JP2016519916A - 電力システムにおけるエネルギーの管理 - Google Patents

Abstract

ＥＥＤＣＳおよびＥＵＳにおける損失を最小化するために線形最適化の方法論を用いて、独立電圧およびコンデンサバンクを最適に制御するために使用される電圧制御管理（ＶＣＣ）システムの実行を含む、電力システムを制御するための方法、装置、システムおよびコンピュータプログラムが提供される。ＶＣＣでの節約を実証するために使用されるエネルギー検証プロセスシステム（ＥＶＰ）が提供され、ＥＰＰはＥＥＤＳにおけるエネルギー損失を継続的に改善するためにＥＥＤＣＳに対する改善を最適化するよう使用される。ＥＶＰシステムは、ＶＣＣシステムを「オン」状態で動作させた結果のＥＥＤＳにおける改善を測定し、ＶＣＣシステムによって達成されたエネルギー管理のレベルを決定する。

Description

本発明は、電圧最適化に関する分配回路上の電圧制御、エネルギー管理（energy conservation）、需要削減、信頼度の改善を含む、電力システム制御のための方法、装置、システムおよびコンピュータプログラムに関する。より詳しくは、本発明は、高度測定インフラストラクチャ（Advanced Metering Infrastructure：「ＡＭＩ」）に基づくデータ解析を用いてエネルギー効率、電気需要、顧客の電圧信頼度を制御する方法に関する。本方法によれば、顧客レベルの二次電圧を直接制御して、エネルギー使用量および電気エネルギー分配システム（ＥＥＤＳ）に対する電気需要を最適に削減することが可能となる。本方法は、二次ＡＭＩに基づく測定を使用した電圧制御を実行し、顧客電圧測定およびレベルの正確性を著しく改善し、ＥＥＤＳ操作者が顧客電圧性能の信頼度を向上できるようにする。

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。

非特許文献１〜非特許文献１１は、言及することでその各々の全体が本明細書に組み込まれ、電力の生成または分配に関する内容を記載する。

さらに、特許文献１は、言及することでその全体が本明細書に組み込まれ、複数のユーザ地点に対して電力を供給するよう構成される電力送配網のための電圧制御およびエネルギー管理システムを記載する。

米国特許出願第６１／１７６，３９８号，２００９年５月７日出願、および米国特許出願公開第２０１３／００３０５９１号、名称「VOLTAGE CONSERVATION USING ADVANCED METERING INFRASTRUCTURE AND SUBSTATION CENTRALIZED VOLTAGE CONTROL」

Engineering Optimization Methods and Applications, First Edition, G.V. Reklaitis, A. Ravindran, K.M. Ragsdell, John Wiley and Sons, 1983 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 Power Distribution Planning Reference Book, Second Edition, H. Lee Willis, 2004 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 Green Circuit Field Demonstrations, EPRI, Palo Alto, CA, 2009, Report 1016520 Evaluation of Conservation Voltage Reduction (CVR) on a National Level, PNNL-19596, Prepared for the U.S. Department of Energy under Contract DE-AC05-76RL01830, Pacific Northwest National Lab, July 2010 Utility Distribution System Efficiency Initiative (DEI) Phase 1, Final Market Progress Evaluation Report, No 3, E08-192 (7/2008) E08-192 Simplified Voltage Optimization (VO) Measurement and Verification Protocol, Simplified VO M&V Protocol Version 1.0, May 4, 2010 MINITAB Handbook, Updated for Release 14, fifth edition, Barbara Ryan, Brian Joiner, Jonathan Cryer, Brooks/Cole-Thomson, 2005 Minitab Software, http://www.minitab.com/en-US/products/minitab/ Statistical Software provided by Minitab Corporation

本明細書に記載する様々な実施形態は、ロードタップチェンジ制御（ＬＴＣ）トランスフォーマ、電圧レギュレータ、コンデンサバンク、太陽光発電や電気自動車の充電、マイクログリッドなどの分散型発電、蓄電（storage）および高変動負荷に対する電圧を最適に制御するためにＡＭＩに基づく二次電圧測定を用いた電圧制御の実行を含む、電力システムを制御するための新規な方法、装置、システム、およびコンピュータプログラムを提供する。

本発明の一態様によれば、電圧制御管理システム（ＶＣＣ）は、ロードタップチェンジ制御（ＬＴＣ）トランスフォーマ、電圧レギュレータ、コンデンサバンク、分散型発電、蓄電、太陽光発電、マイクログリッドなど、電気エネルギー分配システム（ＥＥＤＳ）の一次および二次の独立した電圧制御装置を制御して、エネルギー使用システム（ＥＵＳ）に対して分配される電圧の信頼度を向上させる一方で、エネルギー損失を最適化する。電気エネルギー分配システム（ＥＥＤＳ）は、１以上のエネルギー使用システム（ＥＵＳ）に対して電気的に接続するエネルギー供給システム（ＥＳＳ）からなる。エネルギー使用システム（ＥＵＳ）は、電気エネルギー分配システム（ＥＥＤＳ）上の電気的地点（electrical point）のエネルギー使用装置（ＥＵＤ）に対して電圧およびエネルギーを供給する。ＥＵＳは任意の時間にランダムにエネルギーを使用する多くのエネルギー使用装置（ＥＵＤ）から構成される。エネルギー検証プロセス（ＥＶＰ）の目的は、ＥＥＤＳ、ＥＵＳ、ＥＳＳにおけるエネルギー損失を最適化するようにＥＥＤＳの電圧レベルを操作することである。電気エネルギー分配システム（ＥＥＤＳ）に対する電気エネルギー供給は、ＥＳＳの供給点（supply point）およびエネルギー使用システム（ＥＵＳ）または計測点（meter point）においてワット、キロワット（ｋｗ）、またはメガワット（Ｍｗ）で測定される。この測定によって、例えば１時間などの設定時間にわたる平均エネルギー使用量（ＡＵＥ）が記録される。ＥＥＤＳ内で行われるエネルギーおよび電圧測定は、ＶＣＣによる処理のために通信ネットワークを用いて中央制御装置に返信され、ＶＣＣは一次および二次の電圧制御装置に対して制御の変更を発してＥＥＤＳに対するエネルギー損失を最適に最小化し、より正確かつ信頼性の高い電圧制御を実現する。

本発明のさらなる態様によれば、エネルギー検証プロセス（ＥＶＰ）は、電気エネルギー分配システム（ＥＥＤＳ）についてエネルギー使用量の変化レベルを計測する。この電気エネルギー分配システム（ＥＥＤＳ）は、１以上のエネルギー使用システム（ＥＵＳ）に電気的に接続するエネルギー供給システム（ＥＳＳ）からなる。エネルギー使用の改善においての変化レベルのテストは、２つの基本期間に分けられる。第１の期間は、ＶＣＣが動作していない、すなわち「オフ」状態の期間である。第２の期間は、ＶＣＣが動作している、すなわち「オン」状態の期間である。ＥＥＤＳにおける、改善のための節約能力の推定のためには、ＶＣＣによって生成される利用可能な電圧変化と、電圧変化またはＣＶＲ係数に関するエネルギー変化に対してのＥＥＤＳの許容量（capacity）という２つの変数を決定する必要がある。平均電圧変化は、高度測定インフラストラクチャ（ＡＭＩ）における直接測定によって決定される。ＣＶＲ係数例および平均電圧変化例の算出に関する詳細は、その全体が本明細書に組み込まれる同時係属出願である米国特許出願第６１／７８９０８５号および第１４／１９３，９８０号、名称「ELECTRIC POWER SYSTEM CONTROL WITH MEASUREMENT OF ENERGY DEMAND AND ENERGY EFFICIENCY USING T-DISTRIBUTIONS」（「同時係属／Ｐ００６出願」）に記載されているが、他のＣＶＲ係数算出方法を使用してもよい。

本発明の一態様によれば、エネルギー計画プロセス（ＥＰＰ）は、電気エネルギー分配システム（ＥＥＤＳ）（電気エネルギー分配接続システム（ＥＥＤＣＳ）を介して１以上のエネルギー使用システム（ＥＵＳ）に電気接続するエネルギー供給システム（ＥＳＳ）からなる）に対する電圧管理からのエネルギー使用量の変化レベルを測定することによって、顧客二次レベル（ＥＵＳ）における所与のＥＥＤＳの電圧範囲能力（voltage range capability）を予測する。また、ＥＰＰは、測定中の任意の時間においてランダムにエネルギーを使用する多数のエネルギー使用装置からなる電気エネルギー分配システム（ＥＥＤＳ）上の、いくつかの電気的地点におけるＥＥＤＳの設備および／または設備構成に対する、および／またはエネルギー使用装置（ＥＵＤ）に対する提案された変更（修正）の潜在的な影響を判断できる。エネルギー検証プロセス（ＥＶＰ）の目的は、電圧レベルの変化に対するＥＥＤＳのエネルギー使用量の変化レベルを測定することである。ＥＶＰの一例の詳細は同時係属／Ｐ００６出願に記載されているが、他のＥＶＰも使用可能である。開示される実施形態のＥＰＰシステムの１つの目的は、電圧変化に対処するＥＥＤＳの能力を推定し、利用可能な変化レベルを予測することである。システムに対する提案された変更によって実現する潜在的なエネルギー節減量は、ＣＶＲ係数（エネルギー変化(％)／電圧変化(％)）（ＥＶＰによって算出されてよく、その一例は同時係属／Ｐ００６出願に記載されているが、他のＣＶＲ係数算出方法を用いてもよい）に対して、利用可能な電圧変化（ＥＰＰによって決定される）を乗算することによって算出されて、考察対象期間（time interval being studied）にわたっての利用可能なエネルギーおよび需要の節減を決定する。電気エネルギー分配システム（ＥＥＤＳ）に対する電気エネルギー供給は、（ａ）ＥＳＳの供給点および（ｂ）エネルギー使用システム（ＥＵＳ）または計測点においてワット、キロワット（ｋｗ）、またはメガワット（Ｍｗ）で測定される。この測定によって、例えば１時間などの設定時間にわたる供給点および計測点のそれぞれの平均エネルギー使用量（ＡＵＥ）が記録される。

