JP5078810B2 - 配電システム、配電システムの制御方法、及び負荷接続用アダプタ - Google Patents

Description

本発明は、配電システム、配電システムの制御方法、及び負荷接続用アダプタに関し、とくに配電系統に分散型電源が連系されており、配電系統と分散型電源の双方から電力が供給される配電システムの需給制御を行う技術に関する。

一般に分散型電源が連系する電力系統においては、停電等の電力系統の事故発生時に生じる、分散型電源から電力系統への逆潮流を防ぐ必要があり、例えば特許文献１には、営業所等から電力線通信（PLC:Power Line Communication）が介在する通信によって開閉器を遠隔制御することにより、電力系統の事故発生時に分散型電源を電力系統から切り離すことが記載されている。

また特許文献２には、分散型電源と配電線との間を確実に遮断するために、分散型電源と接続される配電線の第１位置を遮断又は接続すべく開又は閉状態となる第１開閉器、第１開閉器を開又は閉状態とする開閉制御部、第１開閉器の開閉状態を検出する開閉検出部を備え、開閉制御部が遮断指示信号に基づいて第１開閉器を開状態とし、第１開閉器が開状態となった後、分散型電源及び配電線の第１位置の間となる配電線の第２位置を遮断または接続すべく開又は閉状態となる第２開閉器が開状態から閉状態となるまでの間に、第１開閉器が開状態であることを開閉検出部が検出したときの検出値に基づき第１開閉器を閉状態とすることが記載されている。
特開２００５−２１３３２６号公報 特開２００７−３７２２４号公報

ところで、太陽光発電や風力発電といった出力変動の大きな自然エネルギー系の電源が分散型電源として電力系統に多数連系する場合には、配電システムにおける電力需給差を調節するため、負荷遮断等の仕組みが必要となる。また例えば逆潮流を防ぐために分散型電源を電源系統から切り離した後（転送遮断後）、分散型電源を単独運転させる場合には、分散型電源の発電量に応じて負荷を制御する仕組みが必要になる。

本発明はこのような背景に鑑みてなされたもので、外部装置からの需要家負荷の遠隔制御を可能とし、需給制御を適切に行うことが可能な、配電システム、配電システムの制御方法、及び負荷接続用アダプタ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本発明の一つは、
配電システムであって、
電力系統から供給される電力を負荷が接続される電力配線に導く低圧配電線に設けられる第１のＰＬＣモデムと、
前記第１のＰＬＣモデムよりも前記負荷側の前記低圧配電線に設けられる第２のＰＬＣモデムと、
前記第２のＰＬＣモデムよりも前記負荷側の前記低圧配電線に設けられる第１の開閉器と、
前記第１のＰＬＣモデムを経由して外部装置から前記第２のＰＬＣモデムに送られてくる信号に応じて前記第１の開閉器を制御する第１の制御装置と、
前記第１の開閉器よりも前記負荷側の前記低電圧配線に接続する分散型電源と、
前記電力配線に接続し、前記第２のＰＬＣモデムと通信可能な第３のＰＬＣモデムと、
前記電力配線に接続し、前記電力配線と前記負荷との間に設けられる、前記第３のＰＬＣモデムと通信可能な第４のＰＬＣモデムと、
前記電力配線と前記負荷との間に設けられ、前記電力配線から前記負荷への電力の供給を制御する第２の開閉器と、
前記第１のＰＬＣモデム、前記第２のＰＬＣモデム、及び前記第３のＰＬＣモデムを介して前記外部装置から前記第１のＰＬＣモデムに送られてくる信号に応じて、前記第２の開閉器を制御する第２の制御装置とを備える。

本発明によれば、第２の制御装置が、第１のＰＬＣモデム、第２のＰＬＣモデム、及び第３のＰＬＣモデムを介して外部装置から第１のＰＬＣモデムに送られてくる信号に応じて、第２の開閉器を制御するので、営業所の情報処理装置等の外部装置から第２の開閉器を制御することが可能となり、負荷と電力配線との接続／切断を外部装置から遠隔制御することが可能となる。このため、例えば、太陽光発電や風力発電といった出力変動の大きな自然エネルギー系の電源が分散型電源として電力系統に多数連系している場合であっても外部装置から配電システムの電力需給差を細かく調整することができるようになる。

