TWI823260B - 指令裝置、充放電控制系統、電力控制系統、中央指令裝置、設定值管理裝置、充放電控制方法及記錄媒體 - Google Patents

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Abstract

本揭示的指令裝置(1-2)係具備：第一通信部(11)，係接收第一指令值，該第一指令值係表示與被連接至電力系統的蓄電池相關之從外部所指示的充放電量；低通濾波器(15)及高通濾波器(16)，係抽出與控制蓄電池之充放電的PCS(4)之互連點中的電力相關的量測值之短週期成分；以及控制量算出部(17)，係將第一指令值、與根據短週期成分所產生的第二指令值予以相加並算出第三指令值，且將第三指令值指示給PCS(4)。

Description

指令裝置、充放電控制系統、電力控制系統、中央指令裝置、設定值管理裝置、充放電控制方法及記錄媒體
本揭示係關於一種產生用以控制蓄電池、太陽光發電設備等之電力的指令的指令裝置、充放電控制系統、電力控制系統、中央指令裝置、設定值管理裝置、充放電控制方法及記錄媒體。
作為環境對策而言，太陽光發電設備、蓄電池、EV(Electric Vehicle；電動車輛)等之分散型電源的導入係正在推進中。近年來，對於為了確保電力系統的品質而使用以被設置為用戶設備的蓄電池、被搭載於EV的蓄電池為首之用戶的蓄電池之期待係有所提高。在專利文獻1係揭示一種根據來自上階控制系統之電力調整的請求(亦即用以確保電力系統之品質的請求)，來控制各個用戶的蓄電池之充放電的技術。在專利文獻1所記載的技術中，為了更確實地確保用以確保電力系統的品質所請求的要求量，而使用過去的充放電指令與充放電的實績 值，並算出各個用戶中的充放電指令之達成率，且因應達成率而決定備轉容量，在不使用備轉容量而可調度要求量的情況下就以不使用備轉容量的方式來產生各個用戶的充放電指令。
[先前技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本特開2020-89087號公報
然而，專利文獻1所記載的要求量亦即供確保電力系統的品質用的充放電指令，係以控制指令的傳送週期為例如五分鐘等且抑制長週期之變動的方式來決定指令量。因此，在專利文獻1所記載的技術中，例如無法因應太陽光發電設備中的發電輸出之受天候的變化所致的驟變、急劇的電力之消耗等之一分鐘以下等短時間內的急劇之電力的變化。因此，會有在電力系統中之所謂分斷開關、整流器等的機器上發生過載的可能性。
本揭示係有鑑於上述而開發完成，目的在於獲得一種能夠抑制電力系統中的過載的指令裝置。
為了解決上述的課題且達成目的，本揭示的指令裝置係具備：通信部，係接收第一指令值，該第一指令值係表示與被連接至電力系統的蓄電池相關之從外部所指示的充放電量；以及短週期成分抽出部，係抽出與控制蓄電池之 充放電的電力控制裝置之互連點中的電力相關的量測值之短週期成分。指令裝置係復具備控制量算出部，該控制量算出部係將第一指令值、與根據短週期成分所產生的第二指令值予以相加並算出第三指令值，且將第三指令值指示給電力控制裝置。
本揭示的指令裝置係達到可抑制電力系統中的過載的功效。
1,1-1,1-2,1-3,1-4:指令裝置
2:充放電裝置
3:EV
4,6,52:PCS
5,51:蓄電池
7:PV
8,8a:中央指令裝置
9:設定值管理裝置
10:負載
11:第一通信部
12:報告部
13:設定部
14:第二通信部
15:低通濾波器
16:高通濾波器
17:控制量算出部
20:配電用變壓器
21:配電線
22:開關
23:通信網路
24,24a:電力品質管理系統
31,32:充放電控制系統
33:發電控制系統
40:饋電線
41:電車
42:馬達
43:整流器
44:整流器控制裝置
45:變壓器
50:轉換器
81,91,105:通信部
82,82a:計畫製作部
83:控制指令產生部
84,84a,94,103:記憶部
92:模擬部
93:設定值決定部
95:實績評估部
101:控制部
102:輸入部
104:顯示部
106:輸出部
107:系統匯流排
201,202:電壓
203,204,206:有效電力
205:外部指令值
PC:控制量
PCmax:可長週期放電量
PCmin:可長週期充電量
圖1係顯示實施型態1的電力控制系統與控制對象的電力系統之構成例的圖。
圖2係顯示實施型態1的指令裝置之構成例的圖。
圖3係顯示實施型態1的中央指令裝置及設定值管理裝置之構成例的圖。
圖4係顯示實施型態1的中央指令裝置中的計畫製作處理之一例的流程圖。
圖5係顯示實施型態1的中央指令裝置中的控制指令產生處理之一例的流程圖。
圖6係顯示實施型態1的設定值管理裝置中的設定值決定處理步驟之一例的流程圖。
圖7係顯示實施型態1的指令裝置中的本地控制(local control)中的控制指令的產生處理步驟之一例的流程圖。
圖8係示意性地顯示實施型態1中的短週期電壓變動與本地控制之關係的圖。
圖9係顯示實現實施型態1的指令裝置、中央指令裝置及設定值管理裝置的電腦系統之構成例的圖。
圖10係顯示實施型態2的電力控制系統與控制對象的電力系統之構成例的圖。
圖11係顯示實施型態2的中央指令裝置之構成例的圖。
圖12係顯示實施型態2的計畫製作部中的計畫製作處理步驟之一例的流程圖。
圖13係用以說明實施型態2中的電車動力運行時的短週期變動之抑制的圖。
圖14係顯示在整流器之交流側設置有蓄電池的情況之實施型態2的電力控制系統與控制對象的電力系統之構成例的圖。
以下，根據圖式而詳細地說明實施型態的指令裝置、充放電控制系統、電力控制系統、中央指令裝置、設定值管理裝置、充放電控制方法及記錄媒體。
實施型態1.
圖1係顯示實施型態1的電力控制系統與控制對象的電力系統之構成例的圖。在本實施型態中，電力控制系統係控制控制對象的電力系統中的有效電力，該電力控制系統係由電力品質管理系統24與作為本地(local)指令裝置的指令裝置1-1至1-3所構成。在本實施型態中係列舉配電系統作為控制對象的電力系統為例來加以說明。
如圖1所示，在電力控制系統的控制對象的配電系統中，配電線21 係經由母線而連接在配電用變壓器20。配電線21例如是6600V等的高壓配電線。在配電線21係配置有作為將配電線21予以分斷的分斷開關的開關22。開關22為可量測配電線21之潮流及電壓的附感測器的開關。雖然省略圖示，惟開關22係經由獨立於通信網路23的通信網路將量測資訊傳送至中央指令裝置8及設定值管理裝置9，或經由通信網路23將量測資訊傳送至中央指令裝置8及設定值管理裝置9。
又，在配電線21係連接有充放電裝置2、PCS(Power Conditioning Subsystem：電力調整系統)4、PCS6及負載10；其中，該充放電裝置2係可與EV3連接且控制EV3的蓄電池之充放電；該PCS4係與蓄電池5連接且控制蓄電池5之充放電；該PCS6係與PV(PhotoVoltaic power generation system：太陽光發電設備)7連接且將PV7的發電電力轉換成交流電力；該負載10為消耗電力的機器。充放電裝置2、PCS4及PCS6都是控制電力的電力控制裝置。充放電裝置2、EV3、PCS4、蓄電池5、PCS6及負載10都是藉由例如用戶所管理的設備。藉由用戶所管理的設備係包含用戶所持有的設備、以及用戶依租賃契約等而使用的設備。蓄電池5及EV3的蓄電池為與電力系統連接的蓄電池之例。
充放電裝置2係與指令裝置1-1可通信地連接，PCS4係與指令裝置1-2可通信地連接，PCS6係與指令裝置1-3可通信地連接。充放電裝置2及指令裝置1-1係構成控制EV3的蓄電池之充放電的充放電控制系統31，PCS4及指令裝置1-2係構成控制蓄電池5之充放電的充放電控制系統32，PCS6及指令裝置1-3係構成控制PV7之輸出電力的發電控制系統33。在圖1所示之例中，雖然指令裝置1-1至1-3係以獨立於各自對應的電力控制裝置的方式設置，惟指令裝置1-1至1-3各自亦可對應的電力控制裝置一體化。在被一體化的情況下，充放電裝置2為充放 電控制系統31中的電力控制部，PCS4為充放電控制系統32中的電力控制部，PCS6為發電控制系統33中的電力控制部。
