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JP4384281B2 - Current measuring apparatus and current measuring method - Google Patents
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JP4384281B2 - Current measuring apparatus and current measuring method - Google Patents

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JP4384281B2
JP4384281B2 JP04734799A JP4734799A JP4384281B2 JP 4384281 B2 JP4384281 B2 JP 4384281B2 JP 04734799 A JP04734799 A JP 04734799A JP 4734799 A JP4734799 A JP 4734799A JP 4384281 B2 JP4384281 B2 JP 4384281B2
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猛 塚中
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、交流電流の測定に適した装置および方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
電源ケーブルをクランプ式CTセンサではさみ、電源ケーブルに発生する磁場を介して電流を測定する非接触型の電流測定装置が知られている。この非接触型の電流測定装置は、配線工事が不要であり、さらに、電池で動くハンディな測定装置が実現できる。このため、工場、オフィス、家庭などにおいて個々の電源線の消費電力を測定したり、監視するなど多種多様な目的で使用されている。さらに、近年のクランプタイプの電流測定装置は、電流自体だけではなく、演算処理により電力値に換算して積算電力あるいは瞬時電力なども表示できるようにしているものがある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
このような電流測定装置を用いて消費電力を測定することは節電対策を施し、またその結果を確認するために重要である。一方、電力消費を削減し、また、電源線に接続された電気機器を安全に動作させるためには、漏電監視も非常に重要である。継続的に発生している漏電は、各々の機器の消費電力と電源線毎の消費電力を比較検討などの方法により確かめることができる。しかしながら、瞬間的な電流の変動は電力に積算される過程で表れなくなるので、様々な原因で発生する瞬間的な漏電を検出することができない。漏電ブレーカのチェックなどのために瞬時電流を記録できる特殊な装置が求められているが、手軽に利用できるものは開発されていない。
【0004】
そこで、本発明においては、負荷電流をモニタあるいは記録できると共に、瞬間的な漏電もモニタあるいは記録することができる電流測定装置を提供することを目的としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】
このため、本発明の電流測定装置は、周波数の異なる複数の交流電流の電流値を測定できる電流測定装置であって、定期的に得られた複数の瞬間電流値から、数波単位の短い第1の時間間隔毎に交流電流の実効値を算出する手段と、それらの実効値の平均値を、第1の時間間隔より長い第2の時間間隔毎に求めて記録する第1の記録手段と、それらの実効値の最大値を、第1の時間間隔より長く第2の時間間隔と同じまたは短い第3の時間間隔毎に求めて記録する第2の記録手段とを有し、第1の時間間隔は測定対象の周波数の異なる複数の交流電流の周期の整数倍である。また、本発明の電流測定方法は、周波数の異なる複数の交流電流の電流値を測定できる電流測定方法であって、定期的に得られた複数の瞬間電流値から、数波単位の短い第1の時間間隔毎に交流電流の実効値を算出する工程と、それらの実効値の平均値を、第1の時間間隔より長い第2の時間間隔毎に求めて記録する第1の記録工程と、それらの実効値の最大値を、第1の時間間隔より長く第2の時間間隔と同じまたは短い第3の時間間隔毎に求めて記録する第2の記録工程とを有し、第1の時間間隔は測定対象の周波数の異なる複数の交流電流の周期の整数倍である
【0006】
本発明の電流測定装置および測定方法においては、数10あるいは数100msec単位の短かな第1の時間間隔毎に、定期的に測定した交流電流の瞬間電流値から実効値を算出し、それらの測定値を第1の時間間隔よりもある程度長い第2の時間間隔毎に平均することにより負荷電流を求めることができる。したがって、電力消費を監視あるいは記録することができる。一方、第1の時間間隔より長く、第2の時間間隔と同じまたはそれよりは短い第3の時間間隔を設定し、その間の実効値の最大値を求めることにより瞬間的な電流値の増減を記録することができる。したがって、瞬間的な漏電も監視あるいは記録することができる。このため、本発明の電流測定装置および測定方法により、負荷電流と共に漏れ電流も記録あるいは監視することができる。
【0007】
本発明の電流測定装置および電流測定方法においては、短時間に交流電流の実効値を求めることが重要である。第1の時間間隔を測定対象の交流電流の周期の正数倍にすると、その間に定期的に測定された瞬間電流値を二乗平均するだけで実効値を得ることができる。したがって、簡単なディジタル回路で瞬間的な電流の実効値を算出することができる。第1の時間間隔は1周期、例えば50Hzの交流電流であれば20msecでも良いが、測定周期あるいは交流周波数の公差を考慮すると3波分程度の間隔で測定することが望ましい。
【0008】
このため、交流電流の周波数によって第1の時間間隔が設定できるようにする必要があるが、交流電源を測定対象とする場合は、第1の時間間隔を100msecに設定することにより、50Hz領域および60Hz領域で第1の時間間隔を変更しなくて済む。したがって、測定ミスを防止できる。
