JP2015188292A - 目標値設定型需要電力比例制御装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】受電設備の需要電力を任意の目標値に且つ、滑らかに制御する事が可能な目標値設定型消費電力制御装置を提供するにある。【解決手段】受電点１を介して電力会社から電力が供給される全ての負荷Ａ，Ａ，Ａ′，Ｂ，Ｂ，Ｂ′のうち、前記電力の自動制御が可能な負荷（以下、自動制御可能負荷と言う）Ａ，Ａ，Ａ′に対してのみ、前記全ての負荷の消費電力Ａ，Ａ，Ａ′，Ｂ，Ｂ，Ｂ′を目標値に制御するための制御信号を出力するから、自動制御可能負荷Ａ，Ａ，Ａ′に含まれない生産機械Ｂ，Ｂ，Ｂ′による生産効率の低下を回避できると共に事業所の消費電力を任意の目標値に向かって自由に制御できるという効果を奏する。つまり、本発明によれば、適切な目標値管理のもとに効率的な生産量の確保と消費電力量の削減を実現することができる利点がある。【選択図】図１
Description
本発明は、事業所等の従来技術では不可能とされていた受電設備の需要電力を任意の目標値に且つ、滑らかに制御する事が可能な目標値設定型需要電力比例制御装置に関する。
屋上等に多数設置される空調機の室外機は、各々の室内機からの信号で電動機が運転されている。そのため、各室外機は他の室外機と連携する事なく勝手に運転停止を繰り返している。従って、室外機が同時に運転されてデマンド（電力要求量）が上昇する事になる。
そこで、最大需要電力を抑える方法としては、デマンド制御を導入し、複数の空調機械の室外機に対する協調運転を行うことが挙げられる。ここで、デマンド制御とは、空調室外機の同時投入を避けてデマンド（電力要求量）の上昇を回避する制御のことである。言い換えると、最大需要電力が予想されるときには、一部の空調機械の室外機に対して運転停止信号を出力する運転制御のことである。
なお、デマンド制御は、電力負荷が小さいが、重要度が中程度で制御すると気づく照明・コンセント等や、電力負荷が比較的大きいが、重要度が中から大で制御すると困る生産機器・医療設備に対しては行われない。デマンド制御については、デマンドサイドマネジメント（ＤＳＭ：負荷制御又は負荷調整）として特許文献１に記載されている。
従来の伝統的なデマンド制御装置は、サンプリング型予測制御動作であり、サンプリング期間の制御遅れと予測制御特有の精度の低さがあった。また、空調環境を著しく阻害するので普及しなかった。
また、空調機械用集中リモコンの接点入力型では、単純ＯＮ−ＯＦＦあるいは時間比例ＯＮ-ＯＦＦ制御方式が採用されているため、精度の高い制御結果は自動制御理論上望めなかった。
また、空調機械用集中リモコンの接点入力型では、単純ＯＮ−ＯＦＦあるいは時間比例ＯＮ-ＯＦＦ制御方式が採用されているため、精度の高い制御結果は自動制御理論上望めなかった。
これに対し、特許文献２（特許第５４３３１０４号、特願２０１３−１６０１６０、『自立同期運転型デマンド削減装置』）は、空調環境の低下は生じずに、例えば、約２割の消費電力の削減が可能であるが、目標制御機能は持っていなかった。
本発明の目的は、事業所（企業、狭義では工場又は建物等）の消費電力を任意の目標設定値に向かって自由に制御できることを可能にするものである。
本発明の他の目的は、二酸化炭素の削減実現のための一方的な消費電力削減を原因とした生産性の低下を回避して、適切な目標値管理のもとに効率的な生産量の確保と消費電力量の削減を実現するところにある。
本発明の他の目的は、二酸化炭素の削減実現のための一方的な消費電力削減を原因とした生産性の低下を回避して、適切な目標値管理のもとに効率的な生産量の確保と消費電力量の削減を実現するところにある。
このことにより、改正省エネ法(平成２０年施行、消費電力５％／５年削減)を順守しながら生産能力いっぱいに目標消費電力を制御可能となる。
例えば、毎年約１％ずつ企業の消費電力を低減して、改正省エネ法等の社会的義務を順守しながら最大生産力を維持することが可能となる。
例えば、毎年約１％ずつ企業の消費電力を低減して、改正省エネ法等の社会的義務を順守しながら最大生産力を維持することが可能となる。
現在、スマートグリッドの概念提案は世の中に数多くあるが、基本的には各電力消費者側（Ｂ）の受電電力計値をＷｅｂで送信して、発電電力側（Ａ）の都合（容量）で逆にＷｅｂ上から各（Ｂ）の空調等を強制的に切る（ｏｎ−ｏｆｆ）方式が提案され、このような方式では乱暴過ぎて現実的ではないと考えられる。グリッドの規模が大きくなればなるほど、需要家の負荷を切る事は更に困難になるからである。
