JP6006776B2 - 電気機器識別方法および電気機器識別装置 - Google Patents

Description

本発明は、電気機器識別方法および電気機器識別装置に関し、より詳細には、測定された電流に基づいて電気製品を識別する電気機器識別方法および電気機器識別装置に関する。

従来、住宅や工場などで使用される電気製品の消費電力を可視化して、使用する消費電力を管理して省エネ化を図ることが行われている。

そこで、住宅の分電盤に設置した電流センサを用いて電流波形を測定し、測定された電流波形の形状から、動作中の電気製品を識別する方法が、例えば、非特許文献１に開示されている。

高谷和宏、鈴木康直、石山文彦、香西将樹、岩崎登、田島公博著、"家電機器が発する伝導妨害波の特徴を活用した家電機器の動作状況推定に関する検討"、電子情報通信学会 信学技報, vol. 112, no. 73, EMCJ2012-14, pp. 29-34, 2012年5月

しかしながら、従来の方法では、単相２線式または単相３線式で給電される電気機器を識別することが可能であったが、三相３線式で給電される電気製品を識別することは困難であった。

単相２線式または単相３線式の給電方法では、単相負荷を有する電気製品に対して２本の配線で給電され、三相３線式の給電方法では、三相負荷を有する電気製品に対して３本の配線で給電される。従来の方法では、単相負荷に接続された２本の配線のうち１本（単相３線式の場合は接地された中性線以外の配線）に流れる電流を１つのセンサで測定し、測定された電流に基づいて電気製品を識別していた。単相負荷の入力および出力に接続された２本の配線には、同じ波形の電流が流れるため、当該２本の配線のどの場所を測定しても、電流の波形は同じとなる。

しかし、識別対象が三相負荷を有する電気機器の場合、当該三相負荷に接続された３本の配線に流れる電流の波形はそれぞれ異なる。したがって、従来のような１つの電流センサを用いて電流測定する方法では、３本の配線に流れる電流を測定する度に電流センサを付け替える必要が生じ、電気機器を識別するまでに手間がかかる問題があった。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、三相３線式で給電される電気製品を迅速に識別するための電気機器識別方法および電気機器識別装置を提供することにある。

本発明は、このような目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、２本の配線に接続され給電される電気製品を識別する装置による方法であって、前記装置は、前記電気製品を識別するための第１の波形データおよび第２の波形データが予め格納されたデータベースを備え、前記２本の配線のうち第１の配線に流れる第１の電流を測定し、前記２本の配線のうち第２の配線に流れる第２の電流を測定するステップと、前記第１の配線と前記第２の配線との間に印加される線間電圧を測定するステップと、前記測定された線間電圧の位相を基準として、前記測定された第１の電流から所望の周期分の第１の識別波形を取得し、前記測定された第２の電流から前記周期分の第２の識別波形を取得するステップと、前記第１の識別波形と前記第２の識別波形とを所定の順序に従い並べて、整列波形を生成するステップと、前記整列波形のうち前記第１の識別波形に対応する波形のデータと前記第１の波形データとが一致するかどうかを判定し、前記整列波形のうち前記第２の識別波形に対応する波形のデータと前記第２の波形データとが一致するかどうかを判定するステップと、前記第１の識別波形に対応する波形のデータが前記第１の波形データと一致し、且つ、前記第２の識別波形に対応する波形のデータが前記第２の波形データと一致した場合、前記第１の波形データおよび前記第２の波形データに紐付けられた電気製品の識別情報を表示するステップとを備えることを特徴とする。

以上説明したように、本発明によれば、三相３線式で給電される電気製品を迅速に識別することが可能となる。

本発明の実施例１−１に係る電気機器識別装置を含む構成を示すブロック図である。 本発明の実施例１−１に係るサーバのソフトウェア構成を示す機能ブロック図である。 本発明の実施例１−１に係る、識別波形の生成について説明するための図であり、（ａ）は、測定された線間電圧Ｖ_3ACの電圧波形を示し、（ｂ）は、測定された線電流Ｉ_3Aの電流波形を示し、（ｃ）は、測定された線電流Ｉ_3Cの電流波形を示し、（ｄ）は、識別波形Ｉ_{3A_id}を示し、（ｅ）は、識別波形Ｉ_{3C_id}を示し、（ｆ）は、整列波形Ｉ_{3AC_id}を示す。 本発明の実施例１−１に係る電気機器識別方法を示すフローチャートである。 本発明の実施例１−２に係る電気機器識別装置を含む構成を示すブロック図である。 本発明の実施例１−３に係る電気機器識別装置を含む構成を示すブロック図である。 本発明の実施例２に係るサーバのソフトウェア構成を示す機能ブロック図である。 本発明の実施例２に係る電気機器識別方法を示すフローチャートである。 本発明の実施例３に係る電気機器識別装置を含む構成を示す図である。 本発明の実施例３に係る電気機器識別装置を含む構成を示す図である。 本発明の実施例４に係る電気機器識別装置を含む構成を示す図である。 本発明の実施例４に係る、サーバのソフトウェア構成の機能ブロック図である。 本発明の実施例４に係る、スペクトル化された高周波成分の一例を示す図である。 合成波形を用いて複数の電気機器を識別する方法について説明するための図であり、（ａ）は、電気機器Ａに印加される電圧の波形Ｖ_xと電気機器Ａに流れる電流波形Ｉ_xAとの関係を示し、（ｂ）は、電気機器Ｂに印加される電圧の波形Ｖ_xと電気機器Ｂに流れる電流波形Ｉ_xBとの関係を示し、（ｃ）は、電流波形Ｉ_xAと電流波形Ｉ_xBとを合成した電流波形Ｉ_cを示す。

