(57)【要約】【課題】稼働状況のフィーダ負荷がデマンド契約値を超えるようなときがあっても、デマンド契約値に基づく契約電力量内で電力使用料金の支払いが行われるようにする。【解決手段】ローカルサイト制御部が、電力会社と需要者との間で予め取り決められた、特別高圧電力受変電盤のフィーダ負荷のデマンド契約値電力内による使用電力量及び該デマンド契約値電力を超えたことによる契約デマンド超使用電力料金を定めた電力使用契約のデマンド契約値電力内になるようにピーク電力値を監視して前記給電ユニットに対して、ピーク電力値をデマンド契約値電力内に下げる補充の電力給電指示を与えたことによる累積の低下電力量を時々刻々に画面に表示させる。【選択図】図１
2012090390.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
特別高圧電力受変電盤に設けられるスマートグリッド型セルの監視制御装置において、
負荷フィーダ側の負荷電流と電圧とを収集する計測ユニットと、独立して給電する給電ユニットと、ピーク電力値と累積電力値と力率とを計算する機能を備えたローカルサイト制御部を備え、
前記ローカルサイト制御部が、電力会社と需要者との間で予め取り決められた、特別高圧電力受変電盤のフィーダ負荷のデマンド契約値電力内による使用電力及び該デマンド契約値電力を超えたことによる契約デマンド超使用電力料金を定めた電力使用契約のデマンド契約値電力内になるようにピーク電力値を監視して前記給電ユニットに対して、ピーク電力値をデマンド契約値電力内に下げる補充の電力給電指示を与えたことによる累積の低下電力量を時々刻々に画面に表示させること
を特徴とするスマートグリッド型セルの監視制御装置。
【請求項２】
特別高圧電力受変電盤に設けられるスマートグリッド型セルの監視制御装置において、
負荷フィーダ側のＡＣ１００Ｖ／２００Ｖ系毎に負荷電流と電圧とを収集する計測ユニットと、ＡＣ１００Ｖ／２００Ｖ系毎に独立して給電する給電ユニットと、ピーク電力値と累積電力値と力率とを計算する機能を備えたローカルサイト制御部を備え、
前記ローカルサイト制御部が、電力会社と需要者との間で予め取り決められた、特別高圧電力受変盤のフィーダ負荷のデマンド契約値電力内による使用電力及び該デマンド契約値電力を超えたことによる契約デマンド超使用電力料金を定めた電力使用契約のデマンド契約値電力内になるようにピーク電力値を監視して前記給電ユニットに対して、ピーク電力値をデマンド契約電力内に下げる補充の電力給電指示を与えること
を特徴とするスマートグリッド型セルの監視制御装置。
【請求項３】
請求項２において、前記給電ユニットが、給電装置としてバッテリを備え、前記フィーダ負荷に対してインバータ制御された給電を行うことを特徴とするスマートグリッド型セルの監視制御装置。
【請求項４】
請求項３において、前記ローカルサイト制御部が、前記フィーダ負荷の使用電力がデマンド使用電力内にあるときに、前記給電ユニットのバッテリに充填させる充填指示を生成することを特徴とするスマートグリッド型セルの監視制御装置。
【請求項５】
請求項２において、前記ローカルサイト制御部が、画面表示装置の画面部に、前記特別高圧電力受変電盤のフィーダ負荷及び前記電力供給指示によって下げられたピーク電力値及び該下げられたピーク電力値によって下げられた累積電力量を時々刻々に画面表示することを特徴とするスマートグリッド型セルの監視制御装置。
【請求項６】
請求項５において、前記ローカルサイト制御部が、デマンド契約値使用電力に対して予め定めた％を下げた値の使用電力値を画面部に表示し、該下げた値の使用電力に対するピーク電力値を画面表示することを特徴とするスマートグリッド型セルの監視制御装置。
【請求項７】
請求項３において、前記給電ユニットは、前記バッテリが自立盤構造のバッテリ部ユニットとして構成され、該バッテリ部ユニットが前記給電ユニットの開閉ドアから外部に引出し機構を備えることを特徴とするスマートグリッド型セルの監視制御装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれかに記載されたスマートグリッド型セルの監視制御装置がＬＡＮネットワークを介して管理サイトの中央制御部に結合され、該中央制御部が、複数のスマートグリッド型セルの監視制御装置の一体的監視制御を行うことを特徴とする監視制御システム。
【請求項９】
特別高圧電力受変電盤に設けられるスマートグリッド型セルの監視制御装置であって、
負荷フィーダ側の負荷電流を電圧とを収集する計測ユニットと、独立して給電する給電ユニットと、ピーク電力値と累積電力値と力率とを計算する機能を備えたローカルサイト制御部を備えた監視制御装置による監視制御方法において、
前記ローカルサイト制御部が、電力会社と需要者との間で予め取り決められた、特別高圧電力受変電盤のフィーダ負荷のデマンド契約値電力内による使用電力及び該デマンド契約値電力を超えたことによる契約デマンド超使用電力料金を定めた電力使用契約のデマンド契約値電力内になるようにピーク電力値を監視して前記給電ユニットに対して、ピーク電力値をデマンド契約値電力値内に下げる補充の電力給電指示を与え、
