(57)【要約】【課題】  インターネットを介して電気設備の電力使用量を監視、制御することができる安価で精度の高い電力計を提供する。【解決手段】  電力監視システム２００は、センサーモジュール１２と通信モジュール１３とを備えた電力計１００、通信モジュール１３から受信したデータの表示、データの保存または電力計１００の管理を行う電力計管理ソフトを備えたクライアント監視装置６０とを備えている。電力計１００は、一つのマイクロプロセッサ６０により、センサーモジュール１２における電圧及び電流のサンプリング処理と演算処理及び通信モジュール１３におけるセンサーモジュールとのデータ交換処理とネットワーク通信処理を処理することができる。したがって、電力計全体のコストを削減することができる。【選択図】      図８
2007327961.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気設備の電圧及び電流の値のサンプリング処理を行うとともにサンプリングされた測定値から電流データ、電圧データ、電力データの演算処理を行うセンサーモジュールと、
前記センサーモジュールとのデータ交換処理及びＴＣＰ／ＩＰプロトコルによるネットワーク通信処理を行う通信モジュールと、
一つのマイクロプロセッサを備えた電力計において、そのうち
前記センサーモジュールにおける電圧及び電流のサンプリング処理と演算処理及び前記通信モジュールにおけるセンサーモジュールとのデータ交換処理とネットワーク通信処理は一つのマイクロプロセッサにより制御されている電力計。
【請求項２】
前記マイクロプロセッサによる制御は、
前記電圧及び電流のサンプリング処理（Ｐ１）が行われる際、前記データの演算処理（Ｐ２）、及び通信モジュールとセンサーモジュールとのデータ交換処理及びネットワーク通信処理（Ｐ３）は待機状態になり、
前記データの演算処理（Ｐ２）が行われる際、電圧及び電流のサンプリング処理（Ｐ１）、及び通信モジュールとセンサーモジュールとのデータ交換処理及びネットワーク通信処理（Ｐ３）は待機状態になり、
前記通信モジュールとセンサーモジュールとのデータ交換処理及びネットワーク通信処理（Ｐ３）が行われる際、電圧及び電流のサンプリング処理（Ｐ１）及び前記データの演算処理（Ｐ２）は待機状態になるように制御を行う、請求項１に記載の電力計。
【請求項３】
前記センサーモジュールは、それぞれ独立した複数の電気設備の電圧及び電流のサンプリングができるよう構成されており、前記マイクロプロセッサによる制御は、前記複数の電気設備のサンプリング処理（Ｐ１，Ｐ１'，Ｐ１"）を時分割により実行される、請求項２に記載の電力計。
【請求項４】
前記センサーモジュールは、電圧及び電流の値をサンプリングする電気設備を切替える切替部を有し、前記マイクロプロセッサによる制御は、演算処理（Ｐ２）またはネットワーク通信処理（Ｐ３）を行う前にサンプリングする電気設備を切替える、請求項３に記載の電力計。
【請求項５】
前記マイクロプロセッサによる制御は、電源周期に基づいて前記電圧及び電流のサンプリング処理の時間間隔を調整する、請求項１に記載の電力計。
【請求項６】
前記マイクロプロセッサによる制御は、電源周期及びサンプリング間隔に基づいて電流データまたは電圧データまたは電力データの補正を行う、請求項１に記載の電力計。
【請求項７】
前記マイクロプロセッサによる制御は、電流または電圧の値のサンプリングの最終測定値に基づいて電流データまたは電圧データまたは電力データの補正を行う、請求項６に記載の電力計。
【請求項８】
前記マイクロプロセッサの実装基板は、電源回路と、アナログ回路と、デジタル回路とを備えており、前記電源回路とアナログ回路とデジタル回路とは共通の連結部により接続されている、請求項１に記載の電力計。
【請求項９】
前記アナログ回路の増幅回路は差動増幅回路である、請求項８に記載の電力計。
【請求項１０】
前記通信モジュールはさらにＷｅｂサーバを有しており、
前記Ｗｅｂサーバページにおいて、測定した電力パラメータ値は更新可能である、請求項１に記載の電力計。
【請求項１１】
センサーモジュールと通信モジュールと一つのマイクロプロセッサとを有する電力計と、クライアント監視装置とを備えており、
そのうち、前記クライアント監視装置は、ネットワークを介して、前記通信モジュールから受信したデータの表示、データの保存または電力計の管理を行う電力計管理ソフトを備えている、電力監視システム。
【請求項１２】
前記電力計管理ソフトは、クライアント監視装置で実行されるように、プログラミングされているとともに、前記電力計の通信モジュールのＷｅｂサーバから、ネットワークを通じて前記クライアント監視装置に転送され実行される、請求項１１に記載の電力監視システム。
【請求項１３】
前記クライアント監視装置は、記憶部を備え、前記電力計管理ソフトは、ネットワークに接続される複数の電力計で測量した測定値、算出値を長時間収集できるとともに、
電力計の通信モジュールのＷｅｂサーバから転送されたデータを収集し且つ保存することができる、請求項１１に記載の電力監視システム。
【請求項１４】
前記電力計管理ソフトは、データ収集サンプリング開始時間、データ収集停止時間及びデータ収集サンプリングの時間間隔を設定することができるように構成されている、請求項１１に記載の電力監視システム。
【請求項１５】
