JPH09261863A

JPH09261863A - 電力デマンド制御装置

Info

Publication number: JPH09261863A
Application number: JP8093133A
Authority: JP
Inventors: Seiji Miyamoto; 政治宮本
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-03-21
Filing date: 1996-03-21
Publication date: 1997-10-03

Abstract

(57)【要約】【課題】目標電力量に追従しながら固定順位と時間経過
に依存する２系統の負荷調整を連携して即効的なデマン
ド制御を可能とする。【解決手段】単位時限において目標電力量の超過が予測
される場合に、該単位時限を計測時間と同期したデマン
ト時間として計時する時限出力、マスク時間設定を排除
した１段警報信号出力、及び限界警報信号出力を発生す
るデマンド信号発生手段と、１段警報信号出力に基づき
あらかじめ設定された順番にデマンド制御対象機器を順
次停止させ、かつ、所定時間後に復帰させる順位依存機
器発停手段と、限界警報信号出力に基づき強制的にデマ
ンド制御対象機器を全面停止させ、かつ、次の時限開始
とともに順次および／または同時復帰させる時間依存機
器発停手段とを具備し、目標電力量に追従しながら固定
順位と時間経過に依存する２系統の負荷調整を連携して
即効的なデマンド制御をおこなう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電力デマンド制御装
置の改善に係り、詳しくは、契約電力量の範囲内で運用
上の最大需要電力量を目標電力量として設定し、単位時
限において目標電力量の超過が予測される場合に、この
目標電力量に追従しながら固定順位と時間経過に依存す
る２系統の負荷調整を連携して即効的なデマンド制御を
おこなうようにした電力デマンド制御装置に関する。以
下、単位時限と監視時限ないしはデマンド時限は同義
（互換的）に使用される。

【０００２】

【従来の技術】近年、工場やビルの設備機器の運用に関
して省エネルギを含む経費節減とともに快適環境の維持
が重要視されている。

【０００３】こうしたなかで、電力需要家が電力会社と
の間で定めた契約電力の範囲内に最大需要電力を抑え、
負荷設備を有効に利用する等（平準化及び環境条件の維
持等）を技術解決課題として、設備内の電力負荷の使用
電力量を監視し、この使用電力量が所定の電力量を超過
することが予測されるとき、デマンド制御対象機器の負
荷調整をおこなって当該使用電力量を制限する電力デマ
ンド制御装置が知られている。

【０００４】ここで、デマンド制御対象機器としては、
設置台数及び負荷電力量が大きく、短時間の遮断の影響
が小さい点で空調機が筆頭に挙げられる。

【０００５】具体的には監視、記録、予測及び警報を含
み、対象機器（電力負荷）の選択とその発停又は出力制
限等をおこなう機能的及び技術的手段であり、従来よ
り、例えば特開平１−１１４６５５号公報（機器停止に
係る固定順位を手段構成したもの）、特開昭６２−３７
０１８号公報（優先順位を手段構成したもの）等の他多
数の提案があった。

【０００６】上記従来装置は、概して建物の設計段階や
空調機の選定段階において検討され、制御に必要となる
各種センサーを配設する等設備系の施工とともにシステ
ム構築されることを予定しているものであり、付加機能
として所謂アドオン（後付け）可能な手段構成を特徴と
するものではない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本願発明に関し、上記
従来例にも記載があるように、固定順位によるデマンド
制御は環境条件に応じた適切な負荷制限制御ができない
欠点があると指摘されており、そのとおりと理解されて
よい場合がある。

【０００８】しかしながら、一方では、制御装置の簡素
化が可能で、周期的に遮断できるという利点があり、既
設の設備系へ付加機能として導入（後付け）しようとす
るとき、上記欠点は以下のとおり改善可能である。

【０００９】すなわち、導入先の環境条件は予め評価で
きるので、固定順位を決めた場合の弊害をある程度除去
できること、及び停止指示の順位切替え時間（遮断サイ
クル）の調整により設置台数に応じた順序動作が容易で
あること等である。

【００１０】実際問題として、ビルやホテル等では多数
の自動運転中の空調機を集中管理することになるが、室
温と設定温度との差のバラツキや不良場所はチェックで
き、かつ、修復できるものである。

