JP2003092829A

JP2003092829A - 電気機器システム

Info

Publication number: JP2003092829A
Application number: JP2001282836A
Authority: JP
Inventors: Toshifumi Yoshikawa; 敏文吉川; Hiroshi Nagase; 長瀬　　博
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2001-09-18
Filing date: 2001-09-18
Publication date: 2003-03-28
Anticipated expiration: 2021-09-18
Also published as: JP3923765B2

Abstract

(57)【要約】【課題】電力需要増大に伴う電圧不安定現象を、調相
設備や通信ネットワーク無しで防止すること。【解決手段】インバータ等の出力制御可能な電力変換
器７を備えた電気機器１において、電圧検出器９で受電
電圧の低下を検出し、出力調整指令回路１１でこの低下
に応じて電力変換器７に出力調整指令Ｃを与え、電力変
換器７を制御し、電気機器１の出力を低下させる。【効果】インバータエアコン等において、受電電圧が
低下すれば、自動的にその出力を絞り、電力消費を抑制
して電力系統２の電圧の回復を図る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、モータを制御する
インバータ装置や、エレベータ装置、あるいはエアコン
等の家電機器、パソコンのようなオフィス機器等のよう
に、電気機器の出力を調整する手段を備えた電気機器シ
ステムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】省エネルギー化と機能向上の観点から、
インバータ装置もしくはインバータ装置を内蔵した機器
が工場、オフィス、一般家庭に急速に普及している。し
かし、このようなインバータ装置もしくはインバータ装
置を内蔵した機器は、電力系統側から見ると、定電力負
荷として作用し、その割合が増えると、電力系統の電圧
が低下する電圧不安定現象を招く可能性がある。

【０００３】電圧不安定現象が定電力負荷によって引き
起こされるプロセスは、例えば、松浦「電気エネルギー
伝送工学」平成１１年５月２０日オーム社発行の第７１
頁に開示されているように、次のように説明できる。現
在の電力系統の電圧をＥとする。この電圧Ｅが、例えば
夏場の負荷増加により、Ｅ−△Ｅに減少したとすると、
インバータエアコン等では、空調効果を一定に保持しよ
うとするために負荷電流Ｉを増加させる。即ち、電圧Ｅ
が減少するため、電力（出力：冷房効果）Ｐ＝Ｅ×Ｉを
一定に保とうとする制御の下で、電流Ｉが増加する。負
荷電流Ｉが増えると、電力系統での電圧降下が益々増え
るため、さらに電圧が低下する。この結果、インバータ
制御のような定電力負荷ではさらに負荷電流が増大し、
電圧が低下することになる。このような定電力負荷の割
合が大きくなればなるほど、電圧が低下する可能性が大
きくなる。これが電圧不安定現象と呼ばれる現象であ
る。冒頭に記述したように、インバータ装置を備えた電
気機器が急速に増加している現状では、電圧不安定現象
は起こりやすくなっていると考えられる。

【０００４】このような電圧不安定現象に対して、従来
は、電力系統側が系統の電圧および周波数情報を監視し
て、電圧低下等で異常と判断された場合には、大容量の
調相設備（進相コンデンサ）の投入や、無効電力補償装
置による無効電力注入、特定の需要家に対して、使用電
力量抑制の要請や緊急時には負荷遮断を実施するような
方策が考えられてきた。

【０００５】また、特開平１１−４１８３８号公報に
は、電力会社から送信される電力量データに基づき、こ
れから一定時間までに使用される最大電力量を予測し、
これが予定値を越えるときは使用電力量を抑制するよう
に、例えば空調機を間欠的に運転することによって、電
力需要を低減することが開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】電圧不安定現象に対し
て、従来考えられてきた方策は次の点で、必ずしも好ま
しくないと考えられる。

【０００７】１）調相設備（進相コンデンサ）や無効電
力補償装置は、大容量の設備が必要で、その設置コス
ト、設備維持コストに多大な労力と費用を要する。

【０００８】２）本来、不特定多数のインバータ装置を
備えた電気機器の稼働が原因であるのに対して、特定の
需要家のみが使用電力量抑制を強いられる場合がある。

【０００９】３）特定需要家が負荷調整困難な状況にあ
る場合は、調整が遅れる可能性がある。

【００１０】４）負荷調整のために、電力系統の監視装
置と調相設備、無効電力補償装置、特定需要家との間を
結ぶ、通信ネットワークが必要となる。

【００１１】本発明の目的は、通信ネットワークが無く
ても電力需要の正常化を図ることのできる電気機器シス
テムを提供することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の基本的考え方
は、インバータ装置のような出力制御手段を備えた電気
機器システム自身が、家庭、事業所又は工場等のそれぞ
れのレベルで、電力系統の状況を検知して対策を採り、
通信ネットワークが無くても電力需要の正常化を図るこ
とである。

