JP2875332B2 - 使用電力制御方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

複数の工程からなる設備の電力を契約電力以内に制御
し、効率よく設備を稼動させることのできる使用電力制
御方法とその装置に関する。

【従来の技術】

一般的にデマンド監視装置と呼ばれるものがあり、使
用電力を常に監視して契約電力をオーバーしそうになる
と、決められた負荷を遮断し、契約電力オーバーを回避
すると負荷を復帰させるものである。このような装置は
各電力会社が契約電力を設備方式から実量方式に変更し
たため年間を通じて平均的に電力を使用することが必要
となったからである。 現在市販されているデマンド監視装置は、多少の違い
があるにせよそのほとんどが目標値を設定しておき、そ
の目標値を超過しそうになると段階的に警報を出し順番
に負荷を停止していく方法であり、これらの方法は使用
電力つまり結果データから対策を施すものである。しか
したとえばビル設備などのように大きな負荷変動もなく
安定した設備にはある程度効果があるものの、生産を目
的とする工場においては、生産途中で停止できる負荷は
かなり限定され、そのため停止してもあまり効果のない
軽負荷だけということにもなる。したがって生産を目的
とする工場で効果を上げるためには生産工程そのものか
ら変更する必要がある。 また、仕様電力が目標値を越えそうになるという表現
は、正確には使用電力値が目標値に近づいたのではな
く、その時の電力量の増加傾向から予測してこのまま増
加すると目標値を越えるだろうと推測されたものであ
る。したがって、実際には測定時の使用電力量が目標値
である電力量の半分にも満たない場合でも停止する設備
が発生することになる。つまり停止される設備の停止時
間は無計画であり、このことからも生産を目的とする工
場には使用できないことになる。 第１図により従来技術における制御の一例をデマンド
値により示す。この図は横軸に単位時限、縦軸にデマン
ド値を配し、単位時限（30分）内に変化するデマンド値
をプロットしたものである。 単位時限０分のデマンドから30分の目標デマンド値Ｄ
とを結ぶ直線が、デマンド値制御の理想ラインとする。
単位時限０分からデマンド値を測定し、その値は設備内
の多少の負荷変動で変化しながら上昇する。Ａ点に至る
とき、デマンド値の描く曲線の傾きからその延長上を探
ると、単位時限の30分内に明らかに目標デマンドを超過
したＣ点になると予想される。そこでいずれかの負荷を
停止させてデマンド値の上昇を抑制する。その後デマン
ド値の変化はＢ点に至って緩やかとなり、単位時限30分
後のデマンド値が目標デマンド値Ｄ以下と予想されるた
め、先に停止した負荷を復帰させる。このように30分内
において予期せず負荷を停止させる必要がある。

【発明が解決しようとする課題】

以上のことから本発明においては、生産を目的とする
工場等においても使用可能な使用電力制御方法とその装
置の提供を技術的課題とすると共に工場の生産設備を停
止する場合も効率よく停止させる電力制御方法の提供を
技術的課題とする。

