(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
低圧系統側に分散形電源が連系されかつ高圧系統側に電圧制御機器が設置された配電系統において、前記配電系統の集中制御を行う運用管理システムが、前記分散形電源が電圧上昇抑制制御を開始する電圧値である制御開始電圧と、前記制御開始電圧以下であって前記分散形電源が電圧上昇抑制制御を解除する電圧値である制御解除電圧との間の電圧値を、前記電圧制御機器による電圧適正化制御の上限値である集中制御目標電圧とし、前記集中制御目標電圧に前記配電系統内の電圧を抑制するよう前記電圧制御機器からの無効電力の出力量を制御することを特徴とする配電系統の運用管理方法。
【請求項２】
低圧系統側に分散形電源が連系されかつ高圧系統側に電圧制御機器が設置された配電系統において、前記配電系統の集中制御を行う運用管理システムが、需給インターフェイスから前記分散形電源の発電量及び全需要家の負荷量の実測値を需要家情報として受信し、前記電圧制御機器の電圧適正化制御の上限値である集中制御目標電圧を、前記需要家情報に基づいて潮流計算をおこなって、かつ前記分散形電源が電圧上昇抑制制御を開始する電圧値である制御開始電圧及び前記制御開始電圧以下であって前記分散形電源が電圧上昇抑制制御を解除する電圧値である制御解除電圧との間の値として算出し、前記集中制御目標電圧に前記配電系統内の電圧を抑制するように前記電圧制御機器からの無効電力の出力量を制御することを特徴とする配電系統の運用管理方法。
【請求項３】
前記集中制御目標電圧を、前記制御解除電圧に接近させることを特徴とする請求項１に記載の配電系統の運用管理方法。
【請求項４】
前記電圧制御機器はループコントローラであって、前記集中制御目標電圧に前記配電系統内の電圧を抑制するよう前記ループコントローラからの有効電力と無効電力の出力量をループコントローラの制御用機器に対し送信することを特徴とする請求項１から３までのいずれかに記載の配電系統の運用管理方法。
【請求項５】
低圧系統側に分散形電源が連系されかつ高圧系統側に電圧制御機器が設置され、かつ系統内の集中制御を行う運用管理システムおよび需給インターフェイスが通信ネットワークを通じて接続された配電系統において、前記運用管理システムが、前記需給インターフェイスから前記分散形電源の発電量及び全需要家の負荷量の実測値を需要家情報として受信する需要家情報受信手段と、前記電圧制御機器の電圧適正化制御の上限値である集中制御目標電圧を、前記需要家情報に基づいて潮流計算をおこなって、かつ予め記憶装置に記憶された前記分散形電源が電圧上昇抑制制御を開始する電圧値である制御開始電圧及び前記制御開始電圧以下であって前記分散形電源が電圧上昇抑制制御を解除する電圧値である制御解除電圧との間の値として算出し、前記集中制御目標電圧に前記配電系統内の電圧を抑制するための前記電圧制御機器からの無効電力の出力量を算出する制御量決定手段と、前記出力量を前記電圧制御機器または前記電圧制御機器の制御用機器に対し送信する制御量送信手段とを備えることを特徴とする配電系統の運用管理システム。
【請求項６】
前記電圧制御機器はループコントローラであって、前記制御量決定手段は、前記集中制御目標電圧に前記配電系統内の電圧を抑制するよう前記ループコントローラからの有効電力と無効電力の出力量を算出することを特徴とする請求項５に記載の配電系統の運用管理システム。
【請求項７】
低圧系統側に分散形電源が連系されかつ高圧系統側に電圧制御機器が設置され、かつ系統内の集中制御を行う運用管理システムおよび需給インターフェイスが通信ネットワークを通じて接続された配電系統において、前記運用管理システムに、前記需給インターフェイスから前記分散形電源の発電量及び全需要家の負荷量の実測値を需要家情報として受信させる需要家情報受信処理、前記電圧制御機器の電圧適正化制御の上限値である集中制御目標電圧を、前記需要家情報に基づいて潮流計算を実行させ、かつ予め記憶装置に記憶された前記分散形電源が電圧上昇抑制制御を開始する電圧値である制御開始電圧及び前記制御解開始電圧以下であって前記分散形電源が電圧上昇抑制制御を解除する電圧値である制御解除電圧との間の値として算出させ、前記集中制御目標電圧に前記配電系統内の電圧を抑制するための前記電圧制御機器の無効電力の出力量を算出させる制御量決定処理及び前記出力量を前記電圧制御機器または前記電圧制御機器の制御用機器に対し送信させる制御量送信処理とを実行させることを特徴とする配電系統の運用管理プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配電系統の運用管理方法、システム及びプログラムに関する。さらに詳述すると、低圧系統側に分散形電源が連系されかつ高圧系統側にループコントローラ等の電圧制御機器が設置された配電系統における電圧制御に好適な運用管理方法、システム及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、分散形電源の系統への連系が進みつつある状況の中、配電系統への影響が懸念されている。これに対処するため、分散形電源を系統連系する場合には、「系統連系技術規程」に従って対策をとることとされている（非特許文献１）。「系統連系技術規程」による従来の配電系統の電圧上昇を抑制する対策は、分散電源自体がまず進相無効電力の制御を行い、それによっては十分な抑制効果が得られない場合は出力有効電力を低減させるものである。
【０００３】
更に、このような分散形電源を制御する方法として、適正電圧の上限値を設定しておいて、検出された電圧が当該上限値を超過した場合、運転力率を減少させて進相無効電力を発生させて電圧上昇を抑制し、また、当該上限値を大きく下回った場合には、発電出力及び運転力率を増加させて進相無効電力を回復させる太陽光発電システムが提案されている（非特許文献２）。
【０００４】
一方、ループコントローラ（ＬＰＣ）と呼ばれるパワーエレクトロニクス機器を既存の樹枝状配電系統の常開点に設置してループ・メッシュ運用を可能とした需要地系統の構成とすることにより、集中的に高圧系統側の電圧を制御することで制限されていた分散形電源の導入可能量を増大させるための研究がすすめられている。
【０００５】
