JP2866615B2

JP2866615B2 - 節電量計測装置

Info

Publication number: JP2866615B2
Application number: JP8162889A
Authority: JP
Inventors: 良司塩沢; 文兼武臼井
Original assignee: TONICHI HITACHI DENSHI SAABISU KK; Hitachi Electronics Services Co Ltd
Current assignee: TONICHI HITACHI DENSHI SAABISU KK; Hitachi Electronics Services Co Ltd
Priority date: 1996-06-24
Filing date: 1996-06-24
Publication date: 1999-03-08
Anticipated expiration: 2016-06-24
Also published as: JPH1010160A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、節電装置の設置に
より節電された電力を計測する節電量計測装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】商用電源と負荷との間に、出力電圧を段
階的に切替可能な変圧器（以下、節電装置と云う）を設
置して負荷に供給する電圧を低下させ、負荷の消費電力
を抑制することにより節電を図る方法が一般的に採用さ
れている。

【０００３】ところで、この種の節電装置を設置した場
合、消費電力がその節電装置を用いた状態で計られるた
め、どの程度節電されているのかが、直接的には分かり
にくい。そのため、節電装置の設置後に、節電装置を設
置しなかった場合のその負荷の消費電力を求め、節電装
置を設置した状態でのその負荷の消費電力との差、すな
わち、節電装置により節約できた電力、すなわち、節電
量を知りたいと云う要求がある。また、節電量を積算し
た節電電力量を知りたいという要求もある。従来、節電
装置による節電効果の測定は、通常、次のように行って
いた。すなわち、まず、節電装置の設置に先立って、節
電装置を設置しようとする負荷の消費電力を測定してお
き、節電装置の設置後に、再び同じ負荷の消費電力を測
定して、両者の差に基づいて節電装置設置による節電量
を求めていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、消費電力
は、同じ負荷であっても、測定日や測定時間によっても
変動する。そのため、従来の方法では、節電装置による
節電量を正確に求めることは、困難であった。

【０００５】本発明の目的は、前記した従来技術による
節電装置の設置前後の消費電力の比較による方法によら
ず、節電装置の設置後に、その節電装置に接続された負
荷の消費電力を測定することにより、節電装置による節
電量を求めることができる節電量計測装置を提供するこ
とにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の一態様によれば、商用電源と負荷の間に変
圧器を挿入して、負荷に供給する電圧を低下させて、負
荷の消費電力を抑制することにより節電を図ろうとする
系について、節電された電力である節電量を計測するた
めの節電量計測装置において、負荷への給電電圧を低下
させない通常状態の消費電力である通常状態消費電力、
および、負荷への給電電圧を低下させた節電状態の消費
電力である節電状態消費電力に基づいて予め求められ
た、通常状態消費電力に対する節電率を記憶する節電率
記憶部と、電源電圧を示す電圧信号、および、電源から
供給される電流を示す電流信号をそれぞれ取り込む信号
入力部と、上記取り込まれた電圧信号および電流信号、
ならびに、節電率記憶部に記憶されている節電率を用い
て、節電量を求める演算処理部と、上記演算処理部で処
理された処理結果を出力する処理結果出力部とを備え、
上記演算処理部は、上記信号入力部により取り込まれる
電圧信号および電流信号に基づいて、負荷の消費電力を
算出する消費電力算出手段と、節電状態時に、上記消費
電力算出手段により求められた消費電力と、上記節電率
記憶部に記憶された節電率とを用いて、その時点におけ
る通常状態消費電力を推定する通常状態消費電力推定手
段と、上記通常状態消費電力推定手段により推定された
通常状態消費電力と、上記消費電力算出手段により算出
された節電状態消費電力との差を求めて、節電量を求め
る節電量算出手段と、上記各手段の処理結果を上記処理
結果出力部に出力する処理を行なう出力処理手段とを備
えることを特徴とする節電量計測装置が提供される。

【０００７】上記節電率記憶部は、電源電圧の複数種の
電圧低下量にそれぞれ対応する節電率を記憶することが
できる。この場合、上記通常状態消費電力推定手段は、
例えば、外部からの指示を受け付けて、指示された電圧
低下量に対応する節電率を用いて、節電時における通常
状態消費電力を推定する構成とすることができる。

【０００８】また、上記節電率記憶部は、電源電圧の複
数種の電圧低下量にそれぞれ対応する節電率を記憶する
ことができる。この場合、上記信号入力部は、上記変圧
器の１次側および２次側の差電圧をさらに取り込み、上
記通常状態消費電力推定手段は、上記信号入力部により
取り込まれた差電圧が示す電圧低下量に対応する節電率
を用いて、上記通常状態消費電力を推定する構成とする
ことができる。

【０００９】また、本発明の他の態様によれば、商用電
源と負荷との間に挿入される、巻線比が切替可能な変圧
器を有し、変圧器の巻線比を切り替えて、負荷への給電
電圧を低下させることにより消費電力を抑制して節電状
態を実現する節電装置が設置された系について、その節
電装置により節電された電力である節電量を計測するた
めの節電量計測装置において、負荷への給電電圧を低下
させない通常状態の消費電力である通常状態消費電力、
および、負荷への給電電圧を低下させた節電状態の消費
電力である節電状態消費電力に基づいて予め求められ
た、通常状態消費電力に対する節電率を記憶する節電率
記憶部と、電源電圧を示す電圧信号、および、電源から
供給される電流を示す電流信号をそれぞれ取り込む信号
入力部と、節電率および節電量を求める演算処理部と、
上記演算処理部で処理された処理結果を出力する処理結
果出力部とを備え、上記演算処理部は、上記信号入力部
により取り込まれる電圧信号および電流信号に基づい
て、負荷の消費電力を算出する消費電力算出手段と、上
記節電装置における変圧器の巻線比の切替に応じて実現
される、通常状態および節電状態の各給電状態について
の、上記信号入力部から取り込まれる電圧信号および電
流信号を用いて、上記消費電力算出手段に、負荷の通常
状態消費電力および節電状態消費電力をそれぞれ算出さ
せ、かつ、算出された通常状態消費電力および節電状態
消費電力を用いて、通常状態消費電力に対する節電率を
求め、得られた節電率を上記節電率記憶部に記憶させる
節電率算出手段と、節電状態時に、上記消費電力算出手
段により求められる消費電力と、上記節電率記憶部に記
憶された節電率とを用いて、その時点における通常状態
消費電力を推定する通常状態消費電力推定手段と、上記
通常状態消費電力推定手段により推定された通常状態消
費電力と、上記消費電力算出手段により算出された節電
状態消費電力との差を求めて、節電量を求める節電量算
出手段と、上記各手段の処理結果を上記処理結果出力部
に出力する処理を行なう出力処理手段とを備えることを
特徴とする節電量計測装置が提供される。

