JP6782442B2 - 計測装置、計測システム及びコンピュータシステム - Google Patents

Description

本発明は、一般に計測装置、計測システム及びコンピュータシステムに関し、より詳細には、需要家施設における電流と電圧との少なくとも一方を計測する計測装置、計測システム及びコンピュータシステムに関する。

従来、電気機器の動作状態を同定する動作状態同定システムが提供されている（例えば特許文献１参照）。特許文献１に記載の動作状態同定システムでは、電気機器の電力時系列データ（計測データ）と家全体の総電力の電力時系列データ（計測データ）とを取得し、これらの計測データに基づいて電気機器の動作状態を同定するように構成されている。

特開２０１６−１０２７７５号公報

ところで、特許文献１に記載の動作状態同定システムでは、計測データを外部装置（コンピュータシステム）に送信しようとした場合に、コンピュータシステムで必要とされる計測データをコンピュータシステムに送信できない可能性があった。

本発明は上記課題に鑑みてなされており、コンピュータシステムで必要とされる計測データをコンピュータシステムに送信することができる計測装置、計測システム及びコンピュータシステムを提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る計測装置は、生成部と、通信部と、変更部とを備える。前記生成部は、需要家施設に設置された分電盤内の電流と電圧との少なくとも一方を検出する外部の検出部の検出結果に基づいて、計測仕様に従って計測データを生成する。前記通信部は、前記生成部で生成された前記計測データに基づく送信データをサーバ装置に送信する。前記変更部は、変更指令に応じて前記サーバ装置との通信頻度と前記計測仕様との少なくとも一方を変更する変更処理を行う。前記計測仕様には、サンプリング周波数と計測時間とが含まれている。前記変更部は、前記変更処理において、前記サンプリング周波数を下げる場合には前記計測時間を長くし、前記サンプリング周波数を上げる場合には前記計測時間を短くするように構成されている。

本発明の一態様に係る計測システムは、上述の計測装置と、前記計測装置との間で通信を行う前記サーバ装置とを備える。

本発明の一態様に係るコンピュータシステムは、上述の計測システムにおいて前記サーバ装置として用いられる。上述の計測システムは、計測装置と、前記計測装置との間で通信を行う前記サーバ装置とを備える。前記計測装置は、生成部と、通信部と、変更部とを備える。前記生成部は、需要家施設に設置された分電盤内の電流と電圧との少なくとも一方を検出する外部の検出部の検出結果に基づいて、計測仕様に従って計測データを生成する。前記通信部は、前記生成部で生成された前記計測データに基づく送信データをサーバ装置に送信する。前記変更部は、変更指令に応じて前記サーバ装置との通信頻度と前記計測仕様との少なくとも一方を変更する変更処理を行う。前記計測仕様には、サンプリング周波数と計測時間とが含まれている。前記変更部は、前記変更処理において、前記サンプリング周波数を下げる場合には前記計測時間を長くし、前記サンプリング周波数を上げる場合には前記計測時間を短くするように構成されている。前記通信部は、前記サーバ装置から送信される前記変更指令を受信できるように構成されている。

本発明によれば、コンピュータシステムで必要とされる計測データをコンピュータシステムに送信することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る計測システムの構成を示すブロック図である。 図２は、同上の計測システムの適用例を示すシステム構成図である。 図３は、同上の計測システムにおいて計測される電流及び電圧の波形図である。 図４Ａは、同上の計測システムにおいて第１の計測仕様に従って計測される電流及び電圧の波形図である。図４Ｂは、図４ＡにおけるＸ１部の拡大図である。 図５Ａは、同上の計測システムにおいて第２の計測仕様に従って計測される電流及び電圧の波形図である。図５Ｂは、図５ＡにおけるＸ２部の拡大図である。 図６Ａは、同上の計測システムにおいて第３の計測仕様に従って計測される電流及び電圧の波形図である。図６Ｂは、図６ＡにおけるＸ３部の拡大図である。 図７Ａは、同上の計測システムにおいて計測仕様の変更に伴って計測される電流及び電圧の波形図である。図７Ｂは、図７ＡにおけるＸ４部の拡大図である。図７Ｃは、図７ＡにおけるＸ５部の拡大図である。図７Ｄは、図７ＡにおけるＸ６部の拡大図である。

以下、本発明の一実施形態に係る計測装置、計測システム及びコンピュータシステムについて、図面を参照して具体的に説明する。ただし、以下に説明する構成は、本発明の一例に過ぎず、本発明は下記の実施形態に限定されない。したがって、この実施形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。

本実施形態では、需要家施設（customer’s facility）における電流と電圧との少なくとも一方を計測する計測装置、計測システム及びコンピュータシステムについて説明する。ここでいう「需要家施設」は、電力の需要家の施設を意味しており、電力会社等の電気事業者から電力の供給を受ける施設だけでなく、太陽光発電設備等の自家発電設備から電力の供給を受ける施設も含む。本実施形態では、自家発電設備として太陽光発電設備８（図２参照）を備える戸建住宅を需要家施設の一例として説明する。もちろん、需要家施設は戸建住宅に限らず、マンションなどの集合住宅の各住戸であってもよいし、店舗や事務所、工場などの非住宅施設であってもよい。

本実施形態の計測システム１は、図１及び図２に示すように、計測装置２と、管理システム３（コンピュータシステム）とを備えている。計測装置２と管理システム３とは、例えばインターネットなどのネットワーク４を介して接続されている。計測装置２は、需要家施設１００に設置されている。

計測装置２は、需要家施設１００における電流と電圧との少なくとも一方を計測するシステムであって、本実施形態では、主幹ブレーカ５１における電流（第１電流Ｉ１、第２電流Ｉ２）と電圧（第１電圧Ｖ１、第２電圧Ｖ２）とを計測する。

