WO2016121405A1 - 電力制御装置及びその制御方法 - Google Patents

電力制御装置及びその制御方法 Download PDF

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一正 七里
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京セラ株式会社
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    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R25/00—Arrangements for measuring phase angle between a voltage and a current or between voltages or currents

Definitions

  • the present invention relates to a power control apparatus and a control method thereof.
  • a three-phase AC power supply may be used for an industrial machine.
  • the voltage waveform of the three-phase AC power supply is a waveform in which the phase of each phase is shifted by 120 degrees as shown in FIG.
  • the current waveform is a waveform in which the phase of each phase is shifted by 120 degrees.
  • the phase shift between the current waveform and voltage waveform depends on the connected load.
  • a simple resistive load or an electronic circuit that performs control with a power factor of 1 is a load
  • the current waveform and the voltage waveform are in phase.
  • the load has a capacitive component (C component)
  • the phase of the current waveform is advanced with respect to the voltage waveform
  • the load has an inductance component (L component)
  • the phase of the current waveform is delayed with respect to the voltage waveform.
  • the phase of the current waveform may deviate from the range of -90 degrees to +90 degrees with respect to the phase of the voltage waveform.
  • the power factor of the load is usually 0.85 to 1. Since it is designed to fall within the range, the phase does not shift up to -90 degrees or +90 degrees.
  • FIG. 10 shows a state in which power is supplied from the power source to the load in the three-phase four-wire wiring.
  • the wattmeter 1, the wattmeter 2, and the wattmeter 3 measure the R-phase, S-phase, and T-phase powers, respectively.
  • the N phase indicates a neutral line.
  • the total power P can be calculated as follows.
  • P U1 ⁇ I1 + U2 ⁇ I2 + U3 ⁇ I3
  • U1, U2, and U3 are R-phase, S-phase, and T-phase voltages, respectively
  • I1, I2, and I3 are R-phase, S-phase, and T-phase currents, respectively.
  • Patent Document 1 discloses a method of automatically determining and correcting the direction of the current sensor on the single-phase three-wire wiring in the private power generation system. Similarly, a method for correcting the installation direction of the current sensor is also required for three-phase four-wire wiring.
  • a power control apparatus includes a first current sensor, a second current sensor, and a third current sensor installed in a three-phase AC power source having a first phase, a second phase, and a third phase.
  • a three-phase current value is acquired from the current sensor.
  • the power control device includes a current measuring unit that acquires a three-phase current value of the three-phase AC power source from the first current sensor, the second current sensor, and the third current sensor; Comparing the phase difference between the phases of the current values of the three phases, and executing current value correction processing for inverting the sign of the current value of the phase whose phase difference between the other two phases is equal to or less than the predetermined phase difference A control unit.
  • the control method of the power control device includes a first current sensor installed in a three-phase AC power source having a first phase, a second phase, and a third phase, and a second current. Three-phase current values are acquired from the sensor and the third current sensor.
  • the method for controlling the power control apparatus includes a step of acquiring a three-phase current value of the three-phase AC power source from the first current sensor, the second current sensor, and the third current sensor; The phase difference between the phases of the current values of the phases is compared, and a current value correction process is executed to invert the sign of the current value of the phase whose phase difference between the other two phases is equal to or less than a predetermined phase difference. Steps.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a power control system including a power control device according to an embodiment of the present invention. It is a figure which shows a mode that the code correction process of an electric current value is performed. It is a figure which shows a mode that the code
  • the power control system 1 includes a power control device 10, a load device 20, and current sensors 30a to 30c.
  • a solid line connecting each functional block indicates a power line
  • a broken line indicates a communication line or a signal line.
  • the connection indicated by the communication line or the signal line may be a wired connection or a wireless connection.
  • the system 40 supplies power to the load device 20 through three-phase four-wire wiring.
  • the three-phase four-wire wiring has an R phase, an S phase, a T phase, and an N phase.
  • the three phases of the R phase, the S phase, and the T phase have a phase difference of 120 degrees between the voltage and current phases. is there.
  • the N phase is a neutral wire.
  • the R phase, S phase, and T phase are also referred to as “first phase”, “second phase”, and “third phase”, respectively.
  • the power control apparatus 10 acquires the current values of the three phases R, S, and T from the current sensors 30a, 30b, and 30c installed in the R, S, and T phases, respectively.
  • the power control device 10 obtains three-phase voltage values of R phase, S phase, and T phase from the voltage detection wiring drawn into the power control device 10 from the R phase, S phase, T phase, and N phase. To do. As shown in FIG. 1, U1 is a voltage between R phase and N phase, U2 is a voltage between S phase and N phase, and U3 is a voltage between T phase and N phase.
  • the power control apparatus 10 executes a sign correction process for the current values so that the phase difference between the phases becomes 120 degrees for the acquired three-phase current values. Moreover, the power control apparatus 10 performs the sign correction process of the voltage value so that the phase difference between the phases becomes 120 degrees with respect to the acquired three-phase voltage value. Thereafter, the power control device 10 specifies which phase of the acquired three-phase current value corresponds to which phase of the acquired three-phase voltage value.
  • a current value of a certain phase corresponds to a voltage value of a certain phase means that the current value and the voltage value are values measured in the same phase.
  • the current value measured in the R phase corresponds to the voltage value measured in the R phase.
  • the power control device 10 When the correspondence between which current value corresponds to which voltage value is completed for all three acquired current values, the power control device 10 is supplied from the system 40 to the load device 20 based on the correspondence relationship. Electric power can be calculated.
  • the power control device 10 is connected to the load device 20 through a communication line, and can control the operation of the load device 20. Moreover, the power control apparatus 10 can acquire information on the operating state of the load apparatus 20 and the like via the communication line.
  • the load device 20 is a device that operates with power supplied from a three-phase AC power source.
  • the load device 20 is, for example, an industrial machine.
  • Current sensors 30a, 30b, and 30c are installed in the R phase, the S phase, and the T phase, respectively, and transmit the detected current values of the R phase, the S phase, and the T phase to the power control apparatus 10.
