JP2010008108A - 電力量測定システム、電流測定装置及び電圧測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】設置時に専門知識を有する工程や電気工事士等の専門資格者による作業を特に必要としない電力量測定システムを提供する。
【解決手段】電力量測定システム１０は、電流測定装置２０と、電圧測定装置３０とを含む。電流測定装置２０は、分電盤２に接続される配電線３に流れる電流の実効値を測定し、測定された電流の実効値を無線により送信する。電圧測定装置３０は、分電盤２から配電線３，４を介して供給される電圧の実効値を測定し、電流測定装置２０により送信された電流の実効値を受信し、測定された電圧の実効値と、受信された電流の実効値とに基づいて電力値を算出するとともに、算出した電力値に所定の測定周期たる時間を乗じて電力量を算出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電力量測定システム、電流測定装置及び電圧測定装置に関する。

近年では、二酸化炭素排出量の削減および省エネルギーに向けた取組みが盛んに行われてきている。産業部門ではその取組みが進み効果が現れてきているが、民生（家庭）部門でのエネルギー消費は増加傾向にあり取り組みはまだ不十分であるといえる。そこで、家庭でのエネルギー消費を管理すべく、多機能な電力量計が既に製品化されている。例えば、下記の特許文献１には、分電盤に接続することで家庭の電力消費量を計測して表示する電子式電力量計が開示されている。
特開２００５−１７２６８９号公報

しかしながら、上記の従来技術に示されたような電力量計を家庭の分電盤に接続する作業には専門知識を必要とし、特に分電盤と電圧計測回路とを接続する工程等においては電気工事士等の専門資格者による作業を必要とすることがあった。そのため、一般の家庭において電力量計を容易に導入することができず、一般家庭への電力量計の普及を妨げる一因となってしまっていた。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであって、本発明の目的の一つは、設置時に専門知識を有する工程や電気工事士等の専門資格者による作業を特に必要とせずに、使用電力量を測定することができる電力量測定システム、電流測定装置及び電圧測定装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係る電力量測定システムは、１又は複数の電流測定装置と、電圧測定装置とを含む電力量測定システムであって、前記電流測定装置は、それぞれ、分電盤に接続される配電線に流れる電流値を測定する電流測定手段と、前記電流測定手段により測定された電流値を無線により送信する無線送信手段と、を含み、前記電圧測定装置は、前記分電盤から前記配電線を介して供給される電圧値を測定する電圧測定手段と、前記無線送信手段により送信された電流値を受信する無線受信手段と、前記電圧測定手段により測定された電圧値と、前記無線受信手段により受信された電流値とに基づいて電力値を算出するとともに、当該算出した電力値に所定の測定周期たる時間を乗じて電力量を算出する算出手段と、を含む、ことを特徴とする。

また、本発明の一態様では、前記電流測定手段は、前記分電盤に接続される配電線に取り付けられた電流センサを用いて前記配電線に流れる電流の実効値を測定し、前記電圧測定装置は、前記配電線を介して前記分電盤から電力が供給される電源コンセントに接続され、前記電圧測定手段は、前記分電盤から前記電源コンセントへ供給される電圧の実効値を測定する、ことを特徴とする。

また、本発明の一態様では、前記電流センサは、前記配電線に流れる電流が生成する磁界を検知する手段を含み、当該検知した磁界に基づいて前記電流の実効値を測定する、ことを特徴とする。

また、本発明の一態様では、前記無線送信手段は、前記電流測定手段により測定された電流の実効値を特定小電力無線により送信する、ことを特徴とする。

また、本発明の一態様では、所定の測定周期毎に前記配電線に流れる電流の実効値を測定し、前記算出手段は、前記電圧測定手段により測定された電圧の実効値、及び前記無線受信手段により受信された電流の実効値に基づいて電力値を算出するとともに、当該算出した電力値に前記所定の測定周期たる時間を乗じて電力量を算出する、ことを特徴とする。

また、本発明の一態様では、前記電圧測定装置は、前記各電流測定装置を識別する手段をさらに含み、前記算出手段は、前記識別した電流測定装置毎に受信した電流の実効値、及び前記電圧測定手段により測定された電圧の実効値に基づいて電力値を算出するとともに、当該算出した電力値に所定の測定周期たる時間を乗じて電力量を算出する、ことを特徴とする。

また、本発明の一態様では、前記算出手段により算出された電力値と電力量との少なくとも一方を表示する手段をさらに含む、ことを特徴とする。

また、本発明の一態様では、前記電圧測定装置は、前記算出手段により算出された電力値と電力量との少なくとも一方を、ネットワークを介して接続された情報処理装置に送信する手段をさらに含み、前記情報処理装置は、前記送信されたデータの履歴を管理する、ことを特徴とする。

