JP2013143839A - 蓄電装置配置支援装置、プログラムおよび蓄電装置配置支援方法 - Google Patents

Abstract

【課題】配電系統全体の電圧を適正範囲内に抑え、配電ロスを低減した蓄電装置の最適な配置を決定する。
【解決手段】実施形態の蓄電装置配置支援装置は、配電系統モデル電気量計算部、評価値算出部、蓄電装置配置シミュレーション部、蓄電装置配置決定部を備える。配電系統モデル電気量計算部は負荷および電源条件格納部の負荷および電源の条件に従って配電系統のモデルの時間毎の電気量を計算する。評価値算出部は計算された時間毎の電気量を基に、評価の基準値となる適正電圧維持率と配電ロス率を算出する。蓄電装置配置シミュレーション部は蓄電装置の情報を基に、性能の異なる蓄電装置をそれぞれの接続点に接続した場合の適正電圧維持率と配電ロス率とを繰り返し計算する。蓄電装置配置決定部は蓄電装置を接続した事例の中で基準値に比べて適正電圧維持率が高くかつ配電ロス率が低い事例を選出する。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、蓄電装置配置支援装置、プログラムおよび蓄電装置配置支援方法に関する。

近年、太陽光発電や風力発電などの自然エネルギー電源（以下「自然エネ電源」と称す）の導入が進んでおり、国内においても配電系統に多数接続されはじめている。自然エネ電源は気象条件により発電出力が急激に変動し、その影響で配電電圧が変動する。

自然エネ電源の発電変動出力を抑える方法として、自然エネ電源と蓄電装置を併設し出力を平滑化する方法が提案されている（例えば非特許文献１など）。

また、自然エネ電源が導入された配電線全体の蓄電装置の最適導入量を求める論文も発表されている（例えば非特許文献２など）。この非特許文献２には、電力供給や停電時などに発生するコストを社会コストとして算出し、その社会コストが最小となるような蓄電装置の最適な配置を求めることの記載がある。

電気学会PE-10-199 PSE-10-198 需要家負荷特性における太陽光発電・蓄電池の適正量分析 電気学会PE-10-172 PSE-10-171 社会コストを指標とした太陽光発電導入系統における蓄電池の最適導入量に関する一検討

上述した非特許文献１においては、自然エネ電源の導入者が個別に蓄電装置を導入する場合に適したものであり、基本的に接続点の電圧や電力の変動を抑えるだけである。このため、例えば同じ配電線内の負荷や機器の影響で接続点の電圧や電力の変動が生じている場合に不要な制御を行う場合がある。また、他の蓄電装置の制御に干渉する場合があり、配電線全体から見ると効率の悪い制御となる場合がある。同様に、導入する蓄電装置の容量についても、配電線全体からみた場合には最適ではない場合がある。

また、非特許文献２の技術は、事故時運用・コストを元に電力の供給を着眼点としており、配電電圧や配電ロスなどの考慮はされていない。特に、配電電圧の変動は、配電線全体に対する低圧需要家の配置に関係があり、配電電圧を適正範囲に維持するためには、配電線全体の状態を考慮して蓄電装置の制御や配置、容量を算定する必要があるが、この点についての記載はない。

本発明が解決しようとする課題は、配電系統全体の電圧を適正範囲内に抑え、配電ロスを低減した蓄電装置の最適な配置を決定することができる蓄電装置配置支援装置、プログラムおよび蓄電装置配置支援方法を提供することにある。

実施形態の情報記録装置は、系統接続情報格納部、蓄電装置情報格納部、負荷および電源条件格納部、配電系統モデル電気量計算部、評価値算出部、蓄電装置配置シミュレーション部、蓄電装置配置決定部を備える。前記系統接続情報格納部には高圧電源の送出端と低圧電源の設備との間を、開閉器、遮断器、変圧器を含むノード機器と配電線とで接続した配電系統のモデルについて前記配電線と各ノード機器との接続点の情報が格納されている。前記蓄電装置情報格納部には前記接続点に接続可能な異なる性能の蓄電装置の情報が格納されている。前記負荷および電源条件格納部には前記配電系統のモデルについての負荷および電源の条件が格納されている。前記配電系統モデル電気量計算部は前記負荷および電源条件格納部の負荷および電源の条件に従って前記配電系統のモデルの時間毎の電気量を計算する。前記評価値算出部は、前記配電系統モデル電気量計算部により計算された時間毎の電気量を基に、評価の基準となる適正電圧維持率と配電ロス率を算出し、基準値としてメモリに記憶する。前記蓄電装置配置シミュレーション部は前記蓄電装置情報格納部の蓄電装置の情報を基に、性能の異なる蓄電装置をそれぞれの接続点に接続した場合の前記適正電圧維持率と前記配電ロス率とを繰り返し計算し、各事例の計算結果を前記メモリに保持する。前記蓄電装置配置決定部は前記蓄電装置配置シミュレーション部により前記蓄電装置の前記接続点への配置と前記蓄電装置の性能とを変更して計算された計算結果のデータと前記基準値とを前記メモリから読み出し、前記基準値に比べて前記適正電圧維持率が高くかつ前記配電ロス率が低い事例を選出する。

第１実施形態の蓄電装置配置支援装置の構成を示す図である。 配電系統モデルの一例を示す図である。 系統接続情報ＤＢの一例を示す図である。 配電機器情報ＤＢの一例を示す図である。 負荷情報ＤＢの一例を示す図である。 電源情報ＤＢの一例を示す図である。 負荷パターンＤＢの一例を示す図である。 電源パターンＤＢの一例を示す図である。 蓄電装置情報ＤＢの一例を示す図である。 第１実施形態の蓄電装置配置支援装置における配電系統モデル作成動作を示すフローチャートである。 第１実施形態の蓄電装置配置支援装置における多断面計算動作を示すフローチャートである。 第１実施形態の蓄電装置配置支援装置において、配電系統モデルに蓄電装置を追加したときの評価動作を示すフローチャートである。 第５実施形態の蓄電装置配置支援装置の構成を示す図である。 第６実施形態の蓄電装置配置支援装置の構成を示す図である。 第７実施形態としての工事計画支援システムの構成例を示す図である。 第８実施形態としての作業停電計画支援システムの構成例を示す図である。

