(57)【要約】【課題】本発明の目的は、メイン引込段及び支線の電力や電力品質データを効率的かつ簡潔で容易に獲得するための電力計測システムを提供することにある。【解決手段】本発明は配電盤、分電盤やモータ制御盤での主引込段の主線と支線との電力を計測する電力計測システムにおいて、主線に対するアナログ電圧信号をセンシングしてデジタルに変換した主電圧データを生成する電圧センシング部と、主線の主電流データまたは支線の副電流データを生成する電流センシング部と、センシングされたデータまたはそれを用いて生成された電力関連のデータを伝送する電流データ通信部または電圧データ通信部などを含んでセンシングされたデータまたはアナログ電圧信号を利用して主線電力データまたは支線電力データを算出して表示または伝達する電力計測システムであり、電力計測システムの効率性を増大させ、電力計測システムを構成するための信号ライン、通信ラインなどを含む配線の簡潔性を増大させる効果がある。【選択図】図８
2012525583.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主線と支線の電力を全て計測する電力計測システムにおいて、
前記主線の電圧をセンシングしてアナログ電圧信号を得て、これをデジタルデータに変換して主電圧データを生成する電圧センシング部と、
前記の主線の電流をセンシングしてアナログ電流信号を得て、これをデジタルデータに変換して主電流データを生成する第１電流センシング部と、
前記の支線の電流をセンシングしてアナログ電流信号を得て、これをデジタルデータに変換して副電流データを生成する第２電流センシング部と、
前記の第２電流センシング部により生成された前記の副電流データを伝送する電流データ通信部と、
前記の電圧センシング部によって生成された前記の主電圧データと、前記の第１電流センシング部により生成された主電流データを利用して、前記の主線の主線電力データを算出し、前記の電圧センシング部によって生成された前記の主電圧データと、前記の電流データ通信部を介して伝送を受けた前記の副電流データを利用して、前記の支線の支線電力データを算出する統合電力計算部と、を含むことを特徴とする電力計測システム。
【請求項２】
主線と支線の電力を全て計測する電力計測システムにおいて、
前記の主線の電圧をセンシングしてアナログ電圧信号を得て、これをデジタルデータに変換して主電圧データを生成する電圧センシング部と、
前記の電圧センシング部によって生成された前記の主電圧データを伝送する電圧データ通信部と、
前記の主線の電流をセンシングしてアナログ電流信号を得て、これをデジタルデータに変換して主電流データを生成する第１電流センシング部と、
前記の支線の電流をセンシングしてアナログ電流信号を得て、これをデジタルデータに変換して副電流データを生成する第２電流センシング部と、
前記の電圧データ通信部を介して伝送を受けた前記の主電圧データと、前記の第１電流センシング部によって生成された前記の主電流のデータを利用して、前記の主線の主線電力データを算出する第１の個別電力計算部と、
前記の電圧データ通信部を介して伝送を受けた前記の主電圧データと、前記の第２電流センシング部によって生成された前記の副電流のデータを利用して、前記の支線の支線電力データを算出する第２個別電力計算部と、を含むことを特徴とする電力計測システム。
【請求項３】
前記の主電圧データ、前記の主電流データ及び前記の副電流データの生成時点は同期化されることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の電力計測システム。
【請求項４】
前記の電流データ通信部はマルチドロップが可能なシリアル通信を利用することを特徴とする、請求項１に記載の電力計測システム。
【請求項５】
前記の電圧データ通信部はマルチドロップが可能なシリアル通信を利用することを特徴とする、請求項２に記載の電力計測システム。
【請求項６】
主線と支線の電力を全て計測する電力計測システムにおいて、
前記の主線の電圧をセンシングしてアナログ電圧信号を出力する電圧センシング部と、
前記の主線の電流をセンシングしてアナログ電流信号を得て、これをデジタルデータに変換して主電流データを生成する第１電流センシング部と、
前記の電圧センシング部によって出力された前記のアナログ電圧信号を受け取り、これをデジタルデータに変換して第１主電圧データを生成する第１電圧ＡＤＣと、
前記の第１電流センシング部によって生成された前記の主電流データと、前記の第１電圧ＡＤＣで生成された前記の第１主電圧のデータを利用して、前記の主線の主線電力データを算出する第１個別電力計算部と、
前記の支線の電流をセンシングしてアナログ電流信号を得て、これをデジタルデータに変換して副電流データを生成する第２電流センシング部と、
前記の電圧センシング部によって出力された前記のアナログ電圧信号を受け取り、これをデジタルデータに変換して第２主電圧データを生成する第２電圧ＡＤＣと、
前記第２電流センシング部で生成された前記の副電流データと、前記の第２電圧ＡＤＣから生成された前記の第２主電圧データを利用して、前記の支線の支線電力データを算出する第２個別電力計算部と、を含むことを特徴とする電力計測システム。
【請求項７】
前記の電圧センシング部が前記の主線の電圧をセンシングすることはＰＴ(Potential Transformer)によって遂行され、
前記の第１電流センシング部が前記の主線の電流をセンシングするのはＣＴ(Current Transformer)によって遂行され、
前記の第２電流センシング部が前記の支線の電流をセンシングするのはCT(Current Transformer)によって遂行されることを特徴とする、請求項６に記載の電力計測システム。
【請求項８】
前記の電圧センシング部によって出力された前記のアナログ電圧信号を第１電圧ＡＤＣ及び第２電圧ＡＤＣに伝達するために、同一の信号ラインを使用することを特徴とする、請求項６に記載の電力計測システム。
【請求項９】
前記の電力計測システムは配電盤、分電盤やモータ制御盤に設置されることを特徴とする、請求項１、請求項２または請求項６のいずれか一項に記載の電力計測システム。
【請求項１０】
前記の主線電力データ及び前記の支線電力データを含む電力計測データの伝送を受けて表示する電力表示部をさらに含むことを特徴とする、請求項１、請求項２または請求項６のいずれか一項に記載の電力計測システム。
