(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
配電回路網における電圧及び無効電力を制御するための方法であって、
配電回路網（３３０）に関連した少なくとも１つの現在の状態を推定する段階と、
前記配電回路網（３３０）内に１つ以上の負荷区域を割り当てる段階と、
所定の期間の間の各区域の負荷プロフィールを予想する段階と、
前記少なくとも１つの現在の状態及び前記予想された負荷プロフィールに少なくとも部分的に基づいて、所定の期間の間のコンデンサ・バンク（３３２）切換えスケジュールを決定する段階と、
前記コンデンサ・バンク切換えスケジュールに従って複数のコンデンサ・バンク（３３２）を切り換える段階と、
前記予想された負荷プロフィールに少なくとも部分的に基づいて一区域内の全てのノードについての予想電圧を決定する電力潮流アルゴリズムを実行する段階と、
タップ比率と電圧との間の線形関係に少なくとも部分的に基づいて所与の期間にわたる一区域内の全てのノードの予想平均電圧を平坦化する最初の一組の電圧調整器タップ設定値を決定する段階と、
動的プログラミング・アルゴリズムに基づいて最終的な一組の電圧調整器タップ設定値を決定する段階と、
前記最初の又は最終的な電圧調整器タップ設定値の内の１つ以上に少なくとも部分的に基づいて電圧調整器切換えスケジュールを決定する段階と、
前記電圧調整器切換えスケジュールに従って前記電圧調整器タップ設定値を切り換える段階と、
を含む方法。
【請求項２】
少なくとも１つの現在の状態を推定する前記段階は、前記配電回路網（３３０）の複数のノードにおける電圧、力率又は無効負荷の内の少なくとも１つを推定する段階を有している、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
１つ以上の負荷区域を割り当てる前記段階は、制御サブシステムによってノードをグループ分けする段階を有している、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記１つ以上の負荷区域は、負荷プロフィールを予想するための複数のノードとして取り扱われる、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
各区域の負荷プロフィールを予想する前記段階は、負荷予測モデルに少なくとも部分的に基づいて行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
更に、前記少なくとも１つの現在の状態の推定を更新する段階、コンデンサ・バンク（３３２）切換えスケジュールを更新する段階、並びに電圧タップ設定値切換えスケジュールを更新する段階を有している請求項１に記載の方法。
【請求項７】
１つ以上の切換え可能なコンデンサ・バンク及び１つ以上の調節可能な電圧調整器（３３２）を含む少なくとも１つの配電回路網（３３０）と、
データ及びコンピュータ実行可能な命令を格納するための少なくとも１つのメモリ（３０３）と、
前記少なくとも１つのメモリ（３０６）にアクセスするように構成された少なくとも１つのプロセッサであって、更に、（１）配電回路網（３３０）に関連した少なくとも１つの現在の状態を推定する段階と、（２）前記配電回路網（３３０）内に１つ以上の負荷区域を割り当てる段階と、（３）所定の期間の間の各区域の負荷プロフィールを予想する段階と、（４）少なくとも１つの現在の状態及び前記予想された負荷プロフィールに少なくとも部分的に基づいて所定の期間の間のコンデンサ・バンク（３３２）切換えスケジュールを決定する段階と、（５）前記コンデンサ・バンク切換えスケジュールに従って複数のコンデンサ・バンク（３３２）を切り換える段階と、（６）前記予想された負荷プロフィールに少なくとも部分的に基づいて一区域内の全てのノードについての予想電圧を決定する電力潮流アルゴリズムを実行する段階と、（７）タップ比率と電圧との間の線形関係に少なくとも部分的に基づいて所与の期間にわたる一区域内の全てのノードの予想平均電圧を平坦化する最初の一組の電圧調整器タップ設定値を決定する段階と、（８）動的プログラミング・アルゴリズムに基づいて最終的な一組の電圧調整器タップ設定値を決定する段階と、（９）前記最初の又は最終的な電圧調整器タップ設定値の内の１つ以上に少なくとも部分的に基づいて電圧調整器切換えスケジュールを決定する段階と、（１０）前記電圧調整器切換えスケジュールに従って前記電圧調整器タップ設定値を切り換える段階によって、配電回路網における電圧及び無効電力（ＶＡＲ）を制御するためのコンピュータ実行可能な命令を実行するように構成されている少なくとも１つのプロセッサと、
を有するシステム。
【請求項８】
