(57)【要約】電子式電力量計に力率１．０の定格電力を印加するのみで、振幅、位相バランスの調整を可能とする。調整スイッチ２７２を押下し、力率１．０の定格電力を電子式電力量計２００に入力することにより、電流変換回路２２３および電圧変換回路２２４からの各相出力の振幅のばらつきをバランス調整し、有効電力と無効電力の値から各相の位相を調整し、設定された定格値と電力量演算結果からフル調整を行い、ＥＥＰＲＯＭ２７３に調整値を格納する。計量時にはＥＥＰＲＯＭ２７３に格納した調整値により、調整して正確な電力量を得ることが可能となる。
2003060531.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
変圧器で変圧された電圧をディジタル値にＡ／Ｄ変換する電圧変換回路と、
変流器で変流された電流をディジタル値にＡ／Ｄ変換する電流変換回路と、
上記電圧変換回路の出力を第１の角度だけ位相変換する第１の電圧位相変換部と、
上記電圧変換回路の出力を第２の角度だけ位相変換する第２の電圧位相変換部と、
上記電流変換回路の出力を上記第１の角度だけ位相変換する電流位相変換部と、
上記第１の電圧位相変換部と上記電流位相変換部の出力を積算し有効電力を求める有効電力演算部と、
上記第２の電圧位相変換部と上記電流位相変換部の出力を積算し無効電力成分を含む無効含有電力を求める無効含有電力演算部と、
上記変圧器および上記変流器の１次側における電流に対する電圧の位相差とＡ／Ｄ変換後の電流に対する電圧の位相差との位相ずれ、上記有効電力、および上記無効含有電力に基づいて上記有効電力の位相を補正するとともに、上記変圧器および上記変流器の１次側における電流および電圧とＡ／Ｄ変換後の電流および電圧のとの振幅ずれを補正する振幅・位相補正部と、
この振幅・位相補正部の出力を積算し、電力量を計量する電力量計量部と、
上記電力量計量部で計量された電力量を表示する電力量表示器と
を備えたことを特徴とする電子式電力量計。
【請求項２】
振幅・位相補正部は、振幅ずれ、位相ずれ、有効電力演算部から出力された有効電力、および無効含有電力演算部から出力された無効含有電力に基づいて有効電力の振幅および位相を補正することを特徴とする請求項１記載の電子式電力量計。
【請求項３】
振幅・位相補正部は、
変圧器および変流器に調整用電源から既知の振幅および位相の電圧と既知の振幅および位相の電流が入力されたとき、
上記調整用電源の入力に基づいて有効電力演算部および無効含有電力演算部により求められた調整用の有効電力および無効含有電力を求めるとともに、
これら調整用の有効電力および無効含有電力と上記既知の電圧、上記既知の電流および第２の角度により得られる理論上の有効電力および無効含有電力とに基づいて、位相ずれおよび振幅ずれの補正係数を求めることを特徴とする請求項１または２記載の電子式電力量計。
【請求項４】
振幅・位相補正部は、
調整用電源により、各相に同じ電流の調整用電流が入力されたとき、一の電流変換回路から出力された出力値を記憶するとともに、他の電流変換回路から出力された出力値を上記一の電流変換回路から出力された出力値で除した係数を記憶する基準電流記憶部と、
上記調整用電源により、各相に同じ電圧の調整用電圧が入力されたとき、一の電圧変換回路から出力された出力値を記憶するとともに、他の電圧変換回路から出力された出力値を上記一の電圧変換回路から出力された出力値で除した係数を記憶する基準電圧記憶部と、
電力量の計量時に、上記他の電流変換回路の出力に上記基準電流記憶部に記憶された係数を乗じさせ、上記他の電圧変換回路の出力に上記基準電圧記憶部に記憶された係数を乗じさせ、各相の出力をバランスさせるバランス調整部と
を備えたことを特徴とする請求項１記載の電子式電力量計。
【請求項５】
調整用電源より入力する調整用電流を記憶する調整用電流記憶部と、
上記調整用電源により、各相に同じ電流の調整用電流が入力されたとき、一の電流変換回路から出力された出力値を記憶するとともに、他の電流変換回路から出力された出力値を上記一の電流変換回路から出力された出力値で除した係数を記憶する基準電流記憶部と、
電力量の計量時に、上記各相の電流変換回路から出力された出力値、上記調整用電流記憶部に記憶された調整用電流、並びに、上記基準電流記憶部に記憶された一の電流変換回路から出力された出力値、および上記各相の係数に基づいて、上記各相の電流を求める電流計測部と
を備えたことを特徴とする請求項１または４記載の電子式電力量計。
【請求項６】
係数記憶後における係数の微調整は、電流計測部よりも下流側の電流により、調整することを特徴とする請求項５記載の電子式電力量計。
【請求項７】
調整用電源より入力する調整用電圧を記憶する調整用電圧記憶部と、
上記調整用電源により、各相に同じ電圧の調整用電圧が入力されたとき、一の電圧変換回路から出力された出力値を記憶するとともに、他の電圧変換回路から出力された出力値を上記一の電圧変換回路から出力された出力値で除した係数を記憶する基準電圧記憶部と、
電力量の計量時に、上記各相の電圧変換回路から出力された出力値、上記調整用電圧記憶部に記憶された調整用電圧、並びに、上記基準電圧記憶部に記憶された一の電圧変換回路から出力された出力値、および上記各相の係数に基づいて、上記各相の電圧を求める電圧計測部と
を備えたことを特徴とする請求項１、４〜６のいずれか一項記載の電子式電力量計。
【請求項８】
電力量計量部は、振幅・位相補正部からの出力を時間積分し電力量を演算し、その電力量がしきい値に達する毎にパルスを出力するものであって、
定格電流、定格電圧、相線式、計量された電力量に対して出力するパルス数を定めた計器定数、およびＡ／Ｄ変換のサンプリング周波数を記憶する定格記憶部と、
上記定格記憶部から入力された定格電流、定格電圧、相線式、および計器定数から定格電力が入力されたとき電力計量部が発生するパルスの理論上の周期を求め、かつ定格電力が入力されたときの振幅・位相補正部からの１サンプリングあたりの出力ビット数を検出し、このビット数に上記定格記憶部から入力されたサンプリング周波数と上記理論上の周期を乗じた値をしきい値として設定するフル調整値演算部と
を備えたことを特徴とする請求項１記載の電子式電力量計。
【請求項９】
調整用電源は、定格電圧、定格電流、力率１．０の電力を出力することを特徴とする請求項３記載の電子式電力量計。
【請求項１０】
第１の角度と第２の角度の差は９０度であり、かつ無効含有電力は無効電力であることを特徴とする請求項１記載の電子式電力量計。
【請求項１１】
変圧器で変圧された電圧をディジタル値にＡ／Ｄ変換する電圧変換回路と、
変流器で変流された電流をディジタル値にＡ／Ｄ変換する電流変換回路と、
上記電圧変換回路の出力を第１の角度だけ位相変換する電圧位相変換部と、
上記電流変換回路の出力を上記第１の角度だけ位相変換する第１の電流位相変換部と、
上記電流変換回路の出力を第２の角度だけ位相変換する第２の電流位相変換部と、
上記電圧位相変換部と上記第１の電流位相変換部の出力を積算し有効電力を求める有効電力演算部と、
上記電圧位相変換部と上記第２の電流位相変換部の出力を積算し無効電力成分を含む無効含有電力を求める無効含有電力演算部と、
上記変圧器および上記変流器の１次側における電流に対する電圧の位相差とＡ／Ｄ変換後の電流に対する電圧の位相差との位相ずれ、上記有効電力、および上記無効含有電力に基づいて上記有効電力の位相を補正するとともに、上記変圧器および上記変流器の１次側における電流および電圧とＡ／Ｄ変換後の電流および電圧のとの振幅ずれを補正する振幅・位相補正部と、
この振幅・位相補正部の出力を積算し、電力量を計量する電力量計量部と、
上記電力量計量部で計量された電力量を表示する電力量表示器と
を備えたことを特徴とする電子式電力量計。
【請求項１２】
変圧器で変圧された電圧をディジタル値にＡ／Ｄ変換する電圧変換回路と、変流器で変流された電流をディジタル値にＡ／Ｄ変換する電流変換回路と、上記第１の電圧位相変換部と上記電流位相変換部の出力を積算し有効電力を求める有効電力演算部と、上記電圧位相変換部の出力を９０度遅延させた出力と上記電流位相変換部の出力を積算し無効電力を求める無効電力演算部と、上記有効電力演算部の出力を積算した値がしきい値を超えたときパルスを出力する電力量計量部と、上記電力量計量部で計量された電力量を表示する電力量表示器とを備えた電子式電力量計の誤差調整方法であって、
電子式電力量計に調整用電源を接続し、この調整用電源から定格電力かつ力率１．０を全ての相に入力する定格電力入力ステップと、
上記一の電圧変換回路から出力された電圧と他の電圧変換回路から出力された電圧の比を求め、この比の逆数により計量時に各相電圧をバランスさせる係数として記憶するとともに、上記一の電流変換回路から出力された電流と他の電流変換回路から出力された電流の比を求め、この比の逆数により計量時に各相電流をバランスさせる係数として記憶するバランス調整ステップと、
上記有効電力演算部および上記無効電力演算部から得られた有効電力および無効電力と上記調整用電源から出力される有効電力および無効電力とから、上記変圧器および上記変流器の１次側における電流に対する電圧の位相差とＡ／Ｄ変換後の電流に対する電圧の位相差との位相ずれを求め記憶する位相調整変換ステップと、
定格電流、定格電圧、相線式、上記電力量計量部が計量された電力量に対して出力するパルス数を定めた計器定数、およびＡ／Ｄ変換のサンプリング周波数を入力する入力ステップと、
上記電力量演算部にしきい値を設定するフル調整値演算ステップと
を含むことを特徴とする電子式電力量計の誤差調整方法。
【請求項１３】
変圧器で変圧された電圧をディジタル値にＡ／Ｄ変換する電圧変換回路と、変流器で変流された電流をディジタル値にＡ／Ｄ変換する電流変換回路と、上記第１の電圧位相変換部と上記電流位相変換部の出力を積算し有効電力を求める有効電力演算部と、上記電圧位相変換部の出力を９０度遅延させた出力と上記電流位相変換部の出力を積算し無効電力を求める無効電力演算部と、上記有効電力演算部の出力を積算した値がしきい値を超えたときパルスを出力する電力量計量部と、上記電力量計量部で計量された電力量を表示する電力量表示器とを備えた多相の電子式電力量計の誤差調整方法であって、
上記電子式電力量計に調整用電源を各相間を単相二線結線して接続し、該調整用電源から定格電力かつ所定の力率を入力する定格電力入力ステップと、
上記電力演算部および上記無効電力演算部の出力に基いて、上記一の相の電力および無効電力に他の相の電力および無効電力が一致するように回転行列演算により調整する係数を求める振幅・位相調整ステップと、
上記調整用電源に各相を単相二線結線して接続された電力量のパルス出力が正確に調整されたマスターメータからの電力量の出力と、上記電子式電力量計からの電力量の出力が一致するように、該電子式電力量計の電力量パルス出力の基準となる定格負荷調整ステップと、
上記振幅・位相調整ステップおよび上記定格負荷調整ステップによる調整後、上記調整用電源からの入力に基づいて上記電子式電力量計の位相を微調整する位相微調整ステップと
を含むことを特徴とする電子式電力量計の誤差調整方法。
【請求項１４】
変圧器で変圧された電圧をディジタル値にＡ／Ｄ変換する電圧変換回路と、変流器で変流された電流をディジタル値にＡ／Ｄ変換する電流変換回路と、上記電圧位相変換部と上記電流位相変換部の出力を積算し有効電力を求める有効電力演算部と、上記電圧位相変換部の出力を９０度遅延させた出力と上記電流位相変換部の出力を積算し無効電力を求める無効電力演算部と、上記有効電力演算部の出力を積算した値がしきい値を超えたときパルスを出力する電力量計量部と、上記電力量計量部で計量された電力量を表示する電力量表示器とを備えた多相の電子式電力量計の誤差調整方法であって、
