JP5151271B2

JP5151271B2 - 電力計測システム

Info

Publication number: JP5151271B2
Application number: JP2007168903A
Authority: JP
Inventors: 寿明高橋
Original assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Current assignee: Toshiba Lighting and Technology Corp
Priority date: 2007-06-27
Filing date: 2007-06-27
Publication date: 2013-02-27
Anticipated expiration: 2027-06-27
Also published as: JP2009008477A

Description

本発明は，電力を計測する電力計測装置に関する。

家庭内全体での消費電力は電力メータ等で計測される。家庭において種々の電気製品が用いられていることから，家庭内での電力の消費をよりきめ細かく計測する必要性が高まってきている。このため，電気機器での使用電流の遠隔監視に関する技術が公開されている（特許文献１参照）。
特開２００６−３４５６６２号公報

電気の効率的利用を図るため，夜間電力を利用する場合がある。夜間電力とは，夜間に発電される電力であり，昼間電力に比べ安価で，化石燃料の使用割合が低いため二酸化炭素排出量が少ない。また，夜間電力を利用することで，昼間の電力消費量のピークをカットして，電力需要の負荷を平準化し，電力設備を効率よく活用出来る。
夜間電力を利用する場合，配線系統を夜間電力用，非夜間電力用に区分することがある。このような系統の異なる配線は，互いに異なる場所に設置される。このため，単一の機器で系統の異なる配線での消費電力を計測することは行われていなかった。
上記に鑑み，本発明は，系統の異なる複数の配線での消費電力を効率的に計測できる電力計測装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る電力計測装置は，配電盤に接続される第１の系統の配線の第１の電力値を導出する導出部と；前記配電盤外の第２の系統の配線の第２の電力値を子機から受信する受信部と；前記導出される第１の電力値および前記受信される第２の電力値を送信する送信部と；を具備することを特徴とする。
配電盤に接続される第１の系統の配線の第１の電力値を導出し，配電盤外の第２の系統の配線の第２の電力値を子機から受信し，これら第１，第２の電力値を送信する。この結果，系統の異なる複数の配線での消費電力を効率的に計測できる。

（１）電力計測装置が，前記子機に電源を供給する電源供給部をさらに具備しても良い。第２の系統の配線への電力の供給が停止した場合でも，子機から電力値を受信できる。

（２）前記第１の系統の配線が，非夜間電力供給用配線であり，前記第２の系統の配線が，夜間電力供給用配線であっても良い。非夜間電力供給用配線および夜間電力供給用配線の双方での消費電力を効率的に計測できる。

（３）前記電力導出部が，前記配電盤内に設置されるブレーカに対応する第１の電力値を導出しても良い。ブレーカに対応する消費電力を効率的に計測できる。

本発明によれば，系統の異なる複数の配線での消費電力を効率的に計測できる電力計測装置を提供できる。

以下，図面を参照して，本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は，本発明の一実施形態に係る電力計測システム１００を表す模式図である。
電力計測システム１００は，時間帯別電力メータ１１０，電力計測ユニット１２０，１３０，ブレーカ１４１〜１４４，電気温水器１５０，通信部１６０，電力計測サーバ１７０を有する。

時間帯別電力メータ１１０は，通常，建物の外に設置され，深夜電力，非深夜電力の２系統それぞれでの電力を測定する。時間帯別電力メータ１１０には，配線Ｗ０，Ｗ１，Ｗ２が接続される。

配線Ｗ０は，柱状トランス等から時間帯別電力メータ１１０に電力を供給する電力入力用の配線である。配線Ｗ１は，時間帯別電力メータ１１０から電気機器への通常の電力供給を可能とする配線である。配線Ｗ２は，時間帯別電力メータ１１０から電気機器への夜間電力の供給を可能とする配線である。即ち，配線Ｗ０から入力された電力が通常電力，夜間電力に対応して配線Ｗ１，Ｗ２に区分される。配線Ｗ１，Ｗ２は，ジョイントボックスＪＢを通過して，建物内に入る。

