JPWO2013099033A1 - エネルギー使用量推定装置及びエネルギー使用量推定方法 - Google Patents

Abstract

電力計測部（１１）は、電力供給線における所定箇所で測定された電流及び電圧に基づいて、電力供給線に接続する複数種類の電気設備の使用に基づく所定時間毎の有効電力及び皮相電力を算出する。データ記憶部（１２）は、電力計測部（１１）が算出した有効電力及び皮相電力に関するデータを時系列的に蓄積して記憶する。変動検出部（１３）は、データ記憶部（１２）に保存されている所定期間分の有効電力に関するデータを解析して、何れかの電気設備において稼働変化があった時間帯を検出する。配分推定部（１４）は、変動検出部（１３）により上記の時間帯が検出された場合、当該時間帯における力率を算出し、算出した力率と、電気設備の種類に応じて予め設定された閾値と、に基づいて、当該時間帯における電気設備の種類毎の消費電力を推定する。

Description

本発明は、複数の異なる種類の電気設備が使用した全エネルギー使用量から、電気設備個別のエネルギー使用量を推定する技術に関する。

近年、環境エネルギーを使用して事業を営む者（事業者等）においては、エネルギーの合理的な使用が強く求められている。そのため、事業者等は、工場、商業施設等における電気設備（照明装置、空調装置など）の種類毎のエネルギー使用量を適切に把握し、管理できるようにすることが必要である。

例えば、特許文献１には、複数の機器全体による消費エネルギー量から、各機器のそれぞれの消費エネルギー量を推定するエネルギー配分計算装置が提案されている。このエネルギー配分計算装置は、複数の機器のそれぞれ毎に消費エネルギー量の時間変化を示す個別消費パターンを記憶する第１データベースと、複数の機器の全体による消費エネルギー量の時間変化を計測して全体消費時系列データを取得する計測手段と、総和が全体消費時系列データに最も類似するように、機器毎にそれぞれの個別消費パターンのうちの少なくとも１つを選択するパターン選択部と、機器毎に選択された個別消費パターンと、全体消費時系列データとに基づき、各機器が実際に消費した消費エネルギー量の時間変化を示す個別消費時系列データを推定する配分計算部と、を備える。

特開２０１１−１７６９８４号公報

特許文献１で開示される技術では、個別に計測したい機器毎に、予め消費エネルギー量の時間変化を示す個別消費パターンを抽出し、第１データベースに登録しておく必要がある。しかし、ビル、工場、商業施設などのように、多数の機器が使用される場合、機器個別の消費パターンを準備することは容易ではない。したがって、新たな手法により、容易に電気設備の種類毎のエネルギー使用量を推定することができる技術の開発が望まれているのが実情である。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、複数の異なる種類の電気設備によって使用されたエネルギー使用量の総計から、電気設備個別のエネルギー使用量を容易且つ正確に推定することのできるエネルギー使用量推定装置及びエネルギー使用量推定方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係るエネルギー使用量推定装置は、
電力供給線における所定箇所で測定された電流及び電圧に基づいて、前記電力供給線に接続する複数種類の電気設備の使用に基づく所定時間毎の有効電力及び皮相電力を算出する電力計測部と、
前記電力計測部が算出した有効電力及び皮相電力に関するデータを時系列的に蓄積して記憶するデータ記憶部と、
前記データ記憶部に保存されている所定期間分の前記有効電力に関するデータを解析して、何れかの前記電気設備において稼働変化があった時間帯を検出する変動検出部と、
前記変動検出部により前記時間帯が検出された場合、当該時間帯における力率を算出し、算出した力率と、前記電気設備の種類に応じて予め設定された閾値と、に基づいて、当該時間帯における前記電気設備の種類毎の消費電力を推定する配分推定部と、を備える。

本発明によれば、計測した所定期間分の有効電力に関するデータを解析して、何れかの電気設備において稼働変化があった時間帯を検出する。そして、検出した時間帯における力率を算出し、算出した力率と、電気設備の種類に応じて予め設定された閾値と、に基づいて、当該時間帯における電気設備の種類毎の消費電力を推定する。このため、複数種類の電気設備それぞれのエネルギー使用量を容易且つ正確に推定することが可能となる。

