JP6115862B2 - Sensor unit, power measurement unit and power measurement system - Google Patents
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Description
本発明は、分電盤内などにおける回路に取り付けられて電流を計測するセンサユニット、当該センサユニットと接続されて回路の電力を計測する電力計測ユニット、及びこれらセンサユニット及び電力計測ユニットを用いる電力計測システムに関する。 The present invention relates to a sensor unit that is attached to a circuit in a distribution board or the like and measures a current, a power measurement unit that is connected to the sensor unit and measures the power of the circuit, and power that uses the sensor unit and the power measurement unit It relates to a measurement system.
従来より、住宅内やビルディングなどの施設に設けられた分電盤内における回路の電力を計測する際、変流器（ＣＴ：Current Transformer)が用いられる。一般的に、この変流器の受け側回路には電力計測ユニットが接続され、この電力計測ユニットは、変流器と接続される回路に負担抵抗を挿入して、この負担抵抗の両端の電圧を検出することで電流値を計測して電力演算を行う。 Conventionally, a current transformer (CT) is used when measuring the power of a circuit in a distribution board provided in a facility such as a house or a building. Generally, a power measuring unit is connected to the receiving circuit of this current transformer, and this power measuring unit inserts a burden resistor into the circuit connected to the current transformer, and the voltage across this burden resistor. By detecting the current value, the current value is measured to calculate the power.
分電盤内における回路の電力計測には、従来、大きな電流が流れる主幹回路のみを計測する場合が殆どであったが、近年の消費電力の「見える化」の実現などのため、主幹回路から分岐された複数の分岐回路の電力も計測する必要がある。 In the past, most of the power measurement of the circuit in the distribution panel has been to measure only the main circuit through which a large current flows. However, in order to realize “visualization” of power consumption in recent years, It is also necessary to measure the power of a plurality of branched branch circuits.
このような電力計測システムの一例について図６を参照して説明する。電力計測システム１００では、負荷１０１が接続された分岐回路の電流計測において出力電流が数十ｍＡ程度である小型の変流器１０２（小型ＣＴ）が用いられる。変流器１０２の受け側回路には電力計測ユニット１０３が接続されている。電力計測ユニット１０３は、分電盤内の所定箇所に設置されて変流器１０２が設置された各回路の電力を計測する。また、電力計測ユニット１０３は、通信線を介してモニタを有するパソコンなどの外部の監視装置１０４に対して電力演算値を出力する。 An example of such a power measurement system will be described with reference to FIG. In the power measurement system 100, a small current transformer 102 (small CT) having an output current of about several tens of mA in current measurement of a branch circuit to which a load 101 is connected is used. A power measurement unit 103 is connected to the receiving circuit of the current transformer 102. The power measurement unit 103 is installed at a predetermined location in the distribution board and measures the power of each circuit where the current transformer 102 is installed. The power measurement unit 103 outputs a power calculation value to an external monitoring device 104 such as a personal computer having a monitor via a communication line.
また、図７（ａ）に示すような、多回路の電力計測を行う多回路電力装置１１０も開示されている（例えば、特許文献１参照）。この多回路電力装置１１０は、電力値の演算を行う電力演算回路１１１や、電路の電圧検出を行う電圧変換回路１１２を備え、分岐回路に取り付けられた複数の小型の変流器１１３と接続されている。 Further, a multi-circuit power device 110 that performs multi-circuit power measurement as shown in FIG. 7A is also disclosed (see, for example, Patent Document 1). The multi-circuit power device 110 includes a power calculation circuit 111 that calculates a power value and a voltage conversion circuit 112 that detects a voltage of an electric circuit, and is connected to a plurality of small current transformers 113 attached to a branch circuit. ing.
そして、図７（ｂ）に示すような、個別計測装置１２０のそれぞれに電源回路を設ける必要がなく、データを一括して収集できる多回路電力計測装置も開示されている（例えば、特許文献２参照）。この多回路電力計測装置は、ＣＴ１２１と接続され、電力演算回路１２２を有する複数の個別計測装置１２０を備える。個別計測装置１２０は、電圧信号を、主装置１２３からアナログ信号線である電圧線１２４を介して受信して電力演算する機能を有している。 A multi-circuit power measuring device that collects data in a lump without disposing a power circuit for each individual measuring device 120 as shown in FIG. 7B is also disclosed (for example, Patent Document 2). reference). This multi-circuit power measurement device includes a plurality of individual measurement devices 120 connected to the CT 121 and having a power calculation circuit 122. The individual measuring device 120 has a function of receiving a voltage signal from the main device 123 via the voltage line 124 that is an analog signal line and calculating power.
しかしながら、上述の電力計測システム１００や特許文献１に示すように、分電盤内の複数の分岐回路それぞれに複数（数十個など）の変流器が取り付けられる場合、計測回路数が非常に多くなり、変流器の取り付けや配線の取り回しなど施工が非常に複雑になる。 However, as shown in the above-described power measurement system 100 and Patent Document 1, when a plurality of current transformers (several tens) are attached to each of a plurality of branch circuits in the distribution board, the number of measurement circuits is very large. The number of installations becomes very complex, including the installation of current transformers and the handling of wiring.
また、変流器との接続にアナログ信号線が用いられる場合、電流信号に外来ノイズなどが重畳しやすく、耐ノイズ性を十分配慮した回路設計が必要となってくる。具体的には、シールド線を用いるなどの対策が必要であり、部品コストが高くなるほか、使用される信号線が太くなるため、取り扱いにくくなるという問題がある。 In addition, when an analog signal line is used for connection to a current transformer, external noise or the like is easily superimposed on the current signal, and circuit design with sufficient consideration for noise resistance becomes necessary. Specifically, measures such as the use of a shielded wire are necessary, which increases the cost of components and increases the signal line used, which makes it difficult to handle.
さらに、複数の変流器が取り付けられた多回路の電力演算を、スター型配線などを用いて一の電力計測ユニットで集中して行う場合、当該電力計測ユニットにおいて多数の変流器からの信号線を受けるための多数の接続端子が必要となり、大型化の要因となっている。 Furthermore, when multi-circuit power calculations with multiple current transformers are performed in a single power measurement unit using star-type wiring, etc., signals from a number of current transformers in the power measurement unit. A large number of connection terminals are required to receive the wire, which is a cause of an increase in size.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、電力の計測回路数が非常に多い場合においても、配線の施工性や耐ノイズ性を向上させ、且つ高精度な電力値演算を可能にした小型のセンサユニット及び電力計測ユニットを提供することを目的とする。また、これらセンサユニット及び電力計測ユニットを用いる電力計測システムを提供することをも目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and even when the number of power measuring circuits is very large, it improves wiring workability and noise resistance, and enables high-precision power value calculation. An object of the present invention is to provide a small sensor unit and a power measurement unit. It is another object of the present invention to provide a power measurement system using these sensor unit and power measurement unit.
上記目的を達成するために本発明は、回路の電流を計測する機能を有するセンサユニットであって、計測対象となる回路に取り付けられる電流検出部と、前記電流検出部が取り付けられた回路の電力を計測する電力計測ユニットから送信され、電流信号と電圧信号の時間的な同期を取るための同期信号を受信する信号受信部と、前記電流検出部において計測されたアナログ電流値を、前記同期信号の同期タイミングに基づいてデジタル電流値に変換するＡＤ変換部と、前記デジタル電流値、及び前記デジタル電流値を用いて算出された所定の電気量のデジタル値の少なくとも一方を前記電力計測ユニットに出力するように制御する制御部と、を備え、前記電力計測ユニットからデジタル電圧値を取得し、当該デジタル電圧値と同期したデジタル電流値との乗算を行い、前記所定の電気量のデジタル値としてのデジタル電力値を演算する電力演算部をさらに備え、前記制御部は、当該デジタル電力値を、前記電力計測ユニットに出力することを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, the present invention provides a sensor unit having a function of measuring a current of a circuit, a current detection unit attached to a circuit to be measured, and power of the circuit to which the current detection unit is attached. A signal receiving unit that receives a synchronization signal that is transmitted from a power measurement unit that measures time and synchronizes a current signal and a voltage signal, and an analog current value measured by the current detection unit, the synchronization signal AD converter that converts the current value into a digital current value based on the synchronization timing, and outputs at least one of the digital current value and a digital value of a predetermined electric quantity calculated using the digital current value to the power measurement unit and a control unit for controlling to, and to get the digital voltage value from the power measurement unit, synchronized with the digital voltage value digital Performs multiplication between the current value, further comprising a power calculator for calculating a digital power value as a digital value of a predetermined quantity of electricity, the control unit, to output the digital power value, the power measurement unit It is characterized by.
