JP2016073003A - 電力制御システム、方法及び遮断制御装置 - Google Patents

電力制御システム、方法及び遮断制御装置 Download PDF

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Abstract

【課題】電力供給事業者が供給可能な最大電力を超えないように電力の需要のピークを制御しつつ、ピーク時以外などでは各施設の電力消費の制限を緩やかにして需要家に電力の利用を促すことができる電力制御システムを提供する。【解決手段】電力制御システムにおいて、遮断制御装置10は、系統が施設の負荷へ供給する電力に関する電力情報を取得する。遮断制御装置10は、電力供給事業者100から、電力情報と比較するための電力閾値情報162を受信して、電力閾値情報162と電力情報とを比較する。遮断制御装置10は、比較結果に応じて、閾値を超える超過時間が猶予時間に達するまで、蓄電池から放電させ、電気負荷の消費電力を低減させることで系統の送配電網の負荷を軽減する。【選択図】図4

Description

本開示は、電力制御に関し、より特定的には、住宅などの施設に供給される電力を制御して、電力会社などの電力供給事業者が供給する電力と、複数の施設それぞれで消費される消費電力との需給バランスを制御する電力制御システム、方法および各施設に設置される遮断制御装置に関する。
近年、電力の供給を受ける需要家のエネルギー消費を制御するため、例えばHEMS(Home Energy Management System)などのシステムが普及しつつある。例えば、需要家の施設に蓄電池や太陽電池を設置し、パワーコンディショナが、系統から施設の負荷への電力の供給、蓄電池の充放電、太陽電池が発電する電力の負荷への供給または売電を制御する。これにより、需要家にとっては系統から供給される電力の消費量を抑えて電力料金の低減を図ることができ、発電所や変電所を有する電力供給事業者(電力会社)にとっても、送配電網の負荷を平準化させて電力の供給を安定させることができる。
電力料金の低減化を図る技術として、例えば、特開2004−48982号公報は、電力量料金が比較的安価な時間帯に二次電池を充電し、その時間帯外に二次電池から放電させる技術を記載している。これにより、電力使用契約の契約超過金を抑制し、契約電力の変更を回避することができ、電力料金の低減を図ることができる。
特開2004−48982号公報
特許文献1に記載の技術は、電力量料金が比較的安価な時間帯に蓄電池へ充電することで電力料金を安価にしているが、電力の需要家にとっては、さらなる電力料金の低減を実現できることが望ましい。また、電力供給事業者(電力会社)にとっても、電力の需要のピークを平準化させて、電力供給事業者が供給可能な最大電力を超えないように電力の需要のピークを制御しつつ、各施設で電力が利用されることが望ましい。しかし、単にピーク時の電力に制限値を設けるに留まると、電力の需要家の電力消費をも減らすこととなりうるため、電力の利用量が減りうる。したがって、複数の施設への電力の供給を制御して、需要家と電力供給事業者の双方の要請に応えることが可能な電力制御システムが必要とされている。
(1)一実施形態に従う電力制御システムは、負荷への電力の供給を制御するためのものである。電力制御システムは、系統からの電力を負荷へ供給するように構成された電力供給手段と、負荷に対応して設置され、系統から負荷へ電力を供給または遮断するように構成された遮断制御装置とを備え、遮断制御装置は、外部の通信装置と通信するための通信部と、系統から負荷へ供給する電力に関する閾値を示す閾値情報を記憶するための記憶部と、遮断制御装置の動作を制御する制御部とを備え、制御部は、外部の通信装置と通信することにより、外部の通信装置から閾値情報を受信して記憶部に記憶させる閾値情報更新部と、系統から負荷へ供給される電力の大きさに関する電力情報を取得して、取得した電力情報と、記憶される閾値情報とを比較することにより、系統から負荷へ供給される電流または電圧の少なくともいずれかが閾値を超えるか否かを判定する判定部と、判定部の判定結果に基づいて、系統から負荷へ電力を供給または遮断する遮断制御部とを含む。
(2)一実施形態によると、遮断制御装置の記憶部は、系統から負荷へ供給される電流または電圧の少なくともいずれかが閾値を超える場合に、系統から負荷への電力を遮断するまでの期間を示す猶予時間情報と、閾値情報とを対応付けて記憶するよう構成されており、制御部の閾値情報更新部は、外部の通信装置から、閾値情報に対応付けられる猶予時間情報を受信して記憶部に記憶させるよう構成されており、遮断制御部は、判定部により、系統から負荷へ供給される電流または電圧の少なくともいずれかが閾値を超えると判定された場合に、前記閾値を超えると判定される期間を示す超過期間を計測し、計測される超過期間と、閾値を示す閾値情報に対応付けられる猶予時間情報とを比較して、計測される超過期間が猶予時間情報に達した場合に、系統から負荷への電力を遮断するよう構成されている。
(3)一実施形態によると、電力制御システムは、電力の供給を受けて充電され、充電された電力を放電により負荷へ供給するように構成された蓄電池を含み、遮断制御装置の制御部は、判定部により、系統から負荷へ供給される電流または電圧の少なくともいずれかが閾値を超えると判定された場合に、計測される超過期間と、猶予時間情報とを比較して、計測される超過期間が猶予時間情報に達していない場合に、蓄電池の充電電力を負荷へ供給させるよう構成された放電制御部をさらに含む。
(4)一実施形態によると、遮断制御装置の制御部は、判定部により、系統から負荷へ供給される電流または電圧の少なくともいずれかが閾値を超えると判定された場合に、計測される超過期間と、猶予時間情報とを比較して、計測される超過期間が猶予時間情報に達していない場合に、負荷の消費電力を抑制させるための制御信号を出力する抑制制御部をさらに含む。
(5)一実施形態によると、判定部により、系統から負荷へ供給される電流または電圧の少なくともいずれかが閾値を超えると判定された場合に、計測される超過期間と、猶予時間情報とを比較して、計測される超過期間が猶予時間情報に達していない場合に、蓄電池の充電電力を負荷へ供給させるよう構成された放電制御部をさらに含み、抑制制御部は、計測される超過期間が猶予時間情報に示される期間の一定割合に達した場合に、負荷の消費電力を抑制させるための制御信号を出力するよう構成されている。