  • the operator installs which current sensor in which phase, and in which direction the current sensor is installed. Can be installed without being aware of This is because the power control apparatus 10 automatically reverses the sign of the current value acquired from the current sensor as necessary, and automatically executes association between the current value and the voltage value.
  • the worker can work without being conscious of which wiring is connected to which terminal of the power control device 10. it can. This is because the power control device 10 automatically reverses the sign of the voltage value acquired from the R phase, S phase, and T phase as necessary, and automatically associates the current value with the voltage value. Because it does.
  • the power control apparatus 10 includes a voltage measurement unit 11, a current measurement unit 12, a control unit 13, a communication unit 14, and a display unit 15.
  • the voltage measurement unit 11 acquires the three-phase voltage values of the R phase, the S phase, and the T phase from the four wires drawn from the R phase, the S phase, the T phase, and the N phase.
  • the three voltage values acquired by the voltage measurement unit 11 are U1 to U3.
  • the current measuring unit 12 acquires the current values of the three phases R, S, and T from the current sensors 30a to 30c.
  • the three current values acquired by the current measuring unit 12 are CT1 to CT3.
  • the control unit 13 controls and manages the entire power control apparatus 10, and is configured by a processor, for example.
  • the control unit 13 performs a “current value sign correction process”, a “voltage value sign correction process”, and a “specification process of a correspondence relationship between a voltage value and a current value”.
  • the communication unit 14 receives a command from the control unit 13 and transmits an operation command to the load device 20 via the communication line to control the operation of the load device 20. Further, the communication unit 14 receives the state of the load device 20 from the load device 20 via the communication line.
  • a communication protocol with which the communication unit 14 communicates with the load device 20 for example, ECHONET Lite (registered trademark) can be used. Note that ECHONET Lite is merely an example, and other communication protocols may be used.
  • the display unit 15 displays various states of the power control device 10. For example, when the control unit 13 cannot identify the correspondence between the voltage value and the current value, the display unit 15 displays that as a warning display. (Signal correction processing of current value) Next, the “current value sign correction process” performed by the power control apparatus 10 will be described.
  • the control unit 13 performs the following processing on the three-phase current values CT1 to CT3 acquired by the current measurement unit 12.
  • the control unit 13 determines that the direction is correct. Therefore, the control part 13 fixes the code
  • the control unit 13 determines that the phase difference between the other two phases is 60 degrees.
  • the direction of the current value is reversed.
  • CT3 and the other two phases CT1 and CT2
  • CT3 after inversion An arrow indicated by a broken line in FIG. 2B is CT3 after inversion.
  • the phase difference between the three phases CT1, CT2 and CT3 after inversion is 120 degrees, so the control unit 13 fixes the signs of CT1, CT2, CT3 in this state. .
  • inverting the direction means performing a process of inverting the sign by applying “ ⁇ 1” to the current value.
  • the control unit 13 reverses the direction of the current value in which the phase difference between the other two phases is 60 degrees, but the criterion for determination is limited to this.
  • the control unit 13 may reverse the direction of the current value in which the phase difference between the other two phases is equal to or less than a predetermined threshold (for example, 65 degrees or less).
  • a predetermined threshold for example, 65 degrees or less.
  • the case where the predetermined threshold is set to 65 degrees or less means that, for example, a load connected to one phase among three phases is a load connected to the other two phases.
  • the current phase of one phase advances by 5 degrees.
  • the control unit 13 performs the following processing on the three-phase voltage values U1 to U3 acquired by the voltage measurement unit 11.
  • the control unit 13 determines that the polarity is correct. Therefore, the control part 13 fixes the code
  • the control unit 13 determines that the phase difference between the other two phases is 60 degrees.
  • the polarity of the voltage value is reversed.
  • the control unit 13 inverts the polarity of U3.
  • the arrow indicated by a broken line in FIG. 3B is U3 after inversion.
  • the control unit 13 fixes the signs of U1, U2, U3 in this state. .
  • reversing the polarity means performing a process of reversing the sign by applying “ ⁇ 1” to the voltage value.
  • control unit 13 reverses the polarity of the voltage value in which the phase difference between the other two phases is 60 degrees, but the criterion for determination is limited to this. It is not a thing.
  • control unit 13 may invert the polarity of the voltage value in which the phase difference between the other two phases is equal to or less than a predetermined threshold (for example, 110 degrees or less).
  • the phase difference between the current phase and the voltage phase is in the range of ⁇ 90 degrees, but in reality, it is often in the range of ⁇ 60 degrees.
  • the phase difference of the current phase with respect to the voltage phase is defined to be within the range of the delayed phase within 60 degrees, that is, within the range of 0 degree to 60 degrees, and the processing for specifying the correspondence relationship between the voltage value and the current value is executed. It will be explained as a thing.
  • the control unit 13 specifies which current value corresponds to which voltage value. For example, when the phase relationship is as shown in FIG. 4, the control unit 13 indicates that the current value corresponding to U1 is CT3, the current value corresponding to U2 is CT1, and the current value corresponding to U3 is CT2. Is specified.
  • FIG. 5B is a diagram showing a state in which all three-phase signs of CT1 to CT3 are reversed.
  • the control unit 13 in this state Identify which current value corresponds to which voltage value. For example, when the phase relationship is as shown in FIG. 5B, the control unit 13 determines that the current value corresponding to U1 is CT1, the current value corresponding to U2 is CT2, and the current value corresponding to U3 is Specify CT3.
  • the delay phase is defined within a range of 60 degrees.
  • there may be a lead phase in that case, for example, it may be specified in a range of ⁇ 60 degrees to 0 degrees. It is also possible to deal with both the leading phase and the lagging phase. For example, it may be specified in the range of -30 degrees to 30 degrees, the range of -10 degrees to 50 degrees, or the like.
  • phase difference of the current phase with respect to the voltage phase is defined to be in a range within 45 degrees of advance phase, that is, in a range of ⁇ 45 degrees to 0 degrees, and the correspondence process between the voltage value and the current value is specified. The case where is executed.
