(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つの配電装置（１０２）と、
前記少なくとも２つの配電装置に結合されたコンピュータ（１１６）と、
を備え、
前記コンピュータが、メモリエリア（１２０）を備え、
前記コンピュータが、前記少なくとも２つの配電装置の階層を生成して、前記メモリエリア（１２０）に記憶するように構成され、前記メモリエリア（１２０）が、前記階層の各層に関連付けられた閾値電圧レベルを記憶するように構成され、
前記階層が、公益企業からの第１の距離に関連付けられた第１の層と、前記公益企業からの第２の距離に関連付けられた第２の層とを含み、
前記第１の距離は前記第２の距離とは異なり、
前記コンピュータが、前記少なくとも２つの配電装置のうちの第１の配電装置の、第１の電圧レベルを調整して、第１の閾値電圧レベルに制約されるように構成され、前記第１の配電装置は、前記階層の前記第１の層と関連付けられ、
前記コンピュータが、前記少なくとも２つの配電装置のうちの少なくとも１つの第２の配電装置の、少なくとも１つの第２の電圧レベルを調整して、第２の閾値電圧レベルに制約されるように構成され、前記第２の配電装置は、前記階層の前記第２の層と関連付けられ、
前記少なくとも１つの第２の電圧レベルを調整する前に前記第１の電圧レベルが調整されるように、前記コンピュータが、前記第１の電圧レベルおよび前記少なくとも１つの第２の電圧レベルを階層ごとに調整するように構成され、
前記コンピュータが、前記調整された第１の電圧レベルおよび前記調整された少なくとも第２の電圧レベルに基づいて、前記少なくとも２つの配電装置用のスイッチプランを生成するように構成され、前記スイッチプランは、前記配電装置のコンデンサバンクおよび電圧調整器のうちの少なくとも１つの設定を含む、
公益企業の配電システム（１００）。
【請求項２】
前記コンピュータ（１１６）が、前記調整された第１の電圧レベルを、前記階層の前記第１の層に関連付けられた前記閾値電圧レベルと比較するようにさらに構成されている、請求項１に記載の配電システム（１００）。
【請求項３】
前記コンピュータ（１１６）が、前記調整された少なくとも第２の電圧レベルを、、前記階層の前記第２の層に関連付けられた前記閾値電圧レベルと比較するようにさらに構成されている、請求項１または２に記載の配電システム（１００）。
【請求項４】
前記コンピュータ（１１６）が、スイッチプラン目標を決定するようにさらに構成されている、請求項１から３のいずれかに記載の配電システム（１００）。
【請求項５】
前記スイッチプラン目標が目標力率であるとき、前記メモリエリア（１２０）が前記階層の各層に関連付けられた力率閾値を記憶するようにさらに構成され、
前記コンピュータ（１１６）が、、前記階層のそれぞれの層に関連付けられた前記力率閾値に基づいて前記少なくとも２つの配電装置（１０２）の各配電装置の、それぞれの力率値を調整するようにさらに構成されている、
請求項４に記載の配電システム（１００）。
【請求項６】
前記コンピュータ（１１６）が、前記調整された力率値に基づいて前記スイッチプランを生成するように構成されている、請求項５に記載の配電システム（１００）。
【請求項７】
少なくとも２つの配電装置（１０２）に通信可能に結合され、公益企業の配電システム（１００）と共に使用するためのコンピュータ（１１６）であって、
前記少なくとも２つの配電装置の階層の各層に対する目標電圧レベルおよび閾値電圧レベルを記憶するように構成されたメモリエリア（１２０）と、
前記メモリエリア（１２０）に結合されたプロセッサと、
を備え、
前記プロセッサが、前記少なくとも２つの配電装置の前記階層を生成して、前記メモリエリア（１２０）に記憶するように構成され、
前記階層が、公益企業からの第１の距離に関連付けられた第１の層と、前記公益企業からの第２の距離に関連付けられた第２の層とを含み、
前記第１の距離は前記第２の距離とは異なり、
前記プロセッサが、前記階層の前記第１の層と関連付けられた前記少なくとも２つの配電装置の第１の配電装置の第１の電圧レベルを、前記階層の前記第１の層に関連付けられた第１の目標電圧レベルに調整して、前記階層の前記第１の層に関連付けられた第１の閾値電圧レベルに制約されるように構成され、