【請求項１１】
前記の電力表示部は、配電盤、分電盤やモータの制御盤を内蔵した函の外部に見られるように構成されていることを特徴とする、請求項１０に記載の電力計測システム。
【請求項１２】
前記の電圧センシング部、前記の第１電流センシング部及び前記の第２電流センシング部を動作させるための電源を供給する電源供給部をさらに含むことを特徴とする、請求項１、請求項２または請求項６のいずれか一項に記載の電力計測システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配電盤、分電盤またはモータ制御盤の電圧信号及び電流信号を受信して、電力を計測する電力計測器に関し、より詳細にはメイン引込段の主線及び全ての支線の電力及び電力品質を計測することにおいて効率的で簡潔な配線のための計測装置などで構成されたシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に電力計測方式は電力負荷に流れる電圧及び電流をセンシングして電力計測器に入力して、電力計測器ではこれを事前処理した後ADC(A/D Converter：アナログ-デジタルコンバータ)にて変換し、かけ演算及び累積演算を通じてサイクル当りの平均を計算することで平均電力を計算する。電圧及び電流のセンシング過程では実際の電圧と電流をアナログの電圧信号及びアナログの電流信号に変換するためにPT(Potential Transformer)やCT(Current Transformer)を使用する。このPTやCTは電圧と電流をそれぞれセンシングできれば良いし、ここではこれ以上説明してないが、様々な方法で行われたPTまたはCTが利用されることは当然である。
【０００３】
図１は一般的な配電盤または分電盤の構成を図示する。配電盤及び分電盤へ流入されるメイン引込段の主線は“主MCCB(Molded Case Circuit Breaker：配線用遮断機)”を通じていくつかの支線で分岐され、各支線の“MCCB”を通過して各支線の負荷に供給される。
【０００４】
図２は配電盤または分電盤の計測のための構成例を図示する。主線及び支線に設置された“MU(Measuring Unit：計測装置)(10)”は、計測装置として電圧及び電流を測定して電力を計算してこれを伝送するものであり、“DU(Display Unit：表示装置)(20)”は、このMU(10)から伝送された電力をアナログまたはデジタルで表示するものである。
【０００５】
図３は一般的なMUの構成を図示する。マイクロコントローラ(Microcontroller)、DSP(Digital Signal Processor)などのプロセッサを基盤として、電圧センシング部(11)、電流センシング部(12)、電力計算部(13)、通信部(14)。MU制御部(15)などを含めて構成される。電圧センシング部(11)はPTによって測定されたアナログ電圧信号をADCで変換して電圧データを生成して、電流センシング部(12)はCTによって測定されたアナログ電流信号をADCで変換して電流データを生成する。
【０００６】
電力計算部(13)はこのように生成された電圧データ及び電流データを利用して電力データを計算してこれを通信部(14)を通じてDU(12)に伝送して電力が表示されるようにする。MU制御部(15)は前記のMU(10)に含まれる電圧センシング部(11)、電流センシング部(12)、電力計算部(13)、通信部(14)等が動作するように制御する。
【０００７】
MU(10)は、図４に図示されたように、ボルト結合仕組みの端子台を持つ端子型MUと結合仕組みがない貫通型MUに分かれる。端子型MUは端子台を持っている為MCCBと繋がりやすい一方、面積を沢山占めている為スペースが狭い分電盤の分枝回路に適用するには限りがある。貫通型MUは線路がMUを貫通するので、スペースの確保には良い構成になるが、電圧及び電力を計測するためには電圧計測用端子を別途備えて結線しなければならない為、複雑すぎる構成になる。貫通型MUでCTは電力線路との結線が要らない為、貫通口を活用して電流センシングができるが、PTを利用する電圧センシングには相変わらず電力線路との結線が必要である。
【０００８】
このようなMU(10)はメイン引込段の主線及び支線に位置することが出来る。メイン引込段だけ計測する目的であれば、メイン引込段にだけ設置して、もし各支線までも計測する必要性がある場合には各支線にまでMU(10)を設置するようになる。
【０００９】
図５は一般的なDUの構成を図示する。DU(20)は表示部(21)、表示通信部(22)、表示制御部(23)等を含めて構成される。表示通信部(22)はMU(10)から電力データを自体DU内に備えている表示部(21)に表示したり上位システムの要求によって、上位システムにデータを伝送したりする。表示制御部(23)はDU(20)に含まれている表示部(21)、表示通信部(22)等が動作されるように制御する。
【００１０】
図２ないし図５を通じて説明する前記のような構成は、それぞれのMU(10)が独立的に電圧及び電流をセンシングして演算するため、他のMU(10)との相互干渉無しで独自的に運営されられる。このように独自的に運営され、演算された電力及び電力品質データをRS-485通信のようなマルチドロップ(Multi-drop)ができるシリアル(Serial)通信で、複数台のMU(10)を単一ネットワークに繋げてDU(20)に送ることもある。しかし、それぞれのMU(10)ことに電圧と電流の全てをセンシングしなければいけないし、この為に数多い線を結線するべきなので設置及び配線が簡潔にならなくてスペースも占めすぎる等の弱点がある。
【００１１】
図６は配電盤または分電盤の計測のためのもう一つの構成例を図示する。図２でのそれぞれの支線に設置されたMU(10)がCT(Current Transformer)(40)に取り替えられ、メイン引込段のMU(10)の代わりに“TMU(Total Measuring Unit：統合測定装置)(30)”に取り替えられた。TMU(30)の構成は後に図７を通じて詳細に説明する。
【００１２】
それぞれの支線に流れる電流のアナログ電流信号をTMU(30)に伝達する必要があるため、それぞれの支線に設置されたCT(40)のアナログ電流信号を伝達するための区切りの信号線を連結しなければならない。
