JPH05508069A - 配電盤 - Google Patents

配電盤

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JPH05508069A
JPH05508069A JP91511288A JP51128891A JPH05508069A JP H05508069 A JPH05508069 A JP H05508069A JP 91511288 A JP91511288 A JP 91511288A JP 51128891 A JP51128891 A JP 51128891A JP H05508069 A JPH05508069 A JP H05508069A
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クーマー、ロナルド・ジェイムズ
ワイトマン、グリーム・ジョン
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ザ・サウス・イースト・クイーンズランド・エレクトリシティ・ボード
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ″配電盤” 本発明は、配電盤と低電圧ネットワーク自動化システムに関する。
家庭用及び少電力消費者の施設には、下記の方法で電力が供給される。
低電圧交流電力は、消費者の建物に隣接した街路の低電圧幹線によって電力を供 給する各区域のトランスによって利用できる。上記幹線は空中配線もしくは地中 配線のいずれでもよく、通常三相電力線と、複数の地点でアースされている中性 点線とを有している。
各消費者は典型的に1つの配電盤を持っており、その配電盤はケースの中に一般 電力や照明の料金に関連した回路の電力消費を決定するメータと、温水暖房を典 型とするオフピーク電力消費を決定するメータを有している。第1のメータに接 続された電力及び照明回路はフユーズ又はサーキットブレーカを備えており、そ れらを通して電力は消費者の建物に分配される。漏電サーキットブレーカ(保安 スイッチ又は残余電流装置)を1つ又はそれ以上の電力もしくは照明回路に設け てもよく、また第2のメータには、オフピーク電力供給のオン/オフ期間を管理 する負荷制御リレーを設けてもよい。
通常上記メータの計測(メータリング)用装置、しばしば負荷制御用装置は公益 企業体から提供されており、また配電盤のケースと回路保護設備は消費者により 提供されている。そのような消費者用配電盤は、配線を施工するのに集中的な労 働とかなりの時間を要する。加えて、2個の積算電力計と狗荷制御リレーが必要 であるため、この種の配電盤は通常大きなものとなる。積算電力計や負荷制御リ レーは高価であり、このコストは供給事業体から消費者へ回される付加コス)・ となる。
この種の消費者用配電盤は、メータ即ち昼夜の種々の時間帯に消費される電力の 経済的に遠隔読み取りを容易に行なうようにはなっていない。このようなメータ は、消費者に請求することができるように、メータ読み取り人によって人手をか けて定期的に読み取られなければならない。上記の理由により、配電盤は消費者 の建物の外に設置されるか、メータ読み取り人が近づけるようにするか、あるい はメータの計測用装置と負荷制御用装置を消費者の建物の外に設置し、かつサー キットブレーカと他の装置を消費者の建物の中に設置するという分割方式を採る 必要がある。
この種の消費者用配電盤は消費者への電力供給の遠隔遮断や再接続、又は消費者 への電力供給の質の表示を容易に行なうようにはなっていない。配電盤はまた、 消費者への電力がいつ失われたかを表示せず、その問題を消費者が知らせてきて 初めて、供給側はそれを解消する何らかの行動をとるということになる。
この種の消費者用配電盤は、低電圧幹線に時々現われる過電圧又は不足電圧状態 (低電圧状態)、あるいは電圧サージ又は過渡的遷移から消費者の設備を容易に 保護するようにはなっていない。
この種の消費者用配電盤は、供給事業体からの使用時間料金の奨励金、又は消費 者の生活様式の必要性に応じて、消費者自身が消費者設備の需要を制限するよう に上記配電盤をプログラムすることを、消費者自身に対して容易に援助するよう に構成されていない。
この種の消費者用配電盤は、電力供給周波数がある臨界限度以下になったときに 選択された回路の負荷を減少させることによって、発電システムの緊急事態に対 して即時に自動的に容易に対応するようにはなっていない。
各区域のトランスは、通常そのトランスから各回路に流れる最大電流を決定する 最大需要電力表示器と、低電圧幹線への電力の流れを制限する幾つかのスイッチ やフユーズを含むトランス配電盤を有している。
最大需要電力表示器を含むトランス配電盤は、人手によって読み取ったりリセッ トするのにコストが掛かり、また遠隔読み取りを容易に行なうようにはなりでい ない。配電盤は、トランスから送電される低電圧領域の電力消費とトランスの負 荷といった限られた情報を提供するだけである。典型的には、電力の1乃至2パ ーセントは、消費者による建物内でのバイパス使用か、あるいはメータの不正操 作によって盗まれている。このような電力盗難はトランス配電盤の最大需要電力 表示器によっては検出できず、コストのかかる調査員を使って消費者を調べ、当 該電力盗難が何時起こっているのかを特定する必要がある。消費者設備における メータの不精確さは、最大需要電力表示器によっては容易に立証することはでき ない。
フユーズを有するトランス配電盤は装置交換にコストが掛かり、またフユーズの 1つが電力の流れを妨げると、供給のアンバランスが生じる。こうした配電盤は もちろん低電圧ネットワークの自動化に向けた遠隔スイッチ操作を容易に行なう ようにはなっていない。
ある区域のトランス配電盤と幾つかの消費者用配電盤を含んだ従来のネットワー クは、−日の種々の時間帯において、しばしばその配電盤における電圧バランス や電圧変動問題に悩まされている。そのため供給電圧が法定限度をしばしば越え るとともに中性点線に゛ t′(建物内に貧弱な接地を有する消費者から感電の 苦情を聞(ことにもなる。
