JP2006243793A - 電力品質評価システムとその方法、およびプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】 電力品質補償装置を導入する場合の導入効果を、電力品質悪化現象の発生確率を考慮して、経済性の側面と電気的な側面の両方から総合的に評価可能とする。
【解決手段】 導入装置選択手段２により、導入評価対象となる電力品質補償装置を選択し、導入前関数作成手段３と導入後関数作成手段４により、電力品質補償装置の導入前後における電力品質の確率密度関数を作成する。判定値設定手段５により判定値を設定する。導入前電力品質評価手段６と導入後電力品質評価手段７により、確率密度関数と判定値を用いて、導入前後における電力品質の程度を評価する。補償効果算出手段８により、電力品質の評価結果に基づいて、電力品質補償装置を導入した場合の電力品質補償効果指標値を算出する。導入効果評価手段９により、電力品質補償効果に関する情報に基づき、電力品質補償装置の導入効果を経済性の側面と電気的な側面の両方から総合的に評価する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電力系統に生じる高調波、電圧変動、電圧不平衡、瞬時電圧低下等による電力品質を評価する電力品質評価技術に関するものであり、特に、評価対象電力系統に電力品質を改善するための電力品質補償装置を導入する場合の導入効果を評価する技術に関するものである。

近年、電力事業分野においては規制緩和が進められており、電力品質の向上はもちろんのこと、その多品質化も求められている。このため、電力分野に携わる電力需要家や売電事業者は、電力品質を柔軟かつ多面的に捉える必要に迫られている。一般に電力品質を判定する評価項目としては、高調波、電圧変動、電圧不平衡、瞬時電圧低下、停電といった電力品質を悪化させる現象が利用されている。そして、各評価項目に関する指標（例えば、高調波であれば総合ひずみ率）を所定の式から計算し、電力品質の程度を具体的に測定析する電力品質測定装置が実用化されている。

電力品質測定装置の従来例としては、様々なものが提案されているが、例えば、電力需要家と売電事業者との間における電力品質指標について明記されているものがある。さらに、電力品質を単に測定するだけではなく、測定したデータに基づいて電力品質を管理・運用するシステムも提案されている。このようなシステムの従来例として特許文献１がある。この特許文献１に記載された技術では、電力需要家に必要な電力品質を算定し、その電力需要家にとっての電力品質の基準値・最適値を求めることにより、電力需要家へのコンサルテーションやシステムインテグレーションに寄与することを図っている。
特開２００２−２４７７８０

ところで、電力系統に生じる高調波、電圧変動、電圧不平衡、瞬時電圧低下等といった電力品質悪化現象の発生は、確率的な要素が大きい。そのため、電力系統の電力品質を評価するには、単純に電力品質の程度を計算するだけでは不十分であり、電力品質悪化の発生確率を計算し、これを判定要素として品質評価を行うことが重要である。

しかしながら、従来の電力品質測定装置では、電力需要家と売電事業者との間の電力品質指標を示しているにすぎなかった。また、特許文献１に記載のシステムにおいても、各電力需要家における電力品質の基準値・最適値を決めてはいるが、電力品質悪化現象の発生確率を判定要素に組み入れた品質評価は行われていなかった。つまり、従来技術においては、発生確率的な観点から電力品質の悪化を捉えることはなかった。このため、より高い精度で電力品質を評価することができるシステムの開発が望まれていた。

また、電力品質が悪化すれば、当然ながら経済的な損失も生じてくる。しかしながら、従来の電力品質測定装置は、物理的な側面から電力品質を評価しているに過ぎず、電力品質の悪化の程度と経済的な損害との相関関係を明確に示すまでには至っていなかった。そこで、従来から、経済的損失を考慮した電力品質評価システムの開発が望まれていた。

さらに、最近では、電力事業分野での規制緩和に加え、燃料電池や風力発電装置等、環境調和型の小型発電装置の開発も顕著である。このような状況の中、電力需要の小口化が進む傾向にある。これに伴って電力需要家の種別も細分化し、各電力需要家に要求される電力品質レベルは多様化の一途をたどっている。しかも、電力需要家は小規模の電源や電力貯蔵装置を持ち、複数種類の電力を利用することが予想される。そこで、電力需要家が要求するレベルは、電力需要家が持つ設備のうち、どれを利用するかによっても異なってくる。このため、電力品質の多品質化は益々進む傾向にあり、これに応じて電力品質をより柔軟に評価できるシステムの開発が望まれていた。

また、今日では、電力系統における電力品質を改善するためのＵＰＳ（無停電電源装置）等の、電力品質を改善するための各種の電力品質補償装置の導入が行われており、新たな電力品質補償装置を導入する場合の電力品質を評価できるシステムの開発が望まれていた。

本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決するために提案されたものであり、その目的は、電力品質を改善するための電力品質補償装置を導入する場合の導入効果を、電力品質悪化現象の発生確率を考慮して、経済性の側面と電気的な側面の両方から総合的に評価可能な電力品質評価システムと方法、およびプログラムを提供することである。

本発明は、上記の目的を達成するために、電力品質補償装置の導入前後における電力品質の確率密度関数を作成して導入前後における電力品質の評価を行い、導入による電力品質補償効果を算出して導入効果を評価することにより、電力品質補償装置を導入する場合の導入効果を、電力品質悪化現象の発生確率を考慮して、経済性の側面と電気的な側面の両方から総合的に評価できるようにしたものである。

本発明の電力品質評価システムは、評価対象電力系統に電力品質を改善するための電力品質補償装置を導入する場合の導入効果を評価する電力品質評価システムにおいて、導入装置選択手段、導入前関数作成手段、導入後関数作成手段、判定値設定手段、導入前電力品質評価手段、導入後電力品質評価手段、補償効果算出手段、導入効果評価手段を備えたことを特徴としている。

ここで、導入装置選択手段は、予め登録された複数の電力品質補償装置の中から、導入評価対象となる電力品質補償装置を選択する手段である。導入前関数作成手段は、評価対象電力系統の電力品質補償装置の導入前における電力品質の確率密度関数を導入前確率密度関数として作成する手段であり、導入後関数作成手段は、評価対象電力系統の前記電力品質補償装置の導入後における電力品質の確率密度関数を導入後確率密度関数として作成する手段である。判定値設定手段は、電力品質の程度を判定するための判定値を設定する手段である。

導入前電力品質評価手段は、導入前確率密度関数と判定値を用いて、評価対象電力系統の電力品質補償装置の導入前における電力品質の程度を評価する手段であり、導入後電力品質評価手段は、導入後確率密度関数と判定値を用いて、評価対象電力系統の電力品質補償装置の導入後における電力品質の程度を評価する手段である。電力品質補償効果算出手段は、電力品質補償装置の導入前における電力品質の評価結果と導入後における電力品質の評価結果に基づいて、当該電力品質補償装置を導入した場合の電力品質補償効果を示す指標値を算出する手段である。導入効果評価手段は、電力品質補償効果に関する情報に基づいて、当該電力品質補償装置の導入効果を経済性の側面と電気的な側面の両方から総合的に評価する手段である。

また、本発明の電力品質評価方法と電力品質評価プログラムは、電力品質評価システムの上記特徴を、異なる観点からそれぞれ把握したものである。

このような特徴を有する本発明によれば、電力品質補償装置の導入前後における確率密度関数を求め、導入前後の確率密度関数と判定値を用いて導入前後における電力品質の程度を評価し、この評価結果に基づき、電力品質補償装置を導入した場合の電力品質補償効果を示す指標値を算出することにより、電力品質補償装置の導入効果を、電力品質悪化現象の発生確率を考慮して電気的な側面から求めることができる。また、電力品質補償装置の導入効果における経済性の側面については、電力品質補償効果に基づき、電力品質補償装置を導入した場合の損害改善額やコストを求めることができる。したがって、電力品質補償装置の導入効果を経済性の側面と電気的な側面の両方から総合的に評価することができる。

なお、本発明において、「電力品質補償装置」は、電力品質を改善するために電力系統に導入可能な装置を示す用語であり、電力品質の悪化を防止あるいは低減するための各種の電力設備を含む広い概念である。また、「電力品質補償効果に関する情報」は、電力品質補償効果に関する各種の情報を意味しており、電力品質補償効果を示す指標値に限らず、電力品質の程度を示す値や電力品質評価結果を示す値等、電力品質補償効果の程度と何らかの相関関係を有する各種の関連情報およびその相関関係に関する情報を含む広い概念である。

本発明によれば、電力品質を改善するための電力品質補償装置を導入する場合の導入効果を、電力品質悪化現象の発生確率を考慮して、経済性の側面と電気的な側面の両方から総合的に評価可能な電力品質評価システムと方法、およびプログラムを提供することができる。

