(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力量計と、該電力量計の近傍に配置されて自動検針中央装置との間で計測電力量データの遠隔通信を行う伝送端末とから構成される電力量自動検針端末装置において、前記電力量計では、データの配電線搬送信号を発生し、電流信号の形で配電線に注入し、変流器により、前記電流信号が注入された配電線の電力相のうちの、電源側配電線の１線と該１線に対応する負荷側配電線の１線とを同時に、かつ、前記各線に流れる負荷電流による磁束が相殺されるように把握し、前記伝送端末では、前記変流器の２次側より出力される前記電流信号を受信するようにしたことを特徴とする電力量自動検針端末装置。
【請求項２】
電力量計と、該電力量計の近傍に配置されて自動検針中央装置との間で計測電力量データの遠隔通信を行う伝送端末とから構成される電力量自動検針端末装置において、前記電力量計では、データの配電線搬送信号を発生し、電流信号の形で配電線に注入し、変流器により、前記電流信号が注入された配電線の電力相のうちの、電源側配電線の１線を把握し、前記伝送端末では、前記変流器の２次出力より前記電流信号を受信するようにしたことを特徴とする電力量自動検針端末装置。
【請求項３】
前記伝送端末では、制御のための配電線搬送信号を発生し、電流信号の形で負荷側配電線に注入し、前記電力量計では、前記伝送端末からの前記電流信号を受信するようにしたことを特徴とする請求項１または２記載の電力量自動検針端末装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電力需要家宅内などにおける使用電力量の自動検針端末装置の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図６は、従来の電力量自動検針端末装置の構成図であり、単相３線式の例として示されている。従来の電力量自動検針端末装置では、使用電力量を計量する自動検針対応の電力量計３１と、電力量計３１の近傍に配置されて不図示の自動検針中央装置との間で計測電力量データの遠隔通信を行う伝送端末３２とは、電力量計端子部３３と伝送端末端子部３４間において、専用の通信線３５により接続されている。
【０００３】
なお、図６において、３６は電力量計内部配線、３７は電源側配電線、３８は負荷側配電線、そして、３９は不図示の自動検針中央装置との間でデータ伝送を行う遠隔通信線路である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の電力量自動検針端末装置では、電力量計３１の端子部３３に専用の通信線３５を接続する付加部分（図６における斜線部分）が必要となるため、自動検針を行わない従来型の電力量計の筐体や機構部品を共用できず、結果として、自動検針対応の電力量計３１は大量生産されている従来型の電力量計に比較して大幅なコスト高となるという課題があった。
【０００５】
（発明の目的）
本発明の目的は、自動検針対応の電力量計の製造に際して、従来型の電力量計の筐体や機構部品を極力共用可能とすることにより、トータルコストを低減した電力量自動検針端末装置を提供するとともに、従来型の電力量計を自動検針用電力量計に更改する場合に、同一形状・寸法で取り替えができ、経済的かつ容易に実施できるようにすることである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１記載の本発明は、電力量計と、該電力量計の近傍に配置されて自動検針中央装置との間で計測電力量データの遠隔通信を行う伝送端末とから構成される電力量自動検針端末装置において、前記電力量計では、データの配電線搬送信号を発生し、電流信号の形で配電線に注入し、変流器により、前記電流信号が注入された配電線の電力相のうちの、電源側配電線の１線と該１線に対応する負荷側配電線の１線とを同時に、かつ、前記各線に流れる負荷電流による磁束が相殺されるように把握し、前記伝送端末では、前記変流器の２次側より出力される前記電流信号を受信するようにしたことを特徴とするものである。
【０００７】
また、請求項２記載の本発明は、電力量計と、該電力量計の近傍に配置されて自動検針中央装置との間で計測電力量データの遠隔通信を行う伝送端末とから構成される電力量自動検針端末装置において、前記電力量計では、データの配電線搬送信号を発生し、電流信号の形で配電線に注入し、変流器により、前記電流信号が注入された配電線の電力相のうちの、電源側配電線の１線を把握し、前記伝送端末では、前記変流器の２次出力より前記電流信号を受信するようにしたことを特徴とするものである。
