特許 7514466 計測装置、計測装置制御方法および計測装置制御プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-07-03

(45)【発行日】2024-07-11

(54)【発明の名称】計測装置、計測装置制御方法および計測装置制御プログラム

(51)【国際特許分類】

   G01R 21/00 20060101AFI20240704BHJP

   G01R 21/133 20060101ALI20240704BHJP

【ＦＩ】

G01R21/00 E

G01R21/133 Z

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2020074379

(22)【出願日】2020-04-17

(65)【公開番号】P2021173526

(43)【公開日】2021-11-01

【審査請求日】2023-03-17

(73)【特許権者】

【識別番号】513157590

【氏名又は名称】インフォメティス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002516

【氏名又は名称】弁理士法人白坂

(72)【発明者】

【氏名】井上 泰彦

(72)【発明者】

【氏名】小野 智行

【審査官】島▲崎▼ 純一

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１８－００４３３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６２－１６２９７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－２１２２６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－０３８７６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０７５５８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１６／１２１３７８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０００－０７４９５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－１２４８０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０３－０９９３７０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／０３４９３１１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１９／００７９１１７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１６／００３３５６８（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｒ ２１／００

Ｇ０１Ｒ ２１／１３３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１相、第２相および第３相の三相からなる三相式電力線の第１相と第２相の線間電圧である第１電圧を測定する第１電圧測定部と、
前記第１相の電流である第１電流を測定する第１電流測定部と、
前記第３相の電流である第３電流を測定する第３電流測定部と、
前記第１電圧と前記第１電流に基づき、前記三相の回転方向を判定する判定部と、
前記判定部における前記回転方向の判定に少なくとも基づき、前記第１電流、前記第３電流、および前記第２相の電流である第２電流のそれぞれにおける負荷装置による電流位相の変化を算出する算出する算出部と
を備え、
前記判定部は、前記第１電圧と前記第１電流から算出される電力値に基づき、前記三相の回転方向を判定するものであって、前記第１電圧と位相を進めた前記第１電流から算出される第１電力値と、前記第１電圧と位相を遅らせた前記第１電流から算出される第２電力値とを算出し、前記第１電力値と前記第２電力値の大きさの比較に基づき、前記三相の回転方向を判定する、計測システム。

【請求項2】

第２相と第３相の線間電圧である第２電圧を測定する第２電圧測定部と、
前記第２電圧と前記第３電流に基づき、前記判定部で判定された前記三相の回転方向を検証する検証部と
をさらに備える請求項１に記載の計測システム。

【請求項3】

前記判定部は、前記回転方向の検証結果に基づき、前記第３電流測定部の設置ミスを判断する、請求項２に記載の計測システム。

【請求項4】

前記判定部は、前記第１電圧と前記第１電流の位相差に基づき、前記三相の回転方向を判定する、請求項１から３のいずれか一項に記載の計測システム。

【請求項5】

前記判定部は、前記第１電圧の位相が、前記第１電流の位相より進んでいるか、または前記第１電流の位相より遅れているかに基づき、前記三相の回転方向を判定する、請求項４に記載の計測システム。

【請求項6】

計測システムを制御するための計測システム制御方法であって、
第１相、第２相および第３相の三相からなる三相式電力線の第１相と第２相の線間電圧である第１電圧を測定する第１電圧測定ステップと、
前記第１相の電流である第１電流を測定する第１電流測定ステップと、
前記第１電圧と前記第１電流に基づき、前記三相の回転方向を判定する判定ステップと、
前記判定ステップにおける前記回転方向の判定に基づき、前記第１電流の位相のずれを算出する算出ステップと
を含み、
前記判定ステップは、前記第１電圧と前記第１電流から算出される電力値に基づき、前記三相の回転方向を判定するものであって、前記第１電圧と位相を進めた前記第１電流から算出される第１電力値と、前記第１電圧と位相を遅らせた前記第１電流から算出される第２電力値とを算出し、前記第１電力値と前記第２電力値の大きさの比較に基づき、前記三相の回転方向を判定する、計測システム制御方法。

【請求項7】

計測システムに、
第１相、第２相および第３相の三相からなる三相式電力線の第１相と第２相の線間電圧である第１電圧を測定する第１電圧測定機能と、
前記第１相の電流である第１電流を測定する第１電流測定機能と、
前記第１電圧と前記第１電流に基づき、前記三相の回転方向を判定する判定機能と、
前記判定機能における前記回転方向の判定に基づき、前記第１電流の位相のずれを算出する算出機能と
を実現させ、
前記判定機能は、前記第１電圧と前記第１電流から算出される電力値に基づき、前記三相の回転方向を判定するものであって、前記第１電圧と位相を進めた前記第１電流から算出される第１電力値と、前記第１電圧と位相を遅らせた前記第１電流から算出される第２電力値とを算出し、前記第１電力値と前記第２電力値の大きさの比較に基づき、前記三相の回転方向を判定する、計測システム制御プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、計測システム、計測システム制御方法および計測システム制御プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、電源部に流れる電流波形を計測して負荷としての各電気機器に流れる電流をそれぞれ分離して解析する技術がある。例えば、特許文献１には、電気機器の機種を識別するための機器情報を取得し、所定の動作区間の電流波形のデータを抽出し、電気機器の識別に用いるパラメータを抽出し、電気機器の機種を識別する機種識別システムが記載されている。

【0003】

また、三相電力を二台の電力計で計測する二電力計法を用いた測定技術がある。例えば、特許文献２には、二電力計法を用いて、電源の運転状態を判別する技術が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１９－０５３３４２号公報

【文献】特開２０１１－０７２１２２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、三相電源において各電気機器に流れる電流波形を解析するためには、三相それぞれにおける電圧と電流を計測して、電圧位相に対する負荷装置による電流位相の変化を算出する必要がある。このため、三相電源においては三相分の電圧計測と電流計測をするためのセンサを設置して装置コストが高くなってしまう場合があった。