前記電力計管理ソフトは、前記測定値及び当該測定値の測定時刻をクライアント監視装置の記憶モジュールに保存することができる、請求項１１に記載の電力監視システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子計器に関する技術分野、具体的には電力計及び電力監視システムに関する発明である。すなわち、電力測定処理及び演算処理とネットワークを通じた通信処理とを同時に行えるネットワーク接続電力計及びこのような電力計を備えた電力監視システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
エネルギー使用量を削減するためには、電気設備毎または建物の特定範囲毎の電気エネルギーの使用量を正確且つ安価に測定することが必要である。電気設備など端末負荷の電気エネルギー使用量を測量する装置として、マイクロプロセッサを用いたデジタル式電力計が提案されている（特許文献１）。特許文献１に記載のデジタル式電力計は、入力電圧波形及び入力電流波形をサンプリングしてＡ／Ｄ変換を行い、デジタル変換された電圧データ及び電流データを乗算して瞬時電力を求め、サンプル期間内の平均電力を求め、平均電力の積和算結果を時間換算して積算電力を求めるようにしている。デジタル式電力計は、デジタルサンプリング及び電力演算を同時に行うことができ、複数信号システムを実現しやすく、機械式電力計に比べ精度が高いなどの特徴を有している。
【特許文献１】特開平５−１７２８５９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１に記載のデジタル式電力計では、遠隔制御ができないため、現場に出向いて電気設備の電気使用状況を読み取る必要がある。また、入力電圧波形及び入力電流波形を切れ目なくサンプリングするのではなく、一定期間だけサンプリングしているためサンプリングデータに誤差が発生する恐れがある。
【０００４】
本発明の目的は、インターネットを介して電気設備の電力使用量を監視、制御することができる安価で精度の高い電力計を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
発明１に係る電力計は、センサーモジュールと通信モジュールと一つのマイクロプロセッサとを備えている。ここで、センサーモジュールにおいては、電気設備の電圧及び電流のサンプリングを行い、サンプリングされた測定値から電流データ、電圧データ、電力データの演算を行う。一方、通信モジュールにおいては、センサーモジュールとのデータ交換及びＴＣＰ／ＩＰプロトコルによるネットワーク通信処理を行う。そのうち、センサーモジュールにおける電圧及び電流のサンプリング処理と演算処理及び通信モジュールにおけるセンサーモジュールとのデータ交換とネットワーク通信処理は一つのマイクロプロセッサにより制御されている。
【０００６】
通常、ネットワークに接続されている電力計においては、センサーモジュールに設けられた一つのマイクロプロセッサにより電圧及び電流のサンプリング処理と演算処理を制御し、通信モジュールに設けられたもう一つのマイクロプロセッサにより、通信モジュールとセンサーモジュールとのデータ交換及びネットワーク通信処理を制御するように構成されている。
【０００７】
しかし、発明１に係る電力計では、一つのマイクロプロセッサにより、センサーモジュールにおける電圧及び電流のサンプリング処理と演算処理及び通信モジュールにおけるセンサーモジュールとのデータ交換とネットワーク通信処理を処理することができる。したがって、電力計全体のコストを削減することができる。
【０００８】
発明２に係る電力計は、発明１に係る電力計において、電圧及び電流のサンプリング処理（Ｐ１）が行われる際、データの演算処理（Ｐ２）、及び通信モジュールとセンサーモジュールとのデータ交換及びネットワーク通信処理（Ｐ３）は待機状態になり、データの演算処理（Ｐ２）が行われる際、電圧及び電流のサンプリング処理（Ｐ１）、及び通信モジュールとセンサーモジュールとのデータ交換及びネットワーク通信処理（Ｐ３）は待機状態になり、通信モジュールとセンサーモジュールとのデータ交換及びネットワーク通信処理（Ｐ３）が行われる際、電圧及び電流のサンプリング処理（Ｐ１）及び前記データの演算処理（Ｐ２）は待機状態になるようにマイクロプロセッサによる制御が行われている。
【０００９】
マイクロプロセッサは、フラッシュメモリとＲＡＭとを有しており、電圧及び電流データサンプリングは、ダイレクトメモリアクセス（ＤＭＡ）サンプリングにより行われるように構成されている。ここで、電圧及び電流データサンプリング処理（Ｐ１）、データの演算処理（Ｐ２）、及び通信モジュールとセンサーモジュールとのデータ交換及びネットワーク通信処理（Ｐ３）はそれぞれ割り込みにより起動され、一つのマイクロプロセッサにより、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３の処理を実現することができる。
【００１０】
発明３に係る電力計は、発明２に係る電力計において、センサーモジュールがそれぞれ独立した複数の電気設備の電圧及び電流のサンプリングができるよう構成されており、複数の電気設備のサンプリング処理（Ｐ１，Ｐ１'，Ｐ１"）を時分割により処理するように、マイクロプロセッサによる制御が行われている。
【００１１】
ここでは、一つの電気設備の電力データ計測のみならず、それぞれ独立した複数の電気設備の電圧及び電流のサンプリングができるよう構成することで、電力計の使用効率を向上させることができる。
【００１２】
発明４に係る電力計は、発明３に係る電力計において、センサーモジュールは、電圧及び電流をサンプリングする電気設備を切り替える切換部を有し、演算処理（Ｐ２）またはネットワーク通信処理（Ｐ３）を行う前にサンプリングする電気設備を切り替えるようマイクロプロセッサによる制御が行われている。
【００１３】