以下、本実施形態の計測装置２、計測システム１及び管理システム３について詳細に説明する。

計測装置２は、図２に示すように、需要家施設１００に設置された分電盤５のキャビネット内に配置されている。分電盤５は、スマートメータ６を介して系統電源に電気的に接続された主幹ブレーカ５１と、主幹ブレーカ５１の二次側に電気的に接続された複数の分岐ブレーカ５２と、連系ブレーカ５３とをキャビネット内に備えている。スマートメータ６と主幹ブレーカ５１とは、第１電線１０１と第２電線１０２と第３電線１０３とを有する電力線１０により電気的に接続されている。複数の分岐ブレーカ５２の各々には、例えばエアコン、冷蔵庫、テレビ、照明器具などの１乃至複数の電気機器が電気的に接続されている。連系ブレーカ５３には、パワーコンディショナ９を介して太陽光発電設備８が接続されている。つまり、本実施形態では、太陽光発電設備８により得られた電力が分電盤５を介して需要家施設１００に供給されるように構成されている。本実施形態では、需要家施設１００への配電方式が単相３線式の場合について説明するが、配電方式は単相３線式に限らず、例えば三相３線式であってもよい。

計測装置２は、図１に示すように、検出部１１に電気的に接続されている。検出部１１は、電流検出部１１１と、電圧検出部１１２とを有している。電流検出部１１１は、例えば一対の変流器（ＣＴ：Current Transformer）で構成されている。一対の変流器の一方は、第１電線１０１に流れる第１電流Ｉ１（図３参照）を検出し、一対の変流器の他方は、第２電線１０２に流れる第２電流Ｉ２（図３参照）を検出する。電圧検出部１１２は、例えば一対の計器用変圧器（ＰＴ：Potential Transformer）で構成されている。一対の計器用変圧器の一方は、第１電線１０１と第３電線１０３との間に印加される第１電圧Ｖ１（図３参照）を検出し、一対の計器用変圧器の他方は、第２電線１０２と第３電線１０３との間に印加される第２電圧Ｖ２（図３参照）を検出する。

計測装置２は、図１に示すように、マイクロコンピュータ２１と、通信部２２とを備えている。

マイクロコンピュータ２１は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）及びメモリを主構成とするコンピュータであり、ＣＰＵがメモリに格納されているプログラムを実行することにより、各機能を実現するように構成されている。ＣＰＵが実行するプログラムは、ここではコンピュータのメモリ（後述の記憶部２１５）に予め記録されているが、メモリカード等の記録媒体に記録されて提供されてもよいし、電気通信回線を通じて提供されてもよい。

マイクロコンピュータ２１は、図１に示すように、生成部２１１と、変更部２１２と、演算部２１３と、処理部２１４と、記憶部２１５とを有している。

生成部２１１は、検出部１１の検出結果であるアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換機能を有している。そして、生成部２１１は、検出部１１から入力されるアナログ信号に基づいて、所定の計測仕様に従って計測データを生成するように構成されている。ここでいう「計測仕様」には、例えばＡ／Ｄ変換時のサンプリング周波数や、Ａ／Ｄ変換時の分解能、データの計測時間、計測対象などの複数のパラメータが含まれている。また、計測対象には、主幹ブレーカ５１における電流と電圧とが含まれており、本実施形態では、上述の第１電流Ｉ１、第２電流Ｉ２、第１電圧Ｖ１及び第２電圧Ｖ２が計測対象である。

また、生成部２１１は、時系列において隣り合う第１計測データと第２計測データとの差分データを生成するように構成されている。さらに、生成部２１１は、計測データの特徴量を抽出するように構成されている。ここでいう「特徴量」は、上述の計測データに基づいて求められる需要家施設１００における消費電力、消費電力量、電流波形の歪み率、電圧波形の歪み率、電流波形の波高値及び電圧波形の波高値のうち少なくともいずれか１つであることが好ましい。なお、上記差分は、サンプリングごとに求めた第１計測データと第２計測データとの差分の合計値であってもよいし、第１計測データの絶対値の平均値と第２計測データの絶対値の平均値との差分であってもよい。

変更部２１２は、変更指令に応じて管理システム３との通信頻度と計測仕様との少なくとも一方を変更する変更処理を行うように構成されている。変更指令には、管理システム３との通信頻度と計測仕様との少なくとも一方に対する変更内容が含まれている。この変更指令は、ネットワーク４を介して管理システム３から送信されるか、後述の演算部２１３から出力される。

演算部２１３は、生成部２１１で生成された計測データに基づいて計測仕様の変更が必要か否かを判別する。そして、演算部２１３は、計測仕様の変更が必要であると判断した場合、変更内容を含む変更指令を変更部２１２に出力する。例えば、いずれかの電気機器において電気事故が発生しており、発生原因や発生箇所などを特定するために計測時間を長くする場合などが想定される。この場合、演算部２１３は、計測時間を長くするための変更指令を変更部２１２に出力する。

処理部２１４は、生成部２１１で生成された計測データに対して所定の処理を行うように構成されている。処理部２１４は、変更部２１２が変更処理を行った場合に所定の処理を行ってもよいし、変更部２１２が変更処理を行わない場合に所定の処理を行ってもよい。言い換えると、処理部２１４は、変更部２１２が変更処理を行うか否かに拘らず、所定の処理を行う。以下、処理部２１４において行われる所定の処理について具体的に説明する。

例えば、分電盤５からの給電を受けるすべての電気機器の動作状態に変動がなく、その結果、検出部１１の検出結果に変動がない場合、管理システム３に対して計測データを送信するのではなく、計測結果が同じである旨を通知することが好ましい。この場合、処理部２１４は、所定の処理として、時系列において隣り合う第１計測データと第２計測データとを比較し、両者が一致していれば、通信部２２から第２計測データを送信させないように通信部２２を制御する。また、処理部２１４は、通信部２２から第２計測データを送信させないように通信部２２を制御する代わりに、通信部２２から第２計測データを含まない空データを送信させるように通信部２２を制御してもよい。このように、生成部２１１で生成される計測データに変動がない場合には、計測データを送信しないようにすることで、計測装置２からの送信データのデータ量を抑えることができる。

