(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気機器、または需要家分電盤分岐回路毎に負荷の重要度によって電力供給プライオリテ
ィ等級値を付与する"需要家負荷プライオリティ等級体系"を備える段階と;
"需要家負荷プライオリティ等級体系"の優先等級値を保存している分電盤分岐回路、また
は電気機器を各需要家に備置して使う段階と;
電力会社、または電力取引所が現在の電力予備率が0  %に近づく程度を等級で把握した"電気需給危険等級"を選定する段階と;電気の基礎周波数波形の電圧、または電流、または基礎周波数、または歪率、または位相中の一つの値が正常基準値から外れた程度または外れた程度の時間による高低パターンに"電気需給危険等級"値をマッピングされるように電気を変形させた後各需要家に一括伝送する段階と;
からなる電気系統網の電力需給危険の情報を基礎周波数の波形にのせて各需要家に一括伝
送する電力需給危険情報伝送方法。
【請求項２】
需要家分電盤に入る電気の基礎周波数波形の電圧、電流、周波数、歪率、または位相の値
の中の一つ、またはその組合値が正常基準値からどれくらい外れたかまたは外れた程度の
高低パターンにマッピングされている"電気需給危険等級"情報を把握する'電気品質把握
部';分電盤各分岐回路に事前付与されて保存中である"需要家負荷プライオリティ等級体
系"の等級と伝送された"電気需給危険等級"値を互いに対照して選択的に遮断、再連結を
要求する分電盤の分岐回路を選定する'危険等級比較部';'危険等級比較部'で選ばれた分
電盤の分岐回路を選択的に遮断、再連結を要求する機械的、または電気的、または光学的
スイッチ信号を発生する'スイッチ信号生成部';を具備することを特徴とする需要家分電
盤に適用される需要家電力需要調節のための電気回路システム。
【請求項３】
電気機器に入る電気の基礎周波数波形の電圧、電流、周波数、歪率または、位相値中の一
つ、またはその組合値が正常な基準値でどれくらい外れたかまたは外れた程度の時間的な
パターンにマッピングされている"電力需給危険等級"を導き出す'電気機器電気品質判断
部';
伝送された"電力需給危険等級"と電気機器が保存している"需要家負荷プライオリティ等
級体系"等級値を互いに対照して電気機器が負荷を遮断したり、または連結したり、または負荷の制御目標値を修正しなければならない電気機器かを判断する'電気機器遮断対象確認部';
'電気機器遮断対象確認部'の判断により電気機器の負荷の遮断、または再連結、または負
荷の制御目標値の設定、または負荷の制御目標値の調節を要請する機械的、または電気的
、または光学的スイッチ信号を生成する'電気機器スイッチ信号生成部';
を持つ引入された電気の基礎周波数波形に反映された"電力需給危険等級"と自身の"需要
家負荷プライオリティ"値を対照して電気機器の負荷を遮断、または連結、または負荷の
制御目標値を調整する需要家電力需要調節のための電気回路システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力系統網において供給側である発電、送電、配電の過程、需要側である電気需要家に引き込まれた電気の分電過程または電気コンセントを介して電力が供給される各種の電気機器に関する技術である。
【０００２】
本発明は、広域の電気供給網における電気需給の問題に起因して電力予備率が所定値以下に下がる場合にこれを電気品質に意図的に反映したり自然に品質が低くなった電気を供給し、各需要家では供給される電気の品質を把握してそれに応じて予め等級付けられた末端電気負荷の種類別のプライオリティに応じて負荷の増減と断続またはその負荷が制御する目標値の増減、終了などの管理を行って全体の電気系統で電力の需給が問題となる場合に各需要家で緊急度の低い電気負荷から需要を段階的に且つ順次的に減少または遮断して全体系統網の総合の電気需要を調節することが可能になる。
【０００３】
これは、広域的な停電事態であるブラックアウトを予防する目的の電力需給の緩衝バフを確保するために需要よりも高い電気供給を維持する高い電力予備率を代替する代替バフを備えるものであるため平常時に電力予備率を相対的に低く維持することのできる方法を実現して平時発電用燃料費を節減する技術に関する。
【０００４】
電力系統網で事故や電力の過多使用によって電力予備率が危険水位に下がる場合に電力供給側で意図的にプロトコールにより定めたことによって電気の品質要素である電圧、周波数、歪率その他の電気の品質を目標標準値から離れた度合いで等級を付けて当該等級にマッピングされる品質の電気を需要家に供給する形で電力予備率の危険水位の情報をブロードキャストで伝達する方法により実現する。
【０００５】
さらに、系統網または局地系統における電力供給が円滑ではなくて自ら品質が下がる電気が供給される場合まで含んで、需要家内の分電システムレベルでまたはコンセントを経た末端電気機器のレベルで引き込まれる電気の品質を確認する。
【０００６】
