JP2016127724A - 電力ルータ及び電力ネットワークシステム - Google Patents

Abstract

【課題】電力ルータの製造コスト増大と巨大化を抑えつつ、電力ルータの耐障害性を高めること。
【解決手段】電力ルータ６００は、電力変換部１１１、１２１、１３１及び１４１、接続端子Ｔ１〜Ｔ３、制御部６１及び切替回路６２を有する。接続端子Ｔ１〜Ｔ３は、電力変換部１１１、１２１及び１３１のそれぞれに対応し、かつ、外部の接続先と接続する。切替回路６２は、電力変換部１４１を、接続端子Ｔ１〜Ｔ３のいずれかと接続可能に構成される。制御部６１は、切替回路６２の接続関係を制御する。
【選択図】図１４

Description

本発明は、電力ルータ及び電力ネットワークシステムに関する。

電力供給システムを構築するにあたっては、電力送電網をさらに安定的に拡張していくことはもちろん、今後は大量の自然エネルギーを導入できるシステムにすることも大事な課題となってきている。そこで、新たな電力網としてデジタルグリッド（登録商標）という電力ネットワークシステムが提案されている（特許文献１及び２）。
デジタルグリッド（登録商標）とは、電力網を小規模なセルに細分化し、それらを非同期に相互接続した電力ネットワークシステムである。各電力セルは、小さなものとしては一つの家やビル、商業施設であり、大きなものとしては県や市町村といった規模になる。各電力セルは、その中に負荷を有することはもちろん、発電設備や電力貯蔵設備を有する場合もある。発電設備としては、太陽光発電や風力発電、地熱発電などの自然エネルギーを利用する発電設備が例として挙げられる。

各電力セルの内部で自由に発電したり、さらに、電力セル間でスムースに電力を融通し合うようにしたりするため、電力セル同士は非同期で接続されている。すなわち、複数の電力セルが相互に接続されているとしても、それぞれの電力セルで使用される電力の電圧、位相および周波数は他の電力セルとは非同期である。
図２１は、電力ネットワークシステム８１０の例を示す図である。図２１において、基幹系統８１１は大規模発電所８１２からの基幹電力を送電する。そして、複数の電力セル８２１〜８２４が配置されている。各電力セル８２１〜８２４は、家８３１やビル８３２などの負荷や、発電設備（例えば太陽光発電パネル８３３、風力発電機８３４）や、電力貯蔵設備（例えば蓄電池８３５）、を有している。
なお、本明細書では、発電設備と電力貯蔵設備とを総称して、分散型電源ということがある。

さらに、各電力セル８２１〜８２４は、他の電力セルや基幹系統８１１と接続されるための接続口（接続ポート）となる電力ルータ８４１〜８４４を備えている。電力ルータ８４１〜８４４は複数のレグ（ＬＥＧ）を有している。（紙幅の都合上、図２１中ではレグの符号を省略した。電力ルータ８４１〜８４４に付属している白丸が各レグの接続端子であると解釈してほしい。）
ここで、レグとは、接続端子と電力変換部とを有しており、各レグにはアドレスが付されている。なお、レグによる電力変換とは、交流から直流へまたは直流から交流への変換や、電力の電圧、周波数、位相を変化させることをいう。

すべての電力ルータ８４１〜８４４は通信網８６０によって管理サーバ８５０に繋がっており、管理サーバ８５０によってすべての電力ルータ８４１〜８４４は統合的に運用制御される。例えば、管理サーバ８５０から各電力ルータ８４１〜８４４に対し、レグごとに電力の送電または受電を指示する。これにより、電力ルータ８４１〜８４４を介し、電力セル間での電力融通が行われる。

電力セル間での電力融通が実現することにより、例えば、一つの発電設備（例えば太陽光発電パネル８３３、風力発電機８３４）や一つの電力貯蔵設備（例えば蓄電池８３５）を複数の電力セルで共有することができるようになる。電力セル間で互いに余剰電力を融通し合うようになれば、設備コストを大幅に削減しながらも電力需給バランスを安定的に保つことができるようになる。

特許４７８３４５３号公報 特開２０１１−１８２６４１号公報

電力ルータによって複数の電力セルを非同期に接続できればその利点は非常に大きいものであるので、早期に電力ルータを実用化することが期待されている。
しかし、実際に電力ルータを実用化するとなると、これまでの送配電設備にはない特有の課題がある。現在主流の送配電設備は、電圧、位相および周波数が完全に同期している電力系統を前提としているから、電圧あるいは位相、周波数が異なる電力系統同士を接続する電力ルータには新たな課題に対する配慮が必要である。
この電力ルータは外部と電力を融通するための複数のレグを持ち、役割に応じた運転モードで動作する。ここで、電力ルータのレグが故障すると、そのレグが本来果たすべき役割が果たせなくなる。そのため、レグを冗長化（例えばレグを二重化する方法でレグが故障した場合のバックアップを用意する）することで、電力ルータの耐障害性を向上させる必要がある。冗長化する方法として、電力ルータが備える全てのレグを冗長化する方法が考えられるが、この場合、電力ルータが備えるレグ数が２倍になるため、電力ルータの製造コストの増加や、装置の大型化が課題になる。そこでこの課題の対策として、冗長化用のレグを最小限用意し、事前に重要なレグのみ冗長化する方法が考えられる。しかし、レグの運転モードや、接続先の種類や状況の変化に応じて、重要なレグが変化するため、事前に重要なレグを決定できないという課題がある。

本発明は上記の事情に鑑みて成されたものであり、本発明の目的は、電力ルータの製造コスト増大と巨大化を抑えつつ、電力ルータの耐障害性を高めることである。

本発明の一態様である電力ルータは、双方向に電力を変換する１又は複数の第１の電力変換部と、双方向に電力を変換する１又は複数の第２の電力変換部と、前記１又は複数の第１の電力変換部のそれぞれに対応し、かつ、外部の接続先と接続する１又は複数の接続端子と、前記１又は複数の第２の電力変換部のそれぞれを、前記１又は複数の接続端子のいずれかに接続可能に構成された切替回路と、前記切替回路の接続関係を制御する制御部と、を備えるものである。

本発明の一態様である電力ネットワークシステムは、電力を送受電する電力ルータと、前記電力ルータを制御する管理サーバと、を備え、前記電力ルータは、双方向に電力を変換する１又は複数の第１の電力変換部と、双方向に電力を変換する１又は複数の第２の電力変換部と、外部の接続先と接続する１又は複数の接続端子と、前記１又は複数の第２の電力変換部のそれぞれを、前記１又は複数の接続端子のいずれかに接続可能に構成された切替回路と、前記切替回路の接続関係を制御する制御部と、を備えるものである。

本発明によれば、電力ルータの製造コスト増大と巨大化を抑えつつ、電力ルータの耐障害性を高めることができる。

実施の形態１にかかる電力ネットワークシステム１０００の概略構成を示すブロック図である。 レグの内部構造の例を表示した電力ルータ１０１のブロック図である。 レグの内部構造をより詳しく表示した電力ルータ１０１のブロック図である。 ＡＣスルーレグ６０を有する電力ルータ１７０の構成例を示すブロック図である。 制御部１９の構成とレグとの関係を模式的に示すブロック図である。 設定情報データベースを示す図である。 電力ルータを基幹系統、負荷および各種分散電源に接続した一例を示す図である。 電力ルータ同士の接続において、可能な組み合わせの例を示す図である。 電力ルータ同士の接続において、可能な組み合わせの例を示す図である。 電力ルータ同士の接続において、禁止される組み合わせの例を示す図である。 電力ルータ同士の接続において、禁止される組み合わせの例を示す図である。 電力ルータ同士の接続において、禁止される組み合わせの例を示す図である。 電力ルータ同士の接続において、禁止される組み合わせの例を示す図である。 ＡＣスルーレグを考慮にいれた場合に、電力ルータ同士の接続において可能な組み合わせの例を示す図である。 ＡＣスルーレグを考慮にいれた場合に、電力ルータ同士の接続において可能な組み合わせの例を示す図である。 ＡＣスルーレグを考慮にいれた場合に、電力ルータ同士の接続において可能な組み合わせの例を示す図である。 ＡＣスルーレグを考慮にいれた場合に、電力ルータ同士の接続において可能な組み合わせの例を示す図である。 第１電力ルータ１００から基幹系統１０３５までの間が長い場合の例を示す図である。 電力ルータ同士の接続において、組み合わせのパターンをまとめた図である。 ４つの電力ルータを相互に接続した場合の一例を挙げる。 管理サーバ１０１０の構成を表示した電力ネットワークシステム１０００の概略構成を示すブロック図である。 実施の形態１にかかる電力ルータ６００の構成を模式的に示すブロック図である。 実施の形態１にかかる電力ルータ６００が組み込まれた電力ネットワークシステム１００１の概略構成を示すブロック図である。 制御部６１の構成を模式的に示すブロック図である。 冗長レグ識別情報データベースを示す図である。 スイッチ切り替え情報データベースを示す図である。 実施の形態１にかかる電力ルータ６００の動作を示すフローチャートである。 実施の形態１にかかる電力ルータ６００の動作を示すフローチャートである。 ＳＷ１をオン、スイッチＳＷ２及びＳＷ３をオフにした場合の電力ネットワークシステム１００１を示す図である。 実施の形態２にかかる電力ネットワークシステム２０００の概略構成を示すブロック図である。 制御部６５の構成を模式的に示す図である。 電力ネットワークシステム８１０の例を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。各図面においては、同一要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略される。

実施の形態１
実施の形態１にかかる電力ネットワークシステム１０００について説明する。図１は、実施の形態１にかかる電力ネットワークシステム１０００の概略構成を示すブロック図である。電力ネットワークシステム１０００は、管理サーバ１０１０及び複数の電力ルータを有する。本実施の形態では、電力ネットワークシステム１０００が、管理サーバ１０１０、電力ルータ１０１及び１０２、伝送線１２００を有する例について説明する。電力ルータ１０１及び１０２は、上述の電力ルータ８４１〜８４４（図２１）の具体例である。なお、以下では、管理サーバを管理手段とも称する。

電力ネットワークシステム１０００及び以降の実施の形態で説明する電力ネットワークシステムは、電力ルータ間の送電損失を電力の制御により補正する構成を有する。一般に、伝送線を介して電力を伝送する場合、伝送経路の長さや経路の相違により、送電損失が生じる。そのため、送電側からある電力で送電しても、受電側が受電する電力は送電側の出力電力よりも低下する。よって、電力ネットワークシステム１０００及び以降の実施の形態で説明する電力ネットワークシステムでは、受電側が受電する電力が適正値になるように、送電側の出力電力を制御する機能を有する。

電力ルータ１０１は、概略、直流母線１５、通信バス１６、レグ１１、レグ１２、レグ１３及びレグ１４及び制御部１９を有する。なお、図中では、紙幅の都合上、レグ１１、レグ１２、レグ１３及びレグ１４は、それぞれ接続端子１１５、１２５、１３５及び１４５を介して、外部と接続される。

