JP3226249U - 電力制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】リアルタイムに電力を制御する電力制御システムを提供する。【解決手段】本考案は電力制御システムを開示する。電力制御システムは、所定の区域に設置され、電力網システムに電気的に接続される。電力制御システムは、サーバ、スマートゲートウェイ装置、電力測定装置、スマートメータ、第１の電力制御装置、発電装置、第２の電力制御装置、複数の電子装置及びエネルギー貯蔵装置を備える。電力測定装置は一秒毎の第１の電力制御装置の第１の電力の電流供給値を測定する。電力測定装置は一秒毎の第２の電力制御装置の第２の電力の電流使用値を測定する。電力測定装置は電流供給値と電流使用値との電流差値を第１の電力制御装置及びスマートゲートウェイ装置に提供する。第１の電力制御装置は、少なくとも電流差値に基づいて第１の電力を調節する。【選択図】図１

Description

本考案は電力制御システムに関し、特にリアルタイムに電力を制御する電力制御システムに関する。

今では、自給電力の産出は増加しているが、依然として電力網システムによって大量に電力を提供する必要がある。この状況では、電力制御システムの設計により電力網システムの負担を軽減し、自給電力の利用率を高める必要がある。

そのため、リアルタイムに電力を制御する電力制御システムを提供することは、重要な課題となった。

本考案が解決しようとする課題は、従来技術の問題を解決するため、電力制御システムを提供することである。

本考案にかかる電力制御システムは、所定の区域に設置され、電力網システムに電気的に接続される。電力制御システムは、サーバ、スマートゲートウェイ装置、電力測定装置、スマートメータ、第１の電力制御装置、発電装置、第２の電力制御装置、複数の電子装置及びエネルギー貯蔵装置を備える。スマートゲートウェイ装置はサーバに通信可能に接続される。電力測定装置はスマートゲートウェイ装置に通信可能に接続される。第１の電力制御装置はスマートメータに電気的に接続され、第１の電力を提供する。発電装置は第１の電力制御装置に電気的に接続される。第２の電力制御装置はスマートメータに電気的に接続され、第２の電力を受電する。複数の電子装置は第２の電力制御装置に電気的に接続される。エネルギー貯蔵装置は第２の電力制御装置に電気的に接続される。電力測定装置は一秒毎の第１の電力制御装置の第１の電力の電流供給値を測定する。電力測定装置は一秒毎の第２の電力制御装置の第２の電力の電流使用値を測定する。電力測定装置は電流供給値と電流使用値との電流差値を第１の電力制御装置及びスマートゲートウェイ装置に提供する。第１の電力制御装置は、少なくとも電流差値に基づいて第１の電力を調節する。

本考案による一つの有益な効果は以下に挙げられる。本考案にかかる電力制御システムは、長時間及びリアルタイムの電力予測ができるシステムを、リアルタイムに計算できる電力測定装置、スマートゲートウェイ装置及びサーバによって共同で提供する。また、第１の電力制御装置及び第２の電力制御装置をさらに備えることで所定の区域における電力の自給自足を効果的に管理し、電力網システムの負担を軽減することができる。

本考案の電力制御システムを示す模式図である。 本考案の電力測定装置を示す模式図である。 本考案の電力制御システムにおける第１の電力及び第２の電力を示す模式図である。 本考案の電力制御システムにおける電力測定装置が電流供給予測値及び電流使用予測値を計算する状況を示す模式図である。 本考案の電力制御システムにおける第１の電力が第２の電力よりも高い場合の状況を示す稼働模式図である。 本考案の電力制御システムにおける第１の電力が第２の電力よりも高い場合の状況を示す別の稼働模式図である。

本考案の特徴及び技術内容がより一層分かるように、以下の本考案に関する詳細な説明と添付図面を参照する。しかし、提供される添付図面は参考と説明のために提供するものに過ぎず、本考案の請求の範囲を制限するものではない。

