(57)【要約】【課題】計測装置と演算装置との通信路に必要な帯域幅を抑える。【解決手段】配電系統に接続された負荷回路に流れる電流を検出する電流検出部と、前記配電系統の電圧値に相当する電圧信号を所定の周期で出力する計測装置と、前記計測装置から前記電圧信号が入力され、前記電流検出部から前記電流検出部が検出した電流値に相当する電流信号が入力されるとともに、前記電圧値と前記電流値とを乗算した値を所定期間積算して前記負荷回路の電力値とし、前記電力値を前記電圧信号が供給される周期より長い周期で前記計測装置に出力する演算装置と、を備えることを特徴とする電力計測システムを提案する。【選択図】図３
2016085121.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配電系統に接続された負荷回路に流れる電流を検出する電流検出部と、
前記配電系統の電圧値に相当する電圧信号を所定の周期で出力する計測装置と、
前記計測装置から前記電圧信号が入力され、前記電流検出部から前記電流検出部が検出した電流値に相当する電流信号が入力されるとともに、前記電圧値と前記電流値とを乗算した値を所定期間積算して前記負荷回路の電力値とし、前記電力値を前記電圧信号が供給される周期より長い周期で前記計測装置に出力する演算装置と、
を備えることを特徴とする電力計測システム。
【請求項２】
配電系統に接続された複数の負荷回路に流れる電流をそれぞれ検出する複数の電流検出部と、
前記配電系統の電圧値に相当する電圧信号を所定の周期で出力する計測装置と、
前記計測装置から前記電圧信号が入力され、前記各電流検出部から前記電流検出部が検出した電流値がそれぞれ入力されるとともに、前記電圧値と前記電流値とを乗算した値を所定期間積算して前記負荷回路の電力値とし、前記電力値を前記電圧信号が供給される周期より長い周期で前記計測装置に出力する演算装置と、
を備えることを特徴とする電力計測システム。
【請求項３】
前記計測装置は、単相三線の商用電源が入力されるとともに、前記商用電源の異なる位相の電圧信号を出力可能とし、
前記演算装置は、前記負荷回路に流れる前記電流値と、前記負荷回路に供給される電圧と同じ位相の電圧に相当する電圧値と、から電力値を演算すること
を特徴とする請求項１または請求項２に記載の電力計測システム。
【請求項４】
前記電流信号はアナログ信号であって、
前記計測装置は、前記電圧信号をデジタル信号で出力し、
前記演算装置は、前記電流信号をデジタル信号に変換し、前記電圧値と前記電流値とを乗算した前記電力値を、デジタル信号で前記計測装置に出力すること
を特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一に記載の電力計測システム。
【請求項５】
単相三線の商用電源が入力されるとともに、前記商用電源の異なる位相の電圧に相当する電圧信号を所定の周期で出力可能とすること
を特徴とする計測装置。
【請求項６】
電圧信号が入力される第１の入力部と、
電流信号が入力される少なくとも一つの第２の入力部と、
前記電圧信号に相当する電圧値と前記電流値とを乗算する演算部と、
前記演算部の演算結果を所定期間積算して電力値を求める積分部と、
前記電力値を前記電圧信号が入力される周期より長い周期で出力する出力部と、
を有することを特徴とする演算装置。
【請求項７】
前記電流信号はアナログ信号であって、
前記電流信号をデジタル信号に変換する変換部をさらに有すること
を特徴とする請求項６に記載の演算装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は電力計測システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、配電系統に接続する負荷回路に入力される電圧と電流とを用いて、負荷の消費電力を演算する計測システムがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２２２６４５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では、電力値を演算する演算回路を分岐回路ごとに設け、演算結果を収集する技術が開示されている。
【０００５】
