(57)【要約】【課題】集合住宅などで定格容量をアップしたい需要家に対し、設備変更なしにその要求に応えられるようにする。【解決手段】負荷監視制御装置１によって主幹線路５の電流を計測し、この計測結果を主幹線路保護用のブレーカ３の定格容量と比較し、そのブレーカ定格容量に対して低位である場合は、通信手段１ａを介して需要家のホームパネル２にその旨を伝送し、ホームパネル上ではブレーカの定格容量をアップ可能とする。一方、主幹線路の電流がブレーカ定格容量に近い場合はその旨を伝送し、ホームパネル上ではブレーカの定格容量を定格容量に制御することで、主幹線路保護用ブレーカを遮断させることなく、定格容量アップを可能とする。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
集合住宅等の受配電系統を構成する配電用主幹電線上の負荷電流を計測する計測手段、主幹電線保護用のブレーカの定格容量と前記計測手段による計測結果を比較する演算制御手段、および比較結果内容を前記主幹電線によって配電されるホームパネルに伝送する伝送手段からなる負荷監視制御装置と、前記負荷監視制御装置より伝送される比較結果を受信する通信手段、需要家の負荷電流を監視する監視手段、およびこの監視手段により計測した需要家の負荷電流と前記通信手段によって受信した負荷監視制御装置の比較結果情報とを比較し需要家のブレーカに対して遮断信号を送出する制御手段からなるホームパネルとを備えたことを特徴とするデマンドコントロール受配電設備。
【請求項２】
前記負荷監視制御装置は、実測した主幹電線上の電流実測値が主幹ブレーカの定格容量に近いしきい値以上になった場合は、付属の伝送手段により下位定格運転指示を系統に接続されているホームパネルに伝送指示する一方、主幹ブレーカの定格容量より余裕のあるしきい値以下になった場合は、付属の伝送手段により上位定格運転指示を系統に接続されているホームパネルに伝送指示し、
ホームパネルは、前記負荷監視制御装置より下位定格運転指示を受信した場合は、需要家の負荷電流を監視する監視手段による計測結果と比較して、その電流値が下位定格値以上である場合は遮断指令をホームパネルの主幹ブレーカに与えて遮断制御を行う一方、前記負荷監視制御装置より上位定格運転指示を受信した場合は、需要家の負荷電流を監視する監視手段の計測結果と比較して、その電流値が上位定格値以上である場合は遮断指令をホームパネルの主幹ブレーカに与えて遮断制御を行うことを特徴とする請求項１に記載のデマンドコントロール受配電設備。
【請求項３】
前記ホームパネル上の主幹ブレーカを上位定格時に単独で遮断する機能を持つ単独ブレーカとし、需要家の負荷電流を監視する監視手段および制御手段は上記単独ブレーカの付属装置とし、前記制御手段は、下位定格運転指示を受信した場合に、需要家の負荷電流を監視する監視手段による計測結果と比較して、その電流値が下位定格値以上である場合は遮断指令をホームパネルの主幹ブレーカに与え、上位定格時のオーバーロードに対しては単独ブレーカにて遮断を行うことを特徴とする請求項２に記載のデマンドコントロール受配電設備。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、マンション等の集合住宅におけるデマンドコントロール受配電設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、マンション等の集合住宅において受配電の機器（ホームパネル・主幹ブレーカ・主幹電線）よりなる配電系統の設置設計に当たっては、主幹電線につながる戸数（Ｋ）とそのホームパネルの定格電流（ＩＫ）と系統内での総合需要率（Ｎ）より、（Ｋ×ＩＫ×Ｎ）の計算式を基に主幹ブレーカ容量と主幹電線の容量を選定する機器配置が行われていた。
施設（主幹ブレーカ容量と主幹電線の太さ）の変更以外の従来技術として、容量アップしたい需要家のホームパネルをピークカット分電盤とし、需要家内の定格容量を上げずに需要家内で容量分配制御を行ってもらい、主幹ブレーカに対する影響を排除する方法がある（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
または、ビルや各家庭等で消費電力が最大設定値を越えた場合に、インバータの出力周波数を低減させて電力需要を平準化する技術（例えば、特許文献１参照）や、親機と複数の子機とを無線でつなぎ、親機で検出する電流が設定値を越えたら、その越えた割合に応じて子機のデマンド処理順序を決める技術（例えば、非特許文献２参照）などが提案されている。