ループコントローラとは、図１０に示すように直流リンクされた半導体電力変換技術応用の交直変換装置（ＢＴＢ方式）であり、一方の三相交流を変圧器と交直変換器により一旦直流に変換し、再度、直交変換器と変圧器により交流に戻し他方から出力するものであり、交直変換器及び直交変換器の制御によりループコントローラを通じて流す潮流や各回線の有効電力、無効電力を任意に制御することを可能とするものである。このループコントローラによれば、同一配電用変電所変圧器の配電線同士だけでなく、位相や電圧が異なる異配電用変電所変圧器の配電線同士、異配電用変電所変圧器の配電線同士のループ化も可能とすることができる。また、ループ化された回線間の潮流制御と無効電力の制御による両端の電圧制御を同時に達成することができ、配電線事故時には、交直変換装置の特徴を生かし、事故電流の通過を防止することが可能とすることができるものである。
【０００６】
このループコントローラを用いた需要地系統における運用管理としては、需要地系統内の運用管理システムに系統内の各情報を収集させ、ループコントローラの有効電力及び無効電力の最適制御量を演算により決定し、ループコントローラを含めた系統内の各機器を制御するシステムが提案されている（非特許文献３）。需要地系統では、センサー付き開閉器と運用プログラムにより、各地点の電圧・電流をモニタリングし、ループコントローラによる局所的な無効電力注入による電圧制御を可能とすることにより、細かな電圧管理を可能とするものである。この場合には、柱上変圧器タップによる電圧管理は行わず、変電所の変圧器タップの制御とループコントロールの制御により管理するため、高圧側の電圧をある許容幅をもって管理することで対応できる。
【０００７】
尚、本明細書において、「集中制御」という用語は、系統内の特定の機器に系統内の情報を集中的に収集させ、当該機器に系統内の他の機器の制御値を演算させて、系統全体の制御を行う制御手法を意味するものであり、また「制御開始電圧」とは分散形電源が電圧上昇抑制制御を開始する電圧値を、「電圧解除電圧」とは電圧上昇抑制制御を解除する電圧値を意味するものである。さらに、「ヒステリシス状の制御」とは、非特許文献２のように分散形電源により連系点の電圧が監視され、かつ電圧上昇抑制制御を開始する電圧値と解除する電圧値が異なる制御手法を意味するものである。
【０００８】
【非特許文献１】「系統連系規程」日本電気協会 系統連系専門部会（ＪＥＡＣ９７０１−２００６），２００６年
【非特許文献２】石川崇、黒川浩助他「太陽光発電システム複数台連係時における運転特性評価」電気学会  新エネルギー・環境研究会予稿集（2001/02/21）
【非特許文献３】上村敏、松田勝弘：「需要地系統の運用管理手法提案−最適制御量決定プログラムの開発−」,電力中央研究所,研究報告,T01059,2001
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、分散形電源そのものに電圧上昇抑制機能を有しているとはいっても、系統全体の電圧の適正化を行うことができず、分散形電源が大量に連系された場合や、配電線に偏って連系された場合には、配電線の電圧管理が困難となり、連系量が制限される問題即ち分散形電源の導入量の制限を受けたり、あるいはそれらの逆潮流により連系点の電圧が上昇し、幾つかの分散形電源では発電出力を絞って運転する可能性があり、場合によっては低出力で運転を継続することも考えられる。
【００１０】
他方、これらの問題は、高圧系統側にループコントローラ等の電圧制御機器を設置して樹枝状の配電線をループ状にした需要地系統とすることにより解消することができるものの、ループコントローラ等の電圧制御機器だけで電圧制御しようとすれば、ループコントローラ等の必要容量が多くなりコスト高となるという問題がある。しかも、現状において、分散形電源に具備されている電圧上昇抑制機能により電圧適正化が行われていることから、これを無視して高圧側での対策のみで系統全体の電圧変動の適正化を実施することは最善の対策とは言い難い。
【００１１】
そこで、本発明は、上記２つの制御を協調して制御することでループコントローラ等の電圧制御機器の低容量化を図ることを可能とする配電系統の運用管理方法、システムおよびプログラム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】
【００１２】
かかる目的を達成するため、請求項１記載の配電系統の運用管理方法は、低圧系統側に分散形電源が連系されかつ高圧系統側に電圧制御機器が設置された配電系統において、配電系統の集中制御を行う運用管理システムが、分散形電源が電圧上昇抑制制御を開始する電圧値である制御開始電圧と、制御開始電圧以下であって分散形電源が電圧上昇抑制制御を解除する電圧値である制御解除電圧との間の電圧値を、電圧制御機器による電圧適正化制御の上限値である集中制御目標電圧とし、集中制御目標電圧に配電系統内の電圧を抑制するよう電圧制御機器からの無効電力の出力量を制御するようにしている。
【００１３】
したがって、分散形電源による電圧上昇抑制制御が開始され、かつ解除されない状態で、電圧制御機器による電圧適正化制御が持続される。
【００１４】
請求項２に記載の配電系統の運用管理方法は、低圧系統側に分散形電源が連系されかつ高圧系統側に電圧制御機器が設置された配電系統において、配電系統の集中制御を行う運用管理システムが、需給インターフェイスから分散形電源の発電量及び全需要家の負荷量の実測値を需要家情報として受信し、電圧制御機器の電圧適正化制御の上限値である集中制御目標電圧を、需要家情報に基づいて潮流計算をおこなって、かつ分散形電源が電圧上昇抑制制御を開始する電圧値である制御開始電圧及び制御開始電圧以下であって分散形電源が電圧上昇抑制制御を解除する電圧値である制御解除電圧との間の値として算出し、集中制御目標電圧に配電系統内の電圧を抑制するように電圧制御機器からの無効電力の出力量を制御するようにしている。
【００１５】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の配電系統の運用管理方法において、集中制御目標電圧を、制御解除電圧に近似させるようにしている。したがって、より制御解除電圧に近い、低い電圧値で電圧制御機器による電圧適正化制御が行われるようにしている。
【００１６】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１から３までのいずれかに記載の配電系統の運用管理方法において、電圧制御機器はループコントローラであって、集中制御目標電圧に配電系統内の電圧を抑制するようループコントローラからの有効電力と無効電力の出力量をループコントローラの制御用機器に対し送信するようにしている。
【００１７】
