エネルギー使用量推定装置およびエネルギー使用量推定方法
【課題】
総負荷消費エネルギーの時系列変化から、設備毎の消費エネルギーの内訳を精度よく推定することができるエネルギー使用量推定装置を提供する。
【解決手段】
推定部１２は、需要地の引込線における所定箇所で測定した総負荷電流及び電圧に基づいて、総負荷電力を算出し、一定時間の総負荷電力の平均値および総負荷電力の速度の絶対値の平均値から各設備の動作状態を推定する。推定した動作状態に基づき、各設備の個別の消費エネルギーを推定する。
総負荷消費エネルギーの時系列変化から、設備毎の消費エネルギーの内訳を精度よく推定することができるエネルギー使用量推定装置を提供する。
【解決手段】
推定部１２は、需要地の引込線における所定箇所で測定した総負荷電流及び電圧に基づいて、総負荷電力を算出し、一定時間の総負荷電力の平均値および総負荷電力の速度の絶対値の平均値から各設備の動作状態を推定する。推定した動作状態に基づき、各設備の個別の消費エネルギーを推定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビルや駅などの商業施設において、照明設備および空調設備の消費エネルギー量を個別に測定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＯ２削減の観点からビルや駅などの商業施設において時々刻々の照明設備および空調設備のそれぞれの消費エネルギー量を監視する要望が高まっている。商業施設によっては、照明および空調の合計の消費エネルギー量を計測するための計測装置のみが設置されており、照明および空調個別の消費エネルギー量を直接計測することができない。
【０００３】
特許文献１に開示されている装置は、複数の機器のそれぞれ毎に消費エネルギー量の時間変化を示す個別消費パターンを記憶する第１データベースと、前記複数の機器の全体による消費エネルギー量の時間変化を計測して全体消費時系列データを取得する計測手段と、総和が、前記全体消費時系列データに最も類似するように、前記機器毎にそれぞれの個別消費パターンのうちの少なくとも1つを選択するパターン選択部と、前記機器毎に選択された個別消費パターンと、前記全体消費時系列データに基づき、前記機器が実際に消費した消費エネルギー量の時間変化を示す個別消費時系列データを推定する配分計算部とを備える。これにより、各機器でそれぞれ実際に消費した消費エネルギー量を適正に推定できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１７６９８４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１で開示される技術では、個別に計測したい機器のそれぞれ毎に、消費エネルギー量の時間変化を示す個別消費パターンを抽出し、第１データベースに記憶する必要がある。しかし、商業施設など多数の機器が使用される場合、機器個別の消費パターンを計測することは容易ではない。
【０００６】
本発明は、上記従来の課題を解決すべくなされたものであり、電気機器の総負荷消費エネルギー量の時間変化の特徴を解析し、機器個別の消費エネルギー量を精度良く推定することのできる実用的なエネルギー使用量推定装置およびエネルギー使用量推定方法エネルギー使用量推定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明に係るエネルギー使用量推定装置は、需要地の引込線における所定箇所で測定した総負荷電流及び電圧に基づいて総負荷消費エネルギーを算出し、総負荷消費エネルギーの絶対値または変化速度の絶対値の平均値の時系列データおよび現在時刻を用いて、引き込み線につながる空調設備と照明設備のそれぞれの稼動状態を推定し、各設備毎の消費エネルギーの内訳を推定する推定手段を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、事前学習が不要な推定処理を用いて、各設備の消費エネルギーを精度よく推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１に係るエネルギー使用量推定装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係るエネルギー使用量推定装置の設置態様について説明するための図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係るエネルギー使用量推定装置の測定部の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係るエネルギー使用量推定装置の推定部の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係るエネルギー使用量推定装置の機器情報メモリの記憶内容の一例を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係るエネルギー使用量推定装置の消費エネルギーの推定手順を示すフローチャート図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係るエネルギー使用量推定装置の待機電力の推定手順を示すフローチャート図である。
【図８】本発明の実施の形態１に係るエネルギー使用量推定装置の照明設備が動作していることを示す特徴量の算出手順を示すフローチャート図である。
【図９】本発明の実施の形態１に係るエネルギー使用量推定装置の空調設備が動作していることを示す特徴量の算出手順を示すフローチャート図である。
【図１０】本発明の実施の形態１に係るエネルギー使用量推定装置を利用したビルの全体の消費電力の実際の一例を示す図（その１）である。
【図１１】本発明の実施の形態１に係るエネルギー使用量推定装置を利用したビルの全体の消費電力の実際の一例を示す図（その２）である。
【図１２】本発明の実施の形態１に係るエネルギー使用量推定装置による空調設備の消費エネルギーと照明設備の消費エネルギーの推定結果の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施形態に係るエネルギー使用量推定装置について図面を参照して詳細に説明する。
【００１１】
図１は、本実施形態に係るエネルギー使用量推定装置１の構成を示すブロック図である。エネルギー使用量推定装置１は、測定部１０と、計器用変成器２０と、計器用変流器３０と、から構成される。エネルギー使用量推定装置１は、図２に示すように、ビルや商業施設などの電力の需要家の分電盤２近傍に設置され、需要家内で使用される照明設備４０と空調設備５０の合計電力を測定する。空調設備５０、照明設備４０は電力以外のエネルギーを使用しないため、前記の合計電力は、空調設備５０、照明設備４０の消費エネルギーの合計と等価である。
【００１２】
分電盤２は、引込線４を介して電気事業者等の電力系統に接続されている。また、分電盤２には、照明設備４０と空調設備５０に電力を供給するための電力供給線６が接続されている。
【００１３】
図２に示すように、計器用変成器２０は、Ａ相用の計器用変成器２０１ａと、Ｂ相用の計器用変成器２０１ｂとC相用の計器用変成器２０１ｃから構成され、計器用変流器３０は、Ａ相用の計器用変流器３０１ａと、Ｂ相用の計器用変流器３０１ｂと、Ｃ相用の計器用変流器３０１ｃから構成されている。
【００１４】
計器用変成器２０１ａは、一次側がＡ相４ａとＢ相４ｂとの間に接続され、二次側からＡ相４ａ、Ｂ相４ｂ間の電圧と相似の電圧ＶＡを出力する。計器用変成器２０１ａの二次側は、同軸ケーブル等の接続線２０２ａを介して、測定部１０に接続されている。計器用変成器２０１ｂは、一次側がＢ相４ｂとＣ相４ｃとの間に接続され、二次側からＢ相４ｂ、Ｃ相４ｃ間の電圧と相似の電圧ＶＢを出力する。計器用変成器２０１ｂの二次側は、同軸ケーブル等の接続線２０２ｂを介して、測定部１０に接続されている。計器用変成器２０１ｃは、一次側がＣ相４ｃとＡ相４ａとの間に接続され、二次側からＣ相４ｃ、Ａ相４ａ間の電圧と相似の電圧ＶＣを出力する。計器用変成器２０１ｃの二次側は、同軸ケーブル等の接続線２０２ｃを介して、測定部１０に接続されている。
