JP2016522669A - 多グループ電気ネットワークで使用される分離装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、各々が１以上の機器１１，１２，１３，２１，２２，２３，３１，３２，３３を備えた複数の電気グループ１，２，３を有する多グループ電気ネットワーク５に使用するための分離装置４に関するものである。決定ユニット７は、動作状態が変化された機器を有する電気グループ１，２，３を、上記動作状態の変化が生じる間に測定された主電源電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３の第１変化、切り換え可能な負荷１ｎ，２ｎ，３ｎが切り換えられる間に測定された主電源電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３の第２及び第３変化、並びに該切り換え可能な負荷１ｎ，２ｎ，３ｎの抵抗Ｒ1n，Ｒ2n，Ｒ3nに基づいて決定する。このように、多グループ電気ネットワーク５において、他の電気グループにおける機器の動作状態の変化による検出誤りを回避することができると共に分離の精度を向上させることができる。

Description

本発明は、多グループ電気ネットワークにおいて使用するための分離（ディスアグリゲーション）装置、分離方法及び分離用コンピュータプログラムに関する。本発明は、更に、多グループ電気ネットワーク及び該多グループ電気ネットワークで使用するための分離装置を有するシステムに関する。

国際特許出願公開第WO2012/038858号公報には、複数の機器（家電器具）を有する電気（電気的）ネットワークにおいて使用するための分離（離解）装置が開示されており、該分離装置は当該電気ネットワークの機器に供給される主電源電圧の変化を観測することに基づいている。分離動作は、当該電気ネットワークにおいて単一の電気グループが存在する（又は活性状態である）場合にのみ最も良好に機能する。

本発明の目的は、多グループ電気ネットワークにおいて使用するための分離（ディスアグリゲーション）装置、分離方法及び分離用コンピュータプログラムを提供することである。本発明の更なる目的は、上記多グループ電気ネットワーク及び該多グループ電気ネットワークにおいて使用するための上記分離装置を有するシステムを提供することである。

本発明の第１態様によれば、各々が１以上の機器（器具）を備える複数の電気グループを有すると共に電力源により給電される多グループ電気ネットワークで使用される分離装置が提供され、該分離装置は、
− 各電気グループに関して、或る機器の動作状態が変化される間の前記電気グループの機器に供給される主電源電圧の第１変化を測定する電圧測定器と、
− 各電気グループに関して切り換え可能な負荷を切り換える制御ユニットであって、前記電圧測定器が、各電気グループに関して、前記電気グループの切り換え可能な負荷が切り換えられる間の前記主電源電圧の第２変化を測定するように構成される一方、前記電圧測定器が、少なくとも１つの電気グループに関して、他の電気グループの切り換え可能な負荷が切り換えられる間の前記主電源電圧の第３変化を測定するように構成された制御ユニットと、
− 前記動作状態が変化された機器を有する電気グループを、前記測定された主電源電圧の第１変化、前記測定された主電源電圧の第２変化、前記測定された主電源電圧の第３変化及び前記切り換え可能な負荷の抵抗に基づいて決定する決定ユニットと、
を有する。

発明者により、多グループ電気ネットワークにおいては、異なる電気グループ間のクロストークにより、或る電気グループの機器の動作（運転）状態の変化が、該電気グループの主電源電圧の変化を引き起こすのみならず、他のグループの主電源電圧の（非常に小さな）変化も引き起こし得ることが発見された。このような理由により、主電源電圧の変化が単一の電圧センサのみにより監視される場合、通常、該変化が当該電気グループの機器の動作状態の変化に帰されるべきか又は他の電気グループの大幅に大きな負荷を持つ機器の動作状態の変化に帰されるべきかが不明確となる。

前記測定された主電源電圧の第１変化、前記測定された主電源電圧の第２変化、前記測定された主電源電圧の第３変化及び前記切り換え可能な負荷の抵抗を用いることにより、前記決定ユニットは、他の電気グループにおける機器の動作状態の変化による誤検出を回避し、多グループ電気ネットワークにおける分離（ディスアグリゲーション）の精度を向上させることが可能になり得る。

前記機器及び切り換え可能な負荷は、当該電気グループにおいて好ましくは並列に接続される。前記多グループ電気ネットワークは、好ましくは、一部が該多グループ電気ネットワークの主遮断器に帰属し得る外部インピーダンスを有し、前記電気グループは、好ましくは、内部インピーダンスとしてモデル化することが可能な自身の遮断器又はヒューズを各々有する。

前記決定ユニットは、各電気グループに関して、前記電気グループの機器の全アドミタンスの変化を、前記測定された主電源電圧の第１変化、前記測定された主電源電圧の第２変化、前記測定された主電源電圧の第３変化及び前記切り換え可能な負荷の抵抗に基づいて決定すると共に、前記動作状態が変化された機器を有する電気グループを該決定された全アドミタンスの変化に基づいて決定するように構成されることが好ましい。

前記決定ユニットは、各電気グループに関して、前記全アドミタンスの変化を前記測定された主電源電圧の第１変化、（ｉ）前記多グループ電気ネットワークの外部インピーダンス及び前記電気グループの内部インピーダンスの和と（ii）前記電力源により供給される電圧との第１比、及び（ｉ）前記多グループ電気ネットワークの外部インピーダンスと（ii）前記電力源により供給される電圧との第２比に基づいて決定するように構成され、前記第１比及び第２比は、前記測定された主電源電圧の第２変化、前記測定された主電源電圧の第３変化及び前記切り換え可能な負荷の抵抗から決定されることが好ましい。

