JP2013243925A - 上位の測定インフラストラクチャおよび変電所における集中電圧制御を用いた電圧管理 - Google Patents

Abstract

【課題】上位の測定インフラストラクチャおよび変電所における集中電圧制御を用いた電圧管理を実装することでエネルギーを管理する新規な解決策の提供。
【解決手段】エネルギー分配（ＥＤ）システム、エネルギー制御（ＥＣ）システム、およびエネルギーレギュレーション（ＥＲ）システムを含む３つのサブシステムを含む電圧制御および管理（ＶＣＣ）システムが提供される。ＶＣＣシステムは、ＥＤシステムにおいて、エネルギー使用量をモニタし、ＥＣシステムにおいて、１以上のエネルギー分配パラメータを決定する。ＥＣシステムは、その後１以上のエネルギー分配パラメータをＥＲシステムに供給し、最大エネルギー管理のために複数のユーザに分配されるエネルギーを調整する。
【選択図】図１

Description

本発明は、エネルギー管理のための方法、装置、システム、およびコンピュータプログラムに関する。特に、本発明は、上位の測定インフラストラクチャおよび変電所における集中電圧制御を用いた電圧管理の新規な実装に関する。

電力は、化学的な燃焼又は核分裂により動力を得た熱エンジン、又は水や風からの動的なエネルギーの流れによって通常は駆動される、電気機械的な発電機によって一般的に発電所において生成される。電力は一般的に、トランスミッショングリッドを通じて、交流信号として最終ユーザに供給される。トランスミッショングリッドは、発電所、伝達回路、変電所等のネットワークを含むことがある。

生成された電力は通常、伝達システムに供給される前に、例えばステップアップトランスフォーマの生成を利用して電圧がステップアップされる。電圧をステップアップすることで、伝達される電力が入力される電力とほぼ同等に維持される一方で、伝達システムのコンダクタを流れる電流が低減されて、伝達効率が向上する。電圧がステップアップされた電力は伝達システムを通じて分配システムに伝達され、分配システムが電力を最終ユーザに分配する。分配システムは、電力を伝達システムから運び最終ユーザに分配するネットワークを含むことがある。通常そのネットワークは、中間電位（例えば６９ｋＶより低い）電力線、電気的サブステーション、トランスフォーマ、低電位（例えば１ｋＶより低い）分配配線、電気計器等を含むことがある。

以下の文献に記載された電力の生成又は分配に関する対象は、電圧を制御する方法であって、ネットワークの分配ポイントにおいて電気エネルギーが供給され、電力が分配される方法が記載されている。

米国特許５４６６９７３号

Power Distribution Planning Reference Book, Second Edition, H.Lee Willis, 2004 Estimating Methodology for a Large Regional Application of Conservation Voltage Reduction, J.G.De Steese, S.B.Merrick, B.W.Kennedy, IEEE Transactions on Power Systems, 1990 Implementation of Conservation Voltage Reduction at Commonwealth Edison, IEEE Transactions on Power Systems, D.Kirshner, 1990 Conservation Voltage Reduction at Northeast Utilities, D.M.Lauria,IEEE, 1987

本発明は、電気システムにおいてエネルギーを管理する、新規な方法、装置、システム、およびコンピュータプログラムを開示するものである。特に、本発明は、上位の測定インフラストラクチャおよび変電所における集中電圧制御を用いた電圧管理を実装することでエネルギーを管理する新規な解決策を提供する。

本発明の一側面によれば、エネルギーのモニタリング、制御、および管理のために、電圧制御および管理（ＶＣＣ）システムが提供される。ＶＣＣシステムは、複数のユーザ地点に対し電力を供給するよう構成されるサブステーションと、前記複数のユーザ地点の１つに設けられ、該スマートメータにより受信される電力の測定される成分に基づいて、スマートメータデータを生成するよう構成されるスマートメータと、前記スマートメータデータに基づいて、エネルギー分配パラメータを生成するよう構成される電圧コントローラと、を有し、前記サブステーションはさらに、前記エネルギー分配パラメータに基づいて、前記複数のユーザ地点に供給される前記電力の電圧セットポイント値を調整するよう構成され、かつ前記スマートメータは、例外報告モードで動作し、前記電力の測定される成分がターゲット成分帯の外側に決定された場合に、前記スマートメータデータを自発的に前記電圧コントローラに送信する、ことを特徴とする。

ＶＣＣシステムは、前記複数のユーザ地点の第２の１つに設けられ、該第２のスマートメータにより受信される電力の測定される第２の成分に基づいて第２のスマートメータデータを生成するよう構成される第２のスマートメータ、をさらに含んでもよく、前記電圧コントローラはさらに、前記スマートメータにより受信される電力の測定される成分と、前記第２のスマートメータにより受信される電力の測定される第２の成分と、を平均することにより、平均ユーザ電圧成分を決定するよう構成される、ことを特徴とする。

ＶＣＣシステムは、前記スマートメータデータを前記スマートメータから受信し、コレクタデータを生成するよう構成されるコレクタをさらに有してもよく、前記電圧コントローラはさらに、前記コレクタデータに基づいて、前記エネルギー分配パラメータを生成するよう構成される、ことを特徴とする。

前記ＶＣＣシステムにおいて、前記ターゲット成分帯はターゲット電圧帯を含んでよく、前記電圧コントローラはさらに、前記スマートメータにより受信される電力の前記測定される成分を、ターゲット成分帯と比較し、前記比較の結果に基づいて前記電圧セットポイントを調整するよう構成されてもよい。

前記サブステーションは、前記電圧セットポイント値を、ロードタップチェンジ係数に基づいて調整する、ロードタップチェンジトランスフォーマ、又は前記電圧セットポイント値を、前記エネルギー分配パラメータに基づいて調整する、電圧レギュレータ、を有してもよい。前記サブステーションは、前記電力を前記複数のユーザ地点に供給する分配バスを有してもよく、電力供給電圧成分が、前記分配バスで測定される。

前記電圧コントローラは、メータオートメーションシステムサーバ（ＭＡＳ）と、分配管理システム（ＤＭＳ）と、地域オペレーションセンター（ＲＯＣ）と、を有してもよい。前記電圧コントローラは、前記電圧セットポイントを、１つのロードタップチェンジステップの最大レートで調整するよう構成されてもよい。前記電圧コントローラはさらに、前記平均ユーザ電圧成分に基づいて、前記電圧セットポイントを調整するよう構成されてもよい。前記電圧コントローラはさらに、前記比較の結果に基づいて、前記スマートメータにより受信される電力の前記測定される成分を、前記ターゲット電圧帯内に維持するよう構成されてもよい。前記電圧コントローラは、モニタリングのための前記スマートメータを選択し、前記例外報告モードで動作中の前記スマートメータから、自発的に送信される前記スマートメータデータを受信した後、前記スマートメータとの接続を生成するよう構成されてもよい。前記電圧コントローラはさらに、以前モニタされるよう選択された他のスマートメータの選択を解除するよう構成されてもよい。前記電圧コントローラは、前記スマートメータとの接続を生成し、前記他のスマートメータとの接続を停止するよう構成されてもよい。前記スマートメータから受信される前記自発的なスマートメータデータは、該システムにおける低電圧限界レベルを表すものであってもよい。前記電圧コントローラは、少なくとも、サブステーションレベルにおける統合されたエネルギー成分、サブステーションレベルにおける電圧成分、および気候データの少なくとも１つを含む履歴成分データを格納し、前記複数のユーザ地点のそれぞれにおけるエネルギー使用量を決定し、前記履歴成分データを前記決定されたエネルギー使用量と比較し、前記履歴成分データの、前記決定されたエネルギー使用量との比較結果に基づいて、該システムに起因するエネルギー節約を決定する、よう構成されてもよい。前記電圧コントローラはさらに、天候、負荷の増加、又は経済的影響を取り除く線形回帰に基づいて、該システムに起因するエネルギー節約を決定するよう構成されてもよい。前記電圧コントローラはさらに、前記電力供給電圧成分、又は前記平均ユーザ電圧成分がターゲット電圧帯より低くなった場合に、前記電圧セットポイントを増加させるよう構成されてもよい。

本発明のさらなる一側面によると、複数のユーザ地点に対し電力を供給するよう構成されるサブステーションと、前記複数のユーザ地点の１つに設けられ、該スマートメータにより受信される電力の測定される成分に基づいて、スマートメータデータを生成するよう構成されるスマートメータと、前記スマートメータデータに基づいて、前記サブステーションにより供給される前記電力の電圧セットポイントを制御するよう構成される電圧コントローラと、を有することを特徴とする電圧制御およびエネルギー管理システムが提供される。前記スマートメータは、例外報告モードで動作するよう構成され、それは前記電力の測定される成分がターゲット成分帯の外側に決定された場合に、自発的に前記スマートメータデータを前記電圧コントローラに送信することを有するよう構成されてもよい。

前記ＶＣＣシステムは、前記複数のユーザ地点の第２の１つに設けられる第２のスマートメータであって、該第２のスマートメータにより受信される電力の第２の測定される成分に基づいて第２のスマートメータデータを生成するよう構成される第２のスマートメータ、をさらに含んでよく、前記電圧コントローラはさらに、前記スマートメータにより受信される電力の測定される成分と、前記第２のスマートメータにより受信される電力の測定される第２の成分と、を平均することにより、平均ユーザ電圧成分を決定するよう構成される。

前記サブステーションは、前記電圧セットポイント値を、ロードタップチェンジ係数に基づいて調整する、ロードタップチェンジトランスフォーマ、又は前記電圧セットポイント値を、前記エネルギー分配パラメータに基づいて調整する、電圧レギュレータ、を有してもよい。前記サブステーションは、前記電力を前記複数のユーザ地点に供給する分配バスを有してもよく、電力供給電圧成分が、前記分配バスで測定される。

前記電圧コントローラは、前記電力供給電圧成分、又は前記平均ユーザ電圧成分がターゲット電圧帯より低くなった場合に、前記電圧セットポイントを増加させるよう構成されてもよい。前記電圧コントローラは、前記電圧セットポイントを、１つのロードタップチェンジステップの最大レートで調整するよう構成されてもよい。前記電圧コントローラはさらに、前記スマートメータにより受信される電力の前記測定される成分を、ターゲット成分帯と比較し、前記比較の結果に基づいて前記電圧セットポイントを調整するよう構成されてもよい。前記電圧コントローラは、前記平均ユーザ電圧成分に基づいて、前記電圧セットポイントを調整するよう構成されてもよい。前記ターゲット成分帯はターゲット電圧帯を含んでもよく、前記電圧コントローラはさらに、前記比較の結果に基づいて、前記スマートメータにより受信される電力の前記測定される成分を、前記ターゲット電圧帯内に維持するよう構成されてもよい。

本発明のさらなる一側面によると、複数のユーザ地点に供給される電力を制御する方法が提供される。前記方法は、前記複数のユーザ地点の第１の１つからスマートメータデータを受信するステップ、およびサブステーションにおける電圧セットポイント値を、前記スマートメータデータに基づいて調整するステップ、を有し、前記スマートメータデータは、前記複数のユーザ地点の第１の１つに供給された電力の測定される成分がターゲット成分帯の外側に決定された場合に、前記複数のユーザ地点の第１の１つにおいて、自発的に生成される、ことを特徴とする。

前記方法は、前記平均ユーザ電圧成分を、前記ターゲット電圧帯内に維持するステップ、をさらに有してもよい。前記方法は、分配バスにおいて供給される電力の電圧成分を測定するステップ、をさらに有してもよい。前記方法は、前記電力供給電圧成分、又は平均ユーザ電圧成分が前記ターゲット電圧帯より低くなった場合に、前記電圧セットポイントを増加させるステップ、をさらに有してもよい。前記方法は、モニタリングのための前記スマートメータを選択するステップ、および例外報告モードで動作中の前記スマートメータから、自発的に送信される前記スマートメータデータを受信した後、前記スマートメータとの接続を生成するステップ、をさらに有してもよい。前記方法は、以前モニタされるよう選択されたスマートメータのグループから、他のスマートメータの選択を解除するステップ、をさらに有してもよい。前記方法は、前記他のスマートメータとの接続を停止するステップ、をさらに有してもよい。前記方法は、少なくとも、サブステーションレベルにおける統合されたエネルギー成分、サブステーションレベルにおける電圧成分、および気候データの少なくとも１つを含む履歴成分データを格納するステップ、前記複数のユーザ地点のそれぞれにおけるエネルギー使用量を決定するステップと、前記履歴成分データを前記決定されたエネルギー使用量と比較するステップ、および前記履歴成分データの前記決定されたエネルギー使用量との比較結果に基づいて、該システムに起因するエネルギー節約を決定するステップ、をさらに有してもよい。前記ターゲット成分帯はターゲット電圧帯を含んでもよい。前記方法はさらに、前記ターゲット電圧帯を決定するステップ、および平均ユーザ電圧成分を、前記ターゲット電圧帯と比較するステップ、を有してもよい。

前記電圧セットポイントは、前記平均ユーザ電圧成分の前記ターゲット電圧帯との比較結果に基づいて調整されてもよい。前記スマートメータから受信される前記自発的なスマートメータデータは、前記システムにおける低電圧限界レベルを表すものであってもよい。

本発明のさらなる一側面によると、複数のユーザ地点に供給される電力を制御するためのコンピュータを明白に実現し、かつ含むコンピュータによる読み取り可能な媒体が提供される。前記コンピュータプログラムは、複数のコードセクション、すなわちコンピュータで実行された場合に前記複数のユーザ地点の第１の１つからスマートメータデータの受信を実行させる、スマートメータデータ受信コードセクション、およびコンピュータで実行された場合に前記スマートメータデータに基づいて、サブステーションにおいて電圧セットポイントの調整を実行させる、電圧セットポイント調整コードセクション、を含み、前記スマートメータデータは、前記複数のユーザ地点の第１の１つに供給される電力の測定される成分がターゲット成分帯の外側に決定された場合に、前記第１の１つにおいて自発的に生成される。

前記コンピュータプログラムは、コンピュータで実行された場合に、前記平均ユーザ電圧成分を、前記ターゲット電圧帯内に維持させる平均ユーザ電圧成分維持コードセクションを有してもよい。前記コンピュータプログラムは、コンピュータで実行された場合に、分配バスで測定される供給される電力の電圧成分を発生させる電圧成分測定コードセクションを有してもよい。前記コンピュータプログラムは、コンピュータで実行された場合に、前記電力供給電圧成分、又は前記平均ユーザ電圧成分がターゲット電圧帯より低くなった場合に、前記電圧セットポイントを増加させる電圧セットポイント増加コードセクションを有してもよい。前記コンピュータプログラムは、コンピュータで実行された場合に、モニタリングのための前記スマートメータを選択させるスマートメータ選択コードセクション、コンピュータで実行された場合に、例外報告モードで動作中の前記スマートメータから、自発的に送信される前記スマートメータデータを受信した後、前記スマートメータとの接続を生成する接続生成コードセクションを含んでもよい。前記コンピュータプログラムは、コンピュータで実行された場合に、以前モニタされるよう選択されたスマートメータのグループから、他のスマートメータの選択を解除させるスマートメータ選択解除コードセクションを含んでもよい。前記コンピュータプログラムは、コンピュータで実行された場合に、前記他のスマートメータとの接続を停止させる接続停止コードセクションを含んでもよい。

