(57)【要約】  潮流検出点（１０４）における潮流値及び電圧検出点（１０３）における電圧値を取得する第１の取得部（２０１）と、潮流値を所定の目標値に近付けるために、電力調整装置（１０５）において入力又は出力される第１の電力の変化値である第１の電力変化値を算出する潮流制御部（２０３）と、第１の電力を第１の電力変化値だけ変化させた場合の電圧検出点（１０３）における電圧値を算出し、当該電圧値が所定の電圧範囲に含まれるか否かに基づいて電力調整装置（１０５）において入力又は出力される第２の電力の変化値である第２の電力変化値を決定する電圧制御部（２０４）と、第１の電力変化値だけ変化させた第１の電力及び第２の電力変化値だけ変化させた第２の電力を電力調整装置（１０５）において入力又は出力させるための指令値を電力調整装置（１０５）に通知する通知部（２０５）と、を備える。
2013172012.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力を入力又は出力することにより電力系統における電力を調整する電力調整装置を制御する電力制御装置であって、
前記電力系統上に設けられた潮流検出点における潮流値及び前記電力系統上に設けられた電圧検出点における電圧値をそれぞれ取得する第１の取得部と、
前記潮流検出点における前記潮流値を所定の目標値に近付けるために、前記第１の取得部により取得された前記潮流値に基づいて、前記電力調整装置において入力又は出力される第１の電力の変化値である第１の電力変化値を算出する潮流制御部と、
前記電力調整装置において入力又は出力される前記第１の電力を前記第１の電力変化値だけ変化させた場合の前記電圧検出点における電圧値を算出し、当該電圧値が所定の電圧範囲に含まれるか否かに基づいて前記電力調整装置において入力又は出力される第２の電力の変化値である第２の電力変化値を決定する電圧制御部と、
前記第１の電力変化値だけ変化させた前記第１の電力及び前記第２の電力変化値だけ変化させた前記第２の電力を前記電力調整装置において入力又は出力させるための指令値を前記電力調整装置に通知する通知部と、を備える
電力制御装置。
【請求項２】
さらに、前記電力系統に電力を供給する上位系統と前記電力調整装置との間における系統インピーダンス値を取得する第２の取得部を備え、
前記電圧制御部は、前記第２の取得部により取得された前記系統インピーダンス値に基づいて、前記電圧値を算出する
請求項１に記載の電力制御装置。
【請求項３】
前記電圧制御部は、算出した前記電圧値が前記所定の電圧範囲に含まれている場合には、前記第２の電力変化値を零に決定する
請求項１又は２に記載の電力制御装置。
【請求項４】
前記電圧制御部は、算出した前記電圧値が前記所定の電圧範囲に含まれている場合には、前記電力調整装置において入力又は出力される前記第２の電力が小さくなるように前記第２の電力変化値を決定する
請求項１又は２に記載の電力制御装置。
【請求項５】
前記電圧制御部は、算出した前記電圧値が前記所定の電圧範囲に含まれていない場合には、算出した前記電圧値を前記所定の電圧範囲に収めることができるか否かを判定し、その判定結果に基づいて、前記第２の電力変化値を決定する
請求項１又は２に記載の電力制御装置。
【請求項６】
前記電圧制御部は、算出した前記電圧値を前記所定の電圧範囲に収めることができると判定した場合には、算出した前記電圧値に基づいて、所定の制約条件を満たすような前記第２の電力変化値を決定する
請求項５に記載の電力制御装置。
【請求項７】
前記電圧制御部は、算出した前記電圧値を前記所定の電圧範囲に収めることができないと判定した場合には、前記電力調整装置において入力又は出力される前記第２の電力が定格電力又は零に近付くように前記第２の電力変化値を決定する
請求項５に記載の電力制御装置。
【請求項８】
さらに、前記潮流制御部による潮流制御の精度及び前記電圧制御部による電圧制御の精度の大小関係を決定する制御精度決定部を備え、
前記潮流制御では、前記潮流検出点における前記潮流値が前記所定の目標値から逸脱した値である第１の逸脱値が制御され、
前記電圧制御では、前記電圧検出点における前記電圧値が前記所定の電圧範囲から逸脱した値である第２の逸脱値が制御され、
前記制御精度決定部は、前記第１の逸脱値が前記第２の逸脱値より大きい場合には、前記潮流制御の精度を前記電圧制御の精度よりも高く決定し、前記第２の逸脱値が前記第１の逸脱値より大きい場合には、前記電圧制御の精度を前記潮流制御の精度よりも高く決定する
請求項１〜７のいずれか１項に記載の電力制御装置。
【請求項９】
さらに、前記潮流制御部による潮流制御の精度及び前記電圧制御部による電圧制御の精度の大小関係を決定する制御精度決定部を備え、
前記潮流制御では、前記潮流検出点における前記潮流値が前記所定の目標値から逸脱した値である第１の逸脱値が制御され、
前記電圧制御では、前記電圧検出点における前記電圧値が前記所定の電圧範囲から逸脱した値である第２の逸脱値が制御され、
前記制御精度決定部は、前記潮流値の逸脱時間が前記電圧値の逸脱時間よりも長い場合には、前記潮流制御の精度を前記電圧制御の精度よりも高く決定し、前記電圧値の逸脱時間が前記潮流値の逸脱時間よりも長い場合には、前記電圧制御の精度を前記潮流制御の精度よりも高く決定する
請求項１〜７のいずれか１項に記載の電力制御装置。
【請求項１０】
前記潮流制御部は、前記制御精度決定部により前記電圧制御の精度が前記潮流制御の精度よりも高く決定された場合には、前記電圧検出点における前記電圧値を前記所定の電圧範囲に含める電圧制約条件を考慮して前記第１の電力変化値を算出し、前記制御精度決定部により前記潮流制御の精度が前記電圧制御の精度よりも高く決定された場合には、前記電圧制約条件を考慮せずに前記第１の電力変化値を算出する
請求項８又は９に記載の電力制御装置。
【請求項１１】
前記第１の電力は、有効電力及び無効電力のいずれか一方であり、且つ、前記第２の電力は、有効電力及び無効電力のいずれか一方である
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の電力制御装置。
【請求項１２】
電力を入力又は出力することにより電力系統における電力を調整する電力調整装置を制御する電力制御方法であって、
前記電力系統上に設けられた潮流検出点における潮流値及び前記電力系統上に設けられた電圧検出点における電圧値をそれぞれ取得するステップと、
前記潮流検出点における前記潮流値を所定の目標値に近付けるために、前記第１の取得部により取得された前記潮流値に基づいて、前記電力調整装置において入力又は出力される第１の電力の変化値である第１の電力変化値を算出するステップと、
前記電力調整装置において入力又は出力される前記第１の電力を前記第１の電力変化値だけ変化させた場合の前記電圧検出点における電圧値を算出し、当該電圧値が所定の電圧範囲に含まれるか否かに基づいて前記電力調整装置において入力又は出力される第２の電力の変化値である第２の電力変化値を決定するステップと、
前記第１の電力変化値だけ変化させた前記第１の電力及び前記第２の電力変化値だけ変化させた前記第２の電力を前記電力調整装置において入力又は出力させるための指令値を前記電力調整装置に通知するステップと、を含む
電力制御方法。
【請求項１３】
電力を入力又は出力することにより電力系統における電力を調整する電力調整装置を制御するプログラムであって、
前記電力系統上に設けられた潮流検出点における潮流値及び前記電力系統上に設けられた電圧検出点における電圧値をそれぞれ取得するステップと、
前記潮流検出点における前記潮流値を所定の目標値に近付けるために、前記第１の取得部により取得された前記潮流値に基づいて、前記電力調整装置において入力又は出力される第１の電力の変化値である第１の電力変化値を算出するステップと、
前記電力調整装置において入力又は出力される前記第１の電力を前記第１の電力変化値だけ変化させた場合の前記電圧検出点における電圧値を算出し、当該電圧値が所定の電圧範囲に含まれるか否かに基づいて前記電力調整装置において入力又は出力される第２の電力の変化値である第２の電力変化値を決定するステップと、
前記第１の電力変化値だけ変化させた前記第１の電力及び前記第２の電力変化値だけ変化させた前記第２の電力を前記電力調整装置において入力又は出力させるための指令値を前記電力調整装置に通知するステップと、をコンピュータに実行させる
プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力制御装置、電力制御方法及びプログラムに関し、特に、分散型電源等の電力調整装置が連系された電力系統における潮流値及び電圧値を制御するための電力制御装置、電力制御方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、太陽光発電システム等の分散型電源が家庭及びオフィスビル等に導入されている。このような分散型電源は、電力系統に連系されている。分散型電源による発電電力のうち、家庭内及びオフィスビル内の負荷により消費されなかった余剰電力は、電力系統へ逆潮流されることにより、電力会社に売られている。しかしながら、多数の分散型電源が電力系統に連系された場合には、分散型電源の逆潮流及び一斉解列等により、急激な潮流変動及び電圧変動が発生する可能性がある。【０００３】
