(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発電設備と電気設備としての電力供給設備および電力消費設備とが接続された電力系統と、前記電力系統の電圧を所定の電圧範囲内に維持するために、前記発電設備の発電電力の増減を指令する中央調整指令部とが備えられた電圧制御システムであって、
前記電力供給設備及び前記電力消費設備の少なくとも一方を含んだ複数の前記電気設備から構成された設備群を複数備えるとともに、当該各設備群における総供給電力及び総消費電力の少なくとも一方である総設備電力を制御自在な設備群制御指令部が複数備えられ、
当該複数の設備群制御指令部は、前記複数の設備群のそれぞれに割り当てられ、
当該複数の設備群制御指令部は、割り当てられた担当の前記設備群における複数の前記電気設備の稼動状態を把握するとともに、割り当てられた担当の前記設備群により調整可能な前記総設備電力である総調整可能容量を管理して、
割り当てられた担当の前記設備群の電圧が所定の電圧範囲外となる電圧異常が検出されると、割り当てられた担当の前記設備群の電圧を所定の電圧範囲内に維持するために、前記総調整可能容量内で割り当てられた担当の前記設備群における前記総設備電力の増減を指令する総電力増減指令を生成して出力自在に構成され、
前記設備群における複数の前記電気設備は、前記総電力増減指令を受けると、前記総電力増減指令に基づいて、前記電気設備の供給電力及び消費電力の少なくとも一方である設備電力の増減を行うように構成され、
前記設備群における複数の前記電気設備が、現在の前記設備電力を監視する監視対象グループの監視設備と現在の前記設備電力を監視しない非監視対象グループの非監視設備とにグループ分けされ、
前記監視設備における現在の前記設備電力を計測する計測部が備えられ、
前記設備群制御指令部は、前記総調整可能容量を求めて管理するに当たり、前記監視設備については、前記計測部にて計測される現在の前記設備電力に基づいて、前記監視設備により調整可能な前記設備電力である監視設備用総調整可能容量を求めるとともに、前記非監視設備については、予め設定情報において設定されている現在の前記設備電力に基づいて、前記非監視設備により調整可能な前記設備電力である非監視設備用総調整可能容量を求めるように構成されている電圧制御システム。
【請求項２】
前記非監視設備は、予定供給電力あるいは予定消費電力の少なくとも一方である予定設備電力が時系列的に設定された運転計画に応じて前記設備電力を調整する形態で運転自在に構成され、
前記設備群制御指令部は、前記設定情報としての前記予定設備電力に基づいて、前記非監視設備用総調整可能容量を求めるように構成されている請求項１に記載の電圧制御システム。
【請求項３】
前記設備群制御指令部は、前記総電力増減指令を生成するに当たり、前記非監視設備よりも前記監視設備の前記設備電力を優先して増減させるように前記総電力増減指令を生成自在に構成されている請求項１又は２に記載の電圧制御システム。
【請求項４】
前記電気設備の設置場所を表す設置場所情報に関係付けて当該電気設備が属する前記設備群が記憶されており、前記設置場所情報に基づいて前記設備群を構成する複数の前記電気設備が選択される請求項１〜３の何れか一項に記載の電圧制御システム。
【請求項５】
前記電力供給設備あるいは前記電力消費設備としての蓄電設備が設けられ、
前記設備群制御指令部は、前記設備群から前記蓄電設備に充電される充電電力あるいは前記蓄電設備から前記設備群に放電する放電電力を前記総設備電力として制御自在に構成されるとともに、
前記蓄電設備により調整可能な前記充電電力あるいは前記放電電力を前記総調整可能容量として管理される請求項１〜４の何れか一項に記載の電圧制御システム。
【請求項６】
前記電力供給設備あるいは前記電力消費設備としての無効電力調整設備が設けられ、
前記設備群制御指令部は、前記無効電力調整設備から前記設備群に供給される無効電力を前記総設備電力として制御自在に構成されるとともに、
前記無効電力調整設備により調整可能な無効電力を前記総調整可能容量として管理する請求項１〜５の何れか１項に記載の電圧制御システム。
【請求項７】
前記中央調整指令部は、前記電力系統における電力の周波数を所定の周波数範囲内に維持するために、前記発電設備および前記設備群制御指令部に対して周波数調整指令を出力自在に構成されて、
前記発電設備は、前記周波数調整指令を受けると、前記周波数調整指令に基づいて前記発電電力を増減するように構成され、
前記設備群制御指令部は、前記周波数調整指令を受けると、前記周波数調整指令に基づいて、前記総調整可能容量内で前記設備群の前記総設備電力の増減を指令する周波数用総電力増減指令を生成して出力自在に構成され、
前記設備群における複数の前記電気設備は、前記周波数用総電力増減指令を受けると、前記周波数用総電力増減指令に基づいて、前記設備電力の増減を行うように構成されている請求項１〜６の何れか一項に記載の電圧制御システム。
【請求項８】
前記設備群の前記総調整可能容量は、前記発電設備により調整可能な電力と略同等となるように構成されている請求項１〜７の何れか一項に記載の電圧制御システム。
【請求項９】
前記設備群制御指令部は、前記電気設備において増減可能な前記設備電力の範囲である電力調整可能範囲を管理して、前記電力調整可能範囲の上限値又は下限値と現在の前記設備電力との差分を前記電気設備の調整可能容量として求める請求項１〜８の何れか一項に記載の電圧制御システム。
【請求項１０】
前記設備群制御指令部は、前記総電力増減指令を生成するに当たり、前記設備群の前記電気設備について設定された優先順位に応じて前記電気設備の前記設備電力を増減させるように前記総電力増減指令を生成自在に構成されている請求項１〜９の何れか一項に記載の電圧制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電設備と電気設備としての電力供給設備および電力消費設備とが接続された電力系統と、前記電力系統の電圧を所定の電圧範囲内に維持するために、前記発電設備の発電電力の増減を指令する中央調整指令部とが備えられた電圧制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
このような電力系統の電力を調整する電圧制御システムとして、例えば、特許文献１には、発電設備として火力発電設備及び水力発電設備等が備えられて、これらの発電設備は、中央調整指令部から出力される需給情報信号を受信自在で且つその需給情報信号に基づいて発電電力の増減を行って電力系統の周波数および電圧を調整するシステムが開示されている。
【０００３】
