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1 平成 26 年度 JLAC 技術情報セミナー スマートグリッドと電磁両立性 (EMC) 平成 26 年 9 月 19 日 東京大学大学院 徳田正満 mtokuda@tcu.ac.jp

2 講演内容 スマートグリッドと EMC( 電磁両立性 ) の関係 IEC ( 国際電気標準会議 ) /SG3( スマートグリッド戦略グループ ) の活動 EMC 規格を作成する TC77 と CISPR におけるスマートグリッドへの取り組み 2kHz~150kHz における EMC 問題 太陽光発電システムのエミッション規格 電気自動車の充電器に対するエミッション規格 ワイヤレス電力伝送に対するエミッション規格

3 スマートグリッドの概念図 火力 水力 原子力発電所 送配電網 電気の流れ 落雷 IT による制御 放送電波 オフィスビル 太陽光発電 / ガスタービン発電機 / 蓄電池設備付きビル 太陽電池からの漏えい電波 スマートメーター 電波テロによる妨害電波 インバータからの伝導妨害波 静電気放電 風力発電所 太陽光発電所 充電スタンドからの漏えい電波 ワイヤレス給電からの漏えい磁界

4 スマートグリッドとは? 地球温暖化を防止する有力な方法として, 太陽光発電システムや風力発電システム等の再生可能エネルギーの導入が世界中で積極的に進められているが, これらの発電システムは配電網に分散されており, かつ時間的な変動が激しいため, これらの発電システムと電力ユーザを効果的に制御し, 最適化できる送配電網 ( スマートグリッド )

5 EMC( 電磁両立性 ) とは? EMC: ElectroMagnetic Compatibility: 電磁両立性 JIS 定義 : 装置又はシステムの存在する環境において 許容できないような電磁妨害をどのようなものに対しても与えず かつ その電磁環境において満足に機能するための装置又はシステムの能力 他に対して迷惑を与えず かつ 他からの妨害に対して影響されない能力聖人のような機器 EMCはエミッション問題とイミュニティ問題に分けられる

6 IEC におけるスマートグリッドと EMC 関連組織 IEC( 国際電気標準会議 ) SMB( 標準管理評議会 ) スマートグリッド関連組織 SG3( 戦略グループ 3) 2008 年 11 月 : 設立 SEG2( システム評価ク ルーフ 2) 2014 年 2 月 : 改組 SyC on Smart Energy ( スマートエネルキ ーシステム委員会 ) 2014 年 6 月 : 設立 TC77(EMC) TC( 専門委員会 ) SC77A ( 低周波 EMC) SC77B ( 高周波 EMC) SC77C( 高電磁界過渡現象 ) SMB 諮問委員会 ACEC( 電磁両立性諮問委員会 ) ACEC( 電磁両立性諮問委員会 ) ACOS( 安全性諮問委員会 ) ACOS( 安全性諮問委員会 ) ACEA ( 環境諮問委員会 ) ACEA ( 環境諮問委員会 ) ACTAD( 送配電諮問委員会 ) ACTEL( 通信諮問委員会 ) CISPR( 国際無線障害特別委員会 ) CISPR 運営委員会 SC( 小委員会 ) SC-A( 基本測定法 ) SC-B( 工業 科学 医療装置 )

7 スマートグリッドに対する EMC 関連の認定 全ての機器に対して EMC に関する規制が存在 日本ではエミッション規制は ほぼ強制的 スマートグリッドを構成する機器にも同様な EMC 規制が適用可能 重要な機器に対しては エミッションばかりでなくイミュニティも強制的な規制になる可能性あり EMC 関連試験所では 今までの認定申請範囲をほぼ活用することが可能 ただし スマートグリッドに関連して新規の EMC 規格を作成しているため それに対する対応も必要 2-150kHz の EMC 太陽光発電システム 電気自動車の充電器 ワイヤレス電力伝送

8 講演内容 スマートグリッドと EMC( 電磁両立性 ) の関係 IEC ( 国際電気標準会議 ) /SG3( スマートグリッド戦略グループ ) の活動 EMC 規格を作成する TC77 と CISPR におけるスマートグリッドへの取り組み 2kHz~150kHz における EMC 問題 太陽光発電システムのエミッション規格 電気自動車の充電器に対するエミッション規格 ワイヤレス電力伝送に対するエミッション規格

9 IEC/SG3( スマートグリッド戦略グループ ) 2008 年 11 月の IEC( 国際電気標準会議 )/SMB( 標準管理評議会 ) サンパウロ会議 : スマートグリッド関連の機器及びシステムの相互運用性を確保するためのフレームワーク開発に対する一義的な責任を有する部門として SG3( 戦略グループ 3) の設置を決定 2010 年 6 月に IEC スマートグリッド標準化ロードマップ ( 第 1 版 ) を作成 IEC Smart Grid Standards Mapping Tool が 2013 年 10 月にインドのニューデリーで開催された IEC 総会でデモンストレーションを実施 IEC の WEB にも掲載