【００１３】本発明の主特徴とするところは、電力系統
から電力の供給を受け、かつ出力制御手段を備えた電気
機器において、受電電圧の低下に応じて出力制御手段を
制御し、電気機器の出力を低下させる手段を設けたこと
である。

【００１４】これにより、電力需要の増大により受電端
の電圧が下がると、例えば空調設備の出力を低下させ
て、電力消費を抑制することができる。このような電気
機器システムの普及により、前述した電圧不安定現象を
防止することができる。

【００１５】本発明の他の特徴とするところは、受電電
圧の変動及び／又は受電周波数の変動に応じて、前記電
気機器の出力を調整するように前記電力変換器を制御す
る手段を備えることである。

【００１６】本発明の他の特徴とするところは、予定時
間帯における受電電圧の変動及び／又は受電周波数の変
動に応じて出力制御手段を制御し、電気機器の出力を調
整する手段を設けたことである。

【００１７】本発明の他の特徴とするところは、前記出
力の調整に関する情報を表示する手段あるいは前記出力
の調整に関する情報を記録する手段を設けたことであ
る。

【００１８】これにより、機器の動作情報を外部に表示
したり、記録することができる。この動作情報により、
例えば、出力調整の動作回数に応じて、電力系統管理者
が、対策に節約できたコスト分を還元する目的で、電力
料金を下げるような方策を採用することもできる。

【００１９】本発明の更に他の特徴とするところは、前
記出力の調整を実施するか否かを選択する操作手段を設
けたことである。

【００２０】これにより、電気機器の出力調整を実施可
能するモードか実施しないモードかを選択でき、電気機
器の使用者が、事情に応じて、出力調整を実施したり、
実施しないモードを選択することができる。

【００２１】本発明の望ましい実施態様においては、
１）電源電圧の振幅または実効値の変動を検出する手
段、電源電圧の周波数の変動を検出する手段を備えるこ
とで、電源電圧の振幅または実効値の変動、電源電圧の
周波数の変動を検出し、これらの情報と、さらに時刻情
報とを組み合わせることで、電力系統での電圧不安定現
象の発生を判定する。２）この判定結果を基に、電気機
器内部の電力変換器に対して出力調整を指令する手段を
備えることで、電圧不安定現象の発生を判定した場合に
は、電気機器の出力を抑制する。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。図１は、本発明を適用した電気機
器システムの構成図を表している。

【００２３】図１において、電気機器１が本発明を適用
した電気機器を表している。この電気機器１は電力系統
２より、配電線３、電源コンセント４、電源プラグ５、
電源コード６というルートを通じて、電力の供給を受け
ている。

【００２４】また、この電気機器１は電力変換器７を内
蔵する形で備えている。ここで、電力変換器７は、例え
ば、インバータ、コンバータ、直流−直流コンバータな
どで代表され、電気機器１の出力（消費電力）を制御す
る機能を持つ出力制御手段である。このような電気機器
は近年急速に増加しており、例えば、冷蔵庫、エアコ
ン、電子レンジなどの家電製品、パソコンなどのＯＡ機
器、照明、ビルなどの空調機、工場のモータを動かす汎
用インバータなどが挙げられる。

【００２５】電気機器１の内部は、電源コード６より引
き込まれた機器内部の電源配線８、電圧検出器（手段）
９、周波数検出器（手段）１０、出力調整指令回路１
１、時計からなる計時手段１２、動作情報記録器１３、
調整モード選択スイッチ１４を備えている。

【００２６】本発明による電圧機器１の要点は、電圧不
安定化現象を引き起こす電力変換器内蔵の電気機器１の
それぞれが、電圧検出器９により機器自身で電圧不安定
化現象の発生を判定し、さらに出力調整指令回路１１に
より機器自身の出力電力を自動調整することで、電圧不
安定化現象の進行を防ごうとする点にある。以下、図１
の各要素の働きを説明する。

