JP2014096916A

JP2014096916A - 変圧器状態表示装置

Info

Publication number: JP2014096916A
Application number: JP2012246998A
Authority: JP
Inventors: Akira Okubo; 亮大久保; Takashi Hasegawa; 長谷川　　隆
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2012-11-09
Filing date: 2012-11-09
Publication date: 2014-05-22

Abstract

【課題】
変圧器に対する交換作業実施タイミングを計るための情報を取得することを目的とする。
【解決手段】
上記の課題を解決するために、前記変圧器を特定する情報と、定格容量と対応付けて記憶する変圧器管理テーブルと、前記定格容量毎の閾値を記憶する電力量総和閾値管理テーブルと、電気製品から最大電力量を受信する送受信部と、前記受信した最大電力量を合計していき、前記電気製品が使用する電力が通過する変圧器における総最大電力量を計算する総電力計算部と、前記電力が通過する変圧器を特定する情報を、前記変圧器管理テーブルに照合して、前記定格容量を特定し、前記定格容量を前記電力量総和閾値管理テーブルに照合して、前記閾値を特定し、前記閾値と前期総最大電力量との差を算出して、表示する変圧器交換情報表示部とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、変圧器の保守に関する情報を表示するための技術に関する。

送電・配電に関する設備については安定的に電力を供給するという社会的な責任を担っておりその信頼性維持のために様々な保全施策が実施されている。その中でも特に変圧器においては設置されている数量も膨大で、保全・交換作業も膨大となる。それ故、この保全・交換作業を手助けするような技術が必要とされている。

保全・交換作業の手助けとして、変圧器の交換タイミングや保守の目安となるような変圧器に関係する情報を表示させることが考えられ、例えば特許文献１には、実際に電力需要家においてどの程度電力が使用されているかを算出し表示する技術が開示されている。

特願２００２−８９７８８号公報

特許文献１で電力需要家に使用されている電力量をリアルタイムで把握するための技術が示されている。しかしながら、電力量だけの情報では、変圧器の交換のタイミングの目安となる保守に関する情報とは言えず、その他の情報の表示については何も明示がない。

本発明では変圧器に対する交換作業実施タイミングを計るための情報を取得することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本願発明では、前記変圧器を特定する情報と、定格容量と対応付けて記憶する変圧器管理テーブルと、前記定格容量毎の閾値を記憶する電力量総和閾値管理テーブルと、電気製品から最大電力量を受信する送受信部と、前記受信した最大電力量を合計していき、前記電気製品が使用する電力が通過する変圧器における総最大電力量を計算する総電力計算部と、前記電力が通過する変圧器を特定する情報を、前記変圧器管理テーブルに照合して、前記定格容量を特定し、前記定格容量を前記電力量総和閾値管理テーブルに照合して、前記閾値を特定し、前記閾値と前期総最大電力量との差を算出して、表示する変圧器交換情報表示部とを有する。

本願発明によれば、変圧器の保守に関する情報を表示させることができる。

本願発明の一実施例における変圧器の定格値余裕度判定による変圧器交換タイミング最適化システムの構成図。本願発明の一実施例における変圧器の定格値余裕度判定処理におけるフローチャート。本願発明の一実施例における電化製品の使用最大電力量およびその電化製品を配下に持つ変圧器のデータ構成図である。本願発明の一実施例における電力量総和計算を行う周期データ構成図である。本願発明の一実施例における変圧器の個体管理を行うデータ構成図である。本願発明の一実施例における電力量総和計算結果と変圧器の定格容量値の比較を行う場合の閾値管理を行うデータ構成図である。本願発明の一実施例における電力量総和計算結果管理を行うデータ構成図である。本願発明の一実施例の電化製品EV1から送信されるデータ例である。本願発明の一実施例の変圧器TR1に設置された入出力装置から送信されるデータ例である。本願発明の一実施例の変圧器TR2に設置された入出力装置から送信されるデータ例である。本願発明の一実施例の変圧器TR3に設置された入出力装置から送信されるデータ例である。本願発明の一実施例の変電所に設置された入出力装置から送信されるデータ例である。