以下、図面を参照しながら本発明の実施例について詳細に説明する。

本明細書では、単相負荷を有する電気製品は、例えば、電話機、ファクシミリ、照明、冷蔵庫、洗濯機、掃除機、エアコン、テレビ、およびパソコン等の家電製品を含み、サーバやルータ等のＩＣＴ（Information and Communication Technology：情報通信技術）機器も含む。また、三相負荷を有する電気製品は、例えば、冷凍庫、フライヤー、ファン、空調機等の業務用の電気製品を含む。三相負荷は、例えば、電気製品が動作するために必要な駆動源となる電動機（モータ）をいう。

＜実施例１＞
（実施例１−１）
〔構成〕
図１に本発明の実施例１−１に係る電気機器識別装置を含む構成を示す。三相３線式電源１は、デルタ結線された商用電源１Ａ、１Ｂ、および１Ｃで構成される。三相３線式電源１から出力された電力は、分電盤２で分電され、配線を通って電気機器４内の三相負荷Ｚに供給される。三相負荷Ｚは、デルタ結線された３つの負荷Ｚ_A、Ｚ_B、およびＺ_Cで構成される。

図１に示す三相３線式の給電方式において、商用電源１Ａの相電圧（例えば、２００Ｖ）は、配線（第１相線）３Ａと配線（第２相線）３Ｃとの間の線間電圧Ｖ_3ACと同じとなり、電気機器４内の負荷Ｚ_Aに印加される。また、図１に示す三相３線式の給電方式において、商用電源１Ｂの相電圧は、配線３Ａと配線（第３相線）３Ｂとの間の線間電圧Ｖ_3ABと同じとなり、電気機器４内の負荷Ｚ_Bに印加され、商用電源１Ｃの相電圧は、配線３Ｂと配線３Ｃとの間の線間電圧Ｖ_3BCと同じとなり、電気機器４内の負荷Ｚ_Cに印加される。配線３Ａには線電流Ｉ_3A、配線３Ｂには線電流Ｉ_3B、配線３Ｃには線電流Ｉ_3Cがそれぞれ流れ、負荷Ｚ_Aには相電流Ｉ_A、負荷Ｚ_Bには相電流Ｉ_B、負荷Ｚ_cには相電流Ｉ_cがそれぞれ流れる。

配線３Ａには、電流センサ５Ａが設置され、配線３Ｃには、電流センサ５Ｃが設置される。また、配線３Ａおよび配線３Ｃには、線間電圧Ｖ_3ACを測定するための電圧センサ６が設置される。電流センサ５Ａ、５Ｃが測定した電流、および電圧センサ６が測定した電圧は、Ａ／Ｄ変換器７によってアナログからデジタルへ変換され、電気機器識別装置８に送信される。そして、電気機器識別装置８は、測定された電圧の位相を基準として、測定された電流の波形から識別波形を生成し、当該識別波形を用いて電気機器４を識別する。なお、測定された電流および電圧は、例えば、ＬＡＮ（Local Area Network）で構成されるＮＷ（network）を介して電気機器識別装置８に送信されてもよい。

配線３Ａおよび配線３Ｃに設置された電流センサ５Ａ、電流センサ５Ｃ、電圧センサ６の各センサは、着脱可能となっている。よって、各センサを、三相３線式電源１に接続された配線３Ａおよび配線３Ｃから取り外して、例えば、単相３線式などの別の形式の電源に接続された配線に容易に付け替えることが可能となっている（図１０の説明を参照）。したがって、本発明の実施例では、様々な形式の電源の配線に接続された電気機器を識別することが可能となっている。

本発明の実施例１−１に係る電気機器識別装置８は、サーバ８１と、サーバ８１で生成された各種データを格納するためのデータベース８２とを備える。サーバ８１はＣＰＵ（Central Processing Unit）を備え、後述する各機能部は当該ＣＰＵによって実行される。データベース８２は、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）などの記憶領域で構成される。なお、サーバ８１にＡ／Ｄ変換機能を組み込んで、Ａ／Ｄ変換器７を省略させてもよい。

図２に本発明の実施例１−１に係る、サーバのソフトウェア構成の機能ブロック図を示す。サーバ８１は、電流測定部（第１の測定部）８１１、電圧測定部（第２の測定部）８１２、識別波形取得部８１３、整列波形生成部８１４、判定部８１５、表示部８１６の各機能部を備えた構成となっている。

〔動作〕
電流測定部８１１は、配線３Ａに流れる線電流（第１の電流）Ｉ_3Aを電流センサ５Ａによって測定し、配線３Ｃに流れる線電流（第２の電流）Ｉ_3Cを電流センサ５Ｃによって測定する。電圧測定部８１２は、配線３Ａと配線３Ｃとの線間電圧Ｖ_3ACを、電圧センサ６を用いて測定する。

図３に本発明の実施例１−１に係る、識別波形の生成について説明するための図を示す。図３（ａ）は、測定された線間電圧Ｖ_3ACの電圧波形を示し、図３（ｂ）は、測定された線電流Ｉ_3Aの電流波形を示し、図３（ｃ）は、測定された線電流Ｉ_3Cの電流波形を示し、図３（ｄ）は、識別波形Ｉ_{3A_id}を示し、図３（ｅ）は、識別波形Ｉ_{3C_id}を示し、図３（ｆ）は、整列波形Ｉ_{3AC_id}を示す。本明細書では、線間電圧Ｖ_3ACの周期、線電流Ｉ_3Aの周期、線電流Ｉ_3Cの周期が一致すると仮定する。