マスターメータも上記電子式電力量計と同等な上記電圧変換回路と、電流変換回路と、有効電力演算部と、無効電力演算部と、電力量計量部とを備え予め高精度に調整されており、
所定の電力が印加されたとき、上記電子式電力量計の電力演算部および無効電力演算部より電力および無効電力を入力し、他方、上記マスターメータの電力演算部および無効電力演算部からそのときの電力および無効電力を入力し、上記マスターメータの電力および無効電力に、上記電子式電力量計の電力および無効電力が一致するように電子式電力量計の振幅位相の係数を調整することを特徴とする電子式電力量計の誤差調整方法。
【請求項１５】
ディジタル変換された電圧を入力する電圧入力部と、
ディジタル変換された電流を入力する電流入力部と、
上記電圧入力部の出力を第１の角度だけ位相変換する第１の電圧位相変換部と、
上記電圧変換部の出力を第２の角度だけ位相変換する第２の電圧位相変換部と、
上記電流変換部の出力を上記第１の角度だけ位相変換する電流位相変換部と、
上記第１の電圧位相変換部と上記電流位相変換部の出力を積算し有効電力を求める有効電力演算部と、
上記第２の電圧位相変換部と上記電流位相変換部の出力を積算し無効電力成分を含む無効含有電力を求める無効含有電力演算部と、
上記電流に対する上記電圧の理論値と演算値の位相ずれ、上記有効電力、および上記無効含有電力に基づいて上記有効電力の位相を補正する位相補正部と
を備えたことを特徴とする電力演算回路。
【発明の詳細な説明】
技術分野
この発明は、電流と電圧をＡ／Ｄ変換して電力量を計量する電子式電力量計およびその誤差調整方法並びにディジタル値に変換された電流と電圧から電力を演算する電力演算回路に関するものである。
背景技術
第２２図は、特開平１１−６４４０２号公報に示された従来の電子式電力量計を示す構成図であり、マスターメータの出力との相対比較によるマスターメータ法によって行われる誤差調整を主として説明するためのものである。
第２２図において、１は電子式電力量計、２１は変流器、２２は変圧器、２３は入力電流を入力電流に比例したディジタル値にＡ／Ｄ変換する電流Ａ／Ｄ変換器、２４は入力電圧を入力電圧に比例したディジタル値に変換する電圧Ａ／Ｄ変換器、２５は調整スタートスイッチ、３１はバランス調整レジスタ４２の調整値を電圧Ａ／Ｄ変換器２４のＡ／Ｄ変換値に乗ずるバランス調整乗算器、３２は電流Ａ／Ｄ変換器２３の各相の電流に比例した出力と電圧Ａ／Ｄ変換器２４の各相の電圧に比例した出力を各々掛ける電力乗算器、３３は加算器、３４はディジタルローパスフィルタ、３５は軽負荷調整レジスタの調整値を加算する軽負荷調整加算器、３６はアキュムレータ、３７はレジスタ、３８はマグニチュードコンパレータ、３９はマグニチュードコンパレータ３８からの出力パルスを加算するカウンタ、４０はカウンタ３９の積算結果である電力量を表示する表示器である。
４１は位相調整値を記憶する位相調整レジスタ（シフトレジスタ）、４２はバランス調整値を記憶するバランス調整レジスタ、４３は軽負荷補正値を記憶する軽負荷調整レジスタ、４４は定格基準値を記憶する定格基準値レジスタである。
４５は調整値を演算するＣＰＵ、４６はＣＰＵ４５を含んで構成される演算制御部、４７は試験電源装置５６を制御するための通信Ｉ／Ｆ、４８はＥＰＲＯＭ、５１は電源切替装置、５２は制御ＣＰＵ、５３はタイマ、５４はＲＯＭ、５５は通信Ｉ／Ｆ、５６は電源切替装置５１、制御ＣＰＵ５２、タイマ５３、ＲＯＭ５４、通信Ｉ／Ｆ５５、および調整に用いる虚負荷試験電源６０で構成される試験電源装置である。
従来の電子式電力量計の調整は以下の方法で行われる。
（１）まず、ＥＰＲＯＭ４８に予め記憶されている各調整初期値を位相調整レジスタ４１、バランス調整レジスタ４２、軽負荷調整レジスタ４３、定格基準値レジスタ４４に設定する。
（２）次いで、粗調整の定格負荷調整を行う。
ＣＰＵ４５が通信Ｉ／Ｆ４７を介して試験電源装置５６を制御し、全相へ定格電圧、定格電流、力率１．０の電力を印加する。そのときのカウンタ３９のカウント値Ｗ０を（１）で定格基準値レジスタ４４に設定された定格定数パルス数値ＷＫ（設定値）と対比し、対比値Ｄ＝Ｗ０／ＷＫが１．０を中心とした所定範囲内かどうかを判定する。なお、粗調整であるので所定範囲は後述するフル調整時の所定範囲よりも広い値である。対比値Ｄが所定範囲外の場合は、定格基準値レジスタ４４の設定値ＷＫを対比値Ｄが所定範囲内となるまで繰り返して変更する。これを定格負荷の粗調整と言う。
（３）次いで、バランス調整を行う。
以下、三相のうち一の相を各々Ａ相、Ｂ相、Ｃ相と言う。
まずＢ相のバランス調整を行う。ＣＰＵ４５が通信Ｉ／Ｆ４７を介して試験電源装置５６を制御し、Ａ相のみへ定格電圧、定格電流、力率１．０の電力を印加し、一定時間の電力を計量し、一定時間内のカウンタ３９のカウント値ＷＡを記憶する。次に、Ｂ相のみへ定格電圧、定格電流、力率１．０の電力を印加し、一定時間の電力を計量し、同様にカウント値ＷＢを記憶する。ＷＡ、ＷＢを対比し、対比値Ｅ＝ＷＢ／ＷＡが１．０を中心とした所定範囲内かどうかを判定する。対比値Ｅが所定範囲外の場合は、バランス調整レジスタ４２に設定されたＢ相のバランス調整値を１．０となる方向へ可変し、所定範囲内となるまで繰り返す。
次にＣ相のバランス調整を行う。Ｃ相のみへ定格電圧、定格電流、力率１．０の電力を印加し、一定時間の電力を計量し、同様にカウント値ＷＣを記憶する。以降、Ｂ相のバランス調整と同様の方法で、Ｃ相のバランス調整を行う。
（４）次いで、フル調整を行う。
ＣＰＵ４５が通信Ｉ／Ｆ４７を介して試験電源装置５６を制御し、全相へ定格電圧、定格電流、力率１．０の電力を印加し、一定時間の電力を計量し、一定時間内のカウンタ３９のカウント値Ｗ０を記憶する。カウント値Ｗ０と（１）で設定された定格定数パルス数値ＷＫ（設定値）と対比し、対比値Ｆ＝Ｗ０／ＷＫが１．０を中心とした所定範囲内かどうかを判定する。対比値Ｆが所定範囲外の場合は、定格基準値レジスタ４４の設定値ＷＫを対比値Ｆが所定範囲内となるまで繰り返して変更する定格負荷の粗調整を行う。
（５）次いで、位相調整を行う。
まず、Ａ相の位相調整を行う。ＣＰＵ４５が通信Ｉ／Ｆ４７を介して試験電源装置５６を制御し、Ａ相のみへ定格電圧、定格電流、力率０．５の電力を印加し、一定時間の電力を計量し、一定時間内のカウンタ３９のカウント値ＷＡを記憶する。そして、（１）で設定された力率定数パルス値ＷＰＫとの対比を行い、対比値Ｇ＝ＷＰＫ／ＷＡが１．０を中心とした所定範囲内かどうかを判定する。対比値Ｇが、所定範囲外の場合は、位相調整レジスタ４１のＡ相の位相調整値を１．０となる方向へ可変し、所定範囲内となるまで繰り返し、そのときのシフト段数を設定する。
次にＢ相の位相調整を行う。Ｂ相のみへ定格電圧、定格電流、力率０．５の電力を印加し、一定時間の電力を計量し、同様にカウント値ＷＢを記憶する。以降、Ａ相の位相調整と同様の方法で、Ｂ相の位相調整を行う。
次にＣ相の位相調整を行う。Ｃ相のみへ定格電圧、定格電流、力率０．５の電力を印加し、一定時間の電力を計量し、同様にカウント値ＷＣを記憶する。以降、Ａ相の位相調整と同様の方法で、Ｃ相の位相調整を行う。
以上のような電子式電力量計においては、変流器２１や変圧器２２等の位相や振幅特性の差により、電源線の電圧および電圧とは位相や振幅の誤差が生じていた。この誤差を無くし電力量を正確に計量するため専用のカスタムチップにより位相および振幅を調整しており、汎用の外付けＡ／Ｄ変換器が使えず汎用性に劣っていた。
また、位相調整は電圧Ａ／Ｄ変換器２４のデータ取り込みタイミングを時間的に遅らせることによって、即ち位相調整レジスタ４１のシフト段数により調整するので、入力に対する出力の位相ずれの大きな変圧器２１や変流器２２を用いると、位相調整レジスタ４１のシフト段数が多く必要となり、即ちシフトレジスタが多数必要となり、シフトレジスタはＨ／Ｗ（ハードウェア）により構成されるため段数分だけチップ面積が増大し、回路が大きくなりかつ消費電力が増大するとともに、タイミングを遅らせる時間が長くなるに伴って、位相以外の周波数や振幅の真値からの誤差が大きくなり測定精度が悪くなるという問題があった。
また、シフト段数によって位相ずれを調整するので、そのシフト段数内に位相ずれが収まる変流器２１や変圧器２２を用いる必要があり、位相ずれの個体差の少ない高精度の変流器２１や変圧器２２が必要となっていた。
また、シフト段数によって、位相調整の分解能が左右されるため、その分解能を高めるためには多くのシフト段数、またはサンプリング周波数が高いＡ／Ｄ変換器を内蔵したカスタムチップが必要となっていた。
また、電子式電力量計の誤差調整においては、まず全相へ定格電圧、定格電流、力率１．０の電力を入力し、フル調整の粗調整を行い、次にバランス調整にて各相毎に定格電圧、定格電流、力率１．０の電力を入力し、各相毎に順番にバランス調整を行い、次に全相に定格電圧、定格電流、力率１．０の電力を入力してフル調整を行い、最後に位相調整にて、定格電圧、定格電流、力率０．５の電力を入力し、同様に各相毎に順番に調整する必要があり、調整に時間がかかっていた。また、調整される電子式電力量計１の計器定数を極端に変更したい場合、マグニチュードコンパレータ３８のしきい値の初期値が一定であるため、最初に行う粗調整の時間がさらにかかることとなる。
また、従来例において、無効電力量の計量機能を追加した場合、さらに定格電圧、定格電流、力率０．０の電力を入力し、誤差調整をする必要があった。
また、上記の調整方法ではバランス調整、位相調整は、出力としての電力量が正しくなるように、バランスずれの要因が電圧回路、電流回路のいずれであるかに拘らず、擬似的に各相の電圧変換回路の出力に係数を掛けてバランスを調整し、位相ずれの要因が電圧回路、電流回路のいずれにかかわらず、擬似的に各相の電圧変換回路の変換タイミングを遅延させることで位相を調整していたため、各相の電圧や電流を正確に計測する機能を電子式電力量計に具備させることができなかった。
発明の開示
この発明はかかる問題を解決するためになされたものであり、電力または電力量の計測精度が高く、かつ変流器や変圧器の位相や振幅のずれに広く対応できる電子式電力量計および電力演算回路を提供することを目的とする。
また、誤差調整時間が短い電子式電力量計およびその誤差調整方法を提供することを目的とする。
この発明に係る電子式電力量計は、変圧器で変圧された電圧をディジタル値にＡ／Ｄ変換する電圧変換回路と、変流器で変流された電流をディジタル値にＡ／Ｄ変換する電流変換回路と、上記電圧変換回路の出力を第１の角度だけ位相変換する第１の電圧位相変換部と、上記電圧変換回路の出力を第２の角度だけ位相変換する第２の電圧位相変換部と、上記電流変換回路の出力を上記第１の角度だけ位相変換する電流位相変換部と、上記第１の電圧位相変換部と上記電流位相変換部の出力を積算し有効電力を求める有効電力演算部と、上記第２の電圧位相変換部と上記電流位相変換部の出力を積算し無効電力成分を含む無効含有電力を求める無効含有電力演算部と、上記変圧器および上記変流器の１次側における電流に対する電圧の位相差とＡ／Ｄ変換後の電流に対する電圧の位相差との位相ずれ、上記有効電力、および上記無効含有電力に基づいて上記有効電力の位相を補正するとともに、上記変圧器および上記変流器の１次側における電流および電圧とＡ／Ｄ変換後の電流および電圧のとの振幅ずれを補正する振幅・位相補正部と、この振幅・位相補正部の出力を積算し、電力量を計量する電力量計量部と、上記電力量計量部で計量された電力量を表示する電力量表示器とを備えたので、電力量の計測精度が高く、かつ電圧変換器や電流変換器の位相や振幅のずれに広く対応できる。