時間帯別電力メータ１１０にはタイマが設置され，配線Ｗ２に夜間（例えば，２２時〜翌８時）のみ電力を供給する。これに対して，配線Ｗ１には常時電力が供給される。このように，タイマによって，配線Ｗ２への電力の供給の有無が切り替えられる。
時間帯別電力メータ１１０は，配線Ｗ１，Ｗ２それぞれでの消費電力を測定する。この結果，通常電力，夜間電力それぞれについて使用料金の徴収が可能となる。

配線Ｗ０，Ｗ１は２００Ｖの単相３線，配線Ｗ２は２００Ｖの単相２線である。２００Ｖの単相３線は，電圧のかからない（接地された）中性線と，互いに位相が逆で対地電圧１００Ｖの一対の電圧線から構成される。単相３線では，１対の電圧線を用いて２００Ｖ負荷に，一方の電圧線と中性線を用いて１００Ｖ負荷とすることができる。配線Ｗ２では，配線Ｗ０の１対の電圧線を用いて，単相２線としている。

電力計測ユニット１２０，ブレーカ１４１〜１４３は，配電盤ＳＢ内に配置される。
電力計測ユニット１２０は，ブレーカ１４１〜１４３それぞれについての電流，ひいては消費電力を計測する。また，電力計測ユニット１２０は，電力計測ユニット１３０から電力の計測結果を受信する。即ち，電力計測ユニット１２０は，通常電力に対応する配線Ｗ１での消費電力を計測し，夜間電力に対応する配線Ｗ２での消費電力の計測結果を電力計測ユニット１３０から入手する。電力計測ユニット１２０は，これらの計測結果を，通信部１６０を介して，電力計測サーバ１７０に通知する。

電力計測ユニット１２０は，電力計測ユニット１３０に電源を供給する。電力計測ユニット１３０は，配線Ｗ２に接続されることから，配線Ｗ２から電力の供給を受けることが可能である。しかしながら，配線Ｗ２は夜間以外では電力の供給が停止されるため，その間，電力計測ユニット１３０の動作が停止する可能性がある。電力計測ユニット１３０が電力計測ユニット１２０から供給される電力で動作することで，電力計測ユニット１２０の停止を防止し，電力計測ユニット１２０，１３０間で常時の通信が可能となる。

電力計測ユニット１２０は，電力計測ユニット１３０と配線Ｗ３，Ｗ４によって接続される。配線Ｗ３は電力計測ユニット１２０，１３０間での通信（例えば，電力計測ユニット１３０から電力計測ユニット１２０への計測結果の通知）のためのものである。配線Ｗ４は，電力計測ユニット１２０から電力計測ユニット１３０への電力の供給のためのものである。これらの配線Ｗ３，Ｗ４は束ねられ，電力計測ユニット１２０，１３０間を効率的に接続する。

電力計測ユニット１３０は，配線Ｗ２によって供給される電力を計測し，電力計測ユニット１２０に通知するものであり，電力計測ユニット１２０の子機として機能する。

ブレーカ１４１〜１４３は，配線Ｗ１に対応し，過剰な電力の消費（過負荷）や，ショート（短絡）の場合に，配線Ｗ１からの電力を遮断する機器（配線用遮断器）である。
ブレーカ１４４は，配線Ｗ２に対応し，過剰な電力の消費等の場合に，配線Ｗ２からの電力を遮断する機器（配線用遮断器）である。

電気温水器１５０は，夜間電力を利用した電気機器の一種であり，温水蓄積槽１５１，ヒータ１５２，温水供給部１５３に区分される。温水蓄積槽１５１は，温水を蓄積する。ヒータ１５２は，冷水を温めて温水とし，温水蓄積槽１５１に蓄積する。温水供給部１５３は，温水蓄積槽１５１に蓄積される温水をユーザからの支持により供給する。ヒータ１５２，温水供給部１５３はそれぞれ，配線Ｗ２，Ｗ１に接続される。即ち，夜間電力で温水が安価に形成され，通常電力で温水が供給される。

