JP2021173678A - スマートメータ、時刻補正方法、及び、プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】電力量計の周波数時計の時刻を補正する技術を提供する。【解決手段】スマートメータ１００は、バックアップ電源１０１と、発振器１０２と、位相差算出部１０３と、時刻補正部１０４と、を含む。発振器１０２は、商用電源及びバックアップ電源１０１からの電力供給で動作する。発振器１０２は、商用電源の規定周波数と同じ周波数を有する正弦波信号を出力する。位相差算出部１０３は、商用電源の電源電圧の位相と、正弦波信号の位相と、の間の位相差を定期的に算出する。時刻補正部１０４は、位相差が変動したとき、商用電源からの電力供給で動作する電力量計の周波数時計の時刻を補正する。【選択図】図１

Description

本発明は、スマートメータ、時刻補正方法、及び、プログラムに関する。

特許文献１は、低圧電路のうち異なる場所に設けられ、低圧電路の電圧及び電流を測定する複数の記録計を開示している。複数の記録計は、それぞれ、周波数時計を備えている。そして、複数の記録計の周波数時計は、同一電源の電源電圧から抽出された電源周波数に基づいて時刻を刻むように構成されている。以上の構成により、仮に電源電圧にノイズが混入したり電源周波数に微小な揺らぎがあったりしても、複数の記録計の周波数時計が同じように狂うので、複数の記録計間で周波数時計の時刻が継続して一致するものとなる。従って、複数の記録計間における記録データの整合性を維持できるとしている。

特開２０１６−１７０１２０号公報

ところで、記録計の一具体例である電力量計は、商用電源の電源電圧から抽出された電源周波数を利用して時刻を刻む周波数時計を備えている。

商用電源では、例えば落雷や台風などの自然災害や電源経路の切り替え工事に起因して瞬間的に電圧降下が発生し、電源電圧の位相が不連続になる場合がある。また、商用電源では、過負荷に起因して周波数変動が発生することもある。このような場合、電力量計の周波数時計の時刻が多かれ少なかれ狂うことになる。

また、電力量計では、電力量の検針データを検針時刻と関連付けて記録する。従って、電力量計の周波数時計の時刻が狂うと、検針データそのものの信頼性が低下することになる。

上記特許文献１は、複数の記録計の周波数時計の時刻を相互に一致させることが目的であり、周波数時計の時刻を補正するものではない。

本発明の目的は、上述の課題のうち何れか１つを解決するものであり、電力量計の周波数時計の時刻を補正する技術を提供することにある。

本願発明の第１の観点によれば、バックアップ電源と、商用電源及び前記バックアップ電源からの電力供給で動作し、前記商用電源の規定周波数と同じ周波数を有する正弦波信号を出力する発振器と、前記商用電源の電源電圧の位相と、前記正弦波信号の位相と、の間の位相差を定期的に算出する位相差算出部と、前記位相差が変動したとき、前記商用電源からの電力供給で動作する電力量計の周波数時計の時刻を補正する時刻補正部と、を含む、スマートメータが提供される。
本願発明の第２の観点によれば、商用電源及びバックアップ電源からの電力供給で動作する発振器から出力された前記商用電源の規定周波数と同じ周波数を有する正弦波信号の位相と、前記商用電源の電源電圧の位相と、の間の位相差を定期的に算出し、前記位相差が変動したとき、前記商用電源からの電力供給で動作する電力量計の周波数時計の時刻を補正する、時刻補正方法が提供される。

本発明によれば、電力量計の周波数時計の時刻をいち早く補正できる。

スマートメータの機能ブロック図である。 検針システムの機能ブロック図である。 スマートメータの動作フローである。

（第１実施形態）
以下、図１を参照して、スマートメータ１００を説明する。

スマートメータ１００は、バックアップ電源１０１と、発振器１０２と、位相差算出部１０３と、時刻補正部１０４と、を含む。

バックアップ電源１０１は、例えばスーパーキャパシタによって構成され、商用電源により充電される。

発振器１０２は、商用電源及びバックアップ電源１０１からの電力供給で動作する。発振器１０２は、商用電源の規定周波数と同じ周波数を有する正弦波信号を出力する。

位相差算出部１０３は、商用電源の電源電圧の位相と、正弦波信号の位相と、の間の位相差を定期的に算出する。

時刻補正部１０４は、位相差が変動したとき、商用電源からの電力供給で動作する電力量計の周波数時計の時刻を補正する。電力量計の周波数時計は、商用電源の電源電圧から抽出された電源周波数を利用して時刻を刻む時計である。

