JP2020043629A - 電力及び情報通信制御装置、及び複合ネットワークシステム - Google Patents

Abstract

【課題】より電力消費量を低減すること。【解決手段】電力ネットワークと通信ネットワークとを統合した複合ネットワークを形成する複数のノードの１つとして機能する電力及び情報通信制御装置であって、電力の流れを制御するための電力制御部と、情報信号の流れを制御するための通信制御部と、電力制御部及び通信制御部の動作を制御する動作制御部と、電力制御部を介して流れる電力を蓄え、電力制御部、通信制御部、及び動作制御部に動作電力を供給する蓄電部とを備える、電力及び情報通信制御装置が提供される。【選択図】図１

Description

本発明は、電力及び情報通信制御装置、及び複合ネットワークシステムに関する。

日々営まれる社会・経済活動は電力に依存している。そして、日々の電力消費量は増加の一途を辿っている。現在、化石燃料による発電が電力供給の大部分を占めており、電力消費量の増加が地球環境の破壊を加速する要因であるとして強く懸念されている。化石燃料から再生可能エネルギーへのシフトが検討されているが、電力供給の安定性や絶対的な供給量などに課題があり、思うようにシフトが進んでいない現状がある。

再生可能エネルギーによる大規模な発電設備の設置は進まない一方、個々の需要家が太陽光発電などの設備を導入する動きは徐々に広がっている。また、その設備で発電した電力を蓄える家庭用蓄電池の導入も徐々に進んでいる。また、ＥＶ（Electric Vehicle）を導入する需要家も増え、家庭で発電した電力を蓄える設備も充実しつつある。

上記のような設備面での環境変化に加え、ＩｏＴ（Internet of Things）技術の進展により、個人が保有する発電及び蓄電設備の適応的な制御が可能になった。そのため、各家庭の発電及び蓄電設備を繋いで電力ネットワークを構築し、ＩｏＴ技術を活用して需要者間で電力を融通する仕組みが検討されている。このような電力ネットワークのうち小規模なものはマイクログリッドなどと呼ばれる。

マイクログリッドを普及させることで、再生可能エネルギーへのシフトが進むと期待される。一例として、マイクログリッド内では、電力の流れを制御するための電力ルータと呼ばれる機器が利用されることがある。非特許文献１、２では、３本の電力ラインを接続して、３方向に対する電力の流れを制御する電力ルータが提案されている。この電力ルータを利用することで、電力負荷のダイナミックな変動に対しても常に需要と供給のバランスが取れた安定した電力供給を約束する様々なネットワーク形態が可能になるため、マイクログリッドの普及を後押しするものと期待されている。なお、非特許文献３に示すように、銅線ケーブルでマイクログリッド内のノードを数珠つなぎにしたパッシブなネットワーク構成も提案されている。

Yuichi Kado, Katsumi Iwatsuki, Keiji Wada, "Multi-port power router and its impact on resilient power grid systems", Invited paper, SPIE Photonics West 2016, San Francisco, vol. 9772, 9772-18 (2016). Yuichi Kado, Daiki Shichijo, Keiji Wada, and Katsumi Iwatsuki, "Multiport power router and its impact on future smart grids", Radio Science, 51, 1234-1246 (2016). https://www.sekisuihouse.co.jp/sustainable/netzero/objective1_14/index.html

上述した非特許文献１、２の電力ルータは、マイクログリッドの各ノードを構成して電力の流れを制御する電力制御装置である。マイクログリッドの各ノードに接続された電力負荷の時間変動に関する情報は、環境情報などと共に、多数のセンサにより収集される。そして、収集された情報は、電力ネットワークとは物理的に独立して存在する情報通信ネットワークのノードに集積される。集積された情報（所謂ビッグデータ）は、人工知能技術や深層学習技術などの情報処理技術により解析される。そして、その解析結果から電力伝送制御情報が生成される。電力伝送制御情報は、情報通信ネットワークを介して電力ネットワークへとフィードバックされ、電力供給の安定化に寄与する。

上記の電力制御に関わるフィードバックループ内のデータ信号の流れには、数分或いはそれ以上の時間単位の時間遅延（レイテンシー）が生じる。例えば、１日の日照状態や季節の変化など、数時間或いはそれ以上の時間単位で緩やかに生じる負荷変動についてはレイテンシーが問題とならない。しかし、ＥＶの充電時には、瞬時に１０ＫＷ（例えば、４００Ｖ・２５Ａ）級の大電力が消費されるため、充電開始及び終了時に電源電圧の大きな変動が生じる。また、ＥＶ以外でも、大容量の蓄電池を搭載した電力機器の充電開始及び終了時に同様の電圧変動が生じうる。

また、急速充電に対する要望の高まりから、充電時間の短縮が進められているが、充電時間の短縮を進めれば進めるほど、瞬時的な電力負荷の変動は大きくなる。このような瞬時的な電力負荷の大きな変動は、マイクログリッドに接続された周辺の電力機器への安定した電力供給を阻害しうる。電力変動による影響を吸収できる大容量の蓄電池をマイクログリッド内に配置することで、ある程度は電力供給の安定化が期待できる。

しかしながら、マイクログリッド内に配置される蓄電池の容量と充放電能力（単位時間当たりの充放電容量）には限りがあるため、特定の電力機器が消費する電力に変動（負荷変動）が生じた場合、他の電力機器に安定な電力供給を果たすには、どの電力機器にどの蓄電池を接続するかを制御する必要や、接続された各電力機器における充放電量を制御する必要がある。従って、電力制御情報のレイテンシーは、電力安定供給を阻害する要因であると同時に、蓄電池への依存度を増大させる要因でもある。つまり、このレイテンシーにより、電力システムのコスト増大及びエネルギー消費の増大という問題が顕在化する。

また、情報信号（センサから収集された情報、その情報から有意な制御情報を生成するための信号処理情報、及びその制御情報を伝搬する信号）が経由する情報通信ネットワークの電力消費量に目を向けると、情報信号が経由する物理的距離の長さに応じて、情報通信ネットワークが消費する電力が増大する。本発明者は、上述した電力ネットワークと情報通信ネットワークとの関係を包含した広い視点でマイクログリッドを捉え、ノードの改良によって、ダイナミックで推定困難な時定数の小さい（高速な）電力負荷の変動に対しても、より安定でかつ電力消費量を低減することが可能なネットワークの仕組みについて検討した。なお、説明の都合上、マイクログリッドを例に課題を述べたが、グリッド構成の大小にかかわらず上記のような課題は存在する。

そこで、本発明の１つの観点によれば、本発明の目的は、より電力消費量を低減することが可能な制御装置、及び複合ネットワークシステムを提供することにある。

本発明の一態様によれば、電力ネットワークと通信ネットワークとを統合した複合ネットワークを形成する複数のノードの１つとして機能する電力及び情報通信制御装置が提供される。該電力及び情報通信制御装置は、電力の流れを制御するための電力制御部と、情報信号の流れを制御するための通信制御部と、電力制御部及び通信制御部の動作を制御する動作制御部と、電力制御部を介して流れる電力を蓄え、電力制御部、通信制御部、及び動作制御部に動作電力を供給する蓄電部とを備える。

