JP2005172579A - 電子式電力量計 - Google Patents

Abstract

【課題】電力設備及び工事費用を低減し、また、適正な契約電流の大きさを容易に判断することができる電子式電力量計を提供する。
【解決手段】電力供給設備１から負荷４に供給される電圧及び電流とに基づいて電力を算出する電力演算部３５と、この電力演算部３５で算出された電力を累積加算して電力量を求め、且つ電力演算部３５で算出された電力の所定時間間隔における平均値である需要電力を所定時間間隔毎に求め、需要電力が複数の区分の何れに属するかを求める中央演算部３６と、この中央演算部３６で求められた需要電力区分を表示する需要電力表示部４０とを備えている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電気の使用量を計量する電子式電力量計に関し、特に電力の使用状態を把握するための技術に関する。

従来、需要家に供給する電力を計量するために電力量計が使用されている。このような電力量計として、従来から誘導形電力量計が使用されているが、近年は、取付スペースを小さくでき、しかも機械的可動部がないため寿命が長い電子式電力量計が普及しつつある。

図５は一般家庭内に設置される従来の電子式電力量計の構成を示すブロック図である。この電子式電力量計５は、電力供給設備１から配電線２、入力端子５０、導体５２、出力端子５１、サービスブレーカ６を介して屋内の負荷４に供給される電力を計量する。

サービスブレーカ６は、電力会社と需要家との間でなされた電流契約によって定められた遮断電流以上の電流が電力供給設備から負荷に流れた場合に作動し、電力供給を強制的に遮断する。

電子式電力量計５は、入力端子５０、出力端子５１、導体５２、電圧検出部５３、電流検出部５４、電力演算部５５、中央演算部５６、表示部５７から構成されている。

電圧検出部５３は、入力端子５０から入力された被測定信号の電圧を検出する。この電圧検出部５３で検出された電圧を表す電圧値は、電力演算部５５に送られる。電流検出部５４は、入力端子５０から入力された被測定信号の電流を検出する。この電流検出部５４で検出された電流を表す電流値は電力演算部５５に送られる。

電力演算部５５は、電圧検出部５３から送られくる電圧値と電流検出部５４から送られてくる電流値とを乗算し、電力を算出する。この電力演算部５５で算出された電力を表す電力値は、中央演算部５６に送られる。中央演算部５６は、電力演算部５５から送られてくる電力値を累積加算し、表示部５７に送る。これにより、表示部５７に、使用累積電力量が表示される。

なお、関連する技術として、特許文献１は、過電流警報機能付電子式電力量計を開示している。この過電流警報機能付電子式電力量計は、負荷電圧及び負荷電流を検出して消費電力を測定する電子式電力量計であって、検出した負荷電流を基準値と比較し、負荷電流が基準値より大きい場合、出力信号を発生する比較手段と、この比較手段からの出力信号に応答して配電線に搬送波信号を送信する搬送波信号送信手段と、配電線に接続され、搬送波送信手段から配電線に送信された搬送波信号を受信して警報を発生する警報発生手段と、搬送波送信手段から配電線に送信された搬送波信号が外部にもれることを防止するブロッキングフィルタを備えている。
特開平０４−１６８９３７号公報

ところで、近年は、一般家庭で使用される電化製品は、時計を内蔵したものが主流となっており、また、家庭用パーソナルコンピュータの普及も目覚ましい。従って、サービスブレーカが動作することによる停電は、電化製品や家庭用パーソナルコンピュータの継続的な動作を阻害し、需要家にとって非常に不都合である。

また、サービスブレーカの電流容量は６０Ａまでであるので、それ以上の電流を契約する場合は家庭内の配電盤設備等により契約電流の大きさが決められるが、その多くは家庭内のため、設備変更の届出がないと契約を変更できない。

更に、低圧電力の需要家である一般家庭において、電化製品の増減による契約電流の変更や引越し等によって需要家が変わることによる契約電流の変更が発生した場合、サービスブレーカを取り替える工事が必要であり、非効率的及び非経済的である。以上のように、サービスブレーカが存在することに起因する種々の問題が発生している。

本発明は、上述した問題を解消するためになされたものであり、その課題は、電力設備及び工事費用を低減し、また、適正な契約電流の大きさを容易に判断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。

上記課題を達成するために、本発明に係る電子式電力量計は、電力供給設備から負荷に供給される電圧及び電流とに基づいて電力を算出する電力演算部と、前記電力演算部で算出された電力を累積加算して電力量を求め、且つ前記電力演算部で算出された電力の所定時間間隔における平均値である需要電力を前記所定時間間隔毎に求め、前記需要電力が複数の区分の何れに属するかを求める中央演算部と、前記中央演算部で求められた需要電力区分を表示する需要電力表示部とを備えることを特徴とする。

