(57)【要約】【課題】従来に比してより簡易に、電灯負荷電力及び動力負荷電力を推定することが可能な負荷電力推定装置を提供する。【解決手段】本発明の一実施形態に係る負荷電力推定装置１００は、需要家５の受電点５ａでの受電電力における有効電力成分と自家電力源９の入出力電力とから、需要家５における総負荷での総負荷電力を求める総負荷電力演算部２０と、需要家５の受電点５ａでの受電電力における無効電力成分と需要家５における動力負荷７の力率とから、動力負荷７での動力負荷電力を求める動力負荷電力演算部３０と、総負荷電力演算部２０によって求めた総負荷電力と、動力負荷電力演算部３０によって求めた動力負荷電力とから、需要家５における電灯負荷６での電灯負荷電力を求める電灯負荷電力演算部４０とを備える。【選択図】図１
2015152442.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力系統から電力供給を受けると共に、自家電力源を備える需要家における電灯負荷電力及び動力負荷電力を推定する負荷電力推定装置であって、
前記需要家の受電点での受電電力における有効電力成分と前記自家電力源の入出力電力とから、前記需要家における総負荷での総負荷電力を求める総負荷電力演算部と、
前記需要家の受電点での受電電力における無効電力成分と前記需要家における動力負荷の力率とから、前記動力負荷での動力負荷電力を求める動力負荷電力演算部と、
前記総負荷電力演算部によって求めた前記総負荷電力と、前記動力負荷電力演算部によって求めた前記動力負荷電力とから、前記需要家における電灯負荷での電灯負荷電力を求める電灯負荷電力演算部と、
を備える、負荷電力推定装置。
【請求項２】
前記動力負荷電力演算部は、
前記需要家の受電点での受電電力における無効電力成分と前記需要家におけるＳＣ容量とから、前記動力負荷での動力負荷電力における無効電力成分を求めるＳＣ容量補償部と、
前記ＳＣ容量補償部によって求めた前記動力負荷電力における無効電力成分と前記動力負荷の力率とから、前記動力負荷での動力負荷電力を求める力率補償部と、
を有する、請求項１に記載の負荷電力推定装置。
【請求項３】
前記動力負荷電力演算部は、
前記需要家における現在のＳＣ容量を取得し、取得した現在のＳＣ容量を前記ＳＣ容量補償部へ送信するＳＣ容量取得部と、
前記動力負荷の現在の力率を取得し、取得した現在の力率を前記力率補償部へ送信する力率取得部と、
を更に備える、請求項２に記載の負荷電力推定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力系統から電力供給を受けると共に、自家電力源を備える需要家における電灯負荷電力及び動力負荷電力を推定する負荷電力推定装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電力事業者の電力系統から電力供給を受ける需要家において、発電装置（例えば、Photovoltaic- Power Conditioning System：ＰＶ−ＰＣＳ）や蓄電装置（例えば、BatteryEnergy Storage System：ＢＥＳＳ）などの自家電力源を備えることが知られている。また、この種の需要家において、ピークカットやピークシフト等のエネルギーマネジメントを行うことが知られている。この種のエネルギーマネジメントを行うためには、需要家における各種負荷での負荷電力（消費電力、負荷量）を把握することが重要である。特許文献１には、需要家における各種負荷での負荷電力を把握するための負荷電力推定装置として、ビル用簡易型電力モニタリングシステムが開示されている。
【０００３】
特許文献１に記載のビル用簡易型電力モニタリングシステムは、不特定多数の負荷が繋がるビルにおいて、受電電流の基本波成分の実効値、及び、受電電圧と受電電流の基本波位相差から、ニューラルネットワークなどの信号のパターンを判別する手段を用いて、電灯需要と動力需要の推定を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２１２２６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載のビル用簡易型電力モニタリングシステムでは、信号パターン判別を行うために統計データが必要であり、また、ニューラルネットワークなどの信号パターン判別には、高度な数理処理が必要である。
