(57)【要約】【課題】歪みのない波形を用いて精度の高い演算を行うことができる電力計を提供する。【解決手段】電力計１は、１つのセンサ２と、複数の信号調整部３ａ，３ｂと、Ａ／Ｄ変換器４と、選択部５ａと、演算部５ｂとを備える。センサ２は、電流または電圧に関する信号を出力する。複数の信号調整部３ａ，３ｂは、互いに異なる増幅率を有しており、１つのセンサ２により出力された信号Ｓを調整する。Ａ／Ｄ変換器４は、複数の信号調整部３ａ，３ｂにより調整された調整後の信号ＳＡ，ＳＢをそれぞれサンプリング及びＡ／Ｄ変換する。選択部５ａは、Ａ／Ｄ変換器４によりによりサンプリング及びＡ／Ｄ変換された数値データＳＡ’，ＳＢ’のうち、いずれかの信号を選択する。演算部５ｂは、選択部５ａにより選択された数値データＳＡ’または数値データＳＢ’を用いて演算を行う。【選択図】図１
2009025285.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電流または電圧に関する信号を出力する１つの信号出力部（２）と、
互いに異なる増幅率を有しており、前記１つの信号出力部（２）により出力された信号（Ｓ）を調整する複数の信号調整部（３ａ，３ｂ）と、
前記複数の信号調整部（３ａ，３ｂ）により調整された調整後の信号（ＳＡ，ＳＢ）をそれぞれサンプリングするサンプリング部（４）と、
前記サンプリング部（４）によりサンプリングされた信号（ＳＡ’，ＳＢ’）のうち、いずれかの信号を選択する選択部（５ａ）と、
前記選択部（５ａ）により選択された信号を用いて演算を行う演算部（５ｂ）と、
を備える電力計（１）。
【請求項２】
前記サンプリング部（４）は、前記調整後の信号（ＳＡ，ＳＢ）をそれぞれサンプリングしてＡ／Ｄ変換する１以上のＡ／Ｄ変換部である、
請求項１に記載の電力計（１）。
【請求項３】
前記サンプリング部（４）が１つの前記Ａ／Ｄ変換部である場合、前記Ａ／Ｄ変換を行う時間の間隔を制御する時間間隔制御部（５ｃ）を更に備え
前記時間間隔制御部（５ｃ）はＡ／Ｄ変換の時間間隔を制御して、１つの前記Ａ／Ｄ変換部が、前記調整後の信号（ＳＡ，ＳＢ）それぞれを異なるタイミングでＡ／Ｄ変換するようにしている、
請求項２に記載の電力計（１）。
【請求項４】
前記選択部（５ａ）は、前記サンプリング部（４）によりサンプリングされた信号（ＳＡ’，ＳＢ’）のうち少なくとも１つに基づいて前記１つの信号出力部（２）により出力された信号（Ｓ）の大小を判断し、その判断結果に応じて前記サンプリングされた信号（ＳＡ’，ＳＢ’）の中から選択する信号を決定する、
請求項１〜３のいずれかに記載の電力計（１）。
【請求項５】
前記選択部（５ａ）は、前記サンプリングされた信号（ＳＡ’，ＳＢ’）のうち少なくとも１つを所定の閾値と比較し、その比較結果に基づいて信号を選択する、
請求項４に記載の電力計（１）。
【請求項６】
前記信号調整部（３ａ，３ｂ）は、増幅率の低い第１信号調整部（３ａ）と増幅率の高い第２信号調整部（３ｂ）とを備えており、
前記選択部（５ａ）は、
前記第１信号調整部（３ａ）により調整され且つ前記サンプリング部（４）によりサンプリングされた第１信号（ＳＡ’）を前記所定の閾値と比較し、前記第１信号（ＳＡ’）が前記所定の閾値範囲外である場合、前記第１信号（ＳＡ’）を選択し、
前記第１信号（ＳＡ’）が前記所定の閾値範囲内である場合、前記第２信号調整部（３ｂ）により調整され且つ前記サンプリング部（４）によりサンプリングされた第２信号（ＳＢ’）を選択する、
請求項５に記載の電力計（１）。
【請求項７】
前記選択部（５ａ）が前記第２信号（ＳＢ’）を選択した場合、前記演算部（５ｂ）は、前記第２信号調整部（３ｂ）の増幅率に対する前記第１信号調整部（３ａ）の増幅率の比率を前記第２信号（ＳＢ’）に乗算し、乗算後の前記第２信号（ＳＢ’）を用いて演算を行う、
請求項６に記載の電力計（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力計に関する。
【背景技術】
【０００２】
