JP6540053B2

JP6540053B2 - 電力系統運用装置、電力系統運用方法及び電力系統運用システム

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Publication number: JP6540053B2
Application number: JP2015016002A
Authority: JP
Inventors: 悦生小笠原
Original assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
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Filing date: 2015-01-29
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Description

この発明は、配電系統運用装置、配電系統運用方法及び配電系統運用システムに関し、特に、停電作業等で分散型電源が連系する系統が他の系統に切り替わった際の配電線の電圧変動に柔軟に対処し得る配電系統運用装置、配電系統運用方法及び配電系統運用システムに関する。

近年、自然エネルギーをエネルギー源とする太陽光発電や風力発電など、様々な発電形態を持つ分散型電源が電力系統に多く導入されてきている。これに伴って配電系統運用面でも、配電系統の電気の品質、事故時の安全性および安定性などの種々の技術課題について検討がなされている。

例えば、分散型電源が配電系統に多数連系する場合に、電力需給バランスが崩れることによる周波数変動や逆潮流による配電線電圧の上昇問題について、特許文献１では、系統情報に基づき指定地点における配電経路上の変電所の方向を判定し、ＳＶＲにおいて、判定された変電所の方向に基づき電圧調整方式を切り替える技術が開示されている。

また、配電系統の電力品質を監視制御する観点では、特許文献２に、系統制御用電力量計で測定した電力品質データに基づき、異状が発生している場合には、原因を特定して分散型電源装置または需要家の負荷に備えられている系統制御用電力量計に警告通知する技術が開示されている。

特開２０１４−２０４５７９号公報特開２００５−２６１１５２号公報

ところで、現状では、分散型電源を所定の系統に連系する場合、適正電圧を維持するために、配電系統を運用する側で事前検討を行って、該所定系統への連系が可能と判断した場合にのみ連系を認めるようにしている。しかしながら、高圧配電線路の作業等で所定系統に停電区間が発生するようなケースでは、該所定系統に連系されている分散型電源は（事前検討を行っていない）別系統に連結されることになってしまい、別系統の配電線電圧が上昇するなどの影響を及ぼすおそれがあることから、分散型電源を所有する側に対して解列依頼を行っている。解列の場合、分散型電源で発生し得る電力の有効活用ができなくなり、また分散型電源を所有する側に経済的損失も生じる。

そこでこの発明は、停電作業等で分散型電源が連系する系統が他の系統に切り替わった際の配電系統の電圧変動に柔軟に対処でき、分散型電源が解列となる頻度を抑制し得る配電系統運用装置、配電系統運用方法及び配電系統運用システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１の発明は、複数の系統が連系可能であり、各系統の配電線に該配電線の電圧が設定範囲を逸脱したことを検知する検知手段が複数個設置され、スマートメータと出力調整手段とを持つ第１種分散型電源またはスマートメータと力率調整手段及び出力調整手段とを持つ第２種分散型電源の何れかである分散型電源が一の系統と連系される、配電系統を運用する配電系統運用装置であって、前記検知手段から検知情報を受信し、前記スマートメータに対して制御指示を通知する通信インタフェースと、前記検知手段からの検知情報、当該配電系統の構成及び停電区間の位置に基づき調整対象の分散型電源群を抽出し、該抽出された分散型電源群から各分散型電源の発電形態に基づき調整対象の分散型電源を順次選択し、該選択された分散型電源が複数あるとき、該分散型電源の発電容量及び位置情報に基づき一の分散型電源を順次選択し、前記選択された一の分散型電源が力率調整可能のとき、前記力率調整手段によって前記配電線の電圧が設定範囲に収まるよう制御指示を出力し、前記選択された一の分散型電源が力率調整不可のとき、前記出力調整手段によって前記配電線の電圧が設定範囲に収まるよう制御指示を出力する制御手段と、を備えることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、検知手段から配電線の電圧が設定範囲を逸脱した旨の検知情報を受信したときには、当該配電系統の構成及び停電区間の位置に基づき調整対象の分散型電源群を抽出するので、調整対象の分散型電源群は必要最低限に限定されることになる。また、抽出された分散型電源群から各分散型電源の発電形態に基づき調整対象の分散型電源を順次選択し、該選択された分散型電源が複数あるとき、該分散型電源の発電容量及び位置情報に基づき一の分散型電源を順次選択するので、より調整幅の大きな分散型電源を優先的に選択することにより、より短い時間で当該調整を終了させ得る可能性がある。さらに、分散型電源に力率調整機能があるときは優先的に力率調整を行うことによっても、より短い時間で当該調整を終了させ得る可能性が出てくる。

請求項２の発明は、請求項１に記載の配電系統運用装置において、前記検知手段から受信した検知情報、当該配電系統の構成及び停電区間の位置に基づき、常時連系されている系統とは異なる系統に連系される分散型電源群を、調整対象の分散型電源群として抽出することを特徴とする。

請求項２の発明によれば、検知手段から配電線の電圧が設定範囲を逸脱した旨の検知情報を受信したときには、当該配電系統の構成及び停電区間の位置に基づき、常時連系されている系統とは異なる系統に連系される分散型電源群を、調整対象の分散型電源群として抽出するので、調整対象の分散型電源群は従来解列対象であった分散型電源群に限定されることになる。