【００１３】
図７は、TMUの構成を図示する。TMU(30)は、電圧センシング部(31)、統合電流センシング部(32)、電力計算部(33)、通信部(34)、TMU制御部(35)などを含んで構成される。一般的に電圧は、メイン引込段の主線及びすべての支線が同じなので、それぞれセンシングすることなく、メイン引込段の主線にかかる電圧だけ電圧センシング部(31)のPTで受け入れセンシングをして、各支線にCT(40)を配置して電流を検出することで、CT(40)からの信号線を介して伝達されたアナログ電流信号をTMU(30)の統合された電流センシング部(32)のADCを使用してすべてを変換できるように構成したものである。
【００１４】
電力計算部(33)と通信部(34)とに対する説明は、それぞれ図３で説明したMU(10)からの電力計算部(13)、通信部(14)と同じで、TMU制御部(25)は前記のTMU(30)に含まれている電圧センシング部(31)、統合電流センシング部(32)、電力計算部(33)、通信部(44)などが動作するように制御する。
【００１５】
図６及び図７で説明した構成による電力計測システムは、それぞれの支線では、CT(40)さえあればいいし、マイクロコントローラ、DSPなどのプロセッサ装置が不要なので、支線の電力計測のための構成のコストを節約することができる面がある。ただし、メイン引込段ではTMU(30)に集中された複数のアナログ電流信号をすべて処理するために、性能の優れたADCや演算プロセッサを必要とし、技術的の難易度が高くなり、コストが増える面があり、CT(40)一つの当たり、信号線2本のTMU(30)まで配線しなければならないので、支線の数が増加するによって信号線の数が増えることになり、配線が難しく、醜いという短所がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
本発明の目的は、メイン引込段及び支線の電力や電力品質データを効率的かつ簡潔で容易に獲得するための電力計測システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
前記の目的を達成するための本発明の電力計測システムは、主線と支線の電力を計測する電力計測システムにおいて、前記の主線または前記の支線の電圧によるアナログ電圧信号を検出してデジタルデータに変換してメイン電圧データを生成する電圧センシング部と、前記の主線、または前記の支線の電流によるアナログ電流信号を検出し、デジタルデータに変換し、それぞれの主電流データや副電流データを生成する電流センシング部と、前記電流センシング部によって生成された前記の主電流データまたは前記副電流データを伝送する電流データ通信部と、前記電流データ通信部から前記電流センシング部によって生成された前記の主電流データまたは前記副電流データを伝送される電圧データ通信部と、前記電圧センシング部によって生成された前記メイン電圧データと前記電圧データ通信部を介して送信された前記の主線を検出する電流センシング部によって生成された前記主電流のデータを利用して、前記の主線の主線電力データを算出して、前記電圧センシング部によって生成された前記主電圧データと前記電圧データ通信部を介して送信された前記の支線を検出する電流センシング部によって生成された前記副電流のデータを利用して、前記の支線の支線電力データを算出する統合電力計算部と、少なくとも前記電圧センシング部、前記の電圧データ通信部と、前記の統合電力計算部の動作を制御する電圧計測制御部を含むことを特徴とする。
【００１８】
一方、本発明の他の電力計測システムは、主線と支線の電力を計測する電力計測システムにおいて、前記の主線または前記の支線の電圧によって、アナログ電圧信号を検出してデジタルデータに変換して主電圧データを生成する電圧センシング部と、前記の主線、または前記の支線の電流によるアナログ電流信号を検出してデジタルデータに変換し、それぞれの主電流データまたは副電流のデータを生成する電流センシング部と、前記電圧センシング部によって生成さされた前記の主電圧のデータを送信する電圧データを通信部と、前記の電圧データの通信部から前記の電圧センシング部によって生成された前記の主電圧データを送信される電流データ通信部と、前記の電流データ通信部を介して送信された前記の主電圧データと、前記の主線、または前記の支線を検出する電流センシング部により生成されたそれぞれの前記の主電流のデータや前記副電流データを用いて、それぞれ前記の主線の主線電力データ、または、前記支線の支線電力データを算出する個別電力の計算部と、少なくとも前記の電圧センシング部及び前記の電圧データ通信部の動作を制御する電圧計測制御部を含むことを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の他の電力計測システムは、主線及び支線の電力を計測する電力計測システムにおいて、前記の主線、または前記の支線の電圧によるアナログ電圧信号を検出し、前記のアナログ電圧信号をデジタルデータとして変換されるように伝達する電圧シンシング部と、前記の主線、または前記の支線の電流によるアナログ電流信号を検出してデジタルデータに変換して、それぞれの主電流データまたは副電流データを生成する電流センシング部と、前記の電圧センシング部によって検出されたアナログ電圧信号を受け取り、デジタルデータに変換し、主電圧データを生成する電圧をADC(Analog- to- Digital Converter)と、前記の電圧ADCによって生成された前記主電圧データと、前記の主線、または前記の支線を検出する電流センシング部により生成されたそれぞれの前記の主電流データまたは前記の副電流データを用いて、それぞれ前記の主線の主線電力データ、または、前記の支線の支線電力データを算出する個別電力計算部と、少なくとも前記の電圧センシング部の動作を制御する電圧計測制御部と、少なくとも前記の電圧ADC、前記電流センシング部と前記の個別電力計算部の動作を制御する電流計測制御部を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の一態様によると、配電盤、分電盤やモータ制御盤のメイン引込段と支線の電力と電力品質のデータを効率的かつ簡潔で容易に獲得するための計測システムの提供が可能である。
