JP2019062609A - 給電システム - Google Patents

Abstract

【課題】商用電源の停電時においても負荷に適切に電力を供給する。【解決手段】給電システム１では、商用電源３に発電装置５が電気的に接続されている。商用電源３および発電装置には、配電線Ｄが電気的に接続されている。配電線Ｄには、遮断器１１および電力計１４が設けられている。配電線選別部２３は、電力計１４によって得られた消費電力に基づいて、配電線Ｄを生き残り配電線と遮断配電線とに予め選別して記憶部に格納する。遮断器制御部２４は、停電の発生に応じて、生き残り配電線に対応する遮断器１１の投入状態を維持しつつ、遮断配電線に対応する遮断器１１を遮断させる。【選択図】図１

Description

本発明は、商用電源に発電装置が電気的に接続される給電システムに関する。

自家発電装置などの分散型の発電装置（以下、単に発電装置という）が商用電源に電気的に接続される給電システムでは、発電装置および商用電力のいずれか一方の電力または双方の電力が合わさった電力によって、その給電システムにおける全負荷の消費電力が賄われる。このような給電システムにおいて全負荷が発電装置の定格出力よりも大きい場合、商用電源に停電が発生すると、発電装置のみでは全負荷に電力を供給することができなく、発電装置が停止することとなる。

特許文献１には、商用電源に停電が発生した場合、商用電源と発電装置との両方が全負荷から切り離されて、発電装置が、一旦、無負荷運転とされ、その後、無負荷運転とされた発電装置に、負荷が少しずつ投入される技術が開示されている。

特許第５８７５９６４号公報

上述した特許文献１のように、商用電源と発電装置との両方が全負荷から一時的に切り離されると、全負荷には、電力が供給されない期間が発生する。全負荷の中には、例えば、医療機器などのように、電力が供給されない期間が発生することが好ましくない重要な負荷もあり得る。このように、停電の影響が重要な負荷にまで波及するという問題がある。また、発電装置に少しずつ負荷を投入する態様には、停電の発生から発電装置の電力の供給を受けるまでに時間がかかるという問題がある。

本発明は、このような課題に鑑み、商用電源の停電時においても負荷に適切に電力を供給することが可能な給電システムを提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明の給電システムは、商用電源に電気的に接続された発電装置と、商用電源および発電装置に電気的に接続された複数の配電線それぞれに対して設けられ、負荷への電力の供給および遮断を切り替える遮断器と、配電線それぞれに対して設けられ、負荷の消費電力を測定する電力計と、電力計によって得られた消費電力に基づいて、電力計それぞれに対応する配電線を、商用電源に停電が発生した場合に電力の供給を維持させる生き残り配電線と、商用電源に停電が発生した場合に電力の供給を遮断させる遮断配電線とに予め選別して記憶部に格納する配電線選別部と、商用電源の停電の発生に応じて、記憶部に格納されている生き残り配電線に対応する遮断器の投入状態を維持しつつ、記憶部に格納されている遮断配電線に対応する遮断器を遮断させる遮断器制御部と、を備える。

配電線それぞれには、予め優先順位が設定されており、配電線選別部は、発電装置の発電電力と許容負荷変動とから発電装置が自立運転に移行した際に供給可能な電力の上限値を設定し、電力計によって得られた消費電力を優先順位の高い配電線から順に上限値を超えない範囲で積算し、積算に供された配電線を生き残り配電線に決定するとともに、積算に供されなかった配電線を遮断配電線に決定してもよい。

配電線の異なる組み合わせで構成される複数の配電線列それぞれに、予め優先順位が設定されており、配電線選別部は、発電装置の発電電力と許容負荷変動とから発電装置が自立運転に移行した際に供給可能な電力の上限値を設定し、電力計によって得られた消費電力の配電線列毎の合計値を算出し、合計値が上限値を超えない範囲で、最も優先順位が高い配電線列を構成する配電線を生き残り配電線に決定するとともに、生き残り配電線に決定されなかった配電線を遮断配電線に決定してもよい。

配電線選別部は、発電装置の発電電力と許容負荷変動とから発電装置が自立運転に移行した際に供給可能な電力の上限値および下限値を設定し、生き残り配電線に決定された配電線に対応する電力計によって得られた負荷の消費電力の合計値が、上限値と下限値との間の範囲に収まらない場合、発電装置の発電電力を変化させてもよい。

本発明によれば、商用電源の停電時においても負荷に適切に電力を供給することができる。

第１実施形態による給電システムの構成を示す概略図である。 配電線選別部の動作の流れを示すフローチャートである。 配電線選別部の動作を説明するための説明図である。 生き残り配電線および遮断配電線の更新の一例について説明する説明図である。 遮断器制御部の動作の流れを示すフローチャートである。 第２実施形態による給電システムの配電線選別部の動作の流れを示すフローチャートである。 配電線選別部の動作を説明する説明図である。 第３実施形態による給電システムの配電線選別部の動作の流れを示すフローチャートである。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態による給電システム１の構成を示す概略図である。給電システム１は、母線（高圧母線）２、商用電源３、発電装置５、遮断器４、６、配電線Ｄａ、Ｄｂ、Ｄｃ、Ｄｄ、Ｄｅ、遮断器１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ、負荷１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅ、電力計１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ、１４ｅ、制御部２０および記憶部３０を含んで構成される。図１では、電力の流れを実線で、信号の流れを破線の矢印で示している。

母線２は、変電所などの電力施設内における共通線である。商用電源３は、遮断器４を介して母線２に接続され、母線２に電力を供給する。遮断器４は、商用電源３と母線２との電気的な接続を開閉する。発電装置５は、例えば、コージェネレーションシステムなどの分散型の発電装置である。発電装置５は、遮断器６を介して母線２に接続され、母線２に電力を供給する。遮断器６は、発電装置５と母線２との電気的な接続を開閉する。