以上の構成によれば、電力量計の周波数時計の時刻が狂う要因が生じたことをいち早く検知し、周波数時計の時刻をいち早く補正することができる。

（第２実施形態）
次に、図２及び図３を参照して、第２実施形態を説明する。

図２に示すように、スマート検針システム５０は、電力量計１とスマートメータ２、電力量集計サーバ３を含む。

電力量計１は、一般住宅や一般商業施設に設置される。電力量計１は、周波数時計１０と、電力量測定部１１と、検針データ制御部１２と、周波数時計制御部１３と、を含む。

周波数時計１０は、商用電源の電源電圧から抽出された電源周波数に基づいて時刻を刻む時計である。

電力量測定部１１は、使用された商用電源の電力量を測定する。

検針データ制御部１２は、電力量測定部１１の測定結果から検針データを生成する。検針データ制御部１２は、一例として、例えば３０分刻みで集計した電力量データの２時間分を１つにまとめて検針データとして記録する。各電力量データは、対応する時刻と関連付けて記録される。１つの検針データは、４つの電力量データを含む。この場合、検針データ制御部１２は、検針データを２時間おきに生成する。検針データ制御部１２は、スマートメータ２からの要求に応じて検針データをスマートメータ２に送信する。

周波数時計制御部１３は、周波数時計１０を制御する。周波数時計制御部１３は、スマートメータ２からの要求に応じて周波数時計１０の時刻データをスマートメータ２に送信する。周波数時計制御部１３は、スマートメータ２から受信した時刻補正指令に基づいて周波数時計１０の時刻を補正する。

スマートメータ２は、電力量計１と共に一般住宅や一般商業施設に設置される。スマートメータ２は、電力量計１の検針データを電力量集計サーバ３に転送する。スマートメータ２は、電力量計１に供給される商用電源と同一の商用電源で動作する。即ち、単一の商用電源から共通する送電路を介してスマートメータ２及び電力量計１に電力供給される。

スマートメータ２は、バックアップ電源２０と、ＲＴＣ２１（Real Time Clock）と、発振器２２と、を含む。

スマートメータ２は、中央演算処理器としてのCPU２ａ（Central Processing Unit）と、読み書き自由のRAM２ｂ（Random Access Memory）、読み出し専用のROM２ｃ（Read Only Memory）を備えている。そして、CPU２ａがROM２ｃに記憶されている制御プログラムを読み出して実行することで、制御プログラムは、CPU２ａなどのハードウェアを各種機能部として機能させる。

各種機能部は、初期設定部２３、位相差算出部２４、電源異常通知部２５、時刻データ取得部２６、RTC時刻補正部２７、電力量計時刻補正部２８、検針データ制御部２９を含む。

スマートメータ２は、典型的には有線により電力量計１と双方向通信可能に構成されている。また、スマートメータ２は、有線又は無線によりWide Area Networkを介して電力量集計サーバ３と双方向通信可能に構成されている。

バックアップ電源２０は、例えば、商用電源によって充電可能なスーパーキャパシタを含む。バックアップ電源２０は、商用電源の電力供給が一時的に途絶えたときもスマートメータ２が動作するように、スマートメータ２に電力を供給する。従って、スマートメータ２は、平時は商用電源からの電力供給によって動作し、商用電源の異常時にはバックアップ電源２０からの電力供給によって動作する。換言すれば、スマートメータ２は、商用電源及びバックアップ電源２０からの電力供給によって動作する。