識別波形取得部８１３は、測定された線間電圧Ｖ_3ACの位相を基準として、測定された線電流Ｉ_3Aを所望の周期分で区切って識別波形Ｉ_{3A_id}を生成し、また、測定された線電流Ｉ_3Cを所望の周期分で区切って識別波形Ｉ_{3C_id}を生成してそれぞれ取得する。所望の周期は、例えば、１サイクル分の周期をいう。取得された識別波形Ｉ_{3A_id}およびＩ_{3C_id}は、データベース８２に格納される。

具体的には、識別波形取得部８１３は、図３（ａ）に示す線間電圧Ｖ_3ACの位相、例えば、２π（ｒａｄ）を基準として、図３（ｂ）に示す線電流Ｉ_3Aの電流波形を線間電圧Ｖ_3ACの１周期で区切り、図３（ｄ）に示す識別波形Ｉ_{3A_id}を生成する。また、識別波形取得部８１３は、図３（ｃ）に示す線電流Ｉ_3Cの電流波形を線間電圧Ｖ_3ACの１周期で区切り、図３（ｅ）に示す識別波形Ｉ_{3C_id}を生成する。

次に、整列波形生成部８１４は、図３（ｄ）に示す識別波形Ｉ_{3A_id}と図３（ｅ）に示す識別波形Ｉ_{3C_id}とを所定の順序に従い並べて、図３（ｆ）に示す整列波形Ｉ_{3AC_id}を生成する。整列波形Ｉ_{3AC_id}は、識別波形Ｉ_{3A_id}と識別波形Ｉ_{3C_id}とを時系列に並べた波形である。所定の順序については、例えば、第１相線に流れる線電流Ｉ_3Aに基づく識別波形Ｉ_{3A_id}を１番目の波形とし、第２相線に流れる線電流Ｉ_3Cに基づく識別波形Ｉ_{3C_id}を２番目の波形として並べる。

線電流Ｉ_3Aを相電流Ｉ_Aおよび相電流Ｉ_Bとの関係式を次の（式１）に示す。
Ｉ_3A＝Ｉ_B−Ｉ_A （式１）
線電流Ｉ_3Cを相電流Ｉ_Aおよび相電流Ｉ_Cとの関係式を次の（式２）に示す。
Ｉ_3C＝Ｉ_A−Ｉ_C （式２）
（式１）および（式２）により、線電流Ｉ_3Aおよび線電流Ｉ_3Cは、三相負荷にそれぞれ流れる相電流Ｉ_A、Ｉ_B、およびＩ_Cの各成分を含むことが理解できる。そして、当該線電流Ｉ_3AおよびＩ_3Cから生成された整列波形Ｉ_{3AC_id}もまた、３つの相電流Ｉ_A、Ｉ_B、およびＩ_Cの各成分を含むことがわかる。したがって、三相負荷にそれぞれ流れる相電流の波形の特徴を有する整列波形Ｉ_{AC_id}を用いることにより、当該三相負荷を有する電気機器を正確に識別することが可能となる。なお、生成した整列波形と、対応する三相負荷を有する電気機器の識別情報を予めデータベース８２に格納しておき、新たに生成した整列波形と、格納された整列波形とを比較して一致した場合、対応する電気機器の識別情報を表示するようにしてもよい。また、取得された２つの識別波形は、並べずに個々の波形データとして取り扱い、それぞれの波形データを電気機器の識別に利用してもよい。

判定部８１５は、整列波形Ｉ_{3AC_id}のうち識別波形Ｉ_{3A_id}に対応する波形と、予めデータベースに格納された、識別波形と比較するための波形（第１の波形）Ｉ₁とが一致するかどうかを判定し、また、整列波形Ｉ_{3AC_id}のうち識別波形Ｉ_{3C_id}に対応する波形と、予めデータベースに格納された波形（第２の波形）Ｉ₂とが一致するかどうかを判定する。本明細書で一致するとは、互いの波形が所定の近似度を超えた場合をいう。

表示部８１６は、識別波形Ｉ_{3A_id}に対応する波形と波形Ｉ₁とが一致し、且つ、識別波形Ｉ_{3C_id}に対応する波形と波形Ｉ₂とが一致した場合、波形Ｉ₁のデータおよび波形Ｉ₂のデータに紐付けられた電気機器の識別情報を、例えば、ディスプレイなどの表示装置に表示したり、無線方式により情報を送信して携帯端末（例えば、スマートフォン）の画面に表示したりする。電気機器の識別情報は、例えば、電気機器の機種名、電気機器で消費される電力、ＯＮ／ＯＦＦなどの動作状況などの情報を含む。

