JP5983956B2 - 室内環境と契約電力維持を行う電力自動制御方法および電力自動制御システム - Google Patents

Description

本発明は、ビル、工場等の施設において、共通の電力線に接続された複数の対象機器の運転を制御し、対象機器の消費電力量を所定の設定上限値以下に抑制するデマンド制御を行うシステムであって、室内環境と契約電力維持を行える電力自動制御方法および電力自動制御システムに関するものである。

ビル、工場等の施設において、共通の電力線に接続された複数の対象機器を制御し、予め決められた単位時間（デマンド時間といい、通常は３０分単位）の対象機器の消費電力量を所定の設定上限値（デマンド値）以下に抑制するデマンド制御が知られている。ここで、デマンド値とは、予め決められた単位時間（通常は３０分単位）の消費電力量のうち、１ヶ月の中で最大の値をいう。デマンド値は、最大需要電力ともいい、電力会社の電力料金算出に使われている。デマンド制御は、デマンド時間毎に、開始時点から対象機器の消費電力量を計測し、デマンド時間終了時点における対象機器の消費電力量が予め設定された上限値を超過する可能性を判断し、対象機器の運転を制御する。

従来からデマンド制御方法として、様々な制御方法が提案されている。例えば、特許文献１の開示技術は、デマンド時間の終了時点での対象機器の消費電力量が目標消費電力量を超過する可能性を適切に判断し、対象機器の消費電力量を所定の上限値以下に抑制するものであり、対象機器の消費電力制御の処理内容を決定する制御レベル判定部および制御パターン決定部を備え、決定された処理内容に基づいて対象機器の運転を制御する。
しかし、特許文献１の開示技術における制御レベル判定部および制御パターン決定部では、デマンド時間における目標消費電力量を第１閾値とし、デマンド時間における上限消費電力量を第２閾値として処理内容を決定するが、一度遮断ないし出力制限すると復帰までに最大でデマンド時間の３０分かかり、すなわち次のデマンド時間開始時点にならないと対象機器の消費電力制御の処理内容がリセットされないことから、環境悪化につながるという問題があった。

特許文献２に開示された環境維持型契約電力超過防止電力デマンド制御方法も、特許文献１と同様に、デマンド対象機器が一度停止すると契約時間が経過するまで停止機器テーブルを初期状態に戻すことはなく（特許文献２の図２の動作フローチャートを参照）、最大で契約時間であるデマンド時間の３０分かかり、環境悪化につながるという問題があった。

特開２００７−１９５３９２号公報 特開平１１−３３２０９８号公報

かかる状況に鑑みて、本発明は、十分に契約電力を上回らないと判断される時間比例の閾値を設け、この閾値を下回った時に、電力負荷の再投入及び出力制限の解除を行うことによって、契約電力超過の回避と環境維持の両方を実現するデマンド制御を行う電力自動制御方法および電力自動制御システムを提供することを目的とする。
また、本発明は、デマンド制御に複数段階のレベルを設け、段階ごとに電力負荷の制御範囲を割り振りそのレベルを緊急度に応じ対応させることで、環境の急変を抑え、環境的な人的ストレスを回避し、かつ契約電力超過の回避が可能なデマンド制御を行う電力自動制御方法および電力自動制御システムを提供することを目的とする。
さらに、本発明は、デマンド時間経過後も、前回の制御レベルを持ちこすことで、環境の急変を抑え、連続的な制御を可能とする電力自動制御方法および電力自動制御システムを提供することを目的とする。

上記課題を達成すべく、本発明の電力自動制御システムは、下記（１）〜（３）を備え、デマンド時間内に対象機器の消費電力量を所定の設定上限値以下に抑制するデマンド制御を行うシステムにおいて、制御状態決定手段は、省エネ度合い及び緊急度合いに応じて予め設定された複数段階の何れかのレベルに切り替えるものであり、下記（ａ）〜（ｃ）を用いて、現時点の受電電力量が上限閾値を上回った場合、電力負荷の切断あるいは電力出力制限を行うようにレベルを切り替え、下限閾値を下回った場合、電力負荷の投入あるいは電力出力制限解除を行うようにレベルを切り替えることを特徴とする。

（１）受電電力量を計測する受電電力量計測手段
（２）予め決められた単位時間となるデマンド時間内に、受電電力量計測手段により計測された受電電力量に基づいて対象機器の制御状態を決定する制御状態決定手段
（３）制御状態決定手段により決定した制御状態に基づいて対象機器の運転を制御する運転制御手段

（ａ）契約受電電力量より少ない予め設定されたデマンド時間終了時点における目標上限消費電力量の値
（ｂ）目標上限消費電力量の値より少ない、予め設定されたデマンド時間終了時点における目標下限消費電力量の値
（ｃ）デマンド時間開始時点から目標上限消費電力量の値に時間比例して到達する目標上限値設定線により表される各時点の消費電力量の上限閾値と、デマンド時間開始時点から目標下限消費電力量の値に時間比例して到達する目標下限値設定線により表される各時点の消費電力量の下限閾値であって、デマンド時間内で常に、或は、レベルの切り替えを行わない不感帯時間をデマンド時間開始の直後に設ける場合、不感帯時間内を除き、デマンド時間内で常に、目標上限設定値＞目標下限設定値を満足する上限閾値および下限閾値