【０００８】
さらに、請求項３記載の本発明は、請求項１または２に記載された電力量自動検針端末装置において、前記伝送端末では、制御のための配電線搬送信号を発生し、電流信号の形で負荷側配電線に注入し、前記電力量計では、前記伝送端末からの前記電流信号を受信するようにしたことを特徴とするものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の一形態である、電力量自動検針端末装置の構成図であり、単相３線式における実施例として示されている。
【００１０】
電力量計１の内部には、計量データに対応する配電線搬送信号を生成し、電流信号の形で配電線に注入する電流信号発生回路２が設けられる。電力量計１において電流信号が注入される電力相のうち、電源側配電線３から電力量計１に接続される１線と、それに対応する負荷側配電線４の１線を同時に把握する変流器５が設けられ、その出力は伝送端末６に接続される。
【００１１】
これらの電源側配電線３の１線および負荷側配電線４の１線は、変流器５の１次巻線として変流器５の鉄心を貫通するか、あるいは、変流器５の１次巻線に接続され、かつ、上記各１線に流れる負荷電流により変流器５の鉄心に発生する磁束が相殺されるように極性が定められる。
【００１２】
伝送端末６の内部には、変流器５で検出した電流信号を受信する電流信号受信回路７が設けられる。なお、８は変流器５の２次側と伝送端末６間の電線であり、９は不図示の自動検針中央装置とのデータ通信を行う遠隔通信線路、１０は電力量計内部配線である。変流器５の２次側出力端子に接続された電線８は、電力量計１の端子部２７を経ることなしに、伝送端末６の端子部２８に接続され、変流器５の２次出力（電流信号）は端子部２８を経て電流信号受信回路７に入力する。
【００１３】
電力量計１はタイマ（不図示）を内蔵し、定格電流で最小桁が増加するよりも短い時間間隔に設定された発信周期毎に使用電力量のデータを含む電流信号を発生し、電力相間に注入する。このデータ発信方法によれば、桁上がり時に発信する方法と異なり、電力が殆ど使用されないときでも、定期的に計量データが得られる。
【００１４】
ここで電流信号の帰還ループとしては電源側と負荷側とがあるが、一般に電源側の方がインピーダンスが低いため、注入された殆どの電流信号は電源側配電線３の方に流れる。配電線には電流信号の他に様々な負荷が使用する電流が流れているが、変流器５は、負荷が使用する電流がキャンセルされるように電力量計１に接続される電源側配電線３と負荷側配電線４のそれぞれ対応する１線を把握するようにされている、すなわち、電源側配電線３の１線と負荷側配電線４の１線とが逆極性となるように変流器５の１次側に配置され、あるいは接続される構成となっているので、変流器５によって電力量計１の電流信号発生回路２が注入した電流信号のみが検出され、したがって、伝送端末６には電力量計１からの電流信号しか入力されないので、電流信号発生回路２から注入される電流信号が微弱なものであっても、それが伝送端末６へ安定にデータとして伝送される。そして、端子部２７は従来の端子部のままでよいので、従来型の電力量計の筐体や機構部品をそのまま使用することができ、コストダウンを図ることができる。
【００１５】
また、この場合は、伝送端末６の内部に設けられる電流信号受信回路７に商用の負荷電流と電流信号とを弁別する濾波器を必要としないので、電流信号受信回路７の回路構成が簡単なもので済む。
【００１６】
図２は、電力量計１の電流信号発生回路２および伝送端末６の電流信号受信回路７の構成図であり、また、図３は図２の各点における信号波形を示す図である。
【００１７】
電流信号発生回路２においては、トランジスタＴｒにより商用周波電圧を送信データに応じて高周波でオン／オフすることにより電流信号を発生させる。すなわち、図２のａ点に送信データ▲１▼に対応する高周波電圧▲２▼を加えることにより、電流制限抵抗Ｒ１の両端の電圧は図３の▲３▼のようになる。ダイオードブリッヂＤ１を介して注入されることによる配電線３（４）上の電流波形は図３の▲４▼のようになり、図２に示す伝送端末６の電流信号受信回路７の負担抵抗Ｒ２の両端の電圧は図３の▲５▼のように検出される。すなわち、受信側では変流器５の特性により直流分がカットされた電流信号が得られる。これをダイオードＤ２、抵抗Ｒ３およびコンデンサＣから構成される簡単な検波回路により復調してデータ信号を取り出す過程は、図３の▲６▼、▲７▼および▲８▼のようになり、最終的に▲９▼のような▲１▼に対応した受信データが得られることになる。なお、ＣＯＭＰは受信した信号をデジタルデータに変換する比較器である。
