JPS6331424A - 電力使用量監視制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、家庭内等で使用する電力の使用量を一定期間
に亘って監視する電力使用量監視制御装置に関するもの
である。

（従来の技術） 従来、家庭やビル内等で使用する電力の使用量を監視す
る装置としては、例えば、「遠方監視制御とテレメータ
入門」電気書院発行Ｐ、２４３〜２４８［ビル施設にお
ける遠方監視制御の適用例（１）自動最大電力調整制御
装置ｊに開示されるものがある。

第４図は係る従来の電力使用量監視制御装置の回路図で
あり、この図に基づいてこの装置の概略を説明する。

図中、１は電力量積算部であり、パルス発振器付積算電
力計の出力パルスを加算カウンタに加えることにより実
際の使用電力量を出力するものである。２は電力量基ｆ
＝線発生部であり、監視すべき一定期間に亘って所定の
比率で増加する信号を発生させるよう予め手動入力装置
により設定される。３は比較部であり、前記した電力量
積算部１の出力と電力量基準線発生部２の出力とを比較
し、その比較結果を出力する。４は出力部であり、前記
比較部３の出力を受け、この比較部３の出力内容に応じ
て負荷のオンオフ制御或いはアナログ制ｆａｌｌを行う
と共に警報信号を出し警報を行うものである。

第５図は第４図の電力使用量監視制御’装置による電力
使用量の制御状態を示した図である。

この図において、契約期間Ｔ中の使用積算電力量ｒｔｗ
（ｔ）ｄｔを基準直線になるよう制御するもので、使用
電力量÷（ｔ）ｄｔが基準直線より上になると警報信号
を発生すると共に使用電力を凍らずべく負荷を制御する
信号を出し、更にｔ／１０後まだ基準直線より上の時は
負荷を２段階軽くする信号を出すといった処置を順次行
う。使用電力量が基準直線より下にきた場合は負荷増加
させる動作を順次繰り返す。

このように制御卸することにより、使用電力量が常に基
準直線に近づくようにすることができる。

この方法による契約時間Ｔの最大電力量は、鰻大契約電
力量礼□・Ｔになり超過することはないが、誤差を見込
んでいく分小さ目に設定する。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記した従来の構成では、パルス発振器
付積算電力計を用い、このパルス発振器付積算電力計か
ら出力されるパルスをカウントして実際に使用した電力
量を得ている。このために、従来の電力使用量監視制御
装置を一般家庭用として利用する場合には、一般家庭に
設置されている積算電力計は通常パルス発振器がついて
いないため、新たにパルス発振器付の積算電力計を設置
することが必要になるという問題点があった。

本発明は、上記問題点を除去し、パルス発振器付積算電
力計の設置を不要とし、簡単な手段で実際に使用した電
力量を積算できる電力使用量監視制御装置を提供するこ
とを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、上記問題点を解決するために、実際の使用電
力量を一定期間に亘って積算する電力量積算部と、前記
一定期間に使用されると予測される予測使用電力量に基
づいて基準データ直線を発生する電力量基準線発生部と
、前記電力量積算部の出力と前記電力量基準線発生部の
出力とを入力し両入力信号を比較する比較部と、前記電
力量積算部の出力が前記電力量基準線発生部の出力より
大きい場合に前記比較部の出力により警報を発生する警
報発生部とを備えて、一定期間の使用電力量を監視する
電力使用量監視制御装置において、前記電力量積算部を
、配電電圧のピーク点で信号を出すピーク点検出回路と
、線路電流を入力し、前記ピーク点検出回路の信号を受
けて、この信号の印加時の線路電流の瞬時値を出力する
サンプリング回路と、このサンプリング回路の出力をパ
ルス数に変換する大きさ／パルス変換部と、この変換部
の出力パルスを積算する積算部を設けるようにしたもの
である。

（作用） 本発明によれば、上記したように電力使用量監視制御装
置を構成したので、配電電圧のピーク時点における線路
電流の瞬時値が導出され、この瞬時値がその時点の電力
に比例することになり、この線路電流の瞬時値に応じた
数のパルスが発生される。この発生パルス数を積算して
実際の使用電力量を得る。そして、この実際の使用電力
量と基準データ直線とを当該一定期間に亘って順次比較
し、実際の使用電力量が基準データ直線を上回ると警報
発生部より警報を発生する。従って、この警報が報知さ
れる場合には電力の使い過ぎであることを確認し、電力
節減を行うことができる。