しかし、各演算回路に対して電圧線を配設する必要があるため、電源線の取り回しが煩雑になるとともに、計測した電力値を収集する場合、収集元との間の通信帯域を圧迫する問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本実施形態の電力計測システムは、配電系統に接続された負荷回路に流れる電流を検出する電流検出部と、前記配電系統の電圧に相当する電圧信号を所定の周期で出力する計測装置と、前記計測装置から前記電圧信号が入力され、前記電流検出部から前記電流検出部が検出した電流に相当する電流信号が入力されるとともに、前記電圧信号と前記電流信号とを積算した値を前記負荷回路の実効電力値とし、前記電力値を前記電圧信号が供給される周期より大きい周期で前記計測装置に送信する演算装置と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本実施形態によれば、計測装置と演算装置との通信路に必要な帯域幅を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１の実施形態にかかる分電盤の全体図
【図２】第１の実施形態にかかる分電盤の内器図
【図３】第１の実施形態にかかる電力計測システム図
【図４】第１の実施形態にかかる演算装置の構成図
【図５】第１の実施形態にかかる演算装置の動作フロー
【図６】第１の実施形態にかかる演算装置の変形例
【図７】第１の実施形態にかかる演算装置の変形例
【図８】第２の実施形態にかかる電力計測システム図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明にかかる実施形態の通信装置は、配電系統に接続された負荷回路に流れる電流を検出する電流検出部と、前記配電系統の電圧値に相当する電圧信号を所定の周期で出力する計測装置と、前記計測装置から前記電圧信号が入力され、前記電流検出部から前記電流検出部が検出した電流値に相当する電流信号が入力されるとともに、前記電圧値と前記電流値とを乗算した値を所定期間積算して前記負荷回路の電力値とし、前記電力値を前記電圧信号が供給される周期より長い周期で前記計測装置に出力する演算装置と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１１】
（第１の実施形態）
図１は、本実施形態の一例として、電力計測機能付き分電盤１の全体図を示す。
【００１２】
本実施形態の電力計測機能付き分電盤１は、例えば住宅や店舗に設置されるものであり、図１に示すように、主ブレーカ２、分岐ブレーカ３、計測装置４が箱状に形成されたケース５の窓から操作可能に収容されている。
【００１３】
図２は、ケース５に収容される主ブレーカ２、分岐ブレーカ３、計測装置４、分岐ブレーカ３から負荷回路に流れる電流を検出する電流検出部６、および演算装置７で構成される内器を示している。
【００１４】
主ブレーカ２は単相三線の商用電源が入力される１次側端子と、３本の導電バーと接続される電線にそれぞれ接続する２次側端子を有し、図示しない固定手段によってケース５に取付けられる。
【００１５】
分岐ブレーカ３は、図示しないねじやアダプタなどにより、ケース５の長手方向に沿って互いに接近して併設されているとともに、ケース５の短手方向（図２の上下方向）に上段および下段の２段に取り付けられている。また、主ブレーカ２の２次側端子に接続された３本の電線にそれぞれ接続された３本の導電バーに電気的に接続される。分岐ブレーカ３は３本の導電バーから選択される２本に接続され負荷へ１００Ｖ又は２００Ｖの電源を供給する。
【００１６】
計測装置４は、図示しないねじやアダプタなどにより、ケース５に取り付けられ、ケース５の片隅に配設されている。また、計測装置４はそれぞれ一対の第１端子４ａ、４ａおよび第２端子４ｂ、４ｂを有している。第１端子4aは、デジタル信号の入出力部を構成しており、この第１端子４ａを介して前述各分岐ブレーカ３の電力情報を取得する。第２端子４ｂは電源の出力部を構成しており、制御用電源を出力することができる。通信部４１は、第１端子４ａを介して受け取った電力情報を、無線または有線で外部の通信機器に送信する。さらに、計測装置４は、３本の導電バーから単相三線の商用電源が入力されるように構成されており、電圧検出部４２を具備する。電圧検出部４２は、所定の配電系統の電圧を検出し、電圧に相当する電圧信号を所定の周期で例えば第１端子４aから出力可能とする。また、計測装置４は電圧変換部４３を具備しており、３本の導電バーから入力された商用電源を商用電源よりも低圧の制御用電源に変換し、制御用電源を計測装置４に供給するとともに、第２端子４ｂを介して出力できるように構成されている。