【0006】

また、二電力計法においては三相電源の回転方向を判断することができないため、三相電力の回転方向が不明の場合２台の電力計を三相電源の回転方向とは逆方向に設置して正しい測定ができない場合があった。

【0007】

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、三相電力の回転方向が不明の場合であっても、低コストで三相分の電流位相の変化を算出することができる、計測システム、計測システム制御方法および計測システム制御プログラムを提供することを一つの目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

（１）上記の課題を解決するため、実施形態の計測システムは、第１相、第２相および第３相の三相からなる三相式電力線の第１相と第２相の線間電圧である第１電圧を測定する第１電圧測定部と、第１相の電流である第１電流を測定する第１電流測定部と、第３相の電流である第３電流を測定する第３電流測定部と、第１電圧と第１電流に基づき、三相の回転方向を判定する判定部と、判定部における回転方向の判定に少なくとも基づき、第１電流、第３電流、および第２相の電流である第２電流のそれぞれにおける負荷装置による電流位相の変化を算出する算出する算出部と、を備える。

【0009】

（２）また、実施形態の計測システムは、第２相と第３相の線間電圧である第２電圧を測定する第２電圧測定部と、第２電圧と第３電流に基づき、判定部で判定された三相の回転方向を検証する検証部とをさらに備えるものであってもよい。

【0010】

（３）また、実施形態の計測システムにおいて、判定部は、回転方向の検証結果に基づき、第３電流測定部の設置ミスを判断するものであってもよい。判定部は、第１電圧と第１電流の位相差に基づき、三相の回転方向を判定するものであってもよい。

【0011】

（４）また、実施形態の計測システムにおいて、回転方向の検証結果に基づき、第３電流測定部の設置ミスを判断するものであってもよい。

【0012】

（５）また、実施形態の計測システムにおいて、判定部は、第１電圧の位相が、第１電流の位相より進んでいるか、または第１電流の位相より遅れているかに基づき、三相の回転方向を判定するものであってもよい。

【0013】

（６）また、実施形態の計測システムにおいて、判定部は、第１電圧と第１電流から算出される電力値に基づき、三相の回転方向を判定するものであってもよい。

【0014】

（７）また、実施形態の計測システムにおいて、判定部は、第１電圧と位相を進めた第１電流から算出される第１電力値と、第１電圧と位相を遅らせた第１電流から算出される第２電力値とを算出し、第１電力値と第２電力値の大きさの比較に基づき、三相の回転方向を判定するものであってもよい。

【0015】

（８）上記の課題を解決するため、実施形態の計測システム制御方法は、計測システムを制御するための計測システム制御方法であって、第１相、第２相および第３相の三相からなる三相式電力線の第１相と第２相の線間電圧である第１電圧を測定する第１電圧測定ステップと、第１相の電流である第１電流を測定する第１電流測定ステップと、第１電圧と第１電流に基づき、三相の回転方向を判定する判定ステップと、判定ステップにおける回転方向の判定に基づき、第１電流の位相のずれを算出する算出ステップとを含む。

【0016】

（９）上記の課題を解決するため、実施形態の計測システム制御プログラムは、計測システムに、第１相、第２相および第３相の三相からなる三相式電力線の第１相と第２相の線間電圧である第１電圧を測定する第１電圧測定機能と、第１相の電流である第１電流を測定する第１電流測定機能と、第１電圧と第１電流に基づき、三相の回転方向を判定する判定機能と、判定機能における回転方向の判定に基づき、第１電流の位相のずれを算出する算出機能とを実現させる。

【発明の効果】

【0017】

本発明の一つの実施形態によれば、計測システムは、第１相、第２相および第３相の三相からなる三相式電力線の第１相と第２相の線間電圧である第１電圧を測定し、第１相の電流である第１電流を測定し、第３相の電流である第３電流を測定し、第１電圧と第１電流に基づき、三相の回転方向を判定し、回転方向の判定に少なくとも基づき、第１電流、第３電流、および第２相の電流である第２電流のそれぞれにおける負荷装置による電流位相の変化を算出することにより、三相電力の回転方向が不明の場合であっても、低コストで三相分の電流位相の変化を算出することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】実施形態の計測システムの構成の一例を示すブロック図である。

【図2】実施形態の計測システムの機器構成における、（Ａ）第１の例を示すブロック、および（Ｂ）第２の例を示すブロック図である。

【図3】実施形態の計測システムにおける位相回転方向の第１の判定方法の第１例を説明するベクトル図である。

【図4】実施形態の計測システムにおける位相回転方向の第１の判定方法の第１例を説明する波形図である。

【図5】実施形態の計測システムにおける位相回転方向の第１の判定方法の第２例を説明するベクトル図である。

【図6】実施形態の計測システムにおける位相回転方向の第１の判定方法の第２例を説明する波形図である。

【図7】実施形態の計測システムにおける位相回転方向の第１の判定方法の動作の一例を示すフローチャートである。

【図8】実施形態の計測システムにおける位相回転方向の第１の判定方法の演算結果の第１例を説明する波形図である。

【図9】実施形態の計測システムにおける位相回転方向の第１の判定方法の演算結果の第２例を説明する波形図である。

【図10】実施形態の計測システムにおける位相回転方向の第２の判定方法の第１例として、（Ａ）電力値が最大の場合、および（Ｂ）電力値が最小の場合を説明する波形図である。

【図11】実施形態の計測システムにおける位相回転方向の第２の判定方法の第２例として、（Ａ）電力値が最大の場合、および（Ｂ）電力値が最小の場合を説明する波形図である。

【図12】実施形態の計測システムにおける位相回転方向の第２の判定方法の動作の一例を示すフローチャートである。

【図13】実施形態の計測システムにおける位相回転方向の検証方法の第１例として、（Ａ）Ｒ－Ｓ相間電圧を基準とした正相波形、および（Ｂ）ＣＴの設置ミス時の測定波形を説明する波形図である。

