(57)【要約】【課題】電力ルータ内の複数のレグの中から、特定の役割を担うレグを選定する際の指針を定めること。【解決手段】電力ルータは、電力セルを外部の電力系統に非同期に接続するものである。所定の定格電圧に維持される直流母線と、一方の接続端が直流母線に接続され、他方の接続端が外部接続端子として外部の接続相手に接続され、一方の接続端と他方の接続端との間で電力を変換する複数の電力変換レグと、各電力変換レグを所定の運転モードで運転制御する制御部と、を備える。運転モードは、直流母線の電圧が所定の定格電圧に維持されるように電力変換レグを動作させる運転モードであるマスターモードを含む。制御部は、複数の電力変換レグのうち少なくとも１つの電力変換レグをマスターモードで運転制御し、複数の電力変換レグのそれぞれに、電力変換レグの運転モードがマスターモードになる可能性を表す指標値を対応付ける。【選択図】図１９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力セルを外部の電力系統に非同期に接続するための電力ルータであって、
所定の定格電圧に維持される直流母線と、
一方の接続端が前記直流母線に接続され、他方の接続端が外部接続端子として外部の接続相手に接続され、前記一方の接続端と前記他方の接続端との間で電力を変換する複数の電力変換レグと、
前記電力変換レグを所定の運転モードで運転制御する制御部と、を備え、
前記運転モードは、前記直流母線の電圧が前記所定の定格電圧に維持されるように前記電力変換レグを動作させる運転モードであるマスターモードを含み、
前記制御部は、前記複数の電力変換レグのうち少なくとも１つの前記電力変換レグを前記マスターモードで運転制御し、
前記複数の電力変換レグのそれぞれに、前記電力変換レグの前記運転モードが前記マスターモードになる可能性を表す指標値が対応付けられる
ことを特徴とする電力ルータ。
【請求項２】
前記制御部は、
前記指標値に基づいて、前記複数の電力変換レグの中から前記マスターモードで運転制御させる電力変換レグを選択し、当該選択した電力変換レグを前記マスターモードで運転制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の電力ルータ。
【請求項３】
前記制御部は、
各電力変換レグの接続先の種類、現在の前記運転モード若しくは送受電可能な電力値、又は、当該電力ルータ、当該電力変換レグ若しくはその接続相手における現在の状態、過去の状態の履歴若しくは将来の状態の予測の少なくともいずれかに基づいて前記指標値を決定し、当該電力変換レグごとに当該指標値を対応付ける
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電力ルータ。
【請求項４】
前記制御部は、
前記直流母線の電圧を前記所定の定格電圧に維持することができなくなった電力変換レグ、又は、当該維持することが将来できなくなると見込まれる電力変換レグについて、前記マスターモードで運転制御させる選択の対象外とする除外値を前記指標値に割り当てる
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電力ルータ。
【請求項５】
前記制御部は、
前記直流母線の電圧を前記所定の定格に維持することができなくなった電力変換レグ、又は、当該維持することが将来できなくなると見込まれる電力変換レグについて、前記マスターモードで運転制御させる選択の対象から除外する
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電力ルータ。
【請求項６】
前記電力変換レグの識別子と前記指標値とを対応付けてテーブルとして記憶する記憶装置をさらに備える
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の電力ルータ。
【請求項７】
前記制御部は、
前記テーブルが更新された場合に、前記記憶装置に記憶された当該テーブルを参照して、前記複数の電力変換レグの中から前記マスターモードで運転制御させる電力変換レグを選択し、当該選択した電力変換レグを前記マスターモードで運転制御する
ことを特徴とする請求項６に記載の電力ルータ。
【請求項８】
前記制御部は、
当該電力ルータ、前記電力変換レグ又はその接続先における現在の状態、過去の状態の履歴若しくは将来の状態の予測の少なくともいずれかの変化を検出した場合に、当該電力変換レグに対応付けた前記指標値を更新する
ことを特徴とする請求項３に記載の電力ルータ。
【請求項９】
前記制御部は、
所定の間隔により、前記複数の電力変換レグのそれぞれに対応付けた前記指標値を更新する
ことを特徴とする請求項３に記載の電力ルータ。
【請求項１０】
前記制御部は、
前記指標値に基づいて、前記複数の電力変換レグの中から前記マスターモードで運転制御させる複数の電力変換レグを選択し、当該選択した複数の電力変換レグを前記マスターモードで運転制御する
ことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の電力ルータ。
【請求項１１】
前記制御部は、
前記電力変換レグ、その接続先又は当該電力変換レグと接続先とを結ぶ送電線のいずれかの送受電能力又は安定性に基づいて前記指標値を決定する
ことを特徴とする請求項３に記載の電力ルータ。
【請求項１２】
前記制御部は、
前記電力変換レグ又はその接続先の障害の有無に基づいて前記指標値を決定する
ことを特徴とする請求項４に記載の電力ルータ。
【請求項１３】
前記制御部は、
前記電力変換レグ又はその接続先が将来停止するであろう確率に基づいて前記指標値を決定する
ことを特徴とする請求項４に記載の電力ルータ。
【請求項１４】
前記制御部は、
前記電力変換レグの接続相手の種類が電力貯蔵装置である場合には、当該電力貯蔵装置の残容量に基づいて前記指標値を決定する
ことを特徴とする請求項３に記載の電力ルータ。
【請求項１５】
前記制御部は、
前記電力変換レグの接続先の種類が発電装置又は電力貯蔵装置である場合、当該発電装置又は電力貯蔵装置の管理主体に基づいて前記指標値を決定する
ことを特徴とする請求項３に記載の電力ルータ。
【請求項１６】
前記制御部は、
前記電力変換レグの接続先の種類が発電装置又は電力貯蔵装置である場合、当該発電装置又は電力貯蔵装置が入出力できる電力に基づいて前記指標値を決定する
ことを特徴とする請求項３に記載の電力ルータ。
【請求項１７】
前記制御部は、
前記電力変換レグ又はその接続先で過去に送受電された電力の大きさの履歴に基づいて前記指標値を決定する
ことを特徴とする請求項３に記載の電力ルータ。
【請求項１８】
前記制御部は、
前記電力変換レグ、その接続先又は当該電力変換レグと接続先とを結ぶ送電線のいずれかにおいて過去に発生した障害の履歴に基づいて前記指標値を決定する
ことを特徴とする請求項３に記載の電力ルータ。
【請求項１９】
前記制御部は、
前記電力変換レグとその接続先との間で送受電される電力の料金に基づいて前記指標値を決定する
ことを特徴とする請求項３に記載の電力ルータ。
【請求項２０】
外部の電力系統に非同期に接続するための電力ルータを有する複数の電力セルを備える電力ネットワークシステムであって、
前記電力ルータは、
所定の定格電圧に維持される直流母線と、
一方の接続端が前記直流母線に接続され、他方の接続端が外部接続端子として外部の接続相手に接続され、前記一方の接続端と前記他方の接続端との間で電力を変換する複数の電力変換レグと、
前記電力変換レグを所定の運転モードで運転制御する制御部と、を備え、
前記運転モードは、前記直流母線の電圧が前記所定の定格電圧に維持されるように前記電力変換レグを動作させる運転モードであるマスターモードを含み、
前記制御部は、前記複数の電力変換レグのうち少なくとも１つの前記電力変換レグを前記マスターモードで運転制御し、
前記複数の電力変換レグのそれぞれに、前記電力変換レグの前記運転モードが前記マスターモードになる可能性を表す第１の指標値が対応付けられる
ことを特徴とする電力ネットワークシステム。
【請求項２１】
前記制御部は、
前記第１の指標値に基づいて、前記複数の電力変換レグの中から前記マスターモードで運転制御させる電力変換レグを選択し、当該選択した電力変換レグを前記マスターモードで運転制御する
ことを特徴とする請求項２０に記載の電力ネットワークシステム。
【請求項２２】
前記第１の指標値は、
各電力変換レグの接続先の種類、又は、当該電力ルータ、当該電力変換レグ若しくはその接続相手における現在の状態、過去の状態の履歴若しくは将来の状態の予測の少なくともいずれかに基づき決定され、当該電力変換レグごとに対応付けられる
ことを特徴とする請求項２０又は２１に記載の電力ネットワークシステム。
【請求項２３】
前記複数の電力変換レグのうち、前記直流母線の電圧を前記所定の定格に維持することができなくなった電力変換レグ、又は、当該維持することが将来できなくなると見込まれる電力変換レグについて、前記マスターモードで運転制御させる選択の対象外とする除外値が前記第１の指標値に割り当てられる
ことを特徴とする請求項２０乃至２２のいずれか１項に記載の電力ネットワークシステム。
【請求項２４】
前記電力ネットワークシステムは、
前記電力変換レグと前記第１の指標値とを対応付けてテーブルとして記憶する記憶装置をさらに備える
ことを特徴とする請求項２０乃至２３のいずれか１項に記載の電力ネットワークシステム。
【請求項２５】
前記電力ネットワークシステムは、
前記電力ルータとネットワークを介して接続された管理装置をさらに備え、
前記電力ルータは、
当該電力ルータ内の前記複数の電力変換レグのそれぞれについて第２の指標値を決定し、
前記管理装置は、
当該電力ルータ内の前記複数の電力変換レグのそれぞれについて第３の指標値を決定し、
前記電力ルータ又は前記管理装置のいずれかが、
前記第２の指標値と前記第３の指標値に基づいて、電力変換レグごとに前記第１の指標値を決定する
ことを特徴とする請求項２０乃至２４のいずれか１項に記載の電力ネットワークシステム。
【請求項２６】
前記電力ルータは、
前記複数の電力変換レグのうち自身が前記第２の指標値を決定することができなくなった電力変換レグについて、前記管理装置が決定する前記第３の指標値よりも低優先の前記第２の指標値を割り当て、
前記管理装置は、
前記複数の電力変換レグのうち自身が前記第３の指標値を決定することができなくなった電力変換レグについて、前記電力ルータが決定する前記第２の指標値よりも低優先の前記第３の指標値を割り当てる
ことを特徴とする請求項２５に記載の電力ネットワークシステム。
【請求項２７】
前記テーブルは、
前記第２の指標値と、前記第３の指標値とを管理する領域を電力変換レグごとに有する
ことを特徴とする請求項２４に従属する請求項２５又は２６に記載の電力ネットワークシステム。
【請求項２８】
前記第２の指標値がとりうる値の範囲と、前記第３の指標値がとりうる値の範囲が異なる
ことを特徴とする請求項２５乃至２７のいずれか１項に記載の電力ネットワークシステム。
【請求項２９】
所定の定格電圧に維持される直流母線と、一方の接続端が前記直流母線に接続され、他方の接続端が外部接続端子として外部の接続相手に接続され、前記一方の接続端と前記他方の接続端との間で電力を変換する複数の電力変換レグと、前記電力変換レグを所定の運転モードで運転制御する制御部と、を備える電力ルータを管理する管理装置であって、
前記電力ルータを有する複数の電力セルとネットワークを介して接続され、
前記運転モードは、前記直流母線の電圧が前記所定の定格電圧に維持されるように前記電力変換レグを動作させる運転モードであるマスターモードを含み、
前記運転モードが前記マスターモードになる可能性を表す指標値であって前記複数の電力変換レグのそれぞれに対応付けられている指標値に基づいて、前記複数の電力変換レグの中から前記マスターモードで運転制御させる電力変換レグを少なくとも１つ選択し、
前記電力ルータに対して前記選択した電力変換レグを前記マスターモードで運転制御させる指示を行う
ことを特徴とする管理装置。
【請求項３０】
所定の定格電圧に維持される直流母線と、一方の接続端が前記直流母線に接続され、他方の接続端が外部接続端子として外部の接続相手に接続され、前記一方の接続端と前記他方の接続端との間で電力を変換する複数の電力変換レグと、制御部と、を備える電力ルータにおいて、各電力変換レグを所定の運転モードで運転制御する電力ルータの運転方法であって、
前記運転モードは、前記直流母線の電圧が前記所定の定格電圧に維持されるように前記電力変換レグを動作させる運転モードであるマスターモードを含み、
前記運転モードが前記マスターモードになる可能性を表す指標値であって前記複数の電力変換レグのそれぞれに対応付けられている指標値に基づいて、前記複数の電力変換レグの中から前記マスターモードで運転制御させる電力変換レグを少なくとも１つ選択し、
当該選択した電力変換レグを前記マスターモードで運転制御する、
電力ルータの運転方法。
【請求項３１】
所定の定格電圧に維持される直流母線と、一方の接続端が前記直流母線に接続され、他方の接続端が外部接続端子として外部の接続相手に接続され、前記一方の接続端と前記他方の接続端との間で電力を変換する複数の電力変換レグと、制御部と、を備える電力ルータにおいて、各電力変換レグを所定の運転モードで運転制御する電力ルータの運転プログラムであって、
前記運転モードは、前記直流母線の電圧が前記所定の定格電圧に維持されるように前記電力変換レグを動作させる運転モードであるマスターモードを含み、
前記運転モードが前記マスターモードになる可能性を表す指標値であって前記複数の電力変換レグのそれぞれに対応付けられている指標値に基づいて、前記複数の電力変換レグの中から前記マスターモードで運転制御させる電力変換レグを少なくとも１つ選択する処理と、
当該選択した電力変換レグを前記マスターモードで運転制御する処理と、
を前記制御部に実行させる、電力ルータの運転プログラム。
【請求項３２】
前記制御部は、
前記マスターモードで運転制御される電力変換レグであるマスターレグに関連する異常を検出した場合、当該マスターレグが現在融通している電力値である現在電力値と、当該マスターレグ以外の電力変換レグが送受電可能な電力値である送受電可能電力値と、前記指標値とに基づいて、当該マスターレグ以外の前記複数の電力変換レグの中から新たに前記マスターモードで運転制御させる電力変換レグである候補レグを１以上選択し、当該選択した候補レグを前記マスターモードで運転制御する
ことを特徴とする請求項１乃至６又は１０乃至１９のいずれか１項に記載の電力ルータ。
【請求項３３】
前記制御部は、
前記マスターレグ以外の前記複数の電力変換レグの中から、前記指標値に従って１以上の前記候補レグを選択し、
前記選択した候補レグにおける前記送受電可能電力値の合計値が前記現在電力値を賄うことができる場合に、当該選択した候補レグを前記マスターモードで運転制御する
ことを特徴とする請求項３２に記載の電力ルータ。
【請求項３４】
前記制御部は、
前記マスターレグ以外の前記複数の電力変換レグの中から、前記送受電可能電力値が大きい順に前記候補レグを選択し、