そして、特許文献１に開示のシステムにおいて電圧を制御するために、発電設備の接続端子である発電端や電力系統各部の種々の電圧制御装置によって電力を調整することが開示されるとともに、周波数を制御するために、民生に普及しているエアコンや冷蔵庫等の消費電力、及び、電気自動車等の２次電池からの供給電力が、電力系統の電力を調整するために制御されることが開示されている。そして、これらのエアコンや冷蔵庫等の電力消費設備及び電気自動車の２次電池等の電力供給設備である電気設備の数は、数千または数万程度備える規模とすることが想定されており、数千または数万の電気設備を中央調整指令部に接続して個々の消費電力または供給電力を増減させることで、ある程度大きな調整電力を確保するようにしている。また、中央調整指令部は、これら数千または数万程度の電気設備に対して、一斉に電力の増減を指令する需給情報信号を送信するように構成されて、この需給情報信号に基づいて、個々の電力設備は消費電力及び供給電力の増減を行うものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−２１３２４０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に開示の技術は、上述の如く、電力系統各部の種々の電圧制御装置によって電力を調整するとされているが、通常、これらの電圧制御装置は中央調整指令部から制御されるものである。従って、その中央調整指令部は、数千または数万程度の各電気機器のそれぞれに対応する需給情報信号を生成して送信することに加えて、種々の電圧制御装置にも電力を調整するための信号を送信する必要があるため、中央調整指令部における調整制御負担が非常に大きくなるという問題がある。
また、中央調整指令部から数千または数万程度の電気機器および電力系統各部の種々の電圧制御装置に対して需給情報信号を送信可能なシステムを構築しなければならず、そのシステムの構築および運用のために高いコストを要するという問題を生ずる。
【０００６】
また、特許文献１に開示の技術は、中央調整指令部はそれぞれの電気機器の稼動状態を把握していないので、電力系統の電力調整するにあたり、事実上各電気機器において調整可能な調整可能容量を把握することができず、各電気機器における調整可能容量を最大限利用するような電力調整ができないという問題がある。
【０００７】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、中央調整指令部における調整制御負担を減らしつつ、確実かつ迅速に電力系統における電力の電圧を所定の電圧範囲内に調整することができる電圧制御システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明に係る電圧制御システムは、
発電設備と電気設備としての電力供給設備および電力消費設備とが接続された電力系統と、前記電力系統の電圧を所定の電圧範囲内に維持するために、前記発電設備の発電電力の増減を指令する中央調整指令部とが備えられた電圧制御システムであって、その特徴構成は、
前記電力供給設備及び前記電力消費設備の少なくとも一方を含んだ複数の前記電気設備から構成された設備群を複数備えるとともに、当該各設備群における総供給電力及び総消費電力の少なくとも一方である総設備電力を制御自在な設備群制御指令部が複数備えられ、
当該複数の設備群制御指令部は、前記複数の設備群のそれぞれに割り当てられ、
当該複数の設備群制御指令部は、割り当てられた担当の前記設備群における複数の前記電気設備の稼動状態を把握するとともに、割り当てられた担当の前記設備群により調整可能な前記総設備電力である総調整可能容量を管理して、
割り当てられた担当の前記設備群の電圧が所定の電圧範囲外となる電圧異常が検出されると、割り当てられた担当の前記設備群の電圧を所定の電圧範囲内に維持するために、前記総調整可能容量内で割り当てられた担当の前記設備群における前記総設備電力の増減を指令する総電力増減指令を生成して出力自在に構成され、
前記設備群における複数の前記電気設備は、前記総電力増減指令を受けると、前記総電力増減指令に基づいて、前記電気設備の供給電力及び消費電力の少なくとも一方である設備電力の増減を行うように構成され、
前記設備群における複数の前記電気設備が、現在の前記設備電力を監視する監視対象グループの監視設備と現在の前記設備電力を監視しない非監視対象グループの非監視設備とにグループ分けされ、
前記監視設備における現在の前記設備電力を計測する計測部が備えられ、
前記設備群制御指令部は、前記総調整可能容量を求めて管理するに当たり、前記監視設備については、前記計測部にて計測される現在の前記設備電力に基づいて、前記監視設備により調整可能な前記設備電力である監視設備用総調整可能容量を求めるとともに、前記非監視設備については、予め設定情報において設定されている現在の前記設備電力に基づいて、前記非監視設備により調整可能な前記設備電力である非監視設備用総調整可能容量を求めるように構成されている点にある。
【０００９】
上記特徴構成によれば、電力系統に接続された設備群は、電力供給設備及び電力消費設備の少なくとも一方を含んで複数の設備から構成されており、設備群制御指令部は、設備群の総設備電力の増減を指令する総電力増減指令を生成して出力する。したがって、設備群制御指令部は、総電力増減指令を生成するにあたり、電気設備単体において増減可能な設備電力が少量である場合でも、複数の電気設備から構成された設備群において増減可能な設備電力を総設備電力として捉え、その設備群における総設備電力を増減するための指令を生成することができる。これにより、電気設備単体において増減可能な設備電力である調整可能容量のみでは設備群の電圧を調整するための調整電力容量として電力容量が不足する場合においても、設備群制御指令部から出力される総電力増減指令に基づいて設備群における複数の電気設備によって総設備電力が増減されることで、ある程度大きな総調整可能容量を確保することができ、これによって設備群の総設備電力を調整して電圧を所定の電圧範囲内に調整することが可能になる。
【００１０】
さらに、設備群制御指令部は、設備群における複数の電気設備の稼動状態を把握するとともに、設備群により調整可能な総設備電力である総調整可能容量を管理しているので、電力調整対象である設備群において、どれぐらいの調整可能容量があるのかを容易に把握しておくことができる。また、設備群制御指令部は、総調整可能容量内で設備群の総設備電力を増減するように総電力増減指令を生成するので、総電力増減指令を受けた設備群の複数の電気設備は、調整可能容量内で総電力増減指令に基づいて同時に電力を調整することができる。これにより、確実かつ迅速に設備群の総設備電力を調整して、設備群の電圧を所定の電圧範囲内に調整することが可能になる。ここで、一般的に設備群は、設置場所が互いに隣接している複数の電気設備によって構成されているので、この設備群によって、複数の電気設備が隣接して設けられた地域内の電圧を調整することが可能となる。
【００１１】
また、中央調整指令部は、発電設備の発電電力の増減を指令するように構成されているので、中央調整指令部からの指令により発電設備から電力系統に供給される電力が増減される。これにより、その電力系統の一部である設備群に供給される電力が増減するので、設備群の電力が調整されて、電圧を所定の電圧範囲内に調整することが可能になる。
【００１２】
そして、上述の如く、電力系統の電圧を所定の電圧範囲内に維持するにあたり、電気設備の電力調整は、設備群制御指令部によって行なわれるので、中央調整指令部は、単に、発電設備の発電電力の増減を指令するだけでよく、中央調整指令部の調整制御負担を大幅に軽減することができる。
【００１３】