このような潮流変動及び電圧変動を制御する方式として、例えばマイクログリッド及びバーチャルパワープラント等が提案されている。これらの制御方式では、電力系統に連系された分散型電源及び負荷を統合的に制御するための電力制御装置が用いられる（例えば、特許文献１参照）。この電力制御装置は、分散型電源と上位系統との連系点における潮流値を制御する潮流制御を行うとともに、分散型電源の受電点における電圧値を制御する電圧制御を行う。具体的には、電力制御装置は、潮流制御の制御解と電圧制御の制御解とを同時に算出し、潮流計算等を用いて潮流・電圧分布を求める。求めた潮流・電圧分布が制約条件を満たしていない場合は、条件等を変更して制御解の算出から繰り返す。算出した潮流制御の制御解に基づいて潮流値を制御することにより、分散型電源の出力変動及び負荷の変動による上位系統への擾乱を低減することができる。また、算出した電圧制御の制御解に基づいて電圧値を制御することにより、例えばバーチャルパワープラント内における各需要家に対して安定的に電力を供給することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−２１１８０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した従来の電力制御装置では、潮流制御の制御解と電圧制御の制御解とを同時に算出しているため、方程式や変数の数が増加し、制御解を算出するための計算が複雑になる。また、制約条件を満たす制御解が求まるまで、繰り返し制御解を算出する場合があるため、制御解を算出するのに比較的長い時間を要することが課題となっている。【０００６】
そこで、本発明は、潮流制御の制御解及び電圧制御の制御解を高速で算出することができる電力制御装置、電力制御方法及びプログラムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る電力制御装置は、電力を入力又は出力することにより電力系統における電力を調整する電力調整装置を制御する電力制御装置であって、前記電力系統上に設けられた潮流検出点における潮流値及び前記電力系統上に設けられた電圧検出点における電圧値をそれぞれ取得する第１の取得部と、前記潮流検出点における前記潮流値を所定の目標値に近付けるために、前記第１の取得部により取得された前記潮流値に基づいて、前記電力調整装置において入力又は出力される第１の電力の変化値である第１の電力変化値を算出する潮流制御部と、前記電力調整装置において入力又は出力される前記第１の電力を前記第１の電力変化値だけ変化させた場合の前記電圧検出点における電圧値を算出し、当該電圧値が所定の電圧範囲に含まれるか否かに基づいて前記電力調整装置において入力又は出力される第２の電力の変化値である第２の電力変化値を決定する電圧制御部と、前記第１の電力変化値だけ変化させた前記第１の電力及び前記第２の電力変化値だけ変化させた前記第２の電力を前記電力調整装置において入力又は出力させるための指令値を前記電力調整装置に通知する通知部と、を備える。【０００８】
なお、これらの包括的又は具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム又はコンピュータ読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭ等の非一時的な記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム及び記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の電力制御装置では、第１の電力変化値（すなわち、潮流制御の制御解）を算出した後に、この第１の電力変化値に基づいて第２の電力変化値（すなわち、電圧制御の制御解）を算出するので、潮流制御の制御解及び電圧制御の制御解を算出するための計算を簡略化することができる。【００１０】
これにより、潮流制御の制御解及び電圧制御の制御解を高速に算出することができ、電力系統を安定化させることができる。さらに、潮流制御の制御解と電圧制御の制御解とがトレードオフの関係になる場合においても、これらの制御解の近似解を高速に算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、実施の形態１に係る電力制御装置が設けられた電力系統を示す概念図である。
【図２】図２は、図１の電力制御装置の機能的構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、図１の電力制御装置による電力制御の流れを示すフローチャートである。
【図４Ａ】図４Ａは、電圧値が所定の電圧範囲に含まれている場合における、潮流制御部による第１の電力変化値の算出方法を説明するための概念図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、電圧値が所定の電圧範囲に含まれている場合における、電圧制御部による電圧値の逸脱判定方法を説明するための概念図である。
【図５Ａ】図５Ａは、電圧値が所定の電圧範囲に含まれていない場合における、潮流制御部による第１の電力変化値の算出方法を説明するための概念図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、電圧値が所定の電圧範囲に含まれていない場合における、電圧制御部による電圧値の逸脱判定方法を説明するための概念図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、電圧値が所定の電圧範囲に含まれていない場合における、電圧制御部による第２の電力変化値の算出方法を説明するための概念図である。
【図６Ａ】図６Ａは、電圧値が所定の電圧範囲に含まれていない場合における、潮流制御部による第１の電力変化値の算出方法を説明するための概念図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、電圧値が所定の電圧範囲に含まれていない場合における、電圧制御部による電圧値の逸脱判定方法を説明するための概念図である。
【図６Ｃ】図６Ｃは、電圧値が所定の電圧範囲に含まれていない場合における、電圧制御部による第２の電力変化値の算出方法を説明するための概念図である。
【図７】図７は、実施の形態２に係る電力制御装置の機能的構成を示すブロック図である。
【図８】図８は、図７の電力制御装置による電力制御の流れを示すフローチャートである。
【図９】図９は、電力制御装置の制御パターンを示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（本発明の基礎となった知見）
本発明者は、「背景技術」の欄において記載した電力制御装置に関し、以下の問題が生じることを見出した。
【００１３】
上述した電力制御装置は、数理計画法を用いることにより、潮流制御の制御解と電圧制御の制御解とを同時に算出する。しかしながら、このような構成では、制御解を算出するための計算が複雑になるとともに、制御解を算出するのに比較的長い時間を要することが課題となっている。さらに、潮流制御の制御解と電圧制御の制御解とがトレードオフの関係になる場合には、両者について最適解を算出することができない可能性があることが課題となっている。
【００１４】
また、特許文献１には、系統事故等により電力系統に電圧低下及び電力動揺が生じた場合に、潮流制御の制御解及び電圧制御の制御解のうちいずれか一方の算出処理を停止する技術が開示されている。しかしながら、特許文献１に開示された技術では、潮流制御の制御解と電圧制御の制御解とがトレードオフの関係になる状態が続く場合には、その間いずれか一方の制御解を算出することができず、電力系統が不安定になる。
【００１５】
このような問題を解決するために、本発明の一態様に係る電力制御装置では、電力を入力又は出力することにより電力系統における電力を調整する電力調整装置を制御する電力制御装置であって、前記電力系統上に設けられた潮流検出点における潮流値及び前記電力系統上に設けられた電圧検出点における電圧値をそれぞれ取得する第１の取得部と、前記潮流検出点における前記潮流値を所定の目標値に近付けるために、前記第１の取得部により取得された前記潮流値に基づいて、前記電力調整装置において入力又は出力される第１の電力の変化値である第１の電力変化値を算出する潮流制御部と、前記電力調整装置において入力又は出力される前記第１の電力を前記第１の電力変化値だけ変化させた場合の前記電圧検出点における電圧値を算出し、当該電圧値が所定の電圧範囲に含まれるか否かに基づいて前記電力調整装置において入力又は出力される第２の電力の変化値である第２の電力変化値を決定する電圧制御部と、前記第１の電力変化値だけ変化させた前記第１の電力及び前記第２の電力変化値だけ変化させた前記第２の電力を前記電力調整装置において入力又は出力させるための指令値を前記電力調整装置に通知する通知部と、を備える。
【００１６】
本態様によれば、第１の電力変化値（すなわち、潮流制御の制御解）を算出した後に、この第１の電力変化値に基づいて第２の電力変化値（すなわち、電圧制御の制御解）を算出するので、潮流制御の制御解及び電圧制御の制御解を算出するための計算を簡略化することができる。これにより、潮流制御の制御解及び電圧制御の制御解を高速に算出することができ、電力系統を安定化させることができる。さらに、潮流制御の制御解と電圧制御の制御解とがトレードオフの関係になる場合においても、これらの制御解の近似解を高速に算出することができる。
