(57)【要約】【課題】入力信号のゼロクロス検出を要さず、低力率でも変流器の誤接続を検出可能とする。【解決手段】Ｒ相，Ｔ相電流からＳ相電流を求めるスカラ合成手段１及びベクトル加算電流算出手段２と、両手段１，２の出力信号の大きさを比較する電流比較手段３と、Ｒ相有効，無効電力の計測手段４，５と、Ｔ相有効，無効電力の計測手段７，８と、前記手段４，５の出力からＲ−Ｓ間の線間電圧とＲ相電流との位相差を求めるＲ相電流位相差算出手段６と、前記手段７，８の出力からＳ−Ｔ間の線間電圧とＴ相電流との位相差を求めるＴ相電流位相差算出手段９と、Ｒ相電流位相差とＴ相電流位相差との差を算出するＲ相・Ｔ相位相差算出手段１２と、この差が所定範囲にあるか否かを判定するＲ相，Ｔ相接続チェック手段１１，１３と、力率条件入力手段１０と、前記各手段３，１１〜１３の出力から変流器の接続状態を判断する配線状態判断手段１４と、を備える。【選択図】図１
2011021986.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｒ相，Ｔ相，Ｓ相からなる三相３線式の交流配電線路に接続された電圧検出手段及び電流検出手段により各二つの線間電圧及び相電流をそれぞれ検出し、これらの電気量を用いて２電力計法により前記交流配電線路の電力を計測する電力・電力量計において、
前記電流検出手段により検出したＲ相電流とＴ相電流とをスカラ合成してＳ相電流を求めるスカラ合成手段と、
前記Ｒ相電流と前記Ｔ相電流とをベクトル合成してＳ相電流を求めるベクトル加算電流算出手段と、
前記スカラ合成手段の出力信号の大きさと前記ベクトル加算電流算出手段の出力信号の大きさとを比較する電流比較手段と、
前記Ｒ相電流と前記電圧検出手段により検出したＲ相−Ｓ相間の線間電圧とから、Ｒ相有効電力を計測するＲ相有効電力計測手段及びＲ相無効電力を計測するＲ相無効電力計測手段と、
前記Ｔ相電流と前記電圧検出手段により検出したＳ相−Ｔ相間の線間電圧とから、Ｔ相有効電力を計測するＴ相有効電力計測手段及びＴ相無効電力を計測するＴ相無効電力計測手段と、
前記Ｒ相有効電力計測手段及び前記Ｒ相無効電力計測手段の出力から、Ｒ相−Ｓ相間の線間電圧とＲ相電流との位相差を求めるＲ相電流位相差算出手段と、
前記Ｔ相有効電力計測手段及び前記Ｔ相無効電力計測手段の出力から、Ｓ相−Ｔ相間の線間電圧とＴ相電流との位相差を求めるＴ相電流位相差算出手段と、
前記Ｒ相電流位相差算出手段及び前記Ｔ相電流位相差算出手段の出力の差を算出するＲ相・Ｔ相位相差算出手段と、
前記Ｒ相電流位相差算出手段から出力された位相差が所定範囲にあるか否かを判定するＲ相接続チェック手段と、
前記Ｔ相電流位相差算出手段から出力された位相差が所定範囲にあるか否かを判定するＴ相接続チェック手段と、
前記Ｒ相接続チェック手段及び前記Ｔ相接続チェック手段に力率条件を入力する力率条件入力手段と、
前記電流比較手段、前記Ｒ相・Ｔ相位相差算出手段、前記Ｒ相接続チェック手段及び前記Ｔ相接続チェック手段の出力から、前記電流検出手段の誤接続を含む配線状態を判断する配線状態判断手段と、
を備えたことを特徴とする電力・電力量計。
【請求項２】
請求項１に記載した電力・電力量計において、
前記配線状態判断手段により、前記配電線路のある相に接続された前記電流検出手段の接続方向の誤りを検出した際に、当該電流検出手段により検出した電流の符号を逆転させて当該相の前記有効電力計測手段及び前記無効電力計測手段に入力させる手段と、
前記配線状態判断手段により、前記配電線路のある相に接続された前記電流検出手段の接続相の誤りを検出した際に、当該電流検出手段により検出した電流を当該電流検出手段が接続されている相の前記有効電力計測手段及び前記無効電力計測手段に入力させる手段と、
を備えたことを特徴とする電力・電力量計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、いわゆる２電力計法によって交流配電線路の電力や電力量を計測する電子式の電力・電力量計において、変流器等の誤接続の検出機能及び修正機能を備えた電力・電力量計に関するものである。ここで、周知のように２電力計法とは、ブロンデルの定理により、三相３線式の交流配電線路から各２つの線間電圧及び相電流をそれぞれ検出して２台の電力計により三相電力や電力量を計測する方法である。
【背景技術】
【０００２】
図１６は、２電力計法による従来の電力・電力量計の構成図である。
図１６において、１００Ｒ，１００Ｓ，１００Ｔは三相（Ｒ相，Ｓ相，Ｔ相）３線式の交流配電線路、１０１Ｒ，１０１Ｔは線路１００Ｒ，１００Ｔにそれぞれ接続された変流器（ＣＴ）、２００は線路１００Ｒ，１００Ｓ，１００Ｔ及び変流器１０１Ｒ，１０１Ｔの二次側に接続された電力・電力量計である。なお、変流器１０１Ｒ，１０１Ｔに付された「ｋ」，「ｌ」は二次側端子を示す。
