JP6976646B2 - 電気設備計測ユニット - Google Patents

Description

本発明は、特に分電盤又は配電盤等の電気設備の計測等に用いられる電気設備計測ユニットに関するものである。

特許文献１に記載されているように、計測センサを利用して、データを収集することが行われている。ところで、計測センサからの情報を処理するには、その計測センサからの情報に対応した処理を行わなくてはならない。つまり、情報を処理する側では、その計測センサの計測信号に対応可能な信号処理回路を必要とする。そこで、複数種類の計測センサに対応可能なように、信号処理回路を構成しておくのが一般的である。

特開２０１５−０７６９５５号公報

しかしながら、新規に開発された計測センサを用いようとした場合、従来の信号処理回路のままでは、対応できない場合がある。また、対応可能な計測信号を多様化しようとすることにより、使用しない機能が過剰に存在している場合があった。

本件の発明者は、この点について鋭意検討することにより、解決を試みた。本発明の課題は、顧客の所望に柔軟に対応できる電気設備計測ユニットを提供することである。

上記課題を解決するため、複数個のモジュールを相互に連結して構成する電気設備計測ユニットであって、各モジュールのうちの少なくとも１つが、電気設備の情報を計測するセンサを接続する接続部と、各モジュールの連結方向に貫通する電源ラインと、センサからの計測結果を電源ラインに重畳させる処理部を備えたセンサモジュールであることを特徴とする電気設備計測ユニットとする。

また、複数個のモジュールを相互に連結して構成する電気設備計測ユニットであって、各モジュールのうちの少なくとも１つが、電気設備に設置されるデバイスを接続する接続部と、各モジュールの連結方向に貫通する電源ラインと、電源ラインに重畳した電文からデバイスへの制御信号を抽出する処理部を備えたデバイスモジュールであることを特徴とする電気設備計測ユニットする。

また、複数個のモジュールを相互に連結して構成する電気設備計測ユニットであって、各モジュールのうちの少なくとも１つが、モジュールに配置した電源ラインに外部電源からの電力を供給する電源部と、通信部を備えた通信モジュールであり、前記通信部が、外部の通信機器からの電文を電源ラインに重畳させるか、電源ラインに重畳した電文を外部の通信機器に発信することを特徴とする電気設備計測ユニットとする。

また、複数個のモジュールを相互に連結して構成する電気設備計測ユニットであって、他の電気設備計測ユニットの電源ラインを接続ラインで結んだ構成とすることが好ましい。

また、通信モジュールの電源部を通信部と分離可能な別筺体に配置した構成とすることが好ましい。

また、通信モジュールは、電気設備の情報を記録するメモリを備えた構成とすることが好ましい。

また、複数個のモジュールを相互に連結して構成する電気設備計測ユニットであって、各モジュールのうちの少なくとも１つが、電気設備の情報を計測するセンサを接続する接続部と、各モジュールの連結方向に貫通する電源ラインと、各モジュール間で通信を行なう通信ラインと、を備え、各モジュール同士を物理的に連結することにより、電源ライン及び通信ラインの接続を行なうものとしてもよい。

本発明では、各モジュールを組み合わせて電気設備計測ユニットを構成することにより顧客の所望に柔軟に対応できる電気設備計測ユニットを提供することが可能となる。

モジュールを組み合わせることで形成されたユニットを二つに分解した状態を表した分解斜視図である。 ユニットの分解斜視図である。 実施形態におけるセンサモジュールの概略図である。 図３に示したセンサモジュールの処理部の概念図である。 実施形態におけるデバイスモジュールの概略図である。 図５に示したデバイスモジュールの処理部の概念図である。 実施形態における通信モジュールの概略図である。 図７に示した通信モジュールの処理部及びメモリの概念図である。 配電盤（キュービクル）と集電箱と接続箱の各々に設けられたユニットが接続ラインで接続されている状態を表した図である。 管理システムを表した図である。 組み合わせて使用される電源モジュールと通信モジュールの概略図である。 エンドカバーの概略図である。 他の実施形態のセンサモジュールの概略図である。

