【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電力負荷協調制御システムに係り、特に、交流系統に接続された主幹ブレーカから負荷に電力を供給するときに、主幹ブレーカに流れる電流または主幹ブレーカから負荷に供給される電力を監視しながら負荷に供給するための電力を制御するに好適な電力負荷協調制御システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
交流電力系統に接続された主幹ブレーカから需要家などの各負荷に電力を供給するに際して、負荷の消費電力が増大して主幹ブレーカに流れる電流の値が許容レベルを超えたときには、主幹ブレーカを遮断する構成が採用されている。主幹ブレーカが遮断されると、全ての負荷が停電状態になるため、負荷（負荷機器）が使用できなくなる。そこで、負荷を運転するときに、主幹ブレーカに流れる電流の値を監視し、この電流値が許容レベルを超えたときには、優先順位にしたがって設定された分岐ブレーカ（特定負荷機器への通電をオンオフするためのブレーカ）をオフすることで、主幹ブレーカが遮断して全停電になるのを抑制するようにしたものが提案されている（特許文献１）。
【０００３】
また、負荷機器の消費電力が設定値を超えたときには、負荷機器のうち中断できる機器を選択し、選択された負荷機器の運転を中断するようにしたものが提案されている（特許文献２）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−１２２８０１号公報（第３頁から第５頁、図１）
【特許文献２】
特開２００２−３６９３８３号公報（第３頁から第５頁、図１から図５）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術のうち前者のものは、主幹ブレーカに流れる電流の値を監視し、その電流値が許容レベルを超えたときには、優先順位にしたがって設定された分岐ブレーカをオフすることで、主幹ブレーカが遮断することを防止し、全停電を抑制している。このため、例えば、全電化住宅の電化機器（負荷機器）の一部がピーク電力を消費し、主幹ブレーカの電流許容値を超えたときには、分岐ブレーカをオフし、特定電化機器（負荷機器）が使用できなくなる。
【０００６】
一方、後者のものは、複数の負荷機器のうち一部の負荷機器の運転を中断するようにしているため、負荷機器の中には中断を余儀なくされるものが生じることになる。
【０００７】
本発明の課題は、負荷に対する電力の供給を継続しながら主幹ブレーカが遮断するのを防止することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明は、主幹ブレーカから各負荷に供給される電力が電力許容値を超える前、例えば、超える直前または主幹ブレーカに流れる電流の値が電流許容値を超える前、例えば、超える直前に、複数の負荷のうち制御可能な負荷あるいは特定の負荷の電力を抑制したり、あるいは電流を抑制するようにしたものである。また、負荷全体の電流が電流許容値を超えない範囲で複数の負荷のうちいずれかの負荷の運転状態を制御するようにしたものである。
【０００９】
前記した手段によれば、複数の負荷（負荷機器）の運転を継続した状態で主幹ブレーカが遮断されるのを防止することができる。
【００１０】
また、電力負荷協調制御システムを構成するに際しては、直流電力を蓄積する直流電力蓄積手段と直流電力蓄積手段の直流電力を交流電力に変換して負荷に供給する電力変換手段を設け、いずれかの負荷に対して電力あるいは電流を抑制するための制御が行われたあと、さらに主幹ブレーカを流れる電流の値が電流許容値を超えると予測されるときに、電力変換手段に対して電力変換指令を与えて直流電力を交流電力に変換して負荷に供給することで、主幹ブレーカが遮断するのを抑制することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の１実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明に係る負荷電力協調制御システムの全体構成図である。図１において、主幹ブレーカ１は、交流系統としての単相三線式電源からの交流電力を取り込み、この交流電力を三線式配電線を介して分岐ブレーカ３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅに出力するようになっている。分岐ブレーカ３ａ〜３ｄには、負荷としての負荷機器４ａ、４ｂ（分岐ブレーカ３ｃ、３ｄの負荷機器は省略）が接続されており、分岐ブレーカ３ｅには交流電圧検出手段としての交流電圧検出器８が接続されている。
【００１２】
ここで、本実施形態における負荷電力協調制御システム１２おいては、主幹ブレーカ１から負荷機器４ａ、４ｂに供給される電流を監視するために、主幹ブレーカ側電流検出手段としての主幹ブレーカ電流検出器（電流センサ）２ａ、２ｂが設けられているとともに、主幹ブレーカ１から負荷機器４ａに供給される電力を計測するために、主幹ブレーカ電流検出器２ａ、２ｂの他に交流電圧検出器８が設けられている。さらに、主幹ブレーカ１に流れる電流あるいは主幹ブレーカ１から負荷機器４ａ、４ｂに供給される電力を基に負荷機器４ａ、４ｂの運転状態あるいは負荷の電流または負荷の電力を制御するための負荷電力抑制手段、負荷電流抑制手段あるいは負荷制御手段としてのマイコン９が設けられている。
【００１３】
主幹ブレーカ電流検出器２ａ、２ｂは主幹ブレーカ１に流れる電流の値を電圧に変換し、変換された電圧の信号をアナログ信号としてマイコン９のアナログ入力端子（Ａ／Ｄ変換ポート）に出力するようになっている。交流電圧検出器８は各配電線の交流電圧を検出し、検出した交流電圧の信号をマイコン９のＡ／Ｄ変換ポートに出力するようになっている。
【００１４】
マイコン９は、主幹ブレーカ電流検出器２ａ、２ｂの検出電流と交流電圧検出器８の検出電圧を基に交流電力を算出（検出）してその変化を監視するとともに、主幹ブレーカ電流検出器２ａ、２ｂの検出電流に従って主幹ブレーカ１の電流を監視し、算出した電力と電力許容値（許容電力値）とを比較したり、あるいは検出電流と電流許容値（許容電流値）とを比較し、算出した電力が許容電力値を超える直前あるいは検出電流が許容電流値を超える直前に、負荷機器４ａ、４ｂに対して電力抑制指令を出力する電力抑制指令出力手段としての機能を備えて構成されている。また、マイコン９は、電力抑制指令を出力するときに、レベル出力手段としての電圧変換回路１０に対して、「Ｈｉ」／「Ｌｏｗ」の信号を出力するようになっている。
【００１５】
マイコン９に主幹ブレーカ１の許容電流値を設定するに際しては、主幹ブレーカ許容電流設定手段としての主幹ブレーカ許容電流設定器１１によって設定されるようになっている。
【００１６】