直流母線１５には、レグ１１〜レグ１４が並列に接続されている。直流母線１５は直流電力を流すためのものである。制御部１９は、通信バス１６を介してレグ１１〜レグ１４の動作状態（外部への送電動作、外部への受電動作など）を制御することにより、直流母線１５の母線電圧Ｖ_１５を所定の一定値に維持する。つまり、電力ルータ１０１はレグ１１〜レグ１４を介して外部と繋がるのであるが、外部とやり取りする電力を一旦総て直流に変換して直流母線１５にのせる。このように一旦直流を介することにより、周波数や電圧、位相が異なる場合でも、電力セル同士を非同期で接続することができる。

電力ルータ１０１の構成について詳細に説明する。図２は、レグの内部構造の例を表示した電力ルータ１０１のブロック図である。レグ１１〜レグ１４は同様の構成を有するが、図面の簡略化のため、図２ではレグ１１及びレグ１２の内部構造を表示し、レグ１３及びレグ１４の内部構造の表示を省略している。

レグ１１〜レグ１４は、直流母線１５に対して並列に設けられている。上述のように、レグ１１〜レグ１４は同様の構成を有する。なお、本実施の形態では、電力ルータ１０１が４つのレグを有する例について説明するが、これはあくまで一例に過ぎない。電力ルータには、２以上の任意の個数のレグを設けることが可能である。本実施の形態ではレグ１１〜レグ１４は同様の構成を有するが、電力ルータが有する２以上のレグは、同様の構成でもよいし、異なる構成でもよい。なお、以下では、レグを電力変換レグとも称する。

図２に示すように、レグ１１は、電力変換部１１１、電流センサ１１２、開閉器１１３、電圧センサ１１４及び接続端子１１５を有する。電力変換部１１１は、接続端子１１５を介して、伝送線１２００と接続される。電力変換部１１１は、交流電力を直流電力に、あるいは、直流電力を交流電力に変換する。直流母線１５には直流電力が流れているので、つまり、電力変換部１１１は、直流母線１５の直流電力を定められた周波数及び電圧の交流電力に変換して、接続端子１１５から外部に流す。あるいは、電力変換部１１１は、接続端子１１５から流入する交流電力を直流電力に変換して、直流母線１５に流す。

レグの構成について詳細に説明する。図３は、レグの内部構造をより詳しく表示した電力ルータ１０１のブロック図である。レグ１１〜レグ１４は同様の構成を有するが、図面の簡略化のため、図３ではレグ１１の内部構造を表示し、レグ１２の内部構造、レグ１３及びレグ１４、通信バス１６の表示を省略している。

電力変換部１１１は、インバータ回路の構成を有する。具体的には、図３に示すように、電力変換部１１１は、トランジスタＱ１〜Ｑ６及びダイオードＤ１〜Ｄ６を有する。トランジスタＱ１〜Ｑ３の一端は、高電位側電源線に接続される。トランジスタＱ１〜Ｑ３の他端は、それぞれトランジスタＱ４〜Ｑ６の一端と接続される。トランジスタＱ４〜Ｑ６の他端は、低電位側電源線に接続される。トランジスタＱ１〜Ｑ６の高電位側端子には、それぞれダイオードＤ１〜Ｄ６のカソードが接続される。トランジスタＱ１〜Ｑ６の低電位側端子には、それぞれダイオードＤ１〜Ｄ６のアノードが接続される。

トランジスタＱ１とトランジスタＱ４との間のノード、トランジスタＱ２とトランジスタＱ５との間のノード、トランジスタＱ３とトランジスタＱ６との間のノードのそれぞれからは、たとえば制御部１９がトランジスタＱ１〜Ｑ６のオン／オフのタイミングを適宜制御することで、３相交流の各相が出力される。

以上のように、電力変換部１１１では、トランジスタとダイオードとで構成される６つの逆並列回路を３相ブリッジ接続した構成を有している。トランジスタＱ１とトランジスタＱ４との間のノード、トランジスタＱ２とトランジスタＱ５との間のノード、トランジスタＱ３とトランジスタＱ６との間のノードから引き出され、このノードと接続端子とを結ぶ配線を支線ＢＬと称することにする。三相交流であるので、この場合、一のレグは三つの支線ＢＬを有する。

ここでは、三相交流を使用しているので三相インバータ回路としたが、場合によっては単相インバータ回路としてもよい。また、トランジスタＱ１〜Ｑ６は、ＭＯＳＦＥＴ（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor）やＩＧＢＴ(Insulated Gate Bipolar Transistor)などの、各種の自励式電力変換素子を用いることができる。

開閉器１１３は、電力変換部１１１と接続端子１１５との間に配設される。この開閉器１１３の開閉によって、支線ＢＬが開閉される。これにより、外部と直流母線１５とが遮断され、又は、接続される。電流センサ１１２及び電圧センサ１１４は、通信バス１６を介して検出値を制御部１９に出力する。

上記説明では、電力変換部をインバータ回路とし、レグの接続相手は交流を使用するとしたが、レグの接続相手が蓄電池のような直流を使用するものである場合もある（例えば、図１中のレグ１３は蓄電池１０３２に接続している）。この場合の電力変換とは、ＤＣ−ＤＣ変換ということになる。
従って、電力変換部にインバータ回路とコンバータ回路とを並列に設け、接続相手が交流か直流かに応じてインバータ回路とコンバータ回路と使い分けるようにしてもよい。あるいは、電力変換部がＤＣ−ＤＣ変換部であるＤＣ−ＤＣ変換専用のレグを設けるようにしてもよい。
なお、すべてのレグのなかにインバータ回路とコンバータ回路とを並列に設けるよりは、ＡＣ−ＤＣ変換専用のレグとＤＣ−ＤＣ変換専用のレグとを併せ持つ電力ルータとする方がサイズやコスト面で有利な点も多々ある。

図２に示すように、レグ１２は、電力変換部１２１、電流センサ１２２、開閉器１２３、電圧センサ１２４及び接続端子１２５を有する。電力変換部１２１は、接続端子１２５を介して、例えば負荷１０３１と接続される。レグ１２の電力変換部１２１、電流センサ１２２、開閉器１２３及び電圧センサ１２４は、それぞれレグ１１の電力変換部１１１、電流センサ１１２、開閉器１１３及び電圧センサ１１４に対応する。電力変換部１２１と接続される接続端子１２５は、電力変換部１１１と接続される接続端子１１５に対応する。電力変換部１２１は、上述の電力変換部１１１と同様であるので、説明を省略する。

レグ１３は、電力変換部１３１、電流センサ１３２、開閉器１３３、電圧センサ１３４及び接続端子１３５を有する。電力変換部１３１は、接続端子１３５を介して、例えば蓄電池１０３２と接続される。レグ１３の電力変換部１３１、電流センサ１３２、開閉器１３３及び電圧センサ１３４は、それぞれレグ１１の電力変換部１１１、電流センサ１１２、開閉器１１３及び電圧センサ１１４に対応する。電力変換部１３１と接続される接続端子１３５は、電力変換部１１１と接続される接続端子１１５に対応する。電力変換部１３１は、上述の電力変換部１１１と同様であるので、説明を省略する。

レグ１４は、電力変換部１４１、電流センサ１４２、開閉器１４３、電圧センサ１４４及び接続端子１４５を有する。電力変換部１４１は、接続端子１４５を介して、例えば基幹系統１０３５と接続される。レグ１４の電力変換部１４１、電流センサ１４２、開閉器１４３及び電圧センサ１４４は、それぞれレグ１１の電力変換部１１１、電流センサ１１２、開閉器１１３及び電圧センサ１１４に対応する。電力変換部１４１と接続される接続端子１４５は、電力変換部１１１と接続される接続端子１１５に対応する。電力変換部１４１は、上述の電力変換部１１１と同様であるので、説明を省略する。

制御部１９は、通信網１１００を介して、外部の管理サーバ１０１０からの設定情報５１を受ける。設定情報５１は、電力ルータ１０１の各レグの動作を指示するための情報を含む。また、制御部１９は、通信網１１００を介して、電力ルータ１０１の運転状況を示す情報５２を、管理サーバ１０１０に出力することができる。なお、各レグへの動作を指示するための情報とは、例えば、運転モードや、その運転モードに応じた運転パラメータである。なお運転パラメータとは、電圧や、電流や、送電又は受電する電力や、周波数などが含まれる。制御部１９は、管理サーバ１０１０から受け取る設定情報５１に基づいて、レグ１１〜レグ１４を制御する。具体的には、電圧センサ１７の測定値を監視することで、直流母線１５の母線電圧Ｖ_１５を所定の電圧に維持するようにレグ１１〜レグ１４のいずれかを制御したり、電流センサ１１２、１２３、１３３、１４３や電流センサ１１２、１２２、１３２、１４２の測定値を監視することで、所定の電流、電圧、電力、周波数、等、接続先との接続状態（オン／オフ）等を制御する。すなわち、制御部１９は、通信バス１６を介して、トランジスタＱ１〜Ｑ６のスイッチングと、開閉器１１３、１２３、１３３及び１４３の開閉とを制御する。

なお、上述では、レグは電力変換部を有するものとして説明したが、電力変換部を有しないレグを設けることも可能である。ここでは、仮に、電力変換部を有しないレグをＡＣ（Alternating Current）スルーレグ６０と称する。図４は、ＡＣスルーレグ６０を有する電力ルータ１７０の構成例を示すブロック図である。電力ルータ１７０は、電力ルータ１０１にＡＣスルーレグ６０を追加した構成を有するものとして説明する。なお、図面の簡略化のため、図４では、レグ１３を省略している。

ＡＣスルーレグ６０は、電流センサ１６２、開閉器１６３、電圧センサ１６４及び接続端子１６５を有する。ＡＣスルーレグ６０の接続端子１６５を介して、例えば他の電力セルと接続される。ＡＣスルーレグ６０の支線ＢＬは、開閉器１６３を介して、電力変換部を有する他のレグの支線ＢＬに繋がっている。すなわち、ＡＣスルーレグ６０の接続端子１６５は、電力変換部を有する他のレグの接続端子に接続されている。図４では、例として、ＡＣスルーレグ６０の接続端子１６５は、レグ１４の接続端子１４５に接続される場合を示している。ＡＣスルーレグ６０の接続端子１６５とレグ１４の接続端子１４５との間には開閉器１６３があるだけで、ＡＣスルーレグ６０は電力変換器を有しない。そのため、ＡＣスルーレグ６０の接続端子１６５とレグ１４の接続端子１４５との間では、何等の変換も受けずに電力が導通することになる。そのため、電力変換器を有しないレグを、ＡＣスルーレグと称するのである。

図５Ａは、制御部１９の構成とレグとの関係を模式的に示すブロック図である。図５Ａでは、制御部１９がレグ１１を制御する場合を示している。制御部１９は、記憶部１９１、設定受信部１９２、動作決定部１９３及びレグ制御部１９４を有する。

記憶部１９１は、設定受信部１９２から設定情報５１を受け取り、設定情報データベース１９６（図中では＃１ＤＢと表記）に記録する。図５Ｂは、設定情報データベース１９６を示す図である。設定情報５１は、レグの識別子と、レグの運転モードや運転モードに応じた動作パラメータ（電圧値、電流値、電力値、周波数等の情報）とを、関連付けた情報である。ここで、レグの識別子とは、例えばＩＰアドレス、ＵＲＬ、ＵＲＩなど、レグ１１〜レグ１４のそれぞれを特定するための情報である。運転モードについては後述する。また、記憶部１９１は、設定情報の要求を受けると、動作決定部１９３に記憶する設定情報を返す。この記憶部１９１は、例えばフラッシュメモリなどの各種の記憶部により実現することが可能である。