このセンサユニットにおいて、隣接する前記センサユニット間は渡り配線で接続されることが好ましい。 In this sensor unit, it is preferable that the adjacent sensor units are connected by a crossover wiring.
このセンサユニットにおいて、前記デジタル電流値及び前記所定の電気量のデジタル値を記憶する記憶部をさらに備え、前記制御部は、前記記憶部に一時的にバッファリングされた前記デジタル電流値及び前記所定の電気量のデジタル値の少なくとも一方を、所定タイミングにおいて、前記電力計測ユニットに一括して出力するように制御することが好ましい。 The sensor unit further includes a storage unit that stores the digital current value and the digital value of the predetermined electric quantity, and the control unit is configured to temporarily buffer the digital current value and the predetermined amount in the storage unit. It is preferable to control so that at least one of the digital values of the quantity of electricity is collectively output to the power measurement unit at a predetermined timing.
このセンサユニットにおいて、前記所定のタイミングは、前記信号受信部において前記電力計測ユニットから前記デジタル電流値又は前記所定の電気量のデジタル値の送信を要求する要求信号を受信したタイミング、又は前記同期信号の受信後における定期的なタイミングであることが好ましい。 In this sensor unit, the predetermined timing is the timing at which the signal receiving unit receives a request signal for requesting transmission of the digital current value or the digital value of the predetermined electric quantity from the power measurement unit, or the synchronization signal. It is preferable that it is a periodic timing after receiving.
このセンサユニットにおいて、計測対象となる回路に取り付けられる毎に、通信用アドレスの割り振りを要求するアドレス設定要求を前記電力計測ユニットに対して送信すると共に、アドレス設定用信号であるパルス信号を受信した場合には、当該パルス信号のパルス幅に所定幅のパルスを追加し、接続された他のセンサユニットにアドレス設定用信号として送信するアドレス設定部をさらに備え、前記アドレス設定用の信号線は、渡り配線で接続されることが好ましい。 In this sensor unit, every time it is attached to a circuit to be measured, an address setting request for requesting allocation of a communication address is transmitted to the power measuring unit, and a pulse signal that is an address setting signal is received. In this case, a pulse having a predetermined width is added to the pulse width of the pulse signal, and the address setting unit further transmits an address setting signal to another connected sensor unit, and the address setting signal line includes: It is preferable to connect with a crossover wiring.
このセンサユニットにおいて、前記デジタル電流値及び前記所定の電気量のデジタル値を圧縮するデータ圧縮部をさらに備え、前記制御部は、前記データ圧縮部で圧縮されたデータを、前記電力計測ユニットに出力するように制御することが好ましい。 The sensor unit further includes a data compression unit that compresses the digital current value and the digital value of the predetermined electric quantity, and the control unit outputs the data compressed by the data compression unit to the power measurement unit. It is preferable to control so as to.
このセンサユニットにおいて、前記データ圧縮部は、電流波形の特徴量及び同一波形の継続時間に基づいてデジタル電流値及び前記所定の電気量のデジタル値を圧縮することが好ましい。 In this sensor unit, it is preferable that the data compression unit compresses the digital current value and the digital value of the predetermined electric quantity based on the feature amount of the current waveform and the duration of the same waveform.
このセンサユニットにおいて、発報部を備え、前記制御部は、電流値に異常が検出された場合、前記発報部における発報動作を作動させるように制御することが好ましい。 In this sensor unit, it is preferable that a reporting unit is provided, and the control unit performs control so as to activate a reporting operation in the reporting unit when an abnormality is detected in the current value.
このセンサユニットにおいて、前記制御部は、前記デジタル電流値及び前記所定の電気量のデジタル値以外のデジタル物理量を、前記電力計測ユニットに出力するように制御することが好ましい。 In this sensor unit, it is preferable that the control unit performs control so that a digital physical quantity other than the digital current value and the digital value of the predetermined electric quantity is output to the power measurement unit.
このセンサユニットにおいて、前記制御部は、電線にデジタル情報を重畳させる電力線通信方式を用いることが好ましい。 In this sensor unit, the control unit preferably uses a power line communication method in which digital information is superimposed on an electric wire.
このセンサユニットにおいて、その筐体において、他のセンサユニットと相互に嵌合するための嵌合部を有することが好ましい。 In this sensor unit, it is preferable that the housing has a fitting portion for fitting with another sensor unit.
また、上記目的を達成するために本発明は、多回路の電力を計測するための電力計測ユニットであって、計測対象となる回路から電圧信号を検出する電圧検出部と、前記何れか一項に記載のセンサユニットに、定期的に、電流信号と電圧信号の時間的な同期を取るための同期信号を送信する信号送信部と、前記電圧検出部が受信したアナログ電圧値を、前記同期信号の同期タイミングに基づいてデジタル電圧値に変換するＡＤ変換部と、前記センサユニットから、前記同期信号に基づいて前記デジタル電圧値と時間的に同期されたデジタル電流値、及び前記デジタル電流値を用いて算出された所定の電気量のデジタル値の少なくとも一方を受信する信号受信部と、前記デジタル電流値、及び前記デジタル電圧値の各信号を用いて電力値を算出する電力演算部と、を備えることを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, the present invention provides a power measurement unit for measuring the power of a multi-circuit, the voltage detection unit detecting a voltage signal from a circuit to be measured, and any one of the above The signal transmission unit that periodically transmits a synchronization signal for synchronizing the current signal and the voltage signal to the sensor unit described in the above, and the analog voltage value received by the voltage detection unit is converted into the synchronization signal. An AD conversion unit that converts the digital voltage value based on the synchronization timing of the digital signal value, a digital current value that is temporally synchronized with the digital voltage value based on the synchronization signal, and the digital current value from the sensor unit The power value is calculated using the signal receiving unit that receives at least one of the digital values of the predetermined amount of electricity calculated in the above, and each signal of the digital current value and the digital voltage value. A power calculating section that is characterized in that comprises a.
この電力計測ユニットにおいて、前記信号送信部は、少なくとも前記同期信号、当該同期信号と時間的に同期されたデジタル電圧値を含むシリアルデータを前記センサユニットに送信し、前記信号受信部は、前記所定の電気量のデジタル値として、前記センサユニットで演算されたデジタル電力値を受信することが好ましい。 In this power measurement unit, the signal transmission unit transmits serial data including at least the synchronization signal and a digital voltage value temporally synchronized with the synchronization signal to the sensor unit, and the signal reception unit includes the predetermined signal It is preferable to receive a digital power value calculated by the sensor unit as a digital value of the amount of electricity.
この電力計測ユニットにおいて、前記電力計測ユニットと複数の前記センサユニットとはカスケード接続されることが好ましい。 In the power measurement unit, the power measurement unit and the plurality of sensor units are preferably cascade-connected.
この電力計測ユニットにおいて、前記センサユニットに送信するデータを圧縮するデータ圧縮部をさらに備え、前記信号送信部は、前記データ圧縮部で圧縮されたデータを、前記センサユニットに送信することが好ましい。 Preferably, the power measurement unit further includes a data compression unit that compresses data to be transmitted to the sensor unit, and the signal transmission unit transmits the data compressed by the data compression unit to the sensor unit.
この電力計測ユニットにおいて、前記データ圧縮部は、電圧波形の特徴量に基づいてデジタル電圧値を圧縮することが好ましい。 In this power measurement unit, it is preferable that the data compression unit compresses a digital voltage value based on a feature amount of a voltage waveform.