前記コンピュータプログラムは、コンピュータで実行された場合に、少なくとも、サブステーションレベルにおける統合されたエネルギー成分、サブステーションレベルにおける電圧成分、および気候データの少なくとも１つを含む履歴成分データを格納させる履歴成分データ格納コードセクション、コンピュータで実行された場合に、前記複数のユーザ地点のそれぞれにおけるエネルギー使用量を決定させるエネルギー使用量決定コードセクション、コンピュータで実行された場合に、前記履歴成分データを前記決定されたエネルギー使用量と比較させる比較コードセクション、およびコンピュータで実行された場合に、前記履歴成分データの、前記決定されたエネルギー使用量との比較結果に基づいて、該システムに起因するエネルギー節約を決定させるエネルギー節約決定コードセクションを含んでもよい。前記ターゲット成分帯は、ターゲット電圧帯を含んでもよい。前記コンピュータプログラムは、コンピュータで実行された場合に、前記ターゲット電圧帯を決定させるターゲット電圧帯決定コードセクション、およびコンピュータで実行された場合に、平均ユーザ電圧成分を前記ターゲット電圧帯と比較させる比較コードセクションを含んでもよい。前記電圧セットポイントは、前記平均ユーザ電圧成分の前記ターゲット電圧帯との比較結果に基づいて調整されてもよい。前記スマートメータから受信される前記自発的なスマートメータデータは、前記システムにおける低電圧限界レベルを表すものであってもよい。

本発明の追加的な特徴、利点、および本発明の実施形態は、詳細な説明および図面を考慮した結果これらにおいて説明されるもの、もしくはこれらから明らかなものである。さらに、前述した本発明の概要および以下の詳細な説明は例示的なものであって、請求項に記載された発明を限定することなく、さらなる説明を提供することを意図したものであることが理解されるべきである。

本発明のさらなる理解のために含まれる添付図面は、本明細書に含まれてその一部を構成し、本発明の実施形態を示し、詳細な説明と共に本発明の原理の説明に寄与する。本発明および実施されうるいくつかの方法の、基本的な理解のために必要と思われるもの以上に詳細な構成は示されていない。図面は以下のとおりである。

本発明の原理に係る電力生成および分配システムの一例を示す図である。 本発明の原理に係る電圧制御および管理（ＶＣＣ）システムの一例を示す図である。 本発明の原理に係る地域オペレーションセンター（ＲＯＣ）コンピュータに表示されるコントロールスクリーンの一例を示す図である。 本発明の原理に係る電圧制御および管理（ＶＣＣ）プロセスの一例を示す図である。 本発明の原理に係る、選択されたスマートメータにおいて受信されて計測された電圧成分および電気エネルギーをモニタするプロセスの一例を示す図である。 本発明の原理に係る、例外報告モードにおいて動作するスマートメータの選択および以前選択されたスマートメータの選択解除を行うプロセスの一例を示す図である。 本発明の原理に係る、ユーザに供給される電力の電圧の、時間に対するグラフの一例を示す図である。 例えば図３において示される、例えばコントロールスクリーンに関連づけられるサブステーションにおけるＬＴＣトランスフォーマにおいて生成される電力のサブステーション電圧のグラフの一例を示す図である。 本発明の原理に係る電圧制御の適用前の、図７の例におけるＤＭＳによって時間ごとに収集（電圧およびエネルギー測定を含む）されたデータの一例を示す図である。 本発明の原理に係る電圧制御の適用後の、図７の例におけるＤＭＳによって時間ごとに収集（電圧およびエネルギー測定を含む）されたデータの一例を示す図である。 図７−９の例における１時から５時、および２４時間の平均の算出データの一例を示す図である。 本発明に係る電圧制御および／又は管理の実施前および後の、１日の天候変数について収集されたデータの一例を示す図である。 本発明の原理に係る、対をなすテスト解析プロセスの適用例を示す図である。 ＶＣＣがオフの場合の顧客、１日ごとのｋＷ値に対するＶＣＣがオンの場合の顧客、１日ごとのｋＷ値の散布図の一例を示す図である。 本発明の原理に係る、図１３のデータのサマリーチャートの一例を示す図である。 本発明の原理に係る、ＶＣＣシステムが実装される前の履歴データの散布図の別の一例を示す図である。 本発明の原理に係る、ＶＣＣシステムが実装された後の履歴データの散布図の別の一例を示す図である。 本発明の原理に係る、９８％の係数間隔を含むサマリーチャートの別の一例を示す図である。

本発明は、以下の詳細な説明によりさらに記述される。

本発明およびさまざまな特徴、それらの詳細な効果は限定的でない実施形態および例によって、より詳細に説明され、これら実施形態および例は添付の図面により記述および／又は図示され、以下の記述により詳細に説明される。ここで、図面に示される特徴は必ずしも正確な縮尺で描かれたものではなく、たとえここで明確に記載されていなかったとしても、当業者が認識するように、一実施形態における特徴は、他の実施形態においても採用されうる。周知の構成物および処理技術に関する記述は、本発明の実施形態が不明瞭になるのを回避するために省略されることがある。ここで用いられる例は、本発明の実施方法の理解を助けること、および当業者が本発明の実施形態を実行するのをより容易にすることのみのためのものである。従って、ここにおける例および実施形態は本発明の範囲を限定するためのものではない。さらに、同様の符号は、各図面を通じて同様の部分を指すものである。

本発明で用いられる「コンピュータ」は、あらゆる機械、装置、回路、部品、もしくはモジュールを意味し、又は、１以上の命令に従ってデータを扱うことのできる、機械、装置、回路、部品、モジュール等からなるあらゆるシステムを意味し、例えば、限定されることなく、プロセッサ、マイクロプロセッサ、中央演算処理装置、汎用コンピュータ、スーパーコンピュータ、パーソナルコンピュータ、ラップトップコンピュータ、パームトップコンピュータ、ノートブックコンピュータ、デスクトップコンピュータ、ワークステーションコンピュータ、サーバ等、又はプロセッサ、マイクロプロセッサ、中央演算処理装置、汎用コンピュータ、スーパーコンピュータ、パーソナルコンピュータ、ラップトップコンピュータ、パームトップコンピュータ、ノートブックコンピュータ、デスクトップの配列コンピュータ、ワークステーションコンピュータ、サーバ等のアレイを意味する。

本発明で用いられる「サーバ」は、ソフトウエアおよび／又はハードウエアのあらゆる組み合わせを意味し、少なくとも１つのアプリケーションおよび／又は少なくとも１つのコンピュータを含み、クライアント−サーバアーキテクチャの一部として接続されたクライアントに対しサービスを実施する。少なくとも１つのサーバアプリケーションは、例えば接続を受け入れて、クライアントにレスポンスを送信することでクライアントからのリクエストに応じることができるアプリケーションを含むが、これに限定されない。サーバは、人からの最低限の指示により、しばしば重い負荷で、無人で、長時間に渡り少なくとも１つのアプリケーションを実行するよう構成されてもよい。サーバは、複数の構成されたコンピュータを含み、負荷に基づいて、少なくとも１つのアプリケーションをこれらのコンピュータに分配してもよい。例えば負荷が軽い場合、少なくとも１つのアプリケーションは１つのコンピュータにおいて実行できる、しかしながら負荷が重い場合、複数のコンピュータが少なくとも１つのアプリケーションを実行するよう求められてもよい。サーバ、もしくはそのコンピュータは、ワークステーションとして使用されてもよい。

本発明で用いられる「データベース」は、少なくとも１つのアプリケーションおよび／又は少なくとも１つのコンピュータを含むソフトウエアおよび／又はハードウエアのあらゆる組み合わせを意味する。データベースは構築（ストラクチャ）されたレコードのコレクションや、例えば、関係モデル、階層モデル、ネットワークモデル等、これらに限定されないデータベースモデルに基づいてオーガナイズされたデータを含んでよい。データベースが、従来技術として周知のデータベース管理システムアプリケーション（ＤＢＭＳ）を含んでもよい。少なくとも１つのアプリケーションは、例えば、接続を受け入れて、クライアントにレスポンスを送信することでクライアントからのリクエストに応じることができるアプリケーションを含むが、これに限定されない。データベースは、人からの最低限の指示により、しばしば重い負荷で、無人で、長時間に渡り少なくとも１つのアプリケーションを実行するよう構成されてもよい。

本発明で用いられる「通信リンク」は、少なくとも２つのポイント間でデータ又は情報を運ぶ有線および／又は無線の媒体を意味する。有線又は無線の媒体は、例えば金属導体のリンク、無線周波数（ＲＦ）通信リンク、赤外線（ＩＲ）通信リンク、光通信リンク等を含んでよく、又これに限定されない。ＲＦ通信リンクは、例えばＷｉＦｉ、ＷｉＭＡＸ、ＩＥＥＥ８０２．１１、ＤＥＣＴ、０Ｇ、１Ｇ、２Ｇ、３Ｇ、もしくは４Ｇセルラ標準、ＢｌｕｅＴｏｏｔｈ（登録商標）等を含んでよい。

本発明で用いられる「含む」「有する」およびその変形からなる語は、特に記載のない限り「含むが、それに限定されない」ことを意味する。

本発明で用いられる「１つの」「前記」等の語は、特に記載のない限り「１以上」を意味する。

互いに通信を行う装置は、特に記載のない限り、必ずしも継続して通信を行う必要はない。加えて、互いに通信を行う装置は、直接もしくは１以上の媒体を通じて間接的に通信を行ってよい。

処理ステップ、方法ステップ、アルゴリズム等は、順序を追って記載されてよく、そのような処理、方法、アルゴリズムは、順序を入れ替えて実行されるよう構成されてもよい。言い換えれば、記載されるあらゆるステップ順序は、ステップがこの順序で実行されることの要求を示すものではない。ここで記載される処理、方法、アルゴリズムのステップは、実際にはあらゆる順序で実行されてよい。さらに、いくつかのステップは同時に実行されてもよい。

ここで１つの装置又は部材が記載された場合、１以上の装置又は部材が１つの装置又は部材に代えて使用されてよいのは明らかであろう。同様に、ここで１以上の装置又は部材が記載された場合、１つの装置又は部材が１以上の装置又は部材に代えて使用されてよいのは明らかであろう。１つの装置の機能や特徴は、代わりに１以上の、このような特徴や機能を有することが明確に示されていない他の装置により実現されてもよい。

本発明で用いられる「コンピュータにより読み取り可能な媒体」は、コンピュータに読まれるデータ（例えば命令）の提供を行うあらゆる媒体を意味する。このような媒体は、不揮発性の媒体、揮発性の媒体、および送信媒体を含む数多くの形態をとりうる。不揮発性の媒体は、例えば光学もしくは磁気ディスクや他の持続性メモリーを含んでよい。揮発性の媒体は、ダイナミックランダムアクセスメモリー（ＤＲＡＭ）を含んでよい。送信媒体は、プロセサと組み合わされたシステムバスを含む、同軸ケーブル、銅製ワイヤ、および光ファイバを含んでよい。送信媒体は音波、光波、および無線（ＲＦ）および赤外線（ＩＲ）データ通信において生成される電磁放射を含んでよく、あるいは運んでよい。一般的なコンピュータにより読み取り可能な媒体の形態は、例えば、フロッピー（登録商標）ディスク、フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気テープ、他のあらゆる磁気媒体、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、他のあらゆる光学媒体、パンチカード、紙テープ、他のあらゆる穴のパターンを有する物理媒体、ＲＡＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、フラッシュＥＥＰＲＯＭ、他のあらゆるメモリーチップ、カートリッジ、後述する搬送波、もしくはコンピュータが読み取り可能なあらゆる媒体を含む。

さまざまな形態のコンピュータによる読み取り可能な媒体が、コンピュータに命令の列を運ぶのに利用される。例えば、命令（ｉ）の列はＲＡＭからプロセサに運ばれてもよい。（ｉｉ）は無線送信媒体を通って運ばれてもよい。および／又は（ｉｉｉ）は、例えばＷｉＦｉ、ＷｉＭＡＸ、ＩＥＥＥ８０２．１１、ＤＥＣＴ、０Ｇ、１Ｇ、２Ｇ、３Ｇ、もしくは４Ｇセルラ標準、ＢｌｕｅＴｏｏｔｈ（登録商標）等を含む数多くのフォーマットに従ってフォーマットされてよい。

本発明の限定的でない一例によれば、電圧制御および管理（ＶＣＣ）システム２００が提供され（図２に示す）、ＶＣＣシステム２００は、エネルギー分配（ＥＤ）システム３００、エネルギー制御（ＥＣ）システム４００、およびエネルギーレギュレーション（ＥＲ）システム５００を含む３つのサブシステムを含む。ＶＣＣシステム２００はＥＤシステム３００におけるエネルギー使用量をモニタし、ＥＣシステム（もしくは電圧コントローラ）４００における１以上のエネルギー分配パラメータＣ_ＥＤを決定するよう構成される。ＥＣシステム４００は、その後１以上のエネルギー分配パラメータＣ_ＥＤをＥＲシステム５００に提供して、最大エネルギー管理のために複数のユーザに分配されるエネルギーを調整させてもよい。

ＶＣＣシステム２００は、例えば電力供給システムの既存の負荷軽減プランに統合されてもよい。電力供給システムは、１以上の所定のイベントがトリガーされた場合に起動される緊急電圧低減プランを含んでもよい。所定のイベントは、例えば緊急事態、短絡、変圧器からの出力電力が例えばそのパワーレートの８０％を超える場合に発生する導体の過熱、等を含んでよい。ＶＣＣシステム２００は、負荷軽減プランに対し、例えば１以上の所定のイベントがトリガーされた場合に、複数のユーザに対し供給される電力の電圧を下げることを許可する。

図１は、本発明の原理による電力生成および分配システム１００の一例を示す。電力生成および分配システム１００は電力生成ステーション１１０、ステップアップ生成トランスフォーマ１２０、サブステーション１３０、複数のステップダウントランスフォーマ１４０，１６５，１６７、およびユーザ１５０，１６０を含む。電力生成ステーション１１０はステップアップ生成トランスフォーマ１２０に供給される電力を生成する。ステップアップ生成トランスフォーマ１２０は電力の電圧をステップアップし、ステップアップされた電力を電気伝送媒体１２５に供給する。

図１に示されるように、電気伝送媒体は、例えば電柱１２７により地上に、および／又はシールドされた導体（図示しない）により地下に張り巡らされる導線を含んでよい。電力は、ステップアップトランスフォーマ１２０からサブステーション１３０に、電力Ｅ_Ｉｎ（ｔ）として供給される。ここでメガワット（ＭＷ）レベルの電力Ｅ_Ｉｎは時間の関数として変化する。サブステーション１３０は、受信した電力Ｅ_Ｉｎ（ｔ）をＥ_{Ｓｕｐｐｌｙ}（ｔ）にコンバートし、コンバートされたＥ_{Ｓｕｐｐｌｙ}（ｔ）を複数のユーザ１５０，１６０に供給する。サブステーション１３０は、Ｅ_{Ｓｕｐｐｌｙ}（ｔ）を複数のユーザ１５０，１６０に供給する前に、受信した電力Ｅ_Ｉｎ（ｔ）の電圧成分Ｖ_Ｉｎ（ｔ）を、例えば電圧をステップダウンすることで調整的に変換する。サブステーション１３０から供給されるＥ_{Ｓｕｐｐｌｙ}（ｔ）は、ステップダウントランスフォーマ１４０，１６５，１６７により受信されてもよく、例えば地下の導体（および／又は地上の導体）等に限定されない伝達媒体１４２，１６２を通じてユーザ１５０，１６０に供給されてもよい。

