計測ユニットおよびこれを用いた配電システム
【課題】設置およびメンテナンスの容易な、計測ユニットおよびこれを用いた配電システムを提供する。
【解決手段】本発明の計測ユニット４０は、無線通信可能に構成され、電力を計測するセンサ部を構成するＣＴセンサ４３Ｓを備え、ユニット本体４３を構成するプリント基板に、上記第１及び第２のアンテナ４１，４２が配設されてなるものである。なお、この計測ユニット４０では、計測すべき電力線に接続する配線ケーブル８３を介して入力される電力をＣＴセンサ４３Ｓで計測し、この計測データを、複数の指向性をもつ第１及び第２のアンテナ４１，４２を用いて、管理装置に無線で送信する。また管理装置からの送信データを上記第１及び第２のアンテナ４１，４２を用いて受信する。
【解決手段】本発明の計測ユニット４０は、無線通信可能に構成され、電力を計測するセンサ部を構成するＣＴセンサ４３Ｓを備え、ユニット本体４３を構成するプリント基板に、上記第１及び第２のアンテナ４１，４２が配設されてなるものである。なお、この計測ユニット４０では、計測すべき電力線に接続する配線ケーブル８３を介して入力される電力をＣＴセンサ４３Ｓで計測し、この計測データを、複数の指向性をもつ第１及び第２のアンテナ４１，４２を用いて、管理装置に無線で送信する。また管理装置からの送信データを上記第１及び第２のアンテナ４１，４２を用いて受信する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、計測ユニットおよびこれを用いた配電システムにかかり、特に住戸に供給される電力を監視するとともに、負荷に供給する電力を計測することのできる無線の計測ユニットを備えた配電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、戸建住宅あるいは集合住宅の各住戸に設置された分電盤と住宅情報盤（例えばインターホン親機）との間で信号を送受信可能としたシステムが知られている（例えば特許文献１）。特許文献１の例では、住戸に供給される電力を監視し、負荷を接続した分岐回路に分配供給するための分電盤と、火災感知器などの各種セキュリティセンサを接続した住宅情報盤との間で情報信号の送受信が可能に構成されている。分電盤には、引き込み主幹から主幹ブレーカを通じて供給される交流電力の電流量または電力量を計測する電力計測装置を含むコントローラが設けられている。当該コントローラによって積算された積算電力量は、電気使用情報として住宅情報盤に信号送出される。そして、住宅情報盤は、電気使用情報を受信して計測された積算電力量のレベルに応じて段階的に報知する。例えば、「電気を使いすぎています」という音声メッセージを出力などの視覚表示あるいは聴覚表示などの表示方法がとられる。このようにして、電気使用情報を、住宅情報盤が設置されるリビングやダイニングなどの居住者の目に付き易い場所で把握することができるようになっている。
【０００３】
近年、商用電源などから供給される交流電力に加えて、太陽光発電などによる直流電力を配電する配電システムが普及してきている。
【０００４】
このような直流電力を配電するための配電システムの電力源には、太陽光発電装置または燃料電池のような直流発電設備、蓄電池、商用電力源など、複数の電力源が用いられるため、これらを想定した配電システムが必要となる。この場合、それぞれの電力源に対してＤＣ−ＤＣコンバータ、ＤＣ−ＡＣコンバータ等の出力用コンバータが設けられ、各出力用コンバータから所定の電圧レベルの交流電力を出力する構成が一般的である。
このように多数の電力源を用いて、配電するため、それぞれの電力源に対してＤＣ−ＤＣコンバータ、ＤＣ−ＡＣコンバータ等の出力用コンバータが必要となる。
【０００５】
また、既存住宅に対し、新たに太陽光発電装置を導入するような場合には、住宅設備としては新たな追加が増えることになり、現存の住宅設備に加えて増改築をする場合にも、柔軟な対応が求められている。
そこで、無線通信を用いた種々のシステムも提案されており、受信装置の周辺環境の変化に対応できるように、複数のアンテナを用いたダイバーシチによる受信技術も提案されている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−２２５４３８号公報
【特許文献２】特開２０１０−１７１８４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このように分電盤においては、配線ケーブルが多数必要となる。そして、電力源が複数になるとさらに、配線ケーブルの本数が多くなり、これらの設置および、メンテナンスなどの管理も複雑となり、これらを簡単かつ安全にする必要がある。
【０００８】
また、従来と異なり、分電盤に、交流電力源からの交流入力端子、太陽電池などの直流電力源からの直流入力端子、直流機器に出力される直流出力端子が混在し、配線ケーブルが大量に存在することになる。従来、電力量を計測するＣＴセンサを含む計測ユニットは、モニタ装置と有線接続されていた。しかしながら、配線ケーブルが室内の美観を損ねるうえ、特に、住環境の多様化に伴い、計測ユニットとモニタ装置との間の距離が長くなったり、モニタ装置の設置場所を変えたい場合もあり、配線の制限が課題となっている。
【０００９】
本発明は、前記実情に鑑みてなされたもので、設置およびメンテナンスの容易な、計測ユニットおよびこれを用いた配電システ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】
【００１０】
そこで本発明の計測ユニットは、計測すべき電力線に接続する配線ケーブルと、前記配線ケーブルを介して入力される電力を計測するセンサ部と、指向性をもつ複数のアンテナ部を備え、計測データを、管理装置に無線で送信する送信部とを備える。
【００１１】
また、本発明は、上記計測ユニットであって、前記アンテナ部が、第１の方向に指向性をもつ第１のアンテナと、前記第１の方向にほぼ垂直な第２の方向に指向性をもつ第２のアンテナと、を備えたものを含む。
【００１２】
また、本発明の配電システムは、上記計測ユニットと、交流電力源に接続された引き込み主幹と、前記引き込み主幹から供給される交流電力源からの電力を負荷機器に配電する配電部と、前記配電部と前記負荷機器および前記交流電力源を接続する配線ケーブルと、前記引き込み主幹と前記配電部と前記配線ケーブルとを収納する容器と、を備えた分電盤と、分電盤外に設けられた管理装置と、を備える。
【００１３】
また、本発明は、上記配電システムであって、前記計測ユニットは前記容器内に配設され、前記配線ケーブルは、前記分電盤内壁に設けられた係止部で係止され、前記アンテナとの間での電磁結合を抑制するように構成されたものを含む。
【００１４】
また、本発明は、上記配電システムであって、前記配線ケーブルのうち、アース線が、前記分電盤の前記容器内壁に設けられた係止固定部で固定されたものを含む。
【００１５】
また、本発明は、上記配電システムであって、前記分電盤は、上部端子台と下部端子台からなる、上下２列の端子台を備え、前記上部端子台と前記下部端子台は、前記容器内壁の上部に設けられた上部係止固定部と、前記容器内壁の下部に設けられた下部係止固定部とを介して前記容器の側部内壁に沿うように配置されたものを含む。
【００１６】
また、本発明は、上記配電システムであって、前記配線ケーブルのうち、アース線を構成するケーブルは、前記計測ユニットの配置位置から遠ざかる位置に導出されたものを含む。
【００１７】
また、本発明は、上記配電システムであって、前記センサ部はＣＴセンサを有し、前記配線ケーブルは、前記計測ユニットの前記ＣＴセンサに接続されるＣＴケーブルであって、前記ＣＴケーブルが前記容器内壁に沿うように固定されたものを含む。
【００１８】
また、本発明は、上記配電システムであって、前記容器内に、直流電力源である前記太陽光発電装置に接続されるＤＣ／ＤＣコンバータと、交流電力源である前記商用電源に接続されるＡＣ／ＤＣコンバータと、蓄電池と、前記蓄電池に接続されたＤＣ／ＤＣコンバータとが収納されており、前記計測ユニットは、前記ケーブルを介して前記直流電力源、交流電力源、および蓄電池の電力を計測可能であり、前記管理装置が前記計測ユニットの計測データを測定可能であるものを含む。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明してきたように、本発明の計測ユニットによれば、指向性をもつ複数のアンテナ部を備えているため、通信状態の良好なアンテナを切り替えて使用することができ、配線ケーブルによる障害を回避することができ、信頼性の高い通信が可能となる。
また本発明の配線システムによれば、分電盤外に管理装置を配置し、効率よい管理が実現可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態１に係る配電システムを示す説明図
【図２】本発明の実施の形態１に係る配電システムにおける分電盤の内部構造を示す図
【図３】図２のＡ−Ａ断面図
【図４】本発明の実施の形態１に係る配電システムの分電盤を示す要部拡大図
【図５】本発明の実施の形態１に係る配電システムの分電盤を示す要部斜視図
【図６】本発明の実施の形態１に係る配電システムの計測ユニットを示す図
【図７】本発明の実施の形態１に係る配電システムによる計測ユニットのダイバーシチ通信システム及びダイバーシチ送信装置の構成を示すブロック図
【図８】同ダイバーシチ通信システムにおいて、ダイバーシチ送信装置から受信装置に送信される無線信号を示す図
【図９】同ダイバーシチ送信装置において、アンテナの切り替えを示す図
【図１０】ダイバーシチ送信装置におけるアンテナ切り替え動作を示すフローチャート
【図１１】ダイバーシチ送信装置におけるアンテナ切り替え動作におけるユニークワードのビットエラーレート検出要領を示す図
【図１２】ダイバーシチ送信装置におけるアンテナ単体とダイバーシチ動作時の指向性の比較図
【図１３】（ａ）および（ｂ）は本発明の実施の形態２に係る配電システムの構成を示す模式図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図
【図１４】本発明の実施の形態３に係る配電システムの計測ユニットの構成を示す説明図
【図１５】本発明の実施の形態４に係る配電システムの計測ユニットの構成を示す説明図
【図１６】本発明の実施の形態５に係る配電システムの構成を示す説明図
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明に係る配電システムを戸建て住宅に適用した実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。但し、本発明に係る配電システムが適用可能な建物は戸建て住宅に限定されるものではなく、集合住宅の各住戸や事務所等にも適用可能である。
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態に係る配電システムを示す説明図、図２は同配電システムにおける分電盤の内部構造を示す図である。図３は図２のＡ−Ａ断面図、図４はこの分電盤の要部拡大図、図５は同斜視図である。図６は、本発明の実施の形態１に係る配電システムによる計測ユニットを示す図、図７は同計測ユニットの２本のアンテナを用いたダイバーシチ通信システムの説明図である。
本実施の形態の配電システムは、商用電源に接続された分電盤から負荷回路に配電可能とした配電システムに適用した構成例である。
【００２２】
