JP2017123705A - 分電盤監視システム、分電盤およびそれらに設置可能な分電盤監視装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電流制限器を有するスマートメータを使用するにあたり、使用者が停電に関する情報を知ることができる等の技術を提供すること。【解決手段】分電盤監視装置は、分電盤の主幹一次側センサの測定値に基づいて、スマートメータの電流制限器の開閉状態を模擬判定する。これにより、スマートメータから情報入力がなくても、使用者に過電流（電気の使い過ぎ）を報知することができる。また、分電盤監視装置は、主幹ブレーカの開閉状態や漏電・過電圧トリップ信号の有無に基づいて、停電の要因を判定してもよい。例えば、スマートメータ側が先に遮断したときは過電流と判定し、分電盤側で遮断を検知したときは負荷側に異常があると判定することができる。【選択図】図４

Description

本発明は、電力会社の商用系統からの電力がスマートメータを介して分電盤に供給される配電設備に備えられ、特にスマートメータによる開閉動作を監視する分電盤監視システム、その分電盤、およびそれらに設置可能な分電盤監視装置に関する。

従来、住宅等の屋内に設置される分電盤には、負荷機器への過電流や配線設備の漏電を検出して電源を遮断するアンペアブレーカやサービスブレーカ（ＳＢ）等の電流制限機能が備えられている。電力の供給を受ける使用者が、電力使用の積算量を調べたり、電気の使い過ぎによる停電を回復するためには、通常、分電盤のところまで行かなければならない。そのような煩雑さを解消するために、例えば居間などに設置されているインターホンを使って電力使用量の積算値や使用料金などの表示や、過電流等に基づく警報を知らせる技術が既に提案されている（例えば、特許文献１参照）。

一方、近年、スマートグリッドを構成する重要な要素であるスマートメータやＨＥＭＳ（Home Energy Management System）の普及に伴い、これらを用いた様々な新サービスの提供が電力会社により推進されている。そのようなスマートグリッド化による新サービスの提供のひとつに、スマートメータを用いた契約アンペアの容量設定があり、それを実現するためには、屋内の分電盤や配電盤に従来あった電流制限機能（サービスブレーカ等の開閉動作機能）を、スマートメータ側に移し替える必要がある。

特許第３９０４４０４号公報

ところで、このような電流制限機能を搭載したスマートメータにおいては、電気の使い過ぎによる過電流を検出すると、分電盤の主幹ブレーカよりも先にその電流制限機能を作動させて電力供給を遮断し、一定時間経過後に電源を再投入するように設定されている。従来であれば、停電が起きても、使用者が負荷機器の電力使用状況を見直して、屋内にある分電盤のブレーカを操作すれば容易に通電させることができた。また、停電の際に漏電ブレーカが落ちていれば、電気工事店に連絡して、漏電個所の修理を依頼する等の適切な対応をとることができた。

しかし、スマートメータ側で自動的に電源が遮断されてしまうと、使用者は停電の理由を把握することができないばかりか、スマートメータ側で所定回数再投入が繰り返された後では手動での再投入操作ができなくなる（これを「再投入停止設定」という。）。一旦、再投入停止が設定されてしまうと、使用者は通電を回復するために、電力会社へ連絡してスマートメータの設定解除を依頼しなければならない。

そこで、本発明は、電流制限機能を搭載するスマートメータを使用するにあたり、使用者が停電に関する情報を知ることができ、また停電時に使用者側で迅速・的確な初期対応をとることができる等の技術を提供することを目的としている。

上記課題を解決するため、本発明は、電流制限機能を有するスマートメータを介して商用系統から電力が供給される分電盤に備えられる分電盤監視システムであって、前記スマートメータの開閉動作に関連する遮断情報を取得する監視装置を備えた分電盤監視システムである。

