JP5658620B2 - 遠隔検針システム - Google Patents

Description

本発明は、供給事業者が需要家に供給した供給媒体に関する検針情報を需要家ごとに設けた子局から通信により親局に集め、親局が集約した検針情報を供給事業者が管理する監視制御装置に通信により提供する遠隔検針システムに関するものである。

一般に、電気、ガス、水、熱のような供給媒体は、送電線、ガス導管、水道管、熱導管のような供給設備を通して供給事業者から需要家に供給されている。供給媒体の需要家では、供給媒体の使用量を計測器（メータ）により計測しており、供給事業者では、多くの場合、計測器による計測結果を検針員により確認し、需要家に供給媒体の使用量に対する対価を請求している。

検針員による検針作業は、人件費が必要であるとともに、計測値の読み間違いが生じるなどの問題があるから、この種の問題を解決するために、検針員を通さずに計測値を管理する技術が種々提案されている。

たとえば、集合住宅では、各住戸（需要家）に配置したメータ（電力メータなど）に通信装置としての子局を接続し、電気室などに配置した親局と子局との間で通信を行う技術が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。すなわち、メータにより計測した検針情報を親局が子局から通信によって取得し、複数の子局からの検針情報を親局が集約している。また、親局は、子局との通信に用いる通信網とは別の通信網を通して監視制御装置（上位集約サーバなど）と通信可能であって、子局から取得した検針情報を監視制御装置に提供する機能を有している。

集合住宅に限らず、戸建て住宅においても、柱上変圧器のような変圧器の二次側から電力が供給される複数の需要家において、需要家ごとに設置したメータに子局を付設し、変圧器の近傍に配置された親局と子局との間で通信する技術が提案されている。

特許文献１では、子局と親局との間の通信に電力線搬送通信の技術を用いている。したがって、各需要家に電力を供給する電力線が通信経路に兼用されるから、別途に通信網を構築する必要がなく、省施工になるという利点を有している。

特許文献１に記載された遠隔検針システムでは、需要家に電力を供給する電力線である変圧器の二次側の配電線を通信経路に用いている。したがって、電力線搬送通信のみで通信を行うことができる範囲は、変圧器の二次側に制限されている。

一方、変圧器の二次側である低圧配電線だけではなく、変圧器の一次側である高圧配電線も通信経路として利用することが提案されている（たとえば、特許文献２参照）。特許文献２に記載された技術は、低圧配電線と高圧配電線との間に副中継装置を備えている。副中継装置は、変圧器の二次側から受電している需要家ごとに設けた１台以上の端末局（子局）からの検針データを一括して主中継装置に伝送する機能を有している。

すなわち、特許文献２に記載された副中継装置は、特許文献１に記載された親局に相当する機能を有している。さらに、特許文献２に記載された技術は、副中継装置が主中継装置を介して中央装置と通信する際に用いる通信経路の一部に高圧配電線を含んでいる。

特開２００６−１８００２１号公報 特開昭６０−１１２３９３号公報

ところで、特許文献１では、上述したように、親局が監視制御装置と通信し、子局は親局との間でのみ通信を行う構成が採用されている。また、特許文献２では、副中継装置が主中継装置を介して中央装置と通信し、端末局は副中継装置との間でのみ通信を行う構成が採用されている。したがって、需要家に設けた子局ないし端末局は、監視制御装置や中央装置との間で通信を直接行うことができない。以下、端末局を子局と読み替え、副中継装置を親局と読み替える
上述した構成では、子局は、親局の下位側に設けられた閉じた通信経路しか用いていないから、親局は、監視制御装置との通信に用いる識別情報のほか、子局との通信に用いる子局の識別情報も記憶する必要がある。また、親局は、比較的狭い範囲で子局と通信するために設けられているから、子局とともに低圧配電線に接続されている。すなわち、特許文献１、２に記載された技術は、親局を高圧配電線に接続することにより、広範囲に分散した子局と親局が通信することが想定されておらず、仮に親局を高圧配電線の任意の位置に設けたとすると、親局と通信できない子局が発生する可能性がある。その結果、子局が広範囲に分散して配置されている場合に、子局がそれぞれ取得した検針情報を監視制御装置に伝送できない場合が生じる。

本発明は、子局が広範囲に分散して配置されている場合でも子局が取得した検針情報を監視制御装置に伝送できるようにした遠隔検針システムを提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために、高圧配電線に変圧器を介して接続されている低圧配電線に接続され需要家ごとの検針情報を取得する複数台の子局と、高圧配電線に接続され電力線搬送通信により子局と通信する親局と、親局を経由する通信経路を用いて子局から検針情報を収集する監視制御装置とを備え、複数台の子局は監視制御装置の管理範囲においてそれぞれ固有に設定された通信用の識別情報を有していることを特徴とする。