この配電システムは、無線通信用の第１及び第２のアンテナ４１、４２を備えた計測ユニット４０を分電盤１０内に設置し、分電盤装置１００から、管理装置２００のモニタ部２０１への計測データＳの送信を無線で実施するようにしたものである。この配電システムでは、指向性の異なる第１及び第２のアンテナ４１、４２との間での電磁結合を抑制するようにアース線８１を構成する配線ケーブルが、分電盤１０の内壁に係止固定部８２によって係止されたものである。なお、主幹ケーブルＢ１、分岐ケーブルＢｎを構成する配線ケーブル８３も、アース線８１と同様、係止固定部８２によって分電盤１０の内壁に係止される。アース線８１、主幹ケーブルＢ１、分岐ケーブルＢｎを構成する配線ケーブル８３および係止固定部８２で配線部８０を構成する。そしてこの分電盤１０は交流電力源から主幹ブレーカ２０を介して供給される電力を、分岐用ブレーカ３０を介して負荷機器に供給する。主幹ブレーカ２０は、各相に流すことのできる電流値を制限するものである。また主幹ブレーカ２０に隣接してリミッタ２１が配置されており、このリミッタ２１によって２相の出力の総和が所定の値以上にならないように制御している。なお、引き込み主幹は主として主幹ケーブルと、主幹ブレーカ２０とで構成され、配電部は主として主幹ケーブルと、主幹ブレーカ２０と、分岐ケーブルと、分岐用ブレーカ３０とで構成される。また、固定端子部１４は、上部固定端子部１４１と下部固定端子部１４２とで構成される。
【００２３】
計測ユニット４０は、電力を計測するセンサ部を構成するＣＴセンサ４３Ｓを備え、ユニット本体４３を構成するプリント基板に、上記第１及び第２のアンテナ４１，４２が配設されてなるものである。なお、この計測ユニット４０では、計測すべき電力線に接続する配線ケーブル８３を介して入力される電力をＣＴセンサ４３Ｓで計測し、この計測データを、複数の指向性をもつ第１及び第２のアンテナ４１，４２を用いて、管理装置に無線で送信する。また管理装置からの送信データを上記第１及び第２のアンテナ４１，４２を用いて受信する。
【００２４】
なお、本実施の形態の分電盤１０は、容器１１と、容器内に収納される分電盤本体１２とを具備している。そしてこの分電盤本体１２は、負荷回路に接続される分岐回路用の上部端子台１３１と下部端子台１３２からなる上下２列の端子台１３を備えている。上部端子台１３１と下部端子台１３２は、容器１１内壁の上部に設けられた上部固定端子部１４１と、容器内壁の下部に設けられた下部固定端子部１４２とを介してアース線８１が容器１１の側部内壁に沿うように配置されている。なお本実施の形態では上部固定端子部１４１および下部固定端子部１４２は端子台を構成しており、端子接続される。また容器１１の周縁部には、複数の切り欠き部１５が配列されており、切り起こしにより、配線ケーブル挿通穴を構成できるようになっている。
【００２５】
また、本実施の形態では、計測ユニット４０が分電盤１０内に配置されているため、外観性がよい。また、配線ケーブルが分電盤１０の容器１１内に収納されるため、保護機能も向上し、実質的な専有面積は低減される。
【００２６】
また、配線ケーブルのうち、アース線８１を構成する配線ケーブルは、計測ユニット４０の配置位置から遠ざかる位置に導出される。従って、計測ユニットのＣＴセンサが電磁結合により、ノイズを拾うのを抑制することができる。
【００２７】
また、配線ケーブルで構成される配線部８０は、計測ユニット４０のＣＴセンサに接続されるＣＴケーブルを含み、ＣＴケーブルが容器内壁に沿うように固定される。この構成により、ＣＴケーブルによってＣＴセンサが電磁結合によりノイズを拾うのを抑制することができ、高精度の電力検出が可能となる。
【００２８】
さらにまた、計測ユニット４０は、主幹ブレーカ２０との隣接位置を外して配置される。大電流の流れる主幹ブレーカ２０に、計測ユニット４０、特にＣＴセンサが隣接しないように配置されるため、ＣＴセンサがノイズを拾うのを抑制することが可能となる。
【００２９】
また、計測ユニット４０と主幹ブレーカ２０との間に分岐ブレーカが配置されている。これにより、計測ユニット４０のＣＴセンサが主幹ブレーカ２０から、少なくとも分岐ブレーカ分は、離間して配置されるため、ＣＴセンサがノイズを拾うのを抑制することが可能となる。ここでＣＴセンサは、引き込み主幹に入力される電力および負荷機器に配電される電力を計測するが、その他の電力あるいは電流計測を行うこともできる。
【００３０】
本実施の形態の配線システムで用いられている計測ユニット４０のアンテナ部は、第１の方向に指向性をもつ第１のアンテナ４１と、第１の方向にほぼ垂直な第２の方向に指向性をもつ第２のアンテナ４２とを備えている。ここでは第１アンテナは計測ユニット本体を構成するプリント基板上に設けられた導体パターンで構成された内部アンテナであり、第２のアンテナ４２は棒状の外部アンテナで構成されている。そしてこれら第１及び第２のアンテナ４１，４２は異なる平面上であってかつ互いに垂直な方向に配設されている。
そして、計測ユニット４０で得られた計測データは、たがいに垂直な方向に指向性をもちダイバーシチ通信システムを構築する第１及び第２のアンテナ４１，４２を介して分電盤１０外に設けられた管理装置２００のモニタ部２０１に送信される。
【００３１】
この管理装置２００は、モニタ部２０１と制御部を有しており、マイクロコンピュータ等を有してなる情報処理装置により構成され、各部の動作制御を司る。制御部は、ＡＣ−ＤＣコンバータを構成する各コンバータの動作のＯＮ／ＯＦＦ制御、並びに出力電圧制御を行うとともに、表示部（図示せず）の表示制御を行う。表示部は、液晶表示装置等により構成され、制御部の指示に基づき、文字、数字、画像等によって分電盤の動作状態等の各種情報を示す表示を行う。
【００３２】
この構成によれば、計測ユニットと管理装置が無線で接続されており、これらの間での配線が不要となるため、保守、メンテナンスが容易になる。
【００３３】
ノイズには、電磁結合によるものと、静電結合によるものとがある。電磁結合は磁界による誘導現象である。交流が流れる回路のそばに別の回路があると、ファラデーの電磁誘導の法則により発生する磁界の変化によって電流が流れる。電磁結合によって誘起されるノイズの電圧は、磁界の時間的変動が激しいほど、両回路のループ面積が大きいほど、また両回路が接近するほど大きくなる。一方、電流が流れる導体の近くに他の導体があると、目に見えないコンデンサ（浮遊容量）が生じて電圧が誘起される。これが静電結合である。高周波電流が流れると、それに伴い導体にも電圧変化が起き、放射ノイズや伝導ノイズとなって無線通信に悪影響を与えることになる。従って電磁結合、さらには静電結合を回避し得るように、計測ユニットを配置することで、効率よく計測データの送受信が可能となる。
【００３４】
また、本実施の形態では、第１アンテナは計測ユニット本体を構成するプリント基板上に設けられた導体パターンで構成された内部アンテナであるため、方向の制御が容易であり、また、同一層あるいは異なる層に多数の内部アンテナを配列することも可能である。そしてこれら第１及び第２のアンテナ４１，４２は異なる平面上であってかつ互いに垂直な方向に配設されているため、相互に特性を補償することができ、障害を低減し、良好な入出力特性を得ることができる。さらにまた、第２のアンテナ４２は棒状の外部アンテナで構成されているが、プリント基板に対して可動となるように構成することで、指向性の調整が容易となる。
【００３５】
さらにまた、管理装置２００では、計測ユニット４０によって得られた計測データを無線により受信し、パネルに表示するとともに、音声信号を出力できるようになっている。この構成により、充電、発電及び消費がわかり易くなる。
【００３６】
また、分電盤の分枝回路は、交流電力源からの引き込み主幹Ｂ１から最も遠い位置に配されている。分電盤の回路の中で最も大容量となる分電盤用の分枝Ｂｎを引き込み主幹Ｂ１から遠ざけることにより、お互いの発熱による干渉熱の影響を少なくすることができる。
【００３７】
本実施の形態の配電システムにおける計測ユニットのダイバーシチ通信システムは、分電盤装置１００の計測ユニット４０内に設けられたダイバーシチ送受信装置１００２と、管理装置２００に設けられた送受信装置１００３等を有している。
【００３８】
送受信装置１００２は、無線送信および受信するデータを符号化および復調する誤り訂正処理部（誤り訂正符号化手段）１０２０と、データを送受信するアンテナ１０２１とを有している。アンテナ１０２１は誤り訂正処理部１０２０によって符号化されたデータを送信する。またアンテナ１０２１で受信されたデータは誤り訂正処理部１０２０で復号化される。
【００３９】
ダイバーシチ送受信装置１００３は、無線信号を受信する第１及び第２のアンテナ４１、４２と、アンテナスイッチ１０１２と、ＲＦ部（ＲＸ）１０１３と、ベースバンド（ＢＢ）信号処理部１０１４と、ビットエラー検出部（ビットエラー検出手段）１０１５と、アンテナスイッチ制御部（アンテナ制御手段）１０１６等を有している。この第１実施形態においては、ダイバーシチ送受信装置１００３のアンテナが２本の場合を例示するが、ダイバーシチ通信システムが設置される通信環境に応じて適宜増やしてもよい。
【００４０】
第１及び第２のアンテナ４１、４２は、送受信装置１００２のアンテナ１０２１を介して送受信される無線信号を送受信してＲＦ部１０１３に入出力する。アンテナスイッチ１０１２は、アンテナスイッチ制御部１０１６から入出力された制御信号に基づいて第１及び第２のアンテナ４１、４２を選択的に切り替えて動作させる。ＲＦ部１０１３は、第１及び第２のアンテナ４１、４２によって送受信される信号を符号化および復調し、ベースバンド信号処理部１０１４に出力する。このＲＦ部１０１３には、第１及び第２のアンテナ４１、４２によって受信された信号にかける利得を自動的に制御するＡＧＣ（Automatic Gain Control）部が設けられている。ここで、ＡＧＣ部とは、第１及び第２のアンテナ４１、４２による受信レベルの変動に対して、ベースバンド信号処理部１０１４に入力する信号レベルを一定に維持するために設けられたフィードバック系の利得制御アンプである。
【００４１】
ベースバンド信号処理部１０１４は、ＲＦ部１０１３によって復調された信号に対し復号化等の信号処理を実施する。ベースバンド信号処理部１０１４は、誤り訂正処理部１０４１を有している。送信に際しては、誤り訂正処理部１０４１によって符号化されたデータ列はビットエラー検出部１０１５に送出される。ビットエラー検出部１０１５は、アンテナ選択のためのデータ列におけるビットエラーレート（ＢＥＲ）を検出する。アンテナスイッチ制御部１０１６は、ビットエラー検出部１０１５から出力されたビットエラーレート情報に基づいて制御信号を出力し、アンテナスイッチ１０１２を制御する。一方第１及び第２のアンテナ４１，４２を介して入力されたデータは誤り訂正処理部１１４１で復号化される。
【００４２】
図８は、ダイバーシチ通信システムにおいて、送受信装置１００２からダイバーシチ送受信装置１００３に送信される無線信号を示している。無線信号は、パケット＃１、パケット＃２、．．．、パケット＃Ｎに分割されて繰り返し送信される。それぞれのパケットは、ヘッダ部とペイロード部を含んでいる。ヘッダ部のデータ列は、それぞれのパケットの頭部分に設けられ、プリアンブルと、２つの第１ユニークワードＡ及びＢと、第２ユニークワードＣ等によって構成されている。
【００４３】
プリアンブルは、シンボルクロック再生同期を確立するために設けられたデータ列である。なお、例えば、ＤＱＰＳＫ（Differential Quadrature Phase Shift Keying）の変調方式などシンボルクロック再生同期を必要としないシステムにおいては、プリアンブルが無くても通信が成立する。第１ユニークワードＡ、第１ユニークワードＢは、第１及び第２のアンテナ４１、４２のそれぞれに割当てられ、アンテナ選択のためのビットエラーレートの検出に用いられる擬似的なユニークワードである。アンテナの本数を３本以上に増やす場合には、第１ユニークワードの数も対応させて増やす必要がある。第２ユニークワードＣは、ペイロード部のデータの先頭を検出するために設けられたデータ列である。プリアンブルのデータ列の具体例としては、例えば、０１０１０１・・・が、ユニークワードのデータ列の具体例としては、例えば、００１０００１・・・が挙げられる。プリアンブルは、ユニークワードと兼用であってもよい。ペイロード部は、伝送すべきデータ（例えば、画像データ等）によって構成されている。ペイロード部のデータは、誤り訂正処理部１０２０によって誤り訂正符号化されたデータ列となっており、ベースバンド信号処理部１０１４が備えている誤り訂正処理部１１４１により復号化される。なお、本発明においては、送受信装置１００２の誤り訂正処理部１０２０及び誤りダイバーシチ送受信装置１００３の誤り訂正処理部１１４１の構成を省いても、後述する効果を享受することができる。
