JP2012044745A - エネルギーマネジメントシステム - Google Patents

Abstract

【課題】デマンド側からの要求を受信、制御し、電力供給状況に応じて強制的な節エネを行なうことができるエネルギーマネジメントシステムを提供する。
【解決手段】負荷２ａ〜２ｃへの供給電圧を制御して供給電力を制御する電力調整手段８ａ〜８ｃ、電力供給を遮断する第二電力調整手段９ａ〜９ｃ、外部と通信する通信手段５ａ〜５ｃを備えた電力管理装置４ａ〜４ｃと、負荷２ａ〜２ｃへの供給電圧、電流、電力等の状態信号から特定範囲の需給電力を管理する管理サーバー装置６、需給電力が第一供給レベルを超えた場合に、電圧を低下させるよう指令する電圧低下指令手段７と、負荷２ａ〜２ｃを部分的に遮断するように第二電力調整手段９ａ〜９ｃに対して指令する遮断指令手段１７を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、交流電源と負荷の間に直列に挿入して負荷電力を調整する電力管理装置と、電力管理装置を統括的に管理運用するエネルギーマネジメントシステムに関する。

従来、この種のエネルギーマネジメントは、交流電源供給装置として、トランスを備え、交流電源側に１次巻線を接続し、２次巻線側に補正電圧発生部を備え、トランスの２次巻線側の補正電圧を調整することで負荷に調整後の電圧を供給することを行なっているものがある（例えば特許文献１を参照）。

特許文献１では、図１０に示すように、トランス１０１の１次側主巻線１０１ａに入力交流電源を供給し、補正電圧発生部１０２は、入力交流電源の電圧と目標交流出力電圧との偏差に対応した補正電圧を生成して出力する。供給された補正電圧はトランス１０１で入力交流電圧と合成され、出力交流電源として負荷側へ出力することができる。

特開２０００−３１５１１６号公報

しかしながら、特許文献１の例では、補正電圧により負荷側への出力交流電源電圧は所望の安定した電圧を出力できるため、電圧を低下させることによる負荷側の電力削減効果が得ることができるが、予め設定した所望の電圧に調整するのみであるため、所望の電力まで削減できるか否かは不定となる。よって、デマンド側からの要求の有無に関わらず、所定の節エネ効果に限定されるため、例えば契約電力以下となるように強制的な節エネには対応できないという課題がある。また、複数台の電力管理装置を統括的に監視、制御するシステムではなく、自律分散的な個別の設定値で電力削減のための電圧調整制御を行なうため、受電点での総合電力を抑制したい場合や工場設備における区画毎のエネルギー管理をしたい場合に対応することができないという課題がある。

そこで本発明は、上記課題を解決するものであり、所望の電力まで負荷電力を低減することができると共に、デマンド側からの要求があった際には、所望の電力以下となるように強制的な節エネに対応し、複数台の電力管理装置を統括的に監視、制御することができるため、受電点での総合電力の抑制に対応することができるエネルギーマネジメントシステムを提供することができる。

そして、この目的を達成するために、本発明のエネルギーマネジメントシステムは、複数の負荷と商用電源との間に接続され、前記複数の負荷への供給電圧を所望の電圧に制御し、複数の負荷への供給電力を制御する電力調整手段、前記複数の負荷への電力供給を遮断する第二電力調整手段、外部と通信する通信手段を備えた複数の電力管理装置と、通信手段により得られる前記負荷への供給電圧、供給電流、供給電力が示す負荷の状態信号から特定範囲の需給電力を管理する管理サーバー装置を備えたエネルギーマネジメントシステムであって、前記管理サーバー装置は、前記特定範囲の需給電力が第一供給レベルを超えた場合に、第一供給レベル以下となるまで、あるいは所定の管理電圧下限値となるまで前記電力調整手段の所望の電圧を低下させるよう指令する電圧低下指令手段と、電圧の低下により需給電力が第一供給レベル以下とならない場合に、複数の負荷を部分的に遮断するように前記第二電力調整手段に対して指令する遮断指令手段を備えたことを特徴とするものであり、これにより所期の目的を達成するものである。

