(57)【要約】  電力セル同士を非同期に相互接続した電力ネットワークシステムを構築するにあたり、電力ルータの管理又は制御をより適切に行う。第１レグ（１１）〜第４レグ（１４）は、一端が直流母線（１０１）に接続され、他端が外部接続端子として外部の接続相手に接続され、電力を双方向に変換する。制御部（１９）は、第１レグ（１１）〜第４レグ（１４）の運転を制御する。制御部（１９）は、起動対象レグの指定と、起動対象レグの運転モードの指定と、が含まれる制御指示（５２）を受け取る。制御部１９は、起動対象レグを指定された運転モードで起動できるかについて判断を行う。制御部（１９）は、起動対象レグを指定された運転モードで起動できる場合に、起動対象レグを指定された運転モードで起動する。
2014115569.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の定格に電圧が維持される直流母線と、
第１の接続端が前記直流母線に接続され、第２の接続端が外部接続端子として外部の接続相手に接続され、前記第１の接続端と前記第２の接続端との間で電力を双方向に変換する機能を有する複数の電力変換レグと、
前記複数の電力変換レグの運転を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、
前記複数の電力変換レグのうちで起動対象となる起動対象レグの指定と、前記起動対象レグの運転モードの指定と、が含まれる制御指示を受け取り、
前記起動対象レグを指定された前記運転モードで起動できるかについて判断を行い、
前記起動対象レグを指定された前記運転モードで起動できる場合に、前記起動対象レグを指定された前記運転モードで起動する、
電力ルータ。
【請求項２】
前記制御手段は、
前記判断において、
前記制御指示で指定された運転モードが、マスターモード、指定電力送受電モード及び自立モードのいずれであるかを判定し、
運転モードごとに前記起動対象レグを起動できるかについて判断する、
請求項１に記載の電力ルータ。
【請求項３】
前記制御手段は、
前記制御指示で指定された運転モードがマスターモードである場合には、
前記直流母線の電圧を取得し、
前記直流母線の電圧が所定値よりも大きい場合には、前記起動対象レグを起動可能と判断し、
前記直流母線の電圧が所定値よりも小さい場合には、外部へ母線電圧異常を通知し、前記起動対象レグの起動を中止する、
請求項２に記載の電力ルータ。
【請求項４】
前記制御手段は、
前記制御指示で指定された運転モードがマスターモードではない場合には、
前記起動対象レグ以外に、前記複数の電力変換レグのうちでマスターモードにて運転しているレグが有るかを判定し、
マスターモードで運転しているレグが有る場合には、前記起動対象レグを起動可能と判断し、
マスターモードで運転しているレグが無い場合には、マスターモードのレグが無いことを外部へ通知し、前記起動対象レグの起動を中止する、
請求項２又は３に記載の電力ルータ。
【請求項５】
前記電力変換レグは、
前記第１の接続端と前記第２の接続端との間に接続され、前記第１の接続端と前記第２の接続端との間で電力を双方向に変換する電力変換部と、
前記電力変換部と前記第２の接続端との間に流れる電流を検出する電流センサと、
前記電力変換部と前記第２の接続端との間に挿入され、前記電力変換部と前記第２の接続端との間の接続または開放する開閉器と、
前記開閉器と前記第２の接続端との間の電圧を検知する電圧センサと、を備える、
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の電力ルータ。
【請求項６】
前記制御手段は、
前記起動対象レグが起動可能である場合に、
前記制御指示で指定された運転モードが、マスターモード、指定電力送受電モード及び自立モードのいずれであるかを判定し、
運転モードごとに異なる条件で前記起動対象レグを起動する、
請求項５に記載の電力ルータ。
【請求項７】
前記制御指示で指定された運転モードがマスターモードである場合には、
前記制御手段は、
前記起動対象レグの前記電圧センサから、接続相手の電圧振幅及び周波数を取得し、
前記周波数と時間的に同期した波形モデルを生成し、
前記直流母線の電圧と前記電圧振幅との差分を算出し、
前記差分に基づいて前記波形モデルの振幅を設定し、前記波形モデルを前記起動対象レグの前記電力変換部に設定する、
請求項６に記載の電力ルータ。
【請求項８】
前記制御指示で指定された運転モードがマスターモードではない場合には、
前記制御手段は、
前記制御指示に含まれる波形モデルの周波数を取得し、
前記周波数と時間的に同期した波形モデルを生成する、
請求項７に記載の電力ルータ。
【請求項９】
前記制御手段は、
前記制御指示で指定された運転モードが指定電力送受電モード及び自立モードのいずれであるかを判断し、
前記制御指示で指定された運転モードが指定電力送受電モードである場合には、
前記制御指示に含まれる波形モデルの振幅を取得し、
取得した前記振幅を前記波形モデルの振幅として設定し、前記波形モデルを前記起動対象レグの前記電力変換部に設定し、
前記制御指示で指定された運転モードが自立モードである場合には、
生成した前記波形モデルを前記起動対象レグの前記電力変換部に設定する、
請求項７に記載の電力ルータ。
【請求項１０】
前記制御手段は、
前記電力変換部の前記波形モデルを設定した後に、
前記開閉器を制御して、前記電力変換部と前記第２の接続端とを接続させ、
外部に起動完了を通知する、
請求項８又は９に記載の電力ルータ。
【請求項１１】
前記制御手段は、
前記起動対象レグの起動が完了した後に、前記起動対象レグから接続相手への送電を開始させる、
請求項７乃至１０のいずれか一項に記載の電力ルータ。
【請求項１２】
前記制御手段は、
前記制御指示で指定された運転モードに応じて、送電状態を調整する、
請求項１１に記載の電力ルータ。
【請求項１３】
前記制御手段は、
前記制御指示で指定された運転モードがマスターモードである場合には、
前記直流母線の電圧を取得し、
前記直流母線の電圧が所定範囲内であるかを判定し、
前記直流母線の電圧が所定範囲内である場合には、
外部に送電成功を通知する、
請求項１２に記載の電力ルータ。
【請求項１４】
前記制御手段は、
前記直流母線の電圧が所定範囲外である場合には、
前記直流母線の電圧の定格値と前記直流母線の電圧との差分を算出し、
算出した前記差分に基づいて、前記起動対象レグの出力電圧を決定し、
決定した前記出力電圧を前記波形モデルの振幅として設定し、前記波形モデルを前記起動対象レグの前記電力変換部に設定し、
再度、前記直流母線の電圧を取得し、
前記直流母線の電圧が所定範囲内であるかを判定する、
請求項１３に記載の電力ルータ。
【請求項１５】
前記制御手段は、
前記直流母線の電圧が所定範囲内であるかを判定した回数が所定回数となった場合、
前記起動対象レグからの送電を中止し、外部に送電不可を通知する、
請求項１４に記載の電力ルータ。
【請求項１６】
前記制御手段は、
前記制御指示で指定された運転モードが指定電力送受電モードである場合には、
前記起動対象レグの出力電力を取得し、
前記出力電力が所定範囲内であるかを判定し、
前記出力電力が所定範囲内である場合には、
外部に送電成功を通知する、
請求項１２に記載の電力ルータ。
【請求項１７】
前記制御手段は、
前記出力電力が所定範囲外である場合には、
前記出力電力の定格値と前記出力電力との差分を算出し、
算出した前記差分に基づいて、前記起動対象レグの出力電圧を決定し、
決定した前記出力電圧を前記波形モデルの振幅として設定し、前記波形モデルを前記起動対象レグの前記電力変換部に設定し、
再度、前記出力電力を取得し、
前記出力電力が所定範囲内であるかを判定する、
請求項１６に記載の電力ルータ。
【請求項１８】
前記制御手段は、
前記出力電力が所定範囲内であるかを判定した回数が所定回数となった場合、
前記起動対象レグからの送電を中止し、外部に送電不可を通知する、
請求項１７に記載の電力ルータ。
【請求項１９】
前記制御手段は、
前記制御指示で指定された運転モードが自立モードである場合には、
前記制御指示で指定された出力電圧及び周波数を取得し、
前記出力電圧が所定範囲内であるかを判定し、
前記周波数が所定値であるかを判定し、
前記出力電圧が前記所定範囲内かつ前記周波数が前記所定値である場合には、
外部に送電成功を通知する、
請求項１２に記載の電力ルータ。
【請求項２０】
前記制御手段は、
前記出力電圧が前記所定範囲外、又は、前記周波数が前記所定値ではない場合には、
前記制御指示で指定される出力電圧及び周波数を取得し、
取得した前記出力電圧及び周波数に基づいた波形モデルを再生成し、再生成した前記波形モデルを前記起動対象レグの前記電力変換部に設定し、
再度、出力電圧及び周波数を取得し、
前記出力電圧が所定範囲内であるかを判定し、
前記周波数が所定値であるかを判定する、
請求項１９に記載の電力ルータ。
【請求項２１】
前記制御手段は、
前記出力電圧が所定範囲内であるかを判定し、前記周波数が所定値であるかを判定した回数が所定回数となった場合、
前記起動対象レグからの送電を中止し、外部に送電不可を通知する、
請求項２０に記載の電力ルータ。
【請求項２２】
一又は複数の電力ルータと、
前記電力ルータが直接的又は間接的に接続される電力系統と、を備え、
前記一又は複数の電力ルータのそれぞれは、
所定の定格に電圧が維持される直流母線と、
第１の接続端が前記直流母線に接続され、第２の接続端が外部接続端子として外部の接続相手に接続され、前記第１の接続端と前記第２の接続端との間で電力を双方向に変換する機能を有する複数の電力変換レグと、
前記複数の電力変換レグの運転を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、
前記複数の電力変換レグのうちで起動対象となる起動対象レグの指定と、前記起動対象レグの運転モードの指定と、が含まれる制御指示を受け取り、
前記起動対象レグを指定された前記運転モードで起動できるかについて判断を行い、
前記起動対象レグを指定された前記運転モードで起動できる場合に、前記起動対象レグを指定された前記運転モードで起動する、
電力ネットワークシステム。
【請求項２３】
所定の定格に電圧が維持される直流母線と、
第１の接続端が前記直流母線に接続され、第２の接続端が外部接続端子として外部の接続相手に接続され、前記第１の接続端と前記第２の接続端との間で電力を双方向に変換する機能を有する複数の電力変換レグと、を備える電力ルータにおいて、
前記複数の電力変換レグのうちで起動対象となる起動対象レグの指定と、前記起動対象レグの運転モードの指定と、が含まれる制御指示を受け取り、
前記起動対象レグを指定された前記運転モードで起動できるかについて判断を行い、
前記起動対象レグを指定された前記運転モードで起動できる場合に、前記起動対象レグを指定された前記運転モードで起動する、
電力ルータの運転制御方法。
【請求項２４】
所定の定格に電圧が維持される直流母線と、
第１の接続端が前記直流母線に接続され、第２の接続端が外部接続端子として外部の接続相手に接続され、前記第１の接続端と前記第２の接続端との間で電力を双方向に変換する機能を有する複数の電力変換レグと、
前記複数の電力変換レグの運転を制御する制御手段を構成するコンピュータと、を備える電力ルータにおいて、
前記コンピュータに、
前記複数の電力変換レグのうちで起動対象となる起動対象レグの指定と、前記起動対象レグの運転モードの指定と、が含まれる制御指示を受け取る処理と、
前記起動対象レグを指定された前記運転モードで起動できるかについて判断を行う処理と、
