系統制御システムおよびコンピュータプログラム
【課題】 複数の系統にて供給準備される消費財（たとえば電力）の供給設備に対して合理的な供給を実現するために、当該消費財の需要データを逐次反映させる。
【解決手段】 需要家における需要現場に設置された電力メータから前記消費財の需要データを受信する需要データ受信手段と、 前記供給設備からの供給データを受信する供給データ受信手段と、 過去の需要データおよび供給データを蓄積する蓄積データベースと、 その過去データ、需要データおよび供給データに基づいて合理的な系統制御を実行するための演算を実行する演算手段と、 その演算結果に基づいて前記供給設備に対する制御信号を出力する系統制御手段と、を備えた系統制御システムを提供する。
【解決手段】 需要家における需要現場に設置された電力メータから前記消費財の需要データを受信する需要データ受信手段と、 前記供給設備からの供給データを受信する供給データ受信手段と、 過去の需要データおよび供給データを蓄積する蓄積データベースと、 その過去データ、需要データおよび供給データに基づいて合理的な系統制御を実行するための演算を実行する演算手段と、 その演算結果に基づいて前記供給設備に対する制御信号を出力する系統制御手段と、を備えた系統制御システムを提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電力線を介して収集する消費財（たとえば電気、ガス、水道）の使用量に関するデータにて供給系統を制御するシステム、より具体的には、外部装置から連続的に供給される消費財（たとえば電気、ガス、水道）の使用量を計量検針し、その検針データを電力線経由で収集し、消費財の供給系統を制御するシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、外部から連続的に供給される消費財（たとえば電気、ガス、水道）の使用量は、メータの検針データを人海戦術で収集している。収集された検針データを蓄積することによって、たとえば電気であれば、電力の供給系統を制御するためのデータとして用いている。
【０００３】
図β２に基づいて説明する。
電力は、火力発電、水力発電、原子力発電、風力発電などの供給設備によって、一般家庭、企業、公共施設などの需要家に対して供給可能なインフラが整備されている。
需要家が消費した電力は、需要家ごとに取り付けられた電力メータを検針することで取得された検針データによって把握される。
【０００４】
供給設備と需要家との間には、系統制御システムが存在する。系統制御システムは、供給設備から送信される供給データと、検針データによって蓄積された蓄積データとを用いて、需要家に提供すべき電力量を演算し、供給設備に制御信号を発信している。その制御信号に基づいて、供給設備から需要家に電力が供給されるのである。
【０００５】
電力負荷を平準化して電力系統を制御するための技術としては、たとえば特許文献１に開示されている。この技術は、蓄電装置を用いることでピークカット時の電力系統の安定性向上を達成するための技術である。
また、需要家における料金滞納の問題などを、遠隔地から操作するという技術として、たとえば特許文献２に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１４０６６号公報
【特許文献２】特開２００３−１５３４６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載された技術のように蓄電装置を用いるのでは無い場合には、電力は供給側にて発電される発電量と、需要家が使用する使用量とは同じである。したがって、需要家の使用量がリアルタイムに把握できれば、合理的ないし理想的な系統制御が可能である。
【０００８】
しかしながら、需要家の使用量をリアルタイムに把握する技術が、これまでは存在しなかったため、「理想的な系統制御」は実現していない。そのため、検針データに基づく過去のデータをデータベースに蓄積するとともに分析し、その分析結果を用いて編み出された複雑な演算によって予想される需要へ対応する、という系統制御にとどまっていた。
演算結果やその演算結果に基づく需要家の検針データは、前記の蓄積データベースに反映されるものの、リアルタイムで需要家の使用量を把握して、合理的な系統制御を実現するには至っていなかった。
【０００９】
本発明が解決しようとする課題は、需要家が使用している消費財の使用量をできる限りリアルタイムに把握し、把握した使用量に基づく合理的な系統制御技術を実現することである。
【００１０】
第一の発明は、需要家が使用している消費財の使用量をできる限りリアルタイムに把握し、把握した使用量に基づく合理的な系統制御システムを提供することを目的とする。
第二の発明は、需要家が使用している消費財の使用量をできる限りリアルタイムに把握し、把握した使用量に基づく合理的なコンピュータプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
（第一の発明）
請求項１に記載の発明は、複数の系統にて供給準備される消費財（たとえば電力）の供給設備に対して合理的な供給を実現するために、当該消費財の需要データを逐次反映させる系統制御システムに係る。
すなわち、 需要家における需要現場に設置された消費財メータ（たとえば電力メータ）から前記消費財の需要データを受信する需要データ受信手段と、 前記供給設備からの供給データを受信する供給データ受信手段と、 過去に受信した需要データおよび供給データを時刻データとともに蓄積している蓄積データベースと、 その蓄積データベースに蓄積されたデータ、前記需要データおよび前記供給データに基づいて合理的な系統制御を実行するための演算を実行する演算手段と、 その演算手段が演算した結果に基づいて前記供給設備に対する制御信号を出力する系統制御手段と、を備えた系統制御システムに係る。
【００１２】
（用語説明）
「消費財」とは、たとえば電力、都市ガス、上下水道などである。
「消費財メータ」とは、消費財が電力であれば「電力メータ」であり、消費財がガスであればガスメータである。
【００１３】
（作用）
まず、需要家における需要現場に設置された消費財メータから前記消費財の需要データを需要データ受信手段が受信する。 一方、前記供給設備からの供給データを供給データ受信手段が受信する。 また、過去に受信した需要データおよび供給データを時刻データとともに、予め蓄積データベースに蓄積している。
その蓄積データベースに蓄積されたデータ、前記需要データおよび前記供給データに基づいて、合理的な系統制御を実行するための演算を演算手段が実行する。 その演算手段が演算した結果に基づいて、系統制御手段が前記供給設備に対する制御信号を出力する。 これによって、需要データおよび供給データを反映させた系統制御が実現される。
【００１４】
（第一の発明のバリエーション１）
前記消費財メータは、通信回線を介して当該消費財の消費量を所定時間間隔ごとに送信可能な通信手段を備えたもの、とすることができる。
【００１５】
（用語説明）
この消費財メータは、通信機能を備えている。電力線通信の場合の通信機能を果たす機器は、「トランスポンダ」と称される。
使用する「通信回線」は、一般の電話回線や光ファイバなどでもよいが、電力線通信を利用した技術であれば、消費財の需要データの収集という点では好ましい。「電力線通信技術」としては、たとえば、電圧を変調することによって電力とともに情報を通信する技術（ＴＷＡＣＳ（登録商標）と呼ばれる両方向自動通信システム）を応用したものである。
【００１６】
（第二の発明）
第二の発明は、複数の系統にて供給準備される消費財（たとえば電力）の供給設備に対して合理的な供給を実現するために、当該消費財の需要データを逐次反映させる系統制御を実現するコンピュータプログラムに係る。
すなわち、 需要家における需要現場に設置された消費財メータから前記消費財の需要データを受信する需要データ受信手順と、 前記供給設備からの供給データを受信する供給データ受信手順と、 過去に受信した需要データおよび供給データを時刻データとともに蓄積データベースへ蓄積しているデータ蓄積手順と、 前記蓄積データベースに蓄積されたデータ、前記需要データおよび前記供給データに基づいて合理的な系統制御を実行するための演算を実行する演算手順と、 その演算手順にて演算した結果に基づいて前記供給設備に対する制御信号を出力する系統制御手順と、をコンピュータに実行させることとした系統制御用のコンピュータプログラムである。
【００１７】
（バリエーション）
第二の発明に係るコンピュータプログラムは、ネットワークを介してオンラインで提供することもできるし、コンピュータプログラムを記録可能な記録媒体に格納して提供することもできる。記録媒体としては、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ−Ｒ、各種メモリ装置などである。