また、例えば、時系列において隣り合う第１計測データと第２計測データとの差分が基準値以下の場合、管理システム３に対して第２計測データを送信するのではなく、第１計測データと第２計測データとの差分データを送信することが好ましい。この場合、処理部２１４は、所定の処理として、第１計測データと第２計測データとの差分と基準値とを比較し、差分が基準値以下であれば、通信部２２から差分データを送信させるように通信部２２を制御する。一方、処理部２１４は、差分が基準値を超えていれば、通信部２２から第２計測データを送信させるように通信部２２を制御する。このように、差分が基準値以下の場合には、通信部２２から差分データを送信させることにより、第２計測データを送信する場合に比べて送信データのデータ量を小さくすることができる。とくに、差分がゼロであれば、送信データを圧縮することができる。

さらに、処理部２１４は、所定の処理として、生成部２１１で抽出された計測データの特徴量を通信部２２から送信させるように通信部２２を制御してもよい。例えば、管理システム３に計測データを送信する場合には、送信時のデータ量が大きいため、計測装置２と管理システム３との間の通信トラフィックが増加する可能性がある。また、管理システム３に計測データを送信する場合には、管理システム３において計測データから特徴量を抽出する処理等が必要になる。以上のことから、処理部２１４は、所定の処理として、生成部２１１で抽出された計測データの特徴量を通信部２２から送信させるように通信部２２を制御することが好ましい。これにより、管理システム３での演算処理の負担を減らすことができる。なお、計測装置２と管理システム３との間の通信量に余裕がある場合には、計測データの特徴量と計測データとを管理システム３に送信することが好ましい。

記憶部２１５は、マイクロコンピュータ２１の一部を構成するメモリからなる。記憶部２１５は、生成部２１１、変更部２１２、演算部２１３及び処理部２１４として機能するためのプログラムに加えて、生成部２１１で生成された計測データや差分データ、特徴量などを記録するように構成されている。

通信部２２は、アンテナ及び通信回路を有しており、需要家施設１００内に設けられたルータ７との間で、例えばＷｉ−Ｆｉ（登録商標）に準拠した無線通信を行うように構成されている。ルータ７は、例えばインターネットなどのネットワーク４を介して管理システム３に接続されるブロードバンドルータである。つまり、本実施形態では、計測装置２と管理システム３とが、ネットワーク４及びルータ７を介して接続されている。

管理システム３は、本実施形態では１台のサーバ装置で構成されており、図１に示すように、マイクロコンピュータ３１と、送受信部３２とを備えている。

マイクロコンピュータ３１は、ＣＰＵ及びメモリを主構成とするコンピュータであり、ＣＰＵがメモリに格納されているプログラムを実行することにより、各機能を実現するように構成されている。ＣＰＵが実行するプログラムは、ここではコンピュータのメモリ（後述の記憶部３１３）に予め記録されているが、メモリカード等の記録媒体に記録されて提供されてもよいし、電気通信回線を通じて提供されてもよい。

マイクロコンピュータ３１は、図１に示すように、分離部３１１と、推定部３１２と、記憶部３１３とを有している。

記憶部３１３は、マイクロコンピュータ３１の一部を構成するメモリからなる。記憶部３１３には、分離部３１１及び推定部３１２として機能するためのプログラムに加えて、電気機器ごとの電流波形のデータが予め記録されている。また、記憶部３１３には、電気機器ごとの動作状態に応じた複数の電流波形のデータも予め記録されている。例えば、電気機器がエアコンであれば、低出力運転時の電流波形のデータと、高出力運転時の電流波形のデータとが予め記録されている。上記電流波形のデータには、電気機器を特定するための情報（振幅、周波数分布など）が含まれている。なお、記憶部３１３は、分離部３１１によって特定された、需要家施設１００で使用されている電気機器を、需要家施設１００のＩＤ等に関連付けて記録するように構成されていることが好ましい。

分離部３１１は、記憶部３１３に記録されている電流波形のデータに基づいて、計測装置２から送信された計測データに含まれる電流波形から電気機器ごとの電流波形を分離するように構成されている。

推定部３１２は、分離部３１１により分離された電気機器ごとの電流波形と、記憶部３１３に予め記録されている電気機器ごとの動作状態に応じた電流波形とを比較することで、電気機器ごとの動作状態を推定するように構成されている。推定部３１２の推定結果は、例えばネットワーク４を介して端末装置２０に送信されるように構成されていることが好ましい。これにより、利用者（住人）は、電気機器ごとの動作状態を端末装置２０を介して把握することができる。

送受信部３２は、ネットワーク４に接続されており、同じくネットワーク４に接続されているルータ７を介して計測装置２の通信部２２との間で通信するように構成されている。また、送受信部３２は、ルータ７を介してネットワーク４に接続可能な端末装置２０とも通信するように構成されている。端末装置２０は、例えばスマートフォンであり、ルータ７との間で、例えばＷｉ−Ｆｉ（登録商標）に準拠した無線通信を行うように構成されている。端末装置２０は、例えばタッチパネルを有しており、タッチパネルにおいて所定の操作を行うことにより、電気機器ごとの消費電力量や需要家施設１００全体での消費電力量などを管理システム３から受信し、受信結果をタッチパネルに表示することができる。

図３は、主幹ブレーカ５１における電流と電圧とを常時計測している場合の波形図である。第１電圧Ｖ１は、第１電線１０１と第３電線１０３との間に印加される電圧であり、第２電圧Ｖ２は、第２電線１０２と第３電線１０３との間に印加される電圧である。また、第１電流Ｉ１は、第１電線１０１に流れる電流であり、第２電流Ｉ２は、第２電線１０２に流れる電流である。配電方式が単相３線式の場合、上記４つの計測対象について常時計測することが好ましいが、膨大なデータを取得することになるため、例えば管理システム３にデータを送信できない不具合が生じたり、管理システム３にて膨大な処理が必要になる可能性がある。

そのため、上述の問題を解決するためには、上記４つの計測対象について波形全体を計測するのではなく、例えば図４Ａに示すように、波形の一部を計測することが好ましい。図４Ａに示す例では、計測時間が波形の１周期に設定されている。ここで、図４Ａ中の計測期間Ｔ１の長さが１〔ｓｅｃ〕で、かつ系統電源の電源周波数が５０〔Ｈｚ〕であれば、計測時間は２０〔ｍｓｅｃ〕となる。

