(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力系統の系統情報に基づき超電導コイルに蓄積する電力または放出する電力を演算し電力変換装置に指令を出力して前記超電導コイルの入出力電力を制御する超電導電力貯蔵装置の運転制御装置において、前記系統情報に基づき超電導コイルに蓄積する電力目標値または放出する電力目標値を演算する系統制御部と、前記電力変換装置で変換する電力が前記系統制御部で演算された電力目標値となるように前記電力変換装置に指令を出力する電力制御部と、前記超電導コイルの待機電流が設定された直流指令値部と、前記電力変換装置で変換された前記超電導コイルの直流電流が直流指令値部に設定された待機電流になるように制御する直流制御部と、前記電力制御部による電力制御運転モードと前記直流制御部による直流制御運転モードとの切り替えタイミングを判定する制御判定部とを備えたことを特徴とする超電導電力貯蔵装置の運転制御装置。
【請求項２】
前記制御判定部は、前記超電導コイルの直流電流が予め定めた運転許容電流範囲を逸脱したときは、前記直流制御部による直流制御運転モードに切り替え、待機電流になると前記電力制御部による電力制御運転モードに切り替えることを特徴とする請求項１に記載の超電導電力貯蔵装置の運転制御装置。
【請求項３】
前記制御判定部は、前記超電導コイルの直流電流が定格直流電流近傍の所定の範囲または最少直流電流近傍の所定の範囲に入り、その所定の範囲で所定の時間以上滞留したときは、前記直流制御部による直流制御運転モードに切り替え、待機電流になると前記電力制御部による電力制御運転モードに切り替えることを特徴とする請求項１に記載の超電導電力貯蔵装置の運転制御装置。
【請求項４】
前記制御判定部は、前記系統情報から得られる系統制御量が予め定めた値を逸脱したときは、前記直流制御部による直流制御運転モードに切り替え、待機電流になると前記電力制御部による電力制御運転モードに切り替えることを特徴とする請求項１に記載の超電導電力貯蔵装置の運転制御装置。
【請求項５】
前記直流指令値部は、前記超電導コイルの運転中の直流電流をサンプリングし最適な待機電流を算出して更新することを特徴とする請求項１に記載の超電導電力貯蔵装置の運転制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超電導コイルを用いた超電導電力貯蔵装置の運転制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電力系統においては夜間には電力が余剰となり、昼間においてはピーク電力が必要となる。そこで、余剰電力を蓄積しておき電力が不足した場合に電力系統に供給する電力貯蔵装置の開発が行われている。電力貯蔵装置として超電導電力貯蔵装置がある。超電導電力貯蔵装置は超電導コイルに直流電力を蓄積するものであり、電力系統の余剰電力を電力変換装置で直流電力に変換して超電導コイルに電力を蓄積し、電力系統の電力が不足した場合には電力変換装置で交流電力に変換し電力系統に供給する。
【０００３】
図７は、そのような超電導電力貯蔵装置のシステム構成図である。電力を貯蔵する超電導コイル１は電力変換装置２を介して電力系統と接続され、電力系統の電力事情に応じて運転制御装置３により超電導コイル１への電力の入出力が制御される。
【０００４】
電力系統の電力事情は系統制御部４で判定される。系統制御部４では、電力系統の系統情報を入力し超電導コイル１の入出力電力の目標値を演算するものである。すなわち、系統電圧を計器用変圧器ＰＴ１を介して入力すると共に系統電流を計器用変流器ＣＴ１を介して入力し、電力が余剰である場合には超電導コイル１に蓄積する電力量の目標値を算出し、電力が不足である場合には超電導コイル１から出力する電力量の目標値を算出する。この目標値は有効電力目標値Ｐｒｅｆおよび無効電力目標値Ｑｒｅｆとして算出される。
【０００５】
