JPH063384A - 電子式電力量計 - Google Patents

電子式電力量計

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JPH063384A
JPH063384A JP4159673A JP15967392A JPH063384A JP H063384 A JPH063384 A JP H063384A JP 4159673 A JP4159673 A JP 4159673A JP 15967392 A JP15967392 A JP 15967392A JP H063384 A JPH063384 A JP H063384A
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Kiyoshi Sasano
野 潔 笹
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 加算器12は、A/D2から出力される瞬時
値データを加算時間設定器11の示す時間毎に積算し、
単位積算時間毎の結果と積算回数とを演算器13に与え
る。演算器13は積算値を積算回数で割り1瞬時値当り
の直流オフセットを算出し、補償データを生成する。加
減算器5では、A/D2の出力データに対しその補償デ
ータ分を加減する。これでA/D2の出力データから直
流オフセット分が除去される。加算器14及び演算器1
5は加減算器6に対し同様の処理を行う。軽負荷補償値
設定器16は電力供給線が軽負荷時の誤差を補償するた
めの軽負荷特性補償データが設定され、加減算器5,6
では軽負荷補償データでもA/D2,4の出力データを
加減し、軽負荷誤差も補償する。 【効果】 直流オフセット及び軽負荷特性の影響を除去
した高精度測定値が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電力給電線の電力に比例
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給電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、電力給電線上の電
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、負荷電圧に瞬時値及び実効値が比例
する電圧信号をアナログ−ディジタル変換することによ
り得られる電圧信号をVで表し、負荷電流に瞬時値及び
実効値が比例する電流信号をアナログ−ディジタル変換
した電流信号をIで表し、電力給電線からアナログ−デ
ィジタル変換器までのアナログ回路の電圧回路側及び電
流回路側の直流オフセットをそれぞれΔdcv 、Δdci と
し、負荷電流が負荷電圧よりも位相角θだけ遅れている
ものとすると、 eR =2(1/2) VR sin ωt+Δdcv (1) iR =2(1/2) IR sin (ωt−θ)+Δdci (2) であり、瞬時電力pR は、 pR =VR IR (cos θ−cos (2ωt−θ)) +2(1/2) VR sin ωtΔdci +2(1/2) IR sin ωtΔdcv +Δdcv Δdci (3) で表される(但し、ωは各周波数、tは時間を表す)。
【0005】電力量は、この(3)式のpR を積分した
ものに相当する。すなわち、この(3)式のある時間T
の積分値を示すと、
【0006】
【数1】 となり、これが電力量となる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記電子式電
力計にあっては今だ解決されていない問題が残されてい
る。
【0008】一つは、電力給電線からアナログ−ディジ
タル変換器までの直流オフセットの問題である。
【0009】上記(4)式から明らかなように、(3)
式における第2項及び第3項はゼロになるが、第4項に
よる直流オフセット分の影響は残っている。したがっ
て、測定される電力量が直流オフセットによる誤差分を
含むこととなる。この直流オフセット分は全ての負荷電
流の範囲において一定であり、負荷電流が小さくなるほ
ど電力に対する影響が大きい。つまり、電力量計の負荷
が軽くなるほど測定された電力量に誤差分が大きく含ま
れる。
【0010】もう一つの問題は変成器やアナログ−ディ
ジタル変換器などの計器用回路の構成素子が有する負荷
状態に応じた特性変化による影響であり、電力量計は負
荷が軽くなるほどその回路構成素子の特性に起因してマ
イナス方向の誤差分が増大するのである。
【0011】本発明は、上記課題を解決することによ
り、測定精度の向上を図った電子式電力量計を提供する
ことにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明の電子式電力量計
は、電力給電線上の電圧ならびに電流に比例する信号が
補正信号値で加減された結果に基づいて電力データを生
成する電力データ生成手段と、上記電力給電線上の電圧
ならびに電流に比例するデータを予め設定された時間だ
け積算した上で、上記電力給電線上の電圧ならびに電流
に含まれる単位時間あたりの直流オフセットを求め、そ
の影響を補償するための直流オフセット補償データを生
成し、これを上記補正信号として上記電力データ生成手
段に与える直流オフセット補償データ発生手段とを備え
ている。
【0013】更に、本発明の電子式電力量計は、電力給
電線が特定の軽負荷状態にあるときの誤差を補償する軽
