(57)【要約】【課題】配電線への電力供給を安定させ、また、自然エネルギーを利用した自家発電設備を効率的に稼働させることができる電力需給制御装置を提供する。【解決手段】電力需給制御装置である負荷開閉器１００と制御装置２００は、自然エネルギーを利用した自家発電設備３００による発電を、構内の配電線に送電して負荷Ｌに供給すると共に、電力会社の配電線へ送電する需要家に設置される。負荷開閉器１００には、自家発電設備３００より小規模に構成され、自家発電設備３００が利用する自然エネルギーの強度を計測する自然エネルギー量検出手段１０５が設けられている。制御装置２００には、自家発電設備３００の発電量を検出する発電量検出手段２１１と、自然エネルギー量検出手段１０５が計測により自家発電設備３００の発電量を予測発電量として推定し、自家発電設備３００の発電量と予測発電量とから発電効率を判断する制御手段２１３とを備えている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
自然エネルギーを利用した自家発電設備による発電電力を、構内の配電線に送電して負荷に供給すると共に、電力会社の配電線へ送電する需要家に設置される電力需給制御装置であって、
前記自家発電設備の発電量を検出する発電量検出手段と、
前記自家発電設備より小規模に構成され、前記自家発電設備が利用する自然エネルギーの強度を計測する自然エネルギー量検出手段と、
前記自然エネルギー量検出手段が計測した自然エネルギーの強度に基づいて前記自家発電設備の発電量を予測発電量として推定し、自家発電設備の発電量と予測発電量とから前記自家発電設備の発電効率を判断する制御手段とを備えたことを特徴とする電力需給制御装置。
【請求項２】
前記制御手段は、前記自然エネルギー量検出手段が計測した自然エネルギーの強度を、前記自家発電設備の規模の大きさに対応させて算出した前記自家発電設備の発電量に、前記自家発電設備の設置環境に基づいた発電率を示す補正係数を乗じて予測発電量を算出する請求項１記載の電力需給制御装置。
【請求項３】
前記電力会社が供給する電力を制御するための情報として、前記自家発電設備の発電量として推定された予測発電量を、前記電力会社が所有する通信網へ送信する通信手段を備えた請求項２記載の電力需給制御装置。
【請求項４】
前記自然エネルギー量検出手段は、前記需要家の引込口に設置される負荷開閉器に配置されている請求項１から３のいずれかの項に記載の電力需給制御装置。
【請求項５】
前記自然エネルギー量検出手段は、前記需要家の引込口に設置される負荷開閉器による高圧配電線の投入または開放を制御する制御装置に配置されている請求項１から３のいずれかの項に記載の電力需給制御装置。
【請求項６】
前記自然エネルギー量検出手段は、前記自家発電設備の周囲に複数設けられ、
前記制御手段は、前記複数の自然エネルギー量検出手段からの自然エネルギーの強度の時間的な変移に基づいて予測発電量を算出する請求項１から３のいずれかの項に記載の電力需給制御装置。
【請求項７】
前記制御手段は、前記構内の配電線から検出した電圧および電流から求められた力率を、前記通信手段を介して前記電力会社へ送信する機能を備え、
前記制御手段は、前記通信手段を介して受信した前記電力会社からの制御信号に基づいて進相コンデンサの接続を制御する請求項１から６のいずれかの項に記載の電力需給制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、需要家に設けられた自然エネルギーを利用した自家発電設備を監視して需要家への電力需給を制御すると共に、需要家の力率を制御して電力配電系統の電圧安定化を図る電力需給制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
地球環境の保全の観点から自然エネルギーを利用した発電に関する技術が数多く開発されている。自然エネルギー発電としては、太陽光を利用した太陽光発電や風力を利用した風力発電などがある。これらを需要家が自家発電設備として備えることで、自給だけでなく、余剰電力は電力会社へ売電される。
売電する際には、需要家から高圧架空配電線へ給電することになるが、自然エネルギー発電は、天候に大きく影響を受け、かつ瞬時に変化するため、安定的な供給が難しい。
【０００３】
例えば、特許文献１には、交流電源（電力会社）に接続される各グループ内の分散電源の発電量や潮流、負荷群の負荷率を、需要家に設置された制御装置によって制御することにより、系統の電力変動を抑え発電手段の発電量に対応し安定した電力を電力系統に逆潮流することができると共に、需要家に安定した電力を供給することができる系統連系システムが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−１３５５３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に記載の系統連系システムでは、太陽電池（分散電源）による発電量を、制御装置が直交変換器から入力することで、第３の通信伝達手段から第２の情報伝達手段へ、更に第１の伝達手段へと上位に発電量を伝達しているが、期待される発電量が得られていないことまでは判別がつかない。例えば、曇り空であれば発電効率が低下しても一時的なものであるため問題はないが、太陽電池のパネル表面が汚れているとか、太陽電池の一部が故障している場合では、何らかの対応が必要になる。何の対応もせずに放置すれば、発電効率が益々低下するおそれがある。
