JPH063383A - 電子式電力量計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 切換え部６により電力データを正方向及び逆
方向用各測定系統へ選択的に伝送する。積分器１３によ
り電力給電線上を流れる信号の半周期の整数倍に相当す
る設定時間毎に乗算器５からの電力データを積分し、そ
の結果を積分時間制御器１４にて積分器１３に指示す
る。電流方向判別器１５は積分器１３の積分データの符
号に基づき電力給電線上の電力需給方向を判別し、その
結果に従って切換え部６を正逆いずれかの測定系統に設
定する。これにより、切換え部６はその積分時間に相当
する時間毎に設定し直され、その積分時間単位で各測定
系統での測定が行われる。なお、電力データの一定時間
内における±各符号の占有時間Ｔ+ ，Ｔ- の比に基づき
電力の需給方向を判別しても良い。 【効果】 電力の正逆両方向の需給形態に対応可能とな
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電力供給線の電力に比例
した信号をアナログ−ディジタル変換して得られるディ
ジタル信号に基づいて当該電力供給線上の負荷電力を求
める電子式電力量計に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電子機器の発展に伴い、近年では、電力
量計分野においても、ディジタルで測定を行う電子式電
力量計が、従来の誘導形電力量計に取って変わろうとし
ている。

【０００３】この電子式電力量計は、電力供給線上の電
圧及び電流に比例した電圧信号及び電流信号をディジタ
ル信号に変換し、両者を乗算変換して電力データを得、
この電力データを積算することで電力量を算出するよう
になっているもので、半導体デバイスの発展がめざまし
い今、時代に相応しい動作形式をとっており、デバイス
の能力向上に伴って性能アップの可能性を秘めている。

【０００４】なお、負荷電圧の瞬時値及び実効値をそれ
ぞれｅR 及びＶR で表し、負荷電流の瞬時値及び実効値
をそれぞれｉR 及びＩR で表し、負荷電流ｉR が負荷電
圧ｅR よりも位相角θだけ遅れているものとすると、 ｅR ＝２^(1/2) ＶR sin ωｔ （１） ｉR ＝２^(1/2) ＩR sin （ωｔ−θ） （２） であり、瞬時電力ｐR は、 ｐR ＝ＶR ＩR （cos θ−cos （２ωｔ−θ）） （３） で表される（但し、ωは角周波数、ｔは時間を表す）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来、電力
の供給は電力会社から需要家への方向（以下、正方向と
いう。）であったが、近年、海外では、需要家で自家発
電した電力を電力会社へ販売する、という逆方向の供給
形態が現れている。我が国でも遠からず実施される見通
しであり、実施には正逆両方向の需給形態に対応できる
電力量計が必要であるが、現在の電力量計は、自家発電
電力を電力会社へ供給する方向の電力量を測定する能力
は備えていないのが実情である。

【０００６】今後、上記したような電子式電力量計にも
そのような能力が要求されるのは間違いない。

【０００７】なお、電力は、正逆両方向共、同一の電力
供給線を通して需給が行われるため、正逆両方向に対応
できる電力量計を作るにあたっては、電力の需給方向識
別能力が不可欠である。

【０００８】本発明はこのような課題を解決し、電力の
正逆両方向の需給形態に対応可能な電子式電力量計を提
供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の本発明の
電子式電力量計は、電力給電線上の電力に比例した電力
データを生成する電力データ生成手段と、上記電力デー
タの示す値を積分し、かつその結果を上記電力給電線上
の電力受給方向の電力として求め、その値を出力する第
１の積分手段と、上記電力データの示す値を積分し、か
つその結果を上記電力給電線上の電力受給方向とは逆方
向の電力として求め、その値を出力する第２の積分手段
と、上記電力データを上記第１、第２の積分手段のいず
れか一方へ選択的に与える信号伝送路切換え手段と、上
記電力給電線上を流れる信号の半周期の整数倍に相当す
る設定時間だけ上記電力データを積分する第３の積分手
段と、この第３の積分手段の出力値の符号に基づいて上
記電力給電線上の電力が上記電力受給方向及びその逆方
向のいずれであるかを判定し、その結果に従って上記信
号伝送路切換え手段を切換え制御する判別手段とを備え
ている。