本発明はこれ等の問題を解決する有効な方法として、今後必ず求められる「滑らかな負荷電力制御技術」である。
即ち、本発明により近い将来に実現されるスマートグリッド化での発電所側の発電電力と消費電力のバランスの自動化 (コラボレーション)が容易に可能となる。
即ち、本発明により近い将来に実現されるスマートグリッド化での発電所側の発電電力と消費電力のバランスの自動化 (コラボレーション)が容易に可能となる。
上記課題を解決する本発明の請求項１に係る目標値設定型需要電力比例制御装置は、受電点を介して電力会社から電力が供給される全ての負荷のうち、前記電力の自動制御が可能な負荷（以下、自動制御可能負荷と言う）に対してのみ、前記全ての負荷の消費電力を目標値に制御するための制御信号を出力することを特徴とする。
上記課題を解決する本発明の請求項２に係る目標値設定型需要電力比例制御装置は、請求項１記載の目標値設定型需要電力比例制御装置において、前記受電点を介して電力会社から前記全ての負荷へ供給される瞬時電力を検出して瞬時電力信号として出力する瞬時電力検出部と、前記全ての負荷に対する前記目標値を設定する目標値設定部と、前記目標値設定部で設定された前記目標値と前記瞬時電力検出部で検出された瞬時電力信号とを比較して比較信号を出力する比較部と、前記比較部により出力された比較信号を調節して操作量として出力する調節部と、前記調節部より出力された操作量に基づき前記自動制御可能負荷に対して前記制御信号としての制御量を出力する操作部とを備えることを特徴とする。
上記課題を解決する本発明の請求項３に係る目標値設定型需要電力比例制御装置は、請求項２記載の目標値設定型需要電力比例制御装置において、前記調節部から前記操作部である集中リモコン又は個別リモコンに出力される操作量は、計装用標準信号である直流アナログ信号又はこれに対応したデジタル信号であることを特徴とする。
上記課題を解決する本発明の請求項４に係る目標値設定型需要電力比例制御装置は、請求項２記載の目標値設定型需要電力比例制御装置において、前記瞬時電力検出部で検出された瞬時電力信号に対して、ノイズ成分を平滑化するための波形フィルター変換器を設けることを特徴とする。
上記課題を解決する本発明の請求項５に係る目標値設定型需要電力比例制御装置は、請求項２記載の目標値設定型需要電力比例制御装置において、前記目標値設定部は、スマートグリッド型電力網を実現するために、発電側の事情による需要電力の低減要請に迫られてｗｅｂ上から入力される前記目標値を設定するＷｅｂ入力型目標値設定器を備えることを特徴とする。
上記課題を解決する本発明の請求項６に係る目標値設定型需要電力比例制御装置は、請求項１記載の目標値設定型需要電力比例制御装置において、前記自動制御可能負荷は、排気施設を含む空調機器を言い、生産機械、照明機器、医療機械、厨房機械を含まないことを特徴とする。
本発明によれば、自動制御可能負荷に対してのみ、全ての負荷の消費電力を目標値に制御するための制御信号を出力するのであるから、自動制御可能負荷に含まれない生産機械による生産効率の低下を回避できると共に事業所の消費電力を任意の目標値に向かって自由に制御できるという効果を奏する。
つまり、本発明によれば、適切な目標値管理のもとに効率的な生産量の確保と消費電力量の削減を実現することができる利点がある。
つまり、本発明によれば、適切な目標値管理のもとに効率的な生産量の確保と消費電力量の削減を実現することができる利点がある。
また、電力会社から全ての負荷へ供給される瞬時電力を検出して瞬時電力信号として出力して、この瞬時電力信号に基づくリアルタイム型自動制御を行うので、サンプリング型予測制御動作を行う従来の伝統的なデマンド制御装置に比較し、応答性に優れる利点がある。
更に、この瞬時電力信号に基づいて調節部から操作部である集中リモコン又は個別リモコンに出力される操作量を、計装用標準信号である直流アナログ信号又はこれに対応したデジタル信号とすることにより、制御精度と安定性の向上が図れる。
更に、この瞬時電力信号に基づいて調節部から操作部である集中リモコン又は個別リモコンに出力される操作量を、計装用標準信号である直流アナログ信号又はこれに対応したデジタル信号とすることにより、制御精度と安定性の向上が図れる。
特に、瞬時電力検出部で検出された瞬時電力信号に対して、ノイズ成分を平滑化するための波形フィルター変換器を設けるので、ノイズ成分を低減して安定した瞬時電力自動制御が可能となる。