従って、発電効率が低下したままの状態で太陽電池を使用しつづけていたのでは自然エネルギーを有効活用しているとはいえない。
また、電力会社側で配電線の電力供給の品質を保持するために電圧調整されているが、自家用発電から逆潮流し配電線へ供給される電力が刻々と変化し不安定なため、配電線の電力品質を一定に保つことが困難な状態にある。
【０００６】
そこで本発明は、配電線および自然エネルギーを利用した自家発電設備を効率的に運用稼働させることができる電力需給制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の電力需給制御装置は、自然エネルギーを利用した自家発電設備による発電を、構内の配電線に送電して負荷に供給すると共に、電力会社の配電線へ送電する需要家に設置される電力需給制御装置であって、前記自家発電設備の発電量を検出する発電量検出手段と、前記自家発電設備より小規模に構成され、前記自家発電設備が利用する自然エネルギーの強度を計測する自然エネルギー量検出手段と、前記自然エネルギー量検出手段が計測した自然エネルギーの強度に基づいて前記自家発電設備の発電量を予測発電量として推定し、自家発電設備の発電量と予測発電量とから前記自家発電設備の発電効率を判断する制御手段とを備えたことを特徴とする。
【０００８】
本発明の電力需給制御装置によれば、自然エネルギー量検出手段は自家発電設備より小規模に構成されているので設置は容易である。そして、自然エネルギー量検出手段が計測した自然エネルギーの強度から、制御手段が自家発電設備の発電量を予測発電量として推定し、この予測発電量と、発電量検出手段が検出した自家発電設備の発電量とから、制御手段が発電効率を判断できるので、自家発電設備が期待される発電量を発電していなければ、その状態を検出することができる。
【０００９】
前記制御手段は、前記自然エネルギー量検出手段が計測した自然エネルギーの強度を、前記自家発電設備の規模の大きさに対応させて算出した前記自家発電設備の発電量に、前記自家発電設備の設置環境に基づいた発電率を示す補正係数を乗じて予測発電量を算出する方が望ましい。
【００１０】
制御手段が、自家発電設備の発電量を推定する際に、まず、自然エネルギー量検出手段が計測した自然エネルギーの強度から自家発電設備の規模の大きさに対応させて算出する。しかし、自然エネルギー量検出手段と自家発電設備との規模の大きさに対応させて算出したものは、自家発電設備の設置環境によっては大きく異なる場合がある。そこで、制御手段が、自家発電設備の設置環境に基づいた発電率を示す補正係数を乗じて予測発電量を算出することで、自家発電設備の発電量を正確に推定することができる。
【００１１】
前記電力会社が供給する電力を制御するための情報として、前記自家発電設備の発電量として推定された予測発電量を、前記電力会社が所有する通信網へ送信する通信手段を備える方が望ましい。
通信手段が自家発電設備の発電量として推定された予測発電量を電力会社が所有する通信網へ送信することで、この需要家の発電量から電力会社は電力系統の電圧上昇を予測して、電力系統の自動電圧調整器やリアクトルなどに電圧上昇を抑制するような制御を行うことができる。
【００１２】
前記自然エネルギー量検出手段が、前記需要家の引込口に設置される負荷開閉器に配置されていると、地面より高い位置に設置されることになるため、建物の影等、周囲の影響を受けにくい。従って、自然エネルギーの強度を正確に測定することができる。
【００１３】
また、前記自然エネルギー量検出手段が、前記需要家の引込口に設置される負荷開閉器による高圧配電線の投入または開放を制御する制御装置に配置されていると、地面に近い高さに設置されることになるので、メンテナンスが容易である。
【００１４】
前記自然エネルギー量検出手段は、前記自家発電設備の周囲に複数設けられ、前記制御手段は、前記複数の自然エネルギー量検出手段からの自然エネルギーの強度の時間的な変移に基づいて予測発電量を算出する方が望ましい。この場合、自然エネルギー量検出手段からの複数の自然エネルギーの強度の時間的な変移から自家発電設備の発電量を予測することができる。
【００１５】
前記制御手段は、前記構内の配電線から検出した電圧および電流から求められた力率を、前記通信手段を介して前記電力会社へ送信する機能を備え、前記制御手段は、前記通信手段を介して受信した前記電力会社からの制御信号に基づいて進相コンデンサの接続を制御するのが望ましい。
電力会社は通信装置を介して受信した力率に基づいて、進相コンデンサの接続を制御することが可能となり、需要家単位で力率の制御を行うことができることから配電線系統全体の電力品質の安定化につながる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、制御手段が自家発電の発電量を監視し、自然エネルギー量検出手段と比較して発電効率を判断することにより、自家発電設備が期待される発電量を発電していなければ、その状態を検出することができるので、自家用発電設備の稼動状態を確認する際の保守点検が容易で、自然エネルギーを利用した自家発電設備を効率的に稼働させることができる。
