JP2010213545A - 電力品質評価システム - Google Patents

Abstract

【課題】総合的に電力品質を悪化させる負荷設備の故障やその前兆となる異常を推定する。
【解決手段】電力系統から負荷設備に供給される電気量から求めた実測高調波成分計算結果１５とデータベース１７に蓄積される高調波正常高調波成分１６ａ、高調波異常高調波成分１６ｂ、負荷高調波成分１６ｃとの間でそれぞれ高調波成分一致度を計算する高調波成分一致度計算手段１３と、算出された各高調波成分一致度から負荷設備３の故障や故障の前兆となる高調波異常パターンを特定し、出力または表示する高調波異常出力手段１４とを設け、複数種類の高調波成分の高調波成分一致度から総合的に電力品質を評価する。
【選択図】図４

Description

本発明は、電力系統に生じる高調波、電圧変動、電圧不平衡、瞬時電圧低下等による電力品質の悪化を評価する電力品質評価システムに関する。

従来、電力系統に生じる電気機器の高調波を解析して電力状態を管理する方法としては、幾つかの技術が提案されている。

その１つの技術は、予め模擬高圧配電線を用いて故障要因別に波形をサンプル収集し、各々のサンプル波形の所定次数までの高調波成分を解析する。そして、故障要因別に高調波含有率の次数毎の平均値の総和を求めた後、故障要因別の総和データの最大値及び最小値を算出して記憶する。実際の高圧配電線の地絡故障時、その零相に流れる電流波形が故障要因別の最大値と最小値の間に入るか否かに基づいて高圧配電線の地絡故障の原因を推定する（特許文献１）。

他のもう１つの技術は、需要家における基本波有効電力及び基本波無効電力の過度状態前後の変動有効分及び変動無効分を検出し、その変動分の大きさに基づいて需要家の負荷、力率改善コンデンサ、変圧器等の投入・停止といった運用状態を特定する。

また、この技術においては、需要家設備の投入時の電流を周波数分析し、高調波成分の波形パターンである設備毎に異なり、かつ時間的に高調波成分比率が変化する変化パターンを取り出し、需要家設備の運用状態や障害発生設備を特定するものである（特許文献２）。

特開平０６−２１７４５１号公報 特許第３９５２３５５号

しかしながら、前者の技術は高圧配電線の地絡故障の原因を特定するだけであり、後者の技術は主に需要家設備の投入・停止の運用状態を特定するものであって、高調波の異常状態から負荷設備の故障やその前兆となる異常を推定する電力品質評価システムではない。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、電力系統から負荷設備に供給される電圧、電流等の電気量から実測高調波成分を計算し、この実測高調波成分計算結果と予め設定される異常の可能性を有する高調波正常高調波成分，高調波異常高調波成分等との高調波成分一致度を計算し、総合的に電力品質を悪化させる負荷設備の故障やその前兆となる異常を推定する電力品質評価システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る電力品質評価システムは、電力系統から各種の装置，機器等で構成される負荷設備に供給される電圧、電流等の電気量を波形分析し高調波成分を計算する高調波成分計算手段と、前記負荷設備を構成する装置，機器などの正常時の複数の高調波正常高調波成分の高調波正常パターンを記憶する高調波正常データベースと、前記高調波成分計算手段で得られる実測高調波成分計算結果と前記高調波正常データベースに記憶される複数の高調波正常パターンの高調波正常高調波成分との高調波成分一致度を計算する高調波成分一致度計算手段と、この高調波成分一致度計算手段で算出された各高調波成分一致度の中から当該高調波成分一致度が低い高調波正常パターンを、前記負荷設備に含まれる装置，機器などの高調波異常の可能性を示す高調波正常パターンと推定し、出力または表示する高調波異常出力手段とを備えた電力品質評価システムである。

また、高調波正常パターンの高調波正常高調波成分の高調波成分一致度だけでなく、高調波異常高調波成分の高調波成分一致度、負荷高調波成分の高調波成分一致度等を計算し、総合的な観点から電力品質を悪化させる負荷設備等の装置、機器の故障やその前兆となる異常を推定するものである。

本発明によれば、電力系統から負荷設備に供給される電圧、電流等の電気量から実測高調波成分を計算し、この実測高調波成分計算結果と予め設定される異常の可能性を有する高調波正常高調波成分，高調波異常高調波成分等との高調波成分一致度を計算し、総合的に電力品質を悪化させる負荷設備の故障やその前兆となる異常を推定できる電力品質評価システムを提供できる。

本発明に係る電力品質評価システムの電力系統への適用例を示す系統図。 本発明に係る電力品質評価システムの第１の実施形態を示す概略構成図。 本発明に係る電力品質評価システムの第１の実施形態の他の例を示す概略構成図。 本発明に係る電力品質評価システムの第１の実施形態のさらに他の例を示す概略構成図。 電気量の一例である例えば線間２相分の電圧波形例を説明する図。 高調波成分計算手段の一具体例であるＦＦＴ処理部を用いた構成図。 高調波成分計算手段で計算された実測高調波成分結果の一例を示す図。 高調波異常データベースに記憶される高調波異常と推定される複数次数からなる複数の高調波異常パターンの例を示す説明図。 高調波成分一致度計算手段の機能ブロック及び処理内容を説明する図。 高調波成分一致度計算手段による高調波成分の規格化を説明する図。 規格化された実測高調波成分結果と規格化された高調波発生機器高調波成分とが一致している例を説明する図。 規格化された実測高調波成分結果と規格化された高調波発生機器高調波成分とが完全に一致していない例を説明する図。 規格化された実測高調波成分結果と規格化された高調波発生機器高調波成分とが一部一致している例を説明する図。 規格化実測高調波成分計算結果と規格化高調波異常高調波成分との一致度の程度と規格化差合計値との関係を表わす図。 高調波成分一致度と規格化差分合計値との関係を別の観点から表わした図。 図３〜図４に示す高調波異常推定手段の一具体例を示す構成図 高調波成分一致度と高調波正常・異常高調波成分との関係を示した図。 高調波成分一致度と高調波正常パターン、高調波異常パターン、高調波負荷パターンとの表示例を示す図。 本発明に係る電力品質評価システムの第２の実施形態を示す概略構成図。 図１９に示す結果表示制御手段により表示される一定時間毎に取得した複数の高調波異常パターン毎の高調波成分一致度の時系列的な変化の表示例を示す図。 本発明に係る電力品質評価システムの第３の実施形態を示す概略構成図。 高調波成分計算手段の他の例を示す構成図。 電気量に含む高調波電圧の電圧ベクトルと高調波電流との位相関係を説明する図。 本発明に係る電力品質評価システムの第４の実施形態を示す概略構成図。 高調波発生源と高調波電流との関係から、高調波異常発生源を特定する方法を説明する図。 本発明に係る電力品質評価システムの第５の実施形態を示す概略構成図。 図２４に示す高調波異常推定手段による高調波異常発生源判定（特定）ロジックを説明する図。 本発明に係る電力品質評価システムの第６の実施形態を示す概略構成図。 図２６のアラーム発生手段から発生するアラームのアラーム伝送系を示す図。 アラームの発生条件を説明する図。 図２８に示す構成に新たに制御指令発生手段を設けた電力品質評価システムの概略構成図。 図３１の制御指令発生手段から発生する制御指令の制御指令伝送系を示す図。 制御指令の発生条件を説明する図。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明するに先立ち、本願発明を実現するに至った経緯を説明する。