本発明の実施形態１に係るエネルギー使用量推定装置の構成を示す図である。 計器用変成器及び計器用変流器について説明するための図である。 実施形態１の本体部の構成を示すブロック図である。 実施形態１の変動検出手法について説明するための図である。 力率について説明するための図である。 実施形態１の本体部により実行される消費電力推定処理の手順を示すフローチャートである。 実施形態２の本体部の構成を示すブロック図である。 実施形態２の変動検出手法について説明するための図である。 実施形態２のエネルギー使用量推定装置と同様の手法にて、消費電力を推定した結果を表したグラフ（その１）である。 実施形態２のエネルギー使用量推定装置と同様の手法にて、消費電力を推定した結果を表したグラフ（その２）である。 実施形態３の本体部の構成を示すブロック図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。

（実施形態１）
図１は、本発明の実施形態１に係るエネルギー使用量推定装置１の構成を示すブロック図である。このエネルギー使用量推定装置１は、本体部１０と、計器用変成器２０と、計器用変流器３０と、から構成される。エネルギー使用量推定装置１は、例えば、ビル、工場、商業施設など（以下、ビル等という。）に設置され、ビル等で使用される電気設備個別のエネルギー使用量を推定する装置である。

より詳細には、図２に示すように、エネルギー使用量推定装置１は、ビル等の需要地の分電盤２近傍に設置され、ビル等で使用される照明設備４０と空調設備５０の消費電力の合計を測定する。照明設備４０は、複数の照明装置で構成され、空調設備５０は、複数の空調装置（１以上の室外機及び複数の室内機）で構成される。照明設備４０、空調設備５０は電力以外のエネルギーを使用しないため、上記の消費電力の合計は、照明設備４０、空調設備５０の消費エネルギー（エネルギー使用量）の合計と等価である。なお、本実施形態では、照明設備４０を構成する全照明装置の稼働の開始及び停止は、同一のタイミングで行われるものとする。同様に、空調設備５０を構成する全空調装置の稼働の開始及び停止は、同一のタイミングで行われるものとする。

分電盤２は、引込線４を介して電気事業者等の電力系統に接続されている。また、分電盤２には、照明設備４０と空調設備５０に電力を供給するための電力供給線６が接続されている。

図２に示すように、計器用変成器２０は、Ａ相用の計器用変成器２０１ａと、Ｂ相用の計器用変成器２０１ｂと、Ｃ相用の計器用変成器２０１ｃから構成される。また、計器用変流器３０は、Ａ相用の計器用変流器３０１ａと、Ｂ相用の計器用変流器３０１ｂと、Ｃ相用の計器用変流器３０１ｃとから構成される。

計器用変成器２０１ａは、一次側がＡ相４ａとＢ相４ｂとの間に接続され、二次側からＡ相４ａ、Ｂ相４ｂ間の電圧と相似の電圧ＶＡを出力する。計器用変成器２０１ａの二次側は、同軸ケーブル等の接続線２０２ａを介して、本体部１０に接続されている。計器用変成器２０１ｂは、一次側がＢ相４ｂとＣ相４ｃとの間に接続され、二次側からＢ相４ｂ、Ｃ相４ｃ間の電圧と相似の電圧ＶＢを出力する。計器用変成器２０１ｂの二次側は、同軸ケーブル等の接続線２０２ｂを介して、本体部１０に接続されている。計器用変成器２０１ｃは、一次側がＣ相４ｃとＡ相４ａとの間に接続され、二次側からＣ相４ｃ、Ａ相４ａ間の電圧と相似の電圧ＶＣを出力する。計器用変成器２０１ｃの二次側は、同軸ケーブル等の接続線２０２ｃを介して、本体部１０に接続されている。

計器用変流器３０１ａは、Ａ相４ａに流れる電流を一次側で測定して二次側からＡ相の電流と相似の電流ＩＡを出力する。計器用変流器３０１ａの二次側は、同軸ケーブル等の接続線３０２ａを介して、本体部１０に接続されている。計器用変流器３０１ｂは、Ｂ相４ｂに流れる電流を一次側で測定して二次側からＢ相の電流と相似の電流ＩＢを出力する。計器用変流器３０１ｂの二次側は、同軸ケーブル等の接続線３０２ｂを介して、本体部１０に接続されている。計器用変流器３０１ｃは、Ｃ相４ｃに流れる電流を一次側で測定して二次側からＣ相の電流と相似の電流ＩＣを出力する。計器用変流器３０１ｃの二次側は、同軸ケーブル等の接続線３０２ｃを介して、本体部１０に接続されている。なお、本実施形態では、計器用変流器３０１ａ、３０１ｂ、３０１ｃとして、貫通型又はクランプ型の構造を有する計器用変流器を採用する。