さらに上記特徴構成によれば、設備群が現在の設備電力を監視する監視対象グループと現在の設備電力を監視しない非監視対象グループとにグループ分けされている。そして、設備群制御指令部は、監視設備により調整可能な現在の監視設備用総調整可能容量を求めて管理するように構成されているので、設備電力の変動があっても、現在、調整可能容量として確実に活用できる監視設備用総調整可能容量が常に管理されている。また、非監視対象グループの非監視設備については、設備電力について予め設定されている設定情報に基づいて、調整可能容量として活用できる非監視設備用総調整可能容量が管理される。これにより、設備電力の監視のための設備を必要とすることなく非監視設備用総調整可能容量を管理することができるため、システムの運転および構築コストの削減のために寄与することができる。そして、このように設備群制御指令部において、設備群により調整可能な設備電力の総調整可能容量を詳細に管理することで、電力調整を適切に行うことができる。
【００１５】
本発明に係る電圧制御システムの更なる特徴構成は、
前記非監視設備は、予定供給電力あるいは予定消費電力の少なくとも一方である予定設備電力が時系列的に設定された運転計画に応じて前記設備電力を調整する形態で運転自在に構成され、
前記設備群制御指令部は、前記設定情報としての前記予定設備電力に基づいて、前記非監視設備用総調整可能容量を求めるように構成されている点にある。
【００１６】
上記特徴構成によれば、非監視設備は、予定設備電力が時系列的に設定された運転計画に応じて設備電力を調整する形態で運転されるので、非監視設備の設備電力は、運転計画にしたがって設備電力が変動することになる。そして、設備群制御指令部は、その運転計画における設定情報としての予定設備電力に基づいて非監視設備用総調整可能容量を求めることで、現在の非監視設備用総調整可能容量を求めて管理することができる。これにより、設備電力の電力を計測する計測部などを必要とせずに、設備群制御指令部は、非監視設備についても、現在の稼動状態を適切に把握することができる。したがって、設備群制御指令部は、監視設備及び非監視設備の両者に対して、現在の監視設備用総調整可能容量及び現在の非監視設備用総調整可能容量を適切に管理することができ、各電気設備の設備電力の増減を適切に行うことができる。
【００１７】
本発明に係る電圧制御システムの更なる特徴構成は、
前記設備群制御指令部は、前記総電力増減指令を生成するに当たり、前記非監視設備よりも前記監視設備の前記設備電力を優先して増減させるように前記総電力増減指令を生成自在に構成されている点にある。
【００１８】
上記特徴構成によれば、非監視設備よりも監視設備を優先して設備電力を増減させることで電力調整が行われるため、実際に調整可能な現在の調整可能容量として、常に正確に管理されている監視設備用総調整可能容量を優先して用いて、電力調整を適切に行うことができる。そして、電力調整を行うに際し、監視設備用総調整可能容量だけでは十分でない場合においては、非監視設備用総調整可能容量についても調整可能容量として、電力調整を行うことができる。したがって、監視設備および非監視設備によって、つまり設備群に属する複数の電気設備による総調整可能容量を利用して電力調整が可能になる。
【００１９】
本発明に係る電圧制御システムの更なる特徴構成は、
前記電気設備の設置場所を表す設置場所情報に関係付けて当該電気設備が属する前記設備群が記憶されており、前記設置場所情報に基づいて前記設備群を構成する複数の前記電気設備が選択される点にある。
【００２０】
上記特徴構成によれば、それぞれの電気設備の設置場所を示す設置場所情報に基づいて設備群を構成する前記電気設備が選択可能であるので、例えば、電力系統のある場所において電圧が所定の電圧範囲外となる電圧異常を検出すると、その電圧異常が検出された場所の周辺に位置する複数の電気設備を設置場所情報に基づいて選択されるとともに、それらの電気設備を有する設備群が特定される。そして、その設備群における複数の電気設備に総電力増減指令が設備群制御指令部より出力され、設備群の総設備電力を調整することができる。これにより、確実かつ迅速に設備群の電圧を所定の電圧範囲内に調整することが可能になる。
【００２１】
本発明に係る電圧制御システムの更なる特徴構成は、
前記電力供給設備あるいは前記電力消費設備としての蓄電設備が設けられ、
前記設備群制御指令部は、前記設備群から前記蓄電設備に充電される充電電力あるいは前記蓄電設備から前記設備群に放電する放電電力を前記総設備電力として制御自在に構成されるとともに、
前記蓄電設備により調整可能な前記充電電力あるいは前記放電電力を前記総調整可能容量として管理される点にある。
【００２２】
本特徴構成によれば、設備群制御指令部は、設備群から蓄電設備に放電可能な充電電力及び蓄電設備から前記設備群に放電可能な放電電力を総設備電力として制御自在に構成されるので、設備群制御指令部は、蓄電設備を充電状態として、設備群の電力を消費する電力消費設備として利用するか、蓄電設備を放電状態として、設備群に電力を供給する電力供給設備として利用するかを選択することができる。その結果、充電電力の電力調整範囲及び放電電力の電力調整範囲に亘って電力調整が可能となるので、比較的大きな調整可能容量を確保することができる。
また、蓄電設備により調整可能な充電電力及び放電電力を総調整可能容量として管理するので、設備群において現在どれぐらいの総調整可能容量があるのかを正確に管理して、受信する総設備電力指令に対して迅速に総設備電力の増減調整を行うことができる。
【００２３】
本発明に係る電圧制御システムの更なる特徴構成は、
前記電力供給設備あるいは前記電力消費設備としての無効電力調整設備が設けられ、
前記設備群制御指令部は、前記無効電力調整設備から前記設備群に供給される無効電力を前記総設備電力として制御自在に構成されるとともに、
前記無効電力調整設備により調整可能な無効電力を前記総調整可能容量として管理する点にある。
【００２４】
本特徴構成によれば、設備群制御指令部は、無効電力調整設備から設備群に供給可能な無効電力を総設備電力として制御自在に構成されるので、設備群制御指令部は、設備群における有効電力の増減による電圧調整に加えて、無効電力の供給を調整することで設備群の電圧調整が可能となる。例えば、電力供給設備としての同期発電機、電力消費設備とし
てのエアコン、冷蔵庫等、および、蓄電設備としてのリチウムイオン電池は無効電力調整設備として稼動するので、これらの稼動状態を変化させることで有効電力を増減調整するとともに、無効電力を増減調整して設備群に供給することができる。
また、設備群制御指令部は、無効電力調整設備により調整可能な無効電力を総調整可能容量として管理するので、設備群において現在どれぐらいの無効電力の調整可能容量があるのかを正確に管理して、受信する総設備電力指令に対して迅速に総設備電力の増減調整を行うことができる。
【００２５】
本発明に係る電圧制御システムの更なる特徴構成は、
前記中央調整指令部は、前記電力系統における電力の周波数を所定の周波数範囲内に維持するために、前記発電設備および前記設備群制御指令部に対して周波数調整指令を出力自在に構成されて、
前記発電設備は、前記周波数調整指令を受けると、前記周波数調整指令に基づいて前記発電電力を増減するように構成され、
前記設備群制御指令部は、前記周波数調整指令を受けると、前記周波数調整指令に基づいて、前記総調整可能容量内で前記設備群の前記総設備電力の増減を指令する周波数用総電力増減指令を生成して出力自在に構成され、
