JP2013169025A - 配電系統復旧装置 - Google Patents

Abstract

【課題】系統構成変更後の配電線に対して総送電損失の最小化だけでなく電圧分布の均一化及び電圧維持を図って送電復旧できるようにすることである。
【解決手段】配電系統の電力融通の変更をしなければならない状態となったとき、系統構成変更対象配電線判定手段１６は電力融通の変更に伴い系統構成の変更対象となる配電線を特定し、隣接系統判定手段１７は特定された変更対象配電線の各区間に隣接系統があるか否かを判定し、複数の隣接系統があるときは、配電復旧パターン作成手段１９は複数の隣接系統のいずれの隣接系統から変更対象配電線に配電可能かを示す配電復旧パターンを作成し、配電復旧パターン決定手段２０は配電復旧パターンのうち復旧後の配電系統全体の電圧維持評価、電圧分布均一化評価、送電損失評価の順に最も評価が高い配電復旧パターンを決定し、送電復旧手段１８は決定された配電復旧パターンにて変更対象配電線に送電復旧する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電力融通の変更に伴い系統構成を変更した配電線に送電を復旧する配電系統復旧装置に関する。

配電線の事故時や点検時には、事故区間や点検区間（除外区間）を配電系統から除外し系統構成を変更して、系統構成変更後の配電系統に送電を復旧もしくは継続する。このように、配電線の電力融通の変更を考慮して、現状では、常時の系統構成も復旧後の系統構成も、負荷余力（電力kWや電流A）が十分となるように設計されている。負荷余力は配電線の設備容量から負荷潮流を除いたものである。復旧後に負荷余力が十分となるように系統構成を切り替えるのは、負荷バランスを考慮したものである。

負荷バランスは、変圧器１台に複数の配電線が接続されるので、例えば、配電用変電所に複数台ある変圧器にかかるそれぞれの一群の配電線負荷潮流合計値を、それぞれの変圧器に均等に配分することや、三相ある配電線の各相にかかる負荷量を均等に配分することである。負荷バランスを考慮することで、配電用変電所の変圧器を含めた配電系統の抵抗（抵抗分やリアクタンス分やアドミタンス分）により生じる配電系統全体から見た総送電損失を減らすことに寄与している。

ここで、配電系統の送電損失を低減させるものとして、２配電線の配電線引き出し点の電流をオンラインに計測して配電線における各区間の負荷比率を求め、連系するオンライン負荷を最も均等化するように２配電線を区分して配電用変電所に連系し、配電系統の送電損失を大幅に低減できるようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。

また、配電用変電所の母線からの配電線引き出し点の電気量と、特定の電気施設と配電線との間で授受される電気量とをリアルタイムで実測する一方、配電線の複数の区間の電気量を推定するようにし、最小限のデータ量で系統の電気量を精度良く得て、配電系統を最適に監視制御できるようにしたものがある（例えば、特許文献２参照）。

特開平７−１７０６６２号公報 特開平７−３０８０３６号公報

しかし、近年の家庭内における分散電源や需要家制御機器による需要抑制装置の普及は目覚ましく、設備形成や系統構成の計画時点と異なる潮流状況を生み出す要因となっている。例えば、分散電源から配電系統に電力を供給するいわゆる負荷の逆潮流が発生することがあり、負荷の逆潮流が発生したときは、負荷バランスが崩れるだけでなく、配電系統の電圧維持の観点からも好ましくない。

常時の系統構成では、計画時点の潮流状況を前提とした事前の検討により、複数の制御装置を用いてこうした課題に対応できるが、事故時や点検時の系統構成変更時においては、計画時点と異なる潮流状況が生じるために、系統構成の変更後の配電系統において、負荷バランスや配電系統の電圧維持を図ることは難しくなる。分散電源を有する需要家の行動は逆潮流の状況に影響を与えるものであるが、分散電源の有無にかかわらずとも、需要家が協力して電力需給バランスを改善する需要反応や需要削減などの動きも進んでいることから、配電系統のどこに連系されているのか、つまり、利用する電気がどこから送られてくるのか、を需要家自らが認識し、配電系統制御に寄与する必要性が高まっている。

また、事後復旧後に、常時の配電系統構成へ戻す場合を考慮すると、途中に複数分布して分岐している隣接系統との連系点における連系元と連系先との電圧差がどこの連系点においても小さいことが望ましい。電圧値の差は、常時の配電系統に系統を切り戻すために連系点の開閉器を投入した際に、無効電力潮流として有効電力潮流に重畳し、過大な電流となって現れることになるとともに、連系元と連系先の電圧に変動を与えることとなる。

本発明の目的は、系統構成変更後の配電線に対して総送電損失の最小化だけでなく電圧分布の均一化及び電圧維持を図って送電復旧できる配電系統復旧装置を提供することである。総送電損失の最小化は送配電効率の向上に、電圧分布の均一化は配電系統の切り替え時における電流と電圧変動の抑制に、電圧維持は電力品質確保に、それぞれ寄与する。

請求項１の発明に係る配電系統復旧装置は、配電系統の電力融通の変更をしなければならない状態となったとき、電力融通の変更に伴い系統構成の変更対象となる配電線を特定する系統構成変更対象配電線判定手段と、前記系統構成変更対象配電線判定手段で特定された変更対象配電線に配電系統から除外する除外区間がないときは変更対象配電線に隣接系統があるか否か、除外区間があるときは、その除外区間を除く負荷側区間に隣接系統があるか否かを判定する隣接系統判定手段と、前記隣接系統判定手段により複数の隣接系統があると判定されたときは、変更対象配電線または除外区間を除く負荷側区間に対し、複数の隣接系統のいずれの隣接系統から配電可能かを示す配電復旧パターンを作成する配電復旧パターン作成手段と、前記復旧パターン作成手段で作成された配電復旧パターンのうち、変更対象配電線の復旧後の配電系統全体の電圧維持評価、電圧分布均一化評価、送電損失評価の順に最も評価が高い配電復旧パターンを決定する配電復旧パターン決定手段と、前記配電復旧パターン決定手段で決定された配電復旧パターンにて前記変更対象配電線に送電復旧する送電復旧手段とを備えたことを特徴とする。

請求項２の発明に係る配電系統復旧装置は、請求項１の発明において、前記配電系統の各々の配電線につき過去の所定期間における負荷潮流データを格納した負荷潮流データベースを有し、前記配電復旧パターン決定手段は、前記送電損失の評価を行うにあたり、前記負荷潮流データベースの過去の所定期間における負荷潮流データを加味して所定期間に亘る送電損失の評価を行うことを特徴とする。

請求項３の発明に係る配電系統復旧装置は、請求項１または２の発明において、前記配電系統の各々の配電線に配置される電圧制御機器の動作データを格納する電圧制御機器データベースを有し、前記配電復旧パターン決定手段は、前記電圧維持評価や電圧分布均一化評価を行うにあたり、前記電圧制御機器データベースの電圧制御機器の動作データを加味して前記電圧維持評価や電圧分布均一化評価を行うことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、変更対象配電線または除外区間を除く負荷側区間に対し、いずれの隣接系統から配電可能かを示す配電復旧パターンを作成し、配電線の電圧維持評価、電圧分布均一化評価、送電損失評価の順に最も評価が高い配電復旧パターンにて配電線に送電復旧するので、総送電損失の最小化だけでなく電圧分布の均一化及び電圧維持を図ることができる。

請求項２の発明によれば、配電線の送電損失の評価を行うにあたり、負荷潮流データベースの過去の所定期間における負荷潮流データを加味して配電線の所定期間に亘る送電損失の評価を行うので、送電復旧時だけでなく所定期間に亘る送電損失の評価を行うことができる。

請求項３の発明によれば、配電線の電圧維持評価や電圧分布均一化評価を行うにあたり、電圧制御機器データベースの電圧制御機器の動作データを加味して配電線の電圧維持評価や電圧分布均一化評価を行うので、より正確な配電線の電圧維持評価や電圧分布均一化評価を行うことができる。

