变压器的节能效果计算方法
【专利摘要】变压器的电力评价系统是评价与负载对应的变压器的损耗的系统，具有：收集与负载对应的有效电量、功率因数、电流等电气数据的电力计测装置；和与电力计测装置连接、接收由电力计测装置收集到的电气数据的计算机。并且，在对评价变压器的损耗的变压器的节能效果进行计算时，计算机接收更新后的变压器运转时的电气数据，基于它求出更新后的变压器的损耗，将与更新前的变压器的损耗的差值作为降低损耗来输出。此外，将各负载率的更新前的变压器的损耗与更新后的变压器的损耗以进行比较形式显示在显示装置上。由此，顾客能够容易地进行现有的变压器与新设置的变压器的消费(损耗)电量的比较，易于了解经济上的优势。
【专利说明】
变压器的节能效果计算方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及变压器的节能效果计算方法，涉及适于评价变压器的消费(损耗)电力、了解节能效果的节能效果计算方法。
【背景技术】
[0002]出于对地球环境问题的关注提高、节约资源的观点，各企业对节能的关注正在提闻。
[0003]作为计算节能效果方法的系统，例如在专利文献I中公开了在导入了能效好的逆变器的情况下评价节能效果的方法。
[0004]此外，在专利文献2中，公开了在顾客的变压器中设置测定电路，将实际运转状态下的电量作为电子数据来接收，基于该接收数据回复顾客的变压器的更新方案的系统。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1:日本特许第3976988号公报
[0008]专利文献2:日本特许第2003-85430号公报
【发明内容】
[0009]发明要解决的技术问题
[0010]上述专利文献I公开了在现有的设备中导入了逆变器的情况下，根据导入逆变器之前的累计消费(损耗)电力与导入逆变器之前的累计消费(损耗)电力的差，运算消费(损耗)电量，计算节约了的电费的方法。
[0011]但是,对于变压器，虽然它与发电机和电动机同样分类为电气设备，但与发电机和电动机这样的旋转机不同，是静止机器，是其自身的能耗(损耗)少、效率高的电气设备。进而，在变压器中，无负载损耗非常少的非晶合金变压器是效率非常高的变压器，节能效果闻。
[0012]这样，因为变压器是能效好的机器(通常为97%以上)，所以与能量消费量大的动力机械不同，不存在监视关于变压器的时刻变化的消费(损耗)电力的变化，显示因累计的消费(损耗)电力的节约产生的经济上的优势的发明。
[0013]此外，专利文献2中，仅在导入了新的变压器的情况下，计算性能指标上的消费(损耗)电力的差，强调因此产生的节能效果。
[0014]但是，该专利文献2中，在顾客导入新的变压器时，存在导入后不能够了解与更换前相比有什么程度的节能效果、经济效果的问题。
[0015]本发明是用于解决上述问题的，其目的在于提供一种变压器的节能效果计算方法，其在变压器中，能够容易地进行现有的变压器与新设置的变压器的时刻变化的消费(损耗)电力的比较，易于了解累计的经济上的优势。
[0016]用于解决问题的技术手段
[0017]本发明的变压器的电力评价系统，是当负载与电源装置之间存在变压器来供给电力时，评价与负载对应的变压器的损耗的变压器的电力评价系统，具有:收集与负载对应的有效电量、功率因数、电流等电气数据的电力计测装置；和与电力计测装置连接、接收由电力计测装置收集到的电气数据的计算机。
[0018]然后，在计算评价变压器的损耗的变压器的节能效果时，上述计算机接收更新后的变压器的运转时的电气数据，基于该电气数据计算更新后的变压器的损耗，将更新后的变压器的损耗与更新前的变压器中的损耗的差值作为降低损耗输出。
[0019]此外，将各负载率的更新前的变压器的损耗与更新后的变压器的损耗以进行比较的形式显示在显示装置上。
[0020]此外，将每单位时间的更新前的变压器的消费(损耗)电量与更新后的变压器的消费(损耗)电量以进行比较的形式显示在显示装置上。
[0021]此外，将根据更新前的变压器的消费(损耗)电量与更新后的变压器的消费(损耗)电量求出的节能金额与合约节能金额以进行比较的形式显示在显示装置上。
[0022]此外，将根据更新前的变压器的消费(损耗)电量与更新后的变压器的消费(损耗)电量求出的随时间变化的累计的节能金额或量显示在显示装置上。