【０００４】
【非特許文献１】
「おしらせぷらすばん（ピークカット機能付）」、盤・盤用機器，電設システム’９８−’９９、松下電工（株）１９９８年発行、ｐ．５２２−５２３
【特許文献１】
特開平０８−０７９９７２号公報（第２頁、図１）
【非特許文献２】
「デマンドコントロールシステム」東芝技術公開集、Ｖｏｌ．１６−９、１９９８−２−１９、（株）東芝発行、ｐ．２３−２５
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような系統設計による集合住宅で、受電される需要家が全電化等の要求によりホームパネルの定格容量を上げたいという要望が発生した場合、単純にその需要家の定格容量をアップすると、需要家の電力需要率によっては主幹ブレーカの定格容量に達して主幹ブレーカ遮断を引き起こし、接続されている需要家全体に停電障害を引き起こす。
そのため施設（主幹ブレーカ容量と主幹電線の太さ）の変更なしにその要望に答えることができないといった問題（課題）があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するために、
主幹電線上の電流を計測する負荷監視制御装置を備え、
上記負荷監視制御装置は、実測した主幹電流上の電流実測値と主幹ブレーカの定格容量とを比較し、主幹ブレーカの定格容量値に近い閾（しきい）値（ｎ１）以上になった場合は、内蔵の電力線搬送伝送装置より下位定格運転指示を系統に接続されているホームパネル分電盤に伝送指示する。
一方、負荷監視制御装置は、主幹ブレーカの定格容量値より余裕のある閾値（ｎ２）以下になった場合は、付属の電力線搬送伝送装置より上位定格運転指示を系統に接続されているホームパネル分電盤に伝送指示する。
ホームパネル分電盤上にはホームパネルの電流監視回路と電力線搬送伝送装置が備えられており、
上記の負荷監視制御装置より下位定格運転指示を受信した場合は、ホームパネルの電流監視回路によるホームパネルの使用電流値と比較して、その電流値が下位定格値以上である場合は遮断指令をホームパネルの主幹ブレーカに与えて遮断制御を行う。
一方上記負荷監視制御装置より上位定格運転指示を受信した場合は、ホームパネルの電流監視回路によるホームパネルの使用電流値と比較して、その電流値が上位定格値以上である場合は遮断指令を、ホームパネルの主幹ブレーカに与えて遮断制御を行う。
【０００７】
上位定格値における遮断制御を、ホームパネル上の主幹ブレーカを上位定格用の単独ブレーカとし、上位定格以上の過電流領域では伝送指示の有無に関わらずブレーカの単体機能で自己完結で遮断を行い、下位定格値の伝送指示発生時のみ、ホームパネルの電流監視回路よりブレーカに接点入力等で遮断指示を与えるよう、ホームパネルの電流監視回路は単独ブレーカの付属装置とする構成にしてもよい。
上記のように、系統の主幹電線に流れる状況に合わせて、ホームパネル上のブレーカの定格容量を結果として制御するので、需要家の定格容量アップ要求を施設（主幹ブレーカおよび主幹電線）の変更なしに行えることができ、かつ需要家の定格容量アップの影響による主幹電線用ブレーカの遮断といった弊害も防止できる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１にこの発明のシステム構成図を示し、この発明の適用分野である、集合住宅のイメージ図と、受配電系統の概略図を示す。
図２に、本発明の内部機器構成を示す。負荷監視制御装置１は、通信ユニット１ａと負荷監視制御回路１ｂより構成される。
一方、ホームパネル２はブレーカ２ａと上記ブレーカ２ａの負荷側に接続されホームパネルの電流を監視する電流監視回路２ｃと電力線搬送方式の通信ユニット２ｂと４個の分岐ブレーカ２ｄ１〜２ｄ４とから構成される。需要家の負荷は、この分岐ブレーカ２ｄ１〜２ｄ４にそれぞれ負荷４ａ〜４ｄが接続され、需要家内に電力を供給する。
図８に従来の機器構成を示す。図２と図８とを比較すれば明らかなように、この発明は従来の機器構成に対し、主幹線路５に負荷監視制御装置１とホームパネル上に通信ユニット２ｂと電流監視回路２ｃとを新たに追加したもので、追加工事可能な構成となっている点が特徴である。
【０００９】
