(57)【要約】      （修正有）【課題】電力系統に接続される電力変換装置が非常に多くなった場合においても、任意の電力変換装置にとって協調制御したときの電圧変動抑制効果が大きい電力変換装置を特定し、一部の電力変換装置同士との協調のみでより大きな協調制御による電圧変動抑制効果をあげる。【解決手段】電力変換装置を介する電源が複数接続される電力系統における電力系統監視装置であって、自己及び他の電力変換装置で検知した情報を入手する第１の手段と、自己端子電圧の変動に影響を与えた制御履歴を特定する第２の手段と、制御履歴に対する自己端子電圧の変動に関する電圧変動係数を求める第３の手段と、電力系統の自己端子電圧が所定値を逸脱するときに、自己端子電圧を目標値に制御するために自己の電力変換装置が分担する制御量と、他の電力変換装置に分担してもらう制御量を、自己端子電圧の電圧変動係数を用いて定める第４の手段を含む。【選択図】図２
2020178383.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力変換装置を介する電源が複数接続される電力系統における電力系統監視装置であって、
前記電力変換装置の制御装置は、
自己及び他の前記電力変換装置で検知した情報を入手する第１の手段と、該第１の手段により入手した情報を用いて、自己端子電圧の変動に影響を与えた制御履歴を特定する第２の手段と、前記制御履歴に対する自己端子電圧の変動に関する電圧変動係数を求める第３の手段と、電力系統の自己端子電圧が所定値を逸脱するときに、自己端子電圧を目標値に制御するために自己の前記電力変換装置が分担する制御量と、他の前記電力変換装置に分担してもらう制御量を、前記自己端子電圧の電圧変動係数を用いて定める第４の手段を含むことを特徴とする電力系統監視装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電力系統監視装置であって、
前記第１の手段における情報は、自己及び他の前記電力変換装置における制御履歴と、自己及び他の前記電力変換装置が接続された電力系統の各端子の情報を含むことを特徴とする電力系統監視装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の電力系統監視装置であって、
前記電力変換装置の制御装置が定めた前記制御量に従い発電出力を制御する発電出力制御装置を備えることを特徴とする電力系統監視装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電力系統監視装置であって、
前記制御履歴は、制御している電力変換装置の有効電力出力、無効電力出力、電力系統状態のいずれか一つ以上を含むことを特徴とする電力系統監視装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電力系統監視装置であって、
前記第２の手段は、前記電力変換装置の前記制御履歴を用いて前記電力変換装置の端子電圧に電圧変動が発生した際に、前記電圧変動を起こした他の前記電力変換装置の制御を特定する機能を有することを特徴とする電力系統監視装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の電力系統監視装置であって、
複数の前記電力変換装置に共有の変動テーブル作成手段を備え、前記変動テーブル作成手段は、前記電力変換装置の定格容量、定格電圧、出力制御可能領域のいずれか一つ以上を含む情報と当該電力変換装置の識別番号を保有し、
各電力変換装置の制御装置は、前記変動テーブル作成手段の情報を用いて前記電圧変動係数を求めることを特徴とする電力系統監視装置。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の電力系統監視装置であって、
前記第１の手段における自己及び他の前記電力変換装置で検知した情報は、時刻情報を含むことを特徴とする電力系統監視装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の電力系統監視装置であって、
前記第２の手段は、前記電力変換装置の出力電圧を基準値とし、前記他の電力変換装置の前記制御履歴に補正をかけた値との差分を演算することを特徴とする電力系統監視装置。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の電力系統監視装置であって、
他の前記電力変換装置に分担してもらう制御量を定める際に、制御量の分担に伴う報酬を考慮すること特徴とする電力系統監視装置。
【請求項１０】
電力変換装置を介する電源が複数接続される電力系統における電力系統監視方法であって、
自己及び他の前記電力変換装置で検知した情報を入手した情報を用いて、自己端子電圧の変動に影響を与えた制御履歴を特定し、前記制御履歴に対する自己端子電圧の変動に関する電圧変動係数を求め、電力系統の自己端子電圧が所定値を逸脱するときに、自己端子電圧を目標値に制御するために自己の前記電力変換装置が分担する制御量と、他の前記電力変換装置に分担してもらう制御量を、前記自己端子電圧の電圧変動係数を用いて定めることを特徴とする電力系統監視方法。