また、図４Ａに示す例では、図４Ｂに示すように、１周期の波形を、例えば６４分割してＡ／Ｄ変換を行っている。言い換えると、２０〔ｍｓｅｃ〕の波形を６４分割してＡ／Ｄ変換を行っており、この場合、サンプリング周波数は３．２〔ｋＨｚ〕になる。また、このときの分解能は６４〔分割／周期〕になる。

図４Ａ及び図４Ｂに示す例では、上述のように、各計測期間Ｔ１において１周期の波形しか計測していないため、例えばいずれかの電気機器において電気事故により電流の変動が生じても、電流の変動を検出できない可能性がある。そのため、計測時間を含む計測仕様を変更できるように構成されていることが好ましい。本実施形態の計測装置２では、サンプリング周波数、分解能、計測時間及び計測対象を含む計測仕様を変更部２１２により変更できるように構成されている。以下、具体的に説明する。

いずれかの電気機器において電気事故により電流の変動が生じた場合、１周期の波形では電流の変動を計測できない可能性があるため、計測時間を長くすることが好ましい。例えば、図５Ａに示す例では、計測時間が波形の４周期に設定されており、その結果、電流の変動を計測することが可能になる。ただし、この場合には、計測データのデータ量も４倍になるため、例えば電流に比べて変動しにくい電圧については計測の対象外とし、かつ第１電流Ｉ１及び第２電流Ｉ２の分解能を６４〔分割／周期〕から３２〔分割／周期〕に下げるのが好ましい（図５Ｂ参照）。これにより、計測仕様の変更前後での計測データのデータ量をほぼ等しくしながらも、電流の変動を計測することができる。なお、図５Ａでは、計測していない第１電圧Ｖ１及び第２電圧Ｖ２について、破線にて波形を示している。

また、電気機器が、例えばインバータ機器（エアコン、冷蔵庫など）やＬＥＤ照明等である場合、電流波形に高調波成分が含まれているため、電流波形を分析するためには分解能を高くすることが好ましい。例えば、図６Ａ及び図６Ｂに示すように、第１電流Ｉ１及び第２電流Ｉ２の分解能を６４〔分割／周期〕から１２８〔分割／周期〕に上げることにより、高調波成分が含まれる電流波形についても分析することが可能になる。ただし、この場合には、計測データのデータ量も２倍になるため、例えば電流に比べて変動しにくい電圧については計測の対象外にするのが好ましい。これにより、計測仕様の変更前後での計測データのデータ量をほぼ等しくしながらも、高調波成分を含む電流波形についても分析が可能になる。なお、図６Ａでは、計測していない第１電圧Ｖ１及び第２電圧Ｖ２について、破線にて波形を示している。

次に、管理システム３から変更指令が送信される場合の計測装置２の動作について図７Ａ〜図７Ｄを参照して説明する。

第１期間ＴＥ１では、計測装置２の生成部２１１は、検出部１１の検出結果に基づいて、第１の計測仕様に従って計測データを生成する。第１の計測仕様では、計測時間が波形の１周期（２０〔ｍｓｅｃ〕）であり（図７Ａ参照）、サンプリング周波数が３．２〔ｋＨｚ〕であり、分解能が６４〔分割／周期〕である（図７Ｂ参照）。このとき、第１電流Ｉ１、第２電流Ｉ２、第１電圧Ｖ１及び第２電圧Ｖ２が計測の対象であり、各計測期間Ｔ１における計測データには、第１電流Ｉ１、第２電流Ｉ２、第１電圧Ｖ１及び第２電圧Ｖ２の１周期の波形データが含まれている。計測装置２は、第１期間ＴＥ１における複数の計測データを管理システム３に送信する。

ここで、例えば電気機器として２台のエアコンが接続されている場合、１周期の電流波形からでは両者の動作状態を推定できない可能性がある。そのため、このような場合には、動作状態を推定できるように計測時間を長く設定することが好ましい。管理システム３は、第１期間ＴＥ１において取得した計測データでは動作状態を推定できないと判断した場合、計測仕様を変更する変更指令ｃ１を計測装置２に送信する。この変更指令ｃ１には、計測時間を波形の１周期から４周期に延ばし、第１電圧Ｖ１及び第２電圧Ｖ２を計測の対象外とし、かつ分解能を６４〔分割／周期〕から３２〔分割／周期〕に下げる第２の計測仕様が含まれている。計測装置２では、変更部２１２が、通信部２２を介して受信した変更指令ｃ１に含まれる第２の計測仕様に従って計測仕様を変更する。

第２期間ＴＥ２では、生成部２１１は、第２の計測仕様に従って計測データを生成する。第２の計測仕様では、計測時間が波形の４周期（８０〔ｍｓｅｃ〕）であり（図７Ａ参照）、サンプリング周波数が１．６〔ｋＨｚ〕であり、分解能が３２〔分割／周期〕である（図７Ｃ参照）。このとき、第１電圧Ｖ１及び第２電圧Ｖ２が計測の対象外であるため、各計測期間Ｔ１における計測データには、第１電流Ｉ１及び第２電流Ｉ２の４周期の波形データが含まれている。このように、計測時間を長くすることによって、管理システム３は、例えば２台のエアコンが接続されているような場合でも、これらのエアコンの動作状態を推定することができる。

管理システム３は、第２期間ＴＥ２での計測データに基づいて２台のエアコンを区別することができたため、第２期間ＴＥ２と第３期間ＴＥ３との間において、計測仕様を第２の計測仕様から第１の計測仕様に戻すための変更指令ｃ２を計測装置２に送信する。計測装置２では、変更部２１２が、通信部２２を介して受信した変更指令ｃ２に含まれる第１の計測仕様に従って計測仕様を変更する。

第３期間ＴＥ３では、生成部２１１は、第１の計測仕様に従って計測データを生成する。第１の計測仕様では、計測時間が波形の１周期（２０〔ｍｓｅｃ〕）であり（図７Ａ参照）、第１電圧Ｖ１及び第２電圧Ｖ２が計測対象に追加され、かつ分解能は６４〔分割／周期〕である（図７Ｄ参照）。このとき、第１電圧Ｖ１及び第２電圧Ｖ２が計測対象に追加されており、各計測期間Ｔ１における計測データには、第１電流Ｉ１、第２電流Ｉ２、第１電圧Ｖ１及び第２電圧Ｖ２の１周期の波形データが含まれている。