上記構成において、前記スマートメータが電力供給を遮断し復電した後に、そのときの遮断情報を外部に報知する報知手段を備えることが好ましい。

また、前記監視装置が、前記分電盤の主幹一次側のセンサで検出された過電流値および過電流が継続した時間に基づいて前記遮断情報を取得するものでもよい。

また、前記監視装置が、前記スマートメータが出力する信号に基づいて前記遮断情報を取得するものでもよい。

また、前記監視装置が、前記分電盤の主幹一次側のセンサで検出された測定値と主幹ブレーカの開閉状態との関係から、停電の要因を判定可能に構成されているものでもよい。

また、停電発生時に前記主幹一次側のセンサで検出された電流値が所定値以下であるとき、前記監視装置は、停電の要因が過電流以外の要因によるものであると判定するものでもよい。

また、前記監視装置は、入力される主幹ブレーカのトリップ信号に基づいて、停電の要因が負荷側の異常にあると判定するものでもよい。

また、本発明は、電流制限機能を有するスマートメータを介して商用系統から電力が供給される分電盤であって、前記スマートメータの開閉動作に関連する遮断情報を取得する監視装置を備えた分電盤である。

また、本発明は、電流制限機能を有するスマートメータを介して商用系統から電力が供給される分電盤に設置可能な分電盤監視装置であって、前記スマートメータの開閉動作に関連する遮断情報を取得する分電盤監視装置である。

本発明によれば、スマートメータ側で検出した異常により電力供給を遮断した場合でも、電力の使用者側でその停電に関する情報を正確に知ることができる。また、使用者は、報知情報に従って、スマートメータ側で再投入停止設定がされる前に、停電に対する的確な初期対応を迅速にとることができる。

第１の実施形態による分電盤監視システムおよびその周辺のブロック図である。 定格電流比と遮断までの時間との関係であるＩ−Ｔ遮断特性を例示するグラフである。 第２の実施形態による分電盤監視システムおよびその周辺のブロック図である。 第３の実施形態による分電盤監視システムおよびその周辺のブロック図である。 第３の実施形態の分電盤監視装置による停電要因の判定処理を例示するフローチャートである。

本発明の分電盤監視システムは、電流制限機能を搭載したスマートメータを介して商用電力が供給される配電設備（分電盤や配電盤を含む）に搭載されるものであり、所定の条件により作動するスマートメータの開閉動作を直接的にまたは間接的（模擬的）に検出して、停電の要因を判定可能にする分電盤監視装置を備えている。以下、本発明の監視システムの好適な実施形態を、図面を参照しながらいくつか説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態による分電盤監視システム１０およびその周辺の主要な構成のみを示すブロック図である。

柱上トランスＴＲから家屋内に引き込まれる引き込み線に接続するスマートメータ６０は、通信ユニット６１、表示ユニット６２、計測ユニット６３および電流制限器６４（具体的にはサービスブレーカ、「ＳＢ」と略称される。）が、それぞれの機能ごとに、例えば四段に組み込まれた構造を有している。

計測ユニット６３は、商用系統の供給電力量（買電電力量）を時系列でモニタリングし、その積算値を計測するユニットである。なお、計測ユニット６３により検出された１日分または複数日分のモニタリング情報がスマートメータ６０のメモリに一時的に蓄積され、定期的にまたはセンターからの指令に応じて、その蓄積された情報を通信ユニット６１がセンターに送信可能に構成されている。

電流制限器６４は、例えば図２に示すＩ−Ｔ遮断特性に従って、定格（契約アンペア）以上の過電流が所定時間負荷側に供給されたときに電力の供給を遮断するように設定されている。図２によれば、例えば定格電流値に対し３００％の過電流の状態が３．５分続くと、その時点で電流制限器６４が「開」状態となり、スマートメータ６０からの電力供給を遮断する。図２に示すように、電力供給を遮断するまでの時間は、過電流が大きい程、段階的に短くなるように設定されている。

ただし、スマートメータ６０は、過電流により電流制限器６４を「開」にし電力供給を遮断した場合でも、一定の時間が経過した後に自動的に電流制限器６４を「閉」にして、電力を再投入するようにプログラミングされている。通常、電気の使い過ぎなどの簡単に回復可能な理由で停電した場合では、使用者が負荷機器の使用状態を見直して、電流制限器６４を手動で操作すれば電源を再投入することができる。しかし、停電の理由が分からず適切な対応ができなかった場合や、或いは使用者が外出中など気付かずにスマートメータ６０側で自動再投入が所定回数繰り返された後は、手動での再投入操作ができないように設定される（これを「再投入停止設定」という。）。そうなると使用者は、通電を回復するために、電力会社にスマートメータ６０の再投入停止設定を解除する連絡をしなければならない。しかも、使用者は、停電の理由を把握することができず、短絡や漏電等の深刻な原因で停電したにも関わらず電源を再投入してしまう危険性も生じることとなる。