設定受信部１９２は、管理サーバ１０１０から前述の設定情報５１を受け取る。設定受信部１９２は、管理サーバ１０１０から受け取った設定情報５１を記憶部１９１に記録する。動作決定部１９３は、記憶部１９１の設定情報データベース１９６の更新を監視する。具体的には、動作決定部１９３は、定期的に記憶部１９１に設定情報を要求し、変更の有無を確認する、あるいは、記憶部１９１から設定情報データベース１９６の更新通知を受ける、という方法が考えられるが、これに限るものではない。さらに動作決定部１９３は、記憶部１９１が更新されたときに、記憶部１９１から設定情報５１を取得する。さらに動作決定部１９３は、設定情報を基に、レグの識別子と運転モードと運転モードに応じた動作パラメータを、レグ制御部１９４に渡す。

レグ制御部１９４は、動作決定部１９３から前述の設定情報５１を受け取る。さらに、レグ制御部１９４は、受け取った設定情報５１を基に制御信号を生成し、レグの識別子から特定されるレグの電力変換部に、生成した制御信号ＳＣＯＮを出力する。設定情報５１として、レグの識別子としてレグ１１が、運転モードとしてマスターモードが、運転モードに応じた動作パラメータとして電圧値と周波数が、含まれる場合、レグ１１の電力変換部１１１に、マスターモードで、且つ指定の動作パラメータで動作することを指示する制御信号ＳＣＯＮを出力する。さらに、レグ制御部１９４は、開閉制御信号ＳＩＧ１をレグ１１の開閉器（ここでは開閉器１１３）に出力する。

さらにレグ制御部１９４は、電圧センサ１７で検出された母線電圧Ｖ_１５の値と、レグ１１の電流センサ１１２の検出値Ｉｒと、電圧センサ１１４での検出値Ｖｒと、を読み取る。また、レグ制御部１９４は、アナログ信号である読み取り結果をデジタル信号に変換する。

続いて、電力ルータ１０１のレグの運転モードについて説明する。本実施の形態では、設定情報５１に各レグの運転モード指定が含まれる。

まず、運転モードについて説明する。レグ１１〜１４は電力変換部１１１、１２１、１３１及び１４１を有しており、電力変換部内のトランジスタは制御部１９によってそのスイッチング動作を制御されるものであることは既に述べた。
ここで、電力ルータ１０１は、電力ネットワークシステム１０００のノードにあって、基幹系統１０３５、負荷１０３１、分散型電源および電力セルなどを互いに結びつける重要な役割を持つ。このとき、レグ１１〜レグ１４の接続端子１１５、１２５、１３５及び１４５がそれぞれ基幹系統１０３５や負荷１０３１、分散型電源、他の電力セルの電力ルータに接続されるわけである。本発明者らは、接続相手によってレグ１１〜レグ１４の役割は異なるものであり、レグ１１〜レグ１４が役割に応じた適切な運転を行わなければ電力ルータが成り立たないことに気付いた。本発明者らは、レグの構造自体は同じであるが、接続相手によってレグの運転の仕方を変えるようにした。
レグの運転の仕方を、運転モードと称する。
本発明者らは、レグの運転モードとして３種類を用意しておき、接続相手によってモードを切り換えるようにした。
レグの運転モードとしては、
マスターモード（Ｍｏｓｔｅｒ）と、
自立モード（Ｓｔａｎｄ Ａｌｏｎｅ）と、
指定電力送受電モード（Ｇｒｉｄ Ｃｏｎｎｅｃｔ）と、がある。
以下、順番に説明する。

（マスターモード）
マスターモードとは、安定した電力供給源に接続し、直流母線１５の電圧を維持する運転モードである。接続する電力供給源は、交流（ＡＣ）電源であってもよいし直流（ＡＣ）電源であってもよい。
図１では、レグ１４の接続端子１４５が基幹系統１０３５に接続されている例を示している。図１の場合、レグ１４は、マスターモードとして運転制御され、直流母線１５の母線電圧Ｖ_１５を維持する役目を担うことになる。直流母線１５には他のレグ１１〜レグ１３が接続されているところ、レグ１１〜レグ１３から直流母線１５に電力が流入することもあれば、レグ１１〜レグ１３から電力が流出することもある。マスターモードとなるレグ１４は、直流母線１５から電力が流出して直流母線１５の母線電圧Ｖ_１５が定格から下がった場合、流出で不足した電力分を接続相手（ここでは基幹系統１０３５）から補てんする。または、直流母線１５に電力が流入して直流母線１５の母線電圧Ｖ_１５が定格から上がった場合、流入で過剰になった電力分を接続相手（ここでは基幹系統１０３５）に逃がす。このようにして、マスターモードとなるレグ１４は、直流母線１５の母線電圧Ｖ_１５を維持するのである。
したがって、一つの電力ルータにおいて、少なくとも一つのレグはマスターモードとして運転されなければならない。さもなくば、直流母線１５の母線電圧Ｖ_１５が一定に維持されなくなるからである。 また、マスターモードとなるレグは、基幹系統の他、例えば、自励式インバータを搭載する分散型電源（蓄電池も含む）に接続してもよい。ただし、他励式インバータを搭載する分散型電源とマスターモードとなるレグとは接続できない。

以下の説明において、マスターモードで運転されるレグのことを、マスターレグということがある。

マスターレグの運転制御について説明する。
マスターレグを起動させる際には次のようにする。
まず、開閉器１４３を開（遮断）状態にしておく。この状態で接続端子１４５を接続相手に繋ぐ。ここでは、接続相手は基幹系統１０３５である。
電圧センサ１４４によって接続先の系統の電圧を測定し、ＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ−Ｌｏｃｋｅｄ−Ｌｏｏｐ）などを用いて系統の電圧の振幅、周波数および位相を求める。その後、求めた振幅、周波数および位相の電圧が電力変換部１４１から出力されるように、電力変換部１４１の出力を調整する。すなわち、トランジスタＱ１〜Ｑ６のオン／オフパターンを決定する。この出力が安定するようになったら、開閉器１４３を投入し、電力変換部１４１と基幹系統１０３５とを接続する。この時点では、電力変換部１４１の出力と基幹系統１０３５の電圧とが同期しているため、電流は流れない。

マスターレグを運用する時の運転制御を説明する。
直流母線１５の母線電圧Ｖ_１５を電圧センサ１７によって測定する。直流母線１５の母線電圧Ｖ_１５が所定の定格母線電圧を上回っていたら、マスターレグ（レグ１４）から系統に向けて送電が行われるように、電力変換部１４１を制御する。（電力変換部１１１から出る電圧の振幅および位相の少なくともいずれか一方を調整して、マスターレグ（レグ１４）を介して直流母線１５から基幹系統１０３５に向けて送電が行われるようにする。）なお、直流母線１５の定格電圧は、予め設定によって定められているものである。

一方、直流母線１５の母線電圧Ｖ_１５が所定の定格母線電圧より下回っていたら、このマスターレグ（レグ１４）が基幹系統１０３５から受電できるように、電力変換部１４１を制御する。（電力変換部１４１から出る電圧の振幅および位相の少なくともいずれか一方を調整して、マスターレグ（レグ１４）を介して基幹系統１０３５から直流母線１５に送電が行われるようにする。）このようなマスターレグの運転が行われることにより、直流母線１５の母線電圧Ｖ_１５が予め定められた定格を維持できるようになることが理解されるであろう。

（自立モード）
指定された電圧と周波数を作り出し、接続先に供給する運転モードである。さらに指定された電圧と周波数を作り出し、接続先から電力を受電することもできる。自立モードで運転するレグは、管理サーバ５０から指定された周波数・電圧の電力を自ら作り出し、接続先との間で電力を送受電する。さらに指定された振幅・周波数の電力を自ら作り出し、接続先との間で送受電してもよい。
例えば負荷１０３１などの電力を消費するものに向けて電力を供給するための運転モードとなる。あるいは、接続相手から送電されてくる電力をそのまま受け取るための運転モードとなる。
図１では、レグ１２の接続端子１２５が負荷１０３１に接続されている例を示している。レグ１２が自立モードとして運転制御され、負荷１０３１に電力を供給することになる。
また、レグが他の電力ルータと接続される場合に、他の電力ルータから要求される電力分を送電するためのモードとしてレグを自立モードで運転する場合もある。
または、レグが他の電力ルータと接続される場合に、他の電力ルータから送電されてくる電力を受電するためのモードとしてレグを自立モードで運転する場合もある。
また、図に示していないが、負荷１０３１に代えて、レグ１２を発電設備に接続する場合もレグ１２を自立モードで運転することもできる。ただし、この場合には発電設備に他励式インバータを搭載するようにする。
電力ルータ同士を接続する場合の運転モードについては後述する。

自立モードで運転されるレグを自立レグと称することにする。一つの電力ルータにおいて、自立レグは複数あってもよい。

自立レグの運転制御について説明する。
まず開閉器１２３を開（遮断）にしておく。接続端子１２５を負荷１０３１に接続する。管理サーバ１０１０から電力ルータ１０１に対し、負荷１０３１に供給すべき電力の振幅および周波数が指示される。そこで、制御部１９は、指示された振幅および周波数の電力が電力変換部１２１から負荷１０３１に向けて出力されるようにする。（すなわち、トランジスタＱ１〜Ｑ６のオン／オフパターンを決定する。）この出力が安定するようになったら、開閉器１２３を投入し、電力変換部１２１と負荷１０３１とを接続する。あとは、負荷１０３１で電力が消費されれば、その分の電力が自立レグ（レグ１２）から負荷１０３１に流れ出すようになる。

（指定電力送受電モード）
指定電力送受電モードとは、指定によって定められた分の電力をやり取りするための運転モードである。換言すれば、指定電力送受電モードとは指令された有効電力を送受する。または指定された無効電力を発生させる。すなわち、接続相手に指定電力を送電する場合と、接続相手から指定電力を受電する場合と、がある。
レグが他の電力ルータのレグと接続されている場合には、決まった分の電力を一方から他方へ融通するようなことが行われる。
または、レグ１３は蓄電池１０３２に接続されている。
このような場合に、決まった分の電力を蓄電池１０３２に向けて送電して、蓄電池１０３２を充電するというようなことが行われる。
また、自励式インバータを搭載する分散型電源（蓄電池も含む）と指定電力送受電レグとを接続してもよい。ただし、他励式インバータを搭載する分散型電源と指定電力送受電レグとは接続できない。