母線２には、複数の配電線Ｄａ、Ｄｂ、Ｄｃ、Ｄｄ、Ｄｅが並列に接続されている。配電線Ｄａは、遮断器１１ａを介して負荷１３ａに接続される。配電線Ｄｂは、遮断器１１ｂを介して負荷１３ｂに接続される。配電線Ｄｃは、遮断器１１ｃを介して負荷１３ｃに接続される。配電線Ｄｄは、遮断器１１ｄを介して負荷１３ｄに接続される。配電線Ｄｅは、遮断器１１ｅを介して負荷１３ｅに接続される。

配電線Ｄａ、Ｄｂ、Ｄｃ、Ｄｄ、Ｄｅを区別しない場合、配電線Ｄと表記する。遮断器１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅを区別しないときは、遮断器１１と表記する。負荷１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅを区別しないときは、負荷１３と表記する。

配電線Ｄには、商用電源３および発電装置５から母線２を介して電力が供給される。配電線Ｄに供給された電力は、遮断器１１を介して負荷１３に供給される。負荷１３は、例えば、需要家において電力を消費する様々な機器である。

遮断器１１は、配電線Ｄの途中に挿入されており、負荷１３への電力の供給および遮断を切り替える。具体的には、遮断器１１は、配電線Ｄにおける母線２側の配電線Ｄに接続される第１接点（図示略）と、配電線Ｄにおける負荷１３側の配電線Ｄに接続される第２接点（図示略）とを含んで構成される。第１接点と第２接点との間が閉じられると、母線２側の配電線Ｄと負荷１３側の配電線Ｄとが電気的に接続され、負荷１３へ電力が供給される。第１接点と第２接点との間が開かれると、母線２側の配電線Ｄと負荷１３側の配電線Ｄとの電気的な接続が切れ、負荷１３への電力の供給が遮断される。遮断器１１の第１接点および第２接点間を閉じる（オンする）ことを投入と呼ぶ。遮断器１１の第１接点および第２接点間を開く（オフする）ことを遮断と呼ぶ。

配電線Ｄａには電力計１４ａが設けられており、配電線Ｄｂには電力計１４ｂが設けられており、配電線Ｄｃには電力計１４ｃが設けられており、配電線Ｄｄには電力計１４ｄが設けられており、配電線Ｄｅには電力計１４ｅが設けられている。電力計１４ａ、１４ｂ、１４ｃ、１４ｄ、１４ｅを区別しないときは、電力計１４と表記する。電力計１４は、配電線Ｄを通る電力を測定することで、間接的に、負荷１３において消費される消費電力の瞬時値を測定する。

制御部２０は、ＣＰＵ、プログラム等が格納されたＲＯＭ、ワークエリアとしてのＲＡＭ等を含む半導体集積回路で構成される。制御部２０は、ＲＯＭに格納されたプログラムを実行することで、消費電力取得部２１、発電電力取得部２２、配電線選別部２３および遮断器制御部２４として機能する。

消費電力取得部２１は、電力計１４によって測定される負荷１３の消費電力の瞬時値を所定の周期（例えば、１０秒間隔など）で取得する。発電電力取得部２２は、発電装置５の発電電力の瞬時値を所定の周期（例えば、１０秒間隔など）で取得する。

配電線選別部２３は、消費電力取得部２１が取得した負荷１３の消費電力と発電電力取得部２２が取得した発電電力とを用いて、配電線Ｄを、生き残り配電線と遮断配電線とに予め選別する。生き残り配電線は、商用電源３に停電が発生したと仮定した場合に、発電装置５によって電力の供給を維持させる配電線Ｄのことである。遮断配電線は、商用電源３に停電が発生したと仮定した場合に、商用電源３と発電装置５との両方ともから電力の供給を遮断させる配電線Ｄのことである。配電線選別部２３は、生き残り配電線と遮断配電線との選別を所定の周期（例えば、１０秒間隔など）で繰り返し行う。従って、生き残り配電線および遮断配電線は、所定の周期で更新されることになる。生き残り配電線および遮断配電線の選別については、動作の説明において詳述する。

遮断器制御部２４は、商用電源３に停電が発生した場合、配電線選別部２３によって予め選別された生き残り配電線に対応する遮断器１１の投入状態を維持しつつ（遮断させず）、配電線選別部２３によって予め選別された遮断配電線に対応する遮断器１１を遮断させる。また、遮断器制御部２４は、遮断配電線に対応する遮断器１１の遮断とほぼ同時に、商用電源３と母線２との間の遮断器４を開く。

記憶部３０は、例えば、不揮発性記憶装置である。記憶部３０には、配電線選別部２３による選別結果である生き残り配電線を示す情報および遮断配電線を示す情報が随時（所定の周期で）格納される。また、記憶部３０は、商用電源３に停電が発生した場合、遮断器制御部２４によって、記憶部３０から、配電線選別部２３が直前に選別した生き残り配電線を示す情報および遮断配電線を示す情報が読み出される。遮断器制御部２４は、記憶部３０から読み出した生き残り配電線および遮断配電線に従って遮断器１１の開閉を行う。

次に、給電システム１の動作を説明する。図２は、配電線選別部２３の動作の流れを示すフローチャートである。図３は、配電線選別部２３の動作を説明するための説明図である。

給電システム１では、配電線Ｄに予め優先順位が設定されている。ここでは、図３（ａ）に示す優先情報のように、配電線Ｄの各々を示す配電線番号に予め優先順位が関連付けられている。図３（ａ）の優先情報では、優先順位を示す数字が若いほど、優先順位が高いことを示す。例えば、重要な負荷１３が接続される配電線Ｄに、高い優先順位が設定される。優先情報は、例えば、記憶部３０に予め格納されている。また、配電線番号には、配電線Ｄの各々に設けられた遮断器１１を示す情報が予め関連付けられている。

配電線選別部２３は、起動すると、まず、優先順位を示す変数である優先順位変数ｋ、および、生き残り配電線を通じて電力が供給される負荷１３の消費電力の合計値である生き残り電力合計値Ｗｓの初期設定を行う（Ｓ１００）。具体的には、配電線選別部２３は、初期値として、優先順位変数ｋを１とし、生き残り電力合計値Ｗｓを０ｋＷとする。