また、本発明の一態様では、前記ネットワークを介して接続された情報処理装置から設定情報を指定する制御情報を受信するとともに、当該受信した制御情報に従って設定情報を変更する手段をさらに含む、ことを特徴とする。

また、本発明に係る電流測定装置は、分電盤に接続される配電線に流れる電流の実効値を測定する電流測定手段と、前記電流測定手段により測定された電流の実効値を無線により送信する無線送信手段と、を含む、ことを特徴とする。

また、本発明に係る電圧測定装置は、分電盤に接続される配電線に流れる電流の実効値を測定する電流測定手段と、前記電流測定手段により測定された電流の実効値を無線により送信する無線送信手段と、を含む電流測定装置により送信された電流の実効値を受信する無線受信手段と、前記分電盤から前記配電線を介して供給される電圧の実効値を測定する電圧測定手段と、前記電圧測定手段により測定された電圧の実効値と、前記無線受信手段により受信された電流の実効値とに基づいて電力値を算出するとともに、当該算出した電力値に所定の測定周期たる時間を乗じて電力量を算出する電力量算出手段と、を含む、ことを特徴とする。

本発明の一態様によれば、電力の算出に必要な電流実効値と電圧実効値とを、電流の測定を行う電流測定装置と、電圧を測定する電圧測定装置とを別々の筐体として構成するとともに、電流測定装置と電圧測定装置との間でデータを無線通信するようにしたことにより、分電盤との配線工事を行う必要をなくし、安全かつ簡易な工程で使用電力量を測定できる。

本発明の一態様によれば、電流測定装置については分電盤付近に配置し、電圧測定装置については電源コンセントに接続して配置することにより、分電盤との配線工事を行う必要をなくし、安全かつ簡易な工程で使用電力量を測定できる。

本発明の一態様によれば、屋内側の配電線を把握する形態で電流センサを設置することで、専門知識を有する有資格者による配線工事なしで電流を測定することができる。

本発明の一態様によれば、所定の時間間隔毎に使用した電力量を算出することで、使用電力量の時間推移を得ることができる。

本発明の一態様によれば、分電盤からの各配線先についての使用電力量を算出することができる。

本発明の一態様によれば、使用電力量を確認することができる。

本発明の一態様によれば、電力量のデータ管理を容易に行うことができる。

本発明の一態様によれば、電力量測定システムの設定値の変更を容易に行うことができる。

以下、本発明を実施するための好適な実施の形態（以下、実施形態という）を、図面に従って説明する。

図１には、本実施形態に係る電力量測定システム１０のシステム構成図を示す。図１に示されるように、電力量測定システム１０は、商用電源１から住居等に供給される電力の使用量を測定するシステムであり、電流測定装置２０と電圧測定装置３０とを含み構成される。

電流測定装置２０は、分電盤２の直近に設置される装置であり、電流センサ２２、電流測定部２４、Ａ／Ｄコンバータ２５、電流実効値算出部２６、記憶部２７及び無線通信部２８を含み構成される。

電流センサ２２は、分電盤２から建物内の各電源コンセント５へと電力を供給する配電線３に取り付けられ、配電線３に電流が流れた場合に電線の周りに生じる磁束を検知する。電流センサ２２には、計器用変成器（ＣＴ）を用いることとしてよい。

電流測定部２４は、電流センサ２２により検知された磁束に基づいて、配電線３に流れた電流値を測定する。電流測定部２４は、抵抗器と増幅器からなり、電流センサ２２からの出力電流を任意の振幅かつオフセット値を実現する電圧に変換し、Ａ／Ｄコンバータ２５へ出力する回路である。

Ａ／Ｄコンバータ２５は、電流測定部２４から出力されたアナログデータである電圧を一定間隔でサンプリングし、デジタルデータに変換する回路である。

電流実効値算出部２６は、Ａ／Ｄコンバータ２５から出力された離散的かつ瞬時的な電流値から電流の実効値を算出し、記憶部２７へ格納する回路である。

無線通信部２８は、記憶部２７に保存されている電流実効値のデータを特定小電力無線等の無線通信方式を利用して電圧測定装置３０に送信する。また、電流測定装置２０には、図示していない乾電池やバッテリー等を保持し、それらから駆動電力を供給される。

電圧測定装置３０は、電源コンセント５に接続される装置であり、無線通信部３２、記憶部３４、電圧測定部３６、Ａ／Ｄコンバータ３８、電圧実効値算出部３９、電力・電力量算出部４０、クロック４２、制御部４４、表示部４６、及び通信部４８を含み構成される。

