(57)【要約】【課題】高調波の要因を推定可能な電力品質評価システムを提供する。【解決手段】電力系統の少なくとも１箇所以上で測定された電流及び電圧の少なくとも何れかを含む電気的物理量に基づき、前記電気的物理量の高調波成分を前記測定箇所毎に計算する高調波成分計算手段と、前記高調波を発生することが推定される複数の高調波発生機器の高調波成分を保存するデータベースと、前記高調波成分計算手段によって計算した各高調波成分を、前記データベースに保存された複数の高調波発生機器の高調波成分に対して重み係数を付加した合計値で近似し、前記近似した重み係数に基づき高調波発生源となる前記高調波発生機器の要因を推定可能な影響度計算手段とを備えたもの。【選択図】      図２
2008236876.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力系統の少なくとも１箇所以上で測定された電流及び電圧の少なくとも何れかを含む電気的物理量に基づき、前記電気的物理量の高調波成分を前記測定箇所毎に計算する高調波成分計算手段と、
前記高調波を発生することが推定される複数の高調波発生機器の高調波成分を保存するデータベースと、
前記高調波成分計算手段によって計算した各高調波成分を、前記データベースに保存された複数の高調波発生機器の高調波成分に対して重み係数を付加した合計値で近似し、前記近似した重み係数に基づき高調波発生源となる前記高調波発生機器の要因を推定可能な影響度計算手段と、
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】
前記影響度計算手段からの高調波影響度の高い高調波発生機器高調波成分をもつ高調波発生機器から順に表示する表示手段を更に備えたことを特徴とする請求項１記載の電力品質評価システム。
【請求項３】
予め決められた時間間隔において、前記高調波影響度と前記高調波発生機器を表示する表示手段を更に備えたことを特徴とする請求項１記載の電力品質評価システム。
【請求項４】
高調波次数毎に高調波電流の方向を計算する手段と、
前記各高調波電流の方向から高調波発生源となる前記高調波発生機器の方向を計算する手段と、
電力系統の少なくとも１箇所以上で測定された電流及び電圧の少なくとも何れかを含む電気的物理量に基づき、測定された電気的物理量の高調波成分を前記測定箇所毎に計算する高調波成分計算し、またこれら観測点毎の前記高調波発生機器の方向から高調波発生源の位置を特定する手段と、
前記観測点ごとの高調波の程度を計算し、高調波の程度が予め決められた規定値より大きい場合に、高調波発生源となる高調波発生機器等にアラーム等の注意を喚起する情報を出す手段と、
を更に備えたことを特徴とする請求項１記載の電力品質評価システム。
【請求項５】
高調波次数毎に高調波電流の方向を計算する手段と、
これら高調波電流の方向から高調波発生源となる高調波発生機器の方向を計算する手段と、
前記電力系統の少なくとも１箇所以上で測定された電流及び電圧の少なくとも何れかを含む電気的物理量に基づき、これらの測定された電気的物理量から前記測定箇所毎の前記高調波発生機器の方向を計算し、またこれら観測点毎の前記高調波発生機器の方向から高調波発生源の位置を特定する手段と、
前記観測点ごとの高調波の程度を計算し、高調波の程度が予め決められた規定値より大きい場合に、高調波発生源となる高調波発生機器に遮断や出力調整等の制御指令を出す手段と、
を更に備えたことを特徴とする請求項１記載の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の発生要因を推定可能な電力品質評価システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電力系統に生じる電圧変動、電圧不平衡、瞬時電圧低下等の電力品質の程度を測定または解析する電力品質測定装置または電力品質解析装置は実用化されている。また、伝送系を通じてこれらの測定または解析する電力品質測定装置または電力品質解析装置は実用化されている。
【０００３】
特許文献１は、電力品質悪化の発生確率、損害度から電力品質を評価するものである。
【０００４】
特許文献２は、電力品質悪化の発生確率、損害度を考慮し、から電力品質保証装置を導入した場合の電力品質を評価するものである。
【０００５】
特許文献３は、電力品質悪化の発生確率、損害度を考慮し、電力品質悪化要因を推定する機能を備えたものである。
【特許文献１】特開２００５−７３３４６
【特許文献２】特開２００５−２８７２３８
【特許文献３】特開２００６−２１７７０９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１、２、３の電力品質評価システムは、電力系統に接続し、電力の供給を受ける需要家の電圧、電流等の電気的物理量を、伝送系を用いて収集し、電力品質の程度を評価するものである。
【０００７】