【請求項１１】
電力変換装置を介する複数の電源が電力系統に接続され、前記電源の発電電力を系統電力に変換する電力変換装置を制御する制御部を備えた電力系統監視装置であって、
各電力変換装置における制御履歴を記憶する共有記憶装置と、電力系統の状態を判断し系統状態とする系統状態判断装置とを備え、
各電力変換装置の前記制御部は、前記系統状態に応じて前記他の電力変換装置の前記制御履歴を得、前記他の電力変換装置の前記制御履歴に応じて前記電力変換装置を制御するとともに、前記他の電力変換装置に制御の変更を要請することを特徴とする電力系統監視装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力系統に接続された電力変換装置の制御を監視・変更する電力系統監視装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境保護を主目的として電力系統への再生可能エネルギー発電の接続容量が増加している。また家庭用蓄電池や電気自動車（ＥＶ）など、電力系統に接続される需要家側の機器の数と種類もますます増加している。これらの機器の多くは電力変換装置を介して電力系統に接続されており、この電力変換装置を監視・制御することで従来の発電機の制御だけの場合と比べて、幅広い電力系統の運用が可能となりつつある。なお係る電力変換装置は、パワーコンディショナと呼ばれることがある。
【０００３】
しかし、制御対象となる電力変換装置の数が多くなりすぎると、電力系統を一括監視・運用している中央制御装置では制御しきれなくなるという課題が発生する。
【０００４】
このことから再生可能エネルギーや蓄電池などを大量導入し、需要に合わせて自動的に出力が調整されることを可能にすることが特許文献１により提案されている。特許文献１では、電力変換装置は、外部の時計によって生成された外部時刻情報を取得し、これに基づき補正しながら内部時刻情報を生成し、接続された電源の出力電圧を接続された独立電力系統に対して内部時刻情報に同期した位相で予め定められた周波数および電圧に制御することで、大量導入を可能とすることを提案している。
【０００５】
また、大量導入を行うときの有効な制御手段として電力変換装置に自律協調制御させることが考えられる。例えば、マルチエージェントシステムを採用した自律協調制御システムを構成し、各エージェントが自身の監視対象下にある制御機器や計測機器からの情報と、黒板メモリと呼ばれる他エージェントが取得した情報が書き込まれるメモリの情報を用いて、最適計算を実施して自身の制御対象機器を制御し、他機器の制御とのハンチングを防止する自律協調制御システムを構成するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１６−２２６２７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の手法によれば、電力系統の安定化のために多くの電力変換装置が参加、介入することになるが、同期化された多くの電力変換装置の全員が参加することが必ずしも良いこととは言えない。参加することによる安定化への貢献の度合いを判断せぬままに、徒に変動の都度参加することはこの電力変換装置の本来の責務を阻害することにつながり、もっと貢献の高い組み合わせが存在するはずである。
【０００８】
また自律協調制御方式を用いて、電力変換装置同士が協調して電圧変動抑制制御できる環境を構築したとしても、無作為にすべての電力変換装置が協調しようとすると電圧変動抑制効果がない、あるいは効果の薄い電力変換装置も対象に含まれることになり、演算負荷をいたずらに増やしてしまうことになる。しかし、各電力変換装置が協調による電圧変動抑制効果の高い電力変換装置を事前に知るためには非常に多くの想定ケースを解析する必要があり、膨大な時間が必要となる。
【０００９】
以上のことから本発明の目的は、電力系統に接続される電力変換装置が非常に多くなった場合においても、任意の電力変換装置にとって協調制御したときの電圧変動抑制効果が大きい他の電力変換装置を特定し、すべての電力変換装置同士ではなく一部の電力変換装置同士との協調のみでより大きな協調制御による電圧変動抑制効果をあげる事ができる電力系統監視装置及び方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記を解決するために本発明においては、電力変換装置を介する電源が複数接続される電力系統における電力系統監視装置であって、電力変換装置の制御装置は、自己及び他の電力変換装置で検知した情報を入手する第１の手段と、第１の手段により入手した情報を用いて、自己端子電圧の変動に影響を与えた制御履歴を特定する第２の手段と、制御履歴に対する自己端子電圧の変動に関する電圧変動係数を求める第３の手段と、電力系統の自己端子電圧が所定値を逸脱するときに、自己端子電圧を目標値に制御するために自己の電力変換装置が分担する制御量と、他の電力変換装置に分担してもらう制御量を、自己端子電圧の電圧変動係数を用いて定める第４の手段を含むことを特徴とする。
【００１１】