ユーザ１５０，１６０のそれぞれは、上位の測定インフラストラクチャ（ＡＭＩ）１５５、１６９を含んでもよい。ＡＭＩ１５５，１６９は、地域オペレーションセンター（Ｒｅｇｉｏｎａｌ Ｏｐｅｒａｔｉｏｎｓ Ｃｅｎｔｅｒ、ＲＯＣ）１８０と組み合わされてもよい。ＲＯＣ１８０は、複数の通信リンク１７５，１８４，１８８、ネットワーク１７０、および／又は無線通信システム１９０によりＡＭＩ１５５、１６９と組み合わされてもよい。無線通信システム１９０は、例えばＲＦ送受信機、衛星送受信機等を含んでよく、これらに限定されない。

ネットワーク１７０は、例えば、インターネット、ローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）、メトロポリタンエリアネットワーク（ＭＡＮ）、パーソナルエリアネットワーク（ＰＡＮ）、キャンパスエリアネットワーク、企業エリアネットワーク、グローバルエリアネットワーク（ＧＡＮ）、ブロードバンドエリアネットワーク（ＢＡＮ）等の少なくとも１つを含み、これらのいずれも、無線および／又は有線の通信媒体を介してデータの通信を行うよう構成されてよい。ネットワーク１７０は、例えばリング、メッシュ、ライン、ツリー、スター、バス、フル接続等のネットワークトポロジを含むように構成されてよい。

ＡＭＩ１５５、１６９は、以下のものの１つ又は複数を含んでよい。スマートメータ、ネットワークインタフェース（例えば、ＷＡＮインターフェイス等）、ファームウェア、ソフトウエア、ハードウエア等。スマートメータは、以下のものの１以上を決定するように構成されてよい。分配におけるキロワット時（ｋＷｈ）。受領におけるｋＷｈ、分配におけるｋＷｈと受領におけるｋＷｈとの和、分配におけるｋＷｈと受領におけるｋＷｈとの差、データ間隔、所要データ等。スマートメータが三相メータの場合、低位相電圧が平均の計算に使用されてよい。メータが単相メータの場合、単一の電圧成分が平均化される。

ＡＭＩ１５５、１６９は、さらに１以上のコレクタを含んでもよく、コレクタはスマートメータデータを、１以上の、例えば１以上のユーザにおける電力分配および消費量の測定および報告を行うようタスクが設けられたスマートメータから収集するよう構成されている。代わりに（またはそれに加えて）、１以上のコレクタは、ユーザ１５０，１６０の外部、例えばステップダウントランスフォーマ１４０、１６５、１６７を保持しているハウジングにおいて、設けられてもよい。それぞれのコレクタはＲＯＣ１８０と通信するように構成されてもよい。
ＶＣＣシステム２００

図２は、本発明の原理に係るＶＣＣシステム２００の例を示す。ＶＣＣシステム２００は、それぞれ破線の楕円で示されているＥＤシステム３００、ＥＣシステム４００、およびＥＲシステム５００を含む。ＶＣＣシステム２００は、ＥＤシステム３００におけるエネルギー使用量をモニタするように構成されている。ＥＤシステム３００は１以上のユーザ１５０，１６０（図１に示す）におけるエネルギー使用量をモニタし、エネルギー使用量の情報をＥＣシステム４００へ送信する。ＥＣシステム４００は、エネルギー使用量の情報を処理して１以上のエネルギー分配パラメータＣ_ＥＤを生成し、ＥＲシステム５００に送信する。ＥＲシステム５００は、１以上のエネルギー分配パラメータＣ_ＥＤを受信し、受信したエネルギー分配パラメータＣ_ＥＤに基づいて、ユーザ１５０，１６０に供給される電力Ｅ_{Ｓｕｐｐｌｙ}（ｔ）を調整する。

ＶＣＣシステム２００は、電力システムの損失を最小化し、ユーザのエネルギー消費を削減し、正確なユーザの電圧制御を提供する。ＶＣＣシステム２００は、クローズドループプロセス制御アプリケーションを含んでもよく、クローズドループプロセス制御アプリケーションは、ＥＤシステム３００により提供されるユーザ電圧データを使用して、例えばＥＲシステム５００内の分配回路（図示しない）に対する電圧セットポイントＶ_ＳＰを調整することで、ユーザ１５０，１６０に供給される電力Ｅ_{Ｓｕｐｐｌｙ}（ｔ）の電圧Ｖ_{Ｓｕｐｐｌｙ}（ｔ）を制御してよい。そしてＥＲシステム５００は、例えば１以上のロードタップチェンジング（ＬＴＣ）トランスフォーマ、１以上の電圧レギュレータ、もしくは他の電圧制御装置を含んでよい。これによってユーザ１５０，１６０に分配される電力Ｅ_{ｄｅｌｉｖｅｒｅｄ}（ｔ）の電圧Ｖ_{ｄｅｌｉｖｅｒｅｄ}（ｔ）の動作帯を狭い状態に維持し、電力損失を低く抑え、ユーザ地点１５０，１６０における電力Ｅ_{ｄｅｌｉｖｅｒｅｄ}（ｔ）の効率的な利用を実現する。

ＶＣＣシステム２００は、ＥＤシステム３００内のユーザ１５０，１６０から測定された電圧Ｖ_{Ｍｅｔｅｒ}（ｔ）を含むスマートメータデータに基づいて、ＥＣシステム５００から供給される電力Ｅ_{Ｓｕｐｐｌｙ}（ｔ）の電圧Ｖ_{Ｓｕｐｐｌｙ}（ｔ）の制御および調整を行う。ＶＣＣシステム２００は、例えばＬＴＣトランスフォーマ（図示しない）、回路レギュレータ（図示しない）等を調整することにより、サブステーションにおける電圧セットポイントＶ_ＳＰ又はＥＲシステム５００内のラインレギュレータレベルを調整して、ユーザ電圧Ｖ_{Ｍｅｔｅｒ}（ｔ）を安全動作範囲を含むターゲット電圧帯Ｖ_{Ｂａｎｄ‐ｎ}に維持する。

ＶＣＣシステム２００は、ユーザ１５０，１６０に分配される電力Ｅ_{ｄｅｌｉｖｅｒｅｄ}（ｔ）を１以上の電圧帯Ｖ_{Ｂａｎｄ‐ｎ}に維持するよう構成される。例えば、実質的に同時に、エネルギーは２つ以上の電圧帯Ｖ_{Ｂａｎｄ‐ｎ}において分配されうる。ここで２つ以上の電圧帯Ｖ_{Ｂａｎｄ‐ｎ}は、実質的に同じ、もしくは異なる。Ｖ_{Ｂａｎｄ‐ｎ}の値は以下の数式（１）により決定されるであろう。

Ｖ_{Ｂａｎｄ‐ｎ}＝Ｖ_ＳＰ＋ΔＶ （１）

ここでＶ_{Ｂａｎｄ‐ｎ}は電圧の範囲である。ｎは０より大きい正の整数であり、実質的に同時に扱いうる電圧帯Ｖ_Ｂａｎｄの数に対応する。Ｖ_ＳＰは電圧セットポイントの値でありΔＶは電圧偏差範囲（voltage deviation range）である。

例えば、ＶＣＣシステム２００はユーザ１５０，１６０に分配される電力Ｅ_{ｄｅｌｉｖｅｒｅｄ}（ｔ）を、地方での適用のために、例えば１１１Ｖから１２９Ｖと等しい電圧帯Ｖ_{Ｂａｎｄ‐１}に維持してもよい。ここでＶ_ＳＰは１２０Ｖに設定され、ΔＶは、＋／−７．５％の偏差範囲に設定される。同様に、ＶＣＣシステム２００はユーザ１５０，１６０に分配される電力Ｅ_{ｄｅｌｉｖｅｒｅｄ}（ｔ）を、都市での適用のために、例えば１１４Ｖから１２６Ｖと等しい電圧帯Ｖ_{Ｂａｎｄ‐２}に維持してもよい。ここでＶ_ＳＰは１２０Ｖに設定され、ΔＶは、＋／−５％の偏差範囲に設定される。

ＶＣＣシステム２００は、Ｖ_ＳＰおよびΔＶに適切な値を設定することで、ユーザ１５０，１６０に分配される電力Ｅ_{ｄｅｌｉｖｅｒｅｄ}（ｔ）を、ユーザ１５０，１６０において使用可能なあらゆる電圧帯Ｖ_{Ｂａｎｄ‐ｎ}に維持してもよい。ここで、Ｖ_ＳＰおよびΔＶの値は、ＥＤシステム３００から受信されるユーザ１５０，１６０のエネルギー使用量情報に基づいて、ＥＣシステム４００により決定されてもよい。

ＥＣシステム４００は、Ｖ_ＳＰおよびΔＶを、Ｖ_{Ｂａｎｄ‐ｎ}も含みうるエネルギー分配パラメータＣ_ＥＤとして、ＥＲシステム５００に送信してもよい。そしてＥＲシステム５００は、ユーザ１５０，１６０に分配される電力Ｅ_{ｄｅｌｉｖｅｒｅｄ}（ｔ）の電圧Ｖ_{ｄｅｌｉｖｅｒｅｄ}（ｔ）を、電圧帯Ｖ_{Ｂａｎｄ‐ｎ}に維持してもよい。エネルギー分配パラメータＣ_ＥＤは、さらに、例えばロードタップチェンジャー（ＬＴＣ）制御コマンドを含んでもよい。

ＶＣＣシステム２００はさらに、本発明の原理に従って、電圧セットポイント値Ｖ_ＳＰ（もしくは電圧帯Ｖ_{Ｂａｎｄ‐ｎ}）の変更後、ユーザ１５０，１６０のエネルギー使用量に対して電圧セットポイント値Ｖ_ＳＰ（もしくは電圧帯Ｖ_{Ｂａｎｄ‐ｎ}）の変更を行う前に、ユーザ１５０，１６０のエネルギー使用量を比較することで電力削減の測定および検証を実行してもよい。この測定および検証は、例えばユーザ１５０，１６０に分配される電力Ｅ_{ｄｅｌｉｖｅｒｅｄ}（ｔ）の電圧Ｖ_{ｄｅｌｉｖｅｒｅｄ}（ｔ）を低減することによる全体の電力削減の効果を特定したり、ユーザ１５０，１６０に分配される電力Ｅ_{ｄｅｌｉｖｅｒｅｄ}（ｔ）に対する最適な分配電圧帯Ｖ_{Ｂａｎｄ−ｎ}を決定するのに使用されてもよい。
ＥＲシステム５００

ＥＲシステム５００は、ＥＤシステム３００および／又はＥＣシステム４００と、ネットワーク１７０を使用して通信してもよい。ＥＲシステム５００は、それぞれ通信リンク５１０および４３０を使用してネットワーク１７０およびＥＣシステム４００と組み合わされる。ＥＣシステム５００は、通信リンクを含んでもよい電力ライン３４０を使用してＥＤシステム３００とも組み合わされる。

ＥＲシステム５００は、電力供給Ｅ_Ｉｎ（ｔ）を例えばライン５２０上の電力生成ステーション１１０（図１に示す）から受信するサブステーション５３０を含む。電力Ｅ_Ｉｎ（ｔ）は電圧Ｖ_Ｉｎ（ｔ）成分および電流Ｉ_Ｉｎ（ｔ）成分を含む。サブステーション５３０は受信した電力Ｅ_Ｉｎ（ｔ）を、例えば電力Ｅ_Ｉｎ（ｔ）の電圧成分Ｖ_Ｉｎ（ｔ）が、電力供給ライン３４０上の複数のスマートメータ３３０に供給される電力供給Ｅ_{Ｓｕｐｐｌｙ}（ｔ）の電圧値Ｖ_{Ｓｕｐｐｌｙ}（ｔ）に低減（もしくはステップダウン）されるよう、適応的に変換する。

サブステーション５３０は、例えばロードタップチェンジ（ＬＴＣ）トランスフォーマのようなトランスフォーマ（図示しない）を含んでもよい。ここで、サブステーション５３０は、さらに、ＬＴＣトランスフォーマのタップを自動的に変更するよう構成されたオートマチックタップチェンジ機構（図示しない）を含んでもよい。オートマチックタップチェンジ機構は、ＬＴＣトランスフォーマのタップを、オンロード（オンロードタップチェンジャー、又はＯＬＴＣ）又はオフロード、もしくはその両方で変更してもよい。オートマチックタップチェンジ機構はモータ駆動およびコンピュータ制御によるものであってもよい。サブステーション５３０は、電力供給ライン３４０上のユーザに供給される電力Ｅ_{Ｄｅｌｉｖｅｒｅｄ}（ｔ）の力率の調整および最大化を行うバック／ブースト（buck/boost）トランスフォーマも含んでもよい。

加えて（もしくはそれに代えて）、サブステーション５３０は、当業者にとって既知であるように、１以上の電圧レギュレータ、又は他の電圧制御装置を含んでよい。これらは出力される電力Ｅ_{Ｓｕｐｐｌｙ}（ｔ）の電圧成分Ｖ_{Ｓｕｐｐｌｙ}（ｔ）を所定の電圧値又は所定の電圧値範囲に維持するよう制御される。

サブステーション５３０はエネルギー分配パラメータＣ_ＥＤを通信リンク４３０上のＥＣシステム４００から受信する。エネルギー分配パラメータＣ_ＥＤは、例えば、ＬＴＣトランスフォーマが電力Ｅ_Ｉｎ（ｔ）の電圧成分Ｖ_Ｉｎ（ｔ）を、ＥＤシステム３００に供給される電力Ｅ_{Ｓｕｐｐｌｙ}（ｔ）の電圧成分Ｖ_{Ｓｕｐｐｌｙ}（ｔ）にステップダウンするのに使用される場合、ロードタップ係数を含んでもよい。この場合、ロードタップ係数は、ＥＲシステム５００により、ＬＴＣトランスフォーマの低電圧側の電圧成分Ｖ_{Ｓｕｐｐｌｙ}（ｔ）を所定の電圧値又は所定の電圧値範囲に維持するのに使用されてもよい。

ＬＴＣトランスフォーマは、例えば、１７以上のステップ（３５もしくはより多くの利用可能なポジション）を含んでよく、それらはそれぞれ、受信されたロードタップ係数に基づいて選択されてよい。ステップにおける変更のそれぞれは、ＬＴＣトランスフォーマの低電圧側の電圧成分_{Ｓｕｐｐｌｙ}（ｔ）を、例えば約０．５％又はそれより小さい値まで小さくなるよう調整してもよい。

又は、ＬＴＣトランスフォーマは、１７より少ないステップを含んでもよい。同様に、ステップにおける変更のそれぞれは、ＬＴＣトランスフォーマの低電圧側の電圧成分Ｖ_{Ｓｕｐｐｌｙ}（ｔ）を、例えば約０．５％より大きくなるよう調整してもよい。

