JP6600781B2 - 遠隔検針システム - Google Patents

Description

本発明は、電力線通信を用いた電力使用量の遠隔検針システムに関するものである。

近年、電力使用量を遠隔地から収集する遠隔検針システムの導入が進められている。マンション等の集合住宅に遠隔検針システムを導入する場合、集合住宅の各戸にスマートメータと呼ばれる次世代の電力メータが設置され、電力使用量の検針が例えば３０分毎に行われる。検針データは電力メータの通信機能によって電力会社のサーバに転送される。

ＰＬＣ（Power Line Communication：電力線通信）を利用した遠隔検針システムでは、電力線モデムが電力メータに内蔵（または外付け）され、検針データが電力線経由で収集される。各電力メータには電力線モデムの子機（子機モデム）が設けられ、多数の電力メータからの検針データは子機モデムから電力線モデムの親機（親機モデム）に送られ、親機モデムからＷＡＮ（Wide Area Network：広域通信ネットワーク）経由でサーバに転送される。このシステムでは電力メータが接続された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。

親機モデムと子機モデムとの間の通信品質を高めるため、例えば特許文献１には、低圧配電線の中性線（接地線）に誘導結合方式により接続された親機モデムと、２本の非接地線のいずれか一方と接地線との両方に容量結合方式により接続された子機モデムとを備えた電力線通信システムが開示されている。また特許文献２には、トランスや分電盤、電力メータでの信号損失が大きいことを考慮して、それらをバイパスする信号線を設けた構成を有する電力線通信システムが開示されている。また特許文献３には、配電盤などにブロッキングフィルタを配置して電力線通信ネットワークを相互に分離する電力線通信システムが開示されている。

特開２０１３−１１８５９３号公報 特許第４３４１８９４号公報 特開２００８−１１８６５８号公報

集合住宅の多くは敷地内に変電設備を有しており、高圧配電線は変電設備を収容する電気室に引き込まれ、電気室内で商用電圧に変換された後、建物内の各戸に配電される。ここで、集合住宅内の戸数が多い場合、低圧配電線を複数の系統に分岐させる必要がある。配電系統ごとに親機モデムを用意する場合には、各親機モデムをＷＡＮに接続するための回線コストが増加するという問題がある。また親機モデムは多機能であるため高価であり、親機モデムの設置台数の増加により設備コストが増加するという問題もある。

したがって、低圧配電線が複数に分岐している電力線ネットワークでは、各低圧配電線上の子機モデムに対して共通する１つの親機モデムを用いることが望ましい。特に、電気室に親機モデムを設置できない場合には、いずれか一つの分岐線に接続された一つの電力メータ内に親機モデムを設け、他のすべての電力メータには子機モデムを搭載することにより、子機モデムが搭載された電力メータの検針データは、電力線ネットワークを介して１つの親機モデムに転送され、親機モデムを介してセンターに転送するという形態が望ましい。

しかし、高層マンションなどの大規模な集合住宅では、変圧器が設置された電気室から需要家宅までの距離が非常に長い場合があり、仮に電気室に最も近い需要家宅の電力メータに親機モデムを設置したとしても、親機モデムとは別の低圧配電線に接続された子機モデムとの間で通信する場合には、信号の減衰によって通信ができないという問題が生じる。信号の減衰をカバーするため、例えば信号を中継するリピータ装置を電気室内又はその近傍に設けることも可能であるが、その場合には設置コスト（機器コスト・工事コスト）やランニングコストが増えたり、リピータ装置が故障してしまうと、配下の子機モデムとの通信が不可能になるという問題がある。

また、親機モデムが設置された系統の低圧配電線と、別系統の低圧配電線とを電力線通信専用のバイパス線にて接続し通信を行う方法もあるが、各系統の低圧配電線が別々のパイプシャフトに収容されていることが一般的であり、電気室から離れた高層階などでバイパス線を追加設置するための工事は大規模なものとなり、コストもかかることから容易ではない。

さらに、リピータ装置を設置する場合やバイパス線を設置する場合には、工事を行う際に停電させることが必要になるため、必然的に集合住宅の管理組合などから承認を得るためのハードルが高くなってしまう。

また、親機モデムはＷＡＮへの接続が容易な場所に設置されることが好ましく、親機モデムをそのような場所に設置した場合でも電力線通信の品質が確保されることが必要である。

したがって、本発明の目的は、変圧器の二次側から分岐した複数の低圧配電線によって構成される電力線ネットワークに接続された電力線モデム間の通信品質を向上させることが可能な遠隔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、本発明による遠隔検針システムは、高圧配電線の電圧を降圧して商用電圧に変換する第１及び第２の変圧器と、前記第１の変圧器の二次側から延びる第１の低圧配電線と、前記第２の変圧器の二次側から延びる第２の低圧配電線と、前記第１の低圧配電線と前記第２の低圧配電線との間に電力線通信の通信経路として設置されたバイパス信号線と、前記第１の低圧配電線を第１の需要家宅に引き込む第１の引込線に接続された第１の電力メータと、前記第１の引込線よりも前記第１の低圧配電線の下流側に配置され、前記第１の低圧配電線を第２の需要家宅に引き込む第２の引込線に接続された第２の電力メータと、前記第２の低圧配電線を第３の需要家宅に引き込む第３の引込線に接続された第３の電力メータと、前記第２の低圧配電線又は前記バイパス信号線に接続された親機モデムと、前記第１の電力メータに設置され、前記第１の引込線に接続され、前記第１の低圧配電線及び前記バイパス信号線を通じて前記親機モデムと電力線通信を行う第１の子機モデムと、前記第２の電力メータに設置され、前記第２の引込線に接続され、前記第１の低圧配電線及び前記バイパス信号線を通じて前記親機モデムと電力線通信を行う第２の子機モデムと、少なくとも一つの円環形状の磁性コアを含み、前記磁性コアの中空部に前記第１の低圧配電線が挿通されるように設置された信号調整器とを備え、前記第１の子機モデムは、前記第２の子機モデムと前記親機モデムとの間の電力線通信を中継するリピータ機能を有し、 前記信号調整器は、前記第１の低圧配電線上の前記第１の引込線の接続点と前記第２の引込線の接続点との間に配置され、前記第１の引込線から前記第１の低圧配電線の下流側に流れる前記第１の子機モデムからのＰＬＣ信号の信号レベルを前記第２の子機モデムとの通信が確保できる程度に抑えつつ、前記第１の引込線から前記第１の低圧配電線の上流側に流れる前記第１の子機モデムからのＰＬＣ信号の信号レベルを強くすることを特徴とする。