主幹ブレーカ許容電流設定器１１は、図２に示すように、ディップスイッチ１１ａ、１１ｂ、１１ｄを用いて構成されており、各ディップスイッチ１１ａ〜１１ｄはその一端側がマイコン９のポートに接続されているとともに、抵抗１３ａ〜１３ｄを介して電源に接続され、他端側が接地されている。そしてディップスイッチ１１ａ〜１１ｄのオン・オフによって１６通りの許容電流値がビット情報として設定されるようになっている。例えば、ディップスイッチ１１ａがオンになったときには、「１１１０」のビット情報が生成され、許容電流値として３０Ａが設定され、ディップスイッチ１１ｂがオンになったときには、「１１０１」のビット情報が生成され、許容電流値として４０Ａが設定され、ディップスイッチ１１ｃがオンになったときには「１０１１」のビット情報が生成され、許容電流値として５０Ａが設定され、ディップスイッチ１１ｄがオンになったときには、「０１１１」のビット情報が生成され、許容電流値として６０Ａが設定されるようになっている。
【００１７】
なお、マイコン９に対して許容電流値を設定するに際しては、ディップスイッチ１１ａ〜１１ｄの代わりに、可変抵抗器を用い、マイコン９のアナログ入力端子（Ａ／Ｄ変換ポート）に可変抵抗器によって可変された電圧を入力することで、可変抵抗器の出力電圧に応じて複数の許容電流値を設定することができる。
【００１８】
また、マイコン９には調歩同期式のシリアル通信ポートが内蔵されている。このシリアル通信ポートは、負荷機器４ａ、４ｂに内蔵されたシリアル通信端子に接続されており、マイコン９と負荷機器４ａ、４ｂとの間でシリアル通信ポートとシリアル通信端子を介して通信ができるようになっている。
【００１９】
また、電圧変換回路１０は、マイコン９の出力を高電流、高電圧に変換するように構成されており、電圧変換回路１０の出力側にリレーやＨＡ（ホームオートメーション）端子を接続することで、リレーや発光ダイオードなどを駆動することができる。
【００２０】
ここで、マイコン９を用いて負荷機器４ａ、４ｂの運転を制御するに際して、図３（ａ）に示すように、主幹ブレーカ１を流れる電流が許容電流値を超えると、タイミングｔ１とタイミングｔ２の期間に示すように、負荷機器４ａ、４ｂの電力消費量が急激に増加することで、主幹ブレーカ１の許容電流値（電流設定値）を超えてしまい、この期間、主幹ブレーカ１は遮断して全停電状態になる。
【００２１】
そこで、本実施形態においては、主幹ブレーカ電流検出器２ａ、２ｂの検出電流を常時監視し、負荷機器４ａ、４ｂが急激に電力を消費し、主幹ブレーカ１の電流が許容電流値を超える直前に、マイコン９から負荷機器４ａ、４ｂに対して電力抑制指令を出力し、この電力抑制指令にしたがって負荷機器４ａ、４ｂの運転を制御することで、図３（ｂ）に示すように、電力消費のピークを抑制し、主幹ブレーカ１の電流が許容電流値を超えるのを防止することとしている。この場合、負荷機器４ａ、４ｂにおいては、電力抑制指令にしたがって負荷全体の電流が電流許容値を超えない範囲で負荷機器の運転状態を制御することとしている。このときの制御例として、負荷機器にエアコンを用いたときの実施形態を図４にしたがって説明する。
【００２２】
負荷機器としてエアコンを用いた場合、このエアコンには、図４（ａ）に示すように、温度制御器３４が設けられており、この温度制御器３４は、設定温度３０と温度検出値（温度センサの検出値）３２との偏差に基づいて圧縮機回転数指令を生成し、この圧縮機回転数指令を圧縮機３６に出力して圧縮機３６の回転数を制御するように構成されている。
【００２３】
例えば、図４（ｂ）に示すように、マイコン９から温度制御器３４に対して電力抑制指令が入力されないときには、設定温度３０と温度検出値３２との偏差に基づいて回転数を高めるための圧縮機回転数指令を生成し、その後、回転数を一定にするための圧縮機回転数指令を生成し、生成した圧縮機回転数指令に従って圧縮機３６の回転数を、例えば、８０００ｒｐｍに制御する。このような制御を行っているときに、マイコン９から電力抑制指令が入力されたときには、温度制御器３４は、圧縮機３６の回転数を、上限値の８０００ｒｐｍよりも絞る込むために、回転数２０００ｒｐｍに対応した圧縮機回転数指令を圧縮機３６に出力し、圧縮機３６の回転数を低下させる。このような制御を行うことで、圧縮機３６の電流あるいは電力を抑制することができる。この場合、負荷全体の電流が電流許容値を超えない範囲で圧縮機３６の運転状態を任意に制御することができる。
【００２４】
具体的には、マイコン９から出力される電力抑制指令は、エアコンの運転レベルである圧縮機３６の回転数を複数段階に切替る情報を含んでいる。例えば、電力制御指令は、圧縮機回転数制御を「必要最小限」、「最大動作の７０％」、「最大動作の９０％」の３段階に設定されている。この場合、各負荷機器およびエアコンが急激に電力を消費し、主幹ブレーカ１に流れる電流が主幹ブレーカ１の許容電流値を超える直前になったときには、マイコン９からエアコンに対してまず電力抑制指令として「必要最小限」を出力する。この指令を受けたエアコンは、連続的に最小限まで圧縮機３６の回転数を下げる制御を行う。これにより、圧縮機３６に流れる電流が減少し、主幹ブレーカ１を流れる電流が許容電流値を超えることがなくなる。
【００２５】
次に、マイコン９は、主幹ブレーカ１に流れる電流を検出し、この電流値が許容電流値に対して余裕度があるか否かを判定する。この場合、マイコン９は、検出電流が許容電流値よりもある一定値低い電流値になったか否かを比較演算し、その余裕度が所定の電流値になったときには、電力抑制指令として、「最大動作の７０％」を出力する。この指令を受けたエアコンは圧縮機３６の回転数を最大の７０％で連続的に制御する。
【００２６】
次に、マイコン９は、前回と同様に、主幹ブレーカ１の電流を検出し、この検出電流を基に許容電流値に対する余裕度を求め、各負荷機器の必要電力ピークが過ぎ、さらに余裕度が増加し、所定の電流値になった時点で、電力抑制指令として、「最大動作の９０％」を出力する。この指令を受けたエアコンは圧縮機３６の回転数を最大の９０％で連続的に制御する。さらに、主幹ブレーカ１に流れる電流の余裕度が増加して、所定の電流値以下となり、主幹ブレーカ１を流れる電流が許容電流値を超える可能性がないとマイコン９が判断した時点で、マイコン９は、電力抑制指令の出力を停止する。
【００２７】
なお、電力抑制指令としては、「最大動作の７０％、９０％」として出力するが、エアコンの圧縮機３６の回転数が必ずしも「最大動作の７０％、９０％」以上を必要としない場合は、最大動作の７０％、９０％以下の回転数で制御するとき、その時点の必要回転数で制御することもできる。
【００２８】
次に、電圧変換回路１０の具体的構成を図５にしたがって説明する。電圧変換回路１０は、トランジスタ１５ａ、１５ｂ、抵抗１４ａ、１４ｂを備えており、各トランジスタ１５ａ、１５ｂのベースは、抵抗１４ａ、１４ｂを介してマイコン９の出力ポートに接続され、トランジスタ１５ａのコレクタはリレー１６を介して電源に接続され、トランジスタ１５ｂのコレクタはＨＡ端子接続用回路１７を介して電源に接続されている。リレー１６は分岐ブレーカ３に接続されており、リレー接点１６ａが負荷機器に接続されている。ＨＡ端子接続用回路１７は、フォトカプラ１７ａ、ダイオード１７ｂ、抵抗１７ｃ、１７ｄを備えており、抵抗１７ｄが電源に接続され、抵抗１７ｃの一端とダイオード１７ｂのアノードにはリレー、発光ダイオードなどが接続されるようになっている。
【００２９】
