JP2012200040A - 交流電源の降圧受電システムのモニタ方法 - Google Patents

Abstract

【解決課題】降圧受電システムの実際の運用状態において、負荷設備への供給電圧を目標電圧に近づけるために入力電源の電圧をどれくらいの期間どれくらいの割合で降圧しているのかを随時確認することができれば、ユーザーにとって大いに有益である。
【解決手段】電力需要家に引き込まれた交流電源を変圧器に入力し、当該変圧器の出力電圧が前記交流電源の定格電圧より低く設定された目標電圧に近づくように当該変圧器の変圧比モードを自動切り替えし、当該変圧器の出力を負荷設備に供給する降圧受電システムにおいて、前記変圧比モードの時系列の変化をデジタルデータ化して変圧履歴として記録しておき、当該変圧履歴に基づいて所定期間における各変圧比モードごとの実行時間および実行時間比率の少なくとも一方を表すモニタ情報を作成して出力する。
【選択図】図１

Description

この発明は、電力需要家に引き込まれた三相電源の電圧を定格電圧より低い目標電圧範囲に自動調整して負荷設備に供給する降圧受電システムに関し、とくに、消費電力削減効果につながる降圧動作の履歴をモニタできるようにしたことを特徴とするものである。

たとえばホテルやスーパーマーケットや工場などにおいては、照明設備や空調設備あるいは動力設備などで相当量の電力を消費している。このような一般的な電力需要家において、最近、省エネルギー対策の必要性が強く認識され、さまざまな対策が考え出されて実施されつつある。

一般の電力需要家において採用可能な省エネルギー対策のひとつに、商用電源を屋内設備に引き込む受電系統に変圧システムを設け、商用電源の定格電圧より数パーセント低い電圧になるように自動調整して負荷設備に給電する方式が知られている。日本国特許第２７５０２７５号公報・第３３７２１７８号公報・第４３１２８２６号公報にこの種の降圧受電システムの技術が開示されている。

発電設備および送配電設備の安定能力の劣る地域では、電力需要家の受電ポイントにおける電源電圧が安定せず、定格電圧より少し高めの電圧で変動推移している場合が多い。このような状況下においては、降圧受電システムにより定格電圧より数パーセント低い電圧に自動調整した電源を負荷設備に供給することで、負荷設備による電力消費量が顕著に減少し、とくに大きな省エネルギー効果が得られる。

＝＝＝発明の概要＝＝＝
この種の降圧受電システムによる消費電力の削減効果は、電力需要家に供給される商用電源の電圧の正確性や安定度により変化する。つまり商用電源の電圧が高めに推移している時間割合が大きいほど降圧受電システムが有効に機能し、消費電力の削減効果が大きくなる。降圧受電システムが有効に機能しているということは、入力電源の電圧を大きく降圧して負荷設備に供給している時間割合が大きいということになる。
したがって、降圧受電システムの実際の運用状態において、負荷設備への供給電圧を目標電圧に近づけるために入力電源の電圧をどれくらいの期間どれくらいの割合で降圧しているのかを随時確認することができれば、ユーザーにとって大いに有益であるといえる。
このことに鑑み、この発明は、消費電力削減効果につながる降圧動作の履歴をモニタできるようにした降圧受電システムのモニタ方法を提供するものである。

＝＝＝発明の核心＝＝＝
この発明の核心は、電力需要家に引き込まれた交流電源を変圧器に入力し、当該変圧器の出力電圧が前記交流電源の定格電圧より低く設定された目標電圧に近づくように当該変圧器の変圧比モードを自動切り替えし、当該変圧器の出力を負荷設備に供給する降圧受電システムにおいて、前記変圧比モードの時系列の変化をデジタルデータ化して変圧履歴として記録しておき、当該変圧履歴に基づいて所定期間における各変圧比モードごとの実行時間および実行時間比率の少なくとも一方を表すモニタ情報を作成して出力することを特徴とするものである。

