JP2568240B2 - デマンド監視制御システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はデマンド監視制御システムに関するものであ
る。

〔従来の技術〕

デマンド監視制御は第９図に示されているように横軸
を時間t,縦軸をデマンド値Ｐとすると、一定時間（監視
期間）t₃₀のデマンド値Ｐが管理値P₀を越えないように
監視制御するものであり、理想的なデマンド値Ｐの時間
に対する変化は直線１のようになる。実際のデマンド値
Ｐの変化は曲線２のようになり、複雑な軌跡をたどる。

監視制御の方法は時間t₁におけるデマンド値をP₁とす
ると、常時、デマンド値P₁の値が理想の直線１以下とな
るように監視し、オーバーする時は負荷を停止させて使
用電力を減少する。これにより一定時間t₃₀においてデ
マンド値Ｐが管理値P₀を越えないように監視する。

負荷制限する場合、停止可能な負荷容量には限度があ
り、工場の操業に影響の少ない負荷を予め設定してお
く。しかし時間t₁から点線３のように大容量の負荷が運
転されると、停止される負荷容量には限度があるため、
押えきれずに時間t₃₀には最終値４まで上昇し、管理値P
₀に対してＰθ分だけデマンド値がオーバーしてしま
う。なおこれに関するものとして特開昭61−293121号公
報がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は大きな負荷変動に対してデマンド値を
規定値以下にすることができずオーバーするため、違約
金をとられ使用者に不便を与えていた。すなわち負荷変
動が大きく、特にデマンド監視時間の終了付近で大容量
の負荷が投入された場合の制御方法について配慮されて
おらず、デマンド値が管理値をオーバーする問題があつ
た。

本発明は以上の点に鑑みなされたものであり、デマン
ド値を大きな負荷変動がデマンド監視期間の後半に発生
してもデマンド管理値以下に制御することを可能とした
デマンド監視制御システムを提供することを目的とする
ものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、システムに、負荷の運転スケジユールを
格納するスケジユール部、このスケジユール部のデータ
とデマンド監視期間とを照合し、間けつ運転負荷が監視
期間内にある場合、間けつ運転負荷が運転される時間以
前と以後とのデマンド値の上昇率を決定する第１の演算
部、この第１の演算部からの指令により監視期間のスタ
ートに負荷のうち予め停止させる負荷を決定する事前処
理負荷部、電力量計からの信号によりスタートから所定
時間までのデマンド値の平均上昇率を求める第２の演算
部、平均上昇率と第１の演算部により決定された上昇率
とを比較する比較部、この比較部からの信号により負荷
を制限する第３の演算部を有するデマンド監視制御装置
を設けることにより、達成される。

〔作用〕

このようなデマンド監視制御装置を設けることによ
り、監視期間内に運転される大容量の間けつ運転負荷が
摘出され、その負荷が運転されることを予測してその負
荷が運転される監視期間のスタートに一部負荷を停止さ
せ、間けつ運転負荷が稼動する以前のデマンド値が低く
押えられるようになつて、間けつ運転負荷による大きな
負荷変動がデマンド監視期間の後半に発生してもデマン
ド値を管理値以下に押えられるようになる。

すなわち運転スケジユールを格納しているスケジユー
ル部には、間けつ運転される大容量の負荷、例えば試験
用発電機等の運転，停止時間が格納されている。第１の
演算部ではこの運転スケジユールとデマンド監視期間と
を照合し、間けつ運転負荷を摘出する。更に間けつ運転
負荷が稼動している場合と停止している場合とのデマン
ド値の上昇率を求め、設定する。一方事前負荷処理部で
は第１の演算部からの指令により、デマンド監視期間の
スタートにおいて停止負荷を決定し、事前に負荷を停止
しておく。更に比較部は間けつ運転負荷が稼動している
時間帯と、停止している時間帯とによつて別々に設定さ
れたデマンド値の上昇率と、第２の演算部によつて求め
られた平均上昇率とを比較し、この比較結果により第３
の演算部では微少な負荷制限を行う。このようにするこ
とにより間けつ運転負荷による大きな負荷変化を事前に
予測してデマンド値を監視，制御することができるよう
になつて、管理値をオーバーしない制御が可能となる。