電圧変換回路１０の入力端子はマイコン９に接続されており、入力端子のレベルは、マイコン９から負荷制御器４ａ、４ｂに対して電力抑制指令が出力されると同時に、「Ｈｉ」から「Ｌｏｗ」に切り替わるようになっている。このときトランジスタ１５ａ、１５ｂはそれぞれオフからオンに切り替わり、電圧変換回路１０の出力は「Ｌｏｗ」から［Ｈｉ」に切り替わる。これにより、リレー１６のリレー接点１６ａは閉の状態から開の状態に切り替わり、負荷機器に対する電力の供給が遮断されることになる。この状態がある一定期間経過したあと、主幹ブレーカ１に流れる電流が主幹ブレーカ１の許容電流値を超える可能性がないとマイコン９が判断したあと、マイコン９は、電圧変換回路１０の出力を「Ｈｉ」から「Ｌｏｗ」に切替るための信号を出力する。このあと主幹ブレーカ１に流れる電流が主幹ブレーカ１の許容電流値を超える可能性がないことをマイコン９が判断した時点で、マイコン９は電力抑制指令の出力を停止する。このように、電圧変換回路１０の出力を切替るタイミングは、一定期間経過後に設定されている。これは、電圧変換回路１０は完全にユーザに開放して使用されるためである。例えば、電圧変換回路１０の出力にリレー１６を接続したときに、電圧変換回路１０の論理が頻繁に切り替わると、リレー接点１６ａの溶着などによってリレー故障が生じることがあり、このような不具合を防止するために、マイコン９は、ある一定期間経過後、主幹ブレーカ１に流れる電流が主幹ブレーカ許容電流値を超える可能性がないと判断したあとで、電圧変換回路１０の出力を切替るようになっている。
【００３０】
次に、本発明の第２実施形態を図６にしたがって説明する。本実施形態は、蓄電システムを組み込んだものであり、直流電力を蓄積する直流電力蓄積手段としての蓄電器（二次電池）７、蓄電器７の直流電力を直流電力に変換するＤＣ／ＤＣコンバータ６、ＤＣ／ＤＣコンバータ６の直流電力を交流電力に変換するＡＣ／ＤＣインバータ５を設け、ＤＣ／ＤＣコンバータ６、ＡＣ／ＤＣインバータ５をマイコン９によって制御するようにしたものであり、他の構成は図１のものと同様である。マイコン９は、負荷機器４ａ、４ｂに対して電力抑制指令を出力したあと、主幹ブレーカ１の電流が許容電流値を超えると予測されるときに、ＤＣ／ＤＣコンバータ６、ＡＣ／ＤＣインバータ５に電力変換指令を出力する電力変換指令出力手段として構成されている。なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ６、ＡＣ／ＤＣインバータ５は蓄電器７の直流電力を交流電力に変換して負荷機器４ａ、４ｂに供給する電力変換手段として構成されている。またＡＣ／ＤＣインバータ５とＤＣ／ＤＣコンバータ６は双方向動作が可能であって、必要に応じてマイコン９からの制御により蓄電器７への充放電動作ができるようになっている。
【００３１】
上述したように、負荷機器４ａ、４ｂは電力抑制指令により、動作を抑制して電力消費を抑制できるようになっているが、負荷機器によっては動作上の問題や性能上の問題、使い勝手の問題などより動作を抑制できない場合もある。このような電力抑制制御ができない負荷機器が多数接続された場合は、蓄電システムを用いることが有効である。
【００３２】
具体的には、マイコン９は、主幹ブレーカ１に流れる電流を常時監視し、負荷機器４ａ、４ｂが急激に電力を消費し、その電流が主幹ブレーカ許容電流値を超える直前に、負荷機器４ａ、４ｂに対して電力抑制指令を出力する。このとき、負荷機器４ａ、４ｂは電力抑制指令に応答した制御を実行しようとするが、動作上の問題等により電力抑制を行えない場合、すぐさまマイコン９に対して電力抑制不可の信号を出力する。この信号を受けたマイコン９はいずれかの負荷機器から電力抑制不可を示す信号が出力されたとして、電力抑制指令出力後、現時点の主幹ブレーカ１の電流を読み込み、この電流値が主幹ブレーカ許容電流値を超える可能性があるか否かを判定し、超える可能性がある場合はＤＣ／ＤＣコンバータ６とＡＣ／ＤＣインバータ５に電力変換指令を出力し、蓄電器７の直流電力を交流電力に変換して負荷機器側に供給する。このときの動作波形を図７（ａ）、（ｂ）に示す。
【００３３】
図７（ａ）に示すように、蓄電器７からの電力を負荷機器に供給しないときには、主幹ブレーキ１は遮断されるが、図７（ｂ）に示すように、主幹ブレーカ１の電流が許容電流値を超える直前に、蓄電器７の直流電力を交流電力に変換して負荷機器側に供給することで、主幹ブレーカ１が遮断されるのを防止することができる。
【００３４】
また、マイコン９から出力される電力抑制指令の出力を停止するタイミングとしては、負荷機器４ａ、４ｂから電力抑制不可を示す信号が出力されていないことを条件とし、かつ主幹ブレーカ１に流れる電流が主幹ブレーカ許容電流値を超える可能性がないことをマイコン９が判断した時点が最適であり、この時点でマイコン９は電力抑制指令の出力を停止する。
【００３５】
このように、蓄電器７の直流電力を交流電力に変換して負荷機器側に供給することで、負荷機器４ａ、４ｂがあるタイミングにより電力抑制をできなくても、主幹ブレーカ１の電流が主幹ブレーカ許容電流値を超えることなく制御することができる。このような制御方法を採用することで、蓄電器７を必要最小限の容量にすることができ、蓄電器７の小型軽量化、低価格化を実現することができる。
【００３６】
次に、蓄電器７を充電するに際しては、マイコン９は、蓄電器７の電圧をアナログ端子（Ａ／Ｄ変換ポート）を介して取り込み、この電圧を基に蓄電器７の残容量を監視し、蓄電器７からの電圧がある一定値以下になったときに、蓄電器７に対する充電を行うための充電指令をＤＣ／ＤＣコンバータ６に出力する。この充電を行う条件としては、主幹ブレーカ１の電流が主幹ブレーカ許容電流値よりも十分に低いときに限る。このため、マイコン９は、主幹ブレーカ１に流れる電流が主幹ブレーカ許容電流値よりもある一定値低い電流であることを比較演算して判断する。またマイコン９内にリアルタイムクロックを実装し、蓄電器７を充電する時間帯を深夜に設定することもできる。
【００３７】
なお、蓄電器７の残容量の監視を蓄電器７の電圧を用いて行うことについて述べたが、電流センサを設け、蓄電器７の電流を電流センサで検出し、この電流センサの検出電流を基に、マイコン９において蓄電器７の放電電流を求め、積算放電容量にて残容量を監視することもできる。
【００３８】
また上述した制御構成を採用することにより、ピーク電力消費を抑制することができるため、住宅の契約電力量を上げることなく、主幹ブレーカ１がオフになることに伴う全停電を抑制することができる。また蓄電器７を必要最小限で実現できるため、安価・小型軽量化を図ることができる。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、負荷の運転を継続した状態で主幹ブレーカが遮断されるのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す電力負荷協調制御システムのブロック構成図である。
【図２】主幹ブレーカ許容電流設定器の回路構成図である。
【図３】（ａ）は負荷機器の運転を制御しないときの主幹ブレーカの電流特性図、（ｂ）は負荷機器の運転を制御したときの主幹ブレーカの電流特性図である。
【図４】（ａ）は負荷機器にエアコンを用いたときのブロック構成図、（ｂ）は圧縮機の回転数の特性図である。
