JP6127349B2

JP6127349B2 - 分電盤

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Publication number: JP6127349B2
Application number: JP2013229540A
Authority: JP
Inventors: 光央上村; 梅田　直樹; 直樹梅田; 徹也大橋
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2013-11-05
Filing date: 2013-11-05
Publication date: 2017-05-17
Anticipated expiration: 2033-11-05
Also published as: TW201530947A; JP2015091000A; WO2015068358A1

Description

本発明は一般に、分電盤、より詳細には外部機器との間で電力線通信を行う通信アダプタが設けられる分電盤に関する。

従来、電力線通信（ＰＬＣ：Power Line Communication）により機器間で通信を行うシステムが知られており、例えば特許文献１に開示されている。特許文献１に記載のシステムでは、通信機能を有する電力量計（電力メータ）から電力線通信によって電力線通信信号（以下、「ＰＬＣ信号」という）を受信する端末（通信モジュール）を用いている。

通信モジュールは、電力線通信によって電力メータから受信したＰＬＣ信号を、宅内の電気機器を集中制御する情報盤に送信する。通信モジュールと情報盤との間には制御線が接続されており、ＰＬＣ信号は制御線を介して通信モジュールから情報盤へ送信される。

特開２０１０−００４３８９号公報

しかしながら、上記従来例の分電盤では、主幹ブレーカの１次側（系統電源側）に通信モジュールを設けている。このため、通信モジュールを分電盤に取り付ける場合は、系統電源から主幹ブレーカを切り離さなければならない。したがって、通信モジュールを分電盤に取り付ける作業の間は、主幹ブレーカの２次側（負荷側）への電力供給が停止するという問題があった。

本発明は、上記の点に鑑みて為されており、系統電源から主幹ブレーカを切り離すことなく通信モジュールを取り付けることのできる分電盤を提供することを目的とする。

本発明の分電盤は、主幹ブレーカと、前記主幹ブレーカの２次側に電気的に接続される複数の分岐ブレーカと、前記主幹ブレーカの１次側に電気的に接続される外部機器との間で電力線を伝送路に用いた電力線通信を行う通信モジュールとを備え、前記通信モジュールは、前記複数の分岐ブレーカのうちの何れかの分岐ブレーカを介して前記外部機器との間で電力線通信を行うことを特徴とする。

この分電盤において、前記通信モジュールは、前記複数の分岐ブレーカのうち前記主幹ブレーカに最も近い位置にある分岐ブレーカを介して前記外部機器との間で電力線通信を行うことが好ましい。

本発明は、分岐ブレーカを介して外部機器との間で電力線通信を行うように通信モジュールを設けている。このため、本発明では、分岐ブレーカを系統電源から切り離すことで、通信モジュールを分電盤に取り付けることができる。したがって、本発明では、系統電源から主幹ブレーカを切り離すことなく通信モジュールを取り付けることができる。

図１Ａは、本発明の実施形態に係る分電盤を示す概略図で、図１Ｂは、図１Ａに示す構成において、第１分岐ブレーカと第１通信アダプタとの間の配線を示す図である。本発明の実施形態に係る分電盤における他の構成を示す概略図である。図３Ａは、本発明の実施形態に係る分電盤において、計測ユニットを介して電力線通信を行う構成を示す概略図で、図３Ｂは、図３Ａに示す構成において、第１分岐ブレーカと第１通信アダプタとの間の配線を示す図である。図４Ａは、本発明の実施形態に係る分電盤において、自立型分電盤を接続した構成を示す概略図で、図４Ｂは、図４Ａに示す構成において、自立型分電盤に設けられる計測ユニットを示す図である。図５Ａは、本発明の実施形態に係る分電盤において、電力線通信の経路を切り替え可能とした構成を示す概略図で、図５Ｂは、図５Ａに示す構成において、第１通信アダプタの構成を示す図である。

