专利名称：检测装置和方法以及程序的制作方法
技术领域：
本发明涉及检测装置和方法以及程序，特别涉及适合在检测具有家用发电装置的设施的电力状态的情况下使用的检测装置和方法以及程序。
背景技术：
近年来，伴随太阳能发电系统的普及和太阳能发电系统的过剩电力的回购制度的开始，即便在一般家庭中，想要了解太阳能发电系统的发电电力和出售电力(过剩电力)、从商用电源的购买电力、家庭内的消耗电力等的需求日益升高。此外，以往提出了检测是将太阳能发电系统等家用发电装置的过剩电力提供给商用电源一侧并出售电力的状态(以下称作售电状态)还是从商用电源被提供电力并购买电力的状态(以下称作购电状态)的方法(例如，参照专利文献I至3)。在专利文献I至3中记载的发明中，测定商用电源一侧的电力系统的电压和电流，根据测定出的电压和电流计算电力，基于计算出的电力的符号(正或者负)来检测电力的流向，从而判定是购电状态还是售电状态。现有技术文献专利文献 专利文献1:日本特开2004-279321号公报专利文献2:日本特开2004-297959号公报专利文献3:日本特开平11-225440号公报
发明内容
发明要解决的问题但是，为了在一般家庭中测定商用电源侧的电力系统(以下称作商用电力系统)的电压，需要将专用测定器直接插入商用电力系统。然而，这样的测定器对安全性和可靠性的要求较高，因而制造成本较高。此外，需要测定器的安装工程，在工程中发生停电。并且，安装工程需要第2种电气工事士以上的资格，一般的人不能够进行实施。因此，更加费时费力且费用等增加，不能简单地导入检测家庭内的电力状态的设备。本发明正是鉴于这样的状况而完成的，能够简单并且低成本地检测电力的状态。用于解决问题的手段本发明的第I方面的检测装置具有:第I变流器，其在相对于来自商用电源的第I电力系统与来自发电单元的第2电力系统的连接点靠第I电力系统的一侧，测定第I电流，所述发电单元提供与商用电源频率相同的电力 ’第2变流器，其在相对于连接点靠第2电力系统的一侧，测定第2电流；第I计算单元，其计算基于第I电流的测定值与第2电流的测定值的相乘值的判定值；以及检测单元，其基于判定值来检测第I电力系统的电力的流向。在本发明的第I方面的检测装置中，在相对于来自商用电源的第I电力系统和来自提供与商用电源频率相同的电力的发电单元的第2电力系统的连接点靠第I电力系统的一侧，测定第I电流，在相对于连接点靠第2电力系统的一侧，测定第2电流，计算基于第I电流的测定值与第2电流的测定值的相乘值的判定值，基于判定值检测第I电力系统的电力的流向。因此，可以简单并且低成本地检测商用电源侧的电力的流向。该第I计算单元例如由模拟乘法电路或加法电路、数字运算电路、微型计算机或者各种处理器等构成。该检测单元例如由使用运算放大器等的比较电路或判定电路、数字运算电路、微型计算机或者各种处理器等构成。该第I计算单元能够计算相乘值在商用电源的电力的η个周期(η为自然数)内的的累计值作为判定值。由此，能够提高商用电源侧的电力的流向的检测精度。该第I计算单元能够计算第2电流达到正或负的峰值时的第I电流的测定值与第2电流的测定值的相乘值作为判定值。由此，能够提高连接了电容性负载时的商用电源侧的电力的流向的检测精度。还可以设置第2计算单元，该第2计算单元基于第I电流的测定值和第I电力系统的电力的流向，计算从商用电源提供给第I电力系统的第I电力和从发电单元提供给第I电力系统的第2电力。由此，能够简单并且低成本地测定家用发电装置产生的出售电力和来自商用电源的购买电力。该第2计算单元例如由数字运算电路、微型计算机或者各种处理器等构成。例如将该第I电力设为购买电力，将该第2`电力设为出售电力。第2计算单元还能够基于第I电流的测定值、第2电流的测定值以及第I电力系统的电力的流向，计算被提供给与连接点连接的负载的第3电力。