【００４４】
図９は、送受信装置１００２から送信され、第１及び第２のアンテナ４１又は４２によって受信され出力される信号を示している。図中実線は、選択されたアンテナによって受信された無線信号を、破線は対応するアンテナが選択されなかったために受信されなかった無線信号をそれぞれ示している。アンテナスイッチ制御部１０１６は、まず、第１のアンテナ４１を選択してユニークワードＡを受信させてビットエラー検出部１０１５にビットエラーを検出させて、そのビットエラーレートを記憶する。その後、アンテナスイッチ制御部１０１６は、第２のアンテナ４２を選択してユニークワードＢを受信させてビットエラー検出部１０１５にビットエラーを検出させて、そのビットエラーレートを記憶する。そして、アンテナスイッチ制御部１０１６は、ビットエラーレートの小さいユニークワードに対応するアンテナを選択してペイロード部の無線信号を受信させる。図９においては、第１のアンテナ４１によって受信されたユニークワードＡの方がビットエラーレートが小さかった場合を示している。この場合にあっては、その後第１のアンテナ４１によってユニークワードＣに続けてペイロード部のデータが受信され、１パケットの通信が完了する。
【００４５】
図１０は、ダイバーシチ送受信装置１００３におけるアンテナ切り替え動作を示している。当初、ダイバーシチ送受信装置１００３は待受状態となっており（ステップＳ１）、アンテナスイッチ１０１２によって２本のアンテナのうちいずれかの第１及び第２のアンテナ４１又は４２が選択されている。ここでは、第１のアンテナ４１が選択されているものとする。第１のアンテナ４１がパケットステップＳ１、ステップＳ２、．．．を受信すると（ステップＳ２）、ＲＦ部１０１３により復調され（ステップＳ３）、その復調信号がベースバンド信号処理部１０１４に入力される。ベースバンド信号処理部１０１４では、パケット先頭のプリアンブルによりシンボルクロック再生同期を確立する。
【００４６】
ビットエラー検出部１０１５は、誤り訂正処理部１１４１により復号化されたパケットに含まれるユニークワードＡと、予め記憶しているユニークワードＡとを比較する。そして、これらの不一致ビットをカウントし、ビットエラーレートとしてアンテナスイッチ制御部１０１６に出力する（ステップＳ４）。そして、アンテナスイッチ制御部１０１６は、第１のアンテナ４１から第２のアンテナ４２に切り替え（ステップＳ５）、ビットエラー検出部１０１５は、誤り訂正処理部１１４１により復号化されたパケットに含まれるユニークワードＢと、予め記憶しているユニークワードＢとを比較して、これらの不一致ビットをカウントし、ビットエラーレートとしてアンテナスイッチ制御部１０１６に出力する（ステップＳ６）。
【００４７】
そして、アンテナスイッチ制御部１０１６は、第１及び第２のアンテナ４１、４２に対応するビットエラーレートを比較する（ステップＳ７）。第１のアンテナ４１に対応するビットエラーレートが小さい場合（ステップＳ８においてＹＥＳ）、アンテナスイッチ制御部１０１６は、第１のアンテナ４１に切り替えて、ユニークワードＣに続けてペイロード部のデータを受信させる（ステップＳ９）。一方、第１のアンテナ４１に対応するビットエラーレートが大きい場合（ステップＳ８においてＮＯ）、アンテナスイッチ制御部１０１６は、現行の第２のアンテナ４２のまま、ユニークワードＣに続けてペイロード部のデータを受信させる（ステップＳ１０）。
【００４８】
図１１は、上記ステップＳ４においてユニークワードＡのビットエラーレートを検出する手法を示している。ステップＳ６においてユニークワードＢのビットエラーレートを検出する場合及びユニークワードＣのビットエラーレートを検出する場合も同様である。ビットエラー検出部１０１５は、誤り訂正処理部１１４１により復号化されて入力されたパケットのヘッダ部（入力データ列）を予め記憶しているユニークワードＡ（検出用データ列）と比較し、不一致度（ビットエラーレート）を検出する。このとき、ビットエラー検出部１０１５は、入力データ列をシフトレジスタにより１ビットずつ送っていき、その都度、検出用データ列と比較して一致度を確認する。
【００４９】
上段に示すように、当初は、入力データ列のうちプリアンブルのデータが検出用データ系列と比較されるので、不一致ビットが極端に多くビットエラーレートは高くなる。アンテナスイッチ制御部１０１６は、ビットエラー検出部１０１５によって検出されたビットエラーレートと所定の閾値と比較することにより、検出用データ列と比較された入力データ列がユニークワードＡであるかを判断する。ここで、閾値の値は、ユニークワードＡが６４ビットである場合は、一例として８ビット程度と設定する。入力データ列が図中左側に繰り返してずらされ、図１１の中段に示す状態を経て、図１１の下段に示す状態となる。すると、入力データ列のユニークワードの先頭ビットが検出用データ列の先頭ビットと一致し、通信状態が完全であれば不一致ビットはゼロとなる。また、受信電力の低下などによりユニークワードに数個のエラービットが発生した場合は、数個の不一致ビットが計数されることになる。一方、ビットエラーレートが閾値未満であれば、入力データ列のユニークワードＡと検出用データ列のユニークワードＡの相関がとれ、ユニークワードＡが検出されたと判断できる。従って、アンテナスイッチ制御部１０１６は、このときのビットエラーレートを第１のアンテナ４１に対応するユニークワードＡのビットエラーレートとして記憶する。
【００５０】
図１１の下段に示す状態で検出したビットエラーレートは、送受信装置１００２とダイバーシチ受信装置１００３との間の通信状態の良否を示している。従って、アンテナスイッチ制御部１０１６は、記憶したユニークワードＡのビットエラーレートとユニークワードＢのビットエラーレートとを比較することにより、通信状態が良好なアンテナを選択することができる。
【００５１】
以上のように、本実施の形態の配電システムで用いられる計測ユニットのダイバーシチ通信システムによれば、パケットに含まれるヘッダ部の第１ユニークワードＡ、Ｂ毎に検出したビットエラーレートを比較して、パケット毎にビットエラーレートの小さい第１のアンテナ４１又は第２のアンテナ４２を選択してペイロード部のデータを送受信する。これにより、単に送受信電力を比較して第１及び第２のアンテナ４１、４２を選択する構成よりも精度の高い第１及び第２のアンテナ４１、４２の選択を実現でき、無線通信の信頼性を高めることが可能となる。また、第１ユニークワードＡ、Ｂについて検出したビットエラーレートに基づいて第１及び第２のアンテナ４１、４２を選択し、第２ユニークワードＣを用いてペイロード部のデータの先頭を検出できるので、通信に最適な第１のアンテナ４１又は第２のアンテナ４２を選択しつつ、ペイロード部のデータをより確実に送受信できるようになる。
【００５２】
図１２はこのようにして２つのアンテナの切り替えにより得られたアンテナ指向性の比較図であり、ａは第１のアンテナ４１、ｂは第２のアンテナ４２、ｃはダイバーシチ動作を行った結果を示す。ダイバーシチ動作の結果、指向性が大幅に改善されていることがわかる。
【００５３】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２について説明する。
本実施の形態の配電システムでは、図１３（ａ）および（ｂ）に模式図を示すように、主幹ブレーカ２０は、分電盤１０の中央部に配置され、計測ユニット４０は、分電盤１０の容器１１の内壁に配置されるようにしたことを特徴とする。本実施の形態では、容器１１の背面の内壁に計測ユニット４０が配されており、配線ケーブル８３のうちＣＴケーブルを構成する配線ケーブル８３Ｃは壁側に導出されている。なお計測ユニット４０は、前記実施の形態１と同様、ＣＴセンサ４３Ｓを備え、ユニット本体４３を構成するプリント基板に、上記第１及び第２のアンテナ４１，４２が配設されてなるものである。図１３（ｂ）は図１３（ａ）のＡ−Ａ断面図である。なお要部についてのみ示し、他は省略しており、分電盤１０の容器１１内には前記実施の形態１と同様種々の要素部品が装着されているものとする。
【００５４】
この構成によれば計測ユニットの第１及び第２のアンテナ４１，４２から最大限に距離を離間させることができる。Ｗａは壁面であり、新築家屋では家屋の壁面内部に配線ケーブルを導出することができるため、外観性がきわめて良好となる。また既存家屋の場合でも、容器１１に切り欠きを設け容器内を這わせるようにすればよい。
そして、最も大電流の流れる引き込み主幹Ｂ１に接続される主幹ブレーカ２０を中央部に配置し、平面方向でも深さ方向でも引き込み主幹Ｂ１との電磁結合の影響を受けないように、引き込み主幹と離間して、容器１１の内壁に計測ユニット４０が設けられる。
【００５５】
図示は省略するが、他部については前記実施の形態１の配電システムと同様に形成される。
【００５６】
（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３について説明する。
本実施の形態では、配電システムに用いられる計測ユニットのＣＴケーブルの導出位置を変更したものについて説明する。本実施の形態の計測ユニットは、図１４に模式図を示すように、配線ケーブル８３のうちＣＴケーブルを構成する配線ケーブル８３Ｃに接続するコネクタ８４を計測ユニット４０の側面に形成し、アンテナ４１，４２から離間させたものである。内部構造については前記実施の形態１の計測ユニットと同様であるが、本実施の形態では、ケース本体４４ａと蓋体４４ｂとで構成されるユニットケース４４に収納されている。なお本実施の形態の計測ユニット４０においても、前記実施の形態１と同様ＣＴセンサ４３Ｓを備え、ユニット本体４３を構成するプリント基板に、上記第１及び第２のアンテナ４１，４２が配設されている。
【００５７】
上記構成によれば、計測ユニットの第１及び第２のアンテナ４１，４２から配線ケーブル８３までの距離を最大限に大きくとることができる。
【００５８】
図示は省略するが、本実施の形態においても、他部については前記実施の形態１の配電システムと同様に形成する。
なお、本実施の形態では、ユニットケース４４内に収納された計測ユニットについて説明したが、この計測ユニットは、分電盤外の所望の位置に配設することができる。なお、そのまま分電盤の容器１１内に設置してもよいし、ユニットケース４４をはずして内部構造体のみ分電盤の容器１１内に配置してもよい。
【００５９】
（実施の形態４）
次に、本発明の実施の形態４について説明する。
本実施の形態では、配電システムに用いられる計測ユニットのＣＴケーブルの導出位置を変更したものについて説明する。本実施の形態の計測ユニットの模式図を、図１５に示す。本実施の形態の計測ユニットは、計測ユニット４０の表面であって、第１及び第２のアンテナ４１，４２の真ん中付近に位置するように、配線ケーブル８３のうちＣＴケーブルを構成する配線ケーブル８３Ｃに接続するコネクタ８４を配置したものである。なお本実施の形態の計測ユニット４０においても、前記実施の形態１と同様ＣＴセンサ４３Ｓを備え、ユニット本体４３を構成するプリント基板に、上記第１及び第２のアンテナ４１，４２が配設されている。
【００６０】
上記構成によっても、計測ユニットの第１及び第２のアンテナ４１，４２から配線ケーブル８３までの距離を離間させることができる。
他部については前記実施の形態３の計測ユニットと同様に形成する。
【００６１】
なお、以上実施の形態で説明してきた配電システムは、交流電力源の交流配電路である引き込み主幹Ｂ１を介して交流負荷機器に交流電力を配電する交流用の分電盤１０を備えているが、直流用の分電盤を並設してもよい。この直流用の分電盤は、直流負荷用配電路を介して直流負荷機器に直流電力を配電する直流配電装置を構成する。分電盤１０は、商用電源またはパワーコントローラから供給される交流電力を分岐して配電路である分枝配線Ｂｎに交流電力を出力する。
【００６２】
（実施の形態５）
本実施の形態の配電システムは、太陽光発電装置（以下太陽電池）及び蓄電池を備え、交流電力と直流電力を配電可能としたハイブリッド配電システムにも適用可能である。