本発明によれば、より電力消費量を低減することが可能になる。

複合ネットワークシステムの一構成例を示した模式図である。 交流（ＡＣ）動作エリアと直流（ＤＣ）動作エリアとが混在した複合ネットワークシステムの一構成例を示した模式図である。 ノード（電力及び情報通信制御装置）の一構成例を示したブロック図である。 光ＡＤＭの構成例を示した模式図である。 電気ＡＤＭの一構成例を示した模式図である。 物理ネットワークの構成例を示した模式図である。 障害発生時の論理トポロジ更新動作の一例を示した概念図である。 論理トポロジの更新方法を例示した図表である。 ノードの動作例を示したフロー図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、本明細書及び図面において実質的に同一の機能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する場合がある。

本実施形態は、電力ネットワークと情報通信ネットワークとを融合した複合ネットワークを構築して省電力化及び災害時の耐障害性を高い次元で達成する複合ネットワークシステムに関する。以下、本実施形態に係る複合ネットワークシステムについて説明するが、これに先立ち、まず、複合ネットワークシステムの必要性について述べる。

最近ではＩＣＴ（Information and Communication Technology）の発展により人やモノを人やモノをリアルタイムで繋ぐ超スマート社会が実現されつつある。このような環境では、災害が起きても平時と同等の情報通信ネットワークを維持することが重要になる。そのため、リジリエンスを備えた情報通信ネットワークの実現が望まれる。また、情報通信ネットワークを活用して日々営まれる社会・経済活動は電力に依存しており、経済発展に伴って電力需要は増加の一途を辿っている。

自然災害への対策及び地球環境の保護などの事情に配慮する必要から、超スマート社会の実現には、電力エネルギー利用効率の向上及びＩＣＴの高度化を同時に実現することが重要になる。電力エネルギー利用効率の向上については、例えば、需要家の電力需給状況をスマートメータで供給者側に通知し、発電、送電、配電を適応制御するスマートグリッドの実証実験が世界各地で行われている。また、電力系統に接続された電力ネットワーク単位で適応制御を行うマイクログリッドの実証実験も実施されている。

これまで、電力ネットワークと情報通信ネットワークとはそれぞれ独立して発展し、両ネットワークのインフラは別々に構築され、互いに独立に運用されてきた。スマートグリッドやマイクログリッドはＩＣＴを利用して電力ネットワークを制御するものの、その制御に、電力ネットワークとは独立した情報通信ネットワークが利用されている。しかし、上述した通り、省電力化やリジリエンス強化という課題は両ネットワークに共通したものであり、超スマート社会の実現には両ネットワークの融合が必要になる。

本実施形態では、電力ネットワーク及び情報通信ネットワークの物理的なトポロジを一致させ、そのトポロジを形成するノード及びリンクが重なるような複合ネットワークシステムを提案する。両ネットワークの融合により、電力エネルギー利用効率の向上、インフラ整備における作業負担及びコスト負担の低減、ＩｏＴ実現の容易化、リジリエンス強化、運用コストの低減、及び、より魅力的なサービスの創出可能性の拡大などが期待される。

以下、本実施形態に係る複合ネットワークシステムの構成について詳細に説明する。

（複合ネットワークシステムの構成例）
図１を参照しながら、本実施形態に係る複合ネットワークシステムの一構成例について説明する。図１は、複合ネットワークシステムの一構成例を示した模式図である。

図１の（Ａ）には、システム構成例として、本実施形態に係る複合ネットワークシステムの仕組みを適用可能なマイクログリッド１０、２０が示されている。マイクログリッド１０、２０は、既存の電力系統３０から配電設備３１、３２を介して電力供給を受けることが可能である。例えば、配電設備３１、３２及びＡＣ（Alternating Current）／ＤＣ（Direct Current）変換器１３、２３を介して電力（例えば、ＤＣ４００Ｖ）がマイクログリッド１０、２０に供給される。

なお、図１の（Ａ）に示したシステム構成例はあくまでも一例であり、マイクログリッド１０、２０は、ＡＣで動作するように構成されていてもよいし、図１のようにＤＣで動作するように構成されていてもよい。また、各マイクログリッドの内部は、ＡＣで動作するエリア（ＡＣ動作エリア）とＤＣで動作するエリア（ＤＣ動作エリア）とに分られてもよい（図２を参照）。また、マイクログリッド１０、２０の一方がＡＣ動作エリアに設定され、他方がＤＣ動作エリアに設定されてもよい。

マイクログリッド１０は、設備１１ａ、…、１１ｇ及び電力ルータ１２ａ、…、１２ｈを含む。電力ルータ１２ａ、…、１２ｈは、電力ライン１４及び通信ライン１５を介して接続されている。設備１１ａ、…、１１ｇは、それぞれ電力ルータ１２ａ、…、１２ｇに接続されている。設備１１ａ、…、１１ｇは、例えば、ソーラーパネルなどの発電機、ＥＶ（Electric Vehicle）のバッテリや蓄電池などの蓄電設備、ＥＶを充電するための充電ステーションや住宅設備などの電力消費設備である。同様に、マイクログリッド２０は、設備２１ａ、…、２１ｅ及び電力ルータ２２ａ、…、２２ｆを含む。

なお、図１（Ａ）には、ＥＶ、蓄電池、ソーラーパネル、住宅設備などが模式的に示されている。例えば、電力ルータ１２ｂには設備１１ｂとして住宅設備が接続されている。住宅設備には、家電や照明などの複数の電力機器が含まれる。また、住宅設備には、蓄電池や充電ステーションなどが含まれてもよい。また、図１（Ａ）の例では、表記を簡単にするため、ＥＶと電力ルータとを直接接続しているが、充電ステーションを介してＥＶと電力ルータとが接続されてもよい。このように設備の種類は任意である。以下の説明では、設備の種類を具体的に設定して説明を行うことがあるが、本実施形態の適用範囲がその例に限定されることはない。

本実施形態では、マイクログリッド１０のように、電力ライン１４及び通信ライン１５を束ねた複合ラインでリンクを構成し、電力ルータ１２ａ、…、１２ｈをノードとして、ノード同士をリンクで接続した複合ネットワークシステムを想定する。

以下では、説明の都合上、設備１０１ａ、…、１０１ｉ及びノード１０２ａ、…、１０２ｍで構成された図１の複合ネットワークシステム１００を例に説明を進める。図１の例では、マイクログリッド１０を複合ネットワークシステム１００に対応付けて表記しているが、複合ネットワークシステム１００は、単一のマイクログリッド、或いは、複数のマイクログリッドが直接的に接続された系の全体に対応付けられうる。ここで、直接的に接続とは、電力系統の配電線を経由せずローカルに接続されることを意味する。

なお、複合ネットワークシステム１００においてＡＣ動作エリアとＤＣ動作エリアとを分ける場合には、図２に示すようなシステム構成に変形されうる。図２は、交流（ＡＣ）動作エリアと直流（ＤＣ）動作エリアとが混在した複合ネットワークシステムの一構成例を示した模式図である。

