(57)【要約】【課題】発電装置や蓄電装置が設置されていたとしても精度よく電気機器の動作状態を判別できるモニタリング装置等を提供する。【解決手段】モニタリング装置１００は、発電装置３００および蓄電装置４００の少なくとも１つが接続された電源系２００に接続された電気機器５００の動作状態を判別する装置である。モニタリング装置１００は、外部から電源系２００に流入する電流を検出する電流センサから出力されたセンサ電流と、発電装置３００および蓄電装置４００の少なくとも１つが発生させる電流を検出する電流センサから出力されたセンサ電流とを合成する合成部と、合成部で合成された合成電流に基づいて電気機器５００の動作状態を判別する動作状態判別部とを備えている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電装置および蓄電装置の少なくとも１つが接続された電源系に接続された電気機器の動作状態を判別するモニタリング装置であって、
外部から前記電源系に流入する電流を検出する電流センサから出力されたセンサ電流と、前記発電装置および前記蓄電装置の少なくとも１つが発生させる電流を検出する電流センサから出力されたセンサ電流とを合成する合成手段と、
前記合成手段で合成された合成電流に基づいて前記電気機器の動作状態を判別する動作状態判別手段と、を備える、
モニタリング装置。
【請求項２】
前記合成手段は、入力された複数の電流を合成する加算回路を備え、前記センサ電流を前記加算回路で加算することで前記合成電流を生成し、
前記モニタリング装置は、前記加算回路で生成された前記合成電流を計測する計測手段、を備え、
前記動作状態判別手段は、前記計測手段が計測した計測データに基づいて前記電気機器の動作状態を判別する、
請求項１に記載のモニタリング装置。
【請求項３】
前記発電装置および前記蓄電装置の少なくとも１つが発生させる電流の特徴量を記憶する記憶手段と、
前記電源系の複数の箇所に設置された複数の電流センサから出力されたセンサ電流の計測データを取得し、該計測データを前記特徴量と照合することにより、複数のセンサ電流の中から、前記発電装置および前記蓄電装置の少なくとも１つが発生させる電流を検出する電流センサからのセンサ電流を判別する電流判別手段と、
外部から前記電源系に流入する電流を検出する電流センサから出力されたセンサ電流と、前記電流判別手段で判別されたセンサ電流とを前記合成手段に入力させる設定手段と、を備える、
請求項１又は２に記載のモニタリング装置。
【請求項４】
発電装置および蓄電装置の少なくとも１つが接続された電源系に接続された電気機器の動作状態を判別するモニタリング方法であって、
外部から前記電源系に流入する電流を検出する電流センサから出力されたセンサ電流と、前記発電装置および前記蓄電装置の少なくとも１つが発生させる電流を検出する電流センサから出力されたセンサ電流とを合成する合成ステップと、
前記合成ステップで合成された合成電流に基づいて前記電気機器の動作状態を判別する動作状態判別ステップと、を備える、
モニタリング方法。
【請求項５】
発電装置および蓄電装置の少なくとも１つが接続された電源系に接続された電気機器の動作状態を判別するモニタリング装置を制御するコンピュータに、
外部から前記電源系に流入する電流を検出する電流センサから出力されたセンサ電流と、前記発電装置および前記蓄電装置の少なくとも１つが発生させる電流を検出する電流センサから出力されたセンサ電流とを合成する合成機能と、
前記合成機能で合成された合成電流に基づいて前記電気機器の動作状態を判別する動作状態判別機能と、を実現させる、
プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モニタリング装置、モニタリング方法、及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
エネルギーマネジメント需要の高まりに伴い、住宅内にある複数の電気機器の動作状態を容易に判別できる装置が要求されている。特許文献１には、給電線引込口付近に設置された測定センサの測定データを使って、住宅内にある複数の電気機器の動作状態を推定する電気機器モニタリングシステムが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２９２４６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、太陽光発電システム等の発電装置や蓄電装置を設置する住宅が増えている。このような住宅では、給電線のみならず発電装置や蓄電装置からも電力が供給される。そのため、給電線引込口のみをモニタする特許文献１に示すようなシステムでは、精度よく電気機器の動作状態を判別できない。
