JP2011209869A - 配電線の監視制御装置および配電線の運用方法 - Google Patents

Abstract

【課題】近い将来の電力負荷形態の変化に伴い、この中で電力会社による機器設置という負担ではなく、新しいビジネスモデルによる末端電圧上昇対策を提供する。
【解決手段】電気自動車に対して給電する電気充電所を負荷として備える配電線の監視制御装置において、配電線の各所に設けられその地点の電圧を測定する電圧測定器、測定された電圧を監視制御手段に送信する第１の通信手段、監視制御手段の出力を電気充電所に与える第２の通信手段を備え、監視制御手段は、第１の通信手段からの計測電圧を記憶し、配電線の電圧が閾値電圧以上となっている電圧測定器近傍の電気充電所を特定し、第２の通信手段を介して当該電気充電所に対して安価な売電卸単価を提示する。
【選択図】図１

Description

本発明は、配電線の監視制御装置および配電線の運用方法にかかり、特にフェランチ現象による電圧上昇対策のための配電線の監視制御装置および、配電線の運用方法に関する。

配電系統においては、夜間等の軽負荷時に、配電系統内のコンデンサの為に電圧が上昇する傾向が有る。特に配電系統は樹枝状であるため、配電系統末端になるほど電圧上昇は高くなる傾向がある。この傾向はフェランチ現象として知られている。

この電圧上昇に対して、電力会社は、ＳＶＲ（自動電圧調整器：Ｓｔｅｐ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｒｅｇｕｌａｔｏｒ）、ＳＶＣ（静止形無効電力補償装置：Ｓｔａｔｉｃ Ｖａｒ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｏｒ）等の電圧対策機器を変電所などに設置し、配電系統の始点となる変電所の母線電圧を調整し、あるいは配電系統の変更などの対策を行なってきた。

これらの電圧調整機能については、種々紹介されており、特許文献１にはこのうち分路リアクトルを備えるものが紹介されている。

特開２００９−２５４１６８号公報

上記の特許文献１の分路リアクトルは、フェランチ現象による電圧上昇抑制対策技術の一例であり、他にもＳＶＲ、ＳＶＣ等多くのものが知られている。

然しながら、数多い配電系統の末端で発生する電圧上昇現象に対して、そのいずれの場所をも、かつ昼夜の区別なく十分なレベルに維持することには限界がある。しかも、今後、一般需要家の太陽光発電の導入がさらに進むと、その機器のコンデンサーにより、更に末端電圧上昇傾向が強まる。

このように従来における、末端電圧上昇対策は、電力会社の負担により機器を設置してきたものであり、電力会社の電力品質確保に対する投資として、実施されてきたものである。

これに対し、近い将来の配電線負荷は従来とは異なるものとなることが予想される。例えば、電気自動車の普及によって現在のガソリンスタンドに代わり電気充電所が出現し、電気自動車への充電は夜間に行なわれることが多いと予想される。この場合に、電気充電所そのものは従来の負荷と同様に位置的には固定であり、固定負荷とも称すべきであるが、自動車そのものは移動可能であるのでこの負荷は移動負荷である。且、夜間の充電量は台数増加により、かなりの規模の電力負荷となることが予想される。

本発明においては、近い将来の電力負荷形態の変化に伴い、この中で電力会社による機器設置という負担ではなく、新しいビジネスモデルによる末端電圧上昇対策を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明においては、電気自動車に対して給電する電気充電所を負荷として備える配電線の監視制御装置において、配電線の各所に設けられその地点の電圧を測定する電圧測定器、測定された電圧を監視制御手段に送信する第１の通信手段、監視制御手段の出力を電気充電所に与える第２の通信手段を備え、監視制御手段は、第１の通信手段からの計測電圧を記憶し、配電線の電圧が閾値電圧以上となっている電圧測定器近傍の電気充電所を特定し、第２の通信手段を介して当該電気充電所に対して安価な売電卸単価を提示する。

