JP6599105B2 - 電力管理装置、モジュールシステム及び電力管理方法 - Google Patents

Description

本発明は、電力系統から需要家施設に供給される電力を示す情報を管理するための電力管理装置、モジュールシステム及び電力管理方法に関する。

近年、需要家施設に設けられる機器の電力を管理する電力管理システム（ＥＭＳ：Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）が注目を浴びている。このような電力管理システムでは、機器の電力を管理する電力管理装置が設けられる。

電力管理装置としては、住宅に設けられるＨＥＭＳ（ＨＯＭＥ Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）、ビルに設けられるＢＥＭＳ（Ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）、工場に設けられるＦＥＭＳ（Ｆａｃｔｏｒｙ Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）、店舗にＳＥＭＳ（Ｓｔｏｒｅ Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）等が挙げられる。

このようなケースにおいて、電力系統から需要家施設に供給される電力を測定するメータとして、通信機能を有するスマートメータの導入が検討されている（例えば、特許文献１）。

ここで、電力線を用いて１対の装置の間の通信を行う技術（ＰＬＣ：Ｐｏｗｅｒ Ｌｉｎｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ技術）が提案されている（例えば、特許文献２，３）。このようなＰＬＣ技術は、スマートメータと電力管理装置との間の通信で用いられることも検討されている。

特開２０１３−１７４３８４号公報 国際公開第２００９／１３０９０５号 特開２００８−１４１４５５号公報

ところで、上述したスマートメータの仕様において、スマートメータは、連続的に複数のメッセージを受け付けない旨が規定されている。

上述したスマートメータの仕様に対応するために、電力管理装置は、スマートメータに対してメッセージを送信してからタイムアウト時間が経過するまで、新たなメッセージの送信を保留する。一方で、電力管理装置は、スマートメータに対してメッセージを送信してからタイムアウト時間が経過すると、スマートメータにメッセージが到達しなかったと判断して、スマートメータに対して新たなメッセージを送信する。

このような背景下において、電力管理装置とスマートメータとの間の通信において、上述したＰＬＣ技術が利用される場合には、電力線を流れる電力量が通信に大きな影響を与えることが想定される。

従って、電力線を用いる通信状態が良い状態において、タイムアウト時間として大きな値が設定されていると、電力線を用いる通信状態とは異なる要因によってメッセージがスマートメータに到達していないにもかかわらずに、電力管理装置は、タイムアウト時間の経過を待たなければ、新たなメッセージを送信することができない。

一方で、電力線を用いる通信状態が悪い状態において、タイムアウト時間として小さな値が設定されていると、スマートメータがメッセージを受信しているにもかかわらず、電力管理装置は、タイムアウト時間の経過に応じて、新たなメッセージを送信してしまう。すなわち、新たなメッセージは、スマートメータによって受け付けられない。

そこで、本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、スマートメータが連続的に複数のメッセージを受け付けないという事情を考慮しながらも、電力管理装置が新たなメッセージを送信するまでの待ち時間を適切に低減することを可能とする電力管理装置、モジュールシステム及び電力管理方法を提供することを目的とする。

第１の特徴は、電力管理装置であって、電力系統から需要家施設に供給される電力を計測するスマートメータに対して、前記需要家施設に設けられる電力線を介してメッセージを送信する送信部と、前記送信部を制御する制御部とを備え、前記送信部は、前記スマートメータに対して第１メッセージを送信してからタイムアウト時間が経過した後に第２メッセージを送信するように構成されており、前記制御部は、前記電力線の状態に応じて、前記タイムアウト時間を設定することを特徴とする。

第２の特徴は、モジュールシステムであって、電力系統から需要家施設に供給される電力を計測するスマートメータに接続される第１通信モジュールと、前記電力系統から需要家施設に供給される電力の情報を管理する電力管理装置に接続された第２通信モジュールとを備え、前記第１通信モジュール及び前記第２通信モジュールは、前記需要家施設に設けられる電力線を介して通信を行うように構成されており、前記第２通信モジュールは、前記スマートメータに対して第１メッセージを送信してからタイムアウト時間が経過した後に第２メッセージを送信するように構成されており、前記タイムアウト時間は、前記電力線の状態に応じて、前記電力管理装置によって設定されることを要旨とする。