[0023]发明的效果
[0024]根据本发明，能够提供一种变压器的节能效果计算方法，在工业用的变压器中，能够容易地进行现有的变压器与新设置的变压器的时刻变化的消费(损耗)电力的比较，易于了解累计的经济上的优势。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]图1是本发明的一个实施方式的变压器的电力评价系统的结构图。
[0026]图2是表示每小时的负载率的变动的条形图。
[0027]图3是表示每小时的负载率的变动的实际数据的条形图。
[0028]图4是说明根据I小时的有效电量考虑功率因数来计算负载率的情况的曲线图。
[0029]图5是说明根据规定的采样间隔下的电流来计算负载率的情况的曲线图。
[0030]图6是表示根据等效负载率求出变压器的更新前与更新后的损耗的差的处理的流程图。
[0031]图7是对比表示使负载率变化时的更新前与更新后的变压器的损耗的曲线图。
[0032]图8是表示使负载率变化时的降低损耗的曲线图。
[0033]图9是表示单位时间的节能量的效果的变化的曲线图。
[0034]图10是在变压器更新时，用于对比与合约部分的节能量的比较的曲线图。
[0035]图11是表示因节能产生的累计效果的曲线图。
【具体实施方式】
[0036]以下用图1至图11说明本发明的一个实施方式。
[0037]首先，用图1说明本发明的一个实施方式的变压器的电力评价系统的结构。
[0038]图1是本发明的一个实施方式的变压器的电力评价系统的结构图。
[0039]本实施方式对于电源是三相交流电源、负载以三相交流工作的情况的系统进行说明。
[0040]本实施方式的变压器的电力评价系统的结构，由电源00、变压器10、负载20、电力计测装置30、IF单元40、计算机100、显示装置111、键盘121、鼠标122、HDD140构成。
[0041]电源00例如是三相交流电源，可以是外部电源也可以是设备的内部电源。
[0042]变压器10是将一次侧(输入侧)的交流电力的电压的高度利用电磁感应进行变换，对二次侧(输出侧)输出的电力机器。本实施方式中，变压器是三相变压器。
[0043]负载20是在设备中实际消费电力的机器，例如是电动机、压缩机等。
[0044]电力计测装置30是用于计测交流下的电流、电压、电功率、电量，收集数据的装置。
[0045]IF单元40是用于使电力计测装置30与计算机100连接的单元，与电力计测装置30通过专用的通信线连接，与计算机100通过通用的串行IF连接。
[0046]计算机100 为 CPU (Central Processing Unit) 101、串行 IF102、主存储 103、图形IF104、输入输出IF105、辅助存储装置IF106通过总线结合的方式。
[0047]CPUlOl控制计算机100的各部，将用于电力评价的程序载入到主存储装置102并执行。
[0048]串行IF103是用于与IF单元40连接的接口。
[0049]主存储103通常由RAM等挥发性存储器构成，存储CPUlOl执行的程序、参考的数据。
[0050]图形IF104是用于连接IXD(Liquid Crystal Display)等显示装置111的接口。
[0051]输入输出IF120是用于连接输入输出装置的接口。图1的例子中，连接有键盘121和作为指点设备的鼠标122。
[0052]辅助存储装置IF140是用于连接HDD (Hard Disk Drive) 140和DVD驱动器(Digital Versatile Disk)(未图示)等辅助存储装置的接口。
[0053]HDD140具有大容量的存储容量，存储了用于执行本实施方式的数据收集程序141、电力计算程序142、显示程序60。
[0054]数据收集程序141是用于从电力计测装置30收集数据的程序。
[0055]电力计算程序142是用于对收集的数据进行统计、加工的程序。
[0056]显示程序143是用于将收集到的数据和加工后的数据使用表或曲线图进行显示的程序。
[0057]电费换算程序144是用于将消费(损耗)电量换算为电费的程序。
[0058]接着，用图2至图8说明本发明的一个实施方式的变压器的电力评价系统进行的第一电力评价方法。
[0059]首先，用图2和图3说明负载率的概念和实测。
