JP5926975B2 - 給電システム、給電方法及び負荷接続制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、負荷に対して電力を供給する給電システム、給電方法及び負荷接続制御装置に関する。

所定の電源から、複数の負荷に対して電力を供給する給電システムには、過負荷状態等が発生した場合に、複数の負荷の一部を選択的に遮断するようにしたものがある（例えば特許文献１、特許文献２等）。

特許文献１に記載されている遮断負荷選定装置では、負荷毎に遮断優先度を予め設定しておき、原則として遮断優先度が高い順に遮断する負荷を選択する。ただし、遮断する消費電力の大きさが遮断を必要とする電力を超過している場合には、例外的に遮断優先度よりも消費電力の大きさを重要視して遮断する負荷を選択する。すなわち、遮断優先度に関わらず遮断する負荷を消費電力の大きさに応じて選択することで、できるだけ不必要な負荷の遮断を防止する。

また、特許文献２に記載されている負荷遮断選択装置では、使用可能な電力を複数の負荷の消費電力が上回る場合に、優先順位の低い負荷が遮断され、消費電力が低下させられる。他方、遮断している負荷がある場合、回復させても使用可能な電力を上回らないときには、優先順位の高い負荷から順に回復する。その際、優先順位は、任意に設定した制御優先順位のほか、消費電力の大きさや消費電力の変動度に応じて設定される。

特開平６−２７６６８０号公報 特開２００８−１２５２９５号公報

特許文献１や特許文献２に記載されている給電システムでは、複数の負荷の消費電力が遮断が必要となる電力を超えた場合、一部の負荷を遮断することで、消費電力が制限される。すなわち、基準とする所定の消費電力を実際の消費電力が上回った場合に、負荷が遮断される。消費電力の超過が検知された時から負荷の遮断が行われる時までには一定の遅延時間が発生する。したがって、負荷の消費電力が、一時的ではあるにせよ基準とする所定の消費電力を上回ることがあった。

本発明は、上記の事情を考慮してなされたものであり、負荷の消費電力が、基準とする所定の消費電力を上回らないようにすることができる給電システム、給電方法及び負荷接続制御装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために、本発明の給電システムは、所定の交流電力を所定の直流電力に変換して出力する整流装置と、前記整流装置の出力を複数の負荷装置に各々接続又は非接続する複数の開閉装置と、前記複数の負荷装置の消費電力の予測値が、所定の電力上限値を超えると判定した場合に、前記複数の負荷装置の各消費電力に基づいて非接続とする前記開閉装置を探索し、探索された前記開閉装置を非接続となるように制御する制御手段とを備え、前記制御手段が、前記複数の負荷装置の消費電力の予測値が、所定の電力上限値よりも小さくかつ前記所定の電力上限値との誤差を小さくする値となるように、前記複数の負荷装置の各消費電力に基づいて接続又は非接続とする前記開閉装置を探索し、探索された順に所定の条件を満たす前記開閉装置を接続又は非接続となるように制御するものであり、かつ、 前記消費電力が大きな負荷装置から小さな負荷装置に向かって非接続する前記開閉装置を探索するとともに、前記消費電力が大きな負荷装置から小さな負荷装置に向かって接続する前記開閉装置を探索することを特徴とする。

また、本発明の給電方法は、所定の交流電力を所定の直流電力に変換して出力する整流装置と、前記整流装置の出力を複数の負荷装置に各々接続又は非接続する複数の開閉装置とを用い、前記複数の負荷装置の消費電力の予測値が、所定の電力上限値を超えると判定した場合に、前記複数の負荷装置の各消費電力に基づいて非接続とする前記開閉装置を探索し、探索された前記開閉装置を非接続となるように制御する際、前記複数の負荷装置の消費電力の予測値が、所定の電力上限値よりも小さくかつ前記所定の電力上限値との誤差を小さくする値となるように、前記複数の負荷装置の各消費電力に基づいて接続又は非接続とする前記開閉装置を探索し、探索された順に所定の条件を満たす前記開閉装置を接続又は非接続となるように制御するものであり、かつ、 前記消費電力が大きな負荷装置から小さな負荷装置に向かって非接続する前記開閉装置を探索するとともに、前記消費電力が大きな負荷装置から小さな負荷装置に向かって接続する前記開閉装置を探索することを特徴とする。

また、本発明の負荷接続制御装置は、所定の交流電力を所定の直流電力に変換して出力する整流装置と、前記整流装置の出力を複数の負荷装置に各々接続又は非接続する複数の開閉装置とを用い、前記複数の負荷装置の消費電力の予測値が、所定の電力上限値を超えると判定した場合に、前記複数の負荷装置の各消費電力に基づいて非接続とする前記開閉装置を探索し、探索された前記開閉装置を非接続となるように制御するする際、前記複数の負荷装置の消費電力の予測値が、所定の電力上限値よりも小さくかつ前記所定の電力上限値との誤差を小さくする値となるように、前記複数の負荷装置の各消費電力に基づいて接続又は非接続とする前記開閉装置を探索し、探索された順に所定の条件を満たす前記開閉装置を接続又は非接続となるように制御するものであり、かつ、 前記消費電力が大きな負荷装置から小さな負荷装置に向かって非接続する前記開閉装置を探索するとともに、前記消費電力が大きな負荷装置から小さな負荷装置に向かって接続する前記開閉装置を探索することを特徴とする。