【図14】実施形態の計測システムにおける位相回転方向の検証方法の第１例として、（Ａ）Ｒ－Ｓ相間電圧を基準とした逆相波形、および（Ｂ）ＣＴの設置ミス時の測定波形を説明する波形図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、図面を参照して本発明の一実施形態における、計測システム、計測システム制御方法および計測システム制御プログラムについて詳細に説明する。

【0020】

先ず、図１を用いて、計測システムの構成を説明する。図１は、実施形態の計測システムの構成の一例を示すブロック図である。

【0021】

図１において、計測システム１０は、計測装置１、管理装置２、電力計Ｐ１および電力計Ｐ２を有する。計測装置１は、電圧計測部１１、電流計測部１２および通信制御部１３を有する。管理装置２は、判定部２１、検証部２２、算出部２３および電流解析部２４を有する。管理装置２は、ネットワーク９を介して管理装置２と通信可能に接続されている。本実施形態における計測システム１０の上記各機能部は、計測システム１０を制御する計測システム制御プログラム（ソフトウェア）によって実現される機能モジュールであるものとして説明する。計測システム制御プログラムは、それぞれの機能モジュールが実現される計測装置１または管理装置２でそれぞれ実行される。

【0022】

電源３１は、Ｒ相、Ｓ相およびＴ相の三相からなる三相電源である。図１電源３１は、中性点Ｎを有するスター結線の三相交流電源を例示している。電源３１は、Ｒ相線、Ｓ相線およびＲ相線の三線によって負荷３２に接続されている。本実施形態においては、三相の中で、Ｒ相を第１相、Ｓ相を第２相、さらにＴ相を第３相と言う場合があるが、第１相～第３相はこれに限定されるものではなく、例えば、Ｓ相またはＴ相のいずれか１相を第１相としてもよい。

【0023】

電力計Ｐ１は、第１電圧測定部１１１および第１電流測定部１２１を有する。電力計Ｐ２は、第２電圧測定部１１２および第３電流測定部１２２を有する。

【0024】

第１電圧測定部１１１は、第１相として例示するＲ相と第２相として例示するＳ相との線間電圧（「第１電圧」または「Ｒ－Ｓ線間電圧」という場合がある。）の電圧波形を測定する。第１電流測定部１２１は、Ｒ相線の電流（「第１電流」または「Ｒ線電流」という場合がある。）の電流波形を測定する。第２電圧測定部１１２は、第３相として例示するＴ相とＳ相との線間電圧（Ｔ－Ｓ線間電圧）の電圧波形を測定する。また、第３電流測定部１２２は、Ｔ相線の電流（「第３電流」または「Ｔ線電流」という場合がある。）の電流波形を測定する。測定された第１電圧、第１電流、第２電圧および第３電流のそれぞれの波形データは、計測装置１に入力される。

【0025】

電圧計測部１１は、第１電圧測定部１１１および第２電圧測定部１１２で測定された電圧波形を計測する。電圧計測部１１は、例えば、第１電圧測定部１１１において測定された第１電圧、または第２電圧測定部１１２において測定された第２電圧の電圧波形を所定のタイミング（サンプリングタイミングという場合がある。）においてサンプリングする。サンプリングタイミングは、例えば、１秒間における波数をカウントする図示しない波数カウンタによって決定される。電圧計測部１１は、サンプリングされた電圧波形に基づきゼロクロス点を計測する。ゼロクロス点とは、電圧波形が０Ｖになるときの点（「電圧０点」という場合がある。）である。

【0026】

電流計測部１２は、第１電流測定部１２１で測定された第１電流、および第３電流測定部１２２で測定された第３電流の電流波形を計測する。電流計測部１２は、例えば、第１電流または第３電流の電流波形をサンプリングタイミングにおいてサンプリングする。電流計測部１２は、サンプリングされた電流波形に基づきゼロクロス点（「電流０点」という場合がある。）を計測する。

【0027】

通信制御部１３は、電力計Ｐ１および電力計Ｐ２と計測装置１との通信を制御する。また、通信制御部１３は、ネットワーク９を介した管理装置２との通信を制御する。通信制御部１３は、有線通信または無線通信のいずれを制御するものであってもよい。例えば、通信制御部１３は、電力計Ｐ１および電力計Ｐ２との間において、無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）を用いた通信を制御してもよい。また、通信制御部１３は、管理装置２との間において、インターネットプロトコルを用いた通信を制御してもよい。

【0028】

管理装置２は、ネットワーク９を介して計測装置１と通信可能な装置であって、例えば、複数の計測装置１と通信可能なサーバである。

【0029】

判定部２１は、第１電圧と第１電流に基づき、電源３１の三相の回転方向を判定する。三相電源においては、Ｒ相、Ｓ相、及びＴ相の三相を有する。本実施形態における三相の回転方向とは、三相の遷移方向であり、Ｒ相、Ｓ相、及びＴ相の電圧位相が、Ｒ－Ｓ－Ｔの順序で回転（遷移）する正相の回転方向（位相遷移）と、Ｔ－Ｓ－Ｒの順序で回転（遷移）する逆相の回転方向が存在する。例えば、電源３１の設置工事、または電源３１から負荷３２までの配線工事等においては、通電前には回転方向が不明となる場合がある。回転方向が不明な場合、１相のみの電圧測定においては、測定していない他の相の電圧が不明となるため、他の相における電圧と電流の位相のずれ、または電力等の計測が正しく行われない可能性がある。判定部２１は、三相の回転方向が不明な場合であっても、三相の回転方向を判定することにより、計測システム１０における正しい計測を可能にする。

【0030】

判定部２１は、後述する、第１の判定方法または第２の判定方法の少なくともいずれか一方の判定方法において三相の回転方向を判定する。回転方向が判定できれば、１相の電圧を測定することにより、他の２相の電圧を実際に測定しなくても、測定された電圧波形の位相を回転方向に従って１２０度進める、または１２０度遅らせる演算を行うことによって他の２相の電圧を算出することが可能となる。なお、実施例においては、Ｒ－Ｓ－Ｔの回転方向を正相、およびＴ－Ｓ－Ｒの回転方向を逆相として説明するが、Ｒ－Ｓ－Ｔの回転方向を逆相、およびＴ－Ｓ－Ｒの回転方向を正相として実施されてもよい。

