(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力管理システムにおいて、
公共事業体からのＡＣ電気エネルギーを受け取るＡＣ入力導線と、この入力導線に接続され、上記電力管理システム内のＡＣ電力を対応する複数の電気負荷に送る電気負荷手段とを有するＡＣ電気接続手段、および上記電力管理システムに対応する少なくとも一つのＤＣ負荷手段を有する電力管理システムであって、
少なくとも２つのＤＣ給電装置を有し、これら少なくとも２つのＤＣ給電装置装置が上記一つのＤＣ負荷手段に対して専用化され、かつＡＣ電力を変換する上記ＡＣ入力導線に接続されて、第１ＤＣ給電手段と、上記一つのＤＣ負荷手段に対して専用化され、かつ直流源からなる少なくとも一つの直流給電手段とを構成するＡＣ−ＤＣ第１給電手段とを有し、それぞれが上記一つのＤＣ負荷手段に、これに給電するのに必要な電力すべてを供給できる上記直流源および上記第１ＤＣ給電手段を相互に分離し、そして
さらに、上記第１ＤＣ給電手段、上記直流給電手段および上記一つのＤＣ負荷手段を相互接続して、以下の三つの運転モード、（１）上記第１ＤＣ給電手段が電力すべてを上記一つのＤＣ負荷手段に供給するモード、（２）上記第１ＤＣ給電手段および上記直流給電手段が上記一つのＤＣ負荷手段への電力を分担するモード、および（３）上記直流給電手段が電力すべてを上記一つのＤＣ負荷手段に供給するモードを実現する回路手段を有することを特徴とする電力管理システム。
【請求項２】
上記回路手段がステアリングダイオードアレーの形を取り、かつ上記直流源手段の出力レベルに対して上記第１ＤＣ給電手段の出力レベルを変更する手段を有することを特徴とする請求項１記載の電力管理システム。
【請求項３】
上記一つのＤＣ負荷手段が蛍光照明負荷で、上記直流源手段が蓄電池手段または光起電力パネル手段の形を取ることを特徴とする請求項１記載の電力管理システム。
【請求項４】
複数の電力消費顧客にＡＣ電気エネルギーを供給し、かつこれら消費顧客にＡＣ電気エネルギーを供給する複数の電気導線を所有する公益事業施設と組合せるシステムにおいて、
各電力消費顧客が配電箱を有し、この配電箱を上記電気導線に接続し、この配電箱から出る負荷導線を上記顧客の電気負荷に接続し、電気負荷導線の一部を照明負荷などの特殊な負荷である、電力消費顧客の電気負荷の一つに接続し、電力消費顧客の電気負荷導線の一部をＤＣ電力のＡＣ−ＤＣ一次電源に接続し、電気的に別な直流源を直流源手段として設け、
公益事業施設の電気導線に検出手段を結合して、複合的な電気消費顧客によって公益事業施設に課せられる過大なＡＣ電気エネルギーを検出するようにし、そして
上記検出手段に応答する手段を設けて、各電力消費顧客側における上記特殊な負荷に１）対応する電力消費顧客のＤＣ給電装置の一次源によってのみ給電するか、２）対応する電力消費顧客のＤＣ給電装置の一次源および対応する電力消費顧客の上記直流電源によって負荷分担方法で給電するか、または３）対応する電力消費顧客の上記直流電源によってのみ給電することを特徴とする給電システム。
【請求項５】
上記検出手段が、複合的な電力消費顧客によって電気事業施設に課せられる電力需要を示す可変出力信号を出力し、上記検出手段に応答する各手段が、上記検出手段からの上記可変出力信号、および基準信号を受け取る比較器を有することを特徴とする請求項４記載の給電システム。
【請求項６】
上記検出手段に応答する各手段が、さらに、ＤＣ給電手段の対応する消費顧客一次源、上記電力消費顧客の特殊な負荷の対応する一つ、および対応する比較器手段に接続されるダイオード手段を有することを特徴とする請求項５記載の給電システム。
【請求項７】
公益事業施設からＡＣ電気エネルギーを受け取るＡＣ電気接続手段と、ＡＣ電気エネルギーに接続されて、ＡＣ電力を電力管理システム内に送るＡＣ電気負荷手段と、上記公益事業施設のＡＣから分離され、直流のみを給電する電力管理システム内における少なくとも一つのＤＣ負荷手段とを有する電力管理システムにおいて、
上記一つのＤＣ負荷手段に対して専用化された２つの給電装置手段と、上記ＤＣ負荷手段に変換されたＤＣ電力を供給するＡＣ−ＤＣ第１給電装置手段と、直流源手段からなる少なくとも一つの第２給電装置手段とを有し、
検出手段を使用して、上記ＡＣ−ＤＣ第１給電装置手段、上記第２給電装置手段および上記ＤＣ負荷手段を結合し、上記管理システムによって公益事業施設に課せられる電力需要を検出するとともに、上記電力需要およびこれに対する上記第２給電装置手段の出力レベル状態に応答して可変信号出力を出力して、
上記ＡＣ−ＤＣ第１給電装置手段が、上記電力需要に応答する上記可変信号出力のレベルが優勢になった時に、電力のすべてを上記ＤＣ負荷手段に供給し、
上記ＤＣ第２給電装置手段が、上記第２給電装置手段の出力レベル状態が優勢になった時に、電力のすべてを上記ＤＣ負荷手段に供給し、そして
上記ＡＣ−ＤＣ第１給電装置手段および上記第２給電装置手段が、電力需要による上記可変信号出力のレベルおよび上記第２給電装置手段の上記出力レベル状態が相互に変動した時に、上記ＤＣ負荷手段に対する電力を可変的に分担することを特徴とする電力管理システム。
【請求項８】
上記ＤＣ負荷が蛍光照明負荷で、上記検出手段が上記ＡＣ電力、および上記可変信号出力を出力する差動増幅器手段に結合された電力変換器を有することを特徴とする請求項７給電の電力管理システム。
【請求項９】
公益事業施設からＡＣ電気エネルギーを受け取るＡＣ電気接続手段と、ＡＣ電気エネルギーに接続されて、ＡＣ電力を電力管理システム内に送るＡＣ電気負荷手段と、上記公益事業施設のＡＣから分離された電力管理システム内における少なくとも一つのＤＣ負荷手段とを有する電力管理システムにおいて、
上記ＤＣ負荷手段に対して専用化された２つの給電装置手段と、上記公益事業施設からのＡＣ電力を変換して、正負のリード線をもつ専用の第１ＤＣ給電装置手段を与えるＡＣ−ＤＣ回路手段と、正負の導線をもつ直流源手段からなる少なくとも一つのＤＣ専用の第２給電装置手段とを有し、
検出手段を使用して、上記管理システムによって公益事業施設に課せられる電力需要を検出して、この電力需要に比例する可変信号出力を出力し、
制御手段を使用して、上記専用第１給電装置手段の正負のリード線および導線、上記専用第２給電装置手段および上記ＤＣ負荷手段を結合して、上記正負のリード線および導線両端の相対電圧レベルおよび上記可変信号出力にこの制御手段が応答するようにして、
