CN103229061A - 检测装置和方法以及程序 - Google Patents

Abstract

简单且低成本地检测电力的状态。变流器（111c）在相对于来自商用电源的商用电力系统和来自提供与商用电源相同频率的电力的太阳能发电系统的发电电力系统的连接点靠商用电力系统的一侧，测定电流。变流器（111p）在相对于连接点靠发电电力系统的一侧测定电力。判定值计算部（132）计算基于变流器（111c）的电流的测定值与变流器（111p）的电流的测定值的相乘值而得到的判定值。流向检测部（113）基于计算出的判定值，检测商用电力系统的电力的流向。本发明例如能够应用于进行家庭内的电力测定的电力测定系统。

Description

检测装置和方法以及程序

技术领域

本发明涉及检测装置和方法以及程序，特别涉及适合在检测具有家用发电装置的设施的电力状态的情况下使用的检测装置和方法以及程序。

背景技术

近年来，伴随太阳能发电系统的普及和太阳能发电系统的过剩电力的回购制度的开始，即便在一般家庭中，想要了解太阳能发电系统的发电电力和出售电力（过剩电力）、从商用电源的购买电力、家庭内的消耗电力等的需求日益升高。

此外，以往提出了检测是将太阳能发电系统等家用发电装置的过剩电力提供给商用电源一侧并出售电力的状态（以下称作售电状态）还是从商用电源被提供电力并购买电力的状态（以下称作购电状态）的方法（例如，参照专利文献1至3）。在专利文献1至3中记载的发明中，测定商用电源一侧的电力系统的电压和电流，根据测定出的电压和电流计算电力，基于计算出的电力的符号（正或者负）来检测电力的流向，从而判定是购电状态还是售电状态。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2004-279321号公报

专利文献2：日本特开2004-297959号公报

专利文献3：日本特开平11-225440号公报

发明内容

发明要解决的问题

但是，为了在一般家庭中测定商用电源侧的电力系统（以下称作商用电力系统）的电压，需要将专用测定器直接插入商用电力系统。

然而，这样的测定器对安全性和可靠性的要求较高，因而制造成本较高。此外，需要测定器的安装工程，在工程中发生停电。并且，安装工程需要第2种电气工事士以上的资格，一般的人不能够进行实施。因此，更加费时费力且费用等增加，不能简单地导入检测家庭内的电力状态的设备。

本发明正是鉴于这样的状况而完成的，能够简单并且低成本地检测电力的状态。

用于解决问题的手段

本发明的第1方面的检测装置具有：第1变流器，其在相对于来自商用电源的第1电力系统与来自发电单元的第2电力系统的连接点靠第1电力系统的一侧，测定第1电流，所述发电单元提供与商用电源频率相同的电力；第2变流器，其在相对于连接点靠第2电力系统的一侧，测定第2电流；第1计算单元，其计算基于第1电流的测定值与第2电流的测定值的相乘值的判定值；以及检测单元，其基于判定值来检测第1电力系统的电力的流向。

在本发明的第1方面的检测装置中，在相对于来自商用电源的第1电力系统和来自提供与商用电源频率相同的电力的发电单元的第2电力系统的连接点靠第1电力系统的一侧，测定第1电流，在相对于连接点靠第2电力系统的一侧，测定第2电流，计算基于第1电流的测定值与第2电流的测定值的相乘值的判定值，基于判定值检测第1电力系统的电力的流向。

因此，可以简单并且低成本地检测商用电源侧的电力的流向。

该第1计算单元例如由模拟乘法电路或加法电路、数字运算电路、微型计算机或者各种处理器等构成。该检测单元例如由使用运算放大器等的比较电路或判定电路、数字运算电路、微型计算机或者各种处理器等构成。

该第1计算单元能够计算相乘值在商用电源的电力的n个周期（n为自然数）内的的累计值作为判定值。

由此，能够提高商用电源侧的电力的流向的检测精度。

该第1计算单元能够计算第2电流达到正或负的峰值时的第1电流的测定值与第2电流的测定值的相乘值作为判定值。

由此，能够提高连接了电容性负载时的商用电源侧的电力的流向的检测精度。

还可以设置第2计算单元，该第2计算单元基于第1电流的测定值和第1电力系统的电力的流向，计算从商用电源提供给第1电力系统的第1电力和从发电单元提供给第1电力系统的第2电力。

