JP2007288877A

JP2007288877A - 複数の分散型電源が連系された配電系統の電力品質維持支援方法及び電力品質維持支援システム

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Publication number: JP2007288877A
Application number: JP2006111852A
Authority: JP
Inventors: Tomoyuki Uchiyama; 倫行内山; Yasunori Ono; 康則大野; Shinichi Kondo; 真一近藤; Masahiro Watanabe; 雅浩渡辺; Akihiko Watanabe; 明彦渡辺
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2006-04-14
Filing date: 2006-04-14
Publication date: 2007-11-01
Anticipated expiration: 2026-04-14
Also published as: JP4890920B2

Abstract

【課題】本発明は複数の分散型電源が連系している配電系統に適正な電力品質を維持し分散型電源間でバラツキの発生を抑制する配電系統の電力品質維持支援方法を提供する。
【解決手段】本発明の配電系統の電力品質維持支援方法は、複数の分散型電源が連携されている配電系統の状態データとこれらの分散型電源の運転データを収集して配電系統の電圧の分布状態を推定し、電圧の分布状態の推定値から配電系統の配電線が所定の電圧範囲から逸脱している電圧逸脱箇所を探索し、電圧逸脱箇所がある場合に配電系統に連係している複数の分散型電源に対する制御値を夫々演算し、演算した制御値により複数の分散型電源を運転した場合の配電系統の潮流の状況と電圧の分布を演算し、演算した潮流の状況と電圧の分布に基づいて制御対象となる分散型電源に対する制御指令値を演算して分散型電源の運転を行なって配電系統の電圧を適正範囲に維持するように構成した。
【選択図】図２

Description

本発明は複数の分散型電源が連系された配電系統の電力品質を維持支援方法及び電力品質維持支援システムに関するものである。

近年、電力自由化の進展やエネルギー産業の構造変化、並びにネットワーク技術である情報技術（ＩＴ）や分散型電源の普及など、電力システムを取り巻く環境は急速に変化しつつある。電力自由化については、「小売り範囲の拡大」に代表される規制緩和が進展しており、２０００年３月に大口需要家への小売りが自由化され、２００５年には高圧電力の需要家へ適用拡大され、２００７年頃には一般家庭等の低圧電力の需要家も対象とした全面自由化が予定されている。

この電力自由化に伴い、ＰＰＳ（ＰｏｗｅｒＰｒｏｄｕｃｅｒａｎｄＳｕｐｐｌｉｅｒ）などの新規小売り事業者の増加が予想される。特に、分散型電源の普及については、国策として太陽光、風力、バイオマス、燃料電池などの新エネルギーを利用した電源の設備容量を２０００年時点の２７８万ｋＷから２０１０年には１９１６万ｋＷへと大幅に増加させる目標が掲げられている。

上記目標を実現するため、例えば２０１０年までに総電力需要の１．３５％を新エネルギーを利用した電源で供給することを義務付けたＲＰＳ制度（ＲｅｎｅｗａｂｌｅＰｏｒｔｆｏｌｉｏＳｔａｎｄａｒｄ：電気事業者によるエネルギー利用に関する特別措置法）等のような制度整備も進められている。

ところで、上記のように分散型電源の導入が進み、電力系統に多数の分散型電源が連系されると、逆潮流による電圧上昇や出力変動による電圧・周波数の変動、あるいは配電線の潮流混雑といった電力品質・供給信頼度の低下が顕在化する点が懸念される。

特に配電系統では適正電圧の維持が重要な課題となる。例えば、配電系統に連系される分散型電源が増加すると見かけ上の負荷が減少することになり、配電変電所からの送り出し電流が減少して電圧が上限値を逸脱するような状況が発生する問題があると考えられる。

特開２００４−５６９９６号公報には、配電系統と、この系統内にある分散電源との間の協調を取りながら配電を行う電力情報管理システムとして、配電系統の潮流と電圧の系統情報及び分散電源の発電量と需要家の消費電力の情報を収集し、配電系統内の分散型電源間で供給能力と不足電力を比較して分散型電源に対する出力増加を申請し、この出力増加の申請が配電系統に設置した電圧調整装置によって対応可能かどうかを判定する。

そして対応可能ならば配電系統の電圧調整装置への対応指示と分散型電源への出力増加指示を夫々行なって、配電系統における潮流の輻輳化を制御する配電系統の制御技術が開示されている。

