JP5816829B2 - 電力管理装置 - Google Patents

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Description

本発明は、交流電源と負荷の間に直列に挿入し、負荷電力を調整する電力管理装置に関する。
従来、この種の電力管理装置は、トランスを備え、交流電源側に１次巻線を接続し、２次巻線側に補正電圧発生部を備え、トランスの２次巻線側の補正電圧を調整することで負荷に調整後の電圧を供給することを行なっている。（例えば特許文献１を参照）。
特許文献１では、図３に示すように、トランス１０１の１次側主巻線１０１ａに入力交流電源を供給し、補正電圧発生部１０２は、入力交流電源の電圧と目標交流出力電圧との偏差に対応した補正電圧を生成して出力する。供給された補正電圧はトランス１０１で入力交流電圧と合成され、出力交流電源として負荷側へ出力することができる。
特開２０００−３１５１１６号公報
しかしながら、特許文献１の例では、補正電圧により負荷側への出力交流電源電圧は所望の安定した電圧を出力できるため、電圧を低下させることによる負荷側の電力削減効果が得ることができるが、予め設定した所望の電圧に調整するのみであるため、所望の電力まで削減できるか否かは不定となる。よって、デマンド側からの要求の有無に関わらず、所定の節エネ効果に限定されるため、例えば契約電力以下となるように強制的な節エネには対応できないという課題がある。
そこで本発明は、上記課題を解決するものであり、デマンド側からの要求電力に応じて強制的な節エネを行なうことができる電力管理装置を提供することを目的とする。
そして、この目的を達成するために、本発明の電力管理装置は、複数の負荷と商用電源との間に接続される電力管理装置であって、前記複数の負荷に対し直列に接続し、前記複数の負荷への供給電力を調整する電力調整手段と第二電力調整手段を備え、前記電力調整手段は、前記複数の負荷への供給電圧を低下するステップと、複数の負荷への供給電圧を保持し、複数の負荷への供給電力を検出するステップを有し、交互に所定の時間間隔で実行することによって、前記複数の負荷への供給電圧を所望の電圧に制御し、かつ複数の負荷への供給電力が所定の第一供給レベルを超えた場合に、前記所望の電圧よりも低い電圧に制御して複数の負荷への供給電力を制御し、前記第二電力調整手段は、前記複数の負荷への供給電力が前記第一供給レベルよりも大きい所定の第二供給レベルを超えた場合、あるいは前記電力調整手段による電力削減の上限に達した場合に、前記複数の負荷への電力供給を遮断することを特徴とするものであり、これにより所期の目的を達成するものである。
本発明によれば、複数の負荷と商用電源との間に接続される電力管理装置であって、前記複数の負荷に対し直列に接続し、前記複数の負荷への供給電力を調整する電力調整手段と第二電力調整手段を備え、前記電力調整手段は、前記複数の負荷への供給電圧を低下するステップと、複数の負荷への供給電圧を保持し、複数の負荷への供給電力を検出するステップを有し、交互に所定の時間間隔で実行することによって、前記複数の負荷への供給電圧を所望の電圧に制御し、かつ複数の負荷への供給電力が所定の第一供給レベルを超えた場合に、前記所望の電圧よりも低い電圧に制御して複数の負荷への供給電力を制御し、前記第二電力調整手段は、前記複数の負荷への供給電力が前記第一供給レベルよりも大きい所定の第二供給レベルを超えた場合、あるいは前記電力調整手段による電力削減の上限に達した場合に、前記複数の負荷への電力供給を遮断するという構成としたので、供給電力が所定の電力を超えるか否かに応じて、供給電圧を低下するように制御あるいは負荷を遮断することができるため、デマンド側からの要求電力に応じて強制的な節エネを行なうことができる電力管理装置を提供することができる。また、負荷側の供給電圧に対する消費電力が安定するまでの時間を待機することができるため、不要かつ過剰な供給電圧低下の防止することができる。