また、監視制御手段は、第２の通信手段を介して消費者に配電線各所の売電卸単価を報知せしめるのがよい。

また、監視制御手段は、第２の通信手段を介して電気充電所の充電器の使用状態を連絡するのがよい。

本発明においては、電気自動車に対して給電する電気充電所を負荷として備える配電線と、配電線の各所に設けられその地点の電圧を測定する電圧測定器と、測定された電圧を監視制御手段に送信する第１の通信手段と、監視制御手段の出力を前記電気充電所に与える第２の通信手段を備える配電線の監視制御装置において、監視制御手段は、第１の通信手段からの計測電圧を記憶し、配電線の電圧が閾値電圧以上となっている電圧測定器近傍の電気充電所を特定し、第２の通信手段を介して当該電気充電所に対して安価な売電卸単価を提示する。

本発明においては、電気自動車に対して給電する電気充電所を負荷として備える配電線の運用方法において、配電線の各所の電圧を測定し、配電線の電圧が閾値電圧以上となっている測定点近傍の電気充電所を特定し、当該電気充電所に対して安価な売電卸単価を提示する。

本発明においては、電気自動車に対して給電する電気充電所を負荷として備える配電線の運用方法において、複数の配電線の各所の電圧を測定し、計測電圧が閾値電圧以上となっている配電線に設置されている電気充電所を特定し、当該電気充電所に対して安価な売電卸単価を提示する。

本発明によれば、従来、電力会社が電圧対策の為に投資してきたＳＶＲ、ＳＶＣの投資を押さえる事が可能となり、かつ、電気自動車の充電対象の消費者という新たな買電対象者を創出することができる。

本発明の基本的な全体システム構成を示す図である。 本発明における処理の流れを示すフロー図である。 監視制御装置７に収集される情報の内容を示す図である。 典型的な配電系統を示す図である。 電力会社における価格設定の考え方を示す図である。

以下、本発明の実施例について図面を参照しながら詳細に説明する。

本発明の基本概念は、フェランチ現象による末端電圧上昇対策を、電力会社にのみ委ねるのではなく、多くの関係者との協調による新しいビジネスモデルの中で解決するものである。特に、近い将来電気自動車の普及が予想されるが、その充電を配電線末端の電気充電所にて行なわせしめることで、夜間の電圧上昇を抑制するものである。

まず、本発明の適用される一般的な配電系統を模式的に説明する。図４は典型的な配電系統を示しており、変電所１には配電母線Ｂに遮断器ＣＢを介して複数の配電線Ｌが接続されている。図の例では、変電所１が２組（１−１、１−２）あり、それぞれ配電母線Ｂ１、Ｂ２が設置され、遮断器ＣＢ１１、ＣＢ１２、ＣＢ１３と、ＣＢ２１、ＣＢ２２を介して、配電線Ｌ１１、Ｌ１２、Ｌ１３と、Ｌ２１、Ｌ２２が接続されている。

配電線Ｌは、通常は樹枝上に配置され、適宜の分岐箇所に断路器などが設置されて、例えば配電線Ｌ１により、区域Ａ１１に対する給電を行う。同様に区域Ａ１２、Ａ１３、Ａ２１、Ａ２２に対して配電線Ｌ１２、Ｌ１３と、Ｌ２１、Ｌ２２から給電する。なお、異なる給電区域間を断路器Ｄで接続しているが、これらの区域間接続用断路器Ｄは、通常は開放しており、例えば配電線Ｌ１に発生した事故のときに閉成されることで、配電線Ｌ２側からの非常給電を可能とする。

本発明は、例えば図４に示した配電系統を利用しており、その実現には、電力会社以外にも多くの関係者が参加する。図１は、本発明の基本的な全体システム構成を示しているが、まず電力会社は、変電所１並びに配電線Ｌ、配電線各所の電圧を検出する電圧検出装置３、信号伝送を行なう子局装置４、各所で検出した電圧情報を変電所１内の中継器６に送るための第１の通信線５を備えている。これらの設備は、電力会社の既設設備を利用することができる。