上位の商用電力系統に接続される需要家の電力系統母線には、企業の工場内を例に挙げれば、各建屋ごとに多数の装置、機器が設置され、また同一の建物であっても各階ごとに異なる装置、機器が設置されている。その結果、装置、機器が正常であっても、他の装置、機器の影響を受けて、高調波異常の可能性を示す高調波正常高調波成分の高調波正常パターンを発生したり、あるいは電力系統母線に複数の装置、機器が並列的に接続されている場合、負荷特有の高調波の影響の高い負荷高調波成分の高調波負荷パターンを発生する場合もある。このことは、高調波異常の可能性が高い高調波異常パターンの高調波正常高調波成分の高調波一致度だけでは、電力品質を悪化させる負荷設備の故障やその前兆となる異常を推定することが難しく、総合的に高調波成分の高調波一致度を把握し、高調波成分の異常を推定することが望ましい。

そこで、本発明者等は以上の状況を考慮し、電力品質を評価することにある。

（第１の実施の形態）
図１は本発明に係る電力品質評価システム１を電力系統に適用した一例を示す系統図である。
電力品質評価システム１は、例えば、上位電力系統から電力を受電する母線２と負荷設備（各種の装置，機器等を含む）３との間に測定装置４が設置され、この測定装置４で測定される負荷設備３に供給される電圧及び電流を含む電気量５から、電圧及び電流に重畳される高調波成分を計算し、この実測高調波成分計算結果と予め記憶される高調波成分とに基づいて負荷設備の故障やその前兆となる異常を推定するシステムである。

図２は本発明に係る電力品質評価システム１の第１の実施形態を示す概略構成図である。図２は請求項１に対応する。
電力品質評価システム１は、コンピュータを用いて、一定の処理手順に従ってソフトウエア的に処理するものであって、機能的には，高調波成分計算手段１１と、データ記録手段１２と、高調波成分一致度計算手段１３と、高調波異常推定手段１４とで構成される。

高調波成分計算手段１１は、測定装置４で測定された上位電力系統から供給される電圧、電流等の電気量５を波形分析して高調波成分を計算し、実測高調波成分計算結果１５を取得し、高調波成分一致度計算手段１３に送出する。

データ記録手段１２は、電力品質を評価するために各種のデータを記憶するものであって、予め高調波正常と推定される高調波成分（以下、高調波正常高調波成分と呼ぶ）１６ａのパターン（以下、高調波正常パターンと呼ぶ）２１ａを格納するデータベース１７が設けられ、さらに高調波成分計算手段１１で取得された実測高調波成分計算結果１５が記憶される。

高調波成分一致度計算手段１３は、実測高調波成分計算結果１５とデータベース１７に格納される複数の次数からなる高調波正常パターン２１ａを持つ高調波正常高調波成分１６ａとから高調波成分一致度１８ａを計算する機能を有する。

高調波異常推定手段１４は、高調波成分一致度計算手段１３で算出された高調波成分一致度１８ａの中から高調波成分一致度１８ａが低い高調波正常パターン２１ａを高調波異常の可能性を示す高調波正常パターン２１ａと推定する。すなわち、高調波異常推定手段１４は、高調波正常パターン２１ａの高調波成分一致度１８ａから高調波異常を判定し、高調波異常推定結果２０として出力する。

図３は本発明に係る電力品質評価システム１の第１の実施形態の他の例を示す概略構成図である。図３は請求項２に対応する。
この電力品質評価システム１の構成は図２とほぼ同じであり、特に異なるところは、データ記録手段１２を構成するデータベース１７に記憶される高調波パターンの種類が異なることにある。従って、図３において、図２と同一または等価な部分には同一符号を付し、詳しい説明を省略する。

データ記録手段１２には高調波成分計算手段１１によって取得された実測高調波成分計算結果１５が記憶され、さらにデータベース１７には、予め前述したように高調波正常と推定される高調波正常高調波成分１６ａの高調波正常パターン２１ａと、装置等の故障やその前兆となる高調波異常と推定される高調波成分（以下、高調波異常高調波成分と呼ぶ）１６ｂのパターン（以下、高調波異常パターンと呼ぶ）２１ｂ（後記する図８参照）とが記憶されている。

高調波成分一致度計算手段１３は、データ記録手段１２に保存された実測高調波成分計算結果１５と高調波正常高調波成分１６ａの高調波成分との高調波成分一致度１８ａ、データ記録手段１２に保存された実測高調波成分計算結果１５と高調波異常高調波成分１６ｂの高調波成分との高調波成分一致度１８ｂとを計算する機能を有する。

高調波異常推定手段１４は、高調波成分一致度１８ａが低い高調波正常パターン２１ａを高調波異常の可能性を示す高調波正常パターン２１ａと推定し、また高調波成分一致度１８ｂが高い高調波異常パターン２１ｂを高調波異常の可能性が高い高調波異常パターン２１ｂと推定する。

高調波異常推定手段１４は、高調波正常高調波成分１６ａの高調波成分一致度１８ａと高調波正常高調波成分１６ｂの高調波成分一致度１８ｂとから高調波異常を判定し、その判定結果を高調波異常推定結果２０として出力する。

図４は本発明に係る電力品質評価システム１の第１の実施形態のさらに他の例を示す概略構成図である。図４は請求項３に対応する。
この電力品質評価システム１の構成は図２とほぼ同じであり、特に異なるところは、データ記録手段１２を構成するデータベース１７に記憶される高調波パターンの種類が異なることにある。従って、図４において、図２と同一または等価な部分には同一符号を付し、詳しい説明を省略する。

データ記録手段１２には高調波成分計算手段１１によって取得された実測高調波成分計算結果１５が記憶され、さらにデータベース１７には、予め前述したように高調波正常と推定される高調波正常高調波成分１６ａの高調波正常パターン２１ａと、装置等の故障やその前兆となる高調波異常と推定される高調波異常高調波成分１６ｂの高調波異常パターン２１ｂと、母線２に並列に負荷設備３が接続されている場合、それら負荷特有の高調波と推定される高調波成分（以下、負荷高調波成分と呼ぶ）１６ｃのパターン（以下、高調波負荷パターンと呼ぶ）２１ｃが記憶されている。

そこで、高調波成分一致度計算手段１３としては、データ記録手段１２に保存された実測高調波成分計算結果１５と高調波正常高調波成分１６ａの高調波成分との高調波成分一致度１８ａと、同じくデータ記録手段１２に保存された実測高調波成分計算結果１５と高調波異常高調波成分１６ｂの高調波成分との高調波成分一致度１８ｂと、同じくデータ記録手段１２に保存された実測高調波成分計算結果１５と負荷高調波成分１６ｃとの高調波成分一致度１８ｃとをそれぞれ計算する。

高調波異常推定手段１４は、高調波成分一致度計算手段１３で計算された高調波成分一致度１８ａの中から高調波成分一致度１８ａが低い高調波正常パターン２１ａを高調波異常の可能性を示す高調波正常パターン２１ａと推定し、また高調波成分一致度１８ｂが高い高調波異常パターン２１ｂを高調波異常の可能性が高い高調波異常パターン２１ｂと推定し、さらに高調波成分一致度１８ｃが高い高調波負荷パターン２１ｃを負荷による高調波の影響の高い高調波負荷パターン２１ｃと推定する。

すなわち、高調波異常推定手段１４は、高調波正常パターン２１ａの高調波成分一致度１８ａと、高調波異常パターン２１ｂの高調波成分一致度１８ｂと、高調波負荷パターン２１ｃの高調波成分一致度１８ｃとから高調波異常を判定し、その判定結果を高調波異常推定結果２０として出力する。

図５は、電気量の一例である例えば線間２相分の電圧波形例を説明する図である。

同図において、横軸は時間、縦軸は電圧を表わす。今、３相分の電圧をＶａ、Ｖｂ、Ｖｃとすると、３相分の線間電圧はＶａｂ、Ｖｂｃ、Ｖｃａとなる。２相分の例では、線間電圧はＶａｂ、Ｖｂｃとなる。