【０００３】
電力・電力量計２００において、トランス等からなる電圧変換手段２０１，２０２は、線路１００Ｒ，１００Ｓ，１００Ｔから検出したＲ相−Ｓ相間の線間電圧ＶＲＳ、Ｓ相−Ｔ相間の線間電圧ＶＳＴをそれぞれ所定の値に変換するものであり、これらのアナログ電圧ＶＲＳ，ＶＳＴはＡ／Ｄ変換手段２０６，２０７によりディジタル信号に変換されてマイコン２１０に入力される。また、電圧ＶＲＳはコンパレータ等からなる周波数検出手段２０５に入力されており、この検出手段２０５により検出した周波数もマイコン２１０に入力されている。
一方、変流器１０１Ｒ，１０１Ｔによりそれぞれ検出したＲ相電流及びＴ相電流は、Ｉ−Ｖ変換手段２０３，２０４によって電圧に変換され、Ａ／Ｄ変換手段２０８，２０９によりディジタル信号に変換されてマイコン２１０に入力される。
【０００４】
次に、図１７は、マイコン２１０の内部の信号処理機能を示すブロック図である。
図１７において、周波数検出手段２０５は、線間電圧ＶＲＳのゼロクロスから電圧ＶＲＳの周波数（周期）を検出する。ここで、周波数検出手段２０５により検出した周期に基づいて適当な分割数（例えば１周期を２４分割）で交流信号を分割し、Ａ／Ｄ変換すると、図１８のようなサンプリング波形が得られる。
周波数検出手段２０５では、位相差を求める必要がなく、ゼロクロスの時間間隔から周波数を検出するため、ゼロクロス検出のタイミング誤差があっても、十分な精度の周波数が検出可能である。また、商用周波数の５０Ｈｚか６０Ｈｚのみを周波数検出の対象とする場合、周波数検出手段２０５では、５０Ｈｚか６０Ｈｚの区別だけを行い、１周期を２４分割したサンプリング波形を求める時間間隔を、５０Ｈｚなら１÷５０÷２４≒８３３μ秒、６０Ｈｚなら１÷６０÷２４≒６９４μ秒、としても十分な精度のサンプリング波形が得られる。
【０００５】
一方、マイコン２１０には、Ａ／Ｄ変換手段２０６，２０８の出力信号を乗算する乗算手段２１１ａと、Ａ／Ｄ変換手段２０７，２０９の出力信号を乗算する乗算手段２１２ａとが設けられている。また、乗算手段２１１ａの出力信号は１周期にわたって平均値を求めるための平均値演算手段２１１ｂに入力され、乗算手段２１２ａの出力信号は同じく平均値演算手段２１２ｂに入力されている。これらの平均値演算手段２１１ｂ，２１２ｂには、周波数検出手段２０５により検出した周期も入力されている。
ここで、乗算手段２１１ａ及び平均値演算手段２１１ｂによりＲ相有効電力計測手段２１１が構成され、乗算手段２１２ａ及び平均値演算手段２１２ｂによりＴ相有効電力計測手段２１２が構成されている。
【０００６】
Ｒ相有効電力計測手段２１１及びＴ相有効電力計測手段２１２の構成は同一であり、入力される電圧及び電流が異なっている。
すなわち、Ｒ相有効電力計測手段２１１には、Ｒ相−Ｓ相間の線間電圧ＶＲＳ及びＲ相電流ＩＲのＡ／Ｄ変換後の信号が入力され、Ｔ相有効電力計測手段２１２には、Ｓ相−Ｔ相間の線間電圧ＶＳＴ及びＴ相電流ＩＴのＡ／Ｄ変換後の信号が入力されている。ちなみに、これらの電圧及び電流のサンプリング波形は、図１９のようになる。
【０００７】
Ｒ相有効電力計測手段２１１及びＴ相有効電力計測手段２１２では、乗算手段２１１ａ，２１２ａ及び平均値演算手段２１１ｂ，２１２ｂにより１周期の平均値を求めてＲ相有効電力及びＴ相有効電力を演算する。２電力計法では、これらのＲ相有効電力とＴ相有効電力とを加算手段２１３により加算して有効電力を算出しており、電力量は、算出した有効電力を所定時間加え合わせて算出している。
こうして算出した電力・電力量は、図１６における表示器２１４により表示すると共に、通信回路２１５を介して外部に伝送される。
【０００８】
さて、上述した２電力計法により電力・電力量を計測する場合、線間電圧及び電流は所定の相から検出する必要があり、また、変流器については、電源側、負荷側という向き（極性）を正しく接続する必要がある。
例えば、本来Ｒ相に接続すべき変流器１０１ＲをＴ相に接続し、Ｔ相に接続すべき変流器１０１ＴをＲ相に接続するなどの誤接続があると、図１９に示したサンプリング波形のＩＲとＩＴとが入れ替わるため、電力の計算結果が本来の値とは異なることになる。また、Ｒ相の変流器１０１Ｒの電源側、負荷側を逆方向に接続すると、Ｒ相電流ＩＲのサンプリング波形のプラス・マイナス符号が逆になるため、この場合にも電力を正しく計測することができない。
【０００９】