  • the phases of the three-phase current values CT1 to CT3 with respect to the three-phase voltage values U1 to U3 are not in the range of ⁇ 45 degrees to 0 degrees. Even if the signs of CT1 to CT3 are inverted, the phases of CT1 to CT3 after the inversion are not in the range of ⁇ 45 degrees to 0 degrees with respect to the three-phase voltage values U1 to U3. In such a case, the control unit 13 may display on the display unit 15 a warning that it is not possible to specify which current value corresponds to which voltage value.
  • the induction motor is connected to the phase advance capacitor connected to the inductive load. It is conceivable that the current phase is advanced from ⁇ 45 degrees because the capacity is small, or the current phase is delayed from 0 degrees because the capacity of the induction motor is large. In such a case, it is only necessary to confirm whether there is a problem in the specification of the device or whether there is an error in the phase to which the inductive load is to be connected.
  • the voltage measurement unit 11 of the power control apparatus 10 acquires the three-phase voltage values U1 to U3, and the current measurement unit 12 acquires the three-phase current values CT1 to CT3 (step S101).
  • the control unit 13 of the power control apparatus 10 determines whether or not the phase differences between the phases of the three-phase current values CT1 to CT3 are all 120 degrees (step S102).
  • step S102 the control part 13 inverts the sign of the current value in which the phase difference between the other two current values is not 120 degrees (step S103), and the state Thus, the codes CT1 to CT3 are temporarily fixed (step S104).
  • control unit 13 temporarily fixes the codes CT1 to CT3 in the same state (step S104).
  • control unit 13 determines whether or not the phase differences between the respective phases of the three-phase voltage values U1 to U3 are 120 degrees (step S105).
  • control part 13 Inverts the sign of the voltage value from which the phase difference between other two voltage values is not 120 degree
  • control unit 13 determines the signs of U1 to U3 as it is (step S107).
  • control unit 13 determines whether or not the phase difference of the current phase with respect to the voltage phase is within a specified range (step S108).
  • control unit 13 determines the signs of CT1 to CT3 in that state, and identifies which U1 to U3 each corresponds to CT1 to CT3 (step S109).
  • control unit 13 inverts all the signs of CT1 to CT3 (step S110), and in this state, whether or not the phase difference of the current phase with respect to the voltage phase is within a specified range. Is determined (step S111).
  • control unit 13 determines the codes CT1 to CT3 in that state, and identifies which U1 to U3 each corresponds to CT1 to CT3 (step S109).
  • control unit 13 displays a warning to that effect on the display unit 15 because it cannot specify which current value corresponds to which voltage value (step S112).
  • the control unit 13 compares the phase differences between the phases of the three-phase current values, and the phase differences between the other two phases are all equal to or less than the predetermined phase difference.
  • Current value correction processing for inverting the sign of the current value of a certain phase is executed.
  • the phase and direction of the acquired three-phase current can be automatically determined and the sign can be corrected. Therefore, in the three-phase AC power supply, it is possible to prevent a situation in which power measurement cannot be normally performed due to an installation error in the installation work of the current sensor for measuring current.
  • control unit 13 compares the phase difference between the phases of the three-phase voltage values, and the phase difference between the other two phases is equal to or less than the predetermined phase difference.
  • a voltage value correction process for inverting the sign of the voltage value is executed.
  • the control unit 13 when the three-phase current value after the current value correction process has a predetermined phase relationship with the three-phase voltage value after the voltage value correction process, the control unit 13 Thus, a process of specifying which current value corresponds to which voltage value is executed between the current value of the three phases and the voltage value of the three phases.
  • the control unit 13 when the three-phase current values after the current value correction processing are not in a predetermined phase relationship with the three-phase voltage values after the voltage value correction processing, the control unit 13 performs the three-phase current processing after the current value correction processing. Correction is performed to reverse all signs of the current values.
  • control unit 13 executes processing for specifying which current value corresponds to which voltage value between the current value of the three phases and the voltage value of the three phases.
  • the present invention provides a three-phase three-wire wiring as shown in FIG. It can also be applied to a phase AC power source.
  • the system 40 supplies power to the load device 20 through a three-phase three-wire wiring.
  • the voltage values U1, U2, U3 Measure are shown in FIG. 8, the voltage values U1, U2, U3 Measure.
  • the computer system and other hardware include, for example, a general-purpose computer, a PC (personal computer), a dedicated computer, a workstation, a PCS (Personal Communications System, a personal mobile communication system), an electronic note pad, a laptop computer, or other program Possible data processing devices are included.
  • the various operations are performed by dedicated circuitry (e.g., individual logic gates interconnected to perform specific functions) or one or more processors implemented with program instructions (software). Note that the program is executed by a logical block or a program module.
  • processors that execute logic blocks or program modules include, for example, one or more microprocessors, CPU (central processing unit), ASIC (Application Specific Integrated Circuit), DSP (Digital Signal Processor), PLD (Programmable Logic Device), FPGA (Field Programmable Gate Array), controller, microcontroller, electronic device, other devices designed to perform the functions described herein, and / or any combination thereof.
  • CPU central processing unit
  • ASIC Application Specific Integrated Circuit
  • DSP Digital Signal Processor
  • PLD Programmable Logic Device
  • FPGA Field Programmable Gate Array
  • controller microcontroller
  • electronic device other devices designed to perform the functions described herein, and / or any combination thereof.
  • the illustrated embodiments are implemented, for example, by hardware, software, firmware, middleware, microcode, or any combination thereof.
  • the machine-readable non-transitory storage medium used here can be further configured as a computer-readable tangible carrier (medium) composed of solid state memory, magnetic disk and optical disk.
  • a medium stores an appropriate set of computer instructions such as program modules for causing a processor to execute the technology disclosed herein, and a data structure.
  • Computer readable media include electrical connections with one or more wires, magnetic disk storage media, other magnetic and optical storage devices (eg, CD (Compact Disk), DVD (Digital Versatile Disk), and Blu-ray A rewritable and programmable ROM such as a disk, a portable computer disk, a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read-Only Memory), an EPROM, an EEPROM, or a flash memory, or other tangible storage medium capable of storing information Combinations of any of these are included:
  • Memory can be provided inside and / or outside of the processor / processing unit, as used herein, the term “memory” is used for all kinds of long-term storage, short-term storage Means memory, volatile, non-volatile, or other type of memory The type of medium on which the number or storage is stored is not limited.

