JP2011010471A

JP2011010471A - 停電時における電力制御システム

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Publication number: JP2011010471A
Application number: JP2009151847A
Authority: JP
Inventors: Nobuyuki Matsumoto; 信幸松本
Original assignee: Tamura Corp
Current assignee: Tamura Corp
Priority date: 2009-06-26
Filing date: 2009-06-26
Publication date: 2011-01-13

Abstract

【課題】停電時にバックアップ電源２によって各電気機器３を運転する場合、優先度の低い電気機器の運転を停止する。
【解決手段】
電力供給制御部１３の演算部１３１は、配電盤１に接続された各電気機器３の運転状態及びその消費電力を電力線通信で取得し、各電気機器３の使用予測電力量と、すべての電気機器３の使用予測電力量の合計値である総使用予測電力量を計算する。電力過不足判定部１３２は、電気機器の使用予測電力量とバックアップ電源２の残電力量とを比較して、電力消費量に対する残電力量が不足するか否かを判定する。優先度決定部１３４は、機器情報記憶部１２から取得した各機器の情報に基づいて、各機器に対する電力供給の優先度を決定する。運転定式金属ケースって引用文献１３５は、電力過不足判定部１３２から取得した過不足データと、前記優先度決定部１３４から取得した優先度に基づいて運転を停止する電気機器３を決定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、商用電力の停電時において、バックアップ電源装置によって運転する機器の優先度を、配電盤と機器間の電力線通信によって配電盤が取得し、この優先度に従って各機器に対する電力供給を配電盤が制御することを特徴とする停電時における電力制御システムに関する。

停電時において、太陽電池、燃料電池、バッテリ、自家発電装置などのバックアップ電源から家庭内の各機器に電力供給する技術は従来から公知である。特許文献１は、このような電力制御システムの一例である。

また、個々の電気機器が消費する電力量を集中する管理システムにおいて、個々の電気機器と管理装置との間の通信を電力線通信によって行い、電力消費量に応じて、個々の電気機器を省電力モードに移行させる技術も公知である。特許文献２は、このような管理システムの一例である。

特開２００４−１５０３５号公報特開２００７−３０６７３８号公報

しかし、特許文献１の発明は、予め管理システム側に個々の電気機器の優先度を設定しておくものであり、機器の種類の変更などがあると、その都度、設定された優先度を手動で変更しなければならない。また、単に優先度を設定しておくだけものであるから、停電時の状況の変化、例えば、停電直後とある程度の時間が経過してからとでは優先度が変化するような場合には対応できない。特に、バッテリまたは大容量コンデンサのような電源は、時間の経過と共に残量が少なくなるため、その残量に応じて運転する機器を適切に選択する必要がある。また、冷蔵庫、エアコン、水道用の揚水ポンプなどは、停電当初は使用しなくても、一定時間経過後は必ず使用する必要がある。

一方、特許文献２の発明は、個々の電気機器の状態を電力線通信で管理システムに通知できるものの、消費電力量を管理するだけのものである。そのため、この特許文献２の発明を前記特許文献１の発明に組み合わせたとしても、停電時において各機器に対する電力供給の優先度の管理を行うことはできない。

本発明は前記のような従来技術の問題点を解決するために提案されたものである。本発明の目的は、停電後におけるバックアップ電源や電気機器の状態変化を取得して、電力供給の優先度を随時変更して、各機器に対する適切な電力供給を行うことを可能とした停電時における電力制御システムを提供することにある。

前記の目的を達成するために、本発明は、商用電力系統の停電を検出した場合に、バックアップ電源によって各電気機器を運転する停電時における電力制御システムにおいて、バックアップ電源の残電力量監視部と、各電気機器の情報を記憶した機器情報記憶部と、バックアップ電源の電力による各電気機器の運転を制御する電力供給制御部とを備え、前記電力供給制御部、バックアップ電源及び各電気機器は、電力線通信によって接続されて、その間で情報を授受することを特徴とする。

また、本発明において、前記電力供給制御部には、
各電気機器から電力線通信によって取得した機器情報に基づいて、各電気機器の使用予測電力量と、すべての電気機器の使用予測電力量の合計値である総使用予測電力量を計算する演算部と、
各電気機器の使用予測電力量及び／又は総使用予測電力量とバックアップ電源の残電力量監視部から電力線通信によって取得した残電力量とを比較して、電力消費量に対する残電力量が不足するか否かを判定する電力過不足判定部と、
機器情報記憶部から電力線通信によって取得した各機器の情報に基づいて、各機器に対する電力供給の優先度を決定する優先度決定部と、
前記電力過不足判定部から取得した過不足データと、前記優先度決定部から取得した優先度に基づいて、運転を停止する電気機器を決定する運転停止機器決定部が設けられている。