これらの誤接続を発見するには、変流器の配線を追ってチェックする必要があるが、配線長が長い場合には接続の正誤を確認することが困難な場合がある。また、誤接続を見つけたとしても、通電中の電気回路を停電状態にして配線し直す必要があるため、停電状態にすることが困難な電気回路では誤接続の修正も難しいという問題がある。
【００１０】
なお、他の従来技術として、変流器や計器用変圧器の誤接続を検出し、これを自己修正するようにした電子式電力計測器が、特許文献１に記載されている。
この従来技術は、被計測入力電圧・電流の中から一つの電圧または電流を選んで位相基準を設定し、入力される他の電圧・電流のそれぞれにつき上記位相基準からの位相差が所定範囲外であるときに変流器や計器用変圧器の接続方向の誤りを検出すると共に、誤接続が検出された場合には該当する計測入力電圧・電流の極性を反転させて電力演算を行うことにより、誤接続を自己修正するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００２−２８６７６９号公報（段落［０００９］〜［００１７］，［００１９］〜［００２２］、図１〜図４，図５等）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
特許文献１に記載された従来技術では、変流器等の接続相を間違えて他の相に接続したような場合の誤接続を検出することができない。
また、例えば変流器の接続方向の正誤を判定するための位相差（力率角）の範囲が０〜７５度に設定されており、低力率時のように力率角が上記範囲以外の場合には、接続方向の誤りを検出できないという問題があった。
更に、この従来技術では、被計測電気量（入力信号）のゼロクロスに基づいて位相差を検出する原理に基づいているので、公報の段落［００１４］に記載されているごとく、ゼロクロス検出のタイミング誤差を考慮してクロック数を調整する等の対応策を採る必要があった。
【００１３】
そこで、本発明の解決課題は、力率の良否にかかわらず、また、入力信号のゼロクロス検出を要することなく、変流器の誤接続（接続方向の誤りや他相への誤接続）を検出可能とした電力・電力量計を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、Ｒ相，Ｔ相，Ｓ相からなる三相３線式の交流配電線路に接続された電圧検出手段及び電流検出手段により各二つの線間電圧及び相電流をそれぞれ検出し、これらの電気量を用いて２電力計法により前記交流配電線路の電力を計測する電力・電力量計において、
前記電流検出手段により検出したＲ相電流とＴ相電流とをスカラ合成してＳ相電流を求めるスカラ合成手段と、
前記Ｒ相電流と前記Ｔ相電流とをベクトル合成してＳ相電流を求めるベクトル加算電流算出手段と、
前記スカラ合成手段の出力信号の大きさと前記ベクトル加算電流算出手段の出力信号の大きさとを比較する電流比較手段と、
前記Ｒ相電流と前記電圧検出手段により検出したＲ相−Ｓ相間の線間電圧とから、Ｒ相有効電力を計測するＲ相有効電力計測手段及びＲ相無効電力を計測するＲ相無効電力計測手段と、
前記Ｔ相電流と前記電圧検出手段により検出したＳ相−Ｔ相間の線間電圧とから、Ｔ相有効電力を計測するＴ相有効電力計測手段及びＴ相無効電力を計測するＴ相無効電力計測手段と、
前記Ｒ相有効電力計測手段及び前記Ｒ相無効電力計測手段の出力から、Ｒ相−Ｓ相間の線間電圧とＲ相電流との位相差を求めるＲ相電流位相差算出手段と、
前記Ｔ相有効電力計測手段及び前記Ｔ相無効電力計測手段の出力から、Ｓ相−Ｔ相間の線間電圧とＴ相電流との位相差を求めるＴ相電流位相差算出手段と、
前記Ｒ相電流位相差算出手段及び前記Ｔ相電流位相差算出手段の出力の差を算出するＲ相・Ｔ相位相差算出手段と、
前記Ｒ相電流位相差算出手段から出力された位相差が所定範囲にあるか否かを判定するＲ相接続チェック手段と、
前記Ｔ相電流位相差算出手段から出力された位相差が所定範囲にあるか否かを判定するＴ相接続チェック手段と、
前記Ｒ相接続チェック手段及び前記Ｔ相接続チェック手段に力率条件を入力する力率条件入力手段と、
前記電流比較手段、前記Ｒ相・Ｔ相位相差算出手段、前記Ｒ相接続チェック手段及び前記Ｔ相接続チェック手段の出力から、前記電流検出手段の誤接続を含む配線状態を判断する配線状態判断手段と、を備えたものである。
【００１５】
また、請求項２に係る発明は、請求項１に記載した電力・電力量計において、
前記配線状態判断手段により、前記配電線路のある相に接続された前記電流検出手段の接続方向の誤りを検出した際に、当該電流検出手段により検出した電流の符号を逆転させて当該相の前記有効電力計測手段及び前記無効電力計測手段に入力させる手段と、