〔実施例〕

以下、図示した実施例に基づいて本発明を説明する。
第１図には本発明の一実施例が示されている。デマンド
監視制御システムは電力量を計測する電力量計5,電力系
統に接続された負荷６を備え、電力量計５からの信号に
より一定の監視期間内における電力系統の使用電力量が
規定値を越えないように負荷６を制限し乍ら監視してい
る。このようなようなデマンド監視制御システムで本実
施例ではシステムに、負荷６の運転スケジユールを格納
するスケジユール部７、このスケジユール部７のデータ
とデマンド監視期間とを照合し、間けつ運転負荷が監視
期間内にある場合、間けつ運転負荷が運転される時間以
前と以後とのデマンド値の上昇率を決定する第１の演算
部８、この第１の演算部８からの指令により監視期間の
スタートに負荷６のうち予め停止させる負荷を決定する
事前処理負荷部９、電力量計５からの信号によりスター
トから所定時間までのデマンド値の平均上昇率を求める
第２の演算部10,平均上昇率と第１の演算部８により決
定された上昇率とを比較する比較部11、この比較部11か
らの信号により負荷６を制限する第３の演算部12を有す
るデマンド監視制御装置13を設けた。このようにするこ
とにより間けつ運転負荷による大きな負荷変化を事前に
予測してデマンド値を監視，制限することができるよう
になつて、デマンド値を大きな負荷変動がデマンド監視
期間の後半に発生してもデマンド管理値以下に制御する
ことを可能としたデマンド監視制御システムを得ること
ができる。

すなわち需要家の受電点には使用電力量を計測するた
めの計測装置14があり、それには電力量計５が接続され
ている。受電電圧は変圧器15により変換され、主回路母
線16に送られる。主回路母線16には開閉器17（17A〜17
n）が接続され，開閉器17A〜17nには負荷６（6A〜6n）
が接続されている。開閉器17A〜17nとON−OFFが同じ補
助接点18（18A〜18n）および電力量計５の出力接点19
は、デマンド監視制御装置13の入力部20に接続されてい
る。

入力部20の出力信号は、負荷６の運転スケジユールが
格納されているスケジユール部７と第１の演算部８およ
び第２の演算部10とに伝送される。第１の演算部８の出
力信号は上昇率設定部21,22および事前負荷処理部９に
伝送される。一方、タイマー部23の出力は第１の演算部
８および第２の演算部10に入力され、第１の演算部８の
時間出力は切換部8Sに伝送される。

上昇率設定部21の出力は切換部8Sの端子ｂに、上昇率
設定部22の出力は端子ｃに、更に標準上昇率設定部24の
出力は端子ａに夫々伝送され、共通端子ｄの出力は比較
部11の−端子に入力される。更に第２の演算部10の出力
は、比較部11の＋端子と切換部8Sの端子ｅに入力され
る。比較部11の出力はレベル判定部25に入力され、レベ
ル判定部25の＋端子の出力は第３の演算部12に入力さ
れ、−および０端子の出力は零セツト部26に入力され
る。

事前負荷処理部9,第３の演算部12および零セツト部26
の出力信号は出力部27に伝送される。出力部27からの開
信号28は開閉器17A〜17nの操作回路へ伝送される。

このように構成したデマンド監視制御装置13を有する
デマンド監視制御システムの動作を第１図を基に説明す
る。

スケジユール部７には第２図に示すような負荷の運転
スケジユール29が格納されている。工場を例にとると同
図（イ）のように時刻８時に始業するため使用電力が急
増し、12時になると昼食のため機械が停止し、使用電力
は減少する。朝８時から12時までの間には試験発電機の
ように間けつ的に運転される大容量の負荷があり、その
部分が29A,29Bである。

