JPH0245418B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、工場内等に点在する変電所又は電気
室内の各系統の電力値を、中央監視制御所等に集
積して、各設備毎の総電力値及び／又は総電力量
値を演算し、出力するための電力値中央集積装置
に関する。

従来、工場内等に分散している電気室又は変電
所内の各系統毎、或いは、供給線毎の電力量値
（KWh）を、中央監視制御所等に伝送する場合
は、計量伝送が必要な系統毎に、パルス発信器付
電力量計を設けて、その電力量計単位毎に、別々
にパルス信号を中央監視制御所等に伝送する方法
を採用するのが一般的である。

前記パルス発信器付電力量計は、変成器から入
力されるアナログ電圧信号（一般的に０〜110V）
と、変流器から入力されるアナログ電流信号（一
般的に０〜5A）の２入力信号によつて、誘導円
板を回転させ、積算電力値を得て、カウンタ表示
すると同時に、前記誘導円板の回転を歯車運動に
置換して、一定電力値毎に接点を閉じる機構が付
加されたものであり、前記接点の開閉動作に対し
て、中央監視制御所等より電圧を印加して、中央
監視制御所等にパルス信号を送るようにされてい
る。従つて、中央監視制御所等では、前記パルス
信号を、管理する一定期間（例えば１カ月）毎に
計数することにより、その期間中の電力量値を得
ることができる。

しかしながら、前記のようなパルス発信器付電
力量計を用いる方法では、下記のような欠点を有
していた。即ち、 (1) パルス発信器付電力量計の電力値変換精度が
比較的悪く、又、１パルス当りの電力量値分は
誤差範囲となり、例えば、10KWh／１パルス
のパルス発信器付電力量計を用いた場合には、
パルスの時間ずれにより、最大10KWhの誤差
を発生する。

(2) パルス発信器付電力量計は、電力量値
（KWh）を検出する計器であり、例えば、
10KWhを１パルスとして変換して行くもので
あるため、このパルス信号から瞬時電力値
（KW）を割り出すのは難しく、又、例えばあ
る一定期間中の到来パルス数より平均電力を演
算する等によつて、瞬時電力値（KW）を割り
出しても、非常に時間遅れが大きい、精度の悪
いものとなる。なお、瞬時電力値の測定精度を
向上させるべく、1KWh当りのパルス数を増や
したり、或いは、測定間隔を長くすることも考
えられるが、前者は、パルス合成器やマイクロ
コンピユータの演算速度に制限があるため限度
があり、又、後者は、応答が遅くなるという欠
点を有する。

(3) 中央監視制御所等では、常時、各パルス発信
器付電力量計毎に、その出力パルスの到来を待
ち受けていなければならず、各パルス発信器付
電力量計毎に、中央監視制御所等に対する伝送
線を必要とするため、装置全体のコストが高い
ものとなる。

本発明は、前記従来の欠点を解消するべくなさ
れたもので、各設備毎の総電力値及び／又は総電
力量値を精度良く求めることができ、しかも、装
置全体のコストが安価な電力値中央集積装置を提
供することを目的とする。

本発明は、電力値中央集積装置を、各系統の電
圧を検出するための、各系統毎に設けられた変成
器と、各系統或いは供給線の電流を検出するため
の、各系統毎或いは供給線毎に設けられた変流器
と、前記変成器出力の電圧信号及び変流器出力の
電流信号に応じて、各系統毎或いは供給線毎の電
力値を得るための、同じく各系統毎或いは供給線
毎に設けられた電力トランスデユーサと、該電力
トランスデユーサ出力の電力信号を順次取込むた
めの、変電所又は電気室単位毎に設けられたアナ
ログマルチプレクサと、該アナログマルチプレク
サ出力のアナログ信号をデジタル信号に変換する
ためのアナログ−デジタルコンバータと、該アナ
ログ−デジタルコンバータ出力のデジタル信号
を、前記各系統毎或いは供給線毎に単位時間毎に
走査して得た電力値を集積して、電力値及び／又
は電力量値を演算し、出力するための、中央監視
制御所に設けられた演算処理装置と、を用いて構
成することにより、前記目的を達成したものであ
る。