【0009】
平均値および最大値はそれらが求められた時刻と共に記録することにより時間的な変動が判る。しかしながら、測定時間が長くなるとデータを記録するためのメモリ容量が大きくなる。そこで、第1の記録手段および記録工程では、第2の時間間隔毎に求められた平均値を順番に記録することによりメモリ容量をセーブする。時刻を記録しなくても、平均値を順番に記録すれば第2の時間間隔に基づき平均値が得られた時刻を後で求めることができる。
【0010】
一方、漏電監視を目的とすると、第2の記録手段および記録工程では、変動の小さなデータは不要である。したがって、第3の時間間隔毎に求められた最大値が所定の検出レベル以上のときに、その最大値および時刻を記録する。これにより、最大値の記録回数が削減できるのでメモリ容量をセーブできる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して本発明をさらに説明する。図1に本発明にかかる電流測定装置、およびこの電流測定装置を用いて電流を測定するシステムを示してある。本例の電流測定装置1はクランプ式CTセンサ2を接続し、そのクランプ式CTセンサ2で電源ケーブル9などの被測定線を挟んで被測定線を流れる電流を測定する測定装置であり、被接触状態で電流を測定することができるものである。そして、測定された電流値はいったん測定装置に記憶され、適当なタイミングで通信ケーブル3を介してパーソナルコンピュータ4に送信され解析できるようになっている。このように、本例の測定装置1を用いることにより、測定された電流データをパーソナルコンピュータ上で表示および解析などの処理を行う電流用のデータロガーシステムを構築できる。
【0012】
本例の測定装置1は、クランプ式CTセンサを接続できるコネクタ11が2つ用意されており、後述する測定および記録機能においても、それぞれのクランプ式CTセンサから得られたデータを独自に処理できるようになっている。したがって、1台で2チャンネル分の測定および記録が可能であり、測定装置1は1台で異なった被測定線の電流を測定し、監視することができる。しかしながら、以下では簡単のために、1チャンネル分の機能を説明することにする。
【0013】
本例の測定装置1は、測定データ、測定状況などをモニターできるLCDパネル12が中央に設けられている。また、バッテリーを内蔵しており、装置全体がハンディーなサイズに纏められている。このため、ユーザが巡回点検などに携帯して適当な個所の電流値をモニタすることも可能である。そして、測定したデータを通信ケーブルなどによりパーソナルコンピュータに纏めて転送し、データ解析可能である。一方、所定の電源ケーブル9にクランプ式CTセンサ2をセットして長期間にわたり電流値を監視することも可能であり、そのような長期間にわたり測定する場合は、ACアダプタ5を用いて家庭用電源などで稼動することが望ましい。また、通信ケーブルに代わり、電話回線あるいは無線などの他の伝送手段により測定データを送信することももちろん可能である。
【0014】
図2に、本例の電流測定装置1の概略機能をブロック図により示してある。本例の測定装置1は、クランプ式CTセンサ2により瞬時の電流値を取得するデータ取得部14と、その瞬時データから実効値を算出する実効値算出部16と、実効値から平均電流値を求めて記録する平均値記録部18と、実効値から最大値を求めて記憶するピーク値記録部19とを備えている。
【0015】
データ取得部14は、クランプ式CTセンサ2の検出した電流値を所定の測定間隔To毎にデジタル変換し瞬時データφ1として一時的に瞬時データ用のメモリ15に記憶する。また、実効値算出部16は、測定間隔Toより長い交流電流の周期に合わせた適当なサンプリング間隔(第1の時間間隔)Ts毎に、その間に得られた瞬時データφ1から実効値φ2を算出し実効値用のメモリ17に記憶する。さらに、平均値記録部18は、サンプリング間隔より長い記録間隔(第2の時間間隔)Tr毎に、その間に算出された実効値φ2を平均して平均電流値φ3を算出しRAM20の平均値記憶領域21に記録する。そして、ピーク値記録部19は、記録間隔とは異なる特定時間(第3の時間間隔)Tp毎に、その間に算出された実効値φ2の最大値φ4を求めてRAM20のピーク値記憶領域22に記憶する。
【0016】
さらに、測定装置1は、これらの各処理部14、16、18および19で処理を行うタイミングを指示し全体的な制御を行う制御部25と、パーソナルコンピュータなどのホスト機との通信を行い、RAM20に蓄積されたデータを送信可能な通信部26と、モニタ12にRAM20に得られたデータを表示可能な表示部27とを備えている。
【0017】
図3に本例の測定装置1における処理手順をフローチャートにより示してある。以下では、このフローチャートを参照しながら、各処理部の機能についてさらに説明する。本例の測定装置1は、まず、ステップ31において測定間隔Toのタイミングであると、ステップ32においてデータ取得部14により瞬時データ(瞬時電流値)φ1を取得する。測定間隔Toは、データの精度を向上するためには十分に短い間隔であることが望ましい。本例の測定装置では、たとえば、1msec毎にクランプ式CTセンサ2の出力をアナログ−デジタル変換することにより瞬時データφ1を取得しメモリ15に出力する。
【0018】
また、ステップ33においてサンプリング間隔Tsのタイミングであると、ステップ34において実効値算出部16により実効値φ2を算出する。交流電流の実効値をデジタル的に簡単に算出するためには、その交流電流の周期の整数倍の時間をサンプリング時間Tsとして設定することが望ましい。さらに、周期の公差およびサンプリング時間Tsなどの公差を考慮し、精度の高い実効値を算出するためには数波分の瞬時データを用いることが望ましい。たとえば、ブレーカなどの応答性、起動電流の初期電流などを考慮すると3波分程度が望ましい。したがって、50Hzの交流電流を測定するのであれば3波分の瞬時データを用いるとして60msecのサンプリング間隔(第1の時間間隔)Tsが適当であり、また、60Hzの交流電流を測定するのであれば50msecのサンプリング間隔Tsが適当である。交流電流の周期Tcの整数倍のサンプリング時間Tsを設定すると、その間の瞬時データφ1は図4に示したように変化する。したがって、各瞬時データφ1の値を二乗して加算し、その平均値の平方根を得る、すなわち、二乗平均をとることによりサンプリング間隔Tsの電流の実効値φ2を算出することができる。