ビルや住宅等の建物内には、空調機器や照明機器等の設備機器が複数設置されている。電力計は、複数の設備機器により消費される電力または電力量を計測するものとして一般的に用いられている。
【０００３】
電力計としては、例えば特許文献１や特許文献２に示すように、電圧や電流に関する信号を増幅及びサンプリングして電力量の総和等の演算に用いるものが知られている。このような電力計には、入力された電圧や電流に関する信号を増幅するための増幅回路や、入力された電圧や電流に関する信号に応じて増幅率を切り換えるための切換回路が備えられている。
【特許文献１】特開平５−１８０８７４号公報
【特許文献２】特開２００２−１１６０５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１及び特許文献２の電力計では、切換回路としてリレー等のスイッチが用いられる。しかしながら、この場合、リレー等のスイッチ自体の耐久性、即ちスイッチの寿命を考慮する必要がある。また、スイッチにより増幅率を切り換えるタイミングによっては、増幅された信号の波形が歪んでしまう場合がある。波形が歪んだ信号を用いて演算を行うと演算結果に誤差が発生し、電力計の測量精度の低下を引き起こすおそれがある。
【０００５】
本発明は背景技術の欠点を克服し、歪みのない波形を用いて精度の高い演算を行うことができる電力計の提供を目的とする。本発明は切り替えスイッチを必要としないため、スイッチの耐久性或いは増幅率切り換えタイミング等の要素を考慮する必要がなくなる。従って、歪みのない波形を用いて演算を行うことができる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
発明１に係る電力計は、１つの信号出力部と、複数の信号調整部と、サンプリング部と、選択部と、演算部とを備える。１つの信号出力部は、電流または電圧に関する信号を出力する。複数の信号調整部は、互いに異なる増幅率を有しており、１つの信号出力部により出力された信号を調整する。サンプリング部は、複数の信号調整部により調整された調整後の信号をそれぞれサンプリングする。選択部は、サンプリング部によりサンプリングされた信号のうち、いずれかの信号を選択する。演算部は、選択部により選択された信号を用いて演算を行う。
【０００７】
この電力計によると、１つの信号出力部から各信号調整部に入力された信号は、各増幅率で増幅され調整された後、サンプリングされる。そして、サンプリングされた信号の中からいずれかの信号が選択部により選択されると、選択された信号は、演算部による演算に用いられる。このように、この電力計によると、スイッチ等の増幅率を切り換えるための切換手段を必要としないため、切換手段の耐久性や増幅率を切り換えるタイミング等を考慮せずに済む。従って、電力計は、歪みのない波形を用いて演算を行うことができる。
【０００８】
発明２に係る電力計は、発明１に係る電力計であって、サンプリング部は、調整後の信号をそれぞれサンプリングしてＡ／Ｄ変換する１以上のＡ／Ｄ変換部である。
【０００９】
発明３に係る電力計は、発明２に係る電力計であって、サンプリング部が１つのＡ／Ｄ変換部である場合、時間間隔制御部を更に備える。時間間隔制御部は、１つのＡ／Ｄ変換部が、調整後の信号それぞれを異なるタイミングでＡ／Ｄ変換するように、Ａ／Ｄ変換を行う時間の間隔を制御する。
【００１０】
複数の信号調整部から出力された複数の調整後の信号が、１つのＡ／Ｄ変換部に同時に入力されＡ／Ｄ変換されると、例えば調整後の信号同士が衝突する場合が生じてしまう。しかし、この電力計におけるＡ／Ｄ変換部は、調整後の各信号をそれぞれ異なるタイミングでＡ／Ｄ変換する。従って、Ａ／Ｄ変換手段が１つであっても、信号同士の衝突を回避することができる。
【００１１】
発明４に係る電力計は、発明１〜３のいずれかに係る電力計であって、選択部は、サンプリング部によりサンプリングされた信号のうち少なくとも１つに基づいて１つの信号出力部により出力された信号の大小を判断し、その判断結果に応じてサンプリングされた信号の中から選択する信号を決定する。
【００１２】