再者，雖然在圖1中係逐個顯示充放電控制系統31、充放電控制系統32、發電控制系統33、EV3、蓄電池5、PV7及負載10，但是此等的數目亦可為複數個而沒有特別限制。被設置於配電線21的開關22亦可為複數個。又，與配電用變壓器20連接的配電線21之數目亦可為複數條，在設置有複數條配電線21的情況下係在複數條配電線21各別設置有開關22，且在複數條配電線21各別連接有：可與EV3連接的充放電裝置2、與蓄電池5連接的PCS4、與PV7連接的PCS6、以及負載10之中至少一個。又，雖然充放電裝置2、PCS4、PCS6及負載10係設置有將高壓的電力轉換成100V或200V等的低壓之電力的變壓器，但是省略變壓器的圖示。再者，充放電裝置2、PCS4、PCS6及負載10之中的一部分亦可不經由轉換成低壓之電力的變壓器而與配電線21連接。
指令裝置1-1至1-3係可經由通信網路23來與電力品質管理系統24進行通信。通信網路23既可為網際網路(internet)，亦可為其他的有線或無線的網路，又可為此等混雜而成的網路。電力品質管理系統24係藉由控制配電線21之電壓及潮流來管理配電線21的品質。電力品質管理系統24係具備中央指令裝置8與設定值管理裝置9。中央指令裝置8係決定對於用以抑制配電線21之電壓越限、過載等的充放電裝置2、PCS4及PCS6的電力之控制量，且將包含已決定之控制量的控制指令經由通信網路23傳送至對應的指令裝置1-1至1-3。中央指令裝置8，例如是在五分鐘等已被決定的週期傳送控制指令。再者，控制指令的傳送週期係不被限定於五分鐘。
設定值管理裝置9係決定作為被使用於充放電裝置2、PCS4及 PCS6中的電力之控制的控制參數(control parameter)的設定值，且傳送至對應的指令裝置1-1至1-3。再者，與PCS6連接的指令裝置1-3亦可不進行用以抑制後述的短週期變動的本地控制。在此情況下，設定值管理裝置9係決定指令裝置1-1,1-2的設定值並傳送至對應的指令裝置1-1,1-2。以下，主要說明指令裝置1-1,1-2進行後述的本地控制之例。
指令裝置1-1至1-3係使用從設定值管理裝置9接收到的設定值，並根據與對應的各個電力控制裝置之互連點中的電力相關的量測值來算出作為本地控制中之控制量的本地控制量。與互連點中的電力相關的量測值，例如是電壓，在本實施型態中係假設與互連點中的電力相關的量測值為互連點中的電壓來加以說明。指令裝置1-1至1-3係將外部指令值加上本地控制量所得的控制量予以傳送至對應的電力控制裝置，該外部指令值為藉由從中央指令裝置8接收到的控制指令所指示的控制量。本地控制量為用以抑制短週期變動的控制量。短週期，例如是一分鐘以下的週期的變動、或一分鐘以下的短時間之間的急劇的變化。各個電力控制裝置係使用從對應的指令裝置1-1至1-3接收到的控制量來控制連接的機器的電力。再者，如上面所述，與PCS6連接的指令裝置1-3亦可不進行用以抑制短週期變動的本地控制。
例如，指令裝置1-1係藉由抽出由充放電裝置2所量測的一次側(亦即配電線21側)之電壓的量測值的短週期成分來求出電壓的短週期變動量，且算出抑制短週期變動量的本地控制量。然後，指令裝置1-1係將藉由從中央指令裝置8接收到的控制指令所指示的外部指令值加上本地控制量所得的控制量予以傳送至充放電裝置2。充放電裝置2係使用從指令裝置1-1接收到的控制量來控制EV3的蓄電池之充放電。
又，指令裝置1-2係使用由PCS4所量測的一次側(亦即配電線21側)之電壓的量測值來求出短週期變動量，且算出抑制短週期變動量的本地控制量。然後，指令裝置1-2係將藉由從中央指令裝置8接收到的控制指令所指示的外部指令值加上本地控制量所得的控制量予以傳送至PCS4。PCS4係使用從指令裝置1-2接收到的控制量來控制蓄電池5之充放電。
又，指令裝置1-3係使用由PCS6所量測的一次側(亦即配電線21側)之電壓的量測值來求出短週期變動量，且算出抑制短週期變動量的本地控制量。再者，如上面所述，指令裝置1-3亦可不進行抑制短週期變動量的控制。在此情況下，指令裝置1-3係將外部指令值在原狀態下指示給PCS6。然後，指令裝置1-3係將藉由從中央指令裝置8接收到的控制指令所指示的外部指令值加上本地控制量所得的控制量予以傳送至PCS6。PCS6係使用從指令裝置1-3接收到的控制量來控制從PV7所輸出的直流電力往交流電力之轉換，藉此控制從PCS6所輸出的交流電力。再者，雖然PCS6亦能夠控制無效電力，但是在本實施型態中，指令裝置1-3係產生用以控制PCS6之有效電力的控制量並傳送至PCS6。
以下，在未個別地將指令裝置1-1至1-3做區別顯示時係稱為指令裝置1。如上面所述，外部指令值，例如是依每五分鐘等的控制週期來傳送，一般而言是以抑制週期比控制週期還長的長週期之變動的方式所算出。另一方面，有的情況會在配電線21以PV7的發電輸出之急劇的變動為首而發生陡峭的電力之變動。藉此，有可能會在開關22、配電線21等電力系統中的設備上發生過載。在本實施型態中，如上面所述，指令裝置1係將從中央指令裝置8接收到的外部指令值、與用以抑制使用在與指令裝置1對應的部位以本地檢測出的量測值而求出來的短週期變動的控制量予以相加並作為控制量而傳送至對應的電力控制裝 置，藉此可抑制有效電力的變動，且對電力系統中的設備抑制過載。短週期變動(亦即量測值中的短週期成分)，例如是如一分鐘以下等比控制週期還短的週期的成分。
接著，針對本實施型態的各個裝置之構成例加以說明。圖2係顯示本實施型態的指令裝置1-2之構成例的圖。再者，雖然在圖2中係列舉指令裝置1-2為例來加以說明，但是指令裝置1-1,1-3，其連接的電力控制裝置固然不同，該指令裝置1-1,1-3之構成亦與指令裝置1-2相同。
指令裝置1-2係具備第一通信部11、報告部12、設定部13、第二通信部14、低通濾波器(low-pass filter)15、高通濾波器(high-pass filter)16及控制量算出部17。
第一通信部11係經由通信網路23來與中央指令裝置8及設定值管理裝置9進行通信。第一通信部11為接收第一指令值的通信部，該第一指令值係表示與被連接至電力系統的蓄電池5相關之從外部所指示的充放電量。詳言之，第一通信部11係將從中央指令裝置8接收到之包含作為外部指令值的第一指令值在內的控制指令輸出至控制量算出部17。又，第一通信部11係將從設定值管理裝置9接收到的設定值輸出至設定部13。又，第一通信部11係將從報告部12接收到的資訊傳送至設定值管理裝置9。又，第一通信部11亦可將從報告部12接收到的資訊傳送至中央指令裝置8。
第二通信部14係與PCS4進行通信。第二通信部14係從作為對應的電力控制裝置的PCS4接收PCS4的一次側之電壓的量測值，且將已接收的量測值輸出至低通濾波器15。量測值係週期性地被傳送。量測結果例如是所量測到的電壓之一秒平均值且依每一秒來傳送。傳送週期係不被限定於一秒，只要是能夠檢 測出短週期變動的週期則亦可為任何的週期。再者，在此雖然是說明由PCS4量測PCS4的一次側之電壓之例，但是亦可設置獨立於PCS4的電壓量測裝置來量測PCS4的一次側之電壓，而第二通信部14從該電壓量測裝置接收量測值，並將已接收的量測值輸出至低通濾波器15。又，第二通信部14係當接受從控制量算出部17往PCS4的控制指令時就將控制指令傳送至PCS4。
報告部12係暫時保持從高通濾波器16及控制量算出部17接收到的資訊，且依每一被決定後的報告週期將保持著的資訊輸出至第一通信部11。報告部12往第一通信部11輸出的資訊，亦即指令裝置1往設定值管理裝置9報告的資訊，例如包含時刻與電壓的量測值、與後述之充放電的控制量。有關指令裝置1往設定值管理裝置9報告的資訊之詳細將於後述。設定部13係將從第一通信部11接收到的設定值之中的時間常數通知低通濾波器15，且將其他的設定值往控制量算出部17通知。
低通濾波器15及高通濾波器16係構成短週期成分抽出部，該短週期成分抽出部係抽出控制蓄電池5之充放電的PCS4之電壓的量測值的短週期成分。低通濾波器15係對從第二通信部14接收到的量測結果使用從設定部13所通知來的時間常數進行一階滯後濾波處理，藉此抽出長週期成分，且將已抽出的長週期成分與從第二通信部14接收到的量測值輸出至高通濾波器16。高通濾波器16係藉由從電壓的量測值減去長週期成分來抽出短週期成分，且將短週期成分輸出至控制量算出部17。