【００１５】
計器用変流器３０１ａは、Ａ相４ａに流れる電流を一次側で測定して二次側からＡ相の電流と相似の電流ＩＡを出力する。計器用変流器３０１ａの二次側は、同軸ケーブル等の接続線３０２ａを介して、測定部１０に接続されている。計器用変流器３０１ｂは、Ｂ相４ｂに流れる電流を一次側で測定して二次側からＢ相の電流と相似の電流ＩＢを出力する。計器用変流器３０１ｂの二次側は、同軸ケーブル等の接続線３０２ｂを介して、測定部１０に接続されている。計器用変流器３０１ｃは、Ｃ相４ｃに流れる電流を一次側で測定して二次側からＣ相の電流と相似の電流ＩＣを出力する。計器用変流器３０１ｃの二次側は、同軸ケーブル等の接続線３０２ｃを介して、測定部１０に接続されている。なお、本実施形態では、計器用変流器３０１ａ、３０１ｂ、３０１ｃとして、貫通型又はクランプ型の構造を有する計器用変流器を採用する。
【００１６】
測定部１０は、図３に示すように、データ抽出部１１と、推定部１２と、通信部１３と、を備える。通信部１３は、図示しない他のシステムと通信を行い、計測した照明設備４０と空調設備５０の総負荷消費エネルギー、推定した照明設備４０の消費エネルギー、推定した空調設備５０の消費エネルギーを他システムに対して送信する。データ抽出部１１は、計器用変成器２０及び計器用変流器３０から出力される電圧及び電流に基づいて、総負荷電流の商用周波数１周期分のデータを抽出し、１周期毎の電力を計測する。さらに、これを１分間（商用周波数５０Ｈｚの場合に１２０周期）積算し、１分間の平均値を計算する。算出した平均値は図示しないメモリ上に記録する。本実施形態では、測定部は、ＣＰＵなどの演算装置、メモリなどの記憶装置、および動作を定義するプログラムコードで構成する。
【００１７】
推定部１２は、データ抽出部１１が計測した消費電力から空調設備５０と照明設備４０のそれぞれの消費エネルギーを推定する。より詳細には、推定部１２は、図４に示すように、現在時刻を管理する時計部１２１、照明設備４０の動作状態を推定する照明推定部１２２、空調設備５０の動作状態を推定する空調推定部１２３、照明設備４０、空調設備５０の動作状態から個々の消費エネルギーを推定する消費エネルギー推定部１２４、照明設備４０および空調設備５０の時間帯別の既知の動作状態を記憶する機器情報メモリ１２５を備える。機器情報メモリ１２５には、設備名、開始時刻、終了時刻、開始時刻〜終了時刻における設備の状態が表形式で記録されている。
【００１８】
時計部１２１は、現在時刻を計測して、照明推定部１２２、空調推定部１２３に渡す。現在時刻とは、計測日の年、月、日および計測した時刻の時、分、秒のことである。
【００１９】
照明推定部１２２は、時計部１２１より受け取る現在時刻をキーとして、機器情報メモリ１２５に記録された照明設備４０の動作状態を参照する。この際、機器情報メモリ１２５から参照された機器の動作状態がＯＮまたはＯＦＦである場合は、その旨を消費エネルギー推定部１２４に渡す。機器情報メモリ１２５から参照された機器の動作状態が「未定」である場合は、照明設備４０の動作状態の推定動作を行い、照明設備４０の動作状態がＯＮであるのかＯＦＦであるのかを推定し、その結果を消費エネルギー推定部１２４に渡す。
【００２０】
照明推定部１２２は、以下の手順により、現在の照明設備４０の動作状態を機器情報メモリ１２５より参照する。まず、現在時刻を時計部１２１より取得し、機器情報メモリ１２５の装置の種別が「照明」となっている行を抽出する。これをグループＡとする。次に、グループＡから、開始時刻の列が現在時刻よりも早い時刻となっている行を抽出する。これをグループＢとする。次に、グループＢの中から終了時刻の列が 現在時刻よりも遅い行を抽出する。以上の操作により、最終的に残るグループには、現在の照明設備４０の状態を示す行を抽出することができる。
【００２１】
なお、ここで照明設備４０の動作状態がＯＮであるとは、照明設備４０が電気エネルギーを用いて、光を発している状態のことである。また、照明設備４０の動作状態がＯＦＦであるとは、照明設備４０が光を発していない状態のことである。
【００２２】
空調推定部１２３は、時計部１２１より受け取る現在時刻をキーとして、機器情報メモリ１２５に記録された空調設備５０の動作状態を参照する。この際、機器情報メモリ１２５から参照された空調設備５０の動作状態がＯＮまたはＯＦＦである場合は、その旨を消費エネルギー推定部１２４に渡す。機器情報メモリ１２５から参照された機器の動作状態が「未定」である場合は、空調設備５０の動作状態の推定動作を行い、空調設備５０の動作状態がＯＮであるのかＯＦＦであるのかを推定し、その結果を消費エネルギー推定部１２４に渡す。
【００２３】
また、空調推定部１２３は、以下の手順により、現在の空調設備５０の動作状態を機器情報メモリ１２５より参照する。まず、現在時刻を時計部１２１より取得し、機器情報メモリ１２５の装置の列が「空調」となっている行を抽出する。これをグループＣとする。次に、グループＣより、開始時刻の列が現在時刻よりも早い時刻となっている行を抽出する。これをグループＤとする。次に、グループＤより、終了時刻の列が現在時刻よりも遅い行を抽出する。以上の操作により、現在の空調設備５０の状態を示す行を抽出することができる。
【００２４】
なお、ここで空調設備５０の動作状態がＯＮであるとは、空調設備５０が電気エネルギーを用いて、冷房、暖房、送風、ドライ、換気などの運転を行なって室内の空気を制御している状態のことである。また、空調設備５０の動作状態がＯＦＦであるとは、空調設備５０が冷房、暖房、送風、ドライなどの運転を行なわず、室内の空気を制御していない状態のことである。
【００２５】
消費エネルギー推定部１２４は、空調設備５０および照明設備４０のそれぞれの消費エネルギーを推定する。本実施形態では、消費エネルギーとは、前述したように各設備の消費電力と等価である。消費エネルギー推定部１２４は、照明推定部１２２より照明設備４０の動作状態がＯＮまたはＯＦＦであるという結果を受け取り、空調推定部１２３より空調設備５０の動作状態がＯＮまたはＯＦＦであるという結果を受けとり、これらの情報よりそれぞれの消費エネルギーを推定する。なお、推定の具体的な計算方法については後述する。推定結果であるそれぞれの推定消費エネルギー量は、図示しないメモリ上に全て記憶する。
【００２６】
また、消費エネルギー推定部１２４は、一日に一度、待機電力情報の更新作業を行う。更新作業の具体的手順については後述する。なお、ここで待機電力とは、空調設備５０および照明設備４０が、両方ともＯＦＦの場合に計測される合計電力のことである。空調設備５０および照明設備４０は、動作状態がＯＦＦの場合であっても、微小の電力を消費している。これらは、例えばマイコンの制御や、リモコンの動作などに使用されている。算出した待機電力情報は図示しない消費エネルギー推定部１２４内にあるメモリに記録する。待機電力は１日中一定量が消費されるため、これらを空調設備５０と照明設備４０に分けて推定することはできず、このために待機電力のみ別に管理する。
【００２７】
機器情報メモリ１２５は、空調設備５０、照明設備４０のそれぞれについて、開始時刻から終了時刻の間の動作状態が表形式で予め記録されている。図５の例では、０時〜４時までの空調設備５０の動作状態がＯＦＦ、４時〜９時までの空調設備５０の動作状態が未定、９時〜１７時までの空調設備５０の動作状態がＯＮ、１７時〜２４時までの空調設備５０の動作状態が未定、０時〜４時までの照明設備４０の動作状態がＯＦＦ、４時〜６時までの照明設備４０の動作状態が未定、６時〜２３時までの照明設備４０の動作状態がＯＮ、２３時〜０時までの照明設備４０の動作状態が未定であることが記録されている。ここで動作状態が未定であるとは、装置の動作状態がＯＮまたはＯＦＦのいずれか一方ではあるが、時刻のみからは確定することができない状態であることを示している。例えば、空調設備５０や照明設備４０は、起動ないし終了時刻が日毎に微妙に異なる。このため、空調や照明の動作状態がＯＮからＯＦＦまたはＯＦＦからＯＮに切り替わる時間帯については、動作状態を未定として機器情報メモリ１２５に記憶し、後述する推定方法により、ＯＮまたはＯＦＦのいずれであるかを推定する。
【００２８】