【００２１】
また、本発明の一態様によると、主線の電圧を検出し、デジタル化した主電圧のデータを共通で利用させることで、電力計測システムの簡潔性と効率性を増大させる効果がある。
【００２２】
また、本発明の一態様によると、配電盤、分電盤やモータの制御盤において、いずれかの一つの電力線の電圧を検出し、デジタル化された電圧データは、他の電力線の電力の計算に利用させることで、電力計測システムの簡潔性と効率性を増大させる効果がある。
【００２３】
また、本発明の一態様によると、配電盤、分電盤やモータの制御盤において、いずれかの一つの電力線の電圧を検出したアナログ電圧信号を共有することで、アナログ信号を伝達する信号ラインを簡潔に構成することができ、デジタル化された電圧データを伝達して、電力を計算する時に要求される同期化の負担が軽減される効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】配電盤や分電盤の構成図である。
【図２】配電盤や分電盤に設置された従来の電力計測システムの構成を図示した例示図である。
【図３】従来のMU(Measuring Unit)の構成図である。
【図４】従来のMUの形態例示図である。
【図５】従来のDU(Display Unit)の構成図である。
【図６】配電盤や分電盤に設置された従来の電力計測システムの構成を図示したもう一つの例示図である。
【図７】従来のTMU(Total Measuring Unit）の構成図である。
【図８】本発明の第1実施例での配電盤や分電盤に設置された電力計測システムの全体構成図である。
【図９】本発明による第1実施例での電力計測システムの詳細な構成図である。
【図１０】本発明の第1実施例での電力の表示装置の構成図である。
【図１１】本発明の第1実施例の電源装置の構成図である。
【図１２】本発明による第2実施例でのモータ制御盤に設置された電力計測システムの全体構成図である。
【図１３】本発明による第2実施例での電力計測システムの詳細な構成図である。
【図１４】本発明による第3の実施例での電力計測システムの詳細な構成図である。
【図１５】本発明の第4実施例での電源供給部を含んだ電圧計測装置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、添付図面を参照して本発明の望ましい実施例による電力計測システムを詳細に説明することにする。
【００２６】
図８は、本発明による第1実施例での配電盤または分電盤に設置された電力計測システムの構成を図示する。電力計測システムは電圧計測装置(100)と電流計測装置(200)を含んで構成される。まず、電圧計測装置(100)は、メイン 引込段の主線にかかる電圧を計測して、主線に流れる電流の計測データを伝送してもらって主線の電力を算出する。
【００２７】
また、支線に流れる電流の計測データを伝送してもらって支線の電力を算出し、算出された主線、または支線の電力を表示する電力表示装置(180)に伝達する。また、電流計測装置(200)は、主線または支線に流れる電流を計測して電圧計測装置(100)に伝送する。
【００２８】
電源供給装置(190)は、前記の電圧計測装置(100）、電流計測装置(200）、または電力表示装置(180)の動作のために必要な電力を供給するもので、この電源を供給するための電源ラインがそれぞれの電圧計測装置(100）、電流計測装置(200）、または電力表示装置(180)に繋がる。この電源供給装置(190)は、後に図１１を通じて詳細に説明することにする。
【００２９】
前記の電圧計測装置(100)、電流計測装置(200)または電力表示装置(180)の間に電圧、電流などが検出され、デジタルデータに変換された電圧データ、電流データなどや、これを用いて算出された電力のデータなどが含まれている電力計測データを送受信するための通信回線を接続するために、RS- 485などのマルチドロップ(multi- drop)が可能なシリアル(serial)通信を利用すれば、電圧計測装置(100)、電流計測装置(200)、または電力表示装置(180)間に繋がる通信のラインをより簡潔に構成できる効果がある。
【００３０】
前記の電力計測データは、電圧、電流、電力データだけでなく、前記のデータを利用して生成され、電力の品質を示すことができる様々な形態のデータが含まれる場合があることを知らなければならない。
【００３１】
図９は本発明による第1実施例での電力計測システムの詳細な構成を図示する。電圧計測装置(100)は、電圧センシング部(110)、統合電力計算部(130)、電圧データ通信部(140)、電圧計測制御部(150)などを含んで構成される。まず、電圧センシング部(110)は、PT(Potential Transformer)で測定した主線のアナログ電圧信号をADCで変換して主電圧データを生成する。
【００３２】
電圧データ通信部(140)は、電流計測装置(200)から生成された主線や支線の電流のそれぞれの主電流データや副電流データを伝送される。前記の主線、または支線の電流のそれぞれの主電流データや副電流データの生成については、後に改めて説明することにする。
【００３３】
本実施例では、電圧センシング部(110)が主線の電圧を測定することで、図示したが、主線以外にも支線の電圧を検出して、前記の主電圧データを生成することがあるのは当然で、配線の簡潔性のために電圧センシング部(110)に最も近い主線や支線を検出するようにすることが望ましい。
【００３４】
統合電力計算部（130）は、前記電圧センシング部（110）によって生成された主電圧データと電圧データ通信部（140）を介して伝送された主電流データや副主電流データを用いて、それぞれの主線の主線電力データまたは支線の支線電力データを算出する。
【００３５】
前記の主線電力データや線電力のデータだけでなく、主電圧データと主電流データまたは副電流データを用いて算出することができる電力品質に関するさまざまなデータを追加で算出して利用されることができるのは当然である。
【００３６】
