JP4915788B2

JP4915788B2 - 電力監視システム

Info

Publication number: JP4915788B2
Application number: JP2006271261A
Authority: JP
Inventors: 昭彦広石; 剛和中; 義隆手塚; 明典橋本
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2006-10-02
Filing date: 2006-10-02
Publication date: 2012-04-11
Anticipated expiration: 2026-10-02
Also published as: JP2008089436A

Description

本発明は、宅内の電気機器で消費される電力を監視する電力監視システムに関するものである。

従来、各家庭等で消費される商用電源の電力量は、電力供給会社から送付される請求書で確認したり、電力供給会社が作成したウェブコンテンツで確認できる。

一方、家庭の分電盤内で主幹電力量を計測し、その計測結果をウェブ画面上でモニタリングできるシステムがあり、さらにこのシステムでは、他の家庭の消費電力量と比較することもできる。（例えば、特許文献１参照）。
特許第３５５１３０２号公報

通常、宅内では、分電盤内の分岐ブレーカを介して主幹電路を複数の分岐電路に分岐させて、各分岐電路には様々な電気機器が接続されている。例えば、１つの部屋内に設置した複数の電気機器（複数の照明器具）に１つの分岐電路を割り当てたり、最近では、１台の電気機器（空調機器（エアコン）、床暖房設備、ＩＨ機器等）に１つの分岐電路を割り当てている。

しかしながら、上記特許文献１のシステムでは、各家庭内の消費電力量を一括してモニタしており、上記分岐電路毎の消費電力量をモニタすることができなかった。また、分岐電路毎に電力量を計測する電力量計を設けることは、分電盤内のスペースの関係で非常に困難であった。

本発明は上記事情に鑑みて為されたものであり、その目的は、宅内の分岐電路毎の電力量を簡易な構成で監視することができる電力監視システムを提供することにある。

本発明は、上記目的を達成するために、主幹ブレーカと、主幹ブレーカの二次側から分岐して電気機器に電力を供給する分岐電路に各々設けられた複数の分岐ブレーカと、各分岐ブレーカを介して電気機器に供給される電流値を分岐ブレーカ毎に計測する計測手段と、それぞれの分岐ブレーカ毎に電力供給先の電気機器に対応した力率の情報を記憶する記憶手段と、計測手段で計測した各電流値と記憶手段に記憶した力率情報に基づいて分岐ブレーカ毎の電力量を演算する演算手段と、分岐ブレーカ毎の電力量を表す電力量情報を生成し、宅内ネットワークを介して電力量情報を送信する制御手段と、主幹ブレーカの二次側に設けられた力率測定手段と、宅内ネットワークを介して受信した電力量情報に基づいて分岐ブレーカ毎の電力量を表示する端末装置とを備え、制御手段は、それぞれの分岐ブレーカに接続されている電気機器が単独で運転しているときに力率測定手段で測定される力率を当該電気機器の力率情報として記憶手段に記憶させることを特徴とする。

本発明によれば、計測手段で各分岐ブレーカ毎に計測した電流値や記憶手段に記憶している力率情報に基づいて演算手段が各分岐ブレーカ毎の電力量を演算するとともに当該電力量を表す電力量情報が制御手段によって端末装置に送信されて端末装置で分岐ブレーカ毎の電力量が表示されるので、宅内の分岐電路毎の電力量を端末装置で監視することができ、また、各分岐ブレーカを介して電気機器に供給される電流値を計測手段で計測し、演算手段にて各分岐ブレーカ毎の電力量を演算しているので、各分岐ブレーカ毎に電力計等の計測器を用いて電力量を計測する場合に比較して構成が簡易であって省スペース化が図れる。しかも、各分岐ブレーカの分岐電路に接続される電気機器毎に力率を求めて記憶手段に記憶しておき、演算手段が当該記憶手段に記憶されている力率に基づいて電気機器の電力量を演算するので、個々の電気機器毎に細かく電力量を監視することが可能である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。

本実施形態の電力監視システムは、図１に示すように、宅内に設置された統合管理盤１と、商用電源を供給する電路Ｌｐおよび情報伝送路Ｌｓ（エンハンスト・カテゴリ５若しくはカテゴリ６のＬＡＮケーブル）を介して統合管理盤１に接続されて、統合管理盤１が電力供給、制御並びに監視を行う照明器具、空調機器（エアコン）、床暖房設備、ＩＨ調理器等の宅内に設置された複数の電気機器Ｘｍｎ（ｍ＝１，２，…、ｎ＝１，２，…）と、統合管理盤１にＬＡＮケーブルＬｓを介して接続される複数（図示例では、２つ）の端末装置（パーソナル・コンピュータＰＣ並びに表示制御装置ＣＶ等のウェブブラウザ機能を有する端末装置）とを備え、統合管理盤１と端末装置とが汎用の通信プロトコル（ＴＣＰ／ＩＰ、ＵＤＰ、ＨＴＴＰなど）を利用した宅内ネットワークを構成している。この宅内ネットワークは、100BASE-TX（IEEE 802.3u）規格に準拠したローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）であって、統合管理盤１内においてレイヤ２スイッチやレイヤ３スイッチに相当する後述の統合装置ＴＭに、ネットワーク端末に相当する端末装置（パーソナルコンピュータＰＣ並びに表示制御装置ＣＶ）などがスター配線で接続されている。また、統合装置ＴＭは、インターネットに接続するための回線の種類（電話回線、ＣＡＴＶ回線、光ファイバ回線など）に応じたインターネット接続機能を有しており、宅内ネットワークが外部ネットワークたるインターネットに接続される。なお、表示制御装置ＣＶとしては、液晶ディスプレイやＬＡＮインタフェースを搭載した専用機器の他、ＬＡＮインタフェースを搭載し且つウェブブラウザ機能を有したテレビ受像機等であってもよい。

