JPWO2006004112A1 - 電力使用量計測装置及び電力管理システム - Google Patents
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Abstract
Description
ここで、「基本電圧」を概ね100V、「倍電圧」を概ね200Vとしたが、例を挙げるのみであり本発明において数値を限定するものではない。基本電圧と倍電圧は順に200Vと400Vなどでもよい。
一台の電力量計によって需要家が使用する基本電圧および倍電圧の両方の電力使用量を計測することができれば、両方の電力量計を個別に設置することに比べて電力量計に要する設置の容積を削減することができ建造物の容積を有効に活用することができる。既存の発明には以下のようなものがある。
特許文献7(特許3159307)においては端末負荷ごとの電力使用量を監視する発明であり、ネットワークの接続はLANを挙げている。
特許文献8(特許3329335)においては複数の電流と電圧を入力して電力を計測することができる発明であり、ネットワークの接続は多回路を切り替えて計測するものであるものの、同時に計測することはできない。
特許文献9(特許3092618)、特許文献10(特許3323469)、特許文献11(特許3160532)などは一つの電力量計によって複数の電力を計測する特許であるものの、基本電圧と倍電圧の両方の電力使用量を一台の電力量計で測れるものではない。これらに対して特許文献24(特許3339495)、特許文献25(特開2003-222645)などの発明の一部分においては、一つの電力量計によって複数の負荷回路の消費電力を計測可能である。しかしホームセキュリティーや情報家電機器との連動、電力消費のピーク時に電力を遮断することなどはできない。
需要家の電力などの使用量を検針員が個別に訪問し計測するのではなく、遠隔地から計測することは、人件費の節減や検針の正確を期すために、従来から望まれており発明も既に多く存在する。特許文献1(特開2001-266277)はPHSとCATV網を使った遠隔検針方法およびシステムに係わる発明である。特許文献2(特開2003-242582)はアナログ回路用とデジタル回路用の両方のインターフェースを備えたことを特徴とする遠隔電力量検針装置である。特許文献3(特開2000-286757)は自動検針システムにおける通信線として電力線搬送用通信装置に係わる発明である。
特許文献4(特開2004-233239)は遠隔検針の機能に加えて、電力消費の時間変化を考慮し例えば昼間と深夜との異なる時間帯別の電力料金を一つの電力量計で算出することができるものである。しかし該4件のいずれの発明においても一台の電力量計によって基本電圧と倍電圧の両方の電力使用量を同時に検針計測できるものではなく、基本電圧と倍電圧の電力使用量の交互表示をするものでもない。また、電力量計からの信号が何らかの事情により上位システムに送信されなかった際に上位システムから電力量計に信号要求信号を送信することもできない。
需要家の電力使用料金の未払いあるいは居所からの退去などの場合に電力の供給を停止する際において、従来は作業員が需要家を訪れて電線の取り外し作業を行うなどの方法を取ってきている。しかし作業員による作業は人件費を要するものであるため、経費削減のためには遠隔で制御できることが望まれる。特許文献5(特許3088958)では遠隔地から無線で電力供給の開始と停止を行い、加えて給電状況を確認できるものである。特許文献6(特許3202005)においては検針端末とメインコンピューターをRS485通信回線やPHSなどで接続する方法を発明している。該発明においてはセンターに設置されたメインコンピューターが複数の電力量計を自動検針し、ピーク電力時に重要度に応じてオン・オフ要否を判断しながら遠隔制御を行う発明である。しかしオン・オフ要否の優先を付ける具体的な技術内容は明示されていない。
特許文献12(特開2001-83182)は使用電力の積算値のみならず短時間値を計測することが可能であるものの、需要家の電力使用に関して遠隔計測はできず、また一台の電力量計によって基本電圧と倍電圧両方の使用量を個別に計測できるものではない。
インターネット家電に関する発明は多数見られる。特許文献13(特開200344691)は内蔵プログラムをネットワーク経由で書き換え、書き換え代金の回収を行うための発明、特許文献14(特開2003-259463)はインターフェースの異なるインターネット家電機器同士の制御コマンドの対応付けを行うための発明、特許文献15(特開2002-116923)はインターネット家電機器の不具合やユーザーの不満を吸い上げて分析するための発明などがある。しかし、インターネット家電に関するいずれの発明も電力量計が付いているものではない。
ホームセキュリティーに関する発明は多数あり、例えば特許文献16(特開2000-251181)はPC制御のホームセキュリティーシステムを携帯電話経由で外部から制御するための発明、特許文献17(特開2001-344411)は光ファイバーケーブルを経由して動画像配信を行なう発明、特許文献18(特許2788910)は集合住宅におけるホームセキュリティーシステムに関する発明で感知器、監視装置、端末装置からなる発明、などである。しかし、いずれの発明も電力量計機能を持ち合わせているものではない。
特許文献1から18までに述べられてきた発明を下地としてさらに利便性を増した発明がある。特許文献19(特開2005-164561)では、以上の多くの課題を解決し、遠隔地から電力使用量を計測し、時間帯別の料金設定、インターネット経由で使用量などを閲覧することなどを可能にしているものの、中間に災害や事故などの事情により通信インフラが途絶えた場合に使用電力量を記憶蓄積しておくための情報記憶手段を具備することはなくまた、基本電圧と倍電圧の両者を一台の電力量計で測定することはできず、電力量計から上位管理手段への情報送信は上位管理手段からの要求に応えるのみであり自ら送信するものではない。