上記の構成によれば、目標上限消費電力量の値に時間比例して到達する目標上限値設定線により表される各時点の消費電力量の上限閾値と、目標下限消費電力量の値に時間比例して到達する目標下限値設定線により表される各時点の消費電力量の下限閾値を設けて、現時点の受電電力量が上限閾値を上回った時に、電力負荷の切断あるいは電力出力制限を行い、下限閾値を下回った時に、電力負荷の再投入及び出力制限の解除を行うことによって、契約電力超過の回避と環境維持の両方を実現する。
また、上記の構成によれば、段階ごとに電力負荷の制御範囲を割り振り、省エネ度合い及び緊急度合いに応じて複数段階のレベルを予め設けて、レベルを切り替える制御を行うことにより、環境の急変を抑え、環境的な人的ストレスを回避する。

ここで、目標上限値設定線において、デマンド時間開始時点における消費電力量の値を正の値とし、目標下限値設定線において、デマンド時間開始から所定時間経過時点における消費電力量の値が零（ゼロ）としてもよい。デマンド時間開始当初は、上限値と下限値の上下幅が狭いので頻繁にレベルの切り替えが生じる可能性があるので、それを回避できるからである。デマンド時間開始当初は、上限値と下限値の上下幅が狭いので頻繁にレベルの切り替えが生じる可能性があるので、レベルの切り替えを行わない不感帯時間をデマンド時間開始の直後に設けても構わない。
また、現時点の受電電力量が上限閾値を上回る、あるいは、下限閾値を下回るかの判定は、５〜６分毎に判定するが、秒単位で判定しても構わない。
また、デマンド時間開始時点およびデマンド時間終了時点は、電力会社からの計測開始タイミングのトリガー信号を受信した時点である。

本発明の電力自動制御システムにおいて、デマンド時間をｘ軸、消費電力量をｙ軸として、目標上限値設定線は、ｙ_１＝ａ_１ｘ＋ｂ_１で表される。また、目標下限値設定線は、ｙ_２＝ａ_２ｘ＋ｂ_２で表される。ここで、デマンド時間内で常に、目標上限設定値（ｙ _１ ）＞目標下限設定値（ｙ _２ ）である。ｘは経過時間である。なお、傾きａ_１，ａ_２および切片ｂ_１，ｂ_２は、ｙ_１＞ｙ_２を満足する範囲であれば、自由に設定可能である。
また、レベルの切り替えを行わない不感帯時間をデマンド時間開始の直後に設ける場合、不感帯時間内を除き、デマンド時間内で常に、目標上限設定値（ｙ_１）＞目標下限設定値（ｙ_２）であれば、傾き（ａ_１，ａ_２）と切片（ｂ_１，ｂ_２）は自由に設定できる。

本発明の電力自動制御システムでは、目標上限消費電力量の値に予め設定された割合を乗じた値をデマンド時間開始時点、或は、レベルの切り替えを行わない不感帯時間をデマンド時間開始の直後に設ける場合、不感帯時間終了時点における消費電力量の値とし、契約受電電力量の値より少なく目標上限消費電力量の値より多い値に時間比例して到達する緊急対応設定線により表される各時点の消費電力量の緊急対応閾値を用いて、現時点の受電電力量が緊急対応閾値を上回った場合、レベルを段階的に引き上げる目標上限値に基づく制御と、緊急的にレベルを段階的に引き上げる緊急対応閾値に基づく制御の２つの制御で動作させることにより、目標上限値に基づく制御によるレベルの引き上げ時間に対し、倍速以上でレベルの引き上げを行う。
緊急対応閾値を用いることにより、現時点の受電電力量がこの緊急対応閾値を上回った場合は、レベルを更に引き上げ、電力負荷の切断あるいは電力出力制限を行うことで、契約電力超過をより回避できる方向に働くことになる。
これは、常にレベルを段階的に引き上げる（一段階ずつ引き上げる）制御を行うと、電力の急変に対応できない。そのため、通常のレベルを段階的に引き上げる目標上限値制御と、緊急的に制御レベルを段階的に引き上げる緊急対応制御の２つの制御で動作させることにより、通常の引き上げ時間に対し、倍速以上で引き上げを行い、確実な契約電力超過防止を図る。

本発明の電力自動制御システムにおいて、デマンド時間をｘ軸、消費電力量をｙ軸として、目標上限値設定線は、ｙ_１＝ａ_１ｘ＋ｂ_１で表され、目標下限値設定線は、ｙ_２＝ａ_２ｘ＋ｂ_２で表され、緊急対応設定線は、ｙ_３＝ａ_３ｘ＋ｂ_３で表される。ここで、デマンド時間内で常に、緊急対応設定値（ｙ _３ ）＞目標上限設定値（ｙ _１ ）＞目標下限設定値（ｙ _２ ）である。また、レベルの切り替えを行わない不感帯時間をデマンド時間開始の直後に設ける場合、不感帯時間内を除き、デマンド時間内で常に、緊急対応設定値（ｙ_３）＞目標上限設定値（ｙ_１）＞目標下限設定値（ｙ_２）である。

本発明の電力自動制御システムにおいて、デマンド時間終了時点におけるレベルを維持したまま、次のデマンド時間に移行することが好ましい。
デマンド時間経過後に、電力負荷の切断あるいは電力出力制限の抑制のレベルをリセットして抑制を緩和するということは行わず、デマンド時間終了時点におけるレベルを維持したまま、次のデマンド時間に移行する。すなわち、デマンド時間終了時点におけるレベルを、次のデマンド時間に引き継ぎ、デマンド時間経過後も、強制的に電力負荷の再投入や出力制限解除は行わず、直前の制御レベルを保持することで、連続的な制御を可能にし、環境の変化を回避する。