通信部１６０は，電力計測ユニット１２０と電力計測サーバ１７０間での通信を仲介する。電力計測ユニット１２０と通信部１６０間での通信には，例えば，Bluetooth（登録商標），ＥＣＨＯＮＥＴ（登録商標）（Energy Conservation(エネルギー節約)and Homecare(在宅介護) Network）を利用できる。

通信部１６０は，アクセスポイント１６１，ルータ１６２，モデム１６３を有する。アクセスポイント１６１は，電力計測ユニット１２０，あるいは他の機器（例えば，電気温水器１５０）との通信を仲介する機器である。ルータ１６２は，ネットワーク間でのデータの転送を中継する機器である。ここでは，建物内でのＬＡＮとインターネット間を中継する。モデム１６３は，信号の形式を変換する。
電力計測サーバ１７０は，電力計測ユニット１２０，１３０で計測された電力値を受信し，蓄積する一種のコンピュータである。電力計測サーバ１７０とモデム１６３は，インターネット１８０で接続される。

（電力計測ユニット１２０，１３０の内部構成）
電力計測ユニット１２０，１３０の内部構成につき説明する。
図２は，電力計測ユニット１２０，１３０の内部構成を表すブロック図である。
電力計測ユニット１２０は，電流検出部１２１，電圧検出部１２２，Ａ／Ｄ変換部１２３，制御部１２４，通信部１２５，１２６，電源部１２７を有する。
電流検出部１２１は，ブレーカ１４１〜１４３それぞれでの電流を検知する検知器である。
電圧検出部１２２は，配線Ｗ１での電圧を検知する検知器である。ブレーカ１４１〜１４３それぞれでの電圧は配線Ｗ１での電圧とほぼ同一だからである。
Ａ／Ｄ変換部１２３は，電流検出部１２１，電圧検出部１２２で検知された電流，電圧の値をアナログ値からディジタル値に変換する。

制御部１２４は，電力計測ユニット１２０の動作を制御する。また，制御部１２４は検知された電流，電圧に基づいて，消費電力を算出する。即ち，制御部１２４は配電盤ＳＢに接続される第１の系統の配線の第１の電力値を導出する導出部として機能する。

通信部１２５，１２６はそれぞれ，電力計測ユニット１３０，通信部１６０と通信する。
電源部１２７は，配線Ｗ１に接続され，配線Ｗ１の電圧を降圧し，駆動用電力（例えば，数ボルト程度のＤＣ電圧）として，電力計測ユニット１２０の各部に供給する。また，電源部１２７は電力計測ユニット１３０にもこの駆動用電力を供給する。従い，電源部１２７は，子機に電源を供給する電源供給部としても機能する。

電力計測ユニット１３０は，電流検出部１３１，電圧検出部１３２，Ａ／Ｄ変換部１３３，制御部１３４，通信部１３５，電源部１３６を有する。
電流検出部１３１は，ブレーカ１４４での電流を検知する検知器である。
電圧検出部１３２は，配線Ｗ２での電圧を検知する検知器である。
Ａ／Ｄ変換部１３３は，電流検出部１３１，電圧検出部１３２で検知された電流，電圧の値をアナログ値からディジタル値に変換する。

制御部１３４は，電力計測ユニット１３０の動作を制御する。また，制御部１３４は検知された電流，電圧に基づいて，消費電力を算出する。即ち，制御部１３４は電力値を導出する導出部としても機能する。

通信部１３５は，電力計測ユニット１２０と通信する。
電源部１３６は，電力計測ユニット１２０の電源部１２７からの駆動用電力を電力計測ユニット１３０の各部に供給する。即ち，電源部１３６は配線Ｗ２からの電力の供給を必要としない。

