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技術 配電システムの制御方法及び情報処理装置

出願人 中国電力株式会社
発明者 武内保憲木本厚徳河内清次林儀一郎中川敬夫加藤弘洋仁保航一郎
出願日 2013年2月20日 (7年10ヶ月経過) 出願番号 2013-030909
公開日 2014年9月4日 (6年3ヶ月経過) 公開番号 2014-161172
状態 特許登録済
技術分野 交流の給配電
主要キーワード 状態監視センサ 中央制御所 バイオマス発電装置 低圧線 kWh程度 光学式記録装置 出力供給 出力抑制量
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (8)

課題

需要家側の発電設備売電量を制限することなく電力系統潮流変動を防ぐ。

解決手段

変圧器4と、低圧線3から電力供給を受ける複数の需要家5と、需要家5に設けられた発電設備51と、変圧器4に併設された蓄電池10と、発電設備51の発電電力を蓄電池10又は低圧線3のいずれかを選択して供給する切換スイッチ20が設けられた発電電力供給線71と、蓄電値10の電力の低圧線3への供給有無を制御するオンオフスイッチ30が設けられた蓄電池放電電力供給線6と、を含む配電システム1において、制御装置100が、蓄電池10の蓄電量、低圧線3の電圧、及び低圧線の電力供給の状態のうちの少なくともいずれかに応じて、切換スイッチ20及びオンオフスイッチ30のうちの少なくともいずれかを制御し、蓄電池10の蓄電量、低圧線3の電圧、及び低圧線3の電力供給の状態を制御するようにする。

概要

背景

昨今、再生可能エネルギーの全量買取制度(固定価格買取制度)も後押しとなって、家庭用太陽光発電装置などの需要家向けの発電設備分散型電源)の導入が急速に進んでいる。しかし電力系統に発電設備が多数接続されると大量の逆潮流が発生し、電気設備技術基準規定電圧を逸脱してしまう可能性が高くなる。

逆潮流を抑制する技術について、例えば、特許文献1には、配電系統高圧線から低圧線への接続を行う柱上変圧器低圧側に蓄電装置を設置し、柱上変圧器低圧側の潮流変動に対して充放電を行うことにより低圧線から高圧線の逆潮流を防止し、高圧線の電圧上昇を低減することが記載されている。

また特許文献2には、太陽光発電システムが多数台連系された配電系統において、配電系統の全需要家出力抑制量を最小化し需要家間の出力抑制量の不平等是正すべく、或る時刻における地域の全需要家のPCSパワーコンディショナ端電圧を測定し、最も高い電圧を示した需要家のPCSの端電圧と電圧管理値の差分を算出し、その最も高い電圧を示した需要家のPCSの整定値を電圧管理値と同じ値とし、その他の需要家のPCSの整定値を、上記測定した各電圧に上記差分を加算した値として、各需要家にPCSの整定値を設定することが記載されている。

概要

需要家側の発電設備の売電量を制限することなく電力系統の潮流変動を防ぐ。変圧器4と、低圧線3から電力供給を受ける複数の需要家5と、需要家5に設けられた発電設備51と、変圧器4に併設された蓄電池10と、発電設備51の発電電力を蓄電池10又は低圧線3のいずれかを選択して供給する切換スイッチ20が設けられた発電電力供給線71と、蓄電値10の電力の低圧線3への供給有無を制御するオンオフスイッチ30が設けられた蓄電池放電電力供給線6と、を含む配電システム1において、制御装置100が、蓄電池10の蓄電量、低圧線3の電圧、及び低圧線の電力供給の状態のうちの少なくともいずれかに応じて、切換スイッチ20及びオンオフスイッチ30のうちの少なくともいずれかを制御し、蓄電池10の蓄電量、低圧線3の電圧、及び低圧線3の電力供給の状態を制御するようにする。

目的

本発明はこのような背景に鑑みてなされたもので、需要家側に設けられた発電設備の売電量を制限することなく、電力系統の潮流変動を抑制することが可能な、配電システムの制御方法及び情報処理装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

高圧線から供給される電力変圧して低圧線に供給する、変圧器と、前記低圧線を通じて電力供給を受ける複数の需要家と、前記需要家に設けられる発電設備と、前記変圧器に対応して設けられる蓄電池と、前記発電設備の発電電力を前記蓄電池又は前記低圧線のいずれかを選択して供給する切換スイッチが設けられた、発電電力の供給線と、前記蓄電値に蓄えられた電力の前記低圧線への供給有無を制御するオンオフスイッチが設けられた、蓄電池の放電電力の供給線と、前記蓄電池の蓄電量、前記低圧線の電圧、及び前記低圧線の電力供給の状態のうちの少なくともいずれかを検出する、センサと、前記切換スイッチ及び前記オンオフスイッチのうちの少なくともいずれかを制御する、制御装置とを含んで構成される配電システムにおいて、前記制御装置が、前記センサの検出値に応じて、前記切換スイッチ及び前記オンオフスイッチのうちの少なくともいずれかを制御することにより、前記蓄電池の蓄電量、前記低圧線の電圧、及び前記低圧線の電力供給の状態のうちの少なくともいずれかを制御する配電システムの制御方法

請求項2

請求項1に記載の配電システムの制御方法であって、前記制御装置は、前記蓄電池の蓄電量が予め設定された充電目標量未満であり、かつ、前記低圧線の電圧が予め設定された適性範囲の上限値を超えているときは、前記発電設備の発電電力が前記蓄電池に供給されるように前記切換スイッチを制御する配電システムの制御方法。

