(57)【要約】      （修正有）【課題】停電を被った配電ネットワークにおける負荷に電力を同時に復旧させるためのシステムおよび方法を提供する。【解決手段】配電ネットワークにおけるフィーダのピックアップ負荷が推定され、フィーダの負荷限界が決定される。フィーダの負荷は、負荷限界に基づいて、グループに分割される。復旧負荷制御プロセスが決定され、電力は、電力復旧制御プロセスに基づいて、グループのそれぞれに同時に復旧する。【選択図】図１
2012135193.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配電ネットワークにおけるフィーダのピックアップ負荷を推定するステップと、
前記フィーダの負荷限界を決定するステップと、
前記フィーダの前記負荷限界に基づいて、前記フィーダの負荷をグループに分割するステップと、
前記グループのそれぞれに電力を復旧させるための電力復旧制御プロセスを特定するステップと、
前記電力復旧制御プロセスに基づいて、前記グループのそれぞれに電力を同時に復旧させるステップと
を含む方法。
【請求項２】
前記電力復旧制御プロセスを特定するステップが、
需要応答復旧負荷制御プロセスを特定するステップと、
需要応答プログラムに加入する、前記グループのそれぞれにおける敷地を特定するステップと、
需要応答負荷を特定するステップと、
前記敷地および前記需要応答負荷に基づいた復旧負荷制御パラメータを決定して、前記グループのそれぞれにおける前記敷地の需要応答負荷に電力を復旧させる前に、非需要応答負荷に電力を復旧させるステップと
を含む、請求項１記載の方法。
【請求項３】
電力を復旧させるステップが、
前記需要応答負荷への電力を選択的に制御するステップ
を含む、請求項２記載の方法。
【請求項４】
電力を選択的に制御するステップが、
一度に１つのグループずつ、前記需要応答負荷に電力を供給するステップ
を含む、請求項３記載の方法。
【請求項５】
電力を選択的に制御するステップが、
電圧制御またはパルス幅変調のうちの少なくとも１つについての制御信号を開始するステップ
を含む、請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記フィーダの、一度に１グループずつ、前記需要応答負荷に電力を復旧させるステップ
をさらに含む請求項２記載の方法。
【請求項７】
前記フィーダのすべての前記需要応答負荷に、制御されたランプレートで電力を復旧させるステップ
をさらに含む請求項２記載の方法。
【請求項８】
前記電力復旧制御プロセスを特定するステップが、
電圧制御復旧負荷制御プロセスを特定するステップと、
前記グループのそれぞれにおける前記負荷に電力を復旧させるために、減電圧に対応した電圧制御パラメータを決定するステップと、
電力を復旧させるために前記電圧制御パラメータを適用するステップと
を含む、請求項１記載の方法。
【請求項９】
前記フィーダが定常状態動作の所定の範囲内にあるときを判定するステップと、
前記グループのそれぞれに供給される電圧を、定格電圧まで上昇させるステップと
をさらに含む請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記電力復旧制御プロセスを特定するステップが、
パルス幅変調を使用して動作する、前記フィーダのパルス幅変調負荷を特定するステップと、
前記パルス幅変調負荷の飽和状態を制御するステップと、
オン／オフ変調を使用して、前記パルス幅変調負荷に電力を復旧させるステップ
を含む、請求項１記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、需要応答を使用して冷負荷ピックアップを管理するためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
