JP3701596B2 - 電気機器群毎の消費電力推定方法及び装置並びに給電線の再接続適否の判定方法及び装置 - Google Patents
電気機器群毎の消費電力推定方法及び装置並びに給電線の再接続適否の判定方法及び装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気機器群毎の消費電力推定方法及び装置並びに給電線の不在電力需要家への再接続適否を判定する方法及び装置に関する。さらに詳述すると、本発明は、非侵入的な手法で対象とする電力需要家の屋内に入ることなく、当該電力需要家の総負荷電力のみから、予めグループ化された電気機器群毎の消費電力を推定する方法及び装置、並びに給電線の不在電力需要家への再接続適否を判定する方法及び装置に関する。
【０００２】
【技術用語】
本明細書において、「非侵入的」とは、電力需要家の家屋内に入らずに、給電線引込口付近で測定する状態のことをいう。また、「ヒータ系電気機器群」とは、電気コンロや電気ストーブ、アイロン、ヘヤードライ等の熱エネルギを得ることを主たる目的とした抵抗性の電気機器群を意味する。
【０００３】
【従来の技術】
震災等、非常災害時の復旧において、需要家が不在の場合には基本的には給電を保留する措置がとられる。しかし、建物の外観が健全である等の状況から、給電しても安全と判断した場合には、配電線が復旧し次第、給電を再開するケースもある。このようなケースにおいて、給電したままにしておくと火災等の危険を生ずる可能性のあるヒータ系電気機器群が接続されて使用状態になっているかどうかを非侵入的に推定できれば、安全性をより確かなものにできる。
【０００４】
従来、電気機器の動作状態を非侵入的に推定するモニタリングシステムとしては、ＭＩＴ（Massachusetts Institute of Technology ; 米国) で開発されたアルゴリスムを用いてＥＰＲＩ(Electric Power Research Institute; 米国) が装置化しているものがある。このモニタリングシステムは、電気機器のオン・オフ動作を電力需要家の総電力負荷カーブのステップ状の時間変化として捉え、電気機器の定格消費電力及び力率に基づいてオンあるいはオフとなった電気機器の特定と動作状態の推定を行うものである。
【０００５】
また、本件出願人によって、電力需要家において設置されている電気機器が発生する高調波電流のパターンに着目し、給電線引込口付近で測定される総負荷電流と電圧から、総負荷電流の基本波並びに高調波の電流及び電圧に対するそれらの位相差を求め、そのパターンから屋内で使用されている電気機器と電気機器個別の消費電力を推定すること、例えばラージ・マージン・クラスファイアあるいはニューラルネットワークなどの推定アルゴリズムを用いたパターン認識手法を応用することにより推定する手法が提案されている。ここで、推定手段は、標準的な各種電気機器の種々の組み合わせと、それらの電気機器の種々の動作状態における個別の消費電力の組み合わせについて、当該総負荷電流の基本波並びに高調波の電流及び電圧に対するそれらの位相差に関するデータと、そのときの解答である電気機器の個別の消費電力データとからなる教師データをラージ・マージン・クラスファイアあるいはニューラルネットワークの推定アルゴリズムに与えてあらかじめ学習して得られるようにしている（PCT/JP01/03168）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前者のモニタリングシステムによると、単純なオン・オフ動作を行う電気機器（ノンインバータ機器）についてはその特定と動作状態の推定をおこなうことができるが、冷暖房装置等のようなインバータ機器とノンインバータ機器とが混在した状況下では、消費電力の時間的推移が必ずしもステップ状ではなく、緩やかに変動したりあるいは不規則に変動することから、個別の電気機器毎の消費電力の推定が困難であるばかりか、電気機器の動作状態の推定さえも困難である。
【０００７】
さらに、不在の電力需要家を対象にした場合には、当該電力需要家内の電気機器の操作は行われないので総電力負荷カーブのステップ状の時間変化は起きない。このため、この方法を不在の電力需要家に適用することはできない。
【０００８】
また、後者のモニタリングシステムにおいても、予測される電力需要家で使用する電気機器の使用状態とその組み合わせについて事前に学習しなければならないし、何らの学習もなしに電気機器毎の消費電力を接続作業後に直ちに推定することはできない。したがって、保有する電気機器に関する情報のない不在の電力需要家を対象にした場合には、この方法を適用することは難しい。
【０００９】
本発明は、かかる要望に応えるもので、対象とする電力需要家の屋内に入ることなく、当該電力需要家の総負荷電力のみから、需要家内で使用状態にある電気機器群毎の消費電力を推定する方法及び装置並びにこの推定結果に基いて給電線の再接続適否を判定する方法及び装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するため、本発明者等が種々研究・実験した結果、電力需要家の屋内で使用される種々の電気機器は印加電圧の変化に対する有効電力と無効電力の特性に基いて分類（グループ化）できることを知見するに至った。
【００１１】
本発明の電気機器群毎の消費電力推定方法は、かかる知見、即ちグループ化された電気機器毎の有効電力と無効電力とが印加電圧の変化に対して異なった特性をもつことを利用するもので、印加電圧の変化に対する有効電力と無効電力の特性に基いてグループ化された電気機器群のうち測定対象となる電気機器群について印加電圧と有効電力と無効電力との間に成立する相関関係を予め求めておき、非測定対象である電気機器群の動作電圧より低い範囲で給電線に印加する電圧を変化させて、給電線における総負荷電力の有効電力と無効電力とを測定し、当該測定された有効電力及び無効電力と予め求めておいた相関関係とから、測定対象となる電気機器群毎の消費電力を推定するようにしている。
【００１２】
また、この電気機器群毎の消費電力推定方法を実現する本発明の請求項４記載の電気機器群毎の消費電力推定装置は、印加電圧の変化に対する有効電力と無効電力の特性に基いてグループ化された電気機器群のうち測定対象となる電気機器群について印加電圧と有効電力と無効電力との間に成立する予め求められた相関関係を記憶する手段と、非測定対象である電気機器群の動作電圧より低い範囲で給電線に印加する電圧を変化させる手段と、給電線における総負荷電力の有効電力と無効電力とを測定する手段と、当該測定された有効電力及び無効電力と予め求められた相関関係とから、測定対象となる電気機器群毎の消費電力を推定する手段とを備えるようにしている。
【００１３】
したがって、対象とする電力需要家の屋内に入ることなく、非測定対象である電気機器群の動作電圧より低い範囲で給電線に印加する電圧を変化させることで、給電線の下流に接続されて使用状態にある複数の電気機器の中から測定対象の電気機器群のみが作動し、測定対象の電気機器群と非測定対象の電気機器群とを区分けできる。そして、測定した総負荷電力（有効電力と無効電力）と、予め求めておいた相関関係とから、測定対象となる電気機器群毎の消費電力を推定することができる。即ち、各電気機器群毎の消費電力からどのような電気機器がどの程度屋内のコンセントに接続されて使用状態になっているか否かを非侵入的に知り得ることができる。
【００１４】
また、請求項２記載の給電線の再接続適否の判定方法は、印加電圧の変化に対する有効電力と無効電力の特性に基いてグループ化された電気機器群のうち測定対象となる電気機器群について印加電圧と有効電力と無効電力との間に成立する相関関係を予め求めておき、給電線再接続時に、非測定対象である電気機器群の動作電圧より低い範囲で給電線に印加する電圧を変化させて、給電線における総負荷電力の有効電力と無効電力とを測定し、当該測定された有効電力及び無効電力と予め求めておいた相関関係とから、給電線再接続により危険を生ずる可能性のある電気機器が属する電気機器群の消費電力を推定し、当該推定された消費電力が閾値を超えた時に不在の電力需要家への再給電作業を中止と判定するようにしている。
【００１５】