【図５】電圧変換回路の回路構成図である。
【図６】本発明の他の実施形態を示す電力負荷協調制御システムのブロック構成図である。
【図７】（ａ）は蓄電システムがないときの主幹ブレーカの電流特性図、（ｂ）は蓄電システムからの電力を負荷機器に供給するときの電流特性図である。
【符号の説明】
１ 主幹ブレーカ
２ａ、２ｂ 主幹ブレーカ電流検出器
３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ 分岐ブレーカ
４ａ、４ｂ 負荷機器
５ ＡＣ／ＤＣインバータ
６ ＤＣ／ＤＣコンバータ
７ 蓄電器
８ 交流電圧検出器
９ マイコン
１０ 電圧変換回路
１１ 主幹ブレーカ許容電流設定器
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ ディップスイッチ
１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ 抵抗
１４ａ、１４ｂ 抵抗
１５ａ、１５ｂ トランジスタ
１６ リレー
１６ａ リレー接点
１７ ＨＡ端子接続用回路
１７ａ フォトカプラ
１７ｂ ダイオード
１７ｃ、１７ｄ 抵抗
３４ 温度制御器
３６ 圧縮機[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a power load cooperative control system, and in particular, when power is supplied to a load from a main breaker connected to an AC system, the current flowing through the main breaker or the power supplied from the main breaker to the load is monitored. The present invention relates to a power load cooperative control system suitable for controlling power supplied to a load.
[0002]
[Prior art]
When supplying power to each load such as a customer from the main breaker connected to the AC power system, if the power consumption of the load increases and the value of the current flowing to the main breaker exceeds the allowable level, the main breaker is shut off. The structure to be adopted is adopted. When the main breaker is shut off, all loads are in a power failure state, and the load (load device) cannot be used. Therefore, when operating the load, the value of the current flowing through the main breaker is monitored, and when this current value exceeds the allowable level, the branch breaker set according to the priority order (turns on / off the energization to the specific load device) In order to prevent the main circuit breaker from shutting down and causing a complete power failure, there has been proposed (Patent Document 1).
[0003]
Moreover, when the power consumption of the load device exceeds a set value, a device that can select an interruptable device among the load devices and interrupts the operation of the selected load device has been proposed (Patent Document 2). .
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 11-122801 (pages 3 to 5, FIG. 1)
[Patent Document 2]
JP 2002-369383 A (pages 3 to 5 and FIGS. 1 to 5)
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
The former of the prior art monitors the value of the current flowing through the main breaker, and when the current value exceeds the allowable level, the main breaker is shut off by turning off the branch breaker set according to the priority. To prevent the occurrence of power outages. For this reason, for example, when a part of electrified equipment (load equipment) in all electrified houses consumes peak power and exceeds the allowable current value of the main breaker, the branch breaker is turned off, and the specified electrical equipment (load equipment) Unusable.
[0006]
On the other hand, in the latter, since the operation of some of the load devices is interrupted, some of the load devices are forced to be interrupted.
[0007]
