JP2008178275A - 集合住宅幹線電流制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】複数の住戸に配電する幹線に設置した幹線ブレーカの遮断を抑制し、住戸において最大消費電力が大きい負荷を用いる場合でもメインブレーカの遮断を抑制する。
【解決手段】幹線Ｌａに幹線ブレーカＢａが設置され、幹線ブレーカＢａの下流の電路に各住戸のメインブレーカＢｃが設置される。変流器ＣＴａと幹線電流監視装置１１とは、幹線ブレーカＢａを通過する幹線電流を検出し、電流レベル判定装置１２は、幹線電流が幹線ブレーカＢａの過電流である状態が電流値に応じて規定されている制限時間に達したか否かを判定する。一方、変流器ＣＴｃと住戸電流検出装置２１とは、メインブレーカＢｃを通過する電流を検出する。負荷制御装置２２は、電流レベル判定装置１２が制限時間に達したと判定し、住戸電流検出装置２１で電流がメインブレーカＢｃの定格電流に対して規定した閾値以上であるときに特定の負荷Ｌｄへの電源を遮断する。
【選択図】図１

Description

本発明は、主として集合住宅に用いられ、幹線ブレーカを設けた幹線から複数の住戸用に分岐した電路にそれぞれメインブレーカが設置されている電力配線系において、各住戸への供給電流の増大による幹線ブレーカの遮断を抑制する集合住宅幹線電流制御システムに関するものである。

一般に、集合住宅においては、複数の住戸で一つの幹線および幹線ブレーカを共用している。近年、各住戸における電気機器の増加により、各住戸に配置されるメインブレーカの容量が不足している。このことに対処するために、共用部である幹線や幹線ブレーカの容量を増やすことが必要となっている。

しかしながら、幹線ブレーカや幹線の定格電流を変更するには大規模な工事を伴うから、幹線ブレーカや幹線の定格電流を変更することなくメインブレーカの定格電流を大きくし、かつ幹線ブレーカの遮断を抑制することが要求されている。

この要求を満たす技術としては、たとえば、幹線ブレーカを通過する電流を検出する幹線電流検出手段（負荷監視制御装置）と、各住戸に設けたメインブレーカの定格電流を制御する電流監視回路とを設けたもの提案されている（たとえば、特許文献１参照）。特許文献１では、メインブレーカを遮断する電流として上位定格電流と下位定格電流との２段階を設定してあり、幹線電流検出手段により検出した電流値が、幹線ブレーカの定格電流に対して９０％以上になると電流監視回路に下位定格電流を指示し、幹線ブレーカの定格電流に対して７０％以下になると電流監視回路に上位定格電流を指示する構成を採用している。

特許文献１に記載された技術を採用すれば、幹線ブレーカを通過する電流が幹線ブレーカの定格電流の９０％以上になれば、各住戸に設けたメインブレーカを通過可能な電流が常時よりも小さい下位定格電流になって各住戸で使用可能な電流が制限される。したがって、幹線ブレーカや幹線の定格電流を変更することなく、各住宅分電盤に設けたメインブレーカの定格電流を増加させることが可能になり、各住戸でメインブレーカの定格電流を大きくしても幹線ブレーカの遮断を抑制することができるといえる。
特開２００４−１５３９６３号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、幹線ブレーカの定格電流に対して９０％以上になると各住戸におけるメインブレーカの定格電流を下位定格電流に引き下げるものであるから、下位定格電流より大きい電流を利用していた住戸ではメインブレーカが遮断される。すなわち、幹線ブレーカの遮断を抑制可能ではあるものの、各住戸におけるメインブレーカの遮断頻度が増加する可能性がある。

一日のうちで使用時間は短いものの最大消費電力が比較的大きいＩＨクッキングヒータや給湯機器のような電気機器を導入した場合に、生活時間帯の近似した住戸においてこの種の電気機器を一斉に使用すると、各住戸において下位定格電流が採用され、メインブレーカが遮断され易くなる。その結果、需要家においてこの種の電気機器の利用が制約されるという問題が生じる。

本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、各住戸のメインブレーカの定格電流を大きくした場合でも幹線ブレーカの遮断を抑制し、しかも最大消費電力の比較的大きい電気機器を利用する場合でも各住戸のメインブレーカが遮断されない集合住宅幹線電流制御システムを提供することにある。

請求項１の発明は、複数の住戸に配電する幹線に設置された幹線ブレーカと、幹線ブレーカの下流において幹線から各住戸用に分岐した電路にそれぞれ設置され各住戸に配置した住宅分電盤に収納された複数個のメインブレーカと、幹線ブレーカを通過する幹線電流を検出する幹線電流検出手段と、幹線電流検出手段により検出された幹線電流が幹線ブレーカにおける過電流領域である状態が電流値に応じて規定されている制限時間に達したか否かを判定する電流レベル判定手段と、メインブレーカを通過する電流を検出する住戸電流検出手段と、電流レベル判定手段により制限時間に達したと判定されかつ住戸電流検出手段で検出された電流値がメインブレーカの定格電流に対して規定した閾値以上であるときに各住戸に設けた特定の負荷に供給される電流を制限する負荷制御手段とを備え、前記制限時間は幹線電流の電流値に応じた幹線ブレーカの動作時間より短い範囲で設定されていることを特徴とする。