エネルギー使用改善のためのテストは、２つの基本期間に分けられる。１つ目は、改善が含まれない期間、すなわち「オフ」状態の期間である。２つ目は、改善が含まれる期間、すなわち「オン」状態の期間である。ＥＥＤＳにおける変更に対して、節約能力を推定するためには、２つの変数を決定する必要がある。即ち、その変更によって発生した電圧において利用可能な電圧変化と、電圧変化に関連するエネルギー変化に対するＥＥＤＳの許容量（ＣＶＲ係数。その算出例は同時係属／Ｐ００６出願に記載されているが、他のＣＶＲ係数算出方法も使用可能である）という２つの変数を決定する必要がある。

本発明のさらなる態様によれば、ＥＥＤＳコンポーネントの計画および構築の間、およびＥＶＰプロセスをモニタすることによってシステムがその効率レベルを変化させた時を検出することによるＥＥＤＳの動作の間の両方において、ＶＣＣは、ＥＶＰおよびＥＰＰを使用して電圧の完全な最適化が可能である。これらの３つのプロセス（ＶＣＣ，ＥＶＰおよびＥＰＰ）が一緒に動作している場合、ＥＥＤＳの構築および動作を最適化できる。ＥＰＰは、ＥＥＤＳとそのコンポーネントの計画および構築を最適化し、ＥＶＰはＶＣＣがＥＥＤＳの動作を最適化できるようにする測定システムである。ＥＰＰは、計画最適化プロセスにおいて学習した情報に基づいてＶＣＣに対して構成情報を供給する。この完全な最適化は、ＥＥＤＳのエネルギー効率、需要管理、および電圧信頼度の全体にわたって実現される。

本発明のさらなる態様によれば、ＥＥＤＳは、ＥＵＳに対して許容される制限された電圧範囲の動作電圧にわたる線形モデルとして表すことができる。この狭い動作帯は、システムの実際の動作帯であるため、最適化ソリューションが発生する必要がある部分である。線形モデルは２つの領域にある。線形モデルの使用のための第１の領域は、ＥＥＤＣＳの一次および二次の設備の損失によるエネルギー損失を、電圧およびエネルギーのＥＥＤＣＳ特性の単純な近似を用いて線形で表わすことができることである。この第２の近似は、ＥＵＳの電圧とエネルギーとの関係が、ＣＶＲ係数と所与の短い間隔における電圧の変化によって表わすことができるということである。これによって、適度に短い間隔で、電圧の狭い範囲（＋／−１０％）で、ＥＥＤＳの損失関数全体を、ＥＳＳおよびＥＵＳにおける計測可能な電圧の線形関数として表わすことができる。この線形関係は、ＥＥＤＳにおけるエネルギー使用を最小にする最適な動作点を発見することの複雑性を大幅に低減する。線形モデルの使用の第２の領域は、ＥＵＳ電圧がＥＵＳ電圧およびエネルギー測定にのみ基づく線形回帰モデルとして表わすことができるという近似である。これらの２つの近似値によって、ＥＥＤＳ、ＶＣＣに対する最適化ソリューションを大幅に減らし、最適化プロセスを非常に単純化する。

電圧能力の変化の算出は、実施にあたりＥＥＤＳ電圧関係（EEDS voltage relationship）の新規な特徴づけを利用した管理電圧低減計画（conservation voltage reduction planning）への新規なアプローチであり、詳細なロードフローモデル（load flow model）を必要としない。ＥＳＳからＥＥＤＣＳへの入力レベルは、調査期間となる１時間の期間などの、設定期間において記録される。ＥＥＤＣＳからＥＵＳへの入力レベルは、調査期間となる同一の期間で、ＡＭＩシステムを用いて測定および記録される。ＥＳＳ測定とＥＵＳの使用測定との間のＥＥＤＳに特有の関係は、調査期間全体にわたって線形回帰技術を用いて特徴化される。この算出によって、電圧変化に対するＥＳＳでの負荷変化の影響を、一般的な方法論を用いて、特定的に、顧客のＥＵＳ各々に一意に関連付ける。

これらの線形関係が算出されると、ＡＭＩ収集データ（当該データは、例えばＥＵＳで発生する負荷切り替えの「オン」特性および「オフ」特性を含む）に埋め込まれている一意なＥＵＳの特定負荷（EUS specific load）の切り替えの影響を含む、様々な負荷レベルにおける電圧の複雑な挙動を表わすために、単純な線形モデルが構築される。その後、電圧に対する線形モデルはＶＣＣに渡され、ＥＳＳにおける特定の状況に対するＥＵＳの正常な動作を決定する。この単純な線形モデルの使用は、ＥＥＤＳへの変更に惹起されるＥＥＤＳの電圧挙動をＶＣＣを用いることによって計画および予測する新規な方法である。

変更（例えばコンデンサバンクの追加／除去、レギュレータの追加／除去、インピーダンス低減、分散型発電の追加）間の関係は、まず、１つのＥＳＳおよび単純な単相線（simple single phase line）並びにベース負荷および切り替えが繰り返される２つの負荷（a base load and two repeating switched loads）を備える単一のＥＵＳからなる単純なシステムを用いることによって、はじめて成り立つ。単純化されたＥＥＤＳの従来の一次ロードフローモデルを電圧特性の線形統計表現と比較することによって、線形モデル変化が得られて、コンデンサバンクの動作の結果生じるＥＵＳ電圧変化に関連付けられる。これが行われると、ＥＵＳ電圧への影響がＶＣＣによって予測可能となり、最適な動作点に到達したかを判断するために使用できる。

一旦線形モデルが構築されると、そのモデルを使用して単純な線形最適化を適用し、ＥＥＤＳを所望のエネルギー効率、需要、および信頼度の向上に見合うように制御する最良の方法が決定できる。

本発明のさらなる態様によれば、エネルギー計画プロセス（ＥＰＰ）を使用して複数のＡＭＩ ＥＵＳ点からＡＭＩデータを取得して、線形化技術を用いて電圧の線形モデルを構築することができる。それらの複数点モデルは、大規模なシステムの線形特性をコンデンサバンク、レギュレータ、ＬＴＣトランスフォーマのシステム動作に関連付けることによって、大規模な放射状システム（larger radial system：例えば単一の接続点から発生する連続した送信素子のグループ）について、電圧挙動を予測するために使用できる。ＥＥＤＳの独立変数の動作を表わす新規の線形モデルを用いて、最適化は、ＥＥＤＳ損失の線形モデルを最小にする独立変数の最適設定を決定できる。この最適制御特性は、設定プロセスにおいてＥＶＰからＶＣＣへ渡される。

本発明のさらなる態様によれば、エネルギー計画プロセス（ＥＰＰ）を使用して、複数のＡＭＩ ＥＵＳ点と複数のＥＳＳ点からＡＭＩデータを取得し、線形化技術を用いて電圧の線形モデルを構築できる。正常動作のために存在する線形モデルは、線形化の特性に基づいて決定できる。この「フィンガープリント」としての正常動作モデルを使用して、ＥＥＤＳ上の他のＥＵＳ点にフィルタリングをかけ、異常な挙動特性を示すものがあれば特定し、異常なＥＵＳ点を、起こり得る信頼性の低い動作（potential of low reliability performance）を表わす特定の異常挙動を示す予期される特性の一覧と比較できる。一例として、接続不良のメータ台の特性は上記モデルにおいて所定の線形特性を有していることが明らかになっている。上記の異常状態を表現する観察線形特性を使用すれば、ＡＭＩからの電圧データを用いて上記の挙動を示すＥＵＳメータのいずれをも識別できる。これによって、顧客設備の故障が発生する前に異常を解決することができ、ＥＥＤＳの信頼度を著しく向上させる。設定プロセスにおいて、電圧のフィンガープリントの組がＥＶＰによってＶＣＣに対して渡される。ＥＰＰはこれを認識することによって警告を発して、動作レベルを変更し、効率性、需要または信頼度の改善につなげることができる。