【課題を解決するための手段】

上記課題を解決するために第１の発明の使用電力制御
方法は、複数の工程からなる設備の各工程における設備
機器の電気容量、負荷率等からなる電力量に係る負荷の
条件と、前記各工程の稼動時間等からなる電力量に係る
必要稼動時限とから、各工程の各単位時限のデマンド値
を算出し、各工程を組み合わせて稼動する際、各単位時
限における各工程のデマンド値の合計が契約電力等で決
定される目標デマンド値を超過しないよう、あるいはデ
マンド値の合計が平均化するよう各工程の稼動開始時
間、終了時間等を組み合わせ、各工程の稼動時限を決定
し、決定された稼動時限で各工程が稼動中、決定された
稼動時限により単位時限のデマンド値の合計が目標値を
超過する時限あるいは単位時限後半の任意時刻における
デマンド値から当該単位時限のデマンド値を算出予測
し、該算出予測したデマンド値と前記目標デマンド値と
を比較して前記予測したデマンド値が大なるとき、稼動
中の各工程の中で停止可能で且つ最大負荷の工程を選択
し、当該単位時限の後半から終了まで停止させる。 また、単位時限後半から単位時限終了まで停止可能な
工程の選択は、稼動中の全工程の電流値に対する各工程
の電流値の割合が大きいものから順次選択したものであ
る。 また第２の発明の使用電力制御装置は、複数の工程か
らなる設備の各工程における設備機器の電気容量、負荷
率等の電力量に係る負荷の条件と単位時限の目標デマン
ド値及び一時的に停止可能な工程とを記憶する記憶部
と、設備の稼動要求に基づく各工程の必要稼動時限を入
力する入力部と、前記各工程の設備機器の電力量を計測
する電力量カウンタと、負荷の条件と入力された必要稼
動時限とから各工程の各単位時限のデマンド値を算出
し、各単位時限における各工程のデマンド値の合計が前
記目標デマンド値を超過しないよう、あるいは平均化す
るよう各工程の稼動時限を演算出力すると共に、前記稼
動時限で各工程が稼動中、決定された稼動時限により単
位時限のデマンド値の合計が目標値を超過する時限と単
位時限後半の任意時刻における当該単位時限のデマンド
値を前記電力量カウンタの値から予測演算した予測デマ
ンド値とを出力する演算部と、該演算部の演算した各工
程の稼動時限を各工程に出力し、単位時限のデマンド値
の合計が目標値を超過する時限と、前記目標デマンド値
と予測デマンド値とを比較して予測デマンド値が大なる
時限に前記記憶部に記憶された一時的停止可能な工程を
選択して停止信号を出力すると共に前記各部を統括制御
する制御部とからなり、制御部の一時的に停止可能な工
程の選択において、演算部で電力量カウンタの信号から
全工程の電流値と各工程の電流値とを制御部に出力し、
前記制御部において記憶部に記憶された一時的に停止可
能な工程の中から、全工程の電流値に対する各工程の電
流値の割合の最も大きい工程を選択して該工程に停止信
号を出力する装置によるものである。

【作用】

本発明の使用電力制御方法と装置の作用は以下の通り
ある。 複数の工程からなる設備の各工程について、各工程の
設備機器の電力量（消費電力）と各工程の稼動時間等に
より各工程の各単位時限（一般的には30分）ごとのデマ
ンド値を演算して求めることができる。 複数の工程を無計画に稼動するとある単位時限では目
標内になるがある単位時限ではオーバーする。これは各
工程の任意時限のデマンド値の積算が設備全体の単位時
限のデマンド値となるためで、それぞれの工程が稼動す
る時間帯が重複すればそれだけ単位時限のデマンド値が
大きくなる。 ここで各工程を組み合わせて稼動する場合に、各工程
の稼動計画の開始時間、終了時間、稼動時間などから、
各単位時限（たとえば24時間中の30分区切り）ごとの各
工程のデマンド値の合計が目標デマンド値を超過しない
ように各工程の稼動時限を決定する。つまり演算で得ら
れるデマンド値を利用してあらかじめ各工程の稼動時限
を計画し、たとえば一部の工程の稼動開始を遅らせた
り、夜間運転するようにしたこの計画に添って各工程を
稼動するものである。この計画は使用電力制御装置に入
力している各工程設備機器の個々の電力量に係る負荷
率、効率、力率、電動機極数等の負荷の条件をデータと
して計画する。 この計画された稼動時限に添って稼動する複数の工程
の使用電力量は従来技術のように実測値である結果デー
タに頼ることなく契約電力内に制御されることになる。 ところでこの稼動時限の演算時に電力量が目標値を超
過する場合あるいは単位時限の後半の任意時刻における
使用電力量から当該単位時限のデマンド値を予測して目
標値たとえば契約電力を超過する場合は次のように作用
する。全工程の中でできるだけ大きい負荷を選択し、そ
の中でも短時間停止可能な負荷を単位時限の後半の短時
間だけ停止させる。この場合の工程は大きい負荷の工程
であればそれだけ効果は大きく工程の停止時間は短くな
る。このとき工程の停止時間を、単位時限の後半から単
位時限の終了までとすると、負荷の停止間隔は単位時限
に等しく、単位時限が30分であれば、たとえ各単位時限
で停止したとしても停止する工程は30分間隔で短時間だ
け停止することになる。 ここで言う短時間は、デマンドの目標値を超過する電
力量と、停止可能な負荷の大きさ及びその負荷の停止可
能時間により決定され、前記負荷の停止により目標の超
過分を制御できない場合は目標値が低いか、あるいは演
算による各工程の稼動時限を見直す必要があり、逆の利
用方法として停止可能な工程と工程の停止可能時間か
ら、デマンドの目標値と全工程の稼動時限を決定するこ
ともできる。 また停止可能な工程が複数存在する場合の停止すべき
工程の選択は、稼動中の全工程の電流値に対し、電流値
の割合が最も大きい停止可能な工程を選択すると、当該
単位時限内におけるデマンド値の抑制に対する効果は大
きい。

