JP2004274812A - 配電系統における電力品質維持支援方法及びシステム - Google Patents

Abstract

【課題】分散型電源が多数連系した配電系統の電力品質を維持する。
【解決手段】通信回線４１、４２を介して配電変電所制御システム３及び各需要家と情報の授受を行う品質管理センタ１は、需要家の電源運転データと配電系統の系統状態をオンラインで監視する。その結果、電圧管理値を逸脱している場合には、該当する系統制御機器や需要家の分散電源を選択し、それらを協調させてそれぞれの制御値を演算し、需要家（例えばＡ）と配電変電所制御システム３に伝送する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は複数の分散型電源が連系された配電系統において、電力の供給信頼度と電力品質を維持するための、配電系統と分散型電源の制御・運用方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
国内の電力事業においては、「小売り自由化の拡大」の規制緩和が検討され、２０００年３月に大口需要家への小売り自由化、２００５年には高圧需要家への適用拡大、２００７年頃には一般家庭等の低圧需要家も対象とした全面自由化が予定されている。これに伴い、ＰＰＳ（Ｐｏｗｅｒ Ｐｒｏｄｕｃｅｒ ａｎｄ Ｓｕｐｐｌｉｅｒ）などの新規小売り事業者の増加が予想される。一方では自然エネルギーの有効利用の観点から分散型電源の設置容量が著しく増加すると考えられる。
【０００３】
これらが現実のものになると、配電系統に多数の分散型電源が接続されるようになるため、例えば配電系統への逆潮流、短絡電流の増加が顕在化し、電力品質や供給信頼度の低下が懸念される。特に、適正電圧の維持が重要な課題となる。
【０００４】
従来は配電線に接続される分散型電源は少なく、電圧は配電線の末端に行くほど低下する傾向となる。このため、電気協同研究第５６巻第４号に記載されているように、配電線の負荷電流の大きさに応じて配電変電所の送り出し電圧（変圧器二次側母線電圧）を調整して、電圧降下を補償している。特に、電圧降下の影響が大きい場合には配電線の途中に設置した線路用電圧調整器を用いて電圧降下を補償する。さらに、区間開閉器の切り替えにより系統構成を変更して潮流ネックを解消するなどの対策が採られることもある。このように、基本的には全て配電系統側で対策されている。
【０００５】
分散型電源が大量に接続される系統では、電源の逆潮流による電圧上昇が問題となる。現状では、系統連系ガイドラインにより、系統に接続する分散型電源に対して、電圧上昇を抑えるための機能（力率調整、出力制限）を電源の制御装置に持たせることが義務づけられている。この場合、設置位置や連系統する配電線の条件によっては、常に特定の需要家が所有する電源のみが出力制限を受ける場合があり、電源を設置したメリットが得られない等の不公平が生じる可能性が考えられる。
【０００６】
そこで、電力供給業者が太陽電池、燃料電池、マイクロガスタービンなどの分散型電源を、一般家庭や集合住宅、小規模事業所などのユーザに設置し、上記の分散型電源を遠隔制御しながら電力供給を行うシステムに関する特許文献１の記載がある。ここでは、電圧上昇抑制機能について上述のような不公平が生じないように、需要家ごとに逆潮流できる上限値を定めて運用するようにしている。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−１５２９７６号公報（段落００３２−００４１、図１）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
分散型電源が多数連系し配電系統に逆潮流を出力するようになると、配電線の電圧分布は単調降下から、途中で電圧が上昇するなどの非常に複雑な分布になる。それゆえ、従来の配電変電所における送り出し電圧制御と線路用電圧調整器の組合せだけでは、上述の複雑な電圧分布の補償には対応できない可能性がある。
【０００９】
また、区間開閉器により配電線の潮流ネックを解消して電圧分布を改善する方法では、頻繁に系統構成を変更する必要が生じると考えられ、現行の機械接点式の区間開閉器では可動部が頻繁な動作に耐えられない。これらを解決するのに配電線を増設する方法もあるが、系統運用者の経済的な負担が大きく現実的な対策ではない。