電力料金計算手段が、監視制御装置毎にデマンド契約値使用電力内使用による低下させた累積電力量（ｋＷｈ）に基づいて使用電力料金を演算すること
前記ローカルサイト制御部が、画面部に、前記補充の電力給電指示が与えられなかったと仮定した時の累積電力量及び該低下させた累積電力量を時々刻々に表示させること
を特徴とするスマートグリッド型セルの監視制御装置による監視制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工場・商店など末端の電力需要家の特別高圧電力受配電盤において、使用電力量の平準化による省エネルギー監視制御装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力会社との電力使用量の計算は、基本料金と使用電力量料金とデマンドとしての規定値以上の電力を使用したことに伴う（以下、両者を合わせて使用電力料金という。）補正額との合計で、毎月計算して請求されている。
【０００３】
ここに、契約電力量の大きさで計算単価が各々決められている。一般家庭用では５０ｋＷ未満でＡＣ２００Ｖと１００Ｖとで配電され、工場・商店などでは契約電力が５００ｋＷ以下は特別高圧電力としてＡＣ６ｋＶで配電される。基本料金の決め方では、特に特別高圧電力受電の場合、ピーク需要の抑制のニーズより、電力会社では契約電力を超えないように抑制して発電計画量以内の送配電義務を保つ方策としている。
【０００４】
故に、需要家の特別高圧電力受変電盤（以下、受変電盤という。）では電力積算計に契約電力内で管理制御するデマンド監視機能を付加することを推奨している。
【０００５】
このデマンド監視技術は、下記特許文献１のように稼働状況のフィーダ負荷をデマンド契約値を超過しないように負荷停止手段により負荷稼働制限を加える方法が提案されている。
【０００６】
また下記特許文献２では、使用電力量の過大予測や過少予測を防止するデマンド監視装置が提案されている。
【０００７】
いずれの方法も、フィーダ負荷を停止制限してデマンド契約値以内とする手段であり、きめ細かい負荷管理が必要である。
【０００８】
一方、下記特許文献３では、太陽光発電モジュールとバッテリを含む電力変換部（ＤＣ→ＡＣとするインバータ）とで太陽電池とバッテリとの発電により系統連系できるシステムを提案している。
【０００９】
また下記特許文献４では、夜間電力帯でバッテリを充電しておき、昼間電力帯で商用受電中に蓄電々力を使い切るように運転して、夜間電力を有効に活用する方法が提案されている。
【００１０】
これらは、バッテリを利用して充電を太陽電池で行う方法と単価の安い夜間電力で充電することでの公知例である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００３−２５０２２０号公報
【特許文献２】特開２００５−０８６８８０号公報
【特許文献３】特開２００５−３４１７５８号公報
【特許文献４】特許第３８２７６７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
一般民需の工場・商店などの未端の電力需要家の受変電盤においては、各サイト毎にフィーダ負荷の種類（エアコン、照明、モータなどの回転機器、加熱炉、恒温設備など）は千差万別であり、業種や工場規模の形態により、配電系統を設計・製作し、実運転しているので、負荷稼働のフィーダ負荷をデマンド契約値超過しないように負荷停止手段により負荷稼働制限したり、あるいは負荷パターンを個々に実測作成して、バッテリ蓄電を昼間電力帯に使い切るような装置は標準化できず、またバッテリ設備が大型となると高価になる障害が生じて、経済性が成り立たないという問題があった。
【００１３】
本発明は、かかる点に鑑みて稼働状況のフィーダ負荷がデマンド契約値を超えるようなときがあっても、デマンド契約値に基づく契約電力内で電力使用料金の支払いが行われるようにした監視制御装置及び監視制御方法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】
【００１４】
本発明は、特別高圧電力受変電盤に設けられるスマートグリッド型セルの監視制御装置において、
負荷フィーダ側の負荷電流と電圧とを収集する計測ユニットと、独立して給電する給電ユニットと、ピーク電力値と累積電力値と力率とを計算する機能を備えたローカルサイト制御部を備え、
前記ローカルサイト制御部が、電力会社と需要者との間で予め取り決められた、特別高圧電力受変盤のフィーダ負荷のデマンド契約値電力内による使用電力及び該デマンド契約値電力を超えたことによる契約デマンド超使用電力料金を定めた電力使用契約のデマンド契約値電力内になるようにピーク電力値を監視して前記給電ユニットに対して、ピーク電力値をデマンド契約値電力内に下げる補充の電力給電指示を与えたことによる累積の低下電力量を時々刻々に画面に表示させること