また、振幅・位相補正部は、振幅ずれ、位相ずれ、有効電力演算部から出力された有効電力、および無効含有電力演算部から出力された無効含有電力に基づいて有効電力の振幅および位相を補正するので、演算の効率がよい。
また、振幅・位相補正部は、変圧器および変流器に調整用電源から既知の振幅および位相の電圧と既知の振幅および位相の電流が入力されたとき、上記調整用電源の入力に基づいて有効電力演算部および無効含有電力演算部により求められた調整用の有効電力および無効含有電力を求めるとともに、これら調整用の有効電力および無効含有電力と上記既知の電圧、上記既知の電流および第２の角度により得られる理論上の有効電力および無効含有電力とに基づいて、位相ずれおよび振幅ずれの補正係数を求めるので、変圧器および変流器からの出力をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器にマルチプレクサ型のものを使用でき、かつ既知の振幅および位相の電圧と既知の振幅および位相の電流が１種類のみでも位相ずれおよび振幅ずれの補正係数を得ることができる。
また、振幅・位相補正部は、調整用電源により、各相に同じ電流の調整用電流が入力されたとき、一の電流変換回路から出力された出力値を記憶するとともに、他の電流変換回路から出力された出力値を上記一の電流変換回路から出力された出力値で除した係数を記憶する基準電流記憶部と、上記調整用電源により、各相に同じ電圧の調整用電圧が入力されたとき、一の電圧変換回路から出力された出力値を記憶するとともに、他の電圧変換回路から出力された出力値を上記一の電圧変換回路から出力された出力値で除した係数を記憶する基準電圧記憶部と、電力量の計量時に、上記他の電流変換回路の出力に上記基準電流記憶部に記憶された係数を乗じさせ、上記他の電圧変換回路の出力に上記基準電圧記憶部に記憶された係数を乗じさせ、各相の出力をバランスさせるバランス調整部とを備えたので、高速にバランス調整させることができ、計量時の振幅・位相補正部への演算負荷が小さい。
また、調整用電源より入力する調整用電流を記憶する調整用電流記憶部と、上記調整用電源により、各相に同じ電流の調整用電流が入力されたとき、一の電流変換回路から出力された出力値を記憶するとともに、他の電流変換回路から出力された出力値を上記一の電流変換回路から出力された出力値で除した係数を記憶する基準電流記憶部と、電力量の計量時に、上記各相の電流変換回路から出力された出力値、上記調整用電流記憶部に記憶された調整用電流、並びに、上記基準電流記憶部に記憶された一の電流変換回路から出力された出力値、および上記各相の係数に基づいて、上記各相の電流を求める電流計測部とを備えたので、電流を正確に計測できる。
また、係数記憶後における係数の微調整は、電流計測部よりも下流側の電流により、調整するので、微調整後も電流を正確に測定できる。
また、調整用電源より入力する調整用電圧を記憶する調整用電圧記憶部と、上記調整用電源により、各相に同じ電圧の調整用電圧が入力されたとき、一の電圧変換回路から出力された出力値を記憶するとともに、他の電圧変換回路から出力された出力値を上記一の電圧変換回路から出力された出力値で除した係数を記憶する基準電圧記憶部と、電力量の計量時に、上記各相の電圧変換回路から出力された出力値、上記調整用電圧記憶部に記憶された調整用電圧、並びに、上記基準電圧記憶部に記憶された一の電圧変換回路から出力された出力値、および上記各相の係数に基づいて、上記各相の電圧を求める電圧計測部とを備えたものである。
また、電力量計量部は、振幅・位相補正部からの出力を時間積分し電力量を演算し、その電力量がしきい値に達する毎にパルスを出力するものであって、定格電流、定格電圧、相線式、計量された電力量に対して出力するパルス数を定めた計器定数、およびＡ／Ｄ変換のサンプリング周波数を記憶する定格記憶部と、上記定格記憶部から入力された定格電流、定格電圧、相線式、および計器定数から定格電力が入力されたとき電力計量部が発生するパルスの理論上の周期を求め、かつ定格電力が入力されたときの振幅・位相補正部からの１サンプリングあたりの出力ビット数を検出し、このビット数に上記定格記憶部から入力されたサンプリング周波数と上記理論上の周期を乗じた値をしきい値として設定するフル調整値演算部とを備えたので、電圧を正確に測定できる。
また、調整用電源は、定格電圧、定格電流、力率１．０の電力を出力するので、位相ずれおよび振幅ずれの調整効率がよい。
また、第１の角度と第２の角度の差は９０度であり、かつ無効含有電力は無効電力であるので、演算の効率がよい。
また、変圧器で変圧された電圧をディジタル値にＡ／Ｄ変換する電圧変換回路と、変流器で変流された電流をディジタル値にＡ／Ｄ変換する電流変換回路と、上記電圧変換回路の出力を第１の角度だけ位相変換する電圧位相変換部と、上記電流変換回路の出力を上記第１の角度だけ位相変換する第１の電流位相変換部と、上記電流変換回路の出力を第２の角度だけ位相変換する第２の電流位相変換部と、上記電圧位相変換部と上記第１の電流位相変換部の出力を積算し有効電力を求める有効電力演算部と、上記電圧位相変換部と上記第２の電流位相変換部の出力を積算し無効電力成分を含む無効含有電力を求める無効含有電力演算部と、上記変圧器および上記変流器の１次側における電流に対する電圧の位相差とＡ／Ｄ変換後の電流に対する電圧の位相差との位相ずれ、上記有効電力、および上記無効含有電力に基づいて上記有効電力の位相を補正するとともに、上記変圧器および上記変流器の１次側における電流および電圧とＡ／Ｄ変換後の電流および電圧のとの振幅ずれを補正する振幅・位相補正部と、この振幅・位相補正部の出力を積算し、電力量を計量する電力量計量部と、上記電力量計量部で計量された電力量を表示する電力量表示器とを備えたので、電力量の計測精度が高く、かつ電圧変換器や電流変換器の位相や振幅のずれに広く対応できる。
また、この発明に係る電子式電力量計の誤差調整方法は、変圧器で変圧された電圧をディジタル値にＡ／Ｄ変換する電圧変換回路と、変流器で変流された電流をディジタル値にＡ／Ｄ変換する電流変換回路と、上記電圧位相変換部と上記電流位相変換部の出力を積算し有効電力を求める有効電力演算部と、上記電圧位相変換部の出力を９０度遅延させた出力と上記電流位相変換部の出力を積算し無効電力を求める無効電力演算部と、上記有効電力演算部の出力を積算した値がしきい値を超えたときパルスを出力する電力量計量部と、上記電力量計量部で計量された電力量を表示する電力量表示器とを備えた電子式電力量計の誤差調整方法であって、電子式電力量計に調整用電源を接続し、この調整用電源から定格電力かつ力率１．０を全ての相に入力する定格電力入力ステップと、上記一の電圧変換回路から出力された電圧と他の電圧変換回路から出力された電圧の比を求め、この比の逆数により計量時に各相電圧をバランスさせる係数として記憶するとともに、上記一の電流変換回路から出力された電流と他の電流変換回路から出力された電流の比を求め、この比の逆数により計量時に各相電流をバランスさせる係数として記憶するバランス調整ステップと、上記有効電力演算部および上記無効電力演算部から得られた有効電力および無効電力と上記調整用電源から出力される有効電力および無効電力とから、上記変圧器および上記変流器の１次側における電流に対する電圧の位相差とＡ／Ｄ変換後の電流に対する電圧の位相差との位相ずれを求め記憶する位相調整変換ステップと、定格電流、定格電圧、相線式、上記電力量計量部が計量された電力量に対して出力するパルス数を定めた計器定数、およびＡ／Ｄ変換のサンプリング周波数を入力する入力部と、上記電力量演算部にしきい値を設定するフル調整値演算ステップとを含むので、誤差調整時間が短い。
また、変圧器で変圧された電圧をディジタル値にＡ／Ｄ変換する電圧変換回路と、変流器で変流された電流をディジタル値にＡ／Ｄ変換する電流変換回路と、上記第１の電圧位相変換部と上記電流位相変換部の出力を積算し有効電力を求める有効電力演算部と、上記電圧位相変換部の出力を９０度遅延させた出力と上記電流位相変換部の出力を積算し無効電力を求める無効電力演算部と、上記有効電力演算部の出力を積算した値がしきい値を超えたときパルスを出力する電力量計量部と、上記電力量計量部で計量された電力量を表示する電力量表示器とを備えた多相の電子式電力量計の誤差調整方法であって、上記電子式電力量計に調整用電源を各相間を単相二線結線して接続し、該調整用電源から定格電力かつ所定の力率を入力する定格電力入力ステップと、上記電力演算部および上記無効電力演算部の出力に基いて、上記一の相の電力および無効電力に他の相の電力および無効電力が一致するように回転行列演算により調整する係数を求める振幅・位相調整ステップと、上記調整用電源に各相を単相二線結線して接続された電力量のパルス出力が正確に調整されたマスターメータからの電力量の出力と、上記電子式電力量計からの電力量の出力が一致するように、該電子式電力量計の電力量パルス出力の基準となる定格負荷調整ステップと、上記振幅・位相調整ステップおよび上記定格負荷調整ステップによる調整後、上記調整用電源からの入力に基づいて上記電子式電力量計の位相を微調整する位相微調整ステップとを含むので、単相２線式の計器の計器と同様に誤差調整でき、調整が容易となる。
また、変圧器で変圧された電圧をディジタル値にＡ／Ｄ変換する電圧変換回路と、変流器で変流された電流をディジタル値にＡ／Ｄ変換する電流変換回路と、上記電圧位相変換部と上記電流位相変換部の出力を積算し有効電力を求める有効電力演算部と、上記電圧位相変換部の出力を９０度遅延させた出力と上記電流位相変換部の出力を積算し無効電力を求める無効電力演算部と、上記有効電力演算部の出力を積算した値がしきい値を超えたときパルスを出力する電力量計量部と、上記電力量計量部で計量された電力量を表示する電力量表示器とを備えた多相の電子式電力量計の誤差調整方法であって、マスターメータも上記電子式電力量計と同等な上記電圧変換回路と、電流変換回路と、有効電力演算部と、無効電力演算部と、電力量計量部とを備え予め高精度に調整されており、所定の電力が印加されたとき、上記電子式電力量計の電力演算部および無効電力演算部より電力および無効電力を入力し、他方、上記マスターメータの電力演算部および無効電力演算部からそのときの電力および無効電力を入力し、上記マスターメータの電力および無効電力に、上記電子式電力量計の電力および無効電力が一致するように電子式電力量計の振幅位相の係数を調整するので、精度良く高速に調整ができる。
また、この発明に係る電力演算器は、ディジタル変換された電圧を入力する電圧入力部と、ディジタル変換された電流を入力する電流入力部と、上記電圧入力部の出力を第１の角度だけ位相変換する第１の電圧位相変換部と、上記電圧変換部の出力を第２の角度だけ位相変換する第２の電圧位相変換部と、上記電流変換部の出力を上記第１の角度だけ位相変換する電流位相変換部と、上記第１の電圧位相変換部と上記電流位相変換部の出力を積算し有効電力を求める有効電力演算部と、上記第２の電圧位相変換部と上記電流位相変換部の出力を積算し無効電力成分を含む無効含有電力を求める無効含有電力演算部と、上記電流に対する上記電圧の理論値と演算値の位相ずれ、上記有効電力、および上記無効含有電力に基づいて上記有効電力の位相を補正する位相補正部とを備えたので、電力の計測精度が高く、かつ電圧変換器や電流変換器の位相や振幅のずれに広く対応できる。
