JPH0460465A - 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する。

（従来の技術） 第３図は従来の電子式電力量計の構成を示すブロック図
である。同図において、１は配電線の負荷電圧に比例し
た信号に変換する補助変圧器（ＰＴ）　、２は配電線の
消費電流に比例した信号に変換する補助変流器（ＣＴ）
　、３は前記補助変圧器１によって変換された電圧信号
によってパルス幅変調を行うパルス幅変調回路、４は前
記パルス幅変調回路３の出力によって制御されるスイッ
チ群による時分割乗算回路、５は抵抗およびコンデンサ
からなる積分回路、６は前記積分回路５を介して積分さ
れた前記時分割乗算回路４からの乗算出力電圧をパルス
周波数に変換する電圧−周波数変換回路、７は前記電圧
−周波数変換回路６からのパルス周波数に重み付けを行
う分周回路、８は表示部、９は前記電圧−周波数変換回
路６の出力を積分してオフセット電圧骨を取り出し、こ
れを電圧−周波数変換回路６の入力に負帰還してオフセ
ット電圧を除去し、特性を改善する軽負荷自動調整回路
である。

第４図は第３図に示す電子式電力量計の前記パルス幅変
調回路３、時分割乗算回路４および積分回路５を詳細に
示す回路図である。同図において、パルス幅変調回路３
は積分器を構成する演算増幅器３１および該演算増幅器
３１からの積分出力ｅ、を受け、該積分出力をヒステリ
シスで生じる比較電圧ｅ、と比較して論理出力を発生す
るコンパレータ３２を有する。また、演算増幅器３１の
入出力間には積分用コンデンサ３３が接続され、演算増
幅器３１の反転入力端子には抵抗３４を介して前記補助
変圧器１から負荷電圧に比例した信号ｅ、が供給され、
更に演算増幅器３１の反転入力端子は抵抗３５を介して
前記コンパレータ３２の出力に接続されている。また、
コンパレータ３２の出力はインバータ３６の入力に接続
され、該インバータ３６の出力とコンパレータ３２の反
転人力との間には抵抗３７が接続され、更に該コンパレ
ータ３２の反転入力は抵抗３８を介して基準電位に接続
されている。

また、該フンパレータ３２の出力は論理「１」の時に＋
ｅ、てあり、論理「０」の時に−ｅ、である振幅になる
ように構成されている。ここで、前記補助変圧器１から
パルス幅変調回路３に供給される信号ｅ、が０、すなわ
ちｅ　ｖ　＝　０であり、コンパレータ３２の出力が論
理１であるとすると、コンパレータ３２の反転入力端子
には抵抗３７と３８とが等しい場合−ｅ、／２が供給さ
れている。

更に、抵抗３５を介して積分回路を構成する演算増幅器
３１０反転入力端子には＋ｅ、が供給されているので、
演算増幅器３１の出力は負方向への積分傾斜を示すこと
になる。そして、演算増幅器３１の出力電圧ｅｋが−ｅ
、／２に達し、ｅ、≦ｅ、となると、コンパレータ３２
は論理０に反転する。この結果、コンパレータ３２の反
転入力端子に供給される電圧ｅ、は＋ｅ、／２となり、
抵抗３５を介して演算増幅器３１には−ｅ、が供給され
る。演算増幅器３１の出力は正方向の積分傾斜を示す。

そして、演算増幅器３１の出力電圧ｅｋが＋ｅ、／２に
達し、ｅｋ≧ｅ、になると、コンパレータ３２は正転す
る。

このようにパルス幅変調回路３は自励振を繰り返して動
作する。そして、パルス幅変調回路３に電圧信号ｅｖが
供給された場合に、コンパレータ３２の出力が論理１で
ある時間区間をｔｌとし、論理Ｏである時間区分をｔ、
とすると、積分器を構成する演算増幅器３１の出力ｅ、
は次のようになる。

ｅ、ＲＣＩ となる。

また、同様に、 ｅ　　ｒ　　　−ｅ　　ｗ となる。従って、パルス信号のデユーティサイクルは次
のようになる。

ここで、Ｒ１は抵抗３４の抵抗値、Ｃ４はコンデンサ３
３の容量値、Ｒ２は抵抗３５の抵抗値である。

そして、このデユーティサイクルのパルス信号でそして
、Ｒ，−Ｒ２−Ｒとすると、 時分割乗算回路４のアナログスイッチ４１〜４４を駆動
することにより、該時分割乗算回路４に供給される補助
変流器２からの電流信号ｅｌを導入し、これを積分回路
５において抵抗５１とコンデンサ５３、および抵抗５２
とコンデンサ５４によって積分すると、次に示す出力電
圧が積分回路５から得られる。