図２の例では、ＡＣ動作エリアＲ１、ＤＣ動作エリアＲ２が分けられている。また、図１のシステム構成に含まれるノード１０２ｂ、１０２ｅが、図２のシステム構成ではノード２０２ｂ、２０２ｅに置き換えられている。ノード２０２ｂ、２０２ｅは、上記の電力ルータとは異なり、隣接する他のノード及び設備から接続される電力ラインの接続ポートを直結した簡易的なノード構成を有する。ノード１０２ｂ、１０２ｅと、ノード２０２ｂ、２０２ｅとの違いについては後述する。

設備１０１ａ、…、１０１ｉは、アンテナを有する終端装置、発電機、及び蓄電池を有する。終端装置は、無線通信機能を有するコンピュータである。発電機は、再生可能エネルギーを利用して発電する発電設備の一例である。蓄電池は、電力を蓄える蓄電設備の一例である。ノード１０２ａ、…、１０２ｍは、蓄電池などの蓄電設備を有する電力及び情報通信制御装置である。

以下の説明において、設備１０１ａ、…、１０１ｉを設備＃ａ、…、＃ｉと表記する場合がある。また、ノード１０２ａ、…、１０２ｍをノード＃ａ、…、＃ｍと表記する場合がある。また、ノード＃ｘ、＃ｙ（ｘ、ｙはａ、…、ｍのいずれか）を結ぶリンクをリンク＃ｘ−ｙと表記する場合がある。

ノード＃ａ、…、＃ｍは、複合ネットワークシステム１００の電力状態に応じて電力の流れを制御する。複合ネットワークシステム１００は、例えば、図１の（Ｂ）に示す状態Ａ−Ｃの電力状態をとりうる。状態Ａは、全ての設備及びノードがＤ（蓄電量が閾値Ｔｈ未満）の状態である。状態Ｂは、１以上の設備又はノードがＵ（蓄電量が閾値Ｔｈ以上）の状態である。状態Ｃは、全ての設備及びノードがＵの状態である。Ｔｈは、例えば、所定蓄電量の２０％となるように事前に設定される。

複合ネットワークシステム１００の電力状態が状態Ｂにあるとき、全設備及びノードによる総消費電力が全設備による総発電量を上回り、全設備及びノードの蓄電量が閾値Ｔｈ１以下になると、電力状態が状態Ｂから状態Ａへと遷移する。逆に、全設備による総発電量が全設備及びノードによる総消費電力を上回り、全設備及びノードの蓄電量が閾値Ｔｈ２以上になると、電力状態が状態Ｂから状態Ｃへと遷移する。

複合ネットワークシステム１００の電力状態が状態Ｃにある場合、ノード＃ａ、…、＃ｍは、ノード間で電力を融通するための電力制御を実施しなくてもよい。この場合、各設備及び各ノードが自ら蓄えている電力又は自ら発電した電力を消費に充てる。各設備及び各ノードが電力を消費して１以上の設備又はノードの蓄電量が閾値Ｔｈ１以下になると、電力状態が状態Ｃから状態Ｂへと遷移する。状態Ｂでは、消費電力より発電量が多い状態Ｕの設備から状態Ｄのノード又は設備へと電力が融通される。

各ノードは、設備の状態（Ｕ又はＤ）及び他ノードの状態（Ｕ又はＤ）に関する情報（状態情報）を保持している。ノード及び設備の状態情報は、有線（通信ライン）又は無線の通信手段を用いてやり取りされる。状態情報のやり取りを実施するタイミングは、事前設定された一定周期のタイミングでもよいし、事前設定された所定の日時でもよいし、或いは、所定数（例えば、１つ、或いは、ノード及び設備の総数の５％相当数など）のノード又は設備に状態遷移が生じたタイミングでもよい。

各ノードは、他ノード及び設備の状態情報を保持しているため、複合ネットワークシステム１００の電力状態（状態Ａ−Ｃ）を判断しうる。また、電力状態が状態Ｂにあるとき、各ノードは、Ｕの状態にあるノード又は設備と、Ｄの状態にあるノード又は設備との組み合わせに基づく所定の特定ロジックに従って、電力の供給元及び供給先と、電力の供給経路とを特定しうる。そして、各ノードは、特定した供給経路に基づいて電力の流れを自律的に制御し、複合ネットワークシステム１００内で電力を融通しうる。

複合ネットワークシステム１００では情報通信ネットワークと電力ネットワークとが融合しているため、各ノードは、自身の電力消費量、及び、自身に接続された設備の電力消費量及び／又は蓄電量を瞬時に把握でき、また、情報通信ネットワークを介して、他のノード及び他のノードに接続された設備の電力消費量及び蓄電量を瞬時に把握できる。

従って、複合ネットワークシステム１００では、電力ネットワークと物理的に独立して存在する情報通信ネットワークを経由して情報収集を行う従来のネットワーク構成に比べ、桁違いに短時間で電力変動などの情報収集を行うことができる。

例えば、ＥＶの普及が進み、多くのＥＶがノードに接続されることが予想されるが、上記の複合ネットワークシステム１００を適用すれば、ＥＶの充電開始時及び終了時に生じる瞬時の大きな電力負荷変動に対しても、その電力負荷変動を事前に予測することや、その電力負荷変動に対して瞬時に応答して電力の実時間制御を実現することによって、電力供給の安定化を実現することが可能になる。さらに、情報通信ネットワークが消費する電力量も従来のネットワーク構成に比べて低減されうる。

後述するように、各ノードには、電力の流れを制御する要素（例えば、電力ＡＤＭなど）及び情報通信の流れを制御する要素（例えば、光ＡＤＭなど）が含まれる。これらの要素を含む各ノードのハードウェアが消費する電力も、電力の流れ及び情報通信の流れ（トラヒック）に応じて変動するが、複合ネットワークシステム１００では、その変動量も実時間でセンシングできる。そのため、各ノードは、自身が消費する電力の変動量を補償して安定した電力供給を実現できる。つまり、電力ネットワークと情報通信ネットワークとの物理トポロジを一致させることにより、ネットワークに接続される設備だけでなく、ネットワークを構成するノードを含めた全体の電力消費を実時間で把握でき、その電力消費を補償するフィードバック制御が可能となる。結果として、情報通信ネットワークが消費する電力消費量の更なる低減と、より安定な電力供給とが同時に実現されうる。

なお、図２に示すようにＡＣ動作エリアとＤＣ動作エリアとを分けた場合についても上述した複合ネットワークシステム１００の効果が得られる。また、単一のマイクログリッドに複合ネットワークシステム１００の構成を適用する場合だけでなく、複数のマイクログリッドをローカル接続したネットワーク構成に適用する場合についても、上述した効果が得られる。このような変形例についても当然に本実施形態の技術的範囲に属する。

（ノードの構成例）
上記の各ノードが有する機能は、例えば、図３に示した電力及び情報通信制御装置１０２により実現される。図３は、ノード（電力及び情報通信制御装置）の一構成例を示したブロック図である。

