JP4693835B2

JP4693835B2 - 給電システム、及び給電システムの制御方法

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Publication number: JP4693835B2
Application number: JP2007317434A
Authority: JP
Inventors: 一成真木
Original assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Current assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Priority date: 2007-12-07
Filing date: 2007-12-07
Publication date: 2011-06-01
Anticipated expiration: 2027-12-07
Also published as: JP2009142107A

Description

本発明は、給電システム、及び給電システムの制御方法に関し、とくに給電指令装置と発電設備との間の伝送遅延を考慮して需給バランスを適切に制御する技術に関する。

電力の需給バランスを適切に保つため、中央給電指令所等の給電指令機関に給電指令装置を設置し、給電指令機関において需要を予測し、この需要予測値と発電機出力に基づいて指令値を発電設備に送信することにより需給バランスを確保することが行われている（例えば、特許文献１を参照）。
特願２００４−３１１４２６号公報

ところで、給電指令機関の給電指令装置と発電設備とを結ぶ通信手段には伝送遅延が存在する。このため、給電指令装置から送信した指令値は必ずしも予定した時刻に発電設備に適用される訳ではない。

図１１に一例を示す。同図に示すグラフの横軸は時間（時：分：秒）であり縦軸は指令値（ＭＷ）である。また実線は給電指令装置から送信される指令値の波形であり、破線は発電設備が受信する指令値の波形である。同図に示すように、発電設備は給電指令装置から送信された指令値を伝送遅延時間だけ遅れて受信し、指令値はそれが適用されるべき時刻よりも遅れて発電設備に適用されることとなる。なお、給電指令装置から送信した指令値と発電設備が受信する指令値が逆位相で変化する時間帯も生じ、このような場合には需給バランスの適切な制御が大きく阻害されることとなる。

近年、分散型電源等の小規模発電設備の高効率化等の発電技術、パワーエレクトロニクス技術を駆使した発電設備と商用系統との系統連系技術、ＩＴ関連技術を駆使した監視・制御・保守技術等の発展により電力系統や発電システムが多様化している。とくに分散型電源等を用いて行われるマイクログリッドにおいては、通信速度が必ずしも安定しないインターネット等の通信手段を用いる場合も想定される。このため、通信手段の伝送遅延を考慮して発電設備を適切に制御するための技術は必然と考えられる。

本発明はこのような背景に鑑みてなされたもので、給電指令装置と発電設備との間の伝送遅延を考慮して需給バランスを適切に制御することが可能な給電システム、及び給電システムの制御方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための請求項１に記載の発明は、発電機を制御するための指令値を生成する給電指令装置と、前記給電指令装置と通信手段を介して通信可能に接続する発電制御装置とを含んで構成される給電システムであって、前記給電指令装置は、前記指令値を生成する指令値生成部と、生成された前記指令値を前記通信手段における伝送遅延時間に応じた時定数を有するローパスフィルタに通過させるフィルタ処理部と、前記ローパスフィルタを通過した後の指令値を前記通信手段により前記発電制御装置に送信する指令値送信部とを有し、前記発電制御装置は、前記指令値を受信する指令値受信部と、受信した前記指令値に基づいて発電機を制御する発電機制御部とを有することとする。

また請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の給電システムであって、前記給電指令装置は、前記通信手段における伝送遅延時間を算出する伝送遅延時間算出部をさらに有することとする。

また請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の給電システムであって、前記ローパスフィルタの時定数が、前記給電指令装置において生成される前記指令値と、当該指令値が前記発電制御装置において適用されるべき時刻に前記発電制御装置が実際に適用される指令値との差を最小にする値に設定されていることとする。

また請求項４に記載の発明は、請求項２に記載の給電システムであって、前記給電指令装置の前記指令値送信部は、前記指令値を、送信時刻を示すタイムスタンプＴ１を付加して前記通信手段により前記発電制御装置に送信する手段をさらに有し、前記発電制御装置は、前記発電機から発電機出力を取得する発電機出力取得部と、取得した前記発電機出力を、前記指令値に付加されている前記タイムスタンプＴ１を付加して前記通信手段により前記給電指令装置に送信する発電機出力送信部とをさらに有し、前記給電指令装置は、前記発電機出力を受信する発電機出力値受信部と、前記発電機出力値受信部が前記発電機出力を受信するとその受信時刻を示すタイムスタンプＴ２を生成するタイムスタンプＴ２生成部とをさらに有し、前記給電指令装置の前記伝送遅延時間算出部は、受信した前記発電機出力に付加されている前記タイムスタンプＴ１と生成した前記タイムスタンプＴ２とに基づいて前記伝送遅延時間を算出する手段を有することとする。

また請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の給電システムであって、前記伝送遅延時間算出部は、（Ｔ２−Ｔ１）／２を計算することにより前記伝送遅延時間を求めることとする。