【００１７】
例えば、本発明の一態様に係る電力制御装置において、さらに、前記電力系統に電力を供給する上位系統と前記電力調整装置との間における系統インピーダンス値を取得する第２の取得部を備え、前記電圧制御部は、前記第２の取得部により取得された前記系統インピーダンス値に基づいて、前記電圧値を算出するように構成してもよい。
【００１８】
本態様によれば、電圧制御部は、第２の取得部により取得された系統インピーダンス値に基づいて、電圧値を算出することができる。
【００１９】
例えば、本発明の一態様に係る電力制御装置において、前記電圧制御部は、算出した前記電圧値が前記所定の電圧範囲に含まれている場合には、前記第２の電力変化値を零に決定するように構成してもよい。
【００２０】
本態様によれば、算出した電圧値が所定の電圧範囲に含まれている場合に、第２の電力変化値を零に決定することができる。
【００２１】
例えば、本発明の一態様に係る電力制御装置において、前記電圧制御部は、算出した前記電圧値が前記所定の電圧範囲に含まれている場合には、前記電力調整装置において入力又は出力される前記第２の電力が小さくなるように前記第２の電力変化値を決定するように構成してもよい。
【００２２】
本態様によれば、算出した電圧値が所定の電圧範囲に含まれている場合に、第２の電力変化値を所定の値に決定することができる。
【００２３】
例えば、本発明の一態様に係る電力制御装置において、前記電圧制御部は、算出した前記電圧値が前記所定の電圧範囲に含まれていない場合には、算出した前記電圧値を前記所定の電圧範囲に収めることができるか否かを判定し、その判定結果に基づいて、前記第２の電力変化値を決定するように構成してもよい。
【００２４】
本態様によれば、算出した電圧値が所定の電圧範囲に含まれていない場合に、第２の電力変化値を所定の値に決定することができる。
【００２５】
例えば、本発明の一態様に係る電力制御装置において、前記電圧制御部は、算出した前記電圧値を前記所定の電圧範囲に収めることができると判定した場合には、算出した前記電圧値に基づいて、所定の制約条件を満たすような前記第２の電力変化値を決定するように構成してもよい。
【００２６】
本態様によれば、算出した電圧値を所定の電圧範囲に収めることができる場合に、第２の電力変化値を所定の値に決定することができる。
【００２７】
例えば、本発明の一態様に係る電力制御装置において、前記電圧制御部は、算出した前記電圧値を前記所定の電圧範囲に収めることができないと判定した場合には、前記電力調整装置において入力又は出力される前記第２の電力が定格電力又は零に近付くように前記第２の電力変化値を決定するように構成してもよい。
【００２８】
本態様によれば、算出した電圧値を所定の電圧範囲に収めることができない場合に、第２の電力変化値を所定の値に決定することができる。
【００２９】
例えば、本発明の一態様に係る電力制御装置において、さらに、前記潮流制御部による潮流制御の精度及び前記電圧制御部による電圧制御の精度の大小関係を決定する制御精度決定部を備え、前記潮流制御では、前記潮流検出点における前記潮流値が前記所定の目標値から逸脱した値である第１の逸脱値が制御され、前記電圧制御では、前記電圧検出点における前記電圧値が前記所定の電圧範囲から逸脱した値である第２の逸脱値が制御され、前記制御精度決定部は、前記第１の逸脱値が前記第２の逸脱値より大きい場合には、前記潮流制御の精度を前記電圧制御の精度よりも高く決定し、前記第２の逸脱値が前記第１の逸脱値より大きい場合には、前記電圧制御の精度を前記潮流制御の精度よりも高く決定するように構成してもよい。
【００３０】
本態様によれば、第１の逸脱値及び第２の逸脱値に基づいて、潮流制御部による潮流制御の精度及び電圧制御部による電圧制御の精度の大小関係を決定することができる。
【００３１】
例えば、本発明の一態様に係る電力制御装置において、さらに、前記潮流制御部による潮流制御の精度及び前記電圧制御部による電圧制御の精度の大小関係を決定する制御精度決定部を備え、前記潮流制御では、前記潮流検出点における前記潮流値が前記所定の目標値から逸脱した値である第１の逸脱値が制御され、前記電圧制御では、前記電圧検出点における前記電圧値が前記所定の電圧範囲から逸脱した値である第２の逸脱値が制御され、前記制御精度決定部は、前記潮流値の逸脱時間が前記電圧値の逸脱時間よりも長い場合には、前記潮流制御の精度を前記電圧制御の精度よりも高く決定し、前記電圧値の逸脱時間が前記潮流値の逸脱時間よりも長い場合には、前記電圧制御の精度を前記潮流制御の精度よりも高く決定するように構成してもよい。
【００３２】
本態様によれば、潮流値の逸脱時間及び電圧値の逸脱時間に基づいて、潮流制御部による潮流制御の精度及び電圧制御部による電圧制御の精度の大小関係を決定することができる。
【００３３】
例えば、本発明の一態様に係る電力制御装置において、前記潮流制御部は、前記制御精度決定部により前記電圧制御の精度が前記潮流制御の精度よりも高く決定された場合には、前記電圧検出点における前記電圧値を前記所定の電圧範囲に含める電圧制約条件を考慮して前記第１の電力変化値を算出し、前記制御精度決定部により前記潮流制御の精度が前記電圧制御の精度よりも高く決定された場合には、前記電圧制約条件を考慮せずに前記第１の電力変化値を算出するように構成してもよい。
【００３４】
本態様によれば、制御精度決定部により潮流制御の精度及び電圧制御の精度の大小関係が決定された場合に、潮流制御部は、電圧制約条件の考慮の有無に基づいて、第１の電力変化値を算出することができる。
【００３５】
例えば、本発明の一態様に係る電力制御装置において、前記第１の電力は、有効電力及び無効電力のいずれか一方であり、且つ、前記第２の電力は、有効電力及び無効電力のいずれか一方であるように構成してもよい。
【００３６】
本態様によれば、第１の電力を有効電力及び無効電力のいずれか一方とし、且つ、第２の電力を有効電力及び無効電力のいずれか一方とすることができる。
【００３７】
本発明の一態様に係る電力制御方法では、電力を入力又は出力することにより電力系統における電力を調整する電力調整装置を制御する電力制御方法であって、前記電力系統上に設けられた潮流検出点における潮流値及び前記電力系統上に設けられた電圧検出点における電圧値をそれぞれ取得するステップと、前記潮流検出点における前記潮流値を所定の目標値に近付けるために、前記第１の取得部により取得された前記潮流値に基づいて、前記電力調整装置において入力又は出力される第１の電力の変化値である第１の電力変化値を算出するステップと、前記電力調整装置において入力又は出力される前記第１の電力を前記第１の電力変化値だけ変化させた場合の前記電圧検出点における電圧値を算出し、当該電圧値が所定の電圧範囲に含まれるか否かに基づいて前記電力調整装置において入力又は出力される第２の電力の変化値である第２の電力変化値を決定するステップと、前記第１の電力変化値だけ変化させた前記第１の電力及び前記第２の電力変化値だけ変化させた前記第２の電力を前記電力調整装置において入力又は出力させるための指令値を前記電力調整装置に通知するステップと、を含む。
【００３８】
本態様によれば、第１の電力変化値（すなわち、潮流制御の制御解）を算出した後に、この第１の電力変化値に基づいて第２の電力変化値（すなわち、電圧制御の制御解）を算出するので、潮流制御の制御解及び電圧制御の制御解を算出するための計算を簡略化することができる。これにより、潮流制御の制御解及び電圧制御の制御解を高速に算出することができ、電力系統を安定化させることができる。さらに、潮流制御の制御解と電圧制御の制御解とがトレードオフの関係になる場合においても、これらの制御解の近似解を高速に算出することができる。
【００３９】
本発明の一態様に係るプログラムでは、電力を入力又は出力することにより電力系統における電力を調整する電力調整装置を制御するプログラムであって、前記電力系統上に設けられた潮流検出点における潮流値及び前記電力系統上に設けられた電圧検出点における電圧値をそれぞれ取得するステップと、前記潮流検出点における前記潮流値を所定の目標値に近付けるために、前記第１の取得部により取得された前記潮流値に基づいて、前記電力調整装置において入力又は出力される第１の電力の変化値である第１の電力変化値を算出するステップと、前記電力調整装置において入力又は出力される前記第１の電力を前記第１の電力変化値だけ変化させた場合の前記電圧検出点における電圧値を算出し、当該電圧値が所定の電圧範囲に含まれるか否かに基づいて前記電力調整装置において入力又は出力される第２の電力の変化値である第２の電力変化値を決定するステップと、前記第１の電力変化値だけ変化させた前記第１の電力及び前記第２の電力変化値だけ変化させた前記第２の電力を前記電力調整装置において入力又は出力させるための指令値を前記電力調整装置に通知するステップと、をコンピュータに実行させる。
【００４０】
本態様によれば、第１の電力変化値（すなわち、潮流制御の制御解）を算出した後に、この第１の電力変化値に基づいて第２の電力変化値（すなわち、電圧制御の制御解）を算出するので、潮流制御の制御解及び電圧制御の制御解を算出するための計算を簡略化することができる。
【００４１】
