(57)【要約】  調整すべき出力を有する少なくとも一つのエネルギー発生／消費装置を有する電力ネットワーク内に一以上のＡＮＭゾーンを画定する方法が提供される。該方法は、ネットワーク内のノード又はブランチへ又はから送電し得る最大電力及び／又は電流を決定するステップと、前記ノード又はブランチを経て送電し得る電力及び／又は電流の最大容量を決定するステップと、前記ノード又はブランチへ送電し得る最大電力及び／又は電流が前記ノード又はブランチを経て伝送し得る電力及び／又は電流の最大容量を超える場合に、前記ノード又はブランチ及びアクティブに管理する必要がある調整型エネルギー発生／消費装置を含むゾーンを画定するステップとを備える。
2011504087.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
調整されなければならない少なくとも一つのエネルギー発生／消費装置を有する電力ネットワーク内に一以上のＡＮＭゾーンを画定する方法であって、該方法は、
調整されなければならない調整型エネルギー発生／消費装置が位置するもしくは付加されるべきネットワーク内のノード又はブランチへ又はから送電し得る最大電力及び／又は電流を決定するステップと、
前記ノード又はブランチを経て送電し得る電力及び／又は電流の最大容量を決定するステップと、
前記ノード又はブランチへ送電し得る最大電力及び／又は電流が前記ノード又はブランチを経て伝送し得る電力及び／又は電流の最大容量を超える場合に、前記ノード又はブランチ及びアクティブに管理する必要がある調整型エネルギー発生／消費装置を含むゾーンを画定するステップと、
を備える方法。
【請求項２】
前記ネットワーク内の新しいエネルギー発生／消費装置から出力の方向の次のノード又はブランチへ又はから送電し得る最大電力及び／又は電流を決定するステップと、
前記ノード又はブランチを経て送電し得る最大容量を決定し、該当する場合にゾーンを画定し、この処理をグリッド給電点（ＧＳＰ）又はネットワークの論理的限界点に到達するまで繰り返すステップと、
を備える、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記付加されるべきエネルギー発生／消費装置からの電力出力ルートが２以上あるかどうか決定し、２以上ある場合には、ゾーン境界を各ルートに沿ってどの点に供給すべきかを決定するステップを備える、請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
前記ゾーン決定方法を新しいエネルギー発生／消費装置の接続が特定されるごとに繰り返す、請求項１−３の何れかに記載の方法。
【請求項５】
各ノード又はブランチを経て送電し得る電力及び／又は電流の最大容量が超過されないように少なくとも一つのエネルギー発生／消費装置を制御するために、ゾーンごとにアクティブネットワークマネジメントスキームを規定するステップを備える、請求項１−４の何れかに記載の方法。
【請求項６】
前記アクティブネットワークマネジメントスキームは各ゾーンの容量へのアクセスの原則に従って規定されている、請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記アクセスの原則は後入れ先出し（ＬＩＦＯ）容量アクセス配置に基づいている、請求項６記載の方法。
【請求項８】
電力ネットワーク内の一群の調整型電力発生／消費装置を制御する方法であって、一以上の固定の又は可変のシーケンシャルトリガレベルを供給し、該トリガレベルが超過される場合に個々の調整型エネルギー発生／消費装置を切り離すステップを備え、前記調整型エネルギー発生／消費装置は個別に又はまとめてネットワークから切り離される、方法。
【請求項９】
前記シーケンシャルトリガレベルより低い一以上のリセットトリガレベルを供給し、該トリガレベルが超過されるとき、前記調整型エネルギー発生／消費装置をリセットして前記エネルギー発生／消費装置を再始動させるステップを備える、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
一以上のトリムトリガレベルを供給し、該トリガレベルが超過されるとき、前記調整型エネルギー発生／消費装置の発生／消費電力を減少させるステップを備える、請求項８又は９記載の方法。
【請求項１１】
前記トリムトリガレベルは前記シーケンシャルトリガレベルと前記リセットトリガレベルの間に位置する、請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
トリップ動作マージンを供給し、該動作マージンが超過されるとき、前記エネルギー発生／消費装置のすべての電力発生及び消費を停止させるステップを備える、請求項８−１１の何れかに記載の方法。
【請求項１３】
前記一以上のトリガレベルを一以上の状態の関数としてリアルタイムに計算するステップを備える、請求項８−１２の何れかに記載の方法。
【請求項１４】
前記トリガレベルの一以上を変化させるステップを備える、請求項８−１３の何れかに記載の方法。
【請求項１５】
前記一以上のトリガレベルは電力出力の勾配により決まる量だけ変化される、請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
前記電力出力の勾配は、前記調整型エネルギー発生／消費装置、Ｎ及びＮ−１状態の間ネットワークに制約なしでアクセスできるエネルギー発生／消費装置（常時発電装置）、Ｎ−１状態の間ネットワーク制約を満足するように出力を削減するこが要求されるエネルギー発生／消費装置（非常時発電）及び電気負荷のうちの一つ以上のランプレートにより影響される、請求項１５記載の方法。
【請求項１７】
エネルギー発生／消費装置の所定のランプレートが発生する確率を評価し、これを用いて前記一以上のトリガレベルを決定する、請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
前記一以上のトリガレベルはトリガレベルの超過に応答するのに要した時間により決まる量だけ変化される、請求項１４−１７のいずれかに記載の方法。
【請求項１９】
アクティブに管理しなければならない一つ以上のゾーンをネットワーク内に画定し、これらのゾーン内で前記固定又は可変のトリガレベルを決定する、請求項８−１８のいずれかに記載の方法。
【請求項２０】
前記一つ以上のゾーンは請求項１−７のいずれかに記載の方法を用いて画定する、請求項１９記載の方法。
【請求項２１】
電圧及び／又は電流などの一以上の電力システムパラメータを監視して、前記一以上のトリガレベルが超過されるかどうかを決定する、請求項８−２０のいずれかに記載の方法。
【請求項２２】
電力ネットワーク内のエネルギー発生／消費装置を制御するシステムであって、該システムは、一以上の固定の又は可変のシーケンシャルトリガレベルが超過された場合に、前記エネルギー発生／消費装置を個別に又はシーケンシャルにトリップ又は切り離すように構成されたシステム。
【請求項２３】
前記シーケンシャルトリガレベルより低い一以上のリセットトリガレベルを供給し、該トリガレベルが超過されるとき、前記調整型エネルギー発生／消費装置をリセットして前記エネルギー発生／消費装置を再始動させるように構成された、請求項２２記載のシステム。
【請求項２４】
一以上のトリムトリガレベルを供給し、該トリガレベルが超過されるとき、前記調整型エネルギー発生／消費装置の発生／消費電力を減少させるように構成された、請求項２２又は２３記載のシステム。
【請求項２５】
前記トリムトリガレベルは前記シーケンシャルトリガレベルと前記リセットトリガレベルの間に位置する、請求項２４記載のシステム。
【請求項２６】
トリップ動作マージンを供給し、該動作マージンが超過されるとき、前記エネルギー発生／消費装置のすべての電力発生及び消費を停止させるように構成された、請求項２２−２５の何れかに記載のシステム。
【請求項２７】
前記トリガレベルの一以上を変化させるように構成された、請求項２２−２６の何れかに記載のシステム。
【請求項２８】
前記一以上のトリガレベルは電力出力の勾配により決まる量だけ変化される、請求項２７記載のシステム。
【請求項２９】
前記電力出力の勾配は、前記調整型エネルギー発生／消費装置、Ｎ及びＮ−１状態の間ネットワークに無制約でアクセスできるエネルギー発生／消費装置（常時発電装置）、Ｎ−１状態の間ネットワーク制約を満足するように出力を削減するこが要求されるエネルギー発生／消費装置（非常時発電）及び電気負荷のうちの一つ以上のランプレートにより影響される、請求項２８記載のシステム。
【請求項３０】
エネルギー発生／消費装置の所定のランプレートが発生する確率を評価し、これを用いて前記一以上のトリガレベルを決定するように動作する、請求項２９記載のシステム。
【請求項３１】
アクティブに管理しなければならない一つ以上のゾーンをネットワーク内に画定し、これらのゾーン内で前記固定又は可変のトリガレベルを決定する、請求項２２−３０のいずれかに記載のシステム。
【請求項３２】
前記一つ以上のゾーンは請求項１−７のいずれかに記載の方法を用いて画定する、請求項３１記載のシステム。
【請求項３３】