そして、宅内ネットワークには遠隔地に設置されたセンタ装置（センタサーバ）ＳＶがインターネットを通じて接続されており、後述するようにインターネットに接続可能なノート型のパーソナルコンピュータ、携帯電話機、ＰＤＡ（Personal Digital Assistance）等からなるウェブブラウザ機能を有する携帯型の端末装置ＰＴとセンタ装置ＳＶとの間でインターネットを介したデータ通信を行うことにより、例えば、携帯端末ＰＴを使って外出先から宅内の電気機器Ｘｍｎの制御や監視を行うことができる。センタ装置ＳＶは、ネットワーク機能を有する汎用のコンピュータ装置で構成されており、携帯端末ＰＴからインターネットを通じて送信される統合管理盤１宛のメッセージや統合管理盤１から宅内ネットワークに属さない端末装置に宛て送信されるメッセージを中継する機能を有している。但し、上述のようなインターネット接続機能を有する携帯端末ＰＴやセンタ装置ＳＶは従来周知であるから、詳細な構成についての図示並びに説明は省略する。

統合管理盤１は分電盤としての機能を有し、図１に示すように外部から住宅に供給される商用電源を一次側に受ける主幹ブレーカＢｓと、主幹ブレーカ１の二次側から分岐した電路に介挿された複数の分岐ブレーカＢｍｎと、エネルギマネージメントユニット２と、統合装置ＴＭと、電気機器コントローラＣ１とを備える。そして、分岐ブレーカＢｍｎを介して分岐された各電路Ｌｐｍｎは統合管理盤１外に導出され、各電気機器Ｘｍｎに接続されて動作電源を供給している。

エネルギマネージメントユニット２は、各分岐ブレーカＢｍｎを介して供給される電力量を分岐ブレーカＢｍｎ毎に検出して、検出データを分岐ブレーカＢｍｎ毎に表示する画像データを生成する機能を有しており、主幹ブレーカＢｓを流れる主幹電流の値を定期的に計測する主幹電流検出部ＣＴｓと、主幹電流の計測値を電力に変換することで主幹ブレーカＢｓを介して供給されている主幹電力量を演算するとともに後述するように当該主幹電力量から力率を演算する電力演算部２ａと、各分岐ブレーカＢｍｎを流れる分岐電流の値を分岐ブレーカ毎に定期的に検出する分岐電流検出部ＣＴｍｎと、電力演算部２ａで演算した主幹電力量、および各分岐電流検出部ＣＴｍｎで計測した分岐電流を入力されて、各分岐電流に基づいて各分岐ブレーカＢｍｎを介して供給されている分岐電力量を演算する演算部２ｂと、演算部２ｂから入力された主幹電力量、分岐電力量に基づいて、主幹電力量および分岐電力量を表す画像データを生成する制御部２ｃとを備える。

制御部２ｃは、ＣＰＵやメモリ、ＬＡＮインタフェース等を搭載したマイコンからなり、電力量検知を行う分岐ブレーカＢｍｎのデータ（分岐ブレーカの名称：分岐１、分岐２、．．．等）を予めメモリに格納しており、主幹電力量および分岐電力量を表示するための画像データ（例えば、分岐電力モニタ用画像データ）としてウェブコンテンツ（ウェブページ）を作成し、端末装置からの要求に応じて当該ウェブコンテンツをＬＡＮインタフェースより宅内ネットワークを介して端末装置に提供（配信）する機能（ウェブサーバ機能）を有しており、ＬＡＮケーブルを介して統合管理盤１内の統合装置ＴＭ、電気機器コントローラＣ１等が接続されている。

そして、宅内にはリビング、寝室、子供部屋等の複数の部屋Ｒｎ（ｎ＝１，２，…）が設けられており、図１において宅内は３つの部屋Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３を備えたものとして、部屋Ｒ１内に設置された電気機器をＸ１ｎ、部屋Ｒ２内に設置された電気機器をＸ２ｎ、部屋Ｒ３内に設置された電気機器をＸ３ｎと称する（ｎ＝１，２，…）。そして、統合管理盤１内の分岐ブレーカＢ１ｎ（ｎ＝１，２，…）は、図２に示すように、電路Ｌｐ１ｎ（ｎ＝１，２，…）を介して部屋Ｒ１内の各電気機器Ｘ１ｎに１：１の対応で個別に電力供給し、分岐ブレーカＢ３ｎ（ｎ＝１，２，…）は、電路Ｌｐ３ｎ（ｎ＝１，２，…）を介して部屋Ｒ３内の各電気機器Ｘ３ｎに１：１の対応で個別に電力供給しているのに対して、分岐ブレーカＢ２０は、電路Ｌｐ２０を介して部屋Ｒ２内の複数の電気機器Ｘ２ｎ（ｎ＝１，２，…）に１：ｎの対応で一括して電力供給している。すなわち、照明器具等の一般的な家電製品は定格電圧が１００ボルト（実効値）であって消費電力もそれほど多くないから部屋毎に１つの分岐電路（分岐ブレーカＢ２０）で電力供給可能であるが、一部のエアコン、床暖房設備、ＩＨ調理器のように定格電圧が２００ボルト（実効値）であって消費電力が相対的に多い電気機器については１つの分岐電路（分岐ブレーカＢ１ｎ，Ｂ３ｎ）で１つの電気機器に電力供給を行う必要がある。