また、本発明は、電力会社は各需要家側の自家発電量の変化および需要家の力率を通信手段によって把握することで、配電線の電力の状態を時間的に予測して調整準備することが可能となり、常に供給電力を適正な品質状態に保つことができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】電力会社の遠方監視制御システムおよび電力系統配電線を説明するための図である。
【図２】高圧需要家に配置される各設備の構成を説明するための図である。
【図３】自然エネルギー量検出手段を負荷開閉器に設置した状態を示す図である。
【図４】自然エネルギー量検出手段を負荷開閉器を制御する制御装置に設置した状態を示す図である。
【図５】制御装置の制御手段の動作を説明するためのフローチャートである。
【図６】力率改善装置の通信制御手段の動作を説明するためのフローチャートである。
【図７】自然エネルギー量検出手段を自然エネルギー発電装置の周囲に配置した状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１に係る電力需給制御装置を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、それぞれの高圧需要家（以下、単に需要家と称する。）には、配電用変電所Ａ，Ｂから電力が電力系統側の配電線Ｌ１，Ｌ２により配電される。配電用変電所Ａ系の配電線Ｌ１と配電用変電所Ｂ系の配電線Ｌ２には、それぞれ電圧および電流を監視するセンサ内蔵開閉器Ｓ１が設置されている。配電線Ｌ１には、自立分散型配電線電圧調整装置（ＳＣＣ）やリアクトルなどが設置されている。配電線Ｌ２には、自動電圧調整器（ＳＶＲ）などが設置されている。配電線Ｌ１と配電線Ｌ２との終端には、定常運転状態では開放状態である常開開閉器Ｓ２が設置されている。
【００１９】
センサ内蔵開閉器Ｓ１と常開開閉器Ｓ２とには、遠制（遠方監視制御）子局Ｎ１が接続されている。遠制子局Ｎ１は、センサ内蔵開閉器Ｓ１と常開開閉器Ｓ２からの情報を、配電線遠制用通信線Ｗを介して、光ネットワークを利用したインターネットプロトコル通信、またはメタルケーブルを使用したパルスコード通信により、電力営業所に設けられた遠制親局Ｎ２へ送信したり、遠制親局Ｎ２からのセンサ内蔵開閉器Ｓ１と常開開閉器Ｓ２への開閉指示を受信したり、自立分散型配電線電圧調整装置への制御指示やリアクトルの接続指示を受信したりする。また、遠制子局Ｎ１は、需要家内に設置された制御装置との通信機能を備えている。
【００２０】
ここで、需要家の構成について、図２に基づいて説明する。
需要家には、電力系統との責任分界点となる需要家の引込口に配置される負荷開閉器１００と、この負荷開閉器１００による高圧配電線の投入または開放を制御する制御装置２００と、需要家内の変電所に配置された力率改善装置４００とを備えている。また、需要家は、負荷（需要家負荷）Ｌへの電力を賄うために、電力会社からの給電だけでなく、自家発電設備３００を備えている。本発明の実施の形態に係る電力需給制御装置は、負荷開閉器１００と制御装置２００と力率改善装置４００とにより構成することができる。
【００２１】
まず、負荷開閉器１００の構成から説明する。負荷開閉器１００は、開閉手段１０１と、零相電流検出手段１０２と、負荷電流検出手段１０３と、零相電圧・相間電圧検出手段１０４と、自然エネルギー量検出手段１０５とを備えている。
【００２２】
開閉手段１０１は、Ｒ，Ｓ，Ｔの各相の引込配電線の開放を行ったり、過電流発生事故状態の解除により人手による投入を行ったりするものである。零相電流検出手段１０２は、地絡事故発生時に流れる零相電流を検出する零相変流器（ＺＣＴ）である。負荷電流検出手段１０３は引込配電線に流れる負荷電流を検出する過電流ロックリレー（ＯＣＲ）である。零相電圧・相間電圧検出手段１０４は、零相電圧を検出する零相電圧検出装置（ＺＰＤ）と相間電圧を検出する機器用変成器（ＰＤ）である。
【００２３】
自然エネルギー量検出手段１０５は、自家発電設備３００が太陽光発電をするものであれば、自家発電設備３００として設置された太陽光発電パネルより小規模な太陽光発電パネルや日射計である。自然エネルギー量検出手段１０５が小規模な太陽光発電パネルであれば、検出された自然エネルギーの強度は発電電流の電流信号である。また、自然エネルギー量検出手段１０５が日射計であれば、自然エネルギーの強度は太陽光の強度を示すデジタルデータである。また、自然エネルギー量検出手段１０５は、自家発電設備３００が風力発電をするものであれば、自家発電設備３００として設置された風力発電機より小規模な風力発電機や風速計や風力計であり、自然エネルギー量検出手段１０５が風力計であれば、自然エネルギーの強度は風力を示すデジタルデータで、自然エネルギー量検出手段１０５が風速計であれば、自然エネルギーの強度は風速を示すデジタルデータである。
【００２４】
