JP2006058043A

JP2006058043A - 有意情報送信装置及び需要家情報送信装置

Info

Publication number: JP2006058043A
Application number: JP2004237833A
Authority: JP
Inventors: Kenjiro Uchiyama; 健次郎内山; Koji Maeda; 耕二前田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2004-08-18
Filing date: 2004-08-18
Publication date: 2006-03-02

Abstract

【課題】使用電力量の情報を送信する電力量計が使用電力量の算出に用いる電圧及び電流のデジタル信号を利用して例えば有効電力、無効電力、電圧などの有意情報を生成して送信することができる小形で安価な有意情報送信装置を得る。
【解決手段】デジタルフィルタ処理部１２においてディジタル信号Ａ１をＦＦＴ演算して電圧及び電流の基本波などのＦＦＴ演算結果Ａ２を出力し、使用電力量算出部１３ではＦＦＴ演算結果Ａ２中の電圧及び電流に基づき使用電力量を算出し、計量パルス信号Ａ３を送信する。有意情報算出手段としての有効電力等算出部２１は、ＦＦＴ演算結果Ａ２に基づき、有意情報である有効電力、無効電力、電圧、電流などの有効電力等情報Ｂ１を生成し、通信処理部２２、回線終端部２３を介して送信する。電子式電力量計１のＦＦＴ演算結果Ａ２を利用して有意情報を算出するので、装置を小形安価にできる。
【選択図】図１

Description

この発明は、例えば各電力会社などが需要家の使用電力量を離れた場所へ送信するために需要家に設ける電力量計に併設して使用電力量以外の電気的な有意情報を送信することのできる有意情報送信装置及び需要家の使用電力量を含む電気的な有意情報を送信する需要家情報送信装置に関する。

需要家において使用される電力量を遠隔地から計測するための従来から知られている電子式電力量計として、次のようなものがある。電流検出部で検出された負荷電流を、次段の実効値変換部において実効値の直流電圧に変換する。この直流電圧出力は、電圧／周波数変換部に入力され、その電圧レベルに比例した周波数のパルス信号に変換される。

電圧／周波数変換部の出力パルス信号は、次段のカウンタ部においてパルスカウントされる。さらに、次段のパルス発生部においてカウンタ部の出力パルスの立ち上がり時に一定のパルス幅のパルス信号を発生し出力している。負荷電圧はほぼ一定とみなせるので、パルス発生部のパルス信号のパルス間隔と、時間に対応した係数とを電力量換算部において乗算することによって、電力量を計測することができる（例えば、特許文献１参照）。

特開平０７−１２０５００号公報（段落番号００１６、００１７及び図１）

従来の電子式電力量計は以上のように構成され、需要家側の使用電力量を遠隔送信できる。しかし、需要家の使用電力量以外の例えば有効電力、無効電力、電圧などの有意情報を遠隔地へ送信しようとすると、別途有意情報送信装置を設置する必要がある。そして、有意情報送信装置には、電圧や電流を検出するために計器用変圧器や計器用変流器を設け、電圧や電流のアナログ信号をデジタル信号に変換するアナログ／デジタル変換手段を設けてデジタル信号に変換する必要がある。しかし、計器用変圧器や計器用変流器は大きな設置スペースを要するとともに価格も高い。このために、これら計器用変圧器や計器用変流器を含む有意情報送信装置は大形化し、価格も高くなることが避けられなかった。

この発明は上記のような問題点を解決するためになされたものであり、使用電力量の情報を送信する電力量計が使用電力量の算出に用いる電圧及び電流のデジタル信号を利用して例えば有効電力、無効電力、電圧などの有意情報を生成して送信することができる小形で安価な有意情報送信装置を得ることを目的とする。
また、電圧及び電流のデジタル信号に基づいて使用電力量を検出するとともに有効電力、無効電力、電圧などの有意情報を生成して使用電力量の情報とともに送信できる小形で安価な需要家情報送信装置を得ることを目的とする。

この発明に係る有意情報送信装置は、使用電力量を測定すべき対象設備に供給される電圧及び電流のアナログ信号をデジタル信号に変換するアナログ／デジタル変換手段と入力されたデジタル信号に基づき対象設備の使用電力量を求め使用電力量に応じた時間間隔のパルス信号を送信する使用電力量算出手段とを有する電力量計に併設されるものであって、デジタル信号が入力されデジタル信号に基づいて対象設備の電気的諸量に関する有意情報を求める有意情報算出手段を有する有意情報算出装置と有意情報を送信する送信手段とを備えたものである。