また、特開２００４−２７４８１２号公報には、配電系統に連係している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を収集し、この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配電系統の管理者に夫々伝送して制御する。

そして、配電系統側の機器の制御だけでなく需要家の分散型電源の出力制御も活用して、電力品質維持に対する分散型電源の貢献度を計測・評価して、この貢献度を電力料金で補償して需要家間の不公平を解消する配電系統の制御技術が開示されている。

特開２００４−５６９９６号公報特開２００４−２７４８１２号公報

しかしながら、特許文献１の特開２００４−５６９９６号公報に記載された技術では、分散型電源に対する出力増加の申請は配電系統内で電圧、潮流に何等かの問題があると、一定時間待ちで申請要否の判断がなされることになる。

そして、一定時間経過後でも上記の状況が改善されなければ分散型電源に対する出力増加を見送るものであり、電力品質を改善する手段は配電系統に設置した電圧調整装置のみでしか行われていない。

よって、常時の運用状態で時々刻々と変化する配電系統の負荷状態への対応遅れや、負荷、分散型電源の分布等の系統条件によっては、配電系統の適正電圧を維持するために特定の分散型電源に出力要請や出力制限が偏って発生する可能性が残るという問題がある。

また、特許文献２の特開２００４−２７４８１２号公報に記載された技術では、配電系統側の機器だけでなく需要家の分散型電源の出力制御も積極的に活用してはいるが、配電系統の電力品質維持に対する分散型電源の貢献度を計測・評価してこれを電力料金で補償するものに過ぎない。

よって、配電系統における負荷や分散型電源の分布等の系統条件によって配電系統の適正電圧を維持するために特定の分散型電源に出力要請や出力制限が偏って起こる問題は解決されない。

本発明の目的は、複数の分散型電源が連系している配電系統に適正な電力品質を維持すると共に、配電系統の電圧変動を解消するための複数の分散型電源に対する出力調節によって分散型電源間でバラツキの発生を抑制した、複数の分散型電源が連系された配電系統の電力品質維持支援方法及び電力品質維持支援システムを提供することにある。

本発明の複数の分散型電源が連系された配電系統の電力品質維持支援方法は、複数の分散型電源が連携されている配電系統の状態データとこれらの分散型電源の運転データを収集し、収集した電力系統の状態データと分散型電源の運転データとから配電系統の電圧の分布状態を推定し、この電圧の分布状態の推定値から配電系統の配電線が所定の電圧範囲から逸脱している電圧逸脱箇所を探索し、電圧逸脱箇所がある場合に配電系統に連係している複数の分散型電源に対する制御値を夫々演算し、演算した制御値により複数の分散型電源を運転した場合の配電系統の潮流の状況と電圧の分布を演算し、この演算した潮流の状況と電圧の分布に基づいて制御対象となる分散型電源に対する制御指令値を演算して分散型電源の運転を行い、配電系統の電圧を適正範囲に維持するように構成したことを特徴とする。

また、本発明の複数の分散型電源が連系された配電系統の電力品質維持支援システムは、複数の分散型電源が連携されている配電系統と複数の分散型電源に夫々設置されて配電系統の状態データと複数の分散型電源の運転データを収集する検出器を備え、前記各検出器によって収集した電力系統の状態データと分散型電源の運転データを通信系統を介して収集して分散型電源が連携されている配電系統の電圧の分布状態を推定する配電系統の状態推定演算器と、この電圧の分布状態の推定値から配電系統の配電線が所定の電圧範囲から逸脱している電圧逸脱箇所を探索する配電線の電圧逸脱箇所探索演算器と、電圧逸脱箇所がある場合に配電系統に連係している複数の分散型電源に対する制御値を夫々演算する分散型電源に対する制御値演算器と、演算した制御値により複数の分散型電源を運転した場合の配電系統の潮流の状況と電圧の分布を演算する配電系統の潮流演算及び電圧分布演算器と、この演算した潮流の状況と電圧の分布に基づいて制御対象となる分散型電源に対する制御指令値を演算して分散型電源の運転を行う分散電源に対する制御指令値演算器とを有する監視制御サーバを備えるように構成したことを特徴とする。