本発明において、各電気機器が、その外部環境を取得するセンサを備え、このセンサからの情報を加味して、前記優先度決定部が各電気機器の優先度を決定することも可能である。

前記のような構成を有する本発明の停電時における電力制御システムでは、停電後におけるバックアップ電源の残余量や使用機器の状態変化などに応じて、適切な電力配分を行うことができる。また、電力線通信により、各機器及びバックアップ電源の情報を取得するため、ＬＡＮケーブルや無線ＬＡＮのような専用の通信回線も不要で、システムの構成を単純化できる。

本発明の実施例１の全体構成を示すブロック図。実施例１の処理を示すフローチャート。

以下、本発明の実施例１を図１及び図２に従って具体的に説明する。
［実施例１の構成］
図１に示すとおり、本実施例の電力システムは、商用電力系統に接続された配電盤１と、この配電盤１に接続されたバックアップ電源２と、前記配電盤１を介して商用電力系統及びバックアップ電源２に接続された各種の電気機器３とから構成される。

配電盤１には、商用電力系統の電圧を監視して、その停電を検出する電圧監視部１１と、各電気機器３に関する機器情報記憶部１２と、電力供給制御部１３と、電力線通信部１４と、逆流遮断部１５が設けられている。

機器情報記憶部１２は、予め配電盤１に設定したり、各電気機器３からの情報を随時受信したりして取得した次のような情報を記憶する。
(a) 電力供給すべき各電気機器の種別や識別用のコード番号
(b) 単位時間当たりの消費電力
(c) 停電後に電力供給を再開するまでの最長待機時間
(d) 最長待機時間を越えた場合に生じるダメージのレベル（例えば、人的損傷、機器故障、機器破壊／修理不能、経済的損失などをランク付けしたもの）
(e) 運転開始時刻及び停止時刻、あるいは運転開始・停止間隔

電力線通信部１４は、各電気機器３及びバックアップ電源２との間で、機器状態や電源の残電力量などに関する情報を送受する。逆流遮断部１５は、バックアップ電源２側の電流が、商用電力系統に流出することを防止する。

電力供給制御部１３は、機器情報記憶部１２からの情報と後述するバックアップ電源２に設けられた残電力量監視部からの情報とに基づいて、バックアップ時に電力供給する機器の選択及び選択された機器に対する供給電力量を制御する。すなわち、この電力供給制御部１３は、次の各部を有する。

(1) 配電盤１に接続された各電気機器３の運転状態及びその消費電力に基づいて、各電気機器３の使用予測電力量と、すべての電気機器３の使用予測電力量の合計値である総使用予測電力量を計算する演算部１３１。
(2) 電気機器の使用予測電力量（及び／又は総使用予測電力量）とバックアップ電源２の残電力量とを比較して、電力消費量に対する残電力量が不足するか否かを判定する電力過不足判定部１３２。
(3) バックアップ電源２の運転後または停電開始後、一定の時間が経過したことを検出するタイマ１３３。
(4) 機器情報記憶部１２から取得した各機器の情報に基づいて、各機器に対する電力供給の優先度を決定する優先度決定部１３４。
(5) 前記電力過不足判定部１３２から取得した過不足データと、前記優先度決定部１３４から取得した優先度に基づいて運転を停止する電気機器３を決定する運転停止機器決定部１３５。

バックアップ電源２は、発電装置２１と、バッテリ２２と、交直変換器２３と、バッテリ２２の残電力量監視部２４と、電力線通信部２５とを備えている。発電装置２１は、燃料電池、太陽発電装置、ディーゼルなどのエンジン発電装置、バッテリまたは大容量コンデンサなどの１つ又は複数の組み合わせから構成する。

バッテリ２２は、発電装置２１が発電した電力を蓄電すると共に停電時には家電製品に対して放電するするものである。バッテリ２２は、停電時（特に、発電装置２１が運転するまでの停電開始時）において、発電装置２１の起動・制御用電力及びシステム構成機器間の通信用電力を保持する補機用のバッテリとしても作用する。交直変換器２３は、発電装置２１によって発電された直流電力（バッテリ２２に蓄電され、放電される電力）を商用電力系統と同様な周波数の交流に変換する。電力線通信部２５は、配電盤１及び各電気機器３との間で、機器状態や電源の残電力量などに関する情報を送受する。

