JP2014157068A - 電力計測通信装置及び電力計測システム - Google Patents
電力計測通信装置及び電力計測システム Download PDFInfo
- Publication number
- JP2014157068A JP2014157068A JP2013027625A JP2013027625A JP2014157068A JP 2014157068 A JP2014157068 A JP 2014157068A JP 2013027625 A JP2013027625 A JP 2013027625A JP 2013027625 A JP2013027625 A JP 2013027625A JP 2014157068 A JP2014157068 A JP 2014157068A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- power
- communication
- measurement
- unit
- power line
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Remote Monitoring And Control Of Power-Distribution Networks (AREA)
Abstract
【解決手段】計測対象機器10に接続された電力線5の電圧値と電流値を測定して電力値を演算し、演算された電力値を管理装置へ電力線通信する電力計測通信装置において、電力線5のうちの1つの電力線5Bをグランド電位とし、電圧測定部21は、1つの電力線5Bと他の電力線5Aとの電位差を前記電力線の電圧として測定し、通信部は、電力値を電力線通信するために変復調する電力線通信変復調部26と、変復調された電力値が入力される被絶縁のカプラ回路29と、を含み、カプラ回路29は、他の電力線5Aを介して外部装置と電力線通信を行う。
【選択図】図1
Description
従来、電力の計測装置として、電力計測機能と通信機能を有するものが知られている(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1の計測装置はオフィスや家庭に設置されるもので、複数の情報通信機器又は家庭電化製品を接続可能な電源タップを内蔵している。
電源タップに接続された機器によって消費される消費電力を電力測定機能部によって測定し、その積算値を、通信機能を使用して管理用コンピュータに定期的に送信することにより、オフィスや家庭における消費電力量を把握することが出来る。
特許文献2には、消費電力の測定対象となる機器に組み込まれる電力計測装置が開示されている。測定された電力値は機器に通信され、機器はそれ自身の消費電力を検出することが可能となる。
すなわち、特許文献2の電力計測装置は、計測対象の機器に接続された電力線の電圧を測定する電圧測定部と、同機器に接続された電力線の電流を測定する電流測定部と、電圧と電流の値から電力値を演算する演算部と、絶縁手段を用いて電力値を測定対象の機器の制御部へ通信する通信部と、を備えた電力計測装置が開示されている。
この電力計測装置では、機器に接続される電力線のうちの1つの電力線をグランド電位とし、電圧計測部においてはグランド電位の電力線と他の電力線との間の電位差を計測することにより、機器の消費電力を計測する。
この特許文献2の電力計測装置では、変圧器等の高価な部品を用いる必要が無く、電圧検出部の構成を簡単化し、装置を小型化、低コスト化することが出来る。
しかしながら、上記したように、家庭やオフィス全体の省電力化を行うためには、全体の電力を管理する管理装置(管理コンピュータやサーバなどが相当)に各機器の電力情報を通信しなければならず、特許文献2には、外部に情報通信する手段を備えていない。
また、特許文献1の構成では、測定した電力値を通信する通信機能を有しているが、特許文献2において機器の制御部への通信手段を外部への通信手段として拡張した場合、電力線以外に通信線路や絶縁手段が必要となり、システムとして小型化、低コスト化が実現出来ない、という問題がある。
上記の現状を鑑みて、本発明は、測定対象機器に供給される電力値の測定(電力計測機能)と、測定した電力値の外部装置への通信(電力線通信機能)を、電力計測通信装置やシステムを大型化・高コスト化することなく実現可能な電力計測通信装置、及びそれを備えた電力計測システムを実現することを目的とする。
図1は、本実施形態に係る電力計測システムの構成を例示する図である。
図1に示すシステム1は、家庭やオフィス全体の省電力化を行うために、システム全体の電力を管理する管理装置50(管理コンピュータやサーバなどが相当)に各機器10(10A、10B、10C・・・)の電力情報60、61・・・を電力線通信によって供給し、管理装置50において各機器の消費電力の監視や制御・管理を行うシステムである。
機器10と、その機器10の消費電力を測定する電力計測通信装置20が一組となっている。