また、本発明の電力自動制御システムにおける対象機器には、空調機器または照明機器あるいはその両方が含まれ、予め設定された複数段階の各レベルは、空調機器の場合、室外機の出力度合いおよび室内機の設定温度が定義される。また、照明機器の場合、設定照度、ＯＮ／ＯＦＦ、間引き度合いの何れかが定義される。
従来のデマンド制御では、対象機器をＯＮ／ＯＦＦさせることにより、目標のデマンド値を制御しており、室内環境が大きく変化する要因となっていたが、本発明のデマンド制御では、室内環境に配慮すべく、空調機器または照明機器に対して以下のような制御を行うことにする。

まず、空調機器の室外機の場合、出力を段階的に抑えることにより、室外機をＯＮ／ＯＦＦせずに電力量を抑える。例えば、室外機の出力を、１００％−＞７０％−＞４０％−＞０％と段階的に制御することにより、室外機の消費電力量を抑える。また、空調機器の室内機の場合、室内温度設定を段階的に省エネ設定となるように段階的に変更することにより、室内機の消費電力量を抑える。
また、照明機器の場合、照度設定できる機種については照度を段階的に落とし、照度設定できない機種についてはＯＮ／ＯＦＦ、間引き点灯させて消費電力量を抑える。

次に、本発明の電力自動制御方法について説明する。
本発明の電力自動制御方法は、下記（１）〜（３）のステップを備え、デマンド時間内に対象機器の消費電力量を所定の設定上限値以下に抑制するデマンド制御を行う方法において、制御状態決定ステップは、省エネ度合い及び緊急度合いに応じて予め設定された複数段階の何れかのレベルに切り替えるものであり、下記（ａ）〜（ｃ）を用いて、現時点の受電電力量が上限閾値を上回った場合、電力負荷の切断あるいは電力出力制限を行うようにレベルを切り替え、下限閾値を下回った場合、電力負荷の投入あるいは電力出力制限解除を行うようにレベルを切り替えることを特徴とする。

（１）受電電力量を計測する受電電力量計測ステップ
（２）予め決められた単位時間となるデマンド時間内に、受電電力量計測ステップにより計測された受電電力量に基づいて対象機器の制御状態を決定する制御状態決定ステップ
（３）制御状態決定ステップにより決定した制御状態に基づいて対象機器の運転を制御する運転制御ステップ

（ａ）契約受電電力量より少ない予め設定されたデマンド時間終了時点における目標上限消費電力量の値
（ｂ）目標上限消費電力量の値より少ない、予め設定されたデマンド時間終了時点における目標下限消費電力量の値
（ｃ）デマンド時間開始時点から目標上限消費電力量の値に時間比例して到達する目標上限値設定線により表される各時点の消費電力量の上限閾値、デマンド時間開始時点から目標下限消費電力量の値に時間比例して到達する目標下限値設定線により表される各時点の消費電力量の下限閾値であって、デマンド時間内で常に、或は、レベルの切り替えを行わない不感帯時間をデマンド時間開始の直後に設ける場合、不感帯時間内を除き、デマンド時間内で常に、目標上限設定値＞目標下限設定値を満足する上限閾値および下限閾値

上記の構成によれば、目標上限消費電力量の値に時間比例して到達する目標上限値設定線により表される各時点の消費電力量の上限閾値と、目標下限消費電力量の値に時間比例して到達する目標下限値設定線により表される各時点の消費電力量の下限閾値を設けて、現時点の受電電力量が上限閾値を上回った時に、電力負荷の切断あるいは電力出力制限を行い、下限閾値を下回った時に、電力負荷の再投入及び出力制限の解除を行うことによって、契約電力超過の回避と環境維持の両方を実現できる。
また、上記の構成によれば、段階ごとに電力負荷の制御範囲を割り振り、省エネ度合い及び緊急度合いに応じて複数段階のレベルを予め設けて、レベルを切り替える制御を行うことにより、環境の急変を抑え、環境的な人的ストレスを回避できる。

ここで、目標上限値設定線において、デマンド時間開始時点における消費電力量の値を正の値とし、目標下限値設定線において、デマンド時間開始から所定時間経過時点における消費電力量の値が零（ゼロ）としてもよい。デマンド時間開始当初は、上限値と下限値の上下幅が狭いので頻繁にレベルの切り替えが生じる可能性があるので、それを回避できるからである。デマンド時間開始当初は、上限値と下限値の上下幅が狭いので頻繁にレベルの切り替えが生じる可能性があるので、レベルの切り替えを行わない不感帯時間をデマンド時間開始の直後に設けてもよい。
また、現時点の受電電力量が上限閾値を上回る、あるいは、下限閾値を下回るかの判定は、５〜６分毎に判定するが、秒単位で判定しても構わない。
また、デマンド時間開始時点およびデマンド時間終了時点は、電力会社からの計測開始タイミングのトリガー信号を受信した時点である。

本発明の電力自動制御方法における制御状態決定ステップは、下記１），２）の場合に分けて、以下のステップを備える。
１）現時点の受電電力量（現在値）が目標上限値設定線により表される上限閾値以上の場合
・超過判定待ち時間が経過するまで上限閾値以上を継続しているか否かを判断するステップ
・超過判定待ち時間が経過するまで上限閾値以上を継続している場合に、電力負荷の切断あるいは電力出力制限を行うようにレベルを切り替えるステップ
・レベル効果待ち時間が経過した後も、現在値が上限閾値以上を超過判定待ち時間分経過した場合、電力負荷の切断あるいは電力出力制限を行うように更にレベルを切り替えるステップ
２）現在値が目標下限値設定線により表される下限閾値以上の場合
・未満判定待ち時間が経過するまで下限閾値以下を継続しているか否かを判断するステップ
・未満判定待ち時間が経過するまで下限閾値以下を継続している場合に、電力負荷の投入あるいは電力出力制限解除を行うようにレベルを切り替えるステップ
・レベル効果待ち時間が経過した後も、現在値が下限閾値以下を未満判定待ち時間分経過した場合、電力負荷の投入あるいは電力出力制限解除を行うように更にレベルを切り替えるステップ