指定電力送受電モードで運転されるレグを指定電力送受電レグと称する。一つの電力ルータにおいて、指定電力送受電レグは複数あってもよい。

指定電力送受電レグの運転制御について説明する。起動時の制御についてはマスターレグと基本的に同じであるので、割愛する。

指定電力送受電レグを運用する時の運転制御を説明する。図１では、レグ１１が、伝送線１２００を介して、自立モードで運転される電力ルータ１０２のレグ２１との間で、指定電力を送受電する。電力ルータ１０１のレグ１１では、電圧センサ１１４によって接続相手側の電圧を測定し、ＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ−Ｌｏｃｋｅｄ−Ｌｏｏｐ）などを用いて接続相手の電圧の周波数・位相を求める。管理サーバ１０１０から指定された有効電力値および無効電力値と、接続相手の電圧の周波数および位相と、に基づいて、電力変換部１１１が入出力する電流の目標値を求める。電流センサ１１２によって電流の現在値を測定する。目標値と現在値との差分に相当する電流が追加で出力されるように、電力変換部１１１を調整する。（電力変換部１１１から出る電圧の振幅および位相の少なくともいずれか一方を調整して、指定電力送受電レグと接続相手との間で所望の電力が流れるようにする。）

以上の説明により、同じ構成であるレグ１１〜レグ１４が運転制御の仕方によって３パターンの役割を果たせることが理解されるであろう。

電力ルータ１０１は、設定情報５１に含まれる運転モードやその運転モードに応じた動作パラメータを参照することにより、各レグを上述の３つの運転モードで運転させることができる。これにより、電力ルータ１０１は、各レグを役割に応じて適切に運転させることができる。

次いで、電力ルータ間の接続制約について説明する。運転モードの違いによってレグの働きが違ってくるので、接続相手の選択と運転モードの選択との間には自ずと制約が発生する。すなわち、接続相手が決まれば選択できる運転モードが決まり、逆に、運転モードが決まれば選択できる接続相手が決まる。（接続相手が変われば、それに合わせてレグの運転モードを変更する必要がある。）
可能な接続組み合わせのパターンを説明する。

以後の説明にあたって、図中の表記を図６のように簡略化する。
すなわち、マスターレグをＭで表す。
自立レグをＳで表す。
指定電力送受電レグをＤで表す。
ＡＣスルーレグをＡＣで表す。
また、必要に応じてレグの肩に「＃１」のように番号を付してレグを区別することがある。
また、図６〜１２では、図面ごとに系統立てた符号を付すが、必ずしも図面を跨がって同じ要素に同じ符号を付しているわけではない。
例えば、図６の符号２００と図４Ａの符号２００とが全く同じものを指しているわけではない。

図６に示した接続組み合わせはいずれも可能な接続である。第１レグ２１０がマスターレグとして基幹系統１０３５に接続されている。これは既に説明した通りである。第２レグ２２０が自立レグとして負荷１０３１に接続されている。これも既に説明した通りである。第３レグ２３０および第４レグ２４０が指定電力送受電レグとして蓄電池１０３２に接続されている。これも既に説明した通りである。

第５レグ２５０はＡＣスルーレグである。ＡＣスルーレグ２５０が他の電力ルータ３００の指定電力送受電レグと繋がり、ＡＣスルーレグ２５０は第４レグ２４０の接続端子２４５を介して蓄電池１０３２に繋がっている。ＡＣスルーレグ２５０は電力変換部を持たないのであるから、この接続関係は、他の電力ルータ３００の指定電力送受電レグが蓄電池１０３２に直接に繋がっていることと等価になる。このような接続が許されることは理解されるであろう。

第６レグ２６０は、指定電力送受電レグとして基幹系統１０３５に繋がっている。第６レグ２６０を介して基幹系統１０３５から決まった電力を受電するとすれば、このような接続が許容されるのは理解されるであろう。なお、第１レグ２１０がマスターレグとなっていることの関係でいうと、第６レグ２６０による受電電力が直流母線Ｍ２０１の定格維持に足りなければ、マスターレグ２１０は、基幹系統１０３５から必要な電力を受電することになる。逆に、第６レグ２６０による受電電力が直流母線Ｍ２０１の定格維持に必要な量を超過してしまった場合、マスターレグ２１０は、過剰な電力を基幹系統１０３５に逃がすことになる。

次に、電力ルータ同士を接続する場合を説明する。電力ルータ同士を接続するということは、一の電力ルータのレグと他の電力ルータのレグとを接続するということである。レグ同士を接続する場合、組み合わせられる運転モードには制約がある。

図７Ａおよび図７Ｂに示す接続の組み合わせはいずれも可能な組み合わせの例である。図７Ａにおいては、第１電力ルータ１００のマスターレグ１１０と第２電力ルータ２００の自立レグ２１０とが接続されている。詳しく説明しないが、第２電力ルータ２００のマスターレグ２２０は、基幹系統１０３５に繋がり、これにより第２電力ルータ２００の直流母線Ｍ２０１の電圧が定格に維持されるものとする。

図７Ａにおいて、第１電力ルータ１００から負荷１０３１に対して電力供給を行うと、直流母線Ｍ１０１の電圧が下がることになる。マスターレグ１１０は、直流母線Ｍ１０１の電圧を維持するように接続相手から電力を調達する。すなわち、マスターレグ１１０は、足りない分の電力を第２電力ルータ２００の自立レグ２１０から引き込むことになる。第２電力ルータ２００の自立レグ２１０は、接続相手（ここではマスターレグ１１０）から要求される分の電力を送出する。第２電力ルータ２００の直流母線Ｍ２０１では、自立レグ２１０から電力を送出した分だけ電圧が下がることになるが、これはマスターレグ２２０によって基幹系統１０３５から補てんされる。このようにして、第１電力ルータ１００は、必要な分の電力を第２電力ルータ２００から融通してもらえる。

このように、第１電力ルータ１００のマスターレグ１１０と第２電力ルータ２００の自立レグ２１０とを接続したとしても、マスターレグ１１０と自立レグ２１０とで役割が整合しているので、どちらの動作にも不都合は生じない。したがって、図７Ａのようにマスターレグと自立レグとを接続してもよいことがわかる。

図７Ｂにおいては、第３電力ルータ３００の指定電力送受電レグ３１０と第４電力ルータ４００の自立レグ４１０とが接続されている。詳しく説明しないが、第３電力ルータ３００のマスターレグ３２０と第４電力ルータ４００のマスターレグ４２０とはそれぞれ基幹系統１０３５に繋がっており、これにより、第３電力ルータ３００および第４電力ルータ４００のそれぞれの直流母線Ｍ３０１、Ｍ４０１は定格の電圧を維持するものとする。

ここで、管理サーバ１０１０からの指示によって第３電力ルータ３００の指定電力送受電レグ３１０は指定の電力を受電するように指示されているものとする。指定電力送受電レグ３１０が第４電力ルータ４００の自立レグ４１０から指定の電力を引き込むようにする。第４電力ルータ４００の自立レグ４１０は、接続相手（ここでは指定電力送受電レグ３１０）から要求される分の電力を送出する。第４電力ルータ４００の直流母線Ｍ４０１では、自立レグ４１０から送出した電力分だけ電圧が下がることになるが、これはマスターレグ４２０によって基幹系統１０３５から補てんされる。

このように、第３電力ルータ３００の指定電力送受電レグ３１０と第４電力ルータ４００の自立レグ４１０とを接続したとしても、指定電力送受電レグ３１０と自立レグ４１０とで役割が整合するので、どちらの動作にも不都合は生じない。したがって、図７Ｂのように指定電力送受電レグと自立レグとを接続してもよいことがわかる。

なお、第３電力ルータ３００が第４電力ルータ４００から電力を融通してもらう場合を例に説明したが、逆に、第３電力ルータ３００から第４電力ルータ４００に向けて電力を融通する場合でも同じように不都合が無いことは理解されるであろう。

このようにして、第３電力ルータ３００と第４電力ルータ４００との間で指定電力を融通し合うことができるわけである。

電力変換部を有するレグ同士を直接に接続する場合には、図７Ａと図７Ｂとに挙げた２パターンだけが許される。すなわち、マスターレグと自立レグとを接続する場合と、指定電力送受電レグと自立レグとを接続する場合と、だけが許される。

次に、互いに接続できない組み合わせを挙げる。
図８Ａから図８Ｄは、互いに接続してはいけないパターンである。
図８Ａ、図８Ｂ、図８Ｃを見てわかるように、同じ運転モードのレグ同士を接続してはいけない。
例えば、図８Ａの場合、マスターレグ同士を接続している。
マスターレグは、運転動作の説明で前述したように、接続相手の電圧、周波数および位相に同期した電力を作り出す処理をはじめに行う。
ここで、接続相手もマスターレグである場合、お互いに相手の電圧および周波数に同期しようとするが、マスターレグは電圧および周波数を自立的に確立しないため、このような同期処理は成功し得ない。
従って、マスターレグ同士を接続できないのである。
またさらに、次のような理由もある。
マスターレグは、直流母線の電圧を維持するために接続相手から電力を引き込まなければならない。（あるいは、直流母線の電圧を維持するために、過剰な電力は接続相手に逃がさなければならない。）マスターレグ同士が接続されてしまっては、互いに接続相手の要求を満たすことはできない。（仮にマスターレグ同士を接続してしまうと、両方の電力ルータで直流母線の電圧を維持できなくなる。すると、それぞれの電力セル内で停電などの不具合が発生するかもしれない。）このように、マスターレグ同士では互いの役割が衝突してしまうので（整合しないので）、マスターレグ同士を接続してはいけない。

図８Ｂでは、指定電力送受電レグ同士を接続しているが、これも成り立たないことは理解できるであろう。
前記マスターレグと同じことであるが、運転動作の説明で前述したように、指定電力送受電レグも接続相手の電圧、周波数および位相に同期した電力を作り出す処理をはじめに行う。
ここで、接続相手も指定電力送受電レグである場合、お互いに相手の電圧および周波数に同期しようとするが、指定電力送受電レグは電圧および周波数を自立的に確立しないため、このような同期処理は成功し得ない。
従って、指定電力送受電レグ同士を接続できないのである。
またさらに、次のような理由もある。
仮に、一方の指定電力送受電レグ５１０が送電すべき指定送電電力と、他方の指定電力送受電レグ６１０が受電すべき指定受電電力と、を一致させたとしても、このような指定電力送受電レグ同士を接続してはいけない。例えば、一方の指定電力送受電レグ５１０が指定送電電力を送電しようとして電力変換部を調整するとする。（例えば、接続相手よりも所定値だけ出力電圧を高くする。）その一方、他方の指定電力送受電レグ６１０が指定受電電力を受電しようと電力変換部を調整する。（例えば、接続相手よりも所定値だけ出力電圧が低くなるようにする。）同時にこのような調整動作が両方の指定電力送受電レグ５１０、６１０で行われてしまっては、互いに制御不能に陥ってしまうことは理解されるであろう。

図８Ｃでは、自立レグ同士を接続しているが、このような接続はしてはいけない。
自立レグは自ら電圧・周波数を作り出すものである。
仮に自立レグ同士を繋いだ状態で２つの自立レグが作り出す電圧、周波数および位相のいずれかが少しでも乖離すると、２つの自立レグの間に意図しない電力が流れてしまうことになる。
２つの自立レグが作り出す電圧、周波数および位相を完全に一致させ続けるというのは無理なのであり、したがって、自立レグ同士を接続していけない。