これにより、パルス発振器付積算電力計を使用せずとも
電力量の積算が可能となり、一般家庭等においても電力
使用量監視制御装置が簡便にｆｌｌ用できる。

（実施例） 以下、本発明の実施例について図面を参照しながら詳細
に説明する。

本発明は、家庭用、ビル用、工場用のいずれに対しても
使用可能であるが、以下、家庭に通用する電力使用量監
視制御装置を例にとって説明する。

第１図は本発明の実施例を示す電力使用量監視制御装置
のブロック図である。

この図において、７は屋外変圧器から家庭内に電力を取
り入れる主ノーヒユーズブレーカ、８は線路電流を検出
する変流器であり、特に、家、賓内配線を何ら改変する
ことなく変流器を設けるために、分割鉄心型変流器を使
用する。９は線路の線間電圧ｆｉ　Ｖ　ｓ　ｉ　ｎ　ω
ｔを入力し、その電圧のピーク点でパルスを出力するピ
ーク点検出回路であり、電圧のピーク点でパルスを出力
する手段として、入力した電圧を微分し、その微分値が
零になった時点で出力を出すものようにしたり、或いは
同しく入力した電圧を微分しその微分値が正から負、負
から正に変わる時点で出力を出すように構成することが
できる。１０はサンプリング回路であり、変流器８の出
力値、／７＋５ｉｎ（ωＬ−ψ）を入力し、ピーク点検
出回路９からのピーク点パルスの印加された時点で入力
されている電流値をサンプリングし、そのサンプリング
値、／’７Ｔｃｏｓ　ψを整流した上で出力する。１１
は大きさ／パルス変換部であり、入力される電流サンプ
リング値ｆｉｌｅｏｓ　ψの大きさに応じた数のパルス
を発生する。１２は大きさ／パルス変換部１１の出力パ
ルスを入力してパルス数を積算し、リセット信号（監視
すべき一定期間の最初に発生される）で零復帰するパル
ス積算部である。これらのピーク点検出回路９、サンプ
リング回路１０、大きさ／パルス変換部１１、及びパル
ス積算部１２によって電力量積算部５が構成される。

１３は監視すべき一定期間内に使用すると予測される電
力量を設定する基準データ入力部であり、１４は基準デ
ータ入力部１３の設定値に基づいて監視すべき一定期間
に亘って所定の比率で増加する信号を発生させる基準デ
ータ直線作成部である。これらの基準データ入力部１３
と基準データ直線作成部１４によって電力量基準線発生
部が構成される。１５は特定の時刻ごと、例えば、１日
１回夕方時に一定時間閉路するタイムスイッチの接点、
１６は任意の時に手動操作される操作スイッチ、１７は
基準データ直線作成部１４からの信号とタイムスイッチ
１５或いは操作スイッチ１６が閉路された時のパルス積
算部１２からの信号とを比較し、この比較結果を出力す
る比較部、１日は比較結果がパルス積算部１２がらの信
号が基準データ直線作成部１４からの信号より大きい時
に警報或いは表示を行う警報発生部である。

第２図は本発明の使用電力量積算部における電力検出動
作を説明するための波形図であり、この電力検出方法を
第１図を参照しつつ、以下、詳細に説明する。

まず、主ノーヒユーズブレーカ７の既設の配線を何ら変
更することなく電流及び電流を検出するため、電流につ
いては、分割鉄心型変流器８を線路の１線に挿入し、そ
の線路に流れる電流に比例する電流を変流器８により検
出する。また、電圧については、主ノーヒユーズブレー
カ７の負荷側の端子から速やかに、つまり、計器用変圧
器を用いることなり）支出する。この検出される電流ｉ
はｔ　＝Ｄ　Ｉ　５ｉｎ（ω（−ψ）であり、一方、電
圧■はｖ＝！７Ｖｓｉｎ　ωＬで表される。但し、■＝
電流の実効値、■＝雷電圧実効値、ψ：■とｉとの位相
差角である。