電力ネットワーク上のエネルギー発生／消費装置を制御する方法であって、該方法は、一つ以上のトリガレベルを供給し、該トリガレベルが超過されるとき電力発生／消費を停止させるステップと、一以上のリセットトリガレベルを供給し、該トリガレベルが超過されるとき前記エネルギー発生／消費装置の電力発生／消費を再開させるステップとを備える、方法。
【請求項３４】
前記リセットトリガレベルより高い一以上の固定の又は可変のシーケンシャルトリガレベルを供給し、該トリガレベルが超過される場合に個々の調整型エネルギー発生／消費装置を切り離すステップを備え、前記調整型エネルギー発生／消費装置は個別に又はまとめてネットワークから切り離される、請求項３３記載の方法。
【請求項３５】
アクティブに管理しなければならない一つ以上のゾーンをネットワーク内に画定し、これらのゾーン内で前記固定又は可変のトリガレベルを決定する、請求項３３又は３４記載の方法。
【請求項３６】
前記一つ以上のゾーンは請求項１−７のいずれかに記載の方法を用いて画定する、請求項３５記載の方法。
【請求項３７】
電力ネットワーク上のエネルギー発生／消費装置を制御する方法であって、電圧及び／又は電流などの一以上の電力システムパラメータを監視し、監視されるパラメータに応じて一以上のトリガレベルを供給し、該トリガレベルが超過されたときエネルギー発生／消費装置の電力発生／消費を停止又は開始又は減少又は増加させるステップを備える、方法。
【請求項３８】
電力ネットワーク上で調整しなければならないエネルギー発生／消費装置を制御するシステムであって、アクティブに管理しなければならない一つ以上のゾーン内の電圧及び／又は電流などの一以上の測定された電力システムパラメータに関する情報を受信し、各ゾーンに一以上のトリガレベルを供給し、各ゾーンにおいて前記一以上のトリガレベルが超過されたとき該ゾーン内のエネルギー発生／消費装置の電力発生／消費を停止又は開始又は減少又は増加させるように構成されたシステム。
【請求項３９】
前記電力システムパラメータを検知又は監視する少なくとも一つのセンサ又はモニタ装置を備える、請求項３８記載のシステム。
【請求項４０】
前記情報を受信し、前記パラメータを供給し、前記調整型エネルギー発生／消費装置を制御する一以上のコントローラ又はプロセッサを備える、請求項３８又は３９記載のシステム。
【請求項４１】
前記検知されたパラメータを前記コントローラに通信する手段が設けられている、請求項３８−４０のいずれかに記載のシステム。
【請求項４２】
前記コントローラからの命令を前記エネルギー発生／消費装置へ通信する手段が設けられている、請求項３８−４１のいずれかに記載のシステム。
【請求項４３】
前記一以上のトリガレベルは、そのレベルですべての調整型エネルギー発生／消費装置が切り離されるトリップ動作レベル、そのレベルで調整型エネルギー発生／消費装置がシーケンシャルに切り離されるシーケンシャルトリップ動作レベル、そのレベルで調整型エネルギー発生／消費装置の出力が減少されるトリム動作レベル及びそのレベルでどの切り離された調整型エネルギー発生／消費装置もネットワークに再接続されるリセット動作レベルのうちの一以上を含む、請求項３８−４１のいずれかに記載のシステム。
【請求項４４】
請求項１−７のいずれかに記載の方法を実行するようにコンピュータを制御するコード又は命令をデータキャリア上に有するコンピュータプログラム又はコンピュータ読み取り可能な媒体。
【請求項４５】
請求項８−２１のいずれかに記載の方法を実行するようにコンピュータを制御するコード又は命令をデータキャリア上に有するコンピュータプログラム又はコンピュータ読み取り可能な媒体。
【請求項４６】
請求項３３−３７のいずれかに記載の方法を実行するようにコンピュータを制御するコード又は命令をデータキャリア上に有するコンピュータプログラム又はコンピュータ読み取り可能な媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力ネットワークへのエネルギー発生／消費機器の増大する接続を容易にするアクティブネットワークマネジメント（ＡＮＭ）スキームに関する。
【背景技術】
【０００２】
再生可能及び分散発電の拡大は電力産業に対して新たな技術的、経済的及び規制上の課題を提起している。再生可能エネルギー源の成長は電力部門の排出量削減目標を満すために不可欠である。しかし、再生可能資源は多くの場合相対的に弱い配電ネットワークで給電される農村部に存在する。配電ネットワークは高レベルの再生可能又は分散発電（ＤＧ）を収容するように設計されていないため、ＤＧユニットの接続及び動作に対する重大な障害になり得る。アクティブネットワークマネジメント（ＡＮＭ）がＤＧユニットの接続及び動作に対する好適な解決策として浮上している。
【０００３】
ＡＮＭは配電ネットワークへのＤＧユニットの接続及び動作に起因する技術的課題、即ち電力潮流管理、電圧制御及び障害レベル管理に関連する。ＡＮＭは主に英国のエンベデッド発電作業部会（Embeded Generation Working Group(ＥＧＷＧ)）において登場し、この作業部会は後に分散発電調整部会（Distributed Generation Coordination Group(ＤＧＣＧ)）になった。ＤＧＣＧの作業ストリームの一つの重要な成果は「Solutions for the Connection and Operation of Distributed Generation」の公表であった（非特許文献１参照）。このレポートは、しばしば、「基本アクティブマネジメント」又はＢＡＭと呼ばれ、個別の分散発電（ＤＧ）ユニットの接続及び動作のための電圧制御、電力潮流管理及び故障レベル管理の技術的課題に対する解決策を記載している。電力潮流管理に対して提案されている解決策の主なカテゴリは故障前制約、故障後制約、直接インタートリップ、電力潮流測定に基づく発電機トリップ及び電力潮流測定に基づく発電機電力出力制御である。
【０００４】
故障前制約に基づく電力潮流管理は電力潮流を次の回路の機能停止を受け入れるレベルに制限することを意味する。ノーマル動作中において、最悪の最初の回路機能停止（first circuit outage(ＦＣＯ)）はＮ−１のコンティンジェンシーである（Ｎ回路の中で最大の回路の損失）。故障前制約はＤＧユニットの制御及び動作への統計的なアプローチであり、ＡＮＭを構成しない。この戦略は、ＤＧユニットの接続はネットワークのＮ−１の容量までとするため、Ｎ−２のコンティンジェンシーが起こらない限りオペレータの介入を必要としないので、「フィットアンドフォゲット」と一般に呼ばれている。これにより配電ネットワークのオペレータ（ＤＮＯ）はシステムのパッシブ動作を維持することができ、即ちＤＧユニットはネットワークサポートを提供するために制御されず、またそのために必要とされない。
【０００５】
故障後制約は、ネットワーク上で機能停止が起こった後にＤＧユニットに適用される。ＢＡＭレポートは３つの主な故障後制約カテゴリ、即ち直接インタートリップ、電力潮流測定に基づく発電機のトリップ及び電力潮流測定に基づく発電機の電力出力制御を提示している。インタートリップを用いる故障後制約の一例が前記レポートに与えられているが、これはネットワーク制約に基づくＤＧ出力のリアルタイム調整と関連する課題を解決するものではない。故障後制約は、上流の回路ブレーカのトリップのために、ＤＧユニットを直接インタートリップすることによって実現することができる。ブランチ保護システムとＤＧサイトの回路ブレーカとの間での通信が必要とされる。従って、このアプローチの信頼度はサイト間の通信の信頼度により決まる。直接インタートリップスキームが使用できない場合には、ＤＧユニットは出力を故障前制約のレベル内に維持する必要がある。
【０００６】
J. Kabouris等はギリシャの送電ネットワークへの風力発電の増大する接続を容易にするシステムを開示している（非特許文献２参照）。この論文は、１５０ｋＶ回路上の使用可能容量へのアクセスに対して保障契約と制限可能契約とに区別している。保障契約は故障前制約と合致するするとみなせる。風力発電に対する制限可能契約はリアルタイムの故障前制約にあてはまる。研究は、ウィンドファーム（風力発電地帯）の接続容量を常時(firm)／故障前制約レベル以上に拡大すること及び接続されたウィンドファームの出力を管理して電力潮流を常時発電転送限界内に維持することに向けられている。電力潮流を監視して送電ネットワークの個々のエリアのウィンドファームへの最大出力命令を出すためにプログラマブルロジックコントローラを用いている。予防及び補正制御アクションはともに偶発事故のために過密になった送電ルートの転送限界のオフライン計算に基づいている。電力潮流は、設備容量が常時発電転送限界より大きいにもかかわらず、常時発電転送限界内に制限される。
【０００７】