以下、図面を参照して、実施形態を詳細に説明する。
（第１実施形態）
図１は第１実施形態の蓄電装置配置支援装置の構成を示す図である。

図１に示すように、この第１実施形態の蓄電装置配置支援装置は、入力装置１１と、出力装置である表示装置２２と、これら入出力装置が接続されたコンピュータ１０とから構成されている。コンピュータ１０はハードディスク装置、ＣＰＵ、メモリ、通信インターフェースなどを有している。

コンピュータ１０は、配電系統モデル作成部１２、多断面計算部１３、負荷・電源出力決定部１４、シミュレーション部１５、評価値算出部１６、系統接続情報データベース１７ａ（以下「系統接続情報ＤＢ１７ａ」と称す）、配電機器情報データベース１７ｂ（以下「配電機器情報ＤＢ１７ｂ」と称す）、負荷情報データベース１７ｃ（以下「負荷情報ＤＢ１７ｃ」と称す）、電源情報データベース１７ｄ（以下「電源情報ＤＢ１７ｄ」と称す）、負荷パターンデータベース１８ａ（以下「負荷パターンＤＢ１８ａ」と称す）、電源パターンデータベース１８ｂ（以下「電源パターンＤＢ１８ｂ」と称す）、判定部１９、メモリ２０、結果保存部２１、蓄電装置情報データベース２３（以下「蓄電装置情報ＤＢ２３」と称す）、蓄電装置追加部２４、蓄電装置パラメータ設定部２５などを有している。

各種データベースは、ハードディスク装置に構築されている。メモリやデータベース以外の各部はＣＰＵの機能として実現される。

配電系統モデル作成部１２は、系統接続情報ＤＢ１７ａ、配電機器情報ＤＢ１７ｂ、負荷情報ＤＢ１７ｃ、電源情報ＤＢ１７ｄなどの情報を基に配電系統モデル（図２参照）のデータを生成する。

より詳細には、配電系統モデル作成部１２は、系統接続情報ＤＢ１７ａの配電線の始端と終端情報、区分開閉器の開閉状態、および系統接続情報ＤＢ１７ａの電圧・無効電力制御機器の位置から、配電線と区分開閉器、電圧・無効電力制御機器がどのように接続されているかのデータ（配電線接続データ）を生成する。

このとき、配電線の接続点（例えば柱上変圧器の接続点）をノードとし、配電線をブランチとする。また配電系統モデル作成部１２は、生成したノードとブランチの情報を基に区間の情報を生成する。

多断面計算部１３は、配電系統モデル作成部１２により作成された配電系統モデルのデータを基に、複数の時間の配電系統の状態を模擬し、配電系統の電気量を計算する。すなわち多断面計算部１３は、負荷および電源条件格納部の負荷および電源の条件に従って配電系統のモデルの時間毎の電気量を計算する。

負荷・電源出力決定部１４は、配電系統モデル作成部１２により作成された配電系統モデルに割り付けられている区間の負荷に、負荷パターンＤＢ１８ａの計算対象断面の有効電力の割合および無効電力の割合を掛け、ノード負荷を決定する。

また負荷・電源出力決定部１４は、電源パターンＤＢ１８ｂから、計算対象断面の対象の時間の有効電力の割合と無効電力の割合を掛け分散電源の出力を決定する。

シミュレーション部１５は、負荷・電源出力決定部１４により決定されたノード負荷・電源の出力量を配電系統モデルに設定しシミュレーション計算を行い、配電系統の電気量を計算する。

すなわち、シミュレーション部１５は、蓄電装置情報ＤＢ２３の蓄電装置の情報を基に、性能の異なる蓄電装置をそれぞれの接続点に接続した場合の適正電圧維持率と配電ロス率とを繰り返し計算し、各事例の計算結果をメモリ２０に記憶する蓄電装置配置シミュレーション部として機能する。

評価値算出部１６は、シミュレーション部１５により計算された配電系統の電気量のうち、ノードの電圧およびブランチのロス（配電線のロス）を使用して評価値を算出し、算出した評価値をメモリ２０に記憶する。この評価値の計算には以下に示す手法を用いるものとする。

評価値とは、ａ．適正電圧維持率、ｂ．配電ロス率であり、評価値算出部１６は２つの評価値を算出する。

適正電圧維持率は、配電系統モデルのノード数（例えば柱上変圧器接続点数）をＮ、断面数をＴ、対象断面で適正電圧であった通算ノード数（すべての断面の加算値）をＧＮとすると、下記（式１）となる。

適正電圧維持率＝ＧＮ／（Ｎ×Ｔ）×１００（％） ・・・（式１）
配電ロス率は、供給電力をPin，配電線ロスをPlossとすると、式２となる。
配電ロス率＝Ploss／Pin×１００（％） ・・・・・（式２）
配電線の電源の出力をPgen、負荷をPloadとし、送出端電力をPsとすると、供給電力Pinは以下の式で表される。
Pin＝Ps＋（ΣPgen−ΣPload） ・・・・・・（式３）
供給電力Pinは、配電系統に供給されるすべての電力の合計である。
但し、送出端電力が負（逆潮流状態）の場合には下記（式３’）となる。
Pin＝ΣPgen−ΣPload ・・・・・・（式３’）
また、蓄電装置がある場合、配電ロス率の計算は蓄電装置がない場合の供給量Pinを用いて算出する。

配電系統モデル作成部１２の作成した配電系統モデルのデータ、評価値算出部１６の計算した評価値はメモリ２０に保存される。つまり、配電系統モデル作成部１２は多断面計算部１３により計算された時間毎の電気量を基に、評価の基準となる適正電圧維持率と配電ロス率を算出し、基準値としてメモリ２０に記憶する。

評価値算出部１６は、配電系統モデルそのものの計算結果を評価の基準値とし、配電系統モデルに蓄電装置を追加した計算結果を評価対象とし、それぞれをメモリ２０に記憶する。

すなわち、メモリ２０には、評価値算出部１６により計算された評価値の計算結果のデータが記憶される。評価値の計算結果のデータとしては、配電系統モデルそのものの計算結果が評価の基準値とされ、配電系統モデルに蓄電装置を追加した計算結果を評価対象としてメモリ２０に記憶される。

