(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多相配電方式で配電される被測定回路の使用電力量に応じ，各相の電流コイルが合成して発生する磁束および各相間の電圧コイルが合成して発生する磁束によって電磁誘導されて回転する回転子と、この回転子の回転に応じて単位使用電力量当たり所定数の電気パルスを発生するパルス発生手段と、このパルス発生手段で発生されるパルス数を積算して前記被測定回路の積算電力量を算出する電力量計測手段とを備えて構成される誘導形電力量計において、
予め設定された一定時間の間に前記パルス発生手段で発生されるパルス数を計数するパルス計数手段と、このパルス計数手段で計数されたパルス数に基づいて前記一定時間の間に前記被測定回路で平均して使用される短時間平均電力を算出する平均電力演算手段とを内蔵して備えたことを特徴とする平均電力計測機能付き誘導形電力量計。
【請求項２】
前記パルス計数手段は前記一定時間毎に前記パルス発生手段で発生されるパルス数を計数し、前記平均電力演算手段は前記一定時間毎に前記被測定回路で平均して使用される短時間平均電力を算出することを特徴とする請求項１に記載の平均電力計測機能付き誘導形電力量計。
【請求項３】
前記平均電力演算手段は、前記パルス計数手段で計数されたパルス数を、前記パルス発生手段で単位使用電力量当たりに発生される所定のパルス数と前記一定時間と前記被測定回路に配電される配電方式の相に応じた係数との積で除して前記被測定回路で使用される短時間平均電力を算出することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の平均電力計測機能付き誘導形電力量計。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、機械的な回転子によって被測定回路の使用電力量を検出し、検出した使用電力量を電気パルスに変換して被測定回路の使用電力量を電子的に算出する誘導形電力量計に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のハイブリッド型の誘導形電力量計では、被測定回路の電圧が電圧コイル，被測定回路の電流が電流コイルに検出され、これら電圧コイルおよび電流コイルが発生する電磁界に誘導されて機械的な回転子が回転する。この回転子の回転は光センサによって電気パルスに変換され、このパルス数はマイクロコンピュータを用いた電子回路によってカウントされる。変換される電気パルスの数は、回転子の回転数が被測定回路の使用電力量に応じたものであるため、使用電力量に応じたパルス数になる。従って、パルス数の積算カウント値から被測定回路の使用電力量が積算値として算出され、算出された電力量は液晶表示器に表示される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の誘導形電力量計は、積算電力量のみを計測するために使用されており、被測定回路で短時間に使用される短時間平均電力を計測することは出来ない。従って、この短時間平均電力を計測するためには、従来、ＶＴ（電圧変成器）といった電圧計測用センサと、ＣＴ（電流変成器）といった電流計測用センサと、各センサによって検出される電力を可視表示する専用の測定器とが別途に用意され、これら機器が誘導形電力量計に設置されて短時間の平均電力の計測が行われることが多い。
【０００４】
このため、従来の誘導形電力量計で短時間の平均電力の計測を行う場合には、電圧および電流の各計測用センサと専用の測定器とを設置するためのスペースが電力量計用設置スペースとは別に必要とされる。誘導形電力量計は一般的に需要家の家屋の壁面に設置されるため、大きな機器設置スペースを需要家家屋の壁面に確保することは難しい。また、このような機器が需要家家屋の壁面に大きなスペースを占めて設置されると、家屋の美観は損なわれてしまう。また、家屋の美観を保つためには、美観を考慮した機器を壁面に設置する必要がある。
【０００５】