負荷特性補償データを補正信号として電力データ生成手
段に与える軽負荷特性補償データ発生手段を備えている
のが望ましい。
【0014】
【作用】本発明によれば、直流オフセットの無い交流信
号を少なくとも1周期であってその整数倍の時間だけ積
分すれば、その積分値がゼロになることに鑑み、直流オ
フセット補償データ発生手段において電力給電線上の実
電力に比例した実電力データをカウントすることによ
り、交流分は打ち消されてゼロになり、直流オフセット
分だけがゼロより大きい値として残されることとなる積
分結果を利用して直流オフセットを検出し、その結果に
基づいて直流オフセット補償データを生成し、電力デー
タ生成手段が、この直流オフセット補償データに基づい
て実電力ディジタル信号を補正するようになっているの
で、電力給電線上の電力に含まれる直流オフセットの影
響を除去した高精度の測定結果が得られる。
【0015】また更に、電力給電線が軽負荷状態にある
ときの積分値に生ずる誤差を補償することで、より高精
度の測定結果が得られることとなる。
【0016】
【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。
【0017】図1は本発明の一実施例に係る電子式電力
量計の構成を示すものである。
【0018】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、一次側が電力給電線に接続され、この電力
給電線の電圧を、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、電力給電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。
【0019】3は変流器、4はAD変換器である。変流
器3は、一次側が電力給電線に接続され、この電力給電
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、電力給電線の電流に瞬時値
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。
【0020】5,6は加減算器であり、これら加減算器
5,6はAD変換器2,4の出力コードデータを補償す
るためのものである。加減算器5はAD変換器2からの
コードデータに対し、補正信号値(すなわち、後述する
直流オフセット補償データ及び軽負荷補償データ)分を
加減操作するものである。加減算器6はAD変換器4か
らのコードデータに対し、補正信号値(すなわち、後述
する直流オフセット補償データ及び軽負荷補償データ)
分を加減操作するものである。
【0021】7は乗算器、8は積分器、9はパルス発生
器、10は表示器であり、加減算器5,6の出力データ
は乗算器7において掛け合わされ、電力データに変換さ
れる。積分器8は、この電力データを一定時間だけ積分
し、その積分値をパルス発生器9に供給する。すると、
このパルス発生器9が入力値に応じた数のパルス列を出
力する。その出力パルスは表示器10に与えられ、この
表示器10において現在の積算値にそのパルス数を加算
し、時々刻々と電力量を表示するものである。パルス発
生器9の出力パルスは外部出力端子にも出力されるよう
になっており、当該電力計の試験をこの外部出力端子を
用いて行うことができるようにされている。
【0022】11は加算時間制御器、12,14は加算
器、13,15は直流オフセット演算器であり、これら
は上記直流オフセット補償データを生成するものであ
る。ここで、それらの機能を説明する前に原理について
説明しておく。
【0023】まず、上記(1)、(2)式に示す電圧信
号及び電流信号をそれぞれ積分し、その時間のそれぞれ
の平均値を求めると、積分時間が十分長ければ、交流分
はほぼゼロになり、直流オフセット分だけが残る。この
直流オフセット分を電圧信号及び電流信号の各々から差
引けば、交流分のみを取出すことができることとなる。
【0024】加算時間設定器11は上記積分時間に相当
する時間が設定されているもので、その設定時間を示す
制御信号を出力する。
【0025】加算器12は、AD変換器2から時々刻々
と出力される瞬時値コードデータを加算時間設定器11
の時間制御信号が示す時間毎に積算し、その結果と積算
回数とを直流オフセット演算器13に与える。この直流
オフセット演算器13は入力積算値を入力積算回数で割
って1瞬時値あたりの直流オフセットを算出し、この算
出した直流オフセットの符号を反転させた直流オフセッ
ト補償データを生成する。加減算器5には、この直流オ
フセット演算器13の出力が入力され、AD変換器2の
出力データ値に対し直流オフセット演算器13の出力デ
ータ値を減ずるか或いは加算するように動作する。これ
により、AD変換器2の出力データから直流オフセット
分が除去されることとなる。
【0026】加算器14及び直流オフセット演算器15
は加減算器6に対して同様の処理を行う。これにより、
AD変換器4の出力データから直流オフセット分が除去
されることとなる。
【0027】図2は直流オフセットの補償がされていな
い電流特性と直流オフセットの補償がされた電流特性と
を対比して示すものである。
【0028】前述したが、この図からも明らかなよう
に、直流オフセット分による誤差は負荷電流が小さくな
るほど電力に対する影響が大きい。つまり、電力量計の
負荷が軽くなるほど測定された電力量に誤差分が大きく
含まれることとなる。本発明では、この誤差を生み出す