【００２７】まず、電圧検出器９は、電源配線８上の電
源電圧の振幅または実効値を検出し、その検出信号Ｅを
出力調整指令回路１１に出力する。また周波数検出器１
０は、電源配線８上の電源電圧の周波数を検出し、その
検出信号ｆを出力調整指令回路１１に出力する。次に、
出力調整指令回路１１では、電圧検出信号と周波数検出
信号を基に、電力系統の異常を判定して、異常と判定し
た場合には、電力変換器７の出力電力を抑える出力調整
指令信号Ｃを出力する。電力変換器７は、出力調整指令
信号Ｃを受け取ると、直ちに出力を抑制するように動作
する。またこのとき、出力調整指令回路１１は、動作情
報記録器１３にも出力調整の実施を知らせる信号Ｄを送
り、動作情報記録器１３ではこの信号Ｄを基に出力調整
に関する動作情報を記録し、またその動作状況を表示す
る。図示の例では、出力調整量の積算値を表示させ、パ
イロットランプ１３１で出力調整中であることを表示し
ている。

【００２８】出力調整指令回路１１には、図示するよう
に、時計１２からの時刻情報ｔを入力させる構成もあ
る。この場合、出力調整指令回路１１は、電圧検出器９
からの電圧検出信号Ｅ、周波数検出器１０からの周波数
検出信号ｆと時計１２からの時刻情報ｔを用いて、電力
系統の異常を判定する。また、出力調整モード選択スイ
ッチ１４からの選択信号Ｓを出力調整指令回路１１に入
力させる構成もある。この場合、電気機器１の使用者
は、電気機器１に対して、出力調整を実施可能とするモ
ードか、実施しないモードかを選択することができる。
この調整モードの選択状態に応じて、出力調整指令回路
１１は出力調整指令を定める。例えば、出力調整を実施
しないモードが選択されている場合には、電力系統の異
常を判定した場合でも、出力調整指令回路１１は出力調
整指令Ｃを出さないようにする。

【００２９】図２は、出力調整指令回路１１の詳細構成
の例を表している。出力調整指令回路１１は、電圧検出
信号Ｅ、周波数検出信号ｆ、時刻信号ｔ及び出力調整モ
ード選択信号Ｓを入力して、出力調整をするか否かを判
定した上で、出力調整指令信号Ｃと動作情報信号Ｄを出
力する。

【００３０】まず電圧検出信号Ｅに対しては、減算器１
５１により、あらかじめ設定した電圧低下しきい値Ｅｂ
との偏差をとる。従って、検出した電圧Ｅがしきい値Ｅ
ｂより低い場合に正の値が出力される。リセット機能付
き積分器１６１は、正の値が入力された場合に、リセッ
ト動作を解除して偏差を積分する。定常時には、積分器
１６１には負の値が長時間入力されるため、リセット動
作を設定して、積分値を零にさせる。電圧異常判定器１
７は、積分器１６１から出力された偏差の積分値によ
り、積分値があらかじめ定めたしきい値より大きい場合
は、電圧異常と判定して、電圧異常信号を出力調整判定
器１９に出力する。電圧偏差の積分値を用いるため、電
力系統の異常とは無関係な瞬時的な電圧低下に対して、
異常と誤判定することを避けることができる。また、積
分器にリセット機能を付けたことにより、電圧異常低下
発生時に直ちに低下分を積分することができる。

【００３１】周波数検出信号ｆに対しても、電圧検出と
同様の処理が行われる。まず、減算器１５２にて、周波
数低下しきい値との偏差がとられ、この偏差がリセット
機能付き積分器１６２で積分される。周波数異常判定器
１８は、この周波数偏差の積分値を基に、周波数異常を
判定する。周波数異常と判定した場合は、周波数異常信
号を出力調整判定器１９に出力する。

【００３２】出力調整判定器１９では、電圧異常信号、
周波数異常信号、時刻信号ｔ、出力調整モード選定信号
Ｓにより、電力系統に電圧不安定現象が発生しているか
否かを判定する。電圧不安定現象が発生していると判定
し、かつ出力調整可能なモードが選定されていたなら
ば、電気機器１自身を出力調整すべきと判定し、電力変
換器７へ出力調整指令信号Ｃを出力する。