電圧成分Ｖ_{Ｓｕｐｐｌｙ}（ｔ）は、ＬＴＣトランスフォーマの低電圧側において、測定およびモニタされてもよい。この場合、測定およびモニタは、例えば、ステップダウンされた電力Ｅ_{Ｓｕｐｐｌｙ}（ｔ）の電圧成分Ｖ_{Ｓｕｐｐｌｙ}（ｔ）のサンプリング又は継続的な測定を行い、測定された時間ｔの関数としての電圧成分Ｖ_{Ｓｕｐｐｌｙ}（ｔ）の値を、例えばコンピュータによる読み取るが可能な媒体等のストレージ（図示しない）に格納することで行われてもよい。電圧成分Ｖ_{Ｓｕｐｐｌｙ}（ｔ）は、例えばサブステーション分配バス等の上でモニタされてもよい。さらに、電圧成分Ｖ_{Ｓｕｐｐｌｙ}（ｔ）は、送信のために測定が実施されるあらゆるポイント、もしくはＥＲシステム５００内の分配システムにおいて測定されてもよい。

同様に、ＬＴＣトランスフォーマの高電圧側に入力される電力Ｅ_Ｉｎ（ｔ）の電圧成分Ｖ_Ｉｎ（ｔ）について測定およびモニタがなされてもよい。さらに、ステップダウンされた電力Ｅ_{Ｓｕｐｐｌｙ}（ｔ）の電流成分Ｉ_{Ｓｕｐｐｌｙ}（ｔ）および電力Ｅ_Ｉｎ（ｔ）の電流成分Ｉ_Ｉｎ（ｔ）について測定およびモニタがなされてもよい。ここで、電力Ｅ_Ｉｎ（ｔ）の、電圧成分Ｖ_Ｉｎ（ｔ）と電流成分Ｉ_Ｉｎ（ｔ）との間の位相差φ_Ｉｎ（ｔ）について測定およびモニタがなされてもよい。同様に、電力供給Ｅ_{Ｓｕｐｐｌｙ}（ｔ）の、電圧成分Ｖ_{Ｓｕｐｐｌｙ}（ｔ）と電流成分Ｉ_{Ｓｕｐｐｌｙ}（ｔ）との間の位相差φ_{Ｓｕｐｐｌｙ}（ｔ）について測定およびモニタがなされてもよい。

ＥＲシステム５００は、通信リンク４３０又は５１０上のＥＣシステム４００に、電気エネルギー供給状態情報を提供してもよい。電気エネルギー供給状態情報は、モニタされた電圧成分Ｖ_{Ｓｕｐｐｌｙ}（ｔ）を含んでもよい。電気エネルギー供給状態情報は、さらに電圧成分Ｖ_Ｉｎ（ｔ）、電流成分Ｉ_Ｉｎ（ｔ）、および／又は位相差φ_Ｉｎ（ｔ）を、時間ｔの関数として含んでもよい。電気エネルギー供給状態情報は、さらに、例えばＬＴＣトランスフォーマの負荷比率（load rating）を含んでもよい。

電気エネルギー供給状態情報は、周期的、例えば毎秒、５秒毎、１０秒毎、３０秒毎、６０秒毎、１２０秒毎、６００秒毎、もしくは本発明の趣旨の範囲内の、当業者により決定されるあらゆる間隔を置いてＥＣシステム４００に供給されてもよい。時間間隔はＥＣシステム４００又はＥＲシステム５００により設定されてもよい。代わりに、電気エネルギー供給状態情報は、ＥＣシステム４００又はＥＲシステム５００に断続的に供給されてもよい。

さらに、電気エネルギー供給状態情報は、ＥＣシステム４００からの要求に応じて、又は所定のイベントが検出された場合に、ＥＣシステム４００に転送されてもよい。所定のイベントは、例えば、電圧成分Ｖ_{Ｓｕｐｐｌｙ}（ｔ）が所定の時間間隔に渡って、定義された閾値Ｖ_{ＳｕｐｐｌｙＴｈｒｅｓｈｏｌｄ}（例えば１３０Ｖ）より大きい（又は小さい）値だけ変化した場合、ＥＲシステム５００の１以上の部品の温度が定義された閾値を超えた場合、等を含んでよい。
ＥＤシステム３００

ＥＤシステム３００は、複数のスマートメータ３３０を含む。ＥＤシステム３００は、さらにオプションとして少なくとも１つのコレクタを含んでもよい。ＥＤシステム３００は、通信リンク３１０を使用してネットワーク１７０を組み合わされてもよい。コレクタ３５０は通信リンク３２０を使用して複数のスマートメータ３３０を組み合わされてもよい。スマートメータ３３０は、通信リンクも含みうる１以上の電力供給ライン３４０を用いて、ＥＲシステム５００と組み合わされてもよい。

各スマートメータ３３０は、関連するユーザ１５０，１６０（図１に示す）によるエネルギー使用量データの測定、記憶、および報告を行うよう構成される。各スマートメータ３３０は、さらにユーザ１５０，１６０におけるエネルギー使用量の測定および決定を行うよう構成される。ここでエネルギー使用量は、ユーザ１５０，１６０により使用される、時間の関数としての、電力Ｅ_{Ｍｅｔｅｒ}（ｔ）の、電圧成分Ｖ_{Ｍｅｔｅｒ}（ｔ）と電流成分Ｉ_{Ｍｅｔｅｒ}（ｔ）を含む。スマートメータ３３０は、離散時間ｔ_ｓにおける電力Ｅ_{Ｍｅｔｅｒ}（ｔ）の、電圧成分Ｖ_{Ｍｅｔｅｒ}（ｔ）と電流成分Ｉ_{Ｍｅｔｅｒ}（ｔ）を測定してもよい。ここでｓはサンプリング周期であり、例えばｓ＝５秒、１０秒、３０秒、６０秒、３００秒、６００秒、又はそれ以上である。例えば、スマートメータ３３０は、エネルギー使用量を、１分（ｔ_{６０ｓｅｃ}）、５分（ｔ_{３００ｓｅｃ}）、１０分（ｔ_{６００ｓｅｃ}）、それ以上、もしくはスマートメータ３００により（例えば乱数発生器を使用して）変更される時間間隔を置いて測定してもよい。

スマートメータ３３０は、測定した電圧Ｖ_{Ｍｅｔｅｒ}（ｔ）および／又はＩ_{Ｍｅｔｅｒ}（ｔ）の値を所定の時間間隔（例えば５分、１０分、３０分、それ以上）について平均してもよい。スマートメータ３３０は、測定した電力使用量Ｅ_{Ｍｅｔｅｒ}（ｔ）（測定した電圧成分Ｖ_{Ｍｅｔｅｒ}（ｔ）および／又は電流成分Ｉ_{Ｍｅｔｅｒ}（ｔ）を含む）を、例えばコンピュータによる読み取り可能な媒体等のローカル（又はリモート）ストレージ（図示しない）に、スマートメータデータとして格納する。

各スマートメータ３３０は、ターゲット成分帯（target component band）の外側の値となったあらゆる電圧Ｖ_{Ｍｅｔｅｒ}（ｔ）、電流Ｉ_{Ｍｅｔｅｒ}（ｔ）、又はエネルギー使用量Ｅ_{Ｍｅｔｅｒ}（ｔ）について、「例外報告（report-by exception）」モードによって動作することができる。ターゲットコンポーネント帯は、ターゲット電圧帯、ターゲット電流帯、又はターゲットエネルギー使用量帯を含んでよい。「例外報告」モードにおいては、スマートメータ３３０は、自発的に通信を開始し、スマートメータデータをＥＣシステム４００に送信する。「例外報告」モードは、それまで使用されていたスマートメータ３３０を再構成し、例えばシステム状態を変更することで回路内の最低電圧を要求された値に変更するのに使用される。

スマートメータデータは、通信リンク３２０を使用して、周期的にコレクタ３５０に供給されてもよい。加えて、スマートメータ３３０は、スマートメータデータを、通信リンク３２０上のコレクタ３５０から受信したスマートメータデータ要求信号に応じて供給してもよい。

代わりに（又は加えて）、スマートメータデータは周期的に、複数のスマートメータから直接、ＥＣシステム４００（例えばＭＡＳ４６０）に、通信リンク３２０、４１０、およびネットワーク１７０を使用して供給されてもよい。ここで、コレクタ３５０は迂回、もしくはＥＤシステム３００から除外されてもよい。さらに、スマートメータ３３０は、ＥＣシステム４００から受信したスマートメータデータ要求信号に応じて、スマートメータデータをＥＣシステム４００に直接供給してもよい。コレクタ３５０がない場合に、ＥＣシステム（例えばＭＡＳ４６０）は、ここで記述されるコレクタの３５０の機能を実行してもよい。

要求信号は、例えば、クエリー（query）又は読み出し信号、およびスマートメータデータが捜索される特定のスマートメータ３３０を識別するスマートメータ識別信号を含んでもよい。スマートメータデータは、各スマートメータ１３０について、以下の情報を含んでもよい。すなわち、例えば、キロワット時（ｋＷｈ）分配データ、ｋＷｈ受信データ、ｋＷｈ分配データおよび受信データの和、ｋＷｈ分配データおよび受信データの差、電圧レベルデータ、電流レベルデータ、電圧電流間位相角、ｋＶａｒデータ、時間間隔データ、要求データ、等である。

加えて、スマートメータ３３０は、スマートメータデータを、メータオートメーションシステムサーバ（ＭＡＳ）４６０に送信してもよい。スマートメータデータは、所定のスケジュール又はＭＡＳからの要求に従って周期的にＭＡＳ４６０に送信されてもよい。

コレクタ３５０は、複数のスマートメータ３３０のそれぞれから、通信リンク３２０を介してスマートメータデータを受信するよう構成される。コレクタ３５０は、受信したスマートメータデータを、例えばコンピュータによる読み取り可能なローカルストレージ（図示しない）に格納する。コレクタ３５０は、受信したスマートメータデータをコンパイルしてコレクタデータにする。ここで、受信したスマートメータデータは、例えば地理的なスマートメータ３３０の位置、スマートメータデータが収集された特定の時間帯（範囲）、コレクタ制御信号において識別されるスマートメータ３３０の部分集合等に基づいて、コレクタデータに統合されてもよい。受信したスマートメータデータのコンパイルにおいて、コレクタ３５０はスマートメータ３３０の全て（もしくは部分集合）から受信したスマートメータデータにおいて受信された、電圧成分Ｖ_{Ｍｅｔｅｒ}（ｔ）の値を平均してもよい。

ＥＣシステム４００は、例えば１５分間隔等を含む所定の時間間隔においてモニタされるスマートメータ３３０全ての部分集合について、選択または変更を行うことができる。ここで所定の時間間隔は、１５分より短くても長くてもよい。スマートメータ３３０全ての部分集合は、スマートメータ３３０に供給される電圧Ｖ_{Ｓｕｐｐｌｙ}（ｔ）の最低レベル制御を維持するための必要に応じて、ＥＣシステム４００による選択又は変更が可能である。

コレクタ３５０はスマートメータ３３０の全て（もしくは部分集合）からのスマートメータデータにおいて受信された電力Ｅ_{Ｍｅｔｅｒ}（ｔ）の値を平均してもよい。コンパイルされたコレクタデータは、通信リンク３１０およびネットワーク１７０を使用して、コレクタ３５０によりＥＣシステム４００に供給されてもよい。例えばコレクタ３５０は、コンパイルされたコレクタデータを、ＥＣシステム４００内のＭＡＳ４６０（又はＲＯＣ４９０）に送信してもよい。

コレクタ３５０は、ＥＣシステム４００から、コレクタ制御信号を、ネットワーク１７０および通信リンク３１０を介して受信するよう構成されている。受信したコレクタ制御信号に基づき、コレクタ３５０はさらに、複数のスマートメータ３３０の特定のものを選択し、選択されたスマートメータ３３０にスマートメータデータ要求信号を送信することでスマートメータデータのためのメータをクエリーするよう構成されてもよい。コレクタ３５０はその後、選択されたスマートメータ３３０からクエリーに応じて受信したスマートメータデータを収集する。選択可能なスマートメータ３３０は、複数のスマートメータ３３０のいずれか１以上を含んでよい。コレクタ制御信号は、例えば、クエリー（又は読み出し）されるスマートメータの識別子、識別されたスマートメータがＶ_{Ｍｅｔｅｒ}（ｔ）、Ｉ_{Ｍｅｔｅｒ}（ｔ）、Ｅ_{Ｍｅｔｅｒ}（ｔ）、および／又はφ_{Ｍｅｔｅｒ}（ｔ）（φ_{Ｍｅｔｅｒ}（ｔ）は、識別されたスマートメータ３３０において測定される電力Ｅ_{Ｍｅｔｅｒ}（ｔ）の、電圧Ｖ_{Ｍｅｔｅｒ}（ｔ）成分と電流Ｉ_{Ｍｅｔｅｒ}（ｔ）成分との間の位相差である）を測定する時刻、識別されたスマートメータ３３０からの最後の読み取り以降のエネルギー使用量情報等を含んでよい。コレクタ３５０は、それからコンパイル、およびコンパイルされたコレクタデータの、ＥＣシステム４００内のＭＡＳ４６０（および／又はＲＯＣ４９０）への送信を行う。
ＥＣシステム４００

ＥＣシステム４００は、ネットワーク１７０を用いて、ＥＤシステム３００および／又はＥＲシステム５００と通信を行う。ＥＣシステム４００は、１以上の通信リンク４１０を用いて、ネットワーク１７０を組み合わせられる。ＥＣシステム４００は、通信リンク４３０を用いてＥＲシステム５００と直接通信を行ってもよい。

ＥＣシステム４００は、ＭＡＳ４６０、データベース（ＤＢ）４７０，分配管理システム（distribution management system、ＤＭＳ）４８０、および地域オペレーションセンター（regional operation center、ＲＯＣ）４９０を含む。ＲＯＣ４９０は、コンピュータ（ＲＯＣコンピュータ）４９５、サーバ（図示しない）およびデータベース（図示しない）を含んでもよい。ＭＡＳ４６０は、それぞれ通信リンク４２０，４４０を用いて、ＤＢ４７０およびＤＭＳ４８０と組み合わせられてもよい。ＤＭＳ４８０は、通信リンク４３０を用いてＲＯＣ４９０およびＥＲシステム５００と組み合わせられてもよい。データベース４７０は、ＭＡＳ４６０と同じ（例えば、ほぼ同じ、その内側）位置に設けられてもよく、例えばネットワーク１７０でアクセス可能な離れた位置に設けられてもよい。

ＥＣシステム４００は、モニタされるスマートメータ３３０の部分集合から、ＥＣシステム４００が以前モニタするよう選択したスマートメータ３３０を選択から除外し、モニタされるスマートメータ３３０の部分集合に含まれていないが例外報告モードで動作しているスマートメータ３３０を選択する。ＥＣシステム４００は、この変更を、選択されていないスマートメータ３３０から自発的に送信されたスマートデータを受信した後に実行する。ここで、ＥＣシステム４００は、選択から除外されたスマートメータ３３０との接続を削除又は終了し、新たに選択された、例外報告モードで動作する、スマートメータ３３０との間で新たな接続を生成する。ＥＣシステムはさらに、複数のスマートメータ３３０のうち、例えば最小の電圧成分Ｖ_{Ｍｅｔｅｒ}（ｔ）を含むスマートメータデータをＥＣシステムに送信しているいずれか１以上を選択し、最小の電圧成分Ｖ_{Ｍｅｔｅｒ}（ｔ）を供給するスマートメータ３３０から受信されたスマートメータデータに基づいてエネルギー分配パラメータＣ_ＥＤを生成するよう構成される。