本発明によれば、複数の負荷と商用電源との間に接続され、前記複数の負荷への供給電圧を所望の電圧に制御し、複数の負荷への供給電力を制御する電力調整手段、前記複数の負荷への電力供給を遮断する第二電力調整手段、外部と通信する通信手段を備えた複数の電力管理装置と、通信手段により得られる前記負荷への供給電圧、供給電流、供給電力が示す負荷の状態信号から特定範囲の需給電力を管理する管理サーバー装置を備えたエネルギーマネジメントシステムであって、前記管理サーバー装置は、前記特定範囲の需給電力が第一供給レベルを超えた場合に、第一供給レベル以下となるまで、あるいは所定の管理電圧下限値となるまで前記電力調整手段の所望の電圧を低下させるよう指令する電圧低下指令手段と、電圧の低下により需給電力が第一供給レベル以下とならない場合に、複数の負荷を部分的に遮断するように前記第二電力調整手段に対して指令する遮断指令手段を備えた構成にして、所望の電力まで負荷電力を低減することができると共に、デマンド側からの要求があった際には、所望の電力以下となるように強制的な節エネに対応し、複数台の電力管理装置を統括的に監視、制御することができるため、受電点での総合電力の抑制に対応することができるエネルギーマネジメントシステムを提供することができる。

本発明の実施の形態１のエネルギーマネジメントシステムの構成図 同電力管理装置の構成図 同電力調整手段のフローチャート 本発明の実施の形態２のエネルギーマネジメントシステムの構成図 本発明の実施の形態３のエネルギーマネジメントシステムの構成図 本発明の実施の形態４のエネルギーマネジメントシステムの構成図 本発明の実施の形態５のエネルギーマネジメントシステムの構成図 同インピーダンス判定手段の判定フローチャート 同低下条件設定手段のフローチャート 従来の電力調整装置の構成図

本発明の請求項１記載のエネルギーマネジメントシステムは、複数の負荷と商用電源との間に接続され、前記複数の負荷への供給電圧を所望の電圧に制御し、複数の負荷への供給電力を制御する電力調整手段、前記複数の負荷への電力供給を遮断する第二電力調整手段、外部と通信する通信手段を備えた複数の電力管理装置と、通信手段により得られる前記負荷への供給電圧、供給電流、供給電力が示す負荷の状態信号から特定範囲の需給電力を管理する管理サーバー装置を備えたエネルギーマネジメントシステムであって、前記管理サーバー装置は、前記特定範囲の需給電力が第一供給レベルを超えた場合に、第一供給レベル以下となるまで、あるいは所定の管理電圧下限値となるまで前記電力調整手段の所望の電圧を低下させるよう指令する電圧低下指令手段と、電圧の低下により需給電力が第一供給レベル以下とならない場合に、複数の負荷を部分的に遮断するように前記第二電力調整手段に対して指令する遮断指令手段を備えたものである。これにより、通常時には所望の電圧（例えば、１００Ｖ系では１００Ｖ、２００Ｖ系では２００Ｖ）に制御し、供給電力が所定の電力を超えるか否かに応じて、供給電圧を所定の管理電圧下限値（例えば、１００Ｖ系では９５Ｖ、２００Ｖ系では１８０Ｖ）まで低下するように制御、あるいは負荷を遮断することができるため、デマンド側からの要求電力に応じて強制的な節エネを行なうことを可能とし、また、特定範囲（例えば、居住分野では集合住宅や住宅団地全体、非居住分野ではビル、工場の建屋単位など）の電力の需給状態、供給電圧と供給電流などを管理し、電源系統の異常使用などを監視することができるエネルギーマネジメントシステムを提供する。

また、請求項２記載のエネルギーマネジメントシステムは、電圧低下指令手段は電力調整手段に備え、管理サーバー装置は電圧低下指令手段に対して第一供給レベルを指令として出力する構成としたものである。これにより、管理サーバー装置による特定範囲の需給電力を一括して制御することができ、電力調整手段に電力消費が第一供給レベルになるように電圧低下指令手段を備えて制御を分担させるため、より簡単かつ安価な構成で多数台の電力調整手段の管理、運用が可能な管理サーバー装置とでき、システム全体の処理時間とコストを軽減することができるエネルギーマネジメントシステムを提供する。

また、請求項３記載のエネルギーマネジメントシステムは、所定の負荷への遮断を実施した後、一定時間経過した後に前記所定の負荷以外の負荷を遮断するように所定の時間間隔で実行する構成としたものである。これにより、負荷を遮断した後に管理対象の安定した負荷電力値で需給電力を判断できるため、不要に新たな負荷遮断や負荷の入り切りが必要なく、システム全体の安定化を図ることができるエネルギーマネジメントシステムを提供する。

また、請求項４記載のエネルギーマネジメントシステムは、電圧低下指令手段は、複数の負荷への供給電圧を低下するステップと、複数の負荷への供給電圧を保持し、複数の負荷への供給電力を検出するステップを有し、交互に第一供給レベル以下となるまで、あるいは所定の管理電圧下限値となるまで反復して制御する構成としたものである。これにより、負荷側の供給電圧に対する消費電力が安定するまでの時間を待機することができるため、不要かつ過剰な供給電圧低下の防止を可能としたエネルギーマネジメントシステムを提供する。