以下に発明を実施するための形態を示す。図１及び図２に示すことから理解されるように、実施形態の電気設備計測ユニット１０は、複数個のモジュール１を相互に連結して構成している。実施形態のモジュール１は、分電盤又は配電盤に取り付けられるものである。実施形態の電気設備計測ユニット１０は、センサモジュール１１を備えている。図３及び図４に示すことから理解されるように、センサモジュール１１は、電気設備の情報を計測するセンサを接続する接続部３２と、各モジュール１の連結方向に貫通する電源ライン２１と、センサからの計測結果を電源ライン２１に重畳させる処理部３１を備えている。

より具体的には、接続部３２にセンサ（電流センサ、電圧センサ、温度センサ等・・図示せず）を接続し、電流、電圧、温度等の分電盤又は配電盤の情報を計測できるように構成されている。なお、センサから処理部３１に送られた計測結果は、処理部３１で計測情報に変換される。また、処理部３１はこの計測情報を含む電文を作成し、電源ライン２１に電文を重畳させることができるようにしている。

センサモジュール１１の処理部３１は電源ライン２１から取り出した駆動電源によって動かすことができる。また、図４に示すことから理解されるように、接続部３２で計測した計測結果は、処理部３１でＡ／Ｄ変換され、演算された後、通信変換が行われ電文として出力される。処理部３１は、電源ライン２１に重畳させるため、計測信号を含んだ電文を作成する。この電文には計測信号の他、送信元アドレス、及び送信先アドレス等が記述されている。この処理部３１は、接続部３２に接続したセンサで計測した、計測結果を受けて他のモジュール１を制御するための制御信号を生成することも可能である。

例えば、センサモジュール１１に接続した電流センサの計測結果が閾値を超えた場合、処理部３１はブザーを接続したデバイスモジュールのアドレスを送信先アドレスに記述したり、制御信号（ブザーＯＮ）を出力したりすることが可能である。なお、処理部３１より出力された電文は、電源ライン２１に重畳される。

また、実施形態の電気設備計測ユニット１０は、デバイスモジュール１２を備えている。図５及び図６に示すことから理解されるように、デバイスモジュール１２は、電気設備に設置されるデバイスを接続する接続部３３と、各モジュール１の連結方向に貫通する電源ライン２１と、電源ライン２１に重畳した電文からデバイスへの制御信号を抽出する処理部３１を備えている。より具体的には、接続部３３にデバイス（ブザー、ランプ等・・図示せず）を接続し、制御信号に応じてデバイスを動作させることができるように構成されている。

図５に示すことから理解されるように、デバイスモジュール１２には、デバイスと接続する処理部３１を備えている。また、デバイスモジュール１２に備えた処理部３１は、接続部３３を介してデバイスに制御信号を出力することができる。この処理部３１は電源ライン２１から取り出した駆動電源によって動かすことができる。また、図５及び図６に示すことから理解されるように、処理部３１は、電源ライン２１に重畳された制御情報を含む電文から制御情報を抽出することができる。これにより、デバイスに制御信号として出力することができる。処理部３１より出力された制御信号は、接続部３３を介してデバイスに伝達される。これによりデバイスを制御コマンドで制御することができる。

また、実施形態の電気設備計測ユニット１０は、通信モジュール１３を備えている。図７及び図８に示すことから理解されるように、この通信モジュール１３は、モジュールに配置した電源ラインに外部電源からの電力を供給する電源部３８と、通信部３６を備えている。この通信部３６は、外部の通信機器からの電文を電源ライン２１に重畳させるか、電源ライン２１に重畳した電文を外部の通信機器に発信するかの少なくともいずれか一方を行うことができるように構成されている。

図７、図９及び図１０に示すことから理解されるように、通信モジュール１３には、ＨＵＢ９１等を介して外部の通信機器９と接続する通信接続部３４を備えている。また通信モジュール１３に備えた処理部３１は、通信接続部３４を介して外部に出力する信号を処理することができる。図７に示した例においては、電圧を調整可能な電源部３８を備えている。この電源部３８は外部電源７から電源が供給される。実施形態の処理部３１は電源部３８から取り出した駆動電源によって動かすことができる。

