(57)【要約】【課題】  電力品質を悪化させる負荷設備の故障やその前兆となる異常を早期に推定する。【解決手段】  上位電力系統から負荷設備３に供給される電圧、電流等の電気量５を波形分析し高調波成分を計算する高調波成分計算手段１１と、負荷設備３の故障や故障の前兆となる高調波異常と推定される複数の高調波異常高調波成分１６を記憶する高調波異常データベース１７と、高調波成分計算手段１１で得られる実測高調波成分計算結果１５と高調波異常データベース１７に記憶される複数の高調波異常高調波成分１６との高調波成分一致度を計算する高調波成分一致度計算手段１３と、算出された各高調波成分一致度から負荷設備３の故障や故障の前兆となる高調波異常パターンを特定し、出力または表示する高調波異常出力手段１４，３１とを設けた電力品質評価システムである。【選択図】図２
2010029003.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力系統から各種の装置，機器等で構成される負荷設備に供給される電圧、電流等の電気量を波形分析し高調波成分を計算する高調波成分計算手段と、
前記負荷設備を構成する装置，機器などの故障や当該故障の前兆となる高調波異常と推定される複数の高調波異常高調波成分を記憶する高調波異常データベースと、
前記高調波成分計算手段で得られる実測高調波成分計算結果と前記高調波異常データベースに記憶される複数の高調波異常高調波成分との高調波成分一致度を計算する高調波成分一致度計算手段と、
この高調波成分一致度計算手段で算出された各高調波成分一致度から前記負荷設備に含まれる装置，機器などの故障や当該故障の前兆となる高調波異常パターンを特定し、出力または表示する高調波異常出力手段と
を備えたことを特徴とする電力品質評価システム。
【請求項２】
請求項１に記載の電力品質評価システムにおいて、
前記高調波成分一致度計算手段は、前記高調波成分計算手段で得られる複数次数の実測高調波成分の合計が１となるように規格化する規格化計算処理手段と、この規格化計算処理手段で規格化された複数次数の実測高調波成分と前記高調波異常データベースに記憶される複数次数の高調波異常高調波成分の合計が１となるように規格化された各値との高調波成分一致度を計算する一致度計算処理手段とを有することを特徴とする電力品質評価システム。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の電力品質評価システムにおいて、
前記高調波異常出力手段は、前記高調波成分一致度の高い高調波異常高調波成分をもつ高調波異常パターンから順に表示することを特徴とする電力品質評価システム。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の電力品質評価システムにおいて、
前記高調波異常出力手段は、所要期間にわたって予め定めた時間毎に前記高調波成分計算手段及び高調波成分一致度計算手段を繰り返し実行させることにより、各高調波異常パターンにおける前記高調波一致度の時系列的な変化を表示することを特徴とする電力品質評価システム。
【請求項５】
請求項１に記載の電力品質評価システムにおいて、
前記高調波成分計算手段は、電力系統から負荷設備に供給される電圧、電流等の電気量を波形分析し高調波成分を計算する手段と、この手段により得られる高調波成分の次数毎に高調波電流の方向を計算し記憶する電流方向計算処理手段とを有し、
この高調波電流の方向から、故障や当該故障の前兆となる高調波異常を発生する高調波異常発生源である前記負荷設備を特定可能とすることを特徴とする電力品質評価システム。
【請求項６】
請求項５に記載の電力品質評価システムにおいて、
上位電力系統から下位電力系統に至る複数の観測点から複数の負荷設備に供給される電圧、電流等の電気量を測定し、この測定された電気量から前記複数の観測点の高調波電流の方向を計算し、故障や当該故障の前兆となる高調波異常を発生する高調波異常発生源となる特定の前記負荷設備の位置を特定することを特徴とする電力品質評価システム。
【請求項７】
請求項６に記載の電力品質評価システムにおいて、
前記観測点ごとの歪み率を計算し、この歪み率が予め定めた高調波警戒レベルしきい値を超えたとき、前記高調波異常発生源となる特定の前記負荷設備に注意喚起情報を送出するアラーム発生手段を設けたことを特徴とする電力品質評価システム。
【請求項８】
請求項７に記載の電力品質評価システムにおいて、
前記観測点ごとの歪み率を計算し、この歪み率が前記高調波警戒レベルしきい値よりも大きな予め定めた高調波危険レベルしきい値を超えたとき、前記高調波異常発生源となる特定の前記負荷設備に動作遮断や出力調整等の制御指令を送出する制御指令発生手段を設けたことを特徴とする電力品質評価システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力系統に生じる高調波、電圧変動、電圧不平衡、瞬時電圧低下等による電力品質の悪化を評価する電力品質評価システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電力系統に生じる電気機器の高調波を解析して電力状態を管理する方法としては、幾つかの技術が提案されている。
【０００３】
その１つの技術は、予め模擬高圧配電線を用いて故障要因別に波形をサンプル収集し、各々のサンプル波形の所定次数までの高調波成分を解析する。そして、故障要因別に高調波含有率の次数毎の平均値の総和を求めた後、故障要因別の総和データの最大値及び最小値を算出して記憶する。実際の高圧配電線の地絡故障時、その零相に流れる電流波形が故障要因別の最大値と最小値の間に入るか否かに基づいて高圧配電線の地絡故障の原因を推定する（特許文献１）。
【０００４】
他のもう１つの技術は、需要家における基本波有効電力及び基本波無効電力の過度状態前後の変動有効分及び変動無効分を検出し、その変動分の大きさに基づいて需要家の負荷、力率改善コンデンサ、変圧器等の投入・停止といった運用状態を特定する。