自然エネルギー量検出手段１０５が太陽光発電パネルであれば、負荷開閉器１００や制御装置２００に配置することができる。また、自然エネルギー量検出手段１０５が風力発電機や風力計、風速計であれば、負荷開閉器１００の天面より高く支柱を立てて設けるのが望ましい。
【００２５】
ここで、自然エネルギー量検出手段１０５を太陽光発電パネルとした場合の設置例について、図面に基づいて説明する。
図３では、自然エネルギー量検出手段１０５を負荷開閉器１００に設けている。負荷開閉器１００は、通常、電支柱Ｐの高い位置に設けられているため、自然エネルギー量検出手段１０５が負荷開閉器１００に設けられることで、自然エネルギー量検出手段１０５が他の物により光が遮られることなく、他の物の影になりにくい。従って、自然エネルギー量検出手段１０５への影の影響を少ないものとすることができる。
また、図４では、自然エネルギー量検出手段１０５を制御装置２００に設けている。制御装置２００は、通常、地面に比較的近い位置に設置されているため、自然エネルギー量検出手段１０５が制御装置２００に設けられていることで、自然エネルギー量検出手段１０５のメンテナンスを行う際には、高所作業のための特別な器具を使用することなく実施することができる。自然エネルギー量検出手段１０５の設置場所は、周りの環境に合わせて選択できる。
【００２６】
次に、制御装置２００の構成を図２に基づいて説明する。制御装置２００は、零相電流変換手段２０１と、開閉器トリップ手段２０２と、負荷電流変換手段２０３と、零相電圧・相間電圧変換手段２０４と、エネルギー量変換手段２０５と、カレンダー手段２０６と、記憶手段２０７と、通信手段２０８と、制御電源手段２０９と、警報接点手段２１０と、発電量検出手段２１１と、設定手段２１２と、制御手段２１３とを備えている。
【００２７】
零相電流変換手段２０１は、零相電流検出手段１０２からの零相電流量を示す電流信号を電圧信号へ変換すると共に、アナログ信号からデジタル信号へ変換するものである。開閉器トリップ手段２０２は、制御手段２１３からの放勢を指示する信号を電圧信号として変換するものである。負荷電流変換手段２０３は、負荷電流検出手段１０３の負荷電流量を示す電流信号を電圧信号へ変換すると共に、アナログ信号からデジタル信号へ変換するものである。零相電圧・相間電圧変換手段２０４は、零相電圧・相間電圧からの零相電圧を示す電圧信号と相間電圧を示す電圧信号をデジタル信号へ変換するものである。
エネルギー量変換手段２０５は、自然エネルギー量検出手段１０５からの自然エネルギーの強度を示す信号が電流信号である場合に、電流信号をデジタル信号へ変換するものとして必要となる。従って、自然エネルギー量検出手段１０５からの信号がデジタル信号である場合には省略することもできる。カレンダー手段２０６は、年月日や時間、曜日を刻時するものである。
【００２８】
記憶手段２０７は、設定手段２１２により設定された設定データが格納されている。記憶手段２０７には、主な設定データとして、地絡動作電圧設定データと、地絡動作電流設定データと、地絡動作時間設定データと、定格発電量設定データと、換算設定データと、補正係数設定データと、識別コード設定データとが格納されている。
【００２９】
地絡動作電圧設定データは、地絡事故の発生を判断するための電圧値である。地絡動作電流設定データは、地絡事故の発生を判断するための零相電流の設定値である。地絡動作時間設定データは、地絡事故発生時の検出時間設定値である。補正係数設定データは、自家発電設備３００の自然エネルギー発電装置の定格発電電力に対する補正値を示す補正値である。換算設定データは、自然エネルギー量検出手段１０５による発電量から自家発電設備３００の発電量を換算するための値である。識別コード設定データは、電力会社と通信する際に、需要家を識別するためのＩＤである。
【００３０】
通信手段２０８は、制御手段２１３からの送信データを遠制子局Ｎ１またはコンセントレータＮ３へ送信したり、遠制子局Ｎ１からの受信データを制御手段２１３へ送信したりする機能を備えている。通信手段２０８と遠制子局Ｎ１またはコンセントレータＮ３との間の通信は、無線通信または有線通信のいずれでもよい。また、手順については、従来からある通信方式が採用できる。
【００３１】
制御電源手段２０９は、需要家内に設置された変電所からの電源供給、または負荷開閉器１００に内蔵されている制御電源変圧器により制御装置２００内の各回路ブロック（各手段）へ電源を供給する電源装置としての機能と、制御手段２１３からの通信データを変調して電力線搬送通信により需要家構内変電所内の力率制御装置４００へ送信する通信装置としての機能とを備えている。
【００３２】
警報接点手段２１０は、制御手段２１３からの出力による接点インターフェースである。
発電量検出手段２１１は、自然エネルギーを利用した自家発電設備３００の発電量を検出して出力する機能を備えたものである。
設定手段２１２は、管理者の操作によって制御装置２００の制御方法の各種条件を示す設定データを予め設定する機能を備えている。この設定内容は、地絡動作電圧，地絡動作電流，地絡動作時間，定格発電量，発電量換算係数，識別コード，出力補正係数等の設定であり、記憶手段２０７に各データが格納される。