このような機器情報メモリ１２５を持つことにより、照明推定部１２２および空調推定部１２３における照明の動作状態、空調の動作状態の推定精度を向上させることができる。例えば、商業施設などでは営業時間が厳密に決まっており、例えば、７時〜２２時が営業時間である場合、０時〜４時などは、確実に照明の動作状態がＯＦＦである。また、営業時間である７時〜２２時は、確実に照明の動作状態がＯＮである。このような施設の運用ルールからもたらされる情報が機器情報メモリ１２５には記録されている。記憶された照明設備４０、空調設備５０の時刻毎の動作状態を、現在時刻をキーとして参照することで、動作状態が確定している時刻に対する推定の誤りをなくすことができる。
【００２９】
次に、推定部１２が照明設備４０および空調設備５０それぞれの消費エネルギーの推定を行う手順について図６を参照して詳細に説明する。先ず、時計部１２１より現在の日付と時刻を取得する（ステップＳ１０１）。
【００３０】
次に、照明推定部１２２は、照明設備４０の動作状態を推定する（ステップＳ１０２）。具体的には、まず、時計部１２１より渡された現在時刻より、機器情報メモリ１２５から現在の動作状態を参照する。参照方法については前述した通りである。参照した結果が「ＯＮ」または「ＯＦＦ」である場合には、その旨を消費エネルギー推定部１２４に渡す。参照した結果が「未定」の場合には、次に説明する手順により動作状態の推定を行う。 まず、現在時刻から過去１０分間の１分毎の消費電力の推移をデータ抽出部１１より取得する。次に、後述する照明の動作状態を示す特徴量を算出し、この値が０以上である場合に動作状態を「ＯＮ」と推定し、０未満である場合に動作状態を「ＯＦＦ」と推定する。推定結果は、消費エネルギー推定部１２４に渡す。
【００３１】
次に、空調推定部１２３は、空調設備５０の動作状態を推定する（ステップＳ１０３）。まず、時計部１２１より渡された現在時刻より、機器情報メモリ１２５から現在の動作状態を参照する。この参照方法については前述した通りである。参照した結果が「ＯＮ」または「ＯＦＦ」である場合には、その旨を消費エネルギー推定部１２４に渡す。参照した結果が「未定」の場合には、次に説明する手順により動作状態の推定を行う。 まず、現在時刻から過去１０分間の１分毎の消費電力の推移をデータ抽出部１１より取得する。次に、後述する空調の動作状態を示す特徴量を算出し、この値が０以上である場合に動作状態を「ＯＮ」と推定し、０未満である場合に動作状態を「ＯＦＦ」と推定する。推定結果は、消費エネルギー推定部１２４に渡す。
【００３２】
最後に、消費エネルギー推定部１２４は、空調設備５０および照明設備４０の個々の消費エネルギーを推定する（ステップS１０４）。消費エネルギー推定部１２４は、照明推定部１２２より照明設備４０の動作状態がＯＮまたはＯＦＦであるという結果を受け取り、空調推定部１２３より空調設備５０の動作状態がＯＮまたはＯＦＦであるという結果を受けとっている。照明設備４０がＯＮで、空調設備５０がＯＦＦである場合には、データ抽出部１１が計測した現在の消費電力から待機電力を引いた電力を照明設備４０の消費電力とし、空調設備５０の消費電力を０とする。照明設備４０がＯＦＦで、空調設備５０がＯＮである場合には、データ抽出部１１が計測した現在の消費電力から待機電力を引いた電力を空調設備５０の消費電力とし、照明設備５０の消費電力を０とする。照明設備４０がＯＦＦで、空調設備５０もＯＦＦである場合には、空調設備５０の消費電力を０、照明設備４０の消費電力を０とする。照明設備４０がＯＮで、空調設備５０もＯＮである場合には、照明設備４０の電力を最近の照明設備４０の消費電力とし、空調設備５０の消費電力は現在の消費電力から、先に推定した照明設備４０の消費電力と待機電力を引いた電力とする。ここで最近の照明設備４０の消費電力とは、最近に照明設備４０がＯＮで、空調設備５０がＯＦＦであった状態において算出された照明設備４０の消費電力のことである。これらの推定結果は、図示しないメモリ上に全て記憶する。
【００３３】
空調設備５０がＯＮで照明設備４０もＯＮである場合の消費電力の推定方法について、例を用いて詳細に説明する。例えば、午前７時に第一の推定が行われ、午前７時１０分に第二の推定が行われたとする。第一の推定における推定結果が、照明設備４０がＯＮで、空調設備５０がＯＦＦであり、照明設備４０の推定電力が１ＫＷ、空調設備５０の推定電力が０ＫＷであったとする。次に、第二の推定における推定結果が、照明設備４０がＯＮ、空調設備５０がＯＮであり、総負荷電力が３ＫＷ、待機電力が１ＫＷであったとする。この場合、照明設備４０の消費電力の推定結果は、午前７時に行われた第一の推定における推定結果である１ＫＷのままとする。なぜならば、午前７時に行われた第一の推定は、午前７時１０分に行われた第二の推定から最近の推定結果だからである。そして、空調設備５０の推定結果は、総負荷電力３ＫＷから、待機電力１ＫＷと照明設備４０の推定電力１ＫＷを引いた１ＫＷとなる。
【００３４】
空調設備５０がＯＮで照明設備４０もＯＮである場合の消費電力の推定方法の理由について詳しく説明する。商業施設の１日のサイクルの中で、照明設備４０は空調設備５０よりも先に動作状態がＯＮになるという特性がある。これは、商業施設を使用するためには、まず照明設備４０を点灯させる必要があるためである。照明設備４０の消費電力はすぐに最大電力となり、以後、営業時間が終了するまではほとんど電力は変化しない。このため、１日のサイクルにおける空調設備５０と照明設備４０の動作状態の状態遷移は、（１）照明設備４０ＯＦＦかつ空調設備５０ＯＦＦ（２）照明設備４０ＯＮかつ空調設備５０ＯＦＦ（３）照明設備４０ＯＮ かつ空調設備５０ＯＮ の順番に遷移する。従って、照明設備４０ＯＮかつ空調設備５０ＯＦＦ の状態は 照明設備４０ＯＮ かつ空調設備５０ＯＮ の状態よりも先に出現する。このため、前述した推定方法により、照明設備４０の消費電力を正しく推定することができる。
【００３５】
次に、消費エネルギー推定部１２４において、待機電力情報の更新手順について図７を参照して詳細に説明する。消費エネルギー推定部１２４は、一日に一度、待機電力の更新作業を行う。これは例えば、０時０分などに自動的に実施するように予めタイマセットされている。
【００３６】
先ず、前日に推定した１日分の照明設備４０の消費電力を時間順に参照し、消費電力が０となっている期間を求める。求めた期間とその間の１分毎の消費電力は図示しないメモリ上に一時的に記憶する。（ステップＳ１０１）。
【００３７】
次に、前日に推定した１日分の１分毎の空調設備５０の消費電力を時間順に参照し、消費電力が０となっている期間を求める。求めた期間とその間の１分毎の消費電力は図示しないメモリ上に一時的に記憶する。（ステップＳ１０２）。
【００３８】
ステップＳ１０１およびステップＳ１０２で算出したそれぞれの設備の推定消費電力が０となる期間のうち、両方の設備の推定消費電力が共に０となる期間の総負荷電力とそれぞれの期間平均値を算出する（ステップＳ１０３）。
【００３９】
以上により、空調装置および照明装置の待機電力を自動的に算出することができる。
【００４０】
次に、照明推定部１２２が照明設備４０が動作していることを示す特徴量を算出する手段について、図８を用いて詳細に説明する。
【００４１】
まず、照明推定部１２２は、データ抽出手段より、過去１０分間分の消費電力のデータを取得する（ステップS３０１）。ここで各消費電力データの計測間隔は１分である。従って１０個の消費電力の数値、Ｄ１、Ｄ２、、、Ｄ１０を受け取る。
【００４２】
次に、照明推定部１２２は、取得したデータ（Ｄ１、Ｄ２、、、Ｄ１０）の合計値を計算し、取得したデータの個数で除し、データの平均値Ｓを計算する（ステップ３０２）。
【００４３】
最後に、照明推定部１２２は、データの平均値Ｓから、閾値Ｘ１を減じて、これを特徴量とする（ステップ３０３）。閾値Ｘ１は予めその値を装置のプログラムに実装してある。
【００４４】
以上により、照明設備４０の動作状態を示す特徴量を算出することができる。照明設備４０の消費電力は変動が非常に小さい。点灯後は常に一定量の電力を消費する。また、前述したように、商業施設においては、空調設備５０の動作状態がＯＮの場合は照明設備４０の動作状態も必ずＯＮであるため、前述した手順により照明設備４０の動作状態を正しく推定することができる。