[0060]图2是表示每小时的负载率的变动的条形图。
[0061]图3是表示每小时的负载率的变动的实际数据的条形图。
[0062]从现有的变压器更新为新导入的变压器时的损耗降低效果计算方法，以往一般是计算更新后的“一定期间”的负载率，基于该负载率根据性能指标计算更新前的变压器的损耗，并根据性能指标计算更新后的变压器的损耗，通过它们的差值来计算效果的方法。
[0063]本来要使用等效负载率根据性能指标中记载的“负载损耗”、“无负载损耗计算变压器的损耗，但等效负载率的计算复杂，所以一般较多使用平均负载率，在负载变动多的情况下可能正确性不足。此外，该损耗的计算也不是连续地进行计算，而是大多以每月I次或每年I次的频度通过手动进行损耗计算。
[0064]在此，本实施方式中，如下所述根据等效负载率，通过计算机100自动地计算损耗。
[0065]为了测定变压器的能量损耗，要以负载率为基准。实际的变压器的运转时间复杂地变化，所以对日负载曲线按单位时间分割，计算拟合为阶梯状的条形图的等效负载率。
[0066]负载率由以下(式I)表达。
[0067]负载率=(视在功率)/变压器容量
[0068]=(有效功率+功率因数)/变压器容量
[0069]^ (有效电量+功率因数)/变压器容量……(式I)
[0070]采样间隔=I小时、期间为I日时的等效负载率，在图2的情况下由以下(式2)求出。
[0071]【数I】
_ j0.052 X14+ 0.62 X 4 + 0.652 X3 + 0.152 x 3'
[0072]等效负载率: $24..........................................................................................……(式2)
=0.342
[0073]此外，图3的情况下的平均负载率由以下(式3)求出。
[0074]【数2】
—0.05 X14+ 0.6x4 +0.65x3+ 0.15 X 3
[0075]等效负载率:—24......(式3)
=0,229
[0076]接着，用图4?图6说明根据负载率求出因变压器更新产生的损耗变化的处理。
[0077]图4是说明根据I小时的有效电量考虑功率因数来计算负载率的情况的曲线图。
[0078]图5是说明根据规定的采样间隔下的电流计算负载率的情况的曲线图。
[0079]图6是表示根据等效负载率求出变压器的更新前与更新后的损耗的差的处理的流程图。
[0080]求出负载率的第一方法，是电力计测装置30收集有效电量和功率因数，根据它们求出的方法。此处，有效电量如图4所示是I小时的有效电量。
[0081]求出负载率的第二方法，是电力计测装置30收集规定的采样间隔下的电流，根据它们求出的方法。
[0082]如图5所示，求出电流的方法从负载率的考虑方法来说是本来的方法，但因为采样间隔受限，所以定位为比第一方法简单的方法。
[0083]接着，用图6说明求出变压器的更新前与更新后的损耗的差的处理。
[0084]首先，按照以下(式4)按上述方法求出更新后的变压器的等效负载率(SOl)。此夕卜，更新前的负载率可以从外部提供，也可以使用按上述方法计测并求出的值。
[0085]【数3】
[0086]……(式 4)
Pe = \ ^
I N
[0087]此处，Pe是求出的等效负载率，Pi是区间i中的负载率或采样的第i个负载率，存在N个。例如，以上例子中，Pi是I小时区间中的负载率，期间是I日，所以N =24。
[0088]接着，按照以下(式5)根据等效负载率计算更新后的变压器的总损耗Wl[kW]
(502)。
[0089]Wl = {无负载损耗[W]+负载损耗[ff] X (等效负载率)2}/1000 X N……(式5)
[0090]
[0091]接着，按照以下(式6)根据等效负载率计算更新前的变压器的总损耗W2[kW]
(503)。
[0092]W2 = {无负载损耗[W]+负载损耗[ff] X (等效负载率)2}/1000 X N……(式6)
[0093]
[0094]接着，按照以下(式7)求出变压器的更新前后的降低损耗AW[kW] (S04)。
[0095]Aff = W2-W1......(式 7)
[0096]然后，在曲线图或报表上显示降低损耗AW[kW] (S05)。
[0097]接着，用图7和图8说明显示因更新变压器产生的节能效果的例子。