前記設備群における複数の前記電気設備は、前記周波数用総電力増減指令を受けると、前記周波数用総電力増減指令に基づいて、前記設備電力の増減を行うように構成されている点にある。
【００２６】
上記特徴構成によれば、中央調整指令部は、発電設備および設備群制御指令部に対して周波数調整指令を出力自在に構成されており、この周波数調整指令に基づいて、発電設備においては、電力系統に供給する発電電力を増減するとともに、設備群制御指令部においては、設備群の総設備電力の増減を指令する周波数用総電力増減指令を生成して各電気設備に出力するので、周波数調整指令によって電力系統に接続された発電設備および各電気設備による電力供給状態または電力消費状態を調整して、電力系統の電力を増減して周波数を調整することができる。
また、設備群制御指令部は、電圧を調整する場合と同様に、設備群における複数の設備によって、ある程度大きな調整可能容量を確保することができ、これによって電力系統の電力を調整して周波数を所定の周波数範囲内に調整することが可能になる。
さらに、電圧を調整する場合と同様に、設備群制御指令部が複数の電気設備の設備電力を制御するので、中央調整指令部は、単に、設備群制御指令部へ周波数調整指令を出力するだけでよく、中央調整指令部の調整制御負担を大幅に軽減することができる。そして、中央調整指令部から直接複数の設備の夫々に中央調整指令を出力可能にする複雑なシステムを構築して運用する必要がなくなるため、中央調整指令部における調整制御負担を減らしつつシステムの構築コストや運用コストを削減することが可能となる。
【００２７】
本発明に係る電圧制御システムの更なる特徴構成は、
前記設備群の前記総調整可能容量は、前記発電設備により調整可能な電力と略同等となるように構成されている点にある。
【００２８】
上記特徴構成によれば、設備群において、その設備群の総調整可能容量が、発電設備により調整可能な調整可能容量と略同等となるように構成されているので、設備群の電力調整能力を発電設備の電力調整能力と略同等の電力調整能力とすることができる。また、設備群における総調整可能容量を容易に把握することができる。ここで、略同等とは、発電設備の調整可能な調整可能容量を１とした場合、総調整可能容量は１±０．２程度を規定している。
【００２９】
本発明に係る電圧制御システムの更なる特徴構成は、
前記設備群制御指令部は、前記電気設備において増減可能な前記設備電力の範囲である電力調整可能範囲を管理して、前記電力調整可能範囲の上限値又は下限値と現在の前記設備電力との差分を前記電気設備の調整可能容量として求める点にある。
【００３０】
上記特徴構成によれば、設備群制御指令部において管理されている各電気設備の電力調整可能範囲の上限値又は下限値と、現在の設備電力との差分を電気設備の調整可能容量として求めるので、各電気設備において設備電力の調整が可能な調整可能容量を迅速かつ容易に求めることができる。
【００３１】
本発明に係る電圧制御システムの更なる特徴構成は、
前記設備群制御指令部は、前記総電力増減指令を生成するに当たり、前記設備群の前記電気設備について設定された優先順位に応じて前記電気設備の前記設備電力を増減させるように前記総電力増減指令を生成自在に構成されている点にある。
【００３２】
上記特徴構成によれば、設備群に属する複数の電気設備についての設備電力の増減優先順位に応じて各電気設備の設備電力の増減が設備群制御指令部から指令されるため、あらかじめ決めた優先順位に基づいて、電力調整に係る電気設備の設備電力の増減が実施される。ここで、複数の設備の電力調整の優先順位は任意に決定することが可能であるため、複数の電気設備について、あらゆる目的に応じて適切な優先順位をあらかじめ決定することができる。また、あらかじめ電力調整の優先順位が決められているので、その順位にしたがって複数の電気設備の設備電力を順次調整することができ、迅速に電力系統の電力調整を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本実施形態に係る電圧制御システムの構成概略図。
【図２】本実施形態に係る電圧制御システムの制御信号フローの概略図。
【図３】電力調整可能範囲を設定した電力供給電設備における電力調整可能容量の説明図。
【図４】電力消費設備（照明設備など）における電力調整容量の説明図。
【図５】電力消費設備（動力設備など）における電力調整容量の説明図。
【図６】蓄電設備における電力調整容量の説明図。
【図７】無効電力調整設備における電力調整容量の説明図。
【図８】設備群制御指令部の制御手順を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明に係る電圧制御システムの実施形態を、図面に基づいて説明する。図１は本実施形態に係る電圧制御システムの構成概略図である。
図１に示すように、本発明に係る電圧制御システムＥは、発電設備Ｒと電気設備としての電力供給設備Ｆａおよび電力消費設備Ｆｂとが接続された電力系統１と、電力系統１の電圧を所定の電圧範囲内に維持するために、発電設備Ｒに発電電力の増減を指令する電圧調整指令Ｌ１を出力する中央調整指令部２とが備えられている。
また、電力供給設備Ｆａ及び電力消費設備Ｆｂの少なくとも一方を含んで複数の電気設備から構成された設備群Ｓを複数備えるとともに、設備群Ｓにおける総供給電力及び総消費電力の少なくとも一方である総設備電力を制御自在な設備群制御指令部３を複数備えている。従って、この設備群制御指令部３は、中央調整指令部２が統括する統括範囲より、小さい単位を制御対象とする。
【００３５】
発電設備Ｒは、電圧調整指令Ｌ１および周波数調整指令Ｌ２を受信可能に構成されて、電圧調整指令Ｌ１および周波数調整指令Ｌ２を受けると、その電圧調整指令Ｌ１および周波数調整指令Ｌ２に基づいて発電電力を増減するように構成されている。
なお、具体的な発電設備Ｒとしては、発電能力が１万ｋＷ以上の火力発電設備Ｒ１、水力発電設備Ｒ２、原子力発電設備Ｒ３、太陽光発電および風力発電などの再生可能エネルギー発電設備Ｒ４などが該当する。
【００３６】
設備群Ｓは、電力供給設備Ｆａ、電力消費設備Ｆｂを含む複数の電気設備から構成されている。複数の電気設備は、設置場所が互いに隣接して構成されており、電力供給設備Ｆａ、電力消費設備Ｆｂとして稼動する蓄電設備Ｃおよび無効電力調整設備Ｆｃが備えられている。
また、それぞれの設備群Ｓの電圧、有効電力および無効電力を計測する電力計測部５が備えられている。
【００３７】
そして、電力供給設備Ｆａは、例えば、燃料電池発電設備や小規模の火力および水力発電設備、発電能力が１０ｋＷ〜数千ｋＷ程度の小型発電設備、または、そのような小型発電設備を備えたコージェネレーション発電設備などで構成されている。このような電力供給設備Ｆａの発電容量は発電設備Ｒよりも小さい発電容量とされている。また、電力供給設備Ｆａは同期発電機を備えており、設備群Ｓを流れる電力の無効電力を自在に調整する無効電力調整設備Ｆｃとして働くように構成されている。
一方、電力消費設備Ｆｂとしては、例えば、電力を消費するエアコン、冷蔵庫、電気自動車、工場の機械、照明、および、空調などを挙げることができる。ここで、例えば、誘導性負荷としてのモーターを有するエアコン及び冷蔵庫等は無効電力調整設備Ｆｃとして稼動して無効電力を調整することができる。