前記起動対象レグを指定された前記運転モードで起動できる場合に、前記起動対象レグを指定された前記運転モードで起動する処理と、を実行させる、
電力ルータの運転制御プログラムが格納された非一時的なコンピュータ可読媒体。
【請求項２５】
一又は複数の電力ルータと、
前記電力ルータが直接的又は間接的に接続される電力系統と、
前記一又は複数の電力ルータの運転を制御する管理装置を構成するコンピュータと、を備え、
前記一又は複数の電力ルータのそれぞれは、
所定の定格に電圧が維持される直流母線と、
第１の接続端が前記直流母線に接続され、第２の接続端が外部接続端子として外部の接続相手に接続され、前記第１の接続端と前記第２の接続端との間で電力を双方向に変換する機能を有する複数の電力変換レグと、
前記複数の電力変換レグの運転を制御する制御手段と、を備え、
前記コンピュータに、
前記複数の電力変換レグのうちで起動対象となる起動対象レグの指定と、前記起動対象レグの運転モードの指定と、が含まれる制御指示を、前記一又は複数の電力ルータのいずれかに含まれる起動対象レグに出力する処理を実行させ、
前記制御手段は、
前記起動対象レグを指定された前記運転モードで起動できるかについて判断を行い、
前記起動対象レグを指定された前記運転モードで起動できる場合に、前記起動対象レグを指定された前記運転モードで起動する、
管理装置の制御プログラムが格納された非一時的なコンピュータ可読媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力ルータとその運転制御方法、電力ネットワークシステム、プログラムが格納された非一時的なコンピュータ可読媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力供給システムを構築するにあたっては、電力送電網をさらに安定的に拡張していくことはもちろん、今後は大量の自然エネルギーを導入できるシステムにすることも大事な課題となってきている。そこで、新たな電力網としてデジタルグリッド（登録商標）という電力ネットワークシステムが提案されている（特許文献１及び２）。
デジタルグリッド（登録商標）とは、電力網を小規模なセルに細分化し、それらを非同期に相互接続した電力ネットワークシステムである。各電力セルは、小さなものとしては一つの家やビル、商業施設であり、大きなものとしては県や市町村といった規模になる。各電力セルは、その中に負荷を有することはもちろん、発電設備や電力貯蔵設備を有する場合もある。発電設備としては、太陽光発電や風力発電、地熱発電などの自然エネルギーを利用する発電設備が例として挙げられる。【０００３】
各電力セルの内部で自由に発電したり、さらに、電力セル間でスムースに電力を融通し合うようにしたりするため、電力セル同士は非同期で接続されている。すなわち、複数の電力セルが相互に接続されているとしても、それぞれの電力セルで使用される電力の電圧、位相および周波数は他の電力セルとは非同期である。
図１６は、電力ネットワークシステム８１０の例を示す図である。図１６において、基幹系統８１１は大規模発電所８１２からの基幹電力を送電する。そして、複数の電力セル８２１〜８２４が配置されている。各電力セル８２１〜８２４は、家８３１やビル８３２などの負荷や、発電設備（例えば太陽光発電パネル８３３、風力発電機８３４）や、電力貯蔵設備（例えば蓄電池８３５）、を有している。
なお、本明細書では、発電設備と電力貯蔵設備とを総称して、分散型電源ということがある。【０００４】
さらに、各電力セル８２１〜８２４は、他の電力セルや基幹系統８１１と接続されるための接続口（接続ポート）となる電力ルータ８４１〜８４４を備えている。電力ルータ８４１〜８４４は複数のレグ（ＬＥＧ）を有している。（紙幅の都合上、図１６中ではレグの符号を省略した。電力ルータ８４１〜８４４に付属している白丸が各レグの接続端子であると解釈してほしい。）
ここで、レグとは、接続端子と電力変換部とを有しており、各レグにはアドレスが付されている。なお、レグによる電力変換とは、交流から直流へまたは直流から交流への変換や、電力の電圧、周波数、位相を変化させることをいう。【０００５】
すべての電力ルータ８４１〜８４４は通信網８５１によって管理サーバ８５０に繋がっており、管理サーバ８５０によってすべての電力ルータ８４１〜８４４は統合的に運用制御される。例えば、管理サーバ８５０から各電力ルータ８４１〜８４４に対し、レグごとに電力の送電または受電を指示する。これにより、電力ルータ８４１〜８４４を介し、電力セル間での電力融通が行われる。【０００６】
電力セル間での電力融通が実現することにより、例えば、一つの発電設備（例えば太陽光発電パネル８３３、風力発電機８３４）や一つの電力貯蔵設備（例えば蓄電池８３５）を複数の電力セルで共有することができるようになる。電力セル間で互いに余剰電力を融通し合うようになれば、設備コストを大幅に削減しながらも電力需給バランスを安定的に保つことができるようになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許４７８３４５３号公報
【特許文献２】特開２０１１−１８２６４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
電力ルータによって複数の電力セルを非同期に接続できればその利点は非常に大きいものであるので、早期に電力ルータを実用化することが期待されている。
しかし、実際に電力ルータを実用化するとなると、これまでの送配電設備にはない特有の課題がある。現在主流の送配電設備は、電圧、位相および周波数が完全に同期している電力系統を前提としているから、電圧あるいは位相、周波数が異なる電力系統同士を接続する電力ルータには新たな課題に対する配慮が必要である。【０００９】
本発明は上記の事情に鑑みて成されたものであり、本発明の目的は、電力セル同士を非同期に相互接続した電力ネットワークシステムの構築を実現するにあたり、電力ルータの管理をより適切に行うことである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様である電力ルータは、所定の定格に電圧が維持される直流母線と、第１の接続端が前記直流母線に接続され、第２の接続端が外部接続端子として外部の接続相手に接続され、前記第１の接続端と前記第２の接続端との間で電力を双方向に変換する機能を有する複数の電力変換レグと、前記複数の電力変換レグの運転を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記複数の電力変換レグのうちで起動対象となるレグの指定と、前記起動対象レグの運転モードの指定と、が含まれる運転指示を受け取り、
前記起動対象レグを指定された前記運転モードで起動できるかについて判断を行い、前記起動対象レグを指定された前記運転モードで起動できる場合に、前記起動対象レグを指定された前記運転モードで起動するものである。【００１１】
本発明の一態様である電力ネットワークシステムは、一又は複数の電力ルータと、前記電力ルータが直接的又は間接的に接続される電力系統と、を備え、前記一又は複数の電力ルータのそれぞれは、所定の定格に電圧が維持される直流母線と、第１の接続端が前記直流母線に接続され、第２の接続端が外部接続端子として外部の接続相手に接続され、前記第１の接続端と前記第２の接続端との間で電力を双方向に変換する機能を有する複数の電力変換レグと、前記複数の電力変換レグの運転を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記複数の電力変換レグのうちで起動対象となるレグの指定と、前記起動対象レグの運転モードの指定と、が含まれる運転指示を受け取り、前記起動対象レグを指定された前記運転モードで起動できるかについて判断を行い、前記起動対象レグを指定された前記運転モードで起動できる場合に、前記起動対象レグを指定された前記運転モードで起動するものである。【００１２】
本発明の一態様である電力ルータの運転制御方法は、所定の定格に電圧が維持される直流母線と、第１の接続端が前記直流母線に接続され、第２の接続端が外部接続端子として外部の接続相手に接続され、前記第１の接続端と前記第２の接続端との間で電力を双方向に変換する機能を有する複数の電力変換レグと、を備える電力ルータにおいて、前記複数の電力変換レグのうちで起動対象となる起動対象レグの指定と、前記起動対象レグの運転モードの指定と、が含まれる運転指示を受け取り、前記起動対象レグを指定された前記運転モードで起動できるかについて判断を行い、前記起動対象レグを指定された前記運転モードで起動できる場合に、前記起動対象レグを指定された前記運転モードで起動するものである。【００１３】
本発明の一態様である電力ルータの運転制御プログラムは、所定の定格に電圧が維持される直流母線と、第１の接続端が前記直流母線に接続され、第２の接続端が外部接続端子として外部の接続相手に接続され、前記第１の接続端と前記第２の接続端との間で電力を双方向に変換する機能を有する複数の電力変換レグと、前記複数の電力変換レグの運転を制御する制御手段を構成するコンピュータと、を備える電力ルータにおいて、前記コンピュータに、前記複数の電力変換レグのうちで起動対象となる起動対象レグの指定と、前記起動対象レグの運転モードの指定と、が含まれる運転指示を受け取る処理と、前記起動対象レグを指定された前記運転モードで起動できるかについて判断を行う処理と、前記起動対象レグを指定された前記運転モードで起動できる場合に、前記起動対象レグを指定された前記運転モードで起動する処理と、を実行させるものである。【００１４】
本発明の一態様である管理装置の制御プログラムは、一又は複数の電力ルータと、前記電力ルータが直接的又は間接的に接続される電力系統と、前記一又は複数の電力ルータの運転を制御する管理装置を構成するコンピュータと、を備え、前記一又は複数の電力ルータのそれぞれは、所定の定格に電圧が維持される直流母線と、第１の接続端が前記直流母線に接続され、第２の接続端が外部接続端子として外部の接続相手に接続され、前記第１の接続端と前記第２の接続端との間で電力を双方向に変換する機能を有する複数の電力変換レグと、前記複数の電力変換レグの運転を制御する制御手段と、を備え、前記コンピュータに、前記複数の電力変換レグのうちで起動対象となる起動対象レグの指定と、前記起動対象レグの運転モードの指定と、が含まれる運転指示を、前記一又は複数の電力ルータのいずれかに含まれる起動対象レグに出力する処理を実行させ、前記制御手段は、前記起動対象レグを指定された前記運転モードで起動できるかについて判断を行い、前記起動対象レグを指定された前記運転モードで起動できる場合に、前記起動対象レグを指定された前記運転モードで起動するものである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、電力セル同士を非同期に相互接続した電力ネットワークシステムを構築するにあたり、電力ルータの管理又は制御をより適切に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】電力ルータ１００の概略構成を示すブロック図である。
【図２】レグの内部構造の例を表示した電力ルータ１００のブロック図である。
【図３】レグの内部構造をより詳しく表示した電力ルータ１００のブロック図である。
【図４】ＡＣスルーレグ６０を有する電力ルータ１７０の構成例を示すブロック図である。
【図５】制御部１９の構成と起動対象レグとの関係を模式的に示すブロック図である。
【図６】電力ルータ１００内の起動対象レグの起動手順を示すフローチャートである。
【図７】運転モード妥当性判断Ｓ２の処理手順を示すフローチャートである。
