(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力により断続的に運転される複数の機器の、総需要電力が予め定めた限界値以下に保持されるように、上記複数の機器の運転を抑制制御する需要電力制御装置において、
需要時限より充分に短い周期t毎に、総需要電力を検知し、当該需要時限内の需要電力の推定値を算出する回路と、
上記需要電力の推定値が算出される都度、現に運転中の複数の機器の中から電源遮断可能な状態にあるものを選別、記録し、その記録に基づいてそれら電源遮断可能な状態にある機器について、少なくとも各機器の重要度とオンとなってからの経過時間とによって定められる、電源を遮断したときの弊害の少なさを示す遮断許容度順のリストを作成し、
上記総需要電力の推定値が予め上記限界値より低いレベルに定められた警報レベルに達したときは、そのとき作成されている上記遮断許容度順のリストの上位に記載された機器の中から、抑制すべき需要電力に見合う需要電力を有する機器を選定し、それらの機器の運転を順次抑制制御する装置と、から成る上記の需要電力制御装置。
【請求項２】
総需要電力の検知が所定の需要時限より充分に短い周期t毎に行われ、各周期t毎に得られたサンプル値を需要時限内の総需要電力に換算し、その換算値を当該需要時限内の需要電力推定値とする、請求項1に記載の需要電力制御装置。
【請求項３】
総需要電力の検知が所定の需要時限より充分に短い周期t毎に行われ、各周期t毎に、過去の一定期間Tにおける総需要電力の移動平均値を算出し、その移動平均値を当該需要時限内の需要電力推定値とする、請求項1に記載の需要電力制御装置。
【請求項４】
総需要電力の検知が需要時限より充分に短い周期t毎に行われ、各需要時限内で逐次得られる上記総需要電力の検知データに基づいて、当該需要時限内における総需要電力の予測値を計算し、その予測値を当該需要時限内の需要電力推定値とする、請求項1に記載の需要電力制御装置。
【請求項５】
電力により断続的に運転される複数の機器の総需要電力が予め定めた限界値以下に保持されるように、上記複数の機器の運転を抑制制御する需要電力制御装置において、
少なくとも一つの機器の電源がオン又はオフされる都度、総需要電力を検知し、需要時限内の需要電力の推定値を算出する回路と、
需要電力の推定値が算出される都度、現に運転中の複数の機器の中から電源遮断可能な状態にあるものを選別、記録すると共に、電源遮断可能な状態にある機器について、少なくとも各機器の重要度とオンとなってからの経過時間とによって定められる、電源を遮断したときの弊害の少なさを示す機器の遮断許容度順のリストを作成し、需要電力の推定値が予め上記限界値より低いレベルに定められた警報レベルに達したときは、そのとき作成されている上記遮断許容度順のリストの上位に記載された機器の中から、抑制すべき需要電力に見合う需要電力を有する機器を選定し、それらの機器の運転を順次抑制制御する装置と、から成る上記の需要電力制御装置。
【請求項６】
総需要電力の検知が行われる都度、過去の一定期間Tにおける総需要電力の移動平均値を算出し、その移動平均値を当該需要時限内の需要電力推定値とする、請求項5に記載の需要電力制御装置。
【請求項７】
総需要電力の検知が行われる都度、各需要時限内で、逐次得られた上記総需要電力の検知データに基づいて、当該需要時限における総需要電力の予測値を計算し、その予測値を当該需要時限内の需要電力推定値とする、請求項5に記載の需要電力制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、需要電力制御装置、特に、需要電力が所定の契約量を超えないように機器の運転を制御する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、大口電力の供給契約に際しては、基本料金を最大需要電力（デマンド電力、ＡＶ）によって定める所謂「デマンド契約」が行われるようになっている。
この「デマンド契約」とは、当月を含む過去１２ヶ月に渡って、３０分毎の需要電力をチェックし、その最大値を１時間当たりに換算し、その需要電力量を契約電力量（基本料金）とするものである。このため、何らかの理由で３０分以上に渡って需要電力が増大すると、以後１年間は契約基本料金が高くなる。
【０００３】
これは、消費された実効電力量が同一であっても、負荷のピーク値が高かったり、力率が低かったりするときは、電力会社はより多くの設備を必要とするとの見地から定められたものであるが、エアーコンディショナーのコンプレッサーのように非同期で間欠運転される機器を多数並列運転するような場合には、同時に運転する機器が集中しないように運転を管理する必要がある。
そのため、複数の機器を運転する事業場などにおいては、一定のスケジュールに従って機器の運転をシーケンス制御することがある。然しながらそのような方法では柔軟で合理的な制御は不可能である。