本発明の実施形態に係る分電盤１は、図１Ａ，図１Ｂに示すように、主幹ブレーカ３と、複数の分岐ブレーカ４と、第１通信アダプタ６（通信モジュール）とを備える。複数の分岐ブレーカ４は、主幹ブレーカ３の２次側に電気的に接続される。第１通信アダプタ６は、主幹ブレーカ３の１次側に電気的に接続される電力メータ８（外部機器）との間で電力線を伝送路に用いた電力線通信を行う。そして、第１通信アダプタ６は、複数の分岐ブレーカ４のうちの何れかの分岐ブレーカ４を介して電力メータ８との間で電力線通信を行う。

以下、本発明の実施形態に係る分電盤１について図面を用いて説明する。なお、本実施形態の分電盤１では、単相３線式の低圧配電方式により系統電源から電力が供給されているが、例えば単相２線式の低圧配電方式であってもよい。本実施形態の分電盤１は、図１Ａ，図１Ｂに示すように、キャビネット２と、主幹ブレーカ３と、複数の分岐ブレーカ４と、計測ユニット５と、第１通信アダプタ６（通信モジュール）と、第２通信アダプタ７とを備える。また、主幹ブレーカ３と系統電源（図示せず）との間には、電力メータ８（外部機器）が接続されている。

キャビネット２は、合成樹脂成型品などにより形成され、本体２０と、蓋（図示せず）とで構成される。本体２０は、一面を開口した箱状に形成されている。蓋は、本体２０の開口を覆う形状に形成されている。蓋は、本体２０の開口を塞ぐ位置と、本体２０の開口を開放する位置との間で回転自在となるように、本体２０に取り付けられている。

主幹ブレーカ３の１次側（系統電源側）には、３本の主幹配線ＣＢ１の一端が接続されている。主幹配線ＣＢ１の他端は、電力メータ８を介して電気事業者が提供する系統電源に接続されている。また、主幹ブレーカ３の２次側（負荷側）は、導電バー（図示せず）に接続されている。

各分岐ブレーカ４の１次側は、導電バーにプラグイン接続することにより、主幹ブレーカ３の２次側と電気的に接続される。また、各分岐ブレーカ４の２次側には、それぞれ分岐配線ＣＢ２の一端が電気的に接続されている。分岐配線ＣＢ２の他端には、例えばテレビ、オーディオ機器、冷蔵庫、食器洗浄機、エアコン、照明機器などの電気機器（図示せず）が電気的に接続されている。各分岐ブレーカ４の２次側には、図１Ｂに示すように、分岐配線ＣＢ２を構成する３本の電力線に対応した３つの端子が設けられている。同図では、中性相の電力線に対応する端子を「Ｎ」、第１の電圧相の電力線に対応する端子を「Ｌ１」、第２の電圧相の電力線に対応する端子を「Ｌ２」と記載している。

計測ユニット５は、分岐配線ＣＢ２毎に設けた電流センサ（図示せず）により各分岐配線ＣＢ２に流れる電流を計測し、分岐配線ＣＢ２毎に電気機器に供給される使用電力を算出する。換言すれば、計測ユニット５は、複数の分岐ブレーカ４で各々分岐された分岐回路毎の使用電力を計測する。電流センサとしては、例えばロゴスキーセンサやカレントトランスが用いられる。なお、計測ユニット５は、分電盤１に太陽光発電ユニットが接続される場合、太陽光発電による発電電力や売電電力を計測するように構成してもよい。使用電力の計測結果は、計測ユニット５と第２通信アダプタ７との間をケーブル（図示せず）で接続し、例えばＲＳ−４８５などの規格に従って有線信号により送信される。