本発明の第１実施形態に係る配電系統復旧装置の構成図。 本発明の第１実施形態で系統構成の変更を行う配電系統の一例を示す系統図。 本発明の第１実施形態に係る配電系統復旧装置の動作を示すフローチャート。 図２に示す配電系統でＣＤ配電線１１ｂの第２区間で事故（×印）が発生した場合の系統図。 図２に示す配電系統でＡＢ配電線１１ａの第３区間で事故（×印）が発生した場合の系統図。 図２に示す配電系統でＡＢ配電線１１ａの電源供給元で事故（×印）が発生した場合の系統図。 本発明の第１実施形態における配電復旧パターン作成手段で作成された配電復旧パターンの一例を示す説明図。 本発明の第１実施形態における送電損失評価手段で作成された総送電損失の差分ΔＰiの小さい順の配電復旧パターンの説明図。 本発明の第１実施形態における電圧分布均一化評価手段で再配列された配電復旧パターンの説明図。 送電復旧後の配電線における需要家の受電電圧の一例を示す電圧分布図。 本発明の第１実施形態における電圧維持評価手段で再配列された配電復旧パターンの説明図。 図１１のケースＥにより送電復旧した状態を示す系統図。 本発明の第２実施形態に係る配電系統復旧装置の構成図。 負荷潮流データベース３１の情報処理の考え方の一例を示す需要曲線。 本発明の第３実施形態に係る配電系統復旧装置の構成図。 分散電源を有する需要家と電圧制御機器とを含めた配電系統と情報ルートとの構成図。

以下、本発明の実施形態を説明する。図１は本発明の第１実施形態に係る配電系統復旧装置の構成図、図２は本発明の第１実施形態で系統構成の変更を行う配電系統の一例を示す系統図である。

図２に示す配電系統では、ＡＢ配電線１１ａ、ＣＤ配電線１１ｂ、ＥＦ配電線１１ｃ、ＧＨ配電線１１ｄの４つの配電線から構成されている。そして、ＡＢ配電線１１ａとＣＤ配電線１１ｂとは区分開閉器１２ａで接続され、ＡＢ配電線１１ａとＥＦ配電線１１ｃとは区分開閉器１２ｂで接続され、ＡＢ配電線１１ａとＧＨ配電線１１ｄとは区分開閉器１２ｃで接続されている。区分開閉器１２ａ〜１２ｃは常時は開放している。そして、配電用変電所の変圧器１３ａ〜１３ｄには、一般に、複数の配電線１１が接続されるが、図２では、説明を簡単にするため、それぞれ一つの配電線１１が接続された場合を示している。

ＡＢ配電線１１ａには、配電用変電所の変圧器１３ａから遮断器１４ａ及び区分開閉器１５ａ１を介して電力が供給される。ＡＢ配電線１１ａの第１区間の負荷が消費する負荷電流は４０Ａ、第２区間の負荷が消費する負荷電流は３５Ａ、第３区間の負荷が消費する負荷電流は７０Ａ、第４区間の負荷が消費する負荷電流は３５Ａ、第５区間の負荷が消費する負荷電流は２０Ａであり、ＡＢ配電線１１ａの第１区間と第２区間との間には区分開閉器１５ａ２、ＡＢ配電線１１ａの第２区間と第３区間との間には区分開閉器１５ａ３、ＡＢ配電線１１ａの第３区間と第４区間との間には区分開閉器１５ａ４、ＡＢ配電線１１ａの第４区間と第５区間との間には区分開閉器１５ａ５が接続されている。遮断器１４ａ及び区分開閉器１５ａ１〜１５ａ５は常時は投入されている。

ＣＤ配電線１１ｂには、配電用変電所の変圧器１３ｂから遮断器１４ｂ及び区分開閉器１５ｂ１を介して電力が供給される。ＣＤ配電線１１ｂの第１区間の負荷が消費する負荷電流は４０Ａ、第２区間の負荷が消費する負荷電流は１０Ａであり、ＣＤ配電線１１ｂの第１区間と第２区間との間には区分開閉器１５ｂ２が接続され、遮断器１４ｂ及び区分開閉器１５ｂ１、１５ｂは常時は投入されている。

ＥＦ配電線１１ｃには、配電用変電所の変圧器１３ｃから遮断器１４ｃ及び区分開閉器１５ｃ１を介して電力が供給される。ＥＦ配電線１１ｃの第１区間の負荷が消費する負荷電流は４０Ａ、第２区間の負荷が消費する負荷電流は３５Ａ、第３区間の負荷が消費する負荷電流は７０Ａ、第４区間の負荷が消費する負荷電流は３５Ａ、第５区間の負荷が消費する負荷電流は２０Ａであり、ＥＦ配電線１１ｃの第１区間と第２区間との間には区分開閉器１５ｃ２、ＥＦ配電線１１ｃの第２区間と第３区間との間には区分開閉器１５ｃ３、ＥＦ配電線１１ｃの第３区間と第４区間との間には区分開閉器１５ｃ４、ＥＦ配電線１１ｃの第４区間と第５区間との間には区分開閉器１５ｃ５が接続されている。遮断器１４ｃ及び区分開閉器１５ｃ１〜１５ｃ５は常時は投入されている。

ＧＨ配電線１１ｄには、配電用変電所の変圧器１３ｄから遮断器１４ｄ及び区分開閉器１５ｄ１を介して電力が供給される。ＧＨ配電線１１ｄの第１区間の負荷が消費する負荷電流は１００Ａであり、遮断器１４ｄ及び区分開閉器１５ｄ１は常時は投入されている。

図２に示す配電系統では、事故時や点検時などでない常時においては、区分開閉器１２ａ〜１２ｃが開放していることから、ＡＢ配電線１１ａ〜ＧＨ配電線１１ｄは、それぞれ配電用変電所の変圧器１３ａ〜１３ｄから電力の供給を受けて負荷に電力を送電している。このような配電系統において、事故時や点検時など配電系統の電力融通の変更をしなければならない状態となったとき、本発明の配電系統復旧装置により配電系統の系統構成を変更し送電復旧することになる。

いま、事故時や点検時など配電系統の電力融通の変更をしなければならない状態となったとすると、図１に示すように、その電力融通の変更指令は、配電系統復旧装置の系統構成変更対象配電線判定手段１６に入力される。以下、配電系統の電力融通の変更をしなければならない状態として、配電系統に事故が発生した場合を例に取り説明する。

系統構成変更対象配電線判定手段１６は、電力融通の変更指令（事故発生）を入力すると、電力融通の変更に伴い系統構成の変更対象となる配電線を特定する。事故の発生は、図示省略の保護継電装置で検出され、事故発生した配電線１１の遮断器１４を開放するので、系統構成変更対象配電線判定手段１６は、遮断器１４が開放された配電線１１を系統構成の変更対象となる配電線１１であると特定する。

次に、隣接系統判定手段１７は、系統構成変更対象配電線判定手段１６で特定された変更対象配電線に配電系統から除外する除外区間（事故区間）があるかどうかを判定し、除外区間があるときは、その除外区間を除く負荷側区間に隣接系統があるか否かを判定する。

除外区間の判定は、故障発生した配電線１１のいずれの箇所で事故が発生したかを区分開閉器１５で判定する。例えば、遮断器１４が開放された事故発生の配電線１１の区分開閉器１５をすべて開放とし、その後に、事故発生の配電線１１の遮断器１４を再投入する。これにて再度事故発生となったときは電源供給元（配電線引き出し点の遮断器１４と直近の区分開閉器１５との間）で事故が発生したことが分かる。この場合は、配電線１１には除外区間がないことになる。

また、事故発生の配電線１１の遮断器１４を再投入しても事故発生とならないときは、電源（変圧器１３）側の区分開閉器１５を順次投入していく。これにて、再度事故発生となったときは、投入した区分開閉器１５の電源側とは反対に位置する負荷側（下流側）の区分開閉器との間の区間で事故が発生していることが分かる。このようにして区分開閉器１５や次世代の配電自動化システムなどで得られた事故点を含む区間が事故時の除外区間である。次世代の配電自動化システムとは一般的に、情報の共有化によって複数の系統情報を総括して管理し、従来の監視制御だけではく、電圧制御、事故復旧、系統計画支援、自動検針、負荷制御などの複数機能を組み合わせたものを指す。

隣接系統判定手段１７は、系統構成変更対象配電線判定手段１６で特定された変更対象配電線に、区分開閉器１５で判定された除外区間（事故区間）があるかどうかを判定し、除外区間があるときは、さらに、その除外区間を除く負荷側区間（下流側区間）に隣接系統があるか否かを判定する。

一方、隣接系統判定手段１７は、系統構成変更対象配電線判定手段１６で特定された変更対象配電線に、除外区間がないと判定したときは、さらに、変更対象配電線に隣接系統があるか否かを判定する。そして、事故が継続している除外区間がありその除外区間を除く負荷側区間（下流側区間）に隣接系統がない場合、また、除外区間がなく変更対象配電線に隣接系統がないような電力融通の変更を行わない場合には処理を終了する。これは、変更対象配電線に隣接系統がないことから隣接系統からの電力の融通を受けることができないからである。