電圧計測制御部(150)は、マイクロコントローラ(Microcontroller)、DSP(Digital Signal Processor)などに具備された命令語らを使用して、前記電圧センシング部(110)、統合電力計算部(130)と電圧データ通信部(140)が動作するように制御し、電圧計測装置(100)での動作が実行されるように構成されたプログラムを含んで構成される。このような電圧計測制御部(150)は、主線電力データと支線電力のデータが正確に算出されるようにするために主電圧データ、主電流データと副電流データの生成時点を同期化するように構成することが望ましい。
【００３７】
電流計測装置(200)は、電流センシング部(220)、電流データ通信部(240)、電流計装制御部(250)などを含んで構成される。まず、電流センシング部(220)は、CT(Current Transformer)によって測定された主線または支線のアナログ電流信号をADCで変換して、それぞれの主電流データや副電流データを生成する。電流データ通信部(240)は、電流センシング部(220)から生成された主線や支線の電流の主電流データや副電流データを電圧計測装置(100)に伝送する。
【００３８】
電流計測制御部(250)も電圧計測制御部(150)と同様に、マイクロコントローラ、DSPなどに具備された命令語らを使用して、前記の電流センシング部(220)と電流データ通信部(240)が動作するように制御し、電流計測装置(200)での動作が実行されるように構成されたプログラムを含んで構成される。このような電流計測制御部(250)は、主線電力データや支線電力データが統合電力計算部(130)で正確に算出されるようにするために、主電圧データの生成時点に主電流データや副電流データの生成時時点を同期化させることができるように構成することが望ましい。
【００３９】
前記の電流データを通信部(240)から電圧データ通信部(140)への主電流データや副電流データの伝送をするためにRS - 485などのマルチドロップ(Multi- drop)が可能なシリアル(serial)通信が利用される。このマルチドロップが可能なシリアル通信では、電圧計測装置(100)または電流計測装置(200)間の通信のための通信回線を簡潔に構成できるようにする効果がある。また、電流計測装置(200)の数が増加しても、電圧計測装置(100)、または別の電流計測装置(200)を介して通信回線を順次接続して拡張できるため、支線が増えても、通信ラインの構成を容易にすることができ、電力計測システムの効率性を増大させる効果がある。
【００４０】
図１０は本発明の第1実施例での電力の表示装置の構成を図示する。電力表示装置(180)は、電力表示部(181)、表示データ通信部(182)、表示装置制御部(183)などを含めて構成される。電力表示部(181)は、電圧計測装置(100)で算出された主線電力データや支線の電力データが含まれている電力計測データを表示する。この電力表示部(181)での表示は、アナログ、デジタルなどを含めたさまざまな方法を使用することができる。
【００４１】
表示データ通信部(182)は、電圧計測装置(100)の統合電力計算部(130)で算出された主線電力データや支線の電力データが含まれている電力計測データを伝送してもらっ前記の電力表示部(181)で表示されられるようにする。表示装置制御部(183)は、前記の電力表示部(181)と表示データ通信部(182)を含む電力表示装置(180)の動作を制御する。
【００４２】
図１１は本発明の第1実施例の電源装置の構成を図示する。電源装置(190)は、電力計測システムの動作のために必要な電源を各機器に供給することで電源供給部(191)を含んで構成される。前記の電力計測システムに含まれている電圧計測装置(100)、電流計測装置(200)、または電力表示装置(180)に、電源引込部と電源引き出し部が別途で具備される場合は、電圧計測装置(100)、他の電流計測装置(200)、または電力表示装置(180)を介して電源ラインを順次的に連結することができるようにすることで、電源ラインに接続された配線の簡潔さを増大させる効果を発生させることもできる。
【００４３】
また、図８ないし図１０を使って説明している通信ラインと図１１を使って説明している電源ラインを統合して構成する場合、電力計測システムの配線をより簡単かつ容易にし、電力計測システムの効率性を増大させる効果があり、電圧計測装置(100)、電流計測装置(200)、または電力表示装置(180)への電源供給部(191)をさらに具備することがある場合は、電源供給装置(190)を別途で具備する必要がなく、簡潔性を向上させる効果がある。
【００４４】
また、前記の電圧計測装置(100)と、前記の電流計測装置(200)を1つのデバイスとして構成できるのは当然であり、主線の電圧と電流を測定するための電圧計測装置(100)と、電流計測装置(200)が一つで構成された場合、一つに構成された電流計測装置(200)によって生成された主電流データは通信ラインを通じた送信が不要であることを知らなければならない。また、前記の電圧計測装置(100)と、前記の電流計測装置(200)を一つで構成したデバイスへの電源供給部(191)を具備して構成するなど、様々な組み合わせができるのは当然である。
【００４５】
図２ないし図４で説明した従来のMUでは主線及び支線のそれぞれの電圧と電流の両方を検出してデジタル化する。支線の瞬時電力を計算するためには、支線の電圧と電流を同じ時点で検出し、これをデジタル化してから計算しなければならない。もし、異なる時点の電圧と電流を利用すれば、間違えた電力値を得るはずだ。そのため、従来技術では支線の電力を計算するためには、支線の電圧と電流を利用するのが当然だと思われた。従って、従来技術ではそれぞれのMUにPTとCTを備えて電力線との結線が必要である。特に、貫通型MUを使用している場合でもPTは電力線との直接結線が必要になる。
【００４６】
従来技術に対比され、本発明の第1実施例では、主線の電圧を検出し、デジタル化した主電圧のデータを、支線の電力の計算に利用する。支線の電力を計算するに当たり、支線の電圧データを使用せずに、主線の電圧データを使用する。したがって、本発明の第1実施例では、各支線の電圧データを生成する必要がない。支線の電圧データを生成するためのPTが不要で、PTを支線に結線させる必要もないのである。支線ごとにPTを配置し、このようなPTと支線をそれぞれ結線させることは非常に面倒なことだが、本発明の第1実施例では、このようなことは不要である。 CTは、電力線と非接触で電流信号を検出するため、本発明の第1実施例では支線ごとに配置されている電流計測装置(200)では、支線との結線が全く必要なくなる。