以下には、本発明に係る電力品質評価システムの実施形態について、図面を参照して具体的に説明する。

［システム構成］
図１は、本発明を適用した典型的な実施形態に係る電力品質評価システムの構成を示す構成図である。この図１に示すように、電力品質評価システム１は、導入装置選択手段２、導入前関数作成手段３、導入後関数作成手段４、判定値設定手段５、導入前電力品質評価手段６、導入後電力品質評価手段７、補償効果算出手段８、導入効果評価手段９、を備えており、インタフェース装置１０を通じてユーザからの指示を受け取ると共に、ユーザに対して処理結果や処理途中のデータを出力する。

電力品質評価システム１はまた、各手段２〜９により利用するデータベースとして、補償装置情報データベース１１、電力品質計算値データベース１２、導入前電力品質標準値データベース１３、導入後電力品質標準値データベース１４、判定値データベース１５、機器・負荷情報データベース１６、評価結果データベース１７、を備えている。以下には、各手段２〜９とその利用先の各データベース１１〜１７について順次説明する。

導入装置選択手段２は、電力品質補償装置に関する情報が予め蓄積・保存された補償装置情報データベース１１を利用する。すなわち、導入装置選択手段２は、補償装置情報データベース１１に予め登録された複数の電力品質補償装置の中から、導入評価対象となる電力品質補償装置を選択する。

なお、「電力品質補償装置」は、前述した通り、電力品質を改善するために電力系統に導入可能な装置であり、電力品質の悪化を防止あるいは低減するための各種の電力設備を含むが、具体的には、電力品質の種類に共通する装置や、電力品質の種類に特有な装置等がある。例えば、高調波に対しては、電力用フィルタ（ＬＣフイルタ）、アクティブフィルタ等、電圧変動に対しては、ＳＶＣ（静止型無効電力補償装置）、ＵＰＳ（無停電電源システム）等、瞬時電圧低下に対しては、ＵＰＳ等がある。また、電圧不平衡に対しては、送電線のねん架や分岐線の相間の均一化等により不平衡電圧の発生を防止している。

導入前関数作成手段３は、測定データから計算された電力品質値の計算値データを保存する電力品質計算値データベース１２と、電力品質補償装置導入前の電力品質値の標準値データを保存する導入前電力品質標準値データベース１３を利用する。すなわち、導入前関数作成手段３は、測定データを用いて計算した電力品質値の計算値データ、あるいは、導入前電力品質標準値データベース１３に予め用意された電力品質値の標準値データを用いて、電力品質補償装置の導入前における電力品質の確率密度関数を導入前確率密度関数として作成する。

導入後関数作成手段４は、電力品質補償装置導入後の電力品質値の標準値データを保存する導入後電力品質標準値データベース１４を利用する。すなわち、導入後関数作成手段４は、導入後電力品質標準値データベース１４に予め用意された電力品質値の標準値データを用いて、電力品質補償装置の導入後における電力品質の確率密度関数を導入後確率密度関数として作成する。

判定値設定手段５は、電力品質の程度を判定するための判定値を保存する判定値データベース１５を利用する。すなわち、判定値設定手段５は、判定値データベース１５に予め用意された判定値の中から、要求される電力品質の程度に応じた判定値を選択して設定するか、あるいは、任意の判定値を設定する。

導入前電力品質評価手段６は、導入前関数作成手段３で作成された導入前確率密度関数と、判定値設定手段５で設定された判定値を用いて、電力品質補償装置の導入前における電力品質の程度を評価する。導入後電力品質評価手段７は、導入後関数作成手段４で作成された導入後確率密度関数と、判定値設定手段５で設定された判定値を用いて、電力品質補償装置の導入後における電力品質の程度を評価する。

補償効果算出手段８は、導入前電力品質評価手段６および導入後電力品質評価手段７で得られた電力品質補償装置の導入前後における電力品質の各評価結果に基づいて、電力品質補償装置を導入した場合の電力品質補償効果を示す指標値を算出する。

導入効果評価手段９は、補償装置情報データベース１１、電力品質補償装置以外の機器や負荷に関する情報が予め蓄積・保存された機器・負荷情報データベース１６、および電力品質補償装置を導入した場合の評価結果に関する情報を保存する評価結果データベース１７を利用する。

すなわち、導入効果評価手段９は、電力品質補償効果に関する情報に基づき、補償装置情報データベース１１および機器・負荷情報データベース１６に保存された電力品質補償装置およびそれ以外の機器や負荷に関する情報を用いて、電力品質補償装置の導入効果を経済性の側面と電気的な側面の両方から総合的に評価し、評価結果を評価結果データベース１７に保存する。

なお、「電力品質補償効果に関する情報」は、前述した通り、電力品質補償効果に関する各種の情報を意味しており、補償効果算出手段８により算出される「電力品質補償効果を示す指標値」に限らず、電力品質の程度を示す値や電力品質評価結果を示す値等、電力品質補償効果の程度と何らかの相関関係を有する各種の関連情報およびその相関関係に関する情報を含む広い概念である。この「電力品質補償効果に関する情報」は、基本的には、本実施形態の電力品質評価システム１内で得られる情報を示している。

なお、図１中においては、簡略化の観点から「データベース」を「ＤＢ」と略して示しているが、他の図面および以降の説明においても、同様に「データベース」を適宜「ＤＢ」と略称している。

なお、このような電力品質評価システム１は、具体的には、コンピュータのメインメモリとそれに記憶された電力品質補償用として特化されたプログラム、そのプログラムによって制御されるＣＰＵ、等により実現される。また、インタフェース装置１０は、キーボードやマウス等の入力装置、ディスプレイやプリンタ等の出力装置等により実現される。

［電力品質評価処理の概要］
図２は、以上のような構成を有する本実施形態の電力品質評価システム１による電力品質評価処理（Ｓ１００）の一例を示すフローチャートである。以下には、このフローチャートを参照しながら、本実施形態による電力品質評価処理の概要について説明する。

まず、図２に示すように、インタフェース装置１０を通じて、評価対象となる電力系統のリスト表示を行い、ユーザから評価対象となる電力系統の指定が与えられた場合（Ｓ１１１のＹＥＳ）には、導入装置選択手段２により、導入装置選択処理として、補償装置情報データベース１１に予め登録された複数の電力品質補償装置の中から、導入評価対象となる電力品質補償装置を選択する（Ｓ１２０）。

具体的には、評価対象となる電力系統に関連付けられた複数の電力品質補償装置の情報を、インタフェース装置１０を通じてリスト表示し、ユーザから評価対象となる電力品質補償装置の指定が与えられた場合に、その指定された電力品質補償装置を導入評価対象として選択する。なお、選択された電力品質補償装置の情報は、導入後関数作成手段４に送られる。

次に、導入前関数作成手段３により、導入前関数作成処理として、測定データを用いて計算した電力品質値の計算値データ、あるいは、導入前電力品質標準値データベース１３に予め用意された電力品質値の標準値データを用いて、電力品質補償装置の導入前における電力品質の確率密度関数を導入前確率密度関数として作成する（Ｓ１３０）。具体的には、計算値データあるいは標準値データとして得られる電力品質補償装置導入前の電力品質値を集計し、その集計結果を用いて電力品質補償装置導入前の電力品質確率密度関数を作成する。

次に、導入後関数作成手段４により、導入後関数作成処理として、導入後電力品質標準値データベース１４に予め用意された電力品質値の標準値データを用いて、電力品質補償装置の導入後における電力品質の確率密度関数を導入後確率密度関数として作成する（Ｓ１４０）。具体的には、標準値データとして得られる電力品質補償装置導入後の電力品質値を集計し、その集計結果を用いて電力品質補償装置導入前の電力品質確率密度関数を作成する。

次に、判定値設定手段５により、判定値設定処理として、判定値データベース１５に予め用意された判定値の中から、要求される電力品質の程度に応じた判定値を選択して設定するか、あるいは、任意の判定値を設定する（Ｓ１５０）。具体的には、評価対象となる電力系統に要求される電力品質の程度またはそれに応じた判定値の候補を、インタフェース装置１０を通じてリスト表示し、ユーザから電力品質の程度または判定値の指定が与えられた場合に、その指定された電力品質の程度に応じた判定値、リスト中の判定値あるいは任意の判定値が指定された場合には、その判定値自身を、使用する判定値として設定する。

次に、導入前電力品質評価手段６により、導入前電力品質評価処理として、導入前関数作成手段３で作成された導入前確率密度関数と、判定値設定手段５で設定された判定値を用いて、電力品質補償装置の導入前における電力品質の程度を評価する（Ｓ１６０）。次に、導入後電力品質評価手段７により、導入後電力品質評価処理として、導入後関数作成手段４で作成された導入後確率密度関数と、判定値設定手段５で設定された判定値を用いて、電力品質補償装置の導入後における電力品質の程度を評価する（Ｓ１７０）。