図３は負荷監視制御装置の制御動作を示すフローチャート、図４はホームパネルの制御動作を示すフローチャートである。まず、負荷監視制御装置での制御動作について、図２，図３を参照して説明する。
ステップＳＴ１では、主幹線路５の電流Ｉｘを負荷監視制御回路１ｂにて計測する。その結果を現在の伝送指示状態にて以下の２ルートに分ける（ＳＴ２）。なお、電源投入のイニシャル時は「下位定格で伝送指示中」とする。
Ｃａｓｅ１：上位定格伝送指示状態では、
施設されている主幹ブレーカ容量（ＩＢＫ：予め分かっている既定値で、制御装置内メモリーに記憶されている）とステップＳＴ１で測定した主幹線路５の電流Ｉｘとを比較する。比較の際、閾値変数として０．９を主幹ブレーカ容量に掛けた値と比較する（ＳＴ３）
比較の結果、主幹線路５の電流が上記０．９倍の主幹ブレーカ容量以上の場合、下位定格に変更の伝送指示を通信ユニット（図２の１ａ）より系統に接続されているホームパネル全体に行う（ＳＴ４）。以下、現在の制御状態の記憶として「下位定格伝送指示中」を記憶し（ＳＴ５）、以下ＳＴ１の制御にもどる。
上記、比較の結果、主幹線路の電流が上記０．９倍の主幹ブレーカ容量未満の場合、伝送指示なしにＳＴ１の制御にもどる。
【００１０】
Ｃａｓｅ２：下位定格伝送指示状態では、
施設されている主幹ブレーカ容量（ＩＢＫ：予め分かっている既定値で、制御装置内メモリーに記憶されている）とステップＳＴ１で測定した主幹線路の電流Ｉｘとを比較する。比較の際、閾値変数として０．７を主幹ブレーカ容量に掛けた値と比較する（ＳＴ６）。
比較の結果、主幹線路の電流が上記０．７倍の主幹ブレーカ容量以下の場合、上位定格に変更の伝送指示を通信ユニット１ａより系統に接続されているホームパネル全体に行う（ＳＴ７）。以下、現在の制御状態の記憶として「上位定格伝送指示中」を記憶し（ＳＴ８）、以下ＳＴ１の制御にもどる。
比較の結果、上記以外は伝送指示をせずにＳＴ１の制御にもどる。
上記実施例で、閾値変数を０．９と０．７とすることで定格切り替え判断に幅を持たせ、総合需要率の微小変化ですぐに定格変更を行わない制御構成としている。
【００１１】
図２，図４を参照してホームパネルでの制御手順例について説明する。
ホームパネル２の負荷電流ＩＰｘを電流監視回路２ｃで計測する（ＳＴ１１）。
伝送にて送られてきた最新の定格指示状態（上位定格：ＩＨＩＧＨ，下位定格：ＩＬＯＷ）とによって以下の２通りに制御を分ける（ＳＴ１３）。なお、最新の定格指示状態は付属の通信ユニット２ｂより電流監視回路２ｃに送られている。
Ｃａｓｅ１：定格指示状態が上位定格：ＩＨＩＧＨの場合
電流監視回路２ｃは、ＳＴ１１で計測したホームパネル２の負荷電流が上位定格電流以上の場合（ＳＴ１４）は、遮断制御を行う（ＳＴ１５）。
その制御方法は、ホームパネル上のブレーカ２ａの定格電流が上位定格であれば、この遮断制御はブレーカ単独で行われ、電流監視回路２ｃの機能によらない単独制御とし、電流監視回路２ｃはなんら制御は行わないものとする。ホームパネル上のブレーカ２ａの定格電流が上位定格でなければ、遮断信号をブレーカ２ａに送り、遮断制御をブレーカにて行う。
【００１２】
Ｃａｓｅ２：定格指示状態が下位定格：ＩＬＯＷの場合
電流監視回路２ｃは、ＳＴ１１で計測したホームパネルの負荷電流が下位定格電流以上の場合（ＳＴ１６）は、遮断制御を行う（ＳＴ１７）。
その制御方法は、ホームパネル上のブレーカ２ａに対し遮断信号を送り、遮断制御をブレーカにて行う。遮断信号の入力は通常のブレーカのオプションユニットとして一般的な電圧引きはずし装置などで用いる。
【００１３】
基本的な制御は以上の通りであるが、
伝送の信頼性確保およびホームパネルと負荷監視制御装置間の電源投入時の情報協調処理を行うことは、言うまでもなく必要であるが、ここでは、請求の範囲外であるので記述していない。
図５に本発明の１日の制御変化を主幹線路に流れる電流とともに例示する。
主幹線路に流れる電流（図５のＩｘ参照）は、以下の３タイプの需要家によって構成される。
Ａ：定格アップしている需要家の消費電流（下位定格電流以上で使用中の需要家）  Ｂ：定格アップしている需要家の消費電流（下位定格電流未満で使用中の需要家）
Ｃ：定格アップしていない需要家の消費電流
図５の例では、１６時にＩｘは下位定格へ変更指示時の電流（図３でＳＴ３内ＩＢＫ×ｎ１）以上となり、下位定格伝送指示（図３のＳＴ４参照）がなされる。