請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載の配電系統運用装置において、前記分散型電源毎に、発電形態、発電容量、位置情報、該分散型電源が持つ力率調整手段によって調整可能な力率調整範囲と１回の力率調整幅、並びに、該分散型電源が持つ出力調整手段によって調整可能な出力調整範囲と１回の出力調整幅の各情報を保持するデータベースを備え、前記制御手段は、前記データベースを参照して、抽出された分散型電源群から一の分散型電源を順次選択していき、１回の力率調整幅または１回の出力調整幅の単位で前記制御指示を出力することを特徴とする。

請求項３の発明によれば、データベースに保持されている調整対象の分散型電源群の各種条件に応じた優先順位で、力率調整幅刻みまたは出力調整幅刻みで調整が行われる。

請求項４の発明は、複数の系統が連系可能であり、各系統の配電線に該配電線の電圧が設定範囲を逸脱したことを検知する検知手段が複数個設置され、スマートメータと出力調整手段とを持つ第１種分散型電源またはスマートメータと力率調整手段及び出力調整手段とを持つ第２種分散型電源の何れかである分散型電源が一の系統と連系される、配電系統を運用する配電系統運用方法であって、前記検知手段から受信した検知情報、当該配電系統の構成及び停電区間の位置に基づき調整対象となる分散型電源群を抽出する抽出ステップと、前記抽出ステップで抽出された分散型電源群から各分散型電源の発電形態に基づき調整対象の分散型電源を順次選択する第１選択ステップと、前記第１選択ステップで選択された分散型電源が複数あるとき、該分散型電源の発電容量及び位置情報に基づき一の分散型電源を順次選択する第２選択ステップと、前記第１選択ステップまたは前記第２選択ステップで選択された一の分散型電源が力率調整可能のとき、前記力率調整手段によって前記配電線の電圧が設定範囲に収まるよう前記スマートメータに対して制御指示を出力する第１電圧調整ステップと、前記第１選択ステップまたは前記第２選択ステップで選択された一の分散型電源が力率調整不可のとき、前記出力調整手段によって前記配電線の電圧が設定範囲に収まるよう前記スマートメータに対して制御指示を出力する第２電圧調整ステップと、を備えることを特徴とする。

請求項５の発明は、複数の系統が連系可能な配電系統運用システムであって、各系統の配電線に複数個設置され、該配電線の電圧が設定範囲を逸脱したことを検知する検知手段と、一の系統と連系され、スマートメータと出力調整手段とを持つ第１種分散型電源またはスマートメータと力率調整手段及び出力調整手段とを持つ第２種分散型電源の何れかである分散型電源と、前記検知手段から受信した検知情報、当該配電系統の構成及び停電区間の位置に基づき調整対象となる分散型電源群を抽出し、該抽出された分散型電源群から各分散型電源の発電形態に基づき調整対象の分散型電源を順次選択し、該選択された分散型電源が複数あるとき、該分散型電源の発電容量及び位置情報に基づき一の分散型電源を順次選択し、前記選択された一の分散型電源が力率調整可能のとき、前記力率調整手段によって前記配電線の電圧が設定範囲に収まるよう前記スマートメータに対して制御指示を出力し、前記選択された一の分散型電源が力率調整不可のとき、前記出力調整手段によって前記配電線の電圧が設定範囲に収まるよう前記スマートメータに対して制御指示を出力する制御手段と、を備えることを特徴とする。

請求項１、請求項４及び請求項５の発明によれば、当該配電系統の構成及び停電区間の位置に基づき調整対象の分散型電源群を抽出するので、調整対象の分散型電源群は必要最低限に限定され、関連性の少ない他の分散型電源への影響を極力抑えることができる。また、当該調整により配電線の電圧を設定範囲に収めることができた場合には、調整対象の分散型電源群を解列する必要が無くなるので、分散型電源群で発生し得る電力の有効活用が可能となり、また分散型電源群をそれぞれ所有する側の解列による経済的損失も無くなる。また、調整対象の分散型電源群の各種条件に応じた優先順位で調整を行うので、より短い時間で当該調整を終了させ得る可能性が出てくる。これらの結果として、停電作業等で分散型電源が連系する系統が他の系統に切り替わった際の配電系統の電圧変動に柔軟に対処でき、分散型電源が解列となる頻度を抑制し得る配電系統運用装置、配電系統運用方法及び配電系統運用システムを実現することが可能となる。

請求項２の発明によれば、停電作業等で分散型電源が連系する系統が他の系統に切り替わった際に、調整対象の分散型電源群を従来解列対象であった分散型電源群に限定して、配電線の電圧が設定範囲に収まるよう調整するので、配電線の電圧が設定範囲を逸脱した要因ではない他の分散型電源への影響を極力抑えることができる。

請求項３の発明によれば、データベースに保持されている調整対象の分散型電源群の各種条件に応じた優先順位で、力率調整幅刻みまたは出力調整幅刻みで調整が行われるので、調整対象の分散型電源群の間で順繰りに調整が進められることとなり、大幅調整による電圧の変動を抑制することができると共に、調整対象の分散型電源群のそれぞれの所有者間で生じ得る不公平感を無くすことが可能となる。

この発明の実施の形態に係る配電系統運用システムの概要を示す概略構成図である。この発明の実施の形態に係る配電系統運用システム及び配電系統運用装置の構成図である。配電系統運用装置のデータベースを示す説明図である。この発明の実施の形態に係る配電系統運用方法を説明するフローチャート（その１）である。この発明の実施の形態に係る配電系統運用方法を説明するフローチャート（その２）である。