請求項3

請求項1または2に記載の配電システムの制御方法であって、前記制御装置は、前記蓄電池の蓄電量が予め設定された充電目標量以上であり、かつ、前記低圧線の電圧が電気設備技術基準規定電圧の上限値を超えており、かつ、前記蓄電池が満充電状態でないときは、前記発電設備の発電電力が前記蓄電池に供給されるように前記切換スイッチを制御する配電システムの制御方法。

請求項4

請求項1乃至3のいずれか一項に記載の配電システムの制御方法であって、前記制御装置は、前記低圧線の電圧が予め設定された適性範囲の下限値未満になると、前記発電設備の発電電力が前記低圧線に供給されるように前記切換スイッチを制御する配電システムの制御方法。

請求項5

請求項1乃至4のいずれか一項に記載の配電システムの制御方法であって、前記制御装置は、前記蓄電池の蓄電量が予め設定された充電目標量以上であり、かつ、前記低圧線の電圧が予め設定された適性範囲の下限値未満であるときに、前記蓄電池から前記低圧線に電力が供給されるように前記オンオフスイッチを制御する配電システムの制御方法。

請求項6

請求項1乃至5のいずれか一項に記載の配電システムの制御方法であって、前記制御装置は、前記蓄電池の蓄電量が予め設定された充電目標量未満であり、かつ、前記低圧線の電力の供給に支障が生じているときは、前記蓄電池から前記低圧線に電力が供給されるように前記オンオフスイッチを制御する配電システムの制御方法。

請求項7

請求項1乃至6のいずれか一項に記載の配電システムの制御方法であって、前記制御装置は、前記蓄電池から前記低圧線に電力が供給されているとき、前記蓄電池の蓄電量が予め設定された充電目標量未満となり、かつ、前記低圧線の電圧が予め設定された適性範囲の上限値を超えると、前記蓄電池から前記低圧線に電力が供給されないように前記オンオフスイッチを制御する配電システムの制御方法。

請求項8

請求項1乃至7のいずれか一項に記載の配電システムの制御方法であって、前記配電システムは、前記発電電力供給線に設けられ、当該発電電力供給線から前記蓄電値の入力側に向かう方向にのみ電流を通過させる第1の一方向性素子、及び、前記蓄電池出力供給線に設けられ、前記蓄電池の出力側から前記低圧線に向かう方向にのみ電流を通過させる第2の一方向性素子、のうちの少なくともいずれかを備える配電システムの制御方法。

請求項9

請求項1乃至8のいずれか一項に記載の配電システムの制御方法であって、前記配電システムは、前記発電設備から出力される交流電力直流電力に変換して前記蓄電池に供給するコンバータと、前記蓄電池から出力される直流電力を交流電力に変換して前記低圧線に供給するインバータとを備える配電システムの制御方法。

請求項10

請求項1乃至9のいずれか一項に記載の配電システムの制御方法における前記制御装置として機能する情報処理装置であって、前記センサの検出値に応じて、前記切換スイッチ及び前記オンオフスイッチのうちの少なくともいずれかを制御することにより、前記蓄電池の蓄電量、前記低圧線の電圧、及び前記低圧線の電力供給の状態のうちの少なくともいずれかを制御する機能を備えた情報処理装置。

技術分野

0001

この発明は、配電システム制御方法及び情報処理装置に関し、とくに太陽光発電装置などの需要家側に設けられた発電設備売電量を制限することなく電力系統潮流変動を抑制する技術に関する。

背景技術

0002

昨今、再生可能エネルギーの全量買取制度(固定価格買取制度)も後押しとなって、家庭用の太陽光発電装置などの需要家向けの発電設備(分散型電源)の導入が急速に進んでいる。しかし電力系統に発電設備が多数接続されると大量の逆潮流が発生し、電気設備技術基準規定電圧を逸脱してしまう可能性が高くなる。

0003

逆潮流を抑制する技術について、例えば、特許文献1には、配電系統高圧線から低圧線への接続を行う柱上変圧器低圧側に蓄電装置を設置し、柱上変圧器低圧側の潮流変動に対して充放電を行うことにより低圧線から高圧線の逆潮流を防止し、高圧線の電圧上昇を低減することが記載されている。

0004

また特許文献2には、太陽光発電システムが多数台連系された配電系統において、配電系統の全需要家出力抑制量を最小化し需要家間の出力抑制量の不平等是正すべく、或る時刻における地域の全需要家のPCSパワーコンディショナ端電圧を測定し、最も高い電圧を示した需要家のPCSの端電圧と電圧管理値の差分を算出し、その最も高い電圧を示した需要家のPCSの整定値を電圧管理値と同じ値とし、その他の需要家のPCSの整定値を、上記測定した各電圧に上記差分を加算した値として、各需要家にPCSの整定値を設定することが記載されている。

先行技術

0005

特開2012−39774号公報
特開2012−70598号公報

発明が解決しようとする課題

0006

ところで、例えば上記特許文献2のように、配電系統全体需給バランスを維持することを目的として需要家側の発電設備の出力抑制がなされると、需要家側の発電設備の導入効果が損なわれてしまうことになる。とくに全量買取制度では、発電設備が長期間(10年程度以上)所期の性能を発揮し続けることを前提として売電電力買い取り価格が決定されるため、出力抑制がなされることにより発電設備の導入意欲が大きく損なわれてしまい、ひいてはグリーン電力設備の普及促進への影響も懸念される。