更に、スマートグリッド型電力網を実現するために、発電側の事情により需要電力を低減要請に迫られてｗｅｂ上から入力される前記目標値を設定するＷｅｂ入力型目標値設定器を備えることにより、スマートグリッド化での発電所側の発電電力と消費電力のバランスの自動化が容易に可能となる。
更に、スマートグリッド型電力網を実現するために、発電側の事情により需要電力を低減要請に迫られてｗｅｂ上から入力される前記目標値を設定するＷｅｂ入力型目標値設定器を備えることにより、スマートグリッド化での発電所側の発電電力と消費電力のバランスの自動化が容易に可能となる。
以下、本発明の目標値設定型需要電力比例制御装置について、図面に示す実施例を参照して詳細に説明する。
本発明の第一の実施例に係る目標値設定型需要電力比例制御装置を図１に示す。
図１に示すように、本実施例に係る目標値設定型需要電力比例制御装置は、積算電力計２、瞬時電力検出部３、比較部４、目標値設定部５、調節部６、操作部７を設置したものであり、受電点１を介して電力会社から電力が供給される全ての負荷Ａ，Ａ，Ａ′，Ｂ，Ｂ，Ｂ′のうち、電力の自動制御が可能な負荷（以下、自動制御可能負荷と言う）Ａ，Ａ，Ａ′に対してのみ、全ての負荷Ａ，Ａ，Ａ′，Ｂ，Ｂ，Ｂ′の消費電力を目標値に制御するための制御信号を出力する。
図１に示すように、本実施例に係る目標値設定型需要電力比例制御装置は、積算電力計２、瞬時電力検出部３、比較部４、目標値設定部５、調節部６、操作部７を設置したものであり、受電点１を介して電力会社から電力が供給される全ての負荷Ａ，Ａ，Ａ′，Ｂ，Ｂ，Ｂ′のうち、電力の自動制御が可能な負荷（以下、自動制御可能負荷と言う）Ａ，Ａ，Ａ′に対してのみ、全ての負荷Ａ，Ａ，Ａ′，Ｂ，Ｂ，Ｂ′の消費電力を目標値に制御するための制御信号を出力する。
負荷Ａ，Ａ，Ａ′は、空調機械であり、電力の自動制御が可能な負荷、つまり、自動制御可能負荷である。自動制御可能負荷には、他に、排気施設も含む。
負荷Ｂ，Ｂ，Ｂ′は、生産機械であり、電力の自動制御が不可能である。つまり、自動制御可能負荷に含まれない。ここでは、一例として生産機械を挙げたが、空調機械以外であれば、生産機械の他、照明機器、医療機械、厨房機械等とすることができる。
負荷Ｂ，Ｂ，Ｂ′は、生産機械であり、電力の自動制御が不可能である。つまり、自動制御可能負荷に含まれない。ここでは、一例として生産機械を挙げたが、空調機械以外であれば、生産機械の他、照明機器、医療機械、厨房機械等とすることができる。
ここで、電力の自動制御が可能か否かは、一般的に、デマンド（電力要求量）の上昇を回避するデマンド制御の対象となる負荷となるか否かにより判断可能である。
積算電力計２、瞬時電力検出部３は、受電点１に対して直列に接続されている。積算電力計２は、一般的に設けられているために接続しているが、省略可能なものである。
積算電力計２、瞬時電力検出部３は、受電点１に対して直列に接続されている。積算電力計２は、一般的に設けられているために接続しているが、省略可能なものである。
瞬時電力検出部３は、受電点１から全ての負荷Ａ，Ａ，Ａ′，Ｂ，Ｂ，Ｂ′に流れる瞬時電力を検出して瞬時電力信号として出力するものである。即ち、瞬時電力検出部３は、リアルタイムに瞬時電力（ｋＷ）を検出するものであり、サンプリング期間（一定期間）の電力量（ｋＷｈ）を検出するものではない。
瞬時電力検出部３で出力される瞬時電力信号としては、国際的に統一された計装用標準信号である直流アナログ信号（ＤＣ４〜２０ｍＡ，又は１〜５Ｖ）が用いられるが、これに対応した多種多様なデジタル信号を用いても良い。但し、以下の実施例では直流アナログ信号を使用したアナログ制御について説明する（制御の本質は、アナログでもデジタルでも相違はない）。
計装用標準信号は、図５に示すように、例えば、瞬時電力１０００ｋｗ（１００％）を２０ｍＡとして、瞬時電力０ｋｗ（０％）を４ｍＡとすると、瞬時電力（ｋＷ）に対して直線的に変化するので、検出される瞬時電力が５００ｋｗのときは、１０００ｋｗに対して５０％、従って、（４ｍＡ＋２０ｍＡ）／２＝１２ｍＡとなる。
瞬時電力検出部３から出力される瞬時電力信号は、比較部４において、目標値と比較される。目標値を設定する目標値設定部５については、後述する。
瞬時電力検出部３で検出される瞬時電力信号として計装用標準信号が用いられることに伴い、目標値設定部５で設定される目標値としても計装用標準信号が用いられる。