【０００５】
また、この技術においては、需要家設備の投入時の電流を周波数分析し、高調波成分の波形パターンである設備毎に異なり、かつ時間的に高調波成分比率が変化する変化パターンを取り出し、需要家設備の運用状態や障害発生設備を特定するものである（特許文献２）。
【特許文献１】特開平０６−２１７４５１号公報
【特許文献２】特許第３９５２３５５号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前者の技術は高圧配電線の地絡故障の原因を特定するだけであり、後者の技術は主として需要家設備の投入・停止の運用状態を特定するものであって、高調波の異常状態から負荷設備の故障やその前兆となる異常を推定する電力品質評価システムではない。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、上位電力系統から負荷設備に供給される電圧、電流等の電気量から実測高調波成分を計算し、この実測高調波成分計算結果と予め記憶される高調波異常高調波成分とに基づいて電力品質を悪化させる負荷設備の故障やその前兆となる異常を早期に推定する電力品質評価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】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明に係る電力品質評価システムは、電力系統から各種の装置，機器等で構成される負荷設備に供給される電圧、電流等の電気量を波形分析し高調波成分を計算する高調波成分計算手段と、前記負荷設備を構成する装置，機器などの故障や当該故障の前兆となる高調波異常と推定される複数の高調波異常高調波成分を記憶する高調波異常データベースと、前記高調波成分計算手段で得られる実測高調波成分計算結果と前記高調波異常データベースに記憶される複数の高調波異常高調波成分との高調波成分一致度を計算する高調波成分一致度計算手段と、この高調波成分一致度計算手段で算出された各高調波成分一致度から前記負荷設備に含まれる装置，機器などの故障や当該故障の前兆となる高調波異常パターンを特定し、出力または表示する高調波異常出力手段とを備えた構成である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、上位電力系統から負荷設備に供給される電圧、電流等の電気量から実測高調波成分を計算し、この実測高調波成分計算結果と予め記憶される高調波異常高調波成分とに基づいて電力品質を悪化させる負荷設備の故障やその前兆となる異常を早期に推定できる電力品質評価システムを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
（第１の実施の形態）  
図１は本発明に係る電力品質評価システム１を電力系統に適用した一例を示す系統図である。  
電力品質評価システム１は、例えば、上位電力系統から電力を受電する母線２と負荷設備（各種の装置，機器等を含む）３との間に測定装置４が設置され、この測定装置４で測定される負荷設備３に供給される電圧及び電流を含む電気量５から、電圧及び電流に重畳される高調波成分を計算し、この実測高調波成分計算結果と予め記憶される高調波異常高調波成分とに基づいて負荷設備の故障やその前兆となる異常を推定するものである。
【００１１】
図２は本発明に係る電力品質評価システム１の第１の実施形態を示す概略構成図である。  
電力品質評価システム１は、コンピュータを用いて、一定の処理手順に従ってソフトウエア的に処理するものであって、機能的には，高調波成分計算手段１１と、データ記憶手段１２と、高調波成分一致度計算手段１３と、高調波異常推定手段（広義には高調波異常出力手段に相当する）１４とで構成される。
【００１２】
高調波成分計算手段１１は、測定装置４で測定された上位電力系統から供給される電圧、電流等の電気量５を波形分析して高調波成分を計算し、実測高調波成分計算結果１５を取得し、高調波成分一致度計算手段１３に送出する。
【００１３】
高調波とは、基本波に重畳する基本波のｎ倍（ｎは２以上の整数）の周波数を持つ正弦波の集まりである。高調波を含む一般的な電気量の波形は、商用周波数を基本周波数とする基本波とこの基本周波数のｎ倍（周期は１／ｎ）となる周波数を持つ各正弦波（高調波成分）との和で表わされる。以下、基本波を一次成分、周期が基本波の１／２（周波数は２倍）となる正弦波を２次成分、周期が基本波の１／３（周波数は３倍）となる正弦波を３次成分、以下同様に周期が基本波の１／ｎ（周波数はｎ倍）となる正弦波をｎ次成分と称する。
【００１４】
データ記憶手段１２は、電力品質を評価するために各種のデータを記憶するものであって、予め高調波異常と推定される複数の次数からなる高調波異常パターン（例えば図６参照）２１を持つ高調波成分（以下、高調波異常高調波成分と呼ぶ）１６を格納する高調波異常データベース１７が設けられ、前記高調波成分計算手段１１で取得された実測高調波成分計算結果１５も記憶される。
【００１５】
高調波成分一致度計算手段１３は、実測高調波成分計算結果１５と高調波異常データベース１７に保存される複数の次数からなる高調波異常パターン２１を持つ高調波異常高調波成分１６とから高調波成分一致度１８を計算する機能を持っている。
【００１６】
高調波異常推定手段１４は、高調波成分一致度計算手段１３で算出された高調波成分一致度１８の中から高調波成分一致度１８が高い高調波異常パターン２１を、高調波異常の可能性が高い高調波異常パターン２１と推定し、この推定された高調波異常パターン２１を高調波異常推定結果２０として出力する。
【００１７】
高調波異常推定結果２０の出力形式としては、例えば、表示装置に表示するとか、プリンタから印字出力し、あるいはデータ記憶手段１２または別個の記憶手段に記憶し、あるいは専用伝送回線等を介して外部の出力装置に出力する形式などがある。
