(57)【要約】      （修正有）【課題】コンデンサバンクのスイッチングに対する改善された最適化手法を提供する。【解決手段】コンデンサバンクを動作させる方法（５０）が、ある時間期間について無効電力不足曲線の予測を取得するステップ（５２）を含む。その時間期間の間、無効電力を電力グリッドに供給するために、少なくとも１つのコンデンサバンク電力スケジュール曲線が生成される（５４）。無効電力不足曲線とコンデンサバンク電力スケジュール曲線との間の面積を低減するのに最適化されたコンデンサバンク電力スケジュール曲線を生成するように、少なくとも１つのコンデンサバンク電力スケジュール曲線が更新される（５６）。この方法は、最適化されたコンデンサバンク電力スケジュール曲線に基づいて、コンデンサバンクを動作させるためのスイッチング信号コマンドを提供するステップ（５８）をさらに含む。【選択図】図３
2012217331.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力グリッド内のコンデンサバンクを動作させる方法（５０）であって、
ある時間期間について無効電力不足曲線の予測を取得するステップ（５２）と、
前記時間期間の間、無効電力を前記電力グリッドに供給するために、少なくとも１つのコンデンサバンク電力スケジュール曲線を生成するステップ（５４）と、
前記無効電力不足曲線と前記コンデンサバンク電力スケジュール曲線との間の面積を低減するのに最適化されたコンデンサバンク電力スケジュール曲線を生成するように、前記少なくとも１つのコンデンサバンク電力スケジュール曲線を更新するステップ（５６）と、
前記最適化されたコンデンサバンク電力スケジュール曲線に基づいて、コンデンサバンクを動作させるためのスイッチング信号コマンドを提供するステップ（５８）と
を含む方法。
【請求項２】
前記少なくとも１つのコンデンサバンク電力スケジュール曲線を更新するステップが、前記コンデンサバンク電力スケジュール曲線を最適化するための最適化技法を利用するステップを含む、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記最適化技法が、動的計画法アルゴリズム、貪欲アルゴリズム、または分枝限定アルゴリズムを含む、請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記分枝限定（ＢＢ）アルゴリズムが、少なくとも１つの最小コストのコンデンサバンク部分集合を特定するステップを含む、請求項３記載の方法。
【請求項５】
少なくとも１つの最小コストのコンデンサバンク部分集合を特定する前記ステップが、前記少なくとも１つのコンデンサバンク部分集合を、子コンデンサバンクを親コンデンサバンクに追加することにより更新するステップを含む、請求項４記載の方法。
【請求項６】
少なくとも１つの最小コストのコンデンサバンク部分集合を特定するステップが、前記無効電力不足曲線と前記コンデンサバンク電力スケジュール曲線との間の面積差に基づく、請求項４記載の方法。
【請求項７】
複数のコンデンサバンク（１２０）と、
コンデンサバンクスイッチングシステム（５０）とを備え、前記コンデンサバンクスイッチングシステム（５０）が、
ある時間期間について無効電力不足曲線を取得するための負荷予測モジュール（５２）と、
前記時間期間の間、無効電力を前記電力グリッドに供給するために、少なくとも１つのコンデンサバンク電力スケジュール曲線を生成するためのコンデンサバンクスケジューリングモジュール（５４）と、
前記無効電力不足曲線と前記コンデンサバンク電力スケジュール曲線との間の面積を低減するために、前記少なくとも１つのコンデンサバンク電力スケジュール曲線を更新し、最適化されたコンデンサバンク電力スケジュール曲線を生成するための最適化モジュール（５６）と、