このように、本実施形態の計測装置２によれば、管理システム３から送信される変更指令に応じて変更部２１２にて計測仕様を変更するので、管理システム３において必要とされる計測データを管理システム３に送信することができる。

以下、本実施形態の変形例について説明する。

上述の実施形態では、生成部２１１で生成される計測データの計測仕様を変更指令に応じて変更する場合について説明したが、例えば計測仕様の代わりに、計測装置２と管理システム３との通信頻度を変更してもよい。また、変更指令に応じて通信頻度と計測仕様との両方を変更してもよい。以下、具体的に説明する。

まず、計測装置２と管理システム３との通信頻度のみを変更する場合であって、通信頻度を上げる場合について説明する。異常が発生していない通常の状態において、計測装置２と管理システム３とが、例えば１分ごとに通信を行っていると仮定する。管理システム３は、計測装置２からの計測データに基づいて異常電流が発生していると判断した場合、異常箇所を特定する処理を行う。ここで、異常電流が、例えば定格電流の２倍程度の過電流である場合、１〜２分程度で主幹ブレーカ５１が遮断するため、異常箇所を速やかに特定する必要がある。また、異常電流が、例えばトラッキングなどの電気事故による漏洩電流である場合にも、速やかに異常箇所を特定する必要がある。したがって、この場合、管理システム３は、計測装置２との通信頻度を上げることを指示する変更指令を計測装置２に送信することが好ましい。計測装置２は、管理システム３からの変更指令に従って、管理システム３との通信頻度を、例えば１分から１０秒に変更する。このように、計測装置２と管理システム３との通信頻度を上げることにより、管理システム３において異常箇所を速やかに特定することができ、その結果、利用者（住人）に対して管理システム３の判断結果を速やかに知らせることができる。とくに、異常電流が過電流である場合には、主幹ブレーカ５１が遮断する前に、利用者に対して異常箇所を知らせることができる。また、分電盤５がＨＥＭＳ（Home Energy Management System）に対応している場合には、異常箇所に対応する分岐ブレーカ５２を自動的に遮断することもできる。

上述のように対応した結果、異常電流が消失している場合、管理システム３は、計測装置２との通信頻度を１０秒から１分に戻すように構成されていることが好ましい。また、異常電流が過電流であって、計測装置２での計測値が過電流領域から通常領域に下がった場合、管理システム３は、計測装置２との通信頻度を１０秒から１分に戻すように構成されていることが好ましい。

次に、計測装置２と管理システム３との通信頻度のみを変更する場合であって、通信頻度を下げる場合について説明する。異常が発生していない通常の状態において、計測装置２と管理システム３とが、例えば１分ごとに通信を行っていると仮定する。計測装置２と管理システム３とが通信を行っている状況において、例えば送信データの増加などによって通信トラフィックが一時的に集中することが想定される。この場合、管理システム３は、通信トラフィックを低減するために、計測装置２との通信頻度を下げることを指示する変更指令を計測装置２に送信することが好ましい。計測装置２は、管理システム３からの変更指令に従って、管理システム３との通信頻度を、例えば１分から３分に変更する。これにより、計測装置２と管理システムとの間の通信トラフィックを低減することができるだけでなく、管理システム３への負荷を低減することもできる。ただし、この場合には、通信頻度を下げることによって、計測装置２において一時的に蓄積するデータ量が増加するため、データ量の増加にも対応できる程度の容量を記憶部２１５が有している必要がある。

さらに、計測装置２と管理システム３との通信頻度と、計測データの計測仕様との両方を変更する場合について説明する。異常が発生していない通常の状態において、計測装置２と管理システム３とが、例えば１分ごとに通信を行っていると仮定する。またこのとき、計測データの計測仕様は、計測時間が波形の１周期に設定された上述の第１の計測仕様であると仮定する。管理システム３は、計測装置２からの計測データに基づいて異常電流が発生していると判断した場合、この異常電流が、例えば過電流なのか突入電流なのかを判別する。異常電流が突入電流である場合、電流値が瞬間的に大きくなるため、管理システム３は、例えば１周期の電流を計測するだけで突入電流を検出できる場合がある。これに対して、異常電流が過電流である場合、管理システム３は、例えば数周期〜数十秒間の電流を計測する必要があり、第１の計測仕様では、突入電流と過電流とを判別できない可能性がある。したがって、この場合、管理システム３は、計測データの計測仕様を、第１の計測仕様から第２の計測仕様に変更する変更指令を計測装置２に送信することが好ましい。計測装置２は、管理システム３からの変更指令に従って、計測データの計測仕様を、第１の計測仕様から第２の計測仕様に変更する。第２の計測仕様では、上述のように、計測時間が波形の４周期に設定されているため、管理システム３は、計測装置２から送られてくる計測データに基づいて、上記異常電流が過電流なのか突入電流なのかを判別することができる。

管理システム３は、上記異常電流が突入電流ではなく、過電流であると判断した場合、過電流が発生している異常箇所を特定する処理を行う。この場合、管理システム３は、通信頻度を上げることを指示する変更指令を計測装置２に送信する。計測装置２は、管理システム３からの変更指令に従って、管理システム３との通信頻度を、例えば１分から１０秒に変更する。このように、計測装置２と管理システム３との通信頻度を上げることにより、管理システム３において異常箇所を速やかに特定することができ、その結果、利用者（住人）に対して管理システム３の判断結果を速やかに知らせることができる。また、分電盤５がＨＥＭＳに対応している場合には、異常箇所に対応する分岐ブレーカ５２を自動的に遮断することもできる。

上述のように対応した結果、過電流が消失している場合、管理システム３は、計測装置２との通信頻度を、１０秒から１分に戻すように構成されていることが好ましい。また、計測仕様については、過電流が消失しているため、第２の計測仕様から第１の計測仕様に戻してもよいが、第２の計測仕様のままであってもよい。

