(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
施設毎に設置され、前記施設における一つ又は複数の機器を制御する施設設備コントローラと、前記施設設備コントローラに対して情報を送信する区間コントローラと、前記区間コントローラに対して情報を送信するエリアコントローラと、を備える電力管理システムであって、
前記エリアコントローラは、高圧配電線の電力情報と開閉器の情報を持ち、
前記区間コントローラは、高圧配電線から分岐する低圧配電線の区間内の電力情報を持ち、
前記施設設備コントローラは、電力の受電もしくは放電を行う施設設備の情報を持ち、
前記エリアコントローラは、電圧の目標値と、電圧の現状値と、を前記区間コントローラに送信し、
前記区間コントローラは、受信した前記電圧の目標値に基づいて、前記一つ又は複数の機器に対する解列指示を、前記施設設備コントローラに送信し、
前記エリアコントローラが前記高圧配電線の事故を検出したときは、前記エリアコントローラは、当該事故の影響範囲にある区間の区間コントローラへ前記電圧の目標値として事故時基準値を指示することを特徴とする電力管理システム。
【請求項２】
請求項１に記載の電力管理システムにおいて、
前記区間コントローラは、電圧の目標値が前記事故時基準値となったときには、前記施設設備コントローラあるいは施設設備に対して前記低圧配電線への電力放電の停止を指示する手段と、
電圧の目標値が通常基準値に回復したときには、前記施設設備コントローラあるいは施設設備に対して前記低圧配電線への電力放電を再開させる指示を行う手段と、を備えたことを特徴とする電力管理システム。
【請求項３】
施設毎に設置され、前記施設における一つ又は複数の機器を制御する施設設備コントローラと、前記施設設備コントローラに対して情報を送信する区間コントローラと、前記区間コントローラに対して情報を送信するエリアコントローラと、を備える電力管理システムであって、
前記エリアコントローラは、高圧配電線の電力情報と開閉器の情報を持ち、
前記区間コントローラは、高圧配電線から分岐する低圧配電線の区間内の電力情報を持ち、
前記施設設備コントローラは、電力の受電もしくは放電を行う施設設備の情報を持ち、
前記エリアコントローラは、電圧の目標値と、電圧の現状値と、を前記区間コントローラに送信し、
前記区間コントローラが事故を検出した場合、前記電圧の目標値を事故時基準値に設定し、
前記区間コントローラは、前記電圧の目標値に基づいて、前記一つ又は複数の機器に対する解列指示を、前記施設設備コントローラに送信することを特徴とする電力管理システム。
【請求項４】
請求項３に記載の電力管理システムにおいて、
前記区間コントローラは、電圧の目標値が前記事故時基準値となったときには、前記施設設備コントローラあるいは施設設備に対して前記低圧配電線への電力放電の停止を指示する手段と、
電圧の目標値が通常基準値に回復したときには、前記施設設備コントローラあるいは施設設備に対して前記低圧配電線への電力放電を再開させる指示を行う手段と、を備えたことを特徴とする電力管理システム。
【請求項５】
施設毎に設置され、前記施設における一つ又は複数の機器を制御する施設設備コントローラと、前記施設設備コントローラに対して情報を送信する区間コントローラと、前記区間コントローラに対して情報を送信するエリアコントローラと、を備える電力管理システムであって、
前記エリアコントローラは、高圧配電線の電力情報と開閉器の情報を持ち、
前記区間コントローラは、高圧配電線から分岐する低圧配電線の区間内の電力情報を持ち、
前記施設設備コントローラは、電力の受電もしくは放電を行う施設設備の情報を持ち、
前記エリアコントローラは、電圧の目標値と、電圧の現状値と、を前記区間コントローラに送信し、
前記区間コントローラは、前記施設設備コントローラから前記一つ又は複数の機器が停止したことを受信した場合、前記エリアコントローラに前記高圧配電線の事故の有無を問い合わせ、
前記区間コントローラは、前記低圧配電線の事故の有無を確認し、
前記高圧配電線及び前記低圧配電線の事故がない場合、前記区間コントローラは、再並列の指示を前記施設設備コントローラに送信することを特徴とする電力管理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
電力管理システム、電力管理方法および区間コントローラに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、太陽光発電や風力発電など新エネルギーの導入を可能とするために様々な技術的な取り組みがなされている。取り組みの一つとして、配電線系統の安定化に資するための技術がある。
【０００３】
例えば特許文献１に記載の技術では、施設に設置された蓄電池と太陽光発電装置を用いた分散電源システムが接続された配電線系統への電力需給の制御をしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2002-44870号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１は、施設に設置された蓄電池や発電装置を制御対象としているが、実際に今後利用される発電機には、太陽光発電装置など太陽光資源の有効利用のためには極力出力を抑制しないことが望ましい発電機がある。また、蓄電池は、消耗によって痛みやすく、また、高価なので一般家庭に普及しにくいため、現状で普及している蓄電池のみを用いて配電線系統の電力需給制御を行うのには限界がある。そのため配電線系統への電力需給制御が十分に行えない可能性があり、配電線系統における電圧が基準値の範囲を超える恐れがある。従って、特許文献１に記載の技術では、太陽光資源を有効利用し、また蓄電池等の設備に過剰な負担をかけずに、当初目的である配電線電圧を一定の範囲に安定させることはできない。