一方、デマンド監視期間は標準的に30分単位で行われ
ており、このデマンド監視期間と運転スケジユールとを
照合すると同図（ロ）のようになる。間けつ運転負荷の
運転開始時間t₁および終了時間t₂は、デマンド監視期間
T₁とT₂とに分れる。時間t₁からデマンド監視期間T₁の終
了時間t₃₀の間は使用電力が急増し、デマンド値の上昇
率が大きくなる。この部分の詳細を第３図に示す。

第３図（イ）は間けつ運転負荷が運転される時間29A
の部分を拡大したものであり、使用電力P_tは間けつ運転
される負荷の容量となる。ここで第１の演算部８の処理
を第４図により説明する。

ブロツク8Aでは設定値データθ₄，θ₅およびＰθ₄の
値をリセツトする。

ブロツク8Bではタイマー部23からのデマンド監視のス
タート指令により、スケジユール部７の運転スケジユー
ルと監視期間T₁とを上述の第２図のように照合し、間け
つ運転負荷を摘出する。

ブロツク8Cでは間けつ運転負荷の有無を判断し、間けつ
運転負荷が有の場合はブロツク8Dに移る。ここでは同図
（ロ）に示すように、時間t₃₀とデマンド管理値P₀との
交点Ａと原点とを結ぶ標準上昇率θ₀を有する直線１に
対して、間けつ運転負荷容量P_tによつて上昇率が増加す
る角度θ₃を求める。角度θ₃は使用電力と上昇率とは比
例関係にあるため、間けつ運転負荷容量P_tから換算され
る。

ブロツク8Eでは交点Ａから直線１に対して角度θ₃を
有する直線30を考え、時間t₁の延長線との交点をＣとす
る。

ブロツク8Fでは同図（ハ）に示されているように交点
Ｃから水平線を引き、直線１との交点をＢ、縦軸との交
点をデマンド値P₁とする。

ブロツク8Gでは交点Ｃと原点とを結ぶ直線を引き、こ
の直線が横軸に対する角度θ₄を求める。

ブロツク8Hでは同図（ニ）に示されているように三角
形ΔABCを考える。角度ABCはθ₀となり、角度θ₇はθ₇
＝180°−（θ₀＋θ₃）より求められ、角度θ₅はθ₅＝1
80°−θ₇＝θ₀＋θ₃より求められる。

ブロツク8Kではデマンド値の上昇率をθ₄に押えるた
めに必要な停止負荷容量Ｐθ₄を求める。このＰθ₄は所
定時間の使用電力をP_Rとすると、 で求められる。

ブロツク8Lでは上昇率θ₄を上昇率設定部21,上昇率θ
₅を上昇率設定部22,停止負荷容量θ₄を事前負荷処理部
９に夫々出力する。

以上の処理の結果をデマンドグラフで示すと第３図
（ロ）のようになる。すなわち標準上昇率θ₀と異なる
上昇率θ₄，θ₅を有する直線が求まる。

更に第１の演算部８ではスタートから時間t₁までは切
換部8Sに対して端子ｄを端子ｂに接続する指令、時間t₁
からt₃₀までは端子ｄを端子ｃに接続する指令を夫々出
力し、時間によつて異なる上昇率を比較部11の−端子に
入力するようにしている。

次に事前負荷処理部９では第５図（ハ）に示すよう
に、ブロツク9Aで第１の演算部８からの予め設定した停
止負荷容量Ｐθ₄の信号により、加熱炉またはコンプレ
ツサーなどの停止可能な大容量負荷からＰθ₄≦実際の
停止負荷容量となるように負荷を選択する。ブロツク9B
では選択結果を出力部27へ伝送し、例えば負荷6Aと6Bと
を停止させる。この負荷停止処理がデマンド監視期間の
スタートで行われるため、負荷制限期間が期間T₁全体と
なるため長く、比較的少ない停止負荷でデマンド値の増
加を押えることができる。