配電システムは、偶発的な過負荷および予想される負荷の増加を賄うためのいくらかの容量をなお残しつつ、ピーク時の消費者負荷に対応するように設計されている。定常状態動作のもとでは、システムの負荷は、常に、動作中の消費者電化製品／負荷の数に依存する。単一のエンドユーザが電力システムにかける負荷は、変動性が非常に高い。異なる電化製品が、異なる時間にオン／オフにされることから、電気の需要は、非常に不規則である。しかしながら、配電送電網または配電フィーダでは、人口統計的および時間的な多様性によってならされた電気の総需要が見える。比較的大規模で多様な消費者のグループに電力を提供する配電システムでは、フィーダのピーク電気需要は、一様なピーク需要を合わせたものの２０〜５０％であってもよい。一例は、温度設定ポイント、温度不感帯、およびデューティサイクルに基づいて動作するＨＶＡＣユニット、または空調ユニットの動作であろう。多くの温度調節負荷がオンラインになると、これらのユニットを異なる時間にオン／オフさせることになる上記の３つのパラメータに十分なランダム化が存在し、したがって、同等サイズの単一のＨＶＡＣシステムが動作した場合のシナリオと比較して、最大瞬間電力需要を削減する。さらに、個々の顧客需要内での電化製品の多様性もまた存在する。この多様性は、長い停電の後には失われ、長時間の停電は、典型的に多様化したフィーダ負荷よりもはるかに大きい、突然で、大規模な、一様な電力需要をフィーダに引き起こす。
【０００３】
システムが定常状態動作の条件にないとき、負荷の多様性が失われたことによる問題が発生し得る。そのような１つの条件は、システムが、長い時間の停電または冷負荷ピックアップ事象から回復するときである。そのような状況のもとでは、（エンドユーザからの）電力需要の一時的要因または時間の多様性が失われるために、フィーダは、電気需要における非常に高いサージに応答することを求められる。これは、長い停電の後で、電化製品のすべてが同時にオンラインになり、電化製品の定常状態に達するまで、その最大定格電力を要求するからである。たとえば、温度調節負荷の場合、特に長い停電の後では、望ましい定常状態温度が現在の温度と非常に異なることがあることから、そのような電化製品は、望ましい温度に達するまで動作し続けることになる。結果として、配電システムは、長時間にわたって電力需要の大規模なスパイクに遭遇することがある。加えて、配電回路の通電が、変圧器磁化およびモータの起動のために、結果として高い突入電流となることがある。これがピーク電流需要にさらに輪をかける。いくつかの条件のもとでは、過電流継電器が、そのような高い過負荷に反応し、回路ブレーカをトリガして配電フィーダを開くことがある。そのようなトリガおよび配電フィーダの再閉は厄介であり、負荷のピックアップを遅らせることがある。さらに、長時間にわたってフィーダに流れる大きな電流が、設備寿命に悪影響を与えることがある。
【０００４】
多くの研究が、冷負荷ピックアップに対応するための方策の開発に注がれている。方策の多くは、負荷のポケットに一度に１つずつ通電することによって、冷負荷ピックアップ事象のもとでの電力需要を制御する。負荷は、別個のポケットにグループ分け／区画分けされて、電力は、一度に１つのポケットに復旧する。負荷ポケットの通電は、前のポケットの通電から一定時間遅れた後に行われる。そのようなアプローチでは、負荷の最後のグループへの電力は、すべての前のグループに通電されてからの遅れの後にしか、復旧することができない。
【発明の概要】
【０００５】
これらの、および他の理由により、本発明の必要性が存在する。
【０００６】
配電ネットワークにおける負荷に電力を同時に復旧させるためのシステムおよび方法。配電ネットワークにおけるフィーダのピックアップ負荷が推定され、フィーダの負荷限界が決定される。フィーダの負荷は、負荷制限に基づいて、グループに分割される。復旧負荷制御プロセスが決定され、電力は、電力復旧制御プロセスに基づいて、グループのそれぞれに同時に復旧する。
【０００７】
本発明の性質およびさまざまな追加的な特徴は、図面において概略的に説明される本発明の例示的な実施形態を検討するとき、より十分に明らかになるであろう。同様の参照番号は、対応する部品を表している。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施形態に従ったシステムを示す図である。
【図２】全体の電気システムの図表示である。
【図３】例示的な実施形態に従って、電圧制御により負荷に電力を復旧させるグラフである。
【図４】例示的な実施形態に従った、冷負荷ピックアップ電力復旧方法についての流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