上記問題を解決し各区域のシステム損失を最少にするために、消費者へ電力を送 る際の分岐による影響を考慮して、幹線配線は通常必要以上に太き(しである。
これら従来のネットワークは通常、電圧調整を行なうために低電圧幹線の負荷を バランスさせる手段や、消費者に供給される電力の通常2乃至4パーセントを占 めるシステム損失を最少にするために各区域で電力需要を制限する手段を持って いない。
本発明の目的は、少な(とも上記の不利益を最小限にする配電盤を提供すること にある。
本発明の一態様によれば、1つ又はそれ以上の幹線電力入力回路と複数の電力出 力回路を含み、中央演算処理装置(CPU)と、上記複数の電力出力回路の1つ 又はそれ以上を制御するための複数の制御可能なスイッチ又は独立して動作しか つ上記CPUにより制御可能であるサーキットブレーカとを備え、更に上記配電 盤と接続された上記1つ又はそれ以上の幹線電力入力回路の電圧の大きさを上記 CPUに伝送する検知手段と、上記配電盤の種々の出力回路に流れる電流の大き さを上記CPUに伝送する1つ又はそれ以上の電流センサとを備えた配電盤が提 供されている。
上記配電盤はまた漏電流検知機能を備えてもよい。
上記配電盤は、供給事業体とユーザーあるいは消費者との間に電力線搬送双方向 通信を行なう通信回路を備えることが好ましい。上記CPUは、事業体によって 送られる制御信号を示す通信信号の受信及び送信を制御するが、その制御信号に よってサーキットブレーカを制御及び/又はその状態を検知し、情報の表示や入 力、周期的な漏電流テスト信号を提供するとともに、電力消費を示す信号の送信 も行なう。
上記配電盤は、音声警報を行なう外部入力を備えることが好ましい。その入力は 、供給事業体あるいは公益事業体に警報信号を送るために、上記CPUによって 処理してもよい。
所望ならば上記配電盤は、電話ネットワーク、無線送信、又は光フアイバー通信 等を用いて制御信号や情報を受信/送信するようにしてもよい。
上記配電盤は、2つの電流センサを備えてもよいが、その1つは配電盤に流れる 総電流を検知するセンサであり、他の1つはユーザーの回路の1つに流れる電流 を検知するセンサである。そのユーザー回路は、例えば温水暖房に用いられるよ うなオフピーク電力をユーザーに供給する回路であってもよい。前記センサは並 列接続分流用シャント素子あるいは電流トランスであってもよいが、電流トラン スの方が好ましい。前記複数のブレーカは、事業体もしくはユーザーがそのどれ かをトリップさせた場合、第三者がそのブレーカをリセットできない構造になっ ている。これは保安インターロックという対策を提供している。上記ブレーカは 、配電盤の他の部品から離して配置してもよい。
消費者に供給される電圧は種々の目的で検知される。その目的とは音声周波数負 荷制御(リップル制御)と、消費者に供給される電圧の周波数監視である。
本発明の好ましい実施例を、以下の図面を参照して説明する。
図IAと図IBは共に本発明に係る配電盤の構造を示すブロック図であり、図2 はその配電盤の機能を示すブロック図であり、図3Aは本発明に係る配電盤のC PU基板の一部の詳細回路図であり、図3Bは本発明に係る配電盤のCPU基板 の他の部分の詳細回路図であり、図30は本発明に係る配電盤のCPU基板の更 に池の部分の詳細回路図であり、図3Dは本発明に係る配電盤のCPU基板の最 後の部分の詳細回路図であり、図4Aは本発明に係る配電盤の入力/出力回路の 一部の詳細回路図であり、図4Bは本発明に係る配電盤の入力/出力回路の他の 部分の詳細回路図であり、図40は本発明に係る配電盤の入力/出力回路の更に 他の部分の詳細回路図であり、 図4Dは本発明に係る配電盤の通信回路の詳細回路図であり、図4Eは本発明に 係る配電盤の他の通信回路、レギュレータ、及び電源供給回路の詳細回路図であ り、 図4Fは本発明に係る配電盤の他の入力/出力回路の詳細回路図であり、図4G は本発明に係る配電盤の電源供給電圧センサ及び電圧レギュレータの詳細回路図 であり、 図5Aは本発明の一実施例に係る三相配電盤の一部の線図であり、図5Bは、図 2と同様の機能を持つ三相配電盤のプロ・ツク図である。
図IAと図IBは共に本発明の一実施例に係る配電盤の構造を示すプロ・ツク図 である。供給設備もしくは公益事業体から送電される電力は、図示するようにア クティブ線と中性点線に供給されている。消費者は、複数の中性点線とアース線 を使用することができる。アクティブ線は、電源1 (POWERI) 、電源 2(POWER2) 、照明(LIGHT) 1.t−ブン(OVEN) 、t 7ピーク(OFF−PEAK) 、温水(HOT WATER)と識別する6個 の消費者回路に分割供給されている。各々の消費者回路は、制御可能なスイッチ もしくはサーキ・メトブレーカ1乃至6と接続されている。これらのブレーカは 、コネクタJ1乃至J6と夫々接続されている。各コネクタJ1乃至J6の1つ の端子と各々のブレーカ間には抵抗が直列に接続されている。
配電盤は、2次巻線と、単巻1次巻線を形成するアクティブ線、テスト線、及び 中性点線とを有するトランスT3と関連する漏電流センサを備える。センサは図 示するように、テスト線に電流を流すことによって光(OPTO)カブラによっ て内部でテストすることができる。電流制限抵抗Rは当該テストのために最小電 流を設定するために、上記光(OPTO)カブラに直列に接続される。
公益事業体あるいは供給事業体に制御と監視目的の上記配電盤と通信を行なうこ とを可能にする通信設備が設けられている。コネクタJ14を介して公益事業体 から送信された信号を配電盤に受信させたり配電盤から公益事業体に信号を送信 させたりすることができる。所望ならば、コネクタJ12に接続されたオプショ ンの通信基板を用いて無線、光ファイバー、もしくは電話ネットワーク等によっ て通信してもよい。