ここで、超過判定待ち時間、未満判定待ち時間、レベル効果待ち時間は、例えば５〜６分に設定するが、秒単位で設定しても構わない。
レベルの切り替えは、レベルをＵＰ／ＤＯＷＮすることにより行える。レベルＵＰは、より省エネとなるようにデマンドを抑える方向であり、レベルＤＯＷＮは、抑制方向から緩和方向へと制御して室内環境に対しては快適となる方向とする。

また、本発明の電力自動制御方法における制御状態決定ステップは、目標上限消費電力量の値に予め設定された割合を乗じた値をデマンド時間開始時点、或は、レベルの切り替えを行わない不感帯時間をデマンド時間開始の直後に設ける場合、不感帯時間終了時点における消費電力量の値とし、契約受電電力量の値より少なく目標上限消費電力量の値より多い値に時間比例して到達する緊急対応設定線により表される各時点の消費電力量の緊急対応閾値を用いて、現時点の受電電力量が緊急対応閾値を上回った場合、レベルを段階的に引き上げる目標上限値に基づく制御と、緊急的にレベルを段階的に引き上げる緊急対応閾値に基づく制御の２つの制御で動作させることにより、目標上限値に基づく制御によるレベルの引き上げ時間に対し、倍速以上でレベルの引き上げを行う。
緊急対応閾値を用いることにより、この緊急対応閾値を上回った場合は、レベルを更に引き上げ、電力負荷の切断あるいは電力出力制限を行うことで、契約電力超過をより回避できる方向に働くことになる。

また、本発明の電力自動制御方法における制御状態決定ステップは、現在値が緊急対応設定線により表される緊急対応閾値以上の場合、以下のステップを備える。
・超過判定待ち時間が経過するまで緊急対応閾値以上を継続しているか否かを判断するステップ
・超過判定待ち時間が経過するまで緊急対応閾値以上を継続している場合に、電力負荷の切断あるいは電力出力制限を行うようにレベルを切り替えるステップ
・レベル効果待ち時間が経過した後も、現在値が緊急対応閾値以上を超過判定待ち時間分経過した場合、電力負荷の切断あるいは電力出力制限を行うように更にレベルを切り替えるステップ

本発明の電力自動制御方法において、デマンド時間終了時点におけるレベルを維持したまま、次のデマンド時間に移行することが好ましい。
デマンド時間終了時点におけるレベルを、次のデマンド時間に引き継ぐことで、環境の変化を回避する。

本発明によれば、契約電力超過の回避と環境維持の両方を実現するデマンド制御を行えるといった効果がある。また、デマンド制御に複数段階のレベルを設けることにより、環境の急変を抑え、環境的な人的ストレスを回避し、かつ契約電力超過の回避を行える。

実施例１の電力自動制御システムの構成図 制御状態決定手段の動作フローチャート１ 制御状態決定手段の動作フローチャート２ デマンド時間における積算電力量の推移グラフ

以下、本発明の実施形態の一例を、図面を参照しながら詳細に説明していく。なお、本発明の範囲は、以下の実施例や図示例に限定されるものではなく、幾多の変更及び変形が可能である。

図１は、実施例１の電力自動制御システムの構成図を示している。図１に示すように、監視コンピュータ１と制御装置２１，２２がネットワーク（ＬＡＮ）３を介して接続されている。制御装置は、電源ユニット、ＣＰＵユニット、通信Ｉ／Ｆユニット、Ｉ／Ｏ（入出力）ユニットから構成される。制御装置（ＬＣ２）２２では、監視コンピュータ１とデータ通信するための通信Ｉ／Ｆ１以外に、空調制御ユニット４１とデータ通信するための通信Ｉ／Ｆ２、照明制御ユニット４２とデータ通信するための通信Ｉ／Ｆ３を備え、制御装置２２は空調制御ユニット４１および照明制御ユニット４２の制御用データを送信し、各ユニット４１，４２から状態監視用データを受信する。また、制御装置２２はリレーユニット５１，５２に対して入出力を行うＩ／Ｏユニット１，２を備え、リレーユニットを介して空調室外機４２を制御する。
ここで、制御装置２１は、制御装置２２が複数存在した場合に、それを統括して、監視コンピュータ１とのデータ通信を行う。図１に示す実施例１の電力自動制御システムの構成では、制御装置２２が１台であり、制御装置２１は無くても構わない。

図１に示すシステム構成において、複数の対象機器の消費電力量を計測する消費電力量計測手段は、空調制御ユニット４１、照明制御ユニット４２のそれぞれに存在し計測を行う。そして、制御装置２２が計測データを受け取り、計測データに基づいて切り替え必要であればレベルを切り替える。
また、予め決められた単位時間となるデマンド時間内に、消費電力量計測手段により計測された消費電力量に基づいて対象機器の制御状態を決定する制御状態決定手段は、具体的には制御装置２２のＣＰＵユニットである。また、制御状態決定手段により決定した制御状態に基づいて対象機器の運転を制御する運転制御手段も同様に、具体的には制御装置２２のＣＰＵユニットである。制御装置２２が、空調制御ユニット４１，照明制御ユニット４２および空調室外機４３の消費電力量を、デマンド時間内に所定の設定上限値以下に抑制する。