ここで、計測ユニット５は、複数の分岐ブレーカ４のうちの何れか１つの分岐ブレーカ（以下、「第１分岐ブレーカ４０」と称する）に分岐配線ＣＢ２を介して電気的に接続されている。そして、計測ユニット５には、図１Ｂに示すように、中性相（Ｎ相）と第２の電圧相（Ｌ２相）との間に印加される交流電圧（１００Ｖ）が、第１分岐ブレーカ４０を介して入力されている。計測ユニット５は、図１Ｂに示すように、例えばＡＣ／ＤＣコンバータで構成される内蔵の電源回路５０により、入力された交流電圧を所望の直流電圧（例えば、４．５Ｖ）に変換して動作電源を得ている。また、計測ユニット５と第２通信アダプタ７との間は電源線で接続されている。したがって、第２通信アダプタ７は、電源線を介して計測ユニット５から直流電圧を供給されることで、動作電源を得ている。

また、第１通信アダプタ６の基板（図示せず）と、第２通信アダプタ７の基板（図示せず）との間は、基板対基板（ＢｔｏＢ：Board to Board）用コネクタ（図示せず）を介して接続されている。したがって、第１通信アダプタ６は、基板対基板用コネクタを介して第２通信アダプタ７から直流電圧を供給されることで、動作電源を得ている。また、この基板対基板用コネクタを介して、第１通信アダプタ６と第２通信アダプタ７との間で通信データを送受信する。

第１通信アダプタ６は、複数の分岐ブレーカ４のうち何れか１つの分岐ブレーカ４と、当該分岐ブレーカ４に接続される分岐配線ＣＢ２とを介して主幹ブレーカ３の主幹配線ＣＢ１に接続されている。第１通信アダプタ６は、電力メータ８との間で電力線を伝送路に用いた双方向の電力線通信を行う第１通信回路６０を備えている。第１通信回路６０は、電力線を流れる交流電流に重畳されたＰＬＣ信号を分離して受信し、ＰＬＣ信号に含まれる通信データを第２通信アダプタ７に送信する機能を有している。また、第１通信回路６０は、第２通信アダプタ７から送信される通信データを含むＰＬＣ信号を、電力線を流れる交流電流に重畳させ、電力メータ８に送信する機能を有している。本実施形態の分電盤１では、第１の電圧相（Ｌ１相）の電力線と、第２の電圧相（Ｌ２相）の電力線とを流れる交流電流にＰＬＣ信号を重畳させ、電力線通信を行っている。なお、「ＰＬＣ信号」とは、電力線通信で送受信される信号であり、系統電源の電源周波数よりも高い周波数の信号である。

第２通信アダプタ７は、機器管理装置（図示せず）との間で電波を媒体とした双方向の無線通信を行う第２通信回路７０を備える。第２通信回路７０は、計測ユニット５での計測結果のデータや、電気事業者から電力メータ８及び第１通信アダプタ６を介して送信される通信データを含む無線信号を、機器管理装置に送信する機能を有している。また、第２通信回路７０は、機器管理装置から送信される無線信号を受信し、無線信号に含まれる通信データを第１通信アダプタ６に送信する機能を有している。無線信号の仕様は、例えば特定小電力無線（例えば、４００ＭＨｚ帯や９２０ＭＨｚ帯）や無線ＬＡＮ（Local Area Network）などの従来周知の規格から選択される。

機器管理装置は、建物内の複数の電気機器を管理するコントローラである。この機器管理装置は、各電気機器の動作を制御したり、各電気機器の電力使用を管理したりする。すなわち、機器管理装置と、通信機能を有する複数の電気機器とで、需要家側のネットワークとしてのＨＥＭＳ（Home Energy Management System）ネットワークを構築する。なお、各分岐配線ＣＢ２に接続された全ての電気機器が通信機能を有している必要はなく、一部の電気機器が通信機能を有していればよい。

なお、第２通信アダプタ７は、機器管理装置だけではなく、スマートホン等の携帯端末との間でも無線通信を行う構成であってもよい。この構成では、電気事業者から送信される時間別料金情報や電力提供情報、デマンドレスポンス（Demand Response）の通知などの情報を、携帯端末を通して利用者が取得することができる。