図８Ｄにおいては、マスターレグと指定電力送受電レグとを接続している。
これまでの説明から、これも成り立たないことは理解できるであろう。マスターレグ５１０が直流母線Ｍ５０１の電圧を維持するように接続相手に対して電力を送受電しようとしても、指定電力送受電レグ６１０はマスターレグ５１０の要求に応じて送受電しない。したがって、マスターレグ５１０は直流母線Ｍ５０１の電圧を維持できない。また、指定電力送受電レグ６１０が接続相手（５１０）に指定電力を送受電しようとしても、マスターレグ５１０は指定電力送受電レグ６１０の要求に応じて送受電しない。したがって、指定電力送受電レグ６１０は接続相手（ここではマスターレグ５１０）に指定電力を送受電することはできない。

ここまでは、電力変換部を有するレグ同士を接続する場合を考えたが、ＡＣスルーレグを考慮にいれると、図９Ａから図９Ｄのパターンも可能である。ＡＣスルーレグとは、電力変換部を有していないことから、単なるバイパスである。したがって、図９Ａや図９Ｂのように、第１電力ルータ１００のマスターレグ１１０が第２電力ルータ２００のＡＣスルーレグ２５０を介して基幹系統１０３５に繋がるというのは、マスターレグ１１０が基幹系統１０３５に直結していることと本質的に変わりがない。同じように、図９Ｃや図９Ｄのように、第１電力ルータ１００の指定電力送受電レグ１１０が第２電力ルータ２００のＡＣスルーレグ２５０を介して基幹系統１０３５に繋がるというのは、指定電力送受電レグ１１０が基幹系統１０３５に直結していることと本質的に変わりがない。

それでも、ＡＣスルーというのは設けておくと便利である。例えば、図１０のように、第１電力ルータ１００から基幹系統１０３５までの距離が非常に長く、第１電力ルータ１００を基幹系統１０３５に接続するためにはいくつかの電力ルータ２００、３００を経由しなければならないという場合が考えられる。仮にＡＣスルーレグが無いとすると、図７Ａで示したように、一または複数の自立レグを経由しなければならなくなる。電力変換部をもつレグを経由すると、交流電力から直流電力への変換および直流電力から交流電力への変換を経由することになる。電力変換にはやはり数％とはいえどもエネルギーロスが発生するので、単に基幹系統に接続するためだけに複数回の電力変換を必要とするのは効率が悪い。したがって、電力ルータに電力変換部を有さないＡＣスルーレグを設けておくことには意味があるのである。

ここまでに説明したことを図１１にまとめた。また、図１２に、４つの電力ルータ１００、２００、３００及び４００を相互に接続した場合の一例を挙げる。図１２においては、基幹系統の一部となっている送電線に７１Ａの符号を付し、基幹系統から切り離された送電線に７１Ｂの符号を付した。また、電力ルータと負荷（または分散型電源）とを繋ぐ接続線を配電線７２と称するとすると、配電線７２は基幹系統１０３５から切り離されたものである。すなわち、電力ルータと負荷（または分散型電源）とを繋ぐ配電線７２は基幹系統１０３５に繋がらない。また、符号１０３５Ａ〜１０３５Ｃは、基幹系統を示す。いずれの接続関係もこれまでの説明中に登場したので、一つ一つの接続先を細かく説明することはしないが、いずれも許容される接続関係であることは理解されるであろう。

続いて、図１に戻り、電力ルータ１０２について説明する。電力ルータ１０２は、電力ルータ１０１と同様の構成を有する。電力ルータ１０２は、概略、直流母線１５、通信バス１６、レグ２１、レグ２２、レグ２３、レグ２４及び制御部１９を有する。なお、図中では、なお、レグ２１、レグ２２、レグ２３及びレグ２４は、それぞれ電力ルータ１０１のレグ１１、レグ１２、レグ１３及びレグ１４と同様の構成を有する。レグ２１、レグ２２、レグ２３及びレグ２４は、それぞれ接続端子２１５、２２５、２３５、２４５を介して、外部と接続される。また、電力ルータ１０２でも、各運転モードについては、電力ルータ１０１と同様であるので、説明を省略する。

本実施の形態では、電力ルータ１０１のレグ１１と電力ルータ１０２のレグ２１とが、伝送線１２００により接続される。レグ２２は、接続端子２２５を介して、負荷１０３３と接続される。レグ２３は、接続端子２３５を介して、蓄電池１０３４と接続される。レグ２４は、接続端子２４５を介して、基幹系統１０３５と接続される。よって、レグ２４は、マスターレグとして動作する。

続いて、管理サーバ１０１０について説明する。図１３は、管理サーバ１０１０の構成を表示した電力ネットワークシステム１０００の概略構成を示すブロック図である。管理サーバ１０１０は、例えばコンピュータなどのハードウェアとして構成することが可能である。管理サーバ１０１０は、記憶装置１０１２を有する。記憶装置１０１２は、電力ルータの制御に必要な情報が格納される。

以下、本実施の形態にかかる電力ルータの動作について具体的に説明する。上述のように、電力ルータには通常複数のレグが設けられる。図１４は、実施の形態１にかかる電力ルータ６００の構成を模式的に示すブロック図である。図１５は、実施の形態１にかかる電力ルータ６００が組み込まれた電力ネットワークシステム１００１の概略構成を示すブロック図である。図１４では、本実施の形態にかかる電力ルータ６００の構造機能を理解するために必要な構成要素のみを表示しており、残余の構成要素の表示を省略している。

電力ルータ６００は、レグ１１〜１４、制御部６１、直流母線１５、接続端子Ｔ１〜Ｔ３、切替回路６２を有する。なお、レグ１１〜１３は非冗長レグ、レグ１４は冗長レグと称する。ここで、非冗長レグとは、電力ルータ６００が動作する際に、優先的に使用されるレグを指す。一方、冗長レグとは、非冗長レグのバックアップ用として使用されるレグであり、非冗長レグが故障していないときは、使用されない。また、レグ１１〜１３を、第１のレグとも称し、レグ１４を第２のレグとも称する。

制御部６１は、通信網１１００を介して、外部の管理サーバ１０１０から電力ルータ６００の設定情報５１を受け取る。また、図１５では、レグ１１の接続端子Ｔ１と基幹系統１０３５とが、レグ１２の接続端子Ｔ２と負荷１０３１とが、レグ１３の接続端子Ｔ３と蓄電池１０３２とが、それぞれ接続される。また、制御部６１は、切替回路６２を介してレグ１４とレグ１１〜１３に対応する接続端子Ｔ１〜Ｔ３とを接続可能に構成される。図中では、切替回路６２のスイッチＳＷ１〜ＳＷ３がＯＦＦであるため、レグ１４はレグ１１〜１３に対応する接続端子Ｔ１〜Ｔ３のいずれにも接続されていない。今後、レグ１４を冗長レグと称する。なお、以下では、レグ１４をレグ１１〜１３に対応する接続端子Ｔ１〜Ｔ３のいずれかに接続することを、単に、レグ１４をレグ１１〜１３に接続するとも称するものとする。

レグ１１〜１３は、制御部６１により制御され、外部と送受電を行う。しかし、レグ１１〜１３は、運転中に故障が発生し、送受電を継続することができない場合がある。この場合、故障したレグによる送受電は中断してしまうため、電力ルータ６００は、管理サーバ１０１０の指令通りの運転状態を保つことができなくなってしまう。そこで、電力ルータ６００は、バックアップ用の冗長レグであるレグ１４を有している。冗長レグであるレグ１４をレグ１１〜１３のいずれかのバックアップとして用いることで、レグの故障を補償する。

制御部６１について説明する。図１６Ａは、制御部６１の構成を模式的に示すブロック図である。以降では、図５を用いて説明した制御部１９との差分のみ記載する。制御部６１は、制御部１９の動作決定部１９３を動作決定部６０１に置換し、切替制御部６０２を追加した構成を有する。

記憶部１９１は、重要度決定ポリシデータベース６３（図中では＃ＰＩと表記）に重要度決定ポリシを記憶する。ここで、例えば、重要度決定ポリシとして、次のポリシ１〜ポリシ１１が挙げられる。なお、ポリシ１〜１１に示す重要度決定ポリシは例示であり、これらに限定されるものではない。

ポリシ１（レグの運転モード）
上記の通り、マスターレグの重要度が最も高く、指定電力送受電レグの重要度が次に高く、自立レグの重要度が最も低いものとする。

ポリシ２（接続先の信頼性）
指定電力送受電レグが複数ある場合、接続される電源の信頼性に応じて重要度を決定する。例えば、接続される電源の信頼性が高いものほど、重要度を高く設定する。信頼性の高い電源は例えば蓄電池であり、信頼性の低い電源は例えば太陽光発電などの自然エネルギーを用いた発電設備である。

ポリシ３（レグの稼働状態）
正常に動作するレグよりも、故障したレグの重要度を高く設定する。

ポリシ４（負荷への電力供給の接続維持の必要性）
自立レグが複数ある場合、接続される負荷への送電を維持する必要性に応じて、重要度を決定する。例えば、接続される負荷への送電を維持する必要性が高いものほど、重要度を高く設定する。例えば、負荷の利用頻度などに応じて、必要性を決定できる。

ポリシ５（レグの定格）
複数のマスターレグが存在し、かつ、異なる定格のマスターレグが存在する場合、定格の大きなものほど重要度を高く設定する。これにより、故障した際に最も大きな影響を及ぼす定格の大きなマスターレグをバックアップし、故障時の影響を防止できる。なお、このケースはマスターレグに限らず、指定電力送受電レグ又は自立レグについても同様に適用できる。

ポリシ６（レグの累積稼働時間）
複数のマスターレグが存在し、かつ、それぞれの累積稼働時間が異なる場合、累積稼働時間の長いものほど重要度を高く設定する。これにより、故障の発生確率が高いと考え得る累積稼働時間の長いマスターレグをバックアップし、故障時の影響を防止できる。なお、このケースはマスターレグに限らず、指定電力送受電レグ又は自立レグについても同様に適用できる。

ポリシ７（レグの故障率）
複数のマスターレグが存在し、かつ、それぞれの故障率が異なる場合、故障率の高いものほど重要度を高く設定する。これにより、故障率が高いマスターレグをバックアップし、故障時の影響を防止できる。なお、このケースはマスターレグに限らず、指定電力送受電レグ又は自立レグについても同様に適用できる。

ポリシ８（レグの定期交換期限）
複数のマスターレグが存在し、かつ、それぞれの定期交換期限が異なる場合、定期交換期限が近いものほど重要度を高く設定する。これにより、故障の発生確率が高いと考え得る定期交換期限が近いマスターレグをバックアップし、故障時の影響を防止できる。なお、このケースはマスターレグに限らず、指定電力送受電レグ又は自立レグについても同様に適用できる。

ポリシ９（レグの運転モードと接続維持の必要性）
レグが複数ある場合、レグの運転モードと接続先の状況とを考慮して重要度を設定する、例えば、接続を維持する必要性が低い電源と接続される指定電力送受電レグよりも、接続を維持する必要性が高い負荷と接続される自立レグの重要度を高くする。これにより、運転モードが異なるレグと接続相手が送電を行うか受電を行うかにかかわらず、重要度を設定できる。

ポリシ１０（レグの運転モードと故障率）
レグが複数ある場合、レグの運転モード、接続先の状況及びレグの故障率を考慮して重要度を設定する、例えば、接続を維持する必要性が低い電源と接続される指定電力送受電レグよりも、故障率の高い自立レグの重要度を高くする。これにより、故障率の高い自立レグを確実にバックアップすることができる。