(6)一実施形態によると、制御部は、放電制御部により蓄電池の充電電力を負荷へ供給している場合に、閾値情報更新部が閾値情報を受信し、判定部が、受信にかかる閾値情報と、取得した電力情報とを比較することにより、系統から負荷へ供給される電流または電圧の少なくともいずれかが閾値を超えるか否かを判定し、放電制御部が、判定部の判定結果において電流または電圧のいずれもが閾値を超えないと判定された場合に、負荷への蓄電池の放電を停止するように構成されている。
(7)一実施形態によると、制御部は、抑制制御部により負荷の消費電力を抑制させるための制御信号を外部の装置へ出力している場合に、閾値情報更新部が閾値情報を受信し、判定部が、受信にかかる閾値情報と、取得した電力情報とを比較することにより、系統から負荷へ供給される電流または電圧の少なくともいずれかが閾値を超えるか否かを判定し、抑制制御部が、判定部の判定結果において電流または電圧のいずれもが閾値を超えないと判定された場合に、負荷の消費電力を抑制させるための制御信号の出力を停止するように構成されている。
(8)一実施形態によると、制御部は、遮断制御部により、系統から負荷への電力を遮断している場合に、閾値情報更新部が閾値情報を受信し、判定部が、受信にかかる閾値情報と、取得した電力情報とを比較することにより、系統から負荷へ供給される電流または電圧の少なくともいずれかが閾値を超えるか否かを判定し、遮断制御部が、判定部の判定結果において電流または電圧のいずれもが閾値を超えないと判定された場合に、系統から負荷への電力供給を復帰させるように構成されている。
(9)別の実施形態に従うと、負荷に対応して設置され、系統から負荷へ電力を供給または遮断するように構成された遮断制御装置が提供される。遮断制御装置は、負荷に対応して設置され、系統から負荷へ電力を供給または遮断するように構成されており、外部の通信装置と通信するための通信部と、系統から負荷へ供給する電力に関する閾値を示す閾値情報を記憶するための記憶部と、遮断制御装置の動作を制御する制御部とを備え、制御部は、外部の通信装置と通信することにより、外部の通信装置から閾値情報を受信して記憶部に記憶させる閾値情報更新部と、系統から負荷へ供給される電力の大きさに関する電力情報を取得して、取得した電力情報と、記憶される閾値情報とを比較することにより、系統から負荷へ供給される電流または電圧の少なくともいずれかが閾値を超えるか否かを判定する判定部と、判定部の判定結果に基づいて、系統から負荷へ電力を供給または遮断する遮断制御部とを含む。
(10)別の実施形態に従うと、負荷への電力の供給を制御するための電力制御の方法が提供される。この方法は、系統からの電力を負荷へ供給するステップと、外部の通信装置と通信することにより、外部の通信装置から、系統から負荷へ供給する電力に関する閾値を示す閾値情報を受信して記憶部に記憶させるステップと、系統から負荷へ供給される電力の大きさに関する電力情報を取得して、取得した電力情報と、記憶される閾値情報とを比較することにより、系統から負荷へ供給される電流または電圧の少なくともいずれかが閾値を超えるか否かを判定するステップと、判定結果に基づいて、系統から負荷へ電力を供給または遮断するステップとを含む。
一実施形態によると、電力制御システムにおいて、系統から負荷への電力を遮断するか否かを判定するための閾値を、外部の通信装置から取得することができ、例えば電力供給事業者が電力の需給に応じて各施設で利用可能な電力を変更することができる。例えば各施設のピーク電力に制限値を設けつつ、電力供給事業者が電力制御システムに対し、ピーク時以外の制限値を緩やかにするよう閾値情報を送信することができる。
これにより、電力供給事業者にとっては、電力供給事業者が供給可能な最大電力を超えないように電力の需要のピークを制御しつつ、ピーク時以外では各施設の電力消費の制限を緩やかにして電力の利用を促すことができる。また、需要家にとっても、例えば電気料金を比較的安価に設定している代わりにピーク電力に制限がある電力供給事業者と契約すること等により、電力料金を低減させつつ、電力供給事業者の制御に応じて、電力をより多く利用することができる。
この発明の上記および他の目的、特徴、局面および利点は、添付の図面と関連して理解されるこの発明に関する次の詳細な説明から明らかとなるであろう。
実施の形態1の電力制御システムの構成を概略的に示す図である。 電力制御システム1に含まれる遮断制御装置10の構成を示すブロック図である。 電力供給事業者100に記憶される電力閾値テーブル160のデータ構造を示す図である。 遮断制御装置10が、電力供給事業者100から受信する閾値の情報に基づき、系統から電気負荷へ供給される電力の供給または遮断を行うための処理を示すフローチャートである。 系統からの電力が閾値を超えた場合に、蓄電池830から電気負荷へ放電することで、系統からの電力を閾値以下に抑える例を示す図である。 系統からの電力が閾値を超えた場合に、蓄電池830から電気負荷へ放電し、家電機器800等の負荷を抑制することで、系統からの電力を閾値以下に抑える例を示す図である。 系統からの電力が閾値を超えた場合に、施設20Aにおける消費電力を系統からの電力によってまかなうことができず、通電を遮断する例を示す図である。 実施の形態2における記憶部106に記憶される電力閾値テーブル160のデータ構造を示す図である。 複数の閾値を用いて、系統から電気負荷へ供給される電力の供給または遮断を行うための処理を示すフローチャートである。 実施の形態3の電力制御システム2を構成する遮断制御装置11および電子ブレーカ12を示すブロック図である。 実施の形態4の遮断制御装置10が、家電機器800の負荷を抑制する処理と、ユーザに対する報知を行う処理とを示すフローチャートである。 実施の形態5の遮断制御装置10が、家電機器800の負荷の抑制量を推定し、推定結果に基づいて、ユーザに対する報知を行う処理を示すフローチャートである。
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。
<実施の形態1>
