JP3964455B2 - 電力使用量計測装置及び電力管理システム - Google Patents

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は私設配電システムにおける需要家側に設置して課金の根拠となる個別の電気量の使用量を計測する電力量計測装置及び電力管理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
多くの一般家庭において電力は単相三線式で供給され、概ね100V（以下「基本電圧」と称する）と概ね200V（以下「倍電圧」と称する）を使用することができる。
ここで、「基本電圧」を概ね100V、「倍電圧」を概ね200Vとしたが、例を挙げるのみであり本発明において数値を限定するものではない。基本電圧と倍電圧は順に200Vと400Vなどでもよい。
【０００３】
（複数の使用電力量計測）
一台の電力量計によって需要家が使用する基本電圧および倍電圧の両方の電力使用量を計測することができれば、両方の電力量計を個別に設置することに比べて電力量計に要する設置の容積を削減することができ建造物の容積を有効に活用することができる。既存の発明には以下のようなものがある。
特許文献７（特許3159307）においては端末負荷ごとの電力使用量を監視する発明であり、ネットワークの接続はLANを挙げている。
特許文献８（特許3329335）においては複数の電流と電圧を入力して電力を計測することができる発明であり、ネットワークの接続は多回路を切り替えて計測するものであるものの、同時に計測することはできない。
特許文献９（特許3092618）、特許文献１０（特許3323469）、特許文献１１（特許3160532）などは一つの電力量計によって複数の電力を計測する特許であるものの、基本電圧と倍電圧の両方の電力使用量を一台の電力量計で測れるものではない。これらに対して特許文献２４（特許3339495）、特許文献２５（特開2003-222645）などの発明の一部分においては、一つの電力量計によって複数の負荷回路の消費電力を計測可能である。しかしホームセキュリティーや情報家電機器との連動、電力消費のピーク時に電力を遮断することなどはできない。
【０００４】
（遠隔検針）
需要家の電力などの使用量を検針員が個別に訪問し計測するのではなく、遠隔地から計測することは、人件費の節減や検針の正確を期すために、従来から望まれており発明も既に多く存在する。特許文献１（特開2001-266277）はPHSとCATV網を使った遠隔検針方法およびシステムに係わる発明である。特許文献２（特開2003-242582）はアナログ回路用とデジタル回路用の両方のインターフェースを備えたことを特徴とする遠隔電力量検針装置である。特許文献３（特開2000-286757）は自動検針システムにおける通信線として電力線搬送用通信装置に係わる発明である。
【０００５】
（時間帯別単価）
特許文献４（特開2004-233239）は遠隔検針の機能に加えて、電力消費の時間変化を考慮し例えば昼間と深夜との異なる時間帯別の電力料金を一つの電力量計で算出することができるものである。しかし該４件のいずれの発明においても一台の電力量計によって基本電圧と倍電圧の両方の電力使用量を同時に検針計測できるものではなく、基本電圧と倍電圧の電力使用量の交互表示をするものでもない。また、電力量計からの信号が何らかの事情により上位システムに送信されなかった際に上位システムから電力量計に信号要求信号を送信することもできない。
【０００６】
（遠隔制御による停止と開始）
需要家の電力使用料金の未払いあるいは居所からの退去などの場合に電力の供給を停止する際において、従来は作業員が需要家を訪れて電線の取り外し作業を行うなどの方法を取ってきている。しかし作業員による作業は人件費を要するものであるため、経費削減のためには遠隔で制御できることが望まれる。特許文献５（特許3088958）では遠隔地から無線で電力供給の開始と停止を行い、加えて給電状況を確認できるものである。特許文献６（特許3202005）においては検針端末とメインコンピューターをRS485通信回線やPHSなどで接続する方法を発明している。該発明においてはセンターに設置されたメインコンピューターが複数の電力量計を自動検針し、ピーク電力時に重要度に応じてオン・オフ要否を判断しながら遠隔制御を行う発明である。しかしオン・オフ要否の優先を付ける具体的な技術内容は明示されていない。
【０００７】
しかしこれらの従来技術によっては、需要家の電力使用に関して一台の電力量計によって基本電圧と倍電圧の両方の使用量を個別に計測できるものではない。また、一定期間内の電力使用量のあらかじめ決めておいた量を越えた使用をした際に電力の供給を停止あるいは制限することによって需要家に計画的な電力使用を促す機能をも、またこれら従来技術は機器の漏電やショートなど、安全上の理由による瞬間的な電力使用量が規定の値をこした場合に電力の供給を停止する機能を持ち合わせてもいない。さらにまたこれら従来技術は需要家の契約容量を変更する機能も持ち合わせていない。
【０００８】
（短時間値）
特許文献１２（特開2001-83182）は使用電力の積算値のみならず短時間値を計測することが可能であるものの、需要家の電力使用に関して遠隔計測はできず、また一台の電力量計によって基本電圧と倍電圧両方の使用量を個別に計測できるものではない。
【０００９】
（インターネット家電）
インターネット家電に関する発明は多数見られる。特許文献１３（特開200344691）は内蔵プログラムをネットワーク経由で書き換え、書き換え代金の回収を行うための発明、特許文献１４（特開2003-259463）はインターフェースの異なるインターネット家電機器同士の制御コマンドの対応付けを行うための発明、特許文献１５（特開2002-116923）はインターネット家電機器の不具合やユーザーの不満を吸い上げて分析するための発明などがある。しかし、インターネット家電に関するいずれの発明も電力量計が付いているものではない。
【００１０】
（ホームセキュリティーに電力量計の連動）
ホームセキュリティーに関する発明は多数あり、例えば特許文献１６（特開2000-251181）はPC制御のホームセキュリティーシステムを携帯電話経由で外部から制御するための発明、特許文献１７（特開2001-344411）は光ファイバーケーブルを経由して動画像配信を行なう発明、特許文献１８（特許2788910）は集合住宅におけるホームセキュリティーシステムに関する発明で感知器、監視装置、端末装置からなる発明、などである。しかし、いずれの発明も電力量計機能を持ち合わせているものではない。
【００１１】
（遠隔、時間帯別、遠隔地からの閲覧）
特許文献１から１８までに述べられてきた発明を下地としてさらに利便性を増した発明がある。特許文献１９（特開2005-164561）では、以上の多くの課題を解決し、遠隔地から電力使用量を計測し、時間帯別の料金設定、インターネット経由で使用量などを閲覧することなどを可能にしているものの、中間に災害や事故などの事情により通信インフラが途絶えた場合に使用電力量を記憶蓄積しておくための情報記憶手段を具備することはなくまた、基本電圧と倍電圧の両者を一台の電力量計で測定することはできず、電力量計から上位管理手段への情報送信は上位管理手段からの要求に応えるのみであり自ら送信するものではない。
【００１２】
（インターネット接続）
特許文献２０（特許3538154）はインターネットを介して電力等の使用量を計測し、また参照を可能にしている。しかし該発明においては、電力量計の固有のネットワークアドレスを付加している。すなわち動的に接続の都度にアドレスが変わるというものではなく、費用がかさむものである。
【００１３】
（上位手段からプログラムを受け入れ）
特許文献２１（特許3447622）においては電力量計にサーバーコンピューターを内蔵し、
エージェントプログラムを受け入れ、該エージェントプログラムは電力データをデータ集計センターに収集する。しかし該エージェントプログラムは電力使用量の測定の都度受け入れて作動するものであり、常駐して常に作動するものではない。
特許文献２２（特開2004-4084）は特許3447622の分割であり、
情報ネットワークを介して接続されたクライアントマシンから監視カメラなどの周辺機器の制御や作動状態などの感知を可能にしている。
【００１４】
（上位管理手段で電力料金を計算する）
特許文献２３（特開2004-233239）においては
時間帯ごとの電力使用量を計量し管理センターに設置される処理装置に伝送し、時間帯別の料金単価の設定を可能にする。しかし中間に長期にわたるデータの蓄積手段を有することはなく、また電力使用量が設定量を超えた場合に電力供給を遮断することもない。