最近、電力潮流管理を用いるＡＮＭシステムが、R.A.F. Currie, C.E.T. Foote, G.W. Ault, J.R. McDonaldにより提案されている（非特許文献３参照）。このシステムでは、常時発電(firm generation)、非常時発電(non-firm generation)及び調整型非常時発電(regulated non-firm generation)の３種類の発電が提案されている。常時発電（ＦＧ）はＮ及びＮ−１状態において配電ネットワークに制約なしにアクセスし得るＤＧユニットに適用される語である。ＦＧユニットはノーマル動作状態中又はＦＣＯ中にネットワークに対する制約の違反を生じない。ＦＧ容量はＤＧユニットの接続及び動作に対する従来のアプローチを表す。非常時発電（ＮＦＧ）はＦＧに加えてネットワークに接続されるＤＧユニットである。ＮＦＧはＮ−１状態中にネットワーク制約を満足するように出力を抑えることが要求される。これは、典型的にはブランチ保護システムからＮＦＧユニットをインタートリップすることにより実行される。調整型非常時発電（ＲＮＦＧ）はＦＧ及びＮＦＧに加えて接続されるＤＧユニットであり、このユニットに対する容量は負荷変化及びＦＧ及びＮＦＧユニット出力の多様性のためにリアルタイムに決定される。
【０００８】
ＡＮＭスキームは、配電ネットワークに対する熱限界が破られる際にＲＮＦＧユニットの出力を制限し、ＲＮＦＧユニットに対する予防及び補正制御を出力調整及びトリップにより実行する。これらの操作は、電流フローを動作マージンで決まる許容安全限界値内に維持する目的で、一次システムパラメータのリアルタイム測定により通知される。このスキームの更なる詳細は非特許文献４，５及び６に開示されている。
【０００９】
ＡＮＭスキームは既知であり、この分野の作業の多くは論理的であり、電力ネットワークに対するＡＮＭスキームの設計、操作及び開発の問題を解決していない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】“Solutions for the Connection and Operation of Distributed Generation”,DTI Distributed Generation Programme (Contractor: EA Technology, Authors: Collinson, A., Dai, F., Beddoes, A., Crabtree, J.); K/EL/00303/00/01/REP; 2003
【非特許文献２】“Application of Interruptible Contracts to Increase Wind-Power Penetration in Congested Areas”, power Systems, IEEE Transactions on, Volume 19, Issue:3, Pages:1642-1649, August 2004
【非特許文献３】“Active Power Flow Management Utilising Operating Margins for the Increased Connection of Distributed generation”, IEEE Proceedings, Generation, transmission and Distribution, January 2007
【非特許文献４】R.A.F. Currie, G.W. Ault, D. Telford, “Facilitate Generation Connections on Orkney by Automatic Distribution network Management”, DTI Project Final Report, contract: K/EL/00311/00/00, URN:05/514, 2005
【非特許文献５】R.A.F. Currie, G.W. Ault, J.R. McDonald, “Methodology for the Determination of the Economic Connection Capacity for Renewable Generator Connections to Distribution Networks Optimised by Active power Flow Management”,IEEE Proceedings, Generation, transmission and Distribution, May 2006
【非特許文献６】G.W. Ault, R.A.F. Currie, J.R. McDonald, “Active Power Flow Management Solutions for Maximising DG Connection Capacity”,IEEE PES General Meeting, Montreal, Invited Panel Paper, 2006
【発明の概要】
【００１１】
本発明によれば、調整すべき少なくとも一つのエネルギー発生／消費装置を有する電力ネットワーク内に一以上のＡＮＭゾーンを画定する方法が提供され、該方法は、ネットワーク内のノード又はブランチへ又はから送電し得る最大電力及び／又は電流を決定するステップと、前記ノード又はブランチを経て送電し得る電力及び／又は電流の最大容量を決定するステップと、前記ノード又はブランチへ送電し得る最大電力及び／又は電流が前記ノード又はブランチを経て伝送し得る電力及び／又は電流の最大容量を超える場合に、前記ノード又はブランチとアクティブに管理する必要がある発電ユニットとを含むゾーンを画定するステップとを備える。ＡＮＭゾーンは、一つ以上のエネルギー発生／消費装置の接続及び動作を電力ネットワークに対する技術的制約が破られないように管理する必要がある電力ネットワークの区域である。
【００１２】
ネットワークを解析して正味の転送がインフラの処理容量を超える場所を決定することによって、ネットワークに対する制約の位置を特定し、ＡＮＭストラテジを実行することができる。
【００１３】
アクティブに管理すべきエネルギー発生／消費装置の位置が明らかになるか認識されたら、各装置は容量へのアクセス原則に従って（即ち、必要に応じ個別に、順次に又はまとめて）制御されるものとみなさなければならない。
【００１４】
ゾーンを決定するために、新しいエネルギー発生／消費装置が接続される電気ノードが特定され、この電気ノードにおける入力／出力ルート及び発生／消費電力が決定される。これが行われたら、このノード又はブランチへ又はから送電し得る最大電力及び／又は電流が決定され、このノード又はブランチを経て送電し得る電力及び／又は電流の最大容量と比較される。このノード又はブランチへ又はから送電し得る最大電力及び／又は電流が最大容量を超える場合に、ＡＮＭゾーン境界が画定される。
【００１５】
第１ノードの考察が完了したら、電力出力の方向の次のノードが考慮され、電力入力／出力ルート及び発生／消費電力が決定される。このノード又はブランチを経て送電し得る電力及び／又は電流が決定され、最大許容容量と比較される。接続された発電機によりこのノード又はブランチへ又はから送電し得る最大電力及び／又は電流が最大容量を超える場合に、ＡＮＭゾーン境界が画定される。
【００１６】
このプロセスは、ネットワークのグリッド給電点（ＧＳＰ）又は論理的限界点に到達するまで電力出力の方向に各ノードについて繰り返される。これが行われたら、エネルギー発生／消費装置が接続される出発電気ノードが、電力出力のための代替ルートが存在するかどうか決定するために再検討される。代替ルートが存在する場合、再びネットワークのグリッド給電点（ＧＳＰ）又は論理的限界点まで、このルート上の各電気ノードが、ゾーン境界を適用すべきかどうか決定するために再検討される。
【００１７】
新しいエネルギー発生／消費装置の接続が特定されるたびに、上記のプロセスが繰り返される。
【００１８】
ゾーンが特定されたら、ＡＮＭ設定が各ゾーンの容量へのアクセスの原則に従って規定される。後入れ先出し（ＬＩＦＯ）容量アクセス構成の例の場合には、ネットワークに付加すべきエネルギー発生／消費装置が接続優先順位順に検討され、最高優先順位の装置が最初にネットワークに接続するものとなる。ＡＮＭゾーンに対する要件が後続の各装置の接続のために検討されるが、より高い優先順位のどのエネルギー発生／消費装置も解析に含まれる。
【００１９】
ＡＮＭ設定が決定された後に、ネットワーク全体は電力潮流解析を受ける。これは、ＡＮＭスキームに接続する各エネルギー発生／消費装置に対して、容量へのアクセス原則に基づいて個別に、連続的に又は集合的に実行される。電力潮流解析の結果はシステム内の実及び無効電力潮流を決定するために使用される。電力潮流調査によりアクセス原則に対する潜在的なコンフリクトが決定される。
【００２０】
ゾーンを画定するアプローチは、既存の発電ポートフォリオの全部又は一部のサイズ又は動作の変化（発電所の閉鎖を含む）、ネットワークの需要の大きさ又は動作の変化、ネットワークトポロジ又はネットワークコンポーネントの変化、新しいエネルギー発生／消費装置の付加のうちの一つ以上の生起時に実行してシステムをオンライン又はオフラインで再構成することができる。
【００２１】
本発明の別の態様によれば、電力ネットワーク内のエネルギー発生／消費装置を接続する方法が提供され、該方法は、超過されたときに個々のエネルギー発生／消費装置をトリップする一以上の固定又は可変のトリガレベルを設定するステップを備え、前記エネルギー発生／消費装置は、トリガ点がもはや超過されなくなるまで、個々にシーケンシャルに電力ネットワークから切り離される。