例えば、１つの信号出力部により出力された信号の大きさが急に変化した場合であっても、この電力計は、１つの信号出力部から出力されたその時々の信号の大きさに応じて、どの増幅率で調整されサンプリングされた信号を選択するかを決定する。従って、電力計は、信号の大きさがどのような場合であっても、適切な増幅率で調整された信号を用いて精度の良い演算を行うことができる。
【００１３】
発明５に係る電力計は、発明４に係る電力計であって、選択部は、サンプリングされた信号のうち少なくとも１つを所定の閾値と比較し、その比較結果に基づいて信号を選択する。
【００１４】
この電力計によると、１つのセンサにより出力された信号の大きさが例えば突発的に変化する場合であっても、サンプリングされた信号と所定の閾値との比較結果に基づいて、どの増幅率で調整されサンプリングされた信号を選択するかが決定される。従って、電力計は、適切な増幅率で調整された信号を用いてより精度の良い演算を行うことができる。
【００１５】
発明６に係る電力計は、発明５に係る電力計であって、信号調整部は、増幅率の低い第１信号調整部と増幅率の高い第２信号調整部とを備えている。選択部は、第１信号調整部により調整されサンプリングされた第１信号を前記所定の閾値と比較する。第１信号が所定の閾値範囲外である場合、第１信号を選択し、第１信号が所定の閾値範囲内である場合、第２信号調整部により調整された第２信号を選択する。
【００１６】
この電力計によると、増幅率の低い第１信号調整部で調整された第１信号を基準として信号が選択される。そのため、電力計は、第１信号または第２信号のどちらの信号を選択するかの判断を、容易に行うことができる。
【００１７】
発明７に係る電力計は、発明６に係る電力計であって、選択部が第２信号を選択した場合、演算部は、第２信号調整部の増幅率に対する第１信号調整部の増幅率の比率を第２信号に乗算し、乗算後の第２信号を用いて演算を行う。
【００１８】
これにより、増幅率の高い第２信号調整部で調整された第２信号が演算に用いられる際には、第２信号は、第１信号調整部の増幅率にあわせて調整されてから演算に用いられる。従って、第１信号調整部の増幅率と第２信号調整部の増幅率とに差がある場合であっても、電力計は、その増幅率の差が演算結果に影響を及ぼすことを抑制することができる。
【発明の効果】
【００１９】
発明１及び２に係る電力計によると、スイッチ等の増幅率を切り換えるための切換手段を必要としないため、切換手段の耐久性や増幅率を切り換えるタイミング等を考慮せずに済む。従って、電力計は、歪みのない波形を用いて演算を行うことができる。
【００２０】
発明３に係る電力計によると、Ａ／Ｄ変換手段が１つであっても、信号同士の衝突を回避することができる。
【００２１】
発明４に係る電力計によると、１つの信号出力部から出力されたその時々の信号の大きさがどのような場合であっても、適切な増幅率で調整された信号を用いて精度の良い演算を行うことができる。
【００２２】
発明５に係る電力計によると、適切な増幅率で調整された信号を用いてより精度の良い演算を行うことができる。
【００２３】
発明６に係る電力計によると、第１信号または第２信号のどちらの信号を選択するかの判断を、容易に行うことができる。
【００２４】
発明７に係る電力計によると、第１信号調整部の増幅率と第２信号調整部の増幅率とに差がある場合であっても、電力計は、その増幅率の差が演算結果に影響を及ぼすことを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、図面を参照して、本発明の実施例について詳細に説明する。本実施例は本発明の技術方案を前提に実施され、詳細な実施方式とプロセスが記載されているが、本発明の保護範囲は下記の実施例により限定されない。
【００２６】
（１）構成
図１は、本実施形態に係る電力計１の構成を模式的に示すブロック図である。この電力計１は、例えば空調機器や照明機器等の設備機器（図示せず）が消費する電力または電力量を計測するためのものであって、計測対象となる設備機器や設備機器が接続されている配電盤（図示せず）等を含む系統の近傍に設置されている。
【００２７】