次に第２の演算部10では第５図（イ）に示すように、
ブロツク10Aで入力部20からの電力量の入力パルスを積
算し、現在（所定時間）デマンド値Ｐを求める。ブロツ
ク10Bでは監視期間T₁のスタートから所定時間ｔまでの
平均上昇率θ_Mを求める。この平均上昇率θ_Mは第５図
（ニ）のように、所定時間ｔとデマンド値Ｐの交点と原
点とを結ぶ直線が、横軸となす角度として求められる。

ブロツク10Cでは平均上昇率θ_Mを比較部11の＋端子へ
出力する。

比較部11では切換部8Sからの上昇率（−端子）と第２
の演算部10からの平均上昇率θ_M（＋端子）とを比較
し、比較結果Δθを求める。これはΔθ＝θ_M−θ₄（デ
マンド監視期間のスタートから時間t₁までの間）、Δθ
＝θ_M−θ₅（時間t₁から終了時間t₃₀までの間）より求
められる。この比較結果Δθはレベル判定部25に送ら
れ、正（＋），負（−），零（０）の区別をし、正の場
合には＋端子，負は−端子、零は０端子へ夫々値が出力
される。Δθの正と負との領域は第６図に示すように、
時間t₁までは平均上昇率θ_Mの値がθ₄より小さい時は負
（Δθ＜０）の領域（負荷の停止不要）、θ₄より大き
いと正（Δθ＞０）の領域（負荷の停止要）となり、θ
_M＝θ₄の場合に零（Δθ＝０）（負荷の停止不要）とな
る。これは時間t₁からt₃₀までの間に対してはθ₄に代つ
てθ₅との比較となり、考え方は同じである。

次に第３の演算部12ではレベル判定部25からのΔθの
結果により、第５図（ロ）に示すようにブロツク12Aで
はΔθより停止が必要が負荷容量ＰΔθを求める。この
負荷容量ＰΔθは予め事前負荷処理部９により負荷を停
止しているため、小容量の負荷で調整可能である。

負荷容量ＰΔθは第５図（ホ）に示すように、基準値
θ₄よりオーバーしているΔθに相当する容量であり、
ＰΔθとΔθとは比例関係にある（ＰΔθ∝Δθ）のた
め、Δθに換算係数（α）をかけて求められる（ＰΔθ
＝Δθ×α）。

ブロツク12Bでは負荷容量ＰΔθ＜停止負荷容量とな
るように、停止可能な小容量負荷を、例えば換気フアン
または空調器などから選択して、結果を出力部27へ出力
する。

零セツト部26では負荷の停止が不要であるため、負荷
停止不要の信号を出力部27へ出力する。出力部27では各
指令により、開閉器17A〜17nに対して開信号28を出力す
る。

一方、間けつ運転負荷がない場合は第１の演算部８で
は、切換部8Sに対し端子ｄを端子ａに接続し、標準上昇
率設定部24の上昇率θ₀を比較部11に入力している。

更に第１の演算部８では間けつ運転負荷の運転される
時間によつて、次に判断している。第７図（イ）のよう
に監視期間Ｔを４等分し、スタートから1/4Tまでを区間
S₁,1/4Tから3/4Tまでを区間S₂,3/4TからS₃₀までを区間S
₃として区別する。

間けつ運転負荷が区間S₃以内から運転される場合は期
間の終了付近で負荷調整の時間が少ないため、大容量負
荷を運転されると管理値P₀をオーバーするため間けつ運
転負荷有りとしている。

一方、区間S₁で間けつ運転負荷の運転が終了する場合
は上述の第５図（ロ）に示すように、区間S₂およびS₃で
負荷調整が可能であるため、間けつ運転負荷なしと判断
する。この場合、区間S₁では上昇率がθ₀に対して大き
くなるため、これを無視して負荷制限しないように、切
換部8Sの端子ｄと端子ｅとを短絡して比較部11では常に
出力が零となるようにしておく。そして区間S₂になると
切換部8Sの端子ｄを端子ａに接続し、標準上昇率θ₀を
規準として負荷制限する。

