(57)【要約】【課題】系統電力と環境負荷を増やさない自然エネルギー電力という異なる電力品質の電力を受電し、需要家の電力設備の要求レベルに応じて、制御された電力を供給する電力設備接続装置を提案する。【解決手段】電力品質の異なる電力系統から受電し、電力設備に給電する電力設備接続装置であって、高い電力品質の電力系統から受電し、受電電力が一定潮流になるように制御するとともに、電圧、電流、電力、周波数信号の値が所定の値になるように制御する第１のインバータ回路と、低い電力品質の電力系統から受電するとともに、予め設定された前記電力系統の接続モードに応じて、モード別電力制御を行うモード別電力制御手段を有する第２のインバータ回路とを具備する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力品質の異なる電力系統から受電し、電力設備に給電する電力設備接続装置であって、
高い電力品質の電力系統から受電する電力を検出して、電力潮流信号を第１のインバータ回路に送信する電力検出装置と、
前記電力設備に給電する電力の電圧、電流、電力、周波数を検出して、電圧、電流、電力、周波数信号を第１のインバータ回路に送信する第１の電圧、電流、電力、周波数検出装置と、
前記高い電力品質の電力系統から受電し、前記電力潮流信号に基づいて、受電電力が一定潮流になるように制御するとともに、前記電圧、電流、電力、周波数信号に基づいて、これらの信号の値が所定の値になるように制御する第１のインバータ回路と、  低い電力品質の電力系統から受電する電力の電圧、電流、電力、周波数を検出して、電圧、電流、電力、周波数信号を第２のインバータ回路に送信する第２の電圧、電流、電力、周波数検出装置と、
前記低い電力品質の電力系統から受電するとともに、前記電圧、電流、電力、周波数信号に基づいて、予め設定された前記電力系統の接続モードに応じて、モード別電力制御を行うモード別電力制御手段を有する第２のインバータ回路と
を具備することを特徴とする電力設備接続装置。
【請求項２】
前記モード別電力制御手段は、高い電力品質の電力系統からの所定電力を満たせない場合に、その不足分を低い電力品質の電力系統から受電させる通常受電モード制御手段を具備することを特徴とする請求項１に記載の電力設備接続装置。
【請求項３】
前記モード別電力制御手段は、低い電力品質の電力系統に対し、電圧あるいは周波数の少なくとも一方の変動に応じて、電力潮流が安定化する方向に受電量を制御し、その結果生じる電力の不足分あるいは調整分を高い電力品質の電力系統から受電させる電圧、周波数安定化モード制御手段を具備することを特徴とする請求項１に記載の電力設備接続装置。
【請求項４】
前記モード別電力制御手段は、高い電力品質の電力系統に対し、受電量が最小となる受電電力制御を行い、その結果生じる電力の不足分を低い電力品質の電力系統から受電することで、前記低い電力品質の電力系統からの受電量を最大化する受電電力最大モード制御手段を具備することを特徴とする請求項１に記載の電力設備接続装置。
【請求項５】
電力品質の異なる複数の電力系統から電力を受電し電力設備に給電する電力設備接続装置において、
第１の電力品質の電力を供給する第１の電力系統から第１の電力を受電し前記電力設備に給電する第１のインバータ回路と、
前記第１の電力品質よりも低い第２の電力品質の電力を供給する第２の電力系統から第２の電力を受電し前記電力設備に給電する第２のインバータ回路とを具備し、
前記第１のインバータ回路及び前記第２のインバータ回路は、予め設定された受電モードに応じて、前記電力設備への給電を行う
ことを特徴とする電力設備接続装置。
【請求項６】
電力品質の異なる電力系統と、
請求項５記載の電力設備接続装置と
を具備することを特徴とする電力供給システム。
【請求項７】
前記電力設備は、複数の需要家の電力設備に接続されたマイクログリッドに代替され、
前記電力設備接続装置は、前記マイクログリッドと前記電力品質の異なる電力系統の間の連系点毎に設置されることを特徴とする請求項６に記載の電力供給システム。
【請求項８】
複数の前記電力設備接続装置は、通信ネットワークおよび電力管理センター、または、通信ネットワークのみで接続され、相互に制御情報を共有する情報制御手段を具備することを特徴とする請求項６に記載の電力供給システム。
