JP5734899B2

JP5734899B2 - 突入電流重なり回避システム

Info

Publication number: JP5734899B2
Application number: JP2012048011A
Authority: JP
Inventors: 明比　輝一; 輝一明比; 尚之森本; 真実田中; 宏幸吉水; 昌文滝山田
Original assignee: 株式会社エネゲート
Priority date: 2012-03-05
Filing date: 2012-03-05
Publication date: 2015-06-17
Anticipated expiration: 2032-03-05
Also published as: JP2013183605A

Description

本発明は、例えば一般家庭やオフィスビル等に設置された複数の電気機器に対する同時電源投入により発生した突入電流の重なりを回避する突入電流重なり回避システムに関する。

例えば一般家庭やオフィスビル等に設置された電気機器の中には、電源投入の直後に、その電気機器の定格電流を超過する大きな電流、いわゆる突入電流が一時的に発生するものがある。このような電気機器が複数同時に電源投入された場合、それぞれの電気機器で発生した突入電流が重なることになって極めて大きな電流となる。

このような突入電流の重なりにより極めて大きな電流が発生すると、前述した複数の電気機器が接続された分電盤のブレーカが動作することにより、回路遮断、電源電圧の不安定化やそれに伴う他の電気機器への悪影響が起こる。特に、太陽電池などの分散電源を単独で運転する場合には、その分散電源の電源容量が限られているため、突入電流による電圧低下が発生し、分散電源に接続された他の電気機器などに悪影響を及ぼすことが懸念される。

この問題を解決するための手段として、突入電流の重なりにより発生した極めて大きな電流に耐え得る電源容量や回路を設けることが考えられる。しかしながら、その場合、電源や配線設備全体を見直す必要があり、好ましい手段ではない。一方、各々の電気機器の突入電流をサンプリングして記憶することにより、複数の突入電流が重ならないようにして一定の総電流を超えないようにする突入電流重なり回避システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

この特許文献１で開示された突入電流重なり回避システムは、複数の電気機器にそれぞれ接続された協調電力制御装置と、その協調電力制御装置を統括するサーバとを有し、そのサーバに総消費電力と電気機器の電流制御可否と優先順位を登録すると共に、サーバは、各協調電力制御装置がサンプリングしている突入電流パターンを入手して電力に変換した後、新規に電気機器を電源に接続する場合、現状の変換した電力の合計と登録済の総消費電力を比較し、この結果に基づいて新規に電気機器を接続している協調電力制御装置に対して電気機器の電源ＯＮ、ＯＦＦの指示を出力するようにしたものである。

特開２００３−２９９２６４号公報

ところで、特許文献１に開示された突入電流重なり回避システムでは、定期起動時または既に運転中の電気機器に突入電流が発生した場合、各々の電気機器の突入電流の周期とピーク値パターンから合計電流を予測して設定値を超えるかどうかを判定し、電気機器の電流を制御するため、各々の電気機器の突入電流による総消費電力が設定値を超えないように電気機器の電力を協調制御することができる。また、全電気機器を同時に立ち上げてもサーバに登録している順序により、各々の電気機器の突入電流による総消費電力が設定値を超えないように電気機器の電力を協調制御することができる。

しかしながら、特許文献１に開示された突入電流重なり回避システムは、複数の電気機器にそれぞれ接続された協調電力制御装置を統括するサーバを具備することから、設備が大掛かりなもので制御も複雑となり、そのシステム構築においてコストアップを招くことになる。また、前述のサーバが何等かの原因によりダウンした場合、複数の電気機器にそれぞれ接続された協調電力制御装置を制御することが不可能となってシステム全体が稼働不可となるおそれがあり、信頼性の低下を招くことになる。

そこで、本発明は前述の問題点に鑑みて提案されたもので、その目的とするところは、サーバに依存することなく簡易な構成でもって、複数の電気機器に対する同時電源投入による突入電流の重なりを回避し得る突入電流重なり回避システムを提供することにある。

前述の目的を達成するための技術的手段として、本発明は、投入指令に基づく電源投入により閉成する接点開閉手段と、その接点開閉手段の閉成により発生した突入電流の収束を検出する電流検出手段とを有する複数の電気機器を備え、複数の電気機器に対する同時電源投入による突入電流の重なりを回避するシステムであって、複数の電気機器のうちのいずれか一つの電気機器への投入指令に基づく電源投入による電源投入情報と、電源投入済みの電気機器からの突入電流収束情報とを、複数の電気機器の相互間で授受することにより、ランダムな待機時間の経過後に残余の電気機器の接点開閉手段を選択的に閉成する通信制御手段を設け、その通信制御手段は、ランダムな待機時間を、電源投入済みの電気機器からの突入電流収束情報を受信した時点から開始するようにしたことを特徴とする。なお、本発明における電気機器としては、テーブルタップに配設されたコンセントが適用可能である。