トランスT2 (TOTCT)によって、配電盤はアクティブ線に流れる総電流 を検知することができる。アクティブ線と中性点線間に印加されている電圧が検 知され、コネクタJ14に出力されている。他のトランスT4(オフピーク(O FFPEAK)電流トランス又は変流器)は、温水(HOT WATER)回路 に流れる電流の大きさを決定することができる。
配電盤には、消費者の外部入力を配電盤に入力するコネクタJ10が設けられて いる。これらの入力は、温度監視、保安監視、その他の消費者の要求を配電盤に 伝送する働きをする。
上記配電盤はコネクタJ7に接続されたCPUを有している。上記CPUはディ スプレイ(DISPLAY)とキーバッド(KEYPAD)とを備えるとともに 、消費者設備における配電盤の動作を監視し、制御する機能を有している。
コネクタJ8からオプションで入出力(I 10)の拡張をすることができる。
ローカル設備の湿5度はセンサ(TEMP)によって検知される。典型的な例と して、温水ヒータの温度が検知される。音声警報にはブザーを用いることができ る。
不正操作検知スイッチは、配電盤のカバーの違法な取り外しを検知する。上記C PUは、図示するようにオプションのローカル(区域)サービスポートを備えて もよい。このポートに接続する装置は電気的に絶縁されているのが望ましい。
トランスTによって、ブレーカから電力供給されたインテリジェント器具は配電 盤と通信でき、その逆もまた可能である。トランスTはコネクタJllに接続さ れている。
絶縁スイッチSIIによって、照明及び電力出力回路を手動で絶縁することがで きる。絶縁スイッチSIIによって温水及びオフビーク回路を絶縁することがで きる。
図2は上記配電盤の機能を示すブロック図である。公益事業体のアクティブ線と 中性点線は、AとNから供給されている。ブロック10は、公益事業体と配電盤 との間の双方向通信施設と、配電盤の様々な部品への電力供給器を備えている。
ブレーカ1乃至6(B1乃至B6)とアース線/中性点線を経由して消費者に供 給される電力は、その総電流をブロック11によって検知され、またブレーカB 5によって供給される回路はブロック12によって検知される。消費者への電圧 は、センサ13によって検知され、所望する電圧レベルを確保するためにブロッ ク14での調整を経て保持される。通信/ろ波ブロック15によって、消費者は CPU16と通信することができ、CPUは公益事業体とも通信が可能である。
CPU16はメモリを有し、ローカルポート17、ディスプレイ/キーバッド1 8、不正操作検知スイッチ19、温度センサ20、オプションの通信ブロック2 1、リアルタイム/時計22、ローカル通信拡張器23、外部入力24等からの 入力を受信するだけでなく、ブレーカ状態、監視センサ13、及びレギュレータ 14を制御し検知する。更に、オプションとしてホームオートメーションバス2 5と、このバスをCPU16に接続されるバスインターフェース26を備えても よい。前述の絶縁スイッチS11.2はまた図2に示されている。
図3A乃至図3DはすべてCPUに関連する回路に関係しているので、まとめて 説明する。コンデンサC32乃至C41はバイパスコンデンサである。ブロック U15は見張りタイマと、停電時や電源電圧が所定のレベル以下に降下した場合 にRAMC21に格納されたデータが失われないようにCPUC17(図3B参 照。)のためのバックアップ電源供給器コントローラである。バッテリBAT1 はリチウムバックアップ電源である。表示器LEDIは、ラインP2.5にCP UC17に周期的にパルスが存在する間点滅し、正常動作を表示する。もしパル スが全く存在しなければ、Ul5はリセット信号を発信し、CPUC17をリセ ットする。Ul5の停電出力は、電源電圧が降下した場合や停電時にローレベル となり、ピン7(NMI)がらCPUC17に入力される。抵抗R48及びR4 7は、見張りタイマU15が適正に機能するための供給電圧レベル/存在を検知 する。
コネクタJ16によって、CPU回路をコネクタJ7(図4参照。)を経由して 入力/出力(I 10)回路に接続することができる。ブロック3oの内部には 図3Dに示すフィルタ回路が備えられている。上記ブロック3oは、図3Bに示 すCPUC17のようにコネクタJ16に接続されている。コネクタJ15は図 3Bに示すアドレスバスをディスプレイLCDに接続することができる。
図3Bにおいて、CPUC17は各種の入出力(I 10)ポートと、アドレス バスと、データバスを有している。LED2は、C17をローカルサービスポー トにデータ送信させることができるローカルサービスポートに接続されている。
光(OPTO)受信機U20によって、C17はデータをローカルサービスポー トから受信することができる。
図IAと図IBに関連して述べたキーバッドは、スイッチSW2とSW3によっ て構成されている。R53、C44、ダイオードU19によって構成される回路 は、C17に5Vの基準電圧を供給する。クリスタルXTAL1はC17にタイ ミングクロックを供給する。素子U18はアドレスバスのラッチ回路である。
図30はリアルタイム/時計22、RAMチップC21、そしてRAMC21へ のデータ書き込みを制御する制御回路U23A、B、C,DとQ6を示している 。RAMC21は32にメモリ素子であり、C23とQ6によって2分割状態で 制御され、そのメモリの半分はライトプロテクトが掛かっている(書き込み禁止 となっている)。Q6がRAMC21に書き込み許可を与える間、NORゲート C23はC21の各半分の領域をアクセス可能にすることができる。抵抗R65 はプルアップ抵抗である。
図3Dは、温度センサ、温水電流トランスT4、オフピーク(OFFPEAK) CT、il電hランスT3EARTHCT、総電流センサトランスTOTcT、 電圧センサ入力VOLTS、消費者通信受信信号RCVC1公益事業体通信受信 信号RCVU等の入力信号を適当な信号状態(周波数特性)にするフィルタ回路 を示していて、これらのアナログ信号はCPUC17への入力ANALOGO乃 至7とする。抵抗R55乃至59及び61.62は、ローパスフィルタRC1, 2に電圧信号を供給するのに必要な並列接続分流用シャント抵抗である。