【００１０】本発明の態様では、複数段の巻線比の切替
が可能で、複数種の電圧低下量が実現できる変圧器を有
する節電装置が設置された系に適用することができる。
また、変圧器の巻線比の切替指示を複数種の電圧低下量
について順次行なう変圧器切替指示手段を備えることが
できる。

【００１１】本実施態様において、上記節電率算出手段
を、複数種の電圧低下量のそれぞれについて、節電率を
求め、各節電率を各電圧低下量対応に、上記節電率記憶
部に記憶させる構成とし、上記通常状態消費電力推定手
段を、変圧器の現在の電圧低下量に対応する節電率を用
いて、通常状態消費電力を推定する構成とすることがで
きる。

【００１２】また、上記信号入力部を、上記変圧器の１
次側および２次側の差電圧をさらに取り込む構成とする
ことができる。これに伴って、上記通常状態消費電力推
定手段を、上記信号入力部により取り込まれた差電圧が
示す電圧低下量に対応する節電率を用いて、上記通常状
態消費電力を推定する構成とすることができる。

【００１３】さらに、本発明では、一定時間経過毎にタ
イミング信号を発生して、出力するタイミング信号発生
部を備えることができる。この場合、上記演算処理部
は、上記タイミング信号の発生に応じて、消費電力を算
出すると共に、算出された消費電力に基づいて節電量の
算出を行なう構成とすることができる。また、上記演算
処理部は、上記タイミング信号の出力ごとに算出される
節電量を積算して、節電された電力量を表わす積算節電
量を求める積算節電量算出手段をさらに備える構成とす
ることもできる。なお、出力処理手段は、上記積算節電
量を処理結果出力部に出力することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について説明
するに先立ち、本発明の原理について説明する。

【００１５】本発明の節電量計測装置は、節電装置と共
に用いられ、節電装置による節電量を計測し、その結果
を出力する。そこで、本発明の節電量計測装置では、ま
ず、節電装置の設置後に、節電装置よる電圧低下量を０
とした状態で、その負荷の消費電力Ｐ₀を測定する。次
に、その負荷の変動が無い状態で、節電装置による電圧
低下量ΔＥをΔＥ₁に設定して、再度、その負荷の消費
電力Ｐ₁を測定する。そして、節電装置よる電圧降下量
がΔＥ₁の時の節電率ｋ₁を、ｋ₁＝（Ｐ₀−Ｐ₁）／Ｐ₀ で求め、電圧降下量ΔＥの関数として内部に記憶する。
ここで、節電装置の設置後の節電電力の測定は、その負
荷に供給されている電源電圧と負荷電流並びに力率とか
ら、その負荷の消費電力を測定することにより行なう。
また、同時に、節電装置の入出力端電圧差（すなわち節
電装置による電圧低下量ΔＥ）をも測定する。なお、節
電装置自体でもわずかながら電力を消費するが、負荷に
比べて非常に小さい。したがって、この節電装置の電源
からの入力電力と、負荷への出力電力とは、ほぼ等しい
と考えることができる。したがって、前述した負荷の消
費電力を、電源電圧と電源から供給される電流とを測定
することにより求めることができる。

【００１６】以上の準備をしておき、その後、節電量計
測装置により電力の実測を行なう。この場合に測定する
電力は、節電装置設置後の節電実施済みの電力Ｐであ
る。この測定値Ｐから節電装置設置により節電された電
力、すなわち、節電量ΔＰを、 ΔＰ＝Ｐ₀−Ｐにより求める。ただし、Ｐ₀は、Ｐ₀＝Ｐ／（１−ｋ）により、その負荷に節電装置を設置する前の消費電力Ｐ
₀を算出して求める。また、節電率ｋは、節電装置によ
る電圧低下量ΔＥに対応する値を、節電量計測装置の内
部に記憶された値の中から選択して用いる。

【００１７】次に、本発明の実施の形態について、図面
を参照して説明する。

【００１８】図１は、本発明の節電量計測装置により節
電量を測定する場合の接続図である。図１に示すよう
に、本発明の節電量計測装置１が設置される系は、商用
電源から電力の供給を受ける負荷５に、節電装置３を付
加した系である。この節電装置を付加することに適した
系は、給電される電力の電圧が低下しても、ある程度の
範囲であれば、その影響を受け難い性質を有する負荷で
ある。例えば、その一例として、照明系が挙げられる。

【００１９】節電装置３は、変圧器３１と、タップ切替
器３２、タップ切替器３２のタップ切替を制御するため
の制御装置３３とを備える。変圧器３１は、例えば、巻
線比を切り替えるための複数のタップ（図１の例では３
ａ、３ｂおよび３ｃの３個）を有する単巻変圧器で構成
される。一方、タップ切替器３２は、上記タップ３ａ，
３ｂ，３ｃのいずれかを選択するタップ選択器３２ａ
と、タップ選択器３２ａを駆動する駆動装置３２ｂとを
有する。駆動装置３２ｂは、上記タップ選択器３２ａを
駆動するためのアクチュエータ（図示せず）を結する。

