JPH03503833A - 電気負荷減少回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 電気負荷減少回路 技術的分野 本発明は電力を複数の消費者に供給するＡＣ電源システムに対する緊急負荷減少 手段に関するものである。

そのようなシステムにおいて、電力の需要が超過すると、電力をシステムに供給 する発電機は過負荷になる。この過負荷は急速に発生し、全体のシステムの破壊 を避けるために不必須の負荷を迅速に減少させることが必要である。

発明の背景 電力の需要の超過の場合に電力供給システムの需要を減少させるための既知の方 法において、命令信号は消費者側で電力利用の制御センターからリモート動作さ れたスイッチに伝送され、大きな容量の湯沸かし器およびプールの濾過器などの 不必須の負荷を遮断する方法がある。

しかし、そのような方法の主な問題は命令信号を消費者側に伝送させる時間が掛 かることである。それは数分かかり比較的複雑な通信リンクを必要とする。発電 機の損失などの緊急事態の下で、電力は直ぐに降下し始め、命令が不必須の負荷 を遮断する前には恐らくシステムの破壊に導く。この問題を解決するために考え られた１つの既知のシステムは供給周波数の降下を利用する。発電機が過負荷の 状態で発生するこの周波数は低下周波数として下記に参照にされる変電所におけ る供給周波数の降下の検出によって、還部外全体における負荷は減少される。こ れは消費者に悪影響を与える大きな不便さを生じさせる。

豪州特許第５４２．２８６号明細書に記載されている別の既知のシステムは消費 者の側の装置を設ける。位相ロックループがクロック信号発電機とＡＣ供給の入 ってくる波形の間の同期を維持できないと、消費者側の負荷の少なくとも１部分 を減少するための制御スイッチ手段の制御に使用される位相エラー信号を生成す る。

最後に述べられた既知のシステムの欠点は位相ロックループのロック範囲が相似 形要素によって定められることである。

その許容誤差は再現可能な方法でしきい値周波数の正確な設定を許容しない。さ らに、しきい値は製造中に設定しなければならず、容易に変えることができない 。

したがって、本発明の目的は標準部品を使用して正確に設定されるしきい値周波 数でＡＣ電力供給システムの負荷を制御するための方法および装置を提供するこ とである。

本発明の目的は、さらにしきい値周波数が製造中にその位置または遠隔的にプロ グラム可能であるＡＣ電力供給システムの負荷を制御するための方法および装置 を提供することである。

またさらに、本発明の別の目的は利用可能な命令センターに対するリンクとして 単一の電話線を用いるＡＣ電力供給システムの負荷を制御するための方法および 装置を提供することである。

発明の概要 本発明の第１の見地にしたがって、電力を複数の消費者に供給する交流電力供給 システムの負荷を制御する方法が提供される。前記方法は複数の消費者のそれぞ れに対して、交流電力供給の周波数を測定し、測定された周波数を供給された電 圧の通常の周波数より低い所定の周波数に相応するメモリ手段に記憶された少な くとも１つのしきい値と比較し、測定された周波数が前記しきい値により下に下 がり、所定の遅延後、少なくとも消費者負荷の１部分が前記供給システムから遮 断されたとき、測定された周波数が前記しきい値以上に上昇するとき前記負荷は 前記供給システムに再接続されるステップを具備する。

本発明の第２の見地にしたがって、電力を複数の消費者に供給する交流電力供給 システムからの負荷のために電力を使用する消費者により使用される装置が提供 される。それは供給交流電力の周波数を測定しその測定された周波数を示す周波 数出力信号を供給する周波数測定手段と、前記周波数出力信号が供給され前記周 波数出力信号を少なくとも１つのしきい値と比較する比較手段と、前記交流電力 供給の通常の周波数より低い第１の所定の周波数に相応する前記しきい値とを具 備し、測定された信号が前記１つのしきい値より下に下がったことを前記周波数 出力信号が示すとき、遮断遅延手段によって与えられた第１の所定の遮断遅延後 、スイッチ制御信号は前記比較手段によって供給され、前記スイッチ制御信号は 少なくとも前記消費者負荷の１部分を前記電力供給手段から遮断するように絶縁 状態にされる負荷スイッチ手段に送られ、前記負荷スイッチ手段は前記しきい値 より上に上昇する前記測定された周波数によって導電状態にされ、したがって、 少なくとも前記消費者負荷の１部分を前記供給システムに再接続することを特徴 とする。

本発明は、低下周波数状態が発生すると、負荷減少命令が通常の負荷制御システ ムによって発生される前に電気負荷が減少することを確実にする。負荷減少は初 めに不必須の負荷を降下させ、続いて過酷な状態でより重要な負荷を降下させ、 無差別の（郊外の広範囲にわたって）停電が生じる前にネットワーク負荷を減少 させることによって優先度に基づいて本発明で達成される。

