(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
単相２線式又は単相３線式の電力線における１８０度電圧位相がずれた第１と第２の電力線の間の電圧を検出する電圧検出装置であって、
前記第１及び第２の電力線に対して、それらの絶縁被覆を介して静電結合可能な第１及び第２の電圧検出電極と、
前記第１及び第２の電圧検出電極を覆うシールド電極と、
前記第１及び第２の電圧検出電極間の電位差を増幅する差動増幅回路及び、前記差動増幅回路の出力に基づいて前記第１と第２の電力線間の電圧を演算する電圧演算回路を含む電圧検出処理回路とを備え、
前記電圧検出処理回路のうち前記第１及び第２の電圧検出電極に導通した回路部と前記シールド電極とを共通のグランドに接地し、
前記差動増幅回路の入力側に、第１と第２のオペアンプを有した平衡アンプを設け、その平衡アンプは、前記第１のオペアンプのプラス入力に前記第１の電圧検出電極を接続しかつ前記第１のオペアンプの出力に前記差動増幅回路の一方の入力を接続すると共に、前記第２のオペアンプのプラス入力に前記第２の電圧検出電極を接続しかつ前記第２のオペアンプの出力に前記差動増幅回路の他方の入力を接続し、さらに前記第１と第２のオペアンプのマイナス入力同士の間を抵抗を介して接続してなり、
前記第１と第２のオペアンプのプラス入力同士の間を１対１に分圧する分圧回路を設け、前記分圧回路の分圧点が、前記シールド電極及び前記電圧検出処理回路が共通して接地されたグランドに対して高電位になるようにバイアスするバイアス回路を設けたことを特徴とする電圧検出装置。
【請求項２】
前記電圧検出処理回路のうち前記差動増幅回路と前記電圧演算回路との間に、前記差動増幅回路の出力を光信号又は無線信号にして送受信する送信回路及び受信回路を設けて前記差動増幅回路と前記電圧演算回路との間を非導通としたことを特徴とする請求項１に記載の電圧検出装置。
【請求項３】
単相２線式又は単相３線式の電力線における１８０度電圧位相がずれた第１と第２の電力線の間の電圧を検出する電圧検出装置であって、
前記第１及び第２の電力線に対して、それらの絶縁被覆を介して静電結合可能な第１及び第２の電圧検出電極と、
前記第１及び第２の電圧検出電極を覆うシールド電極と、
前記第１及び第２の電圧検出電極間の電位差を増幅する差動増幅回路及び、前記差動増幅回路の出力に基づいて前記第１と第２の電力線間の電圧を演算する電圧演算回路を含むを電圧検出処理回路とを備え、
前記電圧検出処理回路のうち前記第１及び第２の電圧検出電極に導通した回路部と前記シールド電極とを共通のグランドに接地し、
前記電圧検出処理回路のうち前記差動増幅回路と前記電圧演算回路との間に、前記差動増幅回路の出力を光信号又は無線信号にして送受信する送信回路及び受信回路を設けて前記差動増幅回路と前記電圧演算回路との間を非導通としたことを特徴とする電圧検出装置。
【請求項４】
前記第１又は第２の電力線に電磁誘導結合して受電し、前記送信回路より前記差動増幅回路側に給電する電源回路を備えたことを特徴とする請求項２又は３に記載の電圧検出装置。
【請求項５】
リング状の可飽和コアを２分割してなる１対の分割コアの一方又は両方にコイルを巻回してなり、前記電力線を前記１対の分割コアの間に挟み込み可能な電磁誘導結合部を前記電源回路に備えたことを特徴とする請求項４に記載の電圧検出装置。
【請求項６】
前記シールド電極を、前記第１及び第２の電圧検出電極に共通して１つ設けかつ、一面開放の１対の金属筐体で構成し、
前記１対の金属筐体の開放口の縁部同士を接合した合体状態に保持する合体保持手段と、各前記金属筐体の形成されたシールドケーブル挿通孔と、前記金属筐体同士の接合部分に形成されて、前記第１及び第２の電力線を纏めて挿通可能でかつ前記１対の金属筐体同士の対向方向に前記第１及び第２の電力線が並んだ状態に保持可能な１対の電力線挿通孔とを備え、
前記第１及び第２の各電圧検出電極を、前記１対の金属筐体に分けられてそれぞれ絶縁部材を介して固定しかつ、前記１対の電力線挿通孔に挿通された前記第１及び第２の電力線を挟んで対向するように配置し、
各前記金属筐体の前記シールド電線挿通孔に挿通したシールドケーブルの芯線により前記第１及び第２の電圧検出電極を前記差動増幅回路に接続すると共に、前記シールドケーブルのシールド線により各前記金属筐体を前記電圧検出処理回路との共通の前記グランドに接地したことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１の請求項に記載の電圧検出装置。
【請求項７】
前記シールド電極を、前記第１及び第２の各電圧検出電極毎に別個に設けて、それら各シールド電極を一面開放の１対の金属筐体で構成し、
前記１対の金属筐体の開放口の縁部同士を接合した合体状態に保持する合体保持手段と、一方の前記金属筐体に形成されたシールドケーブル挿通孔と、前記金属筐体同士の接合部分に形成されて、前記第１又は第２の電力線を挿通可能な電力線挿通孔を構成する電力線受容凹部とを備え、
前記第１及び第２の各電圧検出電極を、前記金属筐体の内面に絶縁部材を介して固定しかつ前記電力線挿通孔に挿通された前記第１又は第２の電力線の側面に宛われるように配置し、
各前記シールド電線挿通孔に挿通したシールドケーブルの芯線により、前記第１及び第２の電圧検出電極を前記差動増幅回路に接続すると共に、前記シールドケーブルのシールド線により前記第１及び第２のシールド電極を、前記電圧検出処理回路との共通の前記グランドに接地したことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１の請求項に記載の電圧検出装置。
【請求項８】
前記シールド電極を、前記第１及び第２の電圧検出電極に共通して１つ設けかつ、一面開放の１対の金属筐体で構成し、
前記１対の金属筐体の開放口の縁部同士を接合した合体状態に保持する合体保持手段と、一方の前記金属筐体に形成されたシールドケーブル挿通孔と、前記金属筐体同士の接合部分に形成されて、前記第１及び第２の電力線を分離した状態にして挿通可能な２対の電力線挿通孔とを備え、
前記第１及び第２の各電圧検出電極を、前記１対の金属筐体の一方の前記金属筐体の内面に絶縁部材を介して固定しかつ、前記１対の電力線挿通孔に挿通された前記第１及び第２の電力線の側面に宛われるように配置し、
前記シールド電線挿通孔に挿通した１対のシールドケーブルの芯線により前記第１及び第２の電圧検出電極を前記差動増幅回路に接続すると共に、前記１対のシールドケーブルのシールド線により前記シールド電極を、前記電圧検出処理回路との共通の前記グランドに接地したことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１の請求項に記載の電圧検出装置。  
【請求項９】
単相２線式又は単相３線式の電力線における１８０度電圧位相がずれた第１と第２の電力線の間の電圧を検出する電圧検出装置であって、
前記第１及び第２の電力線に対して、それらの絶縁被覆を介して静電結合可能な第１及び第２の電圧検出電極と、
前記第１及び第２の電圧検出電極を覆うシールド電極と、
前記第１及び第２の電圧検出電極間の電位差を増幅する差動増幅回路及び、前記差動増幅回路の出力に基づいて前記第１と第２の電力線間の電圧を演算する電圧演算回路を含むを電圧検出処理回路とを備え、
前記電圧検出処理回路のうち前記第１及び第２の電圧検出電極に導通した回路部と前記シールド電極とを共通のグランドに接地し、
前記シールド電極を、前記第１及び第２の各電圧検出電極毎に別個に設けて、それら各シールド電極を一面開放の１対の金属筐体で構成し、
前記１対の金属筐体の開放口の縁部同士を接合した合体状態に保持する合体保持手段と、一方の前記金属筐体に形成されたシールドケーブル挿通孔と、前記金属筐体同士の接合部分に形成されて、前記第１又は第２の電力線を挿通可能な電力線挿通孔を構成する電力線受容凹部とを備え、
前記第１及び第２の各電圧検出電極を、前記金属筐体の内面に絶縁部材を介して固定しかつ前記電力線挿通孔に挿通された前記第１又は第２の電力線の側面に宛われるように配置し、