次に、以上のような電力品質評価システム１の作用について説明する。
先ず、図６は本発明の全ての請求項に関係する高調波成分計算手段１１を説明する図である。高調波成分計算手段１１は、母線２と負荷設備３との間に設置される測定装置４から伝送系を通じて当該負荷設備３に供給される電圧、電流等の電気量５を取り込み、あるいは測定装置４から伝送系を通じて伝送されてくる電気量５を受信し、当該電気量５に含む基本電圧波に含まれる高調波の次数毎の成分を計算する。すなわち、高調波成分計算手段１１は、高調波成分を各次数成分の和とみなし、次数毎の高調波成分を計算する。

高調波の次数毎の成分を計算する手法は、最も一般的に使用されている高速フーリェ変換（ＦＦＴ：Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ）が知られているが、本実施の形態では、一例として図６に示す高速フーリェ変換機能を持つＦＦＴ処理部１１ａを用いて高調波成分の計算処理を実行する。

なお、高調波とは、基本波に重畳する基本波のｎ倍（ｎは２以上の整数）の周波数を持つ正弦波の集まりである。高調波を含む一般的な電気量の波形は、商用周波数を基本周波数とする基本波とこの基本周波数のｎ倍（周期は１／ｎ）となる周波数を持つ各正弦波（高調波成分）との和で表わされる。以下、基本波を一次成分、周期が基本波の１／２（周波数は２倍）となる正弦波を２次成分、周期が基本波の１／３（周波数は３倍）となる正弦波を３次成分、以下同様に周期が基本波の１／ｎ（周波数はｎ倍）となる正弦波をｎ次成分と称する。

ところで、以上のように図６に示す高速フーリェ変換機能を持つＦＦＴ処理部１１ａを用いる理由は次の通りである。

通常、商用周波数に高調波が入ると、商用周波数が歪んでいると呼ばれ、フーリェ変換等により高調波成分を求めているが、観測データ（測定データ）が機器の動作特性から離散的なサンプリングデータである場合があり得る。このようなサンプリングデータから高調波成分を求める場合、離散型フーリェ変換と呼ばれる手法を用いる必要がある。その点、高速フーリェ変換機能を持つＦＦＴ処理部１１ａは、離散型フーリェ変換を高速に解けるように工夫された変換手法であり、連続的または離散的なサンプリングデータの何れにも対応できる為である。

ＦＦＴ処理部１１ａは、電気量５を波形分析し、当該電気量５に含まれる次数毎の高調波成分を取り出す。

図７は、線間２相分の電圧波形について、高調波成分計算手段１１で計算された実測高調波成分結果の一例を示す図であって、ＦＦＴ処理部１１ａを用いて、高調波次数毎の高調波成分を計算した例である。同図の例は、Ｖａｂ，Ｖｂｃの高調波含有率を示すもので、横軸には高調波の次数、縦軸には高調波含有率を表わしている。

ここで、高調波含有率は、高調波の次数毎に計算されるもので、下式で表わされる。
高調波含有率（次数）＝高調波の大きさ（次数）÷基本波の大きさ ……（１）
前述したように、データベース１７には前述したように高調波正常パターン２１ａの高調波正常高調波成分１６ａ、高調波異常パターン２１ｂの高調波異常高調波成分１６ｂ及び高調波負荷パターン２１ｃの負荷高調波成分１６ｃが蓄積されているが、高調波異常高調波成分１６ｂとしては、例えば図８に示すような複数の次数成分及びそれら各次数成分の大きさ（高調波含有率）からなる高調波異常パターン２１ｂで表わされ、それぞれ高調波異常と推定される次数成分の組み合わせで構成されるパターンに特徴を持っている。因みに、図８は、一例として３つの高調波異常パターン２１ｂＡ、２１ｂＢ、２１ｂＣを示している。

ところで、高調波異常は、機器や装置の故障だけでなく、これら機器や装置の故障の前兆となっている場合が多い。そのため、高調波異常データベース１７には、故障の前兆となる次数成分の組み合わせ及び各次数成分の含有率からなる例えば３つの高調波異常パターン２１ｂＡ、２１ｂＢ、２１ｂＣが蓄積されている。

ここで、図８に示す高調波異常パターン２１ｂの横軸は高調波の次数、縦軸は高調波含有率で表わしており、この高調波含有率は前述したように高調波の次数毎に式（１）で計算される。

図９は高調波成分一致度計算手段１３（１３ａ，１３ｃを含む。以下、同じ）の機能ブロック及び処理内容を説明する図である。

高調波成分一致度計算手段１３は、実測高調波成分計算結果１５の合計が１となるように規格化する処理を実行する規格化計算処理部１３ａと、この規格化計算処理部１３ａで得られた実測高調波成分計算結果１５の規格化結果（規格化した値）とデータベース１７に格納される高調波異常高調波成分１６ｂ毎に高調波成分の合計が１となるように規格化した値との一致度を計算する一致度計算処理部１３ｂとが設けられている。

高調波成分一致度計算手段１３は、実測高調波成分計算結果１５を受け取ると、規格化計算処理部１３ａが規格化処理を実行し、実測高調波成分計算結果１５に含む各次数の高調波成分の合計が１になるように規格化する。

規格化に際しては、次の式（２）を用いて、規格化後のｊ次（ｊは２以上の自然数）の成分を算出する。

規格化後のｊ次の成分＝規格化前ｊ次の高調波成分／規格化前の高調波成分の合計値
……（２）
図１０は高調波成分の規格化を説明する図である。

高調波成分としては、データベース１７の高調波異常高調波成分１６ｂの最大次数と、実測高調波成分計算結果１５の高調波成分の最大次数とが一致していない場合がある。例えば、実測高調波成分計算結果１５の高調波成分の最大次数が２５次まであるが、高調波異常高調波成分１６ｂの最大次数が例えば２０次までしかない場合がある。このようなとき、両者の次数のうち低い次数、すなわち，最大次数の低い高調波異常高調波成分１６ｂの最大次数２０次に一致させ、両者とも２０次までの高調波成分を抽出し規格化する。その結果、前記式（２）の分母は規格化前の高調波成分の２０次までの合計値となる。

一致度計算処理部１３ｂは、実測高調波成分計算結果１５の規格後の値（以下、規格化実測高調波成分計算結果２２と呼ぶ。図１１（ａ）参照）と、データベース１７に格納される高調波異常高調波成分１６ｂの規格後の値（以下、規格化高調波異常高調波成分２３と呼ぶ。図１１（ｂ）参照）との差分の絶対値を次数ごとに取り、式（３）のように合計値（以下、規格化差分合計値２４と呼ぶ）を計算する。

規格化差分合計値２４＝|規格化後の２次の成分（実測高調波成分計算結果１５）−規格化後の２次の成分（高調波異常高調波成分１６ｂ）|＋|規格化後の３次の成分（実測高調波成分計算結果１５）−規格化後の３次の成分（高調波異常高調波成分１６ｂ）|＋ …… ＋|規格化後のｎ次の成分（実測高調波成分計算結果１５）−規格化後のｎ次の成分（高調波異常高調波成分１６ｂ）|
＝|２次の成分（規格化実測高調波成分計算結果２２）−２次の成分（規格化高調波異常高調波成分２３）|＋|３次の成分（規格化実測高調波成分計算結果２２）−３次の成分（規格化高調波異常高調波成分２３）|＋ …… ＋|ｎ次の成分（規格化実測高調波成分計算結果２２）−ｎ次の成分（規格化高調波異常高調波成分２３）|
……（３）
この式（３）から、規格化実測高調波成分計算結果２２と規格化高調波異常高調波成分２３が完全に一致している場合、規格化差分合計値２４はゼロとなる。

