JP2016165182A - 電力ルータとその制御方法及びその制御プログラム、電力ネットワークシステム - Google Patents

Abstract

【課題】複数のマスターレグの運転状況を制御することで、母線電圧を所望の値又は範囲に維持すること。
【解決手段】電力ルータ１００は、制御部１０、直流母線１１、第１マスターレグＭＬ１、第２マスターレグＭＬ２及び第３マスターレグＭＬ３を有する。直流母線１１には直流電流が流れる。第１マスターレグＭＬ１、第２マスターレグＭＬ２及び第３マスターレグＭＬ３は、直流母線１１と接続され、かつ外部との送受電を行う。制御部１０は、直流母線１１の電圧が所定の範囲に収まるように第１マスターレグＭＬ１、第２マスターレグＭＬ２及び第３マスターレグＭＬ３を制御する。制御部１０は、第１マスターレグＭＬ１、第２マスターレグＭＬ２及び第３マスターレグＭＬ３のうち１以上のマスターレグが稼働した状態での母線電圧Ｖｍに応じて、稼働しているマスターレグ以外のマスターレグの稼働を開始させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電力ルータとその制御方法及びその制御プログラム、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７は、電力ネットワークシステム８１０の例を示す図である。図７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７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。

上述の電力ルータに設けられるレグには、基幹系統など安定した電力供給源に接続される場合の運転モードであるマスターモードで運転されるレグが存在する。マスターモードで運転されるレグは、マスターレグと称される。

特開２０１４−１６１１９９公報

発明者は、上述の電力ルータを使用する場合には、以下に示す問題点があることを見出した。電力需要の変動により、電力ルータが出力する電力又は入力される電力が急激に変化する場合が想定し得る。この場合、変動幅が稼働中のマスターレグの能力を超えてしまうと、母線電圧が所望の値から大きく逸脱してしまう事態が生じる。そのため、電力ルータに求められる送受電が稼働中のマスターレグの能力を超えた場合でも、母線電圧を維持する手法の確立が求められる。

本発明は、上記の事情に鑑みて成されたものであり、複数のマスターレグの運転状況を制御することで、母線電圧を所望の値又は範囲に維持することを目的とする。

本発明の一態様である電力ルータは、直流電流が流れる直流母線と、前記直流母線と接続され、かつ外部との送受電を行う複数のマスターレグと、前記直流母線の電圧を検出する母線電圧センサと、前記直流母線の電圧が所定の範囲に収まるように、前記複数のマスターレグを制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記複数のマスターレグのうち１以上のマスターレグが稼働した状態での前記直流母線の電圧に応じて、稼働しているマスターレグ以外のマスターレグの稼働を開始させるものである。

本発明の一態様である電力ネットワークシステムは、電力ルータと、前記電力ルータの送受電を制御する管理サーバと、を備え、前記電力ルータは、直流電流が流れる直流母線と、前記直流母線と接続され、かつ外部との送受電を行う複数のマスターレグと、前記直流母線の電圧を検出する母線電圧センサと、前記直流母線の電圧が所定の範囲に収まるように、前記複数のマスターレグを制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記複数のマスターレグのうち１以上のマスターレグが稼働した状態での前記直流母線の電圧に応じて、稼働しているマスターレグ以外のマスターレグの稼働を開始させるものである。

本発明の一態様である電力ルータの制御方法は、直流電流が流れる直流母線の電圧が所定の範囲に収まるように前記直流母線と接続され、かつ外部との送受電を行う複数のマスターレグのうち１以上のマスターレグが稼働した状態での前記直流母線の電圧に応じて、稼働しているマスターレグ以外のマスターレグの稼働を開始させるものである。

本発明の一態様である電力ルータの制御プログラムは、直流電流が流れる直流母線の電圧が所定の範囲に収まるように、かつ、前記直流母線と接続され、かつ外部との送受電を行う複数のマスターレグのうち１以上のマスターレグが稼働した状態での前記直流母線の電圧に応じて、稼働しているマスターレグ以外のマスターレグの稼働を開始させるものである。