すなわち、まず第１の電力変化値（潮流制御の制御解）を算出し、第１の電力変化値が及ぼす電圧変動を、潮流計算を用いずに線形的に算出し、その電圧変動も含めて制御するよう第２の電力変化値（電圧制御の制御解）を算出するので、潮流制御の制御解算出ステップと、電圧変動を算出するステップと、電圧制御の制御解算出ステップとをそれぞれ１度ずつ実行すればよい。
【００４２】
これにより、潮流制御の制御解及び電圧制御の制御解を高速に算出することができ、電力系統を従来よりも高速に安定化させることができる。さらに、潮流制御の制御解と電圧制御の制御解とがトレードオフの関係になる場合においても、これらの制御解の近似解を高速に算出することができる。
【００４３】
なお、これらの包括的又は具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム又はコンピュータ読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭ等の非一時的な記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム及び記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
【００４４】
（実施の形態）
以下、実施の形態に係る電力制御装置、電力制御方法及びプログラムについて、図面を参照しながら説明する。
【００４５】
なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的又は具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序等は、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
【００４６】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る電力制御装置が設けられた電力系統を示す概念図である。図１に示されるように、電力系統１００は、電力線１０２、複数の電圧検出点１０３、潮流検出点１０４、複数の電力調整装置１０５、通信線１０６及び電力制御装置２００を含んでいる。この電力系統１００は、潮流検出点１０４を介して上位系統としての変電所１０１と連系されている。
【００４７】
電力線１０２は、変電所１０１からの電力を複数の電力調整装置１０５の各々に供給するためのものである。
【００４８】
電圧検出点１０３は、例えば、電力調整装置１０５が電力系統１００と連系される受電点であり、電力調整装置１０５により電圧値を取得可能な点である。なお、電圧検出点１０３における電圧値を検出する方法は、限定されない。本実施の形態では、電圧検出点１０３は、複数の電力調整装置１０５の各々に対応して設けられている。なお、電力線１０２の電圧階級と電圧検出点１０３の電圧階級とが異なる場合には、電力線１０２と電圧検出点１０３との間に変圧器等（図示せず）が設置されていてもよい。
【００４９】
潮流検出点１０４は、例えば、電力系統１００と変電所１０１との連系点である。潮流検出点１０４には、潮流検出点１０４における潮流値を検出するための潮流計測器（図示せず）が設けられている。なお、潮流値とは、潮流検出点１０４を流れる有効電力又は無効電力の値である。
【００５０】
電力調整装置１０５は、電力を入力又は出力することにより電力系統１００における電力を調整するための装置である。本実施の形態では、電力調整装置１０５は、電力系統１００に複数設けられている。この電力調整装置１０５は、例えば、分散型電源で構成されている。なお、分散型電源とは、例えば、太陽光発電システム及び燃料電池システム等の分散型発電システム、或いは、二次電池蓄電システム等の分散型電気エネルギー貯蔵システムである。分散型電源は、例えば、太陽電池、燃料電池及び二次電池等の発電装置と、発電装置により発生した直流電力に対してＤＣ／ＡＣ変換等を施すパワーコンディショナと、を有する。なお、電力調整装置１０５としては、分散型電源の他に、例えば、ＳＶＣ（Ｓｔａｔｉｃ  Ｖａｒ  Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｏｒ）及び調相装置等を用いることもできる。
【００５１】
電力調整装置１０５により電力が消費される場合には、変電所１０１からの電力は、潮流検出点１０４、電力線１０２及び電圧検出点１０３を介して電力調整装置１０５に入力される。一方、電力調整装置１０５から出力された電力は、対応する電圧検出点１０３を介して電力線１０２に供給される。
【００５２】
電力制御装置２００は、複数の電力調整装置１０５の各々を制御することにより、潮流検出点１０４における潮流値を制御する潮流制御及び電圧検出点１０３における電圧値を制御する電圧制御を行うための装置である。具体的には、電力制御装置２００は、潮流検出点１０４における潮流値を所定の目標値に近付けるように、潮流制御の制御解（すなわち、後述する第１の電力変化値）を算出する。また、電力制御装置２００は、電圧検出点１０３における電圧値を所定の電圧範囲内に収めるように、電圧制御の制御解（すなわち、後述する第２の電力変化値）を算出する。電力制御装置２００の構成については後述する。
【００５３】
通信線１０６は、電力制御装置２００と複数の電力調整装置１０５の各々とを相互に通信接続するためのものである。この通信線１０６を介して、電力制御装置２００と複数の電力調整装置１０５の各々との間でデータ等のやりとりが行われる。なお、通信線１０６は、例えば、インターネット、ＰＬＣ（Ｐｏｗｅｒ  Ｌｉｎｅ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）及び９５０ＭＨｚ帯無線等で構成される。
【００５４】
次に、上述した電力制御装置２００の構成について説明する。図２は、図１の電力制御装置の機能的構成を示すブロック図である。
【００５５】
図２に示されるように、電力制御装置２００は、第１の取得部２０１、第２の取得部２０２、潮流制御部２０３、電圧制御部２０４及び通知部２０５を備えている。
【００５６】
第１の取得部２０１は、電圧検出点１０３における電圧値を取得する。さらに、第１の取得部２０１は、上述した潮流計測器からの検出信号に基づいて、潮流検出点１０４における潮流値を取得する。
【００５７】
第２の取得部２０２は、変電所１０１と複数の電力調整装置１０５の各々との間における系統インピーダンス値を取得する。なお、系統インピーダンス値の取得方法としては、例えば、電力会社が管理及び運営しているサーバから取得する方法、複数の電力調整装置１０５の各々から取得する方法、及び、電力制御装置２００が備えるＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）等に記憶された系統インピーダンス値を読み出す方法等がある。
【００５８】
潮流制御部２０３は、潮流検出点１０４における潮流値を所定の目標値に近付けるために、第１の取得部２０１により取得された潮流値に基づいて、複数の電力調整装置１０５の各々において入力又は出力される第１の電力の変化値である第１の電力変化値を算出する。なお、第１の電力は、有効電力及び無効電力のいずれか一方である。例えば、潮流検出点１０４において制御される潮流値が有効電力である場合には、第１の電力は有効電力であり、潮流検出点１０４において制御される潮流値が無効電力である場合には、第１の電力は無効電力である。本実施の形態では、第１の電力が有効電力である場合について説明する。潮流制御部２０３による第１の電力変化値の算出方法については後述する。
【００５９】
電圧制御部２０４は、複数の電力調整装置１０５の各々において入力又は出力される第１の電力を上記第１の電力変化値だけ変化させた場合の、電圧検出点１０３における電圧値を算出する。その後、電圧制御部２０４は、算出した当該電圧値が所定の電圧範囲に含まれるか否かに基づいて、複数の電力調整装置１０５の各々において入力又は出力される第２の電力の変化値である第２の電力変化値を決定する。なお、所定の電圧範囲とは、例えば、日本国内における系統連系規程で定められた低圧需要家の電圧適正範囲（１０１±６Ｖ、２０２±２０Ｖ）等である。ここで、有効電力を用いて電圧検出点１０３における電圧値を制御する場合には、第２の電力は有効電力であり、無効電力を用いて電圧検出点１０３における電圧値を制御する場合には、第２の電力は無効電力である。本実施の形態では、第２の電力が無効電力である場合について説明する。電圧制御部２０４による第２の電力変化値の算出方法については後述する。
【００６０】
通知部２０５は、第１の電力変化値だけ変化させた第１の電力及び第２の電力変化値だけ変化させた第２の電力を複数の電力調整装置１０５の各々において入力又は出力させるための指令値を決定し、決定した指令値を複数の電力調整装置１０５の各々に通知する。本実施の形態では、指令値は、潮流制御部２０３により算出された第１の電力変化値及び電圧制御部２０４により決定された第２の電力変化値を含むデータである。
【００６１】
次に、図３を用いて、本実施の形態の電力制御装置２００による電力制御の流れについて説明する。図３は、図１の電力制御装置による電力制御の流れを示すフローチャートである。
【００６２】
まず、第２の取得部２０２は、変電所１０１と複数の電力調整装置１０５の各々との間における系統インピーダンス値を取得する（Ｓ１０１）。なお、本実施の形態では、第２の取得部２０２は、系統インピーダンス値を一回だけ取得しているが、配電系統が構成される毎に系統インピーダンス値を取得してもよく、或いは、定期的に系統インピーダンス値を取得してもよい。