一方、電力変換装置２に入出力する電力量は、電力検出部１２で検出される。すなわち、計器用変圧器ＰＴ２および計器用変流器ＣＴ２で検出された電力変換装置２の接続端の電圧電流に基づいて有効電力Ｐおよび無効電力Ｑを検出する。そして、電力制御部５では、電力変換装置２を介して超電導コイル１への入出力すべき電力量Ｐ、Ｑが系統制御部４で演算された電力目標値Ｐｒｅｆ、Ｑｒｅｆとなるように、電力変換装置制御部７を介して電力変換装置２を制御する。
【０００６】
この有効電力Ｐまたは無効電力Ｑの入出力を制御することにより、電力系統の瞬時電圧低下対応、停電対応、負荷変動補償、系統安定化、周波数調整、負荷平準化などを実現している。
【０００７】
ここで、超電導コイル１は、最大蓄積エネルギーに相当する定格直流電流と、運転中に蓄積エネルギーの下限となる最少蓄積エネルギーに相当する最少直流電流と、起動時または電力制御を行わない場合に待機している時のエネルギーに相当する待機電流を仕様として与えられる。そして、定格直流電流と最少直流電流の範囲内で運転を行う。最少直流電流が必要である理由は、入出力電力が直流電流と直流電圧との積に比例することから、定格直流電圧の範囲内で定格電力を確保するためである。
【０００８】
直流指令値部８は、超電導コイル１の待機電流の直流電流指令値Ｉｒｅｆを作成し出力する。直流電流制御部６は、例えば超電導コイル１の起動時に、計器用変圧器ＰＴ３および計器用変流器ＣＴ３で検出された超電導コイル１の接続端の電圧電流や直流指令値部８からの直流電流指令値Ｉｒｅｆに基づいて、直流電力指令値Ｐｒｅｆを出力する。電力制御部５では起動時にはこの直流電力指令値Ｐｒｅｆを有効電力指令値として選択し制御することになる。つまり、起動時には運転操作部９によりその選択が行われる。また、通常運転中であっても操作員により直流電力指令値Ｐｒｅｆが選択されたときは待機電流で運転することになる。
【０００９】
ここで、超電導コイル１は本来電力制御を目的とするものであるため、運転は電力制御運転で行われる。この場合、直流電流を制御量とした制御は行っていないため、直流電流値は電力の入出力に伴い時々刻々と変化することになる。
【００１０】
図８は、従来の運転制御装置３の運転制御の動作を示すフローチャートである。まず、起動がかけられると励磁制御を行い（Ｓ１）、超電導コイル１の直流電流Ｉｄｃが予め直流指令値部８に記憶されている待機電流に到達した時点で待機運転に移行する（Ｓ２）。
【００１１】
待機運転に移行後、操作員による運転指令があるか否かを判定し（Ｓ３）、運転指令があるときは電力制御運転モードが選択されたか否かを判定する（Ｓ４）。判定の結果、電力制御運転モードが選択されている場合には電力制御運転に移行する（Ｓ５）。この電力制御運転モードは通常の運転モードであり、電力制御部５は系統制御部４からの有効電力目標値Ｐｒｅｆを選択して制御する。
【００１２】
一方、ステップＳ４の判定で直流制御運転モードの場合には直流制御運転を行う（Ｓ６）。この場合は、電力制御部５は直流制御部６からの有効電力目標値Ｐｒｅｆを選択して制御する。
【００１３】
電力制御運転モードでは、電力制御部５は有効電力Ｐおよび無効電力Ｑがその有効電力目標値Ｐｒｅｆおよび無効電力Ｑｒｅｆになるように制御されるので、超電導コイル１の直流電流を制御量としていない。従って、有効電力の入出力に伴い直流電流が変化する。
【００１４】
そこで、直流制御部６は計器用変流器ＣＴ３で検出された直流電流Ｉｄｃが上限の定格直流電流Ｉ１以上であるか否か判定し（Ｓ７）、超電導コイル１の直流電流Ｉｄｃが、その定格直流電流Ｉ１以上である場合には保護連動に移行し（Ｓ８）、超電導コイル１を消磁制御し（Ｓ９）、超電導コイル１に蓄積されたエネルギーを電力系統に供給してシステムを停止する。
【００１５】
一方、超電導コイル１の直流電流Ｉｄｃが、その定格直流電流Ｉ１未満の場合には、停止指令があるか否かを判定し（Ｓ１０）、停止指令がない場合にはステップＳ４に戻り、停止指令がある場合には、超電導コイル１を消磁制御し（Ｓ９）、超電導コイル１に蓄積されたエネルギーを電力系統に供給してシステムを停止する。