【請求項９】
電力品質の異なる電力系統から受電し、電力設備に給電する電力設備接続方法であって、
高い電力品質の電力系統から受電する電力を検出して、電力潮流信号を第１のインバータ回路に送信する電力検出ステップと、
前記電力設備に給電する電力の電圧、電流、電力、周波数を検出して、電圧、電流、電力、周波数信号を第１のインバータ回路に送信する第１の電圧、電流、電力、周波数検出ステップと、
前記高い電力品質の電力系統に接続されて受電し、送信された前記電力潮流信号に基づいて、受電電力が一定潮流になるように制御するとともに、送信された前記電圧、電流、電力、周波数信号に基づいて、これらの信号の値が所定の値になるように制御する第１のインバータ回路駆動ステップと、
低い電力品質の電力系統から受電する電力の電圧、電流、電力、周波数を検出して、電圧、電流、電力、周波数信号を第２のインバータ回路に送信する第２の電圧、電流、電力、周波数検出ステップと、
前記低い電力品質の電力系統から受電するとともに、前記電圧、電流、電力、周波数信号に基づいて、予め設定された前記電力系統の接続モードに応じて、モード別電力制御を行う第２のインバータ回路駆動ステップと
を有することを特徴とする電力設備接続方法。
【請求項１０】
前記モード別電力制御は、高い電力品質の電力系統からの所定電力を満たせない場合に、その不足分を低い電力品質の電力系統から受電させることを特徴とする請求項９に記載の電力設備接続方法。
【請求項１１】
前記モード別電力制御は、低い電力品質の電力系統に対し、電圧あるいは周波数の少なくとも一方の変動に応じて、電力潮流が安定化する方向に受電量を制御し、その結果生じる電力の不足分あるいは調整分を高い電力品質の電力系統から受電させることを特徴とする請求項９に記載の電力設備接続方法。
【請求項１２】
前記モード別電力制御は、高い電力品質の電力系統に対し、受電量が最小となる受電電力制御を行い、その結果生じる電力の不足分あるいは調整分を低い電力品質の電力系統から受電することで、前記低い電力品質の電力系統からの受電量を最大化することを特徴とする請求項９に記載の電力設備接続方法。
【請求項１３】
第１のインバータ回路及び第２のインバータ回路を具備し、当該第１のインバータ回路及び第２のインバータ回路により電力品質の異なる複数の電力系統から電力を受電し電力設備に給電する電力設備接続装置に用いられる電力設備接続方法において、
予め設定された受電モードに応じて、第１の電力品質の電力を供給する第１の電力系統から第１の電力を受電し前記電力設備に給電するよう前記第１のインバータ回路を駆動する第１のインバータ回路駆動ステップと、
前記予め設定された受電モードに応じて、前記第１の電力品質よりも低い第２の電力品質の電力を供給する第２の電力系統から第２の電力を受電し前記電力設備に給電するよう第２のインバータ回路を駆動する第２のインバータ回路駆動ステップと
を有することを特徴とする電力設備接続方法。
【請求項１４】
請求項６に記載の電力供給システムを用いるにあたり、
接続される多品質の電力系統として、２回線以上からなる電力系統線を、電力品質が変化する特定の時間に応じて、それぞれ異なる電力品質の電力系統線として運用する電力系統運用方法。
【請求項１５】
請求項６に記載の電力供給システムを用いるにあたり、
接続される多品質の電力系統として、３相の電力系統線を、電力品質が変化する特定の時間あるいは特定の操作に応じて、単相の電力系統線にモードを切り替え、２回線の単相電力系統線をそれぞれ異なる電力品質の電力系統線として運用する電力系統運用方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、需要家の電力設備と電力系統との電力設備接続装置、電力供給システム、電力設備接続方法および電力系統運用方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
わが国の電力系統は、高品質、高信頼性を実現しており、発電設備、送電系統ともに電力設備に十分な余裕を持たせてあるため、通常の運用では、電力品質や供給信頼性に関する問題はほとんど生じていない。ここで、電力品質とは、高調波やフリッカー、三相不平衡、瞬低（瞬時電圧低下）、電圧変動、周波数変動などを意味する。また、供給信頼性とは、停電の発生確率を意味するが、以下では、これも電力品質の一項目に含める。