以下、この発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。

図１は、この発明の実施の形態に係る配電系統運用システムの概要を例示する概略構成図である。この発明の実施の形態の配電系統運用システムは、第１系統Ａと、第２系統Ｂと、第３系統Ｃと、配電自動化システム２０と、を備え、第１系統Ａ，第２系統Ｂ及び第３系統Ｃの各系統の配電線及び分散型電源が、配電自動化システム２０によって監視制御される構成である。

第１系統Ａは、変電所３０Ａと、配電線と、該配電線に配置される開閉器ＳＷ１Ａ，ＳＷ１０Ａ，ＳＷ２０Ａ，ＳＷ３０Ａ，ＳＷ５０Ａ，ＳＷ７０Ａ及びＳＷ９０Ａとを備え、配電線の各連結点に分散型電源１０Ｆ，１０Ａ，１０Ｂ及び１０Ｃが連系された構成である。

また、第２系統Ｂは、変電所３０Ｂと、配電線と、該配電線に配置される開閉器ＳＷ１Ｂ，ＳＷ２０Ｂ，ＳＷ４０Ｂ，ＳＷ５０Ｂ，ＳＷ７０Ｂ，ＳＷ９０Ｂ及びＳＷ１２０Ｂとを備え、配電線の連結点に分散型電源１０Ｄが連系された構成である。さらに、第３系統Ｃは、変電所３０Ｃと、配電線と、該配電線に配置される開閉器ＳＷ１Ｃ，ＳＷ５０Ｃ及びＳＷ１００Ｃとを備え、配電線の連結点に分散型電源１０Ｅが連系された構成である。

図２はこの発明の実施の形態に係る配電系統運用システム及び配電系統運用装置（配電自動化システム２０）の構成図であり、図１の配電系統運用システムにおける第１系統Ａに関わる部分を詳細に示す。以下では、図１及び図２を参照して、第１系統Ａ及び配電自動化システム２０の各構成要素の機能並びに相互の関連について詳細に説明し、第２系統Ｂ及び第３系統Ｃについても言及する。

図１及び図２において例示されている開閉器は、常閉型の線路用開閉器であって、該開閉器の設置により配電線路が区分され、また、該開閉器の開操作によって区間が切り離されることになる。図１中、○形状または●形状で表記される開閉器ＳＷ２０Ａ，ＳＷ３０Ａ，ＳＷ７０Ｂ及びＳＷ１２０Ｂは現地でのみ操作可能な開閉器であり、●形状は該開閉器が開状態であることを示している。

また、第１系統Ａの配電線に配置される開閉器の内、図２中、□形状で表記される開閉器ＳＷ１Ａ，ＳＷ１０Ａ，ＳＷ５０Ａ，ＳＷ７０Ａ及びＳＷ９０Ａは、該開閉器が持つ通信インタフェースを介して通信ネットワーク５１に接続されている。なお、図示しないが、第２系統Ｂの開閉器ＳＷ１Ｂ，ＳＷ２０Ｂ，ＳＷ４０Ｂ，ＳＷ５０Ｂ及びＳＷ９０Ｂ、並びに、第３系統Ｃの開閉器ＳＷ１Ｃ，ＳＷ５０Ｃ及びＳＷ１００Ｃも通信ネットワーク５１に接続されている。

通信ネットワーク５１は、配電自動化システム２０が各系統の配電線を監視制御するために、配電自動化システム２０と各系統の配電線に配置される一部の開閉器との間で一方向または双方向の通信を可能とするものである。ここで、通信ネットワーク５１は、この双方向通信を可能とするものであれば良く、例えば、ＰＬＣ（Power Line Communication）により通信を行うための電力線や、無線通信路、公衆電話回線網、イーサネット（登録商標）、通信ケーブル、或いは、インターネットなどの通信ネットワーク等で具現される。

この実施の形態では、通信ネットワーク５１として、通信ケーブルを伝送路としたＣＴＣ方式による通信ネットワークを想定している。このＣＴＣ方式による通信ネットワークでは、通信方式としてＦＳＫ（周波数変移変調）方式を用いており、制御機能としては開閉器の入／切／ロック監視制御の他に計測、遠隔設定等を行うことが可能である。つまり、配電線での電圧電流計測機能や試充電制御を行うシステムの監視制御を可能として、今後に想定される監視制御項目の増大および多機能化に適切に対処可能としたものである。

このような通信ネットワーク５１に接続されている開閉器の内、第１系統Ａの開閉器ＳＷ１０Ａ，ＳＷ５０Ａ及びＳＷ９０Ａ、第２系統Ｂの開閉器ＳＷ２０Ｂ，ＳＷ４０Ｂ及びＳＷ９０Ｂ、並びに、第３系統Ｃの開閉器ＳＷ５０Ｃは、配電線の電圧が設定範囲を逸脱したことを検知する検知手段を備えたＣＴＣ計測機能付開閉器である。すなわち、このＣＴＣ計測機能付開閉器は、電圧電流計測機能を有すると共に、配電自動化システム２０により設定された所定の設定範囲を配電線の電圧が逸脱したか否かを検出でき、配電自動化システム２０に対してその旨を通知することができる。

また、これらＣＴＣ計測機能付開閉器以外の開閉器、即ち、第１系統Ａの開閉器ＳＷ１Ａ，ＳＷ１０Ａ及びＳＷ７０Ａ、第２系統Ｂの開閉器ＳＷ１Ｂ及びＳＷ５０Ｂ、並びに、第３系統Ｃの開閉器ＳＷ１Ｃ及びＳＷ１００Ｃは、配電自動化システム２０による開閉遠隔操作のみを可能とするもので、ＣＴＣ計測機能を持っていない。