を特徴とするスマートグリッド型セルの監視制御装置を提供する。
【００１５】
本発明は、また、特別高圧電力受変電盤に設けられるスマートグリッド型セルの監視制御装置において、
負荷フィーダ側のＡＣ１００Ｖ／２００Ｖ系毎に負荷電流と電圧とを収集する計測ユニットと、ＡＣ１００Ｖ／２００Ｖ系毎に独立して給電する給電ユニットと、ピーク電力値と累積電力値と力率とを計算する機能を備えたローカルサイト制御部を備え、
前記ローカルサイト制御部が、電力会社と需要者との間で予め取り決められた、特別高圧電力受変電盤のフィーダ負荷のデマンド契約値電力内による使用電力及び該デマンド契約値電力を超えたことによる契約デマンド超使用電力料金を定めた電力使用契約のデマンド契約値電力内になるようにピーク電力値を監視して前記給電ユニットに対して、ピーク電力値をデマンド契約電力内に下げる補充の電力給電指示を与えること
を特徴とするスマートグリッド型セルの監視制御装置を提供する。
【００１６】
本発明は、また、前記給電ユニットが、給電装置としてバッテリを備え、前記フィーダ負荷に対してインバータ制御された給電を行うことを特徴とするスマートグリッド型セルの監視制御装置を提供する。
【００１７】
本発明は、また、前記ローカルサイト制御部が、前記フィーダ負荷の使用電力がデマンド使用電力内にあるときに、前記給電ユニットのバッテリに充填させる充填指示を生成することを特徴とするスマートグリッド型セルの監視制御装置を提供する。
【００１８】
本発明は、また、前記ローカルサイト制御部が、画面表示装置の画面部に、前記特別高圧電力受変電盤のフィーダ負荷及び前記電力供給指示によって下げられたピーク電力値及び該下げられたピーク電力値によって下げられた累積電力量を時々刻々に画面表示することを特徴とするスマートグリッド型セルの監視制御装置を提供する。
【００１９】
本発明は、また、前記ローカルサイト制御部が、デマンド契約値使用電力に対して予め定めた％を下げた値の使用電力値を画面部に表示し、該下げた値の使用電力に対するピーク電力値を画面表示することを特徴とするスマートグリッド型セルの監視制御装置を提供する。
【００２０】
本発明は、また、前記給電ユニットは、前記バッテリが自立盤構造のバッテリ部ユニットとして構成され、該バッテリ部ユニットが前記給電ユニットの開閉ドアから外部に引出し機構を備えることを特徴とするスマートグリッド型セルの監視制御装置を提供する。
【００２１】
本発明は、また、スマートグリッド型セルの監視制御装置がＬＡＮネットワークを介して管理サイトの中央制御部に結合され、該中央制御部が、複数のスマートグリッド型セルの監視制御装置の一体的監視制御を行うことを特徴とする監視制御システムを提供する。
【００２２】
本発明は、また、特別高圧電力受変電盤に設けられるスマートグリッド型セルの監視制御装置であって、
負荷フィーダ側の負荷電流を電圧とを収集する計測ユニットと、独立して給電する給電ユニットと、ピーク電力値と累積電力値と力率とを計算する機能を備えたローカルサイト制御部を備えた監視制御装置による監視制御方法において、
前記ローカルサイト制御部が、電力会社と需要者との間で予め取り決められた、特別高圧電力受変電盤のフィーダ負荷のデマンド契約値電力内による使用電力及び該デマンド契約値電力を超えたことによる契約デマンド超使用電力料金を定めた電力使用契約のデマンド契約値電力内になるようにピーク電力値を監視して前記給電ユニットに対して、ピーク電力値をデマンド契約値電力値内に下げる補充の電力給電指示を与え、
電力料金計算手段が、監視制御装置毎にデマンド契約値使用電力内使用による低下させた累積電力量（ｋＷｈ）に基づいて使用電力料金を演算すること
前記ローカルサイト制御部が、画面部に、前記補充の電力給電指示が与えられなかったと仮定した時の累積電力量及び該低下させた累積電力量を時々刻々に表示させること
を特徴とするスマートグリッド型セルの監視制御装置による監視制御方法を提供する。
【発明の効果】
【００２３】
上述したように、計測ユニットと給電ユニットとローカルサイト制御部との３分類の構成としたことで、次のような効果が得られる。
【００２４】
（ａ）デマンド契約値電力値内での使用電力による安い電力料金とすることができる。
【００２５】
（ｂ）計測ユニットではフィーダ毎の負荷電力量（ｋＷｈ）が時系列的に取込めるので、低下させる電力量（〜ｋＷｈ／日）の合計・フィーダ毎に時々刻々に見える化表示ができる。
【００２６】
（ｃ）１５分毎の使用電力値（ｋＷ）を時系列的に取込めるので、最大電力値（ｋＷ／日）が求まり、デマンド契約値である電力値に対しての差分を正しく見える化表示できる。
【００２７】
（ｄ）ローカルサイド制御部では、デマンド契約値（ｋＷ）より−２０％以下運用指示を与えると、給電ユニットの[ＢＡＴＴ＋ＩＮV]部よりデマンド契約値−２０％レベル以内となるように負荷側へ給電できるので、契約電力値自体を下げて安い電力料金とした使用電力課金システムに移行せしめることができる。