しかしながら、電力系統に接続し、電力の供給を受ける需要家の電圧、電流等の電気的物理量を、伝送系等を用いて収集し、電力品質の一つである高調波の発生要因を推定可能な電力品質評価システムはない。
【０００８】
本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、高調波の要因を推定可能な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】
【０００９】
上記目的を達成するため、請求項１に対応する発明は、電力系統の少なくとも１箇所以上で測定された電流及び電圧の少なくとも何れかを含む電気的物理量に基づき、前記電気的物理量の高調波成分を前記測定箇所毎に計算する高調波成分計算手段と、前記高調波を発生することが推定される複数の高調波発生機器の高調波成分を保存するデータベースと、前記高調波成分計算手段によって計算した各高調波成分を、前記データベースに保存された複数の高調波発生機器の高調波成分に対して重み係数を付加した合計値で近似し、前記近似した重み係数に基づき高調波発生源となる前記高調波発生機器の要因を推定可能な影響度計算手段とを備えた電力品質評価システムである。  
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、実測した電気的物理量に基づき高調波成分を計算し、この計算した高調波成分を、データベースに保存された複数の高調波発生機器の高調波成分に対して重み係数を付加した合計値で近似することで、高調波発生機器の要因を推定可能な電力品質評価システムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は、本発明による電力品質評価システムの適用例を示す概略図である。
【００１２】
電力品質評価システム１は、例えば電力系統（上位電力系統）３２から受電して電気を使用する需要家５０のフィーダ２２と電気的に接続された負荷設備２８に供給される電力の品質の一つである高調波の発生要因を分析するシステムである。
【００１３】
電力品質評価システム１は、例えば、ハードウェアとしてのコンピュータと電力の品質について高調波を発生要因を分析するソフトウェアとしてのプログラムとが協働することによって実現される。
【００１４】
図１に示されるように、需要家５０の母線３０と電気的に接続されたフィーダ２２に少なくとも電流および電圧を含む電気的物理量の情報（以下、電気物理量情報とする）１２を取得する測定装置２７が設置されている。電力品質評価システム１は、測定装置２７から取得した電気的物理量の情報１２に基づき、電流および電圧に高調波が重畳している場合、高調波発生機器の要因を推定する。
【００１５】
［第１の実施形態］
図２は、本発明の第１の電力品質評価システム１の構成および機能を示す概略図である。
【００１６】
図２に示す様に、図１に示す測定装置２７により電力系統３２の少なくとも1箇所以上で測定された電流及び電圧の少なくとも何れかを含む電気的物理量情報１２に基づき、電気的物理量の高調波成分を測定箇所毎に計算する高調波成分計算手段２を備えている。
【００１７】
更に、高調波成分計算手段２によって得られた高調波成分の計算結果（以下実測高調波成分計算結果６）を保存する実測高調波成分保存手段３を備えている。
【００１８】
また、高調波を発生することが推定される機器の高調波成分（以下高調波発生機器高調波成分７）を蓄えたデータベース（以下高調波発生機器データベース１１）を備えている。そして、実測高調波成分保存手段３によって保存された実測高調波成分結果６をベクトル要素とするベクトル（以下実測高調波ベクトル６０）を、高調波発生機器高調波成分７をベクトル要素とするベクトル（以下高調波発生機器高調波ベクトル６１）の重み付け係数（以下発生機器高調波重み係数６２）を付加したベクトル和の近似式で表したとき、この重み付け係数（以下高調波影響度１０）を計算する高調波影響度計算手段８を備えている。
【００１９】
高調波影響度１０が高いものを、実測された高調波の主要因と推定する高調波要因推定手段９を備え、高調波要因推定手段９は、推定された高調波の主要因を高調波要因推定結果２０として出力する。
【００２０】
図３は図１の測定装置２７が実測した電気的物理量１２の波形の一例として、線間２相分の電圧波形を示す図である。  例えば、電力品質評価システム１では、図３に示されるような電気的物理量の波形を表す情報を取得し、取得した波形の情報に基づいて高調波成分計算手段２が高調波成分の算出を行う。
【００２１】
ここで、図３に示されるグラフの横軸は時間であり、縦軸は電圧である。また、Ｖａｂとは３相（ａ相、ｂ相およびｃ相）のａ相とｂ相間の線間電圧をいい、Ｖｂｃとはｂ相とｃ相間の線間電圧をいう。
【００２２】
図４は図２の高調波成分計算手段２の一例である。  電気的物理量情報１２を入力し、電気的物理量情報１２に含まれる高調波の次数毎の成分を計算する。この場合、高調波の次数毎の成分を計算する手法としては、最も一般的な手法としてＦＦＴ（高速フーリェ変換）が知られている。実施形態では、ＦＦＴ処理部０２で計算するものとする。
