JP6035530B2 - 電源供給制御システム - Google Patents

Description

本発明は、分電盤・配電盤・制御盤などの電気気収納用箱内の電気機器などに流れる電流値を検出する電流センサへの電源供給を制御するシステムに関するものである。

分電盤・機器などに流れる電流を測定する方法として、カレントトランス（コイル型）を用いる方法（例えば、特許文献１）、シャント抵抗(分流器)を用いる方法、または、ホール素子を用いる方法（例えば、特許文献２）の何れかが一般に採用されている。

カレントトランス（コイル型）を用いる方法は、原理的に直流の測定ができないため、例えば、バッテリの直流成分が測定できない等、汎用性に欠くという欠点がある。また、施工性を考慮して小型化することが理想であるが、カレントトランスの場合には小型化しようとするとカレントトランス内部に形成されたコイルの巻線数を確保することができなくなるので小型化させることは非常に困難であった。

シャント抵抗(分流器)を用いる方法は、交流直流の何れも測定可能であるが、電気的絶縁が容易でないという欠点がある。また、数百Ａの大電流が流れるものでは発熱が大きく、大型となり小型化には不向きである。

ホール素子（以下、磁気検出素子）を用いた方法は、電流によって生じる磁場を検知するものである。この方法で使用する電流測定手段（以下、電流センサ）を構成する基板上には、磁場を検知する磁気検出素子の他、磁気検出素子の出力データを検出して電流値を算出する集積回路が搭載されている。この電流センサは、交流直流の何れも測定可能であり、コンパクトな装置構成とすることができる。しかし、この電流センサを用いた方法では、上記の各方法の欠点を克服可能であるが、磁気検出素子の出力データを集積回路で増幅するために外部電源からの電力供給が必要となり、特に、電流測定手段を複数個所に配置して電流測定を行う場合には、電流測定手段で消費される電力量が多くなり、省エネルギーの観点から好ましくないという問題があった。

特開２００８−２８９３０１号公報 実登３１４２０９２号公報

本発明の目的は上記した従来の問題点を解決し、磁気検出素子を用いて分電盤・配電盤・制御盤などの電気気収納用箱内の電気機器などに流れる電流を測定する際に、電流センサで消費される電力量を抑制することができる電源供給制御システムを提供することである。

上記課題を解決するためになされた本発明の電源供給制御システムは、複数の電気機器を収容した電気機器収納用箱内で、各電気機器へ流れる電流を測定する複数の電流センサへの電源供給を制御する電源供給制御システムであって、各電流センサは、バスケーブルを介して中央監視装置と接続され、該中央監視装置は、前記の電流センサから取得した計測電流情報を管理する計測電流情報管理部と、電流センサへの電源供給が電流測定時にのみ行われるよう制御する電源供給制御部を備えるものとし、さらにこの電源供給制御部により、複数の電流センサに対する電源供給が、順次切り替えながら行われるよう制御されることを特徴とするものである。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の電源供給制御システムにおいて、計測電流情報管理部により、電気機器収納用箱内で使用される電流センサの数が検出されるとともに、複数の電流センサに対する計測サイクル時間が制御されることを特徴とするものである。

請求項３記載の発明は、請求項１記載の電源供給制御システムにおいて、電流センサは、基板の一端から一対の腕部を突出させてその内側を端部が開放された配線挿通部とするとともに、一対の腕部の各々に磁気検出素子を配置した構造で、各電気機器の内部の電路、または、電気機器への給電を行う電路に配置されたことを特徴とするものである。

本発明では、各電流センサを、バスケーブルを介して中央監視装置と接続し、該中央監視装置は、前記の電流センサから取得した計測電流情報を管理する計測電流情報管理部と、電流センサへの電源供給が電流測定時にのみ行われるよう制御する電源供給制御部を備える構成とすることにより、従来、磁気検出素子を搭載した電流センサに対し常時電力供給を行っていた場合と比較して、電流センサで消費される電力量を抑制することができる。さらに、複数の電流センサに対する電源供給が、順次切り替えながら行われるよう制御されるものとすることにより、電気機器収納用箱内に複数の電流センサを備える場合であっても、電流センサにおける消費電力を抑制することができる。