【００２２】
個々のエネルギー発生／消費装置をシーケンシャルにトリップすることによって、すべてのエネルギー発生／消費装置をトリップすることなく動作目的を達成することができる。
【００２３】
本方法は、前記シーケンシャルトリガレベルより低い一以上のリセットトリガレベルを供給し、該トリガレベルが超過されるとき、前記調整型エネルギー発生／消費装置をリセットして前記エネルギー発生／消費装置を再始動させるステップを備えることができる。
【００２４】
本方法は、一以上のトリムトリガレベルを供給し、該トリガレベルが超過されるとき、前記調整型エネルギー発生／消費装置の発生／消費電力を減少させるステップを備えることができる。前記トリムトリガレベルは前記シーケンシャルトリガレベルと前記リセットトリガレベルの間に位置することができる。
【００２５】
本方法は、トリップ動作マージンを供給し、該動作マージンが超過されるとき、前記エネルギー発生／消費装置のすべての電力発生及び消費を停止させるステップを備えることができる。
【００２６】
本方法は前記トリガレベルの一以上を変化させるステップを含むことができる。前記一以上のトリガレベルは電力出力の勾配により決まる量だけ変化させることができる。前記電力出力の勾配は、前記調整型エネルギー発生／消費装置、Ｎ及びＮ−１状態の間ネットワークに制約なしでアクセスできるエネルギー発生／消費装置（常時発電装置）、Ｎ−１状態の間ネットワーク制約を満足するように出力を削減するこが要求されるエネルギー発生／消費装置（非常時発電）及び電気負荷のうちの一つ以上のランプレート（変化率）により影響されるものとし得る。
【００２７】
本方法は、エネルギー発生／消費装置の所定のランプレートが発生する確率を評価し、これを用いて前記一以上のトリガレベルを決定するステップを更に含むことができる。
【００２８】
本方法は、電圧及び／又は電流などの一以上の電力システムパラメータを監視して前記一以上のトリガレベルが超過されるかどうかを決定するステップを更に含むことができる。
【００２９】
本発明の別の提要によれば、電力ネットワーク内のエネルギー発生／消費装置を制御するシステムが提供され、該システムは、一以上の固定の又は可変のシーケンシャルトリガレベルが超過された場合に、前記エネルギー発生／消費装置を個別に又はシーケンシャルにトリップ又は切り離す手段を備える。
【００３０】
本発明の別の態様によれば、電力ネットワーク上のエネルギー発生／消費装置を制御する方法及び該方法を実施する方法が提供され、該方法は、一つ以上のトリガレベルを設定し、該トリガレベルが超過されるとき電力発生／消費を停止させるステップと、一以上のリセットトリガレベルを設定し、該トリガレベルが超過されるとき前記エネルギー発生／消費装置に電力発生／消費を再開させるステップとを備える。
【００３１】
エネルギー発生／消費装置をリセットして電力発生／消費を再開させることによって、使用可能なネットワーク容量の利用を最大にできる。本方法は、個々のエネルギー発生／消費装置を必要に応じシーケンシャルにトリップするステップを含むこともできる。
【００３２】
トリガレベルは本発明の第１の態様で画定されるネットワークの一以上のＡＮＭゾーン内で決定するのが好ましい。
【００３３】
本発明の更に別の態様によれば、電力ネットワーク上のエネルギー発生／消費装置を制御する方法が提供され、該方法は、電圧及び／又は電流などの一以上の電力システムのパラメータを監視し、監視されるパラメータに基づいて一以上のトリガレベルを設定し、該トリガレベルが超過されたときエネルギー発生／消費装置の電力発生／消費を停止又は開始又は減少又は増加させるステップを備える。
【００３４】
本発明の更に別の態様によれば、電力ネットワーク上のエネルギー発生／消費装置を制御するシステムが提供され、該システムは、電圧及び／又は電流などの一以上の電力システムパラメータに関する情報を受信する手段と、一以上のトリガレベルを設定し、該一以上のトリガレベルが超過されたとき前記エネルギー発生／消費装置の電力発生／消費を前記パラメータに応じて停止又は開始又は減少又は増加させる手段とを備える。
【００３５】
前記システムは、前記電力システムのパラメータを検知又は監視する少なくとも一つのセンサ又はモニタ装置を含むことができる。
【００３６】
前記エネルギー発生／消費装置の電力発生／消費を前記トリガレベル及び測定パラメータに応じて停止又は開始又は減少又は増加させるために複数のコントローラをネットワーク全域に設けることができる。各コントローラはプログラマブルロジックコントローラ又はマイクロプロセッサベースシステムを備えることができる。
【００３７】
本発明の更に別の態様によれば、電力ネットワーク上で調整しなければならないエネルギー発生／消費装置を制御するシステムが提供され、該システムは、アクティブに管理しなければならない一つ以上のゾーン内の電圧及び／又は電流などの一以上の測定された電力システムパラメータに関する情報を受信し、各ゾーンに一以上のトリガレベルを設定し、各ゾーンにおいて前記一以上のトリガレベルが超過されたとき該ゾーン内のエネルギー発生／消費装置の電力発生／消費を停止又は開始又は減少又は増加させるように構成される。
【００３８】
前記システムは、前記電力システムパラメータを検知又は監視する少なくとも一つのセンサ又はモニタ装置を含むことができる。
【００３９】
前記システムは、前記情報を受信し、前記パラメータを供給し、前記調整型エネルギー発生／消費装置を制御する一以上のコントローラ又はプロセッサを備えることができる。
【００４０】
前記エネルギー発生／消費装置からの検知パラメータを前記コントローラに伝える及び／又は制御命令を前記エネルギー発生／消費装置に伝える通信手段を設けることができる。
【００４１】
前記一以上のトリガレベルは、すべての調整型エネルギー発生／消費装置が切り離されるトリップ動作レベル、調整型エネルギー発生／消費装置がシーケンシャルに切り離されるシーケンシャルトリップ動作レベル、調整型エネルギー発生／消費装置の出力が減少されるトリム動作レベル及びどの切り離された調整型エネルギー発生／消費装置もネットワークに再接続されるリセット動作レベルのうちの一以上を含む。
【００４２】
本発明の別の態様によれば、上記の本発明の方法のいずれかを実行するするコード又は命令を有する一以上のコンピュータプログラムが提供される。コンピュータプログラムはデータキャリア又はコントローラ読み取り可能な媒体に設けるのが好ましい。
【００４３】
本発明の種々の態様がほんの一例として図面を参照して以下に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１ａ】典型的なラジアル配電ネットワークの模式図である。
【図１ｂ】図１ａの配電ネットワークに適用されるＡＮＭゾーンを示す。
【図２ａ】典型的な相互接続された配電ネットワークの模式図を示す。
【図２ｂ】図２ａの配電ネットワークに適用されるＡＮＭゾーンを示す。
【図３】種々のアクティブネットワーク管理の動作マージンを示す。
【図４】配電ネットワークへのＤＧ接続用の容量の簡略表示を示す。
【図５】ＡＮＭシステムのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
本発明は、種々の態様のアクティブネットワークマネジメント、特にネットワーク内にネットワーク制約が順守されるようにアクティブに管理されなければならないゾーンの設定及び監視に関する。これは一般に、新しい発電／消費装置、例えば新しい再生可能エネルギー源が既存の電力ネットワークに付加されるときに行われる。
【００４６】
第１のステップは、第１の新しいエネルギー発生／消費装置及びこれを接続すべきノードを特定する。次に、電気ノードにおける電力入力／出力ルート及び発生／消費電力が決定され、出力ルートのノード容量が超過されるかどうかを判定するためにＡＮＭゾーン境界条件が適用される。送電し得る最大電力／電流を当該ノードの最大容量と比較することによって、アクティブに管理しなければならないゾーンを特定することができる、本発明は、その公式として、キルヒホッフの電流法則を適用及び適応する。そうすることで、電力ネットワークに対する同時制約に関する問題が解決される。ゾーンの境界を決定する方法は下記のＡＮＭソーン境界条件を用いて表すことができる。
【００４７】
【数１】
2011504087.tif 000003
【００４８】
ここで、
Σi=1ｎＳtransfer＝ｎ個のネスト化されたゾーン又は他のネットワークエリアからの最大転送分又は寄与分（Ａ又はＭＷ又はＭＶＡ）
Σi=1ｎＳproduced＝ゾーン内のｎ個のエネルギー発生装置の加算最大定格出力（Ａ又はＭＷ又はＭＶＡ）
Σi=1ｎＳconsumed＝ゾーン内のｎ個の消費装置の加算最小要求（Ａ又はＭＷ又はＭＶＡ）
Ｓmax＝ゾーン入力／出力境界における最大容量（Ａ又はＭＷ又はＭＶＡ）
【００４９】
得られる正味の転送分が考慮中のノードからの静的又は季節に応じて又は動的に決定される出力容量（Ｓmax）より大きい場合に、ＡＮＭソーンが決定される。正味の転送分が静的又は季節に応じて又は動的に決定される出力容量（Ｓmax）より小さい場合には、ＡＮＭゾーンは必要とされない。