上記ＤＣ専用第２給電装置手段が、上記可変信号出力のレベルが優勢になった時に、電力のすべてを上記ＤＣ負荷手段に供給し、
上記ＤＣ専用第１給電装置手段が、上記直流源の上記正負の導線両端の電圧のレベルが優勢になった時に、電力のすべてを上記ＤＣ負荷手段に供給し、そして
上記第１給電装置手段および上記第２給電装置手段が、上記電力需要に比例する上記可変信号出力のレベルおよび上記正負のリード線および導線両端の電圧のレベルが相互に変動した時に、上記ＤＣ負荷手段に対する電力を可変的に分担することを特徴とする電力管理システム。
【請求項１０】
上記検出手段が差動増幅器および電力分離配電回路を有することを特徴とする請求項９給電の電力管理システム。
【請求項１１】
上記電力分離配電回路がダイオードアレーを有することを特徴とする請求項１０記載の電力管理システム。
【請求項１２】
さらに、上記可変信号出力を変更する設定値制御手段を有することを特徴とする請求項９記載の電力管理システム。
【請求項１３】
上記設定値制御手段が、公益事業施設に課せられる電力需要に従って上記可変信号出力の相対値も制御することを特徴とする請求項１２記載の電力管理システム。
【請求項１４】
複数の電力消費設備と連動して、公益ＡＣ電力事業施設を運転する方法において、
ａ）上記電力消費設備の個々の電力需要に従ってこれら電力消費設備に公益事業施設からＡＣ電力を供給し、各設備における個々のＡＣ電力需要をリアルタイムでモニターして、電力事業施設におけるリアルタイムなＡＣ電力需要を累積的に表す独自なＡＣ電力需要信号を各設備において出力する工程、
ｂ）上記複数の設備のそれぞれにおいて工程ａ）のＡＣ電力をＤＣ電力に変換して、上記ＡＣ電力から誘導され、かつこのＡＣ電力に依存する一次ＤＣ電源を各設備で発生する工程、
ｃ）上記ＡＣ電源とは別の、蓄電池または直流源の形を取ることができるＤＣ二次電源を各電力消費設備に配設する工程、および
ｄ）モニター工程ａ）に従って工程ｂ）およびｃ）のＤＣ源を制御して、２つのＤＣ電源を各電力消費設備で３つの運転モード、即ち、公益事業施設が、最大電力需要範囲以内のリアルタイムＡＣ電力需要量で、充電状態にある工程ｂ）の一次ＤＣ電源を用いて複数の電力消費設備によって消費される電力の実質的にすべてを供給する第１運転モード、公益事業施設が複数の電力消費設備によって消費されるＡＣ電力の一部を供給し、そして公益事業施設の一部のＡＣ電力を二次ＤＣ電力に変換して、依然として最大電力需要範囲以内にあるリアルタイムＡＣ電力需要量で上記複数の電力消費設備に工程ｂ）の一部のＤＣ電力を供給する第２運転モード、および公益事業施設がＡＣ電力を供給し、上記一次ＤＣ源のそれぞれがその能力以内で最大の二次ＤＣ電力を供給し、ＡＣ電力消費量が最大電力需要範囲以内である第３運転モードで運転する工程を有することを特徴とする公益ＡＣ電力設備の運転方法。
【請求項１５】
工程ｄ）が複数の設定値を設定して、上記運転モードに可変的に影響を与える工程を有することを特徴とする請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
工程ｂ）の上記一次ＤＣ給電装置を、ＤＣ給電できるＤＣ負荷に対して専用化し、このＤＣ負荷に対して上記一次ＤＣ給電装置および上記二次ＤＣ給電装置を並列接続したことを特徴とする請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
上記一次ＤＣ給電装置および上記二次ＤＣ給電装置が、上記ＤＣ負荷両端でステアリングされるダイオードであることを特徴とする請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
電力消費設備によって公益事業施設に課せられる最大電力需要量を電力消費設備側で管理した状態で、公益事業施設でＡＣ電力を発電する方法において、
ｉ）公益事業施設でＡＣ電力を発電し、このＡＣ電力を電気導線によって電力消費設備に送電する工程、
ｉｉ）上記電力消費設備内に少なくとも一つの半ランダムに断続するＡＣ負荷手段を配設する工程、
ｉｉｉ）上記電力消費設備の電気導線の一部を、上記電力消費設備内に配設した、工程ｉｉ）における上記少なくとも一つの半ランダムに断続するＡＣ負荷手段に接続する工程、
ｉｖ）工程ｉ）で発電した上記ＡＣ電力の少なくとも一部を上記電力消費設備内で直流に変換して、変換された直流源、および工程ｉ）で公益事業施設が発電したＡＣ電力に課せられた最大電力需要量に応答する出力レベルをもつ可変レベル出力信号を発生する工程、
ｖ）工程ｉ）で発電されるＡＣ電力、あるいは工程ｉｖ）で変換された直流とは別な、直流を発生する固有な直流源の少なくともいずれか一方を上記電力消費設備に配設する工程」、
ｖｉ）工程ｉｖ）の変換された直流として、工程ｖ）の固有な直流電源からの直流として、あるいはこれらの両者として直流を消費する上記電力消費設備に少なくとも一つの固有な直流負荷手段を配設する工程、および
ｖｉｉ）工程ｉｖ）の上記可変レベル信号に従って工程ｖ）から工程ｖｉ）に制御可能に配電し、公益事業施設に課せられる最大電力需要量を工程ｖ）の固有な直流源に回すことによって、公益事業施設に課せられる電力消費設備の最大電力需要量を削減する工程
を有することを特徴とするＡＣ電力の発電方法。
【請求項１９】
さらに、ａ）工程ｖｉ）の上記少なくとも一つの固有な直流負荷手段から工程ｖ）の上記固有な直流電源をダイオード分離する工程、およびｂ）上記可変レベル出力信号のレベルに従ってどちらかを優勢にする工程を有することを特徴とする請求項１８記載のＡＣ電力の発電方法。
【請求項２０】
さらに、ｃ）工程ｖｉ）の少なくとも一つの固有な直流負荷手段の全体または一部に直流が供給できない場合に、工程ｉｉ）の変換された直流源をＡＣ電力に再度変換する工程を有することを特徴とする請求項１９記載のＡＣ電力の発電方法。
【請求項２１】
一つかそれ以上の電力消費設備によって公益事業施設に課せられる蓄積的な最大電力消費量に従って、電力消費設備側でＡＣ電力を管理する状態で、公益事業設備で上記ＡＣ電力を発電することを特徴とする請求項１８記載のＡＣ電力の発電方法において、さらに、
Ａ）公益事業施設でＡＣ電力を発電し、このＡＣ電力を電気導線によって複数の電力消費設備に送電する工程、
Ｂ）各電力消費設備内に少なくとも一つの半ランダムに断続するＡＣ負荷手段を配設する工程、