本発明によれば、制御手段が、複数の負荷装置の消費電力の予測値が、所定の電力上限値を超えると判定した場合に複数の負荷装置の各消費電力に基づいて非接続とする開閉装置を探索し、探索された開閉装置を非接続となるように制御するので、予測値に基づいて実際に消費電力が相加する前に、負荷の消費電力が基準とする所定の消費電力を上回らないようにすることができる。

本発明の一実施の形態としての給電システムの構成例を説明するためのシステム図である。 図１の給電システム１における整流装置ＲＦの出力電力の時間変化を示す図である。 図１の制御装置ＣＮによる制御動作の一例を示すフローチャートである。 図２のステップＳ１１２で呼び出される負荷制御処理（処理Ａ）の一例を示すフローチャートである。 図１の制御装置ＣＮによって制御で用いられる変数の関係を説明するための図である。 図３のステップＳ２０２で呼び出される負荷遮断制御処理（処理Ｂ）の一例を示すフローチャートである。 図３のステップＳ２０４で呼び出される負荷投入制御処理（処理Ｃ）の一例を示すフローチャートである。 図１の制御装置ＣＮによる探索処理の例を説明するための図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明による給電システムの一実施形態を説明するためのシステム図である。図１に示した給電システム１は、制御装置ＣＮと、整流装置ＲＦと、スイッチ装置ＳＷ０、ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、…と、スイッチ装置ＳＷ０、ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、…間を接続する電源線ＬＮとを備えている。

制御装置ＣＮは、コンピュータとその周辺装置とから構成され、ネットワークＮＷを介して整流装置ＲＦと、スイッチ装置ＳＷ０、ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、…とに接続されている。制御装置ＣＮは、コンピュータで所定のプログラムを実行することで動作し、整流装置ＲＦと、スイッチ装置ＳＷ０、ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、…との間で所定の通信を行い、それらを制御する。

本実施形態において制御装置ＣＮは、図２に示すように、所定の時間間隔で整流装置ＲＦの出力電力を計測するとともに、所定時間後の出力電力値を予測する。そして、制御装置ＣＮは、予測した出力電力値が所定の電力上限値を超えると判定した場合に、例えばスイッチ装置ＳＷ１、ＳＷ２、…のいずれか１個を非接続状態に制御する。こうすることで増加する消費電力を事前に制限し、整流装置ＲＦの出力電力値を、所定の電力上限値以下の値に制御する。なお、図２では、横軸を時刻、縦軸を整流装置ＲＦの出力電力とし、出力電力の上限値をＰｕｐとして破線で示している。また、所定の時間間隔をインターバル区間（例えば１分間）として示し、整流装置ＲＦの出力電力の予測値をＰｏ’として、破線の円及び破線の直線で示している。この例で、制御装置ＣＮは、直前の実測値と同一の傾きで出力電力が変化することとして予測値を算出している。

また、制御装置ＣＮは、整流装置ＲＦと、スイッチ装置ＳＷ０、ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、…とから、入出力電力、入出力電圧、入出力電流等を表す情報を受信し、それらの最大値、最小値、平均値や、遮断前の値などの値を記憶する。また、制御装置ＣＮは、負荷装置ＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３、…の仕様上の消費電力の定格値、最小、最大、平均値等を記憶している。

整流装置ＲＦは、商用電源ＧＰ等から供給される所定の交流電力を入力し、所定の直流電力に変換して出力する。整流装置ＲＦは、内部に例えば、入力された交流電力を所定電圧の直流電力に変換する交流直流変換装置を備えている。交流直流変換装置は、例えば半導体スイッチング素子、整流素子、リアクトル、キャパシタ、トランス等の電子電気素子と、それらの制御を行う制御回路、通信回路等を有して構成されている。そして、整流装置ＲＦは、制御装置ＣＮとの間で所定の制御信号等を送受信することで、制御装置ＣＮに対して入出力電力、電圧、電流や動作状態を示す他の情報を送信したり、制御装置ＣＮからの指示に応じて動作状態を変化させたりする。

スイッチ装置ＳＷ０、ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、…は、内部に半導体素子等からなる開閉回路と、制御装置ＣＮからの指示に応じてその開閉回路を接続又は非接続に制御する制御回路や通信回路を備えている。また、スイッチ装置ＳＷ０、ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、…は、出力電力や出力電流や出力電圧を検知する検知回路を備え、その検知回路によって検知した結果を所定の周期で制御装置ＣＮに対して送信する。図１に示した例では、制御装置ＣＮは、スイッチ装置ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、…の出力電力を計測することで、負荷装置ＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３、…における消費電力をそれぞれ計測することができる。