10 IEC ロードマップ ( 第 1 版 ) における EMC 事項 IEC スマートグリッド標準化ロードマップ ( 第 1 版 ) には EMC に関連する記述が多数存在 SC77A が作成した IEC ( 電力品質の測定法 ) を重要な規格としてピックアップ また IEC ( 低電圧電力設備における電力線搬送 - エミッションレベル 周波数帯域 電磁妨害レベル ) も例示 TC77 が作成するイミュニティ共通規格と CISPR/SC-H が作成するエミッション共通規格も例示 電気自動車や電力量メーター用電力線通信にために IEC シリーズや CISPR11 CISPR22 が重要 IEC ( 直流から 150kHz までの伝導コモンモード妨害に対するイミュニティ試験 ) も重要 電力線のディファレンシャルモードとして存在する 150kHz 以下の妨害波に対する機器のイミュニティ特性が未検討のため その規格を開発する必要性を指摘

11 スマートグリッド関連規格マッピングツール Use Cases エネルギー卸売市場電力システム運用クラスター企業分散エネルギー Field Force 共通変電所配電自動化発電プラント エネルギー小売市場 通信インフラ 基幹中継 NW 住宅 ビル自動化 横断的機能 電気通信 クラスター セキュリティー電力品質 EMC Station Field Operation Enterprise Market ゾーン 加入者アクセス NW Proces s ドメイン 発電 送電 配電分散電源 AMI 消費工業自動化電気自動車設備通信横断的

12 スマートグリッドマッピングツールの EMC で 引用されている IEC 関連規格 (TC77) 規格番号 規格名称 IEC all part IEC/TR IEC/TR IEC/TR IEC/TR IEC/TR MV, HV 及び EHV 電力系統において不平衡設備を接続する場合のエミッション限度値の評価 低電圧電力系統において妨害を発生する設備を接続する場合のエミッション限度値の評価 低電圧電力系統の分散電源システムに対する低周波エミッション イミュニティ要求の評価 中圧 高圧電力系統に接続される機器に対する高調波電流発生限度値の評価法 中圧 高圧電力系統に接続される機器に対する電圧変化, 電圧揺動及びフリッカの限度値の評価法

13 スマートグリッドマッピングツールの EMC で 引用されている EN( 欧州規格 ) 規格番号 EN EN EN EN 550XX Series EN Series EN EN EN EN EN 規格名称情報技術装置からの妨害波の許容値と測定法情報技術装置におけるイミュニティ特性の限度値と測定法マルチメディア機器の妨害波 CISPR 規格に対応する欧州規格シリーズ IEC 規格に対応する欧州規格シリーズ住宅 商業及び軽工業環境におけるイミュニティ工業環境におけるイミュニティ住宅 商業及び軽工業環境におけるエミッション工業環境におけるエミッション発電所 変電所環境におけるイミュニティ

14 SG3( スマートグリッド戦略グループ ) SEG2( システム評価グループ ) SyC ( システム委員会 ) へ 2013 年 6 月に開催された SMB 会議で システム委員会 (Systems Committee: SyC) 設立するための SEG (Systems Evaluation Group)2 を設立 2014 年 2 月の SMB 会議で SEG2 が提案した 電気ばかりでなく熱 ガスも含めたスマートエネルギーに関する新規のシステム委員会 SyC の設置を了承 (SMB 決議 149/5) 新規 SyC は 2014 年 3 月に IEC 総会文書として提案 (C/1840/DV) 年 6 月に IEC 総会文書として承認 (C/1845/RV)

15 講演内容 スマートグリッドと EMC( 電磁両立性 ) の関係 IEC ( 国際電気標準会議 ) /SG3( スマートグリッド戦略グループ ) の活動 EMC 規格を作成する TC77 と CISPR におけるスマートグリッドへの取り組み 2kHz~150kHz における EMC 問題 太陽光発電システムのエミッション規格 電気自動車の充電器に対するエミッション規格 ワイヤレス電力伝送に対するエミッション規格

16 TC77 と CISPR の役割分担と 代表的規格 規格の種類電磁現象エミッション規格イミュニティ規格 基本規格 共通規格 低周波 (9kHz 以下 ) 高周波 (9kHz 超 ) 全周波数 SC77A IEC ( 電源高調波 ) IEC ( 電圧変動 フリッカ ) CISPR/SC-A CISPR ( 妨害波試験器 ) CISPR ( 妨害波試験法 ) CISPR/SC-H IEC ( 住宅 商業等 ) IEC ( 工業 ) SC77A IEC ( 電圧ディップ ) IEC ( 電源高調波 ) SC77B IEC ( 静電気放電 ) IEC ( 高周波電磁界 ) TC77 IEC ( 住宅 商業等 ) IEC ( 工業 )