図３に示すように、電力及び情報通信制御装置１０２は、通信制御部１２１、動作制御部１２２、電力制御部１２３、及び蓄電部１２４を有する。

電力及び情報通信制御装置１０２は、３本の複合ラインＬ１、Ｌ２、Ｌ３に接続される。複合ラインＬ１、Ｌ２、Ｌ３は、例えば、メタル線で構成される電力ラインと、光ファイバコードで構成される通信ラインとを束ねた複合ケーブル（図３（Ａ）参照）で構成されうる。但し、複合ラインＬ１、Ｌ２、Ｌ３の構成はこれに限定されず、通信ライン及び電力ラインの本数、素材、形状は任意に変形でき、通信ラインと電力ラインとが一体でなくてもよい。

複合ラインＬ１、Ｌ２、Ｌ３から引き出された電力ライン１２５ａ、１２５ｂ、１２５ｃは、電力制御部１２３に接続される。複合ラインＬ１、Ｌ２、Ｌ３から引き出された通信ライン１２６ａ、１２６ｂ、１２６ｃは、通信制御部１２１に接続される。なお、電力ライン１２５ａ、１２５ｂ、１２５ｃは、銅線又は超伝導線など構成されうる。超伝導線を利用することで、更なる省電力化が実現されうる。通信ライン１２６ａ、１２６ｂ、１２６ｃは、光ファイバコードで構成されうる。

なお、電力制御部１２３に電力ライン１２５ａ、１２５ｂ、１２５ｃを接続する各接続ポートには、それぞれＡＣ又はＤＣを印加することが可能である。そのため、ＡＣ動作エリアとＤＣ動作エリアとを混在した図２のシステム構成を実現することができる。また、ＤＣ動作エリアに含まれる各ノードについては、電力制御部１２３を省略し、電力ライン１２５ａ、１２５ｂ、１２５ｃの接続ポートを直結した簡易構成にしてもよい。例えば、上述したノード２０２ｂ、２０２ｅ（図２を参照）は、電力制御部１２３を搭載せず、電力ライン１２５ａ、１２５ｂ、１２５ｃの接続ポートを直結した構成を有する。つまり、上述したノード１０２ｂ、１０２ｅとノード２０２ｂ、２０２ｅとの大きな違いは、電力制御部１２３によるインテリジェントな電力制御機能の有無にある。

通信制御部１２１は、アンテナ１２８を利用して無線通信を行うための無線Ｉ／Ｆ（Interface）１２７を有する。無線Ｉ／Ｆ１２７は、通信制御部１２１を流れる情報信号をＲＦ（Radio Frequency）信号に変換して無線送信しうる。また、無線Ｉ／Ｆ１２７は、複合ネットワークシステム１００を構成するノード群で自律分散型無線ネットワーク（アドホックネットワーク）を構築しうる。この機能により、隣接ノードの故障やリンクの切断などが生じても情報通信サービスの提供が可能になる。

通信制御部１２１は、複合ラインＬ１、Ｌ２、Ｌ３の通信ラインを介して送受信される情報信号の流れを制御する。例えば、通信制御部１２１は、光ＡＤＭ（Add Drop Multiplexer）で構成されうる。光ＡＤＭは、複数の信号を１本のストリームに束ねる機能、及び１本のストリームを複数の信号に分離する機能を有する。光ＡＤＭの構成例については後述する。なお、通信制御部１２１としてルータを利用してもよい。ルータは、入力された信号をいずれのポートに出力するかを調整する機能を有する。

電力制御部１２３は、複合ラインＬ１、Ｌ２、Ｌ３の電力ラインを介して送受される電力の流れを制御する。例えば、電力制御部１２３は、電力ＡＤＭで構成されうる。電力ＡＤＭの構成例については後述する。なお、電力制御部１２３として、電力ＡＤＭの代わりに、３つの電力ラインの接続ポートを銅線などで接続する単純な接続構成を採用してもよい。この接続構成を採用した場合、各接続ポートに繋がる電力機器の負荷が変動しても、接続ポートの切り離しや、その接続ポートを流れる電力の制御は実施されない。また、各接続ポートに繋がる電力機器に等しく負荷変動の影響が及ぶが、時間の経過に伴って次第に安定な状態に落ち着くため、負荷変動が小さい環境では上記の接続構成で十分なケースがある。また、上記の接続構成はノードのコスト低減に寄与する。

動作制御部１２２は、他ノードとの間で、複合ネットワークシステム１００の構成に関する情報（例えば、上述した各ノード及び設備の状態情報など）を交換するための処理を実行する。例えば、動作制御部１２２は、通信制御部１２１を介して、接続された設備から状態情報を取得し、自らの状態情報と共に他ノードへ送信する。このとき、他ノードから受信した状態情報が併せて送信されてもよい。また、動作制御部１２２は、通信制御部１２１を介して、他ノードから状態情報を受信する。なお、状態情報の送受信は、有線及び無線の一方又は両方で実施されうる。

例えば、動作制御部１２２は、自ノード及び自ノードに接続された各電力機器（設備）の電力消費量や蓄電量などの状態を監視する。状態の監視は、例えば、ノードや電力機器に搭載されたセンサ又は付属するセンサにより取得されるセンサデータに基づいて実施される。センサデータは、動作制御部１２２により収集され、通信制御部１２１を介して他ノードに伝送される。一方、他ノードのセンサデータは、通信制御部１２１を介して動作制御部１２２により取得される。動作制御部１２２は、センサデータの解析処理及び信号処理を実行して電力制御情報を生成し、その電力制御情報を示す制御信号を電力制御部１２３に向けて出力する。このように、動作制御部１２２を介して通信制御部１２１と電力制御部１２３とが協調して動作するため、電力機器の負荷変動に対しても瞬時に対処することが可能になる。

また、動作制御部１２２は、各ノードの状態情報に基づいて、複合ネットワークシステム１００の電力状態（図１（Ｂ）参照）を判定する。電力状態が状態Ｂの場合、動作制御部１２２は、所定の決定ロジックに基づいて電力制御部１２３を制御し、電力ライン１２５ａ、１２５ｂ、１２５ｃを流れる電流の出力方向及び量を調整する。電力状態が状態Ｃの場合、動作制御部１２２は、ノード間で電力を融通するための電力制御を停止する。

また、動作制御部１２２は、複合ネットワークシステム１００の物理的なネットワークトポロジ（物理トポロジ）とは異なる論理的なネットワークトポロジ（論理トポロジ）を設定する機能（仮想ネットワーク設定機能）を有していてもよい。論理トポロジの設定については後述する。なお、動作制御部１２２は、通信ラインを介して接続した他ノードと連携して分散コンピューティング環境を提供してもよい。

上記のような動作制御部１２２の機能は、例えば、次のようなコンピューティング回路により実現される。コンピューティング回路は、例えば、プロセッサ、メモリ、及び接続Ｉ／Ｆを有する。プロセッサは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などであってよい。メモリは、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、フラッシュメモリなどであってよい。

接続Ｉ／Ｆは、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）ポート、ＩＥＥＥ１３９４ポート、ＳＣＳＩ（Small Computer System Interface）などであってよい。接続Ｉ／Ｆには、例えば、タッチパネルなどの入力インターフェース、プリンタ、及び可搬性の記録媒体が接続されうる。この記録媒体は、例えば、磁気記録媒体、光ディスク、光磁気ディスク、半導体メモリなど、コンピュータにより読み取り可能な非一時的記録媒体であってよい。プロセッサは、この記録媒体に格納されたプログラムを読み出してメモリに格納し、メモリから読み出したプログラムに従ってコンピューティング回路の動作を制御しうる。

