JP2017017794A - Power distribution line abnormality monitoring system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、商用系統からの電力の供給を受ける配電線の異常を監視する配電線異常監視システムに関する。 The present invention relates to a distribution line abnormality monitoring system that monitors an abnormality of a distribution line that receives power supplied from a commercial system.
通常、商用系統から一般家屋への電力の供給は、柱上トランスから家屋の外壁等に設けられる電力量メータに引き込まれる引き込み線と、電力量メータから分電盤等に配線される主幹配線とを介して行われている。家屋等の分電盤には、回路における過負荷や短絡によって過電流が流れた場合に自動的に回路を遮断する主幹ブレーカや分岐ブレーカが設けられている。また、分電盤には、回路の漏電を監視する漏電ブレーカが設けられ、漏電が発生した場合に回路を自動的に遮断する等の安全監視機能が備えられている。 Normally, the supply of power from the commercial system to the general house consists of a lead-in wire drawn from the pole transformer to a power meter installed on the outer wall of the house, and a main wiring wired from the power meter to a distribution board, etc. Is done through. A distribution board such as a house is provided with a main breaker or a branch breaker that automatically shuts off the circuit when an overcurrent flows due to an overload or short circuit in the circuit. In addition, the distribution board is provided with a leakage breaker that monitors circuit leakage, and is provided with a safety monitoring function such as automatically shutting off the circuit when a leakage occurs.
従来の漏電ブレーカを備えた分電盤の安全監視システムでは、分電盤の上流側、すなわち家屋内へ電源の引き込み箇所から分電盤までの配電線（主幹配線）の異常を監視する機能を有していなかった。特に外壁から家屋内部につながる配電線の損傷は、壁を壊さない限り目視検査をすることができない。そのため、たとえば経年劣化やねずみ等の小動物に齧られたりする等の損傷が放置されがちであった。
そのような壁内部の配電線の異常が放置されると、漏電個所からの出火により火災等の事故につながるおそれがある。また、近年、ある家屋における単相三線電圧のアンバランスや中性線欠相等の原因が、当該家屋と同一の柱上トランスから電力の供給を受けていた他の家屋の配電線の異常によるものである事例も報告されている。
A conventional distribution board safety monitoring system equipped with an earth leakage breaker has a function to monitor abnormalities in the distribution line (main wiring) from the location where the power is drawn into the upstream of the distribution panel, that is, the house. Did not have. In particular, damage to the distribution line leading from the outer wall to the interior of the house cannot be visually inspected unless the wall is broken. For this reason, for example, damages such as aging and rats being beaten by small animals tend to be left unattended.
If such abnormalities in the distribution lines inside the wall are left unattended, there is a risk of fire and other accidents due to a fire from the leakage point. Also, in recent years, the cause of unbalanced single-phase three-wire voltage in one house or a phase failure in the neutral line is due to an abnormality in the distribution line of another house that was supplied with power from the same pole transformer as that house. Some cases have been reported.
そこで、本発明は、家屋内への電源の引き込み箇所から分電盤までの配電線の異常を監視することができる、配電線異常監視システムを提供することを目的としている。 Then, this invention aims at providing the distribution line abnormality monitoring system which can monitor the abnormality of the distribution line from the drawing-in place of the power supply to a house to a distribution board.
上記課題を解決するため、本発明は、柱上トランスから引き込み線を介して供給される電力量を計測するスマートメータと、該スマートメータに配電線を介して接続する主幹ブレーカを有する分電盤と、前記主幹ブレーカを流れる電流または電圧を計測するセンサと、前記スマートメータが計測する計測値および前記センサが計測する計測値の差分に基づいて前記配電線の異常を判定する異常判定手段と、を備えた配電線異常監視システムである。 In order to solve the above-described problems, the present invention provides a distribution board having a smart meter for measuring the amount of power supplied from a pole transformer via a lead-in line, and a main breaker connected to the smart meter via a distribution line. A sensor that measures a current or voltage flowing through the main breaker, an abnormality determination unit that determines an abnormality of the distribution line based on a difference between a measurement value measured by the smart meter and a measurement value measured by the sensor; It is a distribution line abnormality monitoring system provided with.