また、図１において分岐ブレーカＢ１ｎ，Ｂ３ｎの各分岐電流を検出する分岐電流検出部をＣＴ１ｎ，ＣＴ３ｎ、分岐ブレーカＢ２０の分岐電流を検出する分岐電流検出部をＣＴ２０と称す。

図３は、主幹ブレーカＢｓ、分岐ブレーカＢｍｎ、分岐電流検出部ＣＴｍｎ周辺の詳細な構成を示し、主幹ブレーカＢｓ、及び主幹電路１１から分岐する分岐電路Ｌｐ（１２ａ，１２ｂ）に設けられる分岐ブレーカＢｍｎを備える統合管理盤１内に、各分岐電流を検出する複数のセンサＳｍｎと、各センサＳｍｎの検出出力に基づいて検出データを生成する複数のセンサユニットＡｍｎと、各センサユニットＡｍｎより分岐電流の検出データを収集し、収集した検出データを検出情報として出力する計測制御ユニットＫａと、計測制御ユニットＫａにセンサユニットＡｍｎを鎖状に接続する伝送路６とを備えるとともに、統合管理盤１の外部に露出して設けられて使用者に計測制御ユニットＫａから出力される検出情報の表示を行う表示ユニットＫｂを備えている。なお、センサＳｍｎ、センサユニットＡｍｎ、計測制御ユニットＫａで上記分岐電流検出部ＣＴｍｎを構成している。

そして、複数のセンサユニットＡｍｎは、伝送路６によって鎖状（数珠繋ぎ）に接続され、計測制御ユニットＫａは、始端のセンサユニットＡ１１にトリガ信号を出力するように構成され、各センサユニットＡｍｎは、トリガ信号を受信すると検出データを生成して計測制御ユニットＫａへ送信し、この後に末端側（次段）のセンサユニットにトリガ信号を出力するように構成されている。尚、分岐ブレーカＢ１ｎ〜Ｂ２ｎ〜Ｂ３ｎ、センサＳ１ｎ〜Ｓ２ｎ〜Ｓ３ｎには、この順番に通し番号（Ｎｏ１、Ｎｏ２、Ｎｏ３、．．．．．．）が付されている。

そして、主幹ブレーカＢｓの一次側には低圧配電線１００が接続され、主幹ブレーカＢｓの二次側端子には主幹電路１１が接続され、上記分岐電路Ｌｐｍｎは、主幹電路１１の電圧極１１ａ，１１ｂの一方に一端が接続された分岐電路１２ａと、主幹電路１１の中性極１１ｃに一端が接続された分岐路１２ｂとで構成される。

主幹ブレーカＢｓは、低圧配電線１００の電圧極１０１，１０２に接続される電源側端子（図示せず）及び中性極１０３に接続される電源側端子（図示せず）と、電圧極１０１，１０２に接続される電源側端子に各別に対応して電圧極となる２つの負荷側端子（図示せず）と、中性極１０３に接続される電源側端子に対応して中性極となる負荷側端子（図示せず）と、電源側端子と負荷側端子とが通電している際にはオン側に位置する操作ハンドルＨ１を備えている。そして主幹ブレーカＢｓは、電源側端子と負荷側端子との間に過電流が生じた際にはこれら端子間を遮断するとともに、操作ハンドルＨ１をオフ側に位置させるように構成されている。

分岐ブレーカＢｍｎは、分岐路１２ａ，１２ｂの他端側をそれぞれ接続可能な分岐路用端子部（図示せず）と、負荷側の電源線（図示せず）を電気的に接続するための電源線用端子部（図示せず）と、通常時はオン側に位置する操作ハンドルＨ２とを備えている。そして、分岐ブレーカＢｍｎは、分岐路用端子部と電源線用端子部との間に過電流が生じた際にこれら端子部間を遮断するとともに、操作ハンドルＨ２をオフ側に位置させるように構成されている。尚、主幹ブレーカＢｓ及び分岐ブレーカＢｍｎは、過電流だけではなく、短絡電流の発生に対しても回路を遮断するように構成してもよい。

一方、主幹電路１１及び分岐電路１２ａ，１２ｂは、いずれも導電性を有する金属板から形成されており、その幅、厚み等は、主幹ブレーカの最大定格電流に合わせた最大電流容量を有するように設定されている。

次に、センサＳｍｎと、センサユニットＡｍｎと、計測制御ユニットＫａと、表示ユニットＫｂと、伝送路６とについて説明する。ここで、センサＳｍｎと、センサユニットＡｍｎと、伝送路６とは、プリント基板７上に形成されて一体化されており、まずプリント基板７について説明する。