図4Aは、図3AのJ16に接続される入出力(Ilo)回路コネクタJ7を示 す。ネットワーク5IPI (図式化して示す)は、上記入出力CI 10)入 力ポートに対するプルアンプ抵抗を形成する。コネクタJ9は、図IA、Hに示 すローカル通信拡張コネクタであり、種々のI10入力に接続されている。コネ クタJ8は、図IA、Bに示す入出力(Ilo)拡張コネクタである。素子Ul 乃至U6は直列接続のラッチシフトレジスタである。本回路ではU5は使う必要 が無く、予備である。レジスタU1乃至U3は、ブレーカ1乃至6を制御するセ ット及びリセット信号を供給し、他方のレジスタU4は、ブザーB1に警報信号 を供給するとともに漏電流センサをテストするI!電テスト信号、ダイアルアウ ト機能、4サーキットブレーカ制御のための方向信号を提供している。
図4Bはブレーカ1乃至6を制御する回路を示している。方向リレーRLYIは 、ブレーカ1乃至6へ供給されるスイッチイング信号の極性を制御し、他方ダイ オードD1乃至D6は、設定された駆動信号とブレーカ1乃至6との間の互換性 を持たせている。ステータス信号及びリセット信号は夫々ブレーカから確保し、 かつブレーカに供給する。上記ステータス信号(状態信号)はツナーダイオード Z1乃至Z6及び抵抗R1乃至R6によって信号処理される。
図4Cにおいて、コネクタJIOによって配電盤は、消費者からの例えばAC/ DC12乃至48Vのレンジを持つ二つ又はそれ以上の外部入力を受けられるよ うになっていて、その中の1つは温度入力である。上記温度入力は、プルアップ 抵抗R46を含んでいる。上記入力は、ブリッジDBIとDB2によって全波整 流され、デュアル光(OPTO)アイソレータU8は、上記信号をCPUUI7 に供給するために、上記複数の信号をシフトレジスタU6に出力させる。他の同 様なシフトレジスタを“データ人力(data in)”端子に接続することに よってピン1での外部入力の拡張を行なうためにレジスタU6を使ってもよい。
レジスタU6はレジスタU7と直列に接続され、Ulは不正操作表示入力、ステ ータス入力、及び二つのI10入力を受ける。オプションのリング表示入力を供 給してもよい。温度センサU14は、コネクタJIOに接続されている。
図示する不正操作検知スイッチSWIは、配電盤カバーが正常な位置にある場合 は通常閉じられている。カバーが取り除かれるとSWIは開き、レジスタU7に よってハイ信号(Vcc)がレジスタU7のピン3とCPU17に印加される。
上記スイッチSW1はリードスイッチ又は光センサ等にすることもできる。
図4D、Eはまとめて説明するが、これらの回路は消費者とCPU間の通信に利 便を計り、CPUが許すなら消費者からの通信を公益事業体に伝達してもよい。
これらの回路によって、公益事業体はもちろんCPUと、ひいては配電盤と通信 を行なうことができるし、その逆も可能である。消費者とCPU間の通信は通常 、例えば約100kHzの高周波で行なわれ、他方公益事業体と配電盤間の通信 は通常3乃至5kHzの低周波で行なわれる。
消費者設備の器具から通信したい場合は、ブレーカの1つに電力を供給する回路 とトランスTの両端にある信号を出力させる。コンデンサC3は高周波短絡回路 を構成し、上記信号を幹線に漏らさないようにする。コネクタJllはトランス Tの2次巻線からの信号を受け取り、素子UIOCを有する受信回路は高入力イ ンピーダンスで上記信号を受信し、受信された信号は双方向ミクサU9のビン】 4に印加される。ミクサU9はCARRIERC信号とビン14に印加された信 号とを混合し、和信号と差信号をビン12と13に出力する。コンデンサC9は 、ビン12と13での信号をバランスさせて平衡させる。ピン12からの信号は バンドパスフィルタUIODに接続され、アンプUIOAで増幅され、ダイオー ドD8で整流され、ダイオードZ10で振幅制限され、その結果得られた受信信 号RCVCをCPU17へ接続する。
CPtJ17を消費者の器具と通信させたい場合は、CPU17によって信号T XDCをミクサU9のピン9に印加する。上記信号はU9によって2.5VとC ARRIERCによって変調され、消費者への混合送信データは、U9のピン4 からUIOCに入力され、低インピーダンスで送信されてコネクタJllに出力 され、アクティブ線と、ブレーカに接続された回路、さらには消費者の器具へと 伝送される。
公益事業体から幹線を介しての通信は、3乃至5kHzでコネクタJ14を介し て可能である。幹線の通信信号はC17とR31によって高域通過ろ波され、バ ンドパスフィルタUIIDに入力され、アンプUIIAで増幅され、ダイオード D9で整流され、コネクタJ12とリンク(図参照。)を介して、CPU17へ の受信信号RCVUとして得られる。ダイオード213はリミッタの働きをする 。
CPU17から信号を公益事業体に通信したい場合は、信号CARRIERUが U9によって2.5■と混合され、MTXDU信号がU9のピン15に出力され る。上記混合動作は、U9のピン10のTXDU信号によって開始される。上記 MTXDU信号は、図示するようにコネクタJ12と図示するリンクを介してア ンプ/バッファーUIIC及びQl、Q2と、サージ電流保護ダイオードD11 、Dloに接続され、C28とR34によって減結合され、ダイオードZ15゜ Z16によってリミットをかけられ、トランスT1に加えられ、J14を介して 幹線に出力される。
図4Eの回路は電源供給器を含むが、その電源供給器はフィルタコンデンサC1 9乃至C22と、リミッタZll、Z12と、整流ダイオードD12.D13と その他の部品を有し、電圧Vccを供給する。コネクタJ12へのダイヤルアウ ト(DIAL 0UT)とリング表示(RING INDICATE)の接続は オプションであり、本実施例では使用していない。