前記配線状態判断手段により、前記配電線路のある相に接続された前記電流検出手段の接続相の誤りを検出した際に、当該電流検出手段により検出した電流を当該電流検出手段が接続されている相の前記有効電力計測手段及び前記無効電力計測手段に入力させる手段と、を備えたものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、入力信号のゼロクロス検出を要することなく、変流器の誤接続（接続方向の誤りや他相への誤接続）を検出することができるため、ゼロクロスの検出誤差に左右されるおそれがない。また、負荷の力率が悪い場合であっても確実に誤接続を検出することが可能である。
更に、誤接続を検出した場合には、マイコン等による演算処理によって誤接続状態を簡単に修正することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態を示すブロック図である。
【図２】本発明の第１実施例を示すブロック図である。
【図３】図２における電流比較手段の動作を示すフローチャートである。
【図４】図２におけるＲ相接続チェック手段の動作を示すフローチャートである。
【図５】図２におけるＴ相接続チェック手段の動作を示すフローチャートである。
【図６】図２における配線状態判断手段の動作を示すフローチャートである。
【図７】図２における表示器の表示例を示す図である。
【図８】力率が１の場合の電圧、電流のベクトル図である。
【図９】ベクトル加算によるＳ相電流の算出原理を示す波形図である。
【図１０】変流器の誤接続時における各相電流のベクトル図である。
【図１１】力率がｃｏｓφの場合の電圧、電流のベクトル図である。
【図１２】力率が１．０の場合のＲ相の変流器の誤接続による位相差を示すベクトル図である。
【図１３】力率が１．０の場合のＴ相の変流器の誤接続による位相差を示すベクトル図である。
【図１４】本発明の第２実施例の主要部を示すブロック図である。
【図１５】第２実施例の動作を示すフローチャートである。
【図１６】従来技術を示すブロック図である。
【図１７】図１６の詳細なブロック図である。
【図１８】図１７における交流信号のサンプリング波形を示す図である。
【図１９】図１７におけるマイコンの入力電圧及び電流のサンプリング波形を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。まず、図１はこの実施形態の機能を示すブロック図である。
図１において、１は、Ｒ相電流ＩＲ及びＴ相電流ＩＴのスカラ合成によりＳ相電流ＩＳを求めるＳ相電流スカラ合成手段、２は、Ｒ相電流ＩＲ及びＴ相電流ＩＴのベクトル加算によりＳ相電流を求めるＲ相・Ｔ相ベクトル加算電流算出手段、３は、上記スカラ合成手段１の出力とベクトル加算電流算出手段２の出力とを比較する電流比較手段である。なお、上記スカラ合成の内容については後述する。
【００１９】
また、４は、図１７において説明したのと同様に乗算手段及び平均値演算手段からなるＲ相有効電力計測手段、５は、入力電圧を９０度遅延させて乗算手段及び平均値演算手段により無効電力を演算するＲ相無効電力計測手段、６は、上記有効電力計測手段４及び無効電力計測手段５の出力を用いてＲ相電流ＩＲと線間電圧ＶＲＳとの位相差θＲを演算するＲ相電流位相差算出手段である。
同様に、７は、乗算手段及び平均値演算手段からなるＴ相有効電力計測手段、８は、入力電圧を９０度遅延させて乗算手段及び平均値演算手段により無効電力を演算するＴ相無効電力計測手段、９は、上記有効電力計測手段７及び無効電力計測手段８の出力を用いてＴ相電流ＩＴと線間電圧ＶＳＴとの位相差θＴを演算するＴ相電流位相差算出手段である。
【００２０】
更に、１０は力率条件として力率の良否を入力する力率条件入力手段、１１はＲ相電流ＩＲの位相差θＲ及び力率に基づいてＲ相の変流器の接続状態を判断するＲ相接続チェック手段、１２はＲ相電流ＩＲの位相差θＲとＴ相電流ＩＴの位相差θＴとの差を演算するＲ相・Ｔ相位相差算出手段、１３はＴ相電流ＩＴの位相差θＴ及び力率に基づいてＴ相の変流器の接続状態を判断するＴ相接続チェック手段である。
また、１４は、前記電流比較手段３、チェック手段１１，１３及び位相差算出手段１２の出力に基づいて、変流器の接続状態（正常接続、逆方向接続、他相への誤接続）を判断する配線状態判断手段である。
【００２１】
次に、この実施形態における各手段の機能を詳述する。
まず、三相３線式の交流配電線路において、Ｒ相−Ｓ相間の線間電圧ＶＲＳ、Ｒ相電流ＩＲ、Ｓ相−Ｔ相間の線間電圧ＶＳＴ、Ｔ相電流ＩＴを被計測電気量としたとき、これらのベクトル図は図８のようになる。なお、図８は、力率が１．０の場合のものである。