本発明において、通信制御手段は、複数の電気機器のうちのいずれか一つの電気機器への投入指令に基づく電源投入による電源投入情報と、電源投入済みの電気機器からの突入電流収束情報とを、複数の電気機器の相互間で授受すること、つまり、複数の電気機器同士間で電源投入情報と突入電流収束情報を受け渡しする。これにより、従来のようなサーバに依存することなく簡易な構成でもってシステムを構築することができる。

また、本発明において、通信制御手段は、ランダムな待機時間の経過後に残余の電気機器の接点開閉手段を選択的に閉成するようにしている。このように、複数の電気機器同士間での電源投入情報と突入電流収束情報の受け渡しに基づいて、残余の電気機器の接点開閉手段を閉成するタイミングをランダムな待機時間によりずらすことで、突入電流の重なりを抑制することができる。さらに、通信制御手段は、ランダムな待機時間を、電源投入済みの電気機器からの突入電流収束情報を受信した時点から開始するように設定することにより、突入電流の重なりを十分高い確率で回避することができる。

本発明における通信制御手段は、複数の電気機器のうちのいずれか一つの電気機器への投入指令に基づく電源投入による電源投入情報を残余の電気機器に送信し、残余の電気機器のいずれかへの投入指令から少なくともランダムな待機時間が経過するまで残余の電気機器の電源投入を保留し、電源投入済みの電気機器からの突入電流収束情報を受信した時点以降で、残余の電気機器のうちで投入指令があった電気機器について電源投入により接点開閉手段を閉成することが望ましい。このような簡易な制御にすれば、複数の電気機器同士間での電源投入情報と突入電流収束情報の受け渡しに基づいて、残余の電気機器の接点開閉手段を閉成するタイミングをランダムな待機時間によりずらすことができ、突入電流の重なりを十分高い確率で回避することができる。

本発明によれば、複数の電気機器同士間で電源投入情報と突入電流収束情報を受け渡しすることにより、従来のようなサーバに依存することなく簡易な構成でもってシステムを構築することができる。また、複数の電気機器同士間での電源投入情報と突入電流収束情報の受け渡しに基づいて、残余の電気機器の接点開閉手段を閉成するタイミングをランダムな待機時間によりずらすことで、突入電流の重なりを抑制することができる。このような簡易な手段により、複数の電気機器に対する同時電源投入による突入電流の重なりを回避することができるので、分電盤のブレーカ動作による回路遮断、電源電圧の不安定化やそれに伴う他の電気機器への悪影響を未然に防止できて信頼性の向上が図れる。

本発明の実施形態で、複数のコンセントを配設したテーブルタップを示す概略構成図である。複数個のコンセント間での情報の受け渡しを説明するための概略構成図である。複数個のコンセント間での情報の受け渡しの一例を示すフローチャートである。複数個のコンセント間での情報の受け渡しの他例を示すフローチャートである。

本発明に係る突入電流重なり回避システムの実施形態を以下に詳述する。なお、以下の実施形態では、電気機器としてのコンセントが配設されたテーブルタップに適用した場合を例示する。但し、本発明は、複数のコンセントが配設されたテーブルタップに限らず、他の電気機器についても適用可能である。

この実施形態の突入電流重なり回避システムは、図１に示すように、テーブルタップ１１に配設された複数のコンセント２１〜２３に対する同時電源投入による突入電流の重なりを回避するものである。テーブルタップ１１のプラグ１２に電気的に接続された各コンセント２１〜２３は、投入指令に基づく電源投入により閉成する接点開閉手段であるスイッチ３１〜３３と、そのスイッチ３１〜３３の閉成により発生した突入電流の収束を検出する電流検出手段であるセンサ４１〜４３とを備え、テーブルタップ１１は、複数個のコンセント２１〜２３のうちのいずれか一つのコンセント２１〜２３への投入指令に基づく電源投入による電源投入情報と、電源投入済みのコンセント２１〜２３からの突入電流収束情報とを、複数のコンセント２１〜２３の相互間で授受することにより、ランダムな待機時間の経過後に残余のコンセント２１〜２３のスイッチ３１〜３３を選択的に閉成する通信制御手段であるＩＣチップ５１を具備する。

なお、このＩＣチップ５１は、電源投入情報と突入電流収束情報とをコンセント２１〜２３間で相互に授受するための通信機能と、ランダムな待機時間を生成するための乱数発生機能と、前述の電源投入情報と突入電流収束情報に基づいて、ランダムな待機時間の経過後にコンセント２１〜２３のスイッチ３１〜３３を閉成する制御機能とを具備し、テーブルタップ１１に内蔵された構造を呈する。