また、この給電線の再接続適否の判定方法を実現する本発明の請求項５記載の給電線の再接続適否の判定装置は、印加電圧の変化に対する有効電力と無効電力の特性に基いてグループ化された電気機器群のうち測定対象となる電気機器群について印加電圧と有効電力と無効電力との間に成立する予め求められた相関関係を記憶する手段と、非測定対象である電気機器群の動作電圧より低い範囲で給電線に印加する電圧を変化させる手段と、給電線における総負荷電力の有効電力と無効電力とを測定する手段と、当該測定された有効電力及び無効電力と予め求められた相関関係とから、給電線再接続により危険を生ずる可能性のある電気機器が属する電気機器群の消費電力を推定する手段と、当該推定された消費電力が閾値を超えた時に不在の電力需要家への再給電作業を中止と判定する手段とを備えるようにしている。
【００１６】
したがって、給電線再接続により危険を発生する可能性のある電気機器が属する電気機器群の消費電力の大きさを推定して、その大きさから不在電力需要家の給電線再接続時の安全性を判断することができる。更に、閾値を超えた時に再給電中止と判定するようにしているので、再給電に関する判断が一律となり、適切な判断が下せるようになる。
【００１７】
また、本発明者は、不在電力需要家において給電したままにしておくと火災の危険を招く恐れのあるヒータ系電気機器は、印加電圧の変化に対する有効電力と無効電力に関して同様の特性を示し、ヒータ系電気機器群として纏められることに着目した。そこで、請求項３記載の給電線の再接続適否の判定方法は、印加電圧の変化に対する有効電力と無効電力の特性に基いてグループ化された電気機器群のうち測定対象となる電気機器群について印加電圧と有効電力と無効電力との間に成立する相関関係を予め求めておき、給電線再接続時に、非測定対象である電気機器群の動作電圧より低い範囲で給電線に印加する電圧を変化させて、給電線における総負荷電力の有効電力と無効電力とを測定し、当該測定された有効電力及び無効電力と相関関係とから、ヒータ系電気機器群の消費電力を推定し、ヒータ系電気機器群の消費電力が閾値を超えた時に不在の電力需要家への再給電作業を中止と判定するようにしている。
【００１８】
また、請求項６記載の給電線の再接続適否の判定装置は、印加電圧の変化に対する有効電力と無効電力の特性に基いてグループ化された電気機器群のうち測定対象となる電気機器群について印加電圧と有効電力と無効電力との間に成立する予め求められた相関関係を記憶する手段と、非測定対象である電気機器群の動作電圧より低い範囲で給電線に印加する電圧を変化させる手段と、給電線における総負荷電力の有効電力と無効電力とを測定する手段と、当該測定された有効電力及び無効電力と予め求められた相関関係とから、ヒータ系電気機器群の消費電力を推定する手段と、ヒータ系電気機器群の消費電力が閾値を超えた時に不在の電力需要家への再給電作業を中止と判定する手段とを備えるようにしている。
【００１９】
したがって、不在電力需要家において給電したままにしておくと火災の危険を招く恐れのあるヒータ系電気機器群の消費電力の大きさを推定して、不在電力需要家の給電線再接続時の安全性を適切に判断することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の構成を図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００２１】
先ず、印加電圧の変化に対する有効電力と無効電力の特性に基いて、電気機器を分類する一例について説明する。
【００２２】
電気機器は、使用されている状態で給電が一旦停止された場合に、給電再開後に停電前の動作状態に戻る機器と、給電が再開されても主電源がオフあるいは待機モードになり停電前と同じ動作状態には戻らない機器とに分類できる。前者に属する電気機器を表１に、後者に属する電気機器を表２に例示する。
【表１】
【表２】
給電線１３の再接続適否の判定は、主として給電再開後に停電前の動作状態に戻る電気機器、即ち表１に例示する電気機器を対象とすれば足りる。表１に例示した電気機器について、停電後の給電を再開する際に印加する電圧を０［Ｖ］から徐々に上げていくと、有効電力および無効電力は図２〜図７に示す特性を示す。なお、ここでは、各電気機器の用途から、「発熱主体の電気機器（電動ポット、コタツランプ、クッキングヒータ、アイロン、トースター、電気ストーブ）」、「照明器具（蛍光灯（磁気回路式安定器型）、インバータ蛍光灯、白熱灯）」、「その他の電気機器（ＩＨジャー炊飯器（炊飯モード）、テレビ）」とに仮に分類している。
【００２３】
同図２〜図７に示したこれらの電気機器は、印加電圧に対する有効電力と無効電力の特性から、例えば表３に示すように四つの群に分類することができる。
【表３】
ここで、表３中の第ＩＶ分類に属する電気機器（電源回路等に電子制御回路を有する電気機器）の中には発熱主体の電気機器（電動ポット等）が含まれるが、これらの機器は、電子制御回路によって発熱が一定値以下に制御される或いは空焚きの場合には電源がオフとなる等の安全策を講じている場合が殆んどであり、不在電力需要家において給電再開後に停電前の動作状態に戻ったとしても、火災等の危険を生ずる可能性は少ないと考えられる。そこで、例えば本実施形態では、４０［Ｖ］程度未満の印加電圧に対して有効電力または無効電力を発生する表３中の第Ｉ分類から第III分類に属する電気機器を、電気機器群毎の消費電力推定並びに給電線１３の再接続適否の判定に係る測定対象とする。そして、例えば本実施形態では、特に第Ｉ分類の中の「ヒータ系電気機器群」の消費電力の大きさから給電線１３の再接続適否の判定を行うようにする。
【００２４】
当該測定対象となる電気機器について、図２〜図５に示した印加電圧に対応する有効電力および無効電力を、印加電圧１００［Ｖ］の時の値を１００％とした百分率で表示する（換言すれば、印加電圧に対応する有効電力・無効電力を印加電圧１００［Ｖ］の時の有効電力・無効電力で各々除して無次元化する）と、図８〜図１０における回帰曲線で示すことができる。なお、蛍光灯（磁気回路式安定器型）の無効電力（図１０）は、図５において０〜８０［Ｖ］の曲線を１００［Ｖ］までスムースに延長して求めた値を、印加電圧１００［Ｖ］の時の値として無次元化している。これらの回帰曲線は、印加電圧の変化に対する有効電力と無効電力の特性を表すものである。そして、これらの回帰曲線に基いて、本実施形態における測定対象の電気機器は、「ヒータ系電気機器群（クッキングヒータ、オーブントースター、スチームアイロン、クッキングヒータ等）」、「ランプ系電気機器群（白熱灯、コタツランプ等）」、「蛍光灯（磁気回路式安定器型）」、「冷蔵庫等」の四つの群に分類（グループ化）できる。ここで、「ヒータ系電気機器群」と「ランプ系電気機器群」とは、表３においてはいずれも第Ｉ分類に属しているが、回帰曲線の違いから図８に示すように更に区別することができる。尚、当該回帰曲線の違いは、「ヒータ系電気機器」と「ランプ系電気機器」に使用されている抵抗体の仕様の違いに起因する。なお、コタツランプは、その用途から図２及び図３では「発熱主体の電気機器」に分類したが、印加電圧に対する有効電力と無効電力の特性は白熱灯等と同様の特性を示すことから「ランプ系電気機器群」に属するものとしている。
【００２５】
以上から、給電線１３に０〜４０［Ｖ］程度の範囲で電圧を印加して、当該給電線１３において測定した総負荷電力の有効電力および無効電力は、４０［Ｖ］程度において有効電力または無効電力を発生する「ヒータ系電気機器群」「ランプ系電気機器群」「蛍光灯（磁気回路式安定器型）」「冷蔵庫等」の有効電力の総和および無効電力の総和とそれぞれ略等しくなり、数式１と数式２で与えられる。
【数１】
Ｐ（Ｖ）≒ａＨｒ（Ｖ）＋ｂＩｒ（Ｖ）＋ｄＲｒ（Ｖ）
【数２】
Ｑ（Ｖ）≒ｃｑｃＦｉ（Ｖ）＋ｄｑｄＲｉ（Ｖ）
ただし、
Ｖ：印加電圧
Ｐ（Ｖ）：総負荷電力の有効電力
Ｑ（Ｖ）：総負荷電力の無効電力
ａ：ヒータ系電気機器群の消費電力（印加電圧１００［Ｖ］における有効電力）［Ｗ］
ｂ：ランプ系電気機器群の消費電力（印加電圧１００［Ｖ］における有効電力）［Ｗ］
ｃ：蛍光灯（磁気回路式安定器型）の消費電力（印加電圧１００［Ｖ］における有効電力）［Ｗ］
ｄ：冷蔵庫等の消費電力（印加電圧１００［Ｖ］における有効電力）［Ｗ］
Ｈｒ（Ｖ）：電圧Ｖを印加した時のヒータ系電気機器群の有効電力（百分率表示）
Ｉｒ（Ｖ）：電圧Ｖを印加した時のランプ系電気機器群の有効電力（百分率表示）