コネクタJ14に接続されたダイオードZ14と抵抗41はボルト(VOLTS )信号、即ちCPUへの検知供給電圧を供給し、CPUにHSo、5からQ5を 制御する信号を出力させる。
図4Fにおいて、抵抗R46とダイオードU14は配電盤で検知された温度を表 わすアナログ信号を供給する。そのTEMP (温度検知)信号はJ7に供給さ れ、J16を介してアナログO入力としてCPUに供給される。
図4Fはまた、CPUからの漏電テスト信号がどのようにして光(OPTO)カ プラU13を介してトランスT3に供給されるのかを示している。トランスT4 (オフピーク(OFFPEAK)CT)は、オフピーク(OFFPEAK)回路 に流れる電流を表わす信号を得てコネクタJ 7/J 8に接続し図3Dの回路 に供給することができるオフピーク(OFFPEAK)端子を有している。同様 に漏電信号EARTHCTはT3の2次巻線から得られ、総電流信号TOTCT O及び1はT2の2次巻線から得られ、図3Dの回路に供給される。ダイオード BL1乃至4は、トランス下2乃至T4の2次巻線が開回路になったとき損傷を 防止する保護の働きをする。
図4Gは、+30Vの供給線からVccに+5Vを供給するスイッチ式電源供給 器U12を示している。消費者への供給電圧を調整する電圧レギュレータは、位 相制御トランス(図2のブロック14参照)であり、トライアック(TRI A C)”Q4に直列に、かつアクティブ線と中性点線間に接続されるトランスのト ランス巻線に接続されるコネクタJ13を有している。上記トランスの別の巻線 はアクティブ回線と直列に接続されている。リレーRLY2とトライアック(T RIAC)Q4は位相を制御し、これら巻線の両端電圧は組み合わされて消費者 へ供給される電圧を調整する。この組み合わせはQ5のベースに信号が存在する 場合になされ、トライアックB4のゲートを制御する。Q3のベースにおける信 号はリレーをオンする。アクティブ線と直列に接続された巻線は低電圧大電流巻 線であり、他方は幹線供給電圧巻線である。上記リレーは、両巻線が組み合わさ れ各々の電圧を加算したり減算したりして制御するのであるが、組み合わせがな されている間、幹線周波数周期の各部分の持続時間は信号H50,5によって制 御されている。
本発明の配電盤によれば、事業体は漏電保護回路を含めて十分にテストされ、非 常に少ないコストで、しかも双方向通信と柔軟性のある使用時間料金に基づいた 将来のネットワーク自動化/管理計画に必要な設備を適正に備えた上記6回路の 配電盤を消費者に提供することができる。上記配電盤はIF’34の規格を満た すように製造されており、屋内又は屋外での設!に適している。上記配電盤は、 “スタンドアローン(単独)”モードで下記の機能を有する。
メータ計測: ・2メ一タ式複数独立時間/需要人力/出力メータ計測用レジス タ 保護、 ・過電流トリップ ・漏電トリップ(プログラム可能) ・ソフトウェア再蓄積型低周波数負荷軽減・不足電圧(低電圧)/過電圧トリッ プ負荷制御: ・リップル電報受信機(適応可能)・プログラム可能な時計 ・エネルギー管理(需要制限) ・プログラム可能な保安用照明 監視、 ・供給の質(制限外の電圧) ・供給損失 ・負荷調査 ・波型記録 ・不正操作及び事件記録 ・温度監視 ・警報又はパルスのための外部入力 供給電圧調整: 本配電盤は、ソフトウェアに基づいた独特なネットワークアドレス適応モードを 持った包括的な双方向通信設備を有し、下記の多数の通信媒体を介して中央設備 に接続してネットワークを形成することができる。
・電源線伝送(組み入れ) ・電気通信(公衆回線交換ネットワーク)・無線(音声周波数又はR3232) ・その他(光ファイバー等) 本配電盤は遠隔プログラミングや質問を行ない、下記の付加機能の実行を可能に する。
・遠隔切断/再接続 ・信用(クレジット)管理(遠隔請求及び支払)・消費者のサービスについての 質問 ・製品/サービスの広告 本配電盤はまた、未来の”賢い家“のためのプログラム可能な通信設備を有し、 簡単なホームオートメーションを行なうために消費者によってプログラムするこ とができる。
図5Aは配電トランスであり、その低電圧側は三相電力をラインA、B、 C。
と中性点線Nを介して消費者に供給する。ブロック40.41における制御可能 なサーキットブレーカ又はスイッチは、様々な消費者回路に電力を供給すること ができる。各消費者ラインA、B、C,Nの電圧と電流をメータ計測とその他の 目的のために検知する。これらの検知タップ又は接続端子は信号VA、VB、V C,VN、IN、IA、IB、ICを出力する。ブレーカ40.41はCPUか ら制御信号を得る。
図5Bは、三相用であることを除いて図2Jこ示すものと同様な配電盤の機能ブ ロック図である。各相電圧及び電流は電圧センサ45. 46. 47. 48 . 49゜50によって、それぞれ検知される。これらの信号はCPtJ51に 供給される。
CPU51はディスプレイとキー・バッド52と連絡し、温度センサ53から温 度入力を受け、不正操作検知スイッチ(図示しない)から不正操作人力54を受 ける。
ローカルサービスポート54、ローカル通信拡張ポート、入出力拡張ポート56 、ブロック57からの幹線通信といった情報、信号、通信が含まれる。音声警報 はブザー58によって行なわれる。各ブレーカはライン59によって制御され、 CPUは60で警報入力を受信する。通信は、ブロック61によっても行なわれ る。
システムを構成するために、トランスの配電盤は図5A及び図5Bのようになっ ており、消費者の配電盤は図IA乃至図4Gのようになっている。消費者へ単相 電力が供給される場合は、図IA乃至図4Gの配電盤を用いることができる。消 費者へ2相又は3相電力が供給される場合は、図IA乃至図4Gのような配電盤 を2つ又は3つ用いることができる。あるいは三相電力の供給には、図5A、図 5Bに示すような配電盤を用いてもよい。
益事業体と通信する。あるいはトランスの配電盤を通信のスレーブとし、消費者 設備の配電盤の1つをマスクとしてもよい。
電源線を介しての通信は、下記の機能を果たすことができる。
