JP6322799B2

JP6322799B2 - 自動検針システム

Info

Publication number: JP6322799B2
Application number: JP2014004270A
Authority: JP
Inventors: 敏幸前多; 佐々木　博之; 博之佐々木
Original assignee: NEC Magnus Communications Ltd
Current assignee: NEC Magnus Communications Ltd
Priority date: 2014-01-14
Filing date: 2014-01-14
Publication date: 2018-05-16
Anticipated expiration: 2034-01-14
Also published as: JP2015132998A

Description

本発明は、ＰＬＣ（Power Line Communication：電力線通信）を利用した電力使用量の検針システムに関するものである。

近年、電力会社においては、電力使用量を遠隔地から電力線経由で収集する自動検針システムの導入が進みつつある（例えば特許文献１参照）。

自動検針システムでは、親機ＰＬＣモデムが電柱等に取り付けられ、検針データを親機ＰＬＣモデムに送信するための子機ＰＬＣモデムが各需要者の電力メータに内蔵される。これらのＰＬＣモデムは電柱と電力メータとを結ぶ電力線を通信路として利用するので、新規に通信線を敷設する必要がなく、導入コストの面で非常に有利である。

図５は、自動検針システムを集合住宅に導入した例を示す概念図である。

図５に示すように、集合住宅３０内の各需要者宅には電力メータＷｈが設置されている。図示されていないが、各電力メータＷｈは子機ＰＬＣモデムを内蔵しており、子機ＰＬＣモデムは電力線ネットワーク３１を介して親機ＰＬＣモデム３２に接続されている。さらに、親機ＰＬＣモデム３２は光ネットワーク等の広域ネットワーク３３を介してデータセンタ３４内の対応する検針サーバ３５に接続されている。検針サーバ３５はＨＥＳ（Head End System）と呼ばれるもので、親機ＰＬＣモデム３２から送られてきた検針データを受け取り、データの加工・集計を行った後、上位の各種サーバ群３６へとデータを引き渡す。

特開２０１１−２２３０６３号公報

電力メータは電力使用量を定期的（例えば３０分ごと）に検針しており、電力使用量の検針データ（３０分値）は子機ＰＬＣモデムを介して電力線ネットワーク３１上に送出され、さらに親機ＰＬＣモデム３２を経由してそのまま検針サーバ３５に送られる。各電力メータからの検針データを１回の送信で収集できることが理想であるが、必ずしもすべての検針データを受け取れるとは限らない。そのため、検針サーバは、収集した検針データから未収集データの有無をチェックして、未収集データがある場合にはリカバリ動作を行い、検針データの再収集を行う必要がある。

しかしながら、このリカバリ動作は、通常の収集動作の空き時間に実行しなければならない。検針データが電力使用量の３０分値である場合、あるタイミングで検針データを受け取ってから次の検針データを受け取るまでの時間は約３０分である。その間に未収集データの検証も行わなければならないため、実際の空き時間はさらに短い。このような条件下において、電力メータの台数が非常に多い場合にはリカバリ動作を完了できない可能性がある。もし空き時間内にすべての未収集データのリカバリ動作を完了できない場合には、リカバリすべき未収集データが累積し、最悪の場合、検針サーバの処理がオーバーフローしてしまう。

都市部のデータセンタにおいては、１台の検針サーバが非常に多くの電力メータから検針データを収集しなければならない。例えば、データセンタ内の１台の検針サーバが１００万世帯分の検針データを取り扱う場合を考えたとき、もし電力メータから検針データを収集するときの収集率が９０％であるとすると、１台の検針サーバにつき１０万世帯分の検針データが欠落することになる。したがって、自動検針システムにおいては、いかなる条件下でも検針データを確実に収集し、収集率を限りなく１００％に近づけるための工夫が求められている。

したがって、本発明の目的は、検針サーバによるリカバリ動作の負担を軽減して、自動検針を円滑に運用することが可能な自動検針システムを提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明による自動検針システムは、需要者の電力使用量を定期的に検針する複数の電力メータと、前記複数の電力メータに対応して設けられ、前記電力使用量の検針データを電力線ネットワーク上に送出する複数の子機ＰＬＣモデムと、前記電力線ネットワークを介して前記複数の子機ＰＬＣモデムと通信を行う親機ＰＬＣモデムと、前記電力線ネットワークとは異なる広域ネットワークを介して前記親機ＰＬＣモデムと通信を行う検針サーバとを備え、前記親機ＰＬＣモデムは、前記複数の電力メータの各々から対応する子機ＰＬＣモデムを介して検針データを収集した後、検証して未収集の検針データの有無を確認し、未収集の検針データがある場合には、次の検針データの収集を開始するまでの空き時間において前記未収集の検針データを再収集するリカバリ動作を実施し、再収集した検針データと既に収集済みの検針データとを合わせて前記空き時間内に前記検針サーバに送信するものであって、前記リカバリ動作を繰り返しても収集できない検針データがある場合には、所定時間経過後に前記リカバリ動作を終了し、前記リカバリ動作により収集できた検針データと既に収集済みの検針データとを合わせて前記検針サーバに送信することを特徴とする。

