JP4592659B2 - 電力系統の連系システム - Google Patents

Description

本発明は、基幹電力系統と、基幹連系線により連携する小規模電力系統とを有し、前記小規模電力系統は、複数の子小規模電力系統がそれぞれ子連系線により直列に連係された電力系統の連系システムに関する。

近年、複数の分散電源により構築される小規模電力系統を、電力会社などが提供する大規模の基幹電力系統と連携し、安定運用させる電力系統連系システムが用いられるようになってきた。すなわち、分散電源の低価格、汎用化、電力自由化の進展に伴い、デーゼル、ガス、太陽光、風力等の小型分散電源により発電力をまかなう、小規模電力系統（マイクログリッドとも呼ばれる）が増加しつつある。

この小規模電力系統は、前述のように、電力会社の商用電力系統である基幹電力系統と通常一点で連系（一点連系）されている。このため、基幹電力系統側で事故等による停電等の電力供給障害が発生すると、無対策の場合、小規模電力系統も全停電となる場合が生じる。また、小規模電力系統も、更に幾つかの小規模電力系統で構成されるケースも今後増え、小規模電力系統への波及停電を防止する制御が困難となりつつある。

このような分散電源を用いた電力系統における連系制御やそれらの運用に関する提案もいくつか見られている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。

特許文献１は、自家発系統の重要負荷を瞬低から防止するもので、商用系統で瞬低が発生するとこれを検知し、重要負荷を自家発系統側に切り替えている。すなわち、商用系統の瞬低を対象にし、重要負荷を自家発系統側に切り替えてはいるが、小規模電力系統の停電拡大防止のアルゴリズムについては考慮されていない。また、特許文献２は、小規模電力系統内の分散電源をもつ需要家の管理に関するもので、所定条件に合致した需要家を組み合わせ、経済電力融通を行っている。しかし、小規模電力系統の停電拡大防止のアルゴリズムについては、やはり考慮されていない。

一方、電力会社の基幹電力系統においては、連系線によって連系される部分電力系統がある場合、連系線事故等による連系線遮断時に部分電力系統内の発電機を緊急遮断もしくは負荷を緊急遮断させ、全停電を防止する安定化装置（ＳＳＣ: System Stabilizing ControllerまたはＴＳＣ: Transient Stability Controller）が実用化されている。

しかし、このような方式では、多くの発電機や負荷の情報を、伝送系を通じて監視する必要があり、非常に多くの伝送系や端末、監視するための複雑なオンライン演算、多数の制御端末、遮断器が必要となる。このため、群管理型の小規模電力系統へ適用するには効率的ではない。
特開２００４−１５８８３号公報 特開２００４−１５８８２号公報

小規模電力系統は、前述のように、電力会社の基幹電力商用系統と一点連系されているため、基幹電力系統側で停電等の電力供給障害が発生すると、無対策の場合、小規模電力系統も全停電となることがある。また、幾つかの小規模電力系統で構成される群管理型の小規模電力系統も今後予想されるが、この様な群管理型の小規模電力系統の場合、これまで、停電波及による全停電を防止する効率的な制御方法はなかった。

本発明の目的は、基幹電力系統側で停電等の電力供給障害が発生すると、これと連係する群管理型の小規模電力系統では、前記電力供給障害を検知し、少ない伝送系や端末、簡単なオンライン演算、僅かな制御端末、遮断器を用いて、小規模電力系統側での停電を最小限に抑え、全停電を防止する機能を備えた電力系統の連系システムを提供することにある。

本発明にかかる電力系統の連系システムは、基幹電力系統と、基幹連系線遮断器を有する基幹連系線により連系する小規模電力系統を有し、前記小規模電力系統は、複数の子小規模電力系統が、それぞれ子連系線遮断器を有する子連系線により直列に連系され、これら直列連系された複数の子小規模電力系統の両端に位置する子小規模電力系統を、それぞれ子連系線遮断器を有する子連系線により前記基幹連系線との連系点に接続した電力系統の連系システムであって、前記各子連系線に設けられ、対応する子連系線の潮流の大きさを検出する潮流検出装置と、これら各潮流検出装置が検出した潮流の大きさを入力し、各子連系線について、互いに異なる２つの子連系線の潮流の和をそれぞれ算出し、この和の絶対値に基き、遮断される２つの子連系線の組み合わせを選定する遮断連系線計算手段と、この遮断連系線計算手段により選定された２つの子連系線の子連系線遮断器を前記基幹連系線遮断器の遮断に伴い遮断させる連系線遮断手段とを備えたことを特徴とする。

本発明では、遮断連系線計算手段には、予め特定の子小規模電力系統が設定されており、この特定の子小規模電力系統を含む２つの子連系線の組み合わせについて、それぞれ潮流の和を算出し、この和の絶対値に基き、遮断される２つの子連系線の組み合わせを選定する。

また、本発明では、遮断連系線計算手段は、それぞれ算出された２つの子連系線の潮流の和のうち、この和の絶対値が最小となる２つの子連系線の組み合わせを選定する。

また、本発明では、遮断連系線計算手段は、それぞれ算出された２つの子連系線の潮流の和のうち、この和の絶対値が、予め指定した基準値以下となる２つの子連系線の組み合わせを選定する構成でもよい。

また、本発明では、遮断連系線計算手段は、予め指定した基準値以下となる２つの子連系線の組み合わせが複数ある場合、各組み合わせによる２つの子連系線のうち、最も多くの子小規模電力系統が含まれる２つの子連系線の組み合わせを選定する。