また請求項６に記載の発明は、請求項２に記載の給電システムであって、前記給電指令装置の前記指令値送信部は、前記指令値を、送信時刻を示すタイムスタンプＴ１を付加して前記通信手段により前記発電制御装置に送信する手段をさらに有し、前記発電制御装置は、前記発電機制御部が前記指令値を受信するとその受信時刻を示すタイムスタンプＴ３を生成するタイムスタンプＴ３生成部と、前記発電機から発電機出力を取得する発電機出力取得部と、取得した前記発電機出力を、前記指令値に付加されている前記タイムスタンプＴ１及び前記タイムスタンプＴ３を付加して前記通信手段により前記給電指令装置に送信する発電機出力送信部とをさらに有し、前記給電指令装置は、前記発電機出力を受信する発電機出力値受信部をさらに有し、前記給電指令装置の前記伝送遅延時間算出部は、受信した前記発電機出力に付加されている前記タイムスタンプＴ１と前記タイムスタンプＴ３とに基づいて、前記通信手段における前記伝送遅延時間を算出する手段を有することとする。

また請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の給電システムであって、前記伝送遅延時間算出部は、Ｔ３−Ｔ１を計算することにより前記伝送遅延時間を求めることとする。

また請求項８に記載の発明は、請求項６に記載の給電システムであって、前記給電指令装置は、前記発電機出力値受信部が前記発電機出力を受信するとその受信時刻を示すタイムスタンプＴ２を生成するタイムスタンプＴ２生成部をさらに有し、前記伝送遅延時間算出部は、Ｔ２−Ｔ３を計算することにより前記伝送遅延時間を求めることとする。

また請求項９に記載の発明は、発電機を制御するための指令値を生成する給電指令装置と、前記給電指令装置と通信手段を介して通信可能に接続する発電制御装置とを含んで構成される給電システムの制御方法であって、前記給電指令装置が、前記指令値を生成するステップと、前記通信手段における伝送遅延時間を算出するステップと、生成された前記指令値を前記伝送遅延時間に応じた時定数を有するローパスフィルタに通過させるステップと、前記ローパスフィルタを通過した後の指令値を前記通信手段により前記発電制御装置に送信するステップと、前記発電制御装置が、前記指令値を受信するステップと、受信した前記指令値に基づいて発電機を制御するステップとを含むこととする。

本発明によれば、給電指令装置と発電設備との間の伝送遅延を考慮して需給バランスを適切に制御することが可能となる。

以下、本発明の一実施形態につき詳細に説明する。

［実施例１］
図１に実施例１として説明する給電システム１の概略的な構成を示している。同図に示すように、この給電システム１は、中央給電指令所等の給電指令機関２に設置されている給電指令装置２０と、発電所等の発電施設３に設置され、第１通信手段４を介して給電指令装置２０と通信可能に接続する発電制御装置３０と、第２通信手段５を介して発電制御装置３０に通信可能に接続する発電機４０とを含んで構成されている。

第１通信手段４は、例えば専用線（電力系統制御用情報伝送システム（CDT：Cyclic Digital data Transmission equipment）、メタル線、光ファイバ等）やインターネット等である。また第２通信手段５は、例えばＬＡＮや専用線（メタル線、光ファイバ）等である。

図２に給電指令装置２０のハードウエア構成を示している。給電指令装置２０は、メインフレームやワークステーション、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置である。同図に示すように、給電指令装置２０は、ＣＰＵ２１、ＲＡＭ・ＲＯＭ等のメモリ２２、ハードディスク等の大容量の記憶装置２３、給電指令機関２において操作卓の構成要素となるキーボードやマウス等の入力装置２４、監視制御用コンソール等として用いられる液晶ディスプレイ等の表示装置２５、第１通信手段４により発電制御装置３０と通信するための通信インタフェースである通信装置２６、現在時刻等の時刻情報（タイムスタンプ）を生成するタイマ２７、及びデジタル信号処理を行うＤＳＰ（Digital Signal Processor）を有している。

なお、給電指令装置２０は、図２に示すハードウエアを有する一台の情報処理装置のみを用いて構成されている場合に限らず、通信可能に接続された複数台の情報処理装置で構成されていてもよい。

図３に発電制御装置３０のハードウエア構成を示している。同図に示すように、発電制御装置３０は、ＣＰＵ３１、ＲＡＭ・ＲＯＭ等のメモリ３２、第１通信手段４により給電指令装置２０と通信するための通信インタフェースである第１通信装置３３、第２通信手段５により発電機４０と通信するための通信インタフェースである第２通信装置３４、現在時刻等の時刻情報（タイムスタンプ）を生成するタイマ３５を有している。

図４に給電指令装置２０の機能を示している。同図に示す機能は、給電指令装置２０のハードウエアが有している機能、又は、ＣＰＵ２１がメモリ２２や記憶装置２３に格納されているプログラムを実行することにより実現される。

同図において、発電機出力値受信部２１１は、発電機制御装置３０から第１通信手段４により送られてくる発電機出力値を受信してこれを発電機出力値記憶部２１２に記憶する。また発電機出力値受信部２１１は、後述するタイムスタンプＴ１が付加された発電機出力値を受信した旨をタイムスタンプＴ２生成部２１３に通知する。また発電機出力値受信部２１１は、受信した発電機出力値に付加されていたタイムスタンプＴ１を伝送遅延時間算出部２１４に入力する。