評価対象としては、蓄電装置情報ＤＢ２３の蓄電装置の情報を基に、性能の異なる蓄電装置をそれぞれの接続点に接続した場合の適正電圧維持率と配電ロス率とを繰り返し計算した各事例の計算結果がメモリ２０に記憶される。

配電系統モデル作成部１２により作成される配電系統モデルは、例えば図２に示すように、配電用変電所に設置される配電用変圧器１ａから母線１および遮断器２ａ〜２ｄを介して高圧配電線３が接続され、電源側から負荷側へ送電を行うような構成とされている。

高圧配電線３には、区分開閉器４が複数接続されている。区分開閉器４に囲まれた高圧配電線３の区間内には、柱上変圧器５が複数接続されている。柱上変圧器５により、高圧から低圧に電圧の降圧が行われる。柱上変圧器５には低圧配電線６が接続される。低圧配電線６には、低圧需要家の複数の低圧設備７が接続される。低圧設備７としては、例えば太陽光発電のような分散型電源などである。

図３に示すように、系統接続情報ＤＢ１７ａには、配電線の始端と終端（配電線の始端，終端がどの開閉器，電柱に接続されているかの情報）と区分開閉器の開閉状態（開，閉）が登録（記憶）されている。

すなわち、系統接続情報ＤＢ１７ａには、高圧電源の送出端と低圧電源の設備との間を、開閉器、遮断器、変圧器を含むノード機器と配電線とで接続した配電系統のモデルについて前記配電線と各ノード機器との接続点の情報が格納されている。

図４に示すように、配電機器情報ＤＢ１７ｂには、配電線のインピーダンス（抵抗，インダクタンス，アドミタンス）、電圧・無効電力制御機器の定数（機器定格，制御方式，設定値）、電圧・無効電力制御機器の位置（電柱の番号）、柱上変圧器の定数（機器定格，タップ設定値，タップ設定範囲）、柱上変圧器の位置（電柱の番号）が登録（記憶）されている。

図５に示すように、負荷情報ＤＢ１７ｃには、区間番号（例えば図２の区分開閉器４で囲まれる範囲を区間とし、その区間に、重複しないように付けた番号）、区間の最大の負荷量（電流（A）or 電力（kW））、区間負荷の力率（%）が登録（記憶）されている。

図６に示すように、電源情報ＤＢ１７ｄには、分散型電源の定数（定格容量，定格出力，種別）、分散型電源の位置（電柱の番号）が登録（記憶）されている。

図７に示すように、負荷パターンＤＢ１８ａには、区間番号（負荷パターンを一意に識別するための番号）、断面の有効電力の割合（最大負荷に対する％（例えば、１時間ごと1年分））、断面の無効電力の割合（最大負荷に対する％（例えば、１時間ごと１年分））が登録（記憶）されている。
すなわち、電源情報ＤＢ１７ｄおよび負荷パターンＤＢ１８ａには、配電系統のモデルについての負荷および電源の条件が格納されている。

図８に示すように、電源パターンＤＢ１８ｂには、分散電源番号（電源を一意に識別するための番号）、断面の有効電力の割合（最大出力に対する％（例えば、１時間ごと１年分））、断面の無効電力の割合（最大出力に対する％（例えば、１時間ごと１年分））が登録（記憶）されている。

図９に示すように、蓄電装置情報ＤＢ２３には、設置候補位置（蓄電装置の設置位置の候補）、最大容量（蓄電装置の最大容量（kWh））、最大出力（蓄電装置の最大出力（kW））、制御方式（蓄電装置の制御方式）、充放電係数初期値（充電・放電時の出力を決定する係数）、充放電係数範囲（充放電係数の取りうる範囲）、充放電係数変更幅（蓄電装置パラメータ設定処理で変更する充放電係数の変更幅）、充放電開始容量初期値（強制的に蓄電装置の充電・放電を開始する蓄電量）、充放電開始容量範囲（充放電開始容量の取りうる範囲）、充放電開始容量変動幅（蓄電装置パラメータ設定処理で変更する充放電開始容量の変更幅）、充放電目標蓄電量初期値（強制的に行っていた蓄電装置の充電・放電をやめる蓄電量）、充放電目標蓄電量範囲（充放電目標蓄電量の取りうる範囲）、充放電目標蓄電量変動幅（蓄電装置パラメータ設定処理で変更する充放電目標蓄電量の変更幅）などが登録（記憶）されている。すなわち蓄電装置情報ＤＢ２３には、接続点に接続可能な異なる性能の蓄電装置の情報が格納されている。

蓄電装置追加部２４は、配電系統モデル作成部１２が作成した配電系統モデルに対し、蓄電装置情報データベース２３の蓄電装置の設置候補位置すべてに最大容量，最大出力の蓄電装置を設定し、蓄電装置を追加した状態の新たな配電系統モデルを生成する。

蓄電装置パラメータ設定部２５は、蓄電装置情報ＤＢ２３の情報（蓄電装置を制御するための各種情報）に基づき、蓄電装置を追加した配電系統モデルが最大出力となるように制御定数を設定する。

蓄電装置の制御パラメータとは、例えば充放電係数（充電・放電時の出力を決定する係数）、充放電開始容量（強制的に蓄電装置の充電・放電を開始する蓄電量）、充放電目標蓄電量（強制的行っていた蓄電装置の充電・放電をやめる蓄電量等）である。

判定部１９は、シミュレーション部１５が蓄電装置の接続点への配置と蓄電装置の性能とを変更し、評価値算出部１６が計算した計算結果のデータと基準値とをメモリ２０から読み出し、基準値に比べて適正電圧維持率が高くかつ配電ロス率が低い事例を選出する。

すなわち、判定部１９は、多断面計算部１３（負荷・電源出力決定部１４およびシミュレーション部１５）により蓄電装置の接続点への配置と蓄電装置の性能とを変更して計算された計算結果のデータと基準値とをメモリ２０から読み出し、基準値に比べて適正電圧維持率が高くかつ配電ロス率が低い事例を選出する。