請求項２記載の発明のように、計測電流情報管理部により、電気機器収納用箱内で使用される電流センサの数が検出されるとともに、複数の電流センサに対する計測サイクル時間が制御されるものとすることにより、回路数が変更になった場合でも一定の計測時間を保つことが可能である。

請求項３記載の発明のように、基板の一端から一対の腕部を突出させてその内側を端部が開放された配線挿通部とするとともに、一対の腕部の各々に磁気検出素子を配置した構造で、各電気機器の内部の電路、または、電気機器への給電を行う電路に配置された電流センサを使用することにより、電流センサの配置スペースを大きく削減すると共に、電気機器に各種配線が成された状態においても、容易に組込み作業を行うことが可能となるものである。

電流センサを、分岐ブレーカ内に配置した実施形態の説明図である。 電流センサを、母線バーから分岐ブレーカへ電源供給を行う電路に配置した実施形態の説明図である。 電源供給制御システムを説明する図である。 電源供給制御システムを説明する図である。 電源供給制御システムを説明する図である。 電源供給制御システムを説明する図である。 電流センサおよびケースの斜視図である。 分岐ブレーカの電流センサ取付け構造の説明図（正面断面図）である。 分岐ブレーカの電流センサ取付け構造の説明図（斜視図）である。 電源供給制御システムのフローチャートを示す図である。

以下に本発明の好ましい実施形態を示す。

本発明に係る電源供給制御システムは、分電盤・配電盤・制御盤など複数の電気機器を収容した電気機器収納用箱内で、各電気機器へ流れる電流を測定する電流センサへの電源供給を制御するものである。なお、本実施形態に用いられる電流センサは磁気検出素子などを利用した電源供給が必要とするものを利用するものである。本実施形態では、図１、図８に示すように、分電盤１を構成する複数の分岐ブレーカ２の内部に電流センサを配置した例を示している。

本実施形態で用いられる電流センサ１１は、図８、図９に示すように、分岐ブレーカ２の内部の電路１８に電流センサ１１が跨るように配置しているが、電流センサ６の配置位置は、電気機器への給電を行う電路上であれば特に限定されず、例えば、図２に示すように、主幹ブレーカ３の二次側にリードバー４を介して接続された３本の母線バー５から分岐ブレーカ２へ電源供給を行う電路である分岐リードバー１９に、電流センサ６を配置することもできる。また、本実施形態では電流センサ６を分電盤に配置しているが、分電盤以外の電気機器に配置することもできる。

前記のように、電流センサ６に対しては、外部電源からの電力供給が必要になるところ、本発明では、図４〜図６に示すように、電流センサ６に対する電源供給制御機能を有する中央監視装置１３を備え、この中央監視装置１３と電流センサ６を、電源線および信号線を内蔵したバスケーブル１４を介して接続し、この電源線を介して電力供給を行っている。なお、電源線は、バスケーブル１４内でなく、独立した電源供給線として配置、または電流センサ６を接続した電路１８から電流センサ６の電源を取得することもでき、電源線においてはバスケーブル１４外に形成するものであっても良い。

バスケーブル１４には、電流センサ６への接続に使用される連結コネクタ１５が形成されている。中央監視装置１３の配置箇所は、特に限定されず、本実施形態においても、分電盤の内外何れに配置してもよい。

バスケーブル１４内に内蔵された信号線を介して、中央監視装置１３と電流センサ６との間における電力供給制御情報の伝達、電流センサ６の操作制御が行われている。

中央監視装置１３は、電流センサ６から取得した計測電流情報を管理する計測電流情報管理部１３ａと、電流センサへの電源供給が電流測定時にのみ行われるよう制御する電源供給制御部１３ｂを備えている。このように、電流センサ６への電源供給が電流測定時にのみ行われるよう制御する電源供給制御部１３ｂを備えることにより、従来、電流センサ６に対し常時電力供給を行っていた場合と比較して電力消費量を抑制することができる。なお、中央監視装置１３に蓄積されたデータは、計測電流上方管理部１３ａに管理された情報を、外部の監視用ＰＣから確認したり、メモリーカードなどを介して移動させたり、電気機器収納用箱にモニターを設けて表示するようにすることもできる。

