JP4657965B2 - 電力監視システム - Google Patents

Description

本発明は、工場、ビル等のような電力需要所内に設けられ、負荷への電力供給を断続できる開閉器の開閉状態、開閉器の負荷側での電力量及び瞬時電力の電力関連情報を取得する情報取得部と、この電力関連情報を監視できるようにした電力監視システムに関するものである。

工場、ビル等のような電力需要所の電気室には、開閉器、変圧器等からなる受配電設備が収容されており、ここから電力需要所内の負荷に電力供給を行っている。一方、上記電力需要所には、この開閉器の開閉状態、開閉器の負荷側での電力量、電流、電圧、電力（瞬時電力）等の電力関連情報を電気室で表示して監視できるような電力監視システムが設けられている。

図２は上記電力需要所に適用した従来の電力監視システムのブロック図である。図示するように、電力監視システムが設けられている電力需要所１の電気室２まで高圧引込線３が引き込まれており、この高圧引込線３が電気室２に収容されて受配電設備４を構成する開閉器４ａに接続され、この開閉器４ａに接続された変圧器４ｂから、電力需要所１内に配線された電力線５を介して負荷６への電力供給を行っている。電力監視システムは通常、電気室２に設けられている。

上記電力監視システムＳ１００は、情報取得部１００及び情報監視部２００からなり、開閉器の開閉状態、開閉器の負荷側での電力量、電流、電圧、電力（瞬時電力）等のうち、開閉器の開閉状態、開閉器の負荷側での電力量及び瞬時電力を監視するようになっている。

情報取得部１００は、接点信号出力回路１００ａ、パルス電力量計１００ｂ、電圧変成器１００ｃ、電流変成器１００ｄ及び電力変換器１００ｅからなる。

接点信号出力回路１００ａには、開閉器４ａの接点情報が入力されており、開閉器４ａの開閉状態が接点ＯＮ／ＯＦＦ信号（弱電信号）に変換される。

パルス電力量計１００ｂには、電圧変成器１００ｃにより検出される開閉器４ａの負荷側の電圧が入力されると共に、電流変成器１００ｄにより検出される開閉器４ａの負荷側の電流が入力されており、使用電力量に比例した電力量パルス信号が重み付けされて出力される。

電力変換器１００ｅには、電圧変成器１００ｃにより検出される開閉器４ａの負荷側の電圧が入力されると共に、電流変成器１００ｄにより検出される開閉器４ａの負荷側の電流が入力されており、瞬時電力が演算される。

情報監視部２００は、開閉器用絶縁回路２００ａ、電力量計用絶縁回路２００ｂ、Ａ／Ｄ変換器２００ｃ及び信号処理部２００ｄからなり、信号処理部２００ｄは中央処理装置（ＣＰＵ）で構成され、パルスカウント部２００ｄ1 、電力量演算部２００ｄ2 及び信号変換部２００ｄ3 からなる。

信号処理部２００ｄには、接点信号出力回路１００ａからの接点ＯＮ／ＯＦＦ信号をサージから保護するために、このＯＮ／ＯＦＦ信号が開閉器用絶縁回路２００ａを介して入力されている。また、パルス電力量計１００ｂからの電力量パルス信号をサージから保護するために、この電力量パルス信号が電力量計用絶縁回路２００ｂを介して入力されている。さらに、電力変換器１００ｅからの瞬時電力のアナログ信号がディジタル信号に変換されるＡ／Ｄ変換器２００ｃを介して入力される。

信号処理部２００ｄのパルスカウント部２００ｄ1 では、パルス電力量計１００ｂから出力される電力量パルス信号のパルス数がカウントされる。

電力量演算部２００ｄ2 では、パルスカウント部２００ｄ1 でカウントされたパルス数に電力量パルス信号の重みを乗算して電力量が演算される。

信号変換部２００ｄ3 では、接点信号出力回路１００ａからの接点ＯＮ／ＯＦＦ信号、電力量演算部２００ｄ2 で演算された電力量、及び電力変換器１００ｅからの瞬時電力のディジタル信号の各入力に対し、開閉器の開閉状態、開閉器の負荷側での電力量及び瞬時電力の各電力関連情報を、例えばディスプレイ表示、帳票による監視情報とする所定の変換処理等が行われる。この瞬時電力は監視情報の対象となっていないが、電力量パルス信号を出力する電力量計と、瞬時電力計とを備えた電力監視装置は、例えば特許文献１に示される。
特開平９−２９２４１８公報（図１）