少なくとも１つの現在の状態を推定する前記段階は、前記配電回路網（３３０）の複数のノードにおける電圧、力率又は無効負荷の内の少なくとも１つを推定する段階を有している、請求項７に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、２０１１年１月２７日出願の米国特許出願第１３／０１４７７９号に記載の「ボルト／ＶＡＲ負荷潮流最適化を促進するためのシステム、方法及び機器」に関連するものであり、その記載内容全体を全て引用により取り入れる。
【０００２】
本願は、２０１１年４月２７日出願の米国特許出願第１３／０９５２６３号に記載の「配電回路網における統合ボルト／ＶＡＲ制御のためのシステム、方法及び機器」に関連するものであり、その記載内容全体を全て引用により取り入れる。
【０００３】
本発明は、一般的に云えば、配電回路網に関し、より具体的には、配電回路網における統合ボルト／ＶＡＲ制御のためのシステム、方法及び機器に関するものである。
【背景技術】
【０００４】
（マイクログリッドを含む）配電網は、典型的には、或る特定のレベルの品質及び信頼性で電力を供給できるようにする多数の制約の下に動作させている。配電回路網を動作させる目標は、例えば、出来る限り効率よく電力を供給しながら、全ての顧客にとって容認可能な電圧状態を確立することである。多くの配電回路網では、配電フィーダに沿った電圧プロフィール及び該フィーダ上の無効電力（これはまた、「ＶＡＲ」として知られている）が、典型的には、フィーダ上の様々な位置及びその関連した変電所の中に取り付けられた電圧調整器及び被切換え型(switched)コンデンサ・バンクの組合せによって維持される。
【０００５】
大きな配電システムでは、複数のマイクログリッド及び非マイクログリッド分枝を含むことができる。マイクログリッドは、典型的には、複数の負荷、複数の発生源、及び伝統的な集中電力網（すなわち、マクログリッド）に接続される複数の貯蔵装置より成る複数の局在化した群を含む。（マイクログリッドを含む）フィーダ回路網全体を最適化し、且つ電圧及びボルト・アンペア無効電力（ＶＡＲ）制御を統制することは、特に回路網の状態が変化するとき、厄介な課題である。伝統的には、フィーダ電圧調整器及び被切換え型コンデンサ・バンクは独立の装置として動作されており、個別の制御装置の相互間の直接的な統制は何も行われていない。このような方策は、制御装置の近くでは容認可能な電圧及び無効電力の流れを維持するのに有効なことがあるが、典型的には、フィーダ全体について最適な結果を生じない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第７４６２９４７号
【発明の概要】
【０００７】
上記ニーズの幾分か又は全てを本発明の特定の様々な実施形態によって対処することができる。本発明の特定の様々な実施形態は、配電回路網における統合ボルト／ＶＡＲ制御のためのシステム、方法及び機器を含むことができる。
【０００８】
本発明の一例の実施形態によれば、配電回路網における電圧及び無効電力を制御するための方法が提供される。本方法は、配電回路網に関連した少なくとも１つの現在の状態を推定する段階と、前記配電回路網内に１つ以上の負荷区域を割り当てる段階と、所定の期間の間の各区域の負荷プロフィールを予想する段階と、少なくとも１つの現在の状態及び前記予想された負荷プロフィールに少なくとも部分的に基づいて所定の期間の間のコンデンサ・バンク切換え(switching) スケジュールを決定する段階と、前記コンデンサ・バンク切換えスケジュールに従って複数のコンデンサ・バンクを切り換える段階と、前記予想された負荷プロフィールに少なくとも部分的に基づいて一区域内の全てのノードについての予想電圧を決定する電力潮流アルゴリズムを実行する段階と、タップ比率(tap ratio) と電圧との間の線形関係に少なくとも部分的に基づいて所与の期間にわたる一区域内の全てのノードの予想平均電圧を平坦化する最初の一組の電圧調整器タップ設定値を決定する段階と、動的プログラミング・アルゴリズムに基づいて最終的な一組の電圧調整器タップ設定値を決定する段階と、前記最初の又は最終的な電圧調整器タップ設定値の内の１つ以上に少なくとも部分的に基づいて電圧調整器切換えスケジュールを決定する段階と、前記電圧調整器切換えスケジュールに従って前記電圧調整器タップ設定値を切り換える段階と、を含む。
【０００９】