この電圧、／ＴＶｓｉｎ　ωｔをピーク点検出回路９に
入力し、前述したように入力した電圧を微分し、その微
分値が零になった時点で出力を出すとか、或いは同じく
微分値が正から負へ、負から正へ変わる時点で出力を出
すとかの手段によって、電圧ｆｉＶｓｉｎωｔのピーク
点でパルス状出力を出す。

このパルス状出力、即ち、ピーク点パルスをサンプリン
グタイミング入力としてサンプリング回路１０に加える
。一方、電流＃１ｓｔｎ（ωｔ−ψ）をサンプリングさ
れるべき入力信号としてサンプリング回路１０に入力す
る。このサンプリング回路１０の出力は電圧０Ｖｓｉｎ
ωｔのピーク点における電流Ｊ′２Ｉｓｉｎ（ωＬ−ψ
）の瞬時値が出力されることになるが、その値は第２図
からも明らかなように１、／’Ｚｌｓｉｎ（９０−ψ）
即ち１．Ｉ’７Ｉｃｏｓψとなる。この、／’ＴＩ　Ｃ
ｏＳψなる出力値が、電圧Ｄ　Ｖ　ｓ　ｉ　ｎωｔの各
ピークごとに発生し、この出力値を全波整流すると、第
２図におけるサンプリング回路の出力となる。

ここで、電力について考察すると、電力ｐは電圧Ｖと電
流ｉとの積で表され、次のごとく展開される。即ち、 ｐ＝ｖｘ１＝、σＶｓｉｎ　ωｔ　Ｘ　、ＩＴＩ　５ｉ
ｎ（ωｔ−ψ）＝ＶＩｃｏｓψ−（１／２）　　Ｖ　Ｉ
ｃｏｓ（２ωを一ψ）この式の第２項は２倍周波数（２
ωｔ）で変動するがその平均値は必ず雫となるものであ
るから、これを無視して、電力ｐ＝ＶＩｃｏｓψと表せ
る。

そして、家庭に供給される電圧の大きさは一般にほとん
ど変化しないものであり（通常数％以下）、しかも長時
間に亘ってみると、その平均値は一定と見なすことがで
きるから、結論として電力ｐはｐ＝ＫＩｃｏｓψ（但し
、Ｋは定数）と考えることができる。

従って、前記したサンプリング回路１０の出力値打Ｉ　
　ｃｏｓψはその定数部を考察することにより、直ちに
電力ｐ（＋）　＝Ｋ　Ｉ　　ｃｏｓψ）とすることがで
きるから、このサンプリング回路１０の出力値を大きさ
／パルス変換部１１に入力して、入力に比例したパルス
数に変換し、このパルス数をパルス積算部１２に入力し
て積算することにより、このパルス積算部１２の積算値
は実際に使用した電力量に比例することになる。

なお、前記サンプリング回路１０の出力値を大きさ／パ
ルス変換部１１でパルス数に変換する際に、量子化に伴
う誤差が必然的に存在する。つまり、ある大きさのアナ
ログ値を所定単位ごとに量子化する際には量子化した残
りの端数が発生するが、この端数が量子化に伴う誤差と
なる。この誤差は多数回平均すると必ず量子化単位の半
分となるものであるから、この誤差の積算分を補償する
ためには、（四子化華位の半分）×（サンプリング回数
）をパルス積算部１２の積算パルス数に加えることによ
り、容易に補償可能である。

第３図は本発明の基阜データ直線対実使用電力量を示す
図であり、横軸の時間軸は１力月の日数を取り、縦軸の
電力量軸には１力月の設定電力量を取っている。第１図
及び第３図における基準データ直線は基準データ入力部
１３に予め設定された１力月の設定電力量に基づいて基
準データ直線作成部１４で発生される。