また、前記中央演算部は、更に、前記所定時間間隔毎に求められる需要電力の最大値が属する区分を最大需要電力区分として記憶し、前記需要電力表示部は、更に、前記中央演算部に記憶されている最大需要電力区分を表示することを特徴とする。

本発明によれば、予め設定された所定時間間隔毎の使用量である需要電力を計測し、この需要電力の現在区分及び過去の最大需要電力区分を表示するように構成したので、サービスブレーカによる供給電力の制限を加えなくても、適正な契約電流の大きさによる電力の供給が可能になり、サービスブレーカを廃止することができる。その結果、電力設備及び工事費を低減して電力を効率的及び経済的に供給することができる。

本発明によれば、電力設備及び工事費用を低減し、また、適正な契約電流の大きさを容易に判断することができる電子式電力量計を提供できる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は本発明の第１の実施の形態に係る電子式電力量計の構成を示すブロック図である。この電子式電力量計３は、電力供給設備１から配電線２を介して供給される被測定信号を入力端子３０から取り込んで使用電力量を計量する。また、前記被測定信号は、入力端子３０、導体３２、出力端子３１を介して屋内の負荷４に供給される。

電子式電力量計３は、入力端子３０、出力端子３１、導体３２、電圧検出部３３、電流検出部３４、電力演算部３５、中央演算部３６、設定部３７、時計機構３８、電力量表示部３９及び需要電力表示部４０から構成されている。

電圧検出部３３は、入力端子３０から入力された被測定信号の電圧を検出する。この電圧検出部３３で検出された電圧を表す電圧値は、電力演算部３５に送られる。電流検出部３４は、入力端子３０から入力された被測定信号の電流を検出する。この電流検出部３４で検出された電流を表す電流値は電力演算部３５に送られる。

電力演算部３５は、電圧検出部３３から送られくる電圧値と電流検出部３４から送られてくる電流値とを乗算し、電力を算出する。この電力演算部３５で算出された電力を表す電力値は、中央演算部３６に送られる。

中央演算部３６は、例えばマイクロコンピュータから構成されている。この中央演算部３６は、電力演算部３５から送られてくる電力値に基づいて電力量及び需要電力を算出し、電力量表示部３９及び需要電力表示部４０にそれぞれ送る。ここで、電力量とは、需要家が消費した電力量（単位はｋＷｈ）をいう。この電力量は、電力演算部３５から送られてくる電力値を累積加算することにより得られる。また、需要電力とは、所定時間、例えば１５分や３０分といった短い時間における電力の平均値（単位はｋＷ）である。この需要電力は、電力演算部３５から送られてくる電力値を所定時間の間累積加算し、累積加算の結果を所定時間で除算することにより得られる。

また、この中央演算部３６は、図示しないメモリに最大需要電力を記憶する。最大需要電力とは、過去に中央演算部３６で算出された需要電力の最大値をいう。また、中央演算部３６は、求められた需要電力が複数の区分の何れに属するかを求めたり、需要電力の最大値が属する区分を最大需要電力区分としてメモリに記憶する。この中央演算部３６で行われる処理の詳細は、後にフローチャートを参照しながら説明する。

設定部３７は、種々のデータを中央演算部３６に設定するために使用される。具体的には、設定部３７は、図示しないメモリに記憶された最大需要電力区分を消去したり、需要電力や需要電力区分を算出するための所定時間（需要電力計測時間）を設定したり、時刻を設定するために使用される。本発明の初期化手段は、この設定部３７により構成されている。

時計機構３８は、時刻を計時する。この時計機構３８は、需要電力や需要電力区分を算出する時間帯を判断するために使用される。また、昼間電力と夜間電力とを区別して使用する契約が需要家と電力会社との間でなされている場合には、昼間時間帯及び夜間時間帯を判断するために使用される。この時計機構３８で計時されている時刻は、中央演算部３６及び電力量表示部３９に送られる。

電力量表示部３９は、図２に示すように、例えば７セグメントのＬＥＤから構成されており、中央演算部３６で算出された積算の電力量を表示する。また、この電力量表示部３９は、昼間電力と夜間電力とを区別して使用する契約が需要家と電力会社との間でなされている場合は、現在の時間帯を表示する。この場合、昼間時間帯（例えば７時〜２３時）が「１」、夜間時間帯（例えば２３時〜７時）が「２」として表示される。更に、電力量表示部３９は、時計機構３８から送られてくる現在の時刻を表示する。