【００１０】また、請求項２記載の本発明の電子式電力
量計は、電力給電線上の電力に比例した電力データを生
成する電力データ生成手段と、上記電力データの示す値
を積分し、かつその結果を上記電力給電線上の電力受給
方向の電力として求め、その値を出力する第１の積分手
段と、上記電力データの示す値を積分し、かつその結果
を上記電力給電線上の電力受給方向とは逆方向の電力と
して求め、その値を出力する第２の積分手段と、上記電
力データを上記第１、第２の積分手段のいずれか一方へ
選択的に与える信号伝送路切換え手段と、上記電力デー
タの符号を判別する符号判別手段と、この符号判別手段
の判別結果に基づいて上記電力データが±各符号状態に
ある時間を測定し、この±符号の設定時間内での時間占
有比に基づいて上記電力データの方向を判別する判別手
段とを備えている。

【００１１】

【作用】請求項１記載の本発明は、電力給電線上を流れ
る信号が正方向のときの電力データを半周期の整数倍に
相当する設定時間（例えば、半周期）だけ積分すれば、
その積分値の符号は“＋”になり、電力給電線上を流れ
る信号が逆方向のときの電力データを同時間だけ積分す
れば、その積分値の符号は“−”になることを利用し、
当該積分値の符号を見ることで電力の需給方向を判別
し、その判別結果に従って正逆各方向に対応する積分手
段へ電力データを切換え供給するようになっているた
め、電力の正逆両方向の需給形態に対応可能となる。

【００１２】また、請求項２記載の本発明は、電力給電
線が例えば単相２線式や単相３線式の場合、電力給電線
上を流れる信号が正方向のときの電力データの符号を半
周期の整数倍に相当する設定時間（例えば、半周期）だ
け監視すればＴ+ （符号が“＋”の時間）＞Ｔ- （符号
が“−”の時間）となり、電力給電線上を流れる信号が
逆方向のときの電力データの符号を半周期の整数倍に相
当する設定時間（例えば、半周期）だけ監視すればＴ-
＞Ｔ+ となることを利用し、時間Ｔ+ ，Ｔ- の占有比に
基づいて電力の需給方向を判別し、その判別結果に従っ
て正逆各方向に対応する積分手段へ電力データを切換え
供給するようになっているため、電力の正逆両方向の需
給形態に対応可能となる。

【００１３】

【実施例】以下に本発明の実施例について図面を参照し
つつ説明する。

【００１４】図１は本発明の第１実施例に係る単相２線
式電力給電線用電子式電力量計の回路構成を示すもので
ある。

【００１５】この図において、１は変圧器、２はアナロ
グ−ディジタル（以下、ＡＤという。）変換器である。
変圧器１は、一次側が電力供給線に接続され、この電力
供給線の電圧を、後段のＡＤ変換器２で取扱える程度の
値に降圧し、二次側に、電力供給線の電圧に瞬時値及び
実効値が比例する電圧信号を出力するものである。ＡＤ
変換器２は、変圧器１の二次電圧信号の瞬時値をサンプ
リングし、各サンプリング値を示すコードデータを出力
するものである。

【００１６】３は変流器、４はＡＤ変換器である。変流
器３は、一次側が電力供給線に接続され、この電力供給
線の電流を、後段のＡＤ変換器４で取扱える程度の値に
小電流に変換し、二次側に、電力供給線の電流に瞬時値
及び実効値が比例する電流信号を出力するものである。
ＡＤ変換器４は、変流器３の二次電流圧信号の瞬時値を
サンプリングし、各サンプリング値を示すコードデータ
を出力する。

【００１７】５は乗算器であり、この乗算器５はＡＤ変
換器２，４の電圧データ及び電流データを掛合わせて電
力データを生成する。

【００１８】６は信号伝送路切換え部であり、乗算器５
の電力データを正方向用測定系統及び逆方向用測定系統
へ選択的に伝送するものである。

【００１９】正方向用測定系統は積分器７とパルス発生
器８と表示器９とから構成されている。積分器７は、電
力データを積算し、その積算値が一定値を越えるとパル
ス１個の出力指令を発生し、同時にそのパルス１個分に
相当する電力値を当該積算値から減算する、という動作
を繰返す。パルス発生器８は、この積分器７からのパル
ス出力指令を受ける毎にパルスを発生する。表示器９は
パルス発生器８からの出力パルスを受けるごとに、パル
ス１個あたりの電力を積算し、その積算値を表示する。

【００２０】逆方向用測定系統は積分器１０とパルス発
生器１１と表示器１２とから構成されている。積分器１
０は、電力データを積算し、その積算値が一定値を越え
るとパルス１個の出力指令を発生し、同時にそのパルス
１個分に相当する電力値を当該積算値から減算する、と
いう動作を繰返す。パルス発生器１１は、この積分器１
０からのパルス出力指令を受ける毎にパルスを発生す
る。表示器１２はパルス発生器１１からの出力パルスを
受けるごとに、パルス１個あたりの電力を積算し、その
積算値を表示する。