また、請求項５に記載の配電系統の運用管理システムは、低圧系統側に分散形電源が連系されかつ高圧系統側に電圧制御機器が設置され、かつ系統内の集中制御を行う運用管理システムおよび需給インターフェイスが通信ネットワークを通じて接続された配電系統において、運用管理システムが、需給インターフェイスから分散形電源の発電量及び全需要家の負荷量の実測値を需要家情報として受信する需要家情報受信手段と、電圧制御機器の電圧適正化制御の上限値である集中制御目標電圧を、需要家情報に基づいて潮流計算をおこなって、かつ予め記憶装置に記憶された分散形電源が電圧上昇抑制制御を開始する電圧値である制御開始電圧及び制御開始電圧以下であって分散形電源が電圧上昇抑制制御を解除する電圧値である制御解除電圧との間の値として算出し、集中制御目標電圧に配電系統内の電圧を抑制するための電圧制御機器からの無効電力の出力量を算出する制御量決定手段と、出力量を電圧制御機器または電圧制御機器の制御用機器に対し送信する制御量送信手段とを備えるものである。
【００１８】
また、請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の配電系統の運用管理システムにおいて、電圧制御機器はループコントローラであって、制御量決定手段は、集中制御目標電圧に配電系統内の電圧を抑制するようループコントローラからの有効電力と無効電力の出力量を算出するものである。
【００１９】
更に、請求項７に記載の配電系統の運用管理プログラムは、低圧系統側に分散形電源が連系されかつ高圧系統側に電圧制御機器が設置され、かつ系統内の集中制御を行う運用管理システムおよび需給インターフェイスが通信ネットワークを通じて接続された配電系統において、運用管理システムに、需給インターフェイスから分散形電源の発電量及び全需要家の負荷量の実測値を需要家情報として受信させる需要家情報受信処理、電圧制御機器の電圧適正化制御の上限値である集中制御目標電圧を、需要家情報に基づいて潮流計算を実行させ、かつ予め記憶装置に記憶された分散形電源が電圧上昇抑制制御を開始する電圧値である制御開始電圧及び制御解開始電圧以下であって分散形電源が電圧上昇抑制制御を解除する電圧値である制御解除電圧との間の値として算出させ、集中制御目標電圧に配電系統内の電圧を抑制するための電圧制御機器の無効電力の出力量を算出させる制御量決定処理及び出力量を電圧制御機器または電圧制御機器の制御用機器に対し送信させる制御量送信処理とを実行させるものである。
【００２０】
したがって、電圧制御機器による電圧適正化制御の上限値である集中制御目標電圧を、需要家の発電状況等を考慮し、かつ分散形電源の制御開始電圧と制御解除電圧との間の値となるようにを設定することで、分散形電源による電圧上昇抑制制御が開始され、かつ解除されない状態で、電圧制御機器による電圧適正化制御が持続される。
【発明の効果】
【００２１】
本発明にかかる配電系統の運用管理方法、システム及びプログラムによれば、分散形電源による電圧上昇抑制制御が開始され、かつ解除されない状態で、電圧制御機器による電圧適正化制御が持続されるので、分散形電源の電圧抑制機能の活用が可能となってループコントローラ等の電圧制御機器の必要容量を削減することができ、電力設備コストの低減を図ることが可能となる。しかも、高圧配電側における集中管理によって、分散形電源が大量に連系されたり、配電線に偏って連系される場合の配電線の電圧管理を容易にし連系量の制限を受けることがない。
【００２２】
また、従来制限されていた分散形電源の発電量を増大できるので、エネルギーの有効活用を促進することができる。
【００２３】
また、請求項３に記載の配電系統の運用管理方法によれば、ループコントローラ等の電圧制御機器の必要容量を更に低減させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の構成を図面に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。
【００２５】
図１にループコントローラを用いた本発明の配電系統の運用管理方法及びシステムを適用した需要地系統の一実施形態を概略的に示す。尚、需要地系統の運用管理全体のシステム構成並びにその機能については、公知であるのでその詳細な説明については省略する（参考文献１：非特許文献３，参考文献２：上村敏，松田勝弘「需要地系統の運用管理手法の検討−需要地系統構成機器の制御効果−」電力中央研究所,研究報告 T02037）。
【００２６】
本実施形態にかかる需要地系統は、低圧系統側に分散形電源が連系されかつ高圧系統側の樹枝状配電系統の常開点にループコントローラ２が設置されてループ・メッシュ運用を可能としたものであり、系統内の集中制御を行う運用管理システム１、ループコントローラ（以下、ＬＰＣともいう）２、運用管理サブシステム３および需給インターフェイス（以下、需給ＩＦと呼ぶ。図１においては図示省略されているが、図１１に符号４で示されている。）が通信ネットワーク１２を通じて接続されている。また、制御対象機器としては、例えば、区分開閉器、変電所の変圧器５及び遮断器６等が存在する。また、各ループコントローラ２には、図１０に示すように、ループコントローラ制御用機器としてループコントローラ端末（図１においては図示省略されているが、図１０には符号１１で示される。）が備えられており、該端末を介してループコントローラ２が制御される。勿論、ループコントローラ端末は、制御量決定手段２１において算出された制御量をループコントローラ２に出力させる手段を備えていれば良く、例えば、運用管理システム１や運用管理サブシステム３に当該手段を備えるさせるようにしても、ループコントローラ２自体に当該手段を備えさせるようにしても良い。
【００２７】
ここで、運用管理システム１は、上位系統と需給ＩＦの間との情報中継を行うとともに、他の需要地系統の運用管理システム間との託送状況情報等の情報交換を行いながら、運用計画や、需要地系統内の潮流や電圧の制御、事故時復旧制御を行うものである。本実施形態において運用管理システム１による電圧制御は、常時運用時に分散形電源の発電量と需要家の負荷量を入力値とする潮流計算をおこなって、各需給ＩＦの設置点に必要な有効電力、無効電力（以下、系統情報という）を作成し、各ＬＰＣ２に指示する集中制御目標電圧を設定し、この値を踏まえてＬＰＣ２の制御出力を決定し、各ＬＰＣ端末へ送信することによって実現される。
【００２８】