制御手段２１３は、制御装置２００全体を統括制御するもので、演算機能や判定機能を備えた処理装置として機能するものである。
【００３３】
次に、需要家内に設置された自家発電設備３００について説明する。
自家発電設備３００は、自然エネルギー発電装置３０１と、パワーコンディショナ３０２と、トランス３０３とを備えている。
自然エネルギー発電装置３０１は、自然エネルギーを利用して発電する装置であり、太陽光発電であれば太陽光発電パネルとしたり、風力発電であれば風力発電機としたりすることができる。自然エネルギー発電装置３０１は、大出力を得るために複数台数から構成される。パワーコンディショナ３０２は、複数の自然エネルギー発電装置３０１からの出力を一つの系統に統合すると共に、交流電圧に変換する機能を備えている。トランス３０３は、引込配電線へ送電するために昇圧するものである。
【００３４】
次に、需要家内の変電所に設置された力率改善装置４００について説明する。力率改善装置４００は、進相コンデンサ４０１と、制御装置２００と通信する通信制御手段４０２と、通信制御手段４０２からの指示により進相コンデンサ４０１と引込配電線との接続開放を制御する信号を駆動するコンデンサ接続駆動手段４０３と、出力手段４０３からの信号により進相コンデンサ４０１を引込配電線へ接続状態または非接続状態とする開閉器により構成されたコンデンサ接続手段４０４とを備えている。通信制御手段４０２には、通信する際に、自装置か否かを判定するための識別コードが格納されている。
【００３５】
以上のように構成された需要家における制御装置２００と力率改善装置４００との制御方法について、図面に基づいて説明する。まず、制御装置２００の制御手段２１３の動作から説明する。なお、自家発電設備３００の自然エネルギー発電装置３０１と自然エネルギー量検出手段１０５は太陽光発電パネルである。
【００３６】
図５に示すように、制御手段２１３は、零相電流検出手段１０２および零相電流変換手段２０１により零相電流を検出測定する。また、制御手段２１３は、零相電圧・相間電圧検出手段１０４および零相電圧・相間電圧変換手段２０４により零相電圧を検出測定する（ステップＳ１０）。
制御手段２１３は、測定された零相電流および零相電圧と、記憶手段２０７に格納された設定データである地絡動作電流設定データおよび地絡動作電圧設定データと、零相電流および零相電圧の位相差から検出された潮流方向とに基づいて需要家構内で地絡事故が発生しているか否かを判定する（ステップＳ２０）。
ステップＳ２０にて地絡事故が発生していると判定されればステップＳ３０からステップＳ４０へ移行する。地絡事故が発生していないと判定されればステップＳ５０へ移行する。
【００３７】
ステップＳ３０にて需要家構内で地絡事故が発生していると判定された場合、制御手段２１３は、記憶手段２０７に格納された地絡動作時間設定データに基づいて、所定の地絡検出時間の経過を待つ（ステップＳ４０）。地絡検出時間が経過するまで地絡電流が検出されれば、制御手段２１３は、開閉器トリップ手段２０２へ放勢を指示する信号（トリップ出力有効）を出力することで、開閉手段１０１を開放する（ステップＳ６０）。
そして、制御手段２１３は、カレンダー手段２０６から読み込んだ日時データを事故発生日時データとして、このときの零相電流、零相電圧を事故発生情報として、記憶手段２０７に格納された需要家を識別する識別コード設定データを付し、通信手段２０８を介して遠制子局Ｎ１またはコンセントレータＮ３へ送信し、ステップＳ５０へ移行する（ステップＳ７０）。
【００３８】
ステップＳ３０にて地絡事故が発生していないと判定された場合、制御手段２１３が、負荷電流検出手段１０３および負荷電流変換手段２０３により負荷電流を測定する。また、制御手段２１３は、零相電圧・相間電圧検出手段１０４および零相電圧・相間電圧変換手段２０４により相間電圧を測定する。更に、制御手段２１３は、負荷電流および相間電圧から力率を測定する（ステップＳ５０）。
そして、制御手段２１３は、カレンダー手段２０６から読み込んだ日時データを測定日時データとし、負荷電流および相間電圧を測定データとして通信手段２０８を介して遠制子局Ｎ１またはコンセントレータＮ３へ送信する（ステップＳ８０）。
【００３９】
次に、制御手段２１３は、自然エネルギー量検出手段１０５からの自然エネルギーの強度をエネルギー量変換手段２０５から入力することで自然エネルギー量検出手段１０５による発電量を測定する（ステップＳ９０）。
制御手段２１３は、ステップＳ９０にて測定した自然エネルギー量検出手段１０５の発電量から自家発電設備３００の発電量を推定する（ステップＳ１００）。
【００４０】
ここで、制御手段２１３による自家発電設備３００の発電量の推定について詳細に説明する。
まず、自然エネルギー量検出手段１０５の発電量（自然エネルギーの強度）を自家発電設備３００の規模の大きさに対応させるために、自然エネルギー量検出手段１０５から得られた発電量に換算設定データを乗算することで、自家発電設備３００に設置された大規模な太陽光発電パネルの発電量を算出する。
例えば、自然エネルギー量検出手段１０５として設置された小規模な太陽光発電パネルの定格出力が１０Ｗで、自家発電設備３００の発電量が１０ＫＷであれば、自然エネルギー量検出手段１０５により測定された発電量の１０００倍が自家発電設備３００の発電量となる。
