(57)【要約】【課題】本発明の課題は電気の省エネによるコスト削減のために電気消費量をリアルタイムで可視化するものであり安全で簡単に測定できかつ経済性にすぐれた電流監視測定装置を提供することである。本発明は電力線に直接接続する必要がない計測装置を提供することであり、また装置の駆動電源は100Vの電源あるいは電池を必要としない自己電源方式の電流監視測定装置を提供することである。【解決手段】本装置は省工事、低コストで実現するために既成の電力計のような電圧入力端子は持たずCPUメモリにプリセットする設置箇所の定格電圧値と、本装置で検出する電流値によって見なし電力値を計算し積算値を取得して後方システムであるリアルタイム電力モニタリングへ出力する。本装置を動作させる電気エネルギーは計測対象となる電線から電流変成器で電磁誘導によって確保し発電量の不均一にはスーパーキャパシターで対処することで外部電源や電池を必要としない。【選択図】図１
2009014659.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力をリアルタイムに監視する装置において、  電力線の負荷電流を測定するため、当該電力線に非接触で装着される環状の電流変成器CT1と、前記電力線の負荷電流による電磁誘導にて自己電源用電力を取り出すための非接触で装着される電流変成器CT２及び当該電流変成器CT2に接続された電源モジュール及び大容量コンデンサと、前記電力線の定格電圧値パラメータを記憶するメモリと、前記電流変成器CT1からの電流をデジタル化する信号処理部と、処理されたデータを伝送する通信モジュールから構成され、前記メモリの電圧値パラメータを用いて、測定された電流値を見なし電力値に変換処理して定期的に通信することを特長とする自己電源方式の電流監視装置。
【請求項２】
特許請求項１に記載の電流監視装置において、取引用電力メータから送られる電力値パルスを受信するパルス入力回路を備え、取引用電力メータからの電力値に基づいて、前記電流変成器CT1で測定した見なし電力値を補正することを特長とする自己電源方式の電流監視装置。
【請求項３】
特許請求項１に記載の電流監視装置において、前記電源モジュールから通信モジュールに供給する電源経路に設けられた半導体スイッチを備え、電力線に流れる電流測定値の低下を検出して、前記半導体スイッチを遮断して通信モジュールへの電源の供給を停止することを特長とする自己電源方式の電流監視装置。
【請求項４】
特許請求項１に記載の電流監視装置において、
前記電流監視装置を収納した小型のパッケージと、当該小型パッケージに備えられ、前記電流監視装置に接続された可動式の金属測定端子を有し、高圧受電盤においては前記可動式金属測定端子を高圧受電盤の電流試験端子へ接続することを特長とし、低圧配電盤においては主幹ブレーカーへ開閉式の電流変成器を介して接続することを特長とする自己電源方式の電流監視装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気の省エネによるコスト削減と、温室効果ガスとされるＣＯ２の排出削減の活動を効果的に推進するため、電気消費量をリアルタイムで可視化できるようにするものであり、安全で簡単に測定でき、かつ経済性にすぐれた電流監視測定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の電力使用量の監視、計測には電圧測定が必要なため、計測装置を計測対象回路の電力線に直接接続することが必要であった。そのため接続工事は危険をともない、配線が煩雑になり接触不良や短絡といったトラブルを発生することもあった。
このため各電力会社は50kw以上の電力需要顧客に対して高圧側に電力取引用メータを取り付け、月々の消費電力量の検針を行っているが、電気の省エネを推奨するため顧客の求めに応じてそこから計量パルスを提供している。従来電力需要顧客はこの計量パルスを使って電力使用量を計測することができた。
【０００３】
しかしながら、この計量パルスは一過性のパルスの垂れ流しなので、これを計数する計数装置はカウントミスや一刻も休止することが許されなかった。またこの計数装置の駆動電源として、100Vあるいは200Vの低圧電源から給電したり、あるいは計数装置に電池を装着する必要があった。この場合屋外に取引用メータを設置している場合、給電線の引き回し工事が複雑となり、または電池の定期的な交換が必要、という問題点があった。
また大電力の需要顧客においては、電力会社の取引用メータの下層に複数の高圧トランスを設置しているが、これらの高圧トランス毎の電力使用量の測定監視する場合は、計量パルスを使用することが出来ないという問題点があった。
【特許文献１】特開平０６−０５８９６０