そのため、本発明に係る分電盤監視システム１０は、分電盤１１に設置可能な分電盤監視装置１２を備えており、スマートメータ６０側の電流制限器６４の開閉動作に関連する遮断情報を、直接的または間接的に取得するように構成されることを特徴とするものである。ここで、分電盤１１に「設置可能」とは、分電盤監視装置１２が分電盤１１内に搭載される場合の他に、分電盤１１の外に設置する場合も含むことを意味する。

本発明の第１の実施形態では、分電盤監視装置１２が、分電盤１１における過電流を模擬判定するように構成される。具体的には、主幹ブレーカ１３の一次側センサ１４で検出された過電流値および過電流の状態が継続した時間を遮断情報として取得する。

また、分電盤監視装置１２は、取得した遮断情報を外部に報知する報知手段を備えている。遮断情報を報知する「外部」とは、分電盤監視システム１０以外の例えばＨＥＭＳコントローラ７０や携帯端末７１等が該当する。報知手段は、例えば報知レベルとして、短絡である「警告」または電気の使い過ぎである「注意」などの情報を、ＨＥＭＳコントローラ７０の表示部に表示させることができる。また、使用者が所有するスマートフォンやタブレットＰＣなどの携帯端末７１にメールや専用アプリを使って報知してもよい。

図２に示したように、スマートメータ６０側では、過電流が大きい程、遮断するまでの時間が段階的に短くなるように設定されている。この例の場合、分電盤監視装置１２は、一次側センサ１４から得られる電流値をモニタリングし、例えば定格に対して３００％の過電流を検出したとき、スマートメータ６０側で電源を遮断する３．５分よりも早い時間（例えば３分）の時点で、ＨＥＭＳコントローラ７０や携帯端末７１に、模擬判定した遮断情報（報知レベル［警報、注意］、過電流値［Ａ］、定格電流比［％］、過電流継続時間［秒］等）を報知してもよい。

また、分電盤監視装置１２は、一次側センサ１４から得られる電流値をモニタリングし、スマートメータ６０側で電源を遮断して復電（再投入）した後に、模擬判定した遮断情報を、ＨＥＭＳコントローラ７０や携帯端末７１に報知してもよい。

なお、分電盤監視装置１２がバッテリを搭載するものであれば、スマートメータ６０側で電源を遮断した後であっても、復電する前に停電が起こったことを遮断情報とともに使用者に報知することもできる。

このような第１の実施形態の分電盤監視システム１０によれば、スマートメータ６０からの情報が得られなくても、分電盤１１側のみで過電流等の異常を模擬判定し、電力の使用者等に報知することができる。また、スマートメータ６０側で再投入停止が設定される前の段階で、使用者に適切な対応を促すことができる。これにより、使用者は、停電に関する情報を知ることができ、適切な初期対応をとることができる。

（第２の実施形態）
図３は、本発明の第２の実施形態による分電盤監視システム２０およびその周辺の主要な構成を示すブロック図である。第２の実施形態による分電盤監視システム２０は、第１の実施形態で説明したものと同じスマートメータ６０を利用しており、ここではその説明を省略する。

第２の実施形態による分電盤監視システム２０は、分電盤１１に設置可能な分電盤監視装置２２を備えており、分電盤監視装置２２が、「Ｂルート」を介して、スマートメータ６０の開閉動作に関連する遮断情報を取得するように構成される。一般に「Ｂルート」とは、スマートメータ６０から、配電設備内（いわゆるローカル）のコントローラ、機器等に情報データを伝送するルートをいう。なお、Ｂルートでなくても、スマートメータ６０の開閉器が出力する接点信号等を分電盤監視装置２２が直接入力して、遮断情報を取得する構成であってもよい。