【００３３】ここで、電圧異常信号、周波数異常信号、
時刻信号ｔのそれぞれをどのように用いて、電圧不安定
現象の予兆を判定するかを述べる。まず、電圧不安定現
象とは、先に述べたように、電力系統が重負荷の時で、
特に定電力負荷の割合が多い場合に、例えば、さらなる
負荷増加で電圧が低下した場合に、それがきっかけとな
って系統電圧が低下していく現象のことを言い、これが
昂じると遂には電圧崩壊現象に至る。従って、電圧不安
定現象の予兆を判定するには、受電電圧の時間的な低下
と電力系統の負荷状態とを検出すればよい。

【００３４】イ）受電電圧の時間的な低下の検出：図１
に示すように、電気機器１が取り込む受電電圧は電力系
統の電圧を反映したものであり、電気機器１が取り込ん
だ受電電圧から系統電圧の低下を検出できる。図２で
は、電圧低下しきい値との偏差を用いることで、電圧低
下を検出している。また、電力系統の下位系統（例えば
配電系統）にいくほど、電圧の変動は激しくなるので、
その中から大域的な低下のみを抽出する必要がある。こ
れは、図２に示したような積分器１６１を用いる方法や
低域通過フィルタで処理することで実現できる。

【００３５】ロ）電力系統の負荷状態の検出：これは、
受電周波数ｆから推定する方法と時刻情報ｔから推定す
る方法の２通りが考えられる。まず、受電周波数からの
推定について、電力系統の周波数は基本的に負荷が重く
なるほど、わずかではあるが低くなる傾向がある。従っ
て、電気機器１が取り込んだ受電周波数ｆの低下から負
荷状態を推定することが可能である。図２では、周波数
低下しきい値との偏差を用いることで、周波数の低下を
検出して、重負荷であることを推定している。図２で積
分処理をするのは、電圧検出の場合と同じ理由による。
次に、時刻情報ｔからの推定であるが、一般に重負荷と
なる時刻は午前１１時から１２時、午後１時から午後３
時と限られている。これはこの時間帯に、人々の労働、
工場の生産、クーラーなどの冷房需要が重なることが原
因である。従って、時刻が上記の時間帯であれば、重負
荷状態であると推定することができる。ここで、時刻情
報ｔを発する時計１２は、最近、多くの電気機器が時計
１２を内蔵するようになっており（例えばクーラーは決
まった時刻になると稼働するようなタイマーを備えてい
る）、この内蔵した時計１２の信号ｔを利用することが
できる。

【００３６】以上をまとめると、電圧検出信号Ｅから受
電電圧の低下を検出し、周波数検出信号ｆまたは時刻情
報ｔから系統の重負荷状態を判定できる。

【００３７】出力調整判定器１９では、電圧異常判定器
１７の出力と周波数異常判定器１８の出力が共に、異常
と判定した場合に、電力系統で電圧低下現象が発生した
と判定する。さらに、出力調整可能なモードが選定され
ていたならば、電気機器１自身を出力調整すべきと判定
して、出力調整指令Ｃを電力変換器７へ出力する。ここ
で、電圧検出信号Ｅ、周波数検出信号ｆ、時刻信号ｔの
３つを用いれば、より精度の良い判定が可能であるが、
必ずしも３つ全てが必要ではなく、次のような組み合わ
せでも良い。イ）電圧検出信号Ｅと時刻情報ｔ、ロ）電
圧検出信号Ｅと周波数検出信号ｆ、ハ）電圧検出信号Ｅ
のみ、二）周波数検出信号ｆのみ、ホ）周波数検出信号
ｆと時刻情報ｔ。

【００３８】図３は、電気機器１の動作状況を示した図
である。図３では、電圧検出信号Ｅと時刻情報ｔから電
圧不安定現象を判定する方法を適用している。図３のグ
ラフは上からそれぞれ、（ａ）受電電圧もしくは電気機
器内部の検出電圧Ｅの時間的変化、（ｂ）図２に示した
電圧検出信号と電圧低下しきい値との偏差に対するリセ
ット機能付き積分器１６１の出力、（ｃ）図２に示した
電圧異常判定器１７の出力、（ｄ）図１に示した時計１
２による時刻信号、（ｅ）図１に示した出力調整モード
選択スイッチ１４による出力調整モード選択信号、
（ｆ）図２に示した出力調整判定器１９による出力調整
指令信号、（ｇ）図１に示した電力変換器７の出力をそ
れぞれ表している。