電力及び情報通信制御装置１０２の蓄電部１２４は、例えば、蓄電池で構成される。蓄電部１２４には、電力制御部１２３を流れる電力の一部が蓄電される。また、蓄電部１２４に蓄えられた電力は、動作用の電力として、通信制御部１２１、動作制御部１２２、及び電力制御部１２３に供給される。

上記のように、電力及び情報通信制御装置１０２では、通信制御部１２１及び電力制御部１２３の制御が動作制御部１２２に集約されている。また、電力及び情報通信制御装置１０２では、通信制御部１２１及び電力制御部１２３で電源（蓄電部１２４）を共用している。そのため、光ＡＤＭと電力ＡＤＭとを別々のユニットとして構成し、それぞれに制御手段及び電源を設けている従来の電力ルータに比べて、より少ないハードウェア要素でノードを構築できる。そのため、個々のノード単体で見ても、制御手段及び電源の共用は省電力化及びコスト削減に寄与する。

また、システム全体として見た場合、各ノード内で情報ノードの機能と電力ノードの機能とが融合されているため、各ノードで収集される電力負荷変動のセンサデータを即時に他ノードへと伝送でき、また、他ノードから電力負荷変動のセンサデータを即時に受け取って解析でき、その場で電力制御に反映させることが可能になる。その結果、瞬時に大きな電力負荷変動が生じた場合でもシステム全体として即座に対処することが可能になり、電力供給の安定化を実現することができる。

もちろん、両機能の融合により情報通信及び電力のインフラを個別に整備する場合に比べてシステムの導入コスト及び運用管理コストを低減でき、さらに、各ノードの消費電力が低減されることでシステム全体の省電力化も実現される。また、両機能の融合によりセンサデータや電力制御情報を伝送する伝送経路長が短くなるというメリットもある。このメリットにより、情報通信にかかるコストの低減や消費電力の低減が実現される。このように、上記のノード構成を適用することで上記の利点を同時に享受することができる。

なお、通信制御部１２１に光ＡＤＭを採用し、電力及び情報通信制御装置１０２に電力ＡＤＭを採用する場合、電力制御用パワートランジスタと通信制御用高周波トランジスタとを一体化した４端子型トランジスタ（第一のゲートで電力制御、第二のゲートで通信制御を実施する単一トランジスタ素子）を適用すれば、さらに省電力化されうる。その他の電子回路についても共用化を進めることで更に電力消費を抑えることができる。

（電力及び情報通信制御のシナリオ）
上述したように、本実施形態に係るノードは、ネットワークに接続されている電力機器の電力負荷変動を瞬時に補償し、接続されている各電力機器に対する電力供給の高い安定性を実現するための特徴的な機能を有する。この特徴的な機能により、電力供給量や電力供給経路を自律適応的に制御することが可能になる。このような特徴的な機能がシステムで果たす役割及びその機能により得られる様々なメリットについて、図１に示したシステム構成例を参照しながら、具体的なシナリオに沿って、さらに説明する。

このシナリオでは、ＥＶの充電ステーションや生活家電などの電力機器（負荷）、ソーラーパネルなどの再生可能エネルギー発電源（電源）、及び余剰電力を蓄積可能な蓄電池が、ノード群及びリンクで接続されたマイクログリッド１０を想定する。

以下、マイクログリッド１０において、符号１１ｄ１のＥＶは、充電ステーションを介して符号１２ｄのノードに接続されているものとする。また、符号１２ｄのノードには、符号１１ｄ２の蓄電池が接続されているものとする。この蓄電池からＥＶへの充電が開始されると、瞬時に１０ＫＷ（例えば、４００Ｖ・２５Ａ）級の大電力が消費される。一方で、ＥＶへの充電終了時には電力消費が停止する。そのため、充電開始時及び終了時に電源電圧の大きな変動が生じる。急速充電の場合、瞬時の電力負荷変動は更に大きくなる。このような電力負荷変動は、例えば、周辺の電力機器（符号１１ｂの住宅設備など）に対する電力供給の安定を阻害する。

上記のような電力変動を吸収できるほど大容量の蓄電池（例えば、蓄電池１１ｃ）がマイクログリッド１０内に配置されていれば、電力供給の安定化が期待できる。但し、その蓄電池の容量と充放電能力（単位時間当たりの充放電容量）では賄いきれない負荷変動が生じ、さらに、各ノードの電力ルータによる電力制御が瞬時の電力変動に追いつかない場合、周辺の電力機器（符号１１ｂの住宅設備や他のノード１２ｅ）への電力供給が滞るなどの弊害が生じうる。

上述した電力及び情報通信制御装置１０２の構成又はその変形例を適用したノードを採用すれば、マイクログリッド１０内の充電ステーションがＥＶの充電を開始した際に生じる瞬時の電力負荷変動が各ノードのセンシング・モニター機能によって瞬時に認識される。また、センシング・モニター機能により取得される情報は、動作制御部１２２によって解析され、充電を開始した充電ステーション（例えば、符号１１ｄ１のＥＶを充電する充電ステーション）に対して、蓄電池１１ｃから供給される電力量を一定レベルに制限するために利用されうる。また、この情報は、ノード間で瞬時にやり取りされ、マイクログリッド１０内で蓄電池１１ｃに他の電力機器を接続しているノード（例えば、符号１２ｂ、１２ｅのノード）に対して、他の電力機器と蓄電池１１ｃとの接続を切り離し、上記の充電ステーションと接続されていない他の蓄電池（例えば、蓄電池１１ｆ）に接続し直す指令を発信するために利用されうる。

すなわち、上述した電力及び情報通信制御装置１０２の構成を適用すれば、電力負荷のダイナミックかつ瞬間的な変動に応じて、マイクログリッド１０内で、どの電力機器をどの蓄電池と接続するか、既に蓄電池に接続されている各電力機器の充放電量をどのようにして適切に制御するかを決定するための情報を瞬時にノード間でやり取りし、その接続及び充放電量の制御を瞬時に実行することが可能になる。その結果、マイクログリッド１０内で全ての電力機器に対して常に安定した電力を自律適応的に供給することができる。このことは、情報通信ネットワークがマイクログリッド１０内に閉じて完備されていること、並びに、電力機器の負荷変動に関する情報収集から、それに応じた電力安定化供給のための制御指令情報の発信までを極めて短時間に完結できることにより得られる効果であり、物理的に電力ネットワークと情報通信ネットワークとが独立に存在するために大きな信号遅延を伴う従前のマイクログリッドでは達成できなかった効果である。また、電力変動に備えるために大容量の蓄電池を備えていた従前のマイクログリッドに比べ、大容量の蓄電池が必ずしも必要ではなくなる分、システムの導入コストや運用コストを抑えることができ、さらに、大容量の蓄電池を稼働させる際に生じる電力損失を低減でき、システム全体の消費電力を抑制する効果も得られる。