【0019】
サンプリング間隔Tsは、上記の値に限定されることはないが、瞬間的な漏電を監視することを考慮すると短い方が望ましい。また、本例では、サンプリング間隔Tsを交流周波数に合わせて選択することが重要であり、交流の周期Tcの整数倍からずれると実効値の精度が劣化することになる。商用電源を用いた電源系統の電流値を測定することを考えると、日本では地域により50および60Hzが使用されているので、地域毎に設定を変える必要がある。
【0020】
これに対し、50および60Hzの周期の最小公倍数である100msecをサンプリング間隔Tsとして設定すると、サンプリング時間は上記より多少延びるが、地域毎に設定を変える必要がなく常に精度の良い実効値を得ることができる。したがって、ユーザがサンプリング間隔Tsを50、60および100msecのいずれかにセットできるようにしておくことが望ましい。
【0021】
このように本例の電流測定装置1においては、交流電流の周期にタイミングを合わせて瞬時データの平均を取ることにより数10msec程度の短いサンプリング間隔で実効値を得ることができる。したがって、この実効値に基づき平均電流値を算出できると共に、これらの実効値をベースとしてピーク電流も監視することができる。なお、本例の測定装置1は、クランプ式CTセンサ2からの信号を増幅する入力アンプとして直流アンプを用いているので、交流に限らず、直流あるいは直流に交流成分が乗ったケースであっても実効値を同様の手順で算出することができる。
【0022】
さらに、本例の測定装置1においては、ステップ35において記録間隔Trのタイミングであると、ステップ36において、平均値記録部18により記録間隔Trの間の実効値φ2を平均して平均電流φ3を求める。そして、RAM20の記録領域21に求められた平均電流φ3を順番に記録する。したがって、図5に示したように、記録間隔Trの間に実効値が変動する場合であっても、その間の平均電流値φ3を記録することができ、その値を用いて消費電力を簡単に求めることができる。もちろん、電圧および力率を入力して消費電力に換算して記録することも可能である。しかしながら、多くの場合、このような処理は、パーソナルコンピュータでデータ解析する際に行われる。
【0023】
本例の測定装置1では、記録間隔Trは1分から60分の間でユーザが適当な時間を設定できるようになっている。そして、平均値φ3を記憶するためのメモリ領域21としては8000個のデータが記録できるようになっている。さらに、記録間隔Tr毎に得られた平均電流値φ3を順番に記録することにより、それぞれの平均電流値φ3の得られた時刻を記録しなくても、記録された順番から平均電流値φ3の得られた時刻を求めることができる。このため、平均値記憶領域であるメモリ領域21を平均電流値φ3を記録するためにフルに利用することができ、最短でも133時間、最長では333日分の平均電流値をメモリに記録することができる。
【0024】
本例の測定装置1では、また、ステップ37において特定時間Tpのタイミングであると、ステップ38において特定時間Tpの間に得られた実効値φ2の最大値φ4と、その時の時刻をRAM20の記録領域22に記録する。本例の測定装置1においては、図6に示すように、最大値φ4が検出レベルDL以上であるときにのみ、その値φ4および時刻を記録するようにしている。実効値φ2は常に変動するので、特定時間Tpの間に最大値は必ずある。しかしながら、このステップで得られる最大値φ4は、瞬間的な漏電を検出することを主な目的としているので、通常の電流値の変動する範囲の最大値は記録する必要がない。したがって、検出レベルDLを設定することによりピーク値がより判別しやすくなると共に、ピーク値φ4を記録するために要求されるメモリ容量を少なくすることができる。
【0025】
本例の測定装置1においては、検出レベルDLは、ユーザが最適な値を選択できるようになっている。一方、特定時間Tpは1分間に予め設定されており、分単位でピーク電流の変動を監視および記録できる。ピーク値φ4と共に記録される時刻は、ピーク値φ4の得られた時刻であっても良いが、特定時間Tp毎に最大値を記録する時刻でも良い。本例であれば、1分の時間分解能が得られるので、後者の場合でも漏電の原因などを特定する情報として十分な精度を備えている。
【0026】
また、本例の測定装置では、ピーク値用のメモリ22に2000個分のピーク値φ4を時刻データと共に記録できる。
【0027】
このようにして本例の測定装置1は、平均電流およびピーク電流の値をRAM20に記録し、予め設定されたタイミング、あるいはホスト側からの要求により、RAM20のデータを通信ケーブル3を介してホストであるパーソナルコンピュータ4に送信する。本例の測定装置1は、上述したように、通常の測定には十分なメモリ容量を持っているが、測定状況によってはメモリ容量が不足する場合がある。このため、測定装置1は2つのワンタイムおよびエンドレスの2つの測定モードを持っている。ワンタイムモードでは、メモリ容量がいっぱいになるとそのときに平均電流およびピーク電流の記録を停止する。一方、エンドレスモードでは、メモリ容量がいっぱいになると、メモリアドレスの最初に戻って平均電流およびピーク電流を上書きしながら記録する。いずれのモードで測定するかは、ユーザが選択できるようになっている。
【0028】
なお、上記では、電流をクランプ式CTセンサにより検出する電流検出装置に基づき本発明を説明しているが、クランプ式CTセンサのような非接触型のセンサを用いた測定装置にかぎらず、CTなどを用いて電流を直接検出するシステムにも適用できることはもちろんである。しかしながら、電源回路などに影響を与えずに測定でき、さらに、センサの着脱なども容易なクランプ型の電流検出装置が図1に示したような電流測定用のデータロガーシステムを構成するのに適している。