各前記シールド電線挿通孔に挿通したシールドケーブルの芯線により、前記第１及び第２の電圧検出電極を前記差動増幅回路に接続すると共に、前記シールドケーブルのシールド線により前記第１及び第２のシールド電極を、前記電圧検出処理回路との共通の前記グランドに接地したことを特徴とする電圧検出装置。
【請求項１０】
単相２線式又は単相３線式の電力線における１８０度電圧位相がずれた第１と第２の電力線の間の電圧を検出する電圧検出装置であって、
前記第１及び第２の電力線に対して、それらの絶縁被覆を介して静電結合可能な第１及び第２の電圧検出電極と、
前記第１及び第２の電圧検出電極を覆うシールド電極と、
前記第１及び第２の電圧検出電極間の電位差を増幅する差動増幅回路及び、前記差動増幅回路の出力に基づいて前記第１と第２の電力線間の電圧を演算する電圧演算回路を含むを電圧検出処理回路とを備え、
前記電圧検出処理回路のうち前記第１及び第２の電圧検出電極に導通した回路部と前記シールド電極とを共通のグランドに接地し、
前記シールド電極を、前記第１及び第２の電圧検出電極に共通して１つ設けかつ、一面開放の１対の金属筐体で構成し、
前記１対の金属筐体の開放口の縁部同士を接合した合体状態に保持する合体保持手段と、一方の前記金属筐体に形成されたシールドケーブル挿通孔と、前記金属筐体同士の接合部分に形成されて、前記第１及び第２の電力線を分離した状態にして挿通可能な２対の電力線挿通孔とを備え、
前記第１及び第２の各電圧検出電極を、前記１対の金属筐体の一方の前記金属筐体の内面に絶縁部材を介して固定しかつ、前記１対の電力線挿通孔に挿通された前記第１及び第２の電力線の側面に宛われるように配置し、
前記シールド電線挿通孔に挿通した１対のシールドケーブルの芯線により前記第１及び第２の電圧検出電極を前記差動増幅回路に接続すると共に、前記１対のシールドケーブルのシールド線により前記シールド電極を、前記電圧検出処理回路との共通の前記グランドに接地したことを特徴とする電圧検出装置。
【請求項１１】
単相２線式又は単相３線式の電力線における１８０度電圧位相がずれた第１と第２の電力線の間の電圧を検出する電圧検出装置であって、
前記第１及び第２の電力線に対して、それらの絶縁被覆を介して静電結合可能な第１及び第２の電圧検出電極と、
前記第１及び第２の電圧検出電極を覆うシールド電極と、
前記第１及び第２の電圧検出電極間の電位差を増幅する差動増幅回路及び、前記差動増幅回路の出力に基づいて前記第１と第２の電力線間の電圧を演算する電圧演算回路を含むを電圧検出処理回路とを備え、
前記電圧検出処理回路のうち前記第１及び第２の電圧検出電極に導通した回路部と前記シールド電極とを共通のグランドに接地し、
前記シールド電極を、前記第１及び第２の電圧検出電極に共通して１つ設けかつ、一面開放の１対の金属筐体で構成し、
前記１対の金属筐体の開放口の縁部同士を接合した合体状態に保持する合体保持手段と、各前記金属筐体の形成されたシールドケーブル挿通孔と、前記金属筐体同士の接合部分に形成されて、前記第１及び第２の電力線を纏めて挿通可能でかつ前記１対の金属筐体同士の対向方向に前記第１及び第２の電力線が並んだ状態に保持可能な１対の電力線挿通孔とを備え、
前記第１及び第２の各電圧検出電極を、前記１対の金属筐体に分けられてそれぞれ絶縁部材を介して固定しかつ、前記１対の電力線挿通孔に挿通された前記第１及び第２の電力線を挟んで対向するように配置し、
各前記金属筐体の前記シールド電線挿通孔に挿通したシールドケーブルの芯線により前記第１及び第２の電圧検出電極を前記差動増幅回路に接続すると共に、前記シールドケーブルのシールド線により各前記金属筐体を前記電圧検出処理回路との共通の前記グランドに接地したことを特徴とする電圧検出装置。
【請求項１２】
前記第１及び第２の電圧検出電極をＵ字溝形状とし、そのＵ字の２辺が前記１対の金属筐体の対向方向で対向するように配置したことを特徴とする請求項７乃至１０の何れか１の請求項に記載の電圧検出装置。
【請求項１３】
前記１対の金属筐体に固定され、前記１対の金属筐体の合体状態で前記第１及び第２の電力線を挟持する絶縁性の１対のクッション部材を備えたことを特徴とする請求項６乃至１２の何れか１の請求項に記載の電圧検出装置。
【請求項１４】
前記第１及び第２の電力線に印加されている電圧波に含まれる第１次波より高い周波数の高調波をイコライズするイコライザ回路を前記差動増幅回路の出力側に備えたことを特徴とする請求項１乃至１３の何れか１の請求項に記載の電圧検出装置。
【請求項１５】
単相２線式又は単相３線式の電力線における１８０度電圧位相がずれた第１と第２の電力線の間の電圧を検出する電圧検出装置であって、
前記第１及び第２の電力線に対して、それらの絶縁被覆を介して静電結合可能な第１及び第２の電圧検出電極と、
前記第１及び第２の電圧検出電極を覆うシールド電極と、
前記第１及び第２の電圧検出電極間の電位差を増幅する差動増幅回路及び、前記差動増幅回路の出力に基づいて前記第１と第２の電力線間の電圧を演算する電圧演算回路を含むを電圧検出処理回路とを備え、
前記電圧検出処理回路のうち前記第１及び第２の電圧検出電極に導通した回路部と前記シールド電極とを共通のグランドに接地した電圧検出装置と、
前記第１又は第２の電力線に対して、それらの絶縁被覆を介して電磁誘導結合可能な電流検出コイルと、
前記電流検出コイルに流れる誘導電流に基づいて前記第１及び第２の電力線に流れる電流を演算する電流検出処理回路と、
前記電流検出処理回路の演算結果と、前記電圧検出装置における前記電圧検出処理回路の演算結果とから前記第１及び第２の電力線にて送電された電力又は電力量を演算する電力検出処理回路とを備え、
前記電流検出処理回路及び前記電力検出処理回路のうち前記第１及び第２の電圧検出電極と導通した回路部と前記シールド電極とを共通のグランドに接地したことを特徴とする電力検出装置。
【請求項１６】
請求項１乃至１４の何れか１の請求項に記載の電圧検出装置と、
前記第１又は第２の電力線に対して、それらの絶縁被覆を介して電磁誘導結合可能な電流検出コイルと、
前記電流検出コイルに流れる誘導電流に基づいて前記第１及び第２の電力線に流れる電流を演算する電流検出処理回路と、
前記電流検出処理回路の演算結果と、前記電圧検出装置における前記電圧検出処理回路の演算結果とから前記第１及び第２の電力線にて送電された電力又は電力量を演算する電力検出処理回路とを備え、
前記電流検出処理回路及び前記電力検出処理回路のうち前記第１及び第２の電圧検出電極と導通した回路部と前記シールド電極とを共通のグランドに接地したことを特徴とする電力検出装置。
【請求項１７】
前記電流検出処理回路には、前記電流検出コイルに流れる誘導電流に応じた電圧信号を増幅する増幅回路と、その増幅回路の出力に基づいて前記第１及び第２の電力線に流れる電流を演算する電流演算回路とが備えられ、
前記電流検出処理回路のうち前記増幅回路と前記電流演算回路との間に、前記増幅回路の出力を光信号又は無線信号にして送受信する送信回路及び受信回路を設けて前記増幅回路と前記電流演算回路との間を非導通とすると共に、