第1の機器10Aの消費電力は第1の電力計測通信装置20Aにより測定される。また、第2の機器10Bの消費電力は第2の電力計測通信装置20Bにより測定される。さらに、第3の機器10Cの消費電力は第3の電力計測通信装置20Cにより測定される。
さらに、図1では、機器10と電力計測通信装置20の組が3組、電源供給口6(6A、6B、6C)に接続されており、電力計測通信装置20は、測定した機器10の消費電力を電力線通信によって管理装置50に送信可能となっている。
なお、図1においては管理装置50に接続される機器及び電力計測通信装置が3組示されているが、これに限らず、1組や2組、あるいは3組よりも多くても構わない。
測定された第1の機器10Aの電力値は電力線通信機能により管理用通信部52へ供給される。同様に第2の機器10Bや第3の機器10Cの消費電力も管理用制御部51に入力される。
また、消費電力情報は外部通信部53を介してインターネットなど外部の機器と接続して、例えば管理会社などに通知される。
図1では電力線5は2本で示されており、単相2線式交流電力線やDC給電による直流電力線が対象となる。また、3相電力線のように3線以上の電力線でもかまわない。
また、接続される機器が電池システムの場合は消費電力以外に、電池から供給される電力が測定されることも考えられる。
電力計測通信装置20は、電圧測定部21、電流測定部22、A/D変換部23、演算部24、装置20の全体制御を行う制御部25、電力線通信変復調部26、A/D変換部27、D/A変換部28、カプラ回路29、各処理部に電源を供給する内部電源部30、を備えている。
なお、電力線通信変復調部26、A/D変換部27、D/A変換部28、カプラ回路29は、演算部24で演算された電力値を機器外部の管理装置50へ電力線通信するための通信部を構成している。
また、電力計測通信装置20のグランドGNDは、機器10に接続される電力線のうちの1本、例えば電力線5B(中性線)に接続されている。すなわち、機器10に接続される電力線のうち1つの電力線5Bがグランド電位となっている。
電圧測定回路21は、電力計測通信装置20のグランド電位に接続された中性線5Bと、他の電力線5Aとの間の電位差を測定し、後段のA/D変換部23に適した入力レベルに変換するため抵抗分圧(スケーリング)する。
なお、図2に示す本実施形態では電力線が2本の場合を示しているが、多相のような3本以上の電力線でも同様である。
電流測定回路22は、電力線5B(中性線)に接続されているシャント抵抗7の両端電圧を測定可能に構成されており、中性線5Bに挿入されたシャント抵抗7の両端電圧を増幅して後段のA/D変換部23に適した入力レベルに変換する。
電圧測定回路21、電流測定回路22の後段に接続されるA/D変換部23は、電圧測定回路21、電流測定回路22から入力される電圧と電流の測定値のアナログ出力を夫々デジタイズする。
演算部24による演算結果である電力値は制御部25に入力され、後段の電力線通信機能により電力計測システム1に接続されている管理用制御部51へ電力線5を通して通信される。
まず、制御部25からの電力値は、通信データとして電力線通信変復調部26で電力線通信信号に変調される。すなわち、電力線通信変復調部26は、通信信号を生成する通信信号生成部である言える。
電力線通信変復調部26における変調方式は256QAM(256Quadrature Amplitude Modulation)、64QAM、16QAM、QPSK、BPSKなどが採用され、必要な伝送レートと電力線通信による伝送誤り率により決められる。
なお、電力線通信変復調部26にはアップコンバージョン・ダウンコンバージョン機能を含んでも良い。
電力線通信変復調部26は、制御部25から入力される電力値などのデータをベースバンド信号に変調し、ベースバンド信号を高周波信号の周波数にアップコンバージョン(周波数変換)することで高周波通信信号とする。
電力線通信変復調部26で変調された高周波通信信号データはD/A変換部28でアナログ信号に変換される。
電力線を介して伝送される通信信号である高周波信通信号の周波数はベースバンド信号と局部発振信号により決定される。
送信の場合はアップコンバージョンにより、局部発振信号周波数を搬送波周波数として、ベースバンド信号を変調した高周波通信信号が通信信号となる。
なお、電力線通信変復調部26で行われる変調方式では波形にデータ(ビット)を割り付けて伝送するが、変調方式により伝送誤り率とS/N比の関係が決まってくる。
例えば、伝送誤り率を10−5に設定すれば、256QAM、64QAM、16QAM、QPSK、BPSKではS/N比がそれぞれ約32dB、約26dB、約20dB、約14dB、約10dBであることが必要となる。一方それぞれの方式で割付可能なビットは、それぞれ8ビット、6ビット、4ビット、2ビット、1ビットとなる。
図3より高いS/N比が確保できる場合ほどビット割り付けが大きい変調方式を選択できる。言い換えれば、同じ伝送誤り率でも高い伝送レートを実現できることが分かる。