この運用管理システム１は、例えばコンピュータ３０（計算機）に図６に例示する配電系統の運用管理プログラムを実行させることにより実現される。尚、運用管理プログラムには、運用開始前に、管理対象となる配電系統の構成、例えば線路のインピーダンス、接続状況、需要家の接続位置、ＬＰＣの設置位置などが入力され、配電系統の構成情報として記憶装置に記憶される。運用管理プログラムは、先ず、需要家情報取得処理（Ｓ１）を行う。本処理において運用管理システム１は、需給ＩＦから需要家情報を収集間隔毎に受信し、これを記憶装置３３に記憶させる。次に、制御量決定処理（Ｓ２）を行う。本処理では、予め補助記憶装置３３に記憶された系統情報、制御開始電圧、制御解除電圧及び前処理において記憶した需要家情報を読み出して、潮流計算によりＬＰＣ２の集中制御目標電圧を決定しかつ各地点での電圧が集中制御目標電圧となるようにＬＰＣ２の制御量を決定し、記憶装置３３に記憶させる。更に、制御量比較処理（Ｓ３）を行う。本処理では、制御量決定処理（Ｓ２）において算出した制御量及び予め補助記憶装置３３に記憶されている「運用計画」における事前演算にて算出された予測制御量情報を読み出して比較し、一致していない場合（Ｓ３；Ｎｏ）には、制御量送信処理（Ｓ４）へ移り、算出した制御量をループコントローラ端末に送信させる。ループコントローラは送られてきた指令値に従い出力を一定に制御する。この動作を一定間隔で行い、常時電圧の適正化を実現する。一方、算出された制御量と予め記憶されていた予測制御量とが一致している場合（Ｓ３；Ｙｅｓ）には、予測制御量情報に基づき電圧適正化制御が成されればよいため、制御量送信処理（Ｓ４）を行わず、次回の需要家情報取得まで待機する。尚、ステップ３の制御量比較処理は場合によっては省かれ、その都度算出された制御量によってループコントローラが制御されるようにしても良い。
【００２９】
尚、一致したかどうかの判断には、予め閾値を設定し、閾値以上の変化がある場合には一致すると、そうでない場合は一致しないと判断すればよい。尚、当該閾値は系統管理者が系統制御の目的等に応じて適宜設定すればよい。
【００３０】
以上の配電系統の運用管理プログラムを実行することにより、コンピュータ３０（計算機）に例えば図２に示すように、需給ＩＦから需要家情報を受信する需要家情報取得処理（Ｓ１）を実行する需要家情報取得手段２０と、受信した需要家情報及び予め記憶されている分散形電源の制御開始電圧と制御解除電圧に基づいて、ループコントローラ２の集中制御目標電圧を決定し、かつ各地点での電圧が集中制御目標電圧となるようにループコントローラ２の制御量（有効電力・無効電力の出力量をいう）を決定する制御量決定処理（Ｓ２）を実行する制御量決定手段２１と、制御量決定手段２１において算出した制御量と予め記憶されている予測制御量情報との比較を行う制御量比較処理（Ｓ３）を実行する制御量比較手段２２と、制御量決定手段２１において算出した制御量をループコントローラ端末に対して送信する制御量送信処理（Ｓ４）を実行する制御量送信手段２３とを少なくとも備える運用管理システム１が実現される。
【００３１】
そして、運用管理システム１は、需給インターフェイスから分散形電源８の発電量及び全需要家の負荷量の実測値を需要家情報として受信し、ループコントローラ２の電圧適正化制御の上限値である集中制御目標電圧を、需要家情報に基づいて潮流計算をおこなって、分散形電源が電圧上昇抑制制御を開始する制御開始電圧及び制御開始電圧以下であって分散形電源が電圧上昇抑制制御を解除する制御解除電圧との間の値として算出し、集中制御目標電圧に配電系統内の電圧を抑制するためのループコントローラ２からの有効電力、無効電力の出力量を算出し、出力量をループコントローラ２などの制御用機器に対し送信する。尚、潮流計算においては、各地点の情報と配電系統構成情報から、ループコントローラ２が有効電力と無効電力をどのくらい出すと各地点の電圧が幾ら位になるかがわかるので、各地点の電圧が目標電圧となるように、ループコントローラ２の出力を決定できる。
【００３２】
他方、運用管理サブシステム３は、配電線を幾つかに区切った区間内を監視する機器であり、開閉器の情報監視、制御や事故時の復旧処理等を行うものである。また、需給ＩＦは各需要家または幾つかの需要家をまとめた需要家群を監視、制御する機器である。また、符号７は線路開閉器、符号８は太陽光発電等のインバータを使った分散形電源、符号９は需要家内で電力を消費する負荷、符号１０はコジェネレーション、風力等の回転機型分散形電源をそれぞれ示している。
【００３３】
上述の運用管理システム１を実現するコンピュータ３０は、例えば図３に示すように、中央処理演算装置（ＣＰＵ）３１、ＲＡＭなどの主記憶装置（メモリ）３２、ハードディスクなどの補助記憶装置３３、キーボードやマウスなどの入力装置３４、ディスプレイやプリンタ等の出力装置３５、ＦＤやＣＤ、ＤＶＤなどの媒体に記録されたデータを読み取るディスクドライブ等のデータ読取装置３６や、外部との通信を行う通信インターフェイス３７等のハードウェア資源がバス３８により接続されて構成されている。尚、主記憶装置３２及び補助記憶装置３３を併せて単に記憶装置ともいう。
【００３４】
また、補助記憶装置３３には、本発明の配電系統の運用管理プログラム３９が記録されており、このコンピュータ３０上で当該プログラムが実行されることにより、コンピュータが上記配電系統の運用管理システム１の各手段として機能するものである。
【００３５】
更に、補助記憶装置３３には、分散形電源の制御開始電圧、制御解除電圧及び事前演算にて算出された予測制御量情報、系統情報等の各種データ４０が予め記憶されている。尚、予測制御量情報は、「運用計画」処理の実行により算出され、日々更新されるものである。
【００３６】
また、運用管理サブシステム３、ループコントローラ端末等の各機器も運用管理システム１と同様、対応する運用プログラム並びに制御プログラムを実行させる既存のまたは新規のコンピュータにより実現される。
【００３７】
また、分散形電源とは、太陽光発電、風力発電、小水力発電、廃棄物発電、バイオマス発電、マイクロガスタービン、燃料電池などを指す。以下、本実施形態では、太陽光発電インバータの制御を例に説明するが、本発明が適用可能な分散形電源の種類はヒステリシス状の制御を行うものであれば、特に限られるものではない。
【００３８】
これらの機器は、例えば光ファイバ等の通信ネットワーク１２を通じて相互に接続されており、平常時であれば、主に運用管理システム１がＬＰＣ２や需給ＩＦに各種指令やデータ提供を行い、電圧適正化を実現するものである。また、状況によっては、需給ＩＦが自律分散的に分散形電源を制御し、ローカルエリアにおける高調波抑制、無効電力調整等のサービスを行うものである。
【００３９】