本発明によれば、複数の分散型電源を相互に協調して制御することで、複数の分散型電源が連系している配電系統に適正な電力品質を維持すると共に、配電系統の電圧変動を解消するための複数の分散型電源に対する出力調節に分散型電源間でバラツキの発生を抑制した、複数の分散型電源が連系された配電系統の電力品質維持支援方法及び電力品質維持支援システムが実現できる。

次に本発明の実施例である複数の分散型電源を系統内に有する配電系統の電力品質維持支援システムについて図面を参照して説明する。

本発明の実施例である複数の分散型電源を系統内に有する配電系統と、この配電系統の電力品質維持支援システムの概略構成について図１を用いて説明する。

図１において、複数の分散型電源８１〜８４を有する配電系統２の単線結線と、この配電系統２の電力品質維持支援を行う監視制御サーバ１００を備えた電力品質維持支援システム１の構成とが示されている。

配電系統２の構成は、上位側の配電系統に接続された配電用変圧器５と母線４を介して接続され、電力が供給される複数の配電線４１を備えている。これらの配電線４１の線路の上流側には遮断器６が設置されており、この遮断器６の下流側となる配電線４１の線路中には、電圧センサ３１及び電流センサ３２が夫々設置されている。これらの電圧センサ３１及び電流センサ３２としては、電圧或いは電流センサ付の開閉器を用いてもよい。

また、配電線４１には複数個、例えば４個の電力を発生させる太陽光発電や風力発電等の自然エネルギーを利用した電源、或いはガスエンジンを利用した電源等からなる分散型電源８１〜８４が連系して配設されている。

この場合、分散型電源８１〜８４のうち、分散型電源８１と分散型電源８２とが高圧の配電線、例えば配電線４１に連系しており、分散型電源８３と分散型電源８４とは例えば更に変圧器７を介して低圧にした低圧の配電線４１ａに連系するように構成されている。

分散型電源８１〜８４は実際には電力を消費する負荷とともに需要家が所有する形態が一般的であるが、ここでは説明を簡単にするため負荷は図示していない。

尚、図１では配電線として配電線４１のみを示しているが、実際には複数の配電線が母線４に接続され、配電線４１以外の他の配電線にも複数個の分散型電源が連系された配電系統を構成しているものである。

分散型電源８１〜８４の発電出力や配電線４１を流れる電力の電圧及び電流の計測データを、通信回線９を介して電力品質維持支援システム１へ伝送するために、前記分散型電源８１〜８４には通信制御装置２３〜２６が夫々設置されており、これらの通信制御装置２３〜２６によって分散型電源８１〜８４で発電した発電出力のデータを電力品質維持支援システム１に伝達している。

同様に、配電線４１に設置された電圧センサ３１及び電流センサ３２にも通信制御装置２１及び２２が設置されており、これらの通信制御装置２１及び２２によって検出した配電線４１を流れる電力の電圧及び電流の計測データを電力品質維持支援システム１に夫々伝達している。

また、電力品質維持支援システム１からは、前記各分散型電源８１〜８４に対してその運転状況を個別に制御する制御指令を伝達できるように、通信回線９を介して分散型電源８１〜８４の通信制御装置２３〜２６に夫々入力される構成となっている。

そして、前記電力品質維持支援システム１では、主に配電系統２における電力品質の維持・管理と、配電系統２に連系している分散型電源８１〜８４の電力の検出情報と、これら分散型電源８１〜８４に対する運転の制御指令、及び配電系統２の配電線４１に設置された電圧センサ３１及び電流センサ３２で計測した検出情報の授受が行われる。

前記電力品質維持支援システム１は、通信回線９を介して配電系統２の配電線４１に設置した電圧センサ３１と電流センサ３２、及び分散型電源８１〜８４との間で各種情報の授受を行う。

このため、電圧センサ３１と電流センサ３２に設けられた通信制御装置２１、２６と、分散型電源８１〜８４に夫々設けられた通信制御装置２３〜２６とから各種情報の授受を受けて、電力品質維持支援のための演算処理を行う監視制御サーバ１００と、この監視制御サーバ１００での演算処理に必要な計測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１４、１５と、監視制御結果を表示する表示装置１２と、オペレータが操作を行うための入力装置１３とで構成されている。