本発明のさらなる態様によれば、エネルギー計画プロセス（ＥＰＰ）を使用して、複数のＡＭＩ ＥＵＳ点と複数のＥＳＳ点からＡＭＩデータを取得し、線形化技術を用いて電圧の線形モデルを構築できる。このモデルと測定ＡＭＩデータを使用すると、ＣＶＲの実行のために、ＥＰＰを用いてＥＥＤＳ全体にわたる電圧の最小レベルを制御して、電圧管理システムで使用可能なモニタされるメータの初期のグループを予測できる。この情報は、設定プロセスにおいてＥＰＰからＶＣＣへ渡される。

本発明のさらなる態様によれば、エネルギー計画プロセス（ＥＰＰ）を使用して、複数のＡＭＩ ＥＵＳ点と複数のＥＳＳ点からＡＭＩデータを取得し、線形化技術を用いて電圧の線形モデルを構築できる。電圧データを使用すると、電圧相関解析を用いて回路上のメータ接続点についての位置情報を提供できる。この方法は、各メータの電圧データを使用して統計解析を提供する技術を用いて、大きさおよび位相で電圧のマッチングを行う。共通する位相を持つ電圧の動きは相関性を持ち、回路毎の共通の電圧の動きは線形回帰技術を用いて識別される。この情報は、設定プロセスにおいてＥＰＰによってＶＣＣに対して提供され、モニタされたグループ内の電圧が被制御ＥＥＤＳからのものでないときを検出するために使用される。これによって、問題が解決されるまで、ＶＣＣは制御を停止してセーフモードに戻ることができる。

本発明のさらなる態様によれば、ＶＣＣはＥＵＳにおけるモニタされるグループの電圧をサンプリングし、その線形モデルを使用して、ＥＵＳ位置に対する線形回帰モデルに基づき、所要の電圧帯域にＥＵＳ電圧が存在し続けられるために必要な独立変数の要求レベルを予測する。また、このサンプリングによって、ＶＣＣは、サンプルが線形回帰モデルから著しく逸脱しているときを判断できるようにし、警告およびＶＣＣの状態の変更をしてＥＥＤＳの信頼度を保つことができるようにする。

本発明のさらなる態様によれば、回路、ＬＴＣトランスフォーマ、レギュレータ、および分散型発電における電圧調整を代行する装置は、ＥＥＤＳにおける制御ゾーンを重複なく割り当てられる。各ゾーンにおいて、１つの親装置が存在し、ＥＥＤＳに対してはすべての他のゾーンと装置を制御する１つのサブステーション親装置（ノード親装置）も存在する。ＥＥＤＳトポロジは、どのゾーンがノードゾーンに対して二次的である（従属する）か、及び他のゾーンに対する関係を決定する。それらのゾーンのそれぞれにおいて、コンデンサバンクなどの子装置を形成する他の独立した装置が存在する。これらは、そのゾーンの親制御によって制御される。制御処理は、ＥＥＤＳに対して最適化プロセスを実行するためのゾーントポロジごとに進む。各ゾーン制御装置と子装置に対して、モニタされるメータのグループが割り当てられ、ＥＥＤＳに対する最適化プロセスを実行する制御点変更を開始するために使用される。この制御プロセスは、最適化を決定し最適化のソリューションの独立装置／変数を制御するために、ＥＰＰからの構成情報と、ＥＵＳにおけるモニタされるメータからの電圧測定結果と、ＥＳＳにおけるメータの測定結果とだけを必要とする。

本発明のさらなる態様によれば、ＥＥＤＳにおいてモニタ対象外のメータは電圧例外報告（米国特許出願公開第２０１３／００３０５９１号を参照）を提供する。電圧例外報告は、あらゆる装置に対して既存のモニタされるグループのレベル未満と検出されたメータを再選択してそれらをモニタされるグループに接続し、ＥＥＤＳにおけるメータのうちの、最低値／最高値を示していないメータの接続を切断するために使用される。モニタされるグループは、装置による影響を受けた全メータが存在する制御装置ブロックの、より高い動作レベルおよびより低い動作レベルを追跡するために維持される。

本発明のさらなる態様によれば、ＥＥＤＳの最適化に対するソリューションが決定される。第１のステップは、最適化問題の境界を画定することである。この最適化は、ＥＥＤＳ、ＥＳＳ、ＥＥＤＣＳ、ＥＵＳ、およびエネルギー分配（ＥＤ）システム（ＥＤＳ）を取扱い、これらのシステムにおける電圧とエネルギーの関係に関わる。第２のステップは、性能基準を決定することである。この性能基準は、ＥＥＤＣＳにおいて発生するＥＳＳからＥＵＳでのエネルギー損失とＣＶＲからのＥＵＳおよびＥＤにおけるエネルギー損失である。第１の損失は、通常、電圧最適化から制御可能な損失全ての５％未満である。第２のエネルギー損失は、ＥＵＳ点に接続されたＥＤにおける全てのＣＶＲ損失の組み合わせである、ＥＵＳにおける管理電圧低減損失であり、通常、潜在的な制御可能な損失の９５％である。性能基準は、これらの２つの損失を最小にしながらＥＵＳおよびＥＤにおける電圧の信頼度を維持または向上させることである。第３のステップは、最適化問題における独立変数を決定することである。独立変数は、ＬＴＣトランスフォーマと、電圧レギュレータと、コンデンサバンク位置と、分散型発電電圧制御装置などのＥＵＳ／ＥＤＳ電圧制御とによって制御される電圧である。これらのそれぞれは、ＶＣＣによる制御において具体的に表わされる。次のステップはシステムモデルの作成である。損失の線形モデルは性能基準モデルを表わす。ＥＳＳ対ＥＵＳ電圧の線形モデルは、ＥＥＤＣＳのためのシステムモデルを表わす。最後のステップは制約を決定することである。この場合、制約は、適切な設備および動作標準に基づくＥＵＳおよびＥＤでの電圧制限範囲である。

最適化ソリューションを評価するために以下の仮定がなされる。第１に、ＶＣＣにおいて定義されているように、負荷はブロック毎に均等に分布しているものとする。これは、ブロックが明確に選択できるため、非常に信頼性の高い仮定である。第２は、一次側におけるＥＳＳ電圧降下率（％）と二次側におけるＥＵＳ電圧降下率（％）との間には一様性が存在するものとする。これらの２つの仮定により、モデルは単調であり、電圧と、ＥＥＤＣＳ上の電圧のスロープとともに減少することが示される。これは、独立変数点における制御電圧の減少の結果、つねにＥＵＳにおいて電圧が減少し、損失が結果として減少することを意味し、同時に電圧のスロープがコンデンサバンク位置によって最小化した場合、線形最適化技術を適用すると、境界条件において最適化が常に発生することが示される。これは、すなわち、遭遇する第１の境界条件が、損失を最小化するためのＥＤのための最適な動作点を特定するであろうことを意味する。ＶＣＣは、電圧制御に基づく最適な損失操作を保証するための、この境界条件の探索を実行する制御プロセスの実装である。

本発明のさらなる態様によれば、ＶＣＣはＥＰＰの最適化とＶＣＣの最適化を組み合わせ、ＶＣＣ動作最適化を用いたＥＥＤＳの設計および構築両方の同時最適化を実現し、計画、管理、及び検証のプロセスを用いてＥＥＤＳのための全体的な電圧最適化を通して循環する継続的な改善プロセスを生み出す。この継続的な改善プロセスによって、継続的に変化するＥＥＤＳ負荷環境に最適化を適応させ、電圧最適化プロセスを完成させる。

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、顧客負荷に接続された電力生成および分配システムからなるＥＥＤＳの一例を示したものである。 本発明の原理に係る、エネルギー検証プロセス（ＥＶＰ）と、電圧及びエネルギーを測定する高度測定インフラストラクチャ（ＡＭＩ）からなるＥＳＳ計測点とＥＵＳ計測点とで測定されるエネルギー計画プロセス（ＥＰＰ）とに組み合わせた、電圧制御および管理（ＶＣＣ）システムを示したものである。 本発明の原理に係る、出力電圧の制限の範囲内という仮定において、線形モデルを使用することのみで、分配電圧およびエネルギー損失を算出するための線形モデルとして、ＥＥＤＣＳがどのように表わされるかの一例を示したものである。 本発明の原理に係る、ＥＳＳ分配点における測定点とＥＵＳ測定点を有する配電システムのＥＥＤＳ構造の一例を示し、システム内の設備および装置と、ＥＥＤＳの最適化を達成するために使用可能な独立変数とを示したものである。 本発明の原理に係る、ＶＣＣにおいて使用されるＡＭＩメータのための測定システムの一例を示したものである。 本発明の原理に係る、電力損失と電圧レベルを決定するＥＵＳ電圧に制御変数を関連付け、最適条件を探索しＡＭＩ電圧測定から異常電圧レベルを認識するための入力を提供する、線形回帰解析の一例を示したものである。 本発明の原理に係る、制御のゾーンおよび制御のブロックに対する制御メータのマッピングの一例を示したものである。 本発明の原理に係る、独立変数からの電圧特性がどのように最新メータの線形回帰モデルにマッピングされるかの一例を示したものである。 本発明の原理に係る、ＥＥＤＣＳのための線形化と２つの損失計算の線形化を含む、ＶＣＣのための最適化ソリューションの実行のために使用されるモデルを示したものである。 本発明の原理に係る、ＶＣＣ動作時のＥＥＤＣＳのインピーダンスと損失の相対値の表現を実際に示すための、単位あたりの計算を適用するアプローチの表現を示したものである。 操作者に対する表示のために、ＶＣＣがＥＳＳ電圧データとＥＵＳのモニタされたメータのデータを表示する方法を示したものである。 上のグラフでは、コンデンサバンクの子制御をその帯域幅制限と動作電圧を示して表示している点、下のグラフでは、負荷におけるコンデンサバンクのスイッチを入れる最適点を決定して、モニタされる２つのグループを接続する線のスロープを最小にするために利用される、境界と、モニタされるＬＴＣトランスフォーマからモニタされるコンデンサバンクまでのスロープとを探索する、モニタされるメータのグループを表示している点以外は、本図は図１１に類似している。 全体的なＶＣＣ、ＥＶＰおよびＥＰＰプロセスのチャートであり、ＶＣＣプロセスの最適化、ならびにＥＥＤＳ ＥＰＰプロセスの最適化、ＥＥＤＳおよびＥＤにおけるリアルタイムの損失を最小化するＶＣＣプロセスの改善を示したものである。