【発明の効果】
【００１８】
第一の発明によれば、需要家が使用している消費財の使用量をできる限りリアルタイムに把握し、把握した使用量に基づく合理的な系統制御システムを提供することができた。
第二の発明によれば、需要家が使用している消費財の使用量をできる限りリアルタイムに把握し、把握した使用量に基づく合理的なコンピュータプログラムを提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態における系統制御システムを示す概念図である。
【図２】本発明に係る実施形態のハードウェア構成を示す概念図である。
【図３】従来の電力線通信のハードウェア構成を示す概念図である。
【図４】本発明に係る実施形態において、上り信号がどのように伝わるかを示す概念図である。
【図５】本発明の実施形態に用いる上り信号のデータ構造を示す概念図である。（Ａ）が比較のために示す標準的なデータ構造、（Ｂ）がデータ量を減らしたデータ構造を示している。
【図６】本発明の実施形態に用いる上り信号を作り出す上り信号送信装置の回路図である。（Ａ）が比較のために示す標準的な回路図、（Ｂ）が本発明の回路図である。
【図７】本発明の実施形態に用いる上り信号を作り出す上り信号送信装置の電力系統への接続図である。
【図８】上り信号を作り出す回路による出力信号を示す波形図である。（Ａ）が比較のために示す標準的な出力信号、（Ｂ）が本発明の出力信号である。
【図９】本発明の実施形態におけるインバウンド信号を示すタイムチャートである。
【図１０】図９との比較のために示す標準的なインバウンド信号を示すタイムチャートである。
【図１１】従来の系統制御システムを示す概念図である。
【図１２】本発明に係る実施形態の伝送手順を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
この実施形態は、消費財として電力を例としており、需要家としては一般家庭、企業、公共施設などを、図１に例示して説明する。
【００２１】
（図１）
消費財としての電力の供給設備は、火力発電、水力発電、原子力発電、風力発電などの設備がある。これらの供給設備から、消費財としての電力とは別に、供給データが系統制御システムにおける供給データ受信手段に送信する。
【００２２】
一方、消費財の需要家である一般家庭、企業、公共施設などは、図示を省略した変電所、送電線、柱上トランスなどのインフラを介して消費財である電力の供給を受ける（図中の「電力供給」）。そして、消費財の需要データを、電力メータおよびトランスポンダを介して、系統制御システムにおける需要データ受信手段に送信する。
【００２３】
系統制御システムは、前述のように、需要データを受信する需要データ受信手段と、 供給設備からの供給データを受信する供給データ受信手段と、 過去に受信した需要データおよび供給データを時刻データとともに蓄積している蓄積データベースと、を備える。
また、蓄積データベースに蓄積されたデータ、前記需要データおよび前記供給データに基づいて合理的な系統制御を実行するための演算を実行する演算手段と、 その演算手段が演算した結果に基づいて前記供給設備に対する制御信号を出力する系統制御手段と、を備える。
【００２４】
その蓄積データベースに蓄積されたデータ、前記需要データおよび前記供給データに基づいて、合理的な系統制御を実行するための演算を演算手段が実行する。
演算手段は、例えば、供給データ受信手段により受信されて蓄積データベースに蓄積されている単位時間毎の供給電力量と、需要データ受信手段により受信されて蓄積データベースに蓄積されている単位時間毎の需要電力量との差に基づき、需要電力量が供給電力量を超えることがないような供給電力量を演算する。
その演算手段が演算した結果に基づいて、系統制御手段が前記供給設備に対する制御信号を出力する。
系統制御手段は、例えば、火力、水力、原子力、風力の各発電設備の中から、調整電力量、調整期間に応じて対応可能な最適の発電設備を選択して制御信号（運転指令）を出力する。 これによって、需要データおよび供給データを反映させた系統制御が実現される。
【００２５】
トランスポンダを伴う電力メータについての需要データの送信に関しては、以下、図２〜図１０、図１２を用いて説明する。
【００２６】
（図２、図３および図１２）
変電所には、制御・送受信ユニット（図中「ＣＲＵ」と略記される。Control and Receiving Unit）と、下り信号変調ユニット（図中「ＯＭＵ」と略記される。Outbound Modulation Unit）と、変圧ユニット（図中「ＭＴＵ」と略記される。Modulation Transformer Unit）と、上り信号検出装置（図中「ＩＰＵ」と略記される。Inbound Pickup Unit）と、簡易サーバとを備える。図２の簡易サーバは、図１の需要データ受信手段の役割を担い、需要家から需要データを収集して、演算手段に送信する。
供給者に係る変電所と需要家との間には、６６００ボルトの電圧を１００／２００ボルトに落とすための変圧器が設けられている。
【００２７】
簡易サーバは、供給者のデータ管理センターのサーバから需要家に対して発信される下り信号(1)を受信する。この下り信号（１）には、図１２に示すように簡易サーバが管理するトランスポンダ１〜ｎのアドレスが含まれている。この下り信号(1)は一般通信網（公衆電話回線または専用線）を介して受信する。
簡易サーバは、受信した下り信号(1) に含まれているトランスポンダ１〜ｎのアドレスを順次下り信号（２）として制御・送受信ユニット（ＣＲＵ）に送信し、下り信号変調ユニット（ＯＭＵ）および変圧ユニット（ＭＴＵ）を介して、下り信号(３)として電力線を伝播させ、変圧器を介して前述のトランスポンダに送信させる。
【００２８】
トランスポンダは、需要家からの情報として電力メータから検針値を分散して事前収集しており、下り信号（３）を受信すると、上り信号(1)として、自己のトランスポンダアドレスと検針値を発信する。この上り信号（１）は、上り信号検出装置（ＩＰＵ）および制御・送受信ユニット（ＣＲＵ）を介して、上り信号（２）として簡易サーバの記憶装置に蓄積される。
他のトランスポンダ２〜ｎに対しても同様に伝送が行われ、簡易サーバの記憶装置にはトランスポンダ１〜ｎから送信された検針値が蓄積される。
【００２９】
簡易サーバには送信制御手段を備えており、この送信制御手段による送信タイミングの命令を経て、需要データ送信手段がトランスポンダ１〜ｎのアドレスと各検針値とから構成される上り信号(3)を、一般通信網を介してデータ管理センターに送信する。この送信タイミングは、例えば、所定の期間毎（毎月末或いは毎日の定時等）である。
時間の掛かる電力線通信による需要データの収集を分散しておき、一般通信網にてデータ管理センターへ送信することで、ボトルネックを小さくすることができる。
【００３０】
比較のために、図３を説明する。図３に示す変電所においては、簡易サーバを備えておらず、上り信号(1)を受信したら、変調ユニット（ＭＴＵ）および上り信号検出回路（ＩＰＵ）を介してデータ管理センターに送信している（上り信号(2)）。これでは、一般通信網の送信能力を活かしておらず、需要家に係るトランスポンダから変電所までの下り信号(2)の通信速度に依存したデータ通信しか行えなかった。
【００３１】
（図４）
続いて、図４に基づいて補足説明する。ここでは、説明簡易化のために上り信号である需要データのみを図示して説明している。図において、需要データ受信手段が図３の上り信号検出装置（ＩＰＵ）、制御・送受信ユニット（ＣＲＵ）に対応し、需要データ蓄積手段、送信制御手段および需要データ送信手段が図３の簡易サーバに対応する構成である。
変電所は需要データ中継基地として捉えることができる。また、変電所に備えられた各ハードウェアは、需要データ受信手段、需要データ蓄積手段、送信制御手段、および需要データ送信手段であると、概念的に捉えることができる。
【００３２】
需要家の元に設置された電源メータのトランスポンダが、需要データを需要データ中継サーバに送信する。この送信手段からの命令は、例えば所定の期間毎（毎月末或いは毎日の定時等）に需要データ送信手段に出力され、需要データ蓄積手段に蓄積された需要データが送信される。この送信は、変圧器を含めた電力線通信網を介して行われる。
需要データ中継サーバにおいては、需要データ受信手段が需要データを受信し、需要データ蓄積手段に蓄積する。そして、送信制御手段からの命令を受けて、需要データ送信手段がデータ管理センターに送信する。この送信は、一般通信網を使って行うことができるので、電力線通信網よりも遙かに通信速度を速めることができる。例えば、８時間分の需要データを収集する指令をデータ管理センターから需要データ中継サーバに送信し、需要データ中継サーバは４時間かけて電力線通信網を介した通信にてトランスポンダから需要データを収集する。その後、需要データ中継サーバは数分で８時間分の需要データをデータ管理センターに送信する。このように大量のデータ収集を一括処理することにより、通信速度を速めることができる。
