JP6164989B2 - 電力線通信システム及び電力線通信方法 - Google Patents
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Description
この場合、ポーリングが一周すれば、電力量計とエネルギー管理機器との通信についても全ての需要家について実行される。
この場合、自己宛のポーリングに対する電力量計からデータ集約機器への応答と、同一需要家での電力量計とエネルギー管理機器との通信とが、時間的に同時に行われないので、Aルート、Bルートで、同一の周波数帯域を使用することができる。
この場合、異なる周波数帯域であることにより同時に通信しても信号同士の干渉が生じない。従って、ポーリング間の限られた時間を、より有効に、活用することができる。
この場合、ポーリング間の空き時間を利用して、さらにBルートの通信を行うことができる。
この場合、順番が明確になるので、空き時間を利用したBルートの通信を、より確実に行うことができる。
この場合、異なる周波数帯域であることにより同時に通信しても信号同士の干渉が生じない。従って、ポーリング間の限られた時間に、多数のBルートの通信を行うことができる。
この場合、ポーリング間の空き時間を利用して、さらにBルートの通信を行うことができる。また、複数組については、異なる周波数帯域であることにより同時に通信しても信号同士の干渉が生じない。従って、ポーリング間の限られた時間に、多数のBルートの通信を行うことができる。
図1は、共通の変圧器から電力供給を受ける複数の需要家を対象とした本発明の実施形態に係る電力線通信システムの概略構成図である。図において、電力量計5及びエネルギー管理機器7からの電力線通信の信号は、電路(L2,L3,L4)で減衰して変圧器3に達し、さらに商用周波数を扱う変圧器3の2次側/1次側間の減衰も大きいため、共通の電路L1(6.6kV)を介して異なる変圧器が接続されていても、異なる変圧器の傘下の電路L2(100/200V)にまでは信号が通りにくい。従って、共通の変圧器の傘下にある複数の需要家を対象として、ローカルに電力線通信のネットワークを構成することができる。
各戸では、エネルギー管理機器(HEMSと表記)7が、電路L4を介して、分電盤6に接続されている。なお、分電盤6には屋内配線が接続され、多くの家電機器等が接続されるが、ここでは図示は省略する。
第1実施形態に係る電力線通信システム(方法も含む。以下同様。)は、TDMA(Time Division Multiple Access)を利用する。
図2は、図1における主としてAルート、Bルートの電力線通信に着目した接続図である。図において、集合住宅1を構成するn戸を、それぞれ、部屋(家)1−1,1−2,・・・,1−nとする。コンセントレータ4は、周波数帯域fにて、電力量計5(又はSM1〜SMn)に対して、例えばSM1〜SMnの順番に、電力量の検針のためのポーリングを行う。同一の電力量計5に対する検針(ポーリング)の周期は、例えば30分に1回である。
なお、図3におけるSMB1〜SMBnの各伝送は、電力量計5とエネルギー管理機器7との双方向通信(要求と応答)、又は、電力量計5からのデータの送信、の両方の意味を有する(以下同様。)。
さらに具体的には、電力量計5は、自己宛のポーリングに対する応答完了後に、同一需要家のエネルギー管理機器7との通信を実行するので(図3)、自己宛のポーリングに対する電力量計5からコンセントレータ4への応答と、同一需要家での電力量計5とエネルギー管理機器7との通信とが、時間的に同時に行われない。これにより、Aルート、Bルートで、同一の周波数帯域(f)を使用することができる。
第2実施形態に係る電力線通信システムは、TDMAに加えてFDMA(Frequency Division Multiple Access)も利用する。
図4は、図1における主としてAルート、Bルートの電力線通信に着目した接続図である。図2との違いは、周波数帯域の利用の仕方にある。Aルートの通信には周波数帯域fAが使用される。Bルートの通信には、周波数帯域fB1,fB2,・・・,fBnが使用される。電力線通信の変調方式としては、例えばOFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)を採用することができる。使用帯域としては、例えば、10〜450kHzを使用することができる。
前述のように、SM1〜SMnの順番に、電力量の検針のためのポーリングが行われるとすると、まず、コンセントレータ4からAルートで電力量計SM1に検針データ要求のポーリング(SMA1要求)が届く。これを受けて、電力量計SM1は、応答として、Aルートでコンセントレータ4に対し、検針データの提供(SMA1応答)を行う。また、これと同時に、電力量計SM1は、Bルートでエネルギー管理機器7に対し、検針データを伝送する(SMB1伝送)。同時に送信できるのは、AルートとBルートとでは、周波数帯域が互いに異なるからである。
図7は、第1実施形態と同様なデータ伝送を行った場合に、空き時間がある場合の一例を示す図である。図において、Aルートにおける電力量計5からの検針データの収集は、通常30分ごとに行われることから、総戸数によっては、電力量計SM1からのBルートで検針データを伝送(SMB1伝送)した後、次のポーリングまでに、相応の空き時間があり、この空き時間を、TDMA領域として使用し、Bルートの信号伝送を行うことができる。すなわち、TDMA領域に順次、Bルートの通信を割り当てて、通信を行うことができる。信号伝送は、時間スロットをn台分で均等に分けてもよいし、1台の信号伝送が終わり次第、次の順番のBルート通信を行ってもよい。