また、被測定回路で使用される短時間の平均電力を単に目安として計測したい場合にも、短時間の平均電力を精密に計測するためのものと同様な測定器を設置することになり、コスト高になる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、多相配電方式で配電される被測定回路の使用電力量に応じ，各相の電流コイルが合成して発生する磁束および各相間の電圧コイルが合成して発生する磁束によって電磁誘導されて回転する回転子と、この回転子の回転に応じて単位使用電力量当たり所定数の電気パルスを発生するパルス発生手段と、このパルス発生手段で発生されるパルス数を積算して被測定回路の積算電力量を算出する電力量計測手段とを備えて構成される誘導形電力量計において、予め設定された一定時間の間に上記パルス発生手段で発生されるパルス数を計数するパルス計数手段と、このパルス計数手段で計数されたパルス数に基づいて一定時間の間に被測定回路で平均して使用される短時間平均電力を算出する平均電力演算手段とを内蔵して備えたことを特徴とする。
【０００７】
このような構成では、多相配電方式で配電される被測定回路において電力が消費されると、その電力量に応じ、各相の電流コイルが合成して発生する磁束および各相間の電圧コイルが合成して発生する磁束によって電磁誘導されて回転子が回転し、使用電力量に応じた数の電気パルスがパルス発生手段で発生される。このパルス数は電力量計測手段によって積算され、この積算値から被測定回路の積算使用電力量が算出される。また、予め設定された一定時間の間に発生されたパルス数はパルス計数手段によって計数され、この計数値に基づき、平均電力演算手段は一定時間の間に被測定回路で平均して使用される短時間平均電力を算出する。従って、被測定回路の短時間平均電力は誘導形電力量計単独で計測される。
【０００８】
また、本発明は、パルス計数手段が、一定時間毎にパルス発生手段で発生されるパルス数を計数し、また、平均電力演算手段が、一定時間毎に被測定回路で平均して使用される短時間平均電力を算出することを特徴とする。
【０００９】
このような構成においては、被測定回路で平均して使用される短時間平均電力が一定時間毎に繰り返し算出される。従って、被測定回路の短時間平均電力は一定時間毎にリアルタイムに把握される。
【００１０】
また、本発明は、平均電力演算手段が、パルス計数手段で計数されたパルス数を、パルス発生手段で単位使用電力量当たりに発生される所定のパルス数と一定時間と被測定回路に配電される配電方式の相に応じた係数との積で除して被測定回路で使用される短時間平均電力を算出することを特徴とする。
【００１１】
多相配電方式で配電される被測定回路については各相の合成消費電力に対応した数の電気パルスしか得られないが、平均電力演算手段によってこのように短時間平均電力を算出する構成にすると、精密な平均電力計測は行えないが、目安としての平均電力計測は行える。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明による平均電力計測機能付き誘導形電力量計の一実施形態について説明する。
【００１３】
図１は、本実施形態によるハイブリッド型の誘導形電力量計の構成の概略を示すブロック図である。
【００１４】
ハイブリッド型の誘導形電力量計は、需要家の被測定回路の電圧，電流を検出し、使用電力量に応じた電気パルスを発生する電力検出部と、この電力検出部で発生された電気パルス数に基づき、被測定回路の積算使用電力量及び短時間平均電力を算出処理する演算部とから構成されている。
【００１５】
電力検出部は、回転子１，信号円板２，光結合素子３を主要素として構成されている。回転子１は、被測定回路の電圧，電流を検出する電圧コイル，電流コイルが発生する電磁界に誘導され、使用電力量に応じて回転する。信号円板２は、回転子１の回転軸に設けられており、回転子１の回転と共に回転する。この信号円板２には羽部２ａと切り欠き部２ｂとが形成されている。光結合素子３はホトインタラプタといった光センサによって構成され、その「コ」の字状の谷間を回転する信号円板２が通過するように配置されている。
【００１６】