本発明によれば、複数のマスターレグの運転状況を制御することで、母線電圧を所望の値又は範囲に維持することができる。

実施の形態１にかかる電力ルータ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の制御部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。 実施の形態１にかかる電力ルータのマスターレグ制御動作を示すフローチャートである。 実施の形態２にかかる電力ルータのマスターレグ制御動作を示すフローチャートである。 第１〜第３マスターレグの稼働条件及び停止条件の例を示す図である。 第１〜第３マスターレグの稼働条件及び停止条件の例を示す図である。 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にかかる電力ルータについて説明する。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。母線電圧が所定値に維持されている状態で複数のレグのそれぞれで送受電を行うには、電力ルータ全体で見た場合の送電電力と受電電力とを均衡させる必要が有る。そのためには、電力ルータ全体で見た場合の送電電力と受電電力とが均衡するように、制御部１０が各レグを制御しなければならない。

本実施の形態では、上述の前提の下、１つの電力ルータ内に複数のマスターレグが存在する場合について説明する。マスターレグを複数設けることは、以下のような技術的意義を有する。例えば、電力ルータがハイパワー家電などの大電力を要する相手先に電力を融通することが求められる場合が考え得る。この場合、指定電力送受電レグ又は自立レグが相手先と接続される。したがって、相手先の要求を満たすには、高出力の指定電力送受電レグ又は自立レグを用いる必要が有る。この場合、電力ルータのマスターレグ以外のレグの送受電を正常に行うには、マスターレグの容量（定格）を大きくしなければならない。しかし、マスターレグの大容量化は、マスターレグの大型化とコスト増大を招いてしまう。

これに対し、本実施の形態では、マスターレグを複数設ける。これにより、複数のマスターレグ全体で見た場合の送受電の容量を増大させることができる。しかし、マスターレグを複数とする場合、マスターレグが１個の場合と比べて、特有の問題が生じる。例えば、マスターレグが１個の場合、マスターレグは単に母線電圧を一定に維持するように外部との送受電を行えば足りる。しかし、複数のマスターレグが存在する場合、稼働させるマスターレグの個数を決定し、かつ、どのマスターレグを稼働させるかを制御する必要がある。

具体的には、本実施の形態では、１つの電力ルータ内に複数のマスターレグが存在し、母線電圧を監視して、母線電圧が所定の値ないしは範囲に維持されるように、稼働させマスターレグの数を制御する。

以下では、複数のマスターレグを有する電力ルータとして、３つのマスターレグと、マスター以外のレグとして３つの自立レグと、を有する例について説明する。図１は、実施の形態１にかかる電力ルータ１００の構成を模式的に示すブロック図である。

電力ルータ１００は、第１マスターレグＭＬ１、第２マスターレグＭＬ２、第３マスターレグＭＬ３、第１自立レグＳＬ１、第２自立レグＳＬ２、第３自立レグＳＬ３、制御部１０、直流母線１１、バス１２及び母線電圧センサ１３を有する。また、以下では、第１マスターレグＭＬ１、第２マスターレグＭＬ２、第３マスターレグＭＬ３、第１自立レグＳＬ１、第２自立レグＳＬ２及び第３自立レグＳＬ３を、電力ルータ１００に設けられたレグとも称する。

電力ルータ１００に設けられたレグ（第１マスターレグＭＬ１、第２マスターレグＭＬ２、第３マスターレグＭＬ３、第１自立レグＳＬ１、第２自立レグＳＬ２及び第３自立レグＳＬ３）は、それぞれ直流母線１１と接続される。第１マスターレグＭＬ１、第２マスターレグＭＬ２及び第３マスターレグＭＬ３は、それぞれ接続端子Ｔ１〜Ｔ３を介して、例えば外部の基幹系統９１と接続される。第１自立レグＳＬ１は、接続端子Ｔ４を介して、例えば外部の負荷９２と接続される。第２自立レグＳＬ２は、接続端子Ｔ５を介して、例えば外部の負荷９３と接続される。第３自立レグＳＬ３は、接続端子Ｔ６を介して、例えば外部の蓄電池９４と接続される。

電力ルータ１００においては、稼働中のマスターレグの定格値の和は、第１自立レグＳＬ１、第２自立レグＳＬ２及び第３自立レグＳＬ３の定格値の和よりも大きいことが望ましい。なぜなら、第１自立レグＳＬ１、第２自立レグＳＬ２及び第３自立レグＳＬ３の出力を常に維持するためには、稼働中のマスターレグが出力する電力と、稼働中のマスターレグ自体が消費する電力とを担保する必要があるからである。