本発明の別の一例の実施形態によれば、システムが提供される。本システムは、１つ以上の切換え可能なコンデンサ・バンク及び１つ以上の調節可能な電圧調整器を有する少なくとも１つの配電回路網を含む。本システムはまた、データ及びコンピュータ実行可能な命令を格納するための少なくとも１つのメモリ、並びに前記少なくとも１つのメモリにアクセスするように構成されている少なくとも１つのプロセッサを含む。該プロセッサは更に、（１）配電回路網に関連した少なくとも１つの現在の状態を推定し、（２）前記配電回路網内に１つ以上の負荷区域を割り当て、（３）所定の期間の間の各区域の負荷プロフィールを予想し、（４）少なくとも１つの現在の状態及び前記予想された負荷プロフィールに少なくとも部分的に基づいて所定の期間の間のコンデンサ・バンク切換えスケジュールを決定し、（５）前記コンデンサ・バンク切換えスケジュールに従って複数のコンデンサ・バンクを切り換え、（６）前記予想された負荷プロフィールに少なくとも部分的に基づいて一区域内の全てのノードについての予想電圧を決定する電力潮流アルゴリズムを実行し、（７）タップ比率と電圧との間の線形関係に少なくとも部分的に基づいて所与の期間にわたる一区域内の全てのノードの予想平均電圧を平坦化する最初の一組の電圧調整器タップ設定値を決定し、（８）動的プログラミング・アルゴリズムに基づいて最終的な一組の電圧調整器タップ設定値を決定し、（９）前記最初の又は最終的な電圧調整器タップ設定値の内の１つ以上に少なくとも部分的に基づいて電圧調整器切換えスケジュールを決定し、（１０）前記電圧調整器切換えスケジュールに従って前記電圧調整器タップ設定値を切り換えることによって、配電回路網における電圧及び無効電力（ＶＡＲ）を制御するためのコンピュータ実行可能な命令を実行するように構成される。
【００１０】
本発明の別の一例の実施形態によれば、機器が提供される。本機器は、データ及びコンピュータ実行可能な命令を格納するための少なくとも１つのメモリと、前記少なくとも１つのメモリをアクセスするように構成されている少なくとも１つのプロセッサであって、更に（１）配電回路網に関連した少なくとも１つの現在の状態を推定し、（２）前記配電回路網内に１つ以上の負荷区域を割り当て、（３）所定の期間の間の各区域の負荷プロフィールを予想し、（４）少なくとも１つの現在の状態及び前記予想された負荷プロフィールに少なくとも部分的に基づいて所定の期間の間のコンデンサ・バンク切換えスケジュールを決定し、（５）前記コンデンサ・バンク切換えスケジュールに従って複数のコンデンサ・バンクを切り換え、（６）前記予想された負荷プロフィールに少なくとも部分的に基づいて一区域内の全てのノードについての予想電圧を決定する電力潮流アルゴリズムを実行し、（７）タップ比率と電圧との間の線形関係に少なくとも部分的に基づいて所与の期間にわたる一区域内の全てのノードの予想平均電圧を平坦化する最初の一組の電圧調整器タップ設定値を決定し、（８）動的プログラミング・アルゴリズムに基づいて最終的な一組の電圧調整器タップ設定値を決定し、（９）前記最初の又は最終的な電圧調整器タップ設定値の内の１つ以上に少なくとも部分的に基づいて電圧調整器切換えスケジュールを決定し、（１０）前記電圧調整器切換えスケジュールに従って前記電圧調整器タップ設定値を切り換えることによって、配電回路網における電圧及び無効電力（ＶＡＲ）を制御するためのコンピュータ実行可能な命令を実行するように構成されている少なくとも１つのプロセッサと、を含む。
【００１１】
本発明の他の実施形態及び面を本書で詳しく説明するが、それらは本発明の一部と見なす。他の実施形態及び面は、以下の詳しい説明、添付の図面及び「特許請求の範囲」の記載を参照すれば理解されよう。
【００１２】
以下に添付の図面について説明するが、図面は必ずしも縮尺通りになっていない。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の一例の実施形態に従った説明に役立つ状態推定及び統合ボルト／ＶＡＲ制御エンジンのブロック図である。
【図２】図２は、本発明の一例の実施形態に従った説明に役立つ一例の回路網のブロック図である。
【図３】図３は、本発明の一例の実施形態に従った説明に役立つ一例のシステムのブロック図である。
【図４】図４は、本発明の一例の実施形態に従った一例の方法の流れ図である。
【図５】図５は、本発明の一例の実施形態に従った別の一例の方法の流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
多くの配電回路網では、配電フィーダに沿った電圧プロフィール及びフィーダ上の無効電力（「ＶＡＲ」としても知られている）の流れが、伝統的には、フィーダ上の様々な位置及びその関連した変電所の中にに取り付けられた複数の電圧調整器、複数の被切換え型コンデンサ・バンク及び複数の負荷タップ切換器の組合せによって維持されている。これらの装置は、伝統的には、例えば、時刻又は他の局部的パラメータに基づいて、固定の動作スケジュールを利用している。その結果生じる動作は一体的に行われていず、その結果、全体的な動作効果が低減している。本発明の様々な例の実施形態では、これらの装置の統合した制御及び動作を実現する方策を提供する。本発明の様々な例の実施形態では、最適化問題の解を決定するために遙かに速い演算時間で配電網のより最適な動作を可能にすることができる。様々な例の実施形態では、配電システムに関連した様々な電圧調整器、被切換え型コンデンサ・バンク及び／又は負荷タップ切換器についての最適な切換えスケジュール、調整及び統制を決定するために複数のアルゴリズム利用することができる。