〔フローチャート〕
図４に本発明の実施例１−１に係る電気機器識別方法のフローチャートを示す。電流測定部８１１は、電流センサ５Ａによって配線３Ａに流れる線電流Ｉ_3Aを測定し、電流センサ５Ｃによって配線３Ｃに流れる線電流Ｉ_3Cを測定する（Ｓ１０１）。電圧測定部８１２は、配線３Ａと配線３Ｃとの線間電圧Ｖ_3ACを測定する（Ｓ１０２）。識別波形取得部８１３は、測定された線間電圧Ｖ_3ACの位相を基準として、測定された線電流Ｉ_3Aから所望の周期分の識別波形Ｉ_{3A_id}を取得し、また、測定された線電流Ｉ_3Cから所望の周期分の識別波形Ｉ_{3C_id}を取得する（Ｓ１０３）。整列波形生成部８１４は、取得された識別波形Ｉ_{3A_id}および識別波形Ｉ_{3C_id}を所定の順序に従い並べて、整列波形Ｉ_{3AC_id}を生成する（Ｓ１０４）。判定部８１５は、整列波形Ｉ_{3AC_id}のうち識別波形Ｉ_{3A_id}に対応する波形と、予めデータベースに格納された波形Ｉ₁とが一致するか判定し、また、整列波形Ｉ_{3AC_id}のうち識別波形Ｉ_{3C_id}に対応する波形と、予めデータベースに格納された波形Ｉ₂とが一致するか判定する（Ｓ１０５）。表示部８１５は、識別波形Ｉ_{3A_id}に対応する波形と波形Ｉ₁とが一致し、且つ、識別波形Ｉ_{3C_id}に対応する波形と波形Ｉ₂とが一致した場合、波形Ｉ₁のデータおよび波形Ｉ₂のデータに紐付けられた電気機器の識別情報を表示する（Ｓ１０６）。

本実施例によれば、三相３線式で給電される電気製品を迅速に識別することが可能となる。

（実施例１−２）
本発明の実施例１−１において、三相３線式電源１および三相負荷Ｚはデルタ結線されているが、三相３線式電源および三相負荷がスター結線された場合であっても、電気製品を識別することができる。

図５に本発明の実施例１−２に係る電気機器識別装置を含む構成を示す。三相３線式電源１’は、スター結線された商用電源１’Ａ、１’Ｂ、および１’Ｃで構成される。三相３線式電源１’から出力された電力は、分電盤２で分電され、配線を通って電気機器４’内の三相負荷Ｚ’に供給される。三相負荷Ｚ’は、スター結線された３つの負荷Ｚ’_A、Ｚ’_B、およびＺ’_Cで構成される。

図５に示す三相３線式の給電方式において、商用電源１’Ａから流れる相電流は、配線３Ａに流れる線電流Ｉ’_3Aと同じであり、電気機器４’内の負荷Ｚ’_Aに流れる。また、図５に示す三相３線式の給電方式において、商用電源１’Ｂから流れる相電流は、配線３Ｂに流れる線電流Ｉ’_3Bと同じであり、電気機器４’内の負荷Ｚ’_Bに流れる。また、商用電源１’Ｃから流れる相電流は、配線３Ｃに流れる線電流Ｉ’_3Cと同じであり、電気機器４’内の負荷Ｚ’_Cに流れる。

本発明の実施例１−２に係る電気機器識別装置８では、本発明の実施例１−１と同様の処理が行われる。識別波形取得部８１３は、電圧測定部８１２で測定された線間電圧Ｖ’_3ACの位相を基準として、電流測定部８１１で測定された線電流Ｉ’_3Aの電流波形を所望の周期分で区切り、識別波形Ｉ’_{3A_id}を生成し、また、電流測定部８１１で測定された線電流Ｉ’_3Cの電流波形を所望の周期分で区切り、識別波形Ｉ’_{3C_id}を生成し、それぞれ取得する。そして、整列波形生成部８１４は、識別波形Ｉ’_{3A_id}と識別波形Ｉ’_{3C_id}とを所定の順序に従い並べて、整列波形Ｉ’_{3AC_id}を生成する。判定部８１４は、整列波形Ｉ’_{3AC_id}のうち識別波形Ｉ’_{3A_id}に対応する波形と、予めデータベースに格納された、識別波形と比較するための波形Ｉ’₁とが一致するかどうかを判定し、また、整列波形Ｉ’_{3AC_id}のうち識別波形Ｉ’_{3C_id}に対応する波形と、予めデータベースに格納された波形Ｉ’₂とが一致するかどうかを判定する。表示部８１５は、識別波形Ｉ’_{3A_id}に対応する波形と波形Ｉ’₁とが一致し、且つ、識別波形Ｉ’_{3C_id}に対応する波形と波形Ｉ’₂とが一致した場合、波形Ｉ’₁のデータおよび波形Ｉ’₂のデータに紐付けられた電気機器の識別情報を、例えば、ディスプレイなどの表示装置に表示する。

本実施例によれば、スター結線の場合であっても、三相３線式で給電される電気製品を迅速に識別することが可能となる。

（実施例１−３）
本発明の実施例に係る識別対象は、三相負荷を有する電気機器だけでなく、単相負荷を有する電気機器も識別対象となりうる。

図６に本発明の実施例１−３に係る電気機器識別装置を含む構成を示す。三相３線式電源１から出力された電力は、分電盤２で分電され、配線を通って電気機器９内の単相負荷Ｚ₉に供給される。図６に示す三相３線式の給電方式において、商用電源１Ｂの相電圧は、配線３Ａと配線３Ｂとの間の線間電圧Ｖ_3ABと同じとなり、電気機器９内の単相負荷Ｚ₉に印加される。

本実施例では、配線３Ａには、電気機器９内の単相負荷Ｚ₉が接続されているため、配線３Ａに流れる線電流Ｉ_3Aは、電気機器９内の単相負荷Ｚ₉に流れる電流として検出される。一方、配線３Ｃには負荷が接続されていないため、配線３Ｃに流れる線電流Ｉ_3Cは検出されない。よって、識別波形取得部８１３は、測定された線間電圧Ｖ_3ACの位相を基準として、測定された線電流Ｉ_3Aの電流波形を所望の周期分で区切り、識別波形Ｉ_{3A_id}を生成し取得する。線電流Ｉ_3Cの電流値は０となり、測定されない。