【００１１】もちろん、設備内（各室）の環境条件に対
するきめ細かいセンシングを否定するものではないが、
既設設備の規模は多岐にわたり、デマンド制御装置が後
から導入されるという実情を考慮したとき、簡素かつ廉
価で即効的なものが望まれる。したがって、本発明は設
置が容易で契約電力量に対して即効性があり許容最低限
の環境条件を確保することができる電力デマンド制御装
置を提供することを目的とするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、契約電力量の範囲内で運用上の最大需要電
力量を目標電力量として設定し、この目標電力量に追従
しながら固定順位と時間経過に依存する２系統の負荷調
整を連携して即効的なデマンド制御をおこなうようにし
た電力デマンド制御装置であって、単位時限において目
標電力量の超過が予測される場合に、該単位時限を計測
時間と同期したデマンド時間として計時する時限出力、
マスク時間設定を排除した１段警報信号出力、及び限界
警報信号出力とを発生するデマンド信号発生手段と、１
段警報信号出力に基づきあらかじめ設定された順番にデ
マンド制御対象機器を順次停止させ、かつ、所定時間後
に復帰させる順位依存機器発停手段と、時限終了直前に
限界警報信号出力に基づき強制的にデマンド制御対象機
器を全面停止させ、かつ、次の時限開始とともに順次お
よび／または同時復帰させる時間依存機器発停手段とを
具備したことを特徴とするものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】好適な実施態様における本発明
は、デマンド信号発生手段からの時限出力、１段警報信
号出力及び限界警報信号出力を入力源として演算処理を
おこない、マスク設定時間を排除した１段警報信号出力
に基づく順位依存の機器発停を時限内でサイクリックに
おこなうとともに、限界警報信号出力に基づく時間依存
の機器発停を時限終了直前に強制する２系統の負荷制限
制御を構成したものである。なお、時限出力は単位時限
を計測時間と監視時間（デマンド時間）を同期させ、デ
マンド時限終了（再開始）を計時出力するものである。

【００１４】すなわち、順位依存機器発停手段が、サイ
クリックな通常遮断をおこなうために、１段警報信号出
力の継続時間に基づく機器の順次停止処理と、該信号出
力の有無及び各機器の停止時間経過に基づく順次復帰処
理を制御出力するものであり、時間依存機器発停手段
が、限界遮断と時限更新後の復帰をおこなうために、限
界警報信号出力に基づく時限終了直前の機器の全面停止
処理と、次の時限開始とともに各機器の停止時間履歴に
基づく順次および／または同時復帰処理を制御出力する
ものである。

【００１５】添付図面を参照して説明すると、図１に本
発明装置ブロック構成図を示すとおり、デマンド信号発
生手段（３）は、取引用電力計（１）から現在の使用電
力量をパルス検出器（２）〔又はパルス変換器〕介して
受信し、累積使用電力量に関する単位時限（３０分）の
計測時間と監視時間を同期させて時限出力するととも
に、時限内での現在の使用電力量（具体的には現在電力
量の時間微分値）をモニタリングしながら所定時間後
（時限終了時）に到達する需要電力量を予測演算し１段
警報信号及び限界警報信号を２段階出力する。

【００１６】順位依存及び時間依存機器発停手段（41，
42）は、デマンド信号発生手段（３）からの上記デマン
ド信号（時限出力、１段警報信号出力及び限界警報信号
出力）等を入力源とする制御用処理装置（４）に包含さ
れ、各セクション〔制御入力部（4a）、処理演算部（4
b）、制御出力部（4c）〕において前記入力信号を逐次
データ処理し、リレー（５・・５）を介して空調機（６
・・６）を発停し、系内の負荷制限制御をおこなう。な
お、制御用処理装置（４）はプログラマブルコントロー
ラーである。

【００１７】この制御動作の概略を理解するために図３
の時限内の時間経過と使用電力量の関係を示す仮想グラ
フが助けとなるであろう。

【００１８】図３（ａ）は順位依存機器発停手段による
サイクリックな通常遮断を説明するものであり、図３
（ｂ）は時間依存機器発停手段による限界遮断を説明す
るものである。

【００１９】順位依存（固定順位）による機器発停の開
始条件は、デマンド監視設定値（遮断サイクル時間設定
値；例えば５秒）に準じ、一定時間間隔（１０ミリ秒周
期）で１段警報信号出力の有無をチェック〔常時監視〕
し、電力量の増加率を演算した結果、予測到達電力量が
目標電力量（設定値）を超過すると判断した時点で開始
とする。この機器発停動作は、１段警報信号出力が消え
るまで繰り返される。この場合、デマンド信号発生手段
における１段警報信号出力のマスク時間は零設定とする
のが好ましい。