【０００６】
そこで、本発明は、従来に比してより簡易に、電灯負荷電力及び動力負荷電力を推定することが可能な負荷電力推定装置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】
【０００７】
本発明の負荷電力推定装置は、電力系統から電力供給を受けると共に、自家電力源を備える需要家における電灯負荷電力及び動力負荷電力を推定する負荷電力推定装置であって、需要家の受電点での受電電力における有効電力成分と自家電力源の入出力電力とから、需要家における総負荷での総負荷電力を求める総負荷電力演算部と、需要家の受電点での受電電力における無効電力成分と需要家における動力負荷の力率とから、動力負荷での動力負荷電力を求める動力負荷電力演算部と、総負荷電力演算部によって求めた総負荷電力と、動力負荷電力演算部によって求めた動力負荷電力とから、需要家における電灯負荷での電灯負荷電力を求める電灯負荷電力演算部とを備える。
【０００８】
この負荷電力推定装置によれば、需要家の受電点での受電電力における有効電力成分及び無効電力成分と、自家電力源の入出力電力（発電量、又は、充放電量）と、予め知ることができる動力負荷の力率とを用いた簡単な四則演算によって、需要家における総負荷での総負荷電力（有効電力成分）、動力負荷での動力負荷電力（有効電力成分）、及び、電灯負荷での電灯負荷電力（有効電力成分）を求めることが可能となるので、信号パターン判別を行うための統計データや高度な数理処理が不要であり、従来に比してより簡易に、電灯負荷電力及び動力負荷電力を推定することが可能となる。
【０００９】
また、この負荷電力推定装置によれば、負荷電力を把握するために、自家電力源ごとに計測器を設ける必要がなく、また、計測結果を伝送するための通信設備を設ける必要がない。
【００１０】
上記した動力負荷電力演算部は、需要家の受電点での受電電力における無効電力成分と需要家におけるＳＣ容量とから、動力負荷での動力負荷電力における無効電力成分を求めるＳＣ容量補償部と、ＳＣ容量補償部によって求めた動力負荷電力における無効電力成分と動力負荷の力率とから、動力負荷での動力負荷電力を求める力率補償部とを有していてもよい。
【００１１】
これによれば、更に、予め知ることができるＳＣ容量をも用いた簡単な四則演算によって、需要家における動力負荷での動力負荷電力（有効電力成分）を求めることが可能となるので、より高精度に、電灯負荷電力及び動力負荷電力を推定することが可能となる。
【００１２】
また、上記した動力負荷電力演算部は、需要家における現在のＳＣ容量を取得し、取得した現在のＳＣ容量をＳＣ容量補償部へ送信するＳＣ容量取得部と、動力負荷の現在の力率を取得し、取得した現在の力率を力率補償部へ送信する力率取得部とを更に備えていてもよい。
【００１３】
これによれば、動力負荷の稼働率や負荷量の変動に起因して動力負荷の力率が変動する場合、また、力率自動調整機能（ＳＣ容量自動調整機能）を備える場合に、ＳＣ容量取得部によって現在の適切なＳＣ容量を取得することができ、また、力率取得部によって現在の適切な動力負荷の力率を取得することができるので、より高精度に、電灯負荷電力及び動力負荷電力を推定することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、従来に比してより簡易に、電灯負荷電力及び動力負荷電力を推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る負荷電力推定装置であって、電力系統から電力供給を受けると共に、自家電力源を備える需要家における電灯負荷電力及び動力負荷電力を推定する負荷電力推定装置を示す図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る負荷電力推定装置であって、電力系統から電力供給を受けると共に、自家電力源を備える需要家における電灯負荷電力及び動力負荷電力を推定する負荷電力推定装置を示す図である。
【図３】本発明の第３の実施形態に係る負荷電力推定装置であって、電力系統から電力供給を受けると共に、自家電力源を備える需要家における電灯負荷電力及び動力負荷電力を推定する負荷電力推定装置を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。