以下、第１図乃至第３図を用いて、本発明の実施例に係
る電力使用量監視制御装置の作用を説明する。

まず、基準データ入力部１３に設定された当月の予測使
用電力量に基づいて基準データ直線作成部１４において
基準データ直線を作成し、経過日数に応じた予測使用電
力量を比較部１７の一方の入力として与える。一方、家
庭内配線の電流を分割鉄心型変流器８で検出してサンプ
リング回路１０に入力し、この電流を電圧のピーク点で
発生されるピーク点パルスでサンプリングして、電力に
比例する瞬時値Ｋｌｃｏｓψ（Ｋは定数）を得る。この
瞬時値Ｋｌｃｏｓψを大きさ／パルス変換部１１でパル
ス数に変換し、このパルス数をパルス積算部１２に加え
る。このパルス積算部１２の積算パルス数が実使用電力
量となる。そして、特定の時刻ごとに一定時間閉路する
タイムスイッチの接点１５、或いは任意の時に手動操作
される操作スイッチ１６の閉路により、前記積算パルス
数を実使用電力量として比軟部１７の他方の入力に与え
る。この比較部１７による比較の結果、実使用電力量の
方が予測使用電力量の方より大きい場合には、警報発生
部１８において、ブザーを鳴動する等して報知する。

このようにして、１力月の電力使用■監視制御を行うこ
とにより、電力の超過を未然に防止できる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、
本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これ
らを本発明の範囲から排除するものではない。

（発明の効果） 以上、詳細に説明したように、本発明によれば、使用電
力量積算部の構成を電圧ピーク時点の電流瞬時をサンプ
リングし、この瞬時値に応したパルスを発生させて積算
するようにしたので、パルス発振器付積算電力針を不要
とすると共に、検出器として分割鉄心型変流器を使用す
るのみですむことになり、一般家庭等においても簡便に
電力使用量監視制御装置を利用可能とし、家庭での電力
使用量の節戎を実効あるものとすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す電力使用量監視制御装置
のブロック図、第２図は本発明に係る電力検出動作を説
明するための波形図、第３図は本発明の基準データ直線
対実使用電力量を示す図、４図は従来の電力使用量監視
制御装置のブロック図、第５図は従来の電力使用量の制
御状態を示す図である。 ７・・・主ノーヒユーズブレーカ、８・・・分割鉄心型
変流器、９・・・ピーク・・・検出回路、１０・・・サ
ンプリング回路、１１・・・大きさ／パルス変換部、１
２・・・パルス積算部、１３・・・基準データ入力部、
１４・・・基準データ直線作成部、１５・・・タイムス
インチ、１６・・・操作スイッチ、１７比較部、１８・
・・警報発生部。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）実際の使用電力量を一定期間に亘って積算する電
   力量積算部と、前記一定期間に使用されると予測される
   予測使用電力量に基づいて基準データ直線を発生する電
   力量基準線発生部と、前記電力量積算部の出力と前記電
   力量基準線発生部の出力とを入力し両入力信号を比較す
   る比較部と、前記電力量積算部の出力が前記電力量基準
   線発生部の出力より大きい場合に前記比較部の出力によ
   り警報を発生する警報発生部とを備えて一定期間の使用
   電力量を監視する電力使用量監視制御装置において、 （ａ）前記電力量積算部を配電電圧のピーク点で信号を
   出すピーク点検出回路と、 （ｂ）線路電流を入力し、前記ピーク点検出回路の信号
   を受けてこの信号の印加時の線路電流の瞬時値を出力す
   るサンプリング回路と、 （ｃ）該サンプリング回路の出力をパルス数に変換する
   大きさ／パルス変換部と、 （ｄ）該大きさ／パルス変換部の出力パルスを積算する
   パルス積算部を設けるようにしたことを特徴とする電力
   使用量監視制御装置。
2. （２）前記電力量積算部の出力を特定時刻ごとに閉路す
   るタイムスイッチの動作時にのみ前記比較部に加えるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の電力使用量
   監視制御装置。
3. （３）前記電力量積算部の出力を操作スイッチを介して
   前記比較部に加えることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の電力使用量監視制御装置。
4. （４）前記サンプリング回路に入力する線路電流を分割
   鉄心型変流器により検出すると共に、前記ピーク点検出
   回路に入力する配電電圧を主ノーヒューズブレーカの端
   子から直接取り出すことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項、第２項又は第３項記載の電力使用量監視制御装置
   。