由此，能够简单并且低成本地测定家用发电装置产生的出售电力和来自商用电源的购买电力。

该第2计算单元例如由数字运算电路、微型计算机或者各种处理器等构成。例如将该第1电力设为购买电力，将该第2电力设为出售电力。

第2计算单元还能够基于第1电流的测定值、第2电流的测定值以及第1电力系统的电力的流向，计算被提供给与连接点连接的负载的第3电力。

由此，能够简单并且低成本地测定负载的消耗电力。

例如将该第3电力设为消耗电力。

还可以设置显示第1电力和第2电力的显示单元。

由此，用户可以容易地掌握出售电力和购买电力。

该显示单元例如由各种显示装置、各种发光装置等构成。

还可以设置通信单元，该通信单元向外部发送包含第1电力与第2电力或者第1电流的测定值与第1电力系统的电力的流向中的至少一个组合的信息。

由此，能够向外部通知检测到的电力的状态。

该通信装置例如由有线或者无线的各种通信装置构成。

本发明的第1方面的检测方法包含由检测电力状态的检测装置执行的以下步骤：

测定步骤，在相对于来自商用电源的第1电力系统与来自发电单元的第2电力系统的连接点靠第1电力系统的一侧，通过第1变流器测定第1电流，在相对于连接点靠所述第2电力系统的一侧，通过第2变流器测定第2电流，其中所述发电单元提供与所述商用电源频率相同的电力；计算步骤，计算基于第1电流的测定值与第2电流的测定值的相乘值的判定值；以及检测步骤，基于判定值检测第1电力系统的电力的流向。

在本发明的第1方面的检测方法中，在相对于来自商用电源的第1电力系统与来自发电单元的第2电力系统的连接点靠第1电力系统的一侧，测定第1电流，在相对于连接点靠第2电力系统的一侧，测定第2电流，其中所述发电单元提供与所述商用电源频率相同的电力。计算基于第1电流的测定值与第2电流的测定值的相乘值的判定值，基于判定值检测第1电力系统的电力的流向。

因此，能够简单并且低成本地检测商用电源侧的电力的流向。

该计算步骤例如由模拟乘法电路或加法电路、数字运算电路、微型计算机或者各种处理器等执行。该检测步骤例如由使用运算放大器等的比较电路或判定电路、数字运算电路、微型计算机或者各种处理器等执行。

本发明的第2方面的检测装置具有：计算单元，其计算基于第1电流的测定值与第2电流的测定值的相乘值的判定值，其中，所述第1电流的测定值是在相对于来自商用电源的第1电力系统与来自发电单元的第2电力系统的连接点靠所述第1电力系统的一侧通过第1变流器测定的，所述第2电流的测定值是在相对于所述连接点靠所述第2电力系统的一侧通过第2变流器测定的，所述发电单元提供与所述商用电源频率相同的电力，以及检测单元，其基于所述判定值检测所述第1电力系统的电力的流向。

在本发明的第2方面的检测装置中，计算基于第1电流的测定值与第2电流的测定值的相乘值的判定值，其中，所述第1电流的测定值是在相对于来自商用电源的第1电力系统与来自发电单元的第2电力系统的连接点靠第1电力系统的一侧通过第1变流器测定的，所述第2电流的测定值是在相对于连接点靠第2电力系统的一侧通过第2变流器测定的，所述发电单元提供与所述商用电源频率相同的电力。基于判定值检测第1电力系统的电力的流向。

因此，能够简单并且低成本地检测商用电源侧的电力的流向。

该计算单元例如由模拟乘法电路或加法电路、数字运算电路、微型计算机或者各种处理器等构成。该检测单元例如由使用运算放大器等的比较电路或判定电路、数字运算电路、微型计算机或者各种处理器等构成。

本发明的第2方面的检测方法包含由检测电力状态的检测装置执行的以下步骤：计算步骤，计算基于第1电流的测定值与第2电流的测定值的相乘值的判定值，其中，所述第1电流的测定值是在相对于来自商用电源的第1电力系统与来自发电单元的第2电力系统的连接点靠第1电力系统的一侧通过第1变流器测定的，所述第2电流的测定值是在相对于所述连接点靠第2电力系统的一侧通过第2变流器测定的，所述发电单元提供与商用电源频率相同的电力；以及检测步骤，基于所述判定值检测所述第1电力系统的电力的流向。

在本发明的第2方面的检测方法中，计算基于第1电流的测定值与第2电流的测定值的相乘值的判定值，其中，所述第1电流的测定值是在相对于来自商用电源的第1电力系统与来自发电单元的第2电力系统的连接点靠第1电力系统的一侧通过第1变流器测定的，所述第2电流的测定值是在相对于连接点靠第2电力系统的一侧通过第2变流器测定的，基于所述判定值检测所述第1电力系统的电力的流向。

因此，能够简单并且低成本地检测商用电源侧的电力的流向。

该计算步骤例如由模拟乘法电路或加法电路、数字运算电路、微型计算机或者各种处理器等执行。该检测步骤例如由使用运算放大器等的比较电路或判定电路、数字运算电路、微型计算机或者各种处理器等执行。

本发明的第2方面的程序使计算机执行包含以下步骤的处理：计算步骤，计算基于第1电流的测定值与第2电流的测定值的相乘值的判定值，其中，所述第1电流的测定值是在相对于来自商用电源的第1电力系统与来自发电单元的第2电力系统的连接点靠第1电力系统的一侧通过第1变流器测定的，所述第2电流的测定值是在相对于连接点靠第2电力系统的一侧通过第2变流器测定的，所述发电单元提供与商用电源频率相同的电力；以及检测步骤，基于判定值检测第1电力系统的电力的流向。