【図８】レグ起動ステップＳ３の処理手順を示すフローチャートである。
【図９】電力ルータ２００の送電開始動作の手順を示すフローチャートである。
【図１０】電力ルータ２００の第１送電調整処理ステップＳ６１の手順を示すフローチャートである。
【図１１】電力ルータ２００の第２送電調整処理ステップＳ７１の手順を示すフローチャートである。
【図１２】電力ルータ２００の第３送電調整処理ステップＳ７３の手順を示すフローチャートである。
【図１３】電力ネットワークシステムの一例である電力ネットワークシステム１００１の構成を模式的に示すブロック図である。
【図１４】電力ネットワークシステムの一例である電力ネットワークシステム１００２の構成を模式的に示すブロック図である。
【図１５】電力ネットワークシステムの一例である電力ネットワークシステム１００３の構成を模式的に示すブロック図である。
【図１６】電力ネットワークシステム８１０の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。以下の実施の形態では、上述の電力ルータの具体的構成について説明する。但し、各実施の形態は本発明を電力ルータのみに限定するものではなく、本発明は電力ルータが組み込まれた装置などの他の構成を含むものとして理解できる。各図面においては、同一要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略される。
【００１８】
実施の形態１
本実施の形態では、電力ルータの起動、及び電力ルータに含まれるレグの起動について具体的に説明する。ここでは、まず、実施の形態１にかかる電力ルータ１００の構成について説明する。電力ルータ１００は、上述の電力ルータ８４１〜８４４（図１６）の具体例である。図１は、電力ルータ１００の概略構成を示すブロック図である。電力ルータ１００は、概略、直流母線１０１、第１レグ１１、第２レグ１２、第３レグ１３、第４レグ１４及び制御部１９を有する。なお、図中では、紙幅の都合上、第１レグ〜第４レグを、それぞれレグ１〜レグ４と表示している。
【００１９】
直流母線１０１には、第１レグ１１〜第４レグ１４が並列に接続されている。直流母線１０１は直流電力を流すためのものである。制御部１９は、通信バス１０２を介して第１レグ１１〜第４レグ１４の動作状態（外部への送電動作、外部への受電動作など）を制御することにより、直流母線１０１の母線電圧Ｖ１０１を所定の一定値に維持する。つまり、電力ルータ１００は第１レグ１１〜第４レグ１４を介して外部と繋がるのであるが、外部とやり取りする電力を一旦総て直流に変換して直流母線１０１にのせる。このように一旦直流を介することにより、周波数や電圧、位相が異なる場合でも、電力セル同士を非同期で接続することができる。
【００２０】
なお、本実施の形態では、電力ルータ１００が４つのレグを有する例について説明するが、これはあくまで一例に過ぎない。電力ルータには、２以上の任意の個数のレグを設けることが可能である。本実施の形態では第１レグ１１〜第４レグ１４は同様の構成を有するが、電力ルータが有する２以上のレグは、同様の構成でもよいし、異なる構成でもよい。なお、以下では、レグを電力変換レグとも称する。
【００２１】
次に、第１レグ１１〜第４レグ１４について説明する。図２は、レグの内部構造の例を表示した電力ルータ１００のブロック図である。第１レグ１１〜第４レグ１４は同様の構成を有するが、図面の簡略化のため、図２では第１レグ１１及び第２レグ１２の内部構造を表示し、第３レグ１３及び第４レグ１４の内部構造の表示を省略している。図３は、レグの内部構造をより詳しく表示した電力ルータ１００のブロック図である。第１レグ１１〜第４レグ１４は同様の構成を有するが、図面の簡略化のため、図３では第１レグ１１の内部構造を表示し、第２レグ１２の内部構造、第３レグ１３及び第４レグ１４、通信バス１０２の表示を省略している。
【００２２】
第１レグ１１〜第４レグ１４は、直流母線１０１に対して並列に設けられている。上述のように、第１レグ１１〜第４レグ１４は同様の構成を有する。よって、代表して第１レグ１１の構成を説明する。
図２に示すように、第１レグ１１は、電力変換部１１１、電流センサ１１２、開閉器１１３、電圧センサ１１４を有する。第１レグ１１は、接続端子１１５を介して、例えば基幹系統８１１と接続される。電力変換部１１１は、交流電力を直流電力に、あるいは、直流電力を交流電力に変換する。直流母線１０１には直流電力が流れているので、つまり、電力変換部１１１は、直流母線１０１の直流電力を定められた周波数及び電圧の交流電力に変換して、接続端子１１５から外部に流す。あるいは、電力変換部１１１は、接続端子１１５から流入する交流電力を直流電力に変換して、直流母線１０１に流す。
【００２３】
電力変換部１１１は、インバータ回路の構成を有する。具体的には、図３に示すように、電力変換部１１１は、サイリスタ１１１Ｔと帰還ダイオード１１１Ｄとで構成される逆並列回路１１１Ｐを三相ブリッジ接続した構成を有する。すなわち、一のインバータ回路（電力変換部１１１）は、６個の逆並列回路１１１Ｐを有する。２つの逆並列回路１１１Ｐの間のノードから引き出され、このノードと接続端子とを結ぶ配線を支線ＢＬと称することにする。三相交流であるので、この場合、一のレグは三つの支線ＢＬを有する。
ここでは、三相交流を使用しているので三相インバータ回路としたが、場合によっては単相インバータ回路としてもよい。
【００２４】
開閉器１１３は、電力変換部１１１と接続端子１１５との間に配設される。この開閉器１１３の開閉によって、支線ＢＬが開閉される。これにより、外部と直流母線１０１とが遮断され、又は、接続される。電流センサ１１２及び電圧センサ１１４は、通信バス１０２を介して検出値を制御部１９に出力する。
【００２５】
上記説明では、電力変換部をインバータ回路とし、レグの接続相手は交流を使用するとしたが、レグの接続相手が蓄電池８３５のような直流を使用するものである場合もある（例えば、図１中の第３レグ１３は蓄電池８３５に接続している）。この場合の電力変換とは、ＤＣ−ＤＣ変換ということになる。
従って、電力変換部にインバータ回路とコンバータ回路とを並列に設け、接続相手が交流か直流かに応じてインバータ回路とコンバータ回路と使い分けるようにしてもよい。あるいは、電力変換部がＤＣ−ＤＣ変換部であるＤＣ−ＤＣ変換専用のレグを設けるようにしてもよい。
なお、すべてのレグのなかにインバータ回路とコンバータ回路とを並列に設けるよりは、ＡＣ−ＤＣ変換専用のレグとＤＣ−ＤＣ変換専用のレグとを併せ持つ電力ルータとする方がサイズやコスト面で有利な点も多々ある。
【００２６】
第２レグ１２は、電力変換部１２１、電流センサ１２２、開閉器１２３及び電圧センサ１２４を有する。第２レグ１２は、接続端子１２５を介して、例えば負荷８３０と接続される。第２レグ１２の電力変換部１２１、電流センサ１２２、開閉器１２３及び電圧センサ１２４は、それぞれ第１レグ１１の電力変換部１１１、電流センサ１１２、開閉器１１３及び電圧センサ１１４に対応する。第２レグ１２と接続される接続端子１２５は、第１レグ１１と接続される接続端子１１５に対応する。電力変換部１２１は、サイリスタ１２１Ｔと帰還ダイオード１２１Ｄとで構成される逆並列回路１２１Ｐを三相ブリッジ接続した構成を有する。サイリスタ１２１Ｔ、帰還ダイオード１２１Ｄ、逆並列回路１２１Ｐは、それぞれサイリスタ１１１Ｔ、帰還ダイオード１１１Ｄ、逆並列回路１１１Ｐに対応する。
【００２７】
第３レグ１３は、電力変換部１３１、電流センサ１３２、開閉器１３３及び電圧センサ１３４を有する。第３レグ１３は、接続端子１３５を介して、例えば蓄電池８３５と接続される。第３レグ１３の電力変換部１３１、電流センサ１３２、開閉器１３３及び電圧センサ１３４は、それぞれ第１レグ１１の電力変換部１１１、電流センサ１１２、開閉器１１３及び電圧センサ１１４に対応する。第３レグ１３と接続される接続端子１３５は、第１レグ１１と接続される接続端子１１５に対応する。電力変換部１３１は、サイリスタ１３１Ｔと帰還ダイオード１３１Ｄとで構成される逆並列回路１３１Ｐを三相ブリッジ接続した構成を有する。サイリスタ１３１Ｔ、帰還ダイオード１３１Ｄ、逆並列回路１３１Ｐは、それぞれサイリスタ１１１Ｔ、帰還ダイオード１１１Ｄ、逆並列回路１１１Ｐに対応する。但し、図面の簡略化のため、図２及び３では、第３レグ１３の内部構造の表示を省略している。
【００２８】
第４レグ１４は、電力変換部１４１、電流センサ１４２、開閉器１４３及び電圧センサ１４４を有する。第４レグ１４は、接続端子１４５を介して、例えば他の電力セルと接続される。第４レグ１４の電力変換部１４１、電流センサ１４２、開閉器１４３及び電圧センサ１４４は、それぞれ第１レグ１１の電力変換部１１１、電流センサ１１２、開閉器１１３及び電圧センサ１１４に対応する。第４レグ１４と接続される接続端子１４５は、第１レグ１１と接続される接続端子１１５に対応する。電力変換部１４１は、サイリスタ１４１Ｔと帰還ダイオード１４１Ｄとで構成される逆並列回路１４１Ｐを三相ブリッジ接続した構成を有する。サイリスタ１４１Ｔ、帰還ダイオード１４１Ｄ、逆並列回路１４１Ｐは、それぞれサイリスタ１１１Ｔ、帰還ダイオード１１１Ｄ、逆並列回路１１１Ｐに対応する。但し、図面の簡略化のため、図２及び３では、第４レグ１４の内部構造の表示を省略している。
【００２９】
制御部１９は、通信網８５１を介して、外部の管理サーバ８５０からの制御指示５２を受ける。制御指示５２は、電力ルータ１００の各レグの動作を指示するための情報を含む。なお、各レグへの動作指示については、例えば送電／受電の指定、運転モードの指定、送電又は受電する電力の指定などが含まれる。
具体的には、制御部１９は、電圧センサ１０３を介して直流母線１０１の母線電圧Ｖ１０１を監視し、電力の向きや交流電力の周波数等を制御する。すなわち、制御部１９は、通信バス１０２を介して、サイリスタ１１１Ｔ、１２１Ｔ、１３１Ｔ及び１４１Ｔのスイッチングと、開閉器１１３、１２３、１３３及び１４３の開閉とを制御する。
【００３０】
なお、上述では、レグは電力変換部を有するものとして説明したが、電力変換部を有しないレグを設けることも可能である。ここでは、仮に、電力変換部を有しないレグをＡＣ（Alternating Current）スルーレグ６０と称する。図４は、ＡＣスルーレグ６０を有する電力ルータ１７０の構成例を示すブロック図である。電力ルータ１７０は、電力ルータ１００にＡＣスルーレグ６０を追加した構成を有するものとして説明する。なお、図面の簡略化のため、図４では、第３レグ１３を省略している。また、上述では、他励式電力変換素子であるサイリスタを用いてレグを構成しているが、これは例示に過ぎない。例えば、サイリスタに代えて、自励式電力変換素子であるＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）やＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）を用いてレグを構成してもよい。
【００３１】
ＡＣスルーレグ６０は、電流センサ１６２、開閉器１６３、電圧センサ１６４を有する。ＡＣスルーレグ６０は、接続端子１６５を介して、例えば他の電力セルと接続される。ＡＣスルーレグ６０の支線ＢＬは、開閉器１６３を介して、電力変換部を有する他のレグの支線ＢＬに繋がっている。すなわち、ＡＣスルーレグ６０が接続される接続端子１６５は、電力変換部を有する他のレグが接続される接続端子に接続されている。図４では、例として、ＡＣスルーレグ６０が接続される接続端子１６５は、第４レグ１４が接続される接続端子１４５に接続される場合を示している。ＡＣスルーレグ６０の接続端子１６５と第４レグ１４が接続される接続端子１４５との間には開閉器１６３があるだけで、ＡＣスルーレグ６０は電力変換器を有しない。そのため、ＡＣスルーレグ６０が接続される接続端子１６５と第４レグ１４が接続される接続端子１４５との間では、何等の変換も受けずに電力が導通することになる。そのため、電力変換器を有しないレグを、ＡＣスルーレグと称するのである。