【００２３】
ここで、ＦＦＴ処理部０２について説明する。高調波は、一定の周期を持つ、周期の違う正弦波の集まりとして表される。基本波を一次とすると、周期が基本波の１／２（周波数は２倍）を２次、周期が基本波の１／３（周波数は３倍）を３次、１／ｎ（周波数はｎ倍）をｎ次と呼ぶ。商用周波数に高調波が入ると、商用周波数は歪んでいると呼ばれ、高調波成分はフーリェ変換等で求めることができる。観測データがサンプリング値である場合、これから高調波成分を求める場合は離散型フーリェ変換と呼ばれる手法が用いられている。この離散型フーリェ変換を高速に解けるように改良した手法は、高速フーリェ変換（Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ：ＦＦＴ）と呼ばれ、高調波解析において最も汎用的な手法となっている。）
このようにしてＦＦＴ処理部０２により、得られた実測高調波成分６を出力する。
【００２４】
図５は高調波成分計算手段２で計算された実測高調波成分結果６の例である。
【００２５】
図３に示された電気的物理量１２を、高調波成分計算手段２にあるＦＦＴを使って、高調波の次数毎の成分を計算した例である。この例では、Ｖａｂ、Ｖｂｃの高調波含有率を示している。縦軸が高調波含有率、横軸が高調波の次数である。高調波含有率は、高調波の次数毎に計算され、式（１）で計算される。
【００２６】
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）
高調波発生機器データベース１１には、高調波発生機器２１の高調波発生機器高調波成分７が蓄えられている。
【００２７】
図６乃至図９は高調波発生機器データベース１１に蓄えられた高調波発生機器高調波成分７の例である。
【００２８】
図６は電力変換装置（６相）、図７はアーク炉、図８はエアコン、図９は一般照明の例であり、図６〜図９においてそれぞれ縦軸が高調波含有率を示し、横軸が高調波の次数を示している。
【００２９】
図１０は図２の高調波成分影響度計算手段８の説明するための概略図である。
【００３０】
高調波成分影響度計算手段８は、規格化計算手段１３と、影響度計算手段１４を備えている。規格化計算手段１３では、実測高調波成分計算結果６の高調波成分の合計が１になる様に規格化する。式（２）は規格化後のｊ次の成分を示す。
【数１】
2008236876.tif 000003
【００３１】
実測高調波成分計算結果６の規格化後の値を規格化実測高調波成分計算結果１９と、高調波発生機器データベース１１にある高調波発生機器高調波成分７の規格化後の値を規格化高調波発生機器高調波成分１５とする。
【００３２】
影響度計算手段１４は、実側高調波成分をベクトル要素とする実側高調波ベクトル６０で表したとき、機器データベースの機器の高調波成分をベクトル要素とする重み係数６２を付加したベクトル６１の、ベクトル和での近似式で実測高調波の高調波ベクトルを表したとき、重み係数(高調波影響度)６２を計算する。
【００３３】
図１１は高調波成分規格化を説明するための図である。ここで、図１０の高調波発生機器データベース１１にある高調波発生機器高調波成分７と、実測高調波成分計算結果６の高調波計算最大次数が一致してない場合もある。例えば、高調波発生機器高調波成分７の最大次数が２５次で、高調波発生機器高調波成分７の最大次数がば２０次までしかない場合は、規格する最大次数を一致させ、規格化は両方とも２０次までで行う。この場合式（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】
次に、影響度計算手段１４の機能を図１２を参照して説明する。
【００３５】
影響度計算手段１４では、実測高調波ベクトル６０を、発生機器高調波重み係数６２を付加した高調波発生機器高調波ベクトル６１のベクトル和で近似するための、発生機器高調波重み係数６２を算出する。
【００３６】
実測高調波成分計算結果６の規格化後の値（以下規格化実測高調波成分計算結果１９）をベクトル要素とする実測高調波ベクトル６０を、高調波発生機器データベース１１にある高調波発生機器高調波成分７の規格化後の値（以下規格化高調波発生機器高調波成分１５）を要素とする高調波発生機器高調波ベクトル６１に発生機器高調波重み係数６２を付加したベクトル和で近似するための発生機器高調波重み係数６２を計算する。
【００３７】
式（３）は、実測高調波ベクトル６０の近似式の例である。この例はｎ個の高調波発生機器高調波ベクトルの線形和で実測高調波ベクトル６０を近似した例である。
【数２】
2008236876.tif 000004
【００３８】
式（３）で、Ａｊは、ｊ番目の高調波発生機器高調波ベクトル６１（高調波発生機器高調波ベクトル６１−ｊ）の発生機器高調波重み係数６２である。
【００３９】
実測高調波ベクトル６０のベクトル要素を２次から２０次までの規格化実測高調波成分計算結果１９、高調波発生機器高調波ベクトル６１のベクトル要素を２次から２０次までの規格化高調波発生機器高調波成分１５とし、ベクトル形式で表すと、式（３）は式（４）で表される。