また事故発生時等に逆潮流を防止すべく分散型電源を電源系統から切り離した後（転送遮断後）、分散型電源を単独運転させる場合には、分散型電源の発電量に応じて外部装置から需要家負荷の細かな制御が可能となり、単独運転が行われている需要家側の需給制御を行うことができる。

また本発明は第１のＰＬＣモデム、第２のＰＬＣモデム、第１の制御装置、第１の開閉器、及び第１のＰＬＣモデムと第２のＰＬＣモデムを通じて第１の開閉器を制御する情報処理システムを備えて構成される転送遮断の仕組み（例えば、特開２００７−３７２２４号公報を参照）を利用するものであるため、転送遮断の仕組みが導入されている場合には実施化が至って容易である。

また本発明の他の一つは、上記配電システムであって、
前記負荷にかかる電圧、又は前記負荷を流れる電流を計測する計測回路をさらに備え、
前記第１のＰＬＣモデムが、前記第４のＰＬＣモデム、前記第３のＰＬＣモデム、及び前記第２のＰＬＣモデムを介して前記計測回路の計測値を受信し、受信した前記計測値を前記外部装置に送信することとする。
本発明によれば、負荷の電圧／電流を外部装置で監視することができる。このため、外部装置から負荷の状態に応じた細かな需給制御を行うことが可能となる。

また本発明の他の一つは、上記配電システムであって、
前記電力配線に、ＤＬＮＡ対応製品が接続される通信ネットワークに接続可能な第５のＰＬＣモデムがさらに接続されていることとする。
本発明によれば、第５のＰＬＣモデム、第３のＰＬＣモデム、第２のＰＬＣモデム、及び第１のＰＬＣモデムを介して、ＤＬＮＡ対応製品と外部装置とが通信可能に接続される。このため、外部装置からＤＬＮＡ対応製品の制御が可能となり、ＤＬＮＡ対応製品を制御することによる需給制御が可能となる。このため、より細かな需給制御を行うことが可能となる。また第５のＰＬＣモデムを用意するだけで、容易にＤＬＮＡ対応製品を需給制御の対象として取り込むことができる。

また本発明の他の一つは、上記配電システムに用いる負荷接続用アダプタであって、
前記第４のＰＬＣモデム、前記第２の開閉器、及び前記第２の制御装置が実装されていることとする。
このように、第４のＰＬＣモデム、第２の開閉器、及び第２の制御装置を一体化して１つのアダプタとして提供すれば、需要家側に上記の配電システムを容易に実施することができる。

また本発明の他の一つは、上記配電システムに用いる負荷接続用アダプタであって、
前記第４のＰＬＣモデム、前記第２の開閉器、前記第２の制御装置、及び前記計測回路が実装されていることとする。
このように、第４のＰＬＣモデム、前記第２の開閉器、前記第２の制御装置、及び前記計測回路を一体化して１つのアダプタとして提供すれば、需要家側に上記の配電システムを容易に実施することができる。

その他、本願が開示する課題、及びその解決方法は、発明の実施の形態の欄、及び図面により明らかにされる。

本発明によれば、外部装置からの需要家負荷の遠隔制御が可能となり、需給制御を適切に行うことが可能となる。

以下、図面を参照しつつ実施の形態について説明する。

図１に第１実施例として説明する配電システム１のブロック図を示している。同図において、各要素を結ぶ線のうち実線は電力線を表し、一点鎖線は信号線を表わしている。

配電システム１は、配電システム１の総括的な管理を行っている電力会社の営業所２、通信網３、配電系統４、及び需要家宅５を含んで構成されている。通信網３は電力会社等が運用するメタル回線や光通信回線、電話会社等が提供する一般的な通信回線、又はインターネット等である。

営業所２において、情報処理システム１０（外部装置）が運用されている。同図に示すように、この情報処理システム１０は、配電用サーバ１１、監視制御用端末１２、遮断指示信号伝送装置１３、Ｍ／Ｃ１４（M/C:Media Converter）、及び配電遠制親局１５を含んで構成されている。尚、配電遠制親局１５は、通信網３に接続している。また遮断指示信号伝送装置１３は、Ｍ／Ｃ１４を介して通信網３に接続している。