制御部１０は、外部の管理サーバとの間で、電力ルータ１００の運転制御に用いる情報のやりとりを行う。図２は、実施の形態１にかかる電力ルータ１００と管理サーバ１０１とで構成される電力ネットワークシステム１０２の一部を示す図である。図２に示すように、制御部１０は、外部の管理サーバ１０１からの制御指示ＩＮＳに基づき、電力ルータ１００に設けられたレグの運転を制御する。また、制御部１０は、電力ルータ１００に設けられたレグの運転状況を取得し、外部の管理サーバ１０１へ運転情報ＩＮＦとして出力する。

図１及び２においては、制御部１０は、バス１２を介して信号を送受信することで、電力ルータ１００に設けられたレグの運転を制御し、かつ、電力ルータ１００に設けられたレグから運転状況を示す情報を受け取る。

電力ルータ１００においては、制御部１０の指令により、第１マスターレグＭＬ１、第２マスターレグＭＬ２及び第３マスターレグＭＬ３がマスターレグとして運転するように制御され、第１自立レグＳＬ１、第２自立レグＳＬ２及び第３自立レグＳＬ３が自立レグとして運転するように制御される。

続いて、電力ルータ１００のマスターレグ制御動作について説明する。電力ルータ１００は、母線電圧Ｖｍを監視し、母線電圧Ｖｍが一定の範囲に収まるように第１マスターレグＭＬ１、第２マスターレグＭＬ２及び第３マスターレグＭＬ３を制御する。図３は、実施の形態１にかかる電力ルータ１００のマスターレグ制御動作を示すフローチャートである。

ここでは、第１マスターレグＭＬ１が予め稼働しているものとして説明する。

ステップＳ１０１
制御部１０は、母線電圧Ｖｍの値が所定の値以上であるかを継続的に監視する。ここでは、制御部１０は、母線電圧Ｖｍの値がＶｍ≧Ｖ_ＭＩＮ（第１の値とも称する）であるかを継続的に監視する。

ステップＳ１０２
母線電圧Ｖｍの値が所定の値以上、すなわちＶｍ≧Ｖ_ＭＩＮである場合、制御部１０は、稼働中のマスターレグの運転をそのまま継続させ、所定の時間の間、母線電圧Ｖｍの値が所定の値以上に維持されるかを継続的に監視する。ここでは、制御部１０は、所定の時間の間、母線電圧Ｖｍの値がＶｍ≧Ｖ_１（第２の値とも称する、ただし、Ｖ_１＞Ｖ_ＭＩＮ）であるかを継続的に監視する。

ステップＳ１０３
所定の時間の間、母線電圧Ｖｍの値が所定の値以上、すなわちＶｍ≧Ｖ_１である場合、制御部１０は、稼働中のマスターレグが複数個であるかを確認する。稼働中のマスターレグが１個である場合、ステップＳ１０１に戻り、母線電圧Ｖｍを監視する。

ステップＳ１０４
稼働中のマスターレグが複数個である場合、制御部１０は、稼働しているマスターレグのうちで優先度の低いレグを１つ停止させる。その後、ステップＳ１０１に戻り、母線電圧Ｖｍを監視する。

ステップＳ１０５
ステップＳ１０１において母線電圧Ｖｍの値が所定の値よりも小さい、すなわちＶｍ＜Ｖ_ＭＩＮである場合、又は、ステップＳ１０２において所定の時間の間に母線電圧Ｖｍの値が所定の値よりも小さい、すなわちＶｍ＜Ｖ_１である場合、制御部１０は、停止中のマスターレグのいずれかに、稼働を開始させる。その後、ステップＳ１０１に戻り、母線電圧Ｖｍを監視する。