ＭＡＳ４６０は、コレクタ３５０からコレクタデータを受信するコンピュータ（図示しない）を含んでもよい。ここでコレクタデータは、選択されたスマートメータ３３０の部分集合（又は全て）から収集されたスマートメータデータを含む。ＭＡＳ４６０は、さらに、ＲＯＣ４９０から受信されたクエリーに応じて、スマートデータを回収してＲＯＣ４９０に転送するよう構成される。ＭＡＳ４６０は、スマートメータデータを含むコレクタデータを、ローカルストレージおよび／又はＤＢ４７０に格納してもよい。

ＤＭＳ４８０は、サブステーション５３０から電気エネルギー供給状態情報を受信するよう構成されたコンピュータを含んでもよい。ＤＭＳ４８０は、さらに、ＲＯＣ４９０から受信されたクエリーに応じて、測定された電圧成分Ｖ_{Ｍｅｔｅｒ}（ｔ）の値および電力Ｅ_{Ｍｅｔｅｒ}の値を回収して転送するよう構成される。ＤＭＳ４８０は、さらに、ＲＯＣ４９０から受信されたクエリーに応じて、測定された電流成分Ｉ_{Ｍｅｔｅｒ}（ｔ）の値を回収して転送するよう構成されてもよい。ＤＭＳ４８０は、さらに「例外報告」モードで動作するスマートメータ３３０から全ての「例外報告」電圧Ｖ_{Ｍｅｔｅｒ}（ｔ）を回収し、電圧Ｖ_{Ｍｅｔｅｒ}（ｔ）を、所定のタイミング（例えば１５分置き、それより短い（長い）間隔、又は変動するタイミング）で継続的に読み取られる制御ポイントの１つに割り当てる。「例外レポート」電圧Ｖ_{Ｍｅｔｅｒ}（ｔ）は、ＥＣ５００セットポイントを制御するのに使用されてもよい。

ＤＢ４７０は複数の図示しない関係データベース（relational databases）を含んでもよい。ＤＢ４７０は、各スマートメータ３３０、各コントローラ３５０、各サブステーション５３０、および地理的領域（緯度、経度、および高度を含む）の履歴データを含む多くのレコードを含む。ここで地理的領域は、スマートメータ３３０、コレクタ３５０、およびサブステーション５３０が位置していた領域である。

例えば、ＤＢ４７０は各スマートメータ３３０について、以下の情報の１以上を含んでもよい。すなわち、地理的位置（緯度、経度、および高度を含む）、スマートメータの識別番号、アカウント番号、アカウント名、請求先住所、電話番号、モデルおよびシリアルナンバーを含むスマートメータのタイプ、該スマートメータが最初に使用された日時、スマートメータが最後に読まれた（クエリーされた）時のタイムスタンプ、最後に読み出されたときに受信されたスマートメータデータ、読み出される情報のタイプも含むスマートメータが読み出される（クエリーされる）スケジュール、等である。

スマートメータの履歴データは、例えば、特定のスマートメータ３３０において使用された電力Ｅ_{Ｍｅｔｅｒ}（ｔ）を時間の関数として含む。時間ｔは、例えば受信された電力Ｅ_{Ｍｅｔｅｒ}（ｔ）の大きさ（magnitude）(ｋＷｈ)がスマートメータ３３０において測定又は決定された離散間隔において測定される。スマートメータの履歴データは、スマートメータ３３０において受信された電気エネルギーＥ_{Ｍｅｔｅｒ}（ｔ）の電圧成分Ｖ_{Ｍｅｔｅｒ}（ｔ）を含む。スマートメータの履歴データは、スマートメータ３３０において受信された電気エネルギーＥ_{Ｍｅｔｅｒ}（ｔ）の電流成分Ｉ_{Ｍｅｔｅｒ}（ｔ）および／又は位相差φ_{Ｍｅｔｅｒ}（ｔ）を含む。

既に述べたように、電圧成分Ｖ_{Ｍｅｔｅｒ}（ｔ）は、例えば５秒、１０秒、３０秒、１分、５分、１０分、１５分等のサンプリング周期で測定されてもよい。電流成分Ｉ_{Ｍｅｔｅｒ}（ｔ）および／又は受信された電力Ｅ_{Ｍｅｔｅｒ}（ｔ）の値もまた、実質的に電圧成分Ｖ_{Ｍｅｔｅｒ}（ｔ）と同じタイミングで測定されてもよい。

メモリのコストが安価である場合、ＤＢ４７０は、スマートメータがスマートメータ３３０から、まさに最初のものからスマートメータ３３０から受信された最新のものまでの履歴データを含んでよい。

ＤＢ４７０は、それぞれ測定された電圧成分Ｖ_{Ｍｅｔｅｒ}（ｔ）、電流成分Ｉ_{Ｍｅｔｅｒ}（ｔ）、位相成分φ_{Ｍｅｔｅｒ}（ｔ）、および／又は電力成分Ｅ_{Ｍｅｔｅｒ}（ｔ）に関する時間値を含んでよく、時間値はスマートメータ３３０で生成されたタイムスタンプ値を含んでよい。タイムスタンプ値は、例えば年、月、日、時間、分、秒、および１秒のさらに一部分を示す値を含んでよい。代わりに、タイムスタンプは、例えばルックアップテーブルを用いてデコードされて年、月、日、時間、分、秒、および１秒のさらに一部分を決定する、コード化された値であってもよい。ＲＯＣ４９０および／又はスマートメータ３３０は、例えば米国標準基準局（U.S.National Institute of Standards and Technology (NIST)）から送信されるＷＷＶＢ原子時計信号等を受信し、その内部クロック（図示しない）をＷＷＶＢ原子時計信号に同期させるよう構成されてもよい。

ＤＢ４７０の履歴データは、さらに各コレクタ３５０に関する履歴コレクタデータを含んでもよい。履歴コレクタデータは以下の情報の１以上を含んでよい。すなわち、各コレクタ３５０に関連する特定のスマートメータ３３０、各コレクタの地理的位置（緯度、経度、および高度を含む）、モデルおよびシリアルナンバーを含むコレクタのタイプ、コレクタ３５０が最初に使用された日付、コレクタデータが最初にコレクタ３５０から受信された時のタイムスタンプ、受信されたコレクタデータ、送信される情報のタイプも含む、コレクタ３５０がコレクタデータを送信するスケジュール等である。

履歴データはさらに、例えば時刻ｔにおいてコレクタ３５０の外部で測定された外部温度値Ｔ_{Ｃｏｏｌｌｅｃｔｏｒ}（ｔ）を含んでもよい。履歴データはさらに、各コレクタ３５０について、例えば以下の１以上を含んでもよい。時刻ｔにおいてコレクタ３５０の近隣で測定された気圧値Ｐ_{Ｃｏｏｌｌｅｃｔｏｒ}（ｔ）、時刻ｔにおいてコレクタ３５０の近隣で測定された湿度値Ｈ_{Ｃｏｏｌｌｅｃｔｏｒ}（ｔ）、時刻ｔにおいてコレクタ３５０の近隣において測定された、風の方向および強さを含む風ベクトル値Ｗ_{Ｃｏｏｌｌｅｃｔｏｒ}（ｔ）、時刻ｔにおいてコレクタ３５０の近隣で測定された日照値Ｌ_{Ｃｏｏｌｌｅｃｔｏｒ}（ｔ）（ｋＷ／ｍ２）等である。

ＤＢ４７０の履歴データは、各サブステーション５３０に関するサブステーション履歴データを含んでもよい。サブステーション履歴データは、例えば以下の１以上を含んでもよい。すなわち、サブステーション５３０により電気エネルギーＥ_{Ｓｕｐｐｌｙ}（ｔ）が供給される特定のスマートメータ３３０の識別子、サブステーション５３０の地理的位置（緯度、経度、および高度を含む）、分配回路の数、トランスフォーマの数、各トランスフォーマの、モデル、シリアルナンバー、および最大メガボルトアンペア（ＭＶＡ）比率を含むトランスフォーマタイプ、電圧レギュレータの数、各電圧レギュレータの、モデルおよびシリアルナンバーを含む電圧レギュレータタイプ、サブステーション５３０から最後にサブステーションデータが受信された際のタイムスタンプ、受信されたサブステーションデータ、供給される情報のタイプも含む、サブステーション５３０が電気エネルギー供給状態情報を送信するスケジュール等である。

サブステーション履歴データは、例えば、特定のスマートメータ３３０のそれぞれに供給される電力Ｅ_{Ｓｕｐｐｌｙ}（ｔ）を含んでもよく、ここでＥ_{Ｓｕｐｐｌｙ}（ｔ）はサブステーション５３０の出力において測定又は決定される。サブステーション履歴データは、供給された電力Ｅ_{Ｓｕｐｐｌｙ}（ｔ）の、測定された電圧成分Ｖ_{Ｓｕｐｐｌｙ}（ｔ）を含み、これは例えばトランスフォーマからの分配バス（図示しない）上で測定されてもよい。サブステーション履歴データは、さらに、供給された電力Ｅ_{Ｓｕｐｐｌｙ}（ｔ）の、測定された電流成分Ｉ_{Ｓｕｐｐｌｙ}（ｔ）を含む。既に述べたように、電圧成分Ｖ_{Ｓｕｐｐｌｙ}（ｔ）、電流成分Ｉ_{Ｓｕｐｐｌｙ}（ｔ）、および／又は電力Ｅ_{Ｓｕｐｐｌｙ}（ｔ）は、例えば５秒、１０秒、３０秒、１分、５分、１０分等のサンプリング周期で測定されてもよい。サブステーション履歴データは、さらに、電力Ｅ_{Ｓｕｐｐｌｙ}（ｔ）の電圧Ｖ_{Ｓｕｐｐｌｙ}（ｔ）信号と電流Ｉ_{Ｓｕｐｐｌｙ}（ｔ）信号との間の位相差値φ_{Ｓｕｐｐｌｙ}（ｔ）を含んでもよく、これはスマートメータ３３０に供給される電力Ｅ_{Ｓｕｐｐｌｙ}（ｔ）の力率を決定するのに使用されてもよい。

サブステーション履歴データは、さらに、例えばサブステーション５３０の入力のライン５２０上で受信される電力Ｅ_Ｉｎ（ｔ）を含んでもよい。ここで電力Ｅ_Ｉｎ（ｔ）はサブステーション５３０の入力において測定又は決定される。サブステーション履歴データは、受信される電力Ｅ_Ｉｎ（ｔ）の測定される電圧成分Ｖ_Ｉｎ（ｔ）を含んでもよい。ここでＶ_Ｉｎ（ｔ）は、例えばトランスフォーマの入力において測定される。サブステーション履歴データは、さらに、受信される電力Ｅ_Ｉｎ（ｔ）の測定される電流成分Ｉ_Ｉｎ（ｔ）を含んでもよい。既に述べたように、電圧成分Ｖ_Ｉｎ（ｔ）、電流成分Ｉ_Ｉｎ（ｔ）、および／又は電力Ｅ_Ｉｎ（ｔ）は、例えば５秒、１０秒、３０秒、１分、５分、１０分等のサンプリング周期で測定されてもよい。サブステーション履歴データは、さらに、電力Ｅ_Ｉｎ（ｔ）の電圧成分Ｖ_Ｉｎ（ｔ）信号と電流成分Ｉ_Ｉｎ（ｔ）信号との間の位相差φ_Ｉｎ（ｔ）を含んでもよい。電力Ｅ_Ｉｎ（ｔ）の力率は、位相差φ_Ｉｎ（ｔ）に基づいて決定されてもよい。

本発明の一側面によれば、ＥＣシステム４００は、スマートメータ３３０ごとのエネルギー使用量と比較するための、サブステーションレベルにおける統合されたｋＷデータ、サブステーションレベルにおける電圧データ、および気候データを保存し、ＶＣＣシステム２００におけるエネルギー節約を決定し、線形回帰を使用して、計算から気候、負荷の増大、経済的影響等を取り除く。

ＶＣＣシステム２００において、制御は、例えばＲＯＣコンピュータ４９５から開始されてもよい。ここで、例えば図３に示されるように、コントロール画面３０５がＲＯＣコンピュータ４９５において表示されてもよい。コントロール画面３０５は、ＥＲシステム５００の特定のサブステーション５３０（例えばトラブサブステーション（ＴＲＡＢＵＥ ＳＵＢＳＴＡＴＩＯＮ））に対するデータに対応してもよい。ＲＯＣコンピュータ４９５は、例えば、ユーザ１５０，１６０のためのＥＤシステム３００から受信されたスマートメータデータに基づいて、サブステーション５３０のロードタップチェンジングトランスフォーマを、制御および（必要であれば）オーバーライドできる。ＥＤシステム３００は、ユーザ位置１５０，１６０に対して供給される電力の電圧を、平均して１５分の間隔で、要求された電圧の限界内において決定してもよい。

システムのセキュリティのために、サブステーション５３０は、ＲＯＣ４９０および／又はＤＭＳ４８０から、直接通信リンク４３０を通じて制御されてもよい。

さらに、オペレータは、ＲＯＣコンピュータ４９０上の電圧制御プログラムを開始することができる。電圧制御プログラムは、必要であれば制御をオーバーライドし、例えばＥＲシステム５００のサブステーションＬＴＣトランスフォーマ（図示しない）の制御に使用されるユーザ電圧Ｖ_{Ｍｅｔｅｒ}（ｔ）の読み出しに必要な時間をモニタする。

図４は、本発明の原理による電圧制御管理（ＶＣＣ）プロセスの一例を示す。ＶＣＣプロセスは例えば図２に示されるＶＣＣシステム２００により実行されるが、これに限定されない。

図２および４によれば、スマートメータ３３０において受信および測定された電力Ｅ_{Ｍｅｔｅｒ}（ｔ）の電圧成分Ｖ_{Ｍｅｔｅｒ}（ｔ）に対して、ターゲット電圧帯Ｖ_{Ｂａｎd−ｎ}が決定されてもよい（ステップ６１０）。ターゲット電圧帯Ｖ_{Ｂａｎd−ｎ}は、電圧セットポイントの値Ｖ_ＳＰおよび許容できる電圧の変動範囲ΔＶを設定することで、式（１）Ｖ_{Ｂａｎd−ｎ}＝Ｖ_ＳＰ＋ΔＶにより決定される。例えば、ターゲット電圧帯Ｖ_{Ｂａｎd−ｎ}に対し、電圧セットポイントの値が１２０Ｖ、許容できる電圧の変動範囲ΔＶが５％（＋／−５％）と決定してもよい。この例では、ターゲット電圧帯Ｖ_{Ｂａｎd−ｎ}は約１１４Ｖ（すなわち１２０Ｖ−（１２０Ｖｘ０．０５０））から約１２６Ｖ（すなわち１２０Ｖ＋（１２０Ｖｘ０．０５０））となる。

