特許 7580880 高圧受電設備の機器選定システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-01

(45)【発行日】2024-11-12

(54)【発明の名称】高圧受電設備の機器選定システム

(51)【国際特許分類】

   G06Q 30/0601 20230101AFI20241105BHJP

   G06Q 50/06 20240101ALI20241105BHJP

【ＦＩ】

G06Q30/0601 320

G06Q50/06

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2019114252

(22)【出願日】2019-06-20

(65)【公開番号】P2021002103

(43)【公開日】2021-01-07

【審査請求日】2022-04-20

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000227401

【氏名又は名称】日東工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001977

【氏名又は名称】弁理士法人クスノキ特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】門矢 誠

(72)【発明者】

【氏名】小田島 一郎

(72)【発明者】

【氏名】高村 哲也

【審査官】原 忠

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１２－１７４１７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－２０９６７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－３２２４９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－２６８４９１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０６Ｑ １０／００ － ９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

筐体に、トランスと、トランスの容量によって変更が必要な内部機器を搭載した高圧受電設備の機器選定システムであって、
記憶手段と、演算手段と、出力手段とを備え、
前記記憶手段は、筐体データベースと、トランスデータベースと、内部機器データベースとを備え、各データベースは重量データを含み、
前記演算手段は、筐体に搭載されるトランスをトランスデータベースから選定するトランス選定手段と、選定されたトランス及び内部機器を搭載可能な筐体を筐体データベースから選定する筐体選定手段と、選定されたトランスに必要な内部機器及び前記トランスの容量に応じたこの内部機器の容量を内部機器データベースから演算により自動選定する内部機器選定手段と、重量演算手段とを備え、
前記内部機器は力率調整用の進相コンデンサを含み、その進相コンデンサの容量は前記トランスの容量及び進相コンデンサが改善できる力率に応じて選定されるものであり、
前記出力手段は、前記演算手段で選定された筐体、トランス、内部機器を含む外形図、結線図、配置図を表示するものであり、
前記重量演算手段は、配線重量や固定具重量を加算した高圧受電設備の総重量を演算するものであることを特徴とする高圧受電設備の機器選定システム。

【請求項2】

内部機器選定手段は、トランス毎に区分けされて内部機器データベースに記憶されている内部機器を選定するか、選定されたトランスに必要な内部機器を内部機器データベースから演算により選定することを特徴とする請求項１記載の高圧受電設備の機器選定システム。

【請求項3】

演算手段は、自動選定された内部機器を変更可能な機器変更手段を備えることを特徴とする請求項２記載の高圧受電設備の機器選定システム。

【請求項4】

筐体データベースは、搭載可能な電灯トランスと動力トランスの組み合わせと、筐体タイプとの関係を示す組み合わせデータベースを含むものであることを特徴とする請求項１～３の何れかに記載の高圧受電設備の機器選定システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

キュービクルはキュービクル式高圧受電設備の略称であり、金属製の筐体の内部に高圧受電用の機器を搭載したものである。筐体の内部に、取付位置等が定められたトランスやその他の内部機器を規格品として収納することができるため、工場内での組み立てや、顧客の要望に応じた内部機器の組み替えが容易であるという利点がある。

【0002】

高圧受電設備は工場やビル等の受電設備として用いられるものであるが、各工場やビル毎に必要な電灯トランスや動力トランスの容量が異なり、トランス容量に応じてトランスの体積も変動する。そのため、設計段階においてトランスの変更に応じて筐体を即座に変更できるように、電灯トランスと動力トランスを選定すれば最適の筐体を同時に選定できる選定システムが開発され、特許文献１として提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第５７２４０９７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところが高圧受電設備の筐体内部にはこれらのトランスの他にも、トランスの１次側に設けられる主遮断器、トランスの２次側に設けられる２次開閉器、力率調整用の進相コンデンサなどの各種の内部機器が設けられており、しかもこれらの内部機器もトランスの容量に応じた変更が必要である。特許文献１の選定システムでは、トランスの容量に対応した内部機器を設計者が個別に選定しなければならず、適切な内部機器が選定されない可能性があった。