また、請求項５記載のエネルギーマネジメントシステムは、電圧低下指令手段は管理サーバー装置に備え、複数の電力調整手段の内、供給電力の大きい電力調整手段から優先して供給電圧の設定値を電力調整手段に指令として出力する構成としたものである。これにより、特定範囲における電力消費をより効果的、かつ高速に低減することができるため、より短時間で節エネを行なうことができるエネルギーマネジメントシステムを提供する。

また、請求項６記載のエネルギーマネジメントシステムは、遮断指令手段は、複数の電力調整手段の内、供給電力の大きい電力調整手段から優先して部分的に遮断する構成としたものである。これにより、電力調整手段の遮断機器の設定などを管理サーバー装置に備えて一括管理、制御するため、特定範囲における全電力消費を抑えることができ、より広範囲の電力調整を可能としたエネルギーマネジメントシステムを提供する。

また、請求項７記載のエネルギーマネジメントシステムは、電圧低下指令手段と遮断指令手段は電力調整手段に備え、管理サーバー装置は、電力調整手段に対して供給電力が過多となっているか否かを示すビット情報を伝送し、供給電力の低減する方法は電力調整手段が決定する構成としたものである。これにより、管理、制御する特定範囲が広範囲となった際の管理サーバー装置のデータ収集、演算処理規模を軽減することができるエネルギーマネジメントシステムを提供する。

また、請求項８記載のエネルギーマネジメントシステムは、電力調整手段、あるいは管理サーバー装置内に供給優先順位を設定する優先設定手段を備え、供給優先順位に応じて複数の電力調整手段に接続された複数の負荷への電力供給を制御する構成としたものである。これにより、連続運転により運転効率が高まる、あるいは連続運転の必要な負荷に対して電力削減、あるいは電源遮断を防止し、利便性を向上することができるエネルギーマネジメントシステムを提供する。

また、請求項９記載のエネルギーマネジメントシステムは、管理電圧下限値は、管理サーバー装置からの通信で書き換えを可能とする構成としたものである。これにより、一律の管理電圧下限値ではなく、個別の設定が可能となるため、電力制御装置から末端の負荷までの線路インピーダンスによる電圧低下で供給電圧低下が大きい場合、標準的な管理電圧下限値（例えば１００Ｖ系で９５Ｖ、２００Ｖ系で１８０Ｖ）ではなく、電圧低下分を加算した設定電圧（例えば１００Ｖ系で９６Ｖ、２００Ｖ系で１８２Ｖ）とすることができ、複数の負荷が低電圧による誤動作や能力の極端な低下（例えば照明器具のちらつきなど）のような動作上の不具合の防止を可能としたエネルギーマネジメントシステムを提供する。

また、請求項１０記載のエネルギーマネジメントシステムは、電力調整手段あるいは管理サーバー装置からの指令は、複数の各負荷への供給電圧を検出し、複数の各負荷のうち、最も低い供給電圧が管理電圧下限値を下回らない範囲に調整する構成としたものである。これにより、例えば電力制御装置１台当たりの負荷の範囲が広く、末端負荷までの配電線の線路インピーダンスが大きい場合であっても、最低限の供給電圧を確保することができ、複数の負荷が低電圧による誤動作や能力の極端な低下（例えば照明器具のちらつきなど）のような動作上の不具合の防止を可能としたエネルギーマネジメントシステムを提供する。

また、請求項１１記載のエネルギーマネジメントシステムは、遮断指令手段は、複数の各負荷のそれぞれを個別に遮断することを可能とする構成としたものである。これにより、複数の負荷が一斉に電源が遮断されることを防止することができるエネルギーマネジメントシステムを提供する。

また、請求項１２記載のエネルギーマネジメントシステムは、複数の負荷への供給電圧が低下する前後の電力調整手段の入力電圧から商用電源のインピーダンスを判定するインピーダンス判定手段と、商用電源のインピーダンス判定値から供給電圧の低下指令幅、低下下限値を決定する低下条件設定手段を備える構成としたものである。これにより、電力調整手段に接続された負荷への供給電圧低下による上位側電圧への影響、すなわち他の系列負荷に対する影響を事前に推定することができると同時に、より早く目標とする供給電力への収束と、電力調整手段の出力側に接続された負荷に対して供給電圧が管理電圧下限値を下回ることを防止し、より安定した電力供給を可能としたエネルギーマネジメントシステムを提供する。

