特開 2023-157359 電流センサ及び電力量計

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023157359

(43)【公開日】2023-10-26

(54)【発明の名称】電流センサ及び電力量計

(51)【国際特許分類】

   G01R 15/18 20060101AFI20231019BHJP

【ＦＩ】

G01R15/18 A

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022067225

(22)【出願日】2022-04-14

(71)【出願人】

【識別番号】311002034

【氏名又は名称】富士電機メーター株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】栗原 晋

(72)【発明者】

【氏名】山内 芳准

(72)【発明者】

【氏名】原山 滋章

【テーマコード（参考）】

2G025

【Ｆターム（参考）】

2G025AA11

2G025AB05

2G025AB14

2G025AC01

(57)【要約】

【課題】低コストで、外部磁場の影響を受けず、位置ずれによる電流検出感度変動が少ない高精度な電流計測を行うことができる電流センサ及び電力量計を提供すること。
【解決手段】検出すべき電流が流れる電流バー２と、少なくとも４以上の磁気検出部３ａ～３ｄを有した基板３とを有し、磁気検出部３ａ～３ｄが検出した磁気検出結果をもとに電流バー２に流れる電流を検出する電流センサ１であって、電流バー２は、折り返し部２ｃを介し、それぞれ電流の向きが異なって平行に配置された第１導体バー２ａと第２導体バー２ｂとを有し、第１導体バー２ａ及び第２導体バー２ｂには、基板３が挿入される貫通孔１２ａ，１２ｂがそれぞれ対向する位置に形成され、磁気検出部３ａ～３ｄは、第１導体バー２ａ及び第２導体バー２ｂの各貫通孔１２ａ，１２ｂを中心にそれぞれ各貫通孔１２ａ，１２ｂの両端側に均等配置される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

検出すべき電流が流れる電流バーと、少なくとも４以上の磁気検出部を有した基板とを有し、前記磁気検出部が検出した磁気検出結果をもとに前記電流バーに流れる電流を検出する電流センサであって、
前記電流バーは、折り返し部を介し、それぞれ電流の向きが異なって平行に配置された第１導体バーと第２導体バーとを有し、
前記第１導体バー及び前記第２導体バーには、前記基板が挿入される貫通孔がそれぞれ対向する位置に形成され、
前記磁気検出部は、前記第１導体バー及び前記第２導体バーの各貫通孔を中心にそれぞれ各貫通孔の両端側に均等配置されることを特徴とする電流センサ。

【請求項2】

前記磁気検出部は、前記基板に形成されたパターンコイルであることを特徴とする請求項１に記載の電流センサ。

【請求項3】

前記４以上の磁気検出部は、前記基板の同一平面上に形成されたパターンコイルであることを特徴とする請求項２に記載の電流センサ。

【請求項4】

前記４以上の磁気検出部は、前記電流バーに電流が流れた際、各パターンコイルに生じる誘導電圧を強め合うように直列接続されることを特徴とする請求項３に記載の電流センサ。

【請求項5】

前記基板は、前記第１導体バー及び前記第２導体バーが形成する平面に平行であり、前記基板の中心軸は、前記貫通孔の中心軸に一致するように位置決めされることを特徴とする請求項４に記載の電流センサ。

【請求項6】

前記折り返し部にリレーを設けたことを特徴とする請求項１に記載の電流センサ。

【請求項7】

請求項１～６のいずれか一つに記載した電流センサが検出した電流信号と電圧センサが検出した電圧信号とをもとに前記電流バーを流れる電力量を算出することを特徴とする電力量計。

【請求項8】

電流センサ及び電圧センサの対を２対以上用いて電力量を算出する場合、前記電流センサには、シャント抵抗を用いた電流センサが含まれることを特徴とする請求項７に記載の電力量計。