好ましくは、前記決定ユニットは、前記測定された主電源電圧の第１変化から前記主電源電圧の逆数の第１変化を決定すると共に、各電気グループに関して、前記全アドミタンスの変化を前記第１比、前記第２比及び前記主電源電圧の逆数の第１変化に基づいて決定するように構成される。

前記全アドミタンスの変化は、動作状態が変化された機器を有する各電気グループを示す。

好ましくは、前記決定ユニットは前記多グループ電気ネットワークの機器のアドミタンスの特性が記憶されたメモリを有する。前記決定された全アドミタンスの変化を、該記憶された特性と比較することにより、動作状態が変化された機器を有する電気グループを決定することができる。

前記決定ユニットは、前記全アドミタンスの変化を、線形方程式の系を直接解くことに基づいて決定するよう構成することができる。

加えて又は代わりに、前記決定ユニットは、前記主電源電圧の逆数の第１変化における第１ノイズレベルを推定するノイズ推定ユニットを有することができ、前記決定ユニットは、前記全アドミタンスの変化を、平均二乗誤差等のエラー基準を最小化する推定値として前記第１ノイズレベルに更に基づいて決定するように構成することができる。

前記ノイズ推定ユニットは、前記第１比及び前記第２比における第２ノイズレベルを更に推定するように構成することができ、前記決定ユニットは前記全アドミタンスの変化を、前記第２ノイズレベルに更に基づいて、平均二乗誤差等のエラー基準を最小化する推定値として決定するよう構成することができる。

加えて又は代わりに、前記決定ユニットは前記全アドミタンスの変化を、各電気グループに関して線形方程式の系を、この電気グループに関してのみ前記全アドミタンスの変化がゼロとは異なるとの仮定の下で解き、各解が平均二乗誤差等のエラー基準を最小にするようにすると共に、最小のエラーを生じる解を選択することに基づいて決定するよう構成することができる。

前記決定ユニットは、各電気グループに関して、前記測定された主電源電圧の第２変化から前記主電源電圧の逆数の第２変化を決定すると共に、前記第１比を前記電気グループの前記切り換え可能な負荷の抵抗及び前記主電源電圧の逆数の第２変化に基づいて決定するように構成されることが好ましい。この構成は、各電気グループに関して、前記電気グループの切り換え可能な負荷を切り換え、前記主電源電圧の第２変化を測定し、幾つかの簡単な計算を実行することだけにより前記第１比を非常に簡単に決定することを可能にする。

前記決定ユニットは、前記少なくとも１つの電気グループに関して、前記測定された主電源電圧の第３変化から前記主電源電圧の逆数の第３変化を決定すると共に、前記第２比を前記他の電気グループの切り換え可能な負荷の抵抗及び前記主電源電圧の逆数の第３変化に基づいて決定するように構成されることが更に好ましい。この構成は、或る電気グループの切り換え可能な負荷を切り換え、他の電気グループにおける前記主電源電圧の第２変化を測定し、幾つかの簡単な計算を実行することだけにより前記第２比を非常に簡単に決定することを可能にする。

各電気グループに関して、前記電圧測定器は前記主電源電圧を前記主電源電圧の第１変化の直前及び直後に測定するように構成され、前記決定ユニットは、各電気グループに関して、前記電力の消費の変化を前記主電源電圧の第１変化の直前又は直後の前記主電源電圧の二乗及び前記全アドミタンスの変化に基づいて決定するように構成されることが好ましい。このように、前記決定ユニットは、動作状態が変化された機器を有する電気グループを決定することができるのみならず、この変化から生じる電力消費の変化も決定することができる。

前記分離装置は、前記切り換え可能な負荷を有することができる。しかしながら、前記切り換え可能な負荷は、既知の抵抗を持つ如何なる他の負荷とすることもできる。例えば、上記切り換え可能な負荷は前記多グループ電気ネットワークの機器とすることもできる。

本発明の他の態様においては、各々が１以上の機器を備える複数の電気グループを有すると共に電力源により給電される多グループ電気ネットワークと、請求項１に記載の多グループ電気ネットワークで使用される分離装置とを有するシステムが提供される。

本発明の他の態様においては、各々が１以上の機器を備える複数の電気グループを有すると共に電力源により給電される多グループ電気ネットワークで使用される分離方法が提供され、該分離方法は、
− 各電気グループに関して、或る機器の動作状態が変化される間の前記電気グループの機器に供給される主電源電圧の第１変化を測定するステップと、
− 各電気グループに関して、前記電気グループの切り換え可能な負荷が切り換えられる間の前記主電源電圧の第２変化を測定するステップと、
− 少なくとも１つの電気グループに関して、他の電気グループの切り換え可能な負荷が切り換えられる間の前記主電源電圧の第３変化を測定するステップと、
− 前記動作状態が変化された機器を有する電気グループを、前記測定された主電源電圧の第１変化、前記測定された主電源電圧の第２変化、前記測定された主電源電圧の第３変化及び前記切り換え可能な負荷の抵抗に基づいて決定するステップと、
を有する。