由此，能够简单并且低成本地测定负载的消耗电力。例如将该第3电力设为消耗电力。还可以设置显示第I电力和第2电力的显示单元。由此，用户可以容易地掌握出售电力和购买电力。该显示单元例如由各种显示装置、各种发光装置等构成。还可以设置通信单元，该通信单元向外部发送包含第I电力与第2电力或者第I电流的测定值与第I电力系统的电力的流向中的至少一个组合的信息。由此，能够向外部通知检测到的电力的状态。该通信装置例如由有线或者无线的各种通信装置构成。本发明的第I方面的检测方法包含由检测电力状态的检测装置执行的以下步骤:测定步骤，在相对于来自商用电源的第I电力系统与来自发电单元的第2电力系统的连接点靠第I电力系统的一侧，通过第I变流器测定第I电流，在相对于连接点靠所述第2电力系统的一侧，通过第2变流器测定第2电流，其中所述发电单元提供与所述商用电源频率相同的电力；计算步骤，计算基于第I电流的测定值与第2电流的测定值的相乘值的判定值；以及检测步骤，基于判定值检测第I电力系统的电力的流向。在本发明的第I方面的检测方法中，在相对于来自商用电源的第I电力系统与来自发电单元的第2电力系统的连接点靠第I电力系统的一侧，测定第I电流，在相对于连接点靠第2电力系统的一侧，测定第2电流，其中所述发电单元提供与所述商用电源频率相同的电力。计算基于第I电流的测定值与第2电流的测定值的相乘值的判定值，基于判定值检测第I电力系统的电力的流向。因此，能够简单并且低成本地检测商用电源侧的电力的流向。该计算步骤例如由模拟乘法电路或加法电路、数字运算电路、微型计算机或者各种处理器等执行。该检测步骤例如由使用运算放大器等的比较电路或判定电路、数字运算电路、微型计算机或者各种处理器等执行。本发明的第2方面的检测装置具有:计算单元，其计算基于第I电流的测定值与第2电流的测定值的相乘值的判定值，其中，所述第I电流的测定值是在相对于来自商用电源的第I电力系统与来自发电单元的第2电力系统的连接点靠所述第I电力系统的一侧通过第I变流器测定的，所述第2电流的测定值是在相对于所述连接点靠所述第2电力系统的一侧通过第2变流器测定的，所述发电单元提供与所述商用电源频率相同的电力，以及检测单元，其基于所述判定值检测所述第I电力系统的电力的流向。在本发明的第2方面的检测装置中，计算基于第I电流的测定值与第2电流的测定值的相乘值的判定值，其中，所述第I电流的测定值是在相对于来自商用电源的第I电力系统与来自发电单元的第2电力系统的连接点靠第I电力系统的一侧通过第I变流器测定的，所述第2电流的测定值是在相对于连接点靠第2电力系统的一侧通过第2变流器测定的，所述发电单元提供与所述商用电源频率相同的电力。基于判定值检测第I电力系统的电力的流向。 因此，能够简单并且低成本地检测商用电源侧的电力的流向。该计算单元例如 由模拟乘法电路或加法电路、数字运算电路、微型计算机或者各种处理器等构成。该检测单元例如由使用运算放大器等的比较电路或判定电路、数字运算电路、微型计算机或者各种处理器等构成。本发明的第2方面的检测方法包含由检测电力状态的检测装置执行的以下步骤:计算步骤，计算基于第I电流的测定值与第2电流的测定值的相乘值的判定值，其中，所述第I电流的测定值是在相对于来自商用电源的第I电力系统与来自发电单元的第2电力系统的连接点靠第I电力系统的一侧通过第I变流器测定的，所述第2电流的测定值是在相对于所述连接点靠第2电力系统的一侧通过第2变流器测定的，所述发电单元提供与商用电源频率相同的电力；以及检测步骤，基于所述判定值检测所述第I电力系统的电力的流向。