0007

本発明はこのような背景に鑑みてなされたもので、需要家側に設けられた発電設備の売電量を制限することなく、電力系統の潮流変動を抑制することが可能な、配電システムの制御方法及び情報処理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

0008

上記目的を達成するための本発明の一つは、配電システムの制御方法であって、高圧線から供給される電力を変圧して低圧線に供給する、変圧器と、前記低圧線を通じて電力供給を受ける複数の需要家と、前記需要家に設けられる発電設備と、前記変圧器に対応して設けられる蓄電池と、前記発電設備の発電電力を前記蓄電池又は前記低圧線のいずれかを選択して供給する切換スイッチが設けられた、発電電力の供給線と、前記蓄電値に蓄えられた電力の前記低圧線への供給有無を制御するオンオフスイッチが設けられた、蓄電池の放電電力の供給線と、前記蓄電池の蓄電量、前記低圧線の電圧、及び前記低圧線の電力供給の状態のうちの少なくともいずれかを検出する、センサと、前記切換スイッチ及び前記オンオフスイッチのうちの少なくともいずれかを制御する、制御装置とを含んで構成される配電システムにおいて、前記制御装置が、前記センサの検出値に応じて、前記切換スイッチ及び前記オンオフスイッチのうちの少なくともいずれかを制御することにより、前記蓄電池の蓄電量、前記低圧線の電圧、及び前記低圧線の電力供給の状態のうちの少なくともいずれかを制御することとする。

0009

本発明によれば、制御装置が、蓄電池の蓄電量、低圧線の電圧、及び低圧線による電力の供給状態のうちの少なくともいずれかに応じて、切換スイッチ及びオンオフスイッチを制御し、蓄電池の蓄電量、低圧線の電圧、低圧線による電力の供給状態のうちの少なくともいずれかを調節するので、需要家の発電設備の発電電力を有効に利用することができる。また発電設備の発電電力を蓄電池に蓄電することにより発電電力を無駄なく売電電力量とすることができるので、需要家に売電量の抑制を強いる必要がなく、需要家における発電設備の導入効果や導入意欲を損なうことがない。また蓄電池に蓄えられた電力を利用して低圧線の電圧調整を図ることができ、電力の安定供給を図ることができる。また蓄電池が高圧線と発電設備との間にバッファとして介在することになるので、高圧線側の潮流変動も抑制される。

0010

本発明のうちの他の一つは、上記制御方法であって、前記制御装置は、前記蓄電池の蓄電量が予め設定された充電目標量未満であり、かつ、前記低圧線の電圧が予め設定された適性範囲の上限値を超えているときは、前記発電設備の発電電力が前記蓄電池に供給されるように前記切換スイッチを制御することとする。

0011

このように、蓄電池の蓄電量が予め設定された充電目標量未満であり、かつ、低圧線の電圧が予め設定された適性範囲の上限値を超えているときは、制御装置は、発電設備の発電電力を蓄電池に供給して蓄電池を充電するので、発電設備によって発電される電力を有効に売電することができる。またこのとき低圧線は発電設備から切り離されているので、発電電力によって低圧線の電圧が影響されることもなく、需要家に安定して電力を供給することができる。

0012

本発明のうちの他の一つは、上記制御方法であって、前記制御装置は、前記蓄電池の蓄電量が予め設定された充電目標量以上であり、かつ、前記低圧線の電圧が電気設備技術基準の規定電圧の上限値を超えており、かつ、前記蓄電池が満充電状態でないときは、前記発電設備の発電電力が前記蓄電池に供給されるように前記切換スイッチを制御することとする。

0013

このように、蓄電池の蓄電量が充電目標量以上であっても、低圧線の電圧が電気設備技術基準の規定電圧の上限値を超えているときは、制御装置は、蓄電池が満充電状態でない限り、発電設備の発電電力を蓄電池に供給するようにして蓄電池を充電するので、低圧線の電圧の上昇を確実に防ぐことができる。また需要家は発電設備で発電された電力を有効に売電することができる。

0014

本発明のうちの他の一つは、上記制御方法であって、前記制御装置は、前記低圧線の電圧が予め設定された適性範囲の下限値未満になると、前記発電設備の発電電力が前記低圧線に供給されるように前記切換スイッチを制御することとする。

0015

このように、低圧線の電圧が適性範囲の下限値未満になると、制御装置は、発電設備の発電電力を低圧線に供給するので、発電設備の発電電力を利用して低圧線の電圧の低下を防ぐことができる。

0016

本発明のうちの他の一つは、上記制御方法であって、前記制御装置は、前記蓄電池の蓄電量が予め設定された充電目標量以上であり、かつ、前記低圧線の電圧が予め設定された適性範囲の下限値未満であるときに、前記蓄電池から前記低圧線に電力が供給されるように前記オンオフスイッチを制御することとする。

0017

このように、蓄電池の蓄電量が予め設定された充電目標量以上であり、かつ、低圧線の電圧が予め設定された適性範囲の下限値未満であるときは、制御装置は、蓄電池に蓄えられている電力を低圧線に供給するので、蓄電池に蓄えられている電力を利用して低圧線の電圧の低下を抑えることができる。また蓄電池に蓄えられている電力が同じ変圧器から電力供給を受けている需要家間で授受されることとなり、同じ変圧器に接続している需要家間で需給バランスの調整を行うことができる。