特許文献20(特許3538154)はインターネットを介して電力等の使用量を計測し、また参照を可能にしている。しかし該発明においては、電力量計の固有のネットワークアドレスを付加している。すなわち動的に接続の都度にアドレスが変わるというものではなく、費用がかさむものである。
特許文献21(特許3447622)においては電力量計にサーバーコンピューターを内蔵し、
エージェントプログラムを受け入れ、該エージェントプログラムは電力データをデータ集計センターに収集する。しかし該エージェントプログラムは電力使用量の測定の都度受け入れて作動するものであり、常駐して常に作動するものではない。
特許文献22(特開2004-4084)は特許3447622の分割であり、
情報ネットワークを介して接続されたクライアントマシンから監視カメラなどの周辺機器の制御や作動状態などの感知を可能にしている。
特許文献23(特開2004-233239)においては
時間帯ごとの電力使用量を計量し管理センターに設置される処理装置に伝送し、時間帯別の料金単価の設定を可能にする。しかし中間に長期にわたるデータの蓄積手段を有することはなく、また電力使用量が設定量を超えた場合に電力供給を遮断することもない。
特許文献24(特許3202005)においてはセンターに設置されたメインコンピューターが複数の電力量計を自動検針し、ピーク電力時に重要度に応じてオン・オフ要否を判断しながら遠隔制御を行う発明である。しかしオン・オフ要否の優先を付ける具体的な技術内容は明示されていない。
本発明における電力の計測については、単相三線のうち、供給されるホット線の一方である正相のホット線とコールド線に流れる第一の電流iaおよび該線間にかかる第一の電圧v1、およびホット線の他方である逆相のホット線とコールド線に流れる第二の電流ibおよび該線間にかかる第二の電圧v2、および双方のホット線間の負荷に流れる第三の電流i3および該線間にかかる第三の電圧v3を計測し、第一の電流値iaから第三の電流値i3を減算し、該値と第一の電圧値v1との積から第一の電力w1=(ia−i3)・v1を、および第二の電流値ibから第三の電流値i3を減算し、該値と第二の電圧値v2との積から第二の電力値w2=(ib−i3)・v2を求め、両電力値の和から基本電力の総使用量w100=w1+w2=(ia−i3)・v1+(ib−i3)・v2を求め、第三の電流値i3と第三の電圧値v3の積により倍電圧単独の使用電力w200=i3・v3を求めることができる。したがって一台の電力量計によって基本電圧および倍電圧の使用電力が計測でき、両電圧に応じた料金体系によって課金をすることができる。請求項に記載の正相のホット線はチップ相あるいはT相と、逆相のホット線はリング相あるいはR相と、同様にコールド線は中性線あるいはN相ともいう。前記の電流および電圧の計測は瞬時値であり、各瞬時値に単位刻み時間を積算することによって使用電力量が算出できる。
本発明に係わる電力量計にはCPU、メモリー、入出力手段が搭載されていることによって、以下に説明するように、遠隔地からの検針すること、遠隔地からの契約容量の設定すること、遠隔地からの給電および配電の停止と開始すること、計測された電力量および電力料金などの数値を従来の電力量計に見られるようなパルスのカウント数ではなく数値である電文でアップロード送信すること、ホームセキュリティーなどの周辺機器の制御することや課金体系の異なる基本電圧と倍電圧の電力使用についてそれぞれの料金体系で計算をして電力料金を計算することなどができる。
なお本明細書においてCPUおよびメモリーなどを含んだいわゆるコンピューターあるいは演算手段については単に中央処理装置あるいはCPUと記載することとする。本明細書におけるCPUの果たす機能は制御、演算、記憶、入出力である。中央処理ではなくとも分散処理であってもかまわない。例を示すのみであり本発明において限定するものではない。
また該記憶手段はあらかじめ基本電圧及び倍電圧それぞれにつき個別に、かつ時刻帯ごとに異なった電力使用量単価を個別に、記憶しておき該電力量計において電力使用料金を計算し記憶してもよい。
また該計時手段は標準時刻取得手段を兼備し、広域通信網を介して標準時刻を受信し、時刻のずれの補正を修正する手段を具備してもよい。
各需要家の使用電力量を計測するために、需要家に設置する電力使用量の計量のためには電力供給事業者の電力管理設備と需要家側に設置された電力量計の間を通信手段により結合し、電力使用量の情報を随時収集可能な構成とする。これによって配電事業者には検針員を需要家に巡回させることなく電力使用量の集計を行うことが可能になる。同時に遠隔検針ができることにより次のような利点がある。従来のように検針員が巡回して検針するために電力量計は室外に設置されることが常である。しかし、不審者が電力量計の動きを見て需要家の在非を知る手がかりとし、空き巣窃盗などに使われることがある。本発明に係わる電力量計では室内に設置することができるため該不審者に該需要家の在否を知られることを防ぐことができる。
電力供給側である電力会社の管理設備と使用者である需要家側に設置される電力量計を接続する通信手段にはインターネットを使用することにより、供給側から需要家側の電力量計への電力供給停止および開始などの制御、電力使用量の信号送信要求、電力量計からホームセキュリティー機器などの接続と制御、インターネット経由で需要家およびその関係者などである第三者から電力使用状況を閲覧することができる。インターネット接続の際には暗号化による不可視化やパスワード保護による無断アクセス禁止機能などを併設することによりプライバシーやデータ改変からの保護を行うことができる。需要家が電力の経時的な使用量を閲覧できることにより自己の電力使用の傾向や特徴を把握することができるようになり、電力の削減の工夫を立案する手助けとなることができる。