【０００５】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、発電装置や蓄電装置が設置されていたとしても精度よく電気機器の動作状態を判別できるモニタリング装置、モニタリング方法、及び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】
【０００６】
本発明のモニタリング装置は、発電装置および蓄電装置の少なくとも１つが接続された電源系に接続された電気機器の動作状態を判別する装置である。モニタリング装置は、外部から電源系に流入する電流を検出する電流センサから出力されたセンサ電流と、発電装置および蓄電装置の少なくとも１つが発生させる電流を検出する電流センサから出力されたセンサ電流とを合成する合成手段と、合成手段で合成された合成電流に基づいて電気機器の動作状態を判別する動作状態判別手段とを備えている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、発電装置や蓄電装置が設置されていたとしても精度よく電気機器の動作状態を判別できるモニタリング装置、モニタリング方法、及びプログラムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施の形態に係るモニタリング装置の構成を説明するための図である。
【図２】図１に示す制御部が有する機能を説明するための機能ブロック図である。
【図３】動作状態判別処理を説明するためのフローチャートである。
【図４】実施の形態１の設定処理を説明するためのフローチャートである。
【図５】実施の形態２の設定処理を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。
【００１０】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態に係るモニタリング装置１００は、電源系２００に接続された電気機器５００の動作状態（例えば、電気機器５００が動作中か停止中か）を判別するための装置である。
【００１１】
なお、電源系２００は、電圧線Ｌ１、中性線Ｎ、電圧線Ｌ２から構成される単相三線電源である。電源系２００は、図１に示すように、主幹ブレーカー２１０と、分岐ブレーカー２２０〜２５０とを備えている。分岐ブレーカー２２０〜２５０には、それぞれ、太陽光発電システム等の発電装置３００、リチウムイオン電池等の蓄電装置４００、冷蔵庫や洗濯機等の電気機器５００がそれぞれ接続されている。なお、発電装置３００と蓄電装置４００は、内部にパワーコンディショナーを備えており、単相三線電源に、直接、接続可能である。
【００１２】
以下、モニタリング装置１００の構成について詳細に説明する。
【００１３】
モニタリング装置１００は、図１に示すように、電圧計測回路１１０と、電流計測回路１２１〜１２５と、スイッチ１３１〜１３５と、合成部１４０と、フィルタ部１５０と、制御部１６０と、記憶部１７０と、外部インタフェース１８０とから構成される。
【００１４】
電圧計測回路１１０は、電源電圧を制御部１６０で計測可能な電圧レベルに変換するための回路である。電圧計測回路１１０は、例えば、抵抗分圧回路や変圧器（ＰＴ：Potential Transformer）等から構成される。電圧計測回路１１０は、電源電圧を変圧して制御部１６０に出力する。
【００１５】
電流計測回路１２１〜１２５は、電流センサからの出力を制御部１６０で計測可能な電圧レベルに変換するための回路である。電流計測回路１２１〜１２５は、例えば、負荷抵抗やオペアンプ等から構成される。電流計測回路１２１〜１２５は、それぞれ、スイッチ１３１〜１３５に接続されている。また、電流計測回路１２１〜１２５は、それぞれ、クランプ式の電流センサ１２１ａ、１２１ｂ、１２２ａ、１２３ａ、１２４ａ、１２４ｂ、１２５ａ、１２５ｂと接続されている。
【００１６】
電流センサ１２１ａと１２１ｂは、外部から電源系２００に流入する電流を検出するためのセンサである。電流センサ１２１ａと１２１ｂは、不図示の給電線引込口から主幹ブレーカー２１０までの間の電圧線Ｌ１とＬ２に設置されている。
【００１７】
電流センサ１２２ａと１２３ａは、電気機器５００に流入する電流を検出するためのセンサである。電流センサ１２２ａは、分岐ブレーカー２２０から電気機器５００までの間の電圧線Ｌ２に設置されている。また、電流センサ１２３ａは、分岐ブレーカー２３０から電気機器５００までの間の電圧線Ｌ１に設置されている。
【００１８】
電流センサ１２４ａと１２４ｂは、発電装置３００が発生させる電流を検出するためのセンサである。電流センサ１２４ａと１２４ｂは、分岐ブレーカー２４０から発電装置３００までの間の電圧線Ｌ１とＬ２に設置されている。
【００１９】
電流センサ１２５ａと１２５ｂは、蓄電装置４００が発生させる電流を検出するためのセンサである。電流センサ１２５ａと１２５ｂは、分岐ブレーカー２５０から蓄電装置４００までの間の電圧線Ｌ１とＬ２に設置されている。