【００１５】
（遠隔オン・オフ制御）
特許文献２４（特許3202005）においてはセンターに設置されたメインコンピューターが複数の電力量計を自動検針し、ピーク電力時に重要度に応じてオン・オフ要否を判断しながら遠隔制御を行う発明である。しかしオン・オフ要否の優先を付ける具体的な技術内容は明示されていない。
【００１６】
（遠隔検針）
【特許文献１】
特開2001-266277「遠隔検針方法およびそのシステム」
【特許文献２】
特開2003-242582「電力量遠隔検針装置」
【特許文献３】
特開2000-286757「自動検針システムのための電力線搬送用通信装置、電力搬送用通信システムおよび自動検針システム」（時間帯別単価）
【特許文献４】
特開2004-233239「電力遠隔検針方法及びそのシステム」（遠隔制御による停止と開始）
【特許文献５】
特許3088958「遠隔制御による電力需要家への給電管理方法」
【特許文献６】
特許3202005「電力用自動検針システム」（複数の使用電力量計測）
【特許文献７】
特許3159307「端末負荷の電力監視システム」
【特許文献８】
特許3329335「多回路形電力量計、多回路形電力量計、多回路形力率計、多回路形無効電力量計および多回路形無効電力量計」
【特許文献９】
特許3092618「多回路形電力量計、多回路形電力量計、多回路形力率計、多回路形無効電力量計、多回路形無効電力量計および多回路形計測器」
【特許文献１０】
特許3323469「多回路形電力量計」
【特許文献１１】
特許3160532「多回路形電力量計」（短時間値）
【特許文献１２】
特開2001-83182「平均電力量計測機能付き誘導型電力量計」（インターネット家電）
【特許文献１３】
特開200344691「家電品内蔵プログラム管理システム」
【特許文献１４】
特開2003-259463「情報家電制御装置」
【特許文献１５】
特開2002-116923「インターネットを用いた家電機器の不具合診断方法とそれに使用される家電機器」（ホームセキュリティーに電力量計の連動）
【特許文献１６】
特開2000-251181「ホームセキュリティーシステム」
【特許文献１７】
特開2001-344411「ホームセキュリティーをはじめ、介護、インターネット、地域情報、画像配信、等のサービスを地域密着型で総合的に提供する、中央監視・教育・業務委託の三位一体型を特徴としたビジネス」
【特許文献１８】
特許2788910「ホームセキュリティーシステム」（使用量の遠隔計測、時間帯別、遠隔地からの閲覧）
【特許文献１９】
特開2005-164561「電力計測方式」iPB
【特許文献２０】
特許3538154「電力等使用量計測課金システム及び電力等使用量計測課金方法」
【特許文献２１】
特許3447622「電力量計」
【特許文献２２】
特開2004-4084「電力量計」
【特許文献２３】
特開2004-233239「電力遠隔検針方式及びそのシステム」（複数の使用電力量計測）
【特許文献２４】
特許3339495「多回路型計測器」
【特許文献２５】
特開2003-222645「多回路型電力計測装置」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
前記の従来の技術によっては、一台の電力量計によって基本電圧と倍電圧の両方の電力使用量を同時に計測することはできないため、基本電圧と倍電圧両方の使用量を計測するためには２台別々の電力量計を要し、電力量計による設置場所をおよび配線による占有空間を要する。
【００１８】
また遠隔で電力使用量を計測できても契約容量の変更を行うことはできない。さらには、需要家の自己管理の目的においてあらかじめ設定した一定期間内の電力使用量を超えた場合において、電力の瞬間使用量が契約容量を越えた場合において、あるいは機器や配線の異常などに起因する安全上の理由のため瞬間使用量を超えた場合において、電力の供給を停止あるいは制限することができない。
【００１９】
またさらにはネットワーク接続されていても電力使用の現在や過去の様子を遠隔地において閲覧することもできない。使用電力を基本電圧と倍電圧それぞれを交互表示させることもできない。
【００２０】
需要家側に設置された電力量計から供給側に使用電力の状況を伝送する信号が何らかの事情により停止あるいは欠落した際に、供給側から需要家側に信号要求の信号を送ることもできない。
【００２１】
電力量計が汎用のインターフェースを具備しインターネット機能を持ったホームセキュリティーと連動することもできず、USBカメラを接続するなどによって室内状況を観察したりすることもない。インターネット家電機器及び窓や扉などの開閉の記録をインターフェースを経て取り込み、オンライン記録、ネットワーク伝送することもできず、需要家の警備状況や安否を知る手がかりとすることもできない。
【００２２】
またいずれの発明においてもOS（オペレーティングシステム）を搭載していないため、ネットワーク機能など各種の機能を搭載するためにはそのつどそのハードウェアごとに個別にすべての機能のプログラムを作成しなければならない。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明は上記の問題を解決する電力の計測手段および装置を提供するものである。
【００２４】
（１台で基本電圧と倍電圧両方の計測と課金）
本発明における電力の計測については、単相三線のうち、供給されるホット線の一方である正相のホット線とコールド線に流れる第一の電流iaおよび該線間にかかる第一の電圧v1、およびホット線の他方である逆相のホット線とコールド線に流れる第二の電流ibおよび該線間にかかる第二の電圧v2、および双方のホット線間の負荷に流れる第三の電流i3および該線間にかかる第三の電圧v3を計測し、第一の電流値iaから第三の電流値i3を減算し、該値と第一の電圧値v1との積から第一の電力w1＝（ia−i3）・v1を、および第二の電流値ibから第三の電流値i3を減算し、該値と第二の電圧値v2との積から第二の電力値w2＝（ib−i3）・v2を求め、両電力値の和から基本電力の総使用量w100＝w1＋w2＝（ia−i3）・v1＋（ib−i3）・v2を求め、第三の電流値i3と第三の電圧値v3の積により倍電圧単独の使用電力w200＝i3・v3を求めることができる。したがって一台の電力量計によって基本電圧および倍電圧の使用電力が計測でき、両電圧に応じた料金体系によって課金をすることができる。請求項に記載の正相のホット線はチップ相あるいはT相と、逆相のホット線はリング相あるいはR相と、同様にコールド線は中性線あるいはN相ともいう。前記の電流および電圧の計測は瞬時値であり、各瞬時値に単位刻み時間を積算することによって使用電力量が算出できる。
【００２５】
（CPUとメモリー）
本発明に係わる電力量計にはCPU、メモリー、入出力手段が搭載されていることによって、以下に説明するように、遠隔地からの検針すること、遠隔地からの契約容量の設定すること、遠隔地からの給電および配電の停止と開始すること、計測された電力量および電力料金などの数値を従来の電力量計に見られるようなパルスのカウント数ではなく数値である電文でアップロード送信すること、ホームセキュリティーなどの周辺機器の制御することや課金体系の異なる基本電圧と倍電圧の電力使用についてそれぞれの料金体系で計算をして電力料金を計算することなどができる。
なお本明細書においてCPUおよびメモリーなどを含んだいわゆるコンピューターあるいは演算手段については単に中央処理装置あるいはCPUと記載することとする。本明細書におけるCPUの果たす機能は制御、演算、記憶、入出力である。中央処理ではなくとも分散処理であってもかまわない。例を示すのみであり本発明において限定するものではない。
【００２６】
本発明に係わる電力量計は記憶手段および計時手段を具備し、前記の計測法によって計測された電力使用量は標準時刻と共に記憶される。
また該記憶手段はあらかじめ基本電圧及び倍電圧それぞれにつき個別に、かつ時刻帯ごとに異なった電力使用量単価を個別に、記憶しておき該電力量計において電力使用料金を計算し記憶してもよい。
また該計時手段は標準時刻取得手段を兼備し、広域通信網を介して標準時刻を受信し、時刻のずれの補正を修正する手段を具備してもよい。
【００２７】
（遠隔検針）