【００４５】
なお、ステップＳ３０１において、使用する消費電力を過去１０分間のデータとしたが、これは、３分、５分、１５分、２０分など、電力の計測間隔の定数倍の間隔であれば、これに限らない。
【００４６】
また、計測間隔を１分毎としたが、これは空調設備５０および照明設備４０を操作する人間がこれら２つを操作するのに必要とする時間に対して、十分短い時間であれば、これに限らない。
【００４７】
次に、空調推定部１２３が空調設備５０が動作していることを示す特徴量を算出する手段について、図９を用いて詳細に説明する。
【００４８】
先ず、空調推定部１２３は、データ抽出部１１より、過去１０分間分の消費電力のデータを取得する（ステップS４０１）。ここで消費電力データの間隔は１分である。従って１０個の消費電力の数値、Ｄ１、Ｄ２、、、Ｄ１０を受け取る。
【００４９】
次に、空調推定部１２３は、取得したデータの速度（ΔＤ２、、、ΔＤ１０）を計算する（ステップ４０２）。具体的な計算式は下記の通り。
【００５０】
【数１】
ｍ＝２〜１０
【００５１】
次に、空調推定部１２３は、速度の絶対値（｜ΔＤ２｜、、、｜ΔＤ１０｜）を計算する（ステップ４０３）。
【００５２】
次に、空調推定部１２３は、ステップＳ４０３で算出した絶対値の平均値Ｔを計算する（ステップ４０４）。
【００５３】
最後に、空調推定部１２３は、算出した平均値Ｔより、閾値Ｘ２を減じて、これを特徴量とする（ステップ４０５）。閾値Ｘ２は予めその値を装置のプログラムに実装してある。
【００５４】
以上の手順により、空調設備５０の動作状態を正しく推定することができる。空調設備５０が動作していると、総負荷消費電力の変動、すなわち前述したΔＤｍの値が大きくなるため、前述した手順により算出する特徴量を用いることで精度良く空調設備５０の動作状態を推定することができる。
【００５５】
次に、実際のビルでの事例を用いて、本発明が照明設備及び空調設備のそれぞれの電力を推定する手順について具体的に説明する。
【００５６】
図１０は、２０１１年９月１日に本発明であるエネルギー使用量推定装置１を用いて計測した一日の総負荷の消費電力時間推移６０である。消費電力時間推移６０は、データ抽出部１１に記録されており、１分毎に計測された１日分の総負荷消費電力を折れ線グラフとして図示したものである。
【００５７】
図１１は、図１０で示した消費電力時間推移６０について、午前６時から午前９時を拡大して図示したものである。また、照明設備４０の動作状態を示す特徴量（６１ａ、６２ａ）、空調設備５０の動作状態を示す特徴量（６１ｂ、６２ｂ）の算出結果もあわせて図示したものである。午前６時の段階では、照明設備４０が動作していることを示す特徴量、空調設備５０が動作していることを示す特徴量が共に０未満であるため、推定部は空調設備５０、照明設備４０の消費電力を共に０と推定した。次に、午前６時３１分（図中の点線６１０）に照明設備４０が動作していることを示す特徴量が０を超え、以後、２３時３５分まで特徴量は０以上となった。したがって、午前６時３１分〜午前７時３７分までの期間（図中の６１、６１ａ、６１ｂ）は、照明設備４０の動作状態がＯＮ、空調設備５０の動作状態がＯＦＦと推定されている。午前７時３７分（図中の点線６２０）に、空調設備５０が動作していることを示す特徴量が０以上となり、以後、２３時２２分まで０以上の状態が継続する。このため、この期間（図中の６２、６２ａ、６２ｂ）は、照明設備４０の動作状態をＯＮ、空調設備５０の動作状態がＯＮと推定されている。
【００５８】
図１２は、図１０で説明した総負荷消費電流に対して、本発明であるエネルギー使用量推定装置１の消費エネルギー推定部１２４の推定した照明設備４０および空調設備５０の推定消費電力をグラフ及び表として図示したものである。空調設備５０の推定消費電力６３（図中の白塗り部分）、照明設備４０の推定消費電力６４（図中の斜線部分）は、図に示した通りに推定された。この推定結果について、実際に別の装置をもちいて空調設備５０の消費電力量と照明設備４０の電力量を個別に計測し、比較した結果が表７０である。推定誤差は空調設備５０について１％、照明設備４０について２％程度であり、本発明の一実施形態であるエネルギー使用量推定装置１の推定の精度が十分に高いことがわかる。
【００５９】
以上で説明したように、本実施形態のエネルギー使用量推定装置１によると、電力を使用する施設で実際に使用されている照明設備４０および空調設備５０の個別の消費電力を、照明設備４０、空調設備５０毎に消費電力の測定器を設置することなく測定することができる。
【００６０】
推定した照明設備４０および空調設備５０の消費電力データは、例えば、通信部１３から、他の装置に送信され、当該装置でその内容を表示することで、ユーザに提示できるようにしてもよい。また、所定の通信回線を介して、電気事業者等のサービス提供者が運営するサーバに送信するようにしてもよい。このようにすると、サービス提供者から、多様な情報サービスが電力ユーザへ提供されると共に、電力ユーザの側の情報もネットワークを通してサービス提供者に収集され、新しいサービスを構築するために有効に利用することができる。
【００６１】
例えば、電気事業者にとって重要な情報の一つに、照明や空調設備の構成や使用実態に関する情報がある。特に、ビル等の商業施設では、このような電気使用実態の内訳を得ることで、省エネルギー化を進めることができる。本実施形態のエネルギー使用量推定装置１は、このようなニーズに応えることができる有力な装置の一つといえる。
【００６２】
本実施形態では、ビルにおける照明設備、空調設備のそれぞれの消費電力の推定について述べたが、ビルのみならず、工場や駅舎、映画館、などの商業施設にも適用することができる。この場合、例えば、施設の照明設備および空調設備の動作状態及び消費電力を監視して記録することにより、後日、ビル全体の消費電力量のうちどれだけの量が空調設備および照明設備によってもたらされたものなのか、といった分析を行うことができる。
【００６３】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲での種々の変更は勿論可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明は、照明設備および空調設備の個別の消費電力を測定する装置として、ビルのみならず、工場や一般家庭等においても好適に採用され得る。
【符号の説明】
【００６５】
１ エネルギー使用量推定装置、２ 分電盤、４ 引込線、６ 電力供給線、１０ 測定部、１１ データ抽出部、１２ 推定部、１３ 通信部、２０ 計器用変成器、３０ 計器用変流器、４０ 照明設備、５０ 空調設備、１２１ 時計部、１２２ 照明推定部、１２３ 空調推定部、１２４ 消費エネルギー推定部、１２５ 機器情報メモリ、２０１ａ 計器用変成器（Ａ相用）、２０１ｂ 計器用変成器（Ｂ相用）、２０１ｃ 計器用変成器（Ｃ相用）、３０１ａ 計器用変流器（Ａ相用）、３０１ｂ 計器用変流器（Ｂ相用）、３０１ｃ 計器用変流器（Ｃ相用）、２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ、３０２ａ、３０２ｂ、３０２ｃ 接続線。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビルや駅などの商業施設において、照明設備および空調設備の消費エネルギー量を個別に測定する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＯ２削減の観点からビルや駅などの商業施設において時々刻々の照明設備および空調設備のそれぞれの消費エネルギー量を監視する要望が高まっている。商業施設によっては、照明および空調の合計の消費エネルギー量を計測するための計測装置のみが設置されており、照明および空調個別の消費エネルギー量を直接計測することができない。
【０００３】