前記選択した候補レグのそれぞれに対応付けられた前記指標値に応じて前記送受電可能電力値を調整して調整電力値を算出し、
前記調整電力値の合計値が、前記現在電力値を賄うことができる場合に、前記選択した候補レグを前記マスターモードで運転制御する
ことを特徴とする請求項３２に記載の電力ルータ。
【請求項３５】
前記制御部は、
前記送受電可能電力値の合計値が前記現在電力値を賄うことができる前記電力変換レグの組み合わせのうち、前記電力変換レグの数が最小となる組み合わせに属する電力変換レグを、前記マスターレグ以外の前記複数の電力変換レグの中から前記候補レグとして選択し、
前記選択した候補レグを前記マスターモードで運転制御する
ことを特徴とする請求項３２に記載の電力ルータ。
【請求項３６】
前記制御部は、
前記マスターモードで運転制御される電力変換レグであるマスターレグに関連する異常を検出した場合、前記指標値に基づいて、前記直流母線の電圧を前記所定の定格電圧に維持するように、当該マスターレグ以外の前記複数の電力変換レグの中から新たに前記マスターモードで運転制御させる電力変換レグである候補レグを１以上選択し、当該選択した候補レグを前記マスターモードで運転制御する
ことを特徴とする請求項１乃至６又は１０乃至１９のいずれか１項に記載の電力ルータ。
【請求項３７】
前記制御部は、
前記マスターレグに関連する異常が当該マスターレグの故障である場合、前記選択した候補レグを前記マスターモードで運転制御し、かつ、当該マスターレグの運転を停止し、
前記マスターレグに関連する異常が当該マスターレグの故障ではない場合、前記選択した候補レグを前記マスターモードで運転制御し、かつ、当該マスターレグの運転を維持又は他の運転モードで運転制御する
ことを特徴とする請求項３２乃至３６のいずれか１項に記載の電力ルータ。
【請求項３８】
前記制御部は、
前記マスターレグが、前記直流母線の電圧を前記所定の定格電圧に維持することができなくなった場合、又は、当該維持することが将来できなくなると見込まれる場合に、前記マスターレグに関連する異常として検出する
ことを特徴とする請求項３２乃至３７のいずれか１項に記載の電力ルータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の電力セルを相互に非同期接続することで構成される電力ネットワークシステム並びに電力ルータ及びその管理装置、運転方法及び運転プログラムに関し、特に、電力ルータに内蔵される装置を運転するための電力ネットワークシステム並びに電力ルータ及びその管理装置、運転方法及び運転プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電力供給システムを構築するにあたっては、電力送電網をさらに安定的に拡張していくことはもちろん、今後は大量の自然エネルギーを導入できるシステムにすることも大事な課題となってきている。そこで、新たな電力網としてデジタルグリッド（登録商標）という電力ネットワークシステムが提案されている（特許文献１：特許４７８３４５３号、非特許文献１：デジタルグリッドコンソーシアムのウェブサイト参照、ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｄｉｇｉｔａｌｇｒｉｄ．ｏｒｇ／ｉｎｄｅｘ．ｐｈｐ／ｊｐ／）。デジタルグリッド（登録商標）とは、電力網を小規模なセルに細分化し、それらを非同期に相互接続した電力ネットワークシステムである。各電力セルは、小さなものとしては一つの家やビル、商業施設であり、大きなものとしては県や市町村といった規模になる。各電力セルは、その中に負荷を有することはもちろん、発電設備や電力貯蔵設備を有する場合もある。発電設備としては、太陽光発電や風力発電、地熱発電などの自然エネルギーを利用する発電設備が例として挙げられる。
【０００３】
各電力セルの内部で自由に発電したり、さらに、電力セル間でスムースに電力を融通し合うようにしたりするため、電力セル同士は非同期で接続されている。（すなわち、複数の電力セルが相互に接続されているとしても、それぞれの電力セルで使用される電力の電圧、位相および周波数は他の電力セルとは非同期である。）
図４０に電力ネットワークシステム１０の例を示す。図４０において、基幹系統１１は大規模発電所１２からの基幹電力を送電する。そして、複数の電力セル２１−２４が配置されている。各電力セル２１−２４は、家３１やビル３２などの負荷や、発電設備３３、３４や、電力貯蔵設備３５、を有している。発電設備としては、太陽光発電パネル３３や風力発電機３４などが例として挙げられる。電力貯蔵設備とは蓄電池３５などのことである。本明細書では、発電設備と電力貯蔵設備とを総称して、分散型電源ということがある。
【０００４】
さらに、各電力セル２１−２４は、他の電力セルや基幹系統１１と接続されるための接続口（接続ポート）となる電力ルータ４１−４４を備えている。電力ルータ４１−４４は複数のレグ（ＬＥＧ）を有している。（紙幅の都合上、図４０中ではレグの符号を省略した。電力ルータ４１−４４に付属している白丸が各レグの接続端子であると解釈してほしい。）
ここで、レグとは、接続端子と電力変換部とを有しており、各レグにはアドレスが付されている。なお、レグによる電力変換とは、交流から直流へまたは直流から交流への変換や、電力の電圧、周波数、位相を変化させることをいう。
【０００５】
すべての電力ルータ４１−４４は通信網５１によって管理サーバ５０に繋がっており、管理サーバ５０によってすべての電力ルータ４１−４４は統合的に運用制御される。例えば、管理サーバ５０は各電力ルータ４１−４４に対し、各レグに付されたアドレスを用いてレグごとに電力の送電または受電を指示する。これにより、電力ルータ４１−４４を介し、電力セル間での電力融通が行われる。
【０００６】
電力セル間での電力融通が実現することにより、例えば、一つの発電設備３３、３４や一つの電力貯蔵設備３５を複数の電力セルで共有することができるようになる。電力セル間で互いに余剰電力を融通し合うようになれば、設備コストを大幅に削減しながらも電力需給バランスを安定的に保つことができるようになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第４７８３４５３号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】デジタルグリッドコンソーシアム、［平成２４年１１月２８日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｄｉｇｉｔａｌｇｒｉｄ．ｏｒｇ／ｉｎｄｅｘ．ｐｈｐ／ｊｐ／＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
電力ルータによって複数の電力セルを非同期に接続できればその利点は非常に大きいものであるので、早期に電力ルータを実用化することが期待されている。
しかし、実際に電力ルータを実用化するとなると、これまでの送配電設備にはない特有の課題が顕在化する。電力ルータの機能を維持し続けるためには、電力ルータに含まれるレグの一部に特定の役割を割り当てる必要がある。しかし、その特定の役割を担うレグの選定方法は未だ確立されていない。
【００１０】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、電力ルータ内の複数のレグの中から、特定の役割を担うレグを選定する際の指針を定めた電力ネットワークシステム並びに電力ルータ及びその管理装置、運転方法及び運転プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第１の態様にかかる電力ルータは、
電力セルを外部の電力系統に非同期に接続するための電力ルータであって、
所定の定格電圧に維持される直流母線と、
一方の接続端が前記直流母線に接続され、他方の接続端が外部接続端子として外部の接続相手に接続され、前記一方の接続端と前記他方の接続端との間で電力を変換する複数の電力変換レグと、
前記電力変換レグを所定の運転モードで運転制御する制御部と、を備え、
前記運転モードは、前記直流母線の電圧が前記所定の定格電圧に維持されるように前記電力変換レグを動作させる運転モードであるマスターモードを含み、
前記制御部は、前記複数の電力変換レグのうち少なくとも１つの前記電力変換レグを前記マスターモードで運転制御し、
前記複数の電力変換レグのそれぞれに、前記電力変換レグの前記運転モードが前記マスターモードになる可能性を表す指標値が対応付けられる
ことを特徴とする。
【００１２】
本発明の第２の態様にかかる電力ネットワークシステムは、
外部の電力系統に非同期に接続するための電力ルータを有する複数の電力セルを備える電力ネットワークシステムであって、
前記電力ルータは、
所定の定格電圧に維持される直流母線と、
一方の接続端が前記直流母線に接続され、他方の接続端が外部接続端子として外部の接続相手に接続され、前記一方の接続端と前記他方の接続端との間で電力を変換する複数の電力変換レグと、
前記電力変換レグを所定の運転モードで運転制御する制御部と、を備え、
前記運転モードは、前記直流母線の電圧が前記所定の定格電圧に維持されるように前記電力変換レグを動作させる運転モードであるマスターモードを含み、
前記制御部は、前記複数の電力変換レグのうち少なくとも１つの前記電力変換レグを前記マスターモードで運転制御し、
前記複数の電力変換レグのそれぞれに、前記電力変換レグの前記運転モードが前記マスターモードになる可能性を表す第１の指標値が対応付けられる
ことを特徴とする。
【００１３】
本発明の第３の態様にかかる電力ルータの管理装置は、
所定の定格電圧に維持される直流母線と、一方の接続端が前記直流母線に接続され、他方の接続端が外部接続端子として外部の接続相手に接続され、前記一方の接続端と前記他方の接続端との間で電力を変換する複数の電力変換レグと、前記電力変換レグを所定の運転モードで運転制御する制御部と、を備える電力ルータを管理する管理装置であって、
前記電力ルータを有する複数の電力セルとネットワークを介して接続され、
前記運転モードは、前記直流母線の電圧が前記所定の定格電圧に維持されるように前記電力変換レグを動作させる運転モードであるマスターモードを含み、
前記運転モードが前記マスターモードになる可能性を表す指標値であって前記複数の電力変換レグのそれぞれに対応付けられている指標値に基づいて、前記複数の電力変換レグの中から前記マスターモードで運転制御させる電力変換レグを少なくとも１つ選択し、
前記電力ルータに対して前記選択した電力変換レグを前記マスターモードで運転制御させる指示を行う
ことを特徴とする。
【００１４】
本発明の第４の態様にかかる電力ルータの運転方法は、
所定の定格電圧に維持される直流母線と、一方の接続端が前記直流母線に接続され、他方の接続端が外部接続端子として外部の接続相手に接続され、前記一方の接続端と前記他方の接続端との間で電力を変換する複数の電力変換レグと、制御部と、を備える電力ルータにおいて、各電力変換レグを所定の運転モードで運転制御する電力ルータの運転方法であって、
前記運転モードは、前記直流母線の電圧が前記所定の定格電圧に維持されるように前記電力変換レグを動作させる運転モードであるマスターモードを含み、
前記運転モードが前記マスターモードになる可能性を表す指標値であって前記複数の電力変換レグのそれぞれに対応付けられている指標値に基づいて、前記複数の電力変換レグの中から前記マスターモードで運転制御させる電力変換レグを少なくとも１つ選択し、
当該選択した電力変換レグを前記マスターモードで運転制御する。
【００１５】
本発明の第５の態様にかかる電力ルータの運転プログラムは、
所定の定格電圧に維持される直流母線と、一方の接続端が前記直流母線に接続され、他方の接続端が外部接続端子として外部の接続相手に接続され、前記一方の接続端と前記他方の接続端との間で電力を変換する複数の電力変換レグと、制御部と、を備える電力ルータにおいて、各電力変換レグを所定の運転モードで運転制御する電力ルータの運転プログラムであって、
前記運転モードは、前記直流母線の電圧が前記所定の定格電圧に維持されるように前記電力変換レグを動作させる運転モードであるマスターモードを含み、
前記運転モードが前記マスターモードになる可能性を表す指標値であって前記複数の電力変換レグのそれぞれに対応付けられている指標値に基づいて、前記複数の電力変換レグの中から前記マスターモードで運転制御させる電力変換レグを少なくとも１つ選択する処理と、
当該選択した電力変換レグを前記マスターモードで運転制御する処理と、
を前記制御部に実行させる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明により、電力ルータの機能を維持し続けるために、電力ルータ内の複数のレグの中から、特定の役割を担うレグを選定する際の指針を定めた電力ネットワークシステム並びに電力ルータ及びその管理装置、運転方法及び運転プログラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の各実施の形態にかかる電力ルータの概略構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の各実施の形態にかかる電力ルータの内部構成を詳しく示すブロック図である。
【図３】電力ルータを基幹系統、負荷および各種分散型電源に接続した一例を示す図である。
【図４】電力ルータ同士の接続において、可能な組み合わせの例を示す図である。
【図５】電力ルータ同士の接続において、可能な組み合わせの例を示す図である。
【図６】電力ルータ同士の接続において、禁止される組み合わせの例を示す図である。
【図７】電力ルータ同士の接続において、禁止される組み合わせの例を示す図である。
【図８】電力ルータ同士の接続において、禁止される組み合わせの例を示す図である。
【図９】電力ルータ同士の接続において、禁止される組み合わせの例を示す図である。
【図１０】ＡＣスルーレグを考慮にいれた場合に、電力ルータ同士の接続において可能な組み合わせの例を示す図である。
【図１１】ＡＣスルーレグを考慮にいれた場合に、電力ルータ同士の接続において可能な組み合わせの例を示す図である。
【図１２】ＡＣスルーレグを考慮にいれた場合に、電力ルータ同士の接続において可能な組み合わせの例を示す図である。
【図１３】ＡＣスルーレグを考慮にいれた場合に、電力ルータ同士の接続において可能な組み合わせの例を示す図である。
【図１４】ＡＣスルーレグを利用した接続例を示す図である。
【図１５】電力ルータ同士の接続において、組み合わせのパターンをまとめた図である。
【図１６】４つの電力ルータを相互に接続した場合の一例を挙げる。
【図１７】複数の電力ルータをバス接続した様子の一例を示す図である。
【図１８】電力ルータ間に基幹系統が介在した接続形態の一例を示す図である。
【図１９】本発明の実施の形態１にかかる電力ルータ及び管理サーバを含む電力ネットワークシステムの構成を示すブロック図である。
【図２０】本発明の実施の形態１にかかる管理装置の構成を示すブロック図である。
【図２１】本発明の実施の形態１にかかる電力ルータの運転処理の流れを示すフローチャートである。