プリント基板７は、複数の絶縁板を積層してなる多層構造のもの（すなわち多層基板）であって、図４に示すように、プリント基板７を表裏に貫通する分岐路１２ｂ用の挿通孔７ａを複数備えている。また、プリント基板７には、プリント基板７を表裏に貫通するスルーホール７ｂが、各挿通孔７ａの周辺部に挿通孔７ａを囲繞するように複数形成されている。さらに、プリント基板７には、各挿通孔７ａの周辺部に表面から中層（表面と裏面との間の層）まで貫通するスルーホール７ｃが複数形成されている。そして、このプリント基板７の表面には、センサＳｍｎ及びセンサユニットＡｍｎが実装されるとともに、伝送路６が形成されている。尚、センサユニットＡｍｎは、ディスクリート半導体等の必要な電子部品を個々にプリント基板に実装することで構成してもよいし、必要な電子部品をＩＣ化（集積化）したものであってもよい。また尚、プリント基板７としては、上記のような多層基板に限らず、両面基板を用いてもよい。

センサＳｍｎは、各分岐ブレーカＢｍｎに対応する分岐路１２ｂの電流値、つまりは分岐ブレーカＢｍｎに流れる電流値を検出するための電流センサである。このようなセンサＳｍｎは、いずれも同様の構成を有するものであるから、センサＳ１１についてのみ詳細に説明する。

このセンサＳ１１は、図４に示すように、上記のプリント基板７に形成されたコイル線路２０からなるロゴスキコイルを有する電流センサであり、電流の微分形を検出出力として出力するものである。コイル線路２０は、プリント基板７の挿通孔７ａの周辺部のスルーホール７ｂを介してプリント基板７の表面に形成されたパターン２１ａ（図４に実線で示す）及びプリント基板７の裏面に形成されたパターン２１ｂ（図４に点線で示す）を接続してなるコイル部２１を有している。さらに、コイル部２１の末端は、スルーホール７ｃを介して戻し線路２２（図４に一点破線で示す）の一端側と接続されており、この戻し線路２２は、他端側がコイル部２１の末端側からコイル部２１内を通ってコイル部２１の始端側へ戻るようにプリント基板７の中層に形成されている。つまり、このセンサＳ１１では、コイル部２１の始端側と、戻し配線２２の他端側とが、それぞれ入力端子として用いられる。

次にセンサユニットＡｍｎは、センサＳｍｎの検出出力に基づいて検出データを生成するものであって、センサＳｍｎより取得した検出出力に基づいて電流値の実効値からなる検出データを生成し、動作開始用のトリガ信号を受信すると検出データを伝送用信号に変調して計測制御ユニットＫａへ送信する。さらに、検出データの送信後には、次のセンサユニットＡｍｎへトリガ信号を出力する。

計測制御ユニットＫａは、センサユニットＡｍｎが出力する伝送用信号を復調して検出データを取り出し、受信した検出データを順次演算部２ｂへ出力する機能と、センサユニットから検出データを収集するためのトリガ信号を始端のセンサユニットＡ１１へ出力する機能と、検出データに応じた表示用データを生成して表示ユニットＫｂへ出力する機能とを備える。

表示ユニットＫｂは、例えば各分岐ブレーカＢｍｎに対応した複数のＬＥＤを具備し、計測制御ユニットＫａから出力される表示用データに基づいて、分岐ブレーカＢｍｎの番号と、その分岐ブレーカＢｍｎに対応する電流値との表示をＬＥＤの消灯、点滅、点灯、あるいは色の変化等で行うようにされており、ＬＥＤを統合管理盤１外に露出させた状態で統合管理盤１内に設けている。

伝送路６は、図３に示すように、計測制御ユニットＫａにセンサユニットＡｍｎを、トリガ用伝送線６０とデータ用伝送線６１とグラウンド線６２との３線を用いて接続するものである。ここで、トリガ用伝送線６０は、計測制御ユニットＫａが出力するトリガ信号を始端のセンサユニットＡ１１に１対１で接続する接続線６０ａと、センサユニットから順次送信されるトリガ信号を末端側（次段）のセンサユニットに１対１で接続する送り用接続線６０ｂ〜６０ｐとからなり、計測制御ユニットＫａに、センサユニットＡｍｎを鎖状に接続するものである。

また、データ用伝送線６１は、計測制御ユニットＫａに各センサユニットＡｍｎが出力する検出データを接続するものであり、グラウンド線６２は、計測制御ユニットＫａ及び各センサユニットＡｍｎ等においてトリガ用伝送線６０及びデータ用伝送線６１の電圧基準として用いられるものである。尚、グラウンド線６２については図面の簡略化のためにセンサユニットＡｍｎとの接続部分の図示は省略している。

このように、センサＳｍｎとしてプリント基板７に形成したコイル線路２０を用いれば、主幹ブレーカＢｓや、分岐ブレーカＢｍｎ、主幹電路１１、分岐電路１２ａ，１２ｂ等によって利用できるスペースが狭くなっている統合管理盤１の筐体内でも、センサＳｍｎを効率的に配置できるという効果を奏する。また、センサＳｍｎが統合管理盤１の施工時に邪魔にならず、統合管理盤１の施工性を損なうことがないという効果を奏する。さらに、このようなセンサＳｍｎは、空芯のものであるから、鉄芯（磁気コア）がないため小型化、及び軽量化を図れるという効果を奏し、しかも鉄芯による飽和がないという利点があり、これによりダイナミックレンジが広く、大電流を検出できる電流センサを得ることが可能になるという効果を奏する。