一般に伝送誤り率を10−5から10−7程度にすることによって、例えば、伝送速度が100kbpsであれば、確率的に1秒に1回誤りが発生することになり、誤りが発生した伝送フレームを再送することにより、何ら問題なく安定した通信が可能になる。
図2に戻り、上記のように電力計測通信装置20のグランドGNDは電力線5の1本、例えば電力線5B(中性線)に接続されており、他の一本の電力線5Aにカプラ回路29によって通信信号が印加される。
しかし、上記のように電力計測通信装置20のグランドGNDが電力線の1本(中性線)5Bに接続されているため、電力線5Aに通信信号が印加を印加するカプラ回路29は非絶縁とすることが出来る。
よって、プロトコルを構成するためには受信機能が必要となる。そのため、受信信号をデジタル信号に変換するA/D変換部27、電力線通信信号をデータに復調する機能が電力線通信変復調部26に必要である。
通信信号のデジタル信号はダウンコンバージョン(周波数変換)され、高周波信号の周波数からベースバンド周波数へ変換される。ベースバンド周波数に変換されたベースバンド信号データは復調動作によりデジタルデータとなる。デジタルデータは制御部に入力され、受信データに対応する制御を行う。
なお、計測対象の機器10は、機器10の動作を制御する機器制御部11と、機器10を動作させるために必要な直流電力を作る機器電源部12を備えている。
図4は、本発明の第2の実施形態に係る電力計測通信装置の詳細な構成を例示する図である。
なお、第1の実施形態に係る電力計測通信装置と共通の構成には、同一の符号を付して詳細な説明は省略している。
図4に示す第2の実施形態では、第1の実施形態(図2)における電力演算を行う演算部24の機能と、電力線通信変復調部26の変復調機能を一つのDSP演算処理部(DSP:Digital Signal Processor)31に組み込まれている組み込みプログラムによる処理(ソフトウェア処理)によって実現する。
DSP31によって、電力演算処理を実施する電力演算プログラム31aと変復調処理を実施する電力線通信変復調プログラム31bを実行することで、一つのDSP31で両機能を実現することが出来る。
そのため、上述の第1の実施形態のように、電力演算処理、電力線通信変復調処理を、個別の回路(ハードウェア)によって実現する場合に比べて、装置の小型化、低コスト化を実現することが出来る。
図5は、本発明の第3の実施形態に係る電力計測通信装置の詳細な構成を例示する図である。
なお、第2の実施形態に係る電力計測通信装置と共通の構成には、同一の符号を付して詳細な説明は省略している。
図5に示す第3の実施形態は、図4に示す上記の第2の実施形態と同様に、電力演算処理、電力線通信変復調処理を、DSP31によるプログラム処理によって実行している。
本実施形態ではさらに、電力測定機能を実現する電圧測定回路21及び電流測定回路22のアナログ出力をデジタル変換するA/D変換部23と、電力線通信機能を実現する、電力線に印加された高周波通信信号のカプラ回路29のアナログ信号をデジタル変換するA/D変換部27(図2、図4)を共用している。
A/D変換部23はマルチプレクサ機能により多チャンネル入力を可能とするため、一つのA/D変換部23で電圧測定回路21及び電流測定回路22のアナログ出力、電力線通信信号のカプラ回路29のアナログ出力を時分割でデジタル変換する。
かかる構成を備えたことによって、本実施形態によれば、別々の機能を実現するためにA/D変換部23を複数備える場合に比べて、装置の小型化、低コスト化が実現できる。
図6は、本発明の第4の実施形態に係る電力計測通信装置の詳細な構成を例示する図である。
なお、第1の実施形態に係る電力計測通信装置と共通の構成には、同一の符号を付して詳細な説明は省略している。
図6に示す第4の実施形態では、第1の実施形態の構成を基本として、電流検出回路22において、シャント抵抗を使用する代わりにカレントトランス8を使用する。カレントトランスを使用しても同様の効果を得ることが出来る。また、カレントトランス8の代わりに磁気センサーなどの素子を使用しても同様の効果を得ることが出来る。もちろん、シャント抵抗の代わりにカレントトランスを用いることは、第2、第3の実施形態、下記の第5の実施形態にも適用可能である。
図7は、本発明の第5の実施形態に係る電力計測通信装置の詳細な構成を例示する図である。
なお、第1の実施形態に係る電力計測通信装置と共通の構成には、同一の符号を付して詳細な説明は省略している。
図7に示す第5の実施形態では、電力計測通信装置20は、対象の機器10における機器制御部11と通信することで電力情報を対象の機器10に送信する。
電力計測通信装置20の制御部25から出力されたデータは、機器10の通信部13に入力され、フォトカプラに代表される絶縁手段32を介して機器10の通信部13に通信データが入力される。
機器10の通信部13からの通信データにより、機器10の制御部(機器制御部)11は必要な動作を実行する。