【００４１】
また、自然エネルギー量検出手段１０５として設置された小規模な太陽光発電パネルは、例えば、定格出力が１０Ｗであったとしても、設置角度、設置向きなどの設置環境に応じて出力値が低下することがある。従って、低下率を８０％とすると、自然エネルギー量検出手段１０５から得られた発電量が５Ｗであれば定格発電時には６．２５Ｗとなるはずである。
【００４２】
従って、１÷０．８×１０００＝１２５０を換算設定データとして、自然エネルギー量検出手段１０５により得られた発電量に乗算することで、自然エネルギー量検出手段１０５の発電量を自家発電設備３００の発電量に換算することができる。
【００４３】
しかし、自家発電設備３００として設置された大規模な太陽光発電パネルも、設置角度、設置向きなどの設置環境に応じて出力値が変わる。大規模な太陽光発電パネルの定格出力が設置環境に基づいて発電率、つまり太陽光発電パネルが設置環境によって低下する比率（％）が補正係数設定データとして記憶手段２０７に設定されている。この補正係数設定データを、換算された自家発電設備３００の発電量に乗算することで、自家発電設備３００の発電量を予測発電量として推定することができる。例えば、補正係数設定データが低下率７０％であれば、換算された自家発電設備３００の発電量に０．７を乗算することで、自家発電設備３００の発電量を算出することができる。
制御手段２１３は、このようにして得られた予測発電量を自家発電推定データとして記憶手段２０７に格納する。
【００４４】
次に、制御手段２１３は、予測発電量の平準化処理が完了しているか否かを判定する（ステップＳ１１０）。これは、自然環境が時々刻々と変化することに対応して自然エネルギーを利用した発電量も変化するため、予測発電量を電力会社へ逐次送信するのでなく、一定時間の積分または平均を取り、これを予測発電量として送信する。従って、ステップＳ１１０にて、予測発電量の平準化処理が完了していないと判定されれば、平準化処理を行う（ステップＳ１２０）。
また、平準化処理が完了していれば、制御手段２１３は測定の日時を示す日時データと、平準化処理を終えた予測発電量とを、通信手段２０８を介して遠制子局Ｎ１またはコンセントレータＮ３へ送信する（ステップＳ１３０）。
【００４５】
次に、制御手段２１３は、発電量検出手段２１１からの信号を入力して自然エネルギー発電装置３０１の発電量を測定する（ステップＳ１４０）。次に、制御手段２１３は、測定された自然エネルギー発電装置３０１の発電量の平準化処理が完了しているか否かを判定する（ステップＳ１５０）。ステップＳ１５０にて、自家発電推定データの平準化処理が完了していないと判定されれば、平準化処理を行う（ステップＳ１６０）。
平準化処理が完了していれば、制御手段２１３は測定の日時を示す日時データと、平準化処理を終えた自然エネルギー発電装置３０１の発電量とを、通信手段２０８を介して遠制子局Ｎ１またはコンセントレータＮ３へ送信する（ステップＳ１７０）。
【００４６】
そして、制御手段２１３は、平準化処理された予測発電量と、平準化処理された自然エネルギー発電装置３０１の発電量との差の絶対値が所定値内か否かを判定することで発電効率を検査する（ステップＳ１８０）。
ステップＳ１８０にて判定された結果が、所定値内であるときは期待される発電を自家発電設備３００から得られているということで、制御手段２１３はステップＳ２００へ移行する。
【００４７】
また、ステップＳ１８０にて判定された結果が、所定値より小さいときには発電効率が悪化していることを示しているので、制御手段２１３は警報接点手段２１０の接点を投入して、警報接点手段２１０に接続された図示しない報知手段により管理者に報知する（ステップＳ１９０）。
【００４８】
次に、制御手段２１３は、電力会社からの通信データを、通信手段２０８を介して受信したときに、この通信データが進相コンデンサ制御の指示であるか否かを判定する（ステップＳ２００）。
ステップＳ２００にて、電力会社からの通信データが進相コンデンサ制御の指示であると判定された場合には、制御手段２１３は、電力会社からの通信データを力率改善装置４００へ送信する（ステップＳ２１０）。ステップＳ２１０にて、通信データが進相コンデンサ制御の指示でないと判定された場合には、なにもせずこのまま終了する。
制御手段２１３は、このようなステップＳ１０からステップＳ２１０までの処理を繰り返し実行している。
【００４９】
次に、力率改善装置４００の通信制御手段４０２の動作について図面に基づいて説明する。
図６に示すように、通信制御手段４０２は、まず制御手段２１３からの通信が自装置宛てであるか否かを判定し、自装置であると判定された場合には、ステップＳ３１０へ移行し、自装置でなければ制御を終了する（ステップＳ３００）。
ステップＳ３００にて、制御手段２１３からの通信が自装置宛てであると判定された場合には、電力会社からの通信データが進相コンデンサ４０１の接続を有効とすることを示す接続有効の指示か否かを判定し、接続有効の指示であればステップＳ３２０へ移行し、接続有効の指示で無ければステップＳ３３０へ移行する（ステップＳ３１０）。