また、図５はセンサＳｍｎの別の構造を示しており、プリント基板７に形成されたトロイダルコイル３１を備える。トロイダルコイル３１は、巻き進み方向の巻き進みコイル３２（以下、進みコイルという）と、巻き戻し方向の巻き戻しコイル３３（以下、戻しコイルという）とを有し、それらが同じプリント基板７上に二重形成され、直列に連続接続されている。これらの進みコイル３２、戻しコイル３３は、プリント基板７の表裏両面に挿通孔７ａから放射状に形成された放射状ライン３４と、この複数の放射状ライン３４間を接続する外周上に等ピッチ間隔で表裏面に設けられた接続部３５と、表裏の放射状ライン３４と接続部３５とを電気的に連続接続するスルーホール３６とにより形成される。これらの放射状ライン３４および接続部３５は、図５において、プリント基板７の表面側において濃い実線で示され、裏面側において白抜きの実線で示されている。

接続部３５は、表裏両面において、隣接する放射状ラインを避けるように引き回し形成される。また、接続部３５は、進みコイル３２、戻しコイル３３において、接続部３５の表面側コイルと裏面側コイルをスルーホール３６ａによる繋ぎ部で接続するとともに、この繋ぎ部は、繋ぎ部を挟んで両コイルの表面側と裏面側とが略等分の長さになるように配設されている。

スルーホール３６は、挿通孔７ａの中心７ｄを略中心とする挿通孔７ａに遠い側及び近い側の円周上にスルーホール３６ａ，３６ｂを等間隔に同数配設されるとともに、戻しコイル３３における表裏の放射状ライン３４及び接続部３５（３５ｂ）の各端部である境界部分には、表裏の放射状ライン３４および接続部３５（３５ｂ）間を接続するスルーホール３６ｃ，３６ｄが設けられている。この３６ｃ，３６ｄは、スルーホール３６ａ，３６ｂを結ぶ直線に対して対称に配設されている。また、最外周上に存在するスルーホール３６ａ（半径Ｒ１の円周上とする）と接続部３５を接続する円周上のスルーホール３６ｃ，３６ｄ（半径Ｒ２の円周上とする）は、外部磁界に対して影響を抑えるため、半径Ｒ１，Ｒ２の差はできるだけ小さいことが望ましく、この半径Ｒ１とＲ２の差は、プリント基板の製造上の制約（ライン幅、スルーランド径）から、具体的には１ｍｍ以下としている。

放射状ライン３４は、挿通孔７ａの中心７ｄを略中心として放射状に一定ピッチでプリント基板７上に配列されている。放射状ライン３４および接続部３５を構成する導体部は、プリント基板７に銅箔で形成され、この銅箔は、例えばガラス入りエポキシ樹脂からなる両面プリント基板をエッチング加工することにより形成することができる。

接続部３５は、放射状ライン３４の外周側の端部（ここでは、放射状ライン３４および接続部３５との境界部分となり、例えば、戻しコイル３３ではスルーホール３６ｃまたは３６ｄを指し、進みコイル３２においては、戻しコイル３３のスルーホール３６ｃまたは３６ｄに対応する進みコイル３２の放射状ライン３４上のラインとなる）から円周方向に延設され、複数の放射状ライン３４間を電気的に接続する。そして、スルーホール３６（３６ａ〜３６ｄ）を介して、プリント基板７の表裏両面に形成された複数の放射状ライン３４の端部および接続部３５と、反対側の面にある放射状ライン３４の端部および接続部３５とが電気的に直列に接続されることにより、プリント基板７を導体部で巻回するコイルが形成される。

進みコイル３２は、表側および裏側における放射状ライン３４および進みコイル３２の接続部３５ａを、接続部３５ａの中間位置に設けられたスルーホール３６ａを繋ぎ部として、スルーホール３６ａで電気的に接続することにより一巻きのコイルを形成する。同様に、戻しコイル３３は、表側および裏側における放射状ライン３４および戻しコイル３３の接続部３５ｂを互いにスルーホール３６（３６ａ，３６ｃ，３６ｄ）で電気的に接続することにより一巻きのコイルを形成する。そして、この進みコイル３２および戻しコイル３３の一巻きのコイルのピッチは、等しく形成されている。また、接続部３５は、隣接する放射状ライン３４を避けるように引き回して形成され、両コイル３２，３３の接続部３５と放射状ライン３４によるコイルパターンは、プリント基板７の表裏で同一形状として形成されている。以上の構成により、トロイダルコイル３１のコイルを形成する導体部（導体膜）は、プリント基板７の挿通孔７ａの中心７ｄの中心軸に関してほぼ対称に、かつ均一に形成される。また、このセンサＳｍｎを用いた電流測定では、挿通孔７ａに電流が流れる被測定導体が通され、この電流による磁界の磁束が両コイル３２，３３の断面領域を通ることにより発生する誘導電流を検出する。

図６は、統合管理盤１内における主幹ブレーカＢｓ、分岐ブレーカＢｍｎ、分岐電流検出部ＣＴｍｎ等の配置を示す一部分解斜視図であり、主幹ブレーカＢｓの横に電流センサブロックＳＢが配置され、電流センサブロックＳＢは、上記センサＳｍｎ、センサユニットＡｍｎ、伝送路６を形成したプリント基板７を、長尺状のブロック本体ＳＢ１の短手方向の両側に対向して取り付けて構成される。そして、複数の分岐ブレーカＢｍｎが、電流センサブロックＳＢの両側に長手方向に沿って並設されており、各分岐ブレーカＢｍｎは、その分岐路用端子部が各センサＳｍｎに対向するように配置されて、分岐ブレーカＢｍｎとセンサＳｍｎとの間の配線作業が容易に行えるようにしている。また、電流センサブロックＳＢの上方には、スペーサ４０を介して設けた矩形枠上のブラケット４１に表示ユニットＫｂを取り付けており、表示ユニットＫｂの各ＬＥＤが統合管理盤１外に露出して、各分岐電流の概略値を表示している。