瞬時電力検出部３で検出される瞬時電力信号として計装用標準信号が用いられることに伴い、目標値設定部５で設定される目標値としても計装用標準信号が用いられる。
ここで、瞬時電力検出部３で検出される瞬時電力が１０００ｋｗのときは、例えば、目標値設定部５で設定される目標値を９９０ｋｗとする。つまり、改正省エネ法に対応して、毎年約１％ずつ企業の消費電力を低減するために、（１０００ｋｗ−９９０ｋｗ）／１０００ｋｗ＝０．０１＝１％の節電を目標とするのである。
そうすると、目標値設定部５で設定される目標値４９０ｋｗを示す計装用標準信号としては、１０００ｋｗに対して４９％、従って、（４ｍＡ＋（２０ｍＡ−４ｍＡ）（９９０ｋｗ／１０００ｋｗ））＝４ｍＡ＋（１６ｍＡ）（０．９９）＝４ｍＡ＋１５．８４ｍＡ＝１９．８４ｍＡである。
そうすると、目標値設定部５で設定される目標値４９０ｋｗを示す計装用標準信号としては、１０００ｋｗに対して４９％、従って、（４ｍＡ＋（２０ｍＡ−４ｍＡ）（９９０ｋｗ／１０００ｋｗ））＝４ｍＡ＋（１６ｍＡ）（０．９９）＝４ｍＡ＋１５．８４ｍＡ＝１９．８４ｍＡである。
そのため、比較部４は、瞬時電力が１０００ｋｗのとき、瞬時電力検出部３で出力される計装用標準信号としては２０ｍＡであるから、目標値設定部５で設定される目標値９９０ｋｗを示す計装用標準信号である１９．８４ｍＡを対比して、両者の差をとり、（２０ｍＡ−１９．８４ｍＡ）＝０．１６ｍＡを比較信号として出力する。
調節部６は、比較部４から出力された比較信号に基づき、上記の例で言えば、瞬時電力検出部３で検出される瞬時電力１０００ｋｗが目標値設定部５で設定された目標値９９０ｋｗに近づくよう、言い換えると、瞬時電力検出部３で検出される瞬時電力が現在の値から１０ｋｗ低くなるように、計装分野において従来周知の各種の調節を行い、操作量として操作部（集中リモコン又は個別リモコン）７に出力する。
調節部６から操作部７に出力される操作量は、国際的に統一された計装用標準信号である直流アナログ信号（ＤＣ４〜２０ｍＡ，又は１〜５Ｖ）が用いられるが、これに対応した多種多様なデジタル信号を用いても良いのは前述した通りである。
操作部７に出力される操作量を計装用標準信号とすることにより、従来技術では単純ＯＮ−ＯＦＦあるいは時間比例ＯＮ-ＯＦＦ制御方式が採用されている空調機械用集中リモコンの接点入力型に比較して、制御精度と安定性の向上が図れる利点がある。
操作部７に出力される計装用標準信号としては、例えば、瞬時電力と目標値とが一致するときを中央値である１２ｍＡとし、瞬時電力と目標値の差に応じて直線的に増減することができる。例えば、上記例のように比較信号として出力する０．１６ｍＡを増減させることができる。
操作部７に出力される操作量を計装用標準信号とすることにより、従来技術では単純ＯＮ−ＯＦＦあるいは時間比例ＯＮ-ＯＦＦ制御方式が採用されている空調機械用集中リモコンの接点入力型に比較して、制御精度と安定性の向上が図れる利点がある。
操作部７に出力される計装用標準信号としては、例えば、瞬時電力と目標値とが一致するときを中央値である１２ｍＡとし、瞬時電力と目標値の差に応じて直線的に増減することができる。例えば、上記例のように比較信号として出力する０．１６ｍＡを増減させることができる。
具体的には、図２に示すように、調節部６である電力調節計から、操作部７である集中リモコンに対して、操作量として計装用標準信号である直流アナログ信号（ＤＣ４〜２０ｍＡ）が出力され、操作部７である集中リモコンは操作量に基づき増幅等の処理を行った後、制御信号として、第２制御装置２１を経て、交流電源（ＡＣ２１０Ｖ）２７、モータ２８及びインバータ２９を備えた自動制御可能負荷である空調室外機２０に出力する。計装用標準信号間には２５０ｋΩの抵抗があるため、２５０ｋΩ×４ｍＡ＝１Ｖ，２５０ｋΩ×２０ｍＡ＝５Ｖとなる。
空調室外機２０は、第１制御装置２３と第２制御装置２１とを切り替える自動信号切替器２２と、この自動信号切替器２２により切り替えられた信号に基づいてインバータ２９を制御して交流電源２７にてモータ２８を駆動する制御手段２６とを更に備える。
第１制御装置２３は、室内温度センサー２４で検出された温度と室内温度設定器２５で設定された温度との比較値に基づく信号を出力する。
第１制御装置２３は、室内温度センサー２４で検出された温度と室内温度設定器２５で設定された温度との比較値に基づく信号を出力する。