【０００３】
一方、京都議定書の発行を受け、わが国のＣＯ２低減対策は深刻な問題となってきている。発電事業分野におけるＣＯ２削減の有効な手法としては、風力発電や太陽光発電などの自然エネルギー発電設備の導入促進が期待されている。
【０００４】
しかしながら、これらの自然エネルギー発電設備は、時間的に不安定な自然エネルギーを利用する点から、電圧および電力供給が不安定であり、そのまま電力系統に接続すると、著しい電力品質の低下を招く恐れがある。
【０００５】
わが国の需要家側の負荷設備は、前述のとおり、高品質な電力供給インフラに依存しており、電力品質低下に対する対策機能なしに運用されている。
【０００６】
したがって、自然エネルギー発電設備の電力を電力系統に接続するには、何らかの改質が必要であり、わが国の自然エネルギー普及の阻害要因となっている。
【０００７】
このような事情に対して、風力発電などの変動特性を持つ電源を系統に接続（連：系ともいう）する場合に、電力潮流を安定させるとともに、系統の電力品質低下を防ぐことができる系統連系装置が、種々提案されている。（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−２９５１７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、電力容量が比較的小さく、しかも面的に点在する多数の風力発電、太陽光発電装置毎に、上述の系統連系装置を設置することは、コストの点で問題になる。
【０００９】
また、高品質の電力供給を本当に必要としている需要家、たとえば、半導体製造設備などの精密機械を有する製造業や、多量のサーバー、計算機設備を有する情報サービス業界等は、きわめて高い電力供給信頼性を要求するコンピュータシステムなどに、瞬低、停電、電圧変動時に補助的に電力を供給することができる非常用電源（以下、ＵＰＳと呼ぶ）を使用しているが、このＵＰＳの構成主要素である鉛蓄電池は、寿命が短いだけでなく、環境負荷の大きな有害物質であることもあり、最適な手段であるとはいえない。
【００１０】
一方、電力の大方の需要家である一般家庭においては、多少の周波数変動や電圧変動、瞬低などは、通常の家電機器、電動機や電灯などにはあまり影響がないので、一般家庭が高品質の電力を要求することはほとんどない。
【００１１】
そこで、共通の電力系統を用いるとしても、需要家の負荷に応じて、高品質の電力あるいは低品質の電力を供給するというように、異なった品質の電力を供給することができる電力制御装置を設けることが好ましいと考えられる。
【００１２】
このような事情から、本発明は、従来の系統電力に加えて、環境負荷を増やさない自然エネルギー電力という異なる電力品質の電力を受電し、需要家の電力設備の要求レベルに応じて、制御された電力を供給する電力設備接続装置を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明の電力設備接続装置は、電力品質の異なる電力系統から受電し、電力設備に給電する電力設備接続装置であって、高い電力品質の電力系統から受電する電力を検出して、電力潮流信号を第１のインバータ回路に送信する電力検出装置と、電力設備に給電する電力の電圧、電流、電力、周波数を検出して、電圧、電流、電力、周波数信号を第１のインバータ回路に送信する第１の電圧、電流、電力、周波数検出装置と、高い電力品質の電力系統から受電し、前記電力潮流信号に基づいて、受電電力が一定潮流になるように制御するとともに、電圧、電流、電力、周波数信号に基づいて、これらの信号の値が所定の値になるように制御する第１のインバータ回路と、低い電力品質の電力系統から受電する電力の電圧、電流、電力、周波数を検出して、電圧、電流、電力、周波数信号を第２のインバータ回路に送信する第２の電圧、電流、電力、周波数検出装置と、低い電力品質の電力系統から受電するとともに、電圧、電流、電力、周波数信号に基づいて、予め設定された電力系統の接続モードに応じて、モード別電力制御を行うモード別電力制御手段を有する第２のインバータ回路とを具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、系統電力に加えて、環境負荷を増やさない自然エネルギー電力という異なる電力品質の電力を受電して、需要家の電力設備の要求レベルに応じて、制御された電力を供給することができる電力設備接続装置を提案することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、本発明に係る系統・電力設備接続装置および接続方法の実施例について、図面を参照して説明する。