次に、配電線選別部２３は、発電電力取得部２２によって取得された発電装置５の発電電力を参照し、生き残り電力の上限値を設定する（Ｓ１１０）。生き残り電力の上限値は、発電装置５が自立運転に移行した際に供給可能な電力の上限値であり、発電装置５の現在の発電電力と発電装置５の性能として予め規定されている許容負荷変動とから決められる。許容負荷変動は、発電装置５が背負う負荷の変動の許容範囲、すなわち、負荷変動による発電装置５の発電電力の変化の許容範囲である。例えば、定格出力２５００ｋＷの発電装置５が発電電力１５００ｋＷで運転しており、許容負荷変動が発電電力の±２０％である場合、発電装置５は、発電電力１５００ｋＷの状態から発電電力１８００ｋＷ（＋２０％）の状態および発電電力１２００ｋＷ（−２０％）の状態への変化が許容される。すなわち、発電電力１５００ｋＷで連系運転している状態において、発電装置５が自立運転に移行した際に供給可能な電力の上限値は、発電装置５の発電電力（１５００ｋＷ）に増加方向の許容負荷変動（＋２０％）を示す電力（３００ｋＷ）を加算した値である１８００ｋＷとなる。また、この状態において、発電装置５が自立運転に移行した際に供給可能な電力の下限値（生き残り電力の下限値）は、発電装置５の発電電力（１５００ｋＷ）から減少方向の許容負荷変動（−２０％）を示す電力（３００ｋＷ）を減算した値である１２００ｋＷとなる。

なお、生き残り電力の上限値および下限値は、発電電力の±２０％である場合に限らない。例えば、生き残り電力の上限値から下限値の範囲は、発電電力の０％（すなわち、現在の発電電力の値）から発電電力の−２０％の間であってもよい。この場合、現在の発電電力（例えば、１５００ｋＷ）を生き残り電力の上限値に設定すればよい。また、生き残り電力の上限値および下限値は、発電装置５のガスエンジンの特性が将来の技術革新で向上するなどにしたがって変えてもよい。

給電システム１では、例えば、発電装置５の発電電力と、許容負荷変動と、生き残り電力の上限値と、生き残り電力の下限値とが関連付けられたテーブルが記憶部３０に格納されている。配電線選別部２３は、このテーブルを参照し、発電電力取得部２２によって得られた発電電力に対応する生き残り電力の上限値を決定する。

次に、配電線選別部２３は、生き残り電力合計値Ｗｓに消費電力Ｗｋを加算した値が、生き残り電力の上限値以下であるか否かを判定する（Ｓ１２０）。消費電力Ｗｋは、優先順位が優先順位変数ｋ番目の配電線Ｄに接続された負荷１３の消費電力を示す。例えば、消費電力Ｗ１（ｋ＝１）は、優先順位が１番目の配電線Ｄに接続された負荷１３の消費電力である。生き残り電力合計値Ｗｓに消費電力Ｗｋを加算した値が、生き残り電力の上限値以下である場合（Ｓ１２０におけるＹＥＳ）、配電線選別部２３は、優先順位変数ｋ番目の配電線Ｄを生き残り配電線に決定する（Ｓ１３０）。一方、生き残り電力合計値Ｗｓに消費電力Ｗｋを加算した値が、生き残り電力の上限値を超える場合（Ｓ１２０におけるＮＯ）、配電線選別部２３は、優先順位変数ｋ番目の配電線Ｄを遮断配電線に決定する（Ｓ１４０）。生き残り電力の上限値が１８００ｋＷに設定された例において、具体的に説明する。

消費電力取得部２１によって取得された結果、図３（ｂ）に示すように、優先順位が１番目の配電線Ｄｂに接続される負荷１３ｂの消費電力Ｗ１（ｋ＝１）が９００ｋＷであり、優先順位が２番目の配電線Ｄｅに接続される負荷１３ｅの消費電力Ｗ２（ｋ＝２）が４００ｋＷであり、優先順位が３番目の配電線Ｄａに接続される負荷１３ａの消費電力Ｗ３（ｋ＝３）が６００ｋＷであり、優先順位が４番目の配電線Ｄｃに接続される負荷１３ｃの消費電力Ｗ４（ｋ＝４）が７００ｋＷであり、優先順位が５番目の配電線Ｄｄに接続される負荷１３ｄの消費電力Ｗ５（ｋ＝５）が３００ｋＷであったとする。

優先順位変数ｋが１の場合、生き残り電力合計値Ｗｓ（０ｋＷ）に消費電力Ｗ１（９００ｋＷ）を加算した値は、９００ｋＷであり、生き残り電力の上限値（１８００ｋＷ）以下である。このため、配電線選別部２３は、優先順位が１番目の配電線Ｄｂを生き残り配電線に決定する。

次に、配電線選別部２３は、生き残り電力合計値Ｗｓを更新する（Ｓ１５０）。具体的には、配電線選別部２３は、現時点の生き残り電力合計値Ｗｓ（例えば、０ｋＷ）に、優先順位変数ｋ番目の消費電力Ｗｋ（例えば、９００ｋＷ）を加算した値を、新たな生き残り電力合計値Ｗｓ（例えば、９００ｋＷ）に決定する。例えば、配電線選別部２３は、生き残り電力合計値Ｗｓを０ｋＷから９００ｋＷに更新する。

次に、配電線選別部２３は、優先順位変数ｋをインクリメントする（Ｓ１６０）。例えば、配電線選別部２３は、優先順位変数ｋを１から２に更新する。

次に、配電線選別部２３は、すべての配電線Ｄについて生き残り配電線および遮断配電線の選別が完了したか否かを判定する（Ｓ１７０）。具体的には、配電線選別部２３は、優先順位変数ｋが配電線数よりも大きいか否かを判定する。配電線選別部２３は、優先順位変数ｋが配電線数よりも大きい場合、選別が完了したとして（Ｓ１７０におけるＹＥＳ）、ステップＳ１８０に処理を移す。一方、配電線選別部２３は、優先順位変数ｋが配電線数以下の場合、選別が完了していないとして（Ｓ１７０におけるＮＯ）、ステップＳ１２０に処理を移す。