また、本発明では、遮断連系線計算手段には、予め特定の子小規模電力系統が設定されており、この特定の子小規模電力系統を含む２つの子連系線の組み合わせについて、それぞれ潮流の和を算出し、それぞれ算出された２つの子連系線の潮流の和のうち、この和の絶対値が、予め指定した基準値以下となる２つの子連系線の組み合わせを選定し、前記基準値以下となる２つの子連系線の組み合わせがない場合は、２つの子連系線の組み合わせの全てにつき潮流の和を求め、これらの組み合わせのうち、和の絶対値が予め指定した基準値以下で、最も多くの子小規模電力系統が含まれる２つの子連系線の組み合わせを選定するように構成してもよい。

また、本発明では、遮断連系線計算手段には、各子小規模電力系統の電力需要がそれぞれ入力されており、予め指定した基準値以下となる２つの子連系線の組み合わせが複数ある場合、これら複数の組み合わせのうち、２つの子連系線間に含まれる子小規模電力系統の需要電力の合計値がもっとも大きな２つの子連系線の組み合わせを選定する構成でもよい。

また、本発明では、遮断連系線計算手段には、予め特定の子小規模電力系統が設定されており、この特定の子小規模電力系統を含む２つの子連係系統の組み合わせについて、それぞれ潮流の和を算出し、それぞれ算出された２つの子連系線の潮流の和のうち、この和の絶対値が、予め指定した基準値以下となる２つの子連系線の組み合わせを選定し、前記基準値以下となる２つの子連系線の組み合わせがない場合は、２つの子連系線の組み合わせの全てにつき潮流の和を求め、これらの組み合わせのうち、和の絶対値が予め指定した基準値以下で、２つの子連系線間に含まれる子小規模電力系統の需要電力の合計値がもっとも大きな２つの子連系線の組み合わせを選定するように構成してもよい。

また、本発明では、遮断連系線計算手段は、予め指定した基準値以下となる２つの子連系線の組み合わせが複数ある場合、各組み合わせによる２つの子連系線間に存在する子小規模電力系統が重複しない２つの子連系線の組み合わせを選定する。

また、本発明では、遮断連系線計算手段は、予め指定した基準値以下となる２つの子連系線の組み合わせが複数あり、かつこれら複数の組み合わせによる２つの子連系線間に存在する子小規模電力系統が重複する場合は、最も多くの子小規模電力系統が含まれる２つの子連系線の組み合わせを選定する。

さらに、本発明では、遮断連系線計算手段は、予め指定した基準値以下となる２つの子連系線の組み合わせが複数あり、かつこれら複数の組み合わせによる２つの子連系線間に存在する子小規模電力系統が重複する場合は、２つの子連系線間に含まれる子小規模電力系統の需要電力の合計値がもっとも大きな２つの子連系線の組み合わせを選定するように構成してもよい。

本発明によれば、基幹電力系統の停電に伴い、小規模電力系統を構成する複数の子小規模電力系統を連係する子連系線のうち、遮断潮流が最も少なくなる、あるいは指定された基準値以下となる２つの子連系線の組み合わせで選んで遮断するので、遮断された子小規模電力系統での周波数、電圧変動が小さくなり、小規模電力系統側における停電範囲を最小限に抑えことができる。また、上記２つの子連系線の組み合わせの選定は、遮断潮流が最も少なくなる、あるいは指定された基準値以下となる、という簡単なアルゴリズムで実現できるので、少ない伝送系や端末、簡単なオンライン演算などが可能となり、システム構成を簡素化できる。

以下、本発明による電力系統の連系システムの一実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。

先ず、図１により本発明が適用される電力系統を説明する。図１において、２は基幹電力系統で、電力会社などが提供する大規模な商用系統である。この基幹電力系統は、基幹連系線遮断器４を有する基幹連系線３により、小規模電力系統１と連系する。前記小規模電力系統（以下、マイクログリッドと呼ぶ）１は、複数（図の例では、５つ）の子小規模電力系統（以下、子マイクログリッドと呼ぶ）５を有する。これら、複数の子マイクログリッド５は、図示のようにそれぞれ分散電源を有し、子連系線遮断器７を有する子連系線６により直列に連系されている。これら直列連系された複数の子マイクログリッド５のうち両端に位置する子マイクログリッド５は、それぞれ子連系線遮断器７を有する子連系線６により、基幹連系線３との連系点に接続している。

ここで、上述したマイクログリッド１は、電力会社の電力系統である基幹電力系統２と、連系線３を介して接続された小規模な電力系統であり、前述のように、子ともいうべき幾つかの小規模電力系統、すなわち、子マイクログリッド５によって構成される。各子マイクログリッド５は、前述のように分散電源と呼ばれる小規模発電機を有し、マイクログリッド１内の需要家負荷には、連系された電力会社の基幹電力系統２及び、マイクログリッド１内の分散電源により電力が供給されている。

次に、図２により、図１で示した電力系統に対する連係システムの実施形態を、具体的な構成図により説明する。

図１に示したマイクログリッド１は、５つの子マイクログリッド５から構成される。図２では、これらの子マイクログリッド５を、子マイクログリッド５１、子マイクログリッド５２、子マイクログリッド５３、子マイクログリッド５４、子マイクログリッド５５と記す。また、それぞれの子マイクログリッド５１〜５５は連系線６によって接続されている。これら連系線６を子連系線と呼び、連系線３と子マイクログリッド５1を結ぶ子連系線を６０１、子マイクログリッド５1と子マイクログリッド５２を結ぶ子連系線を６１２、子マイクログリッド５２と子マイクログリッド５４を結ぶ子連系線を６２４、子マイクログリッド５４と子マイクログリッド５５を結ぶ子連系線を６４５、子マイクログリッド５５と子マイクログリッド５３を結ぶ子連系線を６５３と、子マイクログリッド５３と連系線３を結ぶ子連系線を６０３とする。また、各子連系線６を入り切りする遮断器７を子連系線遮断器とする。そして、子連系線６０１に設けられた子連系線遮断器を７０１とし、子連系線６１２に設けられた子連系線遮断器を７１２とし、子連系線６２４に設けられた子連系線遮断器を７２４とし、子連系線６４５に設けられた子連系線遮断器を７４５とし、子連系線６５３に設けられた子連系線遮断器を７５３とし、子連系線６０３に設けられた子連系線遮断器を７０３とする。