【0031】

検証部２２は、第２電圧測定部１１２で測定された第２相（Ｓ相）と第３相（Ｔ相）の線間電圧である第２電圧と第３電流に基づき、判定部２１で判定された三相の回転方向を検証する。回転方向の検証とは、判定部２１で判定された回転方向の判定が正しいか否かを検証することである。検証結果が判定結果と矛盾しない場合は判定結果が正しいと検証される。一方、検証結果が判定結果と矛盾する場合、例えば第３電流測定部１２２の設置ミス等が予想される。

【0032】

検証部２２における回転方向の検証は、判定部２１における回転方向の判定と同じ方法によって実行することができる。例えば、判定部２１における判定が第１の判定方法が実行される場合、検証部２２における検証も第１の判定方法と同じ方法で実行することができる。これにより、判定部２１の判定で用いられる判定用のプログラムにおけるアルゴリズムや測定データ等を共有することが可能となる。なお、検証部２２における検証方法の詳細も後述する。

【0033】

算出部２３は、判定部２１における回転方向の判定に少なくとも基づき、第１電流、第３電流、および第２相の電流である第２電流のそれぞれにおける負荷３２による電流位相の変化を算出する算出する。負荷３２による電流位相の変化とは、負荷３２による各相における電圧に対する電流の位相差である。負荷３２が誘導リアクタンスを含む負荷である場合、電圧位相に対して電流位相の遅れ、すなわち力率の悪化が発生する。誘導リアクタンスは機器によって差異があり、位相の変化を算出することにより、負荷３２に含まれる機器を特定できる場合がある。

【0034】

電流解析部２４は、各相の電流を解析する。電流解析部２４は、例えば、電流値、電流波形、または電圧との位相差等に基づき、負荷３２に含まれる機器の種類、または機器の運転状態等を解析する。例えば、負荷３２における負荷電流において観測可能な機器毎の特徴をデータベースとして予め記憶しておき、電流解析部２４は、計測された電流波形等とデータベースとを比較することにより、機器の種類等を解析する。機器毎の特徴とは、例えば、電流値、電流値の経時的な変化、力率、電流線に混入される機器からのノイズの形状等である。電流解析部２４は、計測された電流波形等の特徴を機器毎に分離することにより、複数の機器の種類等を解析するようにしてもよい。

【0035】

なお、計測システム１０が有する上述した各機能部は、それぞれの装置が有する機能部の一例を示したものであり、それぞれの装置が有する機能を限定したものではない。例えば、計測装置１が有するとして説明した機能部は管理装置２において実施するようにしてもよい。また、管理装置２が有するとして説明した機能部は計測装置１において実施するようにしてもよい。また、それぞれの装置は、上記全ての機能部を有している必要はなく、一部の機能部を有するものであってもよい。また、それぞれの装置は、上記以外の他の機能を有していてもよい。

【0036】

また上述の各機能部は、ソフトウェアによって実現されるものとして説明した。しかし、上記機能部の中で少なくとも１つ以上の機能部は、ハードウェアによって実現されるものであっても良い。

【0037】

また、上記何れかの機能部は、１つの機能部を複数の機能部に分割して実施してもよい。また、上記何れか２つ以上の機能部を１つの機能部に集約して実施してもよい。すなわち、図１は、計測システム１０における機能を機能ブロックで表現したものであり、例えば、各機能部がそれぞれ別個のプログラムファイルで構成されていることを示すものではない。

【0038】

また、それぞれの装置は、１つの筐体によって実現される装置であっても、ネットワーク等を介して接続された複数の装置から実現されるシステムであってもよい。例えば、計測装置１または管理装置２は、その機能の一部または全部をクラウドコンピューティングシステムによって提供されるクラウドサービス等、仮想的な装置によって実現するものであってもよい。すなわち、計測装置１または管理装置２は、上記各機能部のうち、少なくとも１以上の機能部を他の装置において実現するようにしてもよい。また、計測装置１または管理装置２は、デスクトップＰＣまたはサーバ装置等の汎用的なコンピュータであってもよく、機能が限定された専用の装置であってもよい。

【0039】

次に、図２を用いて、計測システム１０の機器構成の説明をする。図２は、実施形態の計測システムの機器構成における、（Ａ）第１の例を示すブロック、および（Ｂ）第２の例を示すブロック図である。

【0040】

図２（Ａ）において、計測システム１０は、サーキットメータ１０１、サーキットメータ１０２、変圧器１１３、変圧器１１４、変流器１２３、変流器１２４、二次変流器１２５、二次変流器１２６を有する。

【0041】

変圧器１１３は、Ｒ相（第１相）とＳ相（第２相）の相間電圧である第１電圧を所定の巻線比において降圧する変圧器である。変圧器１１３の２次側において、一方の出力線（Ｌ）はサーキットメータ１０１に入力されて、他方の出力線（Ｎ）は接地されてサーキットメータ１０１に入力される。これにより、サーキットメータ１０１は、変圧器１１３の巻線比で降圧された第１電圧を測定することができる。

【0042】

変圧器１１４は、Ｔ相（第３相）とＳ相（第２相）の相間電圧である第２電圧を所定の巻線比において降圧する変圧器である。変圧器１１４の２次側において、一方の出力線（Ｌ）はサーキットメータ１０２に入力されて、他方の出力線（Ｎ）は接地されてサーキットメータ１０２に入力される。これにより、サーキットメータ１０２は、変圧器１１４の巻線比で降圧された第１電圧を測定することができる。