区間S₂で間けつ運転負荷が運転される場合は、間けつ
運転負荷が区間S₃で運転したと仮定して上述の第３図
（ロ）のように、θ₄とθ₅とを定決する。その後第７図
（ハ）に示すように間けつ運転負荷の運転時間のt₃から
t₄に、θ₅の上昇率の部分を移動し、間けつ運転負荷の
運転終了後の上昇率をθ₄と同じく設定する。

そして第１の演算部８から切換部8Sに対してスタート
から時間t₃までは端子ｄを端子ｂに接続する指令を、時
間t₃からt₄の間は端子ｄを端子ｃに、更に時間t₄からt
₃₀までは再び端子ｄを端子ｂに接続する指令を夫々出力
する。

これにより、監視期間T₂（第３図（ロ）参照）では間
けつ運転負荷が1/4T以前に運転終了しているためなしと
判断し、時間1/4Tまでは負荷を制御しないままとし、時
間1/4T以後は標準上昇率θ₀を規準として制御する。

デマンド監視期間のスタートで事前負荷処理部９では
再び停止指令を出力する負荷を除いて、前の監視期間中
に停止させた負荷に対して運転指令を出力し、負荷を運
転する。

次にスケジユール部７の機能を説明する。スケジユー
ル部７にはキーボード（図示せず）から入力された負荷
の運転予定データ（例えば負荷名称：短絡発電機，容量
300kVA,運転スタート，ストツプ時間9:30,9:45）と、過
去の運転実績データより判断，決定した工場全体の使用
電力の予測値と、個々の負荷の運転実績データとが格納
されている。負荷の運転実績は、予め入力されている負
荷の容量と名称，開閉器17A〜17nの補助接点18A〜18nの
ON−OFFより判断できる運転時間がデータとして入つて
いる。

工場全体の運転スケジユールは変更される場合がある
が、それは下記方法により処理される。

（１）事前にスケジユール変更がわかつている場合。

キーボードから変更となつた負荷名称，容量，運転ス
タート，ストツプ時間を入力する。スケジユール部７で
は入力部20からの信号によりスケジユールを変更し、変
更された負荷の運転開始する時間が現在進行しているデ
マンド監視期間に入つている場合は、変更後のパターン
を第１の演算部８に送る。第１の演算部８ではスケジユ
ール部７からの信号により、期間の途中ではあるが再度
θ₄およびθ₅の値を負荷パターンにより変更して設定す
る。現在進行している監視期間以後の変更であれば、ス
ケジユール部７ではパターンを変更したのみで処理を終
了する。

（２）変更データを入力しないでスケジユールが変更と
なつた場合。

開閉器17A〜17nの補助接点18A〜18nの状態変化は入力
部20からスケジユール部７へ送られている。スケジユー
ル部７ではスケジユールに入つていない大容量（工場全
体容量の２〜３％以上）の負荷が突然運転されると、運
転された負荷名称，容量，運転継続時間を過去の運転実
績から判断する。それによつて負荷パターンを変更し、
第１の演算部８へ変更後のパターンを送り、第１の演算
部８ではスケジユール部７からの信号により、再度θ₄
およびθ₅の値を負荷パターンにより変更して設定す
る。

次に途中で負荷パターンが変更となつた場合の第１の
演算部８の処理を説明する。第８図で所定時間t₇によつ
て負荷が運転されたとすると、その運転時間t₇からt₈の
時間を点線のように期間の最終に運転されたとして考
え、上述の説明と同様の手順で所定時間t₇を原点にして
θ₄′およびθ₅′を決定する。次に実際の管理は点線の
ようにまず時間t₇からt₈では上昇率決定部22に設定され
たθ₅″を設定して管理し、t₈′からt₃₀までは上昇率設
定部21に設定されたθ₄′によつて管理する。