【請求項9】

単相２線式の各配線の電源側にそれぞれ前記電流センサを設けて盗電の有無を判定することを特徴とする請求項７に記載の電力量計。

【請求項10】

基準電位側の配線に設けられる電流センサは、シャント抵抗を用いた電流センサであることを特徴とする請求項９に記載の電力量計。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、低コストで、外部磁場の影響を受けず、位置ずれによる電流検出感度変動が少ない高精度な電流計測を行うことができる電流センサ及び電力量計に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、用いられている電流センサとしては、変流器（カレントトランス：ＣＴ）や、集磁コアのギャップ部にホール素子などの磁電変換素子を配置した構成や、集磁コアのギャップ部に、巻線コイルや誘電体基板上にコイルパターンを形成した素子をもつ構成などがある。さらに、集磁コアを用いず、直接ホール素子などを配置して、電流を検出する構成等もある。これらの電流センサは、測定対象である一次電流が流れる回路とは電気的に分離されているため、一次電流側の回路に影響を与えることなく、精度よく電流を計測可能な点で優れている。さらにコイルパターンを形成した素子を配置する方法は、直線性および温度特性に優れ、部品点数が少なく製造が容易となる特徴を有する（特許文献１参照）。

【0003】

特許文献１に記載された電流センサは、環状の集磁コアの中央開口部に電流バーを通し、集磁コアのギャップ部にコイルパターンが施された基板を配置するものである。電流バーに電流が流れると、電流路の周辺には、電流バーに流れる電流の大きさに比例する磁束が発生する。発生した磁束は、集磁コアによって集磁される。電流が周期的電流である場合、その周期に応じて発生する磁束も周期的に変化する。これにより、コイルパターンをもつ検出コイルには、電流の大きさ及び周波数に応じた誘導電圧が発生し、この誘導電圧を電流バーに流れる電流の検出信号として用いている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００９－２１０４０６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、集磁コアのギャップ部に２つの磁電変換素子を配置する電流センサは、基板に対して垂直方向の外部磁場に対してシールドとしての効果があり、高精度な電流計測が可能である。ここで、電流センサを低コストで実現しようとする場合、集磁コアを使用せず、磁電変換素子のみで構成できることが望ましい。

【0006】

しかしながら、集磁コアを使用しない場合、集磁コアによるシールド効果が得られないため、外部磁場の影響を大きく受け、電流計測精度が大きく低下してしまうという課題がある。

【0007】

また、集磁コアを取り除いた電流センサは、基板の位置ずれ等により、電流バーと磁電変換素子との位置関係が変化しやすいため、電流検出感度に変動が生じやすく電流計測精度が低下してしまうという課題もある。

【0008】

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、低コストで、外部磁場の影響を受けず、位置ずれによる電流検出感度変動が少ない高精度な電流計測を行うことができる電流センサ及び電力量計を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明にかかる電流センサは、検出すべき電流が流れる電流バーと、少なくとも４以上の磁気検出部を有した基板とを有し、前記磁気検出部が検出した磁気検出結果をもとに前記電流バーに流れる電流を検出する電流センサであって、前記電流バーは、折り返し部を介し、それぞれ電流の向きが異なって平行に配置された第１導体バーと第２導体バーとを有し、前記第１導体バー及び前記第２導体バーには、前記基板が挿入される貫通孔がそれぞれ対向する位置に形成され、前記磁気検出部は、前記第１導体バー及び前記第２導体バーの各貫通孔を中心にそれぞれ各貫通孔の両端側に均等配置されることを特徴とする。

【0010】

また、本発明にかかる電流センサは、上記の発明において、前記磁気検出部は、前記基板に形成されたパターンコイルであることを特徴とする。

【0011】

また、本発明にかかる電流センサは、上記の発明において、前記４以上の磁気検出部は、前記基板の同一平面上に形成されたパターンコイルであることを特徴とする。

【0012】

また、本発明にかかる電流センサは、上記の発明において、前記４以上の磁気検出部は、前記電流バーに電流が流れた際、各パターンコイルに生じる誘導電圧を強め合うように直列接続されることを特徴とする。

【0013】

また、本発明にかかる電流センサは、上記の発明において、前記基板は、前記第１導体バー及び前記第２導体バーが形成する平面に平行であり、前記基板の中心軸は、前記貫通孔の中心軸に一致するように位置決めされることを特徴とする。

【0014】

また、本発明にかかる電流センサは、上記の発明において、前記折り返し部にリレーを設けたことを特徴とする。

【0015】

また、本発明にかかる電力量計は、上記の発明のいずれか一つに記載した電流センサが検出した電流信号と電圧センサが検出した電圧信号とをもとに前記電流バーを流れる電力量を算出することを特徴とする。

【0016】

また、本発明にかかる電力量計は、上記の発明において、電流センサ及び電圧センサの対を２対以上用いて電力量を算出する場合、前記電流センサには、シャント抵抗を用いた電流センサが含まれることを特徴とする。

