(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
配電系統から、前記配電系統に連系される需要家負荷へ流れる負荷電流の予測値を算出する負荷電流予測部と、
前記配電系統に連系される太陽光発電機から前記配電系統へ流れる発電電流の予測値を算出する発電電流算出部と、
前記負荷電流予測部の算出結果および前記発電電流算出部の算出結果を用いて、前記配電系統を流れる系統電流の予測値を算出する系統電流算出部と、を備え、
前記発電電流算出部は、前記太陽光発電機の発電量の理論値と、前記太陽光発電機の発電量の理論値に対して天気の種別ごとに設定される補正係数とを用いて、前記天気の種別の間で跨る幅を持たせて前記発電電流の予測値を算出し、
前記系統電流算出部は、前記発電電流の予測値の幅に応じて、幅を持たせて前記系統電流の予測値を算出する、配電制御システム。
【請求項２】
前記発電電流算出部は、前記発電電流の上限の予測値、及び前記発電電流の下限の予測値を算出し、
前記補正係数は、前記発電電流の上限の予測値の算出に用いられる第１補正係数、及び前記発電電流の下限の予測値の算出に用いられる第２補正係数と、を含む、請求項１に記載の配電制御システム。
【請求項３】
前記補正係数は、時刻を引数とする関数で表され、
前記発電電流算出部は、時間帯ごとの前記発電電流の予測値を前記補正係数を用いて算出する、請求項１または請求項２に記載の配電制御システム。
【請求項４】
前記発電電流算出部は、前記太陽光発電機の容量あたりの出力の理論値と、前記配電系統に連系される前記太陽光発電機の総容量と、を用いて前記太陽光発電機の発電量の理論値を算出する、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の配電制御システム。
【請求項５】
前記配電系統は、複数の配電区間に分かれており、
前記負荷電流予測部は、前記配電区間ごとに前記負荷電流の予測値を算出し、
前記発電電流算出部、前記配電区間ごとに前記発電電流の予測値を算出し、
前記系統電流算出部は、前記配電区間ごとに前記系統電流の予測値を算出する、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の配電制御システム。
【請求項６】
前記発電電流算出部は、算出対象の時間及び領域の少なくとも一つを含む算出条件に近い時間帯及び空間の少なくとも一つの情報から、時間的又は空間的に補間された前記天気の種別を用いる、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の配電制御システム。
【請求項７】
前記系統電流算出部は、算出した前記系統電流の予測値が、供給設備の許容容量に応じて定められた閾値を超える場合に、警告を示す情報を出力する、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の配電制御システム。
【請求項８】
コンピュータに、
配電系統から、前記配電系統に連系される需要家負荷へ流れる負荷電流の予測値を算出することと、
前記配電系統に連系される太陽光発電機から前記配電系統へ流れる発電電流の予測値を算出することと、
前記負荷電流の予測値および前記発電電流の予測値を用いて、前記配電系統を流れる系統電流の予測値を算出することと、を実行させ、
前記発電電流の予測値の算出では、前記太陽光発電機の発電量の理論値と、前記太陽光発電機の発電量の理論値に対して天気の種別ごとに設定される補正係数とを用いて、前記天気の種別の間で跨る幅を持たせて前記発電電流の予測値を算出し、
前記系統電流の予測値の算出では、前記発電電流の予測値の幅に応じて、幅を持たせて前記系統電流の予測値を算出する、予測プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配電制御システム、及び予測プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
配電系統は、発電所からの電力を、変電所を介して住宅、商業施設、工業施設などの需要家負荷へ供給する。また、太陽光発電機の普及に伴って、配電系統に需要家負荷および太陽光発電機の双方が連系されるケースが増えている。太陽光発電機の発電量のうち余剰分は、通常時（非事故時）ならば太陽光発電機から配電系統へ逆潮流する。太陽光発電機の発電量を予測する技術としては、例えば下記の特許文献１〜３に提案されている技術がある。
【０００３】
このような配電系統を運用あるいは制御する上で、配電系統を流れる系統電流を高精度に把握することは重要である。例えば、停電事故などの復旧時には、通常、太陽光発電機が配電系統から解列されており、太陽光発電機から配電系統への発電電流が絶たれる。そのため、太陽光発電機の出力を考慮せずに事故復旧を行うと、太陽光発電機の出力低下分の電力が不足する。この場合、過負荷による電圧低下や停電が発生することがあり、電力品質の悪化が懸念される。そこで、太陽光発電機の出力低下を補償するように、通常時よりも配電系統からの供給電力を増加させるが、過負荷を避ける上で供給電力のマージンが大きく設定されることで、コストが増加してしまう。また、系統電流の把握が不十分であると、例えば配電線や柱上変圧器などの機器に想定外の電流が流れる可能性があり、機器の故障による電力品質の悪化、あるいは機器の性能に大きなマージンを持たせることによるコストの増加を招く懸念がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−０４３８５７号公報
【特許文献２】特開２０１２−０４４７３９号公報