自動信号切替器２２は、室内温度センサー２４で検出された温度と室内温度設定器２５で設定された温度との比較値に基づく信号と、第２制御装置２１を経て出力される制御信号とを対比し、両者の内大きい方に自動的に切り替える。
操作部７である集中リモコンは、図２に示すように、１台の空調室外機２０だけでなく、その他の複数の空調機に対しても、制御信号を出力するのである。
操作部７である集中リモコンは、図２に示すように、１台の空調室外機２０だけでなく、その他の複数の空調機に対しても、制御信号を出力するのである。
従って、第２制御装置２１を経て出力される制御信号が、室内温度センサー２４で検出された温度と室内温度設定器２５で設定された温度との比較値に基づく信号より大きい場合は、その制御信号に基づいて、瞬時電力検出部３で検出される瞬時電力が目標値設定部５で設定された目標値に近づくように、上記の例で言えば、瞬時電力検出部３で検出される瞬時電力が現在の値から１０ｋｗ低くなるように、空調室外機２０が制御される。
なお、操作部７としては、集中リモコンに代えて、各空調機に対して各々制御信号を出力する個別リモコンを用いても良い。
なお、操作部７としては、集中リモコンに代えて、各空調機に対して各々制御信号を出力する個別リモコンを用いても良い。
目標値設定部５については、図４を参照して説明する。
本実施例の目標値設定部５は、図４に示すように、目標値切換器５４、現場型目標値設定器５５、Ｗｅｂ入力型目標値設定器５６、プログラム型目標値設定器５７、プログラム型目標値設定器切替装置５８からなる。
本実施例の目標値設定部５は、図４に示すように、目標値切換器５４、現場型目標値設定器５５、Ｗｅｂ入力型目標値設定器５６、プログラム型目標値設定器５７、プログラム型目標値設定器切替装置５８からなる。
＜目標値切換器５４＞
目標値切換器５４は、現場型目標値設定器５５、Ｗｅｂ入力型目標値設定器５６又はプログラム型目標値設定器５７をニーズに合わせて選択するものである。
本制御装置の目標値（瞬時電力制御の目標値:例えば８００ｋｗ）は、その制御装置が制御しようとする重要な値となる。
例えば、この制御装置が工場等の事務所（操作場所）に設置されて、そこの操作員が直接目標値を決めて使用する場合には、現場型目標値設定器（ローカル型）５５に切り換える事が出来る切換器である。
目標値切換器５４は、現場型目標値設定器５５、Ｗｅｂ入力型目標値設定器５６又はプログラム型目標値設定器５７をニーズに合わせて選択するものである。
本制御装置の目標値（瞬時電力制御の目標値:例えば８００ｋｗ）は、その制御装置が制御しようとする重要な値となる。
例えば、この制御装置が工場等の事務所（操作場所）に設置されて、そこの操作員が直接目標値を決めて使用する場合には、現場型目標値設定器（ローカル型）５５に切り換える事が出来る切換器である。
＜現場型目標値設定器５５＞
現場型目標値設定器（４〜２０ｍＡ）５５は、需要電力比例制御装置が設置された事業所（工場・事務所等）の目標需要電力（デマンド値）を直接制御する場合に用いる為の目標を決定する目標設定器である。
現場型目標値設定器（４〜２０ｍＡ）５５は、需要電力比例制御装置が設置された事業所（工場・事務所等）の目標需要電力（デマンド値）を直接制御する場合に用いる為の目標を決定する目標設定器である。
＜Ｗｅｂ入力型目標値設定器５６＞
Ｗｅｂ入力型目標値設定器（４〜２０ｍＡ）５６は、スマートグリッド型電力網等を実現するにあたり、発電側等の事情により需要家側の需要電力を低減(削減)する必要にせまられた場合には、ｗｅｂ上からの需要電力の削減依頼(指示)等が考えられる。スマートグリッド型電力網を実現可能にする為には、この装置が必要となってくると想定される。
Ｗｅｂ入力型目標値設定器（４〜２０ｍＡ）５６は、スマートグリッド型電力網等を実現するにあたり、発電側等の事情により需要家側の需要電力を低減(削減)する必要にせまられた場合には、ｗｅｂ上からの需要電力の削減依頼(指示)等が考えられる。スマートグリッド型電力網を実現可能にする為には、この装置が必要となってくると想定される。
＜プログラム型目標値設定器５７＞
プログラム型目標値設定器５７は、２４時間の内の３０分毎の適正な瞬時電力を過去の電力を基に算定された値をステップ状(例：１５００〜５５０〜７００〜９００〜７００〜＊＊＊Ｋｗｈ)に設定し且つ、その時間毎の信号を出力して調節計の目標値に使う為の設定器である。
プログラム型目標値設定器５７は、２４時間の内の３０分毎の適正な瞬時電力を過去の電力を基に算定された値をステップ状(例：１５００〜５５０〜７００〜９００〜７００〜＊＊＊Ｋｗｈ)に設定し且つ、その時間毎の信号を出力して調節計の目標値に使う為の設定器である。