【００１６】
（第１の実施形態）
まず、本実施形態に係る多品質電力系統と電力設備接続装置の構成例を図１に示す。  
図１では、高い電力品質の電力系統１（たとえば電力会社の配電線）と、低い電力品質の電力系統２（たとえば、風力発電設備、太陽光発電設備群と接続した自営線）が電力設備接続装置３に接続されている。また、同装置３は、需要家管内の負荷４あるいはディーゼル自家発電機、ガスタービンコジェネレーションシステムなどの発電設備５、あるいは二次電池などの電力貯蔵設備６に接続されている。負荷４、発電設備５および電力貯蔵設備６を以後、一括して「電力設備」と称する。
【００１７】
同図は、図８に示した従来の需要家電力設備と電力系統の構成と比べると、異なる電力品質の電力系統と需要家電力設備の間に、電力設備接続装置が接続されている点に特徴がある。
【００１８】
上記電力設備接続装置３は、以下に示す機能を有している。具体的な構成・作用については、後述する。  
（１）高品質電力系統に接続することで電力供給信頼性を保つこと、（２）高品質電力系統に接続することで需要家管内の自家発電設備のメンテナンス時および事故時に、バックアップ供給が受けられること、（３）需要家管内の自家発電設備が、周波数変動などの電力の不安定性を避けるために、アンシラリーサービス（電力変動吸収サービス）を受けられるように、高い電力品質の電力系統１（たとえば電力会社の配電線）に接続できること、（４）風力発電、太陽光発電などの自然エネルギー電力の使用により、高い電力品質の電力系統に接続された一般火力発電の電力消費を低減し、環境対策に貢献すること、（５）電力品質が低い分、電力料金が安価な電力系統２の低品質電力をなるべく使用して、需要家全体の電力消費コストを節約すること、（６）需要家の負荷を調整（デマンドコントロール）するか、需要家の発電機や電力貯蔵設備を活用して、低い電力品質の電力系統２の電力品質を少しでも改善すること、等ができる機能を有している。
【００１９】
図２は、図１を拡張し、電力品質の異なる３種類の電力系統に対する接続構成を示したものである。ここで、きわめて高い電力品質の電力系統７は、たとえば、ＵＰＳなどの瞬低対策装置８で保護された自営線などを意味する。
【００２０】
図３は、さらに、図２の構成を拡張し、Ｎ種類の異なる電力品質の配電系統に接続し、それぞれの配電系統から電力供給を受け、需要家の電力設備に電力を供給する連系構成を示したものである。
【００２１】
図４は、本発明の対象である図１に示した電力設備接続装置３の具体的な構成を示したものである。
【００２２】
電力設備接続装置３は、高い電力品質の電力系統１に接続されたインバータ回路Ａ１３と、低い電力品質の電力系統２に接続されたインバータ回路Ｂ１４から構成されており、負荷４、発電設備５、電力貯蔵設備６からなる電力設備が接続されている母線２２に電力を供給する。
【００２３】
まず、高い電力品質の電力系統１からインバータ回路Ａ１３に給電される電力は、電圧センサー２３および電流センサー２４を経て電力検出装置１５によって検出される。
【００２４】
電力検出装置１５は、電力潮流の値を算出し、電力潮流信号としてインバータ回路Ａ１３に送信する。
【００２５】
インバータ回路Ａ１３は、この電力潮流信号を受け入れて、受電電力が一定潮流になるように制御する。これは、受電電力が一定潮流であると、電力料を低くできるからである。
【００２６】
このような受電電力一定制御は、予め、高い電力品質の電力系統１との接続契約で取り決められた連系条件（言い換えれば、系統接続による電力の受電条件）に基づいて実施される。
【００２７】
受電電力の連系条件としては、例えば、以下のとおりの条件がある。  