（実施の形態１）
以下、実施の形態１について、図１〜３を参照しながらエネルギーマネジメントシステム１について説明する。図１はエネルギーマネジメントシステム１の構成を示す図であり、エネルギーマネジメントシステム１は、負荷２ａ〜２ｉと商用電源３との間に各々接続した電力管理装置４ａ〜４ｃと電力管理装置４ａ〜４ｃに備えた通信手段５ａ〜５ｃと通信して、負荷２ａ〜２ｉへの供給電圧、供給電流、供給電力といった負荷２ａ〜２ｉの状態信号を入力する管理サーバー装置６を備えている。また、管理サーバー装置６には、通信手段５ａ〜５ｃに対して電圧低下指令を送信する電圧低下指令手段７を備えている。

次に、同一構成のため、電力管理装置４ａ〜４ｃのうち、代表として電力管理装置４ａの構成について、図２を参照しながら説明する。図２に示すように、電力管理装置４ａは、負荷２ａ〜２ｃと商用電源３との間に接続している。電力管理装置４ａは、負荷２ａ〜２ｃへの供給電圧を所望の電圧（例えば１００Ｖ系では１００Ｖ、２００Ｖ系では２００Ｖ）に制御し、かつ負荷２ａ〜２ｃへの供給電力が所定の第一供給レベル（例えば４ｋＷ）を超えたことにより、電圧低下指令手段７からの電圧低下指令（例えば１００Ｖ系では９８Ｖ、２００Ｖ系では１９０Ｖ）を通信手段５ａにより受信し、所望の電圧よりも低い電圧に制御して負荷２ａ〜２ｃへの供給電力を制御する電力調整手段８ａと、負荷２ａ〜２ｃへの供給電力が所定の第二供給レベル（例えば５ｋＷ）を超えた場合、あるいは電力調整手段８ａによる電力削減の上限、すなわち管理電圧下限値（例えば１００Ｖ系では９５Ｖ、２００Ｖ系では１８０Ｖ）に達した場合に、負荷２ａ〜２ｃへの電力供給を遮断する第二電力調整手段９ａを備えている。ここで、電力調整手段８ａは、負荷２ａ〜２ｃが抵抗負荷であれば、供給電圧の２乗に比例して供給電力は増加するため、逆に供給電圧を所望の電圧よりも低い電圧に制御することで、電力は減少することとなり、電力を制御することができることを利用している。また、管理電圧下限値は、管理サーバー装置６から通信手段５ａを介して書換えを可能とし、例えば、末端の負荷２ｃまでの線路インピーダンスによる電圧低下で供給電圧低下が大きい場合、標準的な管理電圧下限値（例えば１００Ｖ系で９５Ｖ、２００Ｖ系で１８０Ｖ）ではなく、電圧低下分を加算した設定電圧（例えば１００Ｖ系で９６Ｖ、２００Ｖ系で１８２Ｖ）と書き換える。さらに、電力調整手段８ａは、負荷２ａ〜２ｃへの供給電圧を制御するための構成として、双方向電力制御部１０ａと直列変圧器１１ａを有しており、第二電力調整手段９ａは、供給遮断用のリレー１２ａと供給遮断の信号を生成する遮断信号生成部１３ａを備えている。また、負荷２ａ〜２ｃへの供給電力調整をする際に、電力調整手段８ａによる調整を優先して実行する第一ステップと、第二電力調整手段９ａの実行による第二ステップを順に実行するためのステップ実行部１４ａを備えており、ステップ実行部１４ａは、第一ステップを実行するための閾値レベルとして第一供給レベル（例えば２ｋＷ）と、第二ステップを実行するための閾値レベルとして第二供給レベル（例えば３ｋＷ）のそれぞれと比較した結果に応じて、ステップが実行されるように相異なる供給レベルに設定している。また、電力調整手段８ａは、管理電圧下限値を下回らない範囲に調整するように下限値を設定しており、電力調整手段８ａによる負荷２ａ〜２ｃへの供給電圧を調整する目標値が管理電圧下限値に達した場合、ステップ実行部１４ａは、第二電力調整手段９ａが第二ステップを実行するように構成している。さらに、第二電力調整手段９ａは、負荷２ａ〜２ｃのそれぞれを個別に遮断するように構成しており、負荷２ａ〜２ｃに対して、各優先順位を設定可能とし、優先順位の低い負荷から遮断する選択遮断手段１５ａを備えている。さらに、通信手段５ａは、負荷２ａ〜２ｃへの供給条件を外部に伝送、および負荷２ａ〜２ｃの電力調整に関するパラメータを外部から書き換えることを可能とする。また、第二電力調整手段９ａは、供給遮断用のリレー１２ａと供給遮断の信号を生成する遮断信号生成部１３ａ、リレー１２ａを接続、遮断する信号を入力する信号入力部１６ａを有している。負荷２ａ〜２ｃの複数負荷の合計負荷量が第二供給レベルを超えた場合、信号入力部１６ａに遮断信号が入力される。その際に、遮断指令手段１７ａに入力された負荷２ａ〜２ｃの各遮断の可否情報と、選択遮断手段１５ａにより設定された優先順位に従って優先順位の低い負荷から順に複数負荷の一部を遮断する。優先順位の低位の負荷（例えば負荷２ａ）を遮断し、所定時間経過の後に合計負荷量と第二供給レベルを比較して、第二供給レベル以下とならなければ、次に優先順位の低い負荷（例えば負荷２ｂ）を遮断する。本処理を第二供給レベル以下となるまで反復することで、第二電力調整手段９ａは供給電力を低減する。