本体部１０は、ハードウェア的には、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、フラッシュメモリ等の読み書き可能な半導体メモリ、所定の通信インタフェース等（何れも図示せず）から構成される。また、本体部１０は、機能的には、図３に示すように、電力計測部１１と、データ記憶部１２と、変動検出部１３と、配分推定部１４と、データ通信部１５と、を備える。これらの各機能部の機能は、ＣＰＵがＲＯＭ又は半導体メモリに記憶されている１又は複数の所定のプログラムを実行することで実現される。

電力計測部１１は、計器用変成器２０及び計器用変流器３０から出力される電圧及び電流に基づいて、総負荷電流の商用周波数１周期分のデータを抽出し、１周期毎の電力を計測する。さらに、電力計測部１１は、これを１分間分（商用周波数５０Ｈｚの場合では１２０周期分となる。）積算し、１分間の有効電力の平均値を計算する。また、電力計測部１１は、１分間の皮相電力の平均値も併せて計算する。

皮相電力（Ｓ）は、式１に示すように、電圧の実効値（Ｖ）と電流の実効値（Ｉ）との積である。式１において、Ｐは有効電力、Ｑは無効電力である。

電力計測部１１は、算出したこれらの平均値に関するデータ（有効電力データ、皮相電力データ）をデータ記憶部１２に時系列的に蓄積して保存する。

変動検出部１３は、データ記憶部１２に保存されている所定期間分の有効電力データを解析して、照明設備４０及び空調設備５０の少なくとも何れか一方で稼働変化があった時間帯を検出する。より詳細には、変動検出部１３は、所定のタイミングで（例えば、所定時間毎に）起動し、データ記憶部１２に保存されている所定期間（例えば、２４時間）分の有効電力データから、図４に示すように、所定時間（例えば、３０分）毎の平均値を算出する。そして、変動検出部１３は、算出した平均値を時系列的に順次着目し、隣合う以前の時間帯の平均値との差分値を求める。

変動検出部１３は、求めた差分値（有効電力差分値）の絶対値と予め設定された閾値（有効電力差分閾値）とを比較し、その結果（変動検出結果）を配分推定部１４に通知する。ここで、有効電力差分閾値には、これよりも有効電力差分値の絶対値が大きくなった場合に、照明設備４０及び空調設備５０のうち、少なくとも何れか一方において稼働の開始又は停止が行われたものとみなすことのできる値が設定される。この場合、例えば、有効電力差分値がプラス値の場合、照明設備４０及び空調設備５０のうち、少なくとも何れか一方において稼働が開始されたことを示す。一方、有効電力差分値がマイナス値の場合、照明設備４０及び空調設備５０のうち、少なくとも何れか一方において稼働の停止が行われたことを示す。

配分推定部１４は、対象となる時間帯（上記の着目した平均値に対応する時間帯）における照明設備４０及び空調設備５０それぞれの稼働状況（開始、停止、稼働中）を推定する。

ここで、本発明における電気設備の稼働状況の推定原理について説明する。本発明では、照明装置と空調設備の力率が大きく相違する点に着目し、各々の稼働状況を推定する。力率とは、皮相電力に対する有効電力の割合であり、照明装置のように無効電力（Ｑ）がほぼ生じない電気装置では、その力率はほぼ１００％であることが知られている。一方、空調装置の力率は、６０〜７５％程度であることが知られている。

そこで、本発明では、図５に示すように、消費電力（有効電力）（Ｐ）がＰａ１からＰａ２に変化（皮相電力（Ｓ）は、Ｓａ１からＳａ２に変化）した場合、有効電力の差分ΔＰａと、皮相電力の差分ΔＳａとに基づいて得られる力率（ｃｏｓθ）を算出する。そして、本発明では、算出した力率と、予め設定された、空調設備用の閾値（第１の閾値）及び照明設備用の閾値（第２の閾値）と、に基づいて、空調設備及び照明設備それぞれの稼働状況を推定する。

配分推定部１４は、上記の原理に則って、対象となる時間帯における照明設備４０及び空調設備５０それぞれの稼働状況を推定し、その推定結果に基づいて、当該対象の時間帯における照明設備４０及び空調設備５０それぞれの消費電力を推定する。以下、配分推定部１４が実行する処理について、さらに具体的に説明する。