判定部８１５は、識別波形Ｉ_{3A_id}と予めデータベースに格納された、識別波形と比較するための波形Ｉ₉とが一致するかどうかを判定する。表示部８１６は、識別波形Ｉ_{3A_id}と波形Ｉ₉とが一致した場合、波形Ｉ₉のデータのみに紐付けられた単相負荷を有する電気機器の識別情報を、例えば、ディスプレイなどの表示装置に表示する。

本実施例によれば、三相３線式で給電される電気製品が、単相負荷を有していても迅速に識別することが可能となる。つまり、実施例１に係る電気機器識別装置は、識別対象の電気機器の負荷が単相負荷か三相負荷かに関わらず、共通して適用可能である。

なお、本発明の実施例１において、２つのセンサのいずれか１つが電流を検出しなかった場合、識別対象の電気機器の負荷が単相であると判断してもよい。判定部８１５の判定処理の際、当該判断の情報を参照して、先ず単相負荷か三相負荷かを選別してもよい。

＜実施例２＞
本発明の実施例２では、実施例１において２本の配線から測定された線電流の波形を用いて、三相負荷の各負荷に流れる相電流をそれぞれ推定し、推定された相電流の波形に基づいて、３つの識別波形を生成する。当該３つの識別波形によって電気機器を識別することで、実施例１より正確な識別が可能となる。

〔構成〕
本実施例における電気機器識別装置以外の構成、例えば、三相３線式電源、分電盤、電気機器の構成は実施例１と同一とする。本実施例における電気機器識別装置は、実施例１におけるサーバ８１の代わりに、後述するサーバ９１を備える。本実施例におけるサーバ９１は、実施例１におけるサーバの各機能部のほかに、電流推定部をさらに備える。

図７に本発明の実施例２に係る、サーバ９１のソフトウェア構成の機能ブロック図を示す。本実施例では、実施例１に係る図２の各機能部８１１〜８１６に加え、電流推定部９１１を備えた構成になっている。

〔動作〕
電流推定部９１１は、電流測定部８１１が測定した線電流Ｉ_3Aおよび線電流Ｉ_3Cに基づき、三相負荷Ｚのそれぞれの負荷に流れる３つの相電流Ｉ_A、Ｉ_B、およびＩ_Cの値を推定する。先ず、電流推定部９１１は、線電流Ｉ_3Bを算出する。線電流Ｉ_3Bを算出する方法として、例えば、３つの三相負荷のうち２つの負荷で使用される電力を算出し、算出した電力に基づいて残りの負荷で使用される電力を求める、ブロンデルの定理を用いる方法が挙げられる。この場合、線間電圧Ｖ_3ACの他に、線間電圧Ｖ_3ABおよび線間電圧Ｖ_3BCを測定しておく。

電流推定部９１１は、次の（式３）、（式４）、（式５）の３つの関係式を用いて、３つの相電流Ｉ_A、Ｉ_B、およびＩ_Cの値を算出して推定する。
Ｉ_A＝Ｉ_C＋Ｉ_3C （式３）
Ｉ_B＝Ｉ_A＋Ｉ_3A （式４）
Ｉ_C＝Ｉ_B＋Ｉ_3B （式５）
識別波形取得部８１３は、実施例１と同様の処理で、測定された線間電圧Ｖ_3ACの位相を基準として、推定された相電流Ｉ_Aから所望の周期分の識別波形Ｉ_{A_id}を、推定された相電流Ｉ_Bから所望の周期分の識別波形Ｉ_{B_id}を、推定された相電流Ｉ_Cから所望の周期分の識別波形Ｉ_{C_id}をそれぞれ生成し取得する。

判定部８１５は、識別波形Ｉ_{A_id}と予めデータベースに格納された波形Ｉ₄とが一致するかどうかを判定する。また、判定部８１４は、実施例１と同様の処理で識別波形Ｉ_{B_id}と波形Ｉ₅とが一致し、識別波形Ｉ_{C_id}と波形Ｉ₆とが一致するかどうかを判定する。表示部８１５は、識別波形Ｉ_{A_id}と波形Ｉ₄と、識別波形Ｉ_{B_id}と波形Ｉ₅と、および識別波形Ｉ_{C_id}と波形Ｉ₆と、全てが一致した場合、波形Ｉ₄のデータ、波形Ｉ₅のデータ、および波形Ｉ₆のデータに紐付けられた電気機器の識別情報を、例えば、ディスプレイなどの表示装置に表示する。