Ｃ）各電力消費設備の電気導線の一部を、上記電力消費設備内に配設した、上記少なくとも一つの半ランダムに断続するＡＣ負荷手段に接続する工程、
Ｄ）工程ｉ）で発電した上記ＡＣ電力の少なくとも一部を各電力消費設備内で直流に変換して、変換された直流源、および対応する電力消費設備によって公益事業施設に課せられる累積的な最大電力需要量を示す可変レベル出力信号を発生する工程、
Ｅ）各電力消費設備に対応し、工程Ａ）で発電されたＡＣ電力および工程Ｄ）で変換された直流とは別な、直流を発生する固有な直流源を配設する工程、
Ｆ）工程Ｄ）の変換された直流として、工程Ｅ）の固有な直流電源からの直流として、あるいはこれらの両者として直流を消費する少なくとも一つの固有な直流負荷手段を配設する工程、および
Ｇ）工程Ｄ）の上記信号に従って工程Ｄ）と工程Ｅ）との間で直流を回すことによって、一つかそれ以上の電力消費設備によって公益事業施設に課せられる累積的な最大電力需要量を電力消費設備側で管理する工程
を有することを特徴とするＡＣ電力の発電方法。
【発明の詳細な説明】
発明の背景
発明の分野
本発明は、電気事業体によって供給される電力の消費を顧客側で管理するシステムおよび方法、特に、電気事業体からの顧客の最大電力需要料金を削減するシステムおよび方法に関する。より特定していえば、本発明は、確率的な、あるいは他の最大電力需要量を電気事業体顧客側で見出し、顧客側に設置された二次電源の作動を制御する装置および方法に関する。さらに、本発明は、最大電力需要時以外の時間帯では顧客側で電力を買い取り、かつ保存し、そして電力需要の高い時間帯では保存しておいた電力を使用することによって、負荷をシフトする装置および方法に関する。
従来技術の説明
多量の電力を使用するユーザーは、電力を不規則に消費する。これは、特に、断続負荷の高い、即ち多数の電気装置の使用開始や使用停止を頻繁に繰り返す顧客にとっていえる。これら顧客の場合、電力需要ピークはランダムで、かつ累積的であると考えられる。実例は、それぞれが複合的なピーク負荷をもつ固有な独立制御発生要素をもつ、おそらくは４基かそれ以上の異なる冷蔵システムを備えているスーパーマーケットである。
多くの工業生産施設や小売店などの代表的な一日の負荷分布は、図１Ａ〜１Ｄに示すようないくつかのランダムに使用される負荷からなる。図１Ａには、２４時間一定の照明負荷を示す。図１Ｂには、半ランダムな断続的負荷を示す。図１Ｃには、サイクルがより長い、半ランダムな負荷を示し、また図１Ｄには、２４時間全体を通じてランダムに高確率で発生するピークを表す、一日における理想的な複合負荷分布を示す。
このように電力需要量が変動するにもかかわらず、電気事業体は、任意の時間帯において予想される最大電力需要量を上回る発電能力を維持することが求められている。従って、このような比較的短時間の特別な需要を満たすために、電力事業体は平均的な電力要求量をはるかに上回る発電能力を維持する必要がある。
このような過大な能力を用意し、維持するコストは高く、電力供給の平均コストが劇的に高くなる。
大半は過大な発電能力を求めている顧客にこのような過大な発電能力を確保するコストを割り当てるためには、そして顧客に電力需要量を分配させるようにするためには、このような顧客に発光する電気料金表は、例えば、少なくとも２つの部分に分けられる。第１は、事業体自身による発電・送電コストを反映するエネルギー使用料である。この料金は、例えば、特定の請求期間に消費されたエネルギーのキロワット時間当たりセントで計算する。第２は、事業体の資本コストを反映し、かつあらかじめ定められた需要期間時に消費された平均エネルギーからの偏差に基づく最大需要料金である。この最大需要料金は、実際の最大需要量のキロワット当たりセントまたはドルで計算する。このような最大需要料金は、特定の請求期間時の全電気料の割合としてはきわめて高い。
電気事業体が高額な最大需要料金を課す場合が多くなってきたため、大電力を消費する産業界では、電気事業体からの最大電力需要を削減する方法が検討され始められている。一つのアプローチは、最大需要を分散することである。最大需要分散アプローチでは、装置を一定の順序で使用して、許容数のみの負荷体を同時に駆動する。この方法は制御コストが高い上に、顧客に制限的である。
別なアプローチは、顧客が消費する電気負荷を高効率化することである。このアプローチは前向きの方向にあるが、最大需要量を削減する効果が比較的小さく、また消費者が電力に支払う請求額に最大の影響をもつのは最大需要量である。
第３のアプローチは、ピーキング発電機を使用することである。ピーキング発電機は、発電会社が提供し、一日のうちの最大需要時間帯に使用される発電機である。これらは、事業体の顧客敷地に近接して設置されるものである。ピーキング発電所（発電機）には、高い設備投資、低い負荷サイクル、深刻な環境問題、完成には比較的長い時間が必要などの問題がある。
発明の目的および要約
本発明の第１の目的は、電力を顧客側で管理するシステムおよび方法を提供することである。
本発明の第２の目的は、蛍光照明装置などの顧客の特定の、比較的一定した、実質的な負荷に蓄電池から制御可能に電力を給電し、これによって通常電気事業体から送られてくる最大電力需要量を減少することによって、電力事業体からの顧客の最大電力需要量を削減する装置を提供することである。
このように、蛍光照明装置などの特定な負荷に蓄電池から制御可能に電力を給電することによって発電施設からの最大電力需要量を削減することは、非常に重要であり、直ちに使用する必要がある、実質的な負荷を取り扱う際に従来とはきわだった違いを表す。このような負荷は、ＡＣ電力とはまったく異なる直流電力によって、あるいはＡＣ電力をＤＣに変換することによって駆動する。
本発明の第３の目的は、固有回路の要素として蓄電池を使用できる高効率スイッチングモード給電トポロジーを原理としてＡＣ電力をＤＣ調節電力に変換するために、電力管理システムに使用する装置を提供することである。
本発明の第４の目的は、電力管理システムが検出した最大電力需要量の大きさに応答して、蓄電池装置から比例的に電力を給電するために、電力管理システムに使用する装置を提供することである。
本発明の第５の目的は、他のアプローチからみた場合、照明装置や他の電子負荷などの主な負荷領域における顧客による電力使用効率を自動的かつ実質的に改善することができる顧客側電力管理システムを提供することである。
