JP2000314752A

JP2000314752A - 電力モニタリングシステム

Info

Publication number: JP2000314752A
Application number: JP11123441A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Nakada; 武中田; Toshio Matsushima; 敏雄松島; Taketaka Kohama; 剛孝小濱; Kazuyuki Yamamoto; 和幸山本; Kazuhisa Takahashi; 和久高橋
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp; Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd; NTT Inc
Priority date: 1999-04-30
Filing date: 1999-04-30
Publication date: 2000-11-14
Anticipated expiration: 2019-04-30
Also published as: JP3551302B2

Abstract

(57)【要約】【課題】自家庭の直流発電電力や交流消費電力の瞬時
値および積算値をリアルタイムに且つ視覚的にモニタで
きるようにすること。【解決手段】太陽電池モジュール１０で発電される直
流電力の瞬時値と積算値および商用交流電力線から供給
される交流消費電力の瞬時値と積算値を得る電力モニタ
リング機能搭載住宅用分電盤６０と、それら瞬時値と積
算値をリアルタイムで表示する電力モニタ装置８０を設
けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、住宅等に設置した
太陽光発電装置の直流発電電力量と住宅等で消費される
交流消費電力量をモニタし、さらにはこのモニタ内容を
通信回線で外部に転送できるようにし、もってエネルギ
ー消費者が自主的に電気機器等の負荷を制御して省エネ
ルギーを行う間接負荷制御が増進されるようにした電力
モニタリングシステムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、環境問題を解決する１つの手段と
して省エネルギーが着目され、国策としてもかなり重点
的に検討が進められた結果、産業部門や運輸部門ではか
なりの省エネルギーの成果が上がっている。

【０００３】しかし、民生部門においては年々消費電力
が増大する傾向にあり、とりわけ商業ビルや住宅におけ
る電力消費量の伸びは大きく、夏期電力ピークに応じた
電力供給会社の過剰な発電所等の設備投資を避ける意味
でも、省エネルギー施策が望まれているところである。

【０００４】このような環境・エネルギー問題に対し、
一般家庭において可能な具体的取り組みとして、家庭へ
の太陽光発電システムの導入が着目されている。

【０００５】このシステムは、図４に示すように、家屋
の屋根の架台上に太陽電池モジュール２０１を取り付け
て太陽光によりそこで直流電力を発生させ、この直流電
力を接続箱２０２で集めて直流側開閉器２０３を介して
インバータ２０４に供給してそこで交流電力に変換し、
さらに保護装置２０５や発電電力量計２０６を介して、
住宅用分電盤２０７において従前の交流の商用電源と連
係させている。商用電力ケーブル２０８から供給される
交流電力は、買電電力量計２０９と交流側開閉器２１０
を介して住宅用分電盤２０７に入力される。前記太陽光
発電で発生した電力は、家庭内の照明器具、エアコン、
テレビセット等の電気機器にも供給されるが、余った場
合には電力供給会社による買い取りが行われる場合もあ
る。このときの売電量は、売電電力量計２１１で計測さ
れる。

【０００６】ところが、図４のシステムでは、太陽電池
モジュール２０１、買電電力量計２０９、売電電力量計
２１１、発電電力量計２０６、住宅用分電盤２０７等の
機器やその他の多数の機器が必要になり、大きなコスト
が必要になっていた。現在の太陽光発電システムの導入
コストについては、発電量が３ＫＷタイプで３００万円
〜４００万円に達すと言われており、消費者には大きな
負担となっている。

【０００７】また、太陽光発電システムによる直流発電
電力量や家庭における交流消費電力量についての計測
は、料金徴収のために月単位の積算で行われており、こ
のため消費者はエネルギー消費について意識することは
これまでなかった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、太陽光
発電システムが高価なこと、および省エネルギーについ
ての意識の低さにより、太陽光発電システムは普及せ
ず、家庭で省エネルギーを実践することは困難であった
が、エネルギー消費者自身が自主的に電力消費負荷を制
御する間接負荷制御を実現すれば、省エネルギーをより
推進することができる。

【０００９】そこで、電力量の計測（モニタリング）が
有望視されている。平均的な一戸建て家屋に平均的な家
庭用太陽光発電システム（３ＫＷ）を設置した場合の１
日の直流発電電力量（□）および交流消費電力量（×）
を図５に示した。この図から明らかなように、冬期、中
間期、夏期の各期間のいずれにおいても、交流消費電力
量はほぼ朝と夜に集中しており、直流発電電力量は昼間
に集中している。

【００１０】しかし、このような直流発電電力量と交流
消費電力量の各々の絶対値や両者の相関性をリアルタイ
ムに把握する家庭用の電力モニタリングは、システムと
して確立されていない。