【００１０】
また、電力会社が系統管理者として分散型電源の系統連系条件を厳しくし、需要家への電圧補償装置設置の義務付け、小規模電源への逆潮流制限や接続制限などを課す方法も考えられる。しかし、これらは分散型電源普及の阻害要因ともなり、環境保全に向けたエネルギー有効利用という社会的潮流から考えて到底受け入れられるものではない。
【００１１】
一方、特許文献１では、電圧上昇抑制機能による出力制限の開始時刻の不公平を解消するため、同一の柱上変圧器に接続される電源に対して、連系点電圧を適正範囲内に維持できるように逆潮流の上限値を決めて各電源に伝送するという方法が提案されている。しかし、各電源に出力制限値を設定する方法では、柱上変圧器の二次側が電圧管理範囲の上限値である１０７Ｖ近くに設定されているような場合には、結局全ての電源が逆潮流できなくなるという悪平等に陥る可能性がある。実際には、電圧上昇を抑制するためには、電源の無効電力制御の併用、高圧配電線との連系点の電圧制御との協調を考えることが必要である。しかし、この例では、制御対象は需要家の分散型電源（しかも低圧連系の電源のみ）だけであり、配電線に設置される系統制御機器との協調制御は取り扱われていない。電力会社との情報のやり取りも一方通行であり、電力会社から電力ひっ迫時に依頼を受けて電源の出力を増加させる場合のみに行われる。このように、電力品質維持に対して、十分な配慮がなされているとは言いがたい。
【００１２】
本発明の目的は、上記した従来技術の問題点に鑑み、配電系統と分散型電源の柔軟な連系により電力品質の維持支援方法及びシステムを提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明では、品質管理センタを設置し、需要家の電源運転データと配電系統の系統状態をオンラインで入手し、分散型電源と配電系統に設置した電力品質維持装置を協調させてそれぞれの制御値を演算し、分散型電源の出力指令を需要家に、品質維持装置の制御指令を系統管理者に伝送するようにした。
【００１４】
なお、上記課題に関連して、本発明者等はすでに特願２００２−１５９５６５号を出願している。この先願の概要は以下のようである。電力情報サービス提供者が契約者Ａ（地域送配電系統を所有する事業者）、契約者Ｂ（分散型電源をもつ需要家）との契約に基づき、配電変電所及び各需要家での電力情報収集手段を所有し、情報収集する。収集した情報に基づき、系統内の発電装置間で供給能力と不足電力を比較して分散電源の出力を設定し、センタは分散電源の出力増加を申請する。申請が行なわれると、電圧・区間電流など地域系統稼動状況の情報を収集し、これらに基づいて地域送配電系統内の潮流、電圧分布のシミュレーションを行い、上記申請が地域系統電圧調整装置で対応可能か判定し、可能な場合に電圧調整装置に対する指示と、分散電源に対する指示を行なう。
【００１５】
すなわち、先願は電力託送の際に電力品質の問題が生じれば、可能な範囲でそれを解消して託送を可能とするという発明である。具体的には、託送申請時に電圧、潮流で問題があると一定時間待ち、それでも改善されなければ託送すなわち分散型電源の出力変更は見送るというもので、電力品質を改善する手段は系統に設置した電圧調整装置のみである。
【００１６】
これに対して、本発明は上述の先願発明を発展させたものである。託送による電源の出力変更時のみならず、常時の運用状態で時々刻々と変化する系統（負荷）状態への対応も含めて、電力品質を維持しようとするものである。これを実現するために、系統側の機器だけでなく需要家の協力（分散型電源の無効電力制御や力率調整装置の制御）も仰いで、可能な限り分散型電源に出力制限を課さないようにするものである。したがって、常時の大きな負荷変動を引き起こす要因となる不安定な分散型電源（例えば、太陽光発電などの自然エネルギーを利用した電源）の大量接続あるいは集中接続にも対応できる。
【００１７】
また、先願発明には電圧問題への具体的な対策として系統に設置された電圧調整装置の制御方法が示されていないが、本発明ではその制御方法を詳細に提示している。
【００１８】