以上のように構成された、運用管理システム１並びに需要地系統によると、各需給ＩＦより、定期的に収集された分散形電源の発電量および需要家の負荷量の実測値（以下、需要家情報という）に基づいてループコントローラ２の電圧適正化に関する最適制御量が決定される。尚、需要家情報の収集間隔は需要地系統の規模に依存するものであり、需要地系統の規模に応じて最適な収集間隔（例えば、３０分間）とすればよい。例えば、規模が大きい場合は、収集するデータ量が多くなり、制御量を決定するための演算時間も長くなるので、収集間隔は長くすることが好ましい。
【００４０】
ここで、ループコントローラ２の電圧適正化（電圧変動幅の抑制）の指標としては、全ての区間の境（ノード）の電圧の中から、最大の値と最小の値を抽出し、その差をとったものを電圧適正化の評価指標とすることができる。
【００４１】
より具体的には、図１１に示す需要地系統説明図に基づいて説明すると、以下のように制御される。
（１）まず、運用開始前に、管理対象となる配電系統の構成、例えば線路のインピーダンス、接続状況、需要家の接続位置、ＬＰＣの設置位置などを運用管理プログラムに入力して、配電系統の構成情報として記憶装置に記憶しておく。
（２）次に、需給インターフェイス４が分散形電源を備えていない需要家を含めた全需要家の消費電力（有効電力）と無効電力を計測し、運用管理システム１に送信する。
（３）全地点から送られてきた消費電力と無効電力を、運用管理プログラムに入力する。
（４）次に、運用プログラムが、全てのループコントローラ（上図ではLPC1〜5）２の出力（有効電力と無効電力二つ）を一定の刻みで変化させ、全ての組み合せを導き出す。
例えば、以下に示す0〜50までの範囲で10刻みで組み合せを導き出した例のように行う。
LPC1           LPC2           LPC3           LPC4           LPC5
有効無効1無効2  有効無効1無効2  有効無効1無効2  有効無効1無効2  有効無効1無効2
0   0    0    0    0    0      0    0    0      0    0    0    0    0    0
10   0    0    0    0    0      0    0    0      0    0    0    0    0    0
20   0    0    0    0    0      0    0    0      0    0    0    0    0    0
30   0    0    0    0    0      0    0    0      0    0    0    0    0    0
40   0    0    0    0    0      0    0    0      0    0    0    0    0    0
50   0    0    0    0    0      0    0    0      0    0    0    0    0    0
0  10    0    0    0    0      0    0    0      0    0    0    0    0    0
10  10    0    0    0    0      0    0    0      0    0    0    0    0    0
20  10    0    0    0    0      0    0    0      0    0    0    0    0    0
30  10    0    0    0    0      0    0    0      0    0    0    0    0    0
40  10    0    0    0    0      0    0    0      0    0    0    0    0    0
50  10    0    0    0    0      0    0    0      0    0    0    0    0    0
0  20    0    0    0    0      0    0    0      0    0    0    0    0    0
10  20    0    0    0    0      0    0    0      0    0    0    0    0    0
20  20    0    0    0    0      0    0    0      0    0    0    0    0    0
30  20    0    0    0    0      0    0    0      0    0    0    0    0    0
40  20    0    0    0    0      0    0    0      0    0    0    0    0    0
50  20    0    0    0    0      0    0    0      0    0    0    0    0    0
0  30    0    0    0    0      0    0    0      0    0    0    0    0    0
10  30    0    0    0    0      0    0    0      0    0    0    0    0    0
20  30    0    0    0    0      0    0    0      0    0    0    0    0    0
30  30    0    0    0    0      0    0    0      0    0    0    0    0    0
40  30    0    0    0    0      0    0    0      0    0    0    0    0    0
50  30    0    0    0    0      0    0    0      0    0    0    0    0    0
0  40    0    0    0    0      0    0    0      0    0    0    0    0    0
10  40    0    0    0    0      0    0    0      0    0    0    0    0    0
20  40    0    0    0    0      0    0    0      0    0    0    0    0    0
30  40    0    0    0    0      0    0    0      0    0    0    0    0    0