【００１１】消費者が交流消費電力量について確認でき
る機会といえば、月に一度の電力供給会社からの請求書
を確認するときのみであり、リアルタイムに視覚的に直
流発電電力および交流消費電力を把握することは困難で
ある。

【００１２】本発明は以上のような点に鑑みてなされた
ものであり、その目的は、消費者がリアルタイム的に且
つ視覚的に直流発電電力量および交流消費電力量を把握
できるようにし、以って前記した間接負荷制御がやり易
くなりき省エネルギーを推進できるようにした電力モニ
タリングシステムを提供することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の第１の発明の電力モニタリングシステムは、太陽光発
電手段で発電される直流電力の瞬時値と積算値および交
流消費電力の瞬時値と積算値を得る手段を設けた分電盤
と、該分電盤で得られた各々の瞬時値と積算値をリアル
タイム表示する電力モニタ装置とを具備するよう構成し
た。

【００１４】第２の発明は、第１の発明において、前記
分電盤が、前記積算値のデータを通信回線に送出する手
段を具備するよう構成した。

【００１５】第３の発明は、第２の発明において、前記
分電盤が、交流消費電力検出ユニット、該交流電力検出
ユニットで検出された交流電力信号と直流発電電力検出
ユニットで検出された直流電力信号を取り込む入力変換
ＩＦＵ、該入力変換ＩＦＵからの信号を取り込み前記電
力モニタ装置に前記瞬時値と前記積算値の表示用信号を
送ると共に前記積算値の送信用データ信号を作成する制
御装置と、該制御装置で作成された積算値の送信用デー
タを通信回線に定時送出するモデムとを具備するよう構
成した。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施形態の宅内の
電力モニタリングシステムのブロック図、図２は宅内の
電力モニタリングシステムの系統図、図３は複数の戸建
住宅Ａ１〜Ａｎに設置した電力モニタリングシステム全
体の系統図である。

【００１７】図１〜図３において、１０は各戸建住宅Ａ
１〜Ａｎの屋根等に設置される太陽電池モジュールであ
り、その発電直流出力は開閉器（図示せず）を有する接
続箱２０において集合されてから、直流電力計３１を具
備する直流発電電力検出ユニット３０を介して一括イン
バータ４０に個々に送電され、そこで交流電力に変換さ
れ、電力負荷５０に送られる。

【００１８】直流電力計３１は、例えば、定格電圧２０
０Ｖ、定格電流３０Ａで、その電力検出範囲は０〜６Ｋ
Ｗであり、その動作電圧範囲は３５０Ｖまでである。こ
の直流電力計３１では、直流発電電力の瞬時値が検出計
測され、その外部出力はパルス信号に周波数変換され
る。精度は、例えば、電圧が１５０Ｖ、２５０Ｖ、３５
０Ｖにおいて、定格電流の1/5以上の電流で±2.0 ％と
する。

【００１９】６０は電力モニタリング機能を搭載した住
宅用分電盤である。この分電盤６０は、宅内の各種電気
機器や宅内コンセントに分電する通常の分岐部（図示せ
ず）の他に、図１に詳しく示すように、単相３線式の交
流電力線７０から供給される交流電力の消費を検出する
交流消費電力検出ユニット６１、その交流消費電力検出
ユニット６１で検出された消費電力の瞬時値信号と前記
直流電力計３１で検出された直流発電電力の瞬時値信号
を取り込んで各々の積算値を演算する入力変換ＩＦＵ
（インターフェースユニット）６２、その入力変換ＩＦ
Ｕ６２の出力信号を取り込んでメモリに一時蓄積した
り、表示信号をパーソナルコンピュータその他の表示装
置から成る電力モニタ装置８０に送ったり、送信用デー
タを加工してアナログモデム６３に送る制御装置（ＣＰ
Ｕを具備するＰＬＣ：Programable Logic Controler）
６４、通信回線９０に接続された回線通話検知／切替部
６５、および各回路用やバックアップ用の各種電源回路
（図示せず）を具備する。

【００２０】図１に示す交流電力検出ユニット６１にお
いて、電圧検出部６１ａは交流電力線７０のＮ線とＬ２
線間の電圧（１００Ｖ）を検出し、電流検出部６１ｂは
同電力線７０のＬ１線とＬ２線の電流を外付け変流器７
１，７２からの電流信号（例えばパルス信号）を取り込
んで検出する。この変流器７１，７２による検出電流信
号は加算部６１ｃで加算される。そして、電圧検出部６
１ａで検出した電圧値と加算部６１ｃで加算した電流値
を演算部６１ｄで演算することにより消費電力の瞬時値
を得る。その電力瞬時値の検出範囲は例えば０〜２０Ｋ
Ｗで精度は±５％とする。検出された電力の瞬時値信号
は、Ｖ−Ｆ変換部６１ｅに送られ、ここで周波数信号
（パルス信号）に変換される。このＶ−Ｆ変換部６１ｅ
の出力信号は絶縁のためのフォトカプラ６１ｆに取り込
まれて、そこから前記した入力変換ＩＦＵ６２に出力す
る。