ポリシ１１（マスターレグの重要度）
複数のマスターレグが存在する場合、マスターレグを第１グループと第２グループとに分ける。第１グループに属するマスターレグは、接続を維持する必要性の高い接続相手と接続されている。第２グループに属するマスターレグは、接続を維持する必要性の低い接続相手と接続されている。更に、接続を維持する必要性の高い指定電力送受電レグが存在する。この場合、第１グループに属するマスターレグの重要度を高くする。接続を維持する必要性の高い指定電力送受電レグの重要度を、第１グループに属するマスターレグの次に高く設定する。そして、第２グループに属するマスターレグの重要度を、指定電力送受電レグよりも低く設定する。
さらに記憶部１９１は、動作決定部６０１から重要度決定ポリシの要求を受け取ると、動作決定部６０１に、重要度決定ポリシを返す。

さらに記憶部１９１は、冗長レグ識別情報データベース１９７（＃２ＤＢ）に、冗長レグ識別情報を記憶する。冗長レグ識別情報とは、前述のレグの識別子と冗長レグ判定フラグとの関連情報であり、あるレグが冗長レグか否かを示す。図１６Ｂは、冗長レグ識別情報データベース１９７（＃２ＤＢ）を示す表である。図１６Ｂでは、例えば、レグの識別子「レグ１１」と冗長レグ判定フラグ「非冗長レグ」とが関連付けて記憶されている。これは、レグ１１が非冗長レグであることを示す。また、レグの識別子「レグ１４」と冗長レグ判定フラグ「冗長レグ」とが関連付けて記憶されている。これは、レグ１４が冗長レグであることを示す。

さらに記憶部１９１は、動作決定部６０１から冗長レグ判定フラグの要求を受け取ると、動作決定部６０１に、冗長レグ識別情報を返す。

さらに記憶部１９１は、スイッチ切り替え情報データベース１９８（図中では＃３ＤＢと表記）に、スイッチ切り替え情報を記憶する。スイッチ切り替え情報とは、前述の非冗長レグの識別子と冗長レグのスイッチ番号の関連情報であり、どのスイッチをオンすれば、冗長レグとどの非冗長レグ（レグ１１〜１３に対応する接続端子Ｔ１〜Ｔ３のいずれか）とを並列に接続できるかを示す。図１６Ｃは、スイッチ切り替え情報データベース１９８を示す表である。図１６Ｃでは、例えば、レグの識別子「レグ１１」とスイッチ番号「ＳＷ１」とが関連付けて記憶されている。これは、スイッチＳＷ１をオンにすると、レグ１１と冗長レグであるレグ１４とが並列に接続される（すなわち、レグ１４とレグ１１に対応する接続端子Ｔ１とが接続される）ことを示す。同様に、スイッチＳＷ２をオンにすると、レグ１２と冗長レグであるレグ１４とが並列に接続され（すなわち、レグ１４とレグ１２に対応する接続端子Ｔ２とが接続される）、スイッチＳＷ３をオンにすると、レグ１３と冗長レグであるレグ１４とが並列に接続される（すなわち、レグ１４とレグ１３に対応する接続端子Ｔ３とが接続される）ことを示す。

さらに記憶部１９１は、動作決定部６０１からスイッチ切り替え情報の要求を受け取ると、動作決定部６０１にスイッチ切り替え情報を返す。

さらに動作決定部６０１は、記憶部１９１に前述の冗長レグ識別情報を要求し、冗長レグ識別情報を受け取る。この情報により、動作決定部６０１は、レグ１１〜１３が非冗長レグであり、レグ１４が冗長レグであること把握する。

さらに動作決定部６０１は、記憶部１９１から前述の重要度決定ポリシを要求し、前述の重要度決定ポリシを受け取る。

さらに動作決定部６０１は、記憶部１９１に前述のスイッチ切り替え情報を要求し、スイッチ切り替え情報を受け取る。この情報により、動作決定部６０１は、図１６Ｃに示すように、冗長レグのスイッチをＯＮにすれば、冗長レグをどの非冗長レグ（レグ１１〜１３に対応する接続端子Ｔ１〜Ｔ３のいずれか）に接続できるかどうかを把握する。

さらに動作決定部６０１は、設定情報と重要度決定ポリシと、に基づいて、非冗長レグであるレグ１１〜１３のうち、最も重要度の高いレグを決定する。ここで、動作決定部６０１は、ポリシ１〜１１のいずれかを、又は、全部あるいは一部を重畳的に適用する（すなわち、積論理をとる）ことが可能である。ポリシ１〜１１からレグの重要度を決定するための、入力情報として前述の設定情報が用いられる。ここでは、設定情報としてレグ１１〜１３の運転モードとその運転モードに応じた動作パラメータが、それに該当する。重要度の決定方法については後述する。

さらに動作決定部６０１は、スイッチ切り替え情報を基に、冗長レグを最も重要度の高い非冗長レグに接続するために、オンにすべきスイッチ番号を決定し、最も重要度の高い非冗長レグが複数ある場合は、最も重要度の高いレグとしてランダムあるいはレグに識別子の番号の若い順に選択することが考えられるが、これに限定するものではない。切替制御部６０２に、スイッチ番号（ＳＷ１〜ＳＷ３）のＯＮ／ＯＦＦを示す情報を渡す。例えば、ＳＷ１をＯＮ、ＳＷ２とＳＷ３をＯＦＦにすることを示す情報が、その例として挙げられる。

さらに動作決定部６０１は、レグ制御部１９４に、冗長レグと非冗長レグと、の接続関係を示す情報を渡す。この接続関係を示す情報とは、非冗長レグの識別子と冗長レグの識別子の関連情報であり、この情報をもとにレグ制御部１９４は、冗長レグがどの非冗長レグと並列に接続しているかを把握する。

切替制御部６０２は、動作決定部６０１からスイッチ番号（ＳＷ１〜ＳＷ３）のＯＮ／ＯＦＦを示す情報を受け取る。

さらに切替制御部６０２は、動作決定部６０１から受け取ったスイッチ番号（ＳＷ１〜ＳＷ３）のＯＮ／ＯＦＦを示す情報に基づいて、切替回路に指示を出すことで（図１５では、制御信号ＣＯＮと記載する制御信号を出す。ここで制御信号ＣＯＮは、スイッチ番号とＯＮあるいはＯＦＦを示す情報である。）、各スイッチのＯＮ／ＯＦＦを切り替える。

さらにレグ制御部１９４は、動作決定部６０１から、前述の非冗長レグと冗長レグの接続関係に関する情報を受け取る。この情報を基にレグ制御部１９４は、動作決定部６０１から受け取った、非冗長レグの識別子と運転モードと運転モードに応じた動作パラメータと、非冗長レグと冗長レグの接続関係（冗長レグがレグ１１〜１３に対応する接続端子Ｔ１〜Ｔ３のいずれに接続されているか）を把握する。

さらにレグ制御部１９４は、非冗長レグの識別子と運転モードと運転モードに応じた動作パラメータに基づいて、レグを動作させる。

レグ制御部１９４は、レグからの読み取り値である電圧や電流により、レグが故障したと判断した場合そのレグを停止し、非冗長レグと冗長レグの接続関係に関する情報を基に、故障したレグと接続する冗長レグの有無を確認し、冗長レグが存在する場合は、故障したレグと同様の運転モードと運転モードに応じた動作パラメータに基づいて、冗長レグを動作させる。

図１４に戻り説明する。切替回路６２は、接続端子Ｔ１〜Ｔ３と冗長レグであるレグ１４との間に挿入される。切替回路６２は、制御部６１からの制御信号ＣＯＮに従い、各スイッチ（ＳＷ１〜ＳＷ３）をオンあるいはオフにする。

例えば、切替回路６２は、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３を有する。スイッチＳＷ１は、冗長レグであるレグ１４と接続端子Ｔ１との間に接続される。スイッチＳＷ２は、冗長レグであるレグ１４と接続端子Ｔ２との間に接続される。スイッチＳＷ３は、冗長レグであるレグ１４と接続端子Ｔ３との間に接続される。図１４及び図１５では、スイッチＳＷ１〜ＳＷ３を表示する都合上、冗長レグであるレグ１４をレグ１１〜１３よりも大きく表示しているが、これは現実にレグ１４がレグ１１〜１３よりも大きいことを意味するものではない。これは、以降の図面においても同様である。

制御部６１は、レグ１１が最も重要度が高い場合には、制御信号ＣＯＮにより、スイッチＳＷ１をオン、スイッチＳＷ２及びＳＷ３をオフにする。制御部６１は、レグ１２が最も重要度が高い場合には、制御信号ＣＯＮにより、スイッチＳＷ２をオン、スイッチＳＷ１及びＳＷ３をオフにする。制御部６１は、レグ１３が最も重要度が高い場合には、制御信号ＣＯＮにより、スイッチＳＷ３をオン、スイッチＳＷ１及びＳＷ２をオフにする。

続いて、電力ルータ６００の動作について具体的に説明する。図１７Ａは、実施の形態１にかかる電力ルータ６００の動作を示すフローチャートである。

ステップＳ１：設定情報を受信
設定受信部１９２は、管理サーバ１０１０から、設定情報５１を受け取り、設定情報データベース１９６を更新する。ここで受け取る設定情報５１は図５Ｂの通りであり、レグの識別子と各レグの設定の関連情報として、例えば、レグ１にはマスターモード、電圧値が設定されている。

ステップＳ２：非冗長レグの重要度決定
動作決定部６０１は、設定情報データベースを監視し、そのデータベースの更新に応じて、冗長レグ識別情報と、設定情報と、重要度決定ポリシと、を記憶部１９１から取得し、それらの情報に基づいて、レグ１１〜１３の重要度を決定する。ここでは、重要度決定ポリシとしてポリシ１が記憶される場合を例に示す。まず、冗長レグ識別情報から、冗長レグと非冗長レグと、を把握する。ここでは、レグ１４が冗長レグに、レグ１１、１２、１３が非冗長レグに、それぞれ該当する。さらに、設定情報から非冗長レグの設定を把握する。ここでは、レグ１１がマスターレグ、レグ１２が自立レグ、レグ１３が指定電力送受電レグ、として設定されている。さらに、重要度決定ポリシ（ポリシ１）から非冗長レグの重要度を決定する。ポリシ１は前述の通り、レグの運転モードに従って重要度を決めることが規定され、重要度の高い順に、マスターレグ、指定電力送受電レグ、自立レグである。そのため、マスターレグであるレグ１１の重要度が最も高くなり、その次に指定電力送受電レグであるレグ１３の重要度が高く、自立レグであるレグ１２が最も重要度が低くなる。

ステップＳ３：冗長レグの切り替え決定
動作決定部６０１は、最も重要度の高い非冗長レグに冗長レグを接続するために、冗長レグの識別子とスイッチ切り替え情報とに基づいてスイッチのオン／オフを決定する。ここでは、非冗長レグとしてレグ１１が最も重要度が高いため、このレグ１１に冗長レグであるレグ１４を並列に接続する（レグ１４を接続端子Ｔ１に接続する）ことが決定され、スイッチＳＷ１がオン、その他のスイッチＳＷ２及びＳＷ３がオフとなる。