サブステーション５３０において測定される電圧成分Ｖ_{Ｓｕｐｐｌｙ}（ｔ）および電力Ｅ_{Ｓｕｐｐｌｙ}（ｔ）の値は、ＤＭＳ４８０から回収される（ステップ６２０）。選択された複数のスマートメータ３３０の部分集合において受信および測定された現在、もしくはもっとも最近の電圧成分Ｖ_{Ｍｅｔｅｒ}（ｔ）および電力Ｅ_{Ｍｅｔｅｒ}（ｔ）の値は、ＭＡＳ４６０（または例えばＲＯＣ４９０内のコンピュータによる読み取り可能な媒体のようなローカルストレージ）から回収される（ステップ６３０）。上述したとおり、現在、もしくはもっとも最近の電圧成分Ｖ_{Ｍｅｔｅｒ}（ｔ）および電力Ｅ_{Ｍｅｔｅｒ}（ｔ）の値は、選択された複数のスマートメータ３３０の部分集合において受信および測定され、コレクタ３５０を介してＭＡＳ４６０に転送される。

代わりに、現在、もしくはもっとも最近の電圧成分Ｖ_{Ｍｅｔｅｒ}（ｔ）および電力Ｅ_{Ｍｅｔｅｒ}（ｔ）の値は、コレクタ３５０又は選択された複数のスマートメータ３３０の部分集合から直接回収されてもよい（ステップ６３０）。

現在、もしくはもっとも最近の電圧成分Ｖ_{Ｍｅｔｅｒ}（ｔ）および電力Ｅ_{Ｍｅｔｅｒ}（ｔ）の値は、コレクタ３５０から受信されたスマートメータデータ要求に応じて、選択された複数のスマートメータ３３０の部分集合において測定される。コレクタ３５０は、ＭＡＳ４６０（又はＲＯＣ４９０）から受信されるコレクタ制御信号に応じてスマートメータデータ要求を送信してもよい。

現在、もしくはもっとも最近の電圧成分Ｖ_{Ｍｅｔｅｒ}（ｔ）の値は、選択された数のスマートメータ３３０について平均されて、選択されたスマートメータ３３０に分配される電力の平均電圧成分Ｖ_{Ｍｅｔｅｒ‐Ａｖｇ}（ｔ）が決定されてもよい。この平均電圧成分Ｖ_{Ｍｅｔｅｒ‐Ａｖｇ}（ｔ）は、その後ターゲット電圧帯Ｖ_{Ｂａｎd−ｎ}と比較されて、平均電圧成分Ｖ_{Ｍｅｔｅｒ‐Ａｖｇ}（ｔ）がターゲット電圧帯Ｖ_{Ｂａｎd−ｎ}内にあるか判定される（ステップ６５０）。

平均電圧成分Ｖ_{Ｍｅｔｅｒ‐Ａｖｇ}（ｔ）がターゲット電圧帯Ｖ_{Ｂａｎd−ｎ}の外側にあった場合、サブステーション５３０により出力される電圧成分Ｖ_{Ｓｕｐｐｌｙ}（ｔ）のセットポイント電圧Ｖ_ＳＰを変更するとの決定がなされる（ステップ６６０におけるＹｅｓ）。エネルギー分配パラメータＣ_ＥＤが生成されてサブステーション５３０に送信され、出力電圧成分Ｖ_{Ｓｕｐｐｌｙ}（ｔ）のセットポイント電圧Ｖ_ＳＰが調整されてもよい（ステップ６７０）。新しいセットポイント電圧Ｖ_ＳＰがＤＭＳ４８０により計算されてもよい。ＬＴＣトランスフォーマが使用されている箇所では、セットポイント電圧Ｖ_ＳＰは最大レート、例えば１５分ごとに１Ｖで増加（又は減少）してもよい（注：例えばＬＴＣトランスフォーマにおいて、１ステップで電圧が０．６２５％変化する）。なお、セットポイント電圧Ｖ_ＳＰは、例えば、一度にコンマ数ボルト、もしくは複数ボルトのレートで増加（又は減少）してもよい。エネルギー分配パラメータＣ_ＥＤは、例えばロードタップ係数を含んでもよい。セットポイント電圧Ｖ_ＳＰは例えばコンマ数ボルト（すなわち、０．０１Ｖ、０．０２Ｖ、．．．、０．１Ｖ、０．２Ｖ、．．．１．０Ｖ．．．、等）単位で上方（又は下方）に調整されてもよい。

さらに、Ｖ_{Ｓｕｐｐｌｙ}（ｔ）又はＶ_{Ｍｅｔｅｒ‐Ａｖｇ}（ｔ）電圧成分が所定の最低電圧範囲（例えば約１１８Ｖから約１１９Ｖ）に到達又は下回った場合には、セットポイント電圧Ｖ_ＳＰは引き上げられてもよい。セットポイント電圧Ｖ_ＳＰが上昇させられた場合、Ｖ_{Ｓｕｐｐｌｙ}（ｔ）又はＶ_{Ｍｅｔｅｒ‐Ａｖｇ}（ｔ）電圧成分は、セットポイント電圧Ｖ_ＳＰが再度下げられる前の２４時間に渡って、より高い電圧範囲にとどまる。

平均電圧成分Ｖ_{Ｍｅｔｅｒ‐Ａｖｇ}（ｔ）がターゲット電圧帯Ｖ_{Ｂａｎd−ｎ}の内側にあった場合、サブステーション５３０により出力される電圧成分Ｖ_{Ｓｕｐｐｌｙ}（ｔ）のセットポイント電圧Ｖ_ＳＰを変更しないとの決定がなされ（ステップ６６０におけるＮｏ）、ＶＣＣプロセスを終了するか否かの決定がなされてもよい（ステップ６８０）。ＶＣＣプロセスを終了しないとの決定がなされた場合（ステップ６８０におけるＮｏ）、ＶＣＣステップが繰り返される。

本発明の一側面によれば、コンピュータプログラムを格納したコンピュータによる読み取り可能な媒体が供給され、コンピュータプログラムが実行されると、例えばＲＯＣ４９５（図２に示す）が図４に係るＶＣＣプロセスを実行する。コンピュータプログラムは、ステップ６１０から６８０のそれぞれに対するコードセグメント又はコードセクションを含むコンピュータによる読み取り可能な媒体に、明白に実装されてもよい。

図５Ａは、本発明の一側面に係る、選択されたスマートメータ３３０において受信および測定される電圧成分Ｖ_{Ｍｅｔｅｒ}（ｔ）および電力Ｅ_{Ｍｅｔｅｒ}（ｔ）をモニタするプロセスの一例を示す。

図２および図５Ａによれば、最初にスマートメータ３３０の部分集合が、パワーライン３４０と組み合わせられたスマートメータ３３０から選択される。これらはサブステーション５３０から出力される電気エネルギーＥ_{Ｓｕｐｐｌｙ}（ｔ）の供給を受ける（ステップ７１０）。部分集合は、ランダムに、または所定の基準に従って選択されたスマートメータ３３０の１以上（もしくは全て）を含んでよい。所定の基準は、例えば、スマートメータ履歴データ、気候条件、地理的領域、日照、特定のスマートメータ３３０におけるエネルギー使用履歴等を含んでよい。スマートメータ３３０は、例えばＲＯＣ４９０又はＭＡＳ４６０において選択されてもよい。

選択されたスマートメータ３３０の部分集合からスマートメータデータを取得するために、スケジュールが生成されてもよい（ステップ７２０）。スケジュールにおいて、例えば、受信された電圧成分Ｖ_{Ｍｅｔｅｒ}（ｔ）および電力Ｅ_{Ｍｅｔｅｒ}（ｔ）が、例えば５秒、１０秒、３０秒、１分、５分、１０分、１５分ごとに選択されたスマートメータ３３０の部分集合において測定されてもよい。生成されたスケジュールは、コレクタ制御信号の一部として、選択されたスマートメータ３３０の部分集合に関するコレクタ３５０に供給されてもよい（ステップ７３０）。コレクタ制御信号は、例えばＲＯＣ４９０又はＭＡＳ４６０で生成され、通信リンク４１０およびネットワーク１７０を介してコレクタ３５０に送信されてもよい。

コレクタ３５０は、供給されたコレクタ制御信号又は既に受信したスケジュールに基づき、スマートメータデータ要求信号を、通信リンク３２０を介して、選択されたスマートメータ３３０の部分集合に送信してもよい。スマートメータデータ要求信号は、例えば、コレクタ制御信号の中で供給されたスケジュールを含んでもよい。スケジュールは、選択されたスマートメータ３３０の部分集合に格納され、スマートメータ３３０によって使用されて、関連するユーザ１５０（１６０）に対する受信された電圧成分Ｖ_{Ｍｅｔｅｒ}（ｔ）および電力Ｅ_{Ｍｅｔｅｒ}（ｔ）のモニタおよび報告が実行される。

コレクタ３５０は、関連するユーザ１５０（１６０）に対する受信された電圧成分Ｖ_{Ｍｅｔｅｒ}（ｔ）および電力Ｅ_{Ｍｅｔｅｒ}（ｔ）を含む、報告されたスマートメータデータを、選択されたスマートメータ３３０の部分集合から、通信リンク３２０を介して受信する。コレクタ３５０は受信したスマートメータデータをコンパイルし、コレクタデータを生成して、コレクタデータをＥＣシステム４００に送信する。

コレクタデータは、コレクタ３５０から受信され（ステップ７４０）、ＥＣシステム４００に局地的（locally）（又は離間して（remotely））格納される。特に、受信されたコレクタデータは、局地的に、例えばＲＯＣ４９０、ＭＡＳ４６０、および／又はＤＢ４７０に格納される。

本発明の一側面によれば、コンピュータプログラムを格納したコンピュータによる読み取り可能な媒体が供給され、コンピュータプログラムが実行されると、例えばＲＯＣ４９５（図２に示す）が図５Ａに係る電圧成分および電力成分をモニタするプロセスを実行する。コンピュータプログラムは、ステップ７１０から７５０のそれぞれに対するコードセグメント又はコードセクションを含むコンピュータによる読み取り可能な媒体に、明白に実装されてもよい。

図５Ｂは、本発明の原理に係る、「例外報告モード」において動作するスマートメータ３３０の選択および既に選択されたスマートメータ３３０の選択解除のプロセスの一例を示す。

図２および図５Ｂによれば、ＥＣシステム４００は、例外報告モードにおいて動作するスマートメータ３３０の１以上から受信された自発的なスマートメータデータを確認又はモニタするよう構成される（ステップ７６０）。自発的なスマートメータデータが特定のスマートメータ３３０から受信されていれば（ステップ７６０のＹｅｓ）、ＥＣシステム４００は特定のスマートメータ３３０の選択（ステップ７６５）に進み、スマートメータ３３０への通信リンクを生成し（ステップ７７０）、そうでなければ、ＥＣシステム４００は自発的なスマートメータデータのモニタを継続する（ステップ７６０のＮｏ）。ＥＣシステム４００は既に選択されている、すなわち複数のスマートメータ３３０からモニタされるスマートメータ３３０の部分集合の一部として選択されていた、スマートメータ３３０の選択を解除し（ステップ７７５）、選択が解除されたスマートメータ３３０への通信リンクを停止する（ステップ７８０）。ＥＣシステム４００は自発的なスマートメータデータを、電圧セットポイントの決定および電圧セットポイントの調整のためのＥＲシステム５００への電圧セットポイントの供給に使用してもよい（ステップ７８５）。

本発明の一側面によれば、コンピュータプログラムを格納したコンピュータによる読み取り可能な媒体が供給され、コンピュータプログラムが実行されると、例えばＲＯＣ４９５（図２に示す）が例外報告モードにおいて動作するスマートメータの選択および既に選択されているスマートメータの選択解除のプロセスを実行する。コンピュータプログラムは、ステップ７６０から７８５のそれぞれに対するコードセグメント又はコードセクションを含むコンピュータによる読み取り可能な媒体に、明白に実装されてもよい。

図６は、本発明の原理に係る、ユーザ１５０、１６０に供給される電力の電圧の、時刻に対するグラフを示す。特に、上側の波形８０５は、ＶＣＣシステム２００のない状態での、ユーザ１５０，１６０に分配される電力における電圧変動の例を示す。下側の波形８０８は、ＶＣＣシステム２００がある状態での、ユーザ１５０，１６０に分配される電力における電圧変動の例を示す。上側の波形８０５と下側の波形８０８との間の領域８０７は、ＶＣＣシステム２００を用いて節約されたエネルギーを示す。

図６に示されるように、下側の波形８０８は、多くの電圧変動および多くの損失を示す上側の波形８０５に比べて、電圧変動においてより狭いレンジ（少ない損失）を有しており、その結果、下側の波形８０８においては、実質的に電力損失の低減が実現されている。例えば、電圧８０５は約１１４Ｖと約１２７Ｖとの間で変動する。これに対し、ＶＣＣシステム２００においては、電圧波形８０８の変動は、例えば約１１４Ｖと約１２０Ｖの間に削減される。グラフに示されるように、ＶＣＣシステム２００は、ユーザ１５０，１６０の挙動に関係なく信頼性の高い電力削減を提供する。

図７は、図３に示されるコントロール画面３０５に表示される情報に関連づけられるサブステーション５３０におけるＬＴＣトランスフォーマにおいて、例えば生成される電力のサブステーション電圧Ｖ_{Ｓｕｐｐｌｙ}（ｔ）の波形８１０の一例を示す。波形８２０は、例えば２０の最低レベル（最悪ケース）のユーザ電圧Ｖ_{Ｍｅｔｅｒ}（ｔ）（例えば、ある分配回路の１０の最悪の電圧と、他の分配回路の１０の最悪の電圧との平均）を示す。これらは、例えば６４００のユーザ１５０，１６０（図１に示す）に対し、ある期間において電力を供給する２つの分配回路において、任意の１タイミングでモニタされるものである。特にグラフ８１０は、サブステーション５３０（例えば図３のＴＲＡＢＵＥ ＳＵＢＳＴＡＴＩＯＮ）において生成される電力における電圧変動（例えば、回路の組のそれぞれにおける電圧８１２の変動と電圧８１４の変動との平均）および、ユーザ１５０，１６０に分配される電力における電圧８２０の変動（例えば、回路の組におけるもの）の一例を示す。

時刻ｔ_０より前の波形８１０および８２０は、ＶＣＣシステム２００がない状態での、サブステーション５３０により供給される電力Ｅ_{Ｓｕｐｐｌｙ}（ｔ）およびユーザ１５０，１６０により受信される電力Ｅ_{Ｍｅｔｅｒ}（ｔ）における電圧変動を示す。時刻ｔ_０より後の波形８１０および８２０は、ＶＣＣシステム２００がある状態での、サブステーション５３０により供給される電力Ｅ_{Ｓｕｐｐｌｙ}（ｔ）およびユーザ１５０，１６０により受信される電力Ｅ_{Ｍｅｔｅｒ}（ｔ）における電圧変動を示す。図７に示されるように、電圧制御が適用される前（すなわち、ｔ_０の前）、サブステーション５３０により供給される電力Ｅ_{Ｓｕｐｐｌｙ}（ｔ）の電圧８１２，８１４（平均電圧信号８１０を有する）は、概して、例えば約１２３Ｖと約１２６Ｖの間で変動する。そしてユーザ１５０，１６０により受信される電力Ｅ_{Ｍｅｔｅｒ}（ｔ）の電圧波形８２０は、概して、例えば約１２１Ｖと１２４Ｖとの間で変動する。電圧制御が適用された後は、電圧波形８１２，８１４（８１０）は、概して、例えば約１２０Ｖと約１２２Ｖとの間で変動し、電圧波形８２０は、概して、例えば約１１６Ｖと約１２１Ｖとの間で変動する。従って、ＶＣＣシステム２００は、ユーザ１５０，１６０をより低いバンドレベルで動作させることができる。