次に、電力調整手段８ａの実行フローチャートについて、図３を参照しながら説明する。図３に示すように、電力調整手段８ａは、負荷２ａ〜２ｃへの供給電圧を低下するステップと、負荷２ａ〜２ｃへの供給電圧を保持し、負荷２ａ〜２ｃへの供給電力を検出するステップを有し、交互に所定の時間間隔（例えば１０秒間隔）で実行するように構成している。電力調整手段８ａは、負荷２ａ〜２ｃへの供給電力の検出値と第一供給レベルを比較して、検出値が第一供給レベルを下回る場合に負荷２ａ〜２ｃへの供給電圧の低下を中止し、その時の供給電圧を保持するように構成している。電力調整手段８ａは、負荷２ａ〜２ｃへの供給電圧を検出し、負荷２ａ〜２ｃのうち、最も低い供給電圧が管理電圧下限値を下回らない範囲に調整する。

以上のようなエネルギーマネジメントシステムとすることで、通常時には所望の電圧（例えば、１００Ｖ系では１００Ｖ、２００Ｖ系では２００Ｖ）に制御し、供給電力が所定の電力を超えるか否かに応じて、供給電圧を所定の管理電圧下限値まで低下するように制御、あるいは負荷を遮断することができるため、デマンド側からの要求電力に応じて強制的な節エネを行なうことを可能とし、また、特定範囲（例えば、居住分野では集合住宅や住宅団地全体、非居住分野ではビル、工場の建屋単位など）の電力の需給状態、供給電圧と供給電流などを管理し、電源系統の異常使用などを監視することができるエネルギーマネジメントシステムを提供できる。また、所定の負荷への遮断を実施した後、一定時間経過した後に前記所定の負荷以外の負荷を遮断するように所定の時間間隔で実行することから、負荷を遮断した後に管理対象の安定した負荷電力値で需給電力を判断できるため、不要に新たな負荷遮断や負荷の入り切りが必要なく、システム全体の安定化を図ることができるエネルギーマネジメントシステムを提供できる。また、電圧低下指令手段は、複数の負荷への供給電圧を低下するステップと、複数の負荷への供給電圧を保持し、複数の負荷への供給電力を検出するステップを有し、交互に第一供給レベル以下となるまで、あるいは所定の管理電圧下限値となるまで反復して制御する構成としたことより、負荷側の供給電圧に対する消費電力が安定するまでの時間を待機することができるため、不要かつ過剰な供給電圧低下の防止を可能としたエネルギーマネジメントシステムを提供できる。また、複数の各負荷への供給電圧のうち、最も低い供給電圧が管理電圧下限値を下回らない範囲に調整するため、例えば電力制御装置１台当たりの負荷の範囲が広く、末端負荷までの配電線の線路インピーダンスが大きい場合であっても、最低限の供給電圧を確保することができ、複数の負荷が低電圧による誤動作や能力の極端な低下（例えば照明器具のちらつきなど）のような動作上の不具合の防止を可能としたエネルギーマネジメントシステムを提供できる。また、遮断指令手段は、複数の各負荷のそれぞれを個別に遮断するため、複数の負荷が一斉に電源が遮断されることを防止することができるエネルギーマネジメントシステムを提供できる。

（実施の形態２）
以下、実施の形態２におけるエネルギーマネジメントシステム１Ｂの構成について、図４を参照しながら説明する。なお、実施の形態１と同様の構成要素については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

図４に示すように、エネルギーマネジメントシステム１Ｂは、電力調整手段８ａ〜８ｃに電圧低下指令手段７Ａ〜７Ｃを備えている。電圧低下指令手段７Ａ〜７Ｃは管理サーバー装置６から通信手段５ａ〜５ｃを介して、第一供給レベル（例えば２ｋＷ）を指令として入力する。電力調整手段８ａ〜８ｃは、電圧低下手段７Ａ〜７Ｃより入力された第一供給レベルに応じて、電圧調整を実行し、所定の管理電圧下限値となるまで反復して制御する。