次に、補償効果算出手段８により、補償効果算出処理として、導入前電力品質評価手段６および導入後電力品質評価手段７で得られた電力品質補償装置の導入前後における電力品質の各評価結果に基づいて、電力品質補償装置を導入した場合の電力品質補償効果を示す指標値を算出する（Ｓ１８０）。この場合、算出された電力品質補償効果は、インタフェース装置１０を通じて表示され、ユーザに対して導入評価対象となる電力品質補償装置を変更するか否かの確認が行われる。

このような確認に対して、他の電力品質補償装置の導入についての電力品質評価を希望する場合に、ユーザから、電力品質補償装置の変更指示が与えられた場合（Ｓ１１２のＹＥＳ）には、導入装置選択処理（Ｓ１２０）に戻る。また、ユーザから、電力品質補償装置の変更指示が与えられない場合（Ｓ１１２のＮＯ）には、導入効果評価手段９による導入効果評価処理（Ｓ１９０）に進む。

導入効果評価手段９は、導入効果評価処理として、電力品質補償効果に関する情報に基づき、補償装置情報データベース１１および機器・負荷情報データベース１６に保存された電力品質補償装置およびそれ以外の機器や負荷に関する情報を用いて、電力品質補償装置の導入効果を経済性の側面と電気的な側面の両方から総合的に評価し、評価結果を評価結果データベース１７に保存する（Ｓ１９０）。また、この場合、得られた導入効果評価結果は、インタフェース装置１０を通じて表示され、ユーザに対して評価対象となる電力系統を変更するか否かの確認が行われる。

このような確認に対して、他の電力系統についての電力品質評価を希望する場合に、ユーザから、電力系統の変更指示が与えられた場合（Ｓ１１３のＹＥＳ）には、インタフェース装置１０を通じて、ユーザに対して評価対象となる電力系統のリスト表示を行い、ユーザからの評価対象となる電力系統の指定の有無を確認する（Ｓ１１１）。そして、ユーザから評価対象となる電力系統の指定が与えられた場合（Ｓ１１１のＹＥＳ）には、導入装置選択処理（Ｓ１２０）に進む。

［電力品質評価処理の基本的な特徴］
以下には、上記のような本実施形態の電力品質評価システム１とそれによる電力品質評価処理（Ｓ１００）の基本的な特徴として、電力品質の具体的な評価項目、導入前と導入後の関数作成処理、導入前と導入後の電力品質評価処理、補償効果算出処理の詳細、およびこれらの処理で取り扱う具体的なデータや指標値、計算式等について、順次説明する。

［電力品質の評価項目・指標・計算式］
図３は、本実施形態に係る電力品質品質評価システム１が評価対象とする電力品質の代表的な評価項目とその指標および計算式を示す図である。この図３に示すように、本実施形態における電力品質の具体的な評価項目は、高調波、電圧変動、電圧不平衡、瞬時電圧低下、停電時間であり、各項目の指標および計算式は次の通りである。

高調波の代表的な指標としては、実効値に対する高調波分のみの実効値の比率を示す総合ひずみ率があり、計算式は以下の式（１）で表される。高調波分が小さい程、総合ひずみ率は小さくなり、電力品質は高くなる。高調波分が全くない場合には、総合ひずみ率は零となる。

電圧変動の指標としては、基準電圧当たりの電圧変動の大きさを示す電圧変動率があり、計算式は以下の式（２）で表される。電圧変動が小さい程、電圧変動率の絶対値は小さくなり、電力品質は高くなる。電圧変動が全くない場合には、電圧変動率は零となる。また、電圧変動がプラス側であると、電圧変動率はプラスになり、電圧変動がマイナス側であると、電圧変動率はマイナスとなる。

電圧不平衡の指標としては、正相電圧の絶対値に対する逆相電圧の絶対値の比率を示す電圧不平衡率があり、計算式は以下の式（３）で表される。逆相電圧が小さい程、電圧不平衡率は小さくなり、電力品質は高くなる。逆相電圧が全くない場合には、電圧変動率は零となる。

瞬時電圧低下（瞬低とも呼ばれる）の指標としては、基準電圧当たりの電圧低下量を示す電圧低下率や瞬時電圧低下の継続時間がある。ここでは、電圧低下率を考えるものとし、計算式は以下の式（４）で表される。電圧低下量が小さい程、電圧低下率は小さくなり、電力品質は高くなる。電圧低下量が全くない場合には、電圧低下率は零となる。

総合ひずみ率＝高調波分のみの実効値÷実効値 …（１）
電圧変動率＝電圧変動（の大きさ）÷基準電圧 …（２）
電圧不平衡率＝｜逆相電圧｜÷｜正相電圧｜ …（３）
電圧低下率＝電圧低下量÷基準電圧 …（４）

［導入前関数作成処理］
前述したように、導入前関数作成手段３による導入前関数作成処理（Ｓ１３０）においては、測定データを用いて計算した電力品質値の計算値データ、あるいは、導入前電力品質標準値データベース１３に予め用意された電力品質値の標準値データを用いて、導入前確率密度関数を作成する。

図４は、導入前関数作成処理（Ｓ１３０）において、測定データを用いて電力品質値を計算する電力品質計算処理を実現するための電力品質評価システム外部を含めた構成を示す構成図であり、図５は、図４に示す構成における導入前関数作成手段３による導入前関数作成処理（Ｓ１３０）の一例を示すフローチャートである。なお、図４においては、図面の簡略化の観点から、電力品質評価システム１の構成のうち、導入前関数作成手段３とそのデータベース１２，１３のみを示し、他の構成については記載を省略している。

図５に示すように、導入前関数作成手段３は、予め設定された設定内容あるいはユーザからの指示に基づき、電力品質計算が必要な場合（Ｓ１３１０のＹＥＳ）には、測定データを用いて電力品質値を計算する電力品質計算処理（Ｓ１３２０）を行う。この電力品質計算処理（Ｓ１３２０）において、導入前関数作成手段３はまず、電気量の読み込みを行う（Ｓ１３２１）。

すなわち、図４に示す電力系統３０１に設置されたＣＴ、ＰＴ等の計器用変圧器３０２から得られる電力系統の電圧、電流等の電気量の測定データは、ＡＤ変換装置３０３によりアナログデータからデジタルデータに変換された後、本実施形態の導入前関数作成手段３により読み込まれる。

この場合、デジタルデータに変換された電気量の測定データは、電気量データベース３０４に蓄えられた後、この電気量データベース３０４から読み込まれるか、あるいは、ＡＤ変換装置３０３から導入前関数作成手段３により電力品質評価システム１内に直接読み込まれる。なお、このように電気量の測定データを取得する技術は、電力系統の監視制御の分野で周知である。

図５に示すように、導入前関数作成手段３は次に、読み込まれた電気量の測定データを用いて、総合ひずみ率、電圧変動率、電圧不平衡率、電圧低下率等の電力品質値を計算する（Ｓ１３２２）。導入前関数作成手段３は、計算した電力品質値を、電力品質値の計算値データとして電力品質計算値データベース１２に保存した（Ｓ１３２３）後、計算値データの電力品質値集計処理（Ｓ１３３０）を行う。すなわち、この計算値データの電力品質値集計処理において、導入前関数作成手段３は、電力品質計算値データベース１２に保存した電力品質値の計算値データを集計する（Ｓ１３３０）。

これに対して、導入前電力品質標準値データベース１３に予め用意された電力品質値の標準値データを用いる場合（Ｓ１３１０のＮＯ）には、導入前関数作成手段３は、上記のような電力品質計算処理（Ｓ１３２０）を省略して、標準値データの電力品質値集計処理（Ｓ１３４０）を行う。すなわち、この標準値データの電力品質値集計処理において、導入前関数作成手段３は、導入前電力品質標準値データベース１３に保存した電力品質値の標準値データを集計する（Ｓ１３４０）。

導入前関数作成手段３は、計算値データの電力品質値集計処理（Ｓ１３３０）または標準値データの電力品質値集計処理（Ｓ１３４０）の集計結果を用いて確率密度関数適用処理を行い、電力品質補償装置導入前の電力品質確率密度関数を作成する（Ｓ１３５０）。

［導入後関数作成処理］
前述したように、導入後関数作成手段４による導入後関数作成処理（Ｓ１４０）においては、導入後電力品質標準値データベース１４に予め用意された電力品質値の標準値データを用いて、導入後確率密度関数を作成する。