【００２８】
（ｅ）毎日の負荷パターンが見える化できるので、デマンド契約値超過防止の為のフィーダ負荷が特定できて、その対策として使用時間の管理とか新型機に更新する省エネルギー化などの経営的指導として活用できるので、受変電系統の未端負荷に対し、スマートグリット型セルとして合理化運用の見える化が達成できる。
【００２９】
更には、複数サイトのローカルサイト制御部をＬＡＮネットワークに接続して中央制御部で、複数サイトの受変電盤の負荷パターンと給電ユニット動作による契約電力値以下での運用記録が把握できるので、消耗品としての給電ユニット内のバッテリの劣化交換時期と作業派遣事務などの保守計画が正確に立案できることと、非定常で不審な負荷パターンのフィーダの調査、補修などユーザの見える化省電力活動に寄与できる。
【００３０】
バッテリ部ユニットのみ外部に引出し機構で容易に取出されるので、劣化バッテリの交換が短時間で出来るので、保守性が向上する。また、フィーダ負荷特性データ解析より、バッテリ容量を見直したユニットと交換できるので、装置機能のスマート・グリッド化が達成できる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施例の基本構成の説明図。
【図２】本発明の監視制御装置の詳細説明（ＡＣ１００Ｖ系に関する説明図）。
【図３】本発明の監視制御盤装置の詳細説明（ＡＣ１００Ｖ系に関する説明図）。
【図４】本発明の監視制御装置の詳細説明（ＡＣ２００Ｖ系に関する説明図）。
【図５】本発明の監視制御装置の詳細説明（ＡＣ２００Ｖ系に関する説明図）。
【図６】本発明のローカルサイト制御部内の処理内容説明図。
【図７】計測ユニットの出力電圧と電流との位相差関係の説明図。
【図８】鉛バッテリの放電、充電特性の説明図。
【図９】本発明の監視制御装置の外部説明図。
【図１０】本発明の監視制御装置の内部ユニットの関連説明図。
【図１１】本発明の１変形例のフリッカー対策説明図。
【図１２】本発明の１変形例のフリッカー対策説明図。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
前述課題を解決する為、本発明では、既設の受変電盤を改造することなく、ケーブルを１部接続して、隣接して小型の監視制御盤を追加することで、ピーク電力の削減を可能とする省エネルギー型であって、約１０〜２０％のピーク電力値の低減をする為のバッテリ部ユニットを備えて、経済運転制御を可能とするスマートグリット型セルの監視制御装置を提供する。
【００３３】
本発明の監視制御盤装置では、フィーダ負荷の計測ユニットとバッテリ部ユニットを有する給電ユニットと、デマンド監視と累積値電力量と力率計算との機能を有するローカルサイト制御部とより構成し、当設の契約電力値の約１０〜２０％規模のバッテリ部ユニットを備えて小形化した。
【００３４】
また、電力値（ｋＷ）の１５分毎の更新履歴と１Ｈｒ毎の電力量（ｋＷｈ）の履歴との計測ユニットデータを見える化、表示ができて、給電ユニットの動作履歴も表示するローカルサイト制御部を複数個ＬＡＮネットワーク結合して、管理サイトの中央制御部で各々のサイトの運転状況を監視制御して、受変電装置の運転効率を高めた。
【００３５】
また、各サイトの保守性向上の為に、バッテリ部ユニットは消耗品扱いで交換する必要がある為、監視制御盤内のバッテリ部ユニットに引き出し機構付で安易に交換しやすくした構造とした。
【実施例】
【００３６】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００３７】
図１は、本発明の実施例であるスマートグリード型セルの監視制御装置１００の基本構成の説明図である。受変電盤１では電力会社によりＡＣ６ｋＶ−３Φ受電して変圧器で降圧してＡＣ２００Ｖ系フィーダ負荷（２ｂ）かＡＣ１００Ｖ系フィーダ負荷（２ａ）に給電して工場・商店内の動力源としている。
【００３８】
この負荷２の大きさは様々であり、盤メーカでは負荷条件を聞いて、フィーダ回線数と給電容量の電流値を決めて変圧器の容量値（ＫVＡ）を決めて設計・製作して納入する。運転後は１０〜２０年と長く使う設備であり、故障しない構成としている。
【００３９】
受変電盤１の内部機能を説明し、隣接装置の監視制御装置３との束線ケーブル４の取合い条件の必然性を述べる。（保護リレーなどは図示省略している。）
特別高圧電力は電圧・電流とを計測するＰＣＴ（１ａ）により電力計ＷＨ（１ｂ）で取引き電力量料金を毎月集計している。負荷断路器ＬＢＳ（Ｉｃ）とフューズとにより下部側の事故電流発生した時は、回路遮断してすみやかに切り離す役目を受け持つ。変圧器は所内用変圧器ＴＲ１(１ｄ）でＡＣ１００Ｖ系に降圧し、動力用変圧器ＴＲ２（１ｅ）はＡＣ２００Ｖ系に降圧する。容量は一般にＴＲ２＞ＴＲ１で設計するが,これは負荷２に使用する機器の定格容量を積算する為である。
【００４０】