特許文献１に開示されている装置は、複数の機器のそれぞれ毎に消費エネルギー量の時間変化を示す個別消費パターンを記憶する第１データベースと、前記複数の機器の全体による消費エネルギー量の時間変化を計測して全体消費時系列データを取得する計測手段と、総和が、前記全体消費時系列データに最も類似するように、前記機器毎にそれぞれの個別消費パターンのうちの少なくとも1つを選択するパターン選択部と、前記機器毎に選択された個別消費パターンと、前記全体消費時系列データに基づき、前記機器が実際に消費した消費エネルギー量の時間変化を示す個別消費時系列データを推定する配分計算部とを備える。これにより、各機器でそれぞれ実際に消費した消費エネルギー量を適正に推定できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１７６９８４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１で開示される技術では、個別に計測したい機器のそれぞれ毎に、消費エネルギー量の時間変化を示す個別消費パターンを抽出し、第１データベースに記憶する必要がある。しかし、商業施設など多数の機器が使用される場合、機器個別の消費パターンを計測することは容易ではない。
【０００６】
本発明は、上記従来の課題を解決すべくなされたものであり、電気機器の総負荷消費エネルギー量の時間変化の特徴を解析し、機器個別の消費エネルギー量を精度良く推定することのできる実用的なエネルギー使用量推定装置およびエネルギー使用量推定方法エネルギー使用量推定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明に係るエネルギー使用量推定装置は、需要地の引込線における所定箇所で測定した総負荷電流及び電圧に基づいて総負荷消費エネルギーを算出し、総負荷消費エネルギーの絶対値または変化速度の絶対値の平均値の時系列データおよび現在時刻を用いて、引き込み線につながる空調設備と照明設備のそれぞれの稼動状態を推定し、各設備毎の消費エネルギーの内訳を推定する推定手段を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、事前学習が不要な推定処理を用いて、各設備の消費エネルギーを精度よく推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１に係るエネルギー使用量推定装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係るエネルギー使用量推定装置の設置態様について説明するための図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係るエネルギー使用量推定装置の測定部の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係るエネルギー使用量推定装置の推定部の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係るエネルギー使用量推定装置の機器情報メモリの記憶内容の一例を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係るエネルギー使用量推定装置の消費エネルギーの推定手順を示すフローチャート図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係るエネルギー使用量推定装置の待機電力の推定手順を示すフローチャート図である。
【図８】本発明の実施の形態１に係るエネルギー使用量推定装置の照明設備が動作していることを示す特徴量の算出手順を示すフローチャート図である。
【図９】本発明の実施の形態１に係るエネルギー使用量推定装置の空調設備が動作していることを示す特徴量の算出手順を示すフローチャート図である。
【図１０】本発明の実施の形態１に係るエネルギー使用量推定装置を利用したビルの全体の消費電力の実際の一例を示す図（その１）である。
【図１１】本発明の実施の形態１に係るエネルギー使用量推定装置を利用したビルの全体の消費電力の実際の一例を示す図（その２）である。
【図１２】本発明の実施の形態１に係るエネルギー使用量推定装置による空調設備の消費エネルギーと照明設備の消費エネルギーの推定結果の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施形態に係るエネルギー使用量推定装置について図面を参照して詳細に説明する。
【００１１】
図１は、本実施形態に係るエネルギー使用量推定装置１の構成を示すブロック図である。エネルギー使用量推定装置１は、測定部１０と、計器用変成器２０と、計器用変流器３０と、から構成される。エネルギー使用量推定装置１は、図２に示すように、ビルや商業施設などの電力の需要家の分電盤２近傍に設置され、需要家内で使用される照明設備４０と空調設備５０の合計電力を測定する。空調設備５０、照明設備４０は電力以外のエネルギーを使用しないため、前記の合計電力は、空調設備５０、照明設備４０の消費エネルギーの合計と等価である。
【００１２】
分電盤２は、引込線４を介して電気事業者等の電力系統に接続されている。また、分電盤２には、照明設備４０と空調設備５０に電力を供給するための電力供給線６が接続されている。
【００１３】
図２に示すように、計器用変成器２０は、Ａ相用の計器用変成器２０１ａと、Ｂ相用の計器用変成器２０１ｂとC相用の計器用変成器２０１ｃから構成され、計器用変流器３０は、Ａ相用の計器用変流器３０１ａと、Ｂ相用の計器用変流器３０１ｂと、Ｃ相用の計器用変流器３０１ｃから構成されている。
【００１４】
計器用変成器２０１ａは、一次側がＡ相４ａとＢ相４ｂとの間に接続され、二次側からＡ相４ａ、Ｂ相４ｂ間の電圧と相似の電圧ＶＡを出力する。計器用変成器２０１ａの二次側は、同軸ケーブル等の接続線２０２ａを介して、測定部１０に接続されている。計器用変成器２０１ｂは、一次側がＢ相４ｂとＣ相４ｃとの間に接続され、二次側からＢ相４ｂ、Ｃ相４ｃ間の電圧と相似の電圧ＶＢを出力する。計器用変成器２０１ｂの二次側は、同軸ケーブル等の接続線２０２ｂを介して、測定部１０に接続されている。計器用変成器２０１ｃは、一次側がＣ相４ｃとＡ相４ａとの間に接続され、二次側からＣ相４ｃ、Ａ相４ａ間の電圧と相似の電圧ＶＣを出力する。計器用変成器２０１ｃの二次側は、同軸ケーブル等の接続線２０２ｃを介して、測定部１０に接続されている。
【００１５】
計器用変流器３０１ａは、Ａ相４ａに流れる電流を一次側で測定して二次側からＡ相の電流と相似の電流ＩＡを出力する。計器用変流器３０１ａの二次側は、同軸ケーブル等の接続線３０２ａを介して、測定部１０に接続されている。計器用変流器３０１ｂは、Ｂ相４ｂに流れる電流を一次側で測定して二次側からＢ相の電流と相似の電流ＩＢを出力する。計器用変流器３０１ｂの二次側は、同軸ケーブル等の接続線３０２ｂを介して、測定部１０に接続されている。計器用変流器３０１ｃは、Ｃ相４ｃに流れる電流を一次側で測定して二次側からＣ相の電流と相似の電流ＩＣを出力する。計器用変流器３０１ｃの二次側は、同軸ケーブル等の接続線３０２ｃを介して、測定部１０に接続されている。なお、本実施形態では、計器用変流器３０１ａ、３０１ｂ、３０１ｃとして、貫通型又はクランプ型の構造を有する計器用変流器を採用する。
【００１６】
測定部１０は、図３に示すように、データ抽出部１１と、推定部１２と、通信部１３と、を備える。通信部１３は、図示しない他のシステムと通信を行い、計測した照明設備４０と空調設備５０の総負荷消費エネルギー、推定した照明設備４０の消費エネルギー、推定した空調設備５０の消費エネルギーを他システムに対して送信する。データ抽出部１１は、計器用変成器２０及び計器用変流器３０から出力される電圧及び電流に基づいて、総負荷電流の商用周波数１周期分のデータを抽出し、１周期毎の電力を計測する。さらに、これを１分間（商用周波数５０Ｈｚの場合に１２０周期）積算し、１分間の平均値を計算する。算出した平均値は図示しないメモリ上に記録する。本実施形態では、測定部は、ＣＰＵなどの演算装置、メモリなどの記憶装置、および動作を定義するプログラムコードで構成する。
【００１７】