【００１７】
ケース５は、外形が長方形で、アルミ、真鍮、鉄、ステンレス等の金属の板状に構成されており、主ブレーカ２、複数の分岐ブレーカ３および計測装置４など内器が取り付けられている。
【００１８】
電流検出部６は、分岐ブレーカ３から負荷回路に流れる電流を検出し、脱着可能な出力端子６ａを介して演算装置７に出力する。たとえば、分岐ブレーカ３の二次側電線に取り付けられるCT（Current Transfer）センサが考えられる。
【００１９】
演算装置７は、電流検出部６が検出した負荷回路に流れる電流に相当する電流信号が入力される入力端子７ａ、信号線８aを介して第１端子４aに接続される信号端子７ｂ、電源線８ｂを介して第２端子に接続される電源端子７ｃを具備しており、上下段に配設された分岐ブレーカとケース５との間にそれぞれ配設されている。また、入力端子７ａに入力された電流信号と信号端子７ｂを介して受信した電圧信号とを積算し、分岐ブレーカ３に接続される負荷回路の実効電力値を求め、信号端子７bから第１端子４aを介して計測装置４に送信する。すなわち、信号線８ａはデジタル信号を双方向に伝送するものであり、第１端子４ａから信号端子７ｂへ電圧信号を伝送するとともに、信号端子７ｂから第１端子４ａへ実効電力値を伝送する。さらに、電源線８ｂは、第２端子４ｂから電源端子７ｃへ演算装置７の制御用電源を伝送する。なお、入力端子７ａは、電流検出部６の出力端子６ａが脱着可能に構成され、分岐ブレーカ３が併設される方向に、分岐ブレーカ３に対応して設けられている。
【００２０】
演算装置７の構成について、図３を用いて説明する。演算装置７は、電流検出部６から電流信号を受信する入力部７１と、計測装置４から電圧信号を受信し、電力値を計測装置４に送信する通信部７４と、電圧値および電流値を掛け合わせて電力値を乗算する演算部７２と、演算部７２の所定期間の演算結果を積算する積分部７３と、を具備する。入力部７１は、アナログ信号をデジタル信号に変換する機能を有しても良いし、当該機能を電流検出部６に具備させてもよい。これら構成の動作は、図５にて詳述する。
【００２１】
また、電流検出部６の出力端子６ａが脱着可能に構成された入力端子７ａは、分岐ブレーカ３が併設される方向に、分岐ブレーカ３に対応して設けられているが、出力端子６ａと入力端子７ａ間は一対一ではなく、グループに分けて複数個の出力端子６ａからコネクタを集合し、１つの入力端子７ａに接続させてもよい。
【００２２】
本実施形態にかかる計測システムは、図４のような構成を有する。なお、以下の説明では一方の演算装置７について説明するが、他方の演算装置も同様の構成となっている。
【００２３】
負荷に電力を供給する負荷回路に流れる電流値を、電流検出部６が随時検出し、演算装置７に入力する。電流検出部６は、検出した電流値をデジタル信号で演算装置７に出力してもよいし、演算装置７にアナログ信号をデジタル信号に変換する構成を設け、電流検出部６はアナログ信号を出力しても良い。
【００２４】
一方、電圧検出部４２は、配電系統の瞬時電圧値を一定の周期ごとに検出し、当該配電系統に属する分岐回路に設置される電流検出部６の出力先である演算装置７に、一斉にブロードキャストする。
【００２５】
演算装置７は、前記瞬時電圧値を受信すると、そのときの電流値と積算して瞬時電力値を求め、デジタル信号を用いて所定の周期ごとに計測装置４に送信する。演算装置７が計測装置４に電力値を送信する周期は、計測装置４が電圧値をブロードキャストする周期より長いことが好ましい。なお、複数の分岐回路の電力値を計測装置４に送信する際は、順次送信してもよいし、多重化して送信してもよい。複数の演算装置７は、図４のようにコネクタで互いに接続することで通信路を形成してもよいし、たとえば回路基板のように１つのユニット上に構成されていてもよい。
【００２６】
図５は、演算装置７の動作を示す動作フローである。この本動作フローは、通信部７４が計測装置４から電圧信号を受信することによって、スタートする（Ｓ５０）。
【００２７】
まず、演算装置７は図示しないタイマーを起動する（Ｓ５１）。このタイマーは、あらかじめ計測装置４が電圧信号を送信する周期より長い所定の時間が設定されている。次に、演算部７２が、電圧値と電流値を掛け合わせて電力値を演算する（Ｓ５２）。演算結果は、積分部７３によって一定期間積算される（Ｓ５３、Ｓ５４）。具体的には、この積算期間中に次の電圧信号を受信した場合（Ｓ５５）、当該電圧値に対し電力値を演算し（Ｓ５２）、先の演算結果と積算する（Ｓ５３）。タイマーに設定された所定のカウント時間が経過すると、積分部７３の積算結果を、通信部７４によって出力し（Ｓ５６）、図５の動作フローが終了し（Ｓ５７）、次の電圧信号を受信すると再度スタートする（Ｓ５０）。