また本発明は、電力変換装置を介する電源が複数接続される電力系統における電力系統監視方法であって、自己及び他の電力変換装置で検知した情報を入手した情報を用いて、自己端子電圧の変動に影響を与えた制御履歴を特定し、制御履歴に対する自己端子電圧の変動に関する電圧変動係数を求め、電力系統の自己端子電圧が所定値を逸脱するときに、自己端子電圧を目標値に制御するために自己の電力変換装置が分担する制御量と、他の電力変換装置に分担してもらう制御量を、自己端子電圧の電圧変動係数を用いて定めることを特徴とする。
【００１２】
また本発明は、電力変換装置を介する複数の電源が電力系統に接続され、電源の発電電力を系統電力に変換する電力変換装置を制御する制御部を備えた電力系統監視装置であって、各電力変換装置における制御履歴を記憶する共有記憶装置と、電力系統の状態を判断し系統状態とする系統状態判断装置とを備え、各電力変換装置の制御部は、系統状態に応じて他の電力変換装置の制御履歴を得、他の電力変換装置の制御履歴に応じて電力変換装置を制御するとともに、他の電力変換装置に制御の変更を要請することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、電力系統に接続される電力変換装置が非常に多くなった場合においても、任意の電力変換装置にとって協調制御したときの電圧変動抑制効果が大きい他の電力変換装置を特定し、すべての電力変換装置同士ではなく一部の電力変換装置同士との協調のみでより大きな協調制御による電圧変動抑制効果をあげる事ができる。
【００１４】
上記利点が生じるのは、下記の理由による。各発電出力制御装置は自身の制御履歴を他発電出力制御装置と共有している、あるいはいつでも共有できる状態にある。これにより、例えば自身が接続する電力変換装置の端子電圧が自身の制御とは独立して変動した場合、その変動がどの電力変換装置の挙動によって起こされたものなのかを制御履歴を参照することによって検証することが可能となる。変動が大きい程、その変動を起こした電力変換装置と協調すれば効果が大きいことが期待できるため、検証結果から協調制御すれば効果が大きい相手を特定することができる。このように運用しながら継続的に協調すれば効果が大きい相手を特定していくことにより、一部の電力変換装置との協調のみで大きな効果をあげる事が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施例に係る電力系統監視装置のハード構成と、電力系統監視装置が適用される電力系統の構成例を示す図。
【図２】制御装置デバイスＰＣＳＣのハード構成例を示す図。
【図３】制御装置デバイスの処理を示すフローチャートの例を示す図。
【図４】協調制御の協調対象を選ぶ演算処理の一例を示す図。
【図５】実施例４における係数Ｋのリストを更新および削減する処理を示すフローチャートの例を示す図。
【図６】本発明の実施例５に係る電力系統監視装置のハード構成と、電力系統監視装置が適用される電力系統の構成例を示す図。
【図７】本発明の実施例６に係る制御装置デバイスＰＣＳＣ１´およびＰＣＳＣｎ´の内部のハード構成例を示す図。
【図８】制御装置デバイスＰＣＳＣ１´と制御装置デバイスＰＣＳＣｎ´と変動テーブル作成装置Ｍ´で実施される処理を示すフローチャートの例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。本発明の主要な範囲は図１における制御装置デバイスＰＣＳＣ１およびＰＣＳＣ２、記憶装置Ｍであり、また図６における制御装置デバイスＰＣＳＣ１´およびＰＣＳＣ２´と、変動テーブル作成装置Ｍ´である。
【実施例１】
【００１７】
図１は、本発明に係る電力系統監視装置のハード構成と、電力系統監視装置が適用される電力系統の構成例を示している。まず、本発明の電力系統監視装置が適用される電力系統の構成例について説明する。
【００１８】
図１の図示例では、電力系統１００は、ブランチ（線路）Ｌ、ブランチＬに接続する複数の電力変換装置ＰＣＳ１・・・ＰＣＳｎ、および各電力変換装置ＰＣＳに接続する再生可能エネルギー発電装置ＲＥ１・・・ＲＥｎ、火力発電機や水力発電機や原子力発電機などの大型電源を代表とした発電機Ｇ、変圧器を含む変電所ＳＳなどで構成されている。
【００１９】
なお図１中には電力変換装置ＰＣＳはｎ台記載されているが、２台以上であればよく、本実施例はそのような場合も含む。また図には詳細を記述していないがブランチＬは上位および下位の電力系統と接続されており、その電力系統には他の電力変換装置ＰＣＳや再生可能エネルギー発電装置ＲＥ、火力発電機や水力発電機や原子力発電機などの大型電源を代表とした発電機Ｇ、負荷、変圧器に接続されている。
【００２０】
電力系統の変電所ＳＳを主とした適宜の電力系統計測箇所からは、通信ネットワークを介して電圧や電力潮流を含む計測データが取得され中央制御装置ＣＣに取り込まれている。
【００２１】
また概略を上記した電力系統の構成において、再生可能エネルギー発電装置ＲＥは、太陽光発電や風力発電に代表されるような再生可能エネルギー発電機の他に、蓄電池や電気自動車などのインバータを介して前記電力系統に接続されるエネルギー貯蔵装置や分散型電源を含むものである。これらは、以下に述べるところの電力変換装置ＰＣＳを介して電力系統に接続された電源ということができる。