発明を実施するための最良の形態
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１について説明する。第１図は、この発明の実施の形態１に係る電子式電力量計の構成図である。第２図は第１図の振幅・位相補正器を示す構成図である。第３図、第４図は第１図の振幅・位相補正器の変更例を示す図である。第５図は第１図の振幅・位相補正の概念を説明する図であり、横軸を有効電力軸、縦軸を無効電力軸とし、時計回り方向が電圧に対して電流が進んでいる方向である。
第１図において、１００は電子式電力量計、１０２は電力演算回路、１１０は図示しない変圧器からの電圧ＶをＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器（電圧変換回路）、１１２は図示しない変流器からの電流ＩをＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器（電流変換回路）であり、Ａ／Ｄ変換器１１０、１１２はシフトレジスタによる位相調整機能を有していない汎用のものを用いることができる。
１２０は電圧を同相（第１の角度）にヒルベルト変換するヒルベルト変換器同相Ａ（第１の電圧位相変換部）、１２２は電圧を同相に対して直交（第２の角度）するようにヒルベルト変換するヒルベルト変換器直交相（第２の電圧位相変換部）、１２４は電流を同相にヒルベルト変換するヒルベルト変換器同相Ｂ（電流位相変換部）である。ここで、ヒルベルト変換とは、位相を９０度遅らせる変換としてよく知られており、これらディジタルオールパスフィルタについては、「ディジタルフィルタの設計」（式部  幹著：東海大学出版会発行）などに記載がある。
１２６はヒルベルト変換同相Ａ１２０とヒルベルト変換同相Ｂ１２４との出力を乗算し、補正前有効電力ｘを出力する乗算器（有効電力演算部）、１２８はヒルベルト変換直交相１２２とヒルベルト変換同相Ｂ１２４との出力を乗算し、補正前無効電力ｙを出力する乗算器（無効含有電力演算部）である。
１３０は有効電力ｘおよび無効電力ｙを補正する振幅・位相補正器であり、詳細は後述する。
１３２は位相ずれを無くすように補正する位相係数（外部位相補正値とも言う）φおよび振幅ずれを無くすように補正する振幅係数（振幅外部補正値とも言う）Ａを外部から入力する外部補正部であり、実施の形態１では位相係数φおよび振幅係数Ａは予め分っている。ここで、位相ずれは、図示しない変圧器や変流器等の位相や振幅特性により生じるもので、変圧器や変流器の１次側の電圧と電流の位相差θと変圧器や変流器の２次側の電圧と電流の位相差（θ＋φ）との位相ずれである。振幅係数は、変圧器や変流器の１次側の振幅に対する変圧器や変流器の２次側の振幅の割合（振幅ずれ）の逆数である。実施の形態１では、電流が電圧に対してφ遅れ方向に位相がずれ、振幅が１／Ａ倍であることが分っている。
１３４は補正後有効電力ｘ’および補正後無効電力ｙ’を積算し電力量を求める電力計量器、１３６は電力計量器１３４から入力した有効電力量および／または無効電力量をそれらの大きさに応じた数のパルスを出力する電力量パルス出力部、１３８は電力計量器１３４から入力した有効電力量および／または無効電力量を表示する電力量表示部（電力量表示器）である。
第２図において、１４０は外部補正部１３２から入力された位相外部補正値φと振幅外部補正値Ａにより、補正前有効電力ｘおよび補正前無効電力ｙを補正し、補正後有効電力ｘ’および補正後無効電力ｙ’を出力する２次元振幅・位相補正器である。
次に、電力量計量時の振幅と位相の補正動作について説明する。
第５図を参照し、外部補正部１３２から入力された位相外部補正値φおよび振幅外部補正値Ａにより、位相ずれを補正するには補正前有効電力ｘおよび補正前無効電力ｙをφ時計回りに回転し、振幅をＡ倍すればよいこととなる。つまり、２次元振幅・位相補正器１４０（第２図）は、乗算器１２６および乗算器１２８から補正前有効電力ｘおよび補正前無効電力ｙを入力すると、予め外部補正部１３２から入力された位相外部補正値φおよび振幅外部補正値Ａを用いて式１により補正後有効電力ｘ’および補正後無効電力ｙ’を得ることができる。
2003060531.tif 000003
なお、第２図に示す振幅・位相補正器１３０を、第３図または第４図に示すように、２次元振幅・位相補正器１４０の前段または後段に、ローパスフィルタ１４２、１４４、１４６、１４８を設けるように構成しても良い。ローパスフィルタ１４２、１４４、１４６、１４８を設けるたので、高調波成分を除去でき、かつ、電子式電力量計１００の電力計量器１３４から電源１周期内にも出力される電力量に相当するパルスによって計量誤差を算出することでジッタにより生じる誤差を抑制できる。
以上のように構成したので、位相外部補正値φは無限精度であり電力量の測定精度が高い。
また、位相ずれをシフトレジスタによって時間をずらすことによって補正するのではなく、有効電力（補正前有効電力ｘ）および無効電力（補正前無効電力ｙ）を演算する乗算器１２６、１２８の出力に対して、式１および第５図に示すように２次元的な変換によって補正するので、Ａ／Ｄ変換器１１０、１１２は汎用品を使用することができ、また、精度や位相の調整（補正）範囲を広くするにつれシフトレジスタの段数が増えチップ（基板）の占有面積が大きくなるといった問題が無く、また、位相ずれに対するシフトレジスタの段数の設定や調整が不要となるだけでなく、位相および／または振幅ずれ並びにそれらのばらつきの大きな変流器や変圧器にも対応することができ、さらにまた、シフトレジスタを用いた時間ずらしのときは位相が大きくなるにつれ誤差が大きくなりその補正時間も長くなるのに対し、位相および／または振幅ずれの大きな変流器や変圧器を使用しても、電力量の計量精度はシフトレジスタを用いた時間ずらしのときよりも高く、その補正を短時間ですることができる。
また、ヒルベルト変換器同相Ａ１２０、ヒルベルト変換器直交相１２２、ヒルベルト変換器同相Ｂ１２４により第１の角度と第２の角度の差が９０度のヒルベルト変換としているので、演算速度が速く、かつ、有効電力および無効電力を同時に得ることができる。
なお、上述した補正では、位相外部補正値φおよび振幅外部補正値Ａを別々に与えていたが、ＡｃｏｓφとＡｓｉｎφを外部補正値として与えれば、振幅と位相を同時に補正でき、演算効率が良い。
また、ヒルベルト変換直交相１２２により、電圧を９０度位相変換する例について説明したが、電流を９０度位相変換するものであってもよい。
実施の形態２．
以下、この発明の実施の形態２について説明する。第６図は、この発明の実施の形態２に係る電子式電力量計の構成図である。第７図は第６図の自己補正器の動作を説明するフローチャートである。第８図は第６図の振幅・位相補正の概念を説明する図であり、横軸を有効電力軸、縦軸を無効電力軸とし、時計回り方向が電圧に対して電流が進んでいる方向である。
第６図において、１５０は位相係数および振幅係数等のパラメータを保持する自己補正器、１５２は真値記憶部であり、図示しない調整用の虚負荷電源（調整用電源）により図示しない変圧器および変流器の１次側に注入する既知の振幅・位相の電圧Ｖ、電流Ｉを記憶する。その他の構成は実施の形態１と同様であるのでその説明を省略する。
次に動作について説明する。
図示しない調整用の虚負荷電源により図示しない変圧器および変流器の１次側に既知の振幅・位相の電圧Ｖ、電流Ｉを注入する。この電圧Ｖ、電流Ｉから得られた乗算器１２６、１２８の出力である補正前有効電力ｘおよび補正前無効電力ｙは、図示しない変圧器、変流器、アナログ回路等によって振幅・位相とも歪んでいる。
他方、調整用の虚負荷電源により注入する既知の振幅・位相の電圧Ｖ、電流Ｉは、手動による入力、または調整用の虚負荷電源との通信によって真値記憶部１５２に記憶される。
電子式電力量計１００は、調整用の虚負荷電源による調整モードのとき、補正前有効電力ｘ’’および補正前無効電力ｙ’’を振幅・位相補正器１３０による補正をしないパス１５０ａにより自己補正器１５０に与える。
第７図を参照し、自己補正器１５０は、真値記憶部１５２から既知の振幅・位相の電圧Ｖ、電流Ｉを入力し（Ｓ１０）、これらから有効電力真値（理論値）Ｘと無効電力真値（理論値）Ｙを演算する（Ｓ１２）。
次いで、パス１５０ａから補正前有効電力ｘ’’および補正前無効電力ｙ’’を入力し（Ｓ１４）、有効電力真値Ｘ、無効電力真値Ｙ、補正前有効電力ｘ’’および補正前無効電力ｙ’’により以下のようにして、補正角（位相係数）ψおよび振幅補正値（振幅係数）Ｂを含む後述するαとβを演算し、パス１５０ｂにより自己補正値αとβを自己補正値として振幅・位相補正器１３０に出力する（Ｓ１６）。
第８図を用いてＳ１６における演算を説明する。
有効電力真値Ｘ、無効電力真値Ｙ、補正前有効電力ｘ’’および補正前無効電力ｙ’’、補正角ψおよび振幅補正値Ｂの関係は式２で表される。
2003060531.tif 000004
ここで、式２において、Ｂｃｏｓψ＝α、Ｂｓｉｎψ＝βとすると、
2003060531.tif 000005
と表される。式３からαとβを求めると、
2003060531.tif 000006
となる。αとβは振幅補正値Ｂと補正角ψの両方を含んでいるため、そのまま補正値として使用することができる。
自己補正器１５０により、振幅補正値Ｂと補正角ψを知りたいときは式５により求めることができる。
2003060531.tif 000007
電子式電力量計１００は、Ｓ１６後、振幅・位相補正器１３０が自己補正値αとβを記憶すると、調整モードを終了し、通常の計測モードとなる。
計測モードでは、図示しない変圧器や変流器から電圧Ｖ、電流Ｉが入力されたとき、補正前有効電力ｘ、補正前無効電力ｙに基づく式６の補正により、補正後有効電力ｘ’、補正後無効電力ｙ’を得ることができる。
2003060531.tif 000008
以上のように構成したので、電圧Ｖと電流Ｉを取り込むＡ／Ｄ変換器１１０、１１２が同時サンプリングでない場合であっても、Ａ／Ｄ変換器のサンプリングずれも含めて補正できるため、Ａ／Ｄ変換器１１０、１１２に換えて１台のマルチプレクス型のＡ／Ｄ変換器を使用することもできる。
また、入力された電圧を９０度位相変換し、補正前有効電力と補正前無効電力を演算するので、従来のように力率１．０と力率０．５等の複数類の振幅・位相の電圧、電流を用いる必要が無く、調整用の虚負荷電源は１種類の既知の振幅・位相の電圧Ｖ、電流Ｉを入力するのみでも、自己補正値αとβを得ることができ調整が容易かつ短時間でできる。
また、自己補正値αとβにより補正前有効電力ｘ、補正前無効電力ｙを補正するので演算の効率がよい。
なお、自己補正値αとβにより補正前有効電力ｘ、補正前無効電力ｙを補正する例について説明したが、実施の形態１と同様に、振幅補正値Ｂと補正角ψにより補正前有効電力ｘ、補正前無効電力ｙを補正するものであってもよい。
実施の形態３．
以下、実施の形態３について説明する。第９図はこの発明の実施の形態３に係る電子式電力量計の構成図である。実施の形態３は実施の形態１と実施の形態２を組み合わせたものである。補正は、まず自己補正器１５０により実施の形態２で説明したように補正値を算出し、さらに微調整を外部補正値により行うものである。
補正前有効電力をｘ、補正前無効電力ｙ、自己補正器１５０により求まった振幅補正値をＢ（倍）、補正角をψ、振幅の外部補正値をＡ（倍）、角度の外部補正値をφ、補正後有効電力ｘ’、補正後無効電力ｙ’とすると、計量時の補正は式７により行う。
2003060531.tif 000009