【特許文献３】特開２０１２−０４４７４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のような系統電流は、変電所もしくは配電線立ち上がり柱で測定されている。しかしながら、その測定値は、配電系統から需要家負荷へ潮流する負荷電流と、太陽光発電機などの分散電源から配電系統へ逆潮流する発電電流とを互いに相殺した値であり、測定値を用いても負荷電流、発電電流の把握が困難である。そこで、分散電源のそれぞれの出力を測定する手法も考えられる。しかしながら、この手法では、測定あるいは測定結果の通信に必要とされる設備が膨大になってしまう。本発明は、上述の事情に鑑みなされたものであり、系統電流を高精度に予測することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の配電制御システムは、配電系統から、配電系統に連系される需要家負荷へ流れる負荷電流の予測値を算出する負荷電流予測部と、配電系統に連系される太陽光発電機から配電系統へ流れる発電電流の予測値を算出する発電電流算出部と、負荷電流予測部の算出結果および発電電流算出部の算出結果を用いて、配電系統を流れる系統電流の予測値を算出する系統電流算出部と、を備え、発電電流算出部は、太陽光発電機の発電量の理論値と、太陽光発電機の発電量の理論値に対して天気の種別ごとに設定される補正係数とを用いて、天気の種別の間で跨る幅を持たせて発電電流の予測値を算出し、系統電流算出部は、発電電流の予測値の幅に応じて、幅を持たせて系統電流の予測値を算出する。
本発明の配電制御システムは、配電系統から、配電系統に連系される需要家負荷へ流れる負荷電流の予測値を算出する負荷電流予測部と、配電系統に連系される太陽光発電機から配電系統へ流れる発電電流の予測値を算出する発電電流算出部と、負荷電流予測部の算出結果および発電電流算出部の算出結果を用いて、配電系統を流れる系統電流の予測値を算出する系統電流算出部と、を備える。
【０００７】
また、発電電流算出部は、幅を持たせて発電電流の予測値を算出し、系統電流算出部は、発電電流の予測値の幅に応じて、幅を持たせて系統電流の予測値を算出してもよい。また、発電電流算出部は、太陽光発電機の発電量の理論値と、太陽光発電機の発電量の理論値に対して天気の種別ごとに設定される補正係数と、を用いて発電電流の予測値を算出してもよい。また、発電電流算出部は、発電電流の上限の予測値、及び発電電流の下限の予測値を算出し、補正係数は、発電電流の上限の予測値の算出に用いられる第１補正係数、及び発電電流の下限の予測値の算出に用いられる第２補正係数と、を含んでもよい。また、補正係数は、時刻を引数とする関数で表され、発電電流算出部は、時間帯ごとの発電電流の予測値を補正係数を用いて算出してもよい。また、発電電流算出部は、太陽光発電機の容量あたりの出力の理論値と、配電系統に連系される太陽光発電機の総容量と、を用いて太陽光発電機の発電量の理論値を算出してもよい。また、配電系統は、複数の配電区間に分かれており、負荷電流予測部は、配電区間ごとに負荷電流の予測値を算出し、発電電流算出部、配電区間ごとに発電電流の予測値を算出し、系統電流算出部は、配電区間ごとに系統電流の予測値を算出してもよい。
また、発電電流算出部は、算出対象の時間及び領域の少なくとも一つを含む算出条件に近い時間帯及び空間の少なくとも一つの情報から、時間的又は空間的に補間された前記天気の種別を用いてもよい。また、系統電流算出部は、算出した系統電流の予測値が、供給設備の許容容量に応じて定められた閾値を超える場合に、警告を示す情報を出力してもよい。
【０００８】
本発明の予測プログラムは、コンピュータに、配電系統から、配電系統に連系される需要家負荷へ流れる負荷電流の予測値を算出することと、配電系統に連系される太陽光発電機から配電系統へ流れる発電電流の予測値を算出することと、負荷電流の予測値および発電電流の予測値を用いて、配電系統を流れる系統電流の予測値を算出することと、を実行させ、発電電流の予測値の算出では、太陽光発電機の発電量の理論値と、太陽光発電機の発電量の理論値に対して天気の種別ごとに設定される補正係数とを用いて、天気の種別の間で跨る幅を持たせて発電電流の予測値を算出し、系統電流の予測値の算出では、発電電流の予測値の幅に応じて、幅を持たせて系統電流の予測値を算出する。
本発明の予測プログラムは、コンピュータに、配電系統から、配電系統に連系される需要家負荷へ流れる負荷電流の予測値を算出することと、配電系統に連系される太陽光発電機から配電系統へ流れる発電電流の予測値を算出することと、負荷電流の予測値および発電電流の予測値を用いて、配電系統を流れる系統電流の予測値を算出することと、を実行させる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、需要家負荷へ流れる負荷電流の予測値と、太陽光発電機から流れる発電電流の予測値とを別々に算出し、負荷電流の予測値および発電電流の予測値を用いて系統電流の予測値を算出するので、系統電流を高精度に予測することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】配電系統、需要家負荷、及び太陽光発電機を示す概念図である。
【図２】実施形態に係る配電制御システムを示すブロック図である。
【図３】実施形態に係る契約構成比算出部および負荷電流予測部による処理の説明図である。
【図４】実施形態に係る発電出力モデルの説明図である。
【図５】実施形態に係る発電電流算出部による処理の説明図である。
【図６】実施形態に係る系統電流算出部による処理の説明図である。
【図７】実施形態に係る配電制御システムの動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら実施形態について説明する。実施形態に係る配電制御システムの説明に先立ち、まず配電系統について説明する。図１は、配電系統１、需要家負荷２、及び太陽光発電機を示す概念図である。配電用変電所４は、送電網からの電力の電圧を調整し、配電系統１に電流を送出する。配電用変電所４には、複数の配電系統１が並列的に接続される。以下、説明の便宜上、各配電系統１を区別する場合に符号１ａ、１ｂで表し、各配電系統１を区別しない場合に符号１で表す場合がある。
【００１２】