本発明によれば、リピータ機能を有する第１の子機モデムの接続点よりも下流側の第１の低圧配電線のインピーダンスが磁性コアを含む信号調整器によって高められるので、第１の子機モデムから信号調整器を通過して下流側へ送り出されるＰＬＣ信号の信号レベルは、信号調整器を設けない場合に比べて少し低くなるものの、第１の子機モデムと下流側の第２の子機モデムの通信が確保できる程度の信号レベルに調整され、第１の子機モデムの接続点から上流側へ送り出されるＰＬＣ信号の信号レベルは、下流側への信号レベルが低くなった分だけ高くなる。したがって、信号調整器を設けない場合に比べて、第１の子機モデムと親機モデムとの間で送受信される信号のレベルを強めることができ、互いに別系統の低圧配電線に接続された親機モデムと子機モデムとの間の電力線通信の品質を高めることができる。

本発明において、前記第１の引込線は、前記第１及び第２の引込線を含む前記第１の低圧配電線に接続された複数の引込線の中で前記第１の低圧配電線の最も上流側に接続されていることが好ましい。この構成によれば、第１の低圧配電線に接続された第１の子機モデムと第２の低圧配電線又はバイパス信号線に接続された親機モデムとの間の通信距離をできるだけ短くすることができ、両者間の電力線通信の信頼性を高めることができる。

本発明において、前記親機モデムは、前記第３の電力メータに設置され、前記第３の引込線に接続され、前記第１及び第２の子機モデムは、前記第１の低圧配電線、前記バイパス信号線及び前記第２の低圧配電線を通じて前記親機モデムと電力線通信を行うことが好ましい。この構成によれば、親機モデムを電力メータの通信機能として有効に利用することができる。

本発明において、前記第３の引込線は、前記第２の低圧配電線に接続された複数の引込線の中で前記第２の低圧配電線の最も上流側に接続されていることが好ましい。この構成によれば、第１の低圧配電線に接続された第１の子機モデムと第２の低圧配電線に接続された親機モデムとの間の通信距離をできるだけ短くすることができ、両者間の電力線通信の信頼性を高めることができる。

本発明において、前記第１及び第２の低圧配電線の各々は、接地線と、第１の非接地線と、前記第１の非接地線に流れる電流とは逆相の電流が流れる第２の非接地線とを有する単相三線式の配電線であり、前記親機モデムの一対の信号端子の一方及び他方は、前記第１及び前記第２の非接地線にそれぞれ接続されており、前記信号調整器は、前記第１の非接地線に設けられる第１の磁性コア及び前記第２の非接地線に設けられる第２の磁性コアの少なくとも一方を有することが好ましい。

本発明において、前記第１及び第２の低圧配電線の各々は、接地線と、第１の非接地線と、前記第１の非接地線に流れる電流とは逆相の電流が流れる第２の非接地線とを有する単相三線式の配電線であり、前記親機モデムの一対の信号端子の一方及び他方は、前記第１及び前記第２の非接地線の少なくとも一方及び前記接地線にそれぞれ接続されており、前記信号調整器は、前記接地線に設けられる第３の磁性コアを有することもまた好ましい。

本発明において、前記第１及び第２の低圧配電線の各々は、接地線と、第１の非接地線と、前記第１の非接地線に流れる電流とは逆相の電流が流れる第２の非接地線とを有する単相三線式の配電線であり、前記親機モデムの一対の信号端子の一方及び他方は、前記第１及び前記第２の非接地線の少なくとも一方及び前記接地線にそれぞれ接続されており、前記信号調整器は、前記第１の非接地線に設けられる第１の磁性コアと、前記第２の非接地線に設けられる第２の磁性コアとを有することもまた好ましい。

本発明による遠隔検針システムは、前記第１の変圧器の二次側から前記第１の低圧配電線と並列に延びる第３の低圧配電線と、前記第３の低圧配電線を第４の需要家宅に引き込む第４の引込線に接続された第４の電力メータと、前記第４の電力メータに設置され、前記第４の引込線に接続され、前記第３の低圧配電線及び前記バイパス信号線を通じて前記親機モデムと電力線通信を行う第３の子機モデムとをさらに備えることが好ましい。この構成によれば、第２の低圧配電線に接続された親機モデムが第３の子機モデムと直接通信することができない場合でも、リピータ機能を有する第１の子機モデムを介して通信することができる。

本発明において、前記バイパス信号線は、前記第１の引込線の接続点よりも上流側の前記第１の低圧配電線と、前記第３の引込線の接続点よりも上流側の第２の低圧配電線との間に設置されていることが好ましい。特に、前記バイパス信号線は、前記第１及び第２の変圧器が設置された集合住宅の電気室内に設けられていることが好ましい。この構成によれば、第１及び第２の低圧配電線に対するバイパス信号線の設置及び保守管理を容易にすることができる。

本発明によれば、変圧器の二次側から分岐した複数の低圧配電線によって構成される電力線ネットワークに接続された電力線モデム間の通信品質を向上させることが可能な遠隔検針システムを提供することができる。