以上のようなエネルギーマネジメントシステムとすることで、管理サーバー装置による特定範囲の需給電力を一括して制御することができ、電力調整手段に電力消費が第一供給レベルになるように電圧低下指令手段を備えて制御を分担させ、管理サーバー装置の構成を簡略化することができ、システム全体の処理時間とコストを軽減することができるエネルギーマネジメントシステムを提供できる。

（実施の形態３）
以下、実施の形態３におけるエネルギーマネジメントシステム１Ｃの構成について、図５を参照しながら説明する。なお、実施の形態１乃至２と同様の構成要素については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

図５に示すように、エネルギーマネジメントシステム１Ｃは、電圧低下指令手段７を管理サーバー装置６に備え、電力調整手段８ａ〜８ｃの内、供給電力の大きい、例えば電力調整手段８ｃから優先して供給電圧の設定値を低くして、通信手段５ｃを介して、電力調整手段８ｃに指令として出力するように構成している。例えば、電力調整手段８ａ、８ｂに対しては９８Ｖ、電力調整手段８ｃに対しては９６Ｖとする。供給電力の大小は、管理サーバー装置６が電力調整手段８ａ〜８ｃより通信手段５ａ〜５ｃを介して、電力調整手段８ａ〜８ｃの供給電圧、供給電流、供給電力を入力しているため、供給電力の大きい電力調整手段８ｃを特定することができる。

以上のようなエネルギーマネジメントシステムとすることで、特定範囲における電力消費をより効果的、かつ高速に低減することができるため、より短時間で節エネを行なうことができるエネルギーマネジメントシステムを提供できる。

（実施の形態４）
以下、実施の形態４におけるエネルギーマネジメントシステム１Ｄの構成について、図６を参照しながら説明する。なお、実施の形態１〜３と同様の構成要素については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

図６に示すように、エネルギーマネジメントシステム１Ｄでは、電圧低下指令手段７ａ〜７ｃと遮断指令手段１７ａ〜１７ｃは電力調整手段８ａ〜８ｃに備え、管理サーバー装置６は、優先設定手段１８を備えており、負荷２ａ〜２ｉの優先順位を設定できるように構成している。管理サーバー装置６は、電力調整手段８ａ〜８ｃに対して供給電力が過多となっているか否かを示すビット情報と同時に負荷２ａ〜２ｉの優先順位を伝送し、供給電力の低減する方法は、電力調整手段８ａ〜８ｃが決定するように構成している。また、複数の電力調整手段８ａ〜８ｃの内、供給電力の大きい、例えば電力調整手段８ａから優先して、管理サーバー装置６から供給電力過多を示すビット情報と、供給電力過多となった時点での負荷２ａ〜２ｃの優先順位を伝送し、供給電力過多を示すビット情報が入力された電力調整手段８ａは、電圧低下指令手段７ａより供給電圧を所定の管理電圧下限値まで適宜低下するように指令を出力する。管理電圧下限値に到達した場合は、遮断指令手段１７ａから負荷２ａ〜２ｃの内、優先順位の低い、例えば負荷２ａから順に部分的に遮断する。

以上のようなエネルギーマネジメントシステムとすることで、電力調整手段の遮断対象となる負荷の設定などを管理サーバー装置に備えて一括管理、制御するため、特定範囲における全電力消費を抑えることができ、より広範囲の電力調整を可能としたエネルギーマネジメントシステムを提供できる。また、電圧低下指令手段と遮断指令手段は電力調整手段に備え、管理サーバー装置は、電力調整手段に対して供給電力が過多となっているか否かを示すビット情報を伝送し、供給電力の低減する方法は電力調整手段が決定するため、管理、制御する特定範囲が広範囲となった際の管理サーバー装置のデータ収集、演算処理規模を軽減することができるエネルギーマネジメントシステムを提供できる。

（実施の形態５）
以下、実施の形態５におけるエネルギーマネジメントシステム１Ｅの構成について、図７を参照しながら説明する。なお、実施の形態１〜４と同様の構成要素については同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

図７に示すように、エネルギーマネジメントシステム１Ｅでは、管理サーバー装置６Ｂには、負荷２ａ〜２ｉへの供給電圧が低下する前後の電力調整手段８ａ〜８ｃの入力電圧から商用電源３のインピーダンスを判定するインピーダンス判定手段１９と、商用電源３のインピーダンス判定値から供給電圧の低下指令幅、低下下限値を決定する低下条件設定手段２０を備えている。