下記より、具体的な実施形態で本考案が開示する「電力制御システム」を説明する。当業者は本明細書の公開内容により本考案のメリット及び効果を理解し得る。本考案は他の異なる実施形態により実行又は応用できる。本明細書における各細節も様々な観点又は応用に基づいて、本考案の精神を逸脱しない限りにおいて、均等の変形と変更を行うことができる。また、本考案の図面は簡単で模式的に説明するためのものであり、実際的な寸法を示すものではない。以下の実施形態において、さらに本考案に係る技術事項を説明するが、公開された内容は本考案を限定するものではない。

なお、本明細書において「第１」、「第２」、「第３」等の用語で各種の部品又は信号を説明する可能性があるが、これらの部品又は信号はこれらの用語によって制限されるものではない。これらの用語は、主として一つの部品と別の部品、又は一つの信号と別の信号を区分するためのものであることを理解されたい。また、本明細書に用いられる「または」という用語は、実際の状況に応じて、関連する項目中の何れか一つ又は複数の組合せを含み得る。

［第１の実施形態］
図１は本考案の電力制御システムを示す模式図である。
図１に示すように、電力制御システム１は所定の区域（図示せず）に設置される。電力制御システム１は電力網システム２に電気的に接続される。所定の区域（図示せず）は住宅、会社、ビルまたは荘園となりうるが、これに制限されない。所定の区域（図示せず）には、少なくとも一つの発電装置が設置される。それによって所定の区域（図示せず）におけるそれぞれの電子装置の電力を提供する。また、所定の区域（図示せず）は電力網システム２が提供する電力を受電できる。

電力制御システム１はサーバ１０、スマートゲートウェイ装置１１、電力測定装置１２、第１の電力制御装置１３、第２の電力制御装置１４、発電装置１５、スマートメータ１６及びエネルギー貯蔵装置１７を含む。

スマートゲートウェイ装置１１は有線または無線でサーバ１０に通信可能に接続される。電力測定装置１２も有線または無線でスマートゲートウェイ装置１１に通信可能に接続される。本実施形態において、サーバ１０はローカルサーバまたはリモートサーバとなりうる。

第１の電力制御装置１３はスマートメータ１６に電気的に接続される。発電装置１５は第１の電力制御装置１３に電気的に接続される。発電装置１５は電気を生成し、生成した電気を第１の電力制御装置１３に提供する。第１の電力制御装置１３は第１の電力をスマートメータ１６に提供する。

第２の電力制御装置１４もスマートメータに電気的に接続され、主要として第２の電力を受電する。複数の電子装置ＥＤ１〜ＥＤ３は第２の電力制御装置１４に電気的に接続される。本実施形態において、第１の電子装置ＥＤ１、第２の電子装置ＥＤ２及び第３の電子装置ＥＤ３は第２の電力制御装置１４に電気的に接続される。第１の電子装置ＥＤ１、第２の電子装置ＥＤ２及び第３の電子装置ＥＤ３はテレビ、洗濯機、電気ヒーター、空調設備、照明装置、電気温水器または充電装置となりうるが、本考案は特に制限しない。

すなわち、第１の電力制御装置１３は電力制御システム１における自宅で生成する電力を調節する。第２の電力制御装置１４はそれぞれの電子装置に電気的に接続され、それぞれの電子装置が使用する電力を調節する。本実施形態において、第１の電力制御装置１３は第１のケーブルＣＡＢ１を介してスマートメータ１６に電気的に接続されるが、第２の電力制御装置１４は第２のケーブルＣＡＢ２を介してスマートメータ１６に電気的に接続される。