【００６３】
次に、第１の取得部２０１は、潮流検出点１０４における潮流値（本実施の形態では、有効電力値）を取得するとともに、電圧検出点１０３における電圧値を取得する（Ｓ１０２）。第１の取得部２０１は、取得した潮流値を潮流制御部２０３に送信し、取得した電圧値を電圧制御部２０４に送信する。
【００６４】
その後、潮流制御部２０３は、潮流検出点１０４における潮流値を所定の目標値に近付けるために、第１の取得部２０１により取得された潮流値に基づいて第１の電力変化値を算出する（Ｓ１０３）。ここで、図４Ａを用いて、潮流制御部２０３による第１の電力変化値の算出方法について説明する。図４Ａは、電圧値が所定の電圧範囲に含まれている場合における、潮流制御部２０３による第１の電力変化値の算出方法を説明するための概念図である。なお、図４Ａでは、説明を簡略化するため、電圧検出点１０３が１つである場合について図示している。図４Ａにおいて、横軸は、潮流制御部２０３による潮流制御の制約条件（後述する式２参照）を表し、縦軸は、電圧制御部２０４による電圧制御の制約条件（後述する式４参照）を表している。また、図４Ａにおいて、Ｐは、潮流検出点１０４における上記所定の目標値を表している。なお、後述する式２では、所定の目標値Ｐに対して許容誤差範囲を設定しているが、図４Ａでは、説明を簡素化するために、正の許容誤算範囲（斜線で囲まれた範囲）のみを図示している。
【００６５】
潮流制御部２０３は、所定の制約条件の下で、例えば、コスト総和を最小にする最適化問題を数理計画法により算出する。この算出に用いられる目的関数は、次式１で表されるように、複数の電力調整装置１０５の各々の特性（例えば、燃料費、運転効率及び残容量等）に応じて、複数の電力調整装置１０５の各々において入力又は出力される第１の電力を配分する関数である。
【００６６】
【数１】
2013172012.tif 000003
【００６７】
上式１において、ｎは、電力系統１００に設けられた複数の電力調整装置１０５の数を示す。Ｐｉは、識別子ｉ（１≦ｉ≦ｎ）で特定される電力調整装置１０５において入力又は出力される第１の電力を示す。なお、Ｐｉについては、例えば、識別子ｉで特定される電力調整装置１０５に設けられた電力計（図示せず）を用いることにより取得することができる。ΔＰｉは、識別子ｉで特定される電力調整装置１０５において入力又は出力される第１の電力の変化値である第１の電力変化値を示す。αｉは、例えば、識別子ｉで特定される電力調整装置１０５に対して第１の電力変化値だけ変化させた第１の電力（Ｐｉ＋ΔＰｉ）を入力又は出力させる際に発生するコストを示す。
【００６８】
なお、本実施の形態では、αｉをコストとしたが、上述のように、運転効率及び残容量等であってもよい。また、上式１は、第１の電力変化値だけ変化させた第１の電力（Ｐｉ＋ΔＰｉ）を用いているが、第１の電力変化値（ΔＰｉ）を用いてもよい。
【００６９】
また、上記所定の制約条件は、次式２で表されるように、複数の電力調整装置１０５についての第１の電力変化値の総和が、潮流検出点１０４における潮流値と所定の目標値との差分に係数を乗じた値±許容誤差以内となる条件である。
【００７０】
【数２】
2013172012.tif 000004
【００７１】
上式２において、ｃは、０〜１の範囲の値をとる係数を示す。Ｐ潮流値は、第１の取得部２０１により取得された潮流検出点１０４における潮流値を示す。Ｐ目標値は、潮流検出点１０４における潮流値が近付くべき、予め定められた所定の目標値を示す。また、ｄは、許容誤差を示す。
【００７２】
潮流制御部２０３は、上式２の制約条件を満たし、且つ、上式１の目的関数を最小にする第１の電力変化値（ΔＰｉ）を最適値として算出する。以上のようにして、潮流制御部２０３は、第１の電力変化値（ΔＰｉ）を潮流制御の制御解として算出する。
【００７３】
その後、電圧制御部２０４は、電力調整装置１０５において入力又は出力される第１の電力を上記第１の電力変化値だけ変化させた場合の、電圧検出点１０３における電圧値を算出する（Ｓ１０４）。電圧制御部２０４による電圧値の算出には、次式３が用いられる。
【００７４】
【数３】
2013172012.tif 000005
【００７５】
上式３において、Ａは、制御感度を表す係数（＝ｄＶｈ／ｄＰｉ）を成分とする行列であり、第２の取得部２０２により取得された系統インピーダンス値に基づいて算出される。具体的には、例えば、次式４により、行列Ａの各成分Ａｈｉを算出することができる。
【００７６】
【数４】
2013172012.tif 000006
【００７７】
上式４において、ｒｉは、第２の取得部２０２により取得された系統インピーダンス値における抵抗成分の値であり、変電所１０１から識別子ｉで特定される電圧検出点１０３までの抵抗値である。ｒｈは、変電所１０１から識別子ｈで特定される電圧検出点１０３までの抵抗値である。なお、上式４は一例であり、説明を簡単にするために簡易式を用いている。第２の取得部２０２が取得した系統インピーダンスにおけるリアクタンス成分等を含めて詳細な計算式を用いることも可能である。
【００７８】
なお、Ａｈｉの決定においては、識別子ｉで特定される電力調整装置１０５がΔＰｉだけ有効電力の出力を変化させた場合の、識別子ｈで特定される電圧検出点１０３における電圧変化値ΔＶｈを測定することにより決定することも可能である。
【００７９】
また、ΔＶｉは、識別子ｉで特定される電力調整装置１０５において入力又は出力される第１の電力を第１の電力変化値だけ変化させた場合の、当該電力調整装置１０５に対応する電圧検出点１０３における電圧変化値である。なお、本実施の形態では、電圧検出点１０３は電力調整装置１０５の受電点であるため、ΔＶｉの数は最大ｎ個となるが、ΔＶｉの数は必ずしもｎ個でなくてもよい。
【００８０】
電圧制御部２０４は、上式３を用いることにより、潮流制御部２０３により算出された第１の電力変化値（ΔＰｉ）に基づいて、電圧変化値（ΔＶｉ）を算出する。電圧制御部２０４は、第１の取得部２０１により取得された電圧値（Ｖｉ）と、上式３により算出された電圧変化値（ΔＶｉ）とを加算することにより、電力調整装置１０５において入力又は出力される第１の電力を第１の電力変化値（ΔＰｉ）だけ変化させた場合の、電圧検出点１０３における電圧値（Ｖｉ＋ΔＶｉ）を算出する。
【００８１】
その後、電圧制御部２０４は、算出した電圧値（Ｖｉ＋ΔＶｉ）が所定の電圧範囲を逸脱しているか否かを次式５に基づいて判定する。
【００８２】
【数５】
2013172012.tif 000007
【００８３】
上式５において、Ｖｉは、第１の取得部２０１により取得された、識別子ｉで特定される電力調整装置１０５に対応する電圧検出点１０３における電圧値を示す。Ｖｉ＋ΔＶｉは、識別子ｉで特定される電力調整装置１０５において入力又は出力される第１の電力を第１の電力変化値だけ変化させた場合の、電圧検出点１０３における電圧値を示す。Ｖｉ＿ｍａｘは、識別子ｉで特定される電力調整装置１０５に対応する電圧検出点１０３における所定の電圧範囲の上限値を示し、例えば１０７Ｖである。Ｖｉ＿ｍｉｎは、識別子ｉで特定される電力調整装置１０５に対応する電圧検出点１０３における所定の電圧範囲の下限値を示し、例えば９５Ｖである。なお、上記所定の電圧範囲は、全ての電力調整装置１０５で同一にしてもよく、或いは、各電力調整装置１０５において異なる範囲を設定してもよい。
【００８４】
図４Ｂは、電圧値が所定の電圧範囲に含まれている場合における、電圧制御部２０４による電圧値の逸脱判定方法を説明するための概念図である。図４Ｂにおいて、Ｖｍａｘは、所定の電圧範囲の上限値を表し、Ｖｍｉｎは、所定の電圧範囲の下限値を表している。図４Ｂに示すように、全ての電圧検出点１０３について算出した電圧値が所定の電圧範囲を逸脱していない場合には（Ｓ１０５でＮｏ）、電圧制御部２０４は、電力調整装置１０５において入力又は出力される第２の電力の変化値である第２の電力変化値（ΔＱｉ）を零に決定する（Ｓ１０６）。以上のようにして、算出した電圧値が所定の電圧範囲を逸脱していない場合に、電圧制御部２０４は、第２の電力変化値（ΔＱｉ＝０）を電圧制御の制御解として決定する。
【００８５】
なお、このような構成に代えて、電圧制御部２０４は、電力調整装置１０５において入力又は出力される第２の電力（Ｑｉ）が小さくなるように、第２の電力変化値（ΔＱｉ）を算出してもよい。
【００８６】
次に、算出した電圧値が所定の電圧範囲を逸脱している場合について説明する。図５Ａは、電圧値が所定の電圧範囲に含まれていない場合における、潮流制御部２０３による第１の電力変化値の算出方法を説明するための概念図である。図５Ｂは、電圧値が所定の電圧範囲に含まれていない場合における、電圧制御部２０４による電圧値の逸脱判定方法を説明するための概念図である。
【００８７】
図５Ｂに示すように、複数の電圧検出点１０３について算出した電圧値のうち、１以上の電圧値が所定の電圧範囲を逸脱している場合には（Ｓ１０５でＹｅｓ）、電圧制御部２０４は、当該電圧値の逸脱方向を判定する（Ｓ１０７）。すなわち、電圧制御部２０４は、算出した電圧値が所定の電圧範囲の上限値を逸脱しているのか（Ｖｉ＋ΔＶｉ＞Ｖｉ＿ｍａｘ）、或いは、所定の電圧範囲の下限値を逸脱しているのか（Ｖｉ＋ΔＶｉ＜Ｖｉ＿ｍｉｎ）について判定する。なお、本実施の形態では、算出した電圧値が所定の電圧範囲の上限値を逸脱していると判定された場合について説明する。