在执行本发明的第2方面的程序的计算机中，计算基于第1电流的测定值与第2电流的测定值的相乘值的判定值，其中，所述第1电流的测定值是在相对于来自商用电源的第1电力系统与来自发电单元的第2电力系统的连接点靠第1电力系统的一侧通过第1变流器测定的，所述第2电流的测定值是在相对于连接点靠第2电力系统的一侧通过第2变流器测定的，所述发电单元提供与商用电源频率相同的电力，基于判定值检测第1电力系统的电力的流向。

因此，能够简单并且低成本地检测商用电源侧的电力的流向。

发明的效果

根据本发明的第1方面或者第2方面，能够简单并且低成本地检测电力的状态。

附图说明

图1是示出应用本发明的电力监视系统的一个实施方式的框图。

图2是示出变流器的设置位置的例子的图。

图3是用于说明电力监视处理的流程图。

图4是示出负载的电压与电流的相位差的例子的图。

图5是示出负载的电压与电流的相位差的其他的例子的图。

图6是用于对判定值的计算方法进行说明的图。

图7是用于对判定值的计算方法进行说明的图。

图8是示出连接了电容性负载的情况下的电流的波形的例子的图。

图9是用于说明判定值的计算方法的图。

图10是示出单相三线制的情况下的变流器的设置方法的例子的图。

图11是示出计算机的结构例的框图。

具体实施方式

以下，对用于实施本发明的方式（以下称作实施方式）进行说明。另外，按照以下顺序进行说明。

1．实施方式

2．变形例

＜1．实施方式＞

[电力监视系统的结构例]

图1是示出应用本发明的电力监视系统101的一个实施方式的框图，图2示出电力监视系统101的变流器111p、111c的设置位置的例子。

另外，以下将图2的虚线的左侧设为设置有电力监视系统101和太阳能发电系统151的家庭的宅内。此外，以下将从太阳能发电系统151到连接点C的电力系统称作发电电力系统，将从商用电源152到连接点C的电力系统称作商用电力系统，将从连接点C到负载153的电力系统称作负载电力系统。另外，以下设为在宅内各电力系统均由单相二线制构成。

并且，以下将发电电力系统的电压（=太阳能发电系统151的输出电压）设为v_p1、电流设为i_p1、箭头Ap1的方向设为正方向。此外，以下将商用电力系统的电压（=商用电源152的输出电压）设为v_c1、电流设为i_c1、箭头Ac1的方向设为正方向。因此，在负载电力系统中i_p1+i_c1的电流在箭头Apc的方向上流过。

电力监视系统101是检测并监视宅内的电力状态的系统。如后所述，电力监视系统101基于电流i_p1和电流i_c1，检测商用电力系统的电力（以下称作商用侧电力）的流向，判定是购电状态还是售电状态。此外，电力监视系统101测定太阳能发电系统151的发电电力，以及太阳能发电系统151的过剩电力、即从太阳能发电系统151提供给商用电力系统的出售电力。此外，电力监视系统101测定从商用电源152提供给商用电力系统的购买电力，以及从太阳能发电系统151和商用电源152提供给负载电力系统并由负载153所消耗的消耗电力。

太阳能发电系统151构成为包含太阳电池模块161和PV（Photo Voltatics：太阳能电池）控制器162。

太阳电池模块161通过太阳能发电而产生直流电力，并将所产生的直流电力提供给PV控制器162。

PV控制器162将来自太阳电池模块161的直流电力变换为电压和频率基本与商用电源152相同的交流电力，并且使变换后的交流电力的电压的相位与商用电源152的电压的相位同步。然后，PV控制器162输出该交流电力（以下称作发电电力）。

负载153由冰箱等电器用品等各种电气设备构成。

连接点C是发电电力系统与商用电力系统汇合并分支负载电力系统的点。连接点C例如相当于家庭内的分电盘。

在此，对电力监视系统101的结构进一步详细地进行说明。

电力监视系统101构成为包含变流器111p、变流器111c以及检测装置112。此外，检测装置112构成为包含测定部121p、测定部121c、运算部122、显示部123以及通信部124。

变流器111p被设置于太阳能发电系统151与连接点C之间的布线处，测定发电电力系统的电流i_p1。更准确地讲，变流器111p将电流i_p1（一次电流）变换为电流i_p2（二次电流）并提供给测定部121p。另外，下面，设为变流器111p的朝向被设置成，电流i_p1在箭头Ap1的方向上流过的情况下电流i_p2在箭头Ap2的方向上流过。

测定部121p通过内置的电阻Rp将电流i_p2变换为电压v_p2。另外，当电流i_p1在箭头Ap1的方向上流过且电流i_p2在箭头Ap2的方向上流过时，电压v_p2为正值，当电流i_p1在箭头Ap1的反方向上流过且电流i_p2在箭头Ap2的反方向上流过时，电压v_p2为负值。即，当将箭头Ap1的方向设为正时的电流i_p1的相位与电压v_p2的相位一致。

