(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力装置を介して入力された複数種の配線回路パターンの仕様を示す仕様書データに基づいて、前記複数種の配線回路パターンをそれぞれ図形イメージで表した複数種のスケルトンを作成してデータベースに格納するステップと、
前記入力装置を介して入力された、設計対象の電気回路で使用する複数の電気部品の負荷値を各々定めた負荷表データに基づいて、負荷容量計算書作成部が、前記電気部品毎の負荷容量を計算した負荷容量計算書データを作成して記憶装置に記憶させるステップと、
前記データベースに格納されている前記複数種のスケルトンの中から選択されたスケルトンと、前記記憶装置に記憶された前記負荷容量計算書データにおける前記計算された負荷容量をそれぞれ持つ各電気部品を表す図形イメージと、を接続した電気回路結線図を結線図作成部が作成するステップと、
前記結線図作成部により作成された前記電気回路結線図を出力手段が表示出力するステップと、
を有することを特徴とする電気回路結線図の自動作成方法。
【請求項２】
前記出力手段が表示出力する前記電気回路結線図は、三次元ＣＡＤの表示画面に表示出力されることを特徴とする請求項１記載の電気回路結線図の自動作成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気回路結線図の自動作成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＩＣ回路図、プリント回路基板の回路図、電気回路図などの回路結線図は、ＣＡＤにより自動的に作成されている。さらに、発電所や変電所などの電力コントロール回路図はＣＡＤにより自動的に作成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、受変電設備用電力回路結線図については、現在ＣＡＤで設計する技術が無く、都度多数の設計者が納期に追われ繁忙な設計業務を担当している。これらの関係者からは、設計人員を削減し、迅速に回路設計できる手段が要求されている。
【０００４】
本発明は、かかる従来の問題を解決すべくなされたもので、電力供給回路系についてもＣＡＤにより設計することができる電気回路結線図の自動作成方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の電気回路結線図の自動作成方法は、入力装置を介して入力された複数種の配線回路パターンの仕様を示す仕様書データに基づいて、前記複数種の配線回路パターンをそれぞれ図形イメージで表した複数種のスケルトンを作成してデータベースに格納するステップと、前記入力装置を介して入力された、設計対象の電気回路で使用する複数の電気部品の負荷値を各々定めた負荷表データに基づいて、負荷容量計算書作成部が、前記電気部品毎の負荷容量を計算した負荷容量計算書データを作成して記憶装置に記憶させるステップと、前記データベースに格納されている前記複数種のスケルトンの中から選択されたスケルトンと、前記記憶装置に記憶された前記負荷容量計算書データにおける前記計算された負荷容量をそれぞれ持つ各電気部品を表す図形イメージと、を接続した電気回路結線図を結線図作成部が作成するステップと、前記結線図作成部により作成された前記電気回路結線図を出力手段が表示出力するステップと、を有することを特徴とする。
【０００６】
また、本発明の電気回路結線図の自動作成方法は、前記出力手段が表示出力する前記電気回路結線図は、三次元ＣＡＤの表示画面に表示出力されることを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の電気回路結線図の自動作成方法および受変電設備用電気回路結線図の自動作成方法の実施形態を図１乃至６を参照して説明する。この実施形態はＣＡＤに予め電気回路図の骨格をなす多数のスケルトンを記憶しておき、回路．設計する電気回路に適合するスケルトンを選択し、このスケルトンに受変電設備用電気回路結線図を構成する電気回路部品を接続して電気回路図を作成する実施例である。