【０００６】
そこで、配電線系統の電圧を一定の範囲に安定させるための技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明の一態様は以下の構成を備える。即ち、エリアコントローラは、区間コントローラに目標の電力に関する情報と現在の電力に関する情報とを送信し、区間コントローラは、エリアコントローラから受信した目標の電力に関する情報と現在の電力に関する情報との差分を算出し、電力に関する情報の差分に基づく電力の需給調整依頼量を算出し、施設設備コントローラは、当該施設設備コントローラが設置された施設の受放電が可能である機器の受放電可能情報を区間コントローラに送信し、区間コントローラは、機器の受放電可能情報に基づいて、機器の需給調整依頼量を送信し、施設設備コントローラは、区間コントローラから受信した機器の需給調整依頼量に基づいて機器に制御信号を当該機器が設置された施設の施設設備コントローラに送信することを備えることを特徴とする。   
【発明の効果】
【０００８】
配電線系統の電圧を一定の範囲内に安定させることが出来る。 
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】電力管理システム、およびサービス管理に係る電力系統の構成例を示す図である。
【図２】家屋内のシステム構成例を示す図である。
【図３】電力管理システムで実行される処理の一例を示す処理ブロック図である。
【図４】需給調整依頼量算定処理の一例を示すフローチャートである。
【図５】需給調整依頼量算定処理302での依頼量決定に用いるグラフの一例である。
【図６】稼働予約処理の一例を示すフローチャートである。
【図７】受諾処理の一例を示すフローチャートである。
【図８】配電用変電所からの距離と配電線電圧の関係を例示する図である。
【図９】太陽光遮断回数を例示する図である。
【図１０】電力管理システムのハードウェア構成例を示す図である。
【図１１】需要調整依頼量算定処理の他の一例を示すフローチャートである。
【図１２】低圧配電線の事故を検出した区間コントローラの処理の一例を示す図である。
【図１３】PCS停止を検出した区間コントローラの処理の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００１０】
以下、図面を用いて本実施形態を図面を参照して説明する。
【００１１】
図1は、本実施形態にかかわる電力管理システム、およびサービス管理に係る電力系統の構成図である。
【００１２】
電力分散サービス管理システムは、エリアコントローラ107、区間コントローラ1080〜1084、家屋設備コントローラ1090〜1099（施設とは、一般家屋や、工場、プラント、ビルなど電力の使用や発電を行う場所のことである。家屋に設置された施設設備コントローラを家屋設備コントローラと呼ぶ）からなる。これらは、相互に連携して、電力および電力系統を構成する設備を制御する。
【００１３】
変電所101は、高圧配電線102を引き出し、電力の供給を行っている。高圧配電線102は、変電所101からの電力を需給する配電線である。開閉器1031〜1039は、高圧配電線の電気的な接続又は切断を行う。柱上トランス1041、1042は、開閉器1031〜1039に挟まれた配電線上に設置され、低圧配電線105を引き出し、例えば家屋1060〜106に9電力供給を行う。低圧配電線105は、柱上トランス1041、1042と各家屋を結ぶ配電線である。家屋設備1100〜1109は、各家屋に設置される。ここで家屋設備は、家屋以外、例えば一般家庭、ビルおよび工場等の施設であっても良いものとする。
【００１４】
家屋設備コントローラ1090〜1099は、家屋内に設置され、家屋に関わる電力供給および家屋設備1100〜1109に関わる情報を管理する。家屋設備1100〜1109とは、家屋に設置される機器である。区間コントローラ1080〜1084は、開閉器単位あるいは柱上トランスごとに設置される。ここで、区間とは開閉器あるいは柱上トランス以下の複数の家屋を指し、区間コントローラ1080〜1084は区間内の低圧配電線及び設備に関わる情報を管理する。エリアコントローラ107は、変電所に設置され、変電所から引き出された高圧配電線及び設備に関する情報を管理する。これらコントローラ群は、通信ネットワーク111を経由し、これらの情報を送受信する。
【００１５】
図１０は、図1に示す電力管理システムのハードウェア構成の一形態を示す。電力管理
システムは、エリアコントローラ107、区間コントローラ1081、家屋設備コントローラ109
0を有しており、これらは通信線111を介して、相互接続されている。
【００１６】
エリアコントローラ107は、CPU10001、外部記憶媒体10002、メモリ10003、通信インタフェース10004を含んで構成されている。エリアコントローラ107の上記構成要素のうち、CPU10001は、メモリ10003に格納されているプログラムを読みだして実行することにより、エリアコントローラ107の各種機能を実現する。外部記憶媒体10002には、変電所107以下の設備データ等、エリアコントローラ107の機能実現に必要な情報（例えば、区間の抵抗値および区間のリアクタンス値）が格納されている。通信インタフェース10004は、区間コントローラ1081および家屋設備コントローラ1090と通信線111を介して、通信を行う。
【００１７】