【００２０】制御装置３３は、自動切替モードと、手動
切替モードで制御を行なうことができる。そのため、１
次側電圧を取り込んで、電圧を測定する機能と、１次側
電圧対応に予め設定されたタップを選択するタップ切替
機能とを有する。このタップ切替器機能は、マニュアル
操作を受け付けて、受け付けた指示入力に応じて、上記
タップ選択器３２ａを駆動するよう制御することもでき
る。制御装置３３の制御により、タップ選択器３２aが
駆動装置３２ｂに駆動されて、負荷５に給電する電圧が
目的の電圧となる。なお、節電量計測装置１を接続し
て、節電率を求める場合には、マニュアルにより、種々
の電圧低下量を設定することができる。

【００２１】節電量計測装置１は、系から、電圧および
電流の各信号を取り込んでコンピュータが扱えるデジタ
ル信号に変換する信号入力部１１と、時刻信号を発生す
る時刻信号発生部１６と、信号の取り込み、演算、制御
等を実行する演算制御装置（ＣＰＵ）１７と、ＣＰＵ１
７に対して各種指示を行なうための操作を受け付ける操
作部１９と、ＣＰＵ１７の処理結果および操作ガイドを
出力するための処理結果出力部１８とを有するハードウ
エアシステムで構成される。なお、この節電量計測装置
１は、図示していないが、電源装置を有する。

【００２２】信号入力部１１は、変圧器３１の１次側に
設けられた測定用変流器（ＣＴ）４を有し、このＣＴ４
を介して電流Ｉを取り込む。また、変圧器３１の１次側
の電圧Ｅ、および、１次側と２次側との差電圧ΔＥを取
り込む。そして、それらの値をディジタル値に変換す
る。

【００２３】ＣＰＵ１７は、プログラムにしたがって、
各種演算、制御等を実行する演算部１７ａと、演算部１
７ａのプログラム、データ等を記憶する記憶部１７ｂと
を有する。演算部１７ａのプログラムとしては、例え
ば、後述する図２に示す処理を実行するプログラムが挙
げられる。記憶部１７ｂには、データとして、例えば、
電圧低下量に対応する節電率が記憶される。また、演算
部１７aによって算出される各種のデータを記憶する。
例えば、節電率が記憶され、節電率記憶部を構成する。
より具体的には、複数種の節電率を、電圧低下量に対応
して記憶している。また、節電率の他に、例えば、消費
電力、節電量、積算節電量等、さらに、電気料金、料金
算定規則等を記憶することができる。

【００２４】演算部１７ａにより、次の各手段が実現さ
れる。すなわち、演算部１７aは、信号入力部１１によ
り取り込まれる電圧信号および電流信号に基づいて、負
荷５の消費電力を算出する消費電力算出手段と、節電装
置３における変圧器３１の出力電圧の切替に応じて実現
される、通常状態および節電状態の各給電状態について
の、上記信号入力部１１から取り込まれる電圧信号およ
び電流信号を用いて、上記消費電力算出手段に、負荷５
の通常状態消費電力および節電状態消費電力をそれぞれ
算出させ、かつ、算出された通常状態消費電力および節
電状態消費電力を用いて、通常状態消費電力に対する各
電圧低下量対応に節電率を求め、得られた節電率を上記
節電率記憶部として機能する記憶部１７ｂに記憶させる
節電率算出手段と、節電状態時に、上記消費電力算出手
段により求められる消費電力と、上記記憶部１７ｂに記
憶された節電率とを用いて、その時点における通常状態
消費電力を推定する通常状態消費電力推定手段と、上記
通常状態消費電力推定手段により推定された通常状態消
費電力と、上記消費電力算出手段により算出された節電
状態消費電力との差を求めて、節電量を求める節電量算
出手段と、上記各手段の処理結果を上記処理結果出力部
１８に出力する処理を行なう出力処理手段とを実現す
る。

【００２５】また、本実施形態では、演算部１７aは、
節電率計測ためのタップ切換操作手順を示して、節電状
態と非節電状態とを手動で実現させて、節電率の計算に
必要な信号の取り込みを行なうためのガイドを、処理出
力部１８に表示するための操作ガイド手段を実現するこ
とができる。ガイドの表示例については後述する。

【００２６】さらに、演算部１７aは、節電量を積算し
て、節電された電力量を表わす積算節電量を算出する積
算節電量算出手段、算出された消費電力を積算して、消
費電力量を表わす積算消費電力を求める積算消費電力算
出手段、ならびに、消費した電気料金および節約できた
電気料金を算出する料金算出手段を実現する。

【００２７】処理結果出力部１８は、演算部１７ａの処
理結果を出力するための１または２以上の機器を有す
る。それらの機器としては、例えば、表示装置、印刷装
置、記憶装置、通信装置等が挙げられる。この処理結果
出力部１８としては、好ましくは、少なくとも表示装置
が用いられる。そして、必要に応じて、印刷装置等がさ
らに接続される。表示装置としては、例えば、液晶等の
パネルディスプレイを有する表示装置が用いられる。

