JP6575174B2 - 消費電力解析方法 - Google Patents

Description

本発明は、電気機器において消費された電力を用いてかかる電気機器の動作状態を解析する消費電力解析方法に関する。

電力によって動作する電気機器、例えば生産機器が設けられている工場等では、かかる生産機器において消費された電力（消費電力）の計測が行われている。例えば特許文献１では、第１の機能によって設備の消費電力を計測し、消費電力が下限閾値以下となった状態が監視時限を超えたと判定されたら、第２の機能によって下限アラームを発生している。そして、下限アラームの発生時には第３の機能によって設備への電源を遮断し、その後、第４の機能によって下限アラームを解除すると共に第３の機能を解除して設備の電源を再投入させている。特許文献１によれば、かかる構成により設備において非稼働時に消費される待機電力を削減することが可能であるとしている。

特開２０１２−１５２００４号公報

消費電力の計測データは、上記特許文献１のように節電や省エネを目的として活用されることが一般的である。しかしながら、需要家のニーズは多岐にわたってきており、また近年では節電や省エネに対する意識は更に高まっている。例えば、機器ごとの消費電力を測定し、複数の機器の消費電力を積み上げることによって全体の消費電力を管理することにより、電力カットやピークカットに役立てようとする仕組みも提案されている。また例えば、機器ごとの消費電力を測定して稼動状態と非稼動状態に区分し、各機器の動作状況を電力から知ろうとする仕組みも提案されている。このように、さまざまなニーズに応えるべく、消費電力の計測データを更に有効活用できないかが検討されている。

本発明は、このような課題に鑑み、電気機器における消費電力の計測データの更なる有効活用を図ることにより、需要家により有益な情報を提供することが可能な消費電力解析方法を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明にかかる消費電力解析方法の代表的な構成は、電気機器の消費電力を単位時間ごとに計測して蓄積し、蓄積したデータのうち所定の工程を行っている間の消費電力の波形を典型パターンとして記憶し、蓄積したデータと典型パターンとを比較することにより、典型パターンと近似する波形を抽出することを特徴とする。

上記構成によれば、蓄積された消費電力のデータ（以下、蓄積データと称する）と典型パターンとを比較することにより、かかる蓄積データから典型パターンと近時した波形が自動的に抽出される。これにより、消費電力の波形を参照するだけで、煩雑な解析処理を必要とすることなく電気機器によって行われた工程（電気機器の動作状態）を把握することができる。したがって、需要家は設備をより効率的に運用することができ、ひいては運用コストの削減を図ることが可能となる。

上記電気機器における消費電力を波形表示し、波形表示において、典型パターンと近似する波形を色分けして出力するとよい。かかる構成によれば、消費電力の波形表示を見るだけで、電気機器によって行われていた工程を視覚的かつ直感的に把握することが可能となる。

本発明によれば、電気機器における消費電力の計測データの更なる有効活用を図ることにより、需要家により有益な情報を提供することが可能な消費電力解析方法を提供することができる。

本実施形態にかかる消費電力解析方法を説明する図である。 本実施形態の消費電力解析方法における処理を説明する図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値などは、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

図１は、本実施形態にかかる消費電力解析方法を説明する図である。図１に示すように、本実施形態では、電気によって動作する電気機器として、工場等の設備に設置される生産機器である工作機械１００ａを例示している。ただし、これに限定するものではなく、他の電気機器における消費電力を解析する際にも当然にして本発明を適用可能である。

図１に示すように、本実施形態の消費電力解析方法は、解析装置１１０および電流センサ１０２ａを用いて実現される。電気機器である工作機械１００ａは、それぞれ系統（商用電源）に接続され、かかる系統から電力が供給される。また工作機械１００ａには電流センサ１０２ａ（または電力量センサ）が接続されていて、電流センサ１０２ａにおいて工作機械１００ａに流れる電流が計測される。

なお、本実施形態では、電流センサ１０２ａによって計測された電流値を解析装置１１０に送信し、かかる電流値を参照して電気機器における単位時間ごとの消費電力を算出する構成を例示するが、これに限定するものではない。例えば、本実施形態の電流センサに替えて電力量センサを設け、かかる電力量センサによって計測された電力量を参照して電気機器における単位時間ごとの消費電力を算出する構成とすることも可能である。

電流センサ１０２ａにおいて計測された工作機械１００ａの電流値（以下、単に電流値と称する）は、解析装置１１０に送信される。本実施形態では、電流センサ１０２ａは無線によって電流値を送信する。これにより、電流値の送信に用いる配線が不要となるため、装置の簡略化ひいては装置コストの削減を図ることが可能となる。なお、本実施形態の構成は例示にすぎず、電流センサ１０２ａによる電流値の送信は有線であってもよい。

電流センサ１０２ａから送信された電流値は、解析装置１１０の受信アンテナ１１２ａにおいて受信される。受信された電流値は、受信部１１２を介して記憶部１１４に送信され、かかる記憶部１１４に記憶される。記憶部１１４に記憶された電流値は、単位時間ごとに解析部１１６に送信される。