上記構成において、前記異常判定手段は、前記差分を時間積分した積分値が所定値以上となったときに前記配電線が異常であると判定することが好ましい。 The said structure WHEREIN: It is preferable that the said abnormality determination means determines that the said distribution line is abnormal when the integral value which time-integrated the said difference becomes more than predetermined value.
また、前記異常判定手段は、前記スマートメータが計測する一次電流値および前記センサが計測する二次電流値の差分に基づいて、前記配電線の異常を判定するものでもよい。 The abnormality determination unit may determine abnormality of the distribution line based on a difference between a primary current value measured by the smart meter and a secondary current value measured by the sensor.
また、前記異常判定手段は、前記スマートメータが計測する一次電圧値および前記センサが計測する二次電圧値の差分に基づいて、前記配電線の異常を判定するものでもよい。 The abnormality determination means may determine abnormality of the distribution line based on a difference between a primary voltage value measured by the smart meter and a secondary voltage value measured by the sensor.
また、前記異常判定手段は、前記スマートメータが計測する一次電力量値および前記センサの計測値から得られる二次電力量値の差分に基づいて、前記配電線の異常を判定するものでもよい。 The abnormality determination unit may determine abnormality of the distribution line based on a difference between a primary power amount value measured by the smart meter and a secondary power amount value obtained from a measured value of the sensor.
本発明によれば、家屋内への電源の引き込み箇所から分電盤までの配電線の状態を監視し、異常を迅速かつ確実に判定することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the state of the power distribution line from the location where the power supply is drawn in to a house to a distribution board can be monitored, and abnormality can be determined quickly and reliably.
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態による配電線異常監視システムの構成を模式的に示すブロック図である。なお、ここでは、一般家屋向けの配電線異常監視システムの実施形態を説明する。ただし、たとえば、より大電力を消費する生産工場等の設備装置に電力を分配する配電盤や分電盤を備えるシステムに本発明を適用することもできる。
(First embodiment)
FIG. 1 is a block diagram schematically showing the configuration of a distribution line abnormality monitoring system according to the first embodiment of the present invention. Here, an embodiment of a distribution line abnormality monitoring system for general houses will be described. However, for example, the present invention can be applied to a system including a switchboard and a distribution board that distributes power to equipment such as a production factory that consumes a larger amount of power.
配電線異常監視システム１０は、柱上トランスＴＲから家屋内に引き込まれる引き込み線Ｌに接続するスマートメータ２０と、スマートメータ２０に配電線（主幹配線）１１を介して接続する分電盤３０とを備えている。 The distribution line abnormality monitoring system 10 includes a smart meter 20 connected to a lead-in line L drawn into the house from the pole transformer TR, and a distribution board 30 connected to the smart meter 20 via a distribution line (main wiring) 11. It has.
スマートメータ２０は、図２に示すように、電力計ユニット２１と、負荷開閉ユニット２２と、通信ユニット２３とが、それぞれの機能ごとに、たとえば三段に組み込まれた構造を有している。電力計ユニット２１は、柱上トランスＴＲ（図１参照）から供給される商用系統の電力量（買電電力量）を計測するユニットである。なお、電力計ユニット２１により検出された１日分または複数日分の電力量等の推移データ（モニタリング情報）が、スマートメータ２０に内蔵されるメモリに記録される構成であってもよい。 As shown in FIG. 2, the smart meter 20 has a structure in which a power meter unit 21, a load switching unit 22, and a communication unit 23 are incorporated in, for example, three stages for each function. The wattmeter unit 21 is a unit that measures the amount of electric power (the amount of electric power purchased) of the commercial system supplied from the pole transformer TR (see FIG. 1). The transition data (monitoring information) such as the amount of power for one day or a plurality of days detected by the wattmeter unit 21 may be recorded in a memory built in the smart meter 20.