【００３８】
また、蓄電設備Ｃは、繰り返し充電することができる二次電池で構成されている。例えば、リチウムイオン電池などが挙げられる。蓄電設備Ｃの状態を充電状態とすると、設備群Ｓの電力が蓄電設備Ｃによって消費され、反対に、蓄電設備Ｃの状態を放電状態とすると、蓄電設備Ｃから設備群Ｓに電力を供給することができる。
【００３９】
そして、図１に示すように、設備群Ｓに属する複数の電気設備は、現在の発電電力または消費電力を監視する監視対象グループの監視設備Ｆ１と現在の電力を監視しない非監視対象グループの非監視設備Ｆ２とにグループ分けされている。監視設備Ｆ１には、現在の電力（有効電力、無効電力）の電力供給状態および電力消費状態を常時計測する計測部Ｆ１ｃ（図２参照）が設けられており、その計測部Ｆ１ｃにて計測された計測値Ｎ３に係る情報が設備群制御指令部３に送信されている。
【００４０】
中央調整指令部２は、電力系統１の電圧を所定の電圧範囲内に維持するために、設備群Ｓに設けられた電力計測部５によって計測された電力計測値Ｎ１が広域通信手段７を通じて入力されるように構成されている。そして、この電力計測値Ｎ１と予め設定された所定の電圧範囲とを比較し、電力系統１における電力の過不足を判断して電力調整を行うための電圧調整指令Ｌ１を生成して、発電設備Ｒに送信する。
一方、中央調整指令部２には、電力系統１における電力の周波数を所定の周波数範囲内に維持するために、電力系統１に設けられた周波数計４が電気通信網６を通じて接続されて、周波数計４によって計測された周波数計測値Ｎ２が入力されるように構成されており、この周波数計測値Ｎ２と予め設定された所定の周波数範囲とを比較し、電力系統１における電力の過不足を判断して電力調整を行うための周波数調整指令Ｌ２を生成して、発電設備Ｒおよび設備群制御指令部３に対して周波数調整指令Ｌ２を出力自在に構成されている。通常、中央調整指令部２は電力会社によって運営されている。
【００４１】
電気設備の設置場所を表す設置場所情報に関係付けて電気設備が属する設備群Ｓが、例えば、設備群制御指令部３に記憶されており、その設置場所情報に基づいて設備群Ｓを構成する複数の電気設備が選択されるように構成されている。これにより、例えば、電力系統１のある場所において電圧が所定の電圧範囲外となる電圧異常が電力計測部５によって検出されると、その場所の周辺に位置する複数の電気設備を設置場所情報に基づいて選択されて、それらの電気設備を有する設備群Ｓが特定される。
そして、設備群制御指令部３は、その特定された設備群Ｓに総電力増減指令Ｍ１を生成して出力し、設備群Ｓの総設備電力を調整するように構成されている。
【００４２】
また、設備群制御指令部３は、それぞれ割り当てられた担当の設備群Ｓにおける複数の電気設備の稼動状態を把握するとともに、設備群Ｓの電力供給設備Ｆａおよび電力消費設備Ｆｂにより調整可能な総設備電力である総調整可能容量を管理して、設備群Ｓの電圧を所定の電圧範囲内に維持するために、総調整可能容量内で設備群Ｓにおける総設備電力の増減を指令する総電力増減指令Ｍ１を生成して出力自在に構成されている。
そして、設備群Ｓにおける複数の電気設備は、総電力増減指令Ｍ１を受けると、総電力増減指令Ｍ１に基づいて、電気設備の供給電力及び消費電力の少なくとも一方である設備電力の増減を行うように構成されている。
【００４３】
さらに、設備群制御指令部３は、蓄電設備Ｃに充電される充電電力、蓄電設備Ｃから設備群Ｓに放電する放電電力および無効電力調整設備Ｆｃから設備群Ｓに供給される無効電力を総設備電力として制御自在に構成されるとともに、総調整可能容量として蓄電設備Ｃにより調整可能な充電電力、放電電力および無効電力調整設備Ｆｃにより調整可能な無効電力を管理している。これにより、総設備電力を調整する総電力増減指令Ｍ１によって、設備群Ｓの電気設備によって有効電力および無効電力における電力調整をすることができる。
【００４４】
また、総調整可能容量を管理するに当たり、監視設備Ｆ１については、計測部Ｆ１ｃ（図２参照）にて計測される現在の計測値Ｎ３に基づいて稼動状態を把握して、監視設備Ｆ１により調整可能な電力である監視設備用総調整可能容量を求めて管理するように構成され、且つ、非監視設備Ｆ２については、設備電力について予め設定されている設定情報に基づいて稼動状態を把握して、非監視設備Ｆ２により調整可能な電力である非監視設備用総調整可能容量を求めるように構成されている。
【００４５】
一方、設備群制御指令部３は、周波数調整指令Ｌ２を受けると、周波数調整指令Ｌ２に基づいて、総調整可能容量内で設備群Ｓの総設備電力の増減を指令する周波数用総電力増減指令Ｍ２を生成して出力自在に構成されている。なお、設備群制御指令部３は、電力会社によって運営されていてもよいし、電力会社以外の特定規模電気事業者（ＰＰＳ）やエネルギーサービス事業者などが運営してもよい。
【００４６】
ここで、設備群制御指令部３から設備群Ｓに対して、総電力増減指令Ｍ１および周波数用総電力増減指令Ｍ２を送信するにあたり、総電力増減指令Ｍ１を周波数用総電力増減指令Ｍ２に優先させて送信するように構成されている。これにより、総電力増減指令Ｍ１を受けている設備群Ｓによって電圧調整のための電力調整が行われて、設備群Ｓの電圧が所定の電圧範囲内に調整されるとともに、総電力増減指令Ｍ１を受けていない設備群Ｓに周波数用総電力増減指令Ｍ２が送信されることで、電力系統１の周波数調整のための電力調整が行われ、電力系統１の周波数を所定の電圧範囲内に調整することができる。
【００４７】
また、中央調整指令部２と発電設備Ｒおよび設備群制御指令部３とは広域通信手段７により形成される信号通信網により接続されている。これにより電圧調整指令Ｌ１、周波数調整指令Ｌ２および電力計測値Ｎ１の送受信が可能となっている。
同様に、広域通信手段７により形成される信号通信網により設備群制御指令部３と設備群Ｓの電気設備が接続されている。これにより、総電力増減指令Ｍ１、周波数用総電力増減指令Ｍ２および電力計測値Ｎ１、計測値Ｎ３の送受信が可能となる。
ここで、広域通信手段７は、例えば、既存のインターネット通信網、電力線通信などから選択することが可能である。
【００４８】
次に、図２に基づいて、本実施形態に係る電圧制御システムＥの中央調整指令部２、設備群制御指令部３、発電設備Ｒおよび電気設備について詳細に説明する。
中央調整指令部２の指令生成部２ａによって、設備群Ｓの電力計測部５が検出した電圧と予め入力されている所定の電圧範囲とを比較し、電力系統１における電力の過不足を判断して電力調整を行うための電圧調整指令Ｌ１が生成されるとともに、周波数計４が検知した周波数と所定の周波数範囲とを比較し、電力系統１における電力の過不足を判断して電力調整を行うための周波数調整指令Ｌ２が生成されて、その電圧調整指令Ｌ１および周波数調整指令Ｌ２を送信自在な指令送信部２ｂとが備えられている。
【００４９】
発電設備Ｒでは、中央調整指令部２の指令送信部２ｂから送信された電圧調整指令Ｌ１および周波数調整指令Ｌ２を指令受信部Ｒ１ａで受信して、それらの指令に基づいて制御部Ｒ１ｂが発電設備Ｒの発電電力を増減するように構成されている。
【００５０】