【００２８】上記処理結果出力部１８の表示装置には、
処理結果のみならず、上述した操作ガイドを表示するこ
とが出切る。図６に、節電率計測の際、マニュアルでタ
ップ切替を行なう場合の操作手順の案内表示の一例を示
す。図６には、、、およびの各ガイドメッセー
ジ６１１−６１４と、それらのメッセージに対する操作
の確認を行なうための指示ボタン６２１−６２４とを表
示する例を示す。例えば、メッセージ６１１では、「
変圧器の出力電圧が電源電圧となるようにタップを選択
してください。」というメッセージと共に、その操作を
行ったことを入力するための確認ボタン６２１が表示さ
れている。オペレータは、このガイドメッセージの指示
に従って、必要な操作を行い、その操作の後、対応する
確認ボタンを操作部１９からオンする操作を入力する。
これにより、節電率の計測に必要な操作が行われたかど
うかを確認することができる。そして、最後に、実際の
運用状態に入る。なお、確認ボタンのオン操作は、例え
ば、操作部１９において、予め定義されたキーを押すこ
とで行なうことができる。この他に、カーソルを移動さ
せて、表示されたボタンをクリックすることでオン操作
すること、タッチパネルを設けて、該当領域にタッチす
ることでオン操作すること等が可能である。

【００２９】また、図６の例の場合、メッセージ群が一
画面に表示されるので、現在行なうべき操作が何である
かを容易に把握できるようにするため、現在操作を行な
うべきメッセージおよび／またはその対応する番号の表
示態様を変更する。例えば、表示を反転する、点滅させ
る、色を変える等の強調表示が可能である。

【００３０】さらに、図６の例では、メッセージ群を一
画面に表示する状態を示したが、表示装置の表示領域の
大きさに応じて、一度に表示するメッセージ数を決める
ことができる。例えば、操作段階を追って１メッセージ
を順次表示するようにしてもよい。さらに、メッセージ
とそれに対する確認ボタンとを、画面を変えて順次表示
するようにしてもよい。

【００３１】次に、図２を参照して、本実施形態の節電
量計測装置の計測動作について説明する。図２には、本
発明の節電量計測装置により節電量を測定する場合の手
順を示す。以下、図１および図２を用いて、節電量計測
装置により節電量を測定する方法を説明する。

【００３２】節電量の測定に当たリ、まず準備を行な
う。この準備は、例えば、本節電量計測装置を設置する
際に行なう。

【００３３】準備の手順において、オペレータが行なう
必要がある操作等のガイドについて、処理結果出力部１
８の表示装置に表示する。メッセージとしては、例え
ば、上述した図６に示すようにメッセージを用いる。た
だし、ここでは、一度のすべてのメッセージを一画面に
表示するのではなく、その時点で必要な操作を示すメッ
セージと、それに対応する確認ボタンとを、操作の段階
を追って順次表示するものとする。

【００３４】ここでは、演算部１７ａは、上述した操作
ガイド手段および節電率算出手段として機能する。

【００３５】まず、演算部１７ａは、図１のタップ切替
器３２のタップ選択器３２ａをタップ３ａに切り替える
よう、オペレータに指示する操作ガイドを表示する。例
えば、図６のメッセージ６１１を処理結果出力部１８に
表示する。この後、確認ボタン６２１がオンされると、
負荷５に供給する電圧を商用電源電圧Ｅと等しくした状
態の、電源から供給される電流Ｉ₀と電圧Ｅとを、信号
入力部１１から取り込み、ディジタル信号に変換する。
演算部１７ａは、これらを取り込んで、負荷５の消費す
る電力Ｐ₀を、次式により計算して求め、記憶部１７ｂ
に一旦記憶する（ステップ１００１）。

【００３６】Ｐ₀＝Ｅ・Ｉ₀・COSΦ ただし、COSΦは、電圧Ｅと電流Ｉ₀との力率である。こ
れは、操作部１９からの入力を予め受け付けて、記憶部
１７ｂに記憶してあるものとする。

【００３７】次に、演算部１７ａは、オペレータに対し
て、変圧器３１の切替用タップ３ａを切替用タップ３ｂ
に切り替えさせて、負荷５に供給する電圧を商用電源電
圧より低下させるための操作ガイドを、処理結果出力部
１８に表示する。例えば、図６に示すメッセージ６１２
を表示する。その後、確認ボタン６２２がオン操作され
ると、電圧Ｅと、電源から供給される電流Ｉ₁と、差電
圧ΔＥ₁とを、信号入力部１１により取り込んで、ディ
ジタル信号に変換する。そして、演算部１７ａは、負荷
の消費する電力Ｐ₁を、次式で計算する（ステップ１０
０２）。

【００３８】Ｐ₁＝Ｅ・Ｉ₁・COSΦ また、演算部１７ａは、ここで求めたＰ₁と、先に測定
して記憶部１７ｂに記憶したＰ₀とについて、それらの
差ΔＰ₁を、次式により求める（ステップ１００３）。

【００３９】ΔＰ₁＝Ｐ₀−Ｐ₁ この差電力ΔＰ₁が、変圧器３１により負荷５に供給す
る電圧を商用電源電圧ＥからΔＥ₁だけ低下させたこと
によって節電された電力（節電電力）を表わす節電量と
なる。

【００４０】ここで、ΔＥ＝ΔＥ₁のときの節電率ｋ
₁を、次式により求めて、記憶部１７ｂに記憶しておく
（ステップ１００４）。

【００４１】ｋ₁＝ΔＰ₁／Ｐ₀ 次に、変圧器３１の出力電圧の切替が、さらに、切替用
タップ３ｃまで可能な場合には、演算部１７ａは、タッ
プ切替器３２のタップ選択器３２ａに、変圧器３１の切
換用タップを３ｃに切替させる操作ガイドを上記と同様
に表示し、その操作を待って、電圧、電源から供給され
る電流および差電圧を取り込み、それぞれの値から消費
電力Ｐ₂を求める（ステップ１００５）。さらに、ΔＥ
＝ΔＥ₂の場合の差電力ΔＰ₂を求め（ステップ１００
６）、節電率ｋ₂を前記ｋ₁と同様な手順により求め、記
憶部１７ｂに記憶する（ステップ１００７）。