このとき、式７において演算を簡略化するため補正係数部分を予め演算しておくと、
2003060531.tif 000010
とできる。ここで、
2003060531.tif 000011
である。
以上のように構成したので、自己補正と外部補正を同時に行うことができ効率がよい。
実施の形態４．
以下この発明の実施の形態４について説明する。第１０図はこの発明の実施の形態４に係る三相４線式の電子式電力量計の構成図である。第１１図は第１０図の電子式電力量計の調整フローを示す図である。第１２図は第１０図の電子式電力量計におけるバランス調整のフローを示す図である。第１３図は第１０図の電子式電力量計における位相調整のフローを示す図である。第１４図は第１０図の電子式電力量計におけるフル調整のフローを示す図である。第１５図は第１０図の電子式電力量計における位相調整中の有効電力と無効電力の関係を表すベクトル図である。第１６図は第１０図の電子式電力量計における電力量計量中の有効電力と無効電力の関係を表すベクトル図である。第１７図は第１０図の電子式電力量計におけるしきい値と電力量パルスとの関係を表す図である。第１８図は第１０図の電子式電力量計における電流の計測を説明するフローチャートである。
第１０図において、２００は電子式電力量計、２２１は変流器、２２２は変圧器、２２３は入力電流を入力電流に比例したディジタル値にＡ／Ｄ変換する電流変換回路、２２４は入力電圧を入力電圧に比例したディジタル値にＡ／Ｄ変換する電圧変換回路、２２５は電流変換回路２２３の出力から各相の電流の実効値を求める実効値電流演算部、２２６は電圧変換回路２２４の出力から各相の電圧の実効値を求める実効値電圧演算部である。
２３１は電流バランス調整値を電流変換回路２２３の出力に掛ける電流バランス調整乗算器、２３２は電圧バランス調整値を電圧変換回路２２４の出力に掛ける電圧バランス調整乗算器、２３４はＡ相電圧に対するＢ相電圧、Ｃ相電圧のバランス調整値、およびＡ相電流に対するＢ相電流、Ｃ相電流のバランス調整値を求めるバランス調整値演算部（バランス調整部）である。
２４１は電流変換回路２２３の各相の電流に比例した出力と電圧変換回路２２４の各相の電圧に比例した出力を各々掛けて、その演算結果に位相調整値演算部２４４の出力である位相調整値を掛け有効電力を得る有効電力乗算器（有効電力演算部）である。
２４２は電流変換回路２２３の各相の電流に比例した出力を入力し、各相の電流位相を９０度遅延させるヒルベルト変換器である。なお、実施の形態４では説明の簡略化のため実施の形態１〜３で説明したヒルベルト変換同相およびヒルベルト変換直交相に等価な構成として、ヒルベルト変換器２４２のみを示している。つまり、第１０図において、ヒルベルト変換器２４２に代えて、実施の形態１で説明したヒルベルト直交相、電流変換回路２３３の出力側で有効電力乗算器２４１の直前に実施の形態１で説明したヒルベルト同相、電圧変換回路２２４の出力側の直後に実施の形態１で説明したヒルベルト同相を設けたものは等価である。
２４３はヒルベルト変換器２４２の出力である各相の９０度遅延した電流に比例した出力と各相の電圧に比例した出力を掛けて、その演算結果に位相調整値演算部２４４の出力である位相調整値を掛け無効電力を得る無効電力乗算器である。２４４は各相の電圧に対する各相の電流の位相ずれを調整する位相調整値を求める位相調整値演算部、２４５は有効電力乗算器２４１の各相毎の出力のＤＣ成分のみ通過させるディジタルローパスフィルタ、２４６は無効電力乗算器２４３の各相毎の出力のＤＣ成分のみ通過させるディジタルローパスフィルタ、２４７はディジタルローパスフィルタ２４５の各相の出力を加算する加算器、２４８はディジタルローパスフィルタ２４６の各相の出力を加算する加算器である。なお、電流変換回路２２３の出力が第１の電流位相変換部、ヒルベルト変換器２４２が第２の電流位相変換部、電圧変換回路２２４の出力が電圧位相変換部に相当する。
２５１は加算器２４７の出力を積算した有効電力量がフル調整値演算部２５３の出力するしきい値より大きくなった時にパルスを出力する有効電力量／周波数変換器、２５２は加算器２４８の出力を積算した無効電力量がフル調整値演算部２５３の出力するしきい値より大きくなった時にパルスを出力する無効電力量／周波数変換器、２５３は有効電力量／周波数変換器２５１と無効電力量／周波数変換器２５２のしきい値を求めるフル調整値演算部、２５４は電流変換回路２２３と電圧変換回路２２４のサンプリング周波数と同一周期で発振する発振回路である。
２５５はバランス調整値演算部２３４と位相調整値演算部２４４とフル調整値演算部２５３の制御を行う演算制御部、２６１は有効電力量／周波数変換器２５１と無効電力量／周波数変換器２５２のパルスを計量するカウンタ、２７１はカウンタ２６１の計量した有効電力量と無効電力量の計量値と実効値電流演算部２２５の計測した各相の実効値電流と実効値電圧演算部２２６の計測した各相の実効値電圧とを表示する表示器、２７２は調整スイッチ、２７３はＥＥＰＲＯＭ、２７４は電力量の演算回路、２８１は調整に用いる虚負荷電源（調整用電源）である。２９０は電圧および電流を計測するＶ、Ｉ計測部（電流計測部、電圧計測部）、２９２は計測した電圧および電流を出力する端子である。
次いで調整について説明する。
電子式電力量計２００の計量精度を許容誤差範囲内にするための調整手順は第１１図のフローチャートに示すよう以下となる。
（１）定格電力、力率の印加（Ｓ１００）、
（２）定格値の設定（定格設定）（Ｓ２００）、
（３）各相の電圧、電流の振幅のばらつきの調整（バランス調整）（Ｓ３００）、
（４）各相毎の電圧、電流の位相差の調整（位相調整）（Ｓ４００）、
（５）定格電力印加時の電力量／周波数変換のしきい値の調整（フル調整）（Ｓ５００）
以下、Ｓ１００〜Ｓ５００を詳細に説明する。
（１）定格電力、力率の印加（Ｓ１００）
調整対象の電子式電力量計２００に調整用の虚負荷電源２８１を接続する。虚負荷電源２８１は力率１．０の定格電力を電子式電力量計２００に印加する。
（２）定格設定（Ｓ２００）
実施の形態４では、定格値は、相線式が三相４線式、定格電圧が２４０Ｖ、定格電流は５Ａ、計器定数は１００００ｐｕｌｓｅ／ｋＷｈとして、説明する。定格値は予めＥＥＰＲＯＭ（計測記憶部）２７３に登録しておく。
調整スイッチ２７２の押下により調整が開始される。ＥＥＰＲＯＭ２７３に記憶されている電子式電力量計２００の定格値（相線式、定格電圧、定格電流、計器定数）が読み出され、演算制御部２５５に設定される。演算制御部２５５に設定された定格値から、調整対象となる相を決める。すなわち、三相４線式の場合は、バランス調整、位相調整の対象は、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相の全てとなる。単相３線式、三相３線式の場合は、Ａ相、Ｃ相となり、単相２線式の場合はＡ相のみとなる。
（３）バランス調整
第１２図を参照してバランス調整を説明する。
電流バランス調整は、同一電流をＡ相〜Ｃ相に入力した時に電流変換回路２２３の出力における、Ａ相電流に対するＢ相電流とＡ相電流に対するＣ相電流との変流器２２１および電流変換回路２２３の回路定数に基づくばらつきを補正するものである。電圧バランス調整は、同一電圧をＡ相〜Ｃ相に入力した時に電圧変換回路２２４にける、Ａ相電圧に対するＢ相電圧とＡ相電圧に対するＣ相電圧との変圧器２２２、および電圧変換回路２２４の回路定数に基づくばらつきを補正するものである。
Ｓ２００（第１１図）により調整スイッチ２７２が押下されると、電子式電力量計２００は調整モードとなり、力率１．０の定格電力が変流器２２１、変圧器２２２の１次側に印加され、それらの２次側から電流変換回路２２３、電圧変換回路２２４に出力される。電流変換回路２２４および電流変換回路２２３は入力されたアナログ信号を各相毎にディジタル信号に変換し出力する。
実効値電流演算部（Ｉｒｍｓ）２２５は、電流変換回路２２３からの出力により、Ａ相実効値電流、Ｂ相実効値電流、Ｃ相実効値電流を演算する（Ｓ３０２、Ｓ３０４、Ｓ３０６）。
同様に、実効値電圧演算部（Ｖｒｍｓ）２２６は、電圧変換回路２２４からの出力により、Ａ相実効値電圧、Ｂ相実効値電圧、Ｃ相実効値電圧を演算する（Ｓ３１２、Ｓ３１４、Ｓ３１６）。
バランス調整値演算部２３４は、実効値電流演算部２２５からＡ相実効値電流、Ｂ相実効値電流、Ｃ相実効値電流、また、実効値電圧演算部２２６からＡ相実効値電圧、Ｂ相実効値電圧、Ｃ相実効値電圧を入力する（Ｓ３１８）。
バランス調整値演算部２３４は、Ｂ相電流バランス調整値を以下の計算により求める（Ｓ３２０）。
「Ｂ相電流バランス調整値」＝「Ｂ相実効値電流」÷「Ａ相実効値電流」
このＢ相電流バランス調整値を電流変換回路２２３のＢ相のＡ／Ｄ変換出力に乗算器２３１で掛けることにより、Ｂ相電流の回路定数のばらつきが補正される。
Ｃ相の電流バランス調整値も同様の方法で求める（Ｓ３２２）。
バランス調整値演算部２３４は、Ｂ相電圧バランス調整値を以下の計算により求める（Ｓ３２４）。
「Ｂ相電圧バランス調整値」＝「Ｂ相実効値電圧」÷「Ａ相実効値電圧」
このＢ相電圧バランス整値を電圧変換回路２２４のＢ相のＡ／Ｄ変換出力に乗算器２３２で掛けることにより、Ｂ相電圧の回路定数のばらつきが補正される。
Ｃ相の電圧バランス調整値も同様の方法で求める（Ｓ３２６）。
Ｓ３２０〜Ｓ３２６により得られた各バランス調整値をＥＥＰＲＯＭ２７３に記憶する（Ｓ３２８）。Ｓ３２８により、制御演算部２２５は、バランス調整を終了し、位相調整へと移る。
（４）位相調整
第１３図を参照して位相調整を説明する。
位相調整は、Ａ相〜Ｃ相の各相に同相の電圧、電流を入力した時に電流変換回路２２３と電圧変換回路２２４の出力において、Ａ相電圧に対するＡ相電流、Ｂ相電圧に対するＢ相電流、Ｃ相電圧に対するＣ相電流の位相差を補正するものである。この位相差は変流器２２１、変圧器２２２、電流変換回路２２３、および電圧変換回路２２４によって生ずる。
位相調整の原理を以下に説明する。
第１５図は、位相調整前に定格電力、力率１．０の電力を電子式電力量計２００に印加した場合の加算器２４７と加算器２４８の各々の演算結果である有効電力Ｗ０と無効電力ｖａｒ０の関係を表すベクトル図である。変流器２２１、変圧器２２２、電流変換回路２２３、電圧変換回路２２４により、電流と電圧との間に位相差（位相ずれ）が発生しているため、力率１．０であるが、無効電力が発生している。
Ｗ０とｖａｒ０を座標上に取った場合をＸ０（Ｗ０，ｖａｒ０）とすると、定格電力、力率１．０を入力したとき、補正すべき角度はφであり、角度φは、φ＝ａｒｃｔａｎ（ｖａｒ０÷Ｗ０）の計算で求まる。
第１６図は、電力量計量中の電子式電力量計２００の加算器２４７と加算器２４８の各々の演算結果である有効電力と無効電力の関係を表すベクトル図である。位相調整前の有効電力Ｗ１、無効電力ｖａｒ１と位相調整後の有効電力Ｗ２、無効電力ｖａｒ２との位相差が上記の角度φとなる。
計量中は、位相調整前の座標Ｘ１（Ｗ１，ｖａｒ１）と位相調整にて求めた角度φから位相調整後の座標Ｘ２（Ｗ２，ｖａｒ２）を式１０で求める。
2003060531.tif 000012
したがって、
2003060531.tif 000013
を計算することで、位相差が調整される。
位相調整は、第１３図に基づき以下の手順で行われる。
有効電力乗算器２４１の出力はディジタルローパスフィルタ２４５へ入力され、ディジタルローパスフィルタ２４５から、Ａ相有効電力、Ｂ相有効電力、Ｃ相有効電力が出力される。