【００２２】
各電力変換装置ＰＣＳ１・・・ＰＣＳｎには、発電出力制御装置（以下、制御装置デバイス）ＰＣＳＣ１・・・ＰＣＳＣｎが設置されている。制御装置デバイスＰＣＳＣ１・・・ＰＣＳＣｎは中央制御装置ＣＣから電力系統の状態を示す情報を受信する通信手段を備えており、電力潮流の量と方向を示す情報と時刻情報を受信する。また制御装置デバイスＰＣＳＣ１・・・ＰＣＳＣｎは、接続する電力変換装置ＰＣＳ１・・・ＰＣＳｎの有効電力および無効電力を制御すると同時に、その有効電力および無効電力の出力量と時刻情報を制御履歴として記憶装置Ｍに送信する機能を備える。
【００２３】
なお図１の実施例では記憶装置Ｍは制御装置デバイスＰＣＳＣ１・・・ＰＣＳＣｎとは独立した外部の装置としているが、ブロックチェーン技術などを用いて制御履歴を各制御装置デバイスやその他複数の記憶装置で共有してもよく、本発明はそのような構成でも実施可能である。
【００２４】
また制御装置デバイスＰＣＳＣのそれぞれは、記憶装置Ｍから他の制御装置デバイスＰＣＳＣが記憶装置Ｍに送信した制御履歴を受信する機能を備える。なお複数の制御装置デバイスＰＣＳＣは、基本的には同一装置構成であり、同一機能を達成するものである。
【００２５】
図２は制御装置デバイスＰＣＳＣのハード構成例を示している。制御装置デバイスＰＣＳＣは、電力変換装置ＰＣＳ、記憶装置Ｍおよび中央制御装置ＣＣとの間の通信のための入力部ＩＦＩ及び出力部ＩＦＯを備える。なお電力変換装置ＰＣＳには、当該制御装置デバイスＰＣＳＣを制御する自電力変換装置と、他の制御装置デバイスＰＣＳＣを制御する他電力変換装置がある。
【００２６】
このうち入力部（入力インターフェイス）ＩＦＩは、中央制御装置ＣＣから系統情報を入力する系統情報入力部ＩＦＩ１、記憶装置Ｍから自身が接続していない他の電力変換装置ＰＣＳの制御履歴を受信する履歴入力部ＩＦＩ２、自身が接続する電力変換装置ＰＣＳに対して他の制御装置デバイスから送信される有効電力Ｐと無効電力Ｑの出力変更の依頼を受信する依頼入力部ＩＦＩ３、接続する電力変換装置ＰＣＳから取得した測定情報を入力する電力変換装置ＰＣＳ情報入力部ＩＦＩ４で構成されている。
【００２７】
また出力部（出力インターフェイス）ＩＦＯは、受信した依頼に対して実施する、あるいは実施した有効電力Ｐと無効電力Ｑの出力変更量を応答結果として出力する応答結果出力部ＩＦＯ１、他の制御装置デバイスに有効電力Ｐと無効電力Ｑの出力変更の依頼を出力する制御依頼出力部ＩＦＯ２、接続する電力変換装置ＰＣＳへの発電出力制御指令を出力する発電出力制御指令出力部ＩＦＯ３、接続する電力変換装置ＰＣＳの制御履歴を記憶装置Ｍに送信する履歴出力部ＩＦＯ４で構成されている。
【００２８】
また計算機で構成される制御装置デバイスＰＣＳＣは、演算装置２０や記憶装置２２を備えており、系統情報判断装置１９および発電出力制御装置２１と協調して演算装置２０における処理を実行している。なお図２では、制御装置デバイスＰＣＳＣは、系統情報判断装置１９および発電出力制御装置２１を含むように記載されているが、これは外部装置として構成されるものであってもよい。
【００２９】
ここで系統情報判断装置１９は、系統情報入力部ＩＦＩ１から入力された系統情報の時刻が事前に設定した閾値となる時刻より古い場合や、電力潮流や電流のある地点（ノード）での総和がゼロにならない場合などのエラーを判別し、受信した系統情報を演算に用いるかどうかを判断している。この判断には、記憶装置２２に記憶された情報を参照することもあり、また判断結果は演算装置２０に与えられ、適宜記憶装置２２に記憶される。
【００３０】
演算装置２０は、図３を参照して後述する処理ステップＳ１００３、Ｓ１００４、Ｓ１００５、Ｓ１００６、Ｓ１００７を実行する。
【００３１】
発電出力制御装置２１は、演算装置２０が定めた発電出力目標に従い、自身が接続する電力変換装置ＰＣＳの発電出力制御を担う。
【００３２】
記憶装置２２は、電力変換装置ＰＣＳ情報、系統情報判断結果、演算結果、発電出力制御履歴など、制御装置デバイスＰＣＳＣが処理実行する上で必要な各種の情報を記憶している。
【００３３】
図３は、制御装置デバイスＰＣＳＣ内で演算装置２０を主体として実施される処理フローを示している。この処理では、電力変換装置ＰＣＳが設置された自端の電力系統電圧が変動する場合に、この変動に影響を及ぼした他の電力変換装置ＰＣＳとその影響の度合いを推定する。
【００３４】
図３の処理ステップＳＳ１００１では、制御装置デバイスＰＣＳＣは随時中央制御装置ＣＣより系統の電力潮流状態を示す情報を、系統情報入力部ＩＦＩ１を介して逐次受信している。制御装置デバイスＰＣＳＣ内の演算装置２０は、その潮流状態を示す情報と潮流状態を示す情報を受信した時刻を対にして記憶装置２２に記憶しつつ、自身が接続する電力変換装置ＰＣＳ（例えばＰＣＳ１）の端子電圧Ｖ、有効電力出力Ｐ、および無効電力出力Ｑの値を、電力変換装置ＰＣＳ情報入力部ＩＦＩ４を通して測定、入力する。このとき、新たに中央制御装置ＣＣから系統状態を示す情報が受信されれば、受信した系統情報と時刻の記憶を更新し測定を継続する。また系統情報判断装置１９を用いて、系統情報に含まれる時刻情報と自身の持つ時刻情報に差異がないかなど、系統情報のエラーの有無も判断する。系統情報にエラーがあると判断された場合、再度系統情報の送信依頼または次の受信のタイミングまで待機する。