【００５０】
第１ノードが評価されたら、電力出力方向に次のノードを考慮する必要があり、上記のプロセスがグリッド給電点（ＧＳＰ）又はネットワークの論理的限界に到達するまで繰り返えされる。このプロセスは、次に考慮中の電気ノードからの電流および電力の各出力ルート及び新しい発電機に対して繰り返される。この段階では、ＡＮＭ設定は各ＡＮＭゾーンの容量へのアクセスの原則に従って決定される。アクセスの原則に従うように、電力システムの調査が接続するエネルギー発生／消費装置に対して行われる。
【００５１】
ＡＮＭゾーンは互いにネスト化されても、孤立して存在してもよい。ＡＮＭゾーンからの正味の送電可能電流又は電力へのネスト化されたゾーン又は他のネットワークエリアの寄与分は方程式（１）において下記の項：
Σi=1ｎＳtransfer
で認識される。これは考慮中の電気ノードに流入する又は流出する電流又は電力に関係し、正又は負の値を取り得る。
【００５２】
ここでは皮相電力（Ｓ）に対する電気的表記法を使用するが、Ｓの最も一般的な意味が暗に含まれ、電流（Ａ単位）、実電力（ＭＷ単位）及び皮相電力（ＭＶＡ単位）が含まれる。方程式（１）及び後記の方程式、式及び説明におけるＳの実際の計算はＳのベクトル形式を考慮する必要がある。多くの場合、Ｓmaxは予め決定されるか、既知である。しかし、例えば実際には天候条件や事前ローディングのために変化し得る線路定格を動的に監視し評価することによりリアルタイム値を決定することもできる。
【００５３】
特定のネットワークタイプに対するＡＮＭソーンの決定について図１及び図２を参照して以下に詳細に記載する。図１及び図２はそれぞれラジアルネットワーク及び相互接続配電システムを示すが、このゾーン決定方法はメッシュシステムを含む異なるネットワーク及びネットワークトポロジに適用することができる。このゾーン決定方法はネットワークトポロジの変化に応答して動作段階で実行することもできる。
【００５４】
図１（ａ）は、３つのバス１，３及び４を経てフィーダに接続された３つのＦＧユニットを有する典型的なラジアル配電ネットワークを示す。３つのＦＧユニットは、バス４におけるＦＧ１（１０ＭＷ）、バス３におけるＦＧ２（２ＭＷ）及びバス１におけるＦＧ（６ＭＷ）である。最大定格ＦＧ出力は出力容量（１２ＭＷ）＋最小負荷（６ＭＷ）に等しく、合計１８ＭＷである。ＦＧユニットのすべて又はいずれの動作もフィーダの任意のセクションにおいて配電ネットワークの熱定格をオーバロードしない。３つのＲＮＦＧユニットＲＮＦＧ１，ＲＮＦＧ２及びＲＮＦＧ３が図１（ａ）のラジアル配電ネットワークに接続される予定である。第１のユニットＲＮＦＧ１（２ＭＷ）はバス４に接続され、ＲＮＦＧ２（４ＭＷ）はバス３に、ＲＮＦＧ３はバス４に接続される予定である。ＲＮＦＧ１が最初に接続され、次にＲＮＦＧ２、次にＲＮＦＧ３を接続されるものとする。
【００５５】
図１（ａ）のネットワーク内にアクティブに管理されるゾーンを特定するために、ＲＮＦＧ１がネットワークに、ＦＧ１（１ＯＭＷ）が既に接続されているバス４にて付加される。このとき、方程式（１）がバス４に適用され、１２−１＝１１が得られる。これは出力に対する最大容量より小さいため、ＡＮＭゾーンはバス４には必要とされない。次に、方程式（１）がバス４から出力方向に、フィーダに接続された電気ノードのすべてに適用される。バス３及び２対してこれを行うと、同様にＡＮＭゾーンは不要という結果になり、即ち無条件の発電又は付加要求がバス３又はバス２からの出力に生じ得る。しかし、バス１に対しては方程式（１）は１０＋６−２＝１４を生じ、これはバス１からの最大出力容量より大きいため、ＡＮＭゾーン境界がバス１において必要とされる。図１（ｂ）に示すように、バス１とＲＮＦＧ１の位置がアクティブネットワークマネジメントを必要とするゾーン（ゾーン１という）を画定。
【００５６】
次に、ＲＮＦＧ２（４ＭＷ）がバス３に付加される場合を考察する。方程式（１）をバス３に適用すると、１１＋６−２＝１５及び１５＞１２になり、ゾーンを画定するＡＮＭゾーン境界を必要とすることになり、このゾーン２は図１（ｂ）に示されるように、ゾーン１内にネストされる。次に方程式（１）がバス３からの出力パス方向にバス２及びバス１に適用される。これにより、ＲＮＦＧ２もバス１からの出力の過負荷に寄与することが特定される。よって、ＲＮＦＧ２はバス１及びバス３からの使用可能出力容量へのアクセスに対してアクティブに管理されなければならない。次に、ＲＮＦＧ３（４ＭＷ）のバス１への付加について考察する。方程式（１）の付加は、ＲＮＦＧ３はバス１からの出力回路への既存の過負荷を悪化させることを特定する。よって、ＲＮＦＧ３はゾーン１の容量へのアクセスに対してアクティブに管理されなければならない。
【００５７】
各ゾーン境界において、測定装置を位置させるか、適切な位置にある既存の装置を用いて、正味の電力及び／又は電流をリアルタイムに監視することができる。ネットワークのピンチポイントにおける最大容量が決して超過されないように、アクティブネットワークマネジメントコントローラ（図示せず）がこれらのキー測定値を監視し、予防処置をトリガするための標識として使用する。これは後に詳細に説明される。
【００５８】
ゾーンが画定されたら、ＡＮＭ設定が容量へのアクセス基準に基づいて決定され、ネットワーク全体は電力潮流解析を受ける。これはＡＮＭスキームに接続する各エネルギー発生／消費装置に対して個別に、連続的に又はまとめて、容量へのアクセス原則に基づいて実行される。電力潮流解析の結果がシステム内の実及び無効電力潮流を決定するために使用される。特に、電力潮流調査はアクセス原則に対する潜在的なコンフリクトを決定する。
【００５９】
容量へのアクセス基準は任意の合意原理、例えば後入れ先出し法（ＬＩＦＯ）に基づくものとし得る。図１の例では、ＲＮＦＧ１は最初の接続ユニットであるため、バス１からの測定出力に基づく削減に責任があるだけであり、この位置での制約に対して３つのＲＮＦＧのうち最後に削減されるものである。これに対して、ＲＦＮＧ２はＲＮＦＧ１が影響を受ける前に削減され、ＲＮＦＧ３はＲＮＦＧ１及びＲＮＦＧ２のいずれか一方より前に削減される。
【００６０】
ＬＩＦＯスキームに基づいて、図１（ｂ）のゾーンにおける削減のためのＲＮＦＧスタックは下記の表１に与えられる。
【表Ｉ】
2011504087.tif 000004
【００６１】
このシナリオでは、バス１からの出力が許容リミットを越えると測定されるとき、即ちゾーン１の制約が破られるとき、ＲＦＮＧユニットはＬＩＦＯスキームに従って、ＲＮＦＧ３，ＲＮＦＧ２、ＲＮＦＧ１の順に、個別に又はまとめて削減される。ＲＮＦＧ３が最初に削減され、ＲＮＦＧ２がＲＮＦＧ３と同時に削減される（ＲＮＦＧ３が完全に低減される予定であれば）又はＲＮＦＧ３が完全に削減された後に削減されるようにすることができる。ＲＮＦＧ１はＲＮＦＧ２と同時に削減される（ＲＮＦＧ２が完全に低減される予定であれば）又はＲＮＦＧ２が完全に削減された後に削減されるようにすることができる。ＲＦＮＧ２はゾーン２における制約が破られる場合に削減される。
【００６２】
低減又は削減レベルを決定するために、出力を満足なレベルに戻すＲＮＦＧからの出力の低減を計算するＡＮＭスキームが必要とされる。出力低減信号の送出はＡＮＭスキーム内で実行される動作マージンの付与を含むのが好ましい。これは後に詳細に説明される。
【００６３】
図２（ａ）はＡＮＭを適用し得る別のネットワークを示す。このネットワークは相互接続配電ネットワークである。バス３，５および６の電気的負荷（１５ＭＷの合計ピーク）はバス３及び２間又はバス６及び７間のいずれかの回路の損失に対応し得る。バス２に追加の電気負荷（１４ＭＷのピーク）がある。常時発電（ＦＧ）はネットワーク上のバス６（ＦＧ１，１５ＭＷ）及びバス３（ＦＧ２，８ＭＷ）に配置され、これらのＦＧユニットはバス３及び２間又はバス６及び７間のいずれかの回路の損失に対して、配電ネットワークの残存回路を過負荷にすることなく、動作することができる。調整型非常時発電（ＲＮＦＧ）ユニットはネットワークにバス３（ＲＮＦＧ１，３０ＭＷ）及びバス５（ＲＦＮＧ２，１０ＭＷ）にて接続される予定である。ＲＮＦＧ１が最初に接続され、次にＲＮＦＧ２が接続される。ＲＮＦＧ１及びＲＮＦＧ２のサイズは、ノーマル動作中リアルタイムに調整され、最初の回路停止中にインタートリップされない出力を有する必要がある。
【００６４】
ＡＮＭゾーンを特定するために、方程式（１）を各ＲＮＦＧに順に適用する。最初にＲＮＦＧ１の接続を考察する。この場合には、３０ＭＷの発電容量がバス３に付加される。この場合には、バス３とバス２間又はバス３とバス５間に２つの可能な出力ルートが存在する。方程式（１）をバス３からバス２への出力に適用すると、−１４＋３２−２＝２１になる。最大容量が超過されるので、ＡＮＭゾーンがバス２及び３間の出力ルートに必要とされる。このＡＮＭゾーンは図２（ｂ）にゾーン１として示されている。方程式（１）をバス３からバス５への出力に適用すると、同様の結果が得られ、ゾーン１はこの境界をカバーするまで広がり、測定点はバス３からバス５及びバス３からバス２への出力ルート上に規定される。各ＧＳＰまでの各出力ルートに方程式（１）を各バスにて順に適用すると、ＲＮＦＧ１の接続に対しては相互接続ネットワーク上に更なるＡＮＭゾーンは必要とされないことがわかる。
