JPH0145582B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は消費電力を計測するために、電力供
給会社によつて、需要家の構内に設置される積算
電力計（キロワツトアワーメータ）に関する。

この発明は特に電力計に対するいたずらや不正
な変更を検出する方式に関する。通常、電力計の
メータユニツトに鉛の封印を施こしてあり、誰か
がこのメータユニツトを開いたかどうかは容易に
検出できるようになつている。この種のメータユ
ニツトの不正な使用方法は、該ユニツトをバイパ
スするように電線を接続するのが通常である。こ
の方式はメータの設置点で電力会社側の活線と通
常はスイツチとフユーズユニツト等の需要者側の
活線とを接続するものである。この接続によつて
消費電力の半分だけがメータに記録され、残りの
半分はバイパス接続を通つてしまう。さらにはメ
ータと接続点の封印を壊して不法に接続して、メ
ータに電流が流れないようにして消費電力が全然
記録されないようにすることも可能である。この
方法は、封印を破壊した不正な変更が目に見える
証拠として残るのであまり一般的ではない。

この発明の主たる目的はメータを通るべき電力
のバイパスを検出する手段を提供することにあ
る。

この発明においては便宜上活線（live lead）
という用語を使用する。この用語は本明細書で
は、メータ中において電力消費の計測に用いられ
る電流を通す側の配電線を意味する。実際、単相
２線式の配電システムにおいては、配電線の一方
は中性であり、電流はいつも他側の配電線、即ち
活線側で計測される。メータの不正変更の問題を
考慮する際には、どんなバイパス接続でも、メー
タ中の電流感応側の通路に設けなければならない
ものである。

この発明によれば活線と中性線もしくは帰還線
を有する交流電源から供給される電気エネルギー
の消費量を計測する電力計（キロワツトアワーメ
ータ）において、活線は供給電線により駆動され
るとともに活線からの入力に対して反対位相の低
い電圧を活線に誘起する方向に駆動される変圧器
に磁気的に連結されるとともに活線の供給電圧と
反対位相の電流が流れた場合に表示するか信号を
生じるか記録を行なう手段を備えている。

上記低電圧は供給電源電圧に比して低い電圧で
ある。典型的には上記活線は、メータ中において
はたとえば1200回の多巻数入力電圧巻線を有して
おり、かつ閉ループコアを通つている。活線に誘
起される電圧は240Vの電源に対しては0.2Vであ
る。もしメータにバイパス接続が施こされていな
いならばこの低誘起電圧の効果は無視できる。し
かしながら、もし、メータに抵抗値を無視できる
ようなバイパス接続が施こされたときは、この誘
起電圧は、このバイパス接続とメータを通る活線
とにより形成されるループ回路を通る循環電流を
生じる。この電圧の位相は、メータ内での活線に
流れる総和電流の位相は印加電源電圧と反対位
相、即ちもしバイパスが接続されていないときに
流れる電流の方向と逆方向となるように定められ
る。

もし活線中の電流が該活線に印加される供給電
源電圧と反対位相となつたとき、表示するか、信
号を生じるかあるいは記録を行なう手段は、反対
位相を表わす信号を記録保持するラツチ回路を備
えた位相比較回路を有する。

供給電圧と反対位相の電流が存在したことを表
示するために、位相比較回路の出力に応答するフ
ラグ表示器、好ましくは機械式の表示器が設けら
れる。このフラグ表示器は、たとえ電源が停電し
た場合でもフラグ信号が動作状態のまゝで残るよ
うに機械式ラツチ手段を備えるようにすることも
できる。このフラグ信号はメータを開いたときに
だけリセツトできるようにしている。

このようなフラグ信号は、たとえば市販型の従
来の電気機械式の積算電力計など、どのような形
式の積算電力計にも使用でき、フラグ信号の表示
の読取はメータを読むとき或いは料金予納式のメ
ータでは硬貨ボツクスを空にしたときに行なわれ
る。しかしながら、本発明は電圧と電流とを電子
回路的に処理するタイプの電子式メータに特に好
適である。

もしメータが中央データ処理装置にデータを送
る系統となつているシステムでは必ずしもフラグ
信号を可視表示する必要はない。位相比較器の出
力或いはフラグ信号の存在した事実はこの情報を
データ伝送系によつて伝送することにより中央デ
ータ処理装置に記録される。通常、この種のデー
タ伝送系をもつた電力計メータは、中央データ処
理装置によつて周期的にデータの監視が行なわれ
るものであり、フラグ信号がラツチ手段を動作さ
せて表示を維持し、或いは位相比較器の出力が保
持されるようになつている場合には、必要な情報
はメータの監視タイミングに記録される。

位相比較器はメータ内に設置したソリツドステ
ート形式の比較器で構成することが出来、この位
相比較器は上記電圧変成器に付加した巻線を介し
て主電源から供給される入力電源によつて作動す
るようにしてもよい。