第３の特徴は、電力管理方法であって、電力系統から需要家施設に供給される電力を計測するスマートメータに対して、前記需要家施設に設けられる電力線を介してメッセージを送信するステップと、前記スマートメータに対して第１メッセージを送信してからタイムアウト時間が経過した後に第２メッセージを送信するステップと、前記電力線の状態に応じて、前記タイムアウト時間を設定するステップとを備えることを要旨とする。

本発明によれば、スマートメータが連続的に複数のメッセージを受け付けないという事情を考慮しながらも、電力管理装置が新たなメッセージを送信するまでの待ち時間を適切に低減することを可能とする電力管理装置、モジュールシステム及び電力管理方法を提供することができる。

図１は、第１実施形態に係る管理システム１００を示す図である。 図２は、第１実施形態に係る電力管理方法を示すシーケンス図である。 図３は、変更例１に係る管理システム１００を示す図である。

以下において、実施形態に係る電力管理装置について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には、同一又は類似の符号を付している。

ただし、図面は模式的なものであり、各寸法の比率などは現実のものとは異なることに留意すべきである。従って、具体的な寸法などは以下の説明を参酌して判断すべきである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

［実施形態の概要］
実施形態に係る電力管理装置は、電力系統から需要家施設に供給される電力を計測するスマートメータに対して、前記需要家施設に設けられる電力線を介してメッセージを送信する送信部と、前記送信部を制御する制御部とを備え、前記送信部は、前記スマートメータに対して第１メッセージを送信してからタイムアウト時間が経過した後に第２メッセージを送信するように構成されており、前記制御部は、前記電力線の状態に応じて、前記タイムアウト時間を設定する。

実施形態では、電力管理装置は、第１メッセージを送信してからタイムアウト時間が経過した後に第２メッセージを送信するという前提下において、電力線の状態に応じてタイムアウト時間を設定する。すなわち、スマートメータが連続的に複数のメッセージを受け付けないという事情を考慮しながらも、タイムアウト時間を動的に変更することによって、電力管理装置が新たなメッセージを送信するまでの待ち時間を適切に低減することができる。

［第１実施形態］
（管理システム）
以下において、第１実施形態に係る管理システムについて説明する。図１は、第１実施形態に係る管理システム１００を示す図である。

図１に示すように、管理システム１００は、スマートメータ１０と、ＥＭＳ２０と、モジュールシステム３０とを有する。管理システム１００は、電力系統から需要家施設に供給される電力を管理するためのシステムである。スマートメータ１０及びＥＭＳ２０は、需要家施設の建物内に設けられていてもよく、需要家施設の建物外に設けられていてもよい。需要家施設に設けられる機器は、冷蔵庫、照明、エアコン、テレビなどの負荷、太陽電池ユニット、蓄電池ユニット、燃料電池ユニット、貯湯ユニットなどを含む。

第１実施形態において、スマートメータ１０とＥＭＳ２０との間の通信は、需要家施設内に設けられる電力線を通信回線として用いる電力線搬送通信（例えば、ＰＬＣ；Ｐｏｗｅｒ Ｌｉｎｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）によって行われる。スマートメータ１０とＥＭＳ２０との間の通信は、例えば、ＥＣＨＯＮＥＴ Ｌｉｔｅ方式で行われる。

スマートメータ１０は、電力系統から需要家施設に供給される電力を測定する。例えば、電力系統から需要家施設に電力を供給するための主幹電力線に接続される。

第１実施形態において、スマートメータ１０は、需要家施設内に設けられる電力線を通信回線として用いてＥＭＳ２０と電力線搬送通信を行う。具体的には、スマートメータ１０は、通信部１１と、制御部１２とを有する。

