(57)【要約】      （修正有）【課題】離れた場所から操作することが可能な無効電力補償装置を提供する。【解決手段】電力系統に無効電流を流すことができる無効電力補償装置１は、通信端末４と直接無線接続を行うアクセスポイントモードと、インターネット６に接続された中継器５を介して通信端末４と無線接続を行うステーションモードと、を有する通信部を備える。アクセスポイントモードにおいて、通信部が通信端末と通信を確立していない時間が、一定時間継続するか又は中継器への接続要求を取得した場合には、通信部をステーションモードに切り替え、ステーションモードにおいて、通信部が中継器と接続ができない場合には、通信部をアクセスポイントモードに切り替える制御部をさらに備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力系統に無効電流を流すことができる無効電力補償装置であって、
通信端末と直接無線接続を行うアクセスポイントモードと、インターネットに接続された中継器を介して前記通信端末と無線接続を行うステーションモードとを有する通信部を備えることを特徴とする無効電力補償装置。
【請求項２】
前記アクセスポイントモードにおいて、前記通信部が前記通信端末と通信を確立していない時間が一定時間継続するか、又は前記中継器への接続要求を取得した場合には、前記通信部を前記ステーションモードに切り替え、該ステーションモードにおいて、前記通信部が前記中継器と接続ができない場合には、前記通信部を前記アクセスポイントモードに切り替える制御部を備えることを特徴とする、請求項１に記載の無効電力補償装置。
【請求項３】
前記制御部は、無効電力補償装置の操作ＧＵＩに関するデータを前記通信端末へ送信し、前記通信端末から操作ＧＵＩを操作することによって得られた情報を受信することを特徴とする、請求項１又は２に記載の無効電力補償装置。
【請求項４】
前記通信部は、無効電力補償装置の運転状態を定期的に監視サーバへ送信するとともに、無効電力補償装置が異常状態を検知すると直ちに運転状態を前記監視サーバへ送信することを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の無効電力補償装置。
【請求項５】
前記通信部は、ＮＴＰサーバから時刻情報を取得することにより、無効電力補償装置に内蔵された時計を自動的に調整することを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の無効電力補償装置。
【請求項６】
前記通信部は、当該電力補償装置と前記通信端末との間における認証及び通信の暗号化を施すことを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の無効電力補償装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無効電力補償装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、太陽光発電の余剰電力買取制度の導入や再生可能エネルギー固定価格買取制度の導入によって、太陽光発電システムの導入が加速している。家庭用の太陽光発電システムはもちろんのこと、自治体や民間企業により遊休地や建物屋根を利用したメガソーラー発電も導入例が増えている。太陽光発電が系統の末端側に接続されると、発電設備からの逆潮流により系統接続点電圧が上昇する。太陽光発電の出力は天候に左右され不安定であるため、適切に制御しなければ系統電圧の適正範囲から逸脱する虞がある。
【０００３】
こういった、電圧過高問題を抑制する目的で系統に接続される無効電力補償装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。無効電力補償装置は任意の無効電力を系統に流すことで系統電圧が適正範囲から逸脱することを抑制することができる。特に、半導体スイッチング素子で構成されたインバータにより無効電力を制御するＳＴＡＴＣＯＭ（STATic synchronous COMpensator）は、高速応答が可能であり、系統電圧抑制制御だけでなく電圧不平衡補償制御や高調波抑制制御も可能である。
【０００４】
無効電力補償装置は、発電システムの近傍に設置することが望ましいが、太陽光発電は限られたスペースに設置される場合が多く、一般的に無効電力補償装置を設置する場所には制約がある。無効電力補償装置を地上に設置するスペースがない場合には、２本の電柱に柱を渡したＨ柱の上などに設置されることが多い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１７−０２２８８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、従来の無効電力補償装置をＨ柱上に設置した場合、設置後に無効電力補償装置を直接操作することは困難であった。また、高所作業車を用いて柱上作業を行うには資格や講習が必要であり、使用者の負担が大きいという問題があった。