【0043】

変流器１２３は、Ｒ相（第１相）の電流（第１電流）を変流する。二次変流器１２５は、第１電流が変流された変流器１２３の出力電流を変流する。変流された二次変流器１２５の出力電流は、サーキットメータ１０１に入力される。

【0044】

変流器１２４は、Ｔ相（第３相）の電流（第３電流）を変流する。二次変流器１２６は、第３電流が変流された変流器１２４の出力電流を変流する。変流された二次変流器１２６の出力電流は、サーキットメータ１０２に入力される。さらに、変流された二次変流器１２６の出力電流は、サーキットメータ１０１にも入力される。なお、Ｓ相の電流（第２電流）は、第１電流と第２電流のベクトル和によって測定することができる。

【0045】

図２（Ａ）に示す計測システム１０は、第１電圧（Ｒ－Ｓ相間電圧）と第１電流（Ｒ相電流）を測定することにより、Ｒ－Ｓ相間電圧とＲ相電流の波形を計測できるとともに、第２電圧（Ｔ－Ｓ相間電圧）と第３電流（Ｔ相電流）を測定することにより、Ｔ－Ｓ相間電圧またはＲ－Ｓ相間電圧とＴ相電流の波形を計測することができる。

【0046】

図２（Ｂ）において、計測システム１０は、サーキットメータ１０１、変圧器１１３、変流器１２３、変流器１２４、二次変流器１２５、二次変流器１２６を有する。なお、図２（Ａ）と重複する説明は省略する場合がある。

【0047】

変流器１２４は、Ｔ相（第３相）の電流（第３電流）を変流する。二次変流器１２６は、第３電流が変流された変流器１２４の出力電流を変流する。変流された二次変流器１２６の出力電流は、サーキットメータ１０１に入力される。すなわち、サーキットメータ１０１には、Ｒ相電流とＴ相電流とが入力される。

【0048】

図２（Ｂ）に示す計測システム１０は、Ｒ－Ｓ相間電圧とＲ相電流を測定することにより、Ｒ－Ｓ相間電圧とＲ相電流の波形を計測できるとともに、Ｔ相電流を測定することにより、Ｒ－Ｓ相間電圧とＴ相電流の波形を計測することができる。

【0049】

＜第１の判定方法＞
次に、図３～図７を用いて、第１の判定方法による三相の回転方向の判定方法を説明する。

【0050】

図３は、実施形態の計測システムにおける位相回転方向の第１の判定方法の第１例を説明するベクトル図である。図３は、三相の回転方向が正相である場合を示している。正相においては、Ｒ－Ｓ－Ｔの順序で電圧が回転するため、Ｓ電圧の位相がＲ電圧の位相より１２０度遅れる。ここで第１電圧は、Ｒ相とＳ相の相間電圧（Ｒ－Ｓ電圧）である。第１電圧は、Ｒ電圧とＳ電圧が等しい場合、Ｒ電圧の√３倍の電圧値となる。また、Ｒ相電圧とＲ相電流の位相差がないとした場合、第１電圧の位相は第１電流であるＲ線電流の位相より３０度進んでいることになる（第１電流の位相は第１電圧の位相より３０度遅れていることになる）。

【0051】

第１の判定方法において、判定部２１は、第１電圧の位相と第１電流の位相を比較して、第１電圧の位相が第１電流の位相より３０度進んでいると判断した場合、三相の回転方向は正相であると判断することができる。例えば、判定部２１は、第１電圧と第１電流の経時的な変化を計測することにより、第１電圧の位相が第１電流の位相より３０度進んでいると判断することができる。

【0052】

なお、上述した第１の判定方法と後述する第２の判定方法は、検証部２２においても実施することができる。すなわち、検証部２２は、第１の判定方法または第２の判定方法に基づき、三相の回転方向を判断することができる。例えば、上述した実施例では、第１電圧としてＲ－Ｓ線間電圧と第１電流としてＲ電流の位相の比較によって回転方向を判断する場合を説明したが、Ｔ－Ｓ線間電圧とＴ電流の位相の比較においても第１の判定方法を実施することができる。Ｒ－Ｓ線間電圧と第１電流に基づき判断された回転方向は、Ｔ－Ｓ線間電圧とＴ電流の位相の比較に基づき判断された回転方向と一致する。もし回転方向が一致しない場合は機器の設置ミスの可能性が高い。検証部２２は、例えば、Ｒ－Ｓ線間電圧とＲ電流の位相に基づき判定部２１において判定された回転方向を、Ｔ－Ｓ線間電圧とＴ電流の位相に基づき判断することにより、判定部２１において判定された判定結果を検証することができる。

【0053】

図４は、実施形態の計測システムにおける位相回転方向の第１の判定方法の第１例を説明する波形図である。図４は、図３で示したＲ電圧、Ｓ電圧、Ｒ電流およびＲ－Ｓ電圧を時系列で示した波形図である。図３と同様に、第１電圧の位相は第１電流であるＲ線電流の位相より３０度進んでいる。

【0054】

図５は、実施形態の計測システム１０における位相回転方向の第１の判定方法の第２例を説明するベクトル図である。図５は、三相の回転方向が逆相である場合を示している。逆相においては、Ｔ－Ｓ－Ｒの順序で電圧が回転するため、Ｓ電圧がＲ電圧より１２０度進む。Ｒ相電圧とＲ相電流の位相差がないとした場合、第１電圧の位相は第１電流であるＲ線電流の位相より３０度遅れていることになる（第１電流の位相は第１電圧の位相より３０度進んでいることになる）。

【0055】

第１の判定方法において、判定部２１は、第１電圧の位相と第１電流の位相を比較して、第１電圧の位相が第１電流の位相より３０度遅れていると判断した場合、三相の回転方向は逆相であると判断することができる。