タイムスタンプＴ２生成部２１３は、発電機出力値受信部２１１が発電機出力値を受信した時刻を示すタイムスタンプＴ２を生成する。

伝送遅延時間算出部２１４は、タイムスタンプＴ２生成部２１３によって生成されたタイムスタンプＴ２と、発電機出力値受信部２１１が受信した発電機出力値に付加されているタイムスタンプＴ１とに基づいて第１通信手段４の伝送遅延時間を求め、求めた伝送遅延時間を指令値生成部２１７、及び時定数設定部２２３に入力する。

周波数取得部２１５は、給電指令機関２等に設置されている周波数計測器５０から供給される、発電機４０に接続される電力系統の周波数の時系列的な計測値を取得し、取得した計測値を、当該計測値を取得した時刻に対応づけて周波数計測値記憶部２１６に記憶する。

指令値生成部２１７は、発電機出力値記憶部２１２に記憶されている情報、周波数計測値記憶部２１６に記憶されている情報、及び伝送遅延時間算出部２１４から入力される伝送遅延時間に基づいて、発電機制御装置３０に送信する、発電機の出力制御のための指令値のスケジュールを生成し、生成したスケジュールを指令値スケジュール記憶部２１８に記憶する。

なお、図４には示していないが、指令値生成部２１７は、発電機制御装置３０に送信した指令値の履歴、需要量の履歴、発電機４０が負担すべき経済的な負荷等、上記以外の情報も適宜利用して指令値のスケジュールを生成する。

指令値取得部２１９は、指令値スケジュール記憶部２１８に記憶されている所定期間ごと（例えば１０秒ごと）の指令値のスケジュールを取得する。

フィルタ処理部２２２は、指令値取得部２１９が取得した指令値のスケジュールについてフィルタ処理を行い、指令値のスケジュールを変換する。ここでフィルタ処理とは、指令値のスケジュール（時間変化に対する指令値の変化）における指令値（以下、指令値Ｃ_１と称する。）を、伝送遅延時間算出部２１４によって算出される伝送遅延時間に応じて定まる時定数Ｔを有する一次遅れのローパスフィルタ（伝達関数：１／（１＋ＴＳ））を通過させて変換する処理である。なお、上記ローパスフィルタの機能は、例えば、ＣＰＵ２１がプログラムを実行することにより、もしくは、ＤＳＰ２８によるデジタル信号処理を行うことにより実現される。

時定数設定部２２３は、伝送遅延時間算出部２１４から与えられる伝送遅延時間に応じて上記時定数Ｔを設定しフィルタ処理部２２２に与える。時定数設定部２２３は、上記時定数Ｔを、給電指令装置２０において生成される指令値Ｃ_１と、指令値Ｃ_１が適用されるべき時刻に発電制御装置３０が実際に適用した指令値（以下、指令値Ｃ_２と称する。）との差が最小になるように設定する。なお、上記「適用した」の内容としては、例えば発電機制御装置３０が指令値を受信したこと、受信した指令値に応じて発電機制御装置３０が発電機４０の制御を開始したこと（発電機制御装置３０から制御コマンドが発電機４０に送信されたこと等）等がある。

時定数設定部２２３による時定数Ｔの設定に関する処理について具体的に説明する。時定数設定部２２３は、伝送遅延時間、及びローパスフィルタの時定数Ｔを変化させてシミュレーションを行った結果を記憶している。表１〜表６にその一例を示す。なお、これらの表において、σ_１は、ローパスフィルタを通過させない場合の所定期間Δｔ内の複数の各時刻（ｔ_１〜ｔ_ｎ）における指令値Ｃ_１と指令値Ｃ_２の差の標準偏差である。また、σ_２は、ローパスフィルタを通過させた場合の所定期間Δｔ内の複数の各時刻（ｔ_１〜ｔ_ｎ）における、指令値Ｃ_１と指令値Ｃ_２の差の標準偏差である（次式（１）を参照）。

またＡＢＳ_１は、ローパスフィルタを通過させない場合の所定期間Δｔ内の複数の各時刻（ｔ_１〜ｔ_ｎ）における、指令値Ｃ_１と指令値Ｃ_２の差の絶対値の平均である。またＡＢＳ２は、ローパスフィルタを通過させた場合の所定期間Δｔ内の複数の各時刻（ｔ_１〜ｔ_ｎ）における、指令値Ｃ_１と指令値Ｃ_２の差の絶対値の平均である（次式（２）を参照）。

また改善率σ及び改善率ＡＢＳは、それぞれ次式（３），（４）式から求まる値である。

図４に示す時定数設定部２２３は、表１〜表６に基づき、例えば改善率σから次のようにしてローパスフィルタの時定数Ｔを設定する。例えば伝送遅延時間算出部２１４によって算出された伝送遅延時間が１０秒であった場合は、表１を用い、ローパスフィルタの時定数Ｔを、同表においてその改善率σの絶対値が最大（改善率σ＝−３．６％）になる１０秒に設定する。また伝送遅延時間が２０秒であった場合は、表２を用い、ローパスフィルタの時定数Ｔを、その改善率σの絶対値が最大（改善率σ＝−１４．７％）になる７０秒に設定する。同様に伝送遅延時間算出部２１４によって算出された伝送遅延時間が３０秒であった場合はローパスフィルタの時定数Ｔを１０５秒に、伝送遅延時間が４０秒であった場合はローパスフィルタの時定数Ｔを１００秒に、伝送遅延時間が５０秒であった場合はローパスフィルタの時定数Ｔを１００秒に、伝送遅延時間が６０秒であった場合はローパスフィルタの時定数Ｔを９０秒に、それぞれ設定する。