負荷装置ＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３、…は、整流装置ＲＦから出力された直流電力を、スイッチ装置ＳＷ０、ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、…を介して入力し、動作する電気負荷である。負荷装置ＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３、…は、例えば、並列して処理を行う複数のサーバなどであり、各負荷装置ＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３、…は、任意の時刻に遮断や投入が可能である。例えば、負荷装置ＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３、…がサーバ等である場合、負荷装置ＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３、…をすべて投入した場合には、消費電力は大きくなるものの、処理能力は大きくなる。他方、負荷装置ＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３、…の１又は複数を遮断した場合には、処理能力は小さくなるものの、消費電力は小さくなる。

なお、スイッチ装置ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、…と負荷装置ＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３、…は、それぞれ３台に限らず、３台以上の複数であってもよい。また、負荷装置ＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３、…は、任意に遮断又は投入できる電気負荷であればサーバ等に限定されない。また、負荷装置ＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３、…は、すべて同種の装置とするものに限らず、例えば、サーバ、空調装置、照明装置等、異なる種類の装置を含むものとしてもよい。また、制御装置ＣＮの構成の一部又は全部は、例えば、整流装置ＲＦやスイッチ装置ＳＷ０、ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、…のいずれかに含まれていてもよい。

次に、図３〜図７を参照して、制御装置ＣＮの制御による給電システム１の動作例について説明する。なお、以下の動作例において制御装置ＣＮでは、次のような変数を用いて動作する。すなわち、制御装置ＣＮでは、電力上限定値Ｐｌｉｍｉｔ、ＲＦ最大出力可能電力値Ｐｒｆ＿ｍａｘ、電力上限値Ｐｕｐ、電力許容範囲Ｐｒａｎ、ＲＦ出力電力予測値Ｐｏ’、及び制御後の予測誤差Ｐｍの各変数が用いられる。

ここで、電力上限設定値Ｐｌｉｍｉｔは、利用者が任意に設定可能な整流装置ＲＦの出力電力の上限値である。例えば、節電のため、負荷装置ＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３、…による消費電力に上限を設定したい場合等に、整流装置ＲＦの最大出力可能電力値Ｐｒｆ＿ｍａｘ内の所望の値に電力上限設定値Ｐｌｉｍｉｔを設定する。制御装置ＣＮは、整流装置ＲＦの出力電力が電力上限設定値Ｐｌｉｍｉｔを超過しないようにスイッチ装置ＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３、…を接続又は非接続状態に制御する。

ＲＦ最大出力可能電力値Ｐｒｆ＿ｍａｘは、整流装置ＲＦの仕様上の最大出力可能電力値である。ＲＦ最大出力可能電力値Ｐｒｆ＿ｍａｘは、例えば、制御装置ＣＮ内の所定の記憶装置に予め記憶されている。

電力上限値Ｐｕｐは、整流装置ＲＦの出力電力の上限の設定値であり、値制御装置ＣＮによって複数の負荷装置ＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３、…の消費電力の予測値と比較される基準値となる。この電力上限値Ｐｕｐは、電力上限設定値Ｐｌｉｍｉｔ又はＲＦ最大出力可能電力値Ｐｒｆ＿ｍａｘの小さい方の値に設定される。

電力許容範囲Ｐｒａｎは、負荷投入の有無を判定する際に用いられる一定の制御範囲を示す値である。電力許容範囲Ｐｒａｎは、制御装置ＣＮ内の所定の記憶装置に予め記憶されていてもよいし、利用者が任意に設定するようにしてもよい。制御装置ＣＮは、電力上限値Ｐｕｐを上限値として、下方向に電力許容範囲Ｐｒａｎの値を幅を持たせて、整流装置ＲＦの出力電力を制御する。

ＲＦ出力電力予測値Ｐｏ’は、整流装置ＲＦの出力電力の実測値が所定時間後にその値でなると予測される値又はスイッチ装置ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、…を接続又は非接続する場合に予測される出力電力の予測値を格納する変数である。ＲＦ出力電力予測値Ｐｏ’は、スイッチ装置ＳＷ０の出力電力値に基づいて予測するとこもできるし、スイッチ装置ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、…で計測した負荷装置ＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３、…の消費電力の合計値に基づいて予測することもできる。

制御後の予測誤差Ｐｍは、ＲＦ出力電力予測値Ｐｏ’（この場合、スイッチ装置ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、…を接続又は非接続する場合に予測される出力電力の計算結果）と電力上限値Ｐｕｐとの偏差を格納する変数である。

図３において、制御装置ＣＮは、動作を開始すると、まず、電力上限設定値Ｐｌｉｍｉｔ、ＲＦ最大出力可能電力値Ｐｒｆ＿ｍａｘ、電力許容範囲Ｐｒａｎの設定値又はその変更値を確認する（ステップＳ１０１）。次に、制御装置ＣＮは、所定のタイマーを初期化する（ステップＳ１０２）。このタイマーは、後述するステップＳ１１０での所定時間の経過を判定するために用いられる。

次に、制御装置ＣＮは、ステップＳ１０１での処理結果に基づき各設定値を更新したり、ＲＦデータをすなわち整流装置ＲＦの出力電力値の実測値を取得及び更新したりする（ステップＳ１０３）。