【0056】

図６は、実施形態の計測システム１０における位相回転方向の第１の判定方法の第２例を説明する波形図である。図６は、図５で示したＲ電圧、Ｓ電圧、Ｒ電流およびＲ－Ｓ電圧を時系列で示した波形図である。図５と同様に、第１電圧の位相は第１電流であるＲ線電流の位相より３０度遅れている。例えば、判定部２１は、第１電圧と第１電流の経時的な変化を計測することにより、第１電圧の位相が第１電流の位相より３０度遅れていると判断することができる。

【0057】

図７は、実施形態の計測システム１０における位相回転方向の第１の判定方法の動作の一例を示すフローチャートである。なお、以下のフローチャートにおいては、処理の実行主体が計測システム１０であるものとして説明するが、フローチャートに示す動作は図１において説明した計測システム１０の各機能部において実行される。

【0058】

図７において、計測システム１０は、ＲＳ側を測定している電力計Ｐ１で第１電圧と第１電流の０点（ゼロクロス点）の位置を求める（ステップＳ１１）。計測システム１０は、例えば、管理装置２の判定部２１は、電力計Ｐ１の第１電圧測定部１１１で測定された電圧波形、および第１電流測定部１２１で測定された電流波形に基づき、電圧０点および電流０点の位置を求めることができる。

【0059】

ステップＳ１１の処理を実行した後、計測システム１０は、第１電圧の電圧０点と第１電流の電流０点の位置を比較する（ステップＳ１２）。第１電流が第１電圧に対して３０度遅れているか否かを判断する（ステップＳ１３）。第１電流が３０度遅れていると判断した場合（ステップＳ１３：ＹＥＳ）、計測システム１０は、三相の回転方向がＲ－Ｓ－Ｔの正相であると判定する（ステップＳ１４）。

【0060】

ステップＳ１４の処理を実行した後、計測システム１０は、ＴＳ側を測定している電力計Ｐ２で第２電圧と第３電流の０点（ゼロクロス点）の位置を求める（ステップＳ１５）。計測システム１０は、例えば、管理装置２の判定部２１は、電力計Ｐ２の第２電圧測定部１１２で測定された電圧波形、および第３電流測定部１２２で測定された電流波形に基づき、電圧０点および電流０点の位置を求めることができる。

【0061】

ステップＳ１５の処理を実行した後、計測システム１０は、第２電圧の電圧０点と第３電流の電流０点の位置を比較する（ステップＳ１６）。次に、計測システム１０は、第３電流が第２電圧に対して３０度進んでいるか否かを判断する（ステップＳ１７）。第３電流が３０度進んでいると判断した場合（ステップＳ１７：ＹＥＳ）、計測システム１０は、三相の回転方向がＲ－Ｓ－Ｔの正相であると判断する（ステップＳ１８）。ステップＳ１４の処理で判定された回転方向の判断結果が正か否かは、ステップＳ１８の処理で検証される。

【0062】

一方、第３電流が３０度進んでいると判断できなかった場合（ステップＳ１７：ＮＯ）、計測システム１０は、機器の設置ミスであると判断する。機器の設置ミスとは、例えば本来Ｔ相に設置すべき電流測定部とＳ相に設置する設置ミスである。三相電線の回転方向は通電状態に測定用の機器で確認しないと確認出来ないため、誤って本来設置する相とは別の相に機器を設置してしまう場合がある。回転方向を検証することにより、設置ミスを判断することが可能となる。

【0063】

ステップＳ１３の処理において、第１電流が３０度遅れていると判断できなかった場合（ステップＳ１３：ＮＯ）、計測システム１０は、三相の回転方向がＴ－Ｓ－Ｒの逆相であると判定する（ステップＳ２０）。

【0064】

ステップＳ２０の処理を実行した後、計測システム１０は、ＴＳ側を測定している電力計Ｐ２で第２電圧と第３電流の０点（ゼロクロス点）の位置を求める（ステップＳ２１）。計測システム１０は、例えば、管理装置２の判定部２１は、電力計Ｐ２の第２電圧測定部１１２で測定された電圧波形、および第３電流測定部１２２で測定された電流波形に基づき、電圧０点および電流０点の位置を求めることができる。

【0065】

ステップＳ２１の処理を実行した後、計測システム１０は、第２電圧の電圧０点と第３電流の電流０点の位置を比較する（ステップＳ２２）。次に、計測システム１０は、第３電流が第２電圧に対して３０度遅れているか否かを判断する（ステップＳ２３）。第３電流が３０度遅れていると判断した場合（ステップＳ２３：ＹＥＳ）、計測システム１０は、三相の回転方向がＴ－Ｓ－Ｒの逆相であると判断する（ステップＳ２４）。ステップＳ２０の処理で判定された回転方向の判断結果はステップＳ２４の処理で検証される。

【0066】

一方、第３電流が３０度遅れていると判断できなかった場合（ステップＳ２３：ＮＯ）、計測システム１０は、機器の設置ミスであると判断する。

【0067】

ステップＳ１８の処理、ステップＳ１９の処理、ステップＳ２４の処理またはステップＳ２５の処理を実行した後、計測システム１０は、フローチャートで示した動作を終了する。

【0068】

＜第２の判定方法＞
次に、図８～図１２を用いて、第２の判定方法による三相の回転方向の判定方法を説明する。

【0069】

第２の判定方法は、測定された線間電圧と線電流に基づき電力値を演算し、演算された電力値の中から電力値が最大となる位相関係から回転方向を判定する。上述のように、ＲＳ線間電圧とＲ線電流の位相関係はＲＳ線間電圧を基準にすると、Ｒ線電流の位相差が＋３０であるか（位相が３０度遅れているか）、もしくは位相差が－３０度であるか（位相が３０度進んでいるか）、のいずれかである。また、ＴＳ線間電圧とＴ線電流の位相関係はＴＳ線間電圧を基準にすると、Ｔ線電流の位相差が－３０であるか（位相が３０度進んでいるか）、もしくは位相差が＋３０度であるか（位相が３０度遅れているか）、のいずれかである。