（ａ）受電電力が最大契約電力を超えないこと：最大電力  ≧  受電電力  
（ｂ）受電電力が最小契約電力を下回らないこと：最小電力  ≦  受電電力
（ｃ）受電電力の単位時間あたりの変化率が最大電力変化率を超えないこと：
最大電力変化率  ≧  ｜Δ受電電力／Δ時間｜      
（ｄ）Ｔ時間の電力積算値が所定の電力指令値に対し誤差Ｅ％以内に入っていること：
｛∫Tt=0 (受電電力)dt  − 電力指令値｝／電力指令値×１００  ≦  Ｅ      
これらの条件を満足するように制御することにより、上述した受電電力一定制御を実施することができる。
【００２８】
次に、インバータ回路Ａ１３から、負荷４、発電設備５および電力貯蔵設備６によって構成されている需要家電力設備に供給される電力は、電圧センサー２３および電流センサー２４を経て、電圧・電流・電力・周波数検出装置１６ａによって検出される。
【００２９】
電圧・電流・電力および周波数検出装置１６ａは、電圧、電流、電力、周波数をそれぞれ検出した検出値を示す電圧信号、電流信号、電力信号および周波数信号をインバータ回路Ａ１３に送信する。ここで、電圧、電流、電力、周波数を総称して特性値という。
【００３０】
インバータ回路Ａ１３は、これらの電圧信号、電流信号、電力信号および周波数信号を受け入れて、電圧、電流、電力、周波数のうちの一部あるいは全部の特性値が所望の値になるように制御する。例えば、需要家の発電設備５すなわち自家発電設備が過負荷となり、周波数低下が検出された場合は、インバータ回路Ａ１３は、周波数を維持する制御を実行する。
【００３１】
一方、低い電力品質の電力系統２に接続されたインバータ回路Ｂ１４は、低い電力品質の電力系統２から電圧センサー２３、電流センサー２４を経て電圧・電流・電力・周波数検出装置１６ｂにて検出された電圧信号、電流信号、電力信号、周波数信号を受信して、以下のように、予め取り決められたモードの電力制御を行う。
【００３２】
第１の電力制御のモードは、通常受電モードである。  
これは、通常の受電で、需要家管内の電力設備、すなわち、負荷４、発電設備５および電力貯蔵設備６による電力要求量総和から、インバータ回路Ａ１３を介して受電される電力を差し引いた電力不足分を、インバータ回路Ｂ１４にて受電するように電力指令値追従制御を行うものである。
【００３３】
このように、通常受電モードでは、需要者管内の電力要求量総和の供給は、高い電力品質の電力系統１からの受電契約を優先的に遵守して供給され、不足分があれば、低い電力品質の電力系統２から供給されることによって調整される。
【００３４】
第２の電力制御のモードは、受電電力最大モードである。  
これは、需要家管内の電力要求量総和から、インバータ回路Ａ１３を通じて受電される電力の最小値（受電契約によって定められる最小電力など）を差し引いた電力不足分を、インバータ回路Ｂ１４を通じて受電するように電力指令値追従制御が実行されるモードである。
【００３５】
このように、受電電力最大モードは、低い電力品質の電力系統２からの受電量を最大化することにより、安価な電力を最大に有効利用し、需要家管内の負荷に関わる電力調達コストを最小化することを目的としている。
【００３６】
第３の電力制御のモードは、電圧、周波数安定化モードである。  
これは、低い電力品質の電力系統２の電圧あるいは周波数が変動した場合、その変動に応じて、インバータ回路Ｂ１４にて受電する電力を変更することにより制御を実現するものである。
【００３７】
その際には、例えば、受電電力量と要求電力量との差分が、低い電力品質の電力系統の周波数と基準周波数との差分に比例するという関係、あるいは、受電電力量と要求電力量との差分が、低い電力品質の電力系統２の電圧と基準電圧との差分に比例するという関係を用いて、電力制御が実行される。
【００３８】
このように、電力制御のモードは、低い電力品質の電力系統２の電圧あるいは周波数が、基準電圧あるいは基準周波数より低い、すなわち、電力供給が不足気味の状態の時には、インバータ回路Ｂ１４を介して受電する電力を、本来の需要家管内の負荷が必要とする要求電力量より少なくして、低い電力品質の電力系統２の電圧あるいは周波数の安定化に貢献することを目的としたものである。
【００３９】
