JP2013247765A - 無線デマンド制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】 無線通信の信頼性を高め、キュービクルと建物との間の通信用配線工事を不要にし、店舗等の小口需要家の既存施設にデマンド制御システムを安価に提供する。
【解決手段】 店舗のデマンド制御システム１１は、負荷機器５の使用電力を計測する計測ユニット１２、使用電力の計測値が目標値を超えると予測された場合にデマンド制御指令を出力する監視ユニット１３、デマンド指令に応答して負荷機器５の稼動を制御する制御ユニット１４を備える。計測ユニット１２をキュービクル３の筐体３１内に設置し、アンテナ３５を筐体３１の外面に設け、使用電力の計測データを無線で建物２内の監視ユニット１３に送信し、デマンド制御指令を無線で監視ユニット１３から制御ユニット１４に送信する。監視ユニット１３は、計測および制御ユニット１２，１４との無線通信の状態を監視し、通信異常を警報器でシステム管理者に知らせる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、主に小口需要家の電力管理に適したデマンド制御システムに関する。

近年、原子力発電設備の稼動停止に伴い、電力不足の長期化が予想されている。デマンド制御システムは、節電を目的とする電力管理を行うため、電力不足に対処するに有効なシステムである。しかし、現状このシステムは、大口需要家に普及しているものの、小売店舗や小規模工場等の小口需要家の間では、導入コストが高くつくため、普及率が極めて低い。

そこで、従来、小口需要家向けの電力管理システムが提案されている。例えば、特許文献１には、コンビニ等の小規模施設の敷地に専用キュービクルと店舗建物を新設し、専用キュービクルに計測ユニットと制御ユニットを設置し、店舗建物内に省エネ電気機器と通信装置を設置し、外部の電力管理サーバで店舗の消費電力量を管理するシステムが提案されている。

特開２００４−９６９０６号公報

ところが、従来技術によると、新規出店時であれば、システムをキュービクルや省エネ機器と合せて比較的安価に導入できるが、既存施設の場合は、付帯工事に多くの費用がかかる問題点があった。特に、キュービクルと店舗建物との間の通信線は地中埋設工事または架空工事を必要とするため、通信用配線工事費が高くつき、小口需要家がシステムの導入をためらう大きな要因となっていた。

そこで、通信線を無線にし、配線工事を簡素化するシステムも考えられる。しかし、無線通信は、計測データや制御指令を含む電文の不着が発生したり、電波の受信感度が不安定になったりするなど、計測ユニットと制御ユニットとの通信に不安が残る。特に、計測ユニットを建物外部のキュービクルに設置した場合は、ノイズによる影響を受けやすくなるため、無線通信の不良、不通に備えたフェイルセーフが求められる。

本発明は、こうした事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、通信用配線工事を不要にし、小口需要家の既存施設へより安価に導入でき、しかも、信頼性の高い通信を実現できるデマンド制御システムを提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明は、配電線路から電力を受電するキュービクルと、キュービクルから供給された電力を使用する負荷機器とを備えた施設において、次のようなデマンド制御システムを提供する。

（１）負荷機器の使用電力を計測する計測ユニットと、使用電力の計測値が目標値を超えると予測された場合にデマンド制御指令を出力する監視ユニットと、デマンド制御指令に応答して負荷機器の稼動を制御する制御ユニットとを備え、計測ユニットをキュービクルに設置し、監視ユニットを施設の建物に設置し、計測ユニットに計測データを無線通信により監視ユニットに送信する無線通信部を設け、監視ユニットに計測ユニットとの通信状態を監視する通信監視部と、通信異常を報知する警報器とを設けたことを特徴とするデマンド制御システム。

（２）監視ユニットが、通信異常により計測データを受信できなかったときに、前回および次回に受信した計測データに基づいて、今回の使用電力を演算により推定することを特徴とするデマンド制御システム。

（３）計測ユニットをキュービクルの筐体に内蔵し、筐体の外面にアンテナを設け、計測データの無線通信をアンテナにより中継することを特徴とするデマンド制御システム。

（４）制御ユニットに、デマンド制御指令を無線通信により監視ユニットから受信する無線通信部を設けたことを特徴とするデマンド制御システム。

（５）監視ユニットの通信監視部が、制御ユニットとの通信状態を確認するための電文を計測ユニットを経由して制御ユニットに送信することを特徴とするデマンド制御システム。

本発明によれば、使用電力の計測データを無線通信で計測ユニットから監視ユニットに送信するので、キュービクルと建物との間における通信用配線工事を不要にし、小口需要家の既存施設にデマンド制御システムを安価に導入できる。また、監視ユニットに通信状態を監視する通信監視部と、通信異常を報知する警報器とを設けたので、無線通信の不通、不良をユーザに知らせ、信頼性の高い通信を維持できるという効果もある。