前記最適化されたコンデンサバンク電力スケジュールに基づいて、コンデンサバンクを動作させるためのスイッチング信号コマンドを提供するための制御回路（５８）と
を備える、電力グリッドシステム。
【請求項８】
前記最適化モジュールが、前記コンデンサバンク電力スケジュール曲線を最適化するための最適化技法を含む、請求項７記載の電力グリッドシステム。
【請求項９】
前記最適化技法が、動的計画法アルゴリズム、貪欲アルゴリズム、または分枝限定アルゴリズムを含む、請求項８記載の電力グリッドシステム。
【請求項１０】
プロセッサにより実行されたとき、前記プロセッサに、電力グリッド内のコンデンサバンクを動作させる方法（５０）を実行させる、コンピュータプログラムの非一時的なコンピュータ可読命令を含むコンピュータ可読媒体であって、前記方法が、
ある時間期間について無効電力不足曲線に関する予測を取得するステップ（５２）と、
前記時間期間の間、無効電力を前記電力グリッドに供給するために、少なくとも１つのコンデンサバンク電力スケジュール曲線を生成するステップ（５４）と、
前記無効電力不足曲線と前記コンデンサバンク電力スケジュール曲線との間の面積を低減するのに最適化されたコンデンサバンク電力スケジュール曲線を生成するように、前記少なくとも１つのコンデンサバンク電力スケジュール曲線を更新するステップ（５６）と、
前記最適化されたコンデンサバンク電力スケジュールに基づいて、コンデンサバンクを動作させるためのスイッチング信号コマンドを提供するステップ（５８）と
を含む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、一般には、電力グリッドに関し、より具体的には、電力グリッド内のコンデンサバンクのスイッチングの制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力システムの基本的な構造は、電気を生成、伝送、分配するために、発電機、変圧器、リアルタイム監視装置など様々なハードウェア要素と、電力潮流解析ソフトウェア、障害検出ソフトウェア、復旧ソフトウェアなどソフトウェアとを含む。
【０００３】
一般に、電力システムの管理者は、負荷母線電圧をそれらの許容限度内に維持することにより、需要家に供給される電力の品質を保証する。システム構成の変更や電力需要の変化があると、システム内の電圧が高く、または低くなることがある。この状況は、変圧器のタップを調整すること、発電機の電圧を変更することにより、またコンデンサバンクまたは静止型無効電力補償装置（ＳＶＣ）など無効電力源をスイッチングすることにより、システム内で生成される無効電力を再分配することによって改善することができる。
【０００４】
電力グリッド内のコンデンサバンクは、進み無効電力補償すなわち力率改善を実現するためにしばしば使用される。コンデンサバンクは、比較的安価であり、設置するのが容易かつ迅速であり、ネットワーク内の事実上どこにでも配備することができるので、その使用が増加している。コンデンサバンクを設置することには、負荷での電圧の改善、より良好な電圧調整、損失の低減、伝送における投資の削減または延期など、システムに関する他の有益な効果がある。
【０００５】
コンデンサバンクのスイッチングを最適化することは、配電会社が配電フィーダに機器を設置し維持するコストを最小限に抑え、利用可能なコンデンサバンクからより高い性能を得るのに役立つ。コンデンサバンクのスイッチングを最適化するために利用可能な、様々なアルゴリズムが存在する。しかしながら、これらのアルゴリズムの大部分は、電圧制御アルゴリズムと組み合わされており、したがって、長い収束時間を招く。さらに、これらのアルゴリズムの大部分では、いくつかのコンデンサバンクが１日の中で望ましい回数より多くオンオフ切替えされることになる。コンデンサバンクの頻繁なスイッチングによって、コンデンサバンクの開閉接点が劣化し、維持要件が増大し、寿命が短縮する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００９／０２６５０４２号明細書