次に、第１系統Ａ，第２系統Ｂまたは第３系統Ｃに連系される分散型電源について説明する。

分散型電源の発電形態には、エネルギー源として自然エネルギーを用いる太陽光発電、風力発電及び小水力発電、燃料投入型でエネルギー源としてガス、石油、水素等を用いるディーゼルエンジン、ガスエンジン、ガスタービン、マイクロガスタービン及び燃料電池発電、或いは、エネルギー源として未利用エネルギーを用いる廃棄物発電など、種々のものがある。

この発明の適用は、分散型電源の発電形態として特に限定はなく、何れの発電形態であっても良い。この実施の形態では、例示として、分散型電源１０Ａ及び１０Ｃの発電形態を太陽光発電とし、分散型電源１０Ｂの発電形態を小水力発電とし、分散型電源１０Ｄの発電形態を風力発電とする。

図２において、分散型電源１０Ａは、発電装置１１Ａと、力率調整部１６Ａ及び出力調整部１５Ａを持つ電力変換装置（パワーコンディショナー）１２Ａと、スマートメータ１３Ａと、を備える。また分散型電源１０Ｂは、発電装置１１Ｂと、力率調整部１６Ｂ及び出力調整部１５Ｂを持つ電力変換装置１２Ｂと、スマートメータ１３Ｂと、を備える。さらに分散型電源１０Ｃは、発電装置１１Ｃと、出力調整部１５Ｃを持つ電力変換装置（パワーコンディショナー）１２Ｃと、スマートメータ１３Ｃと、を備える。

このように、分散型電源は、力率調整機能の有無によって、出力調整機能のみを持つ第１種分散型電源（分散型電源１０Ｃ）と、力率調整機能及び出力調整機能とを持つ第２種分散型電源（分散型電源１０Ａ及び１０Ｂ）に分けることができる。一般に、発電形態が太陽光発電の場合、インバータによる系統連系形態が採られるが、電力変換装置において自励式インバータ制御を行う場合には力率調整機能を有し、他励式インバータ制御を行う場合には力率調整機能を持たないことになる。また、発電形態が小水力発電の場合、交流発電機による系統連系形態が採られるが、電力変換装置の交流発電機が同期発電機の場合には力率調整機能を有し、交流発電機が誘導発電機の場合には力率調整機能を持たないことになる。

分散型電源１０Ａ，１０Ｂ及び１０Ｃがそれぞれ備えるスマートメータ１３Ａ，１３Ｂ及び１３Ｃは、電力量計の機能を有し、電力量（電圧及び電流）並びに力率を測定可能である。

図１における全ての分散型電源がスマートメータを備えており、全てのスマートメータが通信ネットワーク５２に接続されている。ここで、通信ネットワーク５２は、配電自動化システム２０が各分散型電源を監視制御するために、配電自動化システム２０と各分散型電源が備えるスマートメータとの間で双方向の通信を可能とするものである。通信ネットワーク５２は、この双方向通信を可能とするものであれば良く、例えば、ＰＬＣにより通信を行うための電力線や、無線通信路、公衆電話回線網、イーサネット（登録商標）、通信ケーブル、或いは、インターネットなどの通信ネットワーク等で具現される。

配電自動化システム２０は、分散型電源の状態を監視するために、通信ネットワーク５２を介して状態情報取得要求を各スマートメータに発信し、該スマートメータによる測定データ等を収集して、各分散型電源の状態を把握する。

また、後述するように、分散型電源１０Ａまたは１０Ｂの力率調整を行う際には、配電自動化システム２０から分散型電源１０Ａまたは１０Ｂ（スマートメータ１３Ａまたは１３Ｂ）に対して、力率調整幅が設定された力率調整要求が送信される。このとき、スマートメータ１３Ａまたは１３Ｂは、力率調整要求を内部指令に置きかえて力率調整部１６Ａまたは１６Ｂに出力し、力率調整部１６Ａまたは１６Ｂによる力率調整（力率調整幅が正値のときには調整幅分だけ力率を上げる調整、力率調整幅が負値のときには調整幅分だけ力率を下げる調整）を実施する。

他方で、分散型電源１０Ａ，１０Ｂまたは１０Ｃの出力調整を行う際には、配電自動化システム２０から分散型電源１０Ａ，１０Ｂまたは１０Ｃ（スマートメータ１３Ａ，１３Ｂまたは１３Ｃ）に対して、出力調整幅が設定された出力調整要求が送信される。このとき、スマートメータ１３Ａ，１３Ｂまたは１３Ｃは、出力調整要求を内部指令に置きかえて出力調整部１５Ａ，１５Ｂまたは１５Ｃに出力し、出力調整部１５Ａ，１５Ｂまたは１５Ｃによる出力調整（出力調整幅が正値のときには調整幅分だけ出力を上げる調整、出力調整幅が負値のときには調整幅分だけ出力を下げる調整）を実施する。

次に、第１系統Ａ，第２系統Ｂ及び第３系統Ｃの各系統の配電線及び分散型電源を監視制御して配電系統を運用する配電自動化システム２０について説明する。なお、配電自動化システム２０は特許請求の範囲にいう配電系統運用装置または配電系統運用システムにおける制御手段に該当する。

図２において、配電自動化システム２０は、通信インタフェース２３、制御部２１及びデータベース２２を備えている。図２には詳細な構成を図示しないが、配電自動化システム２０の基本的構成は一般的な情報処理システムと同等であり、ＣＰＵ、記憶手段、外部記憶手段、入力手段及び出力手段を備え、制御部２１はＣＰＵで構成され、データベース２２は外部記憶手段内に構成される。