【0017】

また、本発明にかかる電力量計は、上記の発明において、単相２線式の各配線の電源側にそれぞれ前記電流センサを設けて盗電の有無を判定することを特徴とする。

【0018】

また、本発明にかかる電力量計は、上記の発明において、基準電位側の配線に設けられる電流センサは、シャント抵抗を用いた電流センサであることを特徴とする。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、低コストで、外部磁場の影響を受けず、位置ずれによる電流検出感度変動が少ない高精度な電流計測を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】図１は、本発明の実施の形態である電流センサの構成を示す斜視図である。

【図2】図２は、図１に示した電流センサの平面図である。

【図3】図３は、図２に示した電流センサのＡ－Ａ線断面図である。

【図4】図４は、磁気検出部の構成例を示す図である。

【図5】図５は、本実施の形態による電流検出原理を説明する説明図である。

【図6】図６は、本実施の形態による外部磁場低減の原理を説明する説明図である。

【図7】図７は、第１導体バー及び第２導体バーと基板との位置ずれによる電流検出感度の変動を説明する説明図である。

【図8】図８は、本実施の形態で示した電流センサを用いた電力量計の一例を示すブロック図である。

【図9】図９は、単相３線式による電力供給系統に電流センサを用いた電力量計の一例を示すブロック図である。

【図10】図１０は、図９に示した構成にリレーを加えた電力量計の一例を示すブロック図である。

【図11】図１１は、単相２線式による電力供給系統に実施の形態の電流センサに対応する電流センサとシャント抵抗を用いた電流センサとを用いた電力量計の一例を示すブロック図である。

【図12】図１２は、図１１に示した構成にリレーを加えた電力量計の一例を示すブロック図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、添付図面を参照してこの発明を実施するための形態について説明する。

【0022】

＜全体構成＞
図１は、本発明の実施の形態である電流センサ１の構成を示す斜視図である。また、図２は、図１に示した電流センサ１の平面図である。さらに、図３は、図２に示した電流センサ１のＡ－Ａ線断面図である。図１～図３に示すように、電流センサ１は、検出すべき電流Iが流れる電流バー２と、少なくとも４以上の磁気検出部３ａ～３ｄを有した基板３とを有し、磁気検出部３ａ～３ｄが検出した磁気検出結果をもとに電流バー２に流れる電流を検出する。

【0023】

電流バー２は、折り返し部２ｃを介し、それぞれ電流の向きが異なって平行に配置された第１導体バー２ａと第２導体バー２ｂとを有する。折り返し部２ｃは、コの字型に折り曲げられている。なお、折り返し部２ｃの形状は任意であり、例えば、Ｕの字型であってもよい。

【0024】

第１導体バー２ａ及び第２導体バー２ｂには、基板３が挿入される貫通孔１２ａ，１２ｂがそれぞれ対向する位置に形成される。貫通孔１２ａ，１２ｂは、±Ｘ方向に開口し、基板３の断面に対応して、±Ｙ方向に延びる矩形の長孔である。

【0025】

基板３は、ＸＹ平面を形成し、±Ｘ方向に延びる板状をなす。基板３は、第１導体バー２ａ及び第２導体バー２ｂが形成する平面に平行であり、基板３の中心軸は、貫通孔１２ａ，１２ｂの中心軸に一致するように位置決めされる。基板３と貫通孔１２ａ，１２ｂの内面との間は空気で絶縁されるが、位置決めも兼ねて絶縁部材のスペーサを設けてもよい。

【0026】

基板３上には、磁気検出部３ａ～３ｄが±Ｘ方向に等間隔Ｌｂで配置される。磁気検出部３ａ，３ｂは、第１導体バー２ａの貫通孔１２ａの中心軸Ｃ２ａを中心に±Ｘ方向に等間隔に配置される。また、磁気検出部３ｃ，３ｄは、第２導体バー２ｂの貫通孔１２ｂの中心軸Ｃ２ｂを中心に±Ｘ方向に等間隔に配置される。