無効電力乗算器２４３の出力はディジタルローパスフィルタ２４６へ入力され、ディジタルローパスフィルタ２４６から、Ａ相無効電力、Ｂ相無効電力、Ｃ相無効電力が出力される。
位相調整値演算部２４４は、ディジタルローパスフィルタ２４５、２４６からＡ相有効電力、Ｂ相有効電力、Ｃ相有効電力、Ａ相無効電力、Ｂ相無効電力、およびＣ相無効電力を入力する（Ｓ４０２〜Ｓ４１６）
位相調整値演算部４４では、Ａ相有効電力とＡ相無効電力とにより、Ａ相位相調整値を以下の計算で求める（Ｓ４２２）。
「Ａ相位相調整値」＝ａｒｃｔａｎ（「Ａ相有効電力」÷「Ａ相無効電力」）
同様に、Ｂ相およびＣ相位相調整値を求める（Ｓ４２４、Ｓ４２６）。この場合、「Ａ相有効電力」および「Ａ相無効電力」が、「Ｂ相有効電力」および「Ｂ相無効電力」、或いは「Ｃ相有効電力」および「Ｃ相無効電力」と変わるのみで上記Ａ相と同様の方法で求める。
Ｓ４２２〜Ｓ４２６により得られた位相調整値をＥＥＰＲＯＭ２７３に記憶する（Ｓ４３０）。Ｓ４３０により、制御演算部２２５は、位相調整が終了し、フル調整へと移る。
（５）フル調整
第１４図を参照してフル調整を説明する。
加算器２４７の出力である有効電力の演算結果は、有効電力量／周波数変換器２５１に入力される。有効電力量／周波数変換器２５１は、入力された値（有効電力）を時間積分し、積分結果がフル調整値演算部２５３により設定されるしきい値を超えた場合に発振回路２５４から入力したパルスを出力することで有効電力量に比例したパルスをカウンタ６１に出力する（第１７図参照）。
同様に、無効電力量／周波数変換器２５２は、入力される無効電力の演算結果を時間積分し、積分結果がフル調整値演算部２５３により設定されるしきい値を超えた場合に発振回路２５４から入力したパルスを出力することで無効電力量に比例したパルスをカウンタ６１に出力する（第１７図参照）。
例えば、電流変換回路２２３および電圧変換回路２２４に使用しているＡ／Ｄコンバータのサンプリング周波数が２ｋＨｚの時、電流変換回路２２３と電圧変換回路２２４からのデータは、０．５ｍｓに１回更新されるため、有効電力量／周波数変換器２５１および無効電力量／周波数変換器２５２による電力量の演算（しきい値チェック）は０．５ｍｓに１回行われる。したがって、有効電力量／周波数変換器２５１の有効電力量パルスおよび無効電力量／周波数変換器２５２の無効電力量パルスは最高周波数２ｋＨｚとなり、発振回路２５４は２ｋＨｚのパルスを有効電力量／周波数変換器２５１と無効電力量／周波数変換器２５２に出力する必要がある。
フル調整においては、虚負荷電源２８１から定格電力、力率１．０を入力した時に、有効電力量／周波数変換器２５１が出力する有効電力量パルスの周波数が、計器定数と定格電力で決まる周波数となるしきい値、および無効電力量／周波数変換器２５２も同様に無効電力量パルスの周波数が、計器定数と定格電力で決まる周波数となるしきい値を求め、使用する。
演算制御部２５５に設定された定格値から、定格電力入力時に有効電力量／周波数変換器２５１から出力される有効電力量パルスの周波数（有効電力定格パルス周波数）と無効電力量／周波数変換器２５２から出力される無効電力量パルスの周波数（無効電力定格パルス周波数）を求める（Ｓ５０２）。
実施の形態４においては、定格電力、力率１．０入力時の有効電力量パルスの周波数（有効電力定格パルス周波数）は、定格電力が３×２４０Ｖ×５Ａ＝３．６ｋＷｈ、計器定数が１００００ｐｕｌｓｅ／ｋＷｈであることから、１００００×３．６÷３６００＝１０Ｈｚとなる。同様に、定格電力、力率０．０入力時の無効電力量パルスの周波数（無効電力定格パルス周波数）は、定格電力が３×２４０Ｖ×５Ａ＝３．６ｋｖａｒｈ、計器定数が１００００ｐｕｌｓｅ／ｋｖａｒｈであることから、１００００×３．６÷３６００＝１０Ｈｚとなる。したがって、有効電力量パルス、無効電力量パルス共に定格電力入力（有効電力量は力率１．０、無効電力量は力率０．０）時は１００ｍｓに１パルス出力することになる。
有効電力量パルスのしきい値を以下の方法で求める（Ｓ５０４）。有効電力量／周波数変換器２５１は、加算器２４７から入力された演算結果を時間積分する。例えば力率１．０の定格電力を入力したときの１サンプリングあたりの加算器２４７からの出力（ビット数）が０７０８ｈ（ｈ：１６進数）で一定とすると、１００ｍｓでは２００回分の累積のため、累積値（ビット数）は５７Ｅ４０ｈとなる。したがって、５７Ｅ４０ｈがしきい値となり、有効電力量／周波数変換器２５１での時間積分結果が５７Ｅ４０ｈを超える度に発振回路２５４から入力されるパルスをカウンタ２６１へ出力する。
無効電力量パルスのしきい値を以下の方法で求める（Ｓ５０６）。調整中、調整対象である電子式電力量計２００には、定格電力、力率１．０が入力されているため、無効電力は０である。しかし、電流変換回路２２３、電圧変換回路２２４からの出力は、バランス調整、位相調整されているため、定格電力、力率０．０入力時の加算器２４８の無効電力演算結果は、加算器２４７の有効電力演算結果と同値となり、１サンプリングあたり０７０８ｈである。したがって、無効電力量のしきい値も有効電力量のしきい値と同値の５７Ｅ４０ｈとなり、無効電力量／周波数変換器５２での時間積分結果が５７Ｅ４０ｈを超える度に発振回路２５５から入力されるパルスをカウンタ２６１へ出力する。
Ｓ５０２〜Ｓ５０６により得られたしきい値（調整値）をＥＥＰＲＯＭ２７３に記憶する（Ｓ５０８）。Ｓ５０８により、フル調整を終了し、電子式電力量計２００の計量精度を許容誤差範囲内にするための調整が終了する。
次に、電流および電流の計測について説明する。
第１８図を参照し、上述のＳ２００（第１１図）において、演算制御部２５５に設定された定格電流を、ＶＩ計測部２９０に入力し記憶する（Ｓ６１０）。
次いで、バランス調整時に、Ｓ３０２（第１２図）におけるＡ相実効値電流を入力し記憶する（Ｓ６１２）。
次いで、Ｓ６１０とＳ６１２により得られたＡ相の定格電流とＡ相の実効値電流の大きさを対応させる（Ｓ６１４）。例えば、定格電流が５Ａ、実効値が０９６０ｈであれば、０９６０ｈのとき５Ａと対応付ける。
電子式電力量計２００の電力量計量モードのとき、電流変換回路２２３からの出力は、実効値電流演算部２２５に入力される。このとき、Ａ相についてはそのままの電流（出力）が、他方Ｂ相およびＣ相についてはバランス調整乗算器２３１によりバランス調整された電流が実効値電流演算部２２５に入力される。実効値電流演算部２２５で演算された、実効値電流をＶ、Ｉ計測部２９０に入力する。
実効値電流を入力したＶ、Ｉ計測部２９０は、実効値電流である入力電流と、Ｓ６１４で対応付けた定格電流とＡ相実効値電流により電流を計測する（Ｓ６１６）。例えば、入力電流が０９００ｈであれば、電流＝０９００ｈ÷０９６０ｈ×５Ａ＝４．８Ａとなる。この計測値を端子２９２により出力し、または表示器２７１に表示する。
なお、電圧についても上述と同様にして計測することができる。
以上のように、電子式電力量計の誤差調整方法は、バランス調整、位相調整、フル調整を、虚負荷電源２８１から定格電力、力率１．０を入力するのみで調整可能であるため、調整時間が自動化かつ短縮され、量産性が向上する。
また、定格電力入力時のパルス周波数である計器定数を大きく変更しても短時間で調整が可能となる。
また、従来例のように電子式電力量計と通信し、通電制御、位相の切り替えを行う機能を持った試験電源装置が不用であり、虚負荷電源２８１のみでよいため、安価に試験システムが構成できる。
また、各相の電圧、電流の計測結果から、ばらつきの要因となっている相の電圧信号、電流信号に対してバランス調整、位相調整を行うため、各相の電圧や電流を正確に計測することができる。
また、従来のように電圧を時間的にずらさないので、即ちシフトレジスタを用いないことにより、実施の形態１と同様の効果がある。また、電流変換回路２２３および電圧変換回路２２４にマルチプレクサ型のＡ／Ｄ変換器を使用することができ、電子式電力量計２００の入力部を小型化できる。
また、実施の形態１に比較し、高速にバランス調整させることができ、計量時の有効電力乗算器２４１および無効電力演算部２４３（振幅・位相補正部）への演算負荷が小さい
なお、バランス調整演算部２３４によるＳ３０２〜Ｓ３１８（第１１図）の演算において、Ａ相を基準に電流および電圧のバランスを調整する例について説明したが、Ｓ３１８で各相の実行値を入力したとき、その大きさが中間の相を基準相として、Ｓ３２０〜Ｓ３２８によるバランス調整値を求めるようにしてもよい。この場合には、電流バランス調整演算部２３１および電圧バランス調整演算部２３２をＡ相にも設けておく必要があるが、位相ずれが小さくなることが多く、計測精度がよくなり、また位相調整演算時間を短くできる。
また、虚負荷電源２８１から定格電力、力率１．０を入力する例について説明したが、所定の電力、所定の力率を入力しても、調整時間はややかかるものの誤差調整はできる。
また、上述の説明では力率１．０で調整する例について説明したが、高精度の調整の観点からは力率０．５で調整することが好ましい。即ち、力率０．５で調整した場合、位相変化による有効電力の変化割合が力率１．０で調整する場合よりも大きく、かつ無効電力が力率１．０で調整する場合よりも大きくなるため、より高精度に位相調整をすることができるからである。
実施の形態５．
以下、この発明の実施の形態５について説明する。第１９図はこの発明の実施の形態５に係る電子式電力量計の構成図である。第１９図において、３１０はバランス微調整部、３１２は乗算器２４３の下流に設けられた電流バランス微調値整演算部、３１４は乗算器２４１の下流に設けられた電圧バランス微調整値演算部である。その他の構成は実施の形態４と同様であるのでその説明を省略する。
バランス微調整部３１０は、Ｓ１００〜Ｓ５００（第１１図）により誤差調整を実行したのち、例えばマスターメータとの微調整が必要なときのみ使用されるものであって、その構成はバランス調整値演算部２３４と同様であり、Ｓ３０２〜Ｓ３２８（第１２図）の手順にしたがってＢ相とＣ相のバランス調整値を求める。バランス調整値演算部２３４と異なるのは、電力量の計量時にバランス調整値を電流バランス微調整演算部３１２および電圧バランス微調整演算部３１４に与えるように構成されている点である。なお、バランスの微調整をするときには、通常、位相の微調整およびフルの微調整もするが、これらは実施の形態４と同様に位相調整演算部２４４およびフル調整演算部２５３により調整する。
以上のように、バランスの微調整は電力を演算する乗算器２４１、２４３の下流側で調整するので、実効値電流演算部２２５および実効値電圧演算部２２６による精度を保持することができ、Ｖ、Ｉ計測部２９０（第１０図にのみ図示）により、微調整後においても、電流および電圧を正確に測定することができる。
実施の形態６．
以下、この発明の実施の形態６について説明する。第２０図は、この発明の実施の形態６に係る電子式電力量計の構成図であり、２相の図示を省略しているが１相および３相と同様の構成である。
電圧信号をＡＤ変換するＡＤ変換器（電圧変換回路）１１０＿１、１１０＿３、電流信号をＡＤ変換するＡＤ変換器（電流変換回路）１１２＿１、１１２＿３を備えており、上記電圧変換回路１１０＿１、１１０＿３の出力と、上記電流変換回路１１２＿１、１１２＿３の出力を乗算し、補正前有効電力ｘ（ｘ１、ｘ３）を出力する乗算器（有効電力演算部）１２６＿１、１２６＿３、電圧を同相に対して直交するようにヒルベルト変換するヒルベルト変換器直交相（電圧位相変換部）１２２＿１、１２２＿３、電流を同相にヒルベルト変換するヒルベルト変換器同相（電流位相変換部）１２４＿１、１２４＿３、上記電圧位相変換部１２２＿１、１２２＿３の出力と上記電流位相変換部１２４＿１、１２４＿３の出力を乗算し、補正前無効電力ｙ（ｙ１、ｙ３）を出力する乗算器（無効含有電力演算部）１２８＿１、１２８＿３を備える。また、補正前有効電力ｘと補正前無効電力ｙを入力し、補正後有効電力ｘ’および補正後有効電力ｙ’を出力する振幅位相補正器１３０＿１、１３０＿３をもつ。