【００１６】
また、ステップＳ３の判定で運転指令がない場合には、停止指令があるか否かを判定し（Ｓ１１）、停止指令がない場合にはステップＳ２に戻り、停止指令がある場合には、超電導コイル１を消磁制御し（Ｓ９）、超電導コイル１に蓄積されたエネルギーを電力系統に供給してシステムを停止する。
【００１７】
図９は、運転制御装置３の運転動作タイミングチャートである。図９中、Ｉ１は定格直流電流、Ｉ２は最少直流電流、Ｉ３は待機電流である。超電導コイル１は、待機電流Ｉ３を中心として定格直流電流Ｉ１および最少直流電流Ｉ２の範囲で運転される。
【００１８】
時点ｔ１で起動がかけられると励磁制御が行われて超電導コイル１の直流電流Ｉｄｃは増加していく。そして、時点ｔ２で待機電流Ｉ３になると待機制御により待機運転となる。時点ｔ３にて運転指令が出力されると電力制御運転となり、電力系統の電力事情により超電導コイル１の電力が変動するので、直流電流Ｉｄｃは変動する。この状態で、時点ｔ４で直流電流Ｉｄｃが上限の定格直流電流Ｉ１を逸脱すると、保護連動となり時点ｔ５で停止する。このように、直流電流Ｉｄｃが定格直流電流Ｉ１を超える異常を回避する。
【００１９】
また、超電導コイル１の通電試験を行うときには操作員が運転操作部９により介入して直流制御運転モードを選択できるようにしている。直流電力を制御する直流制御運転モードの選択は、前述したように人間系で直流電流を監視判断し待機電流にリセットを行う場合に使用される。
【００２０】
通常、超電導コイル１の最大蓄積エネルギーや定格出力（定格直流電流）は、電力系統の制御量（電流、電圧、系統周波数等）を事前に調査し、その制御量の変動パターンに対応した最大蓄積エネルギーや定格出力を選定するようにしている。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、経済性または運用面から蓄積エネルギーや定格出力を充分に大きく設定できない場合や、想定以上の制御量の変動により運転中に定格値を越えるエネルギーが入出力される場合がある。そのような場合には、定格直流電流以上または最少電流以下の電流値に至り、保護連動によるシステムの停止または人間系による運転操作が発生する。
【００２２】
また、待機電流を中心に蓄積エネルギーの入出力を行うが、長期間の運転では、入出力エネルギーの収支によっては定常的に待機電流より低い電流値を中心に運転を行う可能性がある。この場合、超電導コイル１の磁場変化率および磁場の変化幅が大きくなるため、より大きな交流損失が発生し不経済な運転となる。
【００２３】
本発明の目的は、超電導電力貯蔵装置の異常停止を回避するとともに、人間系の負荷を軽減し、蓄積エネルギーを経済的にかつ最大限に使用できる稼動率の高い超電導電力貯蔵装置の運転制御装置を提供することにある。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明に係わる超電導電力貯蔵装置の運転制御装置は、電力系統の系統情報に基づき超電導コイルに蓄積する電力または放出する電力を演算し電力変換装置に指令を出力して前記超電導コイルの入出力電力を制御する超電導電力貯蔵装置の運転制御装置において、前記系統情報に基づき超電導コイルに蓄積する電力目標値または放出する電力目標値を演算する系統制御部と、前記電力変換装置で変換する電力が前記系統制御部で演算された電力目標値となるように前記電力変換装置に指令を出力する電力制御部と、前記超電導コイルの待機電流が設定された直流指令値部と、前記電力変換装置で変換された前記超電導コイルの直流電流が直流指令値部に設定された待機電流になるように制御する直流制御部と、前記電力制御部による電力制御運転モードと前記直流制御部による直流制御運転モードとの切り替えタイミングを判定する制御判定部とを備えたことを特徴とする。
