JP6723905B2 - 電力システムおよび電流計設置方法 - Google Patents
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図1は、電力システム100の接続関係を示した説明図である。図1では電力の移動を実線で、情報を含む信号を破線の矢印で示している。電力システム100は、引き込み線10を通じて、電力系統12から電気(商用電力)の供給を受ける。かかる電力システム100は、需要者単位で構成され、その範囲としては、一般用電気工作物(低圧受電の需要者)であれば、家屋等に限らず、病院、工場、ホテル、レジャー施設、商業施設、マンションといった建物単位や建物内の一部分であってもよい。
上述したように、小出力の電力供給設備116は、R相またはT相のいずれか一方とN相に接続されるため、負荷を変動させようとしても、R相またはT相のいずれか一方に接続された内部負荷116aしか変動させることができない。したがって、その設置適正判断において以下の問題が生じる。
まず、図5(a)のように、電力供給設備116の電圧線接続点Aを電圧線(R相またはT相)のいずれか(ここではR相)に接続する。そして、電力供給設備116の中性線接続点Bを中性線(N相)に接続する。
続いて、図5(b)に示すように、電流計118のうち一方の第1電流計118aを、電圧線(R相またはT相)のいずれか一方に取り付ける。また、第1電流計118aの配線を、電力供給設備116の電流計接続点のいずれか一方(ここでは第1電流計接続点C)に接続する。このとき、まだ第2電流計118bは電力供給設備116に接続しない。
次に、負荷制御部140は、単相3線式100Vに接続された内部負荷116aを変動させ、計測値取得部142は、第1電流計接続点Cを通じた電流値、すなわち、第1電流計118aで計測された電流値を取得する。そして、適正判断部144は、内部負荷116aの変動に応じ、想定される所定の範囲内で電流値が追従して変動するか否かによって、第1電流計118a(第1電流計接続点C)に連系相(電圧線接続点A)または非連系相を対応付ける。具体的に、電流値が変動すれば、第1電流計118aに連系相を対応付け、電流値が変動しなければ、第1電流計118aに非連系相を対応付ける。
続いて、図5(c)に示すように、第1電流計118aの接続を解除することなく、他方の第2電流計118bを、中性線(N相)に取り付ける。また、第2電流計118bの配線を、電力供給設備116の電流計接続点の他方(ここでは第2電流計接続点D)に接続する。
次に、適正判断部144は、第2電流計118b(第2電流計接続点D)に中性線(中性線接続点B)を対応付ける。
続いて、適正判断部144によって、第1電流計118aに非連系相が対応付けられたか否か判定する。その結果、非連系相が対応付けられていなければ、すなわち、第1電流計118aに連系相が対応付けられていれば、当該電流計設置方法を終了し、非連系相が対応付けられていれば、ステップS16に処理を移す。
上記ステップS15において、第1電流計118aに非連系相が対応付けられたと判定すると、第1電流計118aに連系相を対応付けるための処理を行い、当該電流計設置方法を終了する。例えば、一方の電圧線に取り付けられている第1電流計118aを、他方の電圧線に付け替える。こうして、適正判断部144は、第1電流計118a(第1電流計接続点C)と連系相(電圧線接続点A)とを対応付けることができる。
上述したように、小出力の電力供給設備116では、R相またはT相のいずれか一方とN相に接続されるため、R相またはT相のいずれか一方に接続された内部負荷116aしか変動させることができない。そこで、第1の実施形態では、2つの電流計118a、118bの設置順を工夫して、いずれが連系相や中性線に対応しているかを判断した。第2の実施形態では、2つの電流計118a、118bをいずれも接続した状態で、連系相や中性線との対応のみならず、その設置適正も自動的に判断することを目的としている。