【発明の概要】
【０００７】
したがって、コンデンサバンクのスイッチングに対する改善された最適化手法が求められている。
【０００８】
本発明の実施形態によれば、電力グリッド内のコンデンサバンクを動作させる方法が提供される。この方法は、ある時間期間について無効電力不足曲線の予測を取得するステップと、その時間期間の間、無効電力を電力グリッドに供給するために、少なくとも１つのコンデンサバンク電力スケジュール曲線を生成するステップとを含む。この方法は、無効電力不足曲線とコンデンサバンク電力スケジュール曲線との間の面積を低減するのに最適化されたコンデンサバンク電力スケジュール曲線を生成するように、少なくとも１つのコンデンサバンク電力スケジュール曲線を更新するステップをさらに含む。この方法は、最適化されたコンデンサバンク電力スケジュール曲線に基づいて、コンデンサバンクを動作させるためのスイッチング信号コマンドを提供するステップをさらに含む。
【０００９】
本発明の別の実施形態によれば、複数のコンデンサバンクと、コンデンサバンクスイッチングシステムとを含む電力グリッドシステムが提供される。コンデンサバンクスイッチングシステムは、ある時間期間について無効電力不足曲線を取得するための負荷予測モジュールと、その時間期間の間、無効電力を電力グリッドに供給するために、少なくとも１つのコンデンサバンク電力スケジュール曲線を生成するためのコンデンサバンクスケジューリングモジュールとを含む。コンデンサバンクスイッチングシステムは、無効電力不足曲線とコンデンサバンク電力スケジュール曲線との間の面積を低減するために、少なくとも１つのコンデンサバンク電力スケジュール曲線を更新し、最適化されたコンデンサバンク電力スケジュール曲線を生成するための最適化モジュールをさらに含む。コンデンサバンクスイッチングシステムは、最適化されたコンデンサバンク電力スケジュールに基づいて、コンデンサバンクを動作させるためのスイッチング信号コマンドを提供するための制御電気回路をさらに含む。
【００１０】
本発明のさらに別の実施形態によれば、プロセッサにより実行されたとき、プロセッサに、電力グリッド内のコンデンサバンクを動作させる方法を実行させる、コンピュータプログラムの非一時的なコンピュータ可読命令を含むコンピュータ可読媒体が提供される。この方法は、ある時間期間について無効電力不足曲線の予測を取得するステップと、その時間期間の間、無効電力を電力グリッドに供給するために、少なくとも１つのコンデンサバンク電力スケジュール曲線を生成するステップとを含む。この方法は、無効電力不足曲線とコンデンサバンク電力スケジュール曲線との間の面積を低減するのに最適化されたコンデンサバンク電力スケジュール曲線を生成するように、少なくとも１つのコンデンサバンク電力スケジュール曲線を更新するステップをさらに含む。この方法は、最適化されたコンデンサバンク電力スケジュール曲線に基づいて、コンデンサバンクを動作させるためのスイッチング信号コマンドを提供するステップをさらに含む。
【００１１】
本発明のこれらおよび他の特徴、態様、および利点が、以下の詳細な説明を、同じ符号が図面全体を通して同じ部分を表す添付の図面を参照して読む場合に、より良く理解されることになる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】電力システム全体の図式表現である。
【図２】コンデンサバンクおよびコンデンサユニットの図式表現である。
【図３】本発明の実施形態による、電力グリッド内のコンデンサバンクを動作させる方法を表すフローチャートである。