【００３９】図３において、時刻が１３時３０分を過
ぎ、電力系統が重負荷状態でさらにエアコンの運転稼働
率が上がり、図３（ａ）の検出電圧波形に示すように電
圧が低下を始める。即ち、電圧不安定現象が始まろうと
している。電気機器１は、電圧検出器９を介して、電圧
を検出している。電圧検出値が下がっていき、電圧低下
しきい値以下になった時点から、同図（ｂ）に示すよう
に、リセット機能付き積分器１６のリセット動作が解除
され、しきい値との偏差が積分されていく。そして、こ
の積分値が電圧異常判定しきい値を越えた時点で、同図
（ｃ）に示すように、電圧異常判定器１７は電圧異常判
定信号を出力する。一方、時刻は重負荷時間帯のため
に、同図（ｄ）に示すように、重負荷の時間帯にあるこ
とを示すフラグ信号が出力されている。さらに、出力調
整を可能とするモードが選定されており、同図（ｅ）に
示すように、それを知らせるフラグ信号が出力調整モー
ド選択スイッチ１４より出力されている。従って、電圧
異常と判定されかつ重負荷状態と判定され、かつ出力調
整モードが選択されているため、出力調整判定器１９は
出力調整を実施すべきと判定し、同図（ｆ）に示すよう
に、出力調整指令信号Ｃを出力する。この信号を受け
て、電力変換器７では、同図（ｇ）に示すように、直ち
に電力出力が抑制される。抑制量は少量で良い。

【００４０】同様にして、電力変換器を内蔵した多数の
電気機器が一斉に出力を抑制するため、電圧は次第に上
昇していき回復に向かう。即ち、定電力負荷の電力が抑
制されるため、電力Ｐ＝電圧Ｅ×電流Ｉの関係で、電力
Ｐが減るため、電流Ｉも減る。この結果、電圧降下分も
減少し、電力系統の電圧が回復されるようになる。

【００４１】このようにして、この実施例による電気機
器では、電圧不安定現象の原因となる機器自身が、自ら
電圧低下を判定して、その出力を調整し電圧不安定現象
を回避することができる。このため、大容量の調相設備
や無効電力補償装置を設置する必要性を少なくし、電力
系統管理者の設備投資コスト、設備維持コストを低減で
きる。また、原因となる機器自身で対策を図るため、特
定の需要家のみに犠牲を強いることも少なく、通信ネッ
トワークのような仕掛けを必要としない。さらに、多数
の機器で同時に出力調整を実施すれば、それぞれの機器
の抑制量は少量でよく、各機器毎に見ると、その影響は
少なくて済む。

【００４２】また、電力系統を管理している側から見る
と、電気機器１が多数導入され、出力調整動作を実施す
るようになれば、従来の対策に要したコストを節約でき
る。従って、これを電気機器１の使用者へ還元すること
で、電気機器１の使用者にもメリットができ、更に電気
機器１のような機器の導入を普及させることができる。
このコスト還元の具体的な方法として、図１に示した動
作情報記録器１３に記された動作状況に応じて、電力料
金を下げる方法が考えられる。例えば、出力調整動作の
回数や調整量に応じて、電力料金を下げる方法が考えら
れる。

【００４３】また、電気機器１が外部への通信手段を内
蔵している場合は、図１の出力調整指令回路１１からの
動作情報信号を通信手段を介して、例えば電力計に送
り、電力計ではその信号を基に自動的に電力料金もしく
は電力量を割り引く方法が考えられる。

【００４４】電気機器１の使用者によっては、電気機器
１が出力変化をすることを好まない状況が発生する場合
もあり得る。そのような場合は、図１に示した出力調整
モード選択スイッチ１４にて、出力調整をしないモード
を選択すればよい。この場合、電気機器１は出力調整を
行わず、出力変化は発生しない。

【００４５】図４に電力変換器７の制御構成を示す。こ
こでは、電気機器１としてエアコンディショナーの例を
示している。この場合、電力変換器７では次のような制
御が行われる。温度目標値と温度検出値の偏差を減算器
７１１で演算し、この偏差を比例−積分補償器７２１で
比例−積分補償（ＰＩ補償）して、モータの回転速度に
対する速度指令Ｖ^*を得る。通常のエアコンディショナ
ーでは、この速度指令Ｖ^*を基に、速度制御器７５１で
速度指令Ｖ^*に一致するような電流制御指令が演算さ
れ、さらに電流制御器７６１で電流制御指令に一致する
ような制御指令（例えばゲートパルス指令など）が演算
されて、インバータ７７１へ出力される。