【００１８】
次に、以上のような電力品質評価システム１の作用について説明する。  
図３は、電気量の一例である例えば線間２相分の電圧波形例を説明する図である。
【００１９】
同図において、横軸は時間、縦軸は電圧を表わす。今、３相分の電圧をＶａ、Ｖｂ、Ｖｃとすると、３相分の線間電圧はＶａｂ、Ｖｂｃ、Ｖｃａとなる。２相分の例では、線間電圧はＶａｂ、Ｖｂｃとなる。
【００２０】
先ず、高調波成分計算手段１１は、母線２と負荷設備３との間に設置される測定装置４から伝送系を通じて当該負荷設備３に供給される電圧、電流等の電気量５を取り込み、あるいは測定装置４から伝送系を通じて伝送されてくる電気量５を受信し、当該電気量５に含む基本電圧波に含まれる高調波の次数毎の成分を計算する。すなわち、高調波成分計算手段１１は、高調波成分を各次数成分の和とみなし、次数毎の高調波成分を計算する。
【００２１】
高調波の次数毎の成分を計算する手法は、最も一般的に使用されている高速フーリェ変換（ＦＦＴ：Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ）が知られているが、本実施の形態では、一例として図４に示す高速フーリェ変換機能を持つＦＦＴ処理部１１ａを用いて高調波成分の計算処理を実行する。
【００２２】
その理由は、商用周波数に高調波が入ると、商用周波数が歪んでいると呼ばれ、フーリェ変換等により高調波成分を求めているが、観測データ（測定データ）が機器の動作特性から離散的なサンプリングデータである場合があり得る。このようなサンプリングデータから高調波成分を求める場合、離散型フーリェ変換と呼ばれる手法を用いる必要がある。その点、高速フーリェ変換機能を持つＦＦＴ処理部１１ａは、離散型フーリェ変換を高速に解けるように工夫された変換手法であり、連続的または離散的なサンプリングデータの何れにも対応できる為である。
【００２３】
ＦＦＴ処理部１１ａは、電気量５を波形分析し、当該電気量５に含まれる次数毎の高調波成分を取り出す。
【００２４】
図５、線間２相分の電圧波形について、高調波成分計算手段１１で計算された実測高調波成分結果の一例を示す図であって、ＦＦＴ処理部１１ａを用いて、高調波次数毎の高調波成分を計算した例である。同図において、横軸は高調波の次数、縦軸は高調波含有率を表わしている。
【００２５】
ここで、高調波含有率は、高調波の次数毎に計算されるもので、下式で表わされる。  
高調波含有率（次数）＝高調波の大きさ（次数）÷基本波の大きさ  ……（１）
一方、高調波異常データベース１７には前述したように高調波異常高調波成分１６が記憶されているが、高調波異常高調波成分１６としては図６に示すように複数の次数成分及びそれら各次数成分の大きさ（高調波含有率）からなる高調波異常パターン２１で表わされ、それぞれ高調波異常と推定される次数成分の組み合わせで構成されるパターンに特徴を持っている。因みに、図６は、一例として３つの高調波異常パターン２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃを示している。
【００２６】
ところで、高調波異常は、負荷設備を構成する各種の装置や機器の故障だけでなく、これら装置や機器の故障の前兆となっている場合が多い。そのため、高調波異常データベース１７には、負荷設備を構成する各種の装置や機器の故障の他、故障の前兆となる次数成分の組み合わせ及び各次数成分の含有率からなる高調波異常パターン２１も保存されている。
【００２７】
ここで、図６に示す高調波異常パターン２１の横軸は高調波の次数、縦軸は高調波含有率で表わしており、この高調波含有率は前述したように高調波の次数毎に式（１）で計算される。
【００２８】
図７は高調波成分一致度計算手段１３の機能ブロック及び処理内容を説明する図である。
【００２９】
高調波成分一致度計算手段１３は、実測高調波成分計算結果１５の合計が１となるように規格化する処理を実行する規格化計算処理部１３ａと、この規格化計算処理部１３ａで得られた実測高調波成分計算結果１５の規格化結果（規格化した値）と高調波異常データベース１７に格納される高調波異常高調波成分１６毎に高調波成分の合計が１となるように規格化した値との一致度を計算する一致度計算処理部１３ｂとが設けられている。
【００３０】
高調波成分一致度計算手段１３は、実測高調波成分計算結果１５を受け取ると、規格化計算処理部１３ａが規格化処理を実行し、実測高調波成分計算結果１５に含む各次数の高調波成分の合計が１になるように規格化する。
【００３１】
規格化に際しては、次の式（２）を用いて、規格化後のｊ次（ｊは２以上の自然数）の成分を算出する。
【００３２】
規格化後のｊ次の成分＝規格化前ｊ次の高調波成分／規格化前の高調波成分の合計値
……（２）
図８は高調波成分の規格化を説明する図である。
【００３３】
高調波成分としては、高調波異常データベース１７の高調波異常高調波成分１６の最大次数と、実測高調波成分計算結果１５の高調波成分の最大次数とが一致していない場合がある。例えば、実測高調波成分計算結果１５の高調波成分の最大次数が２５次まであるが、高調波異常高調波成分１６の最大次数が例えば２０次までしかない場合がある。このようなとき、両者の次数のうち低い次数、すなわち，最大次数の低い高調波異常高調波成分１７の最大次数２０次に一致させ、両者とも２０次までの高調波成分を抽出し規格化する。その結果、前記式（２）の分母は規格化前の高調波成分の２０次までの合計値となる。
【００３４】
一致度計算処理部１３ｂは、実測高調波成分計算結果１５の規格後の値（以下、規格化実測高調波成分計算結果２２と呼ぶ。図９（ａ）参照）と、高調波異常データベース１７に格納される高調波異常高調波成分１６の規格後の値（以下、規格化高調波異常高調波成分２３と呼ぶ。図９（ｂ）参照）との差分の絶対値を次数ごとに取り、式（３）のように合計値（以下、規格化差分合計値２４と呼ぶ）を計算する。