また、先願では、契約すなわち制御の対象となる需要家は分散型電源を保有しているユーザ（契約者Ｂ）のみであった。しかし、本発明では電力品質維持のために需要家に薄く広く協力してもらい制御の自由度を上げるために、分散型電源を持たないが力率調整装置を持つ需要家も制御の対象としている。さらに、需要家に積極的に電圧問題等の改善に貢献してもらい、その対価を支払うという、先願には見られないコンセプトも有している。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態の説明に先立ち、本発明が対象とする配電系統の電力品質維持支援方式の基本的枠組みについて説明する。
【００２０】
図３は本発明の基本的枠組を示すビジネス概念図である。品質管理・需給調整代行会社を設置し、この代行会社は需要家群と設備監視・運用契約を結び、需要家の分散型電源の運用や設備の異常監視サービスを提供して、契約料金と制御に必要な情報を得る。ここで、契約に際しては、電力品質維持への協力も含めるようにした。一方、電力会社とは品質管理代行契約を締結し、所定の契約料金のもと制御演算に必要な系統状態を入手し、系統の電力品質を監視する。電力品質の維持上の問題が発生すると、系統制御機器及び分散型電源への制御指令を電力会社や需要家に送り、問題の解消に努める。
【００２１】
次に、本発明の実施形態について説明する。図１は本発明の電力品質維持支援システムの構成を示す単線結線図である。主に品質管理代行会社が所有する品質管理センタ１、電力会社が所有する配電変電所２、配電線及び系統制御機器、該配電線から電力供給を受ける需要家Ａ〜Ｃの接続関係と本発明に関連した情報の授受が示されている。配電変電所制御システム３は配電変電所２に制御指令を送り配電系統を運用する。なお、図１では簡単のため需要家Ａ〜Ｃのみを示しているが、実際にはさらに多数の需要家の存在が想定される。また、系統制御機器は説明に必要な最小限の位置を記載している。
【００２２】
配電変電所２はこの例では変電所用変圧器を２バンクで構成しており、各バンクの変圧器にはそれぞれ２組の配電線が敷設されており、バンク２Ａの配電線２Ａ１、２Ａ２にはセンサ付開閉器２Ａ１１や線路用電圧調整器２Ａ１２が設置されている。他のバンク２Ｂにおいても同様である。また、各配電線間には配電線を互いに連系するための連系装置５１〜５３が設置されている。連系装置５１〜５３は常時「開」の状態で運用される場合と、常時「閉」の状態で運用される場合とがある。
【００２３】
各需要家はそれぞれ受電用変圧器１２と遮断器１１を介して配電線に接続されている。分散型電源９の出力や負荷８の情報の計測結果を通信回線４２を介して品質管理センタ１へ伝送するため、また品質管理センタからの制御指令に基づき分散型電源や負荷を制御するための通信制御装置７が設置されている。
【００２４】
需要家Ａは高圧連系条件で受電し分散型電源を保有する比較的大規模の需要家、需要家Ｂは高圧連系条件で受電し分散型電源を保有しない需要家、需要家Ｃ１〜Ｃｎは低圧連系条件で受電し小規模な分散型電源を保有する需要家を想定している。需要家Ａの例としてはプロセス工場やインテリジェントビル、病院などの重要負荷を有する需要家が挙げられる。需要家Ｂの例としては重要負荷を持たない生産工場、オフィスビルなどが挙げられる。需要家Ｃの例としては、一般家庭や小規模の事務所、コンビになどで太陽光発電や燃料電池、マイクロガスタービンなどの分散型電源を保有している。
【００２５】
品質管理センタ１は、通信回線４１、４２を介して配電変電所制御システム３及び各需要家と情報の授受を行う。このため通信制御装置１０１、電力品質維持支援処理を行う演算サーバ１０２と、演算処理に必要なデータや演算結果を必要に応じて保存するための記憶装置１０３とで構成されている。演算サーバ１０２では、各需要家に設置している通信制御装置７で計測した分散型電源のデータと、配電変電所制御システム３から入手する系統状態データを基に電圧分布、潮流配分などを監視する。電圧管理値を逸脱した場合には、系統制御機器及び分散型電源の制御値を演算する。
【００２６】
図２は常時「閉」の状態で配電線の相互連系点に設置される連系装置の構成例である。これらは、２組の配電線間を互いに接続してループ構成とするための装置で、ループ内の有効電力（潮流）と無効電力を制御することができる。各配電線の負荷のアンバランスによる変電所送出し電流のアンバランスを解消したり、無効電力制御により電圧を適正範囲に保つ役割がある。