〔フローチャート〕
図８に本発明の実施例２に係る電気機器識別方法のフローチャートを示す。電流測定部８１１は、電流センサ５Ａによって配線３Ａに流れる線電流Ｉ_3Aを測定し、電流センサ５Ｃによって配線３Ｃに流れる線電流Ｉ_3Cを測定する（Ｓ２０１）。電圧測定部８１２は、配線３Ａと配線３Ｃとの線間電圧Ｖ_3ACを測定する（Ｓ２０２）。電流推定部９１１は、電流測定部８１１が測定した線電流Ｉ_3Aおよび線電流Ｉ_3Cに基づき、３つの相電流Ｉ_A、Ｉ_B、およびＩ_Cを推定する（Ｓ２０３）。識別波形取得部８１３は、測定された線間電圧Ｖ_3ACの位相を基準として、推定された相電流Ｉ_Aから所望の周期分の識別波形Ｉ_{A_id}を取得し、推定された相電流Ｉ_Bから所望の周期分の識別波形Ｉ_{B_id}を取得し、推定された線電流Ｉ_Cから所望の周期分の識別波形Ｉ_{C_id}を取得する（Ｓ２０４）。判定部８１４は、識別波形Ｉ_{A_id}と予めデータベースに格納された波形Ｉ₄とが一致するか判定し、識別波形Ｉ_{B_id}と予めデータベースに格納された波形Ｉ₅とが一致するか判定し、識別波形Ｉ_{C_id}と予めデータベースに格納された波形Ｉ₆とが一致するか判定する（Ｓ２０５）。表示部８１５は、識別波形Ｉ_{A_id}と波形Ｉ₄とが一致し、識別波形Ｉ_{B_id}と波形Ｉ₅とが一致し、識別波形Ｉ_{C_id}と波形Ｉ₆とが一致した場合、波形Ｉ₄のデータ、波形Ｉ₅のデータおよび波形Ｉ₆のデータに紐付けられた電気機器の識別情報を表示する（Ｓ２０６）。

本実施例によれば、三相３線式で給電される電気製品を迅速に識別することが可能となる。また、本実施例によれば、実施例１と比較して、より正確に識別することが可能となる。

＜実施例３＞
図１に示す電流センサ５Ａ、電流センサ５Ｂ、電圧センサ６、ＡＤ変換器７、電気機器識別装置８を備えた構成のシステム（電気機器識別システム）は、単相２線式および単相３線式の給電方式に適用することが可能である。

（単相２線式の電源に接続された電気機器の識別）
図９に本発明の実施例３に係る電気機器識別装置を含む構成を示す。単相２線式電源１１から出力された電力は、分電盤２１で分電され、配線を通って電気機器９内の単相負荷Ｚ₉に供給される。図９に示す単相２線式の給電方式において、単相２線式電源１１の電圧は、配線（電圧線）３１Ａと配線（中性線）３１Ｃとの間の線間電圧Ｖ_31ACと同じとなり、電気機器９内の単相負荷Ｚ₉に印加される。

本実施例では、配線３Ａおよび配線３Ｃには、電気機器９内の単相負荷Ｚ₉が接続されているため、配線３Ａに流れる電流Ｉ_31Aおよび配線３Ｃに流れる電流Ｉ_31Cは、電気機器９内の単相負荷Ｚ₉に流れる電流として検出される。

図９に示す単相２線式電源１１において、配線３１Ｃは接地され、電流Ｉ_31Cの波形は取得できないため、本実施例では、配線３１Ａに流れる電流Ｉ_31Aを取り扱う。仮に、単相２線式電源１１において配線３１Ｃが接地されていない場合は、電流Ｉ_31Aの波形および電流Ｉ_31Cの波形を取得することが可能となる。この場合、取得電流Ｉ_31Aの波形と電流Ｉ_31Cの波形とは、同じ形状となるため片方の電流波形を用いて電気機器を識別してもよい。

識別波形取得部８１３は、測定された線間電圧Ｖ_31ACの位相を基準として、測定された配線３１Ａに流れる電流Ｉ_31Aの電流波形を所望の周期分で区切り、識別波形Ｉ_{31A_id}を生成し取得する。

判定部８１５は、識別波形Ｉ_{31A_id}と予めデータベースに格納された、識別波形と比較するための波形Ｉ₉とが一致するかどうかを判定する。

表示部８１６は、識別波形Ｉ_{31A_id}と波形Ｉ₉とが一致した場合、波形Ｉ₉のデータのみに紐付けられた単相負荷を有する電気機器の識別情報を、例えば、ディスプレイなどの表示装置に表示する。

（単相３線式の電源に接続された電気機器の識別）
図１０に本発明の実施例３に係る電気機器識別装置を含む構成を示す。単相３線式電源１２は、商用電源１２Ａおよび１２Ｂで構成される。単相３線式電源１２から出力された電力は、分電盤２２で分電され、配線を通って電気機器９内の単相負荷Ｚ₉に供給される。図１０に示す単相３線式の給電方式において、商用電源１２Ａの電圧は、配線（第１相線）３２Ａと配線（中性線）３２Ｂとの間の線間電圧Ｖ_32ABと同じとなり、電気機器９内の単相負荷Ｚ₉に印加される。

本実施例では、配線３２Ａには、電気機器９内の単相負荷Ｚ₉が接続されているため、配線３２Ａに流れる電流Ｉ_32Aは、電気機器９内の単相負荷Ｚ₉に流れる電流として検出される。一方、配線（第２相線）３２Ｃには負荷が接続されていないため、配線３２Ｃに流れる線電流Ｉ_32Cは検出されない。よって、識別波形取得部８１３は、測定された線間電圧Ｖ_32ACの位相を基準として、測定された線電流Ｉ_32Aの電流波形を所望の周期分で区切り、識別波形Ｉ_{32A_id}を取得する。線電流Ｉ_32Cの電流値は０となり、測定されない。

判定部８１５は、識別波形Ｉ_{32A_id}と予めデータベースに格納された、識別波形と比較するための波形Ｉ₉とが一致するかどうかを判定する。表示部８１６は、識別波形Ｉ_{32A_id}と波形Ｉ₉とが一致した場合、波形Ｉ₉のデータのみに紐付けられた単相負荷を有する電気機器の識別情報を、例えば、ディスプレイなどの表示装置に表示する。

本発明の実施例にかかる電気機器識別システムは、三相３線式の電源のみならず、単相２線式および単相３線式の給電方式に適用できるため、複数の識別装置を導入するコストの低減を図ることが可能となる。