反対に、低い電力品質の電力系統２の電圧あるいは周波数が基準電圧あるいは基準周波数より高い、すなわち、電力供給が過剰気味の状態の時には、インバータ回路Ｂ１４を通じて受電する電力を、本来の需要家管内の負荷が必要とする要求電力量より多くして、低い電力品質の電力系統２の電圧あるいは周波数の安定化に貢献することを目的にしたものである。
【００４０】
以上述べたように、本実施形態の電力設備接続装置および接続方法によれば、以下のとおりの効果を得ることができる。  
（１）複数の異なる電力品質階級を有する電力系統に、それぞれの系統に関わる連係条件を満たしながら、需要家電力設備を接続することができる。  
（２）高い電力品質の電力系統に接続することで、バックアップ契約による供給信頼性を確保すること、言い換えれば、いざという場合の電力供給契約サービスを受けることができる。  
（３）アンシラリー（電力変動吸収）サービス契約により、需要家管内の電力品質を維持すること、言い換えれば、自家発電設備などの電圧、周波数安定性が悪い場合に、系統を介して、電圧、周波数を安定化することができる。  
（４）低い電力品質の電力系統に接続することで、高い電力品質の電力系統との連係条件を満たしながら、その電力不足分を供給することができる。  
（５）低い電力品質の電力系統の、例えば、風力、太陽光発電などの自然エネルギー電源による安価な電力を最大限に利用することで、全体の電力調達コストを低減することができる。  
（６）低い電力品質の電力系統の電圧、周波数などが不安定なときに、受電電力を安定化するように調整し、低い電力品質の電力系統の安定運用に貢献することができる。  
（７）電力系統が様々な電力品質レベルであっても、あるいは、例えば、夜間の電力需要が最小になる時間帯に、電力潮流安定度が悪化し、電力品質が悪くなるケースのように、時間とともにその電力品質が変化しても、それに応じた対応が柔軟に実現できる。  
（８）本実施形態の電力設備接続装置が、一般の電力需要家に普及すれば、社会全体の電力系統を安定かつ有効に運用することができる。すなわち、高い電力品質の電力系統に相当する電力会社は、すべての電力需要家が満足する電力品質を維持しながら、低い電力品質の電力系統の電力を最大限に利用することを優先して、風力発電、太陽光発電などの自然エネルギー電源の最大利用を図り、ＣＯ２発生量を低減して、環境負荷を低減することができる。
【００４１】
（第２の実施形態）
本実施形態では、第１の実施形態に示した電力設備接続装置に関連して、これに接続される系統の構成方法について、図５，６を用いて説明する。
【００４２】
図５（ａ）は、通常の高圧線などの電力系統で、２回線５１、５２の３相交流系統が設置されている電線を、通常運用モードで用いている様子を示している。上述の２回線は、一般に、事故対応やメンテナンスを考慮して設定されている。
【００４３】
一方、図５（ｂ）は、１回線を高品質系統、他の１回線を低品質系統とする回線分割運用モードを用いている様子を示している。
【００４４】
このように、同一の２回線を用いて、通常は、通常運用モードを用いるが、例えば、夜間の電力需要が最小になる時間帯に、電力潮流安定度が悪化し、電力品質が悪くなるケースや、気象条件によって、風況が変動し、風力発電量が変動するケース、日照条件の変動により太陽光発電量が変動するケースなどに対しては、それらのケース条件や時間帯に応じて、回線分割運用モードに切り替えて用いることができる。
【００４５】
図６（ａ）は、通常の配電系統などで、１回線の３相交流系統が設置されている電線において、３相で運用する通常運用モードを示している。
【００４６】
一方、図６（ｂ）は、単相運用モードを示している。単相運用モードでは、１回線を単相高品質電力系統、もう１回線を単相低品質電力系統とし、アース線を共有している。
【００４７】
図６（ａ）および（ｂ）は、図５（ａ）および（ｂ）と同様に、電力供給の条件、時間帯に応じて、通常運用モードと単相運用モードを切り替えて使い分けることができる。
【００４８】
本実施形態によれば、以下のとおりの効果を得ることができる。  
（１）本実施形態の構成により、多品質の電力供給のために、新たに電力系統の設備投資をする必要がなく、現在の公共インフラを有効活用することができる。  