【特許文献２】特開２０００−３３８１４１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする主たる課題は、電力線に直接接続する必要がない計測装置を提供することであり、また装置の駆動電源は100Vの電源あるいは電池を必要としない自己電源方式の電流監視測定装置を提供することである。これをより電気の省エネのため電気消費量の可視化を、安く安全でリアルタイムで実現する装置を提供することである。また測定されたデータを通信モジュールを使って後方処理系に送信して処理を行い、インターネットをによるWebアプリケーションによって、ビジュアルなリアルタイムトレンドグラフを提供することで、省エネ活動の大衆化を実現するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記課題の解決のため、本発明は電圧を計測しないで、電流計測を行ってこれから見なし電力量を数値化すること、また本装置を動作させる電気エネルギを計測対象の電力線から電磁誘導される電流にて供給することにより解決するものであり、以下の構成からなっている。
本発明は、電力線の負荷電流を測定するため、計測対象電力線に非接触で装着される環状の電流変成器CT1と、前記電力線の負荷電流による電磁誘導にて自己電源用電力を取り出すための非接触で装着される電流変成器CT２及び当該電流変成器CT2に接続された電源モジュール及び大容量コンデンサと、前記電力線の定格電圧値パラメータを記憶するメモリと、前記電流変成器CT1からの電流をデジタル化する信号処理部と、処理されたデータを伝送する通信モジュールから構成され、前記メモリの電圧値パラメータを用いて、測定された電流値を見なし電力値に変換処理して定期的に通信するようにしたものである。
【０００６】
また本発明は取引用電力メータから送られる電力値パルスが活用できる場合は、前記電力値パルスを受信するパルス入力回路を備え、取引用電力メータからの電力値に基づいて、前記電流変成器CT1で測定した見なし電力値を補正するようにしたものである。
【０００７】
また、前記電源モジュールから通信モジュールに供給する電源経路に設けられた半導体スイッチを備え、電力線に流れる電流測定値の低下を検出して、前記半導体スイッチを遮断して通信モジュールへの電源の供給を停止するようにしたものである。
【０００８】
、
それら本測定装置のハードウェアを小型のパッケージに実装し、高圧受電盤において危険性の少ない盤表面に露出している電流試験端子へ簡単に取り付けることができて、かつ低圧回路の主幹ブレーカーへも装着できるようにしたものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の電流監視装置は、非接触の電流センサーを使用し、電流計測をもって見なし電力値を導きそれを省エネ指標とすることで、電力計測部の構造をシンプルにして、設置工事を安全で簡単に行うことが出来る。また、本装置が必要とする電源は計測対象の電力線から電流変成器を使って電磁誘導で取り出す方式によって１００Ｖ電源線の引き回しを不要とし、あるいは消耗品であるバッテリーを必要としない。そのため設置、移設が容易で省エネ活動の普及には大きな効果がある。データ通信モジュールとしては無線、赤外線、あるいはPLC(電力線搬送通信)を使用することができ、送信されたデータは省エネ活動の推進、活動の効果検証、エネルギー原単位管理に活用することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
発明を実施するため、
電力線の負荷電流を測定する手段として、計測対象電力線（１）に非接触で装着される環状の電流変成器CT1（２）と、前記電力線の負荷電流による電磁誘導にて自己電源用電力を取り出すための非接触で装着される電流変成器CT２（５）を備えており、当該電流変成器に（５）に電源モジュール（３）及び大容量コンデンサ（４）を接続し電源の安定化、平準化をする。
メモリ（９）に前記電力線の定格電圧値パラメータを記憶させ、前記電流変成器CT1からの電流をCPUによってデジタル化し定格電圧値パラメタによって演算し、見なし電力値を導く。通信モジュール（６）により見なし電力データを伝送する。
以下本発明の実施例を図面にもとづき詳細に説明する。
【実施例１】
【００１１】
図１は、本発明装置の具体的な実施例を説明する図である。
図１において、
1は計測対象の電力線、2は電力線の電流を測定する環状の電流変成器CT1、3は装置の電源モジュール、4は大容量コンデンサ、5は電力線から電磁誘導で自己電源用のエネルギ−を取り出す電流変成器CT２、6は測定した電力データを送信する通信モジュール、7は電流をデジタル化し見なし電力値の計算等データ処理を行うＣＰＵ、8は電力計量パルスを受信するパルス入力回路、9は定格電圧値パラメータを記憶するメモリ、10は通信モジュールに電源を供給する半導体スイッチ、１１はアンテナ端子もしくは信号端子である。
電流変成器CT1で検出した信号はＣＰＵのA/D変換回路によりデジタル化し平均電流を取得する。平均電流とメモリーにプリセットされた定格電圧値を使って見なし電力量を算出する。見なし電力量はプリセットされた送信インターバルで通信モジュールを介して後方処理装置へ間歇送信する。電流変成器CT1は正確な電流を測定するため直線性の良い環状の電流変成器を使用している。