【図４】範囲下方（ｕｎｄｅｒ−ｃｏｖｅｒａｇｅ）および範囲上方（ｏｖｅｒ−ｃｏｖｅｒａｇｅ）のコンデンサバンク電力スケジュール曲線のグラフである。
【図５】本発明の実施形態による分枝限定最適化法を説明するグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１は、発電から利用までの、電力システム全体１０の単線接続図を図示する。電力システム１０は、発電所１２、送電用変電所１４、地域変電所もしくは配電用変電所１６、ならびに負荷１８を含む。発電所１２は、例えば、水力発電所、火力発電所、風力発電所、または太陽発電所を含むことができる。発電所１２は、典型的には４ｋＶから１３ｋＶに及ぶ発電所電圧で電気を生成する。発電所電圧は、電気をより効率的に移送するために、発電所変圧器（図示せず）により、１１０ｋＶ以上などより高い伝送レベル電圧に高められる。
【００１４】
伝送レベル電圧での電気は、電気を長距離搬送するように構成される一次送電線２０により送電用変電所１４に伝送される。送電用変電所１４では、二次送電線２２を介してシステム内の他の地点に分配するために電圧を下げる。商業用および工業用または住宅用の負荷１８のために配電用変電所１６で電圧をさらに下げることがある。配電用変電所１６は、例えば、４ｋＶから６９ｋＶの範囲内の電圧で、電気を供給することができる。配電用変電所１６で、または配電用変電所１６から電力を受ける他の地域変電所（図示せず）で、１つまたは２つ以上のレベル分だけさらに電圧を下げ、１２０Ｖまたは２４０Ｖなど、より低い電圧で住宅用負荷に電気を供給することができる。コンデンサバンク（図示せず）は、例えば、送電用変電所または配電用変電所など、システム内のどこに配置されてもよい。
【００１５】
システム１０内では、発電所１２、送電用変電所１４、および配電用変電所１６の運転および維持のために、ユーティリティ制御センタ２４が使用される。ユーティリティ制御センタ２４は、これらの構成要素からデータを受信し、これらの構成要素に制御信号をさらに提供する。負荷１８は、それらのそれぞれの配電用変電所１６と通信することができ、したがって、ユーティリティ制御センタ２４はさらに、負荷１８から情報を受信し、負荷１８に情報を送信することができる。ユーティリティ制御センタ２４の構成要素は、監視制御およびデータ収集（ＳＣＡＤＡ）システム２６、エネルギー管理システム（ＥＭＳ）２８、需要応答管理システム（ＤＲＭＳ）３０、ならびに配電管理システム（ＤＭＳ）３２を含む。一実施形態では、これらの構成要素の一部は、ユーティリティ制御センタ２４内に統合されるのではなく、システム１０内で別々に提供されてもよい。
【００１６】
当業者なら理解するように、ＳＣＡＤＡは、通常、遮断器、開閉器、コンデンサ、リクローザ、および変圧器を含むフィールド機器の基本的な制御および監視を指す。ＥＭＳ２８は、発電および送電を調整および最適化し、一方、ＤＭＳ３２は、配電を調整する。ＥＭＳ２８およびＤＭＳ３２は、自動発電制御（ＡＧＣ）、負荷予測、コンデンサバンクのスイッチング制御、工学的負荷潮流モデリング、経済配分（ｅｃｏｎｏｍｉｃ  ｄｉｓｐａｔｃｈ）、エネルギー計算（ｅｎｅｒｇｙ  ａｃｃｏｕｎｔｉｎｇ）、交換トランザクション、予備力計算（瞬動および非瞬動）、および無効電力／電圧制御などのアプリケーションを含む。ＤＲＭＳ３０は、ピーク需要を制御し、需要家に対して重大な迷惑をかけることなく、他の節約を生み出す。一部の実施形態では、ＤＲＭＳ３０は、ピーク需要および要求発電量の全体の制御において使用されるので、ＥＭＳ２８の機能として付加される。さらに、ＤＭＳ３２は、配電システムの信頼性および効率を向上させることができる機能および能力を含む。
【００１７】