17 TC77 CISPR 及び製品 TC の 役割分担と代表的規格 規格の種類電磁現象エミッション規格イミュニティ規格 製品群 製品規格 低周波 (9kHz 以下 ) 高周波 (9kHz 超 ) 全周波数 SC77A IEC ( 電源高調波 ) IEC ( 電圧変動 フリッカ ) CISPR/SC-B D F I SC-B: CISPR 11(ISM 装置 ) SC-D: CISPR 12( 自動車 ) SC-F: CISPR 14-1( 家電製品 ) SC-I: CISPR 13( 放送受信機 ) SC-I: CISPR 22( 情報技術装置 ) - - CISPR/SC-F I SC-F: CISPR 14-2( 家電製品 ) SC-I: CISPR 20( 放送受信機 ) SC-I: CISPR 24( 情報技術装置 ) 製品委員会 (TC22, TC65, TC69. TC82 等 ) SC22H: IEC ( 無停電電源装置 ) SC65A: IEC ( 工業用プロセス計測制御 ) TC69: IEC ( 車載充電器 ) TC69: IEC (AC DC 充電ステーション等の充電インフラ ) TC82: IEC 62920( 太陽光発電用系統連系変換器 )

18 CISPR の主な対象機器と EMC 規格 SC-B SC-D エミッション規格 : CISPR 11 エミッション規格 : CISPR 12, 25 SC-F SC-I エミッション規格 : CISPR 14-1, 15 イミュニティ規格 : CISPR 14-2 エミッション規格 : CISPR 13, 22 イミュニティ規格 : CISPR 20, 24

19 スマートグリッドに対する TC/SC77 の対応 IEC/SG3 の要請により 筆者が TC77 国際議長の時 (2010 年 12 月 ) に TC/SC77 で作成した EMC 規格の中で スマートグリッドに関連する規格を抽出して提出 その情報を基にして SG3 は既存規格に対するスマートグリッドへの関連性リストを作成 SC77A( 低周波現象に対する EMC 規格を作成 ) は 2011 年 10 月にメルボルンで開催された SC77A 会議で 2~150kHz における伝導妨害波のエミッション限度値と試験法を検討するため CISPR との合同タスクフォース (JTF) を設立することを要請 しかし TC77 と CISPR で議論した結果 CISPR 幹事が SC77A/ WG8( 電磁環境の表現 ) にリエゾンとして出席することになる SC77A は 電力線通信でスマートメーターの信号を伝送する場合に問題となっている AC ポートにおける 2~150kHz のディファレンシャルモード妨害に対するイミュニティ試験法 IEC Ed.1.0 を 2014 年 5 月に発行 SC77B( 高周波現象に対する EMC 規格を作成 ) では 高速電力線通信や LED ランプ等で問題になっている電源線における 150kHz~80MHz の広帯域伝導妨害波に対するイミュニティ試験法の新規作業項目 (77B/660/NP: 2011 年 9 月 ) を日本から提案し 了承 規格番号は IEC として登録 2CD 文書 77B/716/CD が 2014 年 7 月に配布

20 SG3 で作成された既存規格に対するスマート SG への関連性 核心 低 中 トピックス関連規格タイトル 共通情報モデル 情報技術 建物電気設備 IEC ISO/IEC IEC 高遠隔制御 IEC 中 太陽光発電 IEC 低 EMC IEC 低 EMC IEC 低 EMC IEC 低 グリッドへの関連性リスト ( 一部抜粋 ) EMC IEC エネルギー管理システム (EMS) アフ リフ ロク ラムインターフェース (API) 情報技術 - ホーム電子システムアーキテクチュアー Part 2-1 建物電気設備 Part 5-51 電子機器の選定と組み立て 遠隔制御装置 システム Part 5 伝送プロトコル 太陽光発電装置 Part 1 発電電流 - 電圧特性の測定 EMC Part 3-2 電源高調波の限度値 EMC Part 4-1 IEC シリーズの概要 EMC Part 4-2 静電気放電イミュニティ試験法 EMC Part 4-23 HEMP に対する防護装置の試験法 TC/ SC TC57 JTC1/ SC25 TC64 TC57 TC82 SC77A TC77 SC77B SC77C SG への関連技術 AMI, DA, DER, DMS, DR, EMS, SA, Storage Smart home DER, Smart home DA, DMS, EMS, SA DER, DR, Smart home AMI, DER, EV, Storage, Smart home AMI, DER, EV, Storage, Smart home AMI, DER, EV, Storage, Smart home AMI, DER, EV, Storage, Smart home AMI: Advanced Metering Infrastructure, DA: Distribution Automation, DER: Distributed Energy Resources, DMS: Distribution Management System, DR: Demand Response, EMS: Energy Management System, SA: Substation Automation, EV: Electric Vehicle, SG: Smart Grid

21 スマートグリッドに対する CISPR の対応 2011 年 10 月に韓国のソウルで開催された CISPR 会議で 韓国の Dr. Ahn が CISPR での WG の設置を提案した結果 スマートグリッドに関する WG1 を SC-S( 運営委員会 ) に設置することを決定 WG1 では スマートグリッドに接続される機器の EMC 要求に関するガイダンス文書を検討 その草案 CISPR/1252/DC を作成し 2013 年 7 月に配布 本ガイダンス文書の所掌範囲が スマートグリッドに接続される機器のうち 需要家が使用する発電 制御等の機器であることがスコープに記載 エミッション イミュニティの両面で 既存 CISPR 規格 IEC の共通規格がスマートグリッドに接続される機器に適用可能なため それらのリストが記載 残された課題 :1 多くの既存 CISPR 規格が 150 khz 以下の周波数帯域 ( スマートグリッドとの間の通信に用いられる ) を所掌していない 2CISPR 規格は隣家に存在する放送受信機の受信障害を防止することを前提に規定されているが スマートグリッドでは機器相互の距離が非常に近い場合があり その状況に適応できる測定設備が必要になる ( 自家障害への対応 )