配電系統１ａは、複数の配電区間５に分かれている。１つの配電系統１ａにおいて複数の配電区間５は直列的に接続されている。以下、説明の便宜上、各配電区間５を区別する場合に符号５ａ、５ｂで表し、各配電区間５を区別しない場合に符号５で表す場合がある。隣り合う２つの配電区間５は、開閉器６を介して直列的に接続されている。開閉器６は、複数の配電区間５のそれぞれの始点に設けられる。開閉器６は、開閉器６に対して配電用変電所４の側（以下、上流側という）とその反対側（以下、下流側という）との間の導通（オン）と絶縁（オフ）とを切り替える。配電区間５は、１つの配電系統１に沿って隣り合う一対の開閉器６に挟まれる区間ということもできる。また、開閉器６は、例えば、センサ内蔵自動開閉器であり、開閉器６の上流側と下流側との間を流れる電流を測定可能である。配電区間５の配電線７には、需要家負荷２および太陽光発電機３の少なくとも一方が連系される。
【００１３】
需要家負荷２は、例えば、高圧需要家負荷２ａおよび低圧需要家負荷２ｂの少なくとも一方を含む。高圧需要家負荷２ａは、例えば、商業施設、工業施設などの事業系施設に設けられる負荷である。高圧需要家負荷２ａの契約種別としては、例えば、業務用電力や高圧電力などがある。低圧需要家負荷２ｂは、例えば、事業系施設よりも小規模な負荷であり、住宅、集合住宅などの施設に設けられる負荷である。高圧需要家負荷２ａの契約種別としては、例えば、電灯電力や動力用電力などがある。負荷電流は、配電系統１の配電線７から需要家負荷２へ流れる電流（潮流電流）である。
【００１４】
太陽光発電機３は、例えば、大規模太陽光発電機３ａおよび小規模太陽光発電機３ｂの少なくとも一方を含む。大規模太陽光発電機３ａは、例えばメガソーラであり、小規模太陽光発電機３ｂは、例えば住宅用太陽光発電機である。発電電流は、太陽光発電機３から配電系統１の配電線７へ流れる電流（逆潮流電流）である。また、系統電流Ｉｃは、配電系統１の配電線７を流れる電流である。例えば、系統電流Ｉｃの配電区間５ａにおける系統電流Ｉｃは、負荷電流と発電電流とを加味した電流である。負荷電流と発電電流とで配電線７に対する電流の向きが逆であるので、系統電流Ｉｃの値は、負荷電流の絶対値と発電電流の絶対値との差分に相当する。
【００１５】
配電系統１ｂは、配電系統１ａと同様であり、配電系統１ａと共通する説明を簡略化あるいは省略する。配電系統１ｂは、複数の配電区間５に分かれている。複数の配電区間５のうち配電区間５ｃは、開閉器８を介して配電区間５ａと接続されている。開閉器８は、例えば、連系自動開閉器であり、配電区間５ａと配電区間５ｂとの間の導通と絶縁とを切り替える。開閉器８は、例えば、配電系統１ａと配電系統１ｂとの間で電力を融通する際に利用される。例えば、配電区間５ｄでの過負荷（電力の供給不足）が予測される場合、配電区間５ａから開閉器８を介して配電区間５ｄに電力を供給することができる。
【００１６】
ところで、系統電流Ｉｃの予測精度が不十分である場合、例えば、配電用変電所４から配電系統１へ電力を供給する際に、配電系統１において電力不足（過負荷）や電圧低下が生じる懸念がある。このような事象を避けるためには、例えば、系統負荷に対してマージンを大きくとり設備容量を大きめに検討することが考えられるが、設備容量を確保する上のコスト、あるいは頻繁に系統変更するムダが増加してしまう。また、系統負荷を過剰に増加させると、配電系統１に設けられる柱上変圧器、配電線７などの許容容量によっては設備の故障、損傷を招く懸念があり、許容容量にマージンを持たせることによる設備コストの増加を招いてしまう。また、配電系統１の間で電力の融通を行う場合についても同様に、系統電流Ｉｃの予測精度が不十分であると適切に運用、制御することが難しい。
【００１７】
このように、配電系統１を運用、制御する上で、系統電流Ｉｃの値を高精度に予測可能であることが重要であるが、系統電流Ｉｃの値は、負荷電流Ｉａおよび発電電流Ｉｂの双方の影響を受けるので、高精度に予測することが難しい。そこで、実施形態では、配電系統１から需要家負荷２へ流れる負荷電流Ｉａの予測値と、太陽光発電機３から配電系統１に流れる発電電流Ｉｂの予測値とを独立して算出し、算出した負荷電流Ｉａの予測値および発電電流Ｉｂの予測値を用いて、系統電流Ｉｃの予測値を算出することにした。
【００１８】
次に、実施形態に係る配電制御システムについて説明する。図２は、実施形態に係る配電制御システム１０を示すブロック図である。配電制御システム１０は、例えば、配電系統１を制御する制御所に設けられる。配電制御システム１０は、系統電流の予測値を算出する系統電流予測装置を兼ねており、例えば、オペレータは、配電制御システム１０が算出した系統電流の予測値を配電系統１の制御に利用することができる。例えば、オペレータは、複数の配電系統１のそれぞれに対する送出電力の決定、あるいは複数の配電系統１の間で電力を融通するか否かの決定などに、系統電流の予測値を判断材料として利用することができる。
【００１９】
配電制御システム１０は、例えば、情報記憶部１１、制御部１２、入力部１３、及び出力部１４を備える。配電制御システム１０は、概略すると以下のように動作する。制御部１２は、系統電流の予測値を算出する。情報記憶部１１は、制御部１２が系統電流の予測値を算出するのに必要とされる各種情報を記憶する。入力部１３は、制御部１２が系統電流の予測値を算出する際の条件の入力を受け付ける。出力部１４は、制御部１２が算出した系統電流の予測値、あるいはこの予測値から生成される画像などの各種情報を出力する。以下、配電制御システム１０の各部について説明する。
【００２０】
情報記憶部１１は、負荷電流の予測値の算出に用いられる情報として、例えば、契約高情報Ｄ１、契約種別情報Ｄ２、及び供給設備情報Ｄ３を記憶する。契約高情報は、需要家負荷２ごとの契約容量のデータである。契約容量は、契約電力、瞬時の使用の上限の電力などであり、例えば契約の電流が３０Ａ、電圧が１００Ｖである場合、３０００Ｗ（３ｋＷ）である。契約種別情報Ｄ２は、需要家負荷２が使用する電気を電圧や相の数などで分類したデータである。例えば、契約種別には、業務用電力、高圧電力、電灯電力、動力用電力などがあり、契約種別情報Ｄ２は、需要家負荷２ごとに契約種別を示す情報である。供給設備情報Ｄ３は、需要家負荷２ごとの配電線、電柱、地中設備などの供給設備の管理に用いられる識別情報である。例えば、供給設備情報Ｄ３は、需要家負荷２と供給設備との接続関係を示す情報を含む。例えば、配電線、電柱、地中設備などの設備要素にはそれぞれ、個別のＩＤが予め割り付けられており、供給設備情報Ｄ３は、需要家負荷２にいずれの供給要素が接続されているかを、ＩＤを用いて表した情報である。