図６は、導入後関数作成手段４による導入後関数作成処理（Ｓ１４０）の一例を示すフローチャートである。この図６に示すように、導入後関数作成処理（Ｓ１４０）において、導入後関数作成手段４は、標準値データの電力品質値集計処理として、導入後電力品質標準値データベース１４に保存した電力品質値の標準値データを集計した（Ｓ１４１０）後、この集計結果を用いて確率密度関数適用処理を行い、電力品質補償装置導入後の電力品質確率密度関数を作成する（Ｓ１４２０）。

［電力品質計算値データベースの具体例］
図７は、導入前関数作成手段３による前述の電力品質計算処理（Ｓ１３２０）により得られた電力品質値の計算値データを保存した電力品質計算値データベース１２の一例を示す図である。時系列に、電力品質値として、総合ひずみ率、電圧変動率、電圧不平衡率、電圧低下率をデータベース化した例を示したものである。なお、図７中において、符号「＊」は、具体的な数値を示している。以降の各図面中においても、符号「＊」の意味は同様である。

この図７に沿って説明すると、電力品質計算値データベース１２の電力品質値（計算値データ）は、図３で示した電力品質の指標を、電気量の測定データから、前述の式（１）〜式（４）に従って計算した値である。

例えば、電力品質評価項目が高調波の場合、電力品質値は、式（１）に従って計算された総合ひずみ率である。また、電力品質評価項目が電圧変動の場合、電力品質値は、式（２）に従って計算された電圧変動率である。同様に、電力品質評価項目が電圧不平衡の場合、電力品質値は、式（３）に従って計算された電圧不平衡率である。同じく、電力品質評価項目が瞬時電圧低下の場合、電力品質値は、式（４）に従って計算された電圧低下率である。

［導入前電力品質標準値データベースの具体例］
図８は、導入前電力品質標準値データベース１３の一例を示す図である。この図８に示すように、導入前電力品質標準値データベース１３には、電力品質値の標準値データが予め蓄積・保存されている。なお、図８に示す導入前電力品質標準値データベース１３は、図７の電力品質計算値データベース１２と同様に、時系列に、電力品質値として、総合ひずみ率、電圧変動率、電圧不平衡率、電圧低下率をデータベース化したものである。

［導入後電力品質標準値データベースの具体例］
図９は、導入後電力品質標準値データベース１４の一例を示す図である。この図９に示すように、導入後電力品質標準値データベース１４には、複数の電力品質補償装置１〜ｎについて、電力品質補償装置毎に、電力品質値の標準値データが予め蓄積・保存されている。

なお、図９に示す導入後電力品質標準値データベース１４は、図７の電力品質計算値データベース１２および図８の導入前電力品質標準値データベース１３と同様に、時系列に、電力品質値として、総合ひずみ率、電圧変動率、電圧不平衡率、電圧低下率をデータベース化したものである。

［電力品質値集計処理結果の具体例］
図１０は、導入前関数作成手段３および導入後関数作成手段４による電力品質値集計処理結果の一例を示す図である。この例は、図７〜図９に示した電力品質値から、時刻ｔがある期間内である電力品質値を集計し、ヒストグラムにより表したものであり、縦軸が度数、横軸が電力品質値である。

前述の式（１）〜式（４）から明らかなように、電力品質値が零の場合に、電力品質は最も高くなり、電力品質値が零からプラス方向またはマイナス方向にいくにつれて、電力品質は低下する。図１０の例は、電力品質値がプラスマイナス両方向に値を持っており、電力品質値を電圧変動率とした場合が当てはまる。通常、電力品質値が零の場合、すなわち、品質が最も高い場合が最も度数が大きく、品質が悪くなるにつれて度数は小さくなり、図１０に示すような、中央部が高く周辺部が小さくなる形状をしている。このような分布は、確率分布として表現できる。

［確率密度関数の具体例］
図１１は、導入前関数作成手段３および導入後関数作成手段４による確率密度関数適用処理により作成された電力品質確率密度関数の一例を示す図である。図１０のように集計された電力品質値のヒストグラムを確率密度関数として正規分布に当てはめた例を示す図である。正規分布の確率密度関数は、以下の式（７）で表される。式（７）において、ｘは電力品質値、σは標準偏差である。式（５）は、電力品質値の平均値を求める式であり、ｗは度数を示す。また、標準偏差σは、式（６）で求められる。

また、図１２は、正規分布と標準偏差の関係を示す図である。この図１２に示すように、正規分布が標準偏差±１に入る確率は６８％、標準偏差±２に入る確率は９５％、標準偏差±３に入る確率は９９．７３％である。なお、以降の説明においては、「標準偏差±１」〜「標準偏差±３」を「１σ」〜「３σ」と表現し、あるいは併記する。

［電力品質を示す尺度］
導入前電力品質評価手段６および導入後電力品質評価手段７における導入前後の各電力品質評価処理においては、電力品質の程度を判定するために、判定値設定手段５で設定した判定値を用いる。電力品質評価処理においては、判定値と正規分布との関係から、電力品質を示す尺度としてσ値を使用することができる。以下には、この点について説明する。

まず、σ値は、以下の式（８）で定義できる。

また、図１３と図１４は、いずれも、判定値と正規分布の関係を示す図である。このうち、図１３においては、一例として、判定値が「標準偏差±３（３σ）」である場合を示している。この図１３に示すように、判定値の絶対値が比較的大きく、したがって、判定基準が比較的緩やかな場合に、プラス側とマイナス側の判定値に挟まれる領域に対して電力品質値のばらつきの方が小さく、その分布がプラス側とマイナス側の判定値の間に収まる場合には、σ値は大きな値となる。すなわち、図１３の例においては、σ値は「３」となる。

これに対して、図１４においては、一例として、判定値が「標準偏差±１（１σ）」である場合を示している。この図１４に示すように、判定値の絶対値が比較的小さく、したがって、判定基準が比較的緩やかな場合に、プラス側とマイナス側の判定値に挟まれる領域に対して電力品質値のばらつきの方が大きく、その分布がプラス側とマイナス側の判定値の外側にはみ出す場合には、σ値は小さな値となる。すなわち、図１４の例においては、σ値は「１」となる。

このように、σ値が大きい程、判定値に対して電力品質値のばらつきの方が小さくなり、電力品質の評価は高くなる。逆に、σ値が小さくなれば、判定値に対して電力品質値のばらつきの方が大きくなり、電力品質の評価は低くなる。したがって、σ値は電力品質を示す尺度として使用できる。

［電力品質評価処理］
導入前電力品質評価手段６および導入後電力品質評価手段７による電力品質評価処理においては、電力品質を示す尺度としてσ値を使用して電力品質補償装置の導入前後における電力品質の程度を評価する。すなわち、本実施形態において使用している「σ値」は、前述の式（８）に示すように、「正規分布の確率密度関数の標準偏差σ」と「判定値」により定義される値であるため、この「σ値を用いる」ことは、「確率密度関数と判定値を用いる」ことに相当する。

図１５は、導入前電力品質評価手段６による、上記のようなσ値を用いた導入前電力品質評価処理（Ｓ１６０）の一例を示すフローチャートである。この図１５に示すように、導入前電力品質評価手段６は、導入前電力品質評価処理（Ｓ１６０）において、まず、σ値計算処理として、前述の式（８）を用いて電力品質補償装置導入前のσ値を計算した（Ｓ１６１０）後、電力品質評価値計算処理として、計算したσ値を用いて電力品質補償装置導入前の電力品質評価値を計算する（Ｓ１６２０）。

なお、導入後電力品質評価手段７による導入後電力品質評価処理（Ｓ１７０）のフローチャートについては、図示していないが、導入前電力品質評価処理（Ｓ１６０）と同様に、σ値計算処理と電力品質評価値計算処理を順次行う。

また、図１６は、以上のような導入前電力品質評価手段６または導入後電力品質評価手段７による導入前電力品質評価処理（Ｓ１６０）または導入後電力品質評価処理（Ｓ１７０）の処理結果として、電力品質評価値の算出例を示す図である。この図１６に示すように、σ値の大きさによって電力品質を容易に評価することができる。すなわち、σ値が大きい程、電力品質は高いといえるので、図１６に示すように、σ値の大きさによって電力品質の高い方から５段階の電力品質評価値「５」〜「１」で評価することができる。

［補償効果算出処理］
前述したように、電力品質評価処理においてσ値を計算し、計算したσ値からさらに電力品質評価値を計算する場合には、図１７に示すように、σ値と電力品質評価値のいずれか一方で補償効果を示す指標値（補償効果指標値）を計算することができる。ここで、図１７は、σ値と電力品質評価値のいずれか一方で補償効果指標値を計算する場合の、補償効果算出手段８による補償効果算出処理（Ｓ１８０）の一例を示すフローチャートである。