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Abstract

　３相交流電源において、取得した３相の電流値の相及び方向を自動的に判定する。　本発明に係る電力制御装置は、第１相と、第２相と、第３相とを有する３相交流電源に設置された第１電流センサと、第２電流センサと、第３電流センサとから、３相交流電源の３相の電流値を取得する電流測定部と、３相の電流値の各相間の位相差を比較し、他の２相との間の位相差がいずれも所定の位相差以下である相の電流値の符号を反転させる電流値補正処理を実行する制御部とを備える。

Description

電力制御装置及びその制御方法 関連出願へのクロスリファレンス
　本出願は、日本国特許出願２０１５－０１５７１４号（２０１５年１月２９日出願）の優先権を主張するものであり、当該出願の開示全体を、ここに参照のために取り込む。
　本発明は、電力制御装置及びその制御方法に関するものである。
　例えば産業用機械などに対して、３相交流電源が用いられる場合がある。３相交流電源の電圧波形は、図９に示すように各相の位相が１２０度ずつずれた波形となっている。また、電流波形も同様に、各相の位相が１２０度ずつずれた波形となっている。
　電流波形と電圧波形の位相のずれは、接続される負荷に依存する。単純な抵抗負荷や力率を１とする制御を行っている電子回路が負荷である場合は、電流波形と電圧波形とは同位相である。負荷が容量成分（Ｃ成分）を有する場合は、電流波形は電圧波形に対して位相が進み、負荷がインダクタンス成分（Ｌ成分）を有する場合は、電流波形は電圧波形に対して位相が遅れる。
　理論的には、電流波形の位相は電圧波形の位相に対し、－９０度～＋９０度の範囲でずれる可能性があるが、実際には、通常、負荷の力率は０．８５～１の範囲に収まるように設計されているため、－９０度や＋９０度まで位相がずれることはない。
　図１０に、３相４線式の配線において電源から負荷に電力を供給している様子を示す。図１０に示す例においては、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相の電力をそれぞれ電力計１、電力計２、電力計３が計測する。なお、図１０において、Ｎ相は中性線を示す。
　図１０に示す例において、全体の電力Ｐは、以下のようにして算出することができる。
　　Ｐ＝Ｕ１×Ｉ１＋Ｕ２×Ｉ２＋Ｕ３×Ｉ３
ここで、Ｕ１、Ｕ２、Ｕ３は、それぞれＲ相、Ｓ相、Ｔ相の電圧であり、Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３は、それぞれＲ相、Ｓ相、Ｔ相の電流である。例えば、自家発電システムにおける単相３線式の配線への電流センサの設置方向については、自動判定して方向を補正する方法が、特許文献１に記載されている。同様に、３相４線の配線でも、電流センサの設置方向について補正する方法が求められている。
特開２００４－２９７９５９号公報
　本発明の実施形態に係る電力制御装置は、第１相と、第２相と、第３相とを有する３相交流電源に設置された第１電流センサと、第２電流センサと、第３電流センサとから、３相の電流値を取得する。また、前記電力制御装置は、前記第１電流センサと、前記第２電流センサと、前記第３電流センサとから、前記３相交流電源の３相の電流値を取得する電流測定部と、前記３相の電流値の各相間の位相差を比較し、他の２相との間の位相差がいずれも所定の位相差以下である相の電流値の符号を反転させる電流値補正処理を実行する制御部とを備える。
　また、本発明の実施形態に係る電力制御装置の制御方法は、第１相と、第２相と、第３相とを有する３相交流電源に設置された第１電流センサと、第２電流センサと、第３電流センサとから、３相の電流値を取得する。前記電力制御装置の制御方法は、前記第１電流センサと、前記第２電流センサと、前記第３電流センサとから、前記３相交流電源の３相の電流値を取得するステップと、前記３相の電流値の各相間の位相差を比較し、他の２相との間の位相差がいずれも所定の位相差以下である相の電流値の符号を反転させる電流値補正処理を実行するステップとを含む。
本発明の一実施形態に係る電力制御装置を含む電力制御システムの概略構成を示す図である。 電流値の符号補正処理を行う様子を示す図である。 電圧値の符号補正処理を行う様子を示す図である。 電圧値と電流値の対応関係の特定処理を行う様子の一例を示す図である。 電圧値と電流値の対応関係の特定処理を行う様子の他の例を示す図である。 電圧値と電流値の対応を特定できない場合の例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る電力制御装置の動作を示すフローチャートである。 ３相３線式の場合の電力制御システムの概略構成を示す図である。 一般的な３相交流電源の電圧波形を示す図である。 ３相４線式の場合における電力計測を説明するための図である。
　以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
　電力制御システム１は、図１に示すように、電力制御装置１０と、負荷装置２０と、電流センサ３０ａ～３０ｃとを備える。図１において、各機能ブロックを結ぶ実線は電力線を示し、破線は通信線又は信号線を示す。通信線又は信号線が示す接続は、有線接続であってもよいし、無線接続であってもよい。
　電力制御システム１において、系統４０は、３相４線式の配線によって負荷装置２０に電力を供給する。３相４線式の配線は、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相及びＮ相を有し、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相の３相は、電圧及び電流の各相間の位相差が１２０度である。また、Ｎ相は中性線である。Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相は、それぞれ、「第１相」、「第２相」、「第３相」とも称する。
　電力制御装置１０は、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相に設置された電流センサ３０ａ、３０ｂ、３０ｃから、それぞれ、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相の３相の電流値を取得する。