請求項２の発明では、請求項１の発明において、前記電流レベル判定手段で制限時間に達したと判定されると電流制限を指示する伝送信号を送信する送信手段と、前記住宅分電盤に収納され送信手段からの伝送信号を受信すると前記負荷制御手段に負荷に供給される電流の制限を指示する受信手段とを備え、前記電流レベル判定手段は、前記制限時間を、前記幹線電流の電流値に対する前記幹線ブレーカの動作時間から一定時間を差し引いた時間としていることを特徴とする。

請求項３の発明では、請求項１または請求項２の発明において、前記送信手段は、各住戸に設けた前記受信手段に対して前記伝送信号を一斉に送信することを特徴とする。

請求項４の発明では、請求項１ないし請求項３のいずれかの発明において、前記電流レベル判定手段では、前記幹線ブレーカの過電流領域を複数区間に分け、各区間ごとに前記制限時間を規定していることを特徴とする。

請求項５の発明では、請求項１ないし請求項４のいずれかの発明において、前記幹線電流検出手段は、幹線ブレーカが設置された複数の幹線の幹線電流を個別に検出することを特徴とする。

請求項１の発明の構成によれば、幹線ブレーカを通過する幹線電流の過電流継続時間が、幹線ブレーカの過電流領域での動作特性に応じて規定されている制限時間に達し、かつ当該過電流状態で各住戸に設けたメインブレーカを通過する電流がメインブレーカの定格電流に対して規定した閾値以上であるときに、各住戸に設けた特定の負荷に供給される電流を制限するようになっている。

幹線において幹線ブレーカの定格電流以上の過電流を流すことができるのは制限時間内であるが、制限時間は幹線電流の電流値に応じた幹線ブレーカの動作時間より短い範囲で設定してあり、制限時間に達すると、各住戸のうちメインブレーカを通過している電流がメインブレーカの定格電流に対して規定した閾値以上である住戸では、特定の負荷に対して供給される電流を制限するから、幹線ブレーカの遮断を回避することができる。

上述したように、幹線電流を過電流領域まで許容するとともに、各住戸のうちメインブレーカを通過する電流が閾値以上である住戸において特定の負荷に供給する電流を制限しているから、ＩＨクッキングヒータや給湯装置や電気式の床暖房装置のように熱源を有していて最大消費電力の比較的大きい電気機器を各住戸で使用する場合であっても、幹線ブレーカや幹線の定格電流を増加させることなく、幹線ブレーカの遮断およびメインブレーカの遮断を回避することができる。

加えて、特定の負荷に供給する電流が制限される住戸は、メインブレーカを通過する電流が規定の閾値以上である住戸だけであり、メインブレーカを通過する電流が閾値未満である住戸では負荷に供給する電流の制限が生じないから、使用電流が大きく特定の負荷が使用されている可能性の高い住戸について優先して電流を制限することになり、幹線ブレーカを通過する電流を迅速に低下させて、幹線ブレーカの遮断を回避することができる。

請求項２の発明の構成によれば、送信手段により伝送信号を送信し、住宅分電盤に設けた受信手段により伝送信号を受信することにより、幹線ブレーカの通過電流が過電流領域であって制限時間に達したことを各住戸の負荷制御手段に通知するから、送信手段と受信手段との間の通信に要する時間は、幹線ブレーカの動作時間に対して無視できない程度の時間になる。したがって、過電流を検出してから負荷制御を行うまでの一定時間を幹線ブレーカの動作時間から差し引いて制限時間を設定することにより、幹線ブレーカが遮断されるまでに負荷に供給する電流の制限を行うのはもちろんのこと、幹線ブレーカの過電流領域をできるだけ利用して負荷に比較的大きい電流を供給することができる。

請求項３の発明の構成によれば、各受信手段に対して伝送信号を一斉に送信するから、各住戸に設けた複数の受信手段に伝送信号を個別に伝送する場合に比較すると、制限時間に達したと判定されてから負荷に供給する電流が制限されて幹線ブレーカを通過する電流が減少するまでの時間を短縮することができる。また、幹線ブレーカの下流で負荷に供給する電流の制限が一斉に行われるから、幹線ブレーカを通過する電流を迅速に低減することができ、幹線ブレーカの遮断を回避することができる。さらに、請求項２における前記一定時間を短く設定することができるので、より有効に幹線に電流を流すことができる。

請求項４の発明の構成によれば、制限時間は幹線ブレーカの動作特性に応じて連続的に変化するため設定が容易ではないが、電流レベル判定手段において、幹線ブレーカの過電流領域を複数区間に分けて各区間ごとに制限時間を規定していることにより、制御時間の設定を簡便に行うことができる。また、電流の区間を複数区間で段階的に設定していることにより、制限時間に達したか否かの判定が容易になる。

請求項５の発明の構成によれば、幹線ブレーカに設置されたそれぞれの幹線電流検出手段を共通の電流レベル判定手段で処理することができるから、幹線ごとに電流レベル判定手段を設ける必要がなく、負荷制御のための構成要素を低減することができる。