【００８８】
その後、電圧制御部２０４は、算出した電圧値を所定の電圧範囲に収めることができるか否か（すなわち、電圧制御の制御解が存在するか否か）を次式６に基づいて判定する。
【００８９】
【数６】
2013172012.tif 000008
【００９０】
上式６において、Ｂは、制御感度を表す係数（＝ｄＶｈ／ｄＱｉ）を成分とする行列であり、第２の取得部２０２により取得された系統インピーダンス値に基づいて算出される。具体的には、例えば、次式７により、Ｂｈｉを算出することができる。
【００９１】
【数７】
2013172012.tif 000009
【００９２】
上式７において、ｘｉは、第２の取得部２０２により取得された系統インピーダンス値におけるリアクタンス成分の値であり、変電所１０１から識別子ｉで特定される電圧検出点１０３までのリアクタンス値である。ｘｈは、変電所１０１から識別子ｈで特定される電圧検出点１０３までのリアクタンス値である。なお、上式７は一例であり、説明を簡単にするために簡易式を用いている。第２の取得部２０２が取得した系統インピーダンスにおける抵抗成分等を含めて詳細な計算式を用いることも可能である。
【００９３】
なお、Ｂｈｉの決定においては、識別子ｉで特定される電力調整装置１０５がΔＱｉだけ無効電力の出力を変化させた場合の、識別子ｈで特定される電圧検出点１０３における電圧変化値ΔＶｈを測定することにより決定することも可能である。
【００９４】
また、Ｑｉ＿ｍａｘは、識別子ｉで特定される電力調整装置１０５が出力可能な第２の電力の最大値である。すなわち、
【数８】
2013172012.tif 000010
となる。
【００９５】
上式６を満たすＱｉ＿ｍａｘが存在する場合には、電圧制御部２０４は、電圧検出点１０３における電圧値を所定の電圧範囲に収めることができる（すなわち、電圧制御の制御解が存在する）と判定する（Ｓ１０８でＹｅｓ）。この場合には、電圧制御部２０４は、算出した電圧値に基づいて、所定の制約条件を満たすような第２の電力変化値を算出する。具体的には、電圧制御部２０４は、所定の制約条件の下で、例えば、コスト総和を最小にする最適化問題を数理計画法により算出する。この算出に用いられる目的関数は、次式９で表されるように、複数の電力調整装置１０５の各々の特性（例えば、燃料費、運転効率及び残容量等）に応じて複数の電力調整装置１０５の各々において入力又は出力される第２の電力を配分する関数である。
【００９６】
【数９】
2013172012.tif 000011
【００９７】
上式９において、Ｑｉは、識別子ｉで特定される電力調整装置１０５において入力又は出力される第２の電力を示す。ΔＱｉは、識別子ｉで特定される電力調整装置１０５において入力又は出力される第２の電力の変化値である第２の電力変化値を示す。βｉは、例えば、識別子ｉで特定される電力調整装置１０５に対して第２の電力変化値だけ変化させた第２の電力（Ｑｉ＋ΔＱｉ）を入力又は出力させる際に発生するコストを示す。なお、Ｑｉについては、例えば、識別子ｉで特定される電力調整装置１０５に設けられた電力計（図示せず）を用いることにより取得することができる。
【００９８】
また、上記所定の制約条件は、次式１０で表される。
【００９９】
【数１０】
2013172012.tif 000012
【０１００】
電圧制御部２０４は、上式１０の制約条件を満たし、且つ、上式９の目的関数を最小にする第２の電力変化値（ΔＱｉ）を電圧制御の制御解として算出する（Ｓ１０９）。
【０１０１】
図５Ｃは、電圧値が所定の電圧範囲に含まれていない場合における、電圧制御部２０４による第２の電力変化値の算出方法を説明するための概念図である。図５Ｃに示すように、電力調整装置１０５において入力又は出力される第２の電力を、上述のように算出した第２の電力変化値だけ変化させることにより、電圧検出点１０３における電圧値を所定の電圧範囲に収めることができる。以上のようにして、電圧検出点１０３における電圧値を所定の電圧範囲に収めることができる場合に、電圧制御部２０４は、第２の電力変化値（ΔＱｉ）を電圧制御の制御解として決定する。
【０１０２】
一方、上式６を満たすＱｉ＿ｍａｘが存在しない場合には、電圧制御部２０４は、電圧検出点１０３における電圧値を所定の電圧範囲に収めることができない（すなわち、電圧制御の制御解が存在しない）と判定する（Ｓ１０８でＮｏ）。この場合には、電圧制御部２０４は、電力調整装置１０５において入力又は出力される第２の電力（Ｑｉ）が定格電力（Ｑｉ＿ｍａｘ）に近付くように、第２の電力変化値（ΔＱｉ）の近似解を次式１１により決定する（Ｓ１１０）。
【０１０３】
【数１１】
2013172012.tif 000013
【０１０４】
図６Ａは、電圧値が所定の電圧範囲に含まれていない場合における、潮流制御部２０３による第１の電力変化値の算出方法を説明するための概念図である。図６Ｂは、電圧値が所定の電圧範囲に含まれていない場合における、電圧制御部２０４による電圧値の逸脱判定方法を説明するための概念図である。図６Ｃは、電圧値が所定の電圧範囲に含まれていない場合における、電圧制御部２０４による第２の電力変化値の算出方法を説明するための概念図である。図６Ｃに示すように、電力調整装置１０５において入力又は出力される第２の電力を、上述のように決定した第２の電力変化値だけ変化させることにより、電圧検出点１０３における電圧値を所定の電圧範囲に近付けることができる。以上のようにして、電圧検出点１０３における電圧値を所定の電圧範囲に収めることができない場合に、電圧制御部２０４は、第２の電力変化値（ΔＱｉ）を電圧制御の制御解として決定する。
【０１０５】
最後に、通知部２０５は、潮流制御部２０３により算出された第１の電力変化値（ΔＰｉ）及び電圧制御部２０４により決定された第２の電力変化値（ΔＱｉ）を指令値として決定する（Ｓ１１１）。通知部２０５は、決定した指令値を対応する電力調整装置１０５の各々に通知する（Ｓ１１２）。その後、電力制御装置２００は、上述したＳ１０２〜Ｓ１１２の処理を繰り返し実行する。
【０１０６】
なお、Ｓ１１０において、上述した構成に代えて、電圧制御部２０４は、電力調整装置１０５において入力又は出力される第２の電力（Ｑｉ）が零に近付くように、第２の電力変化値（ΔＱｉ）の近似解を決定することもできる。
【０１０７】
以上説明したように、本実施の形態の電力制御装置２００では、第１の電力変化値（すなわち、潮流制御の制御解）を算出した後に、この第１の電力変化値に基づいて第２の電力変化値（すなわち、電圧制御の制御解）を算出するので、潮流制御の制御解及び電圧制御の制御解を算出するための計算を簡略化することができる。これにより、潮流制御の制御解及び電圧制御の制御解を高速に（例えば、従来技術の１０倍程度の速度で）算出することができ、電力系統１００を安定化させることができる。さらに、潮流制御の制御解と電圧制御の制御解とがトレードオフの関係になる場合においても、これらの制御解の近似解を高速に算出することができる。
【０１０８】
（実施の形態２）
図７は、実施の形態２に係る電力制御装置の機能的構成を示すブロック図である。図８は、図７の電力制御装置による電力制御の流れを示すフローチャートである。なお、本実施の形態において、上記実施の形態１と同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明を省略する。
【０１０９】
図７に示すように、本実施の形態の電力制御装置２００Ａは、さらに、制御精度決定部２０６を備えている。この制御精度決定部２０６は、潮流制御部２０３による潮流制御の精度及び電圧制御部２０４による電圧制御の精度の大小関係を決定する。潮流制御では、潮流検出点１０４における潮流値が所定の目標値から逸脱した値である第１の逸脱値が制御される。一方、電圧制御では、電圧検出点１０３における電圧値が所定の電圧範囲から逸脱した値である第２の逸脱値が制御される。
【０１１０】
制御精度決定部２０６は、制御精度の決定方法を選定し、選定した決定方法に基づいて、制御精度の大小関係を決定する。制御精度の決定方法として、逸脱値を比較する方法及び逸脱時間を比較する方法等が存在する。
【０１１１】
逸脱値を比較する場合において、制御精度決定部２０６は、第１の逸脱値が第２の逸脱値より大きい場合には、潮流制御の精度を電圧制御の精度よりも高く決定し、第２の逸脱値が第１の逸脱値より大きい場合には、電圧制御の精度を潮流制御の精度よりも高く決定する。なお、第１の逸脱値の単位はｋＷ、ｋＶａｒ等であり、第２の逸脱値の単位はＶ等であるため、第１の逸脱値と第２の逸脱値とを比較する際には、両者をそれぞれ正規化する。例えば、第１の逸脱値が目標値４ｋＷ基準で０．１ｋＷであり、第２の逸脱値が上限値１０７Ｖ基準で２Ｖである場合について説明する。このとき、第１の逸脱値を正規化すると、｜０．１ｋＷ｜／４ｋＷ＝０．０２５となり、第２の逸脱値を正規化すると、｜２Ｖ｜／１０７Ｖ＝０．０１９となる。この場合には、第１の逸脱値が第２の逸脱値よりも大きいため、制御精度決定部２０６は、潮流制御の精度を電圧制御の精度よりも高く決定する。
【０１１２】