推定部１２は、データ抽出部１１が計測した消費電力から空調設備５０と照明設備４０のそれぞれの消費エネルギーを推定する。より詳細には、推定部１２は、図４に示すように、現在時刻を管理する時計部１２１、照明設備４０の動作状態を推定する照明推定部１２２、空調設備５０の動作状態を推定する空調推定部１２３、照明設備４０、空調設備５０の動作状態から個々の消費エネルギーを推定する消費エネルギー推定部１２４、照明設備４０および空調設備５０の時間帯別の既知の動作状態を記憶する機器情報メモリ１２５を備える。機器情報メモリ１２５には、設備名、開始時刻、終了時刻、開始時刻〜終了時刻における設備の状態が表形式で記録されている。
【００１８】
時計部１２１は、現在時刻を計測して、照明推定部１２２、空調推定部１２３に渡す。現在時刻とは、計測日の年、月、日および計測した時刻の時、分、秒のことである。
【００１９】
照明推定部１２２は、時計部１２１より受け取る現在時刻をキーとして、機器情報メモリ１２５に記録された照明設備４０の動作状態を参照する。この際、機器情報メモリ１２５から参照された機器の動作状態がＯＮまたはＯＦＦである場合は、その旨を消費エネルギー推定部１２４に渡す。機器情報メモリ１２５から参照された機器の動作状態が「未定」である場合は、照明設備４０の動作状態の推定動作を行い、照明設備４０の動作状態がＯＮであるのかＯＦＦであるのかを推定し、その結果を消費エネルギー推定部１２４に渡す。
【００２０】
照明推定部１２２は、以下の手順により、現在の照明設備４０の動作状態を機器情報メモリ１２５より参照する。まず、現在時刻を時計部１２１より取得し、機器情報メモリ１２５の装置の種別が「照明」となっている行を抽出する。これをグループＡとする。次に、グループＡから、開始時刻の列が現在時刻よりも早い時刻となっている行を抽出する。これをグループＢとする。次に、グループＢの中から終了時刻の列が 現在時刻よりも遅い行を抽出する。以上の操作により、最終的に残るグループには、現在の照明設備４０の状態を示す行を抽出することができる。
【００２１】
なお、ここで照明設備４０の動作状態がＯＮであるとは、照明設備４０が電気エネルギーを用いて、光を発している状態のことである。また、照明設備４０の動作状態がＯＦＦであるとは、照明設備４０が光を発していない状態のことである。
【００２２】
空調推定部１２３は、時計部１２１より受け取る現在時刻をキーとして、機器情報メモリ１２５に記録された空調設備５０の動作状態を参照する。この際、機器情報メモリ１２５から参照された空調設備５０の動作状態がＯＮまたはＯＦＦである場合は、その旨を消費エネルギー推定部１２４に渡す。機器情報メモリ１２５から参照された機器の動作状態が「未定」である場合は、空調設備５０の動作状態の推定動作を行い、空調設備５０の動作状態がＯＮであるのかＯＦＦであるのかを推定し、その結果を消費エネルギー推定部１２４に渡す。
【００２３】
また、空調推定部１２３は、以下の手順により、現在の空調設備５０の動作状態を機器情報メモリ１２５より参照する。まず、現在時刻を時計部１２１より取得し、機器情報メモリ１２５の装置の列が「空調」となっている行を抽出する。これをグループＣとする。次に、グループＣより、開始時刻の列が現在時刻よりも早い時刻となっている行を抽出する。これをグループＤとする。次に、グループＤより、終了時刻の列が現在時刻よりも遅い行を抽出する。以上の操作により、現在の空調設備５０の状態を示す行を抽出することができる。
【００２４】
なお、ここで空調設備５０の動作状態がＯＮであるとは、空調設備５０が電気エネルギーを用いて、冷房、暖房、送風、ドライ、換気などの運転を行なって室内の空気を制御している状態のことである。また、空調設備５０の動作状態がＯＦＦであるとは、空調設備５０が冷房、暖房、送風、ドライなどの運転を行なわず、室内の空気を制御していない状態のことである。
【００２５】
消費エネルギー推定部１２４は、空調設備５０および照明設備４０のそれぞれの消費エネルギーを推定する。本実施形態では、消費エネルギーとは、前述したように各設備の消費電力と等価である。消費エネルギー推定部１２４は、照明推定部１２２より照明設備４０の動作状態がＯＮまたはＯＦＦであるという結果を受け取り、空調推定部１２３より空調設備５０の動作状態がＯＮまたはＯＦＦであるという結果を受けとり、これらの情報よりそれぞれの消費エネルギーを推定する。なお、推定の具体的な計算方法については後述する。推定結果であるそれぞれの推定消費エネルギー量は、図示しないメモリ上に全て記憶する。
【００２６】
また、消費エネルギー推定部１２４は、一日に一度、待機電力情報の更新作業を行う。更新作業の具体的手順については後述する。なお、ここで待機電力とは、空調設備５０および照明設備４０が、両方ともＯＦＦの場合に計測される合計電力のことである。空調設備５０および照明設備４０は、動作状態がＯＦＦの場合であっても、微小の電力を消費している。これらは、例えばマイコンの制御や、リモコンの動作などに使用されている。算出した待機電力情報は図示しない消費エネルギー推定部１２４内にあるメモリに記録する。待機電力は１日中一定量が消費されるため、これらを空調設備５０と照明設備４０に分けて推定することはできず、このために待機電力のみ別に管理する。
【００２７】
機器情報メモリ１２５は、空調設備５０、照明設備４０のそれぞれについて、開始時刻から終了時刻の間の動作状態が表形式で予め記録されている。図５の例では、０時〜４時までの空調設備５０の動作状態がＯＦＦ、４時〜９時までの空調設備５０の動作状態が未定、９時〜１７時までの空調設備５０の動作状態がＯＮ、１７時〜２４時までの空調設備５０の動作状態が未定、０時〜４時までの照明設備４０の動作状態がＯＦＦ、４時〜６時までの照明設備４０の動作状態が未定、６時〜２３時までの照明設備４０の動作状態がＯＮ、２３時〜０時までの照明設備４０の動作状態が未定であることが記録されている。ここで動作状態が未定であるとは、装置の動作状態がＯＮまたはＯＦＦのいずれか一方ではあるが、時刻のみからは確定することができない状態であることを示している。例えば、空調設備５０や照明設備４０は、起動ないし終了時刻が日毎に微妙に異なる。このため、空調や照明の動作状態がＯＮからＯＦＦまたはＯＦＦからＯＮに切り替わる時間帯については、動作状態を未定として機器情報メモリ１２５に記憶し、後述する推定方法により、ＯＮまたはＯＦＦのいずれであるかを推定する。
【００２８】
このような機器情報メモリ１２５を持つことにより、照明推定部１２２および空調推定部１２３における照明の動作状態、空調の動作状態の推定精度を向上させることができる。例えば、商業施設などでは営業時間が厳密に決まっており、例えば、７時〜２２時が営業時間である場合、０時〜４時などは、確実に照明の動作状態がＯＦＦである。また、営業時間である７時〜２２時は、確実に照明の動作状態がＯＮである。このような施設の運用ルールからもたらされる情報が機器情報メモリ１２５には記録されている。記憶された照明設備４０、空調設備５０の時刻毎の動作状態を、現在時刻をキーとして参照することで、動作状態が確定している時刻に対する推定の誤りをなくすことができる。
【００２９】
次に、推定部１２が照明設備４０および空調設備５０それぞれの消費エネルギーの推定を行う手順について図６を参照して詳細に説明する。先ず、時計部１２１より現在の日付と時刻を取得する（ステップＳ１０１）。
【００３０】
次に、照明推定部１２２は、照明設備４０の動作状態を推定する（ステップＳ１０２）。具体的には、まず、時計部１２１より渡された現在時刻より、機器情報メモリ１２５から現在の動作状態を参照する。参照方法については前述した通りである。参照した結果が「ＯＮ」または「ＯＦＦ」である場合には、その旨を消費エネルギー推定部１２４に渡す。参照した結果が「未定」の場合には、次に説明する手順により動作状態の推定を行う。 まず、現在時刻から過去１０分間の１分毎の消費電力の推移をデータ抽出部１１より取得する。次に、後述する照明の動作状態を示す特徴量を算出し、この値が０以上である場合に動作状態を「ＯＮ」と推定し、０未満である場合に動作状態を「ＯＦＦ」と推定する。推定結果は、消費エネルギー推定部１２４に渡す。
【００３１】