【０００４】
又、デマンドメーターからの信号を監視し、予め設定された総需要電力の目標値と、使用状態から予測される値とを比較して、実際の総需要電力が契約電力に近づき、需要時限（毎時０分〜３０分の間、及び３０分〜６０分の間）内に目標値を超過しそうになったときは、その状況に応じて第一警報、第二警報及び第三警報を逐次発信し、最後には電力の緊急遮断を行うシステムが提供されている。然しながら、この装置では、警報が発せられたとき担当の職員が機器の運転状況を見ながら対処する必要があり、担当者が不在のときなど大混乱を生じると言う問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の問題を解決するためなされたものであり、その目的とするところは、円滑で合理的な無人制御が可能なデマンド管理装置、即ち、最大需要電力管理装置を提供することにある。
【０００６】
【問題を解決する手段】
本発明の上記の目的は、
電力により断続的に運転される複数の機器の、需要時限内の総需要電力が予め定めた限界値以下に保持されるように、上記複数の機器の運転を抑制制御する需要電力制御装置において、
上記需要時限より充分に短い周期t毎に、総需要電力を検知し、当該需要時限内の需要電力の推定値を算出する回路と、
上記需要電力の推定値が算出される都度、現に運転中の複数の機器の中から電源遮断可能な状態にあるものを選別、記録すると共に、それら電源遮断可能な状態にある機器について、少なくとも各機器の重要度とオンとなってからの経過時間とによって定められる、電源を遮断したときの弊害の少なさを示す遮断許容度順のリストを作成し
上記総需要電力の推定値が予め上記限界値より低いレベルに定められた警報レベルに達したときは、そのとき作成されている上記機器の遮断許容度順のリストの上位に記載された機器の中から、抑制すべき需要電力に見合う需要電力を有する機器を選定し、それらの機器の運転を順次抑制制御する装置と、から成る上記の需要電力制御装置によって達成される。
本発明の上記の目的は又、
電力により断続的に運転される複数の機器の需要時限内の総需要電力が予め定めた限界値以下に保持されるように、上記複数の機器の運転を抑制制御する需要電力制御装置において、
少なくとも一つの機器の電源がオン又はオフされる都度、総需要電力を検知し、当該需要時限内の需要電力の推定値を算出する回路と、
上記需要電力の推定値が算出される都度、現に運転中の複数の機器の中から電源遮断可能な状態にあるものを選別、記録すると共に、電源遮断可能な状態にある機器のについて、少なくとも各機器の重要度とオンとなってからの経過時間とによって定められる、電源を遮断したときの弊害の少なさを示す遮断許容度順のリストを作成し、総需要電力の推定値が予め上記限界値より低いレベルに定められた警報レベルに達したときは、そのとき作成されている上記機器の遮断許容度順のリストの上位に記載された機器の中から、抑制すべき需要電力に見合う需要電力を有する機器を選定し、それらの機器の運転を順次抑制制御する装置と、から成る上記の需要電力制御装置によって達成される。
【０００７】
而して、叙上の本発明の目的は、上記の需要電力制御装置を運転するに当たって、総需要電力の検知を需要時限より充分に短い周期ｔ毎に行い、各周期ｔ毎に得られたサンプル測定値を当該需要時限内の総需要電力に換算し、その換算値に基づいて、機器の抑制運転制御を行うよう構成することによってより一層確実に達成される。
又更に、本発明の目的は、上記の需要電力制御装置を運転するに当たって、総需要電力の検知を需要時限より充分に短い周期ｔ毎に行い、各周期ｔ毎に過去の一定期間Ｔにおける総需要電力の移動平均値を算出し、その移動平均値に基づいて、機器の抑制運転制御を行うよう構成することによってより一層確実に達成される。
【０００８】
更に又、本発明の目的は、総需要電力の検知を需要時限より充分に短い周期ｔ毎に行い、各需要時限内で、逐次得られる上記総需要電力の検知データに基づいて、当該需要時限における総需要電力の予測値を計算し、その予測値に基づいて、機器の抑制運転制御を行うことによって達成される。
【０００９】
本発明の目的は、更に、
電力により断続的に運転される複数の機器の総需要電力が予め定めた限界値以下に保持されるように、上記複数の機器の運転を抑制制御する需要電力制御装置において、
少なくとも一つの機器の電源がオン又はオフされる都度、総需要電力を検知し、当該需要時限内の需要電力の推定値を算出する回路と、
現に運転中の複数の機器の中から電源遮断可能な状態にあるものを選別、記録すると共に、電源遮断可能な状態にある機器の遮断許容度順のリストを作成し、総需要電力が予め上記限界値より低いレベルに定められた警報レベルに達したときは、上記リストに基づいて、機器の運転を順次抑制制御する装置と、から成る上記の需要電力制御装置によって達成される。