【００２１】１３は積分器、１４は積分時間制御器、１
５は電流方向判別器である。積分器１３は電力給電線上
を流れる信号の半周期の整数倍に相当する設定時間毎に
乗算器５からの電力データを積分するものであり、積分
時間制御器１４はその積分時間を積分器１３に対し指示
するものである。電流方向判別器１５は積分器１３の積
分データの符号に基づいて電力給電線上の電流の方向、
つまり電力の需給方向が正逆いずれであるかを判別し、
その判別結果に従って切換え部６を正逆用いずれかの測
定系統に設定する。これにより、切換え部６はその積分
時間に相当する時間毎に設定し直され、その積分時間単
位で各測定系統での測定が行われる。

【００２２】図３は、単相２線式電力給電線上の正逆各
方向の瞬時電圧、瞬時電流、瞬時電力の各信号波形、瞬
時電力の符号波形、積分波形を例示するものである。

【００２３】Ｔは積分時間であり、例えば、時刻ｔ0 か
ら時刻ｔ1 までの需給方向が正方向、時刻ｔ1 から時刻
ｔ2 までの需給方向が逆方向であったとする。

【００２４】すると、時刻ｔ0 から時刻ｔ1 までの瞬時
電力の符号は図３（ｂ）の実線で示すものとなり、時刻
ｔ0 から時刻ｔ3 までの間は瞬時電力の符号が“−”の
ため、図３（ｃ）に示すように、積分器１３による積分
波形の符号は“−”となり、時刻ｔ3 から時刻ｔ1 まで
は瞬時電力の符号が“＋”となるため、積分波形の符号
は時刻ｔ3 において“＋”方向へ折返し、最終的に時刻
ｔ1 において“＋”となる。したがって、この符号
“＋”により電力需給方向が正方向であることが判明す
る。

【００２５】同様に、時刻ｔ1 から時刻ｔ2 までの間は
瞬時電力の符号は図３（ｂ）の一点鎖線で示すようなも
のとなり、時刻ｔ1 から時刻ｔ4 までの間は瞬時電力の
符号が“＋”のため、図３（ｃ）に示すように、積分器
１３による積分波形の符号は“＋”となり、時刻ｔ4 か
ら時刻ｔ2 までは瞬時電力の符号が“−”となるため、
積分波形の符号は時刻ｔ4 において“−”方向へ折返
し、最終的に時刻ｔ2 において“−”となる。したがっ
て、この符号“−”により電力需給方向が逆方向である
ことが判明することとなる。

【００２６】本実施例によれば、その判別結果に従って
正逆各方向に対応する測定系統へ電力データを切換え供
給するようになっているため、電力の正逆両方向の需給
形態に対応可能なものとなる。

【００２７】図２は本発明の第２実施例に係る単相２線
式電力給電線用電子式電力量計の回路構成を示すもので
ある。この図に示す電力量計の、図１に示すものと同一
の構成要素については同一符号を付してその説明を省略
し、異なる部分についてのみ説明する。

【００２８】この図において、１６は瞬時電力符号判別
器、１７は符号別時間測定器、１８は測定時間制御器、
１９は符号比判別器である。瞬時電力符号判別器１６は
乗算器５からの電力データの符号を判別するものであ
り、図３（ｂ）に示すような符号表示信号を出力する。
符号別時間測定器１７は単位測定時間Ｔにおける±各符
号の占有時間を測定する。測定時間制御器１８はその単
位測定時間Ｔを符号別時間測定器１７に対して指示する
ものである。符号比判別器１９は、符号別時間測定器１
７の測定結果における±各符号の時間占有比から電力の
需給方向が正逆いずれの方向であるかを判別し、その判
別結果に従って切換え部６を設定する。よって、切換え
部６はその測定時間Ｔに相当する時間毎に設定し直さ
れ、その測定時間単位で各測定系統での測定が行われる
こととなる。

【００２９】本実施例によれば、単相２線式電力給電線
上を流れる信号が正方向のときの電力データの符号を半
周期の整数倍に相当する設定時間Ｔだけ監視し、Ｔ+
（符号が“＋”の時間）＞Ｔ- （符号が“−”の時間）
となり、電力給電線上を流れる信号が逆方向のときの電
力データの符号を半周期の整数倍に相当する設定時間
（例えば、半周期）だけ監視すればＴ- ＞Ｔ+ となるこ
とを利用し、時間Ｔ+ ，Ｔ- の占有比に基づいて電力の
需給方向を判別し、その判別結果に従って正逆各方向に
対応する積分手段へ電力データを切換え供給するように
なっているため、電力の正逆両方向の需給形態に対応可
能となっている。