本発明が分電システムに適用された場合には需要家内の緊急度が低い末端分岐負荷から選択的に且つ段階的に先ず負荷遮断する方式、電気機器に適用された場合には自分に与えられた緊急等級に対応する電気の引込を認知して電気機器の負荷遮断前に予め備えるべき対応動作を行うこともでき、今後負荷を遮断したり、またはその電気機器が制御しようとする制御目標値の増減信号を発生したり、その目標制御のための負荷を調節したり、その負荷そのものを遮断したりするなどの作動をして電気系統網の需要家側で自動的に各電気機器の電力需要を増減または遮断管理することができ、このための危険状態情報の伝搬を広域的に画一的な手段を用いて行うことが可能になり、結果的に全体電力網の電力総需要を減少して自動的に予備電力の枯渇による災難事態を防ぐ電気供給網を維持する技術である。
【０００７】
要素技術としては、電力の生産供給過程で電気の品質要素を変更する技術、需要家内の分電盤または電気機器から引き込まれる電気の品質要素を把握する技術、そしてその把握された情報を基に負荷を管理したりその負荷が調節しようとする制御目標値を管理する技術及びそのような電気品質に反映する電力網の危険度を体系的に管理する技術などが挙げられる。
【背景技術】
【０００８】
電気が有する物理的な数値として、電圧、電流、交流周波数など基本値に加えて、歪率、その他の時間とエネルギー量などと関連付けて様々な品質数値を想定することができる。良い品質の電気とは、所定の電圧、所定範囲内の交流周波数、電気フリッカーがなく、定形的なサイン波状を維持して低い歪率を示すこと、瞬間過電圧、瞬間電圧降下、高調 波障害などの電圧外乱がないことを言う。
【０００９】
これらの品質に関する数値は、所定の目標基準値を想定し、そこに所定の誤差範囲を仮定してその範疇を超えないように技術的に管理するが、種々の理由によって電気品質が悪くなると、その範疇から逸脱したりする。最も悪い電気品質的状況は、停電、または断電であり、最悪の災難的状況は、全体電気系統における電気需要に電気供給が対応できない過負荷による全国的な停電事態、すなわち、ブラックアウトが発生することがある。これを防止するために、電力会社または電力取引所では、電気の生産と需要を常にモニターリングしており、余分の電力予備率が維持されるようにする。
【００１０】
末端電気需要家側でもこれらの品質要素は技術的に容易にモニターリング可能である。基礎的な電圧計や電流計をはじめとして実験用オシロスコープなどで確認可能であり、精密計測のための高価な装備もある。電圧、周波数の測定技術は古い技術であり、単にこれを簡単に実現するモジュール化は、いかに安価な手段を技術的に提供することができるか否かの問題に過ぎない。
【００１１】
一般的な電気需要家は、外部の電源を分電盤により各部屋のコンセントまたは照明などに分別して分電している。これらの分電は並列に連結して同じ電圧が維持されるようにする各並列に分けられる分岐電源回路は末端の負荷の種類に応じて重要度を区別し、選択的に遮断するスイッチを介して制限的な使用が十分に可能である。
【００１２】
現在、分電盤は、手動スイッチで各分岐回路を遮断し、過電圧やその他の異常によって自動的に電源を選択的に遮断する安全装置が実現されている。これらが実現されていないスイッチ機能にこれを電気的に作動させる制御用機器を講じて外部で所望の瞬間にまたは与えられたある論理アルゴリズムによって自動的に定められた分電末端負荷の分岐回路を遮断することは技術的に難解ではない。
【００１３】
電気機器の場合にも引き込まれる電気の電圧、基本周波数、歪率など基礎的な電気品質の等級を予め定めておいた基準に基づいて把握することは十分に可能である。その等級情報を外部の端子に伝達したり電気負荷そのものを断続したりすることは難解ではない。
【００１４】
本発明はこのような外部から入ってくる電気の品質指標を分析してその指標が定められた標準値から外れる離散度合いまたはその時間的な変化パターンに予めプロトコールで約束した対応応急指数を想定し、その応急指数に合わせて電気が引き込まれるか否かを把握する。
【００１５】
把握結果に基づいて本発明が適用された分野が分電盤であるときには事前に重要度が定められた分電される各分岐回路を自動的に且つ選択的にプライオリティ別に段階的に遮断したり再連結したりし、電気機器に適用された場合にはその応急指数の等級情報をポートに提供して負荷そのものの断続、増減信号として用いたり、その負荷が制御しようとする制御目標物理量の目標値を増減、設定するのに用いたり、負荷を駆動する電力そのものを断続するのに用いたりするのである。さらに、同じポート情報は機器への電力遮断前に事前対備作動を行えとのトリガー信号として作動することもできて安全な負荷遮断の方法も提供する。
【００１６】
外部で電気を生産・供給・管理する主体は意図的に定められた標準値から外れる電気を生産・供給する方式を通じて電気使用の一部の遮断制御を全国的な範囲で配電網を介してブロードキャストで伝達する技術的手段を有することに成る。
【００１７】
電力予備率が所定レベル以下に下がる場合にこれを危険等級として分類してわざと供給する電気の発電、送電、配電など電力系統の各段階で意図的に標準基準値から所定範囲離れた電圧、周波数、歪率その他の電気品質の電気を生産、加工して供給することな難しくない。理論的には低い電圧は別途の負荷や、付加的な変圧装置の選択的な作動、発電タービンの回転速度の自動制御目標値の変更など技術的な方案が不可能ではない。
【００１８】
類似する技術としてスマートグリッドに関する技術があり、これは、全体電力網の電力使用状態とそれによる電気価格情報を周波数の高い帯域に載せて送る電力線通信やインターネット専用線、広帯域無線通信などの手段を用いて各需要家に伝搬し、その情報を基に各需要家に電気機器の使用方式と有無を決定させる技術である。