電量供給の配線をあらかじめ大容量の配線で需要家に配線しておき、契約容量の設定を供給側からダウンロード送信して設定することによって、作業員を需要家側に派遣し配線工事を行うことなしに、契約容量の変更を行うことができる。需要家にとって例えば、夏の2ヶ月の間のみ契約容量を増やし秋にはまた戻す、というようなことが容易にかつ速やかに実現できるという利点が挙げられる。
本発明に係わる電力量計には上位管理手段からの制御で給電する電力ラインの投入遮断手段(開閉器、NFB、ブレーカーなど)を制御させることが可能である。
例えばマンションなどの区域内の電力使用量ピーク値を抑制したい際に、給電側と需要者間においてあらかじめ例えば、真夏の正午過ぎや真冬の朝などのピーク消費時には給電を一部停止する代わりに該給電についての電気料金は安価に供給する、という了承と契約をしておき、区域内の電力消費がピーク時に上位管理手段の制御で給電を停止させる場合、あるいは、需要者の料金不払い、退去などの理由によって給電を停止する場合、などの際に活用される。電力の短時間における使用量が契約容量を越えた場合には、通常のブレーカーを使用することで機能を果たすことができるものの、該電力量計とは上位管理手段によって遠隔地からの制御あるいは該電力量計に内蔵のCPUの条件判断と制御によって、電力供給を停止することも可能である。
再開も同様に遠隔からの操作で可能であるが、安全上の理由などにより必要に応じて作業員が手作業で行うことも可能である。電力の短時間における使用量が、配線の漏電、機器の短絡などの不調などにより、あらかじめ設定された値よりも大きな値を示した場合、電力量計に具備されたCPUの判断あるいは上位管理手段からの信号により、電力供給を停止させることが可能である。再開も同様に遠隔からの操作で可能であるが、安全上の理由などにより必要に応じて作業員が手作業で行うことも可能である。瞬間の電力使用量を計測する時間は例えばあらかじめ設定しておいた0.1秒以上のデータ採取刻み時間ごとに、より望ましくは0.2から0.5秒ごとの時間ごとにさせる。計測の頻度が細かいほど漏電時の安全性を高めることが可能であるが、反面、計測データ量が多くなり記憶のための容量を要求する。
電力供給側から電力量計を遠隔制御することができるため、需要家があらかじめ設定した期間内の電力使用量あるいは契約容量の上限を超過した場合に、供給側からの信号により電力供給を遠隔で停止させることが可能である。また地域内の電力供給量の制限がある場合、たとえば真夏の正午過ぎなどにおいて電力の消費がピークになる時間帯において、電力の供給を計画的に削減する必要が生じた場合にあらかじめの了承と契約に基づいて、供給側からの制御で特定の需要家の供給電力を停止あるいは削減の制御を行うことが可能である。同様に、一定期間内の使用量の上限を設けておき、該上限量を超えた場合に電力供給を停止するという契約を結ぶことも可能になる。同時に火災や需要家が料金未払いなどの事情の際に、供給側からインターネット経由による指令により需要家への電力供給を停止することが可能である。
昼間と深夜に加えて例えば午後のピーク時間帯の単価を変えるなどが考えられる。料金体系に新たに甲区および乙区のような区分を設け、甲区においては従来どおりの電力を提供するのに対して、乙区に関しては電力量の単価を安くする代わりに、夏の正午過ぎにおける電力使用量のピーク時などに、需要家の位置する区域(たとえば地区あるいはマンションなど)内の電力使用量が過大になった際に供給側からの指令により需要家への電力供給量を削減あるいは停止するような設定を施すことを認める契約をすることが可能である。需要家にとっては平常時には安価に電力を使用することができ、供給側にとってはピーク電力量を抑制することにより発電所の規模を過大にすることを要さず、また地球規模の視点から見て省エネルギーや省資源の観点からも好ましいことである。該区分設定は上位管理手段から本発明に係わる電力量計にダウンロード送信され、該電力量計内蔵の記憶手段に記憶される。
電力の経時的な使用状況に関しては電力量計に具備したCPUにより電力供給側に一定時間ごとにアップロード送信させることにより短時間における電力使用状況を遠隔地にて把握することが可能になり、例えば、電力使用量の挙動により独居老人の安否を遠隔地にいる親戚などが知る手がかりとする、需要家が自らの電力の使用状況を知ることによって無駄を知り計画的な電力利用を促進する、あるいは留守宅の漏電の発見するなどを行うことができる。もう少し具体的に述べると、電力量計のデータを上位管理手段にアップロード送信し、該管理手段にデータを蓄積しておき、該蓄積データをユーザーIDとパスワード、あるいは暗号と復号のような情報保護手段を設けたうえで、インターネット経由で閲覧できるようにする。
また使用電力量データをメモリー容量によってあらかじめ設定しておいた31日以上の電力量記憶保持期間、例えば35日より望ましくは65日以上に渡って、10分から2時間の間の任意の電力積算時間、例えば30分おきの電力使用量の記録を保持させておくことができる。電力量計が記憶を保持する必要性は何らかの事情で該電力量計から上位管理手段への電力使用量の情報送信が不能になった場合でも、電力使用量を記録しておくための機能である。