配電系統４は、変電所４１、柱上開閉器４２、及び柱上変圧器４３等で構成され、発電所（不図示）からの電力を需要家宅５に供給する。柱上開閉器４２には遠制子局４４が接続している。遠制子局４４は通信網３に接続しており、配電遠制親局１５から送られてくる信号に応じて柱上開閉器４２の開閉を制御する。発電所（不図示）から供給される電力は、柱上変圧器４３、第１のＰＬＣモデム４５(PLC:Power Line Communication：電力線通信)、及び低圧配電線４６（引込線を含む）を介して需要家宅５へと導かれる。

低圧配電線４６に接続している第１のＰＬＣモデム４５は、Ｍ／Ｃ４７を介して通信網３に接続し、情報処理システム１０と通信可能に接続する。また第１のＰＬＣモデム４５から需要家宅５に引き込まれる低圧配電線４６（引込線）には第１のＰＬＣモデム４５と電力線通信を行う第２のＰＬＣモデム５１が接続している。また低圧配電線４６（引込線）には、第１の開閉器５２、パワーコンディショナ５４、及び屋内電力配線６０（電力配線）が接続している。

パワーコンディショナ５４には分散型電源５３が接続している。尚、分散型電源５３は、例えば風力発電機や太陽光発電機などの自然エネルギー系の発電機である。

屋内電力配線６０には、後述する負荷接続用アダプタ６１を介して負荷６２が接続される。負荷６２は例えばテレビ、ビデオ、オーディオ機器、パーソナルコンピュータ、エアコンディショナ、照明、冷蔵庫、洗濯機などの家電製品である。また屋内電力配線６０には第３のＰＬＣモデム６３が接続している。この第３のＰＬＣモデム６３はＬＡＮ（無線ＬＡＮ又は有線ＬＡＮ）などの通信手段６８を介して第２のＰＬＣモデム５１と通信可能に接続している。

柱上変圧器４３は、変電所４１からの高圧（例えば６．６ｋＶ）の入力電圧を降圧し（例えば２１０Ｖ）、低圧配電線４６を通じて需要家宅５に電力を供給する。

パワーコンディショナ５４は、分散型電源５３が発電した電力を屋内電力配線６０用として使用できる電力に変換する。パワーコンディショナ５４は、昇圧コンバータ、直交変換回路、及び系統連系保護回路を含み、風力発電機や太陽光発電機等の分散型電源５３が発電した直流電力を屋内電力配線６０に供給する交流電力に変換する。

パワーコンディショナ５４は、上記各機能に加えて、分散型電源５３の低圧配電線４６への接続点の電圧、位相、周波数等をリアルタイムに監視することにより分散型電源５３が単独運転となるのを予測する機能(以下、単独運転検出機能と称する。）を備えている。パワーコンディショナ５４は、上記監視により分散型電源５３が単独運転となることを予測すると、分散型電源５３から低圧配電線４６への電力供給を停止する。

尚、パワーコンディショナ５４の単独運転検知機能の実現方式としては、例えば上記監視により取得される計測値の変動から単独運転となるのを予測する受動方式や、常時微小な外乱を低圧配電線４６に与えておき、単独運転時にこの外乱により顕著となる上記接続点の電圧や周波数の変動により単独運転を予測する能動方式などがある。

配電系統４における事故発生によって配電系統４から需要家宅５への電力の供給が停止する場合、変電所４１内にある保護継電装置が事故発生を検出し、変電所４１内にある該当開閉器（遮断器）を開状態にする。またこのとき情報処理システム１０は、変電所４１内にある該当開閉器（遮断器）が開状態となったことなどの情報を受信し、第１の制御装置５５に遮断指示の信号を送信する。これにより第１の開閉器５２が開状態に切り替えられ、配電系統４から分散型電源５３が切り離される。従って、仮にパワーコンディショナ５４が分散型電源５３が単独運転になることを予測できなかった場合でも、情報処理システム１０からの指示によって分散型電源５３を確実に配電系統４から切り離すことができる。