図1は、実施の形態1の電力制御システムの構成を概略的に示す図である。電力供給事業者100は、複数の施設(図1の例では、複数の施設のうちの1の施設として施設20Aを示す)への電力の供給を制御する。電力供給事業者100は、発電所が供給することができる電力の情報(供給可能電力情報)を受信して、発電所が供給可能な最大電力を超えないように、系統電力を各施設へ供給する。施設20Aは、例えば、一般家庭の建屋である。施設としては、一般家庭に限らず、例えば、ショッピングモールなどの商業施設、工場など様々なものがあり、施設によって、電力の需要量が異なる。図1に示すように、施設20Aには、太陽電池モジュール810と、パワーコンディショナ820と、蓄電池830と、遮断制御装置10と、多回路CT(Current Transformer)センサ870と、家電機器800と、タップ880とが設置されている。施設20Aに設置されるパワーコンディショナ820および蓄電池830は、他の施設にも設置されている。すなわち、パワーコンディショナ820および蓄電池830等の機器は、電力供給事業者100が管理する複数の施設のそれぞれに設置される。
電力制御システムは、パワーコンディショナ820と、蓄電池830と、遮断制御装置10とを含んで構成される。電力制御システムは、家電機器800など、施設20Aに設置される機器等の電気負荷への電力の供給を制御するためのものである。遮断制御装置10は、通信機能を有しており、電力供給事業者100の情報処理装置など、外部の通信装置と通信する。インターネット900に接続されている。
各施設に設置される装置について、建屋である施設20Aを例にして説明する。建屋には、屋外の屋根部分に、複数の太陽電池モジュールを含む太陽電池モジュール810が配置されている。パワーコンディショナ820、蓄電池830も屋外に配置されている。建屋の屋内には、遮断制御装置10、多回路CTセンサ870、複数の家電機器(エアコンディショナ801、空気清浄機802、冷蔵庫803および洗濯機804など)を含み、施設20Aにおける電気負荷となる家電機器800、およびタップ880が配置されている。
電力供給事業者100は、大容量の記憶装置を備えるコンピュータシステムを有しており、天候データ、各施設の消費電力の実績値その他の情報を他の通信機器から取得して、各施設の消費電力および各施設に設置される太陽電池モジュールの発電量などを予測する。また、電力供給事業者100は、発電所が供給することができる電力の情報を受信して、発電所の供給可能な電力を超えないように、逐次、系統から各施設の電気負荷へ供給する電力の閾値を決定し、決定した閾値を示す電力閾値情報を、各施設に送信する。また、電力供給事業者100は、各施設において系統から各施設の電気負荷へ供給される電力が各施設の閾値を超える場合において、閾値を超える期間を示す超過期間と比較するための猶予時間を各施設について決定する。電力供給事業者100は、決定した猶予時間を示す猶予時間情報を、各施設に送信する。
猶予時間について説明すると、施設20A等の各施設には、通常、系統の送配電網に過剰な負荷がかからないよう、契約電力に基づき、定格値を超える電流が流れる場合に、系統から各施設の電気負荷への電力の供給を遮断するためのブレーカ装置が設置されている。ブレーカ装置は、通常、定格電流を超える電流が流れる場合においても、直ちに通電を遮断するのではなく、規定時間以内に通電遮断動作を行うことが日本工業規格(JIS(Japanese Industrial Standards))等によって規定されている。
したがって、施設において、定格値を超える電流が流れる場合に、規定時間以内であれば、通電が継続されてもよい。そのため、施設20Aにおいて、規定時間の間に、電流が定格電流を超えないように蓄電池830の充電電力を放電することで、電力の需要家は、系統の送配電網に負荷をかけすぎないようにしつつ、系統から供給される電力を有効に利用することができる。実施の形態1では、遮断制御装置10は、家電機器800等の電気負荷に対応して設置され、系統から家電機器800等の電気負荷へ電力を供給または遮断するように構成されている。
CTセンサ870は、設置対象の機器の消費電力を測定し、測定した消費電力のデータを外部の装置(図1の例では、遮断制御装置10)へ送信する。実施の形態1では、CTセンサ870は、ブレーカ装置としても機能する遮断制御装置10の主幹ブレーカと分岐ブレーカとに接続することができる。CTセンサ870を遮断制御装置10の主幹ブレーカに接続した場合、CTセンサ870は、施設20Aにおける全体の消費電力を測定する。また、分岐ブレーカが部屋全体に対応したものであると、CTセンサ870を遮断制御装置10の分岐ブレーカに接続することで、CTセンサ870は、部屋全体の消費電力を測定する。
タップ880は、図示しないプラグを備え、建屋内のコンセントと接続する。タップ880に接続される家電機器800(図1の例では、エアコンディショナ801、空気清浄機802、冷蔵庫803および洗濯機804などを示す)は、タップ880とコンセントとが接続されることで、ブレーカ装置としても機能する遮断制御装置10からの給電を受ける。タップ880は、家電機器800の消費電力を測定する消費電力測定器であり、消費電力の測定結果を、施設20Aに設置されるルータまたは遮断制御装置10等の機器に対して無線通信によって送信する。
パワーコンディショナ820には、蓄電池830と、太陽電池モジュール810とが接続されている。パワーコンディショナ820は、系統からの電力を、蓄電池830および遮断制御装置10へ供給する。パワーコンディショナ820は、太陽電池モジュール810で発電された直流電力を、施設で使用できる交流電力に変換する機能を有しており、太陽電池モジュール810で発電された電力を、建屋の遮断制御装置10または蓄電池830へ供給し、また、太陽電池モジュール810で発電された電力を、電力量計を通じて外部に売電する。また、パワーコンディショナ820は、蓄電池830への充電および蓄電池830からの放電を制御する。
蓄電池830は、パワーコンディショナ820の制御により電力が供給されて充電され、充電された電力を、放電により、負荷800等の電気負荷へ供給する。
<電力制御システム1の構成>
図2は、電力制御システム1に含まれる遮断制御装置10の構成を示すブロック図である。遮断制御装置10は、通電電流を電子的に監視して通電遮断を行う電子ブレーカとしての機能を発揮する。また、遮断制御装置10は、蓄電池830を放電させ、家電機器800等の消費電力を抑制することで系統の送配電網の負荷を軽減させる機能を発揮する。
図2を参照して、遮断制御装置10は、通信部102、入出力I/F(Interface)103、入出力I/F104および入出力I/F105等の複数の入出力部と、記憶部106と、制御部107と、報知部109と、バイメタル遮断回路201と、電力センサ202と、電磁遮断回路203とを含む。バイメタル遮断回路201と、電力センサ202と、電磁遮断回路203とは、通電路上に直列に配置されている。