図１は、本発明の第１の実施の形態による遠隔検針システムの構成を示すブロック図である。 図２は、遠隔検針システム１Ａの構成を詳細に示すブロック図である。 図３は、磁性コア１５Ａ，１５Ｃの構造の一例を示す略斜視図である。 図４は、電力線モデム８の構成を示す機能ブロック図であって、（ａ）は親機モデム８Ａ、（ｂ）は子機モデム８Ｂ、（ｃ）はリピータ機能付き子機モデム８Ｂ_Ｒをそれぞれ示している。 図５は、本発明の第２の実施の形態による遠隔検針システムの構成を示すブロック図である。 図６は、本発明の第３の実施の形態による遠隔検針システムの構成を示すブロック図である。 図７は、本発明の第４の実施の形態による遠隔検針システムの構成を示すブロック図である。 図８は、本発明の第５の実施の形態による遠隔検針システムの構成を示すブロック図である。

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、本発明の第１の実施の形態による遠隔検針システムの構成を示すブロック図である。

図１に示すように、遠隔検針システム１Ａは、マンション等の集合住宅３の電気室４に設けられた第１及び第２の変圧器５Ａ、５Ｂと、変圧器５Ａの２次側から分岐して並列に延びる１系の低圧配電線６Ａ_１，６Ａ_２と、変圧器５Ｂの２次側から分岐して並列に延びる２系の低圧配電線６Ｂ_１，６Ｂ_２と、これらの低圧配電線６Ａ_１，６Ａ_２，６Ｂ_１，６Ｂ_２のいずれかに接続され、需要家宅９の電力使用量を検針する複数の電力メータ７（スマートメータ）と、各電力メータ７内に設けられた電力線モデム８と、１−１系の低圧配電線６Ａ_１と２−１系の低圧配電線６Ｂ_１とを接続するバイパス信号線１７と、１−１系の低圧配電線６Ａ_１上に設けられた信号調整器１５とを備えている。なお、図１において需要家宅９の数字は部屋番号を示しており、特に部屋番号の３桁目は階数を示している。

変圧器５Ａ、５Ｂは、高圧配電線１１から供給される６６００Ｖの高電圧を商用電圧（１００Ｖ又は２００Ｖ）に降圧するためのものである。低圧配電線６Ａ_１，６Ａ_２，６Ｂ_１，６Ｂ_２の各々は、接地線（白相）、第１の非接地線（赤相）及び第２の非接地線（黒相）からなる単相三線式の配電線である。変圧器５Ａ又は５Ｂの二次側の一端及び他端にそれぞれ接続された電力線６ａ，６ｃが第１及び第２の非接地線（赤相、黒相）であり、変圧器５Ａ又は５Ｂの二次側の中点に接続された電力線６ｂが接地線（白相）である。電力線６ａ，６ｃ間の電圧は２００Ｖであり、電力線６ａ，６ｂ間及び電力線６ｂ，６ｃ間の電圧はともに１００Ｖである。低圧配電線６Ａ_１，６Ａ_２，６Ｂ_１，６Ｂ_２の各々は、分岐線によって需要家宅９内に引き込まれており、分岐線の引き込み位置には電力メータ７が設けられている。さらに、需要家宅９内に引き込まれた分岐線は分電盤（不図示）に接続され、分電盤から延びる複数の宅内配線には家電機器が接続されている。

各電力メータ７は電力線モデム８を内蔵しており、需要家宅９の検針データは電力線モデム８を介して電力会社のサーバ（不図示）に送られる。電力線モデム８には親機モデム８Ａと子機モデム８Ｂの２種類があり、親機モデム８Ａを内蔵する電力メータ７は低圧配電線６Ａ_１，６Ａ_２，６Ｂ_１，６Ｂ_２に共通して１台だけである。すなわち、親機モデム８Ａは集合住宅３内のすべての電力メータ７の中から選ばれた一つの電力メータ７だけに搭載されており、残りの電力メータ７に搭載された電力線モデム８はすべて子機モデム８Ｂである。

本実施形態において、親機モデム８Ａは、低圧配電線６Ｂ_１上の最も上流側（変圧器５Ｂ寄り）の需要家宅９（１０３号室）の電力メータ７（第１の電力メータ）内に設置されている。親機モデム８Ａをこのように設置する理由は、親機モデム８Ａが接続された低圧配電線６Ｂ_１とは異なる低圧配電線６Ａ_１，６Ａ_２，６Ｂ_２に接続された子機モデム８Ｂにできるだけ近づけるためである。第２の低圧配電線６Ｂ_１上の複数の電力メータ７のうち、変圧器５Ｂに最も近い位置にある電力メータ７内に親機モデム８Ａを設けることにより、親機モデム８Ａと低圧配電線６Ａ_１，６Ａ_２，６Ｂ_２上の子機モデム８Ｂとの間の信号伝送距離を短くすることができる。

また、複数の子機モデム８Ｂは通常の子機モデム８Ｂとリピータ機能付き子機モデム８Ｂ_Ｒの２種類からなり、リピータ機能付き子機モデム８Ｂ_Ｒは親機モデム８Ａと通常の子機モデム８Ｂとの間の電力線通信を中継する役割を果たすものである。本実施形態において、リピータ機能付き子機モデム８Ｂ_Ｒは、低圧配電線６Ａ_１上の最も上流側（変圧器５Ａ寄り）の需要家宅９（１０１号室）の電力メータ７（第１の電力メータ）内に設置されている。

図２は、遠隔検針システム１Ａの構成を詳細に示すブロック図である。

図２に示すように、親機モデム８Ａは低圧配電線６Ｂ_１を需要家宅９内に引き込む引込線１０に接続されている。親機モデム８Ａ以外の電力線モデムはすべて子機モデム８Ｂであり、これらは引込線１０を介して低圧配電線６Ａ_１，６Ａ_２，６Ｂ_１，６Ｂ_２のいずれかに接続されている。親機モデム８Ａ及び複数の子機モデム８Ｂは、低圧配電線６Ａ_１，６Ａ_２，６Ｂ_１，６Ｂ_２によって構成される電力線ネットワークを介して相互に接続されて電力線通信システムを構成している。子機モデム８Ｂを内蔵する電力メータ７の検針データは、子機モデム８Ｂから親機モデム８Ａに送られ、親機モデム８Ａから図示しないＷＡＮ経由でサーバに転送される。