従来の電力監視システムでは、回路構成部品が多く、それに伴って調整作業が多くなるために、両コストがアップするという問題がある。

本発明の目的は、回路構成を簡素化させた電力監視システムを提供することにある。

第１の発明は、電力需要所内に設けられ、負荷への電力供給を断続できる開閉器の開閉状態、開閉器の負荷側での電力量及び瞬時電力の電力関連情報を取得する情報取得部と、電力関連情報を監視できるようにした情報監視部とを備えた電力監視システムを対象とし、情報取得部は、閉器の負荷側の電圧を検出する電圧変成器と、開閉器の負荷側の電流を検出する電流変成器と、電圧変成器により検出される開閉器の負荷側の電圧と電流変成器により検出される開閉器の負荷側の電流とが入力され、使用電力量に比例した電力量パルス信号を出力するパルス電力量計とを備える。情報監視部は、パルス電力量計から出力される電力量パルス信号のパルス数をカウントするパルスカウント部と、パルスカウント部でカウントされたパルス数に電力量パルス信号の重みを乗算して電力量を演算する電力量演算部と、パルス電力量計から出力される電力量パルス信号の隣り合うパルスの立ち上がり時点間をパルス間隔時間としてパルスの立ち上がり時点毎に演算するパルス間隔時間演算部と、
パルス間隔時間演算部で演算される毎に各パルス間隔時間を記憶する記憶部と、パルス間隔時間演算部でパルス間隔時間が演算される毎に（３６００／Ｔｐ）×ｎ[ｋＷ]（但し、Ｔｐ：パルス間隔時間[秒]、ｎ：電力量パルス信号の重み [ｋＷｈ／パルス] ）の式から電力値を演算する電力値演算部と、記憶部に最新のパルス間隔時間が記憶される毎に（３６００／Ｔａ）×Ｎ×ｎ [ｋＷ] （但し、Ｎ：最新のパルス間隔時間の記憶時点以前に記憶された各パルス間隔時間の所定数、Ｔａ：最新のパルス間隔時間の記憶時点以前に記憶された各パルス間隔時間の所定数Ｎの総和時間[秒] 、ｎ：電力量パルス信号の重み [ｋＷｈ／パルス] ）の式から平均電力を演算する平均電力演算部と、平均電力演算部で演算された平均電力が設定値以上のときに、開閉器が閉状態であると判定し、設定値未満のときに、開閉器が開状態であると判定して判定信号を出力する開閉状態判定部とを備えたものである。

以上のように、第１の発明によれば、演算される電力値を負荷側での瞬時電力の近似瞬時電力と見なし、また、従来の接点ＯＮ／ＯＦＦ信号を代用接点ＯＮ／ＯＦＦ信号と見なすように処理したので、調整作業を必要とする回路構成部品が減少し、コストを低減させることができる。

図１は本発明に係る電力監視システムの一実施形態を示すブロック図である。図示するように、電力監視システムＳ１０は、情報取得部１０及び情報監視部２０からなる。

情報取得部１０は、パルス電力量計１０ｂ、電圧変成器１０ｃ及び電流変成器１０ｄからなる。

パルス電力量計１０ｂには、電圧変成器１０ｃにより検出される開閉器４ａの負荷側の電圧が入力されると共に、電流変成器１０ｄにより検出される開閉器４ａの負荷側の電流が入力されており、使用電力量に比例した電力量パルス信号が重み付けされて出力される。

情報監視部２０は、電力量計用絶縁回路２０ｂ、第１の信号処理部２０ｄ１、第２の信号処理部２０ｄ２及び記憶部２０ｅからなり、第１及び第２の信号処理部２０ｄ１，２０ｄ２は中央処理装置（ＣＰＵ）で構成される。