通信部１１は、電力線搬送通信によってメッセージをＥＭＳ２０に送信し、電力線搬送通信によってメッセージをＥＭＳ２０から受信する。例えば、通信部１１は、電力系統から需要家施設に供給される電力の情報である電力情報をＥＭＳ２０に送信する。電力情報は、一定期間（例えば、３０分）において需要家施設に供給される電力の積算値であってもよく、需要家施設に供給される電力の瞬時値であってもよい。

ここで、通信部１１は、ＥＭＳ２０からメッセージを受信してからＥＭＳ２０に対して応答メッセージを送信するまで、新たなメッセージを受け付けず、新たなメッセージを無視する。すなわち、通信部１１は、複数のメッセージを連続的に受け付けないように構成されている。連続的なメッセージの受け付けがスマートメータ１０で禁止されており、新たなメッセージがエラーと判定される可能性がある。或いは、連続的なメッセージの受け付けがスマートメータ１０で禁止されていなくても、新たなメッセージが予期しない挙動を引き起こす可能性がある。

スマートメータ１０とＥＭＳ２０との間で送信又は受信されるメッセージは、例えば、ＥＣＨＯＮＥＴ Ｌｉｔｅ方式に準拠するメッセージフォーマットを有する。

制御部１２は、ＣＰＵ及びメモリによって構成されており、スマートメータ１０を制御する。制御部１２は、電力系統から需要家施設に供給される電力を測定するとともに、電力情報を送信するように通信部１１を制御する。

ＥＭＳ２０は、電力系統から需要家施設に供給される電力を示す電力情報を管理する電力管理装置の一例である。ＥＭＳ２０は、需要家施設内に設けられる電力線を通信回線として用いてスマートメータ１０と電力線搬送通信を行う。具体的には、ＥＭＳ２０は、通信部２１と、制御部２２とを有する。

通信部２１は、電力線搬送通信によってメッセージをスマートメータ１０に送信し、電力線搬送通信によってメッセージをスマートメータ１０から受信する。通信部２１は、需要家施設に設けられる電力線を介して、スマートメータ１０にメッセージを送信する送信部を構成する。上述したように、スマートメータ１０とＥＭＳ２０との間で送信又は受信されるメッセージは、例えば、ＥＣＨＯＮＥＴ Ｌｉｔｅ方式に準拠するメッセージフォーマットを有する。

ここで、通信部２１は、スマートメータ１０に対して第１メッセージを送信してからタイムアウト時間が経過した後に第２メッセージを送信する。言い換えると、通信部２１は、第１メッセージを送信してからタイムアウト時間が経過するまで、第１メッセージに続く第２メッセージの送信を保留する。但し、通信部２１は、第１メッセージに対する応答メッセージをスマートメータ１０から受信する場合には、タイムアウト時間が経過する前であっても、第１メッセージに続く第２メッセージを送信してもよい。

制御部２２は、ＣＰＵ及びメモリによって構成されており、スマートメータ１０を制御する。制御部２２は、スマートメータ１０とＥＭＳ２０とを接続する電力線の状態に応じて、タイムアウト時間を設定する。

例えば、制御部２２は、スマートメータ１０にメッセージを送信してからスマートメータ１０から応答メッセージを受信するまでの時間間隔に基づいて、電力線の状態を判断する。詳細には、制御部２２は、時間間隔が所定時間よりも長い場合に、電力線の状態が所定状態よりも悪いと判断し、タイムアウト時間として第１タイムアウト時間を設定する。一方で、制御部２２は、時間間隔が所定時間よりも短い場合に、電力線の状態が所定状態よりも良いと判断し、タイムアウト時間として第１タイムアウト時間よりも短い第２タイムアウト時間を設定する。