【0027】

磁気検出部３ａ～３ｄは、基板３に形成されたパターンコイルである。磁気検出部３ａ～３ｄは、電流バー２に電流Ｉが流れた際、各パターンコイルに生じる誘導電圧を強め合う（加算する）ように直列接続される。なお、磁気検出部３ａ～３ｄから出力された誘導電圧信号は、図示しない演算回路により電流信号に変換されて出力される。電流センサ１には、この演算回路も含まれ、演算回路は、基板３上に形成してもよいし、引き出し線を介して基板３の外部に設けてもよい。なお、本実施の形態では、パターンコイルの磁気検出部３ａ～３ｄは、辺の長さＬａの正方形の渦巻き形状としているが、これに限らない。例えば、パターンコイルは円形の渦巻き形状であってもよい。

【0028】

なお、磁気検出部３ａ～３ｄは、磁気検出できるセンサであればよく、例えばホール素子であってもよい。

【0029】

＜磁気検出部の構成例＞
図４は、磁気検出部３ａ～３ｄの構成例を示す図である。図４に示すように、磁気検出部３ａ～３ｄは、基板３上に形成される。各磁気検出部３ａ～３ｄは、２層のパターンコイルとしている。磁気検出部３ａは、第１導体バー２ａに電流Iが＋Ｙ方向に流れた時点で、第１導体バー２ａの－Ｘ方向に発生した上向き（＋Ｚ方向）の磁束φＩによる誘導電圧を検出する。磁気検出部３ｂは、第１導体バー２ａに電流Iが＋Ｙ方向に流れた時点で、第１導体バー２ａの＋Ｘ方向に発生した下向き（－Ｚ方向）の磁束φＩによる誘導電圧を検出する。磁気検出部３ｃは、第２導体バー２ｂに電流Iが－Ｙ方向に流れた時点で、第２導体バー２ｂの－Ｘ方向に発生した下向き（－Ｚ方向）の磁束φＩによる誘導電圧を検出する。磁気検出部３ｄは、第２導体バー２ｂに電流Iが＋Ｙ方向に流れた時点で、第２導体バー２ｂの＋Ｘ方向に発生した上向き（＋Ｚ方向）の磁束φＩによる誘導電圧を検出する。そして、出力端子Ｔａ，Ｔｂから各磁気検出部３ａ～３ｄが検出した誘導電圧を加算して出力する。このため、上記のように、磁気検出部３ａ～３ｄは直列接続される。

【0030】

具体的に、出力端子Ｔａ，Ｔｂは、基板３の裏面に形成され、出力端子Ｔａは裏面に延びる折り返し線Ｌ１０を介してビアｂ１に接続し、磁気検出部３ａに接続される。磁気検出部３ａでは、表面側において時計回りの上層のパターンコイルに接続し、さらにビアａ１を介して時計回りの下層のパターンコイルに接続される。この下層のパターンコイルはビアｃ１を介して上層の接続線Ｌ１２に接続し、磁気検出部３ｂに接続される。

【0031】

磁気検出部３ｂでは、表面側において反時計回りの上層のパターンコイルに接続し、さらにビアａ２を介して反時計回りの下層のパターンコイルに接続される。この下層のパターンコイルはビアｃ２を介して上層の接続線Ｌ２３に接続し、磁気検出部３ｃに接続される。

【0032】

磁気検出部３ｃでは、表面側において時計回りの上層のパターンコイルに接続し、さらにビアａ３を介して時計回りの下層のパターンコイルに接続される。この下層のパターンコイルはビアｃ３を介して上層の接続線Ｌ３４に接続し、磁気検出部３ｄに接続される。

【0033】

磁気検出部３ｄでは、表面側において反時計回りの上層のパターンコイルに接続し、さらにビアａ４を介して反時計回りの下層のパターンコイルに接続される。この下層のパターンコイルは下層の接続線Ｌ１１を介して出力端子Ｔｂに接続される。

【0034】

なお、図４では、磁気検出部３ａ～３ｄを２層のパターンコイルで形成していたが、パターンコイルは１層でも、多層であってもよい。層の数が多いほど、誘導電圧の検出値を大きくすることができる。また、磁気検出部３ａ～３ｄは、４つであったが、これに限らず、４つ以上であってもよい。例えば、各磁気検出部３ａ～３ｄの±Ｘ方向にさらに磁気検出部を設けてもよいし、第１導体バー２ａ及び第２導体バー２ｂに沿って磁気検出部を増設してもよい。そして、各磁気検出部は誘導電圧を加算するように直列接続されるようにする。