【００２５】
請求項１の発明に係わる超電導電力貯蔵装置の運転制御装置においては、制御判定部は、電力制御部による電力制御運転モードと直流制御部による直流制御運転モードとの切り替えタイミングを判定し、切り替えタイミングとなったときは電力制御部に対して切替指令を出力する。電力制御運転モードでは、電力変換装置で変換する電力が系統制御部で演算された電力目標値となるように電力変換装置に指令を出力して制御される。一方、直流制御運転モードでは、電力変換装置で変換された超電導コイルの直流電流が直流指令値部に設定された待機電流になるように制御する。
【００２６】
請求項２に係わる超電導電力貯蔵装置の運転制御装置は、請求項１の発明において、前記制御判定部は、前記超電導コイルの直流電流が予め定めた運転許容電流範囲を逸脱したときは、前記直流制御部による直流制御運転モードに切り替え、待機電流になると前記電力制御部による電力制御運転モードに切り替えることを特徴とする。
【００２７】
請求項２の発明に係わる超電導電力貯蔵装置の運転制御装置においては、請求項１の発明の作用に加え、超電導コイルの直流電流が予め定めた運転許容電流範囲を逸脱したときは、直流制御部による直流制御運転モードに切り替わる。そして、待機電流になると電力制御部による電力制御運転モードに切り替わる。
【００２８】
請求項３の発明に係わる超電導電力貯蔵装置の運転制御装置は、請求項１の発明において、前記制御判定部は、前記超電導コイルの直流電流が定格直流電流近傍の所定の範囲または最少直流電流近傍の所定の範囲に入り、その所定の範囲で所定の時間以上滞留したときは、前記直流制御部による直流制御運転モードに切り替え、待機電流になると前記電力制御部による電力制御運転モードに切り替えることを特徴とする。
【００２９】
請求項３の発明に係わる超電導電力貯蔵装置の運転制御装置においては、請求項１の発明の作用に加え、超電導コイルの直流電流が定格直流電流近傍の所定の範囲または最少直流電流近傍の所定の範囲に入り、その所定の範囲で所定の時間以上滞留したときは、直流制御部による直流制御運転モードに切り替わる。そして、待機電流になると電力制御部による電力制御運転モードに切り替わる。
【００３０】
請求項４の発明に係わる超電導電力貯蔵装置の運転制御装置においては、請求項１の発明の作用に加え、電力系統の系統情報から得られる系統制御量が予め定めた値を逸脱したときは、直流制御部による直流制御運転モードに切り替わる。そして、待機電流になると前記電力制御部による電力制御運転モードに切り替わる。
【００３１】
請求項５の発明に係わる超電導電力貯蔵装置の運転制御装置は、請求項１の発明において、前記直流指令値部は、前記超電導コイルの運転中の直流電流をサンプリングし最適な待機電流を算出して更新することを特徴とする。
【００３２】
請求項５の発明に係わる超電導電力貯蔵装置の運転制御装置においては、請求項１の発明の作用に加え、超電導コイルの運転中の直流電流をサンプリングし最適な待機電流を算出して待機電流を更新する。
【００３３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の実施の形態に係わる超電導電力貯蔵装置の運転制御装置の構成図である。図７に示した従来例に対し、電力制御部５による電力制御運転モードと直流制御部６による直流制御運転モードとの切り替えタイミングを判定する制御判定部１４が追加して設けられている。また、直流指令値部８は待機電流設定部１５と待機電流を更新する更新部１６を有している。その他の構成は、図７に示した従来例と同一であるので、同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。
【００３４】