・遠隔”リアルタイム”ネットワーク調査と測量・電力盗難検知 ・メータの不精確さの検知 ・負荷バランス調整及び負荷管理 ・ネットワークのマツピング(地図作成)、−−−−−−−−1 只hc9c+E@ 要約書 幹線電力入力回路(A、 N)と、複数の出力回路(温水(HOT WATER )、オフビーク(OFF PEAK)、オーブン(OVEN)、 照明(LIG HT)、電源2 (POWER2)、電源1 (POWERI)) とliえ、 ’a数の制m可能なサーキットブレーカ(ブレーカ1 (BREAKERI)乃 至ブレーカ6(BREAKER6) )を制御する中央演算処理装置(CPU) を有する配電盤である。上記ブレーカは上記CPUによって制御可能である。検 知手段(J14.T2、T4)は上記CPUに瞬時の電圧値及び電流値を供給し 、上記CPUが出力回路によって消費される電力を決定できる。
補正書の翻訳文提出書(特許法第184条の8)1、特許出願の表示 PCT/AU9110 O269 2、発明の名称 配電盤 3、特許出願人 名称 ザ・サウス・イースト・クィーンズランド・エレクトリシティ・ボード 4、代理人 住所 〒540 大阪府大阪市中央区域見2丁目1番61号1992年3月31 日 6、添付書類の目録 (1) 補正書の翻訳文 1 通 表示器によっては検出できず、コストのかかる調査員を使って消費者を調べ、当 該電力盗難が何時起こっているのかを特定する必要がある。消費者設備における メータの不精確さは、最大需要電力表示器によっては容易に立証することはでき ない。
フユーズを有するトランス配電盤は装置交換にコストが掛かり、またフユーズの 1つが電力の流れを妨げると、供給のアンバランスが生じる。こうした配電盤は もちろん低電圧ネットワークの自動化に向けた遠隔スイッチ操作を容易に行なう ようにはなっていない。
ある区域のトランス配電盤と幾つかの消費者用配電盤を含んだ従来のネットワー クは、−日の種々の時間帯において、しばしばその配電盤における電圧バランス や電圧変動問題に悩まされている。そのため供給電圧が法定限度をしばしば越え るとともに中性点線に過大な電圧が発生し、建物内に貧弱な接地を有する消費者 から感電の苦情を聞くことにもなる。
上記問題を解決し各区域のシステム損失を最少にするために、消費者へ電力を送 る際の分岐による影響を考慮して、幹線配線は通常必要以上に太き(しである。
これら従来のネットワークは通常、電圧調整を行なうために低電圧幹線の負荷を バランスさせる手段や、消費者に供給される電力の通常2乃至4パーセントを占 めるシステム損失を最少にするために各区域で電力需要を制限する手段を持って いない。
本発明の目的は、少な(とも上記の不利益を最小限にする配電盤を提供すること にある。
本発明の一態様によれば、1つ又はそれ以上の幹線電力入力回路と複数の電力出 力回路を備えた配電盤であって、中央演算処理装置(CPU)と、それぞれある 関連した電力出力回路を制御し、互いに独立に動作可能である複数の制御可能な 回路ブレーカと、上記複数のブレーカは上記CPUと独立して動作可能であって 、それぞれ上記ブレーカに流れる電流の大きさが所定値を超えるときに自動的に トリップするトリップ手段を備え、上記複数のブレーカはまた上記CPUによつ て制御可能であり、上記配電盤に接続された1つ又はそれ以上の幹線電力入力回 路の電圧の瞬時値を上記CPUに供給する検知手段と、上記配電盤の種々の上記 出力回路によって伝送された電流の瞬時値を上記CPUに供給する1つ又はそれ 以上の電流センサとを備えた配電盤が提供されている。
上記配電盤はまた漏電流検知機能を備えてもよい。
上記配電盤は、供給事業体とユーザーあるいは消費者との間に電力線搬送双方向 通信を行なう通信回路を備えることが好ましい。上記CPUは、事業体によって 送られる制御信号を示す通信信号の受信及び送信を制御するが、その制御信号に よってサーキットブレーカを制御及び/又はその状態を検知し、情報の表示や入 力、周期的な漏電流テスト信号を提供するとともに、電力消費を示す信号の送信 も行なう。
上記配電盤は、音声警報を行なう外部入力を備えることが好ましい。その入力は 、供給事業体あるいは公益事業体に警報信号を送るために、上記CPUによって 処理してもよい。
所望ならば上記配電盤は、電話ネットワーク、無線送信、又は光フアイバー通信 等を用いて制御信号や情報を受信/送信するようにしてもよい。
上記配電盤は、2つの電流センサを備えてもよいが、その1つは配電盤に流れる 総電流を検知するセンサであり、他の1つはユーザーの回路の1つに流れる電流 を検知するセンサである。そのユーザー回路は、例えば温水暖房に用いられるよ うなオフピーク電力をユーザーに供給する回路であってもよい。前記センサは並 列接続分流用シャント素子あるいは電流トランスであってもよいが、電流トラン スの方が好ましい。前記複数のブレーカは、事業体もしくはユーザーがそのどれ かをトリップさせた場合、第三者がそのブレーカをリセットできない構造になっ ている。これは保安インターロックという対策を提供している。上記ブレーカは 、配電盤の他の部品から離して配置してもよい。
消費者に供給される電圧は種々の目的で検知される。その目的とは音声周波数負 荷制御(リップル制御)と、消費者に供給される電圧の周波数監視である。
本発明の好ましい実施例を、以下の図面を参照して説明する。
図IAと図IBは共に本発明に係る配電盤の構造を示すブロック図であり、請求 の範囲 1.1つ又はそれ以上の幹線電力入力回路と複数の電力出力回路を備えた配電盤 であって、 中央演算処理装置(CPU)と、 それぞれある関連した電力出力回路を制御し、互いに独立に動作可能である複数 の制御可能な回路ブレーカと、 上記複数のブレーカはまた上記CPUと独立して動作可能であって、それぞれ上 記ブレーカに流れる電流の大きさが所定値を超えるときに自動的にトリップする トリップ手段を備え、 上記複数のブレーカは上記CPUによって制御可能であり、上記配電盤に接続さ れた1つ又はそれ以上の幹線電力入力回路の電圧の瞬時値を上記CPUに供給す る検知手段と、 上記配電盤の種々の上記出力回路によって伝送された電流の瞬時値を上記CPU に供給する1つ又はそれ以上の電流センサとを備えた配電盤。