（実施形態１）
以下に説明する実施形態では、図１に示すように、集合住宅の建物Ｍにおいて各住戸ごとに住宅分電盤２を設けている場合を想定するが、建物Ｍが集合住宅であることは必須ではなく、たとえば建物Ｍがオフィスビルやテナントビルであっても各室を住戸と同等にみなせば、本発明の技術思想を適用することができる。

本実施形態では、建物Ｍには１系統の幹線Ｌａが配線され、幹線Ｌａに幹線ブレーカＢａが設置され、幹線ブレーカＢａの下流において、複数系統（図示例では３系統）の分岐幹線Ｌｂに分岐しているものとする。住宅分電盤２には、メインブレーカＢｃが内器として収納され、各分岐幹線Ｌｂから各住戸用に分岐した電路（以下、「住戸線」と呼ぶ）ＬｃにメインブレーカＢｃが設置される。幹線ブレーカＢａは幹線分岐盤１に収納される。幹線Ｌａにおいて幹線ブレーカＢａの上流側にはトランスＴが設置され、幹線Ｌａには単相３線で交流１００Ｖおよび２００Ｖが供給される。

幹線分岐盤１には、幹線ブレーカＢａのほか、幹線ブレーカＢａを通過する幹線電流を幹線ブレーカＢａの下流において検出する変流器ＣＴａと、変流器ＣＴａの２次出力をサンプリングし幹線Ｌａを通過する幹線電流をサンプリング時間毎に求める幹線電流監視装置１１とが収納され、さらに、幹線電流監視装置１１で求めた幹線電流が幹線ブレーカＢａの過電流領域である状態が規定の制限時間に達した否かを判定する電流レベル判定装置（電流レベル判定手段）１２と、電流レベル判定装置１２において制限時間に達したと判定されたときに、幹線ブレーカＢａの下流のメインブレーカＢｃを収納している各住戸の住宅分電盤２に伝送信号を送信する送信装置（送信手段）１３とが収納される。

変流器ＣＴａは、幹線Ｌａのうち中性線を除いた２本の電圧線を通過する電流をそれぞれ検出し、幹線電流監視装置１１は、２本の電圧線を通過する電流のうちの大きいほうを幹線電流として採用する。つまり、変流器ＣＴａと幹線電流監視装置１１とは、幹線電流の電流値を検出するから幹線電流検出手段を構成している。幹線電流監視装置１１では、幹線電流の電流値を電流レベル判定装置１２に引き渡すのではなく、幹線電流の幹線ブレーカＢａの定格電流に対する割合（百分率）として引き渡す。

電流レベル判定装置１２では、後述するように、幹線ブレーカＢａの過電流領域において、幹線ブレーカＢａの定格電流に対する幹線電流の電流値の割合を複数区間に分けた電流レベルを設定してある。制限時間は、各電流レベルに対応付けて規定してあり、電流レベル判定装置１２では、各電流レベル以上である状態の継続時間が制限時間に達したか否かを判定する。

送信装置１３は、電流レベル判定装置１２において制限時間に達したと判定されたことをトリガとして伝送信号を送信する。伝送信号は、電流レベル判定装置１２が制限時間に達したと判定したことを通知する信号であり、ノイズと区別するために適宜の伝送フォーマットを用いて伝送される。

一方、住宅分電盤２には、メインブレーカＢｃのほか、メインブレーカＢｃの下流において複数に分岐した電路にそれぞれ設置される分岐ブレーカＢｂと、メインブレーカＢｃを通過する電流（つまり、各住戸で使用している電流）をメインブレーカＢｃの上流において検出する変流器ＣＴｃと、変流器ＣＴｃの２次出力をサンプリングしメインブレーカＢｃを通過する電流をサンプリング時間毎に求める住戸電流監視装置２１とが収納され、さらに、分岐ブレーカＢｂの下流に接続されている特定の負荷Ｌｄに供給する電流を制限する負荷制御装置（負荷制御手段）２２と、幹線分岐盤１に設けた送信装置１３からの伝送信号を受信する受信装置（受信手段）２３とが収納される。

送信手段１３と受信手段２３との間における伝送信号の伝送路には幹線Ｌａ、分岐幹線Ｌｂ、住戸線Ｌｃを用いる。つまり、電力線を用いて信号を伝送する。この種の技術は、電力線通信（ＰＬＣ）として知られており、本実施形態では制限時間に達したことを通知するだけであるから、低速電力線通信の技術を用いて伝送信号を伝送する。電力線通信の技術を用いて伝送信号を伝送することにより、別途に通信線を配線する必要がない。また、既存の建物Ｍであっても幹線Ｌａ、分岐幹線Ｌｂ、住戸線Ｌｃを用いることで伝送信号の伝送が可能になる。図１における破線は、送信装置１３と受信装置２３との間の伝送信号の経路を示している。

メインブレーカＢｃには単相３線の住戸線Ｌｃが接続されるから、変流器ＣＴｃは、変流器ＣＴａと同様に、中性線を除く２本の電圧線を通過する電流をそれぞれ検出する。また、住戸電流監視装置２１は、２本の電圧線を通過する電流のうち大きいほうを住戸電流として採用する。変流器ＣＴｃと住戸電流監視装置２１とは、住戸電流の電流値を検出するから住戸電流検出手段を構成している。