【００４２】演算制御部１７ａは、処理結果出力部１８
に、変圧器３１が更に切替可能であるかどうか、たずね
るメッセージ、例えば、図６に示すように、「変圧器の
出力電圧は、これ以下に下がりますか」のようなメッセ
ージ６１３を表示する。ここで、切替可能の確認ボタン
６２３ａが操作されると、「変圧器の出力電圧を１段下
げてください」というメッセージ６１２を、再度表示す
る。切替できない旨の確認ボタン６２３ｂが操作される
と、変圧器を目的の電圧低下量とするためのメッセージ
６１４を処理結果出力部１８に表示する。そして、その
確認を確認ボタン６２４によって受け付ける。

【００４３】以上の測定準備の後、節電量計測の運用を
行なう。この運用では、演算部１７aは、消費電力算出
手段、通常状態消費電力推定手段、節電量算出手段、出
力処理手段、積算節電量算出手段、積算消費電力算出手
段、料金算出手段等として機能する。

【００４４】この運用においては、時刻信号発生部１６
から出力される一定時間間隔ｔ毎に発生するタイミング
信号に同期して、商用電源電圧Ｅ、電源から供給される
電流Ｉ、節電装置３による電圧降下量ΔＥを、信号入力
部１１により取り込む（ステップ２００１）。そして、
その取り込みに同期して、演算部１７ａにより、その時
の負荷の消費電力Ｐを、Ｐ＝Ｅ・Ｉ・COSΦ により計算して求めると共に、節電装置３による節電電
力（節電量）ΔＰを、 ΔＰ＝Ｐ₀−Ｐにより求める（ステップ２００１）。ただし、Ｐ₀は、Ｐ₀＝Ｐ／（１−ｋ）により求める。

【００４５】演算部１７ａは、このようにして求めた
Ｐ、ΔＰに、それぞれ測定時間間隔ｔを乗じて、測定期
間を通して積算して、測定を継続した期間の負荷の消費
電力量（積算消費電力）Ｗ＝Σ（Ｐ・ｔ）と、その期間
に節電された電力量、すなわち、積算節電量ΔＷ＝Σ
（ΔＰ・ｔ）とを求める（ステップ２００３，２００
４）。

【００４６】以上により求められた節電量は、演算部１
７ａにより、処理結果出力部１８に出力される。例え
ば、表示装置の画面に表示される。図５に、表示画面の
一例を示す。図５では、日々の表示する画面の例であっ
て、現在の消費電力、節電率および節電量と、ある期間
についての、積算消費電力、節電量、および、節約でき
た電気料金とが表示される。なお、図５の例では、すべ
ての情報を一画面に表示しているが、もちろん、これら
を複数画面に分けて表示してもよい。また、表示すべき
事項も、図５に示した事項に限られない。

【００４７】また、記憶部１７ｂに、演算部１７ａの演
結果を蓄積しておき、例えば、操作部１９からの指示等
に応じて、処理結果出力部１８に出力されるようにして
もよい。また、通信装置により、監視を行っている部所
に転送することもできる。これは、特に、遠隔的に監視
している場合に好都合である。

【００４８】次に、本発明の節電量計測装置の他の実施
形態について、図３を参照して説明する。図３は、本発
明の節電量計測装置の他の実施形態の構成例と測定時の
接続を示す。図１では、単相交流２線式での測定例を示
したが、図３では、単相交流３線式での測定方法を例に
とって説明する。

【００４９】本実施形態では、Ｒ、Ｎ、Ｔの３線で給電
された単相交流電力を、節電装置３を介して負荷５に供
給する場合の例である。節電装置３は、図示しないが、
タップ切替可能な節電用変圧器と、タップ切替器と、制
御装置とを有する。これについては、上述した実施の形
態で用いられた節電装置と実質的には変わらないので、
ここでの説明は省略する。

【００５０】本実施形態の節電量計測装置1は、基本的
には、図1に示した例と同様の構成であって、信号入力
部１１と、時刻信号発生部１６と、ＣＰＵ１７と、処理
結果出力部として液晶表示部１８ａと、操作部１９と、
電圧取込回路２０と、電源回路２４を内蔵し、さらに、
印刷装置１８ｂを外付けで有する。電圧取込回路２０
は、スイッチ２１と、ヒューズ２２ａ，２２ｂと、アレ
スタ２３ａ、２３ｂおよび２３ｃとを有する。この電圧
取込回路２０は、スイッチ２１を介して交流系統から交
流電流を取り込む。電源回路２４は、電圧取込回路２０
により取り込まれた交流を直流に変換し、かつ、必要な
電圧種の電圧を生成して、本実施形態の節電量計測装置
１の動作に供給する。

【００５１】信号入力部１１は、次のような構成を有す
る。まず、商用電源Ｒ，Ｔ相間の電圧Ｅrtを取り込むた
めの回路部として、絶縁トランス（ＰＴ１）１２ｄと、
ローパスフィルタ・レベル調整回路１３ｄと、実効値回
路１４ｄとを有する。また、Ｒ相電流を測定するための
回路部として、変流器（ＣＴｒ）４１と、ローパスフィ
ルタ・レベル調整回路１３ｃと、実効値回路１４ｃとを
有する。さらに、Ｔ相電流を測定するための回路部とし
て、変流器（ＣＴｔ）４２と、ローパスフィルタ・レベ
ル調整回路１３ｂと、実効値回路１４ｂとを有する。こ
の他に、節電装置の前後の電圧の差、すなわち、差電圧
ΔＥを測定するための回路部として、ヒューズ２２ｃお
よび２２ｄと、絶縁トランス（ＰＴ２）１２ａと、ロー
パスフィルタ・レベル調整回路１３ａと、実効値回路１
４ａとを有する。そして、各実効値回路１４ａ−１４ｄ
からの出力をディジタル信号に変換するためのＡ／Ｄ変
換器１５を有する。