第５図は前記電圧−周波数変換回路６を詳細に示す回路
図である。該電圧−周波数変換回路６は前述した時分割
乗算回路４とほぼ同様な回路構成であり、積分器を構成
する演算増幅器６１、該演算増幅器６１の出力に接続さ
れたヒステリシスコンパレータ６２、該ヒステリシスコ
ンパレータ６２の出力に接続されたインバータ６３、演
算増幅器６１の入出力間に接続された積分用コンデンサ
６４、前記ヒステリシスコンパレータ６２およびインバ
ータ６３の出力で駆動され、前記積分回路５からの出力
信号ｅ、、およびｅ６ｏをスイッチするアナログスイッ
チ６５．６６を有する。また、前記演算増幅器６１の一
方の入力とヒステリシスコンパレータ６２の一方の入力
との間には抵抗６７が接続され、該抵抗６７の他端とイ
ンバータ６３の出力との間には抵抗６８が接続され、更
に演算増幅器６１の反転入力端子と前記アナログスイッ
チ６５．６６の出力である共通接続端子との間には抵抗
６９が接続されている。そして、該アナログスイッチ６
５．６６がヒステリシスコンパレータ６２およびインバ
ータ６３の出力信号によって駆動されて開閉することに
より、両アナログスイッチ６５．６６の共通接続端子で
ある出力から電圧ｅ、として積分回路５からの電圧信号
ｅ、、およびｅｌｌｌ＋が交互に取り入れられ、出力さ
れるようになっている。

このような回路構成において、ある区間ｔ１て一方のア
ナログスイッチ６５がオンして、電圧信号ｅ０．を導入
し、区間ｔ、において他方のアナログスイッチ６６がオ
ンして、電圧信号ｅｌｌｌ＋を導入して積分するとする
。また、同時にヒステリシスコンパレータ６２には比較
のための基準電圧がヒステリシスをもって印加され、区
間１ｃでは、ヒステリシスコンパレータ６２の反転入力
端子に印加される電圧信号ｅ　ｃ−ｅ　＃　／　２とな
り、区間ｔ、では、ｅｃ−＋ｅ、／２がヒステリシスコ
ンパレータ６２の反転入力端子に印加される。

そこで、区間１ｅでは、正入力電圧ｅ、、、を演算増幅
器６１からなる積分器に導入しているので、積分器の出
力ｅ０は下降し、ヒステリシスコンパレータ６２は前記
出力ｅ０が−ｅ、／２に到達する時点で反転し、ここで
区間ｔ６に切り変わる。

区間ｔ、では、負入力電圧ｅ６、を積分器に導入するの
で、積分器の出力ｅ、は上昇し、再び区間ｔ、に戻る。

従って、ヒステリシスコンパレータ６２の反転周期ｔ０
は ｔａ　ａｗｔｃ＋ｉ。

Ｉ　　ｅａｌ　　　　　　　　　　１ｅａｎｅ＋”ｅ− となる。従って、出力信号の周波数ｆｏはとなり、周波
数はｅｌ”　　ｖ、すなわち入力消費電力に比例してい
る。

また、第５図に示すように、電圧−周波数変換回路６に
接続されている軽負荷自動調整回路９は、抵抗９２を介
して反転入力が接続された演算増幅器９１、該演算増幅
器の入出力間に接続された積分用コンデンサ９３および
演算増幅器９１の出力と電圧−周波数変換回路６の演算
増幅器６１の反転入力との間に接続された抵抗９５から
なる積分回路から構成されている。このように構成され
る軽負荷自動調整回路９において、例えば電圧−周波数
変換回路６からのパルス出力信号ｅ、のデユーティが１
対１とし、電力−電圧変換、電圧−周波数変換回路が理
想的な状態、すなわちオフセットＯとすると、電圧−周
波数変換回路６からの出力パルスを積分すれば、零であ
るはずである。そこで、オフセット電圧ｅ、が含まれて
いる場合、パルス出力を積分すれば、オフセット電圧ｅ
１が取り出せるはずである。軽負荷自動調整回路９にお
いては、この取り出したオフセット電圧ｅ、を電圧−周
波数変換回路６の入力に負帰還し、これにより該オフセ
ット電圧針を打ち消して零にするようにしているもので
ある。

（発明が解決しようとする課題） 上述したように構成される従来の電子式電力量計におい
て、何かの理由でオフセット電圧が大きくなりすぎると
、電力が零でも、電圧−周波数変換回路６は該オフセッ
ト電圧針によって発振してしまうという問題がある。

また、電力量計は潜動（クリープ）と称して電力が零の
場合は計量してはいけないことになっているとともに、
またできるだけ小さい電流により始動することが規格上
必要とされるが、これは前記電圧−周波数変換回路６に
供給される信号ｅ、。