以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明する。
図１では、本実施例の変圧器の交換タイミング最適化システムの構成を示す。ここでは、電力需要家に設置されているコンセント（10）および電柱上等に取り付けられる変圧器（211〜21n）に対し、全変圧器に取り付けられる入出力装置（201〜20n）、変電所（30）内部に設置される入出力装置（301）および電力量計算装置（40）を有する。電力量計算装置は処理部（50）および記憶部（60）と入出力装置（70）から成る。本変圧器状態表示装置は、電力量計算装置としてもよいし、変圧器を含んだ構成としてもよい。

また、処理部は電力量総和計算部（501）と余裕度計算部（502）で構成される。ここで、余裕度計算は次に示す計算式を用いて算出する。

記憶部では各需要家が保有する電化製品の種別と使用最大電力量およびその需要家から変電所までの配電系統中にある全変圧器をデータとして保持する電力量データテーブル、全変圧器の階層構造をデータとして保持する変圧器階層構造データテーブル、変圧器の定格容量とその変圧器配下に存在する需要家で使用され得る電力量の総和の飛角処理を行う場合に使用する閾値を保持する電力量総和式位置管理テーブルを管理する。電力量計算装置にて計算された結果は入出力装置（70）に出力される。なお、電力需要家から記憶部までのデータの送受信に関しては電力線搬送通信技術を用いることで通信に関する専用線の装備を不要とする。

各電力需要家が保有する電化製品がその電化製品の種別および個体を識別することを可能とする機器IDとその電化製品が使用し得る最大電力量データを電力線搬送通信技術を使用して送信する仕組みを備えている場合において、宅内のコンセント（10）にそれらの電化製品を接続した場合にそれらのデータが送信される。具体的には図４−１に示すようなデータが送信されるものとする。なお、この場合においては需要家宅内の電力使用量を監視するいわゆるスマートメータのような電力量計は備えられていないものとする（ステップS001）。

全ての変圧器はその個体の識別を可能とするIDにて管理されており、（ステップS001）にて送信されるデータの送受信を行う変圧器情報入出力装置が設置されている。その変圧器情報入出力装置においては設置されている変圧器配下において（ステップS001）にて送信されるデータの受信を行う（ステップS002）。これらデータの送受信は、それぞれ送受信部で行われる。

各変圧器に設置されている変圧器情報入出力装置でデータを受信した場合には、受信したデータの末尾に設置されている変圧器のIDを付与した後、送信する。この処理を電力需要家から変電所までの間に存在する全ての変圧器に設置されている変圧器情報入出力装置において実施する。具体的には、ある需要家から変電所までの電力系統をたどった場合に需要家から近い順に変圧器（201）、（202）、（203）が存在する場合において、（ステップS001）にて送信される図４−１のようなデータに対して各変圧器に設置されている変圧器情報入出力装置（211）、（212）、（213）にて各変圧器のIDである「TR1」、「TR2」、「TR3」が付与される。すなわち各変圧器・変圧器情報入出力装置を通過したデータは図４−２、図４−３、図４−４で示すようなデータとなる（ステップS003）。

変電所内部の入出力装置（301）では常に日時を管理しており（ステップS003）で送信されたデータを受信した場合に、そのデータに対して日時データの付与を行い、電力量計算装置（40）に対して送信する。具体的には図４−４で示すような受信データに対し、日時データを付与することで図４−５で示すようなデータとし、電力量計算装置へ送信する（ステップSO04）。図４−１〜図４−５は本願発明の一実施例における電化製品に関するデータが電化製品から送信されて変圧器、変電所を経過して計算装置に達するまでを示したものである。