事例の選出には、適正電圧維持率が最高かつ配電ロス率が最低の一つの事例を選出する。この他、適正電圧維持率が高くかつ配電ロス率が低い上位の予め設定された数（例えば３、４件）の事例を選出してもよい。結果保存部２１には、判定部１９により選出された事例のデータが保存される。

なお、事例を選出する上で、全ての事例の計算結果をメモリ２０に記憶した後、その計算結果を基準値と比較するのではなく、評価値算出部１６が一つの事例の評価値を計算する都度、基準値と比較し、基準値に比べて適正電圧維持率が高くかつ配電ロス率が低いという条件を満たす上位の事例を残すようにしてもよい。

ここで、図１０乃至図１２のフローチャートを参照してこの第１実施形態の蓄電装置配置支援装置の動作を説明する。
この実施形態では、入力装置１１からの計算開始の指示により、配電系統モデル作成部１２が配電系統モデルのデータを作成する。

この場合、配電系統モデル作成部１２は、後述のデータベースの情報から、多断面計算部で使用するためのデータを生成する。
（配電系統モデル作成）
配電系統モデル作成部１２は、系統接続情報ＤＢ１７ａの配電線の始端と終端情報，区分開閉器の開閉状態および、系統接続情報ＤＢ１７ａの電圧・無効電力制御機器の位置から、配電線と区分開閉器，電圧・無効電力制御機器がどのように接続されているかの配電線接続データを生成する（図１０のステップＳ１０１）。このとき、配電線の接続点をノードとし、配電線をブランチとする。

次に、配電系統モデル作成部１２は、生成したノードとブランチの情報を基に区間情報を生成する（ステップＳ１０２）。

この場合、まず、区分開閉器ノードで囲まれたブランチに負荷情報ＤＢ１７ｃの区間番号を割り付ける。

そして、区分開閉器ノードに負荷情報ＤＢ１７ｃから区間の最大の負荷量と力率を割り付ける。また、ノードブランチ情報とは別に、区間情報を生成する。
区間情報は、配電機器情報ＤＢ１７ｂの柱上変圧器の位置から、その柱上変圧器がどの区間に所属するかを検索し、柱上変圧器の定数からタップ情報を区間に割り付ける。
これとあわせて、電源情報ＤＢ１７ｄの分散型電源の位置から、その分散型電源がどの区間に所属するかを検索し、区間に割り付ける。

次に、配電系統モデル作成部１２は、途中に分岐の無いノードとブランチを1つのブランチに縮約する（ステップＳ１０３）。このとき、区分開閉器ノードと電圧・無効電力制御機器ノードはノードとして残す。

最後に、配電系統モデル作成部１２は、ブランチのインピーダンス，電圧・無効電力機器の定格と制御定数をデータベースから読み取り、接続縮約処理により縮約を行ったノードブランチデータと複合し、多断面計算部１３で使用するための配電系統モデルのデータを作成する（ステップＳ１０４）。
（多断面計算）
続いて、多断面計算部１３が多断面計算を行う。
この場合、多断面計算部１３は、複数の時間の配電系統の状態を模擬し、配電系統の電気量を求める計算を行う（図１１のステップＳ２０１）。

配電系統の電気量を求める計算は、まず負荷・電源出力決定部１４が、配電系統モデル作成部１２が作成した配電系統モデルに割り付けられている区間の負荷に、負荷パターンＤＢ１８ａの計算対象断面の有効電力の割合および無効電力の割合を掛け、ノード負荷を決定する。

そして、電源パターンＤＢ１８ｂから、計算対象断面の対象の時間の有効電力の割合と無効電力の割合を掛け分散電源の出力を決定する。

決定したノード負荷・電源の出力量を配電系統モデルに設定し、シミュレーション部１５がシミュレーション計算を行い、配電系統の電気量を計算する。

ここで、シミュレーション計算とは、例えばニュートンラプソン法を用いた潮流計算などである。この潮流計算を、設定された時間の数（断面数）分繰り返し行う。

評価値算出部１６は、計算により得られた配電系統の電気量のうち、ノードの電圧およびブランチのロス（配電線のロス）を使用して評価値を算出しメモリ２０に記憶する。
（蓄電装置を追加した配電系統モデル計算）
次に、蓄電装置追加部２４が蓄電装置を追加した新たな配電系統モデルデータの計算を行う。
この場合、蓄電装置追加部２４は、配電系統モデル作成部１２が作成した配電系統モデルに対し、蓄電装置情報ＤＢ２３の蓄電装置の設置候補位置すべてに最大容量，最大出力の蓄電装置を設定し（図１２のステップＳ３０１）、蓄電装置を追加した新たな配電系統モデルを生成する（ステップＳ３０２）。

この際、配電系統モデルの蓄電装置の制御定数は、蓄電装置情報ＤＢ２３の蓄電装置の情報に基づき、蓄電装置パラメータ設定部２５により蓄電装置の制御定数が設定される。

蓄電装置の制御パラメータとは、例えば充放電係数（充電・放電時の出力を決定する係数）、充放電開始容量（強制的に蓄電装置の充電・放電を開始する蓄電量）、充放電目標蓄電量（強制的行っていた蓄電装置の充電・放電をやめる蓄電量）である。

初回の計算で設定される制御定数は、蓄電装置情報ＤＢ２３の充放電係数初期値，充放電開始容量初期値，充放電目標蓄電量初期値などである。

その後、新たに作成された配電系統モデルに対して多断面計算部１３が多断面計算を実行する（ステップＳ３０３）。多断面計算部１３は、図１１で説明した処理と同じである。

多断面計算部１３により多断面計算が行われた後、評価値算出部１６により評価値が算出され（ステップＳ３０４）、メモリ２０に記憶される。

判定部１９は、ａ．適正電圧維持率は最大 かつ ｂ．配電ロス率は最小の事例を選出する（ステップＳ３０５）。

ここで、ａ．適正電圧維持率は最大 かつ ｂ．配電ロス率は最小の結果とならなかった場合（ステップＳ３０５のＮｏ）、蓄電装置パラメータ設定部２５にて予め設定された手順で蓄電装置の制御パラメータが順次変更され、再度Ｓ３０２〜Ｓ３０５の処理が繰り返される。