ここで、制御部２２は、３段階以上のタイムアウト時間を設定してもよい。このようなケースにおいては、電力線の状態は３段階以上の状態を含み、電力線の状態を判断するための所定時間は２種類以上の時間を含む。

或いは、制御部２２は、電力線の電波通信品質に基づいて、電力線の状態を判断してもよい。電波通信品質は、例えば、ＥＭＳ２０に接続されるモジュール（後述する第２モジュール３２）によって生成されるＬＱＩ（Ｌｉｎｅ Ｑｕａｌｉｔｙ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）である。詳細には、制御部２２は、ＬＱＩが所定閾値よりも大きい場合に、電力線の状態が所定状態よりも悪いと判断し、タイムアウト時間として第１タイムアウト時間を設定する。一方で、制御部２２は、ＬＱＩが所定閾値よりも小さい場合に、電力線の状態が所定状態よりも良いと判断し、タイムアウト時間として第１タイムアウト時間よりも短い第２タイムアウト時間を設定する。

ここで、制御部２２は、３段階以上のタイムアウト時間を設定してもよい。このようなケースにおいては、電力線の状態は３段階以上の状態を含み、電力線の状態を判断するための所定閾値は２種類以上の閾値を含む。

モジュールシステム３０は、第１モジュール３１と、第２モジュール３２とを有する。第１モジュール３１及び第２モジュール３２は、需要家施設内に設けられる電力線を通信回線として用いる電力線搬送通信（例えば、ＰＬＣ）を実現するためのモジュールである。すなわち、第１モジュール３１及び第２モジュール３２は、需要家施設に設けられる電力線を介して通信を行うように構成されている。

第１モジュール３１は、スマートメータ１０とＥＭＳ２０とを接続する電力線に接続される。例えば、第１モジュール３１は、電力線を終端する電源コンセントに差し込まれる。第１モジュール３１は、スマートメータ１０（通信部１１）に接続される。第１モジュール３１と通信部１１とを接続する信号線は、有線回線であってもよく、無線回線であってもよい。第１モジュール３１は、電波通信品質（ＬＱＩ）を生成する機能を有する。

第２モジュール３２は、スマートメータ１０とＥＭＳ２０とを接続する電力線に接続される。例えば、第２モジュール３２は、電力線を終端する電源コンセントに差し込まれる。第２モジュール３２は、ＥＭＳ２０（通信部２１）に接続される。第２モジュール３２と通信部２１とを接続する信号線は、有線回線であってもよく、無線回線であってもよい。第２モジュール３２は、電波通信品質（ＬＱＩ）を生成する機能を有する。

（電力管理方法）
以下において、第１実施形態に係る電力管理方法について説明する。図２は、第１実施形態に係る電力管理方法を示すシーケンス図である。ここでは、ＥＣＨＯＮＥＴ Ｌｉｔｅ方式が用いられるケースを例示する。

図２に示すように、ステップＳ１０において、ＥＭＳ２０は、ＧＥＴコマンドをスマートメータ１０に送信する。ＧＥＴコマンドは、ＥＣＨＯＮＥＴ Ｌｉｔｅ方式に準拠するメッセージの一例であり、例えば、電力情報（積算値又は瞬時値）の送信を要求するメッセージである。

ステップＳ２０において、ＥＭＳ２０は、タイマをセット（起動）する。タイマは、カウントアップ方式であってもよく、カウントダウン方式であってもよい。

ステップＳ３０において、スマートメータ１０は、ＧＥＴ応答コマンドをＥＭＳ２０に送信する。ＧＥＴ応答コマンドは、ＥＣＨＯＮＥＴ Ｌｉｔｅ方式に準拠するメッセージの一例であり、例えば、電力情報（積算値又は瞬時値）を含むメッセージである。ここでは、ＥＭＳ２０がタイマのタイムアウト前にＧＥＴ応答コマンドを受信するケースを例示する。