また、この実施の形態の配電系統運用装置（配電自動化システム２０）による配電系統運用を実施するために必要となる操作卓は、上記入力手段、或いは、通信ネットワーク５２に接続可能な携帯情報端末の何れであっても良い。

通信インタフェース２３は、通信ネットワーク５１及び５２とそれぞれ接続され、開閉器、スマートメータ、電圧調整器（図示せず）等との間で通信を行うためのインタフェースである。通信インタフェース２３の構成は、通信ネットワーク５１及び５２の構成に応じて、ＰＬＣ通信を行うためのアダプタ、イーサネット（登録商標）に接続するためのアダプタ、公衆電話回線網に接続するためのモデム、或いは、無線通信路に接続するための無線通信機などで具現される。

制御部２１は、第１系統Ａ，第２系統Ｂ及び第３系統Ｃの各系統の配電線及び分散型電源を監視制御するが、この実施の形態に特有の機能として、以下の５つの機能を有する。
（１）ＣＴＣ計測機能付開閉器から受信した（配電線の電圧が設定範囲を逸脱した旨の）検知情報、当該配電系統の構成及び停電区間に基づき、常時連系されている系統とは異なる系統に連系される分散型電源群を、調整対象の分散型電源群として抽出する機能（抽出ステップ）。
（２）該抽出された分散型電源群から各分散型電源の発電形態に基づき調整対象の分散型電源を選択する機能（第１選択ステップ）。
（３）該選択された分散型電源が複数あるとき、該分散型電源の発電容量及び位置情報に基づき１つの分散型電源を選択する機能（第２選択ステップ）。
（４）前記選択された１つの分散型電源が力率調整可能のとき、該分散型電源の力率調整部によって配電線の電圧が設定範囲に収まるよう該分散型電源が備えるスマートメータに対して制御指示を出力する機能（力率調整ステップ）。
（５）前記選択された１つの分散型電源が力率調整不可のとき、該分散型電源の出力調整部によって配電線の電圧が設定範囲に収まるよう該分散型電源が備えるスマートメータに対して制御指示を出力する機能（出力調整ステップ）。

なお、（１）から（５）の機能（ステップ）は、記憶手段に保持され、ＣＰＵ（制御部２１）上で実行されるプログラムとして具現される。

また図３に、配電系統運用装置の制御部２１が上記（１）抽出機能、（２）第１選択機能、（３）第２選択機能、（４）力率調整機能、及び（５）出力調整機能を実施する際に参照するデータベース２２の構成を例示する。図３において、データベース２２は、分散型電源毎に、「発電形態情報」、「発電容量［ｋＷ］」、「位置情報」、「力率調整の可否」、「力率調整の範囲」、「力率調整の１回の調整幅」、「出力調整の範囲」、「出力調整の１回の調整幅」の各データ項目について、情報を保持する。

ここで、「力率調整の可否」、「力率調整の範囲」、「力率調整の１回の調整幅」、「出力調整の範囲」、「出力調整の１回の調整幅」の各データ項目については、配電系統を運用する側と、分散型電源を所有する側との間で、配電線の電圧が設定範囲を逸脱したときの取り扱いについて、予め取り決めが行われており、該取り決め内容に基づき具体的数値が設定される。なお、分散型電源の発電形態が自然エネルギーを用いるものである場合は、天候、季節、時間帯などの要因による出力変動が大きいことから、これら設定値を気象条件や時間的条件（季節、月または時間帯など）に応じて変化させるようにしても良い。

次に、この発明の実施の形態に係る配電系統運用方法、即ち配電自動化システム２０の制御部２１により実施される配電系統運用の手順について図４及び図５を参照して説明する。ここで、図４及び図５は、この発明の実施の形態に係る配電系統運用方法を説明するフローチャートである。

以下の説明では、図１及び図２に例示した配電系統において、停電作業により開閉器ＳＷ２０Ａから開閉器ＳＷ３０Ａまでの区間が停電区間となるケースを具体例とする。

この停電作業を行う前に、図４のステップＳ１では、停電作業計画に基づく停電区間と、該停電区間が発生する系統の構成に基づき、常時連系されている該系統とは異なる系統に連系される分散型電源群を抽出しておく。具体例では、停電区間（開閉器ＳＷ２０Ａ〜開閉器ＳＷ３０Ａ）の発生により、分散型電源１０Ａ，１０Ｂ及び１０Ｃは、変電所３０Ａを含む第１系統Ａへの連系から変電所３０Ｂを含む第２系統Ｂへの連系に切り替わることになる。すなわち、ステップＳ１で抽出される分散型電源群は、分散型電源１０Ａ，１０Ｂ及び１０Ｃとなる。

次に、この停電作業が開始され、開閉器ＳＷ２０Ａ及び開閉器ＳＷ３０Ａが開状態に切り換わると、第２系統Ｂ側では、当該系統に連系される分散型電源が１度に３つも増えることになり、分散型電源１０Ａ，１０Ｂ及び１０Ｃの連結点近傍を中心に、配電線の電圧が上昇してくる。