本実施形態において、エネルギー貯蔵装置１７は第１の電力制御装置１３及び第２の電力制御装置１４に電気的に接続される。

図２は本考案の電力測定装置を示す模式図である。

図２に示すように、電力測定装置１２は測定制御モジュール１２０、第１の電流測定モジュール１２１及び第２の電流測定モジュール１２２を含む。測定制御モジュール１２０は第１の電流測定モジュール１２１及び第２の電流測定モジュール１２２に電気的に接続される。第１の電流測定モジュール１２１及び第２の電流測定モジュール１２２はそれぞれ、第１のケーブルＣＡＢ１及び第２のケーブルＣＡＢ２の外側に設置され、第１の電力の電流供給値ＳＡ及び第２の電力の電流使用値ＳＢを測定する。第１の電流測定モジュール１２１及び第２の電流測定モジュール１２２は、回路の設計を変更しないように、且つケーブルを破壊しないように、第１のケーブルＣＡＢ１及び第２のケーブルＣＡＢ２に設置される。第１の電流測定モジュール１２１及び第２の電流測定モジュール１２２はそれぞれ、誘導電流計またはホールセンサー（ＨＡＬＬ ＳＥＮＳＯＲ）である。測定制御モジュール１２０は中央処理装置（ＣＰＵ）またはＭＣＵ（Ｍｉｃｒｏ−Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）である。

電力測定装置１２は第１の電流測定モジュール１２１によって、第１の電力制御装置１３がスマートメータ１６に提供する第１の電力Ｅ１の一秒毎の電流供給値ＳＡを測定する。すなわち、電力測定装置１２は第１の電流測定モジュール１２１によって、一秒毎に第１の電力Ｅ１の電流値を記録する。

電力測定装置１２は第２の電流測定モジュール１２２によって、第２の電力制御装置１４がスマートメータ１６から受電する第２の電力Ｅ２の一秒毎の電流使用値ＳＢを測定する。すなわち、電力測定装置１２は第２の電流測定モジュール１２２によって、一秒毎に第２の電力Ｅ２の電流値を記録する。電流値のみを記録する理由は、所定の区域（図示せず）では、電圧値は同じだからである。他の実施形態では、所定の区域（図示せず）において複数の電圧値及び複数のスマートメータがある場合、電圧値及び電流値を共に記録する必要がある。

次いで、電力測定装置１２における測定制御モジュール１２０は、一秒毎に記録した電流供給値ＳＡと電流使用値ＳＢとの電流差値Ｄを第１の電力制御装置１３及びスマートゲートウェイ装置１１に送信する。また、電力測定装置１２は一秒毎に記録した電流供給値ＳＡ及び電流使用値ＳＢをスマートゲートウェイ装置１１に送信する。

第１の電力制御装置１３は少なくとも、電力測定装置１２が提供した電流差値Ｄに基づいて、第２の電力Ｅ２が第１の電力Ｅ１以上になるように、発電装置１５が提供する第１の電力Ｅ１を調節する。

第１の電力Ｅ１が第２の電力Ｅ２よりも大きい場合、第１の電力制御装置１３はスマートメータに送電する電力経路を遮断し、そして発電装置１５が生成する第１の電力Ｅ１をエネルギー貯蔵装置１７に貯蔵する。すなわち、電力制御システム１は、電力制御システム１において生成される第１の電力を電力網システム２に送電しないように、一秒毎の第１の電力Ｅ１及び第２の電力Ｅ２を監視する。

第１の電力Ｅ１が第２の電力Ｅ２よりも小さい場合、電力制御システム１は、スマートメータ１６を通して、電力網システム２が提供する第３の電力Ｅ３を購入する。本実施形態において、電力制御システム１は、所定の区域（図示せず）における第３の電力Ｅ３を０以上に制御する。

スマートゲートウェイ装置１１は、電力測定装置１２が記録する電流供給値ＳＡ、電流使用値ＳＢ及びそれらに対応した電流差値Ｄを受信する。スマートゲートウェイ装置１１は１分毎に、１分毎の電流供給予測値及び１分毎の電流使用予測値を電力測定装置１２に送信する。