Ｆｉ（Ｖ）：電圧Ｖを印加した時の蛍光灯（磁気回路式安定器型）の無効電力（百分率表示）
Ｒｒ（Ｖ）：電圧Ｖを印加した時の冷蔵庫等の有効電力（百分率表示）
Ｒｉ（Ｖ）：電圧Ｖを印加した時の冷蔵庫等の無効電力（百分率表示）
【００２６】
Ｈｒ（Ｖ）、Ｉｒ（Ｖ）、Ｆｉ（Ｖ）、Ｒｒ（Ｖ）、Ｒｉ（Ｖ）は、図８〜図１０に記した回帰曲線の方程式より、数式３から数式６で表される。なお、ヒータ系電気機器群の無効電力、ランプ系電気機器群の無効電力、蛍光灯（磁気回路式安定器型）の有効電力は、給電線１３に０〜４０［Ｖ］程度の範囲で電圧を印加した場合、殆んど０であり無視できる。
【数３】
Ｈｒ（Ｖ）＝０．０００１Ｖ２＋０．００００５Ｖ
【数４】
Ｉｒ（Ｖ）＝０．００００６Ｖ２＋０．００３６Ｖ
【数５】
Ｒｒ（Ｖ）＝０．０００１Ｖ２−０．０００３Ｖ
【数６】
Ｆｉ（Ｖ）＝Ｒｉ（Ｖ）＝０．０００１Ｖ２−０．００００６Ｖ
【００２７】
ここで、有効電力を表すｃとｄを数式２に用いるには無効電力への変換が必要であるため、ｃｑ、ｄｑを用いている。ｃｑは、「蛍光灯（磁気回路式安定器型）」における無効電力の測定結果（図５）において０〜８０［Ｖ］の曲線をスムースに１００［Ｖ］まで延長したときの値と、図４において１００［Ｖ］を印加した時の有効電力の値との比（即ち、無効電力／有効電力）である。ｄｑは、「冷蔵庫等」における印加電圧１００［Ｖ］の時の無効電力と有効電力との比（即ち、無効電力／有効電力）である。測定値からｃｑ＝０．９４、ｄｑ＝０．５４である。以下、本実施形態では、Ｈｒ（Ｖ）、Ｉｒ（Ｖ）、Ｒｒ（Ｖ）、Ｆｉ（Ｖ）、Ｒｉ（Ｖ）を特性式と呼ぶ。また、ｃｑ、ｄｑを変換係数と呼ぶ。特性式と変換係数は、測定対象となる電気機器群について印加電圧と有効電力と無効電力との間に成立する相関関係のいわば一表現であり、上記のように予め求めることが可能である。
【００２８】
測定対象となる電気機器群毎の１００［Ｖ］を印加した時の消費電力ａ，ｂ，ｃ，ｄは、数式１および数式２に基いた方程式を、必要な数（未知数が４つであるから一般には４つの方程式）だけ得て、当該得られた連立方程式を解くことで求めることができる。当該連立方程式は、０〜４０［Ｖ］程度未満の範囲で印加電圧を変化させて、異なる印加電圧に対応する総負荷電力の有効電力および無効電力を必要な数（例えば４つの方程式を立てるために、各々２つ）だけ求めることで得られる。
【００２９】
次に、電気機器群毎の消費電力推定方法並びに給電線１３の再接続適否の判定方法を実現する装置の一実施形態を図１１に示す。電気機器群毎の消費電力推定装置２は、印加電圧の変化に対する有効電力と無効電力の特性に基いてグループ化された電気機器群のうち測定対象となる電気機器群について印加電圧と有効電力と無効電力との間に成立する予め求められた相関関係を記憶する手段７（以下、記憶手段７と呼ぶ）と、非測定対象である電気機器群の動作電圧より低い範囲で給電線１３に印加する電圧を変化させる手段４（以下、電圧調整手段４と呼ぶ）と、給電線１３における総負荷電力の有効電力と無効電力とを測定する手段５（以下、電力測定手段５と呼ぶ）と、当該測定された有効電力及び無効電力と予め求められた相関関係とから、当該測定された有効電力及び無効電力と予め求められた相関関係とから、測定対象となる電気機器群毎の消費電力を推定する手段６（以下、消費電力推定手段６と呼ぶ）とを備えてなる。そして、この消費電力推定装置２を利用する給電線１３の再接続適否の判定装置１は、給電線再接続により危険を生ずる可能性のある電気機器が属する電気機器群の消費電力（例えば本実施形態では、「ヒータ系電気機器群」の消費電力ａ）が、閾値を超えた時に不在の電力需要家１４への再給電作業を中止と判定する手段３（以下、判定手段３と呼ぶ）を備えるようにしている。
【００３０】
ここで、測定対象の電気機器群とは、例えば本実施形態では「ヒータ系電気機器群」、「ランプ系電気機器群」、「蛍光灯（磁気回路式安定器型）」、「冷蔵庫等」である。非測定対象の電気機器群とは、例えば本実施形態では、表３中の第ＩＶ分類に属する電気機器群である。測定対象の電気機器群について印加電圧と有効電力と無効電力との間に成立する相関関係とは、例えば本実施形態では、数式３〜数式６に示す特性式と、変換係数ｃｑ、ｄｑが該当する。
【００３１】
記憶手段７は、例えば電気的又は磁気的操作により情報を読書き可能に構成されるメモリであり、特性式（数式３〜数式６）と、変換係数ｃｑ、ｄｑの値とが予め書き込まれている。
【００３２】
電圧調整手段４は、非測定対象である電気機器群の動作電圧より低い範囲（測定対象の電気機器群と非測定対象の電気機器群とを区分けできる範囲、例えば本実施形態では０〜４０［Ｖ］程度の範囲）で給電線１３に印加する電圧を制御できるものであり、既知の又は新規の電圧調整装置を用いて良い。
【００３３】
電力測定手段５は、対象電力需要家１４における給電線１３の有効電力と無効電力を求めるものである。ここで、一般に、有効電力Ｐおよび無効電力Ｑは、交流の場合には、電圧ｖ ｓｉｎωｔ、電流ｉ ｓｉｎ（ωｔ−ψ）とすると、
【数７】
で定義されるので、無効電力の演算では電圧または電流をπ／２ラジアン（９０°）移相し、演算を行う方法が一般的である。そこで、この電力測定手段５は、給電線１３の電圧及び電流を検出してそれぞれに比例する電圧信号、電流信号を出力させる電圧検出部８と電流検出部９とを備え、電圧信号と電流信号とを乗算して有効電力演算部１１で有効電力を求めると共に、遅延部１０を介して９０°移相された電圧検出部８の出力する電圧信号と電流検出部９の出力する電流に比例した電流信号とを乗算して無効電力演算部１２で無効電力を求めるものである。尚、有効電力と無効電力とを測定する装置としては上述のものに特に限定されるものではなく、特開平５−２７３２４２号、特開２０００−２５８４７３号などで周知技術である。
【００３４】
消費電力推定手段６は、給電線再接続により危険を生ずる可能性のある電気機器が属する電気機器群（例えば、不在電力需要家において給電したままにしておくと火災の危険を招く恐れのあるヒータ系電気機器群）の消費電力を推定するものである。本実施形態の消費電力推定手段６は、例えば測定対象となる電気機器群毎の１００［Ｖ］を印加した時の消費電力ａ，ｂ，ｃ，ｄを次のように求めるようにしている。即ち、消費電力推定手段６は、電圧検出部８に出力される電圧信号と、記憶手段７から読み出した数式３〜数式６とから、電力測定手段５で求められた有効電力と無効電力とに対応する特性式の値を算出すると共に、当該算出した特性式の値と有効電力と無効電力との組合せを一時的に保持して、異なる印加電圧における有効電力、無効電力、当該特性式の値の組合せが必要な数だけ求まったら、数式１および数式２に基いた連立方程式を立ててこれを解き、測定対象となる電気機器群毎の１００［Ｖ］を印加した時の消費電力ａ，ｂ，ｃ，ｄを求めるようにしている。なお、ａ，ｂ，ｃ，ｄを全て求めるものに限定されず、例えば給電線再接続により危険を生ずる可能性のある電気機器が属する電気機器群の消費電力（例えば「ヒータ系電気機器群」の消費電力ａ）が求まった時点で計算を打ち切るようにしても良い。
【００３５】
判定手段３は、給電線再接続により危険を発生する可能性のある電気機器が属する電気機器群の消費電力、本実施形態では「ヒータ系の電気機器群」の消費電力ａが、閾値を超えた時に再給電中止と判断し、その旨のメッセージ等を図示していない表示手段（ディスプレイなど）に表示したり、警告音を図示していないスピーカなどから出力させるようにしている。尚、これら各演算部や手段は、通常、電子回路によって、あるいは少なくとも１つの中央演算処理部（ＣＰＵ）とメモリ及びこれらに所定の演算処理を行わせるプログラムによって構成されている。
【００３６】
ここで、給電線再接続により危険を発生する可能性のある電気機器とは、主に、不在電力需要家において給電したままにしておくと火災の危険を招く恐れのあるヒータ系の電気機器が該当するが、必ずしもこれに特に限定されるものではない。例えば、この他に、不在電力需要家（工場等）において再給電を行うと不測の動作により危険を生じる可能性のあるロボット等が考えられる。また閾値は、実験等により予め求められた安全性に疑いが生じるヒータ系の電気機器の消費電力であることが好ましいが、これに特に限定されるものではなく任意に設定できる。なお、判定手段３は、測定対象となる電気機器群毎の消費電力を推定するだけの場合には、必ずしも設けなくとも良い。
