(57)【要約】【課題】タイムラグが発生したり、相関が低いような時系列信号でも時刻同期を行うことができる信号時刻同期装置を提供する。【解決手段】複数の時系列信号の時刻同期を行う信号時刻同期装置１００であって、複数の時系列信号のそれぞれと、複数の時系列信号を含む複数の信号を合成した時系列合成信号との共分散関数または相関関数を取得する取得部１１０と、共分散関数または相関関数を用いて、複数の時系列信号のそれぞれと時系列合成信号との時刻同期ずれを算出する算出部１２０とを備える。【選択図】図２
2018059853.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の時系列信号の時刻同期を行う信号時刻同期装置であって、
前記複数の時系列信号のそれぞれと、前記複数の時系列信号を含む複数の信号を合成した時系列合成信号との共分散関数または相関関数を取得する取得部と、
前記共分散関数または前記相関関数を用いて、前記複数の時系列信号のそれぞれと前記時系列合成信号との時刻同期ずれを算出する算出部と
を備える信号時刻同期装置。
【請求項２】
前記算出部は、前記共分散関数または前記相関関数がとる値の絶対値が最大となる場合のラグを、前記時刻同期ずれとして算出する
請求項１に記載の信号時刻同期装置。
【請求項３】
前記取得部は、前記複数の時系列信号として、異なる計測器で計測された複数の発電設備の発電電力の時系列データを示す電力時系列信号を取得する
請求項１または２に記載の信号時刻同期装置。
【請求項４】
前記取得部は、前記複数の電力時系列信号として、複数の太陽光発電設備の発電電力の時系列データを示す電力時系列信号を取得する
請求項３に記載の信号時刻同期装置。
【請求項５】
前記取得部は、前記時系列合成信号として、前記複数の発電設備が接続された電力系統を流れる電力の時系列データを示す電力時系列合成信号を取得する
請求項３または４に記載の信号時刻同期装置。
【請求項６】
前記取得部は、前記複数の電力時系列信号のそれぞれと前記電力時系列合成信号との共分散関数または相関関数を算出することで取得し、
前記算出部は、前記共分散関数または前記相関関数が最小値をとる場合のラグを、前記複数の電力時系列信号のそれぞれと前記電力時系列合成信号との時刻同期ずれとして算出する
請求項５に記載の信号時刻同期装置。
【請求項７】
さらに、
前記時刻同期ずれを記憶している記憶部を備え、
前記算出部は、算出した前記時刻同期ずれと、前記記憶部に記憶されている時刻同期ずれとを比較して、前記記憶部に記憶されている時刻同期ずれを補正する
請求項１〜６のいずれか１項に記載の信号時刻同期装置。
【請求項８】
複数の時系列信号の時刻同期を行う信号時刻同期方法であって、
前記複数の時系列信号のそれぞれと、前記複数の時系列信号を含む複数の信号を合成した時系列合成信号との共分散関数または相関関数を取得する取得ステップと、
前記共分散関数または前記相関関数を用いて、前記複数の時系列信号のそれぞれと前記時系列合成信号との時刻同期ずれを算出する算出ステップと
を含む信号時刻同期方法。
【請求項９】
請求項８に記載の信号時刻同期方法に含まれるステップをコンピュータに実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の時系列信号の時刻同期を行う信号時刻同期装置及び信号時刻同期方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＩｏＴ関連技術の進展により、様々なもののセンシング情報が容易に計測、収集できるようになり、それらの情報を解析し、活用することが可能となってきている。しかし、それらの情報は時系列信号であることが多く、それらの時系列信号間の時刻同期がとれていなければ、解析の精度及び価値が下がることがよく知られている。
【０００３】
このため、複数の時系列信号の時刻同期を行う方法（同期化処理方法）が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この同期化処理方法においては、複数の地震計が受信した地震記録データの振動波形データの相関を求め、その相関が最も強くなったときの時間軸のずれ量を時刻同期ずれとして求めている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−９５９４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の方法では、タイムラグが発生したり、相関が低いような時系列信号同士には適用することができないという問題がある。
【０００６】
すなわち、上記従来の方法では、地震波が建物を伝搬する時間（タイムラグ）が小さいことと、それぞれの地震計が受信する信号の相関が高いこととを利用して、それぞれの地震計が受信した信号同士の相関を求め、その最大値から、時刻同期ずれを算出している。このため、上記従来の方法では、それぞれの信号間のタイムラグが小さいこと、及び、それぞれの信号間の相関が高いことの２つの条件が前提となっている。
【０００７】
これに対し、例えば、異なる地点に設置された２つの太陽光発電設備における発電出力などについては、雲が移動することで、当該２つの発電出力にはタイムラグが発生する。また、雲が変形することなどにより、当該２つの発電出力の相関は低くなる可能性が高い。このように、太陽光発電設備の発電出力などは、タイムラグが発生し、また相関が低い時系列信号であるので、上記従来の方法を適用することはできない。
【０００８】
そこで、本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、タイムラグが発生したり、相関が低いような時系列信号でも時刻同期を行うことができる信号時刻同期装置及び信号時刻同期方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る信号時刻同期装置は、複数の時系列信号の時刻同期を行う信号時刻同期装置であって、前記複数の時系列信号のそれぞれと、前記複数の時系列信号を含む複数の信号を合成した時系列合成信号との共分散関数または相関関数を取得する取得部と、前記共分散関数または前記相関関数を用いて、前記複数の時系列信号のそれぞれと前記時系列合成信号との時刻同期ずれを算出する算出部とを備える。