まず、図7のように、電力供給設備116の電圧線接続点Aを電圧線(R相またはT相)のいずれか(ここでは、R相)に接続するとともに、電力供給設備116の中性線接続点Bを中性線(N相)に接続する。
次に、計測値取得部142は、第1電流計接続点Cを通じた電流値、すなわち、第1電流計118aで計測された電流値I1、および、第2電流計接続点Dを通じた電流値、すなわち、第2電流計118bで計測された電流値I2を取得する。そして、かかる電流値I1、I2を内部負荷116a変動前の電流値I1o、I2oとして保持しておく。
続いて、負荷制御部140は、電力供給設備116内において単相3線式100Vに接続された内部負荷116aを変動(例えば増加)させる。
次に、計測値取得部142は、第1電流計接続点Cを通じた電流値、すなわち、第1電流計118aで計測された電流値I1、および、第2電流計接続点Dを通じた電流値、すなわち、第2電流計118bで計測された電流値I2を取得する。
続いて、計測値取得部142は、取得した電流値I1、I2の絶対値(実効値)から、ステップS21において保持した電流値I1o、I2oの絶対値(実効値)をそれぞれ減算し、電流値I1、I2の絶対値の変動分を示す電流差分Δ|I1|、Δ|I2|を導出する(Δ|I1|=|I1|−|I1o|、Δ|I2|=|I2|−|I2o|)。以下、第1電流計118aで計測された電流値I1、電流差分Δ|I1|、第2電流計118bで計測された電流値I2、および、電流差分Δ|I2|に基づいて適正判断を行う。なお、以下の説明において、電流値I1、電流差分Δ|I1|、電流値I2、電流差分Δ|I2|がそれぞれ等しいか否か判定する場合、理論的に等しいか否かのみに言及しており、電流計118の計測誤差やノイズといった他の要素は除外して考えるものとする。したがって、例えば、電流差分Δ|I1|と電流差分Δ|I2|とを比較する場合に、理論的に電流差分Δ|I1|=電流差分Δ|I2|となるのは、実際には、|(電流差分Δ|I1|−電流差分Δ|I2|)|<誤差分となる。
次に、適正判断部144は、電流差分Δ|I1|、Δ|I2|がいずれも0以外であるか否か、すなわち、内部負荷116aの変動に応じ、電流差分Δ|I1|、Δ|I2|がそれぞれ変化したか否か判定する。その結果、いずれも0以外であれば、ステップS27に処理を移し、いずれかが0であれば、ステップS26に処理を移す。
上記ステップS25において、電流差分Δ|I1|、Δ|I2|のいずれかが0であると判定されれば、適正判断部144は、電流差分が0である電流計118が内部負荷116aの変動に応じていない、すなわち、第1電流計118aが連系相ではなく非連系相に取り付けられている(非連系相設置エラー)と判断し、当該適正判断方法を終了する。ここで、非連系相に取り付けられていると判断された電流計118は、上述したように、他方の電圧線に付け替えたり、第1電流計118aの電流値I1および第2電流計118bの電流値I2から連系相の電流値を導出して、適用することができる。
上記ステップS25において、電流差分Δ|I1|、Δ|I2|がいずれも0以外であると判定されれば、適正判断部144は、電流差分Δ|I1|と電流差分Δ|I2|とが等しいか否か(実際には、|(電流差分Δ|I1|−電流差分Δ|I2|)|<誤差分か否か)判定する。かかる判定では、R相とT相のいずれの負荷が大きいか判定される。以下、その判定根拠を詳述する。
上記ステップS27において、電流差分Δ|I1|と電流差分Δ|I2|とが等しいと判定されれば、適正判断部144は、ステップS23において取得した電流値I1と電流値I2とを比較する。これは以下の理由による。
上記ステップS28において、電流値I1の絶対値が電流値I2の絶対値よりも大きいと判定されれば、適正判断部144は、第1電流計118a(第1電流計接続点C)に連系相(電圧線接続点A)を対応付けるとともに、第2電流計118b(第2電流計接続点D)に中性線(中性線接続点B)を対応付け、当該適正判断方法を終了する。