【００６５】
次にＲＮＦＧ２のバス５への接続を考察する。方程式（１）をバス５に適用する。バス５からの最大出力は１５ＭＷのバス３からのフル出力を含むため、１５＋１０−３＝２２になる。これは１５ＭＷの最大容量より大きいため、図２（ｂ）に示すように、ＡＮＭゾーン（ゾーン２）がバス５において必要とされる。電力出力方向に１ノード移動させて、バス６について考察する必要がある。方程式（１）を適用すると、最大出力＝１５＋１５−３＝２７になる。これは２４の最大容量より大きい。よって、図２（ｂ）に示すように、ＡＮＭゾーン（ゾーン３）がバス６において必要とされる。無傷のネットワーク動作中、考慮中のＲＮＦＧユニットに対しては他のＡＮＭゾーンはネットワーク上に必要とされない。
【００６６】
各ゾーン境界において、測定装置を位置させるか、適切な位置にある既存の装置を用いて、正味の電力及び／又は電流を、例えばバス３及び２間、バス３及び５間及びバス５及び６間で、リアルタイムに監視することができる。ネットワークのピンチポイントにおける最大容量が決して超過されないように、アクティブネットワークマネジメントコントローラ（図示せず）がこれらのキー測定値を監視し、それらの値を、予防処置をトリガするための標識として使用する。例えば、バス５及び／又はバス６からの出力が許容リミットを越えると測定されるとき、ＡＮＭは経験された過負荷のレベルに基づいてＲＮＦＧ２からの出力の削減量を計算する。これは後に詳細に説明される。
【００６７】
ゾーンが画定されたら、ＡＮＭ設定が容量へのアクセス基準に基づいて決定され、ネットワーク全体はアクセスの原則が破られないように電力潮流解析を受ける。一例として、容量へのアクセスがＬＩＦＯスキームに基づく場合には、図２（ｂ）のゾーンにおける削減のためのＲＮＦＧスタックは下記の表２で与えられる。
【表ＩＩ】
2011504087.tif 000005
【００６８】
このシナリオでは、バス３からの出力が許容リミットを越えると測定されるとき、即ちゾーン１の制約が破られるとき、ＲＦＮＧ１が削減される。バス５又はゾーン２からの出力が超過される場合には、ＲＮＦＧ２が削減される。同様に、バス６又はゾーン３からの出力が超過される場合には、ＲＮＦＧ２が削減される。システム停止の場合には、ブランチ保護システムからのインタートリップ装置によりＲＮＦＧ１及びＲＮＦＧ２の両方を切断することも必要とされ得る。
【００６９】
簡単のため、ＬＩＦＯスキームを２つの例示的な例について上で説明した。しかし、容量へのアクセス原則は多数の状況を受け入れるように変えることができ、これらは、参加エネルギー発生／消費装置の容量への取引されるアクセス権の形態、地域限界価額のようなエネルギー及びネットワークアクセスに対するノード価額の変化、参加エネルギー発生／消費装置のサイズに比例して及び／又は参加エネルギー発生／消費装置の全体のポートフォリオのサイズに関連して共用される容量へのアクセス（個々の装置ではなくすべての参加エネルギー発生／消費装置の制御を必要とする）及びネットワーク制約の違反に応答する技術的に且つ経済的に最適で最も有効な（発電機応答特性の点で）エネルギー発生／消費装置に基づくアクセス等を含む。
【００７０】
エネルギー発生／消費装置の接続及び動作に起因する電力ネットワーク上の制約位置（即ちＡＮＭゾーン境界）における電力転送は回路の容量内に制限される必要がある。これは動作マージンを用いて行われ、これらのマージンはネットワークの安全性を考慮して設計される。動作マージンは異なるトリガレベルの間の容量を決定し、いずれかのトリガレベルが超過されると、ＡＮＭ制御命令がエネルギー発生／消費装置に送られる。動作マージンは、負荷及び既存のエネルギー発生／消費装置の挙動が既知である場合、監視される場合、仮定できる場合に計算することができる。リアルタイムに電力潮流を管理する応用に対しては、ＡＮＭスキームは、ＲＮＦＧユニットに、増大及び減少する電力出力の双方に対して所望のセットポイント及びランプレートの達成を要求することができ、所望のランプレートは計画段階又は動作時間スケールで設定することができる。
【００７１】
図３は、常時発電ユニット（ＦＧ）、非発電ユニット（ＭＦＧ）及び調整型非発電ユニット（ＲＮＦＧ）を有する電力ネットワークに対する特定の制御命令及び関連する動作マージンに対応する出力トリガレベルの順序を明示している。興味のある６つの出力レベルが存在し、第１の出力レベルはシステムが真の危険に近づいているとき、即ち危険な高電流が回路内を流れ、安全性、サービスの継続、資産の健全性及び耐用年数に影響を与えるときに相当する。この時点では、ゾーンからの出力はすべてのトリガレベルを超過しており、ＡＮＭスキーム、ＮＦＧインタートリップ及び保護システムは作動しそこない、資産を極めて高い電流にさらし、資産を損傷し、安全性にとって脅威になる可能性がある。これは極端な状態であり、配電ネットワークは保護システムの注意深い調整及び設定によってこのような状態にならないように設計される。
【００７２】
第２の出力レベル又はマージンは、保護システムが回路ブレーカを開くように作動し、回路を動作から外すレベルとして定義される。このレベルは過電流保護のための調整型保護スキームの一部として設定され、回路はブランチ保護システムによって、持続する過電流の測定によりトリップされる。真の危険トリガレベル及び回路トリップトリガレベルは既存のシステムで使用されている。以下に定義される動作マージン及びトリガレベルはＡＮＭスキームの中心である。一つ以上の無傷の並列回路に対する動作マージンの実現に対しては、各回路の相対インピーダンスの相応の認識が必要とされる。
【００７３】
第３のマージンはＮＦＧインタートリップトリガレベルである。このマージンが超過されると、ＮＦＧユニットがトリップされて、並列回路上の故障による又はゾーンからのこのマージンを越える正味の出力によるその後の過負荷が除去される。ＮＦＧトリガ点は、２つの並列回路の場合にはゾーン境界において両回路に適用されなければならず、以下のように記載される。
ＳNFG1＝ＳTotal−(ｎ−１)2                              （２）
ＳNFG2＝ＳTotal−(ｎ−１)2                              （３）
【００７４】
ここで、
ＳNFG1＝回路２が機能停止中の場合にＮＦＧのインタートリップをトリガするための回路１の出力レベル（Ａ又はＭＷ又はＭＶＡ）
ＳNFG2＝回路１が機能停止中の場合にＮＦＧのインタートリップをトリガするための回路２の出力レベル（Ａ又はＭＷ又はＭＶＡ）
ＳTotal＝無傷の回路の総合容量（Ａ又はＭＷ又はＭＶＡ）
(Ｎ−１)1＝回路１の機能停止により失われる出力容量（Ａ又はＭＷ又はＭＶＡ）
(Ｎ−１)2＝回路２の機能停止により失われる出力容量（Ａ又はＭＷ又はＭＶＡ）
【００７５】
次のレベル又はマージンはグローバルＲＮＦＧトリップマージンである。これは、持続する過大ＲＮＦＧ出力の結果としてＮＦＧユニットがトリップされるのを阻止するためにすべてのＲＮＦＧユニットがトリップされるレベルである。グローバルＲＮＦＧトリップはゾーン境界における並列回路の損失に対してすべてのＲＮＦＧをトリップすることもできる。このトリガレベルは各回路に適用されなければならない。上記の並列回路の例に対するグローバルＲＮＦＧトリガレベルを計算するためには下記の方程式（４）及び（５）を用いることができる。
ＳGlobTrip1＝ＳNFG1−ＯＭTrip                            （４）
ＳGlobTrip2＝ＳNFG2−ＯＭTrip                            （５）
【００７６】
ここで、
ＳGlobTrip1＝ＲＮＦＧユニットのグローバルトリップを生じる回路１の出力レベル（Ａ又はＭＷ又はＭＶＡ）
ＳGlobTrip2＝ＲＮＦＧユニットのグローバルトリップを生じる回路２の出力レベル（Ａ又はＭＷ又はＭＶＡ）
ＯＭTrip＝トリップ動作マージン（Ａ又はＭＷ又はＭＶＡ）
【００７７】
次のレベル又はマージンはシーケンシャルＲＮＦＧトリップトリガレベルである。これは、個々のＲＮＦＧユニットを連続的な順序でトリップし、必要に応じシーケンシャルトリップマージンの超過を除去するために使用される。これは、ＲＮＦＧをトリム（削減）する努力が出力の低減に失敗し、出力が「グローバルＲＮＦＧトリップ」に向って上昇し続けるときに起こる。シーケンシャルトリップトリガレベルは、次式を用いて計算される。
ＳSeq.Trip1＝ＳGlob.Trip1−ＯＭseq                    （６）
ＳSeq.Trip2＝ＳGlob.Trip2−ＯＭseq                    （７）
【００７８】
ここで、
ＳSeq.Trip1＝ＡＮＭスキームがＡＮＭゾーン内の一以上のＲＮＦＧユニットのシーケンシャルトリップを開始するときの回路１内のトリガポイント（Ａ又はＭＷ又はＭＶＡ）