本実施形態では、図３〜図６に示すように、分電盤１を構成する複数の分岐ブレーカ２の内部に、各々電流センサ６を備え、複数の電流センサ６への電力供給が同時に行われないように、電力供給対象とする電流センサ６を順次切り替える制御を行っている。

具体的には、まず、図３に示すように、中央監視装置１３の電源供給制御部１３ｂから一つの電流センサ６に対し、電力供給を開始するＯＮ命令を送って、電源供給回路を閉じて電路を形成して給電を開始する。続いて、図４に示すように、この電流センサ６で測定した結果が、中央監視装置１３の計測電流情報管理部１３ａに記録される。その後、図５に示すように、中央監視装置１３の電源供給制御部１３ｂから、給電中の電流センサ６に対し、電力供給を停止するＯＦＦ命令を送って、電源供給回路を開いて給電を停止する。以上のサイクル終了後、図６に示すように、先に給電を行った電流センサ６とは異なる電流センサ６に対し、前記と同様のプロセスで給電を行っていく。このように、複数の電流センサ６に対する電源供給を行う場合であっても、順次供給先（電流センサ６）を切り替えながら行われるよう制御することにより、複数の電流センサ６に同時に給電が行われることがなくなり、単位時間当たりの最大消費電力も抑制することができる。上記に示した測定時におけるフローチャート図を図１０に示すものである。まず、中央監視装置１３が機器(1)に対してＯＮ命令を出す際に電流が流れる、次に、機器(1)の電流センサ６がＯＮすることにより電流センサ６に電流が流れる。電流センサ６の測定中に中央監視装置１３をＯＦＦしておくことにより電流値を抑えることが可能である。次に、機器(1)の電流センサ６が電流値を測定した後、電流センサ６から測定電流値を受信するために、中央監視装置１３がＯＮとなる。その後、中央監視装置１３から機器(1)にＯＦＦ信号を送り、機器(1)の電流センサ６がＯＦＦとなる。最後に、測定電流値を計測電流情報管理部１３ａに格納した後に中央監視装置１３をＯＦＦする。このようなサイクルを順次切り替えながら行われるように制御することにより単位時間当たりの最大電力も抑制することができるものである。また、電流センサ６の給電が停止されていること、または、電流センサ６がＯＦＦになっていることを中央監視装置１３が検知した後に次のプロセスを行うように制御するものであれば、複数台の電流センサ６が形成している場合でも、動作している電流センサ６は常に１台だけとなるように制御するので最大消費電力が抑制できるようになるものである。

また、中央監視装置１３の電源供給制御部１３ｂで分電盤１を構成する複数の分岐ブレーカ２に形成された電流センサ６の数を検出するものである。そして、検出した電流センサ６の数量に応じて、複数の電流センサ６の計測サイクル時間を制御するものである。このように制御可能にしておけば回路数が変更になった場合でも一定の計測時間を保つことが可能である。なお、全ての電流センサの６の測定時間についても設定することも可能にしておけば、電流センサの数が多くなった場合においてもON・OFFのサイクルを長くすることができるため、電流センサに掛かる負荷を軽減することが可能となるものである。

ここで、本実施形態に使用することが望ましい電流センサ６について示す。電流センサ６は、図７に示すように、基板７の一端を開放させて一対の腕部８を形成した略Ｕ字構造を有するものであり、一対の腕部８に磁気検出素子９を搭載している。また、基板７の一端を開放させて形成された箇所を電路１８が挿通される配線挿通部８ａとするものである

電流センサ６に搭載された磁気検出素子９は、図８に示すように、腕部７間の配線挿通部８ａに配置された電路１８に流れる電流によって生じる磁場を検知するものであり、基板７には、これらの磁気検出素子９の検知出力を処理して電路１８に流れる電流値を算出する集積回路１０も搭載されている。本実施形態では、磁気検出素子９を各腕部７に各１個ずつ搭載しているが、複数搭載したものであっても良い。複数搭載することにより、更に正確に電路１８に流れる電流を調査することが可能である。