【0005】

従って本発明の目的は、高圧受電設備のトランス容量に応じた適切な内部機器を自動的に選定することができる高圧受電設備の機器選定システムを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記の課題を解決するためになされた本発明は、筐体に、トランスと、トランスの容量によって変更が必要な内部機器を搭載した高圧受電設備の機器選定システムであって、記憶手段と、演算手段と、出力手段とを備え、前記記憶手段は、筐体データベースと、トランスデータベースと、内部機器データベースとを備え、各データベースは重量データを含み、前記演算手段は、筐体に搭載されるトランスをトランスデータベースから選定するトランス選定手段と、選定されたトランス及び内部機器を搭載可能な筐体を筐体データベースから選定する筐体選定手段と、選定されたトランスに必要な内部機器及び前記トランスの容量に応じたこの内部機器の容量を内部機器データベースから演算により自動選定する内部機器選定手段と、重量演算手段とを備え、前記内部機器は力率調整用の進相コンデンサを含み、その進相コンデンサの容量は前記トランスの容量及び進相コンデンサが改善できる力率に応じて選定されるものであり、前記出力手段は、前記演算手段で選定された筐体、トランス、内部機器を含む外形図、結線図、配置図を表示するものであり、前記重量演算手段は、配線重量や固定具重量を加算した高圧受電設備の総重量を演算するものであることを特徴とするものである。

【0007】

内部機器選定手段は、トランス毎に区分けされて内部機器データベースに記憶されている内部機器を選定するか、選定されたトランスに必要な内部機器を内部機器データベースから演算により選定するものであることが好ましい。

【0008】

演算手段は、自動選定された内部機器を変更可能な機器変更手段を備えることが好ましい。また筐体データベースは、搭載可能な電灯トランスと動力トランスの組み合わせと、筐体タイプとの関係を示す組み合わせデータベースを含むものであることが好ましい。

【発明の効果】

【0009】

本発明の高圧受電設備の機器選定システムを用いれば、トランスの容量に応じた内部機器を自動的に選定することができるので、高圧受電設備の設計ミスをなくすことができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】高圧受電設備の構造を模式的に示した断面図である。

【図2】実施形態の高圧受電設備の機器選定システムを示す説明図である。

【図3】組み合わせデータベースの内容を示す図である。

【図4】本発明の高圧受電設備の機器選定システムのフローチャートである。

【図5】入力画面を示す図である。

【図6】筐体型番の入力がない状態の入力画面を示す図である。

【図7】電灯トランス及び動力トランスの容量を選定した状態の入力画面を示す図である。

【図8】内部機器の自動選定が行われた状態の入力画面を示す図である。

【図9】選定されたトランス及び内部機器を収納できる筐体が自動選定された状態の入力画面を示す図である。

【図10】筐体型番が入力された直後の状態の入力画面を示す図である。

【図11】電灯トランスの選定が行われた状態の入力画面を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下に、本発明の実施形態を説明する。図１は高圧受電設備の構造を模式的に示した断面図であり、１０は金属製の筐体、１１は電灯トランス、１２は動力トランス、１３は主遮断器、１４は進相コンデンサ、１５は２次開閉器、１６は換気扇である。

【0012】

高圧受電設備は主遮断器１３を介して引き込まれた６.６ｋＶの高圧電力を電灯トランス１１や動力トランス１２により低圧化し、トランスの２次側に接続された２次開閉器１５を通じて負荷に給電する設備である。

【0013】

負荷が誘導電動機などの電力負荷であると、誘導電動機を動作させるとき電圧に対する電流の位相遅れが発生し、力率が低下して電圧降下や電力損失が増大する。進相コンデンサ１４はこの位相遅れを改善するために電路に挿入されるものであり、コンデンサの容量に応じて改善する力率が異なる。ただし進相コンデンサ１４の容量を大きくし過ぎると位相が進みすぎ、やはり力率が低下する。このためトランスの容量や、負荷に応じて適切な容量の進相コンデンサ１４を選定しなければならない。