この遠隔検針システムにおいて、子局に設定された識別情報は、ＩＰｖ６に準拠するＩＰアドレスであることが好ましい。

この遠隔検針システムにおいて、高圧配電線は、複数の系統に分割され系統間の接続関係が配電線切替器により選択可能であって、親局は、配電線切替器が選択する少なくとも２系統にそれぞれ接続され、子局は、配電線切替器による接続関係の選択によって通信可能になる２台以上の親局と選択的に通信する機能を備えることが好ましい。

この遠隔検針システムにおいて、低圧配電線に接続される第２の親局と、低圧配電線を通信経路に用いて第２の親局と電力線搬送通信により通信する複数台の第２の子局とが付加され、第２の親局は、監視制御装置の管理範囲において固有に設定された通信用の識別情報を有しており、さらに、複数台の第２の子局が取得した需要家ごとの検針情報を集約し親局を経由する通信経路を用いて複数台の第２の子局が取得した検針情報を監視制御装置に伝送する機能を有することが好ましい。

この遠隔検針システムにおいて、子局は、親局との間で他の子局を中継する通信経路を選択可能とするマルチホップ通信の機能を有することが好ましい。

この遠隔検針システムにおいて、子局は、親局との間で通信が途絶した場合に、当該親局と通信可能であった他の子局と通信して検針情報を取得する機能と、他の子局から取得した検針情報を自身が取得した検針情報とともに蓄積する機能と、監視制御装置との通信が可能になると蓄積した検針情報を監視制御装置に伝送する機能とを有することが好ましい。

本発明の構成によれば、親局が高圧配電線に接続され、子局が監視制御装置の管理範囲においてそれぞれ固有に設定された通信用の識別情報を有しているから、子局は親局を経由する通信経路を用いて監視制御装置と通信することになり、結果的に、子局が広範囲に分散して配置されている場合でも子局が取得した検針情報を監視制御装置に伝送できるようになるという利点がある。

実施形態１、３、４を示す概略構成図である。 実施形態２を示す概略構成図である。

（実施形態１）
以下の実施形態では、供給事業者が電力会社であって、供給媒体が電気である場合を例として説明する。つまり、各需要家は、それぞれ電力メータで使用電力量を計測する。また、各電力メータにはそれぞれ子局が付設され、子局は、需要家が使用した電力量（検針情報）を電力メータから取得する。なお、実施形態は、供給媒体を電気として説明するが、ガス、水、熱などの供給媒体についても、以下に説明する技術を用いてメータ（計測器）による検針情報を親局に送信することが可能である。

子局は電力メータごとに付設され、１つの需要家は１台以上の子局を備える。図１に示すように、子局１１は変圧器２１の二次側である低圧配電線２２に接続される。変圧器２１の一次側である高圧配電線２３には親局１２が接続され、親局１２は専用の通信路２４を通して監視制御装置１０と通信する。監視制御装置１０は、コンピュータサーバであって、需要家ごとの検針情報を収集する機能を備える。通信路２４は、伝送線路として光ファイバなどを用いたブロードバンドの通信網を構築している。なお、通信路２４は、インターネットのような公衆網を用いて構築したＶＰＮ（Virtual Private Network）であってもよい。

子局１１は電力メータ（図示せず）から所定時間毎（たとえば、１分毎、５分毎、１０分毎など）の電力量を検針情報として取得する。また、子局１１は、電力メータから取得した電力量を一定期間分（たとえば、１日分）だけ保持する機能を備える。さらに、子局１１には通信に必要な固有の識別情報として子局ＩＤ（たとえば、アドレス）が設定されている。子局ＩＤは、電力メータごとに付設されるから、子局ＩＤは需要家ごとの電力メータの識別情報にも兼用することができる。ただし、電力メータの識別情報は、電力メータごとに別に設定してもよい。

子局ＩＤは、監視制御装置１０の管理範囲においてユニークに設定されている。すなわち、監視制御装置１０が通信する範囲内の子局１１は、それぞれ異なる子局ＩＤが設定されている。このような子局ＩＤは、子局ＩＤの製造時に製造者において独自に設定することが可能であるが、ＩＰｖ６に準拠したＩＰアドレスを用いることが好ましい。また、子局ＩＤとして、ＭＡＣアドレスのような子局１１に独自に設定された識別情報を流用することも可能である。