ステップＳ３１０にて接続有効の指示であると判定された場合には、通信制御手段４０２がコンデンサ接続駆動手段４０３へ進相コンデンサ４０１の接続指示を出力する（ステップＳ３２０）。そうすることで、コンデンサ接続駆動手段４０３がコンデンサ接続手段４０４を駆動して、進相コンデンサ４０１を引込配電線に接続する。進相コンデンサ４０１が引込配電線に接続されることで、遅れ位相を進み位相により相殺して力率を改善することができる。
【００５０】
次に、通信制御手段４０２は、電力会社からの通信データが進相コンデンサ４０１の接続を無効とする接続無効の指示か否かを判定し、接続無効の指示であればステップＳ３４０へ移行し、接続無効の指示で無ければステップＳ３５０へ移行する（ステップＳ３３０）。
ステップＳ３３０にて接続無効の指示であると判定された場合には、通信制御手段４０２がコンデンサ接続駆動手段４０３へ進相コンデンサ４０１の切り離し指示を出力する（ステップＳ３４０）。そうすることで、コンデンサ接続駆動手段４０３がコンデンサ接続手段４０４を駆動して、進相コンデンサ４０１を引込配電線から切り離す。進相コンデンサ４０１を引込配電線から切り離すことで、電力系統の配電線の電圧に対して高い電圧、進み力率なった引込配電線の電圧を抑制することができる。
【００５１】
次に、通信制御手段４０２は、電力会社からの通信データが自律制御の指示か否かを判定し、自律制御の指示であればステップＳ３６０へ移行し、自律制御の指示で無ければ終了する（ステップＳ３５０）。
ステップＳ３５０にて自律制御の指示であると判定された場合には、通信制御手段４０２は、目標値制御か否かを判定し、目標値制御であればステップＳ３７０へ移行し、目標値制御でなければステップＳ３８０へ移行する（ステップＳ３６０）。
【００５２】
ステップＳ３６０にて目標値制御であると判定された場合には、通信制御手段４０２は目標値制御を実行する（ステップＳ３７０）。目標値制御とは、電力会社から制御装置２００を介して力率改善装置４００の通信制御手段４０２に予め通知された目標とする力率を基準に、制御装置２００から通知される引込配電線の力率に基づいて、進相コンデンサ４０１の接続・切り離しを制御して自律的に力率を改善する制御方法である。
【００５３】
ステップＳ３６０にて目標値制御の指示では無いと判定された場合には、通信制御手段４０２は、スケジュール制御か否かを判定し、スケジュール制御であればステップＳ３９０へ移行し、スケジュール制御でなければステップＳ４００へ移行する（ステップＳ３８０）。
【００５４】
ステップＳ３８０にてスケジュール制御であると判定された場合には、通信制御手段４０２はスケジュール制御を実行する（ステップＳ３９０）。スケジュール制御とは、電力会社から制御装置２００を介して力率改善装置４００の通信制御手段４０２に予め通知されたスケジュールに沿って進相コンデンサ４０１の接続・切り離しを制御して自律的に力率を改善する制御方法である。スケジュール制御は、例えば、一週間単位で曜日に応じて、進相コンデンサ４０１の接続・切り離しを計画することができる。このときの曜日の管理は、通信制御手段４０２内にカレンダー手段を設けてもよいし、制御装置２００のカレンダー手段２０６からの曜日データを取り込み利用することができる。
【００５５】
ステップＳ３８０にてスケジュール制御で無いと判定された場合には、通信制御手段４０２は、タイマー制御を実行する（ステップＳ４００）。タイマー制御とは、電力会社から制御装置２００を介して力率改善装置４００の通信制御手段４０２に予め通知された１日の予定に沿って進相コンデンサ４０１の接続・切り離しを制御して自律的に力率を改善する制御方法である。タイマー制御は、例えば、午前８時に進相コンデンサ４０１の接続を行い、午後７時に進相コンデンサ４０１の切り離しを行うなどの計画とすることができる。このときの時間の管理は、通信制御手段４０２内にカレンダー手段を設けてもよいし、制御装置２００のカレンダー手段２０６からの曜日データを取り込み利用することができる。
通信制御手段４０２は、このようなステップＳ３００からステップＳ４００までの処理を繰り返し実行している。
【００５６】
このようにして、制御手段２１３が、自家発電設備３００の発電量を予測発電量として推定し、この予測発電量と、発電量検出手段２１１が検出した自家発電設備の発電量とから、発電効率を判断するので、自家発電設備３００が期待される発電量を発電してなければ、その状態を検出することができる。従って、自然エネルギーを利用した自家発電設備３００を効率的に稼働させることができる
【００５７】
また、制御手段２１３は、発電効率を判定するときに、自家発電設備３００の定格発電量に対する設置環境に応じた実発電量から求められた補正係数を乗じて予測発電量を算出しているので、自家発電設備の発電量を正確に推定することができる。
【００５８】
また、需要家から電力会社へ自家発電設備３００の発電量が送信されるので、この需要家の発電量から電力会社は電力系統の電圧上昇を予測して、遠制親局Ｎ２から遠制子局Ｎ１へ電力系統の自動電圧調整器やリアクトルなどに電圧上昇を抑制するような制御を送信することができる。
【００５９】