ただし、住戸電流監視装置２１は、住戸電流をつねに検出しているのではなく、受信装置２３が送信装置１３から伝送信号を受信したときに住戸電流を検出する。言い換えると、受信装置２３は、電流レベル判定装置１２において制限時間に達したと判定されることにより、送信装置１３からの伝送信号を受信すると、住戸電流監視装置２１に変流器ＣＴｃの２次出力を用いて住戸電流を検出するように指示する。

住戸電流の電流値がメインブレーカＢｃの定格電流に対して規定した閾値以上であるときに、住戸電流計測装置２１は、負荷制御装置２２に対して負荷Ｌｄに供給する電流を制限するように指示する。閾値は、たとえば定格電流の５０％に設定する（もちろん、５０％は一例であり、他の割合でもよい）。住戸電流の電流値が閾値未満の場合には、住戸電流監視装置２１から負荷制御装置２２に負荷Ｌｄに供給する電流の制限を指示せず、負荷Ｌｄに供給する電流は現状維持される。

変流器ＣＴｃと住戸電流監視装置２１と負荷制御装置２２と受信装置２３との構成例を図２に示す。住戸電流監視装置２１と負荷制御装置２２と受信装置２３とは、それぞれ電源回路部２１ａ，２２ａ，２３ａを備え、それぞれ独立して動作している。また、住戸電流監視装置２１と負荷制御装置２２と受信装置２３とは、それぞれ通信部２１ｂ，２２ｂ，２３ｂを備え、通信部２１ｂ，２２ｂ，２３ｂを用いることにより、受信装置２３から住戸電流監視装置２１に伝送信号の受信を通知し、住戸電流監視装置２１から負荷制御装置２３に負荷Ｌｄに供給する電流の制限を指示する。さらに、住戸電流監視装置２１と負荷制御装置２２と受信装置２３とは、それぞれ上述した各動作を行うようにプログラムが搭載されたマイクロコンピュータからなるＣＰＵ部２１ｃ，２２ｃ，２３ｃを備える。

受信装置２３は、住宅線Ｌｃに接続されたＰＬＣ通信部２３ｄと、送信装置１３が受信装置２３を識別するためのＩＤ（識別符号）を設定する幹線ＩＤ設定部２３ｅとを備える。幹線ＩＤ設定部２３ｅに設定されるＩＤは、受信装置２３を個別に識別するように付与する必要はなく、幹線ブレーカＢａの下流に存在する住宅分電盤２の受信装置２３に一括して同じＩＤを付与する。

送信装置１３ではＩＤを付加して伝送信号を送信しており、受信装置２３ではＰＬＣ通信部２３ｄで送信装置１３から受け取った伝送信号に付加されたＩＤを、ＣＰＵ部２３ｃにおいて幹線ＩＤ設定部２３ｅに設定したＩＤと比較し、両ＩＤが一致すると、通信部２３ｂを介して住戸電流監視装置２１の通信部２１ｂに送信装置１３からの伝送信号を受信したことを通知する。

住戸電流監視装置２１は、変流器ＣＴｃの２次出力をサンプリングしＡ／Ｄ変換を行ってＣＰＵ部２１ｃに与える電流検知部２１ｄと、メインブレーカの定格電流を設定する定格電流設定部２１ｅとを備える。ＣＰＵ部２１ｃは、受信装置２３から伝送信号の受信が通知されると、電流検知部２１ｄから住戸電流を取得し、住宅分電盤２に設けたメインブレーカＢｃの定格電流（後述するように、電流制限器が存在する場合は電流制限器の契約電流容量）に対する住戸電流の割合を求め、さらに負荷Ｌｄに供給する電流を制限するか否かを決定する。負荷Ｌｄに供給する電流を制限する場合には、通信部２１ｂを通して負荷制御装置２２の通信部２３ｂに負荷制御を指示する。メインブレーカＢｃの定格電流（あるいは、電流制限器の契約電流容量）は、定格電流設定部２１ｅにより設定する。

負荷制御装置２２は、負荷Ｌｄに電源を供給する経路に接点を挿入したリレー２２ｅと、ＣＰＵ部２２ｃがリレー２２ｅを制御するためのインターフェースとなるリレー制御回路部２２ｄとを備える。リレー２２ｅは住宅分電盤２に収納されている。負荷制御装置２２のＣＰＵ部２２ｃでは、住戸電流監視装置２１から負荷制御が指示されると、リレー制御回路２２ｄを通してリレー２２ｅの接点をオフにし、負荷Ｌｄへの給電を遮断する。

上述の構成により、幹線分岐盤１の送信装置１３から、複数の住戸の住宅分電盤２の受信装置２３に対して伝送信号を一斉に送信すると（通常は、幹線ブレーカＢａの下流に存在する住宅分電盤２のすべての受信装置２３に伝送信号を一斉に送信する）、各住戸のメインブレーカＢｃのうち通過電流（住戸電流）が上述の閾値以上である場合にのみ負荷Ｌｄに供給する電流が制限される。一方、住戸電流が上述の閾値未満であるメインブレーカＢｃの下流に設けた負荷Ｌｄに供給する電流が制限されることはない。