次に、空調推定部１２３は、空調設備５０の動作状態を推定する（ステップＳ１０３）。まず、時計部１２１より渡された現在時刻より、機器情報メモリ１２５から現在の動作状態を参照する。この参照方法については前述した通りである。参照した結果が「ＯＮ」または「ＯＦＦ」である場合には、その旨を消費エネルギー推定部１２４に渡す。参照した結果が「未定」の場合には、次に説明する手順により動作状態の推定を行う。 まず、現在時刻から過去１０分間の１分毎の消費電力の推移をデータ抽出部１１より取得する。次に、後述する空調の動作状態を示す特徴量を算出し、この値が０以上である場合に動作状態を「ＯＮ」と推定し、０未満である場合に動作状態を「ＯＦＦ」と推定する。推定結果は、消費エネルギー推定部１２４に渡す。
【００３２】
最後に、消費エネルギー推定部１２４は、空調設備５０および照明設備４０の個々の消費エネルギーを推定する（ステップS１０４）。消費エネルギー推定部１２４は、照明推定部１２２より照明設備４０の動作状態がＯＮまたはＯＦＦであるという結果を受け取り、空調推定部１２３より空調設備５０の動作状態がＯＮまたはＯＦＦであるという結果を受けとっている。照明設備４０がＯＮで、空調設備５０がＯＦＦである場合には、データ抽出部１１が計測した現在の消費電力から待機電力を引いた電力を照明設備４０の消費電力とし、空調設備５０の消費電力を０とする。照明設備４０がＯＦＦで、空調設備５０がＯＮである場合には、データ抽出部１１が計測した現在の消費電力から待機電力を引いた電力を空調設備５０の消費電力とし、照明設備５０の消費電力を０とする。照明設備４０がＯＦＦで、空調設備５０もＯＦＦである場合には、空調設備５０の消費電力を０、照明設備４０の消費電力を０とする。照明設備４０がＯＮで、空調設備５０もＯＮである場合には、照明設備４０の電力を最近の照明設備４０の消費電力とし、空調設備５０の消費電力は現在の消費電力から、先に推定した照明設備４０の消費電力と待機電力を引いた電力とする。ここで最近の照明設備４０の消費電力とは、最近に照明設備４０がＯＮで、空調設備５０がＯＦＦであった状態において算出された照明設備４０の消費電力のことである。これらの推定結果は、図示しないメモリ上に全て記憶する。
【００３３】
空調設備５０がＯＮで照明設備４０もＯＮである場合の消費電力の推定方法について、例を用いて詳細に説明する。例えば、午前７時に第一の推定が行われ、午前７時１０分に第二の推定が行われたとする。第一の推定における推定結果が、照明設備４０がＯＮで、空調設備５０がＯＦＦであり、照明設備４０の推定電力が１ＫＷ、空調設備５０の推定電力が０ＫＷであったとする。次に、第二の推定における推定結果が、照明設備４０がＯＮ、空調設備５０がＯＮであり、総負荷電力が３ＫＷ、待機電力が１ＫＷであったとする。この場合、照明設備４０の消費電力の推定結果は、午前７時に行われた第一の推定における推定結果である１ＫＷのままとする。なぜならば、午前７時に行われた第一の推定は、午前７時１０分に行われた第二の推定から最近の推定結果だからである。そして、空調設備５０の推定結果は、総負荷電力３ＫＷから、待機電力１ＫＷと照明設備４０の推定電力１ＫＷを引いた１ＫＷとなる。
【００３４】
空調設備５０がＯＮで照明設備４０もＯＮである場合の消費電力の推定方法の理由について詳しく説明する。商業施設の１日のサイクルの中で、照明設備４０は空調設備５０よりも先に動作状態がＯＮになるという特性がある。これは、商業施設を使用するためには、まず照明設備４０を点灯させる必要があるためである。照明設備４０の消費電力はすぐに最大電力となり、以後、営業時間が終了するまではほとんど電力は変化しない。このため、１日のサイクルにおける空調設備５０と照明設備４０の動作状態の状態遷移は、（１）照明設備４０ＯＦＦかつ空調設備５０ＯＦＦ（２）照明設備４０ＯＮかつ空調設備５０ＯＦＦ（３）照明設備４０ＯＮ かつ空調設備５０ＯＮ の順番に遷移する。従って、照明設備４０ＯＮかつ空調設備５０ＯＦＦ の状態は 照明設備４０ＯＮ かつ空調設備５０ＯＮ の状態よりも先に出現する。このため、前述した推定方法により、照明設備４０の消費電力を正しく推定することができる。
【００３５】
次に、消費エネルギー推定部１２４において、待機電力情報の更新手順について図７を参照して詳細に説明する。消費エネルギー推定部１２４は、一日に一度、待機電力の更新作業を行う。これは例えば、０時０分などに自動的に実施するように予めタイマセットされている。
【００３６】
先ず、前日に推定した１日分の照明設備４０の消費電力を時間順に参照し、消費電力が０となっている期間を求める。求めた期間とその間の１分毎の消費電力は図示しないメモリ上に一時的に記憶する。（ステップＳ１０１）。
【００３７】
次に、前日に推定した１日分の１分毎の空調設備５０の消費電力を時間順に参照し、消費電力が０となっている期間を求める。求めた期間とその間の１分毎の消費電力は図示しないメモリ上に一時的に記憶する。（ステップＳ１０２）。
【００３８】
ステップＳ１０１およびステップＳ１０２で算出したそれぞれの設備の推定消費電力が０となる期間のうち、両方の設備の推定消費電力が共に０となる期間の総負荷電力とそれぞれの期間平均値を算出する（ステップＳ１０３）。
【００３９】
以上により、空調装置および照明装置の待機電力を自動的に算出することができる。
【００４０】
次に、照明推定部１２２が照明設備４０が動作していることを示す特徴量を算出する手段について、図８を用いて詳細に説明する。
【００４１】
まず、照明推定部１２２は、データ抽出手段より、過去１０分間分の消費電力のデータを取得する（ステップS３０１）。ここで各消費電力データの計測間隔は１分である。従って１０個の消費電力の数値、Ｄ１、Ｄ２、、、Ｄ１０を受け取る。
【００４２】
次に、照明推定部１２２は、取得したデータ（Ｄ１、Ｄ２、、、Ｄ１０）の合計値を計算し、取得したデータの個数で除し、データの平均値Ｓを計算する（ステップ３０２）。
【００４３】
最後に、照明推定部１２２は、データの平均値Ｓから、閾値Ｘ１を減じて、これを特徴量とする（ステップ３０３）。閾値Ｘ１は予めその値を装置のプログラムに実装してある。
【００４４】
以上により、照明設備４０の動作状態を示す特徴量を算出することができる。照明設備４０の消費電力は変動が非常に小さい。点灯後は常に一定量の電力を消費する。また、前述したように、商業施設においては、空調設備５０の動作状態がＯＮの場合は照明設備４０の動作状態も必ずＯＮであるため、前述した手順により照明設備４０の動作状態を正しく推定することができる。
【００４５】
なお、ステップＳ３０１において、使用する消費電力を過去１０分間のデータとしたが、これは、３分、５分、１５分、２０分など、電力の計測間隔の定数倍の間隔であれば、これに限らない。
【００４６】
また、計測間隔を１分毎としたが、これは空調設備５０および照明設備４０を操作する人間がこれら２つを操作するのに必要とする時間に対して、十分短い時間であれば、これに限らない。
【００４７】
次に、空調推定部１２３が空調設備５０が動作していることを示す特徴量を算出する手段について、図９を用いて詳細に説明する。
【００４８】
先ず、空調推定部１２３は、データ抽出部１１より、過去１０分間分の消費電力のデータを取得する（ステップS４０１）。ここで消費電力データの間隔は１分である。従って１０個の消費電力の数値、Ｄ１、Ｄ２、、、Ｄ１０を受け取る。
【００４９】
次に、空調推定部１２３は、取得したデータの速度（ΔＤ２、、、ΔＤ１０）を計算する（ステップ４０２）。具体的な計算式は下記の通り。
【００５０】
【数１】
ｍ＝２〜１０
【００５１】
次に、空調推定部１２３は、速度の絶対値（｜ΔＤ２｜、、、｜ΔＤ１０｜）を計算する（ステップ４０３）。
【００５２】
次に、空調推定部１２３は、ステップＳ４０３で算出した絶対値の平均値Ｔを計算する（ステップ４０４）。
【００５３】
最後に、空調推定部１２３は、算出した平均値Ｔより、閾値Ｘ２を減じて、これを特徴量とする（ステップ４０５）。閾値Ｘ２は予めその値を装置のプログラムに実装してある。
【００５４】
以上の手順により、空調設備５０の動作状態を正しく推定することができる。空調設備５０が動作していると、総負荷消費電力の変動、すなわち前述したΔＤｍの値が大きくなるため、前述した手順により算出する特徴量を用いることで精度良く空調設備５０の動作状態を推定することができる。
【００５５】