An object of the present invention is to prevent the main breaker from being cut off while continuing to supply power to the load.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problem, the present invention provides a method in which the power supplied from the main breaker to each load exceeds the allowable power value, for example, immediately before exceeding or before the value of the current flowing through the main breaker exceeds the allowable current value. For example, immediately before exceeding, the power of a controllable load or a specific load among a plurality of loads is suppressed, or the current is suppressed. Further, the operating state of any one of the plurality of loads is controlled within a range where the current of the entire load does not exceed the allowable current value.
[0009]
According to the above-described means, it is possible to prevent the main breaker from being shut off while the operation of a plurality of loads (load devices) is continued.
[0010]
Further, when configuring the power load cooperative control system, a DC power storage unit that stores DC power and a power conversion unit that converts the DC power of the DC power storage unit into AC power and supplies it to the load are provided. After the control for suppressing the power or current is performed on the load, when the value of the current flowing through the main breaker is predicted to exceed the allowable current value, a power conversion command is issued to the power conversion means. By supplying and converting DC power into AC power and supplying the load to the load, it is possible to suppress the main breaker from being interrupted.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, an embodiment of the invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an overall configuration diagram of a load power cooperative control system according to the present invention. In FIG. 1, a main breaker 1 takes in AC power from a single-phase three-wire power source as an AC system, and outputs this AC power to branch breakers 3a, 3b, 3c, 3d, and 3e via a three-wire distribution line. It is like that. The branch breakers 3a to 3d are connected to load devices 4a and 4b as loads (load devices of the branch breakers 3c and 3d are omitted), and the branch breaker 3e is connected to an AC voltage detector 8 serving as AC voltage detection means. Is connected.
[0012]
Here, in the load power cooperative control system 12 in the present embodiment, in order to monitor the current supplied from the main breaker 1 to the load devices 4a and 4b, a main breaker current detector as main breaker-side current detection means. (Current sensors) 2a and 2b are provided, and an AC voltage detector 8 is provided in addition to the main breaker current detectors 2a and 2b in order to measure the power supplied from the main breaker 1 to the load device 4a. It has been. Furthermore, load power suppression for controlling the operating state of the load devices 4a and 4b, the load current or the load power based on the current flowing through the main breaker 1 or the power supplied from the main breaker 1 to the load devices 4a and 4b. A microcomputer 9 is provided as means, load current suppression means or load control means.