図２は、コンデンサバンク１２０の構築ブロックであるコンデンサユニット１１０を示す。コンデンサバンク１２０は、位相ごとに並列接続のコンデンサユニット１１０の１つまたは複数の直列のグループを使用して構成される。コンデンサユニット１１０は、鋼鉄製の筐体１１４内に、並列／直列接続のグループに配置された、個々のコンデンサ素子１１２で編成される。一実施形態では、残留電圧を下げるために必要である場合、コンデンサユニット１１０内の内部放電装置１１６が使用される。例えば、適切にサイズ設定された抵抗器を使用し、ユニットの残留電圧を５分で５０Ｖ以下だけ下げることができる。コンデンサユニット１１０は、例えば、典型的には２４０Ｖから２４９４０Ｖの様々な電圧定格、および２．５ｋｖａｒから約１０００ｋｖａｒのサイズで利用可能である。
【００１８】
図３は、本発明の実施形態による、電力グリッド内のコンデンサバンクを動作させる方法５０を示す。この方法は、例えば、ＤＭＳ３２またはＥＭＳ２８（図１）により使用することができるものであり、ステップ５２で、無効電力不足に対する予測を取得するステップを含む。無効電力不足の予測は、無効電力源により生成される総無効電力を、所望の力率に基づいて、時間期間すなわち関心期間に対する総無効電力需要から減算することにより取得することができる。一実施形態では、無効電力源は、すでにシステムに接続されているコンデンサバンクを含み得る。無効電力予測は、特定の区域に対して、無効電力と同様に有効電力を示すＭＶＡ負荷の観点で決定され得る。一実施形態では、関心期間は、１時間、１日、１週間、または、ユーザもしくは管理者により決定される他の任意の好適な時間とすることができる。別の実施形態では、無効電力予測は、将来のｋの時間ステップに対して決定され、ただしｋは、やはり管理者により決定される数である。当業者なら理解するように、無効電力予測方法は、類似日手法、様々な回帰モデル、時系列手法、ニューラルネットワーク、エキスパートシステム、ファジィ論理、および統計的学習アルゴリズムを含み得る。
【００１９】
ステップ５４では、少なくとも１つのコンデンサバンク電力スケジュール曲線が、関心期間の間、電力を電力グリッドに供給するために生成され得る。一例では、少なくとも１つのコンデンサバンク電力スケジュール曲線は、単一のコンデンサバンクのスケジューリングからの無効電力を表す曲線を含み得る。例えば、定格が１００ｋＶＡｒのコンデンサバンクが、朝８時から１１時まで動作するようにスケジューリングされる場合、コンデンサバンク電力スケジュール曲線は、その期間の間、大きさが１００ｋＶＡｒの矩形となる。所与の区域には、同様の定格および／または異なる定格を有するいくつかのコンデンサバンクが存在し得る。したがって、そのようなシナリオでは、コンデンサバンク電力スケジュール曲線は、コンデンサバンクがスイッチングスケジュールにしたがってオンに切り替えられるときコンデンサバンクにより生成される無効電力から取得される電力曲線を指す。いくつかのコンデンサバンクが存在するので、コンデンサバンクは、関心期間の間、複数の異なる組み合わせでスイッチされ得るため、複数の可能なコンデンサバンク電力スケジュール曲線をもたらす。したがって、ステップ５４では、コンデンサバンクの様々な組み合わせの、すべてのそのようなコンデンサバンク電力スケジュール曲線が決定され得る。コンデンサバンク電力スケジュール曲線は、範囲下方の曲線または範囲上方の曲線のいずれかとすることができる。範囲下方の曲線では、コンデンサバンク電力スケジュール曲線の限界は、無効電力不足曲線の内側であり、一方、範囲上方の曲線では、コンデンサバンク電力スケジュール曲線の限界は、無効電力不足曲線の外側である。図４は、範囲下方および範囲上方の曲線を、より詳細に説明する。
【００２０】