＜プログラム型目標値設定器切替装置５８＞
プログラム型目標値設定器切替装置５８は、上記の複数の目標値のプログラム型目標値設定器５７の値を気温、湿度、気圧等の自然乗数を演算して適正と判断されたプログラム型目標設定装置(仮に５〜１０パターン)を選択切り替える為の装置である。
プログラム型目標値設定器切替装置５８は、上記の複数の目標値のプログラム型目標値設定器５７の値を気温、湿度、気圧等の自然乗数を演算して適正と判断されたプログラム型目標設定装置(仮に５〜１０パターン)を選択切り替える為の装置である。
上述したように、本実施例に係る目標値設定型需要電力比例制御装置は、自動制御可能負荷Ａ，Ａ，Ａ′に対してのみ、全ての負荷Ａ，Ａ，Ａ′，Ｂ，Ｂ，Ｂ′の消費電力を目標値に制御するための制御信号を出力するのであるから、二酸化炭素の削減実現のための一方的な消費電力削減を原因とした自動制御可能負荷Ａ，Ａ，Ａ′に含まれない生産機械Ｂ，Ｂ，Ｂ′による生産効率の低下を回避できると共に事業所の消費電力を任意の目標値に向かって自由に制御できるという効果を奏する。
つまり、本発明によれば、適切な目標値管理のもとに効率的な生産量の確保と消費電力量の削減を実現することができる利点がある。
また、電力会社から全ての負荷へ供給される瞬時電力を検出して瞬時電力信号として出力して、この瞬時電力信号に基づくリアルタイム型自動制御を行うので、サンプリング型予測制御動作を行う従来の伝統的なデマンド制御装置に比較し、応答性に優れる利点がある。
また、電力会社から全ての負荷へ供給される瞬時電力を検出して瞬時電力信号として出力して、この瞬時電力信号に基づくリアルタイム型自動制御を行うので、サンプリング型予測制御動作を行う従来の伝統的なデマンド制御装置に比較し、応答性に優れる利点がある。
即ち、積算電力計からのパルス信号方式に比較したリアルタイム制御の優位性について述べると、以下の通りである。
車のスピード制御を例にとって説明する。車の距離計は、積算電力計と同じく瞬時値をカウント（積算）して走行距離を示す。この距離計の値から車の速度を算定するには、以下の通りとなる。
速度＝走行距離÷走行時間
車のスピード制御を例にとって説明する。車の距離計は、積算電力計と同じく瞬時値をカウント（積算）して走行距離を示す。この距離計の値から車の速度を算定するには、以下の通りとなる。
速度＝走行距離÷走行時間
この時、走行距離を計るには計測時間が必要となり必然的にその時間が計測遅れとなり、正しい速度制御が困難となってしまう。
これに対し、速度を直接計測して速度制御に用いれば、前記の遅れ時間が生じることなく応答性の高い制御が可能である。
これに対し、速度を直接計測して速度制御に用いれば、前記の遅れ時間が生じることなく応答性の高い制御が可能である。
同じように積算電力計の信号を使った電力制御の場合も積算電力計が積算をするには、以下のように、積算時間が必要となる。
瞬時電力＝積算電力÷積算時間
同じように、積算電力を計るには計測時間が必要となり、必然的にその時間が計測遅れとなり、その遅れが制御遅れとなり、正しい瞬時電力制御が困難となってしまう。
これに対し、瞬時電力を直接計測して瞬時電力制御(リアルタイム制御)に用いれば、前記の遅れ時間が生じることなく応答性の高い制御が可能である。
瞬時電力＝積算電力÷積算時間
同じように、積算電力を計るには計測時間が必要となり、必然的にその時間が計測遅れとなり、その遅れが制御遅れとなり、正しい瞬時電力制御が困難となってしまう。
これに対し、瞬時電力を直接計測して瞬時電力制御(リアルタイム制御)に用いれば、前記の遅れ時間が生じることなく応答性の高い制御が可能である。
本発明の第二の実施例に係る目標値設定型需要電力比例制御装置を図３に示す。
本実施例は、図１に示す第一の実施例に比較し、更に、波形フィルター変換器３１、バンプレス手動／自動切換器３２、操作量上下限制限器（リミッター）３３を加えたものであり、それ以外の構成については、前述した実施例と同様であり、同様な作用効果を奏する。
本実施例は、図１に示す第一の実施例に比較し、更に、波形フィルター変換器３１、バンプレス手動／自動切換器３２、操作量上下限制限器（リミッター）３３を加えたものであり、それ以外の構成については、前述した実施例と同様であり、同様な作用効果を奏する。
＜波形フィルター変換器３１＞