【００１８】
なお、図２に示される電流信号発生回路２、電流信号受信回路７は例示であり、これらに限定されるものではない。
【００１９】
電力量計１と伝送端末６の間のデータ伝送のためには、原理的には電圧伝送でも可能であるが、送信側では信号送信のための増幅器と結合回路が必要となるため、電流伝送に比較して送信回路の費用が高くなる。また、受信側では電力量計１に接続されている需要家の負荷からのノイズのみならず、他の需要家の負荷からのノイズも電圧として受信時に混入してくるので、これらのノイズからデータ信号を弁別するために複雑な受信回路が必要となる。故に、電圧注入・電圧受信方式は、電力量計１と伝送端末６の間の専用の通信線に代わる近距離の伝送方法としてはコスト高で実用的ではないことから採用せず、電流信号による伝送方式を採用している。
【００２０】
図１の構成においては、変流器５で把握する配電線として、電源側配電線３から電力量計１に接続される１線と、それに対応する負荷側配電線４から電力量計１に接続される１線を同時に把握することにより、変流器５における負荷電流による磁束が相殺されるようにしたが、上述のように、電力量計１の電流信号発生回路２から注入された電流信号の殆どは電源側配電線３に流れるので、他の電力量計からの電流信号や他の負荷電流の影響を受けないことから、変流器５で把握する線を電源側配電線３から電力量計１に接続される１線のみとすることもできる。ただし、このようにする場合は、伝送端末６の電流信号受信回路７には電流信号を負荷電流から弁別する濾波器が必要となるが、変流器５の小型化を図ることができる利点がある。
【００２１】
図４は、本発明の他の実施形態である、電力量自動検針端末装置の構成図であり、単相３線式における実施例として示されている。
【００２２】
電力量計１１の内部には、計量データに対応する電流信号を生成する電流信号発生回路１２が設けられるとともに、電流信号を受信する変流器１３と、該変流器１３で検出した電流信号を受信する電流信号受信回路１４が設けられる。変流器１３は伝送端末１５から電流信号が注入される電力相の１線を把握している。なお、この電流信号受信用の変流器１３は、電力量計１１が実装している電力計測用の変流器（不図示）を共用してもよい。
【００２３】
一方、伝送端末１５の内部には、変流器１６で検出した電流信号を受信する電流信号受信回路１７が設けられるとともに、電流信号を生成する電流信号発生回路１８が設けられる。変流器１６は、電力量計１１において電流信号が注入される相のうち、電源側配電線１９から電力量計１１に接続される１線と、それに対応する負荷側配電線２０の１線を同時に、かつ、負荷電流による変流器１６での磁束が相殺されるように把握する。
【００２４】
なお、２１は変流器１６と伝送端末１５間の電線、２２は不図示の自動検針中央装置とのデータ通信を行う遠隔通信線路、２３は伝送端末１５から電力量計１１に対して電流信号を注入するための電線、そして、２４は電力量計内部配線である。
【００２５】
図４に示す電力量自動検針端末装置の構成により、電力量計１１と伝送端末１５の間の双方向の通信路が確保される。
【００２６】
電力量計１１から伝送端末１５へのデータ通信方法は、先に図１により説明したものと同じである。一方、伝送端末１５から電力量計１１へのデータ通信は以下のようになる。
【００２７】
伝送端末１５の電流信号発生回路１８から電流信号が発信され、端子部２９および電線２３を経て負荷側配電線２０に注入されると、電流信号の帰還ループである電力量計側と負荷側のうち、電源側に相当する電力量計側のインピーダンスの方が低いことから、電流信号の殆どは電力量計１１に流入し、伝送端末１５から電流信号が注入される電力相の１線を把握している電力量計１１に内蔵の電流信号受信用の変流器１３により電流信号が検出され、電力量計１１に内蔵される電流信号受信回路１４において受信される。
【００２８】
この場合、電流信号受信回路１４には電流信号を負荷電流から弁別する濾波器が必要である。
【００２９】
電力量計１１と伝送端末１５との間のデータ伝送手順としては、先ず伝送端末１５から電力量計１１に指令を送信し、電力量計１１から応答信号を送信するという手順とすれば、必要最小限のデータ通信で済むことになるが、双方向通信の特性を活かして、応答確認による再送制御などのプロトコルを採用することにより信頼性を向上させることもできる。