前記プロセッサが、前記階層の前記第２の層と関連付けられた前記少なくとも２つの配電装置の少なくとも１つの第２の配電装置の少なくとも１つの第２の電圧レベルを、前記階層の前記第２の層に関連付けられた第２の目標電圧レベルに調整して、前記階層の前記第２の層に関連付けられた第２の閾値電圧レベルに制約されるように構成され、
前記少なくとも１つの第２の電圧レベルを調整する前に前記第１の電圧レベルが調整されるように、前記プロセッサが、前記第１の電圧レベルおよび前記少なくとも１つの第２の電圧レベルを階層ごとに調整するように構成され、
前記プロセッサが、前記調整された第１の電圧レベルおよび前記調整された少なくとも第２の電圧レベルに基づいて、前記少なくとも２つの配電装置用のスイッチプランを生成するように構成され、前記スイッチプランは、前記配電装置のコンデンサバンクおよび電圧調整器のうちの少なくとも１つの設定を含む、
コンピュータ（１１６）。
【請求項８】
前記調整された第１の電圧レベルを前記第１の閾値電圧レベルと比較するようにさらに構成されている、請求項７に記載のコンピュータ（１１６）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に記載の実施形態は、一般に配電系統に関し、より詳細には、配電系統の性能を改善するためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
少なくとも一部の知られている配電系統は、リアクタンス補償を使用し、不要な電流の流れを削減する。不要な電流の流れを削減することにより、系内のエネルギー損失が減少する。たとえば、少なくとも一部の知られている配電系統は、電圧調整アルゴリズムを使用し、給電回路上の負荷の電圧依存特性に基づいて給電回路の有効負荷を調整する。有効負荷を調整することにより、エネルギー損失を低減することができる。
【０００３】
１つの知られている電圧調整アルゴリズムは、配電系統内の電圧と電流の分布を改善しようと試みる電圧および無効電力アルゴリズムである。そのようなアルゴリズムは、エネルギー損失を最小限に抑える、かつ／またはエネルギー需要を最小限に抑えることによって系の効率を高める。たとえば、そのようなアルゴリズムは、システムモデルおよび／または需要予測を使用して電圧調整器および／または無効電力源を制御することによって、エネルギー送達を向上させる。
【発明の概要】
【０００４】
少なくとも一部の知られている電圧調整アルゴリズムは、試行錯誤法を使用し、所望の効率をもたらすスイッチプランを決定する。たとえば、少なくとも一部の知られている電圧調整アルゴリズムは、系内のコンデンサバンクの電圧レベルに基づいて、系内の電圧調整器の電圧レベルを設定する。また、少なくとも一部の電圧調整アルゴリズムは、系の様々な部分においてコンデンサバンクを活動化および非活動化し、コンデンサバンクの活動化状態を変化させて系全体にわたる電力潮流を解析し、かつ／または電力送達の効率を調べる。所望の効率が達成されない場合、設定を修正し、アルゴリズムを再実行することができる。しかし、そのような試行錯誤法は、概して時間がかかる。さらに、そのようなアルゴリズムを使用すると、系は、この解析中に非効率な設定を使用して電力を送達している可能性があり、これはエネルギー損失、およびそれに伴う収益の損失に通じる。
【０００５】
一態様では、配電系統が、少なくとも１つの配電装置と、配電装置に結合されたコンピュータとを含み、コンピュータは、配電装置の階層を記憶するように構成されたメモリエリアを含む。コンピュータは、第１の配電装置の第１の電圧レベルを調整するように構成され、第１の配電装置が、階層の第１の層であり、少なくとも第２の配電装置の少なくとも第２の電圧レベルを調整するように構成され、第２の配電装置が、階層の第２の層である。また、コンピュータは、調整された第１の電圧レベルおよび調整された少なくとも第２の電圧レベルに基づいて、配電装置用のスイッチプランを生成するように構成されている。
【０００６】
