(57)【要約】  【課題】給電系統に設置された電流センサから送ってくるダイナミックに変動する電流センサ毎に精度良く電流を測定記録する。  【解決手段】センサーユニット１１は、データセンタのＩＴ機器の給電系統に複数設置され、その給電系統に設けられるＡＣ電流センサ１２と、そのセンサ１２の出力を整流する整流部１３と、その整流部１３の出力をデジタル変換するＡＤ変換部１４と、そのＡＤ変換部１４の出力を上位装置に送るインタフェース部１５とから構成される。センサ制御ユニット２１は、複数設置されたセンサーユニット１１からの信号を受け取るインタフェース部２２ａ〜２２ｎと、インタフェース部からの信号を選択する選択部２３と、上位装置からの命令及びデータを受け、また上位装置に命令に対応したデータを送る上位インタフェース部２４と、不揮発性メモリ２５とクロックの為の発信器２６を接続するマイクロプロセッサ２７とから構成される。  【選択図】図１
2009098060.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の給電系統と、
これら給電系統にそれぞれ設置されるＡＣ電流センサ、このセンサで検出された出力を整流する整流部、この整流部の出力をデジタル変換するＡＤ変換部、このＡＤ変換部の出力を上位装置に送るインタフェース部を有する複数設置された電流センサーユニットと、
これら複数設置された電流センサーユニットからの信号を受け取る複数のインタフェース部、これらインタフェース部からの信号を選択する選択部、上位装置からの命令及びデータを受け、また上位装置に前記命令に対応したデータを送ることが出来る上位インタフェース部、不揮発性メモリとクロックの為の発信器を接続し、選択部で選択した信号から電流値を演算計測するマイクロプロセッサを有する電流センサ制御ユニットとから構成されたことを特徴とする電流測定装置。
【請求項２】
前記電流センサ制御ユニットは、商用電源の周波数が安定していること及びサンプリング定理を活用した方式のプログラム処理、５０ＨＺ及び６０ＨＺに対し共約数を持たないこと及び測定対象の電流変動速度を周波数に換算に、その周波数の２倍以上という条件の１秒間のサンプリング回数で各センサからセンスデータを処理するマイクロプロセッサによって、１秒間又はその倍数の時間を使用し、同時に複数設置されたＡＣ電流センサから送られてくるダイナミックに変動する電流変化を把握してセンサ毎の電流を測定し記録することを特徴とする請求項１記載の電流測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、データセンタや企業内のマシン室に設置される複数のＩＴ機器（サーバ、ネットワーク機器、ハードディスク等）に流れる電流を個々に計測し記録する電流測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、データセンタや企業内のマシン室には、複数のＩＴ機器が設置されるようになってきた。例えば、データセンタのマシン室には、２００〜１０００筐体（ラック）が設置されている。１筐体あたり、種々のＩＴ機器が搭載されている。そして、１筐体は、通常１／４筐体，１／２筐体または筐体単位で給電系統が分割されていて、給電系統に流れる電流を測定する必要が生じてきた。
【０００３】
以前は、データセンタ全体の総消費電力を計測すればよかったけれども、省エネ法改正に伴い、延べ床面積が２０００平米を越す建造物に対し規制が強くなってきたため、上述のように給電系統毎の電流を計測する必要が生じてきた。
【０００４】
電流を計測するには、給電系統に電流センサを設置して、そのセンサからの信号を測定器により測定する手段が採られる。この際、１つのセンサだけでなく、給電系統が複数存在する場合、複数の電流センサが用いられるが、複数のセンサに対してゼロクロス点からの波形を認識して精度を上げるには、センサ毎の回路が必要になる（特許文献１参照）。
【０００５】
また、交流電流波形をサンプリングして、電流信号を取り出す手段の測定もあるが、通常、交流電流波形の１周期に対して２０回以上の高速サンプリングを行うため、サンプリング時間間隔が４８８μＳなので、１秒間では２０４９回のサンプリングとなる（特許文献２参照）。
【０００６】
上記の他にもサンプリングを行う際に、５０ＨＺ，６０ＨＺを認識するために、かなりのプログラム処理をするものもある（特許文献３参照）。
【特許文献１】特開２００３−２５４９９９号公報