［第１の実施形態］
【００１７】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る負荷電力推定装置であって、電力系統から電力供給を受けると共に、自家電力源を備える需要家における電灯負荷電力及び動力負荷電力を推定する負荷電力推定装置を示す図である。図１に示すように、電力系統２は、配電用変電所３よりも上位側（系統電源１側）の上位系統２ａと、変電所３よりも下位側の配電系統２ｂとを有しており、変電所３は変圧器３ａと遮断器３ｂとを備えている。電力系統２には、需要家設備５が接続されている。
【００１８】
需要家設備５は、複数の電灯負荷６と、複数の動力負荷７と、ＳＣ（Static capacitor、スタコン）８と、自家電力源９と、第１の実施形態の負荷電力推定装置１００と、エネルギーマネジメント部２００とを備えている。
【００１９】
電灯負荷６は、需要家における照明機器や家電機器（コンセント利用機器）等であり、比較的に高力率を有する。電灯負荷６は、電力系統２における需要家設備５の受電点５ａに、単相三線変換器６ａを介して接続されている。
【００２０】
一方、動力負荷７は、需要家におけるビルや工場等における空調設備、コンベア等のモータ機器、溶炉等であり、比較的に低力率を有する。動力負荷７は、電力系統２における需要家設備５の受電点５ａに、スターデルタ変換器７ａを介して接続されている。
【００２１】
ＳＣ８は、低力率である動力負荷７の力率改善のための容量であり、電力系統２における需要家設備５の受電点５ａに接続されている。
【００２２】
自家電力源９は、例えば、太陽電池（Photovoltaic：ＰＶ）と、太陽電池から出力される直流電力を交流電力に変換するインバータを含むパワーコンディショナーシステム（Power Conditioning System：ＰＣＳ）とを有する太陽光発電装置（Photovoltaic- Power Conditioning System：ＰＶ−ＰＣＳ）である。自家電力源９は、現在の出力電力（発電量）に関する情報を、例えば通信手段を用いて、負荷電力推定装置１００へ送信する。
【００２３】
次に、第１の実施形態の負荷電力推定装置１００について説明する。負荷電力推定装置１００は、受電電力演算部１０と、総負荷電力演算部２０と、動力負荷電力演算部３０と、電灯負荷電力演算部４０と、表示部５０とを備えている。
【００２４】
受電電力演算部１０は、需要家設備５の受電点５ａにおける受電電圧及び受電電流から、需要家設備５の受電電力を求める。例えば、受電電力演算部１０は、受電点５ａ近傍に設けられた計器用変圧器ＶＴを介して計測した受電電圧と、受電点５ａ近傍に設けられた計器用変流器ＣＴを介して計測した受電電流とを演算することにより、需要家設備５の受電電力の有効電力成分Ｐ及び無効電力成分Ｑを求める。受電電力演算部１０は、受電電力の有効電力成分Ｐを総負荷電力演算部２０へ送信し、受電電力の無効電力成分Ｑを動力負荷電力演算部３０へ送信する。
【００２５】
総負荷電力演算部２０は、受電電力の有効電力成分と自家電力源９の出力電力（発電量）とから、電灯負荷６及び動力負荷７の総負荷での総負荷電力の有効電力成分Ｐを求める。例えば、総負荷電力演算部２０は、受電電力の有効電力成分から自家電力源９の出力電力（発電量）を差し引くことによって、総負荷電力の有効電力成分Ｐを求める。総負荷電力演算部２０は、求めた総負荷電力の有効電力成分Ｐを電灯負荷電力演算部４０へ送信する。
【００２６】
一方、動力負荷電力演算部３０は、受電電力の無効電力成分と、ＳＣ８の容量と、動力負荷７の力率とから、動力負荷７での動力負荷電力の有効電力成分を求める。動力負荷電力演算部３０は、ＳＣ容量補償部３１と力率補償部３２とを有する。
【００２７】
ＳＣ容量補償部３１は、受電電力の無効電力成分とＳＣ８の容量とから、動力負荷７での動力負荷電力の無効電力成分Ｑを求め、求めた動力負荷電力の無効電力成分Ｑを力率補償部３２へ送信する。
【００２８】
力率補償部３２は、動力負荷７での動力負荷電力の無効電力成分と動力負荷７の力率とから、動力負荷７での動力負荷電力の有効電力成分Ｐを求める。例えば、力率補償部３２は、動力負荷電力の無効電力成分Ｑと動力負荷の力率角θとに基づく下式を用いて、動力負荷電力の有効電力成分Ｐを求める。
Ｐ＝Ｑ／ｔａｎθ
【００２９】