控制量算出部17係使用從設定部13所通知來的設定值，並根據從高通濾波器16接收到的短週期成分來算出第二指令值，且將作為外部指令值的第一指令值、與第二指令值予以相加以算出第三指令值，且將已算出的第三指令 值指示給PCS4。亦即，控制量算出部17係將包含第三指令值的控制指令經由第二通信部14而傳送至PCS4。有關控制量的算出方法之詳細將於後述。在圖2所示之例中，因為對應的電力控制裝置為PCS4，因此控制量為PCS4中的充放電量(充放電電力)亦即蓄電池5的充放電量。再者，在對應的電力控制裝置為充放電裝置2的情況下，控制量為充放電裝置2中的充放電量(充放電電力)亦即EV3的蓄電池之充放電量，而在對應的電力控制裝置為PCS6的情況下，控制量為PCS6所輸出的電力之控制量。再者，因為PCS6為與PV7連接的電力控制裝置，所以無法使來自PCS6的輸出電力增加，因此控制量係成為減少輸出電力的量。
圖3係顯示本實施型態的中央指令裝置8及設定值管理裝置9之構成例的圖。中央指令裝置8係具備通信部81、計畫製作部82、控制指令產生部83及記憶部84。
通信部81係經由通信網路23來與指令裝置1進行通信。通信部81係將從控制指令產生部83接收到的控制指令傳送至指令裝置1。又，通信部81亦能夠經由通信網路23來與設定值管理裝置9進行通信。又，雖然省略圖示，但是通信部81係從開關22接收量測資訊且將已接收的量測資訊輸出至控制指令產生部83。又，雖然省略圖示，但是在計畫製作部82使用過去的量測資訊來預測後述的負載發電量的情況下，係將量測資訊被儲存於記憶部84。
計畫製作部82係預測配電系統中的負載及發電量，且使用記憶部84中所儲存的設備資訊來預測配電系統中的電壓分佈，且使用電壓分佈的預測結果來算出對各個指令裝置1指示的控制量。計畫製作部82係製作反映作為已算出的控制量的控制量之計畫值後的供需計畫與控制計畫，且作為計畫資訊被儲存於記憶部84。設備資訊係包含與配電系統中的各個設備相關的額定值及阻抗 資訊等。供需計畫亦包含充放電計畫及輸出抑制計畫，該充放電計畫為與EV3的蓄電池及蓄電池5相關的充放電之控制量的計畫，該輸出抑制計畫為PV7的發電輸出之抑制的計畫。有關供需計畫的製作方法將於後述。
控制指令產生部83係使用記憶部84中所儲存的計畫資訊來決定對指令裝置1指示的控制量，且產生包含已決定的控制量作為指令值的控制指令，並經由通信部81傳送至指令裝置1。雖然藉由控制指令產生部83所為的控制指令之產生週期亦即藉由中央指令裝置8所為的控制週期例如是五分鐘，但是亦可為例如三分鐘、十分鐘等，不被限定於五分鐘。
記憶部84係記憶設備資訊及計畫資訊。設備資訊，既可藉由運用者等所輸入，又可從未圖示之其他的裝置所取得。
設定值管理裝置9係具備通信部91、模擬部92、設定值決定部93、記憶部94及實績評估部95。
通信部91係經由通信網路23來與指令裝置1進行通信。通信部91係將從設定值決定部93接收到的設定值傳送至指令裝置1。又，通信部91係將從指令裝置1接收到的資訊作為實績資訊而儲存於記憶部94。又，通信部91亦能夠經由通信網路23來與中央指令裝置8進行通信。又，雖然省略圖示，但是通信部91係從開關22接收量測資訊，且將已接收的量測資訊輸出至模擬部92。
模擬部92係使用記憶部94中所儲存的設備資訊來模擬配電系統的短時間變動。模擬部92，例如是在並未從各個指令裝置1接收實績資訊的初始狀態下，使用過去一般的太陽光發電設備之發電輸出來推定由一般的太陽光發電設備所致的短週期變動之大小及頻率，且使用推定結果、與各個指令裝置1對應的設備之額定值、以及連接位置，並藉由模擬來算出每一與指令裝置1對應的 電力控制裝置之電壓及電流的短週期變動之大小頻率。例如，在使太陽光發電設備之輸出變動的情況下，已被設置於不同場所的二台之蓄電值係各別藉由潮流計算等來求出電壓變動何種程度。模擬部92係將每一指令裝置1的短週期變動之大小及頻率通知設定值決定部93。設定值決定部93係將使用模擬結果來設定設定值之初始值後的初始值經由通信部91而傳送至指令裝置1。或是，模擬部92亦可顯示模擬結果，且運用者使用模擬結果來決定設定值之初始值，而設定值決定部93將從運用者所輸入來的設定值之初始值傳送至指令裝置1。設定值之初始值的決定方法係不被限定於此，亦可不進行模擬而是運用者假定在配電系統內所假定的電力的短週期變動之大小與頻率，並設定各個設定值之初始值。
又，模擬部92係根據來自設定值決定部93的指示來變更設定值且產生控制模型，該控制模型係模擬使用了已變更的設定值之與各個指令裝置1對應的電力控制裝置中的控制。然後，模擬部92係使用經由通信部91從中央指令裝置8取得後的控制指令之計畫值、與控制模型，並藉由模擬來算出每一與指令裝置1對應的電力控制裝置之電壓及電流的短週期變動之大小及頻率。模擬部92係將模擬結果通知設定值決定部93。有關模擬部92進行的模擬中的配電系統內之電力的短週期變動之初始值係藉由運用者所設定。例如，PV7的發電電力的短週期變動之大小與頻率係被設定作為初始值。
設定值決定部93係設定設定值之初始值，且將已設定的初始值經由通信部91而傳送至指令裝置1。設定值決定部93係當使用開關22的量測資訊並判斷已發生電壓越限或過載時，就變更設定值且對模擬部92指示以已變更的設定值進行模擬，且重複設定值的變更與對模擬部92的模擬之執行的指示直到獲得不發生電壓越限或過載的模擬結果為止，藉此求出不發生電壓越限或過載的 設定值，且將求出來的設定值經由通信部91傳送至指令裝置1。設定值決定部93係當從實績評估部95指示模擬之實施時，就對模擬部92指示進行模擬，且重複設定值的變更與對模擬部92的模擬之執行的指示直到獲得不發生電壓越限或過載的模擬結果為止，藉此求出不發生電壓越限或過載的設定值，且將求出來的設定值經由通信部91傳送至指令裝置1。有關設定值的決定方法之詳細將於後述。
實績評估部95係使用記憶部94中所儲存的實績資訊來判斷模擬部92在模擬中假定後的短週期變動是否與實績資訊匹配。實績評估部95係在模擬中假定後的短週期變動與依實績資訊所示的短週期變動有臨限值以上的偏差的情況下，對模擬部92指示變更在模擬中假定的短週期變動，並且對設定值決定部93指示模擬之再實施。例如，模擬部92係求出表示與各個指令裝置1對應的電力控制裝置中的電壓之變化相對於電力的變動源之平均1kW之變化的靈敏度並通知實績評估部95。然後，實績評估部95係依每一指令裝置1使用從指令裝置1接收到的電壓之量測結果與靈敏度來推定電力之變動源中的短週期變動之大小與頻率，且在關於已推定的短週期變動之大小及頻率之中任一個相對於在模擬中假定後的值之比有臨限值以上不同的情況時，使用電壓的量測結果來變更在模擬中假定的值。再者，在存在複數個指令裝置的情況下，亦可在關於針對複數個指令裝置1推定後的短週期變動之大小的平均值及頻率的平均值之中任一個，相對於在模擬中假定後的值之比有臨限值以上不同的情況時，使用電壓的量測結果來變更在模擬中假定的值。
記憶部94係記憶設備資訊及實績資訊。設備資訊，既可為藉由運用者等所輸入，又可從未圖示之其他的裝置所取得。再者，雖然在圖3中係顯示中央指令裝置8的記憶部84與設定值管理裝置9的記憶部94各別記憶設備資訊之 例，但是亦可獨立於中央指令裝置8及設定值管理裝置9而具備管理資料庫(database)的資料庫管理裝置，而由資料庫管理裝置管理設備資訊、實績資訊等，且中央指令裝置8及設定值管理裝置9係從資料庫管理裝置讀取各個資訊來使用。
接著，針對本實施型態的動作加以說明。首先，針對中央指令裝置8的動作加以說明。中央指令裝置8係實施產生上述之計畫資訊的計畫製作處理、與決定控制量並予以指示的控制指令產生處理。在計畫製作處理中，例如次日一天份、次周一周份、次月一個月份等將來之一定期間的供需計畫，例如是依每三十分鐘單位等的時段所製作。又，即便是在往本實施型態的指令裝置1之控制指令被傳送的當日，仍可再製作從與該時刻對應的時段至一定期間後為止的計畫。
圖4係顯示本實施型態的中央指令裝置8中的計畫製作處理之一例的流程圖。如圖4所示，中央指令裝置8係預測一定期間的負載及發電量(步驟S1)。詳言之，計畫製作部82係依例如每三十分鐘、一小時等的時段預測次日等將來之一定期間的配電系統的負載發電量之分佈。所謂負載發電量係相當於從純粹的負載減掉發電量所得的量。負載發電量係在正值的情況下為負載量，而在負值的情況下成為發電量。計畫製作部82，例如既可根據過去接收且被儲存於記憶部84的開關22之量測資訊來求出配電系統各點中的負載發電量，又可從其他的裝置接收負載及發電量的預測值，又可使用未圖示之作為自動讀表之計量裝置的智慧型電表的量測值之實績值來預測負載發電量。又，計畫製作部82亦可依每同一星期或平日/假日之區分而事先求出同一時段的負載量與氣溫之相互關係，且使用該相互關係來預測負載量。負載發電量的預測方法亦可使用一般的任 何方法，而詳細的說明則予以省略。再者，亦可針對蓄電池5及EV3的蓄電池中之充放電量進行預測，且反映充放電量的預測結果來預測負載發電量。