（光ＡＤＭの構成例）
ここで、図４を参照しながら、通信制御部１２１に適用可能な光ＡＤＭの構成について説明する。図４は、光ＡＤＭの構成例を示した模式図である。ＴＤＭ（Time Division Multiplexing）方式の場合、光ＡＤＭの構成は図４（Ａ）のようになる。ＷＤＭ（Wavelength Division Multiplexing）方式の場合、光ＡＤＭの構成は図４（Ｂ）のようになる。なお、図４に示した光ＡＤＭの構成は一例であり、この構成以外の光ＡＤＭを通信制御部１２１に適用することも可能である。

図４（Ａ）に示すように、ＴＤＭ方式の光ＡＤＭは、電気／光変換器１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ、及び電気ＳＷ（Switch）１２１ｄを有する。

例えば、時間軸上で光信号を多重した光多重信号が通信ライン１２６ｂから光ＡＤＭに入力され、各光信号を分離して通信ライン１２６ａ、１２６ｃに分配する場合、光ＡＤＭは次のように動作する。

まず、光多重信号が電気／光変換器１２１ｂで電気信号に変換され、電気ＳＷ１２１ｄで各光信号に対応する信号成分に分離される。このとき、電気ＳＷ１２１ｄには、各光信号に対応するタイムスロットを指定する制御信号が入力され、電気信号のうち各タイムスロットに対応する信号成分が分離される。それら信号成分は、それぞれ対応する電気／光変換器１２１ａ、１２１ｃに入力されて光信号に変換され、通信ライン１２６ａ、１２６ｃを介して伝送される。

他の例として、通信ライン１２６ａ、１２６ｂを介して光ＡＤＭに入力される光信号を多重して光多重信号を生成し、その光多重信号を通信ライン１２６ｃへと出力する場合、光ＡＤＭは次のように動作する。

まず、光信号が電気／光変換器１２１ａ、１２１ｂで電気信号に変換され、それら電気信号が電気ＳＷ１２１ｄで多重される。このとき、電気ＳＷ１２１ｄには、各電気信号に対応するタイムスロットを指定する制御信号が入力され、各タイムスロットに各電気信号を割り当てることで電気信号が多重される。多重後の電気信号は、電気／光変換器１２１ｃで光信号に変換され、通信ライン１２６ｃを介して伝送される。

図４（Ｂ）に示すように、ＷＤＭ方式の光ＡＤＭは、光ＳＷ１２１ｅ、ＡＷＧ（Arrayed Waveguide Grating）１２１ｆ、１２１ｇ、及び光増幅器１２１ｈ、１２１ｉを有する。

例えば、通信ライン１２６ｂから光多重信号が入力される場合、その光多重信号は光増幅器１２１ｈで増幅され、ＡＷＧ１２１ｆで各波長の信号成分に分離される。また、制御信号で指定された波長の信号成分が光ＳＷ１２１ｅで分離され、分離された信号成分が通信ライン１２６ａへ出力される。残りの信号成分は、ＡＷＧ１２１ｇで多重され、光増幅器１２１ｉで増幅されて通信ライン１２６ｃへと出力される。

光信号を多重する場合には、光ＳＷ１２１ｅを介して入力される光信号がＡＷＧ１２１ｇで多重される。なお、上記の光ＡＤＭの説明では、回線設定を行うクロスコネクト（ＸＣ）としての動作を説明したが、レイヤ２スイッチ（例えば、イーサースイッチ）又はレイヤ３スイッチ（ＩＰルータ）の機能を追加し、伝達される信号のフレーム処理やパケット処理によって、信号のルーティング処理を行うように変形することもできる。このような変形例も当然に本実施形態の技術的範囲に属する。

（電気ＡＤＭの構成例）
次に、図５を参照しながら、電力制御部１２３に適用可能な電気ＡＤＭの構成について説明する。図５は、電気ＡＤＭの一構成例を示した模式図である。なお、図５に示した電気ＡＤＭの構成は一例であり、この構成以外の電気ＡＤＭを電力制御部１２３に適用することも可能である。

図５に示すように、電気ＡＤＭは、ＡＣ／ＤＣ変換器１２３ａ、１２３ｂ、１２３ｃ、絶縁型ＤＣ／ＤＣ変換器１２３ｄ、１２３ｅ、１２３ｆ、及び３巻線トランス１２３ｇを有する。なお、この例では、電力ライン１２５ａ、１２５ｂ、１２５ｃが３ポートの入出力として用いられる。３ポートは、それぞれ独立にＤＣ又はＡＣとすることができる。ＤＣのポートに対してはＡＣ／ＤＣ変換器が不要になる。

この電気ＡＤＭは、方形波の電圧を各ポートに印加し、ポート間の方形波電圧の位相差を調整することで、各ポートへの入出力電流の大きさと方向を制御できるようにする仕組みを有している。この電気ＡＤＭを採用する場合、動作制御部１２２は、状態Ｕの設備又はノードから、状態Ｄの設備又はノードに電流が流れるように、制御信号を利用して各ポートに印加する方形波電圧の位相を制御する。

（物理ネットワークの構成例）
ここで、図６を参照しながら、電力及び情報通信制御装置１０２をノードに適用した場合に実現される物理ネットワークの構成（複合ネットワークの物理的な構成）について説明する。図６は、物理ネットワークの構成例を示した模式図である。

既に説明したように、複合ネットワークシステム１００では、通信ラインと電力ラインとを融合した複合ラインを利用してノード同士を接続している。また、上記の電力及び情報通信制御装置１０２を適用することで、各ノードは隣接する３つのノードと複合ラインで接続されうる。そのため、上記の電力及び情報通信制御装置１０２を適用することで、図６（Ａ）−（Ｃ）に示すようなスター型、リング型、メッシュ型の物理トポロジを構築できる。

（論理トポロジの更新）
図６に示したスター型、リング型、メッシュ型の物理トポロジを組み合わせることで、複合ネットワークを大規模化することができる。また、複合ネットワークシステム１００に対して複数の論理トポロジを設定し、論理トポロジを単位として電力の流れ及び情報信号の流れを制御する仕組みを複合ネットワークシステム１００に導入してもよい。

論理トポロジは電力ネットワークと情報通信ネットワークとで独立にそれぞれに最適なトポロジに適時更新することが可能である。そのため、ノード又はリンクに障害が発生したとき、障害箇所を回避するように論理トポロジを更新することで、障害発生による影響を最小化し、電力サービス及び情報通信サービスの継続的な提供が可能になる。

また、上記の複合ネットワークシステム１００では、有線及び無線の通信手段の少なくとも一方を利用してノード同士が連携し、各ノードが他ノードの状態情報を保持しているため、論理トポロジを自律的に更新する仕組みを実現可能である。つまり、災害が発生したときなど、一部のノードや設備が故障した場合にも、残ったノードや設備で自律的に複合ネットワークの機能を回復することが可能である（リジリエンスの実現）。

以下、図７及び図８を参照しながら、具体的な論理トポロジの更新方法について説明する。図７は、障害発生時の論理トポロジ更新動作の一例を示した概念図である。図８は、論理トポロジの更新方法を例示した図表である。