記憶装置１４は計測データなどのオンラインデータを格納するためのデータベースであり、記憶装置１５は配電系統の条件（系統構成、線路定数、柱上変圧器のタップ等）や、分散型電源の特性情報および制御履歴などのオフラインデータを格納するためのデータベースである。

１００では、分散型電源を保有している分散型電源８１〜８４、および配電系統の電圧・電流センサ３１および３２に設置している通信制御装置２１〜２６で計測した配電系統２および分散型電源８１〜８４のデータをもとに、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分散型電源の制御値を演算する。

次に、図２に図１で示した電力品質維持支援システム１の監視制御サーバ１００で行う演算処理のフローチャートを示す。以下に、図２に示す演算処理フローにおける各ステップＳ１〜Ｓ８での処理内容と、図５に示す監視制御サーバ１００を構成する各演算装置との関係について説明する。これらのステップＳ１〜Ｓ８の処理は所定の時間間隔（例えば数分程度）で、自動的に繰り返して実行する。

配電系統モニタリング情報収集のステップＳ１：
配電系統２の状態データとして配電線４１の所定位置における電圧、電流のモニタリング情報を収集する。これは配電系統２の配電線４１に設置されている電圧センサ３１及び電流センサ３２で計測された配電系統２の配電線４１の電圧及び電流の検出データを電圧センサ３１及び電流センサ３２に接続された通信制御装置２１、２２から通信回線９を介して伝送し、図５に示す監視制御サーバ１００を構成するモニタリング情報収集器１０１に収容してからデータベース１４に格納する。

分散電源モニタリング情報収集のステップＳ２：
同様に分散型電源８１〜８４のモニタリング情報として、これらの分散型電源８１〜８４に夫々接続された通信制御装置２１〜２６から通信回線９を介して、各分散型電源８１〜８４の発電出力や力率等の計測データを収集し、図５に示す監視制御サーバ１００を構成するモニタリング情報収集器１０１に収容してからデータベース１４に格納する。

分散型電源８１〜８４の発電出力と力率は、各分散型電源８１〜８４に設置されている図示されていない運転制御装置に設けられた出力・力率表示器に各分散型電源８１〜８４の発電出力と力率を計測すると共に、この計測データを所定期間に亘って収集・保管するようになっている。

配電系統状態推定のステップＳ３：
ステップＳ３の処理では、前記の配電系統モニタリング情報収集のステップＳ１、及び分散電源モニタリング情報収集のステップＳ２の各処理で収集した配電系統２の状態量及び分散型電源８１〜８４の発電出力のデータをもとに、図５に示す監視制御サーバ１００を構成する配電系統の状態推定演算器１０２によって、配電系統２の配電線４１の電圧分布を検出、或いは演算により推定する。

また、望ましくは、配電系統の状態推定演算器１０２によって、配電系統２の配電線４１の電圧分布及び電流分布の双方を検出、或いは演算により推定する。

この配電系統状態推定のステップＳ３では、配電系統の状態推定演算器１０２によって電圧センサ３１及び電流センサ３２で計測された計測データがある配電線４１の地点ではこれらの計測データを用いて配電系統の状態量を検出し、計測データがない配電線４１の他の地点では推定演算からその状態量を推定する。

そして、この配電系統状態推定のステップＳ３には、図２に示すように、配電系統の電圧、電流計測のデータ１４１、分散型電源の出力、力率計測データ１４２、及び配電系統条件データ（構成、線路定数、タップ）１５１の各種データが伝達されるように構成されている。

本実施例では配電系統の状態を推定する方法や手段について特に限定するものではなく、例えば特開２００３−７９０７１号公報のカラム７、段落番号００２４乃至カラム９、段落番号００３４に記載されているように、配電線の送り出し電流の計測値と、配電線の各区間における需要家の負荷特性の推定値を用いて当該配電線の全ての区間の電流を推定する。即ち、計測データを取得している区間の電流計測値と電流推定値を比較し、その偏差を配電線の全区間に配分して電流推定値を補正し、各区間の電流推定値と線路インピーダンスをもとに各部の電圧を推定することによって配電系統の状態を推定する方法等が適用できる。

電圧逸脱点探索のステップＳ４：
ステップＳ４の処理では、配電系統状態推定のステップＳ３で推定した配電系統２の状態データである電圧分布及び電流分布の状況をもとに、図５に示す配電線の電圧逸脱箇所探索演算器１０３によって、配電線４１において電圧が所定値から逸脱している箇所を探索する。