本実施形態において、１系の低圧配電線は幹線から分岐した１−１系及び１−２系の低圧配電線６Ａ_１，６Ａ_２を含み、２系の低圧配電線は幹線から分岐した２−１系及び２−２系の低圧配電線６Ｂ_１，６Ｂ_２を含む。ただし、低圧配電線の系統数や分岐数は特に限定されず、３系以上であってもよく、３分岐以上であってもよい。１系と２系は電力系統（変圧器）が異なるので、電力線ネットワークはそれぞれ独立である。

１−１系の低圧配電線６Ａ_１（第１の低圧配電線）は、バイパス信号線１７を介して２−１系統の低圧配電線６Ｂ_１（第２の低圧配電線）に接続されている。バイパス信号線１７は、１−１系の低圧配電線６Ａ_１と２−１系の低圧配電線６Ｂ_１との間に設置された電力線通信の通信経路であり、１系の低圧配電線によって構成される一方の電力線ネットワークと２系の低圧配電線によって構成される他方の電力線ネットワークとを接続する役割を果たす。１−１系の低圧配電線６Ａ_１はバイパス信号線１７を介して２−２系統の低圧配電線６Ｂ_２に接続されてもよい。すなわち、バイパス信号線１７は、１系の複数の低圧配電線から選ばれた一つの低圧配電線と２系の複数の低圧配電線から選ばれた一つの低圧配電線（好ましくは、親機モデム８Ａが接続された低圧配電線）とを接続していればよい。これにより、１−１系及び１−２系の低圧配電線６Ａ_１，６Ａ_２に接続された複数の子機モデム８Ｂと２−１系の低圧配電線６Ｂ_１に接続された親機モデム８Ａとの間の電力線通信が可能となる。

本実施形態においては、１−１系及び２−１系の赤相の電力線６ａどうしの接続と黒相の電力線６ｃどうしの接続がループ状のバイパス信号線１７によって実現されている。赤相の電力線６ａ及び黒相の電力線６ｃにクランプ式カプラ１８（誘導結合器）をそれぞれ設置し、ループ状のバイパス信号線１７を各クランプ式カプラ１８に対して正しい向きで挿通させることにより、赤相と黒相とを同時に連結することができる。

バイパス信号線１７と電力線との接続にはクランプ式カプラ１８が用いられる。仮に、クランプ式カプラ１８を用いずに２本の電力線間をバイパス信号線１７で直接接続しようとする場合、バイパス信号線１７上にＡＣ２００Ｖを絶縁するための絶縁回路を挿入する必要があり、構成が複雑となる。また、バイパス信号線１７の接続工事を活線状態で実施することは危険であるため、停電などの対策が必要であり、接続工事の制約が大きい。しかし、本実施形態のようにバイパス信号線１７と電力線との接続に誘導結合方式を採用し、異なる系統の電力線間を非接触でバイパスするので、構成が非常にシンプルであり、接続工事のための停電等の対策も不要である。したがって、工事期間の短縮化と共に作業員の安全性を確保することができる。

バイパス信号線１７は電気室４内に設けられており、バイパス信号線１７を電力線に接続するためのクランプ式カプラ１８は、幹線から分岐した低圧配電線６Ａ_１，６Ｂ_１に取り付けられている。多くの場合、大電流を取り扱う変圧器の二次側端子にはバスバー（金属プレート配線）が接続されており、変圧器５Ａ，５Ｂはバスバーを介して分配装置に接続されるか、或いは短いケーブルを介して分配装置に接続されるため、幹線上にクランプ式カプラ１８を設置することは難しい。しかし、幹線から分岐した低圧配電線上にクランプ式カプラ１８を設置することにより、バイパス信号線１７の接続を容易にすることができる。

本実施形態において、リピータ機能付き子機モデム８Ｂ_Ｒは、１−１系の低圧配電線６Ａ_１上の最も上流側（変圧器５Ａ寄り）の需要家宅９（１０１号室）の電力メータ７（第１の電力メータ）内に設置されている。リピータ機能付き子機モデム８Ｂ_Ｒをこのように設置する理由は、リピータ機能付き子機モデム８Ｂ_Ｒから親機モデム８Ａあるいは各子機モデム８Ｂまでの距離をできるだけ近づけるためである。１−１系の低圧配電線６Ａ_１上の複数の電力メータ７のうち、変圧器５Ａに最も近い位置、つまり最も上流にある電力メータ７内にリピータ機能付き子機モデム８Ｂ_Ｒを設けることにより、リピータ機能付き子機モデム８Ｂ_Ｒと親機モデム８Ａあるいは各子機モデム８Ｂとの間の信号伝送距離を短くすることができる。

リピータ機能付き子機モデム８Ｂ_Ｒが接続された引込線１０の接続点ＣＰ（信号注入点）よりも第１の低圧配電線６Ａ_１の下流には、例えば第１及び第２の磁性コア１５Ａ，１５Ｃからなる信号調整器１５が設置されている。第１の磁性コア１５Ａは第１の非接地線である電力線６ａに設けられており、第２の磁性コア１５Ｃは第２の非接地線である電力線６ｃに設けられている。これは、親機モデム８Ａの一対の信号端子が低圧配電線６Ｂ_１の電力線６ａ，６ｃにそれぞれ接続されてＰＬＣ信号を重畳する構成となっていることに合わせたものである。