【００３３】
（図５）
図５において、（Ａ）には、上り信号によって送信される標準的なデータ構造を示す。また（Ｂ）においては、上り信号によって送信されるデータを少なくするために採用するデータ構造である。
標準的なデータ構造においては、３０分ごとに需要家に設置されている電力メータの電力使用量を「３０分値」として、７桁の数値を用いる。
しかし、（Ｂ）に示すデータ構造では、最初のデータは需要家に設置されている電力メータの電力使用量「３０分値」として７桁の数値を用い、残りの５つのデータはこの電力使用量からの３０分ごとの増分「増分−１」〜「増分−５」として３桁の数値を用いる。これによって、上り信号によって送信すべき情報量の総量を抑えることができ、通信に要するトータル時間を減らすことができる。
【００３４】
（上り信号送信装置）
図６から図１０を用いて、上り信号送信装置について説明する。
図６には、本発明の実施形態に用いる上り信号を作り出す回路図を（Ｂ）に示す。（Ａ）は、比較のために示す標準的な回路図である。また、図７は電力系統への接続図である。
本実施形態に係る電力メータに設けられているトランスポンダは、変電所（需要データ中継サーバ）に対して上り信号を送信する上り信号送信装置３０を備えている。
この上り信号送信装置３０は、図７に示すように需要家に電力を供給する柱上変圧器の二次側巻線間に接続され、柱上変圧器の漏れインピーダンスを介して二次側巻線による交流電源３７の交流電圧が印加される構成である。
そして、上り信号送信装置３０のスイッチ（サイリスタ）をオン／オフ制御し、抵抗Ｒにより巻線間の抵抗を変化させることにより上り信号を電力線に重畳させて需要データ中継サーバに送信するように構成されている。
【００３５】
この上り信号送信装置３０は、交流の正電圧側でゲート機能が働く第１の正電圧側動作サイリスタ３１および交流の負電圧側でゲート機能が働く第１の負電圧側動作サイリスタ３２を備えた第１の上り信号重畳回路３３と、交流の正電圧側でゲート機能が働く第２の正電圧側動作サイリスタ３４および交流の負電圧側でゲート機能が働く第２の負電圧側動作サイリスタ３５を備えた第２の上り信号重畳回路３６と、を有している。
【００３６】
第１の上り信号重畳回路３３は抵抗Ｒを介して、また第２の上り信号重畳回路３６は抵抗Ｒｎ（一例として上記抵抗Ｒの１／２の抵抗値）を介して、当該各上り信号重畳回路３３、３６が互いに並列となるように交流電源３７に接続されている。
ここで、抵抗Ｒｎの抵抗値を抵抗Ｒの１／２とするのは、サイリスタ３４、３５がオンとなる時の交流電圧の電圧値がゼロポイントに近くなるため、並列抵抗値を小さくして充分な信号レベルを確保するためである。充分な信号レベルを確保できるのであれば、抵抗Ｒｎの抵抗値は、抵抗Ｒの１／２に限らなくても良い。
【００３７】
各上り信号重畳回路３３、３６の各サイリスタ３１，３２および各サイリスタ３４，３５の各ゲートＧは、それぞれ上り信号供給回路に接続されている。このため、各上り信号重畳回路３３、３６の各サイリスタ３１，３２および各サイリスタ３４，３５は、上り信号に基づいてオン制御されることとなる。そして、この上り信号送信装置３０においては、以下に説明するように上り信号の一つの重畳ポイント（交流電圧値が零となるポイント近傍（＝零クロスポイント））に２パルス分の上り信号を重畳することが可能となっている。
【００３８】
図９は、上り信号の重畳ポイント、および各上り信号重畳回路３３、３６の各サイリスタ３１，３２および各サイリスタ３４，３５のオン／オフのタイミング等を示すタイムチャートである。
図９（ａ）は、商用交流電源電圧の零クロスポイントと、この零クロスポイント近傍に重畳される上り信号（電流パルス）を示すタイムチャート、図９（ｂ）は、上り信号供給回路から各上り信号重畳回路３３、３６の各サイリスタ３１，３２、３４，３５の各ゲートＧに供給される上り信号（サイリスタのオン制御信号）を示すタイムチャートである。
また、図９（ｃ）は、上り信号重畳回路３３、３６のサイリスタ３１、３２のオン／オフ時間を示すタイムチャートであり、図９（ｄ）は、上り信号重畳回路３３、３６のサイリスタ３４、３５のオン／オフ時間を示すタイムチャートである。
【００３９】
まず、トランスポンダの上り信号送信装置３０は、図９（ａ）の時刻ｔ１〜時刻ｔ１３に示す商用交流電源電圧の４周期を１サイクルとし、この４周期内における零クロスポイント近傍に上り信号（電流パルス）を重畳して変電所側に送信するようになっている。
具体的には、例えば５０Ｈｚの商用交流電源電圧は所定の時間毎に周期的に電圧値が０Ｖとなる。制御回路は、タイマにより計時される時刻情報に基づいて、この商用交流電源電圧の電圧値が０Ｖとなるタイミングを計っている。
なお、時刻ｔ１〜時刻ｔ１３は、例えば、交流電源電圧の立ち上がりにある零クロスポイントを検出し、検出した零クロスポイントから次の立ち上がり零クロスポイントを予測し、その１０度〜３０度前に設定される。
図９（ｂ）に示すように、上記１サイクルの商用交流電源電圧の第１周期目における正電圧波形の立ち下がりのタイミング、商用交流電源電圧の第２周期目における負電圧波形の立ち上がりのタイミング、商用交流電源電圧の第３周期目における正プラス電圧波形の立ち下がりのタイミング、および商用交流電源電圧の第４周期目における負電圧波形の立ち上がりのタイミングで、上記いずれかのサイリスタ３１、３２、３４、３５を選択的にオン動作させる。
【００４０】
すなわち、上述のように第１の上り信号重畳回路３３の第１の正電圧側動作サイリスタ３１、および第２の上り信号重畳回路３６の第２の正電圧側動作サイリスタ３４は、それぞれ交流電圧の正電圧側でゲート機能が働くようになっている。これに対して、第１の上り信号重畳回路３３の第１の負電圧側動作サイリスタ３２、および第２の上り信号重畳回路３６の第２の負電圧側動作サイリスタ３５は、それぞれ交流電圧の負電圧側でゲート機能が働くようになっている。
【００４１】
トランスポンダに設けられた制御回路（図示せず）は、図９（ｂ）に示す商用交流電源電圧の第１周期目および第３周期目における正電圧波形の立ち下がりのタイミングにおいて、以下のような信号を形成する。すなわち、該商用交流電源電圧が０Ｖとなる時刻ｔ４よりも所定時間前の時刻ｔ２から該商用交流電源電圧が０Ｖとなる時刻ｔ４までの間、および該商用交流電源電圧が０Ｖとなる時刻ｔ１０よりも所定時間前の時刻ｔ８から該商用交流電源電圧が０Ｖとなる時刻ｔ１０までの間に、送信する上り信号が「１」の場合はオン制御信号を形成する。また、送信する上り信号が「０」の場合はオン制御信号を形成しない。そして、このオン制御信号を第１の正電圧側動作サイリスタ３１のゲートＧに供給する。
【００４２】
また、制御回路は、図９（ｂ）に示す商用交流電源電圧の第１周期目および第３周期目における正電圧波形の立ち下がりのタイミングにおいて、以下のような信号を形成する。すなわち、上記第１の正電圧側動作サイリスタ３１のゲートＧに供給するオン制御信号を形成した時刻から所定の時間的間隔を空けて略連続的に、送信する上り信号が「１」の場合は正電圧のオン制御信号を形成し、送信する上り信号が「０」の場合はオン制御信号を形成しない。このオン制御信号を第２の正電圧側動作サイリスタ３４のゲートＧに供給する。
【００４３】
同様に、制御回路は、図９（ｂ）に示す商用交流電源電圧の第２周期目および第４周期目における負電圧波形の立ち上がりのタイミングにおいて、以下のような信号を形成する。すなわち、該商用交流電源電圧が０Ｖとなる時刻ｔ７よりも所定時間前の時刻ｔ５から該商用交流電源電圧が０Ｖとなる時刻ｔ７までの間、および該商用交流電源電圧が０Ｖとなる時刻ｔ１３よりも所定時間前の時刻ｔ１１から該商用交流電源電圧が０Ｖとなる時刻ｔ１３までの間に、送信する上り信号が「１」の場合はオン制御信号を形成し、送信する上り信号が「０」の場合はオン制御信号を形成しない。このオン制御信号を第１の負電圧側動作サイリスタ３２のゲートＧに供給する。
【００４４】
また、制御回路は、図９（ｂ）に示す商用交流電源電圧の第２周期目および第４周期目における負電圧波形の立ち上がりのタイミングにおいて、以下のような信号を形成する。すなわち、上記第１の負電圧側動作サイリスタ３２のゲートＧに供給するオン制御信号を形成した時刻から所定の時間的間隔を空けて略連続的に、送信する上り信号が「１」の場合はオン制御信号を形成し、送信する上り信号が「０」の場合はオン制御信号を形成しない。このオン制御信号を第２の負電圧側動作サイリスタ３５のゲートＧに供給する。