ステップ５６では、無効電力不足曲線とコンデンサバンク電力スケジュール曲線との間の面積を低減する、または最小限に抑えるのに最適化されたコンデンサバンク電力スケジュール曲線を生成するように、少なくとも１つのコンデンサバンク電力スケジュール曲線が更新される。少なくとも１つのコンデンサバンク電力スケジュール曲線を更新することは、より多くのコンデンサバンクを様々な時間にシステム内で追加することを含む。動的計画法、貪欲アルゴリズム、または分枝限定アルゴリズムなどの最適化技法を使用し、最適化されたコンデンサバンク電力スケジュール曲線を決定することができる。無効電力不足曲線とコンデンサバンク電力スケジュール曲線との間の面積を低減することにより、従来のコンデンサバンク制御の実施形態と比較して、より少ないコンデンサバンクのスイッチングイベントで無効電力補償が達成可能になることが判明している。例えば、最適化技法では、その時間期間の間、特定のコンデンサバンクを７〜８回スイッチングするのではなく、時間期間を通して１回または２回だけコンデンサバンクをスイッチングすればよいことになる。最適化されたコンデンサバンク電力スケジュール曲線が決定された後で、その情報は、ステップ５８で、適切なスイッチング信号コマンドをコンデンサバンクに提供することにより、コンデンサバンクを動作させるために利用することができる。
【００２１】
図４は、それぞれ、範囲下方および範囲上方のコンデンサバンク電力スケジュール曲線のグラフ７０、８０を示す。両方のプロット７０、８０では、無効電力不足曲線が、曲線７２により示されている。プロット７０では、２つのコンデンサバンクが、時間の期間にわたって、無効電力需要を供給するために使用され、一方、プロット８０では、３つのコンデンサバンクが、図示のように使用される。さらに、プロット７０では、２つのコンデンサバンクにより生成されるコンデンサバンク電力曲線７４は、無効電力不足曲線７２の境界の内側であり、したがって範囲下方の曲線であり、一方、プロット８０では、コンデンサバンク電力曲線８２は、無効電力不足曲線７２の限界の外側であり、したがって範囲上方の曲線を表す。
【００２２】
範囲下方の曲線をより詳細に説明するために、２つのコンデンサバンクが時間ｗからｚまで無効電力を供給して、コンデンサバンクの曲線７４が生成されている。定格ｐｋＶＡｒの第１のコンデンサバンクＣＢ１は、時間ｗからｚまでオンに切り替えられ、一方、定格ｑｋＶＡｒの第２のコンデンサバンクＣＢ２は、時間ｗからｚまでより短い時間ｘからｙまでオンに切り替えられる。したがって、得られるコンデンサバンクの曲線７４は、単独で動作している時間ｗからｘまでおよびｙからｚまで、ｐｋＶＡｒの大きさを有し、一方、大きさは、両方のコンデンサバンクが無効電力を電力グリッドに供給している時間ｘからｙまで、ｐ＋ｑｋＶＡｒまで上昇する。
【００２３】
図５は、無効電力不足曲線とコンデンサバンク電力スケジュール曲線との間の面積を、低減されたコンデンサバンクのスイッチングで最小限に抑える、分枝限定最適化法９０を説明する。分枝限定（ＢＢ）法は、組み合わせ最適化問題のすべての実行可能点をコンピュータで（ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｌｙ）列挙するという着想に基づく。当業者なら理解するように、ＢＢ法では、解空間の連続分割に基づいて、解が最適であることの証明を構成しようと試みる。ＢＢでの分枝は、分割プロセスに対応し、限定は、しらみつぶし探索（ｅｘｈａｕｓｔｉｖｅ  ｓｅａｒｃｈ）を用いずに最適性の証明を構成するために使用される下限を指す。この特定の例では、特定の区域内に、１組の４つのコンデンサバンク（ＣＢ）、すなわち、それぞれ、容量が２００ｋＶＡｒのＣＢ１、２００ｋＶＡｒのＣＢ２、６０ｋＶＡｒのＣＢ３、および再び２００ｋＶＡｒのＣＢ４が存在するものとする。図５での円は、ＣＢの部分集合に対応する。