此外，测定部121p将表示电压v_p2的信号（以下称作信号v_p2）提供给运算部122。

变流器111c被设置于商用电源152与连接点C之间的宅内的布线处，测定商用电力系统的电流i_c1。更准确地讲，变流器111c将电流i_c1（一次电流）变换为电流i_c2（二次电流）并提供给测定部121c。另外，下面，设为变流器111c的朝向被设置成，电流i_c1在箭头Ac1的方向上流过的情况下电流i_c2在箭头Ac2的方向上流过。

测定部121c通过内置的电阻Rc将电流i_c2变换为电压v_c2。另外，当电流i_c1在箭头Ac1的方向上流过且电流i_c2在箭头Ac2的方向上流过时，电压v_c2为正值，当电流i_c1在箭头Ac1的反方向上流过且电流i_c2在箭头Ac2的反方向上流过时，电压v_c2为负值。即，当将箭头Ac1的方向设为正时的电流i_c1的相位与电压v_c2的相位一致。

此外，当为商用侧电力在箭头Ac1的方向上被提供的购电状态时，即便考虑负载153的功率因数和PV控制器162的相位同步误差，电压v_c1的相位与电压v_c2的相位（=电流i_c1的相位）之差也在±π/2以内。相反，当为商用侧电力在箭头Ac1的反方向上被提供的售电状态时，电压v_c1的相位与电压v_c2的相位（=电流i_c1的相位）之差在-π到-π/2的范围内，或者π/2到π的范围内。另外，如后所述，由经验可知，家庭用的普通负载的功率因数为cos(π/6)以下。

此外，测定部121c将表示电压v_c2的信号（以下称作信号v_c2）提供给运算部122。

运算部122例如由微型计算机构成，构成为包含变换部131、判定值计算部132、流向检测部133以及电力计算部134。

变换部131基于已知的变流器111p的变流比和电阻Rp的电阻值，将由信号v_p2表示的电压v_p2的值变换为电流i_p1的值，并将变换后的值通知给判定值计算部132和电力计算部134。此外，变换部131基于已知的变流器111c的变流比和电阻Rc的电阻值，将由信号v_c2表示的电压v_c2的值变换为电流i_c1的值，并将变换后的值通知给判定值计算部132和电力计算部134。

如后所述，判定值计算部132基于电流i_p1的测定值和电流i_c1的测定值，计算用于检测商用侧电力的流向的判定值。判定值计算部132将计算出的判定值通知给流向检测部133。

如后所述，流向检测部133基于由判定值计算部132计算出的判定值来检测商用侧电力的流向，并将检测出的结果通知给电力计算部134。

如后所述，电力计算部134基于电流i_p1的测定值、电流i_c1的测定值以及商用侧电力的流向的检测结果，计算发电电力、出售电力、购买电力以及消耗电力。电力计算部134将计算出的结果通知给显示部123和通信部124。

显示部123例如由LCD（Liquid Crystal Display：液晶显示器）等显示装置、LED（Light Emitting Diode：发光二极管）等发光装置等构成，显示各部分的电力状态。

通信部124由各种通信装置构成，将表示各部分的电力状态的电力状态信息发送给外部的装置。另外，在通信部124的通信方法中，不分有线还是无线，可以采用任意的方法。

[电力监视处理]

接着，参照图3的流程图对由电力监视系统101执行的电力监视处理进行说明。另外，该处理例如在电力监视系统101的电源接通时开始，在电源断开时结束。

在步骤S1中，电力监视系统101测定电流。具体而言，变流器111p将在发电电力系统中流过的电流i_p1变换成电流i_p2并提供给测定部121p。测定部121p将电流i_p2变换为电压v_p2并将表示电压v_p2的信号v_p2提供给变换部131。此外，变流器111c将在商用电力系统中流过的电流i_c1变换为电流i_c2并提供给测定部121c。测定部121c将电流i_c2变换为电压v_c2并将表示电压v_c2的信号v_c2提供给变换部131。

变换部131将由信号v_p2表示的电压v_p2的值变换为电流i_p1的值并将变换后的值通知给判定值计算部132和电力计算部134。此外，变换部131将由信号v_c2表示的电压v_c2的值变换为电流i_c1的值，并将变换后的值通知给判定值计算部132和电力计算部134。

在步骤S2中，判定值计算部132计算判定值，并将计算出的判定值通知给流向检测部133。

在步骤S3中，流向检测部133基于判定值检测商用侧的电力的流向，并将检测到的流向通知给电力计算部134。

在此，参照图4至图9，对步骤S2、S3的处理中的判定值和商用侧电力的流向的检测方法的具体例进行说明。

例如，在通过模拟电路等连续地进行电流i_p1和电流i_c1的测定的情况下，例如使用通过下式（1）求出的判定值V1。

[式1]