本実施の形態１の配電システムの変形例である、実施の形態５の配電システムについて図１６に示す模式図を参照しつつ説明する。本実施の形態５の配電システムは、分電盤１０と引き込み主幹Ｂ１から供給される交流電力源としての商用電源以外の電力源である太陽電池５０、蓄電池６０との接続を行っている。そしてこの分電盤１０は交流電力源から主幹ブレーカ２０を介して供給される電力を、分岐用ブレーカ３０を介して負荷機器に供給する。計測ユニット４０については前記実施の形態１と同様であり、無線通信により計測データ等のやり取りが管理装置（図示せず）との間でなされるようになっている。
【００６３】
そして、主幹ブレーカ２０は、分電盤１０のほぼ中央部に配置されており、計測ユニット４０は、分電盤１０の容器１１の内壁に配置されている。
この構成によれば、最も大電流の流れる引き込み主幹Ｂ１に接続される主幹ブレーカ２０を中央部に配置し、引き込み主幹Ｂ１との電磁結合の影響を受けないように、引き込み主幹と離間して、容器１１の内壁に計測ユニット４０が設けられる。
【００６４】
太陽電池５０は、太陽電池（ＰＶ）パネル５１と、ＤＣ／ＡＣコンバータを備えたパワーコントローラ５２とで構成され、このパワーコントローラ５２が分電盤１０に接続されている。
また蓄電池６０は、蓄電池本体６１と、蓄電池本体６１を制御するコントローラ６２とで構成され、分電盤１０に配置されている。
【００６５】
また、蓄電池６０も、分電盤１０に接続されている。なお、蓄電池６０も通常、図示しないＤＣ／ＡＣコンバータ（蓄電池用コンバータ）を介して分電盤１０に接続される。また、いずれも保護回路としてのプロテクタを介して分電盤１０の分岐配線Ｂｎに接続される。
【００６６】
また、管理装置２００では、計測ユニット４０によって得られた計測データを無線により受信し、パネルに表示するとともに、音声信号を出力できるようになっている。この構成により、充電、発電及び消費がわかり易くなる。
【００６７】
このように、本実施の形態の配電システムでは、分電盤１０の容器１１内に、ＤＣ／ＤＣコンバータと、ＡＣ／ＤＣコンバータと、蓄電池と、蓄電池に接続されたＤＣ／ＤＣコンバータとが収納されている。ＤＣ／ＤＣコンバータは直流電力源である太陽光発電装置に接続される。また、ＡＣ／ＤＣコンバータは、交流電力源である商用電源に接続される。そして、計測ユニットは、配線ケーブルを介して直流電力源、交流電力源、および蓄電池の電力を計測可能であり、管理装置が計測ユニットの計測データを測定可能である。
【００６８】
配電システムの直流電力源としては、太陽電池５０と蓄電池６０とを備えている。ここで蓄電池６０は、直流用の分電盤（図示せず）に装着されているが、付加電源として用いることも可能である。太陽電池パネル５１は、太陽光を受光して光電変換することで発電を行い、直流電力を出力するもので、直流発電設備の一例としての太陽光発電装置を構成している。そしてこの直流電力を交流に変換して交流電力として出力される。蓄電池は、直流電力の蓄電及び蓄電した直流電力の出力が可能な二次電池により構成される。分電盤１０は、入力端に太陽電池、商用電源などが接続され、出力端に負荷用配電路が接続されている。
【００６９】
なお、パワーコンディショナを含むパワーコントローラ５２は、太陽電池パネル５１から出力される直流電力を交流電力源の位相に同期した交流電力に変換して出力するとともに、変換された交流電力を商用電源に逆潮流する。太陽電池用コンバータは、ＤＣ−ＤＣコンバータを有して構成され、太陽電池パネル５１から出力される直流電力を所望の電圧レベルに変換して出力する。蓄電池６０は蓄電池用コンバータなどＤＣ−ＤＣコンバータを含むーコントローラ６２を有して構成され、蓄電池本体６１から出力される直流電力を所望の電圧レベルに変換して出力する一方で蓄電池本体６１の充電を行う。
【００７０】
パワーコントローラ５２は、昇圧チョッパ回路（図示せず）、インバータ（図示せず）、インバータ制御回路（図示せず）、系統連系保護装置などを有している。昇圧チョッパ回路は太陽電池パネル５１の直流出力を昇圧する。インバータは、（（図示せず）、昇圧チョッパ回路で昇圧された直流出力を交流電力系統ＡＣの位相に同期した正弦波の交流出力に変換する。インバータ制御回路はインバータを制御することで交流出力を調整する。
【００７１】
分電盤１０は、いわゆる住宅用分電盤（住宅盤）と同様に、扉付のボックス内に１次側が商用電源に接続された主幹ブレーカ（図示せず）、及び主幹ブレーカの２次側に接続された導電バー（図示せず）に分岐接続された複数の分岐ブレーカ等が収納される。さらに、交流用の分電盤内にパワーコントローラ５２の出力線が引き込まれ、ボックス内においてパワーコントローラ５２の出力線が商用電源に並列接続されている。また、分岐ブレーカの２次側に交流用の配電路が接続され、この交流用の配電路を介して宅内の交流負荷機器に交流電力が供給される。
【００７２】
分電盤１０が、直流用配電路を備えている場合には商用電源の出力が、引き込まれるとともに、太陽電池５０の出力が引き込まれ、それぞれ、ＡＣ／ＤＣコンバータおよび太陽電池用のＤＣ／ＤＣコンバータを介して直流負荷機器に直流電力が供給される。
【００７３】
太陽電池用のパワーコントローラはＤＣ／ＤＣコンバータを有している。ＤＣ／ＤＣコンバータは、例えばスイッチングレギュレータ等により構成され、定電圧制御方式によって、太陽電池パネル５１及び蓄電池本体６１から出力される直流電力の電圧レベルを所望の電圧レベルに変換する。定電圧制御方式は、出力電圧を検出するとともに検出した出力電圧が目標電圧と一致するように出力電圧を増減する制御（フィードバック制御）を行うものである。ＡＣ−ＤＣコンバータは、例えばスイッチングレギュレータ、インバータ等により構成される。そしてＡＣ−ＤＣコンバータは、交流電圧を直流電圧に整流し、フィードバック制御により出力電圧の定電圧制御を行うことによって、分電盤１０により出力される交流電力から所望の電圧レベルの直流電力に変換する。太陽電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ、蓄電池用のコントローラ、ＡＣ−ＤＣコンバータの各出力端は並列接続され、電流ヒューズからなるプロテクタを介して直流負荷用配電路等の分岐配線と接続される。また、この直流負荷用配電路には必要に応じて更に外付けの保護回路（図示せず）が設けられる。そして、太陽電池用、蓄電池用、ＡＣ−ＤＣコンバータの各出力用コンバータでそれぞれ所望の電圧レベルに変換された直流電力のうち、いずれかの直流電力が直流負荷用の配電路を介して直流負荷機器に供給される。
【００７４】
管理装置２００は、制御部を有しており、マイクロコンピュータ等を有してなる情報処理装置により構成され、各部の動作制御を司る。制御部は、太陽電池用コンバータ、蓄電池用コンバータ、ＡＣ−ＤＣコンバータの各コンバータの動作のＯＮ／ＯＦＦ制御、並びに出力電圧制御を行うとともに、表示部（図示せず）の表示制御を行う。表示部は、液晶表示装置等により構成され、制御部の指示に基づき、文字、数字、画像等によって分電盤の動作状態等の各種情報を示す表示を行う。また操作部を有しており、この操作部を介して、運転、異常の状況、各計測項目、異常履歴の表示、時計の設定などをおこなうことができる。また、異常履歴には異常がおこる直前の太陽電池電圧、蓄電池電圧、交流電圧、出力電力および異常発生時刻を同時に保存することができる。更にまた、操作部としては、分電盤に取り付けたものだけでなく、遠隔操作部（リモコンや家庭内のパソコン）を用い、ＰＬＣ（電力線通信）用端子等を介して上記設定を行うようにしてもよい。
【００７５】
ここでパワーコントローラ５２は、一般的な太陽光発電電力の逆潮流機能のほか、夜間の蓄電池充電機能，昼間の蓄電池放電機能（逆潮流防止）を備えていることもあり、太陽光発電電力と夜間電力の双方を有効に利用することができる。
【００７６】
なお、蓄電池からの放電電力は系統への逆潮流が認められていないため，負荷の使用状況に合わせて放電電力を変化させる必要がある。例えば、系統の受電点に取り付けられた受電電力検出ユニットにより系統に流れる電力を検出し、蓄電池からの逆潮流が発生しないように逆潮流防止制御をおこなう。
【００７７】
なお、蓄電池用のＤＣ／ＤＣコンバータ等のコントローラ６２は、コネクタ接続によって蓄電池本体６１と接続可能に構成することで、外部の蓄電池との接続を行う場合にも、着脱が容易である。また、蓄電池の劣化や、能力アップ等により取り換えが必要な場合にも、蓄電池本体６１および蓄電池用のコントローラ６２を着脱自在に構成すれば、メンテナンスが容易となる。
【００７８】
また、誤接続を回避するために、端子台の形状または色、各配線路の色のいずれかが相互に識別可能に構成されるのが望ましい。形状を変えて、誤接続の場合は、相互に結線できないようにするとなお安全である。
【符号の説明】
【００７９】
１０ 分電盤
１１ 容器
１２ 分電盤本体
１３ 端子台
１４ 固定端子部
１４１ 上部固定端子部
１４２ 下部固定端子部
１５ 切り欠き部
２０ 主幹ブレーカ
２１ リミッタ
３０ 分岐用ブレーカ
４０ 計測ユニット
４１ 第１のアンテナ
４２ 第２のアンテナ
４３ ユニット本体
４３Ｓ ＣＴセンサ
４４ ユニットケース
４４ａ ケース本体
４４ｂ 蓋体
５０ 太陽電池
５１ 太陽電池パネル
５２ パワーコントローラ
６０ 蓄電池
６１ 蓄電池本体
６２ コントローラ
８０ 配線部
８１ アース線（配線ケーブル）
８２ 係止固定部
８３ 配線ケーブル
８３Ｃ ＣＴケーブルを構成する配線ケーブル
１００ 分電盤装置
２００ 管理装置
２０１ モニタ部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、計測ユニットおよびこれを用いた配電システムにかかり、特に住戸に供給される電力を監視するとともに、負荷に供給する電力を計測することのできる無線の計測ユニットを備えた配電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、戸建住宅あるいは集合住宅の各住戸に設置された分電盤と住宅情報盤（例えばインターホン親機）との間で信号を送受信可能としたシステムが知られている（例えば特許文献１）。特許文献１の例では、住戸に供給される電力を監視し、負荷を接続した分岐回路に分配供給するための分電盤と、火災感知器などの各種セキュリティセンサを接続した住宅情報盤との間で情報信号の送受信が可能に構成されている。分電盤には、引き込み主幹から主幹ブレーカを通じて供給される交流電力の電流量または電力量を計測する電力計測装置を含むコントローラが設けられている。当該コントローラによって積算された積算電力量は、電気使用情報として住宅情報盤に信号送出される。そして、住宅情報盤は、電気使用情報を受信して計測された積算電力量のレベルに応じて段階的に報知する。例えば、「電気を使いすぎています」という音声メッセージを出力などの視覚表示あるいは聴覚表示などの表示方法がとられる。このようにして、電気使用情報を、住宅情報盤が設置されるリビングやダイニングなどの居住者の目に付き易い場所で把握することができるようになっている。
【０００３】
近年、商用電源などから供給される交流電力に加えて、太陽光発電などによる直流電力を配電する配電システムが普及してきている。
【０００４】
このような直流電力を配電するための配電システムの電力源には、太陽光発電装置または燃料電池のような直流発電設備、蓄電池、商用電力源など、複数の電力源が用いられるため、これらを想定した配電システムが必要となる。この場合、それぞれの電力源に対してＤＣ−ＤＣコンバータ、ＤＣ−ＡＣコンバータ等の出力用コンバータが設けられ、各出力用コンバータから所定の電圧レベルの交流電力を出力する構成が一般的である。
このように多数の電力源を用いて、配電するため、それぞれの電力源に対してＤＣ−ＤＣコンバータ、ＤＣ−ＡＣコンバータ等の出力用コンバータが必要となる。
【０００５】
また、既存住宅に対し、新たに太陽光発電装置を導入するような場合には、住宅設備としては新たな追加が増えることになり、現存の住宅設備に加えて増改築をする場合にも、柔軟な対応が求められている。