【特許文献２】特開２００７−１５５６１６号公報
【特許文献３】特開平１１−３０４８５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記のようにデータセンタなどのＩＴ機器に流れる電流を計測するには、複数の電流センサを各給電系統に設置（例えば、３０から５０個）し、これら電流センサが検出するダイナミックに変動するＡＣ電流を同時に処理して計測する必要がある。しかし、複数のセンサからの電流を同時に処理して計測するのは、非常に困難を伴うとともに、計測器があっても極めて高価になって、経済的に不利になる。
【０００８】
なぜなら、ＤＣ電流と異なりＡＣ電流自体が変動する電流であるため、そのＡＣ電流の包絡線を、又は実効値を常にセンサ毎に把握しなければならないからである。ＡＣ電流の１サイクルに対して数十のサンプリングを行う方式は、上述したようにあるが、これを１つの処理部で同時に数十のセンサに対して処理することは、サンプリングタイミングにずれが生じ困難を伴う問題がある。
【０００９】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、給電系統に数十以上設置された電流センサが検出して送ってくるダイナミックに変動する電流センサ毎に精度良く電流を測定、記録することができる電流測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記の課題を達成するために、複数の給電系統と、これら給電系統にそれぞれ設置されるＡＣ電流センサ、このセンサで検出された出力を整流する整流部、この整流部の出力をデジタル変換するＡＤ変換部、このＡＤ変換部の出力を上位装置に送るインタフェース部を有する複数設置された電流センサーユニットと、これら複数設置された電流センサーユニットからの信号を受け取る複数のインタフェース部、これらインタフェース部からの信号を選択する選択部、上位装置からの命令及びデータを受け、また上位装置に前記命令に対応したデータを送ることが出来る上位インタフェース部、不揮発性メモリとクロックの為の発信器を接続し、選択部で選択した信号から電流値を演算計測するマイクロプロセッサを有する電流センサ制御ユニットとから構成されたことを特徴とする。
【００１１】
また、前記電流センサ制御ユニットは、商用電源の周波数が安定していること及びサンプリング定理を活用した方式のプログラム処理、５０ＨＺ及び６０ＨＺに対し共約数を持たないこと及び測定対象の電流変動速度を周波数に換算に、その周波数の２倍以上という条件の１秒間のサンプリング回数で各センサからセンスデータを処理するプログラムによって、１秒間又はその倍数の時間を使用して、同時に複数設置されたＡＣ電流センサから送られてくるダイナミックに変動する電流変化を把握してセンサ毎の電流を測定し記録することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、数十以上の多量に設置されたＡＣ電流センサが検出して送ってくるダイナミックに変動するＡＣ電流をセンサ毎に精度良く、電流を計測し、記録することができる利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の実施の形態を示す構成図で、１１は電流センサーユニットであり、このセンサーユニット１１は、データセンタ等のＩＴ機器の給電系統に複数設置されている。これらセンサーユニット１１は、給電系統に複数設置される市販のＡＣ電流センサ１２と、そのセンサ１２の出力を整流する整流部１３と、その整流部１３の出力をデジタル変換するＡＤ変換部１４と、そのＡＤ変換部１４の出力を上位装置（図示省略）に送るインタフェース部１５とから構成される。整流部１３の後ろに、必要に応じて平滑部を付加する場合がある。
【００１４】
２１は電流センサ制御ユニットで、このセンサ制御ユニット２１は、複数設置されたセンサーユニット１１からの信号を受け取るインタフェース部２２ａ〜２２ｎと、インタフェース部２２ａ〜２２ｎからの信号を選択する選択部２３と、図示しない上位装置からの命令及びデータを受け、また上位装置に前記命令に対応したデータを送ることが出来る上位インタフェース部２４と、不揮発性メモリ２５とクロックの為の発信器２６を接続するマイクロプロセッサ２７とから構成される。
【００１５】