また、各子マイクログリッド５の電力需要は、例えば、図２に示すとおりとする。すなわち、子マイクログリッド５１は４ＭＷ、子マイクログリッド５２は６ＭＷ、子マイクログリッド５３は１ＭＷ、子マイクログリッド５４は２ＭＷ、子マイクログリッド５５は３ＭＷとする。これら、需要電力は、マイクログリッド１内の分散電源や、基幹電力系統２からの供給電力によりまかなわれる。

ここで、本発明では、基幹電力系統２で停電が生じ、基幹連系線３の連系線遮断器４が遮断動作したとき、マイクログリッド１内の各子連系線６０１，６１２，６２４，６４５，６５３，６０３のうち、後述する条件を満足する２つの子連系線６を選定し、これら選定された２つの子連系線６に設けられた子連系線遮断器７を遮断させる。このことにより、この２つの遮断点間に含まれる子マイクログリッド６を切り離し、全停電を防止するものである。上記選定条件は、各子連系線６０１，６１２，６２４，６４５，６５３，６０３における潮流値に基いて決定される。したがって、各子連系線６０１，６１２，６２４，６４５，６５３，６０３には、対応する子連系線の潮流の大きさを検出する潮流検出装置９が設けられる。

この潮流検出装置９は、ＣＴ、ＰＴ等の計器用変成器１５、監視端末２３、伝送装置１６などにより構成される。連系線６の潮流は、対応する連系線（ここでは６２４とする）に設置されたＣＴ、ＰＴ等の計器用変圧器１５によって測定点の電圧、電流等の電気量を抽出することにより求められる。すなわち、連系線６２４から抽出された電圧、電流等の電気量は監視端末２３に入力され、監視端末２３に内蔵されるＡＤ変換装置２５によりアナログ量からデジタル量に変換される。電圧、電流から潮流は計算され、デジタル量に変換された電気量は、伝送装置１６により、伝送系２４を通じて、制御システム８のサーバ１７に蓄えられる。

なお、図２では、図の煩雑化を防ぐため、連系線６２４の潮流検出装置９のみを図示しているが、実際には同じ構成の潮流検出装置９が他の連系線６０１，６１２，６４５，６５３，６０３にも設けられており、各連系線６の潮流値は、図示しないが、対応する潮流検出装置９から監視端末２３、伝送系２４を通して、制御システム８に周期的に取り込まれ、サーバ１７にそれぞれ蓄えられる。

制御システム８は、図３で示すように、上記サーバ１７により実現されるデータ収集手段１２、遮断連系線を求める遮断連系線計算手段１３、停電発生により遮断対象の連系線に遮断指令２０を出力する連系線遮断手段１４を有する。すなわち、制御システム８は、図２で示したように、連系線遮断器４の遮断信号により、マイクログリッド１が基幹電力系統２から分断されたことを認知し、マイクログリッド１が全停電に至るのを防止するため緊急制御（図３で示した遮断指令２０の出力）を行う。図２の例は、緊急制御により、子マイクログリッド５２と子マイクログリッド５４の間の子連系線遮断器７２４と、子マイクログリッド５４と子マイクログリッド５５の間の子連系線遮断器７４５を遮断した例である。この例では、子連系線遮断器７２４と７４５を遮断したことにより、この遮断点間に含まれる子マイクログリッド５４の停電を防止することになり、停電波及によるマイクログリッド１の全停電は免れる。

制御システム８の処理は、図３で示すように、停電発生前の処理１０と停電発生後の処理１１に分類される。停電発生前の処理１０は、停電発生前において、データ収集手段１２により、連系線３及び各子連系線６の潮流を周期的に取り込み、記録する。また、各子マイクログリッド５の電力需要を把握するため、図示していないが、分散電源の出力等も入力する。また、遮断連系線計算手段１３により、記録された連系線３、各子連系線６の停電発生前の最も新しい潮流の情報から、全停電を防止するために遮断するに適切な子連系線６を選定する。

停電発生後の処理１１は、連系線遮断器４の遮断信号により停電発生と判断した後の処理で、連系線遮断手段１４により、前記遮断連系線計算手段１３が選定した子連系線６の子連系線遮断器７に対し緊急制御（遮断指令２０の出力）を行う。

なお、停電発生の判断は、上記連系線遮断器４の遮断信号のほか、基幹電力系統２の電圧と、潮流の向きによる保護リレー動作信号による方法等があり、これらいずれを用いてもよい。

また、制御システム８の処理として、停電発生前の処理１０と停電発生後の処理１１に分類し、図３で示すように、停電発生前の処理１０では、データ収集手段１２による各子連系線６の潮流などの周期的な取り込み及び記録と、遮断連系線計算手段１３による、全停電を防止するための適切な遮断対象子連系線６の選定とを示したが、図４で示すように、遮断連系線計算手段１３による、全停電を防止するための適切な遮断対象子連系線６の選定は、停電発生後の処理１１としてもよい。

上記構成において、電力会社などによる基幹電力系統２で停電が発生すると、基幹電力系統２の電圧は零となり、そのままでは小規模電力系統１側から基幹電力系統２へ潮流が逆向きに流れてしまう（逆潮と呼ばれる）。この逆潮を防止するため、連系線遮断器４が遮断される。すなわち、連系線遮断器４は、通常、基幹電力系統２の電圧と、潮流の向きにより、図示しない保護リレーが動作することにより遮断される。

この連系線遮断器４の遮断後、放置すると、マイクログリット１内の周波数や電圧が急変し、マイクログリット１内に設置された図示しない電圧リレーまたは周波数リレーが連鎖動作し、全停電に及ぶ場合が多い。