尚、パワーコンディショナ５４にＰＬＣモデムを設け、第２のＰＬＣモデム５１、第１のＰＬＣモデム４５、及び通信網３を介してパワーコンディショナ５４と情報処理システム１０とを通信可能に接続し、この通信により情報処理システム１０においてパワーコンディショナ５４の監視制御を行えるようにしてもよい。上記監視制御は、このように電力線通信によるのではなく、光通信回線等を用いて行うようにしてもよい。

第１の開閉器５２は第１の制御装置５５によって制御される。第１のＰＬＣモデム４５は営業所２の情報処理システム１０から送られてくる信号を第２のＰＬＣモデム５１に伝達し、第１の制御装置５５は第２のＰＬＣモデム５１から入力される信号に応じて第１の開閉器５２を制御する。つまり情報処理システム１０は、通信網３、Ｍ／Ｃ４７、第１のＰＬＣモデム４５、及び第２のＰＬＣモデム５１を介して第１の開閉器５２の開閉を遠隔制御する。

情報処理システム１０を構成している配電用サーバ１１は、情報処理装置（コンピュータ）であって、情報処理システム１０の各構成要素の監視や統括的な制御を行う。監視制御用端末１２は、例えば営業所２の運転員による配電用サーバ１１に対するデータ入力の受け付け、配電用サーバ１１から出力されるデータの表示を行う。遮断指示信号伝送装置１３は、例えば監視制御用端末１２から配電用サーバ１１に入力されるデータに基づいて、配電系統４から分散型電源５３を切り離すための指示信号(遮断指示信号）を需要家宅５に向けて送信する。配電遠制親局１５は、遠制子局４４を介して柱上開閉器４２の開閉を制御する。配電遠制親局１５は、配電用サーバ１１からの指示に応じて柱上開閉器４２の開閉を制御するための信号を遠制子局４４に送信する。

負荷接続用アダプタ６１には、第４のＰＬＣモデム６１２及び第２の開閉器６１１が内蔵されている。負荷接続用アダプタ６１は、第４のＰＬＣモデム６１２に入力される信号に応じて第２の開閉器６１１の開閉を制御し、負荷６２の屋内電力配線６０への接続／切断を制御する。そして第４のＰＬＣモデム６１２は、第３のＰＬＣモデム６３と電力線通信が可能であり、第３のＰＬＣモデム６３は通信手段６８を介して第２のＰＬＣモデム５１と通信可能である。つまり、第４のＰＬＣモデム６１２は、第３のＰＬＣモデム６３、第２のＰＬＣモデム５１、第１のＰＬＣモデム４５、Ｍ／Ｃ４７、通信網３を介して情報処理システム１０と通信可能に接続されている。このため、情報処理システム１０から第４のＰＬＣモデム６１２を直接制御することが可能であり、従って、負荷接続用アダプタ６１による負荷６２と屋内電力配線６０との上記接続／切断は、情報処理システム１０から遠隔制御することが可能である。

図２に負荷接続用アダプタ６１の構成を示している。同図に示すように負荷接続用アダプタ６１は、その一端側に負荷６２が接続され、他端側に第４のＰＬＣモデム６１２が接続される第２の開閉器６１１、第４のＰＬＣモデム６１２、負荷６２にかかる電圧及び負荷６２に流れ込む電流をリアルタイムに計測し、その計測値を出力する計測回路６１３、上記計測値を所定のデジタル信号に変換して第４のＰＬＣモデム６１２に入力する信号変換回路６１４、及び第４のＰＬＣモデム６１２から入力される信号に応じて第２の開閉器６１１の開閉を制御する第２の制御装置６１５を備える。

尚、例えば家電製品のように負荷６２がプラグから電力供給を受けるものである場合、第２の開閉器６１１に接続したコンセント（Electric Outlet）を設けておけば、負荷６２のプラグをコンセントに差し込むことで、負荷６２を第２の開閉器６１１に容易に接続することができる。

負荷接続用アダプタ６１の動作について説明する。計測回路６１３によって計測された計測値は、信号変換回路６１４によってデジタル信号に変換された後、第３のＰＬＣモデム６３に入力され、屋内電力配線６０、第３のＰＬＣモデム６３、第２のＰＬＣモデム５１、及び第１のＰＬＣモデム４５を介して情報処理システム１０に送られる。即ち情報処理システム１０は、負荷接続用アダプタ６１で計測された計測値を取得することができる。