【0029】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の電流測定装置においては、実効値の演算を電源周波数の3波分程度で行えるようになっているので、応答性が非常に良い。一方、従来のクランプメータなどは電力を求めることが主な目的とされているので、測定データを実効値に変換するために専用ICを用いており、アナログ的に処理されので交流の周波数に対応し実効値が得られる時定数が長い。これに対し、本例の測定装置1においては、平均電流と共に漏電監視を行えるようにピーク値を求めることを目的としており、このため、サンプリング時間を交流電流の周期に基づき数波分に設定し、瞬時データをデジタル的に処理することにより短い間隔で交流電流の実効値が求めるようになっている。そして、短い間隔で実効値が得られるので、平均値と共に瞬間的な電流変動も捉えることが可能であり、これら平均電流およびピーク電流の両方を記録することにより漏れ電流から負荷電流までを一括して測定し、監視、記録およびデータ解析することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる電流測定装置およびそれを用いて電流を測定するシステムの一例を示す図である。
【図2】図1に示す電流測定装置の概略構成を示すブロック図である。
【図3】図1に示す電流測定装置において平均電流およびピーク電流を測定するプロセスを示すフローチャートである。
【図4】瞬時データから実効値を求める様子を示す図である。
【図5】実効値から平均電流を求める様子を示す図である。
【図6】実効値からピーク電流(最大値)を求める様子を示す図である。
【符号の説明】
1 電流測定装置
2 クランプ式CTセンサ
3 通信ケーブル
4 パーソナルコンピュータ
9 電源ケーブル
12 表示部(LCDパネル)
14 データ取得部
16 実効値算出部
18 平均値記録部
19 ピーク値記録部
20 RAM
25 制御部
26 通信部
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an apparatus and method suitable for measuring alternating current.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art A non-contact type current measuring device is known in which a power cable is sandwiched between clamp type CT sensors and current is measured via a magnetic field generated in the power cable. This non-contact type current measuring device does not require wiring work and can realize a handy measuring device that operates on a battery. For this reason, it is used for various purposes such as measuring and monitoring the power consumption of individual power lines in factories, offices, and homes. Furthermore, some clamp-type current measuring devices in recent years are capable of displaying not only the current itself but also integrated power or instantaneous power by converting it into a power value by a calculation process.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
Measuring power consumption using such a current measuring device is important for taking power saving measures and confirming the results. On the other hand, leakage monitoring is also very important in order to reduce power consumption and to safely operate an electric device connected to a power line. Continuing electric leakage can be confirmed by a method such as comparative examination of the power consumption of each device and the power consumption of each power line. However, since instantaneous current fluctuations do not appear in the process of being integrated into electric power, it is impossible to detect instantaneous electric leakage that occurs due to various causes. There is a need for a special device that can record the instantaneous current for checking an earth leakage breaker, but a device that can be used easily has not been developed.