なお、力率調整用として静止型コンデンサＳＣを遮断器ＣＢ（１ｆ）で開閉して負荷２の遅れ力率を改善する設備が付く場合もある。また避電器ＬＡも付加する場合もある。
【００４１】
さて、ＴＲ１（１ｄ）の２次側は電圧計Ｖ１（１ｇａ）で目視でき回路遮断器ＭＣＢ1、（１ｈａ）経由変流器ＣＴ１（１ｉａ）で電流検出し、各フィーダ毎のＭＣＢ１―１、ＭＣＢ１−２、ＭＣＢ１−ｎを設けて分配し、負荷２ａへ給電する。ＴＲ２（１ｅ）の２次側も電圧計Ｖ２（１ｇｂ）、ＭＣＢ２（１ｈｂ）、ＣＴ２（１ｉｂ）を設けた同じ系統方式により負荷２ｂへ給電する。
【００４２】
束線ケーブル４は、受変電盤１の情報収集の為のもので、安全上、作業効率の面より、簡単な結線法が必要とされる。電圧信号Ｖ１、Ｖ２はメータの端子部のネジを利用して結線する。電流信号は分割型ＣＴ方式のクランプ構造で絶縁ケーブルにそのままクランプしてＣＴ１として全電流を計測する。フィーダ毎の電流は同じくＣＴ１−１、ＣＴ１−２・・・ＣＴ１−ｎとして計測する。また、監視制御装置３からの給電端子はＭＣＢ１の２次側ネジ端子を利用して結線する。なお、電圧計Ｖ１とＶ２とが設置されていない場合はMＣＢ１の１次側ネジ端子を利用してもよい。また、ＳＣ開閉用ＣＢ（１ｆ）の開閉信号は図示されていない制御回路の入切回路に並列にネジ端子利用して結線する。以上のように古い既設の受変電盤上であっても主回路の器具のネジ端子を利用して重ね締めで結合できることやクランプ式の結合などの方法により簡易作業とすることができる。
【００４３】
次に、監視制御装置３では、ＡＣ１００Ｖ系の計測ユニット（３−１ａ）では電圧Ｖ１と電流Ｉ１関係のデータを取込む。ＡＣ２００Ｖ系の計測ユニット（３−１ｂ）では電圧Ｖ２と電流Ｉ２関係のデータを取込む。ローカルサイト制御部（３−４）では入出力ポートＸＰ１経由監視制御ユニットＭＣＵ１で使用電力値（ｋＷ）・使用電力量（ｋＷｈ）・フーダ負荷電流（A）の加算と合計負荷電流の変化・電圧電流の位相差（Φ）より力率計算などを行い、給電すべき量と時間とを予測して、給電ユニット（３−２ａ）からインバータ（ＩＮＶ）起動し、バッテリ箱（ＢＡＴＴ）より電力をＤＣ→ＡＣに変換してＭＣＢ１（１ｈａ）の２次側に給電して、フィーダ負荷２ａを補充給電する。
【００４４】
ＡＣ２００Ｖ系も同じく計測ユニット（３−１ｂ）と結合ユニット（３−２ｂ）とバッテリ箱（３−３ｂ）とによりＭＣＢ２（１ｈｂ）の２次側に給電して、フィーダ負荷２ｂを補充給電する。このように、計測ユニット３−１ａと給電ユニット３−２ｂとローカルサイト制御部３−４とで構成する監視制御装置は用途により、給電ユニットの給電容量に合せたＩＮＶ＋ＢＡＴＴの組合せや負荷状態により、ＡＣ２００Ｖ系のみの給電ユニットとすることなどの受変電盤１の状態に簡単に対応しやすくしている。
【００４５】
このように、本実施例の監視制御装置は、負荷フィーダ側のＡＣ１００Ｖ／２００Ｖ系毎に負荷電流と電圧とを収集する計測ユニット３−１ａと、ＡＣ１００Ｖ／２００Ｖ系毎に独立して給電する給電ユニット３−２ｂと、ピーク電力値と累積電力値と力率とを計算する機能を備えたローカルサイト制御部３−４を備えている。
【００４６】
さて、電力消費のユーザ毎に負荷２の状態が変わる為、負荷フィーダ回線や変圧器容量が様々であるので受変電盤１も様々な系統図となっている。
【００４７】
また、監視制御装置を付加したローカルサイドでは、消耗器としてのバッテリの劣化寿命があるので数年毎に新品と交換する必要がある。
【００４８】
その為にはバッテリの使用状態（充放電回数、放電時間特性の右下がり傾向など）を監視できて、交換時期が予測できれば、適時な交換ができるので、保守性が向上し稼働率も向上する。そこでＬＡＮネットワーク５で結合し中央制御６にて一括して一体的に監視制御盤３の複数サイトが監視制御できるようにした。
【００４９】
すなわち、ローカルサイト制御部３−４がＬＡＮネットワークの接続口を有して結合せしめ、中央制御部６において、システムマネージャーＳＭｔ（６ａ）とシステム制御部ＳＣｔ（６ｂ）と監視操作卓ＰＣ（６ｃ）とにより複数サイトのローカルサイト制御部（ＭＣＵ１〜ＭＣＵｎ）を一括して一体的に監視し、バッテリ保守サイクルと交換時期や省エネ運転改善計画の為の電力量監視データが得られるので、省エネルギー提案のユーザサービスが向上できる。
【００５０】
図２〜５は、本発明の監視制御装置３の詳細説明図である。図２〜３はＡＣ１００Ｖ系に関するユニット説明図で、図４〜５はＡＣ２００Ｖ系に関するユニット説明図である。
【００５１】
図２において、ＡＣ１００Ｖ系の電圧信号Ｖ１と電流信号Ｉ１、Ｉ１−１〜Ｉ１〜ｎとは計測ユニット（３−１ａ）の入力データであり、電圧信号はアナログ値をデジタルにするＡ／Ｄ変換してインターフェイス部（１／Ｆ）に取込む。電流信号もＡ／Ｄ変換してマルチプレクサ（ＭＰＸ）でサイクリックに多数の信号を切替えて間欠データとして制御部（ＣＥ）に入力する。ここで保守上電圧、電流値は目視できるメータを付けたので、入力取込信号有無が即時に判る。
【００５２】