本実施形態に係る電力計１は、図１に示すように、主としてセンサ２（信号出力部に相当）と本体部１１とで構成されている。以下より、電力計１の各構成について詳細に説明する。
【００２８】
〔センサ〕
センサ２は、電流または電圧に関する信号Ｓを本体部１１内部に出力するためのものであって、図２に示すように、電力計１の本体部１１とケーブル（図示せず）を介して接続されている。そして、センサ２は、計測対象となる系統の所定の位置に取り付けられている。ここで、センサ２の種類としては、例えば電流を検知する電流変換器（以下、Current Transformer：ＣＴ）や、電圧を検知する電圧変換器（以下、Voltage Transformer：ＶＴ）等が挙げられる。
【００２９】
また、電力計１に設けられるセンサ２の数は、単相２線であるか、あるいは三相３線であるかなどといった計測対象の系統の構成に応じて決定される。図２は、計測対象となる系統とセンサとの接続方法を説明するための図である。図２では、チャネルＣｈ１には単相２線式の系統Ｌ１が接続されており、チャネルＣｈ２、Ｃｈ３には三相３線式の系統Ｌ２が接続されている。系統Ｌ１には、センサ２としてＣＴ及びＶＴが１つずつ（具体的には、ＣＴ２ａ及びＶＴ２ｂ）取り付けられており、系統Ｌ２には、センサ２としてＣＴ及びＶＴが２つずつ（具体的には、ＣＴ２ｃ，２ｅ及びＶＴ２ｄ，２ｆ）取り付けられている。そして、例えば系統Ｌ１におけるＣＴ２ａは、Ｒ相及びＮ相の２相のうちＲ相を流れる電流を検知し、ＶＴ２ｂは、Ｒ―Ｎ相間の電圧差を検知する。尚、センサ２がＣＴである場合、センサ２は電流を検知して出力するが、検知された電流は図示しない抵抗等により対応する電圧値に変換され、後述する信号調整部３ａ，３ｂそれぞれに入力される。
【００３０】
このように、電力計１に設けられるセンサ２の数は、センサ２が取り付けられる系統の構成に応じて変化するが、各センサ２に接続された電力計１の本体部１１内の構成は同一であるため、本実施形態では、センサ２が１つである場合を例に取ると共に、１つのセンサ２に接続された本体部１１内について説明する。
【００３１】
〔本体部〕
本体部１１は、図１に示すように、２つの信号調整部３ａ，３ｂ、Ａ／Ｄ変換器４及び制御部５を有している。
【００３２】
〔信号調整部〕
信号調整部３ａ，３ｂは、センサ２に対し互いに並列に接続されており、センサ２から出力された信号Ｓが入力されると、これを調整する。そして、各信号調整部３ａ，３ｂにより調整された後の信号ＳＡ，ＳＢは、各信号調整部３ａ，３ｂと接続されているＡ／Ｄ変換器４に入力される。
【００３３】
以下に、信号調整部３ａ，３ｂの具体的な構成について説明する。信号調整部３ａ、３ｂは、図３に示すように、オペアンプＯＰａ，ＯＰｂをそれぞれ含む構成からなり、各オペアンプＯＰａ，ＯＰｂの増幅率は互いに異なっている。図３では、オペアンプＯＰａの増幅率は、抵抗Ｒ１ａ及び抵抗Ｒ２ａの抵抗値によると、約２倍の増幅率を有していることが分かる。また、オペアンプＯＰｂの増幅率は、抵抗Ｒ１ｂ及び抵抗Ｒ２ｂの抵抗値によると、約２０倍の増幅率を有していることが分かる。また、各オペアンプＯＰａ，ＯＰｂのプラス端子には、基準電圧Ｖｒｅｆ（即ち、オフセット電圧）が入力され、マイナス端子には、抵抗Ｒ１ａまたは抵抗Ｒ１ｂを介してセンサ２からの信号Ｓがそれぞれ入力される。このようなオペアンプＯＰａ、ＯＰｂは、センサ２からの信号Ｓをそれぞれ２倍または２０倍に増幅させることができる。
【００３４】
ここで、オペアンプＯＰａ，ＯＰｂの電源電圧及び基準電圧Ｖｒｅｆは、Ａ／Ｄ変換器４の許容入力範囲を考慮して決定される。例えば、Ａ／Ｄ変換器４の入力許容範囲が０Ｖ〜＋３Ｖである場合には、例えば、オペアンプＯＰａ，ＯＰｂの電源電圧は＋３Ｖ、基準電圧Ｖｒｅｆは＋１．２５Vと決定される。この場合、各オペアンプＯＰａ，ＯＰｂから出力される信号ＳＡ，ＳＢは、電源電圧である＋３Ｖ以下に押さえ込まれ、Ａ／Ｄ変換器４の許容入力範囲（即ち、０Ｖ〜＋３Ｖ）内の信号として出力される。従って、オペアンプＯＰａ，ＯＰｂから出力される信号ＳＡ，ＳＢがＡ／Ｄ変換器４に悪影響を及ぼす恐れがなくなる。
【００３５】
〔Ａ／Ｄ変換器〕