【００２７】
同図（ａ）は、電力変換器を用いた位相調整器と開閉器を組み合わせた構成である。５０１は電力変換器で、５０２は配電線と並列に接続され電力変換器５０１に電力を供給する調整変圧器、５０３は電力変換器５０１の出力電圧を配電線に印加するための直列変圧器、５０４は電力変換器５０１の制御装置である。５０６は電力変換器５０１、制御装置５０４、調整変圧器５０２、直列変圧器５０３に異常、故障が発生したときにこれらをバイパスするための開閉器である。５０５は配電線の連系点の接続を切り離すための開閉器である。
【００２８】
この連系装置は、連系点を通過する有効電力と無効電力を制御できるため、電圧制御、潮流配分の制御に有効である。本装置構成では、装置容量は調整する有効電力及び無効電力に依存するため、比較的小容量で実現可能であり、コスト、通電損失を低く抑えることが可能となる。
【００２９】
同図（ｂ）は、直流連系の概念を適用した例で、５０８は電力変換器、５０７はその制御装置、５０９は配電線の連系点の接続を切り離すための開閉器である。
【００３０】
この連系装置は、装置容量が設置された配電線の連系点の通過電力で決まるため一般に容量は大きくなる。したがって、コスト、通電損失は高くなるが、一旦直流に変換してから連系するので、一方の配電線側で発生した事故が他方の配電線へ波及するのを防止する効果や短絡電流を抑制する効果が期待できる。
【００３１】
本発明では、連系装置の構成を図２（ａ）、（ｂ）のいずれかに限定するものではない。また、常時「開」の場合には通常の区分開閉器を連系装置として用いることができる。
【００３２】
図４は本発明による電力品質維持支援方法の一実施例の手順を示す。品質管理代行会社は電力会社との間に品質管理代行契約を締結する。電力会社は、品質管理代行会社に品質管理代行料金を支払うとともに系統状態データを提供する。品質管理代行会社は系統状態データを基に、電力品質の監視を行う。
【００３３】
一方、品質管理代行会社は分散型電源を保有する各需要家と電源運用契約を締結する。需要家がオプションとして電力供給者選択を選んでいる場合には、品質管理代行会社は需要家に対して電力供給者を提示し、需要家は提示された電力会社と契約し電気供給約款に基づき電力を購入し、電力料金を支払う。品質管理代行会社は需要家から提供された電源状態データを基に電源設備の運転を代行し、需要家から運転代行料金を得る。
【００３４】
系統の電力品質が低下した場合、品質管理代行会社は品質維持のため系統制御機器に制御指令を送出するとともに、需要家にも電源出力の調整指令を送出する。品質管理代行会社は需要家に品質管理協力費として、電源の出力調整により減少したコストメリット減少分、あるいは協力回数や協力量（無効電力積算値）に関連した対価を支払う。
【００３５】
図５は電力品質維持支援方法の具体的な手順として、分散型電源を保有しない需要家の例を示す。品質管理代行会社と電力会社との関係は図４の例と全く同様である。一方、品質管理代行会社は分散型電源を保有しない各需要家とは受電設備監視契約を締結する。需要家がオプションとして電力供給者選択を選んでいる場合には、品質管理代行会社は需要家に対して電力供給者を提示し、需要家は提示された電力会社と契約し電気供給約款に基づき電力を購入し、電力料金を支払う。品質管理代行会社は需要家の受電設備を監視し、異常があれば需要家にその旨を伝送し、需要家から監視料金を得る。
【００３６】
系統の電力品質が低下した場合、品質管理代行会社は品質維持のため系統制御機器に制御指令を送出するとともに、需要家に受電設備調整指令（例えば力率改善装置の設定変更等）を送出する。品質管理代行会社は需要家に品質維持協力のために行った設備調整に対して品質管理協力費を支払う。
【００３７】
図６は特定地域において電力供給と系統管理を行う配電会社が、電力品質維持支援方法を適用する時の手順を示す。この例は、図４、５に示した品質管理代行会社と電力会社の機能が、配電会社によって実現した場合の例である。図４、５との違いは事業形態だけであり、各需要家との関係は図４及び５の例と同様である。また、制御・運用上も図４、５のように品質代行会社と電力会社が分かれている場合と変わらない。