40  40    0    0    0    0      0    0    0      0    0    0    0    0    0
50  40    0    0    0    0      0    0    0      0    0    0    0    0    0
0  50    0    0    0    0      0    0    0      0    0    0    0    0    0
10  50    0    0    0    0      0    0    0      0    0    0    0    0    0
20  50    0    0    0    0      0    0    0      0    0    0    0    0    0
30  50    0    0    0    0      0    0    0      0    0    0    0    0    0
40  50    0    0    0    0      0    0    0      0    0    0    0    0    0
50  50    0    0    0    0      0    0    0      0    0    0    0    0    0
0   0   10    0    0    0      0    0    0      0    0    0    0    0    0
10   0   10    0    0    0      0    0    0      0    0    0    0    0    0
20   0   10    0    0    0      0    0    0      0    0    0    0    0    0
30   0   10    0    0    0      0    0    0      0    0    0    0    0    0
40   0   10    0    0    0      0    0    0      0    0    0    0    0    0
50   0   10    0    0    0      0    0    0      0    0    0    0    0    0
0   0   20    0    0    0      0    0    0      0    0    0    0    0    0
10   0   20    0    0    0      0    0    0      0    0    0    0    0    0
20   0   20    0    0    0      0    0    0      0    0    0    0    0    0
30   0   20    0    0    0      0    0    0      0    0    0    0    0    0
40   0   20    0    0    0      0    0    0      0    0    0    0    0    0
50   0   20    0    0    0      0    0    0      0    0    0    0    0    0
・
・
・
50  50   50   50   50   50     50   50   50     50   50   50   50   50   50
（５）そして、上記の1ケース毎に、運用プログラムに含まれる潮流計算を実施し、図１１の全箇所即ち需要家の接続点、分散形電源の接続点、ＬＰＣの接続点の電圧（V1〜VN）を算出する。
（６）さらに、１ケース毎に（５）の計算結果を評価項目である数式１でVallを求め、全地点の電圧の中から、最大の値と最小の値をさがして、差をとることを全ケース実施する。
【数１】
0005006728.tif 000002
（７）全ケースの中で数式２となるケース（最適ケース）を探し出す。
【数２】
0005006728.tif 000003
このとき、全ての地点において集中制御目標電圧（上限値）が制御開始電圧と制御解除電圧の間にある、
【数３】
0005006728.tif 000004
の関係とする。
（８）上記（７）で求めた最適ケースの時の全LPCの制御出力（有効電力、無効電力二つ）を運用管理システムから全LPCに向かって送る。例えば、以下のような数値となる。
LPC1              LPC2          LPC3            LPC4              LPC5
有効無効1無効2 有効無効1無効2 有効無効1無効2 有効無効1無効2 有効無効1無効2
10   20   30   30   20   10    50   40   30   20   10   20    30   40   50
（９）（２）〜（８）を一定時間間隔で実施することで、配電系統の電圧適正化を実現する（需要地系統解析プログラム、ＬＰＣおよびＬＤＣ制御量決定プログラム，非特許文献３参照）。尚、潮流計算には、例えばニュートンラプソン法による潮流計算を用いることができるが、潮流計算の手法は特に限られるものではない。
【００４２】
尚、求めた最適制御量と事前演算にて算出された予測制御量情報とを比較し、一致する場合は、ＬＰＣ２、変電所の変圧器５及び需給ＩＦ４へは情報の送信は行わず、異なる場合にのみ各機器に求めた制御量および潮流・電圧情報を送信するようにしても良い。
【００４３】
以上のように、ループコントローラ２を介してループ・メッシュ運用を行う需要地系統の電圧制御に関する運用は、配電系統の集中制御を行う運用管理システムにおいて、分散形電源が電圧上昇抑制制御を開始する電圧値である制御開始電圧と、制御開始電圧以下であって分散形電源が電圧上昇抑制制御を解除する電圧値である制御解除電圧との間の電圧値を、ループコントローラによる電圧適正化制御の上限値である集中制御目標電圧とし、集中制御目標電圧に配電系統内の電圧を抑制するようループコントローラからの有効電力、無効電力の出力量を制御するようにしている。
【００４４】