親局１２は、高圧配電線２３を用いた通信網と通信路２４を用いた通信網（インターネット）との間のプロトコルを変換する機能と、両通信網の物理的な仕様を変換する機能と、通信に必要なルート情報とを備えていればよい。したがって、子局ＩＤとしてＩＰｖ６に準拠したＩＰアドレスを採用すると、親局１２にゲートウェイの機能を設けるだけで、親局１２と子局１１との間の通信網をインターネットに接続することが可能になる。

図１には、低圧配電線２２に接続した親局１４も記載している。この親局１４は、変圧器２１の二次側である低圧配電線２２に接続された子局１３から検針情報を集約する機能を有する。ただし、親局１４は子局１１と同様に高圧配電線２３を通して電力線搬送通信により親局１２と通信する。すなわち、親局１２との通信に関しては、親局１４は子局１１と対等な関係と言える。ただし、親局１４は複数台の子局１３から取得した検針情報を集約して親局１２に伝送する機能を有するのに対して、子局１１は個々に取得した検針情報を親局１２に伝送する点で相違している。

また、親局１４は高圧配電線２３を通信経路に用いて親局１２と通信を行うから、親局１４には通信路２４に接続するための通信用のインターフェースは不要である。そのため、集合住宅などの建物では、親局１４を通信路２４に接続するための付帯設備が不要になり、結果的に遠隔検針の導入費用を低減できる可能性がある。しかも、親局１４の管理下に設けた子局１３は、背景技術において説明した従来の遠隔検針システムの子局１３を用いることができるから、既存の遠隔検針システムに対しては親局１４のみの機能を変更すればよく、導入費用の増加を抑制できる。たとえば、既存の遠隔検針システムにおいて、子局１３がマルチホップ通信を行う場合でも、親局１４に親局１２との通信を行う機能を付加する以外には機能を追加する必要がないから、導入費用の増加を抑制できる。

上述した親局１４を備えることにより、背景技術において説明した従来の遠隔検針システムと同様に、低圧配電線２２に接続された複数台の子局１３から取得した検針情報を集約して監視制御装置１０に伝送することが可能になる。すなわち、集合住宅のように複数の需要家が存在する建物に適した遠隔検針システムとの複合化が可能になる。なお、この構成の場合、複数個の変圧器２１で１台の親局１４を共有していてもよい。一例として言えば、集合住宅のような複数階の建物では各階ごとに変圧器２１が配置されていることがあり、建物を単位として親局１４を設ける場合、複数個の変圧器２１で１台の親局１４を共有することになる。

監視制御装置１０は、電力会社あるいは電力量の集計サービスを行うサービス事業者が運営するコンピュータであって、電力会社が需要家に請求する電気料金の根拠となる電力量を親局１２から取得する。すなわち、監視制御装置１０は、通信路２４を通して親局１２と通信を行う機能を有する。親局１２は、検針情報の集約は行わず、子局１１から受け取った検針情報はそのまま監視制御装置１０に伝送し、親局１４が集約した子局１３の検針情報もそのまま監視制御装置１０に伝送する。つまり、子局１３が取得した検針情報は集約されて監視制御装置１０に伝送されるが、子局１１が取得した検針情報は個別に監視制御装置１０に伝送される。

上述したように、変圧器２１の一次側である高圧配電線２３を電力線搬送通信の通信経路に用いているので、電力線搬送通信の通信信号が広範囲に伝播する。そのため、高圧配電線２３に接続されている親局１２は、広範囲に分布する多くの子局１１との間で通信が可能になる。また、親局１２は、ゲートウェイとして機能するだけであって、実質的な通信は、監視制御装置１０と子局１１との間で個別に行われるので、結果的に、監視制御装置１０は広範囲に分布した子局１１から検針情報を取得することが可能になる。言い換えると、監視制御装置１０が遠隔検針を行う地域が拡大されることになる。しかも、監視制御装置１０の管理能力の範囲内であれば、親局１２を増設するだけで広範囲に配置された子局１１から検針情報を収集することが可能である。

なお、子局１１と親局１２との間では、有線である電力線搬送通信を用いているから、無線通信路を用いる場合に比較すると、通信に安定性があり、また、混信の可能性や情報漏洩の可能性が低いという利点がある。また、親局１２は子局１１が取得した検針情報を集約する機能が不要であるから、親局１２の設置に際して子局１１を登録する作業が不要であり、結果的にコストの低減および省力化につながるという利点もある。

（実施形態２）
実施形態１では、高圧配電線２３に接続された親局１２を１台だけ示しているが、図２に示すように、一般に、高圧配電線２３は電路を切り替えるための配電線切替器２５を介して複数の系統に分割されているから、親局１２は系統ごとに必要である。配電線切替器２５は、落雷や断線などにより系統に異常が生じたときに、異常が生じた系統を切り離して、正常な系統と接続することにより、需要家での受電をできるだけ継続させるために設けられている。