このような基幹電力系統２の停電に伴うマイクログリット１内の全停電を防止するため、制御システム８内の遮断連系線計算手段１３は、各子連系線６０１，６１２，６２４，６４５，６５３，６０３における潮流値に基き、遮断対象として適切な２つの子連系線６の組み合わせを選定し、これら選定された２つの子連系線６に設けられた子連系線遮断器７を遮断させて、この２つの遮断点間に含まれる子マイクログリッド５を切り離し、全停電を防止する。

すなわち、図２及び図３で示すように、各子連系線６に設けられた潮流検出装置９は、ＣＴ、ＰＴ等の計器用変圧器１５によって測定点の電圧、電流等の電気量１８を抽出し、これを監視端末２３において内蔵されるＡＤ変換装置２５によりデジタル量に変換し、伝送装置１６により、伝送系２４を通じて、制御システム８のサーバ１７に送っている。この電圧、電流から潮流は計算されるので、制御システム８は、サーバ１７により実現されるデータ収集手段１２により、停電発生前に、各子連系線６の潮流を周期的に取り込んで記録している。遮断連系線計算手段１３は、遮断するに適切な２つの子連系線６を周期的に選定している。そして、停電発生を検知後、連系線遮断手段１４によって、上記の選定された子連系線６の子連系遮断器７に遮断指令２０を出す。

以下、遮断連系線計算手段１３による、適切な遮断対象の２つの子連系線６を選択するアルゴリズムを述べる。

このアルゴリズムの基本として、遮断連系線計算手段１３は、各子連系線６の中から、遮断潮流が少ない（この例では、最も遮断潮流が少なくなる）２つの子連系線６の組み合わせで選ぶものとする。なぜなら、遮断潮流が少ないほど、遮断された子マイクログリッド５の周波数、電圧変動が小さく、停電防止できる確率が大きいからである。

ここで、子マイクログリッド５1を起点とした場合、遮断する２つの子連系線６の組み合わせは、子連系線６０１に対し、子連系線６１２、子連系線６２４、子連系線６４５、子連系線６５３、子連系線６０３のうちのどれか一つの組み合わせである。よって、子マイクログリッド５1に入る潮流の向きを正とすると以下の５つの式のうち、合計潮流の絶対値が最も小さくなる組み合わせがこの中では最適な組み合わせである。

合計潮流＝子連系線６０１の潮流 ＋ 子連系線６１２の潮流 （１−１）
合計潮流＝子連系線６０１の潮流 ＋ 子連系線６２４の潮流 （１−２）
合計潮流＝子連系線６０１の潮流 ＋ 子連系線６４５の潮流 （１−３）
合計潮流＝子連系線６０１の潮流 ＋ 子連系線６５３の潮流 （１−４）
合計潮流＝子連系線６０１の潮流 ＋ 子連系線６０３の潮流 （１−５）
次に、子マイクログリッド５２を起点とすると、遮断対象となる子連系線６の２つの組み合わせは、子連系線６１２に対し、子連系線６２４、子連系線６４５、子連系線６５３、子連系線６０３のうちのどれか一つである。よって、マイクログリッド５１の場合と同様に、以下の４つの式の内、合計潮流の絶対値が最も小さくなる組み合わせがこの中では最適な組み合わせとなる。

合計潮流＝子連系線６１２の潮流 ＋ 子連系線６２４の潮流 （１−６）
合計潮流＝子連系線６１２の潮流 ＋ 子連系線６４５の潮流 （１−７）
合計潮流＝子連系線６１２の潮流 ＋ 子連系線６５３の潮流 （１−８）
合計潮流＝子連系線６１２の潮流 ＋ 子連系線６０３の潮流 （１−９）
同様に、子マイクログリッド５４、子マイクログリッド５５、子マイクログリッド５３を起点とすると以下の組み合わせの式がある。

子マイクログリッド５４を起点とした場合は以下の式である。

合計潮流＝子連系線６２４の潮流 ＋ 子連系線６４５の潮流 （１−１０）
合計潮流＝子連系線６２４の潮流 ＋ 子連系線６５３の潮流 （１−１１）
合計潮流＝子連系線６２４の潮流 ＋ 子連系線６０３の潮流 （１−１２）
マイクログリッド５５を起点とした場合は以下の式である。

合計潮流＝子連系線６４５の潮流 ＋ 子連系線６５３の潮流 （１−１３）
合計潮流＝子連系線６４５の潮流 ＋ 子連系線６０３の潮流 （１−１４）
マイクログリッド５３を起点とした場合は以下の式である。

合計潮流＝子連系線６５３の潮流 ＋ 子連系線６０３の潮流 （１−１５）
これらの関係をまとめたのが図５である。図５では、組み合わせ番号と、上述した式番号（関連式）、各子連系線６の番号と、組み合わされた連系線間に含まれる子マイクログリッドの数を示しており、２つの子連系線６の組み合わせは丸印により示している。

上述した、式（１−１）から式（１−１５）の内、合計潮流の絶対値が最も小さくなる組み合わせが最適な組み合わせとなる。例えば、式（１−１１）で表される２つの子連絡線６２４と６５３の組み合わせでの合計潮流の絶対値が最も小さかった場合、最適遮断点は連系線６２４と連系線６５３となる。そして、この場合、遮断点間に含まれる子マイクログリッドは５４,５５の２つとなる。これらの子マイクログリッド５４,５５は、他の子マイクログリッドから切り離され、これらマイクログリッド内の分散電源により、安定した電圧・周波数を維持して継続して運用される。すなわち、基幹電力系統２の停電波及により、マイクログリッド１内が全停電することを有効に防止できる。