また、この発明に係る需要家情報送信装置は、使用電力量を測定すべき対象設備に供給される電圧及び電流のアナログ信号をデジタル信号に変換するアナログ／デジタル変換手段と入力されたデジタル信号に基づき対象設備の使用電力量を求め使用電力量に応じた時間間隔のパルス信号を送信する使用電力量算出手段とを有する電力量計、及びデジタル信号が入力されデジタル信号に基づいて対象設備の電気的諸量に関する有意情報を求める有意情報算出手段を有する有意情報算出装置と有意情報を送信する送信手段とを備えた有意情報送信装置を備えたものである。

この発明に係る有意情報送信装置においては、使用電力量を測定すべき対象設備に供給される電圧及び電流のアナログ信号をデジタル信号に変換するアナログ／デジタル変換手段と入力されたデジタル信号に基づき対象設備の使用電力量を求め使用電力量に応じた時間間隔のパルス信号を送信する使用電力量算出手段とを有する電力量計に併設されるものであって、デジタル信号が入力されデジタル信号に基づいて対象設備の電気的諸量に関する有意情報を求める有意情報算出手段を有する有意情報算出装置と有意情報を送信する送信手段とを備えたので、電力量計のデジタル信号を利用して有意情報を求めることが可能となり、装置を小形安価にできる。

また、この発明の需要家情報送信装置においては、使用電力量を測定すべき対象設備に供給される電圧及び電流のアナログ信号をデジタル信号に変換するアナログ／デジタル変換手段と入力されたデジタル信号に基づき対象設備の使用電力量を求め使用電力量に応じた時間間隔のパルス信号を送信する使用電力量算出手段とを有する電力量計、及びデジタル信号が入力されデジタル信号に基づいて対象設備の電気的諸量に関する有意情報を求める有意情報算出手段を有する有意情報算出装置と有意情報を送信する送信手段とを備えた有意情報送信装置を備えたので、電力量計のデジタル信号を利用して有意情報を求めることが可能となり、全体を小形安価にできる。

実施の形態１．
図１は、この発明を実施するための実施の形態１における需要家情報送信装置の構成を示すブロック図である。図１において、需要家情報送信装置１００は、電子式電力量計１と有意情報送信装置２を有する。電子式電力量計１は、アナログ／デジタル変換処理部１１、デジタルフィルタ処理部１２、使用電力量算出部１３を有する。アナログ／デジタル変換処理部１１に、需要家に電力を供給する供給電源から電圧Ｖや電流Ｊのアナログ信号が入力され、デジタル信号Ａ１に変換される。

デジタルフィルタ処理部１２においてディジタル信号Ａ１をＦＦＴ（ＦａｓｔＦｏｕｒｉｅｒＴｒａｎｓｆｏｒｍ：高速フーリエ変換）演算し、電圧及び電流について基本波などのＦＦＴ演算結果Ａ２を出力する。使用電力量算出部１３では、デジタルフィルタ処理部１２から入力されたＦＦＴ演算結果Ａ２中の電圧及び電流に基づき使用電力量を算出し、使用電力量に応じた間隔で計量パルス信号Ａ３を生成して電力会社の保守拠点などがある図示しない遠隔のセンタに向けて送信する。

有意情報送信装置２は、有意情報算出装置及び有意情報算出手段としての有効電力等算出部２１、通信処理部２２、回線終端部２３を有する。有効電力等算出部２１は、マイクロプロセッサを内蔵し、デジタルフィルタ処理部１２から入力されたＦＦＴ演算結果Ａ２に基づき、有意情報である有効電力、無効電力、電圧などの有効電力等情報Ｂ１を生成する。通信処理部２２は、有効電力等算出部２１から入力された有効電力等情報Ｂ１を、遠隔のセンターなどへ送信するのに適したプロトコル（例えばＴＣＰ／ＩＰなど）に準拠した通信データＢ２に変換する。回線終端部２３は光メディアコンバータや変調を行うモデムなどを有し、通信処理部２２から受信した通信データＢ２を光信号変換や変調するなどして遠隔通信に適したデータ形式の遠隔通信データＢ３に変換し、電力会社の保守拠点などがある図示しない遠隔のセンタに向けて送信する。