本発明の一実施形態を示す店舗の外観図である。 店舗のデマンド制御システムを示す全体図である。 計測、監視、制御ユニットの構成を機能的に示すブロック図である。 監視ユニットの通信監視処理を示すフローチャートである。 監視ユニットの演算処理を示す模式図である。 計測ユニットおよびアンテナを示すキュービクルの一部立面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１に示す店舗１は、敷地内に建物２、キュービクル３、駐車場４を備えている。建物２の内外には、照明、冷凍、冷蔵、空調等の各種負荷機器５（代表的に空調室外機を図示）が設備されている。キュービクル３は、鋼板製の筺体３１に受配電機器（図示略）を内蔵し、配電線路６から受電した高圧を所要の低圧に変圧したのち、地中または架空給電線（図示略）を介して、低圧電力を負荷機器５に供給するようになっている。

図２に示すように、店舗のデマンド制御システム１１は、負荷機器５の使用電力を計測する計測ユニット１２、店舗全体の電力使用状況を監視する監視ユニット１３、負荷機器５を制御する制御ユニット１４、設定値や電力使用履歴等を閲覧する閲覧ユニット１５、および、監視ユニット１３と閲覧ユニット１５を外部管理サーバー１７にネットワーク接続する通信ユニット１６から構成されている。そして、計測ユニット１２がキュービクル３に設置され、監視ユニット１３が建物２の内部に設置され、制御ユニット１４が建物２の内部または外部に設置されている。

図３に示すように、計測ユニット１２は、電力計測部１２１と無線通信部１２２とを備えている。電力計測部１２１は、キュービクル３内の電力量計１８が発信したサービスパルスを受信し、所定の時間間隔（例えば１分）で各負荷機器５の使用電力を計測する。そして、無線通信部１２２が使用電力の計測データを無線通信によって計測ユニット１２から監視ユニット１３に送信するようになっている。

監視ユニット１３は、計測および制御ユニット１２，１４と通信を行う無線通信部１３１と、計測ユニット１２から受信した計測データに基づいて、所定時限（例えば３０分）単位で使用電力を累積するなどの演算処理を行う演算部１３２と、電力会社との契約値であるデマンド目標値を設定する設定部１３３と、使用電力の累積値がデマンド目標値を超えると予測された場合にデマンド制御指令を出力するデマンド制御部１３４とを備え、その制御指令を無線通信部１３１が監視ユニット１３から制御ユニット１４に無線送信するように構成されている。

また、監視ユニット１３には、計測ユニット１２および制御ユニット１４との通信状態を監視する通信監視部１３５と、受信感度の不良や通信電文の不着等の通信異常を記録する記録部１３６と、通信異常を店舗のシステム管理者に報知する警報器としてのブザー１３７およびランプ１３８とが設けられている。

制御ユニット１４は、無線通信部１４２と機器制御部１４１とを備え、無線通信部１４２が監視ユニット１３からデマンド制御指令を受信し、この指令に応答し、機器制御部１４１が予め定められた手順、例えば、一部の負荷機器５への電力供給を遮断したり、複数の負荷機器５を順番で省エネ運転したりするなどの手順に従って、負荷機器５の稼動を制御し、店舗全体の使用電力を節減できるようになっている。

なお、各ユニット１２，１３，１４の無線通信部１２２，１３１，１４２は、特定周波数帯域（例えば９２０ＭＨｚ）の近距離無線用電波を使用し、暗号化処理したデータを送受信する。また、監視ユニット１３の設定部１３３に、デマンド目標値に加えて時間帯別の節電目標値を設定し、一日のうち特定の時間帯、例えば、店舗１の開店前および／または閉店後の時間帯に、負荷機器５の省エネ運転を強化するなどの制御を行うこともできる。

図４に示すように、監視ユニット１３は、計測ユニット１２から計測データを含む電文を定期的（例えば３０秒毎）に受信する（Ｓ５１）。通信監視部１３５は、この電文に基づいて計測ユニットとの通信状態を監視し、所定時間（例えば６０秒）以上電文を受信できなかったときに、警報指令を出し、ブザー１３７を鳴動させ、ランプ１３８を点滅させる（Ｓ５２）。電文中に記述された感度データ（図５参照）が閾値を下回った場合は、記録部１３６が通信ログを記録する（Ｓ５３）。

また、制御ユニット１４との通信状態を監視するために、通信監視部１３５は通信確認用の電文を制御ユニット１４へ定期的（例えば６０秒毎）に送信し（Ｓ５４）、計測ユニット１４が受信確認用の電文を監視ユニット１３に返信する。そして、通信監視部１３５は、所定時間（例えば６０秒）以上受信確認をできなかったときに、警報指令を出し、ブザー１３７およびランプ１３８を動作させ（Ｓ５５）、電文中の感度データ（図５参照）が閾値を下回った場合に通信ログを記録する（Ｓ５６）。