31日という日数は電力供給業者が需要家に対して料金の請求を行う期間である一ヶ月の最長の日数である。65日という日数は多くの場合に月に一度の検針日から次の検針日の間のある時に何らかの事情で該電力量計から上位管理手段への電力使用量の情報送信が不能になり修復までに数日を要した際にも丸一ヶ月分の電力使用情報を記憶保持しておくことができるメモリー容量である。
記憶容量はより大きくてもかまわないが、メモリー容量を要求し、電力量計の製造費用及び作動時に不要なメモリー領域の確保を要求すると言うことにつながるものの、電力使用量の保持による利点とのかねあいであり、本発明において妨げるものではない。
また内蔵の制御プログラムにより、自己チェック機能、定期点検機能を持ち合わせることが可能である。またLEDなどの表示パネルに使用電力量の閲覧機能を実現することができる。例えば表示切り替えスイッチを押下することによりトグル式に順次、総使用量、基本電圧使用量、倍電圧使用量の循環で表示させることができる。またいずれの表示状態であっても一定時間の経過後には総使用量の表示に戻るように設定しておくこと、あるいはコマンドによって時刻帯別や季節別などの各使用量を表示することが可能である。同様に電力が供給状態であるか遮断状態であるかの表示を行うことが可能である。
電力量計にはNIC、RS485、RS232C、PLC、IEEE802などの無線LAN、データ変調などの無線通信、漏電遮断ブレーカー機能用のデータバス、USBなど複数のインターフェースを具備していることによって、各種の機能を実現するために各種の周辺機器との接続が可能になる。例えば、ガス漏れ感知器、火災報知器、過熱感知器、漏水検知器、衝撃検知器、赤外線侵入感知器などの各種のセンサー、雨戸やシャッターの開閉制御、ガスや電子レンジなどの停止手段などである。またインターフェイスの規格が本発明に関わる電力量計の独自の規格のみならず汎用の規格をも具備するすることによって、該電力量計向けに専ら開発されたのではない汎用の機器、例えばUSB式のCCDカメラや、冷蔵庫、エアコン、電子レンジ、テレビ、留守番電話などの情報家電などとの接続が可能になる。前記周辺機器は例を挙げるのみであり本発明により限定するものではない。
需要家側に設けた開閉器(NFBなど)の動作と状態の制御、火炎検知器、煙検知器、漏電検知器、ガス漏れ検知器などと連携して電力を停止させるなどの安全対策と異例時の適切な操作を支援することで安全性を向上することができる。例えばUSBカメラ付きマイクの接続などを行うことによって室内の監視を連動させることも、また扉、ブラインド、カーテン、換気扇、通風孔などの開閉の制御などを行うことも可能である。
ASICやDSPなどによって機能を満たす部品を開発するとなると開発の初期費用及び設計期間がかかるのに対して、本発明においてはLinux、TRON、windowsCE、あるいは独自のOSなど、OSを活用することによって、プログラムを開発するのみで実現できるので時間および工程を削減することが可能である。
電力量計部とインターフェース部が別々の個体であることにより、機器のメンテナンスや交換の際に無駄を削減することが可能である。ただし一体であってもよい。
またさらに各住戸すなわち各電力量計に振るIP Addressについて、個々の電力量計にグローバルなスタティック・アドレスを割り当てることは需要家の数のIP Addressが必要となり高価になるので、本発明においては代わりにダイナミック・ローカル・アドレスを使用することを可能にしている。すなわち外部の管理センターにある上位管理手段において、電力量計の数より少ない数のIP Addressを保持しておき、個々の電力量計が通信の都度に該電力量計にIP Addressを割り当てる。上位管理装置(DHCPサーバーに相当する)に管理テーブルを設け、どの電力量計(DHCPクライアントに相当する)がどのIPアドレスに対応しているかの管理をさせ、またその際に、管理テーブルの書き換えをソフト上でかつ双方向通信で行えることによってIP Addressが変更になっても該IP Addressがどの需要家のアドレスであるかの特定を可能にすることを特徴としている。電子レンジや冷蔵庫のようなインターネット情報家電の場合には通常個別にスタティック・アドレスが割り当てられているのに対して、本発明に係わる電力量計の場合には、あたかも、ルーター機能を持った電力量計であるかのように動的にIP Addressを付与される。該電力量計が使用電力量のデータを送受信するには、従来の電力量計のようにパルスで使用量を計量するのではないため常時接続されている必要はない。したがって、上位管理手段が確保しておくIP Address数は少数で済む。一つの例では複数の需要家群である一棟のマンション情報管理室に一つのIP Addressを一時的に付与し、各電力量計に巡回で該addressを付与し各需要家の電力使用量データを累積記憶して収集することも可能である。電力量計に処理機能が具備され自ら使用電力量を計算し、配電遮断の条件判断を下す場合には、上位管理手段に情報を送信する頻度を減らすことができ、該場合には接続時間はとりわけ短くなる。極端な例としては単一のIP Addressのみを上位管理手段が確保して、そのIP Addressを動的に複数の電力量計に割り当てて、上位管理手段が接続してもよい。このようなことができるのはデータを記憶する手段が電力量計にあるからである。またパルスではなく情報量を圧縮した数字、電文で送信するようにして接続時間を短縮できる。その場合にも電力量計に処理機能があることが必要である。