0018

本発明のうちの他の一つは、上記制御方法であって、前記制御装置は、前記蓄電池の蓄電量が予め設定された充電目標量未満であり、かつ、前記低圧線の電力の供給に支障が生じているときは、前記蓄電池から前記低圧線に電力が供給されるように前記オンオフスイッチを制御することとする。

0019

このように、蓄電池の蓄電量が予め設定された充電目標量未満であっても、低圧線の電力の供給に支障が生じているときは、制御装置は、蓄電池に蓄えられている電力を低圧線に供給するようにするので、低圧線に生じている支障の迅速な解消を図ることができる。

0020

本発明のうちの他の一つは、上記制御方法であって、前記制御装置は、前記蓄電池から前記低圧線に電力が供給されているとき、前記蓄電池の蓄電量が予め設定された充電目標量未満となり、かつ、前記低圧線の電圧が予め設定された適性範囲の上限値を超えると、前記蓄電池から前記低圧線に電力が供給されないように前記オンオフスイッチを制御することとする。

0021

このように、蓄電池から低圧線に電力を供給しているときに、蓄電池の蓄電量が予め設定された充電目標量未満となり、かつ、低圧線の電圧が適性範囲の上限値を超えると、制御装置は、オンオフスイッチを制御して、蓄電池から低圧線に電力が供給されないようにするので、蓄電池の蓄電量を適性に保つことができるとともに、低圧線の電圧が適性範囲を逸脱してしまうのを防ぐことができる。

0022

本発明のうちの他の一つは、上記制御方法であって、前記配電システムは、前記発電電力供給線に設けられ、当該発電電力供給線から前記蓄電値の入力側に向かう方向にのみ電流を通過させる第1の一方向性素子、及び、前記蓄電池出力供給線に設けられ、前記蓄電池の出力側から前記低圧線に向かう方向にのみ電流を通過させる第2の一方向性素子、のうちの少なくともいずれかを備えることとする。

0023

本発明のうちの他の一つは、上記配電システムであって、前記配電システムは、前記発電設備から出力される交流電力直流電力に変換して前記蓄電池に供給するコンバータと、前記蓄電池から出力される直流電力を交流電力に変換して前記低圧線に供給するインバータとを備えることとする。

0024

その他、本願が開示する課題、及びその解決方法は、発明を実施するための形態の欄、及び図面により明らかにされる。

発明の効果

0025

本発明によれば、需要家側に設けられた発電設備の売電量を制限することなく、電力系統の潮流変動を抑制することができる。

図面の簡単な説明

0026

配電システム1の概略的な構成を示す図である。
コンバータ41、インバータ42、第1の一方向性素子44、及び第2の一方向性素子45の一例を示す図である。
制御装置100が備える主なハードウエアを示す図である。
制御装置100が備える主な機能を示す図である。
充電処理S500を説明するフローチャートである。
低圧線3の電圧の定格値が100Vである場合における規定範囲並びに適性範囲の関係を示す図である。
放電処理S700を説明するフローチャートである。

実施例

0027

以下、実施形態につき図面を参照しつつ詳細に説明する。

0028

図1に本発明の実施形態として説明する配電システム1の概略的な構成を示している。同図に示すように、配電システム1は、電力会社等によって運用される電力系統の高圧線2(高圧配電線)から供給される高圧(例えば6600V)の電力を変圧(例えば、200V、100Vに降圧)して低圧線3(低圧配電線)に供給する変圧器4(柱上変圧器、地上変圧器等)、低圧線3の一部を構成し、変圧器4から電力の供給を受ける複数の需要家5の夫々に供給する複数の買電配線61、需要家5側に設置されている発電設備51によって発電された電力を低圧線3又は後述する蓄電池10のいずれかに供給する複数の売電用配線71(発電電力供給線)、及び売電用配線71を通じて供給される電力によって充電され、変圧器4に対応して設けられる蓄電池10を備えている。

0029

需要家5は、例えば、一般家庭、企業や官公等の組織工場などである。発電設備51は、例えば、太陽光発電装置、風力発電装置水力発電装置バイオマス発電装置地熱発電装置波力発電装置などである。

0030

蓄電池10は、各需要家5の発電設備51の発電電力によって充電される、二次電池(例えば、鉛蓄電池レドックスフロー電池ナトリウム硫黄電池NAS電池)、ニッケル水素電池リチウムイオン電池)、電気二重層キャパシタフライホイールバッテリー超電導電力貯蔵装置SMES:Superconducting Magnetic Energy Storage)などである。尚、蓄電池10の容量は、例えば、変圧器4のkVA値と同程度のkWh値に設定される(例えば、変圧器4の容量が30kVAであれば、蓄電池10の容量は30kWh程度に設定される)。

0031

配電システム1は、売電用配線71に設けられ、発電設備51の発電電力の供給先を、蓄電池10又は低圧線3のいずれかを選択して供給する、切換スイッチ20、蓄電池10に蓄えられている電力を低圧線3に導く、蓄電池放電電力供給線6、蓄電池放電電力供給線6に設けられ、蓄電池10に蓄えられている電力の低圧線3への供給有無(蓄電池10の出力側と低圧線3との接続有無)を切り替える、オンオフスイッチ30、売電用配線71を通じて供給される交流電力を蓄電池10に供給する直流電力に変換する、コンバータ41、蓄電池10から供給される直流電力を低圧線3に供給する交流電力に変換する、インバータ42、売電用配線71から蓄電池10の入力側に向かう方向にのみ電流を通過させる(蓄電池10の入力側から売電用配線71の方向への電流の逆流を阻止する)、第1の一方向性素子44(例えば、パワーダイオード)、及び、蓄電池10の出力側から低圧線3に向かう方向にのみ電流を通過させる(低圧線3から蓄電池10の出力側に向かう方向への電流の逆流を阻止する)、第2の一方向性素子45(例えば、パワーダイオード)などを含む。