すなわち、伝送信号が送信された時点で消費している電力の大きい住戸において負荷Ｌｄに供給される電流が制限され、消費している電力の小さい住戸では負荷Ｌｄに供給される電流の制限を受けないのである。言ってみれば、供給する電流が制限される負荷Ｌｄについて、伝送信号を受信した時点における住戸電流の大きさにより、優先度が規定されていることになる。また、住戸電流が大きいことは、当該住戸において最大消費電力の大きい負荷を使用している可能性が高いから、住戸電流が閾値以上である住戸から負荷Ｌｄに供給する電流を制限することにより幹線電流が低減される割合が大きくなる。つまり、住戸電流が閾値以下の住戸において負荷Ｌｄに供給する電流を制限する場合よりも、幹線電流を迅速に低減させることができる。

なお、上述の例では、メインブレーカＢｃの定格電流を基準として閾値を設定しているが、住宅分電盤２においてメインブレーカＢｃの上流に契約電流容量を定めた電流制限器（リミッタ）のような装置を設けている場合には、電流制限器の契約電流容量を基準に用いて閾値を設定すればよい。この構成の場合も、閾値の設定という点では、メインブレーカＢｃの定格電流に対して閾値を規定していることと等価である。

負荷制御装置２２において、負荷Ｌｄに供給する電流を制限する構成としては、負荷Ｌｄに電源を供給する経路の開閉を行う構成と、負荷Ｌｄの出力を調整する構成とのいずれかを採用する。負荷Ｌｄの出力を調節する構成は、負荷Ｌｄにおいて制御端子を備えている必要がある。また、負荷Ｌｄが制御端子を備えている場合であってもＪＥＭ−Ａ規格のＨＡ端子のように負荷Ｌｄの入切しか制御できない場合もある。

負荷制御装置２２により制御される負荷Ｌｄは、供給される電流が制限されても利用者に不便を生じさせないものが選択される。たとえば、貯湯式の給湯装置や床暖房装置や空調装置などは一時的に電源を遮断しても利便性がやや低下するだけで、照明を消灯させる場合のような安全に対する影響もないから、この種の負荷Ｌｄを選択するのが望ましい。また、これらの負荷は最大消費電力が大きいから、供給する電流を制限した場合に、幹線ブレーカＢａを通過する幹線電流を低下させる効果が大きいと言える。なお、負荷制御装置２２が負荷Ｌｄへの電流を制限していることを表示する手段を設ければ、各住戸において電流の制限中であることを利用者が認識できる。

ところで、電流レベル判定装置１２によって判定する制限時間は、幹線ブレーカＢａの過電流領域の特性に基づいて設定される。幹線ブレーカＢａの過電流領域における動作時間は、図３の斜線部ような特性を有している。図３の横軸は幹線ブレーカＢａの定格電流に対する幹線電流の割合（百分率）であり、縦軸は動作時間を表している。幹線電流に対する幹線ブレーカＢａの動作時間は、製品のばらつきや周囲温度などの環境によるばらつきで時間に幅を有している。

図３に示す例では、定格電流に対して１２５％の幹線電流が流れた場合の動作時間は、約８分から約３時間という広い幅を有しているが、動作時間の下限値は約８分になる。つまり、定格電流に対して１２５％の幹線電流が継続して流れると、幹線ブレーカＢａは引き外し動作を行って約８分で遮断される。一方、動作時間の下限値よりも短時間であれば幹線ブレーカＢａは動作せず、幹線Ｌａに電流を流し続けることができる。つまり、過電流領域では時延動作になるから、動作時間の下限値内であれば、幹線ブレーカＢａが遮断されずに電流を流し続けることができる。

図３から明らかなように、動作時間（の下限値）は、定格電流に対する割合で変化し、定格電流に対する割合が小さいほど長くなる。上述した制限時間は、動作時間（の下限値）より短い範囲で設定され、制限時間に達したときに負荷Ｌｄに供給する電流を制限するから、少なくとも制限時間までは幹線電流を流すことができる。たとえば、制限時間を、図３において一点鎖線で囲んだ領域内で設定すれば、過電流領域であっても幹線ブレーカＢａは遮断されず、負荷に給電しつづけることができる。

ところで、上述したように、電流レベル判定装置１２において制限時間に達したと判定されてから負荷制御装置２２で負荷に供給する電流を制限するまでに要する時間は、送信装置１３と受信装置２３との間の通信に要する時間（たとえば、３分間）を含んでいることから、各電流値に対する制限時間は、動作時間（の下限値）から通信に要する時間を差し引いた時間とするのが望ましい。制限時間をこのように設定しておけば、制限時間に達してから通信に要する時間が経過した後に負荷に供給される電流が制限され、幹線ブレーカＢａを通過する幹線電流が減少するから、幹線電流が過電流領域に達してから動作時間（の下限値）内の時間で幹線電流を減少させることができる。つまり、幹線ブレーカＢａを遮断させることなく、できるだけ大きい電流を幹線電流として流すことができる。