このように、基板状の電流センサ６を使用することにより、従来型のコア状の電流センサを使用する場合と比較して、電流センサの配置スペースを大きく削減することができる。また、従来型のコア状の電流センサでは、電流センサの設置に際し、コア状の電流センサの内部に配線を通す必要があり、分電盤の設置後にＣＴを取り付けたい場合においては、分岐ブレーカ全ての配線を取り外し、かつ分岐ブレーカ全てを取り外して作業を行う必要があり、組み込み作業に手間がかかるという問題があったが、本発明に用いる前記の電流センサ６は、基板７の一端を開放させた構造を有するため、分電盤の設置後に各種配線がなされた状態においても、容易に組み込み作業を行うことができる。

本実施形態において、図９に示すように、電流センサ６は、ケース１１で電流センサ６全体を覆った状態で、分岐ブレーカ２に形成された電流センサ挿入部１７に挿入される。電流センサ挿入部１７は、挿入されたケース１１のガタツキを防止するために、ケース１１と略同幅に形成されている。

図７に示すように、ケース１１は、電流センサ６と同様に、一対の腕部１２を有する略Ｕ字構造に形成されている。ケース１１の上部には、連結コネクタ１５が着脱自在に挿通される連結コネクタ取付部１６が形成されている。連結コネクタ取付部１６は、連結コネクタ１５が挿入されないときには、ブランクパネルやシールなどで防ぎ、塵等の侵入を防止することが好ましい。なお、連結コネクタ取付部１６に連結コネクタ１５が挿通された際、連結コネクタ１５と電流センサ６とが接続されるように、電流センサ６の基板７には、連結コネクタ１５のピンを受ける箇所（図示しない）が形成されている。連結コネクタ１５と電流センサ６とを接続することによって、中央監視装置１３からの制御信号を電流センサ６に伝達し、上記の電源供給制御が行われる。また、図９に示すように、分岐ブレーカ２の母線バー５方向には連結コネクタ挿入部２０が形成されており、連結コネクタ１５が挿入されると、ケース１１の連結コネクタ取付部１６に接続されるように形成されている。なお、連結コネクタ挿入部２０においても電流センサ６を使用しない場合においてはブランクパネルやシールなどで塞いでおくものである。

電路１８と磁気検出素子８との位置関係にずれが生じると電流の検出誤差に影響を与えてしまうため、電流センサ６はガタツキを生じないように配置することが好ましい。具体的には、電路１８が、電流センサ６に対し、所望の定位置（電流センサ６の中心線付近）に挿入されるように、電路１８を挿入する入口部に案内傾斜部を形成することが好ましい。また、ケース１１の腕部１２間に、電路を弾性的に差し込み可能とした金属製の電路取付部（図示しない）を備えていることが望ましい。

１ 分電盤
２ 分岐ブレーカ
３ 主幹ブレーカ
４ リードバー
５ 母線バー
６ 電流センサ
７ 基板
８ 腕部
８ａ 配線挿通部
９ 磁気検出素子
１０ 集積回路
１１ ケース
１２ 腕部
１３ 中央監視装置
１３ａ 計測電流情報管理部
１３ｂ 電源供給制御部
１４ バスケーブル
１５ 連結コネクタ
１６ 連結コネクタ取付部
１７ 電流センサ挿入部
１８ 電路
１９ 分岐リードバー
２０ 連結コネクタ挿入部

Claims (3)

1. 複数の電気機器を収容した電気機器収納用箱内で、
   各電気機器へ流れる電流を測定する複数の電流センサへの電源供給を制御する電源供給制御システムであって、
   各電流センサは、バスケーブルを介して中央監視装置と接続され、
   該中央監視装置は、前記の電流センサから取得した計測電流情報を管理する計測電流情報管理部と、電流センサへの電源供給が電流測定時にのみ行われるよう制御する電源供給制御部を備えるものとし、
   さらにこの電源供給制御部により、複数の電流センサに対する電源供給が、順次切り替えながら行われるよう制御されることを特徴とする電源供給制御システム。
2. 計測電流情報管理部により、電気機器収納用箱内で使用される電流センサの数が検出されるとともに、複数の電流センサに対する計測サイクル時間が制御されることを特徴とする請求項１記載の電源供給制御システム。
3. 電流センサは、基板の一端から一対の腕部を突出させてその内側を端部が開放された配線挿通部とするとともに、一対の腕部の各々に磁気検出素子を配置した構造で、各電気機器の内部の電路、または、電気機器への給電を行う電路に配置されたことを特徴とする請求項１記載の電源供給制御システム。