無線通信部３２は、電流測定装置２０の無線通信部２８により送信された電流実効値データを受信し、記憶部３４に格納する。

記憶部３４は、ランダムアクセスメモリ等の半導体メモリにより構成され、記憶部３４には複数の半導体メモリのチップを含むこととしてよい。そして、電圧測定装置３０は、電圧測定部３６により自身の操作用電源として入力されている回路の電圧を任意の振幅かつオフセット値の電圧に変換しＡ／Ｄコンバータ３８に出力する。Ａ／Ｄコンバータ３８は、電圧測定部３６から出力されたアナログデータである電圧を一定間隔でサンプリングし、デジタルデータに変換する回路である。

電圧実効値算出部３９は、Ａ／Ｄコンバータ３８から出力された離散的かつ瞬時的な電圧値から電圧の実効値を算出し、記憶部３４へ格納する回路である。なお、操作用電源の回路の終端には、電源コンセント５に安全で簡易に抜き差しできるように電源プラグが接続されている。

電力・電力量算出部４０は、記憶部３４に格納された電流実効値データと電圧実効値データとを読み込んで、電力（単位は例えば「ｋＷ（キロワット）」）を算出するとともに、算出された電力の値に、測定と演算の周期（時間）を乗じて電力量（単位は例えば「ｋＷｈ（キロワット時）」）を算出する。測定と演算の周期の値は、パラメータとして設定可能としてよい。電力・電力量算出部４０は、算出された電力及び電力量の値を、クロック４２により計時される時間と共に記憶部３４に格納して、電力量の使用履歴を順次記憶していくこととしてもよい。

電圧測定装置３０を制御する制御部４４は、記憶部３４に格納された電力と電力量の値とを読み込み、それらのデータ値を液晶ディスプレイ等により構成される表示部４６に表示する。また、制御部４４は上記読み込んだデータ値を、ＬＡＮポート等により構成される通信部４８により、有線又は無線のネットワークを介して接続されるコンピュータ５０へ送信する。上記のネットワークは、ローカルエリアネットワークであってもよいし、インターネットであってもよいし、また両者を含み構成されるネットワークであってもよい。

コンピュータ５０は、電力量測定システム１０から順次送信される電力値や電力量等のデータを受信し、電力量測定システム１０毎に測定された使用電力量の履歴を管理したり、それらの情報を利用したりすることとしてよい。また、コンピュータ５０は、ネットワークを介して接続された電圧測定装置３０に制御データを送信することにより、電力量測定システム１０における電流値や電圧値等を測定する周期等の設定値を所期の値に設定できるようにしてもよい。

また、図１において電流測定装置２０は１台しか示されていないが、電流測定装置２０は電圧測定装置３０に対して複数台設けられることとしてもよい。このとき、各電流測定装置２０は、分電盤２に接続される配電線毎、例えば住居の１階、２階等に電力を供給する配電線毎に電流値をそれぞれ測定するようにしてもよい。その場合に、電圧測定装置３０は、各電流測定装置２０を識別するとともに、各電流測定装置２０から受信した電流値と、測定した電圧値とに基づいて配電線毎に供給された電力量を算出する。なお、各電流測定装置２０の識別は、各電流測定装置２０の無線通信部２８に割り当てられた固有の識別子を用いてもよいし、各電流測定装置２０に事前に識別子を割り当てておいて、その割り当てた識別子を電流値とともに電圧測定装置３０に送信するようにすることで行ってもよい。

以上説明した本実施形態に係る電力量測定システム１０によれば、電力量を測定するために必要な電流の測定を行う電流測定装置２０と、電圧を測定する電圧測定装置３０とを別々の筐体として構成するとともに、電流測定装置２０と電圧測定装置３０との間でデータを無線通信するようにしたことにより、分電盤２での専門知識を有する有資格者による配線工事を行う必要をなくし、安全かつ簡易な工程で住宅等の使用電力量を測定できるようにした。また、このように電流測定装置２０と電圧測定装置３０とを別々の筐体として構成し、無線でデータを通信することにより、各ユニットの配置の自由度を向上させることができる。さらには、測定した電力量の情報を、ネットワークを介してパーソナルコンピュータやインターネット上のサーバへと通信することで、電力量データの管理や利用を容易としている。

なお、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、この分野の通常の知識を有する当業者によって多様な変更、変形又は置換が可能であることはもちろんである。