上記のように構成された実施の形態においては、商用電源の周波数が安定していること及びサンプリング定理を活用した方式のプログラム処理であって、５０ＨＺ及び６０ＨＺに対し共約数を持たないことである。
【００１６】
そして、測定対象の電流変動速度を周波数に換算し、その周波数の２倍以上という条件の１秒間のサンプリング回数で各センサからセンスデータを処理するプログラムによって、１秒間又はその倍数の時間を使って、同時に複数のＡＣ電流センサから送られてくるダイナミックに変動する電流変化を把握してセンサ毎の電流を測定し記録する。
【００１７】
図２は、変化しない５０ＨＺの電流をＡＣ電流センサ１２で１秒間センスした出力波形図である。図３は、ダイオードブリッジで全波整流した波形図である。図４は、図３の６サイクル分（全波整流の為１２のピークがある）の出力を拡大した波形図である。
【００１８】
図４の１、２、３、４、５及び６は、１秒間の４９回サンプリングするときの場所とサンプリング値を示したものである。図５は１秒間に４９回サンプリングした波形図であり、これは図４の１サイクルの波形と同形になる。電流値を求めるには、４９回のサンプル値を累積して４９で割った平均値に定数を掛ければ良い。
【００１９】
図４の１は、サンプル開始の位置が波形の最初にした例であるが、実際はどの位置から開始しても１秒間たてば、１サイクルの波形となる。例えば、４の場所から１秒間４９回サンプリングすれば、次のサイクルの３の位置までとなり、やはり１サイクル分となる。このことは、複数の電流センサーユニット１１に於いて、電流波形に対しサンプリングの関始場所にとらわれなくて良く、各センサに対し１秒間に４９回のサンプリングを等時間間隔に行いさえすれば良いことを示す。
【００２０】
この方式は、１電流センサーユニツト２１当りマイクロプロセツサ２７に高速処理を求めないので、その分、複数の電流センサーユニット２１に対する処理が可能となる。この実施の形態は、商用電源の周波数が安定していることを活用した方式である。６０ＨＺに対してサンプリング回数を「５９」にすれば５０ＨＺと同様な図になる。
【００２１】
しかし、６０ＨＺに対し同じ４９回のサンプリング回数を使えば、図４のように１サイクル毎、次第にシフトタイミングでサンプリングした形にならないが、１秒間経てば、６０ＨＺの波形に対しても等間隔にサンプリングすることになる。その為、電流値を求めるには、５０ＨＺと同様に４９回のサンプリング値を累積して４９で割った平均値に定数を掛ければ良い。
【００２２】
しかし、サンプリングにした順にサンプリング値を並べた場合は、図５のように滑らかな波形にはらないが並べ替えると同じ滑らかな図を得ることが出来る。
図６は、１秒間に電流が１／２に変化したことを示す波形図である。図７は、図６の電流変化に対して１秒間に４９回サンプリングした波形図である。これについても４９回のサンプリング値を累積して「４９」で割った平均値に定数を掛けて求めた電流値は実際の値と一致する。
【００２３】
しかし、電流変化速度を周波数に換算して２倍以上のサンプリング周波数でなければ電流変化に十分追従できない。ここでは、測定対象を一般のＩＴ機器の消費電流を想定し、電流変化の周波数を２０ＨＺ以下としてその２倍以上の「４９」を選択した。もし、電流変化の周波数が高い場合は、サンプリング周波数の高いものを選択すればよい。
【００２４】
サンプリング周波数の選択条件は、電流変化の周波数の２倍以上で、旦つ５０ＨＺ及び６０ＨＺに共約数を持たない数であればよい。例えば、素数などがその条件にかなうため容易に選択できる。
【００２５】
次に上記実施の形態の動作を、図８、図９の処理フローチャートにより述べる。この場合、センサは３２個、サンプリング回数を「４９」とした。
図８、図９において、ステップＳ１でリサイクルカウンタを「０」にセットし、ステップＳ２で「０」から「３１」の電流センサに対応するメモリの各書き込みエリアをクリアする。その後、１／４９秒タイマをステップＳ３で呼び出し、１／４９秒経過したかを、ステップＳ４により判断し、「ＹＥＳ」ならステップＳ５に進んでタイマをセットする。ステップＳ４で「ＮＯ」ならステップＳ３の処理に戻る。
【００２６】
ステップＳ５でタイマセットしたなら、ステップＳ６の処理でカレントセンサーアドレスレジスタに「０」をセットし、ステップＳ７でそのレジスタの内容を読み出す処理を行う。その後、ステップＳ８で当該アドレスの電流センサに対応する補正値を不揮発性メモリから読み出し、当該アドレスの電流センサ信号をステップＳ９で選択する。