0032

同図に示すように、各需要家5には、発電設備51の発電電力に基づく交流電力を出力するPCS52(PCS:Power Conditioning Subsystem)、買電用配線61を流れる電流に基づき需要家5の買電電力量計測する買電電力量計54、売電用配線71を流れる電流に基づき需要家5の売電電力量を計測する売電電力量計55が設けられている。PCS52は、例えば、逆変換装置や連系用の保護装置を備える。

0033

配電システム1は、各発電設備51の現在の発電電力量発電機出力)を取得する発電量監視センサ、低圧線3の現在の電圧を取得する低圧線電圧センサ、蓄電池10の現在の蓄電量(SOC(100%で満充電、50%で半分充電、0%で完全放電)(SOC:State Of Charge))を取得する蓄電量監視センサ(これは例えば蓄電池10の端子間電圧を計測する電圧計である)、及び低圧線3の電力供給の状態(例えば、停電有無、瞬停有無、フリッカ有無等をパラメータとして求められる供給信頼度で表される)を取得する低圧線状態監視センサ(以下、各種センサ200と称する。)を、例えば、低圧線3、変圧器4、需要家5、買電用配線61、売電用配線71、切換スイッチ20、オンオフスイッチ30、電力会社の中央制御所変電所電柱などの要所に備える。各種センサ200は、いずれも制御装置と通信可能に接続されている。

0034

また配電システム1は、各種センサ200、買電電力量計54、及び売電電力量計55の夫々と通信可能に接続される、一つ以上の情報処理装置を用いて構成される制御装置100を備える。尚、制御装置100の全部又は一部のハードウエアは、例えば、電力会社の中央制御所、変電所、電柱、変圧器4,蓄電池10、需要家5、低圧線3、PCS52等の要所に設けられる。制御装置100は、単数の情報処理装置によって実現されるものであってもよいし、通信可能に接続された複数の情報処理装置が協調動作することによって実現されるものであってもよい。例えば、制御装置100の全部又は一部の機能をPCS52が担う構成であってもよい。

0035

図2に、前述したコンバータ41、インバータ42、第1の一方向性素子44、及び第2の一方向性素子45の回路構成を示す。尚、コンバータ41、インバータ42、第1の一方向性素子44、及び第2の一方向性素子45の回路構成は、同図に示すものに限られない。これらの具体的な機能並びに必要の有無は、発電設備51やPCS52等の構成に応じて適宜選択もしくは決定される。

0036

この回路において、第1の一方向性素子44は、各相に対応して設けられた3つのダイオードDa,Db,Dcによって実現されている。同図に示すように、各ダイオードDa,Db,Dcは、いずれも切換スイッチ20から蓄電池10の方向に流れる電流のみを通過させるように設けられている。

0037

またこの回路において、コンバータ41は、相ごとに2つずつ設けられたサイリスタの3つの組み合わせ(SRa1とSRa2、SRb1とSRb2、SRc1とSRc2)により構成される三相全波整流回路によって実現されている。

0038

またこの回路において、第2の一方向性素子45は、各相に対応して設けられた3つのダイオードDd,De,Dfによって実現されている。同図に示すように、各ダイオードDd,De,Dfは、いずれも蓄電池10からオンオフスイッチ30の方向に流れる電流のみを通過させるように設けられている。

0039

またこの回路において、インバータ42は、相ごとに2つずつ設けられたサイリスタの3つの組み合わせ(SRd1とSRd2、SRe1とSRe2、SRf1とSRf2)により構成される電圧形インバータによって実現されている。同図に示すように、誘導負荷遅れ電流成分を直流電源帰還させるべく、サイリスタSRd1,SRd2,SRe1,SRe2,SRf1,SRf2の各端子間には、夫々、フリーホイールダイオードDd1,Dd2,De1,De2,Df1,Df2を設けてある。同図に示すコンデンサCは平滑用である。

0040

制御装置100は、前述した各種センサ(発電量監視センサ、低圧線電圧センサ、蓄電量監視センサ、低圧線状態監視センサ)、買電電力量計54、及び売電電力量計55から値(情報)を取得し、取得した値に基づき、変圧器4、蓄電池10、切換スイッチ20、オンオフスイッチ30、コンバータ41、インバータ42、発電設備51、及びPCS52などの配電システム1を構成している装置や設備を制御する。

0041

図3に制御装置100が備える主なハードウエアを示している。制御装置100は情報処理装置(コンピュータ)をベースとして構成されている。同図に示すように、制御装置100は、中央処理装置101、記憶装置102、通信回路103、及び制御回路104を備えている。

0042

中央処理装置101は、例えば、CPU、MPU等である。記憶装置102は、半導体記憶装置磁気記録装置光学式記録装置等である。通信回路103は、各種通信方式に対応した通信モジュールを備えて構成され、他の装置(各種センサ200、変圧器4、切換スイッチ20、オンオフスイッチ30、PCS52等)との間で、LAN、電力線通信PLC)、インターネット専用線公衆通信網等を介して通信を行う。制御回路104は、中央処理装置101からの指示に応じて、他の装置(切換スイッチ20、オンオフスイッチ30、PCS52等)と通信し、これらの動作を制御する。