各電気機器３には、その電気機器３に固有のデータ、例えば前記(a) 〜(e) のデータを記憶する機器情報記憶部３１と、電気機器３の状態を検出するセンサ３２と、配電盤１及びバックアップ電源２との間で機器状態や電源の残電力量などに関する情報を送受する電力線通信部３３が設けられている。

センサ３２の検出対象は、一例として次の通りである。
(A) エアコン→室内温度、湿度
(B) 冷蔵・冷凍庫→庫内温度
(C) 照明器具→周囲の明るさ
(D) ビデオ→録画開始時間
(E) 医療用の機器→患者の体温、脈拍、呼吸数、心拍数

［実施例１の作用］
図２は、実施例１の処理を示すフローチャートである。なお、フローチャート中の符号「Ｓ＊＊」は、ステップとその番号を示す。

商用電力系統に停電が発生すると、配電盤１に設けた電圧監視部１１がそれを検出する（Ｓ０１）。配電盤１の電力供給制御部１３は、その電圧監視部１１からの検出結果に従い、バックアップ電源２に対して、停電情報と発電装置２１の運転指令を出力する（Ｓ０２）。この停電情報と運転指令は、配電盤１及びバックアップ電源２に設けられた電力線通信部１４，２５により送受信される。停電情報を受信したバックアップ電源２は、バッテリ２２の残電力量監視部２４の有する残電力量を電力線通信部を介して配電盤１に送信する（Ｓ０３）。

同時に、停電情報を受信したバックアップ電源２は、そのバッテリ２２の放電を開始し、その直流出力を直交変換器２３によって商用電力系統と同じ周波数の交流に変換して、各電気機器３に対する給電を開始する。また、運転指令を取得したバックアップ電源２は、受信した運転指令に基づき、発電装置２１の運転を開始し（Ｓ０４）、この発電装置２１からの出力でバッテリ２２を充電する。これにより、電気機器３に給電した結果減少したバッテリ２２の残電力量を補充する。

一方、配電盤１からの停電情報は、電力線通信部１４，３３を介して、各電気機器２に送信される。停電情報を受信した各電気機器３は、その機器の種別やコード番号、停電情報を受信した時点の消費電力（電気機器の運転・停止情報を含む）、停電情報受信時から一定時間内に運転を開始する場合の消費電力量、停電後に電力供給を再開するまでの最長待機時間、追徴待機時間経過後のダメージのレベルなどの機器情報を、配電盤１に送信する（Ｓ０５）。

各電気機器からの機器情報を受信した配電盤１の電力供給制御部１３は、その演算部１３１により、各電気機器の現在の消費電力量の合計と、各電気機器が停電開始時間から一定の時間内に運転開始する場合の消費電力量の合計とに基づいて、システム全体としての使用予測電力を計算する（Ｓ０６）。次に、電力供給制御部１３の電力過不足判定部１３２は、前記のようにして計算したシステム全体の使用予測電力と、バックアップ電源２から受信したバッテリ２２の残電力量とを比較する（Ｓ０７）。その結果、バッテリ２２の残電力量に余裕のある場合には、現在運転中及び一定時間内に運転を開始する各電気機器に対して、電力を供給する（Ｓ０７の適正）。

一方、残電力量が使用予測電力に対して不足する場合には（Ｓ０７の不足）、優先度の低い電気機器については、電力供給制御部１３からの運転停止指令を出力する（Ｓ０８）。この場合、各機器の優先度は、各機器の機器情報記憶部１２から取得した種々の情報（前記(a) 〜(e) の情報）と、センサ３２から取得した(A) 〜(E) のような外部環境に関する情報に基づいて、優先度決定部１３４が行う。例えば、次のような優先度決定のルールを優先度決定部１３４に持たせておき、そのルールに従って判断する。

(a) 連続運転を必要とする照明器具、通信機器、コンピュータなどの優先度を高くする。
(b) 単位時間当たりの消費電力の大きいものを運転すると他の機器が使用できなくなるので優先度を低くする。
(c) 停電後に電力供給を再開するまでの最長待機時間が大きいものは、優先度を低くする。
(d) 最長待機時間を越えた場合に生じるダメージのレベルが大きいものは、最長待機時間が近付いた場合に優先度を高くする。
(e) 予め定められた運転開始時刻に近付いたものは優先度を高くする。
(f) センサによって取得した外部環境が、緊急度の高い場合には、優先度を高くする。