Ｒ相電流ＩＲ、Ｓ相電流ＩＳ、Ｔ相電流ＩＴはそれぞれ１２０°の位相差があるため、ＩＲ，ＩＳ，ＩＴのベクトルを合算するとゼロになる。このため、ＩＳ＝−（ＩＲ＋ＩＴ）となるが、電流実効値は符号がないため、Ｓ相電流ＩＳは、図９に示すようにＲ相電流ＩＲ及びＴ相電流ＩＴの交流波形を加算した値の実効値となる。このようにして、本実施形態では、直接検出していないＳ相電流を図１のＲ相・Ｔ相ベクトル加算電流算出手段２により算出する。
【００２２】
ここで、例えばＴ相の変流器が逆方向に接続されている場合、ＩＴ，ＩＲ及びＩＳのベクトル図は図１０のようになる。このような誤接続の場合、Ｒ相・Ｔ相ベクトル加算電流算出手段２から出力されるＳ相電流ＩＳの大きさは、本来の値の√３倍となる。
一方、三相電流のバランスが保たれている場合、ＩＳは、ＩＲ及びＩＴの実効値（スカラ値）の平均値に近い値となる。図１におけるＳ相電流スカラ合成手段１を、ＩＲ及びＩＴの実効値からＩＳを求める手段として構成すると、図１０のごとくＴ相の変流器を逆方向に接続した場合、Ｒ相・Ｔ相ベクトル加算電流算出手段２の出力信号の大きさは、Ｓ相電流スカラ合成手段１の出力信号の大きさの約１．７倍になる。
【００２３】
つまり、図１０に示したＴ相の変流器の逆接続時のように、Ｒ相の変流器により検出される電流とＴ相の変流器により検出される電流との位相差が正常時の１２０°を大きく逸脱している場合、Ｓ相電流スカラ合成手段１の出力信号に対してＲ相・Ｔ相ベクトル加算電流算出手段２の出力信号はその大きさにおいて約１．７倍になる。
このため、図１の電流比較手段３により、Ｓ相電流スカラ合成手段１の出力信号の大きさとＲ相・Ｔ相ベクトル加算電流算出手段２の出力信号の大きさとを比較し、両者の比に応じて、図１の配線状態判断手段１４が変流器の逆接続を検出することができる。
【００２４】
ここで、前述したように、図８のベクトル図は力率が１．０の場合である。一般に、力率がｃｏｓφである時のベクトル図は図１１のようになる。この図１１では、ＶＲＳとＩＲとの位相差が（３０°＋φ）であり、ＶＳＴとＩＴとの位相差が（φ−３０°）である。この２つの位相差の差をとると、（３０°＋φ）−（φ−３０°）＝６０°となる。
従って、図１のＲ相電流位相差算出手段６によりＶＲＳとＩＲとの位相差である（３０°＋φ）を求めると共に、Ｔ相位相差算出手段９によりＶＳＴとＩＴとの位相差である（φ−３０°）を求め、その差をＲ相・Ｔ相位相差算出手段１２により計算した結果が６０°から逸脱していれば、配線状態判断手段１４は、力率が１．０でない場合でも、例えば変流器が本来の相ではない他の相に誤接続されていたり、逆方向に接続されていることを判断可能である。
なお、ＶＲＳとＩＲとの位相差θＲは、Ｒ相有効電力計測手段４、Ｒ相無効電力計測手段５によりそれぞれ計測したＰＲ，ＱＲを用いて、Ｒ相電流位相差算出手段６が、数式１によりｃｏｓθＲ，ｓｉｎθＲを求めて計算する。
【００２５】
【数１】
2011021986.tif 000003
【００２６】
同様に、ＶＳＴとＩＴとの位相差θＴは、Ｔ相有効電力計測手段、Ｔ相無効電力計測手段によりそれぞれ計測したＰＴ，ＱＴから、Ｔ相電流位相差算出手段９が、数式２により計算する。
【００２７】
【数２】
2011021986.tif 000004
【００２８】
更に、力率が１．０の場合、Ｒ相の変流器の誤接続（自相における逆接続、他相への誤接続）によるＶＲＳとＩＲとの位相差θＲは図１２のようになり、Ｔ相の変流器の誤接続（同上）によるＶＳＴとＩＴとの位相差θＴは図１３のようになる。図１２、図１３において、実線は変流器の正常接続時、点線は誤接続時の電流ベクトルである。
これらの図１２、図１３から明らかなように、正常接続時と誤接続時との位相差はどのケースでも６０°以上あるため、力率１．０における電圧と電流との位相差が±３０°以内（力率０．８６６以上）の場合、どの相に誤接続したかを判別可能である。
また、力率が１．０でなくても、通常の電力・電力量計の計測では、力率１．０における電圧と電流との位相差に対して１８０°以上ずれることはないので、Ｒ相の変流器の接続が正常であれば位相差θＲは−６０°≦θＲ≦１２０°、Ｔ相の変流器の接続が正常であれば位相差θＴは−１２０°≦θＴ≦６０°の範囲に入っているはずである。
従って、図１のＲ相接続チェック手段１１、Ｔ相接続チェック手段１２が力率に応じて位相差θＲ，θＴが属する位相範囲をチェックし、その結果から、配線状態判断手段１４が各相の変流器の誤接続を検出することができる。
【００２９】
また、本実施形態では、誤接続を発見した場合に、内部信号の入替だけで簡単に電力・電力量を計測可能とする手段を設ける。