また時定数設定部２２３は、表１〜表６に基づき例えば改善率ＡＢＳから次のようにしてローパスフィルタの時定数Ｔを設定する。例えば伝送遅延時間算出部２１４によって算出された伝送遅延時間が１０秒であった場合は、表１を用い、ローパスフィルタの時定数Ｔを、同表においてその改善率ＡＢＳの絶対値が最大（改善率ＡＢＳ＝−４．４％）となる１０秒に設定する。また伝送遅延時間が２０秒であった場合は、表２を用い、ローパスフィルタの時定数Ｔを、その改善率ＡＢＳの絶対値が最大（改善率ＡＢＳ＝−１３．８％）となる７０秒に設定する。同様に伝送遅延時間算出部２１４によって算出された伝送遅延時間が３０秒であった場合はローパスフィルタの時定数Ｔを１０５秒に、伝送遅延時間が４０秒であった場合はローパスフィルタの時定数Ｔを１００秒に、伝送遅延時間が５０秒であった場合はローパスフィルタの時定数Ｔを１００秒に、伝送遅延時間が６０秒であった場合はローパスフィルタの時定数Ｔを１２０秒に、それぞれ設定する。

このように、時定数設定部２２３が、ローパスフィルタの時定数を改善率（改善率σ又は改善率ＡＢＳ）が最も高くなるような値に設定することで、指令値Ｃ_１と指令値Ｃ_２の差を確実に縮小することができる。

ローパスフィルタの時定数Ｔは、改善率σ又は改善率ＡＢＳのいずれを用いて決定してもよい。表６の場合のように、改善率σを利用する場合と改善率ＡＢＳを利用する場合とで時定数Ｔの値が異なる場合もあるが、要は給電システムの特性に応じて需要バランスがより確実に確保される方法を適宜選択すればよい。

改善率は、指令値Ｃ_１と指令値Ｃ_２との差に基づくのであれば、上記改善率σ又は改善率ＡＢＳ以外であってもよい。例えば所定期間Δｔ内の各時刻の指令値Ｃ_１と指令値Ｃ_２との差の二乗平均平方根（ＲＭＳ（Root Mean Square））を改善率として用いてもよい。

表１〜表６から明らかなように、改善率σ、改善率ＡＢＳの値はいずれの場合も負値になっており、ローパスフィルタを通過させることにより指令値Ｃ_１と指令値Ｃ_２との差が縮小している。すなわち、指令値をローパスフィルタを通過させてから発電機制御装置３０に送信することにより、第１通信手段４における伝送遅延により生じる指令値Ｃ_１と指令値Ｃ_２との差が縮小され、給電指令装置２０において生成される指令値Ｃ_１と、指令値Ｃ_１が発電制御装置３０において適用されるべき時刻に指令値Ｃ_１に近い指令値Ｃ_２が実際に発電制御装置３０において適用されるようになる。

なお、以上のように、ローパスフィルタを通過させることにより、指令値Ｃ_１と指令値Ｃ_２との差が縮小するのは、例えばローパスフィルタを通過させることで指令値Ｃ_１の短周期変動成分が除去され、指令値Ｃ_２において逆位相の指令値で制御される場合が減少するためであると考えられる。

参考として、図１０にフィルタ処理部２２２のローパスフィルタを通過させていない指令値の波形（実線）、ローパスフィルタを通過させずに指令値を送信した場合に発電制御装置３０が受信する指令値の波形（破線）、及び上記実線の指令値をローパスフィルタを通過させて送信した場合に発電制御装置３０が受信する指令値の波形（一点鎖線）、の一例を示す。同図において、横軸は時間（時：分：秒）であり縦軸は指令値（ＭＷ）である。

図４に示す指令値送信部２２０は、指令値取得部２１９が取得した指令値のスケジュールに従い、当該スケジュールに指定されたタイミングで第１通信手段４により発電機制御装置３０に指令値を送信する。この際、指令値送信部２２０は、送信する指令値に、タイムスタンプＴ１生成部２２１によって生成される現在時刻（以下、タイムスタンプＴ１と称する。）を付加する（例えば、各タイミングで送信される（指令値が記載された）パケットにタイムスタンプＴ１を付加する）。

図５に発電制御装置３０の機能を示している。同図に示す機能は、発電制御装置３０のハードウエア自体の機能、又は、ＣＰＵ３１がメモリ２２や記憶装置２３に格納されているプログラムを実行することにより実現される。