【0070】

第２の判定方法においては、上記のそれぞれの位相差において線間電圧と線電流の積から電力値を求める。すなわち、ＲＳ線間電圧に対して、位相差が＋３０度のＲ線電流の場合の電力値と、位相差が－３０度のＲ線電流の場合の電力値とを算出し、電力値が大きい方の位相差において回転方向を判定することができる。なお、第２の判定方法においては、負荷力率が約０．９以上（線間電圧と線電流の位相差が約±２６度以内）である場合に実施することができる。

【0071】

なお、第２の判定方法においても回転方向の検証をすることができる。例えば、ＴＳ線間電圧とＴ線電流から電力値が最大値となる位相差を判断して、ＴＳ線間電圧とＴ線電流から判定された回転方向と一致するか否かで判定結果を検証することができる。

【0072】

図８は、実施形態の計測システムにおける位相回転方向の第１の判定方法の演算結果の第１例を説明する波形図である。図９は、実施形態の計測システムにおける位相回転方向の第１の判定方法の演算結果の第２例を説明する波形図である。

【0073】

図８は、Ｒ－Ｓ線間電圧がＲ線電流よりも３０度進んでいる場合を示している。Ｒ－Ｓ線間電圧がＲ線電流よりも３０度進んでいる場合は、上述のように三相の回転方向はＲ－Ｓ－Ｔの正相となる。第２の判定方法においては、測定されたＲ線電流を３０、９０、１５０、２１０、２７０および３３０度位相を遅らせた６種類の電流波形と、Ｒ－Ｓ線間電圧をかけ合わせた電力値を算出し、６種類の電流波形の中で電力値が最大となる位相を求めることにより、Ｒ－Ｓ線間電圧がＲ線電流よりも３０度進んでいる位相を判断することができ、回転方向を判定することが可能となる。

【0074】

図９は、Ｒ－Ｓ線間電圧がＲ線電流よりも３０度遅れている場合を示している。Ｒ－Ｓ線間電圧がＲ線電流よりも３０度遅れている場合は、上述のように三相の回転方向はＴ－Ｓ－Ｒの逆相となる。測定されたＲ線電流を３０、９０、１５０、２１０、２７０および３３０度位相を遅らせた６種類の電流波形と、Ｒ－Ｓ線間電圧をかけ合わせた電力値を算出し、６種類の電流波形の中で電力値が最大となる位相を求めることにより、Ｒ－Ｓ線間電圧がＲ線電流よりも３０度遅れている位相を判断することができ、回転方向を判定することが可能となる。

【0075】

なお、上記のＲ－Ｓ線間電圧とＲ線電流においては、測定された電流の位相を６０度ずつ変更して電力値を算出する場合説明したが、Ｔ－Ｓ線間電圧とＴ線電流をさらに測定する場合、さらに６種類の算出（合計１２種類の算出）を行うことが可能となる。

【0076】

また、第２の判定方法においては、相電圧と相電流の位相のずれ（力率）が測定に影響する。例えば、実際の測定環境においては、力率補正用コンデンサによる位相進み、モーター負荷による位相遅れ等が発生するために、電力値が最大となる位相差は正確に±３０度ではない。しかし、工場等においては電力消費量を低減させるために定格運転時の力率をなるべく１に近い値となるように負荷設備を設計する。このため、負荷変動の影響をなるべく排除するための長時間の測定、およびＲ－Ｓ側の測定とＴ－Ｓ側の測定の双方の位相関係を判断することにより正しい位相関係を判定することができる。また、±３０°のみでなく、電流波形の位相を６０度ずつ変えた６通りの演算を行うことにより、センサ設置工事時における設置ミスを検出可能となる。

【0077】

図１０は、実施形態の計測システムにおける位相回転方向の第２の判定方法の第１例を説明する波形図である。上述のように、電力の測定は、電流位相を６０度ずつ変えた６種類の演算を行うが、図１０および図１１においては、その中で電力値の絶対値が一番大きくなる場合と一番小さくなる場合の２種類を例示して説明する。

【0078】

図１０は、第２の判定方法によってＲ－Ｓ線間電圧の位相とＲ電流の位相の位相関係を検出する方法を示している。第２の方法においては、上述のとおり、Ｒ線電流を６０度ずつ変えた６種の電力値を算出する。図１０（Ａ）は、Ｒ線電流を３０度進めた（３３０度遅らせた）場合の波形図であり、電力値は６種類の中で最大値となる２３０．９Ｗであることを示している。図１０（Ｂ）は、Ｒ線電流を９０度進めた（２７０度遅らせた）場合の波形図であり、電力値の絶対値が最小値となる１１５．５Ｗであることを示している。Ｒ線電流を３０度進めた場合に電力値が最大になるため、回転方向がＲ－Ｓ－Ｔの正相であると判定することができる。

【0079】

図１１は、実施形態の計測システムにおける位相回転方向の第２の判定方法の第２例を説明する波形図である。図１１は、第２の判定方法によってＲ－Ｓ線間電圧の位相とＴ電流の位相の位相関係を検出する方法を示している。図１１（Ａ）は、Ｒ線電流を２７０度進めた（９０度遅らせた）場合の波形図であり、電力値は６種類の中で最大値となる２３０．９Ｗであることを示している。図１１（Ｂ）は、Ｔ線電流を３３０度進めた（３０度遅らせた）場合の波形図であり、電力値の絶対値が最小値となる１１５．５Ｗであることを示している。Ｔ線電流を３３０度進めた場合に電力値が最大になるため、回転方向がＲ－Ｓ－Ｔの正相であると判定することができる。例えば、図１０におけるＲ相電流に基づく判定後に図１１におけるＴ相電流に基づく判定を行うことにより、Ｒ相電流に基づく判定結果を検証することが可能となる。