本発明の原理に係るＶＣＣシステム２００の動作の結果として得られるエネルギーの節約（図６に示す）は、対応する参照電圧セットポイントＶ_ＳＰ（ｔ）の値に対して、サブステーション５３０により供給される電力の電圧成分Ｖ_{Ｓｕｐｐｌｙ}（ｔ）および電力Ｅ_{Ｓｕｐｐｌｙ}（ｔ）レベルを測定することで、測定および／又は確認される。図７に示す例では、電圧成分Ｖ_{Ｓｕｐｐｌｙ}（ｔ）および電力Ｅ_{Ｓｕｐｐｌｙ}（ｔ）レベルは、電圧制御が適用されたトランスフォーマ出力（図示しない）において測定される。しかしながら測定は、送信又は分配システムに対する測定が可能なあらゆるポイントにおいて実行可能である。

図８は、ＶＣＣシステム２００において電圧制御がなされない場合の、時刻ｔ_０（図７に示す）より前において、ＤＭＳ４８０（図２に示す）により１時間ごとに収集（電圧およびエネルギーの測定を含む）されたデータの例を示す。図８に示されるように、収集されたデータは、例えば、サブステーション５３０から出力される電力Ｅ_{Ｓｕｐｐｌｙ}（ｔ）の、日付、時刻（時、分、秒）、電力レベル（ＭＷａｔｔ）、無効電力レベル（ＭＶＡｒ）、電圧（Ｖ）、皮相電力レベル（ＭＶＡ）、力率（ＰＦ）、損失率、および損失ＦＴＲを含む。

図９は、ＶＣＣシステム２００において電圧制御がなされている場合の、時刻ｔ０（図７に示す）より前において、ＤＭＳ４８０（図２に示す）により１時間ごとに収集（電圧およびエネルギーの測定を含む）されたデータの例を示す。図９に示されるように、収集されたデータは、例えば、サブステーション５３０から出力される電力Ｅ_{Ｓｕｐｐｌｙ}（ｔ）の、日付、時刻（時、分、秒）、電力レベル（ＭＷａｔｔ）、無効電力レベル（ＭＶＡｒ）、電圧（Ｖ）、皮相電力レベル（ＭＶＡ）、力率（ＰＦ）、ロードファイナンシャルトランスミッションライツ（ＦＴＲ）、および損失ＦＴＲを含む。

図８のデータを図９と比べると、電圧Ｖ_{Ｓｕｐｐｌｙ}（ｔ）および電力Ｅ_{Ｓｕｐｐｌｙ}（ｔ）の測定結果は、電圧を低下させることの、例えばユーザ１５０，１６０における電力使用量に対する、かなりの効果を示している。ここで、サブステーション５３０（図２に示す）のトランスフォーマ（図示しない）における１時間ごとのデータは１時間ごとに保存されてもよい。電圧制御および／又は管理は本発明の原理に従って実行されてもよく、ＶＣＣシステム２００の実装前（図８）および実装後（図９）のエネルギー使用は、分配回路（例えば、サブステーション５３０からの、又はサブステーション５３０内の）における２つの異なる電圧レベルにおいて比較されてもよい。図８および９に示された例において、実装前の電圧は、例えば約１２３Ｖから約１２５Ｖの間で変動し、実装後の電圧は、例えば約１２０Ｖから約１２２Ｖの間で変動する。

図７に示されるように、ＶＣＣシステム２００は分配回路から供給される２０の最悪ケースの電圧をモニタでき、例えば図６に示されるように、ソースバス電圧Ｖ_ＳＰ（ｔ）を低バンドにおいて動作するよう維持できる。ＶＣＣシステム２００はまた、例えば「例外報告」の電圧モニタを行っているＥＣシステム４００から受信される情報に基づいて、２０の最悪ケースの電圧のために使用されるスマートメータ３３０を再度選択できる。ＶＣＣシステム２００は、これらの新規のスマートメータ３３０を、サブステーション５３０に接続されているスマートメータ３３０の全てから選択してもよい。

図８および図９に示される電圧Ｖ_{Ｓｕｐｐｌｙ}（ｔ）および電力Ｅ_{Ｓｕｐｐｌｙ}（ｔ）は、時間ごと、および２４時間で平均された値で配置されてもよい。２４時間で平均された値は、各時間について電力（ＭＷ）に対する電圧を計算し、これらを２４時間分加算し、電力（ＭＷ）の時間平均値と、２４時間全体の電力（ＭＷ）の、電圧に対する１日分の比と、を用いて重みづけされた２４時間分の電圧を計算することで、電力（ＭＷ）に対する電圧のせ正確な平均を示している。これにより、２４時間に対する１時間ごとの平均電力（ＭＷ）の値と、この平均電力使用量に関する、重みづけされた電圧が生成される。

図１０は、図７−９の例における、１−５時に対する計算データと、２４時間全ての平均と、の例を示す。

図１１は、本発明に係るＶＣＣシステム２００による電圧制御および／又は管理の実行前と後の、１日に渡って気候変数について収集されたデータの例を示す。特に、図１１は、例えば、ＴＲＡＢＵＥ ＳＵＢＳＴＡＴＩＯＮ（図３に示す）に最も近い位置の測候所であるリッチモンド国際空港等の国立測候所から収集されたデータである。示されるデータは、図７の例を同じ期間におけるものである。図１１に示されるデータは、電圧によるもの以外の電力変化を除去し、可能な限りの正確な測定を行うために使用されてもよい。

図１２は、本発明の原理に係る、対をなすテスト解析プロセスの適用例を示す。示されるように、例えば、ＶＣＣがオフモードである場合の、５月から１月までの期間における日ごと、顧客ごとのｋＷ使用量が、ＶＣＣがオンモードである場合の、１月から１１月までの期間における日ごと、顧客ごとのｋＷ使用量と比較されている。トラブ負荷の増大（Trabue Load growth）が、テスト日を状態１から状態２に組み合わせるプロセスを実証している。ペア１の日は、電圧管理がターンオフされた５月から１月の期間からピックアップされ、例えば１月から１１月までのペア２の期間からの日とマッチングされている。このマッチングは直近の天候、季節、日のタイプ、および関連する湿度レベルに基づいて、電圧変化以外の変数を可能な限り除去するよう行われる。データは長い期間に渡って収集されたものなので、経済状態や成長が、成長や経済的減退の特性の比較に影響を及ぼす可能性がある。この影響は、顧客におけるエネルギー消費の増加および減少に対する影響を除去するための顧客ごとのｋＷデータ、および、気候変数が除去された月に関する成長や経済的減退を除去するための月ごとの線形回帰モデルを使用して除去される。

図１３は、２４時間ごとの全体電力の、暖房度日に対する散布図の一例を示す。ここで、時間ごとの電圧と電力（ＭＷ）が記録されてよく、１時間ごとの平均電圧および平均電力（ＭＷ）が２４時間の期間において決定されてもよい。散布図は、ＤＢ４７０（図２に示す）に格納されている履歴データに含まれる電力レベルが最も近い日を用いて翌日の電力需要を予測するのに使用されてもよい。計算は、最も負荷が近い日から計算の対象の日への変数の変化を入力として使用し、出力は新しい負荷レベルとなる。これらの入力および標準的な線形回帰演算を用いて、履歴データに対するモデルが構築される。回帰演算は、例えば以下の式（２）を含んでもよい。

Ｅ_{Ｔｏｔａｌ／Ｃｕｓｔｏｍｅｒ}＝-4.54 − 0.260Ｄ_{ｓｅａｓｏｎ}− 0.213Ｄ_Tｙｐｅ ＋ 0.0579Ｈ ＋ 0.0691Ｖ_Ａｖｇ＋ 0.00524Ｄ_{Ｍｏｎｔｈ} （２）

ここでＥ_{Ｔｏｔａｌ}は特定の日についての顧客ごとの２４時間の全体電力、Ｄ_ｔｙｐｅは特定の日のタイプ（例えば、週末、平日、又は休日）、Ｄ_{ｓｅａｓｏｎ}は特定の日の、カレンダーにおける４季節の１つ、Ｄ_{Ｍｏｎｔｈ}は月における特定の日、Ｈは特定の日の暖房度日レベル、そしてＶ_Ａｖｇは特定の日における顧客に供給される電圧の平均を示す。

図１３の例に示されるデータは、本発明の原理に係るＶＣＣシステム２００が実装される前の１１５日間についての履歴データを含む。図１２に示される例は、冬におけるＴＲＡＢＵＥ ＳＵＢＳＴＡＴＩＯＮ負荷に対応する。図１３に示されるように、このモデルは電力レベルにおけるある日から翌日への、線形回帰式（２）における天候、成長、および経済変数に関係のない変化を表現するのに使用されてもよい。

履歴データは、ＶＣＣシステム２００による電圧制御又は／および管理が実行された後に取得された測定値の暖房度日レベルにマッチするよう調整されてもよい。例えば図１１において、暖房度１９の日は特定の日、２００９年２月１日のために読み出される。ＤＢ４７０において、暖房度１９の日の全てについて履歴データが探索される。例えば、１２月の同じ暖房度を有する２つの日、例えば１２月１日および１７日が発見される。履歴データのための線形回帰モデル式（２）が、１２月１日および１７日の変数を２００９年２月１日について取得された値と同じになるよう調整するのに使用されてもよい。この処理により、履歴（高電圧レベルで動作）と２００９年２月１日（低電圧レベルで動作）との間の密接なマッチングが実現される。（ＭＷの変化）／（電圧の変化）の計算は、高電圧動作から低電圧動作への計算として得られる。これは統計的解析の１データポイントとなる。

このプロセスは、電圧管理がターンオンされた後の全ての測定について繰り返されてもよく、季節および他の気候条件をマッチングするために取得された履歴データにおける全ての類似する日について比較されてもよい。この処理は、例えば履歴上の全てのマッチングデータとマッチングされた１１５日分の処理について、１１５のデータポイントを生成する。結果として得られるこのデータの統計的解析を図１３−１４に示す。

データの正常性は、アンダーソン−ダーリン正常性テスト（Anderson-Darling Normality test）を用いて検証されてもよい。図１３および１４の例において、Ｐ値は０．０９８になり、これは要求される値０．０１を十分上回る値である。従ってこのデータは、図１４に示されるように約９９％の信頼度をもって正常である。このことにより、１サンプルのＴテストを、電力（ＭＷ）における変化平均の平均値を電圧において変化させることの実証に使用できる。このテストは、平均値が例えば約１．０を上回ることの統計的意義を評価するために実行される。図１４に示されるように、テストは約９９％の信頼度をもって、電力の節約が電圧の１％の変化に対して約１％を上回ることを実証する。このタイプの統計的手法を使用することで、エネルギー節約における改善を継続的にトラッキングすることができ、１日のｋＷ／顧客単位での節約、またはサブステーション５３０に接続される顧客において節約された全体のｋＷの形で記録される。

図１５は、２４時間ごとの全体電力の、暖房度日に対する散布図の他の例を示す。ここで、時間ごとの電圧と電力（ＭＷ）が記録されてよく、１時間ごとの平均電圧および平均電力（ＭＷ）が２４時間の期間において決定されてもよい。散布図は、ＤＢ４７０（図２に示す）に格納されている履歴データに含まれる電力レベルが最も近い日を用いて翌日の電力需要を予測するのに使用されてもよい。計算は、最も負荷が近い日から計算の対象の日への変数の変化を入力として使用し、出力は新しい負荷レベルとなる。これらの入力および標準的な線形回帰演算を用いて、履歴データに対するモデルが構築される。回帰演算は、例えば以下の式（３）を含んでもよい。

Ｅ_{Ｔｏｔａｌ}＝（-801 ＋ 0.069Ｙ＋ 0.0722Ｄ_Tｙｐｅ＋ 0.094Ｄ_Ｙｅａｒ ＋ 0.0138Ｄ_{Ｍｏｎｔｈ} ＋ 0.126Ｔ_ｍａｘ ＋ 0.131Ｔ_ｍｉｎ ＋ 9.84Ｔ_ａｖｇ ＋ 10.1Ｈ − 10.3Ｃ ＋ 0.251Ｐ_Ｓｔｄ．） − （0.102Ｔ_ｍａｘ−ｄ− 0.101Ｔ_{ｍｉｎ−ｄ} ＋ 0.892Ｔ_{ａｖｇ‐ｄ} ＋ 0.693Ｈ_ｄ − 0.452Ｃ_ｄ − 0.025Ｐ_Ｒ ＋ 0.967Ｅ_{TｏｔａｌＰｒｅｖｉｏｕｓ}） （３）

ここでＥ_{Ｔｏｔａｌ}は特定の日についての２４時間の全体電力、Ｙは特定の日のカレンダーにおける年、Ｄ_ｔｙｐｅは特定の日のタイプ（例えば、週末、平日、又は休日）、Ｄ_ｙｅａｒはカレンダー年における特定の日、Ｄ_{Ｍｏｎｔｈ}は月における特定の日、Ｔ_ｍａｘは特定の日の最高気温、Ｔ_ｍｉｎは特定の日の最低気温、Ｔ_ａｖｇは特定の日の平均気温、Ｈは特定の日の暖房度日レベル、Ｃは特定の日の冷房度日レベル、Ｐ_Ｓｔｄ．は特定の日の大気圧、Ｔ_{ｍａｘ−ｄ}は特定の日と直近の比較される日の最高気温、Ｔ_{ｍｉｎ−ｄ}は特定の日と直近の比較される日の最低気温、Ｔ_{ａｖｇ‐ｄ}は特定の日と直近の比較される日の平均気温、Ｈ_ｄは特定の日と直近の比較される日の暖房度日レベル、Ｃ_ｄは特定の日と直近の比較される日の冷房度日レベル、Ｐ_Ｒは特定の日と直近の比較される日の大気圧、Ｅ_{ｔｏｔａｌＰｒｅｖｉｏｕｓ}は特定の日と直近の比較される日の、ＭＷで示される全体平均１時間使用量である。図１５に示されるデータは、本発明の原理に係るＶＣＣシステム２００が実装される前の５０日間の履歴データを含む。図１５に示される例は、冬におけるＴＲＡＢＵＥ ＳＵＢＳＴＡＴＩＯＮ負荷に対応する。図１５に示されるように、このモデルは電力レベルにおけるある日から翌日への変化の９９．７％を、線形回帰式（３）における変数を用いて表現する。