（比較例）
図３は，本発明の比較例に係る電力計測システム１００Ｘを表す模式図である。
電力計測システム１００Ｘは，時間帯別電力メータ１１０，電力計測ユニット１２０Ｘ，ブレーカ１４１〜１４４，電気温水器１５０，通信部１６０，電力計測サーバ１７０を有する。
電力計測システム１００Ｘは，電力計測ユニット１３０を有しない。また，電力計測ユニット１２０Ｘは他の電力計測ユニットへの電源の供給，計測結果の受信のための機構（通信部１２５，電源部１２７）を有しない。このため，電力計測システム１００Ｘにおいては，配線Ｗ２での電力を計測することができない。

（変形例）
図４は，本発明の変形例に係る電力計測システム１００Ａを表す模式図である。
電力計測システム１００Ａは，時間帯別電力メータ１１０，電力計測ユニット１２０Ａ，１３０Ａ，ブレーカ１４１〜１４４，電気温水器１５０，通信部１６０，電力計測サーバ１７０を有する。
電力計測ユニット１２０Ａ，１３０Ａは，無線により通信し，電力計測ユニット１３０Ａでの計測結果が電力計測ユニット１２０Ａに通知される。また，電力計測ユニット１３０Ａは，電力計測ユニット１２０Ａに替えて，配線Ｗ２からの電力により動作する。既述のように，配線Ｗ２には夜間のみ電力が供給されることから，電力供給の停止により電力計測ユニット１３０Ａの動作が停止することがあり得る。しかしながら，配線Ｗ２に電力が供給されていないことは，電力の計測自体が不要な（電力が消費されない）ことを意味する。例えば，電力計測ユニット１３０Ａの動作中に，計測結果を効率的に通信すれば足りる。また，電力計測ユニット１３０Ａが蓄電池を備え，配線Ｗ２に電力が供給されている時間帯に蓄電池を充電することでも対応可能である。

（その他の実施形態）
本発明の実施形態は上記の実施形態に限られず拡張，変更可能であり，拡張，変更した実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明の一実施形態に係る電力計測システムを表す模式図である。電力計測ユニットの内部構成を表すブロック図である。本発明の比較例に係る電力計測システムを表す模式図である。本発明の変形例に係る電力計測システムを表す模式図である。

符号の説明

１００…電力計測システム，１１０…時間帯別電力メータ，１２０，１３０…電力計測ユニット，１２１…電流検出部，１２２…電圧検出部，１２３…Ａ／Ｄ変換部，１２４…制御部，１２５，１２６…通信部，１２７…電源部，１３０…電力計測ユニット，１３１…電流検出部，１３２…電圧検出部，１３３…Ａ／Ｄ変換部，１３４…制御部，１３５…通信部，１３６…電源部，１４１-１４４…ブレーカ，１５０…電気温水器，１５１…温水蓄積槽，１５２…ヒータ，１５３…温水供給部，１６０…通信部，１６１…アクセスポイント，１６２…ルータ，１６３…モデム，１７０…電力計測サーバ，ＪＢ…ジョイントボックス，ＳＢ…配電盤，Ｗ０〜Ｗ４…配線

Claims

配電盤に接続される第１の系統の配線に対応する第１の電力値を導出する導出部と；
前記配電盤外の第２の系統の配線の第２の電力値を子機から受信する受信部と；
前記導出される第１の電力値および前記受信される第２の電力値を送信する送信部と；
前記子機に，前記第１および第２の系統の配線に印加される電圧に比べて，電圧が低い，ＤＣ電力を供給する電源供給部と；
を有する電力計測装置と；
前記配電盤外の第２の系統の配線の第２の電力値を導出する導出部と；
前記導出された第２の電力値を前記受信部に送信する送信部と；
を有し，前記電源供給部から供給される前記ＤＣ電力で動作する子機と；
を具備することを特徴とする電力計測システム。
前記第１の系統の配線が，非夜間電力供給用配線であり，前記第２の系統の配線が，夜間電力供給用配線である
ことを特徴とする請求項１記載の電力計測システム。
前記導出部が，前記配電盤内に設置されるブレーカに対応する第１の電力値を導出する
ことを特徴とする請求項１または２に記載の電力計測システム。