一方、逸脱時間を比較する場合において、制御精度決定部２０６は、潮流値が所定の目標値から逸脱している時間である第１の逸脱時間が、電圧値が所定の電圧範囲から逸脱している時間である第２の逸脱時間よりも大きい場合には、潮流制御の精度を電圧制御の精度よりも高く決定する。一方、第２の逸脱時間が第１の逸脱時間より大きい場合には、電圧制御の精度を潮流制御の精度よりも高く決定する。なお、逸脱時間の算出には、直近の連続逸脱回数を用いてもよい。また、第１の逸脱値に第１の逸脱時間を、第２の逸脱値に第２の逸脱時間を含めるようにしてもよい。
【０１１３】
制御精度決定部２０６により電圧制御の精度が潮流制御の精度よりも高く決定された場合には、潮流制御部２０３は、電圧制約条件を考慮して第１の電力変化値を算出する。この電圧制約条件とは、上式５で表される制約条件であり、電力調整装置１０５において入力又は出力される第１の電力を第１の電力変化値だけ変化させた場合の、電圧検出点１０３における電圧値を所定の電圧範囲に含める制約条件である。この場合には、潮流制御部２０３は、上式１、上式２及び上式５を用いることにより、第１の電力変化値を算出する。これにより、電圧制御部２０４により算出される第２の電力変化値は、電圧検出点１０３における電圧値を所定の電圧範囲に含めるという制約条件を満足する値となる。ここで、潮流制御部２０３は、上式２及び上式５の制約条件を満たす解が存在しない場合には、上式１及び上式５を用いて（すなわち、上式２を用いることなく）解を算出することにより、電圧制御部２０４により算出される第２の電力変化値は、電圧検出点１０３における電圧値を所定の電圧範囲に含めるという制約条件を満足する値となる。
【０１１４】
一方、制御精度決定部２０６により潮流制御の精度が電圧制御の精度よりも高く決定された場合には、潮流制御部２０３は、上記電圧制約条件を考慮せずに第１の電力変化値を算出する。この場合には、潮流制御部２０３は、上記実施の形態１と同様に、上式１及び上式２を用いることにより、第１の電力変化値を算出する。これにより、潮流制御部２０３により算出される第１の電力変化値は、潮流検出点１０４における潮流値をできるだけ所定の目標値に近付けるという制約条件を満足する値となる。
【０１１５】
次に、図８を用いて、本実施の形態の電力制御装置２００Ａによる電力制御の流れについて説明する。まず、上記実施の形態１と同様に、Ｓ１０１及びＳ１０２が実行された後に、制御精度決定部２０６は、制御精度の決定方法を選定する（Ｓ２０１）。具体的には、制御精度決定部２０６は、第１の逸脱値と第２の逸脱値とを比較することにより制御精度の大小関係を決定する方法と、第１の逸脱時間と第２の逸脱時間とを比較することにより制御精度の大小関係を決定する方法とのうちいずれか一方を選択する。
【０１１６】
第１の逸脱値が第２の逸脱値より大きい（或いは、第１の逸脱時間が第２の逸脱時間よりも長い）場合には（Ｓ２０２でＹｅｓ）、制御精度決定部２０６は、潮流制御の精度を電圧制御の精度よりも高く決定する（Ｓ２０３）。一方、第２の逸脱値が第１の逸脱値より大きい（或いは、第２の逸脱時間が第１の逸脱時間よりも長い）場合には（Ｓ２０２でＮｏ）、電圧制御の精度を潮流制御の精度よりも高く決定する（Ｓ２０４）。その後、上記実施の形態１と同様に、Ｓ１０３〜Ｓ１１２が実行される。
【０１１７】
図９は、電力制御装置の制御パターンを示す表である。図９に示すように、潮流制御部２０３が制御する電力と、電圧制御部２０４が制御する電力と、制御精度を高くする制御部の種類とに応じて、電力制御装置２００Ａの制御パターンとして合計８種類の制御パターン１〜８が考えられる。なお、制御パターン１〜８のうち、上記実施の形態１及び２では、制御パターン３及び４を中心に説明した。
【０１１８】
例えば、制御パターン１では、潮流制御部２０３は、潮流検出点１０４における有効電力値（潮流値）を所定の目標値に近付けるために、電力調整装置１０５において入力又は出力される有効電力（第１の電力）を制御する。電圧制御部２０４は、電圧検出点１０３における電圧値が所定の電圧範囲に収まるように、電力調整装置１０５において入力又は出力される有効電力（第２の電力）を制御する。また、制御パターン１では、制御精度決定部２０６は、潮流制御部２０３による潮流制御の精度を電圧制御部２０４による電圧制御の精度より高く決定する。このとき、潮流制御部２０３によって算出された有効電力変化値（第１の電力変化値）だけ変化させた有効電力（第１の電力）が電力調整装置１０５において入力又は出力される。一方、電圧制御部２０４によって算出された有効電力変化値（第２の電力変化値）は考慮しない（電圧制御部２０４は、有効電力変化値（第２の電力変化値）を算出しなくてもよい）。すなわち、第２の電力変化値は、零となる。
【０１１９】
また、制御パターン６では、潮流制御部２０３は、潮流検出点１０４における無効電力値（潮流値）を所定の目標値に近付けるために、電力調整装置１０５において入力又は出力される無効電力（第１の電力）を制御する。電圧制御部２０４は、電圧検出点１０３における電圧値が所定の電圧範囲に収まるように、電力調整装置１０５において入力又は出力される有効電力（第２の電力）を制御する。また、制御パターン６では、制御精度決定部２０６は、電圧制御部２０４による電圧制御の精度を潮流制御部２０３による潮流制御の精度より高く決定する。このとき、潮流制御部２０３は、電圧検出点１０３における電圧値が所定の電圧範囲に含まれるように、無効電力変化値（第１の電力変化値）を算出する。
【０１２０】
なお、上記各実施の形態において、各構成要素は、専用のハードウェアで構成されるか、各構成要素に適したソフトウェアプログラムを実行することによって実現されてもよい。各構成要素は、ＣＰＵ又はプロセッサ等のプログラム実行部が、ハードディスク又は半導体メモリ等の記録媒体に記録されたソフトウェアプログラムを読み出して実行することによって実現されてもよい。ここで、上記各実施の形態の電力制御装置等を実現するソフトウェアは、次のようなプログラムである。
【０１２１】
すなわち、電力を入力又は出力することにより電力系統における電力を調整する電力調整装置を制御するプログラムであって、前記電力系統上に設けられた潮流検出点における潮流値及び前記電力系統上に設けられた電圧検出点における電圧値をそれぞれ取得するステップと、前記潮流検出点における前記潮流値を所定の目標値に近付けるために、前記第１の取得部により取得された前記潮流値に基づいて、前記電力調整装置において入力又は出力される第１の電力の変化値である第１の電力変化値を算出するステップと、前記電力調整装置において入力又は出力される前記第１の電力を前記第１の電力変化値だけ変化させた場合の前記電圧検出点における電圧値を算出し、当該電圧値が所定の電圧範囲に含まれるか否かに基づいて前記電力調整装置において入力又は出力される第２の電力の変化値である第２の電力変化値を決定するステップと、前記第１の電力変化値だけ変化させた前記第１の電力及び前記第２の電力変化値だけ変化させた前記第２の電力を前記電力調整装置において入力又は出力させるための指令値を前記電力調整装置に通知するステップと、をコンピュータに実行させるプログラムである。
【０１２２】
以上、本発明の一つ又は複数の態様に係る電力制御装置、電力制御方法及びプログラムについて、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思い付く各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の一つ又は複数の態様の範囲内に含まれてもよい。
【０１２３】
上記実施の形態１及び２では、電圧検出点を電力調整装置の受電点に設けたが、これに限定されず、任意の箇所に設けることが可能である。また、上記実施の形態１及び２では、電圧検出点を複数設けたが、１つのみ設けることも可能である。
【０１２４】
上記実施の形態１及び２では、潮流検出点を電力系統と変電所との連系点に設けたが、これに限定されず、任意の箇所に設けることが可能である。また、上記実施の形態１及び２では、潮流検出点を１つのみ設けたが、複数設けることも可能である。
【０１２５】
上記実施の形態１及び２では、指令値は、潮流制御部２０３により算出された第１の電力変化値及び電圧制御部により決定された第２の電力変化値を含むデータであるが、これに限定されず、例えば、第１の電力変化値だけ変化させた第１の電力（Ｐｉ＋ΔＰｉ）及び第２の電力変化値だけ変化させた第２の電力（Ｑｉ＋ΔＱｉ）を含むデータでもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１２６】
本発明は、分散型電源等の電力調整装置が連系された電力系統における潮流値及び電圧値を制御するための電力制御装置、電力制御方法及びプログラムに適用することができる。
【符号の説明】
【０１２７】
１００  電力系統
１０１  変電所
１０２  電力線
１０３  電圧検出点
１０４  潮流検出点
１０５  電力調整装置
１０６  通信線
２００，２００Ａ  電力制御装置
２０１  第１の取得部
２０２  第２の取得部
２０３  潮流制御部
２０４  電圧制御部
２０５  通知部
２０６  制御精度決定部
【図１】
2013172012.tif 000014
【図２】
2013172012.tif 000015
【図３】
2013172012.tif 000016
【図４Ａ】
2013172012.tif 000017
【図４Ｂ】
2013172012.tif 000018
【図５Ａ】
2013172012.tif 000019
【図５Ｂ】
2013172012.tif 000020