Ａ／Ｄ変換器４は、図１に示すように１つ設けられており、２つの信号調整部３ａ，３ｂにより増幅された後の信号ＳＡ，ＳＢそれぞれが入力されるように、少なくとも信号調整部３ａ，３ｂの数に対応したチャネルを有している。Ａ／Ｄ変換器４は、増幅後の信号ＳＡ，ＳＢを、それぞれ所定の時間間隔でサンプリング及びＡ／Ｄ変換することにより、信号ＳＡ，ＳＢを数値データＳＡ’，ＳＢ’（即ち、デジタル値）に変換する。
【００３６】
尚、Ａ／Ｄ変換器４によりＡ／Ｄ変換が行われた後の数値データＳＡ’，ＳＢ’は、制御部５に出力され、制御部５におけるメモリ５ｄ（後述）内に一時的に格納される。
【００３７】
〔制御部〕
制御部５は、ＣＰＵ及びメモリ５ｄからなるマイクロコンピュータで構成されている。そして、本実施形態に係る制御部５は、Ａ／Ｄ変換器４によりデジタル値に変換された数値データＳＡ’，ＳＢ’の中から、電力や電力量の演算に用いるべき数値データを選択し、選択した数値データを用いて演算を行う。このような動作を行うため、制御部５は、選択部５ａ、演算部５ｂ、時間間隔制御部５ｃとして機能する。
【００３８】
〔選択部〕
選択部５ａは、Ａ／Ｄ変換器４によりサンプリングされＡ／Ｄ変換された後の数値データＳＡ’，ＳＢ’の中から、数値データＳＡ’または数値データＳＢ’を選択する。具体的には、選択部５ａは、Ａ／Ｄ変換された後の数値データＳＡ’，ＳＢ’に基づいて、センサ２により出力された信号Ｓの大小を判断し、その判断結果に応じて数値データＳＡ’，ＳＢ’のうちどちらの数値データを選択するかを決定する。
【００３９】
ここで、本実施形態に係る選択部５ａがどのようにして数値データＳＡ’または数値データＳＢ’を選択するかについて、詳細に説明する。選択部５ａは、増幅率の低い信号調整部３ａ（第１信号調整部に相当）により増幅された数値データＳＡ’（第１信号に相当）の値と所定の閾値とを逐次比較していく。そして、比較した結果、数値データＳＡ’の値が所定の閾値以上である場合には、選択部５ａは数値データＳＡ’を選択する。また、比較した結果、数値データＳＡ’の値が所定の閾値未満である場合には、選択部５ａは、信号調整部３ａよりも高い増幅率を有する信号調整部３ｂ（第２信号調整部に相当）で増幅された後の数値データＳＢ’（第２信号に相当）を選択する。
【００４０】
例えば、信号調整部３ａ，３ｂにより増幅される前の信号Ｓの大きさの範囲が−０．６Ｖ〜＋０．６Ｖ（図５）であって、所定の閾値が＋１．３７Ｖ及び＋１．１３Ｖであるとする。信号調整部３ａ，３ｂは、信号Ｓをそれぞれ約２倍，約２０倍に増幅させるが、オフセットを＋１．２５Ｖとした場合（即ち、信号Ｓの０Ｖが＋１．２５Ｖに相当）、増幅された信号ＳＡ，ＳＢは、大きさの範囲が共に約０〜＋２．５Ｖの信号となる（図６）。また、増幅された信号ＳＡ，ＳＢの大きさが０〜＋２．５Ｖであることから、Ａ／Ｄ変換後の数値データＳＡ’，ＳＢ’の範囲も０〜＋２．５Ｖである。このような場合において、数値データＳＡ’の値が＋１．３７Ｖ以上であれば、選択部５ａは、信号Ｓの大きさが約＋０．０６Ｖ以上であると判断し、増幅率の低い信号調整部３ａにより増幅されＡ／Ｄ変換された数値データＳＡ’を選択する。数値データＳＡ’の値が＋１．３７Ｖ未満かつ＋１．１３Ｖ以上であれば、選択部５ａは、信号Ｓの大きさが約＋０．０６Ｖ〜−０．０６Ｖの範囲内であると判断し、増幅率の高い信号調整部３ｂにより増幅されＡ／Ｄ変換された数値データＳＢ’を選択する。そして、数値データＳＡ’の値が＋１．１３Ｖ未満であれば、選択部５ａは、信号Ｓの大きさが−０．０６Ｖ未満であると判断し、数値データＳＡ’を選択する。
【００４１】
〔演算部〕
演算部５ｂは、選択部５ａにより選択された数値データＳＡ’，ＳＢ’を用いて電力または電力量の演算を行う。例えば、演算部５ｂは、選択部５ａが数値データＳＡ’を選択した場合、１周期分以上における数値データＳＡ’に基づいて、電圧有効値、電流有効値、力率、周波数、有効電力、無効電力、積算有効電力及び積算無効電力等の演算を行う。
【００４２】