【００３０】
また、このような構成により、自動検針だけでなく、電力量計１１への遠隔設定も可能となる。近年においては一般に電力量計の技術も高度化し、時間帯別料金体系に対応するものも開発されており、このような電力量計に対する時刻並びに時間帯の設定などに活用することができる。
【００３１】
図４においては、変流器１６で把握する配電線として、電源側配電線１９から電力量計１１に接続される１線と、それに対応する負荷側配電線２０の１線を同時に把握するようにしたが、上述のように、電力量計１１の電流信号発生回路１２から注入された電流信号の殆どは電源側配電線１９側に流れるので、他の電力量計からの電流信号や他の負荷電流の影響を受けないことから、変流器１６で把握する線を電源側配電線１９から電力量計１１に接続される１線のみとすることもできる。ただし、このようにする場合は、伝送端末１５の電流信号受信回路１７には電流信号を負荷電流から弁別する濾波器が必要となるが、一方では変流器１６の小型化を図ることができる利点がある。
【００３２】
図５は、電力量自動検針端末装置の一例の斜視外観図である。
【００３３】
電力量計１，１１の設置方法としては、計器箱に入れて設置する方法と、そのまま設置する方法の二つの設置方法がある。電力量計１，１１を計器箱に入れる場合は、伝送端末６，１５もその空きスペースに収納すればよいが、そのまま設置する場合は伝送端末６，１５を電力量計１，１１の近傍に置くこととなり、設置面積が増加してしまう。そこで、電力量計１，１１をそのまま設置する場合の端子カバーは、雨避けのため垂直方向に長く成形されているので、図５に示す端子カバー２５のように、手前に膨らみをもたせた伝送端末収納部２６を成形し、伝送端末６，１５を収納可能とすることができる。なお、変流器５，１６は端子カバー２５内において装着されるので、端子カバー２５を付けると外部からは見えない。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１乃至請求項３記載の本発明によれば、自動検針用電力量計の製造に際して、従来型の電力量計の筐体や機構部品を極力共用可能とすることにより、トータルコストを低減することができるとともに、従来型の電力量計を自動検針用電力量計に更改する場合に、同一形状・寸法で取り替えができ、経済的かつ容易に実施することができる。
【００３５】
そして、請求項１記載の本発明によれば、さらに、伝送端末の電流信号受信回路の回路構成を簡単なものにすることができる。
【００３６】
請求項２記載の本発明によれば、さらに、変流器の１次側が電源側配電線の１線のみの把握であるので、変流器の小型化を図ることができる。
【００３７】
請求項３記載の本発明によれば、さらに、電力量計と伝送端末との間で双方向に交信するので、より高度な電力量自動検針端末装置を経済的かつ容易に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態である、電力量自動検針端末装置の構成図である。
【図２】電力量計の電流信号発生回路および伝送端末の電流信号受信回路の一例の構成図である。
【図３】図２の各点における信号波形を示す図である。
【図４】本発明の他の実施の形態である、電力量自動検針端末装置の構成図である。
【図５】本発明による電力量自動検針端末装置の一例の斜視外観図である。
【図６】従来の電力量自動検針端末装置の構成図である。
【符号の説明】
１  電力量計
２  電流信号発生回路
３  電源側配電線
４  負荷側配電線
５  変流器
６  伝送端末
７  電流信号受信回路
８  電線
９  遠隔通信線路
１０  電力量計内部配線
１１  電力量計
１２  電流信号発生回路
１３  変流器
１４  電流信号受信回路
１５  伝送端末
１６  変流器
１７  電流信号受信回路
１８  電流信号発生回路
１９  電源側配電線
２０  負荷側配電線
２１  通信線
２２  遠隔通信線路
２３  通信線
２４  電力量計内部配線
２５  端子カバー
２６  伝送端末収納部
２７  端子部
２８  端子部
２９  端子部
Ｃ  コンデンサ
ＣＯＭＰ  比較器
Ｄ１  ダイオードブリッヂ
Ｄ２  ダイオード
Ｒ１  電流制限抵抗
Ｒ２  負担抵抗
Ｒ３  抵抗
Ｔｒ  トランジスタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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