[0004]
Therefore, an object of the present invention is to provide a current measuring device that can monitor or record a load current and can also monitor or record an instantaneous electric leakage.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
For this reason, the current measuring device of the present invention is a current measuring device capable of measuring the current values of a plurality of alternating currents having different frequencies, and is obtained from a plurality of instantaneous current values obtained periodically, with a short number of units of several waves . Means for calculating an effective value of the alternating current at every one time interval, and first recording means for obtaining and recording an average value of the effective values at every second time interval longer than the first time interval ; the maximum value of these effective values, have a second recording means for recording asking the same or shorter every third time interval and the second time interval longer than the first time interval, the first The time interval is an integral multiple of the period of a plurality of alternating currents having different frequencies to be measured . The current measuring method of the present invention is a current measuring method capable of measuring the current values of a plurality of alternating currents having different frequencies, and is a first short unit of several waves from a plurality of instantaneous current values obtained periodically. A step of calculating an effective value of the alternating current at each time interval, and a first recording step of obtaining and recording an average value of the effective values for each second time interval longer than the first time interval ; the maximum value of these effective values, have a second recording process of recording asking the same or shorter every third time interval and the second time interval longer than the first time interval, the first time The interval is an integral multiple of the period of a plurality of alternating currents having different frequencies to be measured .
[0006]
In the current measuring apparatus and the measuring method of the present invention, the effective value is calculated from the instantaneous current value of the alternating current periodically measured at every short first time interval of several tens or several hundreds msec, and the measurement is performed. The load current can be determined by averaging the values every second time interval that is somewhat longer than the first time interval. Therefore, power consumption can be monitored or recorded. On the other hand, a third time interval longer than the first time interval and equal to or shorter than the second time interval is set, and an instantaneous increase / decrease in the current value is obtained by obtaining the maximum value of the effective value therebetween. Can be recorded. Therefore, instantaneous leakage can be monitored or recorded. For this reason, the current measuring apparatus and measuring method of the present invention can record or monitor the leakage current as well as the load current.
[0007]
In the current measuring apparatus and current measuring method of the present invention, it is important to obtain the effective value of the alternating current in a short time. When the first time interval is set to a positive multiple of the period of the alternating current to be measured, an effective value can be obtained simply by averaging the instantaneous current values periodically measured during that period. Therefore, the effective value of instantaneous current can be calculated with a simple digital circuit. The first time interval may be 20 msec if it is an AC current of one cycle, for example 50 Hz, but it is desirable to measure at intervals of about three waves in consideration of the measurement cycle or the tolerance of the AC frequency.
[0008]
For this reason, it is necessary to be able to set the first time interval according to the frequency of the alternating current. However, when the AC power source is a measurement target, the first time interval is set to 100 msec, It is not necessary to change the first time interval in the 60 Hz region. Therefore, measurement errors can be prevented.
[0009]
The average value and the maximum value are recorded together with the time at which they are obtained, so that temporal variations can be found. However, as the measurement time increases, the memory capacity for recording data increases. Therefore, in the first recording means and the recording process, the memory capacity is saved by sequentially recording the average value obtained every second time interval. Even if the time is not recorded, if the average value is recorded in order, the time when the average value is obtained based on the second time interval can be obtained later.
[0010]
On the other hand, for the purpose of monitoring leakage, the second recording means and the recording process do not require data with small fluctuations. Therefore, when the maximum value obtained every third time interval is equal to or higher than a predetermined detection level, the maximum value and time are recorded. As a result, the maximum number of times of recording can be reduced, so that the memory capacity can be saved.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The present invention will be further described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows a current measuring device according to the present invention and a system for measuring current using this current measuring device. The current measuring apparatus 1 of this example is a measuring apparatus that connects a clamp type CT sensor 2 and measures the current flowing through the measured line with the clamped CT sensor 2 sandwiching the measured line such as the power cable 9. The current can be measured in a contact state. The measured current value is once stored in the measuring device and transmitted to the personal computer 4 via the communication cable 3 at an appropriate timing for analysis. As described above, by using the measuring apparatus 1 of this example, it is possible to construct a data logger system for current that performs processing such as display and analysis of measured current data on a personal computer.
[0012]
The measuring apparatus 1 of this example is provided with two connectors 11 to which a clamp-type CT sensor can be connected, and the data obtained from each clamp-type CT sensor can be uniquely processed even in the measurement and recording functions described later. It is like that. Therefore, one unit can measure and record for two channels, and the single measuring apparatus 1 can measure and monitor the currents of different lines to be measured. However, for the sake of simplicity, the function for one channel will be described below.
[0013]
The measurement apparatus 1 of this example is provided with an LCD panel 12 at the center that can monitor measurement data, measurement conditions, and the like. Moreover, the battery is built in and the whole apparatus is gathered up in the handy size. For this reason, it is also possible for the user to monitor the current value at an appropriate location by carrying it for a patrol inspection or the like. Then, the measured data can be collectively transferred to a personal computer via a communication cable or the like and analyzed. On the other hand, the clamp-type CT sensor 2 can be set on a predetermined power cable 9 and the current value can be monitored over a long period. When measuring over such a long period, the AC adapter 5 is used for home use. It is desirable to operate with a power source. It is of course possible to transmit the measurement data by other transmission means such as a telephone line or radio instead of the communication cable.