例えば、取得した電力値を記述していないユーザインターフェース部へ出力して消費電力を表示し、ユーザーの省エネ意識を向上させることも可能である。また、電力計測システム1の管理用制御部51から全体の電力を表示する指示を受けた場合、同様に記述していないユーザインターフェース部へ出力して電力計測システム1の消費電力を表示し、ユーザーの省エネ意識を向上させることも可能である。
Claims (9)
- 機器に供給される電圧を測定する電圧測定部と、前記機器に供給される電流を測定する電流測定部と、前記電圧及び前記電流の値から前記機器に供給される電力値を演算する演算部と、前記電力値を電力線通信により外部装置に送信する通信部と、を備えた電力計測通信装置において、
前記機器が接続される電力線のうち1つの電力線を当該電力計測通信装置のグランド電位とし、
前記電圧測定部は、前記1つの電力線と前記機器が接続される他の電力線との電位差を測定し、
前記通信部は、前記電力値を変調して通信信号を生成する通信信号生成部と、生成した前記通信信号を前記他の電力線に印加するカプラ回路と、を少なくとも含むことを特徴とする電力計測通信装置。 - 前記カプラ回路は非絶縁であることを特徴とする請求項1に記載の電力計測通信装置。
- 前記演算部と前記通信信号生成部を、単一のDSP部によるソフトウェア処理で実現したことを特徴とする請求項1又は2に記載の電力計測通信装置。
- 前記電圧測定部で測定された電圧と前記電流測定値で測定された電流をデジタイズし、且つ前記通信信号生成部で生成された電力値をデジタイズする、単一のA/D変換部を備えることを特徴とする請求項1又は2に記載の電力計測通信装置。
- 前記電流測定部は、前記1つの電力線に挿入したシャント抵抗の両端電圧を測定することを特徴とする請求項1乃至4の何れか一項に記載の電力計測通信装置。
- 前記電流測定部は、カレントトランスによって前記他の電力線の電流を測定することを特徴とする請求項1乃至4の何れか一項に記載の電力計測通信装置。
- 前記電流測定部は、磁気センサーによって前記他の電力線の電流を測定することを特徴とする請求項1乃至4の何れか一項に記載の電力計測通信装置。
- 前記機器へ前記電力値を通信するための機器通信部と、絶縁手段と、を備え、前記機器と絶縁しながら通信することを特徴とする請求項1乃至7の何れか一項に記載の電力計測通信装置。
- 請求項1乃至8の何れか一項に記載の電力計測通信装置と、当該電力計測通信部と電力線通信が可能な管理装置と、を備えたことを特徴とする電力計測システム。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013027625A JP2014157068A (ja) | 2013-02-15 | 2013-02-15 | 電力計測通信装置及び電力計測システム |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2013027625A JP2014157068A (ja) | 2013-02-15 | 2013-02-15 | 電力計測通信装置及び電力計測システム |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2014157068A true JP2014157068A (ja) | 2014-08-28 |
Family
ID=51578019
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013027625A Pending JP2014157068A (ja) | 2013-02-15 | 2013-02-15 | 電力計測通信装置及び電力計測システム |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2014157068A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20190036083A (ko) * | 2017-09-27 | 2019-04-04 | 동우 화인켐 주식회사 | 터치 센서 및 이의 제조방법 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0662650U (ja) * | 1993-01-28 | 1994-09-02 | ミツミ電機株式会社 | 電力線を用いたデータ伝送装置 |
JP2010261852A (ja) * | 2009-05-08 | 2010-11-18 | Mitsubishi Electric Corp | 組み込み式電力計測装置及びこれを備えた機器 |
JP2011082715A (ja) * | 2009-10-05 | 2011-04-21 | Panasonic Electric Works Co Ltd | 遠隔検針装置 |
JP2012178758A (ja) * | 2011-02-28 | 2012-09-13 | Ricoh Co Ltd | データ伝送方式および画像形成装置 |