【０００７】
かかる事情に鑑みてなされた本発明の目的は、離れた場所から操作することが可能な無効電力補償装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明に係る無効電力補償装置は、電力系統に無効電流を流すことができる無効電力補償装置であって、通信端末と直接無線接続を行うアクセスポイントモードと、インターネットに接続された中継器を介して前記通信端末と無線接続を行うステーションモードとを有する通信部を備えることを特徴とする。
【０００９】
さらに、本発明に係る無効電力補償装置において、前記アクセスポイントモードにおいて、前記通信部が前記通信端末と通信を確立していない時間が一定時間継続するか、又は前記中継器への接続要求を取得した場合には、前記通信部を前記ステーションモードに切り替え、該ステーションモードにおいて、前記通信部が前記中継器と接続ができない場合には、前記通信部を前記アクセスポイントモードに切り替える制御部を備えることを特徴とする。
【００１０】
さらに、本発明に係る無効電力補償装置において、前記制御部は、無効電力補償装置の操作ＧＵＩに関するデータを前記通信端末へ送信し、前記通信端末から操作ＧＵＩを操作することによって得られた情報を受信することを特徴とする。
【００１１】
さらに、本発明に係る無効電力補償装置において、前記通信部は、無効電力補償装置の運転状態を定期的に監視サーバへ送信するとともに、無効電力補償装置が異常状態を検知すると直ちに運転状態を前記監視サーバへ送信することを特徴とする。
【００１２】
さらに、本発明に係る無効電力補償装置において、前記通信部は、ＮＴＰサーバから時刻情報を取得することにより、無効電力補償装置に内蔵された時計を自動的に調整することを特徴とする。
【００１３】
さらに、本発明に係る無効電力補償装置において、前記通信部は、当該電力補償装置と前記通信端末との間における認証及び通信の暗号化を施すことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、離れた場所から無効電力補償装置を操作することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係る無効電力補償装置の構成例を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る無効電力補償装置がステーションモード時のインターネット接続例を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る無効電力補償装置における通信部の状態変移を表した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１７】
図１は、本発明の一実施形態に係る無効電力補償装置の構成例を示す図である。この例では、無効電力補償装置１は、インバータ部１１と、制御部１２と、変圧器１３と、通信部１４とを備える。
【００１８】
無効電力補償装置１は、開閉器２を介して電力系統（例えば、三相６６００Ｖ）に接続され、電力系統に無効電流を流す。
【００１９】
検出部３は、電力系統の電圧や電流を検出し、アナログの検出値を制御部１２へ出力する。
【００２０】
制御部１２は、検出部３から入力されるアナログの検出値をデジタルの検出値に変換し、検出値からインバータの電流指令値を演算してインバータ部１１に出力する。制御部１２は、アナログデジタル変換を行う回路のほか、例えば各種演算を行うマイコンと各種設定を保存するメモリとを有する。
【００２１】
インバータ部１１は、１つ以上のインバータユニットで構成される。各インバータユニットは、例えば６つの半導体スイッチで構成されており、制御部１２から入力された電流指令値に基づいて、半導体スイッチの動作パターンを決定する。この動作パターンの組み合わせにより、電力系統の電圧や力率を操作することができる。
【００２２】
変圧器１３は、系統電圧を高圧から低圧へ変圧してインバータ部１１へ接続する。
【００２３】
通信端末４は、通信部１４に対応した規格の無線通信モジュールが内蔵された機器（例えば、ＰＣ又はスマートフォン）であり、通信部１４と無線通信を行う。
【００２４】
通信部１４は、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）通信などにより通信端末４と直接無線接続を行うアクセスポイントモードと、インターネットに接続された中継器を介して通信端末４と無線接続を行うステーションモードとを有する。通信部１４は、制御部１２と相互にシリアル通信を行い、制御部１２と外部機器との通信を仲介する。