信号調整器１５の設置位置は、リピータ機能付き子機モデム８Ｂ_Ｒに最も近い１−１系の低圧配電線６Ａ_１上の子機モデム８Ｂの信号注入点よりも上流側であることが好ましい。すなわち、信号調整器１５の設置位置は、リピータ機能付き子機モデム８Ｂ_Ｒの接続点と、このリピータ機能付き子機モデム８Ｂ_Ｒが設置された電力メータ７を使用する需要家宅９（１０１号室）の隣家（２０１号室）の電力メータ７（第２の電力メータ）内に設けられた子機モデム８Ｂ（第２の子機モデム）の接続点との間であることが好ましい。リピータ機能付き子機モデム８Ｂ_Ｒの接続点のできるだけ近くに信号調整器１５を設けることによりその効果を高めることができる。

図３は、磁性コア１５Ａ，１５Ｃの構造の一例を示す略斜視図である。

図３に示すように、磁性コア１５Ａ，１５Ｃは、いわゆる二分割型のトロイダルコアであり、円筒形状（円環形状）の中心軸（Ｙ軸）を含む平面で半割りしてなる第１コア部１６ａと第２コア部１６ｂとで構成され、Ｙ軸方向に電力線を挿通可能な貫通孔１６ｃを有している。磁性コアの材料は特に限定されないが、フェライト等の磁性体からなることが好ましい。第１コア部１６ａと第２コア部１６ｂは不図示の樹脂ケース等に収容されて円筒形状に固定される。

第１及び第２の磁性コア１５Ａ，１５Ｃは、上述のクランプ式カプラ１８と同じものでもよい。すなわちクランプ式カプラ１８と同一製品を第１及び第２の磁性コア１５Ａ，１５Ｃとして用いることが可能である。これによれば、部品の統一化によりシステム全体のコストを下げることもできる。

第１の磁性コア１５Ａには電力線６ａのみが挿通されており、第２の磁性コア１５Ｃの中空部には電力線６ｃのみが挿通されている。このように電力線に対する磁性コアの設置は非常にシンプルである。第１及び第２の磁性コア１５Ａ，１５ＣはＰＬＣ信号の周波数に対するインピーダンスが高いため、第１及び第２の磁性コア１５Ａ，１５Ｃを図示の位置に設置した場合には、設置位置よりも下流側の低圧配電線６Ａ_１のインピーダンスが大きくなるので、リピータ機能付き子機モデム８Ｂ_Ｒの信号注入点から下流側に流れるＰＬＣ信号が抑えられ、逆に上流側に流れるＰＬＣ信号を強くすることができる。これにより、同一系統の低圧配電線６Ａ_２（第３の低圧配電線）上の電力メータ７（第４の電力メータ）内の子機モデム８Ｂ（第３の子機モデム）はもちろん、バイパス信号線１７を介して別系統の低圧配電線６Ｂ_１上の電力メータ７（第３の電力メータ）内の親機モデム８ＡにもＰＬＣ信号が届くようになり、リピータ機能付き子機モデム８Ｂ_Ｒと親機モデム８Ａとの間の通信品質を向上させることができる。

そして、１０１号室の電力メータ７に設けられた子機モデム８Ｂと１０３号室の電力メータ７に設けられた親機モデム８Ａとの電力線通信が可能ならば、親機モデム８Ａはリピータ機能付き子機モデム８Ｂ_Ｒを経由して１−１系及び１−２系の低圧配電線６Ａ_１，６Ａ_２上のすべての子機モデム８Ｂと電力線通信することができる。もし１０１号室の電力メータ７内にリピータ機能付き子機モデム８Ｂ_Ｒだけでは低圧配電線６Ａ_１，６Ａ_２上の最も下流の子機モデム８Ｂと電力線通信ができない場合には、途中にリピータ機能付き子機モデム８Ｂ_Ｒをさらに追加すればよい。このように、リピータ機能付き子機モデムを適切に配置することで、より大規模な集合住宅についても１つの親機モデムで自動検針を実現することができる。

一方、電力線上の信号を減衰させる装置としてブロッキングフィルタも知られている。しかし、ブロッキングフィルタは信号が他系統や隣家に伝わらないように十分に減衰させる（実質的に遮断する）ための装置であり、例えば宅内ネットワークを閉じる目的であれば分電盤付近等、互いに分離したい２つの電力線ネットワークの境界に設置されるものである。これに対し、本実施形態による信号調整器１５は、同一ネットワーク内に設置されるものであり、信号を減衰させることよりむしろ、信号注入点から見て信号調整器１５の設置位置とは反対方向に広がるネットワークのできるだけ遠方まで信号が伝わりやすくすることを目的としており、また、信号減衰量も大きくせず必要最小限としているため、リピータ機能付き子機モデム８Ｂ_Ｒは、信号調整器１５より下流に設置された子機モデム８Ｂとも問題なく通信できるようにしたものであって、ブロッキングフィルタとはその使用目的、設置場所、作用効果が異なる。

図４は、電力線モデム８の構成を示す機能ブロック図であって、（ａ）は親機モデム８Ａ、（ｂ）は通常の子機モデム８Ｂ、（ｃ）はリピータ機能付き子機モデム８Ｂ_Ｒをそれぞれ示している。

図４（ａ）に示すように、親機モデム８Ａは、制御部２１と、電力メータ７の計量部に接続されるメータインターフェース部２２と、電力線ネットワークを構成する電力線に接続されるＰＬＣインターフェース部２３と、ＷＡＮに接続されるＷＡＮインターフェース部２４とを備えている。

制御部２１は、ＰＬＣインターフェース部２３を通じて電力線ネットワーク制御及び電力線通信制御を行う電力線通信制御機能、子機モデムから検針データを収集する機能、収集した検針データを電力会社のサーバへと送信する機能、メータインターフェース部２２を通じてメータ通信制御を行う計量制御機能、ＷＡＮインターフェース部２４を通じてＷＡＮ制御機能を有し、モデム全体を統合的に制御する。特に限定されないが、ＷＡＮは、３ＧやＬＴＥなどの携帯電話回線、公衆無線ＬＡＮなどを含む公衆無線通信回線網であることが好ましい。