本発明においては、また、各住戸の使用電力量を直接外部の管理センターにある計測管理装置に送る前に、あえて、住戸のあるマンションあるいは地区内に集合住宅内ローカルネットワークを構築し管理室などの下位管理手段を設け、該下位管理手段にデータを一時蓄積保持することによって、地震などの災害によって通信インフラが途絶えた環境下でも、収集データを保持させまた新たなデータを計測蓄積させることができるようにすることも可能である。各住戸につき基本電圧の正相及び逆相及び倍電圧について、30分おきの電力使用データを例えば2ヶ月間以上の期間に渡って保持できるようにする。該下位管理手段は外部の通信インフラすなわち広域ネットワークの情報伝送機能が正常に働いているかどうかの監視手段、ローカルネットワークが非常時に独自で動作できるための非常電源、広域ネットワークが途絶えた際に電源を非常電源に切り替え、電力使用量計測装置の記憶手段の記憶情報をローカルネットワークを介して非常時バックアップ記憶手段に転送し記憶させる。
13:集合住宅
14:居住者の住居区画
16:電力計測制御機器
21:電力計測機器
22:計測通信線(ローカルネットワーク)
23:計測管理装置(下位管理手段)
25:インターネット(広域ネットワーク)
26:電力量計測装置
27:非優先の(低品質の)100V給電ラインのライン最上流での遠隔遮断手段
31:遮断の優先順位の低い100V給電ライン
32:遮断の優先順位の高い100V給電ライン
33:200V給電ライン
90:電力会社または特定規模電気事業者(PPS:Power Producer and Supplier)
91:高圧・特別高圧送電線
101:電力供給側からのホット線(正相)
102:電力供給側からのコールド線
103:電力供給側からのホット線(逆相)
104:総電力量計と個別電力量計を接続するホット線(正相)
105:総電力量計と個別電力量計を接続するコールド線
106:総電力量計と個別電力量計を接続するホット線(逆相)
107:電力量表示パネル、
110:データバス接続線、
117:個別電力量計から負荷へ接続するホット線(正相);基本電圧用
118:個別電力量計から負荷へ接続するコールド線;基本電圧用
119:個別電力量計から負荷へ接続するホット線(逆相);基本電圧用
120:個別電力量計から負荷へ接続するホット線(正相);倍電圧用
121:個別電力量計から負荷へ接続するホット線(逆相);倍電圧用
141:動作確認表示LEDパネル
142:料金未払い表示LEDパネル
143:オーバー負荷表示LEDパネル
151:総電力量計
152:周辺機器制御機能付き個別電力量計
170:表示切り替えスイッチ
208:電源の入り口
209:データバス(RS232Cなど)
210:データバス(RS232Cなど)
308:データバス(RS232Cなど)
309:データバス(RS232Cなど)
310:電源の送り口
312:ブレーカー接続口
313:データバス(LANなど)
314:データバス(RJ485など)
315:データバス(RS232Cなど)
316:データバス(USBなど)
160:200V系の負荷
100V:基本電圧
200V:倍電圧
B:200Vの配電ラインの遠隔遮断手段
BX:200Vの給電ラインの遠隔遮断手段
CX:31の給電ラインの遠隔遮断手段
DX:32の給電ラインの遠隔遮断手段
C(1):31から給電してJ(1)へ配電するラインの遠隔遮断手段
C(2):31から給電してJ(2)へ配電するラインの遠隔遮断手段
C(3):31から給電してJ(3)へ配電するラインの遠隔遮断手段
C(N−1):31から給電してJ(N−1)へ配電するラインの遠隔遮断手段
C(N):31から給電してJ(N)へ配電するラインの遠隔遮断手段
D(1):32から給電してK(1)へ配電するラインの遠隔遮断手段
D(2):32から給電してK(2)へ配電するラインの遠隔遮断手段
D(3):32から給電してK(3)へ配電するラインの遠隔遮断手段
D(N−1):32から給電してK(N−1)へ配電するラインの遠隔遮断手段
D(N):32から給電してK(N)へ配電するラインの遠隔遮断手段
J(1):第一優先の電気機器
J(2):第二優先の電気機器
J(3):第三優先の電気機器
J(N−1):第N−1優先の電気機器
J(N):第N優先の電気機器(優先順位が最下位である電気機器)
K(1):第一優先の電気機器
K(2):第二優先の電気機器
K(3):第三優先の電気機器
K(N−1):第N−1優先の電気機器
K(N):第N優先の電気機器(優先順位が最下位である電気機器)
ADC−1:アナログデジタル変換機(正相基本電圧の電流電圧計測用)
ADC−2:アナログデジタル変換機(逆相基本電圧の電流電圧計測用)
ADC−3:アナログデジタル変換機(倍電圧の電流電圧計測用)
CPU−1:総電力量計測用中央演算ユニット
CPU−2:倍電圧負荷単独の電力計測用および電力供給制御用中央演算ユニット
CT1:電流変換機(正相基本電圧の電流計測用)
CT2:電流変換機(逆相基本電圧の電流計測用)
CT3:電流変換機(倍電圧負荷単独の電流計測用)
L:リミット
M:電力供給遮断用モーター
N:コールド線
R:ホット線逆相(リング相)
T:ホット線正相(チップ相)
RB:配電(給電)ラインを遠隔遮断する遠隔遮断手段
RBX:RBに遠隔遮断信号およびRBの状態信号(接続中か遮断中か)の送受信ライン
VP1:電位差計測器(正相基本電圧の電圧計測用)
VP2:電位差計測器(逆相基本電圧の電圧計測用)
VP3:電位差計測器(基本電圧負荷単独の電圧計測用)
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
また、J(1)は第一優先の電気機器、J(2)は第二優先の電気機器、J(3)は第三優先の電気機器、J(N−1)は第N−1優先の電気機器、J(N)は第N優先の電気機器(優先順位が最下位である電気機器)、K(1)は第一優先の電気機器、K(2)は第二優先の電気機器、K(3)は第三優先の電気機器、K(N−1)は第N−1優先の電気機器、K(N)は第N優先の電気機器(優先順位が最下位である電気機器)である。