【００５２】ＣＰＵ１７は、演算部１７ａと、記憶部１
７ｂとを有し、その基本的な構成、および、実現すべき
機能は、上述した実施形態と同様である。

【００５３】次に、本実施形態による節電量の計測動作
について、説明する。なお、節電量の計測の原理につい
ては、上述したので省略する。

【００５４】まず、交流電圧が、Ｒ相およびＴ相からス
イッチ２１を介して、絶縁トランス１２ｄに入力され
る。絶縁トランス１２ｄの出力は、ローパスフィルタ・
レベル調整回路１３ｄと、実効値回路１４ｄとに順次入
力され、交流電圧Ｅrtの実効値に比例した直流電圧とし
て取り出される。

【００５５】節電装置３の入出力端子間電圧、すなわ
ち、差電圧ΔＥは、ヒューズ２２ｃ，２２ｄを通して絶
縁トランス１２ａに入力される。絶縁トランス１２ａの
出力は、ローパスフィルタ・レベル調整回路１３ａに入
力され、その後、実効値回路１４ａに入力されて、差電
圧ΔＥの実効値に比例した直流電圧として取り出され
る。

【００５６】変流器ＣＴr４１，ＣＴt４２により取り込
んだＲ，Ｔ相の電流Ｉr，Ｉtに比例した信号電圧は、対
応するローパスフィルタ・レベル調整回路１３ｃ，１３
ｂに入力される。その後、実効値回路１４ｃ，１４ｂに
入力されて、Ｉr，Ｉtの実効値に比例した直流電圧とし
て取り出される。

【００５７】実効値回路１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４
ｄの各出力電圧は、Ａ／Ｄ変換器１５に、時分割で順
次入力され、アナログ信号からディジタル信号に変換
される。このＡ／Ｄ変換器１５の出力は、ＣＰＵ１７に
取り込まれ、内部のメモリ１７ｂに記憶される。ＣＰＵ
１７は、メモリ１７ｂに記憶されたデータを用いて、演
算部１７ａで負荷の消費電力等を算出し、ＣＰＵ１７の
メモリ１７ｂ内に記憶する。

【００５８】本実施形態の節電量計測装置１の入力に
は、Ｒ，Ｔ相間の電圧Ｅrt、変流器ＣＴr４１，ＣＴt４
２により取り込んだＲ，Ｔ相の電流Ｉr，Ｉt、節電装置
３の入出力間電圧ΔＥが入力されている。節電装置３の
電圧低下量ΔＥを切り替えて、負荷５に供給する電圧を
商用電源電圧Ｅrtと等しくした場合（すなわちΔＥ＝
０）の負荷の消費電力は、負荷５の力率をCOSΦとし
て、Ｐ₀＝｛Ｅrt・（Ｉr＋Ｉt）／２｝COSΦ により、ＣＰＵ１７の演算部１７ａで計算して求める。

【００５９】ここで、負荷の条件を一定にし、節電装置
３による電圧低下量を切り替えて、節電装置３の入出力
端子間電圧ΔＥを、０，ΔＥ₁，ΔＥ₂，・・とした場合
に、負荷の消費する電力を、Ｐ₀，Ｐ₁，Ｐ₂，・・と
し、節電率ｋ₁，ｋ₂，・・を次式により、求める。

【００６０】ｋ₁＝（Ｐ₀−Ｐ₁）／Ｐ₀ ｋ₂＝（Ｐ₀−Ｐ₂）／Ｐ₀ で求めて、ＣＰＵ１７のメモリ１７ｂ内に記憶する。

【００６１】実際の節電電力（節電量）の測定に当たっ
ては、図１の場合と同様に、一定時間間隔ｔで商用電源
電圧Ｅrt、電源から供給される電流Ｉr，Ｉt、節電装置
３による電圧降下量ΔＥを信号入力部１１を介して本実
施形態の節電量計測装置１に取り込み、その時の負荷の
消費電力Ｐを測定すると共に、節電装置３による節電電
力（節電量）ΔＰを、 ΔＰ＝Ｐ₀−Ｐにより求める。ただしＰ₀は、Ｐ₀＝Ｐ／（１−ｋ）により求める。

【００６２】求めたＰ、ΔＰに、測定時間間隔ｔを乗じ
て積算すれば、測定を継続した期間の負荷の消費した消
費電力量（積算消費電力）Ｗ＝Σ（Ｐ・ｔ）と、その期
間に節電された電力量を表わす積算節電量ΔＷ＝Σ（Δ
Ｐ・ｔ）とが求められる。

【００６３】このようにして測定した負荷の消費電力
Ｐ，節電量ΔＰ，測定継続した期間の負荷の積算消費電
力Ｗと、その期間中の積算節電量ΔＷとに関する情報
を、演算部１７aは、液晶表示部１８ａに出力して、例
えば、図５に示すように、表示させると共に、プリンタ
１８ｂに出力して、印刷出力させることも可能である。
操作部１９は、例えば、複数個の操作スイッチを有し、
操作選択、COSΦ等の定数設定などに用いる。

【００６４】なお、節電装置３によっては、節電用変圧
器に、電圧降下量ΔＥを０とする切り替えが設けられて
いない場合もある。この場合の節電率ｋは、図４に示す
ようにして求めることができる。すなわち、電圧降下量
ΔＥが、ΔＥ₁，ΔＥ₂，ΔＥ₃・・の場合の負荷の消費
電力Ｐ₁，Ｐ₂，Ｐ₃・・を測定し、Ｐ₁，Ｐ₂，Ｐ₃・・の
値から、ΔＥが０Ｖの時の消費電力Ｐ₀を外挿法によっ
て求める。