制御パラメータの変更方法は、蓄電装置情報ＤＢ２３で指定された変更幅にそって、蓄電装置情報ＤＢ２３で指定された設定範囲以内で総当り的に順次変更し、ａ．適正電圧維持率が最大 かつ ｂ．配電ロス率が最小という条件を満たすまで制御パラメータの変更が繰り返される。

ａ．適正電圧維持率は最大 かつ ｂ．配電ロス率は最小の結果となった場合（ステップＳ３０５のＹｅｓ）、判定部１９は、その事例のデータを表示装置２２に表示すると共に、結果保存部２１に保存する（ステップＳ３０６）。

このようにこの第１実施形態によれば、個別の処理で配電系統全体の電圧を適正範囲内に抑え、配電ロスを低減する蓄電装置の制御定数、定格容量、配置を求めるので、蓄電装置の最適な容量および最適な配置を決定することができる。すなわち、配電系統全体の電圧を適正範囲内に抑えつつ配電ロスを低減するような蓄電装置の最適な配置を求めることができる。

（第２実施形態）
続いて、第２実施形態について説明する。前述した第１実施形態では、評価値を、ａ．適正電圧維持率、ｂ．配電ロス率とし、２つの値が最良となる結果となるものを選出したが、この第２実施形態では、ａ．適正電圧維持率、またはｂ．配電ロス率のいずれか一方の評価値に重み付けし、配電系統の状態によって、例えばａ．適正電圧維持率を重視する結果を選択するようにする。

つまり、配電系統モデル作成部１２の適正電圧維持率をａ１、配電ロス率をｂ１とし、蓄電装置パラメータ設定部２５の適正電圧維持率をａ２、配電ロス率をｂ２とし、適正電圧維持率の重み係数をＫ１、配電ロス率の重み係数をＫ２とすると、蓄電装置パラメータ設定部２５で使用されるパラメータの評価値Ｚ２は次式（式４）で算出する。

評価値Ｚ２＝Ｋ１×（ａ２／ａ１−１．０）＋Ｋ２×（１．０−ｂ２／ｂ１）・・・（式４）
評価値Ｚ２は、大きければ大きいほど良い結果となる。

同様にして評価値算出部１６において評価値を算出し、判定部１９で評価値の判定を行うことで、配電系統の状態によって、ａ．適正電圧維持率を重視する結果、またはｂ．配電ロス率を重視する結果といったように、主旨（目的）に応じた結果を得ることができる。

この第２実施形態によれば、個別の処理で配電系統全体の電圧を適正範囲内に抑え、配電ロスを低減する蓄電装置の制御定数、定格容量、配置を求めることができるので、蓄電装置の最適容量および配置の決定を行うことができる。
（第３実施形態）
第３実施形態について説明する。
第１実施形態では、蓄電装置の制御定数、定格容量、配置を変更した複数の事例の中から評価値が最良となった結果（一つの事例）を判定部１９が選定し、結果保存部２１に保存したが、この第３実施形態では、判定部１９は最良となった結果を含め上位いくつか（複数）の結果を結果保存部２１に保存し、最適容量および最適配置の候補として保存する。

例えば評価値が最良となった結果を含め、最良の評価値のものよりも劣る結果についても予め設定した候補数分を保存する。そして全ての事例の計算が終了したとき、または所定の表示操作がなされたときに、結果保存部２１に保存された複数の結果を表示装置２２に一覧表示する。

この第３実施形態によれば、個別の処理で配電系統全体の電圧を適正範囲内に抑え、配電ロスを低減する蓄電装置の制御定数、定格容量、配置を複数求めることができる。

（第４実施形態）
第４実施形態について説明する。
この第４実施形態では、判定部１９は、評価値を判別する上で、配電ロス率が減少した場合の発電燃料費削減コストと、蓄電装置の容量と配置を減らした場合のコストとを加算し、適正電圧維持率が最大かつ、加算したコスト（加算コスト）が最小となる評価値となるまで処理を繰り返す。

発電燃料費コストをCostA、配電ロス率をPlossR、蓄電装置の設置コストをCostB、蓄電装置の個数をN、蓄電装置の容量をKとすると、加算コストは、下記（式５）で求められる。
加算コスト＝PlossR×CostA＋CostB×N×K・・・（式５）
そして、判定部１９は、適正電圧維持率が最大かつ加算コストが最小となった最良の評価値を持つ事例のデータを結果保存部２１に保存する。

この第４実施形態によれば、個別の処理で配電系統全体の電圧を適正範囲内に抑え、さらに、加算コストが最小となる蓄電装置の制御定数、定格容量、配置を求めることで、蓄電装置の最適容量および配置を決定することができる。

（第５実施形態）
図１３を参照して第５実施形態について説明する。図１３は第５実施形態の構成を示す図である。
図１３に示すように、第５実施形態は、判定部１９、結果保存部２１および信頼度算出部２７を備える。この場合の判定部１９は第４実施形態に対して第３実施形態と同様に、評価値が最良となった結果を含め上位いくつか（複数）の結果を、最適容量および最適配置の候補として結果保存部２１に保存する。

信頼度算出部２７は結果保存部２１に保存された複数の結果それぞれについて蓄電装置の容量に対する信頼度Ｒを算出する。信頼度Ｒは例えば下記（式６）、（式７）などの計算式（計算方法）により算出される。

信頼度配電線に設置する想定の蓄電装置１つの容量をCd、算出された最適容量をCncalとすると、ある場所に設置する蓄電装置の個数Nは、
Ｎ＝Cncal／Cd・・・・・（式６）
で求められる。複数の蓄電装置が並列に接続されるものとし、蓄電装置１つの信頼度をＲdとすれば、１箇所の蓄電装置の信頼度Ｒは、（ただし、0<=R,Rd<=1.0）
Ｒ＝1−（1−Rd）N・・・（式７）
から求める。

例えば評価値が最良となった結果を含め、予め設定した候補数分の劣る結果から、上記信頼度Ｒが最良となる結果を選択する。

この第５実施形態によれば、図１の構成に、さらに信頼度算出部２７を備えることで、個別の処理で配電系統全体の電圧を適正範囲内に抑え、配電ロスを低減し、さらに信頼度の高い蓄電装置の制御定数、定格容量、配置を求めることができる。