【００４７】
図１２は本発明による第2実施例でのモータ制御盤に設置された電力計装システムの全体構成を図示する。一般的にモータ制御盤(MCC：Motor Control Center)は、各支線にMC(Motor Controller)とEOCR(Electronic Over Current Relay：電子過電流保護継電器)が接続され、各支線に接続されたモータに過電流が流れるのを防ぐために構成される。
【００４８】
本発明に従う第2実施例では、このEOCRの電流測定機能を用いて電流計測装置を構成したのである。また、電圧計測装置(300)に、図１０を使って説明した主線電力データまたは支線の電力データが含まれている電力計測データを表示する電力表示部(381)をさらに含んで構成したことである。
【００４９】
図１３は本発明による第2実施例での電力計測システムの詳細な構成を図示する。電圧計測装置(300)は、電圧センシング部(310)、電圧データ通信部(340)、電圧計測制御部(350)、電力表示部(381)などを含んで構成される。電圧センシング部(310)は、図９により説明したことと同じで、電力表示部(381)は図１０を通じて説明したことと同じである。
【００５０】
電圧データ通信部(340)は、前記の電圧センシング部(310)から生成された主電圧データを電流計測装置(400)に伝送し、この主電圧データを用いて電流計測装置(400)で算出された主線の主線電力データまたは支線の支線電力データを伝送する。この主線の主線電力データまたは支線の支線電力データの算出については、後に改めて説明する。
【００５１】
電圧計測制御部(350)は、マイクロコントローラ(Microcontroller)、DSP(Digital Signal Processor)など具備された命令語らを使用して、前記の電圧センシング部(310)と電圧データ通信部(340)が動作するように制御し、電圧計測装置(300)での動作が実行されるように構成されたプログラムを含んで構成される。このような電圧計測制御部(350)は、主線電力データと支線電力のデータが正確に算出されるようにするために主電圧データと主線または支線の電流のそれぞれの主電流データや副電流データの生成時点を同期化するように構成することが望ましい。
【００５２】
電流計測装置(400)は、電流センシング部(420)、個別電力計算部(430)、電流データ通信部(440)、電流計測制御部(450)などを含んで構成される。主線を検出する電流センシング部(420)は、CTで計測した主線のアナログ電流信号をADCで変換して主電流データを生成し、支線をセンシングする電流センシング部(420)は、EOCRによって計測された支線のアナログ電流信号をADCに変換し、副電流データを生成する。
【００５３】
電流データ通信部(440)は、電圧計測装置(300)から生成された主線の電圧に対する主電圧データを送信する。主線や支線に印加される電圧が同じ場合、支線の電圧を個別に検出する必要がなく、個々の電力計算部(430)は、この電流データ通信部(440)から送信された主電圧データの主線や支線をセンシングして、それぞれの電流センシング部(420)によって生成された主電流データや副電流データを用いて、それぞれの主線の主線電力データや支線の支線電力データを算出する。
【００５４】
前記の主線電力データや支線電力のデータだけでなく、主電圧データと主電流データや副電流データを用いて計算できる電力品質に関する様々なデータを追加で算出して利用されることがあるのは当然である。電流データ通信部(440)は、このように計算された主線電力データや支線の電力データを含む電力品質に関する様々なデータを電圧計測装置(300)に伝送する。
【００５５】
電流計測制御部(450)も、電圧計測制御部(350)と同様に、マイクロコントローラ、DSPなどに具備された命令語らを使用して、前記の電流センシング部(420)、個別電力計算部(430)と電流データ通信部(440)が動作するように制御し、電流計測装置(400)での動作が実行されるように構成されたプログラムを含んで構成される。このような電流計測制御部(450)は、主線電力データと支線電力のデータが正確に算出されるようにするために、電流データ通信部(440)から伝送された主電圧データの生成時点に主電流データや副電流データの生成時点を同期化させるように構成することが望ましい。
【００５６】
前記の電圧データを通信部(340)と、電流データ通信部(440)の間の主電圧データ、主線電力データや支線電力データの伝送のためにRS - 485などのマルチドロップ(Multi- drop)ができるシリアル(serial)通信が利用される。このマルチドロップができるシリアル通信は、図９により説明したとおりである。
【００５７】
図２ないし図４で説明した従来のMUで主線及び支線の、それぞれの電圧と電流の両方を検出してデジタル化する。支線の瞬時電力を計算するためには、支線の電圧と電流を同じ時点で検出し、これをデジタル化して計算しなければならない。もし、異なる時点の電圧と電流を利用すれば、誤った電力値を得ることになる。従って、従来技術では支線の電力を計算するためには、支線の電圧と電流を利用するのが当然だと思われた。そのため、従来技術ではそれぞれのMUにPTとCTを備えて電力線との結線が必要である。特に、貫通型MUを使用している場合でも、PTは、電力線との直接的結線が必要になる。
【００５８】
従来技術に対比され、本発明の2実施例では、主線の電圧を検出し、デジタル化した主電圧のデータを、支線の電力の計算に使用する。支線の電力を計算するに当たり、支線の電圧データを使用せずに、主線の電圧データを使用する。したがって、本発明の第2実施例では、各支線の電圧データを生成する必要がない。支線の電圧データを生成するためのPTが不要で、PTの支線に結線させる必要もないのである。支線ごとにPTを配置し、このようなPTと支線をそれぞれ結線させることは非常に面倒なことであるが、本発明の第2実施例では、このようなことが不要である。 CTは、電力線と非接触で電流信号を検出するため、本発明の第2実施例では支線ごとに配置される電流計測装置(400)では、支線との結線が全く要らなくなる。
【００５９】