図１２、図１３から、変流器を逆接続した場合には、正常接続時に比べて位相差が１８０°反転する。つまり、逆接続の場合、Ａ／Ｄ変換器によりサンプリング信号の符号を逆転させる手段を設ければ、変流器を正常な方向に接続したのと等価な状態を実現でき、これによって電力・電力量を正常に計測することができる。更に、本来、Ｒ相に接続するべき変流器をＴ相に接続し、本来、Ｔ相に接続するべき変流器をＲ相に接続した場合のような接続相の誤りについては、変流器の接続相を入れ替える手段を設ければ、変流器を本来の相に接続したのと等価な状態を実現でき、これによって電力・電力量を正常に計測することができる。
以下、本実施形態を具体化した第１実施例、第２実施例について説明する。
【実施例１】
【００３０】
図２は、本発明の第１実施例を示すブロック図である。
図２において、マイコン３００の入力側の構成は図１７と同様であるため、同一の参照符号を付して詳述を省略する。
【００３１】
マイコン３００の機能を説明すると、まず、Ｒ相電流計測手段３２１は、Ａ／Ｄ変換手段２０８から出力されるＲ相電流ＩＲを用いて、乗算手段３１１、平均値演算手段３１２及び開平手段３１３により、図１９に示したＩＲのサンプリング信号の実効値（自乗平均値の平方根）を求める。同様に、Ｔ相電流計測手段３２２は、Ａ／Ｄ変換手段２０９から出力されるＴ相電流ＩＴを用いて、乗算手段３１４、平均値演算手段３１５及び開平手段３１６により、ＩＴのサンプリング信号の実効値を求める。
図１９では、１周期について２４回サンプリングしているので、Ｒ相電流１周期のサンプル値をＩＲ１，ＩＲ２，……，ＩＲ２４、Ｔ相電流１周期のサンプル値をＩＴ１，ＩＴ２，……，ＩＴ２４とすると、各相電流の実効値は数式３によって求めることができる。
【００３２】
【数３】
2011021986.tif 000005
【００３３】
一方、図２のＲ相・Ｔ相ベクトル加算電流算出手段２は、図９により説明したごとく、ＩＲとＩＴとを加算した値の実効値を数式４により計算し、その結果をＩＳとする。
【００３４】
【数４】
2011021986.tif 000006
【００３５】
なお、ＩＲ及びＩＴが一定値未満である場合には、電流が通流していない、つまり無通電と判断してＩＳ＝０とする。
また、Ｓ相電流スカラ合成手段１は、単純にＩＲとＩＴとの算術平均値を求めるものとし、次式によって平均値ＩＳＡを計算する。
ＩＳＡ＝（ＩＲ＋ＩＴ）÷２
こうして求められたＩＳ及びＩＳＡは、電流比較手段３に入力される。
【００３６】
図３は、電流比較手段３の動作を示すフローチャートである。
ステップＳ１において、ＩＳＡがゼロならば無通電を示すので、マイコン３００の内部メモリ（ＲＡＭ）のＲ相結果、Ｔ相結果を「無通電」にする（ステップＳ２）。また、ステップＳ３において、ＩＲがゼロならばＲ相結果を「無通電」にし（ステップＳ４）、ステップＳ５において、ＩＴがゼロならばＴ相結果を「無通電」にする（ステップＳ６）。その後、ステップＳ７によりＩＳがＩＳＡの√３倍になっているかを判定する。ここでは、√３（≒１．７３）倍に対して余裕をみて、ＩＳ／ＩＳＡが１．２５倍以上ならば、判定結果として、変流器の接続方向の誤りを示す「接続異常有り」を記憶する（ステップＳ８）。
【００３７】
図２に戻って、Ｒ相有効電力計測手段４、Ｔ相有効電力計測手段７の構成は図１７における各計測手段２１１，２１２と同様であり、３０４，３０９は乗算手段、３０５，３１０は平均値演算手段である。
すなわち、Ｒ相有効電力、Ｔ相有効電力は、数式５により演算する。
【００３８】
【数５】
2011021986.tif 000007
【００３９】
また、Ｒ相無効電力計測手段５、Ｔ相無効電力計測手段８により求めるＲ相無効電力、Ｔ相無効電力については、何れも電流に９０°前の位相の電圧を掛け合わせれば計算できるため、ここでは、遅延手段３０１，３０６により電圧を９０°（２４÷４＝６サンプル）遅延させた信号を各相の電流に乗算手段３０２，３０７にて乗算し、１周期分の平均値を平均値演算手段３０３，３０８により演算する。
すなわち、Ｒ相無効電力計測手段５、Ｔ相無効電力計測手段８は、数式６によってＲ相無効電力、Ｔ相無効電力を計算する。
【００４０】
【数６】
2011021986.tif 000008
【００４１】
更に、Ｒ相電流位相差算出手段６では、Ｒ相電流の位相差θＲを数式１におけるｃｏｓθＲ，ｓｉｎθＲから計算し、Ｔ相電流位相差算出手段９では、Ｔ相電流の位相差θＴを数式２におけるｃｏｓθＴ，ｓｉｎθＴから計算する。
Ｒ相・Ｔ相位相差算出手段１２では、位相差θＲと位相差θＴとの差θを求める。すなわち、数式１，数式２を用いて数式７，数式８を演算することにより、ｃｏｓθ，ｓｉｎθを計算してθを求める。
【００４２】
【数７】
2011021986.tif 000009
【００４３】
【数８】
2011021986.tif 000010
【００４４】