【００６５】こうして求めたＰ₀とＰ₁，Ｐ₂，Ｐ₃・・と
の差ΔＰ₁，ΔＰ₂，ΔＰ₃・・から、電圧降下量ΔＥが
ΔＥ₁，ΔＥ₂，ΔＥ₃・・の場合の節電率ｋ₁，ｋ₂，ｋ₃
・・を求める。

【００６６】図３の実施例の説明では、負荷の力率 COS
Φが一定値として説明した。この理由は、負荷の力率は
電源電圧のわずかな変化によってはほとんど変化しない
ため、COSΦを定数として、予め節電電力に登録してお
くこととしたためである。しかし、Ｒ，Ｔ相間の電圧Ｅ
rtと、変流器ＣＴr４１，ＣＴt４２により取り込んだ
Ｒ，Ｔ相の電流Ｉr, Ｉt間の位相差を実測して、負荷の
力率 COSΦを求めることも可能である。

【００６７】また、図３の実施例では、変圧器３による
電圧降下量ΔＥに対応した節電率ｋの値は、電圧降下量
ΔＥが０の場合と、ΔＥ₁，ΔＥ₂，ΔＥ₃，・・の場合
との一定負荷時の消費電力を実測して求めた。しかし、
本発明は、これに限られない。すなわち、電圧降下量Δ
Ｅ₁，ΔＥ₂，ΔＥ₃，・・の場合の節電率ｋ₁，ｋ₂，ｋ₃
・・をあらかじめ定数として、操作スイッチ１９からに
入力し、この節電率を用いて、負荷の消費電力Ｐから節
電量を計算して、求めることもできる。

【００６８】上記各実施の形態においては、節電量を求
めて、それを出力する構成となっているが、本発明は、
それに限定されない。例えば、節電量計測装置１の記憶
部１７ｂに電気料金単価および料金算定規則等を登録し
ておくことにより、節電電力量量ΔＷを計測して出力す
ると共に、節電電力量ΔＷに相当する電気料金をも求め
て、出力することができる。従って、節電したことによ
る節約できた電気料金を知ることもできる。この算出結
果は、例えば、上述した図５のように表示することがで
きる。

【００６９】また、以上説明した図３の節電量計測装置
の構成例では、単相交流３線式の測定例を用いて説明し
たが、同様な手段を用いて、単相交流２線式あるいは３
相交流３線式の節電電力を求めることもできる。

【００７０】さらに、上記した発明の実施の形態では、
節電率を求める際に、タップ切替器のタップ切替を、手
動で行なったが、節電量計測装置からの操作指令に基づ
いて自動的に行なうようにしてもよい。

【００７１】

【発明の効果】以上の説明のように、本発明によれば、
商用電源に接続された負荷に供給する電圧を、商用電源
と負荷の間に出力電圧を低下させる変圧器を挿入して負
荷に供給する電圧を低下させ、その負荷の消費電力を抑
制することにより節電を図ろうとする節電装置を設置し
た状態で、その節電装置設置による節電電力を計測で
き、これにより節電装置の設置効果を具体的に表示でき
る効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の節電量計測装置の実施の形態の一例
を示すブロック図。

【図２】図１の節電量計測装置による節電量測定の手
順を表したフロー図。

【図３】本発明の節電量計測装置の他の実施の形態の
構成の一例を示すブロック図。

【図４】変圧器に、電圧降下量ΔＥ＝０の切り替え手
段が設けられてない場合における節電率ｋを求める方法
を示す説明図。

【図５】処理結果の表示画面の一例を示す説明図。

【図６】節電率計測の際の変圧器タップ切替操作手順
の一例を表示する画面例を示す説明図。

【符号の説明】

１---節電量計測装置、３---節電用変圧器(節電装置)、
５---負荷、１１---信号入力部、１２a,d---絶縁トラン
ス、１３a,b,c,d---ローパスフィルタ・レベル調整回路
ローパスフィルタ・レベル調整回路、１４a,b,c,d---実
効値回路、１５---アナログ→ディジタル変換回路、１
６---時計回路、１７---ＣＰＵ、１７ａ---演算部、１
７ｂ---記憶部（メモリ）、１８---液晶表示器、１８ｂ
---プリンタ、１９---操作スイッチ、２０---電圧取込
回路、２１---スイッチ、２２a,b,c,d---フューズ、２
３a,b,c---ＺＮＲ、４１,４２---変流器（ＣＴ）。

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01R 11/00 G01R 21/00 G01R 22/00 110 H02J 1/00 307