およびｅ、７の絶対値のバランスがくずれた場合、例え
ば電源のアンバランス等が発生した場合等に発生すると
いう問題がある。

本発明は、上記に鑑ろてなされたもので、その目的とす
るところは、オフセット電圧およびアンバランスを取り
除いて、潜動がなく、小さな電流でも始動する電子式電
力量計を提供することにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため、本発明の電子式電力量計は、
配電線の負荷電圧に比例した信号によりパルス幅変調を
行うパルス幅変調回路と、配電線の消費電力に比例した
信号を前記パルス幅変調回路の出力によって制御される
スイッチ群を介してローパスフィルタに導いて電力を電
圧に変換する時分割乗算回路と、該時分割乗算回路の乗
算出力を積分してパルス周波数に変換する電圧−周波数
変換回路と、該電圧−周波数変換回路からのパルス周波
数を積分して電圧−周波数変換のオフセット電圧を取り
出し、該オフセット電圧を除去すべく前記電圧−周波数
変換回路に供給する積分回路と、前記時分割乗算回路の
出力の正負の電圧を加算し、時分割乗算回路の電力−電
圧変換のオフセット電圧を取り出し、電圧−周波数変換
回路に供給して該オフセット電圧を除去する加算回路と
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、電圧−周波数変換回路か
らのパルス周波数を積分して電圧−周波数変換のオフセ
ット電圧を取り出し、該オフセット電圧を電圧−周波数
変換回路に供給して除去するとともに、時分割乗算回路
の出力の正負の電圧を加算回路で加算して、時分割乗算
回路の電力−電圧変換のオフセット電圧を取り出し、こ
のオフセット電圧を電圧−周波数変換回路に供給してオ
フセット電圧を除去している。

（実施例） 以下、図面を用いて実施例を説明する。

第１図は本発明の一実施例に係わる電子式電力量計の構
成を示すブロック図である。同図に示す電子式電力量計
は、前述した第３図に示す電子式電力量計において積分
回路５と軽負荷自動調整回路９との間に改良型軽負荷自
動調整回路１０を追加した点が異なるのみて、その他の
構成および作用は同じであり、同じ構成要素には同じ符
号が付されている。

前記改良型軽負荷自動調整回路１０は、第２図に詳細に
示すように、積分回路５からの出力信号ｅ６．およびｅ
６ｎをそれぞれ抵抗１１および１２を介して加算器を構
成する演算増幅器１４に供給して加算し、この加算した
ものを抵抗１５を介して電圧−周波数変換回路６の入力
に供給している。

なお、演算増幅器１４の入出力端子間には抵抗１３が接
続されている。

このように構成された改良型軽負荷自動調整回路１０に
おいて、加算器を構成する演算増幅器１４の抵抗１１お
よび１２の抵抗値を抵抗１３の倍に設定し、すなわち抵
抗１１，１２．１３の抵抗値をそれぞれＲ１１，Ｒ１２
，ＲｌＢとすると、Ｒ１１−Ｒｌ２：Ｒ１３−２：　１
に設定し、積分回路５を介した時分割乗算回路４からの
出力、すなわち電力−電圧変換出力ｅ０．およびｅ。、
を演算増幅器１４の加算器で加算して、ゲインを１／２
にすることにより、オフセット電圧針（乗算器）を取り
出し、このオフセット電圧を電圧−周波数変換回路６に
入力し、これによりオフセット電圧を除去することがで
きる。

この結果、電力−電圧変換のオフセット電圧を改良型軽
負荷自動調整回路１０て除去し、電圧−周波数変換のオ
フセットの軽負荷自動調整回路９で除去し、更に精度の
高いものとなる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、電圧−周波数変
換回路からのパルス周波数を積分して電圧−周波数変換
のオフセット電圧を取り出し、該オフセット電圧を電圧
−周波数変換回路に供給して除去するとともに、時分割
乗算回路の出力の正負の電圧を加算回路で加算して、時
分割乗算回路の電力−電圧変換のオフセット電圧を取り
出し、このオフセット電圧を電圧−周波数変換回路に供
給してオフセット電圧を除去しているので、電力電圧変
換のオフセット電圧および電圧−周波数変換のオフセッ
ト電圧を適確に除去することかでき、潜動かなく、従来
よりも更に小さな電流で始動することができ、精度が高
く、性能がよい電子式電力量計を提供することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係わる電子式電力量計の構
成を示すブロック図、第２図は第１図の電子式電力量計
に使用される改良型軽負荷自動調整回路の詳細な構成を
示す回路図、第３図は従来の電子式電力量計の構成を示
すブロック図、第４図および第５図は第３図の電子式電
力量計の各部の詳細な構成を示す回路図である。 ３・・・パルス幅変換回路 ４・・・時分割乗算回路 ５・・・積分回路 ６・・・電圧−周波数変換回路 ７・・・分周回路 ８・・・表示部 ９・・・軽負荷自動調整回路 １０・・・改良型負荷自動調整回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 配電線の負荷電圧に比例した信号によりパルス幅変調を
   行うパルス幅変調回路と、配電線の消費電力に比例した
   信号を前記パルス幅変調回路の出力によって制御される
   スイッチ群を介してローパスフィルタに導いて電力を電
   圧に変換する時分割乗算回路と、該時分割乗算回路の乗
   算出力を積分してパルス周波数に変換する電圧−周波数
   変換回路と、該電圧−周波数変換回路からのパルス周波
   数を積分して電圧−周波数変換のオフセット電圧を取り
   出し、該オフセット電圧を除去すべく前記電圧−周波数
   変換回路に供給する積分回路と、前記時分割乗算回路の
   出力の正負の電圧を加算し、時分割乗算回路の電力−電
   圧変換のオフセット電圧を取り出し、電圧−周波数変換
   回路に供給して該オフセット電圧を除去する加算回路と
   を有することを特徴とする電子式電力量計。