22 スマートグリッド接続機器のエミッション規格 規格番号最新版規格名称 CISPR 11 Ed.5.1: CISPR 12 Ed.6.1: CISPR 13 Ed.5.0: 工業 科学及び医療用機器 無線周波妨害波特性 許容値及び測定法 自動車 モーターボート及び点火式エンジン装置からの妨害特性の許容値及び測定法 音声及びテレビジョン受信機ならびに関連機器の無線妨害波特性の許容値及び測定法 CISPR14-1 Ed.5.2: EMC- 家庭用機器 電動工具及び類似機器に対する要求 - パート 1: エミッション CISPR 15 Ed.7.2: CISPR 22 電気照明及び類似機器からの無線妨害波特性の許容値及び測定法 Ed.6.0: 情報技術装置からの妨害波の許容値と測定法 CISPR 25 Ed.3.0: CISPR 32 IEC IEC 車載受信機保護のための妨害波の推奨限度値および測定方法 Ed.1.0: マルチメディア機器の妨害波 Ed.2.1: 住宅 商業及び軽工業環境におけるエミッション Ed.2.1: 工業環境におけるエミッション

23 スマートグリッド接続機器のイミュニティ規格 規格番号最新版規格名称 CISPR 14-2 IEC CISPR 20 CISPR 24 IEC IEC Ed.1.2: Ed.2.0: Ed.6.0: Ed.2.0: Ed.2.0: Ed.2.0: EMC- 家庭用機器 電動工具及び類似機器に対する要求 - パート 2: イミュニティ 一般用照明機器 -EMC イミュニティ要求 音声及びテレビジョン受信機ならびに関連機器のイミュニティの許容値及び測定法 情報技術装置におけるイミュニティ特性の限度値と測定法 住宅 商業及び軽工業環境におけるイミュニティ 工業環境におけるイミュニティ

24 講演内容 スマートグリッドと EMC( 電磁両立性 ) の関係 IEC ( 国際電気標準会議 ) /SG3( スマートグリッド戦略グループ ) の活動 EMC 規格を作成する TC77 と CISPR におけるスマートグリッドへの取り組み 2kHz~150kHz における EMC 問題 太陽光発電システムのエミッション規格 電気自動車の充電器に対するエミッション規格 ワイヤレス電力伝送に対するエミッション規格

25 スマートメータ (M/441) 欧州委員会指令 M/441 は 2009 年 3 月に制定され CEN(ISO に対する EU 組織 ) CENELEC (CLC)( IEC に対する EU 組織 ) ETSI( ITU に対する EU 組織 ) によって承認 Smart Meters Coordination Group (SM-CG) を設立 M/441 の目的 : 欧州のスマートメータの相互運用性 双方向通信 消費電力の可視化 通信関連標準規格に関するフェーズ 1 に対しては CEN-CLC- ETSI TR 50572:2011 Functional reference architecture for communications in smart metering systems を 2011 年 12 月に発行 TR では 既存通信規格との関連で 各種有線通信規格 R&TTE 指令 (1999/5/EC) に適合した無線通信規格 (EMC and radio spectrum matters: ERM) 3 khz to khz の周波数を使用する電力線搬送通信規格 EN :2001 等を引用 ユースケースを検討するフェーズ 2 は SM-CG のタスクフォースが The guidelines for writing Smart Metering Use Cases を作成中

26 スマートメータに関する EMC 問題 CENELEC の SC205A( 電力線通信システム ) における TF EMI ( 電磁障害タスクフォース ) が 2010 年 4 月に報告書 150kHz 以下の周波数における電気機器 システムの電磁障害 の Ed.1 を作成 また 2013 年 4 月に Ed.2 (SC205A/Sec0339/R) を作成 狭帯域電力線通信で信号伝送する電力量の自動メータ読み取り器 (AMR-PLC) の EMC 問題 (150kHz 以下 ) を検討 AMR-PLC が妨害源 ( エミッション問題 ):Touch dimmer lamp (TDL) 料理用電気ヒータ コーヒーメーカ 洗濯機等の家電製品 旧式の警報装置 街灯 交通信号灯等 AMR-PLC が TDL に及ぼす影響に関しては 実験的詳細に検討して 断続的に変動する信号に影響されることを解明 AMR-PLC が被害者 ( イミュニティ問題 ): 家庭内の電気製品 エネルギー節約ランプ 蛍光灯 無停電電源装置 太陽光発電システム プラントの周波数変換器等 AMR-PLC に対する電気機器のイミュニティ試験法を検討し EN ( 直流から 150kHz までの伝導コモンモード妨害に対するイミュニティ試験 ) をベースにして 断続的妨害波印加 伝導ディファレンシャルモード妨害等の試験を追加することを提案