都合よく、この位相比較器は、入力供給電源の
電圧のゼロ点通過後の90゜或いは270゜のタイミン
グに電流の極性を監視する短期間のサンプリング
パルスを用いて抽出を行なうパルスによつて作動
するようになつている。また電流はメータ内の活
線に結合した変流器を用いて抽出することができ
る。

もしメータを不正使用する場合において、メー
タに対する活線接続部がメータの入力側或いは出
力側のどちらかで破断されると、バイパス接続に
より閉ループが無くなり、メータを通る活線、し
たがつて変圧器はメータ内の活線に電流を供給し
なくなる。このような活線の破断の存在を検出す
るために、メータ内での活線電流と帰線（単相式
の場合には中性線）電流とを比較する比較手段が
設けられ、帰線電流が活線電流より所定量だけ多
くなると表示し或いは信号を生じ或いは記録す
る。

帰線が電源の中性線であるような通常の場合を
考えると、もしバイパス接続がなくメータが正常
に作動している場合には、活線電流と、中性線の
電流とは実質的に等しく、差はアース漏洩電流に
よつて生じるのみである。この場合、電流比較手
段は中性線側の電流が、発生し得るアース漏洩電
流よりも大きい分だけ活線側の電流を越えた場合
に作動するように設定される。電流比較手段は、
活線側の電流の方向を示すために用いられたもの
と同様にフラグ信号を作動させるように構成する
かおよび／またはデータ伝送系によつて中央デー
タ処理装置に情報を伝送するように構成される。

メータの不正使用が行なわれていない場合には
電流比較手段は、アース漏洩電流を検出するの
で、接地検出器として使用出来る。この装置は、
もしアース漏洩電流が所定値を越えると超過電流
を表示するか或いはサーキツトブレーカを作動
（トリツプ）させるように構成できる。

２つの電流を比較するために、変流器は活線側
と中性線側とのそれぞれに設けられる。活線側に
設けられる変流器は電流方向検出用のものと同じ
変流器が用いられる。２つの電流の大きさ、好ま
しくは電流ゼロ後の90゜或いは270゜における電流
の大きさを抽出するためにパルスサンプリング手
段が設けられる。抽出された電流値はソリツドス
テート形の比較回路に供給される。

メータハウジングが閉じられているときは接触
し、開かれると開離する接点回路を介して点検手
段を設けてもよく、またもしハウジングが開かれ
ると表示するか、信号を生じるか或いは記録する
ための、点検手段の中断に応答する手段を設けて
もよい。これらの手段は活線中での電流方向を表
示するために用いられたものと同様にフラグ信号
を作動するように構成してもよいし、および／ま
たはデータ伝送系によつて制御データ処理装置に
情報を供給するようにしてもよい。

以下にこの発明の一実施例を添付図面とともに
詳細に説明する。なお添付図面は本発明に係る積
算電力計（キロワツトアワーメータ）の一実施例
を示すブロツクダイアグラムである。

図面において、積算電力計（キロワツトアワー
メータ）はユニツト１０を備えている。電力会社
からの交流電源は活線１１と中性線１２によつて
送られる単相交流電源である。該メータからは２
本のリード線１３，１４が需要者のスイツチとヒ
ユーズユニツト（図示せず）に導出されている。
ユニツト１０内において、配線１１と１３の間は
活線接続線１５で接続され、また配線１２と１４
の間は中性接続線１７で接続されている。

この実施例における特殊なメータはソリツドス
テート式の電子式メータであつて、論理ユニツト
２０と典型的にはマイクロプロセツサにてなるデ
ータプロセツサ２１を備えている。論理ユニツト
２０は変圧器２２から入力電圧が印加されるとと
もに、変流器２３から入力電流が印加される。本
実施例においては変圧器２２は閉じた環状の鉄心
２４に入力巻線２５が巻回されており、この入力
巻線２５はユニツト１０内において活線接続線１
５と中性接続線１７とに接続されている。変圧器
２２の出力巻線２６は論理ユニツト２０とデータ
プロセツサ２１への入力電源ならびに基準電圧を
供給する。変流器２３は活線接続線１５をとり巻
くように設けた閉じた環状の鉄心２７と出力巻線
２８とを有する。論理ユニツト２０とは別設され
たデータプロセツサ２１は電圧データと電流デー
タとを処理し、消費電力量を表わすデータを含む
出力データを出力線２９に出力する。これらの出
力線２９は分離ユニツト３０を介してデータ伝送
系３１に接続され、電力会社に設置されたデータ
処理装置によつてデータプロセツサ２１に対する
データの問い合せが行なわれ、かつ情報を該デー
タ処理装置に供給するようになつている。マイク
ロプロセツサ２１は需要者の構内にある表示ユニ
ツト３２に接続される。表示ユニツトは典型的に
は電子式のデイジタル表示装置である。