配分推定部１４は、変動検出部１３から通知された変動検出結果が、有効電力差分値の絶対値が有効電力差分閾値よりも大きいことを示す場合、皮相電力の差分ΔＳａを算出し、当該対象の時間帯における力率（ｃｏｓθ）を算出する。そして、配分推定部１４は、算出した力率と上記の第１の閾値（空調設備用の閾値）とを比較する。第１の閾値は、例えば、０．７５に設定されている。その結果、力率が第１の閾値より小さい場合、配分推定部１４は、空調設備５０の前回の消費電力（１つ前の時間帯における空調設備５０の推定消費電力）に当該有効電力差分値を加算した結果を当該時間帯における空調設備５０の消費電力（推定消費電力）とする。即ち、この場合、配分推定部１４により、当該時間帯において、空調設備５０の稼働変化（開始又は停止）があったものとしてみなされたことになる。

一方、力率が第１の閾値以上の場合、配分推定部１４は、算出した力率と上記の第２の閾値（照明設備用の閾値）と比較する。第２の閾値は、例えば、０．８５に設定されている。その結果、力率が第２の閾値より大きい場合、配分推定部１４は、照明設備４０の前回の消費電力（１つ前の時間帯における照明設備４０の推定消費電力）に当該有効電力差分値を加算した結果を当該時間帯における照明設備４０の消費電力（推定消費電力）とする。即ち、この場合、配分推定部１４により、当該時間帯において、照明設備４０の稼働変化があったものとしてみなされたことになる。

力率が、第１の閾値以上且つ第２の閾値以下の場合、配分推定部１４は、当該有効電力差分値の１／２を、照明設備４０の前回の推定消費電力に加算し、その結果を当該時間帯における照明設備４０の推定消費電力とする。また、配分推定部１４は、当該有効電力差分値の１／２を、空調設備５０の前回の推定消費電力に加算し、その結果を当該時間帯における空調設備５０の推定消費電力とする。つまり、この場合、配分推定部１４により、当該時間帯において、照明設備４０及び空調設備５０の双方に稼働の変化があったものとしてみなされたことになる。

変動検出部１３から通知された変動検出結果が、有効電力差分値の絶対値が有効電力差分閾値以下であることを示す場合、配分推定部１４は、照明設備４０及び空調設備５０の何れにおいても、稼働の変化がなかった（即ち、稼働中又は停止中）ものとみなす。したがって、配分推定部１４は、照明設備４０及び空調設備５０それぞれの前回の稼働状況に応じて、それぞれの推定消費電力を算出する。例えば、前回の時間帯において、照明設備４０が稼働しており、空調設備５０が稼働していなかった場合、配分推定部１４は、照明設備４０の前回の推定消費電力に当該有効電力差分値を加算した結果を当該時間帯における照明設備４０の推定消費電力とする。また、この場合、配分推定部１４は、当該時間帯における空調設備５０の推定消費電力を０にする。

また、これとは反対に、前回の時間帯において、空調設備５０が稼働しており、照明設備４０が稼働していなかった場合、配分推定部１４は、空調設備５０の前回の推定消費電力に当該有効電力差分値を加算した結果を当該時間帯における空調設備５０の推定消費電力とする。また、この場合、配分推定部１４は、当該時間帯における照明設備４０の推定消費電力を０にする。

また、前回の時間帯において、照明設備４０及び空調設備５０の双方が稼働していた場合、配分推定部１４は、当該有効電力差分値の１／２を、照明設備４０の前回の推定消費電力に加算し、その結果を当該時間帯における照明設備４０の推定消費電力とする。また、配分推定部１４は、当該有効電力差分値の１／２を、空調設備５０の前回の推定消費電力に加算し、その結果を当該時間帯における空調設備５０の推定消費電力とする。

また、前回の時間帯において、照明設備４０及び空調設備５０の何れも稼働していなかった場合、配分推定部１４は、当該時間帯における、照明設備４０及び空調設備５０それぞれの推定消費電力を０にする。

配分推定部１４は、以上のようにして求めた照明設備４０及び空調設備５０それぞれの推定消費電力をデータ記憶部１２に時系列的に保存する。

データ送信部１５は、図示しない他のシステムと通信を行い、データ記憶部１２に保存されている所定期間（例えば２４時間）分の計測及び推定したデータをまとめたデータを所定のタイミングで他のシステムに送信する。送信のタイミングは任意の設計事項であり、例えば、他のシステムからデータ送信の要求があった際や、所定期間（例えば２４時間）毎であってもよい。