其次，中央指令裝置8係決定一定期間內的蓄電池5之利用計畫(步驟S2)。詳言之，當蓄電池5之中有可能夠使用在其他的設備中放電後的電力的蓄電池5的情況下，計畫製作部82係決定蓄電於該蓄電池5的電力之利用計畫。當蓄電池5之中沒有可能夠使用在其他的設備中放電後的電力的蓄電池5的情況下，步驟S2亦可不實施。
接著，中央指令裝置8係進行潮流計算(步驟S3)。詳言之，計畫製作部82係使用記憶部84中所儲存的設備資訊與負載發電量的預測結果來進行潮流計算，藉此預測配電系統中的電壓分佈，且求出已預測的電壓分佈。
接著，中央指令裝置8係以抑制電壓越限的方式來決定有效電力之控制量(步驟S4)。詳言之，計畫製作部82係以抑制開關22的電壓偏離適當電壓範圍的偏離量的方式來決定對各個指令裝置指示的控制量。此時，計畫製作部82係使用作為藉由設定值管理裝置9所決定後的設定值之中的一部分的可長週期放電量PCmax與可長週期充電量PCmin，並將控制量PC滿足數式(1)作為限制條件來決定控制量PC。控制量PC係將正設為放電，將負設為充電。再者，可長週期放電量PCmax與可長週期充電量PCmin係各別顯示絕對值。可長週期放電量PCmax與可長週期充電量PCmin為以可預先留下控制之餘力以便指令裝置1藉由本地控制來抑制短週期變動的方式所決定的充電及放電之上限值。如後面所述，可長週期放電量PCmax與可長週期充電量PCmin係藉由設定值管理裝置9，例如根據與指令裝置1之控制對象的電力控制裝置之電壓相關所假定的短週期變動之大小所決定。
PCmax≧PC≧-PCmin…(1)
例如，計畫製作部82，既可藉由變更對各個指令裝置1指示的控制量並進行複數次的潮流計算，來求出使偏離適當電壓範圍的偏離量成為最小的控制量，又可算出與各個指令裝置對應的有效電力之控制量對開關22中的電壓之變化的靈敏度，且以使用靈敏度來抑制偏離適當電壓範圍的偏離量的方式來對各個指令裝置分配控制量。有效電力之控制量係關於指令裝置1-1及指令裝置1-2，表示各別對應的充放電裝置2及PCS4針對因應此等裝置的用戶之指示而進行的充放電追加進行的充放電的量(充放電電力)的值。關於指令裝置1-3，有效電力之控制量為抑制PCS6輸出的有效電力的量。在存在複數個指令裝置1的情況下，既可對各個指令裝置1一律地分配有控制量，又可因應與指令裝置1對應的電力控制裝置之額定值而分配有控制量。又，在以抑制電壓越限的方式來決定有效電力之控制量的方法上係沒有特別限制，亦可使用任何的方法。
接著，中央指令裝置8係決定供需計畫及控制計畫(步驟S5)且結束處理。詳言之，在步驟S5中，計畫製作部82係決定反映已在步驟S4決定的控制量與已在步驟S2決定的利用計畫後之每一時段的供需計畫。從而，在該供需計畫中亦包含有蓄電池5及EV3的充放電計畫。又，控制計畫為表示已在每一時段之步驟S4中所決定的控制量的計畫。
接著，針對本實施型態的控制指令產生處理加以說明。圖5係顯示本實施型態的中央指令裝置8中的控制指令產生處理之一例的流程圖。中央指令裝置8係接收量測值(步驟S11)且使用量測值來修正控制量的計畫值(步驟S12)。詳言之，計畫製作部82係從記憶部84中所儲存的計畫資訊中讀取與現時點對應的時段之控制量的計畫值，且使用從開關22接收到的量測值來修正已讀取的計畫 值。例如，只要電壓的量測值與控制量的計畫值之製作時的控制後的電壓分佈之差為臨限值以上，則既可使用最新的量測值再度藉由以圖4所示的步驟算出控制量來修正，又可因應電壓的量測值與控制量的計畫值之製作時的控制後的電壓分佈之差而校正控制量的計畫值，藉此修正計畫值。或是，計畫製作部82亦可在步驟S11接收到的電壓的量測值與適當電壓範圍偏離時，因應偏離適當電壓範圍的偏離量來校正控制量。又，控制量的計畫值，例如亦可將被連接至經畫分配電系統後的一個區間的用戶作為一個群組，且以群組單位來決定。在此情況下，對各個指令裝置1指示的控制量係在控制當日所進行之後述的控制指令產生處理中來決定。
接著，中央指令裝置8係對指令裝置1傳送將已修正的控制量作為指令量的控制指令(步驟S13)，且結束處理。詳言之，控制指令產生部83係從計畫製作部82接收修正後的控制量，且產生將已修正的控制量作為指令量的控制指令，且經由通信部81傳送至指令裝置1。
接著，針對設定值管理裝置9的動作加以說明。圖6係顯示本實施型態的設定值管理裝置9中的設定值決定處理步驟之一例的流程圖。首先，設定值管理裝置9係根據模擬結果而初始設定設定值(步驟S21)。詳言之，例如模擬部92係實施反映已被設定作為初始條件的電力之變動源中的短週期變動後的模擬，且顯示與各個指令裝置1對應的電壓及電流之模擬結果，運用者則根據模擬結果來設定各個設定值的初始值。
再者，設定值係包含：一階滯後濾波處理中的時間常數α，該一階滯後濾波處理係指令裝置1為了後述的長週期成分之抽出而進行者；無感區寬度β，係表示作為不進行控制之範圍的無感區之範圍；充放電控制靈敏度γ，係 用以決定作為短週期變動用之控制量的第二指令值相對於外部指令值之比的係數；以及上述的可長週期放電量PCmax及可長週期充電量PCmin。有關此等的初始值，例如設定如下。時間常數α係考慮被假定的短週期變動之頻率所設定。再者，無感區寬度β為正的值，無感區之範圍係成為從-β至+β的範圍。又，時間常數α係與無感區寬度β、充放電控制靈敏度γ一起以不易產生振盪(hunting)的方式所設定。又，無感區寬度β係由於當即便已產生些微短週期變動的情況下仍欲進行控制時，會有產生振盪之可能性而所設定的值，如後面所述，指令裝置1係不進行無感區寬度β以內之短週期變動用的控制。又，因為一般是愈靠配電線21的終端則電壓的變動就愈大，因此無感區寬度β會以愈靠配電線21的終端就愈大的值的方式來決定。充放電控制靈敏度γ，例如是因應過去的實績值所決定。可長週期放電量PCmax及可長週期充電量PCmin係根據PCS4及充放電裝置2等的電力控制裝置的額定值所決定。再者，針對PCS6係設定有與輸出抑制量相關的上限值以取代可長週期放電量PCmax及可長週期充電量PCmin。
又，在此係假設將配電系統分割成複數個區間，且依區間來決定設定值。例如，設置有多個PV7的區間係比幾乎不設定有PV7的區間還設定較大的充放電控制靈敏度γ，且減小可長週期放電量PCmax及可長週期充電量PCmin。其中，針對無感區寬度β、可長週期放電量PCmax及可長週期充電量PCmin，例如是依每一區間而決定與額定值相對的比，且藉由乘上與各個指令裝置1對應的電力控制裝置之額定值所決定。
接著，設定值管理裝置9係取得監視結果(步驟S22)，且使用監視結果來判斷是否發生電壓越限或過載(步驟S23)。詳言之，設定值決定部93，例如是取得開關22的量測資訊作為監視結果，且使用量測資訊來判斷是否發生電 壓越限或過載。再者，此處雖然是在步驟S23中判斷是否發生電壓越限或過載，但是就電壓越限而言係藉由中央指令裝置8而被反映於控制指令的情況下，亦可在步驟S23中不判斷電壓越限而是判斷是否有過載的發生。又，在步驟S23中，設定值決定部93亦判斷振盪是否較大，在判斷出振盪較大的情況下亦可在步驟S23中判定為Yes(「是」)。判斷振盪較大的方法，例如既可使用由實績評估部95定期性地使用記憶部94中所儲存的實績資訊中所包含的電壓之量測值與對應的充放電量之指令值，並在相對於電壓之變化量的比為臨限值以上的情況下判斷振盪較大的方法，該電壓之變化量係對應於與進行了與指令值對應的控制之後的時段的電壓之量測值的指令相反方向的變化量之指令值，判斷振盪較大的方法亦可在進行與指令值對應的控制之前後電壓之量測值的頻率已變化臨限值以上的情況下判斷振盪較大。判斷振盪較大的方法係不限定於上述者而亦可使用任何的方法。實績評估部95係在振盪較大的情況下將該意旨通知設定值決定部93。或是，實績評估部95亦可顯示實績資訊，且運用者判斷振盪是否較大，設定值決定部93係在從運用者已有表示振盪較大的輸入的情況下判斷振盪較大。
