JPH0275970A - 電子式電力量計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ 〈産業上の利用分野） 本発明は、電子式電力量計に関し、特に電力を計測する
電源の停電や欠相等の状態を識別して表示することがで
きる電子式電力１計に関する。

（従来の技術） 第３図は従来の電子式電力量計の構成図である。この電
子式電力量計は、配電線を介して負荷に供給される電圧
を検出し、この負荷電圧に比例する第１の信号を発生す
る補助変圧器１０１および負荷に供給される消費電流を
検出し、この消費電流に比例する第２の信号を発生する
補助変流器１０３を各相に対応して複数有している。各
補助変圧器１０１からの負荷電圧に比例する第１の信号
および各補助変流器１０３からの消費電流に比例する第
２の信号はそれぞれ対応するパルス幅変調時分割乗算回
路１０５に供給され、これにより第１の信号と第２の信
号とが乗算され、両者の積である電力に相当する電圧信
号が各パルス幅変調時分割乗算回路１０５から出力され
る。各パルス幅変調時分割乗算回路１０５からの電圧信
号は電圧−周波数変換回路１０７によって電力に比例す
る周波数信号に変換され、表示部１０９で電力量として
表示されるようになっている。

また、各補助変圧器１０１の出力は停電欠相検出回路１
１１に接続され、各補助変圧器１０１からの各信号に基
づいて停電欠相検出回路１１１が電源の状態、すなわち
電源の停電状態や欠相状態等を検出するようになってい
る。

（発明が解決しようとする課題） 上述した従来の電子式電力量計では、停電や欠相を検出
するために各補助変圧器１０１からの出力信号を停電欠
相検出回路１１１に供給するのに、補助変圧器１０１の
２次側を停電欠相検出回路１１１に接続し、補助変圧器
１０１の２次側の信号を停電欠相検出回路１１１に供給
しているので、これにより補助変圧器１０１の出力が影
響を受け、正確に電力ｍを計測することがではないとい
う問題がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたもので、その目的とす
るところは、電力量を正確に計測するとともに電源の各
相の状態を適確に識別することができる電子式電力量計
を提供することにある。

［発明の構成］ （１題を解決するための手段） 上記問題点を解決するため、本発明の電子式電力量計は
、負荷に供給される各相の電圧を検出し、該電圧に比例
した第１の信号を各相毎に発生する電圧検出手段と、負
荷に供給される各相の電流を検出し、訓電流に比例した
第２の信号を各相毎に発生する電流検出手段と、各相の
前記第１の信号をパルス幅変調するパルス幅変調回路と
、該パルス幅変調回路の出力信号によってスイッチング
され、該スイッチングによって各相の前記第２の信号を
選択的に取り入れるべく制御して各相の第１の信号と第
２の信号との時分割乗算出力信号を得る時分割乗算回路
と、該時分割乗算回路によって得られる各相の時分割乗
算出力信号を周波数信号に変換する変換回路と、前記パ
ルス幅変調回路の出力信号に基づいて各相の状態を識別
する状態識別手段とを有することを要旨とする。

（作用） 本発明の電子式電力量計では、各相の負荷電圧に比例す
る第１の信号をパルス幅変調し、各相の消費電流に比例
する第２の信号を前記パルス幅変調された第１の信号に
よってスイッチングして選択的に取り入れて第１の信号
と第２の信号との時分割乗算出力信号を形成し、この信
号を周波数信号に変換するとともに、前記パルス幅変調
された第１の信号に基づいて各相の状態を識別している
。

（実施例） 以下、図面を用いて本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の一実施例に係る電子式電力量計の構成
図である。同図の電子式電力量計は配電線を介して負荷
に供給される電圧を検出し、この負荷電圧に比例する第
１の信号を発生する補助変圧器１および負荷に供給され
る消費電流を検出し、この消費電流に比例する第２の信
号を発生する補助変流器３を各相に対応して２組有して
いる。

各補助変圧器１からの負荷電圧に比例する第１の信号お
よび各補助変流器１０３からの消費電流に比例する第２
の信号はそれぞれ対応するパルス幅変調時分割乗算回路
５に供給され、これにより第１の信号と第２の信号とが
乗算され、両者の積である電力に相当する電圧信号が各
パルス幅変調時分割乗算回路５から出力される。各パル
ス幅変調時分割乗算回路５からの電圧信号は電圧−周波
数変換回路７によって電力に比例する周波数信号に変換
され、表示部９で電力量として表示されるようになって
いる。

また、各パルス幅変調時分割乗算回路５の各出力は停電
欠相検出回路１１に接続され、停電欠相検出回路１１は
各パルス幅変調時分割乗算回路５からの各出力信号に基
づいて電源の停電や欠相等の状態を検出している。