【００２０】
各電流センサは、磁気コアにコイルを巻いた変流器（ＣＴ：Current Transformer）であり、各電線に流れる電流を所定の変流比で変流して二次電流を生成する。そして、生成した二次電流を電流計測回路１２１〜１２５に対して出力する（以下、電流センサから出力される電流を「センサ電流」という）。
【００２１】
スイッチ１３１〜１３５は、ＦＥＴ（Field Effect Transistor）等の半導体スイッチから構成される。スイッチ１３１〜１３５は、それぞれ、電流計測回路１２１〜１２５および合成部１４０に接続されている。スイッチ１３１〜１３５は、制御部１６０の制御に従って、スイッチをＯＮまたはＯＦＦする。
【００２２】
合成部１４０は、センサ電流を合成する加算回路から構成される。加算回路はオペアンプ等の半導体素子から構成される。合成部１４０は、スイッチ１３１〜１３５を介して電流計測回路１２１〜１２５から入力されたセンサ電流を合成し、フィルタ部１５０に出力する。なお、変流器におけるターン数や、電流計測回路における負荷抵抗値や増幅率が異なる場合、各センサ電流の計測電流に対する倍率が同じ倍率となるように調整されて加算される。
【００２３】
フィルタ部１５０は、バンドパスフィルタ、ローパスフィルタ、ハイパスフィルタ等のフィルタ回路から構成される。フィルタ部１５０は、合成部１４０から出力された信号のうちの特定周波数帯の信号のみを制御部１６０に出力する。なお、フィルタ部１５０の通過帯域は、機器ごとに特徴が出やすい周波数帯に設定されている。
【００２４】
制御部１６０は、プロセッサ等の処理装置から構成される。制御部１６０は不図示のＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）に格納されているプログラムに従って動作し、後述の「動作状態判別処理」を含む種々の動作を実行する。制御部１６０は、「動作状態判別処理」に従って動作することで、図２に示すように、計測部１６１と、電流判別部１６２と、電力演算部１６３と、設定部１６４と、データ抽出部１６５と、動作状態判別部１６６として機能する。なお、これらの機能の動作については、後述の「動作状態判別処理」の説明の箇所で述べる。
【００２５】
図１に戻り、記憶部１７０は、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）、ＳＲＡＭ（Static Random Access Memory）、フラッシュメモリ、ハードディスク等の記憶装置から構成される。記憶部１７０には、後述の動作状態判別処理で使用する辞書データが格納されている。「辞書データ」は、電気機器５００が動作したときに電源系２００に発生させる高調波電流の特徴を抽出した機器特徴量と、電気機器５００の識別情報とを関連付けたデータである。また、記憶部１７０には、装置設置者等により、「電流情報」が格納されている。「電流情報」は、複数のセンサ電流のなかから、発電装置３００の出力電流を計測するためのセンサ電流や、蓄電装置４００の出力電流を計測するためのセンサ電流を特定するため情報である。
【００２６】
外部インタフェース１８０は、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）ケーブル接続装置、ＬＡＮ（Local Area Network）ケーブル接続装置等の外部機器接続インタフェースから構成される。外部インタフェース１８０は、不図示の外部機器から電気機器５００の動作状態のモニタが命令されると、制御部１６０にその命令を送信するとともに、制御部１６０が判別した電気機器５００の動作状態を外部機器に送信する。
【００２７】
次に、このような構成を有するモニタリング装置１００の動作について説明する。
【００２８】
制御部１６０は、不図示の外部機器から電気機器５００の動作状態のモニタが命令されると、「動作状態判別処理」を開始する。以下、図３のフローチャートを参照して「動作状態判別処理」を説明する。
【００２９】
制御部１６０の計測部１６１は、制御部１６０が備えるＡ／Ｄコンバータを動作させて、電圧計測回路１１０が出力する電圧の計測データを取得する。また、計測部１６１は、制御部１６０が備えるＡ／Ｄコンバータを動作させて、電流計測回路１２１〜１２５が出力するセンサ電流の計測データを取得する（ステップＳ１１０）。
【００３０】
制御部１６０は、スイッチ１３１〜１３５をＯＮまたはＯＦＦして合成部１４０に入力するセンサ電流を決定する「設定処理」を実行する（ステップＳ１２０）。以下、図４のフローチャートを参照して「設定処理」を説明する。
【００３１】
制御部１６０の電流判別部１６２は、記憶部１７０に格納されている電流情報に基づいて、ステップＳ１１０で取得された複数の計測データの中から、発電装置３００の出力電流を計測する電流センサから出力されたセンサ電流の計測データと、蓄電装置４００の出力電流を計測する電流センサから出力されたセンサ電流の計測データと、を特定する（ステップＳ１２１）。