負荷開閉ユニット２２は、分電盤３０の主幹ブレーカ３１に接続する電力ラインの開閉機能を有している。通信ユニット２３は、インターネット等の広域情報ネットワークに接続されており、使用電力量の推移等のモニタリング情報を、電気事業者や利用者の情報端末装置等に送信することができる。 The load switching unit 22 has a function of opening and closing a power line connected to the main breaker 31 of the distribution board 30. The communication unit 23 is connected to a wide area information network such as the Internet, and can transmit monitoring information such as a change in power consumption to an information terminal device of an electric power company or a user.
また、たとえば１日分のモニタリング情報をスマートメータ２０内のメモリに記録しておき、たとえば１日１回など定期的に外部に送信するようにしてもよい。また、スマートメータ２０は、通信ユニット２３を介して、電気事業者からの電力需要予測情報や外部の情報サービスプロバイダからの有益な情報をタイムリーに受信することもできる。このように、スマートメータ２０から広域情報ネットワークを介して外部のサーバや装置等に情報データを伝送するルートは、一般に「Ａルート」と称されている。 Further, for example, monitoring information for one day may be recorded in a memory in the smart meter 20, and may be transmitted to the outside periodically, for example, once a day. In addition, the smart meter 20 can also receive, in a timely manner, power demand prediction information from an electric power company and useful information from an external information service provider via the communication unit 23. In this way, a route for transmitting information data from the smart meter 20 to an external server or device via a wide area information network is generally referred to as an “A route”.
スマートメータ２０がＡルートから受信したこれらの情報は、たとえば後述するＨＥＭＳ（Home Energy Management System）コントローラ２５に送信され、負荷機器の需要電力制御等に利用される。 These pieces of information received by the smart meter 20 from the A route are transmitted to, for example, a HEMS (Home Energy Management System) controller 25, which will be described later, and used for power demand control of a load device.
また、本実施形態による配電線異常監視システムにおいては、スマートメータ２０の電力計ユニット２１が監視する一次電流値Ｉｂ、一次電圧値Ｖｂおよびこれらの値から演算される一次電力量値Ｐｂ等のモニタリング情報が、通信ユニット２３により、随時、異常判定部３５に送信されている。このように、スマートメータ２０から家屋内のコントローラ、機器、情報端末装置等に情報データを伝送するルートは、一般に「Ｂルート」と称されている。ここで、Ｂルートは、有線・無線ＬＡＮまたはＵＳＢ等を採用できるが、その情報伝送形式に限定されるものではない。 In the distribution line abnormality monitoring system according to the present embodiment, the primary current value Ib, the primary voltage value Vb monitored by the power meter unit 21 of the smart meter 20 and the primary power amount value Pb calculated from these values are monitored. Information is transmitted to the abnormality determination unit 35 at any time by the communication unit 23. As described above, a route for transmitting information data from the smart meter 20 to a controller, device, information terminal device, or the like in the house is generally referred to as “B route”. Here, the B route can employ a wired / wireless LAN or USB, but is not limited to the information transmission format.
家屋内に配置される分電盤３０は、主幹ブレーカ３１および複数の分岐ブレーカ３３等の機器・装置を含み、これらがケース内の基盤に実装されている。主幹ブレーカ３１および分岐ブレーカ３３は、負荷装置（下流）側回路の過負荷や短絡によって過電流が流れた場合に自動的に回路を遮断する装置である。また、主幹ブレーカ３１は、負荷装置（下流）側回路の漏電を監視し、漏電が発生した場合に回路を自動的に遮断する、漏電ブレーカとしての機能も有する。 The distribution board 30 disposed in the house includes devices / devices such as a main breaker 31 and a plurality of branch breakers 33, and these are mounted on a base in the case. The main breaker 31 and the branch breaker 33 are devices that automatically shut off the circuit when an overcurrent flows due to an overload or short circuit of a load device (downstream) circuit. The main breaker 31 also has a function as a leakage breaker that monitors the leakage of the load device (downstream) side circuit and automatically shuts off the circuit when the leakage occurs.