【００２１】
情報記憶部１１は、発電電流の予測値の算出に用いられる情報として、例えば、気象情報Ｄ４、発電出力モデルＤ５（モデル情報）、及び発電設備情報Ｄ６を記憶する。気象情報Ｄ４は、気象庁などから公開される天気、天候などの気象の情報である。気象情報Ｄ４は、例えば、気象の予報に関する地域ごと、時間ごとの情報を含む。発電出力モデルＤ５は、各天気における太陽光発電機３の出力を表す数値モデルの情報である。この数値モデルについては、後に図４、図５等を参照して説明するが、発電出力モデルＤ５は、例えば、数値モデルに用いられる計算式を定めた情報を含む。発電設備情報Ｄ６は、配電系統１に連系されている太陽光発電機３の設備に関する情報である。例えば、発電設備情報Ｄ６は、太陽光発電機３ごとの供給設備（例、配電線７）との接続関係を示す情報を含む。例えば、発電設備情報Ｄ６は、各太陽光発電機３がいずれの配電区間５に連系されているかの情報を含む。また、発電設備情報Ｄ６は、太陽光発電機３ごとの発電容量（設備容量）を示す情報を含む。例えば、太陽光発電機３には個別のＩＤが割り付けられており、発電設備情報Ｄ６は、太陽光発電機３ごとにＩＤと発電容量とを関連付けた情報を含む。発電容量は、例えば、ｋＷ（キロワット）などで表される。
【００２２】
上述の情報記憶部１１は、例えば、ハードディスクなどの大容量記憶装置でもよいし、インターネット回線などを介して制御部１２に接続される記憶装置でもよい。また、情報記憶部１１は、複数の記憶部で構成されてもよく、上述の各種情報が複数の記憶部に分かれて記憶されていてもよい。これら複数の記憶部は、一部の記憶部が他の記憶部と別の装置に設けられてもよい。例えば、情報記憶部１１は、負荷電流の予測値の算出に用いられる情報を記憶する記憶部と、発電電流の予測値の算出に用いられる情報を記憶する記憶部とが別の記憶装置に設けられてもよい。また、情報記憶部１１の少なくとも一部は、配電制御システム１０の外部の装置であってもよく、配電制御システム１０は、系統電流の予測値の算出に用いる情報の少なくとも一部を外部のサーバなどから取得してもよい。例えば、配電制御システム１０は、気象情報を記憶する記憶部を備えず、例えば外部のサーバなどから気象情報を取得してもよい。
【００２３】
制御部１２は、情報記憶部１１と有線または無線によって通信可能に接続される。制御部１２は、系統電流の予測値の算出に用いられる情報を、情報記憶部１１から取得する。契約構成比算出部２１、負荷電流予測部２２、天候パターン判定部２３、発電電流算出部２４、及び系統電流算出部２５を備える。負荷電流予測部２２は、図１に示した配電系統１から、配電系統１に連系される需要家負荷２へ流れる負荷電流Ｉａの予測値を算出する。発電電流算出部２４は、図１に示した配電系統１に連系される太陽光発電機３から配電系統１へ流れる発電電流Ｉｂの予測値を算出する。系統電流算出部２５は、負荷電流予測部２２の算出結果および発電電流算出部２４の算出結果を用いて、図１に示した配電系統１を流れる系統電流Ｉｃの予測値を算出する。以下、制御部１２の各部についてより詳しく説明する。
【００２４】
まず、契約構成比算出部２１および負荷電流予測部２２について、図１から図３を参照して説明する。図３は、実施形態に係る契約構成比算出部２１および負荷電流予測部２２による処理の説明図である。契約構成比算出部２１は、図２に示した契約高情報Ｄ１、契約種別情報、及び供給設備情報Ｄ３を用いて、各配電区間５に連系される需要家負荷２を分類する。例えば、契約構成比算出部２１は、供給設備情報Ｄ３を用いて、各配電区間５に連系される需要家負荷２（例、図１の高圧需要家負荷２ａ、低圧需要家負荷２ｂ）を抽出する。
【００２５】
また、契約構成比算出部２１は、配電区間５に連系される需要家負荷２に関して、契約種別情報Ｄ２及び契約高情報Ｄ１を用いて、契約種別ごとに契約高（契約容量）の積算値を算出する。例えば、契約構成比算出部２１は、１つの配電区間５に連系される需要家負荷２に関して、電灯電力の総契約高がＡ１［ｋＷ］、動力用電力の総契約高がＡ２［ｋＷ］、業務用電力の総契約高がＡ３［ｋＷ］、高圧電力の総契約高がＡ４［ｋｗ］というように契約種別ごとに総契約高（Ａ１〜Ａ４）を算出する。また、契約構成比算出部２１は、総契約高の積算値に占める各契約種別の総契約高の比率を算出する。例えば、契約構成比算出部２１は、１つの配電区間５に関して、総契約高の積算値として（Ａ１＋Ａ２＋Ａ３＋Ａ４）を算出し、電灯電力の総契約高（Ａ１）の比率としてＢ１＝Ａ１／（Ａ１＋Ａ２＋Ａ３＋Ａ４）を算出し、動力用電力（Ａ２）、業務用電力（Ａ３）、高圧電力（Ａ３）についても同様に比率としてＢ２、Ｂ３、Ｂ４を算出する。以下の説明では適宜、各配電区間５において、総契約高の積算値（Ａ１＋Ａ２＋Ａ３＋Ａ４）に占める各契約種別の総契約高（例、Ａ１）の比率（例、Ｂ１）を組にしたパターン（例、（Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４））を構成比パターンと称する。
【００２６】
また、契約構成比算出部２１は、複数の配電系統に含まれる複数の配電区間を、構成比パターンに応じて複数のグループに分類する。例えば、契約構成比算出部２１は、配電系統の各配電区間あるいは各変圧器系統について、各契約種別の契約高の構成比でクラスター分析を実施して分類する。図３（Ａ）は、複数のグループのそれぞれを代表する構成比パターンの例を示すである。ここでは図、説明の便宜上、複数の配電区間を４つのグループに分類する例を説明するが、グループの数は４つに限定されず任意に設定される。