【0080】

図１２は、実施形態の計測システム１０における位相回転方向の第２の判定方法の動作の一例を示すフローチャートである。

【0081】

図１２において、計測システム１０は、ステップＳ３１の処理からステップＳ３５の処理を並列的に実行する。ステップＳ３１の処理において、計測システム１０は、Ｒ－Ｓ相関電圧とＲ電流を測定して、測定したＲ電流の電流波形を３０度進める演算を行う（ステップＳ３１）。ステップＳ３１の処理を実行した後、計測システム１０は、Ｒ－Ｓ相関電圧と３０度進めたＲ電流のベクトル積を行い、１周期において積分して電力値を算出する（ステップＳ３２）。

【0082】

同様に、計測システム１０は、測定したＲ電流の電流波形を９０度進める演算を行う（ステップＳ３３）。ステップＳ３３の処理を実行した後、計測システム１０は、Ｒ－Ｓ相関電圧と９０度進めたＲ電流のベクトル積を行い、１周期において積分して電力値を算出する（ステップＳ３４）。計測システム１０は、図示省略した、測定したＲ電流の電流波形を１５０度進める演算、２１０度進める演算、２７０度進める演算を行い、それぞれの電力値を算出し、さらに測定したＲ電流の電流波形を３３０度進める演算を行い（ステップＳ３５）、電力値を算出する（ステップＳ３６）。

【0083】

ステップＳ３２～ステップＳ３６の処理を実行した後、計測システム１０は、電力値が最大となるＲ－Ｓ相関電圧に対するＲ電流の位相関係を求める（ステップＳ３７）。次に、計測システム１０は、位相関係が＋３０度であるか否かを判断する（ステップＳ３８）。位相関係が＋３０度であると判断した場合（ステップＳ３８：ＹＥＳ）、計測システム１０は、三相の回転方向がＲ－Ｓ－Ｔの正相であると判断する（ステップＳ３９）。

【0084】

一方、位相関係が＋３０度ではないと判断した場合（ステップＳ３８：ＮＯ）、計測システム１０は、位相関係が＋３３０度（－３０度）であるか否かを判断する（ステップＳ４０）。位相関係が＋３３０度であると判断した場合（ステップＳ４０：ＹＥＳ）、計測システム１０は、三相の回転方向がＴ－Ｓ－Ｒの逆相であると判断する（ステップＳ４１）。

【0085】

一方、位相関係が＋３３０度ではないと判断した場合（ステップＳ４０：ＮＯ）、計測システム１０は、機器の設置ミスであると判断する（ステップＳ４２）。すなわち、ステップＳ４０の処理においては、ステップＳ３８の処理における判断と矛盾するかどうかを判断することにより、ステップＳ３９の処理における回転方向の判断を検証することが可能となる。なお、ステップＳ４０の処理における検証によって機器の設置ミスと判断される場合の波形の測定例は、図１３～図１４において説明する。

【0086】

ステップＳ３９、ステップＳ４１またはステップＳ４２の処理を実行した後、計測システム１０は、フローチャートに示す動作を終了する。

【0087】

次に、図１３～図１４を用いて、検証において機器の設置ミスと判断される場合の波形の例を説明する。図１３は、実施形態の計測システムにおける位相回転方向の検証方法の第１例として、（Ａ）Ｒ－Ｓ相間電圧を基準とした正相波形、および（Ｂ）ＣＴの設置ミス時の測定波形を説明する波形図である。

【0088】

図１３（Ａ）は、回転方向が正相である場合のＲ－Ｓ間相電圧、Ｒ電流おおびＴ電流の波形図である。回転方向が正相であるとの判定は、上述した通り、Ｒ－Ｓ間相電圧とＲ電流の波形データから判定することができる。ここで、本来Ｔの設置すべき電流測定部（ＣＴ）を設置ミスによってＳ相に取り付けた場合、図１３（Ｂ）に示すとおり、Ｔ相の電流の代わりにＳ相の電流の波形データが測定されことになる。この場合、回転方向の検証において判定結果と矛盾する回転方向の判断がされることになる。

【0089】

図１４は、実施形態の計測システムにおける位相回転方向の検証方法の第１例として、（Ａ）Ｒ－Ｓ相間電圧を基準とした逆相波形、および（Ｂ）ＣＴの設置ミス時の測定波形を説明する波形図である。

【0090】

図１４（Ａ）は、回転方向が逆相である場合のＲ－Ｓ間相電圧、Ｒ電流おおびＴ電流の波形図である。回転方向が逆相であるとの判定は、上述した通り、Ｒ－Ｓ間相電圧とＲ電流の波形データから判定することができる。ここで、本来Ｔの設置すべき電流測定部（ＣＴ）を設置ミスによってＳ相に取り付けた場合、図１４（Ｂ）に示すとおり、Ｔ相の電流の代わりにＳ相の電流の波形データが測定されることになる。この場合、回転方向の検証において判定結果と矛盾する回転方向の判断がされることになる。

【0091】

なお、本実施形態で説明した装置を構成する機能を実現するためのプログラムを、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、当該記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより、本実施形態の上述した種々の処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものであってもよい。また、「コンピュータシステム」は、ＷＷＷシステムを利用している場合であれば、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）も含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等の書き込み可能な不揮発性メモリ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。

【0092】

さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（例えばＤＲＡＭ（Ｄｙｎａｍｉｃ Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ））のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組合わせで実現するもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。

【0093】

以上、本発明の実施形態について、図面を参照して説明してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲においての種々の変更も含まれる。

【符号の説明】

【0094】

１ 計測装置
１０ 計測システム
１０１ サーキットメータ
１０２ サーキットメータ
１１ 電圧計測部
Ｐ１ 電力計
Ｐ２ 電力計
１１１ 第１電圧測定部
１１２ 第２電圧測定部
１１３ 変圧器
１１４ 変圧器
１２ 電流計測部
１２１ 第１電流測定部
１２２ 第３電流測定部
１２３ 変流器
１２４ 変流器
１２５ 二次変流器
１２６ 二次変流器
１３ 通信制御部
２ 管理装置
２１ 判定部
２２ 検証部
２３ 算出部
２４ 電流解析部
３１ 電源
３２ 負荷
９ ネットワーク

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】