この図１７に示すように、補償効果算出手段８は、補償効果算出処理（Ｓ１８０）において、予め設定された設定内容あるいはユーザからの指示に基づき、σ値による補償効果の評価を行う場合（Ｓ１８１０のＹＥＳ）には、「σ値による補償効果計算処理」として、σ値を用いて補償効果指標値を計算し（Ｓ１８２０）、電力品質評価値による補償効果の評価を行う場合（Ｓ１８１０のＮＯ）には、「電力品質評価値による補償効果計算処理」として、電力品質評価値を用いて補償効果指標値を計算する（Ｓ１８３０）。

また、図１８は、以上のような補償効果算出手段８による補償効果算出処理（Ｓ１８０）の処理結果として、補償効果指標値の算出例を示す図である。この図１８においては、一例として、電力品質補償装置の導入前において、σ値が「２」、電力品質評価値が「３」であり、また、導入後において、σ値が「３」、電力品質評価値が「４」である場合を示している。

この場合、補償効果指標値は、σ値で計算する場合には、以下の式（９）で、また、電力品質評価値で計算する場合には、以下の式（１０）でそれぞれ計算できる。

（補償効果指標値）＝（導入後σ値）−（導入前σ値） …（９）
（補償効果指標値）＝（導入後の電力品質評価値）−（導入前の電力品質評価値）
…（１０）

したがって、図１８に示す例において、σ値で計算される補償効果指標値は、式（９）を用いて、電力品質補償装置導入後のσ値「３」から電力品質補償装置導入前のσ値「２」を引いて「１」となる。また、電力品質評価値で計算される補償効果指標値は、式（１０）を用いて、電力品質補償装置導入後の電力品質評価値「４」から電力品質補償装置導入前の電力品質評価値「３」を引いて「１」となる。

［基本的な作用効果］
以上のような基本的な特徴を有する本実施形態の電力品質評価システムと電力品質評価処理によれば、次のような作用効果が得られる。

すなわち、電力品質補償装置の導入前後における確率密度関数を求め、導入前後の確率密度関数と判定値を用いて導入前後における電力品質の程度を評価し、この評価結果に基づき、電力品質補償装置を導入した場合の電力品質補償効果を示す補償効果指標値を算出することにより、電力品質補償装置の導入効果を、電力品質悪化現象の発生確率を考慮して電気的な側面から求めることができる。

また、電力品質補償装置の導入効果における経済性の側面については、電力品質補償効果を示す補償効果指標値に基づき、電力品質補償装置を導入した場合の損害改善額やコストを求めることができる。

したがって、本実施形態によれば、電力品質を改善するための電力品質補償装置を導入する場合の導入効果を、電力品質悪化現象の発生確率を考慮して、経済性の側面と電気的な側面の両方から総合的に評価することができる。また、このように、経済性の側面と電気的な側面の両方からの総合的な評価が実施できるので、信頼性の高い評価情報が提供できる。また、そのような２つの側面からの評価を、単一のシステムで実施できるため、経済性の側面と電気的な側面について個別のシステムで評価した場合に比べて、評価結果に関する情報をスピーディーに提供することができるという効果も得られる。

［電力品質評価処理の他の特徴］
以下には、上記のような本実施形態の電力品質評価システム１による電力品質評価処理（Ｓ１００）の他の特徴として、判定値設定処理の詳細、導入効果評価手段９の構成とそれによる導入効果評価処理の詳細、およびこれらの処理で取り扱う具体的なデータや指標値、計算式等について、順次説明する。

［需要家の必要による判定値設定処理］
前述したように、判定値設定手段５による判定値設定処理（Ｓ１５０）においては、要求される電力品質の程度に応じた判定値を選択して設定するか、あるいは、任意の判定値を設定する。

図１９は、判定値設定手段５による判定値設定処理（Ｓ１５０）の一例を示すフローチャートである。この図１９に示すように、判定値設定処理（Ｓ１５０）において、判定値設定手段５は、まず、判定値を任意で設定するか否かを選択し（Ｓ１５１０）、その選択結果に応じて、任意の判定値設定処理（Ｓ１５２０）または需要家の電力品質要求度による判定値設定処理（Ｓ１５３０）を行う。

ここで、「需要家の電力品質要求度」は、需要家が必要とする電力品質の程度を意味している。すなわち、この図１９に示すような判定値設定処理（Ｓ１５０）を行う場合に、判定値設定手段５の判定値データベース１５には、評価対象となる全ての電力系統の需要家毎あるいは需要家の種別毎に、当該需要家あるいは当該需要家種別の電力品質要求度に応じた複数の判定値に関する情報が予め格納されている。

続いて、電力品質の程度と損害の関係を示す損害曲線を用いて、判定値の変更が可能であるか否かを選択し（Ｓ１５４０）、判定値の変更が可能である場合には、損害曲線による判定値変更処理（Ｓ１５５０）を行う。これらの処理により最終的に得られた判定値を電力品質評価処理（Ｓ１６０，Ｓ１７０）に用いる判定値として決定する。

以下には、このような図１９に示す判定値設定処理（Ｓ１５０）を行うことにより得られる作用効果について説明する。

図２０は、本実施形態で使用する確率密度関数と判定値の関係を示す図である。この図２０に示すように、確率密度関数が同じであっても、判定値の大きさが異なると、電力品質の評価が異なる。なお、図２０において、判定値「α」は、電力品質の判定基準が比較的厳しい場合に設定される判定値の一例であり、判定値「β」は、電力品質の判定基準が比較的緩やかな場合に設定される判定値の一例である。

この例において、判定値が「α」の場合は、２＞σ値≧１であるから、図１６に示すように、電力品質評価値は「２」となる。また、判定値が「β」の場合は、４＞σ値≧３であるから、電力品質評価値は「４」となる。

このように、電力品質の判定基準が比較的厳しい場合、すなわち、判定値の絶対値が比較的小さい場合には、電力品質評価値は比較的小さくなり、電力品質の評価結果は比較的低くなる。また、電力品質の判定基準が比較的緩やかな場合、すなわち、判定値の絶対値が比較的大きい場合には、電力品質評価値は比較的大きくなり、電力品質の評価結果は比較的高くなる。

一方、評価対象である電力系統において要求される電力品質は、当該電力系統の需要家が必要とする電力品質の程度に応じて異なる。例えば、精密機械工場やコンピュータ使用工場のように、高品質な電力品質の電力を望む需要家に対しては、判定値を比較的厳しくする必要があり、それほど高品質な電力を必要としない一般需要家に対しては、判定値は比較的緩やかでもかまわない。

したがって、上述した需要家の電力品質要求度による判定値設定処理（Ｓ１５３０）を行うことにより、需要家毎あるいは需要家種別毎の電力品質要求度に応じた適切な判定値を容易に設定することができ、そのような適切な判定値を用いて、より高精度な電力品質評価を行うことが可能となる。

また、図２１は、本実施形態で使用する損害曲線と確率密度関数の関係を示す図である。この図２１に示すように、一般に、損害曲線で示される損害の値は、電力品質値が一定値を超えると急激に上昇する。したがって、このように、損害が急激に上昇するか否かの境界となるプラス側とマイナス側の電力品質値の間で判定値を設定することにより、損害が最小となるような電力品質に保つことができる。図２１に示す例において、σ値が「３」となり、電力品質評価値が「４」となるような良好な電力品質であれば、損害がほとんど「０」となる確率は９９．７３％である。

したがって、上述した損害曲線による判定値変更処理（Ｓ１５５０）を行うことにより、電力品質の程度と損害の関係を用いて、損害が最小となるような電力品質を保持する適切な判定値を容易に設定することができ、そのような適切な判定値を用いて、損害が最小となるような電力品質評価を行うことが可能となる。

なお、図１９に示す判定値設定処理（Ｓ１５０）の変形例としては、逆に、損害曲線による判定値の設定を行った後に、需要家の電力品質要求度による判定値の変更を行うことも可能である。また、別の変形例としては、需要家の電力品質要求度による判定値の設定のみを行ったり、逆に、損害曲線による判定値の設定のみを行うこと等も可能である。

［導入効果評価手段とそれによる導入効果評価処理］
図２２は、導入効果評価手段９の構成の一例を示す構成図である。この図２２に示すように、導入効果評価手段９は、電力品質補償装置の導入効果を経済性の側面から評価する経済性評価手段９１と、電力品質補償装置の導入効果を電気的な側面から評価する電気的評価手段９２と、経済性の側面と電気的な側面における各評価結果に基づいて、電力品質補償装置の導入効果の総合的な評価を行う総合評価手段９３を有する。

このうち、経済性評価手段９１は、損害曲線と補償効果指標値に基づいて電力品質補償装置を導入した場合の損害改善効果を示す指標値（損害改善効果指標値）と導入コストおよびランニングコストを算出し、これらの値の関係に応じて経済性を評価する手段である。また、電気的評価手段９２は、電力品質補償装置を導入した場合のシミュレーションを実行してその結果を評価する手段である。また、総合評価手段９３は、各電力品質補償装置について得られた経済性の評価結果と電気的な評価結果を合わせて出力、表示する手段である。