制御状態決定手段（制御装置２２）は、省エネ度合い及び緊急度合いに応じて予め設定された複数段階の何れかの「レベル」に切り替える。そして、契約受電電力量より少ない予め設定されたデマンド時間終了時点における目標上限消費電力量の値と、目標上限消費電力量の値より少ない、予め設定されたデマンド時間終了時点における目標下限消費電力量の値と、デマンド時間開始時点から目標上限消費電力量の値に時間比例して到達する目標上限値設定線により表される各時点の消費電力量の上限閾値と、デマンド時間開始時点から目標下限消費電力量の値に時間比例して目標下限消費電力量の値に到達する目標下限値設定線により表される各時点の消費電力量の下限閾値を用いて（但し、デマンド時間内で常に、目標上限設定値＞目標下限設定値を満足する。）、現時点の受電電力量が上限閾値を上回った場合、電力負荷の切断あるいは電力出力制限を行うように前記レベルを切り替え、下限閾値を下回った場合、電力負荷の投入あるいは電力出力制限解除を行うようにレベルを切り替える。

図２および図３に、実施例１における制御状態決定手段（制御装置２２）の動作フローチャートを示す。先ず、図２の動作フローについて説明する。
空調制御ユニット４１，照明制御ユニット４２および空調室外機４３の消費電力量を計測し、デマンド時間開始時点からの積算電力量を求め、それを現在値とする。
まず、現在値が目標上限値以上か否かを判定する（ステップＳ０１）。ここで、目標上限値とは、目標上限値設定線により表される現時点の消費積算電力量の上限閾値である。
現在値が目標上限値以上であれば、超過判定待ち時間が経過するまで目標上限値以上が継続するか否かを判定する（ステップＳ０３）。超過判定待ち時間の設定は５分とするが、超過判定待ち時間は監視コンピュータ１から時間設定を秒単位で自由に変更可能である。

目標上限値以上の状態が超過判定待ち時間経過するまで継続する場合、電力負荷の切断あるいは電力出力制限を行うようにレベルを切り替える。ここで、レベルは、初期値レベル０を含むレベル１〜５の６段階とし、レベル数値が上るほど省電力方向になるように各段階の対象機器の制御状態を設定する。この場合、レベル５が最大レベル（消費電力が小さい）となり、レベル０が最小レベル（消費電力が大きい）となる。
なお、レベルは６段階ではなく、１０段階その他自由に設定できる。このレベルの設定も監視コンピュータ１から変更可能である。

目標上限値以上の状態が超過判定待ち時間経過するまで継続する場合、現在のレベルが最大レベルより小さいレベルか否かを判定する（ステップＳ０５）。現在のレベルが最大レベルより小さいレベルであれば、レベルを１つＵＰ（大きく）する（ステップＳ０７）。なお、現在のレベルが最大レベルより小さくない、すなわち最大レベルであれば、これ以上、レベルをＵＰ（大きく）することは不可能なため、レベルを１つＵＰ（大きく）する処理（ステップＳ０７）は行わない。
そして、レベル効果待ち時間が経過するまで待って（ステップＳ０９）、現在値が目標上限値より小さくなったか否かを判定する（ステップＳ１１）。レベル効果待ち時間の設定は５分とするが、レベル効果待ち時間は監視コンピュータ１から時間設定を秒単位で自由に変更可能である。

現在値が目標上限値以上か否かを判定（ステップＳ０１）した結果、現在値が目標上限値より小さければ、現在値が目標下限値以下か否かを判定する（ステップＳ０２）。ここで、目標下限値とは、目標下限値設定線により表される現時点の消費積算電力量の下限閾値である。
現在値が目標下限値以下であれば、超過判定待ち時間が経過するまで目標下限値以下が継続するか否かを判定する（ステップＳ０４）。
目標下限値以下の状態が超過判定待ち時間経過するまで継続する場合、現在のレベルが最小レベルより大きいレベルか否かを判定する（ステップＳ０６）。現在のレベルが最小レベルより大きいレベルであれば、レベルを１つＤＯＷＮ（小さく）する（ステップＳ０８）。なお、現在のレベルが最小レベルより大きくない、すなわち最小レベルであれば、これ以上、レベルをＤＯＷＮ（小さく）することは不可能なため、レベルを１つＤＯＷＮ（小さく）する処理（ステップＳ０８）は行わない。
そして、レベル効果待ち時間が経過するまで待って（ステップＳ１０）、現在値が目標下限値より大きくなったか否かを判定する（ステップＳ１２）。

図２に示す動作フローにおいて、現在値が目標上限値以上か否かの判定（ステップＳ０１）と現在値が目標下限値以下か否かの判定（ステップＳ０２）の順番を入れ替えても構わない。
また、現在のレベルが最大レベルより小さいレベルか否かの判定（ステップＳ０５）において、現在のレベルが最大レベルであった場合、レベルを１つＵＰする処理（ステップＳ０７）をバイパスして、現在値が目標上限値より小さくなったか否かの判定（ステップＳ１１）に進んでいるが、これはレベル効果待ち時間が経過するか否かの判定（ステップＳ０９）に進んでも構わない。
また同様に、現在のレベルが最小レベルより大きいレベルか否かの判定（ステップＳ０６）において、現在のレベルが最小レベルであった場合、レベルを１つＤＯＷＮする処理（ステップＳ０８）をバイパスして、現在値が目標下限値より大きくなったか否かの判定（ステップＳ１２）に進んでいるが、これはレベル効果待ち時間が経過するか否かの判定（ステップＳ１０）に進んでも構わない。