バイメタル遮断回路201は、通電路を流れる電流をバイメタルによって熱エネルギーとして検知することにより、過負荷状態に至った場合にパワーコンディショナ820からの通電を遮断する。バイメタル遮断回路201の遮断特性は、制御部107の制御による電磁遮断回路203の遮断特性に比べて大きく設定しており、電磁遮断回路203による通電の遮断がなされる前にバイメタル遮断回路201が作動することを防止している。
電力センサ202は、3個の変成器を通電路にそれぞれ接続することにより形成され、通電路を流れる電流に応じた検知信号を取り出す回路である。電力センサ202は、取り出した検知信号を制御部107へ出力する。
電磁遮断回路203は、制御部107の制御に従って動作し、電磁力によって機械的なラッチを解除して通電を遮断する回路である。
通信部102は、電力供給事業者100が他の通信機器と信号を送受信するための変復調処理などを行う通信インタフェースである。遮断制御装置10は、通信部102を介して、電力供給事業者100などの外部の通信機器と通信し、電力供給事業者100から信号を受信する。また、遮断制御装置10は、通信部102を介してタップ880と通信し、タップ880が測定する家電機器800の消費電力の情報(消費電力測定情報)を受信し、記憶部106に消費電力履歴情報163として記憶する。
記憶部106は、RAM(Random Access Memory)等により構成され、遮断制御装置10が使用するプログラムを記憶し、遮断制御装置10が使用する各種のデータを蓄積する。ある局面において、記憶部106は、猶予時間情報161と、電力閾値情報162とを対応付けて記憶する。猶予時間情報161は、系統から施設20Aの電気負荷(家電機器800等)へ供給される電流または電圧の少なくともいずれかが、電力閾値情報162に示される閾値を超える場合に、系統から施設20Aの電気負荷への電力を遮断するまでの期間(猶予時間)を示す情報である。電力閾値情報162は、系統から施設20Aの電気負荷へ供給する電力に関する閾値を示す情報である。消費電力履歴情報163は、タップ880によって測定された、家電機器800の各家電機器の消費電力の履歴を示す情報である。
制御部107は、記憶部106に記憶される制御プログラムを読み込んで実行することにより、電力供給事業者100の動作を制御する。制御部107は、例えばプロセッサにより実現される。制御部107は、プログラムに従って動作することにより、閾値情報更新部171と、閾値超過判定部172と、遮断制御部173と、放電制御部174と、抑制制御部175としての機能を発揮する。
閾値情報更新部171は、電力供給事業者100と通信することにより、電力供給事業者100から電力閾値情報162を受信して記憶部106に記憶させる。閾値情報更新部171は、電力供給事業者100から、電力閾値情報162に対応付けられる猶予時間情報161を受信して記憶部106に記憶させるよう構成されている。
閾値超過判定部172は、系統から施設20Aの電気負荷へ供給される電力の大きさに関する電力情報を取得して、取得した電力情報と、記憶される電力閾値情報162とを比較することにより、系統から施設20Aの電気負荷へ供給される電流または電圧の少なくともいずれかが閾値を超えるか否かを判定する。すなわち、閾値超過判定部172は、遮断制御装置10が電力供給事業者100から電力閾値情報162を受信して記憶部106の記憶内容が更新されると、電力情報と、電力閾値情報162とを比較することにより判定を行う。
遮断制御部173は、閾値超過判定部172の判定結果に基づいて、系統から施設20Aの電気負荷へ電力を供給または遮断する。遮断制御部173は、閾値超過判定部172により、系統から施設20Aの電気負荷へ供給される電流または電圧の少なくともいずれかが閾値を超えると判定された場合に、閾値を超える超過期間を計測し、計測される超過期間と、閾値を示す電力閾値情報162に対応付けられる猶予時間情報161とを比較して、計測される超過期間が猶予時間情報161に達した場合に、系統から施設20Aの電気負荷への電力を遮断する。
放電制御部174は、閾値超過判定部172により、系統から施設20Aの電気負荷へ供給される電流または電圧の少なくともいずれかが閾値を超えると判定された場合に、計測される超過期間と、猶予時間情報161とを比較して、計測される超過期間が猶予時間情報161に達していない場合に、蓄電池830の充電電力を施設20Aの電気負荷へ供給させる。放電制御部174は、閾値超過判定部172の判定結果において電流または電圧のいずれもが閾値を超えないと判定された場合に、施設20Aの電気負荷への蓄電池830の放電を停止する。
抑制制御部175は、閾値超過判定部172により、系統から施設20Aの電気負荷へ供給される電流または電圧の少なくともいずれかが閾値を超えると判定された場合に、計測される超過期間と、猶予時間情報161とを比較して、計測される超過期間が猶予時間情報161に達していない場合に、施設20Aの電気負荷の消費電力を抑制させるための制御信号を出力する。具体的には、抑制制御部175は、施設20Aの電気負荷の消費電力を抑制させるため、家電機器800に対し、消費電力を低減させる指示を含む制御信号を送信する。また、抑制制御部175は、施設20Aの電気負荷の消費電力を抑制させるため、報知部109に発光、音声出力等の報知処理を行わせて、ユーザに対し、電気負荷の消費電力を低減させることを促す。抑制制御部175は、消費電力履歴情報163に基づいて、家電機器800のうち消費電力が比較的大きな家電を特定し、効率的に家電機器800の消費電力を低減させられるため、どの家電機器の電源をオフにするか、また、どの家電機器の動作の状態を変更するとよいかを報知部109のモニタ等への表示によってユーザに報知することができる。また、抑制制御部175は、消費電力履歴情報163に基づいて、家電機器800の過去の消費電力の履歴を参照することにより、各家電機器の動作状態ごとの消費電力を予測する。抑制制御部175は、予測結果に基づいて、どの家電機器の電源をオフにするか、また、どの家電機器の動作の状態を変更するとよいかを報知部109によってユーザに報知することができる。報知部109は、LED(Light Emitting Diode)、スピーカ、モニタその他の装置を備え、視覚的および聴覚的な手段によりユーザに対し情報を通知する。抑制制御部175は、閾値超過判定部172の判定結果において電流または電圧のいずれもが閾値を超えないと判定された場合に、施設20Aの電気負荷の消費電力を抑制させるための制御信号の出力を停止する。