【００１０】
これによれば、信号時刻同期装置は、複数の時系列信号のそれぞれと、当該複数の時系列信号を含む複数の信号を合成した時系列合成信号との共分散関数または相関関数を用いて、複数の時系列信号のそれぞれと時系列合成信号との時刻同期ずれを算出する。つまり、時系列合成信号は、複数の時系列信号を含む合成信号であるため、複数の時系列信号のそれぞれと時系列合成信号との共分散または相関をとることで、複数の時系列信号のそれぞれと時系列合成信号との時刻同期を行うことができる。これにより、複数の時系列信号がタイムラグを持つような信号や相関が低いような信号であっても、当該複数の時系列信号のそれぞれと時系列合成信号との時刻同期を行うことで、当該複数の時系列信号の時刻同期を行うことができる。
【００１１】
また、前記算出部は、前記共分散関数または前記相関関数がとる値の絶対値が最大となる場合のラグを、前記時刻同期ずれとして算出することにしてもよい。
【００１２】
これによれば、信号時刻同期装置は、共分散関数または相関関数がとる値の絶対値が最大となる場合のラグを算出することで、時刻同期ずれを容易に算出して、複数の時系列信号の時刻同期を容易に行うことができる。
【００１３】
また、前記取得部は、前記複数の時系列信号として、異なる計測器で計測された複数の発電設備の発電電力の時系列データを示す電力時系列信号を取得することにしてもよい。
【００１４】
ここで、複数の発電設備の発電電力の時系列データを示す電力時系列信号は、タイムラグが発生したり、相関が低くなったりする場合が多い。このため、信号時刻同期装置は、当該複数の電力時系列信号を複数の時系列信号として時系列合成信号との時刻同期ずれを算出することで、当該複数の電力時系列信号の時刻同期を行うことができる。
【００１５】
また、前記取得部は、前記複数の電力時系列信号として、複数の太陽光発電設備の発電電力の時系列データを示す電力時系列信号を取得することにしてもよい。
【００１６】
ここで、複数の太陽光発電設備の発電電力の時系列データを示す電力時系列信号は、雲の移動などによりタイムラグが発生し、かつ、雲の変形などにより相関が低くなる傾向にある。このため、信号時刻同期装置は、当該複数の電力時系列信号を複数の時系列信号として時系列合成信号との時刻同期ずれを算出することで、当該複数の電力時系列信号の時刻同期を行うことができる。
【００１７】
また、前記取得部は、前記時系列合成信号として、前記複数の発電設備が接続された電力系統を流れる電力の時系列データを示す電力時系列合成信号を取得することにしてもよい。
【００１８】
これによれば、信号時刻同期装置は、複数の電力時系列信号を含む複数の信号を合成した時系列合成信号として、複数の発電設備が接続された電力系統を流れる電力（電力潮流）の時系列データを示す電力時系列合成信号を用いることができる。
【００１９】
また、前記取得部は、前記複数の電力時系列信号のそれぞれと前記電力時系列合成信号との共分散関数または相関関数を算出することで取得し、前記算出部は、前記共分散関数または前記相関関数が最小値をとる場合のラグを、前記複数の電力時系列信号のそれぞれと前記電力時系列合成信号との時刻同期ずれとして算出することにしてもよい。
【００２０】
これによれば、信号時刻同期装置は、複数の電力時系列信号のそれぞれと電力時系列合成信号との共分散関数または相関関数が最小値をとる場合のラグを算出することで、両者の時刻同期ずれを容易に算出して、複数の電力時系列信号の時刻同期を容易に行うことができる。
【００２１】
また、さらに、前記時刻同期ずれを記憶している記憶部を備え、前記算出部は、算出した前記時刻同期ずれと、前記記憶部に記憶されている時刻同期ずれとを比較して、前記記憶部に記憶されている時刻同期ずれを補正することにしてもよい。
【００２２】
これによれば、信号時刻同期装置は、時刻同期ずれを比較して変化があった場合に時刻同期ずれを補正することで、正確な時刻同期を行うことができる。
【００２３】
また、本発明は、上記の信号時刻同期装置が行う特徴的な処理をステップとする信号時刻同期方法としても実現することができる。また、当該信号時刻同期方法に含まれる特徴的な処理をコンピュータに実行させるプログラムや集積回路として実現したりすることもできる。そして、そのようなプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体及びインターネット等の伝送媒体を介して流通させることもできる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、タイムラグが発生したり、相関が低いような時系列信号でも時刻同期を行うことができる信号時刻同期装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】実施の形態に係る信号時刻同期装置を備える信号時刻同期システムの構成を示す図である。
【図２】実施の形態に係る信号時刻同期装置の機能的な構成を示すブロック図である。
【図３】実施の形態に係る信号時刻同期装置が行う処理（信号時刻同期方法）の一例を示すフローチャートである。
【図４】実施の形態に係る取得部が時系列信号のそれぞれと時系列合成信号との共分散関数または相関関数を取得する処理の一例を示すフローチャートである。
【図５】実施の形態に係る算出部が時系列信号のそれぞれと時系列合成信号との時刻同期ずれを算出する処理の詳細の一例を示すフローチャートである。
【図６】実施の形態に係る算出部が電力需要を算出する処理の一例を示すフローチャートである。
【図７】実施の形態に係る信号時刻同期装置が奏する効果を説明する際の信号時刻同期システムの構成を示す図である。
【図８Ａ】実施の形態に係る算出部が算出する電力時系列信号と電力時系列合成信号との時刻同期ずれの一例を示すグラフである。