前記電圧検出処理回路のうち前記差動増幅回路と前記電圧演算回路との間に、前記差動増幅回路の出力を光信号又は無線信号にして送受信する送信回路及び受信回路を設けて前記差動増幅回路と前記電圧演算回路との間を非導通としたことを特徴とする請求項１５又は１６に記載の電力検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、単相２線式又は単相３線式の電力線にて送電される電力の電圧を、電力線の導体に非接触な状態で検出可能な電圧検出装置及び、それら電力線にて送電される電力又は電力量を非接触で検出可能な電力検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の電圧検出装置として、単相３線式の第１及び第２の電力線と中立線とに電圧検出電極を静電結合させて第１の電力線と中立線との間の電圧と、第２の電力線と中立線との間の電圧とを検出し、それら検出電圧の差分を電力線にて送電される電力の電圧として求める電圧検出装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１８１３７８号公報（図１、段落［００１６］，［００２２］）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した従来の電圧検出装置では、第１及び第２の電力線の各電圧の検出結果がそれぞれ、各電圧検出電極の周囲の環境による影響を受け、電圧の検出を正確に行うことができないという問題があった。また、その電圧検出装置にて検出した電圧を電力の検出にも使用していたので、電力の検出も正確に行うことができないという問題が生じていた。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、従来より正確に電圧を検出可能な電圧検出装置及び従来より正確に電力又は電力量を検出可能な電力検出装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するためになされた請求項１の発明に係る電圧検出装置は、単相２線式又は単相３線式の電力線における１８０度電圧位相がずれた第１と第２の電力線の間の電圧を検出する電圧検出装置であって、第１及び第２の電力線に対して、それらの絶縁被覆を介して静電結合可能な第１及び第２の電圧検出電極と、第１及び第２の電圧検出電極を覆うシールド電極と、第１及び第２の電圧検出電極間の電位差を増幅する差動増幅回路及び、差動増幅回路の出力に基づいて第１と第２の電力線間の電圧を演算する電圧演算回路を含む電圧検出処理回路とを備え、電圧検出処理回路のうち第１及び第２の電圧検出電極に導通した回路部とシールド電極とを共通のグランドに接地し、差動増幅回路の入力側に、第１と第２のオペアンプを有した平衡アンプを設け、その平衡アンプは、第１のオペアンプのプラス入力に第１の電圧検出電極を接続しかつ第１のオペアンプの出力に差動増幅回路の一方の入力を接続すると共に、第２のオペアンプのプラス入力に第２の電圧検出電極を接続しかつ第２のオペアンプの出力に差動増幅回路の他方の入力を接続し、さらに第１と第２のオペアンプのマイナス入力同士の間を抵抗を介して接続してなり、第１と第２のオペアンプのプラス入力同士の間を１対１に分圧する分圧回路を設け、分圧回路の分圧点が、シールド電極及び電圧検出処理回路が共通して接地されたグランドに対して高電位になるようにバイアスするバイアス回路を設けたところに特徴を有する。
【０００９】
請求項２の発明は、請求項１に記載の電圧検出装置において、電圧検出処理回路のうち差動増幅回路と電圧演算回路との間に、差動増幅回路の出力を光信号又は無線信号にして送受信する送信回路及び受信回路を設けて差動増幅回路と電圧演算回路との間を非導通としたところに特徴を有する。
請求項３の発明は、単相２線式又は単相３線式の電力線における１８０度電圧位相がずれた第１と第２の電力線の間の電圧を検出する電圧検出装置であって、第１及び第２の電力線に対して、それらの絶縁被覆を介して静電結合可能な第１及び第２の電圧検出電極と、第１及び第２の電圧検出電極を覆うシールド電極と、第１及び第２の電圧検出電極間の電位差を増幅する差動増幅回路及び、差動増幅回路の出力に基づいて第１と第２の電力線間の電圧を演算する電圧演算回路を含む電圧検出処理回路とを備え、電圧検出処理回路のうち第１及び第２の電圧検出電極に導通した回路部とシールド電極とを共通のグランドに接地し、電圧検出処理回路のうち差動増幅回路と電圧演算回路との間に、差動増幅回路の出力を光信号又は無線信号にして送受信する送信回路及び受信回路を設けて差動増幅回路と電圧演算回路との間を非導通としたところに特徴を有する。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項２又は３に記載の電圧検出装置において、第１又は第２の電力線に電磁誘導結合して受電し、送信回路より差動増幅回路側に給電する電源回路を備えたところに特徴を有する。
【００１１】
請求項５の発明は、請求項４に記載の電圧検出装置において、リング状の可飽和コアを２分割してなる１対の分割コアの一方又は両方にコイルを巻回してなり、電力線を１対の分割コアの間に挟み込み可能な電磁誘導結合部を電源回路に備えたところに特徴を有する。
請求項６の発明は、請求項１乃至５の何れか１の請求項に記載の電圧検出装置において、シールド電極を、第１及び第２の電圧検出電極に共通して１つ設けかつ、一面開放の１対の金属筐体で構成し、１対の金属筐体の開放口の縁部同士を接合した合体状態に保持する合体保持手段と、各金属筐体の形成されたシールドケーブル挿通孔と、金属筐体同士の接合部分に形成されて、第１及び第２の電力線を纏めて挿通可能でかつ１対の金属筐体同士の対向方向に第１及び第２の電力線が並んだ状態に保持可能な１対の電力線挿通孔とを備え、第１及び第２の各電圧検出電極を、１対の金属筐体に分けられてそれぞれ絶縁部材を介して固定しかつ、１対の電力線挿通孔に挿通された第１及び第２の電力線を挟んで対向するように配置し、各金属筐体のシールド電線挿通孔に挿通したシールドケーブルの芯線により第１及び第２の電圧検出電極を差動増幅回路に接続すると共に、シールドケーブルのシールド線により各金属筐体を電圧検出処理回路との共通のグランドに接地したところに特徴を有する。
【００１２】
請求項７の発明は、請求項１乃至５の何れか１の請求項に記載の電圧検出装置において、シールド電極を、第１及び第２の各電圧検出電極毎に別個に設けて、それら各シールド電極を一面開放の１対の金属筐体で構成し、１対の金属筐体の開放口の縁部同士を接合した合体状態に保持する合体保持手段と、一方の金属筐体に形成されたシールドケーブル挿通孔と、金属筐体同士の接合部分に形成されて、第１又は第２の電力線を挿通可能な電力線挿通孔を構成する電力線受容凹部とを備え、第１及び第２の各電圧検出電極を、金属筐体の内面に絶縁部材を介して固定しかつ電力線挿通孔に挿通された第１又は第２の電力線の側面に宛われるように配置し、各シールド電線挿通孔に挿通したシールドケーブルの芯線により、第１及び第２の電圧検出電極を差動増幅回路に接続すると共に、シールドケーブルのシールド線により第１及び第２のシールド電極を、電圧検出処理回路との共通のグランドに接地したところに特徴を有する。
【００１３】
請求項８の発明は、請求項１乃至５の何れか１の請求項に記載の電圧検出装置において、シールド電極を、第１及び第２の電圧検出電極に共通して１つ設けかつ、一面開放の１対の金属筐体で構成し、１対の金属筐体の開放口の縁部同士を接合した合体状態に保持する合体保持手段と、一方の金属筐体に形成されたシールドケーブル挿通孔と、金属筐体同士の接合部分に形成されて、第１及び第２の電力線を分離した状態にして挿通可能な２対の電力線挿通孔とを備え、第１及び第２の各電圧検出電極を、１対の金属筐体の一方の金属筐体の内面に絶縁部材を介して固定しかつ、１対の電力線挿通孔に挿通された第１及び第２の電力線の側面に宛われるように配置し、シールド電線挿通孔に挿通した１対のシールドケーブルの芯線により第１及び第２の電圧検出電極を差動増幅回路に接続すると共に、１対のシールドケーブルのシールド線によりシールド電極を、電圧検出処理回路との共通のグランドに接地したところに特徴を有する。
請求項９の発明は、単相２線式又は単相３線式の電力線における１８０度電圧位相がずれた第１と第２の電力線の間の電圧を検出する電圧検出装置であって、第１及び第２の電力線に対して、それらの絶縁被覆を介して静電結合可能な第１及び第２の電圧検出電極と、第１及び第２の電圧検出電極を覆うシールド電極と、第１及び第２の電圧検出電極間の電位差を増幅する差動増幅回路及び、差動増幅回路の出力に基づいて第１と第２の電力線間の電圧を演算する電圧演算回路を含む電圧検出処理回路とを備え、電圧検出処理回路のうち第１及び第２の電圧検出電極に導通した回路部とシールド電極とを共通のグランドに接地し、シールド電極を、第１及び第２の各電圧検出電極毎に別個に設けて、それら各シールド電極を一面開放の１対の金属筐体で構成し、１対の金属筐体の開放口の縁部同士を接合した合体状態に保持する合体保持手段と、一方の金属筐体に形成されたシールドケーブル挿通孔と、金属筐体同士の接合部分に形成されて、第１又は第２の電力線を挿通可能な電力線挿通孔を構成する電力線受容凹部とを備え、第１及び第２の各電圧検出電極を、金属筐体の内面に絶縁部材を介して固定しかつ電力線挿通孔に挿通された第１又は第２の電力線の側面に宛われるように配置し、各シールド電線挿通孔に挿通したシールドケーブルの芯線により、第１及び第２の電圧検出電極を差動増幅回路に接続すると共に、シールドケーブルのシールド線により第１及び第２のシールド電極を、電圧検出処理回路との共通のグランドに接地したところに特徴を有する。