【００４６】しかし本実施例では、速度指令Ｖ^*を、出
力調整指令信号の状態によって、調整することができ
る。図４において、出力調整指令信号Ｃは、図２に示し
た出力調整指令回路１１内の出力調整判定器１９より出
力される。出力調整回路７３１では、以下のように、出
力調整指令信号Ｃの状態に応じて、速度指令調整量△Ｖ
^*を出力する。

【００４７】出力調整指令信号ＣがＨｉｇｈレベルの場
合・・・・・△Ｖ^*＝予定値。

【００４８】出力調整指令信号ＣがＬｏｗレベルの場合
・・・・・・△Ｖ^*＝０。

【００４９】減算器７４１では、速度指令Ｖ^*から速度
指令調整量△Ｖ^*が減算され、この結果が調整された速
度指令Ｖ’^*となる。これにより、出力調整指令信号が
Ｈｉｇｈレベルの場合は、調整された速度指令Ｖ’^*が
（Ｖ^*−△Ｖ^*）に調整され、△Ｖ^*に対応する量だけ出
力が調整されることになる。また、出力調整指令信号が
Ｌｏｗレベルの場合は、Ｖ’^*はＶ^*に等しく、出力は調
整されない。尚、速度指令Ｖ^*とインバータ７７１の出
力電力との間には、両者がほぼ比例関係にあるという性
質がある。このため、速度指令を調整することにより、
インバータ７７１の出力電力を調整できる。

【００５０】図５は、図４に示した電力変換器７と同様
の働きをする別の制御構成の例を示した図である。図５
の制御構成では、出力調整指令信号の状態によって、ゲ
イン調整器７３２のゲインＫを調整し、これにより、速
度指令Ｖ^*を調整する。具体的には、出力調整指令信号
Ｃの状態によって、ゲイン調整器７３２のゲインＫを次
のように調整する。

【００５１】出力調整指令信号がＨｉｇｈレベルの場合
・・・・・Ｋは１より小さい正の所定値（例えば０．
９）。

【００５２】出力調整指令信号がＬｏｗレベルの場合・
・・・・・・Ｋ＝１。

【００５３】ゲイン調整器７３２では、ゲインＫと速度
指令Ｖ^*が乗算され、この結果が調整された速度指令
Ｖ’^*となる。従って、Ｖ’^*＝Ｋ×Ｖ^*となり、出力調
整指令信号がＨｉｇｈレベルの場合は、ゲインＫによ
り、Ｖ’^*＜Ｖ^*となり、この減少分に対応して、インバ
ータ７７２の出力電力が減少されるように調整され、出
力調整指令信号がＬｏｗレベルの場合は、Ｋ＝１のた
め、Ｖ’^*＝Ｖ^*となり、調整は行われない。このように
して、図５の制御構成でも、出力調整指令信号の状態に
よって、インバータ７７２の出力電力を調整することが
できる。

【００５４】図６に、図２に示した出力調整判定器１９
の動作フローチャートを示す。出力調整判定器１９は、
電圧異常判定器１７が電圧異常を判定し、さらに周波数
異常判定器１８が周波数異常を判定し、さらに時計１２
の時刻情報が重負荷となる時間帯であり、さらに出力調
整モード選択スイッチ１４において出力調整実施モード
が選択されている場合に、出力調整指令信号Ｃ＝Ｈｉｇ
ｈレベルを電力変換器７に出力する。ここで、出力調整
判定器１９は上記以外の状態ではＬｏｗレベルの信号を
出力する。また、重負荷となる時間帯は、例えば午前１
１時〜午前１２時、午後１時〜午後３時の時間帯を設定
すればよい。図６に示した動作フローチャートにより、
電気機器１は、電圧異常状態、かつ周波数異常状態、か
つ重負荷時間帯、かつ出力調整実施モードが選ばれてい
る場合に、出力調整動作を実施するようになる。

【００５５】図７に、図１に示した動作情報記録器１３
の表示部の例を示す。動作情報記録器１３は電気機器１
の出力調整動作の履歴を記録するもので、アナログメー
タ式の図７（ａ）とディジタル式の図７（ｂ）の２例を
示している。アナログメータ式の（ａ）の１３ａでは、
アナログメータの針が出力調整量に応じた値を示す。電
気機器１のユーザや電力会社の担当者は、アナログメー
タの針が指す値から出力調整量を読みとることができ
る。