図４（ｂ）に示すように、子機モデム８Ｂは、制御部２１と、電力メータ７の計量部に接続されるメータインターフェース部２２と、電力線ネットワークを構成する電力線に接続されるＰＬＣインターフェース部２３とを備えている。つまり、子機モデムから検針データを収集する機能、収集した検針データを電力会社のサーバへと送信する機能、及びＷＡＮインターフェース部２４が省略されている点が親機モデム８Ａと異なっており、その他の構成は親機モデム８Ａとほぼ同じである。

図４（ｃ）に示すように、リピータ機能付き子機モデム８Ｂ_Ｒは、上述の通常の子機モデム８Ｂの制御部２１がリピータ機能２１ａを備えたものである。親機モデム８Ａから送信された所定の子機モデム８Ｂを宛先とするＰＬＣ信号を受信したとき、リピータ機能付き子機モデム８Ｂ_Ｒのリピータ機能２１ａは、このＰＬＣ信号を所定の出力レベルで再送するので、宛先の子機モデム８Ｂは親機モデム８ＡからのＰＬＣ信号を確実に受信することができる。逆に、子機モデム８Ｂから送信された親機モデム８Ａを宛先とするＰＬＣ信号を受信したとき、リピータ機能付き子機モデム８Ｂ_Ｒのリピータ機能２１ａは、このＰＬＣ信号を所定の出力で再送するので、宛先の親機モデム８Ａは子機モデム８ＢからのＰＬＣ信号を確実に受信することができる。

このように、本実施形態では親機モデム８Ａがメータインターフェース部２２を備えているので、子機モデム８Ｂと同様に電力メータ７に内蔵されて検針データの転送を行うことができる。この場合、メータインターフェース部２２を通じて入力された検針データはＷＡＮインターフェース部２４を通ってサーバ側に転送される。この点は、メータインターフェース部２２を通じて入力された検針データがＰＬＣインターフェース部２３から電力線上に送出される子機モデム８Ｂの動作と異なっている。

以上説明したように、本実施形態による遠隔検針システム１Ａは、リピータ機能付き子機モデム８Ｂ_Ｒの接続点よりも下流側のインピーダンスが磁性コア１５Ａ，１５Ｃによって高められているので、リピータ機能付き子機モデム８Ｂ_Ｒの接続点から１−１系の低圧配電線６Ａ_１の上流側へ送り出されるＰＬＣ信号の信号レベルを大きくすることができる。したがって、同じ１−１系の低圧配電線上の子機モデム８Ｂと通信を確保しながら１−２系の低圧配電線上の子機モデム８Ｂとの通信、並びに別系統の他の低圧配電線に接続された親機モデム８Ａとの間の電力線通信の品質を高めることができる。

また、信号調整器１５の構成はシンプル（受動素子）であることから、信頼性も高く、無停電で設置工事できることから、従来のリピータ装置やブロッキングフィルタと比較して集合住宅の管理組合などから設置の承認を得やすく、導入コストやハードルも低く抑えることが可能である。

図５は、本発明の第２の実施の形態による遠隔検針システムの構成を示すブロック図である。

図５に示すように、この遠隔検針システム１Ｂの特徴は、信号調整器１５が第１の磁性コア１５Ａだけで構成されており、第２の磁性コア１５Ｃが設けられていない点にある。この信号調整器１５は、第１及び第２の磁性コア１５Ａ，１５Ｃの両方で構成される第１の実施の形態における信号調整器１５に比べて、リピータ機能付き子機モデム８Ｂ_Ｒの信号注入点から低圧配電線６Ａ_１の上流側へ送り出されるＰＬＣ信号の信号レベルを大きくする効果は少し小さいが、逆にリピータ機能付き子機モデム８Ｂ_Ｒの信号注入点から低圧配電線６Ａ_１の下流側に流れるＰＬＣ信号の減衰量も少ない。したがって、例えば、電気室４からリピータ機能付き子機モデム８Ｂ_Ｒまでの低圧配電線６Ａ_１の長さがそれほど長くない場合など、伝送路条件によっては第１の実施の形態よりも第２の実施の形態のほうが有利である。

図６は、本発明の第３の実施の形態による遠隔検針システムの構成を示すブロック図である。

図６に示すように、この遠隔検針システム１Ｃの特徴は、バイパス信号線１７を白相の電力線６ｂで接続することにより、親機モデム８Ａ及び子機モデム８Ｂが低圧配電線の接地線である電力線６ｂにＰＬＣ信号を重畳する構成を有しており、これに合わせて信号調整器１５も電力線６ｂに設置する磁性コア１５Ｂを有している点にある。より詳細には、親機モデム８Ａの一対の信号端子の一方が電力線６ｂに接続され、他方が電力線６ａ及び６ｃの両方に接続されている。これによって、一対の電力線６ａ及び６ｂを使った第１の信号伝送ループと別の一対の電力線６ｃ及び６ｂを使った第２の信号伝送ループを構成することができる。その他の構成は第１の実施の形態と同様であり、磁性コア１５Ｂの構造は図３に示した磁性コア１５Ａ，１５Ｃと同一である。

本実施形態による遠隔検針システム１Ｃもまた、リピータ機能付き子機モデム８Ｂ_Ｒの信号注入点よりも下流側のインピーダンスが磁性コア１５Ｂによって高められているので、リピータ機能付き子機モデム８Ｂ_Ｒの接続点から１−１系の低圧配電線６Ａ_１の上流側へ送り出されるＰＬＣ信号の信号レベルを大きくすることができる。したがって、低圧配電線６Ａ_１と同一系統の低圧配電線６Ａ_２に接続された子機モデム８Ｂはもちろん、別系統の低圧配電線６Ｂ_１に接続された親機モデム８Ａとの間の電力線通信の品質を高めることができる。勿論、信号の減衰量も必要最小限に抑えているので、低圧配電線６Ａ_１の下流に接続された子機モデム８Ｂとの通信も可能である。