また、本実施形態による分電盤３０は、異常判定部３５を備えている。主幹ブレーカ３１の出力である二次電流値Ｉｏおよび二次電圧値Ｖｏは、変流器等を備えるセンサ３６により計測され、それぞれの計測値が異常判定部３５に入力される。ここで、図３には、センサ３６の回路例が示される。 In addition, the distribution board 30 according to the present embodiment includes an abnormality determination unit 35. The secondary current value Io and the secondary voltage value Vo, which are outputs of the main breaker 31, are measured by the sensor 36 including a current transformer and the like, and each measured value is input to the abnormality determination unit 35. Here, FIG. 3 shows a circuit example of the sensor 36.
また、異常判定部３５は、センサ３６が計測した二次電流値Ｉｏおよび二次電圧値Ｖｏから、分電盤３０を経由する電力量（二次電力量値Ｐｏ）を演算することができる。つまり、本実施形態による配電線異常監視システムにおいては、柱上トランスＴＲからの配電線の引き込み部（具体例としてはスマートメータ２０）において計測される一次計測値と、分電盤３０（具体例としては主幹ブレーカ３１）において計測される二次計測値とが、異常判定部３５にそれぞれ入力するよう構成されている。 Further, the abnormality determination unit 35 can calculate the amount of electric power (secondary electric energy value Po) passing through the distribution board 30 from the secondary current value Io and the secondary voltage value Vo measured by the sensor 36. In other words, in the distribution line abnormality monitoring system according to the present embodiment, the primary measurement value measured by the distribution line drawing section (specifically, the smart meter 20) from the pole transformer TR and the distribution board 30 (specific example). The secondary measurement values measured by the main breaker 31) are input to the abnormality determination unit 35, respectively.
異常判定部３５は、引き込み部に設けたスマートメータ２０によるモニタリング情報である一次計測値と、センサ３６が計測した分電盤３０の出力情報である二次計測値との差分に基づいて、従来監視することが困難であった、壁内部の配電線（主幹配線）１１の状態を監視して、その異常を早期に判定することができる。 The abnormality determination unit 35 is based on the difference between the primary measurement value that is monitoring information by the smart meter 20 provided in the pull-in unit and the secondary measurement value that is output information of the distribution board 30 measured by the sensor 36. The state of the distribution line (main wiring) 11 inside the wall, which is difficult to monitor, can be monitored to determine the abnormality at an early stage.
具体的には、たとえば異常判定部３５は、スマートメータ２０が計測する一次電流値Ｉｂと、センサ３６が計測する二次電流値Ｉｏとの差分が所定値以上となったときに、これらの間の配電線１１が異常であると判定することができる。 Specifically, for example, when the difference between the primary current value Ib measured by the smart meter 20 and the secondary current value Io measured by the sensor 36 is equal to or greater than a predetermined value, the abnormality determination unit 35 It can be determined that the distribution line 11 is abnormal.
また、異常判定部３５は、スマートメータ２０が計測する一次電圧値Ｖｂと、センサ３６が計測する二次電圧値Ｖｏとの差分が所定値以上となったときに、これらの間の配電線１１が異常であると判定することができる。 Further, when the difference between the primary voltage value Vb measured by the smart meter 20 and the secondary voltage value Vo measured by the sensor 36 is equal to or greater than a predetermined value, the abnormality determination unit 35 distributes the distribution line 11 between them. Can be determined to be abnormal.