すなわち本実施形態では、スマートメータ６０側で過電流を検出し電源を遮断してから一定時間後に復電（再投入）した後に、分電盤監視装置２２が、スマートメータ６０から出力される信号に基づいてその遮断情報を取得する。分電盤監視装置１２は、この遮断情報を解析することにより、停電時の過電流値［Ａ］、定格電流比［％］、過電流継続時間［秒］等の報知情報を、外部のＨＥＭＳコントローラ７０や携帯端末７１（スマートフォン、タブレットＰＣ）等に報知する。

このような第２の実施形態の分電盤監視システム２０によれば、スマートメータ６０から直接出力される正確な遮断情報に基づいて、停電時の過電流等の内容を使用者に報知することができる。これにより使用者は、停電に関する正確な情報を知ることができ、迅速かつ的確な初期対応をとることができる。

（第３の実施形態）
図４は、本発明の第３の実施形態による分電盤監視システム３０およびその周辺の主要な構成を示すブロック図である。第３の実施形態による分電盤監視システム３０は、第１の実施形態で説明したものと同じスマートメータ６０を利用しており、ここではその説明を省略する。

第３の実施形態による分電盤監視システム３０は、分電盤１１に設置可能な分電盤監視装置３２を備えており、分電盤監視装置３２が、分電盤１１の一次側センサ１４で得られる測定値（電流値および／または電圧値）と、同じく分電盤１１内の主幹ブレーカ１３の状態とに基づいて、停電の異常要因を判定可能に構成される。

上述した第１の実施形態のように、分電盤監視装置３２は、分電盤１１の一次側センサ１４の出力（電流値および／または電圧値）をモニタリングすることで、スマートメータ６０側の状態を模擬判定することができる。例えば、一次側センサ１４で検出された電流値が定格以下であれば、スマートメータ６０の電流制限器６４は「閉」つまり通電状態であると判定することができる。
また、分電盤監視装置３２は、主幹ブレーカ１３の開閉状態を、一次側センサ１４で検出される電流値および電圧値（つまり供給電力量）から検知することができる。また、分電盤監視装置３２は、一次側センサ１４および二次側センサ１５で検出される測定値に基づいて主幹ブレーカ１３の開閉状態を検出してもよい。

更に詳細な停電の要因を判定するために、負荷側の配線設備の漏電や位相バランスの崩れによる過電圧が生じたときに出力されるトリップ信号を、分電盤監視装置３２が入力するものでもよい。トリップ信号は、分電盤１１に設けられる漏電検出回路や過電圧検出回路から分電盤監視装置３２に入力してもよいし、主幹ブレーカ１３が漏電検出機能や過電圧検出機能を有するものであれば、主幹ブレーカ１３の出力端子から分電盤監視装置３２に入力してもよい。また、分電盤監視装置３２が漏電検出回路や過電圧検出回路を内蔵するものであれば、主幹ブレーカ１３の二次側センサ１５で得られる測定値から、負荷側の漏電や過電圧を検出してもよい。

次に、図５のフローチャートを参照しながら、第３の実施形態の分電盤監視装置３２による停電要因の判定処理を更に詳しく説明する。なお、以下の説明で「ＯＮ」とは開閉器が「閉」つまり閉回路となる通電状態を意味し、「ＯＦＦ」とは開閉器が「開」つまり開回路となる遮断状態を意味するものとする。

まず、分電盤監視装置３２は、スマートメータ６０の電流制限器６４が先にＯＦＦし、分電盤１１の主幹ブレーカ１３がＯＮした状態で停電した場合には（ステップＳ１１：ＹＥＳ）、負荷側の過電流が要因で停電したと判定する（ステップＳ１２）。その場合、分電盤監視装置３２の報知手段は、過電流、つまり電気の使い過ぎによる停電が発生したことを使用者に報知する（ステップＳ１３）。これにより、使用者に負荷機器の使用状態を見直しする等の対応を促すことができる。

また、スマートメータ６０の電流制限器６４がＯＮした状態で、主幹ブレーカ１３がＯＦＦして停電した場合には（ステップＳ１４：ＹＥＳ）、分電盤監視装置３２は、少なくとも過電流が要因ではなく、負荷側の何らかの配線異常が要因で停電したと判定する（ステップＳ１５）。スマートメータ６０の電流制限器６４の開閉状態は、一次側センサ１４で検出される電流値で模擬判定することができる。例えば、停電時の直前に一次側センサ１４で検出された電流値が定格以下であれば、スマートメータ６０の電流制限器６４がＯＮ状態であると判定することができる。