ここで、数値データＳＡ’，ＳＢ’は、信号Ｓが信号調整部３ａ，３ｂにより２倍または２０倍に増幅された信号ＳＡ，ＳＢがそれぞれＡ／Ｄ変換されたものである。従って、選択部５ａにより選択された数値データがそのまま演算に用いられると、数値データＳＡ’または数値データＳＢ’のどちらが選択されたかにより演算結果が異なってしまう。そこで、本実施形態に係る演算部５ｂは、増幅率の高い信号調整部３ｂにより増幅された後の数値データＳＢ’が選択された場合には、電力や電力量の演算を実際に行う前に、先ずは信号調整部３ｂの増幅率に対する信号調整部３ａの増幅率の比率を数値データＳＢ’に乗算する。次いで、演算部５ｂは、乗算後の数値データＳＢ’を用いて電力または電力量の演算を行う。具体的には、信号調整部３ａ，３ｂの増幅率がそれぞれ２倍、２０倍であることから、演算部５ｂは、数値データＳＢ’が選択された場合には、数値データＳＢ’の１０分の１の値を演算に用いる。そして、数値データＳＡ’が選択された場合には、演算部５ｂは、数値データＳＡ’をそのまま演算に用いる。これにより、信号調整部３ａ，３ｂの増幅率に差がある場合であっても、その差が演算結果（即ち電力または電力量）に影響を及ぼすことを防ぐことができる。
【００４３】
〔時間間隔制御部〕
時間間隔制御部５ｃは、Ａ／Ｄ変換器４におけるサンプリング間隔（即ち、サンプリング周波数）等を制御する。例えば、時間間隔制御部５ｃは、図７に示すように、各信号ＳＡ，ＳＢがそれぞれ１００μｓｅｃ毎にサンプリングされるように、サンプリング間隔を決定する。尚、図７は、信号ＳＡ，ＳＢの一部分を拡大したものであって、中の黒丸は、Ａ／Ｄ変換器４によりサンプリングされるタイミングを示している。
【００４４】
また、時間間隔制御部５ｃは、各信号調整部３ａ，３ｂにより増幅された後の信号ＳＡ，ＳＢそれぞれが異なるタイミングで１つのＡ／Ｄ変換器４によりサンプリング及びＡ／Ｄ変換されるように、サンプリングされる時間の間隔を制御する。例えば、時間間隔制御部５ｃは、図７に示すように、信号ＳＡがサンプリングされた後、２μｓｅｃ後に信号ＳＢがサンプリングされるように、Ａ／Ｄ変換器４がサンプリングするタイミングを制御する。
【００４５】
ここで、各信号ＳＡ，ＳＢが異なるタイミングでサンプリングされるように時間間隔制御部５ｃが制御する理由について、簡単に説明する。本実施形態では、図３に示すように、Ａ／Ｄ変換器４は１つであって、この１つのＡ／Ｄ変換器４に２つの信号ＳＡ、ＳＢが入力される。このように、１つのＡ／Ｄ変換器４に複数の信号が入力されると、Ａ／Ｄ変換器４に入力された複数の信号同士が衝突する場合が生じてしまう。そこで、本実施形態では、時間間隔制御部５ｃは、各信号ＳＡ，ＳＢがサンプリング及びＡ／Ｄ変換されるタイミングをずらす。これにより、１つのＡ／Ｄ変換器４を用いる場合であっても、複数の信号は衝突することなくサンプリング及びＡ／Ｄ変換される。
【００４６】
〔メモリ〕
メモリ５ｄは、例えばＳＲＡＭ等で構成され、信号調整部３ａ，３ｂの数に対応して設けられている。具体的には、本実施形態では、図１に示すように、信号調整部３ａ，３ｂが２つ設けられていることから、メモリ５ｄも２つ設けられている。メモリ５ｄは、数値データＳＡ’，ＳＢ’をそれぞれ格納する他、演算部５ｂによる演算結果やＣＰＵが読み出して実行するための各種プログラム等を、数値データＳＡ’，ＳＢ’が格納される領域とは別の領域に格納することができる。
【００４７】
（２）動作
次に、本実施形態に係る電力計１の動作について、図４〜図７を用いて説明する。ここで、図４は、電力計１の動作を説明するためのフローチャートである。図５は、電力計１の各信号調整部３ａ，３ｂに入力される信号Ｓの波形の一例を、横軸を時間（ｓｅｃ）、縦軸を電圧（Ｖ）として図示したものである。図６は、各信号調整部３ａ，３ｂにより増幅された後の信号ＳＡ、ＳＢの波形を図示したものである。尚、以下では、センサ２が、単相２線の系統Ｌ１に取り付けられたＣＴである場合を例に取る。
【００４８】
ステップＳ１：センサ２は、系統Ｌ１に流れる電流の検知を行う。センサ２により検知された信号Ｓは、図示しない抵抗等により電圧に変換された後（図５）、本体部１１内の信号調整部３ａ，３ｂに連続して入力される。ここで、信号Ｓは、図５に示すように、−０．６Ｖ〜＋０．６Ｖの範囲を有する信号であるとする。また、センサ２は、計測用電圧入力信号のゼロクロス割り込みをトリガとして、電流の検知を繰り返し行う。