この電力計測ユニットにおいて、前記信号送信部及び前記信号受信部は、電線にデジタル情報を重畳させる電力線通信方式を用いることが好ましい。 In this power measurement unit, it is preferable that the signal transmission unit and the signal reception unit use a power line communication method in which digital information is superimposed on an electric wire.
また、上記目的を達成するために本発明は、前記何れかに記載のセンサユニットと、前記何れかに記載の電力計測ユニットとを備える電力計測システムであることを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, the present invention is a power measurement system including any one of the sensor units described above and the power measurement unit described above.
本発明に係るセンサユニットは、電力計測ユニットから電圧信号と時間的な同期をとるための同期信号を受信し、当該同期信号の同期タイミングに基づいて電流検出部において計測されたアナログ電流値をデジタル電流値に変換する。そして、このデジタル電流値を、信号線を介して定期的に電力計測ユニットに送信する。この構成により、本発明では、電流計測用のセンサユニットを電力計測ユニットと別体とし、且つ多回路にセンサユニットを取り付ける場合においても、高精度で電力値演算を実行でき、また、配線の耐ノイズ性や施工性を向上できる。 The sensor unit according to the present invention receives a synchronization signal for temporal synchronization with the voltage signal from the power measurement unit, and digitally converts the analog current value measured in the current detection unit based on the synchronization timing of the synchronization signal. Convert to current value. Then, the digital current value is periodically transmitted to the power measurement unit via the signal line. With this configuration, in the present invention, even when the current measurement sensor unit is separated from the power measurement unit and the sensor unit is attached to multiple circuits, the power value calculation can be executed with high accuracy and the wiring resistance can be improved. Noise and workability can be improved.
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１に係るセンサユニット、電力計測ユニット、及び電力計測システムについて図面を参照して説明する。図１に示すように、電力計測システムＳは、複数のセンサユニット１Ａ〜１Ｃ（総称してセンサユニット１）、電力計測ユニット２を備え、例えば分電盤内などに配置される。この電力計測システムＳは、例えば一般住宅内やオフィスビル内において、分電盤から電力供給を受ける照明器具やパソコンなどの様々な負荷３の消費電力を監視して、電力の「見える化」を実現している。
(Embodiment 1)
A sensor unit, a power measurement unit, and a power measurement system according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, the power measurement system S includes a plurality of sensor units 1 </ b> A to 1 </ b> C (collectively sensor units 1) and a power measurement unit 2, and is disposed in, for example, a distribution board. This power measurement system S monitors the power consumption of various loads 3 such as lighting fixtures and personal computers that receive power supply from distribution boards in, for example, ordinary houses and office buildings, and makes the power visible. Realized.
センサユニット１は、回路の電流値を検出する電流検出部としての機能を有する。センサユニット１は、主幹回路から分岐した複数の分岐回路のそれぞれに配置されており、内部に備わる変流器（電流検出部）１０で計測されたアナログ電流値を、デジタル電流値として電力計測ユニット２に送信する。 The sensor unit 1 has a function as a current detection unit that detects a current value of the circuit. The sensor unit 1 is arranged in each of a plurality of branch circuits branched from the main circuit, and the power measurement unit uses an analog current value measured by a current transformer (current detection unit) 10 provided therein as a digital current value. 2 to send.
電力計測ユニット２は、分電盤内の所定箇所に設置されてセンサユニット１が設置された各回路の電力を計測する機能を有する。電力計測ユニット２は、センサユニット１と信号線４ａ，４ｂ、電線４ｃ，４ｄ（総称して配線４）を用いて接続され、また、通信線を介してパソコンなどの外部の監視装置（図示せず）に電力計測値を出力する。なお、監視装置は、各分岐回路の電力情報を管理し表示する監視ユニットであり、各負荷３の電力使用に関するデータ収集を行い、データ解析のためグラフなどの表示を行うことで電力使用量の「見える化」を実現する。 The power measuring unit 2 has a function of measuring power of each circuit that is installed at a predetermined location in the distribution board and in which the sensor unit 1 is installed. The power measurement unit 2 is connected to the sensor unit 1 using signal lines 4a and 4b, electric wires 4c and 4d (generally, wiring 4), and an external monitoring device (not shown) such as a personal computer via a communication line. Output the measured power value. The monitoring device is a monitoring unit that manages and displays the power information of each branch circuit, collects data related to the power usage of each load 3, and displays a graph or the like for data analysis to display the power usage amount. Realize “visualization”.
負荷３は、分岐回路に接続された駆動電圧１００Ｖや２００Ｖの照明器具やパソコンのほか、空調機器やＩＨ機器などの様々な電気機器である。 The load 3 is various electric devices such as an air-conditioning device and an IH device in addition to a lighting device or a personal computer with a driving voltage of 100 V or 200 V connected to the branch circuit.
信号線４ａは、データを送信するための信号線ＴｘＤとデータを受信するための信号線ＲｘＤとで構成され、センサユニット１と電力計測ユニット２との間でやり取りされるデジタル信号が流れる。信号線４ｂは、電線Ｌを流れる電流信号と電圧信号の時間的な同期を取るための同期信号が流れる同期信号線であり、この同期信号は、デジタル信号を用い、例えば同期タイミングに合わせたパルスを有している。信号線４ａ，４ｂにはデジタル信号が流されるため、外来ノイズに対する耐ノイズ性を向上させることができる。電線４ｃは、電源電圧線（Ｖｃｃ）であり、電線４ｄは、０Ｖ電圧線であるグランド（ＧＮＤ）線となる。 The signal line 4a includes a signal line TxD for transmitting data and a signal line RxD for receiving data, and a digital signal exchanged between the sensor unit 1 and the power measurement unit 2 flows. The signal line 4b is a synchronization signal line through which a synchronization signal for temporal synchronization between the current signal flowing through the electric wire L and the voltage signal flows. This synchronization signal uses a digital signal, for example, a pulse that matches the synchronization timing. have. Since digital signals are passed through the signal lines 4a and 4b, noise resistance against external noise can be improved. The electric wire 4c is a power supply voltage line (Vcc), and the electric wire 4d is a ground (GND) line that is a 0V voltage line.
また、センサユニット１Ａは、他のセンサユニット１Ｂ，１Ｃと渡り配線で接続され、電力計測ユニット２とカスケード接続（多段接続）される。このため、本実施の形態では、従来のように一の電力計測ユニット２と全てのセンサユニット１Ａ〜１Ｃとの間の配線４をスター型配線（たこ足配線）にする必要がなくなり、配線４の施工性を向上させて、誤結線を未然に防止できる。また、電線にデジタル情報を重畳させる方式である電力線通信（ＰＬＣ（Power Line Communication））方式を用いることで、センサユニット１及び電力計測ユニット２間の配線４の数を更に減らすこともできる。 In addition, the sensor unit 1A is connected to the other sensor units 1B and 1C via a jumper wiring, and is cascade-connected (multistage connection) to the power measurement unit 2. For this reason, in this Embodiment, it is not necessary to make the wiring 4 between the one electric power measurement unit 2 and all the sensor units 1A-1C like a conventional one, and wiring 4 It is possible to improve the workability and prevent erroneous connection. In addition, the number of wires 4 between the sensor unit 1 and the power measurement unit 2 can be further reduced by using a power line communication (PLC) method that superimposes digital information on the electric wires.
次に、本実施の形態１に係るセンサユニット１の機能構成に関して説明する。センサユニット１は、変流器１０、信号処理部１１、ＡＤ変換部１２、アドレスＳＷ１３、及び制御部１４を備える。 Next, the functional configuration of the sensor unit 1 according to the first embodiment will be described. The sensor unit 1 includes a current transformer 10, a signal processing unit 11, an AD conversion unit 12, an address SW 13, and a control unit 14.
変流器１０は、電流を検出するために各回路の電流を一定の割合で小さくして信号線を介して信号処理部１１に供給する。変流器１０は、比較的小さな電流の流れる各分岐回路を流れる分岐電流を分岐回路毎に定期的に計測するために設置され、分岐回路の電線の所定位置に取り付けられる。なお、電流検出手段としては、変流器２に限定されるものではなく、例えば、ホール素子やシャントなどを備える他の電流センサを用いても構わない。 In order to detect the current, the current transformer 10 reduces the current of each circuit at a constant rate and supplies the current to the signal processing unit 11 via the signal line. The current transformer 10 is installed to periodically measure a branch current flowing through each branch circuit through which a relatively small current flows for each branch circuit, and is attached to a predetermined position of the electric wire of the branch circuit. Note that the current detection means is not limited to the current transformer 2, and other current sensors including a Hall element, a shunt, or the like may be used, for example.