【００３５】
処理ステップＳ１００２では、接続する電力変換装置ＰＣＳ１への有効電力Ｐ出力および無効電力Ｑ出力の指令値に変化がないにも関わらず、電力変換装置ＰＣＳ１０２の端子電圧Ｖに、事前に設定した電圧変動閾値ΔＶ０を超える変動が発生した場合に、その変動が起こった時刻と電圧の測定値を記憶する。
【００３６】
次に処理ステップＳ１００３では、変動発生時刻から前後所定の時間幅の間に納まる自身が接続していない他の電力変換装置ＰＣＳ（この場合にはＰＣＳ２・・・ＰＣＳｎ）の制御履歴を、履歴入力部ＩＦＩ２を介して記憶装置Ｍから受信する。受信した制御履歴の中で、電力変換装置ＰＣＳ１が計測した事前に設定した電圧変動閾値ΔＶ０を超える変動発生時と系統状態情報が同じであるもので、尚且つ制御履歴の時刻情報と変動発生時の時刻情報の差が最少であるものを、電力変換装置ＰＣＳ１の端子電圧に影響を及ぼした制御だと特定する。この場合には、電力変換装置ＰＣＳｎであったとする。
【００３７】
次に処理ステップＳ１００４では、特定した他の電力変換装置ＰＣＳの制御履歴の無効電力出力変動ΔＱおよび自身の電圧変動ΔＶ１を用いて、電力変換装置ＰＣＳ１の電圧変動を予測する係数Ｋを演算し、系統状態情報と紐づけて記憶する。係数Ｋは例えば、電力変換装置ＰＣＳｎの無効電力出力制御に対する電力変換装置ＰＣＳ１の電圧変動の感度であるＫ＝ΔＶ１／ΔＱがあげられる。また、係数Ｋの演算に他の電力変換装置ＰＣＳｎの有効電力出力変動ΔＰまたは電圧変動ΔＶ２を用いると、それらに対する自身の電圧変動ΔＶ１の感度を求めることができるが、本実施例はそのような場合も含むものとする。要するに原因となった側の電力変換装置ＰＣＳｎの操作に対して、結果側である電力変換装置ＰＣＳ１の電圧変動に対する影響度が評価できるものであればよい。
【００３８】
制御装置デバイスＰＣＳＣは前述の処理ステップＳ１００１からＳ１００４を繰り返し実施することで、他の電力変換装置ＰＣＳの無効電力出力の変動に対する電力変換装置ＰＣＳ１の電圧変動を予測する係数Ｋをそれぞれの系統状態情報ごとにまとめたリストを得ることができる。また記憶された係数Ｋと同じ入力を用いて再度係数Ｋを演算したときは、記憶されていた係数Ｋを更新する。
【００３９】
さらに制御装置デバイスＰＣＳＣでは、処理ステップＳ１００５、処理ステップＳ１００６、処理ステップＳ１００７の処理により、自身の接続する電力変換装置ＰＣＳ１の電圧Ｖが事前に設定した電圧閾値Ｖｔｈを超えた場合、電力変換装置ＰＣＳ１の電圧Ｖを戻すために係数Ｋのリストの値の大きさから、どの制御装置デバイスＰＣＳＣに依頼を送信するかを決定し、前記電力変換装置ＰＣＳｎに接続する制御装置デバイスＰＣＳＣｎに制御依頼を送信する。この制御依頼は、制御依頼出力部ＩＦＯ２を通じて行われる。
【００４０】
より具体的に述べると、処理ステップＳ１００５では、制御装置デバイスＰＣＳＣ１が電力変換装置ＰＣＳ１の電圧ＶをＶｍｉｎ以上Ｖｍａｘ以下にする制御を担っている状態で、電力変換装置ＰＣＳ１の端子電圧が所定の閾値Ｖｔｈを超えたかどうかを判定する。判定結果がＮＯの場合は、処理ステップＳ１００１に戻る。
【００４１】
処理ステップＳ１００５の判定結果がＹＥＳの場合、処理ステップＳ１００６に進み、制御装置デバイスＰＣＳＣ１は受信している系統状態情報と同じ系統状態情報を持つ係数Ｋのリストを呼び出す。
【００４２】
処理ステップＳ１００７では、電力変換装置ＰＣＳ１の無効電力出力を制御して変化させたい電圧幅と、他の電力変換装置ＰＣＳに依頼することで変化させたい電圧幅を決定する。前者の電圧幅は発電出力制御指令出力部ＩＦＯ３を介して自己の電力変換装置ＰＣＳ１に制御指令を与え、後者の電圧幅は制御依頼出力部ＩＦＯ２を介して他の電力変換装置ＰＣＳｎに電圧分担を依頼する。
【００４３】
なお他の電力変換装置ＰＣＳｎに電圧分担を依頼するに際し、他の制御装置デバイスの中でその制御装置デバイスが接続する電力変換装置ＰＣＳの無効電力出力変動値ΔＱに対して電力変換装置ＰＣＳ１の端子電圧変動値ΔＶ１が大きい制御装置デバイスを選び、目標値までの電圧変動値になるように無効電力出力変動量の制御を依頼する。
【００４４】
協調制御の協調対象を選ぶ演算処理の一例を、図４を用いて説明する。図４左上の横軸が時間、縦軸が電圧の図表において、丸印で示す自端電圧が時系列的に増加方向に変動し、時刻ｔ０において自端電圧は閾値電圧Ｖｔｈを超過したものとする。この場合に、まず目標とする電圧Ｖｇｏａｌを決定する。目標電圧値Ｖｇｏａｌは閾値電圧Ｖｔｈでもよいが、例えば上下閾値電圧の中間値であるなど、余裕を持った値である方が望ましい。
【００４５】
目標電圧値Ｖｇｏａｌと現時点での電圧との差がΔＶａのとき、まず自身が接続する電力変換装置ＰＣＳ１の無効電力出力制御で変動させる電圧幅ΔＶｂと、他の電力変換装置ＰＣＳｎの出力変動によって変動させたい電圧幅ΔＶｃを決定する。これは例えば電力変換装置ＰＣＳ１の無効電力出力変動可能量から演算する。また、演算の結果ΔＶｂ＝ΔＶａ、ΔＶｃ＝０としてもよいし、逆にΔＶｃ＝ΔＶａ、ΔＶｂ＝０としてもよい。