いま、図２において配電線切替器２５に接続されている３本の高圧配電線２３を区別するために、左上、右上、下の高圧配電線２３に、この順番でそれぞれ符号２３１、２３２、２３３を付す。また、高圧配電線２３１に接続された親局１２に符号１２１を付し、高圧配電線２３３に接続された親局１２に符号１２３を付す。さらに、高圧配電線２３２に変圧器２１を介して接続された子局１１には符号１１２を付す。

ここにおいて、配電線切替器２５は、高圧配電線２３２を、高圧配電線２３１と高圧配電線２３３とのいずれかに選択的に接続する機能を有しているものとする。また、配電線切替器２５が、高圧配電線２３２を高圧配電線２３３に接続している状態から、高圧配電線２３２を高圧配電線２３１に接続する状態に遷移する場合を想定する。

この場合、配電線切替器２５の状態遷移前には、高圧配電線２３２に接続された子局１１２は、高圧配電線２３３に接続された親局１２３との間で通信可能である。一方、配電線切替器２５の状態遷移後には、高圧配電線２３３が高圧配電線２３２から切り離されるから、子局１１２と親局１２３とは通信不能になる。ただし、高圧配電線２３２が高圧配電線２３１に接続されることによって、高圧配電線２３１に接続された親局１２１と子局１１２との間に通信経路が形成されるから、子局１１２は、高圧配電線２３１に接続された親局１２１との間で通信可能になる。

親局１２１は、親局１２３と同様に、通信路２４を通して監視制御装置１０と接続されているから、子局１１２は、配電線切替器２５の状態遷移の前後において監視制御装置１０と通信可能になり、通信の信頼性を高めることができる。図示例では、配電線切替器２５を１個だけ示しているが、実際の配電網では、多数個の配電線切替器２５が設けられるから、子局１１ごとに、配電線切替器２５による電路の変更時に用いる親局１２を登録しておく必要がある。

上述のように、配電線切替器２５で分離される高圧配電線２３の系統ごとに親局１２を設け、子局１１には配電線切替器２５の状態遷移時に選択する親局１２を登録しておくことにより、監視制御装置１０と子局１１との間の通信を維持できる確率が高くなる。すなわち、子局１１には複数の親局１２が登録される。また、子局１１は、配電線切替器２５の状態が遷移することにより、いずれかの親局１２との通信が不能になったときに、登録されている他の親局１２を選択する機能を備える。この構成を採用することにより、配電線切替器２５の状態遷移によって高圧配電線２３の接続関係が変化しても、子局１１と監視制御装置１０との間で検針情報を伝送する機能が維持され、結果的に信頼性の高い遠隔検針システムを構築することができる。他の構成および動作は実施形態１と同様であるから説明を省略する。

（実施形態３）
図１を参照して説明する。実施形態１、２の構成では、子局１１と親局１２との間の通信が直接行われる場合を想定しているが、本実施形態では、子局１１にマルチホップ通信の機能を付加している。子局１１は、親局１２と通信する際に、必要に応じて他の子局１１を中継する通信経路を形成する機能を備える。本実施形態は、子局１１がマルチホップ通信の機能を備えることによって、子局１１と親局１２との間で通信を直接行う場合には通信品質が確保できない場合でも、他の子局１１を経由して通信を行うことにより通信品質が向上する。その結果、１台の親局１２が管理できる子局１１の空間的な範囲が広がることになる。

マルチホップ通信におけるメトリックの計算に必要な情報は、各子局１１がそれぞれ検針情報を伝送する際の通常の通信状況を監視し、自局の周囲に存在する子局１１の子局ＩＤや通信品質を蓄積することにより取得する。たとえば、新たに接続された子局１１は、他の子局１１が親局１２に対して検針情報を伝送している間に通信状況を監視し、他の子局１１とのメトリックを計算して蓄積する。こうして蓄積した情報を用いることにより、新たに参加した子局１１は親局１２との通信に際して中継に用いる子局１１を選択し、親局１２との通信経路を形成して保存するのである。他の構成および動作は実施形態１、２と同様であるから説明を省略する。

（実施形態４）
図１を参照して説明する。配電線切替器２５の状態遷移は生じていない場合でも、親局１２に障害が生じたり親局１２と高圧配電線２３との接続部位に断線が生じたりすれば、子局１１が親局１２との間で通信できなくなる。このような場合に備えて、一部の子局１１は他の子局１１の検針情報を蓄積する機能を有していることが好ましい。