<データ構造>
図3は、電力供給事業者100に記憶される電力閾値テーブル160のデータ構造を示す図である。電力閾値テーブル160は、猶予時間情報161と、電力閾値情報162とを対応付けた情報である。
図3を参照して、記憶部106は、猶予時間情報161と電力閾値情報162との組を、施設20Aにおける電力の需要がピークではない時を示す項目「通常時」(猶予時間情報161Aと電力閾値情報162Aとの組)と、電力の需要がピーク時である場合の項目「電力ピーク時」(猶予時間情報161Bと電力閾値情報162Bとの組)と、特に電力制御システム1における電力のピークカットが必要となる場合の項目「緊急ピーク時」(猶予時間情報161Cと電力閾値情報162Cとの組)とのそれぞれについて記憶している。項目「緊急ピーク時」は、例えば、電力供給事業者100が供給可能な電力の最大量に、電力供給事業者100が管理する各施設の消費電力が近づいており、電力の需給バランスがひっ迫している状況などである。図3に示すように、項目「電力ピーク時」と項目「通常時」とを比較して、項目「電力ピーク時」において、電力の需要家は、系統から負荷へ供給される電力の閾値を、項目「通常時」と比べて低く設定されている。すなわち、電力制御システム1は、電力閾値情報162の閾値の設定により、ピークカットを実現しつつ、ピーク時以外では、電力の需要家に、より多くの電力の利用を可能としている。
<動作>
図4から図7を参照して、実施の形態1の電力制御システム1の動作について説明する。
図4は、遮断制御装置10が、電力供給事業者100から受信する閾値の情報に基づき、系統から電気負荷へ供給される電力の供給または遮断を行うための処理を示すフローチャートである。遮断制御装置10は、電力供給事業者100から、猶予時間情報161および電力閾値情報162を受信して、これら情報を対応付けて記憶している。
ステップS401において、制御部107は、電力センサ202の出力結果(通電電流値)および多回路CTセンサ870の出力結果(出力電圧値)を受けて、系統から施設20Aの電気負荷へ供給される電力の大きさを計算する。これにより、制御部107は、系統から施設20Aの電気負荷へ供給される電力の大きさに関する電力情報を取得する。制御部107は、記憶部106から読み出した電力閾値情報162と、計算により取得した電力情報とを比較し、系統からの電力が、電力閾値情報162に示される閾値を超過しているか否かを判断する。ステップS401において、系統からの電力が閾値を超過している場合(ステップS401においてYES)、制御部107は、ステップS403の処理を行い、そうでない場合(ステップS401においてNO)、ステップS441の処理を行う。
ステップS403において、制御部107は、記憶部106から、電力閾値情報162と対応付けられた猶予時間情報161を読み出して、読み出した猶予時間情報161と、系統からの電力が閾値を超過している時間を示す超過時間tとを読み出す。
ステップS405において、制御部107は、超過時間tが、猶予時間情報161に示される猶予時間より小さいか否かを判断する。制御部107は、超過時間tが、猶予時間より小さい場合(ステップS405においてYES)、ステップS421の処理を行い、そうでない場合(ステップS405においてNO)、ステップS407の処理を行う。
ステップS407において、制御部107は、遮断制御部173の処理により電磁遮断回路203へ制御信号を送出して、電磁遮断回路203による電力の遮断を行う。
ステップS409において、制御部107は、超過時間tの計測値をリセットする。
ステップS421において、制御部107は、放電制御部174の処理により蓄電池830の充電電力を家電機器800へ放電させる。
ステップS423において、制御部107は、超過時間tが、猶予時間情報161に示される猶予時間に達しつつあるか否かを判定する。すなわち、制御部107は、超過時間tが、猶予時間情報161に示される猶予時間の長さの一定割合(例えば、猶予時間の長さの6/7)に達したか否かを判定する。ステップS423において、制御部107は、超過時間tが、猶予時間の長さに達した場合(ステップS423においてYES)、ステップS425の処理を行い、そうでない場合(ステップS423においてNO)、ステップS427の処理を行う。
ステップS425において、制御部107は、家電機器800の消費電力を抑制させるための制御信号を家電機器800へ送信する。また、制御部107は、報知部109に発光、音声出力等を行わせて、ユーザに対し、家電機器800の消費電力を低減させるための報知を行う。
ステップS427において、制御部107は、超過時間tの計測値を、例えばカウントアップすることで更新する。
このように、系統からの電力が閾値を超過している場合(ステップS401においてYES)、遮断制御装置10は、ステップS400に示す各処理を行うことにより、超過時間tが猶予時間に達するまでは、蓄電池830の放電によって家電機器800へ電力を供給する(ステップS421)ことで、電力の需要家に対し、電力をより多く利用させることを可能とする。また、遮断制御装置10は、超過時間tが猶予時間の長さに近づくにつれて(ステップS423においてYES)、家電機器800の電気負荷を低減させるための処理、または報知部109によるユーザへの報知を行うことで、系統からの電力が閾値を下回る可能性を高めることができる。すなわち、通電遮断がなされる前に、系統の送配電網の負荷軽減につながる処理をすることができ、施設20Aにおいて電力を継続して利用できる可能性を高めることができる。また、超過時間tが猶予時間を超えると、通電を遮断することで、系統の送配電網の負荷を軽減することができる。
系統から電気負荷へ供給される電力が閾値を超えない場合(ステップS401においてNO)、遮断制御装置10は、ステップS441、S443およびS445の各処理を行う。
ステップS441において、制御部107は、蓄電池830の充電電力を家電機器800に対して強制的に放電している場合(ステップS421)、強制的な放電を停止する。
ステップS443において、制御部107は、家電機器800等の電気負荷を抑制している場合(ステップS425)、抑制を解除するための制御信号を電気負荷へ出力する。また、制御部107は、家電機器800等の電気負荷を抑制するため、報知部109によってユーザへ報知している場合、ユーザへの報知を停止するための制御信号を報知部109へ出力する。