【図８Ｂ】実施の形態に係る算出部が算出する電力時系列信号と電力時系列合成信号との時刻同期ずれの一例を示すグラフである。
【図８Ｃ】実施の形態に係る算出部が算出する電力時系列信号と電力時系列合成信号との時刻同期ずれの一例を示すグラフである。
【図８Ｄ】実施の形態に係る算出部が算出する電力時系列信号と電力時系列合成信号との時刻同期ずれの一例を示すグラフである。
【図９】実施の形態に係る算出部が電力時系列信号の時刻同期ずれをシフトさせて電力需要を算出した結果の一例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態に係る信号時刻同期装置及び信号時刻同期システムについて、説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、より好ましい形態を構成する任意の構成要素として説明される。
【００２７】
（実施の形態）
図１は、本実施の形態に係る信号時刻同期装置１００を備える信号時刻同期システム１０の構成を示す図である。
【００２８】
同図に示すように、信号時刻同期システム１０は、信号時刻同期装置１００と、計測器２１０とを備えている。
【００２９】
信号時刻同期装置１００は、複数の時系列信号の時刻同期を行うコンピュータである。本実施の形態では、信号時刻同期装置１００は、複数の太陽光発電設備（後述の太陽光発電設備４００）の発電電力の時系列データを示す電力時系列信号の時刻同期を行う。なお、信号時刻同期装置１００は、パーソナルコンピュータ等の汎用のコンピュータシステムがプログラムを実行することによって実現されてもよいし、専用のコンピュータシステムによって実現されてもよい。信号時刻同期装置１００の詳細な構成については、後述する。
【００３０】
計測器２１０は、電力系統２００の有効電力を計測する計測器である。つまり、計測器２１０は、電力系統２００の有効電力及び無効電力のうち、少なくとも電力系統２００の有効電力を計測する。具体的には、計測器２１０は、電力系統２００の近傍に設置されており、一定時間間隔で、電力系統２００の有効電力を計測する。また、計測器２１０は、信号時刻同期装置１００と接続されており、計測した電力系統２００の有効電力を信号時刻同期装置１００に出力する。
【００３１】
計測器２１０が当該有効電力を計測する時間間隔は、１秒、１０秒、１分など特に限定されず、ユーザによって適切な数値が定められる。また、計測器２１０は、一定時間間隔で当該有効電力を計測するのではなく、ユーザによって任意に定められたタイミングで当該有効電力を計測することにしてもよい。また、計測器２１０が計測した当該有効電力を信号時刻同期装置１００に出力するタイミングについても特に限定されず、当該有効電力を計測するたびに出力してもよいし、ユーザによって定められた所定のタイミングで出力することにしてもよい。
【００３２】
なお、計測器２１０として、例えば、有効電力（Ｐ）、無効電力（Ｑ）、電圧（Ｖ）及び周波数（Ｆ）の変動の記録を目的として、変電所等に設置されているＰＱＶＦ記録装置（系統情報記録装置）や、給電制御所等にテレメータを送信する遠隔監視制御システム（テレコン）、電柱上に設置されているセンサ付き区間開閉器（ＶＳ）等を用いることができる。
【００３３】
ここで、電力系統２００は、電力会社等の発電設備５００から変電所（Ｓ／Ｓ）を介して電力が供給される商用電力系統である。つまり、電力系統２００は、当該変電所から各需要家に向けて延びる商用電力系統であり、各需要家が消費する電力負荷と、各需要家あるいは電気事業者（電力会社や小売電気事業者等）が発電する発電設備とに接続されている。具体的には、電力系統２００には、複数の負荷３００が接続され、また、複数の太陽光発電設備４００などの複数の発電設備が連系されている。
【００３４】
負荷３００は、需要家が消費している電力負荷であり、例えば、エアコンなどの家電機器の消費電力や、工場で機械を稼動するための消費電力などである。なお、負荷３００は、電力系統２００に接続されている電力負荷であれば、どのようなものであってもかまわない。
【００３５】
太陽光発電設備４００は、需要家が有する建築物の屋根等に設置されている太陽光発電（ＰＶ）設備、電気事業者が有する小規模な太陽光発電設備、または、大規模太陽光発電所（いわゆるメガソーラー）などである。太陽光発電設備４００は、発生した電力を、電力系統２００に接続された負荷３００に供給する、または、電力系統２００に供給する。つまり、太陽光発電設備４００は、直接的または間接的に電力系統２００に連系された発電設備である。
【００３６】
また、太陽光発電設備４００は、ＰＣＳ（Power Conditioning System、パワーコンディショナ）などを介して、信号時刻同期装置１００と接続されている。これにより、信号時刻同期装置１００は、太陽光発電設備４００の発電出力の時系列データを示す電力時系列信号を取得することができる。
【００３７】
なお、太陽光発電設備４００の発電出力には、有効電力と無効電力とが存在するが、一般的に、（特に家庭用の）太陽光発電設備は、力率１で運転されており、有効電力しか出さないものが多い。このため、以下では、太陽光発電設備４００の発電出力というと、当該太陽光発電設備の発電出力の有効電力を指すものとする。
【００３８】
このように、電力系統２００に接続されている全ての負荷３００の大きさと、電力系統２００に連系されている太陽光発電設備４００など全ての発電設備の発電出力の大きさとによって、上述の計測器２１０が計測する電力系統２００の有効電力（電力系統２００の見かけ上の負荷）は、変動することになる。なお、この電力系統２００の有効電力は、電力潮流（または線路潮流）と言うこともでき、以下では、電力潮流とも呼ぶこととする。
【００３９】
次に、信号時刻同期装置１００の詳細な機能構成について、説明する。図２は、本実施の形態に係る信号時刻同期装置１００の機能的な構成を示すブロック図である。
【００４０】