ここでは、複数の電気設備のうち、特定の電気設備について電圧及び電流のサンプリング処理（Ｐ１）を行う際、まず切換部により電気設備の切り替えを行うことで、後で行う演算処理（Ｐ２）またはネットワーク通信処理（Ｐ３）に係る電気設備を特定することができるようにしている。
【００１４】
発明５に係る電力計は、発明１に係る電力計において、マイクロプロセッサによる制御は、電源周期に基づいて電圧及び電流のサンプリング処理の時間間隔を調整するように構成されている。
【００１５】
ここでは、一つのマイクロプロセッサにより、電圧及び電流のサンプリング処理と演算処理及びセンサーモジュールとのデータ交換とネットワーク通信処理を行うようになっている。よって、入力電圧波形及び入力電流波形を切れ目なくサンプリングするのではなく、一定期間だけサンプリングしているため、サンプリングデータに誤差が発生する恐れがある。そこで、発明５に係る電力計では、電源周期に基づいて電圧及び電流のサンプリング処理の時間間隔を調整するように構成し、最適なサンプリング間隔を求めて、その間隔でサンプリング処理を行うことにより、サンプリングデータに発生する誤差を最低限に抑えることができる。
【００１６】
発明６に係る電力計は、発明１に係る電力計において、マイクロプロセッサによる制御は、電源周期及びサンプリング間隔または、１周期の最終サンプリング間隔に基づいて電流データ、電圧データまたは電力データの補正を行うように構成されている。
【００１７】
ここでは、入力電圧波形及び入力電流波形を切れ目なくサンプリングするのではなく、一定期間だけサンプリングすることにより発生するサンプリングデータの誤差を抑えるため、電流データ、電圧データまたは電力データの補正を行うようにしている。その際、電源周期及びサンプリング間隔または、１周期の最終サンプリング間隔に基づいて電流データ、電圧データまたは電力データの補正を行うことで、サンプリングデータに発生する誤差を最低限に抑え、電力計の精度を高めることができる。
【００１８】
発明７に係る電力計は、発明６に係る電力計において、マイクロプロセッサによる制御は、電流または電圧の１周期のサンプリングの最終測定値に基づいて電流データまたは電圧データまたは電力データの補正を行うように構成されている。
【００１９】
ここでは、サンプリングデータに発生する誤差を抑えるため、電流または電圧のサンプリングの最終測定値に基づいて電流データまたは電圧データまたは電力データの補正を行うよう、マイクロプロセッサにより制御を行う。したがって、最適な補正値を得ることができ、電力計の精度を高めることができる。
【００２０】
発明８に係る電力計は、発明１に係る電力計において、マイクロプロセッサの実装基板は、電源回路と、アナログ回路と、デジタル回路とを備えており、電源回路とアナログ回路とデジタル回路とは共通のグランド連結部を有している。
【００２１】
ここでは、例えば電源回路のアース部とアナログ回路のアース部及びデジタル回路のアース部とが一つの連結部でアースされている。もし、それぞれ異なるアース部でアースされた場合、それぞれのアース部における誤差が発生しやすい。ここでは、電源回路とアナログ回路とデジタル回路とは共通の連結部を有することで、連結部間の誤差の発生を抑え、電力計の精度を高めることができる。
【００２２】
発明９に係る電力計は、発明８に係る電力計において、アナログ回路の増幅回路は差動増幅回路である。
【００２３】
発明１０に係る電力計は、発明１に係る電力計において、通信モジュールはＷｅｂサーバをさらに備えており、Ｗｅｂサーバページにおいて、測定した電力パラメータ値は更新可能である。
【００２４】
ここでは、電力計の通信モジュールにＷｅｂサーバをさらに備えることで、ネットワークを介して、電力計で測定した電力パラメータを送信することができる。
【００２５】
発明１１に係る電力監視システムは、センサーモジュールと通信モジュールと一つのマイクロプロセッサとを有する電力計と、クライアント監視装置とを備えている。そのうち、クライアント監視装置は、ネットワークを介して、通信モジュールから受信したデータの表示、データの保存または電力計の管理を行う電力計管理ソフト備えている。
【００２６】
発明１２に係る電力監視システムは、発明１１に係る電力監視システムにおいて、電力計管理ソフトは、クライアント監視装置で実行されるようにプログラミングされているとともに、電力計の通信モジュールのＷｅｂサーバからネットワークを通じてクライアント監視装置に転送され実行される。
【００２７】
発明１３に係る電力監視システムは、発明１１または発明１２のいずれかに係る電力監視システムにおいて、クライアント監視装置は記憶部を備えており、電力計管理ソフトは、ネットワークに接続される複数の電力計で測量した測定値、算出値を長時間収集できるとともに、電力計の通信モジュールのＷｅｂサーバから転送されたデータを収集し且つ保存することができるように構成されている。
【００２８】
発明１４に係る電力監視システムは、発明１１から発明１３のいずれかにに係る電力監視システムにおいて、電力計管理ソフトは、データ収集サンプリング開始時間、データ収集停止時間及びデータ収集サンプリングの時間間隔を設定することができるように構成されている。
【００２９】
発明１５に係る電力監視システムは、発明１４に係る電力監視システムにおいて、  電力計管理ソフトは、測定値とともに測定現在時刻をクライアント監視装置の記憶モジュールに保存することができるように構成されている。
【００３０】