【００３０】なお、上記実施例では電流信号のディジタ
ルデータへの変換を電流モードのまま行っているが、電
圧モードに変換した後に行ってもかまわない。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように請求項１記載の本発
明によれば、電力給電線上を流れる信号が正方向のとき
の電力データを半周期の整数倍に相当する設定時間（例
えば、半周期）だけ積分すれば、その積分値の符号は
“＋”になり、電力給電線上を流れる信号が逆方向のと
きの電力データを同時間だけ積分すれば、その積分値の
符号は“−”になることを利用し、当該積分値の符号を
見ることで電力の需給方向を判別し、その判別結果に従
って正逆各方向に対応する積分手段へ電力データを切換
え供給するようになっているため、電力の正逆両方向の
需給形態に対応可能となる。

【００３２】また、請求項２記載の本発明によれば、例
えば、単相２線式、単相３線式の電力給電線上を流れる
信号が正方向のときの電力データの符号を半周期の整数
倍に相当する設定時間（例えば、半周期）だけ監視すれ
ばＴ+ （符号が“＋”の時間）＞Ｔ- （符号が“−”の
時間）となり、電力給電線上を流れる信号が逆方向のと
きの電力データの符号を半周期の整数倍に相当する設定
時間（例えば、半周期）だけ監視すればＴ- ＞Ｔ+ とな
ることに着目し、時間Ｔ+ ，Ｔ- の占有比に基づいて電
力の需給方向を判別し、その判別結果に従って正逆各方
向に対応する積分手段へ電力データを切換え供給するよ
うになっているため、電力の正逆両方向の需給形態に対
応可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る電子式電力量計のブ
ロック図。

【図２】本発明の第２実施例に係る電子式電力量計のブ
ロック図。

【図３】単相２線式電力給電線上の正逆各方向の瞬時電
圧、瞬時電流、瞬時電力の各信号波形、瞬時電力の符号
波形、積分波形を例示する波形図。

【符号の説明】 １ 変圧器 ２ 電圧信号アナログ−ディジタル変換器 ３ 変流器 ４ 電流信号アナログ−ディジタル変換器 ５ 乗算器 ６ 信号伝送路切換え部 ７ 正方向測定系統の積分器 ８ 正方向測定系統のパルス発生器 ９ 正方向測定系統の表示器 １０ 逆方向測定系統の積分器 １１ 逆方向測定系統のパルス発生器 １２ 逆方向測定系統の表示器 １３ 正逆判定用積分器 １４ 正逆判定用積分時間制御器 １５ 正逆判定用電流方向判別器 １６ 正逆判定用瞬時電力符号判別器 １７ 正逆判定用符号別時間測定器 １８ 正逆判定用測定時間制御器 １９ 正逆判定用符号比判別器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電力給電線上の電力に比例した電力データ
   を生成する電力データ生成手段と、 前記電力データの示す値を積分し、かつその結果を前記
   電力給電線上の電力受給方向の電力として求め、その値
   を出力する第１の積分手段と、 前記電力データの示す値を積分し、かつその結果を前記
   電力給電線上の電力受給方向とは逆方向の電力として求
   め、その値を出力する第２の積分手段と、 前記電力データを前記第１、第２の積分手段のいずれか
   一方へ選択的に与える信号伝送路切換え手段と、 前記電力給電線上を流れる信号の半周期の整数倍に相当
   する設定時間だけ前記電力データを積分する第３の積分
   手段と、 該第３の積分手段の出力値の符号に基づいて前記電力給
   電線上の電力が前記電力受給方向及びその逆方向のいず
   れであるかを判定し、その結果に従って前記信号伝送路
   切換え手段を切換え制御する判別手段とを備えている電
   子式電力量計。
2. 【請求項２】電力給電線上の電力に比例した電力データ
   を生成する電力データ生成手段と、 前記電力データの示す値を積分し、かつその結果を前記
   電力給電線上の電力受給方向の電力として求め、その値
   を出力する第１の積分手段と、 前記電力データの示す値を積分し、かつその結果を前記
   電力給電線上の電力受給方向とは逆方向の電力として求
   め、その値を出力する第２の積分手段と、 前記電力データを前記第１、第２の積分手段のいずれか
   一方へ選択的に与える信号伝送路切換え手段と、 前記電力データの符号を判別する符号判別手段と、 該符号判別手段の判別結果に基づいて前記電力データが
   ±各符号状態にある時間を測定し、該±符号の設定時間
   内での時間占有比に基づいて前記電力データの方向を判
   別する判別手段とを備えている電子式電力計。