【００２０】ここで、グラフ上の理想電力直線どおりに
制御することはもともと困難であるために、できるだけ
近づけるような制御を意図することになる。

【００２１】そのために、空調機（デマンド制御対象機
器）側の運用条件や環境条件を順位決定に反映させる種
々の設定手段を敢えて排除し、固定順位のみを設定して
時々刻々（１０ミリ秒周期）の使用電力量を常時監視す
るものとしている。しかも、通常遮断継続中も常時監視
は実行され、その結果をフィードバックして新たな通常
遮断と機器停止時間経過後の通常遮断負荷の復帰の可否
を決定するものとしている。（順位依存機器発停手段）

【００２２】また、時間依存による機器発停の開始条件
は、時限終了までの残り３分間（時限開始から２７分経
過以降時限終了まで）について、予測到達電力量が上記
１段警報信号出力下での予測値を上回る状態にシフトし
た時点、又は目標電力量（設定値）に達した時点で開始
とされ（限界警報信号出力）、直ちに機器の全面遮断を
強制する。この結果、時限終了まで０キロワットを維持
する。そして、時限更新にあわせて、機器の停止時間履
歴に基づき順次および／または同時復帰させるものとし
ている。（時間依存機器発停手段）

【００２３】上記構成によると、契約電力算出対象とな
る単位時限（３０分；デマンド契約時間）を１サイクル
として、デマンド制御対象機器の負荷遮断を固定順位に
よりサイクリックにおこなうので、一度遮断した箇所
（機器）は一巡するまで遮断することがなく、しかも、
時限終了直前に全遮断を強制することができるので、確
実にデマンド制御できる。

【００２４】また、目標電力量は経済効果を勘案して設
定されるのであるが、この目標電力量（値）に忠実に追
従しながら負荷制限制御をおこなうので、経済効果につ
いても予定どおり達成できる。

【００２５】また、上記構成による電力デマンド制御装
置は、デマンド制御対象機器の設置領域の少なくとも温
度を検知する環境条件検知手段と、この環境条件データ
に基づきデマンド制御対象機器の発停順位を並べ変える
ソート切替手段を搭載して、温度依存の固定順位選定方
式に改変されてもよい。〔後述の実施例２〕

【００２６】ここで、温度依存の固定順位選定方式と
は、室内温度（環境条件データ）を高低に並べ、かつ、
季節（冬夏）によって昇順（高→低）又は降順（低→
高）にソート切替えすることをいう。したがって、室内
温度（環境条件データ）と設定温度の差をとっているわ
けではない。

【００２７】

【実施例１】本発明の一実施例を添付図面を参照して以
下説明する。

【００２８】本実施例装置の特徴的構成は、図１に示し
たとおり、固定順位方式によるデマンド制御を実行する
ために、１段警報信号出力と限界警報信号出力の２段階
出力をおこなうデマンド信号発生手段（３）と、通常遮
断に係る順位依存機器発停手段（41）と、限界遮断に係
る時間依存機器発停手段（42）とを具備している点にあ
る。

【００２９】そして、デマンド制御対象機器（６）〔通
常は空調機〕に対する遮断動作を２段階に構成するため
に、デマンド信号発生手段（３）からの１段警報信号出
力及び限界警報信号出力は、タイムチャート上は時限開
始から同時進行し、制御用処理装置（４）〔プログラマ
ブルコントローラー〕の各セクション〔制御入力部（4
a）、処理演算部（4b）、制御出力部（4c）〕において
時限出力毎に（毎時限内で）２系統処理され、順位依存
及び時間依存に係るそれぞれのタイミングで制御出力
し、系内の負荷制限制御をおこなう。ここで、順位依存
及び時間依存機器発停手段（41，42）は、制御用処理装
置（４）に包含される機能実現手段として考慮されてよ
い。

【００３０】補足すると、時限開始後の２７分経過まで
の間にデマンド信号発生手段（３）から限界警報信号出
力が発生する場合（異常に大きい増加率を捉えた場合）
があるが、時限出力の処理とともにこれは無視する。

【００３１】以下、図２のデマンド制御のフローチャー
トにより動作内容を説明する。

【００３２】まず、電源投入（時限開始）とともにプロ
グラマブルコントローラーを起動させて（図中手順
Ａ）、電源投入前に予め設定した使用台数値を記憶し、
第１回目遮断負荷番号をNO.1から順番に設定する。（図
中手順群Ｃ）