【００４６】
図４左下には、自身が接続する電力変換装置ＰＣＳ１と他の電力変換装置ＰＣＳとの間で求めた係数Ｋのリストが例示されており、例えば係数値の大きい順に記述されている。なおこのリストは、系統状態がＡであるときに求めたリストであり、ほかにも系統状態がＢ・・・Ｈであるときのリストなど、複数系統状態のリストが準備され、適宜選択できるものであることが望ましい。
【００４７】
そして、係数Ｋのリストを用いて残りの電圧幅ΔＶｃに足りるだけの無効電力出力制御量の依頼を送信する制御装置デバイスＰＣＳｎを決定し、依頼を送信する。具体的には、係数Ｋのリストを数値の大きいものから小さいものに降順に並び替えたあとに、事前に設定しておいた無効電力出力変動量ΔＱａをリストの上位から掛けて総和を取っていきΔＶｃ＝（Ｋ１＋Ｋ２＋Ｋ３＋・・・＋Ｋｎ）＊ΔＱａを満たすリストの上位ｎ台の電力変換装置ＰＣＳに接続する制御装置デバイスＰＣＳｎに依頼する。
【００４８】
依頼を受けた制御装置デバイスＰＣＳＣｎは、依頼された無効電力出力変動量ΔＱａに応じるかどうかを、自身が接続する電力変換装置ＰＣＳｎの端子電圧Ｖ２、有効電力出力量Ｐ２、無効電力出力量Ｑ２を用いて決定する。例えば、事前に設定した閾値電圧Ｖｔｈ２と端子電圧Ｖ２の差と同量の端子電圧変動量ΔＶ２を引き起こす無効電力出力変動量ΔＱａ’を演算し、ΔＱａがそれより大きければΔＱａ’を、ΔＱａがそれより小さければΔＱａを出力する。このとき、依頼に応じて決定した無効電力出力変動量を依頼元である制御装置デバイスＰＣＳＣ１に送信することが望ましい。ここでは一例として制御装置デバイスＰＣＳＣｎを用いて説明したが、依頼を受信した他の全ての制御装置デバイスも同じ処理を実施する。
【００４９】
また制御装置デバイスＰＣＳＣ１は、依頼先の制御装置デバイスＰＣＳＣｎから受信した依頼に対して応答した無効電力出力変動量が足りない場合や、電力変換装置ＰＣＳ１の端子電圧が目標電圧値Ｖｇｏａｌまで達しなかった場合、再度処理ステップＳ１００７を実施する。ただしこのとき、前回の処理ステップＳ１００７で依頼を送信した制御装置デバイスＰＣＳＣｎは依頼対象とならないようにリストから省くのがよい。本実施例はそのような場合も含むものとする。
【００５０】
これにより、制御装置デバイスＰＣＳＣ１は自身が接続する電力変換装置ＰＣＳ１の電圧制御において、電圧制御効果の大きい他の制御装置デバイスと協調制御することが可能となる。その結果、電力変換装置ＰＣＳ１の電圧制御において、非常に多くの電力変換装置ＰＣＳのうちの効果の大きい一部の電力変換装置ＰＣＳｎに接続する制御装置デバイスＰＣＳＣｎと協調制御を実施することが可能となる。
【００５１】
上記した本発明の実施例によれば、電圧変動を検知した前後時刻の情報から電力変換装置ＰＣＳ間の感度を求め、制御量を定めていくことで、電力系統を安定化させる方向に制御するイベントオリエンテッドな制御方式を採用している。この結果、電力系統解析などの複雑な、時間を要する処理が不要である。また、多数の電力変換装置ＰＣＳが設置された環境であっても、容易に自律的に協調制御することが可能である。
【実施例２】
【００５２】
実施例２では、実施例１において処理ステップＳ１００３で実施した演算手法とは別の手法を用いた実施例について説明する。
【００５３】
演算の一例を説明する。一定時間区間の電力変換装置ＰＣＳ１の電圧変動データと記憶装置Ｍから受信した他の電力変換装置ＰＣＳの無効電力出力変動データの時刻軸を合わせた上で、変動前の定常時の電圧値および各無効電力値が同じに、さらに変動後の定常時の電圧値および各無効電力出力値の値が同じになるように各電力変換装置ＰＣＳの無効電力出力に係数Ａｉを掛けて定数Ｂｉを足し合わせ補正する。そして、電圧変動データと補正した各無効電力出力変動データの偏差の二乗の総和を演算する。そして演算結果が最少となる無効電力出力変動データを、電力変換装置ＰＣＳ１の端子電圧Ｖに影響を及ぼした制御だと特定する。
【００５４】
また演算手法として相関係数や決定係数や他の統計学的な手法を用いてもよく、本実施例はそのような場合も含むものとする。
【００５５】
このような演算手法を用いることにより、発生した変動の時間情報のみでは正確に影響を与えた他電力変換装置ＰＣＳの特定が難しい場合でも、より高精度に特定が可能となる。つまり測定データに含まれる測定誤差が大きい場合などにおいて、その影響を減らしてより高精度に自身が接続する電力変換装置ＰＣＳ１の電圧に影響を与えた他電力変換装置ＰＣＳを特定することが可能となる。
【実施例３】
【００５６】
実施例３では、実施例１の処理ステップＳ１００７で制御依頼を送信するときに、金銭による報酬を与える事で依頼に応じてもらいやすくしつつ、制御依頼量を決定するときに最適化問題を用いて支払の総額を最小とするような演算手法について説明する。
【００５７】
前段階の処理ステップＳ１００６で制御装置デバイスＰＣＳＣが受信している系統状態情報と同じ系統状態情報を持つ係数Ｋのリストを呼び出したのち、制御装置デバイスＰＣＳＣ１は自身が接続していない他の電力変換装置ＰＣＳ（この場合にはＰＣＳ２・・・ＰＣＳｎ）の出力によって変動させたい電圧幅ΔＶｃ、報酬に用いる支払資金の総額ｍ、他の電力変換装置ＰＣＳの出力変動量に対する支払金額のレートβ、係数Ｋのリストの情報を用いて、取引を持ちかける他制御装置デバイスの対象を決定する。