【００３８】
図７は品質管理代行会社と需要家が締結する契約種別の一例を示す。この例では、代行サービスの内容を電源運用代行、設備異常監視、品質管理協力、電力供給者選択代行とし、これらの組み合せにより契約にオプションを設定した。オプション１からオプション３は分散型電源を保有する需要家向けの契約種別であり、オプション４及び５は分散型電源を保有しない需要家向けの契約種別である。
【００３９】
次に、本発明の電力品質維持支援システムにおける品質管理センタ１での処理手順を説明する。図８は品質管理センタでの処理フローを示す。以下の処理は所定の時間間隔、例えば５分〜１０分程度の間隔で行う。
【００４０】
まず、配電系統の状態データとして配電線の所定位置における電圧、電流のデータをモニタリングする（Ｓ１）。これは系統に設置されているセンサ付開閉器２Ａ１１等や柱上変圧器１４等における計測データを、配電変電所制御システム３を介して収集する。モニタリングされた系統状態データは系統状態ＤＢ１０３１に格納される。
【００４１】
次に、需要家に設置している通信制御装置７を介して、分散型電源の出力、消費電力量データ等を収集する（Ｓ２）。収集された需要家状態は需要家状態ＤＢ１０３３に格納される。
【００４２】
Ｓ１で収集した系統状態データをもとに、配電線の各フィーダにおいて電圧が逸脱している箇所を探索する（Ｓ３）。電圧逸脱点は、一定時間間隔ごとに入手する系統情報、各需要家の受電端電圧から各配電線の電圧プロフィールを作成し、これを適正電圧範囲と比較することで該当する配電線及びその位置（区間）を特定することができる。
【００４３】
次に、各配電線で供給している電力量を計算し、各配電線の潮流の配分を算出する（Ｓ４）。
【００４４】
Ｓ３、Ｓ４の演算結果を用いて各配電線電圧、潮流に関する評価を行う（Ｓ５）。すなわち、各配電線において、電圧逸脱点の有無、潮流配分のばらつきは許容範囲内か（配電損失は許容範囲内か、過負荷の有無）について評価する。
【００４５】
評価の結果、全て問題なければＳ１１〜Ｓ１４の処理を行う。問題があればＳ６〜Ｓ１０の処理を行う。ここで、Ｓ１１〜Ｓ１４の処理は分散型電源の経済性運用に関する演算処理に相当し、先願（特願２００２−１５９５６５号）の図６及び図７に示した方法と同様である。
【００４６】
Ｓ５の評価結果に問題がある場合、電力品質維持制御の対象とする系統制御機器及び需要家を選択し、系統制御機器及び需要家の設備（分散型電源、あるいは力率調整装置）の制御量の初期値を設定する（Ｓ６）。
【００４７】
例えば、配電線２Ａ１の末端付近で電圧逸脱区間が検出された場合に、対象機器は次のように選択する。図１に示した連系装置５１〜５３が常時「開」の状態で運用されているループなしの場合を説明する。該当する配電線が接続されている配電変電所のバンク変圧器２Ａと、電圧逸脱箇所を含む区間より上流側（区間内も含む）で最も近くにある線路用電圧調整器２Ａ１２が選択される。さらに、該当する区間内及び付近の需要家として需要家Ａ及びＣが選択される。
【００４８】
制御対象となった機器の制御量は、発生している問題に応じて設定される。例えば、電圧上限値の逸脱が発生していれば、バンク変圧器２Ａ及び線路用電圧調整器２Ａ１２には１タップ下げ、需要家Ａ及びＣには分散型電源の無効電力変更量（系統側からみて、遅れで力率０．０１相当）を設定する。
【００４９】
次に、図１に示した連系装置５１〜５３が常時「閉」の状態で運用されているループありの場合を説明する。例えば、該当する配電線が接続されている配電変電所のバンク変圧器２Ａと、該当する配電線２Ａ１の電圧逸脱箇所を含む区間の近くに設置されている連系装置５２が選択される。さらに、該当する区間内及び付近の需要家として需要家Ａ及びＣが選択される。場合によっては、需要家Ｂも制御対象の候補となる。この場合もループなしの場合と同様に、制御対象となった機器の制御量は発生している問題に応じて設定される。
【００５０】
確認のためモニタリングした系統状態データ及び需要家状態データに加えて、Ｓ６で設定した各装置の制御初期値を用いて系統シミュレーション（潮流計算）を行い、各配電線の電圧分布、潮流分布を計算する（Ｓ７）。
【００５１】