【００３２】
電力演算部１６３は、ステップＳ１２１で特定した計測データと、電圧計測回路１１０が出力する電圧の計測データを使って、発電装置３００および蓄電装置４００の現在の出力電力をそれぞれ算出する（ステップＳ１２２）。
【００３３】
制御部１６０の設定部１６４は、発電装置３００の出力電力が所定の閾値以上であるか否か判別し、所定の閾値以上の場合、スイッチ１３４をＯＮにする。また、設定部１６４は、蓄電装置４００の出力電力が所定の閾値以上であるか否か判別し、所定の閾値以上の場合、スイッチ１３５をＯＮにする。また、設定部１６４は、スイッチ１３１をＯＮにし、主幹ブレーカー２１０に流入する電流を計測する電流計測回路１２１から出力されたセンサ電流を合成部１４０に入力する。他のスイッチはＯＦＦにする（ステップＳ１２３）。これにより、電源系２００に電力を供給する電線を計測する全ての電流センサのセンサ電流が合成部１４０で合成される。合成された電流（以下、「合成電流」という。）は、フィルタ部１５０を通過して制御部１６０に入力される。
【００３４】
図３のフローに戻り、計測部１６１は、制御部１６０が備えるＡ／Ｄコンバータを動作させて、フィルタ部１５０が出力する合成電流の計測データを取得する（ステップＳ１３０）。
【００３５】
制御部１６０のデータ抽出部１６５は、合成電流を時間−周波数変換（例えば、フーリエ変換またはウェーブレット変換、Ｃｈｉｒｐｌｅｔ変換）し、合成電流の各周波数の電流とそれらの電圧に対する位相に関するデータとを機器特徴量として抽出する（ステップＳ１４０）。
【００３６】
制御部１６０の動作状態判別部１６６は、ステップＳ１４０で抽出された機器特徴量を記憶部１７０に格納されている辞書データと照合し、電源系２００に接続された全ての電気機器５００が、現在、どのような状態にあるか（例えば、動作しているか動作していないか）を判別する（ステップＳ１５０）。
なお、電流の計測データから電気機器５００の動作状態を判別する方法は、上記の方法に限定されず、既知のさまざまな方法を使用可能である。例えば、特許文献１と同様の手法を使って判別してもよい。
【００３７】
動作状態判別部１６６は、ステップＳ１５０で判別した電気機器５００の動作状態を、外部インタフェース１８０を介し、外部機器に出力する（ステップＳ１６０）。出力が完了したら、制御部１６０は、「動作状態判別処理」を終了する。
【００３８】
本実施の形態によれば、電源系２００に電力を供給する電線に設置された電流センサからのセンサ電流を合成した合成電流を使用して電気機器の状態を解析しているので、発電装置や蓄電装置が接続された電源系であっても、精度よく電気機器の動作状態を判別できる。
【００３９】
また、センサ電流をデジタル処理により合成する場合、各電流をサンプリングする時刻の同期が必要となり、高速または複数のＡ／Ｄコンバータが必要となる。本実施の形態では、加算回路を使ってセンサ電流を合成しているので、モニタリング装置１００に、高速または複数のＡ／Ｄコンバータを用意する必要がない。その結果、安価にモニタリング装置１００を構成できる。
【００４０】
（実施の形態２）
実施の形態１では、装置設置者が記憶部１７０に予め記憶した電流情報に基づいて、合成部１４０に入力するセンサ電流を判別したが、発電装置３００や蓄電装置４００が出力する電流の特徴に基づいて、合成部１４０に入力するセンサ電流を装置に自動的に判別させることも可能である。以下、合成部１４０に入力するセンサ電流を自動的に判別するモニタリング装置１００について説明する。
【００４１】
モニタリング装置１００は、図１に示すように、記憶部１７０を備えている。記憶部１７０には実施の形態１で説明した「辞書データ」に加えて、発電装置３００および蓄電装置４００が発生させる電流の特徴を記した「特徴量データ」が格納されている。
【００４２】
モニタリング装置１００のその他の構成は実施の形態１と同じなので説明を省略する。また、図３に示すモニタリング装置１００の動作はステップＳ１２０の「設定処理」以外は同じであるので説明を省略する。以下、図５のフローチャートを参照して「設定処理」について説明する。
【００４３】
制御部１６０の電流判別部１６２は、スイッチ１３１〜１３５の中の１つを選択する。そして、選択したスイッチをＯＮするとともに、他のスイッチをＯＦＦする（ステップＳ２２１）。
【００４４】
制御部１６０の計測部１６１は、フィルタ部１５０の出力電流の計測値を取得する（ステップＳ２２２）。
【００４５】
電流判別部１６２は、フィルタ部１５０の出力電流を時間−周波数変換し、出力電流の各周波数の電流と、それらの電圧に対する位相に関するデータを抽出する（ステップＳ２２３）。
【００４６】