【実施例】

本発明に好適な実施例を設備の一例として精米プラン
ト工場を例として以下に説明する。 通常、電力会社の電力計量器における契約電力量は30
分単位で測定される。つまりその時間内にできるだけ低
い電力量で、しかも負荷設備が年間平均的に稼動し、精
米工場が最大限の稼動率であることが理想である。また
精米工場は、全負荷に対して精米工程が50％〜70％を占
めて、しかも負荷率90％〜100％と高く需要率も高いた
め、これを中心に考える必要がある。しかも荷受工程の
需要率は一般的に低くこれをどの時間帯にもっていくか
も稼動時間を計画する際、重要な課題である。 まず生命プラント工場は、精米工程、混米工程、計量
工程、出荷工程、その他の工程からなっている。これら
の各工程を構成する設備機器の負荷条件、たとえばモー
タ容量、極数、負荷率、効率等と、電力制御の目標値、
短時間停止可能な工程とを、基本データとしてコンピュ
ータにインプットしておく。次に生産計画に基づく各工
程の設備機器の必要稼動時間、たとえばロット開始時
間、終了時間、稼動時間をコンピュータに入力して、各
工程をその時間帯でどのように運転したらどのくらいの
電気料金になるか演算させる。つまり結果ではなく前も
ってコンピュータで工場の稼動分析をして稼動時限を決
定させ、この稼動時限の決定に基づき各工程を運転す
る。あらかじめ予測した稼動時限に基づき運転するた
め、いつ契約電力または目標デマンド値を超過するかを
常に監視する必要がなく、前記分析予測した時にどの時
間帯を制御あるいは監視すべきか、どの時間帯が目標値
に接近しているかを判断することもできる。 稼動中においては各工程の設備機器の電極値あるいは
電力量を電力量カウンタ等のセンサーからコンピュータ
に入力し現在どの工程が運転されていくらの電力量にな
っているかを監視することは制御性・安全性の面から有
効である。また全工程の電流値と各工程の電流値を比較
し、各工程の電流値を全工程の電流値に対する割合とし
て負荷状況を判断すると、電力量が電流の積分値である
のに対し、電流値は瞬時に測定できるため短時間で負荷
状況の判断が可能となる。 次に契約電力は通常単位時限（30分）ごとに測定され
るから、前記稼動分析して決定した稼動時限で明らかに
目標値を超過する時限あるいはこの単位時限後半の任意
時刻、たとえば単位時限終了の５分前のデマンド値から
この単位時限におけるデマンド値を算出予測し、あらか
じめ設定した目標値を超過する時限であれば、前述の電
流値から負荷の大きい工程の中で停止可能な工程を選択
し、その時点から単位時限終了まで停止させる。精米プ
ラント工場の場合、精米工程のほとんどがその後工程に
一時貯留するバッファータンクを備えており、数分間の
停止は許容範囲の工程である。しかも、全負荷に対して
精米工程が50％〜70％と高いため、この工程を停止させ
ることにより電力量の上昇を抑制するには効果が大き
い。 本発明においては前もって工場の稼動分析を行ってい
るため、どの時間帯に契約電力を超過するか、どの時間
帯のデマンド値が目標値に近いが要注意かなど稼動前に
予想できるから、稼動前に、どの工程を、どの負荷を、
どの時間帯に、どの位停止するか明らかにできるから、
従来技術に見られる、いつ負荷が停止する予想できない
制御とはなりえないものである。 また万一計画を超えてデマンド値が目標値を超過する
ような場合、単位時限の終了近くまで負荷の停止をしな
いで、また停止する負荷もできるだけ大きいものを選択
して短時間で効果の大きい負荷の停止を実施したもので
ある。 次に使用電力制御装置について第２図に示す。使用電
力制御装置１は工場の各工程20〜24における設備機器Ｍ
の電気容量、負荷率、効率と電力制御の目標値（450K
W）、停止可能な工程たとえば工程20,22とを記憶する記
憶部６と工場の稼動要求に基づく各工程の必要稼動時限
を入力する入力部７、各工程の電力量を計測する電力量
カウンタ11、前記記憶部６の負荷の条件と入力された必
要稼動時限とから各工程の各単位時限のデマンド値を算
出し、各単位時限における各工程のデマンド値の合計が
前記目標デマンド値を超過しないよう、あるいは平均化
するよう各工程の稼動時限を演算出力すると共に、前記
稼動時限で各工程が稼動中、決定された稼動時限により