区間コントローラ1081は、CPU20001、通信インタフェース20002、外部記憶媒体20003、メモリ20004、センサIO 20005を含んで構成されている。区間コントローラ107の上記構成要素のうち、CPU20001は、メモリ20004に格納されているプログラムを読みだして実行することにより、区間コントローラ1081の各種機能を実現する。また、センサIO 20005によって、柱上トランス1042に取り付けられた電力センサ60001の計測値(たとえば電圧、電流等)の受信が行われ、CPU20001によってこの計測値はメモリ20004に必要な期間記憶される。外部記憶媒体20003には、柱上トランス1042以下の家屋のデータ等、区間コントローラ1081の機能実現に必要な情報が格納されている。通信インタフェース20002は、エリアコントローラ107および家屋設備コントローラ1090と通信線111を介して、通信を行う。
【００１８】
家屋設備コントローラ1090は、CPU40001、第１通信インタフェース40002、第２通信インタフェース40003、メモリ40004、外部記憶媒体40005、を含んで構成されている。家屋設備コントローラ1090の上記構成要素のうち、CPU40001は、メモリ40004に格納されているプログラムを読みだして実行することにより、家屋設備コントローラ1090の各種機能を実現する。外部記憶媒体40005には、家屋設備データ等、家屋設備コントローラ1090の機能実現に必要な情報が格納されている。第１通信インタフェース40002は、区間コントローラ108と通信線111を介して、通信を行う。第２通信インタフェース40003は、家屋設備1100と通信線111を介して、通信を行う。
【００１９】
家屋設備1100には、低圧配電線105を介して、電力が供給される。家屋設備1100は、通信インタフェース50001、センサ50002、制御装置50003を備える。上記要素のうち、センサ50002は家屋設備の状態を示す計測値(たとえば蓄電池の残量や太陽光発電の発電量等)を取得する。制御装置50003は、家屋設備1100の制御を行う。通信インタフェース50001は、通信線208を介して、計測値を家屋設備コントローラ1090へ送信したり、家屋設備コントローラ1090からの制御信号を受信したりする。
【００２０】
開閉器1034は、CPU30001、通信インタフェース30002、外部記憶媒体30003、メモリ30004、IO 30005、開閉ユニット30006、および電力センサ30007を含んで構成されている。上記要素のうち、電力センサ30007は、区間の状態を示す計測値(たとえば電圧、電流等)を取得する。取得された値は、IO 30005によって受信され、CPU30001によってメモリ30004に必要な期間記憶される。外部記憶媒体30003には、開閉ユニットを操作するのに必要な情報が格納されている。CPU30001は、メモリ30004に格納されているプログラムを読みだして実行することにより、開閉ユニット30006を操作する。開閉ユニット30006の操作は、通信インタフェース30002 および通信線111を介して、他コントローラが行うようにしても良い。
【００２１】
ここで、区間コントローラ1081の構成は、区間コントローラ1080〜1084と同じ構成であり、家屋設備コントローラ1100の構成は、家屋設備コントローラ1100〜1109と同じ構成である。
【００２２】
図2は、図１に示す電力管理システムの内、家屋内の詳細な構成例を示す図である。
【００２３】
家屋設備1100は、家屋に設置される設備である。以下、家屋設備の具体例を示す。家屋設備としては、発電を行う分散型電源装置201、充放電を行う蓄電池装置202、電気自動車（EV）203、消費を行う電力機器装置204、ヒートポンプ給湯器装置205、などがあり、これらの家屋設備には家屋1060に引き込まれた低圧配電線から電力が供給される。分散電源２０１はPCS(Power Conditioning Subsystem)を有している。尚図示していないが、蓄電池２０２、電力機器２０４、ヒートポンプ給湯器２０５、EV203も各々コンバータとしてPCSを有してもよい。PCSは、インバータとコンバータ、および制御装置からなる。制御装置は、インバータおよびコンバータを制御して入出力電力調整を行ったり、系統事故時に単独運転防止のためにインバータおよびコンバータの停止を行う。メータ206は、各設備201〜205に備えられたメータの情報である家屋の電力供給量、電力消費量、発電量などの情報を収集して統括して管理する。家屋設備コントローラ1090は、設備を集団運用するために、メータ２０６からの情報を元に、通信線208を介し、各設備の制御を行う。
【００２４】
図3は、図１に示す電力管理システムで実行される処理の処理ブロック図である。図３を用いてコントローラ群（107、1080〜1084,1090〜1099）の処理を説明する。
【００２５】
系統状態収集処理301は、エリアコントローラ107が行う処理である。エリアコントローラ１０７は、区間コントローラ1080〜1084が取得した柱上トランス1042に取り付けられた電力センサ60001の計測値(たとえば電圧、電流等)を区間コントローラとの通信より取得し、あるいは、メータ206や開閉器1031〜1039にセンサをつけることによって、区間流入電流、区間流出電流を計測し、各区間の電圧を推定もしくは計測する。また、エリアコントローラ107は、目標の電力に関する情報を設定する。例えば、目標の電圧値を１０１Ｖと定めても良いし、１０１Ｖ±６Ｖの範囲と定めても良い。エリアコントローラ１０７は、メータ206や開閉器1031〜1039のセンサ等によって測定される、区間流入電流、区間流出電流、区間の抵抗値および区間のリアクタンス値を取得し、各区間の電圧を推定もしくは算出する。このように、エリアコントローラは、区間コントローラに目標の電力に関する情報と現在の電力に関する情報とを送信する。
【００２６】