次に、インピーダンス判定手段１９の判定フローチャートについて、電力調整手段８ａを代表として図８を参照しながら説明する。図に示すように、インピーダンス判定手段１９は、電力調整手段８ａから負荷２ａ〜２ｃへの出力電流が最大Ｉｗとなるように、双方向電力制御部１０ａに電圧指令を出力する。すなわち、直列変圧器１１ａの一次巻線側の電圧ベクトルが商用電源３と同位相となるように制御する。但し、この際に所定の管理電圧上限値（例えば、１００Ｖ系では１０７Ｖ、２００Ｖ系では２２０Ｖ）となるように昇電圧する。この時の商用電源３の電源電圧Ｖ１を検出、記憶する。次にインピーダンス判定手段１９は、双方向電力制御部１０ａに出力電流の力率を０．８５まで変動させ、有効電流はＩｗで、かつ無効電流Ｉｑを同時に出力するように指令する。この時の変動した商用電源３の電源電圧Ｖ２を検出する。次に電力調整手段８ａに接続された負荷２ａ〜２ｃを遮断、すなわち潮流のない状態とし、その時の商用電源３の電源電圧Ｖｏを検出する。この時、Ｖｏ、Ｖ１、Ｖ２、Ｉｗ、Ｉｑの関係は、商用電源３のインピーダンスをＲｓ＋ｊＸｓとすると、数式１にて連立方程式が成立し、Ｒｓ、Ｘｓについて解くことができる。

さらに、求めたＲｓ、Ｘｓと商用電源３の許容できる最大電圧Ｖｍａｘと、双方向電力制御部１０ａから負荷２ａ〜２ｃへの出力がゼロの時の商用電源３の電源電圧Ｖｏから、双方向電力制御部１０ａが負荷２ａ〜２ｃへ供給する電圧を増減した際に、電力調整手段８ａの電圧調整幅△Ｖに対する入力電圧の感度Ｓを数式２により演算する。この演算した感度は、低下条件設定手段２０へ入力する。

次に、低下条件設定手段２０のフローチャートについて、低下条件設定手段２０ａを代表として図９を参照しながら説明する。図に示すように、低下条件設定手段２０ａは、入力した感度Ｓと、収束目標値である供給電力目標値Ｗｒｅｆより、数式３の演算を行なうことで低下指令幅Ｖｒｅｄを演算する。

次に、入力した感度と商用電源３の検出した電圧Ｖｇｒｉｄから、数式４の演算を行なうことで低下下限値（△Ｖｍａｘ）を演算する。さらに、演算した低下指令幅と低下下限値を比較し、低下下限値よりも低下指令幅が大きい場合は、低下指令幅を低下下限値で更新して制限する。

以上により、低下指令幅を決定して、更に低下指令幅から負荷２ａ〜２ｃへの供給電力削減期待値Ｗｒｅｄを数式５により演算する。

次に、演算した供給電力削減期待値を現在の供給電力から減算して、削減後の供給電力見込値（Ｗａｄｄ）を演算して、供給電力目標値と比較し、目標値を下回る電力であれば、電力調整手段８ａにより電圧低下を実行し、目標値を上回る電力であれば、優先順位に従って負荷２ａ〜２ｃの遮断を順次実行する。

以上のようなエネルギーマネジメントシステムとすることで、電力調整手段に接続された負荷への供給電圧低下による上位側電圧への影響、すなわち他の系列負荷に対する影響を事前に推定することができると同時に、より早く目標とする供給電力への収束と、電力調整手段の出力側に接続された負荷に対して供給電圧が管理電圧下限値を下回ることを防止し、より安定した電力供給を可能としたエネルギーマネジメントシステムを提供する。

本発明にかかるエネルギーマネジメントシステムは、システムの対象範囲における負荷の消費電力を一括して管理、制御するため、負荷に対する電力供給を遮断する前に、負荷電力の節電を実施させることから、負荷の使用者に違和感無く、最適制御することができるので、一般家庭をはじめ、工場設備、ビル設備を問わずトータル的な電力管理を行なうことができるマネジメントシステムを提供することができ有用である。

