(57)【要約】【課題】設定や操作を施すことなく、簡単な演算を行うだけで、各種電気量情報を得ようとする電路の相線式情報を取得できるようにする。【解決手段】電路の各種電気量のサンプリング値を保持するサンプルホールド回路２３、このサンプルホールド回路２３に保持してあるサンプリング電気量を順次Ａ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部２７、およびこのＡ／Ｄ変換部２７のデジタル出力を入力し前記電路の必要な電気量を演算する演算装置２６を備え、入力線間電圧から相線式を判別し当該判別により得られた相線式に対応して各種電気量を演算装置により演算して表示する。【選択図】図３
2006184090.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電路の相線式に対応して各種電気量を演算して得られた通電情報の表示および通信の少なくとも一方を行う計測装置において、入力線間電圧から相線式を判別した後に、当該判別により得られた相線式に対応して各種電気量を演算して表示することを特徴とする計測方法。
【請求項２】
電路の各種電気量のサンプリング値を保持するサンプルホールド回路、このサンプルホールド回路に保持してあるサンプリング電気量を順次Ａ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部、およびこのＡ／Ｄ変換部のデジタル出力を入力し前記電路の必要な電気量を演算する演算装置を備え、入力線間電圧から相線式を判別し当該判別により得られた相線式に対応して各種電気量を演算装置により演算して表示する計測装置。
【請求項３】
請求項２に記載の計測装置において、前記相線式の判別が電源供給時に行われることを特徴とする計測装置。
【請求項４】
請求項３に記載の計測装置において、前記相線式の判別が複数回行われることを特徴とする計測装置。
【請求項５】
請求項２〜請求項４の何れか一に記載の計測装置において、３線式の場合、単相３線式か、三相３線式かを、判別する機能を備えていることを特徴とする計測装置。
【請求項６】
請求項１に記載の計測方法を実行する機能を備えた回路遮断器。
【請求項７】
請求項２〜請求項５の何れか一に記載の計測装置を備えた回路遮断器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電路の相線式に対応して各種電気量を演算して得られた通電情報の表示および通信の少なくとも一方を行う計測方法および計測装置ならびに回路遮断器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電路には、接続する負荷機器に応じて、単相２線、単相３線、三相３線、および三相４線に代表される各種相線式が存在する。これら電路の通電情報、すなわち、電流、電圧、電力量、力率などを計測・表示する各種計測装置が用意されているが、その計測・表示は、その電路の相線式に準じたものでなければならないことは言うまでもない。よって、これら計測装置を、配設する電路の相線式に合わせて準備することも考えられるが、製品の標準化という観点から見た場合、あまり得策とは言い難い。そこで、装置に外部から設定可能な切換スイッチを設けたり（例えば、特許文献１参照）、定格情報が記憶された不揮発性メモリを装置に内蔵し、例えば中央装置からの通信により、設定を自動的に行う（例えば、特許文献２参照）ことが知られている。
【０００３】
また、電路の各種電気量の状態情報を入手するためには、電路に一次変流器や計測用変圧器を配設することが欠かせないが、これら一次変流器や計測用変圧器と計測装置間との接続に誤り、いわゆる誤結線があってはならない。この誤結線を認識する手段として、まず装置（後述する特許文献３および４においては「判定装置」として記載されている）に対し、相線式を設定した上で、電圧と電流の位相差を検出し、この位相差が規定値内であるかどうかを判別（例えば、特許文献３参照）、または、各線間電圧をサンプリングして得た波形データをフーリエ変換して位相角を算出し、その位相角が選択した相線式で得られる位相角と合致しているかどうかを判別（例えば、特許文献４参照）、といった方法が挙げられる。
【０００４】
【特許文献１】特開平８−３１７４７６号公報（第６頁右欄第２行〜第１９行）
【特許文献２】特開２００４−８５４１３号公報（第３頁右欄第３行〜第８行）
【特許文献３】特開２０００−１６２２９９号公報（第４頁右欄第９行〜第１６行）