図７（Ａ）には、障害が発生する前の状態（正常状態）における複合ネットワークシステム１００の論理トポロジＧ１、…、Ｇ４が示されている。論理トポロジの設定方法は任意であるが、例えば、１つの論理トポロジに含まれるノード数や設備数に上限を設けることや、同じ論理トポロジに含まれるノード同士がリンクで接続されていることなどを条件として各論理トポロジが設定される。

図７（Ａ）の例では、ノード＃ｆ、＃ｇ、＃ｈ及びこれらに接続された設備が論理トポロジＧ１に含まれ、ノード＃ｃ、＃ｄ、＃ｅ及びこれらに接続された設備が論理トポロジＧ２に含まれ、ノード＃ｊ、＃ｋ、＃ｌ、＃ｍが論理トポロジＧ３に含まれ、ノード＃ａ、＃ｂ、＃ｉ及びこれらに接続された設備が論理トポロジＧ４に含まれている。ノード＃ｍに障害が発生すると、論理トポロジは図７（Ｂ）のように更新される。

各ノードは、隣接する他ノードとの間で状態情報のやり取りを実施している。隣接する他ノードに障害が発生すると、その他ノードから状態情報が受信されなくなる。また、ノード同士を接続するリンクに障害が発生した場合も、そのリンクで接続されたノード間で状態情報のやり取りが行えなくなる。そのため、各ノードは、状態情報の受信成否に基づいて障害箇所を特定することができる。

図７（Ｂ）の例では、ノード＃ｊ、＃ｋ、＃ｌが、ノード＃ｍにおける障害発生を特定する。ノード＃ｊ、＃ｋ、＃ｌは、障害箇所（ノード＃ｍ）を示す情報（障害通知）を報知する。なお、リンクの故障であるか、ノードの故障であるかを判定する方法としては、例えば、故障が疑われるノードに無線信号を送信し、そのノードから送信されるべき応答確認が受信できたときに、リンクの故障であると判定する方法が適用できる。また、故障が疑われるノードに隣接する全てのノードから、そのノードを示す障害通知が報知されている場合に、そのノードに故障が発生していると判定する方法が適用できる。

図７（Ｂ）の例では、障害が発生したノード＃ｍを含む論理トポロジＧ３が削除され、論理トポロジＧ１にノード＃ｌが追加され、論理トポロジＧ２にノード＃ｋが追加されている。また、ノード＃ｊを追加した論理トポロジＧ４が新たな論理トポロジＧ３に設定されている。論理トポロジの更新は、所定の設定ロジックに従って全てのノードを複数の論理トポロジに再分割する方法で行われてもよいし、障害ノードを含む論理トポロジを解体して、障害ノード以外のノードを他の論理トポロジに振り分ける方法で行われてもよい。

図７（Ａ）の論理トポロジ構成において、ノード障害だけが発生した場合、リンク障害及びノード障害が共に発生した場合、及び、リンク障害だけが発生した場合について、論理トポロジの更新例を図８の表に纏めた。図８の表は、障害発生状況の欄、障害箇所の欄、及び論理トポロジの欄で構成されている。

障害発生状況の欄が「障害なし」の行は、図７（Ａ）の正常状態に対応する。また、障害箇所の欄には「なし」、論理トポロジの欄には「Ｇ１｛ｆ，ｇ，ｈ｝、Ｇ２｛ｃ，ｄ，ｅ｝、Ｇ３｛ｊ，ｋ，ｌ，ｍ｝、Ｇ４｛ａ，ｂ，ｉ｝」と記載されている。例えば、Ｇ１｛ｆ，ｇ，ｈ｝は、論理トポロジＧ１に、ノード＃ｆ、＃ｇ、＃ｈ及びそれらに接続された設備が含まれることを示している。

障害発生状況の欄が「ノード障害」の行は、ノード障害だけが発生した場合に対応する。図８の例において、障害箇所の欄には「Ｎｏｄｅ：｛ｍ｝、Ｌｉｎｋ：なし」と記載されている。これはノード＃ｍに障害が発生したことを示し、図７（Ｂ）の状態に対応する。また、論理トポロジの欄には「Ｇ１｛ｆ，ｇ，ｈ，ｌ｝、Ｇ２｛ｃ，ｄ，ｅ，ｋ｝、Ｇ３｛ａ，ｂ，ｉ，ｊ｝」と記載されている。

障害発生状況の欄が「リンク障害、ノード障害」の行は、リンク障害及びノード障害が共に発生した場合に対応する。図８の例において、障害箇所の欄には「Ｎｏｄｅ：｛ｌ｝、Ｌｉｎｋ：｛ｌ−ｍ｝」と記載されている。これはノード＃ｌ及びリンク＃ｌ−ｍに障害が発生したことを示している。この場合、図８の例では、論理トポロジＧ１、Ｇ２、Ｇ４は変更されず、論理トポロジＧ３からノード＃ｌが削除されている。

障害発生状況の欄が「リンク障害」の行は、リンク障害だけが発生した場合に対応する。図８の例において、障害箇所の欄には「Ｎｏｄｅ：なし、Ｌｉｎｋ：｛ｆ−ｇ，ｆ−ｋ｝」と記載されている。これはリンク＃ｆ−ｇ、＃ｆ−ｋに障害が発生したことを示している。この場合、図８の例では、論理トポロジＧ２−Ｇ４は変更されず、論理トポロジＧ１が、ノード＃ｆ及びそれに接続された設備を含む論理トポロジＧ１−１と、ノード＃ｇ、＃ｈ及びそれらに接続された設備を含む論理トポロジＧ１−２に分割されている。

上記の更新方法は一例であり、変更される論理トポロジの数が最小になる条件や、論理トポロジに追加されるノードの上限数などの条件に基づいて論理トポロジが更新されてもよい。また、障害の発生時だけでなく、新たなノードや設備が追加されたり、既存のノードや設備が削除される場合も同様に論理トポロジが更新される。

また、更新前の論理トポロジについての情報を各ノードが保持しておき、ノード復旧後に元の論理トポロジ構成に戻してもよい。元の論理トポロジ構成に戻ることで、ノード復旧時に、故障前のネットワーク運用を容易に再開できるようになる。また、ノードを復旧させる方法として、例えば、ノード機能を搭載した車両を故障ノードの設置場所に配車し、故障ノードと入れ替える仕組みを適用できる。この仕組みを適用することで迅速なネットワーク機能の復旧が可能になる。

なお、複合ネットワークシステム１００では電力ネットワーク及び情報通信ネットワークの物理トポロジは重なっているが、論理トポロジは互いに独立に設定されてもよい。例えば、リンク障害によりノード間の通信ラインが切断されていても、無線通信によりノード間の通信が可能な場合がある。特に、複合ネットワークシステム１００のノード群は自律分散型無線ネットワークを構築できるため、災害時などでも無線通信を利用して情報通信ネットワークの論理トポロジを維持できることがある。このような構成により、両ネットワークの論理トポロジを独立に設定することで柔軟なネットワーク運用が実現されうる。