【００５８】
例えば、自身が接続していない他の電力変換装置ＰＣＳの出力によって変動させたい電圧幅ΔＶｃを制約条件としたとき、ΔＶｃは他の電力変換装置ＰＣＳの出力変動量ΔＰｉとΔＱｉを用いて、ΔＶｃ＝Σ（Ｋｐｉ＊ΔＰｉ＋Ｋｑｉ＊ΔＱｉ）と表すことができる。
【００５９】
この制約条件のもとで、他の電力変換装置ＰＣＳの出力制御量に対する支払量のレートを用いた支払の総額ｍ＝Σ（βｐｉ＊ΔＰｉ＋βｑｉ＊ΔＱｉ）の最小化を目的関数とした最適化問題を解くことで、支払の総額が最少となるような制御依頼の対象となる他の制御装置デバイスを決定することができる。
【００６０】
また目的関数も他の電力変換装置ＰＣＳの出力によって変動させたい電圧幅ΔＶｃ、依頼する対象となる電力変換装置ＰＣＳの数などを用いることで、電圧幅ΔＶｃが最大になるような依頼対象の選択や、依頼数が最小となるような依頼対象の選択が可能となる。本実施例はそのような場合も含むものとする。
【００６１】
この手法を用いることにより、他の制御装置デバイスに制御依頼に応じてもらう確率を高めることができる。また逆に、制御装置デバイスおよび電力変換装置ＰＣＳ所有者の収益向上の機会を増やす事にもなる。
【実施例４】
【００６２】
実施例４では、実施例１で得られた係数Ｋのリスト内にある対象電力変換装置ＰＣＳ数を削減する機能を持つ実施例について図５を説明する。
【００６３】
図５は制御装置デバイスＰＣＳＣ１で実施されているアルゴリズムの処理フローである。処理ステップＳ１０２１ではまず、中央制御装置ＣＣから系統の状態を示す情報を受信する。
【００６４】
処理ステップＳ１０２２では、受信した系統状態の情報と同じ情報が紐づけされた係数Ｋのリストを呼び出し、リストにある他の制御装置デバイスの有効電力Ｐと無効電力Ｑの出力制御履歴を記憶装置Ｍから受信する。ここでは一例として、他の制御装置デバイスを制御装置デバイスＰＣＳＣｎとするが、他の制御装置デバイスが複数存在してもよい。
【００６５】
処理ステップＳ１０２３では、受信した制御装置デバイスＰＣＳＣｎのＰＣＳＣｎ出力制御履歴と自身が接続する電力変換装置ＰＣＳ１の電圧の変動履歴を用いて、処理ステップＳ１００４と同様の手法を用いて係数Ｋを演算して絶対値を取り、その値が事前に設定した閾値以下かどうかを判定する。
【００６６】
処理ステップＳ１０２４では、制御装置デバイスＰＣＳＣｎが接続する電力変換装置ＰＣＳ１に対する係数Ｋの絶対値が閾値以下と判定されたとき、リストから制御装置デバイスＰＣＳｎを除外する。
【００６７】
本実施例の効果は、処理ステップＳ１０２１から処理ステップＳ１０２４を定期的に繰り返すことにより、例えば系統構成の変化によって、電力変換装置ＰＣＳｎの有効電力Ｐと無効電力Ｑの出力に対して電力変換装置ＰＣＳ１の電圧の感度が低くなったときに、定期的な演算でそれを発見しリストから削除することができる。それによってリストが古い係数Ｋ情報によって長くなり続けることを抑制する効果がある。
【００６８】
また、係数Ｋの絶対値の閾値の設定を変更することによって協調制御をする対象となる電力変換装置ＰＣＳの数を絞るこができ、効果の大きい一部の電力変換装置ＰＣＳに接続する制御装置デバイスのみと協調制御を実施することが可能となる。
【実施例５】
【００６９】
図６は、本発明の実施例５に係る電力系統監視装置のハード構成と、電力系統監視装置が適用される電力系統の一部の構成を示している。図１との違いは、記憶装置Ｍが変動テーブル作成装置Ｍ´に変更された点と、制御装置デバイスＰＣＳＣ１およびＰＣＳＣｎの内部の装置の構成が変化し、制御装置デバイスＰＣＳＣ１´およびＰＣＳＣｎ´になった点である。
【００７０】
図７は、本発明の実施例５に係る制御装置デバイスＰＣＳＣ１´およびＰＣＳＣｎ´の内部のハード構成を示している。
【００７１】
実施例１からの変更点として、制御装置デバイスＰＣＳＣ１´およびＰＣＳＣｎ´は接続する電力変換装置ＰＣＳ１およびＰＣＳｎの有効電力Ｐおよび無効電力Ｑを制御すると同時に、自身を識別するための識別番号（以下、ＩＤ）を作成する機能、電力変換装置ＰＣＳ１およびＰＣＳｎの定格容量、定格電圧、出力制御可能領域および作成したＩＤを変動テーブル作成装置Ｍ´に送信する機能（情報出力部ＩＦ０５）を備える。なお情報出力部ＩＦ０５は、図１の履歴出力部ＩＦ０４の代わりに設置されたものということができる。
【００７２】
また制御装置デバイスＰＣＳＣ１´およびＰＣＳＣｎ´は、変動テーブル作成装置Ｍ´から、自身を含む変動テーブル作成装置と通信する全ての制御装置デバイスが作成したＩＤと、それぞれのＩＤに紐づけされた時刻情報つき出力変動量を受信する機能（情報入力部ＩＦＩ５）を備える。なお情報入力部ＩＦＩ５は、図１の履歴入力部ＩＦ０２の代わりに設置されたものということができる。
【００７３】