履歴データは、ＶＣＣシステム２００による電圧制御又は／および管理が実行された後に取得された測定値の暖房度日レベルにマッチするよう調整されてもよい。例えば図１１において、暖房度１９の日は特定の日、２００９年２月１日のために読み出される。ＤＢ４７０において、暖房度１９の日の全てについて履歴データが探索される。例えば、１２月の同じ暖房度を有する２つの日、例えば１２月１日および１７日が発見される。履歴データのための線形回帰モデル式（３）が、１２月１日および１７日の変数を２００９年２月１日について取得された値と同じになるよう調整するのに使用されてもよい。この処理により、履歴（高電圧レベルで動作）と２００９年２月１日（低電圧レベルで動作）との間の密接なマッチングが実現される。（ＭＷの変化）／（電圧の変化）の計算は、高電圧動作から低電圧動作への計算として得られる。これは統計的解析の１データポイントとなる。

このプロセスは、電圧管理がターンオンされた後の全ての測定について繰り返されてもよく、季節および他の気候条件をマッチングするために取得された履歴データにおける全ての類似する日について比較されてもよい。この処理は、例えば履歴上の全てのマッチングデータとマッチングされた３０日分の処理について、７１のデータポイントを生成する。結果として得られるこのデータの統計的解析を図１７に示す。

データの正常性は、アンダーソン−ダーリン正常性テスト（Anderson-Darling Normality test）を用いて検証されてもよい。図６および７の例において、Ｐ値は０．３０５になり、これは要求される値０．０２を十分上回る値である。従ってこのデータは、図１７に示されるように約９８％の信頼度をもって正常である。このことにより、１サンプルのＴテストを、電力（ＭＷ）における変化平均の平均値を電圧において変化させることの実証に使用できる。このテストは、平均値が例えば約０．８を上回ることの統計的意義を評価するために実行される。図１７に示されるように、テストは約９８％の信頼度をもって、電力の節約が電圧の１％の変化に対して約０．８％を上回ることを実証する。

本発明は、例示的な実施形態をもって記述されたが、本発明は添付される請求項の範囲内で変形されたうえで実施されうることを当業者は理解するであろう。これらの例は、単なる例示的なものであって、本発明の可能な設計、実施形態、適用、もしくは変形の全てを示す包括的なリストではない。

１００ 電力生成および分配システム、１１０ 電力生成ステーション、１２０ ステップアップ生成トランスフォーマ、１２５ 電気伝送媒体、１２７ 電柱、１３０ サブステーション、１４０、１６５、１６７ ステップダウントランスフォーマ、１５０、１６０ ユーザ、１５５，１６９ ＡＭＩ、１７０ ネットワーク、１８０ ＲＯＣ、１７５，１８４，１８８ 通信リンク、１９０ 無線通信システム、２００ ＶＣＣシステム、３００ ＥＤシステム、３１０、３２０ 通信リンク、３３０ スマートメータ、３４０ 電力供給ライン、３５０ コレクタ、４００ ＥＣシステム、４２０、４３０、４４０ 通信リンク、４６０ ＭＡＳ、４７０ ＤＢ、４８０ ＤＭＳ、４９０ ＲＯＣ、４９５ ＲＯＣコンピュータ、５００ ＥＲシステム、５１０ 通信リンク、５２０ ライン、５３０ サブステーション、８０５ 波形、８０７ 領域、８０８波形、８１０ 波形、８１２ 波形、８１４ 波形。

Claims (32)

1. 複数のユーザ地点に電力を供給するよう構成される、電力送信および分配グリッドのための電圧制御およびエネルギー管理システムであって、
   複数のユーザ地点に対し電力を供給するよう構成される供給ポイントを含むサブステーションと、
   複数のセンサーであって、各センサーは、前記供給ポイントおよび前記複数のユーザ地点の少なくとも１つ、または、前記供給ポイントと、前記複数のユーザ地点の少なくとも１つと、の間に位置する分配グリッド上の複数の分配地点のそれぞれに位置し、各センサーは前記各分配地点において供給された前記電力の電圧を感知し、感知された電圧に基づいて測定データを生成するような複数のセンサーと、
   前記複数のセンサーの部分集合の各センサーから測定データを受信するよう構成される電圧コントローラであって、前記部分集合は、１以上かつ前記複数のセンサーの全てよりは実質的に少ないセンサーを含み、前記部分集合から受信された前記測定データの、コントローラターゲット電圧帯との比較に基づいてエネルギー分配パラメータを生成するよう構成される電圧コントローラと、
   前記エネルギー分配パラメータに基づいて、前記供給ポイントにおいて供給される前記電力の電圧を調整するよう構成される電圧調整装置と、
   を有し、
   前記エネルギー分配パラメータは、各ユーザ地点における前記電圧がユーザのターゲット電圧帯内に維持されるよう生成され、前記ユーザのターゲット電圧帯は安全動作範囲の低位帯であり、
   前記複数のセンサーのうち、前記部分集合に含まれない少なくとも１つの他のセンサーは、さらに、前記センサーにより感知された前記電圧が、各センサーターゲット電圧帯の外側と判定された場合に、前記電圧コントローラに対し、各レポート信号を送信するよう構成される、
   ことを特徴とする電圧制御およびエネルギー管理システム。
2. 請求項１に記載のシステムであって、
   前記センサーの部分集合は、前記複数のセンサーのうち、測定された電圧が最も低いセンサーを含む、
   ことを特徴とするシステム。
3. 請求項１に記載のシステムであって、
   前記電圧調整装置は、
   ロードタップチェンジ係数に基づいて、前記供給ポイントにおいて供給される前記電力の前記電圧を調整するロードタップチェンジトランスフォーマ、又は
   前記エネルギー分配パラメータに基づいて、前記供給ポイントにおいて供給される前記電力の前記電圧を調整する電圧レギュレータ、
   を有することを特徴とするシステム。
4. 請求項１に記載のシステムであって、
   前記電圧コントローラはさらに、
   前記部分集合から受信される前記測定データを平均することで平均電圧を決定し、
   前記決定された平均電圧に基づいて、前記エネルギー分配パラメータを生成する、
   ように構成されることを特徴とするシステム。
5. 請求項４に記載のシステムであって、
   前記電圧コントローラはさらに、ユーザ地点における前記電圧の１つ又は前記決定された平均電圧が所定の最低電圧値より低い場合に、前記エネルギー分配パラメータを調整するよう構成され、
   前記所定の最低電圧値は、前記安全動作範囲に基づく値である、
   ことを特徴とするシステム。
6. 請求項１に記載のシステムであって、
   前記電圧コントローラは、
   サブステーションレベルにおける統合されたエネルギー成分、サブステーションレベルにおける電圧成分、および気候データの少なくとも１つを含む履歴成分データを格納し、
   前記複数のセンサーのそれぞれにおけるエネルギー使用量を決定し、
   前記履歴成分データを前記決定されたエネルギー使用量と比較し、
   前記履歴成分データの、前記決定されたエネルギー使用量との前記比較結果に基づいて、該システムに起因するエネルギー節約を決定する、
   よう構成されることを特徴とするシステム。
7. 請求項１に記載のシステムであって、
   前記安全動作範囲は約１１４Ｖと約１２６Ｖとの間であり、前記ユーザのターゲット電圧帯は約１１４Ｖと約１２０Ｖとの間である、
   ことを特徴とするシステム。
8. 請求項１に記載のシステムであって、
   前記安全動作範囲は約１１４Ｖと約１２６Ｖとの間であり、前記ユーザのターゲット電圧帯は約１１６Ｖと約１２１Ｖとの間である、
   ことを特徴とするシステム。
9. 請求項１に記載のシステムであって、
   前記安全動作範囲は約１１１Ｖと約１２９Ｖとの間であり、前記ユーザのターゲット電圧帯は約１１１Ｖと約１２０Ｖとの間である、
   ことを特徴とするシステム。
10. 請求項１に記載のシステムであって、
    前記部分集合の各センサーは、前記複数のユーザ地点のそれぞれに位置することを特徴とするシステム。
11. 請求項１に記載のシステムであって、
    前記複数のセンサーの少なくとも１つが、前記供給ポイントと、前記ユーザ地点の少なくとも１つと、の間の分配グリッド上に位置することを特徴とするシステム。
12. 請求項１に記載のシステムであって、
    前記供給ポイントが、前記サブステーションのトランスフォーマに位置することを特徴とするシステム。
13. 請求項１に記載のシステムであって、
    前記複数のセンサーは複数のスマートメータを含むことを特徴とするシステム。
14. 請求項１に記載のシステムであって、
    前記少なくとも１つのセンサーターゲット電圧帯は複数のセンサーターゲット電圧帯を含み、前記複数のセンサーターゲット電圧帯のそれぞれは、各センサーに対応することを特徴とするシステム。
15. 請求項１に記載のシステムであって、
    前記部分集合は、前記分配グリッド上の約２０のセンサーを含むことを特徴とするシステム。
16. 請求項１に記載のシステムであって、
    前記部分集合は、前記分配グリッドの分配回路上の約１０のセンサーを含むことを特徴とするシステム。
17. 請求項１６に記載のシステムであって、
    前記分配グリッドは、約６４００のユーザ地点に電力を供給する２つの分配回路を有することを特徴とするシステム。
18. 供給ポイントおよび少なくとも１つのユーザ地点、または、前記供給ポイントと、前記少なくとも１つのユーザ地点と、の間に位置する複数の分配地点に供給される電力を制御する方法であって、前記複数の分配地点のそれぞれは、前記各分配地点において供給される電力の電圧を感知し、前記感知された電圧に基づいて測定データを生成するよう構成される少なくとも１つのセンサーを含むような方法であって、
    前記複数のセンサーの部分集合から測定データを受信するステップであって、前記部分集合は、前記複数のセンサーのうち、１以上かつ前記複数のセンサーの全てよりは実質的に少ないセンサーを含むようなステップ、
    前記部分集合から受信される前記測定データの、少なくとも１つのコントローラターゲット電圧帯との比較に基づいて、前記供給ポイントにおける電圧を調整するステップであって、前記供給ポイントにおける電圧は、各ユーザ地点における電圧がユーザのターゲット電圧帯内に維持されるよう調整され、前記ユーザのターゲット電圧帯は安全動作範囲の低位帯であるステップ、および
    前記部分集合の一部ではない他のセンサーにより感知された電圧が、各センサーターゲット成分帯の外側であることを示すレポート信号を受信するステップ、
    を含むことを特徴とする方法。
19. 請求項１８に記載の方法であって、
    前記センサーの部分集合は、前記複数のセンサーのうち、測定された電圧が最も低いセンサーを含む、
    ことを特徴とする方法。
20. 請求項１８に記載の方法であって、
    前記供給ポイントにおける電圧を調整する前記動作は、前記部分集合から受信される前記データを平均することによる平均電圧の決定、および前記決定された平均電圧に基づく前記供給ポイントにおける前記電圧の調整をさらに含むことを特徴とする方法。
21. 請求項２０に記載の方法であって、
    前記供給ポイントにおける電圧を調整する前記動作は、ユーザ地点における前記電圧の１つ又は前記決定された平均電圧が所定の最低電圧値より低い場合に、前記供給ポイントにおける前記電圧を調整する動作を含み、
    前記所定の最低電圧値は、前記安全動作範囲に基づく値である、
    ことを特徴とする方法。
22. 請求項１８に記載の方法であって、
    前記安全動作範囲は約１１４Ｖと約１２６Ｖとの間であり、前記ユーザのターゲット電圧帯は約１１４Ｖと約１２０Ｖとの間である、
    ことを特徴とする方法。
23. 請求項１８に記載の方法であって、
    前記安全動作範囲は約１１４Ｖと約１２６Ｖとの間であり、前記ユーザのターゲット電圧帯は約１１６Ｖと約１２１Ｖとの間である、
    ことを特徴とする方法。
24. 請求項１８に記載のシステムであって、
    前記安全動作範囲は約１１１Ｖと約１２９Ｖとの間であり、前記ユーザのターゲット電圧帯は約１１１Ｖと約１２０Ｖとの間である、
    ことを特徴とする方法。
25. 供給ポイントから複数のユーザ地点に電力を供給するよう構成される、電力送信および分配グリッドのための電圧制御およびエネルギー管理システムのためのコントローラであって、
    前記コントローラは、少なくも１つのプロセッサを有し、
    前記少なくとも１つのプロセッサは、複数のセンサーの部分集合の各センサーからの電力の測定成分に基づく測定データを受信するよう構成され、ここで前記複数のセンサーは、前記供給ポイントおよび前記複数のユーザ地点の少なくとも１つ、または、前記供給ポイントと、前記複数のユーザ地点の少なくとも１つと、の間に位置する分配グリッド上の各分配地点に位置し、前記部分集合は、前記複数のセンサーのうち、１以上かつ前記複数のセンサーの全てよりは実質的に少ないセンサーを含み、
    前記少なくとも１つのプロセッサは、コントローラターゲット電圧帯の、前記部分集合の前記センサーから受信される前記測定データとの比較に基づいて、エネルギー分配パラメータを生成するよう構成され、前記エネルギー分配パラメータは、各ユーザ地点における前記電圧がユーザのターゲット電圧帯内に維持されるよう生成され、前記ユーザのターゲット電圧帯は安全動作範囲の低位帯であり、かつ
    前記少なくとも１つのプロセッサは、前記エネルギー分配パラメータを、前記エネルギー分配パラメータに基づいて前記供給ポイントで供給される電力を調整するよう構成される調整装置に供給するよう構成され、
    ここで前記コントローラは、前記複数のセンサーのうちの少なくとも１つの他のセンサーにより感知された電力の測定された成分がセンサーターゲット成分帯の外側であることを示すレポート信号の受信するよう構成される、
    ことを特徴とするコントローラ。
26. 請求項２５に記載のコントローラであって、
    前記センサーの部分集合は、前記複数のセンサーのうち、電力の測定された成分が最も低いセンサーを含む、
    ことを特徴とするコントローラ。
27. 請求項２５に記載のコントローラであって、
    前記コントローラはさらに、前記複数のセンサーのうちの少なくとも１つの他のセンサーにより感知された電力の測定された成分がセンサーターゲット成分帯の外側であることを示すレポート信号の受信に応じて、前記少なくとも１つのセンサーを前記部分集合に加え、前記少なくとも１つのセンサーを前記部分集合に加える際に、前記部分集合の少なくとも１つのセンサーを前記部分集合から除外するよう構成される、
    ことを特徴とするコントローラ。
28. 請求項２７に記載のコントローラであって、
    前記コントローラは、前記部分集合に含まれるセンサーのセット数を保持するよう構成されることを特徴とするコントローラ。
29. 請求項２８に記載のコントローラであって、
    前記センサーのセット数は約２０であることを特徴とするコントローラ。
30. 請求項２５に記載のコントローラであって、
    前記安全動作範囲は約１１４Ｖと約１２６Ｖとの間であり、前記ユーザのターゲット電圧帯は約１１４Ｖと約１２０Ｖとの間である、
    ことを特徴とするコントローラ。
31. 請求項２５に記載のコントローラであって、
    前記安全動作範囲は約１１４Ｖと約１２６Ｖとの間であり、前記ユーザのターゲット電圧帯は約１１６Ｖと約１２１Ｖとの間である、
    ことを特徴とするコントローラ。
32. 請求項５に記載のコントローラであって、
    前記安全動作範囲は約１１１Ｖと約１２９Ｖとの間であり、前記ユーザのターゲット電圧帯は約１１１Ｖと約１２０Ｖとの間である、
    ことを特徴とするコントローラ。

Images