発明１１から発明１５に係る電力監視システムは、センサーモジュールと通信モジュールとを有する電力計と、クライアント監視装置とを備えており、クライアント監視装置は、ネットワークを介して、通信モジュールから受信したデータの表示、データの保存または電力計の管理を行う電力計管理ソフト備えている。したがって、ネットワークを介して、発明１から発明１０のいずれかに記載の電力計の管理を行うことができる。
【発明の効果】
【００３１】
以上の説明で述べたように、本発明によれば、以下の効果が得られる。
【００３２】
発明１に係る電力計は、一つのマイクロプロセッサにより、センサーモジュールにおける電圧及び電流のサンプリング処理と演算処理及び通信モジュールにおけるセンサーモジュールとのデータ交換処理とネットワーク通信処理を処理することができる。したがって、電力計全体のコストを削減することができる。
【００３３】
発明２に係る電力計は、電圧及び電流データサンプリング処理（Ｐ１）、データの演算処理（Ｐ２）、及び通信モジュールとセンサーモジュールとのデータ交換処理及びネットワーク通信処理（Ｐ３）はそれぞれ割り込みにより起動され、一つのマイクロプロセッサにより、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３の処理を実現することができる。
【００３４】
発明３に係る電力計は、発明２に係る電力計において、一つの電気設備の電力データのみならず、それぞれ独立した複数の電気設備の電圧及び電流のサンプリングができるよう構成することで、電力計の使用効率を向上させることができる。
【００３５】
発明４に係る電力計は、複数の電気設備のうち、特定の電気設備について電圧及び電流のサンプリング処理（Ｐ１）を行う際、まず切換部により電気設備の切り替えを行うことで、サンプリング後で行う演算処理（Ｐ２）またはネットワーク通信処理（Ｐ３）に係る電気設備を特定することができるようにしている。
【００３６】
発明５に係る電力計は、電源周期に基づいて電圧及び電流のサンプリング処理の時間間隔を調整するように構成し、最適なサンプリング間隔を求めて、その間隔でサンプリング処理を行うことにより、サンプリングデータに発生する誤差を最低限に抑えることができる。
【００３７】
発明６に係る電力計は、電源周期及びサンプリング間隔または、１周期の最終サンプリング間隔に基づいて電流データ、電圧データまたは電力データの補正を行うことで、サンプリングデータに発生する誤差を最低限に抑え、電力計の精度を高めることができる。
【００３８】
発明７に係る電力計は、電流または電圧の１周期のサンプリングの最終測定値に基づいて電流データまたは電圧データまたは電力データの補正を行うよう、マイクロプロセッサにより制御を行う。したがって、最適な補正値を得ることができ、電力計の精度を高めることができる。
【００３９】
発明８に係る電力計は、電源回路とアナログ回路とデジタル回路とは共通の連結部を有することで、連結部間の誤差の発生を抑え、電力計の精度を高めることができる。
【００４０】
発明９に係る電力計は、発明８に係る電力計において、アナログ回路の増幅回路は差動増幅回路である。
【００４１】
発明１０に係る電力計は、電力計の通信モジュールにＷｅｂサーバをさらに備えることで、ネットワークを介して、電力計で測定した電力パラメータを送信することができる。
【００４２】
発明１１から発明１５に係る電力監視システムは、センサーモジュールと通信モジュールとを有する電力計と、クライアント監視装置とを備えており、クライアント監視装置は、ネットワークを介して、通信モジュールから受信したデータの表示、データの保存または電力計の管理を行う電力計管理ソフト備えている。したがって、ネットワークを介して、発明１から発明１０のいずれかに記載の機能の管理を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
本発明に係る電力計及び電力監視システムについて、添付図及び実施例に基づいて説明する。
【００４４】
図１は、単相２線の電気回路の電力と三相３線の電気回路の電力とを同時に測定可能な本発明に係る電力計１００の外観図である。ここで、電力計の本体フレーム１には、複数の連結部１１が設けられている。ここで、単相２線の電気回路の電流センサー２と変圧器３及び三相３線の電気回路の電流センサー６、７と変圧器４はそれぞれ電線を通じて連結部１１に連結されている。
【００４５】
図１（ａ）に示すように、単相２線の電気回路と三相３線の電気回路とは互いに独立したチャネルになっている。したがって、クライアント監視装置は必要に応じて、電気設備の電気回路のタイプを設定し、例えば単相２線、単相３線と三相３線等の電気回路がある線間電圧９、１０が２４０Ｖより小さい場合、図１中の変圧器３、４を省略することができる。電流センサー２、６、７は図1（ｂ）に示すクランプ式であるため、追加の配線工事なしに容易に取り付けることができる。
【００４６】
また、この電力計は任意のチャネルを単独で測定することができる。その際、測定対象となっていないチャネルからの信号は入力されない。さらに当該電力計はチャネル１またはチャネル２からの電圧を当該電力計の電源モジュールの入力とすることで、当該電力計に電源供給することができるので、別途電源を設ける必要がない。
【００４７】
図２は、本発明に係る電力計１００のシステムブロックである。図２に示すように、電力計１００は、センサーモジュール１２と通信モジュール１３とを備えている。
センサーモジュールＳＴＩＭ１２は、図示しない内蔵変圧器、電子データベースＴＥＤＳ１２ａ、データ交換用レジスタ１２ｂ、電気パラメータの計算器１２ｃ、アナログ信号調節器１２ｄを備えており、電気設備の電気信号（電流と電圧）パラメータのサンプリング処理、サンプリングしたパラメータの演算処理等を行うと同時に電力計の管理も行う。電気設備の電気信号は、外部の電流センサー２、６、７及び内蔵変圧器により微弱交流信号として入力される。