外部電源７は電源部３８を介して電源ライン２１に電力を供給する。この外部電源７は計測対象（電流計測等のセンサが計測とする対象）とは異なる系統の電源とすることが好ましい。例えば外部電源７は蓄電池からなるものとし、系統電源の状態とは無関係に電力供給できるものとする。また、電源部３８は例えば外部電源７が２４Ｖの場合、モジュールが駆動するために必要な直流電源を１２Ｖに変換するものとしてもよい。

なお、実施形態の電源部３８はＤ／Ｄコンバータで蓄電池の電圧変動等を調整することが可能である。電源部３８は必要となる電源容量にあわせて電源を調整すれば良く、複数種類の電源基板を用意して対応させることができる。また、この電源部３８は、計測対象となる主電路から独立したものとなるように構成している。電気や信号を流す電源ライン２１をメイン電源と別にすることで、主電路が停電した場合でも盤内の計測を続行することができる。

図９に示す例においては、計測ユニット１０が１つの計測装置としてキュービクル（ＱＢ）に配置されている。また、集電箱や接続箱には、それぞれ別のユニット１０が配置されている。各ユニット１０は共通の接続ライン２４で接続されている。より具体的には、他の電気設備計測ユニット１０の電源ラインを接続ラインで結んでいる。この接続ライン２４は、各ユニット１０間で電力を供給すると同時に、通信を行なう通信ラインとして機能する。なお、通信モジュール１３はＱＢにだけ配置されていればよく、この通信モジュール１３と繋がる各モジュール１は、同一のユニット１０のモジュール１のように通信や制御が可能となる。

図７及び図８に示すことから理解されるように、通信モジュール１３は、電気設備の情報を記録するメモリ３５を備えている。電源ライン２１に重畳された計測情報は、処理部３１で変換されてメモリ３５に記憶することができる。このメモリ３５はセンサモジュール１１を介して伝達された計測情報などを一時的に記憶することができる。計測情報は通信部３６を介して外部の通信機器９に一定時間毎に送信することができる。処理部３１には表示部接続部３７を介して表示機８が接続される。処理部３１はメモリ３５のデータを読み出して表示機８に表示することができる。配電盤を点検した作業者は、ユニット１０の表示機８に表示された内容から、モジュール１の情報を読み取ることで配電盤に関する情報得ることもできる。なお、設定部により表示機８に表示する項目を設定することができる。

また、図７に示すように、通信モジュール１３には、通信部３６が備えられている。図７及び図１０に示すことから理解されるように、処理部３１から通信部３６側に出力された信号は、この通信部３６と通信接続部３４を経て外部に設けた通信機器９に向けて出力される。実施形態においては、ＨＵＢ９１を介してコンピュータ９２に出力される。このコンピュータ９２は、通信モジュール１３から受けた信号をもとにモジュール１及びユニット１０を管理することができる。

また、図１、２、３、５、７に示すことから理解されるように、モジュール１は、他のモジュール１と物理的に連結するための物理的連結部２２と、電気が流れる電源ライン２１を備えている。この電源ライン２１は、センサからの計測結果を処理部３１で処理した電文を重畳させることができる。また、電源ライン２１に重畳した電文については、処理部３１が制御信号を抽出するように機能することで、デバイスに伝達可能となる。

また、電源ライン２１には、物理的連結部２２を用いて他のモジュール１と連結することにより、他のモジュール１の電源ライン２１と接続される電源連結部２３を備えている。よって、電源ライン２１の連結と同時に通信ラインを他のモジュール１と連結させることができる。したがって、複数のモジュール１が連結されて１つのユニット１０を構成することが容易となる。このため、顧客が所望する機能のみを備えたユニット１０を提供することが可能となる。なお処理部３１は電源ライン２１からの電源供給により駆動させることができる。

実施形態の電気設備計測ユニット１０では、各々のモジュール１は、電源ライン２１が筺体の幅方向に延びるように設けられている。この電源ライン２１は、モジュール１の縦、横、高さの長さのうち最も短い横の長さ方向に延びるように設けられている。また、電源ライン２１の双方の端部側で他のモジュール１と連結することができる。実施形態では、複数のモジュール１で構成される電気設備計測ユニット１０の一端のモジュール１から他端のモジュール１まで電源ライン２１が通信ラインの機能を兼ねて貫かれている。なお、各モジュール１は固有の通信アドレスを備えている。