需給調整依頼量算定処理302は、区間コントローラ1080〜1084の需給調整依頼量算出部が行う処理である。この処理では、系統状態収集処理301から得た区間の電圧の値に基づいて、所定の電圧目標値（たとえば101V）に近づけるために必要な依頼量を算出する。ここで、電圧以外にも有効電力、無効電力又は周波数を含む電力に関する値を元に依頼量を算出しても良い。区間コントローラは、エリアコントローラから受信した現在の電力に関する情報と目標の電力に関する情報との差分を算出し、電力に関する情報の差分に基づく電力の需給調整依頼量を算出する。尚、例えば電圧が基準値より上回るあるいは下回ると予測された区間コントローラがある場合、エリアコントローラは、当該区間コントローラだけでなく、当該区間コントローラに影響を与える他の区間コントローラにも、目標の電を送信しても良い。
【００２７】
稼働予約処理3031〜3039は、家屋設備コントローラ1090〜1099の稼動予約部が行う処理である。稼働予約処理3031〜3039は、需給調整依頼量算定処理302で算出した必要な電力量に基づいて、家屋設備1100〜1109を稼働させることで放電あるいは受電することが可能である家屋の家屋設備コントローラが、受放電可能電力量とその受放電機器の充放電の予約の信号を出力する処理である。受電とは、例えばエアコンや給湯器の消費電力や蓄電を含む配電線から家屋に流入する電力であり、放電とは、例えば蓄電池からや、PV発電によって配電線に家屋から流出する電力である。このように、家屋設備コントローラは、当該家屋設備コントローラが設置された施設の、受放電が可能である機器の受放電可能情報を区間コントローラに送信する。
【００２８】
受諾処理304は、区間コントローラ1080〜1084における受諾処理送信部の各々が行う処理である。受諾処理304は、稼働予約処理3031〜3039が出力した受放電可能電力量と予約の信号に基づいて、所定の電力目標値に近づけることが可能な家屋設備の組み合わせ、依頼の電力量およびその合計値を算出する。
【００２９】
稼働指令処理305は、家屋設備コントローラ1100〜1104における稼動指示部の各々が行う処理である。稼働指令処理305は、受諾処理304が出力した家屋設備の組み合わせと依頼量を元に、各該当家屋設備に当該家屋設備を稼働させるための信号を出力する。このように、区間コントローラは、機器の受放電可能情報に基づいて、機器の需給調整依頼量を当該機器が設置された施設の家屋設備コントローラに送信し、その後、家屋設備コントローラは、区間コントローラから受信した機器の需給調整依頼量に基づいて機器に制御信号を送信する。
【００３０】
本図の処理は、区間流入電流、区間流出電流の変動に追従させるため、所定の時間幅に従って（たとえば一日のうち0.5時間あるいは1時間ごとに）、あるいは変電所から供給される電力量が大幅に変わるときに行われる。
【００３１】
次に、需給調整依頼量算定処理302を図4を用いて、稼働予約処理3031〜3039を図6を用いて、受諾処理304を図7を用いて、それぞれ説明する。
【００３２】
図４は、図3に示す制御ブロック図における需給調整依頼量算定処理302の一例を示すフローチャート図である。なお、この処理は区間コントローラ1080〜1084の各々が行う処理である。
【００３３】
ステップ401では、区間コントローラ1080〜1084が、エリアコントローラ1041,1042における系統状態収集処理301によって推定もしくは計測された現在の区間の電圧の値を受け取る。
【００３４】
ステップ402では、ステップ４０１で受け取った現在の区間電圧の値と電圧目標値（たとえば101V）との差分を算出する。
【００３５】
ステップ403では、所定のグラフ405を参照し、現在の区間の電圧の値と目標電圧との差分△Vから、需給調整依頼電力量kWhを算出する。
【００３６】
ステップ404では、依頼する需給調整電力量を含む需給調整依頼とを区間内の家屋設備に報知する。尚所定のグラフ405については、図５で後述する。
【００３７】
本実施形態に加え、定常偏差が生じないよう、現在の区間の電圧の値と目標電圧との差分△V（すなわち偏差）について、偏差の変化に応じて偏差の累積和に所定のKiを乗じた値を用いた制御や、偏差の変化率に応じて所定の値Kdを乗じた値を用いた予測制御を行ってもよい。すなわち、需給調整依頼量であるところの操作量m(t)は以下のように定義してもよい。
（式１） m(t)=Kc・e(t) ＋ Ki・∫e(t)dt ＋ Kd・e(t)・d/dt   
なお、Kc、Ki、Kdは学習制御によって更新するようにしてもよい。
【００３８】
ここで、操作量m(t)とは、機器が受電もしくは放電する電力量に相当する。操作量m(t)を需給調整依頼量とする。時間ｔは需給調整依頼を出す、各時刻である。
【００３９】
なお、定数Kcは比例ゲイン、定数Kiは積分ゲイン、定数Kdは微分ゲインであり、学習制御によって更新するようにしてもよい。
【００４０】
図5は、図4に示す需給調整依頼量算定処理302で需給調整電力量の依頼量決定（ステップ４０３）に用いるグラフの例図である。
【００４１】
系統状態収集処理301で推定もしくは計測された現在の区間の電圧Vが目標電圧（図５の例では目標電圧は101V）よりも大きい場合（△Vが正の場合）は、需給調整依頼電力量が正の値となり、電力消費（充電を含む）の依頼となり、目標電圧を上回るほど依頼する消費電力量は大きくなるようグラフが設定されている。一方、区間の電圧Vが目標電圧（図５の例では目標電圧は101V）を下回る場合（△Vが負の場合）、需給調整依頼電力量が負の値となり、放電の依頼となり、目標電圧を下回るほど依頼する放電電力量は大きくなるようグラフは設定されている。
【００４２】
図6は、図3に示す制御ブロック図における稼働予約処理3031〜3039の一例を示すフローチャートある。なお、この処理は家屋設備コントローラ1100〜1104の各々が行う処理である。