ここで、電灯負荷電力は比較的に高力率であり、動力負荷電力は比較的に低力率であるので、需要家設備５の受電電力における無効電力成分は、概ね動力負荷電力の無効電力成分に等しい。
【００３０】
また、動力負荷７の力率及びＳＣ８の容量は、予め知ることができるので、予め設定することができる。なお、複数の動力負荷７が存在する場合には、動力負荷７の力率は単純平均されてもよいし、動力負荷７の稼働率や負荷量に応じて加重平均されてもよい。
力率補償部３２は、求めた動力負荷での動力負荷電力の有効電力成分を電灯負荷電力演算部４０へ送信する。
【００３１】
電灯負荷電力演算部４０は、総負荷電力演算部２０からの総負荷電力の有効電力成分と、動力負荷電力演算部３０からの動力負荷電力の有効電力成分とから、電灯負荷６での電灯負荷電力の有効電力成分を求める。例えば、電灯負荷電力演算部４０は、総負荷電力の有効電力成分から動力負荷電力の有効電力成分を差し引くことによって、電灯負荷電力の有効電力成分Ｐを求める。
【００３２】
表示部５０は、例えば液晶ディスプレイであり、電灯負荷電力演算部４０によって求めた電灯負荷電力（有効電力成分）、及び、動力負荷電力演算部３０によって求めた動力負荷電力（有効電力成分）を表示する。また、表示部５０は、総負荷電力演算部２０によって求めた総負荷電力（有効電力成分）や、自家電力源９の出力電力（発電量）を表示してもよい。
【００３３】
エネルギーマネジメント部２００は、電灯負荷電力演算部４０によって求めた電灯負荷電力（有効電力成分）、動力負荷電力演算部３０によって求めた動力負荷電力（有効電力成分）、総負荷電力演算部２０によって求めた総負荷電力（有効電力成分）、及び、自家電力源９の出力電力（発電量）のうちの何れかに基づいて、電灯負荷６での電灯負荷量、又は、動力負荷７での動力負荷量を制御することにより、又は、自家電力源９の出力電力（発電量）を制御することにより、ピークカットやピークシフト等のエネルギーマネジメントを行う。
【００３４】
以上説明したように、第１の実施形態の負荷電力推定装置１００によれば、需要家設備５の受電点５ａでの受電電力における有効電力成分及び無効電力成分と、自家電力源９の出力電力（発電量）と、予め知ることができるＳＣ８の容量と、予め知ることができる動力負荷７の力率とを用いた簡単な四則演算によって、需要家設備５における総負荷での総負荷電力（有効電力成分）、動力負荷７での動力負荷電力（有効電力成分）、及び、電灯負荷６での電灯負荷電力（有効電力成分）を求めることが可能となるので、信号パターン判別を行うための統計データや高度な数理処理が不要であり、従来に比してより簡易に、電灯負荷電力及び動力負荷電力を推定することが可能となる。
【００３５】
また、第１の実施形態の負荷電力推定装置１００によれば、負荷電力を把握するために、自家電力源ごとに計測器を設ける必要がなく、また、計測結果を伝送するための通信設備を設ける必要がない。
［第２の実施形態］
【００３６】
図２は、本発明の第２の実施形態に係る負荷電力推定装置を示す図である。図２に示すように、第２の実施形態の需要家設備５Ａは、需要家設備５において、ＳＣ８に代えてＳＣ調整部８Ａを備え、負荷電力推定装置１００に代えて負荷電力推定装置１００Ａを備えている点で第１の実施形態と異なっている。需要家設備５Ａの他の構成は、需要家設備５と同様である。
【００３７】
ＳＣ調整部８Ａは、電力系統２における需要家設備５の受電点５ａに接続されている。ＳＣ調整部８Ａは、低力率である動力負荷７の力率改善のための容量を備え、動力負荷７の力率の変動に応じて、需要家設備５の受電点５ａに接続するＳＣ容量の大きさを調整する。また、ＳＣ調整部８Ａは、需要家設備５の受電点５ａに接続する現在のＳＣ容量の大きさを負荷電力推定装置１００Ａへ送信する。
【００３８】
第２の実施形態の負荷電力推定装置１００Ａは、負荷電力推定装置１００において、動力負荷電力演算部３０に代えて動力負荷電力演算部３０Ａを備えている点で第１の実施形態と異なっている。負荷電力推定装置１００Ａの他の構成は、負荷電力推定装置１００と同様である。
【００３９】
動力負荷電力演算部３０Ａは、動力負荷電力演算部３０において、ＳＣ容量取得部３３と力率取得部３４とを更に備えている点で第１の実施形態と異なっている。動力負荷電力演算部３０Ａの他の構成は、動力負荷電力演算部３０と同様である。
【００４０】