また、上述の実施形態では、サンプリング周波数、分解能、データの計測時間及び計測対象が計測仕様に含まれている場合について説明したが、少なくともサンプリング周波数と計測時間とが計測仕様に含まれていればよい。この場合、サンプリング周波数を下げる場合には、計測時間を長くすることが好ましい。また、サンプリング周波数を上げる場合には、計測時間を短くすることが好ましい。その結果、計測データのデータ量の増加を抑えながらも計測仕様を変更することができる。また、計測仕様に含まれるパラメータは、上記のパラメータに限らず、計測内容を変更できるようになっていれば、他のパラメータであってもよい。

また、上述の実施形態では、計測データのデータ量が増加しないように計測仕様を変更する場合について説明したが、例えば管理システム３のメモリ容量が十分確保されている場合には、計測データのデータ量が増加するように計測仕様を変更してもよい。

さらに、上述の実施形態では、第１電圧Ｖ１と第２電圧Ｖ２とが計測データに含まれないように計測対象を変更したが、第１電流Ｉ１と第２電流Ｉ２と第１電圧Ｖ１と第２電圧Ｖ２との少なくとも１つが計測データに含まれないように計測対象を変更すればよい。

また、上述の実施形態では、主幹ブレーカ５１における電流と電圧とを計測対象としたが、分岐ブレーカ５２における電流と電圧とを計測対象としてもよい。分岐ブレーカ５２にて計測される電流は、主幹ブレーカ５１にて計測される電流に比べて、重畳される電流波形の数が少ないため、管理システム３における分離精度および推定精度を向上させることができる。

さらに、上述の実施形態では、計測仕様を変更するための変更指令が管理システム３から送信される場合について説明したが、変更指令は演算部２１３から出力されるように構成されていてもよい。このように、同じ計測装置２内の演算部２１３から変更指令を出力するように構成することで、管理システム３から変更指令を送信する場合に比べて、計測データに対する判断時間を短くすることができる。例えば、いずれかの電気機器が過負荷状態であったり、いずれかの配線において短絡事故などが発生する場合のように、異常状態を速やかに判断する必要がある場合に有効である。また、この場合には、管理システム３での判断が不要である。

また、上述の実施形態では、電気機器を判別しやすいように計測時間を長くする場合について説明したが、計測時間を長くする場合に限らず、例えばサンプリング周波数を上げることで判別精度を向上させてもよい。

さらに、上述の実施形態では、時間軸方向の分解能としてのサンプリング周波数を変更する場合について説明したが、振幅軸方向の分解能としての量子化単位（ＬＳＢ：Least Significant Bit）を変更するように構成されていてもよい。

また、上述の実施形態では、端末装置２０がスマートフォンの場合について説明したが、端末装置２０はスマートフォンに限らず、例えばパーソナルコンピュータであってもよい。

さらに、上述の実施形態では、コンピュータシステム（管理システム３）が１台のサーバ装置で構成されている場合について説明したが、コンピュータシステムは、複数の装置で構成されていてもよいし、クラウドコンピューティングで構成されていてもよい。

また、上述の実施形態では、計測装置２とルータ７とが無線通信を行う場合について説明したが、計測装置２とルータ７とが有線通信を行うように構成されていてもよい。

以上述べた実施形態から明らかなように、本発明に係る第１の態様の計測装置２は、生成部２１１と、通信部２２と、変更部２１２とを備える。生成部２１１は、需要家施設１００における電流（第１電流Ｉ１、第２電流Ｉ２）と電圧（第１電圧Ｖ１、第２電圧Ｖ２）との少なくとも一方を検出する検出部１１の検出結果に基づいて、計測仕様に従って計測データを生成する。通信部２２は、生成部２１１で生成された計測データに基づく送信データを管理システム３に送信する。変更部２１２は、変更指令に応じて管理システム３との通信頻度と計測仕様との少なくとも一方を変更する変更処理を行う。

第１の態様によれば、生成部２１１は、変更部２１２によって変更された計測仕様に従って計測データを生成するので、計測仕様を適宜変更することにより計測仕様に応じた計測データを生成することができる。例えば、管理システムからの要求に応じて計測仕様を変更した場合には、生成部２１１は、管理システム３からの要求に応じた計測データを生成するので、管理システム３に対して管理システム３で必要とされる計測データを送信することができる。

本発明に係る第２の態様の計測装置２は、第１の態様において、変更部２１２に対して変更指令を出力する演算部２１３をさらに備える。

第２の態様によれば、変更部２１２に対する変更指令を同じ計測装置２に設けられた演算部２１３が行うので、計測仕様の変更を速やかに行うことができる。ただし、この構成は計測装置２の必須の構成ではなく、演算部２１３は省略されていてもよい。

本発明に係る第３の態様の計測装置２では、第１の態様において、通信部２２は、管理システム３から送信される変更指令を受信するように構成されている。

第３の態様によれば、管理システム３からの変更指令に応じて変更部２１２が計測仕様を変更するので、管理システム３で必要とされる計測データを管理システム３に送信することができる。ただし、この構成は計測装置２の必須の構成ではなく、管理システム３から送信される変更指令を通信部２２が受信するように構成されていなくてもよい。

本発明に係る第４の態様の計測装置２では、第１〜第３の態様のうちいずれかの態様において、第１電線１０１と第２電線１０２と第３電線１０３とを有する電力線１０を介して需要家施設１００に電力が供給されるように構成されている。検出部１１は、少なくとも第１電流Ｉ１と、第２電流Ｉ２と、第１電圧Ｖ１と、第２電圧Ｖ２とを検出するように構成されている。第１電流Ｉ１は、第１電線１０１に流れる電流である。第２電流Ｉ２は、第２電線１０２に流れる電流である。第１電圧Ｖ１は、第１電線１０１と第３電線１０３との間に印加される電圧である。第２電圧Ｖ２は、第２電線１０２と第３電線１０３との間に印加される電圧である。変更部２１２は、変更処理において、第１電流Ｉ１と第２電流Ｉ２と第１電圧Ｖ１と第２電圧Ｖ２との少なくとも１つが計測データに含まれないように計測対象を変更するように構成されている。

第４の態様によれば、計測対象を減らすことによって、データ量の増加を抑えながらも計測対象の計測時間を長くしたり、Ａ／Ｄ変換時の分解能を高くしたりすることができる。ただし、この構成は計測装置２の必須の構成ではなく、変更部２１２は、変更処理において、計測対象を変更するように構成されていなくてもよい。