【００２１】
図１は、主としてＣＡＤからなる受変電設備用電気回路結線図作成装置１の実施例を説明するための回路構成図である。この装置１は設計対象とする電気回路結線図を構成する電気部品および配線など電気回路部品のデータを属性として入力するための例えばキーボードからなる入力手段２と、入力情報を一時記憶するＲＡＭ３と、入力情報を演算制御する中央制御装置（ＣＰＵ）４と、ＣＰＵ４が演算制御するためのプログラムが記憶されるＲＯＭ５と、設計対象とする電気回路結線図の骨格をなす配線パターンからなるスケルトンが多数記憶収納されたスケルトンデータベース６と、設計対象とする電気回路結線図の各電気回路部品の負荷容量を計算するための負荷容量計算書作成部７と、設計対象とする電気回路結線図を作成するためのプログラムが記憶された結線図作成部８と、入力情報、制御過程、設計された電気回路結線図を出力するための例えば印刷装置プリンタ、ＣＲＴディスプレイ、液晶表示装置からなる出力手段９とからなる。
【００２２】
上記スケルトンデータベース６について説明する。スケルトンデータベース６には予め設計対象とする例えば図２に示すような受変電設備用電気回路結線図の骨格をなす多数種の配線パターン２００からなるスケルトンが多数記憶収納される。図２の各スケルトンは図３に示す単線結線図パターンの仕様３００に基づいて作成された配線パターンである。図２（Ａ）、（Ｂ）…は図３のＡブロック、Ｂブロックに対応する仕様内容から作成された配線パターン２００である。図４は図３の各仕様内容と図２の各スケルトンの関係を同一図面内に表した図面である。ここで、図２（Ａ）（Ｂ）…、図３に記載されたＡ，Ｂ、…、図４に記載されたＡ，Ｂ、…は夫々対応する同一のスケルトンを示している。このように多種のスケルトンの作成は、図３に示すような仕様書を作成して入力手段２のキーボードから入力し、ＣＡＤにより配線パターンを作成することが望ましい。
【００２３】
たとえば図２（Ａ）は発電機２１から１回線２２で受電し、１バンクの変圧器２３を介して複数の低電圧の負荷２４に接続したスケルトン２５の図である。図２（Ｂ）は発電機２１から１回線２２で受電し、１バンクの変圧器２３を介して複数の低電圧の負荷２４に接続し、さらに高電圧の自家発電機２６を接続したスケルトン２７の図である。図２（Ｃ）は高電圧の発電機２１から１回線２２で受電し、１バンクの変圧器２３を介して複数の低電圧又は高電圧の負荷２４に接続し、さらに発電機２１と並列に高電圧の自家発電機２６を接続したスケルトン２８の図である。
【００２４】
図２（Ｄ）は高電圧の発電機２１と２９を並列接続した２回線で受電し、３バンクの変成器（ＰＣＴ）３０を介して複数の低電圧の負荷２４に接続したスケルトン３２の図である。図２（Ｅ）は高電圧の発電機２１と２９を真空遮断機３３を介して並列接続した２回線で受電し、４バンクの変圧器２３を介して複数の低電圧の負荷２４に接続したスケルトン３４の図である。図２（Ｆ）は高電圧の発電機２１と２９を並列接続した２回線で受電し、１バンクの変圧器２３を介して複数の低電圧の負荷２４に接続したスケルトン３５の図である。
【００２５】
図２（Ｂ）のスケルトン図は電気回路結線図例えば図５の受変電設備用電気回路結線図の骨格をなす配線パターンである。即ち、図５の受変電設備用電気回路結線図は図２（Ｂ）のスケルトン図に電気部品を接続した回路である。この電気部品の接続はＣＡＤにより検索して接続する。図５の受変電設備用電気回路結線図には図２（Ｂ）と同一電気回路部品に同一符号が付与されている。１回線２２はＰＡＳ（柱状開閉器）回路４１で構成されている。変圧器２３には取引用計器盤４２が接続されている。変圧器２３にはさらに断路器４３、真空遮断機４４、変流器４５、変圧器４６の直列接続回路が接続されている。
【００２６】