以上のようにこの実施の形態においては、電子式電力量計１のデジタルフィルタ処理部１２から出力される電圧や電流のデジタル信号であるＦＦＴ演算結果Ａ２を利用して有意情報である有効電力等情報Ｂ１を生成し送信するようにしたので、計器用変圧器や計器用変流器などを別途設置しなくてもすみコストを低減でき、また設置スペースも縮減でき、有意情報送信装置を小形安価にできる。また、求めた有効電力等情報Ｂ１を活用することで、使用電力量の検針以外にモニタ、操作指令、重要顧客管理など電気事業における業務改善が可能になる。さらに、電圧、電流（これは受信側で求める）などのデータを遠隔のセンタで監視したり、統計的に処理することにより、機器の稼働率、合理的な設備更新の目安を得ることなどが可能になり、保守・運用の効率化を図ることができる。

実施の形態２．
図２は、この発明の実施の形態２を示す需要家情報送信装置の構成図である。図２において、需要家情報送信装置２００は、アナログ／デジタル変換処理部１１、デジタルフィルタ処理部１２、使用電力量及び有効電力等算出部２１３、通信処理部２２、回線終端部２３を有する。使用電力量及び有効電力等算出部２１３は、マイクロプロセッサを内蔵し、デジタルフィルタ処理部１２から入力されたＦＦＴ演算結果Ａ２中の電圧及び電流に基づき使用電力量を算出し、使用電力量に応じた間隔で計量パルス信号Ａ３を生成して電力会社の保守拠点などがある図示しない遠隔のセンタに向けて送信する。また、計量パルス信号Ａ３の生成とタイムシェアリングで、ＦＦＴ演算結果Ａ２中の電圧及び電流に基づき有効電力、無効電力、電圧などの有効電力等情報Ｂ１を生成し、通信処理部２２へ送る。なお、電流や力率などは、要すれば受信側で受信した有効電力、無効電力、電圧から求めることができる。このようにすれば、送信する情報量を削減することができる。

なお、アナログ／デジタル変換処理部１１、デジタルフィルタ処理部１２、通信処理部２２、回線終端部２３は、図１に示したものと同様のものである。また、アナログ／デジタル変換処理部１１、デジタルフィルタ処理部１２、使用電力量及び有効電力等算出部２１３がこの発明における電力量計である。そして、使用電力量及び有効電力等算出部２１３がこの発明における有意情報算出装置及び有意情報算出手段であり、使用電力量及び有効電力等算出部２１３、通信処理部２２、回線終端部２３がこの発明における有意情報送信装置である。このように、使用電力量及び有効電力等算出部２１３を設け、計量パルス信号Ａ３と有意情報としての有効電力等情報Ｂ１とをタイムシェアリングで生成するようにしたので、需要家情報送信装置を小形化できるとともにコストの低減が可能となる。

実施の形態３．
図３は、この発明の実施の形態３を示す需要家情報送信装置の構成図である。図３において、需要家情報送信装置３００は、電子式電力量計１と有意情報送信装置３を有する。有意情報送信装置３は、有意情報算出装置３１、通信処理部２２、回線終端部２３を有する。なお、有意情報算出装置３１は、デジタルフィルタ処理部３２、有意情報算出手段としての有効電力等算出部３３を有する。デジタルフィルタ処理部３２は、電子式電力量計１のアナログ／デジタル変換処理部１１にて変換されたデジタル信号Ａ１をＦＦＴ演算し、ＦＦＴ演算結果Ｃ１を出力する。有効電力等算出部３３は、マイクロプロセッサを内蔵し、デジタルフィルタ処理部３２から入力されたＦＦＴ演算結果Ｃ１に基づき、有意情報としての有効電力、無効電力、電圧などの有効電力等情報Ｃ２を生成する。なお、電子式電力量計１、通信処理部２２、回線終端部２３は、図１に示したものと同様のものである。

このように、デジタルフィルタ処理部１２とは別にデジタルフィルタ処理部３２を設け、ＦＦＴ演算を行うようにしたので、電子式電力量計１が元々持っている演算アルゴリズムに特化したＦＦＴ演算処理のみではなく、デジタルフィルタ処理部３２により独自のフィルタリング処理を行うことができ、多角的に必要とする有意情報を求めることができる。

実施の形態４．
図４は、この発明の実施の形態４を示す需要家情報送信装置の構成図である。図４において、需要家情報送信装置４００は、電子式電力量計１と有意情報送信装置４を有する。有意情報送信装置４は、有意情報算出装置４１、通信処理部２２、回線終端部２３を有する。有意情報算出装置４１は、デジタルフィルタ処理部４２と有意情報算出手段４３を有する。有意情報算出手段４３は、有効電力等算出部３３と歪率算出部４４とを有する。なお、電子式電力量計１、通信処理部２２、回線終端部２３、有効電力等算出部３３は、図１や図３に示したものと同様のものである。