【0014】

主遮断器１３は電路に過電流や短絡電流が生じたときに自動的に電路を遮断する装置である。また負荷側に短絡事故があったときに他の負荷への波及を避けるため、遮断される。トランス容量が３００ｋＶＡ以下の場合にはＬＢＳ（高圧開閉器）が用いられ、３００ｋＶＡを超えるとＶＣＢ(真空遮断器)が用いられる。

【0015】

２次開閉器１５はトランスの２次側に流れる過電流の遮断を行うものである。その容量もトランスの容量に応じて設定する必要がある。

【0016】

換気扇１６は電灯トランス１１、動力トランス１２または他の内部機器の発熱による筐体１０の内部温度の上昇を抑制する設備であり、トランスの容量が大きくなると発熱量も大きくなるため、風量の大きい換気扇を用いたり、複数の換気扇を取り付けたりする必要がある。このように、トランス以外の内部機器は、トランスの容量に応じて選定する必要がある。

【0017】

図２に本発明の高圧受電設備の機器選定システムの一例を示す。図示のように、図２の例では複数の端末２０がインターネット等の通信回線を介してサーバ３０と接続されている。端末２０は顧客やオペレータが操作するものであり、ディスプレー等の表示手段２１と、キーボード、マウス等の入力手段２２とを備えている。またサーバ３０はＣＰＵ等の演算手段３１と、ハードディスク等の記憶手段３２を備えている。しかしこれらの機器構成は本発明の必須要件ではなく、公知の機器を適宜選定して使用すればよい。また、以下に本発明のシステムをサーバ３０に搭載した実施形態を説明するが、必ずしも端末２０とサーバ３０とを通信回線を介して接続する必要はなく、端末コンピュータに本発明のシステムを搭載することも可能である。

【0018】

サーバ３０の記憶手段３２には、筐体データベース３３、トランスデータベース３４、内部機器データベース３５等が登録されている。筐体データベース３３には多数の筐体が、筐体型番、筐体タイプ、筐体サイズ、筐体重量、価格等の項目を付けて登録されている。また筐体データベース３３には図３に示すように、組み合わせデータベース３６が含まれている。これは、搭載可能な電灯トランス１１と動力トランス１２の組み合わせと、筐体タイプとの関係を示すデータベースである。

【0019】

図３の組み合わせデータベース３６では、電灯トランスが１次側ＰＣ（プライマリカットアウト）なしと１次側ＰＣ付きに区分されており、さらに容量別に区分されている。また動力トランスも容量別に区分されている。そして電灯トランスの容量と動力トランスの容量から、それらを収納するための筐体タイプが示されている。例えば電灯トランスが１次側ＰＣなしでトランス容量が１０ｋＶＡであり、動力トランスのトランス容量が５０ｋＶＡ以下であれば、タイプＡの筐体を選定すればよいが、動力トランスのトランス容量が７５ｋＶＡになればタイプＢの筐体を選定しなければならないことが分かる。トランス容量が大きくなるとトランスサイズも大きくなるため、筐体もＡタイプからＦタイプまで順次大型のものとする必要がある。

【0020】

トランスデータベース３４にはトランス型番、トランスの種類、トランスサイズ、トランス重量、価格等が登録されている。同様に、内部機器データベース３５には各種の内部機器について、型番、種類、サイズ、価格、重量、内部機器に応じた項目(換気扇１６の場合は風量や消費電力など、２次開閉器１５の場合は遮断容量や定格使用電圧など)等が登録されている。内部機器としては、上記に示すように、トランスの一次側に接続される主遮断器１３、トランスの二次側に接続される２次開閉器１５、トランスの発熱により温度上昇を抑制するための換気扇１６であり、いずれもトランスの容量によって変更されるものである。本発明は上記実施形態に限定されることはなく、トランスの容量に応じて変更される内部機器であれば良い。