これらの入力データはローカルサイト制御部３−４内の入出力ポート（ＸＰ１）に取込み監視制御ユニットＭＣＵ１とパソコン（ＰＣ）とによりデータ加工される。
【００５３】
入出力ポート（ＸＰ２）では出力制御する為のもので、給電ユニット３−２ａに指令を与える。
【００５４】
給電ユニット３−２ａは蓄電池箱（ＢＡＴＴ）３−３ａの電力を逆流防止のＳＲを経由しインバータ（ＩＮV）にＤＣ送電し、ＡＣ化して切替スイッチＳＷ１よりＶ１−１給電ケーブルに送出する。この時、電圧位相がＶ１と同位相でないと周波数が正弦波にならず乱れるので、Ｖ１信号を取込みＡ／Ｄ変換し〜１／Ｆ部〜ＣＥ部よりＩＮＶのゲート部（図３のＧＡＴＥ―ＣＥのＡＣ化と同位相とする基準値を与えている。）に入力させて同期信号としている。
【００５５】
ここに、制御部ＣＥよりＩＮＶ給電停止命令のデジタル出力Ｄ０１によりＳＷ１が切替り、逆にＶ１−１信号としてＢＡＴＴ充電々源側に切替わる。次にデジタル出力ＤＯ２によりＳＷ２が入ると充電器ＣＵＰに給電され、図３のようにスラィダック変圧器（ドライバーＤＶにより電圧可変できる）経由全波整流器とレギュレータＲｅｇ−Ｃ回路によりＡＣ／ＤＣ電源として逆流防止のＳＲ経由ＢＡＴＴへ充電する。
【００５６】
図３において、ＢＡＴＴはＡＣ１００Ｖ系は１２Ｖ／ヶ当りのＢＡＴＴを１２ヶ直列としてＳＲ経由ＩＮＶへ給電する。電池の充放電々圧幅は定格に１２Ｖとすると１０．５Ｖで再充電としているので、バッテリ箱３−３ａの端子出力比は１２Ｖ×１３ヶ＝１５６Ｖ、１０．５Ｖ×１３ヶ＝１３．６Ｖの幅（１９．５Ｖ）が給電許容範囲としている。ＩＮＶ方式は種々あるが、３相全波回路と３相ＳＣＲ制御との組合せでゲート信号によりＤＣ→ＡＣ化する一例である。このＩＮＶの３相出力電力はＳＷ１によりＶ１−１系統に結合して補充給電する。
【００５７】
尚、ＢＡＴＴの給電に力を増やす場合は、１２ヶ×１３ヶ直列を２ヶ並列ユニットとすれば、電力は２倍となる。図３のバッテリ箱３−３ａで個々のＢＡＴＴの接続点毎に計測端子を出しているが、保守時の電圧分布を調べ不良ＢＡＴＴを判定する為のものである。また全体を車輪を備えた箱状のものとしているが、約２０Ｋｇ／ヶの重量とすると１３ヶで２６０Ｋｇとなり、重くなり保守交換時は盤から引出し構造としないと、分解運搬が困難となる為の対策である。
【００５８】
ＩＮＶの容量を５ｋＷとすれば、Ｐ＝√３Ｖ・Ｉ・ｃｏｓφ＝√３×１００（Ｖ）×Ｉ（Ａ）×０．９５で計算できるからＩ＝３０Ａの能力となる。ＢＡＴＴが５０ＡＨｒを使うと５０／３０＝１．６６Ｈｒ使えることになる。
【００５９】
図４〜５はＡＣ２００Ｖ系に関するユニットの説明図で、計測ユニット（３−１ｂ）給電ユニット（３−２ｂ）、ローカルサイト制御部３−４の入出力ポートＸＰ３、ＸＰ４との構成となり動作機能は前述のＡＣ１００Ｖ系と同じなので省略する。但し、ＡＣ２００Ｖ系となるのでＢＡＴＴ構成が変わり、１２Ｖ×２６ヶ＝３１２Ｖ構成となり端子出力電圧は３１２Ｖ〜２７３Ｖの幅（３９Ｖ）となってＩＮＶ容量１０ｋＷとしてＰ＝√３・Ｖ・Ｉ・ｃｏｓφ＝√３×２００×Ｉ×０．９５よりＩ＝３０Ａの能力となるのでＡＣ１００Ｖ系と同じ１２Ｖ−５０ＡｈのＢＡＴＴを使うことができる。
【００６０】
次に、図６はローカルサイト制御部３−４内の処理内容及び見える化のための説明図である。横軸は１日当りの時々刻々の時間を示し、電力料金計算の条件として昼間帯が８時〜２２時、夜間帯は２２時〜８時と規定し、料金単価が夜間は安く設定されている。縦軸は、使用電力（ｋＷ）の契約電力値を％表示した。図中のグラフは、フィーダ負荷の運転状況により変化するパターンの一例を示したもので、図１の受変電盤１の負荷２変化に対応する。グラフの使用電力Ｐ１は、ＡＣ１００Ｖ系フィーダ負荷量推移を示し、Ｐ２はＡＣ２００Ｖ系フィーダ負荷量推移とを示しているので、Ｐ１＋Ｐ２＝Ｐ（ｋＷ）が取引き電力値（ｋＷ）となり、使用電力料金が計算されてきた。図６は、画面部には、補充の電力給電指示が与えられなかったと仮定した時の時々刻々変化する累積電力量と上述したようにデマンド契約値以内に低下させた時の時々刻々に変化する累積電力量を表示させた状態を示す。これらの変化に対応して使用電力量に対する使用電力料金が計算される。
【００６１】
さて、使用電力料の計算要点は次のとおり規定されている。
【００６２】
１）基本料金＝料金単価×契約電力※１×（１８５−力率※２）／１００
２）電力量料金＝料金単価※３×使用電力量±燃料費調整費
合計の使用電力料金＝１）＋２）＋太陽光発電促進付加金
また、契約電力の大きさによる配電方法も下記に大別している。
【００６３】
（Ａ）契約電力が５０ｋＷ未満の場合（一般家庭・商店）
低圧電力としてＡＣ２００Ｖ／１００Ｖで配電する。
【００６４】
（Ｂ）契約電力５０ｋＷ以上で５００ｋＷ未満の場合（工場・ビル）
特別高圧電力ＡＣ６ｋＶで配電する。
【００６５】