このように本実施例によれば大容量の間けつ運転負荷
が運転されることを予測し、監視期間のスタートで適切
な負荷停止処理を行い、更に間けつ運転負荷の運転時と
停止時とでデマンド値の上昇率の基準値を切換えて管理
するようにしたので、監視期間の終了付近で大きな負荷
変動があつてもデマンド管理値をオーバーすることが防
止できる。

また、負荷の運転スケジユールを記憶しておき、この
スケジユールとの照合により制御するため、保守員によ
る判断が不要となり、保守員を削減することができる。

〔発明の効果〕 上述のように本発明はデマンド値を大きな負荷変動が
デマンド監視期間の後半に発生してもデマンド管理値以
下に制御することができるようになつて、デマンド値を
大きな負荷変動がデマンド監視期間の後半に発生しても
デマンド管理値以下に制御することを可能としたデマン
ド監視制御システムを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のデマンド監視制御システムの一実施例
の全体構成を示すブロツク図、第２図（イ），（ロ）は
同じく一実施例を示すもので（イ）は負荷変動スケジユ
ール図、（ロ）はデマンド値の時間による変化特性図、
第３図（イ），（ロ）は同じく一実施例を示すもので
（イ）は使用電力のスケジユール図、（ロ）はデマンド
値の時間による変化特性図、第４図（イ）〜（ニ）は同
じく一実施例を示すもので（イ）は第１の演算部による
演算フローチヤート図、（ロ）はデマンド値の変化特性
図、（ハ）は同じくデマンド値の変化特性図、（ニ）は
（ハ）の詳細図、第５図（イ）〜（ホ）は同じく一実施
例を示すもので（イ）は第２の演算部による演算フロー
チヤート図、（ロ）は第３の演算部による演算フローチ
ヤート図、（ハ）は事前負荷処理部による演算フローチ
ヤート図、（ニ）はデマンド値の時間による変化特性
図、（ホ）は（ニ）の詳細図、第６図は本発明のデマン
ド監視制御システムの一実施例のデマンド値の時間によ
る変化特性図、第７図（イ），（ロ），（ハ）は同じく
一実施例のデマンド値の時間による変化特性図、第８図
は同じく一実施例のデマンド値の時間による変化特性
図、第９図は従来のデマンド監視制御システムによるデ
マンド監視制御を示すデマンド値の時間による変化特性
図である。 ５…電力量計、６（6A〜6n）…負荷、７…スケジユール
部、８…第１の演算部、９…事前負荷処理部、10…第２
の演算部、11…比較部、12…第３の演算部、13…デマン
ド監視制御装置。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電力系統の電力量を計測する電力量計，電
   力系統に接続された負荷を備え、前記電力量計からの信
   号により一定の監視期間内における前記電力系統の使用
   電力量が規定値を越えないように前記負荷を制限し乍ら
   監視するデマンド監視制御システムにおいて、前記シス
   テムに、前記負荷の運転スケジユールを格納するスケジ
   ユール部、このスケジユール部のデータとデマンド監視
   期間とを照合し、間けつ運転負荷が前記監視期間内にあ
   る場合、前記間けつ運転負荷が運転される時間以前と以
   後とのデマンド値の上昇率を決定する第１の演算部、こ
   の第１の演算部からの指令により前記監視期間のスター
   トに前記負荷のうち予め停止させる負荷を決定する事前
   処理負荷部、前記電力量計からの信号によりスタートか
   ら所定時間までのデマンド値の平均上昇率を求める第２
   の演算部、前記平均上昇率と前記第１の演算部により決
   定された上昇率とを比較する比較部、この比較部からの
   信号により前記負荷を制限する第３の演算部を有するデ
   マンド監視制御装置を設けたことを特徴とするデマンド
   監視制御システム。