また、例えば、合計潮流の絶対値が式（１−５）で表される組み合わせが最も小さかった場合は、このマイクログリッド１全体が、その内部に設けられた各子マイクログリッド５の分散電源により電力の供給と需要が安定していることを意味するので、マイクログリッド１を基幹電力系統２から切り離せばよい。このとき、既に基幹電力系統２と連系する連系線３が遮断されている。したがって、連系線６０１と連系線６０３を遮断するのと同じであるから、改めて連系線６０１と連系線６０３を遮断する必要もない。

このように、本実施の形態によれば、式（１−１）から式（１−１５）の内、合計潮流の絶対値が最も小さくなる組み合わせを最適な組み合わせとして選定するという、簡単なアルゴリズムで実現できる。これにより、少ない伝送系や端末、簡単なオンライン演算、僅かな制御端末、遮断器を用い、群管理型の小規模電力系統、すなわち、マイクログリッド１の全停電を防止し、最小限の停電のみとすることができる。

次に、遮断点となる２つの子連系線６を選定する他のアルゴリズムを説明する。このアルゴリズムでは、遮断点となる２つの子連系線６の間に、予め設定した特定の子マイクログリッド５が必ず含まれるように２つの子連系線６を選定するものである。

例えば、図２において、特定の子マイクログリッド５２を必ず含めるものとすると、組み合わせ判定式は、遮断後に特定の子マイクログリッド５２が含まれる以下の式となる。

合計潮流＝子連系線６０１の潮流 ＋ 子連系線６２４の潮流 （１−２）再掲
合計潮流＝子連系線６０１の潮流 ＋ 子連系線６４５の潮流 （１−３）再掲
合計潮流＝子連系線６０１の潮流 ＋ 子連系線６５３の潮流 （１−４）再掲
合計潮流＝子連系線６０１の潮流 ＋ 子連系線６０３の潮流 （１−５）再掲
合計潮流＝子連系線６１２の潮流 ＋ 子連系線６２４の潮流 （１−６）再掲
合計潮流＝子連系線６１２の潮流 ＋ 子連系線６４５の潮流 （１−７）再掲
合計潮流＝子連系線６１２の潮流 ＋ 子連系線６５３の潮流 （１−８）再掲
合計潮流＝子連系線６１２の潮流 ＋ 子連系線６０３の潮流 （１−９）再掲
上記関係をまとめたのが図６であり、子マイクログリッド５２を含む上記８つの組み合わせについて、図６の右端欄に丸印を付している。この８つの組み合わせ式のうち、合計潮流の絶対値が最も小さくなる組み合わせが２つの遮断点の最適な組み合わせとなる。

すなわち、遮断連系線計算手段１３には、予め特定の子マイクログリッド（ここでは５２とする）が設定されており、遮断連系線計算手段１３は、この子マイクログリッド５２を含む２つの子連系線６の組み合わせ（上述した８つの組み合わせ）について、それぞれ潮流の和を算出し、この和の絶対値に基き、この和の絶対値が最小となる２つの子連系線６の組み合わせを選定する。

上記アルゴリズムによると、最も停電を防止させたい子マイクログリッド５を残すことが可能であり、より現実的な機能をもつ連系システムを提供できる。

次に、遮断連系線計算手段１３による、２つの遮断対象となる子連系線６を選択するための別のアルゴリズムを説明する。この遮断連系線計算アルゴリズムでは、合計潮流の絶対値が、指定された基準値以下の組み合わせを選定する。この場合、複数の組み合わせが生じる可能性があるので、この場合は、複数の組み合わせのうち、遮断される２点間に、最も多くの子マイクログリッド５が含まれる組み合わせを選択するものとする。

図５には、遮断する２つの子連系線６の組み合わせと、これら２つの遮断点間に含まれる子マイクログリッド５の数の関係が示されている。このアルゴリズムでは、図５における式（１−１）から式（１−１５）によって計算される合計潮流の絶対値が、下式（２）で示すように、予め指定された基準値以下であり、しかも含まれる子マイクログリッド５の数が最も多い組み合わせを選択する。

合計潮流の絶対値 ≦ 指定された基準値 （２）
指定された基準値とは、２つの連系線６の遮断後において、この間に含まれる子マイクログリッド５が、周波数や電圧の変化によって停電することなく、安定に運用されるようにあらかじめ設定される値である。この値は、子マイクログリッド５の電力需要と、子マイクログリッド５間の子連系線６の潮流、子マイクログリッド５内の分散電源の出力や容量等をもとに計算する。

ここで、下式（３）で表される比率を子連系線潮流比率とする。

子連系線潮流比率＝子連系線６の潮流÷子連系線で遮断される全子マイクログリッド５内の分散電源の合計出力 （３）
通常、連系線潮流比率が大きいほど、遮断後の子マイクログリッド５における周波数や電圧の変動が大きく、これら変動が一定値以上となると、子マイクログリッド５内部の保護リレーシステムが動作する。このため、前記基準値は、保護リレーシステムが動作しない領域で設定することが望ましい。また、これら周波数や電圧の変動は、発電機の定数、制御系、負荷の電圧、周波数特性等の電力系統特性によっても変わるため、電力系統の動特性シミュレーションを用いることも多い。

このようなアルゴリズムを用いれば、より多くの子マイクログリッド５の停電を防止することが可能であり、より機能的な小規模分散電源システムを提供できる。例えば、図５において、式（１−４）及び式（１−８）の組み合わせにおける合計潮流の絶対値が予め指定された基準値以下であれば、これら組み合わせによる２つの子連系線６間に含まれる子マイクログリッド５の数は、式（１−４）が「４」であるのに対し式（１−８）では「３」
であるため、式（１−４）の組み合わせによる２つの子連系線６０１，６５３の子連系線遮断器７０１，７５３を遮断するように選定する。