【0021】

サーバ３０の演算手段３１には、筐体選定手段３８、トランス選定手段４０、内部機器選定手段４１が設けられている。筐体選定手段３８は筐体データベース３３から筐体を選定する手段であり、筐体型番が入力された場合にはその型番の筐体データを読み出すだけである。しかし、筐体タイプ、筐体サイズからそれに対応する筐体を演算して選定できるようにしておく。また、トランス及び内部機器の選定が行われた後に、それらを収納可能な筐体を選定できるようにしておく。

【0022】

トランス選定手段４０は、筐体１０に搭載されるトランスをトランスデータベース３４から選定する手段であり、筐体とトランスとの関係については組み合わせデータベース３６を参照して選定が行われる。その具体的な手順については後述する。

【0023】

内部機器選定手段４１はトランス選定手段４０が選定したトランス容量に応じた内部機器を、内部機器データベース３５から自動選定する機能を備える。内部機器データベース３５に内部機器をトランス毎に区分けして登録しておき、トランスが決まるとそのトランスに適した内部機器を自動的に選定するようにしてもよく、あるいは内部機器をトランス毎に区分けせずに登録しておき、選定されたトランスに必要な内部機器を演算により選定するようにしてもよい。ここで、内部機器データベース３５に内部機器をトランス毎に区分けして登録しておき、トランスが決まるとそのトランスに適した内部機器を自動的に選定する方法としては、例えば、換気扇１６を選定する場合、トランスデータベース３４に必要最大風量が〇m³/minと設定しておき、内部機器データベース３５から換気扇の最大風量が〇m³/min以上のもので近似する換気扇を選定する。一方、内部機器をトランス毎に区分けせずに登録しておき、選定されたトランスに必要な内部機器を演算により選定する方法としては、例えば、２次開閉器１５を選定する場合には、トランスの容量から２次側電流値を計算式により演算を行い、内部機器データベース３５から計算により導きだした２次側電流値に対応した２次開閉器の数量や容量を演算する。なお、内部機器を選定する方法は内部機器によってデータベースから選定する方法か演算で行う方法かを設定することもできる。

【0024】

しかし何らかの事情により自動選定された内部機器を他の内部機器に変更したい場合があるため、サーバ３０の演算手段３１には、自動選定された内部機器を変更可能な機器変更手段４２を備える。機器変更手段４２はプルダウン操作により選択された内部機器の変更ができるようにしておくが、主遮断器１３の容量が対応していないなど物理的に変更できない内部機器については、プルダウン操作により選択できないようにしておくか、警告を発するようにしておくことが好ましい。なお、プルダウン操作のほか、チェックボックスでの選択や、機器一覧を表示し選択して操作するものであっても良い。

【0025】

このほかサーバ３０の演算手段３１には、重量演算手段４３が設けられている。これは筐体、トランス、内部機器の選定が終了した後に、その総重量を演算する手段である。このために各データベースには重量データが登録されている。なお高圧受電設備の総重量には、配線重量や固定具重量も含まれるため、選定された筐体、トランス、内部機器の組み合わせに応じて配線重量や固定具重量を演算して加算される。高圧受電設備の総重量は設置場所の決定に必要な項目である。

【0026】

上記のようにして全ての選定が完了したのち、サーバ３０の出力手段５０が外形図、結線図、配置図を出力し、端末２０の表示手段２１に表示する。また、この図面上に重量も表示される。これにより設計者は形状やサイズ及び重量を把握できるので、設置予定場所に設置できるか否かを確認することができる。設置予定場所に設置できるかを把握できた後は、扉の位置・パッキンの有無、アンカーボルトの数量・材質など内部機器の配置など詳細設計を行っていくことが可能である。また同時に価格も表示すれば、予算金額と比較することができる。