ここで、１契約電力とは電力会社と需要者との間で予め定めた使用する電力の最大許容値であって、ここではデマンド契約値電力（デマンド契約値使用電力）として定義しており、特別高圧電力の場合は、デマンド契約値電力として、１年毎に更新契約している。デマンド契約値使用電力を超えるような場合には、補正額による割増し電気料金の支払いが発生する。
【００６６】
２力率（φ）とは、φ＝８５％を基準とし±５％で割引き、割増し計算することにしている。
【００６７】
３料金単価は昼間帯と夜間帯区分設定し単価を夜間は約１／２としている。
【００６８】
以上の電力会社の計算規定により使用電力料金は作業量変化による負荷条件で決まり、ピーク電力値（ｋＷ）はデマンド契約値電力として１年間規定されるから如何にピーク電力を下げて平準化し、デマンド契約値内の消費電力を構成し、デマンド契約値電力を下げるかが省エネルギー対策のポイントとなる。
【００６９】
ここに、着目し図６の右側縦軸の目盛表までピーク電力Ｐを、−１０〜−３０％と下げると年間の電力料金が大きく下げられる。そこで、図１の監視制御盤３内の給電ユニット（３−２６）のＩＶＴ運転で給電し、停止時は充電器cupでバッテリー（ＢＡＴＴ）を充電回復作業をするとピーク電力を平準化できる。図６ではＰ＝−２０％とセットしたときの１NＶ給電とＢＡＴＴ給電の間欠動作を示したものである。
【００７０】
図６の使用電力（ｋＷ）と時間（ｈｒ）リンクの電力量（ｋＷｈ／日）との関係は電力需要家毎に千差万別であるので、電力量パターンは一義的に規定できず、給電パターンのプログラム化は困難である。そこで本実施例では図６のデマンド契約値動力Ｐに対し、−何％低減するかセットして給電するようにし、ＩＮV停止時はＢＡＴＴ充電に切替えて、次の給電に備えるようにしたので、プログラムの単純化ができた。尚、運用中、もし給電電力が不足時は、ＢＡＴＴユニットを追加するだけでよい方式とした。
【００７１】
以上のように、ローカルサイト制御部３−４が、電力会社と需要者との間で予め取り決められた、特別高圧電力受変電盤のフィーダ負荷のデマンド契約値電力内による使用電力料金及び該デマンド契約値電力を超えたことによる契約デマンド超使用電力料金を定めた電力使用契約に基づくデマンド契約電力内になるように、ピーク値を監視して給電ユニット３−２ｂに対して、デマンド契約値以下にピーク電力値下げる電力給電指示を与える。
【００７２】
そして、ローカル制御部３−４が、給電ユニット３−２ｂに対して、ピーク電力値をデマンド契約値電力内に下げる補充の電力給電指示を与えたことによる累積の低下電力量を時々刻々に画面に表示させることができる。
【００７３】
給電ユニット３−２ｂが、給電装置としてバッテリを備え、フィーダ負荷に対してインバータ制御された給電を行う。
【００７４】
ローカルサイト制御部３−４が、フィーダ負荷の使用電力がデマンド契約値使用電力内にあるとき、前記給電ユニットのバッテリに充填させる充填指示を生成する。
【００７５】
ローカルサイト制御部３−４が、画面表示装置の画面部に、特別高圧電力受変電盤のフィーダ負荷及び前記電力供給指示によって下げられたピーク電力値を時々刻々に表示する。
【００７６】
ローカルサイト制御部３−４が、デマンド契約値使用電力に対して予め定めた％を下げた値の使用電力値を画面部に表示し、該下げた値の使用電力に対するピーク電力値を表示する。これによって確実にデマンド契約値内での電力使用という目的を達成することができる。また、該下げた値の使用電力による使用電力量を演算で求めて画面に表示することができる。
【００７７】
次に、図７は図２の計測ユニット３−１aの入力電圧と電流との位相差関係の説明図である。
【００７８】
電圧（Ｖ１）位相を横軸の時間（ｔ）の０点を基準とし、電流（Ｉ１）の０点はφだけ遅れるので、この場合力率φは遅れと表現する。
【００７９】
これは誘導負荷の為で、図１の受変電盤１のコンデンサバンク（ＳＣ）を遮断器ＣＢを入れて進み電流として電圧にたいする電流の位相差を進める改善をしている。故に計測ユニット３−１ａでの入力電圧・電流データがあれば実効値換算、電力計算ができ、力率値も計算できるのである。
【００８０】
次に図８は鉛バッテリの放電・充電特性の説明図である。
【００８１】
一般に鉛バッテリの端子電圧は定格値１２Ｖとし容量をＡｈ表示、例えば５０Ａｈと表示する。放電能力は放電時間率Cｔで表現しており例えば[０．２Ｃ５Ａ]のＢＡＴＴとは、容量が５０Ａｈの時０．２×５０＝１０Ａで時間ｔ＝５Ｈｒ放電すると端子電圧が１０．５Ｖと低下した時を放電終止電圧と定義している。図８のように放電々流を大きくするとＣ５→Ｃ１のように終止電圧１０．５Ｖに至る時間は短くなる。その後の回復の為の充電特性は定電流（ｉ）で充電すると、順次電圧Ｖが上昇し１４．５Ｖとなると電圧一定制御として充電々流は減少して図では５Ｈｒで充電完了して復電完了扱いとなる。この場合も長時間充電の場合は定電流での大きさを小さく制御すればよい。このような特性を使い図３の充電器ｃｕｐは充電作業する。
【００８２】
次に、図９は本実施例の監視制御装置の外形説明図である。受変電盤１は屋外装置が多く、安全対策等も含めメタルクラッド盤構造とし外枠はすべて接地構造としている。開閉ドアには施錠されるが前・後両側がドア開閉構造とし、内部点検作業ができるようになっている。