実施例システムの電気的構成を示す。 実施例システムの動作遷移を示す。 モニタ表示例を示す。

＝＝＝変圧装置１＝＝＝
図１の実施例システムにおいて、変圧装置１は、変圧器２と、変圧切替用スイッチ群３と、ドライブ回路４と、スイッチ制御回路５を含んでいる。変圧器２は、三相電源の３つの幹線にそれぞれ接続される３つの入力端子Ｒin・Ｓin・Ｔinと、負荷設備にそれぞれ接続される３つの出力端子Ｒout・Ｓout・Ｔout を備え、各相の巻線構成を変圧切替用スイッチ群３により変更することにより、変圧比が、出力電圧を入力電圧より約２％低くする−２％状態と、出力電圧を入力電圧より約４％低くする−４％状態と、出力電圧を入力電圧より約６％低くする−６％状態と、出力電圧を入力電圧とほぼ等しくする等圧状態とに切り替えられる。

変圧切替用スイッチ群３は、変圧器２の各相巻線回路の要所を開閉する複数のサイリスタスイッチからなり、各相の巻線比構成が当該スイッチ群３の開閉態様により変更されるようになっている。ドライブ回路４は、スイッチ制御回路５からの指示どおりに変圧切替用スイッチ群３を開閉駆動する。スイッチ制御回路５は、変圧切替用スイッチ群３の開閉状態によりつくり出されている現在の変圧比（−２％状態、−４％状態、−６％状態、等圧状態のいずれか）をメインコンピューター６に通知する。

＝＝＝計測回路７とメインコンピューター６＝＝＝
計測回路７は、変圧装置１の出力端子Ｒout・Ｓout・Ｔout から負荷設備の供給される交流電源の各相の電圧・電流の瞬時値を検出し、検出信号をメインコンピューター６に入力する。メインコンピューター６は、計測回路７からの検出信号に基づいて、変圧装置１の出力各相の電圧実効値を電流実効値を計算するとともに、負荷設備で消費されている有効電力を計算し、かつ、所定期間の消費電力量を積算する。

＝＝＝メインコンピューター６による変圧比の制御＝＝＝
メインコンピューター６のメモリには目標電圧が設定されている。メインコンピューター６は、変圧装置１の出力各相の電圧実効値がいずれも目標電圧より高い場合、変圧比を現状より１段階下げるようにスイッチ制御回路５に指示を発する。スイッチ制御回路５は、変圧比を下げるように指示を受けた際、現状が等圧状態であれば−２％状態にし、現状が−２％状態であれば−４％状態にし、現状が−４％状態であれば−６％状態にする。

メインコンピューター６は、変圧装置１の出力各相の電圧実効値がどれか１相でも目標電圧より低い場合、変圧比を現状より１段階上げるようにスイッチ制御回路５に指示を発する。スイッチ制御回路５は、変圧比を上げるように指示を受けた際、現状が−６％状態であれば−４％状態にし、現状が−４％状態であれば−２％状態にし、現状が−２％状態であれば等圧状態にする。

＝＝＝利用者インタフェース８＝＝＝
メインコンピューター６には表示装置と操作パネルを含んだ利用者インタフェース８が付属している。利用者インタフェース８には、目標電圧と、現状の変圧比が表示されている。目標電圧は、ユーザーが利用者インタフェース８より設定し変更することができる。

＝＝＝監視用コンピューター１０＝＝＝
メインコンピューター６は、通信インタフェース９を介してインターネットに接続可能であり、インターネットに接続した外部の監視用コンピューター１０と通信可能となっている。監視用コンピューター１０は、インターネットを通じてメインコンピューター６をみずからの制御下におき、メインコンピューター６を監視用コンピューター１０から遠隔操作することができる。すなわち、この実施例に係る降圧受電システムは、監視用コンピューター１０を含んだ遠方監視制御システムとして構成されている。