デジタルフィルタ処理部４２は、有効電力等算出部３３及び歪率算出部４４に必要とされる基本波電圧、基本波電流、各次数の高調波電圧などを演算し、ＦＦＴ演算結果Ｄ１として出力する。歪率算出部４４は、デジタルフィルタ処理部４２から入力されるＦＦＴ演算結果Ｄ１の中の高調波電圧に基づき有意情報としての電圧波形の総合歪率情報（以下、単に歪率情報という）Ｄ２を算出する。通信処理部２２は、有効電力等算出部３３にて求めた有効電力等情報Ｃ２と歪率算出部４４にて求めた歪率情報Ｄ２とを通信データＤ３に変換し、さらに回線終端部２３により遠隔通信データＤ４に変換し、電力会社の保守拠点などがある図示しない遠隔のセンタに向けて送信する。

このように有意情報算出手段４３を設け、歪率情報Ｄ２をセンターなどに送信することで、歪率を確認することが可能になる。従って、例えば歪率が規定値（例えば５％）を越えている場合、当該配電線に電力を供給する柱上変圧器を交換する時期が到来している可能性があるなどの合理的な設備更新の目安を得ることが可能となり、保守・運用の効率化を図ることができる。

実施の形態５．
図５は、この発明の実施の形態５を示す需要家情報送信装置の構成図である。図５において、需要家情報送信装置５００は、電子式電力量計１と有意情報送信装置５を有する。有意情報送信装置５は、有意情報算出装置５１、通信処理部２２、回線終端部２３を有する。有意情報算出装置５１は、デジタルフィルタ処理部５２、有意情報算出手段５３を有する。有意情報算出手段５３は、有効電力等算出部３３と高調波解析部５４とを有する。なお、電子式電力量計１、通信処理部２２、回線終端部２３、有効電力等算出部３３は、図１や図３に示したものと同様のものである。デジタルフィルタ処理部５２は、有効電力等算出部３３及び高調波解析部５４に必要とされる基本波電圧・電流、特定の高調波電流・電圧などを演算し、ＦＦＴ演算結果Ｅ１として出力する。

高調波解析部５４は、ＦＦＴ演算結果Ｅ１中の特定の高調波電流・電圧（例えば第３高調波）の大きさ及びその流れる方向を解析し、その方向が正か負かで高調波を出す側か受ける側かを判定する。その判定した結果を、上記高調波電流の大きさとともに、高調波情報Ｅ２として、通信処理部２２に出力する。通信処理部２２はこの高調波情報Ｅ２と有効電力等算出部３３にて算出した有効電力等情報Ｃ２とを合わせて通信データＥ３に変換し、さらに回線終端部２３により遠隔通信データＥ４に変換し、電力会社の保守拠点などがある図示しない遠隔のセンタに向けて送信する。

このように高調波情報Ｅ２を遠隔のセンターなどの保守拠点に送信することにより、高調波電流の流れる方向（負荷方向）の妥当性を遠隔で確認することができる。また、適切でない高調波の負荷方向で運用している負荷を特定することができ、当該負荷の改善を促すなど保守・運用業務を支援し効率化を図ることができる。

以上のように、この発明に係る有意情報送信装置によれば、使用電力量を測定すべき対象設備に供給される電圧及び電流のアナログ信号をデジタル信号に変換するアナログ／デジタル変換手段と入力されたデジタル信号に基づき対象設備の使用電力量を求め使用電力量に応じた時間間隔のパルス信号を送信する使用電力量算出手段とを有する電力量計に併設されるものであって、デジタル信号が入力されデジタル信号に基づいて対象設備の電気的諸量に関する有意情報を求める有意情報算出手段を有する有意情報算出装置と有意情報を送信する送信手段とを備えたので、電力量計のデジタル信号を利用して有意情報を求めることが可能となり、装置を小形安価にできる。

そして、電力量計はデジタルフィルタを有し使用電力量算出手段はデジタルフィルタを介してデジタル信号が入力されるものであり、有意情報算出手段はデジタルフィルタを介してデジタル信号が入力されるものであることを特徴とするので、デジタルフィルタにより必要なデータを得て情報の精度を向上させることができる。