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必要に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、モジュール等の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プログラムを含んでよいが、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、しばしば重い負荷のもとで、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、当該少なくとも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が、負荷が重い場合、複数のコンピュータが当該少なくとも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）された記録のコレクションや、例えば、関係モデル、階層モデル、ネットワークモデル等、これらの少なくとも一つ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プログラムを含んでよいが、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、しばしば重い負荷のもとで、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（a, an）」「前記（the）」等の語は、特に記載のない限り「１以上（one or more）」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、直接的に、もしくは１以上の中間物を通じて間接的に、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順番やステップ順序は、ステップがこの順序で実行されることの要求を必ずしも示すものではない。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、そ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、例えば光学ディスク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ワイヤを含む、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）のデータ通信において生成されるもののような、電磁放射を含んでよく、あるいは運んでよい。コンピュータにより読み取り可能な媒体の一般的な形態は、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、穴のパターンを有する他のあらゆる物理媒体、ＲＡＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、フラッシュＥＥＰＲＯＭ、他のあらゆるメモリーチップもしくはカートリッジ、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シーケンスを運ぶのに利用されてもよい。例えば、命令のシーケンスは、（ｉ）ＲＡＭからプロセサに運ばれてもよく、（ｉｉ）無線送信媒体を通って運ばれてもよく、および／又は（ｉｉｉ）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、標準（standard）、プロトコル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に図示）、ＥＶＰ６００はＶＣＣ２００からのＥＥＤＳエネルギーの変化をモニタするために使用される。ＶＣＣ２００は、エネルギー分配（ＥＤ）システム３００と、エネルギー制御（ＥＣ）システム４００と、エネルギー調整（ＥＲ）システム５００とを含む３つのサブシステムを含む。さらに、図２では、エネルギー検証（ＥＶＰ）システム６００とエネルギー計画プロセス（ＥＰＰ）システム１７００とを示す。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て、ＥＣシステム（または電圧制御装置）４００における１以上のエネルギー分配パラメータを決定するよう構成される。そして、ＥＣシステム４００は、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に対して提供して、最適な最大エネルギー管理のために、複数のユーザに対して届けられるエネルギーを調整できる。ＥＶＰシステム６００は通信リンク６１０を通じてすべての測定エネルギーフローをモニタし、ＥＲシステム５００における電圧制御の変化の結果生じるエネルギーの変化を判断する。また、ＥＶＰシステム６００は、適切な測候所６４０から通信リンク６２０を介して天候データ情報を読み込んでＥＶＰプロセス６３０を実行する。ＥＶＰシステム６００の一例は、同時係属／Ｐ００６出願においてより詳細に記載されているが、他のＥＶＰシステムを使用してもよい。

ＥＰＰシステム１７００は、ＡＭＩデータを得るために、通信リンク１７４０を介して履歴データベース４７０を読み込む。ＥＰＰシステム１７００は、この履歴データを測定ＡＭＩデータとともに処理して、ＥＥＤＳシステム７００上に問題があればそれを特定できる。また、ＥＰＰシステム１７００は、提案された最適なシステム変更によって発生した、解析におけるいかなる異常値も特定でき、さらに適応プロセス（米国特許出願公開第２０１３／００３０５９１号に記載）が制御システムにおいて初期化されるまでに、ＶＣＣシステム２００によるモニタリングに使用できる初期メータ（initial meter）も特定できる。

ＶＣＣシステム２００は、ＥＶＰシステム６００からのエネルギー変化データを通信リンク６１０を介してモニタし、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を決定するようにも構成される。その後、ＥＣシステム４００は、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。同様に、ＥＣシステム４００は、エネルギー変化データを使用して、他の方法でＥＥＤＳ７００を制御してもよい。例えばＥＥＤＳ７００の構成要素を修正、調整、追加、または削除してもよく、それにはコンデンサバンクの追加、電圧レギュレータの修正、顧客の効率を修正するためのエンドユーザ設備に対する変更、その他の制御動作が含まれる。

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可能性のあ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、変圧器からの出力電力が例えばその定格電力の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、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は負荷軽減プランに対して譲歩し、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負荷軽減プランに許可するよう構成される。

図１は米国特許出願公開第２０１３／００３０５９１号の図１と類似しており、本発明の原理によるＥＥＤＳ７００システムの例を示すオーバーレイを含む。当該ＥＥＤＳ７００システムは、ＥＳＳシステム８００と、ＥＵＳシステム９００と、電力生成および分配システム１００に基づくＥＥＤＣＳシステム１０００とを含む。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、生成ステップアップトランスフォーマ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。ステップアップトランスフォーマ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。ＥＳＳ８００は、ステーション１１０からユーザ１５０，１６０に対して電力を伝送するために、ステーション１１０と、ステップアップトランスフォーマ１２０と、サブステーション１３０と、ステップダウントランスフォーマ１４０、１６５、１６７と、本明細書で説明するＥＲ５００と、媒体１２５を含む電気伝送媒体とを含む。ＥＵＳ９００は、本明細書で説明するＥＤ３００システム及び電力の消費者となりうる複数のエネルギー使用装置（ＥＵＤ）９２０、または消費者設備などを含む負荷を含む。ＥＥＤＣＳシステム１０００は、ＥＳＳ８００とＥＵＳ９００との間に位置する、媒体１３５、接続、及び他のあらゆる設備を含んだ、送信媒体を含む。

図１に示されるように、電気伝送媒体は、例えば電柱１２７，１３７により地上で、および／又は例えばシールドされた導体（図示しない）により地下で支えら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ｔの関数として変化してもよい。サブステーション１３０は、受信した電力Ｅ_Ｉｎ（ｔ）をＥ_{Ｓｕｐｐｌｙ}（ｔ）に変換し、変換された電力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、電力Ｅ_{Ｓｕｐｐｌｙ}（ｔ）をユーザ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、高度測定インフラストラクチャ（ＡＭＩ）３３０を含んでもよい。ＡＭＩ３３０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ＡＭＩ３３０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、電気伝送媒体１２５，１３５及びトランスフォーマ１４０，１６５，１６７、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。

ＡＭＩ３３０は、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、ハードウエア等の１つ又は複数を含んでよい。ＡＭＩは、分配キロワット時（ｋＷｈ）（kilo-Watt-hours (KWh) delivered）、受領ｋＷｈ（kWh received）、分配ｋＷｈ＋受領ｋＷｈ、分配ｋＷｈ−受領ｋＷｈ、間隔データ、需要データ、電圧、電流、位相等の１以上を決定するように構成されてよい。ＡＭＩ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く、あるいは各位相の値を独立して使用してもよい。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。

ＡＭＩ３３０は、さらに１以上のコレクタ３５０（図２に示す）を含んでもよく、コレクタ３５０はＡＭＩデータを、例えば１以上のユーザ１５０，１６０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１以上のＡＭＩ３３０から収集するよう構成されている。あるいは（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はＤＭＳとＡＭＩシステムにつながれて、電圧制御機能を実行する。さらに、ＥＶＰシステム６００は天候データを収集し、ＥＳＳシステム８００からのＡＭＩデータを使用して、ＶＣＣシステム２００によって達成されるエネルギー節約レベルを算出する。さらに、ＥＰＰシステム１７００は、ＶＣＣシステム２００を使用して、ＡＭＩ電圧データの履歴を定期的に確認し、ＥＵＳ電圧性能問題を特定し、ＥＥＤＳシステム７００の効率および信頼度を上げるために必要な変更を提供することによって、ＥＥＤＳの性能を継続的に改善するプロセスを提供する。

［ＶＣＣシステム２００］
図２は、本発明の原理に係る、より効率的な下側５％の電圧帯でＥＥＤＳを制御するＶＣＣから結果的に発生するエネルギーの変化をモニタするＥＶＰシステム６００を有する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、通信リンク４３０を介して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。ＥＶＰシステム６００は天候データとエネルギー使用量データを受信し、ＶＣＣ２００からのエネルギー使用量の改善を算出する。