先ず、ループコントローラ２のみにより系統内の電圧適正化制御を行う場合について説明する。上述のようにＬＰＣ２による電圧適正化は、運用管理システム１が、予め補助記憶装置３３に記憶された系統情報及び需給ＩＦ４から受信した需要家情報に基づいて高圧系統の各地点に対して上限値（集中制御目標電圧）を設定し、この値を超えた場合に集中制御目標電圧に抑制するようＬＰＣ２から注入する有効電力と無効電力の出力量の制御を行い、かつ集中制御目標電圧のまま維持できるよう注入量を制御することによるものである。つまり、ＬＰＣ２による電圧適正化は、低圧系統の上昇分を系統全体一律に考慮し、高圧系統の各地点に対して上限値を設定し、この上限値を超えた場合に上限値以下に抑制する制御を行うものである。尚、ループコントローラ２の制御タイミングは離散的であり、その制御間隔は特に限られるものではなく系統運用者が適宜決定することができる値であるが、例えば、１０秒〜３分程度の間隔で行うことが好ましい。
【００４５】
ループコントローラ２による電圧適正化は、図４（ａ）に示すように、発電により電圧が上昇し、高圧系統の各地点（潮流計算の系統データ上の各ノード）における電圧がＬＰＣ２の集中制御目標電圧を超えた場合（矢印ａで示す、以下同様）に、次のＬＰＣ２の制御タイミングになると（矢印ｂ）、電圧適正化制御が開始され、電圧を集中制御目標電圧まで低下させ（矢印ｃ）、その値で維持される（矢印ｄ）ものである。
【００４６】
次に、無効電力制御のみにより太陽光発電用インバータの電圧上昇抑制制御を行う場合について説明する。電圧上昇抑制制御は、低圧系統の連系点の電圧に対して上限値（制御開始電圧）を設定し、それを超えた場合に無効電力を注入（出力）して上限値以下に制御し、そこで無効電力出力を一定に維持する。その状態からさらに電圧が低下し、上昇抑制機能の下限値（制御解除電圧）以下になると、制御解除電圧値以上になるまで無効電力出力を減少させるものである。尚、太陽光発電用インバータの電圧上昇抑制には、無効電力制御のみによらず、例えば、有効電力制御を行う方法、力率等を判断基準とした制御方法が考えられるが、ヒステリシス状の制御を行うのであれば、その電圧制御方法は、特に限られるものではない。高圧系統側がＬＰＣ２により上限値以下に制限された場合の低圧系統の電圧値が、電圧上昇抑制機能の上限値と解除電圧値の間になるように、各々の設定値を決める必要がある。このとき、ＬＰＣ２の制御出力即ちＬＰＣ容量が削減できる。
【００４７】
尚、制御開始電圧及び制御解除電圧は、需要家が任意に設定することが可能であり、需要家ごとに設定値が異なるものである。しかしながら、分散形電源の制御開始電圧の上限は定められており（１０７Ｖまで）、また制御解除電圧の値を低く設定することは需要家にとって発電効率を下げ不利益となるので、その値の範囲は限られるものであり、一般的な値として取り扱えるものである。
【００４８】
また、太陽光発電用インバータは、ループコントローラ２による制御が離散的であるのに対し、連続的に制御が行われる。したがって、双方の制御を同一系統内で行うこととした場合は、常に太陽光発電出力が先行して低圧側の電圧を制御し、その後ＬＰＣ２が高圧側の制御を行うこととなる。
【００４９】
以上のループコントローラ２による電圧適正化と太陽光発電用インバータによる電圧上昇抑制制御の特性を踏まえ、本願発明者等が種々検討を行ったところ、以下に述べるようにループコントローラ２の集中制御目標電圧を設定することで、協調制御が可能となることを新たに知見した。以下、図５を用いてこの２つの制御を協調させるためのループコントローラ２の集中制御目標電圧と太陽光発電用インバータの制御開始電圧及び制御解除電圧との設定値について説明する。
【００５０】
先ず、図５（ａ）に示すように集中制御目標電圧を制御開始電圧よりも高く設定してしまうと、ループコントローラ２の電圧適正化制御が働かないこととなる。即ち、発電により電圧が上昇し、集中制御目標電圧以上となると（矢印ａ）、太陽光発電用インバータによる電圧上昇制御及びＬＰＣ２による電圧制御が働く（矢印ｂ）。尚、ＬＰＣ２の制御は離散的であるので、実際には太陽光発電用インバータの制御のみが働くことがほとんどである。しかしながら、集中制御目標電圧以下まで電圧が降下すると、ＬＰＣ２による制御は解除されるため太陽光発電用インバータによる電圧上昇抑制制御のみとなってしまい（矢印ｃ）、両制御は協調することはない。
【００５１】
一方、図５（ｂ）に示すように、集中制御目標電圧を制御解除電圧よりも低く設定してしまうと、太陽光発電用インバータの電圧上昇抑制制御は働かないこととなる。即ち、発電により電圧が上昇し、集中制御目標電圧以上となると（矢印ａ）、太陽光発電用インバータによる電圧上昇抑制制御及びＬＰＣ２による電圧適正化制御が働く（矢印ｂ）。したがって制御解除電圧までは協調制御が働いた状態となるが、制御解除電圧以下となると電圧上昇抑制制御が解除されてしまうため、ＬＰＣ２のみによる制御となる（矢印ｃ）。結果として、ＬＰＣ２により集中制御目標電圧まで電圧が抑制され、維持される（矢印ｄ）。即ち、協調制御がなされるのは一時であり、ＬＰＣ２の電圧適正化制御のみが働くこととなる。このように、ＬＰＣ２による電圧適正化制御のみが働いた状態となってしまうとＬＰＣ２の必要容量が大きくなり、コスト高となる。
【００５２】
しかしながら、高圧系統側がＬＰＣ２により上限値以下に制御された場合の低圧系統の電圧値が電圧上昇抑制機能の上限値と解除電圧値の間になるように、換言すれば、集中制御目標電圧を制御開始電圧と制御解除電圧との間に設定することで、太陽光発電用インバータによる制御とＬＰＣ２による制御を協調させることが可能となる。
【００５３】
即ち、ＬＰＣ２の電圧適正化制御において、集中制御目標電圧を分散形電源の制御開始電圧及び制御解除電圧の範囲に設定するように、各ＬＰＣ２の有効電力、無効電力の制御量を決定すればよい。電圧適正化の動作では、各需要家あるいは需要家群毎に設置されている需給インターフェイスから収集された各需要家の負荷量、発電量情報を基に運用管理システムが対象系統の構成を設定済みの系統での潮流計算を行い、上記条件に適合する各ループコントローラの有効電力・無効電力指令値を決定し、送信する。ループコントローラは送られてきた指令値に従い出力を一定に制御する動作を一定間隔で行う。  
【００５４】
この場合、図５（ｃ）に示すように、発電により電圧が上昇し、集中制御目標電圧以上となると（矢印ａ）、太陽光発電用インバータによる電圧上昇抑制制御及びＬＰＣ２による電圧適正化制御が働き（矢印ｂ）、ＬＰＣ２により集中制御目標電圧まで電圧が抑制された状態で維持される（矢印ｃ）。この場合、電圧上昇抑制制御も解除されないので、２つの制御が協調した状態となるものである。
【００５５】
ここで制御開始電圧と制御解除電圧との間とは一定の幅があるが、集中制御目標電圧をその間のどの値にするかは、系統情報、需要家情報に加えて、系統制御の目的等に応じて系統管理者が任意に決定することが好ましい。