更に、制御手段２１３は、ステップＳ８０にて検出された力率を、通信手段２０８を介して電力会社へ送信することで、電力会社から送信される制御信号に基づいて進相コンデンサ４０１の接続を制御するので、需要家単位で力率の制御を行うことができる。
【００６０】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２に係る電力需給装置について、図面に基づいて説明する。なお、図７においては、図２と同じ構成のものは同符号を付して説明を省略する。また、制御装置３００としては、エネルギー量変換手段２０５と制御手段２１３のみを図示している。
【００６１】
図７に示すように、自家発電設備３００の自然エネルギー発電装置３０１として大規模な太陽光発電パネルが設置され、その周囲に自然エネルギー量検出手段１０５として小規模な太陽光発電パネルＣ１〜Ｃ４が設置されている。本実施の形態では、矩形状の自然エネルギー発電装置３０１の角部となる４カ所に太陽光発電パネルＣ１〜Ｃ４が設置されている。
【００６２】
このように自然エネルギー量検出手段１０５（太陽光発電パネルＣ１〜Ｃ４）を配置することで、複数の太陽光発電パネルＣ１〜Ｃ４から自然エネルギーの強度が発電量として測定できる。そして、それぞれの太陽光発電パネルＣ１〜Ｃ４の発電量の時間的な変移から自家発電設備３００の発電量を予測することができる。
【００６３】
例えば、太陽光発電パネルＣ１，Ｃ２の発電量が徐々に低下し、太陽光発電パネルＣ３，Ｃ４の発電量に変化がないものとすると、太陽光発電パネルＣ１，Ｃ２側から雲が移動していることが予測できる。従って、自然エネルギー発電装置３０１（大規模な太陽光発電パネル）の発電量は、太陽光発電パネルＣ１，Ｃ２の発電量が徐々に低下し始めた段階で、太陽光発電パネルＣ１，Ｃ２の発電量の低下速度に応じて低下することが予測できる。そして、自然エネルギー発電装置３０１の発電量が低下し、更に太陽光発電パネルＣ３，Ｃ４の発電量が低下することで、発電量の低下の原因が、汚れや故障ではなく、雲の移動であることを確認することができる。
このような手順により制御手段２１３は自然エネルギー発電装置３０１の周囲に配置した複数の太陽光発電パネルＣ１〜Ｃ４の発電量から自然エネルギー発電装置３０１の発電量を予測することができる。
【００６４】
なお、本実施の形態２では自然エネルギー量検出手段１０５を太陽光発電パネルを例に説明したが、照度計としても同様に発電量を予測することができる。また、自然エネルギー発電装置３０１が風力発電であっても同様である。
また、本実施の形態２では、矩形状の自然エネルギー発電装置３０１の角部となる４カ所に太陽光発電パネルＣ１〜Ｃ４を設置しているが、太陽光発電パネルを対向する角部に対応する２箇所や対辺に対応の２箇所に設置してもよい。また、横に長く太陽光発電パネルが設置されている場合は、発電量の予測精度を上げるために長手方向の中間部の上部，下部に自然エネルギー量検出手段１０５として機能する太陽光発電パネルを追加しても良い。
【００６５】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は前記実施例に限定されるものではない。例えば、本実施の形態では、電力需給装置を需要家の引込口に配置される負荷開閉器１００およびこの負荷開閉器１００を制御する制御装置２００に適用しているが、別装置としてもよい。また、力率改善装置４００を需要家の変電所に設けているため制御装置３００と電力線を介して接続されているが、制御装置３００と直接接続するように構成してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明は、電力会社の配電線への安定した電力供給および自家発電設備を所有する高圧需要家に好適である。
【符号の説明】
【００６７】
１００  負荷開閉器
１０１  開閉手段
１０２  零相電流検出手段
１０３  負荷電流検出手段
１０４  零相電圧・相間電圧検出手段
１０５  自然エネルギー量検出手段
２００  制御装置
２０１  零相電流変換手段
２０２  開閉器トリップ手段
２０３  負荷電流変換手段
２０４  零相電圧・相間電圧変換手段
２０５  エネルギー量変換手段
２０６  カレンダー手段
２０７  記憶手段
２０８  通信手段
２０９  制御電源手段
２１０  警報接点手段
２１１  発電量検出手段
２１２  設定手段
２１３  制御手段
３００  自家発電設備
３０１  自然エネルギー発電装置
３０２  パワーコンディショナ
３０３  トランス
４００  力率改善装置
４０１  進相コンデンサ
４０２  通信制御手段
４０３  コンデンサ接続駆動手段
４０４  コンデンサ接続手段
Ａ，Ｂ  配電用変電所
Ｎ１  遠制子局
Ｎ２  遠制親局
Ｎ３  コンセントレータ
Ｌ  負荷
Ｓ１  センサ内蔵開閉器
Ｓ２  常開開閉器
Ｌ１，Ｌ２  配電線
Ｗ  配電線遠制用通信線
Ｐ  支柱
【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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