次に、図３の動作フローについて説明する。図３の動作フローは、緊急対応設定線により表される各時点の消費電力量の緊急対応閾値を上回った場合、電力負荷の切断あるいは電力出力制限を行うように更にレベルを切り替えるためのフローである。緊急対応設定線は、目標上限消費電力量の値に予め設定された割合を乗じた値をデマンド時間開始時点における消費電力量の値とし、契約受電電力量の値より少なく目標上限消費電力量の値より多い値に時間比例して到達する設定線である。

図３に示すように、現在値が緊急対応設定値以上か否かを判定（ステップＳ３１）した結果、現在値が緊急対応設定値以上であれば、超過判定待ち時間が経過するまで緊急対応設定値以上が継続するか否かを判定する（ステップＳ３３）。
緊急対応設定値以上の状態が超過判定待ち時間経過するまで継続する場合、現在のレベルが最大レベルより小さいレベルか否かを判定する（ステップＳ３５）。現在のレベルが最大レベルより小さいレベルであれば、レベルを１つＵＰ（大きく）する（ステップＳ３７）。なお、現在のレベルが最大レベルより小さくない、すなわち最大レベルであれば、これ以上、レベルをＵＰ（大きく）することは不可能なため、レベルを１つＵＰ（大きく）する処理（ステップＳ３７）は行わない。
そして、レベル効果待ち時間が経過するまで待って（ステップＳ３９）、現在値が緊急対応設定値より小さくなったか否かを判定する（ステップＳ４１）。

図３に示す動作フローにおいて、現在のレベルが最大レベルより小さいレベルか否かの判定（ステップＳ３５）において、現在のレベルが最大レベルであった場合、レベルを１つＵＰする処理（ステップＳ３７）をバイパスして、現在値が緊急対応設定値より小さくなったか否かの判定（ステップＳ４１）に進んでいるが、これはレベル効果待ち時間が経過するか否かの判定（ステップＳ３９）に進んでも構わない。
また、緊急対応の判別は、目標上限超過などの判別よりも急ぐ必要があることから、超過判定待ち時間を例えば１分、レベル効果待ち時間を例えば２分と設定する。なお、監視コンピュータ１から時間設定を秒単位で自由に変更可能である。
図２の動作フローに加えて、図３の動作フローを設けることによって、現在値が緊急対応設定値以上になった場合に、迅速にレベルを更にもう１段引き上げて、消費電力量の抑制効果を高める。

図４にデマンド時間における積算電力量の推移グラフを示す。図４のグラフでは、横軸をデマンド時間（０分〜３０分）とし、縦軸を受電電力量としている。グラフには、グラフの上方に契約受電電力量を示すライン、デマンド時間開始（０分）からデマンド時間終了（３０分）までの積算電力量を示す実線ライン、緊急対応設定値を示す破線ライン（緊急対応設定線）、デマンド目標上限値（上限閾値）を示す破線ライン（目標上限値設定線）およびデマンド目標下限値（下限閾値）を示す破線ライン（目標下限値設定線）が描かれている。

また、グラフ上のｔ０，ｔ０１，ｔ０２，ｔ１１，ｔ１２，ｔ２１，ｔ２２は時間パラメータであり、それぞれ、不感帯時間、デマンド目標上限値（上限閾値）の超過判定待ち時間、デマンド目標上限値（上限閾値）のレベル効果待ち時間、デマンド目標下限値（下限閾値）の超過判定待ち時間、デマンド目標下限値（下限閾値）のレベル効果待ち時間、緊急対応設定値の超過判定待ち時間、緊急対応設定値のレベル効果待ち時間である。単位は秒単位に設定している。
不感帯時間（ｔ０）を設けるのは、デマンド時間開始当初は、上限値と下限値の上下幅が狭いので頻繁にレベルの切り替えが生じる可能性があるので、それを回避するためである。

図４のグラフにおいて、デマンド目標上限値（上限閾値）を示すライン（目標上限値設定線）を、ｙ_１＝ａ_１ｘ＋ｂ_１とし、デマンド目標下限値（下限閾値）を示すライン（目標下限値設定線）を、ｙ_２＝ａ_２ｘ＋ｂ_２とし、緊急対応設定値を示すライン（緊急対応設定線）を、ｙ_３＝ａ_３ｘ＋ｂ_３とすると、デマンド時間内で常に、緊急対応設定値（ｙ_３）＞目標上限設定値（ｙ_１）＞目標下限設定値（ｙ_２）である。また、レベルの切り替えを行わない不感帯時間（ｔ０）をデマンド時間開始の直後に設けている場合も、不感帯時間内を除き、デマンド時間内で常に、緊急対応設定値（ｙ_３）＞目標上限設定値（ｙ_１）＞目標下限設定値（ｙ_２）である
なお、目標上限値設定線において、デマンド時間開始時点における消費電力量の値を零（ゼロ）、すなわち切片ｂ_１を０にしているが、これは正の値にしてもよい。また、目標下限値設定線において、デマンド時間開始から不感帯時間（ｔ０）の途中の消費電力量の値を零（ゼロ）にしているが、これは、デマンド時間開始から不感帯時間（ｔ０）経過後の時点での消費電力量の値を零（ゼロ）にしても構わない。これにより、上限値と下限値の上下幅を広げて、頻繁にレベルの切り替えが生じる事態を防ぐことができる。