電圧逸脱の判定基準は、配電系統の電圧を低圧側に換算する場合は、低圧側に換算した電圧が電機事業法施行規則第４４条に定められた１０１±６Ｖの範囲を外れていると適正電圧逸脱と判断するものである。

また、高圧側に換算する場合は、柱上変圧器の変圧比の設定によって若干変わるが６６００±３９２Ｖの範囲を外れていると適正電圧逸脱と判断するものである。

電圧逸脱点有無判断のステップＳ５：
ステップＳ５の処理では、電圧逸脱点探索のステップＳ４での処理結果から、各配電線４１における電圧逸脱点有無の判断を行う。そして各配電線４１に電圧逸脱点が無しの場合は次の時間ステップでの処理を行い、電圧逸脱点が有りの場合は以下に説明するステップＳ６からステップＳ８の処理を行う。

制御対象の分散型電源及び制御値決定のステップＳ６：
ステップＳ６の処理では制御対象の分散型電源及び制御値決定を行うステップであるが、このステップＳ６では配電線４１における任意の場所となる各点における電圧を適正範囲内とするために、制御対象となる分散型電源８１〜８４と、その制御値である力率又は無効電力出力を、最適化計算を用いて自動決定する。

また、前記の制御対象の分散型電源及び制御値決定のステップステップＳ６には、図２に示すように、分散型電源特性データ（定格、感度係数、制御履歴）１５２の各種データが伝達されるように構成されている。

前記の制御対象の分散型電源及び制御値決定のステップＳ６は、以下に説明するステップ６１〜ステップ６５の処理から構成されている。次に、ステップ６１〜ステップ６５の処理の詳細について、図３も加えて具体的に説明する。

目標関数設定のステップＳ６１：
ステップＳ６１の処理では、配電系統状態推定のステップＳ３での配電系統の状態推定結果１５３に基づいて目的関数を設定する。

即ち、この目標関数設定のステップＳ６１では、図５に示す分散型電源に対する制御値の最適演算器１０５にて演算を行うものであるが、前記した制御値の最適演算器１０５に式（１）で示す目的関数を組み込んでおく。そして、この目的関数としては、例えば配電線４１における各点の電圧逸脱量の総和、及び分散型電源８１〜８４の制御量の総和を最小化するように、下記の（１）式の関数式を定義して、演算処理する。

・・・（１）
ここで、
κ∈：無効電力の制御が可能な分散型電源のあるノード
i∈：電圧制御の目標値があるノード
ΔＶ_ｉ：ノードの電圧制御の目標値に対する初期偏差
β_Ｖｉｊ：感度係数（ノードの無効電力変化に対するノードの電圧変化量）
ΔＬｑ_κ：ノードの無効電力制御量（変数）
ｙ_Ｖｉ：電圧制御偏差
Ａv、Ｂ_κ：係数
Ｖ_ｉ：計測値
感度係数β_Ｖｉｊは各分散型電源８１〜８４の発電出力を変化させた場合に、分散型電源８１〜８４がある配電線４１における各点の電圧がどの程度変化するかを表す指標であり、潮流計算により予め評価してデータベース１５に格納しておく。具体的には、分散型電源８１〜８４の無効電力を微小量変化させてその時の電圧変化量で評価すれば良い。

制約条件設定のステップＳ６２：
ステップＳ６１の処理では、図５に示す制約条件演算機１０４にて最適化計算の制約条件を設定する。つまり、各分散型電源８１〜８４に対する制御量には、分散型電源８１〜８４の設備容量と連系条件で規定された最低力率で定まる上下限値が存在する。また、分散型電源８１〜８４のうちの特定の分散型電源に対する制御量が他の分散型電源の制御量に比べて大きくならずに複数の分散型電源間で公平に分担するために、分散型電源間で出力調整のバラツキの発生を抑制する観点からも制御量が所望の範囲内に収まるように調整する。

そこで、制約条件演算機１０４に下記の（２）式、及び（３）式で示す関数を夫々組み込んでおく。そして、これらの式（２）及び式（３）によって制御量ΔＬｑ_ｉの上下限制約を定義する。