【特許文献４】特開２０００−２５８４８４号公報（第５頁右欄第３３行〜第４０行）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の計測装置では、その計測装置が計測する電路の相線式を、計測装置に設けたディップスイッチなどで設定するか、あるいは、中央装置からの伝送手段で、その計測装置に認識させるかが必要であり、いずれの場合においても、操作、あるいは設定の煩わしさを避けることができない。しかも、設定洩れや誤設定が生じると、通電情報が正しく表示されない場合も有り得る。また、これら設定を省略できる方法として、前述の特許文献３および４に記載の前述の位相差検出方式、あるいは、フーリエ変換後の位相角算出を使用して、その電路の相線式情報を入手する方式を、計測装置そのものに取り込むことも可能ではあるが、その結果、多数の繰り返し演算を要することから、演算時間が長くなってしまい、これを短時間で済まそうとすれば、高価で高速なマイコンを使用せざるを得ない、という問題点が発生する。特に、誤結線が生じる可能性が低い、例えば、一次変流器や計測用変圧器を、計測装置ともども配線用遮断器に具備するようなケースでは、こういった方法を採用することは、コスト面において得策とは言い難い。
【０００６】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、設定や操作を施すことなく、簡単な演算を行うだけで、各種電気量情報を得ようとする電路の相線式情報を取得できるようにすることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る計測方法は、電路の相線式に対応して各種電気量を演算して得られた通電情報の表示および通信の少なくとも一方を行う計測装置において、入力線間電圧から相線式を判別した後に、当該判別により得られた相線式に対応して各種電気量を演算して表示することを特徴とする計測方法である。
【０００８】
また、この発明に係る計測装置は、電路の各種電気量のサンプリング値を保持するサンプルホールド回路、このサンプルホールド回路に保持してあるサンプリング電気量を順次Ａ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部、およびこのＡ／Ｄ変換部のデジタル出力を入力し前記電路の必要な電気量を演算する演算装置を備え、入力線間電圧から相線式を判別し当該判別により得られた相線式に対応して各種電気量を演算装置により演算して表示する計測装置である。
【０００９】
また、この発明に係る回路遮断器は、入力線間電圧から相線式を判別した後に、当該判別により得られた相線式に対応して各種電気量を演算して表示する計測方法を実行する機能を備えた回路遮断器である。
【００１０】
また、この発明に係る回路遮断器は、電路の各種電気量のサンプリング値を保持するサンプルホールド回路、このサンプルホールド回路に保持してあるサンプリング電気量を順次Ａ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部、およびこのＡ／Ｄ変換部のデジタル出力を入力し前記電路の必要な電気量を演算する演算装置を備え、入力線間電圧から相線式を判別し当該判別により得られた相線式に対応して各種電気量を演算装置により演算して表示する計測装置を備えた回路遮断器である。
【発明の効果】
【００１１】
この発明は、電路の相線式に対応して各種電気量を演算して得られた通電情報の表示および通信の少なくとも一方を行う計測装置において入力線間電圧から相線式を判別した後に当該判別により得られた相線式に対応して各種電気量を演算して表示する計測方法であり、また、電路の各種電気量のサンプリング値を保持するサンプルホールド回路、このサンプルホールド回路に保持してあるサンプリング電気量を順次Ａ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部、およびこのＡ／Ｄ変換部のデジタル出力を入力し前記電路の必要な電気量を演算する演算装置を備え、入力線間電圧から相線式を判別し当該判別により得られた相線式に対応して各種電気量を演算装置により演算して表示する計測装置であり、また、入力線間電圧から相線式を判別した後に当該判別により得られた相線式に対応して各種電気量を演算して表示する計測方法を実行する機能を備えた回路遮断器であり、また、電路の各種電気量のサンプリング値を保持するサンプルホールド回路、このサンプルホールド回路に保持してあるサンプリング電気量を順次Ａ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部、およびこのＡ／Ｄ変換部のデジタル出力を入力し前記電路の必要な電気量を演算する演算装置を備え、入力線間電圧から相線式を判別し当該判別により得られた相線式に対応して各種電気量を演算装置により演算して表示する計測装置を備えた回路遮断器であるので、使用者側にとって、使い勝手の良い計測方法、計測装置、および回路遮断器が得られるとともに、製造者側にとっては、経済性に優れた計測装置、および回路遮断器を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