本発明の実施の形態１の電力管理装置の構成図 同電力調整手段４の実行フローチャート 従来の電力管理装置の構成図
本発明の請求項１記載の電力管理装置は、複数の負荷と商用電源との間に接続される電力管理装置であって、前記複数の負荷に対し直列に接続し、前記複数の負荷への供給電力を調整する電力調整手段と第二電力調整手段を備え、前記電力調整手段は、前記複数の負荷への供給電圧を低下するステップと、複数の負荷への供給電圧を保持し、複数の負荷への供給電力を検出するステップを有し、交互に所定の時間間隔で実行することによって、前記複数の負荷への供給電圧を所望の電圧に制御し、かつ複数の負荷への供給電力が所定の第一供給レベルを超えた場合に、前記所望の電圧よりも低い電圧に制御して複数の負荷への供給電力を制御し、前記第二電力調整手段は、前記複数の負荷への供給電力が前記第一供給レベルよりも大きい所定の第二供給レベルを超えた場合、あるいは前記電力調整手段による電力削減の上限に達した場合に、前記複数の負荷への電力供給を遮断するものである。これにより、供給電力が所定の電力を超えるか否かに応じて、供給電圧を低下するように制御あるいは負荷を遮断することができるため、デマンド側からの要求電力に応じて強制的な節エネを行なうことを可能とした電力管理装置を提供する。
また、電力調整手段による調整を優先して実行するので、複数の負荷への供給電圧の調整による電力調整を優先し、使用者の急激な環境変化を緩和することができる。
また、第一供給レベルと第二供給レベルを相異なる供給レベルとしたので、供給電力の調整の際に、簡単な構成で複数の負荷への電圧調整と負荷への電源遮断が同時開始の防止し、電源の接続、遮断を繰り返すチャタリングを防止することができ、使用者の急激な環境変化や過渡的な不安定な制御の防止ができる。
また、負荷側の供給電圧に対する消費電力が安定するまでの時間を待機することができるため、不要かつ過剰な供給電圧低下の防止を可能とした電力管理装置を提供する。
また、電力調整手段が管理電圧下限値を下回らない範囲に調整するような構成としたも
のである。これにより、複数の負荷側への電源電圧が管理電圧（例えば、１００Ｖ系の場合は９５Ｖ、２００Ｖ系の場合は１８０Ｖ）を下回らず、複数の負荷が低電圧による誤動作や能力の極端な低下（例えば照明器具のちらつきなど）のような動作上の不具合の防止を可能とした電力管理装置を提供する。
また、電力調整手段が、複数の負荷への供給電力の検出値と第一供給レベルを比較して、前記検出値が前記第一供給レベルを下回る場合に複数の負荷への供給電圧の低下を中止し、その時の供給電圧を保持するような構成としたものである。これにより、不要かつ過剰な供給電圧低下の防止を可能とし、複数の負荷が低電圧による誤動作や能力の極端な低下（例えば照明器具のちらつきなど）のような動作上の不具合の防止を可能とした電力管理装置を提供する。
また、電力調整手段は、各負荷への供給電圧を検出し、各負荷の最も低い供給電圧が管理電圧下限値を下回らない範囲に調整するような構成としたものである。これにより、例えば配電系統の末端であっても最低限の供給電圧を確保することができ、複数の負荷が低電圧による誤動作や能力の極端な低下（例えば照明器具のちらつきなど）のような動作上の不具合の防止を可能とした電力管理装置を提供する。
また、第二電力調整手段が、複数の負荷のそれぞれを個別に遮断することを可能としたものである。これにより、複数の負荷が一斉に電源が遮断されることを防止することができる電力管理装置を提供する。
また、第二電力調整手段が、複数の負荷それぞれに対して、優先順位を設定可能とし、優先順位の低い負荷から遮断する選択遮断手段を備えたものである。これにより、複数の負荷の中で重要な負荷に対しては電源を維持することができ、より使用者の最低限の利便性を損なうことなく、デマンド側からの要求電力に応じて強制的な節エネを行なうことを可能とした電力管理装置を提供する。