【００４９】
ステップＳ２：信号Ｓは、信号調整部３ａ，３ｂが有する各増幅率（即ち、２倍及び２０倍）により増幅された後（図６の信号ＳＡ，ＳＢ）、Ａ／Ｄ変換器４に入力される。これにより、信号ＳＡ，ＳＢは、共に０〜＋２．５Ｖの範囲を有する数値データＳＡ’，ＳＢ’に変換される。ここで、制御部５における時間間隔制御部５ｃは、Ａ／Ｄ変換器４に入力される信号ＳＡ，ＳＢが例えば２μｓｅｃの時間差でそれぞれサンプリング及びＡ／Ｄ変換され、かつ各信号ＳＡ，ＳＢが１００μｓｅｃ毎にサンプリングされるように、Ａ／Ｄ変換器４を制御する。これにより、Ａ／Ｄ変換器４は、図７に示すように、入力された信号ＳＡについてサンプリング及びＡ／Ｄ変換を行ってから２μｓｅｃ後に、信号ＳＢについてサンプリング及びＡ／Ｄ変換を行う。Ａ／Ｄ変換器４は、この動作を１００μｓｅｃ毎に行う。このようにして、Ａ／Ｄ変換された後の数値データＳＡ’，ＳＢ’は、対応するメモリ５ｄ内にそれぞれ格納される。
【００５０】
ステップＳ３〜Ｓ６：数値データＳＡ’が１周期分以上メモリ５ｄ内に格納されると（Ｓ３）、選択部５ａは、数値データＳＡ’の各値を所定の閾値と比較する（Ｓ４）。数値データＳＡ’の値が＋１．１３Ｖ〜＋１．３７Ｖの範囲に該当しない場合（Ｓ４のＮＯ）、選択部５ａは、数値データＳＡ’を選択し、演算部５ｂは、数値データＳＡ’を用いて演算を行う（Ｓ５、図６の矢印の区間以外）。また、数値データＳＡ’の値が＋１．１３Ｖ〜＋１．３７Ｖの範囲に該当する場合（Ｓ４のＹＥＳ）、選択部５ａは、数値データＳＢ’を選択する（図６の矢印の区間）。そして、演算部５ｂは、数値データＳＢ’の値を１０分の１にしたものを用いて演算を行う（Ｓ６）。
【００５１】
（３）効果
（Ａ）
本実施形態に係る電力計１によると、１つのセンサ２から各信号調整部３ａ，３ｂに入力された信号Ｓは、信号調整部３ａ、３ｂそれぞれが有する増幅率で増幅された後、サンプリング及びＡ／Ｄ変換される。そして、Ａ／Ｄ変換された数値データＳＡ’ＳＢ’の中からいずれかの数値データＳＡ’，ＳＢ’が選択部５ａにより選択されると、選択された数値データは、演算部５ｂによる演算に用いられる。このように、この電力計１によると、スイッチ等の増幅率を切り換えるための切換手段を必要としないため、切換手段の耐久性や増幅率を切り換えるタイミング等を考慮せずに済む。従って、電力計１は、歪みのない波形を用いて演算を行うことができる。
【００５２】
（Ｂ）
また、本実施形態に係る電力計１は、１つのＡ／Ｄ変換器４を備えている。信号調整部３ａ，３ｂから出力された増幅後の信号ＳＡ，ＳＢが、１つのＡ／Ｄ変換部４に同時に入力されＡ／Ｄ変換されると、例えば信号ＳＡ、ＳＢ同士が衝突する場合が生じてしまう。しかし、この電力計１におけるＡ／Ｄ変換部４は、増幅後の各信号ＳＡ，ＳＢをそれぞれ異なるタイミングでＡ／Ｄ変換する。従って、Ａ／Ｄ変換部４が１つであっても、信号同士の衝突を回避することができる。
【００５３】
（Ｃ）
また、本実施形態に係る電力計１によると、例えば１つのセンサ２により出力された信号Ｓの大きさが突発的に変化した場合であっても、信号Ｓのその時々の大きさに応じて、どの増幅率で増幅されサンプリングされた数値データＳＡ’，ＳＢ’を選択するかが決定される。特に、電力計１は、数値データＳＡ’と所定の閾値との比較結果に基づいて、選択する数値データＳＡ’，ＳＢ’を決定する。従って、電力計１は、例えばセンサ２が検知した電流または電圧が突発的に変化した場合のように信号Ｓの大きさがその時々に応じて異なる場合であっても、いわゆるサチュレーション（即ち、数値データの飽和）が生じることなく、適切な増幅率で調整された信号を用いて精度の良い演算を行うことができる。
【００５４】
（Ｄ）