[0013]
The main breaker current detectors 2a and 2b convert the value of the current flowing through the main breaker 1 into a voltage, and output the converted voltage signal to the analog input terminal (A / D conversion port) of the microcomputer 9 as an analog signal. It has become. The AC voltage detector 8 detects the AC voltage of each distribution line, and outputs a signal of the detected AC voltage to the A / D conversion port of the microcomputer 9.
[0014]
The microcomputer 9 calculates (detects) AC power based on the detection currents of the main breaker current detectors 2a and 2b and the detection voltage of the AC voltage detector 8, monitors the change thereof, and detects the main breaker current detector 2a, Monitor the current of the main breaker 1 according to the detection current of 2b, compare the calculated power with the allowable power value (allowable power value), or compare the detected current with the allowable current value (allowable current value) Immediately before the generated power exceeds the allowable power value or immediately before the detected current exceeds the allowable current value, the power control command output unit is configured to output a power suppression command to the load devices 4a and 4b. . Further, the microcomputer 9 outputs a “Hi” / “Low” signal to the voltage conversion circuit 10 as the level output means when outputting the power suppression command.
[0015]
When setting the allowable current value of the main breaker 1 in the microcomputer 9, it is set by the main breaker allowable current setting device 11 as the main breaker allowable current setting means.
[0016]
As shown in FIG. 2, the main breaker allowable current setting device 11 is configured using dip switches 11 a, 11 b, and 11 d, and each dip switch 11 a to 11 d is connected to a port of the microcomputer 9. At the same time, it is connected to a power source via resistors 13a to 13d, and the other end is grounded. Then, 16 allowable current values are set as bit information by turning on / off the dip switches 11a to 11d. For example, when the dip switch 11a is turned on, bit information “1110” is generated, 30A is set as the allowable current value, and when the dip switch 11b is turned on, bit information “1101” is generated. When the allowable current value is set to 40A and the dip switch 11c is turned on, bit information of “1011” is generated, and when the allowable current value is set to 50A and the dip switch 11d is turned on, “0111” is set. ”Is generated, and 60 A is set as the allowable current value.
[0017]
When setting the allowable current value for the microcomputer 9, a variable resistor is used instead of the dip switches 11a to 11d, and the analog input terminal (A / D conversion port) of the microcomputer 9 is variable by a variable resistor. By inputting the measured voltage, a plurality of allowable current values can be set according to the output voltage of the variable resistor.
[0018]
The microcomputer 9 has a built-in asynchronous communication port. This serial communication port is connected to a serial communication terminal built in the load devices 4a and 4b so that the microcomputer 9 and the load devices 4a and 4b can communicate with each other via the serial communication port and the serial communication terminal. It has become.
[0019]
Further, the voltage conversion circuit 10 is configured to convert the output of the microcomputer 9 into a high current and a high voltage, and by connecting a relay or HA (home automation) terminal to the output side of the voltage conversion circuit 10, Relays and light emitting diodes can be driven.
[0020]
Here, when controlling the operation of the load devices 4a and 4b using the microcomputer 9, as shown in FIG. 3A, when the current flowing through the main breaker 1 exceeds the allowable current value, the timing t1 and the timing t2 As shown in the period, the power consumption of the load devices 4a and 4b rapidly increases, so that the allowable current value (current set value) of the main breaker 1 is exceeded. During this period, the main breaker 1 is cut off. All power is lost.
[0021]
Therefore, in the present embodiment, the detected currents of the main breaker current detectors 2a and 2b are constantly monitored, the load devices 4a and 4b consume power rapidly, and immediately before the current of the main breaker 1 exceeds the allowable current value. By outputting a power suppression command from the microcomputer 9 to the load devices 4a and 4b and controlling the operation of the load devices 4a and 4b according to the power suppression command, as shown in FIG. This is intended to prevent the current of the main breaker 1 from exceeding the allowable current value. In this case, in the load devices 4a and 4b, the operation state of the load device is controlled within a range in which the current of the entire load does not exceed the current allowable value in accordance with the power suppression command. As an example of control at this time, an embodiment in which an air conditioner is used as a load device will be described with reference to FIG.
[0022]
When an air conditioner is used as the load device, the air conditioner is provided with a temperature controller 34 as shown in FIG. 4A. The temperature controller 34 has a set temperature 30 and a temperature detection value (temperature). The compressor rotation speed command is generated based on the deviation from the sensor detection value) 32, and the compressor rotation speed command is output to the compressor 36 to control the rotation speed of the compressor 36. .
[0023]
For example, as shown in FIG. 4B, when the power suppression command is not input from the microcomputer 9 to the temperature controller 34, the rotational speed is increased based on the deviation between the set temperature 30 and the temperature detection value 32. A compressor rotation speed command is generated, and then a compressor rotation speed command for making the rotation speed constant is generated, and the rotation speed of the compressor 36 is controlled to, for example, 8000 rpm in accordance with the generated compressor rotation speed command. . When a power suppression command is input from the microcomputer 9 while performing such control, the temperature controller 34 causes the rotation speed of the compressor 36 to be narrowed down to an upper limit value of 8000 rpm. A compressor rotational speed command corresponding to 2000 rpm is output to the compressor 36 to reduce the rotational speed of the compressor 36. By performing such control, the current or power of the compressor 36 can be suppressed. In this case, the operation state of the compressor 36 can be arbitrarily controlled within a range where the current of the entire load does not exceed the allowable current value.