図１４は本発明による第3の実施例での電力計測システムの詳細な構成を図示する。本発明に係る第3実施例は、電圧計測装置(500)の電圧センシング部(510)から検出されたアナログ電圧信号を電流計測装置(600)に伝達して電流計測装置(600)でデータを同期化することなく、電力を計測できるように構成したものである。
【００６０】
電圧計測装置(500)は、電圧センシング部(510)、電圧データ通信部(540)、電圧計測制御部(550)などを含んで構成される。電圧センシング部(510)は、PTを含めて主線の電圧対するアナログ電圧信号を生成することができれば良いし、このアナログ電圧信号を電流計測装置(600)に伝達する。
【００６１】
電圧計測装置(500)の電圧データ通信部(540)は、電圧、電流などが検出され、デジタルデータに変換された電圧データは、電流データなどを用いて算出された電力のデータなどを含む電力計測データを電力の表示装置(580)に伝送して表示されるようにするものであり、この電力表示装置(580)に代わって、図１３を使って説明した電力表示部(381)を、電圧計測装置(500)により備えて構成される場合があることを知らなければならない。
【００６２】
また、通信ラインが電流計測装置(600)から電力表示装置(580)まで、電圧計測装置(500)を経由せずに繋がっている場合、前記の電圧、電流などが検出され、デジタルデータに変換された電圧データは、電流データなどとこれを利用して算出された電力のデータなどを含む電力計測データが電力表示装置(580)に直接に伝達されて表示されるようにできるのは当然である。
【００６３】
電圧計測装置(500)に含まれている電圧センシング部(510)のPTで検出されたアナログ電圧信号は、信号ラインを介して電流計測装置(600)に伝達される。各電流計測装置(600)に伝送されるのは、デジタルデータではなく、アナログの電圧信号であることに注意しなければならない。電圧データ通信部(540)は、電流計測装置(600)で算出された主線の主線電力データや支線の支線電力データを伝送されて電力表示装置(580)によって表示されるようにすることもできる。これらの主線の主線電力データや支線の支線電力データの算出については、後に改めて説明することにする。電圧計測制御部(550)は、図１３を通じて説明した場合と同じである。
【００６４】
電流計測装置(600)は、電流センシング部(620)、個別電力計算部(630)、電流データ通信部(640)、電流計測制御部(650)などを含んで構成される。主線や支線に印加される電圧が同じ場合でも、主線の電圧に対する主電圧データを利用して、支線の支線電力データを正確に算出するためには主電圧データと副電流データの生成時点を同期化しなければならないという不便がある。
【００６５】
本発明による第3実施例では、電圧計測装置(500)から検出したアナログ電圧信号を電流計測装置(600)に伝送し、このアナログ電圧信号を利用して、主線の主線電力データや支線の支線電力データを計算できるように、電流計測装置(600)の電圧ADC(610)をさらに含んで構成することで、同期化のためのプロセッシングを軽減し、電力計測システムの効率性を増大させる効果がある。
【００６６】
本発明による第3実施例では、電流計測装置(600)の電圧計測装置(500)からのアナログ電圧信号を受信するための端子をさらに具備しなければならない。図６と図７で説明した従来のTMUおよびCTを用いた構成では、アナログ電流信号を使用する場合と異なり、このアナログ電圧信号を利用した本発明による第3実施例は、電流計測装置(600)の数が増加しても、複数の電流計測装置(600)1つの信号ラインを共有して使用することができ、信号ラインを簡単に構成できる効果がある。
【００６７】
また、アナログ電圧信号を伝達するための信号ラインは、電圧データ通信部(540)と、電流データ通信部(640)間のデータ伝送のために使われるマルチドロップが可能なシリアル通信と同様に、この信号ラインが他の電流計測装置(600)を介して順次的に連結されると、電圧計測装置(500)から検出されたアナログ電圧信号を複数の電流計測装置(600)で共有し、主線の主線電力データや支線の支線電力データを算出するのに利用できるようにする。
【００６８】
また、アナログ電圧信号を伝達するための信号ラインを主線電力データや支線電力データの伝送のために利用される通信ラインと共に構成して、前記の構成のための配線を簡潔にすることもあることを知らなければならない。例えば、電圧計測装置(500)に含まれている電圧センシング部(510)のPTが検出したアナログ電圧信号を電圧データ通信部(540)の余分の接続端子に接続されるようにして、通信ラインの余分の電線を利用して、前記のアナログ電圧信号が伝達されるようにして、このアナログ電圧信号を伝達する電線と接続される電流計測装置(600)の電流データを通信部(640)の余分の接続端子を介して電流計測装置(600)で、電圧計測装置(500)から検出されたアナログ電圧信号を利用できるように構成できる。
【００６９】
電圧ADC(610)は、電圧計測装置(500)から伝達された主線のアナログ電圧信号をデジタルに変換することで、主線の電圧のアナログ電圧信号を用いて電流計測装置(600)の主線の主線電力データや支線の支線電力データを算出するための主電圧データを生成する。このような方法が主線や支線の電圧が同じ場合に使用する方法であることは当然である。
【００７０】
また、電圧ADC(610)は、電圧計測装置(500)から伝達されたアナログ電圧信号をデジタルデータに変換して主電圧データを生成し、主線の主線電力データや支線の支線電力データを生成しやすい範囲の主電圧データが生成されるようにするために、信号レベルを適切に調節できるようにすることが望ましい。電流センシング部(620)は、図９により説明したとおりである。
【００７１】
個々の電力計算部(630)は、前記電圧ADC(610)で生成された主電圧データと主線を検出する電流センシング部(620)から生成された主線の電流に対する主電流データや支線を検出する電流センシング部(620)から生成された線の電流に対する副電流データを用いて、それぞれの主線の主線電力データや支線の支線電力データを算出する。
【００７２】