上で特定された図面は、選択的な実施形態を説明しているが、本発明の他の実施形態もまた、議論の中で触れるように、企図される。すべてのケースにおいて、本開示は、本発明の例示される実施形態を、限定ではなく、代表するものとして提示する。本発明の原理の範囲および趣旨の範囲内に入る多くの他の修正形態および実施形態が、当業者によって考案されてもよい。
【００１０】
本明細書で説明する実施形態は、配電システム上で負荷を復旧させるための、エネルギー管理のシステムおよび方法を対象とする。本発明の実施形態は、エネルギーまたは電気の公益事業および電力送電網事業のコンテキストにおいて説明されるが、当業者であれば、システムおよび方法が、他の目的または公益事業にも同様に使用されてもよいことを理解するであろう。
【００１１】
本明細書で使用されるとき、用語「モジュール」は、ソフトウェア、ハードウェア、もしくはファームウェア、またはこれらの任意の組合せ、あるいは任意のシステム、プロセス、または本明細書で説明するプロセスを実行する、もしくは円滑化する機能性を指す。
【００１２】
図１は、図２に示すシステム２００と共に使用するための、例示的な実施形態に従った電力復旧システムの全体図を示す。図１に示すように、公益事業制御センター２００が、公益事業所１０８によって、および／または任意の他の団体によって、配置される、および／または主催されてもよい。説明目的のために、単一の公益事業所１０８、単一の公益事業制御センター２００、および少数の負荷１０４が示されている。しかしながら、システムは、任意の好適な数の公益事業制御センター２００、公益事業所１０８、および負荷１０４を含むことができることが理解されるであろう。敷地サイトまたは負荷１０４と、公益事業制御センター２００と、公益事業所１０８との間の通信は、たとえば、ＷＡＮ（たとえばインターネット）１０６、ＷｉＭＡＸ、ブロードバンド、ＡＭＩ、および／または電力線キャリアを介して行われる。通信はまた、プライベートネットワークを介して行われてもよい。通信のための任意の好適な手段を使用することができる。
【００１３】
公益事業制御センター２００は、需要応答（ＤＲ）モジュール１１０と、ネットワーク管理サービス（ＮＭＳ）モジュール１３０と、ユーザインターフェースモジュール１３２と、顧客データベース（ＤＢ）１３４と、プログラムデータベース（ＤＢ）１３６とを含むことができる。ＮＭＳモジュール１３０は、ＤＲモジュール１１０、敷地または負荷１０４、および公益事業所１０８に、通信管理およびプロビジョニングを提供する。顧客データベース１３４は、ネットワークにおける顧客についての敷地プロファイルを記憶する。各敷地プロファイルは、たとえば、ネットワークにおける各敷地についての履歴データ、および任意の需要応答プログラムの加入についての情報などのデータを含む。履歴データは、たとえば、負荷タイプ、使用時間（ＴＯＵ）、使用継続時間、負荷制限、または需要応答事象を含む、顧客の公益事業使用についての情報を含むことができる。データベース１３４に記憶された敷地使用情報は、負荷データと共に定期的に（たとえば、毎時、毎日）更新することができ、情報は、時間当たりの負荷、および２４時間を通じた時間当たりの価格、気象情報（たとえば、気温、湿度、風速、暖房度および冷房度、その他）を含む環境データ、ならびに曜日、季節、その他などの日付および時間情報を含む。加えて、データベース１３４は、各敷地についての事象データを記憶する。より詳細には、データベース１３４は、敷地が需要応答事象に関与したかどうか、その開始時間と終了時間、曜日、季節、その他についての履歴情報を記憶する。加えて、負荷の減少および持ち直しの量が、データベース１３４に記憶される。応答予測および見込まれる将来利益計算に関連したデータがまた、データベース１３４に記憶されてもよい。ユーザインターフェースモジュール１３２は、オペレータと情報をやり取りすることを可能にする。
【００１４】