【0035】

＜電流検出原理＞
図５は、本実施の形態による電流検出原理を説明する説明図である。図５において、電流Ｉが磁気検出部に鎖交する上向き（＋Ｚ方向）の磁束φIをプラスとし、下向き（－Ｚ方向）の磁束φＩをマイナスとする。そうすると、磁気検出部３ａ，３ｄには、＋φＩが鎖交し、磁気検出部３ｂ，３ｃには、－φＩが鎖交する。

【0036】

したがって、磁気検出部３ａ～３ｄが検出する全磁束φは、次式（１）で表せる。
全磁束φ＝磁気検出部３ａの磁束（φＩ） － 磁気検出部３ｂの磁束（－φＩ)
－ 磁気検出部３ｃの磁束（－φＩ） ＋ 磁気検出部３ｄの磁束（φＩ）
＝4×φＩ …（１）
したがって、第１導体バー２ａ及び第２導体バー２ｂを中心にして左右のパターンコイルが検出する磁束の差をとるように磁気検出部３ａ～３ｄを直列接続しておくことで、電流検出を効率良く行うことができる。

【0037】

＜外部磁場の低減＞
図６は、本実施の形態による外部磁場低減の原理を説明する説明図である。図６に示すように、外部磁場φＮ４～φＮ１が発生した場合、各磁気検出部３ａ～３ｄには、すべて下向きの磁束が鎖交する。この状態で電流バー２に流れる電流を検出する場合、全磁束φは、次式（２）で表せる。
全磁束φ＝ 磁気検出部３ａの磁束（φＩ－φＮ４）
－磁気検出部３ｂの磁束（－φＩ－φＮ３）
－磁気検出部３ｃの磁束（－φＩ－φＮ２)
＋磁気検出部３ｄの磁束（φＩ－φＮ１）
＝4×φＩ－（φＮ４－φＮ３－φＮ２＋φＮ１） …（２）

【0038】

ここで、外部磁場φN４～φN１は、次式（３）のような傾きのある外部磁場であるとする。
φＮ４＝８×φＮ
φＮ３＝７×φＮ
φＮ２＝６×φＮ
φＮ１＝５×φＮ …（３）

【0039】

すると、全磁束φは、次式（４）で表せる。
全磁束φ＝４×φＩ－（φＮ４－φＮ３－φＮ２＋φＮ１)
＝４×φＩ－（８φＮ－７φＮ－６φＮ＋５φＮ）
＝４×φＩ …（４）
したがって、本実施の形態では、傾きのある外部磁場であっても、外部磁場による磁束の影響を打ち消すことができる。

【0040】

＜位置ずれによる電流検出感度の変動＞
図７は、第１導体バー２ａ及び第２導体バー２ｂと基板３との位置ずれによる電流検出感度の変動を説明する説明図である。図７（ａ）は、基板３に対して片側に第１導体バー２ａ´及び第２導体バー２ｂ´が配置された場合を示しており、図７（ｂ）は、本実施の形態における、基板３に対して両側に第１導体バー２ａ及び第２導体バー２ｂが配置される場合を示している。

【0041】

第１導体バー２ａ及び第２導体バー２ｂに流れる電流Ｉにより生じる磁界の強さＨは、Ｈ＝Ｉ／（２πｒ）で表され、磁界の強さＨは、距離ｒにより変化する。このため、図７（ａ）に示すように、基板３に対して第１導体バー２ａ´及び第２導体バー２ｂ´が片側に配置されている場合、基板３の位置が＋Ｚ方向にΔＺだけずれた場合、各磁気検出部３ａ～３ｄと、第１導体バー２ａあるいは第２導体バー２ｂとの距離も距離ｒから距離（ｒ－ａ）に変動するため、磁気検出部３ａ～３ｄにおける電流検出感度が大きく変動してしまうことになる。

【0042】

これに対し、本実施の形態では、図７（ｂ）に示すように、第１導体バー２ａ及び第２導体バー２ｂに貫通孔１２ａ，１２ｂをそれぞれ形成し、基板３に対して、第１導体バー２ａと第２導体バー２ｂとを上下（±Ｚ方向）に配置している。この結果、基板３の位置がΔＺだけずれた場合、上側（+Ｚ方向）の第１導体バー２ａ及び第２導体バー２ｂとの距離は、距離ｒから距離（ｒ－ａ）に変動するが、下側（－Ｚ方向）の第１導体バー２ａ及び第２導体バー２ｂとの距離は、距離ｒから距離（ｒ＋ａ）に変動するため、トータルの磁界の強さＨは、変動分が上下で打ち消し合う方向に働くため、電流検出感度の変動を低減することができる。なお、貫通孔１２ａ，１２ｂに基板３が挿入されることにより、第１導体バー２ａ、第２導体バー２ｂ、基板３の間の位置決めが容易になるとともに、基板３の変動を抑えることができる。