第１の信号処理部２０ｄ１は、パルスカウント部２０ｄ11、電力量演算部２０ｄ12及びパルス間隔時間演算部２０ｄ13からなる。第２の信号処理部２０ｄ２は、電力値演算部２０ｄ21、平均電力演算部２０ｄ22、開閉状態判定部２０ｄ23及び信号変換部２０ｄ24からなる。

第１の信号処理部２０ｄ１には、パルス電力量計１０ｂからの電力量パルス信号が絶縁回路２０ｂを介して入力される。

パルスカウント部２０ｄ11では、パルス電力量計１０ｂから出力される電力量パルス信号のパルス数がカウントされる。

電力量演算部２０ｄ12では、パルスカウント部２０ｄ11でカウントされたパルス数に電力量パルス信号の重みを乗算して電力量が演算される。

パルス間隔時間演算部２０ｄ13では、パルス電力量計１０ｂから出力される電力量パルス信号の隣り合うパルスの立ち上がり時点間をパルス間隔時間としてパルスの立ち上がり時点毎に演算される。

記憶部２０ｅでは、パルス間隔時間演算部２０ｄ13で演算される毎に各パルス間隔時間が記憶される。

第２の信号処理部２０ｄ２には、パルス間隔時間演算部２０ｄ13で演算されたパルス間隔時間と、記憶部２０ｅで記憶された各パルス間隔時間とが入力される。

電力値演算部２０ｄ21では、パルス間隔時間演算部２０ｄ13で演算される毎に（３６００／Ｔｐ）×ｎ[ｋＷ]（但し、Ｔｐ：パルス間隔時間[秒]、ｎ：電力量パルス信号の重み [ｋＷｈ／パルス] ）の式から電力値が演算される。この電力値は、隣り合うパルス間での瞬時電力の平均値となっているので、開閉器４ａの負荷側での瞬時電力の近似瞬時電力と見なされる。

第２の信号処理部２０ｄ２の平均電力演算部２０ｄ22では、記憶部２０ｅに最新のパルス間隔時間が記憶される毎に（但し、３６００／Ｔａ）×Ｎ×ｎ[ｋＷ]（Ｎ：最新のパルス間隔時間の記憶時点以前に記憶された各パルス間隔時間の所定数、Ｔａ：最新のパルス間隔時間の記憶時点以前に記憶された各パルス間隔時間の所定数Ｎの総和時間[秒] 、ｎ：電力量パルス信号の重み [ｋＷｈ／パルス] ）の式から平均電力が演算される。

開閉状態判定部２０ｄ23では、平均電力演算部２０ｄ22で演算された平均電力が設定値Ｗｓ以上のときに、開閉器４ａが閉状態であると判定し、設定値Ｗｓ未満のときに、開閉器４ａが開状態であると判定して判定信号が出力される。この判定信号は、負荷の稼働時での最小使用電力または負荷の待機電力をＷとして、設定値ＷｓがＷｓ≦Ｗの条件で、従来の接点信号出力回路１００ａから出力される接点ＯＮ／ＯＦＦ信号の代用接点ＯＮ／ＯＦＦ信号と見なされる。

信号変換部２００ｄ24では、開閉状態判定部２０ｄ23からの判定信号、電力量演算部２００ｄ12で演算された電力量、及び電力値演算部２０ｄ21からの電力値の各入力に対し、開閉器の代用開閉状態、開閉器の負荷側での電力量及び近似瞬時電力の各電力関連情報を、例えばディスプレイ表示、帳票等による監視情報とする所定の変換処理が行われる。

上記のような構成において、ある時刻ｔ１，ｔ２，ｔ３で電力量パルス信号Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３が出力され、その電力量パルス信号の重みを１[ｋＷｈ／パルス]、ｔ１−ｔ２間を６００秒、ｔ２−ｔ３間を１２００秒、ある所定期間内でのパルス数を「３」とすると、電力量が電力量演算部２０ｄ12で３×１＝３[ｋＷｈ]と演算される。したがって、３ [ｋＷｈ] がある所定期間内での電力量監視情報となる。