本発明のこの実施態様の場合、顧客側電力管理システムは、一つかそれ以上のセンサーをもつ電力変換器を顧客の設備まで延設した。事業体からの電力線に接続する。この電力変換器が顧客の設備によって引き出される電力を設定し、引き出される電力に比例する信号を出力する。
さらに、この電力管理システムは電力変換器の出力に積分器を接続する。事業体が最大電力消費量を測定する場合とまったく同様にして、この積分器が所定の積分時間にわたって変換器からの信号を平均する。積分器からの出力信号は、電力管理システムに設けた比較器回路（あるいは、実際には比較器として作用する差動増幅器回路）の一つの入力に送られる。
比較器回路の他の入力は、自動調整が可能な設定値回路が手動調整が可能な設定値回路のいずれかに接続する。これら回路はいずれも適当なスイッチング回路によって比較器回路に結合できる。
比較器回路は、積分器からの信号を設定値回路の限界信号と比較し、積分器の出力信号が限界信号と等しいか大きい場合には、少なくとも一つの大きさの出力信号を出力し、そして積分器の出力信号が限界信号より小さいに場合には、少なくとも別な大きさの出力信号を出力する。
さらに、本発明の電力管理システムは、好ましくはスイッチングモード給電装置であるＡＣ／ＤＣ変換器を有する。この給電装置は、比較器（または差動増幅器）回路からの出力信号が送られる制御入力を有する。スイッチング給電装置は、事業体が顧客の設備に給電したＡＣ電力の少なくとも一部を受け取り、この部分をＤＣ電力に変換して出力する。
スイッチングモード式給電装置からのＤＣ電力を分離分配回路に、そして電池などの蓄電装置に送る。この分離分配回路が、顧客の設備が消費し、かつ電力管理システムの電力変換器が検出した電力量に従って、ＤＣ給電装置か蓄電池のいずれかから、あるいは両者から比例的に電力を制御し、負荷に給電する。
本発明の上記目的やその他の目的、特徴および利点は、添付図面を参照して、以下の具体的実施態様の詳細な説明を読めば明らかになるはずである。
【図面の簡単な説明】
図１Ａは、仮説的な顧客設備の一定の照明負荷に関して、電力需要量対時間の関係を示すグラフである。
図１Ｂは、仮説的な顧客設備の半ランダムな断続負荷に関して、電力需要量対時間の関係を示すグラフである。
図１Ｃは、仮説的な顧客設備のサイクルがより長い、半ランダムな負荷に関して、電力需要量対時間の関係を示すグラフである。
図１Ｄは、仮説的な顧客設備に関して、電力需要量対時間の関係を示し、かつこのような設備に関する一日における複合的な理想負荷分布を図示するグラフである。
図２は、本発明に従って構成した顧客側電力管理システムのブロック線図で、このシステムと顧客設備の既設の電気事業体電力線とのインターフェースを図示するものである。
図３は、本発明に従って構成した別な電力管理システムを示す概略図である。
図４は、多くの点で図１Ｄと同様な、電力需要量対時間の関係を示すグラフで、本発明のシステムおよび方法を使用することによって、負荷をクリッピングした結果を図示するものである。
図５は、多くの点で図４と同様な、電力需要量対時間の関係を示すグラフで、本発明の電力管理システムを仮説的な顧客設備に使用した場合の、この設備の一日の負荷分布を図示するものである。
好ましい実施態様の詳細な説明
図２について説明すると、図示のように、本発明によって構成した顧客側電力管理システムは、顧客の負荷必要条件をモニターするために、顧客設備の既設電力線に簡単に配線することができる。本発明の理解を容易にするために、図２には、３相電力線（即ち、各相を示すＬ１、Ｌ２およびＬ３を参照符号とする電線）、および電気事業体から顧客設備まで延設した中性（即ち、Ｎ）電線を示す。これら３相電線Ｌ１、Ｌ２およびＬ３、および中性電線Ｎは顧客設備の主配電盤２に配設する。主配電盤２は設備全体に配電し、多くの場合、その名が示しているように、設備の各種照明回路に配電する照明配電盤４に給電する。即ち、主配電盤２は、従来と同様に、顧客設備全体に３相電力を配電し、顧客設備で使用されている各種負荷に給電する。図１Ａ〜図１Ｃに示すように、３種類の共通ＡＣ電気負荷がある。これら負荷は、公共事業体や電気事業体が発電し、図示の顧客設備に送られるＡＣ電力によって満足される必要がある。これら負荷は、具体的には、照明負荷（図１Ａ）、半ランダムな断続負荷（図１Ｂ）、およびサイクルのより長い、半ランダムな負荷（図１Ｃ）である。このように、３相電線Ｌ１、Ｌ２およびＬ３、および中性電線Ｎは主配電盤２の公共事業体側に接続し、この配電盤の顧客側からＡＣ導線の形で出て、図１Ａ〜図１Ｃに示すように、電気事業体が送電する電力によって満足される必要がある各種負荷に接続する。
通常は、主配電盤２および照明配電盤４は、中性電線８を始めとする一本かそれ以上の電力線６によって相互に接続するが、本発明の目的からは、図２に破線で示すように、主配電盤と照明配電盤との間の相互接続は途中で切断する。なお、インバーター１を配設して、主配電盤２と照明配電盤との間を切断することが必要なのは、全体としてあるいは部分的に、ＡＣ電力を照明負荷に給電することができる状態とは異なって、照明負荷に直流のみでは給電できない場合だけである。このように給電できない範囲までは、電気事業体がＡＣをまったく給電できない場合はいずれにしても、インバーター１を使用して、ＡＣ電力を供給する必要がある。
本発明によれば、電力管理システムは電力変換器１０を有する。電力変換器１０には、対応する一つかそれ以上の電圧センサーまたは電流センサー１２を接続する。各センサーはそれぞれ各電力線相に結合する。電力変換器１０は電気事業体から送電され、かつ顧客が消費した電力をリアルタイムで測定し、この測定値に対応する出力信号を出力する。電力変換器１０からの出力信号は、大きさが顧客設備が消費した電力に比例する。例えば、出力信号は電圧信号でもよく、電圧範囲は、０〜１００キロワットの電力消費量に相当する０〜＋１０ボルトまたは０〜−１０ボルトであればよい。本発明の電力管理システムに使用することができる適当な電力変換器１０としては、Ｒｏｃｈｅｓｔｅｒ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ  Ｓｙｓｔｅｍｓ、Ｉｎｃ．製のＰａｒｔ  Ｎｏ．ＰＣＥ−２０をあげることができる。