光結合素子３は「コ」の字状谷間の間に光線を出射しており、この光線が信号円板２の羽部２ａに遮られている間、光結合素子３はロウレベルの信号を出力する。しかし、信号円板２が回転して光線がその切り欠き部２ｂを横切っている間、光結合素子３はハイレベルの信号を出力する。従って、光結合素子３は信号円板２の回転に応じた電気パルスｐを発生する。信号円板２の回転は回転子１の回転に同期しているため、光結合素子３で発生される電気パルスｐの数は被測定回路の使用電力量に応じた数になる。単位使用電力量当たり光結合素子３で発生される電気パルスｐの数は、その誘導形電力量計に予め設定された計器定数［ｐｕｌｓｅ／ｋＷｈ］により、所定のパルス数になる。
【００１７】
演算部は、予め設定されたプログラムに従って制御動作を行うＣＰＵ（中央演算処理装置）４を有している。ＣＰＵ４は電源回路５から電源供給を受けて動作をする。このＣＰＵ４には、パルスＩ／Ｆ（インターフェース）回路６，電力量計測カウンタ７，平均電力計測カウンタ８，液晶表示器９，通信機能用Ｉ／Ｆ回路１０，停電検出回路１１，および不揮発性メモリ１２が接続されている。また、電源入力端子には、雷などによる異常電圧等の入来を防護するための保護回路１３が接続されている。
【００１８】
パルスＩ／Ｆ回路６を介して光結合素子３から入力される電気パルスｐは、電力量計測カウンタ７によってその積算値が計数される。また、平均電力計測カウンタ８は、パルスＩ／Ｆ回路６を介して光結合素子３から入力される電気パルスｐを、予め設定された一定時間毎に計数するパルス計数手段を構成している。ＣＰＵ４は、平均電力計測カウンタ８で計数されたパルス数に基づいて一定時間の間に被測定回路で平均して使用される短時間平均電力を算出する平均電力演算手段を構成している。液晶表示器９は、電力量計測カウンタ７および平均電力計測カウンタ８の各計数値に基づき、ＣＰＵ４によって算出された被測定回路の積算使用電力量および短時間平均電力を可視表示する。通信機能用インターフェース１０は、算出された積算使用電力量および短時間平均電力を外部機器へ送出する。
【００１９】
また、ＣＰＵ４は停電検出回路１１によって停電が検出されると、その時点における電力量計測カウンタ７の計数値を不揮発性メモリ１２に書き込む。従って、停電が発生しても、停電時の積算電力量は復電するまで不揮発性メモリ１２に記憶保持されている。
【００２０】
図２は、電力量計測カウンタ７および平均電力計測カウンタ８における計数機構を示すタイミングチャートである。
【００２１】
同図（ｂ）に示すように電気パルスｐが発生すると、電力量計測カウンタ７は同図（ｄ）に示すように、電気パルスｐのエッジ変化が検出される毎にその計数値を１，２，３，…とカウントアップし、時間の経過と共にその積算値を高めていく。ＣＰＵ４は、この電力量計測カウンタ７によって計数された計数値、およびその誘導形電力量計に予め設定された計器定数［ｐｕｌｓｅ／ｋＷｈ］に基づき、積算使用電力量Ｗ［ｋＷｈ］を算出する。
【００２２】
また、平均電力計測カウンタ８による計数は、同図（ａ）に示す予め設定された一定時間ｔ毎、例えば３０［ｓｅｃ］毎に同図（ｃ）に示すように行われる。つまり、平均電力計測カウンタ８は、最初の一定時間ｔの間に、電気パルスｐのエッジ変化が検出される毎にその計数値を１，２，３，…，ｎ−１，ｎとカウントアップする。そして、次の一定時間ｔの間に、電気パルスｐのエッジ変化が検出される毎にその計数値を１，２，３，…，ｋ−１，ｋとカウントアップする。以後同様にして一定時間ｔ毎に、その時間内に入力される電気パルス数ｐのエッジ変化を計数する。
【００２３】
ＣＰＵ４は、この一定時間ｔが経過するタイミングｔ１，ｔ２，…毎に、平均電力計測カウンタ８の計数値から電力量パルス数を演算し、この電力量パルス数を、電力量計測カウンタ７によるパルス数とは別に、メモリに格納する。そして、求めたこの計測時間内の電力量パルス数Ｐ［ｐｕｌｓ］，計測時間（一定時間）ｔ［ｈ］，および計器定数α［ｐｕｌｓｅ／ｋＷｈ］を以下の演算式（１）〜（４）に代入し、被測定回路の短時間平均電力Ｋ［ｋＷ］を算出する。演算式（１）は被測定回路の配電方式が単相２線式の場合に使用され、演算式（２）は単相３線式、演算式（３）は３相３線式、演算式（４）は３相４線式の場合に使用される。