電力量計算装置では（ステップS004）で送信されたデータを受信し、そのデータに含まれている電化製品のIDをキー項目として、使用最大電力量と取得日時およびそのデータが需要家から変電所までの間に通過した全ての変圧器のIDを電力量テーブルに格納する。具体的には図３−１に示すようなデータを格納する（ステップS005）。

電力計算装置では、あらかじめ設定された周期で電力量テーブルに格納されている全ての電化製品の使用最大電力量および変圧器のデータを基に、全変圧器ごとにその配下に存在する全ての電化製品の種別の集計とそれらが使用し得る最大電力量の総和を計算する。ある変圧器TRnに関してその配下にある全ての電化製品の種別ごとの台数と電力使用量の総和を計算する場合、電力量テーブルに格納されている全てのレコードからTRnを通過してきたもの全てを抽出し、それらの使用電力量全てを足し合わせるとともに各レコードの電化製品のIDからその電化製品種別、例えばEV ChagerやWaterHeaterといった種別を判定し、その種別ごとの台数を算出する。具体的には、図３−２に示す電力量総和計算周期管理テーブルに設定されている周期を基に処理を行う。図３−１に示すような電化製品「EV1」「EV2」に関するデータのようにそのデータ内で管理する変圧器のIDにTRnが含まれているデータを全て抽出し、各電化製品の使用最大電量、「EV1」の場合「50」、「EV2」の場合「40」を全て足し合わせることでその変圧器配下で使用され得る最大電力量総和を算出する。また、その処理過程において各電化製品の種別ごとの台数についても算出する。算出結果の例としては図３−５に示すようなデータとなる（ステップS006）。

上記（ステップS006）の処理の後、各変圧器について変圧器管理テーブルにて管理されているデータから各変圧器IDを基にその変圧器の定格容量値を取得する。具体的には、変圧器TR1について処理を行う場合、図３−３に示す変圧器管理テーブル内のデータから変圧器ID「TR1」に該当するデータを検索し、そのデータに格納されている定格容量値である「5000」という値を取得する（ステップS007）。

その後、変圧器の定格容量値に対する電力量総和の閾値を管理する電力量総和閾値管理テーブルにて管理されているデータから上記（ステップS007）にて取得した定格容量値を基にその値に対する閾値を取得する。具体的には、（ステップS007）にて取得した定格容量値が「5000」であった場合、図３−４に示す電力量総和閾値管理テーブル内で管理されるデータから、定格容量値「5000」に対して設定されている閾値「4500」を取得する（ステップS008）。

上記（ステップS006）で算出した変圧器配下で使用され得る最大電力量の総和値と（ステップS008）で取得したその変圧器の定格容量値に対する閾値を比較を行う。具体的には、変圧器TR1（定格容量値：5000）に対して処理を行う場合、図３−５に示す電力量総和「3200」と図３−６に示す電力量総和閾値「4500」の比較を行う。この場合においては算出した電力量総和は閾値に対して下回っている結果となる（ステップS009）。

上記（ステップS009）において、（ステップS006）で算出した電力量総和が（ステップS008）で取得したその変圧器の定格容量値に対する閾値を上回っていた場合、電力量計算装置でその変圧器のID、定格容量値、（ステップS009）で比較した結果および、対象変圧器の配下に存在する電化製品種別ごとの台数を電力量計算装置内の変圧器交換情報表示部に対して送信し、管理者に対してその変圧器の定格容量値に対してその配下で使用され得る電化製品の最大電力量の総和がどの程度に達しているかと、その原因となっている電化製品を特定するために変圧器配下に存在する電化製品の種別と種別ごとの台数を連絡する。具体的には、変圧器TRｎに対して（ステップS006）の処理を実行した場合について、（ステップS006）の処理実行結果として図３−５に示すように電力量総和が「6500」となり、（ステップS007）の処理実行結果として図３−３に示すように変圧器TRnの定格容量値「7000」を取得し、（ステップS008）の処理実行結果として図３−４に示すように定格容量値「7000」の変圧器に対して設定されている電力量総和閾値は「6300」を取得する。（ステップS009）の処理を実行すると電力量総和「6500」と電力量総和閾値「6300」の比較となり、この場合においては電力量総和が電力量総和閾値を上回る結果となる。そのため、電力量計算装置において、変圧器のID「TRn」、変圧器TRnの定格容量値「7000」、（ステップS009）の処理結果「200オーバー」および図３−５に示すようなTRnの配下に存在する電化製品種別ごとの台数「EV Charger：10台、WaterHeater：10台、・・・」というデータを変圧器交換情報表示部に対して送信する（ステップS010）。そして、変圧器交換情報表示部は受信した情報を表示する。