ステップS445において、制御部107は、超過時間tの計測値をリセットする。
図5から図7を参照して、図4で示した各処理について、具体的な例を用いて詳しく説明する。
図5は、系統からの電力が閾値を超えた場合に、蓄電池830から電気負荷へ放電することで、系統からの電力を閾値以下に抑える例を示す図である。
図5において、縦軸は、系統から施設20Aの電気負荷へ供給される電力(買電力)を示し、横軸は、経過時間を示す。ピーク電力Epは、時点t11〜t26における電気負荷のピーク時の電力の大きさを示す。電力閾値情報Ethは、電力供給事業者100によって、遮断制御装置10に対し、逐次設定される電力閾値情報162を示す。
図5に示すように、時間の経過とともに、電力供給事業者100から電力閾値情報162が送信されることにより、遮断制御装置10がステップS401において系統からの電力と比較する対象となる電力閾値情報162が刻一刻と変化している。時点t24において、系統からの電力が、電力閾値情報162に示される閾値を超えている(ステップS401においてYES)。この場合、遮断制御装置10は、蓄電池830の充電電力を、家電機器800等の電気負荷に対して放電させている(ステップS421)。これにより、当該時点24に続く時点25では、系統からの電力を閾値以下に抑えている。
図6は、系統からの電力が閾値を超えた場合に、蓄電池830から電気負荷へ放電し、家電機器800等の負荷を抑制することで、系統からの電力を閾値以下に抑える例を示す図である。
図6に示すように、時点t23において、系統からの電力が、電力閾値情報162に示される閾値を超えている(ステップS401においてYES)。この場合、遮断制御装置10は、蓄電池830の充電電力を、家電機器800等の電気負荷に対して放電させている(ステップS421)。その後、系統からの電力が閾値を超えている超過時間tが、猶予時間情報161に示される猶予時間の一定割合に達すると、遮断制御装置10は、蓄電池830の放電だけでは系統からの電力を閾値に抑えることができなかったため、時点t24において、家電機器800等の電気負荷の消費電力を抑制させる処理を行う。これにより、当該時点t24に続く時点25では、系統からの電力を閾値以下に抑えている。
図7は、系統からの電力が閾値を超えた場合に、施設20Aにおける消費電力を系統からの電力によってまかなうことができず、通電を遮断する例を示す図である。
図7に示すように、時点t23において、系統からの電力が、電力閾値情報162に示される閾値を超えている(ステップS401においてYES)。その後、蓄電池830の放電および家電機器800等の電気負荷の消費電力抑制によっても系統からの電力が閾値を超え、超過時間tが猶予時間を超えたとする。この場合、時点t24と時点t25とに示すように、遮断制御装置10は、電磁遮断回路203により通電を遮断する。その後、電力供給事業者100が施設20Aに対して設定する電力閾値情報162が緩和されること等により、時点t26において、施設20Aにおける停電が自動的に復旧している。なお、停電が自動的に復帰するまでの間であっても、遮断制御装置10は、手動によって停電を復帰させる操作をユーザから受け付けている。
<実施の形態2>
別の実施の形態について説明する。実施の形態2の電力制御システムは、系統から施設20Aの電気負荷へ供給される電力と比較するための閾値を、複数、記憶しており、これら複数の閾値と、系統から電気負荷へ供給される電力とを比較する。
図8は、実施の形態2における記憶部106に記憶される電力閾値テーブル160のデータ構造を示す図である。
実施の形態2において、記憶部106は、複数の閾値を記憶する。具体的には、記憶部106は、電力閾値テーブル160Bと、電力閾値テーブル160Cとの複数のテーブルを記憶している。例えば、電力の需要家と、電力供給事業者との契約により、電力閾値テーブル160Bと電力閾値テーブル160Cとを切り替えて使用することができるとしてもよい。
また、電力閾値テーブル160Bおよび電力閾値テーブル160Cのそれぞれのテーブルにおいても、複数の猶予時間情報161と電力閾値情報162との組が対応付けられている。図8に示すように、電力閾値情報162に対応付けられる猶予時間情報161の長さが、電力閾値情報162に応じて異なることがある。遮断制御装置10は、これら複数の電力閾値情報162のそれぞれについて、図4に示すステップS400の処理を行う。
図9は、複数の閾値を用いて、系統から電気負荷へ供給される電力の供給または遮断を行うための処理を示すフローチャートである。図9の例では、電力閾値情報162として、第1の閾値(閾値A)と、第2の閾値(閾値B)とを用いて遮断制御装置10が電力の供給または遮断を行う処理について説明する。
ステップS401Aにおいて、制御部107は、電力閾値情報162について、第1の閾値(閾値A)と、系統から施設20Aの電気負荷へ供給される電力の大きさに関する電力情報とを比較し、系統からの電力が、第1の閾値を超過しているか否かを判断する。系統からの電力が第1の閾値を超過している場合(ステップS401AにおいてYES)、制御部107は、第1の閾値と対応付けられた猶予時間情報161に基づいてステップS400の処理を行い、そうでない場合(ステップS401AにおいてNO)、第2の閾値と、系統からの電力とを比較する処理を行う(ステップS401B)。
ステップS401Bにおいて、制御部107は、電力閾値情報162について、第2の閾値(閾値B)と、電力情報とを比較し、系統からの電力が、第2の閾値を超過しているか否かを判断する。系統からの電力が第2の閾値を超過している場合(ステップS401BにおいてYES)、制御部107は、第2の閾値と対応付けられた猶予時間情報161に基づいてステップS400の処理を行い、そうでない場合(ステップS401BにおいてNO)、ステップS441、S443およびS445の処理を行う。
系統から電気負荷へ供給される電力が、ブレーカ装置について規定された定格値を超える度合に応じて、ブレーカ装置が系統からの通電を遮断するまでの時間が異なることがある。そのため、実施の形態2の遮断制御装置10によると、複数の閾値と、系統から供給される電力の大きさに関する電力情報とを比較することにより、系統の送配電網への負荷の大きさに応じて、系統から電気負荷へ供給される電力の供給または遮断を制御することができる。したがって、電力供給事業者による電力の供給をいっそう安定化させることができる。
