JP5857583B2 - 電力量計測システム及び電力量計 - Google Patents

Description

本発明は、需要家の電力量を計測するシステム及び電力量計に関する。

電力系統では、系統の各部の電圧が正常か否かを監視している。このような監視に、電力線通信（ＰＬＣ：Power Line Communication）の技術が使用されている。また、近年、電力量の検針を自動化すべく、電力量計自身が「検針」を行って電力量の計測データを送信する技術（例えば、特許文献１参照。）が一部で導入されている。

特開２００１−２８１２６９号公報

しかしながら、複数の電力線通信が混在すると、信号の相互干渉が発生し、それぞれの通信に支障を来すことも予想される。
かかる課題に鑑み、本発明は、電力線通信の信号の相互干渉に配慮した電力量計測システム及び電力量計を提供することを目的とする。

（１）本発明の電力量計測システムは、複数の電力線に配電する主幹の電力線を介して、電力線通信用の信号注入及び信号抽出が可能な通信親機と、需要家に設けられ、前記通信親機と電力線通信により通信可能な通信子機であって、当該需要家に関する電力量を計測して計測データ信号を前記通信親機に送信する電力量計とを備え、前記通信親機及び前記電力量計は、電力量の計測以外の他の目的の電力線通信が行われる時期を避けて、互いに通信を行うことを特徴とするものである。
なお、より厳密には、本発明の範囲は特許請求の範囲によって示される。

上記の電力量計測システムにおいては、特別の通信線を必要とせず、電力量の計測に関する電力線通信を、他の目的の電力線通信の信号との相互干渉を防止しつつ、行うことができる。

（２）また、上記（１）の電力量計測システムにおいて、通信親機は、電力量計に対して計測データ信号の送信を指令し、当該指令に応じて、電力量計は計測データ信号を通信親機に送信するようにしてもよい。
この場合、通信親機は、必要なときに随時、計測データ信号を取得することができる。

（３）また、上記（１）の電力量計測システムにおいて、電力量計は、予め定められた時期になった場合に、計測データ信号を通信親機に送信するようにしてもよい。
この場合、通信親機からの指令が無くても、定期的に計測データ信号を送信することができる。

（４）また、上記（１）又は（２）の電力量計測システムにおいて、通信親機が、接続されている電力系統での事故を検出した場合は、電力量計との電力線通信を中断することが好ましい。
この場合、開閉制御の信号が電力線通信により送信される場合にも、当該信号と、電力量計測に関する信号とが、相互に干渉しない。

（５）一方、本発明は、通信親機と電力線通信により通信可能な通信子機であるとともに、需要家に設けられ、当該需要家に関する電力量の計測を行って計測データ信号を送信する電力量計であって、電力量の計測以外の他の目的の電力線通信が行われる時期を避けて、前記通信親機に計測データ信号の送信を行うことを特徴とする。

上記の電力量計においては、特別の通信線を必要とせず、電力量の計測に関する電力線通信を、他の目的の電力線通信の信号との相互干渉を防止しつつ、行うことができる。

本発明の電力量計測システム又は電力量計によれば、電力線通信の信号の相互干渉を防止しつつ、電力量の計測に関する電力線通信を行うことができる。

本発明の一実施形態に係る電力量計測システム及びこれに用いる電力量計を、電力系統図と共に示すブロック回路図である。 電力量計測に関する信号を送信するタイミングの例を示す図である。

図１は、本発明の一実施形態に係る電力量計測システム及びこれに用いる電力量計を、電力系統図と共に示すブロック回路図である。この電力量計測システムは、例えば、一般家庭、店舗、ビル等の需要家を対象として設置される。ここでは、典型的に、一般家庭に用いられるシステムとして説明する。

図１において、複数（図示しているのは２戸）の需要家１の各々には、電力供給側から見ると、電力量計２と、分電盤３とが設けられている。分電盤３の下位には、屋内配線を経て、家電機器等の負荷が接続される。電力量計２は、軒下や、家屋の敷地内のポールに設置される。電力量計２は、電力量のデジタル計測機能の他、後述の通信親機５２と電力線通信を行うＰＬＣモデムとしての機能（通信子機としての機能）を内蔵している。各電力量計２は固有の識別番号を有しており、通信親機５２は個別に各電力量計と通信を行うことができる。

電力量計測のための電力線通信としては、周波数１ｋＨｚ以上の信号を用いるものと、１ｋＨｚ未満の信号を用いるものとがある。より低周波の方が、電力系統のような遠距離搬送には適している。
例えば、低周波の電力線通信の一方式として、商用交流波形のゼロクロス付近に１又は０のデジタル信号を重畳するＴＷＡＣＳ（Two-Way Automatic Communications System）が好適である。