各モジュール１には物理的連結部２２として、凸状連結部２２ａと、凹状連結部２２ｂを備えている。凸状連結部２２ａと凹状連結部２２ｂは、モジュール１を組み合わせる際の位置決めの役割も果たす。

実施形態では、センサモジュール１１、デバイスモジュール１２、通信モジュール１３がモジュールの幅方向に積層するように組み合わせられてユニット１０を構成している。センサモジュール１１、デバイスモジュール１２、通信モジュール１３は信号を処理する処理部３１を備えている。センサモジュール１１の接続部３２には、例えば電流計測等を行なうためのセンサを接続するが、処理部３１で計測結果を計測信号に変換する。また、処理部３１で処理された計測信号を含んだ電文を電源ライン２１に重畳させる。

デバイスモジュール１２の接続部３３には警報ランプ等のデバイスを接続するが、電源ライン２１に含まれる電文から制御信号を処理部３１で抽出し、デバイスを動作させる。

通信モジュール１３は通信部３６を備えている。このため、ユニット１０外部からの電文を電源ライン２１に重畳させ各モジュール１に送信させることができる。すなわち、実施形態のモジュール１は、電力線搬送通信（ＰＬＣ）を用いるものであり、演算結果を電源ライン２１に重畳させることができる。つまり、電源ライン２１を通信ラインとしても利用するものである。したがって、電源連結部２３が信号の伝達経路として用いられる。このような構成のため、モジュール１内の構成が煩雑になることを抑制することができる。なお、ユニット１０間同士の接続もモジュール１内の電源ライン２１を接続ライン２４で接続するのみで通信ラインを接続することが可能となる。

ところで、実施形態の電気設備計測ユニット１０は、モジュール１（センサモジュール１１）が他のモジュール１（デバイスモジュール１２）を制御することができる。モジュール１同士を直接連結する構成としているが、この連結により、信号の伝達経路を繋ぐことができる。したがって、モジュール１どうしの信号の移動にＬＡＮが介在する必要は無くなる。このため、ＬＡＮにおける通信動作が緩慢になることを抑制することができる。

このように、『電気及び信号が流れる電源ライン２１と、通信機器９と接続する通信接続部３４と、通信接続部３４を介して外部に出力する信号を処理する処理部３１を備えた通信モジュール１３』と、『電気及び信号が流れる電源ライン２１と、通信モジュール１３を介して導入された信号を処理する処理部３１を備えたモジュール１』とを接続ライン２４で物理的に連結することで、電気的にも接続されたユニット１０とすることが可能となる。このユニット１０の通信モジュール１３との間で信号を送受信するコンピュータ９２設けて管理システム１００とすることで、ＬＡＮへの負担を抑制した管理システム１００とすることができる。

また、図１１に示した例においては、通信モジュール１３は、電源部３８を備えていない構成である。また、処理部３１は、電源ライン２１から取り出した駆動電源によって動かす構成である。その他は図７に示す例と同様である。この例においては、通信モジュール１３に電源を供給する電源部３８を通信部３６と分離可能な別筺体に配置している。より詳しくは、電源部３８を備えた電源モジュール１４の筐体を通信モジュール１３の筐体に接続できる構成としている。このように構成すれば、通信モジュール１３と電源部３８を分けることができ、接続するモジュール１の種類や数などが変わることで、必要な電源容量が変わっても、電源モジュール１４のみを交換すれば良く、通信モジュール１３を交換しなくてよくなる。

同様に、「電気が流れる電源ライン２１と、電圧を調整可能な電源部３８と、を備えた第一のモジュール１」と、「第一のモジュール１に備えられた電源部３８で電圧調整された電気が流れる電源ライン２１と、通信機器９と接続する通信接続部３４と、通信接続部３４を介して外部に出力する信号を処理する処理部３１を備えた第二のモジュール１」、を備えたユニット１０とすれば、第二のモジュール１に電源部３８を設ける必要が無くなる。