変流器の接続が正常の場合、前述したようにθは６０°であるため、±３０°の範囲なら正常とする。つまり、ｃｏｓθがｃｏｓ３０°〜ｃｏｓ９０°の範囲であり、かつ、ｓｉｎθがｓｉｎ３０°〜ｓｉｎ９０°の範囲ならば正常とする。
配線状態判断手段１４は、Ｒ相・Ｔ相位相差算出手段１２により求めたｃｏｓθ，ｓｉｎθに基づき、「０≦ｃｏｓθ≦０．８６６、かつ、ｓｉｎθ≧０．５」が成り立たなければ、判定結果としてマイコン３００の内部メモリに「接続異常有り」を記憶する。
【００４５】
また、この実施例では、図２に示す如く力率条件入力手段１０を押釦スイッチにより構成してあり、例えば力率０．８６６以上の負荷（力率が良い負荷）が接続されている場合には、ユーザにより押釦スイッチがＯＮされている時に変流器の接続チェックを行うようにする。
【００４６】
図４は、図２におけるＲ相接続チェック手段１１の動作を示すフローチャートである。
Ｒ相接続チェック手段１１には、Ｒ相電流位相差算出手段６により計算したｃｏｓθＲ，ｓｉｎθＲ、及び、力率条件入力手段１０からの力率条件が入力されている。
図４のステップＳ１１では、力率条件入力手段１０を構成する押釦スイッチがＯＮかＯＦＦかを判定しており、押釦スイッチがＯＦＦの場合（負荷の力率が悪い場合、ステップＳ１１Ｎｏ）、θＲが１２０°〜３００°の範囲、すなわち、「ｃｏｓθＲ≦０．５であってｓｉｎθＲ≦０．８６６」ならば、配線状態判断手段１４はＲ相結果として「逆通電」状態であると判断し、この判断結果をマイコン３００の内部メモリに記憶する（ステップＳ２３Ｙｅｓ，Ｓ２４）。そうでない場合は、内部メモリに「不明」を記憶する（ステップＳ２３Ｎｏ，Ｓ２５）。
【００４７】
また、押釦スイッチがＯＮの場合（負荷の力率が０．８６６以上の場合、ステップＳ１１Ｙｅｓ）、図４のフローチャートの左側に移行する。すなわち、位相角θＲの大きさに従って、ステップＳ１２，Ｓ１４，Ｓ１６，Ｓ１８，Ｓ２０に示す条件分岐を行い、配線状態判断手段１４はＲ相結果として「正常」（Ｓ１３）、「Ｔ相逆接続」（Ｓ１５）、「Ｓ相接続」（Ｓ１７）、「逆接続」（Ｓ１９）、「Ｔ相接続」（Ｓ２１）、または「Ｓ相逆接続」（Ｓ２２）と判断し、この判断結果をマイコン３００の内部メモリに記憶する。
【００４８】
図５は、図２におけるＴ相接続チェック手段１３の動作を示すフローチャートである。
Ｔ相接続チェック手段１３には、Ｔ相電流位相差算出手段９により計算したｃｏｓθＴ，ｓｉｎθＴ、及び、力率条件入力手段１０からの力率条件が入力されている。
Ｔ相接続チェック手段１３では、押釦スイッチがＯＦＦの場合の判断基準となる位相角範囲が６０°〜２４０°であり（ステップＳ４３）、その判断結果に応じてＴ相結果が「逆通電」（Ｓ４４）または「不明」（Ｓ４５）となる一方、押釦スイッチがＯＮの場合におけるステップＳ３２，Ｓ３４，Ｓ３６，Ｓ３８，Ｓ４０の条件分岐によるＴ相結果が、「Ｓ相逆接続」（Ｓ３３）、「Ｒ相接続」（Ｓ３５）、「逆接続」（Ｓ３７）、「Ｓ相接続」（Ｓ３９）、「Ｒ相逆接続」（Ｓ４１）、または「正常」（Ｓ４２）となる。
【００４９】
図６は、図２における配線状態判断手段１４の動作を示すフローチャートである。
この実施例では、電流比較手段３による比較結果、Ｒ相・Ｔ相位相差算出手段１２による算出結果、Ｒ相接続チェック手段１１によるチェック結果、Ｔ相接続チェック手段１３によるチェック結果を利用するため、これらをそれぞれステップＳ５１，Ｓ５３，Ｓ５５，Ｓ５７等のサブルーチンにより呼び出している。
すなわち、図３の電流比較を行った後、Ｒ相及びＴ相の変流器が接続された状態で図４のＲ相接続チェック、図５のＴ相接続チェック及びＲ相・Ｔ相の位相差算出を行い（ステップＳ５２Ｎｏ，Ｓ５３，Ｓ５４Ｎｏ，Ｓ５５，Ｓ５６Ｎｏ，Ｓ５７）、Ｒ相結果及びＴ相結果が何れも「正常」である場合に（ステップＳ５８Ｙｅｓ）、判定結果として接続異常がないことを確認してから「接続正常」と判断する（ステップＳ５９Ｎｏ，Ｓ６０）。
【００５０】
なお、図７は、図２における表示器１５の表示例を示す図である。
この例では、電力・電力量を表示する表示部１５４，１５５の他に、変流器の接続チェック結果を表示部１５１，１５２，１５３によりランプにて表示するように構成されている。
例えば、マイコンの内部メモリに記憶された判定結果により変流器の接続が正常であれば、表示部１５１の「接続正常」のランプを点灯させ、接続に異常があれば、「接続異常有り」のランプを点灯させる。また、表示部１５２では、Ｒ相の接続チェック結果に従い、所定箇所のランプを点灯させる。但し、Ｒ相接続チェック結果が不明である場合には、表示部１５２のランプは全て消灯となる。同様にして、Ｔ相の接続チェック結果については、表示部１５３によりランプを点灯または消灯させる。