【図２２】本発明の実施の形態２にかかる電力ルータ及び管理サーバを含む電力ネットワークシステムの構成を示すブロック図である。
【図２３】本発明の実施の形態２にかかる優先度テーブルの例を示す図である。
【図２４】本発明の実施の形態２にかかる除外値を含む優先度テーブルの例を示す図である。
【図２５】本発明の実施の形態３にかかる優先度テーブルの初期値の例を示す図である。
【図２６】本発明の実施の形態３にかかる優先度更新処理の流れを示すフローチャートである。
【図２７】本発明の実施の形態３にかかるマスターレグ切替処理の流れを示すフローチャートである。
【図２８】本発明の実施の形態４にかかる優先度の割り当ての例を示す図である。
【図２９】本発明の実施の形態４にかかる優先度の割り当ての例を示す図である。
【図３０】本発明の実施の形態４にかかる優先度テーブルの例を示す図である。
【図３１】本発明の実施の形態５にかかる電力ルータ及び管理サーバを含む電力ネットワークシステムの構成を示すブロック図である。
【図３２】本発明の実施の形態５にかかるレグ情報テーブルの例を示す図である。
【図３３】本発明の実施の形態５にかかる電力ルータの運転処理の流れを示すフローチャートである。
【図３４】本発明の実施の形態５にかかる優先度テーブル重視の場合におけるレグ候補の決定の概念を示す図である。
【図３５】本発明の実施の形態６にかかる電力ルータの運転処理の流れを示すフローチャートである。
【図３６】本発明の実施の形態６にかかるレグの出力可能電力重視の場合におけるレグ候補の決定の概念を示す図である。
【図３７】本発明の実施の形態６にかかるレグの出力可能電力重視の場合におけるレグ候補の決定の概念を示す図である。
【図３８】本発明の実施の形態６にかかるレグ候補数固定する場合におけるレグ候補の決定の概念を示す図である。
【図３９】本発明の実施の形態７にかかるレグ候補数重視の場合におけるレグ候補の決定の概念を示す図である。
【図４０】電力ネットワークシステムのシステム概要を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下では、本発明を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。各図面において、同一要素には同一の符号が付されており、説明の明確化のため、必要に応じて重複説明は省略する。尚、以下における「接続相手」はレグの接続先を指すものとする。
【００１９】
まず、本発明の各実施の形態に共通する電力ルータの構成について説明する。
図１は、電力ルータ１００の概略構成を示す図である。
また、図２は、電力ルータ１００の内部構成をやや詳しく示す図である。
電力ルータ１００は、概略、直流母線１０１と、複数のレグ１１０−１６０と、制御部１９０と、を備えている。
【００２０】
電力ルータ１００は直流母線１０１を有し、この直流母線１０１に複数のレグ１１０−１６０が並列に接続されている。直流母線１０１は直流電力を流すためのものであり、直流母線１０１の電圧が所定の一定を保つようにコントロールされる。
（直流母線１０１の電圧がどのようにして一定に保たれるのかは後述する。）
各レグ１１０−１６０を介して電力ルータ１００は外部に繋がるのであるが、外部とやり取りする電力を一旦総て直流に変換して直流母線１０１にのせる。このように一旦直流を介することにより、周波数や電圧、位相の違いが無関係になり、電力セル同士を非同期で接続することができるようになる。ここでは、直流母線１０１は、図２に示すように、平滑コンデンサー１０２を有する並列型であるとする。直流母線１０１には電圧センサ１０３が接続されており、この電圧センサ１０３によって検出された直流母線１０１の電圧値は制御部１９０に送られる。また、制御部１９０は、通信バス１０４を介してレグ１１０−１６０の動作状態（外部への送電動作、外部への受電動作など）を制御することにより、直流母線１０１の電圧を所定の一定値に維持する。
【００２１】
次に、レグ１１０−１６０について説明する。複数のレグ１１０−１６０が直流母線に対して並列に設けられている。図１においては、６つのレグ１１０−１６０を示した。６つのレグ１１０−１６０を、図１に示すように、第１レグ１１０、第２レグ１２０・・・第６レグ１６０とする。なお、図１では、紙幅の都合上、第１レグ１１０はレグ１と示し、第２レグ１２０はレグ２のように示している。また、図２においては、第３レグ１３０と第４レグ１４０と第６レグ１６０とを省略している。
【００２２】
第１レグ１１０から第５レグ１５０は同じ構成であるのに対し、第６レグ１６０は電力変換部を有していないという点で第１から第５レグ１１０−１５０と異なっている。まずは、第１レグ１１０から第５レグ１５０の構成について説明する。第１レグ１１０から第５レグ１５０は同じ構成であるので、代表して第１レグ１１０の構成を説明する。第１レグ１１０は、電力変換部１１１と、電流センサ１１２と、開閉器１１３と、電圧センサ１１４と、接続端子１１５と、を備えている。電力変換部１１１は、交流電力を直流電力に、あるいは、直流電力を交流電力に変換する。直流母線１０１には直流電力が流れているので、電力変換部１１１は、直流母線１０１の直流電力を定められた周波数および電圧の交流電力に変換して、接続端子１１５から外部に流す。あるいは、電力変換部１１１は、接続端子１１５から流入する交流電力を直流電力に変換して、直流母線１０１に流す。
【００２３】
電力変換部１１１は、インバータ回路の構成をとっており、すなわち、サイリスタ１１１Ｔと帰還ダイオード１１１Ｄとで構成される逆並列回路１１１Ｐを三相ブリッジ接続したものである。（すなわち、一のインバータ回路に対して６個の逆並列回路１１１Ｐが設けられる。）
ここでは、三相交流を使用しているので三相インバータ回路としたが、場合によっては単相インバータ回路としてもよい。二つの逆並列回路１１１Ｐの間のノードから引き出され、前記ノードと接続端子とを結ぶ配線を支線ＢＬと称することにする。（三相交流であるので、一のレグは三つの支線ＢＬを有する。）
【００２４】
電力の向きや交流電力の周波数等は制御部１９０によって制御される。すなわち、サイリスタ１１１Ｔのスイッチングは、制御部１９０によって制御される。制御部１９０による運転制御は後述する。
【００２５】
電力変換部１１１と接続端子１１５との間には開閉器１１３が配設されている。この開閉器１１３の開閉によって、支線ＢＬが開閉され、すなわち、外部と直流母線１０１とが遮断されたり、接続されたりする。また、支線ＢＬの電圧は電圧センサ１１４によって検出され、支線ＢＬを流れる電流の電流値は電流センサ１１２で検出される。開閉器１１３の開閉動作は制御部１９０によって制御され、電圧センサ１１４および電流センサ１１２による検出値は制御部１９０に出力される。
【００２６】
上記説明では、電力変換部をインバータ回路とし、レグの接続相手は交流を使用するとしたが、レグの接続相手が蓄電池３５のような直流を使用するものである場合もある。（例えば図１中の第３レグ１３０は蓄電池３５に接続している。）
この場合の電力変換とは、ＤＣ−ＤＣ変換ということになる。したがって、電力変換部にインバータ回路とコンバータ回路とを並列に設け、接続相手が交流か直流かに応じてインバータ回路とコンバータ回路と使い分けるようにしてもよい。あるいは、電力変換部がＤＣ−ＤＣ変換部であるＤＣ−ＤＣ変換専用のレグを設けるようにしてもよい。すべてのレグのなかにインバータ回路とコンバータ回路とを並列に設けるよりは、ＡＣ−ＤＣ変換専用のレグとＤＣ−ＤＣ変換専用のレグとを併せ持つ電力ルータとする方がサイズやコスト面で有利な点も多々ある。
【００２７】
第１レグ１１０から第５レグ１５０の構成は以上の通りである。
【００２８】
次に、第６レグ１６０について説明する。第６レグ１６０には、電力変換部がなく、すなわち、第６レグ１６０の接続端子１６５は、直流母線１０１に繋がっているわけではない。第６レグ１６０は、第５レグ１５０の支線ＢＬに接続されているのである。第６レグ１６０の内部配線についても、支線ＢＬと称することとする。第６レグ１６０の支線ＢＬは、第５レグ１５０に対し、第５レグ１５０の接続端子１５５と開閉器１５３との間に接続されている。
【００２９】
第６レグ１６０は、開閉器１６３と、電圧センサ１６４と、電流センサ１６２と、接続端子１６５と、を備える。第６レグ１６０の支線ＢＬは、開閉器１６３を介して、第５レグ１５０の支線ＢＬに繋がっている。すなわち、第６レグ１６０の接続端子１６５が第５レグ１５０の接続端子１５５に接続されている。第６レグ１６０の接続端子１６５と第５レグ１５０の接続端子１５５との間には開閉器１６３があるだけで、第６レグ１６０は電力変換器を持たないので、第６レグ１６０の接続端子１６５と第５レグ１５０の接続端子１５５との間では何等の変換も受けずに電力が導通することになる。そこで、第６レグ１６０のように電力変換器を持たないレグのことをＡＣスルーレグと称することがある。
【００３０】
電流センサ１６２および電圧センサ１６４は、支線ＢＬの電流値および電圧値を検出し、制御部１９０に出力する。開閉器１６３の開閉動作は制御部１９０で制御される。
【００３１】
（レグの運転モードについて）
第１レグ１１０から第５レグ１５０は電力変換器１１１−１５１を有しており、電力変換器内のサイリスタは制御部１９０によってそのスイッチング動作を制御されるものであることは既に述べた。
ここで、電力ルータ１００は、電力ネットワーク１０のノードにあって、基幹系統１１、負荷３０、分散型電源および電力セルなどを互いに結びつける重要な役割を持つ。このとき、各レグ１１０−１６０の接続端子１１５−１６５がそれぞれ基幹系統１１や負荷３０、分散型電源、他の電力セルの電力ルータに接続されるわけである。本発明者らは、接続相手によって各レグ１１０−１６０の役割は異なるものであり、各レグ１１０−１６０が役割に応じた適切な運転を行わなければ電力ルータが成り立たないことに気付いた。本発明者らは、レグの構造自体は同じであるが、接続相手によってレグの運転の仕方を変えるようにした。
レグの運転の仕方を、運転モードと称する。
本発明者らは、レグの運転モードとして３種類を用意しておき、接続相手によってモードを切り換えるようにした。
レグの運転モードとしては、
マスターモードと、
自立モードと、
指定電力送受電モードと、がある。
以下、順番に説明する。
【００３２】
（マスターモード）
マスターモードとは、系統など安定した電力供給源に接続される場合の運転モードであり、直流母線１０１の電圧を維持するための運転モードである。図１では、第１レグ１１０の接続端子１１５が基幹系統１１に接続されている例を示している。図１の場合、第１レグ１１０は、マスターモードとして運転制御され、直流母線１０１の電圧を維持する役目を担うことになる。直流母線１０１には他の多くのレグ１２０−１５０が接続されているところ、レグ１２０−１５０から直流母線１０１に電力が流入することもあれば、レグ１２０−１５０から電力が流出することもある。マスターモードとなるレグ１１０は、直流母線１０１から電力が流出して直流母線１０１の電圧が定格から下がった場合、流出で不足した電力分を接続相手（ここでは基幹系統１１）から補てんする。または、直流母線１０１に電力が流入して直流母線１０１の電圧が定格から上がった場合、流入で過剰になった電力分を接続相手（ここでは基幹系統１１）に逃がす。このようにして、マスターモードとなるレグ１１０は、直流母線１０１の電圧を維持するのである。
したがって、一の電力ルータにおいて、少なくとも一つのレグはマスターモードとして運転されなければならない。さもなくば、直流母線１０１の電圧が一定に維持されなくなるからである。逆に、一の電力ルータにおいて二つ以上のレグがマスターモードで運転されてもよいが、やはり、マスターモードのレグは一つの電力ルータには一つであった方がよい。
また、マスターモードとなるレグは、基幹系統の他、例えば、自励式インバータを搭載する分散型電源（蓄電池も含む）に接続してもよい。ただし、他励式インバータを搭載する分散型電源とマスターモードとなるレグとは接続できない。
【００３３】
以下の説明において、マスターモードで運転されるレグのことを、マスターレグということがある。
【００３４】
マスターレグの運転制御について説明する。
マスターレグを起動させる際には次のようにする。
まず、開閉器１１３を開（遮断）状態にしておく。この状態で接続端子１１５を接続相手に繋ぐ。ここでは、接続相手は基幹系統１１である。
電圧センサ１１４によって接続先の系統の電圧を測定し、ＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ−Ｌｏｃｋｅｄ−Ｌｏｏｐ）などを用いて系統の電圧の振幅、周波数および位相を求める。その後、求めた振幅、周波数および位相の電圧が電力変換部１１１から出力されるように、電力変換部１１１の出力を調整する。すなわち、サイリスタ１１１Ｔのオン／オフパターンを決定する。この出力が安定するようになったら、開閉器１１３を投入し、電力変換部１１１と基幹系統１１とを接続する。この時点では、電力変換部１１１の出力と基幹系統１１の電圧とが同期しているため、電流は流れない。
【００３５】
マスターレグを運用する時の運転制御を説明する。
直流母線１０１の電圧を電圧センサ１０３によって測定する。直流母線１０１の電圧が所定の定格母線電圧を上回っていたら、マスターレグ１１０から系統に向けて送電が行われるように、電力変換部１１１を制御する。（電力変換部１１１から出る電圧の振幅および位相の少なくともいずれか一方を調整して、マスターレグ１１０を介して直流母線１０１から基幹系統１１に向けて送電が行われるようにする。）なお、直流母線１０１の定格電圧は、予め設定によって定められているものである。
【００３６】
一方、直流母線１０１の電圧が所定の定格母線電圧より下回っていたら、このマスターレグ１１０が基幹系統１１から受電できるように、電力変換部１１１を制御する。（電力変換部１１１から出る電圧の振幅および位相の少なくともいずれか一方を調整して、マスターレグ１１０を介して基幹系統１１から直流母線１０１に送電が行われるようにする。）このようなマスターレグの運転が行われることにより、直流母線１０１の電圧が予め定められた定格を維持できるようになることが理解されるであろう。
【００３７】
（自立モード）
自立モードとは、管理サーバ５０から指定された振幅・周波数の電圧を自ら作り出し、接続相手との間で送受電する運転モードである。
例えば負荷３０などの電力を消費するものに向けて電力を供給するための運転モードとなる。あるいは、接続相手から送電されてくる電力をそのまま受け取るための運転モードとなる。
図１では、第２レグ１２０の接続端子１２５が負荷３０に接続されている例を示している。第２レグ１２０が自立モードとして運転制御され、負荷３０に電力を供給することになる。
また、第４レグ１４０や第５レグ１５０のように他の電力ルータと接続される場合に、他の電力ルータから要求される電力分を送電するためのモードとして第４レグ１４０や第５レグ１５０を自立モードで運転する場合もある。
または、第４レグ１４０や第５レグ１５０のように他の電力ルータと接続される場合に、他の電力ルータから送電されてくる電力を受電するためのモードとして第４レグ１４０や第５レグ１５０を自立モードで運転する場合もある。