【００１５】
一例の実施形態によれば、ボルト／ボルト・アンペア無効電力（ＶＡＲ）の最適化を、回路網の異なる区域／ノードへの配電状態推定及び負荷割当てから開始する。一例の実施形態では、関連したシステム・データ及び配電システムの知識に基づいた負荷予測モデルを用いることにより、次のＮ時間にわたる負荷を予想する。一例の実施形態によれば、「ナップザック」問題を解決するために統合ボルト／ＶＡＲ制御（ＩＶＶＣ）エンジンを利用することができ、これは、システムの現在の状態及び予測無効負荷についての情報を利用して、所定の期間にわたる装置のための設定値及び切り換え状態についてのスケジュールを生成する。ナップザック問題は次のように定義することができる。すなわち、ヒッチハイカーが、有限数の品物（コンデンサ・バンク）を選択して、彼のナップザック（変電所で無効電力）を満たさなければならないと仮定する。各々の品物は重さ又は大きさと価値（ＶＡＲ）を持つ。ヒッチハイカーの望みは、ナップザックの中の品物の全体の価値を最大に（システムの電力損を最小に）すると共に、全体の重さ（所要の無効分）を或るレベル以下（以上）に保つことである。
【００１６】
一例の実施形態では、ナップザック問題に対する最適な解を見つけて、新しいコンデンサ・バンク切換えスケジュールとして利用することができ、またＩＶＶＣエンジンの電圧調整器部分へ入力を供給することができる。一例の実施形態によれば、装置動作数、電圧／電流限界などについての制約を遵守しながら、電圧調整器制御装置の切り換え状態を策定することができる。
【００１７】
一例の実施形態では、タップ比率と電圧との間の関係が線形であると仮定し且つ配電回路網のツリー（木）状構造を利用することによって、所与の期間（すなわち、２４時間）にわたる一区域内の全てのノードの予想平均電圧を平坦化する最初の一組の電圧調整器タップ設定値を決定することができる。例えば、調整器における変化は子ノード(child node)へ伝播することができ、最終的には全てのノードにわたって平均電圧を変化させることができる。一例の実施形態によれば、本書で用いられる用語「平坦化」は、回路網の時間的に変化する電圧の変化に関係し、これは負荷の変化に関係する。例えば、一日にわたる負荷曲線の形状は、正午付近に山のピークを持つことがあり、電流が一定の場合、負荷の増加につれて電圧が低下し、この結果、電圧曲線は谷のように見える。本発明の一例の実施形態では、電圧の谷を「平坦化」して、負荷が増加した場合でも一定の平均電圧を供給するように、タップ比率を変えることができる。
【００１８】
本発明の様々な例の実施形態によれば、電圧プロフィールを改善するため及び実効電力損失を最小にするための無効電力の流れの最適な制御で、装置設定値の実時間スケジュール作成を利用することができる。一例の実施形態によれば、装置が頻繁に切り換えられるときに生じる寿命の劣化を考慮することができる。一例の実施形態において、毎日のスケジュールでは、負荷予測のエラーに基づいて将来の設定値を調節するために必要とされるような最適化アルゴリズムを実行することを必要とすることがある。しかしながら、コンデンサ又は電圧調整器の寿命が、遂行する切換え動作の数に左右され得る。例えば、コンデンサ・バンクは、典型的には、４００００〜５００００回のオン／オフ切換えサイクルに耐え得るように設計されており、これは２０年の寿命に相当するが、もしコンデンサ・バンクの制御によりこの同じ数の切換え動作を６年の期間に生じさせることが可能であれば、寿命はそれに対応して短くなる。一例の実施形態によれば、装置設定の頻繁な切り換えを生じさせるような局所的又は大域的制御アルゴリズムは、早期の装置故障を防止しようとする企画において廃棄される可能性がある。一例の実施形態では、ＩＶＶＣは、力率を改善し及び／又は損失を最小にしながら、切換えサイクルの数を最少にすることができる。
【００１９】
本発明の一例の実施形態によれば、コンデンサ切換えサイクルの数を最少にするために予測を適用することができる。一例の実施形態によれば、配電回路網のモデルを適用することにより、あたかも予測された負荷によって駆動されているかのように回路網の挙動を推定することができる。一例の実施形態では、非線形性の影響を推定することができ、これを用いることにより、独立変数（すなわち、制御装置設定値）の変化に対する、モデル化した動的配電回路網の従属変数（すなわち、出力：ノード電圧、損失）の挙動を予想することができる。
【００２０】