上記のような複数の需要家１は、低圧電路Ｌ２に接続されている。一般家庭には通常、商用交流電圧として、単相３線式の低圧電路Ｌ２（簡略化のため２線のみを図示している。）を経て、２００Ｖ／１００Ｖが供給されている。この電圧は、戸建て住宅の場合は一般に、６．６ｋＶの高圧を２００／１００Ｖの低圧に変圧する柱上トランス４から供給されている。柱上トランス４は、地区ごとに複数（図示しているのは２個のみ）設置されており、それぞれが、複数の需要家を傘下に有している。

柱上トランス４よりさらに上位には、変電所５がある。変電所５内には例えば特別高圧の７７ｋＶを高圧の６．６ｋＶに変圧する配電トランス５１が設置されている。この配電トランス５１から、高圧電路Ｌ１（通常３相３線又は４線であるが簡略化のため２線を図示している。）を経て、柱上トランス４に電圧が付与されている。すなわち、高圧電路Ｌ１は、柱上トランス４を経て複数の低圧の電力線に配電する主幹の電力線である。

変電所５内には、ＰＬＣモデムである通信親機５２が設置されている。この通信親機５２は、前述の信号重畳方式で高圧電路Ｌ１に電力線通信の信号を注入又は高圧電路Ｌ１から信号を抽出することにより、柱上トランス４及び低圧電路Ｌ２を介して、各戸の通信子機である電力量計２と電力線通信を行うことができる。
上記通信親機５２は、電力系統の監視や情報の収集を行う監視装置６と、通信ケーブルによって接続されている。このような監視装置６は、典型的には、電力会社の中央指令室等に設置される。

次に、上記のように構成された電力系統における、電力量計測システムについて説明する。
電力量の計測は、例えば、通信親機５２から各電力量計２に与えられる指令に基づいて行うことができる。すなわち、通信親機５２は、必要な時に、電力量計測の指令信号を、各電力量計２に対して送信する。送信は、例えば、電力量計ごとにタイミングをずらして順番に行われる。指令信号を受信した電力量計２は、現在の電力量の指示値を計測し、その計測データ信号を自己の識別番号と共に通信親機５２に送信する。通信親機５２は、受信した計測データ信号を監視装置６に送信する。このような手順を、各電力量計について行うことにより、特別の通信線を必要とせず、電力量の計測を行うことができる。また、通信親機５２は、必要なときに随時、計測データ信号を取得することができる。

なお、電力量の計測に関する通信の手順は、上記以外にも種々の方式があり得る。例えば、通信親機５２からブロードキャスト方式で変電所５の傘下にある全ての電力量計に一斉に計測の指令信号を送信し、各電力量計は、予め自己に割り当てられた応答の順位に従って逐次、計測データ信号を通信親機５２に送信するようにしてもよい。

また、通信親機５２からの指令に依存せず、各電力量計２から自発的に計測データ信号を送信するようにしてもよい。例えば、電力量の計測を行う時期を電力量計２ごとに予め定めておき、各電力量計に当該時期を記憶させておく。各電力量計２は、定められた時期が来ると、電力量を計測し、計測データを通信親機５２に送信する。定められた時期を、各電力量計でずらしておくことにより、同時に複数の電力量計から計測データが送信されることを、防止することできる。この場合は、通信親機５２から特に指令が無くても、定期的に、各電力量計２から計測データ信号を送信することができる。

一方、電力系統では、電力量計測以外にも、電力線通信が行われている。例えば、変電所５の下位にある各部の電圧が正常か否かをチェックする信号や、電力系統の事故時の遮断、再投入等の開閉信号は、電力線通信によって送受信される。これらは、例えば、商用電源の周波数よりも高い周波数の、微小な振幅の正弦波信号として商用交流に重畳される。
従って、他の電力線通信の事情も考慮して、電力量計測を行うことが必要である。

図２は、電力量計測の指令信号Ｓｏを送信するタイミングの一例を示す図である。図２の（ａ）に示す電圧チェック信号Ｓｘ（ｔ１〜ｔ２，ｔ３〜ｔ４）のように定期的に送信されている信号がある場合には、その合間となる時刻ｔ２からｔ３までの間に、通信親機５２は、指令信号Ｓｏを送信する。通信親機５２は、常に、電力線通信の信号を監視しており、他の目的の電力線通信が行われる可能性がある場合には、当該目的の信号が送信されない時期に、信号の送信を行う。子機側の電力量計２も同様に、電力線通信の信号を監視しており、他の目的の電力線通信が行われる可能性がある場合には、当該目的の信号が送信されない時期に、計測データ信号Ｓｍの送信を行う。このようにして、他の電力線通信の信号との相互干渉を確実に防止しつつ、電力量計測を行うことができる。