【００２５】
図１の構成は、アクセスポイントモード時の通信部１４と通信端末４との関係を表している。通信部１４がアクセスポイントモードのとき、通信部１４は通信端末４と直接接続することができる。アクセスポイントモードでは、通信部１４と通信端末４は電波で通信を行うことから、お互いに電波強度が十分な距離で通信を行う必要がある。そのため、アクセスポイントモードの場合には、ユーザは通信端末４を用いて、無効電力補償装置１の設置場所周辺で作業を行うことになる。
【００２６】
図２は、ステーションモード時のインターネット接続例を示す図である。通信部１４がステーションモードのとき、通信部１４はメモリに保存された設定データをもとに周辺に設置されている中継器５への接続を試みる。通信部１４と中継器５の通信が確立されれば、通信端末４はインターネット６経由で無効電力補償装置１と通信を行うことができる。
【００２７】
中継器５は、無効電力補償装置１の周辺に設置され、インターネット６とローカルネットを中継する装置であり、通信部１４は無線通信にて接続される。中継器５は、例えば無線ルータやアクセスポイントである。また、携帯電話回線とＷｉ−Ｆｉ通信を中継するゲートウェイを含む場合もある。
【００２８】
通信部１４は、ステーションモード時には、制御部１２が送受信するデータをＴＣＰ／ＩＰプロトコルに基づいて処理する。
【００２９】
制御部１２は、通信端末４から通信部１４を介して操作ＧＵＩ（操作画面）に関するデータの取得要求アクセスがあると、ＨＴＴＰプロトコルに基づいて操作ＧＵＩに関するデータを通信端末４へ送信する。そして、制御部１２は、通信端末４から通信部１４を介して、操作ＧＵＩを操作することによって得られた情報を受信し、該情報に基づいてインバータ部１１を制御する。この動作は、ステーションモード時だけでなく、アクセスポイントモード時においても同様である。
【００３０】
また、制御部１２は、通信端末４から無効電力補償装置１へ設定パラメータ（中継器に関するパラメータや、インバータの制御に関するパラメータ等）の変更要求アクセスがあると、変更要求に基づいて、メモリに保持している設定パラメータを変更する。つまり、通信端末４のブラウザソフトにより無効電力補償装置１にアクセスすると、無効電力補償装置１を操作するボタンや無効電力補償装置１の動作状況を表示するＧＵＩがブラウザソフトに表示され、遠隔から無効電力補償装置１の監視や操作が可能となる。よって、無効電力補償装置１に画面や操作パネルを必要としなくなるため、コスト削減を実現することができる。
【００３１】
図３は、通信部１４の状態変移を表す図である。まず、電源投入により制御部１２が起動すると（ステップＳ０１）、制御部１２は通信部１４をアクセスポイントモードに設定し（ステップＳ０２）、通信端末４と通信部１４の通信が確立するまで待機する。
【００３２】
通信端末４と通信部１４の通信が確立すれば、通信端末４と制御部１２が通信部１４を介して通信可能となる（ステップＳ０３）。この状態で通信端末４のブラウザから制御部１２へＨＴＴＰプロトコルに基づいたアクセス要求があれば、制御部１２は通信端末４のブラウザへ適切な応答を返す。
【００３３】
通信端末４のブラウザから制御部１２に対し、通信部１４が中継器５への接続要求（中継器５に接続するための設定パラメータを変更する要求）を取得した場合には、制御部１２は通信部１４をステーションモード（ステップＳ０４）に切り替える。そして、変更された設定パラメータを元に通信部１４と中継器５の接続を試みる。中継器５との接続に成功した場合には、変更された設定パラメータを制御部１２のメモリへ保存し、中継器５との接続を維持する。中継器５との接続に失敗した場合には、変更された設定パラメータを破棄して、通信部１４をアクセスポイントモード（ステップＳ０２）に切り替える。
【００３４】
また、通信部１４がアクセスポイントモードの状態（ステップＳ０２）で、外部の通信端末４と通信が確立していない時間が一定時間継続した場合には、制御部１２は通信部１４をステーションモード（ステップＳ０４）に切り替え、周辺の中継器５へ接続するように操作する。このとき通信部１４が正常に中継器５へ接続された場合には、中継器５との接続を維持する。周辺の中継器５への接続に失敗した場合には、制御部１２は通信部１４をアクセスポイントモード（ステップＳ０２）に切り替え、通信端末４からのアクセスを待つ。
【００３５】
ステーションモードの状態（ステップＳ０４）においてもアクセスポイントモード時と同様に、通信端末４と通信部１４の通信が確立され（ステップＳ０５）、通信端末４のブラウザから制御部１２へＨＴＴＰプロトコルに基づいたアクセス要求があれば、制御部１２は通信端末４のブラウザへ適切な応答を返す。また、制御部１２は、定期的に中継器５と通信部１４の接続が確立しているかを確認し、切断された場合には、通信部１４をステーションモード（ステップＳ０４）からアクセスポイントモード（ステップＳ０２）へ切り替える。