各需要家の使用電力量を計測するために、需要家に設置する電力使用量の計量のためには電力供給事業者の電力管理設備と需要家側に設置された電力量計の間を通信手段により結合し、電力使用量の情報を随時収集可能な構成とする。これによって配電事業者には検針員を需要家に巡回させることなく電力使用量の集計を行うことが可能になる。同時に遠隔検針ができることにより次のような利点がある。従来のように検針員が巡回して検針するために電力量計は室外に設置されることが常である。しかし、不審者が電力量計の動きを見て需要家の在非を知る手がかりとし、空き巣窃盗などに使われることがある。本発明に係わる電力量計では室内に設置することができるため該不審者に該需要家の在否を知られることを防ぐことができる。
【００２８】
（電力供給側と需要家側電力量計との接続方式）
電力供給側である電力会社の管理設備と使用者である需要家側に設置される電力量計を接続する通信手段にはインターネットを使用することにより、供給側から需要家側の電力量計への電力供給停止および開始などの制御、電力使用量の信号送信要求、電力量計からホームセキュリティー機器などの接続と制御、インターネット経由で需要家およびその関係者などである第三者から電力使用状況を閲覧することができる。インターネット接続の際には暗号化による不可視化やパスワード保護による無断アクセス禁止機能などを併設することによりプライバシーやデータ改変からの保護を行うことができる。需要家が電力の経時的な使用量を閲覧できることにより自己の電力使用の傾向や特徴を把握することができるようになり、電力の削減の工夫を立案する手助けとなることができる。
【００２９】
（契約容量の変更）
電量供給の配線をあらかじめ大容量の配線で需要家に配線しておき、契約容量の設定を供給側からダウンロード送信して設定することによって、作業員を需要家側に派遣し配線工事を行うことなしに、契約容量の変更を行うことができる。需要家にとって例えば、夏の２ヶ月の間のみ契約容量を増やし秋にはまた戻す、というようなことが容易にかつ速やかに実現できるという利点が挙げられる。
【００３０】
（ブレーカー機能）
本発明に係わる電力量計には上位管理手段からの制御で給電する電力ラインの投入遮断手段（開閉器、NFB、ブレーカーなど）を制御させることが可能である。
例えばマンションなどの区域内の電力使用量ピーク値を抑制したい際に、給電側と需要者間においてあらかじめ例えば、真夏の正午過ぎや真冬の朝などのピーク消費時には給電を一部停止する代わりに該給電についての電気料金は安価に供給する、という了承と契約をしておき、区域内の電力消費がピーク時に上位管理手段の制御で給電を停止させる場合、あるいは、需要者の料金不払い、退去などの理由によって給電を停止する場合、などの際に活用される。電力の短時間における使用量が契約容量を越えた場合には、通常のブレーカーを使用することで機能を果たすことができるものの、該電力量計とは上位管理手段によって遠隔地からの制御あるいは該電力量計に内蔵のCPUの条件判断と制御によって、電力供給を停止することも可能である。
再開も同様に遠隔からの操作で可能であるが、安全上の理由などにより必要に応じて作業員が手作業で行うことも可能である。電力の短時間における使用量が、配線の漏電、機器の短絡などの不調などにより、あらかじめ設定された値よりも大きな値を示した場合、電力量計に具備されたCPUの判断あるいは上位管理手段からの信号により、電力供給を停止させることが可能である。再開も同様に遠隔からの操作で可能であるが、安全上の理由などにより必要に応じて作業員が手作業で行うことも可能である。瞬間の電力使用量を計測する時間は例えばあらかじめ設定しておいた0.1秒以上のデータ採取刻み時間ごとに、より望ましくは0.2から0.5秒ごとの時間ごとにさせる。計測の頻度が細かいほど漏電時の安全性を高めることが可能であるが、反面、計測データ量が多くなり記憶のための容量を要求する。
【００３１】
（給電の停止と開始を遠隔制御する機能）
電力供給側から電力量計を遠隔制御することができるため、需要家があらかじめ設定した期間内の電力使用量あるいは契約容量の上限を超過した場合に、供給側からの信号により電力供給を遠隔で停止させることが可能である。また地域内の電力供給量の制限がある場合、たとえば真夏の正午過ぎなどにおいて電力の消費がピークになる時間帯において、電力の供給を計画的に削減する必要が生じた場合にあらかじめの了承と契約に基づいて、供給側からの制御で特定の需要家の供給電力を停止あるいは削減の制御を行うことが可能である。同様に、一定期間内の使用量の上限を設けておき、該上限量を超えた場合に電力供給を停止するという契約を結ぶことも可能になる。同時に火災や需要家が料金未払いなどの事情の際に、供給側からインターネット経由による指令により需要家への電力供給を停止することが可能である。
【００３２】
（時間区分）
昼間と深夜に加えて例えば午後のピーク時間帯の単価を変えるなどが考えられる。料金体系に新たに甲区および乙区のような区分を設け、甲区においては従来どおりの電力を提供するのに対して、乙区に関しては電力量の単価を安くする代わりに、夏の正午過ぎにおける電力使用量のピーク時などに、需要家の位置する区域（たとえば地区あるいはマンションなど）内の電力使用量が過大になった際に供給側からの指令により需要家への電力供給量を削減あるいは停止するような設定を施すことを認める契約をすることが可能である。需要家にとっては平常時には安価に電力を使用することができ、供給側にとってはピーク電力量を抑制することにより発電所の規模を過大にすることを要さず、また地球規模の視点から見て省エネルギーや省資源の観点からも好ましいことである。該区分設定は上位管理手段から本発明に係わる電力量計にダウンロード送信され、該電力量計内蔵の記憶手段に記憶される。
【００３３】
（遠隔閲覧）
電力の経時的な使用状況に関しては電力量計に具備したCPUにより電力供給側に一定時間ごとにアップロード送信させることにより短時間における電力使用状況を遠隔地にて把握することが可能になり、例えば、電力使用量の挙動により独居老人の安否を遠隔地にいる親戚などが知る手がかりとする、需要家が自らの電力の使用状況を知ることによって無駄を知り計画的な電力利用を促進する、あるいは留守宅の漏電の発見するなどを行うことができる。もう少し具体的に述べると、電力量計のデータを上位管理手段にアップロード送信し、該管理手段にデータを蓄積しておき、該蓄積データをユーザーIDとパスワード、あるいは暗号と復号のような情報保護手段を設けたうえで、インターネット経由で閲覧できるようにする。
【００３４】
（短時間値）
また使用電力量データをメモリー容量によってあらかじめ設定しておいた31日以上の電力量記憶保持期間、例えば35日より望ましくは65日以上に渡って、10分から2時間の間の任意の電力積算時間、例えば30分おきの電力使用量の記録を保持させておくことができる。電力量計が記憶を保持する必要性は何らかの事情で該電力量計から上位管理手段への電力使用量の情報送信が不能になった場合でも、電力使用量を記録しておくための機能である。
31日という日数は電力供給業者が需要家に対して料金の請求を行う期間である一ヶ月の最長の日数である。65日という日数は多くの場合に月に一度の検針日から次の検針日の間のある時に何らかの事情で該電力量計から上位管理手段への電力使用量の情報送信が不能になり修復までに数日を要した際にも丸一ヶ月分の電力使用情報を記憶保持しておくことができるメモリー容量である。
記憶容量はより大きくてもかまわないが、メモリー容量を要求し、電力量計の製造費用及び作動時に不要なメモリー領域の確保を要求すると言うことにつながるものの、電力使用量の保持による利点とのかねあいであり、本発明において妨げるものではない。
また内蔵の制御プログラムにより、自己チェック機能、定期点検機能を持ち合わせることが可能である。またLEDなどの表示パネルに使用電力量の閲覧機能を実現することができる。例えば表示切り替えスイッチを押下することによりトグル式に順次、総使用量、基本電圧使用量、倍電圧使用量の循環で表示させることができる。またいずれの表示状態であっても一定時間の経過後には総使用量の表示に戻るように設定しておくこと、あるいはコマンドによって時刻帯別や季節別などの各使用量を表示することが可能である。同様に電力が供給状態であるか遮断状態であるかの表示を行うことが可能である。
【００３５】
この際に、何らかの事情により需要家側から供給側に信号が伝送されなくなった場合、需要家側に設置された電力量計に信号要求信号（ポーリング信号）を送出することが可能である。また伝送する電力使用量は従来の電力量計に見られるようなパルス数ではなく数値である電文で送ることが可能である。送信される電文はセキュリティーやデータ転送エラー防止のために暗号化されてもよく、例えば電力量計で暗号化されて送信され、受信する外部計測管理装置において復号化されるなどでもよい。ここで本明細書において電文とは電力使用量などを電力量計から上位管理手段に送信する文字の列のことであり、例えば、電力量計の番号（IPアドレス）、時刻、単位時間（30分など）、電圧（基本電圧か倍電圧か）、使用電力量、区切り記号、などのような形態をとる。