本発明を実行するための最適な方法 本発明が容易に理解されるために、本発明の実施例は図面を参照に以下説明され る。

図面を参照すると、負荷１は負荷スイッチ３を通ってＡＣ電力線２に接続される 。電力線２は横切ってゼロ交差検出器４が結合されている。その出力はクリスタ ル発振器６に関連するカウンタ手段５の入力に結合される。カウンタ手段５の出 力は制限レジスタ手段９．１０に関連する比較器手段７．８の入力にそれぞれ接 続される。比較器手段７．８の出力はプロセッサ手段（ＣＰＵ）１１の入力ａ、 ｂにそれぞれ接続される。

プロセッサ１１に関連するメモリ１２は４個の遅延レジスタ１３．１４．１５． １６および遅延レジスタ１３．１４にそれぞれ関連する２個のメモリレジスタ１ ７．１８を備える。

プロセッサ１１の出力は負荷スイッチ３に結合される。電話線１９は電力会社の システム制御およびデータアキジション（ＳＣＡＤＡ）に接続するためインター フェイス手段２０を通ってプロセッサ手段１１の入力Ｃに接続される。その代わ りにＡＣ電力線または無線リンクが５ＣＡＤＡに接続するために利用される。

好ましい実施例が電力会社の５ＣＡＤＡに対する接続を有するが、本発明の負荷 制御装置はインターフェイス２０および電話１９１９が必要でない場合５ＣＡＤ Ａに対する命令に依存しないで動作するようにプログラムされることが可能であ ることを理解されるであろう。

動作において、電力線２の電力供給の周波数はゼロ交差検出器４によって制御さ れる。この検出器４は電力供給波形がゼロを通過する毎にパルスを生成し、４０ ヘルツまたは６０ヘルツに対してそれぞれ１秒当り通常１００または１２０パル スを生成する。ゼロ交差検出器４はスプリアスゼロ交差を生成する電力線２また は電圧高調波の雑音インパルスによるスプリアス出力の発生を減少させるように ハードウェア（示されていない）で取除かれる。

カウンタ５は少なくともＡＣサイクル当り１，０００回を数える速度でクリスタ ル発振器６によって連続してインクレメントされ、０．０１ミリメ一タ秒以上の 分解能を与える。これは異なる型の負荷を減少させる命令の微細な制御に提供す る。カウンタ５はＡＣサイクル毎に２回のゼロ交差検出器４からのパルスによっ てリセットされる。カウンタ５の出力の値は比較器手段７．８でそれぞれ関連す る２個の制限レジスタ９゜１０にプログラムされたしきい値と比較される。厳し い低下周波数に対応するしきい値は制限レジスタ１０に含まれ、それ程低くない 低下周波数に対応するしきい値は制限レジスタ９に含まれる。

しきい値が制限レジスタ９中で超過されるとき、それ程低くない低下周波数のた め、遮断信号が比較器手段７の出力で供給される。この信号は負荷スイッチ３を 動作させ負荷１を減少させるように処理させるプロセッサ手段１１の入力ａに供 給される。

負荷１が例えば偶発的な雑音インパルスまたは単一サイクル電力損失による早す ぎる減少が生じないようにプロセッサ手段１１はソフトウェアの形態のフィルタ 手段を含む。２個の遅延レジスタ１３．１４はプロセッサ手段１１に関連するメ モリ１２中に設けられる。それ程低くない低下周波数の状態における遮断の場合 において、「１」が遅延レジスタ１３に追加される。

遅延レジスタ１３は一定の間隔をおいて例えば４０ミリ秒毎に１だけ減少される 。カウントが遅延レジスタ１３に関連するメモリレジスタ１５に記憶された予め 設定された最大値を越えるまでプロセッサ手段１１は待たされる。典型的に、こ の最大値は１７５０であり、５０ヘルツで約２５秒の遅延を生じる。低下周波数 の状態が生じるまでこの方法はプロセッサ手段ソフトウェアに遮断しない負荷を 行う。２５秒後、プロセッサ手段は負荷スイッチ３を動作し、負荷１を減少させ る。

同様に、制限レジスタｌＯにプログラムされたしきい値を超過するとき、厳しい 低下周波数のため、遮断信号は比較器８の出力に発生される。この信号は負荷ス イッチ３を動作し負荷１を減少させるように処理するプロセッサ手段の入力すに 供給される。プロセッサ手段は遅延レジスタ１４と関連するメモリレジスタ１８ 中に記憶された予め定められた最大値を遅延レジスタ１４のカウントが越えるま で待つ。典型的に、最大値は１０であり、５０ヘルツで約１５０　ミリ秒の遅延 を生じる。１５０ミリ秒後、プロセッサ手段は負荷スイッチ３を動作し負荷１を 減少させる。