本発明によれば、親機ＰＬＣモデムが検針データの定期的な収集タイミングの空き時間を利用してリカバリ動作を実施するので、検針サーバのリカバリ動作に要する負担を大幅に軽減することができる。したがって、円滑で安定した自動検針システムの運用を実現することができる。

本発明において、前記親機ＰＬＣモデムは、前記空き時間において再収集した前記検針データと既に収集済みの検針データとを合わせて前記空き時間内に前記検針サーバに送信することが好ましい。これによれば、検針データの再収集と検針サーバの送信とを効率よく行うことができる。

本発明において、前記リカバリ動作を繰り返しても収集できない検針データがある場合には、所定時間経過後に前記リカバリ動作を終了し、収集できたすべての検針データを前記検針サーバに送信することが好ましく、前記収集できない検針データに関する不具合情報を、前記収集できたすべての検針データと共に前記検針サーバへ送信することが特に好ましい。この構成によれば、検針データの収集と検針サーバへの送信とをさらに効率よく行うことができる。

本発明において、前記親機ＰＬＣモデムは、前記未収集の検針データがない場合には、前記収集した検針データを前記空き時間内に前記検針サーバに送信することが好ましい。これによれば、収集した検針データを直ちに検針データに届けるので、円滑で安定した自動検針システムの運用を実現することができる。

本発明において、前記複数の電力メータの各々は、前記電力使用量の３０分値を検針することが好ましい。検針データの生成サイクルが３０分と非常に短い場合には、検針データの再収集に使える時間は３０分よりもさらに短く、１台の検針サーバが管理する電力メータの数が非常に多い場合には検針データを再収集しきれず、検針サーバの処理がオーバーフローしてしまうおそれもある。しかし、本発明においては、検針サーバの代わりに親機ＰＬＣモデムが検針データの再収集を実施するので、検針サーバのリカバリ動作に要する負担を大幅に軽減することができる。

本発明によれば、検針サーバによるリカバリ動作の負担を軽減して、自動検針を円滑に運用することが可能な自動検針システムを提供することができる。

図１は、本発明の好ましい実施の形態による自動検針システムの構成を示す模式図である。図２は、ＰＬＣモデムの構成を機能的に示すブロック図である。図３は、自動検針システムの動作を示すタイミングチャートである。図４は、自動検針システムの動作について説明するためのフローチャートである。図５は、自動検針システムを集合住宅に導入した例を示す概念図である。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。

図１は、本発明の好ましい実施の形態による自動検針システムの構成を示す模式図である。

図１に示すように、この自動検針システム１は、例えば集合住宅９の各戸９ａ〜９ｄの電力使用量を検針するためのものであり、電柱２等に設置された親機ＰＬＣモデム１１と、各戸の電力メータ１２ａ〜１２ｄにそれぞれ内蔵された子機ＰＬＣモデム１３ａ〜１３ｄとを備えている。そして、親機ＰＬＣモデム１１と複数の子機ＰＬＣモデム１３ａ〜１３ｄとの間の電力線通信によって電力使用量の遠隔検針が実現される。本実施形態では説明の便宜上、４つの電力メータ１２ａ〜１２ｄを検針対象としているが、実際にはさらに多くの電力メータを検針対象とすることができ、電力メータの台数が多くなるほど本発明の効果も大きくなる。

電力メータ１２ａ〜１２ｄは電力引き込み線５ａに接続されており、親機ＰＬＣモデム１１は電力線（電力線ネットワーク）５を介してこれらの電力メータ１２ａ〜１２ｄに接続されており、検針サーバ７は光ネットワーク６（広域ネットワーク）を介して親機ＰＬＣモデム１１に接続されている。電力メータ１２ａ〜１２ｄは子機ＰＬＣモデム１３ａ〜１３ｄをそれぞれ内蔵しており、電力メータ１２ａ〜１２ｄの計量部１４ａ〜１４ｄでそれぞれ測定された電力使用量の検針データは子機ＰＬＣモデム１３ａ〜１３ｄから電力線ネットワーク５上に送出され、親機ＰＬＣモデム１１を介して検針サーバ７に送られる。