実施の形態１．
以下この発明の実施の形態１を図１および図２により説明する。図１は回路模式図、図２は相線式判別処理のフローチャートを示す図である。
【００１３】
図１および図２は、この発明の実施の形態１における、通電導体に配した計測用変圧器から得られる電圧情報を基に、相線式を判別する手順を説明した図であり、図１中、（ａ）は単相２線式、（ｂ）は単相３線式もしくは三相３線式、（ｃ）は三相４線式、の電路の事例である。
【００１４】
図１において、通電導体４には、便宜上、図中、左側から右側に向けて、１・２・３・Ｎの符号を付してある。前記通電導体４の線間には、それぞれ計測用変圧器１６が配設されており、この計測用変圧器１６から得られる電圧信号は、それぞれ、単相２線式（ａ）の場合はＶ１２（通電導体（符号１）と通電導体（符号２）との間の線間電圧）、単相３線式もしくは三相３線式（ｂ）の場合はＶ１２およびＶ２３（通電導体（符号２）と通電導体（符号３）との間の線間電圧）、三相４線式（ｃ）の場合はＶ１２、Ｖ２３、およびＶ２Ｎ（通電導体（符号２）と通電導体（符号Ｎ）との間の線間電圧）となる。
【００１５】
続いて、図２により、計器用変圧器の出力から得られる線間電圧の電圧信号より、その回路が相線式（ａ）〜（ｃ）のいずれか、また、相線式（ｂ）の場合、単相か三相かの判別に至るまでを説明する。
【００１６】
まず、図示しないマイコンなどで、Ｖ２Ｎの有無を判定する（Ｓ１）。Ｖ２Ｎが有れば、その回路は三相４線式であると認知され、Ｖ２Ｎが無ければ、次にＶ２３の有無を判定する（Ｓ２）。ここで、Ｖ２３が無ければ、その回路は単相２線式であると認知され、Ｖ２３が有れば、次に、このＶ２３と、Ｖ１２、およびＶ３１、すなわち、３−１間に発生している電圧に相当する電圧信号を比較する（Ｓ３）。このとき、Ｖ１２とＶ２３とＶ３１がほぼ等しければ、その回路は三相３線式と認知され、この関係が成り立たなければ、単相３線式と認知されることになる。
【００１７】
このように、線間電圧の有無、あるいはその関係を活用することで、容易にその電路の相線式を知り得ることができる。なお、Ｓ３については、Ｖ１２とＶ２３の合算がＶ３１とほぼ等しければ単相３線式、等しくなければ三相３線式、という具合に認知されるフローであっても同様な結果となることは言うまでもない。
【００１８】
また、この発明の実施の形態１は、電路の相線式に対応して各種電気量を演算して得られた通電情報の表示および通信の少なくとも一方を行う計測装置において、入力線間電圧から相線式を判別した後に、当該判別により得られた相線式に対応して各種電気量を演算して表示する計測方法である。
【００１９】
実施の形態２．
以下この発明の実施の形態２を図３〜図５により説明する。図３は通電情報計測表示装置付き回路遮断器の構成を示すブロック図、図４は図３におけるマイコンの動作を示すフローチャート、図５は図３における相線式判別処理のフローチャートである。
【００２０】
この発明の実施の形態２は、前述の実施の形態１で説明した基本的な考え方を、計測装置に取り込む、すなわち、より実際の使用形態に即したものを、実施の形態２として説明する。なお、この実施の形態２では、計測装置を三相４線式用配線用遮断器に搭載した通電情報計測表示装置付き回路遮断器（以下、回路遮断器と略す）としており、図３はそのブロック図、図４はマイコンの動作を示すフローチャート、図５は相線式判別処理のフローチャートの各事例である。
【００２１】
図３において、回路遮断器１０１の遮断器部１には、取り付けられる電路の電源側用に電源側端子２、および負荷側用に負荷側端子５が設けられるとともに、これら両端子を繋ぐ通電導体４が、それぞれ４組設けられている。なお、実施の形態１と同様、便宜上、図中、左側から右側に向けて、１・２・３・Ｎの符号を付している。通電導体４には、電磁装置１４により通電導体４に流れる電流を入り切りする開閉接点３、およびこの電流に比例した電流信号を検出する一次変流器６が、やはり回路遮断器１０１の極数分（この場合は４個）具備されている。