【００１９】
しかしながら、別途の通信手段の必要による通信セキュリティ問題が重要なイッシュとなっており、需要家側における受信装備の価格や通信料金の問題があって供給する電気の基本周波数の波形から把握可能な基礎的な物理量に情報を載せて送る本発明の方式に比べて非経済的である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
最終的には、全体の電気系統において電力供給よりは電力需要が超えて電力予備率が所定範囲以下に下がって選択的な断電を行うか、または全体の電力系統の電気品質が使用レベル以下に下がって大規模の停電となるブラックアウト状況が発生することを防ぐためのものであり、現在、ブラックアウトを防止するために電力予備率を所定レベル以上に確保すべく実際の必要電力よりも多い予備電力を生産するために支払う発電燃料費の節減のためのものである。
【００２１】
技術的には電力系統網における電力需給状態の危険度合い情報を画一的で且つ経済的な方法により各需要家に伝搬する方法を獲得し、需要家側ではその方法に合わせて伝達された情報に基づいて需要家内の電力需要を適切にプライオリティ別に段階的に且つ自動的に機器別に調節する手段を確保するのである。
【００２２】
建物全体に一括して適用するためには分電盤レベルで末端分岐負荷を重要度に応じて断続する方式も採用可能であり、各電気機器別に重要度の等級を予め定めておき、引き込まれる電気から抽出した全体の電力網における電力状態情報に基づいて自己負荷を適切に調節または断続するのである。
【００２３】
電気供給者は供給する電気の品質関連指標に定められた基準値から僅かに離脱させた電気を生産して供給したり離脱の度合いの高低の時間的な変化推移を一定に予め定められたプロトコール規約上のパターン通りに需要家に供給すれば、各需要家から分電盤レベルで下位分岐回路単位でまたは負荷を用いる電気機器レベルでこれを分析して自分に与えられた重要度に応じて負荷を調節する。ここに用いる情報を広域電気供給網で同時に一括してブロードキャストの概念で供給する電気に特定の規約通りに基本周波数に載せて送って実現するシステムを実現するのである。
【課題を解決するための手段】
【００２４】
電気品質基準は、電気の生産、送電、配電などの系統的過程を経て一般需要家には国ごとに異なるが、大韓民国の場合には２０１１年９月現在電気事業法施行規則に基づいて代表的に電気の基本周波数波形の場合に（１１０±６）Ｖ、（２２０±１３）Ｖ、（３８０±３８）Ｖ、（６０±０．２）Ｈｚの遵守を求めている。これを代表的な電気品質指数であるとすれば、電気品質指数は所定の定められた基準に上下マージンを設けている。電力網で全体システムとして実現された電力系統では特定の配電システム以降に連結された需要家には同じ品質の電気が供給され、これらの品質指数は同じである。
【００２５】
意図的に需要家に一定の品質指数、例えば、（２２０−１０）Ｖの電気を供給する場合に、当該需要家群の領域に限定してブロードキャストの概念で１０という特定の情報を伝達することができる。上記の上下マージン内にまたはその外側に別途のマージンを設けて中心値から離れた度合いとして現在の電力非常状況段階を当該領域の需要家に一方的にブロードキャストして伝達することができる。
【００２６】
例えば、２２０Ｖ需要家に一部のマージンを設けて±１０Ｖ範囲は正常的な電気供給であり、−１１Ｖは危険段階１段階、−１２Ｖは危険段階２段階、−１３Ｖは危険段階３段階を一括して告知するものであると想定すれば、または調節可能な帯域幅を定めてその帯域幅ごとに危険段階番号を割り当て、これに合わせた電気を当該配電システム以降の需要家全体に一括して供給すれば、現在の電力供給の危険段階を容易に知らせることができる。
【００２７】
需要家末端に供給する電力の品質をいかに精巧にコントロールすることができるか否かに応じて一層精度よい分解能でより多数の識別値を広範に伝達することができる。しかしながら、２２０Ｖという基準値も制御目標値に過ぎず、実際の値は局地的な状況、需給状況に応じて変動する不規則的な値を示すが、これは分解能の値を所定の区間に設定してマージンを設ける方法を用いて十分に特定の情報の正確な値を伝達することができる。
【００２８】
より安全で且つ正確な情報を伝達するためにこれらの電気の物理値が中心値から離れた度合いのパターンが時間に応じて高低の変化様相を予め定めておいたプロトコール規約で定めてそれに合わせてその電気品質を加工して電気を供給し、需要家の分電盤または電気機器から引き込まれる電気の品質を時間推移に応じてプロトコールに基づいて解析して伝達情報の真偽を判断してこれを適用するか否かを決定することもできる。
【００２９】
また、電気の基礎周波数の波形に突然の位相の変動が発生したときにその位相変動の大きさにある情報をマッピングして伝送することもできる。このような手段により伝達した情報は、需要家の分電盤でこの電気の危険段階指標を解析して各危険段階に応じて予め定められた並列に分電された末端負荷をリレーや、ヒューズ、フォトトランジスタなど各種のスイッチ機構を用いて遮断または連結して需要家で危険段階に応じてあまり必須的ではない電源から選択的に自動的に遮断したり再連結して広域の電力網における電力使用を危険段階と末端負荷の重要度に応じて選択的で且つ段階的な遮断、連結が自動的に行われるようにする。