【００５６】ディジタル式の（ｂ）の１３ｂでは、上段
に出力調整量を下段に動作時間を表示している。この例
では、毎月、表示値を更新することにより、電気機器１
のユーザや電力会社の担当者は、その月の出力調整量や
動作時間を知ることができる。また、出力調整中を示す
パイロットランプ１３１を設ければ、電力事情により節
約中であることを需要家等に体感させることができる。

【００５７】図８に、図１に示した出力調整モード選択
スイッチ１４の例を示す。出力調整モード選択スイッチ
１４は、需要家が出力調整を実施するモードにするか否
かを選択するための操作手段であり、スイッチが用いら
れる。図８では、操作バーで選択する（ａ）と、操作ボ
タンで選択する（ｂ）を示している。（ｂ）では、出力
調整モードを選択する場合はオン側のボタンを押す。こ
の時、出力調整中の表示が点灯して、電気機器１のユー
ザは出力調整モードが選択されたことを確認できる。ま
た、出力調整モードを解除する場合は、オフ側のボタン
を押す。この時、出力調整中の表示が消灯して、電気機
器１のユーザは出力調整モードが解除されたことを確認
できる。

【００５８】図９は、図１に示した電気機器１を使用し
ている需要家（家庭および工場等の総称）２０と電力会
社２２との間での料金の流れを示した図を表している。
需要家２０は、それぞれ図１に示した電気機器１を備え
ており、電圧不安定現象が進行する手前の状態におい
て、各需要家２０がそれぞれの電気機器１の出力電力を
減少することにより、電力系統内の定電力負荷量が減少
し、電圧不安定化の進行が止まって、正常な状態へ回復
させることができる。この結果、電力会社２２では、電
圧不安定現象の対策に必要な調相設備や負荷を緊急遮断
するための通信ネットワークなどを構築する必要がなく
なり、この浮いた対策コストＸ円を電気機器１のユーザ
に還元することができる。

【００５９】ここでは、各需要家２０の電気機器１に対
する出力調整量に応じて、電力会社２２が電気料金を割
り引くサービスを示している。電力会社２２は、各需要
家２０の電気機器１に対する出力調整量に応じて、電力
メータ２１の示す値で決まる電気料金からＹ_i円だけ割
引くサービスを実施する。ここで、ｉは需要家の番号を
表している。需要家の総数をＮとすると、次式の関係が
成り立つように割引額Ｙ_iを設定すれば、電力会社２２
は電圧不安定現象に対する対策コストを軽減できること
になる。

【００６０】

【数１】以上述べたように、電力会社側には、電圧不安定現象に
対する対策コストを軽減できる利点があり、需要家側に
は、出力調整量に応じて、電気料金を安くできる利点が
ある。

【００６１】図１０は、図９を基に説明したサービス形
態の具体的な構成を表している。需要家２０では、複数
の電気機器１を使用しており、それぞれの出力調整量デ
ータは無線または通信線２３を介して、通信機能付き電
力メータ２４に集められる。ここで、通信機能付き電力
メータとは、例えば‘電力量計サーバー’と呼ばれるも
のに対応し、将来、多数の需要家に備え付けられること
が予想される。通信機能付き電力メータ２４は、通信線
２５を介して、需要家２０の電力使用量データと各電気
機器１の出力調整量の合計値データを電力会社の営業所
２６に伝送する。電力会社の営業所２６では、伝送され
た電力使用量データと各電気機器１の出力調整量の合計
値データから、需要家２０に対する電力料金と割引料金
を計算して、電力料金明細書２７を需要家２０に対して
発行する。電力料金明細書２７には、電力料金と割引料
金、そして割引後の電気料金が記載されており、需要家
２０は出力調整による結果を割引料金として、直接に確
認することができる。

【００６２】図１０のサービス形態では、通信線２３と
して電力線を用い、データを電力線搬送方式で伝送する
ことにすれば、既に備え付けてある通信ネットワークを
利用して、図９で説明したサービスを実施できる。尚、
通信線２３の代わりに無線を用いた場合も同様のことが
言える。従って、図１０のサービス形態では、新たな通
信ネットワークを導入する必要がなく、また、人手によ
る負担を増やすこともなく、サービスを実施することが
できるという利点がある。

【００６３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電圧不安定現象の原因となる出力制御機能を有する電気
機器自身が、自ら電圧低下現象を判定して自身の出力を
調整するため、自動的に電圧不安定現象を回避できる。
また、大容量の調相設備や無効電力補償装置を設置する
必要性を減らし、電力系統管理者の設備投資コスト、設
備維持コストを低減できるという効果が得られる。