次に、制御装置ＣＮは、ＲＦ出力電力予測値Ｐｏ’を算出する（ステップＳ１０４）。制御装置ＣＮは、例えばスイッチ装置ＳＷ０から出力電力値を表す情報を取得し、出力電力値の過去の変化の履歴（例えば１周期前からの変化の傾き）に基づいて、次の周期で予測されるＲＦ出力電力予測値Ｐｏ’の値を算出する。この周期は、本実施形態ではステップＳ１１０で経過時間が判定される例えば１分間程度の周期とすることができる。ただし、予測の手法は、これに限らず、曲線近似や過去の同様な変化とのパターンマッチング等の手法で算出するようにしてもよい。

次に、制御装置ＣＮは、電力上限設定値Ｐｌｉｍｉｔ又はＲＦ最大出力可能電力値Ｐｒｆ＿ｍａｘに変更があったか否かを判定する（ステップＳ１０５）。電力上限設定値Ｐｌｉｍｉｔ又はＲＦ最大出力可能電力値Ｐｒｆ＿ｍａｘに変更があった場合（ステップＳ１０５で「Ｙ」の場合）、ＲＦ最大出力可能電力値Ｐｒｆ＿ｍａｘと電力上限設定値Ｐｌｉｍｉｔとを比較する（ステップＳ１０６）。ＲＦ最大出力可能電力値Ｐｒｆ＿ｍａｘが電力上限設定値Ｐｌｉｍｉｔより小さい場合（ステップＳ１０６で「Ｙ」の場合）、電力上限値ＰｕｐをＲＦ最大出力可能電力値Ｐｒｆ＿ｍａｘとする（ステップＳ１０７）。一方、ＲＦ最大出力可能電力値Ｐｒｆ＿ｍａｘが電力上限設定値Ｐｌｉｍｉｔより小さくない場合（ステップＳ１０６で「Ｎ」の場合）、電力上限値Ｐｕｐを電力上限設定値Ｐｌｉｍｉｔとする（ステップＳ１０８）。

ステップＳ１０６〜Ｓ１０８の処理では、電力上限値Ｐｕｐが、電力上限設定値Ｐｌｉｍｉｔ又はＲＦ最大出力可能電力値Ｐｒｆ＿ｍａｘのどちらか小さい値に設定される。

次に、制御装置ＣＮは、ステップＳ１０３で算出したＲＦ出力電力予測値Ｐｏ’と、電力上限値Ｐｕｐとを比較する（ステップＳ１０９）。ＲＦ出力電力予測値Ｐｏ’が、電力上限値Ｐｕｐより小さい場合は（ステップＳ１０９で「Ｙ」の場合は）、ステップＳ１０２でタイマーが初期化されてからが１分経過したか否かを判定する（ステップＳ１１０）。

ステップＳ１１０で１分経過していないと判定された場合（ステップＳ１１０で「Ｎ」の場合）、ステップＳ１０３へ戻り、上述したようにしてステップＳ１０３以降の処理が繰り返し実行される。

一方、ステップＳ１１０で１分経過したと判定された場合（ステップＳ１１０で「Ｙ」の場合）、ステップＳ１１１で負荷データが更新される。すなわち、ステップＳ１１１で、制御装置ＣＮは、スイッチ装置ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、…から出力電力値を取得することで、各負荷装置ＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３、…の消費電力値を計測する。そして、続いて制御装置ＣＮは、負荷制御（処理Ａとする）を実行する（ステップＳ１１２）。

次に、図４を参照して、図３のステップＳ１１２で呼び出される処理である処理Ａの流れについて説明する。制御装置ＣＮは、ステップＳ１０４で算出したＲＦ出力電力予測値Ｐｏ’と、電力上限値Ｐｕｐとを比較する（ステップＳ２０１）。そして、ＲＦ出力電力予測値Ｐｏ’が、電力上限値Ｐｕｐより大きい場合（ステップＳ２０１で「Ｙ」の場合）には、負荷遮断制御（処理Ｂとする）が実行される（ステップＳ２０２）。ステップＳ２０１で判定結果が「Ｙ」となる場合は、図５に示すように、ＲＦ出力電力予測値Ｐｏ’が、電力上限値Ｐｕｐより大きい場合である。この場合、ステップＳ２０２では、ＲＦ出力電力予測値Ｐｏ’が、電力上限値Ｐｕｐ−電力許容範囲Ｐｒａｎの範囲内にできるだけ収まるように遮断すべきスイッチ装置ＳＷ０、ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、…が探索される。

一方、ＲＦ出力電力予測値Ｐｏ’が、電力上限値Ｐｕｐより大きくない場合（ステップＳ２０１で「Ｎ」の場合）、ＲＦ出力電力予測値Ｐｏ’と、電力上限値Ｐｕｐ−電力許容範囲Ｐｒａｎとが比較される（ステップＳ２０３）。そして、ＲＦ出力電力予測値Ｐｏ’が、電力上限値Ｐｕｐ−電力許容範囲Ｐｒａｎより小さい場合（ステップＳ２０３で「Ｙ」の場合）には、負荷投入制御（処理Ｃとする）が実行される（ステップＳ２０４）。ステップＳ２０３で判定結果が「Ｙ」となる場合は、ＲＦ出力電力予測値Ｐｏ’が、電力上限値Ｐｕｐ−電力許容範囲Ｐｒａｎより小さくなる場合、すなわち、図４の電力許容範囲を下回る場合である。この場合、ステップＳ２０４では、ＲＦ出力電力予測値Ｐｏ’が、電力上限値Ｐｕｐ−電力許容範囲Ｐｒａｎの範囲内にできるだけ収まるように投入すべきスイッチ装置ＳＷ０、ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、…が探索される。