優先順位変数ｋが２の場合、配電線数（５）以下であるため（Ｓ１７０におけるＮＯ）、配電線選別部２３は、ステップＳ１２０の処理に戻る。

ステップＳ１２０において、優先順位変数ｋが２の場合、生き残り電力合計値Ｗｓ（９００ｋＷ）に消費電力Ｗ２（４００ｋＷ）を加算した値は、１３００ｋＷであり、生き残り電力の上限値（１８００ｋＷ）以下である（Ｓ１２０におけるＹＥＳ）。このため、配電線選別部２３は、優先順位が２番目の配電線Ｄｅを生き残り配電線に決定する（Ｓ１３０）。

配電線選別部２３は、生き残り電力合計値Ｗｓを９００ｋＷから１３００ｋＷに更新する（Ｓ１５０）。生き残り電力合計値Ｗｓが１３００ｋＷの場合、生き残り電力合計値Ｗｓは、生き残り電力の上限値（１８００ｋＷ）と下限値（１２００ｋＷ）との間の範囲に収まることとなる。配電線選別部２３は、優先順位変数ｋを２から３に更新する（Ｓ１６０）。優先順位変数ｋが３の場合、配電線数（５）以下であるため（Ｓ１７０におけるＮＯ）、配電線選別部２３は、ステップＳ１２０の処理に戻る。

ステップＳ１２０において、優先順位変数ｋが３の場合、生き残り電力合計値Ｗｓ（１３００ｋＷ）に消費電力Ｗ３（６００ｋＷ）を加算した値は、１９００ｋＷであり、生き残り電力の上限値（１８００ｋＷ）を超える（Ｓ１２０におけるＮＯ）。このため、配電線選別部２３は、優先順位が３番目の配電線Ｄａを遮断配電線に決定する（Ｓ１４０）。

遮断配電線に決定した後、配電線選別部２３は、優先順位変数ｋを３から４に更新する（Ｓ１６０）。優先順位変数ｋが４の場合、配電線数（５）以下であるため（Ｓ１７０におけるＮＯ）、配電線選別部２３は、ステップＳ１２０の処理に戻る。

ステップＳ１２０において、優先順位変数ｋが４の場合、生き残り電力合計値Ｗｓ（１３００ｋＷ）に消費電力Ｗ４（７００ｋＷ）を加算した値は、２０００ｋＷであり、生き残り電力の上限値（１８００ｋＷ）を超える（Ｓ１２０におけるＮＯ）。このため、配電線選別部２３は、優先順位が４番目の配電線Ｄｃを遮断配電線に決定する（Ｓ１４０）。

遮断配電線に決定した後、配電線選別部２３は、優先順位変数ｋを４から５に更新する（Ｓ１６０）。優先順位変数ｋが５の場合、配電線数（５）以下であるため（Ｓ１７０におけるＮＯ）、配電線選別部２３は、ステップＳ１２０の処理に戻る。

ステップＳ１２０において、優先順位変数ｋが５の場合、生き残り電力合計値Ｗｓ（１３００ｋＷ）に消費電力Ｗ５（３００ｋＷ）を加算した値は、１６００ｋＷであり、生き残り電力の上限値（１８００ｋＷ）以下である（Ｓ１２０におけるＹＥＳ）。このため、配電線選別部２３は、優先順位が５番目の配電線Ｄｄを生き残り配電線に決定する（Ｓ１３０）。

配電線選別部２３は、生き残り電力合計値Ｗｓを１３００ｋＷから１６００ｋＷに更新する（Ｓ１５０）。生き残り電力合計値Ｗｓが１６００ｋＷの場合、生き残り電力合計値Ｗｓは、生き残り電力の上限値（１８００ｋＷ）と下限値（１２００ｋＷ）との間の範囲に収まることとなる。配電線選別部２３は、優先順位変数ｋを５から６に更新する（Ｓ１６０）。優先順位変数ｋが６の場合、配電線数（５）よりも大きいため、選別が完了したとして（Ｓ１７０におけるＹＥＳ）、配電線選別部２３は、ステップＳ１８０の処理に移る。

選別の完了後（Ｓ１７０におけるＹＥＳ）、配電線選別部２３は、選別結果である生き残り配電線を示す情報および遮断配電線を示す情報を記憶部３０に格納し（Ｓ１８０）、一連の処理を終了する。例えば、配電線選別部２３は、図３（ｃ）に示すように、生き残り配電線に決定した配電線Ｄｂ、Ｄｅ、Ｄｄの配電線番号に、生き残り配電線を示すフラグを付与し、遮断配電線に決定した配電線Ｄａ、Ｄｃの配電線番号に、遮断配電線を示すフラグを付与して記憶部３０に格納する。

このように、配電線選別部２３は、電力計１４によって得られた消費電力Ｗｋを、優先順位の高い配電線Ｄから順に生き残り電力の上限値を超えない範囲で積算し、この積算に供された配電線Ｄを生き残り配電線に決定する一方、この積算に供されなかった配電線Ｄを遮断配電線に決定する。給電システム１では、配電線Ｄを生き残り配電線と遮断配電線とに予め選別して記憶部３０に格納することで、商用電源３が停電した時のために準備しておく。また、配電線選別部２３は、図２の一連の処理を所定の周期で繰り返し実行することで、生き残り配電線および遮断配電線を、逐次、更新する。

図４は、生き残り配電線および遮断配電線の更新の一例について説明する説明図である。図４は、優先順位が１番目の配電線Ｄｂを通じて電力が供給される負荷１３ｂの消費電力Ｗ１が９００ｋＷから８００ｋＷに変化した場合を示す。