単位時限のデマンド値の合計が目標値を超過する時限と
単位時限後半の任意時刻における当該単位時限のデマン
ド値を前記電力量カウンタの値から予測演算した予測デ
マンド値とを出力する演算部８、該演算部８の各工程の
稼動時限を各工程に出力し、単位時限のデマンド値の合
計が目標値を超過する時限と、前記目標デマンド値と予
測デマンド値とを比較して予測デマンド値が大なる時限
に前記記憶部６に記憶された一時的に停止可能な工程を
選択して停止信号を出力すると共に、前記各部を制御す
る制御部５、制御中の経時変化、入力内容等を表示する
表示部10、必要に応じデータを出力するプリンタ９から
なり、各工程20〜24はインターフェース12を介し制御部
５に、各工程の給電路に設けた電力量計30〜34はカウン
タ11を介して制御部５に接続されている。 以上の構成における作用を説明する。入力部７から入
力された各工程の稼動計画に基づき、記憶部６の電力量
に係る負荷条件から各工程20〜24の稼動計画を演算部８
で演算した一例を第３図に示す。このときの各工程の負
荷割合は工程20から順に60％,20％,10％,5％,5％とし、
負荷割合60％の工程20が精米工程とする。第３図から目
標デマンド値 450KWを超過する単位時限は10:00〜10:3
0,14:30〜15:00,15:00〜15:30,17:00〜17:30,17:30〜1
8:00の時限である。したがってこの５単位時限において
工程を短時間停止する必要があることが稼動前に判明す
る。また8:30〜9:00,12:30〜13:00,14:00〜14:30,16:00
〜16:30は目標デマンド値の450KWに近いため、この４単
位時限においては要注意ということが判明する。したが
って稼動前に目標値を超過する単位時限と目標値に近く
超過する可能性のある単位時限を明らかにすることがで
きた。 次に稼動中の作用を説明すると、契約電力は、単位時
限30分ごとに計測されるから、この30分間に目標デマン
ド値を超過しなければよいことになるから、単位時限で
説明する。第４図に示すものは、目標デマンド値を超過
する単位時限の制御方法をデマンド値の変化で示した図
である。あらかじめ超過する電力量は演算により明らか
であるからどの工程を何分停止させれば目標デマンド値
内となるかの演算は可能である。また、できるだけ工程
の停止時間が短時間となる停止時間を算出することも可
能である。本実施例においては単位時限終了の５分前で
任意工程の停止信号を制御部５より出力したことを示し
ている。 第５図に示すものは演算したデマンド値が、目標値に
近いため目標値を超過する可能性のあるものの制御を示
したものである。この場合も単位時限のデマンド値が目
標値を超過するか否かの判断を単位時限終了の５分前に
行うものとする。 単位時限終了５分前に電力量カウンタ11より得られる
電力量から単位時限のデマンド値を演算、予測し、万一
得られた予測デマンド値が目標デマンド値を超えた値で
るならば、現在稼動中の工程の中から全工程の電流値に
対する各工程の電流値の最も大きい工程で停止可能な工
程を選択する。この場合工程20の精米工程となる。よっ
て単位時限終了５分前より工程20を停止させ単位時限終
了後再度起動することでこの単位時限の目標デマンド値
を超過しないよう制御することになる。この場合、工程
20以外の停止可能な工程で、目標デマンド値の超過が回
避できるのであればそれでもよい。また単位時限終了５
分前は停止可能な工程の負荷割合によって変更されるべ
きであり、５分前に限定されることはない。しかしなが
ら停止時間が長くなるようであれば目標デマンド値から
の超過分が多いことになり、その超過分ができるだけ少
なくなるよう各工程の稼動時限の変更を要する。 以上のことから、あらかじめ工場の各工程の諸条件を
コンピュータにインプットし、稼動時間等を入力するこ
とで、稼動計画を決定し、実稼動することなく稼動状況
を判断することが可能となり、あらかじめ監視すべき単
位時限と、停止する工程とを決定できると共に万一目標
デマンド値を超過する可能性があっても短時間工程を停
止することで回避でき、しかも単位時限終了前から一定
時間だけの停止であるから不規則な工程の停止になりえ
ない使用電力制御方法とその装置の提供が可能となっ
た。