具体例として、停電区間（開閉器ＳＷ２０Ａ〜開閉器ＳＷ３０Ａ）の発生により、元第１系統Ａの開閉器ＳＷ５０Ａ及びＳＷ９０Ａ、並びに、第２系統Ｂの開閉器ＳＷ９０Ｂにおいて、予め配電自動化システム２０の制御部２１によって設定されている配電線電圧の設定範囲を配電線の電圧が逸脱したことにする。この場合、開閉器ＳＷ５０Ａ，ＳＷ９０Ａ及びＳＷ９０Ｂから配電自動化システム２０に対して、配電線の電圧が設定範囲を逸脱した旨の通知（検知情報）が発信されることになる。

停電作業が開始されると同時に、制御部２１側では、ＣＴＣ計測機能付開閉器からの検知情報受信待ちの状態（電圧が設定範囲を逸脱した旨の通知を受信したか否かの判断；ステップＳ２が検知情報を受信するまで続く状態）となる。なお、検知情報受信待ちの状態が所定時間続く場合は、停電区間の発生によっても配電線の電圧が設定範囲に収まっているので、電圧調整の必要はなく、これ以降の処理は行わずに終了する。

ステップＳ２で、少なくとも１つのＣＴＣ計測機能付開閉器から検知情報を受信した場合には、ステップＳ３に進んで、制御部２１は、全系統の各開閉器からの配電線情報を収集し、該配電線情報に基づき、配電線の電圧が設定範囲を逸脱している開閉器の分布を把握する。そして、電圧設定範囲を逸脱している開閉器の分布に基づき、ステップＳ１で抽出された分散型電源群の中から調整対象とすべき分散型電源群を抽出する（ステップＳ４）。

具体例では、電圧設定範囲を逸脱している開閉器の分布に基づき抽出されるのは分散型電源１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ及び１０Ｄであるが、ステップＳ１で抽出された分散型電源群は分散型電源１０Ａ，１０Ｂ及び１０Ｃであることから、分散型電源１０Ｄは除外され、ステップＳ４で抽出される分散型電源群は分散型電源１０Ａ，１０Ｂ及び１０Ｃとなる。このように、この実施の形態では、停電作業等で分散型電源が連系する系統が他の系統に切り替わった際に、調整対象の分散型電源群を従来解列対象であった分散型電源群に限定して、配電線の電圧が設定範囲に収まるよう調整するので、配電線の電圧が設定範囲を逸脱した要因ではない他の分散型電源への影響を極力抑えることができる。

なお、抽出ステップの変形として、ステップＳ１を削除し、ステップＳ４において「ステップＳ１で抽出された分散型電源群の中から」という条件を削除しても良い。すなわち、抽出ステップでは、検知手段からの検知情報、当該配電系統の構成及び停電区間の位置に基づき調整対象の分散型電源群を抽出することになり、抽出される調整対象の分散型電源群は必要最低限に限定され、関連性の少ない他の分散型電源への影響を極力抑えることができる。この場合、具体例では、分散型電源１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ及び１０Ｄが調整対象の分散型電源群として抽出される。

次に、ステップＳ４で抽出された分散型電源群から、発電形態と調整回数カウンタの値とに基づき、調整対象の分散型電源を選択する（ステップＳ５）。

ここで、調整回数カウンタは、ステップＳ４で抽出された各分散型電源に対して用意されるものであり、初期値０で、力率調整部及び出力調整部による調整が行われる毎に（後述するステップＳ１６で）インクリメントされる。また、この調整回数カウンタの初期設定時（ステップＳ４処理後の時点）に、制御部２１は、抽出された各分散型電源のスマートメータに対して状態情報取得要求を発信し、その時点での測定データ（電力量及び力率）を収集する。そして、データベース２２を参照して、「力率調整の範囲」、「力率調整の１回の調整幅」、「出力調整の範囲」、「出力調整の１回の調整幅」と、その時点での測定データ（電力量及び力率）とに基づき、該分散型電源で高々行われる力率調整及び出力調整それぞれの最大調整回数を算出し、調整回数カウンタと関連づけて記憶手段等に保持しておく。なお、分散型電源に力率調整機能がない場合は、力率調整の最大調整回数には０が設定される。

つまり、ステップＳ５の処理が最初に行われる際には、データベース２２の「発電形態」に基づき、抽出された各分散型電源に対して調整を行う優先順位が割り振られて、優先順位の高い分散型電源から選択されると共に、調整回数カウンタの初期設定と、最大調整回数の算出設定が行われる。

なお、ステップＳ５での発電形態に基づく優先順位は、例えば、自然エネルギーを用いる発電形態は天候、季節、時間帯など多種の要因による出力変動が大きいことから「自然エネルギーを用いる発電よりも他の燃料投入型や未利用エネルギーを用いる発電を優先」し、「自然エネルギーを用いる発電の範疇では、出力安定性の観点で太陽光発電や風力発電よりも小水力発電を優先」するといったルールに基づき割り振られるものである。したがって、抽出された分散型電源群に同種の発電形態のものが複数ある場合などでは、同一優先順位の分散型電源が複数存在することになる。

そのため、ステップＳ６で、調整対象は１つか否かが判断され、複数ある場合にはステップＳ７に進んで、同一優先順位のものに対して、発電容量と位置情報とに基づく優先順位の割り振りが行われて、１つの分散型電源が選択されることになる。このステップＳ７の優先順位の割り振りにより、抽出された分散型電源群の各分散型電源にそれぞれ異なる優先順位が割り振られることになり、これ以降はこの優先順位に基づき各分散型電源での調整が順繰りに行われていくことになる。