一例の実施形態によれば、スケジュール作成のためのアルゴリズムは、大きな放射状配電回路網について約５〜約１５分で更新するのに充分な速さで実行することができる。一例の実施形態では、調整され最適化されたＩＶＶＣアルゴリズムを利用することができ、これは、大きな放射状配電回路網（例えば、数千のノード、数十のコンデンサ・バンク、及び数十の負荷タップ切換器／電圧調整器を含んでいるもの）について大域最適性（目的関数の最小費用に対する近似解）を犠牲にして演算効率がよい。
【００２１】
遺伝的アルゴリズムの動的プログラミングと比べて、一例の手法の効率の増大には幾つかの因子が寄与する。第１に、一例の実施形態によれば、個別のコンデンサ及び電圧調整器の最適化を、別々であるが従属した問題として考慮することができる。一例の実施形態によれば、異なる種類の制御装置についてアルゴリズムのモジュール性を適用することにより、融通性を与え、また必要に応じて他のより最適であるが効率のより低いアルゴリズムと統合させることができる。一例の実施形態では、統合されたアルゴリズムは、配電変電所の入口における全ＶＡＲを最小にすることに基づいて複数のコンデンサ・バンクについての最適な毎日のスケジュールを提供することができる。一例の実施形態によれば、平均電圧を平準化して、平均電圧を設定することに基づいて、タップ設定値を決定して、配電回路網の適切な区分内で目的関数費用最少化の幾分かを達成するために、コンデンサ・バンク設定値を用いることできる。
【００２２】
以下に、本発明の実施形態を図示する添付の図面を参照して、本発明の実施形態を一層詳しく説明する。しかしながら、本発明は多数の異なる形態で実施することができ、本書に述べる実施形態に制限されると解釈すべきではない。むしろ、これらの実施形態は、本開示が詳細で完全になるように提供されるものであり、また当業者に対して本発明の範囲を完全に示そうとするものである。全体を通じて、同様な参照数字は同様な要素を表す。
【００２３】
図１は、複数のコンデンサ・バンク１３２の切り換えを最適化するため及び複数の電圧調整器タップ１３４を設定するための一例のシステム１００を示す。一例の実施形態によれば、状態推定器１０２を利用することにより、配電回路網に関連した状態を決定することができる。一例の実施形態によれば、線路インピーダンス１０４、複数の制御設定値１０８、変電所電圧１１０、トポロジー１１２、複数の負荷１１４及び／又は線路端電圧１１６のような情報を、状態推定ブロックによって利用することにより、回路網の状態を決定することができる。一例の実施形態では、状態推定器１０２は、ＩＶＶＣエンジン１２４と直接に又は追加の中間ブロックを介して通信することができる。例えば、区域割当てブロック１１８及び／又は予測ブロック１２２を利用することにより、回路網の或る領域又は区域及び／又は将来の或る期間についての状態推定情報をカスタマイズすることができる。
【００２４】
一例の実施形態によれば、システム１００はＩＶＶＣエンジン１２４を含むことができ、該エンジンは、コンデンサ・バンク切換えアルゴリズム１２６、平均電圧平準化又は平坦化アルゴリズム１２８、及び／又は動的プログラミング（ＤＰ）アルゴリズム１３０を利用することができる。一例の実施形態によれば、複数のコンデンサ・バンク１３２の切り換えを最適化するため及び複数の電圧調整器タップを設定するために、ＩＶＶＣエンジン１２４を関連したブロックと共に利用することができる。
【００２５】
図２は、本発明の一例の実施形態に従った一例の配電回路網２００を示す。一例の実施形態によれば、回路網２００は幾つかのマイクログリッド２０２、２０４、２０６及び２０８を含むことができる。一例の実施形態では、これらのマイクログリッドは回路網の残りの部分と関連させることができ、また電圧調整器を取り付けることができる。
【００２６】
図３は、本発明の一例の実施形態に従った一例の低減処理システム３００を示す。例えば、システム２００は制御装置３０２を含むことができる。一例の実施形態では、制御装置３０２は、メモリ３０３、１つ以上のプロセッサ３０６、１つ以上の入出力インターフェース３０８、及び／又は１つ以上のネットワーク・インターフェース３１０を含むことができる。一例の実施形態では、メモリは、オペレーティング・システム３１２、データ３１４、及びＩＶＶＣエンジン・モジュール３１８（図１の１２４と同様）を含むことができる。一例の実施形態によれば、システム３００は、制御装置３０２と通信することができるデータベース３２０及び／又はローカル・ワークステーション／表示装置３２２を含むことができる。一例の実施形態では、制御装置３０２は、通信ネットワーク３２４を介して配電システム３３０と通信することができる。一例の実施形態によれば、配電システム３３０は、複数のコンデンサ・バンク、複数の電圧調整器などのような複数の装置３３２を含むことができる。一例の実施形態では、配電システム３３０は、放射状フィーダを含んでいる回路網３３４の複数の部分を含むことができる。一例の実施形態では、遠隔ワークステーション／表示装置３２６を配電システム３３０及び／又は制御装置３０２と通信関係にすることができる。