すなわち、遮断連系線計算手段１３は、それぞれ算出された２つの子連系線６の潮流の和のうち、この和の絶対値が、予め指定した基準値以下となる２つの子連系線６の組み合わせを選定するとともに、予め指定した基準値以下となる２つの子連系線６の組み合わせが複数ある場合、各組み合わせによる２つの子連系線６間のうち、最も多くの子マイクログリッド５が含まれる２つの子連系線６の組み合わせを選定する。したがって、前述のように、より多くの子マイクログリッド５の停電を防止することができる。

次に、遮断連系線計算手段１３による、２別のアルゴリズムを説明する。この遮断連系線計算アルゴリズムでは、上述した合計潮流値が基準値以下となる２つの子連系線６間に、特定の子マイクログリッド５を含めるものとする。そして、特定の子マイクログリッド５を含み、基準値以下となる組み合わせが複数ある場合は、複数の組み合わせのうち、遮断される２点間に、最も多くの子マイクログリッド５が含まれる組み合わせを選択するものとする。つまり、合計潮流の絶対値が指定された基準値以下の条件と、特定の子マイクログリッド５が含まれる条件のＡＮＤ条件のもとで、最も多くの子マイクログリッド５が含まれる組み合わせを選択するものとする。

図６は遮断する子連系線６の組み合わせと、含まれる子マイクログリッド５の数と、特定の子マイクログリッド（例として５２）が含まれる組み合わせを表にしている。このように２つの遮断点間に子マイクログリッド５２を必ず含めるものとすると、子マイクログリッド５２が含まれる組み合わせは、図６において、組合せ番号「２」から「９」までとなる。この組み合わせの中で、式（１−２）から式（１−９）で計算される合計潮流の絶対値が指定された基準値以下の条件で、最も多くの子マイクログリッド５が含まれる組み合わせを選択するものとする。例えば、上記式（１−２）から式（１−９）の組み合わせのうち、合計潮流の絶対値が予め指定された基準値以下となる組み合わせが式（１−４）及び式（１−８）の組み合わせであるとする。この場合、これら組み合わせによる２つの子連系線６間に含まれる子マイクログリッド５の数は、式（１−４）が「４」であるのに対し式（１−８）では「３」であるため、式（１−４）の組み合わせによる２つの子連系線６０１，６５３の子連系線遮断器７０１，７５３を遮断するように選定する。

すなわち、遮断連系線計算手段１３では、予め特定の子マイクログリッド（例では５２）を含む２つの子連系線６の組み合わせについて、それぞれ潮流の和を算出し、それぞれ算出された２つの子連系線６の潮流の和のうち、この和の絶対値が、予め指定した基準値以下となる２つの子連系線６の組み合わせを選定する。そして、前記基準値以下となる２つの子連系線６の組み合わせが複数の場合は、これらの組み合わせの中から、遮断される２つの連系線６間に含まれる子マイクログリッド５の数がもっとも多い組み合わせを選定する。

このアルゴリズムによれば、最も停電を防止したい子マイクログリッド５を残すことが可能であり、また、より多くの子マイクログリッド５の停電を防止することができる。

なお、上記アルゴリズムにおいて、特定の子マイクログリッドを含む２つの子連系線６の組み合わせについて、それらの潮流の和の絶対値が、予め指定した基準値以下となる組み合わせがない場合は、再度、２つの子連系線の組み合わせの全てにつき潮流の和を求め、これらの組み合わせのうち、和の絶対値が予め指定した基準値以下で、最も多くの子小規模電力系統が含まれる２つの子連系線の組み合わせを選定する。すなわち、基本的には合計潮流の絶対値が指定された基準値以下の条件と、特定の子マイクログリッド５が含まれる条件のＡＮＤ条件のもとで、最も多くの子マイクログリッド５が含まれる組み合わせを選択することで、特定の子マイクログリッド５を可能な限り含めるものとするが、もし、この３つのＡＮＤ条件を満たす組み合わせが無い場合、特定の子マイクログリッド５が含まれる条件をはずすものとする。

このアルゴリズムによれば、最も停電防止させたい子マイクログリッド５を可能な限り選択することが可能であり、また、より多くの子マイクログリッド５を停電防止することも可能であり、より現実的かつ機能的な連系システムを提供できる。

次に、遮断連系線計算手段１３による、別のアルゴリズムを説明する。この遮断連系線計算アルゴリズムでは、合計潮流の絶対値が指定された基準値以下の条件のもとで、合計電力需要が最も大きくなる子マイクログリッド５が含まれる組み合わせを選択する。各子マイクログリッド５における需要電力は、図２で示したように、子マイクログリッド５１は４ＭＷ、子マイクログリッド５２は６ＭＷ、子マイクログリッド５３は１ＭＷ、子マイクログリッド５４は２ＭＷ、子マイクログリッド５は３ＭＷであり、各遮断点の組み合わせでの合計電力需要は図７のように表される。

例えば、図７において、連系線６１２と連系線６５３を遮断する組合せ番号「８」と、連系線６２４と連系線６４５を遮断する組合せ番号「１０」の合計潮流の絶対値が、指定された基準値以下であるとする。この場合、図７から合計電力需要は、組合せ番号「１０」の２ＭＷに対し、組合せ番号「８」は１１ＭＷとなる。このように、組合せ番号「８」の方が、子マイクログリッド５の需要電力が大きいため、組合せ番号「８」による２つの子連系線６１２，６５３が遮断対象の連系線６として選択される。

このアルゴリズムによれば、より多くの電力需要をもつ子マイクログリッド５の停電を防止することが可能であり、より機能的な連系システムを提供できる。

次に、遮断連系線計算手段１３による、さらに別のアルゴリズムを述べる。この遮断連系線計算アルゴリズムでは、特定の子マイクログリッド５を含めるものとする。つまり、合計潮流の絶対値が指定された基準値以下の条件と、特定の子マイクログリッド５が含まれる条件のＡＮＤ条件のもとで、合計電力需要が最も大きくなる子マイクログリッド５が含まれる組み合わせを選択するものとする。