27 スマートメータが TDL に及ぼす影響の調査 スマートメーターインターフェース スマートメーター 接触調光型ランプ (TDL: Touch dimmer lamp)

28 TDL のイミュニティに対する変調波依存性 イミュニティしきい値 (Vrms) 正弦波変調 矩形波変調 変調周波数 (Hz)

29 蛍光灯が AMR-PLC に及ぼす影響の例 スエーデンで 変電所に接続されているスマートメータの例 CISPR15 の許容値 (a) EMC フィルタ挿入前 (b) EMC フィルタ挿入後 通信不能 :8/109 通信不能 :0/109

30 2-150kHz の EMC に対する ACEC の対応 (1) CENELEC/TC13( 電力メータ ):2-150kHz における電力線の電磁環境にスマートメータが耐えるように SC77A が作成した EMC レベル (IEC ) を元にして イミュニティ試験法 CLC/TR 50579:2012 を 2012 年 6 月に作成 IEC/TC22( パワーエレクトロニクス ): 分散型電源等に用いられる能動連系変換器 (AIC: Active Infeed Converter) のエミッション限度値に対して TC13 で規定したイミュニティ限度値より大きな限度値を提案 (TS 62578: Ed.2: 22/199/CD), それを CISPR/SC-B が CISPR/B/536/DC として 2012 年 4 月に回覧 IEC/TC13: 上記エミッション限度値では 既存のスマートメータが誤動作するとして 2012 年 12 月の ACEC ( 電磁両立性諮問委員会 ) Clearwater 会議で審議するようにとの要望を提出 審議の結果以下の勧告を作成し SMB に報告 (SMB/4946/R) 勧告 1212/1:TC13 と TC22 を含む利害関係者がバランスのとれた対応をとること また CISPR と SC77A も見解を表明すること勧告 1212/2: 全ての関係者が 最初に EMC レベルに関する妥協点を獲得すること勧告 1212/3: 勧告 1212/2 が確立する前には いかなるエミッション限度値も議論しないこと

31 2-150kHz の EMC に対する ACEC の対応 (2) TC22 は 22/199/CD に対する ACEC Clearwater 会議の勧告を考慮して 推奨エミッション限度値 を 最大エミッション値に対する設計推奨 に変更するとともに その設計推奨値を僅か減少した文書 22/211A/DTS を 2013 年 3 月に発行 2013 年 6 月に開催された ACEC Geneva 会議で審議され 以下の勧告を作成して SMB に報告した (SMB/5099/R) 勧告 1306/4 : ACEC は SC77A/WG8 は両立性レベルを作成する中心の WG として認識 2013 年秋までに コンセンサスを構築するための行動計画を作成することを SC77A/WG8 に勧告 勧告 1306/5 :22/211A/DTS が承認されても SC77A/WG8 で作成された両立性レベルを用いて EMC 委員会がエミッション限度値を確立する前に TC22 は 22/211A/DTS を国際規格に変更するプロセスをスタートさせるべきではない 勧告 1306/6: 暫定的解決案を提示 (a) 22/211A/DTS で規定された設計ガイドラインの適合性は すべての場合に EMC を達成しているとは限らない (b) EMC 委員会がガイドラインの値を改訂する可能性があることを 電力変換器メーカは注意すべき (c) 両立性レベルは の間に確立されることが期待される

32 2-150kHz の EMC に対する SC77A の対応 (1) TC22 は 22/199/CD に対する ACEC Clearwater 会議の勧告を考慮して 推奨エミッション限度値 を 最大エミッション値に対する設計推奨 に変更するとともに その設計推奨値を僅か減少した文書 22/211A/DTS を 2013 年 3 月に発行 2013 年 2 月開催の SC77A/WG8 会議 : 文書 22/211A/DTS に対して審議し その結果を 77A/820/INF として 2013 年 5 月に発行し 以下の諸点を勧告 122/211A/DTS に関しては (a) TC22 で収集したパワーエレクトロニクス業界の最新技術情報は 両立性レベルを検討している EMC 委員会 (TC77 と CISPR) と設置に関する EMC 条件を検討している TC64 に直接提供すべきである (b) 22/211A/DTS には問題となる記述が存在するが それらを将来の IEC には含めるべきではない 222/211A/DTS の全部または一部を TR に移行するか または エミッション限度値に直接的または間接的に関連する事項を削除すれば 関係する組織 (IEC TC13, IEC TC57, IEC ACTAD, CENELEC SC205A 等 ) は歓迎するかもしれない 3EMC 委員会は (a) ACEC 勧告に沿った SC77A/WG8 のアプローチを支援すべき (b) 全ての関係組織の参加を促進すべき

33 2-150kHz の EMC に対する SC77A の対応 (2) SC77A オタワ総会 (2013 年 9 月開催 ) での SC77A/WG8 コンビーナの報告 (77A/825/INF) 両立性レベルに関して 2-150kHz のギャップを埋めるために改訂しなければならない規格 これらの改訂が第一優先の課題 2014 年までの実施を目標 規格番号 IEC IEC IEC 規格名称 一般低電圧電力系統における低周波伝導性の妨害及び信号に適用する両立性レベル 一般中電圧電力系統における低周波伝導妨害及び配電線搬送信号に対する両立性レベル 産業プラントにおける低周波伝導性妨害に対する両立性レベル