そこで、無線通信を用いた種々のシステムも提案されており、受信装置の周辺環境の変化に対応できるように、複数のアンテナを用いたダイバーシチによる受信技術も提案されている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−２２５４３８号公報
【特許文献２】特開２０１０−１７１８４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このように分電盤においては、配線ケーブルが多数必要となる。そして、電力源が複数になるとさらに、配線ケーブルの本数が多くなり、これらの設置および、メンテナンスなどの管理も複雑となり、これらを簡単かつ安全にする必要がある。
【０００８】
また、従来と異なり、分電盤に、交流電力源からの交流入力端子、太陽電池などの直流電力源からの直流入力端子、直流機器に出力される直流出力端子が混在し、配線ケーブルが大量に存在することになる。従来、電力量を計測するＣＴセンサを含む計測ユニットは、モニタ装置と有線接続されていた。しかしながら、配線ケーブルが室内の美観を損ねるうえ、特に、住環境の多様化に伴い、計測ユニットとモニタ装置との間の距離が長くなったり、モニタ装置の設置場所を変えたい場合もあり、配線の制限が課題となっている。
【０００９】
本発明は、前記実情に鑑みてなされたもので、設置およびメンテナンスの容易な、計測ユニットおよびこれを用いた配電システ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】
【００１０】
そこで本発明の計測ユニットは、計測すべき電力線に接続する配線ケーブルと、前記配線ケーブルを介して入力される電力を計測するセンサ部と、指向性をもつ複数のアンテナ部を備え、計測データを、管理装置に無線で送信する送信部とを備える。
【００１１】
また、本発明は、上記計測ユニットであって、前記アンテナ部が、第１の方向に指向性をもつ第１のアンテナと、前記第１の方向にほぼ垂直な第２の方向に指向性をもつ第２のアンテナと、を備えたものを含む。
【００１２】
また、本発明の配電システムは、上記計測ユニットと、交流電力源に接続された引き込み主幹と、前記引き込み主幹から供給される交流電力源からの電力を負荷機器に配電する配電部と、前記配電部と前記負荷機器および前記交流電力源を接続する配線ケーブルと、前記引き込み主幹と前記配電部と前記配線ケーブルとを収納する容器と、を備えた分電盤と、分電盤外に設けられた管理装置と、を備える。
【００１３】
また、本発明は、上記配電システムであって、前記計測ユニットは前記容器内に配設され、前記配線ケーブルは、前記分電盤内壁に設けられた係止部で係止され、前記アンテナとの間での電磁結合を抑制するように構成されたものを含む。
【００１４】
また、本発明は、上記配電システムであって、前記配線ケーブルのうち、アース線が、前記分電盤の前記容器内壁に設けられた係止固定部で固定されたものを含む。
【００１５】
また、本発明は、上記配電システムであって、前記分電盤は、上部端子台と下部端子台からなる、上下２列の端子台を備え、前記上部端子台と前記下部端子台は、前記容器内壁の上部に設けられた上部係止固定部と、前記容器内壁の下部に設けられた下部係止固定部とを介して前記容器の側部内壁に沿うように配置されたものを含む。
【００１６】
また、本発明は、上記配電システムであって、前記配線ケーブルのうち、アース線を構成するケーブルは、前記計測ユニットの配置位置から遠ざかる位置に導出されたものを含む。
【００１７】
また、本発明は、上記配電システムであって、前記センサ部はＣＴセンサを有し、前記配線ケーブルは、前記計測ユニットの前記ＣＴセンサに接続されるＣＴケーブルであって、前記ＣＴケーブルが前記容器内壁に沿うように固定されたものを含む。
【００１８】
また、本発明は、上記配電システムであって、前記容器内に、直流電力源である前記太陽光発電装置に接続されるＤＣ／ＤＣコンバータと、交流電力源である前記商用電源に接続されるＡＣ／ＤＣコンバータと、蓄電池と、前記蓄電池に接続されたＤＣ／ＤＣコンバータとが収納されており、前記計測ユニットは、前記ケーブルを介して前記直流電力源、交流電力源、および蓄電池の電力を計測可能であり、前記管理装置が前記計測ユニットの計測データを測定可能であるものを含む。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明してきたように、本発明の計測ユニットによれば、指向性をもつ複数のアンテナ部を備えているため、通信状態の良好なアンテナを切り替えて使用することができ、配線ケーブルによる障害を回避することができ、信頼性の高い通信が可能となる。
また本発明の配線システムによれば、分電盤外に管理装置を配置し、効率よい管理が実現可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態１に係る配電システムを示す説明図
【図２】本発明の実施の形態１に係る配電システムにおける分電盤の内部構造を示す図
【図３】図２のＡ−Ａ断面図
【図４】本発明の実施の形態１に係る配電システムの分電盤を示す要部拡大図
【図５】本発明の実施の形態１に係る配電システムの分電盤を示す要部斜視図
【図６】本発明の実施の形態１に係る配電システムの計測ユニットを示す図
【図７】本発明の実施の形態１に係る配電システムによる計測ユニットのダイバーシチ通信システム及びダイバーシチ送信装置の構成を示すブロック図
【図８】同ダイバーシチ通信システムにおいて、ダイバーシチ送信装置から受信装置に送信される無線信号を示す図
【図９】同ダイバーシチ送信装置において、アンテナの切り替えを示す図
【図１０】ダイバーシチ送信装置におけるアンテナ切り替え動作を示すフローチャート
【図１１】ダイバーシチ送信装置におけるアンテナ切り替え動作におけるユニークワードのビットエラーレート検出要領を示す図
【図１２】ダイバーシチ送信装置におけるアンテナ単体とダイバーシチ動作時の指向性の比較図
【図１３】（ａ）および（ｂ）は本発明の実施の形態２に係る配電システムの構成を示す模式図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図
【図１４】本発明の実施の形態３に係る配電システムの計測ユニットの構成を示す説明図
【図１５】本発明の実施の形態４に係る配電システムの計測ユニットの構成を示す説明図
【図１６】本発明の実施の形態５に係る配電システムの構成を示す説明図
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明に係る配電システムを戸建て住宅に適用した実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。但し、本発明に係る配電システムが適用可能な建物は戸建て住宅に限定されるものではなく、集合住宅の各住戸や事務所等にも適用可能である。
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態に係る配電システムを示す説明図、図２は同配電システムにおける分電盤の内部構造を示す図である。図３は図２のＡ−Ａ断面図、図４はこの分電盤の要部拡大図、図５は同斜視図である。図６は、本発明の実施の形態１に係る配電システムによる計測ユニットを示す図、図７は同計測ユニットの２本のアンテナを用いたダイバーシチ通信システムの説明図である。
本実施の形態の配電システムは、商用電源に接続された分電盤から負荷回路に配電可能とした配電システムに適用した構成例である。
【００２２】
この配電システムは、無線通信用の第１及び第２のアンテナ４１、４２を備えた計測ユニット４０を分電盤１０内に設置し、分電盤装置１００から、管理装置２００のモニタ部２０１への計測データＳの送信を無線で実施するようにしたものである。この配電システムでは、指向性の異なる第１及び第２のアンテナ４１、４２との間での電磁結合を抑制するようにアース線８１を構成する配線ケーブルが、分電盤１０の内壁に係止固定部８２によって係止されたものである。なお、主幹ケーブルＢ１、分岐ケーブルＢｎを構成する配線ケーブル８３も、アース線８１と同様、係止固定部８２によって分電盤１０の内壁に係止される。アース線８１、主幹ケーブルＢ１、分岐ケーブルＢｎを構成する配線ケーブル８３および係止固定部８２で配線部８０を構成する。そしてこの分電盤１０は交流電力源から主幹ブレーカ２０を介して供給される電力を、分岐用ブレーカ３０を介して負荷機器に供給する。主幹ブレーカ２０は、各相に流すことのできる電流値を制限するものである。また主幹ブレーカ２０に隣接してリミッタ２１が配置されており、このリミッタ２１によって２相の出力の総和が所定の値以上にならないように制御している。なお、引き込み主幹は主として主幹ケーブルと、主幹ブレーカ２０とで構成され、配電部は主として主幹ケーブルと、主幹ブレーカ２０と、分岐ケーブルと、分岐用ブレーカ３０とで構成される。また、固定端子部１４は、上部固定端子部１４１と下部固定端子部１４２とで構成される。
【００２３】
計測ユニット４０は、電力を計測するセンサ部を構成するＣＴセンサ４３Ｓを備え、ユニット本体４３を構成するプリント基板に、上記第１及び第２のアンテナ４１，４２が配設されてなるものである。なお、この計測ユニット４０では、計測すべき電力線に接続する配線ケーブル８３を介して入力される電力をＣＴセンサ４３Ｓで計測し、この計測データを、複数の指向性をもつ第１及び第２のアンテナ４１，４２を用いて、管理装置に無線で送信する。また管理装置からの送信データを上記第１及び第２のアンテナ４１，４２を用いて受信する。
【００２４】
なお、本実施の形態の分電盤１０は、容器１１と、容器内に収納される分電盤本体１２とを具備している。そしてこの分電盤本体１２は、負荷回路に接続される分岐回路用の上部端子台１３１と下部端子台１３２からなる上下２列の端子台１３を備えている。上部端子台１３１と下部端子台１３２は、容器１１内壁の上部に設けられた上部固定端子部１４１と、容器内壁の下部に設けられた下部固定端子部１４２とを介してアース線８１が容器１１の側部内壁に沿うように配置されている。なお本実施の形態では上部固定端子部１４１および下部固定端子部１４２は端子台を構成しており、端子接続される。また容器１１の周縁部には、複数の切り欠き部１５が配列されており、切り起こしにより、配線ケーブル挿通穴を構成できるようになっている。
【００２５】
また、本実施の形態では、計測ユニット４０が分電盤１０内に配置されているため、外観性がよい。また、配線ケーブルが分電盤１０の容器１１内に収納されるため、保護機能も向上し、実質的な専有面積は低減される。
【００２６】
また、配線ケーブルのうち、アース線８１を構成する配線ケーブルは、計測ユニット４０の配置位置から遠ざかる位置に導出される。従って、計測ユニットのＣＴセンサが電磁結合により、ノイズを拾うのを抑制することができる。
【００２７】
また、配線ケーブルで構成される配線部８０は、計測ユニット４０のＣＴセンサに接続されるＣＴケーブルを含み、ＣＴケーブルが容器内壁に沿うように固定される。この構成により、ＣＴケーブルによってＣＴセンサが電磁結合によりノイズを拾うのを抑制することができ、高精度の電力検出が可能となる。
【００２８】
さらにまた、計測ユニット４０は、主幹ブレーカ２０との隣接位置を外して配置される。大電流の流れる主幹ブレーカ２０に、計測ユニット４０、特にＣＴセンサが隣接しないように配置されるため、ＣＴセンサがノイズを拾うのを抑制することが可能となる。
【００２９】
また、計測ユニット４０と主幹ブレーカ２０との間に分岐ブレーカが配置されている。これにより、計測ユニット４０のＣＴセンサが主幹ブレーカ２０から、少なくとも分岐ブレーカ分は、離間して配置されるため、ＣＴセンサがノイズを拾うのを抑制することが可能となる。ここでＣＴセンサは、引き込み主幹に入力される電力および負荷機器に配電される電力を計測するが、その他の電力あるいは電流計測を行うこともできる。
【００３０】