在本发明的第2方面的检测方法中，计算基于第I电流的测定值与第2电流的测定值的相乘值的判定值，其中，所述第I电流的测定值是在相对于来自商用电源的第I电力系统与来自发电单元的第2电力系统的连接点靠第I电力系统的一侧通过第I变流器测定的，所述第2电流的测定值是在相对于连接点靠第2电力系统的一侧通过第2变流器测定的，基于所述判定值检测所述第I电力系统的电力的流向。因此，能够简单并且低成本地检测商用电源侧的电力的流向。该计算步骤例如由模拟乘法电路或加法电路、数字运算电路、微型计算机或者各种处理器等执行。该检测步骤例如由使用运算放大器等的比较电路或判定电路、数字运算电路、微型计算机或者各种处理器等执行。本发明的第2方面的程序使计算机执行包含以下步骤的处理:计算步骤，计算基于第I电流的测定值与第2电流的测定值的相乘值的判定值，其中，所述第I电流的测定值是在相对于来自商用电源的第I电力系统与来自发电单元的第2电力系统的连接点靠第I电力系统的一侧通过第I变流器测定的，所述第2电流的测定值是在相对于连接点靠第2电力系统的一侧通过第2变流器测定的，所述发电单元提供与商用电源频率相同的电力；以及检测步骤，基于判定值检测第I电力系统的电力的流向。在执行本发明的第2方面的程序的计算机中，计算基于第I电流的测定值与第2电流的测定值的相乘值的判定值，其中，所述第I电流的测定值是在相对于来自商用电源的第I电力系统与来自发电单元的第2电力系统的连接点靠第I电力系统的一侧通过第I变流器测定的，所述第2电流的测定值是在相对于连接点靠第2电力系统的一侧通过第2变流器测定的，所述发电单元提供与商用电源频率相同的电力，基于判定值检测第I电力系统的电力的流向。因此，能够简单并且低成本地检测商用电源侧的电力的流向。发明的效果根据本发明的第I方面或者第2方面，能够简单并且低成本地检测电力的状态。
图1是示出应用本发明的电力监视系统的一个实施方式的框图。图2是示出变流器的设置位置的例子的图。图3是用于说明电力 监视处理的流程图。图4是示出负载的电压与电流的相位差的例子的图。图5是示出负载的电压与电流的相位差的其他的例子的图。图6是用于对判定值的计算方法进行说明的图。图7是用于对判定值的计算方法进行说明的图。图8是示出连接了电容性负载的情况下的电流的波形的例子的图。图9是用于说明判定值的计算方法的图。图10是示出单相三线制的情况下的变流器的设置方法的例子的图。图11是示出计算机的结构例的框图。
具体实施例方式以下，对用于实施本发明的方式(以下称作实施方式)进行说明。另外，按照以下顺序进行说明。1.实施方式2.变形例< 1.实施方式>[电力监视系统的结构例]图1是示出应用本发明的电力监视系统101的一个实施方式的框图，图2示出电力监视系统101的变流器lllp、lllc的设置位置的例子。
另外，以下将图2的虚线的左侧设为设置有电力监视系统101和太阳能发电系统151的家庭的宅内。此外，以下将从太阳能发电系统151到连接点C的电力系统称作发电电力系统，将从商用电源152到连接点C的电力系统称作商用电力系统，将从连接点C到负载153的电力系统称作负载电力系统。另外，以下设为在宅内各电力系统均由单相二线制构成。并且，以下将发电电力系统的电压(=太阳能发电系统151的输出电压)设为vpl、电流设为ipl、箭头Apl的方向设为正方向。此外，以下将商用电力系统的电压(=商用电源152的输出电压)设为Vcl、电流设为U、箭头Acl的方向设为正方向。因此，在负载电力系统中ipi+i。:的电流在箭头Apc的方向上流过。电力监视系统101是检测并监视宅内的电力状态的系统。如后所述，电力监视系统101基于电流ipl和电流u，检测商用电力系统的电力(以下称作商用侧电力)的流向，判定是购电状态还是售电状态。此外，电力监视系统101测定太阳能发电系统151的发电电力，以及太阳能发电系统151的过剩电力、即从太阳能发电系统151提供给商用电力系统的出售电力。