図２３は、図２２に示すような導入効果評価手段９による導入効果評価処理（Ｓ１９０）の一例を示すフローチャートである。

この図２３に示すように、導入効果評価処理（Ｓ１９０）において、導入効果評価手段９は、まず、経済性評価手段９１による経済性評価処理として、損害曲線と電力品質補償効果に基づいて電力品質補償装置を導入した場合の損害改善効果指標値と導入コストおよびランニングコストを算出し、これらの値の関係に応じて経済性を評価する（Ｓ１９１０）。

導入効果評価手段９は次に、電気的評価手段９２による電気的評価処理として、経済性評価処理（Ｓ１９１０）で用いた電力品質補償装置に関する情報（導入装置情報）と機器・負荷情報データベース１６に保存された電力品質補償装置以外の機器や負荷に関する情報を用いて、電力品質補償装置を導入した場合のシミュレーションを実行し、その結果を評価する（Ｓ１９２０）。この場合、シミュレーションの評価結果は、評価結果データベース１７に保存される。すなわち、この例において、評価結果データベース１７には、電気的な評価結果のみが保存される。

続いて、総合評価手段９３による総合評価処理として、各電力品質補償装置について得られた経済性の評価結果と電気的な評価結果を合わせて、インタフェース装置１０を通じて出力、表示する（Ｓ１９３０）。図２４は、このように出力、表示される総合的な評価結果の一例を示す図である。なお、図２４中において、符号「####」は、具体的なファイルを示している。以降の各図面中においても、符号「####」の意味は同様である。

上述したような図２２の導入効果評価手段９による図２３の導入効果評価処理（Ｓ１９０）を行うことにより、電力品質補償装置を導入した場合の損害改善効果や導入コストおよびランニングコストを考慮して、高精度の経済性評価を実現できると共に、電力品質補償装置を導入した場合のシミュレーションを実行してその結果を評価することで、高精度の電気的評価を実現できる。したがって、電力品質を改善するための電力品質補償装置を導入する場合の導入効果を、経済性の側面と電気的な側面の両方から総合的にかつより高精度に評価することができる。

［導入効果評価処理の詳細］
以下には、上述したような図２２の導入効果評価手段９による図２３の導入効果評価処理（Ｓ１９０）における経済性評価処理（Ｓ１９１０）と電気的評価処理（Ｓ１９２０）について、より詳細に説明する。

［経済性評価処理］
図２５は、経済性評価手段９１による経済性評価処理（Ｓ１９１０）の一例を示すフローチャートである。

この図２５に示すように、経済性評価処理（Ｓ１９１０）において、経済性評価手段９１はまず、電力品質補償装置の導入前と導入後の損害曲線を作成する導入前損害曲線作成処理（Ｓ１９１１）と導入後損害曲線作成処理（Ｓ１９１２）を行う。これらの損害曲線作成処理（Ｓ１９１１、Ｓ１９１２）においては、以下に示す式（１１）により、電力品質値の関数として、導入前と導入後の損害曲線をそれぞれ作成する。なお、式（１１）において、ｘは電力品質値を示している。

次に、電力品質補償装置の導入前の損害曲線と確率密度関数から導入前の損害指標値を計算する導入前損害指標値計算処理（Ｓ１９１３）、および、電力品質補償装置の導入後の損害曲線と確率密度関数から導入後の損害指標値を計算する導入後損害指標値計算処理（Ｓ１９１４）を行う。これらの損害指標値計算処理（Ｓ１９１３、Ｓ１９１４）においては、以下に示す式（１２）により、電力品質確率密度・損害曲線を定義して、式（１３）により電力品質損害指標値を計算する。

図２６は、電力品質確率密度・損害曲線と電力品質損害指標値の関係を示す図である。すなわち、一般的に、電力品質確率密度・損害曲線は、図２６に示すように表すことができ、また、電力品質損害指標値は、式（１３）で示される電力品質確率密度・損害曲線の積分値であるから、電力品質確率密度関数と損害曲線の関係によって電力品質損害指標値は変化する。

例えば、損害曲線が変化しない場合に、電力品質補償装置導入前の電力品質確率密度・損害曲線が図２６で表されるとすると、電力品質補償装置導入後の電力品質確率密度・損害曲線は図２７に示すようになり、したがって、電力品質補償装置導入後の電力品質損害指標値は小さくなる。

すなわち、図２６、図２７から明らかなように、損害曲線が変化しない場合には、電力品質が高い（＝電力品質確率密度関数の広がりが小さくなる）ほど、電力品質損害指標値が小さくなり、電力品質が低い（＝電力品質確率密度関数の広がりが大きくなる）ほど、電力品質損害指標値が大きくなる。これらから、電力品質損害指標値は電力品質の指標となることが分かる。

図２８は、電力品質評価値と電力品質損害指標値の関係を示す図である。この図２８に示すように、電力品質損害指標値が小さい程、電力品質評価値は高品質を示す値となる。

このような電力品質評価値と電力品質損害指標値の関係に基づき、経済性評価手段９１は、損害改善効果算出処理として、以下の式（１４）により損害改善効果指標値を計算する（Ｓ１９１５）。
（損害改善効果指標値）＝（導入前の電力品質損害指標値）
−（導入後の電力品質損害指標値） …（１４）

さらに、この損害改善効果算出処理（Ｓ１９１５）において、以下に示すような電力品質補償装置の導入コストやランニングコストを考慮した式（１５）、式（１６）を用いることにより、導入コストやランニングコストを考慮した損害改善効果指標値を計算することができる。

（損害改善効果指標値）＝（導入前の電力品質損害指標値）
−（導入後の電力品質損害指標値＋導入コスト）
…（１５）
（損害改善効果指標値）＝（導入前の電力品質損害指標値（１年あたり）×年数）
−（導入後の電力品質損害指標（１年あたり）×年数
＋導入コスト＋ランニングコスト（１年あたり）×年数）
…（１６）

電力品質補償装置の導入コストが高くなれば、式（１５）、式（１６）の第２項が大きくなるため、損害改善効果指標値は小さくなる。また、電力品質補償装置のランニングコストが高くなれば、式（１６）の第２項が大きくなるため、損害改善効果指標値は小さくなる。

以上のような図２５の経済性評価処理（Ｓ１９１０）を行うことにより、電力品質補償装置を導入した場合の損害改善効果指標値を算出することができる。なお、一般的に、損害改善効果指標値は、損害改善額として算出される。

［経済性評価処理の計算例］
上記のような損害改善効果指標値の計算式（１６）において、採算が合うためには、損害改善効果指標値がプラスになる必要がある。図２９は、損害改善効果指標値をプラスにするための具体的な計算例（Ｓ１９１００）を示すフローチャートである。

この図２９に示すように、まず、電力品質補償装置導入前の電力品質損害指標値（１年あたり）を計算する（Ｓ１９１０１）。次に、電力品質補償装置ループとして、導入する電力品質補償装置の性能、数をパラメータにして導入パターンを決定し（Ｓ１９１０２）、決定した導入パターンについて、以下の計算（Ｓ１９１０３〜Ｓ１９１０５）を行う。すなわち、電力品質補償装置導入後の電力品質損害指標値（１年あたり）を計算し（Ｓ１９１０３）、電力品質補償装置の導入コストを計算し（Ｓ１９１０４）、ランニングコスト（１年あたり）を計算する（Ｓ１９１０５）。なお、「導入パターン」は、導入する電力品質補償装置の性能、数のパラメータにより定義される電力品質補償装置の導入パターンを意味している。

続いて、電力品質補償装置ループ内の年ループとして、年をパラメータにして（Ｓ１９１０６）、以下の計算（Ｓ１９１０７〜Ｓ１９１０９）を行う。すなわち、上記の式（１６）で損害改善効果指標値を計算して（Ｓ１９１０７）、損害改善効果指標値がプラスか否かを判定し（Ｓ１９１０８）、損害改善効果指標値がプラスである場合（Ｓ１９１０８のＹＥＳ）には、当該損害改善効果指標値がプラスとなる電力品質補償装置の導入パターンについてリストへの書き込み（または出力）を行う（Ｓ１９１０９）。

そして、電力品質補償装置毎に、以上のような電力品質補償装置ループにより、損害改善効果指標値がプラスである導入パターンをリストへ追加した後、このリストに書き込まれた導入パターンを、損害改善効果指標値が大きい順に並び替え（Ｓ１９１１０）、並び替えた後の導入パターンについて、リストへの書き込み（または出力）を行う（Ｓ１９１１１）。