図４の場合、消費電力Ｗ１〜Ｗ３を積算した生き残り電力合計値Ｗｓが１８００ｋＷとなり、生き残り電力の上限値（１８００ｋＷ）以内となる。このため、配電線選別部２３は、優先順位が１番目の配電線Ｄｂ、優先順位が２番目の配電線Ｄｅ、優先順位が３番目の配電線Ｄａを生き残り配電線に決定し、それ以外の配電線Ｄｃ、配電線Ｄｄを遮断配電線に決定する。そして、配電線選別部２３は、配電線Ｄｂ、Ｄｅ、Ｄａの配電線番号に生き残り配電線を示すフラグを付与し、配電線Ｄｃ、Ｄｄの配電線番号に遮断配電線を示すフラグを付与して記憶部３０に格納する。このようにして、生き残り配電線および遮断配電線が更新される。

図５は、遮断器制御部２４の動作の流れを示すフローチャートである。遮断器制御部２４は、記憶部３０から、生き残り配電線を示す情報および遮断配電線を示す情報を読み出す（Ｓ２００）。なお、図５では、生き残り配電線の読出しの表記を省略している。

次に、遮断器制御部２４は、商用電源３の停電によって、商用電源３からの電力の供給が絶たれたか否かを判定する（Ｓ２１０）。商用電源３からの電力の供給が絶たれていない場合（Ｓ２１０におけるＮＯ）、遮断器制御部２４は、ステップＳ２００の処理に戻る。すなわち、遮断器制御部２４は、商用電源３からの電力の供給が絶たれるまで（すなわち、商用電源３に停電が発生するまで）、所定の周期でステップＳ２００の処理を繰り返し、停電の発生に備えて待機する。

商用電源３からの電力の供給が絶たれると（Ｓ２１０におけるＹＥＳ）、遮断器制御部２４は、遮断配電線に接続される負荷１３を切り離す（Ｓ２２０）。具体的には、まず、遮断器制御部２４は、読み出した生き残り配電線を示す情報によって示される配電線Ｄに対応する遮断器１１に、投入状態を維持する指示（生き残り指示）を送信する。この生き残り指示を受信した遮断器１１は、投入状態を維持する。なお、遮断器制御部２４は、遮断器１１に信号を送信しないことで、遮断器１１の投入状態を維持するとしてもよい。

一方、遮断器制御部２４は、読み出した遮断配電線を示す情報によって示される配電線Ｄに対応する遮断器１１に、遮断させる指示（遮断指示）を送信する。この遮断指示を送信する遮断器１１が複数ある場合には、それら遮断器１１に、ほぼ同時に遮断指示を送信する。遮断指示を受信した遮断器１１は、遮断される。これにより、遮断指示を受信した遮断器１１に繋がる負荷１３が母線２から切り離される。また、遮断器制御部２４は、遮断器１１への遮断指示とほぼ同時に、遮断器４に遮断指示を送信して遮断器４を遮断させる。

図３の例では、遮断器制御部２４は、遮断配電線を示すフラグが付与された配電線Ｄａ、Ｄｃに対応する遮断器１１ａ、１１ｃに遮断指示を送信するとともに、遮断器４に遮断指示を送信する。これにより、遮断器１１ａ、１１ｃに繋がる負荷１３ａ、１３ｃが母線２から切り離される。その結果、母線２には、消費電力Ｗ１が９００ｋＷの負荷１３ｂ、消費電力Ｗ２が４００ｋＷの負荷１３ｅ、消費電力Ｗ５が３００ｋＷの負荷１３ｄが継続して電気的に接続される（生き残る）こととなる。

母線２に継続して電気的に接続される負荷１３ｂ、１３ｄ、１３ｅの電力の合計値（生き残り電力合計値Ｗｓ）は、１６００ｋＷであり、発電装置５が自立運転に移行した際に供給可能な電力の上限値（１８００ｋＷ）と下限値（１２００ｋＷ）との間の範囲に収まる。このため、発電装置５は、商用電源３に停電が発生して自立運転に移行した際に、発電電力が１５００ｋＷから、上限値と下限値との範囲内の１６００ｋＷに変化するだけで、負荷１３ｂ、１３ｄ、１３ｅへの発電電力の供給を継続することができる。

以上のように、本実施形態の給電システム１は、負荷１３の消費電力を優先順位の高い配電線Ｄから順に上限値を超えない範囲で積算することで、配電線Ｄを生き残り配電線と遮断配電線とに予め選別しておく。

従って、給電システム１によれば、商用電源３の停電時においても、電力の供給を継続すべき負荷１３を即座に特定し、そのような負荷１３に適切に電力を供給することができ、電力が供給されない期間を発生させないようにすることが可能となる。例えば、すべての負荷１３の消費電力Ｗｋの合計値が発電装置５の発電電力よりも大きい場合、給電システム１では、すべての負荷１３の中の一部の負荷１３を即座に特定することができる。

また、給電システム１では、生き残り配電線の選別を、優先順位の高い順に行っている。これにより、給電システム１では、優先順位の高い配電線Ｄに接続される負荷１３を優先して生き残らせることができる。給電システム１では、重要な負荷１３が接続される配電線Ｄほど優先順位が高く設定される。このため、給電システム１では、停電時に、重要な負荷１３を生き残らせることができる。その結果、給電システム１では、商用電源３の停電の影響が重要な負荷１３にまで波及することを防止することができる。

また、給電システム１では、負荷１３の消費電力Ｗｋを、生き残り電力の上限値を超えない範囲で積算している。このため、給電システム１では、上限値のぎりぎりまで、生き残り配電線を選別することができる。また、給電システム１では、すべての負荷１３の消費電力Ｗｋを、積算の対象にしている。このため、給電システム１では、生き残り配電線を漏れなく選別することができる。

また、給電システム１では、予め決定した遮断配電線に対応する遮断器１１を停電の発生時に開くことで、連系運転から自立運転に移行した際の発電装置５が背負う負荷の変動を許容負荷変動の範囲内に収めることができる。このため、給電システム１は、停電の発生時に発電装置５がトリップして停止することを防止することができる。