信号処理部１１は、変流器１０と接続される回路に挿入する負担抵抗を備え、変流器１０が設置された回路のアナログ電流値を計測する。ＡＤ変換部１２は、信号処理部１１において計測されたアナログ電流値を所定のサンプリング周期（例えば１ｍｓ）で、同期信号の同期タイミングに基づいてデジタル電流値に変換する。なお、このデジタル電流値は、一時的に制御部１４に備わるＲＡＭなどのメモリ部１５に蓄積（バッファリング）される。 The signal processing unit 11 includes a burden resistor to be inserted into a circuit connected to the current transformer 10 and measures an analog current value of a circuit in which the current transformer 10 is installed. The AD conversion unit 12 converts the analog current value measured by the signal processing unit 11 into a digital current value based on the synchronization timing of the synchronization signal at a predetermined sampling period (for example, 1 ms). The digital current value is temporarily stored (buffered) in a memory unit 15 such as a RAM provided in the control unit 14.
アドレスＳＷ１３は、例えばＤＩＰスイッチであり、各センサユニット１Ａ〜１Ｃのアドレス設定を実現し、アドレス設定は、例えばセンサユニット１の施工時に行う。 The address SW13 is a DIP switch, for example, and realizes address setting for each of the sensor units 1A to 1C. The address setting is performed, for example, when the sensor unit 1 is installed.
制御部１４は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）であり、信号送受信部１７において受信された同期信号の同期タイミングに基づいて変換されたデジタル電流値を、電力計測ユニット２に送信するように制御する。制御部１４は、メモリ部１５、データ圧縮部１６、及び信号送受信部１７を備える。 The control unit 14 is a central processing unit (CPU) and controls the digital current value converted based on the synchronization timing of the synchronization signal received by the signal transmission / reception unit 17 to be transmitted to the power measurement unit 2. . The control unit 14 includes a memory unit 15, a data compression unit 16, and a signal transmission / reception unit 17.
メモリ部１５は、ＡＤ変換部１２においてＡＤ変換されたデジタル電流値を一時的に記憶し、一時的に蓄積（バッファリング）されたデジタル電流値は、所定のタイミング（図２参照）で、電力計測ユニット２に一括してデジタル値として伝送される。これは、通信電文のヘッダや誤り訂正符号などが付加されるデジタル電流値を、ＡＤ変換部１２におけるＡＤ変換毎に電力計測ユニット２に伝送するとデータ送信効率が非常に悪くなるためである。従って、あるデータ量をメモリ部１５に一時的に蓄積し、所定のタイミングで電力計測ユニット２に一括して送信することにより、伝送効率を向上できる。 The memory unit 15 temporarily stores the digital current value AD-converted by the AD conversion unit 12, and the temporarily accumulated (buffered) digital current value is a power at a predetermined timing (see FIG. 2). It is transmitted to the measuring unit 2 as a digital value all at once. This is because if a digital current value to which a communication message header, an error correction code, or the like is added is transmitted to the power measurement unit 2 for each AD conversion in the AD conversion unit 12, the data transmission efficiency becomes very poor. Therefore, the transmission efficiency can be improved by temporarily storing a certain amount of data in the memory unit 15 and transmitting the data to the power measurement unit 2 at a predetermined timing.
データ圧縮部１６は、電力計測ユニット２へ送信するデジタル電流値を圧縮する。データ圧縮部１６は、例えば、電流波形のピーク値、位相差、実効値などの特徴量や同じ波形の継続時間や波形数などを抽出してデータ圧縮する。特に、計測対象の電流波形が交流波形の場合は、一定波形が繰り返されるため、必要な特徴量を抽出して圧縮データとして送信することで、伝送データ量を軽減して伝送効率を向上させる。その結果、より多くのセンサユニット１を複数回路に取り付ける場合においても効率的で高精度な電力値計測が可能となる。 The data compression unit 16 compresses the digital current value transmitted to the power measurement unit 2. For example, the data compression unit 16 extracts and compresses data by extracting feature amounts such as a peak value, a phase difference, and an effective value of a current waveform, a duration of the same waveform, the number of waveforms, and the like. In particular, when the current waveform to be measured is an AC waveform, a constant waveform is repeated. Therefore, by extracting a necessary feature amount and transmitting it as compressed data, the amount of transmission data is reduced and transmission efficiency is improved. As a result, even when a larger number of sensor units 1 are attached to a plurality of circuits, an efficient and highly accurate power value measurement can be performed.
信号送受信部１７は、電力計測ユニット２から定期的に送信され、電流信号と電圧信号の時間的な同期を取るための同期信号や、その他の制御信号を受信する。また、デジタル電流値やその他のデジタル値を電力計測ユニット２に送信する。 The signal transmission / reception unit 17 is periodically transmitted from the power measurement unit 2 and receives a synchronization signal for synchronizing the current signal and the voltage signal in time and other control signals. Further, the digital current value and other digital values are transmitted to the power measurement unit 2.
次に、本実施の形態１に係る電力計測ユニット２の機能構成に関して説明する。電力計測ユニット２は、回路の電圧を検出する機能を有する電圧検出部２１、ＡＤ変換部２２、電力演算部２３、伝送回路部２４、及び信号送受信部２５を備える。 Next, the functional configuration of the power measurement unit 2 according to the first embodiment will be described. The power measurement unit 2 includes a voltage detection unit 21, an AD conversion unit 22, a power calculation unit 23, a transmission circuit unit 24, and a signal transmission / reception unit 25 having a function of detecting a circuit voltage.
電圧検出部２１は、電線Ｌと端子で接続され、その内部において、電圧降圧回路や所定周波数帯の電圧信号を通過させるフィルタを通過した信号に対して電圧波形が例えば０〜５Ｖの範囲となるように適切なバイアスをかける加算回路などを備えている。ＡＤ変換部２２は、電圧検出部２１から受信するアナログ電圧値を、同期信号の同期タイミングに基づいてデジタル電圧値に変換する。 The voltage detection unit 21 is connected to the electric wire L through a terminal, and the voltage waveform is in a range of, for example, 0 to 5 V with respect to a signal that has passed through a voltage step-down circuit or a filter that passes a voltage signal in a predetermined frequency band. An adder circuit for applying an appropriate bias is provided. The AD converter 22 converts the analog voltage value received from the voltage detector 21 into a digital voltage value based on the synchronization timing of the synchronization signal.
電力演算部２３は、センサユニット１から受信したデジタル電流値、及び電圧検出部２１で検出されるデジタル電圧値に基づいて、センサユニット１が取付けられた回路に接続される負荷３に供給される電力を演算するマイコンである。具体的には、電力演算部２３は、信号送受信部２５において受信したデジタル電流値と、ＡＤ変換部２２から出力されるデジタル電圧値を乗算する回路であり、電力（Ｗ）や所定時間において積算した電力量（Ｗ・ｓ）などの電力値を演算する。 Based on the digital current value received from the sensor unit 1 and the digital voltage value detected by the voltage detection unit 21, the power calculation unit 23 is supplied to the load 3 connected to the circuit to which the sensor unit 1 is attached. It is a microcomputer that calculates power. Specifically, the power calculation unit 23 is a circuit that multiplies the digital current value received by the signal transmission / reception unit 25 by the digital voltage value output from the AD conversion unit 22, and integrates power (W) or a predetermined time. The power value such as the amount of power (W · s) is calculated.