１分毎の電流供給予測値及び１分毎の電流使用予測値は電流供給値ＳＡ及び電流使用値ＳＢの１分間の変化予測値である。すなわち、スマートゲートウェイ装置１１は１分間における６０個の電流供給値ＳＡ及び６０個の電流使用値ＳＢで計算して、次の１分間の電流供給値ＳＡ及び電流使用値ＳＢの変化傾向を得る。すなわち、電力測定装置１２は電流供給値ＳＡ、電流使用値ＳＢ、電流差値Ｄ、１分毎の電流供給予測値及び１分毎の電流使用予測値に基づいて、電力制御信号を第１の電力制御装置１３に提供して、第１の電力を調節する。

また、スマートゲートウェイ装置１１は、一秒毎に記録した電流供給値ＳＡ、電流使用値ＳＢ、電流差値Ｄ、１分毎の電流供給予測値及び１分毎の電流使用予測値をサーバ１０に送信する。

サーバ１０は少なくとも、電流供給値ＳＡ、電流使用値ＳＢ、電流差値Ｄ、１分毎の電流供給予測値及び１分毎の電流使用予測値に基づいて、一時間毎の電流供給予測値及び一時間毎の電流使用予測値を計算する。また、サーバ１０はさらに、天気予報、地形、天気記録の履歴、及び所定の区域（図示せず）の付近に設置される環境センサー１０１が測定した温度、湿度、明るさなどのパラメータに基づいて、一時間毎の電流供給予測値及び一時間毎の電流使用予測値を計算する。

サーバ１０は一時間毎の電流供給予測値及び一時間毎の電流使用予測値をスマートゲートウェイ装置１１に送信する。それによってスマートゲートウェイ装置１１は一時間毎の電流供給予測値、一時間毎の電流使用予測値、１分毎の電流供給予測値、１分毎の電流使用予測値、１秒毎に記録する電流供給値ＳＡ、１秒毎に記録する電流使用値ＳＢ及び電流差値Ｄに基づいて、１秒毎の電流供給値ＳＡ及び１秒毎の電流使用値ＳＢを計算する。

本実施形態において、発電装置１５は太陽光発電装置である。エネルギー貯蔵装置１７はリチウムイオン電池、ニッケルマンガン電池、リチウムポリマー電池またはリチウムマンガン電池である。本実施形態において、第２の電力制御装置１４は、交流−直流電圧転換器及び交流−交流電圧転換器を含む。

また、スマートゲートウェイ装置１１はさらに、エネルギー貯蔵装置１７に貯蔵制御信号を提供してエネルギー貯蔵装置１７のオンとオフを制御することができる。それによってエネルギーの貯蔵または第２の電力制御装置１４へのエネルギーの提供を行う。詳しく説明すると、エネルギー貯蔵装置１７に貯蔵された電力を、第１の電子装置ＥＤ１、第２の電子装置ＥＤ２及び第３の電子装置ＥＤ３が使用できるように送電する。または第２の電力制御装置１４によって電力をエネルギー貯蔵装置１７に貯蔵する。

図４を参照されたい。図４は本考案の電力制御システムにおける電力測定装置が電流供給予測値及び電流使用予測値を計算する状況を示す模式図である。

第１の曲線ＬＡは第１の電力Ｅ１の変化記録であり、第２の曲線ＬＢは第２の電力Ｅ２の変化記録である。日の出後、第１の曲線ＬＡは少しずつ上昇する。日の出前には、第２の曲線ＬＢにおける第２の電力Ｅ２が第１の曲線ＬＡにおける第１の電力Ｅ１よりも大きいため、電力制御システム１は電力網システム２から第３の電力Ｅ３を購入する必要がある。正午の時間帯においては、第１の曲線ＬＡにおける第１の電力Ｅ１は第２の曲線ＬＢにおける第２の電力Ｅ２よりも大きい。この時、電力制御システム１は発電装置１５が生成した電力をエネルギー貯蔵装置１７に貯蔵する。また、電力制御システム１は電力網システム２から第３の電力Ｅ３を購入する必要がない。すなわち、この時の第３の電力Ｅ３は０である。夕方以降は、第１の曲線ＬＡにおける第１の電力Ｅ１が第２の曲線ＬＢにおける第２の電力Ｅ２よりも小さい。この時、電力制御システム１はエネルギー貯蔵装置１７に貯蔵された電力を、第２の電力制御装置１４に接続される電子装置ＥＤ１−ＥＤ３に使用させることができる。あるいは、電力制御システム１は電力網システム２から第３の電力Ｅ３を購入し、購入した電力を電子装置ＥＤ１−ＥＤ３に使用させることができる。