本実施の形態の配線システムで用いられている計測ユニット４０のアンテナ部は、第１の方向に指向性をもつ第１のアンテナ４１と、第１の方向にほぼ垂直な第２の方向に指向性をもつ第２のアンテナ４２とを備えている。ここでは第１アンテナは計測ユニット本体を構成するプリント基板上に設けられた導体パターンで構成された内部アンテナであり、第２のアンテナ４２は棒状の外部アンテナで構成されている。そしてこれら第１及び第２のアンテナ４１，４２は異なる平面上であってかつ互いに垂直な方向に配設されている。
そして、計測ユニット４０で得られた計測データは、たがいに垂直な方向に指向性をもちダイバーシチ通信システムを構築する第１及び第２のアンテナ４１，４２を介して分電盤１０外に設けられた管理装置２００のモニタ部２０１に送信される。
【００３１】
この管理装置２００は、モニタ部２０１と制御部を有しており、マイクロコンピュータ等を有してなる情報処理装置により構成され、各部の動作制御を司る。制御部は、ＡＣ−ＤＣコンバータを構成する各コンバータの動作のＯＮ／ＯＦＦ制御、並びに出力電圧制御を行うとともに、表示部（図示せず）の表示制御を行う。表示部は、液晶表示装置等により構成され、制御部の指示に基づき、文字、数字、画像等によって分電盤の動作状態等の各種情報を示す表示を行う。
【００３２】
この構成によれば、計測ユニットと管理装置が無線で接続されており、これらの間での配線が不要となるため、保守、メンテナンスが容易になる。
【００３３】
ノイズには、電磁結合によるものと、静電結合によるものとがある。電磁結合は磁界による誘導現象である。交流が流れる回路のそばに別の回路があると、ファラデーの電磁誘導の法則により発生する磁界の変化によって電流が流れる。電磁結合によって誘起されるノイズの電圧は、磁界の時間的変動が激しいほど、両回路のループ面積が大きいほど、また両回路が接近するほど大きくなる。一方、電流が流れる導体の近くに他の導体があると、目に見えないコンデンサ（浮遊容量）が生じて電圧が誘起される。これが静電結合である。高周波電流が流れると、それに伴い導体にも電圧変化が起き、放射ノイズや伝導ノイズとなって無線通信に悪影響を与えることになる。従って電磁結合、さらには静電結合を回避し得るように、計測ユニットを配置することで、効率よく計測データの送受信が可能となる。
【００３４】
また、本実施の形態では、第１アンテナは計測ユニット本体を構成するプリント基板上に設けられた導体パターンで構成された内部アンテナであるため、方向の制御が容易であり、また、同一層あるいは異なる層に多数の内部アンテナを配列することも可能である。そしてこれら第１及び第２のアンテナ４１，４２は異なる平面上であってかつ互いに垂直な方向に配設されているため、相互に特性を補償することができ、障害を低減し、良好な入出力特性を得ることができる。さらにまた、第２のアンテナ４２は棒状の外部アンテナで構成されているが、プリント基板に対して可動となるように構成することで、指向性の調整が容易となる。
【００３５】
さらにまた、管理装置２００では、計測ユニット４０によって得られた計測データを無線により受信し、パネルに表示するとともに、音声信号を出力できるようになっている。この構成により、充電、発電及び消費がわかり易くなる。
【００３６】
また、分電盤の分枝回路は、交流電力源からの引き込み主幹Ｂ１から最も遠い位置に配されている。分電盤の回路の中で最も大容量となる分電盤用の分枝Ｂｎを引き込み主幹Ｂ１から遠ざけることにより、お互いの発熱による干渉熱の影響を少なくすることができる。
【００３７】
本実施の形態の配電システムにおける計測ユニットのダイバーシチ通信システムは、分電盤装置１００の計測ユニット４０内に設けられたダイバーシチ送受信装置１００２と、管理装置２００に設けられた送受信装置１００３等を有している。
【００３８】
送受信装置１００２は、無線送信および受信するデータを符号化および復調する誤り訂正処理部（誤り訂正符号化手段）１０２０と、データを送受信するアンテナ１０２１とを有している。アンテナ１０２１は誤り訂正処理部１０２０によって符号化されたデータを送信する。またアンテナ１０２１で受信されたデータは誤り訂正処理部１０２０で復号化される。
【００３９】
ダイバーシチ送受信装置１００３は、無線信号を受信する第１及び第２のアンテナ４１、４２と、アンテナスイッチ１０１２と、ＲＦ部（ＲＸ）１０１３と、ベースバンド（ＢＢ）信号処理部１０１４と、ビットエラー検出部（ビットエラー検出手段）１０１５と、アンテナスイッチ制御部（アンテナ制御手段）１０１６等を有している。この第１実施形態においては、ダイバーシチ送受信装置１００３のアンテナが２本の場合を例示するが、ダイバーシチ通信システムが設置される通信環境に応じて適宜増やしてもよい。
【００４０】
第１及び第２のアンテナ４１、４２は、送受信装置１００２のアンテナ１０２１を介して送受信される無線信号を送受信してＲＦ部１０１３に入出力する。アンテナスイッチ１０１２は、アンテナスイッチ制御部１０１６から入出力された制御信号に基づいて第１及び第２のアンテナ４１、４２を選択的に切り替えて動作させる。ＲＦ部１０１３は、第１及び第２のアンテナ４１、４２によって送受信される信号を符号化および復調し、ベースバンド信号処理部１０１４に出力する。このＲＦ部１０１３には、第１及び第２のアンテナ４１、４２によって受信された信号にかける利得を自動的に制御するＡＧＣ（Automatic Gain Control）部が設けられている。ここで、ＡＧＣ部とは、第１及び第２のアンテナ４１、４２による受信レベルの変動に対して、ベースバンド信号処理部１０１４に入力する信号レベルを一定に維持するために設けられたフィードバック系の利得制御アンプである。
【００４１】
ベースバンド信号処理部１０１４は、ＲＦ部１０１３によって復調された信号に対し復号化等の信号処理を実施する。ベースバンド信号処理部１０１４は、誤り訂正処理部１０４１を有している。送信に際しては、誤り訂正処理部１０４１によって符号化されたデータ列はビットエラー検出部１０１５に送出される。ビットエラー検出部１０１５は、アンテナ選択のためのデータ列におけるビットエラーレート（ＢＥＲ）を検出する。アンテナスイッチ制御部１０１６は、ビットエラー検出部１０１５から出力されたビットエラーレート情報に基づいて制御信号を出力し、アンテナスイッチ１０１２を制御する。一方第１及び第２のアンテナ４１，４２を介して入力されたデータは誤り訂正処理部１１４１で復号化される。
【００４２】
図８は、ダイバーシチ通信システムにおいて、送受信装置１００２からダイバーシチ送受信装置１００３に送信される無線信号を示している。無線信号は、パケット＃１、パケット＃２、．．．、パケット＃Ｎに分割されて繰り返し送信される。それぞれのパケットは、ヘッダ部とペイロード部を含んでいる。ヘッダ部のデータ列は、それぞれのパケットの頭部分に設けられ、プリアンブルと、２つの第１ユニークワードＡ及びＢと、第２ユニークワードＣ等によって構成されている。
【００４３】
プリアンブルは、シンボルクロック再生同期を確立するために設けられたデータ列である。なお、例えば、ＤＱＰＳＫ（Differential Quadrature Phase Shift Keying）の変調方式などシンボルクロック再生同期を必要としないシステムにおいては、プリアンブルが無くても通信が成立する。第１ユニークワードＡ、第１ユニークワードＢは、第１及び第２のアンテナ４１、４２のそれぞれに割当てられ、アンテナ選択のためのビットエラーレートの検出に用いられる擬似的なユニークワードである。アンテナの本数を３本以上に増やす場合には、第１ユニークワードの数も対応させて増やす必要がある。第２ユニークワードＣは、ペイロード部のデータの先頭を検出するために設けられたデータ列である。プリアンブルのデータ列の具体例としては、例えば、０１０１０１・・・が、ユニークワードのデータ列の具体例としては、例えば、００１０００１・・・が挙げられる。プリアンブルは、ユニークワードと兼用であってもよい。ペイロード部は、伝送すべきデータ（例えば、画像データ等）によって構成されている。ペイロード部のデータは、誤り訂正処理部１０２０によって誤り訂正符号化されたデータ列となっており、ベースバンド信号処理部１０１４が備えている誤り訂正処理部１１４１により復号化される。なお、本発明においては、送受信装置１００２の誤り訂正処理部１０２０及び誤りダイバーシチ送受信装置１００３の誤り訂正処理部１１４１の構成を省いても、後述する効果を享受することができる。
【００４４】
図９は、送受信装置１００２から送信され、第１及び第２のアンテナ４１又は４２によって受信され出力される信号を示している。図中実線は、選択されたアンテナによって受信された無線信号を、破線は対応するアンテナが選択されなかったために受信されなかった無線信号をそれぞれ示している。アンテナスイッチ制御部１０１６は、まず、第１のアンテナ４１を選択してユニークワードＡを受信させてビットエラー検出部１０１５にビットエラーを検出させて、そのビットエラーレートを記憶する。その後、アンテナスイッチ制御部１０１６は、第２のアンテナ４２を選択してユニークワードＢを受信させてビットエラー検出部１０１５にビットエラーを検出させて、そのビットエラーレートを記憶する。そして、アンテナスイッチ制御部１０１６は、ビットエラーレートの小さいユニークワードに対応するアンテナを選択してペイロード部の無線信号を受信させる。図９においては、第１のアンテナ４１によって受信されたユニークワードＡの方がビットエラーレートが小さかった場合を示している。この場合にあっては、その後第１のアンテナ４１によってユニークワードＣに続けてペイロード部のデータが受信され、１パケットの通信が完了する。
【００４５】
図１０は、ダイバーシチ送受信装置１００３におけるアンテナ切り替え動作を示している。当初、ダイバーシチ送受信装置１００３は待受状態となっており（ステップＳ１）、アンテナスイッチ１０１２によって２本のアンテナのうちいずれかの第１及び第２のアンテナ４１又は４２が選択されている。ここでは、第１のアンテナ４１が選択されているものとする。第１のアンテナ４１がパケットステップＳ１、ステップＳ２、．．．を受信すると（ステップＳ２）、ＲＦ部１０１３により復調され（ステップＳ３）、その復調信号がベースバンド信号処理部１０１４に入力される。ベースバンド信号処理部１０１４では、パケット先頭のプリアンブルによりシンボルクロック再生同期を確立する。
【００４６】
ビットエラー検出部１０１５は、誤り訂正処理部１１４１により復号化されたパケットに含まれるユニークワードＡと、予め記憶しているユニークワードＡとを比較する。そして、これらの不一致ビットをカウントし、ビットエラーレートとしてアンテナスイッチ制御部１０１６に出力する（ステップＳ４）。そして、アンテナスイッチ制御部１０１６は、第１のアンテナ４１から第２のアンテナ４２に切り替え（ステップＳ５）、ビットエラー検出部１０１５は、誤り訂正処理部１１４１により復号化されたパケットに含まれるユニークワードＢと、予め記憶しているユニークワードＢとを比較して、これらの不一致ビットをカウントし、ビットエラーレートとしてアンテナスイッチ制御部１０１６に出力する（ステップＳ６）。
【００４７】
そして、アンテナスイッチ制御部１０１６は、第１及び第２のアンテナ４１、４２に対応するビットエラーレートを比較する（ステップＳ７）。第１のアンテナ４１に対応するビットエラーレートが小さい場合（ステップＳ８においてＹＥＳ）、アンテナスイッチ制御部１０１６は、第１のアンテナ４１に切り替えて、ユニークワードＣに続けてペイロード部のデータを受信させる（ステップＳ９）。一方、第１のアンテナ４１に対応するビットエラーレートが大きい場合（ステップＳ８においてＮＯ）、アンテナスイッチ制御部１０１６は、現行の第２のアンテナ４２のまま、ユニークワードＣに続けてペイロード部のデータを受信させる（ステップＳ１０）。
【００４８】
図１１は、上記ステップＳ４においてユニークワードＡのビットエラーレートを検出する手法を示している。ステップＳ６においてユニークワードＢのビットエラーレートを検出する場合及びユニークワードＣのビットエラーレートを検出する場合も同様である。ビットエラー検出部１０１５は、誤り訂正処理部１１４１により復号化されて入力されたパケットのヘッダ部（入力データ列）を予め記憶しているユニークワードＡ（検出用データ列）と比較し、不一致度（ビットエラーレート）を検出する。このとき、ビットエラー検出部１０１５は、入力データ列をシフトレジスタにより１ビットずつ送っていき、その都度、検出用データ列と比較して一致度を確認する。