34 2-150kHz の EMC に対する SC77A の対応 (3) SC77A オタワ総会 (2013 年 9 月開催 ) での SC77A/WG8 コンビーナの報告 (77A/825/INF) 分散電源とスマートグリッドでの運用に対する影響を考慮し かつ 2-150kHz のギャップを埋めるために改訂しなければならないエミッション限度値に関する規格 これらの改訂が第二優先の課題 2015 年までの実施を目標 規格番号 規格名称 IEC/TR 中圧 高圧電力系統に接続される機器に対する高調波電流発生限度値の評価法 IEC/TR 中圧 高圧電力系統に接続される機器に対する電圧変化, 電圧揺動及びフリッカの限度値の評価法 IEC/TR IEC/TR MV, HV 及び EHV 電力系統において不平衡設備を接続する場合のエミッション限度値の評価 低電圧電力系統において妨害を発生する設備を接続する場合のエミッション限度値の評価

35 講演内容 スマートグリッドと EMC( 電磁両立性 ) の関係 IEC ( 国際電気標準会議 ) /SG3( スマートグリッド戦略グループ ) の活動 EMC 規格を作成する TC77 と CISPR におけるスマートグリッドへの取り組み 2kHz~150kHz における EMC 問題 太陽光発電システムのエミッション規格 電気自動車の充電器に対するエミッション規格 ワイヤレス電力伝送に対するエミッション規格

36 太陽光発電システムのエミッション規格 に対する CISPR/B での検討経緯 2005 年ケープタウン会議 :CISPR/B/WG2 コンビーナの故富田氏 ( 電力中央研究所 ) が GCPC( 系統連系パワーコンディショナー ) の規格化の必要性を提起 2008 年大阪会議 :B/WG1 に日本の井上氏 ( 電気安全環境研究所 ) をリーダーとする MT( メンテナンスチーム ) -GCPC を設置することを決定 2008 年以降 : 産業界 ( 電機工業会とその会員企業 ) 学界 ( 東京都市大学 首都大学東京 ) 行政 ( 総務省 経済産省 NEDO) の協調によりプロジェクト推進 GCPC の DC ポートにおける伝導妨害波の許容値と測定法に関する文書 CIS/B/594/CDV(20kVA 以下 ) 及び CIS/B/595/CDV(20kVA 超 ) を 2014 年 1 月に配布し 6 月に両方とも文書 CIS/B/611A/RVC(20kVA 以下 ) 及び CIS/B/610A/RVC(20kVA 超 ) で了承目標 :2015 年までに国際規格化を目指す 36

37 太陽光発電システムからの電磁妨害波 放射妨害波 ノイズ 太陽電池 PWM パルス列 電力計 パワーコンバーター ( 妨害波源 ) 正弦波 分電盤 02/21

38 太陽光発電用 GCPC の DC ポートにおけ 140 る伝導エミッション許容値 電流 [dbua] 電圧 [dbuv] クラス A 準尖頭値 ( 電圧 ) >20kVA 75kVA クラス A 平均値 ( 電圧 ) >20kVA 75kVA クラス A 準尖頭値 ( 電圧 ) 20kVA クラス A 平均値 ( 電圧 ) 20kVA 74 クラス B 準尖頭値 ( 電圧 ) クラス A 準尖頭値 ( 電流 ) >20kVA 75kVA 64 クラス A 平均値 ( 電流 ) >20kVA 75kVA クラスB 平均値 ( 電圧 ) k k 500k 1.0 1M 5M M 30M 周波数 [MHz] 50M

39 情報技術装置の通信ポートにおける 120 伝導エミッション許容値 電流 [dbua] 電圧 [dbuv] クラスA 準尖頭値 ( 電圧 ) クラスB 準尖頭値 ( 電圧 ) クラスA 平均値 ( 電圧 ) クラスB 平均値 ( 電圧 ) クラスA 準尖頭値 ( 電流 ) クラスB 準尖頭値 ( 電流 ) クラスA 平均値 ( 電流 ) クラスB 平均値 ( 電流 ) k k 500k 1M M 30M 周波数 [Hz] 50M

40 講演内容 スマートグリッドと EMC( 電磁両立性 ) の関係 IEC ( 国際電気標準会議 ) /SG3( スマートグリッド戦略グループ ) の活動 EMC 規格を作成する TC77 と CISPR におけるスマートグリッドへの取り組み 2kHz~150kHz における EMC 問題 太陽光発電システムのエミッション規格 電気自動車の充電器に対するエミッション規格 ワイヤレス電力伝送に対するエミッション規格