【数３】
2008236876.tif 000005
【００４０】
次に、発生機器高調波重み係数６２の求め方を説明する。実測高調波ベクトル６０のｉ次の成分をＨＭｉ、式（４）の右辺で表される近似式のｉ次の成分をｈｍｉとすると、式（４）の右辺で表される近似式は式（５）で表される。
【数４】
2008236876.tif 000006
【００４１】
発生機器高調波重み係数６２を、実測高調波ベクトル６０で表される実測値と、式（５）で表される近似値（以下実測高調波近似値ベクトル６３）の誤差が最小となるように発生機器高調波重み係数６２を求めるものとする。
【００４２】
実測高調波ベクトル６０の要素と、実測高調波近似値ベクトル６３の要素の差分の二乗の合計値を最小化する発生機器高調波重み係数６２を求めるものとする。この手法は最小二乗法と呼ばれ、最も誤差が小さくなる近似式を求める一般的な手法である。
【００４３】
実測高調波ベクトル６０の要素と、実測高調波近似値ベクトル６３の要素の差分の二乗の合計値をＳとすると、Ｓは式（６）で表される。
【数５】
2008236876.tif 000007
【００４４】
誤差を最小二乗法で最小化するには、式（６）を各の発生機器高調波重み係数６２で偏微分し、これらが零となる発生機器高調波重み係数６２を求めることが必要となる。
【００４５】
ｊ番目の発生機器高調波重み係数６２で偏微分すると式（７）となる。
【数６】
2008236876.tif 000008
【００４６】
式（７）を展開すると式（８）となる。
【数７】
2008236876.tif 000009
【００４７】
式（８）を零とおき、各の発生機器高調波重み係数６２で式（８）を計算し、行列形式で表すと式（９）となる。
【数８】
2008236876.tif 000010
【００４８】
式（９）右辺行列は各要素はΣＨＳｋｉ×ＨＳｊｉ  （ｋ列ｊ行またはｊ列ｋ行）、ΣＨＳｊｉ×ＨＳｊｉ  （ｊ列ｊ行の対角成分）の対称行列である。
【００４９】
式（９）右辺行列は高調波次数の数≧高調波発生機器の数  であれば正則行列（Ｎｏｎ−Ｓｉｎｇｕｌａｒ  Ｍａｔｒｉｘ）となり逆行列を計算ができ、即ち各の発生機器高調波重み係数６２が計算できる。
【００５０】
図１２は影響度計算手段１４を説明するための概略図であり、影響度計算手段１４は高調波発生機器選出手段６５と、発生機器高調波重み係数計算手段６６と、有意性判定手段６７を備えている。
【００５１】
高調波発生機器選出手段６５は、サンプルとする高調波発生機器を選出する。
【００５２】
発生機器高調波重み係数計算手段６６では、式（３）〜式（９）で説明した手順で、
発生機器高調波重み係数６２を計算する。
【００５３】
次に、有意性判定手段６７で発生機器高調波重み係数６２の有意性を判定する。
【００５４】
有意性とは発生機器高調波重み係数６２の物理的な意味が高いかの度合いである。
【００５５】
ここで、有意性の藩邸は以下のように行う。
【００５６】
（１）有意性判定１
有意性判定の一つとして、式（６）を用いた誤差判定がある。
【００５７】
誤差判定用の判定基準εをつくり、式（１０）に示す様にこれを誤差判定に用いる。
【００５８】
Ｓ＝  Σ  （ＨＭｉ  −ｈｍｉ）２  ＜  ε                （１０）
（２）有意性判定２
有意性判定の別の一つとして、発生機器高調波重み係数６２の正負判定がある。発生機器高調波重み係数６２が負の場合は、物理的な意味が乏しく省いていく必要がある。  
影響度計算手段１４では、有意性判定１、有意性判定２を満たすような発生機器高調波重み係数６２を見つけていく。
【００５９】
有意性判定１で有意性がＮｏの場合は、発生機器高調波重み係数６２が最も小さな高調波発生機器を除くように、高調波発生機器選出手段６５でサンプルとする高調波発生機器を選出する。
【００６０】
有意性判定２で有意性がＮｏの場合は、発生機器高調波重み係数６２が負となった高調波発生機器を除くように、高調波発生機器選出手段６５でサンプルとする高調波発生機器を選出する。
【００６１】
有意性判定６８で有意性がＹｅｓとなると、高調波影響度１０を出力する。
【００６２】
高調波影響度１０とは、有意性判定６８で有意性がＹｅｓとなったときの、発生機器高調波重み係数６２である。
【００６３】
図１３は、図２の高調波要因推定手段９を説明するための概略図であり、これは影響度並び替え手段１７と高調波要因抽出手段０３とからなる。影響度並び替え手段１７は、高調波影響度１０例えば発生機器高調波重み係数６２をもとに高調波発生機器を並び替える手段である。例えば、発生機器高調波重み係数６２、具体的には高調波発生機器高調波成分７の高いものから順に並び替える。
【００６４】
高調波要因抽出手段０３は、発生機器高調波重み係数６２の高いものから順に並び替えられた高調波発生機器、具体的には高調波要因と思われる発生機器高調波成分７を抽出し、この中から、高調波要因と推定されるものを高調波要因推定結果２０として出力する。