$V1=\underset{t=0}{\overset{t=T}{\∫}}{i}_{p1}\left(t\right)\×i_{c1}\left(t\right)\mathrm{dt}\·\·\·\left(1\right)$

另外，时间T表示商用电源152的电力的1个周期的时间（=1/商用电源152的频率）。

判定值V1是在1个周期内将大致同时刻的电流i_p1的瞬时值与电流i_c1的瞬时值的相乘值进行累计后得到的值。因此，当将电流i_p1的相位设为

电流i_c1的相位设为

时，在

的情况下，判定值V1≥0，在

的情况下，判定值V1＜0。

如上所述，由经验可知，家庭用的普通负载的功率因数为cos(π/6)以下。

例如，图4是示出向荧光灯施加100V的交流电压并利用变流器测定电流后得到的结果的图。另外，图4的横轴表示时间，纵轴表示电压和电流。波形201表示电压的波形，波形202表示在电压与电流同相位的情况下，在电流值为正的方向上安装了变流器时的电流波形，波形203表示电压与电流为相反相位的情况下，在电流值为正的方向上安装了变流器时的电流的波形。该情况下，施加给荧光灯的电压与流过荧光灯的电流之间的相位差约为11.5度（＜π/6）。

此外，图5是示出向其他负载施加100V的交流电压，在电压与电流为同相位的情况下由安装于电流值为正的方向上的变流器对电流进行测定的结果的图。另外，图5的横轴表示时间，纵轴表示电压和电流。波形211表示电压的波形，波形212表示负载为微波炉时的电流波形，波形213表示负载为个人计算机和显示器时的电流的波形。在该例中，电压与电流的相位差也小于π/6。

因此，可以假定发电电力系统的电压v_p1与电流i_p1之间的相位差在±π/6以内。此外，可以假定商用电力系统的电压v_c1与电流i_c1的相位差在购电状态的情况下为±π/6以内，在售电状态的情况下在π±π/6的范围内。与此相应地，可以假定在购电状态的情况下，

判定值V1≥0。另一方面，可以假定在售电状态的情况下，

判定值V1＜0。

因此，能够基于判定值V1来检测商用侧电力的流向。即，在判定值V1≥0的情况下，能够判定为是在箭头Ac1的方向上提供有商用侧电力的购电状态，在判定值V1＜0的情况下，能够判定为是在箭头Ac1的方向上提供有商用侧电力的售电状态。

此外，图6所示，例如，在通过数字运算电路等以离散的方式进行了电流i_p1和电流i_c1的测定的情况下，使用通过下式（2）求出的判定值V2。

[式2]

$V2=\underset{k=0}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{i}_{p1}\left[k\right]\×i_{c1}\left[k\right]\·\·\·\left(2\right)$

另外，图6示出售电状态时的电流i_p1和电流i_c1的波形例，横轴表示时间，纵轴表示电流值。此外，图6的圆标记和四角标记表示采样点。另外，为了便于理解图，在图6中仅示出部分采样点。

此外，式（2）的k表示电流i_p1和电流i_c1的采样点的编号，m表示每1个周期的采样数量。此外，i_p1[k]表示第k个采样点的电流i_p1的采样值，i_c1[k]表示第k个采样点的电流i_c1的采样值。

判定值V2是在1个周期内将大致同时刻的电流i_p1与电流i_c1的采样值的相乘值进行累计后得到的值。因此，与判定值V1同样地，当

时，判定值V2≥0，当

时，判定值V2＜0。

因此，与使用判定值V1的情况同样地，能够在判定值V2≥0的情况下判定为是购电状态，在判定值V2＜0的情况下判定为是售电状态。

此外，例如也可以是，如图7所示，在将电流i_p1达到正的峰值的时间t_max的电流i_p1的值设为i_p1（t_max）、电流i_c1的值设为i_c1（t_max）的情况下，使用通过下式（3）求出的判定值V3。

V3=i_p1（t_max）×i_c1（t_max）…（3）

该情况下，与使用判定值V1的情况同样地，能够在判定值V3≥0的情况下判定为是购电状态，在判定值V3＜0的情况下判定为是售电状态。

同样地，也可以使用通过下式（4）求出的判定值V4，该判定值V4是使用电流i_p1达到负的峰值的时间t_min的电流i_p1的值i_p1（t_min）、电流i_c1的值i_c1（t_min）而求出的。

V4=i_p1（t_min）×i_c1（t_min）…（4）

该情况下，与使用判定值V3的情况同样地，能够在判定值V4≥0的情况下判定为是购电状态，在判定值V4＜0的情况下判定为是售电状态。

图8示出负载153是电容性负载（电容负载）主体的情况下的售电状态时的电流i_p1和电流i_c1的波形例。另外，横轴表示时间，纵轴表示电流。

如该图所示，在负载153是电容性负载主体的情况下，发电电力系统的电流i_p1成为出现短时间的尖锐峰值的脉冲状的波形。该情况下，与使用将电流i_p1与电流i_c1的相乘值在1个周期内进行累计而得到的判定值V1或者判定值V2相比，使用发电电力系统的电流i_p1为峰值的时间的电流i_p1与电流i_c1的乘积值即判定值V3或者判定值V4往往可以提高商用侧电力的流向的检测精度。