【００４８】
入力された微弱交流信号は、アナログ信号調節器１２ｄにより、０〜５Ｖの直流信号に転換される。電気パラメータの計算器１２ｃは０〜５Ｖの直流信号に対してサンプリングを行い、サンプリングの電圧瞬間値と電流瞬間値によって電圧有効値、電流有効値、力率、周波数、有効電力、力率、積算有効電力と積算無効電力などの演算を行う。電子データベースＴＥＤＳ１２ａは、電力計のＩＰアドレス、ＭＡＣアドレス、電力計が測定する電気設備の電気回路のタイプの認識、使用している変圧器と電流センサ−の変圧比、変流比の設定、電気設備の電力使用量の管理などを行うためのものである。
【００４９】
通信モジュールＮＣＡＰ１３は、データ交換用レジスタ１３ａ、ＴＣＰ／ＩＰ用処理プロセッサ１３ｂ、Ｗｅｂサーバ１３ｃ、ＴＣＰ／ＩＰ用インターフェース１３ｄ、ネットワークコントローラ１３ｅ等を備えており、センサーモジュールと通信モジュールとのデータ交換及びネット通信処理を行うためのものである。ここで、ネットワークコントローラ１３ｅは、電力計とＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）とのインタフェースとして、ネットワークデータを送信、受信するためのものである。
【００５０】
ＴＣＰ／ＩＰ用インターフェース１３ｄは、アドレス解析プロトコルＡＲＰ、インターネットプロトコルＩＰ、ユーザー・データ・プロトコルＵＤＰ、ネットワークメッセージ制御プロトコルＩＣＭＰ、伝送制御プロトコルＴＣＰ及びハイパーテキスト転送プロトコルＨＴＴＰを実現し、ネットワークデータの解析とパッケージ処理を行う。
【００５１】
データを受信する時、ＴＣＰ／ＩＰ用処理プロセッサ１３ｂにより、ネットワークコントローラ１３ｅの受信バッファからデータを読み込み、当該データに対して、リンク層、ネットワーク層、トランスポート層、アプリケーション層のそれぞれに対応するヘッダ処理、パケット処理、データ処理等を行う。
【００５２】
データを送信する時、ＴＣＰ／ＩＰ用処理プロセッサ１３ｂは、前記受信時とは逆のプロセスでヘッダ処理、パケット処理、データ処理等を行い、送信データを作成する。ネットワークコントローラ１３ｅの送信バッファに当該送信データを書き込み、送信命令によりデータ送信を行う。
【００５３】
Ｗｅｂサーバー１３ｃはホームページの管理を行うとともに、ホームページ表示用のファイルを記憶装置に記憶させる。記憶装置としては、たとえば、ＦＬＡＳＨメモリ装置等を用いる。
【００５４】
ここで、センサーモジュール１２と通信モジュール１３とは、１つのマイクロプロセッサ６０を共用しており、マイクロプロセッサ６０は、データの演算処理Ｐ２、及び通信モジュールとセンサーモジュールとのデータ交換処理及びネットワーク通信処理Ｐ３を行う。
【００５５】
図３は、本発明に係る電力計１００のセンサーモジュール部分の電気回路ブロックである。図３に示すように、本発明に係る電力計１００のセンサーモジュールは、主に、スイッチ電源モジュール電気回路１６、メモリモジュール電気回路１５、ＣＰＵモジュール電気回路１４、ネットワーク・インタフェース・モジュール電気回路１７と信号切り替え処理モジュール電気回路１８により構成されている。
【００５６】
ここで、スイッチ電源モジュール電気回路１６、ＣＰＵモジュール電気回路１４、信号切り替え処理モジュール電気回路１８は、共通の連結部によりグランドにアースされている。また、信号替え処理モジュール電気回路１８の増幅回路は、差動増幅回路である。
【００５７】
また、スイッチング電源モジュール電気回路１６、ＣＰＵモジュール電気回路１４、信号切り替え処理モジュール電気回路１８は、それぞれ互いに影響されないアナログ回路用の電源及びＧＮＤ、デジタル回路用の電源及びＧＮＤを持っており、アナログ回路用の電源とデジタル回路用の電源は共通の連結部で接続され、かつ、アナログ回路用のＧＮＤとデジタル回路用のＧＮＤは共通の連結部で接続されている。つまり、いわゆる１点ＧＮＤにより接続されている。したがって、アナログ回路とデジタル回路の独立性が高く、不要なノイズが他の部分の電気回路へ混入することが少なく、安定した信号処理回路を実現することができる。
【００５８】
さらに、信号切り替え処理部の入力段に設けられ、入力信号を増幅する回路は、差動増幅回路により構成されている。図２に示した外部の電流センサー２、６、７により取得された０〜３０ｍＡの交流電流信号及び内蔵変圧器より取得された交流弱電圧信号Ａはアナログ信号調整器１２ｄを経過した後、０Ｖ〜５Ｖの微弱電気信号に転換される。
切り替え電気回路１８ｃは、マイクロプロセッサ６０の指令により、ＣＰＵモジュール回路１４への入力を入力電気回路１（１８ａ）又は電気回路２（１８ｂ）のいずれかに切り替える。
【００５９】
マイクロプロセッサ６０は、チャネル１とチャネル２に対するサンプリング処理及びＡ／Ｄ変換処理の時間間隔を設定し、サンプリング・データに対して演算処理を行って、電気パラメータの数値を算出する。また、ＣＰＵモジュール電気回路１４は、電気パラメータのサンプリング処理と演算処理の他、ＴＣＰ／ＩＰプロトコル用処理も行う。
【００６０】
メモリモジュールの電気回路１５は、たとえば、５１２ＫＢのＦＬＡＳＨメモリと３２ＫＢのＳＲＡＭから構成されており、ＦＬＡＳＨメモリとＳＲＡＭはそれぞれ英文、中文のホームページと臨時のデータを保存するのに用いられる。ネットワーク・インタフェース・モジュール電気回路１７は、電力計１００とＩｎｔｅｒｎｅｔとの間のインタフェースを構成し、電力計１００と外部との情報交換を実現する。電源モジュール１６は、例えば、チャネル１の電圧を入力し、整流フィルタを経て５Ｖの直流電圧を出力し、もって電力計の電源とする。