ＲＴＣ２１は、商用電源及びバックアップ電源２０からの電力供給によって動作する。

発振器２２は、商用電源の規定周波数と同じ周波数を有する正弦波信号を出力する。商用電源の規定周波数とは、国毎及び地域毎に個別に規定された商用電源の電源電圧の周波数である。例えば、スマートメータ２が使用する商用電源の規定周波数が６０Ｈｚである場合、発振器１０２は、６０Ｈｚの正弦波信号を出力するように設定される。発振器２２は、商用電源及びバックアップ電源２０からの電力供給によって動作する。従って、発振器２２は、商用電源の異常発生の有無にかかわらず、正弦波信号を安定的に出力する。即ち、発振器２２が出力する正弦波信号は、時間軸上で切れ目なく連続する。発振器２２が出力する正弦波信号の位相の変化が連続的である。換言すれば、発振器２２が出力する正弦波信号の位相は微分可能である。

初期設定部２３は、スマートメータ２の起動時に発振器２２が出力する正弦波信号の位相を商用電源の電源電圧の位相に一致させる。

位相差算出部２４は、商用電源の電源電圧の位相と、正弦波信号の位相と、の間の位相差を定期的に算出する。ここで、「定期的に」とは、例えば、１秒毎や１０秒毎、１分毎、１０分毎であって、任意に設定可能である。

電源異常通知部２５は、スマートメータ２に供給される商用電源の電源電圧に異常が発生したら、異常の発生時刻や異常発生回数の累積値、上記の位相差を電力量集計サーバ３に電源異常情報として通知する。

時刻データ取得部２６は、電力量計１から周波数時計１０の時刻データを取得する。時刻データ取得部２６は、電力量集計サーバ３から時刻データを取得する。

RTC時刻補正部２７は、ＲＴＣ２１の時刻を補正する。

電力量計時刻補正部２８は、電力量計１の周波数時計１０の時刻を補正する。

検針データ制御部２９は、電力量計１が保有する検針データを取得し、取得した検針データを電力量集計サーバ３に転送する。

電力量集計サーバ３は、時刻データ送信部４０、検針データ要求部４１、検針データ受信部４２、検針データ集計部４３を含む。

時刻データ送信部４０は、電力量集計サーバ３が保有する時刻データであって、図示しない時刻サーバによって定期的に更新される時刻データをスマートメータ２に送信する。

検針データ要求部４１は、スマートメータ２に検針データを要求する検針データ要求を送信する。

検針データ受信部４２は、スマートメータ２から検針データを受信する。

検針データ集計部４３は、スマートメータ２から受信した検針データを集計する。

次に、図３を参照して、スマートメータ２の動作を説明する。

S100:
まず、スマートメータ２を商用電源に接続すると、スマートメータ２が起動する。初期設定部２３は、スマートメータ２の起動時に発振器２２が出力する正弦波信号の位相を商用電源の電源電圧の位相に一致させる。

S110:
次に、位相差算出部２４は、商用電源の電源電圧の位相と、正弦波信号の位相と、の間の位相差を算出する。位相差算出部２４は、図３に示すループ処理により上記の位相差を定期的に算出する。

S120:
次に、時刻データ取得部２６は、位相差算出部２４が算出した位相差の絶対値が第１の閾値よりも大きいか判定する。第１の閾値は、例えば、４５度や９０度であって任意に設定し得る。位相差の絶対値が第１の閾値よりも大きい場合（S120:YES）、時刻データ取得部２６は、処理をS130に進める。一方、位相差の絶対値が第１の閾値よりも大きくない場合（S120:NO）、時刻データ取得部２６は、処理をS210に進める。

S130:
電源異常通知部２５は、商用電源の電源電圧に異常が発生したとみなして、異常の発生時刻や異常発生回数の累積値、位相差を電力量集計サーバ３に電源異常情報として通知する。