変電所３から供給される電力は柱上トランス４、電力引き込み線５ａ、電力メータ１２ａ〜１２ｄおよびブレーカ１６ａ〜１６ｄを経由して各需要者ａ〜ｄの家電機器９ａ〜９ｄにそれぞれ供給される。親機ＰＬＣモデム１１の一方の通信端子は例えば光ネットワーク６（広域ネットワーク）を介して検針サーバ７に接続されており、他方の通信端子は電力引き込み線５ａに接続されている。

電力メータ１２ａ〜１２ｄ内の子機ＰＬＣモデム１３ａ〜１３ｄの一方の通信端子は対応する電力メータ１２ａ〜１２ｄのコントローラ１５ａ〜１５ｄにそれぞれ接続されており、他方の通信端子は電力引き込み線５ａに接続されている。

なお、子機ＰＬＣモデムが電力メータ１２ａ〜１２ｄ内に内蔵されている場合、計量部１４ａ〜１４ｄ及びコントローラ１５ａ〜１５ｂは子機ＰＬＣモデムに対する狭義の電力メータとして位置付けられ、子機ＰＬＣモデム１３ａ〜１３ｄは電力メータに接続されていると考えることができる。

図２は、ＰＬＣモデムの構成を機能的に示すブロック図である。このＰＬＣモデムは、親機ＰＬＣモデム１１又は子機ＰＬＣモデム１３ａ〜１３ｄとして用いることができる汎用的なものである。

図２に示すように、ＰＬＣモデム２０は、制御部２１、メモリ２２、インターフェース（Ｉ／Ｆ）２３、通信部２４、変調部２５、送信部２６、復調部２７、受信部２８およびマルチプレクサ２９を有している。

制御部２１は、上位装置から各種の情報を取得し、取得した情報に基づいてＰＬＣモデム２０の各部を制御する。ここにいう上位装置とは、親機ＰＬＣモデム１１であれば検針サーバ７、子機ＰＬＣモデム１３ａであれば電力メータ１２ａのコントローラ１５ａである。

メモリ２２は、制御部２１の指示に従い、上位装置から入力されるデータを記憶する記憶手段である。またメモリ２２には設定情報を含む各種情報が記録されている。

インターフェース部２３は、上位装置とのインターフェースであり、上位装置から上位レイヤデータを受け取り、通信部２４に出力する。また、通信部２４から上位レイヤデータの入力を受け、上位装置に出力する。

通信部２４はヘッダーを含む送受信信号の処理を行う機能部であり、例えばＤＳＰ(Digital Signal Processor)によって構成される。具体的な処理としては、インターフェース部２３から送信すべき上位レイヤデータの供給を受け、パイロットデータや宛先ＭＡＣアドレスなどを含むヘッダーと誤り訂正のための冗長データとを付加し、送信データとして変調部２５に送出する。また、復調部２７からヘッダーと上位レイヤデータとを含む受信データの入力を受け、その中のヘッダーに応じた処理および誤り訂正処理を行うとともに、上位レイヤデータのインターフェース部２３への出力を行う。

変調部２５は、制御部２１の指示に従い、ＯＦＤＭ変調方式並びに位相変調方式の中から一の変調方式を選択する。そして、選択した一の変調方式を用い、送信データに基づいて搬送波信号を変調し、変調方式に応じた既知の同期信号を含む所定のプリアンブルを付加するとともに、電波法施行規則の規定（搬送波出力）に則り変調処理に用いた通信方式に応じて信号の振幅を制御した後、送信部２６に出力する。

送信部２６は、変調部２５から入力された信号を電力線に送出可能な信号に変換してから、電力線に送出する機能を有する。具体的には、変調部２５から入力されるデジタル信号をアナログ信号に変換するとともに、バンドパスフィルタを用いて不要な周波数帯の成分を取り除き、さらに所定の増幅率で増幅して、マルチプレクサ２９を介して電力線に送出する。

受信部２８は、電力線に到来した信号を受信してデジタル信号に変換し、復調部２７に出力する機能を有する。具体的には、マルチプレクサ２９を介して受信された信号からバンドパスフィルタを用いて不要な高低周波成分を取り除き、さらに所定の増幅率で増幅した後、サンプリングしてデジタル信号に変換し、復調部２７に出力する。