【００３２】
図５は、制御部１９の構成と起動対象レグとの関係を模式的に示すブロック図である。図５では、起動対象レグとして、第１レグ１１が指定される場合を示している。以下、本実施の形態では、起動対象レグとして第１レグ１１が指定される場合について説明する。制御部１９は、記憶部１９１、運転モード管理部１９２、電力変換指令部１９３、ＤＡ／ＡＤ変換部１９４及びセンサ値読み取り部１９５を有する。
【００３３】
記憶部１９１は、管理サーバ８５０からの制御指示５２を、制御指示データベース１９６（第１のデータベース、図中では＃１ＤＢと表示している）として保持している。記憶部１９１は、制御指示データベース１９６の他に、第１レグ１１〜第４レグ１４のそれぞれを識別するためのレグ識別情報データベース１９７（第２のデータベース、図中では＃２ＤＢと表示している）を保持している。記憶部１９１は、例えばフラッシュメモリなどの各種の記憶部により実現することが可能である。レグ識別情報データベース１９７は、例えばＩＰアドレス、ＵＲＬ、ＵＲＩなど、第１レグ１１〜第４レグ１４のそれぞれを特定するために割り振られた情報である。
【００３４】
運転モード管理部１９２は、例えばＣＰＵにより構成される。運転モード管理部１９２は、制御指示データベース１９６に含まれる、起動対象レグ（第１レグ１１）の運転モード（動作モードについては後述する）を指定する運転モード指定情報ＭＯＤＥを読み出す。また、運転モード管理部１９２は、記憶部１９１のレグ識別情報データベース１９７を参照し、起動対象レグ（第１レグ１１）に対応する情報（例えば、ＩＰアドレス）を読み出す。これにより、運転モード管理部１９２は、起動対象レグ（第１レグ１１）に対する起動指示を出力することができる。運転モード管理部１９２は、デジタル信号である波形指示信号ＳＤ１を出力する。また、運転モード管理部は、開閉制御信号ＳＩＧ１を起動対象レグ（第１レグ１１）の開閉器１１３へ出力する。
【００３５】
波形指示信号ＳＤ１は、ＤＡ／ＡＤ変換部１９４でデジタル−アナログ変換され、アナログ信号である波形指示信号ＳＡ１として電力変換指令部１９３へ出力される。電力変換指令部１９３は、波形指示信号ＳＡ１に応じて、電力変換部１１１へ制御信号ＳＣＯＮを出力する。
【００３６】
センサ値読み取り部１９５は、電圧センサ１０３で検出された母線電圧Ｖ１０１の値と、起動対象レグ（第１レグ１１）の電流センサ１１２の検出値Ｉｒと、電圧センサ１１４での検出値Ｖｒと、を読み取る。センサ値読み取り部１９５は、読み取り結果を、アナログ信号である読み取り信号ＳＡ２として出力する。読み取り信号ＳＡ２は、ＤＡ／ＡＤ変換部１９４でアナログ−デジタル変換され、デジタル信号である読み取り信号ＳＤ２として運転モード管理部１９２へ出力される。
【００３７】
つまり、起動対象レグとして第１レグ１１が指定されている場合には、運転モード管理部１９２は、第１レグ１１に対応するＩＰアドレスをレグ識別情報データベース１９７から読み出すこととなる。そして、運転モード管理部１９２は、読み出したＩＰアドレスを用いて、第１レグ１１に起動指示を出力する。これにより、運転モード管理部１９２は、例えば第１レグ１１を指定された運転モードにて起動させることができる。
【００３８】
続いて、電力ルータ１００のレグの運転モードについて説明する。本実施の形態では、制御指示５２に各レグの運転モード指定が含まれる。
【００３９】
まず、運転モードについて説明する。第１レグ１１〜第４レグ１４は電力変換部１１１、１２１、１３１及び１４１を有しており、電力変換部内のサイリスタは制御部１９によってそのスイッチング動作を制御されるものであることは既に述べた。
ここで、電力ルータ１００は、電力ネットワークシステム８１０のノードにあって、基幹系統８１１、負荷８３０、分散型電源および電力セルなどを互いに結びつける重要な役割を持つ。このとき、第１レグ１１〜第４レグ１４の接続端子１１５、１２５、１３５及び１４５がそれぞれ基幹系統８１１や負荷８３０、分散型電源、他の電力セルの電力ルータに接続されるわけである。本発明者らは、接続相手によって第１レグ１１〜第４レグ１４の役割は異なるものであり、第１レグ１１〜第４レグ１４が役割に応じた適切な運転を行わなければ電力ルータが成り立たないことに気付いた。本発明者らは、レグの構造自体は同じであるが、接続相手によってレグの運転の仕方を変えるようにした。
レグの運転の仕方を、運転モードと称する。
本発明者らは、レグの運転モードとして３種類を用意しておき、接続相手によってモードを切り換えるようにした。
レグの運転モードとしては、
マスターモードと、
自立モードと、
指定電力送受電モードと、がある。
以下、順番に説明する。
【００４０】
（マスターモード）
マスターモードとは、系統など安定した電力供給源に接続される場合の運転モードであり、直流母線１０１の母線電圧Ｖ１０１を維持するための運転モードである。図１では、第１レグ１１の接続端子１１５が基幹系統８１１に接続されている例を示している。図１の場合、第１レグ１１は、マスターモードとして運転制御され、直流母線１０１の母線電圧Ｖ１０１を維持する役目を担うことになる。直流母線１０１には他の第２レグ１２〜第４レグ１４が接続されているところ、第２レグ１２〜第４レグ１４から直流母線１０１に電力が流入することもあれば、第２レグ１２〜第４レグ１４から電力が流出することもある。マスターモードとなる第１レグ１１は、直流母線１０１から電力が流出して直流母線１０１の母線電圧Ｖ１０１が定格から下がった場合、流出で不足した電力分を接続相手（ここでは基幹系統８１１）から補てんする。または、直流母線１０１に電力が流入して直流母線１０１の母線電圧Ｖ１０１が定格から上がった場合、流入で過剰になった電力分を接続相手（ここでは基幹系統８１１）に逃がす。このようにして、マスターモードとなる第１レグ１１は、直流母線１０１の母線電圧Ｖ１０１を維持するのである。
したがって、一の電力ルータにおいて、少なくとも一つのレグはマスターモードとして運転されなければならない。さもなくば、直流母線１０１の母線電圧Ｖ１０１が一定に維持されなくなるからである。逆に、一の電力ルータにおいて二つ以上のレグがマスターモードで運転されてもよいが、やはり、マスターモードのレグは一つの電力ルータには一つであった方がよい。
また、マスターモードとなるレグは、基幹系統の他、例えば、自励式インバータを搭載する分散型電源（蓄電池も含む）に接続してもよい。ただし、他励式インバータを搭載する分散型電源とマスターモードとなるレグとは接続できない。
【００４１】
以下の説明において、マスターモードで運転されるレグのことを、マスターレグということがある。
【００４２】
マスターレグの運転制御について説明する。
マスターレグを起動させる際には次のようにする。
まず、開閉器１１３を開（遮断）状態にしておく。この状態で接続端子１１５を接続相手に繋ぐ。ここでは、接続相手は基幹系統８１１である。
電圧センサ１１４によって接続先の系統の電圧を測定し、ＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ−Ｌｏｃｋｅｄ−Ｌｏｏｐ）などを用いて系統の電圧の振幅、周波数および位相を求める。その後、求めた振幅、周波数および位相の電圧が電力変換部１１１から出力されるように、電力変換部１１１の出力を調整する。すなわち、サイリスタ１１１Ｔのオン／オフパターンを決定する。この出力が安定するようになったら、開閉器１１３を投入し、電力変換部１１１と基幹系統８１１とを接続する。この時点では、電力変換部１１１の出力と基幹系統８１１の電圧とが同期しているため、電流は流れない。
【００４３】
マスターレグを運用する時の運転制御を説明する。
直流母線１０１の母線電圧Ｖ１０１を電圧センサ１０３によって測定する。直流母線１０１の母線電圧Ｖ１０１が所定の定格母線電圧を上回っていたら、マスターレグ（第１レグ１１）から系統に向けて送電が行われるように、電力変換部１１１を制御する。（電力変換部１１１から出る電圧の振幅および位相の少なくともいずれか一方を調整して、マスターレグ（第１レグ１１）を介して直流母線１０１から基幹系統８１１に向けて送電が行われるようにする。）なお、直流母線１０１の定格電圧は、予め設定によって定められているものである。
【００４４】
一方、直流母線１０１の母線電圧Ｖ１０１が所定の定格母線電圧より下回っていたら、このマスターレグ（第１レグ１１）が基幹系統８１１から受電できるように、電力変換部１１１を制御する。（電力変換部１１１から出る電圧の振幅および位相の少なくともいずれか一方を調整して、マスターレグ（第１レグ１１）を介して基幹系統８１１から直流母線１０１に送電が行われるようにする。）このようなマスターレグの運転が行われることにより、直流母線１０１の母線電圧Ｖ１０１が予め定められた定格を維持できるようになることが理解されるであろう。
【００４５】
（自立モード）
自立モードとは、管理サーバ８５０から指定された振幅・周波数の電圧を自ら作り出し、接続相手との間で送受電する運転モードである。
例えば負荷８３０などの電力を消費するものに向けて電力を供給するための運転モードとなる。あるいは、接続相手から送電されてくる電力をそのまま受け取るための運転モードとなる。
図１では、第２レグ１２の接続端子１２５が負荷８３０に接続されている例を示している。第２レグ１２が自立モードとして運転制御され、負荷８３０に電力を供給することになる。
また、第４レグ１４のように他の電力ルータと接続される場合に、他の電力ルータから要求される電力分を送電するためのモードとして第４レグ１４を自立モードで運転する場合もある。
または、第４レグ１４のように他の電力ルータと接続される場合に、他の電力ルータから送電されてくる電力を受電するためのモードとして第４レグ１４を自立モードで運転する場合もある。
また、図に示していないが、負荷８３０に代えて、第２レグを発電設備に接続する場合も第２レグを自立モードで運転することもできる。ただし、この場合には発電設備に他励式インバータを搭載するようにする。
電力ルータ同士を接続する場合の運転モードについては後述する。
【００４６】
自立モードで運転されるレグを自立レグと称することにする。一つの電力ルータにおいて、自立レグは複数あってもよい。
【００４７】
自立レグの運転制御について説明する。
まず開閉器１２３を開（遮断）にしておく。接続端子１２５を負荷８３０に接続する。管理サーバ８５０から電力ルータ１００に対し、負荷８３０に供給すべき電力（電圧）の振幅および周波数が指示される。そこで、制御部１９は、指示された振幅および周波数の電力（電圧）が電力変換部１２１から負荷８３０に向けて出力されるようにする。（すなわち、サイリスタ１２１Ｔのオン／オフパターンを決定する。）この出力が安定するようになったら、開閉器１２３を投入し、電力変換部１２１と負荷８３０とを接続する。あとは、負荷８３０で電力が消費されれば、その分の電力が自立レグ（第２レグ１２）から負荷８３０に流れ出すようになる。
【００４８】
（指定電力送受電モード）
指定電力送受電モードとは、指定によって定められた分の電力をやり取りするための運転モードである。すなわち、接続相手に指定電力を送電する場合と、接続相手から指定電力を受電する場合と、がある。