本実施形態に係る電力量測定システムのシステム構成図である。

符号の説明

１ 商用電源、２ 分電盤、３，４ 配電線、５ 電源コンセント、１０ 電力量測定システム、２０ 電流測定装置、２２ 電流センサ、２４ 電流測定部、２５ Ａ／Ｄコンバータ、２６ 電流実効値算出部、２７ 記憶部、２８ 無線通信部、３０ 電圧測定装置、３２ 無線通信部、３４ 記憶部、３６ 電圧測定部、３８ Ａ／Ｄコンバータ、３９ 電圧実効値算出部、４０ 電力・電力量算出部、４２ クロック、４４ 制御部、４６ 表示部、４８ 通信部、５０ コンピュータ。

Claims (11)

1. １又は複数の電流測定装置と、電圧測定装置とを含む電力量測定システムであって、
   前記電流測定装置は、それぞれ、
   分電盤に接続される配電線に流れる電流値を測定する電流測定手段と、
   前記電流測定手段により測定された電流値を無線により送信する無線送信手段と、を含み、
   前記電圧測定装置は、
   前記分電盤から前記配電線を介して供給される電圧値を測定する電圧測定手段と、
   前記無線送信手段により送信された電流値を受信する無線受信手段と、
   前記電圧測定手段により測定された電圧値と前記無線受信手段により受信された電流値とに基づいて電力値を算出するとともに、当該算出した電力値に所定の測定周期たる時間を乗じて電力量を算出する算出手段と、を含む、
   ことを特徴とする電力量測定システム。
2. 前記電流測定手段は、前記分電盤に接続される配電線に取り付けられた電流センサを用いて前記配電線に流れる電流の実効値を測定し、
   前記電圧測定装置は、前記配電線を介して前記分電盤から電力が供給される電源コンセントに接続され、
   前記電圧測定手段は、前記分電盤から前記電源コンセントへ供給される電圧の実効値を測定する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の電力量測定システム。
3. 前記電流センサは、前記配電線に流れる電流が生成する磁界を検知する手段を含み、当該検知した磁界に基づいて前記電流の実効値を測定する、
   ことを特徴とする請求項２に記載の電力量測定システム。
4. 前記無線送信手段は、前記電流測定手段により測定された電流の実効値を特定小電力無線により送信する、
   ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の電力量測定システム。
5. 前記電流測定手段は、所定の測定周期毎に前記配電線に流れる電流の実効値を測定し、
   前記算出手段は、前記電圧測定手段により測定された電圧の実効値、及び前記無線受信手段により受信された電流の実効値に基づいて電力値を算出するとともに、当該算出した電力値に前記所定の測定周期たる時間を乗じて電力量を算出する、
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の電力量測定システム。
6. 前記電圧測定装置は、
   前記各電流測定装置を識別する手段をさらに含み、
   前記算出手段は、前記識別した電流測定装置毎に受信した電流の実効値、及び前記電圧測定手段により測定された電圧の実効値に基づいて電力値を算出するとともに、当該算出した電力値に所定の測定周期たる時間を乗じて電力量を算出する、
   ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の電力量測定システム。
7. 前記算出手段により算出された電力値と電力量との少なくとも一方を表示する手段をさらに含む、
   ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の電力量測定システム。
8. 前記電圧測定装置は、
   前記算出手段により算出された電力値と電力量との少なくとも一方を、ネットワークを介して接続された情報処理装置に送信する手段をさらに含み、
   前記情報処理装置は、前記送信されたデータの履歴を管理する、
   ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の電力量測定システム。
9. 前記ネットワークを介して接続された情報処理装置から設定情報を指定する制御情報を受信するとともに、当該受信した制御情報に従って設定情報を変更する手段をさらに含む、
   ことを特徴とする請求項８に記載の電力量測定システム。
10. 分電盤に接続される配電線に流れる電流の実効値を測定する電流測定手段と、
    前記電流測定手段により測定された電流の実効値を無線により送信する無線送信手段と、を含む、
    ことを特徴とする電流測定装置。
11. 分電盤に接続される配電線に流れる電流の実効値を測定する電流測定手段と、前記電流測定手段により測定された電流の実効値を無線により送信する無線送信手段と、を含む電流測定装置により送信された電流の実効値を受信する無線受信手段と、
    前記分電盤から前記配電線を介して供給される電圧の実効値を測定する電圧測定手段と、
    前記電圧測定手段により測定された電圧の実効値と、前記無線受信手段により受信された電流の実効値とに基づいて電力値を算出するとともに、当該算出した電力値に所定の測定周期たる時間を乗じて電力量を算出する算出手段と、を含む、
    ことを特徴とする電圧測定装置。

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