此外，电力监视系统101测定从商用电源152提供给商用电力系统的购买电力，以及从太阳能发电系统151和商用电源152提供给负载电力系统并由负载153所消耗的消耗电力。太阳能发电系统151构成为包含太阳电池模块161和PV (Photo Voltatics:太阳能电池)控制器162。太阳电池模块161通过太阳能发电而产生直流电力，并将所产生的直流电力提供给PV控制器162。PV控制器162将来自太阳电池模块161的直流电力变换为电压和频率基本与商用电源152相同的交流电力，并且使变换后的交流电力的电压的相位与商用电源152的电压的相位同步。然后，PV控制器162输出该交流电力(以下称作发电电力)。负载153由冰箱等电器用品等各种电气设备构成。连接点C是发电电力系统与商用电力系统汇合并分支负载电力系统的点。连接点C例如相当于家庭内的分电盘。在此，对电力监视系统101的结构进一步详细地进行说明。电力监视系统101构成为包含变流器lllp、变流器Illc以及检测装置112。此夕卜，检测装置112构成为包含测定部121p、测定部121c、运算部122、显示部123以及通信部124。变流器Illp被设置于太阳能发电系统151与连接点C之间的布线处，测定发电电力系统的电流ipl。更准确地讲，变流器IllP将电流ipl (—次电流)变换为电流ip2 (二次电流)并提供给测定部121p。另外，下面，设为变流器Illp的朝向被设置成，电流ipl在箭头Apl的方向上流过的情况下电流ip2在箭头Ap2的方向上流过。测定部121p通过内置的电阻Rp将电流ip2变换为电压vp2。另外，当电流ipl在箭头Apl的方向上流过且电流ip2在箭头Ap2的方向上流过时，电压vp2为正值，当电流ipl在箭头Apl的反方向上流过且电流ip2在箭头Ap2的反方向上流过时，电压vp2为负值。S卩，当将箭头Apl的方向设为正时的电流ipl的相位与电压vp2的相位一致。
此外，测定部121p将表示电压V的信号(以下称作信号vp2)提供给运算部122。
变流器Illc被设置于商用电源152与连接点C之间的宅内的布线处，测定商用电力系统的电流U。更准确地讲，变流器Illc将电流U (—次电流)变换为电流1。2 (二次电流)并提供给测定部121c。另外，下面，设为变流器Illc的朝向被设置成，电流U在箭头Acl的方向上流过的情况下电流ie2在箭头Ac2的方向上流过。测定部121c通过内置的电阻Re将电流ic2变换为电压ν 。另外，当电流^在箭头Acl的方向上流过且电流ie2在箭头Ac2的方向上流过时，电压Ve2为正值，当电流iel在箭头Acl的反方向上流过且电流ie2在箭头Ac2的反方向上流过时，电压Ve2为负值。S卩，当将箭头Acl的方向设为正时的电流L1的相位与电压的相位一致。此外，当为商用侧电力在箭头Acl的方向上被提供的购电状态时，即便考虑负载153的功率因数和PV控制器162的相位同步误差，电压、的相位与电压的相位(=电流icl的相位)之差也在± π/2以内。相反，当为商用侧电力在箭头Acl的反方向上被提供的售电状态时，电压Vcl的相位与电压Vci2的相位(=电流L1的相位)之差在到 /2的范围内，或者π/2到31的范围内。另外，如后所述，由经验可知，家庭用的普通负载的功率因数为cos O /6)以下。此外，测定部121c将表示电压的信号(以下称作信号ν )提供给运算部122。