第２図はパルス幅変調時分割乗算回路５および停電欠相
検出回路１１の詳細を示している。

パルス幅変調時分割乗算回路５は補助変圧器１からの負
荷電圧に比例した第１の信号ｅｖを抵抗２１を介して反
転入力に供給される演算増幅器２３を有している。この
演算増幅器２３は出力端子と反転入力端子との間にコン
デンサ２５が接続され、積分回路を構成している。該演
算増幅器２３の非反転入力端子はアースに接続され、出
力端子はコンパレータ２７の非反転入力端子に接続され
ている。コンパレータ２７の出力端子は抵抗２９を介し
て演算増幅器２３の非反転入力端子に接続されるととも
に、インバータ３１の入力端子に接続されている。また
、インバータ３１の出力は直列接続された抵抗３３．３
５の一端に接続され、該直列接続抵抗３３．３５の他端
はアースに接続されている。各抵抗３３．３５は同じ抵
抗値Ｒ１を有し、両者の接続点はコンパレータ２７の反
転入力に接続され、インバータ３１の出力電圧の２分割
した電圧をコンパレータ２７の反転入力に供給している
。

一方、補助変流器３からの消費電流に比例した第２の信
号ｅ１およびその反転信号−ｅｉはアナログスイッチ３
７ａ　、３７ｂ　、３７ｃ　、３７ｄをブリッジに接続
したブリッジスイッチ３７の一方の対向する接続点間に
供給されている。また、このブリッジスイッチ３７の他
方の対向する接続点はそれぞれ抵抗３９．４１の一端に
接続されている。

抵抗３９．４１の他端間にはコンデンサ４３．４５が直
列に接続され、該抵抗３９．４１の他端から前記第１の
信号ｅｖおよび第２の信号ｅ１との積である出力信号ｅ
ｏｐおよびｅｏｎがそれぞれ出力され、この信号が前記
電圧−周波数変換回路７に供給されている。

また、ブリッジスイッチ３７の第１および第２のアナロ
グスイッチ３７ａ、３７ｂは前記インバータ３１の出力
信号で駆動され、第３および第４のアナログスイッチ３
７ｃ、３７ｄは前記コンパレータ２７の出力信号で駆動
されるようになっている。

また、パルス幅変調時分割乗算回路５のインバータ３１
からの出力信号が停電欠相検出回路１１に供給されてい
るが、停電欠相検出回路１１はスイッチ５１．６１を有
し、スイッチ５１と一方のパルス幅変調時分割乗算回路
５のインバータ３１の出力に接続され、スイッチ６１は
他方のパルス幅変調時分割乗算回路５のインバータ３１
の出力に接続されている。各スイッチ５１．６１で取り
入れたパルス幅変調時分割乗算回路５のインバータ３１
からの各出力信号は抵抗５３とコンデンサ５５とからな
る積分回路５６および抵抗６３とコンデンサ６５とから
なる積分回路６６でそれぞれ積分されている。各積分回
路５６．６６からの積分信号はコンパレータ５７．６７
でそれぞれ所定の基準電圧と比較されている。コンパレ
ータ５７゜６７の凸出力信号はアンド回路７１および排
他的論理和回路７３に供給され、アンド回路７１によっ
て停電を検出し、排他的論理和回路７３によって欠相を
検出するようになっている。

パルス幅変調時分割乗算回路５の動作を説明する。

まず、第１の信号ｅＶがＯの場合（ｅｖ−０）について
考慮する。なお、今、コンパレータ２７の出力は論理１
に整定しているものとする。この場合、コンパレータ２
７の出力を反転するインバータ３１の出力電圧は−ｅｒ
であるので、この出力電圧−ｅｒは抵抗３３．３５から
なる分圧回路で分圧され、−ｅｒ／２としてコンパレー
タ２７の反転入力端子に供給され゛る。すなわち、コン
パレータ２７の反転入力端子電圧ｅｈは−ｅｒ／２とな
っている。また、コンパレータ２７の出力ｅｒは抵抗１
ｉｆｆＲ１の抵抗２９を介して演算増幅器２３からなる
積分回路に供給されているので、演算増幅器２３の出力
は負方向への積分傾斜で変化し、この積分値がコンパレ
ータ２７の反転入力に供給されている一ｅｒ／　２に達
すると、コンパレータ２７は反転して論理Ｏになる。

コンパレータ２７が論理Ｏに反転すると、インバータ３
１の出力はｅｒとなり、コンパレータ２７の反転入力端
子電圧ｅｈはｅｒ／２となるとともに、演算増幅器２３
からなる積分回路には抵抗２９を介してコンパレータ２
７の出力から−ｅｒが供給されるので、演算層幅器２３
の出力は正方向への積分傾斜となり、この積分値がｅｒ
／　２に達すると、コンパレータ２７は反転して論理１
になる。

このように第１の信号ｅｖ＝　Ｑの場合には自励発振を
行ない、１対１のデユーティのパルスを出力する。

次に、第１の信号ｅｖが印加された場合には、コンパレ
ータ２７の出力が論理１の時間区間をｔａ１論理Ｏの時
間区間をｔｂとすると、各区間における演算増幅器２３
の積分回路の出力は次のようにな＝−ａｉ’ ；　ｅｉ 以上からｅｒによるｔａ、　ｔｂの変化の比であるデユ
ーティサイクルは次のようになる。