【００４５】
第１の上り信号重畳回路３３の第１の正電圧側動作サイリスタ３１は、「１」の上り信号を送信する際に、ゲートＧにオン制御信号供給されたタイミングでオン動作し、アノードＡ−カソードＫ間に交流電源３７からの交流電流が流れ始める。この第１の正電圧側動作サイリスタ３１は、図９（ｃ）の時刻ｔ２〜時刻ｔ４、および時刻ｔ８〜時刻ｔ１０に示すようにアノードＡ−カソードＫ間を流れる交流電流の電流量が零となるまでの間オン動作する。
【００４６】
一方、このトランスポンダの上り信号送信装置３０の場合、上述のように上記第１の正電圧側動作サイリスタ３１のゲートＧにオン制御信号を形成した時刻から所定の時間的間隔を空けて略連続的に、上記第２の上り信号重畳回路３６の第２の正電圧側動作サイリスタ３４のゲートに対して、送信する上り信号が「１」の場合はオン制御信号が供給され、また、送信する上り信号が「０」の場合はオン制御信号が供給されないようになっている。
【００４７】
このため、「１」の上り信号を送信すべく、第２の正電圧側動作サイリスタ３４のゲートＧに対して、オン制御信号が供給された場合には、このオン制御信号が供給されたタイミングで当該第２の正電圧側動作サイリスタ３４がオン動作し、アノードＡ−カソードＫ間に交流電源３７からの交流電流が流れ始める。この第２の正電圧側動作サイリスタ３４は、図９（ｄ）の時刻ｔ３〜時刻ｔ４、および時刻ｔ９〜時刻ｔ１０に示すようにアノードＡ−カソードＫ間を流れる交流電流の電流量が零となるまでの間オン動作する。
【００４８】
これにより、第１の上り信号重畳回路３３の第１の正電圧側動作サイリスタ３１がオン動作することでアノードＡ−カソードＫ間に交流電源３７からの交流電流が流れ始め、この第１の正電圧側動作サイリスタ３１のアノードＡ−カソードＫ間に流れる交流電流の電流量が零となる前に、第２の上り信号重畳回路３６の第２の正電圧側動作サイリスタ３４がオン動作してアノードＡ−カソードＫ間に交流電源３７からの交流電流が流れることとなる。
【００４９】
したがって、上記第１の正電圧側動作サイリスタ３１、および第２の正電圧側動作サイリスタ３４を上述のように略連続的にオン制御した場合には、図９（ａ）の時刻ｔ２〜ｔ４、および時刻ｔ８〜ｔ１０に示すように、いわば正方向に２つ山のある波形の上り信号を形成して、商用交流電源電圧に重畳することができる。上記上り信号の一つの山は１ビットの上り信号に相当するため、当該トランスポンダの上り信号送信装置３０の場合、従来、１ビットの上り信号を重畳していた区間に、２ビットの上り信号を重畳することができ、従来と比較して２倍のデータ量の上り信号を送信可能とすることができる。
すなわち、４つの上り信号がゼロクロスポイントのどこに含まれているかによって「０」、「１」を判断して１ビットの信号送信を行う場合、従来は零クロスポイント近傍で送信される上り信号が１つであったため１ビットの信号送信に４周期が必要であったが、本発明では、上り信号が２つであるので１ビットの信号送信は２周期に短縮することができる。
【００５０】
以上の説明は正電圧側動作サイリスタ３１、３４の動作であったが、負電圧側動作サイリスタ３２、３５の動作も同様である。
すなわち、第１の上り信号重畳回路３３の第１の負電圧側動作サイリスタ３２は、「１」の上り信号を送信する際に、ゲートＧにオン制御信号が供給されたタイミングでオン動作し、アノードＡ−カソードＫ間に交流電源３７からの交流電流が流れ始める。この第１の負電圧側動作サイリスタ３２は、図９（ｃ）の時刻ｔ５〜時刻ｔ７、および時刻ｔ１１〜時刻ｔ１３に示すようにアノードＡ−カソードＫ間を流れる交流電流の電流量が零となるまでの間オン動作する。
【００５１】
一方、このトランスポンダの上り信号送信装置３０の場合、上述のように上記第１の負電圧側動作サイリスタ３２のゲートＧにオン制御信号を形成した時刻から所定の時間的間隔を空けて略連続的に、上記第２の上り信号重畳回路３６の第２の負電圧側動作サイリスタ３５のゲートに対して、送信する上り信号が「１」の場合はオン制御信号が供給され、また、送信する上り信号が「０」の場合はオン制御信号が供給されないようになっている。
【００５２】
このため、「１」の上り信号を送信すべく、第２の負電圧側動作サイリスタ３５のゲートＧに対して、オン制御信号が供給された場合には、このオン制御信号が供給されたタイミングで当該第２の負電圧側動作サイリスタ３５がオン動作し、アノードＡ−カソードＫ間に交流電源３７からの交流電流が流れ始める。この第２の負電圧側動作サイリスタ３５は、図９（ｄ）の時刻ｔ５〜時刻ｔ７、および時刻ｔ１１〜時刻ｔ１３に示すようにアノードＡ−カソードＫ間を流れる交流電流の電流量が零となるまでの間オン動作する。
【００５３】
これにより、第１の上り信号重畳回路３３の第１の負電圧側動作サイリスタ３２がオン動作することでアノードＡ−カソードＫ間に交流電源３７からの交流電流が流れ始め、この第１の負電圧側動作サイリスタ３２のアノードＡ−カソードＫ間に流れる交流電流の電流量が零となる前に、第２の上り信号重畳回路３６の第２の負電圧側動作サイリスタ３５がオン動作してアノードＡ−カソードＫ間に交流電源３７からの交流電流が流れることとなる。
【００５４】
以上のようなことから、上記第１の負電圧側動作サイリスタ３２、および第２の負電圧側動作サイリスタ３５を上述のように略連続的にオン制御した場合には、図９（ａ）の時刻ｔ５〜ｔ７、時刻ｔ１１〜ｔ１３、および図８（Ｂ）に示すように、いわば負方向に２つ山のある波形の上り信号を形成して、商用交流電源電圧に重畳することができる。そして、上記上り信号の一つの山は１ビットの上り信号に相当するため、当該トランスポンダの上り信号送信装置３０の場合、従来、１ビットの上り信号を重畳していた区間に、２ビットの上り信号を重畳することができ、従来と比較して２倍のデータ量の上り信号を送信可能とすることができる。
系統制御システムは得られた需要データ、供給データおよび、入力されている系統設備データを用いて、演算手段にて最適潮流計算を行い、最も効率の良い電力供給状態を算出する。その供給状態に沿うよう、系統制御手段から系統設備（発・送・変・配電設備）へ指令を送信し、各系統設備は指令に応じた状態に操作される。また、日常の系統運用からデータを蓄積して系統設備のボトルネックを割り出し、最適な設備投資となる系統設備計画へ反映する。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本願発明は、電力、ガスまたは水道の供給サービス業、電力、ガスまたは水道のメータ製造業、電力、ガスまたは水道のデータサービス（ソフトウェアの作成やメンテナンスを含む）業などにおいて、利用可能性を有する。
【符号の説明】
【００５６】
３０ 上り信号送信装置
３１、３２、３４、３５ サイリスタ
３３ 第一の上り信号重畳回路
３６ 第二の上り信号重畳回路
３７ 交流電源
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電力線を介して収集する消費財（たとえば電気、ガス、水道）の使用量に関するデータにて供給系統を制御するシステム、より具体的には、外部装置から連続的に供給される消費財（たとえば電気、ガス、水道）の使用量を計量検針し、その検針データを電力線経由で収集し、消費財の供給系統を制御するシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、外部から連続的に供給される消費財（たとえば電気、ガス、水道）の使用量は、メータの検針データを人海戦術で収集している。収集された検針データを蓄積することによって、たとえば電気であれば、電力の供給系統を制御するためのデータとして用いている。
【０００３】
図β２に基づいて説明する。
電力は、火力発電、水力発電、原子力発電、風力発電などの供給設備によって、一般家庭、企業、公共施設などの需要家に対して供給可能なインフラが整備されている。
需要家が消費した電力は、需要家ごとに取り付けられた電力メータを検針することで取得された検針データによって把握される。
【０００４】
供給設備と需要家との間には、系統制御システムが存在する。系統制御システムは、供給設備から送信される供給データと、検針データによって蓄積された蓄積データとを用いて、需要家に提供すべき電力量を演算し、供給設備に制御信号を発信している。その制御信号に基づいて、供給設備から需要家に電力が供給されるのである。
【０００５】
電力負荷を平準化して電力系統を制御するための技術としては、たとえば特許文献１に開示されている。この技術は、蓄電装置を用いることでピークカット時の電力系統の安定性向上を達成するための技術である。