なお、実施の形態2では、系統から電気負荷へ供給される電力の大きさを示す電力情報と比較する閾値の数が2つの場合を説明したが、2つに限られない。
<実施の形態3>
別の実施の形態について説明する。図10は、実施の形態3の電力制御システム2を構成する遮断制御装置11および電子ブレーカ12を示すブロック図である。
実施の形態1の電力制御システム1と比較すると、実施の形態3では、遮断制御装置11と電子ブレーカ12とが連携することで各機能を発揮する。遮断制御装置11は、電力供給事業者100から猶予時間情報161および電力閾値情報162を受信する閾値情報更新部171の機能と、系統からの電力が閾値を超える場合に蓄電池830を強制的に放電させる放電制御部174の機能と、電気負荷の消費電力を抑制させるための抑制制御部175の機能とを有する。電子ブレーカ12は、閾値超過判定部172の機能と、遮断制御部173の機能とを有する。
電子ブレーカ12は、遮断制御装置11と接続しており、遮断制御装置11が電力供給事業者100から受信する閾値および猶予時間を示す情報を遮断制御装置11から受信して、記憶部106に猶予時間情報161および電力閾値情報162として記憶させる。
このように構成された電力制御システム2は、例えば、既にパワーコンディショナ820と蓄電池830と電子ブレーカ12とが施設に設置されている場合に、遮断制御装置11を新たに設置することで、電力制御システム2の機能を発揮させることができる。また、電力の需要家が新たに施設を稼働させる場合に、電子ブレーカ12と遮断制御装置11とを組み合わせた構成を提案することで、需要家の電力料金を低減させつつ、電力供給事業者の制御に応じて、電力をより多く利用させることができる。
<実施の形態4>
別の実施の形態について説明する。実施の形態1では、図4に示すように、遮断制御装置10の制御部107は、超過時間tが、猶予時間の長さに達した場合(ステップS423においてYES)、家電機器800の消費電力を抑制させる処理および報知部109によるユーザに対する報知処理とを行う(ステップS425)ものとして説明した。
この他に、遮断制御装置10が家電機器800の消費電力を抑制させる処理により、系統から家電機器800等の電気負荷へ供給される電力を、電力閾値情報162に示される閾値に収められるか否かに応じて、ユーザに対する報知を行うものとしてもよい。
図11は、実施の形態4の遮断制御装置10が、家電機器800の負荷を抑制する処理と、ユーザに対する報知を行う処理とを示すフローチャートである。遮断制御装置10は、実施の形態1で図4を用いて説明したステップS425の処理に代えて、図11に示す処理を行うことができる。
ステップS4251において、制御部107は、家電機器800の消費電力を抑制させるための制御信号を家電機器800へ出力する。
ステップS4253において、制御部107は、系統から施設20Aの電気負荷(家電機器800等)へ供給される電力の大きさに関する電力情報を取得する。
ステップS4255において、制御部107は、系統からの電力が、電力閾値情報162に示される閾値を超過しているか否かを判断する。ステップS4255において、系統からの電力が閾値を超過している場合(ステップS4255においてYES)、制御部107は、ステップS4257の処理を行い、そうでない場合(ステップS4255においてNO)、処理を終えて図4に示すステップS427の処理を行う。
ステップS4257において、制御部107は、報知部109に発光、音声出力等を行わせて、ユーザに対し、家電機器800の消費電力を低減させるための報知を行う。
このように遮断制御装置10は、家電機器800の負荷の低減によって、系統の送配電網の負荷を軽減できる場合はユーザに対して通知を行わず、家電機器800の負荷の低減によっては系統の送配電網の負荷を軽減できない場合にユーザに対して報知部109による報知を行う。これにより、遮断制御装置10は、ユーザに過度に負荷低減の報知を行うことなく、系統の送配電網の負荷を軽減することができ、ユーザにとっての利便性が高まる。
<実施の形態5>
別の実施の形態について説明する。実施の形態4において、遮断制御装置10が家電機器800の消費電力を抑制させる処理により、系統から家電機器800等の電気負荷へ供給される電力を、電力閾値情報162に示される閾値に収められるか否かに応じて、ユーザに対する報知を行うものとして説明した。
この他に、遮断制御装置10は、家電機器800の負荷の抑制量を推定して、家電機器800の負荷の抑制によっても、系統からの電力が閾値を超過していると見込まれる場合に、ユーザに対する報知をすることとしてもよい。
図12は、実施の形態5の遮断制御装置10が、家電機器800の負荷の抑制量を推定し、推定結果に基づいて、ユーザに対する報知を行う処理を示すフローチャートである。遮断制御装置10は、実施の形態1で図4を用いて説明したステップS425の処理に代えて、図12に示す処理を行うことができる。
ステップS4250において、制御部107は、系統から施設20Aの電気負荷へ供給される電力の大きさに関する電力情報と、電力閾値情報162に示される閾値との差分を演算することにより、系統から電気負荷へ供給される電力が閾値を超過している超過量を算出する。
ステップS4254において、制御部107は、家電機器800の負荷の抑制によって、消費電力を削減することができる量の推定値を算出する。例えば、制御部107は、エアコンディショナ801の消費電力が500ワット(W)である場合に、エアコンディショナ801の消費電力の履歴等に基づいて、負荷を抑制することで例えば100ワット(W)の消費電力を削減することができると推定する。
ステップS4256において、制御部107は、家電機器800の負荷の抑制によって消費電力を削減可能と推定される推定値に基づいて、家電機器800の負荷の抑制によりステップS4250で算出される超過量を解消すると見込まれるか否かを判断する。すなわち、制御部107は、消費電力を削減可能と推定される推定値と、超過量とを比較して、推定値が超過量より大きいか否かを判断する。制御部107は、家電機器800の負荷の抑制によって、超過量を解消できると判断した場合(ステップS4256においてYES、推定値が超過量より大きい場合)、処理を終了してステップS427の処理を行い、そうでない場合(ステップS4256においてNO)、ステップS4257の処理を行う。