制御判定部１４は、電力制御部５による電力制御運転モードと直流制御部６による直流制御運転モードとの切り替えタイミングを判定する。すなわち、超電導コイル１の直流電流Ｉｄｃを入力し、直流電流Ｉｄｃが予め定めた範囲を逸脱したときは電力制御運転モードから直流制御運転モードに切り替える。そして、直流電流Ｉｄｃが超電導コイル１の運転範囲の中心をなす待機電流になると、直流制御運転モードに切り替え通常運転である電力制御運転モードとする。
【００３５】
直流指令値部８は待機電流を設定する待機電流設定部１５とその待機電流を更新する更新部１６とを有しており、更新部１６は、超電導コイル１の運転中の直流電流をサンプリングし、最適な待機電流を算出して待機電流を更新することになる。図１では、直流電流をサンプリングする場合を示しているが、入出力電力の履歴をサンプリングし、一定時間の履歴の中で最適な待機電流を算出し更新するようにしても良い。
【００３６】
図２は本発明の実施の形態における運転制御装置の動作（その１）を示すフローチャートである。図２では、電力制御運転モードで運転中に、超電導コイル１の直流電流Ｉｄｃが予め定めた運転許容電流範囲を逸脱したときは、直流制御部６による直流制御運転モードに切り替え、その直流制御運転モードによる運転で直流電流Ｉｄｃが待機電流になると、電力制御部５による電力制御運転モードに切り替えるようにした場合を示している。
【００３７】
まず、起動がかけられると励磁制御を行い（Ｓ１）、超電導コイル１の直流電流Ｉｄｃが予め直流指令値部８に記憶されている待機電流に到達した時点で待機運転に移行する（Ｓ２）。
【００３８】
待機運転に移行後、操作員による運転指令があるか否かを判定し（Ｓ３）、運転指令があるときは電力制御運転モードが選択されたか否かを判定する（Ｓ４）。判定の結果、電力制御運転モードが選択されている場合には電力制御運転に移行する（Ｓ５）。この電力制御運転モードでは、電力制御部５は系統制御部４からの有効電力目標値Ｐｒｅｆを選択して制御する。
【００３９】
一方、ステップＳ４の判定で直流制御運転モードの場合には直流制御運転を行う（Ｓ６）。この場合は、電力制御部５は直流制御部６からの有効電力目標値Ｐｒｅｆを選択して制御する。
【００４０】
電力制御運転モードでの運転中においては、制御判定部１４は、超電導コイル１の直流電流Ｉｄｃが予め定めた運転許容電流範囲を逸脱したか否かを判定する（Ｓ７）。すなわち、定格直流Ｉ１より少し小さく設定された上限電流値Ｉ４と下限電流値Ｉ５との範囲で定まる運転許容電流範囲内であるか否かを判定する。この判定で、運転許容電流範囲内でないと判定されたときは、直流制御部６による直流制御運転モードに切り替えられ直流制御運転となる（Ｓ８）。この直流制御運転では直流電流Ｉｄｃが待機電流になるように制御される。そして、直流電流Ｉｄｃが待機電流の許容範囲（Ｉ６≧Ｉｄｃ≧Ｉ７）になったか否かを判定し（Ｓ９）、待機電流に許容範囲に入るとステップＳ５に戻り電力制御運転モードに切り替わる。
【００４１】
ステップＳ７の判定で、直流電流Ｉｄｃが予め定めた運転許容電流範囲を逸脱していないときは、直流電流Ｉｄｃは定格直流電流Ｉ１以上であるか否か判定する（Ｓ１０）。これは、過渡的な制御量の変動により運転範囲をさらに逸脱する場合があるので、それを検出するためである。超電導コイル１の直流電流Ｉｄｃが、その定格直流電流Ｉ１以上である場合には保護連動に移行し（Ｓ１１）、超電導コイル１を消磁制御し（Ｓ１２）、超電導コイル１に蓄積されたエネルギーを電力系統に供給してシステムを停止する。
【００４２】
一方、超電導コイル１の直流電流Ｉｄｃが、その定格直流電流Ｉ１未満の場合には、停止指令があるか否かを判定し（Ｓ１３）、停止指令がない場合にはステップＳ４に戻り、停止指令がある場合には、超電導コイル１を消磁制御し（Ｓ１２）、超電導コイル１に蓄積されたエネルギーを電力系統に供給してシステムを停止する。
【００４３】
また、ステップＳ３の判定で運転指令がない場合には、停止指令があるか否かを判定し（Ｓ１４）、停止指令がない場合にはステップＳ２に戻り、停止指令がある場合には、超電導コイル１を消磁制御し（Ｓ１２）、超電導コイル１に蓄積されたエネルギーを電力系統に供給してシステムを停止する。