他方、ＲＦ出力電力予測値Ｐｏ’が、電力上限値Ｐｕｐ−電力許容範囲Ｐｒａｎ以上の場合（ステップＳ２０３で「Ｎ」の場合）には、負荷投入制御（処理Ｃとする）は行われず、処理Ａが終了する。ステップＳ２０３で判定結果が「Ｎ」となる場合は、ＲＦ出力電力予測値Ｐｏ’が、電力上限値Ｐｕｐ−電力許容範囲Ｐｒａｎ以上の場合、すなわち、図４の電力許容範囲内に位置する場合である。

制御装置ＣＮは、負荷遮断制御（処理Ｂ）（ステップＳ２０２）又は負荷投入制御（処理Ｃ）（ステップＳ２０４）が終了すると、負荷遮断制御（処理Ｂ）（ステップＳ２０２）又は負荷投入制御（処理Ｃ）（ステップＳ２０４）で遮断又は投入が選択された切り替え予定のスイッチ装置ＳＷ０、ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、…に対して切替信号を送出する（ステップＳ２０５）。次に、制御装置ＣＮは、１分間待機し（ステップＳ２０６）、処理Ａを終了する。すなわち、ステップＳ２０６の後、図３のステップＳ１１２へ戻る。

なお、ステップＳ２０６で１分間待機するのは、負荷装置ＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３、…が停止又は起動に要する時間を確保するためである。よって、１分間に限らず、負荷によってより短時間としたりより長時間としたりすることができる。また、負荷装置ＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３、…が例えばサーバのようなソフトウェアを構成要素とするコンピュータ装置である場合、スイッチ装置ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、…を非接続化（つまり遮断）する制御では、スイッチ装置ＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３、…の非接続化に先立って負荷装置ＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３、…に所定の制御信号を送信することで、負荷装置ＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３、…を事前にシャットダウンしておいてもよい。

次に、図６を参照して、図４のステップＳ２０２で呼び出される負荷遮断制御（処理Ｂ）の流れについて説明する。まず、制御装置ＣＮは、負荷装置ＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３、…を消費電力の大きな順番に負荷１、２、…、ｎとし、その消費電力をＰ１、Ｐ２、…、Ｐｎとする（ステップＳ３０１）。ここで、ｎは負荷装置ＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３、…の個数であり、また、Ｐ１≧Ｐ２≧…≧Ｐｎである。次に、制御装置ＣＮは、変数Ｐｍ、変数ｉ及び変数ｍを初期化する（ステップＳ３０２）。ここで、変数Ｐｍは、制御後の予測誤差を格納する変数である。ステップＳ３０２では、変数Ｐｍを、電力上限値Ｐｕｐとする。ここでは、変数Ｐｍに制御後の予測誤差の最大値（すなわち負荷を遮断しなかった場合の値）を格納することで、以後の処理で少なくとも１個の負荷が遮断対象として選択できるようにしている。変数ｉは、負荷１、２、…、ｎの１、２、…、ｎの数字を表す変数である。変数ｍは、負荷１、２、…、ｎのうち、制御後の予測誤差Ｐｍを最小とする１個の負荷の数字（すなわち負荷１、２、…、ｎの１、２、…、ｎのいずれか）が格納される。変数ｉは１に、変数ｍは０に初期化される。

次に、制御装置ＣＮは、負荷ｉのスイッチ装置が接続状態か否かを判定する（ステップＳ３０３）。負荷ｉのスイッチ装置が接続状態でない場合（ステップＳ３０３で「Ｎ」の場合）、当該負荷ｉは非接続状態とすること（すなわち遮断すること）はできないので、ステップＳ３１０へ進み、次の負荷ｉ＋１を判定対象とする。一方、負荷ｉのスイッチ装置が接続状態の場合（ステップＳ３０３で「Ｙ」の場合）、ＲＦ出力電力予測値Ｐｏ’−負荷ｉの消費電力Ｐｉが電力上限値Ｐｕｐ−電力許容範囲Ｐｒａｎより大きいか否かが判定される（ステップＳ３０４）。ステップＳ３０４の判定結果が「Ｎ」となった場合には、ステップＳ３１０へ進み、次の負荷ｉ＋１を判定対象とする。

ステップＳ３０４の判定結果が「Ｙ」となった場合、制御装置ＣＮは、負荷ｉのスイッチ装置（すなわち負荷ｉに接続されているスイッチ装置ＳＷ０、１、２、…のいずれか）を非接続することに予定する（ステップＳ３０５）。そして、制御装置ＣＮは、ＲＦ出力電力予測値Ｐｏ’から負荷ｉの消費電力Ｐｉを減じることで、ＲＦ出力電力予測値Ｐｏ’を更新する（ステップＳ３０６）。このステップＳ３０６では、負荷ｉを遮断することで予測される減算分を減じた後のＲＦ出力電力予測値Ｐｏ’が予測される。