また、複数の各負荷への供給条件を外部に伝送、および負荷電力調整に関するパラメータを外部から書き換えることを可能とする通信手段を備えたものである。これにより、配電系統の配線長などの接続環境に応じて個別のパラメータ設定が可能となり、より汎用性を持たせることができる電力管理装置を提供する。
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１における電力管理装置１の構成について、図１を参照しながら説明する。図１に示すように、電力管理装置１は、負荷２ａ〜２ｃと商用電源３との間に接続している。電力管理装置１は、負荷２ａ〜２ｃへの供給電圧を所望の電圧（例えば１００Ｖ系では１００Ｖ、２００Ｖ系では２００Ｖ）に制御し、かつ負荷２ａ〜２ｃへの供給電力が所定の第一供給レベル（例えば４ｋＷ）を超えた場合に、所望の電圧よりも低い電圧（１００Ｖ系では９５Ｖ、２００Ｖ系では１８０Ｖ）に制御して負荷２ａ〜２ｃへの供給電力を制御する電力調整手段４と、負荷２ａ〜２ｃへの供給電力が前記所定の第一供給レベルより大きい所定の第二供給レベル（例えば５ｋＷ）を超えた場合、あるいは電力調整手段４による電力削減の上限に達した場合に、負荷２ａ〜２ｃへの電力供給を遮断する第二電力調整手段５を備えている。また、電力調整手段４は、負荷２ａ〜２ｃへの供給電
圧を制御するための構成として、双方向電力制御部４ａと直列変圧器４ｂを有しており、第二電力調整手段５は、供給遮断用のリレー５ａと供給遮断の信号を生成する遮断信号生成部５ｂを備えている。さらに、負荷２ａ〜２ｃへの供給電力調整をする際に、電力調整手段４による調整を優先して実行する第一ステップと、第二電力調整手段５の実行による第二ステップを順に実行するためのステップ実行部６を備えており、ステップ実行部６は、第一ステップを実行するための閾値レベルとして第一供給レベル（例えば２ｋＷ）と、第二ステップを実行するための閾値レベルとして第二供給レベル（例えば３ｋＷ）のそれぞれと比較した結果に応じて、ステップが実行されるように相異なる供給レベルに設定している。また、電力調整手段４は、管理電圧下限値（本実施の形態１の場合、９５Ｖ）を下回らない範囲に調整するように下限値を設定しており、電力調整手段４による負荷２ａ〜２ｃへの供給電圧を調整する目標値が管理電圧下限値に達した場合、ステップ実行部６は、第二電力調整手段５を実行するように構成している。さらに、第二電力調整手段５は、負荷２ａ〜２ｃのそれぞれを個別に遮断するように構成しており、負荷２ａ〜２ｃに対して、各優先順位を設定可能とし、優先順位の低い負荷から遮断する選択遮断手段７を備えている。さらに、負荷２ａ〜２ｃへの供給条件を外部に伝送、および負荷電力調整に関するパラメータを外部から書き換えることを可能とする通信手段８を備えている。また、第二電力調整手段５は、供給遮断用のリレー５ａと供給遮断の信号を生成する遮断信号生成部５ｂ、リレー５ａを接続、遮断する信号を入力する信号入力部５ｃを有している。負荷２ａ〜２ｃの複数負荷の合計負荷量が第二供給レベルを超えた場合、信号入力部５ｃに遮断信号が入力される。その際に、選択遮断手段７により設定された優先順位に従って優先順位の低い負荷から順に複数負荷の一部を遮断する。優先順位の低位の負荷（例えば負荷２ａ）を遮断し、所定時間経過の後に合計負荷量と第二供給レベルを比較して、第二供給レベル以下とならなければ、次に優先順位の低い負荷（例えば負荷２ｂ）を遮断する。本処理を第二供給レベル以下となるまで反復することで、第二電力調整手段５は供給電力を低減する。
次に、電力調整手段４の実行フローチャートについて、図２を参照しながら説明する。図２に示すように、電力調整手段４は、負荷２ａ〜２ｃへの供給電圧を低下するステップと、負荷２ａ〜２ｃへの供給電圧を保持し、負荷２ａ〜２ｃへの供給電力を検出するステップを有し、交互に所定の時間間隔（例えば１０秒間隔）で実行するように構成している。電力調整手段４は、負荷２ａ〜２ｃへの供給電力の検出値と第一供給レベルを比較して、検出値が第一供給レベルを下回る場合に負荷２ａ〜２ｃへの供給電圧の低下を中止し、その時の供給電圧を保持するように構成している。電力調整手段４は、負荷２ａ〜２ｃへの供給電圧を検出し、負荷２ａ〜２ｃのうち、最も低い供給電圧が管理電圧下限値を下回らない範囲に調整する。