伝送回路部２４は、例えば、ＲＳ４８５などに準拠した２線式シリアル通信回路を有し、通信線を介して相互に通信可能な外部の監視装置（パソコンなど）に電力演算値を送信する。信号送受信部２５は、電線Ｌを流れる電流信号と電圧信号との時間的な同期を取るための同期信号を、センサユニット１に対して定期的に送信する機能を有する。また、センサユニット１との間でやり取りされるその他の制御信号を送受信する。 The transmission circuit unit 24 includes, for example, a two-wire serial communication circuit compliant with RS485 and transmits a power calculation value to an external monitoring device (such as a personal computer) that can communicate with each other via the communication line. The signal transmission / reception unit 25 has a function of periodically transmitting to the sensor unit 1 a synchronization signal for obtaining temporal synchronization between the current signal flowing through the electric wire L and the voltage signal. In addition, other control signals exchanged with the sensor unit 1 are transmitted and received.
次に、本実施の形態１に係るセンサユニット１と電力計測ユニット２との間のデジタル電流値の送受信手順に関し、図２を参照して説明する。 Next, a procedure for transmitting and receiving a digital current value between the sensor unit 1 and the power measurement unit 2 according to the first embodiment will be described with reference to FIG.
最初に、センサユニット１Ａの信号送受信部１７は、電力計測ユニット２から定期的（例えば１ｓ毎）に送信される同期信号を受信する（Ｓ３１）。この同期信号を受信すると、制御部１４は、当該同期信号の同期タイミングにＡＤ変換部１２のＡＤ変換タイミングを合わせ、また、他のセンサユニット１Ｂ，１ＣとＡＤ変換タイミングを一致させることができる。具体的には、制御部１４は、電力計測ユニット２から受信する同期信号の同期パルスのエッジを検出し、ＡＤ変換部１２におけるサンプリング（ＡＤ変換の開始）のタイミングを当該エッジ検出のタイミングに合わせる。この方法により、電力計測ユニット２のＡＤ変換部２２における電圧信号のＡＤ変換のタイミングと、センサユニット１のＡＤ変換部１２における電流信号のＡＤ変換のタイミングを正確に一致させることができる。 First, the signal transmission / reception unit 17 of the sensor unit 1A receives a synchronization signal transmitted periodically (for example, every 1 s) from the power measurement unit 2 (S31). Upon receiving this synchronization signal, the control unit 14 can adjust the AD conversion timing of the AD conversion unit 12 to the synchronization timing of the synchronization signal, and can match the AD conversion timing with the other sensor units 1B and 1C. Specifically, the control unit 14 detects the edge of the synchronization pulse of the synchronization signal received from the power measurement unit 2, and matches the timing of sampling (start of AD conversion) in the AD conversion unit 12 with the timing of edge detection. . By this method, the AD conversion timing of the voltage signal in the AD conversion unit 22 of the power measurement unit 2 and the AD conversion timing of the current signal in the AD conversion unit 12 of the sensor unit 1 can be accurately matched.
次に、制御部１４は、電力計測ユニット２から送信されたデジタル電流値の要求信号を受信すると（Ｓ３２）、自らのアドレスに対する要求信号であるか否かを判断する。そして、制御部１４は、アドレスＳＷ１３において設定された自らのアドレスと一致する場合、メモリ部１５に一時的に蓄積された所定期間のデジタル電流値のデータ群を、一括して電力計測ユニット２に応答データとして送信する（Ｓ３３）。 Next, when receiving the digital current value request signal transmitted from the power measurement unit 2 (S32), the control unit 14 determines whether the request signal is for its own address. Then, when the control unit 14 matches the own address set in the address SW 13, the digital current value data group temporarily stored in the memory unit 15 is collectively stored in the power measurement unit 2. The response data is transmitted (S33).
また、電力計測ユニット２は、接続されている他のセンサユニット１Ｂ，１Ｃに対しても、順次、要求信号（Ｓ３４，Ｓ３６）を送信してデジタル電流値の応答データを受信する（Ｓ３５，Ｓ３７）。なお、電力計測ユニット２は、必ずしも要求信号（Ｓ３２，Ｓ３４，Ｓ３６）を送信する必要はなく、センサユニット１が同期信号（Ｓ３１）を受信した後の所定期間経過後において、自動的に電力計測ユニット２に対してデジタル電流値を送信する設定でも良い。 The power measurement unit 2 also sequentially transmits request signals (S34, S36) to other connected sensor units 1B, 1C and receives response data of digital current values (S35, S37). ). Note that the power measurement unit 2 does not necessarily need to transmit the request signal (S32, S34, S36), and automatically measures the power after a lapse of a predetermined period after the sensor unit 1 receives the synchronization signal (S31). The setting may be such that a digital current value is transmitted to the unit 2.
このように、センサユニット１は、ＡＤ変換部１２においてＡＤ変換を実施するタイミングを、同期信号で制御する。また、電力計測ユニット２は、電流信号と電圧信号とのＡＤ変換タイミングを同期させることで、電流計測用のセンサユニット１を電力計測ユニット２と別体とした場合においても、電力演算部２３の電力演算の精度を確保できる。例えば、デジタル電圧値とデジタル電流値のＡＤ変換のタイミングが位相で１°ずれると、力率０．５の場合、電力値に約３％もの誤差が発生する。本実施の形態１においては、センサユニット１と電力計測ユニット２におけるデジタル電圧値とデジタル電流値のＡＤ変換のタイミングを同期信号のタイミングに合わせることができ、力率０．５などといった条件においても高精度な電力値計測が実現できる。 As described above, the sensor unit 1 controls the timing at which the AD conversion unit 12 performs AD conversion by using the synchronization signal. In addition, the power measurement unit 2 synchronizes the AD conversion timings of the current signal and the voltage signal, so that even when the current measurement sensor unit 1 is separated from the power measurement unit 2, The accuracy of power calculation can be secured. For example, if the AD conversion timing of the digital voltage value and the digital current value is shifted by 1 ° in phase, an error of about 3% occurs in the power value when the power factor is 0.5. In the first embodiment, the AD conversion timing of the digital voltage value and the digital current value in the sensor unit 1 and the power measurement unit 2 can be matched with the timing of the synchronization signal, and even under conditions such as a power factor of 0.5 Highly accurate power value measurement can be realized.
以上の説明のように、本実施の形態１において、電力計測ユニット２は、同期信号をセンサユニット１に送信し、センサユニット１のＡＤ変換部１２は、当該同期信号の同期タイミングに基づいて電流値のデジタル変換を行う。一方、電力計測ユニット２の電力演算部２３は、同期信号の同期タイミングに基づいて同期されたデジタル電流値とデジタル電圧値を用いて電力値演算を行う。この構成により、電流計測用のセンサユニット１と電力計測ユニット２とを別体とし、電流検出機能を複数のセンサユニット１に設けた場合においても、電力計測ユニット２における高精度な電力値の計測を実行できる。 As described above, in the first embodiment, the power measurement unit 2 transmits the synchronization signal to the sensor unit 1, and the AD conversion unit 12 of the sensor unit 1 uses the current based on the synchronization timing of the synchronization signal. Perform digital conversion of values. On the other hand, the power calculation unit 23 of the power measurement unit 2 performs power value calculation using the digital current value and the digital voltage value synchronized based on the synchronization timing of the synchronization signal. With this configuration, even when the current measurement sensor unit 1 and the power measurement unit 2 are separated and the current detection function is provided in the plurality of sensor units 1, the power measurement unit 2 can measure the power value with high accuracy. Can be executed.
そして、隣り合うセンサユニット１間では渡り配線がなされ、センサユニット１Ａと電力計測ユニット２間はカスケード接続となる。このため、従来のように一の電力計測ユニット２と全てのセンサユニット１Ａ〜１Ｃとの間の配線４をスター型配線にする必要がなくなり、配線４の施工性を向上させて、誤結線を未然に防止できる。また、電力計測ユニット２に設けるセンサユニット１との接続端子数を少なくでき、電力計測ユニット２の小型化を図ることができる。 Then, a crossover wiring is made between the adjacent sensor units 1, and the sensor unit 1A and the power measurement unit 2 are cascaded. For this reason, it is not necessary to make the wiring 4 between one power measurement unit 2 and all the sensor units 1A to 1C into a star-type wiring as in the prior art, improving the workability of the wiring 4 and causing erroneous connections. It can be prevented beforehand. Moreover, the number of connection terminals with the sensor unit 1 provided in the power measurement unit 2 can be reduced, and the power measurement unit 2 can be downsized.