ステップＳ４：冗長レグの接続
切替制御部６０２は、動作決定部６０１からスイッチ番号（ＳＷ１〜ＳＷ３）とオン／オフを示す情報とを受け取り、その情報に従い切替回路６２を制御する。
ここでは、スイッチＳＷ１をオンに、スイッチＳＷ２、ＳＷ３をオフにするよう、切替回路６２を制御する。図１８は、ＳＷ１をオンに、スイッチＳＷ２とＳＷ３とをオフにした場合の電力ネットワークシステム１００１を示す図である。

ステップＳ５：非冗長レグ動作開始
レグ制御部１９４は、動作決定部６０１から設定情報５１と、冗長レグと非冗長レグの接続関係と、を受け取り、レグを個別に制御する。ここでは、レグ１１をマスターレグとして、レグ１２を自立レグとして、レグ１３を指定電力送受電レグとして、動作させる。

次いで、非冗長レグが故障した場合の動作について説明する。図１７Ｂは、実施の形態１にかかる電力ルータ６００の動作を示すフローチャートである。

ステップＳ６：非冗長レグの故障検出
レグ制御部１９４は、非冗長レグが故障した場合、故障の発生を検出する（図１８の例では、レグ１１）。

ステップＳ７：非冗長レグ停止
レグ制御部１９４は、故障した非冗長レグ（図１８の例では、レグ１１）の運転を停止する。

ステップＳ８：故障した非冗長レグと冗長レグの接続確認
レグ制御部１９４は、動作決定部６０１から受け取った冗長レグと非冗長レグとの接続関係に基づいて、非冗長レグ（図１８の例では、レグ１１）に冗長レグが接続されている（レグ１１に対応する接続端子Ｔ１にレグ１４が接続されている）かどうかを判定する。非冗長レグの接続端子に冗長レグが接続されている場合は、ステップＳ９に進み、冗長レグが接続されていない場合は、処理を終了する。ここでは、非冗長レグであるレグ１１には、冗長レグであるレグ１４が接続されている（レグ１１に対応する接続端子Ｔ１にレグ１４が接続されている）ため、ステップＳ９に進む。

ステップＳ９：冗長レグを非冗長レグと同じ設定情報で運転
レグ制御部１９４は、故障した冗長レグと同じ運転モード及びその運転モードに応じた動作パラメータで、冗長レグを動作させる。ここでは、故障したレグ１１の運転モードであるマスターモードと、運転パラメータである電圧値で、冗長レグ（レグ１４）を動作させる。

以上、図１７Ｂに示す動作により、故障した非冗長レグを冗長レグでバックアップすることが実現できる。

なお、制御部６１は、ステップＳ１〜Ｓ５やステップＳ６〜Ｓ９の結果を、管理サーバ１０１０に通知してもよい。ここで通知とは、例えば、次のような通知である。１つは、ステップＳ１〜Ｓ４の結果に基づいて、レグ１１〜１３を設定情報に基づいた動作が成功あるいは失敗したことや、レグ１１に冗長レグとしてレグ１４を接続した（レグ１１に対応する接続端子Ｔ１にレグ１４を接続した）こと、を示す情報の通知である。２つは、ステップＳ５〜Ｓ８の結果に基づいて、レグ１１が故障し停止させたこと、レグ１１の代わりにレグ１４を動作させたことを示す情報である。

なお、重要度を決定するために用いる設定情報５１を用いる方法を例として挙げたが、これに限らない。その他の情報として様々なレグの特性や状態が挙げられる。これらの情報として具体的には、レグの稼働状況（正常運転、故障中など）、レグの接続先（電源供給源、負荷、他の電力ルータなど）の状況、レグの仕様（定格、損失）、レグの連続稼働時間、レグの累積融通電力、レグの故障率、レグの定期交換時期などが含まれる。また、例えば、レグの接続先の状況としては、接続先である電源の電源供給の安定性や持続性（電源の容量としてもよい）、接続先の利用状況や利用頻度（接続先の電力需要など）、接続先の種類（系統、バッテリ、太陽光発電などの自然エネルギー発電手段など）が含まれる。

冗長レグ識別情報データベース１９７、スイッチ切り替え情報データベース１９８、重要度決定ポリシデータベース６３に、それぞれ、冗長レグ識別情報、スイッチ切り替え情報、重要度決定ポリシを記憶するとしたが、これらの情報は、管理サーバ１０１０から通知される、としても良い。同様に、上述の重要度を決定するためのその他の情報、も管理サーバ１０１０から通知される、としても良い。

動作決定部１９３は、記憶部１９１の設定情報データベース１９６の更新を監視するとしたが、その他データベースの更新を監視する、としても良い。その他データベースとしては、冗長レグ識別情報データベース１９７や、スイッチ切り替え情報データベース１９８、重要度決定ポリシデータベース６３、がそれに該当する。ここで、さらに、実施の形態１にかかる電力ルータ６００の動作を示すフローチャート（図１７Ａ）において、制御部６１は、設定情報を受信することで動作を開始する、としたが、その他情報（冗長レグ識別情報や、スイッチ切り替え情報、重要度決定ポリシ、前述の重要度を決定するためのその他の情報）を管理サーバから受信することで動作を開始する、としても良い。

以上、本構成によれば、電力ルータの製造コスト増大と巨大化を抑えつつ、電力ルータの耐障害性を高めることができる。なぜなら、電力ルータに設けられた重要度の高いレグを、冗長レグによりバックアップすることができるので、電力ルータの重要な機能を継続できるためである。これにより、冗長レグが接続された重要度の高いレグが故障した場合でも、故障したレグが担っていた送受電を冗長レグによって継続することができる。

実施の形態２
実施の形態２にかかる電力ネットワークシステム２０００について説明する。図１９は、実施の形態２にかかる電力ネットワークシステム２０００の概略構成を示すブロック図である。電力ネットワークシステム２０００は、電力ネットワークシステム１００１の管理サーバ１０１０及び電力ルータ６００を、それぞれ管理サーバ１０２０及び電力ルータ７００に置換した構成を有する。以下では、実施の形態１との差分のみ記載する。

管理サーバ１０２０は、管理サーバ１０１０に動作決定部６０１と、記憶部２００１を追加した構成を有する。記憶部２００１は、設定情報データベース１９６、冗長レグ識別情報データベース１９７、スイッチ切り替え情報データベース１９８、重要度決定ポリシデータベース６３が格納される。

動作決定部６０１は、記憶部２００１から、設定情報と、冗長レグ識別情報と、スイッチ切り替え情報と、重要度決定ポリシと、を受け取る。図１９では、図面の簡略化のため、設定情報と、冗長レグ識別情報と、スイッチ切り替え情報と、重要度決定ポリシと、を含む情報を情報ＩＮＦと表示している。また、動作決定部６０１は、設定情報と、冗長レグ識別情報と、スイッチ切り替え情報と、重要度決定ポリシと、に基づいて、スイッチ番号のオン／オフを示す情報と、非冗長レグと冗長レグの接続関係に関する情報と、を決定するが、実施の形態１と同様の手順であるため、記載を省略する。さらに動作決定部６０１は、設定情報５１、スイッチ番号（ＳＷ１〜ＳＷ３）のオン／オフを示す情報５３と、非冗長レグと冗長レグの接続関係に関する情報５４と、を電力ルータ７００に渡す。

電力ルータ７００は、電力ルータ６００の制御部６１を制御部６５に置換した構成を有する。

制御部６５について説明する。図２０は、制御部６５の構成を模式的に示す図である。制御部６５は、制御部６１から記憶部１９１と、動作決定部６０１と、を除いた構成を有する。設定受信部１９２は、管理サーバから設定情報５１、スイッチ番号（ＳＷ１〜ＳＷ３）のオン／オフを示す情報５３と、非冗長レグと冗長レグの接続関係に関する情報５４と、を受け取る。また、設定受信部１９２は、スイッチ番号（ＳＷ１〜ＳＷ３）のオン／オフを示す情報５３を切替制御部６０２に渡す。さらに、設定受信部１９２は、設定情報５１と、非冗長レグと冗長レグの接続関係に関する情報５４と、をレグ制御部１９４に渡す。切替制御部６０２と、レグ制御部１９４は、実施の形態１と同様のため、説明を省略する。

続いて、図１９における電力ネットワークシステムの動作について具体的に説明する。

ステップＳ１ａ：非冗長レグの重要度の決定
管理サーバ１０２０は、実施の形態１におけるステップＳ２の制御部６１と同様の動作であるため説明を省略する。ここでは、マスターモードであるレグ１１の重要度が最も高くなり、その次に指定電力送受電モードであるレグ１３の重要度が高く、自立モードであるレグ１２が最も重要度が低くなる。なお、管理サーバ１０２０は、管理サーバのオペレータや管理サーバ上のアプリケーションからの指示に従い、電力ルータ７００の設定を開始する。

ステップＳ２ａ：非冗長レグと冗長レグの接続関係を決定
管理サーバ１０２０は、冗長レグ識別情報と、スイッチ切り替え情報に基づいて、ステップＳ２で決定した最も重要度の高い非冗長レグに、冗長レグを並列に接続することを決定（非冗長レグと冗長レグの接続関係に関する情報を決定する）する。ここでは、非冗長レグのうち最も重要度の高いレグ１１に、冗長レグを並列に接続することを決定する。

ステップＳ３ａ：電力ルータの設定
管理サーバ１０２０は、設定情報、スイッチ番号（ＳＷ１〜ＳＷ３）のオン／オフを示す情報と、非冗長レグと冗長レグの接続関係に関する情報と、を電力ルータ７００に渡す。

ステップＳ４ａ：冗長レグの接続切り替え
制御部６５は、実施の形態１におけるステップＳ３の制御部６１と同様の動作であるため、説明を省略する。

ステップＳ５ａ：非冗長レグの動作開始
制御部６５は、実施の形態１におけるステップＳ４の制御部６１と同様の動作であるため、説明を省略する。

次いで、非冗長レグが故障した場合の動作については、実施の形態１におけるステップＳ５〜Ｓ８と同様の動作であるため説明を省略する。

以上、本構成によれば、重要度決定部を管理サーバに置いた場合でも、重要度決定部を制御部に含んだ場合と同様の作用効果を奏する電力ネットワークシステムを構築することができる

その他の実施の形態
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、例えば、上述の実施の形態では、制御部１９をハードウェアの構成として説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、制御部１９をコンピュータにより構成し、任意の処理を、ＣＰＵ（Central Processing Unit）にコンピュータプログラムを実行させることにより実現することも可能である。また、レグの電力変換部に制御装置を組み込み、制御装置を例えば動的再構成ロジック（ＦＰＧＡ：Field Programmable Gate Array）とする。そしてＦＰＧＡの制御プログラムをレグのモードに適応した内容に変更して動作させる。これによりレグの種類、動作に応じてＦＰＧＡを書き換えることでその動作モードに応じた制御が可能となるためハードウェア容量やコストが削減できる。

上述の実施の形態では、レグ１１がマスターレグ、レグ１２が指定電力送受電レグ、レグ１３が自立レグであるとしたが、これは例示に過ぎない。レグ１１〜１３は、適宜任意の運手モードとすることができる。