また、設備群制御指令部３の設備情報保存部３ｃには、設備群Ｓの所定の電圧範囲が入力されて保存されている。また、設備情報保存部３ｃには、設備群Ｓに属する複数の電気設備に係る電力供給設備Ｆａとしての定格発電電力および電力消費設備Ｆｂとしての定格消費電力などの設備情報、蓄電設備Ｃに係る定格充電容量および定格放電電力などの設備情報、無効電力調整設備Ｆｃよって発生する無効電力などの設備情報が保存されている。なお、これらの設備情報の入力は設備情報入力部３ｂから入力することができる。
【００５１】
また、設備群制御指令部３には、監視設備Ｆ１の計測部Ｆ１ｃによって計測されている計測値Ｎ３が入力される監視部３ｆが設けられている。ここで、監視部３ｆに入力された情報は設備情報保存部３ｃで保存されている。さらに、設備群制御指令部３の指令演算部３ｄには、電力計測部５で計測された電力計測値Ｎ１が入力される。
そして、指令演算部３ｄは、所定の電圧範囲と電力計測値Ｎ１の電圧とを比較して、設備群Ｓの電圧調整が必要であるか判断する。電力計測値Ｎ１の電圧が所定の電圧範囲外である場合は、例えば、設備情報保存部３ｃに保存されている設置場所情報に基づいて、設備群Ｓを構成する複数の電気設備が選択されるとともに、電圧調整のために総電力増減指令Ｍ１が生成される。総電力増減指令Ｍ１を生成するにあたり、まず、電圧を調整するために必要となる調整電力値が演算される。次に、その調整電力値、監視部３ｆに入力される計測値Ｎ３、設備情報保存部３ｃに保存されている設備情報とに基づいて、現在の電気設備の調整可能容量が求められる。そして、その調整可能容量内で総電力増減指令Ｍ１を生成する。
【００５２】
さらに、設備群制御指令部３では、指令送信部２ｂから送信された周波数調整指令Ｌ２を指令受信部３ａで受信するように構成され、周波数調整指令Ｌ２を受信すると、指令演算部３ｄは、計測値Ｎ３と、指令演算部３ｄに入力されている設備情報と周波数調整指令Ｌ２の指令内容とに基づいて、周波数調整に必要となる調整電力値が演算される。その演算結果に基づいて、設備群Ｓに属する複数の電気設備の夫々に対応する周波数用総電力増減指令Ｍ２を生成するように構成されている。
【００５３】
設備群Ｓに属する複数の電気設備は、広域通信手段７を介して設備群制御指令部３からの総電力増減指令Ｍ１および周波数用総電力増減指令Ｍ２を受信する指令受信部Ｆ１ａ、受信した総電力増減指令Ｍ１および周波数用総電力増減指令Ｍ２に応じて、電気設備の電力を調整する制御部Ｆ１ｂを備えて構成されている。さらに、監視設備Ｆ１については、監視設備Ｆ１の現在の電力を常時計測するために計測部Ｆ１ｃが設けられており、計測された計測値Ｎ３は、上述の如く、設備群制御指令部３の監視部３ｆに送信される。
【００５４】
ここで、設備群制御指令部３の指令演算部３ｄにおいて、設置場所情報に基づいて選択された電気設備が属する設備群Ｓの電圧および周波数を調整するために、必要となる調整電力値の演算について説明する。
電圧を調整するための調整電力値の算出は、指令演算部３ｄによって、電力計測部５で計測された計測電圧値と、予め設定された所定の電圧範囲とを比較して、その計測電圧値が、所定の電圧範囲外である場合は、その計測電圧値を所定の電圧範囲に調整するために必要となる電圧増減値ｄｖが求められる。
さらに、指令演算部３ｄは、この電圧増減値ｄｖに基づいて、有効電力ｐの調整電力と無効電力ｑの調整電力値を算出する。この有効電力ｐおよび無効電力ｑの調整電力値の算出は、予め計測された電力調整対象となっている設備群Ｓの抵抗ｒおよびリアクタンスｘを用いるとともに、電力計測部５によって計測された電圧をｖとして、下記数式（１）によって求めることができる。
ｄｖ＝（ｐ・ｒ＋ｑ・ｘ）／ｖ・・・・・・（１）
このとき、設備群Ｓに供給可能な皮相電力ｓの値は、既存の送電設備等からの制約により一定値にする必要があるので、有効電力ｐおよび無効電力ｑの関係は、下記数式（２）を満たすことが必要である。
ｓ＝ＳＱＲＴ（ｐ2＋ｑ2）・・・・・・・（２）
この数式（１）および（２）の関係より、増減すべき有効電力ｐおよび無効電力ｑの調整電力値が算出される。
このようにして求められた調整電力値を、設置場所情報に基づいて選択された電気設備が属する設備群Ｓの各電気設備に割り当てて総電力増減指令Ｍ１を生成する。その際、無効電力調整設備Ｆｃに対しては、有効電力ｐに加え無効電力ｑの調整を指令する総電力増減指令Ｍ１が生成される。また、調整電力値の各電気設備への割り当ての際は、予め定められた所定の電気設備の順番において、それぞれの電気設備の調整電力値が、後述する調整可能容量内となるように割り当てられる。
【００５５】
一方、周波数を調整するための調整電力値の算出は、指令演算部３ｄによって、周波数計４で計測された計測周波数と、予め設定された所定の周波数範囲とを比較して、その計測周波数が、所定の周波数範囲外である場合は、その計測周波数を所定の周波数範囲に調整するために必要となる周波数増減値が求められる。
ここで、周波数増減値に係る周波数を増減するために必要な調整電力値が予め設備群制御指令部３の指令演算部３ｄに記憶されており、この調整電力値を設備群Ｓの各電気設備に割り当てて周波数用総電力増減指令Ｍ２を生成する。
この場合においても、調整電力値の各電気設備への割り当ての際は、予め定められた所定の電気設備の順番において、それぞれの電気設備の調整電力値が、以下に説明する調整可能容量内となるように、割り当てられる。
【００５６】
各電気設備の調整可能容量の求め方について説明する。それぞれの電気設備において増減可能な設備電力の範囲である電力調整可能範囲Ｉが予め設備群制御指令部３によって管理され、この電力調整可能範囲Ｉの上限値又は下限値と現在の設備電力との差分を電気設備の調整可能容量として求めている。
まず、電気設備が監視設備Ｆ１である場合の調整可能容量について説明する。電力供給設備Ｆａについては、図３に示すように電力調整可能範囲Ｉをあらかじめ設定し、現在の供給電力とあらかじめ設定した電力調整可能範囲Ｉとを比較して、現在の調整可能容量を求めることができる。例えば、現在の時刻が時刻ｔであれば、電気設備の調整可能容量として、電力増加調整可能容量Ｇ１および電力減少調整可能容量Ｇ２を求めることができる。つまり、図３では、計測部Ｆ１ｃから監視部３ｆに入力される計測値Ｎ３による供給電力の履歴が太実線で示されているが、時刻ｔにおける供給電力値から電力調整可能範囲Ｉの上限値との電力値の差が、時刻ｔにおける電力増加調整可能容量Ｇ１であり、一方で、その発電電力から電力調整可能範囲Ｉの下限値との電力値の差が、時刻ｔにおける電力減少調整可能容量Ｇ２となる。ここで、あらかじめ設定した電力調整可能範囲Ｉとは電気設備において発電電力または消費電力の増減が可能な範囲であり、例えば、監視設備Ｆ１がコージェネレーションシステムによる電力供給設備Ｆａの場合では、総合エネルギー効率が高効率となる条件において、ある程度の範囲で発電出力を増減させることができるが、その発電出力を増減できる範囲を電力調整可能範囲Ｉとして設定される。したがって、調整可能な電力である調整可能容量は、そのように設定された電力調整可能範囲Ｉと現在の発電電力値とから算出される。
【００５７】