【００５６】
例えば、系統全体の電圧を低く抑えることができる点においては、集中制御目標電圧は、極力制御解除電圧に近い値であることが望ましい。しかしながら、ＬＰＣ２の電圧を低く抑えることは、ＬＰＣ２の運用コストの増大に繋がるため、集中制御目標電圧の決定には、コスト面も考慮に入れた運用が必要となる。
【００５７】
以上説明した本実施形態の配電系統の運用方法によれば、太陽光発電用インバータとＬＰＣ２の協調制御を可能とし、ＬＰＣ２の制御出力を削減することができる。また、分散形電源に対しては直接指令を送る必要がなく、ＬＰＣ２に対してのみ直接指令を送るだけの制御であるので、全ての分散形電源に直接指令を送信する構成に比べ、通信量の大幅な軽減を図ることができ、通信の負荷を軽減させることが可能である。
【００５８】
尚、上述の実施形態は本発明の好適な実施の例ではあるがこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば、本実施形態では、低圧系統側に分散形電源が連系されかつ高圧系統側に電圧制御機器が設置された配電系統として需要地系統を例に挙げて説明したが、このような構成の配電系統に限られず、少なくともヒステリシス状の制御を行う分散形電源及び集中制御の対象となる電圧制御機器が設置された配電系統であれば適用可能である。また、集中制御の対象とする電圧制御機器としては、ループコントローラを主に例に挙げて説明したが、これには限られず、静止型無効電力補償装置（Static Var Compensator）等の高圧系統側で電圧適正化制御が可能な電圧制御機器を用いるようにしても良い。また、集中制御目標電圧を固定値として設定して運用することも可能である。この場合、需要家の負荷量、発電量に応じた電圧適正化がなされないため、結果として、需要家情報を受信する毎に制御量を算出し、反映させる場合に比べ、ＬＰＣ２の必要容量は多くなるが制御システムは簡略化できる。
【００５９】
また、上述の実施形態では、ループコントローラ２の制御を行うループコントローラ制御用端末１１に対し、運用管理システム１から出力量を送信するようにしているが、静止型無効電力補償装置等の電圧制御機器が受信した無効電力の出力量に基づいて自律的に制御を行う場合は、運用管理システム１は、当該出力量を電圧制御機器に直接送信するようにしても良いし、当該電圧制御機器の制御用機器に出力量を送信しても良い。また、集中制御の対象とする電圧制御機器が無効電力の出力のみにより電圧適正化制御を行う場合は無効電力の出力量を、有効電力及び無効電力の出力により電圧適正化制御を行う場合は、有効電力及び無効電力の出力量を制御量とすれば良い。
【実施例】
【００６０】
（実施例１）
図７に示す配電系統モデルを用いて、本発明の配電系統の運用管理システムの有効性を確認する実験を行った。
【００６１】
太陽光発電を模擬した分散形電源１０（５０ｋＷ）を連系させ、系統電圧を上昇させ、この上昇に対して、需要地系統を運用するＬＰＣ２と分散形電源１０の両方の制御を動作させ、本発明の配電系統の運用管理システムの有効性を確認すると共に、それぞれ片方のみの制御とした場合と比較した。
【００６２】
インバータ型電源８ａ〜８ｃの制御量とＬＰＣ２の制御量を図８に示し、連系点の電圧を図９に示す。図９に示すように、インバータ８ｃの連系点の電圧を見ると、両方の制御の場合とＬＰＣ２の制御のみの場合でほとんど変わらないことがわかる。一方、図８に示すように双方の制御量については、インバータ電源８ａ，８ｂ，８ｃは変わらないが、本発明の配電系統の運用管理システムにより協調制御を行った場合は、ループコントローラ２の制御出力を約１０ｋＶＡ低減させることが確認できた。
【００６３】
以上より、制御効果を維持したまま、両制御が協調していることが分かる。本実験によれば、本発明の有効性を確認することができる。尚、本実施例では、太陽光発電インバータの電圧上昇抑制制御を無効電力の制御のみにより制御を行ったが、その他の制御方法の場合も同様に有効性を確認した。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】配電系統の運用管理システムの構成の一例を示す図である。
【図２】本実施形態の配電系統の運用管理システムの機能ブロック図の一例である。
【図３】本実施形態の配電系統の運用管理システムのハードウェア構成の一例を示す図である。
【図４】（ａ）ループコントローラのみにより系統の電圧適正化を行った場合を説明するための図である。  （ｂ）分散形電源の電圧上昇抑制制御を行った場合を説明するための図である。  尚、横軸は時間、縦軸は電圧を表す。
【図５】（ａ）集中制御目標電圧を制御開始電圧よりも高く設定した場合を説明するための図である。  （ｂ）集中制御目標電圧を制御解除電圧よりも低く設定した場合を説明するための図である。  （ｃ）ループコントローラによる電圧適正化制御と分散形電源による電圧上昇抑制制御が協調する場合を説明するための図である。  尚、横軸は時間、縦軸は電圧を表す。
【図６】本発明の配電系統の運用管理プログラムが実行する処理の一例を示すフローチャートである。
【図７】実施例１における配電系統のモデル図である。
【図８】実施例１におけるインバータ型電源の制御量とループの制御量の結果の一例を示すグラフである。
【図９】実施例１における連系点における電圧を示したグラフである。
【図１０】ループコントローラの一例を示す図である。
【図１１】より具体的な需要地系統の実施形態を示す説明図である。
【符号の説明】
【００６５】
１  運用管理システム
２  ループコントローラ（ＬＰＣ）
３  運用管理サブシステム
４  需給インターフェイス
１１  ループコントローラ端末
２０  需要家情報取得手段
２１  制御量決定手段
２２  制御量判断手段
２３  制御量送信手段
【図１】
0005006728.tif 000005
【図２】
0005006728.tif 000006
【図３】
0005006728.tif 000007
【図４】
0005006728.tif 000008
【図５】
0005006728.tif 000009
【図６】
0005006728.tif 000010
【図７】
0005006728.tif 000011
【図９】
0005006728.tif 000012
【図１０】
0005006728.tif 000013
【図８】
0005006728.tif 000014
【図１１】
0005006728.tif 000015