また、電力値が時刻ｔ２，ｔ３毎に電力値演算部２０ｄ21で、（３６００／６００）×１＝６[ｋＷ]，（３６００／１２００）×１＝３[ｋＷ]とそれぞれ演算される。したがって、６[ｋＷ]，３[ｋＷ]が時刻ｔ２，ｔ３でのそれぞれの近似瞬時電力監視情報となる。

さらに、平均電力が平均電力演算部２０ｄ22で、（３６００／１８００）×２×１＝２[ｋＷ]と演算される。この平均電力の２[ｋＷ]が、例えば待機電力が存在しない場合の最小使用電力とすると、設定値Ｗｓが２[ｋＷ]≧Ｗｓとなるように開閉状態判定部２０ｄ23に設定されることになるので、平均電力が設定値Ｗｓ未満のときに、開閉状態判定部２０ｄ23で開状態の判定信号が出力される。したがって、設定値Ｗｓを上記のように設定すれば、この判定信号が開閉器の代用開閉状態監視情報となる。

また、最小使用電力または待機電力Ｗは負荷状況で変化するので、設定値Ｗｓは負荷状況に対応させて変化させる必要がある。

本発明に係る電力監視システムの一実施形態を示すブロック図である。 従来の電力監視システムのブロック図である。

符号の説明

１ 電力需要所
４ａ 開閉器
６ 負荷
１０ 情報取得部
１０ｂ パルス電力量計
１０ｃ 電圧変成器
１０ｄ 電流変成器
２０ 情報監視部
２０ｄ11 パルスカウント部
２０ｄ12 電力量演算部
２０ｄ13 パルス間隔時間演算部
２０ｅ 記憶部
２０ｄ21 電力値演算部
２０ｄ22 平均電力演算部
２０ｄ23 開閉状態判定部

Claims (1)

1. 電力需要所内に設けられ、負荷への電力供給を断続できる開閉器の開閉状態、開閉器の負荷側での電力量及び瞬時電力の電力関連情報を取得する情報取得部と、前記電力関連情報を監視できるようにした情報監視部とを備えた電力監視システムであって、
   前記情報取得部は、
   前記開閉器の負荷側の電圧を検出する電圧変成器と、
   前記開閉器の負荷側の電流を検出する電流変成器と、
   前記電圧変成器により検出される開閉器の負荷側の電圧と前記電流変成器により検出される前記開閉器の負荷側の電流とが入力され、使用電力量に比例した電力量パルス信号を出力するパルス電力量計とを備え、
   前記情報監視部は、
   前記パルス電力量計から出力される電力量パルス信号のパルス数をカウントするパルスカウント部と、
   前記パルスカウント部でカウントされたパルス数に電力量パルス信号の重みを乗算して電力量を演算する電力量演算部と、
   前記パルス電力量計から出力される電力量パルス信号の隣り合うパルスの立ち上がり時点間をパルス間隔時間としてパルスの立ち上がり時点毎に演算するパルス間隔時間演算部と、
   前記パルス間隔時間演算部で演算される毎に各パルス間隔時間を記憶する記憶部と、
   前記パルス間隔時間演算部でパルス間隔時間が演算される毎に（３６００／Ｔｐ）×ｎ[ｋＷ]（但し、Ｔｐ：パルス間隔時間[秒]、ｎ：電力量パルス信号の重み [ｋＷｈ／パルス] ）の式から電力値を演算する電力値演算部と、
   前記記憶部に最新のパルス間隔時間が記憶される毎に（３６００／Ｔａ）×Ｎ×ｎ [ｋＷ] （但し、Ｎ：最新のパルス間隔時間の記憶時点以前に記憶された各パルス間隔時間の所定数、Ｔａ：最新のパルス間隔時間の記憶時点以前に記憶された各パルス間隔時間の所定数Ｎの総和時間[秒] 、ｎ：電力量パルス信号の重み[ｋＷｈ／パルス] ）の式から平均電力を演算する平均電力演算部と、
   前記平均電力演算部で演算された平均電力が設定値以上のときに、前記開閉器が閉状態であると判定し、設定値未満のときに、前記開閉器が開状態であると判定して判定信号を出力する開閉状態判定部と
   を備えた電力監視システム。
   

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