例えば、特定の子マイクログリッドを５4とし、図７における組合せ番号「８」と組合せ番号「１０」が、合計潮流の絶対値が指定された基準値以下の条件と、特定の子マイクログリッド５４が含まれる条件のＡＮＤ条件を満たしているとする。組合せ番号「８」の合計需要は１１ＭＷに対し、組合せ１０の合計電力需要は２ＭＷである。よって、合計電力需要が最も大きくなる組合せ番号「８」による２つの連系線６１２，６５３が遮断対象として選択される。

このアルゴリズムによれば、最も停電防止させたい子マイクログリッド５を残すことが可能であり、また、より多くの電力需要をもつ子マイクログリッド５の停電を防止することが可能であり、より現実的かつ機能的な連系システムを提供できる。

なお、上記アルゴリズムにおいて、特定の子マイクログリッドを含む２つの子連系線６の組み合わせについて、それらの潮流の和の絶対値が、予め指定した基準値以下となる組み合わせがない場合は、再度、２つの子連系線の組み合わせの全てにつき潮流の和を求め、これらの組み合わせのうち、和の絶対値が予め指定した基準値以下で、合計電力需要が最も大きくなる２つの子連系線６の組み合わせを選定する。すなわち、当初は、特定の子マイクログリッド５を可能な限り含めようとする。しかし、特定の子マイクログリッド５を含むという条件の下では合計潮流の絶対値が指定された基準値以下の条件を満足する連系線の組み合わせが得られない場合は、特定の子マイクログリッド５が含まれる条件をはずすものとする。

このアルゴリズムによれば、最も停電防止させたい子マイクログリッド５を可能な限り選択することが可能であり、また、より多くの電力需要を持つ子マイクログリッド５の停電を防止することが可能であり、より現実的かつ機能的な連系システムを提供できる。

次に、遮断連系線計算手段１３による別のアルゴリズムを説明する。この遮断連系線計算アルゴリズムでは、合計潮流の絶対値が指定された基準値以下の条件のもとで、重複しない組み合わせ（重複する子マイクログリッド５を持たない組み合わせ）を全て選択するものとする。

例えば、図７おける組合せ番号「１４」、組合せ番号「８」、組合せ番号「６」のそれぞれの合計潮流の絶対値が、指定された基準値以下とする。この場合、図８で示すように、組合せ番号「１４」と組合せ番号「８」とはマイクログリッド５５が重複する。また、組合せ番号「８」と組合せ番号「６」とはマイクログリッド５２が重複している。これに対し、組合せ番号「１４」と組合せ番号「６」は重複していない。よって、重複していない組合せ番号「１４」と組合せ番号「６」による連系線の組み合わせが選定される。

このアルゴリズムによれば、より多くの子マイクログリッド５の停電を防止することが可能であり、より現実的かつ機能的な連系システムを提供できる。

次に説明する遮断連系線計算手段１３の遮断連系線計算アルゴリズムは、合計潮流の絶対値が指定された基準値以下の条件が成立する組み合わせを選択するものとするが、子マイクログリッド５が重複した場合、それぞれの組み合わせに含まれる子マイクログリッド５の数が多い組み合わせを選択するものとする。例えば、図８における組合せ番号「１４」、組合せ番号「８」、組合せ番号「６」のそれぞれの合計潮流の絶対値が、指定された基準値以下の場合、これらの組み合わせのうちの一部の子マイクログリッド５が重複している。すなわち、前述のように組合せ番号「１４」と組合せ番号「８」、組合せ番号「８」と組合せ番号「６」はそれぞれ重複している。組合せ番号「１４」と組合せ番号「８」では、含まれる子マイクログリッド５の数は、組合せ番号「１４」が２に対し、組合せ番号「８」では３であり、よって組合せ番号「８」が選択される。また、組合せ番号「８」と組合せ番号「６」とでは、含まれる子マイクログリッド５の数は組合せ番号「８」が３に対し、組合せ番号「６」は２であり、よって組合せ番号「８」が選択される。よって、最終的には組合せ番号「８」が選択される。

このアルゴリズムによれば、より多くの子マイクログリッド５の停電を防止することが可能であり、より現実的かつ機能的な連系システムを提供できる。

次に説明する遮断連系線計算手段１３の遮断連系線計算アルゴリズムでは、合計潮流の絶対値が指定された基準値以下の条件が成立する組み合わせを選択するものとするが、子マイクログリッド５の一部が重複した場合、合計電力需要が大きい方の組み合わせを選択するものとする。

図８の例では、組合せ番号「１４」、組合せ番号「８」、組合せ番号「６」のそれぞれの合計潮流の絶対値が指定された基準値以下の場合、重複条件で選定される。組合せ番号「１４」と組合せ番号「８」、組合せ番号「８」と組合せ番号「６」はそれぞれ子マイクログリッド５が重複している。組合せ番号「１４」と組合せ番号「８」の合計電力需要は、組合せ番号「１４」が４ＭＷに対し、組合せ番号「８」は１１ＭＷであり、よって組合せ番号「８」の合計電力需要の方が多く、合計電力需要が多い組み合わせ番号「１４」が選択される。また、組合せ番号「８」と組合せ番号「６」の合計電力需要は、組合せ番号「８」が１１ＭＷに対し、組合せ番号「６」は６ＭＷであり、よって組合せ番号「８」が選択される。

このアルゴリズムによれば、より多くの電力需要をもつ子マイクログリッド５を停電防止することが可能であり、より現実的かつ機能的な小規模分散電源システムを提供できる。

本発明の対象となる電力系統の構成例を示す模式図である。 本発明による電力系統の連系システムの一実施の形態を示すブロック構成図である。 同上一実施の形態における制御システムの処理を説明するフローチャートである。 同上一実施の形態における制御システムの処理例を説明するフローチャートである。 同上一実施の形態における２つの切断対象連系線の組み合わせ例を示す図表である。 同上一実施の形態において特定の子マイクログリッドを含むように選定する際の組み合わせを指定した図表である。 同上一実施の形態において選定された子マイクログリッドの合計需要電力値を加えた図表である。 重複した子マイクログリッドを含む場合の、選定処理を説明するブロック構成図である。