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】商用電源と負荷の間に変圧器を挿入し
て、負荷に供給する電圧を低下させて、負荷の消費電力
を抑制することにより節電を図ろうとする系について、
節電された電力である節電量を計測するための節電量計
測装置において、負荷への給電電圧を低下させない通常状態の消費電力で
ある通常状態消費電力、および、負荷への給電電圧を低
下させた節電状態の消費電力である節電状態消費電力に
基づいて予め求められた、通常状態消費電力に対する節
電率を記憶する節電率記憶部と、電源電圧を示す電圧信号、および、電源から供給される
電流を示す電流信号をそれぞれ取り込む信号入力部と、上記取り込まれた電圧信号および電流信号、ならびに、
節電率記憶部に記憶されている節電率を用いて、節電量
を求める演算処理部と、上記演算処理部で処理された処理結果を出力する処理結
果出力部とを備え、上記演算処理部は、上記信号入力部により取り込まれる電圧信号および電流
信号に基づいて、負荷の消費電力を算出する消費電力算
出手段と、節電状態時に、上記消費電力算出手段により求められた
消費電力と、上記節電率記憶部に記憶された節電率とを
用いて、その時点における通常状態消費電力を推定する
通常状態消費電力推定手段と、上記通常状態消費電力推定手段により推定された通常状
態消費電力と、上記消費電力算出手段により算出された
節電状態消費電力との差を求めて、節電量を求める節電
量算出手段と、上記各手段の処理結果を上記処理結果出力部に出力する
処理を行なう出力処理手段とを備えることを特徴とする
節電量計測装置。
【請求項２】請求項１において、上記節電率記憶部
は、電源電圧に対する複数種の電圧低下量にそれぞれ対
応する節電率を記憶し、上記通常状態消費電力推定手段は、指示された電圧低下
量に対応する節電率を用いて、節電時における通常状態
消費電力を推定することを特徴とする節電量計測装置。
【請求項３】請求項１において、上記節電率記憶部
は、電源電圧に対する複数種の電圧低下量にそれぞれ対
応する節電率を記憶し、上記信号入力部は、上記変圧器の１次側および２次側の
差電圧をさらに取り込み、上記通常状態消費電力推定手段は、上記信号入力部によ
り取り込まれた差電圧が示す電圧低下量に対応する節電
率を用いて、上記通常状態消費電力を推定することを特
徴とする節電量計測装置。
【請求項４】商用電源と負荷との間に挿入される、巻
線比が切替可能な変圧器を有し、変圧器の巻線比を切り
替えて、負荷への給電電圧を低下させることにより消費
電力を抑制して節電状態を実現する節電装置が設置され
た系について、その節電装置により節電された電力であ
る節電量を計測するための節電量計測装置において、負荷への給電電圧を低下させない通常状態の消費電力で
ある通常状態消費電力、および、負荷への給電電圧を低
下させた節電状態の消費電力である節電状態消費電力に
基づいて予め求められた、通常状態消費電力に対する節
電率を記憶する節電率記憶部と、電源電圧を示す電圧信号、および、電源から供給される
電流を示す電流信号をそれぞれ取り込む信号入力部と、節電率および節電量を求める演算処理部と、上記演算処理部で処理された処理結果を出力する処理結
果出力部とを備え、上記演算処理部は、上記信号入力部により取り込まれる電圧信号および電流
信号に基づいて、負荷の消費電力を算出する消費電力算
出手段と、上記節電装置における変圧器の巻線比の切替に応じて実
現される、通常状態および節電状態の各給電状態につい
ての、上記信号入力部から取り込まれる電圧信号および
電流信号を用いて、上記消費電力算出手段に、負荷の通
常状態消費電力および節電状態消費電力をそれぞれ算出
させ、かつ、算出された通常状態消費電力および節電状
態消費電力を用いて、通常状態消費電力に対する節電率
を求め、得られた節電率を上記節電率記憶部に記憶させ
る節電率算出手段と、節電状態時に、上記消費電力算出手段により求められる
消費電力と、上記節電率記憶部に記憶された節電率とを
用いて、その時点における通常状態消費電力を推定する
通常状態消費電力推定手段と、上記通常状態消費電力推定手段により推定された通常状
態消費電力と、上記消費電力算出手段により算出された
節電状態消費電力との差を求めて、節電量を求める節電
量算出手段と、上記各手段の処理結果を上記処理結果出力部に出力する
処理を行なう出力処理手段とを備えることを特徴とする
節電量計測装置。
【請求項５】請求項４において、上記節電装置は、複
数段の巻線比の切替が可能で、複数種の電圧低下量が実
現できる変圧器を有し、上記変圧器切替指示手段は、変圧器の巻線比の切替指示
を複数種の電圧低下量について順次行い、上記節電率算出手段は、上記複数種の電圧低下量のそれ
ぞれについて、節電率を求め、各節電率を各電圧低下量
対応に、上記節電率記憶部に記憶させ、上記通常状態消費電力推定手段は、変圧器の現在の電圧
低下量に対応する節電率を用いて、通常状態消費電力を
推定することを特徴とする節電量計測装置。
【請求項６】請求項５において、上記信号入力部は、
上記変圧器の１次側および２次側の差電圧をさらに取り
込み、上記通常状態消費電力推定手段は、上記信号入力部によ
り取り込まれた差電圧が示す電圧低下量に対応する節電
率を用いて、上記通常状態消費電力を推定することを特
徴とする節電量計測装置。
【請求項７】請求項１、２、３、４、５または６にお
いて、一定時間経過毎にタイミング信号を発生して、該
タイミング信号を出力するタイミング信号発生部をさら
に備え、上記演算処理部は、上記タイミング信号の出力を受け
て、消費電力を算出すると共に、算出された消費電力に
基づいて節電量の算出を行なうことを特徴とする節電量
計測装置。
【請求項８】請求項７において、上記演算処理部は、
上記タイミング信号の出力ごとに算出される節電量を積
算して、積算節電量を求める積算節電量算出手段をさら
に備え、上記出力処理手段は、上記節電電力量を処理結果出力部
に出力することを特徴とする節電量計測装置。
【請求項９】請求項８において、電気料金単価および
料金算定規則を予め記憶する料金記憶部をさらに備え、上記演算処理部は、上記節電電力量と、電気料金単価お
よび料金算定規則とを用いて、節電によって節約できた
電気料金を算出する料金算出手段をさらに備え、上記出力処理手段は、上記料金算出手段によって算出さ
れた電気料金を処理結果出力部に出力することを特徴と
する節電量計測装置。
【請求項１０】請求項９において、上記演算処理部
は、上記タイミング信号の出力ごとに算出される消費電
力を積算して、積算消費電力を求める積算消費電力算出
手段をさらに備えることを特徴とする節電量計測装置。
【請求項１１】請求項１から１０のいずれか１項にお
いて、上記処理結果出力部は、処理結果を標示するため
の表示装置を有することを特徴とする節電量計測装置。
【請求項１２】請求項１から１０のいずれか１項にお
いて、上記処理結果出力部は、処理結果を印刷するため
の印刷装置を有することを特徴とする節電量計測装置。