【００４３】
ステップ600では、需給調整依頼量算定処理302で報知された需給調整依頼とこの依頼に含まれる需給調整電力量を受信する。
【００４４】
ステップ601では、所定の時間幅に従って（期間毎に）、現時間帯（現期間）中に分散型電源が発電する電力量kWhの予測を行う。なお、本実施の形態では、一日を所定の時間区分（期間）に分けて予測を行う。たとえば、0.5時間幅ならば48区分の時間帯（期間）毎に予測を行っても良い。尚現時点から、１０分、３０分あるいは１時間先のことまでの分散型電源が発電する電力量kWhを予測しても良い。
【００４５】
ステップ602では、現在稼働中の機器のリストを通信Ｉ／Ｆ50001を介してセンサ50002から取得する。
【００４６】
ステップ603では、これら稼働中の機器が消費する電力量を推定、算出する。予測される消費電力は、これまでの消費電力量に基づいて、算出しても良い。
【００４７】
ステップ604では、現在は稼働していないが追加で稼働させることが可能な機器のリストを通信Ｉ／Ｆ50001を介してセンサ50002から取得する。
【００４８】
ステップ605では、ステップ604で取得したリストのそれぞれの機器について、消費することが可能な電力量kWhを予測、算出する。
【００４９】
このステップ604、ステップ605については、家屋内の住人の行動センシングのデータを用い、需要の予測を行うことで、より正確な稼働の予測を行っても良い。例えば、センシングには人感センサやタイマなどを用い、電気機器の利用時間帯や利用時間数を記憶しておく。このデータを統計的に処理し、今後どの程度、需要が起こるか推定する。具体例としては、今後の入浴時刻をこれまでの利用履歴から推定しておき、湯残量から今後必要な湯の量と湯炊きに必要なヒートポンプ給湯機の電力量を事前に計算する。このように、行動センシングにより住人の行動パターンを推定することで、より正確な消費電力量を予測、算出することが可能である。
【００５０】
ステップ606では、家屋に設置された蓄電池の現在の充電の状態を推定し、充放電可能な電力量kWhを推定する。
【００５１】
ステップ607では、ステップ605で算出した稼働可能な機器リストと、ステップ606で算出した蓄電池の情報とを参照し、発電した電力量を最大限消費できる組み合わせにて、稼働が可能な機器もしくは蓄電池に対し、稼働の指示を出す。ただし、蓄電池は使用しているうちに劣化する特性を持つため、蓄電池に需給調整できる余裕があっても、今後、ほかの設備で需給調整できる可能性がある場合は、蓄電池からの放電よりも、需給調整の待機を優先させても良い。
【００５２】
ステップ608では、ステップ607までを経て、なお稼働可能な設備がある場合に、受諾処理304に受放電可能な家屋設備および消費電力量の予測値と、需給調整の予約信号とを送信する。
【００５３】
図７は、図3に示す制御ブロック図における受諾処理304の一例を示すフローチャート図である。なお、この処理は区間コントローラ1080〜1084の各々が行う処理である。
【００５４】
ステップ701では、稼動予約処理3031〜3039で出力された受放電可能な設備および消費電力量の予測値と、需給調整の予約の信号を受信する。
【００５５】
ステップ702では、受信したすべての受放電可能な家屋設備のリストを生成、取得する。リストの生成は、受信した度におこなっても良い。
【００５６】
ステップ703では、受電と放電のどちらのモードかを判別する。
【００５７】
受電モードの場合は、ステップ704に進み、受電可能な家屋設備のリストから受電を依頼する設備を決定する際に、家屋設備の順位付けを行うキーを作成する。受電モードでは、発電設備の停止はなるべく行わず、家屋設備への受電によって電力消費量を増やすことを優先的に行うように順位付けを行うキーを設定しておいても良い。さらに、特定の家屋に依頼が集中しないように順位付けを行うキーを追加して作成しても良い。
【００５８】
ステップ705では、ステップ704で作成したキーをもとに、リスト中の受電可能な家屋設備を並び替えておく。
【００５９】
ステップ706では、需給調整依頼量算定処理302で算出された需給調整依頼量に基づき、リストから受電する家屋設備を選択する。このとき、受電だけでは依頼量を超えない場合は、発電設備の停止を行う。停止する発電設備の選択は、発電設備の過去停止回数を参照する。たとえば停止回数の多い家庭から優先的に受電するよう、順位付けキーを作成しても良い。
【００６０】
ステップ707では、選択された発電設備について、停止回数の更新を行う。
【００６１】
ステップ708にて、選択した各々の家屋設備に対し、稼働依頼を行う。
【００６２】
ステップ703で、放電モードと判別された場合はステップ709に進み、ステップ709で放電可能な家屋設備のリストについて、放電を依頼する設備を決定する際に、家屋設備の順位付けを行うキーを作成する。このとき、特定の家屋に依頼が集中しないように順位付けを行うキーを作成しても良い。
【００６３】
ステップ710では、ステップ709で作成したキーをもとに、リスト中の放電可能な家屋設備を並び替えておく。
【００６４】
ステップ711では、需給調整依頼量算定処理302で算出された需給調整依頼量に基づき、リストから放電する家屋設備を選択する。ステップ708にて、ステップ711で選択した各々の家屋設備に対し、稼働依頼を行う。
【００６５】
このように、区間コントローラが算出した需給調整依頼量を複数の施設における複数の
機器が対応が可能な量だけ割り振ることで、電圧を基準範囲に安定させることが出来る。
【００６６】
図8を用いて本実施形態の効果を説明する。
【００６７】