公益事業制御センター２００は、エネルギー管理システム（ＥＭＳ）モジュール１１２をさらに含み、エネルギー管理システム（ＥＭＳ）モジュール１１２は、ネットワークの負荷予測を実行し、発電および送電システムの性能をモニタし、制御し、最適化する。監視制御およびデータ取得（ＳＣＡＤＡ）モジュール１１４が、送電網の異なるポイントにおけるリアルタイム情報を提供し、ローカルな制御もまた提供する。ＳＣＡＤＡは、通常、ブレーカ、スイッチ、キャパシタ、リクローザ、および変圧器を含む現場デバイスの基本制御およびモニタリングを意味する。ＳＣＡＤＡモジュール１１４は、制御センター２００におけるデータ収集コンピュータと、現場においてのリモート端末ユニット（ＲＴＵ）とを含み、これらは何百から何万にも及ぶデータポイントを一括してモニタし、制御することができる。ＳＣＡＤＡモジュール１１４はまた、通常、２４時間体制でモニタされるユーザインターフェースを含む。ユーザインターフェースは、１つまたは複数のコンピュータディスプレイに加えて、通常、システム状態の全体像を提供するためのマップボードまたは大きなグループディスプレイを含む。
【００１５】
停電管理システム（ＯＭＳ）モジュール１１６が、ネットワークにおける負荷１０４についての負荷状態情報および停電復旧情報をモニタする。ＯＭＳモジュール１１６によって実行される機能のうちのいくつかには、故障予測、停電の範囲と顧客への影響についての情報の提供、および復旧作業の優先順位決定が含まれるが、これらに限定はしない。例示的な実施形態によれば、ＯＭＳモジュール１１６は、停電後の負荷１０４への電力の復旧を管理する電力復旧モジュール１１７を含む。ＯＭＳモジュール１１６は、地理情報システム（ＧＩＳ）モジュール１１８によって生成され維持される、配電システムの詳細なネットワークモデルに基づいて動作する。配電管理システム（ＤＭＳ）モジュール１２０が、負荷状態および負荷応答についての情報を提供することによって、不都合なまたは不安定なネットワーク条件に対するリアルタイム応答を提供する。ＤＭＳモジュール１２０は、アラームおよび／または事象に対する応答を管理する。たとえば、サービス契約情報、インセンティブプログラムおよび／または需要応答プログラムの加入、および契約価格情報を含む顧客情報が、顧客情報システム（ＣＩＳ）モジュール１２２によってモニタされ、制御される。ダイレクト負荷制御（ＤＬＣ）モジュール１２４が、たとえば、サーモスタット−ＨＶＡＣ、給湯器、プールポンプ、洗濯機、乾燥機、食器洗浄機、ＬＣＤ／プラズマテレビ、プラグ負荷（たとえば、コンピュータ、コンピュータ周辺機器／アクセサリ、ファックス機、電源装置）、冷蔵庫、および照明装置などの顧客サイトのデバイスを制御し、管理する。これらの多くは、オン／オフ、エコモード／通常モード、または複数のディスクリート電力節約モード（たとえば、明るさ調整可能な照明装置）を有するディスクリートタイプのデバイスである。顧客ビリングは、ビリングモジュール１２６によって実行される。いくつかの実施形態では、これらの構成要素は、公益事業制御センター２００においてではなく、システム１００において別々に提供されてもよい。議論しやすいように、１つのみの公益事業制御センター２００が示されているが、実施に必要なだけの、任意の数の公益事業制御センターがあってよい。
【００１６】
図２は、発電から利用までの、全体の電気システム２１０の単線結線図を示す。電気システム２１０は、発電所２１２と、送電変電所２１４と、ローカル変電所または配電変電所２１６と、負荷１０４とを含む。発電所２１２は、任意の電力発電所であってよく、たとえば、水力発電所、火力発電所、風力発電所、またはソーラー発電所を含むが、これらに限定はしない。発電所２１２は、発電所電圧において電気を発生させる。送電レベル電圧の電気が、超高電圧（ＥＨＶ）送電線２２０によって送電変電所２１４に送電される。ＥＨＶ送電線２２０は、電気を変電所までの長い距離運ぶ。送電変電所２１４では、高電圧（ＨＶ）送電線２２２を介したシステムの他のポイントへの配電のために、電圧の低下が行われる。商業用および工業用、または住宅用の負荷１０４のために、さらなる電圧の低下が配電変電所２１６において行われる。
【００１７】