電流データ通信部(640)は、このように計算された主線の主線電力データや支線の支線電力データを電力表示装置(580)に伝送する。また、前記の主線の主線電力データや支線の支線電力データを、電圧計測装置(500)に伝送し、電力表示装置(580)で表示されるようにすることもできる。電圧計測装置(500)内に、図１３からの電力表示部(381)などの電力表示部を含んでいる場合、前記の主線の主線電力データや支線の支線電力データを、電圧計測装置(500)に伝送し、前記の電力表示部を通じて表示されるようにするのは当然である。
【００７３】
このように、電流計測装置(600)には、電圧を検出しているPTを必要とせずに、PTの電力線と結線させる必要もないので、電力計測システムの簡潔さを増大させる効果がある。また、電力計測の為のアナログ電圧信号を伝達させることにより、信号ラインを共有することができ、信号ラインの簡潔性も増大させる効果がある。
【００７４】
電流計測制御部(650)もまた、電圧計測制御部(550)と同様に、マイクロコントローラ、DSPなどに具備された命令語らを使用して、前記の電圧ADC(610)、電流センシング部(620)、個別電力計算部(630)および電流データを通信部(640)が動作するように制御し、電流計測装置(600)での動作が実行されるように構成されたプログラムを含んで構成される。このように構成された電流計測装置(600)は、同期化のためのプロセシングが不要となり、電力計測システムの効率性を増大させる効果がある。
【００７５】
前記の主線の主線電力データや支線の支線電力データが含まれている電力計測データを表示するための電流データを通信部(640)、または電圧データ通信部(540)から前記の電力計測データの伝送をするためにRS - 485などのマルチドロップ(Multi- drop)が可能なシリアル(serial)通信が利用される。このマルチドロップが可能なシリアル通信は、図９により説明したとおりである。また、主線のアナログ電圧信号を受信するための連結線を前記のマルチドロップが可能なシリアル通信に使用されない余分な通信ラインを利用して構成することもでき、電力計測システムの配線の簡潔性を増大させる効果がある。
【００７６】
図１５は本発明の第4実施例の電源供給部を含んだ電圧計測装置の構成を図示する。本発明による第4実施例は、電圧計測装置(700)に、図１１を使って説明しているような電源供給部(791)をさらに含んで構成される。図１５は、図９、図１３または図１４により説明している電圧センシング部、電流センシング部、電圧データ通信部、電圧計測制御部などの構成要素を表示していないが、それぞれのデバイスは、これを含まれるのであることを知らなければならない。
【００７７】
本発明による第4実施例では、電圧計測装置(700)への電源供給部(791)をさらに含んで構成したが、電流計測装置(800)、または電力の表示装置(780)にも電源供給部(791)を含んで構成することが可能であるのは当然である。図１１により説明したように、電源引込部と電源引出部が別々に具備される場合は、電圧計測装置(700)、他の電流計測装置(800)、または電力表示装置(780)を介して電源ラインを順次的に連結できるようにすることで、電源ラインに接続された配線の簡潔性を増大させる効果を発生させることもできる。
【００７８】
また、図８ないし図１０を使って説明している通信ラインと、図１５により説明している電源ラインを統合して構成する場合、電力計測システムの配線をより簡単かつ容易にし、電力計測システムの効率性を増大させる効果があることは図１１により説明したとおりである。
【００７９】
図１３を通じて電力の表示部(381)が含まれている電圧計測装置(300)を説明し、図１５を通じて電源供給部(791)が含まれている電圧計測装置(700)を説明したが、前記の図１３の電力表示部(381)と、図１５の電源供給部(791)の共に含まれている電圧計測装置を構成することができるのは当然であることを知らなければならない。
【００８０】
また、前記第1実施例または第2実施例で説明した電力表示部(181、381)は配電盤、分電盤やモータの制御盤を内蔵した函のドアの外に設置したり、前記の函の扉を透明に設定したり、配電盤、分電盤やモータ制御盤を内蔵した函の外部に見られるようにすることが望ましい。
【００８１】
また、本明細書に記載された実施例や図面に図示の構成は、本発明の最も好ましい事の実施例に過ぎないだけで、本発明の技術的思想を全て代弁するわけではないので、本出願時点において、これらを置き換えることができる、様々な均等物の変形例がある可能性があることを理解しなければならない。
【符号の説明】
【００８２】
１１：電圧センシング部
１３：電力計算部
１５：ＭＵ制御部
１２：電流センシング部
１４：通信部
２１：表示部
２３：表示制御部
２２：表示通信部
１００：電圧計測装置
１１０：電圧センシング部
１３０：統合電力計算部
１４０：電圧データ通信部
１５０：電圧計測制御部
２００：電流計測装置
２２０：電流センシング部
２４０：電流データ通信部
２５０：電流計測制御部
１８０：電力表示装置
１８１：電力表示部
１８２：表示データ通信部
１８３：表示装置制御部
１００：電圧計測装置
１１０：電圧センシング
【図１】
2012525583.tif 000003
【図２】
2012525583.tif 000004
【図３】
2012525583.tif 000005
【図４】
2012525583.tif 000006
【図５】
2012525583.tif 000007
【図６】
2012525583.tif 000008
【図７】
2012525583.tif 000009
【図８】
2012525583.tif 000010
【図９】
2012525583.tif 000011
【図１０】
2012525583.tif 000012
【図１１】
2012525583.tif 000013
【図１２】
2012525583.tif 000014
【図１３】
2012525583.tif 000015
【図１４】
2012525583.tif 000016
【図１５】
2012525583.tif 000017
【国際調査報告】
2012525583.tif 000018
2012525583.tif 000019
2012525583.tif 000020
2012525583.tif 000021