【００２７】
図４は、本発明の一例の実施形態に従った方法４００の一例の流れ図を示す。方法４００は、ブロック４０２で開始し、一例の実施形態によれば、配電回路網に関連した少なくとも１つの現在の状態を推定する段階を含む。ブロック４０４で、方法４００は、前記配電回路網内に１つ以上の負荷区域を割り当てる段階を含む。ブロック４０６で、方法４００は、所定の期間の間の各区域の負荷プロフィールを予想する段階を含む。ブロック４０８で、方法４００は、少なくとも１つの現在の状態及び前記予想された負荷プロフィールに少なくとも部分的に基づいて所定の期間の間のコンデンサ・バンク切換えスケジュールを決定する段階を含む。ブロック４１０で、方法４００は、前記コンデンサ・バンク切換えスケジュールに従って複数のコンデンサ・バンクを切り換える段階を含む。ブロック４１２で、方法４００は、前記予想された負荷プロフィールに少なくとも部分的に基づいて一区域内の全てのノードについての予想電圧を決定する電力潮流アルゴリズムを実行する段階を含む。ブロック４１４で、方法４００は、タップ比率と電圧との間の線形関係に少なくとも部分的に基づいて所与の期間にわたる一区域内の全てのノードの予想平均電圧を平坦化する最初の一組の電圧調整器タップ設定値を決定する段階を含む。ブロック４１６で、方法４００は、動的プログラミング・アルゴリズムに基づいて最終的な一組の電圧調整器タップ設定値を決定する段階を含む。ブロック４１８で、方法４００は、前記最初の又は最終的な電圧調整器タップ設定値の内の１つ以上に少なくとも部分的に基づいて電圧調整器切換えスケジュールを決定する段階を含む。ブロック４２０で、方法４００は、前記電圧調整器切換えスケジュールに従って前記電圧調整器タップ設定値を切り換える段階を含む。方法４００は、ブロック４２０の後に終了する。
【００２８】
図５は、回路網内の複数の装置を制御するための動的プログラミング（ＤＰ）アルゴリズムの一例の使用法を示す。一例の実施形態によれば、ＤＰアルゴリズムを用いて、複数の電圧調整器タップ設定値を設定することができる。一例の実施形態では、ＤＰは、発生ユニット・コミットメント(commitment)のために用いることのできる最適化方法である。例えば、ユニット・コミットメントは、負荷要件を満たすと共に総動作費用を最小にするために次のＮ時間（例えば、８時間）にわたる電力システム内の複数の利用可能な発生ユニットのスケジュールを作成すること（例えば、どの位置が電力を受け取るべきであるか且つどの位置が受け取るべきでないかを定めること）を含む。一例の実施形態によれば、動的プログラミングは次のように記述することができる。すなわち、Ｋ番目の時間(hour)について、限られた数のユニット組合せがあり、また最初（１番目）の時間からこの時間までの最小の費用を計算することが望ましい。下記の式を利用することができる。
【００２９】
Ｆｃｏｓｔ（Ｋ，Ｉ）＝ｍｉｎ［Ｐｃｏｓｔ（Ｋ，Ｉ）＋Ｓｃｏｓｔ（Ｋ−１，Ｌ：Ｋ，Ｉ）＋Ｆｃｏｓｔ（Ｋ−１，Ｌ）］。
【００３０】
この式で、「Ｋ」は時間の番号（順番）であり、「Ｉ」及び「Ｌ」は２つの異なるユニット組合せを表し、また「Ｆｃｏｓｔ（Ｋ，Ｉ）」は、組合せ「Ｉ」がＫ番目の時間に用いられているときにこの時間における累積された総費用を表し、また「Ｆｃｏｓｔ（Ｋ−１，Ｌ）」は、組合せ「Ｌ」が用いられた前の時間（Ｋ−１）中に累積された総費用を表し、また「Ｓｃｏｓｔ（Ｋ−１，Ｌ：Ｋ，Ｉ）は、組合せ「Ｌ」から新しい組合せ「Ｉ」への移行に伴う費用を表し、また「Ｐｃｏｓｔ（Ｋ，Ｉ）」は、組合せ「Ｉ」による動作に起因してこのＫ番目の時間に生じる費用を意味する。一例の実施形態では、各々の可能な組合せ「Ｉ」について、もし「Ｆｃｏｓｔ（Ｋ−１，Ｌ）」が既に利用可能であれば、その関連した累積された費用「Ｆｃｏｓｔ（Ｋ，Ｉ）」が評価される。一例の実施形態によれば、この評価は、最後の時間に達するまで続けられる。
【００３１】
ＩＶＶＣ最適化を含む一例の実施形態によれば、上記のような同様なＤＰ処理を、システム性能を最適にするための（例えば、全エネルギ損失を最小にするための）次のＮ時間にわたる全ての利用可能なユニット（例えば、複数のコンデンサ・バンク、電圧調整器）のスケジュール作成のために利用することができる。一例の実施形態によれば、各時間には、多数の可能なスケジュール作成の組合せがある。一例の実施形態では、ＩＶＶＣ問題の或る特別な特徴に対処するために様々なバージョンのＤＰアルゴリズムを利用することができる。例えば、図５に示されているようなＩＶＶＣアルゴリズム５００は、最適な解を見付けるためにＤＰを含むことができる。一例の実施形態によれば、アルゴリズム５００は、ブロック５０２で、ベースライン制御設定値から開始する。外側ループがブロック５０４、５０６、５０８及び５１０を含むことができ、また内側ループがブロック５０６及び５０８を含むことができる。例えば、外側ループは「ｉ」回（アルゴリズムについての最大繰返し数）まで繰り返すことができ、また内側ループは「ｊ」回（制御可能な装置の数）まで繰り返すことができる。一例の実施形態では、ブロック５０８で、ＤＰを用いることにより、ｊ番目の装置を全ての時間スロットについて調節して、他のＮ−１個の装置の全てをロックしている間に最適な状態を達成することができる。次いで、ブロック５１０で、一例の実施形態によれば、ｉ番目の繰返しにおけるその前の繰返しからの増分利益を評価することができ、そこで、もし該利益が所定の閾値よりも小さい場合は、アルゴリズム５００は停止して、ブロック５１２で最適な解を出力することができる。