変流器４５には地絡過電流継電器４７、電流計４８、力率計４９、電流計５０の直列接続回路が接続されている。高電圧の発電機２１からの回路と自家発電機２６からの回路は、２回路を切換える切換え回路５１の被選択端子に接続されている。切換え回路５１の選択端子には、電圧計５２、電流計５３を介して低電圧の負荷回路２４たとえばコントローラが接続されている。このようにして受変電設備用電気回路結線図５４は構成されている。
【００２７】
次に、負荷容量計算書作成部７について説明する。負荷容量計算書作成部７は設計対象とする電気回路に使用される各電気回路部品の負荷容量計算書を作成する。この負荷容量計算書の実施例は電気回路部品として変圧器および発電機の負荷容量計算書である。
【００２８】
変圧器の負荷容量計算書の実施例
▲１▼変圧器容量の計算式
ａ．動力用変圧器
【数１】
0004047006.tif 000002
ここで、φ：総合力率
α：総合効率
β：需用率
η：余裕率
総設備容量…予備機を除く。
ｂ．照明用変圧器
変圧器容量［ｋｖＡ］＝総設備電力［ｋｖＡ］×β×α
ここで、β：需用率
α：余裕率
▲２▼変圧器容量の計算
【数２】
0004047006.tif 000003
Ｎｏ１動力変圧器
【数３】
0004047006.tif 000004
Ｎｏ２動力変圧器
【数４】
0004047006.tif 000005
Ｎｏ３動力変圧器
【数５】
0004047006.tif 000006
建築動力変圧器
【数６】
0004047006.tif 000007
照明変圧器
【００２９】
各電気室の変圧器容量の計算式は、上記した変圧器の容量計算によるが、その結果をまとめると、次の通りである。
【００３０】
【表１】
0004047006.tif 000008
【００３１】
発電機負荷容量計算書の実施例
（１）発電機負荷容量の計算式
発電機の容量は下記式により算出した容量のうち、最も大きい容量以上とする。
１）全負荷定常時に必要とする発電機容量ＰＧ１［ｋｖＡ］
【数７】
0004047006.tif 000009
ここで、ΣＰ０  :自家発対象負荷出力の総和［ｋｗ］（予備機は除く）
ΣＰ０：の容量算出は下記を参考とする。
・定格が出力ｋｗ表示の機器（一般誘導電動機など）
Ｐｉ＝定格出力［ｋｗ］
・定格が出力ｋｖＡ表示の機器（無停電源装置ＣＶＣＦなど）
Ｐｉ＝定格出力×負荷力率（０．９）［ｋｗ］
・整流装置
Ｐｉ＝定格直流電圧［ｖ］×直流側の定格電流［Ａ］
・蛍光灯・白熱灯
Ｐｉ＝定格消費電力またはランプ電力［ｋｗ］
＝蛍光灯負荷容量が［ｋｖＡ］表示であれば、
［ｋｖＡ］×０．８
とする。
ηＬ：負荷の総合効率
φＬ：負荷の総合力率
α：総合需用率
Ｓｆ：不平衡負荷による線電流の増加係数で次式による。
（低電圧発電機でスコット結線変圧器を使用する場合は、Ｓｆ＝１
とする。）
【数８】
0004047006.tif 000010
△  Ｐ：単相負荷不平衡分合計出力［ｋｗ］
三相各線間の単相負荷Ａ、Ｂ、Ｃの出力があり、
Ａ≧Ｂ≧Ｃの場合
△  Ｐ＝Ａ＋Ｂ−２Ｃ
この式は
【数９】
0004047006.tif 000011
【００３２】
単相照明負荷の容量は下記の通りである。
保安用照明設備容量は、停電中も保安業務が必要な施設、棟を対象として電灯設備容量の３０％程度を見込んだ値である。但し自家発電機専用の照明回路を計画した場合は、別途考慮する。
【００３３】
２）許容電圧降下から必要とする発電機容量ＰＧ２［ｋｖＡ］
【数１０】
0004047006.tif 000012
ここで、Ｐｍ：最大容量の電動機出力［ｋｗ］
β  ：最大容量の１ｋｗ当たりの始動ｋｖＡ
Ｃ  ：始動方式による係数
Ｘｄ‘：発電機定数
△  Ｅ：許容電圧降下率
【００３４】
３）最大容量の電動機を最後に始動するために必要とする発電機容量
ＰＧ３［ｋｖＡ］
【数１１】
0004047006.tif 000013
ここで、ｆｖ１：負荷投入減少係数
γＧ  ：発電機の瞬時過負荷耐量
ηＬ  ：ベース負荷の総合効率
φＬ  ：負荷の総合力率
β    ：最大容量の１ｋｗ当たりの始動ｋｖＡ
Ｃ    ：始動方式による係数
ΣＰ０：自家発電機対象負荷出力の総和［ｋｗ］（予備機は除く）