0043

図4に制御装置100が備える主な機能を示している。同図に示すように、制御装置100は、統合制御処理部411、蓄電池充電処理部412、及び蓄電池放電処理部413の各機能を備える。尚、これらの機能は、中央処理装置101が記憶装置102に格納されているプログラム読み出して実行することによって、もしくは制御装置100が備えるハードウエアの機能によって、もしくは制御装置103が前述した各種装置や各種設備を制御することによって実現される。

0044

統合制御処理部411は、電力系統の全体もしくは一部を対象として需給バランスの調整(以下、統合制御と称する。)を行うべく、各需要家5の売電電力量もしくは買電電力量を調節する。尚、本実施形態では、統合制御は、原則として、蓄電池充電処理部412によって行われる処理、及び蓄電池放電処理部413によって行われる処理に優先して行われるものとする。

0045

蓄電池充電処理部412は、各種センサ200によって検出される、蓄電池10の蓄電量(SOC)、低圧線3の電圧、及び低圧線3の電力供給の状態のうち、少なくともいずれかに応じて切換スイッチ20を制御し、発電設備51の発電電力による蓄電池10の充電に関する処理(後述する充電処理S500)を行う。

0046

蓄電池放電処理部413は、各種センサ200によって検出される、蓄電池10の蓄電量(SOC)、低圧線3の電圧、及び低圧線3の電力供給の状態のうち、少なくともいずれかに応じてオンオフスイッチ30を制御し、蓄電池10に蓄えられている電力の放電に関する処理(後述する放電処理S700)を行う。

0047

続いて、以上の構成からなる配電システム1において、制御装置100を主体として行われる処理について具体的に説明する。

0048

図5は、制御装置100が行う処理の一つ(以下、充電処理S500と称する。)を説明するフローチャートである。制御装置100はこの充電処理S500を繰り返し実行する。

0049

同図に示すように、制御装置100は、まず前述した発電量監視センサから入力される値に基づき、発電設備51が現在、発電中であるか否か(発電設備51から発電機出力が得られているか否か(もしくは発電設備51から予め設定された閾値以上の発電機出力が得られているか否か))を判断する(S511)。

0050

発電設備51が現在、発電中であると判断すると(S511:YES)、続いて制御装置100は、現在、統合制御処理部411による統合制御を実行中であるか否かを判断する(S512)。現在、統合制御を実行中である場合(S512:YES)、処理はS511に戻り、現在、統合制御を実行中でない場合(S512:NO)、処理はS513に進む。

0051

S513では、制御装置100は、現在、蓄電池10が放電中であるか否かを判断する。尚、制御装置100は、この判断を、例えば、オンオフスイッチ30の接点の状態、インバータ42の動作状態、蓄電池10の出力電流等に基づき行う。現在、蓄電池10が放電中である場合(S513:YES)、処理はS511に戻り、現在、蓄電池10が放電中でなければ(S513:NO)、処理はS514に進む。

0052

S514では、制御装置100は、前述した蓄電量監視センサから入力される値に基づき、現在、蓄電池10のSOCが予め設定された充電目標量未満であるか否かを判断する。現在、蓄電池10のSOCが充電目標量未満である場合(S514:YES)、処理はS515に進む。一方、蓄電池10のSOCが充電目標量以上である場合(S514:NO)、処理はS531に進む。

0053

尚、充電目標量は、例えば、蓄電池10の容量の30〜50%に設定される。例えば、変圧器4の容量が30kVAであり、変圧器4の配下に一般家庭(需要家5)が10程度接続している場合には、停電時に1軒あたり平均1kWの電力を消費しても、1〜1.5時間程度の電力を蓄電池10によって補償することができる。

0054

S515では、制御装置100は、前述した低圧線電圧センサから入力される値に基づき、低圧線3の電圧が予め設定された適性範囲の上限値を超えているか否かを判断する。そして低圧線3の電圧が適性範囲の上限値を超えていない場合は、低圧線3の電圧が適性範囲の上限値を超えるまで待機する(S515:NO)。尚、低圧線3の電圧が適性範囲の上限値を超えていない場合、このように低圧線3の電圧が適性範囲の上限値を超えるまで待機するのではなく、S511の処理に戻るようにしてもよい。

0055

上記適性範囲は低圧線3の電圧の適性範囲を示す目安である。例えば、低圧線3の電圧の定格値が100Vである場合、電気設備技術基準の規定電圧の範囲(以下、規定範囲とも称する。)は101V±6V=95V〜107Vであるが、この場合、例えば、適性範囲の上限値は、規定範囲の上限値よりも3V低い104Vに、適性範囲の下限値は、規定範囲の下限値よりも3V高い98Vに設定される。

0056

図6に低圧線3の電圧の定格値が100Vである場合における規定範囲並びに適性範囲の関係の一例を示す。

0057

S515において、低圧線3の電圧が適性範囲の上限値を超えていると判断すると(S515:YES)、制御装置100は、発電設備51の発電電力が蓄電池10に供給されるように切換スイッチ20を制御し(S516)、蓄電池10の充電を開始する(S517)。