在沒有發生電壓越限或過載的情況下(步驟S23，No(「否」))，設定值管理裝置9係重複步驟S22。在發生電壓越限或過載的情況下(步驟S23，是)，設定值管理裝置9係變更設定值(步驟S24)，且進行模擬(步驟S25)。詳言之，設定值決定部93係變更設定值之中至少一個，且將已變更的設定值通知模擬部92，並且對模擬部92指示模擬之實施。模擬部92係在將假定會在已發生過載或電壓越限的部位於模擬發生過載或電壓越限的電力之變動量予以變更之後，從設定值決定部93產生反映設定值之變更後的控制模型且實施模擬，且將藉由模擬所獲得的電壓及電流之分佈通知設定值決定部93。
設定值決定部93係判斷是否有電壓越限或過載(步驟S26)，在沒有電壓越限或過載的情況下(步驟S26，否)，傳送設定值(步驟S27)，且重複自步驟S22起的處理。詳言之，在步驟S27中，設定值決定部93係將時間常數α與無感區寬度β與充放電控制靈敏度γ傳送至指令裝置1，且將可長週期放電量PCmax及可長週期充電量PCmin傳送至中央指令裝置8。
在有電壓越限或過載的情況下(步驟S26，是)，設定值決定部93係重複自步驟S24起的處理。再者，在上述之例中，雖然是藉由變更設定值並進行模擬來決定不發生電壓越限或過載的設定值，但是不限於此，變更後的設定值亦可藉由運用者來輸入。
接著，針對指令裝置1中的動作加以說明。圖7係顯示本實施型態的指令裝置1中的本地控制中的控制指令的產生處理步驟之一例的流程圖。如圖7所示，首先，指令裝置1係從已被量測後的電壓中抽出長週期成分(步驟S31)。詳言之，低通濾波器15係經由第二通信部14從電力控制裝置接收在電力控制裝置中所量測到的一次側之電壓的量測值V(i)，且對量測值V(i)使用時間常數α進行以下之數式(2)所示的一階滯後濾波處理，藉此求出長週期成分VL(i)，且將長期週期成分VL(i)與量測值V(i)輸出至高通濾波器16。再者，i為表示依時間序列所輸入的資料之步驟的1以上的整數。量測值V(i)，例如是一秒鐘的平均電壓且定期性地輸入至低通濾波器15。例如，在量測值V(i)為一秒鐘的平均電壓且每一秒被輸入至低通濾波器15的情況下，V(i)係在V(i-1)之一秒後輸入至低通濾波器15。
VL(1)=V(1) VL(i)=VL(i-1)×(1-α)+V(i)×α (i≧2) …(2)
接著，指令裝置1係從被量測到的電壓中除去已抽出的長週期成分(步驟S32)。詳言之，高通濾波器16係藉由以下的數式(3)求出短週期成分VH(i)。再者，時間常數α為0至1的值，且時間常數α愈大亦即愈接近1，愈可僅取出更短的週期之變動。高通濾波器16係將已求出的短週期成分VH(i)輸出至控制量算出部17。又，高通濾波器16係將量測值V(i)及短週期成分VH(i)輸出至報告部12。
VH(i)=V(i)-VL(i)…(3)
接著，指令裝置1係使用無感區來算出控制對象的短週期電壓變動(步驟S33)。詳言之，控制量算出部17係使用無感區寬度β並藉由以下的數式(4)來求出控制對象的短週期電壓變動VC(i)。亦即，在作為短週期成分的短週期電壓變動VC(i)為無感區之範圍外的情況下，算出偏離無感區之範圍的偏離量作為控制對象成分。
VH(i)>β的情況 VC(i)=VH(i)-β VH(i)<-β的情況 VC(i)=VH(i)+β β≧VH(i)≧-β的情況 VC(i)=0…(4)
接著，指令裝置1係使用外部指令值與控制對象的短週期電壓變動來算出充放電量並予以指示(步驟S34)。詳言之，控制量算出部17係使用控制對象的短週期電壓變動VC(i)、與從中央指令裝置8接收到之作為控制指令中的指令值的外部指令值、與充放電控制靈敏度γ，並藉由以下的數式(5)來算出作為對對應的電力控制裝置做出指示的充放電量的指令值P(i)。亦即，控制量算出部17係從第一指令值中減去使控制對象的短週期電壓變動VC(i)之正負符號反轉後 的值乘上作為係數的充放電控制靈敏度γ所得的結果，藉此算出作為第三指令值的指令值P(i)。然後，控制量算出部17係將包含指令值P(i)在內的控制指令經由第二通信部14傳送至對應的電力控制裝置。再者，在與指令裝置1對應的電力控制裝置為控制PV7的PCS6的情況下，指令值為輸出的抑制量。又，控制量算出部17係將指令值P(i)輸出至報告部12。
P(i)=PC-VC(i)×γ…(5)
因為-VC(i)為用以抵銷短週期電壓變動VC(i)的控制量，因此上述(5)中的「-VC(i)×γ」係相當於用以抵銷短週期電壓變動VC(i)的短週期指令值。因此，上述數式(5)所示的指令值P(i)係相當於用以抵銷長週期變動的外部指令值加上短週期指令值所得者。充放電控制靈敏度γ為0至1的值，且為決定短週期指令值相對於外部指令值之比的值。再者，因為當充放電控制靈敏度γ較大時，振盪變大的可能性亦會變高，因此充放電控制靈敏度γ的值係如上面所述以振盪不變大的方式來設定。
接著，指令裝置1係判斷是否為報告週期亦即自前次報告之後與報告週期對應的時間是否已經過(步驟S35)。在非為報告週期的情況下(步驟S35，否)，重複自步驟S32起的處理。在為報告週期的情況下(步驟S35，是)，指令裝置1係將實績資訊傳送至設定值管理裝置9(步驟S36)，且重複自步驟S32起的處理。詳言之，在步驟S35中，報告部12係判斷自前次報告之後與報告週期對應的時間是否已經過。在自前次報告之後與報告週期對應的時間已經過的情況下，報告部12係將從高通濾波器16接收並保持的量測值V(i)及短週期成分VH(i)、與從控制量算出部17接收並保持的指令值P(i)，作為實績資訊並經由第一通信部11傳送至設定值管理裝置9，藉此對設定值管理裝置9報告實績資訊。再者，報告部12，既 可捨棄已結束傳送的實績資訊，又可記憶於未圖示的記憶部。
如以上，在本實施型態中，作為本地指令裝置的指令裝置1係將從中央指令裝置8所指示的外部指令值，加上短週期指令值所得的指令值指示給電壓控制裝置，該短週期指令值係用以使用與指令裝置1對應的本地位置所對應的部位之電壓的測量結果來抑制短週期變動者。外部指令值例如是以抑制三十分鐘以上等的長週期之變動的方式所產生，控制指令的傳送週期亦例如為五分鐘等，雖然無法對應於短週期變動，但是在本實施型態中係可在本地控制中藉由外部指令值加上短週期指令值來抑制電力系統中的過載。
圖8係示意性地顯示本實施型態中的短週期電壓變動與本地控制之關係的圖。在圖8中係顯示圖1所示的指令裝置1-2產生對PCS4的控制指令以控制PCS4，且在PCS6中不進行本地控制之例。在圖8中，橫軸係顯示時間，縱軸係顯示有效電力或電壓。縱軸的正係顯示電壓上升或逆潮流至配電線21的有效電力，縱軸的負係顯示電壓降低或從配電線21所供給的有效電力。假設從PCS6往配電線21的逆潮流電力已隨著圖1所示的PV7的發電電力之驟增而驟增。電壓201為指令裝置1-2中之沒有本地控制的比較例中的PCS4之一次側的電壓，且電壓會隨著來自PCS6的逆潮流電力之增加而急劇地上升。又，有效電力203為指令裝置1-2中之沒有本地控制的比較例中的開關22之有效電力，且開關22中的有效電力亦會隨著來自PCS6的逆潮流電力之增加而急劇地增加，亦即通過開關22的電流有可能急劇地增加且發生過載。
另一方面，電壓202係顯示指令裝置1-2中之已進行本實施型態的本地控制之情況的PCS4之一次側的平均電壓，有效電力206係顯示已進行本實施型態的本地控制之情況的PCS4的有效電力，有效電力204係顯示已進行本實施型 態的本地控制之情況的開關22的有效電力。外部指令值205為指令裝置1-2從中央指令裝置8接收的控制指令中的指令值。在本實施型態中係檢測出電壓202的驟增作為短週期變動並於與PCS4對應的指令值加上短週期指令。從而，因為是以充電量隨著外部指令值205而增加的方式產生對於PCS4的指令值，因此PCS4會藉由使蓄電池5之充電量增加而如有效電力206所示地增加從配電線21往蓄電池5供給的有效電力。藉此，作為開關22之有效電力的有效電力204係比有效電力203還減少，且可抑制開關22的過載。再者，雖然電壓202係當以更短週期來看時會重複驟增與減少，但是在圖8中係顯示此等已被平均過的值。
再者，在與PCS6連接的指令裝置1-3進行本地控制的情況下，會在PV7的發電中發生發電損耗。但是，一般而言，PCS6係當電壓上升而超過臨限值時就會停止一定時間，比起藉由該停止一定時間而被停止發電的損耗，藉由本實施型態的本地控制所致的輸出抑制之損耗會較小。
接著，針對本實施型態的指令裝置1、中央指令裝置8及設定值管理裝置9的硬體(hardware)構成例加以說明。圖9係顯示實現本實施型態的指令裝置1、中央指令裝置8及設定值管理裝置9的電腦系統之構成例的圖。中央指令裝置8及設定值管理裝置9，例如是各別藉由圖9所例示的電腦系統所實現。