【００３７】
本発明の給電線１３の再接続適否の判定方法及び装置１によれば、図１に示すように、給電線１３の再接続時に、対象とする電力需要家１４の屋内に入ることなく、本装置１を給電線１３の電力需要家入口付近に接続し、給電線１３に印加する電圧を０［Ｖ］から４０［Ｖ］程度の範囲で変化させて、測定した総負荷電力（有効電力と無効電力）のみから、給電線１３の下流に接続されて使用状態にある複数の電気機器を「ヒータ系の電気機器群」「ランプ系の電気機器群」「蛍光灯（磁気回路式安定器型）」「冷蔵庫等」に分類して、夫々の群毎の１００［Ｖ］を印加した時の消費電力ａ，ｂ，ｃ，ｄを推定できる。さらに、給電線１３の再接続の適否を判定、つまり、給電したままにしておくと火災等の危険を招く恐れのある電気機器（主としてヒータ系の電気機器）が接続されて使用状態になっているかどうかを、家の中に入ることなく簡便に推定することができる。
【００３８】
震災等、非常災害などやその他の理由で生じた停電の復旧において、需要家が不在の場合には基本的には給電を保留する措置がとられる。しかし、建物の外観が健全である等の状況から、給電しても安全と判断した場合には、配電線が復旧し次第、給電を再開するケースもある。このようなケースにおいて不在需要家の安全確認に本発明に係る方法及び装置を適用して判断を下せば、安全性をより確かなものにできることが期待される。
【００３９】
なお、上述の実施形態は本発明の好適な実施の一例ではあるがこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。
【００４０】
例えば、上述の実施形態では、印加電圧の範囲を０〜４０［Ｖ］としたが、この例に限定されるものではなく、測定対象の電気機器群と非測定対象の電気機器群とを区分けできる範囲であれば良い。また、上述の実施形態では、印加電圧の変化に対する有効電力と無効電力の特性に基いて、「ヒータ系電気機器群」、「ランプ系電気機器群」、「蛍光灯（磁気回路式安定器型）」、「冷蔵庫等」、「テレビ等（表３中の第ＩＶ分類に属する電気機器）」にグループ化したが、これに限定されるものではなく、場合によっては更に厳密に特性を分析して更に詳細に電気機器を分類するようにしても良い。同様に、測定対象となる電気機器群は「ヒータ系電気機器群」、「ランプ系電気機器群」、「蛍光灯（磁気回路式安定器型）」、「冷蔵庫等」に必ずしも限定されるものではない。
【００４１】
また、測定対象となる電気機器群毎の消費電力を推定する方法は、数式１〜数式６を用いたものに限らず、印加電圧と有効電力と無効電力との間に成立し得る他の相関関係を用いるものであっても良い。
【００４２】
また、測定対象となる電気機器群毎の消費電力まで算出せず、例えば測定対象となる電気機器群毎の１００［Ｖ］を印加した時の当該消費電力を表すａ，ｂ，ｃ，ｄの一部又は全部がゼロか否かのみを判定するようにしても良い。この場合、測定対象となる特定の電気機器群が給電線１３に電気的に接続されているか否かを非侵入的に判断できる。
【００４３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、請求項１記載の電気機器群毎の消費電力推定方法および請求項４記載の電気機器群毎の消費電力推定装置によると、コンセントに差し込まれたままで給電線に接続されて使用状態になっている複数の電気機器について、予め分類された電気機器群毎に消費電力の大きさを簡便に且つ非侵入的に推定することができる。
【００４４】
さらに、請求項２記載の給電線の再接続適否の判定方法および請求項５記載の給電線の再接続適否の判定装置によれば、再び給電を開始する際に、家人が不在で立会いを得られない場合でも、給電線再接続により危険を生ずる可能性のある電気機器、例えば火災の原因になるような電気コンロや電気ストーブ等や不在電力需要家（工場等）において再給電を行うと不測の動作により危険を生じる可能性のあるロボット等がコンセントに接続されて使用状態になったままであるか否かを推定することができるので、再給電後の安全性をより高めることができる。本発明はこのような再給電の作業の効率化と再給電後の安全の確実性を高めるものである。また、閾値を超えた時に再給電中止と判定するようにしているので、再給電に関する判断が一律となり、作業員によるばらつきがなく適切な判断が下せるようになる。
【００４５】
さらに、請求項３記載の給電線の再接続適否の判定方法および請求項６記載の給電線の再接続適否の判定装置によれば、不在電力需要家において給電したままにしておくと火災の危険を招く恐れのあるヒータ系電気機器群の消費電力の大きさを推定して、不在電力需要家の給電線再接続時の安全性を適切に判断することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】給電線の再接続適否の判定方法及び装置の実施の一形態を示し、給電線再接続時の安全確認への適用例の一つを示す概略図である。
【図２】発熱主体の電気機器（電動ポット、コタツランプ、クッキングヒータ、アイロン、トースター、電気ストーブ）について、停電後の給電を再開する際に印加する電圧を０［Ｖ］から徐々に上げていった場合の有効電力の値を示すグラフである。
【図３】発熱主体の電気機器（電動ポット、コタツランプ、クッキングヒータ、アイロン、トースター、電気ストーブ）について、停電後の給電を再開する際に印加する電圧を０［Ｖ］から徐々に上げていった場合の無効電力の値を示すグラフである。
【図４】照明器具（蛍光灯（磁気回路式安定器型、１０本）、インバータ蛍光灯（１０本）、白熱灯（５個））について、停電後の給電を再開する際に印加する電圧を０［Ｖ］から徐々に上げていった場合の有効電力の値を示すグラフである。
【図５】照明器具（蛍光灯（磁気回路式安定器型、１０本）、インバータ蛍光灯（１０本）、白熱灯（５個））について、停電後の給電を再開する際に印加する電圧を０［Ｖ］から徐々に上げていった場合の無効電力の値を示すグラフである。
【図６】その他の電気機器（ＩＨジャー炊飯器（炊飯モード）、テレビ）について、停電後の給電を再開する際に印加する電圧を０［Ｖ］から徐々に上げていった場合の有効電力の値を示すグラフである。
【図７】その他の電気機器（ＩＨジャー炊飯器（炊飯モード）、テレビ）について、停電後の給電を再開する際に印加する電圧を０［Ｖ］から徐々に上げていった場合の無効電力の値を示すグラフである。
【図８】ヒータ系電気機器群（クッキングヒータ、オーブントースター、スチームアイロン、クッキングヒータ）とランプ系電気機器群（白熱灯、コタツランプ）について、印加電圧に対応する有効電力を、印加電圧１００［Ｖ］の時の値を１００％とした百分率で表示したグラフである。
【図９】冷蔵庫について、印加電圧に対応する有効電力を、印加電圧１００［Ｖ］の時の値を１００％とした百分率で表示したグラフである。
【図１０】蛍光灯（磁気回路式安定器型、１０本）と冷蔵庫について、印加電圧に対応する無効電力を、印加電圧１００［Ｖ］の時の値（蛍光灯については、０〜８０［Ｖ］の曲線を１００［Ｖ］までスムースに延長して求めた値）を１００％とした百分率で表示したグラフである。
【図１１】電気機器群毎の消費電力推定装置および給電線の再接続適否の判定装置の一例を示す概略ブロック図である。
【符号の説明】
１ 給電線の再接続適否の判定装置
２ 電気機器群毎の消費電力推定装置
３ 判定手段
４ 電圧調整手段
５ 電力測定手段
６ 消費電力推定手段
７ 記憶手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気機器群毎の消費電力推定方法及び装置並びに給電線の不在電力需要家への再接続適否を判定する方法及び装置に関する。さらに詳述すると、本発明は、非侵入的な手法で対象とする電力需要家の屋内に入ることなく、当該電力需要家の総負荷電力のみから、予めグループ化された電気機器群毎の消費電力を推定する方法及び装置、並びに給電線の不在電力需要家への再接続適否を判定する方法及び装置に関する。
【０００２】
【技術用語】
本明細書において、「非侵入的」とは、電力需要家の家屋内に入らずに、給電線引込口付近で測定する状態のことをいう。また、「ヒータ系電気機器群」とは、電気コンロや電気ストーブ、アイロン、ヘヤードライ等の熱エネルギを得ることを主たる目的とした抵抗性の電気機器群を意味する。