【００３２】
本発明の様々な例の実施形態によれば、ＤＰ方法に専門知識を利用することにより、各段階における検索する状態の数を制限することができる。例えば、タップ切換器のタップ位置は、実際の負荷状態に基づいて「あるべき」位置を中心に９個の位置に局限することができる（これに対して、各タップ切換器についての状態の総数は３３とすることができる）。一例の実施形態によれば、各々のＤＰの前に負荷潮流を決定することにより、「あるべき」タップ位置についての基本的な考え方を得ることができる。例えば、タップ位置が「あるべき」位置から離れすぎていると、電圧の乱れが生じることがあり、これは好ましくないことがある。一例の実施形態によれば、６のメモリ・サイズにより、メモリ空間の最適な使用を提供することができる。一例の実施形態によれば、各繰返しにおいて、複数の装置を調節する順序をランダムにすることにより、リミット・サイクルに陥るのを避けることができる。
【００３３】
従って、本発明の様々な例の実施形態では、線路損失を最小にすることのできるような配電回路網における統合ボルト／ＶＡＲ制御を生成する技術的効果を提供することができる。本発明のまた、保存電圧低減を介して負荷を最小にすることのできる特定のシステム、方法及び機器を生成する技術的効果を提供することができる。本発明の様々な例の実施形態ではまた、力率を約０．９８よりも大きくし且つ電圧を所望の設定値へ平坦化／調節することのできる特定のシステム、方法及び機器を生成する技術的効果を提供することができる。
【００３４】
本発明の一例の実施形態では、統合ボルト／ＶＡＲ制御システム１００及び低減処理システム３００は、任意の数のハードウエア、及び／又はそれらの動作のいずれかを容易にするように実行されるソフトウエア・アプリケーションを含むことができる。
【００３５】
様々な例の実施形態では、１つ以上の入出力インターフェースにより、統合ボルト／ＶＡＲ制御システム１００と低減処理システム３００と１つ以上の入出力装置との間の通信を容易にすることができる。例えば、ＵＳＢ（ユニバーサル・シリアル・バス）ポート、シリアル・ポート、ディスク・ドライブ、ＣＤ−ＲＯＭドライブ、及び／又は１つ以上のユーザー・インターフェース装置（例えば、表示装置、キーボード、マウス、制御パネル、タッチスクリーン表示装置、マイクロフォンなど）により、統合ボルト／ＶＡＲ制御システム１００及び低減処理システム３００とユーザーとの相互作用を容易にすることができる。１つ以上の入出力インターフェースは、多種多様な入力装置からデータ及び／又はユーザー命令を受け取り又は収集するために利用することができる。受け取ったデータは、本発明の様々な実施形態において望まれる通りに１つ以上のコンピュータ・プロセッサによって処理し、及び／又は１つ以上のメモリ装置に格納することができる。
【００３６】
１つ以上のネットワーク・インターフェースにより、統合ボルト／ＶＡＲ制御システム１００及び低減処理システム３００の入力及び出力を、１つ以上の適当なネットワーク及び／又は接続部（例えば、システムン関連した任意の数のセンサとの通信を容易にする接続部）に接続するのを容易にすることができる。１つ以上のネットワーク・インターフェースは更に、外部装置及び／又はシステムとの通信のために１つ以上の適当なネットワーク（例えば、ローカル・エリア・ネットワーク、ワイド・エリア・ネットワーク、インターネット、セルラー・ネットワーク、無線周波ネットワーク、ブルートゥ−ス（ＬＭエリクソン・テレフォン社所有の登録商標）対応ネットワーク、ワイファイ（ワイファイ・アライアンス社所有の登録商標）対応ネットワーク、衛星利用のネットワーク，任意の有線ネットワーク、任意の無線ネットワークなど）への接続を容易にすることができる。
【００３７】
希望により、本発明の様々な実施形態では、コンポーネントの数を図１及び図３に例示したものよりも少なく又は多くした統合ボルト／ＶＡＲ制御システム１００及び低減処理システム３００を含むことができる。
【００３８】