なお、振幅位相補正器１３０＿１、１３０＿３の前段に平均化処理（例えばローパスフィルタ）１２７＿１、１２７＿３、１２９＿１、１２９＿３を設けることにより、振幅位相補正器１３０＿１、１３０＿３に入力される補正前電力ｘおよび補正前無効電力ｙが安定するため、正確な振幅補正および位相補正が可能となる。
また、振幅位相補正器１３０＿１、１３０＿３における係数αおよび係数β（実施の形態２参照）を外部から設定可能とする。
また、上記補正後有効電力ｘ’および補正後無効電力ｙ’を積算し電力量を求める電力計量器１３４、電力計量器１３４から入力した有効電力量および／または無効電力量をそれらの大きさに応じた数のパルスを出力する電力量パルス出力部１３６をもつ。
さらに、上記補正後有効電力ｘ’を入力し平均化する瞬時値平均化部１９０＿１、１９０＿３、瞬時値平均化部１９０＿１、１９０＿３の出力を通信にて出力する電力通信バッファ部１９１＿１、１９１＿３、上記瞬時値平均化部１９１＿１、１９１＿３の出力を物理量に変換する電力物理量変換部１９２＿１、１９２＿３、上記補正後無効電力ｙ’を入力し平均化する瞬時値平均化部１９４＿１、１９４＿３、瞬時値平均化部１９４＿１、１９４＿３の出力を通信にて出力する無効電力通信バッファ部１９５＿１、１９５＿３、上記瞬時値平均化部１９４＿１、１９４＿３の出力を物理量に変換する無効電力物理量変換部１９６＿１、１９６＿３を各相毎に備える。
なお、上記電力物理量変換部１９２＿１、１９２＿３および無効電力物理量変換部１９６＿１、１９６＿３に使用する物理量変換係数Ｗ１ａ、Ｗ３ａ、Ｖａｒ１ａ、Ｖａｒ３ａは外部の設定部１９３＿１、１９３＿３、１９７＿１、１９７＿３から設定可能とする。また、上記電力物理量変換部１９２＿１、１９２＿３および無効電力物理量変換部１９６＿１、１９６＿３に使用する物理量変換係数Ｗ１ａ、Ｗ３ａ、Ｖａｒ１ａ、Ｖａｒ３ａは、既に振幅位相補正部にて振幅調整および位相調整がなされている場合、各相毎に共通の値でもよく、それによりメモリ容量および設定項目を削減できる。
また、電力物理量変換部１９２＿１、１９２＿３および無効電力物理量変換部１９６＿１、１９６＿３は常時動作する必要はなく、瞬時電力Ｗ（Ｗ１，Ｗ３）および瞬時無効電力Ｖａｒ（Ｖａｒ１、Ｖａｒ３）が要求された場合にのみ動作すればよいので、演算量を削減できる。
また、電圧変換回路１１０＿１、１１０＿３からの出力を実効値演算する実効値電圧演算部１７０＿１、１７０＿３、電流変換回路１１２＿１、１１２＿３からの出力を実効値演算する実効値電流演算部１８０＿１、１８０＿３、上記実効値電圧演算部１７０＿１、１７０＿３の出力を平均化する瞬時値平均化部１７２＿１、１７２＿３、瞬時値平均化部１７２＿１、１７２＿３の出力を通信にて出力する実効値電圧通信バッファ部１７４＿１、１７４＿３、上記瞬時値平均化部１７２＿１、１７２＿３の出力を物理量に変換する実効値電圧物理量変換部１７８＿１、１７８＿３、上記実効値電流演算部１８０＿１、１８０＿３の出力を平均化する瞬時値平均化部１８２＿１、１８２＿３、瞬時値平均化部１８２＿１、１８２＿３の出力を通信にて出力する実効値電流通信バッファ部１８４＿１、１８４＿３、上記瞬時値平均化部１８２＿１、１８２＿３の出力を物理量に変換する実効値電流物理量変換部１８８＿１、１８８＿３を各相毎に備える。
なお、上記実効値電圧物理量変換部１７８＿１、１７８＿３および上記実効値電流物理量変換部１８８＿１、１８８＿３に使用する物理量変換係数Ｖ１ａ、Ｖ３ａ、Ｉ１ａ、Ｉ３ａは、外部の設定部１７６＿１、１７６＿３、１８６＿１、１８６＿３から設定可能とする。実効値の演算において位相調整は不要であり、また、実効値の演算における振幅調整は上記実効値電圧物理量変換部１７８＿１、１７８＿３および上記実効値電流物理量変換部１８８＿１、１８８＿３において行う。
また、上記実効値電圧物理量変換部１７８＿１、１７８＿３および上記実効値電流物理量変換部１８８＿１、１８８＿３は、常時動作する必要はなく、実効値電圧Ｖ１ｒｍｓ、Ｖ３ｒｍｓおよび実効値電流Ｉ１ｒｍｓ、Ｉ３ｒｍｓが要求された場合にのみ動作すればよいので、演算量を削減できる。
上述のような構成としたので、計測精度が高く、電圧変換回路や電流変換回路の振幅や位相のずれに広く対応でき、また常時行う演算量を削減したため演算能力の低いＨ／Ｗ構成でも実現できる、さらに、調整値Ｖ１ａ、Ｖ３ａ、Ｉ１ａ、Ｉ３ａ、Ｗ１ａ、Ｗ３ａ、Ｖａｒ１ａ、Ｖａｒ３ａは全て外部から設定するので、内部で自己調整するよりもメモリ容量が削減できる。
実施の形態７．
以下この発明の実施の形態７について説明する。図２１は、この発明の実施の形態７に係る電子式電力量計における調整方法を説明する図である。
実施の形態７では、調整を多相計器（例えば電子式電力量計）の場合にも、単相２線式結線（電圧を各相並列接続、電流を各相直列接続）して行う。単相２線式結線することにより、各相に入力されている電圧および電流は同一であるという前提が成り立つため、各相で演算された演算値は全て同一でなければならない。同一でない場合、電圧入力回路部および、電流入力回路部、およびＡＤ変換器１１０、１１２のバラツキによるものであり、これを補正する必要がある。また調整に使用する虚負荷電源３８１は単相２線にて出力できればよく、実施の形態４、５の虚負荷電源２８１を用いた調整設備に比較し安価に構成できる。また、調整する電子式電力量計１００の相線式により結線方法を変更する必要がないため、調整設備を安価に、また調整準備も容易となる。
以下は、多相（例えば三相４線式）の電子式電力量計１００を調整する場合でも単相２線式結線しているものとして記述する。また、調整はすべて通信Ｉ／Ｆ３８２を介してＰＣ３８４が制御するものとし、虚負荷電源３８１の出力もＰＣ３８４から通信Ｉ／Ｆ３８２にて制御可能とする。またＰＣ３８４と電子式電力量計１００は通信Ｉ／Ｆ３８２にて通信可能とする。
（１）まず各相の振幅バランス、位相バランスを調整する。
ＰＣ３８４から通信Ｉ／Ｆ３８２を介して虚負荷電源３８１を制御し、定格電力、力率０．５の電力を印加する。ここで力率は０．５以外でも可能であるが、位相の変化に対して電力および無効電力のデータ変化が大きい力率を選択すると、位相調整の精度が向上するため、力率０．５が望ましい。
ここで通信Ｉ／Ｆ３８２を介して電子式電力量計１００より各相の電力通信バッファ部１９１（１９１＿１、１９１＿２（図示しない）、１９１＿３）および各相の無効電力通信バッファ部１９５（１９５＿１、１９５＿２（図示しない）、１９５＿３）よりＰＣ３８４にデータを取り込む。上記各相の電力通信バッファ部１９１のデータをＷ１、Ｗ２、Ｗ３、上記各相の無効電力通信バッファ部１９５のデータをｖａｒ１、ｖａｒ２、ｖａｒ３とする。単相２線式結線しているので、入力されている電圧、電流は各相において同一であり、（Ｗ１，ｖａｒ１）、（Ｗ２，ｖａｒ２）、（Ｗ３，ｖａｒ３）の表す座標は同一でなければならない。上記の座標が同一となるように、例えば１相の座標に他の相の座標を一致させるように、各相の振幅位相補正器１３０（１３０＿１、１３０＿２（図示しない）、１３０＿３）の係数を調整する。ここで、各相の振幅位相補正器の係数をα１，β１、α２，β２、α３，β３とする。
たとえば、１相の座標に２相の座標を合わせる場合、以下のとおりとする。なお、電子式電力量計１００から座標点を取得する時点での振幅位相補正器１３０の係数は、α１，α２，α３＝１、β１，β２，β３＝０であるものとして記載するが、上記係数がその他の値であっても、座標を一致させることは容易である。
１相の座標と２相の座標の位相差Δθ１２は、
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１相の座標に対する２相の座標の振幅比Ｇａｉｎ１２は、
2003060531.tif 000015
となる。よって、２相の振幅位相補正器のα２，β２に、
2003060531.tif 000016
をＰＣ３８４から通信Ｉ／Ｆ３８２を介して電子式電力量計１００に設定する。
また、式３を利用して、
2003060531.tif 000017
としてもよい。
上記と同様にして、ＰＣ３８４から通信Ｉ／Ｆ３８２を介して補正が必要な相の振幅位相補正器１３０の係数α１，α２，α３、β１，β２，β３を設定することで、各相の振幅バラツキ、位相バラツキを調整することができる。
（２）次に、電力量の定格負荷調整を行う。
ＰＣ３８４から通信Ｉ／Ｆ３８２を介して虚負荷電源３８１を制御し、定格電力、力率１．０の電力を印加する。電力量の定格負荷調整は、電子式電力量計１００の電力量パルス出力部１３６から出力されるパルスと、マスターメータ３８６から出力されるパルスの相対比較による。パルスの相対比較は、一定時間に出力される電子式電力量計１００から出力されるパルスカウント数とマスターメータ３８６から出力されるパルスカウント数の比率にて調整してもよいし、電子式電力量計１００から出力されるパルス周波数とマスターメータ３８６から出力されるパルス周波数の比率にて調整してもよい。
なお、実施の形態７の電子式電力量計１００においては、電力量パルス出力部１３６から出力される電力量および無効電力量は、前記の（Ｗ１，ｖａｒ１）、（Ｗ２，ｖａｒ２）、（Ｗ３，ｖａｒ３）の座標と電力量定格基準値（電力量パルスを出力する閾値）および無効電力量定格基準値（無効電力量パルスを出力する閾値）から算出できる。例えば、相線式が単相３線式の場合は、１相、３相の総和電力、１相、３相の総和無効電力がサンプリング周波数ごとに加算されるので、電力量パルスおよび無効電力量パルスの周波数は、
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となる。したがって、通信Ｉ／Ｆ３８２にて取得したデータをもとにＰＣ３８４にて電子式電力量計（被調整器）１００のパルス周波数を算出して、マスターメータ３８６のパルス周波数と電子式電力量計（被調整器）１００のパルス周波数が同一となるように、電力量定格基準値および無効電力量定格基準値を設定できる。
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上記のとおり、電力量定格基準値および無効電力量定格基準値を算出して、ＰＣ３８４から通信Ｉ／Ｆ３８２を介して電子式電力量計（被調整器）１００に設定することで、電力量の定格負荷を調整できる。
なお、有効電力と無効電力でヒルベルト変換器により９０°位相差が保証されるなら無効電力量定格基準値は電力量定格基準値と同値でよく、演算量を削減できる。
（３）次に位相調整を行う。
ＰＣ３８４から通信Ｉ／Ｆ３８２を介して虚負荷電源３８１を制御し、定格電力、力率０．５の電力を印加する。位相調整は、電子式電力量計１００の電力量パルス出力部１３６から出力されるパルスと、マスターメータ３６４から出力されるパルスの相対比較による。パルスの相対比較は、一定時間に出力される電子式電力量計１００から出力されるパルスカウント数とマスターメータ３８６から出力されるパルスカウント数の比率にて調整してもよいし、電子式電力量計１００から出力されるパルス周波数とマスターメータ３８６から出力されるパルス周波数の比率にて調整してもよい。