如圖9所示，該電腦系統係具備控制部101、輸入部102、記憶部103、顯示部104、通信部105及輸出部106，此等係經由系統匯流排107所連接。在圖9中，控制部101，例如是CPU(Central Processing Unit；中央處理單元)等，且執行描述有本實施型態的中央指令裝置8及設定值管理裝置9中的處理的程式。輸入部102，例如是由鍵盤、滑鼠等所構成，供電腦系統的使用者進行各種資訊之輸入而使用。記憶部103係包含RAM(Random Access Memory；隨機存取 記憶體)、ROM(Read Only Memory；唯讀記憶體)等的各種記憶體及硬碟機等的儲存裝置，且記憶上述控制部101應執行的程式、在處理的過程中所獲得之必要的資料等。又，記憶部103亦被作為程式之暫時的記憶區域來使用。顯示部104係由LCD(液晶顯示面板)等所構成，且對電腦系統的使用者顯示各種畫面。通信部105為實施通信處理的接收器及傳送器。輸出部106為印表機等。
在此，針對直到成為可執行實現本實施型態的中央指令裝置8及設定值管理裝置9之各個的程式之狀態為止的電腦系統之動作例加以說明。對於採用上述之構成的電腦系統而言，例如是從已被設置於未圖示的CD(Compact Disc；光碟)-ROM驅動器或DVD(Digital Versatile Disc；數位多功能光碟)-ROM驅動器的CD-ROM或DVD-ROM，將程式安裝(install)於記憶部103。然後，在執行程式時，從記憶部103所讀取出的程式被儲存於記憶部103。在此狀態下，控制部101係按照記憶部103中所儲存的程式來執行作為本實施型態的中央指令裝置8或設定值管理裝置9的處理。
再者，在上述的說明中，雖然是將CD-ROM或DVD-ROM作為記錄媒體來提供有描述處理的程式，但是不限於此，亦可因應電腦系統的構成、提供的程式之容量等，而使用例如經由通信部105並藉由網際網路(internet)等的傳輸媒體所提供來的程式。
圖2所示的第一通信部11及第二通信部14，例如是藉由圖9所示的通信部105所實現。圖3所示的通信部81,91，例如是藉由圖9所示的通信部105所實現。圖2所示的報告部12、設定部13、低通濾波器15、高通濾波器16及控制量算出部17係藉由控制部101執行對應的程式所實現。圖3所示的計畫製作部82、控制指令產生部83、模擬部92、設定值決定部93及實績評估部95係藉由控制部101 執行對應的程式所實現。又，在控制部101執行程式時亦能使用記憶部103。
圖3所示的記憶部84,94係藉由圖9所示的記憶部103所實現。在設定值決定部93之實現中亦能使用輸入部102。又，在模擬部92顯示模擬結果的情況下，亦可在模擬部92之實現中使用圖9所示的顯示部104。或是，模擬部92亦可藉由對其他的顯示裝置傳送模擬結果來顯示模擬結果。電腦系統的構成係不被限定於圖9所示之例。例如亦可不在電腦系統設置輸出部106。又，亦可不在實現指令裝置1的電腦系統設置顯示部104及輸入部102。
又，本實施型態的指令裝置1、中央指令裝置8及設定值管理裝置9之各個，既可藉由一台的電腦系統來實現，又可藉由複數台的電腦系統來實現。例如，中央指令裝置8及設定值管理裝置9亦可藉由雲端系統(cloud system)來實現。又，中央指令裝置8及設定值管理裝置9亦可藉由一個電腦系統來實現。
本實施型態的程式，例如是使電腦系統執行以下的步驟：接收第一指令值的步驟，該第一指令值係表示與被連接至電力系統的蓄電池相關之從外部所指示的充放電量；抽出與控制蓄電池之充放電的電力控制裝置之互連點中的電力相關的量測值之短週期成分的步驟；以及將第一指令值、與根據短週期成分所產生的第二指令值予以相加以算出第三指令值，且將第三指令值指示給電力控制裝置的步驟。
如以上說明，在本實施型態中，指令裝置1係於作為從中央指令裝置8接收到的控制指令中之指令值的外部指令值，加上根據與指令裝置1對應的本地位置之電壓的量測值而抑制短週期變動的短週期指令值，並下指示給與指令裝置1對應的電力控制裝置。因此，即便在已發生電力之短週期變動的情況下，仍可抑制電力系統中的過載。
實施型態2.
圖10係顯示實施型態2的電力控制系統與控制對象的電力系統之構成例的圖。在本實施型態中係說明在電力控制系統之控制對象的電力系統包含有饋電線40之例，該饋電線40係對作為鐵道中的電動車輛的電車41供給電力，並且從電車41被供給再生電力。在本實施型態中，電力控制系統係具備電力品質管理系統24a來取代電力品質管理系統24，且具備作為本地指令裝置的指令裝置1-4。本實施型態的電力品質管理系統24a係具備中央指令裝置8a及與實施型態1同樣的設定值管理裝置9。再者，雖然省略圖示但是在配電線21係與實施型態1同樣地連接有能夠進行EV3的蓄電池之充放電的充放電裝置2、與蓄電池5連接的PCS4、與PV7連接的PCS6以及負載10。又，在充放電裝置2、PCS4及PCS6係各別連接有指令裝置1-1,1-2,1-3。具有與實施型態1同樣功能的構成要素係標示與實施型態1相同的符號並省略重複的說明。以下，主要說明與實施型態1不同的點。
饋電線40例如是1500V等的直流饋電線。電車41係具備馬達42，且藉由馬達42利用從饋電線40所供給的電力使未圖示的車輪旋轉來行駛。在電車41動力運行時，從饋電線40對電車41急劇地供給有電力。又，在電車41減速時，馬達42的再生電力被供給至饋電線40。雖然在圖10中係圖示一個電車41，但是一般而言係有複數個電車41連接於饋電線40，電車41的數目係不被限定於圖10所示之例。
如圖10所示，在饋電線40係經由轉換6600kV等高壓系統的配電線21之電壓的變壓器45、與將交流電力轉換成直流電力的整流器43而被供給1500V等的直流電力。整流器43係藉由整流器控制裝置44所控制。整流器控制裝置44係量測從整流器43所輸出的電力，且作為實績資訊傳送至中央指令裝置8a。再者， 饋電線40的電壓係不被限定於1500V。又，變壓器45亦可不被設置。
在饋電線40中，雖然電車41的再生電力係由動力運行中之其他的電車41等所使用，但是剩餘的電力係被蓄電於蓄電池51。藉此，可藉由依配電線21的負載10等而被消耗、或被蓄電於蓄電池5來有效運用再生電力。當再生電力產生時，瞬間且較大的電力就會被供給至配電線21，且有可能在配電線21中產生過載。即便在本實施型態中仍與實施型態1相同，指令裝置1-1,1-2、或指令裝置1-1至1-3係可藉由進行在實施型態1所述的本地控制來抑制過載。
在本實施型態中，在被連接至饋電系統的整流器43與饋電線40之間連接有蓄電池51。詳言之，計畫在饋電線40與整流器43之間設置進行蓄電池51之充放電的轉換器50，且中央指令裝置8a使用蓄電池51並使用在饋電系統中的消耗電力變多的時段使蓄電池51放電的電力，且依計畫來控制蓄電池51之充放電，藉此抑制整流器43、變壓器45中的過載之產生。又，雖然在電車41動力運行時會發生急劇的電力之變動，且無法僅以來自中央指令裝置8a的控制指令來對應藉由動力運行所致的短週期之急劇的電力之變動，但是在本實施型態中係藉由將指令裝置1-4連接於轉換器50來抑制藉由短週期變動所致的過載之產生。轉換器50係量測饋電系統側的電壓且將量測結果傳送至指令裝置1-4，並且根據來自指令裝置1-4的控制指令來控制蓄電池51之充放電。指令裝置1-4係具有與在實施型態1所述的指令裝置1同樣的構成，且進行與實施型態1的指令裝置1同樣的動作。亦即，轉換器50係與指令裝置1的充放電裝置2、PCS4及PCS6同樣為被連接至指令裝置1的電力控制裝置之一例。又，雖然在圖10中係逐個圖示變壓器45、整流器控制裝置44、整流器43、轉換器50、蓄電池51、指令裝置1-4，但是此等亦可設置有複數組。
又，在饋電線40中，雖然電車41的再生電力係由動力運行中之其他的電車41等所使用，但是剩餘的電力係被蓄電於蓄電池51。在已產生無法完全蓄電於蓄電池51的電力的情況下，與動力運行時相同，指令裝置1-4係除了來自中央指令裝置8a的控制指令，還進行抑制短週期變動的控制，藉此可藉由蓄電池51來回收再生電力並有效地運用。
接著，針對本實施型態的中央指令裝置8a加以說明。圖11係顯示本實施型態的中央指令裝置8a之構成例的圖。中央指令裝置8a係具備計畫製作部82a及記憶部84a來取代實施型態1的中央指令裝置8的計畫製作部82及記憶部84。雖然通信部81係與實施型態1相同，但是在本實施型態中係更進一步從整流器控制裝置44接收實績資訊，且作為電力實績資訊儲存於記憶部84a。控制指令產生部83係與實施型態1相同。