本発明の他の態様においては、各々が１以上の機器を備える複数の電気グループを有すると共に電力源により給電される多グループ電気ネットワークで使用される分離コンピュータプログラムが提供され、該コンピュータプログラムは、請求項１に記載の分離装置に、該コンピュータプログラムが該分離装置を制御するコンピュータ上で実行された場合に請求項１４に記載の分離方法のステップを実行させるプログラムコード手段を有する。

尚、請求項１の分離装置、請求項１３のシステム、請求項１４の分離方法及び請求項１５の分離コンピュータプログラムは、特に従属請求項に記載されているような、同様及び／又は同一の好ましい実施態様を有すると理解されるべきである。

また、本発明の好ましい実施態様は、従属請求項又は上記実施態様と各独立請求項との如何なる組み合わせとすることもできると理解されるべきである。

本発明の上記及び他の態様は、後述する実施態様から明らかとなり該実施態様を参照して解説されるであろう。

図１は、多グループ電気ネットワークにおいて使用するための分離装置の一実施態様を概略的且つ例示的に示す。 図２は、多グループ電気ネットワークにおいて使用するための分離方法の一実施態様を例示的に説明したフローチャートを示す。

図１は、多グループ電気ネットワーク５と、該多グループ電気ネットワーク５において使用するための分離（ディスアグリゲーション）装置４とを有するシステム１０を概略的且つ例示的に示す。多グループ電気ネットワーク５は、各々が１以上の機器（家電器具）１_１，１_２，１_３，２_１，２_２，２_３，３_１，３_２，３_３を各々有する複数の電気グループ１，２，３を有すると共に、電力源６により給電される。図１において、分離装置４の構成要素は陰影が付けられている。

分離装置４は、各電気グループ１，２，３に対して、該電気グループ１，２，３の機器１_１，１_２，１_３，２_１，２_２，２_３，３_１，３_２，３_３に供給される主電源（主幹）電圧Ｖ_１，Ｖ_２，Ｖ_３の、或る機器の動作（運転）状態が変化される間の第１変化を測定するための電圧測定器１_４，２_４，３_４を有している。分離装置４は、各電気グループ１，２，３に対して、切り換え可能な負荷１_ｎ，２_ｎ，３_ｎを更に有し、その場合において、各電気グループ１，２，３に対し上記電圧測定器１_４，２_４，３_４は電気グループ１，２，３の切り換え可能な負荷１_ｎ，２_ｎ，３_ｎが切り換えられる間の主電源電圧Ｖ_１，Ｖ_２，Ｖ_３の第２変化を測定するように構成されると共に、少なくとも１つの電気グループ１に対し電圧測定器１_４は他の電気グループ３の切り換え可能な負荷３_ｎが切り換えられる間の主電源電圧Ｖ_１の第３変化を測定するように構成される。分離装置４は、更に、動作状態が変化された機器を有する電気グループ１，２，３を、測定された主電源電圧Ｖ_１，Ｖ_２，Ｖ_３の上記第１変化、測定された主電源電圧Ｖ_１，Ｖ_２，Ｖ_３の上記第２変化、測定された主電源電圧Ｖ_１の上記第３変化、及び切り換え可能な負荷１_ｎ，２_ｎ，３_ｎの抵抗Ｒ_1n，Ｒ_2n，Ｒ_3nに基づいて決定する決定ユニット７を有している。機器１_１，１_２，１_３，２_１，２_２，２_３，３_１，３_２，３_３及び切り換え可能な負荷１_ｎ，２_ｎ，３_ｎは、電気グループ１，２，３において並列に接続される。

多グループ電気ネットワーク５は、ここでは、該多グループ電気ネットワーク５の主電源遮断器（図示略）に一部起因する外部インピーダンスＺ_０を有する一方、電気グループ１，２，３も各々自身の遮断器（これも、図示略）を有し、これらは内部インピーダンスＺ_１，Ｚ_２，Ｚ_３としてモデル化されている。幾つかの実施態様では、遮断器の代わりに簡単なヒューズを使用することもできる。

分離装置４は、更に、該分離装置４の構成要素を制御するための、特に、電圧測定器１_４，２_４，３_４、切り換え可能な負荷１_ｎ，２_ｎ，３_ｎ、及び決定ユニット７を制御するための制御ユニット８を有している。

この実施態様において、決定ユニット７は、各電気グループ１，２，３に関して該電気グループ１，２，３の機器１_１，１_２，１_３，２_１，２_２，２_３，３_１，３_２，３_３の全アドミタンスＹ_１，Ｙ_２，Ｙ_３の変化ΔＹ_１，ΔＹ_２，ΔＹ_３を、測定された主電源電圧Ｖ_１，Ｖ_２，Ｖ_３の第１変化、測定された主電源電圧Ｖ_１，Ｖ_２，Ｖ_３の第２変化、測定された主電源電圧Ｖ_１の第３変化、及び切り換え可能な負荷１_ｎ，２_ｎ，３_ｎの抵抗Ｒ_1n，Ｒ_2n，Ｒ_3nに基づいて決定すると共に、動作状態が変化された機器を有する電気グループ１，２，３を全アドミタンスＹ_１，Ｙ_２，Ｙ_３の変化ΔＹ_１，ΔＹ_２，ΔＹ_３に基づいて決定するように構成される。