本発明に係る第５の態様の計測装置２では、第１〜第４の態様のうちいずれかの態様において、送信データのデータ量が規定範囲内に入るように変更指令が決定される。

第５の態様によれば、送信データのデータ量の増加を抑えながらも計測データの計測仕様を変更することができる。ただし、この構成は計測装置２の必須の構成ではなく、送信データのデータ量が規定範囲内に入るように変更指令が決定されなくてもよい。言い換えると、送信データのデータ量が規定範囲外となるように変更指令が決定されてもよい。

本発明に係る第６の態様の計測装置２では、第１〜第５の態様のうちいずれかの態様において、計測仕様には、サンプリング周波数と計測時間とが含まれている。変更部２１２は、変更処理において、サンプリング周波数を下げる場合には計測時間を長くし、サンプリング周波数を上げる場合には計測時間を短くするように構成されている。

第６の態様によれば、送信データのデータ量の増加を抑えながらも計測仕様（サンプリング周波数、計測時間）を変更することができる。ただし、この構成は計測装置２の必須の構成ではなく、計測仕様にサンプリング周波数と計測時間とが含まれていなくてもよい。

本発明に係る第７の態様の計測装置２は、第１〜第６の態様のうちいずれかの態様において、変更部２１２が変更処理を行った場合に計測データに対する所定の処理を行う処理部２１４をさらに備える。通信部２２は、処理部２１４が所定の処理を行った後のデータを送信データとして管理システム３に送信するように構成されている。

第７の態様によれば、生成部２１１により生成された生データではなく、処理部２１４により所定の処理が行われた後のデータを送信データとすることで、生データを送信データとする場合に比べて送信データのデータ量を小さくすることが可能になる。ただし、この構成は計測装置２の必須の構成ではなく、処理部２１４は省略されていてもよい。

本発明に係る第８の態様の計測装置２は、第１〜第６の態様のうちいずれかの態様において、変更部２１２が変更処理を行わない場合に計測データに対する所定の処理を行う処理部２１４をさらに備える。通信部２２は、処理部２１４が所定の処理を行った後のデータを送信データとして管理システム３に送信するように構成されている。

第８の態様によれば、生成部２１１により生成された生データではなく、処理部２１４により所定の処理が行われた後のデータを送信データとすることで、生データを送信データとする場合に比べて送信データのデータ量を小さくすることが可能になる。ただし、この構成は計測装置２の必須の構成ではなく、処理部２１４は省略されていてもよい。

本発明に係る第９の態様の計測装置２では、第７または第８の態様において、処理部２１４は、所定の処理として、規定条件を満たしている場合に第１処理または第２処理を行うように構成されている。規定条件とは、時系列において隣り合う２つの計測データである第１計測データと第２計測データとを比較した結果、第１計測データと第２計測データとが一致することである。第１処理は、通信部２２から第２計測データを送信させない処理である。第２処理は、通信部２２から第２計測データを含まない空データを送信させる処理である。

第９の態様によれば、時系列において隣り合う第１計測データと第２計測データとが一致する場合には、第２計測データ（生データ）を管理システム３に送信しないように構成されており、管理システム３に送信する送信データのデータ量を抑えることができる。ただし、この構成は計測装置２の必須の構成ではなく、例えば第１計測データと第２計測データとが一致する場合でも、第２計測データを管理システム３に送信するように構成されていてもよい。

本発明に係る第１０の態様の計測装置２では、第７または第８の態様において、生成部２１１は、さらに、時系列において隣り合う２つの計測データの差分に基づく差分データを生成するように構成されている。処理部２１４は、所定の処理として、差分が基準値以下の場合に、通信部２２から差分データを送信させるように構成されている。

第１０の態様によれば、時系列において隣り合う２つの計測データの差分の合計値が基準値以下の場合、すなわち２つの計測データ間の変動が小さい場合には、２つの計測データに基づく差分データのみを管理システム３に送信するように構成されている。そのため、計測データそのものを送信する場合に比べて、送信データのデータ量を小さくすることができる。ただし、この構成は計測装置２の必須の構成ではなく、管理システム３に対して差分データではなく、計測データそのものを送信するように構成されていてもよい。

本発明に係る第１１の態様の計測装置２では、第７または第８の態様において、生成部２１１は、さらに、計測データに基づいて計測データの特徴量を抽出するように構成されている。処理部２１４は、所定の処理として、通信部２２から特徴量を送信させるように構成されている。

第１１の態様によれば、管理システム３に対して計測データ（生データ）ではなく、計測データの特徴量を送信するように構成されているので、送信データのデータ量を抑制することができるとともに、管理システム３での演算処理の負担を減らすことができる。ただし、この構成は計測装置２の必須の構成ではなく、管理システム３に対して特徴量ではなく、計測データそのものを送信するように構成されていてもよい。

本発明に係る第１２の態様の計測装置２では、第１１の態様において、特徴量は、需要家施設１００における消費電力、消費電力量、電流波形の歪み率、電圧波形の歪み率、電流波形の波高値及び電圧波形の波高値のうち少なくともいずれか１つである。

第１２の態様によれば、管理システム３において特徴量に応じた演算処理を行うことができる。ただし、この構成は計測装置２の必須の構成ではなく、特徴量は、需要家施設１００における消費電力、消費電力量、電流波形の歪み率、電圧波形の歪み率、電流波形の波高値及び電圧波形の波高値以外であってもよい。

本発明に係る第１３の態様の計測システム１は、計測装置２と、計測装置２との間で通信を行う管理システム３とを備える。

第１３の態様によれば、上述の計測装置２を用いることによって、管理システム３（コンピュータシステム）で必要とされる計測データを管理システム３に送信可能な計測システム１を提供することができる。