【００３５】
規格化差分合計値２４＝|規格化後の２次の成分（実測高調波成分計算結果１５）−規格化後の２次の成分（高調波異常高調波成分１６）|＋|規格化後の３次の成分（実測高調波成分計算結果１５）−規格化後の３次の成分（高調波異常高調波成分１６）|＋  ……  ＋|規格化後のｎ次の成分（実測高調波成分計算結果１５）−規格化後のｎ次の成分（高調波異常高調波成分１６）|  
＝|２次の成分（規格化実測高調波成分計算結果２２）−２次の成分（規格化高調波異常高調波成分２３）|＋|３次の成分（規格化実測高調波成分計算結果２２）−３次の成分（規格化高調波異常高調波成分２３）|＋  ……  ＋|ｎ次の成分（規格化実測高調波成分計算結果２２）−ｎ次の成分（規格化高調波異常高調波成分２３）|
……（３）
この式（３）から、規格化実測高調波成分計算結果２２と規格化高調波異常高調波成分２３が完全に一致している場合、規格化差分合計値２４はゼロとなる。
【００３６】
図９は、規格化実測高調波成分計算結果２２と規格化高調波異常高調波成分２３とが完全に一致している例を示す図である。すなわち、一致度計算処理部１３ｂは、式（３）に基づき、規格化実測高調波成分計算結果２２と規格化高調波異常高調波成分２３とが完全に一致している場合、規格化差分合計値２４がゼロとなる。
【００３７】
一方、式（３）に基づき、規格化実測高調波成分計算結果２２と規格化高調波異常高調波成分２３とが完全に一致してない場合、規格化実測高調波成分計算結果２２の合計値と、規格化高調波異常高調波成分２３の合計値がそれぞれ１であることから、規格化差分合計値２４は２となる。例えば、図１０に示すように、３次、５次の高調波成分を含む規格化実測高調波成分計算結果２２と、７次、９次の高調波成分を含む規格化高調波異常高調波成分２３との場合、各次数が完全不一致となる。しかし、両者とも規格化されているので、それぞれ複数次数の合計値は１となる。その結果、規格化差分絶対値の合計値２４は２となる。
【００３８】
図１１は、規格化実測高調波成分計算結果２２と規格化高調波異常高調波成分２３とが一部一致している例を示す図である。この例は、５次の高調波成分が一致しているが、他の次数の高調波成分は一致していない。このような場合、規格化実測高調波成分計算結果２２の合計値１のうち、一致していない３次の高調波成分をもつ規格化実測高調波成分計算結果２２が０．６であり、規格化高調波異常高調波成分２３の合計値１のうち、一致していない７次の高調波成分をもつ規格化高調波異常高調波成分２２が０．６である。その結果、規格化差分絶対値の合計値２４は、０．６＋０．６＝１．２となる。
【００３９】
従って、規格化差分合計値２４は、両者が完全に一致する場合の値０（ゼロ）から完全不一致の場合の値２までの中間の値となる。
【００４０】
図１２は、規格化実測高調波成分計算結果２２と規格化高調波異常高調波成分２３との一致度の程度と規格化差合計値２４との関係を示す図である。この図から明らかなように、完全一致の規格化差分合計値２４は０、完全不一致の規格化差分合計値２４は２となり、部分的に一致しているときはその中間の値となることを表わしている。
【００４１】
ここで、高調波成分一致度１８の定義について考える。  
今、規格化実測高調波成分計算結果２２と規格化高調波異常高調波成分２３が完全に一致している場合を１００％、全く一致していない場合を−１００％、これら中間を０％にすれば、図１３に示すように表わすことができ、理解し易くなる。
【００４２】
そこで、図１３に示す高調波成分一致度１８と規格化差分合計値２４との間の変換式は、式（４）で表わせる。その結果、式（４）で計算された結果が高調波成分一致度１８と定義することができる。  
高調波成分一致度１８＝（１−規格化差分合計値２４）×１００（％）  ……（４）  
すなわち、一致度計算処理部１３ｂは、高調波異常高調波成分１６ごとに、実測高調波成分計算結果１５との高調波成分一致度１８を式（４）によって計算し、高調波異常推定手段１４に渡す。
【００４３】
高調波異常推定手段１４は、高調波成分一致度計算手段１３から受け取った高調波異常高調波成分１６ごとの高調波成分一致度１８をもとに、高調波異常となる高調波異常パターン２１を推定する。
【００４４】
図１４は、高調波異常推定手段１４の機能ブロック及び処理内容を説明する図である。
【００４５】
高調波異常推定手段１４は一致度並び替え処理部１４ａと高調波異常抽出部１４ｂとで構成される。
【００４６】
一致度並び替え処理部１４ａは、高調波異常高調波成分１６の高調波成分一致度１８をもとに当該高調波異常高調波成分１６を並び替える処理を行うものであって、例えば高調波成分一致度１８の高いものから順に並び替える処理を実行する。
【００４７】
高調波異常抽出部１４ｂは、高調波成分一致度１８の高いものから順に並び替えた高調波異常高調波成分１６をもつ高調波異常パターン２１の中から、高調波異常と推定されるパターン２１を抽出し、高調波異常推定結果２０として出力する。
【００４８】
図１５は、高調波異常高調波成分１６と高調波成分一致度１８との関係を説明する図である。
【００４９】
高調波異常推定手段１４は、一致度並び替え処理部１４ａが高調波異常高調波成分１６に対応する高調波異常パターン２１を、高調波成分一致度１８の高いものから順に左側から並べていくと、図１５に示すように高調波成分一致度１８が１００％から−１００％の間に収まり、左側にあるほど高調波異常が高く、右側にあるほどほど高調波異常が低いと考えることができる。
【００５０】
従って、高調波異常推定手段１４の高調波異常抽出部１４ｂでは、実験の積み重ねや経験等を通して電力の品質に影響を与える可能性を考慮しつつ高調波異常抽出しきい値２５を設定し、高調波成分一致度１８が高調波異常抽出しきい値２５よりも高い高調波異常高調波成分１６をもつ高調波異常パターン２１を高調波異常として抽出することが可能である。つまり、高調波異常抽出部１４ｂは、図１５に示すように高調波異常抽出しきい値２５より上側に存在する高調波異常高調波成分１６を高調波異常推定結果２０として出力する。