さらに、隣接系統判定手段１７は、除外区間がありその除外区間を除く負荷側区間（下流側区間）に隣接系統がある場合、また、事故が継続しているものの負荷を有する除外区間がなく変更対象配電線に隣接系統がある場合には、その隣接系統が複数であるかどうかを判定し、一つの隣接系統しかないときは、送電復旧手段１８を起動する。送電復旧手段１８は、その一つの隣接系統から系統構成変更対象配電線の当該負荷側区間に送電復旧する。

次に、隣接系統判定手段１７は、複数の隣接系統があると判定したときは、配電復旧パターン作成手段１９を起動する。配電復旧パターン作成手段１９は、複数の隣接系統のいずれの隣接系統から変更対象配電線に配電可能かを示す配電復旧パターンを作成し、配電復旧パターン決定手段２０に出力する。配電復旧パターンについては後述する。

配電復旧パターン決定手段２０は、復旧パターン作成手段１９で作成された配電復旧パターンのうち、変更対象配電線の復旧後の配電系統全体の電圧維持評価、電圧分布均一化評価、送電損失評価の順に最も評価が高い配電復旧パターンを決定するものであり、送電損失評価手段２１、電圧分布均一化評価手段２２、電圧維持評価手段２３を有している。

また、記憶装置２４には、配電系統データベース２５及び入力電気量データベース２６が記憶されている。配電系統データベース２５は、配電系統の各配電線における各区間、各区間のインピーダンス、各区間の負荷が消費する負荷電流、各区間の基準電圧が予め記憶されている。入力電気量データベース２６には、各区分開閉器１５ごとに設置された電流検出器２７及び電圧検出器２８で計測された電流や電圧をデータ入力手段２９により所定周期（計測時間間隔）で入力した時系列データが記憶されている。

送電損失評価手段２１、電圧分布均一化評価手段２２、電圧維持評価手段２３は、復旧パターンごとに配電系統データベース２５及び入力電気量データベース２６のデータを用いて系統シミュレーションを行い、送電損失、電圧分布均一化、電圧維持の評価を行う。

まず、送電損失評価手段２１は、変更対象配電線の復旧後の配電系統全体の送電損失を評価するものであり、配電系統データベース２５及び入力電気量データベース２６のデータを入力し、復旧パターン作成手段１９で作成された配電復旧パターンごとに（１）式に基づいて変更対象配電線の復旧前後における配電系統全体の総送電損失の差分ΔＰを算出し、総送電損失の差分ΔＰの小さい順に配電復旧パターンを配列して、送電損失を評価する。

ΔＰは、各配電復旧パターンでの変更対象配電線の復旧前後における、配電用変電所の変圧器を含めた配電系統全体の総送電損失の差分であり、ΔＰiは、配電復旧パターンで系統構成変更となった各配電線の送電損失であり、Ｎは、変更対象配電線を含めて送電復旧に使用した配電線数である。配電用変電所の変圧器は配電系統に比べて比較的大きなインピーダンスを有し、有効無効電力潮流に対する送電損失や電圧値の変動の影響が大きくなるため、総送電損失の計算には配電用変電所の変圧器を考慮する必要がある。

まず、送電損失評価手段２１は、各配電復旧パターンごとに、復旧前後における各配電線の送電損失の差分ΔＰiを求める。復旧前後における各配電線の送電損失の差分ΔＰiは、事故直前の配電線の送電損失と、配電復旧パターンで復旧した直後の配電線の送電損失との差分である。

事故直前の各配電線の送電損失は、事故直前の各配電線の電流とインピーダンスの抵抗分とから求められる。同様に、配電復旧パターンで復旧したときの各配電線の送電損失は、復旧直後の配電線の電圧や電流などの電気量と、各配電線のインピーダンスの抵抗分とから求められる。復旧直後の配電線の電流は、配電復旧パターンごとの系統構成により異なることになる。これは、系統構成の変更により電源供給元の変圧器が異なる場合があり、また、電源供給元の変圧器から供給する区間範囲が変更となる場合があるからである。

そして、（１）式により、各配電線の復旧前後における送電損失の差分ΔＰiの和を求め、各配電復旧パターンでの変更対象配電線の復旧前後における配電系統全体の送電損失の差分ΔＰとする。さらに、（１）式で求めた配電復旧パターンごとの配電線全体の総送電損失の差分ΔＰを比較し、配電線全体の総送電損失の差分ΔＰの小さい順に配電復旧パターンを配列する。これにより、総送電損失の差分ΔＰが最も小さい配電復旧パターンが最上位に配列され、総送電損失の差分ΔＰが最も大きい配電復旧パターンが最下位に配列される。

次に、電圧分布均一化評価手段２２は、変更対象配電線の復旧後の配電系統における電圧分布均一化を評価するものであり、配電系統データベース２５及び入力電気量データベース２６のデータを入力し、送電損失評価手段２１で作成された総送電損失の差分ΔＰの小さい順に配列された各配電復旧パターンごとに、（２）式に基づいて、変更対象配電線の復旧後における配電線の電圧分布均一化指標ΔＶを求め、電圧分布均一化指標ΔＶが許容範囲内であるかどうかで電圧分布均一化を評価し、電圧分布均一化指標が許容範囲外の配電復旧パターンを最下位に再配列する。

ΔＶは、各配電復旧パターンでの変更対象配電線の復旧後における電圧分布均一化指標であり、電圧差分ΔＶiは、各配電復旧パターンでの配電系統の各区間ｉの復旧前後における電圧差分であり、事故発生前の各区間ｉの電圧（計測値）と復旧後の各区間ｉの電圧（計算値）との電圧差分、または事故発生前の各区間ｉの基準電圧と復旧後の各区間ｉの電圧（計算値）との電圧差分である。また、Ｍは区間数である。

まず、電圧分布均一化評価手段２２は、各配電復旧パターンごとに、各区間ｉの復旧前後における電圧差分ΔＶiを求める。常時の各区間ｉの電圧（計測値）は入力電気量データベース２６に記憶されており、また、基準電圧は配電系統データベース２５に予め記憶されている。配電復旧パターンで復旧したときの各区間ｉの電圧は、配電復旧パターンで復旧したときの電源電圧、電源からの何番目の区間となったかの情報、各区間ｉの負荷が消費する負荷電流、各区間ｉのインピーダンスの抵抗分などから求められる。

そして、（２）式により、配電復旧パターンごとに配電線の電圧分布均一化指標ΔＶを求める。電圧分布均一化指標ΔＶは、各区間ｉの復旧前後における電圧差分ΔＶiの自乗ΔＶi^２の和を区間数Ｍで除算した平方根として求められる。（２）式で求めた配電復旧パターンごとの配電線の電圧分布均一化指標ΔＶは、許容範囲内であるかどうかが判定され、許容範囲外であるときは、その配電復旧パターンは最下位に再配列される。これにより、総送電損失の差分ΔＰが小さくても電圧分布均一化の許容範囲外の配電復旧パターンは下位に配列される。従って、総送電損失の差分ΔＰが小さく、しかも、電圧分布均一化が許容範囲内である配電復旧パターンが上位に配列される。

次に、電圧維持評価手段２３は、変更対象配電線の復旧後の配電線の電圧維持を評価するものであり、配電系統データベース２５及び入力電気量データベース２６のデータを入力し、電圧分布均一化評価手段２２で得られた電圧分布均一化が許容範囲内で上位に配列された配電復旧パターンごとに、配電線の電圧維持を評価する。配電線の電圧維持評価は、系統構成変更後の配電線における需要家側の受電電圧が「電気設備の技術基準（電技）」上の適正電圧値幅を逸脱しているかどうかで評価する。そして、配電線における需要家側の受電電圧が適正電圧値幅を逸脱している配電復旧パターンを最下位に再配列する。これにより、総送電損失の差分ΔＰが小さく、電圧分布均一化の許容範囲内の配電復旧パターンであっても、変更対象配電線における需要家側の受電電圧が適正電圧値幅を逸脱している配電復旧パターンは下位に再配列される。従って、総送電損失の差分ΔＰが小さく、電圧分布均一化が許容範囲内であり、しかも、電圧維持が図れている配電復旧パターンが上位に配列される。

このように、配電復旧パターン決定手段２０は、送電損失評価手段２１により送電損失評価を行い、電圧分布均一化評価手段２２により電圧分布均一化評価を行い、電圧維持評価手段２３により電圧維持評価を行い、送電損失評価が高くても電圧分布均一化評価が低いものは低い評価とし、送電損失評価が高く電圧分布均一化評価が高くても電圧維持評価が低いものは低い評価とするので、結果として、変更対象配電線の電圧維持評価、電圧分布均一化評価、送電損失評価の順に最も評価が高い配電復旧パターンを決定することになる。