【００３０】
需要家の電気分電盤レベルで負荷を遮断することもできるが、需要家で用いる電気機器のレベルで引き込まれる電気の品質を判断し、その電気品質の離れた度合いまたはプロトコール上に定められた電気品質の高低の時間的な変化様態で分析した情報や位相変動に基づいて予め定めておいた基準に基づいて当該電気機器の負荷を遮断するか否かを決定したり、その電気機器が制御する制御目標値の増減、変動を引き起こしたりできる。なお、負荷を遮断する場合に予め事前的対備動作を行えとの信号で作動することができる。
【発明の効果】
【００３１】
戦争、発電所の事故、急激な過負荷などで引き起こされ得る国家的な電気災難であるブラックアウト、またはブラックアウトを予防するための意図された停電の事態を防ぐことができる。これは、各需要家内で重要度に応じてプライオリティの低い末端負荷のみを段階的に且つ選択的に全国的にまたは広域的に遮断したり、その負荷を調節したりすることが可能であるためである。
【００３２】
これにより、交通施設、病院の応急施設、セキュリティ安保電気施設、重要産業施設、電算網、アパートの昇降機など必須的に維持されなけれならない等級の高い電源負荷は生かしておき、重要度の低い末端負荷のみを選択的に全国的または広域的に自動遮断したりその負荷を調節したりする公益的効果ももたらす。
【００３３】
このような選別的且つ選択的な負荷の断続、調節は配電する電気の電圧、周波数など基本周波数の電気波形の物理量を一部上昇または下降という簡単な操作を通じて自動的に全ての需要家にブロードキャストで情報を簡単に伝達するのでこれを管理する費用負担が少ない。
【００３４】
電力消耗の大きな冷暖房機器や電熱機器モータなど動力機器などの需要家の電気機器の内部に引き込まれる電気に載せられた情報に基づいて負荷を自動的に遮断したり室内温度など制御目標値を節電状態に自動的に切り換えるシステムが広範に備えられる場合に非常状況で電力予備率が０に下がってブラックアウトとなることを防ぐために余計に高く維持する電力予備率の基準値を低く策定することもできるので膨大な発電燃料費の節減も可能である。
【００３５】
ピーク値電力使用を調節するための手段として取り上げられたスマートグリッド技術と比較する。スマートグリッドは現在の電力使用量またはそれに比例して策定された電力料金単価を有線インターネット、無線インターネット網、または電力線の高周波帯域に情報として載せて各需要家に伝達し、需要家では有無線インターネットの通信線や電力線通信網で伝達された全体系統網の電力使用情報を解析して需要家内で特定の電気機器を用いるか否かを決定して本発明と類似する効果を奏する。
【００３６】
しかしながら、このスマートグリッド技術に比べて本発明はいくつかのより優れた効果を示すが、それは下記の通りである。第一に、別途の通信網の構築及び需要家におけるその受信施設が不要である。インターネット網やその他の通信網を構築する場合に別途の構築コストがかかり、これを維持する経常の通信費の支払いが求められる。危急状況ではない平常時の電力需要を平坦化させるというメリットがあるが、供給する電気の基本周波数に危険情報を載せて送ることに比べて過度なシステム維持費用が求められ、開発途上国や未開発国家でシステムとして適用するには過度な負担である。
【００３７】
第二に、スマートグリッドの通信手段はセキュリティ上衰弱点も想定することができ、これに対する対備に膨大なコストと手間がかかる。しかしながら、電気の基本周波数波形の位相と形状の変化という手段で情報を伝達する場合にその情報を変更するためには大電力の膨大な電気供給手段の統制が必要であり、これは、電気系統の責任を負う施設に近づく能力がなければ不可能である。
【００３８】
第三に、電気系統網の需給が不安定になれば、自動的に別途の意図的な調節がなくてもまたは意図的な調節装置の故障や作動不良である場合にも自然的な供給電気の不良状態に下がることにより需要家に危険度合いが伝搬され、需要調節が起こるというメリットがある。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】図１は、全体の電力系統網で本発明の実施を行うための模式図である。
【図２】図２は、屋内分電盤の一部として本発明が実施されたことを示す模式図である。
【図３】図３は、各電気機器の一部として本発明が実施されたことを示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
本発明は、電気系統網の保護という公共の安全と下げられた電力予備率による発電燃料費の節減など公益的目的の実現を図るのに対し、頻度は低いが危急な特定の状況で個人ユーザの電気機器使用意図を無視または回避するため消費者の利益を侵害する虞があるため、本発明の実施の拡大のためには公的で且つ制度的な支援が必要であり、その方案は、下記の通りである。
【００４１】