　また、電力制御装置１０は、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相、Ｎ相から電力制御装置１０に引き込まれた電圧検出用配線から、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相の３相の電圧値を取得する。図１に示すように、Ｕ１はＲ相－Ｎ相間の電圧、Ｕ２はＳ相－Ｎ相間の電圧、Ｕ３はＴ相－Ｎ相間の電圧である。
　電力制御装置１０は、取得した３相の電流値について、各相間の位相差が１２０度になるように、電流値の符号補正処理を実行する。また、電力制御装置１０は、取得した３相の電圧値について、各相間の位相差が１２０度になるように、電圧値の符号補正処理を実行する。その後、電力制御装置１０は、取得した３相の電流値のどの相の電流値が、取得した３相の電圧値のどの相の電圧値に対応するかを特定する。ここで、ある相の電流値と、ある相の電圧値が対応するとは、その電流値及び電圧値が同一の相で測定された値であることを意味する。例えば、Ｒ相で測定された電流値はＲ相で測定された電圧値に対応する。
　上述の電流値の符号補正処理、電圧値の符号補正処理、及び、電流値と電圧値を対応付ける処理の詳細については後述する。
　電力制御装置１０は、取得した３つの電流値全てについて、どの電流値がどの電圧値に対応するかの対応付けが完了すると、その対応関係に基づいて、系統４０から負荷装置２０に供給される電力を算出することができる。
　電力制御装置１０は、通信線によって負荷装置２０と接続しており、負荷装置２０の動作を制御することができる。また、電力制御装置１０は、通信線を介して負荷装置２０の動作状態の情報などを取得することができる。
　負荷装置２０は、３相の交流電源によって電力を供給されて動作する装置である。負荷装置２０は、例えば産業用機械などである。
　電流センサ３０ａ、３０ｂ、３０ｃは、それぞれ、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相に設置され、検出した、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相の電流値を、電力制御装置１０に送信する。
　なお、電流センサ３０ａ、３０ｂ、３０ｃを、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相に設置する際、作業者は、どの電流センサをどの相に設置するか、また、電流センサをどの方向で設置するかを意識せずに設置することができる。これは、電力制御装置１０が、必要に応じて、自動で電流センサから取得した電流値の符号を反転し、また、電流値と電圧値との対応付けを自動で実行するからである。
　また、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相の電圧を測定するための配線の接続についても、作業者は、どの配線を電力制御装置１０のどの端子に接続するかを意識せずに作業することができる。これは、電力制御装置１０が、必要に応じて、自動でＲ相、Ｓ相、Ｔ相から取得した電圧値の符号を反転し、また、電流値と電圧値との対応付けを自動で実行するからである。
　続いて、電力制御装置１０の構成及び機能について説明する。電力制御装置１０は、電圧測定部１１、電流測定部１２、制御部１３、通信部１４及び表示部１５を備える。
　電圧測定部１１は、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相、Ｎ相から引き込んだ４本の配線から、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相の３相の電圧値を取得する。ここで、電圧測定部１１が取得する３つの電圧値をＵ１～Ｕ３とする。電圧測定部１１が取得した段階では、Ｕ１～Ｕ３がどの相の電圧値であるかは不定であり、また、Ｕ１～Ｕ３の値は、極性が逆の場合もある。
　電流測定部１２は、電流センサ３０ａ～３０ｃから、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相の３相の電流値を取得する。ここで、電流測定部１２が取得する３つの電流値をＣＴ１～ＣＴ３とする。電流測定部１２が取得した段階では、ＣＴ１～ＣＴ３がどの相の電流値であるかは不定であり、また、ＣＴ１～ＣＴ３の値は、極性が逆の場合もある。
　制御部１３は、電力制御装置１０全体を制御及び管理するものであり、例えばプロセッサにより構成される。
　制御部１３は、「電流値の符号補正処理」、「電圧値の符号補正処理」及び「電圧値と電流値の対応関係の特定処理」を行う。
　通信部１４は、制御部１３から指令を受け、通信線を介して負荷装置２０に動作指令を送信して、負荷装置２０の動作を制御する。また、通信部１４は、負荷装置２０から通信線を介して負荷装置２０の状態を受信する。通信部１４が負荷装置２０と通信を行う通信プロトコルとしては、例えばＥＣＨＯＮＥＴ　Ｌｉｔｅ（登録商標）などを用いることができる。なお、ＥＣＨＯＮＥＴ　Ｌｉｔｅはあくまで一例であって、他の通信プロトコルであってもよい。
　表示部１５は、電力制御装置１０の各種状態を表示する。例えば、制御部１３が、電圧値と電流値との対応関係を特定できなかった場合、表示部１５は、その旨を、警告表示として表示する。
（電流値の符号補正処理）
　続いて、電力制御装置１０による「電流値の符号補正処理」について説明する。
　制御部１３は、電流測定部１２が取得した３相の電流値ＣＴ１～ＣＴ３について、以下の処理を実行する。
　図２（ａ）に示すように、ＣＴ１、ＣＴ２、ＣＴ３の３相の各相間の位相差が全て１２０度である場合は、制御部１３は、方向が正しいと判定する。よって、制御部１３は、そのままの方向でＣＴ１、ＣＴ２、ＣＴ３の符号を固定する。
　図２（ｂ）に示すように、相間の位相差に６０度の位相差となるところが存在する場合、制御部１３は、他の２相との間の位相差がいずれも６０度となっている電流値の方向を反転させる。図２（ｂ）の例においては、ＣＴ３と他の２相（ＣＴ１及びＣＴ２）との間の位相差が６０度であるため、制御部１３は、ＣＴ３の方向を反転させる。図２（ｂ）に破線で示した矢印が反転後のＣＴ３である。図２（ｂ）に示すように、ＣＴ１、ＣＴ２と、反転後のＣＴ３の３相間の位相差は１２０度となるので、制御部１３は、この状態でＣＴ１、ＣＴ２、ＣＴ３の符号を固定する。