＜実施例４＞
本発明の実施例１から実施例３では、５０／６０Ｈｚの交流の１サイクルの電流波形を用いて電気機器を識別していたが、１サイクルの電流波形に重畳している高周波成分（例えば、１０ｋＨｚ以上の高周波成分）から特徴的なピーク周波数を抽出して、抽出したピーク周波数を用いて電気機器を識別することも可能である。

図１１に本発明の実施例４に係る電気機器識別装置を含む構成を示す。図１に示すＡ／Ｄ変換器７の前段に、ハイパスフィルタＨＰＦ１００をさらに備えた構成になっている。本実施例における電気機器識別装置１０は、実施例１におけるサーバ８１の代わりに、後述するサーバ１２１を備える。

図１２に本発明の実施例４に係る、サーバ１２１のソフトウェア構成の機能ブロック図を示す。本実施例では、実施例１に係る図２の各機能部８１１〜８１６に加え、高周波抽出部１２１１、スペクトル化部１２１２、ピーク周波数生成部（第２の生成部）１２１３を備えた構成になっている。

高周波抽出部１２１１は、電流センサ５Ａが測定した電流を、ＨＰＦ１００を通して、高周波成分（第１の高周波成分）Ｗ_Aを抽出し、電流センサ５Ｃが測定した電流を、ＨＰＦ１００を通して、高周波成分（第２の高周波成分）Ｗ_Cを抽出する。スペクトル化部１２１２は、高周波成分Ｗ_Aおよび高周波成分Ｗ_Cをそれぞれスペクトル化する。

図１３に本発明の実施例４に係る、スペクトル化された高周波成分の一例を示す。ピーク周波数生成部１２１３は、スペクトル化された高周波成分において閾値を超えた成分をピーク周波数として生成する。具体的には、ピーク周波数生成部１２１３は、スペクトル化された高周波成分Ｗ_Aからピーク周波数（第１のピーク周波数）Ｐ_Aを生成し、スペクトル化された高周波成分Ｗ_Cからピーク周波数（第２のピーク周波数）Ｐ_Cを生成する。

識別波形取得部８１３は、測定された線間電圧Ｖ_3ACの位相を基準として、生成されたピーク周波数Ｐ_Aの波形を所望の周期分で区切って識別波形（第３の識別波形）Ｉ_{PA_id}を生成し、また、生成されたピーク周波数Ｐ_Cの波形を所望の周期分で区切って識別波形（第４の識別波形）Ｉ_{PC_id}を生成してそれぞれ取得する。

次に、整列波形生成部８１４は、識別波形Ｉ_{PA_id}と識別波形Ｉ_{PC_id}とを所定の順序に従い並べて、整列波形（第２の整列波形）Ｉ_{PAC_id}を生成する。

判定部８１５は、整列波形Ｉ_{PAC_id}のうち識別波形Ｉ_{PA_id}に対応する波形と、予めデータベースに格納された、識別波形と比較するためのピーク周波数波形Ｉ_P1とが一致するかどうかを判定し、また、整列波形Ｉ_{PAC_id}のうち識別波形Ｉ_{PC_id}に対応する波形と、予めデータベースに格納されたピーク周波数波形Ｉ_P2とが一致するかどうかを判定する。

表示部８１６は、識別波形Ｉ_{PA_id}に対応する波形とピーク周波数波形Ｉ_P1とが一致し、且つ、識別波形Ｉ_{PC_id}に対応する波形とピーク周波数波形Ｉ_P2とが一致した場合、ピーク周波数波形Ｉ_P1のデータおよびピーク周波数波形Ｉ_P2のデータに紐付けられた電気機器の識別情報を、例えば、ディスプレイなどの表示装置に表示する。

本実施例によれば、負荷に流れる電流の高周波成分を用いても、三相３線式で給電される電気製品を迅速に識別することが可能となる。

＜その他＞
本発明の実施例１から実施例３では、分電盤に流れる電流の波形に基づいて、複数の動作中の電気機器を識別することが可能である。ここでは、電気機器Ａと電気機器Ｂの２つの電気機器を例にして説明する。

図１４に合成波形を用いて複数の電気機器を識別する方法について説明するための図を示す。図１４（ａ）は、電気機器Ａに印加される電圧Ｖ_xの波形と電気機器Ａに流れる電流Ｉ_xAの波形との関係を示し、図１４（ｂ）は、電気機器Ｂに印加される電圧Ｖ_xの波形と電気機器Ｂに流れる電流Ｉ_xBの波形との関係を示し、図１４（ｃ）は、電流Ｉ_xAの波形と電流Ｉ_xBの波形とを合成した電流Ｉ_cの波形を示す。電気機器Ａに印加される電圧Ｖ_xと電気機器Ｂに印加される電圧Ｖ_xとは等しいものとする。

当該合成した電流波形Ｉ_cを予めデータベースに格納しておく。そして、電流測定部８１１で分電盤に流れる電流を測定し、識別波形取得部８１３において、測定された電流波形から所望の周期分で区切って識別波形を生成する。次に、判定部８１５において、生成した識別波形と、予めデータベースに格納された電流波形Ｉ_cとが一致するかどうかを判定する。一致した場合、表示部８１６は、分電盤に接続されている電気機器の情報として、電気機器Ａと電気機器Ｂの識別情報をそれぞれ表示することが可能となる。