（２）電力系統側の電力供給状況に応じて、電力品質が変動する場合、多品質電力供給が必要な時間帯のみ多品質電力系統として運用し、他の時間帯は、通常の運用をすることができるので、例えば、夜間のみなど必要最小限の運用に限定することが可能である。すなわち、電力供給側や需要家側の都合に応じて、柔軟に電力系統の運用モードを変更することができる。
【００４９】
（第３の実施形態）
本実施形態は、マイクログリッドに適用される電力設備接続装置の構成を有するものである。  
図１における需要家管内の電力設備は、複数集まって、常時は、基幹電力系統から独立した小規模の配電系統ネットワークを形成することができる。このネットワークは、マイクログリッドと呼ばれている。
【００５０】
このマイクログリッドは、常時は、基幹電力系統から独立しているとはいえ、需給アンバランスが回避できない緊急時には、既存の電力システムよりバックアップ供給を受けることもできる。
【００５１】
図７は、図１と同様に、高い電力品質の電力系統１と低い電力品質の電力系統２とから電力供給を受けるマイクログリッド１７を想定した構成図である。
【００５２】
それぞれの系統１２への連系点には、それぞれ電力設備接続装置Ａ２０と電力設備接続装置Ｂ２１が設置されている。
【００５３】
このように、異なる電力品質の電力系統から電力供給を受けるマイクログリッドの場合には、複数の電力設備接続装置が連系点の数に応じて設置されている。  
上述の電力設備接続装置Ａ２０と電力設備接続装置Ｂ２１の設置位置は、一般に、離れた地点にある。その場合に備えて、電力設備接続装置Ａ２０と電力設備接続装置Ｂ２１は、通信ネットワーク１８により、電力管理センタ１９ーに接続され、この電力管理センタ１９ーにおいて、複数の電力設備接続装置間の情報が共有される仕組みになっている。
【００５４】
一方、電力管理センター１９を設置しないで複数の電力設備接続装置間で互いに直接、自立的に通信を行うことも可能である。
【００５５】
本実施形態では、第１の実施形態で示した電力制御と同様の電力制御を、それぞれの電力設備接続装置ごとに実行する。
【００５６】
すなわち、図７の電力設備接続装置Ａ２０は、高い電力品質の電力系統１からセンサーを経て測定された受電電力潮流の値をフィードバックして、電力一定制御を行う。この電力一定制御は、予め接続契約で取り決められた電力系統１との連系条件すなわち系統接続による電力の受電条件を満たすように実行される。
【００５７】
上述の系統接続による電力の受電条件は、第１の実施形態で説明したものと同様であり、以下のとおりである。  
（ａ）受電電力が最大契約電力を超えないこと：最大電力  ≧  受電電力      
（ｂ）受電電力が最小契約電力を下回らないこと：最小電力  ≦  受電電力      
（ｃ）受電電力の単位時間あたりの変化率が最大電力変化率を超えないこと：
最大電力変化率  ≧  ｜Δ受電電力／Δ時間｜      
（ｄ）Ｔ時間の電力積算値がある指令値に対し誤差Ｅ％以内に入っていること：
｛∫Tt=0 (電力)dt  − 電力指令値  ｝／電力指令値×１００  ≦  Ｅ      
これらの条件に従い、電力一定制御が実行される。
【００５８】
一方、電力設備接続装置Ｂ２１では、第１の実施形態で説明したものと類似したものであるが、以下のいずれかのモードの電力制御を行う。
【００５９】
第１のモードは通常受電モードである。これは、通常の受電で、マイクログリッド１７内の電力要求量総和から、電力設備接続装置Ａ２０を介して受電される受電電力を差し引いた電力不足分を、電力設備接続装置Ｂ２１にて受電するように電力指令値追従制御を実行するものである。
【００６０】
このように、通常受電モードでは、高い電力品質の電力系統１からの受電契約を優先的に遵守し、マイクログリッド１７内の電力要求量総和との差分を、低い電力品質の電力系統２から受電することで、マイクログリッド１７内負荷に関わる電力需給調整が実現されている。
【００６１】
第２のモードは、受電電力最大モードである。これは、マイクログリッド１７内の電力要求量総和から、電力設備接続装置Ａ２０を介して受電される電力の最小値（すなわち、受電契約によって定められる最小電力）を差し引いた電力不足分を、電力設備接続装置Ｂ２１にて受電するように電力指令値追従制御を実行するものである。このとき、当然低い電力品質の電力系統２からの受電量は最大化する。