電力会社としては、新たに監視制御装置７を備えることになる。監視制御装置７と、複数の変電所１の間には第２の通信線８が設けられているが、この第２の通信線８は既存設備を流用可能である。なお、変電所１内には、変電所の配電母線Ｂ、遮断器ＣＢがあり、これらを介して配電線Ｌに接続されている。

なお、図１において配電線Ｌ上の電圧検出装置３は、面的な広がりをもって示す図４の上では、区域Ａ１１の設置点Ｐに示すように、配電線の分岐点あるいは分岐配電線の末端に取り付けられることが多い。

本発明の実現に参加する次の関係者は、電気充電所９である。電気充電所９には充電器１０と、充電メータ１１が設置されており、電気自動車１２に充電すると共に、その充電電気量（売電量）を計測する。ここで、電気充電所９は業として事業を行なうものであっても、あるいは各家庭で自家用車を充電するものであってもよい。また、電気自動車の充電形式としては、電気自動車に固定内蔵のバッテリにプラグイン接続して充電する形式や、バッテリを電気自動車から容易に取り外せる構造として消費したバッテリと充電されたバッテリを交換する形式のものがあるが、そのいずれであっても良い。図４の点Ｘが、電気充電所９の設置場所を示している。

本発明の実現に参加する次の関係者は、ネットワーク１３の保持者である。この場合に、ネットワーク１３は電力会社専用設備であっても良いし、一般のネットワークであっても良い。肝心なことはネットワーク１３を介して、電力会社の監視制御装置７と、電気充電所９との間が連携されており、電力会社の監視制御装置７から電気充電所９に対して、現在のその電気充電所設置地点での売電価格が通知されることである。

本発明の実現に参加する最後の関係者は、消費者である。消費者も、電気充電所９と同様にネットワーク１３に接続可能であり、ネットワーク１３を介して電力会社の監視制御装置７から、現在の電気充電所設置地点での売電価格が報知されることである。あるいは、ネットワーク１３に接続されていなくても、電気充電所設置地点に表示される売電価格を見て、現在の状況を知ることができる。

本発明においては、以上の関係者間において、電力会社からネットワーク１３を介して消費者並びに電気充電所９に対して、地域別売電価格を報知する。この場合の売電価格は、監視制御装置７において、配電線末端での計測電圧に応じて決定される。例えば、フェランチ現象により計測点電圧が上昇している地域の電気充電所９に対して、より安価な売電価格が指示される。

図２は、本発明における処理の流れを示すフロー図であり、まずステップＳ１００において、監視制御装置７に配電線末端の計測電圧を収集する。このためには、配電線各所に設けられた電圧検出装置３において末端電圧を計測し、子局装置４、第１の通信線５、変電所１内の中継器６、第２の通信線８を介して情報を得る。このときに、子局装置４が送出する情報は、計測した電圧値が、この計測場所を特定できる位置情報とセットにされている。

従って監視制御装置７には、図３に示すように、変電署名、配電系統、計測点情報、計測値が一対の情報として収集される。これは、例えば配電線１−１に接続されている配電線Ｌ１１の、計測点がＰ００１における計測電圧は定格電圧に対して１．１であるというように記憶される。

また、監視制御装置７においては、電圧計測点Ｐ近傍の電気充電所９の位置情報Ｘを予め把握しているので、電圧計測点位置情報Ｐに付随して、近傍の電気充電所９の位置情報Ｘも一覧記憶されている。これは例えば、計測点Ｐ００１の近傍には電気充電所Ｘ１が存在するという具合である。

さらに、電気充電所９の充電器１０の使用状況は充電メータ１１により把握可能であり、監視制御装置７には、ネットワーク１３を介して充電器１０の使用状況が把握されている。図４には、この使用状況も合わせて記憶されている。これは例えば、計測点Ｐ００１の近傍の電気充電所Ｘ１の使用状況は使用中（×）であるが、計測点Ｐ００２の近傍の電気充電所Ｘ２の使用状況は使用可能（○）であるという具合である。