制限時間を段階的に設定する例を図４に示す。図４に示す例では、過電流領域の電流を３区間Ｐ１〜Ｐ３に分割している。区間Ｐ１は幹線電流が定格電流に対して１００％超〜１２５％、区間Ｐ２は１２５％超〜１４０％、区間Ｐ３は１４０％超としてある。図４では、一定時間を動作時間（の下限値）から減算した時間を破線で示してあり、制限時間特性を一点鎖線で示している。図から明らかなように、制限時間は、破線よりも短い時間に設定している。

具体的には、区間Ｐ１〜Ｐ３について、制限時間はそれぞれ４分、４０秒、２秒に設定している。ここで、各区間の制限時間は、当該区間よりも電流値が大きい期間も含んで計時される。たとえば、区間Ｐ２は幹線電流が定格電流に対して１２５％超〜１４０％の区間について設定されているが、幹線電流が１４０％を超えてもその継続時間が２秒以内であれば、区間Ｐ２の時間とともに計時される。同様にして、区間Ｐ１は幹線電流が定格電流に対して１００％超〜１２５％の区間について設定されているが、幹線電流が１４０％を超えてもその継続時間が２秒以内であり、かつ１２５％を超えてもその継続時間が４０秒以内であれば、区間Ｐ１の時間とともに計時される。また、幹線ブレーカＢａは、過電流領域を超える電流が流れると動作時間を待つことなく瞬時に遮断される。

上述のように過電流領域において電流を３区間Ｐ１〜Ｐ３に分け、各区間Ｐ１〜Ｐ３に対して設定した制限時間を用いて伝送信号の送信を指示するまでの電流レベル判定装置１２の動作手順を図５にまとめて簡単に説明する。

電流レベル判定装置１２は、幹線電流検出装置１１から（幹線電流／定格電流）を受け取ると（Ｓ１）、３区間Ｐ１〜Ｐ３のいずれかに属しているか否かを判定する（Ｓ２，Ｓ７，Ｓ１２）。１４０％を超えている場合には区間Ｐ３であるから、前回も区間Ｐ３であったかを確認し（Ｓ３）、前回も区間Ｐ３であれば幹線電流が区間Ｐ３である状態の継続時間ｔ３にサンプリング時間ｔｓを加算する（Ｓ４）。この継続時間ｔ３が２秒を超えると（Ｓ５）、送信装置１３に伝送信号の送信を指示する。２秒以下の場合には次の幹線電流を取り込む。一方、ステップＳ３において、前回は区間Ｐ３でない場合には、幹線電流が初めて区間Ｐ３になったものと判断し、継続時間ｔ３としてサンプリング時間ｔｓを蓄積する（Ｓ６）。

幹線電流が１４０％以下の場合には（Ｓ２）、１２５％を超えているか否かを判定し（Ｓ７）、超えていれば区間Ｐ２と判断し、区間Ｐ３の場合と同様の処理を行う（Ｓ７〜Ｓ１１）。ここで、区間Ｐ２の継続時間ｔ２は、前回が１２５％以上であればサンプリング時間ｔｓを加算するから（Ｓ８，Ｓ９）、区間Ｐ３の継続時間ｔ３も含むことになる。

幹線電流が１２５％も超えていない場合は、１００％を超えているか否かを判定し（Ｓ１２）、超えていれば区間Ｐ１と判断し、区間Ｐ３の場合と同様の処理を行う（Ｓ１３〜Ｓ１６）。区間Ｐ１の継続時間ｔ１は、前回が１００％以上であればサンプリング時間ｔｓを加算するから（Ｓ１３，Ｓ１４）、区間Ｐ２，Ｐ３の継続時間ｔ２，ｔ３も含むことになる。

さらに、取得した幹線電流が１００％を超えていない場合は、過電流領域ではないから、継続時間ｔ１〜ｔ３をすべてリセットする（Ｓ１７）。

以上の動作により、区間Ｐ１〜Ｐ３ごとに継続時間を積算し、継続時間が制限時間に達すると伝送信号の送信を送信装置１３に指示することができる。

上述の例では、過電流領域を３区間に分けているが、さらに多数の区間に分けてもよい。図６は４区間Ｐ１〜Ｐ４を設けた例であって、区間Ｐ３、Ｐ４は、図４に示した区間Ｐ２、Ｐ３と同じ区間であり、制限時間も同様に設定される。図６に示す区間Ｐ１、Ｐ２は図４に示した区間Ｐ１を２分してあり、区間Ｐ１は１００％超〜１１５％、区間Ｐ２は１１５％超〜１２５％としている。また、制限時間は区間Ｐ１では１０分、区間Ｐ２では４分としている。つまり、区間Ｐ１において１０分という長い制限時間を設定可能であるから、それだけ多くの幹線電流を流すことが可能になる。言い換えると、図４に示す例よりも、住戸分電盤２において負荷Ｌｄに供給する電流を制限する頻度を低減することが可能になる。

上述した例では、過電流領域の電流を３区間に分ける場合と４区間に分ける場合とを例示したが、さらに多区間に分けてもよい。

上述した例では、住戸電流監視装置２１と負荷制御装置２２と受信装置２３とを住宅分電盤２に収納しているから、住戸電流監視装置２１と負荷制御装置２２と受信装置２３とを分電盤協約寸法の器体に収納しておけば、図７に示すように、分岐ブレーカＢｂやメインブレーカＢｃとともに住宅分電盤２に見映えよく収納することができる。つまり、専用の取付具などを用いることなく、住宅分電盤２の筐体内に収納することが可能になる。