【００２７】
図３（Ａ）において、パターン１〜４は、それぞれ、各グループの代表的な構成比パターンである。パターン１は、例えば、住宅地区に対応し、電灯電力の割合が大きい。パターン２は、例えば、住宅と工業施設とが隣接する地区に対応し、電灯電力の割合および高圧電力の割合が高い。パターン３は、例えば、商業地区に対応し、業務用電力の割合が高い。パターン４は、例えば、工業地区に対応し、高圧電力の割合が高い。契約構成比算出部２１は、例えば、各配電区間が複数のパターンのいずれに該当するかを示す分類情報を生成し、この分類情報を情報記憶部１１に記憶させる。
【００２８】
図３（Ｂ）は、図３（Ａ）のパターン１に対応するロードカーブＲ１、及びパターン４に対応するロードカーブＲ２を示す図である。パターン１は、例えば、住宅地区に対応し、ロードカーブＲ１は、６時ごろから負荷電流が緩やかに増加し、夜間に負荷電流が減少する。また、パターン４は、例えば工業地区に対応し、ロードカーブＲ２は、稼働開始の１０時ごろから負荷電流が急峻に増加し、昼食の時間帯に負荷電流が一旦低下した後、稼働終了から夜間にかけて負荷電流が減少する。このように、ロードカーブの形状は、構成比パターンによって大きく異なる。
【００２９】
図２の負荷電流予測部２２は、例えば、１つの配電系統に含まれる各配電区間がいずれのグループに属するかを示す分類情報、及び各グループの負荷パターンの情報を用いて、負荷電流の予測値を算出する。図３（Ｃ）には、負荷電流予測部２２が負荷電流の予測値の算出に用いる式の一例を示した。図３（Ｃ）の式（１）において、ハット付のＹは、負荷電流（発電電流を無視した送出電流、実負荷電流）の予測値である。ａｃ，ｗは偏回帰係数であり、Ｘｃ，ｗは契約高である。添え字のｃは、負荷パターンとの対応関係を示し、図３（Ａ）のように構成比パターンが４つのパターンに分類される場合、１、２、３、４のいずれかが割り付けられる。例えば、図３（Ａ）のパターン１に分類される配電区間に関してｃが１、パターン２に分類される配電区間に関してｃが２というように、ｃの値が割り付けられる。また、添え字のｗは、契約種別との対応関係を示し、例えば契約種別が「電灯電力」、「動力用電力」、「業務用電力」、「高圧電力」の４種類である場合、１、２、３、４のいずれかが割り付けられる。例えば、契約種別が「電灯電力」に関してｗが１、「動力用動力」に関してｗが２というように割り付けられる。例えば、ａ１，１、Ｘ１，１は、それぞれ、パターン１に分類される配電区間に関して契約種別が「電灯電力」の偏回帰係数、契約高である。
【００３０】
また、Ｙ、ａ、Ｘのそれぞれの上付き文字のｔは、負荷電流の予測値の算出対象の時間帯を示し、例えば、毎正時に対応する１から２４のいずれかの整数が割り付けられる。ここでは、算出対象の時間帯は、例えば、月、平日あるいは休日の区別、時間帯の３種類の項目で区分されている。例えば、月が１２種類、平日あるいは休日の区別が２種類、時間帯が２４種類に分類される場合、その組み合わせで算出対象の時間帯は、１２×２×２４の５７６種類に分類され、５７６種類の時間帯のそれぞれに対して、負荷電流の予測値を算出する式の偏回帰係数（ａｃ，ｗ）が予め算出される。なお、月、平日あるいは休日の区別、時間帯の３項目以外の項目があってもよく、例えば曜日、気温などの項目があってもよい。また、各項目を区分する数は任意である。例えば、月を２か月ごとの６区分としてもよいし、平日あるいは休日の区分に正月、連休初日、連休最終日などの区分を追加してもよい。
【００３１】
Ｘｃ，ｗは、契約高情報から得られる情報であり、偏回帰係数（ａｃ，ｗ）は、例えば最小２乗法によって、測定値に対する誤差の２乗和が最小とする値として算出される。例えば、契約構成比算出部２１は、配電系統の電流を目的変数とし、分類したクラスター（負荷パターン）ごとの契約高を説明変数として、重回帰分析を実施することで、実負荷電流の予測モデルを作成する。また、太陽光発電機からの発電電流がほぼ０とみなせる夜間の測定値を用いて、予測モデルを補正する。
【００３２】
図２の負荷電流予測部２２は、例えば、契約構成比算出部２１が算出した予測モデル、及び予測対象の配電系統および期間の情報を用いて、負荷電流の予測値を算出する。予測対象の配電系統および期間の情報は、例えば、オペレータから入力部１３を介して入力される。
【００３３】
配電系統や各変圧器系統の実負荷電流を示す負荷パターンは、季節や供給先の需要特性（住宅、商業、工業等の地域）により特徴が異なる。そこで、契約構成比算出部２１は、負荷の契約種別ごとの契約高によって配電系統や配電区間に分類し、その分類されたパターンごとに負荷電流の予測モデルを作成することで実負荷電流を予測する。なお、負荷電流予測部２２は、配電区間ごとに負荷電流の予測値を算出してもよいし、２以上の配電区間で一括して負荷電流の予測値を算出してもよく、１つの配電系統の全体の負荷電流の予測値を算出してもよい。また、算出対象が複数の配電区間を含む場合、負荷電流予測部２２は、上記の複数の配電区間のうち１または２以上の配電区間で負荷電流の予測値を算出し、複数の配電区間で負荷電流の予測値を積算してもよい。
【００３４】
なお、負荷電流の予測モデルは、負荷電流予測部２２が負荷電流の予測値を算出する際に毎回生成されてもよいし、任意のタイミングで更新されてもよい。例えば、負荷電流の予測モデルは、所定の期間ごとに更新されてもよく、負荷電流予測部２２は、予測モデルの前回の更新から次回の更新までの間、同じ予測モデルを用いて負荷電流の予測値を算出してもよい。負荷電流の予測モデルが更新されるタイミングは、例えば、契約高情報Ｄ１、契約種別情報Ｄ２、及び供給設備情報Ｄ３の少なくとも一部が更新されるタイミングに応じて、任意に設定される。また、上述した負荷電流の予測値の算出方法は、一例であり、負荷電流予測部２２は、他の予測モデルを用いて負荷電流の予測値を算出してもよい。予測モデルとしては、例えば、太陽光発電機による発電電流と独立したモデルが用いられる。
【００３５】