図６は、以上のように構成されたエネルギー使用量推定装置１の本体部１０により実行される消費電力推定処理の手順を示すフローチャートである。この処理は、所定のタイミング（例えば、毎日の午前０時）に実行される。先ず、変動検出部１３は、データ記憶部１２から所定期間（例えば２４時間）分の有効電力（消費電力）データを読み出す（ステップＳ１０１）。

変動検出部１３は、読み出した所定期間分の有効電力データから、所定時間毎の平均値を算出する（ステップＳ１０２）。そして、変動検出部１３は、算出した平均値を時系列的に順次着目し、隣合う以前の時間帯の平均値との差分値（有効電力差分値）を算出する（ステップＳ１０３）。そして、変動検出部１３は、算出した有効電力差分値の絶対値が有効電力差分閾値より大きいか否かを判定し（ステップＳ１０４）、その判定結果を配分推定部１４に通知する。

有効電力差分値の絶対値が有効電力差分閾値より大きい場合（ステップＳ１０４；ＹＥＳ）、配分推定部１４は、当該対象の時間帯における力率（ｃｏｓθ）を算出する（ステップＳ１０５）。配分推定部１４は、算出した力率が第１の閾値（例えば０．７５）より小さいか否かを判定する（ステップＳ１０６）。その結果、力率が第１の閾値より小さい場合（ステップＳ１０６；ＹＥＳ）、配分推定部１４は、空調設備５０の前回の推定消費電力に当該有効電力差分値を加算し、その結果得られた値を当該時間帯における空調設備５０の推定消費電力とする（ステップＳ１０７）。その後、配分推定部１４の処理は、ステップＳ１１１に移行する。

一方、力率が第１の閾値以上の場合（ステップＳ１０６；ＮＯ）、配分推定部１４は、力率が第２の閾値（例えば０．８５）より大きいか否かを判定する（ステップＳ１０８）。その結果、力率が第２の閾値より大きい場合（ステップＳ１０８；ＹＥＳ）、配分推定部１４は、照明設備４０の前回の推定消費電力に当該有効電力差分値を加算し、その結果得られた値を当該時間帯における照明設備４０の推定消費電力とする（ステップＳ１０９）。その後、配分推定部１４の処理は、ステップＳ１１１に移行する。

力率が、第１の閾値以上且つ第２の閾値以下の場合（ステップＳ１０６；ＮＯ、且つ、ステップＳ１０８；ＮＯ）、配分推定部１４は、当該有効電力差分値の１／２を、照明設備４０及び空調設備５０それぞれの前回の推定消費電力に加算する（ステップＳ１１０）。そして、配分推定部１４は、それぞれ結果を当該時間帯における照明設備４０及び空調設備５０の推定消費電力とする。その後、配分推定部１４の処理は、ステップＳ１１１に移行する。

ステップＳ１０４でＮＯの場合、即ち、有効電力差分値の絶対値が有効電力差分閾値以下である場合、配分推定部１４は、上述したように、照明設備４０及び空調設備５０それぞれの前回の稼働状況に応じて、それぞれの推定消費電力を算出する（ステップＳ１１２）。その後、配分推定部１４の処理は、ステップＳ１１１に移行する。

ステップＳ１１１では、配分推定部１４は、算出した全ての平均値に対して、上記の処理が完了したか否かを判定する（ステップＳ１１１）。全ての平均値に対して処理が完了していない場合（ステップＳ１１１；ＮＯ）、変動検出部１３は、時系列的に次の平均値に着目し、有効電力差分値を算出する（ステップＳ１０３）。以降、上述した各処理が再度実行される。

一方、全ての平均値に対して処理が完了した場合（ステップＳ１１１；ＹＥＳ）、配分推定部１４は、当該期間（例えば２４時間）において、所定時間（例えば３０分間）単位でそれぞれ算出した照明設備４０及び空調設備５０の推定消費電力をデータ記憶部１２に時系列的に保存する（ステップＳ１１３）。

以上説明したように、本発明の本実施形態に係るエネルギー使用量推定装置１によれば、変動検出部１３は、データ記憶部１２に保存されている所定期間（例えば、２４時間）分の計測した有効電力データから、所定時間（例えば、３０分）毎の平均値を算出する。そして、変動検出部１３は、算出した平均値を時系列的に順次着目して、有効電力差分値を算出し、算出した有効電力差分値と有効電力差分閾値とを比較することで、照明設備４０及び空調設備５０の少なくとも何れかに変動（稼働の変化）があったか否かを検出する。