さらに、通信監視部１３５は制御ユニット１４との通信状態を監視するために、今度は、通信確認用の電文を計測ユニット１２を経由して制御ユニット１４に送信する（Ｓ５７）。計測ユニット１２は、後述するように、筐体３１の外面にアンテナ３５を装備しているため、通信確認用の電文を計測ユニット１２に経由させることで、制御ユニット１４との通信状態をより的確に監視することができる。

図５は、監視ユニット１３が計測ユニット１２から計測データを受信できなかったときの処理を示す。計測および監視ユニット１２，１３間の通信電文には、通し番号、電力（パルス）カウント数、感度情報が含まれている。両ユニット１２，１３間の通信が成功した場合は、演算部１３２が電力カウント数に基づいて使用電力量を累積する。一方、通信に失敗した場合は、演算部１３２が前回および次回に受信した電力カウント数に基づき、例えば、（３０００−１０００）／２＝２０００の演算により、今回の使用電力を推定することができる。

図６に示すように、計測ユニット１２は、キュービクル３の鋼板製筐体３１に内蔵され、裏面の永久磁石１２３によって筐体３１の適宜場所に着脱可能に装備されている。筐体３１の外面、例えば前面扉３２には、窓ガラス３３の補強用金網３４を兼用したアンテナ３５が設けられている。アンテナ３５は、給電線３６を介して計測ユニット１２の無線通信部１２２（図３参照）に接続され、金属製の筐体３１に妨げられることなく、計測データの無線通信を中継できるようになっている。

従って、この実施形態のデマンド制御システム１１によれば、使用電力の計測データを無線通信によって計測ユニット１２から監視ユニット１３に送信するので、キュービクル３と建物２との間における通信用の地中配線工事や架空配線工事を不要にできる。また、工事期間中に休業する必要もなくなるので、店舗１の既存施設にデマンド制御システム１１を安価なコストで導入できる。さらに、デマンド制御指令を無線で監視ユニット１３から制御ユニット１４に送信するので、システム１１の導入にあたり、建物２内の配線工事も簡単に済ませることができる。しかも、無線通信の不通や不良をブザー１３７とランプ１３８でシステム管理者に報知するので、信頼性の高い無線通信を安価に維持できるという利点もある。

本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、次に例示するように、発明の趣旨を逸脱しない範囲で、各部の構成を適宜に変更して実施することも可能である。
（１）本発明の無線デマンド制御システム１１を事務所、工場、倉庫などの各種小規模施設に適用すること。
（２）計測ユニット１２のアンテナ３５を前面扉３２のハンドル３７（図１参照）、筐体３１の換気口３８など、キュービクル３の外面各所に設置すること。

１ 店舗
２ 建物
３ キュービクル
５ 負荷機器
６ 配電線路
１１ デマンド制御システム
１２ 計測ユニット
１２２ 無線通信部
１３ 監視ユニット
１３１ 無線通信部
１４ 制御ユニット
１４２ 無線通信部
３５ アンテナ

Claims (5)

1. 配電線路から電力を受電するキュービクルと、キュービクルから供給された電力を使用する負荷機器とを備えた施設において、
   負荷機器の使用電力を計測する計測ユニットと、使用電力の計測値が目標値を超えると予測された場合にデマンド制御指令を出力する監視ユニットと、デマンド制御指令に応答して負荷機器の稼動を制御する制御ユニットとを備え、
   前記計測ユニットをキュービクルに設置し、前記監視ユニットを施設の建物に設置し、前記計測ユニットに、計測データを無線通信により監視ユニットに送信する無線通信部を設け、前記監視ユニットに、計測ユニットとの通信状態を監視する通信監視部と、通信異常を報知する警報器とを設けたことを特徴とするデマンド制御システム。
2. 前記監視ユニットが、通信異常により計測データを受信できなかったときに、前回および次回に受信した計測データに基づいて、今回の使用電力を演算により推定することを特徴とする請求項１記載のデマンド制御システム。
3. 前記計測ユニットをキュービクルの筐体に内蔵し、筐体の外面にアンテナを設け、前記計測データの無線通信をアンテナにより中継することを特徴とする請求項１又は２記載のデマンド制御システム。
4. 前記制御ユニットに、デマンド制御指令を無線通信により監視ユニットから受信する無線通信部を設けたことを特徴とする請求項１、２又は３記載のデマンド制御システム。
5. 前記監視ユニットの通信監視部が、制御ユニットとの通信状態を確認するための電文を計測ユニットを経由して制御ユニットに送信することを特徴とする請求項４記載のデマンド制御システム。

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