【０００３】
【従来の技術】
震災等、非常災害時の復旧において、需要家が不在の場合には基本的には給電を保留する措置がとられる。しかし、建物の外観が健全である等の状況から、給電しても安全と判断した場合には、配電線が復旧し次第、給電を再開するケースもある。このようなケースにおいて、給電したままにしておくと火災等の危険を生ずる可能性のあるヒータ系電気機器群が接続されて使用状態になっているかどうかを非侵入的に推定できれば、安全性をより確かなものにできる。
【０００４】
従来、電気機器の動作状態を非侵入的に推定するモニタリングシステムとしては、ＭＩＴ（Massachusetts Institute of Technology ; 米国) で開発されたアルゴリスムを用いてＥＰＲＩ(Electric Power Research Institute; 米国) が装置化しているものがある。このモニタリングシステムは、電気機器のオン・オフ動作を電力需要家の総電力負荷カーブのステップ状の時間変化として捉え、電気機器の定格消費電力及び力率に基づいてオンあるいはオフとなった電気機器の特定と動作状態の推定を行うものである。
【０００５】
また、本件出願人によって、電力需要家において設置されている電気機器が発生する高調波電流のパターンに着目し、給電線引込口付近で測定される総負荷電流と電圧から、総負荷電流の基本波並びに高調波の電流及び電圧に対するそれらの位相差を求め、そのパターンから屋内で使用されている電気機器と電気機器個別の消費電力を推定すること、例えばラージ・マージン・クラスファイアあるいはニューラルネットワークなどの推定アルゴリズムを用いたパターン認識手法を応用することにより推定する手法が提案されている。ここで、推定手段は、標準的な各種電気機器の種々の組み合わせと、それらの電気機器の種々の動作状態における個別の消費電力の組み合わせについて、当該総負荷電流の基本波並びに高調波の電流及び電圧に対するそれらの位相差に関するデータと、そのときの解答である電気機器の個別の消費電力データとからなる教師データをラージ・マージン・クラスファイアあるいはニューラルネットワークの推定アルゴリズムに与えてあらかじめ学習して得られるようにしている（PCT/JP01/03168）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前者のモニタリングシステムによると、単純なオン・オフ動作を行う電気機器（ノンインバータ機器）についてはその特定と動作状態の推定をおこなうことができるが、冷暖房装置等のようなインバータ機器とノンインバータ機器とが混在した状況下では、消費電力の時間的推移が必ずしもステップ状ではなく、緩やかに変動したりあるいは不規則に変動することから、個別の電気機器毎の消費電力の推定が困難であるばかりか、電気機器の動作状態の推定さえも困難である。
【０００７】
さらに、不在の電力需要家を対象にした場合には、当該電力需要家内の電気機器の操作は行われないので総電力負荷カーブのステップ状の時間変化は起きない。このため、この方法を不在の電力需要家に適用することはできない。
【０００８】
また、後者のモニタリングシステムにおいても、予測される電力需要家で使用する電気機器の使用状態とその組み合わせについて事前に学習しなければならないし、何らの学習もなしに電気機器毎の消費電力を接続作業後に直ちに推定することはできない。したがって、保有する電気機器に関する情報のない不在の電力需要家を対象にした場合には、この方法を適用することは難しい。
【０００９】
本発明は、かかる要望に応えるもので、対象とする電力需要家の屋内に入ることなく、当該電力需要家の総負荷電力のみから、需要家内で使用状態にある電気機器群毎の消費電力を推定する方法及び装置並びにこの推定結果に基いて給電線の再接続適否を判定する方法及び装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するため、本発明者等が種々研究・実験した結果、電力需要家の屋内で使用される種々の電気機器は印加電圧の変化に対する有効電力と無効電力の特性に基いて分類（グループ化）できることを知見するに至った。
【００１１】
本発明の電気機器群毎の消費電力推定方法は、かかる知見、即ちグループ化された電気機器毎の有効電力と無効電力とが印加電圧の変化に対して異なった特性をもつことを利用するもので、印加電圧の変化に対する有効電力と無効電力の特性に基いてグループ化された電気機器群のうち測定対象となる電気機器群について印加電圧と有効電力と無効電力との間に成立する相関関係を予め求めておき、非測定対象である電気機器群の動作電圧より低い範囲で給電線に印加する電圧を変化させて、給電線における総負荷電力の有効電力と無効電力とを測定し、当該測定された有効電力及び無効電力と予め求めておいた相関関係とから、測定対象となる電気機器群毎の消費電力を推定するようにしている。
【００１２】
また、この電気機器群毎の消費電力推定方法を実現する本発明の請求項４記載の電気機器群毎の消費電力推定装置は、印加電圧の変化に対する有効電力と無効電力の特性に基いてグループ化された電気機器群のうち測定対象となる電気機器群について印加電圧と有効電力と無効電力との間に成立する予め求められた相関関係を記憶する手段と、非測定対象である電気機器群の動作電圧より低い範囲で給電線に印加する電圧を変化させる手段と、給電線における総負荷電力の有効電力と無効電力とを測定する手段と、当該測定された有効電力及び無効電力と予め求められた相関関係とから、測定対象となる電気機器群毎の消費電力を推定する手段とを備えるようにしている。
【００１３】
したがって、対象とする電力需要家の屋内に入ることなく、非測定対象である電気機器群の動作電圧より低い範囲で給電線に印加する電圧を変化させることで、給電線の下流に接続されて使用状態にある複数の電気機器の中から測定対象の電気機器群のみが作動し、測定対象の電気機器群と非測定対象の電気機器群とを区分けできる。そして、測定した総負荷電力（有効電力と無効電力）と、予め求めておいた相関関係とから、測定対象となる電気機器群毎の消費電力を推定することができる。即ち、各電気機器群毎の消費電力からどのような電気機器がどの程度屋内のコンセントに接続されて使用状態になっているか否かを非侵入的に知り得ることができる。
【００１４】
また、請求項２記載の給電線の再接続適否の判定方法は、印加電圧の変化に対する有効電力と無効電力の特性に基いてグループ化された電気機器群のうち測定対象となる電気機器群について印加電圧と有効電力と無効電力との間に成立する相関関係を予め求めておき、給電線再接続時に、非測定対象である電気機器群の動作電圧より低い範囲で給電線に印加する電圧を変化させて、給電線における総負荷電力の有効電力と無効電力とを測定し、当該測定された有効電力及び無効電力と予め求めておいた相関関係とから、給電線再接続により危険を生ずる可能性のある電気機器が属する電気機器群の消費電力を推定し、当該推定された消費電力が閾値を超えた時に不在の電力需要家への再給電作業を中止と判定するようにしている。
【００１５】
また、この給電線の再接続適否の判定方法を実現する本発明の請求項５記載の給電線の再接続適否の判定装置は、印加電圧の変化に対する有効電力と無効電力の特性に基いてグループ化された電気機器群のうち測定対象となる電気機器群について印加電圧と有効電力と無効電力との間に成立する予め求められた相関関係を記憶する手段と、非測定対象である電気機器群の動作電圧より低い範囲で給電線に印加する電圧を変化させる手段と、給電線における総負荷電力の有効電力と無効電力とを測定する手段と、当該測定された有効電力及び無効電力と予め求められた相関関係とから、給電線再接続により危険を生ずる可能性のある電気機器が属する電気機器群の消費電力を推定する手段と、当該推定された消費電力が閾値を超えた時に不在の電力需要家への再給電作業を中止と判定する手段とを備えるようにしている。
【００１６】
したがって、給電線再接続により危険を発生する可能性のある電気機器が属する電気機器群の消費電力の大きさを推定して、その大きさから不在電力需要家の給電線再接続時の安全性を判断することができる。更に、閾値を超えた時に再給電中止と判定するようにしているので、再給電に関する判断が一律となり、適切な判断が下せるようになる。