【００６１】
図４（ａ）は、電流 センサー２、６、７により取得した電流信号の波形、内蔵変圧器により取得した電圧信号とを表わしており、１９は電圧信号、２０は電流信号である。図４（ｂ）は、電圧信号を演算増幅回路によりパルス整形することで生成されたパルス信号２１である。
【００６２】
該パルス信号はマイクロプロセッサの外部割り込み端子に送られ、該パルス信号の立ち下がりエッジでマイクロプロセッサの割り込み処理を行い、当該割り込み処理によりサンプリング処理等が行われる。
【００６３】
割り込みのリセット処理が行われた後、マイクロプロセッサ６０により、データの演算処理Ｐ２、及び通信モジュールとセンサーモジュールとのデータ交換処理及びネットワーク通信処理Ｐ３などが実行され、この一連の処理が測定チャネル毎に繰り返し実行される。
【００６４】
図４のうち、電圧信号１９により生じた同時性のパルス信号２１は、マイクロプロセッサ６０のカウンター信号源とされる。リセットされた際、ＩＰ電力計の３つの工程Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３は待機状態にある。電圧信号の第１周波が送られた際、すなわちｔ0時刻においては、マイクロプロセッサ６０の外部割り込み端子にはレベル変化にともなう割り込みが発生する。割り込み処理過程でサンプリング標識が１に設定され、電圧電流信号のサンプリングＰ１工程が開始される。電圧信号１９の第１周波において、マイクロプロセッサ６０はチャネル１（１８ａ）の電圧信号１９と電流信号２０に対してサンプリングを行い、サンプリングのデータをＲＡＭに保存する。サンプリング処理Ｐ１工程が実行される場合、Ｐ２、Ｐ３は待機状態となる。ｔ1時刻において、マイクロプロセッサ６０の外部割り込み端子には再度レベル変化にともなう割り込みが発生する。割り込み処理過程でサンプリング標識が０に設定されると同時に、電気パラメータ演算標識が１に設定され、Ｐ２工程が実行され、Ｐ１、Ｐ３は待機状態となる。マイクロプロセッサ６０は、サンプリングされた電圧信号、電流信号に基づいて有効電圧値、有効電流値など８つの電気パラメータ値を計算する。電気パラメータ値の計算が終了すると、有効電力、無効電力の累積値はマイクロプロセッサ内部データＦＬＡＳＨメモリに記憶される。
【００６５】
ｔ2時刻において、電気パラメータ演算標識が０に設定された場合、Ｎ-２の電圧周期内において、Ｐ１、Ｐ２は待機状態となり、Ｐ３工程が実行される。マイクロプロセッサ６０はクライアント監視装置からの要求に応じて通信処理を行う。ここで、時刻ｔ2は不確定値であり、電圧信号の周波数及び計算量によって決められ、電気パラメータ演算時間は１または２の周波内である。Ｎ-２周波でネット通信処理が終了した後、マイクロプロセッサ６０は異なるチャネルに切り替え、同様の処理を行う。このようなサイクルが繰り返されることにより、一つのマイクロプロセッサを用いて、時分割処理により電圧電流信号のサンプリング処理Ｐ１、電気パラメータ値の計算処理と保存処理Ｐ２、ネット通信処理Ｐ３を実現することができる。
【００６６】
図５は、電圧電流信号のサンプリング処理Ｐ１工程を示している。ここで、１９’は電圧信号、２０’は電流信号である。外部割り込み過程でサンプリング標識を１に設定した後、マイクロプロセッサのタイマーがスタートされる。このとき、セット時間はΔＴに、タイマーのモードは連続カウンタモードに設定される。
【００６７】
セット時間に達すると、タイマー割り込みが発生し、ＤＭＡ（Ｄｉｒｅｃｔ  Ｍｅｍｏｒｙ  Ａｃｃｅｓｓ）処理により電流信号および電圧信号のサンプリング処理が開始される。
【００６８】
サンプリング終了後、サンプリング結果を指定されたメモリに記憶させる。次回のタイマーの割り込みが発生するまで待機し、タイマー割り込みが発生すると、次のＤＭＡ処理によるサンプリングをスタートさせ、サンプリング標識が解除されるまで行う。
【００６９】
ここでは、電流信号のサンプリング漏洩の補正を例に、電圧信号及び電流信号のサンプリング漏洩を補正する方法について説明する。
【００７０】
ここでは、電流信号及び電圧信号のサンプリングミスにより実効値に誤差が生じる現象（以下、「サンプリング漏洩」という。）を補正する方法について説明する。
【００７１】
通常、連続する電圧信号ｕの実効値は、式（１）に基づいて計算される。
【００７２】
【数１】
2007327961.tif 000003
【００７３】
離散時間でサンプリングした電圧値（サンプリング数はＮとする。）により電圧信号ｕの実効値を求める場合、式（２）に基づいて電圧信号の実効値が計算される。
【００７４】
【数２】
2007327961.tif 000004
【００７５】
式(２)においては、電圧信号ｕの信号周期が図６で示したように、Ｎのサンプル周期に均等に分けられると仮定する。しかし、実際の使用環境において、入力信号の信号周期は常に一定ではなく、ズレが生ずる場合がある。また、信号処理回路が不安定であると、信号周期にわずかな変化が発生する原因になっており、信号周期ＴがＮのサンプル周期に均等に分けられることを保証することは難しい。このため、式（２）による計算結果には誤差が発生しやすい。これが図７で示したいわゆるサンプリング漏洩である。図７（ａ）は電圧信号のパルス信号を表している。図７（ｂ）において、１９ａは電圧信号を表し、２０ａは電流信号を表している。図７（ｃ）は、図７（ｂ）の破線の部分を拡大したものである。図７において、電圧及び電流の信号周期はサンプル周期ＴＳによって均等に分けられていない。すなわち、ｔ１とｔ２との間の間隔はサンプル周期ＴＳより短いため、サンプリング漏洩が発生している。図７（ｃ）における斜線部分Ａ及びＢは、それぞれ電圧信号のサンプリング漏洩および電流信号のサンプリング漏洩を表している。