次に、発電電流の予測値の算出について説明する。図２の天候パターン判定部２３は、情報記憶部１１から気象情報Ｄ４を取得する。例えば、天候パターン判定部２３は、オペレータが入力部１３を介して入力する算出条件（例、算出対象の時間および領域）に応じた気象情報Ｄ４を取得する。また、天候パターン判定部２３は、上記の算出条件に基づいて、発電電流の予測値の算出に用いる情報を気象情報Ｄ４から抽出してもよい。また、天候パターン判定部２３は、気象情報Ｄ４を、発電電流の予測値の算出に用いる情報の形式に変換してもよい。例えば、気象情報Ｄ４が雲量の情報を含み、発電電流の予測値の算出に用いる情報が「快晴」、「晴」、「雨または曇」の区別を示す情報である場合、天候パターン判定部２３は、例えば、雲量の情報を、雲量が２０％未満ならば「快晴」のフラグ、雲量が２０％以上８０％以下ならば「晴」のフラグ、雲量が８０％超ならば「雨または曇」のフラグに変換してもよい。また、天候パターン判定部２３は、算出条件に対応する情報（例、算出対象の時刻または地区の天気）が不足する場合、気象情報Ｄ４のうち算出条件に近い空間あるいは時間帯の情報を用いて、気象情報Ｄ４を空間的あるいは時間的に補間することで、算出条件に対応する情報を生成してもよい。
【００３６】
発電電流算出部２４は、天候パターン判定部２３から算出条件に対応する気象情報Ｄ４を取得し、情報記憶部１１から発電出力モデルＤ５および発電設備情報Ｄ６を取得して、取得した情報を用いて発電電流の予測値を算出する。発電電流算出部２４は、例えば、幅を持たせて発電電流の予測値を算出する。例えば、発電電流算出部２４は、発電電流の上限の予測値と、発電電流の下限の予測値とを算出する。以下、発電出力モデルおよび発電電流算出部２４による処理について説明する。
【００３７】
図４は、発電出力モデルの説明図であり、図５は、実施形態に係る発電電流算出部２４による処理の説明図である。図４（Ａ）において、実線は天気に応じた日射量の時間推移の例であり、点線は、日射量の理論値の時間推移である。日射量の理論値は、例えば、算出対象の領域の緯度、算出対象の時間帯などから算出される。なお、図４（Ａ）では、説明の便宜上、午前中が雨もしくは曇であり、昼間が快晴であり、夕方から夜が晴であるものとする。図４（Ｂ）において、実線は、図４（Ａ）の日射量に対応する発電量の時間推移であり、点線は、発電量の理論値の時間推移である。発電量の理論値は、日射量の理論値と太陽光発電機の発電容量との積で表される。
【００３８】
図４（Ａ）、図４（Ｂ）のようなデータは、測定により多数用意することができ、このようなデータを用いると、各時刻において天気に応じた発電量を統計的に調べることができる。図４（Ｃ）〜（Ｅ）は、天気の種別ごとに、理論値で規格化した各時刻の発電量（ｋｗあたりの発電量）の時間推移を示す図である。以下、理論値で規格化した各時刻の発電量のことを発電指標値という。発電指標値は、ばらつきを有しており、ここではハッチングの部分が上限値と下限値との間の幅に相当する。図４（Ｃ）は快晴に対応し、図４（Ｄ）は雨もしくは曇に対応し、図５（Ｅ）は晴に対応する。これらのデータは、例えば、天気の種別ごとに各時刻の発電量の測定値を統計処理し、時刻に対してプロットして線で結ぶことで得られる。各時刻における発電指標値の上限および下限は、例えば、平均値および標準偏差を用いて求めることができるし、また、異常値を除去したのち最大値および最小値を抽出して求めることもできる。
【００３９】
図５（Ａ）は、図４（Ｃ）〜図４（Ｅ）のようなデータを近似曲線で表したものである。符号Ｅ１ｕは、快晴の発電指標値の上限であり、符号Ｅ１ｄは、快晴の発電指標値の下限である。また、符号Ｅ２ｕは、晴の発電指標値の上限であり、符号Ｅ２ｄは、晴の発電指標値の下限である。また、符号Ｅ３ｕは、雨もしくは曇の発電指標値の上限である。ここでは、雨もしくは曇の発電指標値の下限が０であるものとするが、雨もしくは曇の発電指標値の下限は０よりも大きい値でもよい。時刻ｔにおいて、天気が快晴である場合に発電指標値は幅Ｗ１を持っており、天気が晴である場合に発電指標値は幅Ｗ２を持っており、天気が雨もしくは曇である場合に発電指標値は幅Ｗ３を持っている。このような天気の種別ごとの発電指標値の時間推移の情報は、数式またはテーブルデータの形式で表され、発電出力モデルＤ５として情報記憶部１１に記憶される。
【００４０】
発電電流算出部２４は、例えば、発電指標値を発電量の理論値に対する補正係数として用いて、発電電流の予測値を算出する。例えば、発電電流算出部２４は、天候パターン判定部２３が取得した気象情報Ｄ４に基づいて、快晴の発電指標値、晴の発電指標値、及び雨もしくは曇の発電指標値のいずれを用いるか決定する。
【００４１】
発電電流算出部２４は、例えば、図５（Ｂ）に示す式（２）に従って発電量の予測値を算出する。式（２）において、Ｐは発電量の予測値であり、ｂは発電指標値であり、Ｚは太陽光発電機の発電容量あたりの発電量の理論値である。また、Ｑは、太陽光発電機の発電容量であり、発電設備情報Ｄ６から求められる。例えば、発電電流算出部２４は、オペレータが入力部１３を介して入力した配電区間に関する発電電流を算出する際に、この配電区間に連系される太陽光発電機の発電容量の総量を、発電設備情報Ｄ６を用いて算出する。例えば、Ｚ×Ｑは、太陽光発電機の発電量の理論値に相当し、ｂは発電量の理論値に対する補正係数に相当する。
【００４２】
上付きのｔは時刻を表し、添え字のｕは上限を示し、添え字のｄは下限を示す。例えば、Ｐｕ（ｔ）は、時刻ｔにおける発電電流の上限の予測値の算出に用いられる第１補正係数であり、Ｐｄ（ｔ）は、時刻ｔにおける発電電流の下限の予測値の算出に用いられる第２補正係数である。補正係数（Ｐｕ（ｔ）、Ｐｄ（ｔ））は、時刻ごとに設定されており、時刻ｔを引数する関数（例、テーブルデータ）で表される。発電電流算出部２４は、時間帯ごとの発電電流の予測値を補正係数を用いて算出する。例えば、発電電流算出部２４は、１３時３０分から１４時３０分までの時間帯を算出対象とする場合、補正係数として、時間帯を代表する時刻（例、正時の１４時）の値を用いる。また、添え字のｖは、天気の種別を表し、例えば「快晴」が１、「晴」が２、「雨もしくは曇」が３というように割り付けられる。発電電流算出部２４は、例えば、式（２）を用いて算出される発電量（ｋｗ）の上限の予測値を電圧（Ｖ）で割ることで、発電電流の上限の予測値を算出する。同様に、発電電流算出部２４は、発電量（ｋｗ）の下限の予測値を電圧で割ることで、発電電流の下限の予測値を算出する。