このように遮断制御装置10は、家電機器800の負荷の抑制による消費電力の削減量を推定し、推定結果に基づいて、系統の送配電網の負荷を軽減できると見込まれる場合はユーザに対して通知を行わず、家電機器800の負荷の低減によっては系統の送配電網の負荷を軽減できないと見込まれる場合にユーザに対して報知部109による報知を行う。これにより、遮断制御装置10は、ユーザに過度に負荷低減の報知を行うことなく、系統の送配電網の負荷を軽減することができ、ユーザにとっての利便性が高まる。
本実施の形態に係る電力制御システムは、プロセッサと、その上で実行されるプログラムにより実現される。本実施の形態を実現するプログラムは、通信インタフェースを介してネットワークを利用した送受信等により提供される。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものでないと考えられるべきである。この発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
1,2 電力制御システム、10,11 遮断制御装置、12 電子ブレーカ、100 電力供給事業者、102 通信部、103 入出力I/F、104 入出力I/F、105 入出力I/F、106 記憶部、107 制御部、160 電力閾値テーブル、161 猶予時間情報、162 電力閾値情報、171 閾値情報更新部、172 閾値超過判定部、173 遮断制御部、174 放電制御部、175 抑制制御部、109 報知部、201 バイメタル遮断回路、202 電力センサ、203 電磁遮断回路、800 家電機器、801 エアコンディショナ、802 空気清浄機、803 冷蔵庫、804 洗濯機、810 太陽電池モジュール、820 パワーコンディショナ、830 蓄電池、870 多回路CTセンサ、880 タップ。

Claims (5)

  1. 負荷への電力の供給を制御するための電力制御システムであって、
    系統からの電力を前記負荷へ供給するように構成された電力供給手段と、
    前記負荷に対応して設置され、系統から前記負荷へ電力を供給または遮断するように構成された遮断制御装置とを備え、
    前記遮断制御装置は、
    外部の通信装置と通信するための通信部と、
    系統から前記負荷へ供給する電力に関する閾値を示す閾値情報を記憶するための記憶部と、
    前記遮断制御装置の動作を制御する制御部とを備え、
    前記制御部は、
    前記外部の通信装置と通信することにより、前記外部の通信装置から前記閾値情報を受信して前記記憶部に記憶させる閾値情報更新部と、
    系統から前記負荷へ供給される電力の大きさに関する電力情報を取得して、取得した前記電力情報と、前記記憶される前記閾値情報とを比較することにより、系統から前記負荷へ供給される電流または電圧の少なくともいずれかが前記閾値を超えるか否かを判定する判定部と、
    前記判定部の判定結果に基づいて、系統から前記負荷へ電力を供給または遮断する遮断制御部とを含む、電力制御システム。
  2. 前記遮断制御装置の前記記憶部は、系統から前記負荷へ供給される電流または電圧の少なくともいずれかが前記閾値を超える場合に、系統から前記負荷への電力を遮断するまでの期間を示す猶予時間情報と、前記閾値情報とを対応付けて記憶するよう構成されており、
    前記制御部の前記閾値情報更新部は、前記外部の通信装置から、前記閾値情報に対応付けられる前記猶予時間情報を受信して前記記憶部に記憶させるよう構成されており、
    前記遮断制御部は、前記判定部により、系統から前記負荷へ供給される電流または電圧の少なくともいずれかが前記閾値を超えると判定された場合に、前記閾値を超えると判定される期間を示す超過期間を計測し、計測される前記超過期間と、前記閾値を示す前記閾値情報に対応付けられる前記猶予時間情報とを比較して、計測される前記超過期間が前記猶予時間情報に達した場合に、系統から前記負荷への電力を遮断するよう構成されている、請求項1に記載の電力制御システム。
  3. 前記電力制御システムは、電力の供給を受けて充電され、充電された電力を放電により前記負荷へ供給するように構成された蓄電池を含み、
    前記遮断制御装置の前記制御部は、
    前記判定部により、系統から前記負荷へ供給される電流または電圧の少なくともいずれかが前記閾値を超えると判定された場合に、前記計測される前記超過期間と、前記猶予時間情報とを比較して、計測される前記超過期間が前記猶予時間情報に達していない場合に、前記蓄電池の充電電力を前記負荷へ供給させるよう構成された放電制御部をさらに含む、請求項2に記載の電力制御システム。
  4. 負荷に対応して設置され、系統から前記負荷へ電力を供給または遮断するように構成された遮断制御装置であって、
    前記遮断制御装置は、前記負荷に対応して設置され、系統から前記負荷へ電力を供給または遮断するように構成されており、
    外部の通信装置と通信するための通信部と、
    系統から前記負荷へ供給する電力に関する閾値を示す前記閾値情報を記憶するための記憶部と、
    前記遮断制御装置の動作を制御する制御部とを備え、
    前記制御部は、前記外部の通信装置と通信することにより、前記外部の通信装置から前記閾値情報を受信して前記記憶部に記憶させる閾値情報更新部と、
    系統から前記負荷へ供給される電力の大きさに関する電力情報を取得して、取得した前記電力情報と、前記記憶される前記閾値情報とを比較することにより、系統から前記負荷へ供給される電流または電圧の少なくともいずれかが前記閾値を超えるか否かを判定する判定部と、
    前記判定部の判定結果に基づいて、系統から前記負荷へ電力を供給または遮断する遮断制御部とを含む、遮断制御装置。
  5. 負荷への電力の供給を制御するための電力制御の方法であって、
    系統からの電力を前記負荷へ供給するステップと、
    外部の通信装置と通信することにより、前記外部の通信装置から、系統から前記負荷へ供給する電力に関する閾値を示す閾値情報を受信して記憶部に記憶させるステップと、
    系統から前記負荷へ供給される電力の大きさに関する電力情報を取得して、取得した前記電力情報と、前記記憶される前記閾値情報とを比較することにより、系統から前記負荷へ供給される電流または電圧の少なくともいずれかが前記閾値を超えるか否かを判定するステップと、
    判定結果に基づいて、系統から前記負荷へ電力を供給または遮断するステップとを含む、方法。
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