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を制御する。すなわち、ＶＣＣシステム２００は、ＥＲシステム５００内の分配回路の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設備を含んでよく、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）の動作の最適化のために電圧帯（band）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）の効率的な利用を促進する。

ＶＣＣシステム２００は、ＥＤシステム３００内のユーザ１５０，１６０からの測定された電圧Ｖ_{Ｍｅｔｅｒ}（ｔ）のデータを含むＡＭＩデータに基づいて、さらにＥＶＰシステム６００からの検証データとＥＰＰシステム１７００から受信した情報とに基づいて、ＥＣシステム５００から供給される電力Ｅ_{Ｓｕｐｐｌｙ}（ｔ）の電圧Ｖ_{Ｓｕｐｐｌｙ}（ｔ）の最適な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）を安全な公称動作範囲を含んでもよいターゲット電圧帯Ｖ_{Ｂａｎｄ‐ｎ}に維持してもよい。

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。
（１）Ｖ_{Ｂａｎｄ‐ｎ}＝Ｖ_ＳＰ＋ΔＶ
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（rural）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（urban）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}に制御し、維持してもよい。エネルギー分配パラメータＣ_ＥＤは、例えばロードタップチェンジャー（ＬＴＣ）制御コマンドをさらに含んでもよい。

ＥＶＰシステム６００は、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}）の変更後のユーザ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}）の変更前のユーザ１５０，１６０のエネルギー使用量を比較することでエネルギー節約の測定および検証をさらに実行してもよい。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エネルギー節約の効果を特定し、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ＡＭＩ３３０に供給される電力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。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。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、又は他の電圧制御設備を含んでもよい。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てもよい。

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、電力Ｅ_Ｉｎ（ｔ）の入力電圧成分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ためにＬＴＣトランスフォーマが使用される場合に、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Ｖ_{Ｓｕｐｐｌｙ}（ｔ）を少しづつ、例えば約１６分の５（０．３％）又はそれより小さい値づつ、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、ＬＴＣトランスフォーマの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１６分の５（０．３％）より大きい量づつ、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、時間ｔの関数としての測定された電圧成分Ｖ_{Ｓｕｐｐｌｙ}（ｔ）の値を、例えばコンピュータによる読み取り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でき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）についても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）について決定およびモニタがなされてもよい。同様に、電気エネルギー供給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）について決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），Ｉ_{Ｓｕｐｐｌｙ}（ｔ）、および／又は位相差値φ_Ｉｎ（ｔ），φ_{Ｓｕｐｐｌｙ}（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定格負荷を含んでもよい。

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わたって、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ＡＭＩ３３０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３５０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と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ＡＭＩ３３０と組み合わされてもよい。ＡＭＩ３３０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ＡＭＩ３３０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ＡＭＩ３３０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。ＡＭＩ３３０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、ＡＭＩ３３０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ＡＭＩ３００により（例えば乱数発生器を使用して）可変設定される時間間隔を置いて測定してもよい。

ＡＭＩ３３０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。ＡＭＩ３３０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、ＡＭＩデータとして格納してもよい。

各ＡＭＩ３３０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もできる。ターゲット成分帯は、ターゲット電圧帯、ターゲット電流帯、また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、ＡＭＩ３３０は、自発的に通信を開始し、ＡＭＩデータをＥＣシステム４００に送信する。「例外報告」モードは、システム状態を変更することで、例えば回路内の最低電圧を表すために使用されていたＡＭＩ３３０を要求通りに再構成するのに使用されてもよい。

ＡＭＩ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、ＡＭＩ３３０は、ＡＭＩデータを、通信リンク３２０上のコレクタ３５０から受信したＡＭＩ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）、ＡＭＩデータは周期的に、複数のＡＭＩから直接、ＥＣシステム４００（例えばＭＡＳ４６０）に、例えば通信リンク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、ＡＭＩ３３０は、ＥＣシステム４００から受信したＡＭＩデータ要求信号に応じて、ＡＭＩ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３５０の機能を実行してもよい。

要求信号は、例えば、クエリー又は読み出し信号、およびＡＭＩデータを捜索するための特定のＡＭＩ３３０を識別する、ＡＭＩ識別信号を含んでもよい。ＡＭＩデータは、各ＡＭＩ３３０について、以下の情報を含んでもよい。すなわち、例えば、分配キロワット時（ｋＷｈ）データ、受領ｋＷｈデータ、分配ｋＷｈデータ＋受領ｋＷｈデータ、分配ｋＷｈデータ−受領ｋＷｈデータ、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、需要データ、等である。

加えて、ＡＭＩ３３０は、ＡＭＩ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。ＡＭＩデータは、所定のスケジュール又はＭＡＳ４６０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ＡＭＩ３３０のそれぞれから、通信リンク３２０を介してＡＭＩ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ＡＭＩデータを、例えばコンピュータによる読み取り可能な媒体（例えば非一時的かつコンピュータ読み取り可能な媒体）などの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ＡＭＩ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ＡＭＩデータは、例えばＡＭＩ３３０の位置する地理的ゾーン、ＡＭＩ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ＡＭＩ３３０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ＡＭＩデータのコンパイルにおいて、コレクタ３５０は、ＡＭＩ３３０の全て（もしくは全体の部分集合）からのＡＭＩデータの中の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ＡＭＩ３３０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。ＡＭＩ３３０全ての部分集合は、ＡＭＩ３３０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ＡＭＩ３３０の全て（もしくは全体の部分集合）からのＡＭＩデータの中の受信された電力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ＡＭＩ３３０の特定のものを選択し、選択されたＡＭＩ３３０にＡＭＩデータ要求信号を送信することでＡＭＩデータについてメータにクエリーするよう構成される。コレクタ３５０はその後、選択されたＡＭＩ３３０からクエリーに応じて受信したＡＭＩデータを収集してもよい。選択可能なＡＭＩ３３０は、複数のＡＭＩ３３０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ＡＭＩ３３０の識別子、識別されたＡＭＩ３３０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ＡＭＩ３３０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ＡＭＩ３３０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。その後、コレクタ３５０はコンパイルし、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）への送信を行ってよい。

［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と通信を行ってよい。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と組み合わせられる。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と同じ位置（例えば、近接している位置、またはその内部）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ＡＭＩ３３０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ＡＭＩ３３０を選択から除外し、モニタされるＡＭＩ３３０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ＡＭＩ３３０を選択するよう構成される。ＥＣシステム４００は、この変更を、選択されていないＡＭＩ３３０から自発的に送信されたＡＭＩデータを受信した後に実行してよい。ここで、ＥＣシステム４００は、選択から除外されたＡＭＩ３３０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ＡＭＩ３３０との間で新たな接続を生成してもよい。ＥＣシステム４００はさらに、複数のＡＭＩ３３０のうち、例えば最小の測定電圧成分Ｖ_{Ｍｅｔｅｒ}（ｔ）を含むＡＭＩ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、最小の測定電圧成分Ｖ_{Ｍｅｔｅｒ}（ｔ）を供給するＡＭＩ３３０から受信されたＡＭＩ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よう構成されるコンピュータ（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ＡＭＩ３３０の部分集合（又はＡＭＩ３３０の全て）から収集されたＡＭＩ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、ＡＭＩデータを回収してＲＯＣ４９０に転送するよう構成される。ＭＡＳ４６０は、ＡＭＩ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}（ｔ）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ＡＭＩ３３０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分おき、又はそれより短い（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つに割り当てるよう構成されてもよい。「例外報告」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は複数のリレーショナルデータベース（図示しない）を含んでもよい。ＤＢ４７０は、各ＡＭＩ３３０、各コレクタ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記録を含む。ここで地理的領域は、ＡＭＩ３３０、コレクタ３５０、およびサブステーション５３０が位置している領域である。

例えば、ＤＢ４７０は各ＡＭＩ３３０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）、ＡＭＩ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ＡＭＩのタイプ、該ＡＭＩが最初に使用された日時、ＡＭＩ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ＡＭＩデータ、読み出される情報のタイプも含むＡＭＩが読み出される（クエリーされる）スケジュール、等である。

ＡＭＩの履歴データは、例えば、特定のＡＭＩ３３０において使用された電力Ｅ_{Ｍｅｔｅｒ}（ｔ）を時間の関数として含んでもよい。時間ｔは、例えば受信された電力Ｅ_{Ｍｅｔｅｒ}（ｔ）の大きさＥ_{Ｍｅｔｅｒ}（ｋＷｈ）がＡＭＩ３３０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てよい。ＡＭＩの履歴データは、ＡＭＩ３３０において受信された電気エネルギーＥ_{Ｍｅｔｅｒ}（ｔ）の測定された電圧成分Ｖ_{Ｍｅｔｅｒ}（ｔ）を含む。ＡＭＩの履歴データは、ＡＭＩ３３０において受信された電力Ｅ_{Ｍｅｔｅｒ}（ｔ）の測定された電流成分Ｉ_{Ｍｅｔｅｒ}（ｔ）および／又は位相差φ_{Ｍｅｔｅｒ}（ｔ）をさらに含んでもよい。