　なお、ここで、方向を反転させるとは、電流値に「－１」をかけることにより符号を反転させる処理をすることを意味する。
　また、上記説明においては、制御部１３は、他の２相との間の位相差がいずれも６０度となっている電流値の方向を反転させる、としているが、判定の基準はこれに限るものではない、例えば、制御部１３は、他の２相との間の位相差がいずれも所定の閾値以下（例えば、６５度以下）となっている電流値の方向を反転させる、としてもよい。ここで、上記の所定の閾値を６５度以下とする場合とは、このような状況としては、例えば、３相のうち、１相に接続された負荷が、他の２相に接続された負荷とのバランスが悪く、該１相の電流位相が５度進んでしまう場合などが挙げられる。
（電圧値の符号補正処理）
　続いて、電力制御装置１０による「電圧値の符号補正処理」について説明する。
　制御部１３は、電圧測定部１１が取得した３相の電圧値Ｕ１～Ｕ３について、以下の処理を実行する。
　図３（ａ）に示すように、Ｕ１、Ｕ２、Ｕ３の３相の各相間の位相差が全て１２０度である場合は、制御部１３は、極性が正しいと判定する。よって、制御部１３は、そのままの極性でＵ１、Ｕ２、Ｕ３の符号を固定する。
　図３（ｂ）に示すように、相間の位相差に６０度の位相差となるところが存在する場合、制御部１３は、他の２相との間の位相差がいずれも６０度となっている電圧値の極性を反転させる。図３（ｂ）の例においては、Ｕ３と他の２相（Ｕ１及びＵ２）との間の位相差が６０度であるため、制御部１３は、Ｕ３の極性を反転させる。図３（ｂ）に破線で示した矢印が反転後のＵ３である。図３（ｂ）に示すように、Ｕ１、Ｕ２と、反転後のＵ３の３相間の位相差は１２０度となるので、制御部１３は、この状態でＵ１、Ｕ２、Ｕ３の符号を固定する。
　なお、ここで、極性を反転させるとは、電圧値に「－１」をかけることにより符号を反転させる処理をすることを意味する。
　また、上記説明においては、制御部１３は、他の２相との間の位相差がいずれも６０度となっている電圧値の極性を反転させる、としているが、判定の基準はこれに限るものではない。例えば、制御部１３は、他の２相との間の位相差がいずれも所定の閾値以下（例えば、１１０度以下）となっている電圧値の極性を反転させる、としてもよい。
（電圧値と電流値の対応関係の特定処理）
　続いて、電力制御装置１０による「電圧値と電流値の対応関係の特定処理」について説明する。
　理論的には、電圧位相に対する電流位相の位相差は、±９０度の範囲に存在するが、現実的には、±６０度の範囲に存在することが多い。また、一般に、電気機器は遅れ位相のものが多い。したがって、電圧位相に対する電流位相の位相差は、遅れ位相６０度以内の範囲、すなわち、０度から６０度の範囲にあると規定して、電圧値と電流値の対応関係の特定処理を実行するものとして説明する。
　３相の電流値ＣＴ１～ＣＴ３が、３相の電圧値Ｕ１～Ｕ３と図４に示すような位相関係にある場合、すなわち、電圧位相に対する電流位相が０度から６０度の範囲にある場合は、制御部１３は、この状態で、どの電流値がどの電圧値に対応するかを特定する。例えば図４に示すような位相関係にある場合、制御部１３は、Ｕ１に対応する電流値はＣＴ３であり、Ｕ２に対応する電流値はＣＴ１であり、Ｕ３に対応する電流値はＣＴ２であると特定する。
　３相の電流値ＣＴ１～ＣＴ３が、３相の電圧値Ｕ１～Ｕ３と図５（ａ）に示すような位相関係にある場合、すなわち、電圧位相に対する電流位相が０度から６０度の範囲にない場合は、制御部１３は、ＣＴ１～ＣＴ３の３相全ての符号を反転させる。図５（ｂ）は、ＣＴ１～ＣＴ３の３相の符号を全て反転させた様子を示す図である。ＣＴ１～ＣＴ３を反転させた結果、図５（ｂ）に示すような位相関係になり、電圧位相に対する電流位相が０度から６０度の範囲にある場合は、制御部１３は、この状態で、どの電流値がどの電圧値に対応するかを特定する。例えば図５（ｂ）に示すような位相関係にある場合、制御部１３は、Ｕ１に対応する電流値はＣＴ１であり、Ｕ２に対応する電流値はＣＴ２であり、Ｕ３に対応する電流値はＣＴ３であると特定する。
　なお、上述の説明では、遅れ位相６０度以内の範囲で規定する場合を例に挙げて説明したが、負荷装置２０の特性によっては、進み位相となる場合もある。その場合は、例えば、－６０度～０度の範囲で規定してもよい。また、進み位相と遅れ位相の両方に対応するようにすることも可能であり、例えば、－３０度～３０度の範囲や、－１０度～５０度の範囲などで規定してもよい。
（警告表示）
　図６に、電圧位相に対する電流位相の位相差は、進み位相４５度以内の範囲、すなわち、－４５度から０度の範囲にあると規定して、電圧値と電流値の対応関係の特定処理を実行した場合を示す。
　図６に示す例においては、３相の電圧値Ｕ１～Ｕ３に対する３相の電流値ＣＴ１～ＣＴ３の位相は、－４５度から０度の範囲にない。また、ＣＴ１～ＣＴ３の符号を反転させても、反転後のＣＴ１～ＣＴ３の位相も、３相の電圧値Ｕ１～Ｕ３に対して、－４５度から０度の範囲にない。このような場合、制御部１３は、どの電流値がどの電圧値に対応するかを特定できないとして、その旨を、表示部１５に警告表示させてもよい。例えば、３相の電圧値Ｕ１～Ｕ３に対する３相の電流値ＣＴ１～ＣＴ３の位相が－４５度から０度の範囲にない場合としては、誘導負荷に接続される進相コンデンサに対して誘導電動機などの容量が小さいため、電流位相が－４５度よりも進んでしまう場合、または誘導電動機の容量が大きいため、電流位相が０度よりも遅れてしまう場合などが考えられる。このような場合、機器の仕様に問題がないか、または誘導負荷の接続すべき相が間違いがないかを確認すればよい。
（電力制御装置の制御フロー）
　図７に示すフローチャートを参照しながら、電力制御装置１０の動作について説明する。
　電力制御装置１０の電圧測定部１１は、３相の電圧値Ｕ１～Ｕ３を取得し、電流測定部１２は、３相の電流値ＣＴ１～ＣＴ３を取得する（ステップＳ１０１）。
　電力制御装置１０の制御部１３は、３相の電流値ＣＴ１～ＣＴ３の各相間の位相差が全て１２０度であるか否かを判定する（ステップＳ１０２）。
　ステップＳ１０２においてＮｏと判定した場合、制御部１３は、他の２つの電流値との間の位相差が、いずれも１２０度となっていない電流値の符号を反転させ（ステップＳ１０３）、その状態で、ＣＴ１～ＣＴ３の符号を仮固定する（ステップＳ１０４）。