一方電流変成器CT2により誘導される電流は電源モジュールで整流し大容量コンデンサーに充電して安定化した自己電源方式とし、電流変成器CT2は飽和特性を持ち大電流が流れても電圧が飽和するものを使用している。また測定対象の負荷電流値が小さく、取り出せる電気エネルギーが少ない場合、電流変成器CT2へ貫通する電線を複数回巻き、さらには電流変成器CT2の数を増やすことで誘導電流を増大させることが出来る。電源モジュールからはＣＰＵ回路に電源を供給すると共に、半導体スイッチを介して通信モジュールに電源を供給している。
通信モジュールは、無線（電波、赤外線）あるいは電力線搬送通信（PLC）を使用する。
ちなみに通信モジュールをPLCとする場合はその信号線に受信装置側から５Vほどの低圧直流電流を重畳して給電するので電流変成器CT2及び電源モジュールは不必要である。
【実施例２】
【００１２】
一方、取引用電力メータから電力値パルスが送られてくる場合は、パルス入力回路を介して取引用電力値をＣＰＵに取り込み、本器で計測した電流値から計算した見なし電力値を補正することが出来る。例えば本器で計測した電流値により電圧値を算出し、メモリへプリセットされた定格電圧値を補正する。
この較正動作は一度行えばよく電力パルスを常時監視する必要はない。この補正により実際の電力値に近い見なし電力値を測定することが出来る。メモリへセットする定格電圧値は後方処理系から通信モジュールを介してCPUへコマンドを与えることによって上記較正動作を行わせ、随時変更することが出来る。ここでパルス入力回路は取引用電力メータから送られてくるパルス信号の、ノイズフィルタを備えたバッファ回路であり、その出力はＣＰＵの割り込み回路に接続されている。
【実施例３】
【００１３】
本器の自己電源の電圧は大容量コンデンサーで安定化しているものの、電力線の負荷電流が非常に少なくなると次第に低下してくる。そこで電流変成器CT1により検出する計測対象電力線の電流の低下を検出し、ＣＰＵにより半導体スイッチを制御して電力消費の大きい通信モジュールへの供給電源を遮断する。半導体スイッチとしてはCMOSあるいはトランジスターの半導体スイッチを使うことが出来る。これにより電源電圧の低下を十分遅らせることが出来、負荷電流が回復した時点で再度通信モジュールの動作を回復することが出来る。
通信モジュールにPLCを使用する場合はこの限りではない。
本器には、微小電流で動作する省エネタイプのCPUが搭載される。
【実施例４】
【００１４】
図２は本発明の電流監視装置を収納する小型パッケージを説明する構成図である
本小型パッケージは可動式の金属測定端子を有し、本装置の電流測定端子は前記金属測定端子と接続されている。小型パーケージの金属測定端子は可動式になっているので、測定対象の電力線への接続がフレキシブルとなっている。
図２のパッケージを高圧受電盤にては、電流試験端子に接続して測定する方法を図３に示す。
本器の取り付けに際しては、電流試験端子に接続されている電流変成器を開放状態にすることを避けるため本器を接続してからショートバーを取り外し計測に入る。
図４は本発明の電流監視装置を収納する小型パッケージを、低圧配電盤に開閉式電流変成器を介して接続する方法を示した図である。
低圧配電盤にては低圧電力線に図４のごとく分割型電流変成器CT３をクランプして測定することで低圧配電盤に流れる電力を等価的に測定することが出来る。
【産業上の利用可能性】
【００１５】
消費電力量がリアルタイムで時間トレンドがグラフで見えると、電気使用のムラ、無駄が発見しやすく、なんらかの省エネ活動をした場合の結果を即座に検証できるので、PDCAサイクルを回すことが出来る。そうした省エネ活動においては、消費電力量をリアルタイムで見るための計測装置はコスト低廉で、その取り付け作業において安全で簡単であることが望ましい。本発明は、そうした要求に実際的な回答を与えるので、現今の世界的要求である省エネ活動に貢献することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の自己電源方式の電流監視装置の実施方法を説明する装置の構成図である。
【図２】本発明の電流監視装置を収納する小型パッケージを説明する構成図である。
【図３】本発明の電流監視装置を収納する小型パッケージを、高圧受電盤の電流試験端子に接続する方法を示した図である。
【図４】本発明の電流監視装置を収納する小型パッケージを、低圧配電盤に開閉式電流変成器を介して接続する方法を示した図である。
【符号の説明】
【００１７】
1：計測対象電力線
2：電流変成器CT1
3：電源モジュール
4：大容量コンデンサ
5：電流変成器CT２
6：通信モジュール
7：ＣＰＵ
8：パルス入力回路
9：メモリ
10：半導体スイッチ
11：アンテナ／信号端子
12：小型パッケージ
13：金属測定端子
14：分割型電流変成器CT3
15：低圧配電盤メインブレーカ
【図１】
2009014659.tif 000003
【図２】
2009014659.tif 000004
【図３】
2009014659.tif 000005
【図４】
2009014659.tif 000006