运算部122例如由微型计算机构成，构成为包含变换部131、判定值计算部132、流向检测部133以及电力计算部134。变换部131基于已知的变流器Illp的变流比和电阻Rp的电阻值，将由信号Vp2表示的电压Vp2的值变换为电流ipl的值，并将变换后的值通知给判定值计算部132和电力计算部134。此外，变换部131基于已知的变流器Illc的变流比和电阻Re的电阻值，将由信号表示的电压的值变换为电流U的值，并将变换后的值通知给判定值计算部132和电力计算部134。如后所述，判定值计算部132基于电流ipl的测定值和电流U的测定值，计算用于检测商用侧电力的流向的判定值。判定值计算部132将计算出的判定值通知给流向检测部133。如后所述，流向检测部133基于由判定值计算部132计算出的判定值来检测商用侧电力的流向，并将检测出的结果通知给电力计算部134。如后所述，电力计算部134基于电流ipl的测定值、电流U的测定值以及商用侧电力的流向的检测结果，计算发电电力、出售电力、购买电力以及消耗电力。电力计算部134将计算出的结果通知给显示部123和通信部124。显示部123例如由IXD (Liquid Crystal Display:液晶显示器)等显示装置、LED(Light Emitting Diode:发光二极管)等发光装置等构成,显示各部分的电力状态。通信部124由各种通信装置构成，将表示各部分的电力状态的电力状态信息发送给外部的装置。另外，在通信部124的通信方法中，不分有线还是无线，可以采用任意的方法。[电力监视处理]接着，参照图3的流程图对由电力监视系统101执行的电力监视处理进行说明。另夕卜，该处理例如在电力监视系统101的电源接通时开始，在电源断开时结束。在步骤SI中，电力监视系统101测定电流。具体而言，变流器Illp将在发电电力系统中流过的电流ipl变换成电流ip2并提供给测定部121p。测定部121p将电流ip2变换为电压Vp2并将表示电压Vp2的信号Vp2提供给变换部131。此外，变流器Illc将在商用电力系统中流过的电流U变换为电流1。2并提供给测定部121c。测定部121c将电流1。2变换为电压并将表示电压的信号提供给变换部131。变换部131将由信号Vp2表示的电压Vp2的值变换为电流ipl的值并将变换后的值通知给判定值计算部132和电力计算部134。此外，变换部131将由信号Vc;2表示的电压
的值变换为电流U的值，并将变换后的值通知给判定值计算部132和电力计算部134。在步骤S2中,判定值计算部132计算判定值,并将计算出的判定值通知给流向检测部133。在步骤S3中，流向检测部133基于判定值检测商用侧的电力的流向，并将检测到的流向通知给电力计算部134。在此，参照图4至图9，对步骤S2、S3的处理中的判定值和商用侧电力的流向的检测方法的具体例进行说明。例如，在通过模拟电路等连续地进行电流ipl和电流U的测定的情况下，例如使用通过下式(I)求出的判定值VI。[式I]
权利要求
1.一种检测电力的状态的检测装置，其具有: 第1变流器，其在相对于来自商用电源的第I电力系统与来自发电单兀的第2电力系统的连接点靠所述第I电力系统的一侧测定第I电流，所述发电单元提供与所述商用电源频率相同的电力； 第2变流器，其在相对于所述连接点靠所述第2电力系统的一侧测定第2电流； 第I计算单元，其计算基于所述第I电流的测定值与所述第2电流的测定值的相乘值的判定值；以及 检测单元，其基于所述判定值检测所述第I电力系统的电力的流向。
2.根据权利要求1所述的检测装置，其中， 所述第I计算单元计算所述相乘值在所述商用电源的电力的η个周期(η为自然数)内的累计值作为所述判定值。
3.根据权利要求1所述的检测装置，其中， 所述第I计算单元计算所述第2电流达到正或负的峰值时的所述第I电流的测定值与所述第2电流的测定值的相乘值作为所述判定值。
4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的检测装置，其中， 所述检测装置还具有第2计算单元，该第2计算单元基于所述第I电流的测定值和所述第I电力系统的电力的流向，计算从所述商用电源提供给所述第I电力系统的第I电力和从所述发电单元提供给所述第I电力系统的第2电力。