上記ステップS28において、電流値I1の絶対値が電流値I2の絶対値以下であると判定されれば、適正判断部144は、電流値I1の絶対値が電流値I2の絶対値よりも小さいか否か判定する。その結果、電流値I1の絶対値が電流値I2の絶対値よりも小さければ、適正判断部144は、ステップS31に処理を移し、電流値I1の絶対値が電流値I2の絶対値より小さくない、すなわち、電流値I1の絶対値と電流値I2の絶対値とが等しい場合、適正判断部144は、ステップS32に処理を移す。
上記ステップS30において、電流値I1の絶対値が電流値I2の絶対値よりも小さいと判定されれば、適正判断部144は、第2電流計118b(第2電流計接続点D)に連系相(電圧線接続点A)を対応付けるとともに、第1電流計118a(第1電流計接続点C)に中性線(中性線接続点B)を対応付け、当該適正判断方法を終了する。
上記ステップS30において、電流値I1の絶対値が電流値I2の絶対値より小さくないと判定されれば、適正判断部144は、2つの電流計118a、118bが同相に設置され、同相の電流値を計測している(同相設置エラー)と判断し、当該適正判断方法を終了する。
上記ステップS27において、電流差分Δ|I1|と電流差分Δ|I2|とが等しくないと判定されれば、適正判断部144は、電流差分Δ|I1|と電流差分Δ|I2|とを比較する。これは以下の理由による。なお、ここでは、相位置と併せて健全性も判定される。
上記ステップS33において、電流差分Δ|I1|が電流差分Δ|I2|より大きく、かつ、電流差分Δ|I1|が電流閾値より大きいと判定されれば、適正判断部144は、第1電流計118a(第1電流計接続点C)に連系相(電圧線接続点A)を対応付けるとともに、第2電流計118b(第2電流計接続点D)に中性線(中性線接続点B)を対応付け、当該適正判断方法を終了する。
上記ステップS33において、電流差分Δ|I1|が電流差分Δ|I2|以下であるか、または、電流差分Δ|I1|が電流閾値以下であると判定されれば、適正判断部144は、電流差分Δ|I1|が電流差分Δ|I2|より小さく、かつ、電流差分Δ|I2|が電流閾値より大きいか否か判定する。その結果、電流差分Δ|I1|が電流差分Δ|I2|より小さく、かつ、電流差分Δ|I2|が電流閾値より大きければ、適正判断部144は、ステップS36に処理を移し、電流差分Δ|I1|が電流差分Δ|I2|より小さくない(電流差分Δ|I1|と電流差分Δ|I2|とが等しい)、または、電流差分Δ|I2|が電流閾値以下であれば、適正判断部144は、ステップS37に処理を移す。
上記ステップS35において、電流差分Δ|I1|が電流差分Δ|I2|より小さく、かつ、電流差分Δ|I2|が電流閾値より大きいと判定されれば、適正判断部144は、第2電流計118b(第2電流計接続点D)に連系相(電圧線接続点A)を対応付けるとともに、第1電流計118a(第1電流計接続点C)に中性線(中性線接続点B)を対応付け、当該適正判断方法を終了する。
上記ステップS35において、電流差分Δ|I1|が電流差分Δ|I2|より小さくない、または、電流差分Δ|I2|が電流閾値以下であると判定されれば、適正判断部144は、2つの電流計118a、118bは健全ではない(不健全エラー)と判断し、当該適正判断方法を終了する。
まず、計測値取得部142は、図10に示すように、電圧計116bを通じて相間電圧の波形(位相変化の情報を含む)を取得する。
続いて、計測値取得部142は、図10に示すように、第1電流計接続点Cを通じた電流波形(位相変化の情報を含む)、すなわち、第1電流計118aで計測された電流波形、および、第2電流計接続点Dを通じた電流波形、すなわち、第2電流計118bで計測された電流波形を取得する。
次に、計測値取得部142は、取得した相間電圧の波形と第1電流計118aで計測された電流波形とを比較し、その位相差が閾値(位相閾値)より大きいか否か判定する。その結果、位相閾値より大きければ、適正判断部144は、ステップS43に処理を移し、位相閾値以下であれば、なんら位相操作を行うことなく、ステップS44に処理を移す。ここで、位相閾値は、位相が反転していないと判断できる90度以下の値、例えば、10度である。