図１１は、規格化実測高調波成分計算結果２２と規格化高調波異常高調波成分２３とが完全に一致している例を示す図である。すなわち、一致度計算処理部１３Ｂは、式（３）に基づき、規格化実測高調波成分計算結果２２と規格化高調波異常高調波成分２３とが完全に一致している場合、規格化差分合計値２４がゼロとなる。

一方、式（３）に基づき、規格化実測高調波成分計算結果２２と規格化高調波異常高調波成分２３とが完全に一致してない場合、規格化実測高調波成分計算結果２２の合計値と、規格化高調波異常高調波成分２３の合計値がそれぞれ１であることから、規格化差分合計値２４は２となる。例えば、図１２に示すように、３次、５次の高調波成分を含む規格化実測高調波成分計算結果２２と、７次、９次の高調波成分を含む規格化高調波異常高調波成分２３との場合、各次数が完全不一致となる。しかし、両者とも規格化されているので、それぞれ複数次数の合計値は１となる。その結果、規格化差分絶対値の合計値２４は２となる。

図１３は、規格化実測高調波成分計算結果２２と規格化高調波異常高調波成分２３とが一部一致している例を示す図である。この例は、５次の高調波成分が一致しているが、他の次数の高調波成分は一致していない。このような場合、規格化実測高調波成分計算結果２２の合計値１のうち、一致していない３次の高調波成分をもつ規格化実測高調波成分計算結果２２が０．６であり、規格化高調波異常高調波成分２３の合計値１のうち、一致していない７次の高調波成分をもつ規格化高調波異常高調波成分２２が０．６である。その結果、規格化差分絶対値の合計値２４は、０．６＋０．６＝１．２となる。

以上のように規格化実測高調波成分計算結果２２と規格化高調波異常高調波成分２３の一致の度合いは、全く一致していない場合から全く一致している場合までは、規格化差分絶対値の合計値２４は２（全く一致していない場合）から０（全く一致している場合）までの中間値で表されることが分かる。

図１４は、規格化実測高調波成分計算結果２２と規格化高調波異常高調波成分２３との一致度の程度と規格化差合計値２４との関係を示す図である。この図から明らかなように、完全一致の規格化差分合計値２４は０、完全不一致の規格化差分合計値２４は２となり、部分的に一致しているときはその中間の値となることを表わしている。

ここで、高調波成分一致度１８ｂ（１８ａ，１８ｃを含む）の定義について考える。
今、規格化実測高調波成分計算結果２２と規格化高調波異常高調波成分２３が完全に一致している場合を１００％、全く一致していない場合を−１００％、これら中間を０％にすれば、理解し易くなる。

そこで、図１５に示す高調波成分一致度１８ｂと規格化差分合計値２４との間の変換式は、式（４）で表わせる。その結果、式（４）で計算された結果が高調波成分一致度１８（１８ａ、１８ｃを含む）と定義できる。

高調波成分一致度１８（１８ａ，１８ｂ，１８ｃ）＝（１−規格化差分合計値２４）×１００（％） ……（４）
すなわち、請求項１に対応する実施の形態における高調波成分一致度計算手段１３では、高調波正常高調波成分１６ａごとに、実測高調波成分計算結果１５との高調波成分一致度１８ａを式（４）によって計算し、高調波異常推定手段１４に渡す。請求項２に対応する実施の形態における高調波成分一致度計算手段１３では、高調波異常高調波成分１６ｂごとに、実測高調波成分計算結果１５との高調波成分一致度１８ｂを式（４）によって計算し、高調波異常推定手段１４に渡す。請求項３に対応する実施の形態における高調波成分一致度計算手段１３では、負荷高調波成分１６ｃごとに、実測高調波成分計算結果１５との高調波成分一致度１８ｃを式（４）によって計算し、高調波異常推定手段１４に渡す。

そこで、請求項１に対応する実施の形態における高調波異常推定手段１４では、高調波成分一致度計算手段１３から受け取った高調波正常高調波成分１６ａごとの高調波成分一致度１８ａをもとに、請求項２に対応する実施の形態における高調波異常推定手段１４では、高調波成分一致度計算手段１３から受け取った高調波異常高調波成分１６ｂごとの高調波成分一致度１８ｂを加え、請求項３に対応する実施の形態における高調波異常推定手段１４では、高調波成分一致度計算手段１３から受け取った負荷高調波成分１６ｃごとの高調波成分一致度１８ｃを加え、高調波異常を推定する。

図１６は高調波異常推定手段１４の機能ブロック及び処理内容を説明する図である。

高調波異常推定手段１４は一致度並び替え処理部１４ａと高調波異常抽出部１４ｂとで構成される。

一致度並び替え処理部１４ａは、各請求項の実施の形態ごとに次のような処理を行う。
高調波異常高調波成分１６の高調波成分一致度１８（１８ａ，１８ｂ，１８ｃ）をもとに、請求項１に対応する実施の形態では高調波正常高調波成分１６ａを、請求項２に対応する実施の形態では高調波異常高調波成分１６ｂを加え、請求項３に対応する実施の形態では負荷高調波成分１６ｃを加えて、それぞれ並び替えを実施する。例えば高調波成分一致度１８の高いものから順に並び替える。

高調波異常抽出部１４ｂは、各請求項の実施の形態ごとに次のような処理を行う。
請求項１に対応する実施の形態の高調波異常抽出部１４ｂは、高調波成分一致度１８ａの高いものから順に並び替えた高調波正常高調波成分１６ａをもつ高調波正常パターン２１ａの高調波成分一致度１８ａが低い場合、高調波異常と推定されるパターン２１ａを抽出し、高調波異常推定結果２０として出力する。

次に、請求項２に対応する実施の形態の高調波異常抽出部１４は、高調波成分一致度１８ａの高いものから順に並び替えた高調波正常高調波成分１６ａをもつ高調波正常パターン２１ａの高調波成分一致度１８ａと、高調波成分一致度１８ｂの高いものから順に並び替えた高調波異常高調波成分１６ｂをもつ高調波異常パターン２１ｂの高調波成分一致度１８ｂとを比較し、高調波異常パターン２１ｂの高調波成分一致度１８ｂの方が相対的に高いと高調波異常と推定し、当該高調波異常と推定される高調波異常パターン２１ｂを抽出し、高調波異常推定結果２０として出力する。

さらに、請求項３に対応する実施の形態の高調波異常抽出部１４ｂは、高調波成分一致度１８ａの高いものから順に並び替えた高調波正常高調波成分１６ａをもつ高調波正常パターン２１ａの高調波成分一致度１８ａと、高調波成分一致度１８ｂの高いものから順に並び替えた高調波異常高調波成分１６ｂをもつ高調波異常パターン２１ｂの高調波成分一致度１８ｂと、高調波成分一致度１８ｃの高いものから順に並び替えた負荷高調波成分１６ｃをもつ高調波負荷パターン２１ｃの高調波成分一致度１８ｃとを比較し、高調波異常パターン２１ｂの高調波成分一致度１８ｂの方が相対的に高いと高調波異常と推定し、当該高調波異常と推定される高調波異常パターン２１ｂを抽出し、高調波異常推定結果２０として出力する。

図１７(ａ）は高調波成分一致度１８ａと高調波正常高調波成分１６ａとの関係を説明する図である。

高調波正常高調波成分１６ａに対応する高調波正常パターン２１ａを、高調波成分一致度１８ａの高いものから順に左側から並べていくと、図１７(ａ）に示すように高調波成分一致度１８ａが１００％から−１００％の間に収まり、左側にあるほど高調波正常として高いと考えられる。