【効果】

以上のことから、生産を目的とする工場を含め大電力
使用の設備のあらゆる分野に亘りその使用電力の制御を
容易とし、制御のために停止させる設備も効率良く定期
的に停止させることが可能となり、使用電力制御を必要
とするあらゆる分野に大きく貢献することが可能となっ
た。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の電力監視装置の基本動作を示す図、第２
図は本発明の使用電力制御装置、第３図は本発明により
演算された稼動計画を示す図、第４図は単位時限デマン
ド値の制御を示す図、第５図は第４図と異なる単位時限
デマンド値の制御を示す図である。 １……使用電力制御装置、５……制御部、６……記憶
部、７……入力部、８……演算部、９……プリンタ、10
……表示部、11……カウンタ、12……インターフェー
ス、20……工程１（精米工程）、21……工程２、22……
工程３、23……工程４、24……工程５、30,31,32,33,34
……電力量計、Ｍ……各設備機器。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の工程からなる設備の各工程における
   設備機器の電気容量負荷率を含む電力量に係る負荷の条
   件と、前記各工程の稼動時間を含む電力量に係る必要稼
   動時限とから、各工程の各単位時限のデマンド値を算出
   し、各工程を組み合わせて稼動する際、各単位時限にお
   ける各工程のデマンド値の合計が契約電力等で決定され
   る目標デマンド値を超過しないよう、あるいはデマンド
   値の合計が平均化するよう各工程の稼動開始時間、終了
   時間等を組み合わせ、各工程の稼動時限を決定する使用
   電力制御方法であって、決定された稼動時限で各工程が
   稼動中、決定された稼動時限により単位時限のデマンド
   値の合計が目標値を超過する時限あるいは単位時限後半
   の任意時刻におけるデマンド値から当該単位時限のデマ
   ンド値を算出予測し、該算出予測したデマンド値と前記
   目標デマンド値とを比較して前記予測したデマンド値が
   大なるとき、稼動中の各工程の中で単位時限後半から単
   位時限終了まで停止可能な工程を、稼動中の全工程の電
   流値に対する各工程の電流値の割合が大きいものから順
   次選択することを特徴とする使用電力制御方法。
2. 【請求項２】複数の工程からなる設備の各工程における
   設備機器の電気容量、負荷率を含む電力量に係る負荷の
   条件と単位時限の目標デマンド値及び一時的に停止可能
   な工程とを記憶する記憶部と、 設備の稼動要求に基づく各工程の必要稼動時限を入力す
   る入力部と、 前記各工程の設備機器の電力量を計測する電力量カウン
   タと、 負荷の条件と入力された必要稼動時限とから各工程の各
   単位時限のデマンド値を算出し、各単位時限における各
   工程のデマンド値の合計が前記目標デマンド値を超過し
   ないよう、あるいは平均化するよう各工程の稼動時限を
   演算出力すると共に、前記稼動時限で各工程が稼動中、
   決定された稼動時限により単位時限のデマンド値の合計
   が目標値を超過する時限と単位時限の後半の任意時限に
   おける当該単位時限のデマンド値の前記電力量カウンタ
   の値から予測演算した予測デマンド値とを出力する演算
   部と、 該演算部の演算した各工程の稼動時限を各工程に出力
   し、単位時限のデマンド値の合計が目標値を超過する時
   限と、前記目標デマンド値と予測デマンド値とを比較し
   て予測デマンド値が大なる時限に、前記記憶部に記憶さ
   れた一時的に停止可能な工程を選択して該工程に停止信
   号を出力すると共に前記各部を統括制御する制御部と、 からなる使用電力制御装置であって、 一時的に停止可能な工程の選択は、演算部で電力量カウ
   ンタの信号から全工程の電流値と各工程の電流値とを演
   算して制御部に出力し、該制御部で演算部の演算結果と
   記憶部に記憶された一時的に停止可能な工程とから、全
   工程の電流値に対する各工程の電流値の割合の最も大き
   い工程を一時的に停止可能な工程として選択することを
   特徴とする使用電力制御装置。