請求項１０の発明は、単相２線式又は単相３線式の電力線における１８０度電圧位相がずれた第１と第２の電力線の間の電圧を検出する電圧検出装置であって、第１及び第２の電力線に対して、それらの絶縁被覆を介して静電結合可能な第１及び第２の電圧検出電極と、第１及び第２の電圧検出電極を覆うシールド電極と、第１及び第２の電圧検出電極間の電位差を増幅する差動増幅回路及び、差動増幅回路の出力に基づいて第１と第２の電力線間の電圧を演算する電圧演算回路を含む電圧検出処理回路とを備え、電圧検出処理回路のうち第１及び第２の電圧検出電極に導通した回路部とシールド電極とを共通のグランドに接地し、シールド電極を、第１及び第２の電圧検出電極に共通して１つ設けかつ、一面開放の１対の金属筐体で構成し、１対の金属筐体の開放口の縁部同士を接合した合体状態に保持する合体保持手段と、一方の金属筐体に形成されたシールドケーブル挿通孔と、金属筐体同士の接合部分に形成されて、第１及び第２の電力線を分離した状態にして挿通可能な２対の電力線挿通孔とを備え、第１及び第２の各電圧検出電極を、１対の金属筐体の一方の金属筐体の内面に絶縁部材を介して固定しかつ、１対の電力線挿通孔に挿通された第１及び第２の電力線の側面に宛われるように配置し、シールド電線挿通孔に挿通した１対のシールドケーブルの芯線により第１及び第２の電圧検出電極を差動増幅回路に接続すると共に、１対のシールドケーブルのシールド線によりシールド電極を、電圧検出処理回路との共通のグランドに接地したところに特徴を有する。
請求項１１の発明は、単相２線式又は単相３線式の電力線における１８０度電圧位相がずれた第１と第２の電力線の間の電圧を検出する電圧検出装置であって、第１及び第２の電力線に対して、それらの絶縁被覆を介して静電結合可能な第１及び第２の電圧検出電極と、第１及び第２の電圧検出電極を覆うシールド電極と、第１及び第２の電圧検出電極間の電位差を増幅する差動増幅回路及び、差動増幅回路の出力に基づいて第１と第２の電力線間の電圧を演算する電圧演算回路を含む電圧検出処理回路とを備え、電圧検出処理回路のうち第１及び第２の電圧検出電極に導通した回路部とシールド電極とを共通のグランドに接地し、シールド電極を、第１及び第２の電圧検出電極に共通して１つ設けかつ、一面開放の１対の金属筐体で構成し、１対の金属筐体の開放口の縁部同士を接合した合体状態に保持する合体保持手段と、各金属筐体の形成されたシールドケーブル挿通孔と、金属筐体同士の接合部分に形成されて、第１及び第２の電力線を纏めて挿通可能でかつ１対の金属筐体同士の対向方向に第１及び第２の電力線が並んだ状態に保持可能な１対の電力線挿通孔とを備え、第１及び第２の各電圧検出電極を、１対の金属筐体に分けられてそれぞれ絶縁部材を介して固定しかつ、１対の電力線挿通孔に挿通された第１及び第２の電力線を挟んで対向するように配置し、各金属筐体のシールド電線挿通孔に挿通したシールドケーブルの芯線により第１及び第２の電圧検出電極を差動増幅回路に接続すると共に、シールドケーブルのシールド線により各金属筐体を電圧検出処理回路との共通のグランドに接地したところに特徴を有する。
【００１４】
請求項１２の発明は、請求項７乃至１０の何れか１の請求項に記載の電圧検出装置において、第１及び第２の電圧検出電極をＵ字溝形状とし、そのＵ字の２辺が１対の金属筐体の対向方向で対向するように配置したところに特徴を有する。
【００１６】
請求項１３の発明は、請求項６乃至１２の何れか１の請求項に記載の電圧検出装置において、１対の金属筐体に固定され、１対の金属筐体の合体状態で第１及び第２の電力線を挟持する絶縁性の１対のクッション部材を備えたところに特徴を有する。
請求項１４の発明は、請求項１乃至１３の何れか１の請求項に記載の電圧検出装置において、第１及び第２の電力線に印加されている電圧波に含まれる第１次波より高い周波数の高調波をイコライズするイコライザ回路を差動増幅回路の出力側に備えたところに特徴を有する。
【００１７】
請求項１５の発明に係る電力検出装置は、単相２線式又は単相３線式の電力線における１８０度電圧位相がずれた第１と第２の電力線の間の電圧を検出する電圧検出装置であって、第１及び第２の電力線に対して、それらの絶縁被覆を介して静電結合可能な第１及び第２の電圧検出電極と、第１及び第２の電圧検出電極を覆うシールド電極と、第１及び第２の電圧検出電極間の電位差を増幅する差動増幅回路及び、差動増幅回路の出力に基づいて第１と第２の電力線間の電圧を演算する電圧演算回路を含むを電圧検出処理回路とを備え、電圧検出処理回路のうち第１及び第２の電圧検出電極に導通した回路部と前記シールド電極とを共通のグランドに接地した電圧検出装置と、第１又は第２の電力線に対して、それらの絶縁被覆を介して電磁誘導結合可能な電流検出コイルと、電流検出コイルに流れる誘導電流に基づいて第１及び第２の電力線に流れる電流を演算する電流検出処理回路と、電流検出処理回路の演算結果と、電圧検出装置における電圧検出処理回路の演算結果とから第１及び第２の電力線にて送電された電力又は電力量を演算する電力検出処理回路とを備え、電流検出処理回路及び電力検出処理回路のうち第１及び第２の電圧検出電極と導通した回路部とシールド電極とを共通のグランドに接地したところに特徴を有する。
請求項１６の発明に係る電力検出装置は、請求項１乃至１４の何れか１の請求項に記載の電圧検出装置と、第１又は第２の電力線に対して、それらの絶縁被覆を介して電磁誘導結合可能な電流検出コイルと、電流検出コイルに流れる誘導電流に基づいて第１及び第２の電力線に流れる電流を演算する電流検出処理回路と、電流検出処理回路の演算結果と、電圧検出装置における電圧検出処理回路の演算結果とから第１及び第２の電力線にて送電された電力又は電力量を演算する電力検出処理回路とを備え、電流検出処理回路及び電力検出処理回路のうち第１及び第２の電圧検出電極と導通した回路部とシールド電極とを共通のグランドに接地したところに特徴を有する。
【００１８】
請求項１７の発明は、請求項１５又は１６に記載の電力検出装置において、電流検出処理回路には、電流検出コイルに流れる誘導電流に応じた電圧信号を増幅する増幅回路と、その増幅回路の出力に基づいて第１及び第２の電力線に流れる電流を演算する電流演算回路とが備えられ、電流検出処理回路のうち増幅回路と電流演算回路との間に、増幅回路の出力を光信号又は無線信号にして送受信する送信回路及び受信回路を設けて増幅回路と電流演算回路との間を非導通とすると共に、電圧検出処理回路のうち差動増幅回路と電圧演算回路との間に、差動増幅回路の出力を光信号又は無線信号にして送受信する送信回路及び受信回路を設けて差動増幅回路と電圧演算回路との間を非導通としたところに特徴を有する。
【発明の効果】
【００１９】
［請求項１，１５及び１６の発明］
請求項１の電圧検出装置では、電圧検出のために第１及び第２の電力線に静電結合される第１及び第２の電圧検出電極がシールド電極によって覆われているので電圧検出電極にノイズが付与され難くなる。また、本発明の電圧検出装置の電圧検出処理回路は、第１及び第２の電圧検出電極間の電位差を差動増幅するので、その際に第１及び第２の電圧検出電極の同相電圧のノイズが相殺される。さらに、本発明の電圧検出装置では、電圧検出処理回路のうち第１及び第２の電圧検出電極に導通した回路部とシールド電極とを共通のグランドに接地したので、それらを別々のグランドに接地した場合に生じ得るグランド同士の間の電位差による電圧の検出結果への影響も抑えることができる。これらにより、本発明の電圧検出装置では、電圧検出電極の周囲の環境による電圧の検出結果への影響を抑えて、従来より正確に電圧を検出することが可能になる。