-
2013
- 2013-02-15 JP JP2013027625A patent/JP2014157068A/ja active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0662650U (ja) * | 1993-01-28 | 1994-09-02 | ミツミ電機株式会社 | 電力線を用いたデータ伝送装置 |
JP2010261852A (ja) * | 2009-05-08 | 2010-11-18 | Mitsubishi Electric Corp | 組み込み式電力計測装置及びこれを備えた機器 |
JP2011082715A (ja) * | 2009-10-05 | 2011-04-21 | Panasonic Electric Works Co Ltd | 遠隔検針装置 |
JP2012178758A (ja) * | 2011-02-28 | 2012-09-13 | Ricoh Co Ltd | データ伝送方式および画像形成装置 |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20190036083A (ko) * | 2017-09-27 | 2019-04-04 | 동우 화인켐 주식회사 | 터치 센서 및 이의 제조방법 |
KR102071023B1 (ko) * | 2017-09-27 | 2020-01-29 | 동우 화인켐 주식회사 | 터치 센서 및 이의 제조방법 |
US10976844B2 (en) | 2017-09-27 | 2021-04-13 | Dongwoo Fine-Chem. Co, Ltd. | Touch sensor and manufacturing method thereof |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5498347B2 (ja) | Plc/電源ハイブリッド装置および通信機能付き装置 | |
JP5650940B2 (ja) | 電流センサ内蔵端子台 | |
JP2010283589A5 (ja) | ||
EP3128334A1 (en) | Apparatus and method for obtaining power usage information | |
JP2009222433A (ja) | 電力測定システム | |
JP4882934B2 (ja) | 電流測定装置 | |
JP2010008108A (ja) | 電力量測定システム、電流測定装置及び電圧測定装置 | |
JP5127773B2 (ja) | 組み込み式電力計測装置及びこれを備えた機器 | |
JP2014157068A (ja) | 電力計測通信装置及び電力計測システム | |
WO2021245108A1 (en) | Reduction of noise in impedance measurement circuits | |
CN102783104B (zh) | 通信系统 | |
JP5487084B2 (ja) | 電源装置 | |
JP2006203481A (ja) | 電力線搬送通信装置 | |
JP6757272B2 (ja) | 電力計測装置、電力計測方法および電力計測プログラム | |
US20130151184A1 (en) | Meter Device | |
JP3871100B2 (ja) | 電力監視装置 | |
JP2014167704A (ja) | 無線送信機及び無線通信システム | |
CN210604765U (zh) | 电力能耗测控装置 | |
JP5106510B2 (ja) | 電力計測装置、及び、電力計測方法 | |
JP2008103854A (ja) | 電力線搬送通信装置 | |
JPH11295362A (ja) | インピーダンス測定装置 | |
JP2018067771A (ja) | 電力線通信装置 | |
US9772355B2 (en) | Busbar current sensor | |
JP2013005310A (ja) | 通信システム | |
CN216016535U (zh) | 一种基于电力载波通信模块的直流电源监控装置 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20160114 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20161114 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20161122 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20170112 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20170502 |