【００４４】
図３は、図２のフローチャートでの運転動作タイミングチャートである。時点ｔ１で起動がかけられると励磁制御が行われて超電導コイル１の直流電流Ｉｄｃは増加していく。そして、時点ｔ２で待機電流Ｉ３になると待機制御により待機運転となる。時点ｔ３にて運転指令が出力されると電力制御運転となり、電力系統の電力事情により超電導コイル１の電力が変動するので、直流電流Ｉｄｃは変動する。この状態で、時点ｔ４で直流電流Ｉｄｃが予め定めた運転許容電流範囲（Ｉ４≧Ｉｄｃ≧Ｉ５）の上限値Ｉ４を逸脱したとすると、直流制御運転モードでの運転となり、直流電流Ｉｄｃが待機電流になるように制御される。そして、時点ｔ５で、直流電流Ｉｄｃが待機電流の許容範囲（Ｉ６≧Ｉｄｃ≧Ｉ７）になったときは、電力制御運転モードに切り替わり電力制御運転が行われる。
【００４５】
これにより、電力制御を行っているときにも直流電流の運転範囲を制御しながら運転を継続することが可能となる。つまり、想定以上の制御量の変動により運転中に定格値を越えるエネルギーが入出力される場合でも、保護連動によるシステムの停止または人間系による運転操作を回避でき、長期連続運転が可能となる。
【００４６】
図４は本発明の実施の形態における運転制御装置の動作（その２）を示すフローチャートである。図４では、電力制御運転モードで運転中に、超電導コイル１の直流電流Ｉｄｃが定格直流電流Ｉ１近傍の所定の範囲（Ｉ１０≧Ｉｄｃ≧Ｉ１１）または最少直流電流近傍の所定の範囲（Ｉ２０≧Ｉｄｃ≧Ｉ２１）に入り、それらの所定の範囲で所定の時間以上滞留したときは、直流制御部６による直流制御運転モードに切り替える。そして、直流電流Ｉｄｃが待機電流になると電力制御部５による電力制御運転モードに切り替えるようにした場合を示している。
【００４７】
まず、起動がかけられると励磁制御を行い（Ｓ１）、超電導コイル１の直流電流Ｉｄｃが予め直流指令値部８に記憶されている待機電流に到達した時点で待機運転に移行する（Ｓ２）。
【００４８】
待機運転に移行後、操作員による運転指令があるか否かを判定し（Ｓ３）、運転指令があるときは電力制御運転モードが選択されたか否かを判定する（Ｓ４）。判定の結果、電力制御運転モードが選択されている場合には電力制御運転に移行する（Ｓ５）。この電力制御運転モードでは、電力制御部５は系統制御部４からの有効電力目標値Ｐｒｅｆを選択して制御する。
【００４９】
一方、ステップＳ４の判定で直流制御運転モードの場合には直流制御運転を行う（Ｓ６）。この場合は、電力制御部５は直流制御部６からの有効電力目標値Ｐｒｅｆを選択して制御する。
【００５０】
電力制御運転モードでの運転中においては、制御判定部１４は、超電導コイル１の直流電流Ｉｄｃが定格直流電流近傍の所定の範囲（Ｉ１０≧Ｉｄｃ≧Ｉ１１）または最少直流電流近傍の所定の範囲（Ｉ２０≧Ｉｄｃ≧Ｉ２１）に入っているか否かを判定する（Ｓ７）。それらの所定の範囲に入っている場合には、その滞留時間ｔをカウントし（Ｓ８）、滞留時間ｔが所定の時間Ｔ以上であるか否かを判定する（Ｓ９）。滞留時間ｔが所定時間Ｔ以上であるときは直流制御部６による直流制御運転モードに切り替わり、直流電流Ｉｄｃが待機電流になるように制御される。そして、直流電流Ｉｄｃが待機電流の許容範囲（Ｉ６≧Ｉｄｃ≧Ｉ７）になったか否かを判定し（Ｓ１１）、直流電流Ｉｄｃが待機電流の許容範囲電力制御運転モードに切り替わり電力制御運転が行われる。
待機電流になったときはステップＳ５に戻り、電力制御部５による電力制御運転モードとなる。に切り替えることを特徴とする。
【００５１】
ステップＳ７の判定で、直流電流Ｉｄｃ所定の範囲に入っていないときは、直流電流Ｉｄｃは定格直流電流Ｉ１以上であるか否か判定する（Ｓ１２）。これは、過渡的な制御量の変動により運転範囲をさらに逸脱する場合があるので、それを検出するためである。超電導コイル１の直流電流Ｉｄｃが、その定格直流電流Ｉ１以上である場合には保護連動に移行し（Ｓ１３）、超電導コイル１を消磁制御し（Ｓ１４）、超電導コイル１に蓄積されたエネルギーを電力系統に供給してシステムを停止する。
