(57)【要約】【課題】三相主回路から分岐された分岐回路に単相負荷と三相負荷がそれぞれ接続され、三相主回路の測定データから各負荷の電力値を個別に推定する場合であっても、簡易な構成で且つ精度良く推定できる方法およびその推定方法を使用した電力モニタリングシステムを提供することである。【解決手段】三相主回路１から分岐された分岐回路１１、１２、１３、１４に単相負荷２０、３０と三相負荷４０、５０がそれぞれ接続され、三相主回路１の測定データから各負荷２０、３０、４０、５０の電力を個別に推定する分岐回路における電力推定方法であって、三相主回路１の有効電力と無効電力を算出し、これら算出した両電力と、三相主回路１の線間電圧と、各負荷の力率とから、各負荷の電流を算出することによって、各負荷の電力を推定する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
三相主回路から分岐された分岐回路に単相負荷と三相負荷がそれぞれ接続され、三相主回路の測定データから各負荷の電力を個別に推定する分岐回路における電力推定方法であって、
三相主回路の有効電力と無効電力を算出し、
これら算出した両電力と、三相主回路の線間電圧と、各負荷の力率とから、各負荷の電流を算出することによって、各負荷の電力を推定する分岐回路における電力推定方法。
【請求項２】
請求項１に記載の分岐回路における電力推定方法を使用した電力モニタリングシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分岐回路における電力推定方法およびその推定方法を使用した電力モニタリングシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ビルや工場において、省エネルギーが強く求められるようになってきている。省エネルギーの推進のためには、中小規模の需要家においても、エネルギー管理の必要性が高くなっている。ここで、下記の特許文献１には、主回路から分岐された複数の回路にそれぞれ負荷が接続されている場合であっても、主回路の測定データのみで各負荷の電力を個別に推定する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２０００−２９２４６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上述した従来技術では、ニューラルネットワークによって、各負荷の動作パターンを予め学習しておき、その学習によって得たパターンを利用して各負荷の電力を推定する方法である。そのため、未学習のパターンが発生すると、電力の推定値に誤差が生じるという問題が発生していた。また、予め学習したデータを保存しておく大容量の記憶手段や、高調波成分を高速に演算する高性能の演算手段が必要となっており、構成が複雑になるといった問題が発生していた。
【０００４】
本発明は、このような課題を解決しようとするもので、その目的は、三相主回路から分岐された分岐回路に単相負荷と三相負荷がそれぞれ接続され、三相主回路の測定データから各負荷の電力値を個別に推定する場合であっても、簡易な構成で且つ精度良く推定できる方法およびその推定方法を使用した電力モニタリングシステムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記の目的を達成するためのものであって、以下のように構成されている。
請求項１に記載の発明は、三相主回路から分岐された分岐回路に単相負荷と三相負荷がそれぞれ接続され、三相主回路の測定データから各負荷の電力を個別に推定する分岐回路における電力推定方法であって、三相主回路の有効電力と無効電力を算出し、これら算出した両電力と、三相主回路の線間電圧と、各負荷の力率とから、各負荷の電流を算出することによって、各負荷の電力を推定する。
この方法によれば、大容量の記憶手段や、高性能の演算手段を必要とすることなく、簡易な構成で且つ精度良く推定できる。
【０００６】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の分岐回路における電力推定方法を使用した電力モニタリングシステム。
これにより、簡易な構成で且つ精度の良い電力モニタリングシステムを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図１〜５を用いて説明する。