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、ＡＭＩデータがＡＭＩ３３０から初めて収集されたときの、まさに最初のものから、ＡＭＩ３３０から受信された最新のＡＭＩデータ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Ｅ_{Ｍｅｔｅｒ}（ｔ）に関する時間値を含んでよく、時間値はＡＭＩ３３０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ＡＭＩ３３０は、例えば米国国立標準技術研究所（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、例えば各コレクタ３５０に関連する特定のＡＭＩ３３０、各コレクタ３５０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後にコレクタ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、コレクタ３５０が、送信される情報のタイプも含むコレクタデータを送信するスケジュール等である。

履歴コレクタデータはさらに、例えば時刻ｔにおいて各コレクタ３５０の外部で測定された外部温度値Ｔ_{Ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ}（ｔ）を含んでもよい。履歴コレクタデータはさらに、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_{Ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ}（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_{Ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ}（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_{Ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ}（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_{Ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ}（ｔ）（ｋＷ／ｍ^２）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さらに含んでもよい。サブステーション履歴データは、例えば以下の情報の１以上を含んでもよい。すなわち、例えばサブステーション５３０により電気エネルギーＥ_{Ｓｕｐｐｌｙ}（ｔ）が供給される特定のＡＭＩ３３０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、および最大定格メガボルトアンペア（maximum Megavolt Ampere (MVA) rating）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ＡＭＩ３３０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）を含んでよい。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分ごと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ＡＭＩ３３０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てもよい。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）と電流成分Ｉ_Ｉｎ（ｔ）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。

本発明の一態様によれば、ＥＣシステム４００は、ＡＭＩ３３０ごとのエネルギー使用量と比較するための、統合された、サブステーションレベルにおけるｋＷデータ、サブステーションレベルにおける電圧データ、および天候データを保存し、ＶＣＣシステム２００からエネルギー節約を決定し、線形回帰を使用して、計算から天候の影響、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、例えば米国特許出願公開第２０１３／００３０５９１号の図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））についての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ＡＭＩ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、ユーザ地点１５０，１６０に対して供給される電力の電圧を、例えば、平均して１５分等の予め決まった（または可変の）間隔で、要求された電圧の限界内に電圧を維持しながら決定してもよい。

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。これは、通信リンク４３０を介したＥＲ５００，ＥＵＳ３００，ＥＶＰ６００とのデータの送受信を含む。

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。

［ＥＶＰシステム６００］
同時係属／Ｐ００６出願の図３は、本出願の図１〜２のＶＣＣシステムを動作させることによって実現された顧客毎のエネルギー管理量を決定するエネルギー検証プロセス６００を示す。このプロセスが開始すると（６０１）、ＯＮ期間およびＯＦＦ期間のデータがプロセスマネジャーによりロードされる（６０２）。次のステップは、監視制御かつデータ収集（ＳＣＡＤＡ）型の工業制御システムの一部でもよいＤＭＳ４８０から、ＶＣＣシステム上の測定データ点からの１時間毎の電圧および電力（ＭＷ）データを収集する（６０３）。次に、同一の１時間毎の条件に対して対応する天候データを収集する（６０４）。後に詳細に記すように、このデータはその品質を改善するために、結果に誤った影響を与える場合のある異常値を除去するためのフィルタと解析技術を用いて処理される（６０５，６０６，６０７，６０８）。時間毎のペアリング（hourly paring）が行われる場合、線形回帰技術を用いて時間毎のグループが決定される（６０９）。次の主要ステップは、以下で詳述するように、サンプルの最適なペアリングを決定することである（６１１，６１２，６１３，６１４，６１５，６１６，６１７）。

［ＥＰＰシステム１７００］
本出願の図２はまた、分配回路に適用されるＥＰＰシステム１７００の一例を示す。このＥＰＰシステム１７００は、上述した通り、ＶＣＣシステム２００とＥＶＰシステム６００も含んでよい。ＥＰＰシステム１７００は、データベース４７０および／または分配管理システム（ＤＭＳ）４８０から、ＡＭＩシステムからのエネルギーおよび電圧の履歴データを収集し、これをＥＶＰシステム６００からのＣＶＲ係数解析と組み合わせて（ＣＶＲ係数の算出例を同時係属／Ｐ００６出願で詳細に論じたが、他の算出方法も使用可能である）、問題の修正ならびにエネルギー効率および需要削減アプリケーションを増加させるＶＣＣシステム２００の機能の改善のために最適化された堅牢な計画プロセスを作成する。

図３は、ＥＥＤＣＳ１０００がどのように、出力電圧の限界内という仮定と共に線形モデルのみを使用して、分配電圧およびエネルギー損失の算出のための線形モデルとして表わされるかの一例を示す。このモデルによって最適化プロセスを実行でき、二次電圧測定システム（例えばＡＭＩに基づく測定）に対してより適応した堅牢なモデルが可能となる。ＥＳＳ８００からＥＵＳ９００への電圧降下に関連した電力損失に対する２つの線形近似が示され、ＥＵＳのＡＭＩ電圧の電圧制約の制限付きモデル範囲（limited model range of the voltage constraints）における性能基準のための数学的モデルを構成する。ＥＥＤＣＳ１０００におけるエネルギー損失は、ＥＳＳ８００からＥＵＳ９００への電圧降下に基づいて線形化できる。これを式Ｖ_Ｓ−Ｖ_ＡＭＩ＝Ｂ_{ＥＥＤＣＳ}×Ｐ_{ＬｏｓｓＥＥＤＣＳ}によって表わす。ただし、Ｖ_ＳはＥＳＳ電圧、Ｖ_ＡＭＩはＥＵＳ電圧（ＡＭＩ３３０により測定）、Ｂ_{ＥＥＤＣＳ}は線形回帰のスロープを表わし、Ｐ_{ＬｏｓｓＥＥＤＣＳ}はＥＥＤＣＳ１０００におけるエネルギー損失を表わす。同様に、ＥＵＳ９００におけるエネルギー損失（例えば負荷がオン状態とオフ状態の時のエネルギーの差）は、負荷オン状態における測定と負荷オフ状態における測定の電圧差に基づいて線形化できる。これを式Ｖ_{ＡＭＩｏｎ}−Ｖ_{ＡＭＩｏｆｆ}＝Ｂ_ＥＵＳ×Ｐ_{ＬｏｓｓＥＵＳ}によって表わす。ただし、Ｖ_{ＡＭＩｏｎ}はオン状態のＥＵＳ電圧、Ｖ_{ＡＭＩｏｆｆ}はオフ状態のＥＵＳ電圧、Ｂ_ＥＵＳは線形回帰のスロープを表わし、Ｐ_{ＬｏｓｓＥＵＳ}は負荷オン状態と負荷オフ状態との間のエネルギーの差を表わす。ＥＵＳからＥＤ（Ｐ_{ＬｏｓｓＥＵＳ}）のＣＶＲ係数ベースの損失に対する一次および二次のＥＥＤＣＳ（Ｐ_{ＬｏｓｓＥＥＤＣＳ}）の相対損失量は、５％より小および９５％より大である。このように大きさの差が近いことから、より小さなＥＥＤＣＳ損失と、ＥＵＳからＥＤのより大きなＣＶＲ係数損失を算出するためのより正確なモデルとを導出する上でさらなる仮定が使用できる。

図４は、ＥＳＳ分配点（ESS delivery points）およびＥＵＳ測定点（EUS metering points）において測定点（measuring points）を有する配電システムのＥＥＤＳ制御構造の一例を示す。この制御点は、最適化モデルの独立変数であり、それを使用してＥＥＤＳ７００における電力損失の最小化のための最適なソリューションを決定できる。図４の上部のブロックは、ＥＥＤＳ７００の様々なシステムのコンポーネント、例えばＥＳＳ８００，ＥＥＤＣＳ１０００，ＥＵＳ９００，ＥＤシステム３００などを示し、そこでは制御変数または独立変数が配置されている。各ボックスの下には、ＥＥＤＳ７００の最適化を実現するために使用可能な独立変数の例が含まれる。例えば、最適化において使用可能な独立変数には、ＬＴＣトランスフォーマ出力電圧、レギュレータ出力電圧、コンデンサバンクの位置、分散型発電の電圧レベル、顧客電圧制御装置、電気自動車充電のためのインバータ、電圧に影響する直接負荷制御装置が含まれてもよい。ＡＭＩメータ３３０は、独立変数およびＥＵＳ９００に対する出力電圧がＶＣＣ２００によって測定可能な各点に配置される。

図５は、ＶＣＣ２００において使用されるＡＭＩメータ３３０に対する測定システムの一例を示す。この主な特徴は、メータ３３０がＥＵＳ９００分配点において絶えず変化する電圧のレベルをサンプリングして、負荷特性の線形モデルと比較可能なデータ点を作成することである。このプロセスを使用して、ＥＥＤＳ７００の境界条件を検索するための基礎を提供する５〜１５分のサンプリングを提供して、最適な点の位置を特定する（図９〜１３を参照してより詳細に以下に説明する）。この独立変数を測定することによって、最適化のモデル化および最適化問題に対するソリューションを決定する際に使用されるＥＵＳ９００に対する出力電圧の期待される状態を実現するための線形モデルに対する入力を決定する。