【0027】

図４に本発明の高圧受電設備の機器選定システムのフローチャートを示す。先ずステップ１で、筐体型番を入力する。図２の実施形態では、端末２０の入力手段２２から入力される。設計者が筐体型番を入力した場合には、筐体データベース３３からその筐体が選定される。次にステップ２でその筐体に搭載する電灯トランス及び動力トランスの容量や種類を入力すると、トランス選定手段４０がトランスデータベース３４から対応するトランスを選定する。このとき選定された筐体とトランスの組み合わせが許容されるか否かを、演算手段３１が組み合わせデータベース３６を参照して判断し、許容されない場合には警告を発する。選定された筐体とトランスの組み合わせが妥当であれば、内部機器選定手段４１が、トランス選定手段４０が選定したトランス容量に応じた内部機器を、内部機器データベース３５から自動選定する。

【0028】

一方、設計者が筐体型番を知らないか、適切な筐体が不明であるため筐体型番を入力しない場合には、ステップ６においてトランス容量を入力し、トランス選定手段４０がトランスデータベース３４から対応するトランスを選定する。次にステップ７において内部機器選定手段４１が、トランス選定手段４０が選定したトランス容量に応じた内部機器を、内部機器データベース３５から自動選定する。次に選定されたトランス及び内部機器を収納するに適した筐体を、筐体選定手段３８が筐体データベース３３から自動選定する。この際にも、組み合わせデータベース３６が参照される。

【0029】

このようにして筐体、トランス、内部機器が選定されたのち、必要があればステップ４で内部機器の変更が行われ、それに伴う筐体の変更が必要であれば、ステップ５で適切な筐体が自動選定される。その後、出力手段５０が図面を出力し、高圧受電設備の形状と重量が端末２０に表示される。

【0030】

次に、具体的な入力画面の例を説明する。
図５は入力画面に筐体型番と、電灯トランス及び動力トランスの容量を入力した状態である。これらの入力に基づいて内部機器選定手段が、進相コンデンサ、主遮断器、電灯トランス開閉器、動力トランス開閉器、換気扇などの内部機器を自動選定して表示する。この内容でよければ、ＯＫボタンをクリックして設計が完了する。

【0031】

図６は筐体型番の入力がない状態を示す。この状態では電灯トランス及び動力トランスの容量を、プルダウン入力により自由に選定することができる。図７は電灯トランス及び動力トランスの容量を選定した状態を示す。このようにトランス容量が選定されると、内部機器の自動選定が行われ、図８のように表示される。その後、選定されたトランス及び内部機器を収納できる筐体が自動選定され、図９のように表示される。この内容でよければ、ＯＫボタンをクリックして設計が完了する。

【0032】

図１０は、筐体型番が入力された直後の状態を示す。図６のように筐体型番の入力がない状態ではトランスの選定は自由であるが、図１０では電灯トランスの選定が１０～３０ｋＶＡに制限されている。そして電灯トランスの選定が行われると、図１１に示すように動力トランスの選定が２０～３０ｋＶＡに制限されている。もしこの制限に不満がある場合には、筐体型番を入力し直すか、図６のように筐体型番を入力せずに電灯トランス及び動力トランスの容量を選定したうえで、筐体を自動選定するようにすればよい。

【0033】

いずれの場合にも、電灯トランス及び動力トランスの容量が定まれば、内部機器は自動選定されるので、設計者の技量に左右されることなく、トランス容量に応じた適切な内部機器を自動的に選定することができる。

【符号の説明】

【0034】

１０ 筐体
１１ 電灯トランス
１２ 動力トランス
１３ 主遮断器
１４ 進相コンデンサ
１５ ２次開閉器
１６ 換気扇
２０ 端末
２１ 表示手段
２２ 入力手段
３０ サーバ
３１ 演算手段
３２ 記憶手段
３３ 筐体データベース
３４ トランスデータベース
３５ 内部機器データベース
３６ 組み合わせデータベース
３８ 筐体選定手段
４０ トランス選定手段
４１ 内部機器選定手段
４２ 機器変更手段
４３ 重量演算手段
５０ 出力手段

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】