経済性評価手段９１は、図２９のフローチャートにおける損害改善効果指標値がプラスの導入パターンまたは、その損害改善効果指標値が大きい導入パターンを、経済性評価結果として総合評価手段９３に出力する。

経済性評価手段９１による経済性評価処理（Ｓ１９１０）において、以上のような図２９の計算（Ｓ１９１００）を行うことにより、損害改善額と電力品質補償装置コストの関係に基づいて電力品質補償装置の導入パターンにおける採算性を高精度に評価することが可能となる。

［電気的評価手段とそれによる電気的評価処理］
図３０は、電気的評価手段９２の構成の一例を示す構成図である。この図３０に示すように、電気的評価手段９２は、シミュレーションの実行と実行結果の評価を行うために、シミュレーションデータ作成手段９２１、シミュレーション実行手段９２２、シミュレーション結果評価手段９２３を有する。

ここで、シミュレーションデータ作成手段９２１は、電気的な側面からの評価に必要な電力系統情報を設定してシミュレーション用の系統データを作成する手段である。また、シミュレーション実行手段９２２は、シミュレーション用の系統データを用いて、電力品質補償装置を導入した場合のシミュレーションを実行する手段である。シミュレーション結果評価手段９２３は、シミュレーションの実行結果に基づいて、電力品質補償装置を導入した場合の電力品質と運転状態について評価する手段である。

図３１は、図３０に示すような電気的評価手段９２による電気的評価処理（Ｓ１９２０）の一例を示すフローチャートである。

この図３１に示すように、電気的評価処理（Ｓ１９２０）においてはまず、シミュレーションデータ作成手段９２１によるシミュレーションデータ作成処理（Ｓ１９２１）として、例えば、図３２に示すような、シミュレーションに必要な電力系統情報を設定する。ここで、電力品質補償装置のシミュレーションに必要なデータは、経済性評価手段９１からの導入装置情報に基づいて、補償装置情報データベース１１から取り出される。

また、電力品質補償装置に関するデータ以外のシミュレーションに必要な電力系統データの一部（例えば、図３２に示す発電機、負荷に関するデータ）は、機器・負荷情報データベース１６に予め蓄積・保存されている標準的なデータを取り出して使用することも可能であるが、さらに、外部のデータベースや各種のシステムから取得してもよい。

より詳細に説明すれば、シミュレーションデータ作成処理（Ｓ１９２１）においては、取得したデータを用いて、評価しようとする電力品質の種類に対して評価を行うために最適なシミュレーションデータが作成される。例えば、高調波を評価する場合は瞬時値ベースシミュレーション、電圧変動を評価する場合は実効値ベースシミュレーション、電圧不平衡を評価する場合は瞬時値ベースシミュレーション、瞬時電圧低下を評価する場合は実効値ベースシミュレーション、停電を評価する場合は実効値ベースシミュレーション用の各データがそれぞれ作成される。

次に、シミュレーション実行手段９２２によるシミュレーション実行処理（Ｓ１９２２）として、シミュレーションデータ作成手段９２１からのシミュレーションデータを用いて、実効値ベースのシミュレーション、あるいは、瞬時値ベースのシミュレーションが実行される。

次に、シミュレーション結果評価手段９２３によるシミュレーション結果評価処理（Ｓ１９２３）として、シミュレーション結果を用いて、前述の式（１）〜（４）に相当する電力品質評価値が算出される。このシミュレーション結果評価処理（Ｓ１９２３）においてはまた、評価対象の電力系統が正常に運用可能であるか否か（安定運用可能であるか否か）を示す評価が行われる。このようにして、シミュレーション結果から算出された電力品質評価値と運転状態評価結果は、シミュレーション波形と共に、評価結果データベース１７に保存される。

図３３は、評価結果データベース１７の一例を示す図である。この図３３に示す例では、電力品質補償装置を導入した場合のシミュレーション評価結果として、電力品質値、運転状態、シミュレーション波形データが評価結果データベース１７に保存されている。なお、複数の電力品質補償装置について評価した場合には、電力品質補償装置毎のシミュレーション評価結果が、評価結果データベース１７に蓄積・保存される。

［他の実施形態］
なお、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で他にも多種多様な変形例が実施可能である。例えば、図面に示したシステム構成や装置構成は、一例にすぎず、具体的な構成は適宜選択可能である。また、図面に示したフローチャートは、一例にすぎず、具体的な処理手順や各処理の詳細は適宜選択可能である。

例えば、図２に示したフローチャートは、電力品質評価処理の一例にすぎず、図３４〜図３６に示すような変形例が可能である。ここで、図３４に示す電力品質評価処理は、導入装置選択処理と判定値設定処理を行った後に、導入前に関する各処理と導入後に関する各処理を同時並行的に行うものであり、図３５に示す電力品質評価処理は、図３４中の判定値設定処理と導入装置選択処理の順序を逆にしたものである。また、図３６に示す電力品質評価処理は、さらに、判定値設定処理を行った後に、導入前に関する各処理を行い、続いて、導入装置選択処理を行った後に、導入後に関する各処理を行うものである。

すなわち、本発明において、導入装置選択処理は、少なくとも、導入後に関する各処理を行う前の任意の段階で行えばよく、判定値設定処理は、少なくとも、導入前後の電力品質評価処理を行う前の任意の段階で行えばよい。

さらに、前述した実施形態においては、本発明の手法を、コンピュータのハードウェアとプログラムによりシステムおよび方法として実現する場合について説明したが、本発明の手法は、電力品質評価用として特化されたコンピュータプログラムのみの形態でも実現可能である。

本発明を適用した典型的な実施形態に係る電力品質評価システムの構成を示す構成図。 図１の電力品質評価システムによる電力品質評価処理の一例を示すフローチャート。 図１の電力品質品質評価システムが評価対象とする電力品質の代表的な評価項目とその指標および計算式を示す図。 図２の導入前関数作成処理において、測定データを用いて電力品質値を計算する電力品質計算処理を実現するための電力品質評価システム外部を含めた構成を示す構成図。 図１、図４の導入前関数作成手段による導入前関数作成処理の一例を示すフローチャート。 図１の導入後関数作成手段による導入後関数作成処理の一例を示すフローチャート。 図６の電力品質計算処理により得られた電力品質値の計算値データを保存した電力品質計算値データベースの一例を示す図。 図１の導入前電力品質標準値データベースの一例を示す図。 図１の導入後電力品質標準値データベースの一例を示す図。 図１の導入前関数作成手段および導入後関数作成手段による電力品質値集計処理結果の一例を示す図。 図１の導入前関数作成手段および導入後関数作成手段による確率密度関数適用処理により作成された電力品質確率密度関数の一例を示す図。 図１の電力品質品質評価システムで用いる正規分布と標準偏差の関係を示す図。 図１の電力品質品質評価システムで用いる判定値と正規分布の関係を示す図。 図１の電力品質品質評価システムで用いる判定値と正規分布の関係を、図１３とは異なる判定値について示す図。 図１の導入前電力品質評価手段による導入前電力品質評価処理の一例を示すフローチャート。 図１の導入前電力品質評価手段または導入後電力品質評価手段による導入前電力品質評価処理または導入後電力品質評価処理の処理結果として、電力品質評価値の算出例を示す図。 図１の補償効果算出手段による補償効果算出処理の一例を示すフローチャート。 図１の補償効果算出手段による補償効果算出処理の処理結果として、補償効果指標値の算出例を示す図。 図１の判定値設定手段による判定値設定処理の一例を示すフローチャート。 図１の電力品質品質評価システムで用いる確率密度関数と判定値の関係を示す図。 図１の電力品質品質評価システムで用いる損害曲線と確率密度関数の関係を示す図。 図１に示す導入効果評価手段の詳細な構成の一例を示す構成図。 図２２の導入効果評価手段による導入効果評価処理の一例を示すフローチャート。 図２２の総合評価手段による総合評価処理において出力、表示される総合的な評価結果の一例を示す図。 図２２の経済性評価手段による経済性評価処理の一例を示すフローチャート。 図１の電力品質品質評価システムで用いる電力品質確率密度・損害曲線と電力品質損害指標値の関係を示す図。 図１の電力品質品質評価システムで用いる電力品質確率密度・損害曲線と電力品質損害指標値の関係を、図２６とは異なる電力品質損害指標値について示す図。 図１の電力品質品質評価システムで用いる電力品質評価値と電力品質損害指標値の関係を示す図。 図２２の経済性評価手段による経済性評価処理において、損害改善効果指標値をプラスにするための具体的な計算例を示すフローチャート。 図２２の電気的評価手段の詳細な構成の一例を示す構成図。 図３０の電気的評価手段による電気的評価処理の一例を示すフローチャート。 図３０のシミュレーションデータ作成手段によるシミュレータ作成処理において作成される電力系統情報の一例を示す図。 図１の評価結果データベースの一例を示す図。 図１の電力品質評価システムによる電力品質評価処理の別の一例を示すフローチャート。 図１の電力品質評価システムによる電力品質評価処理の別の一例を示すフローチャート。 図１の電力品質評価システムによる電力品質評価処理の別の一例を示すフローチャート。