＝＝＝変圧履歴の記録＝＝＝
メインコンピューター６は、変圧装置１における現状の変圧比モード（−２％状態、−４％状態、−６％状態、等圧０％状態のいずれであるかを示す識別コード）をスイッチ制御回路５から所定間隔（たとえば５分間隔）でサンプリングし、サンプリングした時系列データを変圧履歴ファイル（ハードディスクディスクあるいはソリッドステートディスクに格納されている）に記録していく。

＝＝＝変圧履歴のモニタ＝＝＝
メインコンピューター６は、利用者インタフェース８あるいは監視用コンピューター１０からの変圧履歴のモニタ指令を受けると、変圧履歴ファイルに記録されたデータに基づいてモニタ情報を生成する。モニタ情報は、変圧履歴に基づいて所定期間における各変圧比モードごとの実行時間および実行時間比率の少なくとも一方を表す情報である。所定期間とは、当該降圧受電システムの運用開始時点から現在までの期間、累計処理をリセットしてから現在までの期間、各月別の期間、各日別の期間など、さまざまに設定可能となっている。

モニタ情報の表示例を図３に示している。この例では、各変圧比モード（−２％状態、−４％状態、−６％状態、等圧０％状態）ごとの実行時間（累計時間）と比率の両方を表示している。この表示をグラフ化すればモニタ情報を一目瞭然に読み取ることができる。
図３の例では、システム導入時からの累計情報の表示と、各月別の累計情報の表示に切り替えすることができる。月別表示モードにすると、まず直近の１月の累計情報が表示され、そこから過去の月別情報を順番に表示させることができる。

＝＝＝その他の実施形態＝＝＝
（Ａ）スイッチ制御回路５は、メインコンピューター６からの指示により変圧比を切り替えるごとに、切り替え後の変圧比識別コードをメインコンピューター６に通知し、メインコンピューター６が変圧比識別コードを日時データと対応付けして変圧履歴ファイルに記録しても、上記と同様なモニタ情報を作成することができ。その他、各変圧比モードの１回の実行時間データを逐次記録していく方式など、目的とするモニタ情報を作成可能な履歴であればどのような処理方式を採用してもよい。
（Ｂ）メインコンピューター６において上記モニタ情報を作成しなくてもよい。変圧履歴のデータをメインコンピューター６から監視用コンピューター１０に送信し、監視用コンピューター１０においてモニタ情報を作成する方式としてもよい。

Claims (5)

1. 電力需要家に引き込まれた交流電源を変圧器に入力し、当該変圧器の出力電圧が前記交流電源の定格電圧より低く設定された目標電圧に近づくように当該変圧器の変圧比モードを自動切り替えし、当該変圧器の出力を負荷設備に供給する降圧受電システムにおいて、前記変圧比モードの時系列の変化をデジタルデータ化して変圧履歴として記録しておき、当該変圧履歴に基づいて所定期間における各変圧比モードごとの実行時間および実行時間比率の少なくとも一方を表すモニタ情報を作成して出力するモニタ方法。
2. 実行中の変圧比モードを一定周期でサンプリングし、サンプリングした変圧比モードの識別符号を時系列順に記録することで変圧履歴を作成する
   請求項１に記載のモニタ方法。
3. 変圧比モードが切り替えられた際、その変圧比モードの識別符号と切り替え時刻とを対応付けして記録することで変圧履歴を作成する
   請求項１に記載のモニタ方法。
4. 前記変圧履歴に基づいて前記変圧比モードの時系列の変化をグラフ化して出力する
   請求項１〜３のいずれかに記載のモニタ方法。
5. 前記降圧受電システムに付属の制御用コンピューターにより前記変圧履歴を記録し、当該制御用コンピューターとインターネットを介して通信するモニタ用コンピューターにより前記変圧履歴を読み込んでモニタ情報を作成して出力する
   請求項１〜４のいずれかに記載のモニタ方法。

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