【００５２】
一方、超電導コイル１の直流電流Ｉｄｃが、その定格直流電流Ｉ１未満の場合には、停止指令があるか否かを判定し（Ｓ１５）、停止指令がない場合にはステップＳ４に戻り、停止指令がある場合には、超電導コイル１を消磁制御し（Ｓ１４）、超電導コイル１に蓄積されたエネルギーを電力系統に供給してシステムを停止する。
【００５３】
また、ステップＳ３の判定で運転指令がない場合には、停止指令があるか否かを判定し（Ｓ１６）、停止指令がない場合にはステップＳ２に戻り、停止指令がある場合には、超電導コイル１を消磁制御し（Ｓ１４）、超電導コイル１に蓄積されたエネルギーを電力系統に供給してシステムを停止する。
【００５４】
図５は、図４のフローチャートでの運転動作タイミングチャートである。時点ｔ１で起動がかけられると励磁制御が行われて超電導コイル１の直流電流Ｉｄｃは増加していく。そして、時点ｔ２で待機電流Ｉ３になると待機制御により待機運転となる。時点ｔ３にて運転指令が出力されると電力制御運転となり、電力系統の電力事情により超電導コイル１の電力が変動するので、直流電流Ｉｄｃは変動する。
【００５５】
この状態で、時点ｔ４で直流電流Ｉｄｃが最少直流電流近傍の所定の範囲（Ｉ２０≧Ｉｄｃ≧Ｉ２１）に入ったときは、その滞留時間ｔをカウントし、滞留時間ｔが所定の時間Ｔ以上となった時点ｔ５で、直流制御部６による直流制御運転モードに切り替わり、時点ｔ６で、直流電流Ｉｄｃが待機電流許容範囲（Ｉ６≧Ｉｄｃ≧Ｉ７）内になると、電力制御運転モードに切り替わり電力制御運転が行われる。
【００５６】
これにより、最適な電流値を維持し、蓄積エネルギーを経済的にかつ最大限に使用できる運用効率の高い運用が可能となる。つまり、超電導コイル１は、通常は待機電流を中心にエネルギーの入出力を行うが、長期間の運転では、入出力エネルギーの収支および制御量の変動により、定常的に待機電流より低い電流値を中心に運転を行うことがある。待機電流より低い電流値を中心に運転を行った場合には、超電導コイルの磁場変化率および磁場の変化幅が大きくなり大きな交流損失が発生するが、その場合に発生する交流損失を軽減できる。
【００５７】
図６は本発明の実施の形態における運転制御装置の動作（その３）を示すフローチャートである。図６では、電力制御運転モードで運転中に、電力系統の系統情報から得られる系統制御量（有効電力指令値Ｐｒｅｆ）が予め定めた値を逸脱したとき、直流制御部６による直流制御運転モードに切り替え、直流電流Ｉｒｅｆが待機電流になると電力制御部５による電力制御運転モードに切り替えるようにした場合を示している。
【００５８】
起動がかけられると励磁制御を行い（Ｓ１）、超電導コイル１の直流電流Ｉｄｃが予め直流指令値部８に記憶されている待機電流に到達した時点で待機運転に移行する（Ｓ２）。待機運転に移行後、操作員による運転指令があるか否かを判定し（Ｓ３）、運転指令があるときは電力制御運転モードが選択されたか否かを判定する（Ｓ４）。
【００５９】
判定の結果、電力制御運転モードが選択されている場合には、電力系統の系統情報から得られる系統制御量、例えば有効電力指令値Ｐｒｅｆが予め定めた値Ｐ１を逸脱しているか否かが判定され（Ｓ５）、逸脱していない場合には電力制御運転に移行する（Ｓ６）。この電力制御運転モードは通常の運転モードであり、電力制御部５は系統制御部４からの有効電力目標値Ｐｒｅｆを選択して制御する。
【００６０】
一方、ステップＳ４の判定で直流制御運転モードの場合には直流制御運転を行う（Ｓ７）。この場合は、電力制御部５は直流制御部６からの有効電力目標値Ｐｒｅｆを選択して制御する。
【００６１】