公益事業制御センター２００は、システム２１０において、発電所２１２、送電変電所２１４、および配電変電所２１６の操業および保守のために使用される。公益事業制御センター２００は、これら構成要素のそれぞれからデータを受信し、またこれらの構成要素に制御信号を提供する。負荷１０４は、そのそれぞれのローカル変電所２１６と通信し、したがって、公益事業制御センター２００はまた、負荷１０４から情報を受信し、負荷１０４に情報を送信することもここで留意されたい。一実施形態においては、スマートメータ（図示せず）が、負荷１０４とローカル変電所２１６との通信を円滑化する。これらのさまざまな構成要素間の通信モードは、光ファイバ、電力線キャリアシステム、およびさまざまなワイヤレス技術を含むことができる。例示的な実施形態において、負荷は、任意のタイプの負荷であってよく、たとえば、任意のタイプの電化製品または機械、センサ、再生可能なエネルギー源、および／またはプラグインの電気自動車（ＰＥＶ）もしくはプラグインのハイブリッド電気自動車（ＰＨＥＶ）を含むが、これらに限定はしない。いくつかの実施形態において、負荷のうちのいくつかは敷地に配置されて、たとえば、Ｚｉｇｂｅｅ、Ｚ−Ｗａｖｅ、ＷｉＦｉ、またはＨｏｍｅｐｌｕｇを含む、任意の数のインターフェースまたはプロトコルを使用して制御されてもよい。
【００１８】
本明細書で開示する実施形態は、需要リソースの使用を通して、過渡現象または冷負荷ピックアップ条件の間の電力または電力需要の復旧を制御するためのシステムおよび方法を提供する。実施形態は、配電ネットワーク上の負荷を、ネットワークから引き出される電力を最小限にするように、停電後にゆっくりとフル電力まで引き上げることを可能にする。本発明の実施形態によれば、電力は、配電ネットワークにおける負荷のすべてに同時に復旧し、しかし、ネットワークの無理のない復旧を円滑化するように、負荷の電力消費がゆっくりとランプアップされる。ここでの負荷とは、ＨＶＡＣユニット、照明装置、電子機器、その他などの多くの電化製品を備える敷地／家庭／商業事業体の総電力需要を指す。
【００１９】
長い時間の停電の後にフィーダに電力を復旧させることを、冷負荷ピックアップと呼ぶ。長い時間の停電の後では、電力システム上の負荷の多様性が失われる。電力システム上のすべての負荷がオンラインにされるので、非常に高い電力需要が発生する。変圧器通電からの高い突入電流、およびモータの高い起動電流が、電力需要の上昇にさらに輪をかける。例として、限定はしないが、給湯器、空調、およびＨＶＡＣユニットを含むサーモスタットで制御される電化製品が、長い停電の後でフィーダが復旧するのと同時にオンラインになる。これらの電化製品は、制御された温度限界の間で、それらがオンとオフとを繰り返す定常状態条件のもとで動作して、温度をその限界の間に維持する。動作のデューティサイクルは、温度設定ポイント、温度限界、および周囲条件に依存する。一般的に、配電フィーダには、多くの数のサーモスタットで制御される電化製品が存在するので、これらの電化製品の繰り返しパターンには十分なランダム化が存在し、その結果、全体の負荷率は比較的低いままである。しかしながら、冷負荷ピックアップ条件のもとでは、電化製品のすべては、それらの温度設定ポイントに達するまでＯＮ状態のままであり、したがって、フィーダの負荷率が上昇する。本明細書で開示する実施形態は、すべての敷地に電力を同時に復旧させながら、冷負荷ピックアップのもとでのフィーダのピーク電力需要を制限することによって、電力を復旧させる。このようにして、家庭／事業体内の個々の非クリティカルな電化製品が、ピーク電力需要を制限するやり方で制御される一方で、すべての敷地にわたるクリティカルな負荷を即座に復旧させることができる。
【００２０】
冷負荷ピックアップ条件のもとでの電力の復旧においては、エンドユーザ電化製品１０４の適切な制御により、関連したフィーダの制約を満たすように、電化製品の電力使用を管理することができる。本発明の実施形態によれば、電力は、すべての敷地に同時に復旧し、個々の電化製品は、さまざまな方法によって制御され、方法は、限定はしないが、電化製品をオンおよびオフにすること、制御信号を開始することを含み、制御信号は、限定はしないが、電圧制御、またはパルス幅変調（ＰＷＭ）スイッチングを含む。個々の電化製品は、負荷の多様性が失われる停電後に通常引き起こされる極度に高い負荷を防ぐように制御される。
【００２１】
いくつかの例示的な実施形態によれば、電力は、すべてのクリティカルな電化製品（すなわち、たとえば照明装置および他の電子機器）に、定格条件で同時に復旧する。非クリティカルな電化製品（すなわち、たとえば給湯器、乾燥機）は、フィーダのピーク電力のフローを管理するように、ゆっくりと定格条件までランプアップされる。たとえば、例示的な実施形態によれば、限定はしないが、緊急ピーク時課金（ＣＰＰ）、変動ピーク時課金（ＶＰＰ）、ダイレクト負荷制御（ＤＬＣ）、および／または他のさまざまなインセンティブプログラムを含む需要応答プログラムに加入する敷地に属する電化製品は、定格条件までゆっくりとランプアップされ／オンにされ、一方で他の電化製品は、定格条件に即座に復旧する。