電力変換器１０からの出力信号は、積分器回路１４に送るのが好ましい。積分器回路１４では、電力変換器で得たリアルタイムの電力測定値を平均する。この積分器回路１４は、事業体が顧客の最大電力需要量を平均するために使用するのと同様な積分回路の演算をシミュレートする。
積分器回路１４は、図２に示すように、フィードバックコンデンサー１８および入力抵抗器２０とともに演算増幅器１６を使用するなど各種の方法で構成することができる。コンデンサー１８および抵抗器２０の値については、所望の積分時間を与えるように選択する。図２に示した積分器回路１４は負の利得を与えるので、このような回路を使用した場合、これを電力変換器の０〜−１０Ｖの出力に結合すると、事業体から引き出され、そしてセンサー１２によって検出される電力に変化があると、これに応答して変化する正の出力電圧信号を出力することができる。
さらに、本発明の電力管理システムは比較器回路を有するが、この回路としては差動増幅器回路２１が好ましい。積分器回路１４の出力は、この差動増幅器回路２１の第１入力に送る。また、差動増幅器回路２１の第２入力は、図２に機能的には単極双投スイッチ２２ａとして示すスイッチング回路２２に接続する。
さらに具体的には、スイッチング回路の摺動片アーム２４を差動増幅器回路２１の第２入力に接続する。そして、スイッチング回路２２の一方の極を自動調節可能な設定値回路２８に接続するとともに、スイッチング回路２２の他方の極３０を手動調節可能な設定値回路３２に接続する。
自動調節可能な自動設定値回路２８および手動調節可能な設定値回路３２は、スイッチング回路２２を介して、電圧の形を取ることができる限界信号を差動増幅器回路２１の第２入力に出力する。限界信号は、後述するように、電力管理システムの要素を構成する蓄電池３４などのＤＣ電力の二次源が顧客の設備における一つかそれ以上の各種負荷に給電するのを引く継ぐ電力レベルを表す。
本発明に使用する手動調節可能な設定値回路としては、各種の回路が考えられる。この回路の一例は、正電圧と負電圧との間か、あるいは電圧Ｖ１とアースとの間に接続したポテンショメーター３６であり、その摺動片アームをスイッチング回路２２の極３０に接続する。このような回路は、差動増幅器回路２１に限界電圧を印加するものである。設定値回路３２については、顧客のエネルギー消費傾向の分析後に、調節することができる。限界電圧については、顧客の一日における電力需要の確率的ピークまたは頻発するピーク（即ち、非ランダムなピークや時刻ピーク）が、図２に示すように、電力管理システムの二次ＤＣ電源によって完全にか、あるいは比例的に満たされるように設定する。
自動調節可能な設定値回路２８は、一日単位か月単位などの所定の期間にわたる実際の最大電力需要量の最大値を推測かつ記憶し、回路によって計算された“移動平均値”に基づく限界信号を出力する。スイッチング回路２２を介して、この限界信号を差動増幅器回路２１の入力に出力する。そして、アルゴリズム計算される顧客の最大電力必要条件の移動平均値に従って、自動設定値回路２８が限界信号を自動調節する。このような回路の一例は、Ｐｈｉｌｌｉｐ  Ａｌｅｎｄｕｆｆなどを発明者とするＵＳＰ４，７３１，５４７に開示されている。この開示については、本明細書で参考として利用している。
その名が示すように、比較器（より好ましくは差動増幅器）回路２１が、スイッチング回路２２によって選択される設定値回路２８、３２のいずれかが出力する限界信号と、所定の積分期間にわたって平均化された事業体から引き出される電力を表す、積分器回路１４からの出力信号とを比較する。積分器回路１４からの出力信号が限界信号より大きい場合には、即ち過大な電力、あるいは最大電力が消費されていることを示す場合には、差動増幅器回路２１がこれを検出し、後述するように、電力管理システムの要素を構成するＡＣ−ＤＣ変換器またはスイッチングモード式給電装置３８を制御するのに必要な信号とコンパチブルな比例出力信号を出力する。
本発明に使用するのに好適な差動増幅器回路２１の一例は、フィードバック抵抗器４２と入力抵抗器４４とを有する演算増幅器４０である。この場合には、入力抵抗器４４を介して演算増幅器４０の反転入力に限界信号を出力するとともに、積分回路１４からの出力信号を第２入力抵抗器４３の一方の側に出力する。この第２入力抵抗器４３のもう一方の側は演算増幅器の非反転入力に接続するとともに、もう一つの抵抗器４５に接続し、接地する。第１入力抵抗器４４およびフィードバック抵抗器４２の値がそれぞれ第２入力抵抗器４３および接地抵抗器４５の値と等しい場合には、差動増幅器回路２１からの出力信号が、フィードバック抵抗器４２と第１入力抵抗器４４の値の比を乗じた、積分回路の出力信号および限界信号の電圧レベル間の差に等しい電圧レベルになる。従って、差動増幅器回路２１からの出力信号としては、積分器回路１４からの出力信号と設定値限界信号レベルとの間の差に比例して変化する電圧レベルが好ましい。
次に詳しく説明するように、多くのＡＣ−ＤＣ給電装置は、制御信号入力に印加される電圧に比例して出力電圧レベルを調節し、０ボルト〜１０ボルトなどの正の制御信号電圧で作動して、１２５ボルト〜１１０ボルトの出力を調節する。例えば、積分器回路の出力信号が設定値限界信号レベルより低い場合などには、差動増幅器回路２１からの出力信号において電圧が負の方向に振れるが、これを防止するためには、演算増幅器４０の適正な供給端子に正の供給電圧を供給し、負の供給端子を接地する。あるいは、アノードを接地し、そしてカソードを演算増幅器４０の出力に接続した（図示しない）ダイオードを接続して、積分器回路１４の出力信号が設定値限界信号レベルより低くなった場合に、差動増幅器の出力信号をゼロボルトに固定することも可能である。
限界信号と積分器回路の出力信号との間の差に比例する、連続的に変化する出力信号を出力する差動増幅器回路２１を使用する代わりに、演算増幅器などの形を取る単純な比較器を使用することも可能である。積分器の出力信号および限界信号を比較器の２つの入力に出力するとともに、比較器の出力信号をＡＣ−ＤＣ変換器３８の制御入力に出力する。積分器回路の出力信号が限界信号よりも大きい場合には、比較器の出力信号がＡＣ−ＤＣ変換器３８に信号を送る第１状態にあるため、第１出力電圧レベルが出力されることになる。積分器回路の出力信号が限界信号より小さいか、等しい場合には、比較器の出力信号がＡＣ−ＤＣ変換器３８に信号を送る第２状態になるため、第２出力電圧レベルが出力されることになる。