また、ステップＳ５の判定で有効電力指令値Ｐｒｅｆが予め定めた値Ｐ１を逸脱している場合には、直流制御部６による直流制御運転モードに切り替えられ直流制御運転となる（Ｓ８）。この直流制御運転では直流電流Ｉｄｃが待機電流になるように制御される。そして、直流電流Ｉｄｃが待機電流の許容範囲（Ｉ６≧Ｉｄｃ≧Ｉ７）になったか否かを判定し（Ｓ９）、待機電流に許容範囲に入るとステップＳ６に戻り電力制御運転モードに切り替わる。
【００６２】
次に、直流電流Ｉｄｃが上限の定格直流電流Ｉ１以上であるか否か判定する（Ｓ１０）。これは、過渡的な変動により直流電流Ｉｄｃが定格電流値Ｉ１をさらに逸脱する場合があるので、それを検出するためである。
【００６３】
超電導コイル１の直流電流Ｉｄｃが、その定格直流電流Ｉ１以上である場合には保護連動に移行し（Ｓ１１）、超電導コイル１を消磁制御し（Ｓ１２）、超電導コイル１に蓄積されたエネルギーを電力系統に供給してシステムを停止する。
【００６４】
一方、超電導コイル１の直流電流Ｉｄｃが、その定格直流電流Ｉ１未満の場合には、停止指令があるか否かを判定し（Ｓ１３）、停止指令がない場合にはステップＳ４に戻り、停止指令がある場合には、超電導コイル１を消磁制御し（Ｓ１２）、超電導コイル１に蓄積されたエネルギーを電力系統に供給してシステムを停止する。
【００６５】
また、ステップＳ３の判定で運転指令がない場合には、停止指令があるか否かを判定し（Ｓ１４）、停止指令がない場合にはステップＳ２に戻り、停止指令がある場合には、超電導コイル１を消磁制御し（Ｓ１２）、超電導コイル１に蓄積されたエネルギーを電力系統に供給してシステムを停止する。
【００６６】
このように、電力制御運転モードで運転を行う場合、有効電力目標値Ｐｒｅｆの判定を随時行い、有効電力目標値Ｐｒｅｆが所定値Ｐ１より小さい場合に、通常運転である電力制御運転モードで運転とする。これにより、最適な直流電流Ｉｄｅを維持し、システムの停止を回避すると共に人間系の介入を軽減できる。
【００６７】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、電力制御運転モードと直流制御運転モードとの切り替えのタイミングを判定し、自動的に切り替えて制御を行うので、超電導コイルの最適な直流電流を維持できる。従って、システムの停止を回避するとと共に人間系の負荷を軽減でき、超電導電力貯蔵装置の蓄積エネルギーを経済的かつ最大限に使用できる運用効率の高い超電導電力貯蔵装置の制御装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係わる超電導電力貯蔵装置の運転制御装置の構成図。
【図２】本発明の実施の形態における運転制御装置の動作（その１）を示すフローチャート。
【図３】図２のフローチャートでの運転動作タイミングチャート。
【図４】本発明の実施の形態における運転制御装置の動作（その２）を示すフローチャート。
【図５】図４のフローチャートでの運転動作タイミングチャート。
【図６】本発明の実施の形態における運転制御装置の動作（その３）を示すフローチャート。
【図７】従来の超電導電力貯蔵装置のシステム構成図。
【図８】従来の超電導電力貯蔵装置の運転制御装置の運転制御動作を示すフローチャート。
【図９】従来の超電導電力貯蔵装置の運転制御装置での運転動作タイミングチャート。
【符号の説明】
１…超電導コイル、２…電力変換装置、３…運転制御装置、４…系統制御部、５…電力制御部、６…直流電流制御部、７…電力変換装置制御部、８…直流指令値部、９…運転操作部、１２…電力検出部、１４…制御判定部、１５…待機電流設定部、１６…更新部
【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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【図８】
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【図９】
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