需要電力表示部４０は、中央演算部３６で求められた需要電力区分を表示したり、中央演算部３６に記憶されている最大需要電力区分を表示する。具体的には、需要電力表示部４０は、１．０ｋＷ、１．５ｋＷ、２．０ｋＷ、３．０ｋＷ、４．０ｋＷ、５．０ｋＷ及び６．０ｋＷといった７つの区分にそれぞれ対応する７個のＬＥＤから構成されている。この需要電力表示部４０は、現在の需要電力区分を、７つのＬＥＤの何れかを点滅させることにより表示する。また、この需要電力表示部４０は、最大需要電力区分を、７つのＬＥＤの何れかを点灯させることにより表示する。

次に、以上のように構成される本発明の第１の実施の形態に係る電子式電力量計の動作を、中央演算部３６で実行される処理を中心にして、図３に示すフローチャートを参照しながら説明する。

まず、電力値の取り込みが行われる（ステップＳ１０）。即ち、中央演算部３６は、電力演算部３５から電力値を取り込む。次に、電力値が電力量カウンタに累積加算（積算）される（ステップＳ１１）。電力量カウンタは、中央演算部３６に含まれる図示しないメモリに設けられたカウンタであり、電力量の積算カウンタとして使用される。

次に、電力量表示が行われる（ステップＳ１２）。即ち、中央演算部３６は、電力量カウンタの内容を電力量表示部３９に送る。これにより、図２に示すように、現在までの電力の積算使用量が電力量表示部３９に表示される。

次に、ステップＳ１０で取り込まれた電力値が需要電力カウンタに積算される（ステップＳ１３）。需要電力カウンタは、中央演算部３６に含まれる図示しないメモリに設けられたカウンタであり、需要電力を算出するための作業用カウンタとして使用される。

次に、需要電力を算出するための所定時間（需要電力計測時間）が経過したかどうかが調べられる（ステップＳ１４）。即ち、中央演算部３６は、前回の需要電力算出処理時に時計機構３８から取り込んで記憶されている時刻と時計機構３８から今回取り込んだ時刻とを比較し、図示しないメモリに設けられた需要電力計測時間レジスタに記憶されている所定時間（例えば３０分）が経過したかどうかを調べる。このステップＳ１４で、所定時間が経過していないことが判断されると、需要電力処理（ステップＳ１５〜Ｓ１９）はスキップされる。

このステップＳ１４で、所定時間が経過していることが判断されると、需要電力処理が実行される。この需要電力処理では、まず、需要電力が算出される（ステップＳ１５）。具体的には、需要電力カウンタの内容が所定時間（例えば３０分）で除算され、所定時間における電力の平均値が求められる。この求められた平均値が需要電力である。

次に、求められた需要電力区分が算出される（ステップＳ１６）。具体的には、求められた需要電力が、１．０ｋＷから１．５ｋＷ未満、１．５ｋＷから２．０ｋＷ未満、２．０ｋＷから３．０ｋＷ未満、３．０ｋＷから４．０ｋＷ未満、４．０ｋＷから５．０ｋＷ未満、５．０ｋＷから６．０ｋＷ未満及び６．０ｋＷ以上の何れの区分に属するかが求められる。

次に、ステップＳ１６で求められた需要電力区分が点滅表示される（ステップＳ１７）。即ち、中央演算部３６は、ステップＳ１６で求められた需要電力区分に対応するＬＥＤを点滅させる信号を需要電力表示部４０に送る。これにより需要電力表示部４０の現在の需要電力区分に対応するＬＥＤが点滅する。

次に、需要電力は過去最大であるかどうかが調べられる（ステップＳ１８）。即ち、中央演算部３６は、ステップＳ１５で求めらた需要電力が、図示しないメモリに設けられた最大需要電力レジスタに格納されている最大需要電力より大きいかどうかを調べる。

このステップＳ１８で、需要電力は過去最大であることが判断されると、その最大需要電力区分の点灯表示が行われる（ステップＳ１９）。即ち、中央演算部３６は、ステップＳ１６で求められた区分に対応するＬＥＤを点灯させる信号を需要電力表示部４０に送る。これにより、需要電力表示部４０の最大需要電力区分に対応するＬＥＤが点灯する。ステップＳ１８で、需要電力は過去最大でないことが判断されると、ステップＳ１９の処理はスキップされる。