【００７６】
そこで、式（３）に基づいて電流信号の実効値を計算することにより、電流信号のサンプリング漏洩を補正し、サンプリングの精度を確保することができる。
【００７７】
これにより誤差の少ない電流信号の実効値を取得することができる。なお、電圧値についても同様の補正により誤差の少ない電圧信号の実効値を取得することができる。
【００７８】
【数３】
2007327961.tif 000005
【００７９】
また、図７から分るように、ｉ0＝ｉNである。ｔ２とｔ１間の間隔を微小にした場合、ｉN≒ｉN-1と仮定することができる。したがって、式（３）から次の式（４）が得られる。
【００８０】
【数４】
2007327961.tif 000006
【００８１】
式(４)において、（ｔ2−ｔ1）は未知数である。この未知数は、Ｔ、ＴＳ及びＮを用いて計算しても良いし、別の方法としてｔ２とｔ１間の間隔を計算するため、外部割込み発生時ｔ２に例えば、２進カウンターのカウンター値を読み取る。そして、２進カウンターのカウント値の増加によって、ｔ２とｔ１間の時間間隔を計算する方法もある。理論上、上記の補正により電流信号のほぼ正確な値を得ることができる。
【００８２】
次に、電力監視システムについて説明する。図８に示す電力監視システム２００は、図２に示したセンサーモジュール１２と通信モジュール１３とを備えた電力計１００に、通信モジュール１３から受信したデータの表示、データの保存または電力計１００の管理を行う電力計管理ソフトを備えたクライアント監視装置６０がさらに加えられたものである。
【００８３】
図９は、クライアントのクライアント監視装置８０と電力計１００のＷｅｂサーバ１３ｃとのやりとりを示したものである。まず、クライアント監視装置８０から電力計１００のＷｅｂサーバ１３ｃに通信開始要求（Ｒｅｑｕｅｓｔ）を行うと、Ｗｅｂサーバ１３ｃからクライアント監視装置８０に対して応答（ＡＣＫ）がなされる。その後、クライアント監視装置８０からデータの転送要求がなされると、Ｗｅｂサーバ１３ｃからクライアント監視装置８０へデータが転送され、クライアント監視装置８０に図１０に示した画面が表示される。画面の上部に電力計の配置に関する３つのアイコンがある：電気回路のタイプとＰＴ／ＣＴ比の読み取り２２、電気回路のタイプとＰＴ／ＣＴ比の設定２３、積算有効電力／積算無効電力のリセット２４である。
【００８４】
クライアント監視端末装置８０で“電気回路のタイプとPT/CT率の読み取り”タブ２２内の読み取りアイコンをクリックすると、アイコンの表示領域２５で電力計の２本の通路の電気回路のタイプとＰＴ／ＣＴ比が表示される。“電気回路のタイプとＰＴ／ＣＴ比の設定”タブ２３アイコンをクリックすると、図１１に示したような画面が図１０中のアイコン表示領域２５に表示される。ここで、クライアント監視装置８０では、電力計の２本のチャネルの電気回路のタイプとＰＴ／ＣＴ率をそれぞれ設定することができる。また、プルダウン・メニューを通じて電気回路のタイプを単相２線、単相３線と三相３線の間で選択することができる。
【００８５】
“積算有効電力/積算無効電力リセット”２４タブをクリックすると、図１２に示したような画面が図１０中のアイコン表示領域２５に表示され、異なった組合せにより２本のチャネルの累計値をクリアすることができる。チャネルの選択２７は電力計の２本のチャネルの間で選択され、あるチャネルが選択された場合、選択されたチャネルの電気パラメータの数値として現在値２９と積算値３０とが表示される。電力計の性能を高めるため、上述したクライアント監視端末装置８０と電力計１００との間のデータ交換処理はすべてＵＤＰにより行っている。クライアント監視端末装置８０は一秒ごとにＵＤＰにより、電力計１００にデータの転送要求をし、Ｗｅｂページ上に表示するデータの更新を行う。
【００８６】
電力計管理ソフトは“データ収集ソフトウェア”（図１３）と“ＩＰアドレス設定とＷｅｂサーバーアップロードソフトウェア”（図１４と図１５）とを備えている。
【００８７】
“データ収集ソフトウェア”はＬＡＮにおいて、電力計が採集するデータを長い時間にわたって収集するためのものである。このソフトウェアを使用して、電気設備の電気使用状況データを収集することができ、収集したデータをＣＳＶフォーマットのファイルに保存することができ、クライアントが設備整備を行う際に参照することができる。図１３に示した画面では、ＬＡＮにおける８つの電力計１００のデータを同時に収集して、ＩＰアドレスの入力区３２で電力計のＩＰアドレスを入力することができる。時間設置区３３では、データサンプリングの開始時間、停止時間及びサンプリング間隔を設定することができる。一つの電力計１００のデータは１つのファイルで保存し、ファイルのディレクトリを随意選択して保存することができる。ファイル名は、サンプリング開始時間と個々の電力計のＩＰアドレスの組合せである。１つのデータを収集する毎に、クライアントは電力計１００にＵＤＰパケットを送信してデータ転送要求を行い、電力計１００ではＵＤＰにより、最新の電気パラメータの数値データをクライアント監視端末装置６０に送信する。
【００８８】
図１４に示すように、“ＩＰアドレス設定とホームページアップロードソフトウェア”は、ＬＡＮにおいて指定された電力計１００のＩＰアドレスＡＡＡを指定するためのものである。
【００８９】
クライアント監視端末装置６０は、通信先とする電力計１００のＩＰアドレスを設定し、ＡＡＩＰアドレスＡを用い、電力計１００と通信を行う。