（ノードの動作例）
ここで、図９を参照しながら、論理トポロジに関連して電力及び情報通信制御装置１０２（ノード）が実行する処理の流れを説明する。図９は、ノードの動作例を示したフロー図である。

（Ｓ１０１）動作制御部１２２は、自らが所属する論理トポロジ内の各ノードについての状態情報に基づいて電力制御部１２３の動作を制御する（Ｓ１０１）。なお、Ｓ１０１の処理とＳ１０２以降の処理とは同時並行で実行されてもよい。

（Ｓ１０２）動作制御部１２２は、論理トポロジに対するノードの追加又は削除があるかを判定する。ノードの追加は、例えば、そのノードから送信される状態情報が受信された場合に検知される。ノードの削除は、例えば、そのノードから送信されるべき状態情報が受信されない場合に検知される。ノードの追加又は削除がある場合、処理はＳ１０７へと進む。一方、ノードの追加又は削除がない場合、処理はＳ１０３へと進む。

（Ｓ１０３）動作制御部１２２は、他ノードから障害通知を受けたか否かを判定する。なお、障害通知は、障害ノードに隣接する各ノードから、有線又は無線通信により直接的又は間接的に他ノードへと伝送される。障害通知を受けた場合、処理はＳ１０７へと進む。一方、障害通知を受けていない場合、処理はＳ１０４へと進む。

（Ｓ１０４、Ｓ１０５）動作制御部１２２は、隣接ノードとの通信成否に基づいて障害検知を実施する。隣接ノードに障害が検知された場合、処理はＳ１０６へと進む。一方、隣接ノードに障害が検知されない場合、処理はＳ１０１へと進む。

（Ｓ１０６）動作制御部１２２は、障害の発生及び障害箇所を他ノードに通知する。例えば、動作制御部１２２は、障害が発生した障害箇所を示す障害通知を無線又は有線通信により他ノードに送信する。

（Ｓ１０７）動作制御部１２２は、他ノードと物理ネットワークに関する情報（例えば、障害のあるノード、障害のあるリンク、正常なノード、正常なリンク、追加されたノード、追加されたリンク、削除されたノード、及び削除されたリンクの情報）を交換し、現在の物理ネットワーク構成に基づいて論理トポロジを再構築する（図７、図８を参照）。Ｓ１０７の処理が完了すると、処理はＳ１０１へと進む。

以上、添付図面を参照しながら本発明の一実施形態について説明したが、本発明の適用範囲はここで説明した例に限定されない。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、各種の変更例又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技術の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上記の説明では、複合ケーブルを３本接続できる３ポートのノードを示したが、Ｎポート（Ｎ≧４）のノード構成に変形することも可能である。

以上の通り、本実施形態によれば、電力の流れを制御する機能と、有線系及び無線系による情報通信の流れを制御する機能とが相互に連携して好適な電力の伝送及び配電を自律的及び適応的に実現される。また、電力の流れを制御するハードウェア資源と情報通信の流れを制御するハードウェア資源とが共用化されるため、個々のノード単体で見ても、それらハードウェア資源による電力消費が従来に比べて低減される。

また、システム全体として見た場合、各ノード内で情報ノードの機能と電力ノードの機能とが融合されているため、各ノードで収集される電力負荷変動のセンサデータを即時に他ノードへと伝送でき、また、他ノードから電力負荷変動のセンサデータを即時に受け取って解析でき、その場で電力制御に反映させることが可能になる。その結果、瞬時に大きな電力負荷変動が生じた場合でもシステム全体として即座に対処することが可能になり、電力供給の安定化を実現することができる。

もちろん、両機能の融合により情報通信及び電力のインフラを個別に整備する場合に比べてシステムの導入コスト及び運用管理コストを低減でき、さらに、各ノードの消費電力が低減されることでシステム全体の省電力化も実現される。また、両機能の融合によりセンサデータや電力制御情報を伝送する伝送経路長が短くなるというメリットもある。このメリットにより、情報通信にかかるコストの低減や消費電力の低減が実現される。このように、上記のノード構成を適用することで上記の利点を同時に享受することができる。

また、電力ネットワーク及び情報通信ネットワークの両方について、レジリエンスの強化対策を共通して実施することができるため、その対策費用を含めた複合ネットワークの構築費用やオペレーション費用の削減を図ることが可能になる。また、両ネットワークの融合により災害からの復旧時間を短縮化する効果も期待できる。また、無線アドホックネットワークの採用により、災害発生時に、生き残っている両ネットワークを効率的に動作させて、電力及び情報通信のサービスを提供できるため、リジリエンスの向上が期待できる。

１００ 複合ネットワークシステム
１０１ａ、…、１０１ｉ 設備
１０２ａ、…、１０２ｍ ノード（電力及び情報通信制御装置）
１２１ 通信制御部（光ＡＤＭ）
１２２ 動作制御部（コンピューティング回路）
１２３ 電力制御部（電力ＡＤＭ）
１２４ 蓄電部（蓄電池）
１２７ 無線Ｉ／Ｆ（無線通信部）
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３ 複合ライン

Claims (4)

1. 電力ネットワークと通信ネットワークとを統合した複合ネットワークを形成する複数のノードの１つとして機能する電力及び情報通信制御装置であって、
   電力の流れを制御するための電力制御部と、
   情報信号の流れを制御するための通信制御部と、
   前記電力制御部及び前記通信制御部の動作を制御する動作制御部と、
   前記電力制御部を介して流れる電力を蓄え、前記電力制御部、前記通信制御部、及び前記動作制御部に動作電力を供給する蓄電部と
   を備える、電力及び情報通信制御装置。
2. 前記複合ネットワークを形成するノード同士は、電力ラインと通信ラインとを物理的に含む複合ラインにより接続され、
   前記通信制御部は、少なくとも隣接ノードとの間で無線通信するための無線通信部を有し、前記電力及び情報通信制御装置と前記隣接ノードとを接続する前記複合ラインに障害が生じたとき、前記無線通信部を用いて構築される自律分散型の無線ネットワークを介して、現在の前記複合ネットワークの構成に関する情報をやり取りする
   請求項１に記載の電力及び情報通信制御装置。
3. 前記動作制御部は、前記通信制御部を介して他のノードの蓄電状況に関する情報を隣接ノードとの間でやり取りし、前記蓄電状況に関する情報に基づいて前記電力制御部を制御し、前記電力及び情報通信制御装置を介して流れる電力の向き及び量を制御する
   請求項２に記載の電力及び情報通信制御装置。
4. 複数のノードと、
   ノード間における電力の伝送経路及び信号の伝送経路となる複数のリンクと、
   前記複数のノードの少なくとも一部に電気的に接続される複数の負荷と、
   前記複数のノードのそれぞれに搭載される第１の蓄電手段と、前記複数の負荷及び前記複数のノードのうち少なくとも一部に接続される第２の蓄電手段と、を含み、
   前記複数のノードのそれぞれは、前記複数の負荷における電力消費の状況と、前記第１の蓄電手段及び前記第２の蓄電手段における蓄電の状況との少なくとも一部を監視し、監視している状況に関する情報を他のノードとの間でやり取りし、接続されたリンクを介して伝送される電力の制御を実施する、複合ネットワークシステム。

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