[0014]
FIG. 2 shows a schematic function of the current measuring apparatus 1 of this example in a block diagram. The measuring apparatus 1 of this example includes a data acquisition unit 14 that acquires an instantaneous current value by the clamp-type CT sensor 2, an effective value calculation unit 16 that calculates an effective value from the instantaneous data, and an average current value from the effective value. An average value recording unit 18 for obtaining and recording, and a peak value recording unit 19 for obtaining and storing the maximum value from the effective value are provided.
[0015]
The data acquisition unit 14 digitally converts the current value detected by the clamp-type CT sensor 2 at every predetermined measurement interval To, and temporarily stores it as instantaneous data φ1 in the memory 15 for instantaneous data. In addition, the effective value calculation unit 16 calculates the effective value φ2 from the instantaneous data φ1 obtained during an appropriate sampling interval (first time interval) Ts in accordance with the AC current cycle longer than the measurement interval To. And stored in the effective value memory 17. Further, the average value recording unit 18 calculates the average current value φ3 by averaging the effective value φ2 calculated during the recording interval (second time interval) Tr longer than the sampling interval, and stores the average value in the RAM 20. Record in area 21. Then, the peak value recording unit 19 obtains the maximum value φ4 of the effective value φ2 calculated during the specific time (third time interval) Tp different from the recording interval and stores it in the peak value storage area 22 of the RAM 20. Remember.
[0016]
Further, the measuring apparatus 1 communicates with a control unit 25 that instructs the timing of processing in each of these processing units 14, 16, 18, and 19 and performs overall control, and a host machine such as a personal computer, A communication unit 26 capable of transmitting data stored in the RAM 20 and a display unit 27 capable of displaying data obtained in the RAM 20 on the monitor 12 are provided.
[0017]
FIG. 3 is a flowchart showing a processing procedure in the measuring apparatus 1 of this example. Below, the function of each processing unit will be further described with reference to this flowchart. The measurement apparatus 1 of this example first acquires the instantaneous data (instantaneous current value) φ1 by the data acquisition unit 14 at step 32 when the timing is the measurement interval To at step 31. The measurement interval To is desirably a sufficiently short interval in order to improve data accuracy. In the measuring apparatus of this example, for example, instantaneous data φ1 is acquired and output to the memory 15 by analog-digital conversion of the output of the clamp-type CT sensor 2 every 1 msec.
[0018]
If it is the timing of the sampling interval Ts in step 33, the effective value φ2 is calculated by the effective value calculator 16 in step 34. In order to easily calculate the effective value of the alternating current digitally, it is desirable to set a time that is an integral multiple of the period of the alternating current as the sampling time Ts. Furthermore, it is desirable to use instantaneous data for several waves in order to calculate an effective value with high accuracy in consideration of tolerances such as period tolerance and sampling time Ts. For example, considering the responsiveness of a breaker and the like, the initial current of the starting current, etc., about three waves are desirable. Therefore, if an alternating current of 50 Hz is measured, a sampling interval (first time interval) Ts of 60 msec is appropriate if instantaneous data for three waves is used, and if an alternating current of 60 Hz is measured. A sampling interval Ts of 50 msec is appropriate. When a sampling time Ts that is an integral multiple of the AC current period Tc is set, the instantaneous data φ1 changes as shown in FIG. Accordingly, the value of each instantaneous data φ1 is squared and added to obtain the square root of the average value, that is, the effective value φ2 of the current at the sampling interval Ts can be calculated by taking the square average.
[0019]
The sampling interval Ts is not limited to the above value, but it is desirable that the sampling interval Ts be short in consideration of monitoring instantaneous electric leakage. In this example, it is important to select the sampling interval Ts in accordance with the AC frequency. If the sampling interval Ts deviates from an integral multiple of the AC cycle Tc, the accuracy of the effective value deteriorates. Considering measuring the current value of a power supply system using a commercial power supply, 50 and 60 Hz are used in each region in Japan, so it is necessary to change the setting for each region.
[0020]
On the other hand, when 100 msec, which is the least common multiple of the 50 and 60 Hz periods, is set as the sampling interval Ts, the sampling time is slightly longer than the above, but it is not necessary to change the setting for each region, and an effective effective value can always be obtained. Can do. Therefore, it is desirable that the user can set the sampling interval Ts to any one of 50, 60 and 100 msec.
[0021]
Thus, in the current measuring apparatus 1 of this example, an effective value can be obtained at a short sampling interval of about several tens of msec by averaging the instantaneous data in accordance with the timing of the alternating current cycle. Therefore, the average current value can be calculated based on the effective value, and the peak current can be monitored based on the effective value. In addition, since the measuring apparatus 1 of this example uses a direct current amplifier as an input amplifier that amplifies the signal from the clamp type CT sensor 2, it is not limited to alternating current, and is a case where an alternating current component is mounted on direct current or direct current. The effective value can be calculated in the same procedure.