41 電気自動車用急速充電システム CHAdeMO 全ての車両がそれぞれにとっての最適な急速充電ができる方法を実現するため 2010 年 3 月に CHAdeMO ( チャデモ ) 協議会を設立 本部が日本 世界 26 各国に 430 以上の組織が加盟 2014 年 3 月時点で 全世界で 3543 か所に CHAdeMO 充電器が設置 CHAdeMO は当協議会が標準規格として提案する急速充電器の商標名で CHArge de MOve = 動く, 進むためのチャージ, de = 電気, また クルマの充電中にお茶でもいかがですか の 3 つの意味を含む 協議会では CHAdeMO プロトコルと呼称される直流充電方式を開発し標準仕様書を作成 また 会員が作製した充電器の標準仕様書への適合性を確認するための検定スキームを確立し 検定機関と共同で運営 CHAdeMO 仕様書 1.0 版を元に 2012 年 9 月に JIS TS D0007 ( 電気自動車用急速充電の基本性能 ) を発行 EMC 性能 ( エミッション ) を規定した付属書 A が存在

42 CHAdeMO による自動車の充電風景 オランダのアムステルダム

43 CHAdeMO プロトコルの概要 CAN: Controller Area Network ECU: Electronic Control Unit

44 TC69 にける電気自動車用充電器の EMC 規格 規格 IEC Ed /266A/CD: 2013/11 IEC Ed /283/CD: 2014/02 IEC Ed.1.0 IS 発行 : 2014/03 IEC Ed /256/CDV: 2013/11 概要 車載充電器の EMC 規格 : IEC , - 4 シリーズ等の他に CISPR12, ISO 等の自動車規格も引用される予定 AC 及び DC 充電ステーション等の充電インフラの EMC 規格 : ワイヤレス充電も含まれる IEC , -4 シリーズ等の他に CISPR11 等が引用される予定 DC 充電ステーションの製品規格 : 電流リップル試験等が含まれる付属書 AA(CHAdeMO をベースにした日本提案 ) 付属書 BB( 中国提案 ) 付属書 CC( ドイツ 米国提案 ) ワイヤレス充電器の製品規格 : EMC と EMF( 人体防護 ) が含まれる予定

45 講演内容 スマートグリッドと EMC( 電磁両立性 ) の関係 IEC ( 国際電気標準会議 ) /SG3( スマートグリッド戦略グループ ) の活動 EMC 規格を作成する TC77 と CISPR におけるスマートグリッドへの取り組み 2kHz~150kHz における EMC 問題 太陽光発電システムのエミッション規格 電気自動車の充電器に対するエミッション規格 ワイヤレス電力伝送に対するエミッション規格

46 ワイヤレス電力伝送に対する総務省の対応 (1) 電波有効利用の促進に関する検討会 の報告書 ( 平成 24 年 12 月 ): 家電製品や電気自動車等において 無線技術により迅速かつ容易に充電することを可能とするため 平成 27 年を目途に官民連携の下 ワイヤレス電力伝送 (WPT: Wireless Power Transfer) システムを実用化していくことが盛り込まれた 情報通信審議会情報通信技術分科会電波利用環境委員会 ( 第 11 回 : 平成 25 年 6 月開催 ): ワイヤレス電力伝送システムから放射される漏えい電波の許容値及び測定法等の技術的条件を検討するため ワイヤレス電力伝送作業班 ( 主任 : 福地首都大学東京教授 ) を設置 平成 26 年 7 月の答申予定が 延期 検討項目 :1 対象とするワイヤレス電力伝送システムの選定 2 使用する周波数帯域の検討 3 ワイヤレス電力伝送システムから放射される漏えい電波の許容値及び測定法の検討 4 漏えい電波低減技術の効果の検証 5 無線利用との共存可能性及び共存条件の検討 6 漏えい電波に係わる安全装置の検討 7 電波防護指針への適合 8 国際規格等の国際整合性の検討 9 その他関連する事項

47 ワイヤレス電力伝送に対する総務省の対応 (2) ワイヤレス伝送作業班での検討対象 WPT 対象 WPT 電気自動車用 WPT 家電機器用 WPT1 ( モバイル機器 ) 家電機器用 WPT2 ( 家庭 オフィス機器 ) 家電機器用 WPT3 ( モバイル機器 ) 電力伝送方式磁界結合方式 ( 電磁誘導方式 磁界共鳴方式 ) 電界結合方式 伝送電力 使用周波数 ~3kW 程度 ( 最大 7.7kW) 42kHz~48kHz 52kHz~58kHz 79kHz~90kHz kHz~ 148.5kHz 数 W~100W 程度数 W~1.5kW ~100W 程度 6765kHz~ 6795kHz 20.05kHz~38kHz 42kHz~58kHz 62kHz~100kHz 425kHz~ 524kHz 送受電距離 0~30cm 程度 0~30cm 程度 0~10cm 程度 0~1cm 程度 WPT: Wireless Power Transfer: 無線電力伝送

48 ワイヤレス電力伝送に対する総務省の対応 (3) 電気自動車用 WPT の構成 PHEV/EV 電力供給装置 蓄電池 電力受電装置 送電部 受電部 PHEV/EV: Plug-in Hybrid Electric Vehicle / Electric Vehicle 結合器 or 共鳴器