そして、変動があった場合には、配分推定部１４は、当該時間帯における力率を算出し、算出した力率と、空調設備用の第１の閾値と、照明設備用の第２の閾値と、に基づいて、照明設備４０及び空調設備５０それぞれの稼働状況を推定する。そして、配分推定部１４は、その推定結果に基づいて、照明設備４０及び空調設備５０それぞれの消費電力を推定する。したがって、従来のように、電気設備個別の消費パターンを予め準備して保持することなく、照明設備４０及び空調設備５０それぞれのエネルギー使用量を容易且つ正確に推定することが可能となる。

配分推定部１４で推定した照明設備４０及び空調設備５０それぞれの消費電力に関するデータ等は、例えば、データ送信部１５から、当該ビル等に設置された他の端末装置等に送信されるようにしてもよい。そして、当該端末装置等がその内容を表示し、当該ビル等の管理者に提示するようにしてもよい。また、データ送信部１５から、所定の通信回線を介して、電気事業者等のサービス提供者が運営するサーバに上記のデータが送信されるようにしてもよい。このようにすると、サービス提供者は、電力ユーザの電力使用に関する情報を容易に収集でき、新しいサービスを構築するために有効に利用することができる。その結果、サービス提供者は、電力ユーザへ多様な情報サービスを提供することが可能になる。

例えば、電気事業者等にとって重要な情報の一つに、照明設備や空調設備の構成や使用実態に関する情報がある。特に、ビル等では、このような電気使用実態の内訳を得ることで、省エネルギー化を進めることができる。本実施形態のエネルギー使用量推定装置１は、このようなニーズに応えることができる有力な装置の一つといえる。

（実施形態２）
続いて、本発明の実施形態２に係るエネルギー使用量推定装置について説明する。実施形態２のエネルギー使用量推定装置では、実施形態１のエネルギー使用量推定装置１と比べ、本体部１０の一部の機能が異なっている。他の点については、実施形態１のエネルギー使用量推定装置１と同様である。

図７は、本実施形態のエネルギー使用量推定装置が備える本体部１０Ａの機能構成を示すブロック図である。図７に示すように、本実施形態の本体部１０Ａでは、実施形態１の本体部１０と異なり、変動検出部１３の代わりに変動検出部１３Ａを備えている。即ち、本実施形態の本体部１０Ａでは、照明設備４０及び空調設備５０の少なくとも何れかに変動があったか否かを検出する手法（変動検出手法）が、実施形態１の本体部１０と異なる。以下、本実施形態における変動検出手法について説明する。

変動検出部１３Ａは、実施形態１の変動検出部１３と同様、所定のタイミング（例えば、毎日の午前０時）に起動し、データ記憶部１２に保存されている所定期間（例えば、２４時間）分の有効電力データを読み出す。そして、変動検出部１３Ａは、図８に示すようにして、読み出した有効電力データの起点（例えば、２４時間前の時点）から所定の移動間隔（例えば、１分間隔）で所定幅（例えば、４分）の移動平均値を算出する。

そして、変動検出部１３Ａは、算出した移動平均値を時系列的に順次着目し、隣合う以前の時間帯の移動平均値との差分値を求める。変動検出部１３Ａは、求めた差分値（即ち、有効電力差分値）の絶対値と予め設定された閾値（有効電力差分閾値）とを比較し、その結果を配分推定部１４に通知する。ここで、有効電力差分閾値には、実施形態１の場合と同様、これよりも有効電力差分値の絶対値が大きくなった場合に、照明設備４０及び空調設備５０のうち、少なくとも何れか一方において稼働の開始又は停止が行われたものとみなすことのできる値が設定される。実施形態２の有効電力差分閾値は、実施形態１の有効電力差分閾値と同一であってもよいし、異なっていてもよい。

配分推定部１４による稼働状況の推定原理及び消費電力の推定手法は、実施形態１の配分推定部１４と同様であるため説明を省略する。

図９及び図１０は、本実施形態のエネルギー使用量推定装置と同様の手法を用いて消費電力を推定した結果を表したグラフである。この結果から、照明設備及び空調設備の何れにおいても、精度よく消費電力が推定されていることが判る。

以上のように、本実施形態のエネルギー使用量推定装置では、移動平均値の差分値と閾値とを比較することで、照明設備４０及び空調設備５０における変動（稼働の変化）を検出する。したがって、稼働の変化をより精度よく検出でき、結果として、消費電力の推定精度が高まる。