上述の実施の形態では、電力ルータが第１のレグとしてレグ１１〜１３を有する例について説明したが、これは例示に過ぎない。第１のレグの個数は、１以上の任意の個数とすることができる。また、電力ルータが第２のレグとして冗長レグであるレグ１４を有する例について説明したが、これは例示に過ぎない。第２のレグの個数は、１以上の任意の個数とすることができる。この場合、図１６Ｃに示すスイッチ切り替え情報データベース１９８は、冗長レグごとにスイッチ切り替え情報を記憶する。例えば、冗長レグが２つ（第１冗長レグ、第２冗長レグ）ある場合、第１冗長レグに関連するスイッチはＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ３であり、それらスイッチはそれぞれレグ１１、レグ１２、レグ１３と接続するためのスイッチであることを示す情報を記憶する。さらに、第２冗長レグに関連するスイッチはＳＷ４、ＳＷ５、ＳＷ６であり、それらスイッチはそれぞれレグ１１、レグ１２、レグ１３と接続するためのスイッチであることを示す情報を記憶する。上述の実施の形態では、第２のレグ（冗長レグ）が１つである例について説明したが、第２のレグは複数としてもよい。この場合、複数の第２のレグのそれぞれが、複数の異なる第１のレグをバックアップすることができる。なお、第１のレグと第２のレグとは、必ずしも１対１に対応している必要はなく、２個以上の第２のレグで１つの第１のレグをバックアップすることを妨げるものではない。

上述の実施の形態では、レグ１１が故障するものとして説明したが、これは例示に過ぎない。故障するレグは、１又は複数の第１のレグのいずれであってもよい。また、故障するレグは１つに限らず、複数であってもよい。この場合、複数の故障したレグのそれぞれの重要度を決定し、重要度の高い順に優先的に、第２のレグを割り当てることも可能である。

図１７に示す電力ルータの動作は、電力ルータの設定情報受信時に行われると説明したが、これは例示に過ぎない。例えば、起動時や、定期的なタイミングや、レグの動作状態に変化があったとき、などの任意のタイミングで実行可能である。レグの動作状態の変化は、制御部のレグ制御部がレグからの読み取り値を監視することで実現できる。レグ制御部が、動作決定部に読み取り値を通知し、動作決定部が、設定情報と前述の読み取り値も考慮に入れて、非冗長レグの重要度を決定する、としても良い。

上述の実施の形態では、重要度の他に、第１のレグと第２のレグの仕様を比較して、第２のレグで第１のレグを代替できるかを判断してもよい。例えば、第１のレグの定格が第２のレグの定格よりも大きい場合、第２のレグで第１のレグをバックアップしても、能力不足に陥る恐れが有る。この場合、制御部は、第２のレグによるバックアップを実行しないと判断してもよい。

上述の実施の形態では、第２のレグ（冗長レグ）が１つである例について説明したが、第２のレグは複数としてもよい。この場合、複数の第２のレグのそれぞれが、複数の異なる第１のレグをバックアップすることができる。なお、第１のレグと第２のレグとは、必ずしも１対１に対応している必要はなく、２個以上の第２のレグで１つの第１のレグをバックアップすることを妨げるものではない。

実施の形態２では、１つの電力ルータを扱ったが、１つ以上の電力ルータを扱うことができる。以下では、実施の形態２との差分のみ記載する。管理サーバ１０２０は、設定情報と、冗長レグ識別情報と、スイッチ切り替え情報と、重要度決定ポリシと、を電力ルータごとに持つ。ここで、電力ルータ７００と、さらに電力ルータ７０１を扱う場合を想定する。まず、動作決定部６０１は、記憶部２００１から、電力ルータ７００に関連する、設定情報と、冗長レグ識別情報と、スイッチ切り替え情報と、重要度決定ポリシとを取得する。さらに動作決定部６０１は、これらの情報を基に、ステップＳ１ａ〜Ｓ３ａと同様の動作を取る。以降、電力ルータ７００は、実施の形態２におけるステップＳ４ａ以降と同様の動作を取る。次に、動作決定部６０１は、記憶部２００１から、電力ルータ７０１に関連する、設定情報と、冗長レグ識別情報と、スイッチ切り替え情報と、重要度決定ポリシとを取得する。さらに動作決定部６０１は、これらの情報を基に、ステップＳ１ａ〜Ｓ３ａと同様の動作を取る。ただし、ステップＳ３ａにおける、電力ルータは電力ルータ７０１となる。以降、電力ルータ７０１は、実施の形態２におけるステップＳ４ａ以降と同様の動作を取る。

ＢＬ 支線
Ｄ１〜Ｄ６ ダイオード
ＩＮＦ 情報
Ｑ１〜Ｑ６ トランジスタ
ＳＣＯＮ 制御信号
ＳＩＧ１ 開閉制御信号
ＳＷ１〜ＳＷ３ スイッチ
Ｖ_１５ 母線電圧
Ｖｒ 検出値
１１〜１４、２１〜２４ レグ
１５、Ｍ１０１、Ｍ２０１、Ｍ３０１、Ｍ４０１、Ｍ５０１、Ｍ６０１ 直流母線
１６ 通信バス
１７ 電圧センサ
１９ 制御部
５１ 設定情報
５２ 情報
５３ スイッチ番号（ＳＷ１〜ＳＷ３）のオン／オフを示す情報
５４ 非冗長レグと冗長レグの接続関係に関する情報
６０ スルーレグ
６１、６５ 制御部
６２ 切替回路
６３ 重要度決定ポリシデータベース
６４ 重要度を決定するための情報
６７ 重要度の決定結果
７１Ａ、７１Ｂ 送電線
７２ 配電線
１００、１０１、１０２、１７０、２００、３００、４００、６００、７００、８４１〜８４４ 電力ルータ
８２１〜８２４ 電力セル
１１１、１２１、１３１、１４１ 電力変換部
１１２、１２２、１３２、１４２、１６２ 電流センサ
１１３、２２３、１３３、１４３、１６３ 開閉器
１１４、２２４、１３４、１４４、１６４ 電圧センサ
１１５、１２５、１３５、１４５、１６５、２１５、２２５、２３５、２４５ 接続端子
１９１ 記憶部
１９２ 設定受信部
１９３、６０１ 動作決定部
１９４ レグ制御部
１９５ センサ値読み取り部
１９６ 設定情報データベース
１９７ 冗長レグ識別情報データベース
１９８ スイッチ切り替え情報データベース
１１０、２１０、２２０、３２０、４２０、５６０ マスターレグ
２１０、４１０ 自立レグ
２５０ ＡＣスルーレグ
６０２ 切替制御部
６１０ 指定電力送受電レグ
８１０、１０００、２０００ 電力ネットワークシステム
８１１、１０３５、１０３５Ａ〜１０３５Ｃ 基幹系統
８１２ 大規模発電所
８３１ 家
８３２ ビル
８３３ 太陽光発電パネル
８３４ 風力発電機
８３５、１０３２、１０３４ 蓄電池
８５０、１０１０、１０２０ 管理サーバ
８６０、１１００ 通信網
１０１２ 記憶装置
１０３１、１０３３ 負荷
１２００、１２０１〜１２０３、１２１１〜１２１３ 伝送線
１３００ 通信線

Claims (10)

1. 双方向に電力を変換する１又は複数の第１の電力変換部と、
   双方向に電力を変換する１又は複数の第２の電力変換部と、
   前記１又は複数の第１の電力変換部のそれぞれに対応し、かつ、外部の接続先と接続する１又は複数の接続端子と、
   前記１又は複数の第２の電力変換部のそれぞれを、前記１又は複数の接続端子のいずれかに接続可能に構成された切替回路と、
   前記切替回路の接続関係を制御する制御部と、を備える、
   電力ルータ。
2. 前記切替回路は、前記制御部からの指令に応じて、
   前記１又は複数の第２の電力変換部のそれぞれを、前記第１の電力変換部が接続される接続端子に接続する、
   請求項１に記載の電力ルータ。
3. 前記制御部は、
   対応する前記第１の電力変換部が送受電を行っている場合、前記第２の電力変換部に送受電を行わせず、
   対応する前記第１の電力変換部が送受電を行えない場合、前記第２の電力変換部に送受電を行わせることで、対応する前記第１の電力変換部をバックアップさせる、
   請求項２に記載の電力ルータ。
4. 前記制御部は、
   前記１又は複数の第１の電力変換部のそれぞれの重要度を決定し、
   決定した重要度に応じて、前記１又は複数の第１の電力変換部から、送受電を行えない場合にバックアップの対象となるものを決定し、
   前記１又は複数の第２の電力変換部から、バックアップの対象となる前記第１の電力変換部のバックアップを行うものを決定し、
   前記切替回路は、決定されたバックアップを行う前記第２の電力変換部のそれぞれを、バックアップの対象となる前記第１の電力変換部のうちで対応するものが接続される接続端子に接続する、
   請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電力ルータ。
5. 前記第２の電力変換部が複数である場合、前記制御部は、
   前記１又は複数の第１の電力変換部から、送受電を行えない場合にバックアップの対象となるものを、重要度が高い順に決定する、
   請求項４に記載の電力ルータ。
6. 前記制御部は、前記１又は複数の第１の電力変換部のそれぞれの重要度を決定するための重要度決定ポリシに基づいて、前記１又は複数の第１の電力変換部のそれぞれの重要度を決定する、
   請求項４又は５に記載の電力ルータ。
7. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電力ルータと、
   前記１又は複数の第１の電力変換部のそれぞれの重要度を決定する管理サーバと、を備え、
   前記制御部は、前記管理サーバが決定した前記１又は複数の第１の電力変換部のそれぞれの重要度に応じて、前記１又は複数の第１の電力変換部から、送受電を行えない場合にバックアップの対象となるものを決定し、
   前記１又は複数の第２の電力変換部から、バックアップの対象となる前記第１の電力変換部のバックアップを行うものを決定し、
   前記切替回路は、決定されたバックアップを行う前記第２の電力変換部のそれぞれを、バックアップの対象となる前記第１の電力変換部のうちで対応するものが接続される接続端子に接続する、
   電力ネットワークシステム。
8. 前記第２の電力変換部が複数である場合、前記制御部は、
   前記１又は複数の第１の電力変換部から、送受電を行えない場合にバックアップの対象となるものを、重要度が高い順に決定する、
   請求項７に記載の電力ネットワークシステム。
9. 前記制御部は、前記１又は複数の第１の電力変換部のそれぞれの重要度を決定するための重要度決定ポリシに基づいて、前記１又は複数の第１の電力変換部のそれぞれの重要度を決定する、
   請求項７又は８に記載の電力ネットワークシステム。
10. 電力を送受電する電力ルータと、
    前記電力ルータを制御する管理サーバと、を備え、
    前記電力ルータは、
    双方向に電力を変換する１又は複数の第１の電力変換部と、
    双方向に電力を変換する１又は複数の第２の電力変換部と、
    外部の接続先と接続する１又は複数の接続端子と、
    前記１又は複数の第２の電力変換部のそれぞれを、前記１又は複数の接続端子のいずれかに接続可能に構成された切替回路と、
    前記切替回路の接続関係を制御する制御部と、を備える、
    電力ネットワークシステム。

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