【００５１】
なお、高調波異常推定手段１４としては、高調波要因抽出しきい値２５を設けることなく、高調波成分一致度１８の高い順に並べ替えて高調波異常推定結果２０として出力してもよい。
【００５２】
図１６は、高調波異常抽出しきい値２５を設けずに高調波異常推定結果２０を表示装置に表示した一例を示す図である。
【００５３】
同図において、縦軸が高調波成分一致度１８、横軸が高調波異常パターン２１であって、高調波成分一致度１８の高い順番に左側から右側に表示されている。
【００５４】
従って、以上のような実施の形態によれば、電力系統から伝送系を介して電力の供給を受ける需要家の電圧、電流等の電気量を収集し、電力品質の一つである高調波成分を取り出し、これら実測高調波成分と予め記憶される高調波異常高調波成分１６との一致度を計算し、高調波異常高調波成分１６の高い一致度を持つ高調波異常バターン２１を抽出するので、電力品質の評価を悪化させる高調波異常バターン２１を確実、かつ正確に推定することができる。
【００５５】
また、高調波成分一致度計算手段１３は、高調波成分計算手段１１で得られる実測高調波成分１５の合計が１となるように規格化する規格化計算処理部１３ａと、一致度計算処理部１３ｂとを設け、この一致度計算処理部１３ｂが規格化計算処理部１３ａで規格化された規格化実測高調波成分計算結果２２と高調波異常データベース１７に保存される高調波異常高調波成分２３毎の高調波成分の合計が１となるように規格化された各規格化高調波異常高調波成分２３との差分から一致度を計算し、一致度の高い順番に並べて表示可能とするので、高調波異常パターン２１を見やすく並べて表示でき、何れの高調波異常パターン２１が最も電力品質に影響を与えているか容易に把握できる。
【００５６】
（第２の実施の形態）  
図１７は、電力品質評価システム１の一つの構成要素である高調波異常推定手段１４に代えて、結果表示制御手段３１を設けた構成図である。これら高調波異常推定手段１４及び結果表示制御手段３１は、広義には高調波異常出力手段に相当するものである。
【００５７】
すなわち、電力品質評価システム１は、図２に示す高調波成分計算手段１１、データ記憶手段１２及び高調波成分一致度計算手段１３の他に、高調波成分一致度計算手段１３の出力側に新たに結果表示制御手段３１を設けてなる構成である。
【００５８】
高調波成分一致度計算手段１３は、各高調波異常パターン２１毎の高調波成分一致度１８を計算し、例えばデータ記憶手段１２の所定の記憶領域に記憶し、出力する。
【００５９】
結果表示制御手段３１は、高調波成分一致度計算手段１３から出力される各高調波異常パターン２１毎の高調波成分一致度１８を表示装置３２に表示するとともに、一定時間毎に高調波成分計算手段１１に戻り、各構成手段１１，１３，３１による処理を繰り返し実行する。その結果、データ記憶手段１２の所定の記憶領域には、所要とする期間（例えば２４時間）にわたって各時間毎の各高調波異常パターン２１毎の高調波成分一致度１８が時系列的に記憶される。
【００６０】
図１８は、結果表示制御手段３１によって高調波異常パターン２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄ毎の高調波成分一致度１８の表示例を示す図である。縦軸は高調波成分一致度１８、横軸は時間である。
【００６１】
図１８の例は、一日２４時間分の表示例である。すなわち、高調波成分一致度計算手段１３は、高調波異常パターン２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄの高調波成分一致度１８を一日２４時間分にわたって時系列的に蓄積し、結果表示制御手段３１にて表示した例である。
【００６２】
この実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を奏する他、所要とする期間にわたって各時間毎の各高調波異常パターン２１毎の高調波成分一致度１８の変化を表示できるので、各高調波異常パターン２１の時間的な変化の推移を把握でき、特定の高調波異常パターン２１が何れの時間帯に大きく異常となることを判断することができる。
【００６３】
（第３の実施の形態）  
図１９は本発明に係る電力品質評価システム１の第３の実施形態を示す概略構成図である。  
この実施の形態は、図２に示す電力品質評価システム１の１つの構成要素である高調波成分計算手段１１の代わりに、測定装置４で測定された電気量５に含む電流の方向を計算する機能（図２０参照）を付加した高調波成分計算手段１１Ａを設けた構成である。従って、その他の構成は図２と同様であるので、同一の機能部分には同一符号を付し、その詳しい説明を省略する。
【００６４】
すなわち、高調波成分計算手段１１Ａは、図２０に示すように、ＦＦＴ処理部１１ａと電流方向計算処理部１１ｂとで構成される。電流方向計算処理部１１ｂは、ある次数の高調波であるｋ次（ｋは２以上ｎ以下を満たす自然数）の高調波電圧の方向と高調波電流の方向とが同方向か逆方向かを電圧ベクトルと電流ベクトルとの位相差から判断し、電流の向きも含めて実測高調波成分計算結果１５として、例えばデータ記憶手段１２に記憶するものである。これにより、図１９に示す高調波異常推定手段１４としては、例えば高調波異常発生源となる装置、機器からの電流の向きまで高調波異常推定結果２０として出力でき、また表示装置３２に表示することが可能となる。
【００６５】
図２１は電流方向計算処理部１１ｂが行う高調波電流の方向（電流ベクトル）の計算の一例を説明する図である。  