ＳSeq.Trip2＝ＡＮＭスキームがＡＮＭゾーン内の一以上のＲＮＦＧユニットのシーケンシャルトリップを開始するときの回路２内のトリガポイント（Ａ又はＭＷ又はＭＶＡ）
ＯＭseq＝シーケンシャルトリップ動作マージン（Ａ又はＭＷ又はＭＶＡ）
【００７９】
次のレベル又はマージンはトリムＲＮＦＧである。出力が「トリムＲＮＦＧ」レベルを超えるとき、出力を「リセット」レベル以下に低減することを目的に、参加ＲＮＦＧユニットに発行されるセットポイントがこれらのＲＮＦＧユニットを削減するために変化される。ＲＮＦＧユニットは必要に応じ個別に又はまとめてアプローチされ、トリムＲＮＦＧトリガレベルは次式を用いて計算される。
ＳTrim1＝ＳSeqTrip1−ＯＭTrip                      （８）
ＳTrim2＝ＳSeqTrip2−ＯＭTrip                      （９）
【００８０】
ここで、
ＳTrim1＝ＲＮＦＧユニットのトリミングを生じる回路１内の出力レベル（Ａ又はＭＷ又はＭＶＡ）
ＳTrim2＝ＲＮＦＧユニットのトリミングを生じる回路２内の出力レベル（Ａ又はＭＷ又はＭＶＡ）
ＯＭTrip＝トリム動作マージン（Ａ又はＭＷ又はＭＶＡ）
【００８１】
最後のマージンはリセット動作マージンである。これはＲＮＦＧユニットのトリミングの目標であり、トリムＲＮＦＧ出力レベルを中心とするハンチングを阻止するように設計される。リセットトリガレベルは次式を用いて計算される。
Ｓreset1＝ＳTrim1−ＯＭReset                    （１０）
Ｓreset2＝ＳTrim2−ＯＭReset                    （１１）
【００８２】
ここで、
Ｓreset1＝ＲＮＦＧユニットへの容量の開放を開始する回路１の出力レベル（Ａ又はＭＷ又はＭＶＡ）
Ｓreset1＝ＲＮＦＧユニットへの容量の開放を開始する回路２の出力レベル（Ａ又はＭＷ又はＭＶＡ）
ＯＭReset＝リセット動作マージン（Ａ又はＭＷ又はＭＶＡ）
【００８３】
ここで、図４に示す配電ネットワークの例を用いて真の電力潮流管理を実行するＡＮＭスキームのための動作マージン及びトリガレベルの計算を証明する。配電ネットワーク内の既存のＦＧ接続容量のリミットは、６ＭＷの事前ローカル要求及び２つの最大回路（２０ＭＷ）の一つの機能停止に基づいて、２６ＭＷである。このリミットを越える追加の発電接続容量（２１ＭＷ）がＮＦＧに使用可能にされており、ＮＦＧは最大回路の両方がサービス状態のときにのみ動作を許可される。インタートリップ装置は、２つの最大回路の何れかが失われ、合計出力が残りのケーブルの容量を超える場合にＮＦＧを切断する。従って、更なる発電機接続は従来の手順に従って使用可能な接続容量の欠如により制約される。
【００８４】
真の電力潮流（ＭＷ）管理のために、グローバルＲＮＦＧトリップ動作マージンを、ＡＮＭゾーンからの出力がどのくらい速く上昇し得るかについての最悪のシナリオに対して計算することができる。方程式（１２）はトリップ動作マージンを計算する方法を提供する。出力の最大増加はＦＧ、ＮＦＧ及びＲＮＦＧが最大レートで増加(ランプアップ)するときに起こり、ネットワーク上の電力需要は経験され得る最大レートで低下する。すべてのＤＧユニット及び負荷に対するこれらの変化レート値の和はゾーンからの出力の勾配（変化率）をもたらす。このマージンは、この勾配に制御動作を達成するのに要する時間を乗算することにより得られる。この時間は、ＡＮＭスキームがトリップマージンの超過を測定し処理するのに要する時間（ＡＮＭ時間遅延ＴＤ）と、すべてのＲＮＦＧユニットをトリップするのに要する時間（ＴＴ）との合計である。
【００８５】
【数２】
2011504087.tif 000006
【００８６】
ここで、
ΣFG=1n(dPFG/dt)＝最大ＦＧランプレート（ＭＷ/min）
ΣFG=1n(dPNFG/dt)＝最大ＮＦＧランプレート（ＭＷ/min）
ΣFG=1n(dPRNFG/dt)＝最大ＲＮＦＧランプレート（ＭＷ/min）
ΣFG=1n(dPL/dt)＝最大負荷低下レート（ＭＷ/min）
ＴＤ＝時間遅延(分)
ＴＴ＝トリップ時間(分)
【００８７】
方程式（１３）はシーケンシャルトリップマージンを計算する方法を提供する。方程式（１３）は方程式（１２）と同じ形式であるが、トリップ時間の代わりにシーケンシャルトリップ時間（ＳＴ）がＡＮＭ時間遅延（ＴＤ）に加えられる。シーケンシャルトリップ時間はＡＮＭスキームが個々のＲＮＦＧユニットをトリップするのに要する時間であり、このトリップは特定の時間間隔で段階的に行うことができる。
【００８８】
【数３】
2011504087.tif 000007
ここで、ＳＴ＝シーケンシャルトリップ時間（分）
【００８９】
トリム動作マージンは方程式（１４）を用いて計算することができ、これは、ＡＮＭスキームが測定を行い、データを処理し、制御命令を出す間ＲＮＦＧユニットからの削減はないことを認めている。セットポイント低下の達成前に発電機制御スキーム内に固有の慣性も存在する。このマージンは、ゾーンからの出力の最大増加勾配に、ＡＮＭ時間遅延（ＴＤ）とＲＮＦＧユニットが発生電力の減少(ランプダウン)を開始するのに要する時間（ここではランプ時間遅延ＲＴＤという）との和を乗算して得られる値に、ＲＮＦＧが全能力で減少(ランプダウン)するときのゾーンからの出力勾配に、ランプ応答に割り当てられた時間（ここではランプ時間係数ＲＴＦという）を乗算して得られる値を加えることにより得られる。つまり、トリム動作マージンは、ＡＮＭスキームが測定を行い、データを処理し、セットポイントを発生するのに要する時間を考慮して、ＲＮＦＧユニットに応答時間を与える。
【００９０】
【数４】
2011504087.tif 000008
ここで、ＲＴＤ＝ランプ時間遅延（分）及びＲＴＦ＝ランプ時間係数（分）
【００９１】
リセット動作マージンは方程式（１５）により計算され、これは、ＡＮＭ時間遅延（ＴＤ）にリセット時間（ＲＴ）を加えることを除いて、シーケンシャルトリップマージンと同じアプローチを採用している。リセット時間は、ＲＮＦＧユニットの開放がトリムトリガレベルに近づきすぎないようにする。リセット動作マージンは、ＲＮＦＧユニットが開放される時点とトリム動作マージンが超過される時点との間の時間が少なくともリセット時間に等しくなるようにする。
【００９２】
【数５】
2011504087.tif 000009
ここで、ＲＴ＝リセット時間
【００９３】
図４は本例で考慮中のＦＧ，ＮＦＧ及びＲＮＦＧユニットの容量を示している。慣例の手段による同様の容量レベルの増加の提供は新しい回路容量の設置を必要とする。これと関連するコストは更なるＤＧ接続に対して大きな金銭的障害をもたらし得る。使用する時間遅延及び動作マージンの大きさはＲＮＦＧ接続の経済的な継続性に影響を与え得る。
【００９４】
ここで、電力潮流を管理するためにＡＮＭスキームに必要とされる動作マージン及びトリガレベルをどのように設定するかを証明するために、方程式（２）−（１５）が表IIIに示すシナリオに適用される。
【００９５】
【表ＩＩＩ】
2011504087.tif 000010
【００９６】
方程式（１０）−（１３）で使用される種々のＡＮＭ時間係数に関する仮定が表1Vに与えられる。
【表ＩＶ】
2011504087.tif 000011
【００９７】
計算に使用されるＦＧ，ＮＦＧ及びＲＮＦＧユニットの容量は図４に示されている。動作マージンのシナリオ解析の結果は表Ｖ−VIIIに示されている。
【００９８】
表Ｖはシナリオ１の結果を示し、ＦＧ，ＮＦＧ及びローカル負荷の低い変化（５％/min）は低い動作マージンをもたらし、ネットワークをそのフル定格容量の近くで動作可能にすることを示す。トリムトリガレベルは５％/min及び４０％/minのＲＮＦＧランプレートに対してそれぞれ９２．５％及び９５．１％の間で変化する。ＡＮＭスキームは、ＲＮＦＧユニットのランプレートに応じて定格レートの８６％〜８８．２％でＲＮＦＧユニットへの容量の開放を開始する。興味深いことに、最高リセットトリガ点は最低トリムＲＮＦＧトリガ点で起こる。これは]シナリオ２−４に対しても同様である。つまり、ＲＮＦＧユニットのランプレートが高いほど、リセット動作前に出力が高くなり得るが、削減後のＲＮＦＧユニットのより速い増加のためにリセットトリガは低くなる。
【表Ｖ】
2011504087.tif 000012
【００９９】
表ＶIはシナリオ２の解析の結果を示す。シナリオ２はもっと大きな変化（１０％）のＦＧ，ＮＦＧ出力及びローカル負荷について考察する。これは、ＲＮＦＧユニットをトリップ、トリム及び開放するために、より大きな動作マージン及びより低いトリガレベルをもたらすことがわかる。ここではトリムトリガレベルは８４．６％から８７．２％まで変化し、シナリオ１の場合より約８％低くなる。リセットトリガレベルも同じ量だけ減少して７４．５％から７６．６％になる。したがって、シナリオ２ではＲＮＦＧユニットはシナリオ１より多くの削減を受ける。
【表ＶＩ】
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【０１００】