図6を使って演算を示すこととする。CT1において計測されるT相の電流(ia)は第一の基本電圧(正相)に流れる電流(i1)と倍電圧に流れる電流(i3)の和である(ia=i1+i3)。CT2において計測されるR相の電流(ib)は第二の基本電圧(逆相)に流れる電流(i2)と倍電圧に流れる電流(i3)の和である(ib=i2+i3)。CT3においては倍電圧の負荷に流れる電流(この例では正相;i3)が計測される。したがって、CT1において計測される電流(ia)からCT3において計測される電流(i3)を減算すれば基本電圧のT相に流れる電流(i1=ia−i3)が求まり、同様にCT2において計測される電流(ib)からCT3において計測される電流(i3)を減算すれば基本電圧のR相に流れる電流(i2=ib−i3)が求まり、それぞれの電流を、VP1,VP2,VP3で測定されるところのそれぞれに対応する電圧と積算することによって基本電圧の正逆相それぞれの使用電力量、すなわち順に(ia−i3)・v1及び(ib−i3)・v2、及び倍電圧の使用電力量w200=i3・v3が求まる。求めた正逆相の100Vの使用量、200Vの使用量、総使用量などはCPU-2からCPU-1へ送られ、表示パネル107に示すことができる。CPU-1およびCPU-2の役割分担は例を示すのみであり限定するものではない。さらに別にCPUを設置しても、一つのCPUにおいてすべての処理及び計算を行ってもかまわない。
例えば基本電圧及び倍電圧ともに、深夜(例えば23時以降午前5時まで)に料金を安価に設定し、電力使用ピーク時(例えば正午から16時まで)を高価に設定、それら以外の時間帯の料金単価は中間に設定する、などである。
時間帯の区分をここで示した例では4区分(午前5時から正午、正午から16時、16時から23時、23時から午前5時)としたが、あくまでも例を示すのみであり本発明において限定するものではない。区分の数および時間帯の区切り方は外部からの双方向通信によって自由に設定することが可能である。
ここに示した時間帯および季節の区分の設定はあくまでも例を示すのみであり本発明において限定するものではない。
またさらに、本発明に係わる電力量計には時計が内蔵されていて時刻帯および季節の区分の管理を行う。また該時計は外部の計測管理装置などからの指令により時刻およびカレンダーの設定を行うことが可能であり、本電力量計を外部機器のカレンダーおよび標準時刻と同調させることが可能である。
ワークが非常時に独自で動作できるための非常電源、広域ネットワークが途絶えた際に電
源を非常電源に切り替え、電力使用量計測装置の記憶手段の記憶情報をローカルネットワ
ークを介して非常時バックアップ記憶手段に転送し記憶させる。
【発明の効果】
[0044] 請求の範囲第1項〜第11項に記載した発明によれば、設置容積が極めて
小さい一台の電力量計により料金体系の異なる基本の電圧の電力使用量と基本の電圧の概
ね二倍の電圧(倍電圧)の電力使用量の両方を個別に計測することができる。
また、100Vについても正相及び逆相それぞれの使用電力が個別に得られるので、例
えばどの系統あるいはどの機器の消費電力が多いのかを知る際、あるいは漏電や機器の不
調を知る手がかり、正相及び逆相の消費に偏りがないか否かを知るなど、に役立てること
もできる。
請求項1〜11に記載の発明で得られる上記共通の効果に加え、各請求項に記載した発
明によれば次の効果を得ることができる。
請求の範囲第2項に記載した発明によれば、基本電圧に関わる処理と、倍電圧に関わる
処理とを分けて行っているので、処理を短時間に行うことができるとともに、たとえば基
本電圧に関わる処理を行っているCPUが故障等により作動不能となったときにも、倍電
圧に関わる処理を継続して行うことができる。
請求の範囲第3項に記載した発明によれば、基本電圧と倍電圧のそれぞれに対応する電力
使用料金を時間帯毎に算出することができる。
請求の範囲第4項に記載した発明によれば、基本電圧と倍電圧のそれぞれに対応する電力
使用料金を季節毎に算出することができる。
請求の範囲第5項に記載した発明によれば、基本電圧と倍電圧のそれぞれに対応する電力
使用料金を時間帯毎に算出することができる。
請求の範囲第6項に記載した発明によれば、基本電圧と倍電圧のそれぞれに対応する電力
使用料金を季節毎に算出することができる。
請求の範囲第7項に記載した発明によれば、設置容積が極めて小さい一台の電力量計によ
り料金体系の異なる基本の電圧の電力使用量と基本の電圧の概ね二倍の電圧(倍電圧)の
電力使用量の両方を個別に計測することができる。
請求の範囲第8項に記載した発明によれば、基本電圧に関わる処理と、倍電圧に関わる処
理とを分けて行っているので、処理を短時間に行うことができるとともに、たとえば基本
電圧に関わる処理を行っているCPUが故障等により作動不能となったときにも、倍電圧
に関わる処理を継続して行うことができる。
請求の範囲第9,10項に記載した発明によれば、上位管理手段に向けて定期的に電文
を送信しているので、上位管理手段との接続時間を短縮することができる。
請求の範囲第11項に記載した発明によれば、契約容量の設定を遠隔地から行うことが
できる。
【図面の簡単な説明】
[0045][図1]総電力量計と一電圧単独電力量部の正面図及び接続図。
[図2]総電力量計のブロック図。
[図3]一電圧単独電力量部のブロック図。
[図4]電力量管理システムの概念図。
[図5]使用電力量計測の概念図。
[図6]CPU−1の電力計算フロー。
[図7]CPU−1の機能。
[図8]基本電圧及び倍電圧の使用電力の計算フロー。