また、図に示していないが、負荷３０に代えて、第２レグを発電設備に接続する場合も第２レグを自立モードで運転することもできる。ただし、この場合には発電設備に他励式インバータを搭載するようにする。
電力ルータ同士を接続する場合の運転モードについては後述する。
【００３８】
自立モードで運転されるレグを自立レグと称することにする。一つの電力ルータにおいて、自立レグは複数あってもよい。
【００３９】
自立レグの運転制御について説明する。
まず開閉器１２３を開（遮断）にしておく。接続端子１２５を負荷３０に接続する。管理サーバ５０から電力ルータ１００に対し、負荷３０に供給すべき電力（電圧）の振幅および周波数が指示される。そこで、制御部１９０は、指示された振幅および周波数の電力（電圧）が電力変換部１２１から負荷３０に向けて出力されるようにする。（すなわち、サイリスタ１２１Ｔのオン／オフパターンを決定する。）この出力が安定するようになったら、開閉器１２３を投入し、電力変換部１２１と負荷３０とを接続する。あとは、負荷３０で電力が消費されれば、その分の電力が自立レグ１２０から負荷３０に流れ出すようになる。
【００４０】
（指定電力送受電モード）
指定電力送受電モードとは、指定によって定められた分の電力をやり取りするための運転モードである。すなわち、接続相手に指定電力を送電する場合と、接続相手から指定電力を受電する場合と、がある。
図１では、第４レグ１４０および第５レグ１５０が他の電力ルータと接続されている。
このような場合に、決まった分の電力を一方から他方へ融通するようなことが行われる。
または、第３レグ１３０は蓄電池３５に接続されている。
このような場合に、決まった分の電力を蓄電池３５に向けて送電して、蓄電池３５を充電するというようなことが行われる。
また、自励式インバータを搭載する分散型電源（蓄電池も含む）と指定電力送受電レグとを接続してもよい。ただし、他励式インバータを搭載する分散型電源と指定電力送受電レグとは接続できない。
【００４１】
指定電力送受電モードで運転されるレグを指定電力送受電レグと称する。一つの電力ルータにおいて、指定電力送受電レグは複数あってもよい。
【００４２】
指定電力送受電レグの運転制御について説明する。起動時の制御についてはマスターレグと基本的に同じであるので、割愛する。
【００４３】
指定電力送受電レグを運用する時の運転制御を説明する。
（説明には、第５レグ１５０に付した符号を使用する。）
電圧センサ１５４によって接続相手の系統の電圧を測定し、ＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ−Ｌｏｃｋｅｄ−Ｌｏｏｐ）などを用いて接続相手の電圧の周波数・位相を求める。管理サーバ５０から指定された有効電力値および無効電力値と、接続相手の電圧の周波数および位相と、に基づいて、電力変換器１５１が入出力する電流の目標値を求める。電流センサ１５２によって電流の現在値を測定する。目標値と現在値との差分に相当する電流が追加で出力されるように、電力変換器１５１を調整する。（電力変換部１５１から出る電圧の振幅および位相の少なくともいずれか一方を調整して、指定電力送受電レグと接続相手との間で所望の電力が流れるようにする。）
【００４４】
以上の説明により、同じ構成である第１レグから第５レグが運転制御の仕方によって３パターンの役割を果たせることが理解されるであろう。
【００４５】
（接続制約）
運転モードの違いによってレグの働きが違ってくるので、接続相手の選択と運転モードの選択との間には自ずと制約が発生する。すなわち、接続相手が決まれば選択できる運転モードが決まり、逆に、運転モードが決まれば選択できる接続相手が決まる。（接続相手が変われば、それに合わせてレグの運転モードを変更する必要がある。）
可能な接続組み合わせのパターンを説明する。
【００４６】
以後の説明にあたって、図中の表記を図３のように簡略化する。
すなわち、マスターレグをＭで表す。
自立レグをＳで表す。
指定電力送受電レグをＤで表す。
ＡＣスルーレグをＡＣで表す。
また、必要に応じてレグの肩に「＃１」のように番号を付してレグを区別することがある。
また、図３以降では、図面ごとに系統立てた符号を付すが、必ずしも図面を跨がって同じ要素に同じ符号を付しているわけではない。
例えば、図３の符号２００と図４の符号２００とが全く同じものを指しているわけではない。
【００４７】
図３に示した接続組み合わせはいずれも可能な接続である。第１レグ２１０がマスターレグとして基幹系統１１に接続されている。これは既に説明した通りである。
第２レグ２２０が自立レグとして負荷３０に接続されている。これも既に説明した通りである。
第３レグ２３０および第４レグ２４０が指定電力送受電レグとして蓄電池３５に接続されている。これも既に説明した通りである。
【００４８】
第５レグ２５０はＡＣスルーレグである。ＡＣスルーレグ２５０が他の電力ルータ３００の指定電力送受電レグと繋がり、ＡＣスルーレグ２５０は第４レグ２４０の接続端子２４５を介して蓄電池３５に繋がっている。ＡＣスルーレグ２５０は電力変換部を持たないのであるから、この接続関係は、他の電力ルータ３００の指定電力送受電レグが蓄電池３５に直接に繋がっていることと等価になる。このような接続が許されることは理解されるであろう。
【００４９】
第６レグ２６０は、指定電力送受電レグとして基幹系統１１に繋がっている。第６レグ２６０を介して基幹系統１１から決まった電力を受電するとすれば、このような接続が許容されるのは理解されるであろう。
なお、第１レグ２１０がマスターレグとなっていることの関係でいうと、第６レグ２６０による受電電力が直流母線２０１の定格維持に足りなければ、マスターレグ２１０は、基幹系統１１から必要な電力を受電することになる。逆に、第６レグ２６０による受電電力が直流母線２０１の定格維持に必要な量を超過してしまった場合、マスターレグ２１０は、過剰な電力を基幹系統１１に逃がすことになる。
【００５０】
次に、電力ルータ同士を接続する場合を説明する。電力ルータ同士を接続するということは、一の電力ルータのレグと他の電力ルータのレグとを接続するということである。レグ同士を接続する場合、組み合わせられる運転モードには制約がある。
【００５１】
図４および図５に示す接続の組み合わせはいずれも可能な組み合わせの例である。図４においては、第１電力ルータ１００のマスターレグ１１０と第２電力ルータ２００の自立レグ２１０とが接続されている。詳しく説明しないが、第２電力ルータ２００のマスターレグ２２０は、基幹系統１１に繋がり、これにより第２電力ルータ２００の直流母線２０１の電圧が定格に維持されるものとする。
【００５２】
図４において、第１電力ルータ１００から負荷３０に対して電力供給を行うと、直流母線１０１の電圧が下がることになる。マスターレグ１１０は、直流母線１０１の電圧を維持するように接続相手から電力を調達する。すなわち、マスターレグ１１０は、足りない分の電力を第２電力ルータ２００の自立レグ２１０から引き込むことになる。第２電力ルータ２００の自立レグ２１０は、接続相手（ここではマスターレグ１１０）から要求される分の電力を送出する。第２電力ルータ２００の直流母線２０１では、自立レグ２１０から電力を送出した分だけ電圧が下がることになるが、これはマスターレグ２２０によって基幹系統１１から補てんされる。このようにして、第１電力ルータ１００は、必要な分を電力を第２電力ルータ２００から融通してもらえる。
【００５３】
このように、第１電力ルータ１００のマスターレグ１１０と第２電力ルータ２００の自立レグ２１０とを接続したとしても、マスターレグ１１０と自立レグ２１０とで役割が整合しているので、どちらの動作にも不都合は生じない。したがって、図４のようにマスターレグと自立レグとを接続してもよいことがわかる。
【００５４】
図５においては、第３電力ルータ３００の指定電力送受電レグ３１０と第４電力ルータ４００の自立レグ４１０とが接続されている。詳しく説明しないが、第３電力ルータ３００のマスターレグ３２０と第４電力ルータ４００のマスターレグ４２０とはそれぞれ基幹系統１１に繋がっており、これにより、第３電力ルータ３００および第４電力ルータ４００のそれぞれの直流母線３０１、４０１は定格の電圧を維持するものとする。
【００５５】
ここで、管理サーバ５０からの指示によって第３電力ルータ３００の指定電力送受電レグ３１０は指定の電力を受電するように指示されているものとする。指定電力送受電レグ３１０が第４電力ルータ４００の自立レグ４１０から指定の電力を引き込むようにする。第４電力ルータ４００の自立レグ４１０は、接続相手（ここでは指定電力送受電レグ３１０）から要求される分の電力を送出する。第４電力ルータ４００の直流母線４０１では、自立レグ４１０から送出した電力分だけ電圧が下がることになるが、これはマスターレグ４２０によって基幹系統１１から補てんされる。
【００５６】
このように、第３電力ルータ３００の指定電力送受電レグ３１０と第４電力ルータ４００の自立レグ４１０とを接続したとしても、指定電力送受電レグ３１０と自立レグ４１０とで役割が整合するので、どちらの動作にも不都合は生じない。したがって、図５のように指定電力送受電レグと自立レグとを接続してもよいことがわかる。
【００５７】
なお、第３電力ルータ３００が第４電力ルータ４００から電力を融通してもらう場合を例に説明したが、逆に、第３電力ルータ３００から第４電力ルータ４００に向けて電力を融通する場合でも同じように不都合が無いことは理解されるであろう。
【００５８】
このようにして、第３電力ルータ３００と第４電力ルータ４００との間で指定電力を融通し合うことができるわけである。
【００５９】
電力変換部を有するレグ同士を直接に接続する場合には、図４と図５とに挙げた２パターンだけが許される。
すなわち、マスターレグと自立レグとを接続する場合と、指定電力送受電レグと自立レグとを接続する場合と、だけが許される。
【００６０】
次に、互いに接続できない組み合わせを挙げる。
図６から図９は、互いに接続してはいけないパターンである。
図６、図７、図８を見てわかるように、同じ運転モードのレグ同士を接続してはいけない。
例えば、図６の場合、マスターレグ５１０及び６１０同士を接続している。
マスターレグは、運転動作の説明で前述したように、接続相手の電圧、周波数および位相に同期した電力を作り出す処理をはじめに行う。
ここで、接続相手もマスターレグである場合、お互いに相手の電圧および周波数に同期しようとするが、マスターレグは電圧および周波数を自立的に確立しないため、このような同期処理は成功し得ない。
従って、マスターレグ同士を接続できないのである。
またさらに、次のような理由もある。
マスターレグは、直流母線の電圧を維持するために接続相手から電力を引き込まなければならない。（あるいは、直流母線の電圧を維持するために、過剰な電力は接続相手に逃がさなければならない。）マスターレグ同士が接続されてしまっては、互いに接続相手の要求を満たすことはできない。（仮にマスターレグ同士を接続してしまうと、両方の電力ルータで直流母線の電圧を維持できなくなる。すると、それぞれの電力セル内で停電などの不具合が発生するかもしれない。）このように、マスターレグ同士では互いの役割が衝突してしまうので（整合しないので）、マスターレグ同士を接続してはいけない。
【００６１】
図７では、指定電力送受電レグ同士を接続しているが、これも成り立たないことは理解できるであろう。
前記マスターレグと同じことであるが、運転動作の説明で前述したように、指定電力送受電レグも接続相手の電圧、周波数および位相に同期した電力を作り出す処理をはじめに行う。
ここで、接続相手も指定電力送受電レグである場合、お互いに相手の電圧および周波数に同期しようとするが、指定電力送受電レグは電圧および周波数を自立的に確立しないため、このような同期処理は成功し得ない。
従って、指定電力送受電レグ同士を接続できないのである。
またさらに、次のような理由もある。
仮に、一方の指定電力送受電レグ５１０が送電すべき指定送電電力と、他方の指定電力送受電レグ６１０が受電すべき指定受電電力と、を一致させたとしても、このような指定電力送受電レグ同士を接続してはいけない。例えば、一方の指定電力送受電レグ５１０が指定送電電力を送電しようとして電力変換部を調整するとする。（例えば、接続相手よりも所定値だけ出力電圧を高くする。）その一方、他方の指定電力送受電レグ６１０が指定受電電力を受電しようと電力変換部を調整する。（例えば、接続相手よりも所定値だけ出力電圧が低くなるようにする。）同時にこのような調整動作が両方の指定電力送受電レグ５１０、６１０で行われてしまっては、互いに制御不能に陥ってしまうことは理解されるであろう。
【００６２】
図８では、自立レグ同士を接続しているが、このような接続はしてはいけない。
自立レグは自ら電圧・周波数を作り出すものである。
仮に自立レグ同士を繋いだ状態で２つの自立レグが作り出す電圧、周波数および位相のいずれかが少しでも乖離すると、２つの自立レグの間に意図しない電力が流れてしまうことになる。
２つの自立レグが作り出す電圧、周波数および位相を完全に一致させ続けるというのは無理なのであり、したがって、自立レグ同士を接続していけない。
【００６３】
図９においては、マスターレグと指定電力送受電レグとを接続している。
これまでの説明から、これも成り立たないことは理解できるであろう。マスターレグ５１０が直流母線５０１の電圧を維持するように接続相手に対して電力を送受電しようとしても、指定電力送受電レグ６１０はマスターレグ５１０の要求に応じて送受電しない。したがって、マスターレグ５１０は直流母線５０１の電圧を維持できない。また、指定電力送受電レグ６１０が接続相手（５１０）に指定電力を送受電しようとしても、マスターレグ５１０は指定電力送受電レグ６１０の要求に応じて送受電しない。したがって、指定電力送受電レグ６１０は接続相手（ここではマスターレグ５１０）に指定電力を送受電することはできない。
【００６４】
ここまでは、電力変換部を有するレグ同士を接続する場合を考えたが、ＡＣスルーレグを考慮にいれると、図１０から図１３のパターンも可能である。ＡＣスルーレグとは、電力変換部を有していないことから、単なるバイパスである。したがって、図１０や図１３のように、第１電力ルータ１００のマスターレグ１１０が第２電力ルータ２００のＡＣスルーレグ２５０を介して基幹系統１１に繋がるというのは、マスターレグ１１０が基幹系統１１に直結していることと本質的に変わりがない。同じように、図１２や図１３のように、第１電力ルータ１００の指定電力送受電レグ１１０が第２電力ルータ２００のＡＣスルーレグ２５０を介して基幹系統１１に繋がるというのは、指定電力送受電レグ１１０が基幹系統１１に直結していることと本質的に変わりがない。
【００６５】
それでも、ＡＣスルーというのは設けておくと便利である。例えば、図１４のように、第１電力ルータ１００から基幹系統１１までの距離が非常に長く、第１電力ルータ１００を基幹系統１１に接続するためにはいくつかの電力ルータ２００、３００を経由しなければならないという場合が考えられる。