ステップ９２での頂部の円が、開始点、空の部分集合（すなわち、ＣＢが存在しない）である。各ステップでは、選択される円は親と名付けられ、その子は、まだ部分集合内に存在していない１つのＣＢを１度に追加することにより見出される。さらに、各ステップでは、いくつかの部分集合が、次のステップへのさらなる調査のために選択される。（×印で消されていない円により表される）選択された部分集合は、それらのコストおよびビーム幅によって決まる。ビーム幅は、ここでは、管理者により選択される分枝の数を指し、アルゴリズムを限定することの一部である。コストは、一般に、無効電力不足曲線とコンデンサバンク電力スケジュール曲線との間の面積差の表現である。例えば、面積差が大きくなるほど、コストは高くなる。
【００２４】
図５のステップ９４は、ただ１つの親ＣＢ（ＣＢ１またはＣＢ２またはＣＢ３またはＣＢ４）を有する４つの部分集合を示し、すなわち、ただ１つのコンデンサバンクが、時間の特定の期間の間、電力を電力グリッドに供給している。ステップ９４では、既定の数のこれらの順序部分集合のみが選択される。一実施形態では、最小コストを伴う部分集合のみが選択される。示される例では、選択されるビーム幅は２である。したがって、各ステップでは、２つの部分集合のみが選択され、各ステップでは、順序部分集合のコストが決定される。ビーム幅に基づいて親ＣＢの分枝の数を限定することにより、アルゴリズムの複雑度は、よりしらみつぶし探索と比較して減少する。しかしながら、そのような限定は、準最適解を生じる場合がある。解の最適性は、ビーム幅の増大とともに増大する。したがって、管理者は、最適解の必要条件に基づいてビーム幅を選択する。
【００２５】
順序部分集合のコストを決定するために、以下の式を使用することができる。
【００２６】
【数１】
2012217331.tif 000003
式中、Ａは、無効電力不足曲線の下方の面積であり、Ｄは、部分集合内のコンデンサバンクの総数であり、ｐiは、時間の決まった期間にわたって、第ｉのコンデンサバンクにより供給される利益すなわち実際の無効電力である。一実施形態では、コンデンサバンクの利益ｐiは、以下の式により決定され得る。
【００２７】
【数２】
2012217331.tif 000004
式中、ｗiは、第ｉのコンデンサバンクの重みすなわち容量であり、ｌiは、コンデンサバンクが、無効電力不足の際に、無効電力を電力グリッドに供給するためにオンに切り替えられ得る間の長さすなわち時間の持続期間である。長さｌiは、第ｉのＣＢ、およびスケジュール的に第ｉのＣＢより前のＣＢにより供給される累積の無効電力が、無効電力不足曲線より低い場所の時間的な点を見出すことにより計算される。
【００２８】
例えば、図５の実施形態では、ステップ９４で、部分集合１（ＣＢ１）、２（ＣＢ２）、３（ＣＢ３）および４（ＣＢ４）のどれが、より低いコストを有するかがまず決定される。ピークの無効電力不足曲線が、ピークが６６０ｋＶＡｒの放物曲線である場合、部分集合１、２、および４のコストは、部分集合３を含む任意の組み合わせと比較して、より低くなり得る。したがって、部分集合３は、その高コストによって放棄される。さらに、ビーム幅が２であるので、部分集合４は、部分集合１および部分集合２のものと同様のコストを有するとしても、やはり放棄される。図４に戻って参照すると、部分集合１は、時間期間ｗからｚまで動作することが想定される、第１のレベルでの選択された手段ＣＢ１である。
【００２９】