【００２４】
Ｋ＝Ｐ／（ｔ×α）              …（１）
Ｋ＝Ｐ／（２×ｔ×α）          …（２）
Ｋ＝Ｐ／｛（３）１／２×ｔ×α｝  …（３）
Ｋ＝Ｐ／（３×ｔ×α）          …（４）
【００２５】
このようにして算出された積算使用電力量Ｗおよび短時間平均電力Ｋは、液晶表示器９に表示される。また、必要に応じて通信機能用Ｉ／Ｆ回路１０を介して外部機器へ通信され、外部機器で確認される。
【００２６】
本実施形態による誘導形電力量計によれば、従来の誘導形電力量計に平均電力計測カウンタ８を備え、一定時間ｔ毎に電気パルスｐを計数することで、被測定回路で使用される短時間平均電力Ｋを求めることができる。従って、被測定回路の短時間平均電力Ｋは誘導形電力量計単独で計測される。このため、従来のように専用の平均電力測定器を設置する必要が無くなり、安価に短時間平均電力の計測が行えるようになる。また、専用の平均電力測定器を必要としなければ、これを設置するスペースも必要としなくなり、設置機器は需要家家屋の壁面に電力量計単独でコンパクトに収まり、家屋の美観を損ねることもなくなる。
【００２７】
また、被測定回路が多相の場合には、回転子１の回転は、各相の電流コイルが合成して発生する磁束および各相の電圧コイルが合成して発生する磁束によって電磁誘導される。従って、単相２線式以外の配電方式では、複数回路の合成による電力量パルスしか得られない。しかし、上述した本実施形態のように、平均電力計測カウンタ８の計数値に基づき、式（１）〜（４）の演算式によって短時間平均電力Ｋを算出する構成にすると、精密な短時間平均電力の計測は行えないが、目安としての短時間平均電力の計測を安価に行えるようになる。
【００２８】
また、本実施形態では、被測定回路で平均して使用される短時間平均電力が一定時間毎に繰り返し算出されるため、被測定回路の短時間平均電力Ｋは一定時間毎にリアルタイムに把握される。しかし、本構成のように、一定時間ｔ毎に繰り返して平均電力Ｋを算出する構成に必ずしもする必要はなく、一定時間ｔの間のみにおいて被測定回路で平均して使用される短時間平均電力Ｋを算出する構成としてもよい。この場合には被測定回路の平均電力Ｋはリアルタイムに把握されないが、被測定回路の一定時間ｔにおける平均電力Ｋを把握することは可能である。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、予め設定された一定時間の間に発生されたパルス数はパルス計数手段によって計数され、この計数値に基づき、平均電力演算手段は一定時間の間に被測定回路で平均して使用される短時間平均電力を算出する。従って、被測定回路の短時間平均電力は誘導形電力量計単独で計測される。このため、専用の平均電力測定器を設置する必要が無くなり、安価に短時間平均電力の計測が行え、また、専用の平均電力測定器を設置するスペースが不要になり、需要家家屋の美観を損ねることもなくなる。
【００３０】
また、被測定回路で平均して使用される短時間平均電力を一定時間毎に繰り返し算出する構成にすると、被測定回路の短時間平均電力は一定時間毎にリアルタイムに把握されるようになる。また、平均電力演算手段で所定の演算式によって短時間平均電力を算出する構成にすると、精密な平均電力計測は行えないが、目安としての平均電力計測を安価に行えるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態によるハイブリッド型の誘導形電力量計の構成の概略を示すブロック図である。
【図２】平均電力計測カウンタおよび電力量計測カウンタにおける計数機構を示すタイミングチャート図である。
【符号の説明】
１…回転子
２…信号円板
２ａ…信号円板２の羽部
２ｂ…信号円板２の切り欠き部
３…光結合素子
４…ＣＰＵ
５…電源回路
６…パルスＩ／Ｆ回路
７…電力量計測カウンタ
８…平均電力計測カウンタ
９…液晶表示器
１０…通信機能用Ｉ／Ｆ回路
１１…停電検出回路
１２…不揮発性メモリ
１３…保護回路
【図１】
0003561187.tif 000002
【図２】
0003561187.tif 000003