【００１０】
而して、上記の需要電力制御装置においては、総需要電力の検知が行われる都度、過去の一定期間Ｔにおける総需要電力の移動平均値を算出し、その移動平均値を当該需要時限内の需要電力推定値として、機器の抑制運転制御を行うことが望ましい。
又更に，  上記の需要電力制御装置においては、総需要電力の検知が行われる都度、各需要時限内で、逐次得られた上記総需要電力の検知データに基づいて、当該需要時限における総需要電力の推定値を計算し、推定予測値に基づいて、機器の抑制運転制御を行うことが推奨される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明の詳細を説明する。
図１は本発明に係る需要電力制御装置の作動を示すフローチャート、図２は図１に示した装置の構成を示すブロック図、図３は需要電力の変動の一例を示すグラフである。
【００１２】
先ず、図２に就いて説明する。
図中、１はワットアワーメーター、、２はデマンドメーター、３はパルス検出器、４は数値変換部、５は制御表示部、６は演算制御部、７は制御信号出力部、８は制御される機器、９は機器運転状態記録部である。
パルス検出器３は、デマンドメーター２からのパルスを受信し、所定の周期ｔ毎にそのパルスレートからその時点の総需要電力量（ＶＡ）計算し、そのデータを数値変換部４に入力し、順次記録させる。この周期ｔは需要時限である３０分より十分短い時間例えば１秒又は１０秒などとすることが推奨される。
【００１３】
数値変換部４は、それに記録された需要電力データに基づいて、制御に必要なデータを算出し、演算制御部６に伝達する。
演算制御部６は、機器運転状態記録部９から得たデータにより、現在主電源がオンとなっている稼働中の機器を選び出し、上記の諸条件を考慮しつつ、それらの機器を遮断許容度順に排列した機器リストを作成する。
ここで遮断許容度とは、当該機器の主電源を遮断したときの弊害の少なさを言うものである。これらの機器のうち、比較的重要度の低いものや、主電源がオンとなり運転を開始してからその時点までの間に既に相当の時間を経過したものは、遮断許容度が高く、その逆のものは許容度が低いものである。
【００１４】
演算制御部６は数値変換部４から受け入れた需要電力データに基づき、当該需要時限内の需要電力量が限界値を超えないようにするために、必要に応じて上記機器リストの中から高順位のものを選んでその主電源をオフとする。
その制御の状態は操作表示部５のパネルに表示される。
【００１５】
機器８は、例えば多数の空調機や冷凍機、冷蔵ショーケース等のコンプレッサー、エスカレーターやエレベーター、揚水ポンプなどのモーターその他の機器８−１、８−２、…、８−ｉ、…８−ｎから成る。これらの機器８−ｉの運転状態は逐一、機器運転状態記録部９に記録され、それらのデータは演算制御部６に送られる。
【００１６】
これらの機器８−ｉは、不定期に間欠運転されるものであるが、ここでは説明を簡略にするため、特に断らない限り、それらのオンオフは図３に示す如く前記の周期ｔ毎に行われるものとする。実際には、これらの機器のオンオフは周期ｔの中間でも随時発生するものであるが、そのようにすると説明が煩雑となるのでこのように限定して説明する。尚このように限定しても周期ｔが充分に短ければ何等差し支えなく、本発明の本質が損なわれることはない。
図３には、機器の変動例が示されている。図の横軸は時間軸であり、縦軸は機器の合計需要電力量を示している。
【００１７】
而して、これらの機器８−ｉの運転については、多くの条件が課せられている。例えば、あるものは常時最優先で運転されなければならず、又、他のあるものは起動後は一定時間経過するまでは運転の停止ができず、停止後は一定時間が経過しない限り再起動し得ない。更に又、あるものは復帰又は停止する前に一定の助走期間を必要とし、更に他のものは特定の条件下でなければ起動又は停止が許されない。そして、あるものは主電源がオフとされた後の待機運転時にも尚相当の電力を必要とする。又、余り長時間に渡り厳しい制限をすると、その反動で後に大きなリバウンドが発生する。
そして又、機器の起動と停止は時々刻々に予告なく発生する。そのため、本発明装置によって需要電力を一定のレベルに限定するため、幾つかの機器の運転が抑制されたとしても、同時にそれらの機器とは別の機器が作動を停止したり、又逆に復帰したりするから、需要電力は必ずしも所期の値にはならない。
【００１８】
一方、これらの機器の運転が集中するときは、総需要電力を一定の限界内に保持するためには、幾つかの機器の運転を中断する必要があるが、そのような場合上記の諸条件が考慮されなければならず、又、運転の規制が特定の機器に集中し長時間その運転が中断されるような事は避けなければならない。
【００１９】