電流判別部１６２は、抽出したデータを特徴量データに照合し、合成部１４０に入力されたセンサ電流が、発電装置３００の出力電流を計測する電流センサが出力したセンサ電流か、蓄電装置４００の出力電流を計測する電流センサが出力したセンサ電流か、もしくは、それ以外の電流センサが出力したセンサ電流か判別する。電流判別部１６２は判別結果を記憶部１７０に保存する（ステップＳ２２４）。
【００４７】
電流判別部１６２は、スイッチ１３１〜１３５の中に、まだスイッチＯＮしていないスイッチがあるか判別する（ステップＳ２２５）。まだスイッチＯＮしていないスイッチがある場合、ステップＳ２２１に戻る（ステップＳ２２５：Ｙｅｓ）。全てのスイッチをＯＮし終わった場合、ステップＳ２２６に進む（ステップＳ２２５：Ｎｏ）。
【００４８】
制御部１６０の設定部１６４は、ステップＳ２２４で判別した判別結果に基づいて、スイッチ１３１〜１３５を、ＯＮまたはＯＦＦする（ステップＳ２２６）。図１に示すモニタリング装置１００であれば、スイッチ１３１と、スイッチ１３４と、スイッチ１３５をＯＮし、他のスイッチはＯＦＦする。設定が終わったら、制御部１６０は設定処理を終了する。
【００４９】
本実施の形態によれば、合成部１４０に入力するセンサ電流をモニタリング装置１００が自動的に判別するので、装置設置者が、装置を設置する度に、電流情報を作成して記憶部１７０に保存する手間が必要なくなる。
【００５０】
なお、上述の実施の形態は一例であり、種々の変更及び応用が可能である。
【００５１】
例えば、上述の実施の形態では、電流センサはクランプ式の電流センサとして説明したが、電流センサはクランプ式の電流センサに限定されず、ホール電流センサ等の非接触式の電流センサであってもよい。また、電線に流れる電流を分流する分流器であってもよい。この場合、センサ電流は分流された電流であってもよい。
【００５２】
また、上述の実施の形態では電源系２００を単相三線電源として説明したが、電源系２００を単相三線電源に限定されず、例えば、単相二線電源であってもよい。
【００５３】
また、上述の実施の形態では、合成部１４０やフィルタ部１５０を電気回路として説明したが、
合成部１４０やフィルタ部１５０の機能を制御部１６０に取り込み、デジタル信号処理で合成部１４０やフィルタ部１５０の機能を実現してもよい。
【００５４】
また、上述の実施の形態では、制御部１６０が、計測部１６１、電流判別部１６２、電力演算部１６３、設定部１６４、データ抽出部１６５、動作状態判別部１６６として機能するものとして説明したが、これらの機能は１つのプロセッサで実現する必要はなく、複数のプロセッサで実現してもよい。また、これらの機能をクラウド上にあるサーバに構築するとともに、モニタリング装置１００にネットワーク接続機能を持たせ、モニタリング装置１００がサーバから各機能の処理結果を受信するよう構成されていてもよい。
【００５５】
本実施の形態のモニタリング装置１００は、専用のシステムにより実現してもよいし、通常のコンピュータシステムにより実現してもよい。例えば、上述の動作を実行するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納して配布し、該プログラムをコンピュータにインストールして、上述の処理を実行することによってモニタリング装置１００を構成してもよい。また、インターネット等のネットワーク上のサーバ装置が備えるディスク装置に格納しておき、例えばコンピュータにダウンロード等できるようにしてもよい。また、上述の機能を、ＯＳとアプリケーションソフトとの共同により実現してもよい。この場合には、ＯＳ以外の部分のみを媒体に格納して配布してもよく、また、コンピュータにダウンロード等してもよい。
【００５６】
本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。つまり、本発明の範囲は、実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、本発明の範囲内とみなされる。
【符号の説明】
【００５７】
１００  モニタリング装置、１１０  電圧計測回路、１２１〜１２５  電流計測回路、１２１ａ、１２１ｂ、１２２ａ、１２３ａ、１２４ａ、１２４ｂ、１２５ａ、１２５ｂ  電流センサ、１３１〜１３５  スイッチ、１４０  合成部、１５０  フィルタ部、１６０  制御部、１６１  計測部、１６２  電流判別部、１６３  電力演算部、１６４  設定部、１６５  データ抽出部、１６６  動作状態判別部、１７０  記憶部、１８０  外部インタフェース、２００  電源系、２１０  主幹ブレーカー、２２０〜２５０  分岐ブレーカー、３００  発電装置、４００  蓄電装置、５００  電気機器。
【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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