住戸電流監視装置２１と負荷制御装置２２と受信装置２３とは、住宅分電盤２に収納せずに、図８に示すように、住宅分電盤２とは別に設けた専用ボックス３に収納してもよい。専用ボックス３に収納する場合には、住戸電流監視装置２１と負荷制御装置２２と受信装置２３とのための分岐ブレーカＢｂも合わせて収納する。この構成は、既存の住宅分電盤２に他の内器を収納する空間が残っていない場合に利用できる。

なお、上述の例では、建物Ｍのすべての住戸の住宅分電盤２に、変流器ＣＴｃ、住戸電流監視装置２１、負荷制御装置２２、受信装置２３を設けることを想定しているが、ＩＨクッキングヒータや床暖房装置のような最大消費電力の大きい負荷を設置していない住戸の住宅分電盤２には、変流器ＣＴｃ、住戸電流監視装置２１、負荷制御装置２２、受信装置２３を設けないようにしてもよい。変流器ＣＴｃ、住戸電流監視装置２１、負荷制御装置２２、受信装置２３を設けていない住宅分電盤２では、負荷Ｌｄに供給する電流を制限しないから、当該住戸では負荷Ｌｄの制御が行われず、高負荷を利用していない需要家においても高負荷を利用している需要家と同様の負荷制御が行われるのを防止することができる。つまり、需要家に設置している負荷の種類に応じた対応が可能になる。

（実施形態２）
実施形態１では、建物Ｍにおいて幹線ブレーカＢａが設置された幹線Ｌａが１本だけ設けられている場合を例示したが、本実施形態では、図９に示すように、幹線ブレーカＬａの下流において幹線Ｌａが２系統の幹線Ｌａ１，Ｌａ２に分岐され、幹線Ｌａに幹線ブレーカＢａが設置されるだけではなく、各幹線Ｌａ１，Ｌａ２ごとにそれぞれ幹線ブレーカＢａ１，Ｂａ２が設置されている場合を例示する。ここで、幹線Ｌａを２系統に分岐しているのは一例であり、３系統以上に分岐してもよいのはもちろんのことである。

幹線Ｌａ，Ｌａ１，Ｌａ２には各幹線ブレーカＢａ，Ｂａ１，Ｂａ２を通過する幹線電流を検出する変流器ＣＴａ，ＣＴａ１，ＣＴａ２が、各幹線ブレーカＢａ，Ｂａ１，Ｂａ２の下流にそれぞれ配置される。実施形態１では１個の変流器ＣＴａを設け、幹線分岐盤１には当該変流器ＣＴａの２次出力を監視し伝送信号を生成するために、幹線電流監視装置１１と電流レベル判定装置１２と送信装置１３とを１個ずつ設けている。

したがって、本実施形態のように３個の変流器ＣＴａ，ＣＴａ１，ＣＴａ２を設ける場合には、幹線電流監視装置１１と電流レベル判定装置１２と送信装置１３とを３個ずつ設けることが考えられるが、本実施形態では、幹線電流監視装置１１と電流レベル判定装置１２と送信装置１３とを３個の変流器ＣＴａ，ＣＴａ１，ＣＴａ２で共用する構成を採用している。

ここで、幹線電流監視装置１１は、３個の変流器ＣＴａ，ＣＴａ１，ＣＴａ２を接続するために３組の端子を必要とし、各変流器ＣＴａ，ＣＴａ１，ＣＴａ２ごとに２次出力をサンプリングする必要がある。ただし、電流レベル判定装置１２では、幹線ブレーカＢａ，Ｂａ１，Ｂａ２の定格電流に対する割合によって制限時間を決めており、また負荷Ｌｄに供給する電流を制限する目的のためには、幹線電流監視装置１１で求めた各幹線電流のそれぞれの幹線ブレーカの定格電流に対する割合を電流レベル判定装置１２に引き渡せばよい。

幹線Ｌａ１，Ｌａ２ごとに電流を制限する場合には、送信装置１３からの伝送信号を受信する受信装置２３において幹線Ｌａ１，Ｌａ２のどちらの幹線を制御するのか区別する必要がある。そのためには、送信装置１３からの伝送信号に各系統ごとに異なるＩＤを付加すればよい。受信装置２３ではあらかじめ設定されたＩＤと送信装置１３から伝送されたＩＤとが一致したときに、住戸電流監視装置２１に住戸電流を取得させるから、ＩＤにより指定された系統の負荷Ｌｄのみの電流が制限されることになる。

この構成を採用する場合、幹線電流監視装置１１から電流レベル判定装置１２に引き渡す値には、２本の幹線Ｌａ１，Ｌａ２のうちのどちらの幹線電流に関する値であるかを示す情報を付加する必要がある。つまり、幹線電流監視装置１１では、幹線Ｌａから分岐した各系統の幹線Ｌａ１，Ｌａ２の各幹線電流を区別し、定格電流に対する割合が最大になった幹線Ｌａ１，Ｌａ２について、どの幹線かを区別する情報とともに当該割合を電流レベル判定装置１２に引き渡す。この場合には、幹線Ｌａ１，Ｌａ２の系統ごとに負荷Ｌｄに供給する電流を制限することが可能になり、幹線電流の増加した幹線Ｌａ１，Ｌａ２の系統内でのみ負荷Ｌｄに供給する電流を制限することになる。