他の態様では、配電系統と共に使用するためにコンピュータが提供される。コンピュータは、少なくとも１つの配電装置に通信可能に結合され、閾値電圧レベルおよび配電装置の階層を記憶するように構成されたメモリエリアを含む。また、コンピュータはプロセッサをも含み、プロセッサは、そのメモリエリアに結合され、閾値電圧レベルに基づいて第１の配電装置の第１の電圧レベルを調整するように構成されており、第１の配電装置が、階層の第１の層であり、閾値電圧レベルに基づいて少なくとも第２の配電装置の少なくとも第２の電圧レベルを調整し、第２の配電装置が、階層の第２の層である。また、プロセッサは、調整された第１の電圧レベルおよび調整された少なくとも第２の電圧レベルに基づいて配電装置用のスイッチプランを生成するように構成されている。
【０００７】
他の態様では、方法が、少なくとも１つの配電装置をそれぞれが有する複数の電気系統構成要素を含む階層を用いてコンピュータを構成し、その階層をメモリエリアに記憶するステップを含む。階層の第１の層について、第１の配電装置の第１の電圧レベルが調整され、階層の少なくとも第２の層について、第２の配電装置の第２の電圧レベルが調整される。調整された第１の電圧レベルおよび調整された少なくとも第２の電圧レベルに基づいて、電気系統構成要素のためにスイッチプランが生成される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】例示的な一実施形態の概略図である。
【図２】図１に示されている配電系統で使用するためのスイッチプランを決定するために使用することができる例示的な方法の流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本明細書には、配電系統で使用するためのスイッチプランを決定するシステムおよび方法の例示的な実施形態について記載されている。本明細書に記載の実施形態は、系内の各配電装置の目標電圧レベルおよび／または力率を維持するように、少なくとも１つの配電装置を評価および制御することを可能にする。さらに、配電装置の電圧レベルおよび／または力率を継続的に監視することにより、その系に関する電圧プロファイル全体を平坦にすることが容易になり、したがって配電装置の平均動作電圧が削減される。さらに、電圧プロファイルを平坦にすること、および／または平均動作電圧を削減することにより、電気を負荷に伝送する際のより高い効率を通じてエネルギー節約の向上が促進される。
【００１０】
本明細書に記載のシステム、方法、および装置の例示的な技術的効果は、（ａ）複数の配電装置を含む階層を用いてコンピュータを構成し、その階層をメモリエリアに記憶すること、（ｂ）階層の各層について、１つまたは複数の関連の配電装置の、それぞれの電圧レベルを調整すること、および（ｃ）調整された電圧レベルに基づいて、配電装置用のスイッチプランを生成することのうちの少なくとも１つを含む。
【００１１】
図１は、例示的な配電系統１００の概略図である。この例示的な実施形態では、系１００は、複数の配電装置１０２を含む。例示的な配電装置１０２は、たとえば、変電所負荷時タップ切換器もしくは電圧調整器１０４、ライン電圧調整器１０６、コンデンサバンクコントロール１０８、単相もしくは多相変圧器１１０、および／または顧客の家庭など負荷１１４に結合された顧客メータ１１２を含むことができる。電圧調整器１０４、１０６、およびコンデンサバンクコントロール１０８は、それぞれ指定された電圧レベルおよび／または指定された力率で動作する。
【００１２】
さらに、この例示的な実施形態では、系１００は、ネットワーク（図示せず）を介して配電装置に結合されるコンピュータまたはコントローラ１１６を含む。コンピュータ１１６は、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラをベースとするプラットフォーム、好適な集積回路、または１つもしくは複数の特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）など、少なくとも１つのプロセッサ１１８を含む。プロセッサ１１８は、少なくとも１つのデータストレージまたはメモリエリア１２０と通信可能に結合され、またはそれらにアクセスするように、もしくはそれらと信号を交換するように動作可能である。メモリエリア１２０は、１つまたは複数の形態のメモリを含むことができる。たとえば、メモリエリア１２０はランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）を含むことができ、ＲＡＭは、不揮発性ＲＡＭ（ＮＶＲＡＭ）、磁気ＲＡＭ（ＭＲＡＭ）、強誘電体ＲＡＭ（ＦｅＲＡＭ）、および他の形態のメモリを含むことができる。