以下図面を参照して、本発明に係る電力値中央
集積装置の実施例を詳細に説明する。

本実施例は、第１図に示す如く、供給線に分岐
する前の各系統１〜ｎの電圧を検出するための、
各系統毎に設けられた変成器１０−１〜１０−ｎ
と、各系統１〜ｎより分岐した各供給線１〜ｍの
電流を検出するための、各系統の供給線毎に設け
られた変流器１２−１〜１２−ｍと、前記変成器
１０−ｋ（ｋ＝１〜ｎ）出力のアナログ電圧信号
（０〜110V）及び変流器１２−ｉ（ｉ＝１〜ｍ）
出力のアナログ電流信号（０〜5A）に応じて、
各供給線毎の電力値（KW）を直接得るための、
各供給線毎に設けられた電力トランスデユーサ１
４−１〜１４−ｍと、該電力トランスデユーサ１
４−ｉ（ｉ＝１〜ｍ）出力のアナログ電力信号
（例えば電力値に比例した４〜20mAの直流信号）
を順次取込むための、変電所又は電気室単位１〜
ｌ毎に設けられたアナログマルチプレクサ２０−
１〜２０−ｌと、該アナログマルチプレクサ２０
−ｊ（ｊ＝１〜ｌ）出力を、例えばフオトカプラ
により電気的に絶縁した上で増幅するためのアイ
ソレーシヨンアンプ２２−１〜２２−ｌと、該ア
イソレーシヨンアンプ２２−ｊ（ｊ＝１〜ｌ）出
力のアナログ電力信号をデジタル電力信号に変換
するための、変電所又は電気室単位１〜ｌ毎に設
けられたアナログ−デジタルコンバータ２４−１
〜２４−ｌと、該アナログ−デジタルコンバータ
２４−１〜２４−ｌ出力のデジタル電力信号を、
同軸ケーブル２６−１〜２６−ｌを用いて、前記
各供給線毎に単位時間毎に走査して得た電力値を
集積して、各設備毎の総電力値（KW）及び総電
力量値（KWh）を演算し、出力するための、中
央監視制御所に設けられた演算処理装置３０と、
該演算処理装置３０の演算結果に応じて、各設備
毎の総電力値（KW）及び／又は総電力量値
（KWh）を表示するための映像表示装置（以下、
CRTと称する）３２とから構成されている。

前記変成器１０−１〜１０−ｎ、変流器１２−
１〜１２−ｍ、電力トランスデユーサ１４−１〜
１４−ｍは、従来のパルス発信器付電力量計のよ
うに電力量値（KWh）を検出するのではなく、
電力値（KW）を直接検出するものであり、電力
検出が必要な全系統について、同様の構成で設け
られている。

前記アナログマルチプレクサ２０−１〜２０−
ｌ、アイソレーシヨンアンプ２２−１〜２２−ｌ
及びアナログ−デジタルコンバータ２４−１〜２
４−ｌは、変電所又は電気室単位毎に設けられて
おり、その室内にある電力トランスデユーサ１４
−ｊの出力をすべて取込んで、デジタル電力信号
に変換するようにされている。

前記演算処理装置３０は、各ボードを統活して
おり、決められた手順に従つて、各ボードに指令
を与えて行くための、例えばマイクロプロセツサ
からなる中央処理装置ボード（以下、CPUボー
ドと称する）３０ａと、同軸ケーブル２６−１〜
２６−ｌを介して、前記各アナログ−デジタルコ
ンバータ２４−１〜２４−ｌのデジタル電力信号
を取込むためのコミユニケーシヨンインターフエ
ースボード３０ｂと、必要な演算を行うための演
算ボード３０ｃと、各種クロツク信号を発生する
ためタイマボード３０ｄと、各種プログラムやデ
ータ等を記憶するためのメモリボード３０ｅと、
前記演算ボード３０ｃにおける演算結果に応じ
て、前記CRT３２に制御信号を出力するための
CRTコミユニケーシヨンボード３０ｆと、前記
各ボード間を接続するためのバス３０ｇとから構
成されている。