【００４９】
上段に示すように、当初は、入力データ列のうちプリアンブルのデータが検出用データ系列と比較されるので、不一致ビットが極端に多くビットエラーレートは高くなる。アンテナスイッチ制御部１０１６は、ビットエラー検出部１０１５によって検出されたビットエラーレートと所定の閾値と比較することにより、検出用データ列と比較された入力データ列がユニークワードＡであるかを判断する。ここで、閾値の値は、ユニークワードＡが６４ビットである場合は、一例として８ビット程度と設定する。入力データ列が図中左側に繰り返してずらされ、図１１の中段に示す状態を経て、図１１の下段に示す状態となる。すると、入力データ列のユニークワードの先頭ビットが検出用データ列の先頭ビットと一致し、通信状態が完全であれば不一致ビットはゼロとなる。また、受信電力の低下などによりユニークワードに数個のエラービットが発生した場合は、数個の不一致ビットが計数されることになる。一方、ビットエラーレートが閾値未満であれば、入力データ列のユニークワードＡと検出用データ列のユニークワードＡの相関がとれ、ユニークワードＡが検出されたと判断できる。従って、アンテナスイッチ制御部１０１６は、このときのビットエラーレートを第１のアンテナ４１に対応するユニークワードＡのビットエラーレートとして記憶する。
【００５０】
図１１の下段に示す状態で検出したビットエラーレートは、送受信装置１００２とダイバーシチ受信装置１００３との間の通信状態の良否を示している。従って、アンテナスイッチ制御部１０１６は、記憶したユニークワードＡのビットエラーレートとユニークワードＢのビットエラーレートとを比較することにより、通信状態が良好なアンテナを選択することができる。
【００５１】
以上のように、本実施の形態の配電システムで用いられる計測ユニットのダイバーシチ通信システムによれば、パケットに含まれるヘッダ部の第１ユニークワードＡ、Ｂ毎に検出したビットエラーレートを比較して、パケット毎にビットエラーレートの小さい第１のアンテナ４１又は第２のアンテナ４２を選択してペイロード部のデータを送受信する。これにより、単に送受信電力を比較して第１及び第２のアンテナ４１、４２を選択する構成よりも精度の高い第１及び第２のアンテナ４１、４２の選択を実現でき、無線通信の信頼性を高めることが可能となる。また、第１ユニークワードＡ、Ｂについて検出したビットエラーレートに基づいて第１及び第２のアンテナ４１、４２を選択し、第２ユニークワードＣを用いてペイロード部のデータの先頭を検出できるので、通信に最適な第１のアンテナ４１又は第２のアンテナ４２を選択しつつ、ペイロード部のデータをより確実に送受信できるようになる。
【００５２】
図１２はこのようにして２つのアンテナの切り替えにより得られたアンテナ指向性の比較図であり、ａは第１のアンテナ４１、ｂは第２のアンテナ４２、ｃはダイバーシチ動作を行った結果を示す。ダイバーシチ動作の結果、指向性が大幅に改善されていることがわかる。
【００５３】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２について説明する。
本実施の形態の配電システムでは、図１３（ａ）および（ｂ）に模式図を示すように、主幹ブレーカ２０は、分電盤１０の中央部に配置され、計測ユニット４０は、分電盤１０の容器１１の内壁に配置されるようにしたことを特徴とする。本実施の形態では、容器１１の背面の内壁に計測ユニット４０が配されており、配線ケーブル８３のうちＣＴケーブルを構成する配線ケーブル８３Ｃは壁側に導出されている。なお計測ユニット４０は、前記実施の形態１と同様、ＣＴセンサ４３Ｓを備え、ユニット本体４３を構成するプリント基板に、上記第１及び第２のアンテナ４１，４２が配設されてなるものである。図１３（ｂ）は図１３（ａ）のＡ−Ａ断面図である。なお要部についてのみ示し、他は省略しており、分電盤１０の容器１１内には前記実施の形態１と同様種々の要素部品が装着されているものとする。
【００５４】
この構成によれば計測ユニットの第１及び第２のアンテナ４１，４２から最大限に距離を離間させることができる。Ｗａは壁面であり、新築家屋では家屋の壁面内部に配線ケーブルを導出することができるため、外観性がきわめて良好となる。また既存家屋の場合でも、容器１１に切り欠きを設け容器内を這わせるようにすればよい。
そして、最も大電流の流れる引き込み主幹Ｂ１に接続される主幹ブレーカ２０を中央部に配置し、平面方向でも深さ方向でも引き込み主幹Ｂ１との電磁結合の影響を受けないように、引き込み主幹と離間して、容器１１の内壁に計測ユニット４０が設けられる。
【００５５】
図示は省略するが、他部については前記実施の形態１の配電システムと同様に形成される。
【００５６】
（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３について説明する。
本実施の形態では、配電システムに用いられる計測ユニットのＣＴケーブルの導出位置を変更したものについて説明する。本実施の形態の計測ユニットは、図１４に模式図を示すように、配線ケーブル８３のうちＣＴケーブルを構成する配線ケーブル８３Ｃに接続するコネクタ８４を計測ユニット４０の側面に形成し、アンテナ４１，４２から離間させたものである。内部構造については前記実施の形態１の計測ユニットと同様であるが、本実施の形態では、ケース本体４４ａと蓋体４４ｂとで構成されるユニットケース４４に収納されている。なお本実施の形態の計測ユニット４０においても、前記実施の形態１と同様ＣＴセンサ４３Ｓを備え、ユニット本体４３を構成するプリント基板に、上記第１及び第２のアンテナ４１，４２が配設されている。
【００５７】
上記構成によれば、計測ユニットの第１及び第２のアンテナ４１，４２から配線ケーブル８３までの距離を最大限に大きくとることができる。
【００５８】
図示は省略するが、本実施の形態においても、他部については前記実施の形態１の配電システムと同様に形成する。
なお、本実施の形態では、ユニットケース４４内に収納された計測ユニットについて説明したが、この計測ユニットは、分電盤外の所望の位置に配設することができる。なお、そのまま分電盤の容器１１内に設置してもよいし、ユニットケース４４をはずして内部構造体のみ分電盤の容器１１内に配置してもよい。
【００５９】
（実施の形態４）
次に、本発明の実施の形態４について説明する。
本実施の形態では、配電システムに用いられる計測ユニットのＣＴケーブルの導出位置を変更したものについて説明する。本実施の形態の計測ユニットの模式図を、図１５に示す。本実施の形態の計測ユニットは、計測ユニット４０の表面であって、第１及び第２のアンテナ４１，４２の真ん中付近に位置するように、配線ケーブル８３のうちＣＴケーブルを構成する配線ケーブル８３Ｃに接続するコネクタ８４を配置したものである。なお本実施の形態の計測ユニット４０においても、前記実施の形態１と同様ＣＴセンサ４３Ｓを備え、ユニット本体４３を構成するプリント基板に、上記第１及び第２のアンテナ４１，４２が配設されている。
【００６０】
上記構成によっても、計測ユニットの第１及び第２のアンテナ４１，４２から配線ケーブル８３までの距離を離間させることができる。
他部については前記実施の形態３の計測ユニットと同様に形成する。
【００６１】
なお、以上実施の形態で説明してきた配電システムは、交流電力源の交流配電路である引き込み主幹Ｂ１を介して交流負荷機器に交流電力を配電する交流用の分電盤１０を備えているが、直流用の分電盤を並設してもよい。この直流用の分電盤は、直流負荷用配電路を介して直流負荷機器に直流電力を配電する直流配電装置を構成する。分電盤１０は、商用電源またはパワーコントローラから供給される交流電力を分岐して配電路である分枝配線Ｂｎに交流電力を出力する。
【００６２】
（実施の形態５）
本実施の形態の配電システムは、太陽光発電装置（以下太陽電池）及び蓄電池を備え、交流電力と直流電力を配電可能としたハイブリッド配電システムにも適用可能である。
本実施の形態１の配電システムの変形例である、実施の形態５の配電システムについて図１６に示す模式図を参照しつつ説明する。本実施の形態５の配電システムは、分電盤１０と引き込み主幹Ｂ１から供給される交流電力源としての商用電源以外の電力源である太陽電池５０、蓄電池６０との接続を行っている。そしてこの分電盤１０は交流電力源から主幹ブレーカ２０を介して供給される電力を、分岐用ブレーカ３０を介して負荷機器に供給する。計測ユニット４０については前記実施の形態１と同様であり、無線通信により計測データ等のやり取りが管理装置（図示せず）との間でなされるようになっている。
【００６３】
そして、主幹ブレーカ２０は、分電盤１０のほぼ中央部に配置されており、計測ユニット４０は、分電盤１０の容器１１の内壁に配置されている。
この構成によれば、最も大電流の流れる引き込み主幹Ｂ１に接続される主幹ブレーカ２０を中央部に配置し、引き込み主幹Ｂ１との電磁結合の影響を受けないように、引き込み主幹と離間して、容器１１の内壁に計測ユニット４０が設けられる。
【００６４】
太陽電池５０は、太陽電池（ＰＶ）パネル５１と、ＤＣ／ＡＣコンバータを備えたパワーコントローラ５２とで構成され、このパワーコントローラ５２が分電盤１０に接続されている。
また蓄電池６０は、蓄電池本体６１と、蓄電池本体６１を制御するコントローラ６２とで構成され、分電盤１０に配置されている。
【００６５】
また、蓄電池６０も、分電盤１０に接続されている。なお、蓄電池６０も通常、図示しないＤＣ／ＡＣコンバータ（蓄電池用コンバータ）を介して分電盤１０に接続される。また、いずれも保護回路としてのプロテクタを介して分電盤１０の分岐配線Ｂｎに接続される。
【００６６】
また、管理装置２００では、計測ユニット４０によって得られた計測データを無線により受信し、パネルに表示するとともに、音声信号を出力できるようになっている。この構成により、充電、発電及び消費がわかり易くなる。
【００６７】
このように、本実施の形態の配電システムでは、分電盤１０の容器１１内に、ＤＣ／ＤＣコンバータと、ＡＣ／ＤＣコンバータと、蓄電池と、蓄電池に接続されたＤＣ／ＤＣコンバータとが収納されている。ＤＣ／ＤＣコンバータは直流電力源である太陽光発電装置に接続される。また、ＡＣ／ＤＣコンバータは、交流電力源である商用電源に接続される。そして、計測ユニットは、配線ケーブルを介して直流電力源、交流電力源、および蓄電池の電力を計測可能であり、管理装置が計測ユニットの計測データを測定可能である。
【００６８】
配電システムの直流電力源としては、太陽電池５０と蓄電池６０とを備えている。ここで蓄電池６０は、直流用の分電盤（図示せず）に装着されているが、付加電源として用いることも可能である。太陽電池パネル５１は、太陽光を受光して光電変換することで発電を行い、直流電力を出力するもので、直流発電設備の一例としての太陽光発電装置を構成している。そしてこの直流電力を交流に変換して交流電力として出力される。蓄電池は、直流電力の蓄電及び蓄電した直流電力の出力が可能な二次電池により構成される。分電盤１０は、入力端に太陽電池、商用電源などが接続され、出力端に負荷用配電路が接続されている。
【００６９】
なお、パワーコンディショナを含むパワーコントローラ５２は、太陽電池パネル５１から出力される直流電力を交流電力源の位相に同期した交流電力に変換して出力するとともに、変換された交流電力を商用電源に逆潮流する。太陽電池用コンバータは、ＤＣ−ＤＣコンバータを有して構成され、太陽電池パネル５１から出力される直流電力を所望の電圧レベルに変換して出力する。蓄電池６０は蓄電池用コンバータなどＤＣ−ＤＣコンバータを含むーコントローラ６２を有して構成され、蓄電池本体６１から出力される直流電力を所望の電圧レベルに変換して出力する一方で蓄電池本体６１の充電を行う。
【００７０】
パワーコントローラ５２は、昇圧チョッパ回路（図示せず）、インバータ（図示せず）、インバータ制御回路（図示せず）、系統連系保護装置などを有している。昇圧チョッパ回路は太陽電池パネル５１の直流出力を昇圧する。インバータは、（（図示せず）、昇圧チョッパ回路で昇圧された直流出力を交流電力系統ＡＣの位相に同期した正弦波の交流出力に変換する。インバータ制御回路はインバータを制御することで交流出力を調整する。