[0098]图7是对比表示使负载率变化时的更新前与更新后的变压器的损耗的曲线图。
[0099]图8是表示使负载率变化时的降低损耗的曲线图。
[0100]如图7所示，变压器的损耗相对于负载率用二次函数的曲线图表现。负载率=0%时的损耗是没有负载时也发生的损耗即无负载损耗(铁损)。为了抑制该损耗，需要使用损耗少的材料作为变压器的铁芯，使用非晶合金作为变压器的铁芯的非晶合金变压器中，能够最大限度地抑制该无负载损耗。
[0101]负载率=100%时，负载损耗(铜损)最大，变压器的损耗也最大。
[0102]变压器的更新前后的降低损耗AW如图8所示。
[0103]负载率=0%时的损耗的差《2最大，之后描绘二次曲线，逐渐减少至负载率=1000%时的损耗的差Wl。
[0104]如果在系统的显示装置111显示该曲线，用户就能够可视地了解节能效果。
[0105]接着，用图9和图11说明本发明的一个实施方式的变压器的电力评价系统进行的第二电力评价方法。
[0106]图9是表示每单位时间的节能量的效果的变化的曲线图。
[0107]图10是在变压器更新时，用于对比与合约部分的节能量的比较的曲线图。
[0108]图11是表示因节能而产生的累计效果的曲线图。
[0109]如图9所示，在显示装置111上显示更新变压器时的每单位时间能够节约的消费(损耗)电量(节能量)的变化。由此，能够直接地可视地了解因导入变压器而产生的好处。更新前的变压器的消费(损耗)电力可以使用图1所示的电力数据，也可以根据性能指标求出。
[0110]此外，导入变压器时，与顾客之间有节能金额的合约的情况下，如图10所示，显示时间变化下的节能金额。节能金额根据收集到的消费(损耗)电力数据由电力计算程序144进行计算。与顾客之间的节能金额设为P[日元]。
[0111]进而，如图11所示，通过显示因导入变压器而产生的累计节能金额，顾客能够可视地了解导入新型的节能效果高的变压器的好处。
[0112]符号的说明
[0113]00...电源，10…变压器，20…负载，30...电力计测装置，40…IF单兀，100…计算机，111…显示装置，121…键盘，122…鼠标，140…HDD。
【权利要求】
1.一种变压器的节能效果计算方法，当在负载与电源装置之间存在变压器来供给电力时，评价与负载对应的变压器的损耗，其特征在于: 由电力计测装置收集与负载对应的电气数据， 具有与所述电力计测装置连接，接收由所述电力计测装置收集到的电气数据的计算机， 所述计算机接收更新后的变压器运转时的电气数据，基于该电气数据计算更新后的变压器的损耗，将所述更新后的变压器的损耗与所述更新前的变压器的损耗的差值作为降低损耗来输出。
2.如权利要求1所述的变压器的节能效果计算方法，其特征在于: 所述计算机在计算更新后的变压器的损耗时，基于所述电力计测装置收集到的与负载对应的有效功率、功率因数或电流，运算更新后的变压器的等效负载率， 所述计算机基于所述更新后的变压器的等效负载率、负载损耗和无负载损耗，运算更新后的变压器的损耗，作为降低损耗来输出。
3.如权利要求1所述的变压器的节能效果计算方法，其特征在于: 将各负载率的更新前的变压器的损耗与更新后的变压器的损耗以进行比较的形式显示在显示装置上。
4.如权利要求1所述的变压器的节能效果计算方法，其特征在于: 将每单位时间的更新前的变压器的消费(损耗)电量与更新后的变压器的消费(损耗)电量以进行比较的形式显示在显示装置上。
5.如权利要求1所述的变压器的节能效果计算方法，其特征在于: 将根据更新前的变压器的消费(损耗)电量和更新后的变压器的消费(损耗)电量求出的节能金额或量与合约节能金额或量，以进行比较的形式显示在显示装置上。
6.如权利要求1所述的变压器的节能效果计算方法，其特征在于: 将根据更新前的变压器的消费(损耗)电量与更新后的变压器的消费(损耗)电量求出的随时间变化的累计的节能金额或量显示在显示装置上。
【文档编号】H02J3/00GK104170199SQ201280070204
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2012年2月20日 优先权日:2012年2月20日
【发明者】吉崎昭男, 酒井孝寿, 榎本圭太, 薮谷隆 申请人:株式会社日立产机系统, 共创日本株式会社