仮にＡＣスルーレグが無いとすると、図４で示したように、一または複数の自立レグを経由しなければならなくなる。電力変換部をもつレグを経由すると、交流電力から直流電力への変換および直流電力から交流電力への変換を経由することになる。電力変換にはやはり数％とはいえどもエネルギーロスが発生するので、単に基幹系統に接続するためだけに複数回の電力変換を必要とするのは効率が悪い。
したがって、電力ルータに電力変換部を有さないＡＣスルーレグを設けておくことには意味があるのである。
【００６６】
ここまでに説明したことを図１５にまとめた。また、図１６に、４つの電力ルータ１００−４００を相互に接続した場合の一例を挙げる。いずれの接続関係もこれまでの説明中に登場したので、一つ一つの接続先を細かく説明することはしないが、いずれも許容される接続関係であることは理解されるであろう。
【００６７】
ここで、電力ルータと接続相手とを繋ぐ接続線について補足しておく。
電力ルータ同士を繋ぐ接続線を送電線と称するとすると、送電線は基幹系統の一部となっていてもよいし、基幹系統から切り離されていてもよい。
（図１６においては、基幹系統の一部となっている送電線に７１Ａの符号を付し、基幹系統から切り離された送電線に７１Ｂの符号を付した。）
すなわち、基幹系統に対して複数の電力ルータが接続されていてもよい。このように基幹系統を介して二以上の電力ルータを接続することにより、複数の電力ルータ間で基幹系統を介した電力融通が可能となり、融通される電力の過不足を基幹系統で補填するようにもできる。その一方、基幹系統を介さないで二以上の電力ルータ同士を接続してもよい。
また、電力ルータと負荷（または分散型電源）とを繋ぐ接続線を配電線７２と称するとすると、配電線７２は基幹系統１１から切り離されたものである。すなわち、電力ルータと負荷（または分散型電源）とを繋ぐ配電線７２は基幹系統１１に繋がらない。
【００６８】
また、図１７に図示するように、電力ルータ１００−４００をバス接続のようにして接続するようにしてもよい。
各レグの運転モードについては説明を省略するが、電力融通の方向とこれまでに説明した接続制約とを考慮して適切に各レグの運転モードを選択しなければならないことはもちろんである。
なお、図１７において、基幹系統１１を、蓄電池や発電設備などの分散型電源に代えてもよいことはもちろんである。すなわち、複数の電力ルータを分散型電源にバス接続してもよい。
【００６９】
また、図１８に示す例は、二つの電力ルータ１００、２００を基幹系統１１に接続した接続形態の一例である。
図１８において、基幹系統１１を分散型電源に代えてもよい。
【００７０】
これまで説明したように、電力ルータの接続相手としては、基幹系統、蓄電池や発電設備を含む分散型電源、および、他の電力ルータが挙げられるところ、本明細書および特許請求の範囲においてこれらを電力系統と称する。
【００７１】
電力ルータにより、電力セル同士を非同期に相互接続した電力ネットワークシステムを構築することができる。そして、本実施形態に説明した接続制約に従うことによって、互いの役割が矛盾しないようにレグ同士を接続していくことができる。これにより、電力ネットワークシステムを拡張し、また、全体を安定的に運用することができるようになる。
【００７２】
上述のように、マスターレグは直流母線電圧を一定電圧に維持する役割を担う。マスターレグが故障したり、マスターレグの接続先が停電などの障害に見舞われたりすると、直流母線電圧は維持されなくなる。１つの電力ルータにおいて全てのマスターレグがその機能を停止した場合、他のレグを通して直流母線に流入する電力もしくは直流母線から流出する電力によって直流母線電圧が上昇または下降し電力ルータの動作に影響を及ぼす。従って、１つ以上のマスターレグを１つの電力ルータで選定すること、また、マスターレグが停止した場合、他のレグの運転モードをマスターモードに切り替えることが重要となる。このように、マスターレグは重要な役割を担うため、マスターレグの接続先にも安定性や信頼性が求められる。ゆえに、電力ルータ内の複数のレグの中からマスターモードで運転させるレグを選択する際の指針を定めることは、電力ルータの安定性の観点で非常に重要である。
【００７３】
そこで、以下の本発明の各実施の形態は、電力ルータ内の複数のレグの中からマスターモードで運転させるレグを選択する際の指針を提供する。
【００７４】
＜発明の実施の形態１＞
図１９は、本発明の実施の形態１にかかる電力ルータ１００ａ及び管理サーバ５２を含む電力ネットワークシステム１０ａの構成を示すブロック図である。尚、本発明の実施の形態１にかかる電力ネットワークシステム１０ａの概要構成は、上述した図４０と同等のものである。そこで、図１９には、本発明の実施の形態１に関係する部分を中心に図示した。
【００７５】
電力ネットワークシステム１０ａは、少なくとも電力ルータ１００ａと、管理サーバ５２と、基幹系統１１と、電力ルータ２００ａと、負荷３０と、蓄電池３５ａと、蓄電池３５ｂとを含む。基幹系統１１、負荷３０、蓄電池３５ａ及び蓄電池３５ｂは、上述したものと同等のものである。但し、蓄電池３５ａは管理サーバ５２によって管理され、蓄電池３５ｂは電力ルータ１００ａによって管理される。また、図１９における電力ルータ１００ａの接続先は、例であって、これらに限定されない。
【００７６】
電力ルータ１００ａ及び２００ａは、それぞれ異なる電力セル（不図示）に属しており、所属する電力セルを外部の電力系統に非同期に接続する。以下、電力ルータ１００ａの構成及び機能について説明する。電力ルータ２００ａは、電力ルータ１００ａと同等の構成及び機能を持つため、その図示及び説明を省略する。電力ルータ１００ａは、少なくとも直流母線１０１と、レグＡ〜Ｅと、制御部１９０ａとを備える。電力ルータ１００ａのその他の構成及びレグＡ〜Ｅの内部構成は、上述した図１及び図２と同等であるため、それらの図示及び説明を省略する。
【００７７】
図１９では、レグＡの外部接続端子が基幹系統１１と接続され、レグＢの外部接続端子が電力ルータ２００ａと接続され、レグＣの外部接続端子が負荷３０と接続され、レグＤの外部接続端子が蓄電池３５ａと接続され、レグＥの外部接続端子が蓄電池３５ｂと接続されている。
【００７８】
制御部１９０ａは、レグＡ〜Ｅのそれぞれが所定の運転モードで運転するように、それらを制御する。所定の運転モードは、例えば、上述したマスターモード、自立モード及び指定電力送受電モードのいずれかであることが望ましい。制御部１９０ａは、レグＡ〜Ｅのうち少なくとも１つの運転モードをマスターモードにする。制御部１９０ａは、図１の制御部１９０の機能も有する。
【００７９】
制御部１９０ａは、レグＡ〜Ｅのそれぞれに指標値を１つずつ対応付ける。指標値とは、対応するレグがマスターレグとして選択される可能性を表す値である。例えば、数値で表現される。指標値は、対応するレグがマスターレグとして好適であるか否かを示すもの、ともいえる。但し、指標値が２値であるとは限らない。
【００８０】
制御部１９０ａは、各レグに固定的な指標値を設定してもよい。また、定期的又は任意のタイミングで指標値を決定しても構わない。さらに、マスターレグを選択する際に指標値を決定するようにしてもよい。制御部１９０ａは、電力ルータ、レグ又はレグの接続先の状態が変化するたびに指標値を更新してもよい。制御部１９０ａは、電力ルータ、レグ又はレグの接続先における、現在の状態、過去の状態の履歴又は将来の状態の予測の少なくともいずれかに基づいて指標値を決定することが望ましい。例えば、過去に何度も障害を発生させた系統に接続されているレグは、信頼性に劣るためマスターレグとして相応しくない。制御部１９０ａは、そのレグがマスターレグとして選択される可能性が低くなるように、そのレグの指標値を決定する。制御部１９０ａは、各レグの接続先の種類を考慮して、そのレグの指標値を決定する。例えば、あるレグの接続先が基幹系統や発電装置、電力貯蔵装置であれば、そのレグはマスターレグになることができる。さらに、レグの接続先が基幹系統であれば、接続先が蓄電池である場合に比べてそのレグはマスターレグとしてよりふさわしいといえる。また、一方のレグの接続先が別の電力ルータの他方のレグであって、その他方のレグの運転モードが自立モードでない場合、前述のレグ間の接続制約により、その一方のレグをマスターレグにすべきでない。また、制御部１９０ａは、各レグのハードウェアスペックに基づいて指標値を設定してもよい。例えば、制御部１９０ａは、各レグの電圧の最大出力値である定格出力値に基づいて指標値を設定してもよい。この場合、定格出力値がより大きいほどマスターレグとしてふさわしい。また、制御部１９０ａは、各レグの現在の動作状態、例えば、運転モードや動作又は停止の別に基づいて指標値を設定してもよい。例えば、制御部１９０ａは、レグが停止中であれば、次にマスターレグとなる可能性があるといえる。また、マスターレグを切り替えるときには、既に運転モードがマスターモードであるレグについては切り替えの対象外といえる。
【００８１】
制御部１９０ａは、マスターレグが故障したり、マスターレグの接続先が停電したりすると、障害レグを除くレグＡ〜Ｅの中から新たなマスターレグを選出する。この際、制御部１９０ａは、候補のレグの指標値を参照してマスターレグとして最も好適なレグを選択し、そのレグをマスターレグとして運転制御する。このように電力ルータ内でレグを選択することで、障害発生時に迅速にマスターレグを切り替え、電力ルータの動作を継続させることができる。
【００８２】
管理サーバ５２は、電力ルータ１００ａを有する電力セルや電力ルータ２００ａを有する電力セルとネットワーク（不図示）を介して接続される。管理サーバ５２は、電力ルータ１００ａ及び２００ａを管理する情報処理装置である。ここで、電力ルータ１００ａの代わりに管理サーバ５２が、各レグに対応付けられている指標値に基づいてレグＡ〜Ｅの中からマスターモードとして運転制御させるレグを少なくとも１つ選択してもよい。その場合、管理サーバ５２は、電力ルータ１００ａに対して、選択したレグをマスターモードとして運転制御させる指示を行う。
【００８３】
管理サーバ５２は、制御部１９０ａの代わりに、各レグの接続先の種類、又は、電力ルータ、レグ若しくはレグの接続先における、現在の状態、過去の状態の履歴若しくは将来の状態の予測の少なくともいずれかに基づいて指標値を決定してもよい。
【００８４】
図２０は、本発明の実施の形態１にかかる管理サーバ５２の構成を示すブロック図である。管理サーバ５２は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）５２１と、メモリ５２２と、通信部５２３と、ハードディスク５２４とを備える。
【００８５】
ハードディスク５２４は、不揮発性記憶装置である。ハードディスク５２４は、ＯＳ（不図示）、運転プログラム５２５を格納する。ここで、運転プログラム５２５は、本発明の実施の形態１にかかる電力ルータの運転処理（例えば、後述する図２１の処理）が実装されたコンピュータプログラムである。
【００８６】
ＣＰＵ５２１は、管理サーバ５２における各種処理、メモリ５２２、通信部５２３及びハードディスク５２４へのアクセス等を制御する。通信部５２３は、電力ルータ１００ａ及び２００ａ等を含む外部との通信を行う。
【００８７】
管理サーバ５２は、ＣＰＵ５２１が、メモリ５２２又はハードディスク５２４に格納されたＯＳ、運転プログラム５２５等を読み込み、実行する。これにより、管理サーバ５２は、電力ルータの運転処理を実現することができる。
【００８８】
尚、図２０に相当する構成を電力ルータ１００ａの一部に持たせて、制御部１９０ａが運転プログラム５２５を実行するようにしてもよい。
【００８９】
図２１は、本発明の実施の形態１にかかる電力ルータの運転処理の流れを示すフローチャートである。まず、制御部１９０ａは、各レグの指標値を決定する（Ｓ１１）。すなわち、制御部１９０ａは、電力ルータ、レグ又はレグの接続先における、現在の状態、過去の状態の履歴又は将来の状態の予測の少なくともいずれかに基づいて指標値を決定する。各レグの指標値は、電力ルータに内蔵されるメモリ（不図示）内に保持される。
【００９０】
続いて、制御部１９０ａは、各レグの指標値を参照し、レグＡ〜Ｅの中からマスターモードで運転させるレグを少なくとも１つ選択する（Ｓ１２）。例えば、指標値が大きいほどマスターレグとして相応しい場合、制御部１９０ａは、最も大きい指標値を持つレグを選択する。
【００９１】
その後、制御部１９０ａは、選択したレグをマスターレグとして運転制御する（Ｓ１３）。尚、管理サーバ５２がステップＳ１３を実行した場合、制御部１９０ａは、管理サーバ５２からの指示に応じてステップＳ１４を実行する。
【００９２】
＜発明の実施の形態２＞
本発明の実施の形態２は、上述した実施の形態１に改良を加えたものである。以下、実施の形態１の指標値を優先度と呼ぶ。図２２は、本発明の実施の形態２にかかる電力ルータ１００ｂ及び管理サーバ５２ａを含む電力ネットワークシステム１０ｂの構成を示すブロック図である。電力ルータ１００ｂと電力ルータ１００ａの相違は、電力ルータ１００ｂが制御部１９０ａの代わりに制御部１９０ｂを有し、さらに記憶部１８０を備えるという点である。
【００９３】
記憶部１８０は、優先度テーブル１８１を記憶する記憶装置である。優先度テーブル１８１は、電力ルータ１００ｂ内の各レグの識別子とそのレグの優先度とが対応付けられた表である。レグ毎に優先度は２つ存在し、１つ目の優先度は制御部１９０ｂによって決定される優先度ｐ１であり、２つ目の優先度は管理サーバ５２ａによって決定される優先度ｐ２である。尚、管理サーバ５２ａは、各レグについて決定した優先度を電力ルータ１００ｂへ通知し、優先度テーブル１８１内の管理サーバ５２ａ用の領域に優先度ｐ２として格納させる。優先度ｐ１と優先度ｐ２を特に区別しない場合、優先度と記載する。
【００９４】
レグ毎に優先度を２つ設ける理由は、電力ルータ１００ｂと管理サーバ５２ａとが直接的に把握できる情報の種類がそれぞれ異なっているからである。例えば、電力ルータ１００ｂは、電力ルータ自身、自身が備えるレグ及びこれらのレグの接続先の障害を直接的に検出できる。しかし、管理サーバ５２ａはこれらの障害を直接的には検出できない。一方、管理サーバ５２ａは、電力ルータ１００ｂのレグの接続先のさらに先で発生している障害や計画停電の有無などの広域情報を、電力ルータ１００ｂよりも迅速に検出することができる。
【００９５】
基本的にレグの優先度の値が大きいほど、そのレグがマスターレグとして選択される可能性が高くなる。ただし、特定の優先度の値がレグに設定された場合、制御部１９０ｂは、そのレグをマスターレグとして選択しない。レグをマスターレグの候補から除外するための優先度の値を、除外値と呼ぶ。なお、除外値の個数が１つであるとは限らない。
【００９６】
制御部１９０ｂは、制御部１９０ａの機能に加え、マスターレグとして選択すべきでないと判定したレグに、除外値に等しい優先度ｐ１を割り当てる機能を持つ。マスターレグとして選択されるべきでないレグは、直流母線電圧を一定電圧に維持できなくなったレグ、もしくは将来、当該維持できなくなることが見込まれるレグ、である。例えば、故障したレグは直流母線電圧を維持できないため、制御部１９０ｂはそのレグに除外値の優先度ｐ１を割り当て、マスターレグとしての役割を果たせないレグがマスターレグになることを防止する。
【００９７】