【００６５】
図１４は、発生機器高調波重み係数６２と高調波発生機器２１の関係を説明するための図である。式（１１）に示す様に、発生機器高調波重み係数割合６９を発生機器高調波重み係数６２の総和に対する発生機器高調波重み係数６２の割合とする。
【００６６】
発生機器高調波重み係数割合６９＝
発生機器高調波重み係数６２÷発生機器高調波重み係数６２の総和
（１１）
発生機器高調波重み係数割合６９の高いものから左から並べると、図１４の様に、発生機器高調波重み係数６２が１００％から０％の間に収まることが分かる。
【００６７】
よって、図１４の様に、高調波要因抽出閾値１８を設け、高調波要因抽出閾値１８より発生機器高調波重み係数割合６９が高い高調波発生機器２１を高調波要因として抽出することが可能である。
【００６８】
高調波要因推定結果２０としては、図１４において高調波要因抽出閾値１８より上にある、高調波発生機器高調波成分７または高調波発生機器２１を出力する。なお、高調波要因抽出閾値１８を零に設定すると全ての要因の高調波発生機器２１を出力することになる。
【００６９】
以上述べた第１の実施形態の電力品質評価システムによれば、電力系統に接続し、電力の供給を受ける需要家の電圧、電流等の電気的物理量を、伝送系等を用いて収集し、電力品質の一つである高調波の発生要因を推定することができる
［第２の実施形態］
図１５は本発明の第２の実施形態に係る電力品質評価システム１の構成及び機能を説明するための概略図である。図２の実施形態の高調波影響度計算手段８の出力側に設けてある、高周波要因推定手段９を設けず、この代わりに結果表示手段２３を設けた点を除けば、図２と同一である。
【００７０】
結果表示手段２３としては、例えば、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）、またはＰＤＰ（Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ）等のユーザへ評価結果を視覚的に表示する手段である。表示手段１２は、高調波要因推定結果１７を受け取ると、高調波要因推定結果１７の内容を画像表示する。
【００７１】
尚、図１５に示される電力品質評価システム１は、高調波要因推定結果をユーザが認識できる形式で出力する出力手段としての表示手段２３を具備しているが、表示手段２３の代わりに、例えば、印字手段等の他の出力手段を具備していても構わない。
【００７２】
このような構成の電力品質評価システム１にあっては、次のような作用効果が得られる。すなわち、高調波成分計算手段２において実測高調波成分計算結果６を計算し、高調波影響度計算手段８において、高調波発生機器２１毎の高調波影響度１０を計算した後、結果表示手段２３において、高調波発生機器２１毎の高調波影響度１０を表示する。これを一定時間毎に繰り返す。
【００７３】
図１６は図１５に係る結果表示手段２３における高調波発生機器２１毎の高調波影響度１０の表示例であり、縦軸は高調波影響度１０、横軸は時間を示している。図１６の例は一日２４時間分の表示例である。図１６の例では、高調波発生機器２１として、インバータ付モーターＡ、インバータ付モーターＢ、エアコン又は照明の高調波影響度１０を一日２４時間分プロットしてある。
【００７４】
［第３の実施形態］
図１７は本発明の第３の実施形態に係る電力品質評価システム１Ａの構成及び機能を説明するための概略図である。図２の実施形態の、高調波成分計算手段２を高調波成分計算手段２Ａに代え、かつ高調波影響度計算手段８の出力側に設けてある、高周波要因推定手段９を設けず、この代わりに高周波要因推定手段９Ａを設け、高周波要因推定手段９Ａの出力側にアラーム発生手段３７を設けた点を除けば、図２と同一である。
【００７５】
高調波成分計算手段２Ａは、この内部に図１８に示す様にＦＦＴ処理部０２と、電流方向計算手段２４を備えたものである。また、高調波要因推定手段９Ａの中に図２２に示す高調波発生源特定ロジック３６を備えている。
【００７６】
高調波要因推定手段９Ａにより、高調波発生源４０が特定され、高調波発生機器２１が特定されたので、高調波の程度が大きい場合は、原因となる高調波発生源４０と、高調波発生機器２１にアラーム発生手段３７によりアラーム３８を出す。図１７の場合は、エネルギー系を集中管理している中央監視制御センター３９へアラーム３８を出す例を示している。
【００７７】
図１８は本発明に係る電流方向計算手段２４の説明図である。電流方向計算手段２４では電流の向きを計算する。実測高調波成分計算結果６には高調波電流の向きをも記録する。図１７の高調波要因推定結果２０においては、高調波要因となる高周波発生機器２１からの電流の向きまでを表示する。
【００７８】