以上、本構成によれば、電力ルータ１００において、母線電圧が所定の値から逸脱した場合に、停止中のマスターレグを稼働させることで、母線電圧の値を復帰させることができる。例えば、電力ルータ１００において、自立レグＳＬ１〜ＳＬ３が外部に送電する電力が急峻に上昇する場合を想定する。この場合、稼働しているマスターレグの基幹系統からの受電容量が十分でない場合、自立レグＳＬ１〜ＳＬ３の送電による母線電圧の降下にマスターレグからの電源供給が追い付かなくなる事態が生じる。このような場合でも、本構成によれば、停止中のマスターレグを追加的に稼働させることができるので、母線電圧の降下に追随できるだけのマスターレグの基幹系統からの受電容量を実現することができる。

上述では、母線電圧Ｖｍが所定値（Ｖ_ＭＩＮ）よりも小さい場合に停止中のマスターレグを稼働させる場合について説明したが、これは例示に過ぎず、電力ルータは母線電圧Ｖｍの値に応じて他の方法で停止中のマスターレグを稼働させることも可能である。

例えば、母線電圧Ｖｍが所定値（例えば、Ｖ_ＭＡＸ（第３の値とも称する））よりも大きい場合に停止中のマスターレグを稼働させることができることは勿論である。この場合においても母線電圧が所定の値から逸脱した場合に、停止中のマスターレグを稼働させることで、母線電圧の値を復帰させることができる。例えば、電力ルータ１００において、自立レグＳＬ１〜ＳＬ３が例えば蓄電池や太陽光発電装置などの外部電源から受電する電力が急峻に上昇する場合を想定する。この場合、稼働しているマスターレグの基幹系統への送電容量が十分でない場合、自立レグＳＬ１〜ＳＬ３の受電による母線電圧の上昇にマスターレグからの送電が追い付かなくなる事態が生じる。このような場合でも、本構成によれば、停止中のマスターレグを追加的に稼働させることができるので、母線電圧の上昇に追随できるだけのマスターレグの基幹系統への送電容量を実現することができる。そして、所定の時間の間、母線電圧Ｖｍの値がＶｍ≦Ｖ_２（第４の値とも称する、ただし、Ｖ_２＜Ｖ_ＭＡＸ）であるかを継続的に監視する。

なお、ステップＳ１０５では、１又は複数のマスターレグを稼働させることが可能である。複数のマスターレグを稼働させる場合には、検出した母線電圧Ｖｍと所定の値（Ｖ_ＭＩＮ又はＶ_ＭＡＸ）との差を算出し、算出した差の大きさに比例して、稼働させるマスターレグの個数を多くしてもよい。この場合、複数のマスターレグを稼働させることで、より迅速に母線電圧の値を所定値ないしは所定の範囲に復帰させることができる。

１つのマスターレグを稼働させる場合には、検出した母線電圧Ｖｍと所定の値（Ｖ_ＭＩＮ又はＶ_ＭＡＸ）との差を算出し、算出した差の大きくなるほど、定格値の大きなマスターレグを稼働させればよい。この場合、定格値の大きなマスターレグを稼働させることで、より迅速に母線電圧の値を所定値ないしは所定の範囲に復帰させることができる。

なお、ステップＳ１０４では、１又は複数のマスターレグを停止させることが可能である。また、マスターレグの停止に際し、停止させるマスターレグを除いた稼働中の他のマスターレグの定格値の和が、稼働中の自立レグ（すなわち、マスターレグ以外の稼働中のレグ）が現在出力している電力よりも大きいことを予め確認することが望ましい。これにより、マスターレグを停止した後でも、マスターレグ以外の稼働中のレグの電力需要に適切に対応することができる。

上記のマスターレグの制御動作は、電力ルータ１００を起動する際に行うことができることは言うまでもない。これにより、母線電圧を維持するために適切なマスターレグを稼働させることができる。また、上記のマスターレグの選択動作は、電力ルータ１００を運転中に母線電圧を監視しつつ、マスターレグの動的な運転制御を行うことができるができる。

実施の形態２
実施の形態２にかかる電力ルータについて説明する。実施の形態２にかかる電力ルータの構成は実施の形態１と同様であるが、マスターレグの制御方法が相違する。以下、マスターレグの制御方法に着目して説明する。

上述の実施の形態１では、母線電圧Ｖｍの値の所定の値に対する大小により、稼働させるマスターレグの数を判断していた。これに対し、本実施の形態では、母線電圧Ｖｍの値が所定の範囲に収まるかを判定し、稼働させるマスターレグの数を制御する。