【００２１】前記した交流電力線７０と通信線９０は、
図２に示すように中継ポール１００に導入され、一般的
な交流電力計、引込開閉器、通信線保安器等が装備され
ているメータボックス１１０を経由して地下埋設で宅内
に引き込まれている。また、太陽電池モジュール１０で
発電した直流電力はメータボックス１１０や中継ポール
１００を経由する直流電力線１２０により一括インバー
タ４０に送電されている。

【００２２】さて、本発明の電力モニタリングシステム
では、直流電力計３１で検出計測された直流発電電力の
瞬時値（ＫＷ）を示す周波数信号（パルス信号）と、交
流消費電力検出ユニット６１で検出計測された消費交流
電力の瞬時値（ＫＷ）を示す周波数信号（パルス信号）
が、入力変換ＩＦＵ６２に取り込まれて、ここで例えば
４秒毎にサンプリングされ過去１時間当りの平均電力、
つまり積算値（ＫＷｈ）が演算される。

【００２３】そして、この直流発電電力の瞬時値と過去
１時間当りの積算値、および交流消費電力の瞬時値と過
去１時間当りの積算値が、制御装置６４に取り込まれ
て、その積算値はメモリに一時蓄積されると共に送信用
データに加工される。

【００２４】電力モニタ装置８０では、制御装置６４か
ら送られる瞬時値と積算値を表示する。この表示形態
は、例えば、ディジタル数値表示の場合は、瞬時値は
「○○ＫＷ」で、積算値は「○○ＫＷｈ」でリアルタイ
ムで各々表示し、さらに、今月分の積算値も一日からの
積算値を「○月分○○ＫＷｈ」で順次更新して表示する
が、これとは別に或いは同時にアナログ的にグラフ表示
することもできる。

【００２５】制御装置６４で加工された送信用データ
は、アナログモデム６３に送出され、回線通話検知／切
替装置６５を介して通信回線９０から、図３に示すよう
に、エネルギー管理センタ１３０に定時的に自動発報さ
れるが、その送信用データは例えば１日当り５０サンプ
ルとする。すなわち、１時間毎の直流発電電力および交
流消費電力の積算値（合計４８サンプル）と１日当りの
直流発電電力および交流消費電力の積算値（２サンプ
ル）である。そのフォーマットは例えば「日付＋時間＋
電力データ（４桁）＋ユーザＩＤ」である。モデム６３
から送信された送信用データは、送信後に制御装置６４
のメモリから消去される。

【００２６】一つの例として、モデム６３を接続する通
信回線９０はアナログ公衆電話回線又はＩＳＤＮ回線
（ＴＡを介する）とし、回線選択信号方式は、ＤＰ（１
０，２０pps）信号方式、データ送信方式はフリーダイ
ヤル利用定時送信方式、データ信号方式はV.32 QMA方
式、データ信号速度は14.4 kbps（最大）とする。

【００２７】このように、各家庭の直流発電電力、交流
消費電力の積算値データがエネルギー管理センタ１３０
に定時で自動発報されるので、そのエネルギー管理セン
タ１３０において統計をとり、その内容をインターネッ
ト等に展開すれば、各消費家庭ではＷｅｂ画面を確認す
ることによって、直流発電電力や交流消費電力につい
て、自家庭と他家庭や一般家庭とを比較することが容易
であり、自ら負荷制御を行う間接負荷制御や省エネルギ
ーを促進させることができる。なお、エネルギー管理セ
ンタ１３０で統計した内容は、図３に示すように、ＣＡ
ＴＶ局１４０からＣＡＴＶ回線１５０を経由して各家庭
に報知するようにしても良い。

【００２８】以上のように、本発明の電力モニタリング
システムは、ユーザ側機能として、太陽電池モジュール
１０で発電される直流電力と家屋全体の交流消費電力の
瞬時値および積算値を電力モニタ装置８０で表示する電
力モニタ機能、並びに直流発電電力と交流消費電力の積
算値データを一定時間毎にモデム６３からエネルギー管
理センタ１３０に自動発報する自動発報機能を有する。