この場合、分電盤監視装置３２は、更にトリップ信号の有無により、停電の要因を判定することができる。分電盤監視装置３２の報知手段は、分電盤１１に漏電または過電圧のトリップ信号が発生していれば、漏電または過電圧の異常であることを使用者に警報する（ステップＳ１６）。これにより、使用者に、電気工事会社へ修理を依頼する等の対応を早急に促し、ブレーカの再投入を控えさせる等、危険を回避することができる。

また、スマートメータ６０の電流制限器６４と主幹ブレーカ１３とが共にＯＮの状態で停電が発生した場合には（ステップＳ１７：ＹＥＳ）、分電盤監視装置３２は、系統の異常であると判定する（ステップＳ１８）。この場合、報知手段は、使用者の携帯端末７１とともに、ＨＥＭＳコントローラ７０を介して電力会社に停電発生を通知することができる（ステップＳ１９）。

このような第３の実施形態の分電盤監視システム３０によれば、停電が発生した時に、スマートメータ６０から情報が得られなくても、停電の要因が系統側にあるのか、または負荷側にあるのか、より詳細に判定し使用者等に報知することができる。これにより使用者は、停電に関する正確な情報を知ることができ、迅速かつ的確な初期対応をとることができる。

以上の他、分電盤１１側でのスマートメータ６０の遮断の判定として、所定時間ごとに一次主幹電流を計測するようにしてもよい。分電盤監視装置は、所定時間ごとに測定した電流値が定格以上である状態が継続していた場合に、過電流により電流制限器６４が遮断したと模擬判定することができる。

１０、２０、３０ 分電盤監視システム
１１ 分電盤
１２ 分電盤監視装置
１３ 主幹ブレーカ
１４ 一次側センサ
１５ 二次側センサ
６０ スマートメータ
６１ 通信ユニット
６２ 表示ユニット
６３ 計測ユニット
６４ 電流制限器
７０ ＨＥＭＳコントローラ
７１ 携帯端末（スマートフォン、タブレットＰＣ）

Claims (9)

1. 電流制限機能を有するスマートメータを介して商用系統から電力が供給される分電盤に備えられる分電盤監視システムであって、
   前記スマートメータの開閉動作に関連する遮断情報を取得する監視装置を備えた分電盤監視システム。
2. 前記スマートメータが電力供給を遮断し復電した後に、そのときの遮断情報を外部に報知する報知手段を備える、請求項１に記載の分電盤監視システム。
3. 前記監視装置が、前記分電盤の主幹一次側のセンサで検出された過電流値および過電流が継続した時間に基づいて前記遮断情報を取得する、請求項１または２に記載の分電盤監視システム。
4. 前記監視装置が、前記スマートメータが出力する信号に基づいて前記遮断情報を取得する、請求項１または２に記載の分電盤監視システム。
5. 前記監視装置が、前記分電盤の主幹一次側のセンサで検出された測定値と主幹ブレーカの開閉状態との関係から、停電の要因を判定可能に構成されている、請求項１〜４の何れか１項に記載の分電盤監視システム。
6. 停電発生時に前記主幹一次側のセンサで検出された電流値が所定値以下のとき、前記監視装置は、停電の要因が過電流以外の要因によるものであると判定する、請求項５に記載の分電盤監視システム。
7. 前記監視装置は、入力される主幹ブレーカのトリップ信号に基づいて、停電の要因が負荷側の異常にあると判定する、請求項６に記載の分電盤監視システム。
8. 電流制限機能を有するスマートメータを介して商用系統から電力が供給される分電盤であって、
   前記スマートメータの開閉動作に関連する遮断情報を取得する監視装置を備えた分電盤。
9. 電流制限機能を有するスマートメータを介して商用系統から電力が供給される分電盤に設置可能な分電盤監視装置であって、
   前記スマートメータの開閉動作に関連する遮断情報を取得する分電盤監視装置。

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