＰ、ＴＮを介した上位装置への電力データの送信手法に制限はなく、電流計測局５からの電流値および交流電流のゼロクロスと同様に伝送同期方式を採用してもよく、或いはコマンド方式を採用してもよい。
【００７６】
この実施形態において、ＺＣ時間算出手段４４は電圧検出手段８から入力される検出データに基づく演算処理によってゼロクロスまでの時間および方向を算出するものとなっているが、ＭＣＵと別体の検出回路を採用してもよい。検出回路では、例えば、時間計測の為のタイマーをゼロクロスの検出タイミングで瞬時に停止させるハードウェアタイマを利用することにより、算出精度を高めることが可能となる。
【符号の説明】
【００７７】
１    制御部
２    親局
３ａ  親ブレーカ
３ｂ  子ブレーカ
４、８０  電圧計測局
５、９０  電流計測局
６    電力算出局
８    電圧検出手段
９    電流検出手段
１２  入出力ユニット
２１  データ出力手段
２２  タイミング発生手段
２３  発振回路（ＯＳＣ）
２４  制御データ発生手段
２５  親局ラインドライバ
２６  監視信号検出手段
２７  監視データ抽出手段
２８  電力算出手段
２９  データ入力手段
３１  記憶手段
３２  第二ラインドライバ
４０  入出力部
４１  アドレス設定手段
４２  アドレス抽出手段
４３  計測ゲート手段
４４  ＺＣ時間算出手段
４５  電圧値算出手段
４６  監視データ送信手段
４８  ラインドライバ
４９  ラインレシーバ
５１  電流値算出手段
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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