【００２２】
一次変流器６で検出された電流信号は整流回路７に送られ、この整流回路７にて整流および波形整形された電流信号は、その大きさに応じて、ピーク値変換回路８を介し瞬時回路１０または短限時回路１１へ、あるいは実効値変換回路９を介し長限時回路１２へ、それぞれ送られる。これら、瞬時回路１０、短限時回路１１、および長限時回路１２は、その作動後、所定の時間が経過した場合に、トリガ信号がトリガ回路１３に向け出力され、このトリガ回路１３を介して電磁装置１４が励磁されることで、開閉接点３が切り、すなわち回路遮断器１０１が遮断され、電路に流れる異常電流により、電路の電線などの焼損を未然に防いでいることは周知の通りである。
【００２３】
通電情報計測表示装置２０と、この通電情報計測表示装置２０に具備された電流信号入力回路２１に入力される電流信号を生成する一次変流器６の二次側に配設された二次変流器１５と、同じく電圧信号入力回路２２に入力される電圧信号を生成する計測用変圧器１６とで、いわゆる計測装置が構成されている。なお、二次変流器１５は極数分（この場合は４個）配設されているが、計測用変圧器１６は図３からもわかるように、１−２間、２−３間、および２−Ｎ間の計３個配設となっている。これは実施の形態１でも述べたように、３−１間、１−Ｎ間、および３−Ｎ間の電圧に比例する電圧信号は、この電圧信号の測定ポイントとなる電圧信号入力回路２２の入力端子（すなわち、計測用変圧器１６の２次出力側）を換えることで検出可能となるからである。
【００２４】
前記通電情報計測表示装置２０は、前述した電流信号入力回路２１と電圧信号入力回路２２の他に、以下に記述する回路などで構成される。すなわち、後述するマイコン（演算装置）２６からホールド信号を受けると、電流信号入力回路２１／電圧信号入力回路２２にて、波形整形およびレベル変換された電流信号／電圧信号を保持するサンプルホールド回路２３、このサンプルホールド回路２３が出力する電流信号／電圧信号を、後述するマイコン２６の選択信号により選択する信号選択回路２４、この信号選択回路２４が出力する電流信号／電圧信号を計測レンジに合致するように増幅させるレンジアンプ回路２５、このレンジアンプ回路２５が出力する電流信号／電圧信号を、内蔵するＡ／Ｄ変換回路２７によりデジタル値に変換するとともに、各相電流／各線間電圧をサンプリングし、波形データを取得することで、各相電流実効値、各線間電圧実効値、高調波電流、有効電力、無効電力、電力量、無効電力量、力率などの通電情報を算出するマイコン２６、である。
【００２５】
さらにまた、マイコン２６が出力する通電情報を表示する表示回路２８、図示しないパソコンなどの外部装置とマイコン２６との間で通信データを中継する通信Ｉ／Ｆ（ＩｎｔｅｒＦａｃｅ）回路２９、マイコン２６が時間計測や電力量の演算を行うのに必要な日付および時刻を取得するための時計回路３０、回路遮断器か漏電遮断器かの区別、あるいはその極数などの遮断器情報、感度や引き外し時間などの動作条件、温度補正に伴う調整値、および積算電力量や最大値といった計測値、などを記憶する記憶回路３１、マイコン２６に設定操作情報や表示選択情報を入力するための操作スイッチ回路３２、およびマイコン２６やこれまで述べた各回路に必要な所定の電力を供給する電源回路３３、である。
【００２６】
次に、図４により、前記マイコン２６の動作について説明する。電源回路３３に所望の電圧が印加後、まず、計測開始の準備、具体的には、時計回路３０や記憶回路３１の情報を読み込む初期設定処理を実行し、これから行う計測が電圧印加後、初めてかどうか判別する（Ｓ１１）。既に計測を実行済みであれば、後述する相線式判別処理にて算出した相線式情報に従い、回路遮断器１０１が配設された回路の通電情報の計測、表示、通信、記憶などの各演算処理を繰り返し実行する。なお、この各演算処理は、この発明の要部をなすものではないため、その詳しい説明は省略する。
【００２７】
前述した通電情報の計測のうち、各線間電圧の波形データの二乗平均平方根（すなわち実効値）を繰り返し算出し、その回路の電圧低下などの異常を速やかに表示させているが、この各線間電圧の実効値、すなわち１−２間、２−３間、３−１間、１−Ｎ間、２−Ｎ間、および３−Ｎ間（なお、Ｎ相が係る場合は相電圧となる）を、Ｓ１１において、初めてであれば、後述する相線式判別処理に先立ち算出しておく。
【００２８】
続いて、図５により、この発明の要部である相線式判別処理について説明する。なお、以降の説明において、例えば、１−２間電圧はＶ１２と表記する。