本実施の形態においては、電力ルータ１００は、母線電圧Ｖｍを監視し、母線電圧Ｖｍが一定の範囲に収まるように第１マスターレグＭＬ１、第２マスターレグＭＬ２及び第３マスターレグＭＬ３を制御する。図４は、実施の形態２にかかる電力ルータのマスターレグ制御動作を示すフローチャートである。

ここでは、第１マスターレグＭＬ１が稼働しているものとして説明する。

ステップＳ２０１
制御部１０は、母線電圧Ｖｍの値が所定の範囲に収まっているかを継続的に監視する。ここでは、制御部１０は、母線電圧Ｖｍの値がＶ_ＭＩＮ≦Ｖｍ≦Ｖ_ＭＡＸであるかを継続的に監視する。

ステップＳ２０２
母線電圧Ｖｍの値が所定の範囲に収まっている、すなわちＶ_ＭＩＮ≦Ｖｍ≦Ｖ_ＭＡＸである場合、制御部１０は、稼働中のマスターレグの運転をそのまま継続させ、所定の時間の間、母線電圧Ｖｍの値が所定の範囲に収まっている、すなわち所定の時間の間、母線電圧Ｖｍの値がＶ_１≦Ｖｍ≦Ｖ_２であるかを継続的に監視する。

ステップＳ２０３
所定の時間の間、母線電圧Ｖｍの値が所定の範囲に収まっている、すなわちＶ_１≦Ｖｍ≦Ｖ_２である場合、制御部１０は、稼働中のマスターレグが複数個であるかを確認する。稼働中のマスターレグが１個である場合、ステップＳ２０１に戻り、母線電圧Ｖｍを監視する。

ステップＳ２０４
稼働中のマスターレグが複数個である場合、制御部１０は、稼働しているマスターレグのうちで優先度の低いレグを１つ停止させる。その後、その後、ステップＳ２０１に戻り、母線電圧Ｖｍを監視する。

ステップＳ２０５
ステップＳ２０１において母線電圧Ｖｍの値が所定の範囲を逸脱している、すなわちＶｍ＜Ｖ_ＭＩＮまたはＶｍ＞Ｖ_ＭＡＸである場合、又は、ステップＳ２０２において所定の時間の間に母線電圧Ｖｍの値が所定の範囲を逸脱している、すなわちＶｍ＜Ｖ_１またはＶｍ＞Ｖ_２である場合、制御部１０は、停止中のマスターレグのいずれかに、稼働を開始させる。その後、ステップＳ２０１に戻り、母線電圧Ｖｍを監視する。

例えば、第１マスターレグＭＬ１、第２マスターレグＭＬ２及び第３マスターレグＭＬ３の稼働条件及び停止条件が次の通りに規定される場合について検討する。図５は、第１マスターレグＭＬ１、第２マスターレグＭＬ２及び第３マスターレグＭＬ３の稼働条件及び停止条件の例を示す図である。この場合、第２マスターレグＭＬ２及び第３マスターレグＭＬ３は、母線電圧Ｖｍが３４０［Ｖ］以下または３６０［Ｖ］以上の場合に稼働する。第２マスターレグＭＬ２は、母線電圧Ｖｍが３４５〜３５５［Ｖ］に５分間維持された場合に停止する。第３マスターレグＭＬ３は、母線電圧Ｖｍが３４５〜３５５［Ｖ］に３分間維持された場合に停止する。

ここで、母線電圧Ｖｍが所定範囲（３４０〜３６０［Ｖ］）から逸脱し、３６５［Ｖ］まで急激に上昇した場合について考える。この場合、まず、第２マスターレグＭＬ２及び第３マスターレグＭＬ３のいずれかがが稼働することとなる。なお、この場合、第２マスターレグＭＬ２及び第３マスターレグＭＬ３のいずれが稼働するかについては特に限定されるものではなく、優先度に応じて適宜選択し得る。第２マスターレグＭＬ２と第３マスターレグＭＬ３とのいずれを稼働させるかは、例えば母線電圧Ｖｍが３４５〜３５５［Ｖ］に維持される時間の長短に基づいて判断してもよい。