また、異常判定部３５は、スマートメータ２０が計測する一次電力量値Ｐｂと、センサ３６の計測値から演算した二次電力量値Ｐｏとの差分が所定値以上となったときに、これらの間の配電線１１が異常であると判定することができる。 Further, when the difference between the primary power amount value Pb measured by the smart meter 20 and the secondary power amount value Po calculated from the measured value of the sensor 36 becomes equal to or greater than a predetermined value, the abnormality determination unit 35 It can be determined that the distribution line 11 between them is abnormal.
なお、電源系統を構成する配電線１１や主幹ブレーカ３１等は、僅かではあるがインダクタンスや浮遊容量等といった虚数部を含むインピーダンスを本来有している。５０〜６０Ｈｚ程度の商用周波数の交流が回路を流れる限りにおいては、これら配電線１１のインピーダンスの影響は殆ど無視することができる。しかし、回路に負荷集中による瞬時的な電圧降下や電圧変動が発生すると、配電線１１に損傷や漏電等の異常がなくても、その配電線１１の両端部で電圧や電流に差分（誤差）が生じる場合もあり得る。また、本システムでは、Ｂルートの伝送レートの遅延とセンサ３６が二次計測値の検出時間の差によっても、配電線１１の両端部で誤差が生じる場合も想定される。 Note that the distribution line 11 and the main breaker 31 constituting the power supply system inherently have an impedance including an imaginary part such as an inductance and a stray capacitance, although they are small. As long as an alternating current with a commercial frequency of about 50 to 60 Hz flows through the circuit, the influence of the impedance of these distribution lines 11 can be almost ignored. However, if an instantaneous voltage drop or voltage fluctuation occurs due to load concentration in the circuit, even if there is no abnormality such as damage or leakage in the distribution line 11, there is a difference (error) in voltage or current at both ends of the distribution line 11. May occur. Moreover, in this system, the case where an error arises in the both ends of the distribution line 11 also by the difference of the transmission rate delay of B route and the detection time of the secondary measurement value of the sensor 36 is assumed.
そのような瞬時的な電圧変動等による誤判定を防ぐために、異常判定部３５は、スマートメータ２０による一次計測値と、センサ３６による二次計測値との間の差分を一定時間積分し、その積分値が所定値以上となったときに配電線１１が異常であると判定するようにしてもよい。また、そのような誤判定を防ぐ変形例として、異常判定部３５は、センサ３６が計測した二次計測値を一定時間積分し、その積分値と一次計測値との差分が所定値以上となったときに配電線１１が異常であると判定するようにしてもよい。 In order to prevent such erroneous determination due to instantaneous voltage fluctuations, the abnormality determination unit 35 integrates the difference between the primary measurement value by the smart meter 20 and the secondary measurement value by the sensor 36 for a certain period of time, You may make it determine with the distribution line 11 being abnormal when an integral value becomes more than predetermined value. As a modified example for preventing such erroneous determination, the abnormality determination unit 35 integrates the secondary measurement value measured by the sensor 36 for a certain time, and the difference between the integration value and the primary measurement value becomes a predetermined value or more. It may be determined that the distribution line 11 is abnormal.
また、異常判定部３５は、一次計測値と二次計測値との差分を一定時間サンプリングし、その時間平均とばらつき等の分布を求める統計処理を行ってもよい。たとえば、異常判定部３５は、一次計測値と二次計測値との差分が、一定期間過去において所定数サンプリングした差分に基づく標準偏差（たとえばσ、σ２、・・・）を超えるときに、配電線１１が異常であると判定するようにしてもよい。 Moreover, the abnormality determination part 35 may sample the difference of a primary measurement value and a secondary measurement value for a fixed time, and may perform the statistical process which calculates | requires distribution, such as the time average and dispersion | variation. For example, when the difference between the primary measurement value and the secondary measurement value exceeds a standard deviation (for example, σ, σ2,...) Based on a difference sampled a predetermined number in the past for a certain period, You may make it determine with the electric wire 11 being abnormal.