ここで、「投入指令」とは、例えば、各種の負荷機器（図示せず）をコンセント２１〜２３に接続したことを、そのコンセント２１〜２３あるいはテーブルタップ１１に設けられたセンサ等の適宜の手段により検知することにより得られる情報を意味する。また、「電源投入」とは、スイッチ３１〜３３の閉成によりテーブルタップ１１のプラグ１２からコンセント２１〜２３を介して負荷機器に電力が供給されることを意味する。

この突入電流重なり回避システムにおけるＩＣチップ５１は、一つのコンセント２１〜２３への投入指令に基づく電源投入による電源投入情報と、電源投入済みのコンセント２１〜２３からの突入電流収束情報とを、複数のコンセント２１〜２３の相互間で授受すること、つまり、図２に示すように、複数のコンセント２１〜２３同士間で電源投入情報Ａと突入電流収束情報Ｂとを受け渡し（ブロードキャスト）する。これにより、従来のようなサーバに依存することがない自律分散型のシステムを簡易な構成でもって構築することができる。なお、電源投入情報Ａと突入電流収束情報Ｂとの受け渡しについては、有線あるいは無線のいずれであってもよい。

また、ＩＣチップ５１は、ランダムな待機時間の経過後に残余のコンセント２１〜２３のスイッチ３１〜３３を選択的に閉成するようにしている。このように、複数のコンセント２１〜２３同士間での電源投入情報Ａと突入電流収束情報Ｂとの受け渡しに基づいて、残余のコンセント２１〜２３のスイッチ３１〜３３を閉成するタイミングをランダムな待機時間の経過でもってずらすことで、突入電流の重なりを抑制することができる。なお、待機時間をランダムに設定していることにより、各コンセント２１〜２３のスイッチ３１〜３３を閉成するタイミングが同一となる確率は非常に少なく、そのタイミングを十分高い確率でずらすことが可能である。

以上の構成からなる突入電流重なり回避システムにおいて、複数のコンセント２１〜２３間での電源投入情報Ａと突入電流収束情報Ｂとの受け渡しに基づいて、ランダムな待機時間の経過後に残余のコンセント２１〜２３のスイッチ３１〜３３を選択的に閉成する具体的手順（アルゴリズム）を図３および図４に例示する。

まず、図３に示す突入電流重なり回避システムでは、三個のコンセント２１〜２３（以下、第一〜第三のコンセントと称す）のうちのいずれか一つのコンセント、例えば第一のコンセント２１への投入指令がなされると、その投入指令に基づいてＩＣチップ５１により第一のコンセント２１のスイッチ３１を閉成して電源を投入する。ＩＣチップ５１は、この電源投入による電源投入情報Ａを残余のコンセントである第二のコンセント２２および第三のコンセント２３に送信し、この電源投入情報Ａの送信により突入電流の発生があることを第二のコンセント２２および第三のコンセント２３に情報伝達する。

そして、第二のコンセント２２あるいは第三のコンセント２３のいずれかへの投入指令がなされると、ＩＣチップ５１で予め設定されたランダムな待機時間Ｔが経過するまでその第二のコンセント２２あるいは第三のコンセント２３の電源投入を保留して待機状態とする。その後、第一のコンセント２１で発生した突入電流が収束したことをセンサ４１で検出した時点で、ＩＣチップ５１は、この電源投入済みの第一のコンセント２１からの突入電流収束情報Ｂを第二のコンセント２２および第三のコンセント２３に送信する。第二のコンセント２２あるいは第三のコンセント２３では、第一のコンセント２１の突入電流収束情報Ｂを受信した時点以降で、投入指令がなされた第二のコンセント２２あるいは第三のコンセント２３のいずれかについてそのスイッチ３２，３３を閉成して電源を投入する。

なお、電源を投入しようとする時点で、第一のコンセント２１からの突入電流収束情報Ｂを受信していなければ、電源投入せずに投入指令として扱い、再度、ランダムな待機時間Ｔが経過するまで待機状態を続行するようにしている。このように、図３の突入電流重なり回避システムでは、ランダムな待機時間Ｔを、第一〜第三のコンセント２１〜２３のいずれかへの投入指令から開始するように設定している。

第一のコンセント２１からの突入電流収束情報Ｂを受信した第二のコンセント２２について電源が投入された場合には、その電源投入による電源投入情報Ａを第一のコンセント２１および第三のコンセント２３に送信する。また、第一のコンセント２１からの突入電流収束情報を受信した第三のコンセント２３について電源が投入された場合には、その電源投入による電源投入情報Ａを第一のコンセント２１および第二のコンセント２２に送信する。