１ エネルギーマネジメントシステム
１Ｂ〜１Ｅ エネルギーマネジメントシステム
２ａ〜２ｉ 負荷
３ 商用電源
４ａ〜４ｃ 電力管理装置
５ａ〜５ｃ 通信手段
６ 管理サーバー装置
７ 電圧低下指令手段
７Ａ〜７Ｃ 電圧低下指令手段
８ａ〜８ｃ 電力調整手段
９ａ〜９ｃ 第二電力調整手段
１０ａ〜１０ｃ 双方向電力制御部
１１ａ〜１１ｃ 直列変圧器
１２ａ〜１２ｃ リレー
１３ａ〜１３ｃ 遮断信号生成部
１４ａ〜１４ｃ ステップ実行部
１５ａ〜１５ｃ 選択遮断手段
１６ａ〜１６ｃ 信号入力部
１７ 遮断指令手段
１７ａ〜１７ｃ 遮断指令手段
１８ 優先設定手段
１９ インピーダンス判定手段
２０ 低下条件設定手段

Claims (12)

1. 複数の負荷と商用電源との間に接続され、前記複数の負荷への供給電圧を所望の電圧に制御し、複数の負荷への供給電力を制御する電力調整手段、前記複数の負荷への電力供給を遮断する第二電力調整手段、外部と通信する通信手段を備えた複数の電力管理装置と、通信手段により得られる前記負荷への供給電圧、供給電流、供給電力が示すなど負荷の状態信号から特定範囲の需給電力を管理する管理サーバー装置を備えたエネルギーマネジメントシステムであって、前記管理サーバー装置は、前記特定範囲の需給電力が第一供給レベルを超えた場合に、第一供給レベル以下となるまで、あるいは所定の管理電圧下限値となるまで前記電力調整手段の所望の電圧を低下させるよう指令する電圧低下指令手段と、電圧の低下により需給電力が第一供給レベル以下とならない場合に、複数の負荷を部分的に遮断するように前記第二電力調整手段に対して指令する遮断指令手段を備えたことを特徴とするエネルギーマネジメントシステム。
2. 電圧低下指令手段は電力調整手段に備え、管理サーバー装置は電圧低下指令手段に対して第一供給レベルを指令として出力することを特徴とする請求項１記載のエネルギーマネジメントシステム。
3. 所定の負荷への遮断を実施した後、一定時間経過した後に前記所定の負荷以外の負荷を遮断するように所定の時間間隔で実行することを特徴とする請求項１あるいは２記載のエネルギーマネジメントシステム。
4. 電圧低下指令手段は、複数の負荷への供給電圧を低下するステップと、複数の負荷への供給電圧を保持し、複数の負荷への供給電力を検出するステップを有し、交互に第一供給レベル以下となるまで、あるいは所定の管理電圧下限値となるまで反復して制御することを特徴とする請求項１〜３何れかに記載のエネルギーマネジメントシステム。
5. 電圧低下指令手段は管理サーバー装置に備え、複数の電力調整手段の内、供給電力の大きい電力調整手段から優先して供給電圧の設定値を電力調整手段に指令として出力することを特徴とする請求項１、３あるいは４何れかに記載のエネルギーマネジメントシステム。
6. 遮断指令手段は、複数の電力調整手段の内、供給電力の大きい電力調整手段から優先して部分的に遮断することを特徴とする請求項１、２、４、５何れかに記載のエネルギーマネジメントシステム。
7. 電圧低下指令手段と遮断指令手段は電力調整手段に備え、管理サーバー装置は、電力調整手段に対して供給電力が過多となっているか否かを示すビット情報を伝送し、供給電力の低減する方法は電力調整手段が決定することを特徴とする請求項１、４何れかに記載のエネルギーマネジメントシステム。
8. 電力調整手段、あるいは管理サーバー装置内に供給優先順位を設定する優先設定手段を備え、供給優先順位に応じて複数の電力調整手段に接続された複数の負荷への電力供給を制御することを特徴とする請求項１〜７何れかに記載のエネルギーマネジメントシステム。
9. 管理電圧下限値は、管理サーバー装置からの通信で書き換えを可能としたことを特徴とする請求項２〜４あるいは６〜８何れかに記載のエネルギーマネジメントシステム。
10. 電力調整手段あるいは管理サーバー装置からの指令は、複数の各負荷への供給電圧を検出し、複数の各負荷のうち、最も低い供給電圧が管理電圧下限値を下回らない範囲に調整することを特徴とする請求項１〜９何れかに記載のエネルギーマネジメントシステム。
11. 遮断指令手段は、複数の各負荷のそれぞれを個別に遮断することを可能とした請求項１〜１０何れかに記載のエネルギーマネジメントシステム。
12. 複数の負荷への供給電圧が低下する前後の電力調整手段の入力電圧から商用電源のインピーダンスを判定するインピーダンス判定手段と、商用電源のインピーダンス判定値から供給電圧の低下指令幅、低下下限値を決定する低下条件設定手段を備えたことを特徴とする請求項１〜１１何れかに記載のエネルギーマネジメントシステム。

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