S140-S150:
次に、時刻データ取得部２６は、電力量集計サーバ３に時刻データを要求し（S140）、電力量集計サーバ３から時刻データを受信する（S150）。

S160:
次に、RTC時刻補正部２７は、時刻データ取得部２６が取得した時刻データを用いてＲＴＣ２１の時刻を補正する。

S170:
次に、時刻データ取得部２６は、電力量計１の周波数時計制御部１３を介して電力量計１の周波数時計１０の時刻データを取得する。

S180:
次に、電力量計時刻補正部２８は、電力量計１の周波数時計１０の時刻データと、ＲＴＣ２１の時刻データと、の差分である時刻ズレを算出する。

S190:
次に、電力量計時刻補正部２８は、時刻ズレの絶対値が第２の閾値以上であるか判定する。時刻ズレの絶対値が第２の閾値以上である場合（S190:YES）、電力量計時刻補正部２８は、処理をS200に進める。時刻ズレの絶対値が第２の閾値以上でない場合（S190:NO）、電力量計時刻補正部２８は、処理をS210に進める。

S200:
次に、電力量計時刻補正部２８は、電力量計１の周波数時計制御部１３に時刻補正指令を送信する。時刻補正指令は、ＲＴＣ２１の時刻データを含む。従って、電力量計時刻補正部２８は、周波数時計制御部１３を介して電力量計１の周波数時計１０の時刻を補正する。

S210:
次に、検針データ制御部２９は、電力量集計サーバ３から検針データ要求を受信しているか判定する。電力量集計サーバ３から検針データ要求を受信している場合（S210:YES）、検針データ制御部２９は、処理をS220に進める。一方、電力量集計サーバ３から検針データ要求を受信していない場合（S210:NO）、検針データ制御部２９は、処理をS110に戻す。

S220:
検針データ制御部２９は、電力量計１に検針データを要求する。これにより、検針データ制御部２９は、電力量計１から所定時間分の検針データを受信する。

S230:
次に、検針データ制御部２９は、電力量計１から受信した検針データを電力量集計サーバ３の検針データ受信部４２に転送し、処理をS110に戻す。転送した検針データは、電力量集計サーバ３の検針データ集計部４３によって例えば世帯毎に集計される。

以上に第２実施形態を説明したが、上記実施形態は、以下の特徴を有する。

スマートメータ２は、バックアップ電源２０と、商用電源及びバックアップ電源２０からの電力供給で動作し、商用電源の規定周波数と同じ周波数を有する正弦波信号を出力する発振器２２と、を含む。スマートメータ２は、商用電源の電源電圧の位相と、正弦波信号の位相と、の間の位相差を定期的に算出する位相差算出部２４を含む。スマートメータ２は、位相差が変動したとき、商用電源からの電力供給で動作する電力量計１の周波数時計１０の時刻を補正する電力量計時刻補正部２８を含む。以上の構成によれば、電力量計の周波数時計の時刻が狂う要因が生じたことをいち早く検知し、周波数時計の時刻をいち早く補正することができる。

従って、電力量計１の検針データ制御部１２が信頼性の乏しい検針データを生成し続けることで電力量計１の記憶領域を無駄に消費してしまう問題を未然に防止できる。

また、電力量計時刻補正部２８は、位相差の絶対値が第１の閾値以上となったとき（S120:YES）、電力量計１の周波数時計１０の時刻を補正する。以上の構成によれば、電力量計１の周波数時計１０の時刻を補正する回数を抑制することができる。

なお、本実施形態では、スマートメータ２の起動時にスマートメータ２の発振器２２が出力する正弦波信号の位相が商用電源の電源電圧の位相と一致するように初期設定されている。従って、平時では上記の位相差はゼロとなり、商用電源の異常発生時では上記の位相差の絶対値がゼロよりも大きくなる。

しかし、上記の初期設定は省略することができる。即ち、スマートメータ２の起動時にスマートメータ２の発振器２２が出力する正弦波信号の位相が商用電源の電源電圧の位相と一致するように初期設定されない場合、平時では上記の位相差は一定の値となる。そして、商用電源の異常発生時では上記の位相差が増加したり減少したりする。従って、位相差の絶対値を第１の閾値と比較することに代えて、位相差の変動自体を監視すれば商用電源の異常発生を検出することができる。