5.根据权利要求4所述的检测装置，其中， 所述第2计算单元还基于所述第I电流的测定值、所述第2电流的测定值以及所述第I电力系统的电力的流向，计算被提供给与所述连接点连接的负载的第3电力。
6.根据权利要求4所述的检测装置，其中， 所述检测装置还具有显示所述第I电力和所述第2电力的显示单元。
7.根据权利要求4所述的检测装置，其中， 所述检测装置还具有通信单元，该通信单元向外部发送包含所述第I电力与所述第2电力、或者所述第I电流的测定值与所述第I电力系统的电力的流向中的至少一个组合的信息。
8.—种检测方法，其包含由检测电力状态的检测装置执行的以下步骤: 测定步骤，在相对于来自商用电源的第I电力系统与来自发电单元的第2电力系统的连接点靠所述第I电力系统的一侧，通过第I变流器测定第I电流，在相对于所述连接点靠所述第2电力系统的一侧，通过第2变流器测定第2电流，其中所述发电单元提供与所述商用电源频率相同的电力； 计算步骤，计算基于所述第I电流的测定值与所述第2电流的测定值的相乘值的判定值；以及 检测步骤，基于所述判定值检测所述第I电力系统的电力的流向。
9.一种检测装置，其具有: 计算单元，其计算基于第I电流的测定值与第2电流的测定值的相乘值的判定值，其中，所述第I电流的测定值是在相对于来自商用电源的第I电力系统与来自发电单元的第2电力系统的连接点靠所述第I电力系统的一侧通过第I变流器测定的，所述第2电流的测定值是在相对于所述连接点靠所述第2电力系统的一侧通过第2变流器测定的，所述发电单元提供与所述商用电源频率相同的电力；以及 检测单元，其基于所述判定值检测所述第I电力系统的电力的流向。
10.一种检测方法，其包含由检测电力状态的检测装置执行的以下步骤: 计算步骤，计算基于第I电流的测定值与第2电流的测定值的相乘值的判定值，其中，所述第I电流的测定值是在相对于来自商用电源的第I电力系统与来自发电单元的第2电力系统的连接点靠所述第I电力系统的一侧通过第I变流器测定的，所述第2电流的测定值是在相对于所述连接点靠所述第2电力系统的一侧通过第2变流器测定的，所述发电单元提供与所述商用电源频率相同的电力；以及 检测步骤，基于所述判定值检测所述第I电力系统的电力的流向。
11.一种程序，其使计算机执行包含以下步骤的处理: 计算步骤，计算基于第I电流的测定值与第2电流的测定值的相乘值的判定值，其中，所述第I电流的测定值是在相对于来自商用电源的第I电力系统与来自发电单元的第2电力系统的连接点靠所述第I电力系统的一侧通过第I变流器测定的，所述第2电流的测定值是在相对于所述连接点靠所述第2电力系统的一侧通过第2变流器测定的，所述发电单元提供与所述商用电源频率相同的电力；以及 检测步骤，基于所述判定值检测所 述第I电力系统的电力的流向。
全文摘要
简单且低成本地检测电力的状态。变流器(111c)在相对于来自商用电源的商用电力系统和来自提供与商用电源相同频率的电力的太阳能发电系统的发电电力系统的连接点靠商用电力系统的一侧，测定电流。变流器(111p)在相对于连接点靠发电电力系统的一侧测定电力。判定值计算部(132)计算基于变流器(111c)的电流的测定值与变流器(111p)的电流的测定值的相乘值而得到的判定值。流向检测部(113)基于计算出的判定值，检测商用电力系统的电力的流向。本发明例如能够应用于进行家庭内的电力测定的电力测定系统。
文档编号H02J3/38GK103229061SQ201180056578
公开日2013年7月31日 申请日期2011年3月16日 优先权日2010年11月30日
发明者今井纮, 川端康大, 鲛岛裕, 三角修一 申请人:欧姆龙 株式会社