例えば、ＥＤＰＳ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ Ｄｉｓａｓｔｅｒ Ｐｒｅｖｅｎｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）のような認証制度を導入して電気機器別に適切な等級体系を設け、等級に合わせて本発明が実施された製品の場合にホログラムマークと標識を電気機器に貼り付けることになる。この認証を獲得有無に応じて製品に特別消費税などの賦課／免税、税率差などのインセンティブを提供して家庭及び個人所有の製品に拡散する。国家、公共機関への調達の場合に必須条件として義務付ける。商業施設などの多数の利用者施設には余裕をもって漸進的に法的に強制する。
【００４２】
各電気機器別に実施された場合にどの作動を通じて機能を行うか否かを例示する。
言及される各構成要素は、後述する発明の実施のための形態で言及される説明を参照する。
【００４３】
引き込まれる電気が予め定められたプロトコールに合わせて標準電気品質から外れるか、外れた度合いの時間的な推移変化に合わせて入ってくると判断された場合にこれに基づいて電気応急指数を判定することができる。
【００４４】
エアコン及び電熱器の場合に本発明が実施された場合に外部から引き込まれる電気の等級が悪くなることにより電気機器スイッチ信号生成部４３０はエアコンが制御しようとする目標室内温度を上昇させるデジタル信号を発生させ、エアコン制御部はこれを受信して目標室内温度値を上昇させる。終局にはエアコンの作動を中止させる。電熱器はこれとは逆に制御目標室内温度を下げていけばよい。
【００４５】
モータなど回転動力機の場合にはＲＰＭを下げる信号を順番に発生させていて回転を止める。
冷蔵庫の場合に冷凍室の冷凍温度や冷凍強度の変化、冷蔵室の適切な温度の変更を行うことができる。
昇降機の場合に等級に応じて緊急昇降機は適用を排除するが、等級の低い昇降機の場合に引き込まれる電気に応じて運行制限層の範囲を拡大することができる。
【００４６】
特に、昇降機の場合に引き込まれる電気の等級に応じて自動的に一階に移動し、扉を開けたままで待つ動作を取るようにして停電によって昇降機に閉じ込まれる事故を防ぐことができる。
【００４７】
ＰＣパワーの場合に所定等級以下になれば停電に備えた事前動作、すなわち、作業を保存し、ハードディスクをパーキングするなどの事前動作のためのＰＣのメインボードに連結された割り込み信号を発生することもできる。
【００４８】
このような事前対備動作は、事故による停電は別途の蓄電システムが必要になる筈であるが、意図的な停電や遮断の場合には蓄電システムを備えなくても事前対備作業と安全なパワーオフが可能である。
分電盤の場合には宅内電気全体の分岐に対して選択的に断続をする場合である。
【００４９】
室内外照明器具の場合に偶奇数または交番に等級が異なるように設定された灯を設ければ、外部から供給する電気に載せて送った情報に基づいて自動的に偶奇または所定の順番に一部のみの照度変更や消灯による電気節減及び電力需要管理も可能である。
電気アイロン、トースト機その他の電熱機器などは使用時間が短いため比較的に遮断の必要性が低いためそれに合わせて適切な等級を与えればよい。
発明の実施のための形態
【００５０】
電力会社または電力取引所は全国的なレベルで現在電力供給及び電力需要をモニターリングしている。これを電気モニターリング中枢１００としたとき、電気モニターリング中枢は電力の需要供給の違いを反映する電力予備率が所定レベルに維持されるように関心を傾ける。もし、電力予備率が所定レベル以下に下がる場合にその度合いに応じて危険段階を認知し、発電及び送配電網のうち末端需要家３００に向かう各段階、発電、送電、配電の段階のうちで需要家に供給する電気の基本周波数波形の品質的な物理値、すなわち、電圧または周波数、歪率、位相変動などの値が定められた所定基準値から所定の度合いだけ外れた値になるようにまたはその外れた度合いが一定な高低のパターンを有するようにプロトコールで予め互いに約束した通りに作成して電気を生産または加工して供給する。このような加工の意図的な手続きが故障で漏れた場合にも系統網における電気の需要供給の不一致による自然な基本周波数電気の電圧や周波数など品質低下の発生によって所定の基準値から所定の度合いだけ外れた物理値の電気が無理なく供給される。
【００５１】
需要家内の電気機器や分電盤の引込端から供給される電気の品質を判断して自分に与えられた等級と一致する場合に自分が有する電気負荷を断続するスイッチとして、またはその負荷が制御しようとする目標制御値の増減、変動を引き起こす信号を発生する回路の形として、またはその回路が適用されたモジュール化した部品またはその部品または回路が適用された電気機器の形として本発明は実施される。
【００５２】
電気モニターリング中枢１００から配電システム２００に危険段階を伝搬する方法及び配電システム２００において需要家３００に定められた危険段階情報に合わせて電気品質指数に合わせた標準目標基準値から外れた電気品質の電気に加工する方法は、技術的に様々な方法を動員することができる。変電消灯配電システム２００、または上位である発電、送電段階で需要家３００に適切な電気品質指数の電気が供給されるようにコントロールしてもよい。
【００５３】
電気品質要素の時間的変化推移の様相別に予め定めておいたプロトコールを規約し、これに合わせて電気を生産または加工変形して需要家に伝達し、需要家ではこれをプロトコールに合わせて用いることもできる。なお、基礎周波数の電気波形の位相変動の発生やその変動の大きさに情報を載せて送る。