同図において、指令値受信部３１１は、給電指令装置２０から送信されてくる指令値を受信すると、受信した指令値を発電機制御部３１２に入力する。また受信した指令値に付加されているタイムスタンプＴ１を、タイムスタンプＴ１取得部３１３に入力する。タイムスタンプＴ１取得部３１３は、指令値受信部３１１から取得したタイムスタンプＴ１を、発電機出力値送信部３１５に入力する。

発電機制御部３１２は、指令値受信部３１１から入力される指令値に従い、発電機４０の出力を制御する。また発電機４０は、発電機制御部３１２によって行われる制御に応じて出力を制御する機能の他、リアルタイムに発電機出力を計測する機能を有しており、発電機出力値取得部３１４は、発電機４０から出力されてくる発電機出力を受信して発電機出力値送信部３１５に入力する。

発電機出力値送信部３１５は、発電機出力値取得部３１４から入力される発電機出力値を、第１通信手段４を介して給電指令装置２０に送信する。またこの送信に際し、発電機出力値送信部３１５は、送信する発電機出力値に、タイムスタンプＴ１取得部３１３から入力されるタイムスタンプＴ１を付加する。

次に図６に示すフローチャートとともに、本実施例の給電システム１によって行われる処理について説明する。

まず給電指令装置２０の指令値取得部２１９が、指令値スケジュール記憶部２１８から指令値のスケジュールを取得する（Ｓ６１０）。
次にフィルタ処理部２２２は、指令値取得部２１９によって取得された指令値のスケジュールをローパスフィルタに通過させる（Ｓ６１１）。なお、時定数設定部２２３は、この際にフィルタ処理部２２２が採用するローパスフィルタの時定数Ｔを、伝送遅延時間算出部２１４から与えられる伝送遅延時間に応じて適宜更新する。

次に指令値送信部２２０が、フィルタ処理部２２２においてローパスフィルタを通過した後の指令値のスケジュールに従い、タイムスタンプＴ１生成部２２１によって生成される、現在時刻のタイムスタンプＴ１を付加した指令値を、第１通信手段４により発電機制御装置２０に送信する（Ｓ６１２，Ｓ６１３）。
発電機制御装置３０では、指令値受信部３１１が、給電制御装置２０から送られてくる指令値を受信する（Ｓ６１４）。
次に指令値受信部３１１は、受信した指令値を発電機制御部３１２に入力する。これにより発電機制御部３１２が、入力された指令値に従った発電機４０の出力制御を開始する（Ｓ６１５）。

一方、上記制御の開始時に、発電機出力値取得部３１４は、発電機４０から送られてくる発電機出力値を取得し、取得した発電機出力値を発電機出力値送信部３１５に入力する（Ｓ６１６）。発電機出力値送信部３１５は、発電機出力値取得部３１４から入力された発電機出力値に、タイムスタンプＴ１取得部３１３から入力されるタイムスタンプＴ１を付加し（Ｓ６１７）、第１通信手段４により発電機出力値を給電指令装置２０に送信する（Ｓ６１８）。
給電指令装置２０の発電機出力値受信部２１１は、発電制御装置３０から送られてくる、タイムスタンプＴ１が付加された発電機出力値を受信する（Ｓ６１９）。

給電指令装置２０の発電機出力値受信部２１１は発電機出力値を受信すると、受信した発電機出力値に付加されているタイムスタンプＴ１に対応づけて発電機出力値記憶部２１２に記憶する。また発電機出力値受信部２１１は、受信した発電機出力値に付加されているタイムスタンプＴ１を、伝送遅延時間算出部２１４に入力する。また発電機出力値受信部２１１は、タイムスタンプＴ１が付加された発電機出力値を受信した旨を、タイムスタンプＴ２生成部２１３に通知する（Ｓ６２０）。
上記通知を受けたタイムスタンプＴ２生成部２１３は、発電機出力値の受信時刻を示すタイムスタンプＴ２を生成し、生成したタイムスタンプＴ２を伝送遅延時間算出部２１４に入力する（Ｓ６２１）。

伝送遅延時間算出部２１４は、タイムスタンプＴ２が入力されると、タイムスタンプＴ２と、発電機出力値受信部２１１が受信した発電機出力値に付帯するタイムスタンプＴ１とに基づいて、第１通信手段４の伝送遅延時間を求める。具体的には、伝送遅延時間算出部２１４は、（Ｔ２−Ｔ１）／２を計算することにより伝送遅延時間を求める。そして伝送遅延時間算出部２１４は、求めた伝送遅延時間を指令値生成部２１７に入力する（Ｓ６２２）。

次に指令値生成部２１７は、発電機出力値記憶部２１２に記憶されている情報、周波数計測値記憶部２１６に記憶されている情報、及び伝送遅延時間算出部２１４から入力される伝送遅延時間に基づいて、発電機制御装置３０に送信する発電機の出力制御のための指令値のスケジュールを生成し、生成したスケジュールを指令値スケジュール記憶部２１８に記憶する（Ｓ６２３）。