【００２８】
なお、タイマーは、前述のように所定の時間を設定してもよいし、通信部７４が電圧信号を受信した回数、または演算部７２の演算回数、すなわち積分する演算結果をカウントし、所定数カウントした時点で通信部７４を介して積分結果を送信するように構成してもよい。
【００２９】
次に、分岐回路が属する配電系統によって、計測装置４が異なる位相の電圧信号を送信する場合について図８を用いて説明する。通常、単相三線で入力された商用電源は、位相の異なる１００Ｖまたは２００Ｖの電圧が供給される配電系統に分配され、それぞれの配電系統に負荷が接続される。本実施形態の計測装置では、単相三線の商用電源が入力される電圧検出部４２は、異なる位相の電圧信号をそれぞれ出力可能とし、出力先の演算装置７の電力値演算対象となる分岐回路が属する配電系統の位相と同じ位相の電圧信号を出力するように構成する。通常、上段と下段の分岐回路は電圧の位相が異なる配電系統に属するため、たとえば上段と下段の演算装置７に、それぞれ異なる位相の電圧信号を入力するよう構成してもよい。また、たとえば分岐回路が属する配電系統が２００Ｖである場合、２００Ｖの位相に応じた電圧信号を出力するようにしてもよい。
【００３０】
なお、本実施形態では分岐ブレーカ３の二次側に電流検出部６を取り付けた形態を用いて説明したが、電流検出部を分岐ブレーカ３に内蔵するなど、任意の測定方法を用いてもよい。
【００３１】
（第１の実施形態の変形例）
たとえば、複数の分岐回路の電力値を合算した値のみ知りたければ、図６のように、同一の演算回路で複数の分岐回路の電力値を演算するように構成してもよい。または、図７のように、同一の演算回路に接続可能であるチャネル数だけ、電力値を多重化してもよい。図７は積分部７３が共通の例を示したが、演算部７２ごとに設けても良い。これらの変形例の場合、計測装置４に入力する通信路の通信量をさらに抑えることができる。
【００３２】
（第１の実施形態の効果）
本実施形態によれば、各分岐回路の共通の値となる電圧の瞬時値を計測装置から演算装置に対して周期的に送信し、演算装置は、演算した電力値を計測装置が電圧を送信する周期よりも長い周期で計測装置へ送信する構成としたため、通信路に必要な帯域幅を抑えることができる。しかも、演算装置と計測装置とはデジタル信号の送受信によって、電圧値の送信、電力値の演算が可能となるため、電圧値を送信するための配線を簡素化することができ、デジタル通信による放射ノイズを低減し、安価な通信を形成することができる。
【００３３】
また、演算装置を計測装置とは分けて分岐回路側に設置するため、アナログ信号を分岐回路側でデジタル信号に変換し、それぞれ演算および積算した結果を送信するため、計測装置までの通信経路を単純にできる。つまり、分岐回路毎の電流値を計測装置に送信し、計測装置側で演算する場合には分岐回路の数だけ伝送線が必要になり、分電盤内の限られたスペースでの配線が煩雑となる。また、分岐回路から計測装置までの距離は、分岐回路が計測装置から離れるほど長くなるため、電流検出部からの伝送線の長さは最も長いものを分岐回路の数だけ配設する必要があり、配線がさらに煩雑になる要因となっていた。しかしながら、本実施形態では、演算装置を分岐回路側に設けたことによって、演算装置と電流検出部とを接続するための配線が短くなるとともに、演算装置と計測装置との間の配線を信号線で接続するだけでよくなるため、演算装置と計測装置との間の配線を簡略化することができる。
【００３４】
なお、すべての分岐ブレーカに対して電力量を測定する必要がない場合、測定したい分岐回路にだけ電流検出部を設置することができるため、製造コストの削減が期待できる。
【符号の説明】
【００３５】
４…計測装置
６…電流検出部
７…演算装置
【図１】
2016085121.tif 000003
【図２】
2016085121.tif 000004
【図３】
2016085121.tif 000005
【図４】
2016085121.tif 000006
【図５】
2016085121.tif 000007
【図６】
2016085121.tif 000008
【図７】
2016085121.tif 000009
【図８】
2016085121.tif 000010