次に図１における統合装置ＴＭは、ＬＡＮケーブルを介して、盤内の制御部２ｃや電気機器コントローラＣ１、盤外のパソコンＰＣ、表示制御装置ＣＶが接続されるとともに、インターネットを通じてセンタ装置ＳＶや携帯電話機ＭＰ、または他の端末装置に接続しており、パケット処理機能、経路切換機能、ネットワークセキュリティ機能、ＵＰｎＰ（ユニバーサル・プラグ・アンド・プレイ）のコントロールポイントの機能等を有して、ネットワークにおけるデータ授受をコントロールしている。

電気機器コントローラＣ１は、統合装置ＴＭと日本電機工業会（JEMA）の統一規格に適合した電気機器Ｘｍｎとのインタフェース機能を有し、統合装置ＴＭを介して端末装置から制御要求のメッセージを受け取ったときに制御線Ｌiを介して各電気機器Ｘｍｎを個別に制御して運転（照明器具の場合は点灯）と停止（照明器具の場合は消灯）を切り換え、統合装置ＴＭを介して端末装置から監視要求のメッセージを受け取ったときに各電気機器Ｘｍｎの動作状態（運転＜点灯＞又は停止＜消灯＞）を個別に取得するとともに、制御要求や監視要求に対する応答（各電気機器Ｘｍｎの動作状態）のメッセージを要求メッセージの送信元である端末装置に向けて統合装置ＴＭを介して送信させる機能（制御監視機能）を有する。また電気機器コントローラＣ１は、自己の配下にある電気機器Ｘｍｎに対応した識別情報（例えば、「エアコン」や「床暖房」といった電気機器Ｘｍｎの機器名称の他、「リビング」や「台所」といった電気機器Ｘｍｎが設置されている部屋の名称など）等を予め格納しており、電気機器Ｘｍｎの識別情報並びに動作状態を文字や記号で表示するためのウェブコンテンツ（ウェブページ）を作成し、端末装置からの要求に応じて当該ウェブコンテンツを端末装置に提供（配信）する機能（ウェブサーバ機能）も有している。

上記のように構成された電力監視システムでは、宅内のパソコンＰＣや表示制御装置ＣＶ、またはインターネットに接続された携帯端末ＰＴ等の端末装置からエネルギマネージメントユニット２に電力モニタ要求のメッセージを送信し、エネルギマネージメントユニット２の制御部２ｃが統合装置ＴＭを介して電力モニタ要求を受信すると、制御部２ｃで生成した電力モニタ用画像データを、統合装置ＴＭを介して、電力モニタ要求を送信してきた端末装置に向けて送信する。

画像データを受信したパソコンＰＣ、表示制御装置ＣＶ、携帯端末ＰＴ等の端末装置では、当該画像データが各端末装置のモニタ画面に表示され、主幹電力量および分岐ブレーカＢｍｎ毎の分岐電力量をモニタできる。図７は、端末装置で表示された分岐電力モニタ用画像を示しており、分岐ブレーカＢｍｎ毎の分岐電力量を棒グラフＧ１で表している。なお、電力量のモニタ画面は、電力量のグラフ表示以外に、日時表示や、メニュー画面に遷移するメニューボタン、前ページや後ページに遷移する前ページボタンおよび後ページボタン、過去の電力量のデータを表示する履歴ボタン等が設けられている。

このように、分岐ブレーカＢｍｎ毎に供給している電力量を監視できるので、無駄な電力消費をしている分岐電力系統を特定することができ、ユーザは、特定された分岐電力系統に接続している電気機器Ｘｍｎに対して、停止、消灯等の具体的な操作を行うことで、容易に省エネルギ化を図ることができる。

さらに本実施形態では、パソコンＰＣ、表示制御装置ＣＶ、携帯端末ＰＴ等の端末装置を用いて、分岐ブレーカＢｍｎの識別情報、すなわち、分岐ブレーカＢｍｎに対応する電気機器Ｘｍｎまたは部屋Ｒｎの名称を入力することができ、以下、この識別情報（名称）入力機能について説明する。

まず、端末装置において、図７に示す分岐電力量のモニタ画面を表示させた状態で、名称入力を行う分岐ブレーカＢｍｎの表示領域Ｍ１を選択した後、機器名称（例えば、エアコン、床暖房設備、ＩＨ機器等）、または部屋名称（例えば、リビング、台所、浴室等）を入力する。

すると、選択した領域Ｍ１に対応する分岐ブレーカＢｍｎのデータ（分岐ブレーカの名称：分岐１、分岐２、．．．等）と、入力した機器名称または部屋名称とが、端末装置からエネルギマネージメントユニット２に送信され、統合装置ＴＭを介して上記データを受信した制御部２ｃは、各名称を分岐ブレーカＢｍｎに対応させてメモリに記憶する。その後、制御部２ｃが分岐電力モニタ用画像データを生成する際には、各分岐ブレーカＢｍｎに対応する機器名称または部屋名称を参照して画像データを生成し、端末装置で表示される分岐電力モニタ用画像は、図８に示すように、機器名称または部屋名称に対応させた分岐電力量を棒グラフＧ２で表す画像となる。したがって、表示された各分岐電力量が、どの電気機器での消費電力量なのか、またはどの部屋における消費電力量なのかが一目で認識できる。