ステップＳ４０において、ＥＭＳ２０は、タイマをリセット（停止）する。

ステップＳ５０において、ＥＭＳ２０は、タイムアウト時間を設定する。具体的には、ＥＭＳ２０は、スマートメータ１０とＥＭＳ２０とを接続する電力線の状態に応じて、タイムアウト時間を設定する。上述したように、ＥＭＳ２０は、スマートメータ１０にメッセージを送信してからスマートメータ１０から応答メッセージを受信するまでの時間間隔に基づいて、電力線の状態を判断してもよい。或いは、ＥＭＳ２０は、電力線の電波通信品質（例えば、ＬＱＩ）に基づいて、電力線の状態を判断してもよい。

ステップＳ６０において、ＥＭＳ２０は、ＧＥＴコマンドをスマートメータ１０に送信する。

ステップＳ７０において、ＥＭＳ２０は、タイマをセット（起動）する。

ステップＳ８０において、ＥＭＳ２０は、タイマのタイムアウトを検出する。

ステップＳ９０において、ＥＭＳ２０は、ＧＥＴコマンドをスマートメータ１０に送信する。具体的には、ＥＭＳ２０は、ステップＳ６０で送信するＧＥＴコマンドがスマートメータ１０に到達しなかったと判断して、ＧＥＴコマンドをスマートメータ１０に送信する。或いは、ＥＭＳ２０は、ステップＳ６０で送信するＧＥＴコマンドに応じて、スマートメータ１０から返信されるＧＥＴ応答コマンドがＥＭＳ２０に到達しなかったと判断して、ＧＥＴコマンドをスマートメータ１０に送信する。

ここで、ステップＳ９０で送信するＧＥＴコマンドは、ステップＳ６０で送信するＧＥＴコマンドの再送コマンドであってもよい。ステップＳ６０で送信するＧＥＴコマンドは第１メッセージの一例であり、ステップＳ９０で送信するＧＥＴコマンドは第２メッセージの一例である。

（作用及び効果）
第１実施形態では、ＥＭＳ２０は、第１メッセージを送信してからタイムアウト時間が経過した後に第２メッセージを送信するという前提下において、電力線の状態に応じてタイムアウト時間を設定する。すなわち、スマートメータが連続的に複数のメッセージを受け付けないという事情を考慮しながらも、タイムアウト時間を動的に変更することによって、ＥＭＳ２０が新たなメッセージを送信するまでの待ち時間を適切に低減することができる。

第１実施形態では、ＥＭＳ２０は、電力線の状態が所定状態よりも悪いと判断した場合に、タイムアウト時間として第１タイムアウト時間を設定し、電力線の状態が所定状態よりも良いと判断した場合に、タイムアウト時間として第１タイムアウト時間よりも短い第２タイムアウト時間を設定する。従って、ＥＭＳ２０が新たなメッセージを送信するまでの待ち時間を適切に低減することができる。

［変更例１］
以下において、第１実施形態の変更例１について説明する。以下においては、第１実施形態に対する相違点について主として説明する。

第１実施形態では、ＥＭＳ２０は、メッセージを送信してから応答メッセージを受信するまでの時間間隔、或いは、電力線の電波通信品質（例えば、ＬＱＩ）に基づいて、電力線の状態を判断する。これに対して、変更例１では、ＥＭＳ２０は、需要家施設内に設けられる電力線に接続された電力センサから受信する電力値に基づいて、電力線の状態を判断する。

（管理システム）
以下において、変更例１に係る管理システムについて説明する。図３は、変更例１に係る管理システム１００を示す図である。図３では、図１と同様の構成について同様の符号を付している。従って、図１と同様の構成の説明については省略する。

図１に示すように、管理システム１００は、図１に示す構成に加えて、電力センサ４０を有する。電力センサ４０は、スマートメータ１０とＥＭＳ２０とを接続する電力線に接続される。或いは、電力センサ４０は、電力系統から需要家施設に電力を供給するための主幹電力線に接続される。