0058

このように、制御装置100は、蓄電池10の蓄電量が予め設定された充電目標量未満であり(S514:YES)、かつ、低圧線3の電圧が予め設定された適性範囲の上限値を超えているときは(S515:YES)、発電設備51の発電電力を蓄電池10に供給して蓄電池10を充電するので、発電設備51によって発電される電力を有効に売電することができる(発電設備51から蓄電池10に供給される電力は、売電電力量計55によって売電電力量として計測されることになる。)。このため、需要家5において、発電設備51の導入効果並びに導入意欲を高めることができ、グリーン電力設備の導入を促進することができる。またこのとき低圧線3は発電設備51と切り離されているので、発電設備51の発電電力によって低圧線3の電圧が影響されることもなく、需要家5に安定して電力を供給することができる。

0059

蓄電池10の充電を開始した後、制御装置100は、蓄電池10のSOCが充電目標量以上になったか否かをリアルタイム監視する(S518)。蓄電池10のSOCが充電目標量以上になったことを検知すると(S518:YES)、制御装置100は、発電設備51から蓄電池10への電力供給を停止する(S519)。

0060

その後、制御装置100は、低圧線3の電圧が予め設定された適性範囲の下限値未満になったか否かを判断し、低圧線3の電圧が適性範囲の下限値未満になっていない場合は、低圧線3の電圧が適性範囲の下限値未満になるまで待機する(S520)。尚、低圧線3の電圧が適性範囲の下限値未満になっていない場合、このように低圧線3の電圧が適性範囲の下限値未満になるまで待機するのではなく、S511の処理に戻るようにしてもよい。

0061

制御装置100は、低圧線3の電圧が適性範囲の下限値未満になっていることを検知すると(S520:YES)、発電設備51の発電電力が低圧線3に供給されるように切換スイッチ20を制御する(S521)。その後、処理はS511に戻る。

0062

このように、制御装置100は、低圧線3の電圧が適性範囲の下限値未満になると(S520)、切換スイッチ20を制御して発電設備51の発電電力が低圧線3に供給されるようにするので、発電設備51の発電電力を利用して低圧線3の電圧の低下を抑えることができる。

0063

S531では、制御装置100は、現在、低圧線3の電圧が規定範囲の上限値(107V)を超えているか否かを判断する。現在、低圧線3の電圧が規定範囲の上限値を超えている場合(S531:NO)、処理はS511に戻る。一方、現在、低圧線3の電圧が規定範囲の上限値以下である場合(S531:YES)、処理はS532に進む。

0064

S532では、制御装置100は、前述した蓄電量監視センサから入力される値に基づき、蓄電池10が充電可能な状態か否か(満充電状態か否か(SOC=100%)。満充電状態のときは充電不可。)を判断する。蓄電池10が充電可能でない場合(S532:NO)、処理はS511に戻る。蓄電池10が充電可能である場合(S532:YES)、処理はS533に進む。

0065

S533では、制御装置100は、発電設備51の発電電力が蓄電池10に供給されるように切換スイッチ20を制御し、蓄電池10の充電を開始する(S534)。

0066

このように、制御装置100は、蓄電池10の蓄電量が充電目標量以上である場合でも、低圧線3の電圧が規定範囲の上限値を超えていれば、蓄電池10が満充電状態でない限り、発電設備51の発電電力を蓄電池10に供給して蓄電池10を充電するので、低圧線3の電圧の上昇を抑えることができる。また発電設備51で発電された電力を有効に売電することができる(発電設備51から蓄電池10に供給される電力は、売電電力量計55によって売電電力量として計測されることになる。)。このため、需要家5において、発電設備51の導入効果並びに導入意欲を高めることができ、グリーン電力設備の導入を促進することができる。

0067

蓄電池10の充電中、制御装置100は、蓄電池10が満充電になったか否かを監視し(S535)、満充電になったことを検知すると(S535:NO)、発電設備51から蓄電池10への電力供給を停止させる(S519)。その後、処理はS520に進み、以下、前述と同様の処理が行われる。

0068

図7は、制御装置100の処理の他の一つ(以下、放電処理S700と称する。)を説明するフローチャートである。制御装置100はこの放電処理S700を繰り返し実行する。

0069

同図に示すように、制御装置100は、まず現在、統合制御処理部411による統合制御を実行中であるか否かを判断する(S711)。現在、統合制御を実行中である場合(S711:YES)、処理はS711に戻り、統合制御を実行中でない場合(S711:NO)、処理はS712に進む。

0070

S712では、制御装置100は、現在、蓄電池10が充電中であるか否かを判断する。尚、制御装置100は、この判断を、切換スイッチ20の接点の状態、コンバータ41の動作状態、蓄電池10の入力電流、PCS52の動作状態等に基づき行う。現在、蓄電池10が充電中である場合(S712:YES)、処理はS711に戻る。一方、現在、蓄電池10が充電中でなければ(S712:NO)、処理はS713に進む。

0071

S713では、制御装置100は、前述した蓄電量監視センサから入力される値に基づき、現在、蓄電池10のSOCが充電目標量以上であるか否かを判断する。現在、蓄電池10のSOCが充電目標量以上である場合(S713:YES)、処理はS714に進む。一方、蓄電池10のSOCが充電目標量未満である場合(S713:NO)、処理はS731に進む。

0072

S714では、制御装置100は、前述した低圧線電圧センサから入力される値に基づき、低圧線3の電圧が予め設定された適性範囲の下限値未満であるか否かを判断する。低圧線3の電圧が適性範囲の下限値以上である場合は、低圧線3の電圧が適性範囲の下限値未満になるまで待機する(S714:NO)。尚、低圧線3の電圧が適性範囲の下限値未満でない場合、このように低圧線3の電圧が適性範囲の下限値未満になるまで待機するのではなく、S711の処理に戻るようにしてもよい。