以上の需要電力処理により、需要家及び電力会社は、需要電力表示部４０の点滅するＬＥＤを見ることにより、現在使用している電力の大きさを知ることができ、点灯されたＬＥＤを見ることにより、過去の最大需要電力を知ることができる。その結果、需要家及び電力会社は、これを基に契約電流の大きさを決定できるので、サービスブレーカによる供給電力の制限を加えなくても、適正な契約電流の大きさによる電力の供給が可能になる。

次に、初期化指令があるかどうかが調べられる（ステップＳ２０）。即ち、中央演算部３６は、設定部３７から初期化指令が送られてきたかどうかを調べる。そして、初期化指令があることが判断されると、最大需要電力区分がクリアされる（ステップＳ２１）。具体的には、最大需要電力カウンタの内容がクリアされる。この構成により、最大需要電力カウンタに記憶されている過去の最大需要電力区分を表すデータは、設定部３７の操作からの指令でクリアできるので、契約変更時の電子式電力量計の交換作業をなくすことができる。

次に、時刻設定指令があるかどうかが調べられる（ステップＳ２２）。即ち、中央演算部３６は、設定部３７から時刻設定指令が送られてきたかどうかを調べる。そして、時刻設定指令があることが判断されると、時刻設定処理が行われる（ステップＳ２３）。この時刻設定処理では、中央演算部３６は、設定部３７から送られてくる時刻データを時計機構３８に送る。これにより、時計機構３８は、時刻データによって指定された時刻から計時を再開する。

次に、時間変更指令があるかどうかが調べられる（ステップＳ２４）。即ち、中央演算部３６は、設定部３７から時間変更指令が送られてきたかどうかを調べる。そして、時間変更指令があることが判断されると、需要電力計測時間の変更処理が行われる（ステップＳ２５）。この需要電力計測時間の変更処理では、中央演算部３６は、設定部３７から送られてくる時間データを需要電力計測時間レジスタに格納する。これにより、以後の需要電力処理は、需要電力計測時間レジスタに格納された時間間隔で実行されることになる。

その後、シーケンスはステップＳ１０に戻り、以下同様の処理が繰り返される。ステップＳ２４で、時間変更指令がないことが判断された場合も、シーケンスはステップＳ１０に戻り、以下同様の処理が繰り返される。

以上説明したように、第１の実施の形態に係る電子式電力量計によれば、現在の使用量を表す需要電力区分及び過去の最大需要電力区分を表示するように構成したので、需要家及び電力会社は、これを基に契約電流の大きさを決定きる。従って、サービスブレーカによる供給電力の制限を加えなくても、適正な契約電流の大きさによる電力の供給が可能になるので、サービスブレーカを廃止することができる。その結果、電力設備及び工事費用を削減することができ、資源の効率的な使用を達成できる。また、電力供給設備の投資増加を抑制して経済化を図ることができる。

本発明の第２の実施の形態は、時間帯によって需要電力処理を中止するように構成したものである。需要家と電力会社との間では、昼間時間帯と夜間時間帯とで異なる電力料金の契約が行われる場合がある。この場合、夜間時間帯の電力消費を奨励することが好ましい。

第２の実施の形態に係る電子式電力量計の構成は、図１及び図２を参照しながら既に説明した第１の実施の形態の構成と同じであるので、説明は省略する。

次に、本発明の第２の実施の形態に係る電子式電力量計の動作を、中央演算部３６で実行される処理を中心にして、図４に示すフローチャートを参照しながら説明する。なお、以下では、第１の実施の形態の処理（図３参照）と同じ処理の部分には第１の実施の形態と同じ符号を付して説明を省略又は簡単化する。

図４のフローチャートに示す電力値の取り込み（ステップＳ１０）、電力値の電力量カウンタへの積算（ステップＳ１１）、電力量表示（ステップＳ１２）及び電力値の需要電力カウンタへの積算（ステップＳ１３）の各処理は、第１の実施の形態における処理と同じである。

以上の処理が終了すると、計測時間帯であるかどうかが調べられる（ステップＳ３０）。計測時間帯であるかどうかは、需要家と電力会社との間で予め取り決められた昼間時間帯であるかどうか、例えば７時から２３時の間であるかどうかに基づいて判断することができる。或いは、需要家と電力会社との間で深夜電力を使用する旨の契約がなされている場合は、昼間時間帯（例えば７時〜２３時）、つまり電力量表示部３９に時間帯として「１」が表示されているかどうかによって判断することができる。中央演算部３６は、時計機構３８から現在の時刻を読み出し、計測時間帯であるかどうかを判断する。

ステップＳ３０で、計測時間帯であることが判断されると、ステップＳ１４〜ステップＳ１９の需要電力処理が実行され、計測時間帯でないことが判断されると、需要電力処理はスキップされる。以降の処理は、第１の実施の形態における処理と同じである。