【００３６】
また使用電力量データをメモリー容量によってあらかじめ設定しておいた例えば35日あるいは65日に渡って、例えば30分おきの電力使用量の記録を保持させておくことができる。また内蔵の制御プログラムにより、自己チェック機能、定期点検機能を持ち合わせることが可能である。またLEDなどの表示パネルに使用電力量の閲覧機能を実現することができる。例えばボタンを押下することによりトグル式に順次、総使用量、基本電圧使用量、倍電圧使用量の循環で表示させることができる。加えて、対応する電力料金をも表示できるように設定することも可能である。またいずれの表示状態であっても一定時間の経過後には総使用量の表示に戻るように設定しておくことが可能である。同様に電力が供給状態であるか遮断状態であるかの表示を行うことが可能である。
【００３７】
（複数のインターフェース）
電力量計にはNIC、RS485、RS232C、PLC、IEEE802などの無線LAN、データ変調などの無線通信、漏電遮断ブレーカー機能用のデータバス、USBなど複数のインターフェースを具備していることによって、各種の機能を実現するために各種の周辺機器との接続が可能になる。例えば、ガス漏れ感知器、火災報知器、過熱感知器、漏水検知器、衝撃検知器、赤外線侵入感知器などの各種のセンサー、雨戸やシャッターの開閉制御、ガスや電子レンジなどの停止手段などである。またインターフェイスの規格が本発明に関わる電力量計の独自の規格のみならず汎用の規格をも具備するすることによって、該電力量計向けに専ら開発されたのではない汎用の機器、例えばUSB式のCCDカメラや、冷蔵庫、エアコン、電子レンジ、テレビ、留守番電話などの情報家電などとの接続が可能になる。前記周辺機器は例を挙げるのみであり本発明により限定するものではない。
【００３８】
（ホームセキュリティー支援）
需要家側に設けた開閉器（NFBなど）の動作と状態の制御、火炎検知器、煙検知器、漏電検知器、ガス漏れ検知器などと連携して電力を停止させるなどの安全対策と異例時の適切な操作を支援することで安全性を向上することができる。例えばUSBカメラ付きマイクの接続などを行うことによって室内の監視を連動させることも、また扉、ブラインド、カーテン、換気扇、通風孔などの開閉の制御などを行うことも可能である。
【００３９】
（OSの利用）
ASICやDSPなどによって機能を満たす部品を開発するとなると開発の初期費用及び設計期間がかかるのに対して、本発明においてはLinux、TRON、windowsCE、あるいは独自のOSなど、OSを活用することによって、プログラムを開発するのみで実現できるので時間および工程を削減することが可能である。
【００４０】
電力量計に内蔵される投入遮断制御あるいは演算プログラムを新しい版にアップグレードする際、あるいは例えばIP addressをv4からv6に改変する際、OS自体を更新する際にも、ASICやDSPの場合にはプログラムの機能更新の際には部品自体を交換しなければならないのに対して、本電力量計においてはコンピューターが搭載されていることにより、ネットワーク経由でインストールすることができ、プログラムやIP addressの改変のために作業員を電力量計設置場所まで派遣する必要を削減することが可能である。PLDやFPGAなど、プログラム可能なハードウェアを使用してもかまわない。ここでIPv4とIPv6の改変も幅広く「OSの更新」と称することとする。
【００４１】
（電力量計部とインターフェース部の分離）
電力量計部とインターフェース部が別々の個体であることにより、機器のメンテナンスや交換の際に無駄を削減することが可能である。ただし一体であってもよい。
【００４２】
（ダイナミック・ローカル・アドレスの使用）
またさらに各住戸すなわち各電力量計に振るIP Addressについて、個々の電力量計にグローバルなスタティック・アドレスを割り当てることは需要家の数のIP Addressが必要となり高価になるので、本発明においては代わりにダイナミック・ローカル・アドレスを使用することを可能にしている。すなわち外部の管理センターにある上位管理手段において、電力量計の数より少ない数のIP Addressを保持しておき、個々の電力量計が通信の都度に該電力量計にIP Addressを割り当てる。上位管理装置（DHCPサーバーに相当する）に管理テーブルを設け、どの電力量計（DHCPクライアントに相当する）がどのIPアドレスに対応しているかの管理をさせ、またその際に、管理テーブルの書き換えをソフト上でかつ双方向通信で行えることによってIP Addressが変更になっても該IP Addressがどの需要家のアドレスであるかの特定を可能にすることを特徴としている。電子レンジや冷蔵庫のようなインターネット情報家電の場合には通常個別にスタティック・アドレスが割り当てられているのに対して、本発明に係わる電力量計の場合には、あたかも、ルーター機能を持った電力量計であるかのように動的にIP Addressを付与される。該電力量計が使用電力量のデータを送受信するには、従来の電力量計のようにパルスで使用量を計量するのではないため常時接続されている必要はない。したがって、上位管理手段が確保しておくIP Address数は少数で済む。一つの例では複数の需要家群である一棟のマンション情報管理室に一つのIP Addressを一時的に付与し、各電力量計に巡回で該addressを付与し各需要家の電力使用量データを累積記憶して収集することも可能である。電力量計に処理機能が具備され自ら使用電力量を計算し、配電遮断の条件判断を下す場合には、上位管理手段に情報を送信する頻度を減らすことができ、該場合には接続時間はとりわけ短くなる。極端な例としては単一のIP Addressのみを上位管理手段が確保して、そのIP Addressを動的に複数の電力量計に割り当てて、上位管理手段が接続してもよい。このようなことができるのはデータを記憶する手段が電力量計にあるからである。またパルスではなく情報量を圧縮した数字、電文で送信するようにして接続時間を短縮できる。その場合にも電力量計に処理機能があることが必要である。
【００４３】
（同一ネットワーク区域内でデータを保持）
本発明においては、また、各住戸の使用電力量を直接外部の管理センターにある計測管理装置に送る前に、あえて、住戸のあるマンションあるいは地区内に集合住宅内ローカルネットワークを構築し管理室などの下位管理手段を設け、該下位管理手段にデータを一時蓄積保持することによって、地震などの災害によって通信インフラが途絶えた環境下でも、収集データを保持させまた新たなデータを計測蓄積させることができるようにすることも可能である。各住戸につき基本電圧の正相及び逆相及び倍電圧について、30分おきの電力使用データを例えば２ヶ月間以上の期間に渡って保持できるようにする。該下位管理手段は外部の通信インフラすなわち広域ネットワークの情報伝送機能が正常に働いているかどうかの監視手段、ローカルネットワークが非常時に独自で動作できるための非常電源、広域ネットワークが途絶えた際に電源を非常電源に切り替え、電力使用量計測装置の記憶手段の記憶情報をローカルネットワークを介して非常時バックアップ記憶手段に転送し記憶させる。
【発明の効果】
［００４４］ 請求の範囲第１項〜第１１項に記載した発明によれば、設置容積が極めて小さい一台の電力量計により料金体系の異なる基本の電圧の電力使用量と基本の電圧の概ね二倍の電圧（倍電圧）の電力使用量の両方を個別に計測することができる。
また、１００Ｖについても正相及び逆相それぞれの使用電力が個別に得られるので、例えばどの系統あるいはどの機器の消費電力が多いのかを知る際、あるいは漏電や機器の不調を知る手がかり、正相及び逆相の消費に偏りがないか否かを知るなど、に役立てることもできる。
請求項１〜１１に記載の発明で得られる上記共通の効果に加え、各請求項に記載した発明によれば次の効果を得ることができる。
請求の範囲第２項に記載した発明によれば、基本電圧に関わる処理と、倍電圧に関わる処理とを分けて行っているので、処理を短時間に行うことができるとともに、たとえば基本電圧に関わる処理を行っているＣＰＵが故障等により作動不能となったときにも、倍電圧に関わる処理を継続して行うことができる。
請求の範囲第３項に記載した発明によれば、基本電圧と倍電圧のそれぞれに対応する電力使用料金を時間帯毎に算出することができる。
請求の範囲第４項に記載した発明によれば、基本電圧と倍電圧のそれぞれに対応する電力使用料金を季節毎に算出することができる。