瞬時電力検出部３が出力する瞬時電力信号は、受電点１から流れ出す突入電流（生産機械等のモーターの起動電流）が含まれ、検出信号はノイズを含む様なギザギザ(鋸状)の波形になってしまうので、瞬時電力自動制御を行うには好ましい状態ではない。
これを改善する為に波形フィルター変換器３１を挿入（付加）すると、ギザギザのノイズ成分が吸収（平滑）されて安定した瞬時電力自動制御が可能となる。
一般的にその平滑時間（フィルター効果）は３〜５秒程度と想定する。
瞬時電力検出部３が出力する瞬時電力信号は、受電点１から流れ出す突入電流（生産機械等のモーターの起動電流）が含まれ、検出信号はノイズを含む様なギザギザ(鋸状)の波形になってしまうので、瞬時電力自動制御を行うには好ましい状態ではない。
これを改善する為に波形フィルター変換器３１を挿入（付加）すると、ギザギザのノイズ成分が吸収（平滑）されて安定した瞬時電力自動制御が可能となる。
一般的にその平滑時間（フィルター効果）は３〜５秒程度と想定する。
＜バンプレス手動／自動切換器３２＞
一般的にループの自動制御を関始する当初には手動による操作量の設定(出力)によってループを安定させる。
制御ループが安定した後に、調節部による自動制御に移行する。この手動信号から滑らかに自動運転に切り替える為にバンプレス手動／自動切換器３２を用いる。
一般的にループの自動制御を関始する当初には手動による操作量の設定(出力)によってループを安定させる。
制御ループが安定した後に、調節部による自動制御に移行する。この手動信号から滑らかに自動運転に切り替える為にバンプレス手動／自動切換器３２を用いる。
＜操作量上下限制限器(リミッター)３３ ＞
操作部７を経由する調節部６からの操作量は制御ループの状況では０〜１００％まで変動（変化）するが、制御対象である集中リモコン（又は個別リモコン）による空調機械の運転が大きく制御(制限)されてしまう。
これは現実の空調現場にとっては必ずしもこのましい状態ではないので、操作量上下限制限器３３を挿入（設置）して空調機械の制御幅を制限する。
例として、０〜１００％（制限器への入力信号）は、リミッターにより、仮の値として４０〜９０％(制限器からの出力信号)となる。
操作部７を経由する調節部６からの操作量は制御ループの状況では０〜１００％まで変動（変化）するが、制御対象である集中リモコン（又は個別リモコン）による空調機械の運転が大きく制御(制限)されてしまう。
これは現実の空調現場にとっては必ずしもこのましい状態ではないので、操作量上下限制限器３３を挿入（設置）して空調機械の制御幅を制限する。
例として、０〜１００％（制限器への入力信号）は、リミッターにより、仮の値として４０〜９０％(制限器からの出力信号)となる。
本発明は、受電設備の需要電力を任意の目標値に且つ、滑らかに制御する事が可能な目標値設定型需要電力比例制御装置として、広く産業上利用可能なものである。
１ 受電点
２ 積算電力計
３ 瞬時電力検出部
４ 比較部
５ 目標値設定部
６ 調節部
７ 操作部
２０ 空調室外機
２１ 第２制御装置
２２ 自動信号切替器
２３ 第１制御装置
２４ 室内温度センサー
２５ 室内温度設定器
２６ 制御手段
２７ 交流電源
２８ モータ
２９ インバータ
３１ 波形フィルター変換器
３２ バンプレス手動／自動切替器
３３ 操作量上下限制限器（リミッター）
Ａ，Ａ，Ａ′ 空調機械
Ｂ，Ｂ，Ｂ′ 生産機械
２ 積算電力計
３ 瞬時電力検出部
４ 比較部
５ 目標値設定部
６ 調節部
７ 操作部
２０ 空調室外機
２１ 第２制御装置
２２ 自動信号切替器
２３ 第１制御装置
２４ 室内温度センサー
２５ 室内温度設定器
２６ 制御手段
２７ 交流電源
２８ モータ
２９ インバータ
３１ 波形フィルター変換器
３２ バンプレス手動／自動切替器
３３ 操作量上下限制限器（リミッター）
Ａ，Ａ，Ａ′ 空調機械
Ｂ，Ｂ，Ｂ′ 生産機械
上記課題を解決する本発明の請求項１に係る目標値設定型需要電力比例制御装置は、受電点を介して電力会社から電力が供給される全ての負荷のうち、前記電力の自動制御が可能な負荷（以下、自動制御可能負荷と言う）に対してのみ、前記全ての負荷の消費電力を目標値に制御するための制御信号を出力する目標値設定型需要電力比例制御装置において、前記自動制御可能負荷は、排気施設を含む空調機器であり、前記受電点を介して電力会社から前記全ての負荷へ供給される瞬時電力を検出して瞬時電力信号として出力する瞬時電力検出部と、前記全ての負荷に対する前記目標値を設定する目標値設定部と、前記目標値設定部で設定された前記目標値と前記瞬時電力検出部で検出された瞬時電力信号とを比較して比較信号を出力する比較部と、前記比較部により出力された比較信号を調節して操作量として出力する調節部と、前記調節部より出力された操作量に基づき前記自動制御可能負荷に対して前記制御信号しての制御量を出力する操作部とを備え、前記調節部から前記操作部である集中リモコン又は個別リモコンに出力される操作量は、計装用標準信号である直流アナログ信号又はこれに対応したデジタル信号であることを特徴とする。