よって、高調波異常推定手段１４の高調波異常抽出部１４ｂでは、高調波異常抽出しきい値２５を設定し、高調波成分一致度１８ａが高調波異常抽出しきい値２５より低い高調波正常高調波成分１６ａをもつ高調波正常パターン２１ａを高調波異常として抽出することができる。

図１７(ｂ）は高調波成分一致度１８ｂと高調波異常高調波成分１６ｂとの関係を説明する図である。

高調波異常高調波成分１６ｂに対応する高調波異常パターン２１ｂを、高調波成分一致度１８ｂの高いものから順に左側から並べていくと、図１７(ｂ）に示すように高調波成分一致度１８ｂが１００％から−１００％の間に収まり、左側にあるほど高調波異常として高いと考えられる。

よって、高調波異常推定手段１４ｂの高調波異常抽出部１４ｂでは、高調波異常抽出しきい値２５を設定し、高調波成分一致度１８ｂが高調波異常抽出しきい値２５より高い高調波異常高調波成分１６ｂをもつ高調波異常パターン２１ｂを高調波異常として抽出することができる。

なお、高調波異常抽出しきい値２５としては、実験の積み重ねや経験等を通して電力の品質に影響を与える可能性を考慮しつつ、高調波正常パターン２１ａ，高調波異常パターン２１ｂごとに異なる値を用いてもよい。

従って、高調波異常抽出部１４ｂは、図１７（ｂ）において高調波異常抽出しきい値２５より上側に存在する高調波異常高調波成分１６ｂを高調波異常推定結果２０として出力する。

図１８（ａ）は高調波成分一致度１８（１８ａ，１８ｂ，１８ｃ）と高調波正常パターン２１ａ、高調波異常パターン２１ｂ、高調波負荷パターン２１ｃとの表示例を示す図である。同図において縦軸が高調波成分一致度１８、横軸が高調波成分一致度１８と各パターン２１ａ〜２１ｃとの関係を表す。

この図１８（ａ）では、高調波正常パターン２１ａが高調波異常抽出しきい値２５の上側に存在し、また高調波負荷パターン２１ｃが高調波正常パターン２１ａの下側にあり、高調波異常パターン２１ｂが高調波異常抽出しきい値２５の下側にあるが、当該高調波異常パターン２１ｂの高調波は負荷高調波の影響を受けているので、正常であり故障はないと判断できる。つまり、母線２に接続される負荷設備３が近くの他の負荷設備であるパソコンや回転機などの影響を受けて異常となる成分の高調波が発生していると考えられる。

一方、図１８（ｂ）では、高調波異常パターン２１ｂが高調波異常抽出しきい値２５の上側に存在し、高調波正常パターン２１ａが高調波異常抽出しきい値２５の下側にあるが、高調波異常パターン２１ｂが高調波正常パターン２１ａや高調波負荷パターン２１ｃの上側にあることから、その高調波異常パターン２１ｂの高調波は、異常であり故障の可能性があると判断できる。

従って、以上のような実施の形態によれば、電力系統から伝送系を介して電力の供給を受ける需要家の電圧、電流等の電気量を収集し、電力品質の一つである高調波成分を取り出し、これら実測高調波成分と予め記憶される高調波正常高調波成分１６ａ、高調波異常高調波成分１６ｂ、負荷高調波成分１６ｃとの一致度を計算し、各高調波成分１６ａ〜１６ｃの一致度と高調波異常抽出しきい値２５とから電力品質を評価するので、何れの高調波の異常パターンにより電力品質の評価を悪化させているかを確実、かつ正確に推定することができる。

また、高調波成分一致度計算手段１３（１３ａ，１３ｂ，１３ｃ）は、一致度を計算し、一致度の高い順番に並べて表示可能とするので、各異常パターン２１ａ〜２１ｃを見やすく並べて表示でき、何れの高調波の異常パターン２１ａ〜２１ｃが最も電力品質に影響を与えているか容易に把握できる。

（第２の実施の形態：請求項５に対応）
図１９は、電力品質評価システム１の一つの構成要素である高調波異常推定手段１４に代えて、結果表示制御手段３１を設けた構成図である。これら高調波異常推定手段１４（１４ａ，１４ｂ，１４ｃ）及び結果表示制御手段３１は、広義には高調波異常出力手段に相当するものである。

以下、図４に示す構成に結果表示制御手段３１を設けた例について説明するが、図２，図３に示す構成に結果表示制御手段３１を設けてもよい。

すなわち、この電力品質評価システム１は、図４に示す高調波成分計算手段１１、データ記録手段１２及び高調波成分一致度計算手段１３の他に、高調波成分一致度計算手段１３の出力側に新たに結果表示制御手段３１を設けた構成である。

高調波成分一致度計算手段１３は、各高調波正常パターン２１ａ、各高調波異常パターン２１ｂ、各高調波負荷パターン２１ｃの高調波成分一致度１８ｃを計算し、例えばデータ記録手段１２の所定の記憶領域に記憶するとともに、結果表示制御手段３１に送出する。

結果表示制御手段３１は、高調波成分一致度計算手段１３から出力される各高調波異常パターン２１ａ〜２１ｃ毎の高調波成分一致度１８ａ〜１８ｃを表示装置３２に表示するとともに、一定時間毎に高調波成分計算手段１１に戻り、各構成手段１１，１３，３１による処理を繰り返し実行する。その結果、データ記録手段１２の所定の記憶領域には、所要とする期間（例えば２４時間）にわたって各時間毎の各高調波正常パターン２１ａ、各高調波異常パターン２１ｂ、各高調波負荷パターン２１ｃ毎の高調波成分一致度１８ｃがそれぞれ時系列的に記憶される。

図２０は、結果表示制御手段３１によって高調波異常パターン２１ａＡ、２１ａＢ、高調波異常パターン２１ｂ、高調波負荷パターン２１ｃＡ、２１ｃＢ毎の高調波成分一致度１８ｃの表示例を示す図である。縦軸は高調波成分一致度１８ｃ、横軸は時間である。

図２０の例は、一日２４時間分の表示例である。すなわち、高調波成分一致度計算手段１３は、高調波正常パターン２１ａとして、高調波異常パターン２１ａＡ、２１ａＢ、高調波負荷パターン２１ｃとして、高調波負荷パターン２１ｃＡ、２１ｃＢ、高調波異常パターン２１ｂの高調波成分一致度１８ｃを一日２４時間分にわたって時系列的に蓄積し、結果表示制御手段３１にて表示した例である。

この実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を奏する他、所要とする期間にわたって各時間毎の各高調波異常パターン２１ａ〜２１ｃ毎の高調波成分一致度１８ａ〜１８ｃの変化を表示できるので、各高調波異常パターン２１ａ〜２１ｃの時間的な変化の推移を把握でき、特定の高調波異常パターン２１ａ〜２１ｃが何れの時間帯に大きく異常となることを判断することができる。

（第３の実施の形態：請求項６に対応）
図２１は本発明に係る電力品質評価システム１の第３の実施形態を示す概略構成図である。
この実施の形態は、電力品質評価システム１の１つの構成要素である高調波成分計算手段１１の代わりに、測定装置４で測定された電気量５に含む電流の方向を計算する機能（図２２参照）を付加した高調波成分計算手段１１Ａを設けた構成である。また、この例では、データベース１７に装置等の故障やその前兆となる高調波異常と推定される高調波成分１６ｂの高調波異常パターン２１ｂを格納しているが、図２〜図４に示すように高調波正常パターン２１ａ、高調波異常パターン２１ｂ及び高調波負荷パターン２１ｃを格納した構成でもよい。