【００９０】
通信先である電力計１００は、センサーモジュール１２のＩＥＥＥ１４５１準拠の電子データベースＴＥＤＳ（Ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｄａｔａ  Ｓｈｅｅｔ）に対応するデータを取得し、ＴＥＤＳ形式のデータとして記憶する。
【００９１】
電力計１００で取得したＴＥＤＳ形式のデータは、クライアント監視端末装置６０で通信を介して、閲覧することができる。
【００９２】
例えば、電力計１００のＷｅｂサーバ１３ｃでＴＥＤＳ形式のデータからＨＴＭＬ形式のデータを生成し、クライアント監視端末装置６０で閲覧できるようにＨＴＴＰによる通信を行うことができる。この場合、ＴＥＤＳ形式のデータが更新される度に電力計１００で生成されたＨＴＭＬ形式のデータも更新して、メモリモジュール１５に記憶しておき、それをクライアント監視端末装置６０が電力計１００のＷｅｂサーバ１３ｃに対して閲覧要求を出すことで、クライアント監視端末装置１００での取得データの更新も行うことができる。
【００９３】
また、電力計１００のＷｅｂサーバ１３ｃにＴＥＤＳ形式データをリアルタイム表示させるＪＡＶＡ（登録商標）アプレットを用意しておき、クライアント監視端末装置６０で当該アプレットをダウンロードし、動作させることで、リアルタイムにクライアント監視端末装置６０で電力計１００のセンサーモジュール１２で取得したデータを閲覧できるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００９４】
【図１】（ａ）電力計の外観概略図            （ｂ）センサー連結部拡大図
【図２】電力計のシステムブロック図
【図３】電力計の電気回路ブロック図
【図４】（ａ）電圧信号及び電流信号の波形を表す図            （ｂ）電圧パルス信号を表す図
【図５】電圧信号及び電流信号のサンプリング過程を表す図
【図６】電圧信号の信号周期を表す図
【図７】（ａ）電圧パルス信号を表す図            （ｂ）電圧信号及び電流信号サンプリングの漏洩を表す図            （ｃ）図７（ｂ）の破線部分の拡大図
【図８】電力計監視システム概略図
【図９】電力計監視システムの通信模式図
【図１０】電力計Ｗｅｂサーバからダウンロードした画面
【図１１】電気回路のタイプとＰＴ／ＣＴ率を表す表示画面
【図１２】積算有効電力／積算無効電力リセット時の表示画面
【図１３】データ収集時の表示画面
【図１４】ＩＰ配置を表す表示画面
【図１５】Ｗｅｂサーバーアップロードを表す表示画面
【符号の説明】
【００９５】
１      電力計の本体フレーム
２      チャネル１の電流センサー
３      チャネル１の変圧器
４      チャネル２の変圧器
５      ＲＪ―４５インタフェース
６      チャネル２の第１電流センサー
７      チャネル２の第２電流センサー
８      ネット連結線
９      単相２線の電力線
１０    三相３線の電力線
１１    変圧器及び電流センサーの連結部
１２    センサーモジュール
１３    通信モジュール。
１４    マイクロプロセッサモジュール電気回路
１５    メモリのモジュール電気回路
１６    スイッチ電源モジュール電気回路
１７    ネットワークインタフェースモジュール電気回路
１８    信号切り替え処理モジュール電気回路
１８ａ  電気回路１の信号処理モジュール電気回路
１８ｂ  電気回路２の信号処理モジュール電気回路
１８ｃ  電気回路１と電気回路２の切り替え電気回路。
１９    電圧信号
２０    電流信号
２１    電圧パルス信号
２２    電気回路のタイプとＰＴ／ＣＴ比を読み取るアイコン
２３    電気回路のタイプとＰＴ／ＣＴ比を設定するアイコン
２４    積算電力と積算無効電力をリセットするアイコン
２５    アイコンの表示区
２６    選択チャネルの電気回路タイプ表示アイコン
２７    チャネル選択アイコン
２８    現在時表示
２９    現在値
３０    積算値
３１    電力計の個数選択アイコン
３２    電力計のＩＰアドレス入力領域
３３    時間設定領域
３４    保存ファイルのパス設定領域
３５    スタートと停止ボタン
３６    状態バー
６０    マイクロプロセッサ
８０    クライアント監視措置
１００  電力計
２００  電力計監視システム
【図１】
2007327961.tif 000007
【図２】
2007327961.tif 000008
【図３】
2007327961.tif 000009
【図４】
2007327961.tif 000010
【図５】
2007327961.tif 000011
【図６】
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【図７】
2007327961.tif 000013
【図８】
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【図９】
2007327961.tif 000015
【図１０】
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【図１１】
2007327961.tif 000017
【図１２】
2007327961.tif 000018
【図１３】
2007327961.tif 000019
【図１４】
2007327961.tif 000020
【図１５】
2007327961.tif 000021