前述したように、本発明の電力管理システムはＡＣ−ＤＣ変換器回路３８を有する。変換器回路３８としては、すぐれた調節機能と、高い効率をもつことが知られているスイッチング式の給電装置を使用するのが好ましい。もともとは照明配電盤４に配設されていた主配電盤２からの電力線６および中性線８は、今度は、スイッチング給電装置３８のＡＣ入力に配設する。比較器または差動増幅器回路２１からの出力信号を給電装置の制御入力に出力する。スイッチング給電装置３８が、これに供給されるＡＣ電力を、図２に示すように、蛍光照明負荷４６などの、顧客設備における特定の負荷（複数の場合もある）を駆動するＤＣ電圧および電流に変換する。本発明の電力管理システムに使用するのに好適なＡＣ−ＤＣスイッチング給電装置３８は、ＣｏｎｎｅｔｉｃｕｔにあるＴｅｃｈｎｉ  Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｒｐ．、Ｐｅｎｒｉｌ  Ｃｏｍｐａｎｙ製のＰａｒｔ  Ｎｏ．２６７８６４４である。より大きな電力を取り扱う必要がある場合には、いくつかの給電装置を並列接続して、すべてを比較器または差動増幅器回路２１によって制御すればよい。いずれのＡＣ−ＤＣ変換器３８を使用するにせよ、コンパチブルな制御信号を出力して、必要に応じて変換器出力を変えるように、比較器または差動増幅器回路２１を設計する。
スイッチングＤＣ給電装置３８の出力電圧は、この給電装置が受け取る制御信号に比例して調節可能である。給電装置３８については、例えば、給電装置の制御入力に出力される、０〜１０ボルトの制御電圧が給電装置の出力ＤＣ電圧を１２５ボルトから１１０ボルトに反転調節するように選択あるいは設計することができる。後でより詳しく説明するように、ＡＣ−ＤＣ給電装置３８の出力電圧の制御は電圧管理システムの重要な面である。というのは、電気事業体からの電力、あるいは顧客設備に配設された蓄電池３４などの二次ＤＣ源からの電力によって照明負荷やその他の負荷が駆動できるからである。
ＡＣ−ＤＣ給電装置３８のＤＣ出力電圧は電力分離配電回路４８、および本発明の好ましい構成では、蓄電池３４である二次ＤＣ電源に出力する。より具体的には、給電装置３８の正端子を電力分離配電回路４８の入力に接続し、電力分離配電回路の一つの出力を照明配電盤４に接続された電力線６に出力し、そして電力分離配電回路のもう一つの出力を蓄電池３４の正端子に出力する。また、給電装置３８の負出力については、蓄電池３４の負出力、および照明配電盤４に接続された中性線８に出力する。このようにして接続されたＡＣ−ＤＣ給電装置３８は、ＤＣ電力を顧客の照明負荷またはその他の負荷４６に給電するだけでなく、低電力需要時には蓄電池を充電する。
本発明の好適な構成では、電力分離配電回路４８は基本的には３つの相互接続ダイオード５０、５２、５４からなる。第３のダイオード５４は、そのアノードを給電装置３８の正出力端子に接続し、そしてそのカソードを蓄電池３４の正端子に接続する。第２のダイオード５２は、そのアノードを蓄電池３４の正端子に接続し、そしてそのカソードを電力分離配電回路４８の、照明配電盤４に配設された電力線６に接続される第１出力に接続する。また、第１のダイオード５０は、そのアノードを給電装置３８の正出力端子に接続し、そしてそのカソードを第２ダイオード５２のカソードに接続するとともに、電力分離配電回路４８の第１出力に接続する。
電力分離配電回路のダイオードは、蓄電池３４とＡＣ−ＤＣ給電装置３８との間を分離するとともに、蓄電池を回路に接続して、照明負荷またはその他の負荷４６に給電するか、あるいは蓄電池を回路から分離するより大きな“あき領域”、即ち緩衝領域を与える。電力分離配電回路に使用するダイオード５０、５２、５４としては、ハイパワーのシリコンダイオードが好ましい。
電力分離配電回路４８、給電装置３８および蓄電池３４の作用は次の通りである。ここで、例えば、蓄電池が１２４ボルトＤＣ、ＡＣ−ＤＣ給電装置の出力が１２５ボルトＤＣとすると、第１ダイオード５０および第３ダイオード５４は順方向にバイアスされるため、電力比例配分回路の第１出力および第２出力における電位はそれぞれ１２４．３ボルトである。ただし、ダイオードの電圧降下は０．７ボルトとする。第２ダイオード５２は本質的に逆方向にバイアスされるので、オンしない。ＤＣ給電装置は照明負荷またはその他の負荷４６に給電するだけでなく、蓄電池３４にも給電して、これを充電する。この状態は、最大電力需要がない時の状態である。
また、例えば、ＡＣ−ＤＣ給電装置の出力が１２３ボルトまで下がると、電力分離配電回路の第１ダイオード５０および第３ダイオード５４が逆方向にバイアスされ、第２ダイオード５２が順方向にバイアスされる。このような状態では、蓄電池３４が照明負荷またはその他の負荷に給電する。この状態が、最大電力需要時の状態である。蓄電池３４が負荷に供給する電力量は、顧客が事業体から引き出す、設定値限界を越える電力量に実質的に等しく、負荷の限界内である。
例えば、顧客需要量が７５０キロワット、設定値限界が８００キロワット、そして本発明の電力管理システムが制御する照明負荷が１００キロワットとする。顧客需要量が最大設定値限界未満であるため、顧客の照明負荷はＡＣ−ＤＣ変換器を介して事業体によって完全に満足され、この状態では、蓄電池３４は再充電されることになる。これが、電力管理システムの第１の運転モードである。
次に、管理システムにおいて設定された８００キロワットの設定値限界を５０キロワット上回る８５０キロワットに顧客の需要量が上昇するとする。この状態では、システムによって制御される照明負荷は、事業体からＡＣ−ＤＣ変換器３８を介して５０キロワットの電力を引き出し、蓄電池から５０キロワットの電力を引き出す。このように、事業体および蓄電池からの電力を負荷に比例配分し、照明負荷やその他の負荷に給電する。これが、システムの第２の運転モードである。
限界を２００キロワット上回る１，０００キロワットに顧客需要量が上昇すると、照明負荷に給電するのは完全に蓄電池だけになり、事業体は関与しない。これが、システムの第３の“無停電”運転モードである。
蓄電池３４は、１０個の１２ボルトＤＣ電池を直列接続して構成するのが好ましい。このために好適な電池の一つは、保守が必要ない、密閉形鉛酸電池（ＧＮＢ  Ｉｎｃ  製登録商標  Ａｂｓｏｌｙｔｅ）である。