この構成は、実施形態１の構成を各系統の幹線Ｌａ１，Ｌａ２に適用した場合と同様の動作原理になるが、ＩＤを用いて系統を区別していることにより、幹線電流監視装置１１と電流レベル判定装置１２と送信装置１３とを系統ごとに設ける必要がなく、幹線分岐盤１の規模を小さくすることができる。

各幹線Ｌａ１，Ｌａ２の上流で幹線Ｌａに幹線ブレーカＢａを設置してあるが、通常は幹線ブレーカＢａの定格電流は、各系統の幹線Ｌａ１，Ｌａ２に設置された幹線ブレーカＢａ１，Ｂａ２の定格電流の合計よりも小さく設定される。この場合、各系統の幹線ブレーカＢａ１，Ｂａ２を通過する幹線電流が過電流領域に達していなくとも、幹線ブレーカＢａを通過する幹線電流は過電流領域に達することがある。

本実施形態では、幹線ブレーカＢａ１，Ｂａ２を通過する幹線電流だけではなく、幹線ブレーカＢａを通過する幹線電流も変流器ＣＴａにより検出しているから、幹線ブレーカＢａを通過する幹線電流でも負荷Ｌｄに供給する電流が制御される。つまり、幹線ブレーカＢａの下流に存在する負荷Ｌｄに供給する電流を制限して幹線ブレーカＢａの遮断を防止することができる。他の構成および動作は実施形態１と同様である。

この場合は、すべての系統に対して、ＩＤを特定せず住戸側に送信することによって、当該住戸において、負荷Ｌｄに供給する電流制御を行うことになる。その結果、系統の最上位の幹線ブレーカＢａに流れる電流が減少して幹線ブレーカの遮断を防止することができる。

実施形態１を示すブロック図である。 同上に用いる住宅分電盤の要部ブロック図である。 同上の原理説明図である。 同上の動作説明図である。 同上の動作説明図である。 同上の他の動作例の動作説明図である。 同上に用いる住宅分電盤の正面図である。 同上の他の形態の正面図である。 実施形態２を示すブロック図である。

符号の説明

１ 分岐分電盤
２ 住宅分電盤
１１ 幹線電流監視装置（幹線電流検出手段）
１２ 電流レベル判定装置（電流レベル判定手段）
１３ 送信装置（送信手段）
２１ 住戸電流監視装置（住戸電流検出手段）
２２ 負荷制御装置（負荷制御手段）
２３ 受信装置（受信手段）
Ｂａ 幹線ブレーカ
Ｂａ１，Ｂａ２ 幹線ブレーカ
Ｂｃ メインブレーカ
ＣＴａ 変流器（幹線電流検出手段）
ＣＴａ１，ＣＴａ２ 変流器（幹線電流検出手段）
ＣＴｃ 変流器（住戸電流検出手段）
Ｌａ 幹線
Ｌａ１，Ｌａ２ 幹線

Claims (5)

1. 複数の住戸に配電する幹線に設置された幹線ブレーカと、幹線ブレーカの下流において幹線から各住戸用に分岐した電路にそれぞれ設置され各住戸に配置した住宅分電盤に収納された複数個のメインブレーカと、幹線ブレーカを通過する幹線電流を検出する幹線電流検出手段と、幹線電流検出手段により検出された幹線電流が幹線ブレーカにおける過電流領域である状態が電流値に応じて規定されている制限時間に達したか否かを判定する電流レベル判定手段と、メインブレーカを通過する電流を検出する住戸電流検出手段と、電流レベル判定手段により制限時間に達したと判定されかつ住戸電流検出手段で検出された電流値がメインブレーカの定格電流に対して規定した閾値以上であるときに各住戸に設けた特定の負荷に供給される電流を制限する負荷制御手段とを備え、前記制限時間は幹線電流の電流値に応じた幹線ブレーカの動作時間より短い範囲で設定されていることを特徴とする集合住宅幹線電流制御システム。
2. 前記電流レベル判定手段で制限時間に達したと判定されると電流制限を指示する伝送信号を送信する送信手段と、前記住宅分電盤に収納され送信手段からの伝送信号を受信すると前記負荷制御手段に負荷に供給される電流の制限を指示する受信手段とを備え、前記電流レベル判定手段は、前記制限時間を、前記幹線電流の電流値に対する前記幹線ブレーカの動作時間から一定時間を差し引いた時間としていることを特徴とする請求項１記載の集合住宅幹線電流制御システム。
3. 前記送信手段は、各住戸に設けた前記受信手段に対して前記伝送信号を一斉に送信することを特徴とする請求項２記載の集合住宅幹線電流制御システム。
4. 前記電流レベル判定手段では、前記幹線ブレーカの過電流領域を複数区間に分け、各区間ごとに前記制限時間を規定していることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の集合住宅幹線電流制御システム。
5. 前記幹線電流検出手段は、幹線ブレーカが設置された複数の幹線の幹線電流を個別に検出することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の集合住宅幹線電流制御システム。

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