特に、決定ユニット７は、各電気グループ１，２，３に関して、全アドミタンスＹ_１，Ｙ_２，Ｙ_３の変化ΔＹ_１，ΔＹ_２，ΔＹ_３を、測定された主電源電圧Ｖ_１，Ｖ_２，Ｖ_３の第１変化、（ｉ）多グループ電気ネットワーク５の外部インピーダンスＺ_０及び電気グループ１，２，３の内部インピーダンスＺ_１，Ｚ_２，Ｚ_３と（ii）電力源６により供給される電圧Ｖ_０との第１比、並びに（ｉ）多グループ電気ネットワーク５の外部インピーダンスＺ_０と（ii）電力源６により供給される電圧Ｖ_０との第２比に基づいて決定するように構成され、ここで、上記第１比及び第２比は、測定された主電源電圧Ｖ_１，Ｖ_２，Ｖ_３の第２変化、測定された主電源電圧Ｖ_１の第３変化、及び切り換え可能な負荷１_ｎ，２_ｎ，３_ｎの抵抗Ｒ_1n，Ｒ_2n，Ｒ_3nから決定される。

好ましくは、決定ユニット７は、測定された主電源電圧Ｖ_１，Ｖ_２，Ｖ_３の第１変化から主電源電圧の逆数１／Ｖ_１，１／Ｖ_２，１／Ｖ_３の第１変化Δ_１(１／Ｖ_１)，Δ_１(１／Ｖ_２)，Δ_１(１／Ｖ_３)を決定すると共に、各電気グループ１，２，３に関して全アドミタンスＹ_１，Ｙ_２，Ｙ_３の変化ΔＹ_１，ΔＹ_２，ΔＹ_３を前記第１比、第２比及び上記主電源電圧の逆数１／Ｖ_１，１／Ｖ_２，１／Ｖ_３の第１変化Δ_１(１／Ｖ_１)，Δ_１(１／Ｖ_２)，Δ_１(１／Ｖ_３)に基づいて、例えば、下記式：
に従って決定するように構成され、ここで、インデックスｉ及びｊは電気グループ１，２，３に関係するものである。

この式は行列ベクトル表記で：
と書くこともでき、ここで、Δ_１(１／Ｖ)は主電源電圧の逆数１／Ｖ_ｉの第１変化Δ_１(１／Ｖ_ｉ)が積み重ねられた列ベクトルであり、Ｍはｉ番目の対角位置に第１比(Ｚ_０＋Ｚ_ｉ)／Ｖ_０を持ち、対角外の位置に第２比Ｚ_０／Ｖ_０を持つ行列であり、ΔＹは全アドミタンスＹ_ｉの変化ΔＹ_ｉが積み重ねられた列ベクトルである。

この実施態様において、決定ユニット７は全アドミタンスＹ_１，Ｙ_２，Ｙ_３の変化ΔＹ_１，ΔＹ_２，ΔＹ_３を、例えば式（１）又は（２）に示されるように、線形方程式の系を直接解くことに基づいて決定するように構成することができる。

“ゼロ強制法”としても知られている該直接解法は、Δ_１(１／Ｖ)又はＭにノイズが存在しないとの仮定の下で、以下のように全アドミタンスＹ_ｉの変化ΔＹ_ｉの推定値を提供し：
ここでも、インデックスｉ及びｊは電気グループ１，２，３に関係し、記号“＾”は値が推定されたものであることを示す。

この式は、行列／ベクトル表記で：
と書くこともでき、ここで、ΔＹ＾は全アドミタンスＹ_ｉの変化ΔＹ_ｉの推定値が積み重ねられた列ベクトルであり、Ｍは、ここでも、ｉ番目の対角位置に第１比(Ｚ_０＋Ｚ_ｉ)／Ｖ_０を持ち、対角外の位置に第２比Ｚ_０／Ｖ_０を持つ行列であり、Δ_１(１／Ｖ)は、ここでも、主電源電圧の逆数１／Ｖ_ｉの第１変化Δ_１(１／Ｖ_ｉ)が積み重ねられた列ベクトルである。

加えて又は代わりに、決定ユニット７は、主電源電圧の逆数１／Ｖ_１，１／Ｖ_２，１／Ｖ_３の第１変化Δ_１(１／Ｖ_１)，Δ_１(１／Ｖ_２)，Δ_１(１／Ｖ_３)における第１ノイズレベルＮを推定するノイズ推定ユニット９を有することができ、その場合、決定ユニット７は全アドミタンスＹ_１，Ｙ_２，Ｙ_３の変化ΔＹ_１，ΔＹ_２，ΔＹ_３を、下記の式に従って、例えば平均二乗誤差等のエラー基準を最小化する推定値として上記第１ノイズレベルＮに更に基づいて決定するように構成することができる。

この式は、共分散行列Ｓによる全アドミタンスＹ_ｉのランダム変化ΔＹ_ｉのＭＭＳＥ（最小平均二乗誤差）推定器となるもので、ここで、Ｓ_ij＝Ｅ［ΔＹ_ｉΔＹ_ｊ］は、推定された共分散行列Ｎによる主電源電圧の逆数１／Ｖ_ｉの第１変化Δ_１(１／Ｖ_ｉ)にノイズが存在する場合のＳのｉ番目の行及びｊ番目の列における要素であり、Ｎ_ij＝Ｅ［ｎ_ｉｎ_ｊ］はＮのｉ番目の行及びｊ番目の列における要素であり、ｎ_ｉ及びｎ_ｊはΔ_１(１／Ｖ_ｉ)及びΔ_１(１／Ｖ_ｊ)における推定された測定ノイズであり、従って、推定される値はΔ_１(１／Ｖ_ｉ)＋ｎ_ｉ及びΔ_１(１／Ｖ_ｊ)＋ｎ_ｊに等しい。