図１は、本発明の推定方法の原理を説明するために適用した一需要家の受変電設備を示す三線結線図である。図２は、電力モニタリングシステムの内部構成を示す図である。図３は、図１のベクトル図である。図４は、本発明の推定方法を検証するために適用した他需要家の受変電設備を示す単線結線図である。図５は、図４における、各変圧器の電力の推定値と測定値である。
【０００８】
はじめに、図１〜２を参照して、本発明の推定方法を適用する受変電設備の構成を説明する。図１に示すように、この受変電設備は、第１単相変圧器２０、第２単相変圧器３０、第３単相変圧器４０、第１三相変圧器５０の計４個の負荷を備えている。これらの各負荷２０、３０、４０、５０は、電力会社等の三相三線式の配電線１（特許請求の範囲に記載の三相主回路）から引込線２を介して分岐された各分岐回路１１、１２、１３、１４に接続されている。
【０００９】
詳述すると、第１分岐回路１１は、配電線１のＲ相とＳ相から分岐された回路であり、第２分岐回路１２は、配電線１のＲ相とＴ相から分岐された回路であり、第３分岐回路１３は、配電線１のＳ相とＴ相から分岐された回路であり、第４分岐回路１４は、配電線１のＲ相とＳ相とＴ相から分岐された回路である。
【００１０】
また、図２に示すように、需要家には、電力モニタリングシステム６０が備えられている。この電力モニタリングシステム６０は、第１測定部６１、第２測定部６２、メモリ６３、第１演算部６４および第２演算部６５から構成されている。以下に、各構成部材６１、６２、６３、６４、６５を個別に説明する。
【００１１】
第１測定部６１は、引込線２のＲ相とＳ相の線間電圧（以下、「ＲＳ線間電圧」と記す）と、引込線２のＲ相の線電流（以下、「Ｒ相電流」と記す）を測定する機能を備えている。また、第１測定部６１は、測定したＲＳ線間電圧とＲ相電流と後述するメモリ６３の位相角φ１から、有効電力Ｐ１と無効電力Ｑ１を算出する機能を備えている。また、第１測定部６１は、算出した有効電力Ｐ１と無効電力Ｑ１を第１演算部６４へ送信する機能を備えている。
【００１２】
第２測定部６２は、第１測定部６１と同様に、引込線２のＳ相とＴ相の線間電圧（以下、「ＳＴ線間電圧」と記す）と、引込線２のＴ相の線電流（以下、「Ｔ相電流」と記す）を測定する機能を備えている。また、第２測定部６２は、測定したＳＴ線間電圧とＴ相電流と後述するメモリ６３の位相角φ３から、有効電力Ｐ２と無効電力Ｑ２を算出する機能を備えている。また、第２測定部６２は、算出した有効電力Ｐ２と無効電力Ｑ２を第１演算部６４へ送信する機能を備えている。
【００１３】
メモリ６３は、第１分岐回路１１、第２分岐回路１２、第３分岐回路１３の各電流の位相角φ１と第４分岐回路１４の電流の位相角φ３を記憶する機能を備えている。
【００１４】
第１演算部６４は、第１測定部６１によって算出した有効電力Ｐ１と無効電力Ｑ１および第２測定部６２によって算出した有効電力Ｐ２と無効電力Ｑ２から各変圧器２０、３０、４０、５０の電流Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４を算出する機能を備えている。また、第１演算部６４は、算出した電流Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４を第２演算部６５へ送信する機能を備えている。
【００１５】
第２演算部６５は、第１演算部６４によって算出した電流Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４とメモリ６３に記憶の両位相角φ１、φ３から各分岐回路１１、１２、１３、１４の電力を推定する機能を備えている。
【００１６】
次に、上述した受変電設備のベクトル図を説明する。このベクトル図は、図３に示されるようになっている。この図３において、Ｉ１Ｒは、第１分岐回路１１のＲ相電流を示しており、Ｉ１Ｒは次式で表される。
【数１】
2009069055.tif 000003
【００１７】
また、引込線２の電圧は、各相平衡であり、その実効値をＶとする。そして、上述した電力モニタリングシステム６０の第１測定部６１で算出される有効電力Ｐ１と無効電力Ｑ１は、次式で表される。
【数２】
2009069055.tif 000004
【００１８】
また、電力モニタリングシステム６０の第２測定部６２で算出される有効電力Ｐ２と無効電力Ｑ２も、上記と同様に表されるため、次式で示す関係式が得られる。
【数３】
2009069055.tif 000005
【００１９】