【実施例２】
【００５１】
次に、図１４は本発明の第２実施例の主要部を示すブロック図である。
この実施例では、マイコン３５０により判定したＲ相結果及びＴ相結果に応じて、Ｒ相電流またはＴ相電流の正負の符号を逆転させたり、あるいは、Ｒ相電流とＴ相電流とを入れ替えて各相の有効電力計測手段４，７、無効電力計測手段５，８に入力することで、検出された誤接続に対して配線を変更せずに適正な接続状態に修正するようにしたものである。
図１４において、Ａ／Ｄ変換手段２０８，２０９と各相の有効電力計測手段４，７及び無効電力計測手段５，８との間には、Ｒ相符号逆転手段１６、Ｔ相符号逆転手段１７、及び相入替手段１８が設けられており、これらの各手段１６，１７，１８はマイコン３５０のソフトウェアによって有効、無効となるように構成されている。
【００５２】
図１５は、この実施例の動作を示すフローチャートである。
図１５において、ステップＳ７１，Ｓ７２によりＲ相とＴ相の変流器の接続が入れ替わっているか否かを判定し、入れ替わっている場合には、図１４の相入替手段１８を有効にし（ステップＳ７１Ｙｅｓ，Ｓ７２Ｙｅｓ，Ｓ７３）、それ以外では無効とする（ステップＳ８０）。マイコン３５０における実際の内部処理では、相入替手段１８が有効である時に図１４におけるＲ相のＡ／Ｄ変換手段２０８の出力信号をＴ相電流用のメモリ領域に格納し、Ｔ相のＡ／Ｄ変換手段２０９の出力信号をＲ相電流用のメモリ領域に格納する。
【００５３】
また、図１５において、Ｒ相とＴ相とを入れ替えた後に、Ｒ相結果がＴ相への逆接続を示しているか否かを判定し、その結果に応じて図１４のＴ相符号逆転手段１７を無効または有効とする（ステップＳ７４，Ｓ７５，Ｓ７６）。続いて、Ｔ相結果がＲ相への逆接続を示しているか否かを判定し、その結果に応じて図１４のＲ相符号逆転手段１６を無効または有効とする（ステップＳ７７，Ｓ７８，Ｓ７９）。
【００５４】
更に、Ｒ相とＴ相との入れ替えが不要である場合、Ｒ相結果が自相における逆接続を示しているか否かを判定し、その結果に応じてＲ相符号逆転手段１６を無効または有効とする（ステップＳ８１，Ｓ８２，Ｓ８３）。続いて、Ｔ相結果が自相における逆接続を示しているか否かを判定し、その結果に応じてＴ相符号逆転手段１７を無効または有効とする（ステップＳ８４，Ｓ８５，Ｓ８６）。
【００５５】
以上のように、この実施例によれば、各相の変流器に誤接続があったとしても、実際に配線を変更することなく、ソフトウェア上の処理によって適正な接続状態に修正することが可能である。
【符号の説明】
【００５６】
１：Ｓ相電流スカラ合成手段
２：Ｒ相・Ｔ相ベクトル加算電流算出手段
３：電流比較手段
４：Ｒ相有効電力計測手段
５：Ｒ相無効電力計測手段
６：Ｒ相電流位相差算出手段
７：Ｔ相有効電力計測手段
８：Ｔ相無効電力計測手段
９：Ｔ相電流位相差算出手段
１０：力率条件入力手段
１１：Ｒ相接続チェック手段
１２：Ｒ相・Ｔ相位相差算出手段
１３：Ｔ相接続チェック手段
１４：配線状態判断手段
１５：表示器
１６：Ｒ相符号逆転手段
１７：Ｔ相符号逆転手段
１８：相入替手段
１００Ｒ，１００Ｓ，１００Ｔ：配電線路
１０１Ｒ，１０１Ｔ：変流器
１５１，１５２，１５３，１５４，１５５：表示部
２０１，２０２：電圧変換手段
２０３，２０４：Ｉ−Ｖ変換手段
２０５：周波数検出手段
２０６，２０７，２０８，２０９：Ａ／Ｄ変換手段
３００，３５０：マイコン
３０１，３０６：遅延手段
３０２，３０４，３０７，３０９，３１１，３１４，３１８：乗算手段
３０３，３０５，３０８，３１０，３１２，３１５，３１９：平均値演算手段
３１３，３１６，３２０：開平手段
３１７，３２３：加算手段
３２１：Ｒ相電流計測手段
３２２：Ｔ相電流計測手段
３２４：除算手段
【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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【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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【図１６】
2011021986.tif 000026
【図１７】
2011021986.tif 000027
【図１８】
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【図１９】
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