ＡＣ周波数がレジスタ１４によって定められたしきい値より高い値になるとき、 プロセッサ１１は負荷スイッチ３を切替え、電力を負荷１に回復する。しかし、 回復は遅延後にのみ生じる。遅延レジスタ１５．１６は最大および最小遅延時間 制限を提供し、プロセッサ１１はその制限内で遅延を選択する。典型的に、最小 遅延は５分であり、最大遅延は１０分である。これは最も高い優先度の負荷が供 給に迅速に切替えられることを可能にし、最も低い優先度の負荷は長い時間減少 されたまま残ることを可能にする。この遅延は全ての負荷が同時に回復すること を阻止するようにランダム式に選択されることができる。この遅延はまた必要に 応じて５ＣＡＤＡシステムに対する十分な時間が電話線１９に無効にする命令を 伝えることを可能にさせる。負荷はこれらの命令によって回復され抑制される。

電話線１９に結合された電力会社の５ＣＡＤＡシステムは本発明の負荷減少配置 によって制御された不必須の負荷の全ての特性をプログラムされる。低下周波数 制限値はレジスタによって制御された負荷の型式に対して各制限レジスタ９．１ ０および遅延レジスタ１３．１４にプログラムされる。これは電力が失われるの で段階的な負荷減少を可能にする。レジスタは電話線１９を通って遠隔的にプロ グラムされるか、製造中手動または電力線２を通ってプログラムされるか、また はその後その場でプログラムされる。

プロセッサ手段１１は豪州特許第６５，９０８．８６号明細書に記載されたよう なエネルギ管理端子の１部分を形成することができる。

２個の制限レジスタが好ましい実施例に示されたが、さらに別の制限レジスタが 単一の負荷に対する周波数または遅延プロフィールを与えるように含まれ、ある いは複数の負荷に対するそれぞれの低下周波数しきい値を提供することが可能で ある。

ＡＣ電力供給システムにおいて、その通常の周波数は５０ヘルツであり、制限レ ジスタにプログラムされたしきい値は＝１、それ程低くない低下周波数状ｆｉ： ２５秒間に４９．０ヘルツ２、過酷な低下周波数状！！：１５０ミリ秒間に４８ ．５ヘルツである。

多数の消費者が電気加熱装置にスイッチを入れるとそれ程低くない低下周波数状 態は発生する。負荷が徐々に増加し、電力供給の周波数は相応して低くなる。そ れが４９．０ヘルツに達しそこで維持すると、少なくとも２５秒間で負荷が減少 し始める。

過酷な低下周波数状態は発電機の故障のときに生じる。この条件の下で、４８． ５ヘルツの電力供給の周波数で相応する急速な降下が生じる。１５０　ミリ秒後 、負荷が減少し始める。

本発明は多くの特定の例に関して述べられたが、均等物が本発明の技術的範囲か ら逸脱されることなく容易に置換されることを理解すべきである。

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Claims (27)