また、センサユニット１と電力計測ユニット２との間の通信は、信号線４ａ，４ｂを介したデジタル信号の通信となるため、外来ノイズなどに対する耐ノイズ性を向上させて、信号線４ａ，４ｂを引き回し可能な距離を伸ばすことができる。 Further, since communication between the sensor unit 1 and the power measurement unit 2 is digital signal communication via the signal lines 4a and 4b, the noise resistance against external noise and the like is improved, and the signal lines 4a and 4b. The distance that can be routed can be extended.
なお、センサユニット１及び電力計測ユニット２間で送受信されるデジタルデータには、所定のプロトコルに従って、例えば温度計測値や、異常情報などのその他の物理計測データも含む。そして、この場合、電力計測ユニット２は当該物理計測データに基づいて様々な動作（例えば警報動作など）を実行できる。 The digital data transmitted and received between the sensor unit 1 and the power measurement unit 2 includes other physical measurement data such as temperature measurement values and abnormality information, for example, according to a predetermined protocol. In this case, the power measurement unit 2 can perform various operations (for example, an alarm operation) based on the physical measurement data.
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２に係るセンサユニット、電力計測ユニット、及び電力計測システムに関して図３及び図４を参照して説明する。なお、上記実施の形態１と同様の構成には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する（以下同じ）。
(Embodiment 2)
A sensor unit, a power measurement unit, and a power measurement system according to Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to FIGS. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the structure similar to the said Embodiment 1, and the detailed description is abbreviate | omitted (hereinafter the same).
図３において、実施の形態２に係るセンサユニット１は、上記実施の形態１の構成に加えて、電力演算部１８と、アドレス設定部１９と、発報部２０とを備える。センサユニット１と電力計測ユニット２間においては、データ（同期信号を含む）を送信するための信号線ＴｘＤと受信するための信号線ＲｘＤとから成る信号線４ｆがカスケード接続で配線される。 In FIG. 3, the sensor unit 1 according to the second embodiment includes a power calculation unit 18, an address setting unit 19, and a notification unit 20 in addition to the configuration of the first embodiment. Between the sensor unit 1 and the power measurement unit 2, a signal line 4f including a signal line TxD for transmitting data (including a synchronization signal) and a signal line RxD for receiving is wired in a cascade connection.
電力演算部１８は、電力計測ユニット２から送信されるデジタル電圧値と、このデジタル電圧値と時間的に同期されたデジタル電流値を用いて電力値の演算を行う。 The power calculation unit 18 calculates a power value using the digital voltage value transmitted from the power measurement unit 2 and the digital current value synchronized in time with the digital voltage value.
アドレス設定部１９は、センサユニット１に固有のアドレスを設定する。上記実施の形態１に示すＤＩＰスイッチなどのアドレスＳＷ１３を用いたアドレス設定は、センサユニット１にスイッチ配置スペースを設ける必要があるためセンサユニット１が大型化し、また、アドレスの誤設定が生じる可能性がある。そこで、本実施の形態２では、センサユニット１間においてアドレス設定用信号のための信号線４ｅが渡り配線される。そして、電力計測ユニット２から信号線４ｅを介して所定幅のパルスを有するアドレス設定用信号がセンサユニット１Ａに送出されると、センサユニット１Ａの制御部１４は、受信したパルス幅に所定幅のパルスを追加する（図中の４ｇ〜４ｊ参照）。次に、センサユニット１Ａは、所定幅のパルスを追加した信号を、隣のセンサユニット１Ｂにアドレス設定用信号として送信する。この時、アドレス設定部１９は、受信したアドレス設定用信号のパルス幅を検出し、このパルス幅に応じて予め定義されたアドレスを、自装置のアドレスとして設定する。 The address setting unit 19 sets a unique address for the sensor unit 1. In the address setting using the address SW13 such as the DIP switch shown in the first embodiment, since it is necessary to provide a switch arrangement space in the sensor unit 1, the size of the sensor unit 1 may increase, and an erroneous address setting may occur. There is. Therefore, in the second embodiment, the signal line 4e for the address setting signal is wired between the sensor units 1. When an address setting signal having a pulse with a predetermined width is sent from the power measurement unit 2 to the sensor unit 1A via the signal line 4e, the control unit 14 of the sensor unit 1A has a predetermined width within the received pulse width. A pulse is added (see 4g to 4j in the figure). Next, the sensor unit 1A transmits a signal to which a pulse having a predetermined width is added as an address setting signal to the adjacent sensor unit 1B. At this time, the address setting unit 19 detects the pulse width of the received address setting signal, and sets a pre-defined address according to the pulse width as the address of the own apparatus.
このように、隣り合うセンサユニット１同士でアドレス設定用信号を受け渡すことにより、ＤＩＰスイッチ等の設定を行うことなくセンサユニット１のアドレス設定を実行できる。このため、センサユニット１を小型化して、アドレスの誤設定を防止できる。このように各センサユニット１にはアドレス設定部１９において個々のアドレスが設定される。このため、電力計測ユニット２からの所定のプロトコル（伝送シーケンス）により、各センサユニット１同士のデータ衝突を防ぐことができ、整然とデジタルデータの送受信を実行できる。 In this manner, by passing the address setting signal between the adjacent sensor units 1, the address setting of the sensor unit 1 can be executed without setting the DIP switch or the like. For this reason, it is possible to reduce the size of the sensor unit 1 and prevent erroneous address setting. In this manner, each sensor unit 1 is set with an individual address in the address setting unit 19. For this reason, data collision between the sensor units 1 can be prevented by a predetermined protocol (transmission sequence) from the power measurement unit 2, and digital data can be transmitted and received in an orderly manner.
発報部２０は、制御部１４から制御指令を受けた場合にＬＥＤを用いた光の点滅や、スピーカからの音の発報をユーザに対して行う。制御部１４は、例えば電流値である過電流検出などの判定を行い、所定の閾値を超える場合、発報部２０に制御指令を送信する。この構成により、電力計測ユニット２のメインＣＰＵの負荷を軽減でき、さらに、施工者は、どの回路で異常が発生しているかを極めて容易に特定できる。なお、センサユニット１の施工時において発報部２０を点灯させることでアドレスチェックにも利用できる。 When receiving a control command from the control unit 14, the reporting unit 20 performs blinking of light using the LED and sound notification from the speaker to the user. For example, the control unit 14 performs determination such as detection of an overcurrent that is a current value, and transmits a control command to the reporting unit 20 when a predetermined threshold value is exceeded. With this configuration, the load on the main CPU of the power measurement unit 2 can be reduced, and the installer can very easily identify which circuit has an abnormality. In addition, when the sensor unit 1 is constructed, it can be used for address check by turning on the reporting unit 20.
信号送受信部１７は、少なくとも電力計測ユニット２の信号送受信部２５から送信される同期信号及び当該同期信号に時間的に同期されたデータ要求信号を含むシリアル信号を受信する。すなわち、電力計測ユニット２の信号送受信部２５は、データ要求信号のパルスの送出タイミングと、同期信号のパルスのタイミングを一致させる。より具体的には、信号送受信部２５から送信されるシリアル信号はＨＩＧＨ／ＬＯＷのパルス列で構成されている。この送信電文のパルス列の最初の立下り（エッジ）を同期信号のパルスと同じに見立て、受信側であるセンサユニット１の制御部１４は、シリアル信号の受信とパルスの最初の立下りタイミングを同期タイミングとして検出すれば良い。このようなシリアル信号を用いるため、本実施の形態２においては、同期信号用の信号線を省略でき、配線４の本数を削減することができる。 The signal transmission / reception unit 17 receives a serial signal including at least a synchronization signal transmitted from the signal transmission / reception unit 25 of the power measurement unit 2 and a data request signal temporally synchronized with the synchronization signal. That is, the signal transmission / reception unit 25 of the power measurement unit 2 matches the transmission timing of the data request signal pulse with the timing of the synchronization signal pulse. More specifically, the serial signal transmitted from the signal transmitting / receiving unit 25 is composed of a HIGH / LOW pulse train. The control unit 14 of the sensor unit 1 on the receiving side synchronizes the reception of the serial signal and the first falling timing of the pulse, assuming that the first falling edge (edge) of the pulse train of the transmission message is the same as the pulse of the synchronization signal. What is necessary is just to detect as timing. Since such a serial signal is used, the signal line for the synchronization signal can be omitted in the second embodiment, and the number of wirings 4 can be reduced.