この演算処理装置３０において、CPUボード
３０ａは、各ボードを統活しており、決められた
手順に従つて、各ボードに指令を与えて行く。但
し、この指令手順は、タイマボード３０ｄによつ
て管理されており、このタイマボード３０ｄに
て、正確に、例えば100msecをカウントして、
100msec毎にCPUボード30aに、プログラム実行
走査処理指令を与えている。このプログラム実行
走査処理指令により、CPUボード３０ａから、
コミユニケーシヨンインターフエースボード３０
ｂに、デジタル入力を順次全数呼び込むように指
令が与えられる。コミユニケーシヨンインターフ
エースボード３０ｂは、各アナログマルチプレク
サ２０−１〜２０−ｌに、順次順序よく各アナロ
グ量を瞬時ずつ切換えてゆく制御を行う。次に、
デジタル値に変換された入力は、コミユニケーシ
ヨンインターフエースボード３０ｂを経由して、
直ちに演算ボード３０ｃに運ばれ、メモリボード
３０ｅに予め蓄えられている演算プログラムを取
込みながら、又、それに従つて、高速演算し、そ
の結果を遂一、再びメモリボード３０ｅに蓄えて
行く。メモリボード３０ｅに蓄えられた演算結果
は、CRTコミユニケーシヨンボード３０ｆの指
示に応じて、メモリボード３０ｅに予め蓄えられ
ている画面プログラムに従つた位置に、CRTコ
ミユニケーシヨンボード３０ｆによつて信号変換
されて、CRT３２に出力表示されて行く。

以下作用を説明する。

本実施例においては、常時、すべての電力値を
並列的に演算処理装置３０に取込むことはしな
い。即ち、電力トランスデユーサ１４−１〜１４
−ｍの出力までは、常時アナログマルチプレクサ
２０−１〜２０ｌに取込むが、アナログマルチプ
レクサ２０−１〜２０−ｌにおいては、演算処理
装置３０のタイマボード３０ｄの指令に基づい
て、電力トランスデユーサ１４−１〜１４−ｍの
出力（４〜20mA）を、時系列的に、100msec毎
に、順次１〜ｍまで１つずつサイクリツクに選択
して行く。

即ち、まず最初に電力トランスデユーサ１４−
１の出力のみを選択すると、次の時点では、電力
トランスデユーサ１４−２の出力のみを選択し、
このようにして、順次１つずつ取込んで、アナロ
グマルチプレクサ２０−１に属する最後の電力ト
ランスデユーサ１４−m₁まで続ける。電力トラ
ンスデユーサ１４−m₁の次は、別の変電所或い
は電気室のアナログマルチプレクサ２０−２に移
り、ここで同様の処理をして、順次他の変電所又
は電気室に移り、最終的に電力トランスデユーサ
１４−ｍを選択する。これが終了すると、再び最
初の電力トランスデユーサ１４−１に戻り、再び
同様の処理を繰り返し続ける。このサイクルを、
例えば１回当り約100msecで一巡するように、タ
イマボード３０ｄより規則正しくコミユニケーシ
ヨンインターフエースボード３０ｂを経由して指
令が与えられる。このようにすると、アイソレー
シヨンアンプ２２−１〜２２−ｌ及びアナログ−
デジタルコンバータ２４−１〜２４−ｌは、常
時、どれか１つのみの情報を処理することにな
り、従つて、演算処理装置３０は、100msecに１
回の割で、全部の瞬時電力を時系列的に取込むこ
とになる。

演算処理装置３０は、その演算ボード３０ｃに
おいて、次式に示す如く、前記変成器１０−１〜
１０−ｎの変成比PTRiと、前記変流器１２−１
〜１２−ｍの変成比CTRiを、入力Ii（KW）毎に
倍率化して、各系統毎の正電力PWi（KW）を演
算する。

PWi＝Ii×PTRi×CTRi …(1) 更に、必要に応じて入力相互の加減演算を行つ
て、１設備当りの電力値TPWj（KW）を演算し、
その結果をCRTコミユニケーシヨンボード３０
ｆを経由して、CRT３２に表示する。これによ
つて、非常に精度の良い瞬時電力値（KW）を得
ることができる。この表示値は、走査時間
100msec毎に更新されるため、時間的な面での精
度も良い。又、この表示値は、設備監視或いは診
断の上でも有用な情報となる。

次に、電力量値（KWh）については、演算ボ
ード３０ｃにおいて、まず、前記走査処理により
サイクリツクに入力される１設備当りの電力値
TPWj（KW）を、次式により、１設備当りの
100msec間の電力量値TPWHjに変換する。

TPWHj＝TPWj×100／60×60×1000 …(2) 次いで、前記電力量値TPWHjを遂一積分演算
し、その結果を、メモリボード３０ｅに蓄えて行
く。前記走査時間は、100msecと非常に短いた
め、瞬時電力値（KW）の変動が極めて大である
場合を除いて、精度の良い積分演算を行うことが
できる。１設備当りの電力値TPWjと、１設備当
りの100msec間の電力量値TPWHjの関係の例を
第２図に示す。