Bルート側の機器(電力量計5やエネルギー管理機器7)は、他局の通信をリスニングしておき、Aルートのポーリングの順番から自局のBルート側の機器の送信順位をスケジュールするとともに、他局の送信状況を監視しながら、自局の送信順番をあらかじめ予想して信号伝送を行なえば、送信のタイミング制御が容易になる。さらに、PLC伝送においては、電力量計5はエネルギー管理機器7に比べてAルートの信号伝送状況及び他のBルート信号伝送状況の把握精度が高い。エネルギー管理機器7からBルートにより電力量計5に信号伝送を行う際に、電力量計5が他局の送信状況を把握し、他局の送信状況をフラグ化しエネルギー管理機器7へ通知する手段を持たせることで、送信タイミングを教えることができ、無駄なく信号伝送ができると考えられる。以上の認識手段を持たせることにより、より確実に信号の送信タイミングを制御することが可能となる。
なお、図1の全体構成は集合住宅を想定したものであるが、各実施形態の電力線通信システムは、本発明の適用は、これに限定されるものではない。例えば、共通の配電用変圧器(例えば柱上変圧器)の傘下にある複数の戸建て住宅について同様に適用することも可能である。
2 電気室
3 変圧器
4 コンセントレータ(データ集約機器)
5 電力量計
6 分電盤
7 エネルギー管理機器(HEMS)
Claims (9)
- 共通の変圧器から電力供給を受ける複数の需要家を対象とした電力線通信システムであって、
前記複数の需要家の各々に設けられ、電力線通信の機能を有する電力量計と、
前記変圧器と前記電力量計とを繋ぐ電力線を利用した第1ルートの電力線通信により、前記電力量計と通信を行う機能を有するデータ集約機器と、
前記複数の需要家の各々に設けられ、前記電力量計と繋ぐ電力線を利用した第2ルートの電力線通信により、前記電力量計と通信を行う機能を有するエネルギー管理機器とを備え、
前記電力量計は、前記データ集約機器から逐次ポーリングを受け取るタイミングを時期的基準として、前記ポーリングを受け取ってから次の前記ポーリングを受け取るまでの間に規定された一定のタイミングで前記ポーリングを受け取るたびに前記エネルギー管理機器との通信を実行する、電力線通信システム。 - 前記電力量計と前記エネルギー管理機器との通信は、電力量の検針のための前記ポーリングの順番及びタイミングに追従して実行される請求項1記載の電力線通信システム。
- 前記電力量計は、自己宛のポーリングに対する応答完了後に、同一需要家の前記エネルギー管理機器との通信を実行する請求項1又は2に記載の電力線通信システム。
- 前記電力量計は、自己宛のポーリングに対する応答を第1の周波数帯域を用いて行い、前記自己宛のポーリングに対する応答と同時に、前記第1の周波数帯域とは異なる第2の周波数帯域を用いて、同一需要家の前記エネルギー管理機器との通信を実行する請求項1又は2に記載の電力線通信システム。
- 前記電力量計が、自己宛のポーリングに対する応答を完了し、かつ、同一需要家の前記エネルギー管理機器との通信を完了した後、次のポーリングまでの空き時間に、複数組の前記電力量計と前記エネルギー管理機器との通信が、時分割で実行される請求項1〜4のいずれか1項に記載の電力線通信システム。
- 前記空き時間における、前記複数組の前記電力量計と前記エネルギー管理機器との通信は、前記第1ルートのポーリングの順序に基づく順番にて時分割で実行される請求項5記載の電力線通信システム。
- 一度のポーリングに対して、複数組の前記電力量計と前記エネルギー管理機器との間で同時に通信が行われ、各組で周波数帯域が異なる請求項1記載の電力線通信システム。
- 前記電力量計が、自己宛のポーリングに対する応答を完了し、かつ、対応する前記エネルギー管理機器との通信を完了した後、次のポーリングまでの空き時間に、複数組の前記電力量計と、対応する前記エネルギー管理機器との通信が、時分割で実行され、かつ、同時に実行される複数組は互いに異なる周波数帯域を使用する請求項1〜4及び7のいずれか1項に記載の電力線通信システム。
- 共通の変圧器から電力供給を受ける複数の需要家の各々に設けられ、電力線通信の機能を有する電力量計と、前記変圧器と前記電力量計とを繋ぐ電力線を利用した第1ルートの電力線通信により、前記電力量計と通信を行う機能を有するデータ集約機器と、前記複数の需要家の各々に設けられ、前記電力量計と繋ぐ電力線を利用した第2ルートの電力線通信により、前記電力量計と通信を行う機能を有するエネルギー管理機器とを備える電力線通信システムにおける電力線通信方法であって、
前記電力量計は、前記データ集約機器から逐次ポーリングを受け取り、
前記電力量計は、前記ポーリングを受け取ったタイミングを時期的基準として、前記ポーリングを受け取ってから次の前記ポーリングを受け取るまでの間に規定された一定のタイミングで前記ポーリングを受け取るたびに前記エネルギー管理機器との通信を実行する、
電力線通信方法。
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