また、モジュール１は、エンドカバー４と連結することができる。図１２に示すエンドカバー４は、モジュール１の電源連結部２３と接続される第一の端子４１と、電源ライン２１を介して第一の端子４１と繋がる第二の端子４２と、電源ライン２１を介して第一の端子４１と繋がる第三の端子４３を備えている。このようなエンドカバー４をモジュール１に連結することで、エンドカバー４が連結されたモジュール１に対して、複数箇所から電気的に接続することが可能となる。したがって、図１２において集電箱に取り付けたモジュール１のように、複数の経路と繋ぐことが可能となり、配線を効率よく行うことが可能となる。

なお、上記した実施形態のセンサモジュール１１は、複数個のモジュール１を相互に連結したときに各モジュール１に電源ライン２１にセンサからの計測結果を重畳させる処理部３１を備えたものとし、電源ライン２１が通信ラインを兼ねたものとして説明したが、図１３に示すように、電源ライン２１と通信ライン２５が各モジュール１内に別々に存在してもよい。

すなわち、複数個のモジュール１を相互に連結して構成する電気設備計測ユニット１０の各モジュール１のうちの少なくとも１つが、電気設備の情報を計測するセンサを接続する接続部３２と、各モジュール１の連結方向に貫通する電源ライン２１と、各モジュール１間で通信を行なう通信ライン２５と、を備え、各モジュール１同士を物理的に連結することにより、電源ライン２１及び通信ライン２５の接続を同時に行なうこととしてもよい。

この場合、処理部３１は電源ライン２１にセンサからの計測結果を重畳させる必要はなく、単に通信ライン２５に計測結果を送信すればよい。この場合、電源ライン２１は処理部３１や接続部３２を介してセンサ等に電源を供給するために使用される。その他の部分については上記の実施形態と同様であり、デバイスモジュール１２、通信モジュール１３についても、電源ライン２１及び通信ライン２５がそれぞれ設けられること以外は同様である。なお、電気設備計測ユニット１０同士を接続する場合には、電源ライン２１及び通信ライン２５の双方を接続する必要がある。

以上、いくつかの実施形態について説明してきたが、本発明は上記実施形態に限定されることはなく、各種の態様とすることが可能である。例えば、ＰＬＣを用いない構成とすることも可能である。この場合、通信ラインと電源ラインが並走するように構成することも可能である。

また、ユニットは、必要なモジュールを組み合わせて構成すれば良い。例えば、電源モジュールと、センサモジュールと、通信モジュールのみでユニットを組み上げることも可能である。また、二つのモジュールでユニットを組み上げても良いし、五つ以上のモジュールでユニットを組み上げても良い。また、センサモジュールを複数備えたものにするなど、各々の種類のモジュールを複数組み込んで一つのユニットにしても良い。

また、物理的連結部は、どのような形態のものでもよい、物理的連結部と他の部品を利用することにより、各モジュールが連結するように構成しても良い。

電源部に導入されるのは直流電源である必要は無く、交流電源を導入するように構成しても良い。

１ モジュール
７ 外部電源
９ 通信機器
１０ ユニット
１１ センサモジュール
１２ デバイスモジュール
１３ 通信モジュール
２１ 電源ライン
２４ 接続ライン
２５ 通信ライン
３１ 処理部
３２ 接続部
３３ 接続部
３４ 通信接続部
３５ メモリ
３６ 通信部
３８ 電源部

Claims (4)

1. 複数個のモジュールを相互に物理的に連結して電源ライン及び通信ラインの接続を行なう電気設備計測ユニットであって、
   各モジュールのうちの少なくとも１つが、電気設備の情報を計測するセンサを接続する接続部と、各モジュールの連結方向に貫通する電源ラインと、各モジュール間で通信を行なう通信ラインと、を備え、
   各モジュールのうちの少なくとも１つが、直流で導入される電力の電圧を調整してモジュールに配置した電源ラインに供給可能な電源部と、外部の通信機器に情報を送信可能な通信部を備えた通信モジュールである電気設備計測ユニット。
2. 複数個のモジュールを相互に連結して構成する電気設備計測ユニットであって、他の電気設備計測ユニットの電源ラインを接続ラインで結んだことを特徴とする請求項１に記載の電気設備計測ユニット。
3. 通信モジュールの電源部を通信部と分離可能な別筺体に配置したことを特徴とする請求項１又は２に記載の電気設備計測ユニット。
4. 通信モジュールは、電気設備の情報を記録するメモリを備えたことを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の電気設備計測ユニット。

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