図１９は図１８に係る電流方向計算手段２４の機能を説明するための図である。電圧ベクトル２５はある次数ｎの高調波電圧のベクトルである。ある次数ｎの高調波電流のベクトルを電流ベクトル２６とすると、電圧ベクトル２５からみた電流ベクトル２６の遅れ、進みが９０度以内であれば、電流ベクトル２６は、電圧ベクトル２５と向きは同方向とする。逆に、遅れ、進みが９０度を超えていれば、電流ベクトル２６は、電圧ベクトル２５と向きは逆方向とする。図１９の例では、電圧ベクトル２５に対し、電流ベクトル２６Ａ、電流ベクトル２６Ｂは同方向、電流ベクトル２６Ｃ、電流ベクトル２６Ｄは逆方向である。
【００７９】
図２０は図１７の実施形態に係る高調波発生源特定方法を説明するための系統図である。図２０に示す様に、上位系統３２から電力を供給し、送電線２９Ａ、母線３０、送電線２９Ｂ、送電線２９Ｃ、負荷設備２８Ｂ、負荷設備２８Ｃで構成される系統を考える。
【００８０】
送電線２９Ａには測定装置２７Ａが設置され、送電線２９Ａの電気的物理量１２（電圧、電流）を伝送系３１Ａを通じて電力品質評価システム１に取り込む。同様に、送電線２９Ｂには測定装置２７Ｂが設置され、送電線２９Ｂの電気的物理量１２（電圧、電流）を伝送系３１Ｂを通じて電力品質評価システム１に取り込む。更に、送電線２９Ｃには測定装置２７Ｃが設置され、送電線２９Ｃの電気的物理量１２（電圧、電流）を伝送系３１Ｃを通じて電力品質評価システム１に取り込む。
【００８１】
電力品質評価システム１では、測定装置２７Ａ、測定装置２７Ｂ、測定装置２７Ｃから得た、電気的物理量１２をもとに、送電線２９Ａ、送電線２９Ｂ、送電線２９Ｃを流れる電流の高調波要因推定結果２０(図１５参照)を出力する。送電線２９Ａ、送電線２９Ｂ、送電線２９Ｃを流れる電流の高調波要因推定結果２０をそれぞれ、高調波要因推定結果２０Ａ、高調波要因推定結果２０Ｂ、高調波要因推定結果２０Ｃとする。高調波要因推定結果２０Ａには送電線２９Ａを流れる高調波の要因となる高調波発生機器２１と向き、高調波要因推定結果２０Ｂには送電線２９Ｂを流れる高調波の要因となる高調波発生機器２１と向き、高調波要因推定結果２０Ｃには送電線２９Ｃを流れる高調波の要因となる高調波発生機器２１と向き、が出力される。
【００８２】
図２１は本発明の図１７の実施形態に係る高調波発生源特定方法の説明のための高調波発生源と高調波電流の関係の説明図である。例えば、負荷設備２８Ｂに高調波発生源があると、この高調波発生源により高調波電流３３は、送電線２９Ｂ、母線３０を通り、送電線２９Ａを通って上位系統３２に流れ込むか、送電線２９Ｃを通って負荷設備２８Ｃに流れ込む。このとき、測定装置２７Ａ、測定装置２７Ｂ、測定装置２７Ｃを通じて、電力品質評価システム１は送電線２９Ａ、送電線２９Ｂ、送電線２９Ｃを流れる高調波電流３３の向きが分かるから、送電線２９Ａ、送電線２９Ｂ、送電線２９Ｃの高調波電流３３の向きから、高調波発生源が、負荷設備２８Ｂであることを推定できる。
【００８３】
よって、高調波発生源から流れる高調波電流３３の高調波成分のパターンは、電力品質評価システム１の高調波成分計算手段２により分析でき、高調波影響度計算手段８や、高調波要因推定手段９により高調波の要因となる高調波発生機器２１が分かるので、高調波発生源と、高調波の要因となる高調波発生機器２１を特定することができる。
【００８４】
例えば、高調波電流３３高調波の要因となる高調波発生機器２１がインバータ付きモータだった場合、インバータ付きモータから発生した高調波が、送電線２９Ｂ、母線３０を通り、送電線２９Ａを通って上位系統３２に流れ込み、また、送電線２９Ｃを通って負荷設備２８Ｃに流れ込んでいることが分かる。
【００８５】
この様に、複数の測定装置２７Ａ、２７Ｂ、２７Ｃを通る高調波電流３３の方向から、高調波発生源と、高調波の要因となる高調波発生機器２１を特定することができる。
【００８６】
図１７の実施形態の高調波要因推定手段９Ａでは、高調波発生源と、高調波の要因となる高調波発生機器２１を特定する。高調波の要因となる高調波発生機器２１の特定方法については、第１の実施形態の説明で述べたので、高調波発生源４０の特定方法の例について、図２２のロジックで説明する。
【００８７】
図２２は、高調波要因推定手段９にある、高調波発生源特定ロジック３６であり、測定装置２７が図２０や、図２１に示す様に３箇所設置された場合を例として説明した図である。図２２に示す様に、高調波発生源特定ロジック３６には、高調波発生源４０が一箇所の場合の高調波発生源特定ロジック３６Ａと、高調波発生源４０が複数の場合の高調波発生源特定ロジック３６Ｂに分けることもでき、それぞれのロジックで高調波発生源４０を特定する。
【００８８】
図２３は図１７の実施形態に係るアラーム発生手段３７の説明のための系統図である。電力品質評価システム１は、アラーム伝送のためのアラーム伝送系４２を持ち、高調波の程度が大きい場合は、原因となる高調波発生源４０と、高調波発生機器２１にアラーム伝送系４２を介してアラーム３８を出す。
【００８９】