シミュレーション結果として得られた各配電線の電圧、潮流に関して、Ｓ５と同様な評価を行う（Ｓ８）。すなわち、各配電線において、電圧逸脱点の有無、潮流配分のばらつきは許容範囲内か（配電損失は許容範囲内か、過負荷の有無）について評価する。全て問題なければＳ９へ進み、問題が解消されなければＳ６へ戻り各機器の制御量を変更して再びＳ６〜Ｓ８の処理を行う。
【００５２】
Ｓ８で問題なければ、制御対象となる系統制御機器、需要家の分散型電源に対して、シミュレーションで決定された制御指令値を、通信制御装置１０１を介して伝送する（Ｓ９）。
【００５３】
同時に品質維持制御の対象となった需要家の貢献度を評価し（Ｓ１０）、需要家貢献度ＤＢ１０３４のデータに登録、更新した後、次の時間ステップの処理に移る。
【００５４】
品質管理協力費は、例えば、無効電力制御による貢献度に対しては、品質維持への協力回数に応じてｘ￥／回数のような形で対価を支払う。あるいは品質維持のために調整した無効電力量を積算して記録しておき、１ヶ月単位でｙ￥／ｋＶａｒのような形で対価を支払う。また、分散型電源の有効電力制限による貢献度に対しては、例えば、品質維持のために制限した有効電力の電力量（ｋＷｈ）を記録しておき、コストメリット減少分（＝制限された有効電力量（ｋＷｈ）×売電単価（￥／ｋＷｈ））を対価として支払うようにする。
【００５５】
Ｓ５の評価の結果、問題なければ各需要家の分散型電源９の出力制御指令値を計算する（Ｓ１１）。発電特性データベース１０３５や外部データベース１０３６から取得した天候、気温等の予測データを用いて、設備運用コストが最小となるように発電出力量を最適化する。
【００５６】
Ｓ１、Ｓ２でモニタリングした系統状態データ及び需要家状態データと、Ｓ１１で変更した電源の出力制御指令値を用いて系統シミュレーション（潮流計算）を行い、各配電線の電圧、潮流分布を計算する（Ｓ１２）。
【００５７】
シミュレーション結果として得られた各配電線の電圧、潮流に関して、Ｓ５と同様な評価を行う（Ｓ１３）。各配電線において、電圧逸脱点の有無、潮流配分のばらつきは許容範囲内か（配電損失は許容範囲内か、過負荷の有無）について評価する。問題があればＳ１１へ戻り、各分散型電源の出力制御指令値を変更して再び系統シミュレーションを行う。
【００５８】
全て問題なければＳ１４へ進み、各需要家の分散型電源に対して、シミュレーションで決定された出力制御指令値を、通信制御装置１０１を介して伝送する。
【００５９】
次に、本実施例による電力品質維持に関する制御動作の効果を説明する。図９は電圧上限値の逸脱が発生した時の制御動作例である。図１に示した連系装置５１〜５３が常時「開」の状態で運用されているループなしの場合に、配電線２Ａ１で電圧上限値の逸脱が発生した例である。（ａ）は配電変電所の送り出し電圧制御、（ｂ）は線路用電圧調整器による電圧制御、（ｃ）は分散型電源の無効電力制御による電圧調整の例である。
【００６０】
配電線２Ａ１において、需要家Ａ及びＣｎの保有する分散型電源が逆潮流すると、図９（ａ）の破線のように電圧が上昇して適性範囲を逸脱する。この時、該当する配電線が接続されている配電変電所のバンク変圧器２Ａが選択され、送り出し電圧を下げるようにタップを切り換え、（ａ）の実線のような電圧分布を得る。
【００６１】
次に、電圧逸脱箇所を含む区間より上流側（区間内も含む）で最も近くにある線路用電圧調整器２Ａ１２が選択され、電圧を下げるようにタップを切り換えて（ｂ）の実線のような電圧分布を得る。さらに、適正範囲に入らない区間については、需要家Ａ及Ｃｎが保有する分散型電源から無効電力（系統から見て遅れ）を供給し、さらに電圧を低下させて、適正範囲内に抑えることができる。
【００６２】
図１０は、図１に示した連系装置５１〜５３が常時「閉」の状態で運用されているループありの場合に、配電線２Ａ１で電圧上限値の逸脱、配電線２Ａ２で重負荷による電圧下限値の逸脱が発生した時の制御動作例である。（ａ）は配電変電所の送り出し電圧制御、（ｂ）は連系装置の有効・無効電力制御による電圧制御、（ｃ）は分散型電源の無効電力制御による電圧調整である。
【００６３】