ある次数ｎの高調波電圧の電圧ベクトル３３、ある次数ｎの高調波電流の電流ベクトル３４とすると、電圧ベクトル３３からみた電流ベクトル３４の遅れ、進みが９０度以内であれば、電流ベクトル３４は電圧ベクトル３３と向きが同方向とする。逆に、電流ベクトル３４の遅れ、進みが９０度を超えていれば、電流ベクトル３４は電圧ベクトル３３と向きが逆方向とする。
【００６６】
図２１の例は、電圧ベクトル３３に対し、電流ベクトル３４Ａ、電流ベクトル３４Ｂは同方向、電流ベクトル３４Ｃ、電流ベクトル３４Ｄは逆方向である。
【００６７】
従って、以上のような電流方向計算処理部１１ｂを追加し、高調波次数毎に高調波電流の方向を判断することにより、前述した実施の形態の効果の他、高調波電流の方向から、装置等の故障やその前兆となる高調波異常を発生する装置（高調波異常発生源）の方向を見つけ出し、表示することができる。つまり、高調波の異常がどちらの方向にあるかについても判断できる。
【００６８】
従って、この実施の形態によれば、第１，２の実施の形態の電力品質評価システム１と比較し、高調波異常推定結果の精度をより向上させることができる。
【００６９】
（第４の実施の形態）  
図２２は本発明に係る電力品質評価システム１の第４の実施形態を示す概略構成図である。
【００７０】
この実施の形態は、上位電力系統から母線２に至る送電線６Ａ、母線２から負荷設備３Ｂに接続される下位の電力系統となる送電線６Ｂ及び母線２から負荷設備３Ｃに接続される下位の電力系統である送電線６Ｃにそれぞれ個別に測定装置４Ａ、４Ｂ、４Ｃを設置し、各測定装置４Ａ、４Ｂ、４Ｃからそれぞれ伝送系７Ａ、７Ｂ、７Ｃを介して電気量（電圧、電流）５Ａ、５Ｂ、５Ｃを電力品質評価システム１に取り込み、電力品質の評価を行う構成である。
【００７１】
電力品質評価システム１は、各測定装置４Ａ、４Ｂ、４Ｃで測定された電気量５Ａ、５Ｂ、５Ｃに基づき、図２，図１７，図１９の高調波成分計算手段１１，１１Ａで順次各送電線６Ａ、６Ｂ、６Ｃを流れる例えば電流の高調波成分を計算し、実測高調波成分計算結果１５を取得し、データ記憶手段１２に格納していく。また、高調波成分一致度計算手段１３は、各実測高調波成分計算結果１５と高調波異常高調波成分１６との高調波成分一致度１８を計算する。そして、高調波異常推定手段１４が各実測高調波成分計算結果１の高調波成分一致度１８に基づき、各送電線６Ａ、６Ｂ、６Ｃを流れる電流の高調波異常推定結果２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃを出力する。
【００７２】
その結果、高調波異常推定手段１４からは、送電線６Ａに流れる高調波異常の要因となる高調波異常パターン２１と向きをもった高調波異常推定結果２０Ａ、送電線６Ｂに流れる高調波異常の要因となる高調波異常パターン２１と向きをもった高調波異常推定結果２０Ｂ、送電線６Ｃに流れる高調波異常の要因となる高調波異常パターン２１と向きをもった高調波異常推定結果２０Ｃを出力できる。
【００７３】
図２３は、図２２に示す各測定装置４Ａ、４Ｂ、４Ｃから取得された電気量５Ａ、５Ｂ、５Ｃから、高調波異常発生源を特定する方法を説明する高調波発生源と高調波電流との関係を示す図である。
【００７４】
今、例えば負荷設備３Ｂに高調波異常発生源が存在していると仮定すれば、当該高調波異常発生源の影響を受けて高調波電流３６Ｂが送電線６Ｂ、母線２、送電線６Ａを通って上位電力系統に流れ込むか、送電線６Ｃを通って負荷設備３Ｃに流れ込むことになる。
【００７５】
このとき、電力品質評価システム１は、各測定装置４Ａ、４Ｂ、４Ｃを通じて前述するように各送電線６Ａ、６Ｂ、６Ｃを流れる高調波電流の向きを取得しているので、高調波成分一致度１８の他に、これら送電線６Ａ、送電線６Ｂ、送電線６Ｃの高調波電流の向きに基づき、高調波異常発生源が負荷設備３Ｂであることが推定できる。
【００７６】
すなわち、電力品質評価システム１の高調波成分計算手段１１ＡがＦＦＴ処理部１１ａにより高調波成分を計算する一方、電流方向計算処理部１１ｂにより高調波異常発生源から流れる高調波電流３６の向きを含む実測高調波成分計算結果１５を取り出す。
【００７７】
高調波成分一致度計算手段１３は、高調波電流３６の向きを含む実測高調波成分計算結果１５と高調波電流３６の向きを含む高調波異常高調波成分１６との一致度を計算した後に高調波異常推定手段１４に渡す。その結果、高調波異常推定手段１４は、一致度の高い高調波異常の要因となる高調波パターン２１が分かるので、高調波異常の要因となる高調波パターン２１をもつ高調波異常発生源を特定することができる。
【００７８】
例えば、高調波電流３６Ｂの高調波異常の要因となる高調波パターン２１がインバータ付きモータの故障である場合、インバータ付きモータから発生した高調波異常が、送電線６Ｂ、母線２、送電線６Ａを通って上位電力系統に流れ込み、また送電線６Ｃを通って負荷設備３Ｃに流れ込んでいることが分かる。
【００７９】
従って、以上のような実施の形態によれば、複数の測定装置４Ａ、４Ｂ、４Ｃで測定される電気量に含む各高調波電流３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃの方向から、高調波異常の要因となる高調波異常パターン２１をもつ高調波異常発生源を容易に特定することができる。
【００８０】
（第５の実施の形態）  
図２４は本発明に係る電力品質評価システム１の第５の実施形態を示す概略構成図である。
【００８１】
この電力品質評価システム１は、図２２や図２３に示すように複数の送電線６Ａ〜６Ｃにそれぞれ測定装置４Ａ〜４Ｃが設置されていることを前提とし、特に高調波異常推定手段１４Ａが図２５に示すように論理的な条件判定に従って高調波異常発生源を特定するものである。
【００８２】
すなわち、電力品質評価システム１としては、高調波成分計算手段１１，１１Ａ、高調波成分一致計算手段１３及び高調波異常推定手段１４Ａを備え、各測定装置４Ａ、４Ｂ、４Ｃから電気量５Ａ、５Ｂ、５Ｃを取り込み、高調波異常推定手段１４Ａにて高調波異常推定結果２０ないし高調波異常要因となる高調波異常パターン２１をもつ高調波異常発生源を特定し、高調波異常発生源推定結果３７として出力する。