そして、停止条件、すなわち母線電圧Ｖｍが３４５〜３５５［Ｖ］の範囲に維持される時間に応じて、第２マスターレグＭＬ２及び第３マスターレグＭＬ３が停止する。

ここでは、第２マスターレグＭＬ２及び第３マスターレグＭＬ３のいずれか一方が稼働する場合について検討したが、母線電圧Ｖｍに応じて第２マスターレグＭＬ２及び第３マスターレグＭＬ３の両方が稼働してもよいことはいうまでもない。

また、例えば、第１マスターレグＭＬ１、第２マスターレグＭＬ２及び第３マスターレグＭＬ３の稼働条件及び停止条件が次の通りに規定される場合について検討する。図６は、第１マスターレグＭＬ１、第２マスターレグＭＬ２及び第３マスターレグＭＬ３の稼働条件及び停止条件の例を示す図である。ここでは、第２マスターレグＭＬ２は、母線電圧Ｖｍが３４０［Ｖ］以下または３６０［Ｖ］以上の場合に稼働する。第３マスターレグＭＬ３は、母線電圧Ｖｍが３３０［Ｖ］以下または３７０［Ｖ］以上の場合に稼働する。第２マスターレグＭＬ２及び第３マスターレグＭＬ３は、母線電圧Ｖｍが３４５〜３５５［Ｖ］に３分間維持された場合に停止する。

ケース１
母線電圧Ｖｍが所定範囲（３４０〜３６０［Ｖ］）から大きく逸脱し、３８０［Ｖ］まで急激に上昇した場合について考える。この場合、まず、第２マスターレグＭＬ２及び第３マスターレグＭＬ３の稼働条件が満たされるので、上記のフローチャートに示す手順に則り、第２マスターレグＭＬ２及び第３マスターレグＭＬ３の両方が稼働することとなる。なお、この場合、第２マスターレグＭＬ２及び第３マスターレグＭＬ３が稼働する順序については特に限定されるものではなく、優先度に応じて適宜選択し得る。

ケース２
母線電圧Ｖｍが所定範囲（３４０〜３６０［Ｖ］）から逸脱し、３６５［Ｖ］まで急激に上昇した場合について考える。この場合、まず、第２マスターレグＭＬ２の稼働条件が満たされるものの、第３マスターレグＭＬ３の稼働条件は満たされない。よって、上記のフローチャートに示す手順に則り、第２マスターレグＭＬ２が稼働することとなる一方、第３マスターレグＭＬ３は停止状態のままで維持される。

続いて、第２マスターレグＭＬ２及び第３マスターレグＭＬ３の稼働条件及び停止条件が次の通りに規定される場合について検討する。ここでは、第２マスターレグＭＬ２及び第３マスターレグＭＬ３は、母線電圧Ｖｍが３４０［Ｖ］以下または３６０［Ｖ］以上の場合に稼働するものとする。かつ、第２マスターレグＭＬ２は母線電圧Ｖｍが３４５〜３５５［Ｖ］の範囲で５分間維持された場合に停止し、第３マスターレグＭＬ３は母線電圧Ｖｍが３４５〜３５５［Ｖ］の範囲で３分間維持された場合に停止するものとする。

以上、本構成によれば、電力ルータ１００において、母線電圧が所定の値から逸脱した場合に、停止中のマスターレグを稼働させることで、実施の形態１と同様に、母線電圧の値を所定の範囲に復帰させることができる。

なお、ステップＳ２０５では、実施の形態１にかかるステップＳ１０５と同様に、１又は複数のマスターレグを稼働させることが可能である。また、ステップＳ２０４では、実施の形態１にかかるステップＳ１０４と同様に、１又は複数のマスターレグを停止させることが可能である。また、ステップＳ１０４と同様に、マスターレグの停止に際し、停止させるマスターレグを除いた稼働中の他のマスターレグの定格値の和が、稼働中の自立レグ（すなわち、マスターレグ以外の稼働中のレグ）が現在出力している電力よりも大きいことを予め確認することが望ましい。これにより、マスターレグを停止した後でも、マスターレグ以外の稼働中のレグの電力需要に適切に対応することができる。

上記のマスターレグの制御動作は、実施の形態１と同様に、電力ルータ１００を起動する際に行うことができることは言うまでもない。これにより、母線電圧を維持するために適切なマスターレグを稼働させることができる。また、上記のマスターレグの選択動作は、電力ルータ１００を運転中に母線電圧を監視しつつ、マスターレグの動的な運転制御を行うことができるができる。