また、メモリエリア１２０は、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、フラッシュメモリ、および／または電気的消去書込み可能な読出し専用メモリ（ＥＥＰＲＯＭ）をも含むことができる。任意の他の好適な磁気メモリ、光メモリ、および／または半導体メモリを、それ自体で、または他の形態のメモリとの組合せで、メモリエリア１２０内に含むことができる。また、メモリエリア１２０は、それだけには限らないが好適なカートリッジ、ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、またはＵＳＢメモリを含めて、脱着可能または取外し式のメモリとすることができ、またはそれを含むことができる。
【００１３】
この例示的な実施形態では、メモリエリア１２０は、配電装置１０２の測定電圧レベル、配電装置１０２用の閾値電圧レベルデータ、および／または配電装置１０２用の力率閾値を記憶する。さらに、メモリエリア１２０は、配電装置１０２のネットワーク階層を記憶する。たとえば、階層は、各層がそれぞれの配電装置１０２に関連付けられている複数の層を有する木形態に編成することができる。たとえば、階層の第１の層が電圧調整器１０６に関連付けられ、階層の第２の層がコンデンサバンクコントロール１０８に関連付けられる。階層は、任意の好適な形で編成することができる。たとえば、これらの層は、公益企業からの距離またはコンピュータ１１６からの距離に基づいて、第１の層が顧客メータ１１２に関連付けられ、第２の層が、コンピュータ１１６に地理的および／または通信的に近接して位置する位相変圧器１１０に関連付けられるように編成されてもよい。位相変圧器１１０を複数の負荷１１４に接続する電気ラインが複数の負荷１１４に電気を供給するように分割される前など、位相変圧器１１０がコンピュータ１１６に近接して位置するので、位相変圧器１１０は、公益企業からの総エネルギー出力のより多くの部分を受け取り、したがってより高い電圧レベルを有する。同様に、第３の層は、ライン電圧調整器１０６に関連付けられ、ライン電圧調整器１０６は、コンピュータ１１６に近接して位置し、したがって、位相変圧器１１０に比べて、公益企業からの総エネルギー出力のより多くの部分を受け取る。代替の実施形態では、変電所負荷時タップ切換器もしくは電圧調整器１０４など、コンピュータ１１６に最も近いノードが第１の層に関連付けられる逆の形で階層が編成される。あるいは、階層は、下記でより詳細に述べるように、コンピュータ１１６が系１００用のスイッチプランを決定することを可能にする任意の好適な形で編成することができる。
【００１４】
この例示的な実施形態では、コンピュータ１１６は、配電装置１０２の電圧レベルを解析し、系１００で使用するためのスイッチプランを決定する。スイッチプランは、各配電装置１０２の所望の電圧レベルおよび／または所望の力率に基づくものとすることができる。さらに、コンピュータ１１６は、系１００内の各配電装置１０２の目標電圧レベルおよび／または力率を維持するように配電装置１０２を評価および制御する。配電装置１０２の電圧レベルおよび／または力率を継続的に監視することにより、コンピュータ１１６は、系１００に関する電圧プロファイル全体を均す、または平坦にすることができ、それにより配電装置１０２の平均動作電圧が低減される。これにより、電気を負荷１１４に伝送する際のより高い効率を通じて著しくエネルギーが節約される。
【００１５】
図２は、（図１に示されている）配電系統１００で使用するためのスイッチプランを決定するために使用することができる例示的な方法を示す流れ図２００である。この例示的な実施形態では、（図１に示されている）コンピュータ１１６が、系１００内の（図１に示されている）配電装置１０２のネットワーク階層を作成する（２０２）。たとえば、コンピュータ１１６は、コンピュータ１１６からの各配電装置１０２の距離を検知することによって階層を自動的に作成することができる。あるいは、オペレータが階層を用いてコンピュータ１１６を構成してもよい。この例示的な実施形態では、階層は、（図１に示されている）メモリエリア１２０に記憶される。さらに、コンピュータ１１６が、階層内の各層について閾値電圧レベル、目標電圧レベル、および／または目標力率値を用いて構成される（２０４）。閾値電圧レベルおよび／または力率閾値は、それぞれの層に関連付けられ、かつ／または層によって表される１つまたは複数の配電装置１０２に関連付けられてメモリエリア１２０に記憶される。