0073

S714において、低圧線3の電圧が適性範囲の下限値未満であると判断すると(S714:YES)、制御装置100は、蓄電池10から低圧線3に電力が供給されるようにオンオフスイッチ30を制御し(S715)、蓄電池10の放電を開始する(S716)。

0074

このように、制御装置100は、蓄電池10の蓄電量が予め設定された充電目標量以上であり(S713:YES)、かつ、低圧線3の電圧が予め設定された適性範囲の下限値未満であるときは(S714:YES)、蓄電池10に蓄えられている電力を低圧線3に供給するので、蓄電池10に蓄えられている電力を利用して低圧線3の電圧の低下を抑えることができる。また蓄電池10に蓄えられた電力が同じ変圧器4から電力供給を受けている需要家5間で授受され、同じ変圧器4に接続している需要家5間で需給バランスの調整を行うことができる。

0075

蓄電池10の放電を開始した後、制御装置100は、蓄電池10のSOCが充電目標量未満になったか否かをリアルタイムに監視する(S717)。蓄電池10のSOCが充電目標量未満になったことを検知すると(S717:YES)、続いて低圧線3の電圧が予め設定された適性範囲の上限値を超えているか否かを判断し、低圧線3の電圧が適性範囲の上限値を超えている場合は、低圧線3の電圧が適性範囲の上限値を超えるまで待機する(S718)。尚、低圧線3の電圧が適性範囲の上限値を超えていない場合は、このように低圧線3の電圧が適性範囲の上限値を超えるまで待機するのではなく、S711の処理に戻るようにしてもよい。

0076

制御装置100は、低圧線3の電圧が適性範囲の上限値を超えていることを検知すると(S718:YES)、蓄電池10から低圧線3に電力が供給されないようにオンオフスイッチ30を制御し(S719)、蓄電池10の放電を終了する(S720)。その後、処理はS711に戻る。

0077

このように、蓄電池10から低圧線3に電力を供給しているときに、蓄電池10の蓄電量が充電目標量未満となり(S717:YES)、かつ、低圧線3の電圧が適性範囲の上限値を超えると、制御装置100は、オンオフスイッチ30を制御して、蓄電池10から低圧線3に電力が供給されないようにするので、蓄電池10の蓄電量を適性に保つことができるとともに、低圧線3の電圧が適性範囲を逸脱してしまうのを防ぐことができる。

0078

S731では、制御装置100は、現在、前述した低圧線状態監視センサから入力される値(情報)に基づき、低圧線3の電力の供給に支障が生じているか否か(例えば、低圧線3の電圧が規定範囲を逸脱している、供給信頼度(例えば、停電有無、瞬停有無、フリッカの有無等を指標として表される値)が予め設定された閾値を下回っている等。)を判断する。現在、低圧線3の電力の供給に支障が生じていない場合(S731:NO)、処理はS711に戻る。一方、現在、低圧線3の電力の供給に支障が生じている場合(S731:YES)、処理はS732に進む。

0079

S732では、制御装置100は、蓄電池10から低圧線3に電力が供給されるようにオンオフスイッチ30を制御し(S732)、蓄電池10の電力の低圧線3への放電を開始する(S733)。その後、制御装置100は、低圧線3に生じていた支障が解消されたか否かをリアルタイムに監視する(S734)。制御装置100が低圧線3に生じていた支障が解消されたことを検知すると(S734:NO)、処理はS719に進む(以下、前述と同様の処理)。

0080

このように、制御装置100は、蓄電池10の蓄電量が予め設定された充電目標量未満である場合でも、低圧線3の電力の供給に支障が生じている場合には、蓄電池10に蓄えられている電力を低圧線3に供給するので、低圧線3に生じた支障に迅速に対応することができる。

0081

以上に説明したように、本実施形態の配電システム1によれば、制御装置100が、蓄電池10の蓄電量、低圧線3の電圧、及び低圧線3による電力の供給状態のうちの少なくともいずれかに応じて、切換スイッチ20及びオンオフスイッチ30を制御し、蓄電池10の蓄電量、低圧線3の電圧、低圧線3による電力の供給状態のうちの少なくともいずれかを調節するので、需要家5の発電設備51の発電電力を有効に利用することができる。また発電設備51の発電電力を蓄電池10に蓄電することにより発電電力を無駄なく売電電力量とすることができるので、需要家5に売電量の抑制を強いる必要がなく、需要家5における発電設備51の導入効果や導入意欲を損なうことがない。また蓄電池10に蓄えられた電力を利用して低圧線3の電圧調整を図ることができ、電力の安定供給を図ることができる。また蓄電池10が高圧線2と発電設備51との間にバッファとして介在することになるので、高圧線2側の潮流変動も抑制される。

0082

尚、以上に説明した実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。

0083

1配電システム、2高圧線、3低圧線、4変圧器、5需要家、6蓄電池放電電力供給線、10蓄電池、20 切換スイッチ、30オンオフスイッチ、41コンバータ、42インバータ、51発電設備、52PCS、54買電電力量計、55売電電力量計、61買電用配線、71売電用配線、44 第1の一方向性素子、45 第2の一方向性素子、100制御装置、103通信装置、104制御回路、411統合制御処理部、412 蓄電池充電処理部、413 蓄電池放電処理部

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