このデユーティサイクルの出力信号によりブリッジスイ
ッチ３７を駆動し、これにより第２の信号ｅｉを導き、
抵抗３９．４１およびコンデンサ４３゜４５によるロー
パスフィルタによって積分すると、ローパスフィルタか
らは次式の出力信号ｅｏｐおよびｅｏｎで示すように負
荷電圧に比例した第１の信号ｅｖと消費電流に比例した
第２の信号ｅｉとの積に比例した出力信号が得られる。

ｅＯＰ＝ｅ！（１））＋（−ａｉ）Ｄ　＝　ｅｖｅｉ　
／ｅｒｅＯＴｔ　＝　６；　（つ）　−？（−ｅｉ　）
　ｐ　−ｅＶ己ｊ／ｅヒ次に第１図の電子式電力量計の
全体的動作を第２図も参照して説明する。

配電線を介して負荷に供給される負荷電圧および消費電
流はそれぞれ補助変圧器１および補助変流器３で第１の
信号ｅｖおよび第２の信号ｅｉとして各相毎に検出され
、それぞれパルス幅変調時分割乗口回路５に供給される
。パルス幅変調時分割乗算回路５は第１の信号ｅｖをパ
ルス幅変調した信号でブリッジスイッチ３７を駆動し、
該ブリッジスイッチ３７を介して第２の信号ｅｉを選択
的に導き、ローパスフィルタで積分することにより負荷
電圧に比例した第１の信号ｅｖと消費電流に比例した第
２の信号ｅｉとの積に比例した信号ｅｏｐ　、　ｅｏｎ
を出力する。この出力信号はそれぞれ電圧−周波数変換
回路７で周波数信号に変換され、この周波数信号が累積
演算され、表示部９によって電力舟として表示される。

一方、各補助変圧器１からの８第１の信号ｅｖはパルス
幅変換時分割乗算回路５においてパルス幅変調され、停
電欠相検出回路１１に供給される。

停電欠相検出回路１１では、このパルス幅変調出力信号
をスイッチ５１．６１を介してそれぞれ取り込み、積分
回路５６．６６で積分するが、この場合、第１の信号ｅ
ｖ＝ｏのときには前述したようにパルス幅変調出力は自
励発振するためデユーティは１対１となるため、これを
積分回路５６．６６で積分したものはＯである。また、
第１の信号ｅｖが印加されているきとにはデユーティは
１対１にならないので、積分回路５６．６６の出力はＯ
とならない。すなわち、各相に対する第１の信号ｅｖが
０のときには積分出力０であり、第１の信号ｅｖが印加
されているときには積分出力はＯでないのである。

そして、積分回路５６．６６の出力を受は入れているコ
ンパレータ５７，６７は積分出力がＯに近い値のとき高
レベルとなり、Ｏでないとき低レベルとなるようになっ
ているので、両パルス幅変調時分割乗算回路５の出力信
号がＯである停電時には積分回路５６．６６両出力はＯ
となるため、コンパレータ５７．６７の岡山力は高レベ
ルとなリ、これによりアンド回路７１の出力が高レベル
となり、停電が検出されるようになっている。また、両
パルス幅変調時分割乗算回路５のうち一方の出力が０で
、他方が０でない場合には、コンパレータ５７．６７の
一方の出力が高レベルとなり、他方が低レベルとなるの
で、排他的論理和回路７３の出力が高レベルとなり、欠
相が検出されるののである。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、各相の負荷電圧
に比例する第１の信号をパルス幅変調し、各相の消費電
流に比例する第２の信号を前記パルス幅変調された第１
の信号によってスイッチングして選択的に取り入れて第
１の信号と第２の信号との時分割乗算出力信号を形成し
、この信号を周波数信号に変換するとともに、前記パル
ス幅変調された第１の信号に基づいて各相の状態を識別
しているので、各相の状態の識別を適確に行なうことが
できるとともに、これにより電力量の計測動作に対する
影響が無いため、電力量を正確に測定することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る電子式電力１計の構成
図、第２図は第１図の電子式電力量計に使用されるパル
ス幅変調時分割乗算回路および停電欠相検出回路の詳細
回路図、第３図は従来の電子式電力量計の構成図である
。 １・・・補助変圧器 ３・・・補助変流器 ５・・・パルス幅変調時分割乗算回路 ７・・・電圧−周波数変換回路 ９・・・表示部 １１・・・停電欠相検出回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 負荷に供給される各相の電圧を検出し、該電圧に比例し
   た第１の信号を各相毎に発生する電圧検出手段と、負荷
   に供給される各相の電流を検出し、該電流に比例した第
   ２の信号を各相毎に発生する電流検出手段と、各相の前
   記第１の信号をパルス幅変調するパルス幅変調回路と、
   該パルス幅変調回路の出力信号によってスイッチングさ
   れ、該スイッチングによつて各相の前記第２の信号を選
   択的に取り入れるべく制御して各相の第１の信号と第２
   の信号との時分割乗算出力信号を得る時分割乗算回路と
   、該時分割乗算回路によつて得られる各相の時分割乗算
   出力信号を周波数信号に変換する変換回路と、前記パル
   ス幅変調回路の出力信号に基づいて各相の状態を識別す
   る状態識別手段とを有することを特徴とする電子式電力
   量計。