図４では、第１の時点Ｘにそれぞれ対応した、第１の曲線ＬＡにおける電流供給値ＬＡ（Ｘ）及び第２の曲線ＬＢにおける電流使用値ＬＢ（Ｘ）が示される。電力測定装置１２は電流供給値ＬＡ（Ｘ）及び電流使用値ＬＢ（Ｘ）で計算して、第２の時点Ｘ＋ΔＸの電流供給予測値ＬＡ（Ｘ＋ΔＸ）及び電流使用予測値ＬＢ（Ｘ＋ΔＸ）を得ることができる。本実施形態においては、１分毎の電流供給予測値、１分毎の電流使用予測値、一時間毎の電流供給予測値及び一時間毎の電流使用予測値を予測計算の基礎として、それぞれの時点の電流供給予測値及び電流使用予測値を計算する。電力制御システム１はさらに、実際の電流供給予測値及び電流使用予測値に応じて、所定の時間毎に修正を行う。例えば、３０分毎に修正を行い、それによってシステムの正確性を維持する。

本実施形態において、サーバ１０は一日における一時間毎の電流予測値を提供するのみならず、翌日の電流予測値をも提供する。

図５は本考案の電力制御システムにおける第１の電力が第２の電力よりも大きい場合の状況を示す稼働模式図である。図６は本考案の電力制御システムにおける第１の電力が第２の電力よりも大きい場合の状況を示す別の稼働模式図である。

図５に示すように、第１の電力Ｅ１が第２の電力Ｅ２以上であると電力測定装置１２が判断した時、電力測定装置１２は制御信号を第１の電力制御装置１３に送信する。それによって第１の電力制御装置１３は、発電装置１５が生成する電力をエネルギー貯蔵装置１７に貯蔵する。

図６に示すように、スマートゲートウェイ装置１１はエネルギー貯蔵装置１７に貯蔵制御信号を送信する。それによって余分の第１の電力Ｅ１を直接貯蔵する。この時、第１の電力Ｅ１は電力網システム２に送電せず、第２の電力制御装置１４を介してエネルギー貯蔵装置１７に貯蔵する。

［実施形態の有益な効果］
本考案による一つの有益な効果は以下に挙げられる。本考案にかかる電力制御システムは、長時間及びリアルタイムの電力予測ができるシステムを、リアルタイムに計算できる電力測定装置、スマートゲートウェイ装置及びサーバによって共同で提供する。また、第１の電力制御装置及び第２の電力制御装置をさらに備えることで所定の区域における電力の自給自足を効果的に管理し、電力網システムの負担を軽減することができる。

以上に開示される内容は本考案の好ましい実施可能な実施形態に過ぎず、これにより本考案の請求の範囲を制限するものではない。そのため、本考案の明細書及び添付図面の内容に基づき為された等価の技術変形は、全て本考案の請求の範囲に含まれるものとする。

１：電力制御システム
２：電力網システム
１０：サーバ
１１：スマートゲートウェイ装置
１２：電力測定装置
１３：第１の電力制御装置
１４：第２の電力制御装置
１５：発電装置
１６：スマートメータ
１７：エネルギー貯蔵装置
ＣＡＢ１：第１のケーブル
ＣＡＢ２：第２のケーブル
１２０：測定制御モジュール
１２１：第１の電流測定モジュール
１２２：第２の電流測定モジュール
ＥＤ１：第１の電子装置
ＥＤ２：第２の電子装置
ＥＤ３：第３の電子装置
Ｅ１：第１の電力
Ｅ２：第２の電力
Ｅ３：第３の電力
Ｘ：第１の時点
Ｘ＋ΔＸ：第２の時点
ＬＡ：第１の曲線
ＬＢ：第２の曲線
ＬＡ（Ｘ）：電流供給値
ＬＡ（Ｘ＋ΔＸ）：電流供給予測値
ＬＢ（Ｘ）：電流使用値
ＬＢ（Ｘ＋ΔＸ）：電流使用予測値
ＳＡ：電流供給値
ＳＢ：電流使用値