復調部２７は、受信部２８から入力されるデジタル信号を、ＯＦＤＭ変調方式および位相変調方式を用いて復調する機能を有する。復調部２７は、復調によって得た信号を通信部２４に出力する。また復調部２７は、受信部２８から入力された信号から既知の同期信号を検出する同期検出機能を有している。ここで検出される同期信号は、ＯＦＤＭ変調方式の同期信号又は位相変調方式の同期信号であり、復調部２７は、検出した同期信号から復調に用いる変調方式を決定する。

自動検針システムでは、１０ｋＨｚ〜４５０ｋＨｚの低周波数帯域の電力線通信が使用される。この電力線通信で使用される変調方式のうち、ＯＦＤＭ(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，直交波周波数分割多重)変調方式は、１０ｋＨｚ〜４５０ｋＨｚの帯域をフルに用い、かつサブキャリアごとの適応変調を行えるので、比較的高速かつ信頼性の高い通信を実現できるという利点を有するが、電波法施行規則において全サブキャリアの合計出力値が１００ｍＷ以下に制限されている。また、１１５ｋＨｚ又は１３２ｋＨｚを用いる位相変調方式（位相振幅変調方式を含む）は、搬送波出力が３５０ｍＷ以下に制限されている。位相変調方式は、ＯＦＤＭ変調方式に比べると低速な通信しかできないが、ノイズが多い環境下での通信や遠方との通信に有効である。さらに、２００ｋＨｚ〜４５０ＫＨｚのスペクトル拡散方式では搬送波出力が１０ｍＷ以下に制限されており、１０ｋＨｚ〜２００ｋＨｚのスペクトル拡散方式では搬送波出力が３０ｍＷ以下に制限されている。

本実施形態によるＰＬＣモデム２０を親機として使用する場合、制御部２１は、受信した検針データをメモリ２２に保存し、未収集の検針データの有無を検証する。そして未収集の検針データがある場合には、特定の電力メータに対して検針データの送信リクエストを送信し、すべての電力メータから検針データを収集した時点で当該検針データを検針サーバに送信する。

図１の構成において、電力会社による電力メータの自動検針の方法は以下の通りである。すなわち、各戸の電力使用量は電力メータ１２ａ〜１２ｄによって検針され、子機ＰＬＣモデム１３ａ〜１３ｄを介して親機ＰＬＣモデム１１に送信され、さらに光ネットワーク６を介して検針サーバ７に転送される。検針データは、検針サーバ７からのリクエストに応じて送信されてもよく、あるいは電力メータ１２ａ〜１２ｄが所定のタイミングで自発的に送信してもよい。これにより、各戸の検針データが自動的に収集される。

図３は、自動検針システムの動作を示すタイミングチャートである。また、図４は、自動検針システムの動作について説明するためのフローチャートである。

図３及び図４に示すように、各電力メータ１２ａ〜１２ｄは例えば３０分ごとの電力使用量（３０分値）を定期的に検針しており、電力メータ１２ａ〜１２ｄ内の計量部で測定された検針データは子機ＰＬＣモデム１３ａ〜１３ｄを介して親機ＰＬＣモデム１１に送られる。新しい検針データは３０分ごとに生成され、この検針データは生成のたびに親機ＰＬＣモデム１１に送られる。

検針データを生成してから次の検針データを生成するまでの時間は約３０分しかなく、親機ＰＬＣモデム１１はこの３０分間にすべての電力メータから検針データを収集する必要がある。すなわち、０〜３０分の期間Ｔ１の電力使用量の検針データＰ１は、３０〜６０分の期間Ｔ２において処理される必要がある。また、３０〜６０分の期間Ｔ２の電力使用量の検針データＰ２は、６０〜９０分の期間Ｔ３において処理される必要があり、６０〜９０分の期間Ｔ３の電力使用量の検針データＰ３は、９０〜１２０分の期間Ｔ４において処理される必要がある。９０〜１２０分の期間Ｔ４の電力使用量の検針データＰ４は、図示しない１２０〜１６０分の期間において処理される必要がある。

ここで、３０〜６０分の期間Ｔ２は、すべての電力メータ１２ａ〜１２ｄから検針データを収集できたときの動作を示している。すなわち、親機ＰＬＣモデム１１は各電力メータから検針データを所定の手順で収集し（ステップＳ１）、次いで収集した検針データを検証して未収集データの有無を確認し（ステップＳ２）、未収集の検針データが無い場合にはこの収集した検針データを所定の手順で検針サーバに送信する（ステップＳ２Ｎ，Ｓ３）。９０〜１２０分の期間Ｔ４もこれと同様である。