【００２２】
他の例示的な実施形態において、電力は減電圧で復旧する。たとえば、この技法は、電化製品への入力電圧を変調するための信号を開始することによって、これらの電化製品、主に抵抗負荷の電力需要を制御するのに効果的である。抵抗電化製品によって引き出された電力は、適用される電圧の２乗に正比例する。電圧が上昇するにつれて、電化製品によって引き出される電力が上昇し、その逆もまた同様である。冷負荷ピックアップ条件のもとでは、電力を電圧の２乗分だけ低下させる手助けすることになる減電圧で始動するように、そのような抵抗電化製品がトリガされてもよい。システムが定常状態に達するように進行するにつれて、これらの電化製品を通常の定格条件まで持っていくように、入力電圧を徐々に上昇させることができる。これは、フィーダのピーク電力需要の削減を手助けするのと同時に、他のクリティカルな電化製品にフル電力を素早く復旧させる支援をすることになる。
【００２３】
フィーダのすべての抵抗電化製品が同時にオンにされる場合、すなわち、負荷における多様性が存在しない場合、これらの電化製品からの合計瞬間電力需要は、以下によって得られる。
Ｐmax＝Ｎ×Ｐnominal
ここで、Ｎは、電化製品の合計数であり、Ｐnominalは、Ｖratedでの１つの電化製品の公称電力需要である。
【００２４】
負荷の多様性が、電化製品をオン／オフにすることをランダム化し、その結果、任意の瞬間に引き出される合計電力は、Ｐmaxを下回る。冷負荷ピックアップのシナリオのもとでは、抵抗電化製品にＶratedが適用されるので、望ましい定常状態動作条件に達するまでＯＮ状態のままになる。定常状態に達するまでにかかる時間は、負荷の熱容量、環境／周囲に対する負荷の熱コンダクタンス、その他などの、いくつかの要因に依存している。この全時間の間、電化製品はＰnominal電力を引き出す。実際には、配電フィーダ上のそのような電化製品の全台数が、その定常状態に達するまでＰnominalを要求することになる。
【００２５】
この方策により、減電圧での非クリティカルな電化製品への電力の復旧が可能になる。これらの電化製品への電圧は、フィーダの電力供給を制限するように制御されたやり方において、上昇する。これは、（１）電化製品を（たとえばフィーダ上のそれらの位置に基づいて）異なるポケットにグループ分けし、（電化製品レベルでの降圧変圧器によって制御されることになる）ポケットの電圧を、低減されたレベルから定格条件まで、一度に１つずつ上昇させること、あるいは（２）すべての（フィーダ上の）電化製品への入力電圧を同時に、低減されたレベルから中間レベルへ、次いで定格条件へと、ゆっくりとランプアップするための制御信号を開始すること、のいずれかによって行うことができる。これは、やはり電化製品レベルでの自動変圧器の措置によって達成することになる。公益事業所は、定格電圧でフィーダを復旧させることになることに留意しなければならない。電化製品の追加的なハードウェアが、電化製品への入力電圧、およびそれに続いてその電力を変調するのを手助けすることになる。低電圧動作に影響を受けやすいＨＶＡＣユニットなどの電化製品は、そのような冷負荷ピックアップ方策に関与するのには適さないことになる。
【００２６】
図３は、例示的な実施形態に従った、減電圧での電力復旧を示す。電化製品のすべてが、０．５ｐｕの減電圧でオンラインにされる。その結果、合計電力需要は、０．２５×Ｐmaxである。電化製品は、４つの負荷ポケットにグループ分けされる。電化製品の最初の２５％の電圧が、完全な定格電圧まで上昇する。その結果、これらの電化製品がその定常状態に達するまで電力需要の上昇があり、次いで負荷の多様性が影響し始めるとき、電力が低下し始める。フィーダ上の電化製品の次の２５％の電圧が、次いで完全な定格電圧まで上昇する。最初の上昇と同様の挙動が見られ、次いで電力需要の漸進的な降下が見られる。したがって、合計電力需要は、すべての電化製品が定格条件でオンラインにされた場合に達することになるＰmax値には決して届かない。
【００２７】