Claims (7)

1. 所定の区域に設置され、電力網システムに電気的に接続される電力制御システムであって、
   前記電力制御システムは、サーバ、スマートゲートウェイ装置、電力測定装置、スマートメータ、第１の電力制御装置、発電装置、第２の電力制御装置、複数の電子装置及びエネルギー貯蔵装置を備え、
   前記スマートゲートウェイ装置は前記サーバに通信可能に接続され、
   前記電力測定装置は前記スマートゲートウェイ装置に通信可能に接続され、
   前記第１の電力制御装置は前記スマートメータに電気的に接続されるとともに第１の電力を提供し、
   前記発電装置は前記第１の電力制御装置に電気的に接続され、
   前記第２の電力制御装置は前記スマートメータに電気的に接続されるとともに第２の電力を受電し、
   前記複数の電子装置は前記第２の電力制御装置に電気的に接続され、
   前記エネルギー貯蔵装置は前記第２の電力制御装置に電気的に接続され、
   前記電力測定装置は一秒毎の前記第１の電力制御装置の前記第１の電力の電流供給値を測定し、前記電力測定装置は一秒毎の前記第２の電力制御装置の前記第２の電力の電流使用値を測定し、
   前記電力測定装置は前記電流供給値と前記電流使用値との電流差値を前記第１の電力制御装置及び前記スマートゲートウェイ装置に提供し、前記第１の電力制御装置は少なくとも前記電流差値に基づいて前記第１の電力を調節する、ことを特徴とする電力制御システム。
2. 前記スマートゲートウェイ装置は、前記電力測定装置が記録する前記電流供給値、前記電流使用値及び前記電流差値を受信し、前記スマートゲートウェイ装置は１分毎に、１分毎の電流供給予測値及び１分毎の電流使用予測値を前記電力測定装置に提供し、前記１分毎の電流供給予測値及び前記１分毎の電流使用予測値は１分間の前記電流供給値及び前記電流使用値の変化予測値であり、前記電力測定装置は前記電流供給値、前記電流使用値、前記電流差値、前記１分毎の電流供給予測値及び前記１分毎の電流使用予測値に基づいて前記第１の電力制御装置に制御信号を提供する、請求項１に記載の電力制御システム。
3. 前記スマートゲートウェイ装置は前記電流供給値、前記電流使用値、前記電流差値、前記１分毎の電流供給予測値及び前記１分毎の電流使用予測値を前記サーバに送信する、請求項２に記載の電力制御システム。
4. 前記サーバは前記電流供給値、前記電流使用値、前記電流差値、前記１分毎の電流供給予測値及び前記１分毎の電流使用予測値に基づいて、１時間毎の電流供給予測値及び１時間毎の電流使用予測値を計算する、請求項３に記載の電力制御システム。
5. 前記発電装置は太陽光発電装置である、請求項１に記載の電力制御システム。
6. 前記第２の電力制御装置は前記スマートメータを介して前記電力網システムから第３の電力を受電する、請求項１に記載の電力制御システム。
7. 前記スマートゲートウェイ装置は前記エネルギー貯蔵装置にエネルギー貯蔵制御信号を提供して前記エネルギー貯蔵装置のオンとオフを制御し、それによって前記第２の電力制御装置が提供する電力を前記エネルギー貯蔵装置が受電する、または前記エネルギー貯蔵装置がエネルギーを前記第２の電力制御装置に提供する、請求項１に記載の電力制御システム。

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