上記、本発明の一実施例においては電力需要家宅に一般的にスマートメータと呼ばれる通信機能を具備する電力量計が備えられておらず、また電力供給者側においても配電網における変圧器の上位、下位の繋がりといった構成を管理していない場合について記載している。しかし、各電力需要家宅に通信機能付きの電力量計が備えられており、無線LAN等による通信網が整備されている場合、かつ電力供給者側で各スマートメータが変圧器配下に存在するかを管理し、配電網における変圧器の構成を管理している場合においては、上記一実施例にて説明したような各変圧器に取り付ける変圧器情報入出力装置は不要となり、電力需要家宅にて電化製品がコンセントに接続された場合に送信されるデータに対しスマートメータを個別に管理するIDを付与し、それを無線LANを使用して電力量計算装置に送信することで上記一実施例における処理（ステップS001）〜（ステップS004）を代替することが可能となる。つまり本発明は、国や地域によって様々なパターンが存在する供給電力管理方式や電力需要家管理方式に対し、電力線しか設置されていないような最も単純な状態から、通信網まで整備されていわゆるIT化が進んでいる先進的な状態への対応も可能としている。

10：需要家宅コンセント、201〜20n：変圧器情報入出力装置、211〜21n：変圧器、30：変電所、301：入出力装置、40：電力量計算装置、50：処理部、501：余裕度計算部、502：総電力量計算部、60：記憶部、601：電力量データ、602：変圧器階層データ、70：変圧器交換情報表示部

Claims

前記変圧器を特定する情報と、定格容量と対応付けて記憶する変圧器管理テーブルと、
前記定格容量毎の閾値を記憶する電力量総和閾値管理テーブルと、
電気製品から最大電力量を受信する送受信部と、
前記受信した最大電力量を合計していき、前記電気製品が使用する電力が通過する変圧器における総最大電力量を計算する総電力計算部と、
前記電力が通過する変圧器を特定する情報を、前記変圧器管理テーブルに照合して、前記定格容量を特定し、前記定格容量を前記電力量総和閾値管理テーブルに照合して、前記閾値を特定し、前記閾値と前期総最大電力量との差を算出して、表示する変圧器交換情報表示部と
を有することを特徴とする変圧器状態管理装置。
請求項１に記載の変圧器状態管理装置であって、
前記入出力部が、通過した電化製品を特定する情報について表示する
ことを特徴とする変圧器状態管理装置。
前記変圧器を特定する情報と、定格容量と対応付けて変圧器管理テーブルに記憶するステップと、
前記定格容量毎の閾値を電力量総和閾値管理テーブルに記憶するステップと、
電気製品から最大電力量を受信するステップと、
前記受信した最大電力量を合計していき、前記電気製品が使用する電力が通過する変圧器における総最大電力量を計算するステップと、
前記電力が通過する変圧器を特定する情報を、前記変圧器管理テーブルに照合して、前記定格容量を特定し、前記定格容量を前記電力量総和閾値管理テーブルに照合して、前記閾値を特定し、前記閾値と前期総最大電力量との差を算出して、表示するステップと
を有することを特徴とする変圧器状態管理方法。