配電復旧パターン決定手段２０で決定された配電復旧パターンは送電復旧手段１８に入力される。送電復旧手段１８は、配電復旧パターン決定手段２０で決定された配電復旧パターンにて変更対象配電線に送電復旧する。すなわち、区分開閉器１２、１５の投入や開放により、配電復旧パターン決定手段２０で決定された配電復旧パターンの系統構成になるように系統構成を変更する。

次に、本発明の第１実施形態に係る配電系統復旧装置の動作について説明する。図３は、本発明の第１実施形態に係る配電系統復旧装置の動作を示すフローチャートである。いま、事故時や点検時などで常時の系統構成を変更し、配電系統の電力融通の変更をしなければならない状態となったとすると、そのような電力融通の変更指令は配電系統復旧装置の系統構成変更対象配電線判定手段１６に入力される。

系統構成変更対象配電線判定手段１６は、電力融通の変更指令が入力されると、電力融通の変更対象配電線を特定する（Ｓ１）。変更対象配電線の特定は、前述したように、遮断器１４が開放された配電線１１を系統構成の変更対象となる配電線１１であると特定する。

いま、常時において、図２に示す配電系統で各々の配電線１１ａ〜１１ｄに送電が行われていたとし、図４に示すように、ＣＤ配電線１１ｂの第２区間で事故（×印）が発生したとする。この場合、遮断器１４ｂが開放し、ＣＤ配電線１１ｂのすべての区分開閉器１５ｂ１、１５ｂ２が開放する。系統構成変更対象配電線判定手段１６は、遮断器１４ｂが開放したことにより、ＣＤ配電線１１ｂが系統構成の変更対象となる配電線１１であると判定する。

隣接系統判定手段１７は、配電系統データベース２５から、系統構成変更対象配電線判定手段１６で特定された変更対象配電線であるＣＤ配電線１１ｂが第１区間と第２区間とを有することを認識し、配電系統から除外する除外区間（事故区間）があるかどうかを判定する（Ｓ２）。この判定は、区分開閉器１５により除外された区間があるかどうかで判定できる。

すなわち、ＣＤ配電線１１ｂの遮断器１４ｂが開放すると一定時間後に、遮断器１４ｂが再投入され、区分開閉器１５により順次、ＣＤ配電線１１ｂの区分開閉器１５ｂ１、１５ｂ２が投入される。遮断器１４ｂが再投入された状態では、ＣＤ配電線１１ｂの第２区間で事故が発生、継続しており、ＣＤ配電線１１ｂの区分開閉器１５ｂ１、１５ｂ２が開放しているので、事故は再度発生しない。次に、ＣＤ配電線１１ｂの区分開閉器１５ｂ１が再度投入されると、この場合も、事故は再度発生しない。さらに、区分開閉器１５ｂ２が再度投入されると、ＣＤ配電線１１ｂの第２区間で事故点に故障電流が流れるので事故が再度発生する。これにより、再度遮断器１４ｂが開放される。この状態で、ＣＤ配電線１１ｂの第２区間で事故が発生したと判定される。

そこで、事故箇所を捜査した結果、区分開閉器１５ｂ１は投入、区分開閉器１５ｂ２は開放となり、再度再度遮断器１４ｂが投入される。これにより、ＣＤ配電線１１ｂの第２区間が事故区間として除外される。

隣接系統判定手段１７は、系統構成変更対象配電線判定手段１６で特定された変更対象配電線に配電系統から除外する除外区間（事故区間）があるときは、変更対象配電線の除外区間を除く電源側区間が送電復旧されたことを確認する（Ｓ３）。図４の場合には、除外区間である第２区間を除く電源側区間である第１区間が送電復旧されたことを確認する。

そして、隣接系統判定手段１７は、変更対象配電線の除外区間を除く負荷側区間に隣接系統があるかどうかを判定する（Ｓ４）。図４の場合には、除外区間である第２区間を除く負荷側区間には隣接系統がないので、配電系統復旧装置は処理を終了する。これにより、変更対象配電線であるＣＤ配電線１１ｂは、除外区間（第２区間）が除外された状態で送電復旧する。図４はこの状態を示しており、黒の塗り潰しの区分開閉器１５ｂ２は開放された状態を示している。

次に、常時において、図２に示す配電系統で各々の配電線１１ａ〜１１ｄに送電が行われていたとし、図５に示すように、ＡＢ配電線１１ａの第３区間で事故（×印）が発生した場合の動作について図３を参照して説明する。ＡＢ配電線１１ａの第３区間で事故が発生したとすると、遮断器１４ａが開放し、ＡＢ配電線１１ａのすべての区分開閉器１５ａ１〜１５ａ５が開放する。系統構成変更対象配電線判定手段１６は、遮断器１４ａが開放したことにより、ＡＢ配電線１１ａが系統構成の変更対象となる配電線１１であると判定する（Ｓ１）。

そして、隣接系統判定手段１７は、配電系統データベース２５から、系統構成変更対象配電線判定手段１６で特定された変更対象配電線であるＡＢ配電線１１ａが第１区間〜第５区間を有することを認識し、ＡＢ配電線１１ａに配電系統から除外する除外区間（事故区間）があるかどうかを判定する（Ｓ２）。この判定は、区分開閉器１５により除外された区間があるかどうかで判定される。

ＡＢ配電線１１ａの遮断器１４ａが開放すると一定時間後に、遮断器１４ａが再投入され、区分開閉器１５により順次、ＡＢ配電線１１ａの区分開閉器１５ａ１〜１５ａ５が投入され、事故区間が捜査されることになる。すなわち、区分開閉器１５ａ１、１５ａ２が投入されても事故は再度発生しないが、区分開閉器１５ａ３が再度投入されると、ＡＢ配電線１１ａの第３区間の事故点に故障電流が流れるので事故が再度発生する。これにより、再度遮断器１４ａが開放される。この状態で、ＡＢ配電線１１ａの第３区間で事故が発生したと判定される。

そこで、事故箇所を捜査した結果、区分開閉器１５ａ１、１５ａ２、１５ａ５は投入、区分開閉器１５ａ３、１５ａ４は開放となり、再度再度遮断器１４ａが投入される。これにより、ＡＢ配電線１１ａの第３区間が事故区間として除外され、ＡＢ配電線１１ａの電源側の第１区間及び第２区間は送電復旧される。

隣接系統判定手段１７は、系統構成変更対象配電線判定手段１６で特定された変更対象配電線に配電系統から除外する除外区間（事故区間）があるときは、変更対象配電線の除外区間を除く電源側区間が送電復旧されたことを確認する（Ｓ３）。図５の場合には、除外区間である第３区間を除く電源側区間である第１区間及び第２区間が送電復旧されたことを確認する。

そして、隣接系統判定手段１７は、変更対象配電線の除外区間を除く負荷側区間に隣接系統があるかどうかを判定する（Ｓ４）。図５の場合には、除外区間である第３区間を除く負荷側区間（第４区間及び第５区間）の第５区間に隣接系統がある。次に、その隣接系統は一つかどうかを判定する（Ｓ５）。除外区間である第３区間を除く負荷側区間である第５区間の隣接系統はＧＨ配電線１１ｄの一つである。隣接系統判定手段１７は、隣接系統が一つであると判定したときは送電復旧手段を１８を起動し、送電復旧手段１８は、当該隣接系統から送電復旧する（Ｓ６）。つまり、送電復旧手段１８は、区分開閉器１２ｃを投入し、隣接系統であるＧＨ配電線１１ｄから、ＡＢ配電線１１ａの除外区間である第３区間を除く負荷側区間（第４区間及び第５区間）に送電を行う。

これにより、変更対象配電線であるＡＢ配電線１１ａは、除外区間（第３区間）が除外された状態で、ＡＢ配電線１１ａの電源側区間である第１区間及び第２区間はＡＢ配電線１１ａから送電復旧され、負荷側区間（第４区間及び第５区間）はＧＨ配電線１１ｄから送電復旧される。図５はこの状態を示しており、黒の塗り潰しの区分開閉器１５ａ３、１５ａ４は開放された状態を示し、丸印の区分開閉器１２ｃは投入された状態を示している。

次に、常時において、図２に示す配電系統で各々の配電線１１ａ〜１１ｄに送電が行われていたとし、図６に示すように、ＡＢ配電線１１ａの電源供給元で事故（×印）が発生した場合の動作について図３を参照して説明する。

ＡＢ配電線１１ａの電源供給元で事故が発生したとすると、遮断器１４ａが開放し、ＡＢ配電線１１ａのすべての区分開閉器１５ａ１〜１５ａ５が開放する。系統構成変更対象配電線判定手段１６は、遮断器１４ａが開放したことにより、ＡＢ配電線１１ａが系統構成の変更対象となる配電線１１であると判定する（Ｓ１）。