この発明は特に電力計の不正使用の検出に関す
るものであるので、論理ユニツト２０とプロセツ
サ２１がどのようにして消費電力量を示すデータ
を生成するかについては省略する。

積算電力計の不正使用の最も一般的な方式は、
鎖線３５で示すように活線１１と１３との間にバ
イパス接続を行なうものである。このバイパスは
活線側の接続線１５に並列接続されるものであ
り、需要者によつて取り込まれる電流の半分はこ
の接続線３５を通ることになり、消費電力の一部
分だけがメータに記録される。次の段階としては
消費電力をすべてバイパスライン３５に通すため
にメータユニツト１０とバイパス接続線３５の接
続点との間の点Ａで線１３を取り外すことが行な
われる。バイパス接続の存在を検出するために、
接続部１５は変圧器２２の鉄心２４を介して検出
される。240Vの供給幹線に対する典型的な構成
においては、入力巻線２５は1200回の巻線を有
し、一方、出力巻線２６は60回の巻線を有し、論
理ユニツトとプロセツサに12Vの電圧を供給す
る。活線接続線１５との１回巻の結合でその接続
線に0.2Vの電圧を誘起し、この結合による電圧
は線１１上の入力電圧と反対方向となるように構
成される。点Ａで断線することなく、ユニツト１
０に跨がるバイパス接続３５を施こしたときは、
上記誘起電圧は、接続線１５とバイパス接続３５
によつて構成される閉ループ回路中に循環電流を
生じる。この電流は印加電圧に対して反対位相で
ある。

図上３６で示すように位相比較回路が設けら
れ、この位相比較回路３６は変流器の出力巻線２
８の電流の位相と巻線２６の基準電圧位相とを比
較する。

データプロセツサ２１を利用して、位相比較回
路はサンプリングパルスによつて、電圧巻線２６
から得られる電圧がゼロとなつた後の90゜或いは
270゜の位相角において変流器の巻線２８から得ら
れる電流をサンプリングして、２つの抽出した信
号の極性を比較する。この方法で短時間幅のパル
スを用いたパルスサンプリングによつて、抽出さ
れた２つの信号の極性が同じか反対であるかとい
う比較をすることにより、需要者が電源から取り
込む電流の位相が電圧に対して進んでいるか遅れ
ているかに拘らず、接続線１５の電流の向きを決
定できる。バイパス接続線３５の存在を示す活線
接続線１５の検出電流に応動する回路３７が設け
られており、この応動回路３７は、リセツトされ
るまで保持されるラツチ出力を発生する。このラ
ツチ出力はフラグ表示器３８或いはデータ出力線
２９に供給される。

マイクロプロセツサを用いるときには、所要の
出力データを与えるようにプログラムされたマイ
クロプロセツサへの入力信号を供給するためのサ
ンプリングパルスを用いることによつて位相比較
を最も簡便に行なうことができる。もし電気−機
械式の積算電力計のようにマイクロプロセツサを
使用できない場合には、変圧器と変流器とは上述
の要領で設置し、従来のアナログ或いはデイジタ
ル式の位相比較器に入力信号を供給し、その出力
信号はフラグ表示器を作動させるようにすること
が出来る。

バイパス接続を除去した後も、バイパス接続を
行なつた旨の表示を維持するために出力表示は保
持される。フラグ表示器への供給信号を保持する
ためにラツチ機構が設けられるが、停電時にも表
示を維持するためには、フラグ表示器は機械式に
ラツチされるようにすることが好ましい。

フラグ表示器３８はたとえばユニツト１０の窓
の後側に設けられた機械的な可動フラグにてなる
表示手段と、通常は封印されているユニツト１０
のハウジングを開くことにより操作されるリセツ
ト手段とを備えている。もし中央データ処理装置
へのデータ伝送系が使用できるならば、メータユ
ニツト１０に可視表示を設けない方がよい場合も
ある。この種のデータ伝送系を用いることによつ
て、メータにバイパス接続をしたか否かのチエツ
クは自動的に、かつ周期的に行なわれる。この場
合には位相比較器の出力を保持する必要はない。
もしラツチ機構を設ける場合には、機械的に作動
するものが或いは論理ユニツト２０又はプロセツ
サ２１のプログラムによつて行なわれる。もし、
このようなラツチ機構が設けられる場合には、メ
ータの不正使用を点検した後に、信号を取り消す
ためのリセツト手段をユニツト１０内に設ける。