また、差動増幅回路の入力側に第１と第２のオペアンプを有した平衡アンプを備え、それらオペアンプのプラス入力に第１及び第２の電圧検出電極を接続したことで電圧検出処理回路の入力がハイインピーダンスになる。これにより、静電結合により第１及び第２の電力線と間がハイインピーダンスになった第１及び第２の電圧検出電極による検出電圧を低下させずに電圧検出処理回路に取り込むことができる。また、この平衡アンプによっても第１及び第２の電圧検出電極の同相電圧のノイズが相殺される。
また、請求項１５，１６の電力検出装置は、本発明の電圧検出装置の検出結果を利用して電力又は電力量を検出するので、従来より正確に電力又は電力量を検出することができる。
【００２２】
［請求項２〜５の発明］
請求項２，３の電圧検出装置では、電圧検出処理回路のうち差動増幅回路と電圧演算回路との間、及び、電圧演算回路と第１及び第２の電圧検出電極との間を非導通にしたので、第１及び第２の電圧検出電極から電圧演算回路を切り離したので、電圧演算回路の構成の自由度が高くなる。これにより、例えば、電圧演算回路として汎用パソコン等を利用することも可能になる。また、請求項４の構成によれば、電圧検出処理回路のうち差動増幅回路側の電源の確保が容易になる。さらに、請求項５の構成によれば、可飽和コアに巻回したコイルによって電源回路が第１又は第２の電力線の電流に対して電磁誘導結合されるので、第１又は第２の電力線に送電される電力が大きく変化しても電源回路は安定して第１又は第２の電力線から受電することができる。
【００２３】
［請求項６〜１３の発明］
請求項７，９の構成では、第１及び第２の各電圧検出電極毎にシールド電極を別個に設けたので、電圧検出における第１及び第２の電圧検出電極同士の相互の影響を抑えることができる。請求項８，１０の構成では、シールド電極を、第１及び第２の電圧検出電極に共通して１つ設けたので、コンパクトな構成にすることができる。また、金属筐体同士の接合部分に形成した２対の電力線挿通孔に第１及び第２の電力線が挿通されて分離した状態で保持されるので、それら分離した第１と第２の電力線に宛われる第１及び第２の電圧検出電極同士の相互の影響も抑えることができる。請求項１２の構成によれば、一方の金属筐体に固定されたＵ字溝形状の第１及び第２の電圧検出電極に電線を引っ掛けておいて、金属筐体同士を合体させることができ、第１及び第２の電力線に対する電圧検出装置の取り付けが容易になる。また、請求項６，１１の構成によれば、第１と第２の電力線が横並びになった状態で共通の絶縁被覆で一体固定される場合に、それら第１と第２の電力線を分離せずに、電圧検出装置をそれら電力線に取り付けることができる。なお、請求項１３の構成によれば、１対の金属筐体に固定された１対のクッション部材で第１及び第２の電力線を挟持して固定するので、第１及び第２の電圧検出電極に対する第１及び第２の電力線の位置が安定し、電圧の検出精度が高くなる。
［請求項１４の発明］
上記した本発明の電圧検出装置では、電力線と第１及び第２の電圧検出電極との間の容量成分であるコンデンサと、差動増幅回路の入力側にバイアス電圧を印加するために一般に設けられる抵抗とによってＣＲ型のハイパスフィルター回路が構成される。そして、そのハイパスフィルター回路によって、検出対象の電圧波に含まれる高調波が、それらの周波数が高いほど高いゲインで伝達されることになる。これに対し、請求項１４の構成では、電圧波に含まれる１次波より高い周波数の高調波をイコライズするイコライザ回路を差動増幅回路の出力側に備えたので、差動増幅回路の入力側のハイパスフィルター回路によって生じた周波数毎のゲインの差による誤差成分を補正して電圧の検出精度を高くすることができる。
【００２４】
［請求項１７の発明］
請求項１７の電力検出装置では、増幅回路と電流演算回路との間、及び、差動増幅回路と電圧演算回路との間を非導通としたので、電圧演算回路及び電流演算回路が、第１及び第２の電圧検出電極から切り離されて、それら電圧演算回路及び電流演算回路の構成の自由度が高くなる。これにより、例えば、電圧演算回路及び電流演算回路として汎用パソコン等を利用することも可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１実施形態に係る電力検出装置の斜視図
【図２】電圧センサーの分解斜視図
【図３】電力線に取り付けられた電圧センサーの斜視図
【図４】電流検出増幅回路の回路図
【図５】電源回路の回路図
【図６】（Ａ）電力線の電流波形、（Ｂ）可飽和コア内の磁束波形、（Ｃ）電源回路にて整流・平滑処理後の電圧波形
【図７】（Ａ）電流検出増幅回路の出力波形、（Ｂ）電力線の電流値と電流検出増幅回路の出力波形との関係を示したグラフ、
【図８】電圧検出増幅回路の回路図
【図９】（Ａ）電圧検出増幅回路の入力側に備えた回路部、（Ｂ）その回路部と実質的同一なハイパスフィルター回路の回路図
【図１０】ハイパスフィルター回路のゲインの周波数特性を示したグラフ
【図１１】（Ａ）電力検出装置による検出電圧波形、（Ｂ）検出電流波形、（Ｃ）検出電力波形
【図１２】第２実施形態の電圧センサーの分解斜視図
【図１３】第３実施形態の電圧センサーの断面図
【図１４】第４実施形態の電圧センサーの断面図
【図１５】第５実施形態のクランパーの概念図
【発明を実施するための形態】
【００２６】
［第１実施形態］
以下、本発明の一実施形態を図１〜図１１に基づいて説明する。図１には、本発明に係る電力検出装置１０の全体が概念的に示されている。この電力検出装置１０は、計測端末１１とデータ処理端末１２とからなる。計測端末１１は、例えば、電柱等から住居に引き込まれた単相３線式又は単相２線式の商用電源の電力線Ｌ１，Ｌ２に取り付けられ、データ処理端末１２は、例えば住居内でインターネット回線に接続される。そして、計測端末１１にて、電力線Ｌ１，Ｌ２の間の電圧と電力線Ｌ１に流れる電流とを検出して、それら検出データを計測端末１１から無線受信したデータ処理端末１２が電力を演算し、インターネット回線を通して電力会社等に送信する。
【００２７】
電力検出装置１０の計測端末１１には、電圧検出のための１対の電圧センサー１３，１３が備えられている。図２に示すように、電圧センサー１３は、電圧検出電極１８をシールド電極１４で包囲した構造になっている。シールド電極１４は、一面が開放した箱形の１対の金属筐体１５，１５からなる。各金属筐体１５には、開放口１５Ａの開口縁における１対の対向辺から側方に１対の固定フランジ１５Ｆ，１５Ｆが張り出され、それら１対の固定フランジ１５Ｆ，１５Ｆに、螺子挿通孔１５Ｂ，１５Ｂが貫通形成された構造になっている。そして、図３に示すように、両金属筐体１５の固定フランジ１５Ｆ，１５Ｆ同士を重ねた合体状態で、螺子挿通孔１５Ｂ，１５Ｂに挿通した螺子Ｎ１とナット（図示せず）とを螺合することで金属筐体１５，１５が合体状態に保持される。なお、これら螺子Ｎ１とナットが、本発明に係る「合体保持手段」に相当する。
【００２８】
図２に示すように、各金属筐体１５の開口縁のうち固定フランジ１５Ｆ，１５Ｆが形成されていない１対の対向辺の中央には、半円形の電力線受容凹部１５Ｃ，１５Ｃが形成されている。そして、図３に示すように、金属筐体１５，１５の合体状態になると、１対の電力線受容凹部１５Ｃ，１５Ｃが向かい合って本発明に係る電力線挿通孔１４Ａになる。
【００２９】
図２に示すように、各金属筐体１５の内部には、電力線受容凹部１５Ｃ，１５Ｃを有した側壁に沿わせて１対のクッション部材１６が備えられている。これらクッション部材１６は、例えば、直方体形状をなした絶縁性のエラストマー（ゴム材）で構成され、金属筐体１５の内部奥面に両面テープ又は接着剤にて固定されると共に、クッション部材１６の一端面が金属筐体１５の開口面と略面一になっている。なお、クッション部材１６を構成するエラストマーとしては、誘電率及び導電率が共に低くかつそれら誘電率及び導電率が温度変化に伴って変化し難いエラストマーが使用されている。
【００３０】