また、スマートメータ２は、商用電源及びバックアップ電源からの電力供給で動作するＲＴＣ２１（リアルタイムクロック）を更に備える。RTC時刻補正部２７は、ＲＴＣ２１の時刻を用いて電力量計１の周波数時計１０の時刻を補正する。以上の構成によれば、スマートメータ２が電力量集計サーバ３と通信することなく、スマートメータ２が電力量計１の周波数時計１０の時刻を補正できる。

また、スマートメータ２は、電力量集計サーバ３（外部サーバ）から時刻データを取得する時刻データ取得部２６を更に備える。電力量計時刻補正部２８は、時刻データ取得部２６が取得した時刻データを用いて電力量計１の周波数時計１０の時刻を補正する。以上の構成によれば、スマートメータ２のＲＴＣ２１よりも高精度な電力量集計サーバ３の時刻データを用いて電力量計１の周波数時計１０の時刻を補正できる。なお、この場合、スマートメータ２のＲＴＣ２１は省略することができる。

また、時刻補正方法は、発振器２２から出力された商用電源の規定周波数と同じ周波数を有する正弦波信号の位相と、商用電源の電源電圧の位相と、の間の位相差を定期的に算出すること（S110）を含む。時刻補正方法は、位相差が変動したとき（S120:YES）、商用電源からの電力供給で動作する電力量計１の周波数時計１０の時刻を補正する（S200）。以上の方法によれば、電力量計の周波数時計の時刻が狂う要因が生じたことをいち早く検知し、周波数時計の時刻をいち早く補正することができる。

上述の例において、プログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（tangible storage medium）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、更に、ＣＤ−ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭを含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、更に、ＰＲＯＭ（Programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ（Erasable PROM）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（random access memory））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（transitory computer readable medium）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。

１００ スマートメータ
１０１ バックアップ電源
１０２ 発振器
１０３ 位相差算出部
１０４ 時刻補正部

Claims (7)

1. バックアップ電源と、
   商用電源及び前記バックアップ電源からの電力供給で動作し、前記商用電源の規定周波数と同じ周波数を有する正弦波信号を出力する発振器と、
   前記商用電源の電源電圧の位相と、前記正弦波信号の位相と、の間の位相差を定期的に算出する位相差算出部と、
   前記位相差が変動したとき、前記商用電源からの電力供給で動作する電力量計の周波数時計の時刻を補正する時刻補正部と、
   を含む、
   スマートメータ。
2. 請求項１に記載のスマートメータであって、
   前記時刻補正部は、前記位相差の絶対値が第１の閾値以上となったとき、前記電力量計の前記周波数時計の時刻を補正する、
   スマートメータ。
3. 請求項１又は２に記載のスマートメータであって、
   前記商用電源及び前記バックアップ電源からの電力供給で動作するリアルタイムクロックを更に備え、
   前記時刻補正部は、前記リアルタイムクロックの時刻を用いて前記電力量計の前記周波数時計の時刻を補正する、
   スマートメータ。
4. 請求項１又は２に記載のスマートメータであって、
   外部サーバから時刻データを取得する時刻データ取得部を更に備え、
   前記時刻補正部は、前記時刻データ取得部が取得した前記時刻データを用いて前記電力量計の前記周波数時計の時刻を補正する、
   スマートメータ。
5. 商用電源及びバックアップ電源からの電力供給で動作する発振器から出力された前記商用電源の規定周波数と同じ周波数を有する正弦波信号の位相と、前記商用電源の電源電圧の位相と、の間の位相差を定期的に算出し、
   前記位相差が変動したとき、前記商用電源からの電力供給で動作する電力量計の周波数時計の時刻を補正する、
   時刻補正方法。
6. 請求項５に記載の時刻補正方法であって、
   前記位相差の絶対値が第１の閾値以上となったとき、前記電力量計の前記周波数時計の時刻を補正する、
   時刻補正方法。
7. コンピュータに、請求項５又は６に記載の時刻補正方法を実行させるためのプログラム。

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