管理サーバ５２ａは、管理サーバ５２の機能に加え、マスターレグとして選択すべきでないと判定したレグに、除外値に等しい優先度ｐ２を割り当てる機能を持つ。
【００９８】
記憶部１８０を管理サーバ５２ａの中に配置しても構わない。この場合、制御部１９０ｂは、各レグについて決定した優先度を管理サーバ５２ａへ通知し、優先度テーブル１８１内の制御部１９０ｂ（電力ルータ１００ｂ）用の領域に優先度ｐ２として格納させる。ただし、記憶部１８０を管理サーバ５２ａの中に配置するよりも、電力ルータ１００ｂ内に配置したほうが、制御部１９０ｂと優先度テーブル１８１の間の物理的な距離が短くなるため、マスターレグの切り替えが高速になる。
【００９９】
電力ルータ１００ｂは、レグの優先度を自身の判断で決定できないとき、最小値に等しい優先度ｐ１をそのレグに割り当てる。同様に、管理サーバ５２ａは、レグの優先度を自身の判断で決定できないとき、最小値に等しい優先度ｐ２をそのレグに割り当てる。ここで、最小値とは、優先度の値として使用可能な値の範囲の下限である。レグの優先度ｐ１と優先度ｐ２のいずれか一方が最小値に等しければ、他方の優先度がそのレグの最終的な優先度となる。レグの優先度ｐ１と優先度ｐ２の両方が最小値に等しければ、そのレグはマスターレグの候補から除外される。つまり、最小値は除外値の１つでもある。
【０１００】
レグに最小値の優先度を割り当てる場合の例を挙げる。図２２のレグＤに接続されている蓄電池３５ａは管理サーバ５２ａの管轄下にある。そのため、電力ルータ１００ｂは蓄電池３５ａに関する情報（残容量など）を直接的に取得することができず、レグＤをマスターレグとして選択できるかどうかの判断を下すことができない。この場合、電力ルータ１００ｂの制御部１９０ｂはレグＤの優先度ｐ１を最小値にする。一方、レグＥに接続されている蓄電池３５ｂは電力ルータ１００ｂの管轄下にある。この場合は逆に、管理サーバ５２ａはレグＥの優先度ｐ２を最小値にする。
【０１０１】
以下、制御部１９０ｂまたは管理サーバ５２ａが優先度を決定する方法を述べる。
【０１０２】
制御部１９０ｂまたは管理サーバ５２ａは、レグの接続先の種類に基づいて優先度を決定する。レグの接続先が負荷やマスターレグ、指定電力送受電レグであれば、そのレグはマスターレグになりえないため、そのレグの優先度を除外値にする。レグの接続先が基幹系統や発電装置、電力貯蔵装置、自立レグであれば、そのレグはマスターレグになりえるため、除外値以外の優先度をそのレグに設定する。
【０１０３】
制御部１９０ｂまたは管理サーバ５２ａは、レグまたはその接続先の障害の有無に基づいて優先度を決定する。障害がある場合、そのレグは運転されるべきでないため、そのレグの優先度を除外値にする。
【０１０４】
制御部１９０ｂまたは管理サーバ５２ａは、レグまたはその接続先が将来停止するであろう確率に基づいて優先度を決定する。その確率が高いほど、低い優先度をそのレグに割り当ててもよい。特に、レグまたはその接続先が近い将来に停止することが明らかである場合、そのレグの優先度を除外値にする。電力不足やメンテナンスによる計画停電などがこのような場合に相当する。
【０１０５】
制御部１９０ｂまたは管理サーバ５２ａは、レグとその接続先、レグと接続先とを結ぶ送電線、の送受電能力や安定性に基づいて優先度を決定する。この送受電能力は送電線の送電容量を含む。それらの送受電能力や安定性が十分に高ければ、電力ルータ１００ｂの直流母線１０１の電圧が安定に保たれる。そこで、それらの送受電能力や安定性が高いほど、高い優先度をそのレグに割り当ててもよい。
【０１０６】
制御部１９０ｂまたは管理サーバ５２ａは、レグの接続先の種類が電力貯蔵装置である場合、その残容量に基づいて優先度を決定する。電力貯蔵装置から放電可能な電力量が少なければ、放電電力を用いて電力ルータ１００ｂの直流母線１０１の電圧を十分に上げることができない。また、充電可能な電力量が少なければ、直流母線１０１から電力貯蔵装置に電力を移動させて直流母線１０１の電圧を十分に下げることができない。つまり、そのレグをマスターモードとして動作させるには、電力貯蔵装置の残容量が多すぎても少なすぎてもいけない。そこで、制御部１９０ｂまたは管理サーバ５２ａは、電力貯蔵装置の残容量が所定の上限値を超えている、または所定の下限値を下回っている場合、そのレグの優先度を除外値にする。また、電力貯蔵装置の残容量と理想量との差分の絶対値が大きいほど、低い優先度をそのレグに割り当ててもよい。ここで、理想量は電力貯蔵装置の満充電容量の半分であることが望ましい。
【０１０７】
制御部１９０ｂまたは管理サーバ５２ａは、レグの接続先が発電装置か電力貯蔵装置である場合、その発電装置や電力貯蔵装置の管理主体に基づいて優先度を決定する。特に、制御部１９０ｂは、レグの接続先が管理サーバ５２ａによって管理される発電装置か電力貯蔵装置である場合、そのレグの優先度を最小値にする。また、管理サーバ５２ａはレグの接続先が電力ルータ１００ｂによって管理される発電装置か電力貯蔵装置である場合、そのレグの優先度を最小値にする。
【０１０８】
制御部１９０ｂまたは管理サーバ５２ａは、レグの接続先が発電装置または電力貯蔵装置である場合、その発電装置または電力貯蔵装置が入出力（充放電）できる電力に基づいて優先度を決定する。入出力（充放電）電力が十分に高ければ、電力ルータ１００ｂの直流母線１０１の電圧が安定に保たれる。そこで、入出力（充放電）電力が高いほど、高い優先度をそのレグに割り当ててもよい。
【０１０９】
制御部１９０ｂまたは管理サーバ５２ａは、レグまたはその接続先で過去に送受電された電力の大きさの履歴に基づいて優先度を決定する。例えば、レグまたはその接続先の仕様上の送受電能力が高かったとしても、過去に送受電された電力の大きさの実績が低い場合には、そのレグはマスターレグとして相応しくない可能性がある。
【０１１０】
制御部１９０ｂまたは管理サーバ５２ａは、レグとその接続先、レグと接続先とを結ぶ送電線、において過去に発生した障害の履歴に基づいて優先度を決定する。例えば、レグが停電しやすい系統に接続されている場合、そのレグの優先度を低くすることが望ましい。制御部１９０ｂまたは管理サーバ５２ａは、レグの接続先から履歴を取得し、それを解析して加工することで接続先の故障の頻度を算出することもできる。その頻度が高いほど、低い優先度をそのレグに割り当ててもよい。
【０１１１】
制御部１９０ｂまたは管理サーバ５２ａは、レグとその接続先との間で送受電される電力の料金に基づいて優先度を決定する。この料金は、レグと接続先とを結ぶ送電線の託送料金を含む。電力の自由化により供給源ごとに料金が異なる可能性がある。また、時間帯によっても料金が異なる場合もある。そこで、料金が安いほど、高い優先度をそのレグに割り当ててもよい。
【０１１２】
以上、優先度の決定方法について説明したが、上記に限定されない。
【０１１３】
以下、制御部１９０ｂが優先度テーブル１８１を参照して、マスターレグとして最も好適なレグを選択する方法について述べる。
【０１１４】
上述の通り、優先度テーブル１８１は、電力ルータ１００ｂのレグごとに優先度ｐ１と優先度ｐ２を有する。制御部１９０ｂは、レグそれぞれについて最終優先度ｐ３を求める。レグの最終優先度ｐ３は、そのレグの優先度ｐ１と優先度ｐ２のうち大きいほうである。この際、除外値や最小値を特別扱いせず、純粋に数値的に大小比較を行う。
【０１１５】
なお、最終優先度ｐ３の決定の仕方はこれに限定されない。最終優先度ｐ３は、優先度ｐ１と優先度ｐ２を入力とする何らかの関数の出力である。例えば、制御部１９０ｂは、優先度ｐ１と優先度ｐ２の和を最終優先度ｐ３としてもよい。また、優先度ｐ１と優先度ｐ２のいずれかが除外値に等しいとき、最終優先度ｐ３を強制的に除外値にしてもよい。
【０１１６】
その後、制御部１９０ｂは、電力ルータ１００ｂの全てのレグの最終優先度ｐ３の中で最大の最終優先度ｐ３を持つレグを、マスターレグとして選択する。この際、除外値に等しい最終優先度ｐ３を持つレグは選択の候補から除外される。言い換えると、制御部１９０ｂは、除外値に等しくない最終優先度ｐ３を持つ全てのレグの中で最大の最終優先度ｐ３を持つレグを、マスターレグとして選択する。
【０１１７】
以上、制御部１９０ｂがマスターレグを選択する方法について説明したが、同様の方法で管理サーバ５２ａがマスターレグを選択することもできる。
【０１１８】
図２３は、本発明の実施の形態２にかかる優先度テーブル１８１の例を示す図である。優先度テーブル１８１は、レグの識別子（Ａ〜Ｅ）と、電力ルータ１００ｂによって決定される優先度ｐ１と、管理サーバ５２ａによって決定される優先度ｐ２とを、レグごとに格納する領域を持つ。レグＡについて、電力ルータ１００ｂの制御部１９０ｂが優先度ｐ１”６０”を割り当て、管理サーバ５２ａが優先度ｐ２”９０”を割り当てている。
【０１１９】
制御部１９０ｂは、レグＡの優先度ｐ１”６０”と優先度ｐ２”９０”とを比較し、より大きい値である優先度ｐ２”９０”をレグＡの最終優先度ｐ３にする。同様に、制御部１９０ｂは、レグＢ〜Ｅについて最終優先度ｐ３を求める。その後、制御部１９０ｂは、レグＡ〜Ｅの最終優先度ｐ３の中で最大の最終優先度ｐ３“９０”を持つレグＡを、マスターレグとして選択する。
【０１２０】
最終優先度ｐ３は、マスターレグを選択すべき時点までに求められていればよい。制御部１９０ｂは、マスターレグを選択する際に最終優先度ｐ３を全て求めてもよい。また、制御部１９０ｂは、優先度テーブル１８１の優先度ｐ１または優先度ｐ２が更新されるたびに、対応する最終優先度ｐ３を再計算してもよい。この場合、制御部１９０ｂは、優先度テーブル１８１に最終優先度ｐ３を格納する領域を追加し、再計算した最終優先度ｐ３をその領域に保存してもよい。
【０１２１】
図２４は、本発明の実施の形態２にかかる除外値を含む優先度テーブル１８１の例を示す図である。ここでは、優先度の値域は０以上１００以下であり、除外値は０と１００、最小値は０である。前述の通り、最小値は除外値でもある。本例では優先度の最大値が除外値に等しくなっているが、これに限定されない。
【０１２２】
制御部１９０ｂは、レグＡの優先度ｐ１”９０”と優先度ｐ２”１００”とを比較し、より大きい値である優先度ｐ２”１００”をレグＡの最終優先度ｐ３にする。また、レグＤの優先度ｐ１”０”と優先度ｐ２”１０”とを比較し、より大きい値である優先度ｐ２”１０”をレグＤの最終優先度ｐ３にする。ここで、レグＡの優先度ｐ２“１００”とレグＤの優先度ｐ１“０”はともに除外値であるが、これらの比較では優先度ｐ１や優先度ｐ２が除外値か否かは考慮されない。同様に、制御部１９０ｂは、レグＢ、Ｃ、Ｅについて最終優先度ｐ３を求める。
【０１２３】
レグＡの最終優先度ｐ３とレグＣの最終優先度ｐ３はともに１００、すなわち除外値に等しい。それ以外のレグの最終優先度ｐ３は除外値に等しくない。従って、制御部１９０ｂは、レグＡとレグＣを選択の候補から除外し、レグＢ、Ｄ、Ｅの最終優先度ｐ３の中で最大の最終優先度ｐ３“７０”を持つレグＢを、マスターレグとして選択する。
【０１２４】
優先度の大小関係を逆にしても構わない。また、優先度の値域や除外値は上記の例に限定されない。さらに、優先度は、値の順序関係さえ決まっていれば数値以外でもよい。例えば、優先度はＡ、Ｂ、Ｃ等の記号でもよい。
【０１２５】
＜発明の実施の形態３＞
本発明の実施の形態３は、上述した実施の形態２における優先度テーブル１８１の更新契機と、マスターレグの切替契機に関するものである。
【０１２６】
制御部１９０ｂは、電力ルータ１００ｂの起動時に、直流母線１０１の電圧の維持を開始しなければならない。そのため、制御部１９０ｂは、優先度テーブル１８１を参照してマスターレグとして最も好適なレグを少なくとも１つ選択し、選択したレグをマスターモードで運転制御する。従って、電力ルータ１００ｂの起動時、優先度テーブル１８１の内容は何らかの方法によって初期化されていなければならない。
以下、電力ルータ１００ｂの起動時に優先度テーブル１８１の内容を初期化する方法として、（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）の３つを例示する。尚、（Ａ）〜（Ｃ）の複数を組み合わせても構わない。
【０１２７】
（Ａ）電力ルータの運用者又は設置者が優先度テーブル１８１の内容を決定する方法
電力ルータ１００ｂの運用者又は設置者は予め電力ルータ１００ｂが備える各レグについて優先度の初期値を決定し、その初期値を優先度テーブル１８１中の対応する優先度ｐ１に記録しておく。また、優先度テーブル１８１中の全ての優先度ｐ２を０にしておく。例えば、図２２を参照すると、レグＡの接続先は基幹系統１１であるから、レグＡはマスターレグとして好適である。そこで、電力ルータ１００ｂの運用者又は設置者は、優先度テーブル１８１中のレグＡの優先度ｐ１に除外値以外の値を設定する。図２５は、本発明の実施の形態３にかかる優先度テーブルの初期値の例を示す図である。
【０１２８】
（Ｂ）電力ルータ１００ｂが管理する電力貯蔵装置の残容量に基づいて制御部１９０ｂが優先度テーブル１８１の内容を決定する方法
制御部１９０ｂは、電力ルータ１００ｂの起動時に、電力ルータ１００ｂが管理する電力貯蔵装置の残容量を取得する。制御部１９０ｂは、その残容量が所定の上限値を超えている、または所定の下限値を下回っている場合、優先度テーブル１８１中のレグの優先度ｐ１を除外値にする。このレグは電力貯蔵装置に接続されているレグである。また、制御部１９０ｂは、その残容量と理想量との差分の絶対値が大きいほど小さくなる値を、その優先度ｐ１に設定してもよい。ここで、理想量は電力貯蔵装置の満充電容量の半分であることが望ましい。
【０１２９】
（Ｃ）管理サーバ５２ａが優先度テーブル１８１の内容を決定する方法
管理サーバ５２ａは予め、電力ルータ１００ｂが備える各レグについて優先度の初期値を求めておく。例えば、図２２を参照すると、レグＤに接続されている電力貯蔵装置３５ａは管理サーバ５２ａの管轄下にある。そこで、管理サーバ５２ａは、その電力貯蔵装置３５ａの残容量に基づいてレグＤの優先度の初期値を決定する（この決定方法は上記（Ｂ）に記載の通りである）。制御部１９０ｂは、電力ルータ１００ｂの起動時に、管理サーバ５２ａへアクセスし、管理サーバ５２ａが決定した優先度の初期値を取得し、それらの初期値を優先度テーブル１８１の対応するレグの優先度ｐ２に記録する。
【０１３０】
電力ルータ１００ｂの稼働中に優先度テーブル１８１を更新する方法について説明する。図２６は、本発明の実施の形態３にかかる優先度更新処理の流れを示すフローチャートである。まず、制御部１９０ｂは、自身が属する電力ルータ１００ｂ内の各レグ及びその接続先の状態が変化したか否かを監視する（Ｓ２１）。状態の変化は、接続先の発電装置や電力貯蔵装置の出力低下や、電力貯蔵装置の残容量の変化を含む。さらに、状態の変化は、各レグまたはその接続先の将来の停止または稼動の予定を制御部１９０ｂが察知することを含む。さらに、状態の変化は、各レグまたはその接続先の稼動状態や送受電に関する過去の履歴を、制御部１９０ｂが取得することを含む。
【０１３１】