【００３３】そして、常時監視に入り、デマンド信号発
生手段からの１段警報信号出力を受信して、この信号出
力が１０秒間継続する場合（図中手順Ｄ）、負荷番号N
O.1から順番に信号出力が解除されるまで通常遮断を実
行する。機器停止指示の順序動作は定時間（例えば５
秒）間隔で繰り返される。（図中手順群Ｅ）

【００３４】また、この停止指示（処理）と同時に遮断
（通常遮断）した負荷について復帰処理（図中手順Ｆ）
を開始し、３分間経過した遮断負荷を順次復帰させる。
ただし、１段警報信号出力が解除されている状態に限
る。（図中手順群Ｇ）

【００３５】したがって、１段警報信号出力が解除され
ず、復帰負荷（復帰待機中の遮断負荷）が複数となる場
合は、遅延タイマーにより１台ずつ定時間（例えば７
秒）間隔で順次復帰させるものとする。（図中手順Ｈ）

【００３６】以上の動作（図中手順群Ａ〜Ｈ、ただし手
順Ｂを除く。）を時限開始から時限終了まで（３０分
間）繰り返し、次の時限に継続する。〔時限更新〕

【００３７】一方、時限終了まで残り３分（時限開始後
２７分経過）の時間帯で限界警報信号出力があったとき
は、直ちに全負荷遮断（限界遮断）を実行する。（図中
手順群Ｉ）

【００３８】また、この停止指示（処理）と同時に遮断
（通常遮断含む。）した負荷について復帰処理（図中手
順Ｆ）を開始し、各遮断負荷を次の時限開始とともに停
止時間履歴に基づいて順次および／または同時復帰させ
る。（図中手順Ｊ）

【００３９】具体的には、通常遮断負荷が存在する上で
限界遮断が実行された場合、通常遮断負荷は時限終了ま
で全遮断を維持し、次の時限開始時点で３分間経過して
いれば同時復帰する。したがって、次の時限開始時点で
３分間経過していない通常遮断負荷（残り３分の時間帯
で限界遮断前に通常遮断した負荷）は、そのまま時限を
更新して３分間停止し続け順次復帰する。つまり、遮断
負荷の停止時間は少なくとも３分間（起動所要時間に相
当）は確保されることになる。なお、限界遮断負荷は時
限更新とともに３分間経過した時点で同時復帰する。

【００４０】こうして、フローチャートに示す制御動作
を３０分時限ごとに繰り返しおこなうことで、目標電力
量（値）に忠実に追従しながらデマンド制御を継続する
ことができる。この運用上の効果は、図４の経済効果を
示す説明図とともに確認することができる。

【００４１】

【実施例２】図５に本実施例装置のブロック構成図を示
すとおり、その特徴的構成は、温度依存の固定順位方式
によるデマンド制御を実行するために、１段警報信号出
力と限界警報信号出力の２段階出力をおこなうデマンド
信号発生手段（３）と、通常遮断に係る順位依存機器発
停手段（41）と、限界遮断に係る時間依存機器発停手段
（42）とを具備することに加え、デマンド制御対象機器
（６）設置領域の少なくとも温度を検知する環境条件検
知手段（７）と、この環境条件データに基づきデマンド
制御対象機器（６）の発停順位を並べ変えるソート切替
手段（８）を搭載したものである。

【００４２】ここで、季節（冬夏）によって昇順（高→
低）又は降順（低→高）に固定順位のソート切替えがで
きる。なお、前述したとおり、室内温度（環境条件デー
タ）と設定温度の差をとっているわけではない。

【００４３】以下、図６のデマンド制御のフローチャー
トにより動作内容を説明する。なお、デマンド制御の基
本動作は上記実施例１と同様であるので、ソート処理の
内容について説明する。

【００４４】まず、電源投入（時限開始）とともにプロ
グラマブルコントローラーを起動させて、電源投入前に
予め設定した使用台数値を記憶し、ソート切替手段によ
り負荷設置領域に設けた測温抵抗体からの温度データを
昇順とするか降順とするかを設定する。（図中手順群
ｂ）ここで、夏型ソートは低→高（降順とする。）に並
べ替え、冬型ソートはこの逆（昇順）である。

【００４５】常時監視中、１段警報信号出力が１０秒間
継続した時点で、温度データに基づき（温度比較をし
て）遮断負荷番号をNo.1から順番に設定する。（図中手
順群ｂ）