[図9]CPU−2の電力計算フロー。
[図10]CPU−2の機能。
[図11]図1に掲げる電力量計の側面図。
【符号の説明】
16/1
Claims (10)
- 正相と逆相の交流ホット線とコールド線の三線によって給電され、
正相のホット線とコールド線間の電圧または逆相のホット線とコールド線間の電圧である
基本電圧と、
正相のホット線とコールド線間の電圧と逆相のホット線とコールド線間の電圧の和である
倍電圧を供給する三線式給電にて、
給電先の電力消費量を基本電圧と倍電圧とで個別に計測する装置であって、
一方のホット線から負荷を経由してコールド線に至る第一電流値iaの計測手段、
一方のホット線とコールド線間の第一電圧値v1の計測手段、
他方のホット線から負荷を経由してコールド線に至る第二電流値ibの計測手段、
他方のホット線とコールド線間の第二電圧値v2の計測手段、
一方のホット線から他方のホット線に負荷を経由して流れる第三電流値i3の計測手段、
一方のホット線と他方のホット線間の第三電圧値v3の計測手段、
標準時刻の計時手段、
0.1秒から1秒のデータ採取刻み時間の設定手段、
10分間から2時間の電力積算時間の設定手段を有し、
前記データ採取刻み時間の設定手段で設定されたデータ採取刻み時間間隔ごとに、
第一・第三電流値と第一電圧値の計測手段より電流電圧値を入力し、
第一電流値iaから第三電流値i3を減算し、該減算値ia-i3と第一電圧値v1とを積算して
基本電圧で消費された第一瞬時電力値w1を得る手段、
前記データ採取刻み時間の設定手段で設定されたデータ採取刻み時間間隔ごとに、
第二・第三電流値と第二電圧値の計測手段より電流電圧値を入力し、
第二電流値ibから第三電流値i3を減算し、該減算値ib-i3と第二電圧値v2とを積算して
基本電圧で消費された第二瞬時電力値w2を得る手段、
前記データ採取刻み時間の設定手段で設定されたデータ採取刻み時間間隔ごとに、
前記第一・第二電力値を得る手段より第一瞬時電力値w1と第二瞬時電力値w2を入力し、
第一瞬時電力値w1と第二瞬時電力値w2を加算して基本電圧瞬時電力を得る手段、
前記データ採取刻み時間の設定手段で設定されたデータ採取刻み時間間隔ごとに、
前記第三電流・電圧値の計測手段より電流電圧値を入力し、
第三電流値i3と第三電圧値v3とを積算して倍電圧瞬時電力を求める手段、
前記基本電圧瞬時電力を
前記データ採取刻み時間の設定手段で設定されたデータ採取刻み時間間隔ごとに入力し、
該瞬時電力とデータ採取刻み時間とを積算して基本電圧電力量を得る手段、
前記基本電圧電力量を電力積算時間の設定手段で設定された積算時間が経過するまで累積加算し、
加算値を設定積算時間での基本電圧電力消費量として標準時刻および累積加算した基本電圧電力量データとともに記憶手段に記憶させ
加算値をリセットする手段、
前記倍電圧瞬時電力を
前記データ採取刻み時間の設定手段で設定されたデータ採取刻み時間間隔ごとに入力し、
該瞬時電力とデータ採取刻み時間とを積算して倍電圧電力量を得る手段、
前記倍電圧電力量を電力積算時間の設定手段で設定された積算時間が経過するまで加算し、
加算値を設定積算時間での倍電圧電力消費量として標準時刻および累積加算した倍電圧電力量データ
とともに記憶手段に記憶させ
加算値をリセットする手段を具備する電力使用量計測装置であって、
31日以上の電力量記憶保持期間の設定手段を兼備し、
標準時刻とともに記憶手段に記憶させる手段が、
該記憶手段に既に記憶された基本電圧電力消費量と倍電圧電力消費量の標準時刻を判定し
前記電力量記憶保持期間を経過したものを消去して新しい電力消費量をオーバライトする
ものである電力使用量計測装置。 - 請求項1に記載の電力使用量計測装置が情報通信手段を兼備し、該情報通信手段が
遠隔地にある上位電力管理手段とネットワークを介して接続されるものであって、
上位管理手段で設定されたデータ採取刻み時間、電力積算時間、電力量記憶保持期間が
上位管理手段からネットワークと情報通信手段を経由して
データ採取刻み時間の設定手段、電力積算時間の設定手段、電力量記憶保持期間の設定手段に
ダウンロード送信され、
標準時刻および累積加算した基本電圧電力量データとともに記憶手段に記憶された基本電圧電力消費量と
標準時刻および累積加算した倍電圧電力量データとともに記憶手段に記憶された倍電圧電力消費量とを
情報通信手段からネットワークを経由して上位電力管理手段に
アップロード送信される電力使用量計測装置。 - 請求項2に記載の電力使用量計測装置が給電する電力ラインの投入遮断手段を兼備するとともに、
上位電力管理手段が該投入遮断手段の制御手段を兼備し、
該制御手段の投入遮断制御が、情報通信手段からネットワークを経由して上位電力管理手段に
アップロード送信された基本電圧電力量データ、基本電圧電力消費量、倍電圧電力量データ、倍電圧電力消費量
に基づくもので、
投入遮断制御の指令信号を上位管理手段からネットワークと情報通信手段を経由してダウンロード送信される、
あるいは、
請求項2に記載の電力使用量計測装置が給電する電力ラインの投入遮断手段と該投入遮断手段の制御手段を兼備し、
該制御手段の投入遮断制御プログラムが、情報通信手段からネットワークを経由して上位電力管理手段に
アップロード送信された基本電圧電力量データ、基本電圧電力消費量、倍電圧電力量データ、倍電圧電力消費量
に基づくもので、
上位電力管理手段から投入遮断制御プログラムがネットワークを経由して電力使用量計測装置の制御手段に
ダウンロード送信される、
電力使用量計測装置。 - 請求項1から3のいずれかに記載された電力使用量計測装置が、
無線通信手段および無線通信インターフェース、および/または、