いくつかのパラメータが考慮されるべきであり、それらのパラメータは、電化製品への始動電圧、（電力需要に換算した）負荷ポケットのサイズ、および負荷ポケットピックアップ間の時間インターバル（あるいは、ポケット中またはフィーダ上の電化製品の電圧レベルを引き上げる間の時間インターバル）を含むが、これらに限定はしない。これらのパラメータは、電圧、電流、および電力の制約を考慮に入れた、配電フィーダのオフラインでの調査によって、または任意の他の適切な技法によって、設計されるべきである。制御パラメータの設定には、違いがあってもよい。たとえば、２つだけの電圧のステップを有する代わりに、電化製品の電力を漸進的に上昇させるために、電圧を連続的に上昇させる機能が電化製品に適用されてもよい。また、複数の負荷ポケットを有する代わりに、これらの電化製品における入力電圧をゆっくりとランプすることによって、全体の（非クリティカルな）負荷の電力が制御されてもよい。
【００２８】
別の例示的な実施形態においては、同期された低周波数パルス幅変調（ＰＷＭ）を使用して動作するデバイスの集団の制御飽和を制御することによって、冷負荷ピックアップシナリオにおける電力需要を限界内に維持する。ＰＷＭは、電力電子スイッチを制御して、入力電圧／電流を所望の出力要件に形成するために一般的に使用される、商業的に知られた技法である。この方策は、電力電子ハードウェアを備える電化製品にのみ使用することができる。
【００２９】
この例示的な実施形態によれば、同期された低周波数ＰＷＭを使用して動作するデバイスは、比較的長い期間（たとえば、およそ数分）で、オン／オフ式で瞬間需要を調節する。さらに、集団における各デバイスのＰＷＭ周期が同期され、これは、ＰＷＭ周期の周波数および始動時間が同一であることを意味する。すべてのＰＷＭで動作するデバイスと同様に、所与の時間の間の最大オンタイムを短くすることができるように、デバイスの制御入力の飽和状態を調整することが可能である。飽和状態が変わりやすくなるとき、エネルギー（すなわち平均需要）をより高いレベルの制御装置によって調節することができ、すべてのデバイスが同期されるとき、単一のグローバル変数が、全集団の需要を制御することができる。たとえば、冷負荷ピックアップでは、各デバイスの飽和状態を、監視制御装置によって直接制御することができる。監視制御装置は、飽和値を指定しているデバイスのすべてにグローバル信号を送出する。飽和値がゆっくりとランプアップするとき、総需要もゆっくりと増加することになり、結果として制御された冷負荷ピックアップとなる。
【００３０】
図４は、例示的な実施形態に従って、配電ネットワークに電力を復旧させるための流れ図を示す。プロセス４００は、冷負荷ピックアップ電力復旧を開始するステップ４１０を含む。ステップ４１２で、フィーダのピックアップされるべき合計負荷が推定される。これは、履歴データおよびフィーダの人口統計の知識によって推定することができる。たとえば、多くの法人の顧客は、照明装置およびモータの負荷の激しい集中状態を意味するであろう。これらのパラメータは、フィーダの一様な負荷需要を推定するのに使用されるべきである。フィーダの負荷限界がステップ４１４で決定される。フィーダの負荷限界は、ケーブルおよび変圧器の電気定格によって調整される。ステップ４１６で、フィーダの負荷限界に基づいて、フィーダの負荷がブロックまたはグループ（ｉ＝１，２，・・・ｎ）に分割される。これは、負荷の特定のブロックが定格条件まで引き上げられた場合に、ピークの一様な需要が、決してフィーダの負荷限界まで上昇しないことを保証するためである。ステップ４１８で、限定はしないが、需要応答負荷制御、電圧制御、および／またはＰＷＭスイッチングを含む電力復旧プロセスを使用して、電力が各ブロックに同時に復旧する。電力は、クリティカルな負荷には定格条件まで、非クリティカルな負荷には低減されたレベルで、復旧する。ステップ４２０で、時間ｔ＝ｔ0において、フィーダの電力需要がフィーダの限界を上回るかどうかが判定される。ステップ４２０の答えがそうである場合、処理はステップ４２４へと続き、フィーダの電力需要を限界内に持って来るために、オンラインである負荷への電力が低減される。ステップ４２０の答えがそうでない場合、処理は、フィーダの負荷が正常なフィーダ負荷レベルにあるかどうかを判定するステップ４２２へと続く。