解析部１１６では、記憶部１１４から送信された単位時間ごとの電流値から、電気機器（本実施形態では工作機械１００ａ）の単位時間ごとの消費電力を算出する。そして、解析部１１６は、電気機器の単位時間ごとの消費電力のデータ（計測データ）を記憶部１１４に記憶する（蓄積する）。

図２は、本実施形態の消費電力解析方法における処理を説明する図であり、工作機械１００ａの１日の消費電力の波形を例示している。本実施形態の消費電力解析方法の特徴として、解析装置１１０は、記憶部１１４に蓄積された消費電力のデータ（以下、蓄積データと称する）のうち、工作機械１００ａが所定の工程を行っている間の消費電力の波形を典型パターンとして取得し、記憶部１１４に記憶する。

典型パターンとして指定するのは、実施した工程の開始時刻および終了時刻がわかっている区間である。例えば図２（ａ）の波形において、０時過ぎから１時すぎまでの間に製品Ａを製造していたことがわかっているものとする。そこで解析装置１１０は、１日分の蓄積データから、０時過ぎから１時すぎまでの間の波形を典型パターンとして取得する。

なお、典型パターンを取得したい工程のみを予め工作機械１００ａ（電気機器）によって行い、その間の消費電力のデータを蓄積することによって得た波形を典型パターンとすることも可能である。

図２（ａ）に示すように典型パターンを取得したら、解析装置１１０は、蓄積したデータと典型パターンとを比較することにより、典型パターンと近似する波形を抽出する。本実施形態では、図２（ｂ）に示すように、解析装置１１０によって、典型パターンと近似する波形（破線にて図示）が１３個抽出されている。これにより、この抽出された波形の時間帯には工作機械１００ａは所定の工程（製品Ａの製造）を行っていたことがわかる。同様に、他の工程（製品Ｂ、Ｃの製造）についても典型パターンを登録することによって、さらに波形の解析を進めることができる。

上記説明したように、本実施形態の消費電力解析方法によれば、記憶部１１４に蓄積された消費電力の蓄積データから典型パターンを取得し、かかる典型パターンと蓄積データとを比較することにより、典型パターンと近似した波形が自動的に抽出される。これにより、消費電力の波形を参照するだけで電気機器によって行われた工程（電気機器の動作状態）を把握することができる。したがって、需要家は、煩雑な解析処理が必要とすることなく電気機器の動作状態を把握し、設備の効率的な運用、ひいては運用コストの削減を図ることが可能となる。

特に本実施形態では、図２（ａ）および（ｂ）に示す消費電力の波形を、解析装置１１０の出力部１２０に出力（表示）する。この波形表示の際、解析部１１６は、典型パターンと近似する波形を、他の波形と色分けして出力するとよい。図２（ｂ）では、便宜上、典型パターンと近似する波形を破線にて表示し、それ以外の波形を実線にて表示している。これにより、需要家は出力部に出力された消費電力の波形表示を見るだけで、電気機器によって行われた工程を視覚的かつ直感的に把握することができ、消費電力の計測データをより有効活用することが可能となる。

なお、典型パターンと近似した波形を抽出する際には、パターンマッチ判定を行うとよい。パターンマッチ判定では、まず誤差率の判定を行う。詳細には、図２（ａ）および図２（ｂ）に示す波形は、１分ごとの消費電力の値（以下、１分値データと称する）を蓄積して構成されている。そこで誤差率の判定では、図２（ａ）において取得した典型パターン（比較元）の１分値データと、図２（ａ）の典型パターン以外の時間帯（比較先）の１分値データとの差分によって誤差率を算出する。そして、この誤差率が所定値よりも小さければ、比較元の１分値データと比較先の１分値データとは一致（マッチ）していると判定する。

上述したように誤差率の判定を行ったら、続いてマッチング率の算出を行う。マッチング率の判定では、典型パターンを構成する１分データ値との一致率を算出する。具体的には、「典型パターンの１分値データと一致する１分値データの数／典型パターンの１分値データの数」をマッチング率とする。そして、このマッチング率を用いてパターンマッチ判定を行い、マッチング率が所定の値（例えば９０％）を超える場合、その波形を典型パターンと近似した波形として抽出するとよい。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明は、電気機器において消費された電力を用いてかかる電気機器の動作状態を解析する消費電力解析方法に関する。

１００ａ…工作機械、１０２ａ…電流センサ、１１０…解析装置、１１２…受信部、１１２ａ…受信アンテナ、１１４…記憶部、１１６…解析部、１２０…出力部

Claims (2)

1. 電気機器の消費電力を単位時間ごとに計測して蓄積し、
   前記蓄積したデータのうち所定の工程を行っている間の消費電力の波形を典型パターンとして記憶し、
   蓄積したデータと典型パターンとを比較するために、典型パターンのデータと蓄積したデータとの差分によって誤差率を算出し、この誤差率が所定値よりも小さければデータが一致していると判定し、典型パターンのデータ数に対する一致したデータ数の割合からマッチング率を算出し、マッチング率が所定の値を超える場合にその波形を典型パターンと近似する波形として抽出することを特徴とする消費電力解析方法。
2. 前記電気機器における消費電力を波形表示し、
   前記波形表示において、前記典型パターンと近似する波形を色分けして出力することを特徴とする請求項１に記載の消費電力解析方法。

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