Ｐｍ  ：最大容量の電動機出力［ｋｗ］
α    ：総合需用率
【００３５】
４）許容逆相電流から必要とする容量ＰＧ４［ｋｖＡ］
【数１２】
0004047006.tif 000014
ここで、ＫＧ４  ：発電機許容逆相電流による係数（０．１５）
Ｒ    ：自家発電機対象の高調波発生負荷出力の総和［ｋｗ］
△Ｐ    ：単相負荷不平衡分合計出力値［ｋｗ］
三相各腺間に単相負荷Ａ、ＢおよびＣ出力値［ｋｗ］があり、
Ａ≧Ｂ≧Ｃの場合
△  Ｐ＝Ａ＋Ｂ−２Ｃ
Ｕ      ：単相不平衡係数
【数１３】
0004047006.tif 000015
Ｅｑ    ：換算係数
基本波電流単位当たりの等価逆相電流と換算係数
【表２】
0004047006.tif 000016
始動方式による始動ｋｖＡ
【表３】
0004047006.tif 000017
投入負荷減少係数（ｆｖ）の値
【表４】
0004047006.tif 000018
【００３６】
（２）発電機容量の計算
１）全負荷定常時に必要とする容量ＰＧ１
【数１４】
0004047006.tif 000019
２）許容電圧降下から必要とする容量ＰＧ２
【数１５】
0004047006.tif 000020
３）最大容量の電動機を最後に始動するために必要とする容量ＰＧ３
【数１６】
0004047006.tif 000021
４）許容逆相電流から必要とする容量ＰＧ４
【数１７】
0004047006.tif 000022
このようにして、各電気回路部品の負荷容量計算書を作成する。これらの計算プロセスは出力手段８の例えば表示装置に表示することができる。この画面上において上記下線部分は入力手段２のキーボードから手入力する。
【００３７】
次に、電気回路結線図作成装置１による受変電設備用電気回路結線図５４の自動設計方法を図６のフローチャートを参照して説明する。図１〜図５と同一電気回路部品には同一番号を付与し、その詳細な説明を省略する。
【００３８】
スケルトン作成用仕様書の作成（Ｓ１）
スケルトン作成用仕様書の作成は、図２に示すような各電気回路結線図の骨格を成すスケルトンを作成するための図３に示すような多数種の仕様書を作成する。作成された各仕様書は入力手段２から電気回路結線図作成装置（ＣＡＤ）１に入力する。
【００３９】
スケルトンの作成（Ｓ２）
スケルトンの作成は図３のスケルトン作成用仕様書から図２に示すスケルトンを作成する。
【００４０】
スケルトンの記憶（Ｓ３）
作成されたスケルトンは、スケルトンデータベース６に順次記憶、収納される。
【００４１】
負荷表の作成ステップ（Ｓ４）
負荷表は受変電設備用電気回路結線図５４を構成する多数の電気回路部品について各電気回路部品毎に作成される。この負荷表はたとえば表５に示す設備負荷表、表６に示す負荷一覧表、表７に示す無停電電源容量負荷一覧表、表８に示すケーブルサイズの負荷一覧表など各電気回路部品毎に負荷を定めたものである。
【００４２】
【表５】
0004047006.tif 000023
【表６】
0004047006.tif 000024
【表７】
0004047006.tif 000025
【表８】
0004047006.tif 000026
【００４３】
表５には低電圧分電盤、２００ｋｖＡの自家発装置、自家発給気ファンなどについて消費電力、電圧、負荷率、実負荷電力、定格電流、Ａ電流、ＭＣＣＢ（配線用遮断機）―ＡＦ値、ＭＣＣＢ―ＡＴ値、Ｍｃｔｔ（電磁開閉器）などのデータについての負荷を定めた負荷表である。これらデータは縦横枡状にした表にしなくても、各電気回路部品の負荷値が判るものであればよい。表６は使用される自家発電機用給気ファンについて単機電力容量、実働電力容量などのデータを定めた負荷表である。表７は各機器についての消費電力、使用電圧、無停電源装置（ＵＰＳ）対象負荷、負荷率、実負荷、始動方式、始動係数、容量、直入始動、リアクトル起動、コンドルファ（単巻線変圧器）、Ｙ−△（スター−デルタ）などのデータを定めて記入した負荷表である。
【００４４】