（第６実施形態）
図１４を参照して第６実施形態について説明する。図１４は第６実施形態の構成を示す図である。
図１４に示すように、この第６実施形態は、第１実施形態で説明した図１の構成に、柱上変圧器タップのパラメータを変更する柱上変圧器タップ変更部２６を追加したものである。

柱上変圧器タップ変更部２６は、前処理である蓄電装置パラメータ設定部２５で制御パラメータを設定した蓄電装置のうちで最良の事例のデータに対して柱上変圧器のタップを変更する。

柱上変圧器のタップは、蓄電装置パラメータ設定部２５で設定された最良の制御パラメータの蓄電装置を配置した配電系統モデルの電圧計算結果から選択するものとする。

この場合、柱上変圧器タップ変更部２６は、まず、配電線の柱上変圧器毎の低圧電圧の標準偏差を作成する。
作成した標準偏差の中心と101Vとを比較し、中心が3V以上高かった場合には柱上変圧器のタップを１つ上げ、中心が3V以上低かった場合には柱上変圧器のタップを１つ下げる。

すべての柱上変圧器毎の低圧電圧の標準偏差の中心が101±3(V)以内である場合には、柱上変圧器のタップは変更せずに処理を終了する。

そして、柱上変圧器のタップが変更された配電系統モデルに対し、多断面計算部１３が都度多断面計算を実行する。多断面計算部１３による多断面計算は、図１１に示した処理と同じである。

多断面計算部１３が多断面計算を実行した後、評価値算出部１６により評価値が算出され、算出結果の評価値が事例毎にメモリ２０に記憶される。
そして柱上変圧器タップ変更部２６により変更されたタップの条件で作成された事例の中から、判定部１９が評価値および他の事例と比較して、蓄電装置の最適配置・最適容量の事例を決定する。

この結果、ａ．適正電圧維持率は最大 かつ ｂ．配電ロス率は最小の結果が得られた事例の評価値および柱上変圧器のタップ情報が、結果保存部２１に保存される。

なお、一つの事例毎に多断面計算および評価値算出を行ってａ．適正電圧維持率は最大かつｂ．配電ロス率は最小の結果とならなかった場合、柱上変圧器タップ変更部２６にて柱上変圧器タップを変更し、再度多断面計算および評価値算出を繰り返し行うようにしてもよい。

この第６実施形態によれば、図１の構成に、さらに柱上変圧器タップ変更部２６を備えることで、低圧電圧の標準偏差を元に配電線の柱上変圧器タップを決定でき、実施例５までに記載した方法より少ない蓄電装置の出力で電圧変動を抑えることが期待できるため、実施例５までに記載した方法より小さな定格容量の蓄電装置を用いた配置の決定を行うことができる。

この第６実施形態では、柱上変圧器タップの決定にすべての柱上変圧器ごとの低圧電圧を使用したが、配電系統の高圧側の電圧を用いた場合には、式８のような方法で低圧電圧を算出できる。

柱上変圧器以降の電圧降下をVld、柱上変圧器のタップ比をTrate、配電系統の高圧側の電圧をVHとすると、低圧電圧VLは下記（式８）で求められる。

VL＝VH×Trate−Vld・・・・（式８）
ここで、Trateは低圧側定格電圧÷高圧側電圧（柱上変圧器のタップ電圧）である。

なお低圧電圧VLの計算には、柱上変圧器の低圧電圧ではなく、電流や電力などの電気量を用いて計算できるため、電流や電力などの電気量を用いても同様の効果が得られる。

たとえば電流を用いる場合、配電線の途中に分岐や負荷が無い場合、高圧配電線の電圧降下Vhdは次式（式９）で求められる。

Vhd＝Ih×（r×cosθ＋x×sinθ）・・・・・（式９）
ここで、Ihは高圧配電線を流れる電流。rおよびxは計算点までの配電線の抵抗とリアクタンス、θは力率角である。

（式９）により、配電線の送り出しから負荷点までの電圧降下が求められるため、送り出し電圧から電圧降下を減算することで配電系統の高圧側電圧を算出することができ、求められた高圧側電圧を用いて式８から低圧電圧を求めることができる。

柱上変圧器タップを求める場合、自端の電気量だけではなく、複数の柱上変圧器の電気量を用いても同様の効果が得られる。

（第７実施形態）
図１５を参照して第７実施形態としての工事計画支援システムの一例を説明する。
この第７実施形態は、将来配電系統の負荷が増大した場合の工事計画を行う工事計画支援システムであり上記実施形態で説明した蓄電装置配置支援装置を適用した一例である。

第７実施形態の工事計画支援システムは、図１５に示すように、負荷想定部３１、供給支障箇所抽出部３２、供給対策工事部３４、事故想定部３５、上記蓄電装置配置支援装置の機能としての蓄電装置配置支援部３３を有している。すなわち蓄電装置配置支援部３３は、上述した第１乃至第６実施形態で説明した蓄電装置配置支援装置の機能をコンピュータ内での一機能としたものである。

負荷想定部３１は、現状の配電系統にあるすべての負荷に負荷伸び率を乗じ、翌年度の想定負荷を作成する。供給支障箇所抽出部３２は、負荷想定部３１により作成された負荷を基に、配電系統内の電圧適正範囲逸脱や過電流が発生すると推定される区間を抽出する。

供給対策工事部３４は、抽出された配電区間に対し、問題の解消のための工事内容を作成する。工事内容とは、例えば電線の太さや開閉器容量等の変更や電圧調整器の新設などである。

事故想定部３５は、供給対策工事部３４が作成した工事内容を配電系統に行った条件で、各配電区間毎に事故を発生させて事故処理までをシミュレーション計算し、融通不能区間が無いことを確認する。

蓄電装置配置支援部３３は、負荷想定部３１により作成された翌年度の想定負荷と、供給支障箇所抽出部３２により抽出された配電系統内の電圧適正範囲逸脱や過電流が発生すると推定される配電系統モデルに対し、蓄電装置を追加する場合の蓄電装置の最適配置を決定する。

供給対策工事部３４は、蓄電装置の最適配置決定部３０により決定された蓄電装置を配電系統モデルに追加した上で、過電流が発生する区間に対して、問題の解消のための工事内容を作成する。蓄電装置の追加によっても電圧適正範囲逸脱が発生する区間に対しては、電圧調整器の新設などの工事内容を作成する。