このようにして、優先度の低い電気機器の運転を停止した状態で、バックアップ電源２の運転を継続した後（又は停電開始後）、タイマ１３３が一定の時間が経過したことを検出すると（Ｓ０９）、配電盤１の電力供給制御部１３は、電圧監視部１１の出力情報をチェックして、商用電力系統の停電が復旧したか否かを確認する（Ｓ１０）。

停電が継続している場合には（Ｓ１０の変化なし）、再びステップ０５に戻って、電力供給制御部１３は各電気機器３の機器情報とバックアップ電源２の残電力量とを取得し、電力消費量と残電力量の比較を行い、優先度に従って運転又は停止する電気機器を決定する。なお、この場合、時間の経過や外部環境の変化により優先度が変化するので、必ずしも同じ電気機器が運転されるとは限らない。

停電が復旧したことを検出した場合には（Ｓ１０の停電復旧）、電力供給制御部１３は、停止している電気機器に対して運転再開の指令を出力する（Ｓ１１）。また、電力供給制御部１３は、残電力量監視部２４からの情報によりバッテリ２２が完全に充電されたことが判明した時点で、発電装置２１を構成する発電機などの各機器の運転を停止する。

［実施例の効果］
以上の通り、本実施例によれば、電力供給制御部１３は、バックアップ電源２のバッテリ２２の残電力量と各電気機器３の優先度に応じて、残電力量の範囲で最適な電気機器を選択して運転することができる。しかも、電力供給制御部１３は、各電気機器３の情報とバッテリ２２の情報を、電力線通信部により常時取得して優先度を決定し、残電力量に見合った消費電力で電気機器の運転を行う。そのため、優先度や残電力量が刻々と変化するような場合でも、それに追従して、適切な電気機器の選択と運転が可能になる。

［他の実施例］
本発明は、図示の実施例に限定されるものではなく、優先度決定の基準は、使用する電気機器の種類、使用環境（家庭、工場、病院、公共施設、ライフラインなど）によって、適宜選択することができる。また、前記実施例では、センサを設けて優先度が外部環境によって変化するようにしたが、センサを設けることなく、単に機器の種類、消費電力、停止時における被害のレベルによって優先度を決定しても良い。

また、図１の実施例では、電力供給制御部１３を配電盤１に設けたが、本発明のシステムを構成する各機器を必ずしも配電盤上に設ける必要はない。バックアップ電源２側や各電気機器の１つに組み込むことも可能である。更に、図２に示したフローチャートは、処理の一例であって、図２のフローチャート中の処理の一部を他の処理と入れ替えることも可能である。

１…配電盤
１１…電圧監視部
１２…機器情報記憶部
１３…電力供給制御部
１４…電力線通信部
１５…逆流遮断部
２…バックアップ電源
２１…発電装置
２２…バッテリ
２３…交直変換器
２４…残電力量監視部
３…電気機器
３１…機器情報記憶部
３２…センサ
３３…電力線通信部

Claims

商用電力系統の停電を検出した場合に、バックアップ電源によって各電気機器を運転する停電時における電力制御システムにおいて、
バックアップ電源の残電力量監視部と、各電気機器の情報を記憶した機器情報記憶部と、バックアップ電源の電力による各電気機器の運転を制御する電力供給制御部とを備え、
前記電力供給制御部、バックアップ電源及び各電気機器は、電力線通信によって接続され、
前記電力供給制御部には、
各電気機器から電力線通信によって取得した機器情報に基づいて、各電気機器の使用予測電力量と、すべての電気機器の使用予測電力量の合計値である総使用予測電力量を計算する演算部と、
各電気機器の使用予測電力量及び／又は総使用予測電力量とバックアップ電源の残電力量監視部から電力線通信によって取得した残電力量とを比較して、電力消費量に対する残電力量が不足するか否かを判定する電力過不足判定部と、
機器情報記憶部から電力線通信によって取得した各機器の情報に基づいて、各機器に対する電力供給の優先度を決定する優先度決定部と、
前記電力過不足判定部から取得した過不足データと、前記優先度決定部から取得した優先度に基づいて、運転を停止する電気機器を決定する運転停止機器決定部が設けられていることを特徴とする停電時における電力制御システム。
各電気機器が、その外部環境を取得するセンサを備え、このセンサからの情報を加味して、前記優先度決定部が各電気機器の優先度を決定することを特徴とする請求項１に記載の停電時における電力制御システム。