その他の構成は図２〜図４と同様であるので、同一の機能部分には添字ａ，ｂ，ｃを付さずに、単にデータ記録手段を１２、高調波成分一致度計算手段を１３、高調波異常推定手段を１４として説明する。第４の実施の形態以降においても同様である。

高調波成分計算手段１１Ａは、図２２に示すように、ＦＦＴ処理部１１ａと電流方向計算処理部１１ｂとで構成される。電流方向計算処理部１１ｂは、ある次数の高調波であるｋ次（ｋは２以上ｎ以下を満たす自然数）の高調波電圧の方向と高調波電流の方向とが同方向か逆方向かを電圧ベクトルと電流ベクトルとの位相差から判断し、電流の向きも含めて実測高調波成分計算結果１５として、例えばデータ記録手段１２に記憶するものである。これにより、図２１に示す高調波異常推定手段１４としては、例えば高調波異常発生源となる装置、機器からの電流の向きまで高調波異常推定結果２０として出力でき、また表示装置３２に表示することができる。

図２３は電流方向計算処理部１１ｂが行う高調波電流の方向（電流ベクトル）の計算の一例を説明する図である。
ある次数ｎの高調波電圧の電圧ベクトル３３、ある次数ｎの高調波電流の電流ベクトル３４とすると、電圧ベクトル３３からみた電流ベクトル３４の遅れ、進みが９０度以内であれば、電流ベクトル３４は電圧ベクトル３３と向きが同方向とする。逆に、電流ベクトル３４の遅れ、進みが９０度を超えていれば、電流ベクトル３４は電圧ベクトル３３と向きが逆方向とする。

図２３の例は、電圧ベクトル３３に対し、電流ベクトル３４Ａ、電流ベクトル３４Ｂは同方向、電流ベクトル３４Ｃ、電流ベクトル３４Ｄは逆方向である。

従って、以上のような電流方向計算処理部１１ｂを追加し、高調波次数毎に高調波電流の方向を判断することにより、前述した実施の形態の効果の他、高調波電流の方向から、装置等の故障やその前兆となる高調波異常を発生する装置（高調波異常発生源）の方向を見つけ出し、表示することができる。つまり、高調波の異常がどちらの方向にあるかについても判断できる。

従って、この実施の形態によれば、第１，２の実施の形態の電力品質評価システム１と比較し、高調波異常推定結果の精度をより向上させることができる。

（第４の実施の形態：請求項７に対応）
図２４は本発明に係る電力品質評価システム１の第４の実施形態を示す概略構成図である。

この実施の形態は、上位電力系統から母線２に至る送電線６Ａ、母線２から負荷設備３Ｂに接続される下位の電力系統となる送電線６Ｂ及び母線２から負荷設備３Ｃに接続される下位の電力系統である送電線６Ｃにそれぞれ個別に測定装置４Ａ、４Ｂ、４Ｃを設置し、各測定装置４Ａ、４Ｂ、４Ｃからそれぞれ伝送系７Ａ、７Ｂ、７Ｃを介して電気量（電圧、電流）５Ａ、５Ｂ、５Ｃを電力品質評価システム１に取り込み、電力品質の評価を行う構成である。

電力品質評価システム１は、各測定装置４Ａ、４Ｂ、４Ｃで測定された電気量５Ａ、５Ｂ、５Ｃに基づき、図２〜図４，図１９，図２１の高調波成分計算手段１１，１１ａで順次各送電線６Ａ、６Ｂ、６Ｃを流れる例えば電流の高調波成分を計算し、実測高調波成分計算結果１５を取得し、データ記録手段１２に格納していく。また、高調波成分一致度計算手段１３は、各実測高調波成分計算結果１５と高調波異常高調波成分１６ｂとの高調波成分一致度１８ｂを計算する。そして、高調波異常推定手段１４が各実測高調波成分計算結果１５の高調波成分一致度１８ｂに基づき、各送電線６Ａ、６Ｂ、６Ｃを流れる電流の高調波異常推定結果２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃを出力する。

その結果、高調波異常推定手段１４からは、送電線６Ａに流れる高調波異常の要因となる高調波異常パターン２１ｂと向きをもった高調波異常推定結果２０Ａ、送電線６Ｂに流れる高調波異常の要因となる高調波異常パターン２１ｂと向きをもった高調波異常推定結果２０Ｂ、送電線６Ｃに流れる高調波異常の要因となる高調波異常パターン２１ｂと向きをもった高調波異常推定結果２０Ｃを出力できる。

図２５は、図２４に示す各測定装置４Ａ、４Ｂ、４Ｃから取得された電気量５Ａ、５Ｂ、５Ｃから、高調波異常発生源を特定する方法を説明する高調波発生源と高調波電流との関係を示す図である。

今、例えば負荷設備３Ｂに高調波異常発生源が存在していると仮定すれば、当該高調波異常発生源の影響を受けて高調波電流３６Ｂが送電線６Ｂ、母線２、送電線６Ａを通って上位電力系統に流れ込むか、送電線６Ｃを通って負荷設備３Ｃに流れ込むことになる。

このとき、電力品質評価システム１は、各測定装置４Ａ、４Ｂ、４Ｃを通じて前述するように各送電線６Ａ、６Ｂ、６Ｃを流れる高調波電流の向きを取得しているので、高調波成分一致度１８の他に、これら送電線６Ａ、送電線６Ｂ、送電線６Ｃの高調波電流の向きに基づき、高調波異常発生源が負荷設備３Ｂであることが推定できる。

すなわち、電力品質評価システム１の高調波成分計算手段１１ＡがＦＦＴ処理部１１ａにより高調波成分を計算する一方、電流方向計算処理部１１ｂにより高調波異常発生源から流れる高調波電流３６の向きを含む実測高調波成分計算結果１５を取り出す。

高調波成分一致度計算手段１３は、高調波電流３６の向きを含む実測高調波成分計算結果１５と高調波電流３６の向きを含む高調波異常高調波成分１６ｂとの一致度を計算した後に高調波異常推定手段１４に渡す。その結果、高調波異常推定手段１４は、一致度の高い高調波異常の要因となる高調波パターン２１ｂが分かるので、高調波異常の要因となる高調波パターン２１ｂをもつ高調波異常発生源を特定することができる。

例えば、高調波電流３６Ｂの高調波異常の要因となる高調波パターン２１ｂがインバータ付きモータの故障である場合、インバータ付きモータから発生した高調波異常が、送電線６Ｂ、母線２、送電線６Ａを通って上位電力系統に流れ込み、また送電線６Ｃを通って負荷設備３Ｃに流れ込んでいることが分かる。

従って、以上のような実施の形態によれば、複数の測定装置４Ａ、４Ｂ、４Ｃで測定される電気量に含む各高調波電流３６Ａ、３６Ｂ、３６Ｃの方向から、高調波異常の要因となる高調波異常パターン２１ｂをもつ高調波異常発生源を容易に特定することができる。

（第５の実施の形態：請求項７に対応）
図２６は本発明に係る電力品質評価システム１の第５の実施形態を示す概略構成図である。

この電力品質評価システム１は、図２４や図２５に示すように複数の送電線６Ａ〜６Ｃにそれぞれ測定装置４Ａ〜４Ｃが設置されていることを前提とし、特に高調波異常推定手段１４が図２７に示すように論理的な条件判定に従って高調波異常発生源を特定するものである。

すなわち、電力品質評価システム１としては、高調波成分計算手段１１，１１Ａ、高調波成分一致計算手段１３及び高調波異常推定手段１４を備え、各測定装置４Ａ、４Ｂ、４Ｃから電気量５Ａ、５Ｂ、５Ｃを取り込み、高調波異常推定手段１４にて高調波異常推定結果２０ないし高調波異常要因となる高調波異常パターン２１ｂをもつ高調波異常発生源を特定し、高調波異常発生源推定結果３７として出力する。