【００４３】
図２に示した系統電流算出部２５は、負荷電流予測部２２が算出した負荷電流の予測値と、発電電流算出部２４が算出した発電電流の予測値と用いて、系統電流の予測値を算出する。系統電流算出部２５は、例えば、発電電流の予測値の幅に応じて、幅を持たせて系統電流の予測値を算出する。例えば、系統電流算出部２５は、系統電流の上限の予測値および系統電流の下限の予測値を算出する。系統電流は、例えば、発電電流を加味した見かけ上の負荷電流の予測値であり、開閉器６で計測される電流の予測値に相当する。
【００４４】
図６は、実施形態に係る系統電流算出部２５による処理の説明図である。図６（Ａ）には快晴に対応する各電流の予測値を示し、図６（Ｂ）には雨もしくは曇に対応する各電流の予測値を示した。図６において、符号Ｆ１は、負荷電流の予測値の時間推移である。また、符号Ｆ２ｕは、発電電流の上限の予測値の時間推移であり、符号Ｆ２ｄは、発電電流の下限の予測値の時間推移である。負荷電流の予測値の幅に相当する部分にハッチングを付して表した。また、符号Ｆ３ｕは、系統電流の上限の予測値の時間推移であり、符号Ｆ３ｄは、系統電流の下限の予測値の時間推移である。系統電流の予測値の幅に相当する部分にハッチングを付して表した。
【００４５】
系統電流算出部２５は、例えば、各時間帯ごとに負荷電流の予測値と発電電流の上限の予測値とを合算することで、各時間帯の系統電流の下限の予測値を算出する。図６において、発電電流の予測値は絶対値で表されており、発電電流の向きは負荷電流の向きと反対である。この場合、系統電流の下限の予測値は、例えば、負荷電流の予測値から発電電流の上限の予測値の絶対値を差し引いた値になる。同様に、系統電流算出部２５は、例えば、各時間帯ごとに負荷電流の予測値から発電電流の下限の予測値の絶対値を差し引くことで、各時間帯の系統電流の上限の予測値を算出する。系統電流算出部２５は、配電区間ごとに系統電流の予測値を算出することができるし、２以上の配電区間を含む区間（例、１つの配電系統の全体）を対象として系統電流の予測値を算出することもできる。また、系統電流算出部２５は、算出した系統電流の予測値を、予め設定された閾値と比較し、その結果に応じた情報を出力部１４に出力してもよい。例えば、上記の閾値は、供給設備（例、配電線７、柱上変圧器）の許容容量に応じて定められ、系統電流算出部２５は、算出した系統電流の予測値が閾値を超える場合に、警告を画像あるいは音で表す情報を出力してもよい。
【００４６】
図２の説明に戻り、入力部１３は、例えば、キーボード、マウス、もしくはタッチパネルなどの操作機器、ＵＳＢメモリなどの記憶媒体を接続可能なファイル入出力機器、ネットワークを通じたデータ通信等により外部からシステムへ所定の情報を取り込む通信機器などである。入力部１３は、例えば、オペレータからの算出条件の入力を受け付ける。出力部１４は、例えば、ディスプレイあるいはプリンタなどであり、オペレータに各種情報を表示可能である。出力部１４は、情報を記憶媒体に記憶させる入出力装置でもよいし、ネットワークを通じたデータ通信などにより外部へ情報を送信する通信機器などでもよい。
【００４７】
次に、上述の配電制御システムの動作に基づき、実施形態に係る配電制御方法（系統電流の予測方法）について説明する。図７は、実施形態に係る配電制御システムの動作を示すフローチャートである。ステップＳ１において、配電制御システムは、負荷電流の予測値を算出する。ここでは、ステップＳ１に含まれる処理の一例として、ステップＳ１１からステップＳ１５の処理を説明する。ステップＳ１１において、契約構成比算出部２１は、契約情報（図２の契約高情報Ｄ１、契約種別情報Ｄ２）、及び供給設備情報Ｄ３を用いて、需要家負荷２を配電区間に分類する。また、ステップＳ１２において、契約構成比算出部２１は、契約種別の契約高の構成比に応じて配電区間を複数の負荷パターンに分類する（図３（Ａ）参照）。また、ステップＳ１３において、契約構成比算出部２１は、各負荷パターンの負荷モデル（予測モデル）を作成する（図３（Ｂ）、（Ｃ）参照）。また、ステップＳ１４において、負荷電流予測部２２は、ステップＳ１３で作成された負荷モデルと、契約高情報Ｄ１とを用いて、負荷電流の予測値を算出する。また、ステップＳ１５において、負荷電流予測部２２は、算出された負荷電流の予測値に対して、測定値を用いて誤差を補正する。測定値としては、例えば、太陽光発電機の発電量が無視できる時間帯（例、夜間）の測定値が用いられる。
【００４８】
ステップＳ１に続くステップＳ２において、配電制御システムは、発電電流の予測値を算出する。ここでは、ステップＳ２に含まれる処理の一例として、ステップＳ２１からステップＳ２５の処理を説明する。ステップＳ２１において、天候パターン判定部２３は、気象情報Ｄ４を情報記憶部１１から取得する。また、ステップＳ２２において、天候パターン判定部２３は、ステップＳ２１で取得した気象情報Ｄ４に基づいて、天候パターン（例、「快晴」、「晴」、「雨もしくは曇」）を判定する。また、ステップＳ２３において、発電電流算出部２４は、ステップＳ２２の天候パターンと、発電出力モデルとを用いて、発電電流の算出式を生成する。例えば、発電電流算出部２４は、ステップＳ２２において情報記憶部１１（図２参照）から発電出力モデルＤ５を取得し、この発電出力モデルＤ５をステップＳ２３で用いる。また、ステップＳ２４において、発電電流算出部２４は、情報記憶部１１から発電設備情報Ｄ６を取得する。また、ステップＳ２５において、発電電流算出部２４は、発電電流の算出式、発電設備情報Ｄ６（例、設備容量）を用いて、発電電流の予測値を算出する。