[0024]
Specifically, the power suppression command output from the microcomputer 9 includes information for switching the rotation speed of the compressor 36, which is the operation level of the air conditioner, to a plurality of stages. For example, in the power control command, the compressor rotational speed control is set in three stages of “required minimum”, “70% of maximum operation”, and “90% of maximum operation”. In this case, when each load device and the air conditioner consume power suddenly and the current flowing through the main breaker 1 is just before the allowable current value of the main breaker 1, the microcomputer 9 first sends a power suppression command to the air conditioner. Output "minimum required". The air conditioner that has received this command performs control to continuously reduce the rotational speed of the compressor 36 to the minimum. Thereby, the electric current which flows into the compressor 36 reduces, and the electric current which flows through the main breaker 1 does not exceed an allowable electric current value.
[0025]
Next, the microcomputer 9 detects the current flowing through the main breaker 1 and determines whether this current value has a margin with respect to the allowable current value. In this case, the microcomputer 9 performs a comparison operation to determine whether or not the detected current has become a current value that is a certain lower value than the allowable current value, and when the margin becomes a predetermined current value, "70% of maximum operation" is output. Upon receiving this command, the air conditioner continuously controls the rotation speed of the compressor 36 at a maximum of 70%.
[0026]
Next, similarly to the previous time, the microcomputer 9 detects the current of the main breaker 1, obtains a margin for the allowable current value based on this detected current, passes the necessary power peak of each load device, and further increases the margin. When the current value increases and reaches a predetermined current value, “90% of maximum operation” is output as the power suppression command. Upon receiving this command, the air conditioner continuously controls the rotation speed of the compressor 36 at the maximum 90%. Furthermore, when the microcomputer 9 determines that there is no possibility that the current flowing through the main breaker 1 increases below the predetermined current value and the current flowing through the main breaker 1 exceeds the allowable current value. Stops outputting the power suppression command.
[0027]
The power suppression command is output as “70%, 90% of maximum operation”, but the rotation speed of the compressor 36 of the air conditioner does not necessarily require “70%, 90% of maximum operation” or more. When controlling at a rotational speed of 70% or less than 90% of the maximum operation, it is also possible to control at the required rotational speed at that time.
[0028]
Next, a specific configuration of the voltage conversion circuit 10 will be described with reference to FIG. The voltage conversion circuit 10 includes transistors 15a and 15b and resistors 14a and 14b. The bases of the transistors 15a and 15b are connected to the output port of the microcomputer 9 through the resistors 14a and 14b. The collector of the transistor 15a is The transistor 15 b is connected to the power source via the relay 16, and the collector of the transistor 15 b is connected to the power source via the HA terminal connection circuit 17. The relay 16 is connected to the branch breaker 3, and the relay contact 16a is connected to the load device. The HA terminal connection circuit 17 includes a photocoupler 17a, a diode 17b, and resistors 17c and 17d. The resistor 17d is connected to a power source, and a relay, a light emitting diode, or the like is connected to one end of the resistor 17c and the anode of the diode 17b. It has come to be.
[0029]
The input terminal of the voltage conversion circuit 10 is connected to the microcomputer 9, and the level of the input terminal is changed from “Hi” to “Low” at the same time as the power suppression command is output from the microcomputer 9 to the load controllers 4 a and 4 b. "". At this time, the transistors 15a and 15b are switched from OFF to ON, respectively, and the output of the voltage conversion circuit 10 is switched from “Low” to “Hi”. Thereby, the relay contact 16a of the relay 16 is switched from the closed state to the open state, and the power supply to the load device is cut off. After the microcomputer 9 determines that there is no possibility that the current flowing through the main breaker 1 exceeds the allowable current value of the main breaker 1 after a certain period of time has elapsed, the microcomputer 9 outputs the output of the voltage conversion circuit 10 as “ A signal for switching from “Hi” to “Low” is output. Thereafter, when the microcomputer 9 determines that there is no possibility that the current flowing through the main breaker 1 exceeds the allowable current value of the main breaker 1, the microcomputer 9 stops outputting the power suppression command. In this manner, the timing for switching the output of the voltage conversion circuit 10 is set after a certain period has elapsed. This is because the voltage conversion circuit 10 is used completely open to the user. For example, when the relay 16 is connected to the output of the voltage conversion circuit 10, if the logic of the voltage conversion circuit 10 is frequently switched, a relay failure may occur due to welding of the relay contact 16a, etc. Therefore, the microcomputer 9 switches the output of the voltage conversion circuit 10 after determining that there is no possibility that the current flowing through the main breaker 1 exceeds the allowable current value of the main breaker after a certain period of time. ing.
[0030]
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The present embodiment incorporates a power storage system, a battery (secondary battery) 7 as a DC power storage means for storing DC power, a DC / DC converter 6 that converts DC power of the battery 7 into DC power, An AC / DC inverter 5 for converting the DC power of the DC / DC converter 6 into AC power is provided, and the DC / DC converter 6 and the AC / DC inverter 5 are controlled by the microcomputer 9. It is the same as that of FIG. When the microcomputer 9 outputs a power suppression command to the load devices 4a and 4b and then the current of the main breaker 1 is predicted to exceed the allowable current value, the microcomputer 9 sends the DC / DC converter 6 and the AC / DC inverter 5 The power conversion command output means is configured to output a power conversion command. The DC / DC converter 6 and the AC / DC inverter 5 are configured as power conversion means that converts the direct current power of the battery 7 into alternating current power and supplies it to the load devices 4a and 4b. Further, the AC / DC inverter 5 and the DC / DC converter 6 can be operated bidirectionally, and can be charged / discharged to the battery 7 under the control of the microcomputer 9 as required.