ここで、ＥＭＳ２０（通信部２１）は、電力線を流れる電力の値である電力値を電力センサ４０から受信する。ＥＭＳ２０（制御部２２）は、電力センサ４０から受信する電力値に基づいて、電力線の状態を判断してもよい。詳細には、制御部２２は、電力値が所定閾値よりも大きい場合に、電力線の状態が所定状態よりも悪いと判断し、タイムアウト時間として第１タイムアウト時間を設定する。一方で、制御部２２は、電力値が所定閾値よりも小さい場合に、電力線の状態が所定状態よりも良いと判断し、タイムアウト時間として第１タイムアウト時間よりも短い第２タイムアウト時間を設定する。

ここで、制御部２２は、３段階以上のタイムアウト時間を設定してもよい。このようなケースにおいては、電力線の状態は３段階以上の状態を含み、電力線の状態を判断するための所定閾値は２種類以上の閾値を含む。

［その他の実施形態］
本発明は上述した実施形態によって説明したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、この発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

実施形態では、ＥＭＳ２０（通信部２１）は、スマートメータ１０に対して第１メッセージを送信してからタイムアウト時間が経過した後に第２メッセージを送信する。すなわち、上述した第２モジュール３２は、必然的に、スマートメータ１０に対して第１メッセージを送信してからタイムアウト時間が経過した後に第２メッセージを送信する。但し、第２モジュール３２は、第１メッセージを送信してからタイムアウト時間が経過するまで、第２メッセージの送信を保留する機能を有していてもよい。このようなケースにおいては、ＥＭＳ２０（制御部２２）は、タイムアウト時間を第２モジュール３２に設定してもよい。

ＥＭＳ２０（制御部２２）は、スマートメータ１０にメッセージを送信してからスマートメータ１０から応答メッセージを受信するまでの時間間隔、電力線の電波通信品質（例えば、ＬＱＩ）、及び、電力センサ４０から受信する電力値のうち、少なくとも２以上の情報に基づいて、電力線の状態を判断してもよい。

１０…スマートメータ、１１…通信部、１２…制御部、２０…ＥＭＳ、２１…通信部、２２…制御部、３０…モジュールシステム、３１…第１モジュール、３２…第２モジュール、４０…電力センサ、１００…管理システム

Claims (4)

1. 電力線を介してスマートメータと接続された電力管理装置であって、
   前記スマートメータに対して、前記電力線を介してメッセージを送信する送信部と、
   前記電力線に接続された電力センサから受信する電力値に基づいて、前記電力線の状態を判断し、前記電力線の状態に応じて、前記メッセージのタイムアウト時間を設定する制御部と、を備えることを特徴とする電力管理装置。
2. 前記制御部は、前記電力線の状態が所定状態よりも悪い場合に、前記タイムアウト時間として第１タイムアウト時間を設定し、前記電力線の状態が前記所定状態よりも良い場合に、前記タイムアウト時間として前記第１タイムアウト時間よりも短い第２タイムアウト時間を設定することを特徴とする請求項１に記載の電力管理装置。
3. スマートメータと電力管理装置とを接続する電力線の一部を介して前記スマートメータと通信を行うように構成される第１通信モジュールと、
   前記電力線の一部を介して前記電力管理装置と通信を行うように構成される第２通信モジュールと、を備え、
   前記第１通信モジュールから前記スマートメータに送信されるメッセージのタイムアウト時間は、前記電力線に接続された電力センサから受信する電力値に基づいて判断される前記電力線の状態に応じて、前記電力管理装置によって設定されることを特徴とするモジュールシステム。
4. スマートメータと電力管理装置とを接続する電力線を用いた通信を行う電力管理方法であって、
   前記スマートメータに対して、前記電力線を介してメッセージを送信するステップと、
   前記電力線に接続された電力センサから受信する電力値に基づいて、前記電力線の状態を判断し、前記電力線の状態に応じて、前記メッセージのタイムアウト時間を設定するステップと、を備えることを特徴とする電力管理方法。

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