次に、ステップＳ１０１において、計測した各末端電圧と予め保持している閾値とを比較し、末端電圧が閾値よりも低い場合には、処理を終了し、末端電圧が閾値よりも高い場合には、ステップＳ１０２の処理を実行する。この処理は、図３の情報を参照することで確認が行なえ、閾値を定格値（１．０）の１０８％程度に設定したとき、変電所１−１の配電系統Ｌ１１において、閾値以上の電圧上昇を生じていることを検知する。図３の例では、配電線Ｌ１１の各所で閾値以上の電圧上昇を発生しているが、配電線Ｌ２１の電圧上昇はそこまではいっていないことがわかる。

ステップＳ１０２では、図３の情報を更に参照して、近傍の電気充電所と、充電器の使用状況を検索する。図３の例では、配電系統Ｌ１１上の計測点Ｐ００１とＰ００２の近傍の電気充電所Ｘ１とＸ２のうち、Ｘ２に空きがあることがわかる。

空きがある場合には、ステップＳ１０３において、このときの売電卸価格を決定し、インターネット１３経由でフェランチ現象を発生している配電線Ｌ１１の給電区域内の電気充電所Ｘ１とＸ２に売電卸価格を通知する。なお、このときの売電卸価格は通常価格よりも割安とされる。電気充電所Ｘ１とＸ２では、この割安価格で電力販売すると同時に、店頭の表示板３０に現在価格を表示する。

また、インターネット１３を介して一般消費者の売電卸価格閲覧を可能とする。これは、電力会社から特定顧客に積極的に現在価格をメールなどで連絡することでも良いし、消費者の自主的な閲覧を待つ形であっても良い。いずれの形にせよ、消費者にフェランチ現象で電圧上昇した区域の電気使用料金が安いことを周知せしめ、この結果として消費者をこの区域の電気充電所に誘導せしめることに意味がある。

なお、図２のフローチャートには記載していないが、末端電圧が閾値よりも低い給電区域の電気充電所（例えば区域２１の電気充電所Ｘ１００）に対しては、通常価格の売電とし、割安販売を行なわない。

また、価格設定変更の頻度であるが、閾値逸脱の変更の都度頻繁に価格を変更するというのではなく、数日あるいは週単位程度の頻度で変更するのが良い。

図５は、電力会社における価格設定の考え方を示した図であり、これには幾つかの考え方がある。その１つは、閾値として設定した１０８％を超えた部分について、定率で割安とする考え方と、一定値に固定するという考え方である。

また、図３の事例のように配電線Ｌ１１の各所で電圧上昇を発生している場合に、その地点ごとに割引率を可変とするのか、配電線Ｌ１１のどこの電気充電所（仮に閾値以下となる電気充電所）であっても割引の対象とするのかという判断の側面もある。この問題は、フェランチ現象を引き起こした配電線の、電圧上昇点の電気充電所のみに対して消費者を誘導するのがよいのか、この配電線上のどこであっても負荷が増えれば改善効果があるというのかという問題でもあり、ケースによって、個別の電気充電所対応とする方式と、配電線一括とする方式が考えられる。配電線のこれらの側面は、電力会社として電圧上昇抑止効果の観点から、あるいは顧客サービスの観点から適宜決定されることである。

本発明システムによれば、上記のことを通じて、消費者に安価な電気充電所を報知せしめ、もって安価な売電価格の提示されている地域の電気充電所９に誘導し、地域の負荷を増大せしめることができる。これらの結果として、フェランチ現象を発生している区域の配電線末端での電圧上昇を抑止することができる。