第１ノイズレベルＮの推定は、各電気グループｉに関して、主電源電圧Ｖ_ｉのノイズレベルを同じ主電源電圧Ｖ_ｉの複数の測定値の分散σ_i ²として推定することに基づくものであり得る。この場合、主電源電圧の逆数１／Ｖ_ｉの第１変化Δ_１(１／Ｖ_ｉ)のノイズレベルｎ_ｉはσ_i ²から２σ_i ²／Ｖ_i ⁴と近似することができる。

ノイズ推定ユニット９は、前記第１比及び第２比における第２ノイズレベルＷを更に推定するように構成することができ、その場合、決定ユニット７は全アドミタンスＹ_１，Ｙ_２，Ｙ_３の変化ΔＹ_１，ΔＹ_２，ΔＹ_３を、下記の式に従って、例えば平均二乗誤差等のエラー基準を最小化する推定値として上記第２ノイズレベルＷに更に基づいて決定するように構成することができる。

この式は、推定された共分散行列Ｗによる上記第１比及び第２比に、即ちＭの要素にノイズが更に存在する場合のＭＭＳＥ推定器となるもので、ここで、ＷはＭの要素の推定のノイズ分散Ｋ_ijを、
と組み込む対角行列であり、δ_ijはｉ＝ｊの場合は１に等しく、それ以外ではゼロに等しい。

行列ＷはＭのノイズ（Ｋにより示される）から得ることができ、該ノイズは測定された主電源電圧Ｖ_ｉの分散σ_i ²から導出することができる（前述参照）。

加えて又は代わりに、決定ユニット７は全アドミタンスＹ_１，Ｙ_２，Ｙ_３の変化ΔＹ_１，ΔＹ_２，ΔＹ_３を、下記の式に従って、各電気グループ１，２，３に関して、線形方程式の系を、この電気グループ１，２，３に関してのみ全アドミタンスＹ_１，Ｙ_２，Ｙ_３の変化ΔＹ_１，ΔＹ_２，ΔＹ_３がゼロとは異なり、各解が平均二乗誤差等のエラー基準を最小にするとの仮定の下で解くと共に、例えば最小のエラーとなる解を選択することに基づいて決定するように構成することができ：
ここで、Ｍ_ｉはＭのｉ番目の列であり、
ここで、ｅ_ｉは各エラーであり、
はベクトルのユークリッドノルムを示す。

各電気グループ１，２，３に関し、全アドミタンスＹ_１，Ｙ_２，Ｙ_３は、電気グループ１，２，３の機器１_１，１_２，１_３，２_１，２_２，２_３，３_１，３_２，３_３のアドミタンスＹ₁₁，Ｙ₁₂，Ｙ₁₃，Ｙ₂₁，Ｙ₂₂，Ｙ₂₃，Ｙ₃₁，Ｙ₃₂，Ｙ₃₃の和である。これが、図１では符号Ｙ_１，Ｙ_２，Ｙ_３の点線ボックスにより示されている。好ましくは、多グループ電気ネットワーク５は、異なる機器１_１，１_２，１_３，２_１，２_２，２_３，３_１，３_２，３_３の間での該多グループネットワーク５における損失は無視可能であるように構成される。更に、好ましくは、電力源６により供給される電圧Ｖ_０、多グループネットワーク５の外部インピーダンスＺ_０及び電気グループ１，２，３の内部インピーダンスＺ_１，Ｚ_２，Ｚ_３は一定であるとする。

或る機器が動作状態を変化させた（例えば、オン又はオフされた）場合、全アドミタンスＹ_１，Ｙ_２，Ｙ_３は変化し、該全アドミタンスＹ_１，Ｙ_２，Ｙ_３の変化ΔＹ_１，ΔＹ_２，ΔＹ_３は、例えば、式（１）又は（２）に従って決定される。

決定ユニット７は、各電気グループ１，２，３に関して、測定された主電源電圧Ｖ_１，Ｖ_２，Ｖ_３の第２変化から主電源電圧の逆数１／Ｖ_１，１／Ｖ_２，１／Ｖ_３の第２変化Δ_２(１／Ｖ_１)，Δ_２(１／Ｖ_２)，Δ_２(１／Ｖ_３)を決定すると共に、例えば下記の式に従って、前記第１比を、電気グループ１，２，３の前記切り換え可能な負荷１_ｎ，２_ｎ，３_ｎの抵抗Ｒ_1n＝１／Ｙ_1n，Ｒ_2n＝１／Ｒ_2n，Ｒ_3n＝１／Ｙ_3n及び主電源電圧の逆数１／Ｖ_１，１／Ｖ_２，１／Ｖ_３の第２変化Δ_２(１／Ｖ_１)，Δ_２(１／Ｖ_２)，Δ_３(１／Ｖ_３)に基づいて決定するように構成され：
ここで、インデックスｉは電気グループ１，２，３に関するものであり、符号“＋”は負荷１_ｎ，２_ｎ，３_ｎがオンされたことを示す一方、符号“−”は負荷１_ｎ，２_ｎ，３_ｎがオフされたことを示す。このように、切り換え可能な負荷１_ｎ，２_ｎ，３_ｎはオン又はオフされ、第１比(Ｚ_０＋Ｚ_ｉ)／Ｖ_０が例えば式（９）に従って決定される。