記憶部84a係記憶設備資訊、運行時刻表(operation schedule)、計畫資訊、電力實績資訊。雖然設備資訊係與實施型態1相同，但是在本實施型態中亦包含有與饋電系統中的設備相關的資訊。同樣，雖然計畫資訊係與實施型態1相同，但是在本實施型態中亦包含有與饋電系統中的設備相關的計畫資訊。運行時刻表為電車41的運行時刻表，電力實績資訊為如上述從整流器控制裝置44所傳送來的實績資訊。再者，在後述的饋電系統中的消耗電力之預測中不使用電力實績資訊的情況下，電力實績資訊亦可不被記憶於記憶部84a，整流器控制裝置44亦可不傳送實績資訊。
接著，針對計畫製作部82a的動作加以說明。雖然計畫製作部82a係製作供需計畫與控制計畫，但是在本實施型態中亦針對作為饋電系統中之被使用於動力運行中的電力的動力運行電力及再生電力加以考量而製作供需計畫 與控制計畫。
圖12係顯示本實施型態的計畫製作部82a中的計畫製作處理步驟之一例的流程圖。如圖12所示，預測一定期間之包含饋電線中的消耗電力的負載發電量(步驟S41)。詳言之，計畫製作部82a，例如是依每三十分鐘等的時段使用作為從整流器控制裝置44接收到的實績資訊的電力實績資訊，且按照星期、按照平日與國定假日等而預測從動力運行電力減掉再生電力所得的消耗電力。或是，計畫製作部82a係根據記憶部84a中所儲存的運行時刻表來模擬動力運行電力及再生電力，藉此預測每一時段的動力運行電力及再生電力並預測從動力運行電力減掉再生電力所得的消耗電力。有關饋電系統以外，計畫製作部82a係與實施型態1同樣地預測負載發電量。
接著，計畫製作部82a係決定一定期間內的蓄電池之利用計畫(步驟S42)。具體而言，例如是以抑制饋電系統中的消耗電力之峰值(peak)的方式來製作蓄電池51的利用計畫。例如在一日之中饋電系統中的消耗電力較少的時段事先對蓄電池51進行充電，且在饋電系統中的消耗電力較多的時段對蓄電池51進行放電，並使用於電車41的動力運行。藉此，可抑制饋電系統中的變壓器45、整流器43等的過載。有關蓄電池5係與實施型態1相同。
以後的步驟S43至步驟S45係與實施型態1的S3至S5相同。但是，在步驟S45所產生的供需計畫中亦包含有蓄電池51的充放電計畫，在控制計畫中亦包含有對被連接至控制蓄電池51之充放電的轉換器50的指令裝置1-4的控制量。
控制指令產生部83係與實施型態1同樣地使用計畫資訊來產生控制指令且傳送至各個指令裝置1。
圖13係用以說明本實施型態中的電車41之動力運行時的短週期 變動之抑制的圖。在圖13中係圖示與饋電系統相關的部分，且省略了電力品質管理系統24a等的圖示。首先，如(1)所示，由電車41所消耗的電力會隨著電車41的動力運行而驟增。藉此，(4)所示的轉換器50之電壓會快速降低，且短週期成分VH(i)的絕對值會超過無感區寬度β，藉此，由指令裝置1-4產生抑制短週期變動的控制指令並傳送至轉換器50，從而如(3)所示，轉換器50就會使蓄電池51進行放電。在沒有藉由指令裝置1-4所為的本地控制的情況下，雖然(2)所示的整流器43之有效電力會隨著(1)中之所消耗的電力之驟增而驟增，但是能利用藉由指令裝置1-4所為的本地控制來進行(3)所示的放電，藉此可抑制整流器43之有效電力的增加，且可抑制整流器43、變壓器45的過載。
又，在上述之例中，雖然指令裝置1-4係使用轉換器50的電壓進行了本地控制，但是在整流器43與蓄電池51被配置於變電所等的同一部位的情況下，指令裝置1-4亦能夠使用整流器43之有效電力的量測值進行本地控制。亦即，與作為電力控制裝置的轉換器50之互連點中的電力相關的量測值亦可為整流器43中的有效電力。在此情況下，指令裝置1-4會取得整流器43之有效電力的量測結果，且使用整流器43之有效電力來取代轉換器50的電壓，並與實施型態1同樣地進行本地控制。此情況亦如圖13所示，在由電車41所消耗的電力會因電車41的動力運行而驟增後的情況下，(2)所示的整流器43之有效電力會增加，藉此能利用藉由指令裝置1-4所為的本地控制來進行(3)所示的放電，藉此可抑制(2)所示的整流器43之有效電力的驟增。
又，在圖10及圖13所示之例中，雖然在整流器43之直流側設置有蓄電池51，但是亦可在整流器43與變壓器45之間設置有蓄電池51。圖14係顯示在整流器43之交流側設置有蓄電池51的情況之本實施型態的電力控制系統與控制 對象的電力系統之構成例的圖。在圖14所示之例中係在整流器43與變壓器45之間連接有作為控制蓄電池51之充放電的電力控制裝置的PCS52。PCS52係被連接至指令裝置1-4。雖然在圖14所之例中係為了將蓄電池51連接於交流區間而具備進行交流電力與直流電力之轉換的PCS52來取代圖10所示的轉換器50，但是此等以外係與圖10所示之例相同。再者，在此情況下，指令裝置1-4係取得變壓器45之有效電力的量測值，且使用變壓器45之有效電力的量測值來進行本地控制。亦即，與作為電力控制裝置的PCS52之互連點中的電力相關的量測值亦可為變壓器45中的有效電力。因為此情況亦是在由電車41所消耗的電力因電車41的動力運行而驟增後的情況下，變壓器45之有效電力會增加，且蓄電池51會藉由本地控制而被放電，因此可抑制變壓器45之有效電力的驟增。
又，在上述之例中，雖然主要是說明了動力運行動作，但是如未設置有蓄電池51的情況等，在來自饋電線40的再生電力之變動影響到配電線21的情況下，與實施型態1同樣，指令裝置1-1,1-2、或指令裝置1-1至1-3會進行實施型態1所述的本地控制，藉此可抑制配電線21中的過載並且有效運用再生電力。再者，在設置用以將再生電力從饋電線40輸送至配電線21的PCS並將再生電力輸送至配電線21的情況下，被連接至配電線21的蓄電池5及PCS4，較佳是設置於用以輸送再生電力的PCS之附近。
本實施型態的中央指令裝置8a係與實施型態1的中央指令裝置8同樣地藉由電腦系統所實現。
再者，在上述之例中，雖然已說明本實施型態的電力控制系統之控制對象的電力系統包含饋電系統與配電系統的雙方之例，但是亦可將本實施型態的電力控制系統之控制對象僅設為饋電系統。又，在以上所述之例中，雖然 饋電系統為直流系統，但是即便是在饋電系統為交流系統的情況下，仍同樣可進行藉由本實施型態的電力控制系統所為的控制。
如以上，在本實施型態中係在饋電系統中被供給電車41的再生電力的情況下，與實施型態1同樣可藉由指令裝置進行抑制短週期變動的控制，來抑制藉由再生電力所致的電力之急劇的變化所造成的過載。又，為了抑制動力運行時的過載而設置蓄電池51，且使用蓄電池51來抑制饋電系統中的電力之峰值，並且更進一步與實施型態1相同，指令裝置1-4產生用以抑制短週期變動的控制指令，並指示給控制蓄電池51之充放電的電力控制裝置，藉此可抑制過載。
以上之實施型態所示的構成係顯示一例，其既能夠與其他的公知技術組合在一起，又能夠將實施型態彼此組合在一起，又能夠在不脫離要旨的範圍內省略、變更構成的一部分。
1-2:指令裝置
4:PCS
8:中央指令裝置
9:設定值管理裝置
11:第一通信部
12:報告部
13:設定部
14:第二通信部
15:低通濾波器
16:高通濾波器
17:控制量算出部
23:通信網路

Claims (34)

  1. 一種指令裝置，係具備：通信部，係接收第一指令值，該第一指令值係表示與被連接至電力系統的蓄電池相關之從外部所指示的充放電量；短週期成分抽出部，係抽出與控制前述蓄電池之充放電的電力控制裝置之互連點中的電力相關的量測值之短週期成分；以及控制量算出部，係將前述第一指令值、與根據前述短週期成分所產生的第二指令值予以相加以算出第三指令值，且將前述第三指令值指示給前述電力控制裝置。
  2. 如請求項1所述之指令裝置，其中，前述第一指令值係依每一控制週期而被指示，前述短週期成分為比前述控制週期還短的週期的成分。
  3. 如請求項2所述之指令裝置，其中，前述短週期成分抽出部係具備：低通濾波器，係藉由對前述量測值施予一階滯後濾波處理而抽出長週期成分；以及高通濾波器，係藉由從前述量測值減去前述長週期成分而抽出前述短週期成分。
  4. 如請求項3所述之指令裝置，其中，使用用以決定前述第二指令值相對於前述第一指令值之比的係數來算出前述第二指令值。