また、需要家における料金滞納の問題などを、遠隔地から操作するという技術として、たとえば特許文献２に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１４０６６号公報
【特許文献２】特開２００３−１５３４６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載された技術のように蓄電装置を用いるのでは無い場合には、電力は供給側にて発電される発電量と、需要家が使用する使用量とは同じである。したがって、需要家の使用量がリアルタイムに把握できれば、合理的ないし理想的な系統制御が可能である。
【０００８】
しかしながら、需要家の使用量をリアルタイムに把握する技術が、これまでは存在しなかったため、「理想的な系統制御」は実現していない。そのため、検針データに基づく過去のデータをデータベースに蓄積するとともに分析し、その分析結果を用いて編み出された複雑な演算によって予想される需要へ対応する、という系統制御にとどまっていた。
演算結果やその演算結果に基づく需要家の検針データは、前記の蓄積データベースに反映されるものの、リアルタイムで需要家の使用量を把握して、合理的な系統制御を実現するには至っていなかった。
【０００９】
本発明が解決しようとする課題は、需要家が使用している消費財の使用量をできる限りリアルタイムに把握し、把握した使用量に基づく合理的な系統制御技術を実現することである。
【００１０】
第一の発明は、需要家が使用している消費財の使用量をできる限りリアルタイムに把握し、把握した使用量に基づく合理的な系統制御システムを提供することを目的とする。
第二の発明は、需要家が使用している消費財の使用量をできる限りリアルタイムに把握し、把握した使用量に基づく合理的なコンピュータプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
（第一の発明）
請求項１に記載の発明は、複数の系統にて供給準備される消費財（たとえば電力）の供給設備に対して合理的な供給を実現するために、当該消費財の需要データを逐次反映させる系統制御システムに係る。
すなわち、 需要家における需要現場に設置された消費財メータ（たとえば電力メータ）から前記消費財の需要データを受信する需要データ受信手段と、 前記供給設備からの供給データを受信する供給データ受信手段と、 過去に受信した需要データおよび供給データを時刻データとともに蓄積している蓄積データベースと、 その蓄積データベースに蓄積されたデータ、前記需要データおよび前記供給データに基づいて合理的な系統制御を実行するための演算を実行する演算手段と、 その演算手段が演算した結果に基づいて前記供給設備に対する制御信号を出力する系統制御手段と、を備えた系統制御システムに係る。
【００１２】
（用語説明）
「消費財」とは、たとえば電力、都市ガス、上下水道などである。
「消費財メータ」とは、消費財が電力であれば「電力メータ」であり、消費財がガスであればガスメータである。
【００１３】
（作用）
まず、需要家における需要現場に設置された消費財メータから前記消費財の需要データを需要データ受信手段が受信する。 一方、前記供給設備からの供給データを供給データ受信手段が受信する。 また、過去に受信した需要データおよび供給データを時刻データとともに、予め蓄積データベースに蓄積している。
その蓄積データベースに蓄積されたデータ、前記需要データおよび前記供給データに基づいて、合理的な系統制御を実行するための演算を演算手段が実行する。 その演算手段が演算した結果に基づいて、系統制御手段が前記供給設備に対する制御信号を出力する。 これによって、需要データおよび供給データを反映させた系統制御が実現される。
【００１４】
（第一の発明のバリエーション１）
前記消費財メータは、通信回線を介して当該消費財の消費量を所定時間間隔ごとに送信可能な通信手段を備えたもの、とすることができる。
【００１５】
（用語説明）
この消費財メータは、通信機能を備えている。電力線通信の場合の通信機能を果たす機器は、「トランスポンダ」と称される。
使用する「通信回線」は、一般の電話回線や光ファイバなどでもよいが、電力線通信を利用した技術であれば、消費財の需要データの収集という点では好ましい。「電力線通信技術」としては、たとえば、電圧を変調することによって電力とともに情報を通信する技術（ＴＷＡＣＳ（登録商標）と呼ばれる両方向自動通信システム）を応用したものである。
【００１６】
（第二の発明）
第二の発明は、複数の系統にて供給準備される消費財（たとえば電力）の供給設備に対して合理的な供給を実現するために、当該消費財の需要データを逐次反映させる系統制御を実現するコンピュータプログラムに係る。
すなわち、 需要家における需要現場に設置された消費財メータから前記消費財の需要データを受信する需要データ受信手順と、 前記供給設備からの供給データを受信する供給データ受信手順と、 過去に受信した需要データおよび供給データを時刻データとともに蓄積データベースへ蓄積しているデータ蓄積手順と、 前記蓄積データベースに蓄積されたデータ、前記需要データおよび前記供給データに基づいて合理的な系統制御を実行するための演算を実行する演算手順と、 その演算手順にて演算した結果に基づいて前記供給設備に対する制御信号を出力する系統制御手順と、をコンピュータに実行させることとした系統制御用のコンピュータプログラムである。
【００１７】
（バリエーション）
第二の発明に係るコンピュータプログラムは、ネットワークを介してオンラインで提供することもできるし、コンピュータプログラムを記録可能な記録媒体に格納して提供することもできる。記録媒体としては、ＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ−Ｒ、各種メモリ装置などである。
【発明の効果】
【００１８】
第一の発明によれば、需要家が使用している消費財の使用量をできる限りリアルタイムに把握し、把握した使用量に基づく合理的な系統制御システムを提供することができた。
第二の発明によれば、需要家が使用している消費財の使用量をできる限りリアルタイムに把握し、把握した使用量に基づく合理的なコンピュータプログラムを提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態における系統制御システムを示す概念図である。
【図２】本発明に係る実施形態のハードウェア構成を示す概念図である。
【図３】従来の電力線通信のハードウェア構成を示す概念図である。
【図４】本発明に係る実施形態において、上り信号がどのように伝わるかを示す概念図である。
【図５】本発明の実施形態に用いる上り信号のデータ構造を示す概念図である。（Ａ）が比較のために示す標準的なデータ構造、（Ｂ）がデータ量を減らしたデータ構造を示している。
【図６】本発明の実施形態に用いる上り信号を作り出す上り信号送信装置の回路図である。（Ａ）が比較のために示す標準的な回路図、（Ｂ）が本発明の回路図である。
【図７】本発明の実施形態に用いる上り信号を作り出す上り信号送信装置の電力系統への接続図である。
【図８】上り信号を作り出す回路による出力信号を示す波形図である。（Ａ）が比較のために示す標準的な出力信号、（Ｂ）が本発明の出力信号である。
【図９】本発明の実施形態におけるインバウンド信号を示すタイムチャートである。
【図１０】図９との比較のために示す標準的なインバウンド信号を示すタイムチャートである。
【図１１】従来の系統制御システムを示す概念図である。
【図１２】本発明に係る実施形態の伝送手順を示すタイミングチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
この実施形態は、消費財として電力を例としており、需要家としては一般家庭、企業、公共施設などを、図１に例示して説明する。
【００２１】
（図１）
消費財としての電力の供給設備は、火力発電、水力発電、原子力発電、風力発電などの設備がある。これらの供給設備から、消費財としての電力とは別に、供給データが系統制御システムにおける供給データ受信手段に送信する。
【００２２】
一方、消費財の需要家である一般家庭、企業、公共施設などは、図示を省略した変電所、送電線、柱上トランスなどのインフラを介して消費財である電力の供給を受ける（図中の「電力供給」）。そして、消費財の需要データを、電力メータおよびトランスポンダを介して、系統制御システムにおける需要データ受信手段に送信する。
【００２３】
系統制御システムは、前述のように、需要データを受信する需要データ受信手段と、 供給設備からの供給データを受信する供給データ受信手段と、 過去に受信した需要データおよび供給データを時刻データとともに蓄積している蓄積データベースと、を備える。
また、蓄積データベースに蓄積されたデータ、前記需要データおよび前記供給データに基づいて合理的な系統制御を実行するための演算を実行する演算手段と、 その演算手段が演算した結果に基づいて前記供給設備に対する制御信号を出力する系統制御手段と、を備える。