そして、隣接系統判定手段１７は、配電系統データベース２５から、系統構成変更対象配電線判定手段１６で特定された変更対象配電線であるＡＢ配電線１１ａが第１区間〜第５区間を有することを認識し、ＡＢ配電線１１ａに配電系統から除外する除外区間（事故区間）があるかどうかを判定する（Ｓ２）。この判定は、区分開閉器１５により除外された区間があるかどうかで判定される。

ＡＢ配電線１１ａの遮断器１４ａが開放すると一定時間後に、遮断器１４ａが再投入され、区分開閉器１５により順次、ＡＢ配電線１１ａの区分開閉器１５ａ１〜１５ａ５が投入され、事故区間が捜査されることになる。すなわち、遮断器１４ａが再投入されると、電源供給元の事故点に故障電流が流れるので事故が再度発生する。これにより、再度遮断器１４ａが開放される。従って、区分開閉器１５が事故箇所として除外した除外区間はない。

次に、隣接系統判定手段１７は、変更対象配電線のＡＢ配電線１１ａには除外区間がないので、変更対象配電線のＡＢ配電線１１ａに隣接系統があるかどうかを判定する（Ｓ７）。図６の場合には、ＡＢ配電線１１ａの第１区間にはＥＦ配電線１１ｃ、ＡＢ配電線１１ａの第２区間にはＣＤ配電線１１ｂ、ＡＢ配電線１１ａの第５区間にはＧＨ配電線１１ｄに隣接系統がある。次に、その隣接系統は一つかどうかを判定する（Ｓ５）。

変更対象配電線のＡＢ配電線１１ａには複数（三つ）の隣接系統がある。隣接系統判定手段１７は、隣接系統が複数であると判定したときは、配電復旧パターン作成手段１９を起動する。配電復旧パターン作成手段１９は、起動が掛けられると変更対象配電線への配電復旧パターンを作成する（Ｓ８）。

図７は、配電復旧パターン作成手段１９で作成された配電復旧パターンの一例を示す説明図である。図７に示すように、変更対象配電線のＡＢ配電線１１ａの電源元で発生した事故に対し、系統構成を変更する配電復旧パターンとしては、ケースＡ〜ケースＪの１０通りのケースがある。

ケースＡはＡＢ配電線１１ａのすべての区間に対しＣＤ配電線１１ｂから送電復旧するケース、ケースＢはＡＢ配電線１１ａのすべての区間に対しＥＦ配電線１１ｃから送電復旧するケース、ケースＣはＡＢ配電線１１ａのすべての区間に対しＧＨ配電線１１ｄから送電復旧するケースである。また、ケースＤはＡＢ配電線１１ａの第１区間及び第２区間に対しＣＤ配電線１１ｂから送電復旧し、ＡＢ配電線１１ａの第３区間〜第５区間に対しＧＨ配電線１１ｄから送電復旧するケース、ケースＥはＡＢ配電線１１ａの第１区間〜第３区間に対しＣＤ配電線１１ｂから送電復旧し、ＡＢ配電線１１ａの第４区間及び第５区間に対しＧＨ配電線１１ｄから送電復旧するケース、ケースＦはＡＢ配電線１１ａの第１区間〜第４区間に対しＣＤ配電線１１ｂから送電復旧し、ＡＢ配電線１１ａの第５区間に対しＧＨ配電線１１ｄから送電復旧するケースである。

また、ケースＧはＡＢ配電線１１ａの第１区間に対しＥＦ配電線１１ｃから送電復旧し、ＡＢ配電線１１ａの第２区間及び第３区間に対しＣＤ配電線１１ｂから送電復旧し、ＡＢ配電線１１ａの第４区間及び第５区間に対しＧＨ配電線１１ｄから送電復旧するケース、ケースＨはＡＢ配電線１１ａの第１区間に対しＥＦ配電線１１ｃから送電復旧し、ＡＢ配電線１１ａの第２区間〜第４区間に対しＣＤ配電線１１ｂから送電復旧し、ＡＢ配電線１１ａの第５区間に対しＧＨ配電線１１ｄから送電復旧するケース、ケースＩはＡＢ配電線１１ａの第１区間〜第３区間に対しＥＦ配電線１１ｃから送電復旧し、ＡＢ配電線１１ａの第４区間及び第５区間に対しＧＨ配電線１１ｄから送電復旧するケース、ケースＪはＡＢ配電線１１ａの第１区間及び第２区間に対しＥＦ配電線１１ｃから送電復旧し、ＡＢ配電線１１ａの第３区間〜第５区間に対しＧＨ配電線１１ｄから送電復旧するケースである。

このように、送電復旧前後において、系統構成の変更により電源供給元の変圧器が異なり、また、電源供給元の変圧器から供給する区間範囲が変更となる。さらに、配電線の数も変更となる場合がある。例えば、ケースＡ〜Ｊの場合、変圧器１３ａからＡＢ配電線１１ａへの電源供給はなくなり、ＡＢ配電線１１ａの各区間への電源供給は、ＣＤ配電線１１ｂの変圧器１３ｂ、ＥＦ配電線１１ｃの変圧器１３ｃ、ＧＨ配電線１１ｄの変圧器１３ｄから行われることになるので、配電線の数が１個減少することになる。

また、ケースＡ〜Ｃの場合は、ＡＢ配電線１１ａへの電源供給はＣＤ配電線１１ｂの変圧器１３ｂ、ＥＦ配電線１１ｃの変圧器１３ｃ、ＧＨ配電線１１ｄの変圧器１３ｄのいずれか一つから行われ、ケースＤ〜Ｆの場合は、ＡＢ配電線１１ａへの電源供給はＣＤ配電線１１ｂの変圧器１３ｂとＧＨ配電線１１ｄの変圧器１３ｄとの二つから行われる。さらに、ケースＧ、Ｈの場合は、ＡＢ配電線１１ａへの電源供給はＣＤ配電線１１ｂの変圧器１３ｂ、ＥＦ配電線１１ｃの変圧器１３ｃ、ＧＨ配電線１１ｄの変圧器１３ｄの三つから行われ、ケースＩ、Ｊの場合は、ＡＢ配電線１１ａへの電源供給はＥＦ配電線１１ｃの変圧器１３ｃとＧＨ配電線１１ｄの変圧器１３ｄとの二つから行われる。

配電復旧パターン作成手段１９で作成された配電復旧パターンは配電復旧パターン決定手段２０の送電損失評価手段２１に入力される。配電復旧パターン決定手段２０の送電損失評価手段２１は、各配電復旧パターンでの配電系統全体の電力損失を評価し、電力損失が小さい順に配列する（Ｓ９）。

すなわち、送電損失評価手段２１は、配電系統データベース２５及び入力電気量データベース２６のデータを入力し、復旧パターン作成手段１９で作成された配電復旧パターンごとに（１）式に基づいて変更対象配電線の復旧前後における配電系統全体の総送電損失の差分ΔＰを算出し、図８に示すように、総送電損失の差分ΔＰの小さい順に配電復旧パターンを配列する。送電損失評価手段２１で作成された総送電損失の差分ΔＰの小さい順の配電復旧パターンは電圧分布均一化評価手段２２に入力される。

電圧分布均一化評価手段２２は、送電損失評価手段２１で順序づけられた各配電復旧パターンの電圧分布均一化を評価し、電圧分布均一化許容外の配電復旧パターンを最下位に配列する（Ｓ１０）。すなわち、電圧分布均一化評価手段２２は、配電系統データベース２５及び入力電気量データベース２６のデータを入力し、配電復旧パターンごとに、（２）式に基づいて、変更対象配電線の復旧後における配電線の電圧分布均一化指標ΔＶを求め、電圧分布均一化指標ΔＶが許容範囲内であるかどうかで電圧分布均一化を評価し、図９に示すように、電圧分布均一化指標が許容範囲外の配電復旧パターンを最下位に再配列する。

また、電圧維持評価手段２３は、電圧分布均一化評価手段２２で順序づけられた各配電復旧パターンの電圧を評価し、電圧許容外の配電復旧パターンを最下位に再配列する（Ｓ１１）。電圧維持評価手段２３は、配電系統データベース２５及び入力電気量データベース２６のデータを入力し、電圧分布均一化評価手段２２で電圧分布均一化が許容範囲内である上位に配列された配電復旧パターンごとに、配電線の電圧維持を評価する。変更対象配電線の電圧維持の評価は、配電線の需要家端での末端電圧が適正電圧下限値を逸脱しているかどうかで評価する。