次に、ステップ９６では、２つの開始コンデンサバンクＣＢ１およびＣＢ２をそれぞれ有する、２つの部分集合がある。ステップ９６で、コンデンサバンクＣＢ１から開始する部分集合に対して、残りのコンデンサバンクＣＢ２、ＣＢ３およびＣＢ４が、コンデンサバンクスケジューリング曲線を更新するために、その部分集合に追加される。これらの組み合わせ、すなわち更新される曲線（すなわち、ＣＢ１＋ＣＢ２、またはＣＢ１＋ＣＢ３、またはＣＢ１＋ＣＢ４）のそれぞれのコストが、再び決定され、最低コストの組み合わせまたは複数の組み合わせが、２のビーム幅によって、ステップ９８でのさらなる計算のために、部分集合として選択される。図５からわかるように、ＣＢ２およびＣＢ４が、２つの異なる部分集合すなわち分枝にそれぞれ追加される。同様の計算および分枝（図示せず）が、ステップ９４でＣＢ２から開始する部分集合に対してさらに行われ得る。コストを削減するための、コスト計算、および、より多くのコンデンサバンクを有する部分集合の更新が、所望の無効電力が満たされるまで、ステップ９８および１００で繰り返される。再び図４に戻って参照すると、レベル２で、コンデンサバンクＣＢ２が、総無効電力をｐ＋ｑｋＶＡｒに増大させ、無効電力不足曲線とコンデンサバンク無効電力曲線との間の面積を最小限に抑えるために、時間期間ｘからｙまで、ＣＢ１に追加されることがわかる。これらのステップは、コンデンサバンクの数が足りなくなるまで、または、実現された面積差が最小値となるまで繰り返される。
【００３０】
ＢＢアルゴリズムの上記の説明は、範囲下方の曲線を考慮するものである。範囲上方の曲線に対しては、この方法は、最適化問題が、ＣＢによりカバーされる面積と不足曲線との間の差を、不足曲線とＣＢとの間の差の代わりに最小限に抑えるように定式化されることを除けば、範囲下方の曲線のアルゴリズムと同様であり、長さは、範囲下方の曲線のものと同様のメカニズムに基づいて計算される。
【００３１】
いくつかの実施形態では、無効電力不足曲線を、短い持続期間の複数の曲線に分けることが必要な場合がある。例えば、単一の２４時間の曲線を有するのではなく、曲線は、それぞれ４時間の６つの曲線に分離される場合があり、したがって、上記のアルゴリズムは、曲線のそれぞれで別々に使用することができる。そのような状況では、コンデンサバンクのスイッチングイベントの数、すなわち、コンデンサバンクが何回オンオフ切替えされるかを計算すること、ならびに、時間期間あたりのイベントの数を管理者により決定される数に制限することは有益である。このことは、コンデンサバンクの寿命が、１日あたりのスイッチングイベントの数によって決まるので、必要となり得る。
【００３２】
本発明のいくつかの特徴についてのみ、本明細書で図示かつ説明したが、多数の修正および変更が当業者には思い付くであろう。したがって、添付の特許請求の範囲は、本発明の真の制振に入るすべてのそのような修正および変更を包含することが意図されていることを理解されたい。
【符号の説明】
【００３３】
１０  電力システム全体
１２  発電所
１４  送電用変電所
１６  配電用変電所
１８  負荷
２０  一次送電線
２２  二次送電線
２４  ユーティリティ制御センタ
２６  監視制御およびデータ収集（ＳＣＡＤＡ）システム
２８  エネルギー管理システム（ＥＭＳ）
３０  需要応答管理システム（ＤＲＭＳ）
３２  配電管理システム（ＤＭＳ）
５０  コンデンサバンクを動作させる方法を表すフローチャート
５２〜５８  方法ステップ
７０  範囲下方のコンデンサバンク電力スケジュール曲線
７２  無効電力不足曲線
７４、８２  コンデンサバンク電力曲線
９０  分枝限定最適化法
９２〜１００  方法ステップ
１１０  コンデンサユニット
１１２  個々のコンデンサ素子
１１４  鋼鉄製の筐体
１１６  内部放電装置
１２０  コンデンサバンク
【図１】
2012217331.tif 000005
【図２】
2012217331.tif 000006
【図３】
2012217331.tif 000007
【図４】
2012217331.tif 000008
【図５】
2012217331.tif 000009
【外国語明細書】
2012217331000001.pdf