【００２４】
その蓄積データベースに蓄積されたデータ、前記需要データおよび前記供給データに基づいて、合理的な系統制御を実行するための演算を演算手段が実行する。
演算手段は、例えば、供給データ受信手段により受信されて蓄積データベースに蓄積されている単位時間毎の供給電力量と、需要データ受信手段により受信されて蓄積データベースに蓄積されている単位時間毎の需要電力量との差に基づき、需要電力量が供給電力量を超えることがないような供給電力量を演算する。
その演算手段が演算した結果に基づいて、系統制御手段が前記供給設備に対する制御信号を出力する。
系統制御手段は、例えば、火力、水力、原子力、風力の各発電設備の中から、調整電力量、調整期間に応じて対応可能な最適の発電設備を選択して制御信号（運転指令）を出力する。 これによって、需要データおよび供給データを反映させた系統制御が実現される。
【００２５】
トランスポンダを伴う電力メータについての需要データの送信に関しては、以下、図２〜図１０、図１２を用いて説明する。
【００２６】
（図２、図３および図１２）
変電所には、制御・送受信ユニット（図中「ＣＲＵ」と略記される。Control and Receiving Unit）と、下り信号変調ユニット（図中「ＯＭＵ」と略記される。Outbound Modulation Unit）と、変圧ユニット（図中「ＭＴＵ」と略記される。Modulation Transformer Unit）と、上り信号検出装置（図中「ＩＰＵ」と略記される。Inbound Pickup Unit）と、簡易サーバとを備える。図２の簡易サーバは、図１の需要データ受信手段の役割を担い、需要家から需要データを収集して、演算手段に送信する。
供給者に係る変電所と需要家との間には、６６００ボルトの電圧を１００／２００ボルトに落とすための変圧器が設けられている。
【００２７】
簡易サーバは、供給者のデータ管理センターのサーバから需要家に対して発信される下り信号(1)を受信する。この下り信号（１）には、図１２に示すように簡易サーバが管理するトランスポンダ１〜ｎのアドレスが含まれている。この下り信号(1)は一般通信網（公衆電話回線または専用線）を介して受信する。
簡易サーバは、受信した下り信号(1) に含まれているトランスポンダ１〜ｎのアドレスを順次下り信号（２）として制御・送受信ユニット（ＣＲＵ）に送信し、下り信号変調ユニット（ＯＭＵ）および変圧ユニット（ＭＴＵ）を介して、下り信号(３)として電力線を伝播させ、変圧器を介して前述のトランスポンダに送信させる。
【００２８】
トランスポンダは、需要家からの情報として電力メータから検針値を分散して事前収集しており、下り信号（３）を受信すると、上り信号(1)として、自己のトランスポンダアドレスと検針値を発信する。この上り信号（１）は、上り信号検出装置（ＩＰＵ）および制御・送受信ユニット（ＣＲＵ）を介して、上り信号（２）として簡易サーバの記憶装置に蓄積される。
他のトランスポンダ２〜ｎに対しても同様に伝送が行われ、簡易サーバの記憶装置にはトランスポンダ１〜ｎから送信された検針値が蓄積される。
【００２９】
簡易サーバには送信制御手段を備えており、この送信制御手段による送信タイミングの命令を経て、需要データ送信手段がトランスポンダ１〜ｎのアドレスと各検針値とから構成される上り信号(3)を、一般通信網を介してデータ管理センターに送信する。この送信タイミングは、例えば、所定の期間毎（毎月末或いは毎日の定時等）である。
時間の掛かる電力線通信による需要データの収集を分散しておき、一般通信網にてデータ管理センターへ送信することで、ボトルネックを小さくすることができる。
【００３０】
比較のために、図３を説明する。図３に示す変電所においては、簡易サーバを備えておらず、上り信号(1)を受信したら、変調ユニット（ＭＴＵ）および上り信号検出回路（ＩＰＵ）を介してデータ管理センターに送信している（上り信号(2)）。これでは、一般通信網の送信能力を活かしておらず、需要家に係るトランスポンダから変電所までの下り信号(2)の通信速度に依存したデータ通信しか行えなかった。
【００３１】
（図４）
続いて、図４に基づいて補足説明する。ここでは、説明簡易化のために上り信号である需要データのみを図示して説明している。図において、需要データ受信手段が図３の上り信号検出装置（ＩＰＵ）、制御・送受信ユニット（ＣＲＵ）に対応し、需要データ蓄積手段、送信制御手段および需要データ送信手段が図３の簡易サーバに対応する構成である。
変電所は需要データ中継基地として捉えることができる。また、変電所に備えられた各ハードウェアは、需要データ受信手段、需要データ蓄積手段、送信制御手段、および需要データ送信手段であると、概念的に捉えることができる。
【００３２】
需要家の元に設置された電源メータのトランスポンダが、需要データを需要データ中継サーバに送信する。この送信手段からの命令は、例えば所定の期間毎（毎月末或いは毎日の定時等）に需要データ送信手段に出力され、需要データ蓄積手段に蓄積された需要データが送信される。この送信は、変圧器を含めた電力線通信網を介して行われる。
需要データ中継サーバにおいては、需要データ受信手段が需要データを受信し、需要データ蓄積手段に蓄積する。そして、送信制御手段からの命令を受けて、需要データ送信手段がデータ管理センターに送信する。この送信は、一般通信網を使って行うことができるので、電力線通信網よりも遙かに通信速度を速めることができる。例えば、８時間分の需要データを収集する指令をデータ管理センターから需要データ中継サーバに送信し、需要データ中継サーバは４時間かけて電力線通信網を介した通信にてトランスポンダから需要データを収集する。その後、需要データ中継サーバは数分で８時間分の需要データをデータ管理センターに送信する。このように大量のデータ収集を一括処理することにより、通信速度を速めることができる。
【００３３】
（図５）
図５において、（Ａ）には、上り信号によって送信される標準的なデータ構造を示す。また（Ｂ）においては、上り信号によって送信されるデータを少なくするために採用するデータ構造である。
標準的なデータ構造においては、３０分ごとに需要家に設置されている電力メータの電力使用量を「３０分値」として、７桁の数値を用いる。
しかし、（Ｂ）に示すデータ構造では、最初のデータは需要家に設置されている電力メータの電力使用量「３０分値」として７桁の数値を用い、残りの５つのデータはこの電力使用量からの３０分ごとの増分「増分−１」〜「増分−５」として３桁の数値を用いる。これによって、上り信号によって送信すべき情報量の総量を抑えることができ、通信に要するトータル時間を減らすことができる。
【００３４】
（上り信号送信装置）
図６から図１０を用いて、上り信号送信装置について説明する。
図６には、本発明の実施形態に用いる上り信号を作り出す回路図を（Ｂ）に示す。（Ａ）は、比較のために示す標準的な回路図である。また、図７は電力系統への接続図である。
本実施形態に係る電力メータに設けられているトランスポンダは、変電所（需要データ中継サーバ）に対して上り信号を送信する上り信号送信装置３０を備えている。
この上り信号送信装置３０は、図７に示すように需要家に電力を供給する柱上変圧器の二次側巻線間に接続され、柱上変圧器の漏れインピーダンスを介して二次側巻線による交流電源３７の交流電圧が印加される構成である。
そして、上り信号送信装置３０のスイッチ（サイリスタ）をオン／オフ制御し、抵抗Ｒにより巻線間の抵抗を変化させることにより上り信号を電力線に重畳させて需要データ中継サーバに送信するように構成されている。
【００３５】
この上り信号送信装置３０は、交流の正電圧側でゲート機能が働く第１の正電圧側動作サイリスタ３１および交流の負電圧側でゲート機能が働く第１の負電圧側動作サイリスタ３２を備えた第１の上り信号重畳回路３３と、交流の正電圧側でゲート機能が働く第２の正電圧側動作サイリスタ３４および交流の負電圧側でゲート機能が働く第２の負電圧側動作サイリスタ３５を備えた第２の上り信号重畳回路３６と、を有している。
【００３６】
第１の上り信号重畳回路３３は抵抗Ｒを介して、また第２の上り信号重畳回路３６は抵抗Ｒｎ（一例として上記抵抗Ｒの１／２の抵抗値）を介して、当該各上り信号重畳回路３３、３６が互いに並列となるように交流電源３７に接続されている。
ここで、抵抗Ｒｎの抵抗値を抵抗Ｒの１／２とするのは、サイリスタ３４、３５がオンとなる時の交流電圧の電圧値がゼロポイントに近くなるため、並列抵抗値を小さくして充分な信号レベルを確保するためである。充分な信号レベルを確保できるのであれば、抵抗Ｒｎの抵抗値は、抵抗Ｒの１／２に限らなくても良い。
【００３７】