電力メータ８は、電力の使用量を計測する計測機能と、他の機器と通信する通信機能とを有する電子式電力メータであって、所謂スマートメータである。電力メータ８は、電気事業者が電力料金を徴収するために需要家に設置されている。電力メータ８は、電気事業者から需要家に供給される電力の総使用量を計測し、この総使用量を含む検針情報を電気事業者に送信する。また、電力メータ８は、電気事業者から送信される時間別料金情報や電力提供情報を受信し、これら情報を電力線通信により第１通信アダプタ６に送信する。更に、電力メータ８は、第１通信アダプタ６及び第２通信アダプタ７を介して機器管理装置から送信される通信データを受信し、電気事業者に送信する。

ここで、第１通信アダプタ６の第１通信回路６０は、図１Ｂに示すように、分岐配線ＣＢ２のうち第１の電圧相（Ｌ１相）の電力線と、第２の電圧相（Ｌ２相）の電力線とを介して第１分岐ブレーカ４０に電気的に接続されている。このため、第１通信アダプタ６は、第１分岐ブレーカ４０及び主幹ブレーカ３を介する伝送路を用いて電力メータ８との間で電力線通信を行っている。換言すれば、第１通信アダプタ６（通信モジュール）は、複数の分岐ブレーカ４のうちの何れかの分岐ブレーカ４を介して電力メータ８（外部機器）との間で電力線通信を行っている。

上述のように、本実施形態の分電盤１では、分岐ブレーカ４を介して電力メータ８（外部機器）との間で電力線通信を行うように第１通信アダプタ６（通信モジュール）を設けている。このため、本実施形態の分電盤１では、分岐ブレーカ４を系統電源から切り離すことで、第１通信アダプタ６を分電盤１に取り付けることができる。したがって、本実施形態の分電盤１では、系統電源から主幹ブレーカ３を切り離すことなく第１通信アダプタ６を取り付けることができる。

なお、本実施形態の分電盤１では、第１通信アダプタ６は、計測ユニット５が接続される第１分岐ブレーカ４０を介して電力メータ８との間で電力線通信を行っているが、他の分岐ブレーカ４を介して電力線通信を行う構成でもよい。例えば、第１通信アダプタ６は、図２に示すように、主幹ブレーカ３に最も近い分岐ブレーカ４に電気的に接続してもよい。換言すれば、第１通信アダプタ６（通信モジュール）が、複数の分岐ブレーカ４のうち主幹ブレーカ３に最も近い位置にある分岐ブレーカ４を介して電力メータ８（外部機器）との間で電力線通信を行う構成でもよい。この構成では、電力メータ８と第１通信アダプタ６との間の伝送路が短くなるため、ノイズの影響を受け難く、電力線通信の安定化を図ることができる。

また、第１通信アダプタ６は、図２に示すように、複数の分岐ブレーカ４のうち第１通信アダプタ６に最も近い位置にある分岐ブレーカ４を介して電力メータ８との間で電力線通信を行う構成でもよい。この構成においても、電力メータ８と第１通信アダプタ６との間の伝送路が短くなるため、ノイズの影響を受け難く、電力線通信の安定化を図ることができる。

ところで、第１通信アダプタ６は、図３Ａ，図３Ｂに示すように、第１分岐ブレーカ４０及び計測ユニット５を介して電力メータ８との間で電力線通信を行う構成であってもよい。この構成においては、計測ユニット５は、電源回路５０の他に変換回路５１を備える。変換回路５１は、電力線を流れる交流電流に重畳されたＰＬＣ信号を分離し、第２通信アダプタ７に送信する機能を有している。また、変換回路５１は、第２通信アダプタ７から送信される通信データを含むＰＬＣ信号を、電力線を流れる交流電流に重畳させる機能を有している。

変換回路５１から出力されるＰＬＣ信号は、第２通信アダプタ７の基板に印刷成形された導体（図示せず）を介して第１通信アダプタ６の第１通信回路６０に送信される。第１通信回路６０では、変換回路５１から送信されるＰＬＣ信号を受信し、ＰＬＣ信号に含まれる通信データを第２通信アダプタ７に送信する。また、第１通信回路６０から送信されるＰＬＣ信号も、上記と同様に、第２通信アダプタ７の基板に印刷成形された導体を介して変換回路５１に送信される。