図１０は、送電復旧後の配電線における需要家側の受電電圧分布の一例を示す電圧分布図である。縦軸は需要家側の受電電圧、横軸は電源供給元からの配電線の距離である。配電線における需要家側の受電電圧が、公称１００Ｖである場合には、電技上の適正電圧上限値Ｖ１（＝１０７Ｖ）以下且つ電技上の適正電圧下限値Ｖ２（＝９５Ｖ）以上であれば電技上の適正電圧値幅ΔＶａを満たすことになるが、一般的には配電用変電所の電圧調整制御装置における電圧不感帯や安全幅（マージン）を考慮して電技上の適正電圧値幅ΔＶａの内数に管理すべき適正電圧下限値Ｖ２’と適正電圧上限値Ｖ１’を設定する。通常、配電線の電圧は電源端で高く電源端から距離の遠い末端で電圧が低くなるが、配電線に太陽光発電設備や風力発電設備などの分散電源が接続されている場合、特に、一斉に分散電源が停止をするような事故時に系統構成が変更され、配電線の送電復旧がされた場合には、この関係が崩れる場合がある。

ここでは、需要家側の受電電圧における基準電圧Ｖｒを１０１V、制御系の電圧不感帯１％及び安全裕度（マージン）１．０Ｖと設定して、管理すべき適正電圧下限値Ｖ２’と適正電圧上限値Ｖ１’を９７．０Ｖと１０５．０Ｖとし、適正電圧値幅ΔＶａ’とする。

図１０の特性曲線Ｃ０とＣ１は分散電源による逆潮流がない場合の電圧曲線の一例、図１０の特性曲線Ｃ２は分散電源による逆潮流がある場合の電圧特性曲線の一例である。分散電源による逆潮流がなくとも適正電圧下限値を満たす特性曲線Ｃ０の場合には、配電線の電圧維持が図られていると判定する。一方、分散電源による逆潮流がなく管理適正電圧下限値Ｖ２’を満たさない特性曲線Ｃ１の場合や、分散電源による逆潮流があり管理適正電圧上限値Ｖ１’を満たさない特性曲線Ｃ２の場合には、配電線の末端に位置するＬ１の範囲で需要家側の受電電圧が管理適正電圧下限値Ｖ２’である９７．０Ｖを下回る若しくは管理適正電圧上限値Ｖ１’である１０５．０Ｖを超えているので、配電線の電圧維持は図られていないと判定する。但し、曲線Ｃ２のように逆潮流がある場合や、長距離の配電線において途中に電圧調整装置が設置される場合には、配電線の末端に限らずに、途中の需要家側の受電電圧が管理適正電圧下限値Ｖ２’を下回る場合、若しくは管理適正電圧上限値Ｖ１’を上回る場合もあるため、各配電線のすべての地点における電圧値を評価する必要がある。

すべての地点における電圧値を測定する方法としては、配電線引き出し点における電圧電流位相計測装置の情報を各区間の潮流按分すること等により特定する場合や、区分開閉器に電圧電流位相計測装置を具備させる、若しくは各需要家側の検針情報などの計量装置から収集する場合がある。

電圧維持評価手段２３においては、送電復旧前と後の配電線における需要家側の受電電圧の変化が判定基準よりも大きい場合に配電線の電圧維持は図られていないと判定する。この判定基準は任意に設定できるものであるが、例えば、図１１においては電圧変動４．０％を超える場合に範囲外であるとしている。この判定基準４％は、需要家側の受電電圧が基準電圧１０１Vに対して、送電復旧後に電圧低下４％を超えると、適正電圧下限値９７Vを下回る可能性があるとして設定している。一般に、逆潮流が無ければ、送電復旧後の配電線の潮流は大きくなるために電圧降下は大きくなる傾向にあり、すべての地点における電圧変動の最大低下率で評価する。

このように、電圧維持評価手段２３は、電圧分布均一化評価手段２２で電圧分布均一化が許容範囲内である上位に配列された配電復旧パターンごとに、配電線の電圧維持を評価し、配電線の電圧維持が図られていない配電復旧パターンを最下位に再配列する。図１１に示すように、電圧変動４．０％を超える配電復旧パターンはケースFであるので、ケースFが最下位に再配列される。電圧維持評価手段２３で再配列された配電復旧パターンは送電復旧手段１８に入力される。

送電復旧手段１８は、電圧維持評価手段２３で再配列された配電復旧パターンのうち、最上位の配電復旧パターンで送電復旧する（Ｓ１２）。図１１に示すように、最上位の配電復旧パターンはケースＥであるので、ＡＢ配電線１１ａの第１区間〜第３区間に対してはＣＤ配電線１１ｂから送電復旧する。そして、ＡＢ配電線１１ａの第４区間及び第５区間に対してはＧＨ配電線１１ｄから送電復旧する。図１２は、ケースＥにより送電復旧した状態を示しており、黒の塗り潰しの区分開閉器１５ａ４は開放された状態を示し、丸印の区分開閉器１２ａ、１２ｃは投入された状態の系統図を示している。

以上の説明では、配電系統の各所の電流や電圧は、各区分開閉器１５ごとに設置された電流検出器２７及び電圧検出器２８で計測された電流や電圧を用いるようにしたが、これに加えて、スマートメータや家庭用エネルギー管理システム（ＨＥＭＳ、ホームエナジーマネジメントシステム）の情報を用いることも可能である。特に、ＨＥＭＳ情報を活用し、需要家側の分散電源の運転状況を把握できるようになると、常時の逆潮流の状況や事故時に分散電源が停止した場合の需要の電気量を得ることができ、電圧維持評価、電圧分布均一化評価および送電損失評価をより正確に行えるようになる。

第１実施形態によれば、変更対象配電線の除外区間を除く負荷側区間に対し、いずれの隣接系統から配電可能かを示す配電復旧パターンを作成し、配電線の電圧維持評価、電圧分布均一化評価、送電損失評価の順に最も評価が高い配電復旧パターンにて配電線に送電復旧するので、総送電損失の最小化だけでなく電圧分布の均一化及び電圧維持を図ることができる。

次に、本発明の第２実施形態を説明する。図１３は本発明の第２実施形態に係る配電系統復旧装置の構成図である。この第２実施形態は、図１に示した第１実施形態に対し、入力電気量データベース２６に記憶された各区分開閉器１５ごとの電流及び電圧に基づいて負荷潮流を演算する負荷潮流演算手段３０と、負荷潮流演算手段３０で演算した負荷潮流データを格納する負荷潮流データベース３１とを追加して設けたものである。図１と同一要素には、同一符号を付し重複する説明は省略する。

図１で示した第１実施形態では、事故直前の配電線の送電損失と復旧直後の配電線の送電損失との差分ΔＰiから配電系統全体の送電損失を評価するようにしたが、第２実施形態では、過去の所定期間における負荷潮流データを加味して配電線の所定期間に亘る送電損失の評価を行うものである。配電線の需要電力は、０時〜２４時の時間帯において変化する。そこで、送電復旧後の需要電力を過去の所定期間における負荷潮流データに基づき演算を行い、送電復旧後の需要電力に基づいて事故直後から所定期間に亘る総送電損失と時間帯別の電圧分布をシミュレーションする。

配電系統が事故で停電すると、送電復旧する間に分散電源は、配電系統内での単独運転を防止するために一旦停止する。分散電源が停止した状態では、逆潮流とならないのみならず、分散電源が発電していない状態の需要家側の固有負荷が需要として現れ、同じ需要家においても停電前の潮流より送電復旧後の方が、需要が増加する傾向にある。需要家側の固有負荷や分散電源の運転状況を電力会社が常時直接実測することは情報処理の観点や情報の所有権の観点から実現が困難なことから、配電系統における各地点や需要家連系点の計測実績から送電復旧後の潮流を決定する。

負荷潮流演算手段３０は、入力電気量データベース２６に記憶された各区分開閉器１５の電流及び電圧を入力し、入力した電流及び電圧により各区分開閉器１５を流れる負荷潮流を演算して負荷潮流データベース３１に記憶する。入力電気量データベース２６には、データ入力手段２９により所定周期で入力した電流及び電圧の時系列データが記憶されているので、負荷潮流演算手段３０は電流及び電圧の時系列データに基づいて時系列の負荷潮流を演算し、負荷潮流データベース３１に時系列の負荷潮流を記憶することになる。所定周期で入力した電流及び電圧の時系列データは、計測実態に応じて１時間、３０分間、５分間などを単位として設定できる。

図１４は負荷潮流データベース３１の情報処理の考え方の一例を示す需要曲線であり、図１４（ａ）は太陽光発電設備を有する需要家の過去の所定期間における負荷潮流データＬｉの需要実績のグラフ、図１４（ｂ）は負荷潮流データＬｉの１３時での需要実績履歴のグラフである。図１４では負荷潮流データＬｉの収集の所定周期を１時間としている。