通常、高圧配電線における電圧は、図8の(A)のように、配電用変電所から遠ざかるにつれ低下していく。この電圧変化を前提にして、柱上トランスはその設置場所毎に期待される高圧電圧（区間ごとの電圧上限値、電圧下限値として図示）を低圧（例えば101±6ボルト）に変圧して低圧配電線に電力供給するように設定されている（タップと呼ばれる変圧コイルの巻数比の調整器を位置決めすることで変圧比が固定されている）。しかしながら、図８の(B)に示すように、配電線に分散型電源が接続され有効・無効電力が流入する逆潮流の現象が起きると高圧配電線の電圧は基準値よりも高まり、そのため低圧配電線の電圧も基準値よりも高まり、適正範囲（例えば101±6ボルト)を逸脱する。一方、図8の(C)は、本実施体系の電力管理システムでの処理を行った場合の高圧配電線の電圧を示したものである。分散型電源が接続され有効・無効電力が流入している場合においても電圧が基準値よりも高まる前に、家屋設備の集団運用が行われることで系統への過大な逆潮流を抑制しされ、基準値以下になる適正な電圧範囲での運用が行われている。
【００６８】
図9を用いて、本実施形態の他の効果を説明する。
【００６９】
本実施形態の電力管理システムが導入されている場合の、太陽光出力の抑制に関わる効果である。図8の(B)に示したように、基準値よりも高い電圧上昇が発生すると、通常は、太陽光発電などの分散型電源は発電を遮断するなどの対応が取られる。太陽光発電機がある数量（例えば全1200家屋への供給を行う配電線において600家屋の箇所）導入された場合、電圧上昇の原因となる逆潮流を防ぐためには一カ月あたり例えば500［回・箇所］の遮断が必要になる。しかし、本実施形態の電力管理システムを適用することによって、この遮断回数を削減することができ、図９に示す例では1カ月あたり250［回・箇所］に半減されていることがわかる。
【００７０】
以上、本実施例によれば、施設内の受電機器や放電機器を合理的に利用して、特定施設の設備機器が過剰に負担を強いられることなく、配電線系統の電圧を一定の範囲に安定させることが出来る。
【実施例２】
【００７１】
次に、本発明の第二の実施形態について、説明する。
【００７２】
本実施形態は、第一の実施形態で示した図1、図2のシステム構成における図3の処理を変更するものであり、高圧配電線における事故（地絡等）が発生した場合の実施形態である。高圧配電線における事故が発生すると、事故地点を含む区間は系統から切り離され、切り離された区間は分散型電源だけで需要家に電力を供給する状態(単独運転)となり、配電線の電圧が不安定になる。したがって、配電線の電圧を一定の範囲に保つためには、これらの異常を検出し、除去する必要がある。
【００７３】
図1の高圧配電線102に事故(地絡等)が発生した場合を例に説明する。
【００７４】
配電自動化システムの機能を持つエリアコントローラは、前述の第一の実施形態でエリアコントローラが実行するステップ301（図３参照）の処理に変わり、事故点（地絡点）を挟む位置に配置された二つの開放された開閉器(たとえば1033と1034)を特定する。エリアコントローラは、ステップ301にて、事故点を含む当該区間の全ての区間コントローラに対して区間の目標とする電圧として0 Vを設定するようにする。
【００７５】
前述の第一の実施形態で区間コントローラが実施するステップ302に変わり、本実施形態で区間コントローラが実施する処理を図１１を用いて説明する。
【００７６】
区間コントローラはステップ４０１でエリアコントローラから現在の当該区間の電圧の値と、目標電圧値を受け取る。
【００７７】
ステップ1101において区間コントローラは、エリアコントローラから受信した目標電圧値が0Vであるか否かを確認する。
【００７８】
目標電圧として0 Vを受信したときは、当該区間内の分散型電源等の単独運転のおそれがあるため、該当区間にある各区間コントローラは、ステップ１１０２に進み、単独運転を行っている電源が存在するかを判断する。各区間コントローラは、配下の家屋設備コントローラに、分散型電源201、蓄電池202、およびEV203に付属のPCSの出力量を問い合わせる。そして、出力量が0より大きい電源が存在する場合、単独運転を行っている電源が存在すると判定する（ステップ1102がYes）。あるいは区間コントローラが、柱上トランス下の電力センサの電圧および電流の値を取得し、この電圧および電流の値に基いて単独運転を行っている電源の有無を判定してもよい（ステップ1102）。
【００７９】
単独運転を行っている電源が存在すると判定した場合、区間コントローラは単独運転をしている分散型電源201、蓄電池202、またはEV203を解列するために、ステップ302にて各設備の出力を0と算出し、該当する設備を持つ家屋の家屋設備コントローラに指令を出す（ステップ1103）。
【００８０】
ステップ１１０３の指示が家屋設備コントローラに発行されると、第一の実施例の図３のステップ3031から3039およびステップ304の処理は行わず、前述の第一の実施形態での図３で説明したステップ305が家屋設備コントローラの処理で実行されて家屋設備コントローラがPCSの停止を行う。PCSの停止処理が終了後、家屋設備コントローラはこれを区間コントローラに通知する。単独運転を行っていた全PCSの停止処理が終了後、区間コントローラはその旨をエリアコントローラに通知する。
【００８１】
配電自動化システムの機能を持つエリアコントローラ107は、高圧配電線の事故の復旧情報を取得したら、再び図3の処理を開始する。この際エリアコントローラは、事故から復旧した区間内にある全ての区間コントローラに対して、目標とする電圧として101Vあるいは101V±6Vの範囲を設定するよう指示する。全PCSの停止処理後にエリアコントローラから電圧目標値を101Vあるいは101V±6Vに設定するよう指示を受信したときは、区間コントローラは家屋設備コントローラに該当の分散型電源201、蓄電池202、またはEV203の運転を再開するよう指示する。