請求の範囲第５項に記載した発明によれば、基本電圧と倍電圧のそれぞれに対応する電力使用料金を時間帯毎に算出することができる。
請求の範囲第６項に記載した発明によれば、基本電圧と倍電圧のそれぞれに対応する電力使用料金を季節毎に算出することができる。
請求の範囲第７項に記載した発明によれば、設置容積が極めて小さい一台の電力量計により料金体系の異なる基本の電圧の電力使用量と基本の電圧の概ね二倍の電圧（倍電圧）の電力使用量の両方を個別に計測することができる。
請求の範囲第８項に記載した発明によれば、基本電圧に関わる処理と、倍電圧に関わる処理とを分けて行っているので、処理を短時間に行うことができるとともに、たとえば基本電圧に関わる処理を行っているＣＰＵが故障等により作動不能となったときにも、倍電圧に関わる処理を継続して行うことができる。
請求の範囲第９，１０項に記載した発明によれば、上位管理手段に向けて定期的に電文を送信しているので、上位管理手段との接続時間を短縮することができる。
請求の範囲第１１項に記載した発明によれば、契約容量の設定を遠隔地から行うことができる。
【図面の簡単な説明】
［００４５］
［図１］総電力量計と一電圧単独電力量部の正面図及び接続図。
［図２］総電力量計のブロック図。
［図３］一電圧単独電力量部のブロック図。
［図４］電力量管理システムの概念図。
［図５］使用電力量計測の概念図。
［図６］ＣＰＵ−１の電力計算フロー。
［図７］ＣＰＵ−１の機能。
［図８］基本電圧及び倍電圧の使用電力の計算フロー。
［図９］ＣＰＵ−２の電力計算フロー。
［図１０］ＣＰＵ−２の機能。
［図１１］図１に掲げる電力量計の側面図。
【符号の説明】
【００４６】
１２：変電装置
１３：集合住宅
１４：居住者の住居区画
１６：電力計測制御機器
２１：電力計測機器
２２：計測通信線（ローカルネットワーク）
２３：計測管理装置（下位管理手段）
２５：インターネット（広域ネットワーク）
２６：電力量計測装置
２７：非優先の（低品質の）１００Ｖ給電ラインのライン最上流での遠隔遮断手段
３１：遮断の優先順位の低い１００Ｖ給電ライン
３２：遮断の優先順位の高い１００Ｖ給電ライン
３３：２００Ｖ給電ライン
９０：電力会社または特定規模電気事業者（ＰＰＳ:Power Producer and Supplier）
９１：高圧・特別高圧送電線
１０１：電力供給側からのホット線（正相）
１０２：電力供給側からのコールド線
１０３：電力供給側からのホット線（逆相）
１０４：総電力量計と個別電力量計を接続するホット線（正相）
１０５：総電力量計と個別電力量計を接続するコールド線
１０６：総電力量計と個別電力量計を接続するホット線（逆相）
１０７：電力量表示パネル、
１１０：データバス接続線、
１１７：個別電力量計から負荷へ接続するホット線（正相）；基本電圧用
１１８：個別電力量計から負荷へ接続するコールド線；基本電圧用
１１９：個別電力量計から負荷へ接続するホット線（逆相）；基本電圧用
１２０：個別電力量計から負荷へ接続するホット線（正相）；倍電圧用
１２１：個別電力量計から負荷へ接続するホット線（逆相）；倍電圧用
１４１：動作確認表示LEDパネル
１４２：料金未払い表示LEDパネル
１４３：オーバー負荷表示LEDパネル
１５１：総電力量計
１５２：周辺機器制御機能付き個別電力量計
１７０：表示切り替えスイッチ
２０８：電源の入り口
２０９：データバス（RS232Cなど）
２１０：データバス（RS232Cなど）
３０８：データバス（RS232Cなど）
３０９：データバス（RS232Cなど）
３１０：電源の送り口
３１２：ブレーカー接続口
３１３：データバス（LANなど）
３１４：データバス（RJ485など）
３１５：データバス（RS232Cなど）
３１６：データバス（USBなど）
１６０：２００Ｖ系の負荷
100V：基本電圧
200V：倍電圧
Ｂ：２００Ｖの配電ラインの遠隔遮断手段
ＢＸ：２００Ｖの給電ラインの遠隔遮断手段
ＣＸ：３１の給電ラインの遠隔遮断手段
ＤＸ：３２の給電ラインの遠隔遮断手段
Ｃ（１）：３１から給電してＪ（１）へ配電するラインの遠隔遮断手段
Ｃ（２）：３１から給電してＪ（２）へ配電するラインの遠隔遮断手段
Ｃ（３）：３１から給電してＪ（３）へ配電するラインの遠隔遮断手段
Ｃ（Ｎ−１）：３１から給電してＪ（Ｎ−１）へ配電するラインの遠隔遮断手段
Ｃ（Ｎ）：３１から給電してＪ（Ｎ）へ配電するラインの遠隔遮断手段
Ｄ（１）：３２から給電してＫ（１）へ配電するラインの遠隔遮断手段
Ｄ（２）：３２から給電してＫ（２）へ配電するラインの遠隔遮断手段
Ｄ（３）：３２から給電してＫ（３）へ配電するラインの遠隔遮断手段
Ｄ（Ｎ−１）：３２から給電してＫ（Ｎ−１）へ配電するラインの遠隔遮断手段
Ｄ（Ｎ）：３２から給電してＫ（Ｎ）へ配電するラインの遠隔遮断手段
Ｊ（１）：第一優先の電気機器
Ｊ（２）：第二優先の電気機器
Ｊ（３）：第三優先の電気機器
Ｊ（Ｎ−１）：第Ｎ−１優先の電気機器
Ｊ（Ｎ）：第Ｎ優先の電気機器（優先順位が最下位である電気機器）
Ｋ（１）：第一優先の電気機器
Ｋ（２）：第二優先の電気機器
Ｋ（３）：第三優先の電気機器
Ｋ（Ｎ−１）：第Ｎ−１優先の電気機器
Ｋ（Ｎ）：第Ｎ優先の電気機器（優先順位が最下位である電気機器）
ＡＤＣ−１：アナログデジタル変換機（正相基本電圧の電流電圧計測用）
ＡＤＣ−２：アナログデジタル変換機（逆相基本電圧の電流電圧計測用）
ＡＤＣ−３：アナログデジタル変換機（倍電圧の電流電圧計測用）
ＣＰＵ−１：総電力量計測用中央演算ユニット
ＣＰＵ−２：倍電圧負荷単独の電力計測用および電力供給制御用中央演算ユニット
ＣＴ１：電流変換機（正相基本電圧の電流計測用）
ＣＴ２：電流変換機（逆相基本電圧の電流計測用）
ＣＴ３：電流変換機（倍電圧負荷単独の電流計測用）
Ｌ：リミット
Ｍ：電力供給遮断用モーター
Ｎ：コールド線
Ｒ：ホット線逆相（リング相）
Ｔ：ホット線正相（チップ相）
ＲＢ：配電（給電）ラインを遠隔遮断する遠隔遮断手段
ＲＢＸ：ＲＢに遠隔遮断信号およびＲＢの状態信号（接続中か遮断中か）の送受信ライン
ＶＰ１：電位差計測器（正相基本電圧の電圧計測用）
ＶＰ２：電位差計測器（逆相基本電圧の電圧計測用）
ＶＰ３：電位差計測器（基本電圧負荷単独の電圧計測用）
【発明を実施するための最良の形態】
【００４７】
（実施の形態１）
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。
【００４８】
図４に本発明に係わる電力量計を使用する系の全貌を示す。電力が電力会社あるいは私設発電所などから、一般家庭、工場、テナント商業ビルなどに配電網９１を経て供給される。例えばマンション１３のような集合住宅やテナントビルなどにおいてはキュービクルなどの変電装置１２で電力を受け、各室あるいは各テナントなどの需要家１４に私設単相三線式配電網３１，３２，３３を経て分配供給する。図では３１，３２，３３は各二本、計６本の線となって表記されているが後で図５に示すように、三線から各二本をとって配線されているものである。総電力量計測機２６において該マンション１３などにおける総電力使用量を計測する。電力供給会社は大口利用者としてのマンション自治会１３などに総電力使用量に基づいて電力料金を請求し、マンション自治会１３は各室の需要家１４に各室の使用量に基づいて個別に料金請求する。各室需要家１４に電力は単相三線式配電３１，３２，３３にて供給され、基本電圧（一例として概ね100V）の供給３１，３２および倍電圧（概ね200V）３３の供給がなされる。需要家１４の電力使用量は本発明に係わる電力量計１６のうちの計測部２１において電圧および電流が時刻ごとに計測される。計測された使用電力量はローカルネットワーク通信線２２を経て、下位管理手段２３に伝達される。計測された電流値、電圧値、電力量値などはあらかじめ設定しておいた時間間隔、例えば0.2秒あるいは0.5秒などごとに、電文で送信される。下位管理手段２３において各需要家の電力使用量が集計され、マンション自治会は各戸需要家１４に料金を請求する。マンション自治会は大口利用者として安価な単価で電力供給を受け、それを各戸需要家１４に配分するため各戸需要家１４は個別に電力契約をするよりも安価な電力供給を受けることができる。マンション自治会に設置された下位管理手段２３はインターネットなどの広域ネットワーク２５を経て、電力供給側の管理システム４３に伝送され、電力供給会社は電力総使用量に基づいてマンション自治会に電力料金を請求する。また需要家は室外に設置された表示端末４４からも広域ネットワーク２５を経て自分の電力使用状況を閲覧することが可能である。表示端末はインターネットに接続されたパーソナルコンピューターなどを挙げることができ、閲覧場所は例えば勤務先、旅先、出張先、知人宅、ネットカフェなどから有線あるいは無線のインターネット経由、あるいは移動中の鉄道、自動車、タクシー、救急車の中などから無線インターネット経由からでもよい。