以上に説明したように、本実施例の給電システム１にあっては、第１通信手段４により給電指令装置２０から発電機制御装置３０に指令値を送信する際に送信時刻を示すタイムスタンプＴ１を付加する。また発電機制御装置３０は、受信した指令値に付加されていたタイムスタンプＴ１を付加した発電機出力値を、第１通信手段４により発電機制御装置３０から給電指令装置２０に送信する。そして給電指令装置２０は、発電機出力値の受信時刻に対応するタイムスタンプＴ２を生成し、生成したタイムスタンプＴ２と発電機出力値に付加されているタイムスタンプＴ１とに基づいて伝送遅延時間を求める。

このように、本実施例の給電システム１によれば、給電指令装置２０と発電制御装置３０との間で通信される指令値及び発電機出力値にタイムスタンプを付加するという簡素な仕組みにより伝送遅延時間を把握することができる。

また給電指令装置２０が発電制御装置３０から受信した発電機出力値にタイムスタンプＴ１が付加されているため、給電指令装置２０においてその発電機出力値がタイムスタンプＴ１に送信した指令値に対する応答であることがわかる。このため、給電指令装置２０において指令値と発電機出力との関係、すなわち応答特性を正確に知ることができる。

また本実施例の給電システム１は、上記仕組みにより把握した正確な伝送遅延時間に基づいて指令値のスケジュールを生成するため、需給バランスを適切に制御することが可能となる。

［実施例２］
次に実施例２に係る給電システム１について説明する。実施例２として説明する給電システム１の概略構成、給電指令装置２０のハードウエア構成、及び発電制御装置３０のハードウエア構成については、図１乃至図３とともに説明した実施例１の給電システム１の場合と同様である。

図７に本実施例の給電システム１における給電指令装置２０の機能を示している。実施例１と異なり、本実施例の給電指令装置２０の発電機出力値受信部２１１は、発電機制御装置３０から送られてくる発電機出力値とともに、この発電機出力値に付加されているタイムスタンプＴ１及びタイムスタンプＴ３を受信する。また発電機出力値受信部２１１は、受信したタイムスタンプＴ１及びタイムスタンプＴ３を伝送遅延時間算出部２１４に入力する。

伝送遅延時間算出部２１４は、入力されたタイムスタンプＴ１及びタイムスタンプＴ３と、タイプスタンプ生成部２１３から入力されるタイムスタンプＴ２とに基づいて、第１通信手段４の伝送遅延時間を求め、求めた伝送遅延時間を指令値生成部２１７に入力する。

図８に本実施例の給電システム１における発電制御装置３０の機能を示している。実施例２の発電制御装置３０の指令値受信部３１１は、実施例１の発電制御装置３０の機能に加え、指令値の受信時刻を示す情報であるタイムスタンプＴ３を生成するタイムスタンプＴ３生成部３１６を有している。また指令値受信部３１１は、給電指令装置２０から送信されてくる指令値を受信すると、受信した指令値を発電機制御部３１２に入力し、受信した指令値に付加されているタイムスタンプＴ１を、タイムスタンプＴ１取得部３１３に入力し、また指令値を受信した旨をタイムスタンプＴ３生成部３１６に通知する。

タイムスタンプＴ３生成部３１６は、指令値を受信した旨が通知されるとその受信時刻を示すタイムスタンプＴ３を生成し、生成したタイムスタンプＴ３を発電機出力値送信部３１５に入力する。

発電機出力値送信部３１５は、発電機出力値取得部３１４から入力される発電機出力値を、第１通信手段４を介して給電指令装置２０に送信する。またこの送信に際し、発電機出力値送信部３１５は、送信する発電機出力値にタイムスタンプＴ１取得部３１３から入力されるタイムスタンプＴ１、及びタイムスタンプＴ３から入力されるＴ３を付加する。

次に図９に示すフローチャートとともに、本実施例の給電システム１によって行われる処理について説明する。

まず給電指令装置２０の指令値取得部２１９が、指令値スケジュール記憶部２１８から指令値のスケジュールを取得する（Ｓ９１０）。
次にフィルタ処理部２２２は、指令値取得部２１９によって取得された指令値のスケジュールをローパスフィルタに通過させる（Ｓ９１１）。なお、時定数設定部２２３は、この際にフィルタ処理部２２２が採用するローパスフィルタの時定数Ｔを、伝送遅延時間算出部２１４から与えられる伝送遅延時間に応じて適宜更新する。

次に指令値送信部２２０が、フィルタ処理部２２２においてローパスフィルタを通過した後の指令値のスケジュールに従い、タイムスタンプＴ１生成部２２１によって生成される、現在時刻のタイムスタンプＴ１を付加した指令値を、第１通信手段４により発電機制御装置２０に送信する（Ｓ９１２，Ｓ９１３）。
発電機制御装置３０では、指令値受信部３１１が、給電制御装置２０から送られてくる指令値を受信する（Ｓ９１４）。
次に指令値受信部３１１は、受信した指令値を発電機制御部３１２に入力する。これにより発電機制御部３１２が入力された指令値に従った発電機４０の出力制御を開始する（Ｓ９１５）。