信号時刻同期装置１００は、複数の太陽光発電設備４００の発電電力の時系列データを示す電力時系列信号の時刻同期を行う装置であり、同図に示すように、取得部１１０と、算出部１２０と、記憶部１３０とを備えている。なお、図示していないが、信号時刻同期装置１００は、キーボードやマウスなどの入力部や、液晶ディスプレイなどの表示部を備えていてもよい。
【００４１】
記憶部１３０は、複数の電力時系列信号の時刻同期を行うためのデータなどを記憶しているメモリである。具体的には、記憶部１３０は、計測器２１０や太陽光発電設備４００ごとに設けられた計測器（ＰＣＳ）から入力されるデータなどの取得部１１０が取得したデータ、及び、算出部１２０が算出したデータなどを含む算出用データ１３１を記憶している。
【００４２】
取得部１１０は、複数の時系列信号のそれぞれと、複数の時系列信号を含む複数の信号を合成した時系列合成信号との共分散関数または相関関数を取得する。ここで、取得部１１０は、複数の時系列信号として、異なる計測器で計測された複数の発電設備の発電電力の時系列データを示す電力時系列信号を取得する。具体的には、取得部１１０は、複数の電力時系列信号として、複数の太陽光発電設備４００の発電電力の時系列データを示す電力時系列信号を取得する。なお、この電力時系列信号は、それぞれの太陽光発電設備４００に設けられたＰＣＳなどの太陽光発電設備４００ごとに異なる計測器で計測される。
【００４３】
また、取得部１１０は、時系列合成信号として、複数の発電設備が接続された電力系統を流れる電力の時系列データを示す電力時系列合成信号を取得する。具体的には、取得部１１０は、時系列合成信号として、複数の太陽光発電設備４００が接続された電力系統２００を流れる電力の時系列データを示す電力時系列合成信号を取得する。つまり、取得部１１０は、時系列合成信号として、計測器２１０が計測する電力系統２００の有効電力（電力潮流）を取得する。
【００４４】
なお、当該電力潮流は、電力系統２００に接続された全ての負荷３００から、電力系統２００に接続された複数の太陽光発電設備４００の発電電力を含む全ての発電設備の発電電力を差し引いたものである。このため、当該電力潮流の時系列データを示す電力時系列合成信号は、複数の太陽光発電設備４００の発電電力の時系列データを示す電力時系列信号を含む複数の信号を合成した信号と言える。
【００４５】
このようにして、取得部１１０は、複数の電力時系列信号と電力時系列合成信号とを取得する。そして、取得部１１０は、取得した複数の電力時系列信号と電力時系列合成信号とを、記憶部１３０の算出用データ１３１に書き込んで記憶させる。
【００４６】
また、取得部１１０は、複数の電力時系列信号のそれぞれと電力時系列合成信号との共分散関数または相関関数を取得する。つまり、取得部１１０は、複数の電力時系列信号と電力時系列合成信号とを、記憶部１３０の算出用データ１３１から読み出して取得する。そして、取得部１１０は、複数の電力時系列信号のそれぞれと電力時系列合成信号との共分散関数または相関関数を算出することで取得する。そして、取得部１１０は、取得した共分散関数または相関関数を、記憶部１３０の算出用データ１３１に書き込んで記憶させる。
【００４７】
算出部１２０は、取得部１１０が取得した共分散関数または相関関数を用いて、複数の時系列信号のそれぞれと時系列合成信号との時刻同期ずれを算出する。具体的には、算出部１２０は、当該共分散関数または相関関数を、記憶部１３０の算出用データ１３１から読み出して取得する。そして、算出部１２０は、当該共分散関数または相関関数がとる値の絶対値が最大となる場合のラグを、時刻同期ずれとして算出する。ここで、電力潮流、つまり電力時系列合成信号は、電力系統２００に接続された全ての負荷３００から、電力系統２００に接続された複数の太陽光発電設備４００の発電電力を含む全ての発電設備の発電電力、つまり電力時系列信号を差し引いたものであるため、電力時系列信号と電力時系列合成信号とは、正負の符号が逆の関係にある。このため、算出部１２０は、共分散関数または相関関数が最小値をとる場合のラグを、複数の電力時系列信号のそれぞれと電力時系列合成信号との時刻同期ずれとして算出する。そして、算出部１２０は、算出した時刻同期ずれを、記憶部１３０の算出用データ１３１に書き込んで記憶させる。
【００４８】
また、算出部１２０は、電力系統に接続された複数の発電設備のそれぞれについて、時刻同期ずれをシフトした電力時系列信号で示される電力時系列データを算出する。つまり、算出部１２０は、電力系統２００に接続された複数の太陽光発電設備４００のそれぞれについて、時刻同期ずれをシフトした電力時系列信号で示される電力時系列データを算出する。これにより、算出部１２０は、複数の時系列信号である複数の電力時系列信号の時刻同期を行うことができる。
【００４９】
具体的には、算出部１２０は、それぞれの太陽光発電設備４００についての時刻同期ずれを、記憶部１３０の算出用データ１３１から読み出して取得する。そして、算出部１２０は、太陽光発電設備４００のそれぞれについて、時刻同期ずれをシフトさせた電力時系列データを算出する。そして、算出部１２０は、算出した太陽光発電設備４００のそれぞれについての電力時系列データを、記憶部１３０の算出用データ１３１に書き込んで記憶させる。
【００５０】
そして、算出部１２０は、算出した全ての電力時系列データと、電力時系列合成信号で示される電力時系列データとを加算することで、電力系統２００における電力需要を算出する。つまり、算出部１２０は、太陽光発電設備４００のそれぞれについての電力時系列データと、電力時系列合成信号とを、記憶部１３０の算出用データ１３１から読み出して取得し、電力需要を算出する。ここで、当該電力需要とは、電力系統２００に接続された全ての負荷３００の合計値の時系列データである。そして、算出部１２０は、算出した電力需要を、記憶部１３０の算出用データ１３１に書き込んで記憶させる。
【００５１】
なお、信号時刻同期装置１００は、複数の時系列信号（複数の電力時系列信号）の時刻同期を行うことができればよく、当該電力需要を算出する処理は、必須ではない。このため、算出部１２０は、当該電力需要を算出する処理は、行わないことにしてもよい。
【００５２】