此外，在由于采样间隔较短等理由而无法同时测定电流i_p1和电流i_c1的情况下，例如也可以使用在不同的周期中测定出的电流i_p1和电流i_c1来计算判定值。

例如，在连续地进行电流i_p1和电流i_c1的测定的情况下，使用通过下式（5）求出的判定值V5。

[式3]

$V5=\underset{t=0}{\overset{t=T}{\∫}}{i}_{p1}\left(t\right)\×i_{c1}(t+\mathrm{nT})\mathrm{dt}\·\·\·\left(5\right)$

另外，将式（5）的n设为自然数。

判定值V5是将电流i_p1的瞬时值与晚n个周期的电流i_c1的瞬时值的相乘值在1个周期内进行累计后得到的值。因此，与使用判定值V1的情况同样地，能够在判定值V5≥0的情况下判定为是购电状态，在判定值V5＜0的情况下判定为是售电状态。

此外，例如在按照离散的方式进行了电流i_p1和电流i_c1的测定的情况下，使用通过下式（6）求出的判定值V6。

[式4]

$V6=\underset{k=0}{\overset{m}{\mathrm{\Σ}}}{i}_{p1}\left[k\right]\×i_{c1}[n\×m+k]\·\·\·\left(6\right)$

如图9所示，判定值V6是将电流i_p1的采样值与晚n个周期的电流i_c1的采样值的相乘值在1个周期内进行累计后得到的值。因此，与使用判定值V1的情况同样地，能够在判定值V6≥0的情况下判定为是购电状态，在判定值V6＜0的情况下判定为是售电状态。

返回图3，在步骤S4中，电力计算部134计算各部分的电力。具体而言，当将太阳能发电系统151的发电电力设为P_p时，电力计算部134通过下式（7）计算发电电力P_p。

P_p=vr_p1×ir_p1×PF_p…（7）

另外，vr_p1表示电压v_p1的有效值，例如使用太阳能发电系统151的输出电压的公称值。另外，也可以从太阳能发电系统151取得电压v_p1的有效值的测定值并进行使用。

ir_p1表示电流i_p1的有效值，其基于电流i_p1的测定值来计算。

PF_p表示发电电力系统的功率因数，是例如基于实验结果、实际的测定结果或者理论式等而设定的常数。

此外，当将购买电力设为P_cb、出售电力设为P_cs时，在判定为是购电状态的情况下，电力计算部134通过下式（8）和式（9）计算购买电力P_cb和出售电力P_cs。

P_cb=vr_c1×ir_c1×PF_c…（8）

P_cs=0…（9）

另外，vr_c1表示电压v_c1的有效值，例如使用商用电源152的公称电压。另外，由于控制成太阳能发电系统151的输出电压与商用电源152的电压相等，因此也可以从太阳能发电系统151取得电压v_p1的有效值的测定值，作为电压vr_c1进行使用。

ir_c1表示电流i_c1的有效值，其基于电流i_c1的测定值来计算。

PF_c表示商用电力系统的功率因数，是例如基于实验结果、实际的测定结果或者理论式等而设定的常数。

另一方面，在判定为是售电状态的情况下，电力计算部134通过下式（10）和式（11）来计算购买电力P_cb和出售电力P_cs。

P_cb=0…（10）

P_cs=vr_c1×ir_c1×PF_c…（11）

另外，式（8）的右边与式（11）的右边相等。

此外，在判定为是购电状态的情况下，电力计算部134通过下式（12）计算负载153的负载电力P_l。

P_l=vr_c1×（ir_p1+ir_c1）×PF_l…（12）

另外，PF_l表示负载电力系统的功率因数，是例如基于实验结果、实际的测定结果或者理论式等而设定的常数。

另一方面，在判定为是售电状态的情况下，电力计算部134通过下式（13）计算负载153的负载电力P_l。

P_l=vr_c1×（ir_p1-ir_c1）×PF_l…（13）

然后，电力计算部134将各部分的电力的计算值通知给显示部123和通信部124。

在步骤S5中，显示部123显示各部分的电力状态。例如，显示部123使用数值或者时间序列的标志等来显示计算出的发电电力P_p、出售电力P_cs、购买电力P_cb以及消耗电力P_l。此外，例如，显示部123通过字符、记号、图标等在画面中显示是购电状态和售电状态中的哪个状态，或者通过LED等的光的点灯、闪烁、颜色的变化等来示出。

由此，用户能够掌握家庭内的各部分的电力状态。

在步骤S6中，通信部124通知各部分的电力状态。具体而言，通信部124将计算出的发电电力P_p、出售电力P_cs、购买电力P_cb和消耗电力P_l，以及包含是购电状态还是售电状态的电力状态信息发送到外部装置。