・・・（２）

・・・（３）
ここで、Ｌｑ_ｊは各分散型電源の現在時刻における無効電力値であり、ｘ_ｑＵｊ、ｘ_ｑＬｊは制御値の係数である。

複数の分散型電源８１〜８４に対する出力調節に分散型電源間でバラツキの発生を抑制させる観点から、各分散型電源８１〜８４に対する出力調節の制御量が所望の範囲内に納まるように、係数ｘ_ｑＵｊ、ｘ_ｑＬｊの値を調整する。

例えば、データベース１５の制御履歴（制御回数、制御量積算値など）を参照して、意図的に特定の分散型電源に対する制御値の係数を変更して該当する分散型電源の制御範囲を任意の値に変更できるように係数を調整する。

最適化計算による各分散型電源の制御量ΔＱ算出のステップＳ６３：
ステップＳ６３の処理では、図５に示す分散型電源に対する制御値の最適演算器１０５及び制約条件演算機１０４によって、式（１）の目的関数、及び式（２）と式（３）の関数式の制約条件を用いて各分散型電源８１〜８４に対する最適な制御値ΔＱを計算する。

この各分散型電源８１〜８４に対する制御値ΔＱの演算では、例えば二次計画法を用いて算出することができるが、それ以外の最適計算手法を用いても良い。

潮流計算による電圧分布算出のステップＳ６４：
ステップＳ６４の処理では、前記の最適化計算による各分散型電源の制御量ΔＱ算出のステップＳ６３の最適化計算によって得られた最適な制御値を用いて前記分散型電源８１〜８４を運転した場合における配電系統の潮流と電圧分布を演算するために、図５に示す配電系統の潮流演算及び電圧分布演算器１０６によって配電系統２における配電線４１の潮流計算を行い、配電線４１の電圧分布を算出する。

電圧分布状況判断のステップＳ６５：
ステップＳ６５の処理では、前記の潮流計算による電圧分布算出のステップＳ６４によって計算した配電線４１の電圧分布が適正範囲内で分布しているか否かを判断する。

そして、電圧分布が適正範囲内に納まってなければ、制約条件演算機１０４に組み込んだ関数式（２）及び関数式（３）の制約条件となる、複数の分散型電源に対する出力調節に分散型電源間でバラツキの発生の抑制に関する係数ｘ_ｑＵｊ、ｘ_ｑＬｊを上下限制約を緩和するように再設定して、再度、ステップＳ６２およびステップＳ６３の処理を行って各分散型電源８１〜８４に対する最適な制御値を求め、次にステップＳ６４により配電線４１の電圧分布を再度計算する。

そして、前記の潮流計算による電圧分布算出のステップＳ６４によって計算した配電線４１の電圧分布が適正範囲内で分布することが確認されるまで繰り返し計算を行うものである。

以上の如く、図３を用いて説明した処理により決定された各分散型電源８１〜８４に対する最適な制御値は、その後は図２のステップ７及びステップ８に示す以下の手順で処理される。

制御指令出力のステップＳ７：
ステップＳ７の処理では、制御対象となる配電系統２の配電線４１に連係した需要家の分散型電源８１〜８４に対して、ステップＳ６の処理で決定された最適な制御指令値を、図５に示す分散電源に対する制御指令演算器１０７によって通信回線９及び通信制御装置２３〜２６を介して伝送する。

制御値をデータベースに格納のステップＳ８：
ステップＳ８の処理では、図５に示す分散電源に対する制御指令演算器１０７によって需要家の分散型電源８１〜８４に対して出力された最適な制御指令値を制御履歴としてデータベース１５に格納する。

上記した本実施例の電力品質維持支援システム１における監視制御サーバ１００によって前記各ステップＳ１〜Ｓ８の処理を行うことにより、適正な電力品質を維持しつつ配電系統に連係した複数個の分散型電源の公平な連系運転が達成される。

図４は、図１乃至図３に示した本発明の一実施例である複数の分散型電源が連系した配電系統の電圧維持支援システムにおける配電系統の制御動作の状況を夫々示したものである。

図４の（ａ）は、複数の分散型電源８１〜８４が連係した配電系統の配電線４１の始端から末端に至る任意の位置における配電線４１の電圧の分布の状況を表しており、高圧側換算した電圧の分布を示している。

図４の（ｂ）は、配電線４１に連系する分散型電源８１〜８４の力率であり、配電系統の配電線４１の始端から末端に至る夫々の位置における力率の分布の状況を示したものである。図中、一点差線は配電系統に関して系統連係ガイドラインが定める力率の下限値である。