次に、実際のビルでの事例を用いて、本発明が照明設備及び空調設備のそれぞれの電力を推定する手順について具体的に説明する。
【００５６】
図１０は、２０１１年９月１日に本発明であるエネルギー使用量推定装置１を用いて計測した一日の総負荷の消費電力時間推移６０である。消費電力時間推移６０は、データ抽出部１１に記録されており、１分毎に計測された１日分の総負荷消費電力を折れ線グラフとして図示したものである。
【００５７】
図１１は、図１０で示した消費電力時間推移６０について、午前６時から午前９時を拡大して図示したものである。また、照明設備４０の動作状態を示す特徴量（６１ａ、６２ａ）、空調設備５０の動作状態を示す特徴量（６１ｂ、６２ｂ）の算出結果もあわせて図示したものである。午前６時の段階では、照明設備４０が動作していることを示す特徴量、空調設備５０が動作していることを示す特徴量が共に０未満であるため、推定部は空調設備５０、照明設備４０の消費電力を共に０と推定した。次に、午前６時３１分（図中の点線６１０）に照明設備４０が動作していることを示す特徴量が０を超え、以後、２３時３５分まで特徴量は０以上となった。したがって、午前６時３１分〜午前７時３７分までの期間（図中の６１、６１ａ、６１ｂ）は、照明設備４０の動作状態がＯＮ、空調設備５０の動作状態がＯＦＦと推定されている。午前７時３７分（図中の点線６２０）に、空調設備５０が動作していることを示す特徴量が０以上となり、以後、２３時２２分まで０以上の状態が継続する。このため、この期間（図中の６２、６２ａ、６２ｂ）は、照明設備４０の動作状態をＯＮ、空調設備５０の動作状態がＯＮと推定されている。
【００５８】
図１２は、図１０で説明した総負荷消費電流に対して、本発明であるエネルギー使用量推定装置１の消費エネルギー推定部１２４の推定した照明設備４０および空調設備５０の推定消費電力をグラフ及び表として図示したものである。空調設備５０の推定消費電力６３（図中の白塗り部分）、照明設備４０の推定消費電力６４（図中の斜線部分）は、図に示した通りに推定された。この推定結果について、実際に別の装置をもちいて空調設備５０の消費電力量と照明設備４０の電力量を個別に計測し、比較した結果が表７０である。推定誤差は空調設備５０について１％、照明設備４０について２％程度であり、本発明の一実施形態であるエネルギー使用量推定装置１の推定の精度が十分に高いことがわかる。
【００５９】
以上で説明したように、本実施形態のエネルギー使用量推定装置１によると、電力を使用する施設で実際に使用されている照明設備４０および空調設備５０の個別の消費電力を、照明設備４０、空調設備５０毎に消費電力の測定器を設置することなく測定することができる。
【００６０】
推定した照明設備４０および空調設備５０の消費電力データは、例えば、通信部１３から、他の装置に送信され、当該装置でその内容を表示することで、ユーザに提示できるようにしてもよい。また、所定の通信回線を介して、電気事業者等のサービス提供者が運営するサーバに送信するようにしてもよい。このようにすると、サービス提供者から、多様な情報サービスが電力ユーザへ提供されると共に、電力ユーザの側の情報もネットワークを通してサービス提供者に収集され、新しいサービスを構築するために有効に利用することができる。
【００６１】
例えば、電気事業者にとって重要な情報の一つに、照明や空調設備の構成や使用実態に関する情報がある。特に、ビル等の商業施設では、このような電気使用実態の内訳を得ることで、省エネルギー化を進めることができる。本実施形態のエネルギー使用量推定装置１は、このようなニーズに応えることができる有力な装置の一つといえる。
【００６２】
本実施形態では、ビルにおける照明設備、空調設備のそれぞれの消費電力の推定について述べたが、ビルのみならず、工場や駅舎、映画館、などの商業施設にも適用することができる。この場合、例えば、施設の照明設備および空調設備の動作状態及び消費電力を監視して記録することにより、後日、ビル全体の消費電力量のうちどれだけの量が空調設備および照明設備によってもたらされたものなのか、といった分析を行うことができる。
【００６３】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲での種々の変更は勿論可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明は、照明設備および空調設備の個別の消費電力を測定する装置として、ビルのみならず、工場や一般家庭等においても好適に採用され得る。
【符号の説明】
【００６５】
１ エネルギー使用量推定装置、２ 分電盤、４ 引込線、６ 電力供給線、１０ 測定部、１１ データ抽出部、１２ 推定部、１３ 通信部、２０ 計器用変成器、３０ 計器用変流器、４０ 照明設備、５０ 空調設備、１２１ 時計部、１２２ 照明推定部、１２３ 空調推定部、１２４ 消費エネルギー推定部、１２５ 機器情報メモリ、２０１ａ 計器用変成器（Ａ相用）、２０１ｂ 計器用変成器（Ｂ相用）、２０１ｃ 計器用変成器（Ｃ相用）、３０１ａ 計器用変流器（Ａ相用）、３０１ｂ 計器用変流器（Ｂ相用）、３０１ｃ 計器用変流器（Ｃ相用）、２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ、３０２ａ、３０２ｂ、３０２ｃ 接続線。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
需要地の引込線における所定箇所で測定した総負荷電流及び電圧に基づいて総負荷消費エネルギーを算出し、前記総負荷消費エネルギーの絶対値または変化速度の絶対値の平均値の時系列データ、現在時刻を用い、引き込み線につながる空調設備と照明設備のそれぞれの稼動状態を推定し、設備毎の消費エネルギーの内訳を推定する推定手段を備えることを特徴とするエネルギー使用量推定装置。
【請求項２】
需要地の引込線における所定箇所で測定した総負荷電流及び電圧を計測するステップと、前記計測した総負荷電流および電圧から総負荷消費エネルギーを算出するステップと、前記算出した一定時間分の総負荷消費エネルギーおよび現在時刻から、前記引込線につながる複数の異なる電気機器の動作状態を推定するステップと、前記推定された動作状態に基づいて設備毎の消費エネルギーを推定するステップとを有することを特徴とする消費エネルギー推定方法。
【請求項１】
需要地の引込線における所定箇所で測定した総負荷電流及び電圧に基づいて総負荷消費エネルギーを算出し、前記総負荷消費エネルギーの絶対値または変化速度の絶対値の平均値の時系列データ、現在時刻を用い、引き込み線につながる空調設備と照明設備のそれぞれの稼動状態を推定し、設備毎の消費エネルギーの内訳を推定する推定手段を備えることを特徴とするエネルギー使用量推定装置。
【請求項２】
需要地の引込線における所定箇所で測定した総負荷電流及び電圧を計測するステップと、前記計測した総負荷電流および電圧から総負荷消費エネルギーを算出するステップと、前記算出した一定時間分の総負荷消費エネルギーおよび現在時刻から、前記引込線につながる複数の異なる電気機器の動作状態を推定するステップと、前記推定された動作状態に基づいて設備毎の消費エネルギーを推定するステップとを有することを特徴とする消費エネルギー推定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１３−９９０２８（Ｐ２０１３−９９０２８Ａ）
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２３７３１９（Ｐ２０１１−２３７３１９）
【出願日】平成２３年１０月２８日（２０１１．１０．２８）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２０日（２０１３．５．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月２８日（２０１１．１０．２８）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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