一方、ステップＳ３０４の判定結果が「Ｎ」となった場合、制御装置ＣＮは、制御後の予測誤差Ｐｍと、ＲＦ出力電力予測値Ｐｏ’から負荷ｉの消費電力Ｐｉと電力上限値Ｐｕｐとを減じた値の絶対値とを比較する（ステップＳ３０７）。ステップＳ３０７の判定結果が「Ｙ」となった場合、すなわち、制御後の予測誤差Ｐｍが、ＲＦ出力電力予測値Ｐｏ’から負荷ｉの消費電力Ｐｉと電力上限値Ｐｕｐとを減じた値の絶対値より大きい場合、ＲＦ出力電力予測値Ｐｏ’から負荷ｉの消費電力Ｐｉと電力上限値Ｐｕｐとを減じた値の絶対値で、制御後の予測誤差Ｐｍを更新する（ステップＳ３０８）。そして、制御装置ＣＮは、変数ｍに変数ｉの値を格納する（ステップＳ３０９）。このステップＳ３０７〜Ｓ３０９の処理を繰り返すことで、ステップＳ３０９では制御後の予測誤差Ｐｍを最小とする１個の負荷ｉのｉの値が変数ｍに格納される。

他方、ステップＳ３０７の判定結果が「Ｎ」の場合は、ステップＳ３１０へ進み、次の負荷ｉ＋１を判定対象とする。

ステップＳ３１０で変数ｉを１増分した後は、ステップＳ３１１で変数ｉがｎより大きいか否かが判定される。ステップＳ３１１でｉがｎより大きくないと判定された場合には（ステップＳ３１１で「Ｎ」の場合には）、ステップＳ３０３以降の処理が繰り返し実行される。他方、ステップＳ３１１でｉがｎより大きいと判定された場合には（ステップＳ３１１で「Ｙ」の場合には）、負荷ｍのスイッチ装置（すなわち負荷ｍに接続されているスイッチ装置ＳＷ０、１、２、…のいずれか）を非接続することが予定される（ステップＳ３１２）。なお、変数ｍが初期化時の０のままである場合には、非接続とするスイッチ装置はここでは予定されない。

以上の処理で、図６の負荷遮断処理（処理Ｂ）では、ＲＦ出力電力予測値Ｐｏ’が電力上限値Ｐｕｐより大きい場合には、ステップＳ３０５で遮断予定に設定された負荷か、ステップＳ３０７の判定等の処理の結果、ＲＦ出力電力予測値Ｐｏ’から負荷ｉの消費電力Ｐｉと電力上限値Ｐｕｐとを減じた値の絶対値が最小となるものとして探索された負荷の少なくとも１個が、遮断予定の負荷に設定される。

図６の負荷遮断処理（処理Ｂ）が終了すると、図４のステップＳ２０５で遮断予定に設定されたスイッチ装置に切り替え信号（すなわち接続状態のスイッチ装置を非接続状態とする信号）が送出される（ステップＳ２０５）。

次に、図７を参照して、図４のステップＳ２０４で呼び出される負荷投入制御（処理Ｃ）の流れについて説明する。まず、制御装置ＣＮは、負荷装置ＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３、…を消費電力の小さな順番に負荷１、２、…、ｎとし、その消費電力をＱ１、Ｑ２、…、Ｑｎとする（ステップＳ４０１）。ここで、ｎは負荷装置ＬＤ１、ＬＤ２、ＬＤ３、…の個数であり、また、Ｑ１≦Ｑ２≦…≦Ｑｎである。次に、制御装置ＣＮは、変数Ｐｍ、変数ｉ及び変数ｍを初期化する（ステップＳ４０２）。ここで、変数Ｐｍは、制御後の予測誤差を格納する変数である。ステップＳ４０２では、変数Ｐｍを、電力許容範囲Ｐｒａｎとする。変数ｉは、負荷１、２、…、ｎの１、２、…、ｎの数字を表す変数である。変数ｍは、負荷１、２、…、ｎのうち、制御後の予測誤差Ｐｍを最小とする負荷の数字（すなわち負荷１、２、…、ｎの１、２、…、ｎのいずれか）が格納される。変数ｉは１に、変数ｍは０に初期化される。

次に、制御装置ＣＮは、負荷ｉのスイッチ装置が非接続状態か否かを判定する（ステップＳ４０３）。負荷ｉのスイッチ装置が非接続状態でない場合（ステップＳ４０３で「Ｎ」の場合）、当該負荷ｉは接続状態とすること（すなわち投入すること）はできないので、ステップＳ４１１へ進み、次の負荷ｉ＋１を判定対象とする。一方、負荷ｉのスイッチ装置が非接続状態の場合（ステップＳ４０３で「Ｙ」の場合）、ＲＦ出力電力予測値Ｐｏ’＋負荷ｉの消費電力Ｑｉが電力上限値Ｐｕｐより小さいか否かが判定される（ステップＳ４０４）。