[0022]
Further, in the measuring apparatus 1 of this example, if the timing of the recording interval Tr is in step 35, in step 36, the average value φ2 between the recording intervals Tr is averaged by the average value recording unit 18 to obtain the average current φ3. Ask. Then, the average current φ3 obtained in the recording area 21 of the RAM 20 is recorded in order. Therefore, as shown in FIG. 5, even if the effective value fluctuates during the recording interval Tr, the average current value φ3 during that time can be recorded, and the power consumption can be easily reduced using this value. Can be sought. Of course, it is also possible to input a voltage and a power factor and record it in terms of power consumption. However, in many cases, such processing is performed when data is analyzed by a personal computer.
[0023]
In the measuring apparatus 1 of this example, the user can set an appropriate time with the recording interval Tr between 1 minute and 60 minutes. In the memory area 21 for storing the average value φ3, 8000 pieces of data can be recorded. Further, by recording the average current value φ3 obtained at every recording interval Tr in order, the average current value φ3 can be changed from the recorded order without recording the time at which each average current value φ3 was obtained. The obtained time can be obtained. For this reason, the memory area 21 which is an average value storage area can be fully used to record the average current value φ3, and the average current value for 133 hours at the shortest and 333 days at the longest is recorded in the memory. Can do.
[0024]
In the measuring apparatus 1 of this example, if it is the timing of the specific time Tp in step 37, the maximum value φ4 of the effective value φ2 obtained during the specific time Tp in step 38 and the time at that time are recorded in the RAM 20. Record in area 22. In the measuring apparatus 1 of this example, as shown in FIG. 6, only when the maximum value φ4 is equal to or higher than the detection level DL, the value φ4 and the time are recorded. Since the effective value φ2 always varies, there is always a maximum value during the specific time Tp. However, the maximum value φ4 obtained in this step is mainly intended to detect instantaneous leakage, and therefore it is not necessary to record the maximum value in the range where the normal current value fluctuates. Therefore, by setting the detection level DL, the peak value can be more easily discriminated, and the memory capacity required for recording the peak value φ4 can be reduced.
[0025]
In the measurement apparatus 1 of this example, the user can select an optimum value for the detection level DL. On the other hand, the specific time Tp is preset to 1 minute, and fluctuations in peak current can be monitored and recorded in minutes. The time recorded together with the peak value φ4 may be the time when the peak value φ4 is obtained, or may be the time when the maximum value is recorded every specific time Tp. In this example, since a time resolution of 1 minute can be obtained, even in the latter case, sufficient accuracy is provided as information for specifying the cause of leakage.
[0026]
In the measuring apparatus of this example, 2000 peak values φ4 can be recorded in the peak value memory 22 together with time data.
[0027]
In this way, the measuring apparatus 1 of this example records the values of the average current and the peak current in the RAM 20 and transfers the data in the RAM 20 to the host via the communication cable 3 at a preset timing or a request from the host side. To the personal computer 4. As described above, the measurement apparatus 1 of this example has a sufficient memory capacity for normal measurement, but the memory capacity may be insufficient depending on the measurement situation. For this reason, the measuring apparatus 1 has two one-time and two endless measurement modes. In the one-time mode, when the memory capacity is full, recording of the average current and the peak current is stopped at that time. On the other hand, in the endless mode, when the memory capacity is full, the recording returns to the beginning of the memory address while overwriting the average current and the peak current. The user can select which mode is used for measurement.
[0028]
In the above, the present invention has been described based on a current detection device that detects current with a clamp-type CT sensor. However, the present invention is not limited to a measurement device using a non-contact type sensor such as a clamp-type CT sensor. Of course, the present invention can also be applied to a system that directly detects current using the above. However, a clamp-type current detection device that can measure without affecting the power supply circuit and the like, and can be easily attached and detached, is suitable for configuring a data logger system for current measurement as shown in FIG. ing.
[0029]
【The invention's effect】
As described above, in the current measuring apparatus of the present invention, since the effective value can be calculated by about three power supply frequencies, the responsiveness is very good. On the other hand, since the main purpose of conventional clamp meters is to obtain electric power, a dedicated IC is used to convert measured data into effective values, and the data is processed in an analog manner so that it can handle AC frequencies. However, the time constant for obtaining the effective value is long. On the other hand, the measuring apparatus 1 of the present example aims to obtain a peak value so that leakage monitoring can be performed together with the average current. For this reason, the sampling time is set to several waves based on the period of the alternating current. The effective value of the alternating current is obtained at short intervals by digitally processing the instantaneous data. Since effective values are obtained at short intervals, it is possible to capture instantaneous current fluctuations along with the average value. By recording both the average current and peak current, the leakage current to load current can be recorded together. Can be measured, monitored, recorded and analyzed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an example of a current measuring device according to the present invention and a system for measuring current using the same.
2 is a block diagram showing a schematic configuration of the current measuring device shown in FIG. 1; FIG.