もし活線１３がＡ点で破断されると、接続線１
５とバイパス接続３５による閉ループ回路がなく
なる。この状態を検出するために、変流器４０が
中性線側の接続線１７に設けられてあり、この変
流器の出力巻線４１からの出力は論理ユニツト２
０に供給され、ここで変流器４０の出力の大きさ
と活線側の接続線１５の変流器２３の出力の大き
さとが比較される。大地への漏洩電流のために、
上記２つの電流は正確に均等にはならない。振幅
比較器４２は活線側と中性線側の各接続線の電流
の差が所定値以上になつたとき出力端子４３に出
力を生じるように構成されている。この出力は前
述のフラグ表示器３８を作動させるかおよび／ま
たは中央データ処理装置へのデータ伝送線２９，
３０および３１に信号を供給するようになつてい
る。前述の場合と同様にこの表示は保持されると
ともに、ユニツト１０のハウジングを開くことの
みにより作動するようにリセツト手段が設けられ
ている。振幅比較器の出力は、もしメータの不正
使用がなければ、大地への漏洩電流の計測量を与
えるものであり、したがつてこの振幅比較器の出
力は漏洩電流の大きさを示すとともに、スイツチ
を切るか或いは過大な大地への漏洩電流を低下さ
せるために用いられる。

ユニツト１０のハウジングが開かれたことを検
出するために、接点４５と４６を有する回路が設
けられ、このハウジングが閉じられているときの
みこの回路が形成されるようにしている。接点４
５，４６を介して構成される回路がしや断された
とき出力を生じるようにラツチ回路を含む検出回
路４７が設けられている。この出力信号は前述の
フラグ表示器３８を作動させるかおよび／または
中央データ処理装置へのデータ伝送系に信号を供
給する。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の積算電力計の一実施例を示す
ブロツク回路図である。 １０……メータユニツト、１１……活線、１２
……中性線、１５……活線側の接続線、１７……
中性線側の接続線、２２……変圧器、２３……変
流器、２０……論理ユニツト、２１……データプ
ロセツサ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 活線と中性線もしくは帰還線を有する交流電
   源から供給される電気エネルギーの消費量を計測
   する電力計（キロワツトアワーメータ）であつ
   て、電力エネルギーの消費量の計測手段を含むハ
   ウジングを有し、このハウジング内において活線
   は変圧器に連結され、この変圧器は活線からの入
   力に対して反対位相の低い電圧を活線に誘起する
   ように入力電源から励磁されるとともに、活線の
   供給電圧と反対位相の電流が該活線に流れた場合
   に表示するか信号を送るか或いは記録を行なう手
   段を備えたことを特徴とする電力計。 ２ 活線の供給電圧と反対位相の電流が活線に流
   れた場合に表示するか信号を送るか或いは記録を
   行なう手段は反対位相であることを示す出力信号
   を生じる位相比較回路とこの出力信号を保持する
   ラツチ手段とを備えた特許請求の範囲第１項に記
   載の電力計。 ３ 位相比較回路からの出力信号に応動するフラ
   グ表示器を設けた特許請求の範囲第２項に記載の
   電力計。 ４ ラツチ手段はフラグ表示器用の機械的ラツチ
   手段を含む特許請求の範囲第３項に記載の電力
   計。 ５ 位相比較回路の出力の存在を示すデータ或い
   はフラグ表示器の状態を示すデータを遠隔点へ伝
   送するデータ伝送系を含む特許請求の範囲第２項
   ないし第４項のいずれかに記載の電力計。 ６ 位相比較回路は増加する電源からの電圧のゼ
   ロボルト通過後の90゜又は270゜の位相に対するタ
   イミングにおける活線の電流の極性を間い合わせ
   るパルス用のパルスサンプリング手段を備えた特
   許請求の範囲第２項ないし第５項のいずれかに記
   載の電力計。 ７ 位相比較回路は上記変圧器の別の巻線の電圧
   によつて、入力幹線電源で駆動されるソリツドス
   テート位相比較回路により構成されている特許請
   求の範囲第６項に記載の電力計。 ８ 変圧器は活線をとり巻く閉じた環状の鉄心
   と、鉄心上に複数回巻回され入力電源に接続され
   る入力巻線と、上記鉄心上に巻回され、活線の供
   給電圧と反対位相の電流が活線に流れた場合に表
   示するか信号を送るか記録を行なう手段を駆動す
   る出力巻線とを備えた特許請求の範囲の前記いず
   れかの項に記載の電力計。 ９ 表示するか信号を送るか記録する手段は位相
   比較回路に電流出力を供給する活線上に設けられ
   た変流器を有する特許請求の範囲第２項ないし第
   ８項のいずれかに記載の電力計。 １０ 電流の帰還側に連結された第２の変流器
   と、活線の電流と帰還線の電流との大きさを比較
   する手段とを備え、各変流器の出力の差を比較す
   るとともに、この差が所定値を越えたとき表示す
   るか信号を発するか記録する手段を備えた特許請
   求の範囲第９項に記載の電力計。