  5. 如請求項4所述之指令裝置，更具備控制量算出部，該控制量算出部係在前述短週期成分為無感區之範圍外的情況下，算出偏離前述無感區之 範圍的偏離量作為控制對象成分，且從前述第一指令值減去使前述控制對象成分之正負符號反轉後的值乘上前述係數所得的結果，藉此算出前述第三指令值。
  6. 如請求項5所述之指令裝置，其中，前述通信部係從其他的裝置接收前述一階滯後濾波處理中的時間常數、前述無感區之範圍及前述係數。
  7. 如請求項1至6中任一項所述之指令裝置，其中，前述電力系統係包含供從饋電線供給電車之再生電力的配電線。
  8. 如請求項1至6中任一項所述之指令裝置，其中，前述量測值為前述互連點中的電壓。
  9. 如請求項7所述之指令裝置，其中，前述量測值為前述互連點中的電壓。
  10. 如請求項1至6中任一項所述之指令裝置，其中，前述蓄電池係連接於被連接至饋電系統的整流器與饋電線之間；前述量測值為前述整流器中的有效電力。
  11. 如請求項7所述之指令裝置，其中，前述蓄電池係連接於被連接至饋電系統的整流器與前述饋電線之間；前述量測值為前述整流器中的有效電力。
  12. 如請求項8所述之指令裝置，其中，前述蓄電池係連接於被連接至饋電系統的整流器與饋電線之間；前述量測值為前述整流器中的有效電力。
  13. 如請求項9所述之指令裝置，其中，前述蓄電池係連接於被連接至饋電系統的整流器與前述饋電線之間；前述量測值為前述整流器中的有效電力。
  14. 如請求項1至6中任一項所述之指令裝置，其中，前述蓄電池係連接於被連接至饋電系統的整流器與變壓器之間；前述量測值為前述整流器中的有效電力。
  15. 如請求項7所述之指令裝置，其中，前述蓄電池係連接於被連接至饋電系統的整流器與變壓器之間；前述量測值為前述整流器中的有效電力。
  16. 如請求項8所述之指令裝置，其中，前述蓄電池係連接於被連接至饋電系統的整流器與變壓器之間；前述量測值為前述整流器中的有效電力。
  17. 如請求項9所述之指令裝置，其中，前述蓄電池係連接於被連接至饋電系統的整流器與變壓器之間；前述量測值為前述整流器中的有效電力。
  18. 如請求項1至6中任一項所述之指令裝置，其中，前述短週期成分為一分鐘以下的週期的成分。
  19. 如請求項7所述之指令裝置，其中，前述短週期成分為一分鐘以下的週期的成分。
  20. 如請求項8所述之指令裝置，其中，前述短週期成分為一分鐘以下的週期的成分。
  21. 如請求項9所述之指令裝置，其中，前述短週期成分為一分鐘以下的週期的成分。
  22. 如請求項10所述之指令裝置，其中，前述短週期成分為一分鐘以下的週期的成分。
  23. 如請求項14所述之指令裝置，其中，前述短週期成分為一分鐘以下的週期的成分。
  24. 一種充放電控制系統，係控制被連接至電力系統的蓄電池之充放電，該充放電控制系統係具備：通信部，係接收第一指令值，該第一指令值為從外部所指示的前述蓄電池之充放電量的指令值；短週期成分抽出部，係抽出與互連點中的電力相關的量測值之短週期成分；以及電力控制部，係根據第三指令值而控制前述蓄電池之充放電，該第三指令值係將前述第一指令值、與根據前述短週期成分所產生的第二指令值予以相加所得。
  25. 一種電力控制系統，係控制電力系統，該電力控制系統係具備：充放電控制系統，係控制被連接至前述電力系統的蓄電池之充放電；以及中央指令裝置，係以確保前述電力系統之品質的方式產生作為前述蓄電池之充放電的指令值的第一指令值，且將前述第一指令值指示給前述充放電控制系統；前述充放電控制系統係具備：通信部，係接收前述第一指令值；短週期成分抽出部，係抽出與互連點中的電力相關的量測值之短週期成分；以及 電力控制部，係根據第三指令值而控制前述蓄電池之充放電，該第三指令值係將前述第一指令值、與根據前述短週期成分所產生的第二指令值予以相加所得。
  26. 如請求項25所述之電力控制系統，其中，前述短週期成分抽出部係具備：低通濾波器，係對前述量測值施予一階滯後濾波處理並予以輸出；以及高通濾波器，係藉由從前述量測值減去來自前述低通濾波器的輸出而抽出前述短週期成分。
  27. 如請求項26所述之電力控制系統，其中，前述充放電控制系統係具備控制量算出部，該控制量算出部係在前述短週期成分為無感區之範圍外的情況下，算出偏離前述無感區之範圍的偏離量作為控制對象成分，且從前述第一指令值減去使前述控制對象成分之正負符號反轉後的值乘上係數所得的結果，藉此算出前述第三指令值。
  28. 如請求項27所述之電力控制系統，更具備設定值管理裝置，該設定值管理裝置係決定前述一階滯後濾波處理中的時間常數、前述無感區之範圍及前述係數，且將已決定的前述時間常數、前述無感區之範圍及前述係數傳送至前述充放電控制系統。
  29. 如請求項28所述之電力控制系統，其中，前述充放電控制系統係將前述量測值、前述短週期成分及前述第三指令值之中至少一個作為實績資訊來傳送至前述設定值管理裝置；前述設定值管理裝置係使用前述實績資訊來決定前述時間常數、前述無感區之範圍及前述係數之中的至少一個。
  30. 如請求項25至29中任一項所述之電力控制系統，係具備發電控制系統，該發電控制系統係將藉由被連接至前述電力系統的太陽光發電設備所發電來的直流電力轉換成交流電力；前述中央指令裝置係以確保前述電力系統之品質的方式產生作為控制前述發電控制系統之輸出的指令值的第四指令值，且將前述第四指令值指示給前述發電控制系統；前述發電控制系統係具備：通信部，係接收前述第四指令值；短週期成分抽出部，係抽出與互連點中的電力相關的量測值之短週期成分；以及電力控制部，係根據第六指令值而控制前述發電控制系統之輸出，該第六指令值係將前述第四指令值、與根據藉由前述發電控制系統中的前述短週期成分抽出部所抽出來的前述短週期成分所產生的第五指令值予以相加所得。
  31. 一種中央指令裝置，係將被連接至電力系統的蓄電池之充放電的控制量的絕對值在充電時為可長週期的充電量以下並且在放電時成為放電的可長週期的放電量以下作為限制條件，使用前述電力系統中的負載及發電量的預測值來決定第一指令值，且將前述第一指令值指示給控制前述蓄電池之充放電的充放電控制系統，該第一指令值為抑制前述電力系統的電壓偏離適當電壓範圍的偏離量的前述控制量；前述可長週期的充電量及可長週期的放電量係根據前述充放電控制系統之互連點中的電力之短週期的成分所決定； 前述充放電控制系統係根據第三指令值而控制前述蓄電池之充放電，該第三指令值係將前述第一指令值、與根據從與前述互連點中的電力相關的量測值所抽出來的短週期的成分所產生的第二指令值予以相加所得者；前述第一指令值係依每一控制週期而被指示，前述長週期為比前述控制週期還長的週期，前述短週期為比前述控制週期還短的週期。
  32. 一種設定值管理裝置，係決定被使用於第三指令值之算出的設定值並傳送至控制被連接至電力系統的蓄電池之充放電的充放電控制系統，該充放電控制系統係接收作為從外部所指示的前述蓄電池之充放電量的指令值的第一指令值，抽出與互連點中的電力相關的量測值之短週期的成分，且根據前述第三指令值而控制前述蓄電池之充放電，該第三指令值係將前述第一指令值、與根據前述短週期的成分所產生的第二指令值予以相加所得者；前述設定值管理裝置係取得前述量測值、前述短週期的成分及前述第三指令值之中至少一個作為實績資訊，且使用前述實績資訊來決定前述設定值；前述第一指令值係依每一控制週期而被指示，前述短週期為比前述控制週期還短的週期。
  33. 一種充放電控制方法，係指令裝置之充放電控制方法，該指令裝置係產生對控制被連接至電力系統的蓄電池的電力控制裝置所用之指令；前述充放電控制方法係包含：接收第一指令值的步驟，該第一指令值係表示與前述蓄電池相關之從外部所指示的充放電量；抽出與控制前述蓄電池之充放電的電力控制裝置之互連點中的電力相關的量測值之短週期成分的步驟；以及 將前述第一指令值、與根據前述短週期成分所產生的第二指令值予以相加並算出第三指令值，且將前述第三指令值指示給前述電力控制裝置的步驟。
  34. 一種記錄媒體，係記錄使電腦系統執行下列步驟的程式：接收第一指令值的步驟，該第一指令值係表示與被連接至電力系統的蓄電池相關之從外部所指示的充放電量；抽出與控制前述蓄電池之充放電的電力控制裝置之互連點中的電力相關的量測值之短週期成分的步驟；以及將前述第一指令值、與根據前述短週期成分所產生的第二指令值予以相加並算出第三指令值，且將前述第三指令值指示給前述電力控制裝置的步驟。
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