次に、図４に示す突入電流重なり回避システムでは、第一〜第三のコンセント２１〜２３のうちのいずれか一つのコンセント、例えば第一のコンセント２１への投入指令がなされると、その投入指令に基づいてＩＣチップ５１により第一のコンセント２１のスイッチ３１を閉成して電源を投入する。ＩＣチップ５１は、この電源投入による電源投入情報Ａを残余のコンセントである第二のコンセント２２および第三のコンセント２３に送信し、この電源投入情報Ａの送信により突入電流の発生があることを第二のコンセント２２および第三のコンセント２３に情報伝達する。

その後、第一のコンセント２１で発生した突入電流が収束したことをセンサ４１で検出し、この電源投入済みの第一のコンセント２１からの突入電流収束情報Ｂを第二のコンセント２２および第三のコンセント２３に送信する。その間に、第二のコンセント２２あるいは第三のコンセント２３のいずれかへの投入指令がなされても、第一のコンセント２１からの突入電流収束情報Ｂを受信するまでは待機状態とし、第二のコンセント２２あるいは第三のコンセント２３の電源投入を保留する。

そして、第一のコンセント２１からの突入電流収束情報Ｂを受信した時点から、ＩＣチップ５１で予め設定されたランダムな待機時間Ｔが経過するまでその第二のコンセント２２あるいは第三のコンセント２３の電源投入を保留して待機状態を続行する。このランダムな待機時間Ｔの経過後、投入指令がなされた第二のコンセント２２あるいは第三のコンセント２３のいずれかについてそのスイッチ３２，３３を閉成して電源を投入する。このように、図４の突入電流重なり回避システムでは、ランダムな待機時間Ｔを、電源投入済みのコンセント２１〜２３からの突入電流収束情報Ｂを受信した時点から開始するように設定している。

なお、第一のコンセント２１からの突入電流収束情報Ｂを受信した第二のコンセント２２について電源が投入された場合には、その電源投入による電源投入情報Ａを第一のコンセント２１および第三のコンセント２３に送信する。また、第一のコンセント２１からの突入電流収束情報Ｂを受信した第三のコンセント２３について電源が投入された場合には、その電源投入による電源投入情報Ａを第一のコンセント２１および第二のコンセント２２に送信する。

以上で説明した図３および図４の突入電流重なり回避システムのように、複数のコンセント２１〜２３同士間での電源投入情報Ａと突入電流収束情報Ｂとの受け渡しに基づいて、残余のコンセント２１〜２３のスイッチ３１〜３３を閉成するタイミングをランダムな待機時間Ｔによりずらすことができ、突入電流の重なりを十分高い確率で回避することができる。図４の突入電流重なり回避システムは、図３の突入電流重なり回避システムの場合よりも待ち時間が長くなるが、突入電流の重なりをより一層高い確率で回避することができる。

なお、以上の実施形態では、第一のコンセント２１が最初に電源投入された場合について説明したが、第二のコンセント２２あるいは第三のコンセント２３が最初に電源投入された場合についても同様であるため、重複説明は省略する。

本発明は前述した実施形態に何ら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内において、さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。

２１〜２３電気機器（コンセント）
３１〜３３接点開閉手段（スイッチ）
４１〜４３電流検出手段（センサ）
５１通信制御手段（ＩＣチップ）
Ａ電源投入情報
Ｂ突入電流収束情報
Ｔランダムな待機時間

Claims

投入指令に基づく電源投入により閉成する接点開閉手段と、前記接点開閉手段の閉成により発生した突入電流の収束を検出する電流検出手段とを有する複数の電気機器を備え、複数の電気機器に対する同時電源投入による突入電流の重なりを回避するシステムであって、複数の電気機器のうちのいずれか一つの電気機器への前記投入指令に基づく電源投入による電源投入情報と、電源投入済みの電気機器からの突入電流収束情報とを、複数の電気機器の相互間で授受することにより、ランダムな待機時間の経過後に残余の電気機器の接点開閉手段を選択的に閉成する通信制御手段を設け、前記通信制御手段は、ランダムな待機時間を、電源投入済みの電気機器からの突入電流収束情報を受信した時点から開始するようにしたことを特徴とする突入電流重なり回避システム。
前記通信制御手段は、複数の電気機器のうちのいずれか一つの電気機器への前記投入指令に基づく電源投入による電源投入情報を残余の電気機器に送信し、残余の電気機器のいずれかへの投入指令から少なくともランダムな待機時間が経過するまで残余の電気機器の電源投入を保留し、電源投入済みの電気機器からの突入電流収束情報を受信した時点以降で、残余の電気機器のうちで投入指令があった電気機器について電源投入により接点開閉手段を閉成するようにした請求項１に記載の突入電流重なり回避システム。
前記電気機器は、テーブルタップに配設されたコンセントである請求項１又は２に記載の突入電流重なり回避システム。