【００８３】
図２５は高調波異常推定手段１４Ａによる高調波異常発生源判定（特定）ロジック３８を説明する図である。
【００８４】
この高調波異常発生源判定ロジック３８には、高調波異常発生源が一箇所の場合の高調波異常発生源判定ロジック３８Ａと、高調波異常発生源が複数箇所の場合の高調波異常発生源判定ロジック３８Ｂとに分けられ、各判定ロジック３８Ａ、３８Ｂに基づいて判定し、高調波異常発生源を特定する。
【００８５】
因みに、例えば高調波異常発生源判定ロジック３８Ａは、高調波異常発生源が上位電力系統側であるとする判定ロジックと高調波異常発生源が負荷設備３Ｂであるとする判定ロジックと高調波異常発生源が負荷設備３Ｃであるとする判定ロジックとに分けられ、それぞれ条件が規定されている。
【００８６】
（第６の実施の形態）  
図２６は本発明に係る電力品質評価システム１の第６の実施形態を示す概略構成図である。
【００８７】
この実施の形態における電力品質評価システム１は、高調波成分計算手段１１，１１Ａ、データ記憶手段１２、高調波成分一致度計算手段１３及び高調波異常推定手段１４，１４Ａの他、新たにアラーム発生手段４０を設けた構成である。
【００８８】
アラーム発生手段４０は、高調波異常推定手段１４，１４Ａによって高調波異常発生源が特定されるが、その中でも高調波の程度が大きいとか、高い高調波成分一致度１８を有する、いわゆる発生原因となる高調波異常発生源をもつ負荷設備３や電力エネルギー系を集中管理する中央監視制御センター４１に対し、特定された高調波異常発生源が高調波異常状態であることのアラーム４２あるいは特定の高周波異常パターン２１であることのアラーム４２を送出する。
【００８９】
図２７はアラーム発生手段４０によるアラーム４２のアラーム伝送系を説明する図である。
【００９０】
電力品質評価システム１は、各負荷設備３Ｂ、３Ｃとの間にアラーム４２を伝送するアラーム伝送系４３Ｂ、４３Ｃを接続し、また中央監視制御センター４１との間にも同様にアラーム伝送系４３Ｄを接続する。そして、アラーム発生手段４０が、高調波異常推定手段１４，１４Ａによって高調波異常発生源として特定され、その高調波の程度が大きいとか、高調波成分一致度１８が高いとき、アラーム伝送系４３を介して高調波発生原因となっている高調波異常発生源に高調波異常状態であることのアラーム４２あるいは特定の高周波異常パターン２１であことのアラーム４２を通知する。
【００９１】
なお、高調波の程度は、式（５）による総合ひずみ率が良く用いられる。  
総合ひずみ率＝高調波分のみの実効値÷実効値                        ……（５）
例えば、高調波異常推定手段１４，１４Ａによって高調波異常発生源が負荷設備３Ｂであると特定されたとき、アラーム発生手段４０は、アラーム伝送系４３Ｂを介して負荷設備３Ｂに対し、負荷設備３Ｂが高調波異常状態であることのアラーム４２あるいは特定の高周波異常パターン２１であることのアラーム４２を通知する。
【００９２】
また、アラーム発生手段４０は、アラーム伝送系４３Ｄを介して中央監視制御センター４１に対し、負荷設備３Ｂが高調波異常状態であることのアラーム４２あるいは特定の高周波異常パターン２１であることのアラーム４２を通知する。
【００９３】
なお、アラーム発生手段４０がアラーム４２の発生する場合、図２８に示す条件のもとにアラーム４２を発生するようにしてもよい。例えば、予め高調波警戒レベルしきい値４４及び一定の時間（アラーム発生時限値）４５を設定し、式（５）で求めた総合ひずみ率が、高調波警戒レベルしきい値４４を超え、かつ、一定の時間（アラーム発生時限値）４５を経過したときのアンド条件を満たしたとき、負荷設備３Ｂが高調波異常状態であることのアラーム４２を発生する。
【００９４】
あるいは、総合ひずみ率が高調波警戒レベルしきい値４４を超え、かつ一定の時間（アラーム発生時限値）４５を経過し、さらに図１５に示すように、高調波成分一致度１８が高調波異常抽出しきい値２５を超えたときのアンド条件を満たしたとき、負荷設備３Ｂが高調波異常状態であることのアラーム４２あるいはその高調波成分一致度１８の高い高調波異常パターン２１を有するアラーム４２を発生する。
【００９５】
次に、アラーム発生系の他の例について、図２９及び図３０を参照して説明する。  
図２９は、図２６に示す構成に新たに制御指令発生手段４６を設けた電力品質評価システム１の概略構成図である。
【００９６】
この電力品質評価システム１は、高調波異常推定手段１４，１４Ａの出力側にアラーム発生手段４０と制御指令発生手段４６とを備え、アラーム発生手段４０は前述した要領でアラーム４２を発生する。
【００９７】
一方、制御指令発生手段４６は、ある負荷設備３が高調波異常発生源であると特定されたとき、その負荷設備３に対して停止等の制御指令４７を送出する。
【００９８】
図３０は制御指令発生手段４６による制御指令４７の伝送系を説明する図である。
【００９９】
この例は、電力品質評価システム１と各負荷設備３Ｂ、３Ｃとの間に新たに制御指令伝送系４８Ｂ、４８Ｃを接続し、例えば、高調波異常推定手段１４，１４Ａによって高調波異常発生源が負荷設備３Ｂであると特定されたとき、アラーム発生手段４０は、アラーム伝送系４３Ｂを介して負荷設備３Ｂに対し、負荷設備３Ｂが高調波異常状態であることのアラーム４２あるいは高周波異常パターン２１を有するアラーム４２を発生する。
【０１００】
一方、制御指令発生手段４６は、高調波異常推定手段１４，１４Ａによって例えば負荷設備３Ｂが高調波異常発生源として特定され、その高調波の程度が大きいとか、高調波成分一致度１８が高いとき、その特定された負荷設備３に対し、制御指令伝送系４８Ｂを介して停止を含む負荷低減に関する制御指令４７を送出することにより、負荷設備３が異常に至らないようにする。
