JP6087252B2 - 電力系統設備計画支援装置及び電力系統設備配置決定方法 - Google Patents

Description

本発明は、電力系統設備を最適に配置するための電力系統設備計画支援装置及び電力系統設備配置決定方法に関する。

近年、太陽光や風力などの再生可能エネルギーを活用した小規模な分散型電源が普及している。これら分散型電源は、電力系統上に分散して配置されると共に、気象の変化などの外的要因に応じて発電量が変化するものである。このように、再生可能エネルギーによる分散型電源を連系した電力系統は、外的要因に応じて局所的な電圧上昇や電圧降下などが発生し、電力状態が不安定になり易い。その結果、供給する電力品質が低下する虞がある。電力状態を安定化させるため、電力系統の各地点に設置した計測装置にて電力状態を計測し、電力品質が低下しないように電力系統を制御することが必要になる。

例えば特許文献１には、電力系統において、計測器数が少なく計算誤差が最小となる計測器の設置位置を決定するために、計測器設置位置決定手段を有する構成が開示されている。該決定手段は、電力系統内に設置する複数の計測器の位置を仮設定して、対象電力系統電圧・潮流分布状態決定手段で得られたデータから系統状態を算出し、複数の計測器の設置場所を選定するものとなっている。

また、各計測装置で取得した計測値は、計測装置に備えられた通信機能により、中継局を経由して電力系統を制御する管理センターなどに送信される。その際の中継局の設置場所についても効率良く選定する必要がある。これに関連して特許文献２には、送信点と受信点間の電波伝搬特性を推定する技術が開示されている。

特開２００８−７２７９１号公報 特開２００４−３０４４００号公報

電力系統状態を計測する計測装置としては、電圧センサのような電気量を計測する機器と、自動電圧調整器（ＳＶＲ＝Step Voltage Regulator）のような電力系統の制御を行う機器とがある（これらを監視機器と呼ぶ）。これらの監視機器は、例えば特許文献１に記載された方法を用いれば、監視機器数が少なく計算誤差が最小となるように配置場所を決定することができる。一方、監視機器から計測値等を通信するための中継局（以下、基地局とも呼ぶ）の設置に関しては、例えば特許文献２に記載の技術を用いて通信可能なエリアを求め、基地局数が最小となるような配置場所を決定することができる。

しかしこれらの手順では、監視機器の配置場所を決定した後に、これに合わせて基地局の配置場所を決定する方法となっており、監視機器の位置は確定されたものとなっている。しかしながら、監視機器に要求される計測条件（例えば電圧値）には許容幅があることから、電力系統上の配置可能な場所は一地点ではなく、ある幅（自由度）を持っている。そのため、監視機器の配置場所の自由度を考慮しながら基地局の配置場所を決定すれば、基地局の総数をさらに削減できる可能性がある。前記特許文献等を含め従来技術では、監視機器の配置場所の自由度については考慮されておらず、改善の余地がある。

本発明の目的は、電力系統の監視制御を行う監視機器数を最小とし、かつ各監視機器との通信を中継する基地局数を最小とするように、監視機器と基地局の配置場所を決定する電力系統設備計画支援装置及び電力系統設備配置決定方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。
本発明は、電力系統を監視する監視機器と、監視機器と通信する基地局の配置を決定する電力系統設備計画支援装置において、電力系統の構成に基づいて、監視機器の配置場所の候補を決定する監視機器候補決定部と、決定された監視機器の配置場所の候補と、基地局から通信可能な範囲を示す通信エリアデータから、基地局の配置場所を決定する基地局決定部と、監視機器の配置場所の候補と、決定された基地局の配置場所と、通信エリアデータから、監視機器の配置場所を決定する監視機器決定部と、を備え、基地局決定部は、配置する基地局で全ての監視機器のいずれかの配置場所候補と通信可能で、かつ、配置する基地局の総数が最小となるように基地局の配置場所を決定する。

また本発明は、電力系統を監視する監視機器と、監視機器と通信する基地局の配置を決定する電力系統設備配置決定方法において、電力系統の構成に基づいて、監視機器の配置場所の候補を決定する監視機器候補決定ステップと、決定された監視機器の配置場所の候補と、基地局から通信可能な範囲を示す通信エリアデータから、基地局の配置場所を決定する基地局決定ステップと、監視機器の配置場所の候補と、決定された基地局の配置場所と、通信エリアデータから、監視機器の配置場所を決定する監視機器決定ステップと、を備え、基地局決定ステップは、配置する基地局で全ての監視機器のいずれかの配置場所候補と通信可能で、かつ、配置する基地局の総数が最小となるように基地局の配置場所を決定する。