また、電力消費設備Ｆｂについては、例えば、照明設備などスイッチのＯＮ−ＯＦＦのみで使用される電力消費設備Ｆｂについては、図４に示すように定常時での消費電力（定常消費電力）をあらかじめ設定し、現在のスイッチのＯＮ−ＯＦＦ状態によって現在の調整可能容量を算出することができる。この場合の電力調整可能範囲Ｉは、照明設備の定常消費電力として管理されている。図４においては、計測値Ｎ３の履歴が太実線で表されており、例えば、現在の時刻を時刻ｔとすると、スイッチＯＮの状態であって、電力が全く消費されていない状態であるため、その定格消費電力が電力増加調整可能容量Ｇ１となる。
【００５８】
さらに、例えば電動動力設備など出力を変化させて使用される電力消費設備Ｆｂについては、図５に示すように部分負荷特性をもとにして動力設備の出力から消費電力を計算し、調整可能容量を算出することもできる。この場合の電力調整可能範囲Ｉは、動力設備の定常消費電力として管理されている。図５では、動力設備の出力に対応する消費電力が太実線で示されており、例えば、現在の計測値Ｎ３が動力設備の出力が５０％であるとすると、出力が５０％に対応する消費電力と出力１００％（定格出力）に対応する定格消費電力との間の電力差が、出力１００％にすることで得られる電力減少調整可能容量Ｇ２となる。一方で、動力設備の出力を０％とすることで得られる電力差が電力増加調整可能容量Ｇ１となる。
【００５９】
次に、蓄電設備Ｃについては、図６に示すように定格放電電力および定格充電電力があらかじめ設定されて、現在の放電状態または充電状態に基づいて調整可能容量を算出することができる。この場合の電力調整可能範囲Ｉは、定格放電電力および定格充電電力の範囲として管理されている。そして、図６において、例えば、現在の時刻を時刻ｔとすると、蓄電設備Ｃは充電状態であるが、これを放電状態とすることで、充電状態において蓄電設備Ｃに供給されていた電力に加えて定格放電電力を設備群Ｓに供給することができる容量である電力増加調整可能容量Ｇ１を求めることができる。
また、時刻ｔにおいて、充電状態にある蓄電設備Ｃの充電電力を定格充電電力とすることで、設備群Ｓからの電力の供給を増加させて、設備群Ｓの電力を減少させることができる容量である電力減少調整可能容量Ｇ２を求めることができる。
【００６０】
次に、無効電力調整設備Ｆｃの調整可能な無効電力について説明する。無効電力には遅れ無効電力と進み無効電力が存在する。遅れ無効電力が設備群Ｓに供給されると設備群Ｓの電圧が上昇し、一方、進み無効電力が設備群Ｓに供給されると電圧が低下する。例えば、無効電力調整設備Ｆｃが同期発電機である場合は、励磁電流を強めると電機子から遅れ電流が発電される遅相運転となり遅れ無効電力を供給することができる。一方、励磁電流を弱めると電機子から進み電流が発電される進相運転となり進み無効電力を供給することができる。そして、同期発電機の性能より、図７に示すように、出力可能限界曲線Ｋが規定されている。同期発電機を連続運転させる場合には、この出力可能限界曲線Ｋの範囲内で運転させることが必要である。
そして、図７のように現在の同期発電機の運転状態が、有効電力ｐ１として運転されているとき、電力調整可能範囲Ｉは、有効電力ｐ１における出力可能限界曲線Ｋの範囲内の進相無効電力および遅相無効電力の範囲として管理されている。そして、この状態において、無効電力ｑ１として運転されているとき、無効電力による電力増加調整可能容量Ｇ１および電力減少調整可能容量Ｇ２を求めることができる。
【００６１】
非監視設備Ｆ２の現在の調整可能容量の求め方について説明する。
非監視設備Ｆ２について、予定発電電力及び予定消費電力の少なくとも一方である予定設備電力が時系列的に設定された運転計画が予め設定されている。非監視設備Ｆ２は、この運転計画に応じて実際の電力を調整する形態で運転されている。そこで、設備群制御指令部３は、設定情報としての予定設備電力に基づいて、非監視設備用総調整可能容量を求めるように構成されている。つまり、図３から図７に示される計測値Ｎ３を運転計画において設定された予定設備電力に置き換えて、夫々の非監視設備Ｆ２における調整可能容量を指令演算部３ｄにおいて演算する。例えば、この運転計画は、図３に太実線で示すように時間経過に伴う発電出力を定めたものであり、設備情報保存部３ｃにあらかじめ保存されている。そして、調整可能容量の演算は、その運転計画と同じく設備情報保存部３ｃにあらかじめ保存されている電力供給設備Ｆａの電力調整可能範囲Ｉから演算される。
なお、この場合、計測値Ｎ３ではなく予定設備電力を使用しているため、実際の非監視設備Ｆ２の発電電力または消費電力の値と予定設備電力との間に誤差が生ずる可能性があるため、予定設備電力に基づいて算出した調整可能容量が実際の電気設備の稼動状態に係る調整可能容量を上回ることがないように、予定設備電力に基づいて求められた調整可能容量より小さい容量を非監視設備Ｆ２の調整可能容量として演算してもよい。例えば、非監視設備Ｆ２の電力調整可能範囲Ｉの上限が１２０ｋＷ、下限が８０ｋＷの電力供給設備Ｆａの場合、予定設備電力が１００ｋＷとすると、調整可能容量については、電力増加調整可能容量Ｇ１が２０ｋＷ、電力減少調整可能容量Ｇ２が−２０ｋＷとなるが、例えばそれらの調整可能容量より１０％小さく設定し、電力増加調整可能容量Ｇ１を１８ｋＷ、電力減少調整可能容量Ｇ２を−１８ｋＷとしてもよい。
【００６２】
設備群制御指令部３は、このようにして求められた監視設備Ｆ１の調整可能容量を積算して監視設備用総調整可能容量を求めるとともに、非監視設備Ｆ２の調整可能容量を積算して非監視設備用総調整可能容量を求めている。また、この監視設備用総調整可能容量と非監視設備用総調整可能容量とを加えたものが、設備群Ｓの総調整可能容量とされる。なお、この設備群Ｓの総調整可能容量が発電設備Ｒにより調整可能な電力である調整可能容量と略同等となるように構成されている。
【００６３】
また、複数の電気設備を監視設備Ｆ１と非監視設備Ｆ２とにグループ分けすることで、調整可能容量の一部として確実に作動する監視設備Ｆ１の監視設備用総調整可能容量を優先して調整して確実な電力調整を行うことができる。つまり、設備群制御指令部３は電力調整を行うに当たり、総電力増減指令Ｍ１を優先して監視設備Ｆ１に指令することで電力調整を行う。そして、監視設備Ｆ１の調整容量が十分ではないときは非監視設備Ｆ２にも指令することで、全ての電気設備による総調整可能容量を確保することもできる。これによって、信頼性を優先しつつ、全ての電気設備による総調整可能容量を利用して設備群Ｓの電力調整が可能となる。なお、この監視設備Ｆ１の優先指定は設備群制御指令部３の設備情報入力部３ｂより入力することで優先指定が可能である。
【００６４】
また、設備群制御指令部３は、総電力増減指令Ｍ１を生成するに当たり、設備群Ｓの電気設備について設定された優先順位に応じて電気設備の設備電力を増減させるように総電力増減指令Ｍ１を生成自在に構成されている。例えば、あらかじめ夫々の目的に応じた優先項目（電力調整コストが安い順、発電コストが安い順、ＣＯ2排出量が少ない順、電力調整の追従が速い順、無効電力の調整電力値が大きい順など）が設定され、優先項目ごとに制御対象となる電気設備の電力調整順位が設備群制御指令部３の設備情報入力部３ｂから入力され、設備情報保存部３ｃに保存されている。なお、それぞれの優先項目における電気設備の順位付け、および、各電機設備における設備電力の増減容量は、電力調整コスト、発電コスト、ＣＯ2排出量、電力調整速度、無効電力の調整可能容量等の情報に基づいて最適化されている。