本発明の終局的目標は、総ての需要時限において、需要電力が目標値以下となるように機器の運転を制御することである。
而して、
そのため、需要電力のサンプリングの方法や、一つの需要時限の中途において当該時限内の総需要電力を推定する方法、作動を停止させる機器の選定方法には様々なものが考えられる。
今、図３を用いて幾つかの方法を説明する。
図３には、縦軸に１００ＫＷの契約需要電力と、７０、８０及び９０ＫＷの第１警報ライン、第２警報ライン及び第三警報ライン、並びに、１２０ＫＷのカットオフラインが示されており、横軸にはそれぞれ周期ｔを隔てて総需要電力量のサンプルタイムｔ−６ 、ｔ−５、…ｔ−１、ｔ０、ｔ１、ｔ２  、……、ｔ６ が示されている。又、図中、ＴＤ０、ＴＤ１、…は需要時限である。
【００２０】
而して、本発明においては、総ての需要時限ＴＤｉにおいて、需要電力量が一定の限界値以下に制限されなければならない。このため、出来るだけ早い時期に現需要時限内の需要電力量の推移をチェックし、機器の運転制限の要否を察知し、運転制限の必要が認められたときは早期に抑制制御を開始することが望ましい。
現需要時限内の需要電力量を推測する方法としては、例えば、ある一つの需要時限ＴＤｉ内における需要電力量を推定するため、過去の各サンプルタイムｔ−６、ｔ−５、…ｔ−１、ｔ０、ｔ１、ｔ２    、……、ｔ６ において順次記録された需要電力量のサンプル値に基づき、過去の一定期間Ｔにおける総需要電力の移動平均値を順次算出し、それらの値を用いることが考えられる。
【００２１】
そのような移動平均値に基づいて機器の運転制御を行うときは、上記一定時間Ｔを需要時限である３０分としておくことが推奨される。このようにすると、各需要時限の終了する時点で、この移動平均値がその需要時限の総需要電力となるからである。
このようにして、上記移動平均値が常に一定の警報レベル以下となるように各機器の運転を抑制すれば、各デマンド期間内の需要電力が上記警報レベルを超えることがない。
【００２２】
需要電力を推定する他の方法としては、例えば、各デマンド時間の中で、各サンプルタイムｔ−６、ｔ−５、…ｔ−１、ｔ０、ｔ１、ｔ２……、ｔ６において、順次得られるサンプルデータを積分して、その積分値を用いることも考えられる。
又、これらのサンプルデータを逐次積算し、更に最後に得られたサンプルデータが当該デマンド期間中持続すると仮定し、加算して、得られた値を用いることも可能である。
【００２３】
次に、作動を停止する機器の決定方法であるが、これは、原則として上記順位リストの上位から選ぶが、必ずしもそれに固執することはない。
一般的にいえば、抑制すべき需要電力量に見合った需要電力の機器を選定することが望ましい。作動を抑制する機器の需要電力は、総需要電力の抑制に必要にして充分な量であることが望ましい。
望ましくは、複数の警報レベル、例えば、順次高度となるように、第１警報レベル、第２警報レベル及び第３警報レベルを設け、需要電力が第１警報レベルに達したときは軽度の規制を行い、第２警報レベル、第３警報レベルになるのに応じて順次中程度、強度の規制を行うようにすることも推奨されるものである。
【００２４】
又、機器作動を停止させる場合、特定の機器が長時間作動を停止せしめられることは適切でない、一つの機器が作動を停止する時間は数分ないし十数分程度とし、予定時間が経過後は他の機器に切り替えるようにして、なるべく多数の機器を輪番的に停止させることが望ましい。
【００２５】
尚、上記には必要に応じて機器の作動を抑制制御することのみを述べたが、需要電力にレベルが低いときに、停止している機器を作動させ、例えば冷房エネルギー等を貯え得るよう構成し、需要電力が増大したときの機器の抑制余力を確保することもある。
【００２６】
而して、叙上の制御は完全に無人で、自動的にかつ確実に実行される。
本発明は上記の実施例に限定されるものではなく、例えば、需要時限中の需要電力の推定方法や、作動を抑制する機器の選定方法などは、本発明の目的の範囲内で自由に設計変更できるものであり、本発明は上記の説明から当業者が容易に想到し得る総ての変更例を包摂するものである。
【００２７】
【発明の効果】
本発明は叙上の如く構成されるから、本発明によるときは多くの機器の総需要電力が所望の最大限界を超えることがないように、完全に無人で自動、かつ確実に制御し得るものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る需要電力制御装置の作動を説明するフローチャートである。
【図２】図１に示した装置の構成を示すブロック図である。
【図３】需要電力の変動例を示すグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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