本発明によれば、電力系統の監視制御を行う監視機器数を最小とし、かつ各監視機器との通信を中継する基地局数を最小とするように、監視機器と基地局の配置場所を決定することができ、電力系統の監視制御システムの低コスト化を実現する。

実施例１における電力系統設備計画支援装置の論理構成図。 電力系統設備計画支援装置の物理構成図。 電力系統の構成と監視機器候補の配置例を示す図。 監視機器配置に応じた基地局配置の例を示す図。 監視機器候補決定規則１３５の例を示す図。 監視機器（電圧センサ）の配置候補を決定する説明図。 監視機器候補データ１３６の例を示す図。 基地局配置データ１３７の例を示す図。 監視機器配置データ１３８の例を示す図。 無線到達エリアデータ１３９の例を示す図。 電力系統構成データ１４０の例を示す図。 負荷量・ＰＶ発電量データ１４１の例を示す図。 電圧計算値データ１４２の例を示す図。 通信可能監視機器データ１４３の例を示す図。 監視機器候補決定処理を示すフローチャート。 基地局決定処理を示すフローチャート。 監視機器決定処理を示すフローチャート。 実施例２における監視機器候補決定規則１３５’の例を示す図。 監視機器（ＳＶＲ）の配置候補を決定する説明図。 監視機器候補データ１３６’の例を示す図。 実施例３における監視機器候補決定規則１３５”の例を示す図。 監視機器候補データ１３６”の例を示す図。 通信条件データ１４４の例を示す図。 実施例３における基地局決定処理を示すフローチャート。 支援装置１とユーザ端末１０を通信路５００で接続した構成図。

電力系統を監視する設備には、通信機能の付いた電圧センサ、センサ付開閉器のような電気量を計測する機器と、ＳＶＲのような電力系統の制御を行う機器があるが、これらを総称して監視機器と呼ぶ。また、各監視機器からの情報は一旦無線基地局（以下、単に基地局と称す）などの通信設備に送信され、各通信設備から電力系統を管理する管理センターに伝送される。以下、図面を参照して本発明のいくつかの実施例を説明する。

図１は、実施例１における電力系統設備計画支援装置の論理構成図を示す。電力系統設備計画支援装置１（以下、単に支援装置と称す）は、電力系統の構成、地形情報、基地局候補、負荷量・太陽光（ＰＶ＝PhotoVoltaics）発電量、通信条件などを入力データ２１として、監視機器の配置、基地局の配置を出力データ２２とするものである。（なお、入力データ２１のうち通信条件は、実施例３にて使用する）。支援装置１の構成は、監視機器候補決定部１６と、基地局決定部１７と、監視機器決定部１８と、無線到達エリア作成部１９と、監視機器候補決定規則１３５と、監視機器候補データ１３６と、基地局配置データ１３７と、監視機器配置データ１３８と、無線到達エリアデータ１３９とを有する。

監視機器候補決定部１６は、電力系統の構成と、負荷量・ＰＶ発電量を入力して、監視機器を配置する場所の複数の候補（以下、配置候補）を決定する。候補決定では、監視機器候補決定規則１３５を参照し、具体的な配置場所として、電力系統の電柱番号から選択する。決定した監視機器の配置候補リストは監視機器候補データ１３６に格納し、また配置候補の情報を基地局決定部１７に通知する。監視機器候補決定部１６の処理は、図１５で詳細に説明する。監視機器候補決定規則１３５は、監視機器の配置候補を決定する際に利用する規則であり、その例を図５で説明する。また、決定した監視機器候補データ１３６の例を図７に示す。

無線到達エリア作成部１９は、電力系統の構成、地形情報、基地局候補を入力として、基地局候補別に無線が到達するエリアを求め、そのエリア内に存在する電柱番号のリストを作成する。ここで基地局候補としては、電力系統の構成や地形情報を考慮して、基地局が配置可能な複数の地点を仮定する。基地局候補は、例えば地図上に描いた所定間隔のメッシュ点から与えても良い。無線到達エリア作成処理では、例えば特許文献２に記載された方法により基地局から無線が到達するエリアを求めることができる。作成したリストは無線到達エリアデータ１３９に格納する。無線到達エリアデータ１３９の例は図１０で説明する。