（実施形態３）
続いて、本発明の実施形態３に係るエネルギー使用量推定装置について説明する。実施形態３のエネルギー使用量推定装置では、実施形態１のエネルギー使用量推定装置１と比べ、本体部１０の一部の機能が異なっている。他の点については、実施形態１のエネルギー使用量推定装置１と同様である。

図１１は、本実施形態に係るエネルギー使用量推定装置が備える本体部１０Ｂの機能構成を示すブロック図である。図１１に示すように、本実施形態の本体部１０Ｂは、実施形態１及び２の本体部１０，１０Ａの何れとも異なり、変動検出部１３，１３Ａの代わりに１３Ｂを備えている。即ち、本実施形態の本体部１０Ｂでは、照明設備４０及び空調設備５０における変動検出手法が、実施形態１及び２の本体部１０，１０Ａと異なる。以下、本実施形態における変動検出手法について説明する。

変動検出部１３Ｂは、実施形態１及び２の変動検出部１３，１３Ａと同様、所定のタイミング（例えば、毎日の午前０時）に起動し、データ記憶部１２に保存されている所定期間（例えば、２４時間）分の有効電力データを読み出す。そして、かかる有効電力データから順次、所定の時間間隔で抽出したｉ番目の有効電力について、下記の式２に示すようなローパスフィルタ（デジタルフィルタ）演算を施す。

Ｙ_ｉ＝ｃ*Ｘ_ｉ-1＋（１−ｃ）＊Ｘ_ｉ （式２）
ｃ：フィルタ係数（例えば、０．２）

そして、変動検出部１３Ｂは、ローパスフィルタ演算後の有効電力（Ｙ_ｉ）と、前回のローパスフィルタ演算後の有効電力（Ｙ_ｉ-１）との差分値を求める。変動検出部１３Ｂは、求めた差分値（即ち、有効電力差分値）の絶対値と予め設定された閾値（有効電力差分閾値）とを比較し、その結果を配分推定部１４に通知する。ここで、有効電力差分閾値には、実施形態１及び２の場合と同様、これよりも有効電力差分値の絶対値が大きくなった場合に、照明設備４０及び空調設備５０のうち、少なくとも何れか一方において稼働の変化があったものとみなすことのできる値が設定される。実施形態３の有効電力差分閾値は、実施形態１又は２の有効電力差分閾値と同一であってもよいし、何れとも異なっていてもよい。

配分推定部１４による稼働状況の推定原理及び消費電力の推定手法は、実施形態１及び２の配分推定部１４と同様であるため説明を省略する。

以上のように、本実施形態のエネルギー使用量推定装置では、ローパスフィルタ演算に基づいて得られた差分値と閾値とを比較することで、照明設備４０及び空調設備５０における変動（稼働の変化）を検出する。

そして、変動があった場合には、実施形態１及び２の場合と同様にして、照明設備４０及び空調設備５０それぞれの稼働状況を推定し、その推定結果に基づいて、照明設備４０及び空調設備５０それぞれの消費電力を推定する。したがって、従来のように、電気設備個別の消費パターンを予め準備して保持することなく、照明設備４０及び空調設備５０それぞれのエネルギー使用量を容易且つ正確に推定することが可能となる。

なお、本発明は、上記各実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲での種々の変更は勿論可能である。

例えば、本発明により消費電力を推定可能な電気設備は、照明設備、空調設備に限定されることはない。各々の力率に顕著な差違がある場合には、様々な電気設備の組み合わせにおいても、本発明を採用し得る。

本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。つまり、本発明の範囲は、実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、本発明の範囲内とみなされる。

本発明は、照明設備及び空調設備それぞれの消費電力を推定する装置として、ビル、工場、商業施設などのみならず、一般家庭等においても好適に採用され得る。

１ エネルギー使用量推定装置
１０、１０Ａ、１０Ｂ 本体部
１１ 電力計測部
１２ データ記憶部
１３、１３Ａ、１３Ｂ 変動検出部
１４ 配分推定部
１５ データ送信部
２０ 計器用変成器
３０ 計器用変流器
４０ 照明設備
５０ 空調設備
２０１ａ 計器用変成器（Ａ相用）
２０１ｂ 計器用変成器（Ｂ相用）
２０１ｃ 計器用変成器（Ｃ相用）
２０２ａ〜２０２ｃ 接続線
３０１ａ 計器用変流器（Ａ相用）
３０１ｂ 計器用変流器（Ｂ相用）
３０１ｃ 計器用変流器（Ｃ相用）
３０２ａ〜３０２ｃ 接続線