次に、信号時刻同期装置１００が電力時系列信号の時刻同期を行い、電力需要を算出する処理について、説明する。図３は、本実施の形態に係る信号時刻同期装置１００が行う処理（信号時刻同期方法）の一例を示すフローチャートである。
【００５３】
同図に示すように、まず、取得部１１０は、複数の時系列信号のそれぞれと、複数の時系列信号を含む複数の信号を合成した時系列合成信号との共分散関数または相関関数を取得する（Ｓ１０２）。なお、この取得部１１０が時系列信号のそれぞれと時系列合成信号との共分散関数または相関関数を取得する処理の詳細な説明については、後述する。
【００５４】
そして、算出部１２０は、取得部１１０が取得した共分散関数または相関関数を用いて、複数の時系列信号のそれぞれと時系列合成信号との時刻同期ずれを算出する（Ｓ１０４）。これにより、算出部１２０は、複数の時系列信号の時刻同期を行うことができる。なお、この算出部１２０が時系列信号のそれぞれと時系列合成信号との時刻同期ずれを算出する処理の詳細な説明については、後述する。
【００５５】
そして、算出部１２０は、算出した時系列信号のそれぞれと時系列合成信号との時刻同期ずれを用いて、時刻同期ずれを補正し、電力系統２００における電力需要を算出する（Ｓ１０６）。なお、この算出部１２０が電力需要を算出する処理の詳細な説明については、後述する。
【００５６】
以上のようにして、信号時刻同期装置１００が行う処理（信号時刻同期方法）は、終了する。
【００５７】
なお、上述の通り、算出部１２０は、Ｓ１０６における時刻同期ずれを補正して電力需要を算出する処理のうち、電力需要を算出する処理は行わないことにしてもよいため、同図において、算出部１２０が電力需要を算出する処理（Ｓ１０６）は、点線の枠で示している。つまり、同図における信号時刻同期装置１００が行う処理（信号時刻同期方法）は、算出部１２０が、複数の時系列信号のそれぞれと時系列合成信号との時刻同期ずれを算出する処理（Ｓ１０４）を行って、時刻同期ずれを補正し（Ｓ１０６の前半）、当該複数の時系列信号の時刻同期を行うことで終了してもよい。ただし、以下では、算出部１２０が当該電力需要を算出する処理（Ｓ１０６の後半）についても、詳細に説明することとする。
【００５８】
次に、取得部１１０が時系列信号のそれぞれと時系列合成信号との共分散関数または相関関数を取得する処理（図３のＳ１０２）について、詳細に説明する。図４は、本実施の形態に係る取得部１１０が時系列信号のそれぞれと時系列合成信号との共分散関数または相関関数を取得する処理の一例を示すフローチャートである。
【００５９】
同図に示すように、まず、取得部１１０は、複数の時系列信号として、異なる計測器（ＰＣＳなど）で計測された複数の太陽光発電設備４００の発電電力の時系列データを示す電力時系列信号を取得する（Ｓ２０２）。
【００６０】
例えば、電力系統２００に、４つの太陽光発電設備４００であるＰＶ１〜ＰＶ４が接続されていることとし、それらの発電出力の時系列データを示す時系列信号を、それぞれＰＰＶ１（ｔ）、ＰＰＶ２（ｔ）、ＰＰＶ３（ｔ）、ＰＰＶ４（ｔ）とする。この場合、取得部１１０は、複数の時系列信号として、電力時系列信号ＰＰＶ１（ｔ）〜ＰＰＶ４（ｔ）を取得する。
【００６１】
また、取得部１１０は、時系列合成信号として、複数の太陽光発電設備４００が接続された電力系統２００を流れる電力の時系列データを示す電力時系列合成信号を取得する（Ｓ２０４）。
【００６２】
例えば、計測器２１０で計測される電力（電力潮流）の時系列データを示す時系列信号を、Ｐ（ｔ）とする。この場合、取得部１１０は、時系列合成信号として、電力時系列合成信号Ｐ（ｔ）を取得する。
【００６３】
そして、取得部１１０は、複数の電力時系列信号のそれぞれと電力時系列合成信号との共分散関数または相関関数を取得する（Ｓ２０６）。本実施の形態では、取得部１１０は、複数の電力時系列信号のそれぞれと電力時系列合成信号との共分散関数を取得する。
【００６４】
ここで、電力時系列信号ＰＰＶ１（ｔ）〜ＰＰＶ４（ｔ）は、異なるＰＣＳで計測されており、それぞれのＰＣＳは、計測器２１０（つまり電力時系列合成信号Ｐ（ｔ））と比較して、それぞれ、時間τ１、τ２、τ３、τ４だけ遅れているとする。この場合、ＰＣＳで記録される信号は、それぞれ、電力時系列信号ＰＰＶ１（ｔ＋τ１）、ＰＰＶ２（ｔ＋τ２）、ＰＰＶ３（ｔ＋τ３）、ＰＰＶ４（ｔ＋τ４）となる。
【００６５】
このため、取得部１１０は、例えば、電力時系列合成信号Ｐ（ｔ）と電力時系列信号ＰＰＶ１（ｔ）との共分散関数として、Ｃｏｖｔ［Ｐ（ｔ）、ＰＰＶ１（ｔ＋τ１＋τ）］を取得する。電力時系列信号ＰＰＶ２（ｔ）〜ＰＰＶ４（ｔ）についても、同様である。
【００６６】
以上のようにして、取得部１１０が時系列信号のそれぞれと時系列合成信号との共分散関数または相関関数を取得する処理（図３のＳ１０２）は、終了する。
【００６７】
次に、算出部１２０が時系列信号のそれぞれと時系列合成信号との時刻同期ずれを算出する処理の詳細（図３のＳ１０４）について、詳細に説明する。図５は、本実施の形態に係る算出部１２０が時系列信号のそれぞれと時系列合成信号との時刻同期ずれを算出する処理の詳細の一例を示すフローチャートである。
【００６８】
同図に示すように、まず、算出部１２０は、取得部１１０が取得した共分散関数または相関関数が最小値をとる場合のラグを算出する（Ｓ３０２）。なお、本実施の形態では、算出部１２０は、取得部１１０が取得した共分散関数が最小値をとる場合のラグを算出する。
【００６９】
そして、算出部１２０は、算出したラグを、複数の電力時系列信号のそれぞれと電力時系列合成信号との時刻同期ずれとして算出する（Ｓ３０４）。これらの算出部１２０の処理について、以下に具体的に説明する。
【００７０】
まず、電力時系列信号ＰＰＶ１（ｔ）〜ＰＰＶ４（ｔ）の合成信号をＰＰＶ（ｔ）とし、電力系統２００の電力需要（電力系統２００に接続された全ての負荷３００の合計値）をＰＬ（ｔ）とすると、以下の式１が成立する。
【００７１】
【数１】
2018059853.tif 000003
【００７２】