図７は、本発明の第４の実施の形態による遠隔検針システムの構成を示すブロック図である。

図７に示すように、この遠隔検針システム１Ｄの特徴は、第１の実施の形態と第３の実施の形態とを組み合わせたものである。すなわち、バイパス信号線１７を白相の電力線６ｂで接続する一方、信号調整器１５は第１の実施の形態と同様に第１の磁性コア１５Ａと第２の磁性コア１５Ｃとで構成されている。また、電力線モデム８（親機モデム８Ａ及び子機モデム８Ｂ）は、第３の実施の形態と同様に、その一対の信号端子の一方が電力線６ｂに接続され、他方が電力線６ａ及び６ｃの両方に接続されている。これによって、電力線６ａ及び６ｂを使った第１の信号伝送ループと電力線６ｃ及び６ｂを使った第２の信号伝送ループが構成されている。

上記第３の実施の形態では、第２の磁性コア１５Ｂが第１の信号伝送ループに流れる信号と第２の信号伝送ループに流れる信号の両方に作用するのに対し、本実施形態では、第１の磁性コア１５Ａが第１の信号伝送ループに流れるＰＬＣ信号に作用し、第２の磁性コア１５Ｃが第２の信号伝送ループに流れるＰＬＣ信号に作用する。以上の構成によれば、上記第３の実施の形態と同様の効果を奏することができる。

図８は、本発明の第５の実施の形態による遠隔検針システムの構成を示すブロック図である。

図８に示すように、この遠隔検針システム１Ｅの特徴は、親機モデム８Ａが電力メータ７とは無関係に用意され、バイパス信号線１７に接続されている点にある。親機モデム８Ａの一対の信号端子はバイパス信号線１７の上りライン及び下りラインにそれぞれ接続されている。２−１系の低圧配電線６Ｂ_１の最も上流側（１０３号室の需要家宅）の電力メータ７内には、１−１系の低圧配電線６Ａ_１と同様に、リピータ機能付き子機モデム８Ｂ_Ｒが設けられている。さらに、リピータ機能付き子機モデム８Ｂ_Ｒが接続された引込線１０の接続点よりも２−１系の低圧配電線６Ｂ_１の下流には、第１及び第２の磁性コア１５Ａ，１５Ｃからなる信号調整器１５が設置されている。その他の構成は第１の実施の形態と同様である。

本実施形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果に加えて、親機モデム８Ａから１系の低圧配電線６Ａ_１，６Ａ_２上の各子機モデム８Ｂまでの距離と、２系の低圧配電線６Ｂ_１，６Ｂ_２上の各子機モデム８Ｂまでの距離とのバランスを取ることができ、これにより電力線ネットワーク全体の通信品質を高めることができる。なお、本実施形態は第１の実施の形態の変形例であるが、第２〜第４の実施の形態の変形例とすることも可能である。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は、上記の実施形態に限定されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。

例えば、上記実施形態においては、２つの変圧器の２次側からそれぞれ２分岐した低圧配電線６Ａ_１，６Ａ_２，６Ｂ_１，６Ｂ_２によって電力線ネットワークが構成されているが、本発明において変圧器の数や低圧配電線の分岐数は特に限定されない。

また、上記第１の実施の形態においてリピータ機能付き子機モデム８Ｂ_Ｒは第１の低圧配電線６Ａ_１の最も上流側に位置する１０１号室の需要家宅９の電力メータ７内に設置されているが、本発明はこのような構成に限定されず、上流に近い需要家宅９の電力メータ７内であればどの電力メータ７であってもよい。したがって、例えば２０１号室や３０１号室の電力メータ７内に親機モデム８Ａが設置された構成であってもよい。

また、上記実施形態において、バイパス信号線１７は必ずしも電気室４内に設けられている必要はなく、１０１号室の電力メータ７（第１の電力メータ）よりも第１の変圧器５Ａ側の第１の低圧配電線６Ａ_１と、１０３号室の電力メータ７（第３の電力メータ）よりも第２の変圧器５Ｂ側の第２の低圧配電線６Ｂ_１との間に設置されていればよい。

また、上記実施形態においては、磁性コア１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃとして２分割型トロイダルコアを用いているが、本発明はこれに限定されず、フレキシブルな磁性シートを電力線に巻き回したものであってもよい。

また、上記第１の実施の形態では電力線６ａ，６ｃに磁性コア１５Ａ，１５Ｃをそれぞれ設けるが電力線６ｂには磁性コアを設けない構成とし、上記第３の実施形態では電力線６ｂに磁性コア１５Ｂを設けるが電力線６ａ，６ｃには磁性コアを設けない構成としているが、上記第１及び第３の実施の形態において電力線６ａ，６ｂ，６ｃの各々に一律に磁性コアを設けても構わない。このようにすることで、電力線に対する電力線モデムの接続形態を気にせずに信号調整器を容易に設置することができる。

１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ 遠隔検針システム
３ 集合住宅
４ 電気室
５Ａ 変圧器（第１の変圧器）
５Ｂ 変圧器（第２の変圧器）
６Ａ_１ 低圧配電線（第１の低圧配電線）
６Ａ_２ 低圧配電線（第３の低圧配電線）
６Ｂ_１ 低圧配電線（第２の低圧配電線）
６Ｂ_２ 低圧配電線
６ａ 電力線（第１の非接地線）
６ｂ 電力線（接地線）
６ｃ 電力線（第２の非接地線）
７ 電力メータ（スマートメータ）
８ 電力線モデム
８Ａ 親機モデム
８Ｂ 子機モデム
８Ｂ_Ｒ リピータ機能付き子機モデム
９ 需要家宅
１０ 引込線
１１ 高圧配電線
１５ 信号調整器
１５Ａ 磁性コア
１５Ｂ 磁性コア
１５Ｃ 磁性コア
１６ａ 第１コア部
１６ｂ 第２コア部
１６ｃ 貫通孔
１７ バイパス信号線
１８ クランプ式カプラ
２１ 制御部
２１ａ リピータ機能
２２ メータインターフェース部
２３ ＰＬＣインターフェース部
２４ ＷＡＮインターフェース部