図６は、電力損失、電圧レベルを決定し、最適な条件を検索してＡＭＩ電圧測定からの異常な電圧レベルを認識するための入力を提供する、ＥＵＳ電圧に対して制御変数を関連付ける線形回帰解析の一例を示す。この線形回帰解析の一例の特徴は、その全体が本明細書に組み込まれる、「ELECTRIC POWER SYSTEM CONTROL WITH PLANNING OF ENERGY DEMAND AND ENERGY EFFICIENCY USING AMI-BASED DATA ANALYSIS」と題する、同時係属の米国特許出願第６１/７９４６２３号および米国特許出願第１４／１９３，８７２号（「同時係属／Ｐ００８出願」）に詳細に記載しているが、他の線形回帰解析を用いてもよい。

図７は、制御メータを制御のゾーンおよび制御のブロックにマッピングした一例を示す。各「ゾーン」は、レギュレータの下流かつ次のレギュレータ（例えばＬＴＣ，レギュレータ）の上流のすべてのＡＭＩ３３０を指し、各「ブロック」は分配システムの特徴物（例えば特定のコンデンサ）の影響の範囲内の領域を指す。図７に示す例において、ＬＴＣゾーンはＬＴＣの下流でかつレギュレータ１４０２の上流のすべてのＡＭＩ３３０（例えばＢ１およびＢ２のＡＭＩ３３０）を含み、レギュレータゾーンは、レギュレータ１４０２の下流のすべてのＡＭＩ３３０（例えばＢ３のＡＭＩ３００）を含み、ブロック２（Ｂ２）は、コンデンサ１４０３の影響内（上流または下流の）すべてのＡＭＩ３３０を含む。各ブロックは、モニタリングのためのメータ３３０の特定の組を含む。モニタされる特定のメータ３３０は、各々のＡＭＩメータ群（respective AMI meter populations）に対して（米国特許出願公開第２０１３／００３０５９１号に記載の通り）ＶＣＣ２００内の適応プロセスによって決定されてもよい。

図８は、独立変数からの電圧特性が、どのようにモニタされたメータ３３０の線形回帰モデルに対してマッピングされるかの一例を示す。一次ロードフローモデルを使用して、ＬＴＣトランスフォーマ、レギュレータ、コンデンサバンク、分散型発電、その他の電圧制御独立変数の一般的特性が線形回帰モデルにどのように影響を及ぼすかを決定する。この変化は独立変数を作動させるための決定時点（decision point）を決定するために開始され使用され、それによって最適化プロセスが実行され、境界条件からの新規の制限点（limiting point）を決定する。このモデルは、電気モデルの単位あたりの計算への変換を使用し、その後単位あたりの計算は１２０ボルトの公称電圧を有するモデルの組へ変換される。その後、これを使用して、ＥＳＳからＥＵＳへの電圧制御とＥＥＤＳ損失の算出の両方のために線形回帰モデルを実現するためのＶＣＣプロセスへ変換する。モデリングプロセスの一例は、同時係属／Ｐ００８出願の図６を参照してさらに詳細に説明されるが、他のモデリングプロセスも使用可能である。

表１〜４および図９は、ＶＣＣ２００の最適化制御の実装を示す。表１は、ＶＣＣ２００の最適化問題およびソリューションプロセスを定義するための境界条件の定義を示す。また、表１はこのモデルが適用されない境界を説明するもので、例えば、このモデルはＥＥＤＳ７００内の設備のローディングを表わさない。このモデリングは、代わりにＥＥＤＳ７００の一次システムに対するより詳細なロードフローモデルによって行われ、本発明がカバーしないより伝統的な分配管理システム（ＤＭＳ）において実現される。本電圧制御プロセスは、図２で説明するＶＣＣ２００プロセスを用いてＤＭＳ４８０制御につなげることができる電圧損失制御プロセスである。

表２は性能基準（例えば最適化される値）と、ＶＣＣ２００についての最適化問題の独立変数（例えば最適化されたソリューションを得るために変化させられる値）とを示す。この性能基準は、一次および二次ＥＥＤＣＳについての線形損失モデルならびにＥＵＳからＥＤへのＣＶＲ係数線形モデルによって表わされる。最適化においてこれらの線形モデルを使用することによって、ＥＵＳ電圧の制約の範囲内において損失を計算する簡単な方法が可能になる。また、最適化問題についての性能基準を実際に計算するために、（図３を参照して前述したような）２種類の損失間の大きさの規模の差も利用できる。

図９は、ＥＥＤＣＳに対する線形化と２つの損失計算の線形化を含むＶＣＣに対する最適化ソリューションの実現のために使用される概要モデルと、最新グループ（bellwether group）における出力ＥＵＳ電圧および一般的なＥＵＳ電圧群（general EUS voltage population）に対する制御変数の線形化モデル１７５０を示す。これらのモデルによって、線形最適化理論を用いてなされる最適化の直接解決が可能となる。

表３は、ＥＵＳ電圧による制約によって決定される境界条件上の最適な点への最適化検索を実行するために、ＶＣＣ２００によって使用されるプロセスを決定する最適化ソリューションの導出を完遂するために必要な、ＥＵＳ電圧の動作制約と特定の仮定および計算を示す。この仮定は、ＶＣＣ制御２００プロセスの新規の実行を理解する上で不可欠である。単位あたりの計算プロセスは、ＥＥＤＣＳ１０００の一次および二次モデルが導出され制御ソリューションの決定のための線形プロセスに変換されることが可能で、最適化ソリューションの間のシステム状態の明確な比較のために１つの標準化されたレベルでの電圧を出力できるようにする能力をＶＣＣ２００に与える、モデルベースを進歩させる。ブロックローディングが均一であるという仮定は、電圧制御独立変数の絶えず減少する特性とコンデンサバンクのスイッチングからのスロープ変数を導出する上で不可欠である。これらの仮定をまとめると、最適化問題へのソリューションが決定できる。ソリューションは、最適化の境界条件、特にＥＵＳからＥＤへの電圧に対する、線形最適化理論による線形最適化に対して境界ソリューションの位置を特定するための制約レベルを探索するルーチンである。

表４は、表３においてなされた仮定を伴う最適化問題へのソリューションの一般的な形態を示す。その結果は、ＶＣＣ２００プロセスが、境界条件を探索して各ブロックにおける最小電圧を見つけなければならず、平均ブロック電圧のスロープの最小化を用いて独立変数のレベルを探索して電圧動作の最適点を見つけなければならないことを示す。この場合、このブロック電圧およびブロック電圧スロープは最小化されて最適化問題に対するソリューションの位置を特定し、ＥＥＤＣＳ１０００損失とＥＵＳ９００からＥＤ３００での損失が最小化されて、線形最適化理論による性能基準の最小化を満足する。

表５は表４と類似しているが、最適化ソリューションと一致した帯域幅で、独立制御変数に対する設定値変更を出力するための境界探索を行うプロセスを使用するＶＣＣ最適化への、追加された実際的なソリューションステップを有し、ＥＥＤＳ７００を最適な動作点に正確に移動させる制御を可能にする。このことは、中央制御装置がローカルな装置との接続を切断された場合に、ＶＣＣプロセス２００がローカルなフェイルセーフプロセスを有することをも可能にする。中央制御装置がローカルな装置との接続を切断された場合、ローカルの設定値は最後の設定値のままとなり、制御パスが再度構築できるまで不具合の影響を最小化する。

図８に類似した図１０は、ＶＣＣ２００の動作時におけるＥＥＤＣＳ１０００のインピーダンスと損失の相対値の表現を示すための、単位あたりの計算の適用へのアプローチの表現を示す。このモデルは、さらに比較のために、上記の単位あたりの値が、ＥＥＤＳ７００とＥＵＳ９００の電圧を共通の１２０ボルトベースに変換可能な、一次と二次の側においてのモデルを構築するために使用可能であることを示す。この方法は、見慣れた外観のインターフェイス（例えばＤＭＳ参照フレーム内の古い標準ＬＴＣトランスフォーマおよびレギュレータについて、操作者が見慣れているものと類似するような外観に作られたインターフェイス。例えば図１１参照）を使用してＶＣＣ２００が電圧に関する情報を操作者に対して表示するために使用する方法である。ＶＣＣ２００の使用は、古いタイプの制御と同様の非常に直観的な方法で反応するため、このことは、操作者にとってＶＣＣ２００の使用への移行を容易なものにするという実際的な利点がある。

図１１は、操作者に表示するために、ＶＣＣ２００がＥＳＳ電圧データとＥＵＳのモニタされたメータデータとを共通の１２０公称電圧レベルで表示する方法を示す。ブロックにおける最小電圧を追跡する最小メータの平均値を下のグラフに示す。これは、ブロック電圧の限界において直接的に低電圧境界条件を追跡することによって最適な条件を探索するブロック方法である。２つのグラフの間で、ＶＣＣ２００の期待される動作を決定することは単純かつ直観的である。