【0043】

これにより、本実施の形態では、外部磁場の影響を受けず、電流バー２の第１導体バー２ａ及び第２導体バー２ｂと磁気検出部３ａ～３ｄとの位置ずれによる電流検出感度の変動を低減して、高精度な電流センサを提供できる。しかも、集磁コアを用いないので低コストである。

【0044】

＜電力量計＞
図８は、本実施の形態で示した電流センサ１を用いた電力量計２００の一例を示すブロック図である。この電力量計２００は、三相３線式の電源ＳＰと負荷ＬＤとの間の三相電力量を計測するものであり、２電力計法により求めている。

【0045】

図８に示すように、電力量計２００は、実施の形態で示した電流センサ１に対応する電流センサ１０３ａ，１０３ｂ、電圧センサ２０１ａ，２０１ｂ、電力量算出部２０２、出力部２０３を有する。電流センサ１０３ａは、Ｓ相を基準電位とするＲ相の線間電流ＩＲを検出する。電流センサ１０３ｂは、Ｓ相を基準電位とするＴ相の線間電流ＩＴを検出する。また、電圧センサ２０１ａは、Ｓ相を基準電位とするＲ相の線間電圧ＶＲＳを検出する。電圧センサ２０１ｂは、Ｓ相を基準電位とするＴ相の線間電圧ＶＴＳを検出する。

【0046】

電力量算出部２０２は、線間電流ＩＲと線間電圧ＶＲＳと力率とによって求められたＲ相の電力と、線間電流ＩＴと線間電圧ＶＴＳと力率とによって求められたＴ相の電力とを加算する２電力計法によって３相電力を算出している。出力部２０３は、この算出された電力量を表示出力あるいは外部出力する。

【0047】

図９は、単相３線式による電力供給系統に電流センサ１に対応する電流センサ１０３ａ，１０３ｂを用いた電力量計３００の一例を示すブロック図である。図８に示した電力供給系統は三相３線式であったが、図９に示す電力供給系統は、電源ＳＰ２から負荷ＬＤ２に対する単相３線式である。単相３線式では、図９に示した中性線Ｎを基準電位として一方の線間電流Ｉ１を電流センサ１０３ａによって検出し、一方の線間電圧Ｖ１を電圧センサ２０１ａによって検出する。また、他方の線間電流Ｉ２は、電流センサ１０３ｂによって検出し、他方の線間電圧Ｖ２は、電圧センサ２０１ｂによって検出する。電力量算出部３０２は、一方と他方の各電力量を算出するとともに、一方と他方との合計電力量をも算出する。

【0048】

図１０は、図９に示した構成にリレーを加えた電力量計の一例を示すブロック図である。図１０に示すように、この電力量計４００は、図９の電力量計３００に対して、電流バーの折り返し部に対応する位置に電流バーの線をオンオフするリレーＲ１，Ｒ２が設けられる。このリレーＲ１，Ｒ２は外部からの制御信号を受けてスイッチングする。リレーＲ１，Ｒ２のスイッチングにより、メンテナンスが容易になるとともに、リレーＲ１，Ｒ２がオフされた場合、電流センサ１０３ａ，１０３ｂの外部磁場などによるノイズ信号や暗電流を算出することができ、電流センサ１０３ａ，１０３ｂの補正情報を得ることができる。