【００２９】
まず、Ｖ１Ｎ、Ｖ２Ｎ、およびＶ３Ｎが零以上、すなわち、電圧が発生しているかどうかを判別する（Ｓ２１〜Ｓ２３）。これら、Ｖ１Ｎ、Ｖ２Ｎ、およびＶ３Ｎが全て発生していれば、その回路は三相４線式と認知される。Ｖ１Ｎ、Ｖ２Ｎ、およびＶ３Ｎのいずれか一つでも発生していなければ、次に、Ｖ１２およびＶ２３が発生しているかどうかを判別する（Ｓ２４、Ｓ２５）。Ｖ１２およびＶ２３のいずれか一つでも発生していなければ、その回路は単相２線式と認知される。逆に、Ｖ１２およびＶ２３とも発生していれば、必然的にＶ３１も発生していることになり、これら、Ｖ１２、Ｖ２３、およびＶ３１の値を比較する（Ｓ２６）。その結果、Ｖ１２、Ｖ２３、およびＶ３１の値がほぼ等しければ三相３線式と、等しくなければ単相３線式と、その回路はそれぞれ認知されることになる。
【００３０】
このように電路の通電情報を取り込む計測装置、あるいは電路に配設された計測装置を具備した回路遮断器に対し、予め相線式情報をディップスイッチなどの設定操作や、パソコンなどを使った伝送による記憶といった手段を行うことなく、計測装置を立ち上げるだけで、既に活線状態にある電路の相線式を取得するので、その回路の相線式に応じた正しい通電情報を、特別な操作を使用者に求めることなく表示させることができる。また、通常の表示に必要な各線間電圧の実効値を活用し、比較および演算しているだけなので、相線式を取得するにあたり、特別な演算やそのための時間を必要としないので、例えば、マイコンの性能を上げなくて済む、つまり、コスト的にも優れた製品を提供できるといった波及効果も期待できる。
【００３１】
なお、Ｓ２６では、Ｖ１２≒Ｖ２３≒Ｖ３１で判定しているが、実施の形態１でも述べたように、Ｖ１２＋Ｖ２３≒Ｖ３１とし、Ｙｅｓなら単相３線式、Ｎｏなら三相３線式と認知するフローとしてもよい。また、計測装置の場合、電路に配設された計測用変圧器との接続は必ず行われるので、その電路が三相４線式であるかどうかは、実施の形態１で述べたＶ２Ｎのみでの判別も可能ではあるが、回路遮断器の場合、その回路遮断器の極数と電路数（例えば、単相２線式では２本、三相３線式では３本）が必ずしも一致しないケースが十分考えられる（例えば、４極品の回路遮断器の２−Ｎ間を単相２線式で配線）ので、図５で示したフローで構成することが好ましい。
【００３２】
さらにまた、Ｓ１１を省略、すなわち、初期設定処理→各相・各線間電圧実効値計測処理→相線式判別処理→通電情報計測処理の順に行い、操作スイッチ処理後、前述した通電情報計測処理以降を繰り返し行うフローや、各相・各線間電圧実効値計測処理および相線式判別処理を、初期設定処理に含めるフローであってもよい。いずれも計測装置の起動時間が若干短くなるという効果が期待できる。
【００３３】
実施の形態３．
実施の形態２では、計測装置の電源印加直後、１回だけ相線式判別処理を実施するように構成されているが、この場合、計測装置へ電源供給のまま、回路遮断器に接続される電路の相線式が変更されると、正しい通電情報を表示することができない。そこで、Ｓ１１を電源供給中、複数回、例えば、１ヶ月毎や、半年毎、実施するフローとする。これによれば、通電情報を変更後の相線式に追従させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】この発明の実施の形態１を示す図で、回路模式図である。
【図２】この発明の実施の形態１を示す図で、図１における相線式判別処理のフローチャートである。
【図３】この発明の実施の形態２を示す図で、通電情報計測表示装置付き回路遮断器の構成を示すブロック図である。
【図４】この発明の実施の形態２を示す図で、図３におけるマイコンの動作を示すフローチャートである。
【図５】この発明の実施の形態２を示す図で、図３における相線式判別処理のフローチャートである。
【符号の説明】
【００３５】
３    開閉接点、
４    通電導体、
２０    通電情報計測表示装置、
２３    サンプルホールド回路、
２６    マイコン（演算装置）、
２７    Ａ／Ｄ変換回路、
２８    表示回路、
２９    通信Ｉ／Ｆ回路、
３１    記憶回路、
３３    電源回路、
１０１    回路遮断器。
【図１】
2006184090.tif 000003
【図２】
2006184090.tif 000004
【図３】
2006184090.tif 000005
【図４】
2006184090.tif 000006
【図５】
2006184090.tif 000007