図１２は、上のグラフではその帯域幅制限と動作電圧を示し、下のグラフでメータのモニタされるグループを示す、コンデンサバンク子制御（capacitor bank child control）についてのものである点以外は、図１１と同様の図である。この場合のコンデンサバンク子制御は、境界と、ＬＴＣトランスフォーマがモニタするメータからコンデンサバンクがモニタするメータへのスロープを探索するもので、コンデンサバンクおいて切り替えが行われる負荷の最適点を決定して、その２つのモニタされるグループをつなぐ線のスロープを最小にするために使用される。この表示は、システムがＥＥＤＳ７００に対する最適化を実行するためにコンデンサをどのように制御しているか、操作者が直感的に理解することを容易にする。

図１３は、ＶＣＣ２００、ＥＶＰ６００及びＥＰＰ１７００プロセスの全体をともに使用することについての最後の図で、それらのプロセスがともに使用されて、ＥＥＤＳ電圧制御の信頼度を改善し、ＥＥＤＳおよびＥＤにおけるリアルタイムの損失を最小にするＶＣＣプロセスをも改善するためになされる最良の改善を選択することによって、ＶＣＣプロセスを最適化するだけでなくＥＥＤＳ ＥＰＰプロセスも最適化する。このようなＥＥＤＳ７００に対する継続的な改善プロセスによって、近い時間間隔ならびに長い期間の両方において継続的にＥＥＤＳを最適化し、それによってシステム変更に注目した計画見直しサイクルにおいてＥＥＤＳが最適化でき、より効率的な境界条件において動作できる能力を拡大することによってＥＥＤＳ最適化レベルにおける全体的な改善が可能になる。

Claims (30)

1. 供給点から複数のユーザ地点に対して電力を供給するように構成された電力送配網のための制御システムであって、前記システムは、
   複数のセンサであって、それぞれのセンサが、前記供給点と前記複数のユーザ地点の少なくとも１つとにおける、または、前記供給点と前記複数のユーザ地点の少なくとも１つとの間における前記電力送配網の複数の分配地点のそれぞれに配置され、それぞれのセンサが、前記分配地点のそれぞれにおける供給電力の成分を検知し、前記電力の検知した前記成分に基づいて測定データを生成するように構成された、複数のセンサと、
   前記センサから受信した前記測定データと制御ターゲット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に構成された制御部と、
   前記エネルギー分配パラメータに応じて前記電力送配網の構成要素を調整するように構成された構成要素調整装置とを含み、
   前記制御ターゲット帯は上限および下限を有し、前記上限および下限は前記分配地点における電力の前記成分に対して許容可能な値の範囲を示す、制御システム。
2. 前記供給電力の前記成分は電圧であり、前記制御ターゲット帯は制御ターゲット電圧帯であり、前記制御部は電圧測定データを使用してリアルタイムで制御するように構成され、前記構成要素調整装置は少なくとも１つの独立変数電圧制御装置を含む、請求項１に記載のシステム。
3. 前記制御ターゲット帯の上限および下限は、分配地点における許容可能な電圧の範囲の下側部分を示す、請求項２に記載のシステム。
4. 前記制御部は、複数のセンサの部分集合の各センサから測定データを受信し、前記部分集合から受信した測定データと前記制御ターゲット電圧帯との比較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さらに構成された、請求項２に記載のシステム。
5. 前記部分集合は前記センサの特性に基づいて選択される、請求項４に記載のシステム。
6. 前記特性は、前記センサが前記電力送配網の特定のブロック内に存在することである、請求項５に記載のシステム。
7. 電力の電圧成分は電圧の大きさと電圧位相角との両方を含み、前記部分集合は複数存在し、前記部分集合のそれぞれは前記電力送配網のそれぞれのブロックに対応し、前記制御部は、それぞれの部分集合に対して、前記部分集合の平均電圧のスロープを、前記供給点における電流の関数、および、前記少なくとも１つの独立変数電圧制御装置の関数として決定し、前記平均電圧と前記スロープとに基づいて前記電圧制御装置を制御するようにさらに構成された、請求項６に記載のシステム。
8. 前記制御部は、前記平均電圧と前記スロープとを最小にするように前記電圧制御装置を制御するようにさらに構成された、請求項７に記載のシステム。
9. 前記部分集合のそれぞれは前記電力送配網のそれぞれのゾーンに対応し、前記少なくとも１つの独立変数電圧制御装置のそれぞれは前記電力送配網のそれぞれのブロックまたはゾーンに対応する、請求項８に記載のシステム。
10. 前記電力送配網の複数の部分からの電圧測定データは、単位あたりの値に基づいて前記システムの操作者に対して表示される請求項１に記載のシステム。
11. 前記供給点および分配地点からの前記データは、１２０ボルトを基準とした単位あたりの値に基づいて表示される請求項１０に記載のシステム。
12. 前記制御部は、制御を実行し、かつ、警告及び制御のための異常な電圧動作の表れのフィンガープリンティングのための基礎を提供するために線形化技術を用いるように構成される、請求項１に記載のシステム。
13. 前記制御部は、ＥＵＳからＥＤ点のための最小電圧とコンデンサバンク位置からの最小電圧スロープとを用いて境界探索を同時に解決するための２つの境界条件を導出することによって、最適ソリューションを制御するように構成される、請求項１に記載のシステム。
14. 前記構成要素調整装置は、エネルギー需要およびエネルギー効率節約に基づき前記エネルギー分配パラメータに応じて前記電力送配網の構成要素を調整するように構成される、請求項１に記載のシステム。
15. 供給点と少なくとも１つのユーザ地点とにおいて、または、前記供給点と前記少なくとも１つのユーザ地点との間において配置される複数の分配地点に対して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が、それぞれの前記分配地点に供給された前記電力の成分を検知して、検知された前記成分に基づいて測定データを生成するように構成された少なくとも１つのセンサを含み、前記方法は、
    前記センサから受信した前記測定データと制御ターゲット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ことであって、前記制御ターゲット帯が上限および下限を有し、前記上限および下限が前記分配地点における前記検知された成分の許容可能な値の範囲を示すことと、
    前記エネルギー分配パラメータに応じて電力送配網の構成要素を調整するように構成された構成要素調整装置を操作することとを含む、方法。
16. 前記供給された電力の前記成分は電圧であり、前記制御ターゲット帯は制御ターゲット電圧帯である、請求項１５に記載の方法。
17. 前記供給された電力の電圧成分は電圧の大きさと電圧位相角とを含む、請求項１６に記載の方法。
18. 前記制御部は、電圧測定を用いてリアルタイムで最適なレベルに制御するように構成され、前記構成要素調整装置は少なくとも１つの独立変数電圧制御装置を含む、請求項１６に記載の方法。
19. 前記制御ターゲット帯の上限および下限は、分配地点における許容可能な電圧の範囲の下側部分を示す、請求項１８に記載の方法。
20. 前記制御部は、複数のセンサの部分集合の各センサから測定データを受信し、前記部分集合から受信した前記測定データと前記制御ターゲット電圧帯との比較に基づいて前記エネルギー分配パラメータを生成する、請求項１８に記載の方法。
21. 前記部分集合は前記センサの特性に基づいて選択される、請求項２０に記載の方法。
22. 前記特性は、前記センサが前記電力送配網の特定のブロック内に存在することである、請求項２１に記載の方法。
23. 電力の電圧成分は電圧の大きさと電圧位相角との両方を含み、前記部分集合は複数存在し、前記部分集合のそれぞれは前記電力送配網のそれぞれのブロックに対応し、前記制御部は、それぞれの部分集合に対して、前記部分集合の平均電圧のスロープを前記供給点における電流の関数および前記少なくとも１つの独立変数電圧制御装置の関数として決定し、前記平均電圧と前記スロープとに基づいて前記電圧制御装置を制御する、請求項２２に記載の方法。
24. 前記制御部は、前記平均電圧と前記スロープとを最小にするように前記電圧制御装置をさらに制御する、請求項２３に記載の方法。
25. 前記部分集合のそれぞれは前記電力送配網のそれぞれのゾーンに対応し、前記少なくとも１つの独立変数電圧制御装置のそれぞれは前記電力送配網のそれぞれのブロックまたはゾーンに対応する、請求項１５に記載の方法。
26. 前記電力送配網の複数の部分からの電圧測定データは、単位あたりの値に基づいて前記システムの操作者に対して表示される、請求項１５に記載の方法。
27. 前記供給点と分配地点からの前記データは、１２０ボルトを基準とした単位あたりの値に基づいて表示される、請求項２６に記載の方法。
28. 前記制御部は、制御を実行し、かつ、警告及び制御のための異常な電圧動作の表れのフィンガープリンティングのための基礎を提供するために線形化技術を用いる、請求項１５に記載の方法。
29. 前記制御部は、ＥＵＳからＥＤ点のための最小電圧とコンデンサバンク位置からの最小電圧スロープとを用いて境界探索を同時に解決するための２つの境界条件を導出することによって、最適ソリューションを制御する、請求項１５に記載の方法。
30. 前記構成要素調整装置は、エネルギー需要およびエネルギー効率節約に基づき前記エネルギー分配パラメータに応じて前記電力送配網の構成要素を調整するように動作される、請求項１５に記載の方法。

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