次に、本実施の形態２に係る電力計測ユニット２の機能構成に関して説明する。電力計測ユニット２は、上記実施の形態１の構成に加えて、データ圧縮部２６を備えている。このデータ圧縮部２６は、電圧波形の特徴量（例えば、ピーク値、ピーク位相情報、ゼロクロス情報、電流幅情報、所定波形の継続時間）などを検出して、これらに基づいてデジタル電圧値を圧縮してセンサユニット１に送信する。これは、一般的に、電圧信号は系統電圧で決まるものであり、波形変動があまりなく、波形の歪量も少なく、同じ形状の波形が繰り返される傾向にある。このため、例えば、電力計測ユニット２は、電圧波形の１周期分のデジタル電圧値を送信し、これを数周期に一度の割合で送信する。センサユニット１側では、当該デジタル電圧値の波形が連続して続いているものとして演算することができる。また、１周期分のデジタル電圧値の波形の特徴量と継続時間とをセットで出力することもできる。このようにすることで、大幅なデータ圧縮ができ、伝送トラフィックを軽減できる。 Next, the functional configuration of the power measurement unit 2 according to the second embodiment will be described. The power measurement unit 2 includes a data compression unit 26 in addition to the configuration of the first embodiment. The data compression unit 26 detects a feature amount of the voltage waveform (for example, peak value, peak phase information, zero cross information, current width information, duration of a predetermined waveform), and compresses the digital voltage value based on these. To the sensor unit 1. In general, the voltage signal is determined by the system voltage, and there is not much waveform fluctuation, the waveform distortion is small, and the waveform having the same shape tends to be repeated. For this reason, for example, the power measurement unit 2 transmits a digital voltage value for one cycle of the voltage waveform, and transmits this at a rate of once every several cycles. On the sensor unit 1 side, calculation can be performed assuming that the waveform of the digital voltage value continues continuously. It is also possible to output the feature amount and duration of the digital voltage value waveform for one cycle as a set. In this way, significant data compression can be achieved and transmission traffic can be reduced.
次に、本実施の形態２に係るセンサユニット１と電力計測ユニット２との間のデジタル電力値の送受信手順に関し、図４を参照して説明する。 Next, a transmission / reception procedure of a digital power value between the sensor unit 1 and the power measurement unit 2 according to the second embodiment will be described with reference to FIG.
最初に、電力計測ユニット２は、定期的に、信号送受信部２５を介して、同期信号、当該同期信号と時間的に同期されたデータ要求信号、及びこのデータ要求信号に載せられたデジタル電圧値をシリアルデータとしてセンサユニット１に送信する（Ｓ４１）。このように、電力計測ユニット２の信号送受信部２５は、同期信号及び制御信号をシリアルデータとして信号線４ｆを介して送信できるため、同期信号線を不要にできる。 First, the power measurement unit 2 periodically transmits a synchronization signal, a data request signal synchronized in time with the synchronization signal, and a digital voltage value carried on the data request signal via the signal transmission / reception unit 25. Is transmitted as serial data to the sensor unit 1 (S41). Thus, since the signal transmission / reception unit 25 of the power measurement unit 2 can transmit the synchronization signal and the control signal as serial data via the signal line 4f, the synchronization signal line can be omitted.
次に、この同期信号を受信したセンサユニット１の制御部１４は、当該同期信号の同期タイミングにＡＤ変換部１２のＡＤ変換タイミングを合わせてデジタル電流値に変換する。また、電力演算部１８は、電力計測ユニット２から取得したデジタル電圧値とデジタル電流値を用いて電力値演算を行い、その結果を一括したデジタル電力値の応答データとして電力計測ユニット２に送信する（Ｓ４２〜Ｓ４４）。 Next, the control unit 14 of the sensor unit 1 that has received this synchronization signal converts the AD conversion timing of the AD conversion unit 12 to the synchronization timing of the synchronization signal and converts it to a digital current value. The power calculation unit 18 performs power value calculation using the digital voltage value and the digital current value acquired from the power measurement unit 2, and transmits the result to the power measurement unit 2 as response data of the digital power value collectively. (S42-S44).
従って、本実施の形態２において、電力計測ユニット２からデジタル電圧値をセンサユニット１に送信し、センサユニット１は、取得したデジタル電圧値を用いて電力値演算を行う。センサユニット１は、電力値演算結果をデジタル値として電力計測ユニット２に定期的に送信する。このため、本実施の形態２においては、上記実施の形態１の効果に加えて、配線４の耐ノイズ性が強くなるため、電力計測システム中におけるセンサユニット１及び電力計測ユニット１の配置構成を柔軟に設計することができる。また、電圧波形は、電流波形に比べて、値の変動が低く、また波形の歪量も小さいため、圧縮処理等が容易であり、伝送処理を、より低く抑えることができる。 Therefore, in the second embodiment, a digital voltage value is transmitted from the power measurement unit 2 to the sensor unit 1, and the sensor unit 1 performs a power value calculation using the acquired digital voltage value. The sensor unit 1 periodically transmits the power value calculation result to the power measurement unit 2 as a digital value. For this reason, in the second embodiment, in addition to the effects of the first embodiment, the noise resistance of the wiring 4 is increased. Therefore, the arrangement configuration of the sensor unit 1 and the power measurement unit 1 in the power measurement system is configured. It can be designed flexibly. In addition, since the voltage waveform has a lower value variation and a smaller amount of waveform distortion than the current waveform, compression processing and the like are easy, and transmission processing can be suppressed to a lower level.
（実施の形態３）
本発明の実施の形態３に係るセンサユニットについて、図５を参照して説明する。本実施の形態３において、センサユニット１は、その筐体において、他のセンサユニット１と相互に嵌合して一連のセンサユニット群であるセンサブロックＤを構成するためのコネクタ（嵌合部）５１を有している。
(Embodiment 3)
A sensor unit according to Embodiment 3 of the present invention will be described with reference to FIG. In the third embodiment, the sensor unit 1 is a connector (fitting portion) for forming a sensor block D that is a series of sensor unit groups by fitting with the other sensor units 1 in the housing. 51.
ここで、図５（ａ）に示すように、隣接するセンサユニット１間はハーネス線５２で渡り接続される。そして、図５（ｂ）に示すように、コネクタ５１を用いて複数のセンサユニット１を一体化したセンサブロックＤを形成し、このセンサブロックＤは、複数回路の電線Ｌに同時に取り付けることができる。このため、分岐回路において所定の間隔で複数の電線Ｌが配置される箇所では、予め勘合した複数のセンサユニット群であるセンサブロックＤを、一括して電線Ｌにセッティング（施工）することが可能となり、施工性を向上できる。また、施工時におけるセンサユニット１の極性間違いも防止できる。 Here, as shown in FIG. 5A, adjacent sensor units 1 are connected by a harness wire 52. And as shown in FIG.5 (b), the sensor block D which integrated the some sensor unit 1 using the connector 51 is formed, and this sensor block D can be attached to the electric wire L of a some circuit simultaneously. . For this reason, it is possible to collectively set (construct) the sensor block D, which is a plurality of sensor unit groups fitted together in advance, at a place where a plurality of wires L are arranged at predetermined intervals in the branch circuit. Thus, workability can be improved. Moreover, the polarity mistake of the sensor unit 1 at the time of construction can also be prevented.