前記と同様に、電子式電力量計（被調整器）１００のパルス周波数とマスターメータ３８６の周波数をＰＣ３８４に取得して、マスターメータ３８６の周波数と同一となるように、振幅位相補正器１３６の係数を変更することで調整する。なお、各相の振幅位相補正器の係数は、各相の振幅および位相のバランスをとるように前記（１）で既に調整されているので、各相の係数変更は、同じ位相調整量とする。
各相の位相調整前の振幅位相補正係数をα＿ｎ＿ｐｒｅ，β＿ｎ＿ｐｒｅ、位相調整後の振幅位相補正器係数をα＿ｎ＿ｎｅｗ，β＿ｎ＿ｎｅｗとし、例えば、位相調整としてΔφ位相を変更するとすると、
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とする。なおｎは各相を表す。
また、入力されている電力の力率が約０．５（虚負荷電源３８１の精度の問題で正確ではない）であることを利用すると、位相調整量は概算できる。現在の電子式電力量計（被調整器）１００の位相をθとすると、
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位相調整量の概算は、その他の方法で算出してもよく、上記の概算方法が唯一ではない。
（４）次に物理量変換係数を設定する。
ＰＣ３８４から通信Ｉ／Ｆ３８２を介して虚負荷電源３８１を制御し、定格電力、力率１．０の電力を印加する。物理量変換係数（Ｗ１ａ、Ｗ２ａ、Ｗ３ａ、Ｖａｒ１ａ、Ｖａｒ２ａ、Ｖａｒ３ａ）の設定は、高精度な基準マルチメータ３８８の演算結果との比較による。
ＰＣ３８４から通信Ｉ／Ｆ３８２を介して、基準マルチメータ３８８から実効値電圧Ｖ１ｒｍｓ、Ｖ２ｒｍｓ、Ｖ３ｒｍｓ、実効値電流Ｉ１ｒｍｓ、Ｉ２ｒｍｓ、Ｉ３ｒｍｓ、電力Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｖａｒ１、Ｖａｒ２、Ｖａｒ３の演算結果を取得する。また、ＰＣ３８４から通信Ｉ／Ｆ３８２を介して、電子式電力量計１００より各相の実効値電圧通信バッファ部１７４（１７４＿１、１７４＿２（図示しない）、１７４＿３）、および各相の実効値電流通信バッファ部１８４（１８４＿１、１８４＿２（図示しない）、１８４＿３）、および各相の電力通信バッファ部１９１（１９１＿１、１９１＿２（図示しない）、１９１＿３）、１９５（１９５＿１、１９５＿２（図示しない）、１９５＿３）のデータＶ１ｒｍｓ、Ｖ２ｒｍｓ、Ｖ３ｒｍｓ、Ｉ１ｒｍｓ、Ｉ２ｒｍｓ、Ｉ３ｒｍｓ、Ｗ１，Ｗ２、Ｗ３、Ｖａｒ１、Ｖａｒ２、Ｖａｒ３を取り込む。
物理量変換係数は、（基準マルチメータの演算結果／通信バッファのデータ）として、ＰＣ３８４から通信Ｉ／Ｆ３８２を介して電子式電力量計（被調整器）１００に設定する。実効値電圧、および実効値電流においては、この物理量変換係数を各相毎に設定することにより、振幅のバランス調整を兼ねている。なお、電力においては、既に各相の振幅および位相が調整されているため、各相毎に物理量変換係数を設定する必要はなく全て同一の値でよい。
なお、無効電力の物理量変換係数は、虚負荷電源３８１より定格電力、力率０の電力を入力して行うことが望ましいが、ヒルベルト変換により電流と電圧の位相差が９０°であることが保証されるなら、電力の物理量変換係数と同一で問題ない。
したがって、多相計器においても単相計器と同様に調整できるため、相線式に関係なく、調整ルーチンを共通化できる。また、多相計器において、各相毎に定格電力、力率１．０および定格電力、力率０．５を入力する必要がなく、調整設備の簡素化、調整時間の短縮が可能である。
なお、実施の形態７の電子式電力量計１００は、すべての調整値を外部から設定可能と構成しているので、特開平１１−６４４０２号公報に示されているように、各相ごとに定格電力、力率１．０および定格電力、力率０．５を入力して調整することも可能であることはいうまでもない。
実施の形態８．
実施の形態７では、マスターメータ３８６からは電力量パルスおよび無効電力量パルスしか取得できない場合について記載したが、マスターメータ３８６に図２０に示す回路を有するものを使用した場合、調整はもっと単純になる。
なお、マスターメータ３８６は、別の高精度マスターメータ（図示しない）により事前に調整されているものとする。
ＰＣ３８４から通信Ｉ／Ｆ３８２を介して虚負荷電源３８１を制御し、定格電力、力率０．５の電力を印加する。ここで力率は０．５以外でも可能であるが、位相の変化に対して電力および無効電力のデータ変化が大きい力率を選択すると、位相調整の精度が上がるため、力率０．５が望ましい。
ここで通信Ｉ／Ｆ３８２を介して、電子式電力量計（被調整器）１００の各相の電力通信バッファ部１９１（１９１＿１、１９１＿２（図示しない）、１９１＿３）および各相の無効電力通信バッファ部１９５（１９５＿１、１９５＿２（図示しない）、１９５＿３）のデータをＰＣ３８４に取り込む。さらに、通信Ｉ／Ｆ３８２を介して、マスターメータ３８６より各相の電力通信バッファ部１９１および各相の無効電力通信バッファ部１９５のデータをＰＣ３８４に取り込む。単相２線式結線しているので、入力されている電圧、電流は各相において同一であるので、（Ｗ１，ｖａｒ１）、（Ｗ２，ｖａｒ２）、（Ｗ３，ｖａｒ３）の表す座標は同一でなければならない、かつ、マスターメータ３８６は事前に調整されているので、上記の座標は同一である。したがって、電子式電力量計（被調整器）１００の座標をマスターメータ３８６の座標に一致させるように、電子式電力量計（被調整器）１００の各相の振幅位相補正器１３０（１３０＿１、１３０＿２（図示しない）、１３０＿３）の係数を調整する。係数の算出は、実施の形態７の（１）と同様である。
さらに、上記の座標はすでにマスターメータ３８６と一致しているため、定格負荷調整はマスターメータ３８６の定格基準値を読み出して、それをそのまま電子式電力量計（被調整器）１００に設定すればよい。また、電力の物理量変換係数、無効電力の物理量変換係数も同様に、マスターメータ３８６の物理量変換係数をそのまま設定すればよい。
実効値電圧、および実効値電流は、実施の形態７の（４）と同様に調整する。
以上の手順により、マスターメータ３８６に本発明の回路（図２０に示す回路）を使用した場合の調整は、非常に精度よく、また高速に行うことができる。
なお、マスターメータ３８６に本発明の回路（図２０に示す回路）を使用した場合の調整は、各相の座標をマスターメータ３８６に一致させればよいので、単相２線式結線が必須ではなく、その他の結線でも可能であることはいうまでもない。
産業上の利用可能性
この発明は、電流と電圧をＡ／Ｄ変換して電力量を計量する電子式電力量計およびその誤差調整方法に適用できる。また、ディジタル値に変換された電流と電圧から電力を演算する電力演算回路は、電力、無効電力、電力量、無効電力量の少なくともいずれか１つを演算する装置、並びに、電力と無効電力に基づき位相や振幅の補正値を演算する装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明の実施の形態１に係る電子式電力量計の構成図である。
第２図は第１図の振幅・位相補正器を示す構成図である。
第３図は第１図の振幅・位相補正器の変更例を示す図である。
第４図は第１図の振幅・位相補正器の変更例を示す図である。
第５図は第１図の振幅・位相補正の概念を説明する図である。
第６図はこの発明の実施の形態２に係る電子式電力量計の構成図である。
第７図は第６図の自己補正器の動作を説明するフローチャートである。
第８図は第６図の振幅・位相補正の概念を説明する図である。
第９図はこの発明の実施の形態３に係る電子式電力量計の構成図である。
第１０図はこの発明の実施の形態４に係る三相４線式の電子式電力量計の構成図である。
第１１図は第１０図の電子式電力量計の調整フローを示す図である。
第１２図は第１０図の電子式電力量計におけるバランス調整のフローを示す図である。
第１３図は第１０図の電子式電力量計における位相調整のフローを示す図である。
第１４図は第１０図の電子式電力量計におけるフル調整のフローを示す図である。
第１５図は第１０図の電子式電力量計における位相調整中の有効電力と無効電力の関係を表すベクトル図である。
第１６図は第１０図の電子式電力量計における電力量計量中の有効電力と無効電力の関係を表すベクトル図である。
第１７図は第１０図の電子式電力量計におけるしきい値と電力量パルスとの関係を表す図である。
第１８図は第１０図の電子式電力量計における電流の計測を説明するフローチャートである。
第１９図はこの発明の実施の形態５に係る電子式電力量計の構成図である。
第２０図はこの発明の実施の形態６に係る電子式電力量計の構成図である。
第２１図はこの発明の実施の形態７に係る電子式電力量計における調整を説明する図である。
第２２図は従来の電子式電力量計を示す構成図である。
図面中の符号の説明
１００は電子式電力量計、１０２は電力演算回路、１１０はＡ／Ｄ変換器、１１２はＡ／Ｄ変換器、１２０はヒルベルト変換同相Ａ、１２２はヒルベルト変換器直交相、１２４はヒルベルト変換同相Ｂ、１２６は乗算器、１２８は乗算器、１３０は振幅・位相補正値、１３２は外部補正部、１３４は電力量計量器、１３６は電力量パルス出力器、１３８は電力量表示器、１４０は２次元振幅・位相補正器、１５０は自己補正器、１５２は真値記憶部、１７０は実効値演算器、１７４は通信バッファ、１８０は実効値演算器、１８４は通信バッファ、１９１は通信バッファ、１９４は通信バッファ、２００は電子式電力量計、２２１は変流器、２２２は変圧器、２２３は電流変換回路、２２４は電圧変換回路、２２４は実効値電流演算部、２２５は実効値電圧演算部、２３１は電流バランス調整演算部、２３２は電圧バランス調整演算部、２３４はバランス調整値演算部、２４１は有効電力乗算器、２４２はヒルベルト変換器、２４３は無効電力乗算器、２４４は位相調整値演算部、２４５はディジタルローパスフィルタ、２４６はディジタルローパスフィルタ、２４７は加算器、２４８は加算器、２５１は有効電力量／周波数変換器、２５２は無効電力量／周波数変換器、２５３はフル調整値演算部、２５４は発振回路、２５５は演算制御部、２６１はカウンタ、２７１は表示器、２７２は調整スイッチ、２７３はＥＥＰＲＯＭ、２８１は虚負荷電源、２９０はＶ、Ｉ計測部、３１０はバランス微調整値演算部、３１２は電流バランス微調整演算部、３１４は電圧バランス微調整演算部、３８１は虚負荷電源、３８２は通信Ｉ／Ｆ、３８４はＰＣ、３８６はマスターメータ、３８８は基準マルチメータ
【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】
2003060531.tif 000037
【図１６】
2003060531.tif 000038
【図１７】
2003060531.tif 000039
【図１８】
2003060531.tif 000040
【図１９】
2003060531.tif 000041
【図２０】
2003060531.tif 000042
【図２１】
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【図２２】
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【国際調査報告】
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2003060531.tif 000046
2003060531.tif 000047
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