【０１０１】
さらに、アラーム発生手段４０は、アラーム伝送系４３Ｄを介して中央監視制御センター４１に対し、負荷設備３Ｂが高調波異常状態であることと、負荷設備３Ｂへ停止等の制御指令を送出したことのアラーム４２を発生する。
【０１０２】
なお、制御指令４７の発生条件としては、図３１に示すように新たに高調波危険レベルしきい値５０及び一定の時間（制御指令発生時限値）５１を設定し、式（５）で求めた総合ひずみ率が、高調波警戒レベルしきい値４４を超えたとき、あるいは図１５に示すように高調波成分一致度１８が高調波異常抽出しきい値２５を超えこととのアンド条件を満たしたとき、高調波異常状態となっている例えば負荷設備３Ｂにアラーム４２を発生するが、さらに、総合ひずみ率が高調波の危険レベルを示す高調波危険レベルしきい値５０を超え、かつその超えた時間が一定の時間（制御指令発生時限値）５１を経過したとき、高調波異常状態となっている例えば負荷設備３Ｂに対して、動作停止や運転出力を低下させるなどの制御指令４７を送出する。
【０１０３】
従って、以上のような実施の形態によれば、上位電力系統から需要家に至る下位電力系統の複数箇所から電気量を取得し、電力品質の一つである高調波異常の発生要因と発生場所を推定し、高調波異常が警戒レベルにあることのアラームを発生するので、現場の監視要員は電力品質が悪化していることを把握でき、必要な対策を講じることが可能となる。
【０１０４】
また、上位電力系統から需要家に至る下位電力系統の複数箇所から電気量を取得し、電力品質の一つである高調波異常の発生要因と発生場所を推定し、高調波異常の影響が危険な状態にあるとき、高調波異常の発生源に対して高調波異常の抑制を図るべき制御指令を送出するので、高調波異常による災害を未然に回避することができる。
【０１０５】
その他、本発明は、上記実施の形態に限定されるものでなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。
【図面の簡単な説明】
【０１０６】
【図１】本発明に係る電力品質評価システムの電力系統への適用例を示す系統図。
【図２】本発明に係る電力品質評価システムの第１の実施形態を示す概略構成図。
【図３】電気量の一例である例えば線間２相分の電圧波形例を説明する図。
【図４】高調波成分計算手段の一具体例であるＦＦＴ処理部を用いた構成図。
【図５】高調波成分計算手段で計算された実測高調波成分結果の一例を示す図。
【図６】高調波異常データベースに記憶される高調波異常と推定される複数次数からなる複数の高調波異常パターンの例を示す説明図。
【図７】高調波成分一致度計算手段の機能ブロック及び処理内容を説明する図。
【図８】高調波成分一致度計算手段による高調波成分の規格化を説明する図。
【図９】規格化された実測高調波成分結果と規格化された高調波発生機器高調波成分とが一致している例を説明する図。
【図１０】規格化された実測高調波成分結果と規格化された高調波発生機器高調波成分とが完全に一致していない例を説明する図。
【図１１】規格化された実測高調波成分結果と規格化された高調波発生機器高調波成分とが一部一致している例を説明する図。
【図１２】規格化実測高調波成分計算結果と規格化高調波異常高調波成分との一致度の程度と規格化差合計値との関係を表わす図。
【図１３】高調波成分一致度と規格化差分合計値との関係を別の観点から表わした図。
【図１４】図２に示す高調波異常推定手段の一具体例を示す構成図
【図１５】高調波異常高調波成分と高調波成分一致度との関係を説明する図。
【図１６】高調波異常抽出しきい値を設けずに高調波異常推定結果を表示装置に表示した一例を示す図。
【図１７】本発明に係る電力品質評価システムの第２の実施形態を示す概略構成図。
【図１８】一定時間毎に取得した複数の高調波異常パターン毎の高調波成分一致度の時系列的な変化の表示例を示す図。
【図１９】本発明に係る電力品質評価システムの第３の実施形態を示す概略構成図。
【図２０】高調波成分計算手段の他の例を示す構成図。
【図２１】電気量に含む高調波電圧の電圧ベクトルと高調波電流との位相関係を説明する図。
【図２２】本発明に係る電力品質評価システムの第４の実施形態を示す概略構成図。
【図２３】高調波発生源と高調波電流との関係から、高調波異常発生源を特定する方法を説明する図。
【図２４】本発明に係る電力品質評価システムの第５の実施形態を示す概略構成図。
【図２５】図２４に示す高調波異常推定手段による高調波異常発生源判定（特定）ロジックを説明する図。
【図２６】本発明に係る電力品質評価システムの第６の実施形態を示す概略構成図。
【図２７】図２６のアラーム発生手段から発生するアラームのアラーム伝送系を示す図。
【図２８】アラームの発生条件を説明する図。
【図２９】図２６に示す構成に新たに制御指令発生手段を設けた電力品質評価システムの概略構成図。
【図３０】図２９の制御指令発生手段から発生する制御指令の制御指令伝送系を示す図。
【図３１】制御指令の発生条件を説明する図。
【符号の説明】
【０１０７】
１…電力品質評価システム、３（３Ｂ，３Ｃ）…負荷設備、４（４Ａ，４Ｂ，４Ｃ）…測定装置、５（５Ａ，５Ｂ，５Ｃ）…電圧、電流等の電気量、６Ａ，６Ｂ，６Ｃ…送電線、７Ａ，７Ｂ，７Ｃ…伝送系、１１…高調波成分計算手段、１１ａ…ＦＦＴ処理部、１１ｂ…電流方向計算処理部、１２…データ記憶手段、１３…高調波成分一致度計算手段、１３ａ…規格化計算処理部、１３ｂ…一致度計算処理部、１４…高調波異常推定手段、１４ａ…一致度並び替え処理部、１４ｂ…高調波異常抽出部、１７…高調波異常データベース、３１…結果表示制御手段、４０…アラーム発生手段、４１…中央監視制御センター、４６…制御指令発生手段。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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