図２７は高調波異常推定手段１４による高調波異常発生源判定（特定）ロジック３８を説明する図である。

この高調波異常発生源判定ロジック３８には、高調波異常発生源が一箇所の場合の高調波異常発生源判定ロジック３８Ａと、高調波異常発生源が複数箇所の場合の高調波異常発生源判定ロジック３８Ｂとに分けられ、各判定ロジック３８Ａ、３８Ｂに基づいて判定し、高調波異常発生源を特定する。

因みに、例えば高調波異常発生源判定ロジック３８Ａは、高調波異常発生源が上位電力系統側であるとする判定ロジックと高調波異常発生源が負荷設備３Ｂであるとする判定ロジックと高調波異常発生源が負荷設備３Ｃであるとする判定ロジックとに分けられ、それぞれ条件が規定されている。

（第６の実施の形態：請求項８に対応）
図２８は本発明に係る電力品質評価システム１の第６の実施形態を示す概略構成図である。

この実施の形態における電力品質評価システム１は、高調波成分計算手段１１，１１Ａ、データ記録手段１２、高調波成分一致度計算手段１３及び高調波異常推定手段１４，１４Ａの他、新たにアラーム発生手段４０を設けた構成である。

アラーム発生手段４０は、高調波異常推定手段１４，１４Ａによって高調波異常発生源が特定されるが、その中でも高調波の程度が大きいとか、高い高調波成分一致度１８ｂを有する、いわゆる発生原因となる高調波異常発生源をもつ負荷設備３や電力エネルギー系を集中管理する中央監視制御センター４１に対し、特定された高調波異常発生源が高調波異常状態であることのアラーム４２あるいは特定の高周波異常パターン２１ｂであることのアラーム４２を送出する。

図２９はアラーム発生手段４０によるアラーム４２のアラーム伝送系を説明する図である。

電力品質評価システム１は、各負荷設備３Ｂ、３Ｃとの間にアラーム４２を伝送するアラーム伝送系４３Ｂ、４３Ｃを接続し、また中央監視制御センター４１との間にも同様にアラーム伝送系４３Ｄを接続する。そして、アラーム発生手段４０が、高調波異常推定手段１４，１４Ａによって高調波異常発生源として特定され、その高調波の程度が大きいとか、高調波成分一致度１８が高いとき、アラーム伝送系４３を介して高調波発生原因となっている高調波異常発生源に高調波異常状態であることのアラーム４２あるいは特定の高周波異常パターン２１ｂであことのアラーム４２を通知する。

なお、高調波の程度は、式（５）による総合ひずみ率が良く用いられる。
総合ひずみ率＝高調波分のみの実効値÷実効値 ……（５）
例えば、高調波異常推定手段１４，１４Ａによって高調波異常発生源が負荷設備３Ｂであると特定されたとき、アラーム発生手段４０は、アラーム伝送系４３Ｂを介して負荷設備３Ｂに対し、負荷設備３Ｂが高調波異常状態であることのアラーム４２あるいは特定の高周波異常パターン２１ｂであることのアラーム４２を通知する。

また、アラーム発生手段４０は、アラーム伝送系４３Ｄを介して中央監視制御センター４１に対し、負荷設備３Ｂが高調波異常状態であることのアラーム４２あるいは特定の高周波異常パターン２１ｂであることのアラーム４２を通知する。

なお、アラーム発生手段４０がアラーム４２の発生する場合、図３０に示す条件のもとにアラーム４２を発生するようにしてもよい。例えば、予め高調波警戒レベルしきい値４４及び一定の時間（アラーム発生時限値）４５を設定し、式（５）で求めた総合ひずみ率が、高調波警戒レベルしきい値４４を超え、かつ、一定の時間（アラーム発生時限値）４５を経過したときのアンド条件を満たしたとき、負荷設備３Ｂが高調波異常状態であることのアラーム４２を発生する。

あるいは、総合ひずみ率が高調波警戒レベルしきい値４４を超え、かつ一定の時間（アラーム発生時限値）４５を経過し、さらに図１７に示すように、高調波成分一致度１８が高調波異常抽出しきい値２５を超えたときのアンド条件を満たしたとき、負荷設備３Ｂが高調波異常状態であることのアラーム４２あるいはその高調波成分一致度１８の高い高調波異常パターン２１ｂを有するアラーム４２を発生する。

次に、アラーム発生系の他の例について、図２９及び図３０を参照して説明する。
図３１は、図２８に示す構成に新たに制御指令発生手段４６を設けた電力品質評価システム１の概略構成図である。請求項９に対応する。

この電力品質評価システム１は、高調波異常推定手段１４，１４Ａの出力側にアラーム発生手段４０と制御指令発生手段４６とを備え、アラーム発生手段４０は前述した要領でアラーム４２を発生する。

一方、制御指令発生手段４６は、ある負荷設備３が高調波異常発生源であると特定されたとき、その負荷設備３に対して停止等の制御指令４７を送出する。

図３２は制御指令発生手段４６による制御指令４７の伝送系を説明する図である。

この例は、電力品質評価システム１と各負荷設備３Ｂ、３Ｃとの間に新たに制御指令伝送系４８Ｂ、４８Ｃを接続し、例えば、高調波異常推定手段１４，１４Ａによって高調波異常発生源が負荷設備３Ｂであると特定されたとき、アラーム発生手段４０は、アラーム伝送系４３Ｂを介して負荷設備３Ｂに対し、負荷設備３Ｂが高調波異常状態であることのアラーム４２あるいは高周波異常パターン２１を有するアラーム４２を発生する。

一方、制御指令発生手段４６は、高調波異常推定手段１４，１４Ａによって例えば負荷設備３Ｂが高調波異常発生源として特定され、その高調波の程度が大きいとか、高調波成分一致度１８が高いとき、その特定された負荷設備３に対し、制御指令伝送系４８Ｂを介して停止を含む負荷低減に関する制御指令４７を送出することにより、負荷設備３が異常に至らないようにする。

さらに、アラーム発生手段４０は、アラーム伝送系４３Ｄを介して中央監視制御センター４１に対し、負荷設備３Ｂが高調波異常状態であることと、負荷設備３Ｂへ停止等の制御指令を送出したことのアラーム４２を発生する。

なお、制御指令４７の発生条件としては、図３３に示すように新たに高調波危険レベルしきい値５０及び一定の時間（制御指令発生時限値）５１を設定し、式（５）で求めた総合ひずみ率が、高調波警戒レベルしきい値４４を超えたとき、あるいは図１７に示すように高調波成分一致度１８が高調波異常抽出しきい値２５を超えこととのアンド条件を満たしたとき、高調波異常状態となっている例えば負荷設備３Ｂにアラーム４２を発生するが、さらに、総合ひずみ率が高調波の危険レベルを示す高調波危険レベルしきい値５０を超え、かつその超えた時間が一定の時間（制御指令発生時限値）５１を経過したとき、高調波異常状態となっている例えば負荷設備３Ｂに対して、動作停止や運転出力を低下させるなどの制御指令４７を送出する。

従って、以上のような実施の形態によれば、上位電力系統から需要家に至る下位電力系統の複数箇所から電気量を取得し、電力品質の一つである高調波異常の発生要因と発生場所を推定し、高調波異常が警戒レベルにあることのアラームを発生するので、現場の監視要員は電力品質が悪化していることを把握でき、必要な対策を講じることが可能となる。

また、上位電力系統から需要家に至る下位電力系統の複数箇所から電気量を取得し、電力品質の一つである高調波異常の発生要因と発生場所を推定し、高調波異常の影響が危険な状態にあるとき、高調波異常の発生源に対して高調波異常の抑制を図るべき制御指令を送出するので、高調波異常による災害を未然に回避することができる。