事故想定部３５は、供給対策工事部３４が作成した工事内容を配電系統に行った条件で、各配電区間毎に予め設定された事故を発生させて事故処理までをシミュレーション計算し、融通不能区間の有無、または融通不能区間がないことを確認する。

続いてこの第７実施形態の動作を説明する。
この第７実施形態の場合、まず、負荷想定部３１が、現状の配電系統にあるすべての負荷に負荷伸び率を乗じ、翌年度の想定負荷を作成する。

作成された負荷を基に、供給支障箇所抽出部３２が、配電系統内の電圧適正範囲逸脱や過電流が発生すると推定される区間を抽出する。

抽出された配電区間に対し、供給対策工事部３４が、問題の解消のための工事内容（例えば電線の太さや開閉器容量等の変更や、電圧調整器の新設など）を作成する。

事故想定部３５は、供給対策工事部３４が作成した工事内容を配電系統に行った条件で、各配電区間毎に事故を発生させて事故処理までをシミュレーション計算し、融通不能区間が無いことを確認する。

蓄電装置配置支援部３３は、負荷想定部３１の作成した翌年度の想定負荷と、供給支障箇所抽出部３２が抽出した配電系統内の電圧適正範囲逸脱や過電流が発生すると推定される配電系統モデルに対し、蓄電装置を追加した場合の蓄電装置の最適配置を決定する。

供給対策工事部３４は、蓄電装置配置支援部３３により決定された蓄電装置の配置で配電系統モデルに蓄電装置を追加した上で、過電流が発生する区間に対し問題の解消のための工事内容を作成する。

工事内容が作成されると、事故想定部３５は、供給対策工事部３４が作成した工事内容を配電系統に行った条件で、各配電区間毎に事故を発生させて事故処理までをシミュレーション計算し、融通不能区間がないことを確認する。

このようにこの第７実施形態の工事計画支援システムによれば、自然エネ電源などの分散型電源が普及した場合でも、蓄電装置の導入による電圧逸脱の解消が可能な計画を行うことができる。

（第８実施形態）
図１６を参照して第８実施形態の作業停電計画支援システムの一例を説明する。
第８実施形態の作業停電計画支援システムは、配電用変電所でのバンク保守作業時の約２ヶ月程度の停電に対し、停電区間以外への電力融通を行う融通系統の作成手順や開閉器の操作手順を作成するシステムである。

図１６に示すように、第８実施形態の作業停電計画支援システムは、実績負荷設定部４１、融通操作手順作成部４２、蓄電装置配置支援部４３、開閉器操作手順編集・保存部４４
まず、実績負荷設定部４１は、システムの記録データベースに格納されている実績負荷曲線を適用し、作業日時（期間）の負荷曲線を作成する。

融通操作手順作成部４２は、実績負荷設定部４１により作成された負荷曲線を用いて、保守作業バンクに所属する全配電線の停電を条件に、負荷側の電力融通操作手順を計算し、最も手順数の少ない融通操作手順を選定する。

蓄電装置配置支援部４３は、上記第１乃至第６実施形態で説明した蓄電装置配置支援装置であるコンピュータ１０の機能を一つの構成要素にしたものであり、この第８実施形態が対象とする蓄電装置はバンク保守作業時の停電期間に使用する仮設備であるものとする。

蓄電装置配置支援部４３は、実績負荷設定部４１により作成された作業日時（区間）の負荷と、融通操作手順作成部４２により作成された融通系統とに対して蓄電装置の最適配置を決定する。

開閉器操作手順編集・保存部４４は、融通操作手順作成部４２により選定された融通操作手順と、蓄電装置配置支援部４３により決定された蓄電装置の配置について、開閉器投入／開放や配電線の遮断器（ＣＢ）投入／開放の操作手順および蓄電装置の配置手順をメモリに保存する。メモリに融通操作手順や蓄電装置の配置手順の情報が保存される期間は、例えば作業期間が終了するまでとする。

上記各部の機能は自然エネ電源などの分散型電源が普及していない状態を想定したものであり、昼夜電圧変化の激しい配電系統の場合、電圧を適正範囲に維持することが難しい場合がある。

続いてこの第８実施形態の動作を説明する。
この第８実施形態の場合、まず、実績負荷設定部４１が、システムの記録データベースに格納されている実績負荷曲線を適用し、作業日時（期間）の負荷曲線を作成する。

作成された負荷曲線を用い、融通操作手順作成部４２が保守作業バンクに所属する全配電線の停電を条件に、負荷側の電力融通操作手順を計算し、最も手順数の少ない融通操作手順を選定する。

蓄電装置配置支援部４３は、実績負荷設定部４１の作成した作業日時（区間）の負荷と、融通操作手順作成部４２が作成した融通系統に対し、蓄電装置の最適配置を決定する。

選定された融通操作手順と蓄電装置の配置について、開閉器操作手順編集・保存部４４が、開閉器投入／開放や配電線の遮断器（ＣＢ）投入／開放の操作手順、および蓄電装置配置支援部４３により決定された蓄電装置の配置をメモリに保存する。

このようにこの第８実施形態によれば、自然エネ電源などの分散型電源が普及した場合でも、蓄電装置の導入による電圧逸脱の解消が可能な計画を行うことができる。

上記では、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

また上記実施形態に示した各構成要素を、コンピュータのハードディスク装置などのストレージにインストールしたプログラムで実現してもよく、また上記プログラムを、コンピュータ読取可能な電子媒体：electronic mediaに記憶しておき、プログラムを電子媒体からコンピュータに読み取らせることで本発明の機能をコンピュータが実現するようにしてもよい。電子媒体としては、例えばＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体やフラッシュメモリ、リムーバブルメディア：Removable media等が含まれる。さらに、ネットワークを介して接続した異なるコンピュータに構成要素を分散して記憶し、各構成要素を機能させたコンピュータ間で通信することで実現してもよい。