ＳＣ容量取得部３３は、ＳＣ調整部８Ａにおける現在のＳＣ容量を連続的に又は断続的に取得し、記憶更新する。ＳＣ容量取得部３３は、記憶している最新のＳＣ容量をＳＣ容量補償部３１へ送信する。
【００４１】
力率取得部３４は、動力負荷７の現在の力率を連続的に又は断続的に取得し、記憶更新する。力率取得部３４は、記憶している最新の動力負荷７の力率を力率補償部３２へ送信する。
【００４２】
この第２の実施形態の負荷電力推定装置１００Ａでも、第１の実施形態の負荷電力推定装置１００と同様の利点を得ることができる。
【００４３】
更に、第２の実施形態の負荷電力推定装置１００Ａによれば、動力負荷７の稼働率や負荷量の変動に起因して動力負荷７の力率が変動する場合、また、ＳＣ調整部８Ａのように力率自動調整機能（ＳＣ容量自動調整機能）を備える場合に、ＳＣ容量取得部３３によって現在の適切なＳＣ容量を取得することができ、また、力率取得部３４によって現在の適切な動力負荷７の力率を取得することができるので、より高精度に、電灯負荷電力及び動力負荷電力を推定することができる。
［第３実施形態］
【００４４】
図３は、本発明の第３の実施形態に係る負荷電力推定装置を示す図である。図３に示すように、第３の実施形態の需要家設備５Ｂは、需要家設備５において、ＳＣ８を備えていない点で、また、負荷電力推定装置１００に代えて負荷電力推定装置１００Ｂを備えている点で第１の実施形態と異なっている。需要家設備５Ｂの他の構成は、需要家設備５と同様である。
【００４５】
第３の実施形態の負荷電力推定装置１００Ｂは、負荷電力推定装置１００において、動力負荷電力演算部３０に代えて動力負荷電力演算部３０Ｂを備えている点で第１の実施形態と異なっている。負荷電力推定装置１００Ｂの他の構成は、負荷電力推定装置１００と同様である。
【００４６】
動力負荷電力演算部３０Ｂは、動力負荷電力演算部３０において、ＳＣ容量補償部３１を備えていない点で第１の実施形態と異なっている。すなわち、動力負荷電力演算部３０Ｂは、力率補償部３２のみを備え、受電電力の無効電力成分と、動力負荷７の力率とから、動力負荷７での動力負荷電力の有効電力成分Ｐを求める。
【００４７】
この第３の実施形態の負荷電力推定装置１００Ｂでも、第１の実施形態の負荷電力推定装置１００と同様の利点を得ることができる。
【００４８】
なお、本発明は上記した本実施形態に限定されることなく種々の変形が可能である。例えば、本実施形態では、２つの電灯負荷及び２つの動力負荷を備える需要家設備のための負荷電力推定装置を例示したが、本発明の特徴は、１以上の電灯負荷及び１以上の動力負荷を備える需要家設備のための負荷電力推定装置に適用可能である。
【００４９】
また、本実施形態では、１つの自家電力源を備える需要家設備のための負荷電力推定装置を例示したが、本発明の特徴は、２以上の自家電力源を備える需要家設備のための負荷電力推定装置にも適用可能である。
【００５０】
また、本実施形態では、自家電力源として太陽光発電装置（ＰＶ−ＰＣＳ）を例示したが、本発明の特徴は、自家電力源として太陽光発電装置以外の発電装置を備える需要家設備のための負荷電力推定装置にも適用可能である。また、本発明の特徴は、自家電力源としてＢＥＳＳ（Battery Energy Storage System）等の蓄電装置を備える需要家設備のための負荷電力推定装置にも適用可能である。この場合、総負荷電力演算部は、自家電力源の入出力電力（充放電量）から、総負荷での総負荷電力を求めればよい。
【符号の説明】
【００５１】
１…系統電源、２…電力系統、２ａ…上位系統、２ｂ…配電系統、３…配電用変電所、３ａ…変圧器、３ｂ…遮断器、５，５Ａ，５Ｂ…需要家設備、５ａ…受電点、６…電灯負荷、６ａ…単相三線変換器、７…動力負荷、７ａ…スターデルタ変換器、８…ＳＣ、８Ａ…ＳＣ調整部、９…自家電力源、１０…受電電力演算部、２０…総負荷電力演算部、３０，３０Ａ，３０Ｂ…動力負荷電力演算部、３１…ＳＣ容量補償部、３２…力率補償部、３３…ＳＣ容量取得部、３４…力率取得部、４０…電灯負荷電力演算部、５０…表示部、１００，１００Ａ，１００Ｂ…負荷電力推定装置、２００…エネルギーマネジメント部、ＣＴ…計器用変流器、ＶＴ…計器用変圧器。
【図１】
2015152442.tif 000003
【図２】
2015152442.tif 000004
【図３】
2015152442.tif 000005