図１では、第４レグ１４が他の電力ルータと接続されている。
このような場合に、決まった分の電力を一方から他方へ融通するようなことが行われる。
または、第３レグ１３は蓄電池８３５に接続されている。
このような場合に、決まった分の電力を蓄電池８３５に向けて送電して、蓄電池８３５を充電するというようなことが行われる。
また、自励式インバータを搭載する分散型電源（蓄電池も含む）と指定電力送受電レグとを接続してもよい。ただし、他励式インバータを搭載する分散型電源と指定電力送受電レグとは接続できない。
【００４９】
指定電力送受電モードで運転されるレグを指定電力送受電レグと称する。一つの電力ルータにおいて、指定電力送受電レグは複数あってもよい。
【００５０】
指定電力送受電レグの運転制御について説明する。起動時の制御についてはマスターレグと基本的に同じであるので、割愛する。
【００５１】
指定電力送受電レグを運用する時の運転制御を説明する。説明には、第３レグ１３に付した符号を使用する。
電圧センサ１３４によって接続相手の系統の電圧を測定し、ＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ−Ｌｏｃｋｅｄ−Ｌｏｏｐ）などを用いて接続相手の電圧の周波数・位相を求める。管理サーバ８５０から指定された有効電力値および無効電力値と、接続相手の電圧の周波数および位相と、に基づいて、電力変換部１３１が入出力する電流の目標値を求める。電流センサ１３２によって電流の現在値を測定する。目標値と現在値との差分に相当する電流が追加で出力されるように、電力変換部１３１を調整する。（電力変換部１３１から出る電圧の振幅および位相の少なくともいずれか一方を調整して、指定電力送受電レグと接続相手との間で所望の電力が流れるようにする。）
【００５２】
以上の説明により、同じ構成である第１レグ１１〜第４レグ１４が運転制御の仕方によって３パターンの役割を果たせることが理解されるであろう。
【００５３】
電力ルータ１００は、制御指示５２に含まれる運転モードの指定情報を参照することにより、各レグを上述の３つの運転モードで運転させることができる。これにより、電力ルータ１００は、各レグを役割に応じて適切に運転させることができる。
【００５４】
まず、電力ルータ１００の起動手順について説明する。電力ルータは、管理サーバ８５０の起動指示を受け取ると、まずマスターレグを動作させ、直流母線１０１の母線電圧Ｖ１０１が一定に維持されることを確認した後、他のレグを動作させる。マスターレグとなるレグが無い場合、またはマスターレグの動作不良等により、直流母線１０１の母線電圧Ｖ１０１が安定しない場合、電力ルータは起動処理を中止する。
【００５５】
続いて、上述のレグの具体的な起動手順について説明する。レグを電力ルータに挿入し、初めて起動を行う際には、制御指示５２に含まれる運転モードの指定情報に応じて、適切な運転モードにてレグを運転可能に起動する必要がある。本実施の形態では、管理サーバ８５０が起動対象レグ（第１レグ１１）の運転モードを指定する。制御部１９は、指定された運転モードで停止状態のレグを起動する。図６は、電力ルータ１００内の起動対象レグ（第１レグ１１）の起動手順を示すフローチャートである。電力ルータ内のレグの起動手順は、運転モード指示受領ステップＳ１、運転モード妥当性判断Ｓ２、レグ起動ステップＳ３により構成される。
【００５６】
運転モード指示受領ステップＳ１
制御部１９は、管理サーバ８５０から出力される制御指示５２に含まれる運転モード指定情報ＭＯＤＥを受領する。具体的には、運転モード管理部１９２は、記憶部１９１の制御指示データベース１９６に含まれる運転モード指定情報ＭＯＤＥを読み出す。
【００５７】
運転モード妥当性判断Ｓ２
制御部１９は、運転モード指定情報ＭＯＤＥにより指定された起動対象レグ（第１レグ１１）の運転モードが、マスターモード、自立モード及び指定電力送受電モードのいずれかであるかを判定する。そして、指定された運転モードで起動対象レグ（第１レグ１１）を起動可能であるかを判定する。
【００５８】
レグ起動ステップＳ３
制御部１９は、指定され運転モードにて起動対象レグ（第１レグ１１）から電力を出力するために必要な情報を、起動対象レグ（第１レグ１１）に設定する。そして、起動完了の是非を管理サーバ８５０に通知する。
【００５９】
引き続き、運転モード妥当性判断Ｓ２の詳細について説明する。図７は、運転モード妥当性判断Ｓ２の処理手順を示すフローチャートである。運転モード妥当性判断Ｓ２は、運転モード判定ステップＳ２１、母線電圧取得ステップＳ２２、母線電圧値判定ステップＳ２３、母線電圧異常通知ステップＳ２４、起動処理中止ステップＳ２５、マスターモードレグ確認ステップＳ２６、マスターモードレグ不存在通知ステップＳ２７により構成される。
【００６０】
運転モード判定ステップＳ２１
運転モード管理部１９２は、運転モード指定情報ＭＯＤＥにより指定された起動対象レグ（第１レグ１１）の運転モードが、マスターモード、自立モード及び指定電力送受電モードのいずれであるかを判定する。
【００６１】
母線電圧取得ステップＳ２２
運転モード指定情報ＭＯＤＥにより指定された起動対象レグ（第１レグ１１）の運転モードがマスターモードである場合には、運転モード管理部１９２は、ＤＡ／ＡＤ変換部１９４及びセンサ値読み取り部１９５を介して、電圧センサ１０３から直流母線１０１の母線電圧Ｖ１０１を取得する。
【００６２】
母線電圧値判定ステップＳ２３
運転モード管理部１９２は、母線電圧取得ステップＳ２２で取得した母線電圧Ｖ１０１が、所定値Ｖｔｈ以上であるかを判定する。母線電圧Ｖ１０１が所定値Ｖｔｈ以上であれば、レグ起動ステップＳ３へ進む。
【００６３】
母線電圧異常通知ステップＳ２４
母線電圧Ｖ１０１が所定値Ｖｔｈ未満であれば、運転モード管理部１９２は、母線電圧異常警報を管理サーバ８５０に出力する。
【００６４】
起動処理中止ステップＳ２５
母線電圧異常警報の出力後、運転モード管理部１９２は、起動処理を中止する。
【００６５】
マスターモードレグ確認ステップＳ２６
一方、運転モード指定情報ＭＯＤＥにより指定された起動対象レグ（第１レグ１１）の運転モードが自立モード又は指定電力送受電モードである場合には、運転モード管理部１９２は、電力ルータ１００内の起動対象レグ（第１レグ１１）以外のレグの中で、マスターモードで起動完了しているものがあるかを判定する。具体的には、運転モード管理部１９２は、記憶部１９１の制御指示データベース１９６を照会し、電力ルータ１００内に運転モードがマスターモードと指定されているレグが有るかを判定することができる。電力ルータ１００内の起動対象レグ（第１レグ１１）以外のレグの中で、マスターモードで起動完了しているものが有る場合には、レグ起動ステップＳ３へ進む。
【００６６】
マスターモードレグ不存在通知ステップＳ２７
電力ルータ１００内の起動対象レグ（第１レグ１１）以外のレグの中で、マスターモードで起動完了しているものが無い場合には、運転モード管理部１９２は、マスターモードレグ不存在を管理サーバ８５０に出力する。つまり、マスターモードのレグが存在しない状態では、他の運転モードが起動されることを防止できる。
【００６７】
引き続き、レグ起動ステップＳ３の詳細について説明する。図８は、レグ起動ステップＳ３の処理手順を示すフローチャートである。レグ起動ステップＳ３は、第１運転モード判定ステップＳ３１、マスターモード波形生成ステップＳ３２、非マスターモード波形生成ステップＳ３３、開閉器制御ステップＳ３４及び起動完了通知ステップＳ３５により構成される。
【００６８】
第１運転モード判定ステップＳ３１
運転モード管理部１９２は、運転モード指定情報ＭＯＤＥにより指定された起動対象レグ（第１レグ１１）の運転モードが、マスターモードであるかを判定する。
【００６９】
マスターモード波形生成ステップＳ３２
マスターモード波形生成ステップＳ３２は、マスターモードにて送電を行う際の波形を生成するステップである。マスターモード波形生成ステップＳ３２は、マスターモード波形情報取得ステップＳ３２１、波形モデル生成ステップＳ３２２、差分計算ステップＳ３２３、出力電圧決定ステップＳ３２４、振幅同期ステップＳ３２５により構成される。
【００７０】
マスターモード波形情報取得ステップＳ３２１
運転モードがマスターモードである場合には、運転モード管理部１９２は、起動対象レグ（第１レグ１１）の接続先相手（例えば基幹系統）の電圧振幅及び電圧波形の周期を取得する。具体的には、運転モード管理部１９２は、ＤＡ／ＡＤ変換部１９４及びセンサ値読み取り部１９５を介して、電圧センサ１１３から、端子１１５を通じて外部と接続される支線ＢＬの電圧Ｖｒを取得する。運転モード管理部１９２は、取得した電圧Ｖｒから、電圧振幅と電圧変動の周期を取得する。この際、例えば、いわゆるゼロポイント検出により接続先相手（例えば基幹系統）の電圧振幅及び電圧波形の周期を取得することが可能である。
【００７１】
波形モデル生成ステップＳ３２２
運転モード管理部１９２は、取得した周期と時間的に同期した波形モデルを作成する。この際、波形モデルは、例えば正弦波として生成される。
【００７２】
差分計算ステップＳ３２３
運転モード管理部１９２は、母線電圧の定格値Ｖ０と、現状の母線電圧Ｖ１０１との差分ΔＶ（ΔＶ＝Ｖ０−Ｖ１０１）を計算する。
【００７３】
出力電圧決定ステップＳ３２４
運転モード管理部１９２は、差分ΔＶの値に応じて、起動対象レグ（第１レグ１１）の出力電圧を決定する。
【００７４】
振幅同期ステップＳ３２５
運転モード管理部１９２は、波形モデルの振幅を、決定した出力電圧値に同期させる。運転モード管理部１９２は、振幅の同期が完了した波形モデルの情報を波形指示信号ＳＤ１として出力する。電力変換指令部１９３は、波形指示信号ＳＤ１をＤＡ／ＡＤ変換部１９４でデジタル−アナログ変換した信号である波形指示信号ＳＡ１を受け取る。これにより、第１レグ１１は、マスターモードレグとして、外部の基幹系統に同期して電力を送電する準備が完了する。
【００７５】
非マスターモード波形生成ステップＳ３３
非マスターモード波形生成ステップＳ３３は、マスターモード以外の運転モードにて送電を行う際の波形を生成するステップである。非マスターモード波形生成ステップＳ３３は、波形情報取得ステップＳ３３１、波形生成ステップＳ３３２、第２運転モード判定ステップＳ３３３、出力電力値取得ステップＳ３３４及び振幅同期ステップＳ３３５により構成される。
【００７６】
波形情報取得ステップＳ３３１
一方、運転モードが自立モード又は指定電力送受電モードである場合には、運転モード管理部１９２は、制御指示データベース１９６から、起動対象レグ（第１レグ１１）の接続先相手（例えば他の電力ルータのレグなど）の電圧波形周期を読み出す。
【００７７】
波形生成ステップＳ３３２
運転モード管理部１９２は、読み出した電圧波形周期と同期した波形モデルを作成する。この際、波形モデルは、例えば正弦波として生成される。運転モード管理部１９２は、作成した波形モデルの情報を波形指示信号ＳＤ１として出力する。電力変換指令部１９３は、波形指示信号ＳＤ１をＤＡ／ＡＤ変換部１９４でデジタル−アナログ変換した信号である波形指示信号ＳＡ１を受け取る。これにより、第１レグ１１は、指定された周期にて電力を送電する準備が完了する。
【００７８】
第２運転モード判定ステップＳ３３３
運転モード管理部１９２は、運転モード指定情報ＭＯＤＥにより指定された起動対象レグ（第１レグ１１）の運転モードが、自立モードであるかを判定する。運転モードが自立モードである場合には、開閉器制御ステップＳ３４へ進む。
【００７９】
出力電力値取得ステップＳ３３４