以下、本発明の電力管理システムの運転動作を説明する。電力変換器１０によって、図１Ｄに示すような確率的な最大電力需要量または反復的な最大電力需要量を検出する。電力変換器からの出力信号の電圧レベルが上昇すると、この電圧レベル上昇を所定の積分期間にわたって積分器回路１４が平均する。これに応じて、積分器回路の出力信号も大きさが大きくなる。積分器回路１４の出力信号レベルが電力管理システムに接続された設定値回路２８、３２のいずれかの限界信号レベルより大きくなると、これを比較器または差動増幅器回路２１が検出し、適当な出力信号をＡＣ−ＤＣ給電装置３８に出力して、給電装置出力電圧を蓄電池３４の電位よりも低く下げる。蓄電池電位が給電装置電圧よりも大きいため、蓄電池３４が負荷に電力を供給する。
事業体からの電力需要量が低下すると、これに対応して、電力変換器１０および積分器回路１４からの出力信号の大きさが小さくなる。積分器からの出力信号が設定値回路２８、３２によって設定された限界レベルを下回ると、比較器または差動増幅器回路２１がこれを検出し、適当な信号をスイッチング給電装置３８の制御入力に送り、給電装置の出力電圧レベルを上げる。給電装置の出力電圧レベルが蓄電池３４の現在の電位または“スポット”電位よりも大きいと、給電装置から再び十分な電力が負荷に供給され、また蓄電池が完全充電するまで、電流も流れる。このモードでは、蓄電池から負荷への電流の流れはない。
図３は、本発明の電力管理システムの別な態様を示す概略図である。図２に示すように、電力変換器１０を顧客の事業体電力線の一つかそれ以上に接続し、その出力を非反転緩衝増幅器として構成した演算増幅器６０の非反転入力に接続する。緩衝増幅器６０の出力を差動増幅器回路の一方の側に接続する。この差動増幅器回路は演算増幅器４０、緩衝増幅器出力と演算増幅器４０の非反転入力との間に接続された第１入力抵抗器４３、および演算増幅器の非反転入力とアースとの間に接続された別な抵抗器４５を有する。さらに、この差動増幅器は、さらに別な入力抵抗器４４を演算増幅器４０の反転入力に接続し、フィードバック抵抗器４２を演算増幅器の出力と反転入力との間に接続し、そしてフィードバックコンデンサー６２をフィードバック抵抗器に並列接続する。前の実施態様と同様に、またフィードバック抵抗器４２および接地抵抗器４５がそうであるように、入力抵抗器４３、４４が同じ値であることが好ましい。フィードバックコンデンサー６２については、差動増幅器の応答時間を遅くするために設ける。
手動設定値限界回路はポテンショメーター３６を有する。このポテンショメーターは、その対向脚部を正電圧とアースとの間に接続し、その摺動片を非反転緩衝増幅器として構成した演算増幅器６４の非反転入力に接続する。緩衝増幅器６４の出力は、差動増幅器の他方の入力抵抗器４４に接続する。
差動増幅器の出力は電圧／電流変換器に接続する。この電圧／電流変換器はＮＰＮトランジスタ６６、差動増幅器の出力とトランジスタ６６のベースとの間に接続された抵抗器６８、および一緒にトランジスタのエミッターとアースとの間に接続されたエミッター抵抗器７０と直列接続したダイオード７２を有する。トランジスタ６６のコレクターは固定抵抗器７４の一端に、そして多重巻線のポテンショメーター７６の一端および摺動片に接続するが、ポテンショメーター７６の他端は接地する。固定抵抗器７４の他端は、Ｔｅｘａｓ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ社製のＰａｒｔ  Ｎｏ．ＴＬ７８３Ｃなどの直列の調節器７８の調節入力に、そして別な固定抵抗器８０の一端に接続するが、抵抗器８０の他端は調節器７８の出力（ＯＵＴ）に接続する。
前の実施態様と同様に、電力管理システムは前記調節器７８を有するＡＣ−ＤＣ変換器と、２つのダイオード８２、８４からなる全波整流器回路と、２つのバイパスコンデンサー９０、９２と直列チョークまたはインダクター９４とからなる通常のパイフィルターとを有する。フィルター回路は整流器回路の出力に接続する。フィルター回路の出力は固定抵抗器９６の一方の脚部に接続するが、他方の脚部は調節器７８の入力（ＩＮ）に、そしてベース抵抗器１００を介してＰＮＰトランジスタ９８のベースに接続する。トランジスタ９８のエミッターはフィルター回路の出力に接続し、コレクターはＮＰＮパワートランジスタ１０２のベースに接続する。使用するのに好適なパワートランジスタはＴｅｘａｓ  Ｉｎｓ  ｔｒｕｍｅｎｔｓ社製のＰａｒｔ  Ｎｏ．ＴＩＰＬ７６２である。いうまでもなく、パワートランジスタは電力管理システムの電力必要条件に従って選択するものである。パワートランジスタ１０２のコレクターはその駆動トランジスタ９８のエミッターに接続するとともに、フィルターの出力に接続し、そしてトランジスタ１０２のエミッターは調節器７８の出力に接続する。これらトランジスタ９８および関連部品が電流ブースタ回路を構成する。
図３に示す電力管理システムは、さらに、図２に示した前記実施態様と同様に、３つの相互接続した第１ダイオード５０、第２ダイオード５２、第３ダイオード５４からなる分離配電回路を有する。調節器７８の出力は第１ダイオード５０および第３ダイオード５４のアノードに接続する。第２ダイオード５２のアノードおよび第３ダイオードのカソードは、電力管理システムに使用される蓄電池３４の正端子に接続し、そして第２ダイオード５２および第３ダイオード５４のカソードは、電力管理システムが給電する負荷４６に接続する。
図３に示した電力管理システムの運転動作は次の通りである。事業体から引き出される電力が、変換器１０の出力レベルが設定値限界レベルを下回るような電力である場合には、電圧／電流変換器のトランジスタ６６は非導通である。これは、上部脚部を有する抵抗器８０、複数の抵抗器７４、および並列接続した多重巻線ポテンショメーター７６および電圧／電流変換器が構成する抵抗器デバイダー網の下部脚部を高抵抗化するのに有効である。このデバイダー網の下部脚部は上記並列接続に含まれる。この状態では、第１ダイオード５０のアノード電圧は、蓄電池３４の電圧である第２ダイオード５２のアノード電圧を上回ることになる。第１ダイオード５０がオンし、第２ダイオード５２に逆方向にバイアスされると、ＡＣ−ＤＣ変換器、即ち全波整流器回路、フィルターおよび電流ブースタ回路を通じて負荷に事業体から電力が供給される。