Ｚ、Ｚ_A、Ｚ_B、Ｚ_C、Ｚ’、Ｚ’_A、Ｚ’_B、Ｚ’_C、Ｚ₉ 負荷
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１’、１’Ａ、１’Ｂ、１’Ｃ、１１、１２、１２Ａ、１２Ｂ 電源
２、２１、２２ 分電盤
３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３’Ａ、３’Ｂ、３’Ｃ、３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ、３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ 配線
４、４’、９ 電気機器
５Ａ、５Ｂ 電流センサ
６ 電圧センサ
７ Ａ／Ｄ変換器
８、１０ 電気機器識別装置
８１、９１、１２１ サーバ
８２ データベース
８１１ 電流測定部
８１２ 電圧測定部
８１３ 識別波形取得部
８１４ 整列波形生成部
８１５ 判定部
８１６ 表示部
９１１ 電流推定部
１２１１ 高周波抽出部
１２１２ スペクトル化部
１２１３ ピーク周波数生成部

Claims (6)

1. ２本の配線に接続され給電される電気製品を識別する装置による方法であって、前記装置は、前記電気製品を識別するための第１の波形データおよび第２の波形データが予め格納されたデータベースを備え、
   前記２本の配線のうち第１の配線に流れる第１の電流を測定し、前記２本の配線のうち第２の配線に流れる第２の電流を測定するステップと、
   前記第１の配線と前記第２の配線との間に印加される線間電圧を測定するステップと、
   前記測定された線間電圧の位相を基準として、前記測定された第１の電流から所望の周期分の第１の識別波形を取得し、前記測定された第２の電流から前記周期分の第２の識別波形を取得するステップと、
   前記第１の識別波形と前記第２の識別波形とを所定の順序に従い並べて、整列波形を生成するステップと、
   前記整列波形のうち前記第１の識別波形に対応する波形のデータと前記第１の波形データとが一致するかどうかを判定し、前記整列波形のうち前記第２の識別波形に対応する波形のデータと前記第２の波形データとが一致するかどうかを判定するステップと、
   前記第１の識別波形に対応する波形のデータが前記第１の波形データと一致し、且つ、前記第２の識別波形に対応する波形のデータが前記第２の波形データと一致した場合、前記第１の波形データおよび前記第２の波形データに紐付けられた電気製品の識別情報を表示するステップと
   を備えることを特徴とする方法。
2. 前記電気製品は、三相３線で給電され、
   前記第１の配線は、第１相線であり、前記第２の配線は、第２相線であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記電気製品は、単相２線で給電され、
   前記第１の配線は、電圧線であり、前記第２の配線は、中性線であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 前記電気製品は、単相３線で給電され、
   前記第１の配線は、第１相線であり、前記第２の配線は、第２相線であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 前記装置は、ハイパスフィルタをさらに備え、
   前記測定された第１の電流を前記ハイパスフィルタに通して第１の高周波成分を抽出し、前記測定された第２の電流を前記ハイパスフィルタに通して第２の高周波成分を抽出するステップと、
   前記第１の高周波成分および前記第２の高周波成分をそれぞれスペクトル化するステップと、
   前記スペクトル化された第１の高周波成分から第１のピーク周波数を生成し、前記スペクトル化された第２の高周波成分から第２のピーク周波数を生成するステップとをさらに備え、
   前記取得するステップにおいて、前記測定された線間電圧の位相を基準として、前記第１のピーク周波数から所望の周期分の第３の識別波形を取得し、前記第２のピーク周波数から前記周期分の第４の識別波形を取得し、
   前記生成するステップにおいて、前記第３の識別波形と前記第４の識別波形とを所定の順序に従い並べて、第２の整列波形を生成し、
   前記判定するステップにおいて、前記第２の整列波形のうち前記第３の識別波形に対応する波形のデータが前記第１の波形データと一致するかどうかを判定し、前記第２の整列波形のうち前記第４の識別波形に対応する波形のデータが前記第２の波形データと一致するかどうかを判定し、
   前記表示するステップにおいて、前記第３の識別波形に対応する波形のデータが前記第１の波形データと一致し、且つ、前記第４の識別波形に対応する波形のデータが前記第２の波形データと一致した場合、前記第１の波形データおよび前記第２の波形データに紐付けられた電気製品の識別情報を表示することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の方法。
6. ２本の配線に接続され給電される電気製品を識別する装置であって、前記電気製品を識別するための第１の波形データおよび第２の波形データが予め格納されたデータベースを備え、
   前記２本の配線のうち第１の配線に流れる第１の電流を測定し、前記２本の配線のうち第２の配線に流れる第２の電流を測定する第１の測定部と、
   前記第１の配線と前記第２の配線との間に印加される線間電圧を測定する第２の測定部と、
   前記測定された線間電圧の位相を基準として、前記測定された第１の電流から所望の周期分の第１の識別波形を取得し、前記測定された第２の電流から前記周期分の第２の識別波形を取得する取得部と、
   前記第１の識別波形と前記第２の識別波形とを所定の順序に従い並べて、整列波形を生成する生成部と、
   前記整列波形のうち前記第１の識別波形に対応する波形のデータと前記第１の波形データとが一致するかどうかを判定し、前記整列波形のうち前記第２の識別波形に対応する波形のデータと前記第２の波形データとが一致するかどうかを判定する判定部と、
   前記第１の識別波形に対応する波形のデータが前記第１の波形データと一致し、且つ、前記第２の識別波形に対応する波形のデータが前記第２の波形データと一致した場合、前記第１の波形データおよび前記第２の波形データに紐付けられた電気製品の識別情報を表示する表示部と
   を備えたことを特徴とする装置。