本発明が需要家内の分電盤に実施されて統合的に需要管理する場合と各電気機器に分けて分散実施された場合とに大きく分けて説明する。
【００５４】
先ず、分電盤に実施された場合は、需要家における分電時に並列に連結される各分電末端負荷にプライオリティ等級を付けて管理する体系が必要である。これを需要家負荷プライオリティ等級体系と称する。すなわち、分電盤において照明、コンセント、その他の電源に分けられるときに用いる末端負荷の性格に応じてプライオリティ等級を付け、そのコンセントにもこれを識別する標識をすることを推奨する。例えば、国防、行政、大衆交通、電算網、金融、応急室や国家基幹施設など最優等等級群を与えてこのような電気品質による分電盤レベルの開閉遮断を排除することもできる。
【００５５】
家庭用等級群内の順位のみに鑑みてみれば、冷蔵庫及び一つの照明と緊急応急放送聴取のためのＴＶ周りの一つのコンセントに家庭用上位等級を与え、その他のものは下位等級に両分して与えることを推奨する。ビルやアパートなどの多重または集合建物の場合、昇降機及び保安関連装備電源、消防装備、避難誘導照明などに多数利用者等級群のうち最高等級を与え、昇降機を向く廊下電源及び、駐車場の車両誘導のための照明などに２次的な等級を、その他の照明コンセントに３次等級を、外部広報用看板照明や、造景用照明、見栄えのための共用施設など付随的な施設に４次等級を与えるなど適切な等級を与えることを推奨する。
【００５６】
商業用建物または施設であっても水族館や生物保護用電気、その他の全体工程において電気的品質及び断電が膨大な被害をもたらす施設に対しては消防当局または電力会社の承認によって別途に上位等級を与える装置を設ける。
【００５７】
次いで、需要家３００の分電盤レベルでこれらの配電システム２００において標準基準値から意図的に外れた電気品質または位相変動が発生した供給電気に含まれている危険段階情報を判断して需要家負荷プライオリティ等級体系に応じて区別される各末端負荷のうち当該等級のもののみを選択的に順次に遮断または再連結を決定する分電盤末端負荷自動コントロール回路３２０について説明する。
【００５８】
再連結は、等級が変わる場合に等級が上級である末端負荷に直ちに電源を再連結することもでき、タイマーを作動させて予め定められた所定時間の休止期をおいて再連結されるように時間を定めることもできる。
【００５９】
分電盤末端負荷自動コントロール回路３２０は分電盤３１０の一部を構成し、電力系統に応じて配電システム２００から引き込まれた電気を需要家内の配線を介して各種の照明、コンセントその他の電気装備に電気を分配する過程に介入して自動的に一部の末端負荷を遮断連結する機能を行う。
【００６０】
分電盤末端負荷自動コントロール回路３２０について説明する。分電盤末端負荷自動コントロール回路３２０は既存の分電盤３１０にモジュールの形で添加されてもよく、または、分電盤３１０のその他の回路に併合して一体形に製作されてもよい。
【００６１】
機能は外部から需要家に引き込まれる電気の基本周波数波形の電圧または周波数などが標準基準値からどれほど離れた電気品質で入ってくるか、または、位相変動の発生時にその変動の大きさまたはこれらの電気の品質の時間的変化様相が予めプロトコールで規約が定められた場合に電気品質様相が有する発電、送配電側意図をプロトコールに合わせて解析確認して配電システム２００または発電、送電システムにおいて電力会社または電力取引所などの電気モニターリング中枢１００において特定の危険段階の信号を各需要家にブロードキャストで伝達したものであるかを把握する電気品質判断部３２１があり、この判断結果に基づいて分電盤３１０の各分岐回路を予め定めておいた重要度に応じて選択的に順次に遮断、再連結する。
【００６２】
電気品質把握部３２１は、伝達された電気の基本周波数電気の電圧、周波数、その他の電気品質を示す物理的定数を基準として所定の標準値から離れる度合いまたはその時間的推移様相をプロトコールで管理する場合にプロトコールを解析した後に電気品質に反映された意味を把握する。
【００６３】
危険等級照合部３２２は、電気品質把握部３２１において把握された信号と予め定められた離隔度合いまたはプロトコール解析値別に危険等級情報と照合して実際にいかなる分岐回路を遮断するかを判断する。
【００６４】
既存の分電盤にスイッチ状の遮断断続装置に付加してこれを電気的に断続可能なリレーやヒューズ、フォトトランジスタその他の電気的、機械的、光学的、その他の物理的信号で制御可能な信号を生成するスイッチ信号生成部３２３がある。電気品質把握部３２１と危険等級照合部３２２の判断結果をもってスイッチ信号生成部３２３を介して選択的に分岐回路を遮断または再連結する。
【００６５】
分電盤末端負荷自動コントロール回路３２０は分電盤の分岐回路を所定の条件によって遮断連結することができ、遮断された場合または再連結してもよい等級のブロードキャスト情報が確認された場合に所定時間が経過した後に再連結するなどの時間管理用のタイマー３２４が挙げられる。タイマー３２４の用途は正常標準値から離れた電気品質を長時間需要家に伝達することは好ましくないため、所定時間以内に再び正常品質基準値に見合う電気を供給しても既にプライオリティが低くて遮断された末端負荷が直ちに再連結されないため上位等級の電気負荷に高品質の電気を供給し続けるように所定時間遮断状態を維持するためである。