【００８２】
以上より、高圧配電線上の事故時に、エリアコントローラが事故発生を検知し、電源の単独運転を検出することを可能とする。また、家屋設備コントローラと連携し、電源の単独運転の確実な防止を可能とする。また、エリアコントローラと区間コントローラが連携し、自動的に再並列を行うことを可能とする。
【００８３】
本実施形態によれば、高圧配電線上に事故が起きても、事故の波及と電源の単独運転を停止し、配電線電圧に影響を与えないよう制御することが可能となる。
【実施例３】
【００８４】
次に、本発明の第三の実施形態について、説明する。
【００８５】
本実施形態は、第一の実施形態で示した図1、図2のシステム構成における図3の処理を変更するものであり、低圧配電線で地絡等の事故が発生した場合の実施形態である。
【００８６】
低圧配電線で事故が発生すると、エリアコントローラのみでは事故を検出することができない。低圧配電線で事故が発生すると、分散型電源だけで需要家に電力を供給する状態(単独運転)となり、配電線の電圧が不安定になるおそれがある。配電線の電圧を一定の範囲に保つためには、これらの異常を検出し、除去する必要がある。
【００８７】
図1によるところの低圧配電線（たとえば105）に事故(地絡等)が発生した場合を例に説明する。
【００８８】
本実施形態では、区間コントローラが、低圧配電線事故時の区間の目標電圧値を自ら設定する機能を持つものとする。本実施形態では、第一の実施形態においてエリアコントローラが実行する図3のステップ301に代えて、区間コントローラが以下の図12に示す処理を行う。
【００８９】
まず、開閉器あるいは柱上トランスに付けられた区間コントローラ1081が電力センサ60001の電流の値から地絡電流を検出する等によって、低圧配電線での事故を検出する（ステップ1201）。このとき、区間コントローラはエリアコントローラ107に事故発生および事故発生区間を通知する。
【００９０】
次に、区間コントローラは、エリアコントローラからの指令を待たず、ただちに自区間の目標電圧を0V に設定する（ステップ1202）。
【００９１】
区間コントローラは、エリアコントローラに区間の目標電圧の変更情報を送信する(ステップ1203)。なお、エリアコントローラはこの変更情報を受信した後、復旧の通知が来るまでは、当該区間コントローラへの目標電圧の値を0Ｖとして維持しておくよう制御する。
【００９２】
第一の実施形態の図３のステップ302に変わる処理として、第二の実施形態と同様に区間コントローラは図11に示す処理を行う。
【００９３】
先述のステップ1201によって目標電圧として0 Vが設定されるので（ステップ１１０１：Yes）、ステップ1102にうつり、区間コントローラは、家屋設備コントローラ1090〜1094に、分散型電源201、蓄電池202、およびEV203に付属のPCSの出力量を問い合わせ、出力量が0より大きいか否かを判断して、当該電源が単独運転を行っているかどうかを判定する。電源が単独運転を行っていると判定した場合、家屋設備コントローラに該当の分散型電源201、蓄電池202、およびEV203を解列するために、PCSを停止するよう指令する（ステップ1103）。
【００９４】
この場合、図３のステップ3031から3039とステップ304の処理は行わず、図３のステップ305にて家屋設備コントローラがPCSの停止指令の処理を行う。PCSの停止処理が終了後、家屋設備コントローラは区間コントローラに通知する。単独運転を行っていた全PCSの停止処理が終了後、区間コントローラはエリアコントローラにその旨を通知する。
【００９５】
区間コントローラ1081は低圧配電線における事故が復旧したことを、例えば保全員が持つ情報端末との通信I/Fを介して、保全員からの復旧情報の入力を受信することにより検知する。もしくは、区間コントローラが家屋設備コントローラを介し、家屋内の分散型電源に無効電力を投入させることで、事故が復旧したことを検知してもよい。区間コントローラ1081は、復旧を検知した時には、エリアコントローラ107にその旨の通知を行う。
【００９６】
通知を受信したエリアコントローラは再び図3の処理を開始する。この際エリアコントローラは、該当区間の区間コントローラに対して、ステップ301にて区間の目標とする電圧として101Vあるいは101V±6Vの範囲を設定するようにする。単独運転の停止処理後にエリアコントローラから101Vあるいは101V±6Vの電圧の範囲を目標電圧として受信したときは、区間コントローラは家屋設備コントローラに該当の分散型電源の運転再開を指令する。
【００９７】
以上より、低圧配電線上の事故時に、区間コントローラが事故を検知し、さらに家屋設備コントローラとの連携により単独運転を検出することで、電源の単独運転の確実な防止が可能とする。また、自動的に再並列を行うことを可能とする。
【００９８】
本実施形態によれば、低圧配電線上に事故が起きても、事故の波及と単独運転を防止し、配電線電圧に影響を与えないよう制御することが可能となる。
【実施例４】
【００９９】
次に、本発明の第四の実施形態について、説明する。
【０１００】
本実施形態は、第一の実施形態で示した図1、図2のシステム構成における図3の処理を変更するものであり、瞬時電圧低下・系統擾乱によって単独運転防止機能を持つPCSが誤動作した場合の実施形態である。瞬時電圧低下・系統擾乱が発生すると、単独運転防止機能を持つPCSが誤動作により停止することで、分散型電源等が一斉に解列し、配電線の電圧が急低下するおそれがある。配電線の電圧を一定の範囲に保つためには、これらの事故ではない瞬時電圧低下・系統擾乱を検出し、除去する必要がある。
【０１０１】