【特許請求の範囲】
1. １．電力を複数の複数の消費者に供給する交流電力供給システムの負荷を制御す る方法において、 複数の消費者のそれぞれに対して、交流電力供給電源の周波数を測定し、測定さ れた周波数をメモリ手段に記憶された供給された電圧の通常の周波数より下の所 定の周波数に対応する少なくとも１つのしきい値と比較し、測定された周波数は 前記しきい値より下に低下したとき、所定の遅延後、少なくとも１部分の消費者 負荷が前記電力供給システムから遮断され、測定された周波数が前記しきい値以 上に高くなった前記負荷は前記電力供給システムに再び接続されるステップを具 備する負荷の制御方法。
2. ２．少なくとも１部分の消費者負荷を所定の時間遅延して前記電力供給システム に再接続するステップを具備する請求項１記載の方法。
3. ３．少なくとも１部分の消費者負荷の再度の接続は遠隔制御センターから通信リ ンクを通って伝送された命令信号によって選択的に決定される請求項２記載の方 法。
4. ４．消費者が電力を複数の消費者に供給する交流電力供給システムからの負荷に 対する電力を使用する装置において、交流供給電源の周波数を測定しその測定さ れた周波数を示す周波数出力信号を供給するように配置された周波数測定手段と 、前記周波数出力信号が供給され前記周波数出力信号を前記交流供給電力の通常 の周波数より低い第１の所定の周波数に相応する少なくとも１つのしきい値と比 較する比較手段とを具備し、測定された周波数をが前記１つのしきい値より下に 下がったことを前記出力信号が示すとき、遮断遅延手段によって与えられた第１ の所定の遮断遅延後スイッチ制御信号は前記比較手段によって供給され、前記ス イッチ制御信号は少なくとも前記消費者負荷の１部分を前記電力供給手段から遮 断するように導電しないようにされる負荷スイッチ手段に送られ、前記負荷スイ ッチ手段は前記しきい値より上に上昇する前記測定された周波数によって導電状 態にされ、それにより少なくとも前記消費者負荷の１部分が前記供給システムに 再び接続されることを特徴とする装置。
5. ５．前記周波数出力信号は第１の所定の周波数より下の第２の所定の周波数に相 応する別のしきい値と比較され、測定された周波数が前記別のしきい値により下 に下がったことを前記周波数出力信号が示すとき、スイッチ制御信号が遮断遅延 手段によって与えられた第２の所定の遮断遅延後に前記比較器手段によって供給 され、前記第２の所定の遮断遅延は前記第１の所定の遮断遅延よりも短く、前記 スイッチ制御信号は少なくとも前記消費者負荷の１部分を前記供給電カシステム から遮断するように絶縁状態にされる前記負荷スイッチに供給されることを特徴 とする請求項４記載の装置。
6. ６．少なくとも前記消費者負荷の１部分を所定の期間に再接続することを遅らせ るように配置された再接続遅延手段を具備する請求項４または５記載の装置。
7. ７．各しきい値は比較器手段に関連するそれぞれの制限レジスタ手段中に記憶さ れている請求項１乃至６記載のいずれか１項記載の装置。
8. ８．前記制限レジスタ手段はプログラム可能である請求項７記載の装置。
9. ９．前記遮断遅延手段は第１および第２の所定の遮断遅延を与えるようにメモリ 手段にそれぞれ関連する第１および第２の遅延レジスタ手段を具備する請求項４ 乃至８のいずれか１項記載の装置。
10. １０．前記第１および第２の遮断遅延レジスタ手段はプログラム可能である請求 項９記載の装置。
11. １１．前記再接続遅延手段は第１および第２の所定の再接続遅延を与える第３お よび第４の遅延レジスタ手段を具備する請求項６乃至１０のいずれか１項記載の 装置。
12. １２．前記第３および第４の遅延レジスタ手段はプログラム可能である請求項１ １項記載の装置。
13. １３．前記第３および第４の遅延レジスタ手段は最小および最大再接続遅延制限 を与え、前記制限内に選択可能な遅延を提供する請求項１１または１２記載の装 置。
14. １４．前記遮断遅延手段は付加的な遅延レジスタ手段および関連するメモリ手段 を具備する請求項９乃至１３のいずれか１項記載の装置。
15. １５．前記再接続遅延手段は付加的な遅延レジスタ手段を具備する請求項１１乃 至１４のいずれか１項記載の装置。
16. １６．前記付加的な遅延手段はプログラム可能である請求項１４または１５記載 の装置。
17. １７．プロセッサ手段を具備し、その入力手段は前記スイッチ制御信号を結合さ れ処理し、前記プロセッサ手段の出力は負荷スイッチ手段を前記プロセッサ手段 に生成された制御信号で制御するために前記負荷スイッチ手段に結合されている 請求項４乃至１５のいずれか１項記載の装置。
18. １８．通信ラインは前記プロセッサ手段のさらに別の入力に結合され、通信ライ ンに結合された遠隔制御手段からの命令信号が前記少なくとも１部分の消費者負 荷の再接続を優先するかまたは遅延するするために処理される請求項１７記載の 装置。
19. １９．前記制限レジスタ手段および／または前記遅延レジスタ手段は前記通信リ ンクを通って遠隔的にプログラム可能である請求項１７または１８記載の装置。
20. ２０．前記プロセッサ手段はエネルギ管理端子手段に含まれているｒ請求項１７ 乃至１９のいずれか１項記載の装置。
21. ２１．前記遠隔制御手段はシステム制御およびデータアキジション（ＳＣＡＤＡ ）手段である請求項１７乃至１９のいずれか１項記載の装置。
22. ２２．前記通信ラインは電話線である請求項１８乃至２１のいずれか１項記載の 装置。
23. ２３．前記通信ラインはＡＣ電力線によって形成されている請求項１８乃至２１ のいずれか１項記載の装置。
24. ２４．前記プロセッサ手段は雑音インパルスおよび単一のサイクル損失を除去す るように構成されたフィルタ手段を具備する請求項１７乃至２３のいずれか１項 記載の装置。
25. ２５．前記周波数測定手段は交流波形の連続的なゼロ交差間に発生する発振器手 段からパルスを数える装置を具備し、そのカウントは前記比較器手段に供給され 、前記しきい値と比較される請求項４乃至２４のいずれか１項記載の装置。
26. ２６．前記発振器手段は水晶制御発振器を具備する請求項２５記載の装置。
27. ２７．図面を参照に実質上ここに述べられたように、消費者が交流電力供給シス テムから電力を負荷に使用する装置。