次に、レベルについて説明する。上述した通り、レベルは、初期値レベル０を含むレベル１〜５の６段階とし、レベル数値が上るほど省電力方向になるように各段階の対象機器の制御状態を設定する。この場合、レベル５が最大レベル（消費電力が小さい）となり、レベル０が最小レベル（消費電力が大きい）となる。下記の表１，表２はレベル０〜５の設定内容を示している。エリアＡ〜Ｄは、ビル内のフロアの区画を示す。例えば、エリアＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、それぞれ、執務室、会議室、廊下・エレベータホール、書庫である。
表１は空調機器の設定内容を示しており、表２は照明機器の設定内容を示している。空調機器の設定内容は、制御対象が室外機と室内機に分けている。空調機器の場合、室外機の出力度合い（１００％，７０％，４０％，０ＦＦ）および室内機の設定温度が設定されている。また、照明機器の場合、設定照度（５００Ｌｘ、４５０Ｌｘ，４００Ｌｘ，３５０Ｌｘ，３００Ｌｘ）、ＯＮ／ＯＦＦ、間引き度合い（例えば、１／２に間引く、１／３に間引く）が設定されている。

人のいないスペース（例えば、書庫）では積極的に消費電力量を抑制する制御を行い、人のいるスペース（執務室）では環境変化が比較的緩やかになるように省エネ制御する設定とすることで、居住区への影響を最小限に留めている。

以上説明したように、本実施例では、十分に契約電力を上回らないと判断される時間比例のデマンド目標下限値（下限閾値）を示すライン（目標下限値設定線）を設け、目標下限値設定線を下回った時に、電力負荷の再投入及び出力制限の解除を行うことによって、契約電力超過の回避と環境維持の両方を実現するデマンド制御を行う。
また、デマンド制御にレベル０〜５の６段階のレベルを設け、人のいるスペースと人のいないスペースに分けて、段階ごとに電力負荷の制御範囲を割り振り、そのレベルを緊急度に応じ対応させることで、環境の急変を抑え、環境的な人的ストレスを回避しつつ、かつ契約電力超過の回避が行えるようにデマンド制御を行う。

本発明はデマンド値（最大需要電力）の超過を防ぐデマンド監視制御システムに有用である。

１ 監視コンピュータ
２１，２２ 制御装置（ＬＣ：Local Controller）
３ ネットワーク（ＬＡＮ）
４１ 空調制御ユニット
４２ 照明制御ユニット
４３ 空調室外機
５１，５２ リレーユニット

Claims (8)