その結果、図５のＧ：上位定格電流で使用中の需要家は定格変更によってホームパネル上のブレーカ２ａが遮断する。
【００１４】
上記需要家の電流はホームパネル上で遮断されるので（図５のＧ参照）、主幹線路に流れる電流はその分減少するが、「Ｄ：上位定格へ復帰指示時の電流」までは減少しないので、「上位定格へ復帰の伝送」（図３のＳＴ７参照）は発生しない。
上記の「下位定格伝送指示」によって遮断した需要家は、内部の電力負荷を下位定格電流以下まで低減し、ブレーカを再投入し通電を再開することとなる。
その消費電流を図５のＩにて示す。
図５の例では需要家全体の消費が低減し、２０時の時点で「Ｄ：上位定格へ復帰指示時の電流」以下まで減少する。これにより、上位定格へ伝送指示（図３のＳＴ７参照）がなされる。
２０時以降は、Ｇ：上位定格電流で使用中の需要家もＩｘの構成要素として加味される。なお、ホームパネル上では、ガイド表示として上位定格電流での使用が可能中・遮断原因（上位定格で遮断・下位定格で遮断）等がこの発明の構成により可能であることは明確である。
【００１５】
以上、ホームパネル上のブレーカ制御について説明したが、この発明は工場設備やビル設備における分電盤を制御する場合にも用いることが可能である。また、上記ではホームパネル上の主幹ブレーカの容量制御について説明したが、この発明はホームパネル上の電流制限器およびブレーカの制御に適用するようにしても良い。
【００１６】
【発明の効果】
本発明の効果について、図６を参照して説明する。
図６に、受配電系統の主幹ブレーカ容量と主幹電線の電線容量設計例を示す。本実施例では、主幹電線に接続の需要家数を５０戸・各需要家の契約電流を２０Ａ・総合需要率（５０戸の需要家が契約電流の総合平均で何％使用するか）を５０％とし、主幹ブレーカと主幹電線の容量の基本設計を示してある。
主幹ブレーカおよび主幹電線の容量（ＩＡ）は以下の式で算出する
2004153963.tif 000003
これにより本例では、主幹ブレーカ容量を６００Ａ・主幹電線は６００Ａ以上の電線容量のものを用いる。
【００１７】
次に、系統内の複数の需要家が、全電化等で定格電流を５０Ａに定格アップしたい要求があった場合の、定格アップ可能戸数の算出目安を以下に記述する。
系統の基本設計の総合需要率（上記例では５０％）に対して現実的に使用される総合需要率ｎを調査する。
その結果として、
図６内の表に総合需要率ｎ毎の定格アップ可能戸数を示す。算出式は以下の通りである。
2004153963.tif 000004
図６内の表に総合需要率２０％、３０％、４０％の場合を示してある。
【００１８】
以上のことから、上記系統内で３３戸の需要家を、２０Ａから５０Ａに定格アップした場合、この発明を適用しない場合は総合需要率が３０％以上になると主幹ブレーカが遮断し、需要家が全停電を引き起こす
これに対し、この発明によれば仮に需要率が上がったとしても総合需要率が３０％を越えると、定格アップした需要家は２０Ａに自動的に定格変更されるため、仮に定格アップした需要家が２０Ａを越える消費状況の場合はその需要家の遮断発生にとどまり、主幹ブレーカの遮断にまでは至らないので、需要家全体の全停電を引き起こすことはない。
なお、図７は主幹ブレーカ容量，各需要家の契約電流等が上記とは異なる場合の例を示し、基本的に図６と同様である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態を示すシステム構成図
【図２】図１に示す負荷監視制御装置とホームパネルの詳細構成図
【図３】負荷監視制御装置の制御動作を説明するフローチャート
【図４】ホームパネルの制御動作を説明するフローチャート
【図５】この発明による制御例の説明図（需要率と経時変化と制御の説明図）
【図６】この発明による効果説明図
【図７】主幹ブレーカ容量，各需要家の契約電流等が図６とは異なる場合のこの発明による効果説明図
【図８】従来の機器構成図
【符号の説明】
１…負荷監視制御装置、１ａ，２ｂ…通信ユニット、１ｂ…負荷監視制御回路、２…ホームパネル、２ａ…ブレーカ、２ｃ…電流監視回路、２ｄ１〜２ｄ４…分岐ブレーカ、３…主幹ブレーカ、４ａ〜４ｄ…負荷、５…主幹線路。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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