更に、本実施形態に係る電力計１は、増幅率の低い信号調整部３ａで調整された数値データＳＡ’を所定の閾値と比較し、数値データＳＡ’が所定の閾値以上である場合には、数値データＳＡ’を選択する。また、電力計１は、数値データＳＡ’が所定の閾値未満である場合には、増幅率が信号調整部３ａよりも高い信号調整部３ｂにより調整された数値データＳＢ’を選択する。このように、増幅率の低い第１信号調整部で調整された第１信号を基準として信号が選択されることにより、電力計１は、第１信号または第２信号のどちらの信号を選択するかの判断を、容易に行うことができる。
【００５５】
（Ｅ）
また、本実施形態に係る電力計１によると、増幅率が信号調整部３ａよりも高い信号調整部３ｂで増幅された数値データＳＢ’が選択された場合には、信号調整部３ｂの増幅率に対する信号調整部３ａの増幅率の比率を数値データＳＢ’に乗算し、乗算後の結果を用いて演算が行われる。従って、信号調整部３ａの増幅率と信号調整部３ｂの増幅率とに差がある場合であっても、電力計１は、その増幅率の差が演算結果に影響を及ぼすことを抑制することができる。
【００５６】
＜その他の実施例＞
（ａ）
上記実施形態では、図１及び図３に示すように、電力計１は２つの信号調整部３ａ、３ｂを有している場合について説明したが、本発明に係る電力計が有する信号調整部の数は、２つに限定されない。即ち、信号調整部は、２以上設けられてもよい。この場合、各信号調整部は、図１と同様に、１つのセンサに対しそれぞれ並列に接続される。そして、各信号調整部により調整された複数の信号は、１つのＡ／Ｄ変換器に入力され、サンプリング及びＡ／Ｄ変換される。尚、この場合においても、Ａ／Ｄ変換器は、上記実施形態と同様、各信号をそれぞれ異なるタイミングでサンプリングする。
【００５７】
（ｂ）
上記実施形態では、増幅率の低い信号調整部３ａにより増幅された後の数値データＳＡ’が所定の閾値と比較され、選択する数値データが決定される場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、選択部５ａは、数値データＳＡ’ではなく、増幅率の高い信号調整部３ｂにより増幅された後の数値データＳＢ’を所定の閾値と逐次比較し、選択する数値データを決定してもよい。この場合、選択部５ａは、数値データＳＢ’が所定の閾値未満であれば、数値データＳＢ’を選択し、数値データＳＢ’が所定の閾値以上であれば、数値データＳＡ’を選択する。
【００５８】
また、選択部５ａは、数値データＳＡ’及び数値データＳＢ’の両方を所定の閾値と逐次比較し、その比較結果に基づいて演算に用いるべき数値データを選択してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明に係る電力計は、信号調整部の増幅率を切り換えるためのスイッチ等の手段を設ける必要がなく、また突発的に変化する信号が入力されても、歪みのない波形を用いて精度良く演算を行うことができる特徴を有する。従って、本発明に係る電力計は、突発的に変化する信号が入力される場合がある電力計として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本実施形態に係る電力計の構成を模式的に示すブロック図。
【図２】本実施形態に係る電力計のセンサの配置を説明するための概念図。
【図３】本実施形態に係る電力計の信号調節部の具体的な構成を説明するための回路図。
【図４】本実施形態に係る電力計の動作を説明するためのフローチャート。
【図５】信号調整部に入力される信号Ｓの波形の一例を示す図。
【図６】信号調整部により調整された後の信号ＳＡ，ＳＢの波形を示す図。
【図７】図６における信号ＳＡ，ＳＢの一部分の拡大図。
【符号の説明】
【００６１】
１  電力計
２  センサ
２ａ、２ｃ、２ｅ  ＣＴ
２ｂ、２ｄ、２ｆ  ＶＴ
３ａ、３ｂ  信号調整部
４  Ａ／Ｄ変換器
５  制御部
５ａ  選択部
５ｂ  演算部
５ｃ  時間間隔制御部
５ｄ  メモリ
１１  本体部
Ｒ１ａ，Ｒ１ｂ，Ｒ２ａ，Ｒ２ｂ  抵抗
ＯＰａ，ＯＰｂ  オペアンプ
Ｖｒｅｆ  基準電圧
【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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