2、上記CPUに1つ又はそれ以上の上記出力回路における漏電を報知する漏電 検知手段を備えた請求項1に記載の配電盤。
3 上記CPUに上記漏電検知手段の動作をテストするために上記漏電検知手段 にテスト電流を流させることができる出力手段を備えた請求項2に記載の配電盤 。
4 配電盤において又は遠隔的に消費者の情報を表示し入力するだめのディスプ レイとキーバッドを備えた請求項1.2又は3に記載の配電盤。
5 上記トリップ手段は、上記所定値を変化することができるように調整可能で ある請求項4記載の配電盤。
6、上記制御可能なサーキットブレーカは手動で操作可能であり、サーキットブ レーカが手動で切断された場合、上記CPUによって関連する上記出力回路の起 動を防止するインターロック手段を有する請求項1乃至5のいずれかに記載の配 電盤。
7、上記サーキットブレーカは、上記CPUによって切断された場合に上記サー キットブレーカが手動でリセットができないように上記CPUによって制御され る請求項1乃至6のいずれかに記載の配電盤。
8、上記配電盤がモジュール構造を有し、上記サーキットブレーカが上記配電盤 に取り外し可能に接続されている請求項1乃至7のいずれかに記載の配電盤。
9、上記CPUに上記サーキットブレーカの状態を報知するブレーカ検知手段を 有する請求項1乃至8のいずれかに記載の配電盤。
10、上記CPUによって上記1つ又はそれ以上の出力回路の電圧の大きさを調 整可能にする電圧レギュレータを備えた請求項1乃至9のいずれかに記載の配電 盤。
11、上記電圧レギュレータは位相制御トランスを備えた請求項10に記載の配 電盤。
12、上記電圧レギュレータは、上記CPUとは独立して動作し、過渡電圧のレ ベルを制限する過渡制限器を備えた請求項10又は11に記載の配電盤。
13、上記CPUを消費者設備から離れた装置と通信可能な双方向対外通信手段 を有する請求項1乃至12のいずれかに記載の配電盤。
14、上記CPUを消費者設備から離れた装置と通信可能な双方向幹線通信手段 を有する請求項1乃至13のいずれかに記載の配電盤。
15、上記双方向幹線通信手段は振幅変調を用いる請求項14に記載の配電盤。
16、上記CPvを消費者設備内の装置と通信可能な対内通信手段を有する請求 項1乃至15のいずれかに記載の配電盤。
17、複数の通信信号が幹線回路に入力されることを阻止する高周波阻止手段を 有する請求項16に記載の配電盤。
18、プログラミング、信号送信、制御その他のサービスを行なう区域内又は外 部の装置に、上記CPUをアクセス可能にする1つ又はそれ以上のサービス通信 手段を備えた請求項1乃至17のいずれかに記載の配電盤。
19、追加された区域内又は外部の装置に、上記CPUをアクセス可能な入力/ 出力拡張手段を有する請求項1乃至18のいずれかに記載の配電盤。
20.上記CPUによって上記区域内又は複数の外部の装置からのパルス又は警 報を検知可能な入力検知手段を有する請求項1乃至19のいずれかに記載の配電 盤。
21、上記配電盤と上記外部装置との間を絶縁した請求項18.19又は20に 記載の配電盤。
22、上記CPUによって動作のタイミングを決定し、記録し、制御すること並 びに種々の時間におけるエネルギー消費を計算することを可能にするリアルタイ ム時計を備えた請求項1乃至21のいずれかに記載の配電盤。
23、上記CPUによって区域内又は外部の装置の温度を決定できるようにする 温度センサを備えた請求項1乃至22のいずれかに記載の配電盤。
24、上記CPUによって上記配電盤との干渉を検知可能な不正操作検知手段を 備えた請求項1乃至23のいずれかに記載の配電盤。
25、上記CPUによって警報状態を表示できるようにする音声出力手段を備え た請求項1乃至24のいずれかに記載の配電盤。
26、上記CPUは、上記出力回路のエネルギー消黄量を決定するために電力及 び積算電力量を計算する請求項1乃至25のいずれかに記載の配電盤。
27、上記CPUは、上記幹線入力回路に印加された音声周波数又はリップル制 御侶号の大きさを検知し、符号化する音声周波数検知手段を備えた請求項1乃至 26のいずれかに記載の配電盤。
28、上記CPUは、上記幹線入力回路の電圧周波数を決定する幹線周波数検知 手段を備えた請求項1乃至27のいずれかに記載の配電盤。
29、上記CPUは、上記幹線電力入力が上記配電盤から取り除かれたときにデ ータとプログラム情報を保持する不揮発性メモリを備えた請求項1乃至28のい ずれかに記載の配電盤。
30、上記CPUは、上記出力回路への電力を制御するための入力に応答して出 力を制御するプログラム手段を備えた請求項1乃至29のいずれかに記載の配電 盤。
31、複数の消費者設備と供給設備を含み、上記各設備に関連する請求項1乃至 30のいずれかに記載の配電盤を備え、1つの上記配電盤がマスクとして動作し 、スレーブとして動作する他の配電盤をポーリングし及び/又は制御するシステ ム。
32、上記CPUは、電力盗難とメータの不精確さを検知できる計算手段を備え た請求項31に記載のシステム。
国際調査報告 +Mer++al1mal^e、:5Hae k+ ICr7MI KL10I XMmXス’70 ’f!(E IN1’ERaTfαQL Sり「〔Hm c sEX)CF Nuズ

Claims (33)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.1つ又はそれ以上の幹線電力入力回路と複数の電力出力回路を備えた配電盤 であって、 中央情報処理装置(CPU)と、 上記複数の電力出力回路の1つ又はそれ以上を制御するための複数の制御可能な スイッチ又は独立して動作しかつ上記CPUにより制御可能であるサーキットブ レーカとを備え、 更に上記配電盤と接続された上記1つ又はそれ以上の幹線電力入力回路の電圧の 瞬時値を上記CPUに伝送する検知手段と、上記配電盤の種々の出力回路に流れ る電流の瞬時値を上記CPUに伝送する1つ又はそれ以上の電流センサとを備え た配電盤。