さらに、電力量計はデジタルフィルタを有し使用電力量算出手段はデジタルフィルタを介してデジタル信号が入力されるものであり、有意情報算出装置はデジタルフィルタとは別のデジタルフィルタを有するものであって有意情報算出手段は別のデジタルフィルタを介してデジタル信号が入力されるものであることを特徴とするので、別のデジタルフィルタにより電力量計のデジタルフィルタとは別のフィルタリング処理が可能となり、処理の柔軟性が向上する。

また、電気的諸量は対象設備の使用電力、無効電力、電圧及び電流のうちの少なくとも一つを含むものであることを特徴とするので、これら有意情報を有効活用できる。

そして、電気的諸量は対象設備の電圧波形の歪率を含むものであることを特徴とするので、例えば歪率による機器更新の時期判定など保守・運用の参考とすることができる。

さらに、電気的諸量は対象設備に流出入する高調波の大きさとその方向の少なくとも一方を含むものであることを特徴とするので、対象設備の高調波の状況を把握でき、これを有効活用できる。

また、この発明の需要家情報送信装置によれば、使用電力量を測定すべき対象設備に供給される電圧及び電流のアナログ信号をデジタル信号に変換するアナログ／デジタル変換手段と入力されたデジタル信号に基づき対象設備の使用電力量を求め使用電力量に応じた時間間隔のパルス信号を送信する使用電力量算出手段とを有する電力量計、及び請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の有意情報送信装置を備えたので、電力量計のデジタル信号を利用して有意情報を求めることが可能となり、全体を小形安価にできる。

この発明の実施の形態１である需要家情報送信装置の構成を示す構成図である。この発明の実施の形態２である需要家情報送信装置の構成を示す構成図である。この発明の実施の形態３である需要家情報送信装置の構成を示す構成図である。この発明の実施の形態４である需要家情報送信装置の構成を示す構成図である。この発明の実施の形態５である需要家情報送信装置の構成を示す構成図である。

符号の説明

１電子式電力量計、２，３，４，５有意情報送信装置、
１１アナログ／デジタル変換処理部、１２デジタルフィルタ処理部、
１３使用電力量算出部、２１有効電力等算出部、２２通信処理部、
２３回線終端部、２１３使用電力量及び有効電力等算出部、
３１，４１，５１有意情報算出装置、３２，４２，５２デジタルフィルタ処理部、
３３有効電力等算出部、４３，５３有意情報算出手段、４４歪率算出部、
５４高調波解析部。

Claims

使用電力量を測定すべき対象設備に供給される電圧及び電流のアナログ信号をデジタル信号に変換するアナログ／デジタル変換手段と入力された上記デジタル信号に基づき上記対象設備の使用電力量を求め上記使用電力量に応じた時間間隔のパルス信号を送信する使用電力量算出手段とを有する電力量計に併設されるものであって、上記デジタル信号が入力され上記デジタル信号に基づいて上記対象設備の電気的諸量に関する有意情報を求める有意情報算出手段を有する有意情報算出装置と上記有意情報を送信する送信手段とを備えた有意情報送信装置。
上記電力量計はデジタルフィルタを有し上記使用電力量算出手段は上記デジタルフィルタを介して上記デジタル信号が入力されるものであり、上記有意情報算出手段は上記デジタルフィルタを介して上記デジタル信号が入力されるものであることを特徴とする請求項１に記載の有意情報送信装置。
上記電力量計はデジタルフィルタを有し上記使用電力量算出手段は上記デジタルフィルタを介して上記デジタル信号が入力されるものであり、上記有意情報算出装置は上記デジタルフィルタとは別のデジタルフィルタを有するものであって上記有意情報算出手段は上記別のデジタルフィルタを介して上記デジタル信号が入力されるものであることを特徴とする請求項１に記載の有意情報送信装置。
上記電気的諸量は、上記対象設備の使用電力、無効電力、電圧及び電流のうちの少なくとも一つを含むものであることを特徴とする請求項１に記載の有意情報送信装置。
上記電気的諸量は、上記対象設備の電圧波形の歪率を含むものであることを特徴とする請求項１に記載の有意情報送信装置。
上記電気的諸量は、上記対象設備に流出入する高調波の大きさとその方向の少なくとも一方を含むものであることを特徴とする請求項１に記載の有意情報送信装置。
使用電力量を測定すべき対象設備に供給される電圧及び電流のアナログ信号をデジタル信号に変換するアナログ／デジタル変換手段と入力された上記デジタル信号に基づき上記対象設備の使用電力量を求め上記使用電力量に応じた時間間隔のパルス信号を送信する使用電力量算出手段とを有する電力量計、及び請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の有意情報送信装置を備えた需要家情報送信装置。