各上り信号重畳回路３３、３６の各サイリスタ３１，３２および各サイリスタ３４，３５の各ゲートＧは、それぞれ上り信号供給回路に接続されている。このため、各上り信号重畳回路３３、３６の各サイリスタ３１，３２および各サイリスタ３４，３５は、上り信号に基づいてオン制御されることとなる。そして、この上り信号送信装置３０においては、以下に説明するように上り信号の一つの重畳ポイント（交流電圧値が零となるポイント近傍（＝零クロスポイント））に２パルス分の上り信号を重畳することが可能となっている。
【００３８】
図９は、上り信号の重畳ポイント、および各上り信号重畳回路３３、３６の各サイリスタ３１，３２および各サイリスタ３４，３５のオン／オフのタイミング等を示すタイムチャートである。
図９（ａ）は、商用交流電源電圧の零クロスポイントと、この零クロスポイント近傍に重畳される上り信号（電流パルス）を示すタイムチャート、図９（ｂ）は、上り信号供給回路から各上り信号重畳回路３３、３６の各サイリスタ３１，３２、３４，３５の各ゲートＧに供給される上り信号（サイリスタのオン制御信号）を示すタイムチャートである。
また、図９（ｃ）は、上り信号重畳回路３３、３６のサイリスタ３１、３２のオン／オフ時間を示すタイムチャートであり、図９（ｄ）は、上り信号重畳回路３３、３６のサイリスタ３４、３５のオン／オフ時間を示すタイムチャートである。
【００３９】
まず、トランスポンダの上り信号送信装置３０は、図９（ａ）の時刻ｔ１〜時刻ｔ１３に示す商用交流電源電圧の４周期を１サイクルとし、この４周期内における零クロスポイント近傍に上り信号（電流パルス）を重畳して変電所側に送信するようになっている。
具体的には、例えば５０Ｈｚの商用交流電源電圧は所定の時間毎に周期的に電圧値が０Ｖとなる。制御回路は、タイマにより計時される時刻情報に基づいて、この商用交流電源電圧の電圧値が０Ｖとなるタイミングを計っている。
なお、時刻ｔ１〜時刻ｔ１３は、例えば、交流電源電圧の立ち上がりにある零クロスポイントを検出し、検出した零クロスポイントから次の立ち上がり零クロスポイントを予測し、その１０度〜３０度前に設定される。
図９（ｂ）に示すように、上記１サイクルの商用交流電源電圧の第１周期目における正電圧波形の立ち下がりのタイミング、商用交流電源電圧の第２周期目における負電圧波形の立ち上がりのタイミング、商用交流電源電圧の第３周期目における正プラス電圧波形の立ち下がりのタイミング、および商用交流電源電圧の第４周期目における負電圧波形の立ち上がりのタイミングで、上記いずれかのサイリスタ３１、３２、３４、３５を選択的にオン動作させる。
【００４０】
すなわち、上述のように第１の上り信号重畳回路３３の第１の正電圧側動作サイリスタ３１、および第２の上り信号重畳回路３６の第２の正電圧側動作サイリスタ３４は、それぞれ交流電圧の正電圧側でゲート機能が働くようになっている。これに対して、第１の上り信号重畳回路３３の第１の負電圧側動作サイリスタ３２、および第２の上り信号重畳回路３６の第２の負電圧側動作サイリスタ３５は、それぞれ交流電圧の負電圧側でゲート機能が働くようになっている。
【００４１】
トランスポンダに設けられた制御回路（図示せず）は、図９（ｂ）に示す商用交流電源電圧の第１周期目および第３周期目における正電圧波形の立ち下がりのタイミングにおいて、以下のような信号を形成する。すなわち、該商用交流電源電圧が０Ｖとなる時刻ｔ４よりも所定時間前の時刻ｔ２から該商用交流電源電圧が０Ｖとなる時刻ｔ４までの間、および該商用交流電源電圧が０Ｖとなる時刻ｔ１０よりも所定時間前の時刻ｔ８から該商用交流電源電圧が０Ｖとなる時刻ｔ１０までの間に、送信する上り信号が「１」の場合はオン制御信号を形成する。また、送信する上り信号が「０」の場合はオン制御信号を形成しない。そして、このオン制御信号を第１の正電圧側動作サイリスタ３１のゲートＧに供給する。
【００４２】
また、制御回路は、図９（ｂ）に示す商用交流電源電圧の第１周期目および第３周期目における正電圧波形の立ち下がりのタイミングにおいて、以下のような信号を形成する。すなわち、上記第１の正電圧側動作サイリスタ３１のゲートＧに供給するオン制御信号を形成した時刻から所定の時間的間隔を空けて略連続的に、送信する上り信号が「１」の場合は正電圧のオン制御信号を形成し、送信する上り信号が「０」の場合はオン制御信号を形成しない。このオン制御信号を第２の正電圧側動作サイリスタ３４のゲートＧに供給する。
【００４３】
同様に、制御回路は、図９（ｂ）に示す商用交流電源電圧の第２周期目および第４周期目における負電圧波形の立ち上がりのタイミングにおいて、以下のような信号を形成する。すなわち、該商用交流電源電圧が０Ｖとなる時刻ｔ７よりも所定時間前の時刻ｔ５から該商用交流電源電圧が０Ｖとなる時刻ｔ７までの間、および該商用交流電源電圧が０Ｖとなる時刻ｔ１３よりも所定時間前の時刻ｔ１１から該商用交流電源電圧が０Ｖとなる時刻ｔ１３までの間に、送信する上り信号が「１」の場合はオン制御信号を形成し、送信する上り信号が「０」の場合はオン制御信号を形成しない。このオン制御信号を第１の負電圧側動作サイリスタ３２のゲートＧに供給する。
【００４４】
また、制御回路は、図９（ｂ）に示す商用交流電源電圧の第２周期目および第４周期目における負電圧波形の立ち上がりのタイミングにおいて、以下のような信号を形成する。すなわち、上記第１の負電圧側動作サイリスタ３２のゲートＧに供給するオン制御信号を形成した時刻から所定の時間的間隔を空けて略連続的に、送信する上り信号が「１」の場合はオン制御信号を形成し、送信する上り信号が「０」の場合はオン制御信号を形成しない。このオン制御信号を第２の負電圧側動作サイリスタ３５のゲートＧに供給する。
【００４５】
第１の上り信号重畳回路３３の第１の正電圧側動作サイリスタ３１は、「１」の上り信号を送信する際に、ゲートＧにオン制御信号供給されたタイミングでオン動作し、アノードＡ−カソードＫ間に交流電源３７からの交流電流が流れ始める。この第１の正電圧側動作サイリスタ３１は、図９（ｃ）の時刻ｔ２〜時刻ｔ４、および時刻ｔ８〜時刻ｔ１０に示すようにアノードＡ−カソードＫ間を流れる交流電流の電流量が零となるまでの間オン動作する。
【００４６】
一方、このトランスポンダの上り信号送信装置３０の場合、上述のように上記第１の正電圧側動作サイリスタ３１のゲートＧにオン制御信号を形成した時刻から所定の時間的間隔を空けて略連続的に、上記第２の上り信号重畳回路３６の第２の正電圧側動作サイリスタ３４のゲートに対して、送信する上り信号が「１」の場合はオン制御信号が供給され、また、送信する上り信号が「０」の場合はオン制御信号が供給されないようになっている。
【００４７】
このため、「１」の上り信号を送信すべく、第２の正電圧側動作サイリスタ３４のゲートＧに対して、オン制御信号が供給された場合には、このオン制御信号が供給されたタイミングで当該第２の正電圧側動作サイリスタ３４がオン動作し、アノードＡ−カソードＫ間に交流電源３７からの交流電流が流れ始める。この第２の正電圧側動作サイリスタ３４は、図９（ｄ）の時刻ｔ３〜時刻ｔ４、および時刻ｔ９〜時刻ｔ１０に示すようにアノードＡ−カソードＫ間を流れる交流電流の電流量が零となるまでの間オン動作する。
【００４８】
これにより、第１の上り信号重畳回路３３の第１の正電圧側動作サイリスタ３１がオン動作することでアノードＡ−カソードＫ間に交流電源３７からの交流電流が流れ始め、この第１の正電圧側動作サイリスタ３１のアノードＡ−カソードＫ間に流れる交流電流の電流量が零となる前に、第２の上り信号重畳回路３６の第２の正電圧側動作サイリスタ３４がオン動作してアノードＡ−カソードＫ間に交流電源３７からの交流電流が流れることとなる。
【００４９】
したがって、上記第１の正電圧側動作サイリスタ３１、および第２の正電圧側動作サイリスタ３４を上述のように略連続的にオン制御した場合には、図９（ａ）の時刻ｔ２〜ｔ４、および時刻ｔ８〜ｔ１０に示すように、いわば正方向に２つ山のある波形の上り信号を形成して、商用交流電源電圧に重畳することができる。上記上り信号の一つの山は１ビットの上り信号に相当するため、当該トランスポンダの上り信号送信装置３０の場合、従来、１ビットの上り信号を重畳していた区間に、２ビットの上り信号を重畳することができ、従来と比較して２倍のデータ量の上り信号を送信可能とすることができる。
すなわち、４つの上り信号がゼロクロスポイントのどこに含まれているかによって「０」、「１」を判断して１ビットの信号送信を行う場合、従来は零クロスポイント近傍で送信される上り信号が１つであったため１ビットの信号送信に４周期が必要であったが、本発明では、上り信号が２つであるので１ビットの信号送信は２周期に短縮することができる。
【００５０】
以上の説明は正電圧側動作サイリスタ３１、３４の動作であったが、負電圧側動作サイリスタ３２、３５の動作も同様である。