【００１７】
また、本発明者は、不在電力需要家において給電したままにしておくと火災の危険を招く恐れのあるヒータ系電気機器は、印加電圧の変化に対する有効電力と無効電力に関して同様の特性を示し、ヒータ系電気機器群として纏められることに着目した。そこで、請求項３記載の給電線の再接続適否の判定方法は、印加電圧の変化に対する有効電力と無効電力の特性に基いてグループ化された電気機器群のうち測定対象となる電気機器群について印加電圧と有効電力と無効電力との間に成立する相関関係を予め求めておき、給電線再接続時に、非測定対象である電気機器群の動作電圧より低い範囲で給電線に印加する電圧を変化させて、給電線における総負荷電力の有効電力と無効電力とを測定し、当該測定された有効電力及び無効電力と相関関係とから、ヒータ系電気機器群の消費電力を推定し、ヒータ系電気機器群の消費電力が閾値を超えた時に不在の電力需要家への再給電作業を中止と判定するようにしている。
【００１８】
また、請求項６記載の給電線の再接続適否の判定装置は、印加電圧の変化に対する有効電力と無効電力の特性に基いてグループ化された電気機器群のうち測定対象となる電気機器群について印加電圧と有効電力と無効電力との間に成立する予め求められた相関関係を記憶する手段と、非測定対象である電気機器群の動作電圧より低い範囲で給電線に印加する電圧を変化させる手段と、給電線における総負荷電力の有効電力と無効電力とを測定する手段と、当該測定された有効電力及び無効電力と予め求められた相関関係とから、ヒータ系電気機器群の消費電力を推定する手段と、ヒータ系電気機器群の消費電力が閾値を超えた時に不在の電力需要家への再給電作業を中止と判定する手段とを備えるようにしている。
【００１９】
したがって、不在電力需要家において給電したままにしておくと火災の危険を招く恐れのあるヒータ系電気機器群の消費電力の大きさを推定して、不在電力需要家の給電線再接続時の安全性を適切に判断することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の構成を図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００２１】
先ず、印加電圧の変化に対する有効電力と無効電力の特性に基いて、電気機器を分類する一例について説明する。
【００２２】
電気機器は、使用されている状態で給電が一旦停止された場合に、給電再開後に停電前の動作状態に戻る機器と、給電が再開されても主電源がオフあるいは待機モードになり停電前と同じ動作状態には戻らない機器とに分類できる。前者に属する電気機器を表１に、後者に属する電気機器を表２に例示する。
【表１】
【００２３】
同図２〜図７に示したこれらの電気機器は、印加電圧に対する有効電力と無効電力の特性から、例えば表３に示すように四つの群に分類することができる。
【表３】
【００２４】
当該測定対象となる電気機器について、図２〜図５に示した印加電圧に対応する有効電力および無効電力を、印加電圧１００［Ｖ］の時の値を１００％とした百分率で表示する（換言すれば、印加電圧に対応する有効電力・無効電力を印加電圧１００［Ｖ］の時の有効電力・無効電力で各々除して無次元化する）と、図８〜図１０における回帰曲線で示すことができる。なお、蛍光灯（磁気回路式安定器型）の無効電力（図１０）は、図５において０〜８０［Ｖ］の曲線を１００［Ｖ］までスムースに延長して求めた値を、印加電圧１００［Ｖ］の時の値として無次元化している。これらの回帰曲線は、印加電圧の変化に対する有効電力と無効電力の特性を表すものである。そして、これらの回帰曲線に基いて、本実施形態における測定対象の電気機器は、「ヒータ系電気機器群（クッキングヒータ、オーブントースター、スチームアイロン、クッキングヒータ等）」、「ランプ系電気機器群（白熱灯、コタツランプ等）」、「蛍光灯（磁気回路式安定器型）」、「冷蔵庫等」の四つの群に分類（グループ化）できる。ここで、「ヒータ系電気機器群」と「ランプ系電気機器群」とは、表３においてはいずれも第Ｉ分類に属しているが、回帰曲線の違いから図８に示すように更に区別することができる。尚、当該回帰曲線の違いは、「ヒータ系電気機器」と「ランプ系電気機器」に使用されている抵抗体の仕様の違いに起因する。なお、コタツランプは、その用途から図２及び図３では「発熱主体の電気機器」に分類したが、印加電圧に対する有効電力と無効電力の特性は白熱灯等と同様の特性を示すことから「ランプ系電気機器群」に属するものとしている。
【００２５】
以上から、給電線１３に０〜４０［Ｖ］程度の範囲で電圧を印加して、当該給電線１３において測定した総負荷電力の有効電力および無効電力は、４０［Ｖ］程度において有効電力または無効電力を発生する「ヒータ系電気機器群」「ランプ系電気機器群」「蛍光灯（磁気回路式安定器型）」「冷蔵庫等」の有効電力の総和および無効電力の総和とそれぞれ略等しくなり、数式１と数式２で与えられる。
【数１】
Ｐ（Ｖ）≒ａＨｒ（Ｖ）＋ｂＩｒ（Ｖ）＋ｄＲｒ（Ｖ）
【数２】
Ｑ（Ｖ）≒ｃｑｃＦｉ（Ｖ）＋ｄｑｄＲｉ（Ｖ）
ただし、
Ｖ：印加電圧
Ｐ（Ｖ）：総負荷電力の有効電力
Ｑ（Ｖ）：総負荷電力の無効電力
ａ：ヒータ系電気機器群の消費電力（印加電圧１００［Ｖ］における有効電力）［Ｗ］
ｂ：ランプ系電気機器群の消費電力（印加電圧１００［Ｖ］における有効電力）［Ｗ］
ｃ：蛍光灯（磁気回路式安定器型）の消費電力（印加電圧１００［Ｖ］における有効電力）［Ｗ］
ｄ：冷蔵庫等の消費電力（印加電圧１００［Ｖ］における有効電力）［Ｗ］
Ｈｒ（Ｖ）：電圧Ｖを印加した時のヒータ系電気機器群の有効電力（百分率表示）
Ｉｒ（Ｖ）：電圧Ｖを印加した時のランプ系電気機器群の有効電力（百分率表示）
Ｆｉ（Ｖ）：電圧Ｖを印加した時の蛍光灯（磁気回路式安定器型）の無効電力（百分率表示）
Ｒｒ（Ｖ）：電圧Ｖを印加した時の冷蔵庫等の有効電力（百分率表示）
Ｒｉ（Ｖ）：電圧Ｖを印加した時の冷蔵庫等の無効電力（百分率表示）
【００２６】
Ｈｒ（Ｖ）、Ｉｒ（Ｖ）、Ｆｉ（Ｖ）、Ｒｒ（Ｖ）、Ｒｉ（Ｖ）は、図８〜図１０に記した回帰曲線の方程式より、数式３から数式６で表される。なお、ヒータ系電気機器群の無効電力、ランプ系電気機器群の無効電力、蛍光灯（磁気回路式安定器型）の有効電力は、給電線１３に０〜４０［Ｖ］程度の範囲で電圧を印加した場合、殆んど０であり無視できる。
【数３】
Ｈｒ（Ｖ）＝０．０００１Ｖ２＋０．００００５Ｖ
【数４】
Ｉｒ（Ｖ）＝０．００００６Ｖ２＋０．００３６Ｖ
【数５】
Ｒｒ（Ｖ）＝０．０００１Ｖ２−０．０００３Ｖ
【数６】
Ｆｉ（Ｖ）＝Ｒｉ（Ｖ）＝０．０００１Ｖ２−０．００００６Ｖ
【００２７】
ここで、有効電力を表すｃとｄを数式２に用いるには無効電力への変換が必要であるため、ｃｑ、ｄｑを用いている。ｃｑは、「蛍光灯（磁気回路式安定器型）」における無効電力の測定結果（図５）において０〜８０［Ｖ］の曲線をスムースに１００［Ｖ］まで延長したときの値と、図４において１００［Ｖ］を印加した時の有効電力の値との比（即ち、無効電力／有効電力）である。ｄｑは、「冷蔵庫等」における印加電圧１００［Ｖ］の時の無効電力と有効電力との比（即ち、無効電力／有効電力）である。測定値からｃｑ＝０．９４、ｄｑ＝０．５４である。以下、本実施形態では、Ｈｒ（Ｖ）、Ｉｒ（Ｖ）、Ｒｒ（Ｖ）、Ｆｉ（Ｖ）、Ｒｉ（Ｖ）を特性式と呼ぶ。また、ｃｑ、ｄｑを変換係数と呼ぶ。特性式と変換係数は、測定対象となる電気機器群について印加電圧と有効電力と無効電力との間に成立する相関関係のいわば一表現であり、上記のように予め求めることが可能である。
【００２８】
測定対象となる電気機器群毎の１００［Ｖ］を印加した時の消費電力ａ，ｂ，ｃ，ｄは、数式１および数式２に基いた方程式を、必要な数（未知数が４つであるから一般には４つの方程式）だけ得て、当該得られた連立方程式を解くことで求めることができる。当該連立方程式は、０〜４０［Ｖ］程度未満の範囲で印加電圧を変化させて、異なる印加電圧に対応する総負荷電力の有効電力および無効電力を必要な数（例えば４つの方程式を立てるために、各々２つ）だけ求めることで得られる。
【００２９】