【００２９】なお、システム機能としては、前記した機
能以外に、商用交流電源停電時（瞬断も含む）に直流発
電電力のサンプリング値と情報の蓄積を維持する停電バ
ックアップ機能、交流商用電源停電時に定時送信できな
かった直流発電電力や交流消費電力の積算値データを停
電復旧時に自動発報する停電復旧時データ自動発報機
能、施工や調整、日々の電力データアップロード時、停
電後電力復旧時等に時刻同期を行うクロック調整機能、
エネルギー管理センタ１３０に転送されたデータが正し
いか否かをチェックできる送信データ照合機能等を具備
させることが望ましい。

【００３０】また、以上説明した実施形態では入力変換
ＩＦＵ６２で電力の積算値を演算しているが、入力変換
ＩＦＵ６２では単にインターフェースをとるのみとし制
御装置６４で演算しても良い。また、直流発電電力検出
ユニット３０や交流消費電力検出ユニット６１では電力
の瞬時値のみの信号を出力するようにしたが、これと共
に過去１時間の電力積算値の信号を出力するようにして
も良い。このときは入力変換ＩＦＵ６２や制御装置６４
による積算値の演算は不要となる。また、以上では、直
流発電電力を自家庭では直接消費せず、一括インバータ
４０に送るよう構成したが、従来例で説明したのと同様
に、自家庭にインバータを備えてそこで交流に変換して
から自家庭の分電盤に取り込むことも当然ながら可能で
あり、また売電も可能である。

【００３１】

【発明の効果】以上から本発明によれば、リアルタイム
に且つ視覚的に電力モニタ装置によって直流発電電力や
交流消費電力の瞬時値および積算値を把握でき、また自
家庭でのそれら積算値を他家庭や一般家庭でのそれと比
較できるよう発展させることが可能となるので、消費者
の自覚に基づいた間接負荷制御を実現させることが容易
になり、省エネルギーを推進することができるという利
点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態の宅内の電力モニタリング
システムのブロック図である。

【図２】宅内の電力モニタリングシステムの系統図で
ある

【図３】電力モニタリングシステムの全体の系統図で
ある。

【図４】従来の住宅用太陽光発電システムの説明図で
ある。

【図５】太陽光発電システムの発電量と１戸建て住宅
の電力消費量の経時パターンを示す特性図である。

【符号の説明】

１０：太陽電池モジュール、２０：接続箱、３０：直流
発電電力検出ユニット、３１：直流電力計、４０：一括
インバータ、５０：電力負荷、６０：電力モニタリング
機能搭載の住宅用分電盤、６１：交流消費電力検出ユニ
ット、６１ａ：電圧検出部、６１ｂ：電流検出部、６１
ｃ：加算部、６１ｄ：演算部、６１ｅ：Ｖ−Ｆ変換部、
６１ｆ：フォトカプラ、６２：入力変換ＩＦＵ、６３：
アナログモデム、６４：制御装置（ＰＬＣ）、６５：回
線通話検知／切替部、７０：単相３線式の交流電力線、
８０：電力モニタ装置、９０：通信回線、１００：中継
ポール、１１０：メータボックス、１２０：直流電力
線、１３０：エネルギー管理センタ、１４０：ＣＡＴＶ
局、１５０：ＣＡＴＶ回線。

フロントページの続き (72)発明者松島敏雄東京都新宿区西新宿三丁目19番２号日本電信電話株式会社内 (72)発明者小濱剛孝東京都新宿区西新宿三丁目19番２号日本電信電話株式会社内 (72)発明者山本和幸大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内 (72)発明者高橋和久大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】太陽光発電手段で発電される直流電力の瞬
時値と積算値および交流消費電力の瞬時値と積算値を得
る手段を設けた分電盤と、該分電盤で得られた各々の瞬
時値と積算値をリアルタイム表示する電力モニタ装置と
を具備することを特徴とする電力モニタリングシステ
ム。
【請求項２】前記分電盤が、前記積算値のデータを通信
回線に送出する手段を具備することを特徴とする請求項
１に記載の電力モニタリングシステム。
【請求項３】前記分電盤が、交流消費電力検出ユニッ
ト、該交流電力検出ユニットで検出された交流電力信号
と直流発電電力検出ユニットで検出された直流電力信号
を取り込む入力変換ＩＦＵ、該入力変換ＩＦＵからの信
号を取り込み前記電力モニタ装置に前記瞬時値と前記積
算値の表示用信号を送ると共に前記積算値の送信用デー
タ信号を作成する制御装置と、該制御装置で作成された
積算値の送信用データを通信回線に定時送出するモデム
とを具備することを特徴とする請求項２に記載の電力モ
ニタリングシステム。