次に、制御部１９０ｂは、レグ又は接続先の状態の変化を検出したか否かを判定する（Ｓ２２）。検出していなければステップＳ２１へ戻る。状態の変化を検出したら、制御部１９０ｂは、少なくとも状態の変化が検出されたレグの優先度を決定する（Ｓ２３）。その後、制御部１９０ｂは、記憶部１８０に格納された優先度テーブル１８１中の該当レグに対応する優先度ｐ１を、ステップＳ２３で決定された優先度に更新する（Ｓ２４）。
【０１３２】
尚、管理サーバ５２ａが図２６の更新処理を実施してもよい。その場合、管理サーバ５２ａは、ステップＳ２４で優先度ｐ１の代わりに優先度ｐ２を更新する。また、制御部１９０ｂと管理サーバ５２ａの両方が図２６の更新処理を並行して実施してもよい。さらに、制御部１９０ｂあるいは管理サーバ５２ａが、図２６の代わりに、所定の間隔で優先度テーブル１８１を更新してもよい。
【０１３３】
図２７は、本発明の実施の形態３にかかるマスターレグ切替処理の流れを示すフローチャートである。まず、制御部１９０ｂは、切替の契機であるか否かを判定する（Ｓ３１）。ここで、切替の契機とは、例えば、優先度テーブル１８１が更新されたとき、所定の間隔が到来したとき、さらには、管理サーバ５２ａまたは電力ルータ１００ｂの管理者が切替を指示したとき、などである。切替の契機でなければステップＳ３１を繰り返す。制御部１９０ｂは、記憶部１８０に記憶された優先度テーブル１８１に基づいてマスターモードで運転制御させるレグを選択する（Ｓ３２）。この選択は、本発明の実施の形態２に記載の方法に従って行われる。
【０１３４】
制御部１９０ｂは、現在のマスターレグと、ステップＳ３２で選択されたレグとが異なるか否かを判定する（Ｓ３３）。両者が同一であれば、マスターレグを切り替える必要がないので当該切替処理を終了する。一方、両者が異なれば、制御部１９０ｂは、マスターレグを切り替える（Ｓ３４）。すなわち、制御部１９０ｂは、ステップＳ３２で選択されたレグの運転モードをマスターモードに設定し、これまでマスターレグであったレグの運転モードをマスターモード以外の運転モードに設定する。
【０１３５】
尚、管理サーバ５２ａが上記の切替処理を行う場合、管理サーバ５２ａは、ステップＳ３４の代わりに、ステップＳ３２で選択されたレグの運転モードをマスターモードに設定する指示を電力ルータ１００ｂに送出する処理を行う。また、これまでマスターレグであったレグの運転モードをマスターモード以外の運転モードに設定する指示を電力ルータ１００ｂに送出する処理も行う。
【０１３６】
＜発明の実施の形態４＞
本発明の実施の形態４は、上述した実施の形態２の応用である。ここでは、電力ルータが指定できる優先度の値域と、管理サーバが指定できる優先度の値域が重ならないようにする。但し、除外値（最小値も含む）については例外的に、電力ルータも管理サーバも共通的に指定できるとする。このようにすることで、電力ルータと管理サーバの間で優先度の値が競合することを防止でき、各々が他方に依存せずに優先度を決定できるようになる。
【０１３７】
図２８は、本発明の実施の形態４にかかる優先度の割り当ての例を示す図である。ここでは、電力ルータはＨｉｇｈ領域（２００〜２９９）とＬｏｗ領域（１〜９９）に属する値を優先度として使用し、管理サーバは中間領域（１００〜１９９）を優先度として使用する。また、電力ルータと管理サーバは共に除外値（０と３００）を使用する。この場合、あるレグについて、電力ルータがＨｉｇｈ領域に属する値を優先度とした場合、管理サーバが除外値以外のいかなる値を優先度に設定したとしても、管理サーバの意向は無視され、電力ルータの意向が反映される。
【０１３８】
電力ルータは、接続先が当該電力ルータ配下の電力貯蔵装置であるレグについて、Ｈｉｇｈ領域に属する値を優先度として設定してもよい。こうすることによって、管理サーバ配下の電力貯蔵装置に接続されたレグの優先度よりも、電力ルータ配下の電力貯蔵装置に接続されたレグの優先度を高くすることができる。なお、電力ルータは、その電力貯蔵装置の残容量に基づいてＨｉｇｈ領域に属する値を選択するとよい。
【０１３９】
管理サーバは、接続先が当該管理サーバ配下の電力貯蔵装置であるレグについて、中間領域に属する値を優先度として設定する。この際、管理サーバは、その電力貯蔵装置の残容量に基づいて中間領域に属する値を選択するとよい。また、管理サーバは、接続先が基幹系統や他の電力ルータであるレグについて、中間領域に属する値を優先度として設定する。この際、管理サーバは、そのレグの接続先の送受電能力や安定性に基づいて中間領域に属する値を選択するとよい。
【０１４０】
電力ルータは、接続先が当該電力ルータ配下の電力貯蔵装置であるレグについて、Ｌｏｗ領域に属する値を優先度として設定してもよい。こうすることによって、管理サーバ配下の電力貯蔵装置に接続されたレグの優先度よりも、電力ルータ配下の電力貯蔵装置に接続されたレグの優先度を低くすることができる。なお、電力ルータは、その電力貯蔵装置の残容量に基づいてＬｏｗ領域に属する値を選択するとよい。
【０１４１】
電力ルータや管理サーバは、電力ルータやレグの故障を検出したとき、除外値”３００”を当該レグの優先度に設定する。また、電力ルータまたは管理サーバは、あるレグをマスターレグにできるか否かを判断できない場合、そのレグの優先度を最小値“０”にし、その判断を他方に委任する。
【０１４２】
尚、領域の割り当て方はこれに限定されない。各領域の大きさは均等でなくてもよい。また、電力ルータの値域の間に管理サーバの領域を割り当てなくてもよい。管理サーバに２つの領域を割り当て、その間に電力ルータの領域を割り当ててもよい。さらに、領域の個数もこれに限定されない。値域が０〜３００である必要はなく、優先度の刻み幅が１単位でなくても構わない。
【０１４３】
図２９は、本発明の実施の形態４にかかる優先度の割り当ての他の例を示す図である。ここでは、電力ルータはＨｉｇｈ領域（４００〜４９９）とＭｉｄｄｌｅ領域（２００〜２９９）とＬｏｗ領域（１〜９９）に属する値を優先度として使用し、管理サーバはＨｉｇｈ領域（３００〜３９９）とＬｏｗ領域（１００〜１９９）に属する値を優先度として使用する。また、電力ルータと管理サーバは共に除外値（０と５００）を使用する。図２９は図２８よりも領域が細かく区分されている。
【０１４４】
図３０は、本発明の実施の形態４にかかる優先度テーブルの例を示す図である。この優先度テーブルは図２９の優先度の割り当てに基づいている。制御部１９０ｂは、本発明の実施の形態２に記載の方法に従って、この優先度テーブルを参照してマスターレグを選択する。制御部１９０ｂは、レグＡ〜Ｅのそれぞれについて優先度ｐ１及び優先度ｐ２から最終優先度ｐ３を決定する。レグＡとレグＣの最終優先度ｐ３は除外値”５００”に等しいから、制御部１９０ｂはレグＡとレグＣをマスターレグの候補から除外する。制御部１９０ｂは、残りのレグの中で最大の最終優先度ｐ３”３７０”を持つレグＢを、マスターレグとして選択する。
【０１４５】
上述した実施の形態１乃至４にかかる電力ルータの制御部等は、マスターモードで運転制御するレグを複数選出してもよい。例えば、制御部等は、優先度テーブル中の優先度の高い順にＮ個のレグを選び、それらのレグをマスターモードで運転制御する。
【０１４６】
＜発明の実施の形態５＞
本発明の実施の形態５は、上述した実施の形態１に改良を加えたものである。特に、マスターレグが、直流母線の電圧を所定の定格電圧に維持することができなくなった場合、又は、当該維持することが将来できなくなると見込まれる場合を対象とする。そして、これらの場合を「マスターレグに関連する異常」として検出した場合の新たなマスターレグの候補を選択し、選択したレグをマスターモードにより運転制御する方法について説明する。
【０１４７】
図３１は、本発明の実施の形態５にかかる電力ルータ１００ｃ及び管理サーバ５２ｂを含む電力ネットワークシステム１０ｃの構成を示すブロック図である。電力ルータ１００ｃと電力ルータ１００ａの相違は、電力ルータ１００ｃが制御部１９０ａの代わりに制御部１９０ｃを有し、さらに記憶部１８０ａを備えるという点である。
【０１４８】
記憶部１８０ａは、優先度テーブル１８１ａ及びレグ情報テーブル１８２を記憶する記憶装置である。優先度テーブル１８１ａは、電力ルータ１００ｃ内の各レグの識別子（レグＩＤ）とそのレグの優先度とが対応付けられた表である。但し、優先度テーブル１８１ａにおけるレグの優先度は、少なくとも実施の形態１における指標値であればよい。または、優先度テーブル１８１ａにおけるレグの優先度は、実施の形態２における最終優先度ｐ３に相当する値であってもよい。例えば、優先度テーブル１８１ａは、優先度テーブル１８１に最終優先度ｐ３の領域を追加した表であってもよい。
【０１４９】
レグ情報テーブル１８２は、各レグのレグＩＤ、定格出力、現在の出力及び現在の運転モードが対応付けられた表である。但し、レグ情報テーブル１８２は、少なくともレグＩＤと定格出力とが対応づけられた表であればよい。
【０１５０】
ここで、レグの「定格出力」とは、送受電可能な電力値である送受電可能電力値の一例であり、当該レグが出力可能（送受電可能）な電力値である。そして、レグの「定格出力」は、レグのハードウェアスペックである。また、レグＩＤ及び定格出力は、レグ情報テーブル１８２に予め設定された値であり、例えば、電力ルータ１００ｃの起動時又は電力ルータ１００ｃに追加されたタイミング等にレグ情報テーブル１８２に登録される。
【０１５１】
レグの「現在の出力」とは、当該レグが現在出力（送電又は受電）している電力値である。そして、マスターレグの「現在の出力」は、現在融通している電力値である現在電力値といえる。レグの「現在の運転モード」とは、当該レグが現在、運転制御されている運転モードである。また、「現在の出力」及び「現在の運転モード」は、電力ルータ１００ｃの動作中に動的に更新され得る値である。
【０１５２】
図３２は、本発明の実施の形態５にかかるレグ情報テーブル１８２の例を示す図である。ここでは、レグＩＤ“１”がマスターモードで動作し、現在の出力が３００Ｗであることを示す。また、レグＩＤ“２”がＧｒｉｄ  Ｃｏｎｎｅｃｔ（指定電力送受電モード）モードで動作し、現在の出力が２００Ｗであることを示す。ここで、レグＩＤ“１”に関連する異常が検出された場合、切替候補のレグは、レグ“２”〜“４”となる。
【０１５３】
図３１に戻り説明を続ける。制御部１９０ｃは、各レグを監視し、適宜、レグ情報テーブル１８２の「現在の出力」及び「現在の運転モード」を更新する。そして、制御部１９０ｃは、マスターレグに関連する異常を検出した場合、優先度テーブル１８１ａ及びレグ情報テーブル１８２を参照して、マスターレグ以外のレグの中から、新たにマスターモードとして運転制御させる候補レグを１以上選択し、当該選択した候補レグをマスターモードで運転制御する。このとき、制御部１９０ｃは、少なくとも優先度テーブル１８１ａの優先度、マスターレグにおけるレグ情報テーブル１８２の定格出力又は現在の出力、マスターレグ以外のレグにおけるレグ情報テーブル１８２の定格出力又は現在の出力に基づいて、候補レグを選択する。言い換えると、制御部１９０ｃは、マスターレグに関連する異常を検出した場合、優先度に基づいて、直流母線の電圧を所定の定格電圧に維持するように、候補レグを選択する。
【０１５４】
尚、制御部１９０ｃは、各レグを監視することで、レグのハードウェア故障や、送受電電力の変化を検出できる。また、制御部１９０ｃは、電圧センサ（不図示）を用いて直流母線の電圧が定格に維持できなくなったこと等を検出できる。
【０１５５】
また、制御部１９０ｃは、マスターレグに関連する異常が当該マスターレグの故障である場合、選択した候補レグをマスターモードで運転制御し、かつ、当該マスターレグの運転を停止する。一方、制御部１９０ｃは、マスターレグに関連する異常が当該マスターレグの故障ではない場合、選択した候補レグをマスターモードで運転制御し、かつ、当該マスターレグの運転を維持又は他の運転モードで運転制御する。
【０１５６】
さらに、制御部１９０ｃは、マスターレグ以外のレグの中から、優先度に従って１以上の候補レグを選択し、選択した候補レグにおける送受電可能電力値の合計値が現在電力値を賄うことができる場合に、当該選択した候補レグの全てをマスターモードで運転制御する。
【０１５７】
図３３は、本発明の実施の形態５にかかる電力ルータの運転処理の流れを示すフローチャートである。まず、制御部１９０ｃは、マスターレグの異常を検出する（Ｓ１０１）。尚、ここでは、マスターレグの異常がハードウェアの故障であり、マスターレグの切り替えが必要である場合とする。
【０１５８】
次に、制御部１９０ｃは、優先度ｐを“１”に設定する（Ｓ１０２）。そして、制御部１９０ｃは、選択対象のレグが存在するか否かを判定する（Ｓ１０３）。具体的には、制御部１９０ｃは、優先度テーブル１８１ａを参照し、マスターレグ以外で上述した除外値が設定されていないレグのうち、未選択のものが存在するか否かを判定する。
【０１５９】
ステップＳ１０３で選択対象のレグが存在すると判定した場合、制御部１９０ｃは、優先度テーブル１８１ａの中から優先度ｐのレグを選択する（Ｓ１０４）。そして、制御部１９０ｃは、レグ情報テーブル１８２を参照し、選択したレグ（候補レグ）に対応付けられた定格出力を用いて、以下の式（１）により予定出力値（指定出力）を算出する（Ｓ１０５）。尚、予定出力値の初期値は０である。
予定出力値  ＝  予定出力値  ＋  選択レグの定格出力      ・・・（１）
【０１６０】
その後、制御部１９０ｃは、上記算出した予定出力値が現在のマスターレグの現在電力値（現在の出力）以上であるか否かを判定する（Ｓ１０６）。つまり、制御部１９０ｃは、候補レグの予定出力値で現在電力値が賄えるか否かを判定する。
【０１６１】
ステップＳ１０６で予定出力値が現在電力値未満であると判定した場合、制御部１９０ｃは、優先度ｐに１加算する（Ｓ１０７）。そして、再度、ステップＳ１０３の判定を行う。
【０１６２】
ステップＳ１０６で予定出力値が現在電力値以上であると判定した場合、制御部１９０ｃは、マスターレグの切替を行う（Ｓ１０８）。すなわち、制御部１９０ｃは、選択した候補レグをマスターモードで運転制御し、かつ、マスターレグの運転を停止する。
【０１６３】
また、ステップＳ１０３で選択対象のレグが存在しないと判定した場合、制御部１９０ｃは、電力ルータ１００ｃが備える全レグを停止する（Ｓ１０９）。そして、制御部１９０ｃは、停止と異常を管理者等へ通知する（Ｓ１１０）。
【０１６４】
尚、本発明の実施の形態５にかかる電力ルータの運転処理では、マスターレグの異常がハードウェアの故障ではなくとも、マスターレグの切り替えを行っても構わない。具体的には、マスターレグが直流母線の電圧を所定の定格電圧に維持することが現時点ではできていても、将来、維持することができなくなると見込まれる場合には、予めより安定的なマスターレグに切り替えを行うことが望ましい。例えば、マスターレグの接続先において計画停電等がある場合が該当する。
【０１６５】
一方、本発明の実施の形態５にかかる電力ルータの運転処理では、マスターレグの異常がハードウェアの故障ではない場合、マスターレグの追加を行うようにしてもよい。例えば、マスターレグの異常が、マスターレグの接続先の稼働状態の変化、送受電能力の低下等に起因するものである場合、現在のマスターレグの運転を維持しつつ、新たに稼働させるマスターレグにより、直流母線の電圧を所定の定格電圧に維持することができる。