　ステップＳ１０２においてＹｅｓと判定した場合、制御部１３は、そのままの状態で、ＣＴ１～ＣＴ３の符号を仮固定する（ステップＳ１０４）。
　続いて、制御部１３は、３相の電圧値Ｕ１～Ｕ３の各相間の位相差が全て１２０度であるか否かを判定する（ステップＳ１０５）。
　ステップＳ１０５においてＮｏと判定した場合、制御部１３は、他の２つの電圧値との間の位相差が、いずれも１２０度となっていない電圧値の符号を反転させ（ステップＳ１０６）、その状態で、Ｕ１～Ｕ３の符号を確定する（ステップＳ１０７）。
　ステップＳ１０５においてＹｅｓと判定した場合、制御部１３は、そのままの状態で、Ｕ１～Ｕ３の符号を確定する（ステップＳ１０７）。
　続いて、制御部１３は、電圧位相に対する電流位相の位相差が規定の範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ１０８）。
　ステップＳ１０８においてＹｅｓと判定した場合、制御部１３は、その状態で、ＣＴ１～ＣＴ３の符号を確定し、ＣＴ１～ＣＴ３がそれぞれ、どのＵ１～Ｕ３に対応するかを特定する（ステップＳ１０９）。
　ステップＳ１０８においてＮｏと判定した場合、制御部１３は、ＣＴ１～ＣＴ３の全ての符号を反転させ（ステップＳ１１０）、その状態で、電圧位相に対する電流位相の位相差が規定の範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ１１１）。
　ステップＳ１１１においてＹｅｓと判定した場合、制御部１３は、その状態で、ＣＴ１～ＣＴ３の符号を確定し、ＣＴ１～ＣＴ３がそれぞれ、どのＵ１～Ｕ３に対応するかを特定する（ステップＳ１０９）。
　ステップＳ１１１でＮｏと判定した場合、制御部１３は、どの電流値がどの電圧値に対応するかを特定できないとして、その旨を、表示部１５に警告表示させる（ステップＳ１１２）。
　このように、本実施形態によれば、制御部１３が、３相の電流値の各相間の位相差を比較し、他の２相との間の位相差がいずれも所定の位相差以下である相の電流値の符号を反転させる電流値補正処理を実行する。これにより、３相交流電源において、取得した３相の電流の相及び方向を自動的に判定して、符号を補正することができる。したがって、３相交流電源において、電流を測定するための電流センサの設置作業の施工ミスに起因して正常に電力測定ができない、というような事態を防ぐことができる。
　また、本実施形態によれば、制御部１３が、３相の電圧値の各相間の位相差を比較し、他の２相との間の位相差がいずれも所定の位相差以下である相の電圧値の符号を反転させる電圧値補正処理を実行する。これにより、３相交流電源において、取得した３相の電圧の相及び極性を自動的に判定して、符号を補正することができる。したがって、３相交流電源において、電圧を測定するための配線の設置作業の施工ミスに起因して正常に電力測定ができない、というような事態を防ぐことができる。
　また、本実施形態によれば、制御部１３は、電流値補正処理後の３相の電流値が、電圧値補正処理後の３相の電圧値と所定の位相関係にある場合は、その状態で、該３相の電流値と該３相の電圧値との間で、どの電流値がどの電圧値に対応するかを特定する処理を実行する。また、制御部１３は、電流値補正処理後の３相の電流値が、電圧値補正処理後の３相の電圧値と所定の位相関係にない場合は、電流値補正処理後の該３相の電流値の符号を全て反転させる補正をする。その後、制御部１３は、その状態で、該３相の電流値と該３相の電圧値との間で、どの電流値がどの電圧値に対応するかを特定する処理を実行する。これにより、３相交流電源において、取得した３相の電流値のどの相の電流値が、取得した３相の電圧値のどの相の電圧値に対応するかを特定することができる。したがって、３相交流電源において、正しく電力を算出することができる。
　なお、本実施形態においては、３相４線式の配線の３相交流電源の場合を例に挙げて説明したが、本発明は、図８に示すような３相３線式の配線の３相交流電源の場合にも適用できる。図８に示す電力制御システム２は、系統４０が、３相３線式の配線によって負荷装置２０に電力を供給するものであり、この場合、図８に示すように電圧値Ｕ１、Ｕ２、Ｕ３を測定する。
　本発明を諸図面や実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各構成部、各ステップなどに含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数の構成部やステップなどを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。また、本発明について装置を中心に説明してきたが、本発明は装置が備えるプロセッサにより実行される方法、プログラム、又はプログラムを記録した記憶媒体としても実現し得るものであり、本発明の範囲にはこれらも包含されるものと理解されたい。
　本開示内容の多くの側面は、プログラム命令を実行可能なコンピュータシステムその他のハードウェアによって実行される、一連の動作として示される。コンピュータシステムその他のハードウェアには、例えば、汎用コンピュータ、ＰＣ(パーソナルコンピュータ)、専用コンピュータ、ワークステーション、ＰＣＳ(Personal Communications System、パーソナル移動通信システム)、電子ノートパッド、ラップトップコンピュータ、又はその他のプログラム可能なデータ処理装置が含まれる。各実施形態では、種々の動作は、プログラム命令(ソフトウェア)で実装された専用回路(例えば、特定機能を実行するために相互接続された個別の論理ゲート)又は、１つ以上のプロセッサによって実行される論理ブロック若しくはプログラムモジュール等によって実行されることに留意されたい。論理ブロック又はプログラムモジュール等を実行する１つ以上のプロセッサには、例えば、１つ以上のマイクロプロセッサ、ＣＰＵ(中央演算処理ユニット)、ＡＳＩＣ(Application Specific Integrated Circuit)、ＤＳＰ(Digital Signal Processor)、ＰＬＤ(Programmable Logic Device)、ＦＰＧＡ(Field Programmable Gate Array)、コントローラ、マイクロコントローラ、電子機器、ここに記載する機能を実行可能に設計されたその他の装置及び／又はこれらいずれかの組合せが含まれる。ここに示す実施形態は、例えば、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、ミドルウェア、マイクロコード又はこれらいずれかの組合せによって実装される。