【００６２】
この受電電力最大モードでは、低い電力品質の電力系統２からの受電量を最大化することになるので、安価な電力を最大に有効利用し、マイクログリッド１７内負荷に関わる電力調達コストを最小化することができる。
【００６３】
第３のモードは、電圧、周波数安定化モードである。これは、低い電力品質の電力系統２の電圧あるいは周波数が変動した場合、その変動に応じて、電力設備接続装置Ｂ２１にて受電する電力を変更する制御を実現する。
【００６４】
受電電力を変更・制御する方法は、例えば、受電電力量と要求電力量との差分が、低い電力品質の電力系統の周波数と基準周波数との差分に比例するという関係、あるいは、受電電力量と要求電力量との差分が、低い電力品質の電力系統の電圧と基準電圧との差分に比例するという関係を用いて、電力制御を実行する。
【００６５】
この制御方法は、低い電力品質の電力系統２の電圧あるいは周波数が、基準電圧、あるいは基準周波数より低い、すなわち、電力供給が不足気味の状態の時に、電力設備接続装置Ｂ２１を介して受電する電力を、本来のマイクログリッド内の負荷が必要とする要求電力量より少なくして、低い電力品質の電力系統２の電圧あるいは周波数の安定化を図るための制御方法である。
【００６６】
反対に、この制御方法は、低い電力品質の電力系統２の電圧あるいは周波数が基準電圧、あるいは基準周波数より高い時、すなわち、電力供給が過剰気味の状態の時には、電力設備接続装置Ｂ２１を介して受電する電力を、本来のマイクログリッド内の負荷が必要とする要求電力量より多くして、低い電力品質の電力系統２の電圧あるいは周波数の安定化を図った制御方法でもある。
【００６７】
本実施形態によれば、単一需要家に限らず、複数の需要家の電力設備群を束ねて、マイクログリッドとして、電力調整を行うことにより、個々の需要家ごとに電力設備接続装置を用意しなくても済む。すなわち、複数の需要家が加わっているマイクログリッドを介して、電力設備接続装置を共有することで、設備コスト負担の増加を最小限に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】第１の実施形態に係る電力品質の異なる電力系統と電力設備接続装置の構成を示す図である。
【図２】第１の実施形態に係る電力品質の異なる３種類の電力系統と電力設備接続装置の構成を示す図である。
【図３】第１の実施形態に係る電力品質の異なるＮ種類の電力系統と電力設備接続装置の構成を示す図である。
【図４】第１の実施形態に係る電力設備接続装置の具体的構成を示す構成図である。（実施例１）
【図５】第２の実施形態に係る電力設備接続装置に接続される多品質電力系統の第１の構成を示す図である。
【図６】第２の実施形態に係る電力設備接続装置に接続される多品質電力系統の第２の構成を示す図である。
【図７】第３の実施形態に係る電力品質の異なる電力系統と電力設備接続装置の構成を示す図である。
【図８】従来の配電系統と電力設備の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００６９】
１…高い電力品質の電力系統、２…低い電力品質の電力系統、３…電力設備接続装置、
４…負荷、５…発電設備、６…電力貯蔵設備、７…きわめて高い電力品質の電力系統、
８…瞬低対策装置、９…第１グレードの電力品質の電力系統、１０…第２グレードの電力品質の電力系統、１１…第３グレードの電力品質の電力系統、１２…第Ｎグレードの電力品質の電力系統、１３…インバータ回路Ａ、１４…インバータ回路Ｂ、１５…電力検出装置、１６ａ、１６ｂ…電圧・電流・電力・周波数検出装置、１７…マイクログリッド、１８…通信ネットワーク、１９…電力管理センター、２０…電力設備接続装置Ａ、２１…電力設備接続装置Ｂ、２２…母線、２３…電圧センサー、２４…電流センサー、５１、５２…回線
【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】
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