配電線２Ａ１において、需要家Ａ及びＣｎの保有する分散型電源が逆潮流し、（ａ）の破線のように電圧が上昇し、かつ需要家Ｂの負荷により著しく電圧降下が発生し、それぞれ適性範囲を逸脱したと想定する。この時、該当する配電線が接続されている配電変電所のバンク変圧器２Ａが選択され、送り出し電圧を下げるようにタップを切り換え、（ａ）の実線のような電圧分布を得る。
【００６４】
次に、該当する配電線２Ａ１、２Ａ２に設置されている連系装置５２が選択され、有効電力制御により潮流配分を調整し、無効電力制御により電圧を適正範囲に近づける。この時点で配電線２Ａ２は適正範囲に収まった。さらに、それでも適正範囲に入らない配電線２Ａ１の区間について、需要家Ａ及びＣｎが保有する分散型電源から無効電力（系統から見て遅れ）を供給し、当該区間の電圧を低下させて適正範囲内に抑えることができる。
【００６５】
このように、系統制御機器と需要家の分散型電源の設備を協調して制御することで、分散型電源が配電系統に大量に導入された場合でも、配電線増設などの設備投資を必要とせずに配電系統の電力品質を適正な状態に維持することができる。また、本発明では分散型電源のユーザでもある需要家自身が品質維持に協力するため、分散型電源の系統連系条件を厳しくして需要家への電圧補償装置設置の義務付け、小規模電源への逆潮流制限や接続制限などを課す必要がなくなる。それゆえ、分散型電源の導入障壁を低くできるとともに、分散型電源の運用の制約も小さくできるため、分散型電源導入による需要家のコストメリットを確保できる。
【００６６】
図１１に品質管理センタの管理サーバで使用するデータファイルの構成例を示す。品質管理センタ１の記憶装置１０３内には、モニタリングした各配電線の所定位置の電圧、電流等の系統状態データを格納したデータ１０３１のファイルがある。また、各フィーダに設置してあるセンサ付開閉器２Ａ１１、線路用電圧補償装置２Ａ１２、柱上変圧器１４、配電線の連系装置５１〜５３等、系統制御機器の状態（稼動状態、制御値等）を格納した系統制御機器データ１０３２のファイルがある。また、モニタリングした各需要家の電源出力、負荷等のデータを格納した需要家状態データ１０３３、各需要家の品質管理に対する協力を示す需要家貢献度データ１０３４、各分散型電源の発電特性データ１０３５のファイルがある。さらに、外部のデータベースより通信回線を介して逐次取得して整理、格納した天候予測データ、風況予測データ、気温予測データのファイルとで構成される。
【００６７】
図１２に電力品質維持支援システムの管理サーバの出力画面の一例を示す。配電系統状態表示として、配電線毎にモニタリングした各部の電圧、電流値、電圧逸脱発生の有無、負荷率、系統故障の有無等を表示する。また、需要家状態表示として、需要家毎に受電契約内容、保有する電源種別、モニタリングした発電出力を表示する。さらに、全て購入電力でまかなった場合のコスト（電力料金）に対するコストメリット（％）、電力品質維持制御への協力回数（回）、需要家の設備異常の有無等を表示する。
【００６８】
【発明の効果】
本発明によれば、系統制御機器と需要家設備（分散型電源あるいは力率調整装置）を協調して制御することで、配電系統の電力品質を適正な状態に維持することができる。
【００６９】
電力会社としては、需要家の保有する分散型電源や力率調整装置などに電力品質維持の一翼を担ってもらうことで、分散型電源が多数連系した場合でも配電線増設などの電力品質維持に係る設備投資を抑制することができる。
【００７０】
また、必要以上に分散型電源の系統連系条件を厳しくする必要がなくなるので、需要家にとって分散型電源の導入障壁が低くなるとともに、電源運用の制約も小さくできるので分散型電源導入によるコストメリットの減少を防止できる。したがって、分散型電源の普及の阻害要因を排除することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である電力品質維持支援システムの構成を示す単線結線図。
【図２】配電線の相互連系点に設置される連系装置のブロック構成図。
【図３】本発明の電力品質維持支援方法によるビジネスの基本形態となる概念図。
【図４】本発明の電力品質維持支援方法によるビジネスの一例を示す流れ図。
【図５】本発明の電力品質維持支援方法によるビジネスの他の例を示す流れ図。
【図６】本発明の電力品質維持支援方法によるビジネスの更に他の例を示す流れ図。
【図７】品質管理代行会社と需要家の間の契約種別の例を示す説明図。