符号の説明

１ 小規模電力系統（マイクログリッド）
２ 基幹電力系統
３ 連系線
４ 連系線遮断器
５ 子小規模電力系統（子マイクログリッド）
６ 子連系線
７ 子連系線遮断器
８ 制御システム
１２ データ収集手段
１３ 遮断連系線計算手段
１４ 連系線遮断手段

Claims (11)

1. 基幹電力系統と、基幹連系線遮断器を有する基幹連系線により連系する小規模電力系統を有し、前記小規模電力系統は、複数の子小規模電力系統が、それぞれ子連系線遮断器を有する子連系線により直列に連系され、これら直列連系された複数の子小規模電力系統の両端に位置する子小規模電力系統を、それぞれ子連系線遮断器を有する子連系線により前記基幹連系線との連系点に接続した電力系統の連系システムであって、
   前記各子連系線に設けられ、対応する子連系線の潮流の大きさを検出する潮流検出装置と、
   これら各潮流検出装置が検出した潮流の大きさを入力し、各子連系線について、互いに異なる２つの子連系線の潮流の和をそれぞれ算出し、この和の絶対値に基き、遮断される２つの子連系線の組み合わせを選定する遮断連系線計算手段と、
   この遮断連系線計算手段により選定された２つの子連系線の子連系線遮断器を前記基幹連系線遮断器の遮断に伴い遮断させる連系線遮断手段と
   を備えたことを特徴とする電力系統の連系システム。
2. 遮断連系線計算手段には、予め特定の子小規模電力系統が設定されており、この特定の子小規模電力系統を含む２つの子連系線の組み合わせについて、それぞれ潮流の和を算出し、この和の絶対値に基き、遮断される２つの子連系線の組み合わせを選定することを特徴とする請求項１に記載の電力系統の連系システム。
3. 遮断連系線計算手段は、それぞれ算出された２つの子連系線の潮流の和のうち、この和の絶対値が最小となる２つの子連系線の組み合わせを選定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電力系統の連系システム。
4. 遮断連系線計算手段は、それぞれ算出された２つの子連系線の潮流の和のうち、この和の絶対値が、予め指定した基準値以下となる２つの子連系線の組み合わせを選定することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電力系統の連系システム。
5. 遮断連系線計算手段は、予め指定した基準値以下となる２つの子連系線の組み合わせが複数ある場合、各組み合わせによる２つの子連系線のうち、最も多くの子小規模電力系統が含まれる２つの子連系線の組み合わせを選定することを特徴とする請求項４に記載の電力系統の連系システム。
6. 遮断連系線計算手段には、予め特定の子小規模電力系統が設定されており、この特定の子小規模電力系統を含む２つの子連系線の組み合わせについて、それぞれ潮流の和を算出し、それぞれ算出された２つの子連系線の潮流の和のうち、この和の絶対値が、予め指定した基準値以下となる２つの子連系線の組み合わせを選定し、前記基準値以下となる２つの子連系線の組み合わせがない場合は、２つの子連系線の組み合わせの全てにつき潮流の和を求め、これらの組み合わせのうち、和の絶対値が予め指定した基準値以下で、最も多くの子小規模電力系統が含まれる２つの子連系線の組み合わせを選定することを特徴とする請求項１に記載の電力系統の連系システム。
7. 遮断連系線計算手段には、各子小規模電力系統の電力需要がそれぞれ入力されており、予め指定した基準値以下となる２つの子連系線の組み合わせが複数ある場合、これら複数の組み合わせのうち、２つの子連系線間に含まれる子小規模電力系統の需要電力の合計値がもっとも大きな２つの子連系線の組み合わせを選定することを特徴とする請求項４に記載の電力系統の連系システム。
8. 遮断連系線計算手段には、予め特定の子小規模電力系統が設定されており、この特定の子小規模電力系統を含む２つの子連係系統の組み合わせについて、それぞれ潮流の和を算出し、それぞれ算出された２つの子連系線の潮流の和のうち、この和の絶対値が、予め指定した基準値以下となる２つの子連系線の組み合わせを選定し、前記基準値以下となる２つの子連系線の組み合わせがない場合は、２つの子連系線の組み合わせの全てにつき潮流の和を求め、これらの組み合わせのうち、和の絶対値が予め指定した基準値以下で、２つの子連系線間に含まれる子小規模電力系統の需要電力の合計値がもっとも大きな２つの子連系線の組み合わせを選定することを特徴とする請求項１に記載の電力系統の連系システム。
9. 遮断連系線計算手段は、予め指定した基準値以下となる２つの子連系線の組み合わせが複数ある場合、各組み合わせによる２つの子連系線間に存在する子小規模電力系統が重複しない２つの子連系線の組み合わせを選定することを特徴とする請求項４に記載の電力系統の連系システム。
10. 遮断連系線計算手段は、予め指定した基準値以下となる２つの子連系線の組み合わせが複数あり、かつこれら複数の組み合わせによる２つの子連系線間に存在する子小規模電力系統が重複する場合は、最も多くの子小規模電力系統が含まれる２つの子連系線の組み合わせを選定することを特徴とする請求項４に記載の電力系統の連系システム。
11. 遮断連系線計算手段は、予め指定した基準値以下となる２つの子連系線の組み合わせが複数あり、かつこれら複数の組み合わせによる２つの子連系線間に存在する子小規模電力系統が重複する場合は、２つの子連系線間に含まれる子小規模電力系統の需要電力の合計値がもっとも大きな２つの子連系線の組み合わせを選定することを特徴とする請求項４に記載の電力系統の連系システム。