決定ユニット７は、更に、少なくとも１つの電気グループ１に関して、測定された主電源電圧Ｖ_１の第３変化から主電源電圧の逆数１／Ｖ_１の第３変化Δ_３(１／Ｖ_１)を決定すると共に、例えば下記の式に従って、前記第２比を他の電気グループ３の切り換え可能な負荷３_ｎの抵抗Ｒ_3n＝１／Ｙ_3n及び主電源電圧の逆数１／Ｖ_１の第３変化Δ_３(１／Ｖ_１)に基づき決定するよう構成され：
ここで、インデックスｉ及びｊは電気グループ１，２，３に関するもので、ｉ≠ｊである。この場合、符号“＋”は負荷３_ｎがオンされたことを示す一方、符号“−”は負荷３_ｎがオフされたことを示す。このように、切り換え可能な負荷３_ｎはオン又はオフされ、第２比Ｚ_０／Ｖ_０が例えば式（１０）に従って決定される。

分離装置４は、切り換え可能な負荷１_ｎ，２_ｎ，３_ｎを切り換え、主電源電圧の逆数１／Ｖ_１，１／Ｖ_２，１／Ｖ_３の第２変化Δ_２(１／Ｖ_１)，Δ_２(１／Ｖ_２)，Δ_３(１／Ｖ_３)を測定し、第１比(Ｚ_０＋Ｚ_ｉ)／Ｖ_０を規則的な間隔で繰り返して又は要求に応じて（例えば、ユーザの要求に応じて）決定し、該第１比(Ｚ_０＋Ｚ_ｉ)／Ｖ_０の決定を更新するように構成することができる。同様に、該分離装置４は、電気グループ３の切り換え可能な負荷３_ｎを切り換え、他のグループ１の主電源電圧の逆数１／Ｖ_１の第３変化Δ_３(１／Ｖ_１)を測定し、第２比Ｚ_０／Ｖ_０を規則的な間隔で繰り返して又は要求に応じて（例えば、ユーザの要求に応じて）決定し、該第２比Ｚ_０／Ｖ_０の決定を更新するように構成することができる。これらの更新は、当該多グループ電気ネットワーク５があまり安定しておらず、従って、これら上記比が変化する場合に、特に好ましい。

各電気グループ１，２，３に関して、電圧測定器１_４，２_４，３_４は、好ましくは、主電源電圧Ｖ_１，Ｖ_２，Ｖ_３を該主電源電圧Ｖ_１，Ｖ_２，Ｖ_３の第１変化の直前及び直後に測定するように構成され、その場合、決定ユニット７は、好ましくは、各電気グループ１，２，３に関して電力消費の変化を、例えば下記の式に従って、主電源電圧Ｖ_１，Ｖ_２，Ｖ_３の第１変化の直前又は直後の二乗された該主電源電圧Ｖ_１，Ｖ_２，Ｖ_３及び全アドミタンスＹ_１，Ｙ_２，Ｙ_３の変化ΔＹ_１，ΔＹ_２，ΔＹ_３に基づいて決定するように構成され：
ここで、インデックスｉは電気グループ１，２，３に関係するものであり、Ｖ_ｉは、ΔＹ_ｉの実部が負である場合は主電源電圧Ｖ_ｉの第１変化の直前の主電源電圧であり、ΔＹ_ｉの実部が正である場合は主電源電圧Ｖ_ｉの第１変化の直後の主電源電圧である。

以下には、多グループ電気ネットワークにおいて使用するための分離方法の一実施態様を図２に示すフローチャートを参照して説明する。

ステップ１０１において、各電気グループ１，２，３に関して或る機器の動作状態が変化される間に電気グループ１，２，３の機器１_１，１_２，１_３，２_１，２_２，２_３，３_１，３_２，３_３に供給される主電源電圧Ｖ_１，Ｖ_２，Ｖ_３の第１変化が測定され、ステップ１０２において、各電気グループ１，２，３に関して電気グループ１，２，３の切り換え可能な負荷１_ｎ，２_ｎ，３_ｎが切り換えられる間に主電源電圧Ｖ_１，Ｖ_２，Ｖ_３の第２変化が測定され、ステップ１０３において、少なくとも１つの電気グループ１に関して他の電気グループ３の切り換え可能な負荷３_ｎが切り換えられる間に主電源電圧Ｖ_１の第３変化が測定され、ステップ１０４において、動作状態が変化された機器を有する電気グループ１，２，３が、測定された主電源電圧Ｖ_１，Ｖ_２，Ｖ_３の第１変化、測定された主電源電圧Ｖ_１，Ｖ_２，Ｖ_３の第２変化、測定された主電源電圧Ｖ_１の第３変化、及び切り換え可能な負荷１_ｎ，２_ｎ，３_ｎの抵抗Ｒ_1n，Ｒ_2n，Ｒ_3nに基づいて決定される。

ステップ１０２及び１０３はステップ１０１の前に実行することができ、ステップ１０３はステップ１０２の前に実行することができる。一実施態様において、先ずステップ１０２及び１０３が、この順番で実行されて、比(Ｚ_０＋Ｚ_ｉ)／Ｖ_０及びＺ_０／Ｖ_０が決定され、次いで、ステップ１０１及び１０４が、上述した様に決定されたのと同じ比(Ｚ_０＋Ｚ_ｉ)／Ｖ_０及びＺ_０／Ｖ_０で繰り返し実行される。当該多グループ電気ネットワークが余り安定していない場合、上記比(Ｚ_０＋Ｚ_ｉ)／Ｖ_０及びＺ_０／Ｖ_０を更新するために、ステップ１０２及び１０３を或る時間間隔で繰り返し又は要求に応じて実行することができる。