すなわち、第１の上り信号重畳回路３３の第１の負電圧側動作サイリスタ３２は、「１」の上り信号を送信する際に、ゲートＧにオン制御信号が供給されたタイミングでオン動作し、アノードＡ−カソードＫ間に交流電源３７からの交流電流が流れ始める。この第１の負電圧側動作サイリスタ３２は、図９（ｃ）の時刻ｔ５〜時刻ｔ７、および時刻ｔ１１〜時刻ｔ１３に示すようにアノードＡ−カソードＫ間を流れる交流電流の電流量が零となるまでの間オン動作する。
【００５１】
一方、このトランスポンダの上り信号送信装置３０の場合、上述のように上記第１の負電圧側動作サイリスタ３２のゲートＧにオン制御信号を形成した時刻から所定の時間的間隔を空けて略連続的に、上記第２の上り信号重畳回路３６の第２の負電圧側動作サイリスタ３５のゲートに対して、送信する上り信号が「１」の場合はオン制御信号が供給され、また、送信する上り信号が「０」の場合はオン制御信号が供給されないようになっている。
【００５２】
このため、「１」の上り信号を送信すべく、第２の負電圧側動作サイリスタ３５のゲートＧに対して、オン制御信号が供給された場合には、このオン制御信号が供給されたタイミングで当該第２の負電圧側動作サイリスタ３５がオン動作し、アノードＡ−カソードＫ間に交流電源３７からの交流電流が流れ始める。この第２の負電圧側動作サイリスタ３５は、図９（ｄ）の時刻ｔ５〜時刻ｔ７、および時刻ｔ１１〜時刻ｔ１３に示すようにアノードＡ−カソードＫ間を流れる交流電流の電流量が零となるまでの間オン動作する。
【００５３】
これにより、第１の上り信号重畳回路３３の第１の負電圧側動作サイリスタ３２がオン動作することでアノードＡ−カソードＫ間に交流電源３７からの交流電流が流れ始め、この第１の負電圧側動作サイリスタ３２のアノードＡ−カソードＫ間に流れる交流電流の電流量が零となる前に、第２の上り信号重畳回路３６の第２の負電圧側動作サイリスタ３５がオン動作してアノードＡ−カソードＫ間に交流電源３７からの交流電流が流れることとなる。
【００５４】
以上のようなことから、上記第１の負電圧側動作サイリスタ３２、および第２の負電圧側動作サイリスタ３５を上述のように略連続的にオン制御した場合には、図９（ａ）の時刻ｔ５〜ｔ７、時刻ｔ１１〜ｔ１３、および図８（Ｂ）に示すように、いわば負方向に２つ山のある波形の上り信号を形成して、商用交流電源電圧に重畳することができる。そして、上記上り信号の一つの山は１ビットの上り信号に相当するため、当該トランスポンダの上り信号送信装置３０の場合、従来、１ビットの上り信号を重畳していた区間に、２ビットの上り信号を重畳することができ、従来と比較して２倍のデータ量の上り信号を送信可能とすることができる。
系統制御システムは得られた需要データ、供給データおよび、入力されている系統設備データを用いて、演算手段にて最適潮流計算を行い、最も効率の良い電力供給状態を算出する。その供給状態に沿うよう、系統制御手段から系統設備（発・送・変・配電設備）へ指令を送信し、各系統設備は指令に応じた状態に操作される。また、日常の系統運用からデータを蓄積して系統設備のボトルネックを割り出し、最適な設備投資となる系統設備計画へ反映する。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本願発明は、電力、ガスまたは水道の供給サービス業、電力、ガスまたは水道のメータ製造業、電力、ガスまたは水道のデータサービス（ソフトウェアの作成やメンテナンスを含む）業などにおいて、利用可能性を有する。
【符号の説明】
【００５６】
３０ 上り信号送信装置
３１、３２、３４、３５ サイリスタ
３３ 第一の上り信号重畳回路
３６ 第二の上り信号重畳回路
３７ 交流電源
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の系統にて供給準備される消費財の供給設備に対して合理的な供給を実現するために、当該消費財の需要データを逐次反映させる系統制御システムであって、
需要家における需要現場に設置された消費財メータから前記消費財の需要データを受信する需要データ受信手段と、
前記供給設備からの供給データを受信する供給データ受信手段と、
過去に受信した需要データおよび供給データを時刻データとともに蓄積している蓄積データベースと、
その蓄積データベースに蓄積されたデータ、前記需要データおよび前記供給データに基づいて合理的な系統制御を実行するための演算を実行する演算手段と、
その演算手段が演算した結果に基づいて前記供給設備に対する制御信号を出力する系統制御手段と、を備えた系統制御システム。
【請求項２】
前記消費財メータは、通信回線を介して当該消費財の消費量を所定時間間隔ごとに送信可能な通信手段を備えた請求項１に記載の系統制御システム。
【請求項３】
複数の系統にて供給準備される消費財の供給設備に対して合理的な供給を実現するために、当該消費財の需要データを逐次反映させる系統制御を実現するコンピュータプログラムであって、
需要家における需要現場に設置された消費財メータから前記消費財の需要データを受信する需要データ受信手順と、
前記供給設備からの供給データを受信する供給データ受信手順と、
過去に受信した需要データおよび供給データを時刻データとともに蓄積データベースへ蓄積しているデータ蓄積手順と、
前記蓄積データベースに蓄積されたデータ、前記需要データおよび前記供給データに基づいて合理的な系統制御を実行するための演算を実行する演算手順と、
その演算手順にて演算した結果に基づいて前記供給設備に対する制御信号を出力する系統制御手順と、をコンピュータに実行させることとした系統制御用のコンピュータプログラム。
【請求項１】
複数の系統にて供給準備される消費財の供給設備に対して合理的な供給を実現するために、当該消費財の需要データを逐次反映させる系統制御システムであって、
需要家における需要現場に設置された消費財メータから前記消費財の需要データを受信する需要データ受信手段と、
前記供給設備からの供給データを受信する供給データ受信手段と、
過去に受信した需要データおよび供給データを時刻データとともに蓄積している蓄積データベースと、
その蓄積データベースに蓄積されたデータ、前記需要データおよび前記供給データに基づいて合理的な系統制御を実行するための演算を実行する演算手段と、
その演算手段が演算した結果に基づいて前記供給設備に対する制御信号を出力する系統制御手段と、を備えた系統制御システム。
【請求項２】
前記消費財メータは、通信回線を介して当該消費財の消費量を所定時間間隔ごとに送信可能な通信手段を備えた請求項１に記載の系統制御システム。
【請求項３】
複数の系統にて供給準備される消費財の供給設備に対して合理的な供給を実現するために、当該消費財の需要データを逐次反映させる系統制御を実現するコンピュータプログラムであって、
需要家における需要現場に設置された消費財メータから前記消費財の需要データを受信する需要データ受信手順と、
前記供給設備からの供給データを受信する供給データ受信手順と、
過去に受信した需要データおよび供給データを時刻データとともに蓄積データベースへ蓄積しているデータ蓄積手順と、
前記蓄積データベースに蓄積されたデータ、前記需要データおよび前記供給データに基づいて合理的な系統制御を実行するための演算を実行する演算手順と、
その演算手順にて演算した結果に基づいて前記供給設備に対する制御信号を出力する系統制御手順と、をコンピュータに実行させることとした系統制御用のコンピュータプログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１１−２１７４７０（Ｐ２０１１−２１７４７０Ａ）
【公開日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−８１５８０（Ｐ２０１０−８１５８０）
【出願日】平成２２年３月３１日（２０１０．３．３１）
【出願人】（０００００３６８７）東京電力株式会社 (2,580)
【出願人】（０００００５２３４）富士電機株式会社 (3,146)
【出願人】（３０９０４２０７１）東光東芝メーターシステムズ株式会社 (41)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月２７日（２０１１．１０．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月３１日（２０１０．３．３１）
【出願人】（０００００３６８７）東京電力株式会社 (2,580)
【出願人】（０００００５２３４）富士電機株式会社 (3,146)
【出願人】（３０９０４２０７１）東光東芝メーターシステムズ株式会社 (41)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]