上述のように、この構成では、第１分岐ブレーカ４０及び計測ユニット５を介して電力メータ８（外部機器）との間で電力線通信を行うように第１通信アダプタ６（通信モジュール）を設けている。このため、この構成では、第１分岐ブレーカ４０を系統電源から切り離すことで、第１通信アダプタ６を分電盤１に取り付けることができる。したがって、この構成では、系統電源から主幹ブレーカ３を切り離すことなく第１通信アダプタ６を取り付けることができる。更に、この構成では、第２通信アダプタ７の基板の導体を介してＰＬＣ信号を第１通信アダプタ６に送信している。したがって、この構成では、第１分岐ブレーカ４０と第１通信アダプタ６とを、新たに分岐配線ＣＢ２で接続する必要がない。

ところで、図４Ａに示すように、本実施形態の分電盤１に、自立型分電盤１０を接続する場合がある。自立型分電盤１０は、主幹ブレーカ１００と、複数の分岐ブレーカ１０１と、計測ユニット５とを備える。また、自立型分電盤１０は、系統電源から電力の供給を受ける経路と、分散電源から電力の供給を受ける経路とを切り替える電源切替器（図示せず）を備える。分散電源は、例えば太陽光発電装置、蓄電装置、蓄電池を搭載した電動車両などで構成され、系統電源とは独立して電力を自立型分電盤１０に供給する。

主幹ブレーカ１００の１次側は、分電盤１の何れかの分岐ブレーカ４の２次側に電気的に接続されている。また、複数の分岐ブレーカ１０１のうちの何れか１つの分岐ブレーカ１０２は、計測ユニット５及び分電盤１の計測ユニット５００を介して第２通信アダプタ７に電気的に接続されている。なお、計測ユニット５は、図４Ｂに示すように、図３Ｂに示す計測ユニット５と同じ構成である。また、計測ユニット５００は、電源回路５０及び変換回路５１を有しておらず、計測ユニット５から供給される直流電圧を第２通信アダプタ７に送る機能と、計測ユニット５から送信されるＰＬＣ信号を第２通信アダプタ７に送る機能とを有する。

このように分電盤１に接続された自立型分電盤１０は、通常時は、分岐ブレーカ４及び主幹ブレーカ１００を介して系統電源からの電力の供給を受ける。一方、系統電源からの電力の供給が停止した場合は、電源切替器が手動又は自動で経路を切り替えることで、自立型分電盤１０は分散電源からの電力の供給を受ける。

ここで、図４Ａ，図４Ｂに示す構成では、第１通信アダプタ６は、自立型分電盤１０の計測ユニット５を介して電力メータ８との間で電力線通信を行っている。このため、電力線通信の伝送路（すなわち、ＰＬＣ信号を伝送する伝送路）が長くなり、電力線通信が不安定になる虞がある。したがって、電力線通信の安定化を図ることを鑑みれば、第１通信アダプタ６は、計測ユニット５を介さずに、分電盤１の分岐ブレーカ４を介して電力メータ８との間で電力線通信を行う構成が望ましい。

なお、本実施形態の分電盤１は、図５Ａ，図５Ｂに示すように、第１通信アダプタ６が切替部９を備え、電力メータ８との間で電力線通信を行う経路を切り替える構成であってもよい。切替部９は、図５Ｂに示すように、１対のスイッチ９０と、検知部９１とで構成されている。各スイッチ９０は、ｃ接点で構成されている。各スイッチ９０の共通端子は、第１通信回路６０に電気的に接続されている。各スイッチ９０の常閉端子は、第２通信アダプタ７の基板の導体を介して計測ユニット５に電気的に接続されている。各スイッチ９０の常開端子は、第２分岐ブレーカ４１の２次側に電気的に接続されている。ここで、第２分岐ブレーカ４１は、複数の分岐ブレーカ４のうち第１分岐ブレーカ４０とは異なる分岐ブレーカ４である。