【００６４】また、電圧不安定現象の原因となる機器自
身で対策するため、特定の需要家のみに犠牲を強いるこ
となく、電圧不安定現象を回避することができるという
効果が得られる。また、本発明では、機器自らが自動的
に判定して出力調整するため、通信ネットワークのよう
な仕掛けを必要としないという効果も得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による一実施形態の電気機器システムの
全体構成図。

【図２】本発明による一実施形態の出力調整指令回路の
構成図。

【図３】本発明による一実施形態の電力変換器７の動作
タイムチャート。

【図４】本発明による一実施形態の電力変換器７の構成
ブロック図。

【図５】本発明による他の実施形態の電力変換器７の構
成ブロック図。

【図６】本発明による一実施形態の出力調整器１９の動
作フローチャート。

【図７】本発明による一実施形態の動作情報記録器１３
における表示例図。

【図８】本発明による一実施形態の出力調整モード選択
スイッチ１４の例。

【図９】本発明による一実施形態による需要家と電力会
社間の料金の流れ図。

【図１０】図９を基にしたサービス形態の具体的な説明
図。

【符号の説明】

１…電気機器、２…電力系統、３…電力系統からの配電
線、４…電源コンセント、５…電気機器の電源プラグ、
６…電気機器の電源コード、７…電気機器に内蔵された
電力変換器、８…電気機器内部の電源配線、９…電圧検
出器、１０…周波数検出器、１１…電気機器の出力調整
指令回路、１２…時計、１３…動作情報記録器、１３１
…出力調整中を示すパイロットランプ、１４…出力調整
モード選択スイッチ（選択操作手段）、１５…減算器、
１６…リセット機能付き積分器、１７…電圧異常判定
器、１８…周波数異常判定器、１９…出力調整判定器。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電力系統から電力の供給を受け、かつ出力
制御手段を備えた電気機器において、受電電圧の低下に
応じて前記出力制御手段を制御し、前記電気機器の出力
を低下させる手段を設けたことを特徴とする電気機器シ
ステム。
【請求項２】電力系統から電力の供給を受け、インバー
タのような電力変換器を備えた電気機器において、受電
電圧を検出する手段と、前記受電電圧の変動に応じて前
記電気機器の出力を調整するように前記電力変換器を制
御する手段を設けたことを特徴とする電気機器システ
ム。
【請求項３】電力系統から電力の供給を受け、インバー
タのような電力変換器を備えた電気機器において、受電
電圧の変動及び／又は受電周波数の変動に応じて、前記
電気機器の出力を調整するように前記電力変換器を制御
する手段を設けたことを特徴とする電気機器システム。
【請求項４】電力系統から電力の供給を受け、かつ出力
制御手段を備えた電気機器において、受電電圧の変動と
時刻情報に応じて前記出力制御手段を制御し、前記電気
機器の出力を調整する手段を設けたことを特徴とする電
気機器システム。
【請求項５】電力系統から電力の供給を受け、インバー
タのような電力変換器を備えた電気機器において、計時
手段と、受電電圧を検出する手段と、予定時間帯におけ
る前記受電電圧の変動に応じて前記電気機器の出力を調
整するように前記電力変換器を制御する手段を設けたこ
とを特徴とする電気機器システム。
【請求項６】電力系統から電力の供給を受け、インバー
タのような電力変換器を備えた電気機器において、計時
手段と、予定時間帯における受電電圧の変動及び／又は
受電周波数の変動に応じて、前記電気機器の出力を調整
するように前記電力変換器を制御する手段を備えたこと
を特徴とする電気機器システム。
【請求項７】請求項１〜６のいずれかにおいて、前記出
力の調整に関する動作情報を表示する手段を設けたこと
を特徴とする電気機器システム。
【請求項８】請求項７において、前記動作情報として、
出力調整量の積算値を表示することを特徴とする電気機
器システム。
【請求項９】請求項７において、前記動作情報として、
出力調整中であることを表示することを特徴とする電気
機器システム。
【請求項１０】請求項１〜９のいずれかにおいて、前記
出力の調整に関する情報を記録する手段を設けたことを
特徴とする電気機器システム。
【請求項１１】請求項１〜１０のいずれかにおいて、前
記出力の調整を実施するか否かを選択する操作手段を設
けたことを特徴とする電気機器システム。