したがって、設備情報入力部３ｂより目的に応じた優先項目を選択することで、指令演算部３ｄにおいて電気設備の電力調整順位の順位で調整容量が確保されるように演算されて総電力増減指令Ｍ１および周波数用総電力増減指令Ｍ２が生成され、電気設備に送信されて電力が調整される。また、優先順位は複数の優先項目に係る複合的な条件として設定することができるように構成されている。
【００６５】
以下に図８のフローチャートに基づいて設備群制御指令部３において、電力計測部５から電力計測値Ｎ１を受けて、総電力増減指令Ｍ１を送信するまでの制御手順を示す。
【００６６】
設備群制御指令部３は、受信した電力計測値Ｎ１の電圧値に異常を検出すると（＃１１）、設置場所情報に基づいて、設備群Ｓを構成する複数の電気設備が選択されるとともに、指令演算部３ｄによって設備群Ｓの監視設備Ｆ１の運転状態が確認される（＃１２）。運転状態の確認は、監視設備Ｆ１の計測部Ｆ１ｃから監視部３ｆに入力される計測値Ｎ３に基づいて、監視設備Ｆ１の発電電力値または消費電力値、あるいは、電力供給設備Ｆａや電力消費設備ＦｂのＯＮ−ＯＦＦ状態を確認することで行われる。次に、指令演算部３ｄは、監視設備Ｆ１と非監視設備Ｆ２のグループについて、電力調整を行う際の優先グループが指定されているかが確認される（＃１３）。そして、監視設備Ｆ１のグループを優先する指定があれば、監視設備Ｆ１の電力を優先して調整する設定を行う（＃１４）。次に、指令演算部３ｄは、電力調整を行うにあたって、電力調整のための優先項目が設定されているかを確認する（＃１５）。優先項目の設定は、例えば、設備群制御指令部３の設備情報入力部３ｂから、どの優先項目を選択するかを指定することで行われる。優先順位を決定する優先項目の一例として、電力調整コストが安い順、発電コストが安い順、ＣＯ2排出量が少ない順、電力調整の追従が速い順、無効電力の調整電力値が大きい順などが考えられ、あらかじめ目的に応じた優先項目が設備情報入力部３ｂから設定されている。また、その優先項目における複数の電気設備の優先順位については、その優先項目に関連付けて設備情報入力部３ｂから設定した複数の電気設備の情報や電気設備の運転状況から、指令演算部３ｄが順位を決定する（＃１６）。そして、調整電力値の各電気設備への割り当てが行われる（＃１７）。そして、総電力増減指令Ｍ１が優先順位５番までの各電気設備に送信される（＃１８）。
【００６７】
〔別実施形態〕
（ａ）上記実施形態においては、総電力増減指令Ｍ１に有効電力および無効電力の調整指令を付加して送信したが、無効電力の調整指令のみを無効電力調整設備Ｆｃに送信するように構成されていてもかまわない。その際、設備群Ｓにおいて無効電力調整設備Ｆｃに優先して総電力増減指令Ｍ１を送信するように構成されていてもよい。これにより、設備群Ｓの電圧調整を主に無効電力の調整により行うことができる。
【００６８】
（ｂ）上記実施形態においては、総電力増減指令Ｍ１を、周波数用総電力増減指令Ｍ２に優先して生成されるように構成されたが、これに限らず、周波数用総電力増減指令Ｍ２を総電力増減指令Ｍ１に優先して生成して設備群Ｓに送信してもかまわない。
【００６９】
（ｃ）上記実施形態においては、一つの電力系統１についての電圧制御システムＥとしたが、これに限らず、複数の電力事業者の電力系統１が接続された連系線電力系統にも適用してもよい。
【００７０】
（ｄ）上記実施形態においては、電力系統１において２つの設備群制御指令部３を設けたが、これに限らず、電力系統１において３つ以上の設備群制御指令部３を設けてもよい。
【００７１】
（ｅ）上記実施形態においては、複数の電気設備を監視設備Ｆ１と非監視設備Ｆ２にグループ分けしたが、これに限らず、複数の電気設備のすべてが監視設備Ｆ１として構成されていてもよく、あるいは、複数の電気設備のすべてが非監視設備Ｆ２として構成されていてもよい。
【００７２】
（ｆ）上記実施形態においては、複数の電気設備に対して、設備群制御指令部３からの総電力増減指令Ｍ１および周波数用総電力増減指令Ｍ２が送信されるものとしたが、電気設備が頻繁に総電力増減指令Ｍを受けることが好ましくない電気設備である場合は、一旦、総電力増減指令Ｍ１を受けると、その後、あらかじめ設定した一定の時間が経過するまでは、その電気設備に対して、設備群制御指令部３が総電力増減指令Ｍ１および周波数用総電力増減指令Ｍ２を出力しないように構成されていてもよい。
【００７３】
（ｇ）上記実施形態においては、複数の電気設備は、設備群制御指令部３からの総電力増減指令Ｍ１および周波数用総電力増減指令Ｍ２を受信するものとしたが、複数の電気設備を設備群制御指令部３からの総電力増減指令Ｍ１の受信を拒否することができる構成としてもよい。例えば、電気設備が電力消費設備Ｆｂとしての照明設備などである場合などで照明電源を確保したときには、総電力増減指令Ｍ１および周波数用総電力増減指令Ｍ２の受信を拒否することができる構成としてもよい。
【００７４】
（ｈ）上記実施形態においては、設備群制御指令部３が総電力増減指令Ｍ１を送信して複数の電気設備の電力調整を行う際に、監視設備Ｆ１を非監視設備Ｆ２に優先して行うものとしたが、これに限らず、非監視設備Ｆ２を優先させて電力調整を行うように構成されていてもよい。
【００７５】
（ｉ）上記実施形態においては、設備群Ｓは、設置場所が互いに隣接している複数の電気設備によって構成されたが、これに限らず、予め電力系統１が設けられている系統全域を、予め任意の複数の地域に分割して、それぞれの地域内に設置されている複数の電気設備によって設備群Ｓが構成されていてもよい。
【００７６】
（ｊ）上記実施形態においては、設備群制御指令部３において、設置場所情報に関係付けて電気設備が属する設備群Ｓが記憶されていることとしたが、これに限らず、電気設備において、設置場所情報に関係付けて電気設備が属する設備群Ｓが記憶されていてもよい。
【００７７】
（ｋ）上記実施形態においては、設置場所情報が設備情報保存部３ｃに保存されたが、これに限らず、設置場所情報が電気設備に保存されていてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
以上説明したように、央調整指令部における調整制御負担を減らしつつ、確実かつ迅速に電力系統における電力の電圧を所定の電圧範囲内に調整することができる電圧制御システムを提供することができる。
【符号の説明】
【００７９】
１      電力系統
２      中央調整指令部
３      設備群制御指令部
Ｃ      蓄電設備
Ｅ      電圧制御システム
Ｆ１    監視設備
Ｆ２    非監視設備
Ｆ１ｃ  計測部
Ｆａ    電力供給設備
Ｆｂ    電力消費設備
Ｆｃ    無効電力調整設備
Ｉ      電力調整可能範囲
Ｌ２    周波数調整指令
Ｍ１    総電力増減指令
Ｍ２    周波数用総電力増減指令
ｑ      無効電力
Ｒ      発電設備
Ｓ      設備群
【図１】
0006004683.tif 000002
【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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