これらの対策の他に、センサ３６の出力側にローパスフィルタを設け、Ｂルートを介して得たモニタリング情報の一次計測値と、ローパスフィルタを経て得た二次計測値との差分に基づいて、配電線１１の異常を監視するようにしてもよい。 In addition to these measures, a low pass filter is provided on the output side of the sensor 36, and based on the difference between the primary measurement value of the monitoring information obtained through the B route and the secondary measurement value obtained through the low pass filter, You may make it monitor the abnormality of the distribution line 11. FIG.
（第２の実施形態）
図４は、本発明の第２の実施形態による配電線異常監視システムの構成を示すブロック図である。この実施形態では、スマートメータ２０が計測するモニタリング情報が、Ｂルートを介してＨＥＭＳコントローラ２５に入力される。異常判定部３５は、コントローラ２５から得た一次計測値と、センサ３６が計測した二次計測値との差分に基づいて、配電線１１の異常を判定するようにしてもよい。
(Second Embodiment)
FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a distribution line abnormality monitoring system according to the second embodiment of the present invention. In this embodiment, monitoring information measured by the smart meter 20 is input to the HEMS controller 25 via the B route. The abnormality determination unit 35 may determine the abnormality of the distribution line 11 based on the difference between the primary measurement value obtained from the controller 25 and the secondary measurement value measured by the sensor 36.
（第３の実施形態）
図５は、本発明の第３の実施形態による配電線異常監視システムの構成を示すブロック図である。この実施形態では、スマートメータ２０が計測するモニタリング情報が、Ｂルートを介してＨＥＭＳコントローラ２５に入力される。コントローラ２５に設けられる異常判定部３５が、スマートメータ２０から得た一次計測値とセンサ３６が計測した二次計測値との差分に基づいて配電線１１の状態を監視し、その異常を判定するようにしてもよい。
(Third embodiment)
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a distribution line abnormality monitoring system according to the third embodiment of the present invention. In this embodiment, monitoring information measured by the smart meter 20 is input to the HEMS controller 25 via the B route. An abnormality determination unit 35 provided in the controller 25 monitors the state of the distribution line 11 based on the difference between the primary measurement value obtained from the smart meter 20 and the secondary measurement value measured by the sensor 36, and determines the abnormality. You may do it.
１０ 配電線異常監視システム
１１ 配電線（主幹配線）
２０ スマートメータ
２１ 電力計ユニット
２２ 負荷開閉ユニット
２３ 通信ユニット
２５ ＨＥＭＳコントローラ
３０ 分電盤
３１ 主幹ブレーカ
３３ 分岐ブレーカ
３５ 異常判定部
Ｌ 引き込み線
ＴＲ 柱上トランス
10 Distribution line abnormality monitoring system 11 Distribution line (main wiring)
20 Smart Meter 21 Power Meter Unit 22 Load Switching Unit 23 Communication Unit 25 HEMS Controller 30 Distribution Board 31 Main Breaker 33 Branch Breaker 35 Abnormality Determination Unit L Lead-in Line TR Pillar Transformer
Claims (5)
該スマートメータに配電線を介して接続する主幹ブレーカを有する分電盤と、
前記主幹ブレーカを流れる電流または電圧を計測するセンサと、
前記スマートメータが計測する計測値および前記センサが計測する計測値の差分に基づいて前記配電線の異常を判定する異常判定手段と、
を備えた配電線異常監視システム。 A smart meter that measures the amount of power supplied from the pole transformer via the lead-in line;
A distribution board having a main breaker connected to the smart meter via a distribution line;
A sensor for measuring a current or voltage flowing through the main breaker;
An abnormality determining means for determining an abnormality of the distribution line based on a difference between a measured value measured by the smart meter and a measured value measured by the sensor;
Distribution line abnormality monitoring system equipped with.
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