【００６６】
分電盤末端負荷自動コントロール回路３２０は分電盤３１０の一部の構成部として回路の形で分電盤の既成回路に付加して取り付けられてもよく、回路をモジュール化した部品の形や、回路を構成したボードの形でまたは分電盤３１０と一体形に製作されてもよい。分電盤末端負荷自動コントロール回路３２０を構成する各構成部は単一電気素子内に併合して実現されてもよく、各構成部がモジュール状に分離されて結合して実現されてもよく、互いに分離された個体として回路的に連結して実現してもよい。
【００６７】
分電盤の分岐回路は必ず予め指定された等級に応じて区別して分岐しなければならず、分電盤末端負荷自動コントロール回路３２０によって選択的に遮断連結され得るように分電盤３１０を構成せねばならない。分電盤３１０によって分岐される分岐回路のうち等級の高いものは末端負荷であるコンセントなどに外形や標識など識別方式で表示して応急で電源の一部が遮断される場合に容易に上位等級の電源で探して使用可能にすれば一層便利である。等級の高いコンセントに分岐可能なタップなどを連結することを防ぐために所定以上の負荷がかかる場合には負荷を遮断する機能を設けることもできる。
【００６８】
分電盤レベルで分岐して選択的にプライオリティに応じて負荷を遮断することは屋内配線変更のコストを負担することもでき、急激に広域的に実施され難い点もある。これを回避するために、分電盤ではなく需要家で用いる電気機器のレベルで電気機器に引き込まれる電気品質に載せられた情報を解析して電気機器の負荷そのものを所定時間遮断する方法を動員することもできる。
【００６９】
電気機器に引き込まれる電気はレギュレータを経たり分圧を通じて電気機器のコントロール用途の電源として用いられたりし、本発明の実施結果、回路を駆動するための電源として用いることができる。また、精度よい比例で引き込まれる電気を変圧してこれをアナログ信号値としてマイコンの端子で受け取って引き込まれる電気の品質を把握する手段として用いる。
【００７０】
電気機器の引込端と連結されて供給される電気の品質、位相変動の発生有無を判断して自らその電気機器が有する電気負荷の発生を所定時間止めるスイッチ機能をする回路やその回路が適用されたモジュール化された部品やその部品または回路が適用された電気機器の形で本発明は実施される。
【００７１】
電気機器においてこのような機能を行う電気機器末端負荷自動コントロール回路４００の内部機能部の構成についてより具体的に説明する。電力系統に応じて配電システムを経て需要家の屋内分電盤を経由して引き込まれた電気は、電気用品１０に電源コンセントを介して電気用品１０に供給される。電気機器末端負荷自動コントロール回路４００は、この電気用品１０の一部を併合する回路やモジュール化された部品または配列されたＰＣＢで構成する。
【００７２】
機能はコンセントを介して電気用品に引き込まれる電気の電圧または周波数などが標準基準値からどれほど離れた電気品質で入ってくるか、または予め定められた所定の規約プロトコールの通りにこの電気品質の高低が所定のパターンをもって引き込まれるか、または基礎周波数の電気に突然の位相変動があるかなどを確認してこれをもって配電システムまたは発電、送電システムにおいて電力会社または電力取引所などの電気モニターリング中枢において電力予備率が０％に近づく危険段階の信号を各需要家に伝達する電気の物理的品質の形で、ブロードキャストで伝達したものであるかを把握する電気機器電気品質判断部４１０がある。
【００７３】
電気機器電気品質判断部４１０の判断結果に基づいて電気用品１０の電気機器負荷発生機能部５００の機能を選択的に遮断、続継する。電気機器電気品質把握部４１０は、伝達された電気が電圧、周波数、その他の電気品質を示す物理的定数を基準として所定の標準値から離れる度合いまたはその高低のパターン様相を把握し、その意味を解析する。
【００７４】
電気機器遮断対象確認部４２０は、電気機器電気品質把握部４１０において把握された情報を基に実際に本回路的機能単位が制御している電気用品の実際の負荷を遮断するか否かを確認する機能を行う。
【００７５】
電気機器遮断対象確認部４２０が遮断対象であると確認した場合、電気機器の負荷発生機能部５００の機能を遮断するためにスイッチ状の遮断断続装置に付加してこれを電気的に断続可能なリレーやヒューズ、フォトトランジスタその他の電気的、機械的、光学的、その他の物理的信号で制御可能な信号を生成する電気機器スイッチ信号生成部４３０がある。電気機器電気品質把握部４１０と電気機器遮断対象確認部４２０の判断結果をもって電気機器スイッチ信号生成部４３０を介して電気機器の負荷使用を許可するか否かを決定する。
【００７６】
電気機器遮断対象確認部４２０は、冷暖房空調機器、電熱器、モータなど電力消費が多い機器の種類、消耗電力の大きさ別に各種の等級を公共機関または有権機関が定めてどれくらいの電気品質に対応して負荷を遮断するかを予め決定して電気機器末端負荷自動コントロール回路４００の種類や等級を異ならせてその電気機器遮断対象確認部４２０が有する対象確認の範囲を当該モジュールが取り付けられる電気用品のプライオリティに応じて異なるように定めた段階等級を保存していて、電気機器電気品質把握部４１０において把握した電気品質とこれを照合してモジュールが負荷発生機能部５００の機能を遮断する。遮断方法は、電気機器スイッチ信号生成部４３０を用いるが、電気的、機械的、光学的、その他の物理的手段を動員して当該モジュールが結合された負荷発生機能部５００の機能を遮断または再開する信号を発生するのである。