また変動テーブル作成装置Ｍ´は受信した各電力変換装置ＰＣＳ´の定格容量、定格電圧、出力制御可能領域およびＩＤを用いて、変動テーブルを作成する機能と、作成した変動テーブルを各制御装置デバイスに送信する機能を持つ。なお、本実施例では変動テーブル作成装置Ｍ´は制御装置デバイスＰＣＳＣ１´およびＰＣＳＣｎ´とは別の一つの装置を想定しているが、ブロックチェーン技術などを用いて各制御装置デバイスおよび複数の別の変動テーブル作成装置を用いる構成でもよく、本実施例はそのような場合も含むものとする。
【００７４】
制御装置デバイスのハード構成を示している図７は、基本的な構成は実施例１における図２のハード構成と同じだが、履歴入力部ＩＦＩ２と履歴出力部ＩＦＯ４が情報入力部ＩＦＩ５と情報出力部ＩＦＯ５に変更されている。情報入力部ＩＦＩ５は変動テーブル作成装置Ｍ´から受信した情報を入力し、情報出力部ＩＦＯ５は接続する電力変換装置ＰＣＳの定格容量、定格電圧、出力制御可能領域および作成した自身のＩＤを送信する。
【００７５】
次に、図８は制御装置デバイスＰＣＳＣ１´と制御装置デバイスＰＣＳＣｎ´と変動テーブル作成装置Ｍ´で実施されるアルゴリズムを示している。なおこの図で制御装置デバイスＰＣＳＣｎ´は、制御装置デバイスＰＣＳＣ１´以外の他の制御装置デバイスＰＣＳＣ２´からＰＣＳＣｎ´を意味する。
【００７６】
処理ステップＳ１０５１では、制御装置デバイスＰＣＳＣ１´とＰＣＳＣｎ´は電力変換装置ＰＣＳ１とＰＣＳｎが運用を開始し、初めて変動テーブル作成装置Ｍ´と通信するときにＩＤを作成し、変動テーブル作成装置Ｍ´に電力変換装置ＰＣＳ１とＰＣＳｎの定格容量と定格電圧、出力制御可能領域および自身のＩＤを送信する。なお、本実施例では一例として電力変換装置ＰＣＳ１が新たに運用を開始するケースを説明するが、これが電力変換装置ＰＣＳｎであっても、あるいは他の省略されている他の電力変換装置ＰＣＳであってもよく、本実施例はそのような場合も含むものとする。
【００７７】
処理ステップＳ１０５２では変動テーブル作成装置Ｍ´は、受信した全てのＩＤと紐づいている定格容量、定格電圧、出力可能領域を基に全てのＩＤに紐づける有効電力Ｐと無効電力Ｑの出力変動量と有効電力Ｐと無効電力Ｑの出力変動時刻を作成し、テーブル化する。
【００７８】
処理ステップＳ１０５３では、各制御装置デバイスＰＣＳＣ１´およびＰＣＳＣｎ´にテーブルを送信する。
【００７９】
処理ステップＳ１０５４では、制御装置デバイスＰＣＳＣ１´は受信したテーブルの中で自身のＩＤに紐づけられた有効電力Ｐと無効電力Ｑの出力変動時刻に、同じく紐づけられた有効電力Ｐと無効電力Ｑの出力変動量と同じ有効電力Ｐと無効電力Ｑの出力変動指令を電力変換装置ＰＣＳ１に与える。
【００８０】
処理ステップＳ１０５５では、制御装置デバイスＰＣＳＣｎ´は受信したテーブルの中で他の制御装置デバイスのＩＤに紐づけられた時刻に、中央制御装置ＣＣから受信した系統情報と自身が接続する電力変換装置ＰＣＳｎの端子電圧を測定する。
【００８１】
処理ステップＳ１０５６では、制御装置デバイスＰＣＳＣ１´のＩＤが紐づけられた有効電力Ｐと無効電力Ｑの出力変動量と電力変換装置ＰＣＳｎの端子電圧の変動量から、制御装置デバイスＰＣＳＣｎ´は制御装置デバイスＰＣＳＣ１´が接続する電力変換装置ＰＣＳ１の有効電力Ｐと無効電力Ｑの出力に対する自身が接続する電力変換装置ＰＣＳｎの端子電圧の感度を演算し記憶装置２２にて記憶する。
【００８２】
制御装置デバイスＰＣＳＣｎ´は以後、処理ステップＳ１０５７および処理ステップＳ１０５８として、実施例１における処理ステップＳ１００５および処理ステップＳ１００６と同一の処理を実施する。これにより、制御装置デバイス６０７は自身が接続する電力変換装置ＰＣＳｎの電圧制御において、電圧制御効果の大きい他の制御装置デバイスを選んで協調制御することが可能となる。さらに本実施例の効果として、決められた時刻に決められた電力変換装置ＰＣＳが出力を変動させるという情報をすべての制御装置デバイスが共有するため、制御履歴の共有が不必要になる。
【００８３】
なお、これらの処理を実施する制御装置デバイスは入れ替わったとしてもよく、本実施例はそのような場合も含むものとする。
【符号の説明】
【００８４】
１００：電力系統
Ｌ：ブランチ（線路）
ＰＣＳ：電力変換装置
ＲＥ：再生可能エネルギー発電装置
Ｇ：大型発電機
ＳＳ：変電所
ＣＣ：中央制御装置
ＰＣＳＣ１・・・ＰＣＳＣｎ：制御装置デバイス
Ｍ：記憶装置
Ｍ´：変動テーブル作成装置
ＰＣＳＣ１´・・・ＰＣＳＣｎ´：制御装置デバイス
ＩＦＩ１：系統情報入力部
ＩＦＩ２：履歴入力部
ＩＦＩ３：依頼入力部
ＩＦＯ１：応答結果出力部
ＩＦＯ２：制御依頼出力ＩＦ
ＩＦＯ３：発電出力制御指令出力部
ＩＦＯ４：履歴出力部
ＩＦＩ４：ナＰＣＳ情報入力部
１９：系統情報判断装置
２０：演算装置
２１：発電出力制御装置
Ｍ：記憶装置
ＩＦＩ５：情報入力部
ＩＦＯ５：情報出力部
【図１】
2020178383.tif 000003
【図２】
2020178383.tif 000004
【図３】
2020178383.tif 000005
【図４】
2020178383.tif 000006
【図５】
2020178383.tif 000007
【図６】
2020178383.tif 000008
【図７】
2020178383.tif 000009
【図８】
2020178383.tif 000010