发送目的地的外部装置例如蓄积接收到的信息，并基于接收到的信息进行电力使用状况等的分析。

另外，也可以进一步将电流i_p1和电流i_c1的测定值包含在电力状态信息中。此外，不是必须发送上述的全部信息，例如也可以根据发送目的地的装置的必要性来选择要发送的信息。

此外，电力状态信息的发送不是必须在每次电力监视处理的循环处理中进行，例如也可以是，在每个预定的期间，或者当信息的蓄积量超过了预定量时等，在预定的定时进行。或者，可以根据来自外部装置的请求发送电力状态信息。

然后，处理返回步骤S1，执行步骤S1以后的处理。

如上所述，不在电力系统中设置电压的测定器，只在电力系统中设置变流器111p、111c，仅通过测定电流i_p1和电流i_c1就能够检测商用侧电力的流向。此外，能够测定发电电力、出售电力、购买电力、消耗电力。

因此，能够在安全并且不停电的状态下设置电力监视系统101，电力监视系统101的设置变得容易，并且能够消减必要的成本。其结果是，能够简单且低成本地检测电力的状态。此外，通过省略对安全性和可靠性要求较高的电压的测定器，提高了电力监视系统101整体的安全性和可靠性。

＜2．变形例＞

在以上的说明中，示出了在单相二线制的电力系统应用本发明的例子，但是，本发明也可以应用于单相三线制的电力系统。

图10示出了单相三线制的情况下的变流器的设置方法的例子。如该图所示，将变流器251和变流器252这两个变流器分别设置于电压线L1与中性线N之间（以下称作L1相）和电压线L2与中性线N之间（以下称作L2相）即可。

另外，在单相三线制的情况下，当离散并且串行地进行电流i_p1和电流i_c1的测定时，例如最好是按照L1相的电流i_p1、L1相的电流i_c1、L2相的电流i_p1、L2相的电流i_c1、…的顺序，连续地测定同相的电流。

此外，在以上的说明中，示出了当计算判定值V1、V2、V5以及V6时，将电流i_p1与电流i_c1的相乘值在1个周期内进行累计的例子，但也可以在n个周期（其中，n为2以上的自然数）内进行累计。

此外，变流器111p和变流器111c的设置方向不限于上述的例子，可以设置成任意的方向。另外，在仅将变流器111p与变流器111c中的一方设置成与上述例子相反的方向的情况下，商用侧电力的流向的判定结果与上述的例子相反。

此外，在以上的说明中，在将电压v_p2和电压v_c2的值变换为电流i_p1和电流i_c1的值之后计算判定值，但是，也可以直接使用电压v_p2和电压v_c2计算判定值。该情况下，基本上只要将上述式（1）至式（6）中的电流i_p1和电流i_c1置换为电压v_p2和电压v_c2即可。

此外，在本发明的实施方式中，除了太阳能发电以外，还能够采用例如风力发电、柴油机发电、燃料电池等任意方式的家用发电装置。

此外，本发明除了普通家庭以外，还可以应用于例如大厦、工厂、商业设施、公共设施等具备家用发电装置的各种设施的电力系统中。

[计算机的结构例]

上述检测装置112的一系列处理既能够通过硬件执行也能够通过软件执行。在通过软件执行一系列处理的情况下，构成该软件的程序被安装在计算机中。在此，计算机中包含嵌入专用的硬件中的计算机、或者可以通过安装各种程序来执行各种功能的例如通用的个人计算机等。

图11是示出通过程序执行上述的一系列处理的计算机的硬件的结构例的框图。

在计算机中，CPU（Central Processing Unit：中央处理单元）401、ROM（Read OnlyMemory：只读存储器）402、RAM（Random Access Memory：随机访问存储器）403通过总线404相互连接。

总线404还与输入输出接口405连接。输入输出接口405与输入部406、输出部407、存储部408、通信部409以及驱动器410连接。

输入部406由键盘、鼠标、麦克风等构成。输出部407由显示器、扬声器等构成。存储部408由硬盘和非易失性存储器等构成。通信部409由网络接口等构成。驱动器410对磁盘、光盘、光磁盘、或者半导体存储器等可移动介质411进行驱动。

在以上那样构成的计算机中，CPU401例如将存储在存储部408中的程序经由输入输出接口405和总线404下载到RAM403并执行，由此进行上述的一系列处理。

计算机（CPU401）执行的程序例如可以在作为包介质（Package Media）等的可移动介质411中记录并提供。此外，可以经由局域网、互联网、数字卫星广播这样的有线或无线的传输介质来提供程序。

在计算机中，能够通过将可移动介质411装配到驱动器410中，经由输入输出接口405将程序安装到存储部408中。此外，能够经由有线或无线的传输介质在通信部409中接收程序，并安装到存储部408中。另外，能够在ROM402或存储部408中预先安装程序。