【００７１】
分電盤１０は、いわゆる住宅用分電盤（住宅盤）と同様に、扉付のボックス内に１次側が商用電源に接続された主幹ブレーカ（図示せず）、及び主幹ブレーカの２次側に接続された導電バー（図示せず）に分岐接続された複数の分岐ブレーカ等が収納される。さらに、交流用の分電盤内にパワーコントローラ５２の出力線が引き込まれ、ボックス内においてパワーコントローラ５２の出力線が商用電源に並列接続されている。また、分岐ブレーカの２次側に交流用の配電路が接続され、この交流用の配電路を介して宅内の交流負荷機器に交流電力が供給される。
【００７２】
分電盤１０が、直流用配電路を備えている場合には商用電源の出力が、引き込まれるとともに、太陽電池５０の出力が引き込まれ、それぞれ、ＡＣ／ＤＣコンバータおよび太陽電池用のＤＣ／ＤＣコンバータを介して直流負荷機器に直流電力が供給される。
【００７３】
太陽電池用のパワーコントローラはＤＣ／ＤＣコンバータを有している。ＤＣ／ＤＣコンバータは、例えばスイッチングレギュレータ等により構成され、定電圧制御方式によって、太陽電池パネル５１及び蓄電池本体６１から出力される直流電力の電圧レベルを所望の電圧レベルに変換する。定電圧制御方式は、出力電圧を検出するとともに検出した出力電圧が目標電圧と一致するように出力電圧を増減する制御（フィードバック制御）を行うものである。ＡＣ−ＤＣコンバータは、例えばスイッチングレギュレータ、インバータ等により構成される。そしてＡＣ−ＤＣコンバータは、交流電圧を直流電圧に整流し、フィードバック制御により出力電圧の定電圧制御を行うことによって、分電盤１０により出力される交流電力から所望の電圧レベルの直流電力に変換する。太陽電池用ＤＣ／ＤＣコンバータ、蓄電池用のコントローラ、ＡＣ−ＤＣコンバータの各出力端は並列接続され、電流ヒューズからなるプロテクタを介して直流負荷用配電路等の分岐配線と接続される。また、この直流負荷用配電路には必要に応じて更に外付けの保護回路（図示せず）が設けられる。そして、太陽電池用、蓄電池用、ＡＣ−ＤＣコンバータの各出力用コンバータでそれぞれ所望の電圧レベルに変換された直流電力のうち、いずれかの直流電力が直流負荷用の配電路を介して直流負荷機器に供給される。
【００７４】
管理装置２００は、制御部を有しており、マイクロコンピュータ等を有してなる情報処理装置により構成され、各部の動作制御を司る。制御部は、太陽電池用コンバータ、蓄電池用コンバータ、ＡＣ−ＤＣコンバータの各コンバータの動作のＯＮ／ＯＦＦ制御、並びに出力電圧制御を行うとともに、表示部（図示せず）の表示制御を行う。表示部は、液晶表示装置等により構成され、制御部の指示に基づき、文字、数字、画像等によって分電盤の動作状態等の各種情報を示す表示を行う。また操作部を有しており、この操作部を介して、運転、異常の状況、各計測項目、異常履歴の表示、時計の設定などをおこなうことができる。また、異常履歴には異常がおこる直前の太陽電池電圧、蓄電池電圧、交流電圧、出力電力および異常発生時刻を同時に保存することができる。更にまた、操作部としては、分電盤に取り付けたものだけでなく、遠隔操作部（リモコンや家庭内のパソコン）を用い、ＰＬＣ（電力線通信）用端子等を介して上記設定を行うようにしてもよい。
【００７５】
ここでパワーコントローラ５２は、一般的な太陽光発電電力の逆潮流機能のほか、夜間の蓄電池充電機能，昼間の蓄電池放電機能（逆潮流防止）を備えていることもあり、太陽光発電電力と夜間電力の双方を有効に利用することができる。
【００７６】
なお、蓄電池からの放電電力は系統への逆潮流が認められていないため，負荷の使用状況に合わせて放電電力を変化させる必要がある。例えば、系統の受電点に取り付けられた受電電力検出ユニットにより系統に流れる電力を検出し、蓄電池からの逆潮流が発生しないように逆潮流防止制御をおこなう。
【００７７】
なお、蓄電池用のＤＣ／ＤＣコンバータ等のコントローラ６２は、コネクタ接続によって蓄電池本体６１と接続可能に構成することで、外部の蓄電池との接続を行う場合にも、着脱が容易である。また、蓄電池の劣化や、能力アップ等により取り換えが必要な場合にも、蓄電池本体６１および蓄電池用のコントローラ６２を着脱自在に構成すれば、メンテナンスが容易となる。
【００７８】
また、誤接続を回避するために、端子台の形状または色、各配線路の色のいずれかが相互に識別可能に構成されるのが望ましい。形状を変えて、誤接続の場合は、相互に結線できないようにするとなお安全である。
【符号の説明】
【００７９】
１０ 分電盤
１１ 容器
１２ 分電盤本体
１３ 端子台
１４ 固定端子部
１４１ 上部固定端子部
１４２ 下部固定端子部
１５ 切り欠き部
２０ 主幹ブレーカ
２１ リミッタ
３０ 分岐用ブレーカ
４０ 計測ユニット
４１ 第１のアンテナ
４２ 第２のアンテナ
４３ ユニット本体
４３Ｓ ＣＴセンサ
４４ ユニットケース
４４ａ ケース本体
４４ｂ 蓋体
５０ 太陽電池
５１ 太陽電池パネル
５２ パワーコントローラ
６０ 蓄電池
６１ 蓄電池本体
６２ コントローラ
８０ 配線部
８１ アース線（配線ケーブル）
８２ 係止固定部
８３ 配線ケーブル
８３Ｃ ＣＴケーブルを構成する配線ケーブル
１００ 分電盤装置
２００ 管理装置
２０１ モニタ部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
計測すべき電力線に接続する配線ケーブルと、
前記配線ケーブルを介して入力される電力を計測するセンサ部と、
複数の指向性をもつアンテナ部を備え、計測データを、管理装置に無線で送信する送信部とを備えた計測ユニット。
【請求項２】
請求項１に記載の計測ユニットであって、
前記アンテナ部は、第１の方向に指向性をもつ第１のアンテナと、
前記第１の方向にほぼ垂直な第２の方向に指向性をもつ第２のアンテナと、
を備えた計測ユニット。
【請求項３】
請求項１または２に記載の計測ユニットと、
交流電力源に接続された引き込み主幹と、
前記引き込み主幹から供給される前記交流電力源からの電力を負荷機器に配電する配電部と、
前記配電部と前記負荷機器および前記交流電力源を接続する配線ケーブルと、
前記引き込み主幹と前記配電部と前記配線ケーブルとを収納する容器と、
を備えた分電盤と、
分電盤外に設けられた管理装置と、を備えた配電システム。
【請求項４】
請求項３に記載の配電システムであって、
前記計測ユニットは前記容器内に配設され、
前記配線ケーブルは、前記分電盤内壁に設けられた係止部で係止され、前記アンテナとの間での電磁結合を抑制するように構成された配電システム。
【請求項５】
請求項４に記載の配電システムであって、
前記配線ケーブルのうち、アース線が、前記分電盤の前記容器内壁に設けられた係止固定部で固定された配電システム。
【請求項６】
請求項５に記載の配電システムであって、
前記分電盤は、上部端子台と下部端子台からなる、上下２列の端子台を備え、
前記上部端子台と前記下部端子台は、前記容器内壁の上部に設けられた上部係止固定部と、前記容器内壁の下部に設けられた下部係止固定部とを介して前記容器の側部内壁に沿うように配置された配電システム。
【請求項７】
請求項５に記載の配電システムであって、
前記配線ケーブルのうち、アース線を構成するケーブルは、前記計測ユニットの配置位置から遠ざかる位置に導出された配電システム。
【請求項８】
請求項４または５に記載の配電システムであって、
前記センサ部はＣＴセンサを有し、
前記配線ケーブルは、前記計測ユニットの前記ＣＴセンサに接続されるＣＴケーブルであって、
前記ＣＴケーブルが前記容器内壁に沿うように固定された配電システム。
【請求項９】
請求項３乃至８のいずれか１項に記載の配電システムであって、
前記容器内に
直流電力源である前記太陽光発電装置に接続されるＤＣ／ＤＣコンバータと、
交流電力源である前記商用電源に接続されるＡＣ／ＤＣコンバータと、
蓄電池と、前記蓄電池に接続されたＤＣ／ＤＣコンバータとが収納されており、
前記計測ユニットは、前記ケーブルを介して前記直流電力源、前記交流電力源、および前記蓄電池の電力を計測可能であり、
前記管理装置が前記計測ユニットの計測データを測定可能である配電システム。
【請求項１】
計測すべき電力線に接続する配線ケーブルと、
前記配線ケーブルを介して入力される電力を計測するセンサ部と、
複数の指向性をもつアンテナ部を備え、計測データを、管理装置に無線で送信する送信部とを備えた計測ユニット。
【請求項２】
請求項１に記載の計測ユニットであって、
前記アンテナ部は、第１の方向に指向性をもつ第１のアンテナと、
前記第１の方向にほぼ垂直な第２の方向に指向性をもつ第２のアンテナと、
を備えた計測ユニット。
【請求項３】
請求項１または２に記載の計測ユニットと、
交流電力源に接続された引き込み主幹と、
前記引き込み主幹から供給される前記交流電力源からの電力を負荷機器に配電する配電部と、
前記配電部と前記負荷機器および前記交流電力源を接続する配線ケーブルと、
前記引き込み主幹と前記配電部と前記配線ケーブルとを収納する容器と、
を備えた分電盤と、
分電盤外に設けられた管理装置と、を備えた配電システム。
【請求項４】
請求項３に記載の配電システムであって、
前記計測ユニットは前記容器内に配設され、
前記配線ケーブルは、前記分電盤内壁に設けられた係止部で係止され、前記アンテナとの間での電磁結合を抑制するように構成された配電システム。
【請求項５】
請求項４に記載の配電システムであって、
前記配線ケーブルのうち、アース線が、前記分電盤の前記容器内壁に設けられた係止固定部で固定された配電システム。
【請求項６】
請求項５に記載の配電システムであって、
前記分電盤は、上部端子台と下部端子台からなる、上下２列の端子台を備え、
前記上部端子台と前記下部端子台は、前記容器内壁の上部に設けられた上部係止固定部と、前記容器内壁の下部に設けられた下部係止固定部とを介して前記容器の側部内壁に沿うように配置された配電システム。
【請求項７】
請求項５に記載の配電システムであって、
前記配線ケーブルのうち、アース線を構成するケーブルは、前記計測ユニットの配置位置から遠ざかる位置に導出された配電システム。
【請求項８】
請求項４または５に記載の配電システムであって、
前記センサ部はＣＴセンサを有し、
前記配線ケーブルは、前記計測ユニットの前記ＣＴセンサに接続されるＣＴケーブルであって、
前記ＣＴケーブルが前記容器内壁に沿うように固定された配電システム。
【請求項９】
請求項３乃至８のいずれか１項に記載の配電システムであって、
前記容器内に
直流電力源である前記太陽光発電装置に接続されるＤＣ／ＤＣコンバータと、
交流電力源である前記商用電源に接続されるＡＣ／ＤＣコンバータと、
蓄電池と、前記蓄電池に接続されたＤＣ／ＤＣコンバータとが収納されており、
前記計測ユニットは、前記ケーブルを介して前記直流電力源、前記交流電力源、および前記蓄電池の電力を計測可能であり、
前記管理装置が前記計測ユニットの計測データを測定可能である配電システム。
【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１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１２−２２７７８５（Ｐ２０１２−２２７７８５Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９４３１９（Ｐ２０１１−９４３１９）
【出願日】平成２３年４月２０日（２０１１．４．２０）
【出願人】（５０５１５５０１２）パナソニックエコソリューションズ電路株式会社 (140)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月２０日（２０１１．４．２０）
【出願人】（５０５１５５０１２）パナソニックエコソリューションズ電路株式会社 (140)
【Ｆターム（参考）】
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