従来のフェランチ現象対策としての電圧対策は、電力会社の電力品質に対する投資であり、電力会社の責任においてなされていたが、本発明では多数関係者との強調による新しいビジネスモデルの中で解決できる。電力会社はＳＶＣ（静止形無効電力補償装置：Ｓｔａｔｉｃ Ｖａｒ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｏｒ）等の電圧対策機器に投資するのではなく、新たな電力負荷としての電気充電所に着目し、フェランチ現象を発生する配電線に顧客を誘導することで負荷を増大し、電圧抑制を図る見返りとして安価な電力販売という形での還元を行なう。しかもこの方式は環境改善にも貢献している。

従来の負荷は、固定負荷であり一度設置すれば他の場所へ移るということは想定しにくかったが、本発明では電気自動車という移動負荷に着目し、これを電力会社側の欲する場所に誘導せしめることでフェランチ対策とし、その見返りに安価な電力価格を提供するというビジネスモデルである。

本発明によれば、フェランチ現象により電圧上昇を生じやすい配電線に、新規負荷を導入し電圧上昇を抑止する手法として、電力会社における安価な電力供給を行い、新規負荷として電気自動車の電気充電所に着目したものである。この手法は、関係各者にとってメリットがある方式であるので、今後電気自動車の普及に伴い広く利用されることが期待できる。

１ 変電所
Ｌ 配電線
３ 電圧検出装置
４ 子局装置
５ 第１の通信線
６ 中継器
７ 監視制御装置
８ 第２の通信線
９ 電気充電所
１０ 充電器
１１ 充電メータ
１２ 電気自動車
１３ ネットワーク
Ａ 給電区域
Ｂ 配電母線
ＣＢ 遮断器
Ｄ 断路器
Ｐ 電圧検出装置設置点
Ｘ 電気充電所設置点

Claims (6)

1. 電気自動車に対して給電する電気充電所を負荷として備える配電線の監視制御装置において、
   配電線の各所に設けられその地点の電圧を測定する電圧測定器、該測定された電圧を監視制御手段に送信する第１の通信手段、前記監視制御手段の出力を前記電気充電所に与える第２の通信手段を備え、
   前記監視制御手段は、前記第１の通信手段からの計測電圧を記憶し、配電線の電圧が閾値電圧以上となっている前記電圧測定器近傍の前記電気充電所を特定し、前記第２の通信手段を介して当該電気充電所に対して安価な売電卸単価を提示することを特徴とする配電線の監視制御装置。
2. 請求項１記載の配電線の監視制御装置において、
   前記監視制御手段は、前記第２の通信手段を介して消費者に配電線各所の売電卸単価を報知せしめることを特徴とする配電線の監視制御装置。
3. 請求項１記載の配電線の監視制御装置において、
   前記監視制御手段は、前記第２の通信手段を介して前記電気充電所の充電器の使用状態を連絡することを特徴とする配電線の監視制御装置。
4. 電気自動車に対して給電する電気充電所を負荷として備える配電線と、該配電線の各所に設けられその地点の電圧を測定する電圧測定器と、該測定された電圧を監視制御手段に送信する第１の通信手段と、前記監視制御手段の出力を前記電気充電所に与える第２の通信手段を備える配電線の監視制御装置において、
   前記監視制御手段は、前記第１の通信手段からの計測電圧を記憶し、配電線の電圧が閾値電圧以上となっている前記電圧測定器近傍の前記電気充電所を特定し、前記第２の通信手段を介して当該電気充電所に対して安価な売電卸単価を提示することを特徴とする配電線の監視制御装置。
5. 電気自動車に対して給電する電気充電所を負荷として備える配電線の運用方法において、
   配電線の各所の電圧を測定し、配電線の電圧が閾値電圧以上となっている測定点近傍の前記電気充電所を特定し、当該電気充電所に対して安価な売電卸単価を提示することを特徴とする配電線の運用方法。
6. 電気自動車に対して給電する電気充電所を負荷として備える配電線の運用方法において、
   複数の配電線の各所の電圧を測定し、計測電圧が閾値電圧以上となっている配電線に設置されている前記電気充電所を特定し、当該電気充電所に対して安価な売電卸単価を提示することを特徴とする配電線の運用方法。

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