そして、図４の（ｃ）は、配電系統の配電線４１の始端から末端に至る夫々の位置における分散型電源８１〜８４の発電出力である有効電力の分布の状況を示したものである。

前記図４の（ａ）〜（ｃ）において、実線は本発明の制御を適用した場合の配電系統の状況を示すものであり、本発明の実施例の電圧維持支援システムの制御によって配電系統に連携した複数の分散型電源８１〜８４の夫々に最適な制御値を指令した場合の配電線の電圧分布状況を示す。

また、破線は本発明の制御を適用せずに前記複数の分散型電源８１〜８４を各分散型電源８１〜８４が備える運転制御装置によって相互に連携させることなく個別に運転させた場合の配電系統の電圧分布状況を参考までに示したものである。

図４の（ａ）に示す配電系統の電圧における上限値、下限値とは、電圧逸脱の判定基準となる電機事業法施行規則第４４条に定められた値であって、配電系統の電圧を高圧側の６６００Ｖに換算する場合は、上限値は６６００＋３９２Ｖ、下限値は６６００−３９２Ｖとなり、この６６００±３９２Ｖの範囲が電圧の適正範囲と認められるものである。

図４の（ａ）に示す配電線の電圧において、本発明の制御を適用した実線の電圧の状況と、本発明を適用しなかった制御による破線の電圧の状況とを比較すると、実線で示す本発明の制御方法では配電線の始端から末端に至るまで電圧は適正範囲に保たれている。

これに対して、破線で示す本発明を適用しなかった制御方法では、配電線による電圧降下現象に伴って配電線の末端で電圧が下限値の近傍まで降下する。

図４の（ｂ）に示す配電線の力率において、本発明の制御を適用した実線の力率の状況と、本発明を適用しなかった制御による破線の力率の状況とを比較すると、実線で示す本発明の制御方法では配電線４１の始端から末端に至るまで分散型電源８１〜８４の無効電力制御量は適正値に保たれるので、配電線４１の全域にわたって力率が一定値に維持される。

これに対して、破線で示す本発明を適用しなかった制御方法では、配電線４１の末端に近づくほど分散型電源８１〜８４の無効電力量が大きくなって力率が低下し、場合によっては配電系統の連系ガイドラインで定められた一点鎖線で示す下限値まで低下する。

図４の（ｃ）に示す配電線の有効電力において、本発明の制御を適用した実線の力率の状況と、本発明を適用しなかった制御による破線の力率の状況とを比較すると、実線で示す本発明の制御方法では、配電線４１の始端から末端に至るまで有効電力［PU］を一定値に保持できる。

即ち、配電系統に連係した複数の分散型電源の出力である無効電力の出力調節によって分散型電源間でバラツキの発生を抑制することで、特定の分散型電源の力率低下や出力制限の防止が可能となるためである。

これに対して、破線で示す本発明を適用しなかった制御方法では、複数の分散型電源の出力である無効電力の調節を行わないので分散型電源間でバラツキが発生し、配電線４１の末端に近づくにつれて有効電力値が大きく低下する問題は解決できない。

以上の説明から明らかなように、本実施例によれば、複数の分散型電源が連系している配電系統に適正な電力品質を維持すると共に、配電系統の電圧変動を解消するための複数の分散型電源に対する出力調節によって分散型電源間でバラツキの発生を抑制した、複数の分散型電源が連系された配電系統の電力品質維持支援方法及び電力品質維持支援システムが実現できる。

本発明は、複数の分散型電源が連系された配電系統の電力品質維持支援方法、及び電力品質維持支援システムに適用可能である。

本発明の一実施例である複数の分散型電源が連係された配電系統の電力品質維持支援システムの全体構成図。図１に記載した本発明の実施例である電力品質維持支援システムの監視制御サーバにおける制御の内容を示すフローチャート。図２に記載した本発明の実施例である電力品質維持支援システムの監視制御サーバでの分散型電源の制御値を決定する制御の内容を示すフローチャート。図１乃至図３に記載した本発明の一実施例である複数の分散型電源が連系した配電系統の電圧維持支援システムの制御による配電線の状況を示すもので、（a）は配電線の電圧を示す分布図、（b）は配電線の力率を示す分布図であり、（c）は配電線の有効電力を示す分布図。図１に記載した本発明の実施例である電力品質維持支援システムの監視制御サーバの詳細構成を示す制御ブロック図。