上記課題を解決する本発明の請求項２に係る目標値設定型需要電力比例制御装置は、請求項１記載の目標値設定型需要電力比例制御装置において、前記瞬時電力検出部で検出された瞬時電力信号に対して、ノイズ成分を平滑化するための波形フィルター変換器を設けることを特徴とする。
上記課題を解決する本発明の請求項３に係る目標値設定型需要電力比例制御装置は、請求項１記載の目標値設定型需要電力比例制御装置において、前記目標値設定部は、スマートグリッド型電力網を実現するために、発電側の事情による需要電力の低減要請に迫られてｗｅｂ上から入力される前記目標値を設定するＷｅｂ入力型目標値設定器を備えることを特徴とする。
ここで、瞬時電力検出部３で検出される瞬時電力が１０００ｋｗのときは、例えば、目標値設定部５で設定される目標値を９９０ｋｗとする。つまり、改正省エネ法に対応して、毎年約１％ずつ企業の消費電力を低減するために、（１０００ｋｗ−９９０ｋｗ）／１０００ｋｗ＝０．０１＝１％の節電を目標とするのである。
そうすると、目標値設定部５で設定される目標値９９０ｋｗを示す計装用標準信号としては、１０００ｋｗに対して９９％、従って、（４ｍＡ＋（２０ｍＡ−４ｍＡ）（９９０ｋｗ／１０００ｋｗ））＝４ｍＡ＋（１６ｍＡ）（０．９９）＝４ｍＡ＋１５．８４ｍＡ＝１９．８４ｍＡである。
そうすると、目標値設定部５で設定される目標値９９０ｋｗを示す計装用標準信号としては、１０００ｋｗに対して９９％、従って、（４ｍＡ＋（２０ｍＡ−４ｍＡ）（９９０ｋｗ／１０００ｋｗ））＝４ｍＡ＋（１６ｍＡ）（０．９９）＝４ｍＡ＋１５．８４ｍＡ＝１９．８４ｍＡである。
Claims (6)
- 受電点を介して電力会社から電力が供給される全ての負荷のうち、前記電力の自動制御が可能な負荷（以下、自動制御可能負荷と言う）に対してのみ、前記全ての負荷の消費電力を目標値に制御するための制御信号を出力することを特徴とする目標値設定型需要電力比例制御装置。
- 請求項１記載の目標値設定型需要電力比例制御装置において、
前記受電点を介して電力会社から前記全ての負荷へ供給される瞬時電力を検出して瞬時電力信号として出力する瞬時電力検出部と、
前記全ての負荷に対する前記目標値を設定する目標値設定部と、
前記目標値設定部で設定された前記目標値と前記瞬時電力検出部で検出された瞬時電力信号とを比較して比較信号を出力する比較部と、
前記比較部により出力された比較信号を調節して操作量として出力する調節部と、
前記調節部より出力された操作量に基づき前記自動制御可能負荷に対して前記制御信号としての制御量を出力する操作部と
を備えることを特徴とする目標値設定型需要電力比例制御装置。 - 請求項２記載の目標値設定型需要電力比例制御装置において、前記調節部から前記操作部である集中リモコン又は個別リモコンに出力される操作量は、計装用標準信号である直流アナログ信号又はこれに対応したデジタル信号であることを特徴とする目標値設定型需要電力比例制御装置。
- 請求項２記載の目標値設定型需要電力比例制御装置において、前記瞬時電力検出部で検出された瞬時電力信号に対して、ノイズ成分を平滑化するための波形フィルター変換器を設けることを特徴とする目標値設定型需要電力比例制御装置。
- 請求項２記載の目標値設定型需要電力比例制御装置において、前記目標値設定部は、スマートグリッド型電力網を実現するために、発電側の事情による需要電力の低減要請に迫られてｗｅｂ上から入力される前記目標値を設定するＷｅｂ入力型目標値設定器を備えることを特徴とする目標値設定型需要電力比例制御装置。
- 請求項１記載の目標値設定型需要電力比例制御装置において、前記自動制御可能負荷は、排気施設を含む空調機器を言い、生産機械、照明機器、医療機械、厨房機械を含まないことを特徴とする目標値設定型需要電力比例制御装置。
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