図１４（ａ）に示すように、負荷潮流データベース３１に記憶されている過去の所定期間における負荷潮流データＬｉ（ｈ，ｗ，ｄ，ｓ，・・・）は、分散電源として太陽光発電設備を有する需要家の場合には、快晴の太陽光発電出力が大きな日中においては相対的に受電する需要は小さくなり、雨の日は固有負荷が需要として現れることになり、過去の所定期間に亘って需要変動している。

ここで、ｉ=1〜ｎはデータ番号、ｈは時刻、ｗ、ｄ、ｓ等は集計フラグである。また、集計フラグとは、集計に際して、休平日別、曜日別、日にち別、季節別等のように分類するための情報である。データ数ｎが十分に大きければ、集計フラグを用いた分類により、より精緻な需要実績を把握できるようになる。そして、負荷潮流データＬｉ（ｈ，ｗ，ｄ，ｓ，・・・）を、同時刻毎に分類集計して需要実績履歴、いわゆるデュレーションを求める。

例えば、図１４（ｂ）のように１日における１３時の需要実績履歴は、負荷潮流データＬｉ（１３時，ｗ，ｄ，ｓ，・・・）となり、１３時の断面において、分散電源の出力が大きく、固有負荷が小さい需要ＭＩＮ（Ｌｉ（１３時，ｗ，ｄ，ｓ，・・・））から分散電源の出力が小さく、固有負荷が大きい需要までの実績ＭＡＸ（Ｌｉ（１３時，ｗ，ｄ，ｓ，・・・））を把握できる。このとき、需要家の固有負荷が大きく配電系統の潮流に現れるＭＡＸ（Ｌｉ（１３時，ｗ，ｄ，ｓ，・・・））は、事故復旧後に分散電源が停止した状態で需要家が受電する需要Ｌｍａｘ（ｈ）（ｈ＝１３時）に近く、配電系統の電圧降下に最も影響を及ぼす需要実績となる。実際には、Ｌｍａｘ（ｈ）≠ＭＡＸ（Ｌｉ（ｈ，ｗ，ｄ，ｓ，・・・））であり、１日の中で１３時における出現確率ρを用いたマクロ処理により、Ｌｍａｘ（１３時）＝ρ×ＭＡＸ（Ｌｉ（１３時，ｗ，ｄ，ｓ，・・・））として一意に設定する。

配電復旧パターン決定手段２０の送電損失評価手段２１は、配電線の送電損失の評価を行うにあたり、事故直前の配電線の送電損失と復旧直後の配電線の送電損失との差分ΔＰiの和（総送電損失の差分ΔＰ）から配電系統全体の送電損失を評価するとともに、負荷潮流データベース３１の過去の所定期間における負荷潮流データＬを入力し、事故直前の配電線の送電損失と、復旧直後から所定期間における時系列の配電線の送電損失との差分ΔＰiの和（総送電損失の差分ΔＰ）から配電系統全体の時系列の総送電損失を評価する。

この場合、配電復旧パターンごとに時系列の複数の総送電損失の差分ΔＰが得られる。そこで、これら時系列の総送電損失の差分ΔＰのうちの最も大きい差分ΔＰをその配電復旧パターンの総送電損失の差分ΔＰとする。そして、このようにして求めた配電復旧パターンごとの総送電損失の差分ΔＰの小さい順に配電復旧パターンを配列する。これにより、時系列の総送電損失の差分ΔＰが最も小さい配電復旧パターンが最上位に配列され、時系列の総送電損失の差分ΔＰが最も大きい配電復旧パターンが最下位に配列される。

次に、電圧分布均一化評価手段２２は、第１実施形態と同様に、送電損失評価手段２１で作成された総送電損失の差分ΔＰの小さい順に配列された各配電復旧パターンごとに、（２）式に基づいて、変更対象配電線の復旧後における配電線の電圧分布均一化指標ΔＶを求め、電圧分布均一化指標ΔＶが許容範囲内であるかどうかで電圧分布均一化を評価し、電圧分布均一化指標が許容範囲外の配電復旧パターンを最下位に再配列する。

次に、電圧維持評価手段２３は、電圧分布均一化評価手段２２で得られた電圧分布均一化が許容範囲内で上位に配列された配電復旧パターンごとに、配電線の電圧維持を評価する。配電線の電圧維持評価は、第１実施形態と同様に、系統構成変更後の配電線における需要家側の受電電圧が電技上の適正電圧値幅を逸脱しているかどうかで評価する。そして、配電線における需要家側の受電電圧が適正電圧値幅を逸脱している配電復旧パターンを最下位に再配列する。これにより、総送電損失の差分ΔＰが小さく、電圧分布均一化の許容範囲内の配電復旧パターンであっても、需要家側の受電電圧が適正電圧値幅を逸脱している配電復旧パターンは下位に再配列される。従って、総送電損失の差分ΔＰが小さく、電圧分布均一化が許容範囲内であり、しかも、電圧維持が図れている配電復旧パターンが上位に配列される。

以上の説明では、配電線の送電損失の評価を行うにあたり、過去の所定期間における負荷潮流データを加味して配電線の所定期間に亘る送電損失の評価を行うようにしたが、配電線の電圧分布均一化評価や配電線の電圧維持の評価を行うにあたり、過去の所定期間における電圧データを用いて配電線の所定期間に亘る電圧分布均一化評価や配電線の電圧維持の評価を行うようにしてもよい。この場合も、配電復旧パターンごとに時系列の複数の指標が得られるが、その指標の一つでも許容範囲外である場合には許容範囲外の配電復旧パターンとして最下位に再配列する。

第２実施形態によれば、第１実施形態の効果に加え、配電線の送電損失の評価を行うにあたり、負荷潮流データベースの過去の所定期間における負荷潮流データを加味して配電線の所定期間に亘る送電損失の評価を行うので、送電復旧時だけでなく所定期間に亘る送電損失の評価を行うことができる。また、過去の所定期間における電圧データを用いて配電線の所定期間に亘る電圧分布均一化評価や配電線の電圧維持の評価を行った場合には、送電復旧時だけでなく所定期間に亘る電圧分布均一化評価や配電線の電圧維持の評価を行うことができる。

次に、本発明の第３実施形態を説明する。図１５は本発明の第３実施形態に係る配電系統復旧装置の構成図である。この第３実施形態は、図１３に示した第２実施形態に対し、記憶装置２４に配電系統の各々の配電線に配置される電圧制御機器３２の動作データを格納する電圧制御機器データベース３３を設け、配電復旧パターン決定手段２０は、電圧維持評価や電圧分布均一化評価を行うにあたり、電圧制御機器データベース３３の電圧制御機器３２の動作データを加味して電圧維持評価や電圧分布均一化評価を行うようにしたものである。図１３と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。

配電系統の各所には、その箇所の電圧を制御範囲内に維持するための各種の電圧制御装置（ＬＲＴ、ＳＶＲ、コンデンサー、無効電力調整制御付きＰＣＳなど）が設けられている。この電圧制御機器３２の動作データはデータ入力手段２９により入力され、電圧制御機器データベース３３に格納される。これらの動作データは例えば、ＬＲＴやＳＶＲであればタップや変圧比、コンデンサーであれば無効電力容量やその台数、ＰＣＳであれば力率や電力出力値などである。

配電復旧パターン決定手段２０の電圧分布均一化評価手段２２は、電圧分布均一化評価を行うにあたり、電圧制御機器データベース３３の電圧制御機器３２の動作データを加味して電圧分布均一化評価を行う。

電圧分布均一化指標ΔＶは（２）式で示されるが、（２）式の電圧差分ΔＶiは、常時（事故発生前）の各区間ｉの基準電圧と配電復旧パターンで復旧したときの各区間ｉの電圧との差分である。各区間ｉの基準電圧は事故発生前の系統構成により予め定められている。

ここで、事故の発生により系統構成の変更があった場合、前述したように、送電復旧前後において、電源供給元の変圧器が異なることがあり、ある区間においては電力供給の方向が異なる場合がある。例えば、ＡＢ配電線１１ａは第１区間が電源側であり第５区間が負荷側の末端である。従って、事故発生前においては、ＡＢ配電線１１ａは第１区間〜第５区間に向かって電力が供給されるので、図１０に示したように、一般的には配電線の末端に行くほど電圧が下がる特性となる。そして、需要家側の受電電圧が９７Ｖ未満とならないように、例えば、第４区間に電圧制御機器３２が設けられている場合、第４区間に設けられた電圧制御機器３２は電圧を上げる方向に動作する。