負荷量はこのように電気回路に接続される全ての設備、機器、要素部品などの電気回路部品について求められる。また、客先からの仕様があれば同様にして負荷リストＳ５を作成する。
【００４５】
ＣＡＤへの属性入力ステップ（Ｓ６）
ＣＡＤは３次元ＣＡＤが望ましい。ＣＡＤへの入力は入力手段２たとえばキーボードから負荷表作成ステップＳ１で作成した設備負荷表、負荷一覧表、無停電電源負荷一覧表などの負荷値を各電気回路部品毎に入力する。この入力手段はキーボード２から手作業でもよいし、ＯＣＲを利用して表５〜７のデータをディジタル化し自動的に入力してもよい。
【００４６】
負荷容量計算書の作成ステップ（Ｓ７）
各電気回路部品毎に負荷値が入力されたＣＡＤは、各種負荷容量計算書を作成する。負荷容量計算書は、負荷容量計算書を算出するためのプログラムをＲＯＭ５から読み出し、ＣＰＵ４の制御により負荷容量計算書作成部７で予め記憶された計算式により演算して作成される。負荷容量計算書は上記実施例の要領で各電気回路部品毎に作成され、ＲＡＭ３に一時記憶される（Ｓ８）。
【００４７】
スケルトンの読出しステップ（Ｓ９）
設計対象とするスケルトンの決定は、スケルトンデータベースから図２に示すようなスケルトンの図を順次読出し、適合するスケルトン例えば図２（Ｂ）を選択する（Ｓ１０）。
【００４８】
スケルトンと電気回路部品の接続ステップ（Ｓ１１）
結線図作成部８はＣＰＵ４の制御により選択された図２（Ｂ）のスケルトンに負荷容量計算された電気部品を接続し、上記配線パターンのケーブルサイズを選択する（Ｓ−１２）。即ち、選択されたスケルトンの各回路には、適合する電気部品が検索されて接続される。このようにして例えば図５に示す受変電設備用電気回路結線図５４が三次元ＣＡＤにより作成される（Ｓ１３）。
【００４９】
この実施形態によれば電力供給回路系は、ＣＡＤにより迅速に設計することができる。上記実施形態では電力回路の受変電設備用電気回路結線図を作成する実施例について説明したが、その他、ＩＣの回路設計、プリント回路の回路設計などの電子回路結線図でも電気回路であれば同様に作成することができる。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、電力供給回路系についてもＣＡＤにより設計することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を説明するための回路構成図。
【図２】図１のスケルトンデータベースに記憶された各スケルトンの配線パターンを説明するための回路結線図。
【図３】図２の各スケルトンを作成するための単線結線図パターン仕様書の実施例を説明するための図。
【図４】図１のスケルトンデータベースにおける図２のスケルトンと図３の単線結線図パターン仕様書の関係を説明するための図。
【図５】図１の電気回路結線図作成装置により作成された受変電設備用電気回路結線図の実施例を説明するための回路結線図。
【図６】図１の電気回路結線図作成装置により受変電設備用電気回路結線図を設計する実施例を説明するためのフローチャート。
【符号の説明】
１…電気回路結線図作成装置、２…入力手段、３…ＲＡＭ、４…ＣＰＵ、５…ＲＯＭ、６…スケルトンデータベース、７…負荷容量計算書作成部、８…結線図作成部、９…出力手段、２１，２９…発電機、２２…１回線、２３，４６…変圧器、２４…負荷、２５，２７，２８，３４，３５…スケルトン、２６…自家発電機、３０…変成器、３３，４４…真空遮断器、４１…ＰＡＳ回路、４２…計器盤、４３…断路器、４５…変流器、４７…地絡過電流継電器、４８，５３…電流計、４９…力率計、５０…電流計、５１…切換え回路、５２…電圧計、５４…受変電設備用電気回路結線図。
【図１】
0004047006.tif 000027
【図２】
0004047006.tif 000028
【図３】
0004047006.tif 000029
【図４】
0004047006.tif 000030
【図５】
0004047006.tif 000031
【図６】
0004047006.tif 000032