シナリオ３は更にもっと大きく変化するＦＧ及びＮＦＧ出力及びローカル負荷について考察する。これは、より大きな動作マージンを要求するためにもっと大きく低下したトリガレベルをもたらすことがわかる。表VIIに示されるように、グローバルＲＮＦＧトリップ及びシーケンシャルＲＮＦＧトリップは依然として９５％より上又はほぼ９５％にあるが、トリム及びリセットトリガレベルは大きく低下する。トリムトリガレベルは６８．８％から７４．１％まで変化し、リセットトリガレベルは５１．４％から５３．６％まで変化する。
【表ＶＩＩ】
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【０１０１】
シナリオ４はＦＧ及びＮＦＧ出力及びローカル負荷の変化が最も極端な場合である。指定されたＲＮＦＧランプレートの各々に対して、ＦＧ，ＮＦＧ及びローカル負荷は４０％/miniで変化するものと仮定される。表VIIIに示されるように、これはＡＮＭスキームに対して大きく低下したトリガレベルをもたらす。グローバル及びシーケンシャルＲＮＦＧトリップトリガレベルは依然として９０％より上であるが、トリムトリガレベルは３７．２％から３９．８％まで変化する。これは、ＦＧ，ＮＦＧ及びローカル負荷が大きく変化する場合には、ＲＮＦＧユニットの能力は所要のトリム動作マージンの大きさにあまり影響を与えないことを示す。また表VIIIに示されるように、５．３％〜７．５％の出力が測定されるまで容量はＲＮＦＧに開放されないという厳しい状況にある。
【表ＶＩＩＩ】
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【０１０２】
表Ｖ−VIIIに示されるように、既存のＤＧユニット及び負荷の挙動はＡＮＭスキームにより使用される動作マージンの大きさに大きな影響を与える。どのシナリオでも、ＲＮＦＧのランプレートが速いほど、ＲＮＦＧをトリムするトリガレベルが高くなり、ＲＮＦＧユニットによるエネルギー収量が大きくなる。決定された動作マージンより小さい動作マージンがネットワークオペレータの自己判断で使用され得るが、参加ＲＮＦＧユニットのトリッピングの増加を生じ得る。これがネットワーク性能及び参加発電機に与える影響は考慮する必要はない。
【０１０３】
上述したネットワークの制御及び測定は任意の適切な測定装置及びコントローラを用いて行うことができる。図５は本発明をプログラマブルロジックコントローラ（ＰＬＣ）で実施するためのアクティブネットワークマネジメントシステムの一例を示す。本例では、ゾーン１及びゾーン２がゾーン３内にネストされている。すべての測定サイト及びすべてのＲＮＦＧユニットにＰＬＣが配置されている。各ＲＮＦＧ・ＰＬＣ及び測定ＰＬＣ（各ゾーン境界にある）は中央ＡＮＭ・ＰＬＣへ戻る直接通信パスを有する。本例では、ネットワークに接続された６つのＲＮＦＧユニットＲＮＦＧ１−６が存在する。ＲＮＦＧ１、ＲＮＦＧ３及びＲＮＦＧ５はゾーン１に位置し、ＲＮＦＧ２、ＲＮＦＧ４及びＲＮＦＧ６はゾーン２内に位置する。すべてのＲＮＦＧユニットはゾーン３内に位置する。
【０１０４】
図５は、各ゾーンに対する優先順位スタックも示し、ＲＮＦＧ１はゾーン１において使用可能な容量へのアクセスに関して最高の優先順位であり、ＲＮＦＧ２はゾーン２において最高の優先順位である。ゾーン１の測定ＰＬＣがシーケンシャルトリップマージンの超過を測定する場合には、システム状態がすべてのＲＮＦＧユニットをトリップすることを要求し、すべてオンラインであるものとすれば、ＲＮＦＧ５が最初にトリップされ、次にＲＮＦＧ３が、次にＥＮＦＧ５がトリップされる。シーケンシャルトリップマージンがゾーン２で超過される場合には、システム状態がすべてのＲＮＦＧユニットをトリップすることを要求し、すべてオンラインであるものとすれば、ＲＮＦＧ６が最初にトリップされ、次にＲＮＦＧ４が、次にＥＮＦＧ２がトリップされる。ゾーン３の測定ＰＬＣがシーケンシャルトリップマージンの超過を測定する場合には、６個のＲＮＦＧユニットがすべてオンラインである場合、最初にトリップされるＲＮＦＧはＲＮＦＧ６であり、次にＲＮＦＧ５がトリップされ、以下同様に出力がトリムマージンより低くなるまで又はＥＮＦＧ１に到達するまで、スタック順にＲＮＦＧがトリップされ切断される。
【０１０５】
上記の動作マージンは現在のネットワーク状態に基づいてリアルタイムに又はオフライン調査で計算することができる。動作マージンの動的設定（フレキシブルマージン）は容量へのアクセス機会の増加をＲＮＦＧユニットに与える。ノーマル動作中にＲＮＦＧユニットをトリップする配電ネットワークへのいかなる悪影響も考慮しなければならない。マージン超過時の電力出力の勾配が既知であれば、ＡＮＭスキームは逆時間特性を用いて所要の応答速度を決定することができる。電力出力の勾配の知見は、発行されるセットポイントに加えて、リセットマージンまでの出力の低減を達成するために、ＲＮＦＧユニットのランプレートを設定する機会も与える。これはフレキシブルな動作マージンをもたらし、現在のネットワーク状態に基づく、使用可能なネットワーク容量のより大きな利用を可能にする。
【０１０６】
上記の動作マージンは確立論を考慮に入れて公式化することができる。マージンが許容可能で合理的で規則的であるとみなせるＡＮＭパラメータ変化を満たすように、（マージンの計算において）時間係数が満足される確率又は適切に設定される確率に加えて、ランプレート（ＦＧユニット、ＮＦＧユニット、ＲＮＦＧユニット及び電気負荷のランプレート）が同時発生する確率を含めることができる。このような規則的で許容可能な変化による変化はＲＮＦＧユニットの個別的又は集合的なトリップを生じ得る。
【０１０７】
上記のマージンを用いるのみならず、参加エネルギー発生／消費装置の制御を供給するいくつかの他の方法があり、例えばエネルギー発生／消費装置により発生又は消費されるエネルギーの増加又は減少に対するネットワークの感度（リアルタイム又はオフラインで計算される）を十分に考慮して所要の低減／増加を直接計算する方法；最適化技術を用いてリアルタイムに又は計画されたコスト値及び他の仮定に従ってセットポイントで動作する最適な参加エネルギー発生／消費装置を特定する方法、及び比例積分微分（ＰＩＤ）制御などを用いて参加エネルギー発生／消費装置のエネルギーの所要の発生又は消費及び応答特性を変化させる方法がある。
【０１０８】
エネルギー発生装置に対する削減の減少及び再生可能資源から発生される全増加のためのルートを提供するために、配電ネットワークのクリティカル回路点又はその近くにエネルギーストレージシステム（ＥＳＳ）をＡＮＭシステムへのインタフェースと一緒に設けることができる。動作マージン設定アプローチは任意の蓄積技術を収容できる。ＥＳＳはＡＮＭスキームによる制約管理をサポートし得る別のエネルギー発生／消費装置として作用する。同様に、ＡＮＭスキームはＥＳＳと同じように重要なネットワークサポートを与えるために需要サイドマネジメント（ＤＳＭ）を組み込むことができる。ＤＳＭの位置はクリニカル回路に対して複数の遠隔位置に配置することができるが、ＡＮＭスキームが動作マージンの設定において利用可能なＤＳＭ能力を代理することができる。ＡＮＭスキームは負荷増大、減少及び移動に対する刺激として作用し得る。
【０１０９】
ＡＮＭは、例えば電力ネットワークの一部分のアイランド化をサポートするために、個々のゾーン又はひとまとめのゾーンのエネルギー独立性を増加させるために用いることができる。この場合には、ＡＮＭスキームは平衡発電機にネットワーク及びエネルギー発生／消費装置上のフローに関する情報を供給し、地域間電力交換所を管理することができる。ＡＮＭスキームは、プライベート配電ネットワークとメイングリッドとの間のインタフェースを、プライベート配電ネットワークをＡＮＭ制御ゾーンとして処理することによって（他のゾーンは必要に応じネスト化する）、管理することもできる。プライベート配電ネットワークはＡＮＭスキームにより監視し制御することによって、ワイドグリッドからの微小発電、ＤＳＭ、ＥＳＳ及び増加エネルギーの独立性を容易にすることができる。
【０１１０】
当業者は、本発明から離れることなく開示の構成の変更が可能であることは認識されよう。例えば、ＡＮＭスキームの配電ネットワークへの適用が提示されているが、ＡＮＭスキームは送電ネットワークに対する制約を維持するために配置することもできる。また、出力発生及びランプレート及び電気需要などの風力発電に対する予測技術をＡＮＭ動作の向上のために用いることができるとともに、トリム及びリセット動作マージンの設定に組み入れて配電ネットワークの熱容量の使用を最大にすることができる。また、開示の構成の変更はエネルギー蓄積システム、発電機制御、アイランド化された電力システム、ボトルネック及び電力システム上のインタフェースに適用することもできる。従って、上記の特定の実施例の説明はほんの一例として与えられているにすぎず、本発明を限定するものではない。上述した動作に大きな変更を与えることなく小さな変更を加えることができることは当業者に明らかであろう。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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