図２３は、電力品質評価システム１により、高調波発生源４０が負荷設備２８Ｂであり、高調波発生機器２１が特定された例である。電力品質評価システム１は、負荷設備２８Ｂあるいは、高調波発生機器２１に、アラーム伝送系４２Ｂを介し、アラーム３８を出す。また、中央監視制御センター３９に、アラーム伝送系４２Ｄを介し、アラーム３８を出し、高調波発生源４０が負荷設備２８Ｂであり、高調波発生機器２１が特定されたことを伝える。
【００９０】
高調波の程度は式（１２）に示す総合ひずみ率４３がよく用いられる。
【００９１】
総合ひずみ率４３＝高調波分のみの実効値÷実効値      （１２）
総合ひずみ率４３が高調波の警戒レベルを示す高調波警戒レベル閾値４４を一定の時間（以下アラーム発生時限値４５）を超えると、アラーム３８を発生する。
【００９２】
図２４は、総合ひずみ率４３が高調波警戒レベル閾値４４を超えてから、アラーム３８を発生させるまでの説明図であり、縦軸が総合ひずみ率４３、横軸が時間である。
【００９３】
図２４に示す様に、高調波の総合ひずみ率４３が高調波警戒レベル閾値４４を超え、アラーム発生時限値４５以上経過した場合、アラーム３８を発生する。
【００９４】
以上述べた第３の実施形態の電力品質評価システムは、前述の第１の実施形態の作用効果以外に、高調波の発生要因と、発生する場所を推定し、アラームを出すことにより、高調波の発生を警告することが可能になる。
【００９５】
［第４の実施形態］
図２５は本発明の第４の実施形態に係る電力品質評価システム１Ｂの構成及び機能を説明するための概略図である。図１７に示すように、高調波推定手段９Ａの出力側に、アラーム発生手段３７を設けた構成に、高調波推定要因手段９Ａの出力側に、新たに制御指令発生手段４７を設け、制御指令発生手段４７及びアラーム発生手段３７の出力が負荷設備２８に与えられるように構成したものである。
【００９６】
高調波推定要因手段９Ａにより、高調波発生源４０が特定され、高調波発生機器２１が特定されたので、高調波の程度が非常に大きい場合は、原因となる高調波発生源４０と、高調波発生機器２１にアラーム発生手段３７によりアラーム３８を出すとともに、高調波発生機器２１に制御指令発生手段４７により停止等の制御指令４６を出す。また、エネルギー系を集中管理している中央監視制御センター３９へアラーム３８を出す。
【００９７】
図２６は、電力品質評価システム１Ｂにより、高調波発生源４０が負荷設備２８Ｂであり、高調波発生機器２１が特定された例である。電力品質評価システム１は、負荷設備２８Ｂあるいは、高調波発生機器２１に、アラーム伝送系４２Ｂを介し、アラーム３８を出すとともに、高調波発生機器２１に、制御指令伝送系４７Ｂを介し、停止等の制御指令４６を出す。また、中央監視制御センター３９に、アラーム伝送系４２Ｄを介し、アラーム３８を出し、高調波発生源４０が負荷設備２８Ｂであり、高調波発生機器２１が特定されたことと、停止等の制御指令４６を高調波発生機器２１に送ったことを伝える。
【００９８】
総合ひずみ率４３が高調波の警戒レベルを示す高調波警戒レベル閾値４４をアラーム発生時限値４５を超えると、アラーム３８を発生するが、更に、総合ひずみ率４３が高調波の危険レベルを示す高調波危険レベル閾値４８を一定の時間（以下制御指令発生時限値４９）を超えると、停止等の制御指令４６を出す。
【００９９】
図２７は、総合ひずみ率４３が高調波危険レベル閾値４８を超えてから、停止等の制御指令４６を発生させるまでの説明図である。縦軸が総合ひずみ率４３、横軸が時間である。図２７に示す様に、高調波の総合ひずみ率４３が高調波危険レベル閾値４８を超え、制御指令発生時限値４９以上経過した場合、停止等の制御指令４６を出す。
【０１００】
以上述べた第４の実施形態の電力品質評価システムは、前述の第１の実施形態の作用効果以外に、高調波の発生要因と、発生する場所を推定し、高調波の影響が危険な場合、高調波発生機器を制御することにより、高調波による災害を防止することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】本発明の電力品質評価システムの適用例を示す概略図。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る電力品質評価システムの構成及び機能を説明するための概略図。
【図３】図１の測定装置が実測した電気的物理量の波形の一例として線間２相分の電圧波形を示す図。
【図４】図２の高調波成分計算手段の一例を示す概略図。
【図５】図３に示されるＶａｂ、Ｖｂｃについて高調波成分を計算した実測高調波成分計算結果の一例を説明するための図。
【図６】高調波発生機器の一例である電力変換装置（６相）の高調波の次数とその成分（含有率）との関係を表した説明図。
【図７】高調波発生機器の一例であるアーク炉の高調波の次数とその成分（含有率）との関係を表した説明図。
【図８】高調波発生機器の一例であるエアコンの高調波の次数とその成分（含有率）との関係を表した説明図。
【図９】高調波発生機器の一例である一般照明の高調波の次数とその成分（含有率）との関係を表した説明図。
【図１０】図２の高調波影響度計算手段の機能及び処理内容を説明するための図。