また、電気機器コントローラＣ１は自己の監視制御機能の配下にある電気機器の機器名称情報を予め格納しており、エネルギマネージメントユニット２の制御部２ｃは、上述の機器名称入力時に端末装置から機器名称を受け取ると、電気機器コントローラＣ１が予め格納している上記機器名称情報を取得し、当該機器名称情報中に端末装置から送信された機器名称と同一名称があるか否かを判定する。同一名称がある場合、制御部２ｃは、対象の電気機器Ｘｍｎは既に電気機器コントローラＣ１の配下にあると認識し、分岐ブレーカＢｍｎと電気機器コントローラＣ１の配下にある電気機器との対応付けを自動で行い、エネルギマネージメントユニット２と電気機器コントローラＣ１との連動を可能にしている。

一方、同一名称がない場合は、制御部２ｃによる上記対応付けは行われず、ユーザ自らが、対象の電気機器Ｘｍｎを配下にしている電気機器コントローラＣ１を登録し、さらに当該電気機器コントローラＣ１のどの端子に対象の電気機器Ｘｍｎが接続されているかを登録して、分岐ブレーカＢｍｎと電気機器コントローラＣ１の配下にある電気機器との対応付けを手動で行う。

上記のように自動または手動で分岐ブレーカＢｍｎと電気機器コントローラＣ１の配下にある電気機器との対応付けがなされると、エネルギマネージメントユニット２において、ある分岐ブレーカＢｍｎから供給される電力量が所定値を超えた場合には、当該分岐ブレーカＢｍｎに接続されている電気機器Ｘｍｎの動作を停止（消灯）させるように、制御部２ｃがコントローラＣ１に指示することができ、分岐電路毎に使用電力量が予め決めた上限値を超えたときに電気機器の電源を自動的にオフする制御（デマンド制御）が可能となる。

また本実施形態では、名称入力した電気機器Ｘｍｎが、既に電気機器コントローラＣ１の配下にある場合は、分岐ブレーカＢｍｎと電気機器コントローラＣ１の配下にある電気機器との対応付けを自動で行うので、登録の手間が省ける。特に、施工してから時間が経過している場合、ユーザ自らが上記対応付けを行うと、電気機器コントローラＣ１の登録や、電気機器Ｘｍｎが接続されている端子の登録を誤る可能性が高いが、上記のように名称入力時に自動で対応付けを行うことで、登録誤りによる操作不能状態の発生を低減できる。

次に本発明の要旨、つまりエネルギマネージメントユニット２において分岐電力量を演算する処理についてさらに詳しく説明する。

演算部２ｂでは、各分岐電流検出部ＣＴｍｎで計測した分岐電流値を図示しない不揮発性のメモリに時間とともに逐次記憶しており、電力モニタ要求のメッセージを受け取ったエネルギマネージメントユニット２の制御部２ｃから電力量の演算指令を受けると、前記メモリから読み出した分岐電流値と、分岐ブレーカＢ１ｎ，Ｂ２０，Ｂ３ｎの定格電圧値（本実施形態の場合、分岐ブレーカＢ１ｎとＢ３ｎは２００ボルト、Ｂ２０は１００ボルト）とを乗算した皮相電力［ＶＡ］に電気機器Ｘｍｎの力率を乗算することで有効電力［Ｗ］を算出するとともに、電力量を演算する期間（制御部２ｃからの演算指令によって指定された期間）の有効電力の積算値を算出することによって各分岐ブレーカＢ１ｎ，Ｂ２０，Ｂ３ｎ毎の分岐電力量［ｋＷｈ］を演算して制御部２ｃに出力する。そして、演算部２ｂから入力された分岐電力量に基づいて制御部２ｃが前記電力モニタ用画像データを生成する。

ここで、演算部２ｂが分岐電力量の演算に使用する各分岐ブレーカＢ１ｎ，Ｂ２０，Ｂ３ｎ毎の定格電圧値（定格電圧情報）並びに電気機器Ｘｍｎの力率（力率情報）が制御部２ｃの具備する不揮発性メモリに記憶されており、端末装置による電力モニタ要求で指定された電力モニタ対象の機器名称や部屋名称に対応した各分岐ブレーカＢ１ｎ，Ｂ２０，Ｂ３ｎの分岐電路における定格電圧値（１００ボルト又は２００ボルト）と、電気機器Ｘｍｎの力率とが前記不揮発性メモリから読み出されて演算部２ｂに与えられる。なお、制御部２ｃの不揮発性メモリに記憶される力率情報は、後述する初期設定処理によって取得される。