【００４９】
管理システム４３は例えば次のような判断と制御を行う。夏の正午過ぎなど需要家群１３の電力使用量が増えた際にピーク電力を抑制したいとする。管理システム４３は下位管理手段２３において需要家群１３における使用量を計測し把握し電力使用量が多いと判断した場合に、給電遮断手段DXを作動させて100Vの一系統への電力供給を遮断する。需要家１４に対してはあらかじめピーク電力時などに優先的に遮断されるかわりに電力単価が安価であることを承認するという契約を結んでおくのである。同様に、需要家群１３の給電系統を遮断する代わりに、個々の需要家１４において、特定の配電系統を遮断するようにしてもよい。ここで、ＢＸが２００Ｖの給電ラインの遠隔遮断手段、ＣＸが100Vの一方の給電ラインの遠隔遮断手段、ＤＸが100Vのもう一方の給電ラインの遠隔遮断手段、である。一電力需要者区画内の複数の配電ラインをも遠隔地の管理拠点から遠隔操作で個別に遮断する手段（B、Ｃ（１）からＣ（Ｎ）およびＤ（１）からＤ（Ｎ））を記載しているが、これらも取捨選択的に採用してよい。
また、Ｊ（１）は第一優先の電気機器、Ｊ（２）は第二優先の電気機器、Ｊ（３）は第三優先の電気機器、Ｊ（Ｎ−１）は第Ｎ−１優先の電気機器、Ｊ（Ｎ）は第Ｎ優先の電気機器（優先順位が最下位である電気機器）、K（１）は第一優先の電気機器、K（２）は第二優先の電気機器、K（３）は第三優先の電気機器、K（Ｎ−１）は第Ｎ−１優先の電気機器、K（Ｎ）は第Ｎ優先の電気機器（優先順位が最下位である電気機器）である。
【００５０】
図１には本発明に係わる電力量計の外観と接続関係を示す。図１においては上部が総電力量計部１５１、下部が周辺機器の制御機能の付いた基本電圧あるいは倍電圧単独の一電圧単独電力量計部１５２、と二点組の形態をしている。が、該形態は本発明において限定するものではなく一体型であっても必要に応じてより多くの個体からなってもよい。本発明に関わる電力量計の形状は市場に多く流布されている従来の型と同等であれば、電力量計の置き換えの際には新たな工事や設計を行う必要がないために便利である。
【００５１】
電力量計１５１に単相三線の配線からホット線の一方である正相１０１、コールド線（N相）１０２、ホット線のもう一方である逆相１０３の三本で入力される。総電力量計１５１から一電圧単独電力量計部１５２へ電力のホット線およびコールド線の供給線（１０１，１０２，１０３に順に対応する１０４，１０５，１０６）がある。総電力量表示パネル１０７は基本電圧、倍電圧、および両電圧の合わさった使用量が表示されるパネルである。対応する料金を表示できるようにしてもよい。
【００５２】
表示パネル１４１，１４２，１４３は順に本発明に係わる電力量計が作動していることを示す「動作確認LED」、たとえば需要家が料金を未払いであって電力の供給を停止している際に表示する「料金未払いLED」、漏電などの際にブレーカーが作動して電力供給を停止している際に表示する「オーバー負荷LED」などである。該表示パネルの内容及び数は例を示すに過ぎず本発明において限定するものではない。該表示はCPU内蔵の制御プログラムにより、あるいはローカルネットワーク２２経由で上位管理手段４３から操作を行う。ブレーカーは本発明に係わる電力量計のCPUから操作を行うことができ、同時に従来と同様に人手によって切断、再入、作動確認などを行うことができる。再投入に関しては、オーバー負荷によって電力供給が遮断された場合には安全確認のために人手で行うのが一般的であるが、上位管理手段４３から遠隔操作することも可能である。該機能は例を示すに過ぎず本発明において限定するものではない。電力の供給線１１７，１１８，１１９は基本電圧一例では100Vを、電力供給線１２０，１２１は倍電圧一例では200Vを、家庭内などの負荷に供給する。それぞれの供給を各一系列としたが例を挙げるのみでありその数を限定するものではない。
【００５３】
総電力量計１５１内部にはCPUを持ち、電力量の計測と表示、周辺機器との通信および制御機能の付いた基本電圧あるいは倍電圧の一電圧単独の電力量計部１５２との信号の送受信を行う。一電圧単独電力量計部１５２との信号の送受信を行うために接続１１０されている。また例えばRS232Cなどの汎用バスをも備えていて、検針員や作業員などがパーソナルコンピューターなどの機器を接続して、データやプログラムの読み書きに活用することなどができる。バスはRS232Cとしたが、例を挙げるに過ぎず本発明においてその種類及び数を限定するものではない。RS232Cバスを複数持てば、例えば一つのRS232Cバスにて電力使用量の信号を例えば0.2秒から0.5秒などの間のあらかじめ設定しておいた一定の時間間隔にて連続出力させておく。何らかの事情により信号が送られなかった際に電力量計などから信号要求信号（ポーリング信号）を受けるためにもう一つのRS232Cバスが使用される例などがある。
【００５４】
またRS232CバスとRS485バスなどを備えていて例えば検針員や作業員などがパーソナルコンピューターなどの機器を接続して、データやプログラムの読み書きに活用してもよい。ブレーカーを接続してもよい。USBなどのバスを用いて外部の監視カメラ、各種ホームセキュリティー機器などと通信してもよい。
【００５５】
電力を配電する配線は基本電圧用（例として100V）用としてT相１１７，N相１１８，R相１１９、倍電圧用（例として200V）としてT相１２０，R相１２１として、各１組の例を示しているが、基本電圧と倍電圧の一方あるいは双方とも複数組としてもよい。前記の料金区分を甲区及び乙区のように分け、一方（例えば甲区）は漏電や未払いなどの異常時を除いて常に電力を供給しておき、他方（例えば乙区）は夏の午後などのピーク電力消費時に、たとえば地域内あるいはマンション内などの区域内の電力消費量が過多になった際に契約において遮断を許可しておいた際に遮断される区分である。図４におけるふたつの100V系統３１と３２はその一例である。
【００５６】
RJ45などのNICバスなどを経てインターネットに接続する。需要家（個人あるいは法人を問わない）自らあるいは家族などの関係者が遠隔地から電力の使用状況を閲覧する際、また供給業者が内蔵プログラムを書き換える際などに活用される。
【００５７】
PHSのトランシーバー機能などのような信号の無線送受信規格を内部に具備させて用いて、信号の送受信、機器との接続、インターネット接続などを行ってもよい。ここに示したバスの形状、規格、用途、数量などは例を挙げるに過ぎず本発明において限定するものではない。
【００５８】
またさらにマンションの近隣どうしなどに設置されている複数の本発明に係わる電力量計を相互に接続する際には、有線ではなくて無線であってもかまわない。とりわけ無線接続の際にはIDとパスワード、あるいは暗号と復号による情報保護の手段を設けることが望ましい。また無線接続の場合にはデイジーチェーン様にネットワーク接続することによって、地域内のネットワークを送信電波の極めて弱い小型軽量化なものにすることもできる。というのは次の理由による。すなわち、管理手段に情報を収集する際に、各電力量計が個別に該管理手段まで送信するためには十分な送信出力を持って送信しなければならない。個別な送信に対してデイジーチェーン様送信では、一つの電力量計は順次近い他の電力量計に送信する、という様に情報を蓄積していって、最後に管理手段に全情報を送信する。従って個別送信では管理手段から最遠の電力量計が管理手段に送信できるだけの送信出力を要するのに対して、デイジーチェーン様送信では隣接する電力量計へ送信できる出力で済む。
【００５９】
図２には電力量計１５１のブロック図を示す。単相三線のT相１０１,N相１０２,R相１０３の配線は一電圧単独電力量計部１５２に供給電力を配線出力されるとともに、CT1およびCT2においてコールド線とT相およびR相の中に流れる電流（順にiaとib）を、VP1およびVP2においてそれぞれT相とコールド線間およびR相とコールド線間の電圧（順にv1とv2）を計測する。電流計CT1,電圧計VP1からの信号はアナログデジタル変換器ADC-1を経て、電流計CT2, 電圧計VP2からの信号はアナログデジタル変換器ADC-2を経て、中央処理装置CPU-1に送られる。
【００６０】