また、給電システム１は、負荷１３の消費電力、発電装置５の発電電力、配電線Ｄの優先順位に応じて、切り離す負荷１３を柔軟に切り替えることができる。ここで、比較例として、生き残り配電線と遮断配電線とを予め固定して決定しておき、生き残り配電線のグループと遮断配電線のグループとを遮断器で接続し、停電の発生時にその遮断器を開いて固定された生き残り配電線への電力供給を維持する給電システムが考えられる。この比較例の給電システムでは、システムの構築後は生き残り配電線および遮断配電線を変更することができなく、負荷１３の消費電力などが変化した場合には、発電装置５が停止するおそれがある。これに対し、本実施形態の給電システム１は、システムの構築後において生き残り配電線および遮断配電線を柔軟に切り替えることができるため、負荷１３の消費電力などが変化しても、発電装置５を停止させることなく電力の供給を維持させることができる。

また、給電システム１では、生き残り配電線および遮断配電線が所定の周期で更新される。このため、給電システム１は、負荷１３の消費電力が時間の経過とともに変化したとしても、その変化が直ぐに反映された消費電力に応じて適切な遮断配電線に対応する遮断器１１を開くことができる。

また、給電システム１では、消費電力の積算が完了する前に生き残り電力合計値Ｗｓが上限値と下限値との間の範囲に収まったとしても、消費電力の積算が可能か否かの判定が、すべての配電線Ｄについて完了するまで継続される。これにより、給電システム１では、上限値と下限値との間の範囲の、より上限値に近い生き残り電力合計値Ｗｓ分の配電線Ｄが生き残り配電線に決定される。このため、給電システム１は、生き残り電力合計値Ｗｓが上限値と下限値との間の範囲に収まった時点で消費電力の積算を終了する態様に比べ、より多くの負荷１３への電力の供給を維持させることができる。

なお、上記の配電線選別部２３は、上限値を超えない範囲での消費電力の積算をすべての配電線Ｄについて完了するまで継続していた。しかし、消費電力の積算の態様は、この例に限らない。例えば、配電線選別部２３は、生き残り電力合計値Ｗｓが上限値と下限値との間の範囲に収まった時点で消費電力の積算を終了し、それ以降の優先順位変数ｋに対応する配電線Ｄを遮断配電線に決定してもよい。

（第２実施形態）
図６は、第２実施形態による給電システム１の配電線選別部２３の動作の流れを示すフローチャートである。図７は、配電線選別部２３の動作を説明する説明図である。第２実施形態の給電システム１は、生き残り配電線および遮断配電線の具体的な決定方法が第１実施形態と異なる。

給電システム１では、配電線Ｄの異なる組み合わせで構成される複数の配電線列が設定されている。図７（ａ）では、配電線列は、配電線番号の組み合わせで表記されている。配電線Ｄには予め優先順位が設定されているため、配電線列は、配電線Ｄの優先順位を組み合わせたものにも対応する。また、配電線列には、優先順位が設定されている。図７（ａ）では、行が上段の配電線列ほど、行が下段の配電線列に比べ、優先順位が高いことを示す。例えば、重要な負荷１３が接続される配電線Ｄによって構成される配電線列に、高い優先順位が設定される。

配電線選別部２３は、起動すると、まず、配電線列の優先順位を示す優先順位変数ｊの初期設定を行う（Ｓ３００）。具体的には、配電線選別部２３は、優先順位変数ｊを１とする。

次に、配電線選別部２３は、生き残り電力の上限値を設定する（Ｓ３１０）。生き残り電力の上限値は、第１実施形態のそれと同様である。

次に、配電線選別部２３は、すべての配電線列について、配電線列毎の消費電力合計値ＷＴｊを算出する（Ｓ３２０）。消費電力合計値ＷＴｊは、優先順位がｊ番目の配電線列において、その配電線列を構成する配電線Ｄの負荷１３の消費電力の合計値を示す。例えば、図７（ｂ）に示すように、配電線選別部２３は、優先順位が１番目の配電線列を構成する配電線Ｄｂ、Ｄｅ、Ｄａ、Ｄｃ、Ｄｄの負荷１３ｂ、１３ｅ、１３ａ、１３ｃ、１３ｄの消費電力の合計値ＷＴ１（２９００ｋＷ）を算出し、以下同様にして、すべての配電線列についての消費電力合計値ＷＴｊを算出する。

次に、配電線選別部２３は、消費電力合計値ＷＴｊが生き残り電力の上限値以下であるか否かを判定する（Ｓ３３０）。消費電力合計値ＷＴｊが生き残り電力の上限値を超える場合（Ｓ３３０におけるＮＯ）、配電線選別部２３は、優先順位変数ｊをインクリメントし（Ｓ３４０）、再び、消費電力合計値ＷＴｊが生き残り電力の上限値以下であるか否かを判定する（Ｓ３３０）。すなわち、配電線選別部２３は、消費電力合計値ＷＴｊが生き残り電力の上限値以下になるまで、優先順位変数ｊを増加させて配電線列の優先順位を下げていく。

消費電力合計値ＷＴｊが生き残り電力の上限値以下である場合（Ｓ３３０におけるＹＥＳ）、配電線選別部２３は、そのステップＳ３３０を満たしたときの配電線列を構成する配電線Ｄを生き残り配電線に決定する（Ｓ３５０）。すなわち、ステップＳ３３０を最初に満たした配電線列の配電線Ｄが生き残り配電線となる。例えば、図７（ｂ）に示すように、配電線列の優先順位変数ｊを１からインクリメントしていき、配電線Ｄｂ、Ｄｅ、Ｄａから構成される配電線列についての消費電力合計値ＷＴｊ（１６００ｋＷ）が、最初に、生き残り電力の上限値（１８００ｋＷ）以下となったとする。この場合、配電線Ｄｂ、Ｄｅ、Ｄａが生き残り配電線に決定される。

次に、配電線選別部２３は、ステップＳ３５０で決定した生き残り配電線以外の配電線Ｄを遮断配電線に決定し（Ｓ３６０）、一連の処理を終了する。例えば、配電線Ｄｂ、Ｄｅ、Ｄａが生き残り配電線に決定された場合、配電線Ｄｃ、Ｄｄが遮断配電線に決定される。