【００７７】
電気機器スイッチ信号生成部４３０は、別途に引き込まれた電気の品質に対応してその電気機器の負荷が制御しようとする制御目標値の増減、変動、制御終了開始に関する別途の信号である制御目標値設定信号を外部に出力することができる。
【００７８】
外部から入ってくる電気の品質を判定した等級が、例えば、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４に分けられると想定すれば、各場合の品質を代弁する制御目標値設定信号はデジタル値００、０１、１０、１１またはある範囲のアナログ値として出力し、外部制御モジュールにおいてその信号を用いてその電気機器が制御しようとする制御目標値を変動するのである。エアコンを例にとって説明すれば、この信号を受け取るエアコンの制御部は受信値が等級Ｒ１である場合に入力された００に対して制御目標値にいかなる修正を加えることなく、Ｒ２である０１が入力された場合に目標室内温度を２８℃に修正し、Ｒ３である１０が入力された場合に目標室内温度を３０℃に変更し、Ｒ４である１１が入力された場合にスリープモードにしてエアコンの作動を再びこの値が異なる値として入力されるまで中止するなどの作動をすることができる。
これは単に負荷の遮断ではなく、応急指数に対応して負荷の大きさを調節する用途に用いられる。
【００７９】
このように電気機器の他の制御部がある場合には制御部に制御用信号を提供することもでき、直接的に負荷を遮断する信号とともに負荷の大きさを調節する信号を提供することもできる。
【００８０】
電気機器末端負荷自動コントロール回路４００は、所定の条件に応じて負荷発生機能部５００の機能を遮断連結することができ、遮断された場合または再連結してもよい等級のブロードキャスト信号が確認された場合であっても所定時間が経過してはじめて負荷が再びかかるようにするなどの時間管理用の電気機器タイマー４４０を設けることができる。電気機器タイマー４４０の用途は、正常標準値から離れた電気品質を長時間需要家に伝達することは好ましくないため、所定時間以内に再び正常品質基準値に見合う電気を供給しても既にプライオリティが低くて遮断された末端負荷が直ちに再びかからないようにするためである。もちろん、電気機器タイマー４４０のタイミング機能を排除し、外部から引き込まれる電気の情報を用いて負荷を再び連結する方法も採用可能である。タイマーに簡単な設定をすることにより、いかなるタイマー機能をしないヌルファンクションとして作動させてもよい。もちろん、タイマーは制御目標値設定信号の発生時点に適用されて所定時間後に制御目標値の変更値を出力するのに用いることもできる。
【００８１】
電気機器末端負荷自動コントロール回路４００を構成する各構成部は、単一電気素子内に併合して、またはモジュール状の部品の結合として、または回路ボードの結合として実現されてもよく、互いに分離された素子の併合回路で互いに連結して実現してもよい。
【００８２】
本発明の結果物である回路は、本発明の適用対象である電気用品のその他の機能回路とともに電気用品の全体回路において一部の構成回路として統合して回路基板や電気配線で結合して実施されてもよく、本回路のみをモジュール化した部品として実現して部品の形で適用してもよく、独立したＰＣＢ状のモジュールボードの形で適用してもよく、公衆の電気配線の形で構成してもよい。
【００８３】
本発明が適用される電気機器は、末端負荷を作動する電気機器であってもよいが、室内コンセントに差し込むタイプであり、且つ、外部の電気プラグを収容する中間体のタイプであってもよく、電気機器の内部にモジュールとして取り付けられるものではなく、既成の電気機器の電気プラグを収容し、ここに取り付けられたタイプであって、電気コンセントに差し込むプラグを有するタイプであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
電力産業において電気需給をコントロールする中枢において本発明が実施されて適用された製品にＥＤＰＳ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ Ｄｅｍａｎｄ−Ｓｕｐｐｌｙ ｍｉｓｍａｔｃｈ Ｄｉｓａｓｔｅｒ Ｐｒｅｖｅｎｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）認証制度を主観し、電力需給の不一致によるブラックアウトなどの危険状況である場合に危険レベルの情報を供給する電気に適切な加工をした形で供給可能であり、電熱器、空調機、照明、昇降機、モータなど各種の需要家内で用いる電気機器または建物、住宅における分電盤においてこの情報を解析して危急時に適切に自己負荷を調節する回路を搭載した製品の形で発明を実施して全体電力網のブラックアウトを予防し、発電会社は相対的に低い電力予備率を維持しても電力網の安全を保証することができて膨大な発電燃料費の節減を図る産業上の利用可能性がある。
【図１】
0005860964.tif 000002
【図２】
0005860964.tif 000003
【図３】
0005860964.tif 000004