次に、電気機器群毎の消費電力推定方法並びに給電線１３の再接続適否の判定方法を実現する装置の一実施形態を図１１に示す。電気機器群毎の消費電力推定装置２は、印加電圧の変化に対する有効電力と無効電力の特性に基いてグループ化された電気機器群のうち測定対象となる電気機器群について印加電圧と有効電力と無効電力との間に成立する予め求められた相関関係を記憶する手段７（以下、記憶手段７と呼ぶ）と、非測定対象である電気機器群の動作電圧より低い範囲で給電線１３に印加する電圧を変化させる手段４（以下、電圧調整手段４と呼ぶ）と、給電線１３における総負荷電力の有効電力と無効電力とを測定する手段５（以下、電力測定手段５と呼ぶ）と、当該測定された有効電力及び無効電力と予め求められた相関関係とから、当該測定された有効電力及び無効電力と予め求められた相関関係とから、測定対象となる電気機器群毎の消費電力を推定する手段６（以下、消費電力推定手段６と呼ぶ）とを備えてなる。そして、この消費電力推定装置２を利用する給電線１３の再接続適否の判定装置１は、給電線再接続により危険を生ずる可能性のある電気機器が属する電気機器群の消費電力（例えば本実施形態では、「ヒータ系電気機器群」の消費電力ａ）が、閾値を超えた時に不在の電力需要家１４への再給電作業を中止と判定する手段３（以下、判定手段３と呼ぶ）を備えるようにしている。
【００３０】
ここで、測定対象の電気機器群とは、例えば本実施形態では「ヒータ系電気機器群」、「ランプ系電気機器群」、「蛍光灯（磁気回路式安定器型）」、「冷蔵庫等」である。非測定対象の電気機器群とは、例えば本実施形態では、表３中の第ＩＶ分類に属する電気機器群である。測定対象の電気機器群について印加電圧と有効電力と無効電力との間に成立する相関関係とは、例えば本実施形態では、数式３〜数式６に示す特性式と、変換係数ｃｑ、ｄｑが該当する。
【００３１】
記憶手段７は、例えば電気的又は磁気的操作により情報を読書き可能に構成されるメモリであり、特性式（数式３〜数式６）と、変換係数ｃｑ、ｄｑの値とが予め書き込まれている。
【００３２】
電圧調整手段４は、非測定対象である電気機器群の動作電圧より低い範囲（測定対象の電気機器群と非測定対象の電気機器群とを区分けできる範囲、例えば本実施形態では０〜４０［Ｖ］程度の範囲）で給電線１３に印加する電圧を制御できるものであり、既知の又は新規の電圧調整装置を用いて良い。
【００３３】
電力測定手段５は、対象電力需要家１４における給電線１３の有効電力と無効電力を求めるものである。ここで、一般に、有効電力Ｐおよび無効電力Ｑは、交流の場合には、電圧ｖ ｓｉｎωｔ、電流ｉ ｓｉｎ（ωｔ−ψ）とすると、
【数７】
【００３４】
消費電力推定手段６は、給電線再接続により危険を生ずる可能性のある電気機器が属する電気機器群（例えば、不在電力需要家において給電したままにしておくと火災の危険を招く恐れのあるヒータ系電気機器群）の消費電力を推定するものである。本実施形態の消費電力推定手段６は、例えば測定対象となる電気機器群毎の１００［Ｖ］を印加した時の消費電力ａ，ｂ，ｃ，ｄを次のように求めるようにしている。即ち、消費電力推定手段６は、電圧検出部８に出力される電圧信号と、記憶手段７から読み出した数式３〜数式６とから、電力測定手段５で求められた有効電力と無効電力とに対応する特性式の値を算出すると共に、当該算出した特性式の値と有効電力と無効電力との組合せを一時的に保持して、異なる印加電圧における有効電力、無効電力、当該特性式の値の組合せが必要な数だけ求まったら、数式１および数式２に基いた連立方程式を立ててこれを解き、測定対象となる電気機器群毎の１００［Ｖ］を印加した時の消費電力ａ，ｂ，ｃ，ｄを求めるようにしている。なお、ａ，ｂ，ｃ，ｄを全て求めるものに限定されず、例えば給電線再接続により危険を生ずる可能性のある電気機器が属する電気機器群の消費電力（例えば「ヒータ系電気機器群」の消費電力ａ）が求まった時点で計算を打ち切るようにしても良い。
【００３５】
判定手段３は、給電線再接続により危険を発生する可能性のある電気機器が属する電気機器群の消費電力、本実施形態では「ヒータ系の電気機器群」の消費電力ａが、閾値を超えた時に再給電中止と判断し、その旨のメッセージ等を図示していない表示手段（ディスプレイなど）に表示したり、警告音を図示していないスピーカなどから出力させるようにしている。尚、これら各演算部や手段は、通常、電子回路によって、あるいは少なくとも１つの中央演算処理部（ＣＰＵ）とメモリ及びこれらに所定の演算処理を行わせるプログラムによって構成されている。
【００３６】
ここで、給電線再接続により危険を発生する可能性のある電気機器とは、主に、不在電力需要家において給電したままにしておくと火災の危険を招く恐れのあるヒータ系の電気機器が該当するが、必ずしもこれに特に限定されるものではない。例えば、この他に、不在電力需要家（工場等）において再給電を行うと不測の動作により危険を生じる可能性のあるロボット等が考えられる。また閾値は、実験等により予め求められた安全性に疑いが生じるヒータ系の電気機器の消費電力であることが好ましいが、これに特に限定されるものではなく任意に設定できる。なお、判定手段３は、測定対象となる電気機器群毎の消費電力を推定するだけの場合には、必ずしも設けなくとも良い。
【００３７】
本発明の給電線１３の再接続適否の判定方法及び装置１によれば、図１に示すように、給電線１３の再接続時に、対象とする電力需要家１４の屋内に入ることなく、本装置１を給電線１３の電力需要家入口付近に接続し、給電線１３に印加する電圧を０［Ｖ］から４０［Ｖ］程度の範囲で変化させて、測定した総負荷電力（有効電力と無効電力）のみから、給電線１３の下流に接続されて使用状態にある複数の電気機器を「ヒータ系の電気機器群」「ランプ系の電気機器群」「蛍光灯（磁気回路式安定器型）」「冷蔵庫等」に分類して、夫々の群毎の１００［Ｖ］を印加した時の消費電力ａ，ｂ，ｃ，ｄを推定できる。さらに、給電線１３の再接続の適否を判定、つまり、給電したままにしておくと火災等の危険を招く恐れのある電気機器（主としてヒータ系の電気機器）が接続されて使用状態になっているかどうかを、家の中に入ることなく簡便に推定することができる。
【００３８】
震災等、非常災害などやその他の理由で生じた停電の復旧において、需要家が不在の場合には基本的には給電を保留する措置がとられる。しかし、建物の外観が健全である等の状況から、給電しても安全と判断した場合には、配電線が復旧し次第、給電を再開するケースもある。このようなケースにおいて不在需要家の安全確認に本発明に係る方法及び装置を適用して判断を下せば、安全性をより確かなものにできることが期待される。
【００３９】
なお、上述の実施形態は本発明の好適な実施の一例ではあるがこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。
【００４０】
例えば、上述の実施形態では、印加電圧の範囲を０〜４０［Ｖ］としたが、この例に限定されるものではなく、測定対象の電気機器群と非測定対象の電気機器群とを区分けできる範囲であれば良い。また、上述の実施形態では、印加電圧の変化に対する有効電力と無効電力の特性に基いて、「ヒータ系電気機器群」、「ランプ系電気機器群」、「蛍光灯（磁気回路式安定器型）」、「冷蔵庫等」、「テレビ等（表３中の第ＩＶ分類に属する電気機器）」にグループ化したが、これに限定されるものではなく、場合によっては更に厳密に特性を分析して更に詳細に電気機器を分類するようにしても良い。同様に、測定対象となる電気機器群は「ヒータ系電気機器群」、「ランプ系電気機器群」、「蛍光灯（磁気回路式安定器型）」、「冷蔵庫等」に必ずしも限定されるものではない。
【００４１】
また、測定対象となる電気機器群毎の消費電力を推定する方法は、数式１〜数式６を用いたものに限らず、印加電圧と有効電力と無効電力との間に成立し得る他の相関関係を用いるものであっても良い。
【００４２】
また、測定対象となる電気機器群毎の消費電力まで算出せず、例えば測定対象となる電気機器群毎の１００［Ｖ］を印加した時の当該消費電力を表すａ，ｂ，ｃ，ｄの一部又は全部がゼロか否かのみを判定するようにしても良い。この場合、測定対象となる特定の電気機器群が給電線１３に電気的に接続されているか否かを非侵入的に判断できる。
【００４３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、請求項１記載の電気機器群毎の消費電力推定方法および請求項４記載の電気機器群毎の消費電力推定装置によると、コンセントに差し込まれたままで給電線に接続されて使用状態になっている複数の電気機器について、予め分類された電気機器群毎に消費電力の大きさを簡便に且つ非侵入的に推定することができる。