一方、上記制御の開始時に、発電機出力値取得部３１４は、発電機４０から送られてくる発電機出力値を取得し、取得した発電機出力値を発電機出力値送信部３１５に入力する（Ｓ９１６）。発電機出力値送信部３１５は、発電機出力値取得部３１４から入力された発電機出力値に、タイムスタンプＴ１取得部３１３から入力されるタイムスタンプＴ１を付加し（Ｓ９１７）、またタイムスタンプＴ３生成部３１６によって生成されたタイムスタンプＴ３を付加する（Ｓ９１８）。そして発電機出力値送信部３１５は、発電機出力値を第１通信手段４により給電指令装置２０に送信する（Ｓ９１９）。
給電指令装置２０の発電機出力値受信部２１１は、発電制御装置３０から送られてくる、タイムスタンプＴ１及びタイムスタンプＴ３が付加された発電機出力値を受信する（Ｓ９２０）。

給電指令装置２０の発電機出力値受信部２１１は、タイムスタンプＴ１が付加された発電機出力値を受信すると、受信した発電機出力値に付加されているタイムスタンプＴ１に対応づけて発電機出力値記憶部２１２に記憶する。また発電機出力値受信部２１１は、受信した発電機出力値に付加されているタイムスタンプＴ１及びタイムスタンプＴ３を伝送遅延時間算出部２１４に入力する（Ｓ９２１）。

伝送遅延時間算出部２１４は、入力されたタイムスタンプＴ１及びタイムスタンプＴ３と、タイプスタンプ生成部２１３から入力されるタイムスタンプＴ２とに基づいて、第１通信手段４の伝送遅延時間を求め第１通信手段４の伝送遅延時間を求める。具体的には、伝送遅延時間算出部２１４は、往路の伝送遅延時間をＴ３−Ｔ１を計算することにより求め、また復路の伝送遅延時間をＴ２−Ｔ３を計算することにより求め（Ｓ９２２）、求めた往路及び復路の伝送遅延時間を指令値生成部２１７に入力する（Ｓ９２３）。

次に指令値生成部２１７は、発電機出力値記憶部２１２に記憶されている情報、周波数計測値記憶部２１６に記憶されている情報、及び伝送遅延時間算出部２１４から入力される往路及び復路の伝送遅延時間に基づいて、発電機制御装置３０に送信する発電機の出力制御のための指令値のスケジュールを生成し、生成したスケジュールを指令値スケジュール記憶部２１８に記憶する（Ｓ９２３）。

以上に説明したように、本実施例の給電システム１にあっては、第１通信手段４により給電指令装置２０から発電機制御装置３０に指令値を送信する際に送信時刻を示すタイムスタンプＴ１を付加する。また発電機制御装置３０は、指令値を受信した時刻を示すタイムスタンプＴ３を生成し、受信した指令値に付加されていたタイムスタンプＴ１及びタイムスタンプＴ３を付加した発電機出力値を、第１通信手段４により発電機制御装置３０から給電指令装置２０に送信する。そして、給電指令装置２０は、発電機出力値に付加されているタイムスタンプＴ１及びタイムスタンプＴ３、及びタイムスタンプＴ２生成部２１３に基づいて、往路の伝送遅延時間についてはＴ３−Ｔ１を計算することにより求め、また復路の伝送遅延時間についてはＴ２−Ｔ３を計算することにより求める。

このように、本実施例の給電システム１によれば、給電指令装置２０と発電制御装置３０との間で通信される指令値及び発電機出力値にタイムスタンプを付加するという簡素な仕組みにより、往路及び復路の伝送遅延時間を正確に把握することができる。このように往路と復路の正確な伝送遅延時間を個別に把握することができるので、本実施例の構成はとくに第１通信手段４がＡＤＳＬのように上りと下りの通信時間の格差が大きい場合に有効である。

また本実施例の給電システム１は、指令値を受信した際の受信時刻を示すタイムスタンプＴ３を発電制御装置３０側で生成しているので、発電機出力を取得した時刻を正確に把握することができる。このため、指令値と発電機出力との関係、すなわち応答特性を正確に知ることができる。

なお、以上の実施形態の説明は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。

実施例１として説明する給電システム１の概略的な構成を示す図である。実施例１として説明する給電指令装置２０のハードウエア構成を示す図である。実施例１として説明する発電制御装置３０のハードウエア構成を示す図である。実施例１として説明する給電指令装置２０の機能を示す図である。実施例１として説明する発電制御装置３０の機能を示す図である。実施例１として説明する給電システム１によって行われる処理を説明するフローチャートである。実施例２として説明する給電指令装置２０の機能を示す図である。実施例２として説明する発電制御装置３０の機能を示す図である。実施例２として説明する給電システム１によって行われる処理を説明するフローチャートである。指令値の波形の一例を示す図である。指令値の波形の一例を示す図である。

符号の説明

１給電システム
２給電指令機関
３発電施設
４第１通信手段
５第２通信手段
２１１発電機出力値受信部
２１２発電機出力値記憶部
２１３タイムスタンプＴ２生成部
２１４伝送遅延時間算出部
２１５周波数取得部
２１６周波数計測値記憶部
２１７指令値生成部
２１８指令値スケジュール記憶部
２１９指令値取得部
２２０指令値送信部
２２１タイムスタンプＴ１生成部
２２２フィルタ処理部
２２３時定数設定部
３１１指令値受信部
３１２発電機制御部
３１３タイムスタンプＴ１取得部
３１４発電機出力値取得部
３１５発電機出力値送信部
３１６タイムスタンプＴ３生成部