一方、送電復旧後の配電線系統の構成が、例えばケースＥ（図１２に示す系統構成）となった場合には、ＡＢ配電線１１ａの第１区間はＥＦ配電線１１ｃの変圧器１３ｃから電力が供給され、ＡＢ配電線１１ａの第１区間〜第３区間はＣＤ配電線１１ｂの変圧器１３ｂから電力が供給され、ＡＢ配電線１１ａの第４区間及び第５区間はＧＨ配電線１１ｄの変圧器１３ｄから電力が供給される。

この場合、ＡＢ配電線１１ａの第１区間〜第５区間の基準電圧は、事故前の基準電圧と異なることになる。第３区間に設けられた電圧制御機器３２は電圧を上げる方向に動作するが、その下流には第４区間及び第５区間がないので、電圧制御機器３２の電圧設定値は変更される。電圧分布均一化評価手段２２は、電圧分布均一化評価を行うにあたり、このときの電圧制御機器３２の動作データを加味してＡＢ配電線１１ａの第１区間〜第３区間の基準電圧を計算し電圧分布均一化評価を行う。

配電復旧パターン決定手段２０の電圧維持評価手段２３も、同様に、電圧維持評価を行うにあたり、電圧制御機器データベース３３の電圧制御機器３２の動作データを加味して電圧維持評価を行う。すなわち、系統構成の変更により電圧制御機器３２の電圧設定値が変更された場合には、電圧制御機器３２の動作データを加味して電圧維持評価を行う。

図１６は、分散電源として太陽光発電設備３４を有する需要家３５と電圧制御機器３６を含めた配電系統と情報ルートとの構成図であり、系統構成の変更により電圧制御機器３６の電圧設定値が変更される状況を示す。太陽光発電設備３４には交直変換装置（ＰＣＳ）３７が接続されている。実線が需要家側への供給を含めた配電系統であり、図１６のように、第１区間〜第４区間以降が配電用変電所Ａから電力供給されている。但し、電圧階級は省略している。太陽光発電設備３４のような分散電源を有する個別の需要家３５は、検針計３８を介して電力供給を受ける。

また、点線は情報通信網を示す。需要家３５は、電力会社３９が接続している公衆ネットワーク４０と、ホームゲートウエイ（ＨＧＷ）４１を介して家庭用エネルギー管理システム（ＨＥＭＳ）４２を情報連係している。ＨＥＭＳ４１は、分散電源設備や他の需要家機器を制御しており、配電系統の電圧制御機器３６としての役割も期待されている。

送配電系統の系統構成を把握する電力会社３９は、２種類の系統情報を送信することとする。２種類の系統情報は、ＬＡＮを介して設置されるインテリジェント端末（ＩＥＤ）や需要家内機器（ＨＥＭＳや制御機能付きスマートメータ）等の分散型制御システムの導入を前提として、課されるセキュリティ・信頼度と緊急性とから区分している。第１の情報は、電力系統の構成要素（送電線や変圧器や調相設備など）を示すものであり、シミュレーションに必要なすべての系統常数（インピーダンスやアドミタンス）や構成要素ごとの接続情報を含む。設備増強等により構成要素が変化する場合には情報は都度更新される。第２の情報は、各々の需要家や電圧制御機器３６が、どのように上位の電力系統と連系されているのかを示す情報であり、系統構成が変更となる都度、送信される。

例えば、図１６の第３区間に接続される電圧制御機器３６は、配電用変電所Ａを起点とすると、第２の情報として「配電用変電所Ａ−第１区間−第２区間−第３区間」を受信する。図１２のようにして事故後の送電復旧後には系統構成は変更されているために、第２の情報は「配電用変電所Ｂ−隣接第１区間−第２区間−第３区間」に更新されて受信する。第３区間に接続される電圧制御機器３６は、自らが保持する潮流データを利用して、第１の情報と第２の情報とからシミュレーションを行い、電圧設定値を求め、電圧制御する。

第１の情報は事故発生前後で変化していないことから、事故発生前に受信した第１の情報と、送電復旧後に受信した第２の情報をとから再度シミュレーションを行い、最新の系統構成に適した電圧設定値を求め、電圧制御することになる。第１の情報と第２の情報は共に、電圧制御機器３６や需要家３５が自ら取得する下り情報であるが、第１の情報は、当該区間を含む配電系統のみならず、隣接する電力融通の変更対象配電線と、電圧変動の要因となる上位の送電系統と、をも含めた系統常数や構成要素ごとの接続情報であるために、更新頻度は小さいものの情報量が大きいという特徴がある。また、第２の情報は系統構成が変更された場合には速やかに更新される必要がある一方、任意に設定される起点以降の情報を抽出することで把握できるため情報量は限定されるという特徴がある。

従って、情報の送信手段は、各情報の特徴に応じて選択する。例えば、受信する側から見た場合には、即時性が求められない第１の情報では、信頼性が低くとも多くの情報を引き出すことができる公衆ネットワークを用い、速やかに且つ確実に送達されるべき第２の情報では、専用回線を用いる。また、第２の情報でも配電系統全体に及ぼす影響が比較的小さい個別の需要家は、専用回線を設けることは非効率であることから、公衆ネットワークを用いることができる。

以上の説明では、図１３に示した第２実施形態に対し、電圧制御機器データベース３３を設けた場合について説明したが、図１に示した第１実施形態に対し、電圧制御機器データベース３３を設けるようにしてもよい。

第３の実施形態によれば、配電線の電圧維持評価や電圧分布均一化評価を行うにあたり、電圧制御機器データベース３３の電圧制御機器３２の動作データを加味して配電線の電圧維持評価や電圧分布均一化評価を行うので、より正確な電圧維持評価や電圧分布均一化評価を行うことができる。

１１…配電線、１２…区分開閉器、１３…変圧器、１４…遮断器、１５…区分開閉器、１６…系統構成変更対象配電線判定手段、１７…隣接系統判定手段、１８…送電復旧手段、１９…配電復旧パターン作成手段、２０…配電復旧パターン決定手段、２１…送電損失評価手段、２２…電圧分布均一化評価手段、２３…電圧維持評価手段、２４…記憶装置、２５…配電系統データベース、２６…入力電気量データベース、２７…電流検出器、２８…電圧検出器、２９…データ入力手段、３０…負荷潮流演算手段、３１…負荷潮流データベース、３２…電圧制御機器、３３…電圧制御機器データベース、３４…太陽光発電設備、３５…需要家、３６…電圧制御機器、３７…ＰＣＳ、３８…検針計、３９…電力会社、４０…公衆ネットワーク、４１…ＨＧＷ、４２…ＨＥＭＳ

Claims (3)

1. 配電系統の電力融通の変更をしなければならない状態となったとき、電力融通の変更に伴い系統構成の変更対象となる配電線を特定する系統構成変更対象配電線判定手段と、前記系統構成変更対象配電線判定手段で特定された変更対象配電線に配電系統から除外する除外区間がないときは変更対象配電線に隣接系統があるか否か、除外区間があるときは、その除外区間を除く負荷側区間に隣接系統があるか否かを判定する隣接系統判定手段と、前記隣接系統判定手段により複数の隣接系統があると判定されたときは、変更対象配電線または除外区間を除く負荷側区間に対し、複数の隣接系統のいずれの隣接系統から配電可能かを示す配電復旧パターンを作成する配電復旧パターン作成手段と、前記復旧パターン作成手段で作成された配電復旧パターンのうち、変更対象配電線の復旧後の配電系統全体の電圧維持評価、電圧分布均一化評価、送電損失評価の順に最も評価が高い配電復旧パターンを決定する配電復旧パターン決定手段と、前記配電復旧パターン決定手段で決定された配電復旧パターンにて前記変更対象配電線に送電復旧する送電復旧手段とを備えたことを特徴とする配電系統復旧装置。
2. 前記配電系統の各々の配電線につき過去の所定期間における負荷潮流データを格納した負荷潮流データベースを有し、前記配電復旧パターン決定手段は、前記送電損失の評価を行うにあたり、前記負荷潮流データベースの過去の所定期間における負荷潮流データを加味して所定期間に亘る送電損失の評価を行うことを特徴とする請求項１記載の配電系統復旧装置。
3. 前記配電系統の各々の配電線に配置される電圧制御機器の動作データを格納する電圧制御機器データベースを有し、前記配電復旧パターン決定手段は、前記電圧維持評価や電圧分布均一化評価を行うにあたり、前記電圧制御機器データベースの電圧制御機器の動作データを加味して前記電圧維持評価や電圧分布均一化評価を行うことを特徴とする請求項１または２記載の配電系統復旧装置。

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