符号の説明

１…電力品質評価システム
２…導入装置選択手段
３…導入前関数作成手段
４…導入後関数作成手段
５…判定値設定手段
６…導入前電力品質評価手段
７…導入後電力品質評価手段
８…補償効果算出手段
９…導入効果評価手段
９１…経済性評価手段
９２…電気的評価手段
９２１…シミュレーションデータ作成手段
９２２…シミュレーション実行手段
９２３…シミュレーション結果評価手段
９３…総合評価手段
１０…インタフェース装置
１１…補償装置情報データベース
１２…電力品質計算値データベース
１３…導入前電力品質標準値データベース
１４…導入後電力品質標準値データベース
１５…判定値データベース
１６…機器・負荷情報データベース
１７…評価結果データベース

Claims (11)

1. 評価対象電力系統に電力品質を改善するための電力品質補償装置を導入する場合の導入効果を評価する電力品質評価システムにおいて、
   予め登録された複数の電力品質補償装置の中から、導入評価対象となる電力品質補償装置を選択する導入装置選択手段と、
   前記評価対象電力系統の前記電力品質補償装置の導入前における電力品質の確率密度関数を導入前確率密度関数として作成する導入前関数作成手段と、
   前記評価対象電力系統の前記電力品質補償装置の導入後における電力品質の確率密度関数を導入後確率密度関数として作成する導入後関数作成手段と、
   電力品質の程度を判定するための判定値を設定する判定値設定手段と、
   前記導入前確率密度関数と前記判定値を用いて、前記評価対象電力系統の前記電力品質補償装置の導入前における電力品質の程度を評価する導入前電力品質評価手段と、
   前記導入後確率密度関数と前記判定値を用いて、前記評価対象電力系統の前記電力品質補償装置の導入後における電力品質の程度を評価する導入後電力品質評価手段と、
   前記電力品質補償装置の導入前における電力品質の評価結果と導入後における電力品質の評価結果に基づいて、当該電力品質補償装置を導入した場合の電力品質補償効果を示す指標値を算出する補償効果算出手段と、
   前記電力品質補償効果に関する情報に基づいて、当該電力品質補償装置の導入効果を経済性の側面と電気的な側面の両方から総合的に評価する導入効果評価手段
   を備えたことを特徴とする電力品質評価システム。
2. 前記判定値設定手段は、前記評価対象電力系統の需要家が要求する電力品質の程度に応じて、前記判定値を設定するように構成されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の電力品質評価システム。
3. 前記判定値設定手段は、電力品質の程度と損害の関係を示す損害曲線に応じて、前記判定値を設定するように構成されている
   ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電力品質評価システム。
4. 前記導入効果評価手段は、
   前記電力品質補償装置の導入効果を経済性の側面から評価する経済性評価手段と、
   前記電力品質補償装置の導入効果を電気的な側面から評価する電気的評価手段と、
   前記経済性の側面からの評価結果と前記電気的な側面からの評価結果に基づいて、前記電力品質補償装置の導入効果の総合的な評価を行う総合評価手段を有する
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の電力品質評価システム。
5. 前記経済性評価手段は、電力品質の程度と損害の関係を示す損害曲線と、前記電力品質補償装置を導入した場合の前記電力品質補償効果に基づいて、当該電力品質補償装置を導入した場合の損害改善効果を示す指標値を算出するように構成されている
   ことを特徴とする請求項４に記載の電力品質評価システム。
6. 前記経済性評価手段は、前記電力品質補償装置を導入した場合の導入コストを算出し、算出された導入コストに基づいて前記損害改善効果を示す指標値を算出するように構成されている
   ことを特徴とする請求項５に記載の電力品質評価システム。
7. 前記経済性評価手段は、前記電力品質補償装置を導入した場合のランニングコストを算出し、算出されたランニングコストに基づいて前記損害改善効果を示す指標値を算出するように構成されている
   ことを特徴とする請求項６に記載の電力品質評価システム。
8. 前記経済性評価手段は、前記電力品質補償装置を導入した場合の前記損害改善額と、前記導入コスト、および前記ランニングコストの関係に応じて、当該電力品質補償装置の導入計画の経済性を算出するように構成されている
   ことを特徴とする請求項７に記載の電力品質評価システム。
9. 前記電気的評価手段は、
   電気的な側面からの評価に必要な電力系統情報を設定してシミュレーション用の系統データを作成するシミュレーションデータ作成手段と、
   前記シミュレーション用の系統データを用いて、前記電力品質補償装置を導入した場合のシミュレーションを実行するシミュレーション実行手段と、
   前記シミュレーションの実行結果に基づいて、前記電力品質補償装置を導入した場合の電力品質と運転状態について評価するシミュレーション結果評価手段を有する
   ことを特徴とする請求項４乃至請求項８のいずれか１項に記載の電力品質評価システム。
10. 評価対象電力系統に電力品質を改善するための電力品質補償装置を導入する場合の導入効果を評価する電力品質評価方法において、
    コンピュータとそれを制御するソフトウェアにより実現される導入装置選択手段、導入前関数作成手段、導入後関数作成手段、判定値設定手段、導入前電力品質評価手段、導入後電力品質評価手段、補償効果算出手段、導入効果評価手段を用いて、
    前記導入装置選択手段により、予め登録された複数の電力品質補償装置の中から、導入評価対象となる電力品質補償装置を選択する導入装置選択処理と、
    前記導入前関数作成手段により、前記評価対象電力系統の前記電力品質補償装置の導入前における電力品質の確率密度関数を導入前確率密度関数として作成する導入前関数作成処理と、
    前記導入後関数作成手段により、前記評価対象電力系統の前記電力品質補償装置の導入後における電力品質の確率密度関数を導入後確率密度関数として作成する導入後関数作成処理と、
    前記判定値設定手段により、電力品質の程度を判定するための判定値を設定する判定値設定処理と、
    前記導入前電力品質評価手段により、前記導入前確率密度関数と前記判定値を用いて、前記評価対象電力系統の前記電力品質補償装置の導入前における電力品質の程度を評価する導入前電力品質評価処理と、
    前記導入後電力品質評価手段により、前記導入後確率密度関数と前記判定値を用いて、前記評価対象電力系統の前記電力品質補償装置の導入後における電力品質の程度を評価する導入後電力品質評価処理と、
    前記補償効果算出手段により、前記電力品質補償装置の導入前における電力品質の評価結果と導入後における電力品質の評価結果に基づいて、当該電力品質補償装置を導入した場合の電力品質補償効果を示す指標値を算出する補償効果算出処理と、
    前記導入効果評価手段により、前記電力品質補償効果に関する情報に基づいて、当該電力品質補償装置の導入効果を経済性の側面と電気的な側面の両方から総合的に評価する導入効果評価処理
    を行うことを特徴とする電力品質評価方法。
11. コンピュータを利用して、評価対象電力系統に電力品質を改善するための電力品質補償装置を導入する場合の導入効果を評価する電力品質評価プログラムにおいて、
    予め登録された複数の電力品質補償装置の中から、導入評価対象となる電力品質補償装置を選択する導入装置選択手段と、
    前記評価対象電力系統の前記電力品質補償装置の導入前における電力品質の確率密度関数を導入前確率密度関数として作成する導入前関数作成手段と、
    前記評価対象電力系統の前記電力品質補償装置の導入後における電力品質の確率密度関数を導入後確率密度関数として作成する導入後関数作成手段と、
    電力品質の程度を判定するための判定値を設定する判定値設定手段と、
    前記導入前確率密度関数と前記判定値を用いて、前記評価対象電力系統の前記電力品質補償装置の導入前における電力品質の程度を評価する導入前電力品質評価手段と、
    前記導入後確率密度関数と前記判定値を用いて、前記評価対象電力系統の前記電力品質補償装置の導入後における電力品質の程度を評価する導入後電力品質評価手段と、
    前記電力品質補償装置の導入前における電力品質の評価結果と導入後における電力品質の評価結果に基づいて、当該電力品質補償装置を導入した場合の電力品質補償効果を示す指標値を算出する補償効果算出手段と、
    前記電力品質補償効果に関する情報に基づいて、当該電力品質補償装置の導入効果を経済性の側面と電気的な側面の両方から総合的に評価する導入効果評価手段
    を前記コンピュータにより実現させることを特徴とする電力品質評価プログラム。

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