これに対し、６０〜９０分の期間Ｔ３は、一部の電力メータから検針データを収集できなかったときの動作を示している。すなわち、親機ＰＬＣモデム１１は各電力メータから検針データを所定の手順で収集し（ステップＳ１）、次いで収集した検針データを検証して未収集データの有無を確認し（ステップＳ２）、未収集の検針データが有る場合にはリカバリ動作を行い、検針データの再収集を実行する（ステップＳ２Ｙ、Ｓ４）。ここで、親機ＰＬＣモデム１１によるリカバリ動作は、通常の収集動作を行った後の空き時間を利用して行われる。その後、親機ＰＬＣモデム１１は既に収集済みの検針データとリカバリ動作によって収集した検針データとを合わせて所定の手順で検針サーバに送信する（ステップＳ５）。

以上説明したように、本実施形態による自動検針システム１は、親機ＰＬＣモデム１１が検針サーバ７の代わりに未収集データの有無を確認し、未収集データが有る場合にはそのリカバリを行い、すべての電力メータの検針データが揃ってから検針サーバ７に送るので、検針データの収集率を向上させると共に、検針サーバ７がリカバリ動作に要する負担を大幅に軽減することができる。

本発明は、以上の実施の形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能であり、それらも本発明に包含されるものであることは言うまでもない。

例えば、上記実施形態においては、電力メータが電力使用量の３０分値を検針する場合を例に挙げたが、本発明において電力使用量の単位計測時間（検針周期）は特に限定されず、３０分よりも長い時間（例えば１時間）であってもよく、３０分よりも短い時間（例えば１０分）であってもよい。
また、上記実施形態において、リカバリ動作を繰り返しても一部の検針データの収集ができない場合に、何らかの不具合が発生しているものとしてリカバリ動作を打ち切り、次の３０分値を収集するタイミングが到来する前に、未収集の検針データを除くすべての検針データを検針サーバに送信するようにしても良く、不具合に関する情報をこれと同時に検針サーバへ通報するようにしても良い。

１自動検針システム
２電柱
３変電所
４柱上トランス
５電力線（電力線ネットワーク）
５ａ電力引き込み線
６光ネットワーク
７検針サーバ
８ａ〜８ｄ家電機器
９集合住宅
９ａ〜９ｄ集合住宅の各戸
１１親機ＰＬＣモデム
１２ａ〜１２ｄ電力メータ
１３ａ〜１３ｄ子機ＰＬＣモデム
１４ａ〜１４ｄ計量部
１５ａ〜１５ｄコントローラ
１６ａ〜１６ｄブレーカ
２０モデム
２１制御部
２２メモリ
２３インターフェース部
２４通信部
２５変調部
２６送信部
２７復調部
２８受信部
２９マルチプレクサ
３０集合住宅
３１電力線ネットワーク
３２モデム
３３広域ネットワーク
３４データセンタ
３５検針サーバ
３６各種サーバ群
Ｐ１〜Ｐ３検針データ
Ｗｈ電力メータ

Claims

需要者の電力使用量を定期的に検針する複数の電力メータと、
前記複数の電力メータに対応して設けられ、前記電力使用量の検針データを電力線ネットワーク上に送出する複数の子機ＰＬＣモデムと、
前記電力線ネットワークを介して前記複数の子機ＰＬＣモデムと通信を行う親機ＰＬＣモデムと、
前記電力線ネットワークとは異なる広域ネットワークを介して前記親機ＰＬＣモデムと通信を行う検針サーバとを備え、
前記親機ＰＬＣモデムは、前記複数の電力メータの各々から対応する子機ＰＬＣモデムを介して検針データを収集した後、検証して未収集の検針データの有無を確認し、未収集の検針データがある場合には、次の検針データの収集を開始するまでの空き時間において前記未収集の検針データを再収集するリカバリ動作を実施し、再収集した検針データと既に収集済みの検針データとを合わせて前記空き時間内に前記検針サーバに送信するものであって、
前記リカバリ動作を繰り返しても収集できない検針データがある場合には、所定時間経過後に前記リカバリ動作を終了し、前記リカバリ動作により収集できた検針データと既に収集済みの検針データとを合わせて前記検針サーバに送信することを特徴とする自動検針システム。
前記収集できない検針データに関する不具合情報を、前記収集できたすべての検針データと共に前記検針サーバへ送信する、請求項１に記載の自動検針システム。
前記親機ＰＬＣモデムは、前記未収集の検針データがない場合には、前記収集した検針データを前記検針サーバに送信する、請求項１に記載の自動検針システム。
前記複数の電力メータの各々は、前記電力使用量の３０分値を検針する、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の自動検針システム。