直流オフセット分が補償されるため、高精度の測定値が
得られることとなる。なお、この図2は次述する軽負荷
による誤差を無視した状態での特性を示しているもので
ある。
【0029】次に、軽負荷補償値設定器16は電力給電
線が特定の軽負荷状態にあるときの積分値に生ずる誤差
を補償するための軽負荷特性補償データが設定されてい
る。このデータは実際の当該電力計の試験データに基づ
いて設定されるものである。加減算器5,6では、この
軽負荷補償値設定器16のデータによっても、対応する
AD変換器2,4の出力データを加減操作するようにな
っている。
【0030】図3は軽負荷の補償がされていない電流特
性と軽負荷の補償がされた電流特性とを対比して示すも
のである。
【0031】この図にも示すように、電力量計は負荷が
軽くなるほどその回路構成素子の特性に起因してマイナ
ス方向の誤差分が増大する。本発明では、この軽負荷に
よるオフセット分をも補償するようになっているため、
軽負荷時にはその加減値が効力を発揮し、より一層、高
精度の電力測定値が得られることとなる。なお、この軽
負荷が要因となる誤差の補償は、換言すれば、直流オフ
セットの補償値を軽負荷補償値により加減し、直流オフ
セットによる影響を逆に利用しているものである。
【0032】以上本発明の一実施例を説明したが、本発
明は上記に限定されるものではない。
【0033】例えば、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。
【0034】また、上記実施例においては、電力データ
の生成途中、つまりAD変換器2,4の電圧あるいは電
流データの段階でオフセットの補償操作を行っている
が、乗算変換して電力データとした後にオフセットの補
償操作を行うようにしても良い。
【0035】更に、上記実施例ではAD変換器2,4が
瞬時値のコードデータを出力するもので構成されている
が、計数形式のもので構成することも可能である。この
場合、その形式に合わせて、加算器12,14ではパル
ス列を積算するように構成し、直流オフセット演算器1
5ではその積算値を積算時間で割り、単位時間あたりの
直流オフセットを計算し、それに応じた加減パルス列を
加減算器5,6に出力するように構成することとなる。
また、軽負荷補償値設定器16でもパルス列出力するも
のを用いる。乗算器7あるいは両加減算器5,6ではパ
ルス数を示すデータに変換し、これを乗算変換して電力
データを生成するようにすれば良い。
【0036】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、直
流オフセットの無い交流信号を少なくとも1周期であっ
てその整数倍の時間だけ積分すれば、その積分値がゼロ
になることに鑑み、直流オフセット補償データ発生手段
において電力給電線上の実電力に比例した実電力データ
をカウントすることにより、交流分は打ち消されてゼロ
になり、直流オフセット分だけがゼロより大きい値とし
て残されることとなる積分結果を利用して直流オフセッ
トを検出し、その結果に基づいて直流オフセット補償デ
ータを生成し、電力データ生成手段が、この直流オフセ
ット補償データに基づいて実電力ディジタル信号を補正
するようになっているので、電力給電線上の電力に含ま
れる直流オフセットの影響を除去した高精度の測定結果
が得られる。
【0037】また更に、電力給電線が軽負荷状態にある
ときの積分値に生ずる誤差を補償することで、より高精
度の測定結果が得られることとなる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例に係る電子式電力量計の構成
を示すブロック図。
【図2】直流オフセットの補償がされていない電流特性
と直流オフセットの補償がされた電流特性とを対比して
示す特性曲線図。
【図3】軽負荷特性の補償がされていない電流特性と軽
負荷特性の補償がされた電流特性とを対比して示す特性
曲線図。
【符号の説明】
1 変圧器 2 電圧信号のディジタル−アナログ変換器 3 変流器 4 電流信号のディジタル−アナログ変換器 5 電圧データの加減算器 6 電流データの加減算器 7 乗算器 11 加算時間設定器 12 電圧データの加算器 13 電圧データの直流オフセット演算器 14 電流データの加算器 15 電流データの直流オフセット演算器 16 軽負荷補償値設定器

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電力給電線上の電圧ならびに電流に比例す
    る信号が補正信号値で加減された結果に基づいて電力デ
    ータを生成する電力データ生成手段と、 前記電力給電線上の電圧ならびに電流に比例するデータ
    を予め設定された時間だけ積算した上で、前記電力給電
    線上の電圧ならびに電流に含まれる単位時間あたりの直
    流オフセットを求め、その影響を補償するための直流オ
    フセット補償データを生成し、これを前記補正信号とし
    て前記電力データ生成手段に与える直流オフセット補償
    データ発生手段とを備えている電子式電力量計。
  2. 【請求項2】電力給電線が特定の軽負荷状態にあるとき
    の誤差を補償する軽負荷特性補償データを補正信号とし
    て電力データ生成手段に与える軽負荷特性補償データ発
    生手段を備えている請求項1記載の電子式電力量計。
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