以上のように、電力管理装置１を構成することによって、複数の負荷２ａ〜２ｃへの供給電圧の調整による電力調整を優先しつつ、供給電圧の調整による電力調整のみで不十分な際には負荷２ａ〜２ｃへの電源遮断を順に行なうことで、できるだけ使用者の急激な環境変化を緩和しつつ、確実にデマンド側からの要求電力に応じて強制的な節エネを行なうことができる電力管理装置を提供できる。
本発明にかかる電力管理装置は、複数の付加と商用電源との間に接続され、複数の負荷への供給電圧を所望の電圧に制御し、かつ複数の負荷への供給電力が所定の第一供給レベルを超えた場合に、前記所望の電圧よりも低い電圧に制御して複数の負荷への供給電力を制御する電力調整手段と、複数の負荷への供給電力が所定の第二供給レベルを超えた場合に、前記複数の負荷への電力供給を遮断する第二電力調整手段を備えるので、一般家庭における電力管理装置、あるいはマイクログリッドにおける各負荷の自立分散制御、あるいはビル設備関連の区画単位、フロア単位の電力管理装置を提供することもでき有用である
。
１ 電力管理装置
２ａ〜２ｃ 負荷
３ 商用電源
４ 電力調整手段
４ａ 双方向電力制御部
４ｂ 直列変圧器
５ 第二電力調整手段
５ａ リレー
５ｂ 遮断信号生成部
５ｃ 信号入力部
６ ステップ実行部
７ 選択遮断手段
８ 通信手段

Claims (7)

  1. 複数の負荷と商用電源との間に接続される電力管理装置であって、
    前記複数の負荷に対し直列に接続し、前記複数の負荷への供給電力を調整する電力調整手段と第二電力調整手段を備え、
    前記電力調整手段は、前記複数の負荷への供給電圧を低下するステップと、複数の負荷への供給電圧を保持し、複数の負荷への供給電力を検出するステップを有し、交互に所定の時間間隔で実行することによって、前記複数の負荷への供給電圧を所望の電圧に制御し、かつ複数の負荷への供給電力が所定の第一供給レベルを超えた場合に、前記所望の電圧よりも低い電圧に制御して複数の負荷への供給電力を制御し、
    前記第二電力調整手段は、前記複数の負荷への供給電力が前記第一供給レベルよりも大きい所定の第二供給レベルを超えた場合、あるいは前記電力調整手段による電力削減の上限に達した場合に、前記複数の負荷への電力供給を遮断する電力管理装置。
  2. 前記電力調整手段は、管理電圧下限値を下回らない範囲に調整することを特徴とする請求項１に記載の電力管理装置。
  3. 前記電力調整手段は、前記複数の負荷への供給電力の検出値と前記第一供給レベルを比較して、前記検出値が前記第一供給レベルを下回る場合に前記複数の負荷への供給電圧の低下を中止し、その時の供給電圧を保持することを特徴とする請求項１または２に記載の電力管理装置。
  4. 前記電力調整手段は、各負荷への供給電圧を検出し、各負荷の最も低い供給電圧が管理電圧下限値を下回らない範囲に調整することを特徴とする請求項１〜３何れかに記載の電力管理装置。
  5. 前記第二電力調整手段は、前記複数の負荷のそれぞれを個別に遮断することを可能とした請求項１〜４何れかに記載の電力管理装置。
  6. 前記第二電力調整手段は、前記複数の負荷それぞれに対して、優先順位を設定可能とし、優先順位の低い負荷から遮断する選択遮断手段を備えたことを特徴とする請求項１〜５何
    れかに記載の電力管理装置。
  7. 前記複数の負荷への供給条件を外部に伝送、および負荷電力調整に関するパラメータを外部から書き換えることを可能とする通信手段を備えたことを特徴とする請求項１〜６何れかに記載の電力管理装置。
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