【００３６】
通信部１４がこのような状態変移を行うことで、中継器５の故障や設定変更により、中継器５を通して通信端末４から無効電力補償装置１へアクセスできなくなっても、自動的に無効電力補償装置１がアクセスポイントモードとなるため、無効電力補償装置１の周辺から通信端末４を用いて直接アクセスすることで、無効電力補償装置１の操作が可能となる。
【００３７】
なお、通信部１４は、第三者からの不正アクセスやサイバー攻撃を防止するために、無効電力補償装置１と通信端末４と間における認証及び通信の暗号化によるセキュリティ対策を施してもよい。
【００３８】
無効電力補償装置１が通信部１４によってインターネット６に接続されていれば、無効電力補償装置１はインターネット６に接続されているサーバ７との通信も可能である。例えば、サーバ７をインターネット６上からアクセスできる監視サーバ７−１とすることができる。通信部１４は、無効電力補償装置１の運転状態を定期的に監視サーバ７−１へ送信することで、監視サーバ７−１に運用記録が蓄積されていく。管理者は、監視サーバ７−１に蓄積された運用記録のデータを見ることで、過去の運用記録を確認することが可能となる。また、通信部１４は、無効電力補償装置１の異常状態を検知すると直ちに運転状態を監視サーバへ送信することで、管理者に迅速に異常状態を通知することができる。
【００３９】
また、サーバ７を、無効電力補償装置１がインターネット６から接続可能なＮＴＰ（Network Time Protocol）サーバ７−２とすることもできる。通信部１４は、ＮＴＰサーバ７−２と通信を行い、時刻情報を取得することにより、無効電力補償装置１に内蔵された時計を自動的に調整することが可能となる。無効電力補償装置１を長期運用すると、時計精度の問題により時刻情報がずれてゆく。また、停電により無効電力補償装置１に電力が供給されなくなるとバックアップ電源により時計は動き続けるが、バックアップ電源のバッテリが切れると時計の時刻情報はリセットされてしまう。無効電力補償装置１がＮＴＰサーバ７−２から取得した時刻情報に基づいて時刻を自動的に調整することにより、これらの問題を解決することができる。
【００４０】
上述したように、本発明に係る無効電力補償装置１は、無線通信が可能な通信部１４を備える。そのため、たとえば地上から無線通信にて通信端末４と無効電力補償装置１とを接続することで、高所作業を行わずに柱上に設置された無効電力補償装置１を容易に操作することができ、感電などの事故リスクも低減することができる。さらに、無効電力補償装置１を無線通信にてインターネット６へ接続することで、無効電力補償装置１の設置場所に行かずにどこからでも無効電力補償装置１を遠隔操作することができ、正常に運転が行われているかどうかを点検するために設置場所まで赴く必要がなくなり、運用コストも低下させることができる。
【００４１】
また、無効電力補償装置１は接続状況に応じて通信部１４のモードを自動的に切り替えることができる。そのため、もし周辺の中継器５が故障した場合であっても、無効電力補償装置１と通信端末４とが直接接続を行うアクセスポイントモードに切り替わるため、無効電力補償装置１の操作を継続して行うことができる。
【００４２】
さらに、無効電力補償装置１は操作ＧＵＩに関するデータを通信端末４へ送信してもよい。これにより、無効電力補償装置１の筐体にモニタやボタンのようなコントローラを備える必要がなくなるため、筐体のコスト削減につながる。なお、通信端末４には既存のパソコンやスマートフォンなどをそのまま利用でき、低コストで本発明を実施することができる。
【００４３】
上述の実施形態は代表的な例として説明したが、本発明の趣旨及び範囲内で、多くの変更及び置換ができることは当業者に明らかである。したがって、本発明は、上述の実施形態によって制限するものと解するべきではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。例えば、実施形態の構成図に記載の機能ブロックを一つの回路もしくはモジュールに集約したり、複数の回路もしくはモジュールに分割したりすることも可能である。また、通信プロトコルは実施形態のプロトコルに限定するものではなく、さまざまなプロトコルを利用できる。
【符号の説明】
【００４４】
１    無効電力補償装置
２    開閉器
３    検出器
４    通信端末
５    中継器
６    インターネット
７    サーバ（監視サーバ、ＮＴＰサーバ）
１１  インバータ部
１２  制御部
１３  変圧器
１４  通信部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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