ここで、配電線の電圧は変電所や発電所のインピーダンス（抵抗）に影響を受け、発電容量が大きくても変電所や発電所に近い場合には配電線の電圧上昇は少なく、また、変電所や発電所から遠い場合には発電容量が小さくても配電線の電圧に影響が出ることがある、といった事情から、ステップＳ７では、先ず該分散型電源の位置情報に基づき変電所や発電所からより遠いものを優先的に選択し、位置関係に大差がない場合に、発電容量がより大きいものを優先的に選択する。

具体例では、ステップＳ５で割り振られる分散型電源の優先順位関係は「１０Ｂ＞１０Ａ＝１０Ｃ」となり、ステップＳ７では変電所３０Ｂに対してより遠い距離にある分散型電源１０Ａが選択されて、分散型電源の優先順位関係は「１０Ｂ＞１０Ａ＞１０Ｃ」となる。

次に、図５のステップＳ１１に進み、制御部２１は、ステップＳ７で選択された分散型電源について、データベース２２の「力率調整の可否」を参照して力率調整を行うか否かを判断する。なお、該分散型電源で力率調整が可能である場合には、同時に、調整回数カウンタの値が力率調整の最大調整回数に達しているか否かについても判断され、力率調整の最大調整回数に達しているときには、力率調整を行わないものと判断する。

ステップＳ１１で力率調整を行うと判断された場合には、ステップＳ１２に進んで、データベース２２の「力率調整の１回の調整幅」を参照し、該調整幅を設定した力率調整要求を調整対象の分散型電源（スマートメータ）に対して送信する。なお、配電線の電圧が設定範囲の上限を超えている場合には負値の調整幅が設定され、配電線の電圧が設定範囲の下限を下回っている場合には正値の調整幅が設定される。

また、ステップＳ１１で力率調整を行わないと判断された場合には、ステップＳ１３に進んで、データベース２２の「出力調整の１回の調整幅」を参照し、該調整幅を設定した出力調整要求を調整対象の分散型電源（スマートメータ）に対して送信する。なお、配電線の電圧が設定範囲の上限を超えている場合には負値の調整幅が設定され、配電線の電圧が設定範囲の下限を下回っている場合には正値の調整幅が設定される。

そして、制御部２１は、全系統の各開閉器からの配電線情報を収集し、配電線の電圧が設定範囲を逸脱している開閉器があるか否かを判断する。全ての開閉器で配電線の電圧が設定範囲に収まっている場合には当該調整処理を終了し、１つでも配電線の電圧が設定範囲を逸脱している開閉器がある場合には、ステップＳ１６に進んで、調整回数カウンタをインクリメントして更新する。

次に、ステップＳ１７では、調整回数カウンタに基づく終了判定を行う。調整対象の全ての分散型電源について、それぞれの調整回数カウンタの値が、力率調整の最大調整回数と出力調整の最大調整回数の和に達しているか否かを確認し、１つでも調整回数カウンタの値が最大調整回数の和に達していない分散型電源がある場合には、図４のステップＳ４に戻り、第１選択ステップ以降の処理が繰り返されることになる。

また、全ての調整対象の分散型電源について調整回数カウンタの値が最大調整回数の和に達している場合には、分散型電源で可能な全ての調整が終了したと判断して、ステップＳ２１に進む。

ステップＳ２１では、調整可能な電圧調整器が有るか否かを判断し、電圧調整器が有る場合にはステップＳ２２に進んで、該電圧調整器による電圧調整を実施する。調整可能な電圧調整器が無いと判断した場合にはステップＳ２５に進む。

ステップＳ２２で、電圧調整器による電圧調整を実施した場合は、制御部２１は、全系統の各開閉器からの配電線情報を収集し、配電線の電圧が設定範囲を逸脱している開閉器があるか否かを判断する。全ての開閉器で配電線の電圧が設定範囲に収まっている場合には当該調整処理を終了し、１つでも配電線の電圧が設定範囲を逸脱している開閉器がある場合には、ステップＳ２５に進む。

ステップＳ２５では、制御部２１は、抽出ステップ（ステップＳ１またはＳ４）で選択された分散型電源１０Ａ，１０Ｂ及び１０Ｃに対して解列要求を送信する。

このように、分散型電源の力率調整部及び出力調整部による電圧調整、並びに電圧調整器による電圧調整によって配電線の電圧が設定範囲に収めることができなかった場合には、分散型電源は解列されることになるが、逆に、調整により配電線の電圧を設定範囲に収めることができた場合には、調整対象の分散型電源群を解列する必要が無くなるので、分散型電源群で発生し得る電力の有効活用が可能となり、また分散型電源群をそれぞれ所有する側の解列による経済的損失も無くなる。結果として、この実施の形態によれば、停電作業等で分散型電源が連系する系統が他の系統に切り替わった際の配電系統の電圧変動に柔軟に対処でき、分散型電源が解列となる頻度を抑制し得る配電系統運用装置、配電系統運用方法及び配電系統運用システムを実現することが可能となる。

以上、この発明の実施の形態について説明したが、具体的な構成は、上記の実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、この発明に含まれる。例えば、上述した実施の形態では、配電自動化システム２０と計測機能付開閉器との間を通信ネットワーク５１で接続し、配電自動化システム２０とスマートメータとの間を通信ネットワーク５２で接続する構成としたが、これらを１つの通信ネットワークにまとめて構成することも可能である。

また、ステップＳ２５において、調整対象の全ての分散型電源１０Ａ，１０Ｂ及び１０Ｃを同時に解列することとしたが、出力容量の大きい順（または小さい順に）、或いは事前に取り決められた順に、１つずつ解列するようにして、１つ解列する毎にステップＳ５〜Ｓ２５の処理を繰り返し実行するようにしても良い。これにより、分散型電源が解列となる頻度をさらに抑制することが可能となる。