家屋設備1100に含まれる何れかのPCSが停止した場合を例に説明する。前述の第一の実施形態でのステップ302（図３参照）に変わり、区間コントローラは図１３に示す処理を実行する。
【０１０２】
停止したPCSを有する家屋設備を有する区間内の開閉器、あるいは当該家屋設備へ低圧配電線を引き出している柱上トランス上の区間コントローラ1081は、家屋設備コントローラ1090からただちにPCSが停止した旨の通知を受信する（ステップ1301）。
【０１０３】
区間コントローラは、ただちにエリアコントローラ107に高圧配電線102における事故の有無を問い合わせる（ステップ1302）。
【０１０４】
さらに区間コントローラは、低圧配電線105における事故の有無を判定する(ステップ1303)。
【０１０５】
ステップ1304で高圧配電においても低圧配電線においても事故がないと判明した場合、瞬時電圧低下・系統擾乱とみなし、一斉解列を防止するためにただちに区間コントローラは家屋設備コントローラまたはPCSに再並列を行うよう指令を出す（ステップ１３０５）。この場合、図３に示したステップ3031から3039及びステップ304の処理は実行されず、家屋設備コントローラによってステップ305が実行される。
【０１０６】
再並列の処理が完了した後、区間コントローラはエリアコントローラに処理完了を通知する。
【０１０７】
以上より、瞬時電圧低下や擾乱時において、PCSが誤動作により解列しても、区間コントローラがさらに家屋設備コントローラとの連携により解列を検知し、区間内における分散型電源等の一斉解列の確実な防止が可能とする。
【０１０８】
本実施形態によれば、瞬時電圧低下や擾乱時においても、分散型電源等の一斉解列を防止し、配電線電圧に影響を与えないよう制御することが可能となる。
【０１０９】
第一から第四の実施形態において、通常は目標とする電圧を101V（通常基準値）あるいは101V±６Vとし、事故発生時には目標とする電圧を0V（事故時基準値）としたが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではない。例えば、通常は目標とする電圧を供給地域において事前に定めるところの基準電圧（例えば、110V±10Vと定めたり、120V±10Vと定めたり、110Vや115Vや120Vや127Vや220Vや230Vや240Vと定めたりしている）にしても良い。
【０１１０】
また家屋設備が区間コントローラに対して直接の通信を行うようにしてもよい。これは家屋内に家屋設備が少数しかなく、家屋設備に直接家屋設備コントローラの機能が設けられているような形態等において実施されると有効である。
【０１１１】
また第一から第四の実施形態におけるエリアコントローラ107は、配電自動化（ＤＡ：Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ）の機能を有する外部サーバから高圧配電線102の開閉器の状態情報を得るようにしても良いし、エリアコントローラに備える機能の一つとして配電自動化（ＤＡ）の機能を加えて高圧配電線102の開閉器の状態情報を得るようにしても良い。また、特に高圧配電線102の開閉器は、再閉路器（リクローザ）を備えるものであってもよい。この場合、再閉路器を備えた開閉器は、地絡事故や短絡事故に対し、予め設定した事故検出条件（地絡遮断電流・電圧・時間、短絡遮断電流・電圧・時間）を判断して、自動的に高圧配電線を開放（事故遮断）し、事故遮断後に再閉路機能により予め設定した時限（再閉路時限）を経過後に開閉器の再投入が行われる。このような開閉器の開放や、再投入の情報を、配電自動化（ＤＡ）は監視する機能を有していることは言うまでもない。また、エリアコントローラは、変電所101から高圧配電線102への送り出し電力（電流・電圧・無効電力・有効電力）の情報を配電自動化（ＤＡ）の機能を有する外部サーバから得るようにしても、あるいはエリアコントローラが備える機能の一つとして配電自動化（ＤＡ）の機能を備えることで高圧配電線102への送り出し電力の情報を得るようにしても良い。
【０１１２】
また第一から第四の実施形態における区間コントローラが柱上トランスに取り付けられ、当該柱上トランスから電極供給を受ける負荷側の家屋設備コントローラと家屋設備の情報を有している場合を含め、区間コントローラは高圧配電線102から柱上トランスを経て分岐する低圧配電線の区間内の電力情報を柱上トランスに取り付けられた電力センサの計測値(電圧、電流、有効電力、無効電力等)から取得できることは言うまでもない。
【０１１３】
また第一から第四の実施形態においてシステムを構築する際に、図１に示した電力系統が既にある場合に、まずエリアコントローラを設置しておき、区間コントローラについては、分散型電源や蓄電池などで低圧配電線に放電を行う機器が増設された低圧線に接続する柱上トランスを含む区間が発生したときに区間コントローラを設置するようにしても良い。これにより、放電によって低圧配電線の電圧が基準とする電圧(例えば101±6V)や事故時に0Vにならない区間が解消され得る。また分散電源や蓄電池による放電がない区間に関しては、電気的な性質による自然な電圧での電力供給が行われ得る。以上、これらの電圧維持が、必要な箇所にだけに区間コントローラを経済的かつ段階的に設置する建設プロセスを経て達成され得るということを説明した。
【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】
0005957501.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0005957501.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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