【００４９】
ステップＳ２に続くステップＳ３において、配電制御システムは、系統電流の予測値を算出する。ステップＳ３において、系統電流算出部２５は、ステップＳ１で算出された負荷電流の予測値と、ステップＳ２で算出された発電電流の予測値とを用いて、系統電流の予測値を算出する（図６参照）。
【００５０】
上述の実施形態において、配電制御システム１０は、例えばコンピュータシステムを含む。配電制御システム１０は、記憶装置（図示せず）に記憶されているプログラムを読み出し、このプログラムに従って各種の処理を実行する。このプログラムは、例えば、コンピュータに、配電系統から、配電系統に連系される需要家負荷へ流れる負荷電流の予測値を算出することと、配電系統に連系される太陽光発電機から配電系統へ流れる発電電流の予測値を算出することと、負荷電流の予測値および発電電流の予測値を用いて、配電系統を流れる系統電流の予測値を算出することと、を実行させる予測プログラムを含む。この予測プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記録されて提供されてもよい。
【００５１】
上述の実施形態において、需要家負荷へ流れる負荷電流の予測値と、太陽光発電機から流れる発電電流の予測値とを別々に算出し、負荷電流の予測値および発電電流の予測値を用いて系統電流の予測値を算出するので、系統電流を高精度に予測することができる。
【００５２】
また、上述の実施形態では、発電電流算出部２４は、幅を持たせて発電電流の予測値を算出する。この場合、例えば、発電電流の予測値が実際の値から大きくはずれることを回避することができる。また、上述の実施形態では、系統電流算出部２５は、発電電流の予測値の幅に応じて、幅を持たせて系統電流の予測値を算出する。この場合、例えば、系統電流の予測値が実際の値から大きくはずれることを回避することができ、また、オペレータは、系統電流の予測値の幅を加味して配電系統の運用、制御を行うことができる。なお、発電電流算出部２４は、幅を持たせないで発電電流の予測値を算出してもよい。この場合、補正係数として、例えば、時刻と天気の種別とによって一意に定まる値を用いてもよい。また、この場合、系統電流算出部２５は、幅を持たせないで系統電流の予測値を算出してもよい。
【００５３】
また、上述の実施形態では、発電電流算出部２４は、太陽光発電機の発電量の理論値と、太陽光発電機の発電量の理論値に対して天気の種別ごとに設定される補正係数と、を用いて発電電流の予測値を算出する。この場合、発電電流算出部２４は、例えば、負荷電流に依存しないモデルで発電電流の予測値を算出することができる。なお、発電電流算出部２４は、上述の実施形態と異なる手法（例、異なる予測モデル）を用いて、発電電流の予測値を算出してもよい。
【００５４】
また、上述の実施形態では、補正係数は、発電電流の上限の予測値の算出に用いられる第１補正係数、及び発電電流の下限の予測値の算出に用いられる第２補正係数と、を含み、発電電流算出部２４は、発電電流の上限の予測値、及び発電電流の下限の予測値を算出する。この場合、発電電流算出部２４は、発電電流の上限の予測値と下限の予測値とを独立して算出することができ、発電電流の予測値に幅を持たせる処理が簡便になる。また、例えば算出処理の並列化を行うこともできる。なお、補正係数は、上記の第１補正係数及び第２補正係数を含まなくてもよい。この場合、幅を持たせて発電電流の予測値を算出するには、例えば、発電電流を一意に定まる値で算出した後、この値に対して誤差の比率を乗算してもよい。上記の誤差の比率は、例えば、時刻および天気の種別に応じて予め算出され、例えば±５％などのように表されてもよい。
【００５５】
また、上述の実施形態では、補正係数は、時刻を引数とする関数で表され、発電電流算出部２４は、時間帯ごとの発電電流の予測値を補正係数を用いて算出する。この場合、補正係数が時刻に応じて定められるので、例えば、補正係数が時刻に依存しない値で与えられる場合と比較して、発電電流の予測値を高精度に算出することができる。なお、補正係数は、時刻に依存しない値で与えられてもよく、例えば、一日の平均値で与えられてもよい。
【００５６】
また、上述の実施形態では、発電電流算出部２４は、太陽光発電機の容量あたりの出力の理論値と、配電系統に連系される太陽光発電機の総容量と、を用いて太陽光発電機の発電量の理論値を算出する。この場合、例えば、太陽光発電機の容量あたりの出力の理論値は、予め求めておくことができ、太陽光発電機の総容量は、発電設備情報から得られるので、太陽光発電機の発電量の理論値を簡便に算出することができる。なお、発電電流算出部２４は、上述の手法と別の手法で、太陽光発電機の発電量の理論値を算出してもよい。
【００５７】
また、上述の実施形態では、配電系統は、複数の配電区間に分かれており、負荷電流予測部２２は、配電区間ごとに負荷電流の予測値を算出し、発電電流算出部２４、配電区間ごとに発電電流の予測値を算出し、系統電流算出部２５は、配電区間ごとに系統電流の予測値を算出する。この場合、配電区間ごとに各電流の予測値が得られるので、配電系統を配電区間ごとに運用、制御する上で有用な情報が得られる。
【００５８】
なお、本発明の技術範囲は、上述の実施形態などで説明した態様に限定されるものではない。上述の実施形態などで説明した要件の１つ以上は、省略されることがある。また、上述の実施形態などで説明した要件は、適宜組み合わせることができる。また、法令で許容される限りにおいて、上述の実施形態などで引用した全ての文献の開示を援用して本文の記載の一部とする。
【符号の説明】
【００５９】
１・・・配電系統、２・・・需要家負荷、３・・・太陽光発電機、５・・・配電区間、１０・・・配電制御システム、２２・・・負荷電流予測部、２４・・・発電電流算出部、２５・・・系統電流算出部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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