【００８３】
本実施例の監視制御盤３は同じ開閉ドア付のメタルクラッド盤構造とし、外枠はすべて接地構造とする。図１の束線ケーブル４は図示の如く連結し、雨水侵入を防ぐ。バッテリ箱３−３ａ、ｂは重いので車載付枠組で全面移動取出し構造とし、劣化バッテリの交換作業を容易とした。
【００８４】
給電ユニット３−２ｂは、バッテリが自立盤構造のバッテリ部ユニットとして構成され、該バッテリ部ユニットが前記給電ユニットの開閉ドアから外部に引出し機構を備える。
【００８５】
次に図１０は本実施例の監視制御盤装置３の内部ユニットの関連説明図である。フィーダ負荷の各種電流と電圧とはＡＣ１００Ｖ系とＡＣ２００Ｖ系と別々に独立した計測ユニット（３−１ａ、ｂ）で取込み電圧、電流、位相データより電力、全電流を計算し全電力値Ｐを得る。Ｐ＝Ｐ１＋Ｐ２とを時々刻々測定しているので急変負荷や、どのフィーダ負荷が大きく変動するかなども判る特長がある。累積値電力量（ｋＷｈ／日）のフィーダ毎の内訳変化が判るので、改善すべき負荷部を特定できる効果が生ずる。次にデマンド監視してデマンド契約値である電力値Ｐｄ（ｋＷ）より超過しないようにデマンドタイマーＴｄ（２分ＯＦＦ、１３分ＯＮ）でＰｄを時々刻々と監視する。
【００８６】
Ｐｄを少く運転する為に低減分ＰＸを設定し、図の一例ではＰＸが−１０％の時と−２０％の時の設定条件の時に給電ユニットのＢＡＴＴ＋ＩＮＶによりＳＷ１を経由して給電（Ｖ２）動作せしめる。ここに給電（Ｖ２）とした理由はフィーダ負荷がＡＣ１００Ｖ系よりＡＣ２００Ｖ系が多い例としたことによる。この場合はＡＣ１００Ｖ系の給電ユニットは不要となり、設置しないことになる。
【００８７】
ＰＸが給電により回復し−１０％となるとＳＷ１が切替り給電（Ｖ２）停止し次の指令でＳＷ２がＯＮして充電器ｃｕｐが立上り、バッテリ（ＢAＴＴ）へ再充電開始する。ｃｕｐのタイマーは動作時間の累積値をデータとしてＢＡＴＴ寿命を判定する資料として使う為である。
【００８８】
一方、力率計算（φ）してφ＜０．８５となると出力ＤＯ３が動作しＳＣ用ＣＢ「入」回路を動作し遅れを改善する力率動作を行う。
【００８９】
スマートグリッド型セルの監視制御装置がＬＡＮネットワークを介して管理サイトの中央制御部に結合され、該中央制御部が、複数のスマートグリッド型セルの監視制御装置の一体的監視制御を行う。
【００９０】
ローカルサイト制御部３−４が、電力会社と需要者との間で予め取り決められた、特別高圧電力受変電盤のフィーダ負荷のデマンド契約値電力内による使用電力料金及び該デマンド契約値電力を超えたことによる契約デマンド超使用電力料金を定めた電力使用契約に基づくデマンド契約電力内になるように、ピーク電力値を監視して給電ユニット３−２ｂに対して、デマンド契約値内にピーク電力値を下げる電力給電指示を与える電力料金計算手段が、監視制御装置毎にデマンド使用電力内使用による累積電力量（ｋＷｈ）に基づいて使用電力料金を演算する。
【００９１】
次に、図１の受変電盤１のＡＣ２００Ｖ系フィーダ負荷が大きく振れる場合、つまりアーク電気炉の運転の場合の時、ＡＣ２００Ｖフィーダ負荷（Ｖ２）が大きく電圧変動を生じ、その影響が変圧器ＴＲ２の１次側に影響しＴＲ１の電圧が変化してＴＲ１の２次側のＶ１が似た電圧変動するサイトもある。一般にフリッカー現象であるが図１１のように、ＡＣ１００Ｖ系フィーダ負荷のＶ１が大きく変圧変動（例えば−３０％）するとパソコンなどが停止する被害となる。そこで、本発明の実施例の一変形例として、図１２のように電圧監視してＶＸをモニターして給電ユニットを動作させても、フリッカー防止に役立つことができる。ＶＸが−５％低下すると給電ユニットの[ＩＮＮ＋ＢＡＴＴ]が起動しＡＣ１００Ｖフィーダ負荷（Ｖ１）を補充給電するとＡＣ２００Ｖ系の変動は防止できないが、ＡＣ１００Ｖ系のみのフィーダ電圧のフリッカーが防止できて事務用負荷のパソコンなどの停止被害はなくなる効果がある。
【符号の説明】
【００９２】
３−１ａ…計測ユニット、３−２ａ…給電ユニット、３−３ａ…バッテリ箱、３−４…ローカルサイト制御監視ユニット、１００…スマートグリッド型セルの監視制御装置。
【図１】
2012090390.tif 000003
【図２】
2012090390.tif 000004
【図３】
2012090390.tif 000005
【図４】
2012090390.tif 000006
【図５】
2012090390.tif 000007
【図６】
2012090390.tif 000008
【図７】
2012090390.tif 000009
【図８】
2012090390.tif 000010
【図９】
2012090390.tif 000011
【図１０】
2012090390.tif 000012
【図１１】
2012090390.tif 000013
【図１２】
2012090390.tif 000014