上記ステップS42において、位相差が位相閾値より大きいと判定されれば、適正判断部144は、第1電流計118aの潮流方向が逆であると判断し、第1電流計接続点Cを通じた電流波形、すなわち、第1電流計118aで計測された電流波形の位相を反転してまたは180度遅らせて認識させる。
続いて、計測値取得部142は、取得した相間電圧の波形と第2電流計118bで計測された電流波形とを比較し、その位相差が閾値(位相閾値)より大きいか否か判定する。その結果、位相閾値より大きければ、適正判断部144は、ステップS45に処理を移し、位相閾値以下であれば、なんら位相操作を行うことなく、当該適正判断方法を終了する。
上記ステップS44において、位相差が位相閾値より大きいと判定されれば、適正判断部144は、第2電流計118bの潮流方向が逆であると判断し、第2電流計接続点Dを通じた電流波形、すなわち、第2電流計118bで計測された電流波形の位相を反転してまたは180度遅らせて認識させる。
続いて、設置適正が判断された2つの電流計118a、118bを用いて受電電力を導出する処理について説明する。
図12は、第4の実施形態における電力システム200の接続関係を示した説明図である。かかる電力システム200では、電力導出部248の処理が第3の実施形態と異なるが、他の構成要素については第3の実施形態と実質的に等しい。
100 電力システム
112 電力メータ
114 分電盤
116 電力供給設備
116a 内部負荷
116b 電圧計
116d 制御ユニット
118a 第1電流計(電流計)
118b 第2電流計(電流計)
140 負荷制御部
142 計測値取得部
144 適正判断部
146 電流値推定部
148、248 電力導出部
Claims (5)
- 電力系統からの引き込み線である単相3線式のうちR相またはT相のいずれか一方と、N相とに接続された電力供給設備と、
前記R相またはT相の一方に接続された内部負荷を変動させる負荷制御部と、
前記R相またはT相の一方または他方、および、N相それぞれに流れる電流値を計測する第1電流計および第2電流計と、
前記第1電流計および前記第2電流計それぞれで計測された電流値を取得する計測値取得部と、
前記第1電流計および前記第2電流計それぞれに、連系相、非連系相および中性線のいずれかを対応付ける適正判断部と、
を備え、
前記第1電流計が、電圧線のいずれか一方に取り付けられるとともに、前記電力供給設備に接続され、
前記適正判断部は、前記内部負荷の変動に応じて前記電流値が変動するか否かによって、前記第1電流計に連系相または非連系相を対応付け、
前記第1電流計が対応付けられた後、前記第2電流計が、中性線に取り付けられるとともに、前記電力供給設備に接続され、
前記適正判断部は、前記第2電流計に中性線を対応付ける電力システム。 - 前記適正判断部が前記第1電流計に非連系相を対応付けた場合に、前記第1電流計の電流値および前記第2電流計の電流値から連系相の電流値が導出される請求項1に記載の電力システム。
- 前記適正判断部が前記第1電流計に非連系相を対応付けた場合に、前記第1電流計を前記連系相に付け替え、前記適正判断部は、前記第1電流計に連系相を対応付ける請求項1に記載の電力システム。
- 前記第1電流計は、前記電力供給設備と導通のある電力線に取り付けられる請求項1に記載の電力システム。
- 第1電流計を、電力系統からの引き込み線である単相3線式の電圧線のいずれか一方に取り付けるとともに、前記単相3線式のうちR相またはT相のいずれか一方と、N相とに接続された電力供給設備に接続し、
内部負荷の変動に応じて前記電流値が変動するか否かによって、前記第1電流計に連系相または非連系相を対応付け、
前記第1電流計が対応付けられた後、第2電流計を、中性線に取り付けるとともに、前記電力供給設備に接続し、
前記第2電流計に中性線を対応付ける電流計設置方法。
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