上述のように本実施形態では、各分岐ブレーカＢｍｎを介して電気機器Ｘｍｎに供給される電流値を分岐電流検出部ＣＴｍｎで検出し、演算部２ｂにて各分岐ブレーカＢｍｎ毎の電力量を演算しているので、各分岐ブレーカＢｍｎ毎に電力計等の計測器を用いて電力量を計測する場合に比較して、構成が簡易であって省スペース化が図れるという利点がある。なお、各分岐ブレーカＢ１ｎ，Ｂ２０，Ｂ３ｎの分岐電路における定格電圧値（１００ボルト又は２００ボルト）を制御部２ｃの不揮発性メモリに記憶する作業を、上述の機器名称や部屋名称の設定時に同時且つ自動的に行うことも可能である。例えば、ＩＨ調理器のように定格電圧がほぼ２００ボルトに決まっている場合、機器名称としてＩＨ調理器が設定されたときは制御部２ｃが当該電気機器Ｘｍｎの定格電圧値を自動的に２００ボルトに設定し、その他の機器名称（例えば、照明器具など）が設定されたときは制御部２ｃが当該電気機器Ｘｍｎの定格電圧値を自動的に１００ボルトに設定する。但し、エアコンのように定格電圧が１００ボルトの機種と２００ボルトの機種が混在する電気機器については、例えば、端末装置における機器名称の入力時に「エアコン」が入力された場合に定格電圧を選択する画面を表示させてユーザに選択させればよい。

次に、上述の初期設定処理について説明する。本システムの稼働前に、各分岐電路毎に当該分岐電路を介して電源供給を受ける１乃至複数の電気機器のうちから１つの電気機器を単独で運転（又は点灯）し、その運転中にエネルギマネージメントユニット２において主幹ブレーカＢｓを流れる主幹電流の値を主幹電流検出部ＣＴｓによって計測し、その計測値に基づいて電力演算部２ａが主幹ブレーカＢｓを介して供給されている主幹電力量を演算するとともに当該主幹電力量から運転中の前記１つの電気機器の力率を演算する。そして、電力演算部２ａで演算された力率が当該電気機器の識別情報と対応付けされて制御部２ｃにより不揮発性メモリに記憶される。以下、各分岐ブレーカＢ１ｎ，Ｂ２０，Ｂ３ｎ毎に電力供給される電気機器を１つずつ単独で運転しながらそれぞれの電気機器の力率を電力演算部２ａで演算するとともに得られた力率情報を個々の電気機器の識別情報と対応付けて制御部２ｃの不揮発性メモリに記憶することで初期設定処理が完了する。

上述の初期設定処理が完了して本システムが稼働されれば、既に説明したように端末装置による電力モニタ要求で指定された電力モニタ対象の機器名称や部屋名称に対応した各分岐ブレーカＢ１ｎ，Ｂ２０，Ｂ３ｎの分岐電路における定格電圧値（１００ボルト又は２００ボルト）と、電気機器Ｘｍｎの力率とが制御部２ｃによって前記不揮発性メモリから読み出されて演算部２ｂに与えられ、演算部２ｂにて電気機器Ｘｍｎ毎の電力量を演算することができるものである。

このように本実施形態によれば、各分岐ブレーカＢ１ｎ，Ｂ２０，Ｂ３ｎの分岐電路に接続される電気機器Ｘｍｎ毎に力率を求めて不揮発性メモリに記憶しておき、演算部２ｂが当該不揮発性メモリに記憶されている力率に基づいて電気機器Ｘｍｎの電力量を演算するので、個々の電気機器Ｘｍｎ毎に細かく電力量を監視することが可能である。

なお、宅内ネットワークおよびインターネットを介してセキュリティ機器などの住宅設備の制御並びに監視を行う住宅設備監視制御システムに、本発明の電力監視システムを組み込めば、システムの統一を図ることができる。

実施形態の電力監視システムの各構成を示すブロック図である。同上の宅内における電気機器の配線図である。同上の統合管理盤内における一部回路を示す構成図である。同上のセンサを示す平面図である。同上の別のセンサを示す平面図である。同上の統合管理盤内を示す一部分解斜視図である。同上の分岐ブレーカ毎の分岐電力モニタ用画像を示す平面図である。同上の電気機器名称毎の分岐電力モニタ用画像を示す平面図である。

符号の説明

１統合管理盤
２エネルギマネージメントユニット
Ｂｓ主幹ブレーカ
Ｂｍ分岐ブレーカ
ＣＴｍｎ分岐電流検出部
２ａ電力演算部
２ｂ演算部
２ｃ制御部
ＴＭ統合装置
Ｃ１電気機器コントローラ
ＰＣ，ＣＶ，ＰＴ端末装置
Ｘｍｎ電気機器

Claims

主幹ブレーカと、主幹ブレーカの二次側から分岐して電気機器に電力を供給する分岐電路に各々設けられた複数の分岐ブレーカと、各分岐ブレーカを介して電気機器に供給される電流値を分岐ブレーカ毎に計測する計測手段と、それぞれの分岐ブレーカ毎に電力供給先の電気機器に対応した力率の情報を記憶する記憶手段と、計測手段で計測した各電流値と記憶手段に記憶した力率情報に基づいて分岐ブレーカ毎の電力量を演算する演算手段と、分岐ブレーカ毎の電力量を表す電力量情報を生成し、宅内ネットワークを介して電力量情報を送信する制御手段と、主幹ブレーカの二次側に設けられた力率測定手段と、宅内ネットワークを介して受信した電力量情報に基づいて分岐ブレーカ毎の電力量を表示する端末装置とを備え、
制御手段は、それぞれの分岐ブレーカに接続されている電気機器が単独で運転しているときに力率測定手段で測定される力率を当該電気機器の力率情報として記憶手段に記憶させることを特徴とする電力監視システム。