【００４６】夏型ソートを設定した場合、設定負荷台数
内で温度データを低→高（降順）に並べ替え、室温が一
番低い負荷を第１回目遮断負荷番号のNO.1に設定する。
冬型ソート（昇順）を設定した場合はこの逆である。

【００４７】上記いずれかのソート順に従って順次通常
遮断を実行するのであるが、誤動作防止のため、測温抵
抗体に断線がないか確認後、作動するようにしている。
（図中手順群ｃ）

【００４８】また、通常遮断後の復帰処理は、遮断負荷
が複数ある場合は再度温度比較をして、先のソート順と
は逆順で順次復帰させる。（図中手順群ｄ）

【００４９】一方、限界遮断による復帰に手順変更はな
い。（図中手順ｅ）

【００５０】

【発明の効果】本発明は以上の構成よりなるものであ
り、これによれば単位時限を更新しながら１段警報信号
出力に基づく通常遮断と限界警報信号出力に基づく限界
遮断（全遮断）の２段階の負荷制限により目標電力量
（値）に忠実に追従しながら確実にデマンド制御でき
る。

【００５１】特に、既設の負荷設備に対して付設するこ
とが容易であり、簡素かつ廉価な電力デマンド制御装置
を提供できるという点で極めて有用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例装置のブロック構成図である。

【図２】同実施例装置におけるデマンド制御のフローチ
ャートである。

【図３】同実施例装置のデマンド制御における時限内の
時間経過と使用電力量の関係を示す仮想グラフであり、
（ａ）が通常遮断及び（ｂ）が限界遮断を説明するもの
である。

【図４】同実施例装置導入による経済効果を示す説明図
である。

【図５】他の実施例装置のブロック構成図である。

【図６】同実施例装置におけるデマンド制御のフローチ
ャートである。

【符号の説明】

１取引用電力計２パルス検出器（パルス変換器）３デマンド信号発生手段４制御用処理装置（プログラマブルコントローラー） 41 順位依存機器発停手段 42 時間依存機器発停手段 4a 制御入力部 4b 処理演算部 4c 制御出力部５リレー６デマンド制御対象機器（空調機）７環境条件検知手段（温度検知手段）８ソート切替手段Ｘ電力デマンド制御装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】設備内の電力負荷の使用電力量を監視
し、この使用電力量が単位時限内に所定の電力量を超過
することが予測されるとき、デマンド制御対象機器の負
荷調整をおこなって当該使用電力量を制限する電力デマ
ンド制御装置において、契約電力量の範囲内で運用上の
最大需要電力量を目標電力量として設定し、この目標電
力量に追従しながら固定順位と時間経過に依存する２系
統の負荷調整を連携して即効的なデマンド制御をおこな
うようにした電力デマンド制御装置であって、単位時限
において目標電力量の超過が予測される場合に、該単位
時限を計測時間と同期したデマンド時間として計時する
時限出力、マスク時間設定を排除した１段警報信号出
力、及び限界警報信号出力とを発生するデマンド信号発
生手段と、１段警報信号出力に基づきあらかじめ設定さ
れた順番にデマンド制御対象機器を順次停止させ、か
つ、所定時間後に復帰させる順位依存機器発停手段と、
限界警報信号出力に基づき強制的にデマンド制御対象機
器を全面停止させ、かつ、次の時限開始とともに順次お
よび／または同時復帰させる時間依存機器発停手段とを
具備したことを特徴とする電力デマンド制御装置。
【請求項２】順位依存機器発停手段が、サイクリック
な通常遮断をおこなうために、１段警報信号出力の継続
時間に基づく機器の順次停止処理と、該信号出力の有無
及び各機器の停止時間経過に基づく順次復帰処理を制御
出力するものであり；時間依存機器発停手段が、限界遮
断と時限更新後の復帰をおこなうために、限界警報信号
出力に基づく時限終了直前の機器の全面停止処理と、次
の時限開始とともに各機器の停止時間履歴に基づく順次
および／または同時復帰処理を制御出力するものである
請求項１記載の電力デマンド制御装置。
【請求項３】請求項１又２記載の電力デマンド制御装
置が、デマンド制御対象機器の設置領域の少なくとも温
度を検知する環境条件検知手段と、この環境条件データ
に基づきデマンド制御対象機器の発停順位を固定的に並
べ変えるソート切替手段を具備したことを特徴とする電
力デマンド制御装置。