運転モードが指定電力送受電モードである場合には、運転モード管理部１９２は、制御指示データベース１９６から、指定電力送受電モードでの出力電力値を読み出す。
【００８０】
振幅同期ステップＳ３３５
運転モード管理部１９２は、波形モデルの振幅を、読み出した出力電力値を実現する値に同期させる。運転モード管理部１９２は、振幅の同期が完了した波形モデルの情報を波形指示信号ＳＤ１として出力する。電力変換指令部１９３は、波形指示信号ＳＤ１をＤＡ／ＡＤ変換部１９４でデジタル−アナログ変換した信号である波形指示信号ＳＡ１を受け取る。これにより、第１レグ１１は、指定電力送受電モードレグとして電力を送電する準備が完了する。
【００８１】
開閉器制御ステップＳ３４
運転モード管理部１９２は、開閉制御信号ＳＩＧ１により、開閉器１１３を「閉」状態とする。これにより、起動対象レグ（第１レグ１１）は送受電が可能となる。
【００８２】
起動完了通知ステップＳ３５
運転モード管理部１９２は、マスターモード波形生成ステップＳ３２又は非マスターモード波形生成ステップＳ３３の後、起動対象レグ（第１レグ１１）の起動が完了したことを、管理サーバ８５０に通知する。
【００８３】
以上で説明したように、電力ルータ１００は、複数のレグのうちから管理サーバ８５０の制御指示により起動対象として指定されたレグを、指定された運転モードにて起動することができる。具体的には、電力ルータ１００は、管理サーバ８５０からの制御指示５２を制御部１９により受け取る。受け取った制御指示５２は制御指示データベース１９６として制御部１９の記憶部１９１に格納され、運転モード管理部１９２により読み出される。運転モード管理部１９２は、制御指示データベース１９６をレグ識別情報データベース１９７と照合することで、起動対象レグ（第１レグ１１）を具体的に特定することができる。そして、運転モード管理部１９２は、起動対象レグ（第１レグ１１）を指定された運転モードにて起動することが可能である。上述では電力ルータ１００が管理サーバ８５０から制御指示５２を受けると説明した。しかし、管理サーバ８５０から制御指示５２を受け取らず、あらかじめ電力ルータ１００が制御指示５２を保持しておくことも可能である。具体的には、記憶部１９１は、制御指示データベース１０１や時間帯ごとの制御指示５２を示した制御指示スケジュールを保持していてもよい。また、制御部１９が制御指示５２を生成し、生成した制御指示５２を運転モード管理部１９２に送ってもよい。
【００８４】
従って、本構成によれば、制御指示５２に基づいて、内部に設けられた起動対象レグ（第１レグ１１）を指定された運転モードにて起動させることができる電力ルータを具体的に実現することができる。
【００８５】
また、電力ルータ１００は、管理サーバ８５０に、指定された運転モードにて運転が可能であるか否かを通知することも可能である。これにより、管理サーバ８５０は、起動対象レグの起動可能の是非を参酌し、必要に応じて他のレグの運転モードを指定することが可能となる。例えば、ある起動対象レグがマスターモードにて起動不能である場合には、別の起動対象レグを指定し、指定した起動対象レグをマスターモードにて起動するように制御指示を発することが可能となる。
【００８６】
実施の形態２
次に、実施の形態２にかかる電力ルータ２００について説明する。電力ルータ２００は、実施の形態１にかかる電力ルータ１００の変形例である。電力ルータ２００は、実施の形態１で説明した起動対象レグを起動後に、送電を開始する際の送電開始動作を更に行うことができる。電力ルータ２００の構成及び起動対象レグの起動処理は電力ルータ１００と同様であるので、説明を省略する。
【００８７】
以下、電力ルータ２００の送電開始処理について説明する。図９は、電力ルータ２００の送電開始動作の手順を示すフローチャートである。
【００８８】
送電開始ステップＳ４
運転モード管理部１９２は、送電開始を指令する波形指示信号ＳＤ１を出力する。電力変換指令部１９３は、波形指示信号ＳＤ１をＤＡ／ＡＤ変換部１９４でデジタル−アナログ変換した信号である波形指示信号ＳＡ１を受け取る。これにより、電力変換部１１１は、送電を開始する。
【００８９】
運転モード判定ステップＳ５
運転モード管理部１９２は、運転モード指定情報ＭＯＤＥにより指定された起動対象レグの運転モードが、マスターモードであるかを判定する。
【００９０】
第１送電調整処理ステップＳ６１
運転モードがマスターモードである場合には、第１送電調整処理ステップＳ６１を実行する。図１０は、電力ルータ２００の第１送電調整処理ステップＳ６１の手順を示すフローチャートである。第１送電調整処理ステップＳ６１は、処理回数初期設定ステップＳ６１１、母線電圧取得ステップＳ６１２、母線電圧判定ステップＳ６１３、送電成功通知ステップＳ６１４、差分計算ステップＳ６１５、電圧比較ステップＳ６１６、振幅同期ステップＳ６１７、電圧比較回数加算ステップＳ６１８、比較回数確認ステップＳ６１９、送電不能通知ステップＳ６２０により構成される。
【００９１】
処理回数初期設定ステップＳ６１１
運転モードがマスターモードである場合には、運転モード管理部１９２は、電圧比較回数ｉを「０」に設定する。
【００９２】
母線電圧取得ステップＳ６１２
運転モード管理部１９２は、ＤＡ／ＡＤ変換部１９４及びセンサ値読み取り部１９５を介して、電圧センサ１０３から直流母線１０１の母線電圧Ｖ１０１を取得する。
【００９３】
母線電圧判定ステップＳ６１３
運転モード管理部１９２は、母線電圧Ｖ１０１が所定の範囲内（Ｖｔｈ１〜Ｖｔｈ２）に収まっているかを確認する。
【００９４】
送電成功通知ステップＳ６１４
Ｖｔｈ１≦Ｖ１０１≦Ｖｔｈ２である場合には、運転モード管理部１９２は、起動対象レグからの送電が成功したことを、管理サーバ８５０に通知し、処理を完了する。
【００９５】
差分計算ステップＳ６１５
Ｖｔｈ１＞Ｖ１０１又はＶ１０１＞Ｖｔｈ２である場合には、運転モード管理部１９２は、母線電圧の定格値Ｖ０と、現状の母線電圧Ｖ１０１との差分ΔＶ（ΔＶ＝Ｖ０−Ｖ１０１）を計算する。
【００９６】
電圧比較ステップＳ６１６
運転モード管理部１９２は、差分ΔＶの値に応じて、起動対象レグの出力電圧Ｖｒを決定する。
【００９７】
振幅同期ステップＳ６１７
運転モード管理部１９２は、波形モデルの振幅を、決定した出力電圧値に同期させる。運転モード管理部１９２は、振幅の同期が完了した波形モデルの情報を波形指示信号ＳＤ１として出力する。電力変換指令部１９３は、波形指示信号ＳＤ１をＤＡ／ＡＤ変換部１９４でデジタル−アナログ変換した信号である波形指示信号ＳＡ１を受け取る。これにより、電力変換指令部１９３は、母線電圧Ｖ１０１が定格値Ｖ０に近づくように、出力電圧を変更することができる。
【００９８】
電圧比較回数加算ステップＳ６１８
運転モード管理部１９２は、電圧比較回数ｉに「１」を加算する。
【００９９】
比較回数確認ステップＳ６１９
運転モード管理部１９２は、電圧比較回数ｉが設定回数ｎ（ｎは、２以上の整数）に到達したかを確認する。ｉ≠ｎである場合には、母線電圧取得ステップＳ６１２へ戻る。
【０１００】
送電不能通知ステップＳ６２０
ｉ＝ｎである場合には、運転モード管理部１９２は、送電を中止し、起動対象レグからの送電が不能であることを、管理サーバ８５０に通知する。
【０１０１】
運転モード判定ステップＳ６３
一方、運転モード判定ステップＳ５において、運転モードがマスターモード以外である場合には、運転モード管理部１９２は、運転モード指定情報ＭＯＤＥにより指定された起動対象レグの運転モードが、指定電力送受電モードであるかを判定する。
【０１０２】
第２送電調整処理ステップＳ７１
運転モードが指定電力送受電モードである場合には、第２送電調整処理ステップＳ７１を実行する。図１１は、電力ルータ２００の第２送電調整処理ステップＳ７１の手順を示すフローチャートである。第２送電調整処理ステップＳ７１は、処理回数初期設定ステップＳ７１１、出力電力値取得ステップＳ７１２、出力電力値判定ステップＳ７１３、送電成功通知ステップＳ７１４、差分計算ステップＳ７１５、電圧比較ステップＳ７１６、振幅同期ステップＳ７１７、電圧比較回数加算ステップＳ７１８、比較回数確認ステップＳ７１９、送電不能通知ステップＳ７２０により構成される。
【０１０３】
処理回数初期設定ステップＳ７１１
運転モード管理部１９２は、電圧比較回数ｉを「０」に設定する。
【０１０４】
出力電力値取得ステップＳ７１２
運転モード管理部１９２は、ＤＡ／ＡＤ変換部１９４及びセンサ値読み取り部１９５を介して、電流センサ１１２から支線ＢＬの電流値Ｉｒを取得し、電圧センサ１１４から支線ＢＬの電圧Ｖｒを取得する。これにより、運転モード管理部１９２は、起動対象レグ（第１レグ１１）の出力電力値Ｗｒを取得する。
【０１０５】
出力電力値判定ステップＳ７１３
運転モード管理部１９２は、出力電力値Ｗｒが所定の範囲内（Ｗｒ１〜Ｗｒ２）に収まっているかを確認する。
【０１０６】
送電成功通知ステップＳ７１４
Ｗｒ１≦Ｗｒ≦Ｗｒ２である場合には、運転モード管理部１９２は、起動対象レグからの送電が成功したことを、管理サーバ８５０に通知し、処理を完了する。
【０１０７】
差分計算ステップＳ７１５
Ｗｒ１＞Ｗｒ又はＷｒ＞Ｗｒ２である場合には、運転モード管理部１９２は、指定出力電力値Ｗ０と、現状の出力電力値Ｗｒとの差分ΔＷ（ΔＷ＝Ｗｒ−Ｗ０）を計算する。
【０１０８】
電力比較ステップＳ７１６
運転モード管理部１９２は、差分ΔＷの値に応じて、起動対象レグの波形モデルの電圧振幅を決定する。
【０１０９】
振幅同期ステップＳ７１７
運転モード管理部１９２は、波形モデルの振幅を、決定した出力電圧値に同期させる。運転モード管理部１９２は、振幅の同期が完了した波形モデルの情報を波形指示信号ＳＤ１として出力する。電力変換指令部１９３は、波形指示信号ＳＤ１をＤＡ／ＡＤ変換部１９４でデジタル−アナログ変換した信号である波形指示信号ＳＡ１を受け取る。これにより、電力変換指令部１９３は、出力電力値Ｗｒが指定出力電力値Ｗ０に近づくように、出力電圧を変更することができる。
【０１１０】
電圧比較回数加算ステップＳ７１８
運転モード管理部１９２は、電圧比較回数ｉに「１」を加算する。
【０１１１】
比較回数確認ステップＳ７１９
運転モード管理部１９２は、電圧比較回数ｉが設定回数ｎ（ｎは、２以上の整数）に到達したかを確認する。ｉ＜ｎである場合には、出力電力値取得ステップＳ７１２に戻る。
【０１１２】
送電不能通知ステップＳ７２０
ｉ＝ｎである場合には、運転モード管理部１９２は、送電を中止し、起動対象レグからの送電が不能であることを、管理サーバ８５０に通知する。
【０１１３】
第３送電調整処理ステップＳ７３
運転モードが指定電力送受電モードではない場合（すなわち、運転モードが自立モードである場合）には、第３送電調整処理ステップＳ７３を実行する。図１２は、電力ルータ２００の第３送電調整処理ステップＳ７３の手順を示すフローチャートである。第３送電調整処理ステップＳ７３は、処理回数初期設定ステップＳ７３１、出力電圧／周波数取得ステップＳ７３２、出力電圧判定ステップＳ７３３、周波数判定ステップＳ７３４、送電成功通知ステップＳ７３５、処理回数加算ステップＳ７３６、処理回数確認ステップＳ７３７、波形モデル再生成ステップＳ７３８、送電不能通知ステップＳ７３９により構成される。
【０１１４】
処理回数初期設定ステップＳ７３１
運転モード管理部１９２は、電圧比較回数ｉを「０」に設定する。
【０１１５】
出力電圧／周波数取得ステップＳ７３２
運転モード管理部１９２は、ＤＡ／ＡＤ変換部１９４及びセンサ値読み取り部１９５を介して、電圧センサ１１４から支線ＢＬの電圧Ｖｒ及び電圧変動の周波数を取得する。
【０１１６】
出力電圧判定ステップＳ７３３