正常な負荷レベルは、十分に多様化したフィーダの電力需要である。これは、履歴負荷データおよび気象情報から推定することができる。ステップ４２２の答えがそうである場合、処理はステップ４２６へと続き、措置は取られず、フィーダが復旧していることを意味する。ステップ４２２の答えがそうでない場合、処理はステップ４２８へと続く。ステップ４２８で、ｔ＞ｔ0＋（ｉ−１）Δｔであるかどうかが判定され、ここで、ｉはグループiを意味するインデックスであり、Δｔは追加の負荷がフィーダ上でピックアップされる前の時間インターバル／ステップである。この制御は、負荷ポケットが定格条件まで引き上げられたか、または全体の非クリティカルな負荷が次の中間レベルに引き上げられたものとして、現れてもよい。ステップ４２８の答えがそうでない場合、処理はステップ４３０へと続き、措置は取られず、処理が続行される。ステップ４２８の答えがそうである場合、処理はステップ４３２へと続く。ステップ４３２で、フィーダの追加の負荷がピックアップされる。追加の負荷は、定格条件まで引き上げられる次の負荷ポケットであっても、より高い（しかし中間の）値までランプアップされる全台数の非クリティカルな負荷であってもよい。処理は次いで、グループのすべてが処理されるまで、または全負荷が復旧するまで、ステップ４２０へと続く。
【００３１】
例示的なプロセス４００に従って、クリティカルな負荷に定格条件まで通電される。非クリティカルの負荷には、低減された電力レベルで通電され、その電力需要は、限定はしないが、需要応答負荷制御、電圧制御、および／またはＰＷＭスイッチングを含む、例示的な方策のうちの１つによって管理される。言い換えれば、非クリティカルな負荷は、配電管理システムを介して定格電力まで各ポケット／グループにおいて選択的にオンにされるか、あるいは、電圧制御または低周波数ＰＷＭを介して低減された電力でピックアップされるように制御されるかのいずれかである。一定の遅延の後、非クリティカルな負荷の第１のポケットまたはグループが、その定格電力レベルまで引き上げられる。この負荷ポケットがその定常状態で動作し始めると、負荷の次のグループにフル電力が与えられる。このプロセスは、最後の負荷ポケットが定格条件で動作し始めるまで続行される。代替的には、全台数の非クリティカルな負荷の電力需要を、低減されたレベルから完全な定格条件までゆっくりとランプアップするように、制御することができる。いずれかのポイントで、電力需要がフィーダの限界を超えた場合、前のグループまたはオンラインの負荷への入力電力が低減されて、全プロセスが繰り返される。電圧制御またはＰＷＭ方策は、負荷が低減された電力レベルで動作することができる場合にのみ、適用されてもよい。
【００３２】
本発明の実施形態を、単一の需要応答プログラムの処理を参照して説明してきたが、本発明はこの点に限定されない。本発明の実施形態によるクラスタリングが、複数のプログラムについて実行されてもよい。
【００３３】
本明細書では、本発明の特定の特徴のみを図示し、説明してきたが、当業者であれば、多くの修正形態および変更形態を思いつくであろう。したがって、添付の特許請求の範囲は、本発明の真の趣旨の範囲内に入る、すべてのそのような修正形態および変更形態を対象に含むよう意図されることを理解すべきである。
【符号の説明】
【００３４】
１００  電力復旧システム
１０４  負荷
１０６  ワイドエリアネットワーク
１０８  公益事業所
１１０  需要応答モジュール
１１２  エネルギー管理システムモジュール
１１４  監視制御およびデータ取得モジュール
１１６  停電管理システムモジュール
１１７  電力復旧制御モジュール
１１８  地理情報システムモジュール
１２２  顧客情報システムモジュール
１２４  ダイレクト負荷制御モジュール
１２６  ビリングモジュール
１３０  ネットワーク管理サービスモジュール
１３２  ユーザインターフェースモジュール
１３４  顧客データベース
１３６  プログラムデータベース
２００  公益事業制御センター
２１２  発電所
２１４  変電所
２１６  ローカル変電所
２２０  超高電圧送電線
２２２  高電圧送電線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【外国語明細書】
2012135193000001.pdf