また、電力時系列信号ＰＰＶ１（ｔ）、ＰＰＶ２（ｔ）、ＰＰＶ３（ｔ）、ＰＰＶ４（ｔ）、及び、電力需要ＰＬ（ｔ）は、互いに相関がない、あるいは、相関が低いと仮定することができる。複数の太陽光発電設備４００の発電電力同士や当該発電電力及び電力需要は、雲の変形などにより、相関が低くなる傾向にあるからである。この仮定下において、例えば、電力時系列合成信号Ｐ（ｔ）と電力時系列信号ＰＰＶ１（ｔ）との共分散関数Ｃｏｖｔ［Ｐ（ｔ）、ＰＰＶ１（ｔ＋τ１＋τ）］は、上記の式１を用いて、以下の式２のように計算することができる。
【００７３】
【数２】
2018059853.tif 000004
【００７４】
ここで、式２から、Ｃｏｖｔ［ＰＰＶ１（ｔ）、ＰＰＶ１（ｔ＋τ１＋τ）］の最大値は、τ＝−τ１のときである。つまり、τ＝−τ１のときに、Ｃｏｖｔ［Ｐ（ｔ）、ＰＰＶ１（ｔ＋τ１＋τ）］が最小値をとる。このため、電力時系列合成信号Ｐ（ｔ）と電力時系列信号ＰＰＶ１（ｔ）との共分散関数Ｃｏｖｔ［Ｐ（ｔ）、ＰＰＶ１（ｔ＋τ１＋τ）］が最小値をとるときのラグτから、−τ１の値を算出することができる。
【００７５】
このように、算出部１２０は、共分散関数Ｃｏｖｔ［Ｐ（ｔ）、ＰＰＶ１（ｔ＋τ１＋τ）］が最小値をとる場合のラグτを算出することで、電力時系列信号ＰＰＶ１（ｔ）と電力時系列合成信号Ｐ（ｔ）との時刻同期ずれτ１を算出することができる。また、算出部１２０は、電力時系列信号ＰＰＶ２（ｔ）〜ＰＰＶ４（ｔ）と電力時系列合成信号Ｐ（ｔ）との時刻同期ずれτ２〜τ４についても、同様の手法で算出する。
【００７６】
以上のようにして、算出部１２０が時系列信号のそれぞれと時系列合成信号との時刻同期ずれを算出する処理の詳細（図３のＳ１０４）は、終了する。
【００７７】
次に、算出部１２０が電力需要を算出する処理（図３のＳ１０６）について、詳細に説明する。図６は、本実施の形態に係る算出部１２０が電力需要を算出する処理の一例を示すフローチャートである。
【００７８】
同図に示すように、まず、算出部１２０は、時刻同期ずれを補正する。つまり、算出部１２０は、電力系統２００に接続された複数の太陽光発電設備４００のそれぞれについて、時刻同期ずれをシフトした電力時系列信号で示される電力時系列データを算出する（Ｓ４０２）。
【００７９】
例えば、算出部１２０は、太陽光発電設備ＰＶ１について、時刻同期ずれτ１をシフトした電力時系列信号ＰＰＶ１（ｔ）で示される電力時系列データを算出する。また、算出部１２０は、太陽光発電設備ＰＶ２〜ＰＶ４についても同様に、電力時系列信号ＰＰＶ２（ｔ）〜ＰＰＶ４（ｔ）で示される電力時系列データを算出する。
【００８０】
そして、算出部１２０は、算出した全ての電力時系列データと、電力時系列合成信号で示される電力時系列データとを加算することで、電力系統２００における電力需要を算出する（Ｓ４０４）。
【００８１】
つまり、算出部１２０は、電力時系列信号ＰＰＶ１（ｔ）〜ＰＰＶ４（ｔ）で示される電力時系列データと、電力時系列合成信号Ｐ（ｔ）で示される電力時系列データとを加算することで、電力系統２００に接続された全ての負荷３００の合計値の時系列データを算出する。
【００８２】
以上のようにして、算出部１２０が電力需要を算出する処理（図３のＳ１０６）は、終了する。
【００８３】
次に、信号時刻同期装置１００が奏する効果の検証を行った結果について、以下に説明する。図７は、本実施の形態に係る信号時刻同期装置１００が奏する効果を説明する際の信号時刻同期システム１０の構成を示す図である。また、図８Ａ〜図８Ｄは、本実施の形態に係る算出部１２０が算出する電力時系列信号と電力時系列合成信号との時刻同期ずれの一例を示すグラフである。また、図９は、本実施の形態に係る算出部１２０が電力時系列信号の時刻同期ずれをシフトさせて電力需要を算出した結果の一例を示すグラフである。
【００８４】
図７に示すように、４つの大規模な太陽光発電設備ＰＶ１〜ＰＶ４が接続されている電力系統２００において、検証を行った。ここで、太陽光発電設備ＰＶ１〜ＰＶ４は、それぞれ異なるＰＣＳで発電出力が計測されている。また、太陽光発電設備ＰＶ１及びＰＶ２は、比較的近い位置に配置された太陽光発電設備であり、太陽光発電設備ＰＶ３及びＰＶ４も、比較的近い位置に配置された太陽光発電設備であった。また、電力系統２００には、太陽光発電設備ＰＶ１〜ＰＶ４以外にも、小規模の発電設備が接続されていたが、これらは無視できる程度の量であった。
【００８５】
このような構成において、算出部１２０が算出した電力時系列信号のそれぞれと電力時系列合成信号との時刻同期ずれ（共分散関数が最小値をとる場合のラグ）は、図８Ａ〜図８Ｄに示すようなものであった。具体的には、図８Ａ〜図８Ｄは、それぞれ、太陽光発電設備ＰＶ１〜ＰＶ４における時刻同期ずれ（ラグ）を示すグラフであり、時刻同期ずれ（ラグ）は、それぞれ、６３ｓｅｃ、６６ｓｅｃ、２０６ｓｅｃ、２１１ｓｅｃであった。
【００８６】
そして、図８Ａ〜図８Ｄに示した時刻同期ずれをシフトさせた結果、図９に示す結果が得られた。ここで、図９の（ａ）は、時刻同期ずれをシフトさせる前の状態を示すグラフであり、図９の（ｂ）は、時刻同期ずれをシフトさせた後の状態を示すグラフである。なお、これらのグラフ中の「電力潮流」は、計測器２１０で計測された電力の時系列データ（実測値）を示しており、「ＰＶ出力」は、太陽光発電設備ＰＶ１〜ＰＶ４の発電出力の合計値の時系列データ（実測値）を示しており、「電力需要」は、電力系統２００に接続された全ての負荷３００の合計値の時系列データ（計算値）を示している。
【００８７】
図９に示すように、時刻同期ずれをシフトさせる前（図９の（ａ））では、ＰＶ出力の変動が大きい時間帯に電力需要の変動も大きくなっていたのに対し、時刻同期ずれをシフトさせた後（図９の（ｂ））では、電力需要の変動が１日中同じような変動になっている。つまり、通常、電力需要は、全ての時間帯において変動がそれほど大きく変化することはなく、図９の（ａ）に示すようなＰＶ出力が大きい時間帯にのみ大きい変動とはならないため、図９の（ｂ）の結果が得られたことで、時刻同期ずれを適切に補正できていたと推認することができる。なお、これらの検証データは、ある１日の事例を示したものであるが、他の日でも同様の結果が得られたことを確認している。