その他、本発明は、上記実施の形態に限定されるものでなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。例えば、第３の実施の形態以降の実施の形態では、専ら高調波異常パターン２１ｂを例に挙げて説明しているが、高調波正常パターン２１ａや高調波負荷パターン２１ｃにも同様に適用するものである。

１…電力品質評価システム、３（３Ｂ，３Ｃ）…負荷設備、４（４Ａ，４Ｂ，４Ｃ）…測定装置、５（５Ａ，５Ｂ，５Ｃ）…電圧、電流等の電気量、６Ａ，６Ｂ，６Ｃ…送電線、７Ａ，７Ｂ，７Ｃ…伝送系、１１…高調波成分計算手段、１１ａ…ＦＦＴ処理部、１１ｂ…電流方向計算処理部、１２…データ記録手段、１３…高調波成分一致度計算手段、１３ａ…規格化計算処理部、１３ｂ…一致度計算処理部、１４…高調波異常推定手段、１４ａ…一致度並び替え処理部、１４ｂ…高調波異常抽出部、１６ａ…高調波正常高調波成分、１６ｂ…高調波異常高調波成分、１６ｃ…負荷高調波成分、１７…データベース、２１ａ…高調波正常パターン、２１ｂ…高調波異常パターン、２１ｃ…高調波負荷パターン、３１…結果表示制御手段、４０…アラーム発生手段、４１…中央監視制御センター、４６…制御指令発生手段。

Claims (9)

1. 電力系統から各種の装置，機器等で構成される負荷設備に供給される電圧、電流等の電気量を波形分析し高調波成分を計算する高調波成分計算手段と、
   前記負荷設備を構成する装置，機器などの正常時の複数の高調波正常高調波成分の高調波正常パターンを記憶する高調波正常データベースと、
   前記高調波成分計算手段で得られる実測高調波成分計算結果と前記高調波正常データベースに記憶される複数の高調波正常パターンの高調波正常高調波成分との高調波成分一致度を計算する高調波成分一致度計算手段と、
   この高調波成分一致度計算手段で算出された各高調波成分一致度の中から当該高調波成分一致度が低い高調波正常パターンを、前記負荷設備に含まれる装置，機器などの高調波異常の可能性を示す高調波正常パターンと推定し、出力または表示する高調波異常出力手段と
   を備えたことを特徴とする電力品質評価システム。
2. 電力系統から各種の装置，機器等で構成される負荷設備に供給される電圧、電流等の電気量を波形分析し高調波成分を計算する高調波成分計算手段と、
   前記負荷設備を構成する装置，機器などの正常時の複数の高調波正常高調波成分の高調波正常パターンと、前記負荷設備を構成する装置，機器などの故障や当該故障の前兆となる高調波異常と推定される複数の高調波異常高調波成分の高調波異常パターンとを記憶するデータベースと、
   前記高調波成分計算手段で得られる実測高調波成分計算結果と前記データベースに記憶される複数の高調波正常パターンの高調波正常高調波成分との第１の高調波成分一致度と、前記実測高調波成分計算結果と前記データベースに記憶される複数の高調波異常パターンの高調波異常高調波成分との第２の高調波成分一致度と、前記実測高調波成分計算結果と前記データベースに記憶される複数の高調波負荷パターンの負荷高調波成分との第３の高調波成分一致度とを計算する高調波成分一致度計算手段と、
   前記高調波正常高調波成分の第１の高調波成分一致度と前記高調波異常高調波成分の第２の高調波成分一致度とから高調波異常を推定し、出力または表示する高調波異常出力手段と
   を備えたことを特徴とする電力品質評価システム。
3. 電力系統から各種の装置，機器等で構成される負荷設備に供給される電圧、電流等の電気量を波形分析し高調波成分を計算する高調波成分計算手段と、
   前記負荷設備を構成する装置，機器などの正常時の複数の高調波正常高調波成分の高調波正常パターンと、前記負荷設備を構成する装置，機器などの故障や当該故障の前兆となる高調波異常と推定される複数の高調波異常高調波成分の高調波異常パターンと、前記電力系統に接続される複数の負荷設備特有の高調波と推定される負荷高調波成分の高調波負荷パターンとを記憶するデータベースと、
   前記高調波成分計算手段で得られる実測高調波成分計算結果と前記データベースに記憶される複数の高調波正常パターンの高調波正常高調波成分との第１の高調波成分一致度と、前記実測高調波成分計算結果と前記データベースに記憶される複数の高調波異常パターンの高調波異常高調波成分との第２の高調波成分一致度と、前記実測高調波成分計算結果と前記データベースに記憶される複数の高調波負荷パターンの負荷高調波成分との第３の高調波成分一致度とを計算する高調波成分一致度計算手段と、
   前記高調波正常高調波成分の第１の高調波成分一致度と、前記高調波異常高調波成分の第２の高調波成分一致度と、前記負荷高調波成分の第３の高調波成分一致度とから高調波異常を推定し、出力または表示する高調波異常出力手段と
   を備えたことを特徴とする電力品質評価システム。
4. 請求項１ないし請求項３の何れか一項に記載の電力品質評価システムにおいて、
   前記高調波異常出力手段は、前記高調波正常高調波成分をもつ高調波正常パターン、前記高調波異常高調波成分をもつ高調波異常パターン、前記負荷高調波成分をもつ高調波負荷パターンのうち、１種類以上の高調波パターンについて、高調波成分一致度の高い高調波パターンから低い高調波パターンの順に表示することを特徴とする電力品質評価システム。
5. 請求項１ないし請求項３の何れか一項に記載の電力品質評価システムにおいて、
   前記高調波異常出力手段に代えて結果表示制御手段を設け、予め定めた時間間隔ごとに前記高調波パターンの高調波成分一致度を計算し、この計算された高調波成分一致度と前記高調波パターンとを一定期間に亘って時系列的に表示することを特徴とする電力品質評価システム。
6. 請求項１ないし請求項３の何れか一項に記載の電力品質評価システムにおいて、
   前記高調波成分計算手段は、高調波電流の方向を計算する電流方向計算処理手段を有し、
   この電流方向計算処理手段は、高調波次数毎に高調波電圧の方向と高調波電流の方向とから高調波電流の方向を計算し、この計算された高調波電流の方向から前記装置、機器等の故障やその前兆となる高調波異常を発生する高調波異常発生源の方向を求めて出力し、表示することを特徴とする電力品質評価システム。
7. 請求項６に記載の電力品質評価システムにおいて、
   上位電力系統から下位電力系統に至る複数の観測点から複数の負荷設備に供給される電圧、電流等の電気量を測定し、この測定された電気量から前記複数の観測点の高調波電流の方向を計算し、故障や当該故障の前兆となる高調波異常を発生する高調波異常発生源となる特定の前記負荷設備の位置を特定することを特徴とする電力品質評価システム。
8. 請求項７に記載の電力品質評価システムにおいて、
   前記観測点ごとの歪み率を計算し、この歪み率が予め定めた高調波警戒レベルしきい値を超えたとき、前記高調波異常発生源となる特定の前記負荷設備に注意喚起情報を送出するアラーム発生手段を設けたことを特徴とする電力品質評価システム。
9. 請求項８に記載の電力品質評価システムにおいて、
   前記観測点ごとの歪み率を計算し、この歪み率が前記高調波警戒レベルしきい値よりも大きな予め定めた高調波危険レベルしきい値を超えたとき、前記高調波異常発生源となる特定の前記負荷設備に動作遮断や出力調整等の制御指令を送出する制御指令発生手段を設けたことを特徴とする電力品質評価システム。

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