【図１１】図１０の規格化計算手段の機能を説明するための図。
【図１２】図１０の影響度計算手段の機能及び処理内容を説明するための図。
【図１３】図２の高調波要因推定手段の機能及び処理内容を説明するための図。
【図１４】図１２の発生機器高調波重み係数と高調波発生機器の関係を説明するための図。
【図１５】本発明の第２の実施形態に係る電力品質評価システムの構成及び機能を説明するための概略図。
【図１６】図１５の結果表示手段における高調波発生機器毎の高調波影響度の表示例を示す図。
【図１７】本発明の第３の実施形態に係る電力品質評価システムの構成及び機能を説明するための概略図。
【図１８】図１７の高調波成分計算手段を説明するための図。
【図１９】図１８に係る電流方向計算手段の機能を説明するための図。
【図２０】図１７に係る高調波発生源特定方法の説明のための系統図。
【図２１】図１７に係る高調波発生源特定方法の説明のための高調波発生源と高調波電流の関係の説明図。
【図２２】図１７の高調波要因推定手段にある、高調波発生源特定ロジックの一例を説明するための図。
【図２３】図１７に係るアラーム発生手段を説明するための系統図。
【図２４】図１７に係るアラーム発生手段を説明するためのものであって、総合ひずみ率が高調波警戒レベル閾値を超えてから、アラームを発生させるまでを説明するための図。
【図２５】本発明の第４の実施形態に係る電力品質評価システムの構成及び機能を説明するための概略図。
【図２６】図２５における高調波発生源が負荷設備であるときの、高調波発生機器が特定された例を説明するための図。
【図２７】図２５の制御指令発生手段における総合ひずみ率が高調波危険レベル閾値を超えてから、停止等の制御指令を発生させるまでを説明するための図。
【符号の説明】
【０１０２】
１…電力品質評価システム、２…高調波成分計算手段、０２…ＦＦＴ処理部、０３…高調波要因抽出手段、３…実測高調波成分保存手段、６…実測高調波成分計算結果、７…高調波発生機器高調波成分、８…高調波影響度計算手段、９…高調波要因推定手段、１０…高調波影響度、１１…高調波発生機器データベース、１２…電気的物理量、１３…規格化計算手段、１４…影響度計算手段、１５…規格化高調波発生機器高調波成分、１７…影響度並び替え手段、１８…高調波要因抽出閾値、１９…規格化実測高調波成分計算結果、２０…高調波要因推定結果、２１…高調波発生機器、２２…フィーダ、２３…結果表示手段、２４…電流方向計算手段、２５…電圧ベクトル、２６…電流ベクトル、２７…測定装置、２８…負荷設備、２９…送電線、３０…母線、３１…伝送系、３２…上位系統、３３…高調波電流、３５…高調波発生源推定結果、３６…高調波発生源特定ロジック、３７…アラーム発生手段、３８…アラーム、３９…中央監視制御センター、４０…高調波発生源、４２…アラーム伝送系、４３…総合ひずみ率、４４…高調波警戒レベル閾値、４５…アラーム発生時限値、４６…制御指令、４７…制御指令伝送系、４８…高調波危険レベル閾値、４９…制御指令発生時限値、６０…実測高調波ベクトル、６１…高調波発生機器高調波ベクトル、６２…発生機器高調波重み係数、６３…実測高調波近似値ベクトル、６５…高調波発生機器選出手段、６６…発生機器高調波重み係数計算手段、６７…有意性判定手段、６８…有意性判定、６９…発生機器高調波重み係数割合。
【図１】
2008236876.tif 000011
【図２】
2008236876.tif 000012
【図３】
2008236876.tif 000013
【図４】
2008236876.tif 000014
【図５】
2008236876.tif 000015
【図６】
2008236876.tif 000016
【図７】
2008236876.tif 000017
【図８】
2008236876.tif 000018
【図９】
2008236876.tif 000019
【図１０】
2008236876.tif 000020
【図１１】
2008236876.tif 000021
【図１２】
2008236876.tif 000022
【図１３】
2008236876.tif 000023
【図１４】
2008236876.tif 000024
【図１５】
2008236876.tif 000025
【図１６】
2008236876.tif 000026
【図１７】
2008236876.tif 000027
【図１８】
2008236876.tif 000028
【図１９】
2008236876.tif 000029
【図２０】
2008236876.tif 000030
【図２１】
2008236876.tif 000031
【図２２】
2008236876.tif 000032
【図２３】
2008236876.tif 000033
【図２４】
2008236876.tif 000034
【図２５】
2008236876.tif 000035
【図２６】
2008236876.tif 000036
【図２７】
2008236876.tif 000037