【００８８】
以上のように、本実施の形態に係る信号時刻同期装置１００によれば、複数の時系列信号のそれぞれと、当該複数の時系列信号を含む複数の信号を合成した時系列合成信号との共分散関数を用いて、複数の時系列信号のそれぞれと時系列合成信号との時刻同期ずれを算出する。つまり、時系列合成信号は、複数の時系列信号を含む合成信号であるため、複数の時系列信号のそれぞれと時系列合成信号との共分散をとることで、複数の時系列信号のそれぞれと時系列合成信号との時刻同期を行うことができる。これにより、複数の時系列信号がタイムラグを持つような信号や相関が低いような信号であっても、当該複数の時系列信号のそれぞれと時系列合成信号との時刻同期を行うことで、当該複数の時系列信号の時刻同期を行うことができる。
【００８９】
また、信号時刻同期装置１００は、共分散関数がとる値の絶対値が最大となる場合のラグを算出することで、時刻同期ずれを容易に算出して、複数の時系列信号の時刻同期を容易に行うことができる。
【００９０】
また、複数の太陽光発電設備４００の発電電力の時系列データを示す電力時系列信号は、雲の移動などによりタイムラグが発生し、かつ、雲の変形などにより相関が低くなる傾向にある。このため、信号時刻同期装置１００は、当該複数の電力時系列信号を複数の時系列信号として時系列合成信号との時刻同期ずれを算出することで、当該複数の電力時系列信号の時刻同期を行うことができる。
【００９１】
また、信号時刻同期装置１００は、複数の電力時系列信号を含む複数の信号を合成した時系列合成信号として、複数の太陽光発電設備４００が接続された電力系統２００を流れる電力（電力潮流）の時系列データを示す電力時系列合成信号を用いることができる。
【００９２】
また、信号時刻同期装置１００は、複数の電力時系列信号のそれぞれと電力時系列合成信号との共分散関数が最小値をとる場合のラグを算出することで、両者の時刻同期ずれを容易に算出して、複数の電力時系列信号の時刻同期を容易に行うことができる。
【００９３】
また、信号時刻同期装置１００は、電力系統２００に接続された複数の太陽光発電設備４００のそれぞれについて、時刻同期ずれをシフトさせて電力時系列データを算出し、電力時系列合成信号で示される電力時系列データと加算することで、電力系統２００における電力需要を容易に算出することができる。
【００９４】
なお、信号時刻同期装置１００は、算出した時刻同期ずれを用いて、現在または将来の時系列信号の時刻同期を行ってもよいし、過去の時系列信号の時刻同期を行ってもよい。
【００９５】
（変形例１）
次に、上記実施の形態の変形例１について、説明する。上記実施の形態では、取得部１１０は共分散関数を取得し、算出部１２０は、当該共分散関数が最小値をとる場合のラグを、電力時系列信号と電力時系列合成信号との時刻同期ずれとして算出することにした。しかし、本変形例では、取得部１１０は相関関数を取得し、算出部１２０は、当該相関関数が最小値をとる場合のラグを、電力時系列信号と電力時系列合成信号との時刻同期ずれとして算出する。
【００９６】
例えば、Ａ（ｔ）とＢ（ｔ）の時間について共分散をとる演算子をＣｏｖｔ［Ａ（ｔ）、Ｂ（ｔ＋τ）］とし、Ａ（ｔ）とＢ（ｔ）の時間について相関をとる演算子をＣｏｒｔ［Ａ（ｔ）、Ｂ（ｔ＋τ）］とした場合、以下の式３が成り立つ。なお、例えばＶａｒｔ［Ａ（ｔ）］は、Ａ（ｔ）の時間について分散を計算する演算子である。
【００９７】
【数３】
2018059853.tif 000005
【００９８】
このように、取得部１１０は、上記の式３に示すような相関関数を取得する。そして、算出部１２０は、取得部１１０が取得した当該相関関数が最小値をとる場合のラグを、電力時系列信号と電力時系列合成信号との時刻同期ずれとして算出する。なお、その他の構成については、上記実施の形態と同様である。
【００９９】
以上のように、本変形例に係る信号時刻同期装置１００によれば、上記実施の形態と同様の効果を奏する。特に、本変形例によれば、複数の時系列信号のそれぞれと、当該複数の時系列信号を含む複数の信号を合成した時系列合成信号との相関関数を用いて、複数の時系列信号のそれぞれと時系列合成信号との時刻同期ずれを算出する。つまり、時系列合成信号は、複数の時系列信号を含む合成信号であるため、複数の時系列信号のそれぞれと時系列合成信号との相関をとることで、複数の時系列信号のそれぞれと時系列合成信号との時刻同期を行うことができる。これにより、複数の時系列信号がタイムラグを持つような信号や相関が低いような信号であっても、当該複数の時系列信号のそれぞれと時系列合成信号との時刻同期を行うことで、当該複数の時系列信号の時刻同期を行うことができる。
【０１００】
（変形例２）
次に、上記実施の形態の変形例２について、説明する。本変形例では、算出部１２０は、算出した時刻同期ずれと、記憶部１３０に記憶されている時刻同期ずれとを比較して、記憶部１３０に記憶されている時刻同期ずれを補正する。
【０１０１】
つまり、算出部１２０は、算出した時刻同期ずれが、記憶部１３０に記憶されている時刻同期ずれから所定の範囲内の数値であれば、記憶部１３０に記憶されている時刻同期ずれを補正せずに、そのまま使用する。また、算出部１２０は、算出した時刻同期ずれが、記憶部１３０に記憶されている時刻同期ずれから所定の範囲外の数値であれば、記憶部１３０に記憶されている時刻同期ずれを補正し、補正後の時刻同期ずれを使用する。
【０１０２】
以上のように、本変形例に係る信号時刻同期装置１００によれば、上記実施の形態と同様の効果を奏する。特に、本変形例によれば、時刻同期ずれを比較して変化があった場合に時刻同期ずれを補正することで、正確な時刻同期を行うことができる。
【０１０３】
（変形例３）