ステップＳ４０４は、ＲＦ出力電力予測値Ｐｏ’が図４に示した電力許容範囲内となるか否かを判定する処理であり、範囲内と判定された場合のみ負荷ｉを投入するか否かを判定する処理がさらに行われる。ステップＳ４０４の判定結果が「Ｎ」となった場合には、ステップＳ４１１へ進み、次の負荷ｉ＋１を判定対象とする。

ステップＳ４０４の判定結果が「Ｙ」となった場合、制御装置ＣＮは、ＲＦ出力電力予測値Ｐｏ’＋負荷ｉの消費電力Ｑｉが電力上限値Ｐｕｐ−電力許容範囲Ｐｒａｎより小さいか否かを判定する（ステップＳ４０５）。

ステップＳ４０５の判定結果が「Ｙ」となった場合、制御装置ＣＮは、負荷ｉのスイッチ装置（すなわち負荷ｉに接続されているスイッチ装置ＳＷ０、１、２、…のいずれか）を接続することに予定する（ステップＳ４０６）。そして、制御装置ＣＮは、ＲＦ出力電力予測値Ｐｏ’に負荷ｉの消費電力Ｑｉを加算することで、ＲＦ出力電力予測値Ｐｏ’を更新する（ステップＳ４０７）。このステップＳ４０７では、負荷ｉを投入することで予測される増加分を加算したＲＦ出力電力予測値Ｐｏ’が算出される。

一方、ステップＳ４０５の判定結果が「Ｎ」となった場合、制御装置ＣＮは、制御後の予測誤差Ｐｍと、ＲＦ出力電力予測値Ｐｏ’に負荷ｉの消費電力Ｑｉを加算するとともに電力上限値Ｐｕｐを減じた値の絶対値とを比較する（ステップＳ４０８）。ステップＳ４０８の判定結果が「Ｙ」となった場合、すなわち、制御後の予測誤差Ｐｍが、ＲＦ出力電力予測値Ｐｏ’に負荷ｉの消費電力Ｑｉを加算するとともに電力上限値Ｐｕｐを減じた値の絶対値より大きい場合、ＲＦ出力電力予測値Ｐｏ’に負荷ｉの消費電力Ｑｉを増加させるとともに電力上限値Ｐｕｐを減じた値の絶対値で、制御後の予測誤差Ｐｍを更新する（ステップＳ４０９）。そして、制御装置ＣＮは、変数ｍに変数ｉの値を格納する（ステップＳ４１０）。このステップＳ４０８〜Ｓ４１０の処理を繰り返すことで、ステップＳ４１０では制御後の予測誤差Ｐｍを最小とする１個の負荷ｉのｉの値が変数ｍに格納される。

他方、ステップＳ４０８の判定結果が「Ｎ」の場合は、ステップＳ４１１へ進み、次の負荷ｉ＋１を判定対象とする。

ステップＳ４１１で変数ｉを１増分した後は、ステップＳ４１２で変数ｉがｎより大きいか否かが判定される。ステップＳ４１２でｉがｎより大きくないと判定された場合には（ステップＳ４１２で「Ｎ」の場合には）、ステップＳ４０３以降の処理が繰り返し実行される。他方、ステップＳ４１２でｉがｎより大きいと判定された場合には（ステップＳ４１２で「Ｙ」の場合には）、負荷ｍのスイッチ装置（すなわち負荷ｍに接続されているスイッチ装置ＳＷ０、１、２、…のいずれか）が接続予定とされる（ステップＳ４１３）。なお、変数ｍが初期化時の０のままである場合には、接続するスイッチ装置はここでは予定されない。

以上の処理で、図７の負荷投入処理（処理Ｃ）では、投入後のＲＦ出力電力予測値Ｐｏ’（予測値）が電力許容範囲内にある場合にのみ、ステップＳ４０６の処理、又はステップＳ４０８〜Ｓ４１０及びステップＳ４１３の処理で投入予定のスイッチ装置が選択される。

図７の負荷投入処理（処理Ｃ）が終了すると、図４のステップＳ２０５で投入予定に設定されたスイッチ装置に切り替え信号（すなわち非接続状態のスイッチ装置を接続状態とする信号）が送出される（ステップＳ２０５）。

なお、図６や図７を参照して説明した遮断又は投入予定とするスイッチ装置の探索処理は、一例であって他の探索手法を用いることもできる。図８は、探索手法のいくつかの例をまとめて示した図表である。図８では、図６及び図７に示した探索手法を一番上の行に示している。すなわち、図６及び図７に示した探索手法では、探索された順に所定の条件を満たすスイッチ装置を接続又は非接続とするものであり、かつ、遮断するスイッチ装置を接続された負荷装置の消費電力が大きなものから小さなものへと探索するとともに、投入するスイッチ装置を接続された負荷装置の消費電力が小さいものから大きなものへと探索している。この探索手法では、稼働している負荷の数を最大とすることができ、負荷の冗長が取りやすく、信頼性の向上が見込みやすいという効果が得られる。