また、図２の（ｂ）において、電力系統の事故（例えば地絡）が時刻ｔ１１に発生した場合、関連する開閉器が一旦開かれ、逐次再投入される。この再投入の過程で事故原因の場所を特定できれば、その場所への通電を回避しつつ、通電可能な系統には別のルートで通電する等の制御が行われる。このような開閉制御の信号Ｓｙが電力線通信として送信される可能性がある時間帯Δｔ（ｔ１１〜ｔ１２）は、経験的・統計的にわかっている。

そこで、このような時間帯Δｔの間は、電力量計測のための電力線通信を中断する。時刻ｔ１２において事故からの復帰が確認されると、そこから所定時間後の時刻ｔ１３において、電力量計測の電力線通信を再開し、計測の指令信号Ｓｏ（又は計測データ信号Ｓｍ）を送信する。このような所定時間の中断により、開閉制御の信号Ｓｙが電力線通信により送信される場合にも、当該信号Ｓｙと、電力量計測に関する信号とが、相互に干渉しない。

また、通信親機５２（又は電力量計２）は、例えば時刻ｔ１２において、事故からの復旧を検出した場合、復旧からさらに一定時間経過後の時刻ｔ１３に、指令信号Ｓｏ（又は計測データ信号Ｓｍ）を送信するので、より確実に、他の電力線通信の信号Ｓｙとの相互干渉を回避しながら、電力量計測を行うことができる。

なお、他の電力線通信の信号（Ｓｘ，Ｓｙ）と、電力量計測の指令信号Ｓｏ（又は計測データ信号Ｓｍ）とは、前述のように、互いに信号重畳の方式が異なるので、通信親機５２及び各電力量計２は、電力量計測に関する信号（Ｓｏ，Ｓｍ）のみを選択的に受信することができる。

以上のような電力量計測システム及び電力量計２によれば、電力量の計測に関する電力線通信を、他の目的の電力線通信の信号との相互干渉を防止しつつ、行うことができる。また、電力線（Ｌ１，Ｌ２）の利用により、電力量計測のための通信線を新たに設けることは不要である。

なお、上記実施形態において、通信親機５２の設置場所は、複数の電力線に配電する主幹の電力線に対して電力線通信用の信号注入を行う点で変電所５内が好適であるが、必ずしも変電所５内に限定される訳ではない。

なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

１ 需要家
２ 電力量計（通信子機）
５２ 通信親機
Ｌ１ 低圧電路（電力線）
Ｌ２ 高圧電路（主幹の電力線）

Claims (5)

1. 複数の電力線に配電する主幹の電力線を介して、電力線通信用の信号注入及び信号抽出が可能な通信親機と、
   複数の需要家にそれぞれ設けられ、前記通信親機と電力線通信により通信可能な通信子機であって、当該需要家に関する電力量を計測して計測データ信号を前記通信親機に送信する電力量計とを備え、
   前記通信親機及び前記各電力量計は、電力線通信の信号を監視し、電力量の計測以外の他の目的の電力線通信が行われる可能性がある時期を避けて、かつ、各電力量計ごとにタイミングをずらして、互いに電力量の計測に関する通信を行うことを特徴とする電力量計測システム。
2. 前記通信親機は、前記電力量計に対して前記計測データ信号の送信を指令し、当該指令に応じて、前記電力量計は前記計測データ信号を前記通信親機に送信する請求項１記載の電力量計測システム。
3. 前記電力量計は、予め定められた時期になった場合に、前記計測データ信号を前記通信親機に送信する請求項１記載の電力量計測システム。
4. 前記通信親機が、接続されている電力系統での事故を検出した場合は、前記電力量計との電力線通信を中断する請求項１〜３のいずれか１項に記載の電力量計測システム。
5. 通信親機と電力線通信により通信可能な通信子機であるとともに、需要家に設けられ、当該需要家に関する電力量の計測を行って計測データ信号を送信する電力量計であって、
   電力線通信の信号を監視し、電力量の計測以外の他の目的の電力線通信が行われる可能性がある時期を避けて、かつ、当該電力量計に与えられたタイミングで、前記通信親機に計測データ信号の送信を行うことを特徴とする電力量計。

Images