また、第２実施形態の配電線選別部２３は、第１実施形態と同様に、図６の一連の処理を所定の周期（例えば、１０秒間隔）で繰り返し実行することで、生き残り配電線および遮断配電線を、逐次、更新する。

以上のように、第２実施形態の給電システム１の配電線選別部２３は、配電線列毎に消費電力合計値ＷＴｊを算出し、その合計値が上限値を超えない範囲で、最も優先順位が高い配電線列を構成する配電線Ｄを生き残り配電線に決定し、生き残り配電線に決定されなかった配電線Ｄを遮断配電線に決定する。

第２実施形態の給電システム１によれば、商用電源３の停電時においても、電力の供給を継続すべき負荷１３を即座に特定し、そのような負荷１３に適切に電力を供給することができ、電力が供給されない期間を発生させないようにすることが可能となる。例えば、負荷１３の消費電力Ｗｋの合計値が発電装置５の発電電力よりも大きい場合、給電システム１では、すべての負荷１３の中の一部の負荷１３を即座に特定することができる。

また、第２実施形態の給電システム１によれば、優先順位の高い配電線列を構成する配電線Ｄに接続される負荷１３を優先して生き残らせることができる。また、第２実施形態の給電システム１によれば、停電時に、重要な負荷１３を生き残らせることができる。

また、第２実施形態の給電システム１では、すべての配電線Ｄを配電線列の対象としている。このため、第２実施形態の給電システム１によれば、生き残り配電線を漏れなく選別することができる。

また、第２実施形態の給電システム１によれば、停電の発生時に発電装置５がトリップして停止することを防止することができる。

また、第２実施形態の給電システム１によれば、生き残り配電線および遮断配電線を柔軟に切り替えることができるため、負荷１３の消費電力などが変化しても、発電装置５を停止させることなく電力の供給を維持させることができる。

また、第２実施形態の給電システム１によれば、負荷１３の消費電力が時間の経過とともに変化したとしても、その変化が直ぐに反映された消費電力に応じて適切な遮断配電線に対応する遮断器１１を開くことができる。

また、第２実施形態の給電システム１は、第１実施形態に比べ、配電線選別部２３の処理負荷を低減することができる。

（第３実施形態）
図８は、第３実施形態による給電システム１の配電線選別部２３の動作の流れを示すフローチャートである。

第１実施形態の給電システム１では、生き残り配電線および遮断配電線の選別が完了したときの生き残り電力合計値Ｗｓが、結果として、生き残り電力の上限値と下限値との間の範囲に収まっていた。しかし、第１実施形態の給電システム１では、選別が完了したときの生き残り電力合計値Ｗｓが、生き残り電力の下限値を下回るおそれがある。

そこで、第３実施形態の給電システム１は、選別が完了したときの生き残り電力合計値Ｗｓが生き残り電力の上限値と下限値との間の範囲に収まらない場合（具体的には、下限値を下回る場合）、選別が完了したときの生き残り電力合計値Ｗｓが生き残り電力の上限値と下限値との間の範囲に収まるように、発電装置５の発電電力を変化させる。

第３実施形態の配電線選別部２３は、起動すると、配電線Ｄの選別を行う（Ｓ４００）。この配電線Ｄの選別の処理は、第１実施形態における図２のフローチャートに示す一連の処理と同じである。

次に、配電線選別部２３は、配電線Ｄの選別が完了したときの生き残り電力合計値Ｗｓが生き残り電力の下限値以上であるか否かを判定する（Ｓ４１０）。生き残り電力合計値Ｗｓが生き残り電力の下限値以上である場合（Ｓ４１０におけるＹＥＳ）、配電線選別部２３は、生き残り電力合計値Ｗｓが生き残り電力の上限値と下限値との間の範囲に収まっているため、一連の処理を終了する。

生き残り電力合計値Ｗｓが生き残り電力の下限値を下回る場合（Ｓ４１０におけるＮＯ）、配電線選別部２３は、発電装置５の発電電力が所定値だけ上昇すると仮定して、発電電力を設定する（Ｓ４２０）。例えば、配電線選別部２３は、現在の発電電力（１５００ｋＷ）に所定値（例えば、１００ｋＷ）を加算して、新たな発電電力（１６００ｋＷ）を決定する。この際、配電線選別部２３は、現在の発電電力から新たな発電電力への変化量が許容負荷変動の範囲内になるように新たな発電電力を決定する。

次に、配電線選別部２３は、ステップＳ４２０の新たな発電電力を用いて、配電線Ｄの選別を行う（Ｓ４３０）。この配電線Ｄの選別の処理は、発電電力がステップＳ４２０の新たな発電電力である点を除き、第１実施形態における図２のフローチャートに示す一連の処理と同じである。

ステップＳ４３０において、発電電力がステップＳ４２０の新たな発電電力であるため、生き残り電力の上限値および下限値は、新たな発電電力を基準とした値となる。具体的には、新たな発電電力、生き残り電力の上限値および下限値は、ステップＳ４００の発電電力に比べ、増加方向にシフトした値となる。このように生き残り電力の上限値等が変わるため、ステップＳ４３０における配電線Ｄの選別結果は、ステップＳ４００における配電線Ｄの選別結果から変わることがある。選別結果が変わることで、選別が完了したときの生き残り電力合計値Ｗｓが、生き残り電力の上限値と下限値との間の範囲に収まる可能性が増加する。

次に、配電線選別部２３は、配電線Ｄの選別が完了したときの生き残り電力合計値Ｗｓが生き残り電力の下限値以上であるか否かを判定する（Ｓ４４０）。生き残り電力合計値Ｗｓが生き残り電力の下限値を下回る場合（Ｓ４４０におけるＮＯ）、配電線選別部２３は、ステップＳ４２０の処理に戻る。これにより、配電線選別部２３は、新たな発電電力を更新して（Ｓ４２０）、配電線Ｄの選別を再び行うこととなる（Ｓ４３０）。