符号の説明

１：電力品質維持支援システム、２：配電系統、４：母線、６：遮断器、７：柱上変圧器、９：通信回線、１１：監視制御サーバ、１２：表示装置、１３：入力装置、１４、１５：記憶装置、２１〜２６：通信制御装置、３１：電圧センサ、３２：電流センサ、４１：配電線、８１〜８４：分散型電源、１００：監視制御サーバ、１０１：モニタリング情報収集器、１０２：配電系統の状態推定演算器、１０３：配電線の電圧逸脱箇所探索演算器、１０４：制約条件演算機、１０５：制御値の最適演算器、１０６：配電系統の潮流演算及び電圧分布演算器、１０７：分散電源に対する制御指令演算器、１４１：配電系統の電圧、電流計測のデータ、１４２：力率計測データ、１５１：配電系統条件データ、１５２：分散型電源特性データ。

Claims

複数の分散型電源が連携されている配電系統の状態データとこれらの分散型電源の運転データを収集し、収集した電力系統の状態データと分散型電源の運転データとから配電系統の電圧の分布状態を推定し、この電圧の分布状態の推定値から配電系統の配電線が所定の電圧範囲から逸脱している電圧逸脱箇所を探索し、電圧逸脱箇所がある場合に配電系統に連係している複数の分散型電源に対する制御値を夫々演算し、演算した制御値により複数の分散型電源を運転した場合の配電系統の潮流の状況と電圧の分布を演算し、この演算した潮流の状況と電圧の分布に基づいて制御対象となる分散型電源に対する制御指令値を演算して分散型電源の運転を行い、配電系統の電圧を適正範囲に維持することを特徴とする複数の分散型電源が連系された配電系統の電力品質維持支援方法。
請求項１に記載の複数の分散型電源が連系された配電系統の電力品質維持支援方法において、電圧逸脱箇所がある場合に配電系統に連係している複数の分散型電源に対して演算する制御値として、力率又は無効電力出力を夫々演算するように構成したことを特徴とする複数の分散型電源が連系された配電系統の電力品質維持支援方法。
請求項１又は請求項２に記載の複数の分散型電源が連系された配電系統の電力品質維持支援方法において、電圧逸脱箇所がある場合に配電系統に連係している複数の分散型電源に対する制御値を夫々演算する際に、分散型電源に対する出力調整の制御値が所望の範囲に収まるように制約条件を考慮して前記制御値を演算するように構成したことを特徴とする複数の分散型電源が連系された配電系統の電力品質維持支援方法。
複数の分散型電源が連携されている配電系統と複数の分散型電源に夫々設置されて配電系統の状態データと複数の分散型電源の運転データを収集する検出器を備え、前記各検出器によって収集した電力系統の状態データと分散型電源の運転データを通信系統を介して収集して分散型電源が連携されている配電系統の電圧の分布状態を推定する配電系統の状態推定演算器と、この電圧の分布状態の推定値から配電系統の配電線が所定の電圧範囲から逸脱している電圧逸脱箇所を探索する配電線の電圧逸脱箇所探索演算器と、電圧逸脱箇所がある場合に配電系統に連係している複数の分散型電源に対する制御値を夫々演算する分散型電源に対する制御値演算器と、演算した制御値により複数の分散型電源を運転した場合の配電系統の潮流の状況と電圧の分布を演算する配電系統の潮流演算及び電圧分布演算器と、この演算した潮流の状況と電圧の分布に基づいて制御対象となる分散型電源に対する制御指令値を演算して分散型電源の運転を行う分散電源に対する制御指令値演算器とを有する監視制御サーバを備えたことを特徴とする複数の分散型電源が連系された配電系統の電力品質維持支援システム。
請求項４に記載の複数の分散型電源が連系された配電系統の電力品質維持支援システムにおいて、電圧逸脱箇所がある場合に配電系統に連係している複数の分散型電源に対する制御値を夫々演算する分散型電源に対する制御値演算器では、制御値として力率又は無効電力出力を夫々演算するように構成したことを特徴とする複数の分散型電源が連系された配電系統の電力品質維持支援システム。