電力管理システムの変換器１０が顧客が引き出す事業体電力量の増加を検出すると、緩衝増幅器６０からの出力信号が、限界信号の緩衝増幅器６４の出力信号の大きさを超えることになる。これに応答して、差動増幅器が正の電圧出力信号を出力し、この結果、電圧／電流変換器のトランジスタ６６に電流が流れる。これによって、抵抗器デバイダー網の下部脚部の抵抗が有効に下がり、結果として、第１ダイオード５０のアノード電圧が降下する。第１ダイオード５０のアノード電圧が、第２ダイオード５２が順方向にバイアスされる点まで下がると、蓄電池３４から電流が負荷に流れる。ここでは、事業体から引き出される電力が小さいので、電力変換器１０からの出力電圧が下がり、差動増幅器の出力電圧および電圧／電流変換器トランジスタ６６のコレクターを通じて引き出される電流に影響することになる。このため、蓄電池および事業体からの電力の比例分配が生じる点まで、第１ダイオード５０のアノード電圧が変化する。即ち、電力管理システムはフィードバック機能をもつサーボシステムとして作用し、自己レベリング能力を持つこととなる。
以上の説明から明らかなように、本発明の電力管理システムは顧客設備に簡単に配設でき、再配線の必要がほとんどない。通常、主配電盤２は第２の照明配電盤４に接続するため、これらの間の相互接続を切断することができ、電力管理システムに接続できる。また、一部の事業体電力を利用する顧客にとっては全負荷のほぼ４０％を示す蛍光照明は、本発明の電力管理システムとともに使用するのに特に魅力のある負荷である。照明負荷は一日を通じてほぼ一定であるため、電力管理システムのパラメータをこのような負荷に対して最適化するのは簡単である。さらに、蛍光照明に現在ますます使用されることが多くなった電子安定抵抗は直流（ＤＣ）、交流（ＡＣ）のいずれでも機能する。電子的に安定化した、あるいは磁気的に安定化した蛍光照明を電力管理システムによって制御し、ＡＣ給電を行なう場合には、図２に破線で示すように、電力分離配電回路４８（およびＡＣ−ＤＣ変換器３８の負端子）と照明配電盤４との間にインバーター１１０を相互接続すればよい。このようにすれば、本発明の電力管理システムを適用して、蛍光照明およびその他の照明を完全に行なうことができる。
本発明の電力管理システムは、顧客の電気事業体電力線から確率的な最大負荷または反復的な最大負荷をなくすもので、需要電力料金を避けるという意味で顧客にとって主に財政上有利である。これについては、顧客の電力需要量が最大になることを防ぐことを破線で示す図４に示す通りである。また、この電力管理システムは負荷をシフトできるので、電気事業体にとっても有利である。図５に示すように、限界を電力管理システムによって調節可能に設定して、このような需要負荷を取り除いたり、あるいはシフトすることができる。
図５に実線で代表的な顧客負荷分布を示す。分布におけるピークは１：００ｐ．ｍ．かその前後に現われている。このピーク時には、電力管理システムがオンし、商用電力の消費量を削減する。また、この間には、図５にＤで示すように、蓄電池３４は主に放電して、照明負荷またはその他の負荷に電力を供給する。これによって、顧客負荷分布が図５に破線で示す分布になる。
低電力需要時には、既に説明したように、電力管理システムは蓄電池３４を充電する。蓄電池の充電時間は図５ではＤで示す。この負荷シフトについては、予め定められた時間でも実行可能である。図２に破線で示すように、スイッチング回路２２と差動増幅器回路２１との接続を切断して、これら両者の間に継電器回路またはスイッチング回路１１２を加えることも可能である。機能的には、この継電器回路またはスイッチング回路１１２は単極双投スイッチ１１２ａとして図示してある。この場合、その摺動片１１４を差動増幅器回路２１に接続し、一方の極１１６をスイッチング回路２２の摺動片２４に接続する。他方の極１１８については、負荷シフトが望ましい時間に予想される積分器回路１４または電力変換器１０からの出力信号よりも大きさが小さい電圧源Ｖに接続すればよい。継電器回路またはスイッチング回路１１２に時限回路１２０を結合し、ある所定の時間で、スイッチング回路２２と差動増幅器回路２１との間の接続が継電器回路またはスイッチング回路１１２によって切断され、かつ継電器回路またはスイッチング回路１１２を介して差動増幅器回路２１に電圧Ｖが印加されるように回路を制御する。電圧Ｖについては、積分器回路１４および電力変換器１０の出力電圧を下回るように選択するので、差動増幅器回路２１の出力信号によって、ＡＣ−ＤＣ変換器回路３８が蓄電池３４の電位よりも確実に低くなる。従って、時限回路１２０によって制御される、プログラムされた“オン”時間の間、選択された負荷に所定の電力を供給する。
外部制御入力１２２を継電器１１２に出力し、これに接続して、負荷シフトが望ましい場合に、外部制御信号によって継電器を開閉することも可能である。あるいは、顧客側に設けたモデム１２４に制御入力を接続し、信号をモデム１２４に送信して継電器１１２を制御することによって顧客側で負荷シフトを行なう場合に、事業体自体がリモートコントロールできるようにすることも可能である。
事業体は最大電力消費量に対してプレミアムを請求するので、事業体が供給する電力から確率的な最大負荷または反復的な負荷をなくすと、顧客が負担する電気料金を大幅に削減することができる。
蓄電池は最大電力需要時のみに使用されるので、言い換えると、それ程頻繁には使用されないので、蓄電池の放電の制御された深さおよび充放電サイクルを最小限に抑えることができる。この結果、蓄電池の寿命を改善できる。
なお、発電機や光起電力装置などの他の形式の二次電源も使用可能である。これら装置は蓄電池３４の代替装置として使用することもでき、あるいは適宜電力管理システムに切り替えて、蓄電池の代替装置として、あるいは蓄電池の補助装置として使用することも可能である。
本発明の具体的実施態様を添付図面について説明してきたが、本発明はこれら具体的実施態様によって制限されるものではない。従って、当業者ならば、発明の範囲または精神から逸脱しなくても、各種の変更や改変を実施できるはずである。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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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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