基地局決定部１７は、監視機器候補決定部１６から通知された監視機器の配置候補と、無線到達エリアデータ１３９に格納された基地局候補別の無線到達エリアに基づいて、実際に基地局を配置する場所を決定する。この処理では、全ての監視機器と通信可能で、基地局数が最小となるように、基地局配置を決定する。決定した基地局配置の情報は基地局配置データ１３７に格納するとともに、監視機器決定部１８に通知する。基地局決定部１７の処理は、図１６で詳細に説明する。また、基地局配置データ１３７の例は図８で説明する。

監視機器決定部１８は、基地局決定部１７から通知された基地局配置と、監視機器候補データ１３６に格納された監視機器配置候補リストに基づいて、実際に監視機器を配置する場所（電柱番号）を決定する。この処理では、監視機器配置候補の中から基地局と通信可能な１つの配置を選択する。決定した監視機器配置の情報は監視機器配置データ１３８に格納する。監視機器決定部１８の処理は、図１７で詳細に説明する。また、監視機器配置データ１３８の例は図９で説明する。

図２は、電力系統設備計画支援装置の物理構成図を示す。支援装置１の構成は、ＣＰＵ１１と、メモリ１２と、記憶装置１３と、出力装置１４と、入力装置１５を有する。
入力装置１５は、例えばキーボードやマウスであり、入力データ（電力系統の構成、地形情報、負荷量・ＰＶ発電量、通信条件）を入力できる。出力装置１４は、例えばディスプレイ装置や表示用ライトであり、入力装置１５から入力した情報、各プログラムの出力情報、各データベースのデータを表示する。出力装置１４は、例えば監視機器候補データ１３６の内容を表示することで、監視機器の配置の候補に挙がった電柱番号をユーザに示すことができる。

記憶装置１３は、例えばハードディスクやフラッシュメモリなどであり、プログラムやデータなどの情報を記憶する装置である。ここに格納するプログラムには、監視機器候補決定プログラム１３１と、基地局決定プログラム１３２と、監視機器決定プログラム１３３と、無線到達エリア作成プログラム１３４を含む。また格納するデータベースとして、監視機器候補決定規則１３５と、監視機器候補データ１３６と、基地局配置データ１３７と、監視機器配置データ１３８と、無線到達エリアデータ１３９と、電力系統構成データ１４０と、負荷量・ＰＶ発電量データ１４１と、電圧計算値データ１４２と、通信可能監視機器データ１４３と、通信条件データ１４４を含む。（なお、通信条件データ１４４は、実施例３にて使用する）。

監視機器候補決定プログラム１３１は、ＣＰＵ１１によってメモリ１２に読み込まれて実行されることにより、監視機器候補決定部１６（図１参照）が具現化される。同様に、基地局決定プログラム１３２、監視機器決定プログラム１３３、無線到達エリアデータ作成プログラム１３４を実行することで、それぞれ基地局決定部１７、監視機器決定部１８、無線到達エリア作成部１９が具現化される。
以上の処理の結果、監視機器の配置と基地局の配置を決定し、出力データ２２として出力する。

まず、本実施例における監視機器と基地局の配置方法の概要について、図３と図４を用いて説明する。

図３は、電力系統の構成と監視機器候補の配置例を示す図である。
電力系統は、配電用変電所２と、これから敷設された配電用の線路３と、線路上に所定間隔で設けられた多数の電柱４と、線路３に接続された図示しない負荷やＰＶ発電などから構成される。配電用変電所２は、図示しない上位系統の電圧をこの電力系統の電圧に変換して、線路３を経由して図示しない負荷に電力を供給する。また図示しないＰＶ発電からも電力を供給する。線路３を支持する電柱４（□印で示す）には、それぞれを識別するための電柱番号＃ｎが付与されており、電柱番号によりその位置が特定できるようになっている。