次に、上記実施の形態の変形例３について、説明する。上記実施の形態では、取得部１１０は、時刻同期を行う時系列信号として、太陽光発電設備４００の発電電力の時系列データを示す電力時系列信号を取得することとした。しかし、本変形例では、取得部１１０は、時刻同期を行う時系列信号として、太陽光発電設備４００以外の発電電力の時系列データを示す電力時系列信号も取得する。
【０１０４】
取得部１１０は、時刻同期を行う時系列信号として、例えば、太陽光発電、風力発電、バイオマス発電、コージェネレーションシステム等の分散型電源などの、異なる計測器で計測される発電電力の時系列データを示す電力時系列信号を取得する。
【０１０５】
以上のように、本変形例に係る信号時刻同期装置１００によれば、上記実施の形態と同様の効果を奏する。特に、本変形例によれば、複数の様々な種類の発電設備の発電電力の時系列データを示す電力時系列信号は、タイムラグが発生したり、相関が低くなったりする場合が多い。当該複数の発電設備が、太陽光、風力などの自然エネルギーを用いた発電の場合には、電力時系列信号には、タイムラグが発生したり、相関が低くなったりする場合が多い。このため、信号時刻同期装置１００は、当該複数の電力時系列信号を複数の時系列信号として時系列合成信号との時刻同期ずれを算出することで、当該複数の電力時系列信号の時刻同期を行うことができる。
【０１０６】
なお、取得部１１０は、時刻同期を行う時系列信号として、発電設備の種類は問わず、給電所へ送られる給電情報の時系列データを示す時系列信号を取得することにしてもよい。つまり、信号時刻同期装置１００は、給電所へ送られる発電出力の情報の時刻同期を行うことができ、給電所における時刻同期ずれを解消することができる。
【０１０７】
または、取得部１１０は、時刻同期を行う時系列信号として、発電設備からの発電電力以外の情報の時系列データを示す時系列信号を取得することにしてもよい。例えば、取得部１１０は、時刻同期を行う時系列信号として、温度や湿度などのセンシング情報の時系列データを示す時系列信号を取得することにしてもよい。
【０１０８】
また、取得部１１０は、時系列合成信号として、複数の太陽光発電設備４００が接続された電力系統２００を流れる電力（電力潮流）の電力時系列合成信号を取得することとしたが、これに限定されない。例えば、取得部１１０は、時系列合成信号として、複数の太陽光発電設備４００の発電電力の合計値の電力時系列信号を取得することにしてもよい。なお、この場合には、算出部１２０は、時系列信号と時系列合成信号との共分散関数または相関関数が最大値をとる場合のラグを、時系列信号と時系列合成信号との時刻同期ずれとして算出する。
【０１０９】
また、本発明は、このような信号時刻同期装置１００として実現することができるだけでなく、信号時刻同期装置１００と、電力系統２００の有効電力を計測する計測器２１０とを備える信号時刻同期システム１０としても実現することができる。また、信号時刻同期システム１０は、さらに、太陽光発電設備４００のＰＣＳを備えていることにしてもよい。
【０１１０】
また、本発明は、信号時刻同期装置１００が行う特徴的な処理をステップとする信号時刻同期方法としても実現することができる。また、当該信号時刻同期方法に含まれる特徴的な処理をコンピュータに実行させるプログラムや集積回路として実現したりすることもできる。また、当該プログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な非一時的な記録媒体、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＢＤ（Ｂｌｕ−ｒａｙ（登録商標）  Ｄｉｓｃ）、半導体メモリとして実現したりすることもできる。そして、そのようなプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体及びインターネット等の伝送媒体を介して流通させることができるのは言うまでもない。
【０１１１】
また、上記実施の形態及びその変形例において、各構成要素は、専用のハードウェアで構成されるか、各構成要素に適したソフトウェアプログラムを実行することによって実現されてもよい。各構成要素は、ＣＰＵまたはプロセッサなどのプログラム実行部が、ハードディスクまたは半導体メモリなどの記録媒体に記録されたソフトウェアプログラムを読み出して実行することによって実現されてもよい。
【０１１２】
以上、本実施の形態及びその変形例に係る信号時刻同期装置１００及び信号時刻同期システム１０について説明したが、本発明は、この実施の形態及びその変形例に限定されるものではない。つまり、今回開示された実施の形態及びその変形例は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。また、上記実施の形態及びその変形例における任意の構成要素を組み合わせて構築される形態も、本発明の範囲内に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１１３】
本発明は、タイムラグが発生したり、相関が低いような時系列信号でも時刻同期を行うことができる信号時刻同期装置等に適用できる。
【符号の説明】
【０１１４】
１０  信号時刻同期システム
１００  信号時刻同期装置
１１０  取得部
１２０  算出部
１３０  記憶部
１３１  算出用データ
２００  電力系統
２１０  計測器
３００  負荷
４００  太陽光発電設備
５００  発電設備
【図１】
2018059853.tif 000006
【図２】
2018059853.tif 000007
【図３】
2018059853.tif 000008
【図４】
2018059853.tif 000009
【図５】
2018059853.tif 000010
【図６】
2018059853.tif 000011
【図７】
2018059853.tif 000012
【図８Ａ】
2018059853.tif 000013
【図８Ｂ】
2018059853.tif 000014
【図８Ｃ】
2018059853.tif 000015
【図８Ｄ】
2018059853.tif 000016
【図９】
2018059853.tif 000017