一方の金属筐体１５の内部奥面の中央には、電圧検出電極１８が固定されている。この電圧検出電極１８は、Ｕ字溝形状に湾曲した帯板状の板金で構成され、Ｕ字の一片が金属筐体１５の内部奥面に平行に対向し、Ｕ字の半円状の湾曲部分の中心軸を電力線受容凹部１５Ｃ，１５Ｃの中心を結ぶ線上に配置された状態で、絶縁支持ブロック１７（本発明に係る「絶縁部材」に相当する）を介して金属筐体１５の内部奥面の中央に両面テープ又は接着剤にて固定されている。なお、絶縁支持ブロック１７は、例えば、クッション部材１６と同じエラストマーで構成されている。
【００３１】
また、一方の金属筐体１５のうち絶縁支持ブロック１７の側方位置には、シールド電線挿通孔１５Ｄが貫通形成されている。そして、シールド電線挿通孔１５Ｄにシールドケーブル１９が挿通され、そのシールドケーブル１９の芯線１９Ａが電圧検出電極１８の外面に半田付け又はロウ付けされる一方、シールドケーブル１９のシールド線１９Ｂが金属筐体１５の内面に半田付け又はロウ付けされている。
【００３２】
上記の如く構成された電圧センサー１３，１３は、例えば、以下のようにして電力線Ｌ１，Ｌ２に取り付けられる。即ち、金属筐体１５，１５を分離した状態にして、一方の金属筐体１５の電圧検出電極１８内に電力線Ｌ１（又は、電力線Ｌ２）を収める。そして、電力線Ｌ１のうち電圧検出電極１８の両側の２箇所を、電力線受容凹部１５Ｃ，１５Ｃとの対向位置に配置してクッション部材１６，１６を若干撓ませた状態することで、電力線Ｌ１に金属筐体１５を仮り留めする。この状態で、図３に示すように、金属筐体１５，１５同士を合体状態にして螺子Ｎ１とナットとにより固定する。これにより、電力線Ｌ１が、電力線挿通孔１４Ａを通してシールド電極１４を貫通しかつ、そのシールド電極１４内で電力線Ｌ１の一部が電圧検出電極１８の溝内に収容された状態に保持される。
【００３３】
図１に示すように、計測端末１１には、電流検出のための第１クランパー２０と、受電用の第２クランパー２３（本発明の「電磁誘導結合部」に相当する）とが備えられている。第１クランパー２０は、図４に概念的に示されており、半円状の１対の分割コア２１Ａ，２１Ｂの一方に電流検出コイル２２を巻回してなる電流検出部２０Ｈを、図示しないクランプ機構に組み込んだ構造になっている。そのコア２１は、例えば、高透磁率磁性体（例えば、フェライト、珪素鋼板）で構成され、電流検出コイル２２の巻数は、例えば、１００〜２００ターンになっている。また、クランプ機構は、分割コア２１Ａ，２１Ｂの間を開閉可能であると共に、分割コア２１Ａ，２１Ａの間を閉じてリング状のコア２１にした状態で保持することができる。そして、コア２１の内側に電力線Ｌ１を挿通した状態にして電力線Ｌ１に取り付けられる。
【００３４】
第２クランパー２３は、図５に概念的に示されており、第１クランパー２０と同様に、リング状のコア２４（本発明の「飽和コア」に相当する）を構成する１対の半円状の分割コア２４Ａ，２４Ｂの一方に受電コイル２５を巻回してなる受電部本体２３Ｈを図示しないクランプ機構に組み込んだ構造になっている。但し、第２クランパー２３のコア２４は、第１クランパー２０のコア２１と異なり、例えば、可飽和磁性体（例えば、アモルファス）で構成されている。また、受電コイル２５の巻数は、例えば、８００〜１０００ターンになっている。そして、コア２４の内側に電力線Ｌ１を挿通した状態にして電力線Ｌ１に取り付けられる。なお、計測端末１１は、単相３線式の中立線Ｎ（図１、図８参照）には取り付けられない。
【００３５】
図１に示すように、計測端末１１には、電源回路３０と電流検出増幅回路４０と電圧検出増幅回路５０とＡ／Ｄコンバーター９５とマイクロコンピューター９６（以下、単に「マイコン９６」という）と送信回路９７とが備えられている。
【００３６】
図５に示すように、電源回路３０は、第２クランパー２３の受電コイル２５が接続された入力側から出力側に向かって順番に、ブリッジ整流回路３１、平滑コンデンサＣ１、ＤＣ／ＤＣコンバータ３２、平滑コンデンサＣ２を備えた構成になっている。また、電源回路３０は、計測端末１１に備えたグランド部材９４に接地され、そのグランド部材９４との間の電位差がＶｃｃの直流電圧を出力している。そして、計測端末１１の全ての回路が、電源回路３０から受電しかつ共通のグランド部材９４に接地されている。また、上記したシールド電極１４，１４も、シールドケーブル１９のシールド線１９Ｂを介してグランド部材９４に接地されている。なお、グランド部材９４は、例えば、計測端末１１が有する導電性の図示しないケース等で構成されている。
【００３７】
電源回路３０は、上記した可飽和磁性体のコア２３を介して電力線Ｌ１に電磁誘導結合されるので、電力線Ｌ１に流れる電流の大小の影響を受け難く、電力線Ｌ１から安定して受電し、安定した給電を行うことができる。具体的には、図６（Ａ）に示すように、例えば、電力線Ｌ１に流れる電流Ｉが０．１［Ａ］である場合と、電流Ｉが１００［Ａ］である場合とを比較すると、図６（Ａ）の破線で示すように電流Ｉが０．１［Ａ］である場合には、コア２４が磁気飽和せず、コア２４内の磁束Ｈが、図６（Ｂ）の破線で示すように、電力線Ｌ１の電流波形と同周期の正弦波になる。
【００３８】
一方、図６（Ａ）の実線で示すように、電流Ｉが１００［Ａ］である場合は、電流Ｉが半周期より短い期間でコア２４が早期に磁気飽和し、コア２４内の磁束Ｈの変化は、図６（Ｂ）の実線で示すように、電流Ｉが０．１［Ａ］である場合の正弦波に比べて、波高は高いがＤＵＴＹが小さいパルス波になって現れる。また、受電コイル２５の両端末間の電圧Ｖａ（図５参照）も、電力線Ｌ１の電流Ｉが０．１［Ａ］か１００［Ａ］かによって、図６（Ｂ）に示した磁束Ｈと同様に正弦波かパルス波になる。
【００３９】
これにより、電流Ｉが、０．１［Ａ］から１００［Ａ］への変化のように１０００倍変化しても、受電コイル２５の両端末間の電圧Ｖａ（図５参照）を整流・平滑処理した後の電圧Ｖｂ（図５，図６（Ｃ）参照）の変化は僅かになる。即ち、冒頭の説明のように、電源回路３０は、電力線Ｌ１に流れる電流の大小の影響を受け難く、電力線Ｌ１から安定して受電し、安定した給電を行うことができる。
【００４０】
図４に示すように、電流検出増幅回路４０は、オペアンプＯＰ１を主体とした差動増幅回路３６になっている。そして、電流検出コイル２２の両端末間に接続された抵抗Ｒ１の両端の電圧がオペアンプＯＰ１に入力されるように接続されている。また、抵抗Ｒ１の一端部は、コンデンサＣ３を介してグランド部材９４に接地され、抵抗Ｒ１の他端部には、抵抗Ｒ２を介してバイアス電圧（Ｖｃｃ／２）が印加されている。これにより、電力線Ｌ１を流れる電流Ｉの検出結果が、図７（Ａ）に示すように、バイアス電圧（Ｖｃｃ／２）を中心に振幅した脈流電圧信号としてオペアンプＯＰ１から出力される。そして、オペアンプＯＰ１の出力が、電流検出増幅回路４０の出力として、図１に示すようにＡ／Ｄコンバーター９５を通してマイコン９６に取り込まれている。
【００４１】
また、電流検出増幅回路４０には、差動増幅回路３６のゲインを高、中、低の３段階に切り替えるためのゲイン切替回路３４が備えられている。そのゲイン切替回路３４には電子スイッチ３５が備えられ、その電子スイッチ３５はマイコン９６によって制御される。具体的には、電流検出増幅回路４０の出力する脈流電圧信号の波高が、予め定められた基準波高の９０％以上になったときゲインを下げる一方、予め定められた基準波高の５０％以下になったときには、ゲインを上げるように制御している。これにより、差動増幅回路３６のゲインが、図７（Ｂ）に示すように電力線Ｌ１に流れる電流Ｉの大、中、小に応じた最適のゲインに自動切り替えられて高い精度で電流検出を行うことが可能になる。
【００４２】
図８に示すように、電圧検出増幅回路５０は、差動増幅回路３８の入力側に平衡アンプ３７を備える一方、差動増幅回路３８の出力側にイコライザ回路３９を備えている。差動増幅回路３８は、オペアンプＯＰ２に抵抗Ｒ７を有した負帰還回路を設けて、プラス入力に抵抗Ｒ８を介してバイアス電圧（Ｖｃｃ／２）が印加した構成になっている。
【００４３】