ここで、数式３は、代数方程式であるので、第１分岐回路１１〜第３分岐回路１３の各電流の位相角φ１と第４分岐回路１４の電流の位相角φ３を与えると、数式３は容易に計算することができ、各電流Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４の大きさを求めることができる。そのため、第２演算部６５によって、各電流Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３、Ｉ４と両位相角φ１、φ３から、各分岐回路１１、１２、１３、１４の電力の大きさを推定することができる。なお、第１分岐回路１１〜第３分岐回路１３の力率と第４分岐回路１４の力率は、数日程度の予備測定を実施しておくか、負荷の種類等から推定しておき、メモリ６３に記憶させておく。
【００２０】
続いて、上述した推定方法の検証結果を説明する。なお、図４に示す受変電設備を例に検証結果を説明する。図４に示すように、この受変電設備は、第４単相変圧器１２０、第５単相変圧器１３０、第２三相変圧器１４０、第３三相変圧器１５０、コンデンサ１６０の計５個の負荷を備えている。これらの各負荷１２０、１３０、１４０、１５０、１６０は、電力会社等の三相三線式の配電線１０１（特許請求の範囲に記載の三相主回路）から引込線１０２を介して分岐された各分岐回路１１１、１１２、１１３、１１４、１１５に接続されている。
【００２１】
そして、７月４日〜７月１１日の７日間において、これら各変圧器１２０、１３０、１４０、１５０の消費電力を５分間隔で実測した（図５において、測定値ｂ、ｄ、ｆ）。なお、引込線１０２では、既に説明した引込線２と同様に、ＲＳ線間電圧とＳＴ線間電圧およびＲ相電流とＴ相電流の大きさと位相角を測定している。一方、第５分岐回路１１１と第６分岐回路１１２の力率を１、第７分岐回路１１３と第８分岐回路１１４の力率を０．８８と仮定し（メモリ６３に記憶させ）、これら各回路１１１、１１２、１１３、１１４の電流の位相角を求めて、各回路１１１、１１２、１１３、１１４の電力を推定した（図５において、推定値ａ、ｃ、ｅ）。これら実測した電力と推定した電力の結果を図５に示す。なお、第２三相変圧器１４０と第３三相変圧器１５０の電力は合算した数値で示している（図５（Ｃ）参照）。
【００２２】
この図５（Ａ）、同（Ｂ）、同（Ｃ）からも明らかなように、いずれの変圧器１２０、１３０、１４０、１５０であっても、測定値ｂ、ｄ、ｆと推定値ａ、ｃ、ｅは略等しい数値となっている。なお、図５（Ａ）において、電力の数値が低いときに誤差が生じているが、力率が若干異なっていたと推測できる。
【００２３】
本発明の実施例に係る推定方法は、上述した方法によって行われている。この方法によれば、大容量の記憶手段や、高性能の演算手段を必要とすることなく、簡易な構成で且つ精度良く推定できる。また、この方法によれば、簡易な構成で且つ精度の良い電力モニタリングシステムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、本発明の推定方法の原理を説明するために適用した一需要家の受変電設備を示す三線結線図である。
【図２】図２は、電力モニタリングシステムの内部構成を示す図である。
【図３】図３は、図１のベクトル図である。
【図４】図４は、本発明の推定方法を検証するために適用した他需要家の受変電設備を示す単線結線図である。
【図５】図５は、図４における、各変圧器の電力の推定値と測定値である。
【符号の説明】
【００２５】
１      配電線（三相主回路）
１１    第１分岐回路
１２    第２分岐回路
１３    第３分岐回路
１４    第４分岐回路
２０    第１単相変圧器
３０    第２単相変圧器
４０    第３単相変圧器
５０    第１三相変圧器
６０    電力モニタリングシステム
１０１  配電線（三相主回路）
１１１  第５分岐回路
１１２  第６分岐回路
１１３  第７分岐回路
１１４  第８分岐回路
１１５  第９分岐回路
１２０  第４単相変圧器
１３０  第５単相変圧器
１４０  第２三相変圧器
１５０  第３三相変圧器
【図１】
2009069055.tif 000006
【図２】
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【図３】
2009069055.tif 000008
【図４】
2009069055.tif 000009
【図５】
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