情報処理システム１０は、各負荷６２に対応する各負荷接続用アダプタ６１から送られてくる各負荷６２の計測値に基づき、各負荷６２の遠隔監視制御を行う。これにより情報処理システム１０は、例えば風力発電や太陽光発電といった自然エネルギーを利用する分散型電源５３が配電系統４に多数連系されている場合であっても負荷６２単位で需給調整を行うことができる。

ところで、特開２００７−３７２２４号公報等に開示された仕組みによれば、分散型電源５３の出力を情報処理システム１０において監視することができる。これによれば、例えば分散型電源５３を配電系統４から切り離した後に分散型電源５３を単独運転させる場合、負荷６２の接続／切断を遠隔制御して情報処理システム１０から需要家宅５内の需給制御を行うことができる。また需給制御用のサーバ装置を需要家宅５内に設置すれば情報処理システム１０から独立して、もしくは情報処理システム１０と上記サーバ装置とが連系して、需要家宅５において単独運転を行うことができる。

図３に第２実施例として説明する配電システム１の構成を示している。尚、本実施例で説明する配電システム１の構成のうち、需要家宅５外の構成は第１実施例と同様であるので、同図には需要家宅５における構成のみを示している。

同図に示すように、第２実施例では、需要家宅５内にＬＡＮ７０（無線ＬＡＮ又は有線ＬＡＮ）を付設しており、ＬＡＮ７０を介して各ＤＬＮＡ対応製品７１（DLNA : Digital Living Network Alliance）、及びホームサーバ７２が互いに通信可能に接続している。

ＬＡＮ７０（通信ネットワーク）は、第５のＰＬＣモデム７５を介して屋内電力配線６０に接続されている。これによりＤＬＮＡ対応製品７１、及びホームサーバ７２は、第５のＰＬＣモデム７５、屋内電力配線６０、第３のＰＬＣモデム６３、第２のＰＬＣモデム５１、第１のＰＬＣモデム４５、Ｍ／Ｃ４７、及び通信網３を介して、情報処理システム１０と通信可能に接続されている。

このように需要家宅５内にＤＬＮＡ対応製品７１やホームサーバ７２が設けられている場合、これらが接続しているＬＡＮ７０を第５のＰＬＣモデム７５を介して屋内電力配線６０に接続することで、ＤＬＮＡ対応製品７１やホームサーバ７２を情報処理システム１０から遠隔監視又は制御することできる。またこの場合はこれらと第１実施例に示したようなＤＬＮＡ未対応の負荷６２の双方を、情報処理システム１０から統括的に遠隔監視又は制御することができる。

尚、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。

第１実施例として説明する配電システム１のブロック図である。 負荷接続用アダプタ６１の構成を示す図である。 第１実施例として説明する配電システム１のブロック図である。

符号の説明

１ 配電システム
２ 営業所
３ 通信網
４ 配電系統
５ 需要家宅
１０ 情報処理システム
１１ 配電用サーバ
１２ 監視制御用端末
１３ 遮断指示信号伝送装置
４５ 第１のＰＬＣモデム
４６ 低圧配電線
５１ 第２のＰＬＣモデム
５２ 第１の開閉器
５３ 分散型電源
５５ 第１の制御装置
６０ 屋内電力配線
６１ 負荷接続用アダプタ
６１１ 第２の開閉器
６１２ 第４のＰＬＣモデム
６１３ 計測回路
６１４ 信号変換回路
６１５ 第２の制御装置
６２ 負荷
６３ 第３のＰＬＣモデム
６８ 通信手段
７５ 第５のＰＬＣモデム

Claims (7)