１０Ａ〜１０Ｆ分散型電源
１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ発電装置
１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ電力変換装置
１３Ａ，１３Ｂ，１３Ｃスマートメータ
１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ出力調整部
１６Ａ，１６Ｂ力率調整部
２０配電自動化システム
２１制御部
２２データベース
２３通信インタフェース
５１，５２通信ネットワーク
ＳＷ１０Ａ，ＳＷ５０Ａ，ＳＷ９０Ａ，ＳＷ２０Ｂ，ＳＷ４０Ｂ，ＳＷ９０Ｂ，ＳＷ５０ＣＣＴＣ計測機能付開閉器

Claims

複数の系統が連系可能であり、各系統の配電線に該配電線の電圧が設定範囲を逸脱したことを検知する検知手段が複数個設置され、スマートメータと出力調整手段とを持つ第１種分散型電源またはスマートメータと力率調整手段及び出力調整手段とを持つ第２種分散型電源の何れかである分散型電源が一の系統と連系される、配電系統を運用する配電系統運用装置であって、
前記検知手段から検知情報を受信し、前記スマートメータに対して制御指示を通知する通信インタフェースと、
前記検知手段からの検知情報、当該配電系統の構成及び停電区間の位置に基づき調整対象の分散型電源群を抽出し、該抽出された分散型電源群から各分散型電源の発電形態に基づき調整対象の分散型電源を順次選択し、該選択された分散型電源が複数あるとき、該分散型電源の発電容量及び位置情報に基づき一の分散型電源を順次選択し、前記選択された一の分散型電源が力率調整可能のとき、前記力率調整手段によって前記配電線の電圧が設定範囲に収まるよう制御指示を出力し、前記選択された一の分散型電源が力率調整不可のとき、前記出力調整手段によって前記配電線の電圧が設定範囲に収まるよう制御指示を出力する制御手段と、
を備えることを特徴とする配電系統運用装置。
前記検知手段から受信した検知情報、当該配電系統の構成及び停電区間の位置に基づき、常時連系されている系統とは異なる系統に連系される分散型電源群を、調整対象の分散型電源群として抽出することを特徴とする請求項１に記載の配電系統運用装置。
前記分散型電源毎に、発電形態、発電容量、位置情報、該分散型電源が持つ力率調整手段によって調整可能な力率調整範囲と１回の力率調整幅、並びに、該分散型電源が持つ出力調整手段によって調整可能な出力調整範囲と１回の出力調整幅の各情報を保持するデータベースを備え、
前記制御手段は、前記データベースを参照して、抽出された分散型電源群から一の分散型電源を順次選択していき、１回の力率調整幅または１回の出力調整幅の単位で前記制御指示を出力することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の配電系統運用装置。
複数の系統が連系可能であり、各系統の配電線に該配電線の電圧が設定範囲を逸脱したことを検知する検知手段が複数個設置され、スマートメータと出力調整手段とを持つ第１種分散型電源またはスマートメータと力率調整手段及び出力調整手段とを持つ第２種分散型電源の何れかである分散型電源が一の系統と連系される、配電系統を運用する配電系統運用方法であって、
前記検知手段から受信した検知情報、当該配電系統の構成及び停電区間の位置に基づき調整対象となる分散型電源群を抽出する抽出ステップと、
前記抽出ステップで抽出された分散型電源群から各分散型電源の発電形態に基づき調整対象の分散型電源を順次選択する第１選択ステップと、
前記第１選択ステップで選択された分散型電源が複数あるとき、該分散型電源の発電容量及び位置情報に基づき一の分散型電源を順次選択する第２選択ステップと、
前記第１選択ステップまたは前記第２選択ステップで選択された一の分散型電源が力率調整可能のとき、前記力率調整手段によって前記配電線の電圧が設定範囲に収まるよう前記スマートメータに対して制御指示を出力する第１電圧調整ステップと、
前記第１選択ステップまたは前記第２選択ステップで選択された一の分散型電源が力率調整不可のとき、前記出力調整手段によって前記配電線の電圧が設定範囲に収まるよう前記スマートメータに対して制御指示を出力する第２電圧調整ステップと、
を備えることを特徴とする配電系統運用方法。
複数の系統が連系可能な配電系統運用システムであって、
各系統の配電線に複数個設置され、該配電線の電圧が設定範囲を逸脱したことを検知する検知手段と、
一の系統と連系され、スマートメータと出力調整手段とを持つ第１種分散型電源またはスマートメータと力率調整手段及び出力調整手段とを持つ第２種分散型電源の何れかである分散型電源と、
前記検知手段から受信した検知情報、当該配電系統の構成及び停電区間の位置に基づき調整対象となる分散型電源群を抽出し、該抽出された分散型電源群から各分散型電源の発電形態に基づき調整対象の分散型電源を順次選択し、該選択された分散型電源が複数あるとき、該分散型電源の発電容量及び位置情報に基づき一の分散型電源を順次選択し、前記選択された一の分散型電源が力率調整可能のとき、前記力率調整手段によって前記配電線の電圧が設定範囲に収まるよう前記スマートメータに対して制御指示を出力し、前記選択された一の分散型電源が力率調整不可のとき、前記出力調整手段によって前記配電線の電圧が設定範囲に収まるよう前記スマートメータに対して制御指示を出力する制御手段と、
を備えることを特徴とする配電系統運用システム。