CPU-1においてはR相およびT相の電流値と電圧値を受け取り、使用した電力量を計算し、使用した総電力量を周辺機器との通信および制御機能の付いた一電圧単独の電力量計部１５２に送る。送信には例えばRS232Cバスを使う。またLEDなどの表示パネル１０７に使用電力量の閲覧機能を実現することができる。例えば通常は期間内の総電力量を表示させておきボタンを押下することによりトグル式に順次一ヶ月などの一定期間内の、総使用量、100V使用量、200V使用量の循環で表示させることができる。またいずれの表示状態であっても一定時間の経過後には総使用量の表示に戻る。さらに30分など一定の短時間内の各使用量を表示させるように設定しておいてもよい。該表示対象は例を示すに過ぎず本発明において限定するものではない。
【００６１】
図３には周辺機器との通信および制御機能の付いた基本電圧あるいは倍電圧単独の電力量計部１５２のブロック図を示す。
【００６２】
総電力量計部１５１からの配線により単相三線のT相,N相,R相（順に、１０４，１０５，１０６）を受け取る。図３においては、CT3によって倍電圧（ここでは一例として200Vとしている）にかかる負荷に流れる電流（i3）を、VP3においてアナログデジタル変換器ADC-3によって負荷にかかる電圧（v3）を計測し、CPU-2においてCPU-1からのデータと共に電圧と電流の積により電力（i3・v3）を計算する。図３においては倍電圧（本例においては200V）単独の使用電力を測定する例を示しているが、T相あるいはR相にかかる負荷に流れる基本電圧（本例においては100V）単独の使用電力を測定してもよい。電流および電圧の計測部位は例を示すのみであり限定するものではない。図３において基本電圧の一方の使用電力を求めたことにより、CPUにおいて減算を施し、基本電圧と倍電圧のそれぞれの使用電力を求めることができる。
【００６３】
図５には正相及び逆相の基本電圧、および倍電圧を算出するための、電圧計及び電流計の設置箇所の例を示す。
図６を使って演算を示すこととする。CT1において計測されるT相の電流（ia）は第一の基本電圧（正相）に流れる電流（i1）と倍電圧に流れる電流（i3）の和である（ia＝i1＋i3）。CT2において計測されるR相の電流（ib）は第二の基本電圧（逆相）に流れる電流（i2）と倍電圧に流れる電流（i3）の和である（ib＝i2＋i3）。CT3においては倍電圧の負荷に流れる電流（この例では正相；i3）が計測される。したがって、CT1において計測される電流（ia）からCT3において計測される電流（i3）を減算すれば基本電圧のT相に流れる電流（i1＝ia−i3）が求まり、同様にCT2において計測される電流（ib）からCT3において計測される電流（i3）を減算すれば基本電圧のR相に流れる電流（i2＝ib−i3）が求まり、それぞれの電流を、VP1,VP2,VP3で測定されるところのそれぞれに対応する電圧と積算することによって基本電圧の正逆相それぞれの使用電力量、すなわち順に（ia−i3）・v1及び（ib−i3）・v2、及び倍電圧の使用電力量w200＝i3・v3が求まる。求めた正逆相の100Vの使用量、200Vの使用量、総使用量などはCPU-2からCPU-1へ送られ、表示パネル１０７に示すことができる。CPU-1およびCPU-2の役割分担は例を示すのみであり限定するものではない。さらに別にCPUを設置しても、一つのCPUにおいてすべての処理及び計算を行ってもかまわない。
【００６４】
図３に戻り、Mは電力の供給を遮断するためのモーターである。漏電や短絡などによって過剰に電流が流れた際、契約容量を越えた際、料金未払いや退去などの理由により電力を遮断する際、前記の甲区及び乙区の電力料金区分の契約により電力を遮断あるいは制限する際、などにブレーカーとして働く。連動遮断の際にはコールド線が後に開き、再開時には先に閉じるような設定が可能である。Lはブレーカー機能が作動していることを確認するためのリミットであり、回路が閉じているか開いているかを検知する。該モーターおよびリミットなどは従来の電力量計にも使われる機能の例を示すに過ぎず、本発明において限定するものではない。
【００６５】
基本電圧あるいは倍電圧単独の電力量計測部１５２は図３の例ではT相１０４とR相１０６の中に流れる倍電圧の電流を計測しているが、T相１０４とN相１０５の中に流れる基本電圧の電流を計測しても、R相１０６とN相１０５の中に流れる基本電圧の電流を計測しても、よい。電流および電圧の計測部位および電力の計算方法は例をあげるのみであり本発明において限定するものではない。
【００６６】
また、１１７，１１８，１１９から需要家で使用される電気機器に基本電圧の電力を供給し、１２０，１２１からは同様に需要家に倍電圧の電力を供給する。１４１，１４２，１４３はLEDなどの表示パネルである。
【００６７】
中央処理装置部においてはメモリーが搭載されていることによって、使用電力量データをメモリー容量によってあらかじめ設定しておいた35日あるいは65日に渡って、30分ごとに基本電圧と倍電圧それぞれの使用電力量を記録保持させておくことができる。該日数および時間間隔などは例を示すに過ぎず本発明において限定するものではない。
【００６８】
さらにまた中央処理装置部内蔵のプログラムにより、計測した電流に関して電圧ごとおよび時間帯ごとの別々の料金体系を計算すること、料金未払い時の電力供給の停止、漏電などの際の瞬間電流があらかじめ設定した値を越した際に電力供給の停止、自己チェック機能、定期点検機能を持ち合わせることが可能である。
【００６９】
また契約容量の変更を行うことができる。配線をあらかじめ大容量のもので設置しておき、CPUの指令により瞬間電力量を設定することが可能である。作業員が容量変更のたびに需要家に出向き配線を交換する手間を省くことが可能になり人件費削減に貢献することが可能である。
【００７０】
さらにまた、基本電圧と倍電圧それぞれにおいて、電力利用に対して時刻帯別の料金設定をすることが可能である。CPU及び付帯する記憶機能に内蔵する制御および演算プログラムにあらかじめ記憶設定しておき、
例えば基本電圧及び倍電圧ともに、深夜（例えば23時以降午前５時まで）に料金を安価に設定し、電力使用ピーク時（例えば正午から16時まで）を高価に設定、それら以外の時間帯の料金単価は中間に設定する、などである。
時間帯の区分をここで示した例では４区分（午前５時から正午、正午から16時、16時から23時、23時から午前5時）としたが、あくまでも例を示すのみであり本発明において限定するものではない。区分の数および時間帯の区切り方は外部からの双方向通信によって自由に設定することが可能である。
【００７１】
同様の考え方で、季節ごとの設定も可能である。夏（例えば６月から９月）に対して最も高価な単価を設定するなどである。さらには時刻帯と季節とを組み合わせて夏（６月から９月まで）のピーク時（正午から16時まで）を最も高い料金単価とし、他の季節および時刻帯の料金単価を順次設定することも可能である。
【００７２】
また、季節の時刻帯ごとの使用量をCPUに記憶しておき、電力量計に表示あるいは外部の計測管理装置に送信できる。
【００７３】
また同時に、一年間の毎日について30分区切りで使用電力量を記憶しておき、その中の最高値（いわゆるデマンド電力）を発生時刻と共に記録し、必要に応じて外部の計測管理装置などに対して出力することが可能である。例えば真夏の正午過ぎあるいは真冬の朝などにおける電力使用のピーク値を正確に把握することができるようになる。
ここに示した時間帯および季節の区分の設定はあくまでも例を示すのみであり本発明において限定するものではない。
【００７４】
またさらに、本発明で述べてきた電力の使用量の送信は従来の電力量計に見られるようなパルス数ではなく数値である電文で行う。電文送信はプログラムしておき自動で定期的に送信する、あるいは上位管理装置４３からの指示により送信することが可能である。従来の電力量計のようにパルスで使用量を計量する際には電力量計は上位管理手段に常に接続しておかなければならないのに対して、本発明に係わる電力量計では電文で間歇的にデータをアップロード送信するため常時接続である必要はない。
またさらに、本発明に係わる電力量計には時計が内蔵されていて時刻帯および季節の区分の管理を行う。また該時計は外部の計測管理装置などからの指令により時刻およびカレンダーの設定を行うことが可能であり、本電力量計を外部機器のカレンダーおよび標準時刻と同調させることが可能である。
【００７５】
またさらに各住戸すなわち各電力量計に振るIP Addressについて、グローバルなスタティック・アドレスは高価であるので、本発明においては代わりに安価なダイナミック・ローカル・アドレスを通信の都度に該電力量計に割り当てることを可能にしている。外部の管理センターにある上位管理装置に管理テーブルを設け、どの電力量計がどのIPアドレスに対応しているかの管理をさせ、またその際に、管理テーブルの書き換えをソフト上でかつ双方向通信で行えることによってIP Addressが変更になってもどの住戸のアドレスであるかの特定を可能にすることを特徴としている。