演算結果は、必要期間（例えば１時間、又は、
24時間）毎、その期間内の電力量値として、メモ
リボード３０ｅから呼び出されて、電力値と同様
に、CRTコミユニケーシヨンボード３０ｆを経
由して、CRT３２に表示される。即ち、前記
100msec間の電力量値TPWHjを、
60×60×1000／100回積分すれば、１時間の電力量値 となり、又、60×60×1000／100×24回積分すれば、 24時間の電力量値となる。

以上の一連の動作は、メモリーボード３０ｅに
格納されている制御プログラムを、CPUボード
３０ａが読み出して処理して行く。

このようにして、信号を時系列的に取込んで順
次演算して行くことで、マイクロコンピユータ程
度で安く処理することができ、又、かなりの精度
を得ることができる。

本実施例においては、アナログマルチプレクサ
２０−ｊとアナログ−デジタルコンバータ２４−
ｊの間に、アイソレーシヨンアンプ２２−ｊを介
挿しているので、アナログマルチプレクサ２４−
ｊまでと、アナログ−デジタルコンバータ２４−
ｊ以降が確実に電気的に分離され、現場信号に乗
つてくるノイズの侵入による不具合が発生するこ
とがない。なお状況によつては、前記アイソレー
シヨンアンプを省略することも可能である。

前記実施例においては、演算処理装置３０の出
力をCRT３２に入力し、該CRT３２により演算
結果等を表示するようにしていたが、演算処理装
置３０の演算結果等を表示する手段はこれに限定
されず、例えばプリンタを用いることも可能であ
る。又、表示を行うことなく、直ちに他の制御或
いは警報手段等に演算処理装置の出力を入力する
ことも可能である。

以上説明した通り、本発明によれば、瞬時電力
値（KW）及び／又は電力量値（KWh）を精度
良く演算出力することができる。例えば従来のパ
ルス発信器付電力量計を用いて構成する方法であ
ると、精度0.1％級の変成器、変流器、及び、精
度2.0％級（普通級）の電力量計を用いた場合、
電力量値の総合精度で±2.5％程度、瞬時電力値
の総合精度で±10％程度となるが、本発明によれ
ば、精度1.0％級の変成器、変流器、精度0.25％
級の電力トランスデユーサ、及び、12ビツトのア
ナログ−デジタルコンバータを用いた場合、瞬時
電力値の総合精度、電力量値の総合精度、共に±
1.4％程度となる。又、装置全体としては、従来
に比べてコストの安いものとなる。即ち、電力ト
ランスデユーサのみについては、パルス発信器付
電力量計に比べて割高であるが、アナログマルチ
プレクサ以降は、共通化時系列処理のため、全体
的には安いものになる。更に、瞬時電力値の演算
出力により、設備の保護或いは状態監視、診断が
可能となる等の優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る電力中央集積装置の実
施例の構成を示すブロツク線図、第２図は、前記
実施例の作用を説明するための、電力値と電力量
値の関係の例を示す線図である。 １０−１〜１０−ｎ……変成器、１２−１〜１
２−ｍ……変流器、１４−１〜１４−ｍ……電力
トランスデユーサ、２０−１〜２０−ｌ……アナ
ログマルチプレクサ、２２−１〜２２−ｌ……ア
イソレーシヨンアンプ、２４−１〜２４−ｌ……
アナログ−デジタルコンバータ、３０……演算処
理装置、３２……映像表示装置（CRT）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 各系統の電圧を検出するための、各系統毎に
   設けられた変成器と、各系統或いは供給線の電流
   を検出するための、各系統毎或いは供給線毎に設
   けられた変流器と、前記変成器出力の電圧信号及
   び変流器出力の電流信号に応じて、各系統毎或い
   は供給線毎の電力値を得るための、同じく各系統
   毎或いは供給線毎に設けられた電力トランスデユ
   ーサと、該電力トランスデユーサ出力の電力信号
   を順次取込むための、変電所又は電気室単位毎に
   設けられたアナログマルチプレクサと、該アナロ
   グマルチプレクサ出力のアナログ信号をデジタル
   信号に変換するためのアナログ−デジタルコンバ
   ータと、該アナログ−デジタルコンバータ出力の
   デジタル信号を、前記各系統毎或いは供給線毎に
   単位時間毎に走査して得た電力値を集積して、電
   力値及び／又は電力量値を演算し、出力するため
   の、中央監視制御所に設けられた演算処理装置
   と、を備えたことを特徴とする電力値中央集積装
   置。