Claims (10)

1. 高圧配電線の電圧を降圧して商用電圧に変換する第１及び第２の変圧器と、
   前記第１の変圧器の二次側から延びる第１の低圧配電線と、
   前記第２の変圧器の二次側から延びる第２の低圧配電線と、
   前記第１の低圧配電線と前記第２の低圧配電線との間に電力線通信の通信経路として設置されたバイパス信号線と、
   前記第１の低圧配電線を第１の需要家宅に引き込む第１の引込線に接続された第１の電力メータと、
   前記第１の引込線よりも前記第１の低圧配電線の下流側に配置され、前記第１の低圧配電線を第２の需要家宅に引き込む第２の引込線に接続された第２の電力メータと、
   前記第２の低圧配電線を第３の需要家宅に引き込む第３の引込線に接続された第３の電力メータと、
   前記第２の低圧配電線又は前記バイパス信号線に接続された親機モデムと、
   前記第１の電力メータに設置され、前記第１の引込線に接続され、前記第１の低圧配電線及び前記バイパス信号線を通じて前記親機モデムと電力線通信を行う第１の子機モデムと、
   前記第２の電力メータに設置され、前記第２の引込線に接続され、前記第１の低圧配電線及び前記バイパス信号線を通じて前記親機モデムと電力線通信を行う第２の子機モデムと、
   少なくとも一つの円環形状の磁性コアを含み、前記磁性コアの中空部に前記第１の低圧配電線が挿通されるように設置された信号調整器とを備え、
   前記第１の子機モデムは、前記第２の子機モデムと前記親機モデムとの間の電力線通信を中継するリピータ機能を有し、
   前記信号調整器は、前記第１の低圧配電線上の前記第１の引込線の接続点と前記第２の引込線の接続点との間に配置され、前記第１の引込線から前記第１の低圧配電線の下流側に流れる前記第１の子機モデムからのＰＬＣ信号の信号レベルを前記第２の子機モデムとの通信が確保できる程度に抑えつつ、前記第１の引込線から前記第１の低圧配電線の上流側に流れる前記第１の子機モデムからのＰＬＣ信号の信号レベルを強くすることを特徴とする遠隔検針システム。
2. 前記第１の引込線は、前記第１及び第２の引込線を含む前記第１の低圧配電線に接続された複数の引込線の中で前記第１の低圧配電線の最も上流側に接続されている、請求項１に記載の遠隔検針システム。
3. 前記親機モデムは、前記第３の電力メータに設置され、前記第３の引込線に接続され、
   前記第１及び第２の子機モデムは、前記第１の低圧配電線、前記バイパス信号線及び前記第２の低圧配電線を通じて前記親機モデムと電力線通信を行う、請求項１又は２に記載の遠隔検針システム。
4. 前記第３の引込線は、前記第２の低圧配電線に接続された複数の引込線の中で前記第２の低圧配電線の最も上流側に接続されている、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の遠隔検針システム。
5. 前記第１及び第２の低圧配電線の各々は、接地線と、第１の非接地線と、前記第１の非接地線に流れる電流とは逆相の電流が流れる第２の非接地線とを有する単相三線式の配電線であり、
   前記親機モデムの一対の信号端子の一方及び他方は、前記第１及び前記第２の非接地線にそれぞれ接続されており、
   前記信号調整器は、前記第１の非接地線に設けられる第１の磁性コア及び前記第２の非接地線に設けられる第２の磁性コアの少なくとも一方を有する、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の遠隔検針システム。
6. 前記第１及び第２の低圧配電線の各々は、接地線と、第１の非接地線と、前記第１の非接地線に流れる電流とは逆相の電流が流れる第２の非接地線とを有する単相三線式の配電線であり、
   前記親機モデムの一対の信号端子の一方及び他方は、前記第１及び前記第２の非接地線の少なくとも一方及び前記接地線にそれぞれ接続されており、
   前記信号調整器は、前記接地線に設けられる第３の磁性コアを有する、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の遠隔検針システム。
7. 前記第１及び第２の低圧配電線の各々は、接地線と、第１の非接地線と、前記第１の非接地線に流れる電流とは逆相の電流が流れる第２の非接地線とを有する単相三線式の配電線であり、
   前記親機モデムの一対の信号端子の一方及び他方は、前記第１及び前記第２の非接地線の少なくとも一方及び前記接地線にそれぞれ接続されており、
   前記信号調整器は、前記第１の非接地線に設けられる第１の磁性コアと、前記第２の非接地線に設けられる第２の磁性コアとを有する、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の遠隔検針システム。
8. 前記第１の変圧器の二次側から前記第１の低圧配電線と並列に延びる第３の低圧配電線と、
   前記第３の低圧配電線を第４の需要家宅に引き込む第４の引込線に接続された第４の電力メータと、
   前記第４の電力メータに設置され、前記第４の引込線に接続され、前記第３の低圧配電線及び前記バイパス信号線を通じて前記親機モデムと電力線通信を行う第３の子機モデムとをさらに備える、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の遠隔検針システム。
9. 前記バイパス信号線は、前記第１の引込線の接続点よりも上流側の前記第１の低圧配電線と、前記第３の引込線の接続点よりも上流側の前記第２の低圧配電線との間に設置されている、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の遠隔検針システム。
10. 前記バイパス信号線は、前記第１及び第２の変圧器が設置された集合住宅の電気室内に設けられている、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の遠隔検針システム。