　ここで用いられる機械読取り可能な非一時的記憶媒体は、更に、ソリッドステートメモリ、磁気ディスク及び光学ディスクの範疇で構成されるコンピュータ読取り可能な有形のキャリア（媒体）として構成することができる。かかる媒体には、ここに開示する技術をプロセッサに実行させるためのプログラムモジュールなどのコンピュータ命令の適宜なセット及び、データ構造が格納される。コンピュータ読取り可能な媒体には、１つ以上の配線を備えた電気的接続、磁気ディスク記憶媒体、その他の磁気及び光学記憶装置(例えば、ＣＤ(Compact Disk)、ＤＶＤ(Digital Versatile Disc)、及びブルーレイディスク、可搬型コンピュータディスク、ＲＡＭ(Random Access Memory)、ＲＯＭ(Read-Only Memory)、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ若しくはフラッシュメモリ等の書換え可能でプログラム可能なＲＯＭ若しくは情報を格納可能な他の有形の記憶媒体又はこれらいずれかの組合せが含まれる。メモリは、プロセッサ／プロセッシングユニットの内部及び／又は外部に設けることができる。ここで用いられるように、「メモリ」という語は、あらゆる種類の長期記憶用、短期記憶用、揮発性、不揮発性その他のメモリを意味し、特定の種類若しくはメモリの数又は記憶が格納される媒体の種類は限定されない。
　１、２　電力制御システム
　１０　電力制御装置
　１１　電圧測定部
　１２　電流測定部
　１３　制御部
　１４　通信部
　１５　表示部
　２０　負荷装置
　３０ａ、３０ｂ、３０ｃ　電流センサ
　４０　系統

Claims (8)

  1. 　第１相と、第２相と、第３相とを有する３相交流電源に設置された第１電流センサと、第２電流センサと、第３電流センサとから、３相の電流値を取得する電力制御装置であって、
    　前記第１電流センサと、前記第２電流センサと、前記第３電流センサとから、前記３相交流電源の３相の電流値を取得する電流測定部と、
    　前記３相の電流値の各相間の位相差を比較し、他の２相との間の位相差がいずれも所定の位相差以下である相の電流値の符号を反転させる電流値補正処理を実行する制御部とを備える電力制御装置。
  2. 　請求項１に記載の電力制御装置において、
    　前記第１相と、前記第２相と、前記第３相とから、前記３相交流電源の３相の電圧値を取得する電圧測定部をさらに備え、
    　前記制御部は、前記３相の電圧値の各相間の位相差を比較し、他の２相との間の位相差がいずれも所定の位相差以下である相の電圧値の符号を反転させる電圧値補正処理を実行することを特徴とする電力制御装置。
  3. 　請求項２に記載の電力制御装置において、
    　前記制御部は、
    　　前記電流値補正処理後の３相の電流値が、前記電圧値補正処理後の３相の電圧値と所定の位相関係にある場合は、その状態で、該３相の電流値と該３相の電圧値との間で、どの電流値がどの電圧値に対応するかを特定する処理を実行し、
    　　前記電流値補正処理後の３相の電流値が、前記電圧値補正処理後の３相の電圧値と所定の位相関係にない場合は、前記電流値補正処理後の該３相の電流値の符号を全て反転させる補正をし、その状態で、該３相の電流値と該３相の電圧値との間で、どの電流値がどの電圧値に対応するかを特定する処理を実行することを特徴とする電力制御装置。
  4. 　請求項３に記載の電力制御装置において、
    　前記３相交流電源に接続されている負荷装置に動作指令を送信する通信部をさらに備え、
    　前記制御部は、前記負荷装置を動作させた状態で、前記電流値補正処理と、前記電圧値補正処理と、どの電流値がどの電圧値に対応するかを特定する処理と、を実行することを特徴とする電力制御装置。
  5. 　請求項３又は４に記載の電力制御装置において、
    　表示部をさらに備え、
    　前記制御部は、前記電流値補正処理後の３相の電流値が、前記電圧値補正処理後の３相の電圧値と所定の位相関係にない場合に、該３相の電流値の符号を全て反転させる補正をしても、該３相の電流値と前記電圧値補正処理後の３相の電圧値とが所定の位相関係にない場合は、前記表示部に警告表示を表示させることを特徴とする電力制御装置。
  6. 　第１相と、第２相と、第３相とを有する３相交流電源に設置された第１電流センサと、第２電流センサと、第３電流センサとから、３相の電流値を取得する電力制御装置の制御方法であって、
    　前記第１電流センサと、前記第２電流センサと、前記第３電流センサとから、前記３相交流電源の３相の電流値を取得するステップと、
    　前記３相の電流値の各相間の位相差を比較し、他の２相との間の位相差がいずれも所定の位相差以下である相の電流値の符号を反転させる電流値補正処理を実行するステップとを含む制御方法。
  7. 　請求項６に記載の電力制御装置の制御方法において、さらに、
    　前記第１相と、前記第２相と、前記第３相とから、前記３相交流電源の３相の電圧値を取得するステップと、
    　前記３相の電圧値の各相間の位相差を比較し、他の２相との間の位相差がいずれも所定の位相差以下である相の電圧値の符号を反転させる電圧値補正処理を実行するステップとを含む制御方法。
  8. 　請求項７に記載の電力制御装置の制御方法において、さらに、
    　前記電流値補正処理後の３相の電流値が、前記電圧値補正処理後の３相の電圧値と所定の位相関係にある場合は、その状態で、該３相の電流値と該３相の電圧値との間で、どの電流値がどの電圧値に対応するかを特定する処理を実行するステップと、
    　前記電流値補正処理後の３相の電流値が、前記電圧値補正処理後の３相の電圧値と所定の位相関係にない場合は、前記電流値補正処理後の該３相の電流値の符号を全て反転させる補正をし、その状態で、該３相の電流値と該３相の電圧値との間で、どの電流値がどの電圧値に対応するかを特定する処理を実行するステップとを含む制御方法。
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