１…母線、１ａ…配電用変圧器、２ａ-２ｄ…遮断器、３…高圧配電線、４…区分開閉器、５…柱上変圧器、６…低圧配電線、７…低圧設備、１０…コンピュータ、１１…入力装置、１２…配電系統モデル作成部、１３…多断面計算部、１４…負荷・電源出力決定部、１５…シミュレーション部、１６…評価値算出部、１７ａ…系統接続情報データベース（系統接続情報ＤＢ）、１７ｂ…配電機器情報データベース（配電機器情報ＤＢ）、１７ｃ…負荷情報データベース（負荷情報ＤＢ）、１７ｄ…電源情報データベース（電源情報ＤＢ）、１８ａ…負荷パターンデータベース（負荷パターンＤＢ）、１８ｂ…電源パターンデータベース（電源情報ＤＢ）、１９…判定部、２０…メモリ、２１…結果保存部、２２…表示装置、２３…蓄電装置情報データベース（蓄電装置情報ＤＢ）、２４…蓄電装置追加部、２５…蓄電装置パラメータ設定部、２６…柱上変圧器タップ変更部、２７…信頼度算出部、３０…最適配置決定部、３１…負荷想定部、３２…供給支障箇所抽出部、３３…蓄電装置配置支援部、３４…供給対策工事部、３５…事故想定部、４１…実績負荷設定部、４２…融通操作手順作成部、４３…蓄電装置配置支援部、４４…開閉器操作手順編集・保存部。

Claims (5)

1. 高圧電源の送出端と低圧電源の設備との間を、開閉器、遮断器、変圧器を含むノード機器と配電線とで接続した配電系統のモデルについて前記配電線と各ノード機器との接続点の情報が格納された系統接続情報格納部と、
   前記接続点に接続可能な異なる性能の蓄電装置の情報が格納された蓄電装置情報格納部と、
   前記配電系統のモデルについての負荷および電源の条件が格納された負荷および電源条件格納部と、
   前記負荷および電源条件格納部の負荷および電源の条件に従って前記配電系統のモデルの時間毎の電気量を計算する配電系統モデル電気量計算部と、
   前記配電系統モデル電気量計算部により計算された時間毎の電気量を基に、評価の基準となる適正電圧維持率と配電ロス率を算出し、基準値としてメモリに記憶する評価値算出部と、
   前記蓄電装置情報格納部の蓄電装置の情報を基に、性能の異なる蓄電装置をそれぞれの接続点に接続した場合の前記適正電圧維持率と前記配電ロス率とを繰り返し計算し、各事例の計算結果を前記メモリに記憶する蓄電装置配置シミュレーション部と、
   前記蓄電装置配置シミュレーション部により前記蓄電装置の前記接続点への配置と前記蓄電装置の性能とを変更して計算された計算結果のデータと前記基準値とを前記メモリから読み出し、前記基準値に比べて前記適正電圧維持率が高くかつ前記配電ロス率が低い事例を選出する蓄電装置配置決定部と
   を具備する蓄電装置配置支援装置。
2. 前記蓄電装置配置決定部は、
   前記適正電圧維持率が最高かつ前記配電ロス率が最低の一つの事例を選出する請求項１記載の蓄電装置配置支援装置。
3. 前記蓄電装置配置決定部は、
   前記適正電圧維持率が高くかつ前記配電ロス率が低い上位の予め設定された数の事例を選出する請求項１記載の蓄電装置配置支援装置。
4. コンピュータを、
   高圧電源の送出端と低圧電源の設備との間を、開閉器、遮断器、変圧器を含むノード機器と配電線とで接続した配電系統のモデルについて前記配電線と各ノード機器との接続点の情報が格納された系統接続情報格納部と、
   前記接続点に接続可能な異なる性能の蓄電装置の情報が格納された蓄電装置情報格納部と、
   前記配電系統のモデルについての負荷および電源の条件が格納された負荷および電源条件格納部と、
   前記負荷および電源条件格納部の負荷および電源の条件に従って前記配電系統のモデルの時間毎の電気量を計算する配電系統モデル電気量計算部と、
   前記配電系統モデル電気量計算部により計算された時間毎の電気量を基に、評価の基準となる適正電圧維持率と配電ロス率を算出し、基準値としてメモリに記憶する評価値算出部と、
   前記蓄電装置情報格納部の蓄電装置の情報を基に、性能の異なる蓄電装置をそれぞれの接続点に接続した場合の前記適正電圧維持率と前記配電ロス率とを繰り返し計算し、各事例の計算結果を前記メモリに記憶する蓄電装置配置シミュレーション部と、
   前記蓄電装置配置シミュレーション部により前記蓄電装置の前記接続点への配置と前記蓄電装置の性能とを変更して計算された計算結果のデータと前記基準値とを前記メモリから読み出し、前記基準値に比べて前記適正電圧維持率が高くかつ前記配電ロス率が低い事例を選出する蓄電装置配置決定部
   として機能させるプログラム。
5. 高圧電源の送出端と低圧電源の設備との間を、開閉器、遮断器、変圧器を含むノード機器と配電線とで接続した配電系統のモデルについて前記配電線と各ノード機器との接続点の情報を系統接続情報格納部に格納し、
   前記接続点に接続可能な異なる性能の蓄電装置の情報を蓄電装置情報格納部に格納し、
   前記配電系統のモデルについての負荷および電源の条件を負荷および電源条件格納部に格納し、
   前記負荷および電源条件格納部の負荷および電源の条件に従って前記配電系統のモデルの時間毎の電気量を配電系統モデル電気量計算部が計算し、
   前記配電系統モデル電気量計算部により計算された時間毎の電気量を基に、評価値算出部が、評価の基準となる適正電圧維持率と配電ロス率を算出し、基準値としてメモリに記憶し、
   前記蓄電装置情報格納部の蓄電装置の情報を基に、蓄電装置配置シミュレーション部が、性能の異なる蓄電装置をそれぞれの接続点に接続した場合の前記適正電圧維持率と前記配電ロス率とを繰り返し計算し、各事例の計算結果を前記メモリに記憶し、
   前記蓄電装置配置シミュレーション部により前記蓄電装置の前記接続点への配置と前記蓄電装置の性能とを変更して計算された計算結果のデータと前記基準値とを蓄電装置配置決定部が前記メモリから読み出し、前記基準値に比べて前記適正電圧維持率が高くかつ前記配電ロス率が低い事例を選出する
   蓄電装置配置支援方法。

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