【０１６６】
これらの場合、図３３のステップＳ１０１において、制御部１９０ｃは、マスターレグに関連する異常を検出するようにすればよい。このとき、電力ルータ１００ｃが管理サーバ５２ｂ等から通知を受けても構わない。そして、ステップＳ１０１の後に、検出した異常の種別を判別し、以後は、異常の種別に応じた処理を行うようにすることもできる。例えば、マスターレグの切り替えではなく追加を行う場合、ステップＳ１０５の予定出力値の初期値には、現在のマスターレグの現在の出力を設定し、ステップＳ１０６では、予定出力値が直流母線の定格電圧以上であるか否かを判定し、ステップＳ１０８では、現在のマスターレグを停止せずに、候補レグをマスターモードで新たに運転制御するようにしてもよい。
【０１６７】
図３４は、本発明の実施の形態５にかかる優先度テーブル重視の場合におけるレグ候補の決定の概念を示す図である。尚、図３２とは異なる例である。まず、異常が検出されたマスターレグの出力電力が１ｋＷであり、切替対象のレグＩＤ“１”〜“３”について、レグの優先度が“２”、“１”、“３”であり、定格出力が１ｋＷ、５００Ｗ、５００Ｗであるものとする。ここで、異常が検出されたマスターレグの出力電力には、レグ情報テーブル１８２の現在の出力又は定格出力を用いることができる。
【０１６８】
このとき、制御部１９０ｃは、優先度ｐ＝１のレグＩＤ“２”を最初に選択する。そして、定格出力がそのまま指定出力値及び予定出力値となる。ここで、予定出力値５００Ｗが現在のマスターレグの出力値１ｋＷに満たないため、制御部１９０ｃは、優先度ｐ＝２のレグＩＤ“１”を選択する。レグＩＤ“１”の定格出力は１ｋＷのため、予定出力値の合計値は、現在のマスターレグの出力値１ｋＷを超える。そのため、制御部１９０ｃは、レグＩＤ“１”及び“２”を候補レグとし、マスターモードで運転制御する。このとき、併せて、故障したマスターレグを停止する。これにより、マスターレグが切り替えられる。尚、予定出力値の合計値を現在のマスターレグの出力値１ｋＷと合わせるように、候補レグのうち後に選択されたレグＩＤ“１”の指定出力を５００Ｗに調整する。そのため、マスターレグの切替前後で総出力を変化させず、安定させることができる。
【０１６９】
このように、本発明の実施の形態５により、マスターレグに関連する異常が発生した場合でも、適切に新たなマスターレグを運転制御させることができる。そのため、電力ネットワークシステムを安定的に稼働させることができる。
【０１７０】
＜発明の実施の形態６＞
本発明の実施の形態６は、実施の形態５の変形例である。尚、本発明の実施の形態６にかかる電力ルータは、上述した実施の形態５との違いとして、候補レグを選択する際に定格出力の値を重視する点である。そのため、電力ルータの構成は、実施の形態５と同等であるため図示及び説明を省略する。
【０１７１】
本発明の実施の形態６にかかる電力ルータの制御部１９０ｃは、マスターレグ以外の複数の電力変換レグの中から、送受電可能電力値が大きい順に候補レグを選択する。そして、制御部１９０ｃは、選択した候補レグのそれぞれに対応付けられた指標値に応じて送受電可能電力値を調整して調整電力値を算出する。その後、制御部１９０ｃは、調整電力値の合計値が、現在電力値を賄うことができる場合に、選択した候補レグをマスターモードで運転制御する。
【０１７２】
図３５は、本発明の実施の形態６にかかる電力ルータの運転処理の流れを示すフローチャートである。以下では、図３５との違いを中心に説明する。まず、制御部１９０ｃは、マスターレグの異常を検出する（Ｓ２０１）。次に、制御部１９０ｃは、選択対象のレグが存在するか否かを判定する（Ｓ２０２）。
【０１７３】
ステップＳ２０２で選択対象のレグが存在すると判定した場合、制御部１９０ｃは、レグ情報テーブル１８２の未選択のレグのうち最大の定格出力のレグを選択する（Ｓ２０３）。そして、制御部１９０ｃは、レグ情報テーブル１８２を参照し、選択レグの優先度pに応じた係数で選択レグの定格出力を調整して、調整電力値を算出する（Ｓ２０４）。例えば、優先度ｐ＝１の係数を８０％、優先度ｐ＝２の係数を６０％等とする。そして、定格出力に係数を乗じた値を調整電力値とすることができる。
【０１７４】
その後、制御部１９０ｃは、選択したレグ（候補レグ）について調整電力値を用いて、以下の式（２）により予定出力値（指定出力）を算出する（Ｓ２０５）。尚、予定出力値の初期値は０である。
予定出力値  ＝  予定出力値  ＋  選択レグの調整電力値      ・・・（２）
【０１７５】
その後、制御部１９０ｃは、上記算出した予定出力値が現在のマスターレグの現在電力値（現在の出力）以上であるか否かを判定する（Ｓ２０６）。ステップＳ２０６で予定出力値が現在電力値未満であると判定した場合、制御部１９０ｃは、再度、ステップＳ２０２の判定を行う。ステップＳ２０６で予定出力値が現在電力値以上であると判定した場合、制御部１９０ｃは、マスターレグの切替を行う（Ｓ２０７）。また、ステップＳ２０２で選択対象のレグが存在しないと判定した場合、制御部１９０ｃは、電力ルータ１００ｃが備える全レグを停止する（Ｓ２０８）。そして、制御部１９０ｃは、停止と異常を管理者等へ通知する（Ｓ２０９）。
【０１７６】
図３６は、本発明の実施の形態６にかかるレグの出力可能電力重視の場合におけるレグ候補の決定の概念を示す図である。尚、図３６の上段（前提条件）は、図３４と同じである。
【０１７７】
このとき、制御部１９０ｃは、定格出力が最大の１ｋＷであるレグＩＤ“１”を最初に選択する。そして、選択されたレグＩＤ“１”の優先度ｐが“２”のため、制御部１９０ｃは、定格出力１ｋＷに係数６０％を乗じて指定出力（調整電力値）６００Ｗを算出する。（そして、そのまま予定出力値となる。）
【０１７８】
ここで、予定出力値６００Ｗが現在のマスターレグの出力値１ｋＷに満たないため、制御部１９０ｃは、未選択のレグのうち定格出力が最大の５００ＷであるレグＩＤ“２”が選択する。そして、選択されたレグＩＤ“２”の優先度ｐが“１”のため、制御部１９０ｃは、定格出力５００Ｗに係数８０％を乗じて指定出力（調整電力値）４００Ｗを算出する。そして、制御部１９０ｃは、予定出力値を１ｋＷとして算出する。このため、予定出力値の合計値が現在のマスターレグの出力値１ｋＷを超える。そのため、レグＩＤ“１”及び“２”が候補レグとなり、マスターモードで運転制御される。このとき、併せて、故障したマスターレグが停止される。これにより、マスターレグが切り替えられる。
【０１７９】
続いて、図３６とは異なる前提条件について挙げる。図３７は、本発明の実施の形態６にかかるレグの出力可能電力重視の場合におけるレグ候補の決定の概念を示す図である。まず、異常が検出されたマスターレグの出力電力が１ｋＷであり、切替対象のレグＩＤ“１”〜“３”について、レグの優先度が“３”、“２”、“１”であり、定格出力が１ｋＷ、７００Ｗ、５００Ｗであるものとする。このとき、上述した優先度に応じた係数を用いると、図３７の下段に示すように、３つの候補レグが選択される。
【０１８０】
ここで、優先度に応じた係数を用いる手法では、候補レグの数が多くなる傾向がある。そこで、以下に示すように、候補レグの数を固定した上で、候補レグのうちより優先度の低いレグの定格出力から余剰出力を差し引いて調整する手法を説明する。これにより、候補レグの数を安定させることができ、場合によっては候補レグの数を減らすこともできる。
【０１８１】
図３８は、本発明の実施の形態６にかかるレグ候補数固定する場合におけるレグ候補の決定の概念を示す図である。尚、図３８の上段（前提条件）は、図３７の上段に加え、選択レグ候補数を“２”とするものである。
【０１８２】
このとき、制御部１９０ｃは、３つのレグのうち定格出力の上位２つであるレグＩＤ“１”及び“２”を選択する。ここで、選択されたレグの定格出力の合計値（予定出力）は１７００Ｗであり、候補レグにより現在電力値１ｋＷを賄うことができる。そして、選択されたレグのうち優先度がより低いのは優先度ｐ＝３であるレグＩＤ“１”である。そこで、レグＩＤ“１”の定格出力１ｋＷを余剰電力で調整して３００Ｗとして、予定出力の合計を１ｋＷとする。つまり、図３７に比べて、候補レグ数を２に抑えることができる。これにより、レグ間での同期の負荷が減り、安定度を増すことができる。
【０１８３】
＜発明の実施の形態７＞
本発明の実施の形態７は、実施の形態５の変形例である。尚、本発明の実施の形態７にかかる電力ルータは、上述した実施の形態５との違いとして、候補レグを選択する際に定格出力の値を重視する点である。そのため、電力ルータの構成は、実施の形態５と同等であるため図示及び説明を省略する。
【０１８４】
マスターレグの数が多くなるほど、レグ間での同期を取ることが困難になり、安定度が低下する。マスターレグの数が１つであることが最も安定する。但し、１つのマスターレグで直流母線の電圧を定格に維持できない場合には、複数のマスターレグで運用することとなる。そこで、本発明の実施の形態７では、マスターレグの数が少なくなるように候補レグを選択するものである。
【０１８５】
本発明の実施の形態７にかかる電力ルータの制御部１９０ｃは、送受電可能電力値の合計値が現在電力値を賄うことができる電力変換レグの組み合わせのうち、電力変換レグの数が最小となる組み合わせに属する電力変換レグを、マスターレグ以外の複数の電力変換レグの中から候補レグとして選択する。そして、制御部１９０ｃは、選択した候補レグをマスターモードで運転制御する。
【０１８６】
図３９は、本発明の実施の形態７にかかるレグ候補数重視の場合におけるレグ候補の決定の概念を示す図である。尚、図３９の上段（前提条件）は、図３４及び図３６と同じである。ここでは、定格出力を指定出力とした場合を示す。このとき、現在のマスターレグの出力値１ｋＷを賄うことができるレグの組み合わせは、レグＩＤ“１”のみ、“１”及び“２”、“２”及び“３”、“１”及び“３”、“１”、“２”及び“３”といった複数の組み合わせがとり得る。この中で、最も候補レグ数が少ないレグＩＤ“１”のみを選択することで、マスターレグの切り替え後の安定度を高めることができる。
【０１８７】
＜その他の発明の実施の形態＞
さらに、本発明は上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、既に述べた本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることは勿論である。例えば、上述の実施の形態では、本発明をハードウェアの構成として説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。本発明は、任意の処理を、ＣＰＵ（Central Processing Unit）にコンピュータプログラムを実行させることにより実現することも可能である。
【０１８８】
上述の例において、プログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（tangible storage medium）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、ＤＶＤ（Digital Versatile Disc）、ＢＤ(Blu-ray(登録商標) Disc)、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ（Erasable PROM）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（Random Access Memory））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（transitory computer readable medium）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。
【符号の説明】
【０１８９】
１０  電力ネットワークシステム
１０ａ  電力ネットワークシステム
１０ｂ  電力ネットワークシステム
１０ｃ  電力ネットワークシステム
１１  基幹系統
１２  大規模発電所
２１  電力セル
２２  電力セル
２３  電力セル
２４  電力セル
３０  負荷
３１  家
３２  ビル
３３  太陽光発電パネル
３４  風力発電機
３５  電力貯蔵設備（蓄電池）
３５ａ  蓄電池
３５ｂ  蓄電池
４１  電力ルータ
４２  電力ルータ
４３  電力ルータ
４４  電力ルータ
５０  管理サーバ
５１  通信網
５２  管理サーバ
５２ａ  管理サーバ
５２ｂ  管理サーバ
５２１  ＣＰＵ
５２２  メモリ
５２３  通信部
５２４  ハードディスク
５２５  運転プログラム
１００  （第１）電力ルータ
１００ａ  電力ルータ
１００ｂ  電力ルータ
１００ｃ  電力ルータ
１０１  直流母線
１０２  平滑コンデンサー
１０３  電圧センサ
１０４  通信バス
１１０  レグ
１１１  電力変換部
１１１Ｄ  帰還ダイオード
１１１Ｐ  逆並列回路
１１１Ｔ  サイリスタ
１１２  電流センサ
１１３  開閉器
１１４  電圧センサ
１１５  接続端子
１２０  レグ
１２１  電力変換部
１２２  電流センサ
１２３  開閉器
１２４  電圧センサ
１２５  接続端子
１３０  レグ
１３５  接続端子
１４０  レグ
１４５  接続端子
１５０  レグ
１５１  電力変換部
１５２  電流センサ
１５３  開閉器
１５４  電圧センサ
１５５  接続端子
１６０  レグ
１６２  電流センサ
１６３  開閉器
１６４  電圧センサ
１６５  接続端子
１８０  記憶部
１８０ａ  記憶部
１８１  優先度テーブル
１８１ａ  優先度テーブル
１８２  レグ情報テーブル
１９０  制御部
１９０ａ  制御部
１９０ｂ  制御部
１９０ｃ  制御部
２００  第２電力ルータ
２００ａ  電力ルータ
２０１  直流母線
２１０  第１レグ（自立レグ）
２２０  第２レグ（マスターレグ）
２３０  第３レグ
２４０  第４レグ
２４５  接続端子
２５０  第５レグ
２６０  第６レグ
３００  第３電力ルータ
３０１  直流母線
３１０  指定電力送受電レグ
３２０  マスターレグ
３５０  ＡＣスルーレグ
３６０  マスターレグ
４００  第４電力ルータ
４０１  直流母線
４１０  自立レグ
４２０  マスターレグ
５００  第５電力ルータ
５０１  直流母線
５１０  レグ
６００  第６電力ルータ
６０１  直流母線
６１０  レグ
７１Ａ  送電線
７１Ｂ  送電線
７２  配電線
ＢＬ  支線
Ａ  レグ
Ｂ  レグ
Ｃ  レグ
Ｄ  レグ
Ｅ  レグ
ｐ１  優先度
ｐ２  優先度
ｐ３  最終優先度
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
2014161199.tif 000021
【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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