【００７６】
本発明においては、また、各住戸の使用電力量を直接外部の管理センターにある計測管理装置に送らず、あえて、住戸のあるマンションあるいは地区内に管理室２３などにデータ蓄積手段を設けることによって、地震などの災害によって通信インフラが途絶えた環境下でも、収集データを保持させまた新たなデータを計測蓄積させることができるようにすることも可能である。各住戸につき30分おきのデータを例えば２ヶ月間以上の期間に渡って保持できるようにする。該管理手段は独立した電源により駆動することによって広域ネットワーク２５が途絶えても需要家群１３内のデータを収集保持することが可能である。

Claims (11)

1. 複数の需要家内にそれぞれ配設され、各需要家に単相三線によって供給される電力の基本電圧と倍電圧を計測するとともに、それら各需要家の電力総使用量を得るための複数のＣＰＵを設けた電力使用量計測装置であって、
   標準時刻を計時する計時処理と、
   データ採取刻み時間を設定するデータ採取刻み時間設定処理と、
   電力積算時間を設定する電力積算時間設定処理と、
   前記データ採取刻み時間間隔毎に、基本電圧で消費された第一瞬時電力値ｗ１を得る第一瞬時電力値取得処理と、
   前記データ採取刻み時間間隔毎に、基本電圧で消費された第二瞬時電力値ｗ２を得る第二瞬時電力値取得処理と、
   前記データ採取刻み時間間隔毎に、前記第一瞬時電力値取得手段と第二瞬時電力値取得手段により取得した第一瞬時電力値ｗ１と第二瞬時電力値ｗ２に基づいて基本電圧瞬時電力を得る基本電圧瞬時電力取得処理と、
   前記データ採取刻み時間間隔毎に、倍電圧瞬時電力を算出する倍電圧瞬時電力算出処理と、
   前記基本電圧瞬時電力取得手段で得た基本電圧瞬時電力と、データ採取刻み時間とに基づいて、基本電圧電力量を得る基本電圧電力量取得処理と、
   前記基本電圧電力量取得手段で得た基本電圧電力量を電力積算時間が経過するまで累積加算した加算値を、積算時間での基本電圧電力使用量として標準時刻及び累積加算した基本電圧電力量データとともに記憶する第一の記憶処理と、
   前記倍電圧瞬時電力とデータ採取刻み時間とに基づいて、倍電圧電力量を得る倍電圧電力量取得処理と、
   前記倍電圧電力量取得手段で得た倍電圧電力量を積算時間が経過するまで加算した加算値を、積算時間での倍電圧電力使用量として標準時刻及び累積加算した倍電圧電力量データとともに記憶する第二の記憶処理と、
   所定の日数以上の電力量記憶保持期間を設定する電力量記憶保持期間設定処理とを、前記複数のＣＰＵによって分散して行うことを特徴とする電力使用量計測装置。
2. 請求の範囲第１項に記載した電力使用量計測装置に２つのＣＰＵが設けられており、これらのうちの一方のＣＰＵにより、計時処理、データ採取刻み時間設定処理、電力積算時間設定処理、第一瞬時電力値取得処理、第二瞬時電力値取得処理、基本電圧瞬時電力取得処理、基本電圧電力量取得処理、第一の記憶処理、及び電力量記憶保持期間設定処理を行うとともに、
   他方のＣＰＵにより、倍電圧瞬時電力算出処理、倍電圧電力量取得処理、及び第二の記憶処理を行うことを特徴とする電力使用量計測装置。
3. 請求の範囲第２項に記載した電力使用量計測装置において、
   時間帯を複数に区分するとともに、各区分した時間帯別の電力使用料金を基本電圧と倍電圧のそれぞれに設定しておき、基本電圧と倍電圧のそれぞれに対応する電力使用料金を時間帯毎に算出する料金算出処理を、２つのＣＰＵのうちのいずれかによって行うことを特徴とする電力使用量計測装置。
4. 請求の範囲第２項又は第３項に記載した電力使用量計測装置において、季節毎の電力使用料金を基本電圧と倍電圧のそれぞれに設定しておき、基本電圧と倍電圧のそれぞれに対応する電力使用料金を時間帯毎に算出する料金算出処理を、２つのＣＰＵのうちのいずれかによって行うことを特徴とする電力使用量計測装置。
5. 請求の範囲第２頁に記載した電力使用量計測装置において、
   時間帯を複数に区分するとともに、各区分した時間帯別の電力使用料金を基本電圧と倍電圧のそれぞれに設定しておき、
   ２つのＣＰＵのうちの一方のＣＰＵにより、基本電圧に対応する電力使用料金を時間帯毎に算出する料金算出処理を行うとともに、他方のＣＰＵにより、倍電圧に対応する電力使用料金を時間帯毎に算出する料金算出処理を省うことを特徴とする電力使用量計測装置。
6. 請求の範囲第２項又は第３項に記載した電力使用量計測装置において、
   季節毎の電力使用料金を基本電圧と倍電圧のそれぞれに設定しておき、
   ２つのＣＰＵのうちの一方のＣＰＵにより、基本電圧に対応する電力使用料金を時間帯毎に算出する料金算出処理を行うとともに、他方のＣＰＵにより、倍電圧に対応する電力使用料金を時間帯毎に算出する料金算出処理を行うことを特徴とする電力使用量計測装置。
7. 複数の需要家内にそれぞれ配設され、各需要家に単相三線によって供給される電力の基本電圧と倍電圧を計測するとともに、それら各需要家の電力総使用量を得るための複数のＣＰＵを設けた電力使用量計測装置と、それら各電力使用量計測装置と遠隔地の管理拠点に配置した上位管理手段とをネットワークを介して接続している電力管理システムであって、
   標準時刻を計時する計時処理と、
   データ採取刻み時間を設定するデータ採取刻み時間設定処理と、
   電力積算時間を設定する電力積算時間設定処理と、
   前記データ採取刻み時間間隔毎に、基本電圧で消費された第一瞬時電力値ｗ１を得る第一瞬時電力値取得処理と、
   前記データ採取刻み時間間隔毎に、基本電圧で消費された第二瞬時電力値ｗ２を得る第二瞬時電力値取得処理と、
   前記データ採取刻み時間間隔毎に、前記第一瞬時電力値取得手段と第二瞬時電力値取得手段により取得した第一瞬時電力値ｗ１と第二瞬時電力値ｗ２に基づいて基本電圧瞬時電力を得る基本電圧瞬時電力取得処理と、
   前記データ採取刻み時間間隔毎に、倍電圧瞬時電力を算出する倍電圧瞬時電力算出処理と、
   前記基本電圧瞬時電力取得手段で得た基本電圧瞬時電力と、データ採取刻み時間とに基づいて、基本電圧電力量を得る基本電圧電力量取得処理と、
   前記基本電圧電力量取得手段で得た基本電圧電力量を電力積算時間が経過するまで累積加算した加算値を、積算時間での基本電圧電力使用量として標準時刻及び累積加算した基本電圧電力量データとともに記憶する第一の記憶処理と、
   前記倍電圧瞬時電力とデータ採取刻み時間とに基づいて、倍電圧電力量を得る倍電圧電力量取得処理と、
   前記倍電圧電力量取得手段で得た倍電圧電力量を積算時間が経過するまで加算した加算値を、積算時間での倍電圧電力使用量として標準時刻及び累積加算した倍電圧電力量データとともに記憶する第二の記憶処理と、
   所定の日数以上の電力量記憶保持期間を設定する電力量記憶保持期間設定処理とを、上記各電力使用量計測装置に設けた複数のＣＰＵにより分散して行うことを特徴とする電力管理システム。
8. 請求の範囲第７項に記載した電力管理システムにおいて、
   電力使用量計測装置に２つのＣＰＵが設けられており、これらのうちの一方のＣＰＵにより、計時処理、データ採取刻み時間設定処理、電力積算時間設定処理、第一瞬時電力値取得処理、第二瞬時電力値取得処理、基本電圧瞬時電力取得処理、基本電圧電力量取得処理、第一の記憶処理、及び電力量記憶保持期間設定処理を行うとともに、
   他方のＣＰＵにより、倍電圧瞬時電力算出処理、倍電圧電力量取得処理、及び第二の記憶処理を行うことを特徴とする電力管理システム。
9. 請求の範囲第８項に記載した電力管理システムにおいて、
   上位管理手段に向けて定期的に電文を送信する送信処理を、各電力使用量計測装置に設けた２つのＣＰＵのうちのいずれかで行うことを特徴とする電力管理システム。
10. 請求の範囲第９項に記載した電力管理システムにおいて、
    上位管理手段に向けて送信される電文は、基本電圧を供給する回路をなす三線のうち互いに異なる任意の二線を流れる第一，第二の瞬時電流値ｉａ、ｉｂ及び倍電圧を供給する回路に流れる第三の瞬時電流値ｉ３又は電力総使用量、若しくは第一〜第三の瞬時電流値ｉａ、ｉｂ，ｉ３と電力総使用量を示していることを特徴とする電力管理システム。
11. 請求の範囲第８項に記載した電力管理システムにおいて、
    電力供給を行うための配線をあらかじめ大容量の配線で需要家に配線しておき、契約容量の設定を上位管理手段からダウンロード送信して設定する処理を２つのＣＰＵのうちのいずれかで行うことを特徴とする電力管理システム。

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