【００２７】
選択された信号が示す数値と補正値を、ステップＳ１０で加算し、この加算値とメモリの当該電流センサの書き込みエリアから読み出した値と加算してステップＳ１１の処理で上書きする。そして、カレントセンサーアドレスレジスタの内容を、ステップＳ１２で読み出す。その内容が、「３１」か動かを、ステップＳ１３で判断し、「ＮＯ」ならステップＳ１４でカレントセンサーアドレスレジスタの内容に「＋１」して書きこんだ後、ステップＳ７の処理に戻る。
【００２８】
一方、ステップＳ１３で「ＹＥＳ」ならリサイクルカウンタをステップＳ１５で読み出し、ステップＳ１６でその数値が「４９」であるかを判断し、「ＮＯ」ならステップＳ１７でリサイクルカウンタの内容に「＋１」して書き込んだ後、ステップ３の処理に戻る。また、ステップＳ１６で「ＹＥＳ」ならステップＳ１８の処理を行う。その処理は、「０」〜「３１」の電流センサに対して、メモリの各電流センサのエリアのデータを読み出し、その値を「４９」で割り算して、メモリの電流センサ毎の測定結果エリアに書き込んで、処理を終了する。
【００２９】
上記実施の形態では、電流センサーユニット１１と電流センサ制御ユニット２１間をケーブルで接続する場合、両ユニット１１，２１間にデジタルインタフェースを設けているために、ケーブル長が長く（例えば、１００ｍ）なっても誤差要因となる雑音等の混入を防止することができる。
【００３０】
また、この実施の形態では、１つのマイクロプロセッサで３２個のセンサに対して処理していますが、従来のような電流センサのように１サイクル内を高速にサンプリングする方法では、１桁以下のセンサ分しか処理ができない。しかし、この形態では、１サイクル分の波形を認識する方法により、複数のセンサを同一のプロセッサで処理することが可能になる。即ち、この形態では、１秒間に４９回のサンプリングをする。
【００３１】
なお、従来では、１秒間に２５００回前後のサンプリングとなり、多数のセンサに対してそれぞれ２５００回前後のサンプリングをするには、センサの切替えと通信処理で実現は極めて困難となる。
【００３２】
上記では、１秒間に４９回のサンプリングについて、述べてきたが、１秒間に「４７」、「４９」、「５３」、「５９」、「６１」・・・回サンプリングすれば、各センサに対しサンプリングの開始時点の波形は異なっても、兎に角、１秒経過すればそれぞれセンサに対し１サイクル分の波形を認識出来ると言う事である。そして、波形が認識できることが、即ち、精度が良いことである。このように、この形態では、波形が認識できることを、前提にしてセンスデータを加算し、サンプリング回数で割っている。
【００３３】
上記のような数で１秒間サンプリングすると、５０ＨＺ及び６０ＨＺに対して、そのサンプリングポイントのセンサの値が１周期分の波形の包絡線を描くことである。１周期分であるからサンプリングの開始点が問題にならないという効果がある。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明は、データセンタや企業内のマシン室に設置される複数のＩＴ機器（サーバ、ネットワーク機器、ハードディスク等）に流れる電流を個々に計測し記録する電流測定装置として好適に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施の形態を示す構成説明図。
【図２】変化しない５０ＨＺの電流をＡＣ電流センサで１秒間センスした出力波形図。
【図３】ダイオードブリッジで全波整流した波形図。
【図４】図３の６サイクル分の出力を拡大した波形図。
【図５】１秒間に４９回サンプリングした波形図。
【図６】１秒間に電流が１／２に変化したことを示す波形図。
【図７】図６の電流変化に対して１秒間に４９回サンプリングした波形図。
【図８】処理フローチャート。
【図９】処理フローチャート。
【符号の説明】
【００３６】
１１…電流センサーユニット
１２…ＡＣ電流センサ
１３…整流部
１４…ＡＤ変換部
１５…インタフェース部
２１…電流センサ制御ユニット
２２ａ〜２２ｎ…インタフェース部
２３…選択部
２４…上位インタフェース部
２５…不揮発性メモリ
２６…発信器
２７…マイクロプロセッサ
【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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