すなわち、子局１１は通信路２４に接続する機能を備えていないから、子局１１と親局１２との間で通信が途絶すれば、子局１１から監視制御装置１０に検針情報を伝送することができない。そこで、本実施形態は、親局１２を通して監視制御装置１０に検針情報を伝送する子局１１のうちの少なくとも１台に、親局１２との通信が途絶したときに、同じ親局１２と通信可能であった他の子局１１から検針情報を取得する機能を設ける。また、当該子局１１は、自身の検針情報とともに他の子局１１から取得した検針情報を蓄積する機能を有する。さらに、検針情報を蓄積する機能を有した子局１１は、親局１２が復旧したときに、蓄積されている検針情報を親局１２に転送する機能を有する。したがって、親局１２が復旧すると、検針情報を蓄積した子局１１から親局１２を経由して監視制御装置１０に検針情報を伝送することが可能になる。

上述した動作により、子局１１と親局１２との間の通信が不能になっても検針情報を欠落させることなく監視制御装置１０に伝送することが可能になる。また、高圧配電線２３に、通信が不能になった親局１２のほかにも子局１１と通信可能な親局１２が接続されている場合、検針情報を蓄積した子局１１は通信相手になる親局１２を変更するだけで蓄積した検針情報を監視制御装置１０に転送することが可能になる。この場合、通信相手の変更に要する時間に相当する検針情報を蓄積すればよいから、子局１１において検針情報を蓄積する容量は比較的少なくなる。実施形態２のように、配電線切替器２５により高圧配電線２３の接続関係を変更することにより他の系統の高圧配電線２３に接続された親局１２との通信が可能になる場合も同様である。

すなわち、本実施形態の構成を採用することにより、障害や災害の発生に伴って子局１１と親局１２との通信が途絶した場合にも、親局１２が接続されている高圧配電線２３に接続されている他の子局１１が親局１２に代わって検針情報を蓄積する。その結果、監視制御装置１０は、いずれかの親局１２において子局１１との通信が途絶した場合でも、当該子局１１が取得した検針情報を欠落させずに収集することが可能になる。本実施形態の技術は、実施形態１〜３のいずれとも組み合わせて用いることが可能である。

１０ 監視制御装置
１１ 子局
１２ 親局
１３ （第２の）子局
１４ （第２の）親局
２１ 変圧器
２２ 低圧配電線
２３ 高圧配電線
２４ 通信路
２５ 配電線切替器

Claims (6)

1. 高圧配電線に変圧器を介して接続されている低圧配電線に接続され需要家ごとの検針情報を取得する複数台の子局と、前記高圧配電線に接続され電力線搬送通信により前記子局と通信する親局と、前記親局を経由する通信経路を用いて前記子局から検針情報を収集する監視制御装置とを備え、前記複数台の前記子局は前記監視制御装置の管理範囲においてそれぞれ固有に設定された通信用の識別情報を有していることを特徴とする遠隔検針システム。
2. 前記子局に設定された前記識別情報は、ＩＰｖ６に準拠するＩＰアドレスであることを特徴とする請求項１記載の遠隔検針システム。
3. 前記高圧配電線は、複数の系統に分割され系統間の接続関係が配電線切替器により選択可能であって、前記親局は、前記配電線切替器が選択する少なくとも２系統にそれぞれ接続され、前記子局は、前記配電線切替器による接続関係の選択によって通信可能になる２台以上の前記親局と選択的に通信する機能を備えることを特徴とする請求項１又は２記載の遠隔検針システム。
4. 前記低圧配電線に接続される第２の親局と、前記低圧配電線を通信経路に用いて前記第２の親局と電力線搬送通信により通信する複数台の第２の子局とが付加され、前記第２の親局は、前記監視制御装置の管理範囲において固有に設定された通信用の識別情報を有しており、さらに、前記複数台の前記第２の子局が取得した需要家ごとの検針情報を集約し前記親局を経由する通信経路を用いて前記複数台の前記第２の子局が取得した検針情報を前記監視制御装置に伝送する機能を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の遠隔検針システム。
5. 前記子局は、前記親局との間で他の前記子局を中継する通信経路を選択可能とするマルチホップ通信の機能を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の遠隔検針システム。
6. 前記子局は、前記親局との間で通信が途絶した場合に、当該親局と通信可能であった他の前記子局と通信して検針情報を取得する機能と、他の前記子局から取得した検針情報を自身が取得した検針情報とともに蓄積する機能と、前記監視制御装置との通信が可能になると蓄積した検針情報を前記監視制御装置に伝送する機能とを有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の遠隔検針システム。

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