另外，计算机执行的程序可以是按照本说明书中说明的顺序以时间序列进行处理的程序，同时，或者也可以是，当被进行调用时等在必要的定时中进行处理的程序。

此外，在本说明书中，设为术语“系统”的意思是由多个装置、单元等构成的整体的装置。

此外，本发明的实施方式不限于上述实施方式，在不脱离本发明的宗旨的范围内可以进行各种变更。

标号说明

101：电力监视系统

111p、111c：变流器

112：检测装置

121p、121c：测定部

122：运算部

123：显示部（显示单元）

124：通信部（通信单元）

131：变换部

132：判定值计算部（第1计算单元）

133：流向检测部（检测单元）

134：电力计算部（第2计算单元）

151：太阳能发电系统（发电单元）

152：商用电源

153：负载

162：PV控制器

251、252：变流器

Claims (11)

1.一种检测电力的状态的检测装置，其具有：

第1变流器，其在相对于来自商用电源的第1电力系统与来自发电单元的第2电力系统的连接点靠所述第1电力系统的一侧测定第1电流，所述发电单元提供与所述商用电源频率相同的电力；

第2变流器，其在相对于所述连接点靠所述第2电力系统的一侧测定第2电流；

第1计算单元，其计算基于所述第1电流的测定值与所述第2电流的测定值的相乘值的判定值；以及

检测单元，其基于所述判定值检测所述第1电力系统的电力的流向。

2.根据权利要求1所述的检测装置，其中，

所述第1计算单元计算所述相乘值在所述商用电源的电力的n个周期（n为自然数）内的累计值作为所述判定值。

3.根据权利要求1所述的检测装置，其中，

所述第1计算单元计算所述第2电流达到正或负的峰值时的所述第1电流的测定值与所述第2电流的测定值的相乘值作为所述判定值。

4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的检测装置，其中，

所述检测装置还具有第2计算单元，该第2计算单元基于所述第1电流的测定值和所述第1电力系统的电力的流向，计算从所述商用电源提供给所述第1电力系统的第1电力和从所述发电单元提供给所述第1电力系统的第2电力。

5.根据权利要求4所述的检测装置，其中，

所述第2计算单元还基于所述第1电流的测定值、所述第2电流的测定值以及所述第1电力系统的电力的流向，计算被提供给与所述连接点连接的负载的第3电力。

6.根据权利要求4所述的检测装置，其中，

所述检测装置还具有显示所述第1电力和所述第2电力的显示单元。

7.根据权利要求4所述的检测装置，其中，

所述检测装置还具有通信单元，该通信单元向外部发送包含所述第1电力与所述第2电力、或者所述第1电流的测定值与所述第1电力系统的电力的流向中的至少一个组合的信息。

8.一种检测方法，其包含由检测电力状态的检测装置执行的以下步骤：

测定步骤，在相对于来自商用电源的第1电力系统与来自发电单元的第2电力系统的连接点靠所述第1电力系统的一侧，通过第1变流器测定第1电流，在相对于所述连接点靠所述第2电力系统的一侧，通过第2变流器测定第2电流，其中所述发电单元提供与所述商用电源频率相同的电力；

计算步骤，计算基于所述第1电流的测定值与所述第2电流的测定值的相乘值的判定值；以及

检测步骤，基于所述判定值检测所述第1电力系统的电力的流向。

9.一种检测装置，其具有：

计算单元，其计算基于第1电流的测定值与第2电流的测定值的相乘值的判定值，其中，所述第1电流的测定值是在相对于来自商用电源的第1电力系统与来自发电单元的第2电力系统的连接点靠所述第1电力系统的一侧通过第1变流器测定的，所述第2电流的测定值是在相对于所述连接点靠所述第2电力系统的一侧通过第2变流器测定的，所述发电单元提供与所述商用电源频率相同的电力；以及

检测单元，其基于所述判定值检测所述第1电力系统的电力的流向。

10.一种检测方法，其包含由检测电力状态的检测装置执行的以下步骤：

计算步骤，计算基于第1电流的测定值与第2电流的测定值的相乘值的判定值，其中，所述第1电流的测定值是在相对于来自商用电源的第1电力系统与来自发电单元的第2电力系统的连接点靠所述第1电力系统的一侧通过第1变流器测定的，所述第2电流的测定值是在相对于所述连接点靠所述第2电力系统的一侧通过第2变流器测定的，所述发电单元提供与所述商用电源频率相同的电力；以及

检测步骤，基于所述判定值检测所述第1电力系统的电力的流向。

11.一种程序，其使计算机执行包含以下步骤的处理：

计算步骤，计算基于第1电流的测定值与第2电流的测定值的相乘值的判定值，其中，所述第1电流的测定值是在相对于来自商用电源的第1电力系统与来自发电单元的第2电力系统的连接点靠所述第1电力系统的一侧通过第1变流器测定的，所述第2电流的测定值是在相对于所述连接点靠所述第2电力系统的一侧通过第2变流器测定的，所述发电单元提供与所述商用电源频率相同的电力；以及

检测步骤，基于所述判定值检测所述第1电力系统的电力的流向。

Images