【図８】本発明の一実施例による電力品質維持支援方法の手順を示すフローチャート。
【図９】電力品質維持支援システムの制御動作の効果を示す電圧遷移図。
【図１０】電力品質維持支援システムの他の制御動作の効果を示す電圧遷移図。
【図１１】管理サーバで使用するデータファイルの構成図。
【図１２】管理サーバの表示画面の一例を示す画面構成図。
【符号の説明】
１…品質管理センタ、１０１…通信制御装置、１０２…管理サーバ、１０３…記憶装置、２…配電変電所、２Ａ，２Ｂ…バンク変圧器、２Ａ１，２Ａ２，２Ｂ１，２Ｂ２…配電線、２Ａ３，２Ａ４，２Ａ５…配電線連系線、２Ａ１１…センサ付開閉器、２Ａ１２…線路用電圧調整器、３…配電変電所制御システム、４１，４２…通信回線、５１〜５３…連系装置、７…通信制御端末、８…負荷、９…分散型電源、１０…力率調整装置、１１，１３…遮断器、１２…受電用変圧器、１４…柱上変圧器。

Claims (8)

1. 需要家の分散型電源の運転データと配電系統の系統状態データをオンラインで入手し、前記分散型電源と配電系統に設置した系統制御機器を協調させて各々の制御値を演算し、前記分散型電源の出力制御指令を需要家に、前記系統制御機器の制御指令を配電変電所制御システムに伝送することを特徴とする配電系統の電力品質維持支援方法。
2. 配電系統の系統状態データと、分散型電源を持つ需要家の運転データと負荷データと、力率調整装置を持つ需要家の負荷データをオンラインで入手し、前記系統状態データ、前記運転データ及び前記負荷データに基づいて、前記配電系統に設置した系統制御機器と前記需要家の設備である分散型電源や力率調整装置を協調させて各々の制御値を演算し、前記分散型電源の出力制御指令と前記力率調整装置の調整指令を需要家に、前記系統制御機器の制御指令を配電変電所制御システムに伝送することを特徴とする配電系統の電力品質維持支援方法。
3. 請求項１または２において、
   入手した系統状態データから配電線に電圧および／または潮流が適正範囲を逸脱する異常がある場合に、前記異常の解消に寄与できる系統制御機器及び需要家を選択し、前記配電線の異常を解消するように前記制御値を決定することを特徴とする配電系統の電力品質維持支援方法。
4. 請求項３において、
   前記配電線の異常を解消する前記制御値は、系統側で前記配電線への送り出し電圧や線路用電圧調整器の調整量、需要家側で前記分散電源の無効電力量であることを特徴とする配電系統の電力品質維持支援方法。
5. 分散型電源を持つ複数の需要家設備を接続する配電系統の電力品質を監視する品質管理センタを備える電力品質維持支援システムにおいて、前記品質管理センタは、需要家の分散型電源の運転データをオンラインで入手する手段と、配電系統の系統状態データをオンラインで入手する手段と、前記分散型電源と配電系統に設置した系統制御機器を協調させてそれぞれの制御値を演算する手段と、分散型電源の出力制御指令を需要家に、系統制御機器の制御指令を配電変電所制御システムに伝送する手段を有することを特徴とする配電系統の電力品質維持支援システム。
6. 代行会社が電力会社及び需要家をネットワークで結び、配電系統の電力品質を監視し、その品質を維持させる支援方法において、
   代行会社は、電力会社から配電系統の系統状態データ、需要家から分散型電源の運転データをオンラインで入手し、配電系統に電圧および／または潮流が適正範囲を逸脱する異常がある場合に、前記異常に関係する系統制御機器及び需要家の分散型電源を選択し、前記異常を解消するように系統制御機器制御指令を電力会社に、電源出力調整指令を需要家にオンラインで送出することを特徴とする配電系統の電力品質維持支援方法。
7. 請求項６において、
   代行会社は予め需要家と前記分散型電源の電源運用契約を結び、前記分散型電源の遠隔運転や前記異常のときの電源出力調整指令の出力を行なうことを特徴とする配電系統の電力品質維持支援方法。
8. 請求項７において、
   代行会社は、前記電源出力調整の指令に対する需要家の協力の回数または程度を計測し、品質管理協力費を算出することを特徴とする配電系統の電力品質維持支援方法。

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