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、上述の実施の形態では、マスターレグの優先度に基づいて稼働を開始させるものとして説明した。なお、ここでいう優先度とは、マスターレグの重要度を表す値であり、例えば数値で表現される。マスターレグの優先度は、管理サーバが設定してもよいし、制御部１０が設定してもよい。

優先度は、以下のように設定することができる。例えば、商用系統電源などの安定性の高い電源と接続されるマスターレグの優先度を高くすることができる。これにより、電力ルータへの安定した電源供給が期待できる。

時刻に応じて優先度を変更することも可能である。例えば、深夜電力が利用可能なマスターレグを優先的に利用することで、低料金の電力を効率的に活用し、電力料金を抑制することが可能となる。

定格の大きなマスターレグの優先度を高くすることもできる。これにより、定格の大きなマスターレグを用い、安定した送受電を実現できる。

累積稼働時間が短いマスターレグの優先度を高くすることもできる。これにより、累積稼働時間が長いマスターレグの負荷を軽減し、かつ、複数のマスターレグの累積負荷を平均化できる。その結果、電力ルータの全体としても故障発生率を抑制し、寿命を延伸することができる。

上述の実施の形態においては、制御部１０がどの母線電圧Ｖｍの値を維持するためにマスターレグ稼働させたことを、管理サーバに通知することもできる。これにより、管理サーバは電力ルータの運転状況を的確に把握し、電力ルータの運転制御や以降の電力ルータの運転計画の作成を正確に行うことができる。

上述の実施の形態においては、母線電圧に応じて制御部１０が停止中のマスターレグを稼働させることを、自律的に判断することができる。また、管理サーバ１０１が電力ルータ１００から出力される母線電圧を示す情報を参照し、母線電圧に応じて稼働させるマスターレグを制御部１０に通知してもよい。

上述の実施の形態では、制御部１０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１０をコンピュータにより構成し、マスターレグの制御処理を、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。

プログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（tangible storage medium）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ（Erasable PROM）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（random access memory））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（transitory computer readable medium）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。

上述の実施の形態では、マスターレグの数を３としたが、これは例示にすぎない。すなわち、マスターレグの数は、２以上の任意の個数とすることができる。また、上述の実施の形態では、マスターレグ以外のレグを自立レグ３個としたが、これは例示に過ぎない。つまり、マスターレグ以外のレグの数は、１以上の任意の個数とすることができる。また、マスターレグ以外のレグは、自立レグでもよいし、指定電力送受電レグでもよい。

上述の実施の形態においては、「ある値以上」の場合、「ある値よりも大きい」場合を含むことは言うまでもない。「ある値以下」の場合、「ある値よりも小さい」場合を含むことは言うまでもない。

また、上述の実施の形態において「ある値以上」及び「ある値よりも小さい」という条件で条件判断を行う場合、適宜、「ある値よりも大きい」及び「ある値以下」という条件に適宜変更してもよい。「ある値以下」及び「ある値よりも大きい」という条件で条件判断を行う場合、適宜、「ある値よりも小さい」及び「ある値以上」という条件に適宜変更してもよい。

上述のＶ_１及びＶ_２は、母線電圧を維持するための目標値と捉えることもできる。また、Ｖ_１とＶ_２との間の中間値を、母線電圧を維持するための目標値と捉えてもよい。

１０ 制御部
１１ 直流母線
１２ バス
１３ 母線電圧センサ
９１ 基幹系統
９２、９３ 負荷
９４ 蓄電池
１００ 電力ルータ
１０１ 管理サーバ
１０２、８１０ 電力ネットワークシステム
８１１ 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 蓄電池
８５０ 管理サーバ
８６０ 通信網
ＩＮＦ 運転情報
ＩＮＳ 制御指示
ＭＬ１ 第１マスターレグ
ＭＬ２ 第２マスターレグ
ＭＬ３ 第３マスターレグ
ＳＬ１ 第１自立レグ
ＳＬ２ 第２自立レグ
ＳＬ３ 第３自立レグ
Ｔ１〜Ｔ３ 接続端子
Ｖｍ 母線電圧