【００１６】
この例示的な実施形態では、コンピュータ１１６で実行するために、潮流アルゴリズムがロードされる（２０６）。たとえば、潮流アルゴリズムは、（図１に示されている）プロセッサ１１８で実行するためにメモリエリア１２０に記憶され、系１００用のスイッチプランを生成するための１つまたは複数のコンピュータ実行可能コンポーネントを含む。コンピュータ１１６は、潮流アルゴリズムを定期的にロードおよび実行することができる。あるいは、コンピュータ１１６は、オペレータからのコマンドに応答して潮流アルゴリズムを定期的にロードおよび実行することができる。さらに、コンピュータ１１６は、潮流アルゴリズムを１回だけロードし、継続的に潮流アルゴリズムを実行してもよい。この例示的な実施形態では、潮流アルゴリズムは、コンピュータ１１６に、階層の第１の層を現在の層として指定させる（２０８）。この例示的な実施形態では、階層の第１の層は、（図１に示されている）顧客メータ１１２など下位層である。しかし、第１の層は、オペレータが潮流アルゴリズムを開始したいと望む階層のどのレベルであってもよい。この例示的な実施形態では、コンピュータ１１６は、現在の層が階層の最終層または上位層であるかどうか判定する（２１０）。第１の層の解析中など、コンピュータ１１６が現在の層が最終層でないと判定したとき、コンピュータ１１６は、各配電装置１０２の電圧レベルを調整する（２１２）。たとえば、コンピュータ１１６は、現在の層に関連付けられたネットワーク配電装置１０２を介して信号を送信し、それにより配電装置１０２に電圧レベルを調整させる。次いで、コンピュータ１１６は、調整された電圧レベルが閾値電圧レベルに関連付けられた範囲内に確実に入るように、当該の層について調整された電圧レベルを閾値電圧レベルと比較する。
【００１７】
この例示的な実施形態では、コンピュータ１１６が階層の第２の層を現在の層として指定する（２１４）。第２の層は、階層が枝葉階層で示されたとき、第１の層の親層である。次いで、コンピュータ１１６は、現在の層が階層の最終層または上位層であるかどうか判定し（２１０）、現在の層に関連付けられた配電装置１０２の電圧レベルを調整する（２１２）。コンピュータ１１６は、現在の層が階層の最終層または上位層であると判定する（２１０）まで、上記のステップを繰り返す。
【００１８】
この例示的な実施形態では、現在の層が階層の最終層であるとコンピュータ１１６が判定した（２１０）後で、またコンピュータ１１６が、最終層に関連付けられた配電装置１０２の電圧レベルを調整した（２１２）後で、コンピュータ１１６は、スイッチプラン目標を判定する（２１６）。スイッチプラン目標がある目標力率値である場合、コンピュータ１１６は、メモリエリア１２０に記憶された力率閾値に基づいて各配電装置１０２の、それぞれの力率値を調整する（２１８）。たとえば、コンピュータ１１６は、階層の最終層または上位層から開始して階層の第１の層または下位層で終わるまで、階層内の各層の力率値を調整する。力率値を調整するために、コンピュータ１１６は、力率値が目標力率値に関連付けられた範囲内に入るまで、各配電装置１０２内、または各配電装置１０２付近に位置するコンデンサバンクを活動化または非活動化することができる。次いで、コンピュータ１１６は、調整された力率値に基づいてスイッチプランを生成する（２２０）。
【００１９】
しかし、スイッチプラン目標が目標電圧レベルである場合、コンピュータ１１６は、メモリエリア１２０に記憶された閾値電圧レベルに基づいて各配電装置１０２のそれぞれの電圧レベルを調整する（２２２）。たとえば、コンピュータ１１６は、電圧レベルが目標電圧レベルに関連付けられた範囲内に入るまで、階層の最終層または上位層から開始して階層の第１の層または下位層で終わるまで、階層内の各層の電圧レベルを調整する。次いで、コンピュータ１１６は、調整された電圧レベルに基づいてスイッチプランを生成する（２２０）。
【００２０】