運転モード管理部１９２は、出力電圧Ｖｒが、所定の範囲（Ｖ１〜Ｖ２）に収まっているか、かつ、周波数が設定周波数と一定しているかを判定する。
【０１１７】
周波数判定ステップＳ７３４
Ｖ１≦Ｖｒ≦Ｖ２である場合には、運転モード管理部１９２は、送電にかかる周波数ｆが設定周波数ｆ０と一定しているかを判定する。
【０１１８】
送電成功通知ステップＳ７３５
Ｗｒ１≦Ｗｒ≦Ｗｒ２、かつｆ＝ｆ０である場合には、運転モード管理部１９２は、起動対象レグからの送電が成功したことを、管理サーバ８５０に通知し、処理を完了する。
【０１１９】
処理回数加算ステップＳ７３６
運転モード管理部１９２は、電圧比較回数ｉに「１」を加算する。
【０１２０】
処理回数確認ステップＳ７３７
運転モード管理部１９２は、電圧比較回数ｉが設定回数ｎ（ｎは、２以上の整数）に到達したかを確認する。
【０１２１】
波形モデル再生成ステップＳ７３８
Ｖ１＞Ｖｒ、Ｖｒ＞Ｖ２又はｆ＝ｆ０である場合には、指定電圧Ｖｓ及び周期を基に、波形モデルを再生成する。運転モード管理部１９２は、作成した波形モデルの情報を波形指示信号ＳＤ１として出力する。電力変換指令部１９３は、波形指示信号ＳＤ１をＤＡ／ＡＤ変換部１９４でデジタル−アナログ変換した信号である波形指示信号ＳＡ１を受け取る。これにより、電力変換指令部１９３に設定される波形モデルが更新される。その後、出力電圧／周波数取得ステップＳ７３２に戻る。
【０１２２】
送電不能通知ステップＳ７３９
ｉ＝ｎである場合には、運転モード管理部１９２は、送電を中止し、起動対象レグからの送電が不能であることを、管理サーバ８５０に通知する。
【０１２３】
以上より、電力ルータ２００は、起動対象レグを指定された運転モードにて起動するのみならず、指定された運転モードにて起動後のレグからの送電開始を具体的に実現することができる。
【０１２４】
また、電力ルータ２００は、管理サーバ８５０に指定された送電条件にて運転が可能であるか否かを通知することも可能である。これにより、管理サーバは、起動対象レグの送電の可否を参酌し、必要に応じて他のレグの運転モードを指定することが可能となる。例えば、ある起動対象レグがマスターモードにて送電が不能である場合には、別の起動対象レグを指定し、指定した起動対象レグをマスターモードにて起動するように制御指示を発することが可能となる。
【０１２５】
実施の形態３
次に、実施の形態３について説明する。本実施の形態の形態では、１又は複数の電力ルータを用いて構築された電力ネットワークシステムの例について説明する。なお、本実施の形態においては、電力ルータ１０１１〜１０１４を用いて電力ネットワークシステムを構築しているが、電力ルータ１０１１〜１０１４のそれぞれは、上述の実施の形態１及び２にかかる電力ルータのいずれを用いてもよい。
【０１２６】
図１３は、電力ネットワークシステムの一例である電力ネットワークシステム１００１の構成を模式的に示すブロック図である。図１３では、図面の簡略化のため、レグの符号を省略した。また、電力ルータ１０１１〜１０１４に付属している白丸は、各レグの接続端子を示す。
【０１２７】
ここで、電力ルータと接続相手とを繋ぐ接続線について補足しておく。電力ルータ同士を繋ぐ接続線を送電線と称するとすると、送電線は基幹系統の一部となっていてもよいし、基幹系統から切り離されていてもよい。図１３においては、基幹系統の一部となっている送電線に１０２１の符号を付し、基幹系統から切り離された送電線に１０２２の符号を付した。すなわち、基幹系統に対して複数の電力ルータが接続されていてもよい。このように基幹系統を介して二以上の電力ルータを接続することにより、複数の電力ルータ間で基幹系統を介した電力融通が可能となり、融通される電力の過不足を基幹系統で補填するようにもできる。その一方、基幹系統を介さないで二以上の電力ルータ同士を接続してもよい。
【０１２８】
また、電力ルータと負荷８３０（または分散型電源）とを繋ぐ接続線を配電線１０２３と称するとすると、配電線１０２３は基幹系統８１１Ａ〜８１１Ｃから切り離されたものである。すなわち、電力ルータと負荷８３０（または分散型電源）とを繋ぐ配電線１０２３は基幹系統８１１Ａ〜８１１Ｃに繋がらない。
【０１２９】
他の電力ネットワークシステムの例について説明する。図１４は、電力ネットワークシステムの一例である電力ネットワークシステム１００２の構成を模式的に示すブロック図である。図１４では、図面の簡略化のため、電力ルータ１０１１〜１０１４、基幹系統８１１のみを表示している。また、図１４では、接続線を太線で、配電線を細線で表示している。図１８に示すように、電力ルータ１０１１〜１０１４を、バス接続のようにして接続してもよい。
各レグの運転モードについては説明を省略するが、電力融通の方向とこれまでに説明した接続制約とを考慮して適切に各レグの運転モードを選択しなければならないことはもちろんである。
なお、図１４において、基幹系統８１１を、蓄電池や発電設備などの分散型電源に代えてもよいことはもちろんである。すなわち、複数の電力ルータを分散型電源にバス接続してもよい。
【０１３０】
更に他の電力ネットワークシステムの例について説明する。図１５は、電力ネットワークシステムの一例である電力ネットワークシステム１００３の構成を模式的に示すブロック図である。図１５では、図面の簡略化のため、電力ルータ１０１１及び１０１２、基幹系統８１１のみを表示している。また、図１９では、接続線を太線で、配電線を細線で表示している。図１５に示すように、電力ルータ１０１１及び１０１２を基幹系統８１１に接続する構成としてもよい。なお、図１５において、基幹系統８１１を分散型電源に代えてもよい。
【０１３１】
これまで説明したように、電力ルータの接続相手としては、基幹系統、蓄電池や発電設備を含む分散型電源、および、他の電力ルータが挙げられるところ、本明細書および特許請求の範囲においてこれらを電力系統と称する。
【０１３２】
以上に説明したように、本実施形態の電力ルータによれば、次の効果を奏することができる。
すなわち、本実施形態の電力ルータにより、電力セル同士を非同期に相互接続した電力ネットワークシステムを構築することができる。そして、本実施形態に説明したように、電力ルータ内のレグを管理サーバからの制御指示の通りに運転し、電力ネットワークシステムにおける電力融通等の具体的な運用が可能となる。
【０１３３】
その他の実施の形態
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、上述の実施の形態では、制御部１９をハードウェアの構成として説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、制御部１９をコンピュータにより構成し、任意の処理を、ＣＰＵ（Central Processing Unit）にコンピュータプログラムを実行させることにより実現することも可能である。また、レグの電力変換部に制御装置を組み込み、制御装置を例えば動的再構成ロジック（ＦＰＧＡ：Field Programmable Gate Array）とする。そしてＦＰＧＡの制御プログラムをレグのモードに適応した内容に変更して動作させる。これによりレグの種類、動作に応じてＦＰＧＡを書き換えることでその動作モードに応じた制御が可能となるためハードウェア容量やコストが削減できる。また、上述したプログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（ｎｏｎ−ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ  ｃｏｍｐｕｔｅｒ  ｒｅａｄａｂｌｅ  ｍｅｄｉｕｍ）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（ｔａｎｇｉｂｌｅ  ｓｔｏｒａｇｅ  ｍｅｄｉｕｍ）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  ＲＯＭ）、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ  ＰＲＯＭ）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ  ｃｏｍｐｕｔｅｒ  ｒｅａｄａｂｌｅ  ｍｅｄｉｕｍ）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。
【０１３４】
以上、実施の形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記によって限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
【０１３５】
この出願は、２０１３年１月２８日に出願された日本出願特願２０１３−１３６３３を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。
【符号の説明】
【０１３６】
１１、２１、３１、４１  第１レグ
１２、２２、３２、４２  第２レグ
１３、２３、３３、４３  第３レグ
１４、２４、３４、４４  第４レグ
１９  制御部
５２  制御指示
６０  ＡＣスルーレグ
１００、１７０、２００、１０１１〜１０１４  電力ルータ
１０１  直流母線
１０２  通信バス
１０３  電圧センサ
１１１、１２１、１３１、１４１、１５１  電力変換部
１１１Ｄ  帰還ダイオード
１１１Ｐ  逆並列回路
１１１Ｔ  サイリスタ
１１２、１２２、１３２、１４２、１５２、１６２  電流センサ
１１３、１２３、１３３、１４３、１５３、１６３  開閉器
１１４、１２４、１３４、１４４、１５４、１６４  電圧センサ
１１５、１２５、１３５、１４５、１５５、１６５  接続端子
１２１Ｔ  サイリスタ
１９１    記憶部
１９２    運転モード管理部
１９３    電力変換指令部
１９４    ＤＡ／ＡＤ変換部
１９５    センサ値読み取り部
１９６    制御指示データベース（＃１ＤＢ）
１９７    レグ識別情報データベース（＃２ＤＢ）
８１０、１００１〜１００３  電力ネットワークシステム
８１１、８１１Ａ〜８１１Ｃ  基幹系統
８１２  大規模発電所
８２１〜８２４  電力セル
８３１  家
８３２  ビル
８３３  太陽光発電パネル
８３４  風力発電機
８３５  蓄電池
８４１〜８４４  電力ルータ
８５０  管理サーバ
８５１  通信網
１０２１、１０２２  接続線  
１０２３  配電線
ＢＬ  支線
ＭＯＤＥ  運転モード指定情報
ＳＡ１、ＳＤ１  波形指示信号
ＳＡ２、ＳＤ２  読み取り信号
ＳＣＯＮ  制御信号
ＳＩＧ１  開閉制御信号
【図１】
2014115569.tif 000003
【図２】
2014115569.tif 000004
【図３】
2014115569.tif 000005
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【手続補正書】
【提出日】平成27年7月24日(2015.7.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の定格に電圧が維持される直流母線と、
第１の接続端が前記直流母線に接続され、第２の接続端が外部接続端子として外部の接続相手に接続され、前記第１の接続端と前記第２の接続端との間で電力を双方向に変換する機能を有する複数の電力変換レグと、
前記複数の電力変換レグの運転を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、
前記複数の電力変換レグのうちで起動対象となる起動対象レグの指定と、前記起動対象レグの運転モードの指定と、が含まれる制御指示を受け取り、