[0031]
As described above, the load devices 4a and 4b can suppress the power consumption by suppressing the operation according to the power suppression command. However, depending on the load device, the operation problem, the performance problem, and the usability problem In some cases, the operation cannot be suppressed. When a large number of load devices that cannot perform such power suppression control are connected, it is effective to use a power storage system.
[0032]
Specifically, the microcomputer 9 constantly monitors the current flowing through the main breaker 1, the load devices 4a and 4b consume power rapidly, and immediately before the current exceeds the allowable current value of the main breaker, the load device 4a, A power suppression command is output to 4b. At this time, the load devices 4a and 4b try to execute control in response to the power suppression command, but if power suppression cannot be performed due to operational problems or the like, a signal indicating that power suppression is not possible is immediately output to the microcomputer 9. . Receiving this signal, the microcomputer 9 reads that the current value of the main breaker 1 is output after the power suppression command is output, and the current value is the allowable current of the main breaker. It is determined whether or not there is a possibility of exceeding the value. If there is a possibility of exceeding, a power conversion command is output to the DC / DC converter 6 and the AC / DC inverter 5 to convert the DC power of the battery 7 into AC power. And supply it to the load equipment side. The operation waveforms at this time are shown in FIGS.
[0033]
As shown in FIG. 7 (a), when the electric power from the capacitor 7 is not supplied to the load device, the main brake 1 is cut off, but as shown in FIG. 7 (b), the current of the main breaker 1 is an allowable current. Immediately before the value is exceeded, the main circuit breaker 1 can be prevented from being shut off by converting the DC power of the battery 7 to AC power and supplying it to the load device side.
[0034]
In addition, the timing of stopping the output of the power suppression command output from the microcomputer 9 is that the signal flowing through the main breaker 1 is provided on condition that no signal indicating that power suppression cannot be performed is output from the load devices 4a and 4b. The time when the microcomputer 9 determines that there is no possibility of exceeding the allowable current value of the main breaker is optimal, and the microcomputer 9 stops outputting the power suppression command at this time.
[0035]
In this way, by converting the direct current power of the battery 7 to alternating current power and supplying it to the load device side, even if the load devices 4a and 4b cannot suppress power at a certain timing, the current of the main breaker 1 is supplied to the main breaker. Control can be performed without exceeding the allowable current value. By adopting such a control method, it is possible to reduce the capacity of the battery 7 and to realize a reduction in size and weight of the battery 7 and a reduction in price.
[0036]
Next, when charging the battery 7, the microcomputer 9 takes in the voltage of the battery 7 through an analog terminal (A / D conversion port), and monitors the remaining capacity of the battery 7 based on this voltage. When the voltage from the voltage becomes a certain value or less, a charge command for charging the battery 7 is output to the DC / DC converter 6. This charging condition is limited to when the current of the main breaker 1 is sufficiently lower than the main breaker allowable current value. For this reason, the microcomputer 9 makes a comparison operation and determines that the current flowing through the main breaker 1 is a certain value lower than the main breaker allowable current value. In addition, a real-time clock can be mounted in the microcomputer 9, and the time zone for charging the battery 7 can be set to midnight.
[0037]
Although it has been described that the remaining capacity of the battery 7 is monitored using the voltage of the battery 7, a current sensor is provided, the current of the battery 7 is detected by the current sensor, and based on the detected current of the current sensor, It is also possible to determine the discharge current of the battery 7 in the microcomputer 9 and monitor the remaining capacity with the integrated discharge capacity.
[0038]
Moreover, since peak power consumption can be suppressed by employ | adopting the control structure mentioned above, the total power failure accompanying the main breaker 1 turning off can be suppressed, without raising the contract electric power amount of a house. . Further, since the battery 7 can be realized with the minimum necessary, it is possible to reduce the cost, size and weight.
[0039]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to prevent the main breaker from being shut off while the operation of the load is continued.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of a power load cooperative control system showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a circuit configuration diagram of a main breaker allowable current setting device.
3A is a current characteristic diagram of the main breaker when the operation of the load device is not controlled, and FIG. 3B is a current characteristic diagram of the main breaker when the operation of the load device is controlled.
4A is a block diagram when an air conditioner is used as a load device, and FIG. 4B is a characteristic diagram of the rotation speed of the compressor.
FIG. 5 is a circuit configuration diagram of a voltage conversion circuit.
FIG. 6 is a block configuration diagram of a power load cooperative control system showing another embodiment of the present invention.
7A is a current characteristic diagram of the main breaker when there is no power storage system, and FIG. 7B is a current characteristic diagram when electric power from the power storage system is supplied to a load device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Main breaker 2a, 2b Main breaker current detector 3a, 3b, 3c, 3d, 3e Branch breaker 4a, 4b Load apparatus 5 AC / DC inverter 6 DC / DC converter 7 Accumulator 8 AC voltage detector 9 Microcomputer 10 Voltage conversion circuit 11 Main breaker allowable current setting device 11a, 11b, 11c, 11d DIP switches 13a, 13b, 13c, 13d Resistors 14a, 14b Resistors 15a, 15b Transistor 16 Relay 16a Relay contact 17 HA terminal connection circuit 17a Photocoupler 17b Diode 17c, 17d resistance 34 temperature controller 36 compressor