本発明に係る第１４の態様のコンピュータシステムは、計測システム１において管理システム３として用いられる。

第１４の態様によれば、必要とする計測データを計測装置２から取得可能な管理システム３を提供することができる。

１ 計測システム
２ 計測装置
３ 管理システム（コンピュータシステム）
１０ 電力線
１１ 検出部
２２ 通信部
１００ 需要家施設
１０１ 第１電線
１０２ 第２電線
１０３ 第３電線
２１１ 生成部
２１２ 変更部
２１３ 演算部
２１４ 処理部
Ｉ１ 第１電流
Ｉ２ 第２電流
Ｖ１ 第１電圧
Ｖ２ 第２電圧

Claims (14)

1. 需要家施設に設置された分電盤内の電流と電圧との少なくとも一方を検出する外部の検出部の検出結果に基づいて、計測仕様に従って計測データを生成する生成部と、
   前記生成部で生成された前記計測データに基づく送信データをサーバ装置に送信する通信部と、
   変更指令に応じて前記サーバ装置との通信頻度と前記計測仕様との少なくとも一方を変更する変更処理を行う変更部とを備え、
   前記計測仕様には、サンプリング周波数と計測時間とが含まれており、
   前記変更部は、前記変更処理において、前記サンプリング周波数を下げる場合には前記計測時間を長くし、前記サンプリング周波数を上げる場合には前記計測時間を短くするように構成されている
   ことを特徴とする計測装置。
2. 前記変更部に対して前記変更指令を出力する演算部をさらに備えている
   ことを特徴とする請求項１記載の計測装置。
3. 前記通信部は、前記サーバ装置から送信される前記変更指令を受信するように構成されている
   ことを特徴とする請求項１記載の計測装置。
4. 系統電源からの電力を供給するための電力線が前記需要家施設に設けられ、
   前記電力線は、第１電線と第２電線と第３電線とを有し、
   前記検出部は、少なくとも前記第１電線に流れる第１電流と、前記第２電線に流れる第２電流と、前記第１電線と前記第３電線との間に印加される第１電圧と、前記第２電線と前記第３電線との間に印加される第２電圧とを検出するように構成されており、
   前記変更部は、前記変更処理において、前記第１電流と前記第２電流と前記第１電圧と前記第２電圧との一部が前記計測データに含まれないように計測対象を変更するように構成されている
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の計測装置。
5. 前記送信データのデータ量が規定範囲内に入るように前記変更指令が決定される
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の計測装置。
6. 前記変更部が前記変更処理を行った場合にのみ前記計測データに対する所定の処理を行う処理部をさらに備え、
   前記通信部は、前記処理部が前記所定の処理を行った後のデータを前記送信データとして前記サーバ装置に送信するように構成されており、
   前記処理部は、前記所定の処理として、時系列において隣り合う２つの前記計測データである第１計測データと第２計測データとを比較し、前記第１計測データと前記第２計測データとが一致する場合に、前記通信部から前記第２計測データを送信させない、または、前記通信部から前記第２計測データを含まない空データを送信させるように構成されている
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の計測装置。
7. 前記変更部が前記変更処理を行った場合にのみ前記計測データに対する所定の処理を行う処理部をさらに備え、
   前記通信部は、前記処理部が前記所定の処理を行った後のデータを前記送信データとして前記サーバ装置に送信するように構成されており、
   前記生成部は、さらに、時系列において隣り合う２つの前記計測データの差分に基づく差分データを生成するように構成されており、
   前記処理部は、前記所定の処理として、前記差分が基準値以下の場合に、前記通信部から前記差分データを送信させるように構成されている
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の計測装置。
8. 前記変更部が前記変更処理を行った場合にのみ前記計測データに対する所定の処理を行う処理部をさらに備え、
   前記通信部は、前記処理部が前記所定の処理を行った後のデータを前記送信データとして前記サーバ装置に送信するように構成されており、
   前記生成部は、さらに、前記計測データに基づいて前記計測データの特徴量を抽出するように構成されており、
   前記処理部は、前記所定の処理として、前記通信部から前記特徴量を送信させるように構成されている
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の計測装置。
9. 前記変更部が前記変更処理を行わない場合にのみ前記計測データに対する所定の処理を行う処理部をさらに備え、
   前記通信部は、前記処理部が前記所定の処理を行った後のデータを前記送信データとして前記サーバ装置に送信するように構成されており、
   前記処理部は、前記所定の処理として、時系列において隣り合う２つの前記計測データである第１計測データと第２計測データとを比較し、前記第１計測データと前記第２計測データとが一致する場合に、前記通信部から前記第２計測データを送信させない、または、前記通信部から前記第２計測データを含まない空データを送信させるように構成されている
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の計測装置。
10. 前記変更部が前記変更処理を行わない場合にのみ前記計測データに対する所定の処理を行う処理部をさらに備え、
    前記通信部は、前記処理部が前記所定の処理を行った後のデータを前記送信データとして前記サーバ装置に送信するように構成されており、
    前記生成部は、さらに、時系列において隣り合う２つの前記計測データの差分に基づく差分データを生成するように構成されており、
    前記処理部は、前記所定の処理として、前記差分が基準値以下の場合に、前記通信部から前記差分データを送信させるように構成されている
    ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の計測装置。
11. 前記変更部が前記変更処理を行わない場合にのみ前記計測データに対する所定の処理を行う処理部をさらに備え、
    前記通信部は、前記処理部が前記所定の処理を行った後のデータを前記送信データとして前記サーバ装置に送信するように構成されており、
    前記生成部は、さらに、前記計測データに基づいて前記計測データの特徴量を抽出するように構成されており、
    前記処理部は、前記所定の処理として、前記通信部から前記特徴量を送信させるように構成されている
    ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の計測装置。
12. 前記特徴量は、前記需要家施設における消費電力、消費電力量、電流波形の歪み率、電圧波形の歪み率、前記電流波形の波高値及び前記電圧波形の波高値のうち少なくともいずれか１つである
    ことを特徴とする請求項８又は１１記載の計測装置。
13. 請求項１〜１２のいずれか１項に記載の計測装置と、
    前記計測装置との間で通信を行う前記サーバ装置とを備えている
    ことを特徴とする計測システム。
14. 請求項３に記載の計測装置と、前記計測装置との間で通信を行う前記サーバ装置とを備えている計測システムにおいて前記サーバ装置として用いられる
    ことを特徴とするコンピュータシステム。

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