以上、本発明の例示の実施形態に従ったシステム、方法、機器及び／又はコンピュータ・プログラム製品のブロック図及び流れ図をについて参照して本発明の特定の様々な実施形態を説明した。当然のことながら、ブロック図及び流れ図の中の１つ以上のブロック、並びにブロック図及び流れ図の中の様々なブロックの組合せを、それぞれ、コンピュータ実行可能なプログラム命令によって具現化することができる。同様に、ブロック図及び流れ図の中の幾つかのブロックは、本発明の実施形態によっては、必ずしも表示された順序で遂行する必要がないことがあり、或いは必ずしも全てを遂行する必要がないことがある。
【００３９】
これらのコンピュータ実行可能なプログラム命令は、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、プロセッサ又は他のプログラム可能なデータ処理装置にロードすることにより、コンピュータ、プロセッサ又は他のプログラム可能なデータ処理装置で実行される命令が、流れ図の１つ以上のブロックに指定された１つ以上の機能を具現化するための手段を生成するような、特別な機械を形成することができる。これらのコンピュータ・プログラム命令はまた、特定の態様で機能するようにコンピュータ又は他のプログラム可能なデータ処理装置に指令することのできるコンピュータ読取り可能なメモリに格納することにより、コンピュータ読取り可能なメモリに格納された命令が、流れ図の１つ以上のブロックに指定された１つ以上の機能を具現化する命令手段を含む製品を形成するようにすることができる。一例として、本発明の実施形態では、コンピュータ読取り可能なプログラム・コード又はプログラム命令をその中に具現化したコンピュータ使用可能な媒体を含むコンピュータ・プログラム製品を提供することができ、該コンピュータ読取り可能なプログラム・コードは、流れ図の１つ以上のブロックに指定された１つ以上の機能を具現化するために実行されるように構成される。コンピュータ・プログラム命令はまた、負荷コンピュータ又は他のプログラム可能なデータ処理装置にロードすることにより、一連の動作要素又は段階をコンピュータ又は他のプログラム可能な装置で実行させて、コンピュータ又は他のプログラム可能な装置で実行される命令が流れ図の１つ以上のブロックに指定された機能を具現化するための動作要素又は段階を提供するようなコンピュータ具現化プロセスを生成することができる。
【００４０】
従って、ブロック図及び流れ図の様々なブロックから、指定された機能を遂行するための手段の組合せ、指定された機能を遂行するための要素又は段階の組合せ、及び指定された機能を遂行するためのプログラム命令手段が考えられる。また当然のことながら、ブロック図及び流れ図の各ブロック、並びにブロック図及び流れ図の中の様々なブロックの組合せは、指定された機能、様々な要素又は段階、或いは専用ハードウエア及びコンピュータ命令を実行する専用のハードウエア・ベースのコンピュータ・システムによって具現化することができる。
【００４１】
本発明の特定の実施形態について、最も実用的で様々な実施形態であると現在考えられるものに関して説明したが、本発明が開示した実施形態に制限されず、対照的に本発明が「特許請求の範囲」に記載の精神及び範囲内に含まれる様々な修正及び等価な構成を包含するものであることを理解されたい。本書で特定の用語を用いているが、それらは制限する目的ではなく一般的且つ記述的な意味でのみ使用している。
【００４２】
本明細書は、最良の実施形態を含めて、本発明の特定の実施形態を開示するために、また当業者が任意の装置又はシステムを作成し使用し、任意の採用した方法を遂行すること含めて、本発明の特定の実施形態を実施することができるようにするために、様々な例を使用した。本発明の特定の実施形態の特許可能な範囲は「特許請求の範囲」の記載に定めており、また当業者に考えられる他の例を含み得る。このような他の例は、それらが特許請求の範囲の文字通りの記載から差異のない構造的要素を持つ場合、或いはそれらが「特許請求の範囲」の文字通りの記載から実質的に差異のない等価な構造的要素を含む場合、特許請求の範囲内にあるものとする。
【符号の説明】
【００４３】
１００  統合ボルト／ＶＡＲ制御システム
２００  配電回路網
２０２  マイクログリッド
２０４  マイクログリッド
２０６  マイクログリッド
２０８  マイクログリッド
３００  低減処理システム
３１２  オペレーティング・システム
３２２  ローカル・ワークステーション／表示装置
３２６  遠隔ワークステーション／表示装置
３３０  配電システム
３３２  複数の装置
３３４  配電回路網
４００  方法
５００  ＩＶＶＣアルゴリズム
【図１】
0005961030.tif 000002
【図２】
0005961030.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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