以上説明したように、本発明の第２の実施の形態に係る電子式電力量計によれば、現在の時刻が計測時間帯、つまり昼間時間帯である場合にのみ需要電力処理を実行するように構成したので、夜間時間帯は需要電力処理がなされない。従って、夜間に多くの電力を使用しても需要家と電力会社との間の電力契約に反映されないので、夜間電力をより多く使用することができる。その結果、昼間に使用される電力の抑制を促し、電力供給の平準化に寄与し、電力の効率的及び経済的な供給を行うことができる。

なお、上述した第１及び第２の実施の形態では、需要電力を算出して現在の需要電力区分及び過去の最大需要電力区分を表示し、需要家と電力会社の電力契約に資するように構成したが、一定時間の電力量及び電流値に基づいて需要家と電力会社の電力契約に資するように構成することもできる。

また、上述した第１及び第２の実施の形態では、電力演算部３５と中央演算部３６とを別個に設けているが、電力演算部３５の機能を中央演算部３６に含めて構成することもできる。この場合、電圧検出部３３から送られてくる電圧値と電流検出部３４から送られてくる電流値との乗算は、中央演算部３６で行うように構成できる。

また、上述した第１及び第２の実施の形態では、電力量表示部３９と需要電力表示部４０とを別個に設けているが、これらを一体化し、電力量表示部３９に表示されるべき内容と需要電力表示部４０に表示されるべき内容とを１つの表示部内に表示するように構成することもできる。この構成によれば、電子式電力量計の構造の簡単化及び低廉化を実現できる。

また、中央演算部３６に格納されている最大需要電力区分のクリアは、設定部３７から初期化指令を送出することにより行うように構成したが、電子式電力量計に有線又は無線による通信インタフェースを追加し、最大需要電力区分のクリアは、通信インタフェースを介して行うように構成できる。この構成によれば、設定部３７を電子式電力量計に設ける必要がないので、電子式電力量計の構造の簡単化及び低廉化を実現できる。

更に、電子式電力量計の時刻設定及び需要電力計測時間の設定は、設定部３７で行うように構成したが、需要電力計測時間は固定値として中央演算部３６に含まれる図示しないメモリに予め設定しておき、設定不可能項目とすることもできる。

特に、低圧電力の需要家である一般家庭において適用可能である。

本発明の第１及び第２の実施の形態に係る電子式電力量計の構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施の形態に係る電子式電力量計の外観正面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る電子式電力量計の動作を説明するためのフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態に係る電子式電力量計の動作を説明するためのフローチャートである。 従来の電子式電力量計を説明するための図である。

符号の説明

１ 電力供給設備
２ 配電線
３ 電子式電力量計
４ 負荷
３０ 入力端子
３１ 出力端子
３２ 導体
３３ 電圧検出部
３４ 電流検出部
３５ 電力演算部
３６ 中央演算部
３７ 設定部
３８ 時計機構
３９ 電力量表示部
４０ 需要電力表示部

Claims (6)

1. 電力供給設備から負荷に供給される電圧及び電流とに基づいて電力を算出する電力演算部と、
   前記電力演算部で算出された電力を累積加算して電力量を求め、且つ前記電力演算部で算出された電力の所定時間間隔における平均値である需要電力を前記所定時間間隔毎に求め、前記需要電力が複数の区分の何れに属するかを求める中央演算部と、
   前記中央演算部で求められた需要電力区分を表示する需要電力表示部と、
   を備えることを特徴とする電子式電力量計。
2. 前記中央演算部は、更に、前記所定時間間隔毎に求められる需要電力の最大値が属する区分を最大需要電力区分として記憶し、
   前記需要電力表示部は、更に、前記中央演算部に記憶されている最大需要電力区分を表示することを特徴とする請求項１記載の電子式電力量計。
3. 前記中央演算部に記憶された最大需要電力区分を消去する初期化手段を更に備えることを特徴とする請求項２記載の電子式電力量計。
4. 前記需要電力区分を求めるための前記所定時間間隔を変更する設定部を更に備えることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載の電子式電力量計。
5. 時刻を計時する時計機構を更に備え、
   前記中央演算部は、前記時計機構が所定の時間帯であることを示している間のみ前記需要電力区分を算出することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載の電子式電力量計。
6. 前記中央演算部は、前記電力演算部で算出された電力を時間帯別に累積加算して電力量を求め、且つ前記需要電力区分の算出の可否を前記時間帯毎に判断することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の電子式電力量計。
   

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