検知部９１は、第２分岐ブレーカ４１が第１通信アダプタ６に電気的に接続されているか否かを検知するように構成されている。検知部９１は、第１通信アダプタ６において第２分岐ブレーカ４１が接続される１対の入力端子（図示せず）と接続されている。検知部９１は、入力端子間の入力電圧と、所定の電圧値（ここでは、２００Ｖ）とを比較する。検知部９１は、入力電圧が所定の電圧値以上であれば、第２分岐ブレーカ４１が第１通信アダプタ６に接続されていると検知する。また、検知部９１は、入力電圧が所定の電圧値よりも小さければ、第２分岐ブレーカ４１が第１通信アダプタ６に接続されていないと検知する。

切替部９は、検知部９１での検知結果に応じて、第１経路と第２経路とを自動的に切り替えるように構成されている。第１経路は、第１分岐ブレーカ４０及び計測ユニット５を介して第１通信アダプタ６と電力メータ８との間で電力線通信を行う経路である。第２経路は、第２分岐ブレーカ４１を介して第１通信アダプタ６と電力メータ８との間で電力線通信を行う経路である。

切替部９は、検知部９１で第２分岐ブレーカ４１が接続されていないと検知した場合は、各スイッチ９０の共通端子と常閉端子とが導通した状態を維持する。したがって、この場合は、第１経路により第１通信アダプタ６と電力メータ８との間で電力線通信が行われる。一方、切替部９は、検知部９１で第２分岐ブレーカ４１が接続されていると検知した場合は、各スイッチ９０の共通端子と常開端子とを導通させる。したがって、この場合は、第２経路により第１通信アダプタ６と電力メータ８との間で電力線通信が行われる。

第１通信回路６０は、検知部９１での検知結果に応じて処理を切り替えるように構成されている。すなわち、第２分岐ブレーカ４１が接続されていないと検知部９１が検知した場合は、第１通信回路６０には第１経路を介してＰＬＣ信号が供給される。このため、第１通信回路６０は、計測ユニット５から送信されるＰＬＣ信号を受信する処理を実行する。一方、第２分岐ブレーカ４１が接続されていると検知部９１が検知した場合は、第１通信回路６０には第２経路を介して交流電流が供給される。このため、第１通信回路６０は、供給される交流電流からＰＬＣ信号を分離して受信する処理を実行する。

上述のように、この構成では、例えば計測ユニット５から送信されるＰＬＣ信号の信号強度が弱く、第１経路での電力線通信の通信品質が悪い場合に、第２分岐ブレーカ４１を第１通信アダプタ６に接続するだけで第２経路に自動的に切り替えることができる。

また、切替部９は、検知部９１を備えずに、手動で各スイッチ９０の接点を切り替える操作部（図示せず）を備える構成であってもよい。この構成では、第２分岐ブレーカ４１が第１通信アダプタ６に接続されていれば、例えば施工業者が操作部を操作することで、各スイッチ９０の接点を切り替えて第１経路と第２経路とを所望のタイミングで切り替えることができる。

１分電盤
３主幹ブレーカ
４分岐ブレーカ
５計測ユニット
６第１通信アダプタ（通信モジュール）
８電力メータ（外部機器）

Claims

主幹ブレーカと、
前記主幹ブレーカの２次側に電気的に接続される複数の分岐ブレーカと、
前記主幹ブレーカの１次側に電気的に接続される外部機器との間で電力線を伝送路に用いた電力線通信を行う通信モジュールとを備え、
前記通信モジュールは、前記複数の分岐ブレーカのうちの何れかの分岐ブレーカを介して前記外部機器との間で電力線通信を行うことを特徴とする分電盤。
前記通信モジュールは、前記複数の分岐ブレーカのうち前記主幹ブレーカに最も近い位置にある分岐ブレーカを介して前記外部機器との間で電力線通信を行うことを特徴とする請求項１記載の分電盤。