前記起動対象レグを指定された前記運転モードで起動できるかについて判断を行い、
前記起動対象レグを指定された前記運転モードで起動できる場合に、前記起動対象レグを指定された前記運転モードで起動する、
電力ルータ。
【請求項２】
前記制御手段は、
前記判断において、
前記制御指示で指定された運転モードが、マスターモード、指定電力送受電モード及び自立モードのいずれであるかを判定し、
運転モードごとに前記起動対象レグを起動できるかについて判断する、
請求項１に記載の電力ルータ。
【請求項３】
前記制御手段は、
前記制御指示で指定された運転モードがマスターモードである場合には、
前記直流母線の電圧を取得し、
前記直流母線の電圧が所定値よりも大きい場合には、前記起動対象レグを起動可能と判断し、
前記直流母線の電圧が所定値よりも小さい場合には、外部へ母線電圧異常を通知し、前記起動対象レグの起動を中止する、
請求項２に記載の電力ルータ。
【請求項４】
前記制御手段は、
前記制御指示で指定された運転モードがマスターモードではない場合には、
前記起動対象レグ以外に、前記複数の電力変換レグのうちでマスターモードにて運転しているレグが有るかを判定し、
マスターモードで運転しているレグが有る場合には、前記起動対象レグを起動可能と判断し、
マスターモードで運転しているレグが無い場合には、マスターモードのレグが無いことを外部へ通知し、前記起動対象レグの起動を中止する、
請求項２又は３に記載の電力ルータ。
【請求項５】
前記電力変換レグは、
前記第１の接続端と前記第２の接続端との間に接続され、前記第１の接続端と前記第２の接続端との間で電力を双方向に変換する電力変換部と、
前記電力変換部と前記第２の接続端との間に流れる電流を検出する電流センサと、
前記電力変換部と前記第２の接続端との間に挿入され、前記電力変換部と前記第２の接続端との間の接続または開放する開閉器と、
前記開閉器と前記第２の接続端との間の電圧を検知する電圧センサと、を備える、
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の電力ルータ。
【請求項６】
前記制御手段は、
前記起動対象レグが起動可能である場合に、
前記制御指示で指定された運転モードが、マスターモード、指定電力送受電モード及び自立モードのいずれであるかを判定し、
運転モードごとに異なる条件で前記起動対象レグを起動する、
請求項５に記載の電力ルータ。
【請求項７】
前記制御指示で指定された運転モードがマスターモードである場合には、
前記制御手段は、
前記起動対象レグの前記電圧センサから、接続相手の電圧振幅及び周波数を取得し、
前記周波数と時間的に同期した波形モデルを生成し、
前記直流母線の電圧と前記電圧振幅との差分を算出し、
前記差分に基づいて前記波形モデルの振幅を設定し、前記波形モデルを前記起動対象レグの前記電力変換部に設定する、
請求項６に記載の電力ルータ。
【請求項８】
前記制御指示で指定された運転モードがマスターモードではない場合には、
前記制御手段は、
前記制御指示に含まれる波形モデルの周波数を取得し、
前記周波数と時間的に同期した波形モデルを生成する、
請求項７に記載の電力ルータ。
【請求項９】
前記制御手段は、
前記制御指示で指定された運転モードが指定電力送受電モード及び自立モードのいずれであるかを判断し、
前記制御指示で指定された運転モードが指定電力送受電モードである場合には、
前記制御指示に含まれる波形モデルの振幅を取得し、
取得した前記振幅を前記波形モデルの振幅として設定し、前記波形モデルを前記起動対象レグの前記電力変換部に設定し、
前記制御指示で指定された運転モードが自立モードである場合には、
生成した前記波形モデルを前記起動対象レグの前記電力変換部に設定する、
請求項７に記載の電力ルータ。
【請求項１０】
前記制御手段は、
前記電力変換部の前記波形モデルを設定した後に、
前記開閉器を制御して、前記電力変換部と前記第２の接続端とを接続させ、
外部に起動完了を通知する、
請求項８又は９に記載の電力ルータ。
【請求項１１】
前記制御手段は、
前記起動対象レグの起動が完了した後に、前記起動対象レグから接続相手への送電を開始させる、
請求項７乃至１０のいずれか一項に記載の電力ルータ。
【請求項１２】
前記制御手段は、
前記制御指示で指定された運転モードに応じて、送電状態を調整する、
請求項１１に記載の電力ルータ。
【請求項１３】
前記制御手段は、
前記制御指示で指定された運転モードがマスターモードである場合には、
前記直流母線の電圧を取得し、
前記直流母線の電圧が所定範囲内であるかを判定し、
前記直流母線の電圧が所定範囲内である場合には、
外部に送電成功を通知する、
請求項１２に記載の電力ルータ。
【請求項１４】
前記制御手段は、
前記直流母線の電圧が所定範囲外である場合には、
前記直流母線の電圧の定格値と前記直流母線の電圧との差分を算出し、
算出した前記差分に基づいて、前記起動対象レグの出力電圧を決定し、
決定した前記出力電圧を前記波形モデルの振幅として設定し、前記波形モデルを前記起動対象レグの前記電力変換部に設定し、
再度、前記直流母線の電圧を取得し、
前記直流母線の電圧が所定範囲内であるかを判定する、
請求項１３に記載の電力ルータ。
【請求項１５】
前記制御手段は、
前記直流母線の電圧が所定範囲内であるかを判定した回数が所定回数となった場合、
前記起動対象レグからの送電を中止し、外部に送電不可を通知する、
請求項１４に記載の電力ルータ。
【請求項１６】
前記制御手段は、
前記制御指示で指定された運転モードが指定電力送受電モードである場合には、
前記起動対象レグの出力電力を取得し、
前記出力電力が所定範囲内であるかを判定し、
前記出力電力が所定範囲内である場合には、
外部に送電成功を通知する、
請求項１２に記載の電力ルータ。
【請求項１７】
前記制御手段は、
前記出力電力が所定範囲外である場合には、
前記出力電力の定格値と前記出力電力との差分を算出し、
算出した前記差分に基づいて、前記起動対象レグの出力電圧を決定し、
決定した前記出力電圧を前記波形モデルの振幅として設定し、前記波形モデルを前記起動対象レグの前記電力変換部に設定し、
再度、前記出力電力を取得し、
前記出力電力が所定範囲内であるかを判定する、
請求項１６に記載の電力ルータ。
【請求項１８】
前記制御手段は、
前記出力電力が所定範囲内であるかを判定した回数が所定回数となった場合、
前記起動対象レグからの送電を中止し、外部に送電不可を通知する、
請求項１７に記載の電力ルータ。
【請求項１９】
前記制御手段は、
前記制御指示で指定された運転モードが自立モードである場合には、
前記制御指示で指定された出力電圧及び周波数を取得し、
前記出力電圧が所定範囲内であるかを判定し、
前記周波数が所定値であるかを判定し、
前記出力電圧が前記所定範囲内かつ前記周波数が前記所定値である場合には、
外部に送電成功を通知する、
請求項１２に記載の電力ルータ。
【請求項２０】
前記制御手段は、
前記出力電圧が前記所定範囲外、又は、前記周波数が前記所定値ではない場合には、
前記制御指示で指定される出力電圧及び周波数を取得し、
取得した前記出力電圧及び周波数に基づいた波形モデルを再生成し、再生成した前記波形モデルを前記起動対象レグの前記電力変換部に設定し、
再度、出力電圧及び周波数を取得し、
前記出力電圧が所定範囲内であるかを判定し、
前記周波数が所定値であるかを判定する、
請求項１９に記載の電力ルータ。
【請求項２１】
前記制御手段は、
前記出力電圧が所定範囲内であるかを判定し、前記周波数が所定値であるかを判定した回数が所定回数となった場合、
前記起動対象レグからの送電を中止し、外部に送電不可を通知する、
請求項２０に記載の電力ルータ。
【請求項２２】
一又は複数の電力ルータと、
前記電力ルータが直接的又は間接的に接続される電力系統と、を備え、
前記一又は複数の電力ルータのそれぞれは、
所定の定格に電圧が維持される直流母線と、
第１の接続端が前記直流母線に接続され、第２の接続端が外部接続端子として外部の接続相手に接続され、前記第１の接続端と前記第２の接続端との間で電力を双方向に変換する機能を有する複数の電力変換レグと、
前記複数の電力変換レグの運転を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、
前記複数の電力変換レグのうちで起動対象となる起動対象レグの指定と、前記起動対象レグの運転モードの指定と、が含まれる制御指示を受け取り、
前記起動対象レグを指定された前記運転モードで起動できるかについて判断を行い、
前記起動対象レグを指定された前記運転モードで起動できる場合に、前記起動対象レグを指定された前記運転モードで起動する、
電力ネットワークシステム。
【請求項２３】
所定の定格に電圧が維持される直流母線と、
第１の接続端が前記直流母線に接続され、第２の接続端が外部接続端子として外部の接続相手に接続され、前記第１の接続端と前記第２の接続端との間で電力を双方向に変換する機能を有する複数の電力変換レグと、を備える電力ルータにおいて、
前記複数の電力変換レグのうちで起動対象となる起動対象レグの指定と、前記起動対象レグの運転モードの指定と、が含まれる制御指示を受け取り、
前記起動対象レグを指定された前記運転モードで起動できるかについて判断を行い、
前記起動対象レグを指定された前記運転モードで起動できる場合に、前記起動対象レグを指定された前記運転モードで起動する、
電力ルータの運転制御方法。
【請求項２４】
所定の定格に電圧が維持される直流母線と、
第１の接続端が前記直流母線に接続され、第２の接続端が外部接続端子として外部の接続相手に接続され、前記第１の接続端と前記第２の接続端との間で電力を双方向に変換する機能を有する複数の電力変換レグと、
前記複数の電力変換レグの運転を制御する制御手段を構成するコンピュータと、を備える電力ルータにおいて、
前記コンピュータに、
前記複数の電力変換レグのうちで起動対象となる起動対象レグの指定と、前記起動対象レグの運転モードの指定と、が含まれる制御指示を受け取る処理と、
前記起動対象レグを指定された前記運転モードで起動できるかについて判断を行う処理と、
前記起動対象レグを指定された前記運転モードで起動できる場合に、前記起動対象レグを指定された前記運転モードで起動する処理と、を実行させる、
電力ルータの運転制御プログラム。
【請求項２５】
一又は複数の電力ルータと、
前記電力ルータが直接的又は間接的に接続される電力系統と、
前記一又は複数の電力ルータの運転を制御する管理装置を構成するコンピュータと、を備え、
前記一又は複数の電力ルータのそれぞれは、
所定の定格に電圧が維持される直流母線と、
第１の接続端が前記直流母線に接続され、第２の接続端が外部接続端子として外部の接続相手に接続され、前記第１の接続端と前記第２の接続端との間で電力を双方向に変換する機能を有する複数の電力変換レグと、
前記複数の電力変換レグの運転を制御する制御手段と、を備え、
前記コンピュータに、
前記複数の電力変換レグのうちで起動対象となる起動対象レグの指定と、前記起動対象レグの運転モードの指定と、が含まれる制御指示を、前記一又は複数の電力ルータのいずれかに含まれる起動対象レグに出力する処理を実行させ、
前記制御手段は、
前記起動対象レグを指定された前記運転モードで起動できるかについて判断を行い、
前記起動対象レグを指定された前記運転モードで起動できる場合に、前記起動対象レグを指定された前記運転モードで起動する、
管理装置の制御プログラム。
【国際調査報告】
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