平衡アンプ３７は、第１と第２のオペアンプＯＰ３，ＯＰ４のそれぞれに抵抗Ｒ３を有した負帰還回路を設けると共に、マイナス入力同士の間を抵抗Ｒ４を介して接続してなり、第１のオペアンプＯＰ３のプラス入力に一方の電圧検出電極１８がシールドケーブル１９の芯線１９Ａを介して接続される一方、第２のオペアンプＯＰ４のプラス入力に他方の電圧検出電極１８がシールドケーブル１９の芯線１９Ａを介して接続されている。また、第１のオペアンプＯＰ３の出力は、抵抗Ｒ６を介して差動増幅回路３８のオペアンプＯＰ２のプラス入力に接続される一方、第２のオペアンプＯＰ４の出力は、別の抵抗Ｒ６を介して差動増幅回路３８のオペアンプＯＰ２のマイナス入力に接続されている。また、第１と第２のオペアンプＯＰ３，ＯＰ４のプラス入力の間には、それらプラス入力同士の間を１対の抵抗Ｒ５，Ｒ５によって１対１に分圧する分圧回路４１が設けられ、その分圧回路４１の１対１の分圧点が、コンデンサＣ４を介してグランド部材９４に接地されると共に、その分圧点にバイアス電圧（Ｖｃｃ／２）が印加されている。
【００４４】
イコライザ回路３９は、抵抗Ｒ９とコンデンサＣ５とを備えたＲＣ型のローパスフィルターであって、電力線Ｌ１，Ｌ２の電圧に含まれる１次周波数成分（例えば、５０Ｈｚ又は６０［Ｈｚ］）より高い高調波成分をイコライズする。詳細には、電力線Ｌ１とオペアンプＯＰ３の入力との間の回路は、図９（Ａ）に示すように、電圧検出電極１８とシールド電極１４との間の容量成分によるコンデンサＣ７と分圧回路４１の抵抗Ｒ５とを、交流電源としての電力線Ｌ１とグランドとの間に並列接続すると共に、電圧検出電極１８と電力線Ｌ１との間の容量成分によるコンデンサＣ６を、交流電源としての電力線Ｌ１とコンデンサＣ７及び抵抗Ｒ５との共通接続点との間に直列接続した回路になっている。電力線Ｌ２とオペアンプＯＰ４の入力との間の回路も同様である。また、電力線Ｌ１，Ｌ２の電圧周波数は、商用電源であれば、例えば、１次周波数が６０［Ｈｚ］であるので、コンデンサＣ７は非導通と考えることができる。即ち、電圧検出増幅回路５０の入力側の回路は、図９（Ｂ）に示すように、コンデンサＣ６と抵抗Ｒ５とからなるＣＲ型のハイパスフィルター回路９３と捕らえることができる。
【００４５】
ところで、商用電源の電圧を実測すると、その電圧波形は、図１１（Ａ）に示すように、例えば、正弦波より三角波に近い波形になっている場合があり、１次周波数以外にも、２次、３次、４次、・・・の高調波成分のうちの何れかの高調波成分のレベルが高くなる（例えば、実測結果では、５次以上の複数の高調波成分のレベルが高くなった）。
【００４６】
しかしながら、上述の通り、電圧検出増幅回路５０の入力側は、ＣＲ型のハイパスフィルター回路９３になっているので、そのハイパスフィルター回路９３のゲインの周波数特性により、１次周波数成分に比べて高調波成分を互いゲインで伝達してしまう。具体的には、電力検出装置１０を試作したところ、電圧検出電極１８と電力線Ｌ１との間の容量成分によるコンデンサＣ６は８．９［ｐＦ］であり、電圧検出電極１８とシールド電極１４との間の容量成分によるコンデンサＣ７は１．４［ｐＦ］であった。また、抵抗Ｒ５を、例えば、１［ＭΩ］としたので、上記したハイパスフィルター回路９３のゲインの周波数特性は、図１０に示すように、略＋６［ｄＢ／ｏｃｔ］になった。このため、１次周波数が６０［Ｈｚ］である場合には、２次高調波は略＋６［ｄＢ］、３次高調波は略＋９［ｄＢ］、４次高調波は略＋１２［ｄＢ］とゲインを上昇させて検出することになる。
【００４７】
そこで、本実施形態では、本実施形態では、電圧検出増幅回路５０の出力側に、ＲＣ型のローパスフィルターであるイコライザ回路３９を備えた。電圧検出増幅回路５０の入力側のＣＲ型のハイパスフィルター回路９３により周波数毎にゲインを上昇させて検出した分をイコライザ回路３９でキャンセル（補正）することができ、検出精度の向上が図られる。なお、ハイパスフィルター回路９３の周波数特性が上記したように、例えば、略＋６［ｄＢ］であるならば、ＲＣ型のローパスフィルターであるイコライザ回路３９の周波数特性は、略−６［ｄＢ／ｏｃｔ］であることが好ましい。
【００４８】
図１に示したマイコン９６は、Ａ／Ｄコンバーター９５を通して電圧検出増幅回路５０及び電流検出増幅回路４０から電圧検出データ及び電流検出データを取得する。マイコン９６は、ＣＰＵとＲＯＭとＲＡＭとをパッケージしてなり、そのＲＯＭには、計測端末１１から取得した電圧検出データを電力線Ｌ１，Ｌ２間の電圧値に換算する変換定数と、計測端末１１から取得した電流検出データを、差動増幅回路３６のゲインの値を利用して電力線Ｌ１を流れる電流値に換算する変換定数と、それら変換定数を使用して電力を計算するプログラム等とが記憶されている。そして、マイコン９６が、電圧検出データ及び電流検出データと可変ゲインの値とから電力値を計算して、送信回路９７を用いてデータ処理端末１２に向けて無線出力する。なお、上記した換算定数は、例えば、キャリブレーション等を行って設定されている。
【００４９】
そのデータ処理端末１２は、図１に示すように、受信回路９８とパソコン９９とからなり、計測端末１１から無線送信された電力値を受信回路９８を通してパソコン９９に取り込む。なお、受信回路９８及びパソコン９９は、例えば、商用電源のコンセントにプラグを接続して受電している。
【００５０】
パソコン９９は、例えば、計測端末１１から取得した電力値を、例えば、時間積分して電力量を演算し、電力値、電力量及びそれらの計測時刻、時間等をセットして、例えば、前述したようにインターネットを経由して電力会社等に送信する。電力会社は、複数の住居に備えた複数の電力検出装置１０から送信されてくる電力値及び電力量のデータに基づいて、例えば、節電警報を発信するか否かを決定したり、発電量を増やすか否かを決定する。
【００５１】
本実施形態の電力検出装置１０の構成に関する説明は以上である。この電力検出装置１０では、パソコン９９が「電圧演算回路」及び「電流演算回路」及び「電力演算処理回路」に相当し、本発明に係る差動増幅回路３８を有した電圧検出増幅回路５０と、パソコン９９とから本発明に係る「電圧検出処理回路」が構成され、本発明の「増幅回路」としての差動増幅回路３６を有した電流検出増幅回路４０とから本発明に係る「電流検出処理回路」が構成されている。そして、電圧検出増幅回路５０とパソコン９９とから本発明に係る「電圧検出処理回路」が構成されると共に、その「電圧検出処理回路」と、本発明に係る「第１及び第２の電圧検出電極」に相当する１対の電圧検出電極１８，１８と、１対のシールド電極１４，１４とから、本発明に係る「電圧検出装置」が構成されている。即ち、電力検出装置１０は、本発明に係る「電圧検出装置」を含んだ構成になっている。
【００５２】
以下、本実施形態の電力検出装置１０及びそれに含まれる「電圧検出装置」の作用効果について説明する。本実施形態の電力検出装置１０では、電圧検出のために電力線Ｌ１，Ｌ２に静電結合される電圧検出電極１８，１８がシールド電極１４，１４によって覆われているので電圧検出電極１８，１８にノイズが付与され難い。また、差動増幅回路３８により電圧検出電極１８，１８間の電位差を差動増幅するので、その際、電圧検出電極１８，１８の同相電圧のノイズが相殺される。さらに、その差動増幅回路３８の入力側にオペアンプＯＰ３，ＯＰ４を主体とした平衡アンプ３７を設けたことで、「電圧検出処理回路」の入力がハイインピーダンスになり、これにより、静電結合により電力線Ｌ１，Ｌ２と間がハイインピーダンスになった電圧検出電極１８，１８による検出電圧を低下させずに「電圧検出処理回路」に取り込むことができる。しかも、電力検出装置１０に備えた全ての回路が共通のグランド（グランド部材９４）に接地されているので、電力検出装置１０に備えた複数の回路を、複数の別々のグランドに接地した場合に生じ得るグランド同士の間の電位差による電圧の検出結果への影響も抑えることができる。これらにより、電力検出装置１０では、電圧検出電極１８，１８の周囲の環境による電圧の検出結果への影響を抑えて、従来より正確に電圧を検出することが可能になり、その電圧の検出結果を利用して電力及び電力量を、従来より正確に検出することが可能になる。これらに加えて、電力検出装置１０を構成する計測端末１１とデータ処理端末１２との間で無線送信を行う構成としたことで、データ処理端末１２が電圧検出電極１８，１８から切り離され、データ処理端末１２の構成の自由度が高くなり、汎用のパソコン９９を利用することも可能になる。