Claims

発電機を制御するための指令値を生成する給電指令装置と、
前記給電指令装置と通信手段を介して通信可能に接続する発電制御装置と
を含んで構成される給電システムであって、
前記給電指令装置は、
前記指令値を生成する指令値生成部と、
生成された前記指令値を前記通信手段における伝送遅延時間に応じた時定数を有するローパスフィルタに通過させるフィルタ処理部と、
前記ローパスフィルタを通過した後の指令値を前記通信手段により前記発電制御装置に送信する指令値送信部と
を有し、
前記発電制御装置は、
前記指令値を受信する指令値受信部と、
受信した前記指令値に基づいて発電機を制御する発電機制御部と
を有することを特徴とする給電システム。
請求項１に記載の給電システムであって、
前記給電指令装置は、前記通信手段における伝送遅延時間を算出する伝送遅延時間算出部をさらに有すること
を特徴とする給電システム。
請求項１に記載の給電システムであって、
前記ローパスフィルタの時定数が、前記給電指令装置において生成される前記指令値と、当該指令値が前記発電制御装置において適用されるべき時刻に前記発電制御装置が実際に適用される指令値との差を最小にする値に設定されていること
を特徴とする給電システム。
請求項２に記載の給電システムであって、
前記給電指令装置の前記指令値送信部は、
前記指令値を、送信時刻を示すタイムスタンプＴ１を付加して前記通信手段により前記発電制御装置に送信する手段をさらに有し、
前記発電制御装置は、
前記発電機から発電機出力を取得する発電機出力取得部と、
取得した前記発電機出力を、前記指令値に付加されている前記タイムスタンプＴ１を付加して前記通信手段により前記給電指令装置に送信する発電機出力送信部と
をさらに有し、
前記給電指令装置は、
前記発電機出力を受信する発電機出力値受信部と、
前記発電機出力値受信部が前記発電機出力を受信するとその受信時刻を示すタイムスタンプＴ２を生成するタイムスタンプＴ２生成部と
をさらに有し、
前記給電指令装置の前記伝送遅延時間算出部は、
受信した前記発電機出力に付加されている前記タイムスタンプＴ１と生成した前記タイムスタンプＴ２とに基づいて前記伝送遅延時間を算出する手段を有すること
を特徴とする給電システム。
請求項４に記載の給電システムであって、
前記伝送遅延時間算出部は、（Ｔ２−Ｔ１）／２を計算することにより前記伝送遅延時間を求めることを特徴とする給電システム。
請求項２に記載の給電システムであって、
前記給電指令装置の前記指令値送信部は、
前記指令値を、送信時刻を示すタイムスタンプＴ１を付加して前記通信手段により前記発電制御装置に送信する手段をさらに有し、
前記発電制御装置は、
前記発電機制御部が前記指令値を受信するとその受信時刻を示すタイムスタンプＴ３を生成するタイムスタンプＴ３生成部と、
前記発電機から発電機出力を取得する発電機出力取得部と、
取得した前記発電機出力を、前記指令値に付加されている前記タイムスタンプＴ１及び前記タイムスタンプＴ３を付加して前記通信手段により前記給電指令装置に送信する発電機出力送信部と
をさらに有し、
前記給電指令装置は、
前記発電機出力を受信する発電機出力値受信部をさらに有し、
前記給電指令装置の前記伝送遅延時間算出部は、
受信した前記発電機出力に付加されている前記タイムスタンプＴ１と前記タイムスタンプＴ３とに基づいて、前記通信手段における前記伝送遅延時間を算出する手段を有すること
を特徴とする給電システム。
請求項６に記載の給電システムであって、
前記伝送遅延時間算出部は、Ｔ３−Ｔ１を計算することにより前記伝送遅延時間を求めることを特徴とする給電システム。
請求項６に記載の給電システムであって、
前記給電指令装置は、
前記発電機出力値受信部が前記発電機出力を受信するとその受信時刻を示すタイムスタンプＴ２を生成するタイムスタンプＴ２生成部をさらに有し、
前記伝送遅延時間算出部は、Ｔ２−Ｔ３を計算することにより前記伝送遅延時間を求めること
を特徴とする給電システム。
発電機を制御するための指令値を生成する給電指令装置と、
前記給電指令装置と通信手段を介して通信可能に接続する発電制御装置と
を含んで構成される給電システムの制御方法であって、
前記給電指令装置が、
前記指令値を生成するステップと、
前記通信手段における伝送遅延時間を算出するステップと、
生成された前記指令値を前記伝送遅延時間に応じた時定数を有するローパスフィルタに通過させるステップと、
前記ローパスフィルタを通過した後の指令値を前記通信手段により前記発電制御装置に送信するステップと、
前記発電制御装置が、
前記指令値を受信するステップと、
受信した前記指令値に基づいて発電機を制御するステップと
を含むことを特徴とする給電システムの制御方法。