FIG. 3 is a flowchart showing a process for measuring an average current and a peak current in the current measuring apparatus shown in FIG. 1;
FIG. 4 is a diagram showing how an effective value is obtained from instantaneous data.
FIG. 5 is a diagram showing how an average current is obtained from an effective value.
FIG. 6 is a diagram illustrating a state in which a peak current (maximum value) is obtained from an effective value.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Current measuring device 2 Clamp type CT sensor 3 Communication cable 4 Personal computer 9 Power cable 12 Display part (LCD panel)
14 Data acquisition unit 16 RMS value calculation unit 18 Average value recording unit 19 Peak value recording unit 20 RAM
25 Control unit 26 Communication unit

Claims (6)

周波数の異なる複数の交流電流の電流値を測定できる電流測定装置であって、
定期的に得られた複数の瞬間電流値から、数波単位の短い第1の時間間隔毎に交流電流の実効値を算出する手段と、
複数の前記実効値の平均値を、前記第1の時間間隔より長い第2の時間間隔毎に求めて記録する第1の記録手段と、
複数の前記実効値の最大値を、前記第1の時間間隔より長く前記第2の時間間隔と同じまたは短い第3の時間間隔毎に求めて記録する第2の記録手段とを有し、
前記第1の時間間隔は測定対象の前記周波数の異なる複数の交流電流の周期の整数倍である、電流測定装置。
A current measuring device capable of measuring a plurality of alternating current values having different frequencies,
Means for calculating an effective value of the alternating current for each short first time interval of several wave units from a plurality of instantaneous current values obtained periodically;
A first recording means for obtaining and recording an average value of a plurality of effective values for each second time interval longer than the first time interval;
A second recording means for obtaining and recording a plurality of maximum values of the effective values for each third time interval longer than the first time interval and equal to or shorter than the second time interval;
The current measurement device, wherein the first time interval is an integral multiple of a period of a plurality of alternating currents having different frequencies to be measured.
請求項1において、50Hzの交流電流と、60Hzの交流電流とを測定可能であり、前記第1の時間間隔は100msecであることを特徴とする電流測定装置。  2. The current measuring device according to claim 1, wherein an alternating current of 50 Hz and an alternating current of 60 Hz can be measured, and the first time interval is 100 msec. 請求項1または2において、前記第1の記録手段は前記第2の時間間隔毎に求められた平均値を順番に記録し、前記第2の記録手段は、前記第3の時間間隔毎に求められた最大値が所定の検出レベル以上のときに、その最大値および時刻を記録することを特徴とする電流測定装置。  3. The first recording means according to claim 1, wherein the first recording means sequentially records an average value obtained every second time interval, and the second recording means obtains every third time interval. A current measuring device that records the maximum value and time when the maximum value obtained is equal to or greater than a predetermined detection level. 周波数の異なる複数の交流電流の電流値を測定できる電流測定方法であって、
定期的に得られた複数の瞬間電流値から、数波単位の短い第1の時間間隔毎に交流電流の実効値を算出する工程と、
複数の前記実効値の平均値を、前記第1の時間間隔より長い第2の時間間隔毎に求めて記録する第1の記録工程と、
複数の前記実効値の最大値を、前記第1の時間間隔より長く前記第2の時間間隔と同じまたは短い第3の時間間隔毎に求めて記録する第2の記録工程とを有し、
前記第1の時間間隔は測定対象の前記周波数の異なる複数の交流電流の周期の整数倍である電流測定方法。
A current measurement method capable of measuring the current values of a plurality of alternating currents having different frequencies,
Calculating an effective value of the alternating current for each short first time interval of several wave units from a plurality of instantaneous current values obtained periodically;
A first recording step of obtaining and recording an average value of a plurality of effective values for each second time interval longer than the first time interval;
A second recording step of obtaining and recording a plurality of maximum values of the effective values for each third time interval longer than the first time interval and equal to or shorter than the second time interval;
The current measurement method, wherein the first time interval is an integral multiple of a period of a plurality of alternating currents having different frequencies to be measured.
請求項4において、50Hzの交流電流と、60Hzの交流電流とを測定可能であり、前記第1の時間間隔は100msecであることを特徴とする電流測定方法。  5. The current measuring method according to claim 4, wherein an alternating current of 50 Hz and an alternating current of 60 Hz can be measured, and the first time interval is 100 msec. 請求項4または5において、前記第1の記録工程では前記第2の時間間隔毎に求められた平均値を順番に記録し、前記第2の記録工程では、前記第3の時間間隔毎に求められた最大値が所定の検出レベル以上のときに、その最大値および時刻を記録することを特徴とする電流測定方法。  6. The average value obtained for each of the second time intervals in the first recording step is recorded in order in the first recording step, and is obtained for each of the third time intervals in the second recording step. A method for measuring current, wherein the maximum value and time are recorded when the maximum value obtained is equal to or greater than a predetermined detection level.
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