【図５Ｃ】
2013172012.tif 000021
【図６Ａ】
2013172012.tif 000022
【図６Ｂ】
2013172012.tif 000023
【図６Ｃ】
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【図７】
2013172012.tif 000025
【図８】
2013172012.tif 000026
【図９】
2013172012.tif 000027
【手続補正書】
【提出日】平成27年5月19日(2015.5.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力を入力又は出力することにより電力系統における電力を調整する電力調整装置を制御する電力制御装置であって、
前記電力系統上に設けられた潮流検出点における潮流値及び前記電力系統上に設けられた電圧検出点における電圧値をそれぞれ取得する第１の取得部と、
前記潮流検出点における前記潮流値を所定の目標値に近付けるために、前記第１の取得部により取得された前記潮流値に基づいて、前記電力調整装置において入力又は出力される第１の電力の変化値である第１の電力変化値を算出する潮流制御部と、
前記電力調整装置において入力又は出力される前記第１の電力を前記第１の電力変化値だけ変化させた場合の前記電圧検出点における電圧値を算出し、当該電圧値が所定の電圧範囲に含まれるか否かに基づいて、且つ、当該電圧値が前記所定の電圧範囲に含まれていない場合には、当該電圧値を前記所定の電圧範囲に収めることができるか否かを判定し、その判定結果に基づいて、前記電力調整装置において入力又は出力される第２の電力の変化値である第２の電力変化値を決定する電圧制御部と、
前記第１の電力変化値だけ変化させた前記第１の電力及び前記第２の電力変化値だけ変化させた前記第２の電力を前記電力調整装置において入力又は出力させるための指令値を前記電力調整装置に通知する通知部と、を備え、
前記電圧制御部は、
算出した前記電圧値が前記所定の電圧範囲に含まれている場合には、前記第２の電力変化値を零に決定し、
算出した前記電圧値が前記所定の電圧範囲に含まれていない場合であって、算出した前記電圧値を前記所定の電圧範囲に収めることができると判定した場合には、算出した前記電圧値に基づいて、所定の制約条件を満たすような前記第２の電力変化値を決定し、
算出した前記電圧値が前記所定の電圧範囲に含まれていない場合であって、算出した前記電圧値を前記所定の電圧範囲に収めることができないと判定した場合には、前記電力調整装置において入力又は出力される前記第２の電力が定格電力に近付くように前記第２の電力変化値を決定する
電力制御装置。
【請求項２】
さらに、前記電力系統に電力を供給する上位系統と前記電力調整装置との間における系統インピーダンス値を取得する第２の取得部を備え、
前記電圧制御部は、前記第２の取得部により取得された前記系統インピーダンス値に基づいて、前記電圧値を算出する
請求項１に記載の電力制御装置。
【請求項３】
さらに、前記潮流制御部による潮流制御の精度及び前記電圧制御部による電圧制御の精度の大小関係を決定する制御精度決定部を備え、
前記潮流制御では、前記潮流検出点における前記潮流値が前記所定の目標値から逸脱した値である第１の逸脱値が制御され、
前記電圧制御では、前記電圧検出点における前記電圧値が前記所定の電圧範囲から逸脱した値である第２の逸脱値が制御され、
前記制御精度決定部は、前記第１の逸脱値が前記第２の逸脱値より大きい場合には、前記潮流制御の精度を前記電圧制御の精度よりも高く決定し、前記第２の逸脱値が前記第１の逸脱値より大きい場合には、前記電圧制御の精度を前記潮流制御の精度よりも高く決定する
請求項１又は２に記載の電力制御装置。
【請求項４】
さらに、前記潮流制御部による潮流制御の精度及び前記電圧制御部による電圧制御の精度の大小関係を決定する制御精度決定部を備え、
前記潮流制御では、前記潮流検出点における前記潮流値が前記所定の目標値から逸脱した値である第１の逸脱値が制御され、
前記電圧制御では、前記電圧検出点における前記電圧値が前記所定の電圧範囲から逸脱した値である第２の逸脱値が制御され、
前記制御精度決定部は、前記潮流値の逸脱時間が前記電圧値の逸脱時間よりも長い場合には、前記潮流制御の精度を前記電圧制御の精度よりも高く決定し、前記電圧値の逸脱時間が前記潮流値の逸脱時間よりも長い場合には、前記電圧制御の精度を前記潮流制御の精度よりも高く決定する
請求項１又は２に記載の電力制御装置。
【請求項５】
前記潮流制御部は、前記制御精度決定部により前記電圧制御の精度が前記潮流制御の精度よりも高く決定された場合には、前記電圧検出点における前記電圧値を前記所定の電圧範囲に含める電圧制約条件を考慮して前記第１の電力変化値を算出し、前記制御精度決定部により前記潮流制御の精度が前記電圧制御の精度よりも高く決定された場合には、前記電圧制約条件を考慮せずに前記第１の電力変化値を算出する
請求項３又は４に記載の電力制御装置。
【請求項６】
前記第１の電力は、有効電力及び無効電力のいずれか一方であり、且つ、前記第２の電力は、有効電力及び無効電力のいずれか一方である
請求項１〜５のいずれか１項に記載の電力制御装置。
【請求項７】
電力を入力又は出力することにより電力系統における電力を調整する電力調整装置を制御する電力制御方法であって、
前記電力系統上に設けられた潮流検出点における潮流値及び前記電力系統上に設けられた電圧検出点における電圧値をそれぞれ取得するステップと、
前記潮流検出点における前記潮流値を所定の目標値に近付けるために、前記取得するステップで取得された前記潮流値に基づいて、前記電力調整装置において入力又は出力される第１の電力の変化値である第１の電力変化値を算出するステップと、
前記電力調整装置において入力又は出力される前記第１の電力を前記第１の電力変化値だけ変化させた場合の前記電圧検出点における電圧値を算出し、当該電圧値が所定の電圧範囲に含まれるか否かに基づいて、且つ、当該電圧値が前記所定の電圧範囲に含まれていない場合には、当該電圧値を前記所定の電圧範囲に収めることができるか否かを判定し、その判定結果に基づいて、前記電力調整装置において入力又は出力される第２の電力の変化値である第２の電力変化値を決定するステップと、
前記第１の電力変化値だけ変化させた前記第１の電力及び前記第２の電力変化値だけ変化させた前記第２の電力を前記電力調整装置において入力又は出力させるための指令値を前記電力調整装置に通知するステップと、を含み、
前記決定するステップでは、
算出した前記電圧値が前記所定の電圧範囲に含まれている場合には、前記第２の電力変化値を零に決定し、
算出した前記電圧値が前記所定の電圧範囲に含まれていない場合であって、算出した前記電圧値を前記所定の電圧範囲に収めることができると判定した場合には、算出した前記電圧値に基づいて、所定の制約条件を満たすような前記第２の電力変化値を決定し、
算出した前記電圧値が前記所定の電圧範囲に含まれていない場合であって、算出した前記電圧値を前記所定の電圧範囲に収めることができないと判定した場合には、前記電力調整装置において入力又は出力される前記第２の電力が定格電力に近付くように前記第２の電力変化値を決定する
電力制御方法。
【請求項８】
電力を入力又は出力することにより電力系統における電力を調整する電力調整装置を制御するプログラムであって、
前記電力系統上に設けられた潮流検出点における潮流値及び前記電力系統上に設けられた電圧検出点における電圧値をそれぞれ取得するステップと、
前記潮流検出点における前記潮流値を所定の目標値に近付けるために、前記取得するステップで取得された前記潮流値に基づいて、前記電力調整装置において入力又は出力される第１の電力の変化値である第１の電力変化値を算出するステップと、
前記電力調整装置において入力又は出力される前記第１の電力を前記第１の電力変化値だけ変化させた場合の前記電圧検出点における電圧値を算出し、当該電圧値が所定の電圧範囲に含まれるか否かに基づいて、且つ、当該電圧値が前記所定の電圧範囲に含まれていない場合には、当該電圧値を前記所定の電圧範囲に収めることができるか否かを判定し、その判定結果に基づいて、前記電力調整装置において入力又は出力される第２の電力の変化値である第２の電力変化値を決定するステップと、
前記第１の電力変化値だけ変化させた前記第１の電力及び前記第２の電力変化値だけ変化させた前記第２の電力を前記電力調整装置において入力又は出力させるための指令値を前記電力調整装置に通知するステップと、をコンピュータに実行させ、
前記決定するステップでは、
算出した前記電圧値が前記所定の電圧範囲に含まれている場合には、前記第２の電力変化値を零に決定し、
算出した前記電圧値が前記所定の電圧範囲に含まれていない場合であって、算出した前記電圧値を前記所定の電圧範囲に収めることができると判定した場合には、算出した前記電圧値に基づいて、所定の制約条件を満たすような前記第２の電力変化値を決定し、
算出した前記電圧値が前記所定の電圧範囲に含まれていない場合であって、算出した前記電圧値を前記所定の電圧範囲に収めることができないと判定した場合には、前記電力調整装置において入力又は出力される前記第２の電力が定格電力に近付くように前記第２の電力変化値を決定する
プログラム。
【国際調査報告】
2013172012.tif 000028
2013172012.tif 000029