1. 受電電力量を計測する受電電力量計測手段と、
   予め決められた単位時間となるデマンド時間内に、前記受電電力量計測手段により計測された受電電力量に基づいて対象機器の制御状態を決定する制御状態決定手段と、
   前記制御状態決定手段により決定した制御状態に基づいて対象機器の運転を制御する運転制御手段を備え、
   前記デマンド時間内に対象機器の消費電力量を所定の設定上限値以下に抑制するデマンド制御を行う電力自動制御システムにおいて、
   前記制御状態決定手段は、省エネ度合い及び緊急度合いに応じて予め設定された複数段階の何れかのレベルに切り替えるものであり、
   契約受電電力量より少ない予め設定されたデマンド時間終了時点における目標上限消費電力量の値と、
   目標上限消費電力量の値より少ない、予め設定されたデマンド時間終了時点における目標下限消費電力量の値と、
   デマンド時間開始時点から目標上限消費電力量の値に時間比例して到達する目標上限値設定線により表される各時点の消費電力量の上限閾値と、デマンド時間開始時点から目標下限消費電力量の値に時間比例して到達する目標下限値設定線により表される各時点の消費電力量の下限閾値であって、デマンド時間内で常に、或は、レベルの切り替えを行わない不感帯時間をデマンド時間開始の直後に設ける場合、不感帯時間内を除き、デマンド時間内で常に、目標上限設定値＞目標下限設定値を満足する前記上限閾値および前記下限閾値と、
   を用いて、
   現時点の受電電力量が前記上限閾値を上回った場合、電力負荷の切断あるいは電力出力制限を行うように前記レベルを切り替え、前記下限閾値を下回った場合、電力負荷の投入あるいは電力出力制限解除を行うように前記レベルを切り替え、
   前記目標上限消費電力量の値に予め設定された割合を乗じた値をデマンド時間開始時点、或は、レベルの切り替えを行わない不感帯時間をデマンド時間開始の直後に設ける場合、前記不感帯時間終了時点における消費電力量の値とし、契約受電電力量の値より少なく目標上限消費電力量の値より多い値に時間比例して到達する緊急対応設定線により表される各時点の消費電力量の緊急対応閾値を用いて、前記緊急対応閾値を上回った場合、前記レベルを段階的に引き上げる目標上限値に基づく制御と、緊急的に前記レベルを段階的に引き上げる緊急対応閾値に基づく制御の２つの制御で動作させることにより、目標上限値に基づく制御による前記レベルの引き上げ時間に対し、倍速以上で前記レベルの引き上げを行うことを特徴とする電力自動制御システム。
2. デマンド時間をｘ軸、消費電力量をｙ軸として、
   前記目標上限値設定線は、ｙ_１＝ａ_１ｘ＋ｂ_１で表され、
   前記目標下限値設定線は、ｙ_２＝ａ_２ｘ＋ｂ_２で表され、
   前記緊急対応設定線は、ｙ_３＝ａ_３ｘ＋ｂ_３で表され、
   デマンド時間内で常に、緊急対応設定値（ｙ _３ ）＞目標上限設定値（ｙ _１ ）＞目標下限設定値（ｙ _２ ）である、或は、レベルの切り替えを行わない不感帯時間をデマンド時間開始の直後に設ける場合、前記不感帯時間内を除き、デマンド時間内で常に、緊急対応設定値（ｙ_３）＞目標上限設定値（ｙ_１）＞目標下限設定値（ｙ_２）であることを特徴とする請求項１に記載の電力自動制御システム。
3. デマンド時間終了時点における前記レベルを維持したまま、次のデマンド時間に移行することを特徴とする請求項１又は２に記載の電力自動制御システム。
4. 前記対象機器には、空調機器または照明機器あるいはその両方が含まれ、
   上記の予め設定された複数段階の各レベルは、
   空調機器の場合、室外機の出力度合いおよび室内機の設定温度が定義され、
   照明機器の場合、設定照度、ＯＮ／ＯＦＦ、間引き度合いの何れかが定義される、
   ことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の電力自動制御システム。
5. 受電電力量を計測する受電電力量計測ステップと、
   予め決められた単位時間となるデマンド時間内に、前記受電電力量計測ステップにより計測された受電電力量に基づいて対象機器の制御状態を決定する制御状態決定ステップと、
   前記制御状態決定ステップにより決定した制御状態に基づいて対象機器の運転を制御する運転制御ステップを備え、
   前記デマンド時間内に対象機器の消費電力量を所定の設定上限値以下に抑制するデマンド制御を行う電力自動制御方法において、
   前記制御状態決定ステップは、省エネ度合い及び緊急度合いに応じて予め設定された複数段階の何れかのレベルに切り替えるものであり、
   契約受電電力量より少ない予め設定されたデマンド時間終了時点における目標上限消費電力量の値と、
   目標上限消費電力量の値より少ない、予め設定されたデマンド時間終了時点における目標下限消費電力量の値と、
   デマンド時間開始時点から目標上限消費電力量の値に時間比例して到達する目標上限値設定線により表される各時点の消費電力量の上限閾値、デマンド時間開始時点から目標下限消費電力量の値に時間比例して到達する目標下限値設定線により表される各時点の消費電力量の下限閾値であって、デマンド時間内で常に、或は、レベルの切り替えを行わない不感帯時間をデマンド時間開始の直後に設ける場合、不感帯時間内を除き、デマンド時間内で常に、目標上限設定値＞目標下限設定値を満足する前記上限閾値および前記下限閾値と、
   を用いて、
   現時点の受電電力量（現在値）が前記上限閾値を上回った場合、電力負荷の切断あるいは電力出力制限を行うように前記レベルを切り替え、前記下限閾値を下回った場合、電力負荷の投入あるいは電力出力制限解除を行うように前記レベルを切り替え、
   前記制御状態決定ステップは、
   前記目標上限消費電力量の値に予め設定された割合を乗じた値をデマンド時間開始時点、或は、レベルの切り替えを行わない不感帯時間をデマンド時間開始の直後に設ける場合、前記不感帯時間終了時点における消費電力量の値とし、契約受電電力量の値より少なく目標上限消費電力量の値より多い値に時間比例して到達する緊急対応設定線により表される各時点の消費電力量の緊急対応閾値を用いて、前記緊急対応閾値を上回った場合、前記レベルを段階的に引き上げる目標上限値に基づく制御と、緊急的に前記レベルを段階的に引き上げる緊急対応閾値に基づく制御の２つの制御で動作させることにより、目標上限値に基づく制御による前記レベルの引き上げ時間に対し、倍速以上で前記レベルの引き上げを行うことを特徴とする電力自動制御方法。
6. 前記制御状態決定ステップは、
   １）現在値が前記目標上限値設定線により表される前記上限閾値以上の場合、
   超過判定待ち時間が経過するまで前記上限閾値以上を継続しているか否かを判断するステップと、
   超過判定待ち時間が経過するまで前記上限閾値以上を継続している場合に、電力負荷の切断あるいは電力出力制限を行うように前記レベルを切り替えるステップと、
   レベル効果待ち時間が経過した後も、現在値が前記上限閾値以上を超過判定待ち時間分経過した場合、電力負荷の切断あるいは電力出力制限を行うように更に前記レベルを切り替えるステップを備え、
   ２）現在値が前記目標下限値設定線により表される前記下限閾値以下の場合、
   未満判定待ち時間が経過するまで前記下限閾値以下を継続しているか否かを判断するステップと、
   未満判定待ち時間が経過するまで前記下限閾値以下を継続している場合に、電力負荷の投入あるいは電力出力制限解除を行うように前記レベルを切り替えるステップと、
   レベル効果待ち時間が経過した後も、現在値が前記下限閾値以下を未満判定待ち時間分経過した場合、電力負荷の投入あるいは電力出力制限解除を行うように更に前記レベルを切り替えるステップを備える、
   ことを特徴とする請求項５に記載の電力自動制御方法。
7. 前記制御状態決定ステップは、
   現在値が前記緊急対応設定線により表される前記緊急対応閾値以上の場合、
   超過判定待ち時間が経過するまで前記緊急対応閾値以上を継続しているか否かを判断するステップと、
   超過判定待ち時間が経過するまで前記緊急対応閾値以上を継続している場合に、電力負荷の切断あるいは電力出力制限を行うように前記レベルを切り替えるステップと、
   レベル効果待ち時間が経過した後も、現在値が前記緊急対応閾値以上を超過判定待ち時間分経過した場合、電力負荷の切断あるいは電力出力制限を行うように更に前記レベルを切り替えるステップを備える、
   ことを特徴とする請求項５又は６に記載の電力自動制御方法。
8. デマンド時間終了時点における前記レベルを維持したまま、次のデマンド時間に移行することを特徴とする請求項５〜７の何れかに記載の電力自動制御方法。