なお、本発明は、上記実施の形態の構成に限られず、発明の趣旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、センサユニット１を、分電盤内の分岐ブレーカと一体化し、分電盤内のスペースの有効活用を図ることができる。また、上記目的を達成するために、本発明は、センサユニットや電力計測ユニットに含まれる特徴的な構成手段をステップとする電力計測方法としたり、それらの特徴的なステップを含むプログラムとして実現することもできる。そして、そのプログラムは、ＲＯＭ等に格納しておくだけでなく、ＵＳＢメモリ等の記録媒体や通信ネットワークを介して流通させることもできる。 The present invention is not limited to the configuration of the embodiment described above, and various modifications can be made without departing from the spirit of the invention. For example, the sensor unit 1 can be integrated with the branch breaker in the distribution board, and the space in the distribution board can be effectively utilized. In order to achieve the above object, the present invention is implemented as a power measurement method using characteristic constituent means included in the sensor unit or the power measurement unit as a step, or as a program including these characteristic steps. You can also. The program can be distributed not only in the ROM, but also via a recording medium such as a USB memory or a communication network.
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ センサユニット
１０ 変流器（電流検出部）
１１ 信号処理部
１２ ＡＤ変換部
１３ アドレスＳＷ
１４ 制御部
１５ メモリ部
１６ データ圧縮部
１７ 信号送受信部（信号受信部）
１８ 電力演算部
１９ アドレス設定部
２０ 発報部
２ 電力計測ユニット
２１ 電圧検出部
２２ ＡＤ変換部
２３ 電力演算部
２４ 信号伝送部
２５ 信号送受信部（信号送信部及び信号受信部）
２６ データ圧縮部
３ 負荷
４ 配線
４ａ，４ｂ，４ｅ，４ｆ 信号線
４ｃ，４ｄ 電線
５１ コネクタ（嵌合部）
Ｌ 電線
Ｓ 電力計測システム
Ｄ センサブロック
1, 1A, 1B, 1C Sensor unit 10 Current transformer (current detector)
11 Signal processor 12 AD converter 13 Address SW
14 control unit 15 memory unit 16 data compression unit 17 signal transmission / reception unit (signal reception unit)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 18 Power calculation part 19 Address setting part 20 Reporting part 2 Power measurement unit 21 Voltage detection part 22 AD conversion part 23 Power calculation part 24 Signal transmission part 25 Signal transmission / reception part (Signal transmission part and signal reception part)
26 Data compression part 3 Load 4 Wiring 4a, 4b, 4e, 4f Signal line 4c, 4d Electric wire 51 Connector (fitting part)
L Electric wire S Electric power measurement system D Sensor block
Claims (18)
計測対象となる回路に取り付けられる電流検出部と、
前記電流検出部が取り付けられた回路の電力を計測する電力計測ユニットから送信され、電流信号と電圧信号の時間的な同期を取るための同期信号を受信する信号受信部と、
前記電流検出部において計測されたアナログ電流値を、前記同期信号の同期タイミングに基づいてデジタル電流値に変換するＡＤ変換部と、
前記デジタル電流値、及び前記デジタル電流値を用いて算出された所定の電気量のデジタル値の少なくとも一方を前記電力計測ユニットに出力するように制御する制御部と、を備え、
前記センサユニットは、前記電力計測ユニットからデジタル電圧値を取得し、当該デジタル電圧値と同期したデジタル電流値との乗算を行い、前記所定の電気量のデジタル値としてのデジタル電力値を演算する電力演算部をさらに備え、
前記制御部は、当該デジタル電力値を、前記電力計測ユニットに出力するように制御する、ことを特徴とするセンサユニット。 A sensor unit having a function of measuring a circuit current,
A current detector attached to the circuit to be measured;
A signal reception unit that receives a synchronization signal transmitted from a power measurement unit that measures the power of the circuit to which the current detection unit is attached, and that takes time synchronization between the current signal and the voltage signal;
An AD converter that converts the analog current value measured in the current detector into a digital current value based on the synchronization timing of the synchronization signal;
A control unit that controls to output at least one of the digital current value and a digital value of a predetermined amount of electricity calculated using the digital current value to the power measurement unit ,
The sensor unit obtains a digital voltage value from the power measurement unit, performs multiplication with a digital current value synchronized with the digital voltage value, and calculates a digital power value as a digital value of the predetermined electric quantity It further includes an arithmetic unit,
The control unit controls to output the digital power value to the power measurement unit.
前記制御部は、前記記憶部に一時的にバッファリングされた前記デジタル電流値及び前記所定の電気量のデジタル値の少なくとも一方を、所定タイミングにおいて、前記電力計測ユニットに一括して出力するように制御する、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のセンサユニット。 The sensor unit further includes a storage unit that stores the digital current value and the digital value of the predetermined electric quantity,
The control unit outputs at least one of the digital current value temporarily buffered in the storage unit and the digital value of the predetermined electric quantity to the power measurement unit at a predetermined timing. sensor unit according to claim 1 or 2 for controlling, characterized in that.
前記アドレス設定用の信号線は、渡り配線で接続される、ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のセンサユニット。 Each time the sensor unit is attached to a circuit to be measured, the sensor unit transmits an address setting request for requesting allocation of a communication address to the power measuring unit and receives a pulse signal which is an address setting signal. In the case, it further includes an address setting unit that adds a pulse having a predetermined width to the pulse width of the pulse signal and transmits the pulse to the other connected sensor units as an address setting signal.
The signal line for address setting is connected in interconnector, the sensor unit according to any one of claims 1 to 4, characterized in that.
前記制御部は、前記データ圧縮部で圧縮されたデータを、前記電力計測ユニットに出力するように制御する、ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のセンサユニット。 The sensor unit further includes a data compression unit that compresses the digital current value and the digital value of the predetermined electric quantity,
The sensor unit according to any one of claims 1 to 5, wherein the control unit controls the data compressed by the data compression unit to be output to the power measurement unit.
前記制御部は、電流値に異常が検出された場合、前記発報部における発報動作を作動させるように制御する、ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載のセンサユニット。 The sensor unit includes a notification unit,
The sensor according to any one of claims 1 to 7, wherein the control unit performs control to activate a reporting operation in the reporting unit when an abnormality is detected in a current value. unit.
計測対象となる回路から電圧信号を検出する電圧検出部と、
前記請求項１〜１１の何れか一項に記載のセンサユニットに、定期的に、電流信号と電圧信号の時間的な同期を取るための同期信号を送信する信号送信部と、
前記電圧検出部が受信したアナログ電圧値を、前記同期信号の同期タイミングに基づいてデジタル電圧値に変換するＡＤ変換部と、
前記センサユニットから、前記同期信号に基づいて前記デジタル電圧値と時間的に同期されたデジタル電流値、及び前記デジタル電流値を用いて算出された所定の電気量のデジタル値の少なくとも一方を受信する信号受信部と、
前記デジタル電流値、及び前記デジタル電圧値の各信号を用いて電力値を算出する電力演算部と、を備えることを特徴とする電力計測ユニット。 A power measurement unit for measuring the power of a multi-circuit,
A voltage detector that detects a voltage signal from the circuit to be measured;
A signal transmission unit that periodically transmits a synchronization signal for synchronizing the current signal and the voltage signal to the sensor unit according to any one of claims 1 to 11 ,
An AD converter that converts the analog voltage value received by the voltage detector into a digital voltage value based on the synchronization timing of the synchronization signal;
From the sensor unit, at least one of a digital current value synchronized in time with the digital voltage value based on the synchronization signal and a digital value of a predetermined amount of electricity calculated using the digital current value is received. A signal receiver;
A power calculation unit comprising: a power calculation unit that calculates a power value using each signal of the digital current value and the digital voltage value.
前記信号受信部は、前記所定の電気量のデジタル値として、前記センサユニットで演算されたデジタル電力値を受信する、ことを特徴とする請求項１２記載の電力計測ユニット。 The signal transmission unit transmits serial data including at least the synchronization signal and a digital voltage value temporally synchronized with the synchronization signal to the sensor unit,
13. The power measuring unit according to claim 12 , wherein the signal receiving unit receives a digital power value calculated by the sensor unit as the digital value of the predetermined amount of electricity .
前記信号送信部は、前記データ圧縮部で圧縮されたデータを、前記センサユニットに送信する、ことを特徴とする請求項１２乃至１４のいずれか一項に記載の電力計測ユニット。 The power measurement unit further includes a data compression unit that compresses data to be transmitted to the sensor unit,
The power measurement unit according to claim 12 , wherein the signal transmission unit transmits the data compressed by the data compression unit to the sensor unit.
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