Claims (14)

1. 直流電流が流れる直流母線と、
   前記直流母線と接続され、かつ外部との送受電を行う複数のマスターレグと、
   前記直流母線の電圧を検出する母線電圧センサと、
   前記直流母線の電圧が所定の範囲に収まるように、前記複数のマスターレグを制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記複数のマスターレグのうち１以上のマスターレグが稼働した状態での前記直流母線の電圧に応じて、稼働しているマスターレグ以外のマスターレグの稼働を開始させる、
   電力ルータ。
2. 前記制御部は、
   前記直流母線の電圧が第１の値以下である場合に、稼働しているマスターレグ以外のマスターレグの稼働を開始させる、
   請求項１に記載の電力ルータ。
3. 第２の値は前記第１の値よりも大きく、
   前記制御部は、
   前記直流母線の電圧が前記第２の値以上である場合に、稼働を開始させた前記マスターレグを停止させる、
   請求項１又は２に記載の電力ルータ。
4. 前記制御部は、
   所定の時間の間、前記直流母線の電圧が前記第２の値以上に維持された場合に、稼働を開始させた前記マスターレグを停止させる、
   請求項３に記載の電力ルータ。
5. 前記制御部は、
   前記直流母線の電圧が第３の値以上である場合に、稼働しているマスターレグ以外のマスターレグの稼働を開始させる、
   請求項２乃至４のいずれか一項に記載の電力ルータ。
6. 第４の値は前記第３の値よりも小さく、
   前記制御部は、
   前記直流母線の電圧が前記第４の値以下である場合に、稼働を開始させた前記マスターレグを停止させる、
   請求項５に記載の電力ルータ。
7. 前記制御部は、
   所定の時間の間、前記直流母線の電圧が前記第４の値以下に維持された場合に、稼働を開始させた前記マスターレグを停止させる、
   請求項６に記載の電力ルータ。
8. 前記第３の値は、前記第１及び第２の値よりも大きい、
   請求項５乃至７のいずれか一項に記載の電力ルータ。
9. 前記制御部は、稼働しているマスターレグが１つの場合には、前記直流母線の電圧によらずマスターレグの停止を行わない、
   請求項１乃至８のいずれか一項に記載の電力ルータ。
10. 前記制御部は、前記複数のマスターレグのうち１以上のマスターレグが稼働した状態での前記直流母線の電圧が目標値から離れるほど、定格値の大きなマスターレグの稼働を開始させる、
    請求項１乃至９のいずれか一項に記載の電力ルータ。
11. 前記制御部は、前記複数のマスターレグのうち１以上のマスターレグが稼働した状態での前記直流母線の電圧が目標値から離れるほど、稼働させるマスターレグの個数を増加させる、
    請求項１乃至９のいずれか一項に記載の電力ルータ。
12. 電力ルータと、
    前記電力ルータの送受電を制御する管理サーバと、を備え、
    前記電力ルータは、
    直流電流が流れる直流母線と、
    前記直流母線と接続され、かつ外部との送受電を行う複数のマスターレグと、
    前記直流母線の電圧を検出する母線電圧センサと、
    前記直流母線の電圧が所定の範囲に収まるように、前記複数のマスターレグを制御する制御部と、を備え、
    前記制御部は、前記複数のマスターレグのうち１以上のマスターレグが稼働した状態での前記直流母線の電圧に応じて、稼働しているマスターレグ以外のマスターレグの稼働を開始させる、
    電力ネットワークシステム。
13. 直流電流が流れる直流母線の電圧が所定の範囲に収まるように前記直流母線と接続され、かつ外部との送受電を行う複数のマスターレグのうち１以上のマスターレグが稼働した状態での前記直流母線の電圧に応じて、稼働しているマスターレグ以外のマスターレグの稼働を開始させる、
    電力ルータの制御方法。
14. 直流電流が流れる直流母線の電圧が所定の範囲に収まるように、かつ、前記直流母線と接続され、かつ外部との送受電を行う複数のマスターレグのうち１以上のマスターレグが稼働した状態での前記直流母線の電圧に応じて、稼働しているマスターレグ以外のマスターレグの稼働を開始させる、
    電力ルータの制御プログラム。

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