上記目的を達成するため、本発明に係るエネルギー使用量推定装置は、
電力供給線における所定箇所で測定された電流及び電圧に基づいて、前記電力供給線に接続する複数種類の電気設備の使用に基づく所定時間毎の有効電力及び皮相電力を算出する電力計測部と、
前記電力計測部が算出した有効電力及び皮相電力に関するデータを時系列的に蓄積して記憶するデータ記憶部と、
前記データ記憶部に保存されている所定期間分の前記有効電力に関するデータを解析して、所定の時間間隔で有効電力の変動値を示す有効電力差分値を求め、求めた有効電力差分値に基づいて、何れかの前記電気設備において稼働変化があった時間帯を検出する変動検出部と、
前記変動検出部により前記時間帯が検出された場合、当該時間帯における力率を算出し、算出した力率と、前記電気設備の種類に応じて予め設定された閾値と、に基づいて、当該時間帯における前記電気設備の種類毎の消費電力を推定する配分推定部と、を備える。

Claims (6)

1. 電力供給線における所定箇所で測定された電流及び電圧に基づいて、前記電力供給線に接続する複数種類の電気設備の使用に基づく所定時間毎の有効電力及び皮相電力を算出する電力計測部と、
   前記電力計測部が算出した有効電力及び皮相電力に関するデータを時系列的に蓄積して記憶するデータ記憶部と、
   前記データ記憶部に保存されている所定期間分の前記有効電力に関するデータを解析して、何れかの前記電気設備において稼働変化があった時間帯を検出する変動検出部と、
   前記変動検出部により前記時間帯が検出された場合、当該時間帯における力率を算出し、算出した力率と、前記電気設備の種類に応じて予め設定された閾値と、に基づいて、当該時間帯における前記電気設備の種類毎の消費電力を推定する配分推定部と、を備えるエネルギー使用量推定装置。
2. 前記変動検出部は、所定期間分の前記有効電力に関するデータから、所定時間毎の平均値を順次算出し、算出した平均値を時系列的に選択し、選択した平均値と、当該平均値に対応する時間帯以前の時間帯の平均値との差分値を求め、求めた差分値の絶対値と、予め設定された閾値とを比較することで、当該選択した平均値に対応する時間帯に何れかの前記電気設備の稼働変化があったか否かを検出する請求項１に記載のエネルギー使用量推定装置。
3. 前記変動検出部は、所定期間分の前記有効電力に関するデータから、所定幅の移動平均値を順次算出し、算出した移動平均値を時系列的に選択し、選択した移動平均値と、当該移動平均値に対応する時間帯以前の時間帯の移動平均値との差分値を求め、求めた差分値の絶対値と、予め設定された閾値とを比較することで、当該選択した移動平均値に対応する時間帯に何れかの前記電気設備の稼働変化があったか否かを検出する請求項１に記載のエネルギー使用量推定装置。
4. 前記変動検出部は、所定期間分の前記有効電力に関するデータから、所定の時間間隔で抽出した有効電力に対して、所定のローパスフィルタ演算を施すことで、ローパスフィルタ後の有効電力を取得し、今回取得したローパスフィルタ後の有効電力と、前回取得したローパスフィルタ後の有効電力との差分値を求め、求めた差分値の絶対値と、予め設定された閾値とを比較することで、当該抽出した有効電力に対応する時間帯に何れかの前記電気設備の稼働変化があったか否かを検出する請求項１に記載のエネルギー使用量推定装置。
5. 前記配分推定部により推定された前記電気設備の種類毎の消費電力を含むデータを所定の通信方式により他の装置に送信するデータ送信部をさらに備える請求項１乃至４の何れか１項に記載のエネルギー使用量推定装置。
6. 電力供給線における所定箇所で測定された電流及び電圧に基づいて、前記電力供給線に接続する複数種類の電気設備の使用に基づく所定時間毎の有効電力及び皮相電力を算出し、
   算出した有効電力及び皮相電力に関するデータを所定のメモリに時系列的に蓄積して保存し、
   前記メモリに保存されている所定期間分の前記有効電力に関するデータを解析して、何れかの前記電気設備において稼働変化があった時間帯を検出し、
   前記時間帯が検出された場合、当該時間帯における力率を算出し、算出した力率と、前記電気設備の種類に応じて予め設定された閾値と、に基づいて、当該時間帯における前記電気設備の種類毎の消費電力を推定するエネルギー使用量推定方法。