給電ラインに配設された漏電遮断ブレーカーを投入遮断する手段と該投入遮断信号送信のためのインターフェース、および/または、
電力使用量計測装置の設置部位近傍に配設されたセンサーの信号受信のためのインターフェース、および/または、
電力使用量計測装置の設置部位近傍に配設された開閉扉の開閉作動手段と該投入遮断信号送信のためのインターフェース、および/または、
USB規格のインターフェースを有する電気電子製品とのインターフェースを
具備している電力使用量計測装置。 - 上位電力管理手段と集合住宅の管理室に配設された下位電力管理手段と
集合住宅の各戸に配設された請求項1に記載の電力使用量計測装置とからなり、
上位電力管理手段と下位電力管理手段とが広域ネットワークを介して接続され、
下位電力管理手段と複数の電力使用量計測装置とが集合住宅内ローカルネットワークを介して接続されている
電力管理システムであって、
下位電力管理手段が、
広域ネットワークの情報伝送機能の監視手段、
ローカルネットワークの非常時動作制御手段、非常時バックアップ記憶手段、
ローカルネットワークの非常時動作のための非常電源を有し、
ローカルネットワークの非常時動作制御手段の制御が、
広域ネットワークの情報伝送機能の監視手段が異常を検知したときに、
電源を非常電源に切替え、電力使用量計測装置の記憶手段の記憶情報を
ローカルネットワークを介して非常時バックアップ記憶手段に転送し記憶させるものである電力管理システム - 上位電力管理手段と
集合住宅の各戸に配設された請求項1に記載の電力使用量計測装置とからなり、
上位電力管理手段と複数の電力使用量計測装置とがネットワークを介して接続されている
電力管理システムであって、
ネットワークを介して上位電力管理手段に接続して該上位電力管理手段に記憶された情報を
閲覧する際の閲覧制限手段を兼備する手段を具備することを特徴とする電力管理システム。 - 上位電力管理手段と
集合住宅の各戸に配設された請求項2に記載された電力使用量計測装置とからなり、
上位電力管理手段と複数の電力使用量計測装置とがネットワークを介して接続され、
上位電力管理手段が複数の電力使用量計測装置に対して動的IPアドレスを発行して
ネットワーク接続する動的IPアドレス管理サーバとしての機能を兼備した電力管理システムであって、
上位電力管理手段が複数の登録されたIPアドレス候補の記憶手段、
動的IPアドレスを発行手段、動的IPアドレス管理手段を有し、
該動的IPアドレス管理手段が、設定された電力積算時間ごとに電力使用量計測装置への接続用動的IPアドレスを
複数の登録されたIPアドレス候補から選択的に採用して電力使用量計測装置とネットワーク接続する
電力管理システム - 上位電力管理手段と複数の集合住宅の各管理室に配設された複数の下位電力管理手段と
集合住宅の各戸に配設された請求項1に記載の電力使用量計測装置とからなり、
上位電力管理手段と複数の下位電力管理手段とが広域ネットワークを介して接続され、
上位電力管理手段が複数の下位電力管理手段に対して動的IPアドレスを発行して
広域ネットワーク接続する動的IPアドレス管理サーバとしての機能を兼備した電力管理システムであって、
請求項1に記載の電力使用量計測装置が情報通信手段を兼備し、該情報通信手段が
集合住宅の各管理室に配設された下位電力管理手段と集合住宅内ローカルネットワークを介して接続されるものであって、
上位管理手段で設定されたデータ採取刻み時間、電力積算時間、電力量記憶保持期間が
上位管理手段から広域ネットワークを介して下位電力管理手段、さらに集合住宅内ローカルネットワークを介して
集合住宅の各戸に配設された電力使用量計測装置の
データ採取刻み時間の設定手段、電力積算時間の設定手段、電力量記憶保持期間の設定手段にダウンロード送信され、
集合住宅の各戸に配設された電力使用量計測装置の
標準時刻および累積加算した基本電圧電力量データとともに記憶手段に記憶された基本電圧電力消費量と
標準時刻および累積加算した倍電圧電力量データとともに記憶手段に記憶された倍電圧電力消費量とを
情報通信手段から集合住宅内ローカルネットワークを経由して下位電力管理手段、さらに広域ネットワークを介して上位電力管理手段に
アップロード送信されるもので、
上位電力管理手段が複数の登録されたIPアドレス候補の記憶手段、
動的IPアドレスを発行手段、動的IPアドレス管理手段を有し、
該動的IPアドレス管理手段が、前記ダウンロード送信とアップロード送信の際に、下位電力管理手段への接続用動的IPアドレスを
複数の登録されたIPアドレス候補から選択的に採用して下位電力管理手段と広域ネットワーク接続する
電力管理システム - 請求項8に記載された電力管理システムの集合住宅内ローカルネットワークが、
集合住宅の各戸に配設された電力使用量計測装置が隣接する電力使用量計測装置に対して
有線あるいは無線でデータを送受信する隣接データ通信ネットワークであって、
一つの電力使用量計測装置の記憶データが隣接する別の電力使用量計測装置に順次転送されて累積記憶され、
集合住宅のすべての記憶データが累積記憶されたものが下位電力管理手段に転送される
電力管理システム - 請求項5から請求項9のいずれかに記載された電力管理システムであって、
電力使用量計測装置が、計測手段、記憶手段、設定手段、情報通信手段を制御する
CPU(中央処理装置)とCPU専用メモリーを有するとともに、
電力使用量計測装置が、前記CPU専用メモリーのCPUオペレーションシステムプログラムを、
上位電力管理手段よりネットワークを介して転送されるデータで書き換えるオペレーションシステム書き換え手段を有する電力管理システム
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