1. 電力系統から供給される電力を負荷が接続される電力配線に導く低圧配電線に設けられる第１のＰＬＣモデムと、
   前記第１のＰＬＣモデムよりも前記負荷側の前記低圧配電線に設けられる第２のＰＬＣモデムと、
   前記第２のＰＬＣモデムよりも前記負荷側の前記低圧配電線に設けられる第１の開閉器と、
   前記第１のＰＬＣモデムを経由して外部装置から前記第２のＰＬＣモデムに送られてくる信号に応じて前記第１の開閉器を制御する第１の制御装置と、
   前記第１の開閉器よりも前記負荷側の前記低電圧配線に接続する分散型電源と、
   前記電力配線に接続し、前記第２のＰＬＣモデムと通信可能な第３のＰＬＣモデムと、
   前記電力配線に接続し、前記電力配線と前記負荷との間に設けられる、前記第３のＰＬＣモデムと通信可能な第４のＰＬＣモデムと、
   前記電力配線と前記負荷との間に設けられ、前記電力配線から前記負荷への電力の供給を制御する第２の開閉器と、
   前記第１のＰＬＣモデム、前記第２のＰＬＣモデム、及び前記第３のＰＬＣモデムを介して前記外部装置から前記第１のＰＬＣモデムに送られてくる信号に応じて、前記第２の開閉器を制御する第２の制御装置と
   を備えることを特徴とする配電システム。
2. 請求項１に記載の配電システムであって、
   前記負荷にかかる電圧、又は前記負荷を流れる電流を計測する計測回路をさらに備え、
   前記第１のＰＬＣモデムが、前記第４のＰＬＣモデム、前記第３のＰＬＣモデム、及び前記第２のＰＬＣモデムを介して前記計測回路の計測値を受信し、受信した前記計測値を前記外部装置に送信すること
   を特徴とする配電システム。
3. 請求項１に記載の配電システムであって、
   前記電力配線に、ＤＬＮＡ対応製品が接続される通信ネットワークに接続可能な第５のＰＬＣモデムがさらに接続されていること
   を特徴とする配電システム。
4. 請求項１に記載の配電システムに用いる負荷接続用アダプタであって、
   前記第４のＰＬＣモデム、前記第２の開閉器、及び前記第２の制御装置が実装されていること
   を特徴とする負荷接続用アダプタ。
5. 請求項２に記載の配電システムに用いる負荷接続用アダプタであって、
   前記第４のＰＬＣモデム、前記第２の開閉器、前記第２の制御装置、及び前記計測回路が実装されていること
   を特徴とする負荷接続用アダプタ。
6. 電力系統から供給される電力を負荷が接続される電力配線に導く低圧配電線に設けられる第１のＰＬＣモデムと、
   前記第１のＰＬＣモデムよりも前記負荷側の前記低圧配電線に設けられる第２のＰＬＣモデムと、
   前記第２のＰＬＣモデムよりも前記負荷側の前記低圧配電線に設けられる第１の開閉器と、
   前記第１のＰＬＣモデムを経由して外部装置から前記第２のＰＬＣモデムに送られてくる信号に応じて前記第１の開閉器を制御する第１の制御装置と、
   前記第１の開閉器よりも前記負荷側の前記低電圧配線に接続する分散型電源と、
   前記電力配線に接続し、前記第２のＰＬＣモデムと通信可能な第３のＰＬＣモデムと、
   前記電力配線に接続し、前記電力配線と前記負荷との間に設けられる、前記第３のＰＬＣモデムと通信可能な第４のＰＬＣモデムと、
   前記電力配線と前記負荷との間に設けられ、前記電力配線から前記負荷への電力の供給を制御する第２の開閉器と、
   前記第２の開閉器を制御する第２の制御装置と
   を備える配電システムの制御方法であって、
   前記第２の制御装置が、前記第１のＰＬＣモデム、前記第２のＰＬＣモデム、及び前記第３のＰＬＣモデムを介して前記外部装置から前記第１のＰＬＣモデムに送られてくる信号に応じて、前記第２の開閉器を制御すること
   を特徴とする配電システムの制御方法。
7. 請求項６に記載の配電システムの制御方法であって、
   前記配電システムは、前記負荷にかかる電圧、又は前記負荷を流れる電流を計測する計測回路をさらに備えており、
   前記第１のＰＬＣモデムが、前記第４のＰＬＣモデム、前記第３のＰＬＣモデム、及び前記第２のＰＬＣモデムを介して前記計測回路の計測値を受信し、受信した前記計測値を前記外部装置に送信すること
   を特徴とする配電システムの制御方法。

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