【0049】

図１１は、単相２線式による電力供給系統に実施の形態の電流センサ１に対応する電流センサ１０３ａとシャント抵抗を用いた電流センサ５１１とを用いた電力量計５００の一例を示すブロック図である。図１１に示す電力供給系統は、電源ＳＰ３から負荷ＬＤ３に対する単相２線式である。電流センサ５１１は、基準電位側の電流バー５１０にシャント抵抗を設け、このシャント抵抗の両端の電位差を計測し、この電位差をシャント抵抗の抵抗値で除算して電流値を求めるものである。なお、図１１では、シャント抵抗を含む電流センサ５１１として示している。相関電圧は、電圧センサ２０１ａが検出した電位Ｖ１１と電圧センサ２０１ｂが検出した電位Ｖ１２との差により求めている。図１１では、単相に２つの電流センサ１０３ａ，５１１を配置しているが、電流センサ５１１は基準電位側に設け、電流センサ１０３ａをメイン電流センサとし、電流センサ５１１をサブ電流センサとして用いている。また、電流センサ５１１と電流センサ１０３ａとはそれぞれ電源ＳＰ３側に配置される。

【0050】

電流センサ５１１は、負荷ＬＤ３以外に、例えば、盗電目的で接地された外部負荷を検知するために配置されている。電力量算出部５０２は、電流センサ１０３ａと電流センサ５１１とが検出する電流量をもとにそれぞれ電力量を算出してモニタし、電流センサ５１１が検出した電流量をもとに算出した電力量が、電流センサ１０３ａが検知する電流量をもとに算出した電力量と比べて一定値以上の差が生じた場合、盗電されていると判定する。なお、電力量算出部５０２は、電力量ではなく、電流センサ５１１が検出する電流量と電流センサ１０３ａが検出する電流量との比較により、盗電の有無を判定するようにしてもよい。

【0051】

図１２は、図１１に示した構成にリレーを加えた電力量計の一例を示すブロック図である。図１２に示すように、この電力量計６００は、図１１の電力量計５００に対して、電流センサ１０３ａが設けられる電流バーの折り返し部に対応する位置に電流バーの線をオンオフするリレーＲ１が設けられる。このリレーＲ１は外部からの制御信号を受けてスイッチングする。リレーＲ１のスイッチングにより、メンテナンスが容易になるとともに、リレーＲ１がオフされた場合、電流センサ１０３ａの外部磁場などによるノイズ信号や暗電流を算出することができ、電流センサ１０３ａの補正情報を得ることができる。

【0052】

なお、電流センサと電圧センサとの対を２以上用いて電力量算出を行う場合、電流センサの全てを上記の磁気検出部を用いたものとする必要はなく、例えばシャント抵抗を用いた電流センサを組み合わせてもよい。シャント抵抗を用いた電流センサは、上記のように、シャント抵抗両端の電圧降下をシャント抵抗値で除算して電流値を求める。

【0053】

また、上記では、三相３線式、単相３線式、単相２線式の例を示したが、これに限らず、三相４線式などの電力量計にも、電流センサ１を適宜適用することができる。

【0054】

なお、上記の実施の形態で図示した各構成は機能概略的なものであり、必ずしも物理的に図示の構成をされていることを要しない。すなわち、各装置及び構成要素の分散・統合の形態は図示のものに限られず、その全部又は一部を各種の使用状況などに応じて、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。

【符号の説明】

【0055】

１，１０３ａ，１０３ｂ，５１１ 電流センサ
２，５１０ 電流バー
２ａ 第１導体バー
２ｂ 第２導体バー
２ｃ 折り返し部
３ 基板
３ａ～３ｄ 磁気検出部
１２ａ，１２ｂ 貫通孔
２００，３００，４００，５００，６００ 電力量計
２０１ａ，２０１ｂ 電圧センサ
２０２，３０２，５０２ 電力量算出部
２０３ 出力部
ａ１～ａ４，ｂ１，ｃ１～ｃ３ ビア
Ｃ２ａ，Ｃ２ｂ 中心軸
Ｉ 電流
Ｉ１，Ｉ２，ＩＲ，ＩＴ 線間電流
Ｌ１０ 折り返し線
Ｌ１１，Ｌ１２，Ｌ２３，Ｌ３４ 接続線
Ｌａ 辺の長さ
Ｌｂ 等間隔
ＬＤ，ＬＤ２，ＬＤ３ 負荷
Ｎ 中性線
ｒ 距離
Ｒ１，Ｒ２ リレー
ＳＰ，ＳＰ２，ＳＰ３ 電源
Ｔａ，Ｔｂ 出力端子
Ｖ１，Ｖ２，ＶＲＳ，ＶＴＳ 線間電圧
Ｖ１１，Ｖ１２ 電位
φ 全磁束
φI 磁束
φN１～φN４ 外部磁場

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】