  2. 2.上記CPUに1つ又はそれ以上の上記出力回路における漏電を報知する漏電 検知手段を備えた請求項1に記載の配電盤。
  3. 3.上記CPUに上記漏電検知手段の動作をテストするために上記漏電検知手段 にテスト電流を流させることができる出力手段を備えた請求項2に記載の配電盤 。
  4. 4.配電盤において又は遠隔的に消費者の情報を表示し入力するためのディスプ レイとキーパッドを備えた請求項1,2又は3に記載の配電盤。
  5. 5.上記制御可能なサーキットブレーカは、上記サーキットブレーカに流れる電 流の大きさが予め設定された設定値を超えた場合に自動的にトリップするトリッ プ手段を備えた請求項1乃至4のいずれかに記載の配電盤。
  6. 6.上記設定値を変更できるようにするために上記トリップ手段が調整可能であ る請求項5に記載の配電盤。
  7. 7.上記制御可能なサーキットブレーカは手動で操作可能であり、サーキットブ レーカが手動で切断された場合、上記CPUによって開運する上記出力回路の起 動を防止するインターロック手段を有する請求項1乃至6のいずれかに記載の配 電盤。
  8. 8.上記サーキットブレーカは、上記CPUによって切断された場合に上記サー キットブレーカが手動でリセットができないように上記CPUによって制御され る請求項1乃至7のいずれかに記載の配電盤。
  9. 9.上記配電盤がモジュール構造を有し、上記サーキットブレーカが上記配電盤 に取り外し可能に接続されている請求項1乃至8のいずれかに記載の配電盤。
  10. 10.上記CPUに上記サーキットブレーカの状態を報知するブレーカ検知手段 を有する請求項1乃至9のいずれかに記載の配電盤。
  11. 11.上記CPUによって上記1つ又はそれ以上の出力回路の電圧の大きさを調 整可能にする電圧レギュレータを備えた請求項1乃至10のいずれかに記載の配 電盤。
  12. 12.上記電圧レギュレータは位相制御トランスを備えた請求項11に記載の配 電盤。
  13. 13.上記電圧レギュレータは、上記CPUとは独立して動作し、過渡電圧のレ ベルを制限する過渡制限器を備えた請求項11又は12に記載の配電盤。
  14. 14.上記CPUを消費者設備から離れた装置と通信可能な双方向対外通信手段 を有する請求項1乃至13のいずれかに記載の配電盤。
  15. 15.上記CPUを消費者設備から離れた装置と通信可能な双方向幹線通信手段 を有する請求項1乃至14のいずれかに記載の配電盤。
  16. 16.上記双方向幹線通信手段は振幅変調を用いる請求項15に記載の配電盤。
  17. 17.上記CPUを消費者設備内の装置と通信可能な対内通信手段を有する請求 項1乃至16のいずれかに記載の配電盤。
  18. 18.複数の通信信号が幹線回路に入力されることを阻止する高周波阻止手段を 有する請求項17に記載の配電盤。
  19. 19.プログラミング、信号送信、制御その他のサービスを行なう区域内又は外 部の装置に、上記CPUをアクセス可能にする1つ又はそれ以上のサービス通信 手段を備えた請求項1乃至18のいずれかに記載の配電盤。
  20. 20.追加された区域内又は外部の装置に、上記CPUをアクセス可能な入力/ 出力拡張手段を存する請求項1乃至19のいずれかに記載の配電盤。
  21. 21.上記CPUによって上記区域内又は復数の外部の装置からのパルス又は警 報を検知可能な入力検知手段を有する請求項1乃至20のいずれかに記載の配電 盤。
  22. 22.上記配電盤と上記外部装置との間を絶縁した請求項19,20又は21に 記載の配電盤。
  23. 23.上記CPUによって動作のタイミングを決定し、記録し、制御すること並 びに種々の時間におけるエネルギー消費を計算することを可能にするリアルタイ ム時計を備えた請求項1乃至22のいずれかに記載の配電盤。
  24. 24.上記CPUによって区域内又は外部の装置の温度を決定できるようにする 温度センサを備えた請求項1乃至23のいずれかに記載の配電盤。
  25. 25.上記CPUによって上記配電盤との干渉を検知可能な不正操作検知手段を 備えた請求項1乃至24のいずれかに記載の配電盤。
  26. 26.上記CPUによって警報状態を表示できるようにする音声出力手段を備え た請求項1乃至25のいずれかに記載の配電盤。
  27. 27.上記CPUは、上記出力回路のエネルギー消費量を決定するために電力及 び積算電力量を計算する請求項1乃至26のいずれかに記載の配電盤。
  28. 28.上足CPUは、上記幹線入力回路に印加された音声周波数又はリップル制 御信号の大きさを検知し、符号化する音声周波数検知手段を備えた請求項1乃至 27のいずれかに記載の配電盤。
  29. 29.上記CPUは、上記幹線入力回路の電圧周波数を決定する幹線周波数検知 手段を備えた請求項1乃至28のいずれかに記載の配電盤。
  30. 30.上記CPUは、上記幹線電力入力が上記配電盤から取り除かれたときにデ ータとプログラム情報を保持する不揮発性メモリを備えた請求項1乃至29のい ずれかに記載の配電盤。
  31. 31.上記CPUは、上記出力回路への電力を制御するための入力に応答して出 力を制御するプログラム手段を備えた請求項1乃至30のいずれかに記載の配電 盤。
  32. 32.復数の消費者設備と供給設備を含み、上記各設備に関連する請求項1乃至 31のいずれかに記載の配電盤を備え、1つの上記配電盤がマスタとして動作し 、スレーブとして動作する他の配電盤をポーリングし及び/又は制御するシステ ム。
  33. 33.上記CPUは、電力盗難とメータの不精確さを検知できる計算手段を備え た請求項32に記載のシステム。
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