49 ワイヤレス電力伝送に対する CISPR の対応 2013 年 9 月開催の CISPR オタワ会議 : 1CISPR 総会 : ワイヤレス電力伝送 (WPT) に関する妨害波規格の制定を速やかに推進していくべきである との提案を日本から行い 合意される 2SC-B 会議 : 日本の久保田氏をリーダとする TF を設立 自動車の WPT に対する EMC 要件の CISPR11 導入については グループ 2 の定義の補充として進めることを確認 3SC-F 会議 : オランダの Beeckman 氏をリーダとする TF を設立, IH( 誘導加熱 ) 調理器をベースにした磁界結合方式を家電機器に適用することを主体に検討 4SC-I 会議 : 米国の Arthurs 氏をリーダとする TF を設立 マルチメディア機器の WPT を検討 総務省の電波利用環境委員会 :CISPR オタワ会議で設立された WPT に関する TF に対応するため WPT 作業班とは別に B 作業班 F 作業班及び I 作業班に WPT アドホックグループを設立

50 参考文献 (1) 横山明彦他 : スマートグリッドの構成技術と標準化, 日本規格協会, 林泰弘他 : スマートグリッド学, 日本電気協会新聞部, 2010 正田英介他 : スマートグリッドと EMC, 電磁環境工学情報 EMC, 23 巻,8 号,no.272, pp.13-55, 伊藤慎介 : 次世代のまちづくり構想 スマートコミュニティ とは, OHM, vol.98, 3 月号, pp.26-28, 柏木孝夫 : エネルギーシステムは一方向から双方向へ劇的に変化, OHM, vol.98, 3 月号, pp.29-32, 徳田正満 : スマートグリッドと EMC の動向, 電磁環境工学情報 EMC, No.296, pp.32-57, 徳田正満 : スマートグリッド時代の EMC 電子情報通信学会誌 vol.96, no.3, pp , 徳田正満 : スマートグリッドにおける電磁両立性 (EMC) OHM, 2013 JUL, No.7, pp.82-87, 徳田正満 : スマートグリッド時代における EMC の最新動向, 電磁環境工学情報 EMC, No.308, pp.45-82,

51 参考文献 (2) 電気学会電気電子機器のノイズイミュニティ調査専門委員会編 ( 委員長 : 徳田正満 ): 電気電子機器のおけるノイズ耐性試験 設計ハンドブック, 科学技術出版 ( 発行所 ), 丸善 ( 発売所 ), pp.11-57, 岡本浩 : スマート社会実現に向けた電力会社の取り組み, OHM, 2014 APR., No.4, pp.19-23, CHAdeMO 協議会 : 電気自動車用急速充電器の設置 運用に関する手引書, Rev.3.3, 徳田正満, 塚原仁他 : 第 27 回 EMC ノイズ対策技術展特別企画 世界の EMC 規格 規制 (2014 年度版 ), 日本能率協会, pp.27-34, 塚原仁他 : 電気自動車用直流充電システムの EMC 第 1 部 : 総論直流充電の仕様と標準化, 電磁環境工学情報 EMC, No.316, pp.17-23, 電波利用環境委員会ワイヤレス電力伝送作業班会議資料 joho_tsusin/denpa_kankyou/wpt.html

52 ご静聴ありがとうございました!!

53 EMC 規格の種類 (1) 基本規格 : 用語 電磁環境分類 EMC レベルの仕様 電磁エミッション イミュニティの一般的要求事項 共通的測定 試験法などを規定 共通規格 : 住宅 商業 工業等の特定の環境において 全ての製品を対象にした電磁エミッション イミュニティに関する限度値を規定 製品群規格 : 情報技術装置 家電機器等の特定の製品群に関して 製品群固有の試験法及び限度値を規定 製品規格 : 特定の製品に関する固有の試験法及び限度値を規定

54 EMC 規格の種類 (2) 基本規格 : 共通規格および製品群 製品規格に参照されることを前提 従って 基本規格は 特定の環境とか製品に対する限度値を一意的に規定するものではなく それらに対する基本的な考え方を規定 また 試験法に関しても全ての製品に共通的に使用される基本的事項のみを規定 共通規格 : 製品群 製品規格が存在する場合は それらの規格が優先 試験法に関しては基本規格を引用することによってカバー

55 共通規格と製品群 製品規格の関係 (a) 製品と環境の全ての組み合わせ 環境 製品 A ( コンピュータ ) B ( 電話機 ) C (TV) (b) EMC 共通規格 1( 住宅環境 ) 1( 住宅環境 ) 全製品 2( 商業環境 ) 2( 商業環境 ) 全製品 3( 工業環境 ) 3( 工業環境 ) 全製品 A ( コンピュータ ) B ( 電話機 ) C (TV) EMC 製品群規格 EMC 製品規格 (c) EMC 製品群 製品規格

56 無停電電源装置による磁気カードリーダの障害とその対策 150kHz 以下の周波数におけるスマートメーター以外の例 : 日本のNTTでの障害事例 カードリーダ UPS: 無停電電源装置 シールド筐体 シールド鋼板 動作周波数 15.6kHz 動作周波数 8kHz 第 1 次高調波が影響 シールド対策前 シールド対策後

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