【００４４】
さらに、請求項２記載の給電線の再接続適否の判定方法および請求項５記載の給電線の再接続適否の判定装置によれば、再び給電を開始する際に、家人が不在で立会いを得られない場合でも、給電線再接続により危険を生ずる可能性のある電気機器、例えば火災の原因になるような電気コンロや電気ストーブ等や不在電力需要家（工場等）において再給電を行うと不測の動作により危険を生じる可能性のあるロボット等がコンセントに接続されて使用状態になったままであるか否かを推定することができるので、再給電後の安全性をより高めることができる。本発明はこのような再給電の作業の効率化と再給電後の安全の確実性を高めるものである。また、閾値を超えた時に再給電中止と判定するようにしているので、再給電に関する判断が一律となり、作業員によるばらつきがなく適切な判断が下せるようになる。
【００４５】
さらに、請求項３記載の給電線の再接続適否の判定方法および請求項６記載の給電線の再接続適否の判定装置によれば、不在電力需要家において給電したままにしておくと火災の危険を招く恐れのあるヒータ系電気機器群の消費電力の大きさを推定して、不在電力需要家の給電線再接続時の安全性を適切に判断することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】給電線の再接続適否の判定方法及び装置の実施の一形態を示し、給電線再接続時の安全確認への適用例の一つを示す概略図である。
【図２】発熱主体の電気機器（電動ポット、コタツランプ、クッキングヒータ、アイロン、トースター、電気ストーブ）について、停電後の給電を再開する際に印加する電圧を０［Ｖ］から徐々に上げていった場合の有効電力の値を示すグラフである。
【図３】発熱主体の電気機器（電動ポット、コタツランプ、クッキングヒータ、アイロン、トースター、電気ストーブ）について、停電後の給電を再開する際に印加する電圧を０［Ｖ］から徐々に上げていった場合の無効電力の値を示すグラフである。
【図４】照明器具（蛍光灯（磁気回路式安定器型、１０本）、インバータ蛍光灯（１０本）、白熱灯（５個））について、停電後の給電を再開する際に印加する電圧を０［Ｖ］から徐々に上げていった場合の有効電力の値を示すグラフである。
【図５】照明器具（蛍光灯（磁気回路式安定器型、１０本）、インバータ蛍光灯（１０本）、白熱灯（５個））について、停電後の給電を再開する際に印加する電圧を０［Ｖ］から徐々に上げていった場合の無効電力の値を示すグラフである。
【図６】その他の電気機器（ＩＨジャー炊飯器（炊飯モード）、テレビ）について、停電後の給電を再開する際に印加する電圧を０［Ｖ］から徐々に上げていった場合の有効電力の値を示すグラフである。
【図７】その他の電気機器（ＩＨジャー炊飯器（炊飯モード）、テレビ）について、停電後の給電を再開する際に印加する電圧を０［Ｖ］から徐々に上げていった場合の無効電力の値を示すグラフである。
【図８】ヒータ系電気機器群（クッキングヒータ、オーブントースター、スチームアイロン、クッキングヒータ）とランプ系電気機器群（白熱灯、コタツランプ）について、印加電圧に対応する有効電力を、印加電圧１００［Ｖ］の時の値を１００％とした百分率で表示したグラフである。
【図９】冷蔵庫について、印加電圧に対応する有効電力を、印加電圧１００［Ｖ］の時の値を１００％とした百分率で表示したグラフである。
【図１０】蛍光灯（磁気回路式安定器型、１０本）と冷蔵庫について、印加電圧に対応する無効電力を、印加電圧１００［Ｖ］の時の値（蛍光灯については、０〜８０［Ｖ］の曲線を１００［Ｖ］までスムースに延長して求めた値）を１００％とした百分率で表示したグラフである。
【図１１】電気機器群毎の消費電力推定装置および給電線の再接続適否の判定装置の一例を示す概略ブロック図である。
【符号の説明】
１ 給電線の再接続適否の判定装置
２ 電気機器群毎の消費電力推定装置
３ 判定手段
４ 電圧調整手段
５ 電力測定手段
６ 消費電力推定手段
７ 記憶手段
Claims (6)
- 印加電圧の変化に対する有効電力と無効電力の特性に基いてグループ化された電気機器群のうち測定対象となる電気機器群について印加電圧と有効電力と無効電力との間に成立する相関関係を予め求めておき、非測定対象である電気機器群の動作電圧より低い範囲で給電線に印加する電圧を変化させて、前記給電線における総負荷電力の有効電力と無効電力とを測定し、当該測定された有効電力及び無効電力と前記予め求めておいた相関関係とから、前記測定対象となる電気機器群毎の消費電力を推定することを特徴とする電気機器群毎の消費電力推定方法。
- 印加電圧の変化に対する有効電力と無効電力の特性に基いてグループ化された電気機器群のうち測定対象となる電気機器群について印加電圧と有効電力と無効電力との間に成立する相関関係を予め求めておき、給電線再接続時に、非測定対象である電気機器群の動作電圧より低い範囲で給電線に印加する電圧を変化させて、前記給電線における総負荷電力の有効電力と無効電力とを測定し、当該測定された有効電力及び無効電力と前記予め求めておいた相関関係とから、給電線再接続により危険を生ずる可能性のある電気機器が属する電気機器群の消費電力を推定し、当該推定された消費電力が閾値を超えた時に不在の電力需要家への再給電作業を中止と判定することを特徴とする給電線の再接続適否の判定方法。
- 印加電圧の変化に対する有効電力と無効電力の特性に基いてグループ化された電気機器群のうち測定対象となる電気機器群について印加電圧と有効電力と無効電力との間に成立する相関関係を予め求めておき、給電線再接続時に、非測定対象である電気機器群の動作電圧より低い範囲で給電線に印加する電圧を変化させて、前記給電線における総負荷電力の有効電力と無効電力とを測定し、当該測定された有効電力及び無効電力と前記相関関係とから、ヒータ系電気機器群の消費電力を推定し、前記ヒータ系電気機器群の消費電力が閾値を超えた時に不在の電力需要家への再給電作業を中止と判定することを特徴とする給電線の再接続適否の判定方法。
- 印加電圧の変化に対する有効電力と無効電力の特性に基いてグループ化された電気機器群のうち測定対象となる電気機器群について印加電圧と有効電力と無効電力との間に成立する予め求められた相関関係を記憶する手段と、非測定対象である電気機器群の動作電圧より低い範囲で給電線に印加する電圧を変化させる手段と、前記給電線における総負荷電力の有効電力と無効電力とを測定する手段と、当該測定された有効電力及び無効電力と前記予め求められた相関関係とから、前記測定対象となる電気機器群毎の消費電力を推定する手段とを備えることを特徴とする電気機器群毎の消費電力推定装置。
- 印加電圧の変化に対する有効電力と無効電力の特性に基いてグループ化された電気機器群のうち測定対象となる電気機器群について印加電圧と有効電力と無効電力との間に成立する予め求められた相関関係を記憶する手段と、非測定対象である電気機器群の動作電圧より低い範囲で給電線に印加する電圧を変化させる手段と、前記給電線における総負荷電力の有効電力と無効電力とを測定する手段と、当該測定された有効電力及び無効電力と前記予め求められた相関関係とから、給電線再接続により危険を生ずる可能性のある電気機器が属する電気機器群の消費電力を推定する手段と、当該推定された消費電力が閾値を超えた時に不在の電力需要家への再給電作業を中止と判定する手段とを備えることを特徴とする給電線の再接続適否の判定装置。
- 印加電圧の変化に対する有効電力と無効電力の特性に基いてグループ化された電気機器群のうち測定対象となる電気機器群について印加電圧と有効電力と無効電力との間に成立する予め求められた相関関係を記憶する手段と、非測定対象である電気機器群の動作電圧より低い範囲で給電線に印加する電圧を変化させる手段と、前記給電線における総負荷電力の有効電力と無効電力とを測定する手段と、当該測定された有効電力及び無効電力と前記予め求められた相関関係とから、ヒータ系電気機器群の消費電力を推定する手段と、前記ヒータ系電気機器群の消費電力が閾値を超えた時に不在の電力需要家への再給電作業を中止と判定する手段とを備えることを特徴とする給電線の再接続適否の判定装置。
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