ステップＳ４４０において、生き残り電力合計値Ｗｓが生き残り電力の下限値以上である場合（ステップＳ４４０におけるＹＥＳ）、配電線選別部２３は、発電装置５の実際の発電電力を、ステップＳ４２０で設定した発電電力に変化させる指示（発電電力変更指示）を発電装置５に送信し（Ｓ４５０）、一連の処理を終了する。発電電力変更指示を受信した発電装置５は、発電電力変更指示が示す発電電力となるように、例えば、コージェネレーションシステムにおける燃料の流量などを変える。

このように、第３実施形態の給電システム１は、生き残り電力合計値Ｗｓを生き残り電力の上限値と下限値との間の範囲に確実に収めることができる。したがって、第３実施形態の給電システム１は、第１実施形態に比べ、停電が発生して発電装置５が自立運転に移行した際に、発電装置５がトリップして停止することを、より確実に防止することができる。

なお、ステップＳ４００、Ｓ４３０の配電線Ｄの選別の処理は、第１実施形態における図２のフローチャートに示す一連の処理に限らず、第２実施形態における図６のフローチャートに示す一連の処理であってもよい。

また、第３実施形態の配電線選別部２３は、現在の発電電力に、予め設定された所定値を加算して新たな発電電力を決定していた。しかし、発電電力を変化させる態様は、これに限らず、配電線選別部２３は、発電電力の変化量を算出し、算出した変化量分だけ発電電力を変化させてもよい。例えば、現在の発電電力が１５００ｋＷであり、生き残り電力の上限値が１８００ｋＷであり、生き残り電力の下限値が１２００ｋＷであるとする。また、選別後の生き残り電力合計値Ｗｓが１０００ｋＷであるとする。配電線選別部２３は、遮断配電線に選別された配電線Ｄに接続される負荷１３の消費電力Ｗｋの中から最小の消費電力Ｗｋ（例えば、９００ｋＷ）を選択する。配電線選別部２３は、選別後の生き残り電力合計値Ｗｓ（１０００ｋＷ）に、選択した最小の消費電力Ｗｋ（９００ｋＷ）を加算する。配電線選別部２３は、加算後の電力（１９００ｋＷ）から生き残り電力の上限値（１８００ｋＷ）を減算する。配電線選別部２３は、減算後の電力（１００ｋＷ）を発電電力の変化量に決定する。配電線選別部２３は、現在の発電電力（１５００ｋＷ）と決定した変化量（１００ｋＷ）とを加算した電力（１６００ｋＷ）へ、発電装置５の発電電力を変化させる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

上記各実施形態の給電システム１では、５本の配電線Ｄが母線２に接続されていた。しかし、母線２に接続される配電線Ｄの数は、これに限らない。また、上記各実施形態の給電システム１において、配電線Ｄに接続される負荷１３は、１個の機器に限らず、複数の機器であってもよい。

また、コンピュータを配電線選別部２３や遮断器制御部２４などとして機能させるプログラムや、当該プログラムを記録した、コンピュータで読み取り可能なフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ、ＤＶＤ、ＢＤ等の記憶媒体も提供される。ここで、プログラムは、任意の言語や記述方法にて記述されたデータ処理手段をいう。

なお、本明細書の給電システム１の各工程は、必ずしもフローチャートとして記載された順序に沿って時系列に処理される必要はなく、並列的あるいはサブルーチンによる処理を含んでもよい。

本発明は、商用電源に発電装置が電気的に接続される給電システムに利用することができる。

１ 給電システム
３ 商用電源
５ 発電装置
Ｄ 配電線
１１ 遮断器
１３ 負荷
１４ 電力計
２３ 配電線選別部
２４ 遮断器制御部

Claims (4)

1. 商用電源に電気的に接続された発電装置と、
   前記商用電源および前記発電装置に電気的に接続された複数の配電線それぞれに対して設けられ、前記負荷への電力の供給および遮断を切り替える遮断器と、
   前記配電線それぞれに対して設けられ、前記負荷の消費電力を測定する電力計と、
   前記電力計によって得られた消費電力に基づいて、前記電力計それぞれに対応する前記配電線を、前記商用電源に停電が発生した場合に電力の供給を維持させる生き残り配電線と、前記商用電源に停電が発生した場合に電力の供給を遮断させる遮断配電線とに予め選別して記憶部に格納する配電線選別部と、
   前記商用電源の停電の発生に応じて、前記記憶部に格納されている前記生き残り配電線に対応する前記遮断器の投入状態を維持しつつ、前記記憶部に格納されている前記遮断配電線に対応する前記遮断器を遮断させる遮断器制御部と、
   を備える給電システム。
2. 前記配電線それぞれには、予め優先順位が設定されており、
   前記配電線選別部は、
   前記発電装置の発電電力と許容負荷変動とから前記発電装置が自立運転に移行した際に供給可能な電力の上限値を設定し、前記電力計によって得られた消費電力を前記優先順位の高い配電線から順に前記上限値を超えない範囲で積算し、前記積算に供された配電線を前記生き残り配電線に決定するとともに、前記積算に供されなかった配電線を前記遮断配電線に決定する請求項１に記載の給電システム。
3. 前記配電線の異なる組み合わせで構成される複数の配電線列それぞれに、予め優先順位が設定されており、
   前記配電線選別部は、
   前記発電装置の発電電力と許容負荷変動とから前記発電装置が自立運転に移行した際に供給可能な電力の上限値を設定し、前記電力計によって得られた消費電力の前記配電線列毎の合計値を算出し、前記合計値が前記上限値を超えない範囲で、最も優先順位が高い配電線列を構成する配電線を前記生き残り配電線に決定するとともに、前記生き残り配電線に決定されなかった配電線を前記遮断配電線に決定する請求項１に記載の給電システム。
4. 前記配電線選別部は、
   発電装置の発電電力と許容負荷変動とから発電装置が自立運転に移行した際に供給可能な電力の上限値および下限値を設定し、
   前記生き残り配電線に決定された配電線に対応する前記電力計によって得られた前記負荷の消費電力の合計値が、前記上限値と前記下限値との間の範囲に収まらない場合、前記発電装置の発電電力を変化させる請求項１から３のいずれか１項に記載の給電システム。

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