当該分離装置及び分離方法は、好ましくは、住宅監視のために及びエネルギ利用を分離するために使用される。

図１を参照して上述した実施態様において、当該多グループ電気ネットワークは各々が３つの機器を備えた３つの電気グループを有しているが、該多グループ電気ネットワークは、勿論、３より多い又は少ない電気グループを有することもできると共に、各電気グループは、勿論、３より多い又は少ない機器を有することもできる。

図１を参照して上述した実施態様において、当該分離装置は該分離装置の制御ユニットにより制御される切り換え可能な負荷を有しているが、代わりに、これら切り換え可能な負荷は当該多グループ電気ネットワークの要素、例えば該多グループ電気ネットワークの機器とすることもできる。これら切り換え可能な負荷が当該分離装置によってではなく当該多グループ電気ネットワークにより含まれる場合においても、上記制御ユニットは該切り換え可能な負荷を切り換えるように構成される。

図１を参照して上述した実施態様において、前記第２比は第３電気グループ３の切り換え可能な負荷３_ｎの抵抗Ｒ_3n及び第１電気グループ１の主電源電圧の逆数１／Ｖ_１の第３変化Δ_３(１／Ｖ_１)に基づいて決定されるが、他の組み合わせも可能である。例えば、該第２比は、第２電気グループ２の切り換え可能な負荷２_ｎの抵抗Ｒ_2n及び第３電気グループ３の主電源電圧の逆数１／Ｖ_３の第３変化Δ_３(１／Ｖ_３)に基づいて決定することもできる。

開示された実施態様の他の変形例は、当業者によれば、請求項に記載された本発明を実施するに際して図面、本開示及び添付請求項の精査から理解し実施することができるものである。

尚、請求項において“有する”なる文言は他の構成要素又はステップを排除するものではなく、単数形は複数を排除するものではない。

また、単一のユニット又は装置は、請求項に記載された幾つかの項目の機能を満たすことができる。また、特定の手段が相互に異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、これら手段の組み合わせを有利に使用することができないということを示すものではない。

また、１以上のユニット又は装置により実行される、動作状態が変化された機器を有する電気グループの決定、当該多グループ電気ネットワークの電力消費の変化の決定、前記比(Ｚ_０＋Ｚ_ｉ)／Ｖ_０及びＺ_０／Ｖ_０の決定等の決定は、如何なる他の数のユニット又は装置により実行することもできる。多グループ電気ネットワークに使用するための前記分離方法に従う多グループ電気ネットワークに使用するための前記分離装置の決定及び／又は制御は、コンピュータプログラムのプログラムコードとして及び／又は専用のハードウェアとして実施化することができる。

コンピュータプログラムは、光記憶媒体又は他のハードウェアと共に若しくは該ハードウェアの一部として供給される固体媒体により記憶／分配することができるのみならず、インターネット又は他の有線若しくは無線通信システムを介してのように、他の形態でも分配することができる。

請求項における如何なる符号も、当該範囲を限定するものと見なしてはならない。

本発明は、各々が１以上の機器を備える複数の電気グループを有すると共に電力源により給電される多グループ電気ネットワークで使用される分離装置に関するものである。各電気グループに関して、電圧測定器は、或る機器の動作状態が変化される間の前記電気グループの機器に供給される主電源電圧の第１変化、及び前記電気グループの切り換え可能な負荷が切り換えられる間の前記主電源電圧の第２変化を測定する。少なくとも１つの電気グループに関して、前記電圧測定器は、他の電気グループの切り換え可能な負荷が切り換えられる間の前記主電源電圧の第３変化を測定する。決定ユニットは、前記動作状態が変化された機器を有する電気グループを、前記測定された主電源電圧の第１変化、前記測定された主電源電圧の第２変化、前記測定された主電源電圧の第３変化及び前記切り換え可能な負荷の抵抗に基づいて決定する。このように、多グループ電気ネットワークにおいて、他の電気グループにおける機器の動作状態の変化による検出誤りを回避することができると共に分離の精度を向上させることができる。

Claims (15)