配電系統で使用するためのスイッチプランを決定するためのシステム、方法、および装置の例示的な実施形態について詳細に上述されている。これらのシステム、方法、および装置は、本明細書に記載の特定の実施形態に限定されず、それどころか方法の動作、ならびに／またはシステムおよび／もしくは装置の構成要素は、本明細書に記載の他の動作および／または構成要素とは独立かつ別々に使用することができる。さらに、述べられている動作および／構成要素は、他のシステム、方法、および／または装置において定義することも、それらと組み合わせて使用することもでき、本明細書に記載のシステム、方法、および記憶媒体だけと共に実施することに限定されない。
【００２１】
本明細書に記載のものなど、コンピュータまたはコントローラは、少なくとも１つのプロセッサまたは処理装置と、システムメモリとを含む。コンピュータまたはコントローラは、一般に、少なくとも何らかの形態のコンピュータ可読媒体を有する。限定するものではなく例として、コンピュータ可読媒体は、コンピュータ記憶媒体および通信媒体を含む。コンピュータ記憶媒体は、コンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュール、または他のデータなど情報を記憶するための任意の方法または技術で実施される揮発性媒体、不揮発性媒体、取外し式媒体、および非取外し式媒体を含む。通信媒体は、一般に、コンピュータ可読命令、データ構造、プログラムモジュール、または他のデータを、搬送波または他の輸送機構など変調データ信号で実施し、任意の情報送達媒体を含む。当業者なら、情報を信号内で符号化するようにその特性の１つまたは複数が設定または変更されている変調データ信号をよく知っている。上述のもののいずれかの組合せもまた、コンピュータ可読媒体の範囲内に含まれる。
【００２２】
本発明について、例示的な配電系統環境に関連して述べられているが、本発明の実施形態は、多数の他の汎用または専用の配電系統環境または構成と共に動作する。この配電系統環境は、本発明の任意の態様の使用または機能の範囲に関してどんな限定をも示唆しないものとする。さらに、この配電系統環境は、例示的な動作環境に示されている構成要素の任意の１つまたは組合せに関して、何らかの依存性または要件を有するものと解釈すべきでない。
【００２３】
本発明の実施形態について、１つまたは複数のコンピュータまたは他の装置によって実行されるプログラムコンポーネントまたはモジュールなどコンピュータ実行可能命令の一般的な文脈で述べることができる。本発明の態様は、任意の数の、任意の編成のコンポーネントまたはモジュールで実装することができる。たとえば、本発明の態様は、図に示されている、また本明細書に記載されている特定のコンピュータ実行可能命令または特定のコンポーネントもしくはモジュールに限定されない。本発明の代替の実施形態は、例示されている、また本明細書に記載されているものより多い、または少ない機能を有する様々なコンピュータ実行可能命令またはコンポーネントを含むことができる。
【００２４】
例示されている、また本明細書に記載されている本発明の実施形態における動作の実行または実施の順序は、別段の指定がない限り不可欠なものではない。すなわち、これらの動作は、別段の指定がない限り、任意の順序で実施することができ、本発明の実施形態は、追加の動作、または本明細書に記載のものより少ない動作を含むことができる。たとえば、特定の動作を別の動作の前、別の動作と同時、または別の動作の後に実行または実施することは本発明の態様の範囲内にあることが企図されている。
【００２５】
本書は、例を使用し、最良の形態を含めて本発明を開示し、また任意の装置またはシステムを作製および使用すること、および任意の組み込まれた方法を実施することを含めて、当業者の誰もが本発明を実施することができるようにしている。本発明の特許性のある範囲は、特許請求の範囲によって定義され、当業者に思い付く他の例を含むことができる。そのような他の例は、特許請求の範囲の文言と異ならない構造要素を有する場合、または特許請求の範囲の文言と実質的に異ならない均等な構造要素を含む場合、特許請求の範囲内にあるものとする。
【符号の説明】
【００２６】
１００  系
１０２  配電装置
１０４  調整器
１０６  電圧調整器
１０８  バンクコントロール
１１０  位相変圧器
１１２  顧客メータ
１１４  負荷
１１６  コンピュータ
１１８  プロセッサ
１２０  メモリエリア
【図１】
0006050600.tif 000002
【図２】
0006050600.tif 000003