【００５３】
［第２実施形態］
本実施形態は、図１２に示されており、電圧センサー１３の構成のみが第１実施形態と異なる。この電圧センサー１３Ｗは、前記第１実施形態の電圧センサー１３Ｗにおける電圧検出電極１８に代えて、Ｕ字溝形の電圧検出電極１８Ｗが、溝開口を金属筐体１５，１５同士の対向方向に向けた状態で絶縁支持ブロック１７を介して一方の金属筐体１５に固定された構成になっている。
【００５４】
［第３実施形態］
本実施形態は、図１３に示されており、電圧センサー１３Ｖがシールド電極１４Ｖを１対の電圧検出電極１８Ｖ，１８Ｖに共通して１つ備えた構造になっている点が、第１及び第２の実施形態と大きく異なる。具体的には、シールド電極１４Ｖは、横長の１対の金属筐体１５Ｖ，１５Ｖで構成されている。また、図示しないが、１対の金属筐体１５Ｖ，１５Ｖは、図示しないフランジを互いに重ね合わせ可能に備えていて、それらフランジに貫通させた螺子とナットによって、１対の金属筐体１５Ｖ，１５Ｖが合体状態に保持されるようになっている。さらに、各金属筐体１５Ｖの開口縁に、第１実施形態の電力線受容凹部１５Ｃ（図２参照）と同形状の電力線受容凹部（図示せず）が、１対ずつ計４つ形成され、金属筐体１５Ｖ，１５Ｖの合体状態で、シールド電極１４Ｖに計４つの電力線挿通孔（図示せず）が形成されるようになっている。
【００５５】
さらに、両金属筐体１５Ｖ，１５Ｖの内部は、前記した第１実施形態の絶縁支持ブロック１７と同じ材質の絶縁支持部材１７Ｖ，１７Ｖで埋め尽くされている。そして、一方の金属筐体１５Ｖのうち１対ずつの電力線受容凹部の同軸上に、Ｕ字溝形の１対の電圧検出電極１８Ｖ，１８Ｖが固定されている。また、他方の金属筐体１５Ｖのうち１対ずつの電力線受容凹部の同軸上には、電圧検出電極１８Ｖと同形状の１対の補助金具１８Ｕ，１８Ｕが固定されている。さらに、一方の金属筐体１５Ｖを貫通したシールドケーブル１９，１９の芯線１９Ａ，１９Ａが電圧検出電極１８Ｖ，１８Ｖに接続され、シールドケーブル１９，１９のシールド線１９Ｂ，１９Ｂが接続されている。そして、一方の金属筐体１５Ｖの電圧検出電極１８Ｖ，１８Ｖ内に、電力線Ｌ１，Ｌ２を配置した状態で金属筐体１５Ｖ，１５Ｖを合体させると、電力線Ｌ１，Ｌ２が電力線挿通孔を通してシールド電極１４Ｖを貫通しかつ、互いに接合した電圧検出電極１８Ｖと補助金具１８Ｕの間をそれぞれ貫通した状態に保持される。
【００５６】
このように本実施形態の電圧センサー１３Ｖでは、シールド電極１４Ｖを１対の電圧検出電極１８Ｖ，１８Ｖに共通して１つ設けたので、コンパクトな構成にすることができる。また、金属筐体１５Ｖ，１５Ｖ同士の接合部分に形成した２対の電力線挿通孔に電力線Ｌ１，Ｌ２が挿通されて分離した状態で保持されるので、それら電力線Ｌ１，Ｌ２に宛われる電圧検出電極１８，１８同士の相互の影響も抑えることができる。
【００５７】
［第４実施形態］
本実施形態は、図１４に示されており、一体になった状態の電力線Ｌ１，Ｌ２に電圧センサー１３Ｙを取り付けられる点が第１及び第２の実施形態と大きく異なる。具体的には、電圧センサー１３Ｙのシールド電極１４Ｙは、例えば、両端有底の楕円筒を２つに縦割りした構造の１対の金属筐体１５Ｙ，１５Ｙで構成されている。また、図示しないが、１対の金属筐体１５Ｙ，１５Ｙは、図示しないフランジを互いに重ね合わせ可能に備えていて、それらフランジに貫通させた螺子とナットによって、１対の金属筐体１５Ｙ，１５Ｙが合体状態に保持されるようになっている。
【００５８】
各金属筐体１５Ｙの内面には、各金属筐体１５Ｙに対応した溝形の絶縁支持部材１７Ｙが固定され、その絶縁支持部材１７Ｙの溝の底側にＵ字溝形の電圧検出電極１８Ｙがそれぞれ固定されている。また、シールド電極１４Ｙの軸方向（図１４の紙面と直交する方向）の両端部の端部壁の中央に、図示しない長円形の電力線挿通孔がそれぞれ設けられるように、各金属筐体１５Ｙの軸方向の両端部には、図示しない電力線受容凹部が形成されている。
【００５９】
そして、一方の金属筐体１５Ｙの電圧検出電極１８Ｙ内に、一体となった電力線Ｌ１，Ｌ２の一方を配置した状態で金属筐体１５Ｙ，１５Ｙを合体させると、図１４に示すように、シールド電極１４Ｙ内で電圧検出電極１８Ｙ，１８Ｙが電力線Ｌ１，Ｌ２にそれぞれ側方から宛われた状態に保持される。即ち、本実施形態の構成によれば、１対の電力線Ｌ１，Ｌ２が一体固定されてる場合に、それら電力線Ｌ１，Ｌ２を分離せずに電力検出装置に取り付けることができる。
【００６０】
［第５実施形態］
本実施形態は、図１５に示されており、電流検出用の第１クランパー２０Ｖの構造が第１実施形態と異なる。即ち、本実施形態の第１クランパー２０Ｖは、Ｃ字形の１対のコア２１Ｖ，２１ＶをそれらのＣ字の開口部分を対向させた状態で互いに接近及び離間可能に支持して備えている。そして、コア２１Ｖ，２１Ｖの間を広げて、１対の電力線Ｌ１，Ｌ２が一体固定された電力ケーブルを間に配置した状態でコア２１Ｖ，２１Ｖ同士を接近させ、各コア２１ＶのＣ字の開口部分の内側に電力線Ｌ１，Ｌ２を配置した状態で電力ケーブルを保持することができるようになっている。また、両コア２１Ｖ，２１Ｖに検出コイル２２Ｖ，２２Ｖが巻回され、それら検出コイル２２Ｖ，２２Ｖの両端末同士を接続されてなる閉回路にコンデンサＣ８を設けて、そのコンデンサＣ８の両端末間の電圧が、電流検出増幅回路４０に取り込まれるようになっている。本実施形態の構成によれば、１対の電力線Ｌ１，Ｌ２が一体固定されいる場合に、それら電力線Ｌ１，Ｌ２を分離せずに電流を検出用の第１クランパー２０Ｖを取り付けることができる。なお、前記第１実施形態の受電用の第２クランパー２３に、本実施形態の第１クランパー２０Ｖの構造を適用してもよい。
【００６１】
［他の実施形態］
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
【００６２】
（１）前記第１実施形態の電力検出装置１０では、計測端末１１のマイコン９６で電力値を演算して、その電力値をデータ処理端末１２に無線送信していたが、計測端末１１側で電力値を計算せずに、データ処理端末１２に電圧データ及び電流データ等を送信して、データ処理端末１２側のパソコン９９で電力値を演算する構成としてもよい。
【００６３】
（２）前記第１〜第４の実施形態の１対の金属筐体１５，１５（１５Ｖ，１５Ｖ、１５Ｙ，１５Ｙ）等は、螺子とナットによって合体状態に固定されていたが、１対の金属筐体の一側縁部同士をヒンジで連結すると共に、それら各金属筐体の他の一側縁部にそれぞれフックを設け、それら両フックに巻き付けたゴム等で金属筐体同士を合体状態に固定してもよい。また、金属筐体の他の一側縁部同士をバックル機構によって連結して合体状態に固定してもよい。
【符号の説明】
【００６４】
１０    電力検出装置
１１    計測端末
１２    データ処理端末
１３，１３Ｖ，１３Ｗ，１３Ｙ    電圧センサー
１４，１４Ｖ，１４Ｙ    シールド電極
１４Ａ    電力線挿通孔
１５，１５Ｖ，１５Ｙ    金属筐体
１５Ｃ    電力線受容凹部
１５Ｄ    シールド電線挿通孔
１６    クッション部材
１７    絶縁支持ブロック（絶縁部材）
１７Ｖ，１７Ｙ  絶縁支持部材（絶縁部材）
１８，１８Ｖ，１８Ｗ，１８Ｙ    電圧検出電極
１９    シールドケーブル
１９Ａ    芯線
１９Ｂ    シールド線
２４    コア（可飽和コア）
２５    受電コイル
３０    電源回路
３６    差動増幅回路
３７    平衡アンプ
３９    イコライザ回路
４０    電流検出増幅回路
５０    電圧検出増幅回路
９４    グランド部材
９７    送信回路
９８    受信回路
９９    パソコン
Ｃ１〜Ｃ８  コンデンサ
Ｌ１，Ｌ２    電力線
Ｎ    中立線
ＯＰ１〜ＯＰ４  オペアンプ
Ｒ１〜Ｒ９  抵抗
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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