1. 各々が１以上の機器を備える複数の電気グループを有すると共に電力源により給電される多グループ電気ネットワークで使用される分離装置であって、
   − 各電気グループに関して、或る機器の動作状態が変化される間の前記電気グループの機器に供給される主電源電圧の第１変化を測定する電圧測定器と、
   − 各電気グループに関して切り換え可能な負荷を切り換える制御ユニットであって、前記電圧測定器が、各電気グループに関して、前記電気グループの切り換え可能な負荷が切り換えられる間の前記主電源電圧の第２変化を測定する一方、前記電圧測定器が、少なくとも１つの電気グループに関して、他の電気グループの切り換え可能な負荷が切り換えられる間の前記主電源電圧の第３変化を測定する制御ユニットと、
   − 前記動作状態が変化された機器を有する電気グループを、前記測定された主電源電圧の第１変化、前記測定された主電源電圧の第２変化、前記測定された主電源電圧の第３変化及び前記切り換え可能な負荷の抵抗に基づいて決定する決定ユニットと、
   を有する、分離装置。
2. 前記決定ユニットが、各電気グループに関して、前記電気グループの機器の全アドミタンスの変化を、前記測定された主電源電圧の第１変化、前記測定された主電源電圧の第２変化、前記測定された主電源電圧の第３変化及び前記切り換え可能な負荷の抵抗に基づいて決定すると共に、前記動作状態が変化された機器を有する電気グループを該決定された全アドミタンスの変化に基づいて決定する、請求項１に記載の分離装置。
3. 前記決定ユニットは、各電気グループに関して、前記全アドミタンスの変化を前記測定された主電源電圧の第１変化、（ｉ）前記多グループ電気ネットワークの外部インピーダンス及び前記電気グループの内部インピーダンスの和と（ii）前記電力源により供給される電圧との第１比、及び（ｉ）前記多グループ電気ネットワークの外部インピーダンスと（ii）前記電力源により供給される電圧との第２比に基づいて決定し、前記第１比及び第２比が、前記測定された主電源電圧の第２変化、前記測定された主電源電圧の第３変化及び前記切り換え可能な負荷の抵抗から決定される、請求項２に記載の分離装置。
4. 前記決定ユニットが、前記測定された主電源電圧の第１変化から前記主電源電圧の逆数の第１変化を決定すると共に、各電気グループに関して、前記全アドミタンスの変化を前記第１比、前記第２比及び前記主電源電圧の逆数の第１変化に基づいて決定する、請求項３に記載の分離装置。
5. 前記決定ユニットが、前記全アドミタンスの変化を、線形方程式の系を直接解くことに基づいて決定する、請求項４に記載の分離装置。
6. 前記決定ユニットは、
   − 前記主電源電圧の逆数の第１変化における第１ノイズレベルを推定するノイズ推定ユニット、
   を有し、前記決定ユニットが前記全アドミタンスの変化を、エラー基準を最小化する推定値として前記第１ノイズレベルに更に基づいて決定する、請求項４に記載の分離装置。
7. 前記ノイズ推定ユニットは前記第１比及び前記第２比における第２ノイズレベルを更に推定し、前記決定ユニットが前記全アドミタンスの変化を、エラー基準を最小化する推定値として前記第２ノイズレベルに更に基づいて決定する、請求項６に記載の分離装置。
8. 前記決定ユニットが前記全アドミタンスの変化を、各電気グループに関して線形方程式の系を、この電気グループに関してのみ前記全アドミタンスの変化がゼロとは異なるとの仮定の下で解き、各解がエラー基準を最小にするようにすると共に、最小のエラーを生じる解を選択することに基づいて決定する、請求項４に記載の分離装置。
9. 前記決定ユニットが、各電気グループに関して、前記測定された主電源電圧の第２変化から前記主電源電圧の逆数の第２変化を決定すると共に、前記第１比を前記電気グループの前記切り換え可能な負荷の抵抗及び前記主電源電圧の逆数の第２変化に基づいて決定する、請求項４に記載の分離装置。
10. 前記決定ユニットが、前記少なくとも１つの電気グループに関して、前記測定された主電源電圧の第３変化から前記主電源電圧の逆数の第３変化を決定すると共に、前記第２比を前記他の電気グループの前記切り換え可能な負荷の抵抗及び前記主電源電圧の逆数の第３変化に基づいて決定する、請求項４に記載の分離装置。
11. 各電気グループに関して、前記電圧測定器は前記主電源電圧を前記主電源電圧の第１変化の直前及び直後に測定し、前記決定ユニットが、各電気グループに関して、電力消費の変化を前記主電源電圧の第１変化の直前又は直後の前記主電源電圧の二乗及び前記全アドミタンスの変化に基づいて決定する、請求項２に記載の分離装置。
12. 当該分離装置が前記切り換え可能な負荷を有する、請求項１に記載の分離装置。
13. 各々が１以上の機器を備える複数の電気グループを有すると共に電力源により給電される多グループ電気ネットワークと、請求項１に記載の多グループ電気ネットワークで使用される分離装置とを有する、システム。
14. 各々が１以上の機器を備える複数の電気グループを有すると共に電力源により給電される多グループ電気ネットワークで使用される分離方法であって、
    − 各電気グループに関して、或る機器の動作状態が変化される間の前記電気グループの機器に供給される主電源電圧の第１変化を測定するステップと、
    − 各電気グループに関して、前記電気グループの切り換え可能な負荷が切り換えられる間の前記主電源電圧の第２変化を測定するステップと、
    − 少なくとも１つの電気グループに関して、他の電気グループの切り換え可能な負荷が切り換えられる間の前記主電源電圧の第３変化を測定するステップと、
    − 前記動作状態が変化された機器を有する電気グループを、前記測定された主電源電圧の第１変化、前記測定された主電源電圧の第２変化、前記測定された主電源電圧の第３変化及び前記切り換え可能な負荷の抵抗に基づいて決定するステップと、
    を有する、分離方法。
15. 各々が１以上の機器を備える複数の電気グループを有すると共に電力源により給電される多グループ電気ネットワークで使用される分離用コンピュータプログラムであって、請求項１に記載の分離装置を制御するコンピュータ上で実行された場合に、該分離装置に、請求項１４に記載の分離方法のステップを実行させるプログラムコード手段を有する、分離用コンピュータプログラム。