また、他の探索手法では、探索された順に所定の条件を満たすスイッチ装置を接続又は非接続とする際に、遮断する負荷を消費電力の小さい負荷から探索するとともに、投入する負荷を消費電力の大きな負荷から探索している。この探索手法では、稼働している負荷の数を最小とすることができ、負荷の待機電力を削減し、省エネとなるという効果が得られる。

また、他の探索手法では、探索された順に所定の条件を満たすスイッチ装置を接続又は非接続とする際に、遮断する負荷を累積遮断時間の短い負荷から探索するとともに、投入する負荷を累積遮断時間の長い負荷から探索している。この探索手法では、各負荷の遮断している時間を平準化することができ、負荷やスイッチ装置の寿命を延ばすことが可能となる。

また、他の探索手法では、探索された順に所定の条件を満たすスイッチ装置を接続又は非接続とする際に、遮断する負荷を消費電力の大きな負荷から探索するとともに、消費電力の大きな負荷から探索している。この探索手法によれば、切替を行うスイッチ装置の数を最小とすることができ、スイッチ装置へのストレスを軽減し、スイッチ装置の故障頻度を抑制することができる。

なお、本発明の実施の形態は上記のものに限定されず、例えば負荷の遮断や投入を１回のループで選択的にどちらか一方としているものを、１回のループ内で直列的に同時に行えるようにする等の変更を適宜行うことができる。また、整流装置ＲＦには、例えば蓄電装置を並列的に接続することで、商用電源ＧＰ切断時にも電力を供給できるような構成としたり、商用電源ＧＰを自家発電装置に変更したり、自家発電装置と併用できる構成を採用したりすることができる。

ＣＮ 制御装置
ＲＦ 整流装置
ＳＷ０〜ＳＷ３ スイッチ装置
ＬＤ１〜ＬＤ３ 負荷装置
ＮＷ ネットワーク

Claims (3)

1. 所定の交流電力を所定の直流電力に変換して出力する整流装置と、
   前記整流装置の出力を複数の負荷装置に各々接続又は非接続する複数の開閉装置と、
   前記複数の負荷装置の消費電力の予測値が、所定の電力上限値を超えると判定した場合に、前記複数の負荷装置の各消費電力に基づいて非接続とする前記開閉装置を探索し、探索された前記開閉装置を非接続となるように制御する制御手段と
   を備え、
   前記制御手段が、
   前記複数の負荷装置の消費電力の予測値が、所定の電力上限値よりも小さくかつ前記所定の電力上限値との誤差を小さくする値となるように、前記複数の負荷装置の各消費電力に基づいて接続又は非接続とする前記開閉装置を探索し、探索された順に所定の条件を満たす前記開閉装置を接続又は非接続となるように制御するものであり、かつ、 前記消費電力が大きな負荷装置から小さな負荷装置に向かって非接続する前記開閉装置を探索するとともに、前記消費電力が大きな負荷装置から小さな負荷装置に向かって接続する前記開閉装置を探索する
   ことを特徴とする給電システム。
2. 所定の交流電力を所定の直流電力に変換して出力する整流装置と、
   前記整流装置の出力を複数の負荷装置に各々接続又は非接続する複数の開閉装置と
   を用い、
   前記複数の負荷装置の消費電力の予測値が、所定の電力上限値を超えると判定した場合に、前記複数の負荷装置の各消費電力に基づいて非接続とする前記開閉装置を探索し、探索された前記開閉装置を非接続となるように制御する際、前記複数の負荷装置の消費電力の予測値が、所定の電力上限値よりも小さくかつ前記所定の電力上限値との誤差を小さくする値となるように、前記複数の負荷装置の各消費電力に基づいて接続又は非接続とする前記開閉装置を探索し、探索された順に所定の条件を満たす前記開閉装置を接続又は非接続となるように制御するものであり、かつ、 前記消費電力が大きな負荷装置から小さな負荷装置に向かって非接続する前記開閉装置を探索するとともに、前記消費電力が大きな負荷装置から小さな負荷装置に向かって接続する前記開閉装置を探索する
   ことを特徴とする給電方法。
3. 所定の交流電力を所定の直流電力に変換して出力する整流装置と、
   前記整流装置の出力を複数の負荷装置に各々接続又は非接続する複数の開閉装置と
   を用い、
   前記複数の負荷装置の消費電力の予測値が、所定の電力上限値を超えると判定した場合に、前記複数の負荷装置の各消費電力に基づいて非接続とする前記開閉装置を探索し、探索された前記開閉装置を非接続となるように制御するする際、前記複数の負荷装置の消費電力の予測値が、所定の電力上限値よりも小さくかつ前記所定の電力上限値との誤差を小さくする値となるように、前記複数の負荷装置の各消費電力に基づいて接続又は非接続とする前記開閉装置を探索し、探索された順に所定の条件を満たす前記開閉装置を接続又は非接続となるように制御するものであり、かつ、 前記消費電力が大きな負荷装置から小さな負荷装置に向かって非接続する前記開閉装置を探索するとともに、前記消費電力が大きな負荷装置から小さな負荷装置に向かって接続する前記開閉装置を探索する
   ことを特徴とする負荷接続制御装置。

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