本実施例では、監視機器はいずれかの電柱４に取り付けて線路上の電力状態を監視する。ただし、監視機器は例えばある範囲内の線路電圧値を検出すれば良いから、どの電柱に取り付けるかについては自由度がある。そこで、ある監視機器を取り付ける電柱の候補として、複数の電柱番号を決定する。例えば、監視機器ａに対する配置候補群４ａとして３通りの自由度（電柱番号♯５０〜♯５２）が存在し、監視機器ｂの配置候補群４ｂとして２通りの自由度（電柱番号＃４０、＃４１）が存在する。この例では、５台の監視機器ａ〜ｅが必要であり、それらの配置候補群４ａ〜４ｅを示している。

図４は、監視機器配置に応じた基地局配置の例を示す図である。
電力系統監視システムでは、各監視機器で収集した情報は基地局を中継して管理センター（電力会社の営業所など）へ送信される。逆に、管理センターからの制御情報は基地局を中継して各監視装置に送信される。本実施例では、まず基地局の配置候補として複数の基地局候補５（○、◎印で示す）を仮定する。当然ながら、基地局の配置候補は線路３（電柱４）に沿った位置が好ましい。そして、各基地局候補から通信可能な無線到達エリアを求める。例えば基地局候補♯ａ（◎印）からの無線到達エリアは６ａで示す範囲であり、基地局候補♯ｂからの無線到達エリアは６ｂで示す範囲である。そして、このエリアに含まれる監視機器の配置候補を抽出する。例えば、基地局候補♯ａの無線到達エリア６ａには、監視機器ａの配置候補である電柱番号＃５０，５１と、監視機器ｂの配置候補である電柱番号＃４０、・・・が含まれる。この場合、無線到達エリアに監視機器の少なくとも１つの配置候補が含まれれば、監視機器をその候補場所に配置することで通信が可能となる。

次に、実際の基地局配置は、全ての監視機器と通信可能であって、基地局の総数が最小となる条件で決定する。この例では、基地局を♯ａの位置に配置すれば、全ての監視機器ａ〜ｅと通信可能となり、基地局数は１つである。一方、基地局を♯ｂの位置に配置すれば、監視機器ａ，ｂとの通信ができないため、これを補うために他の基地局を増設せねばならず、基地局数は２つ、またはそれ以上となる。よって、基地局数を最小とするには、基地局を♯ａの位置に配置すれば良い。

最後に、実際の監視機器の配置を通信可能な配置候補の中から決定する。具体的には、通信性能を考慮して基地局から最短距離にある候補を選定するのが良い。これに従えば、監視機器ａは電柱番号＃５０に、監視機器ｂは電柱番号＃４０に配置するよう決定する。このようにして、実際に配置する監視機器数を最小とするだけでなく、基地局数についても最小となるように、監視機器と基地局の最適配置を行うことができる。

次に、記憶装置１３内に格納する各データベースの内容について説明する。
図５は、監視機器候補決定規則１３５の例を示す図である。監視機器候補決定規則１３５には、監視機器候補決定部１６が監視機器の配置候補（具体的には電柱番号）を決定する際に利用する規則、すなわち監視対象の仕様が定義されている。決定規則をデータベースとして構成しているので、プログラムに組み込まれて構成されている場合に比べて柔軟に修正可能である。この例では、監視機器として電圧を計測する電圧センサを対象としている。電圧センサは線路の電圧が規定値かどうかを検出するものであるから、検出する線路の電圧の規定値を仕様値として定義している。

監視機器候補決定規則１３５はレコードのフィールドとして、電圧上限規定値１３５ａ、電圧下限規定値１３５ｂ、余裕量１３５ｃの項目を含む。電圧上限規定値１３５ａは、電圧管理上の上限規定値であり、電圧下限規定値１３５ｂは、電圧管理上の下限規定値である。余裕量１３５ｃは、前記上限規定値、下限規定値からの電圧変動についての余裕量（許容量）である。

図６は、図５の監視機器候補決定規則１３５に従って監視機器の配置候補を決定する説明図である。監視機器（電圧センサ）を取り付ける候補となる各電柱位置４における電圧値を示す。規則１３５に従い、電圧値が、上限規定値１３５ａの下側にある余裕量１３５ｃの範囲７ａと、下限規定値１３５ｂの上側にある余裕量１３５ｃの範囲７ｂが仕様範囲であり、これらに含まれる電柱番号が、この場合の監視機器の配置候補となる。

図７は、監視機器候補データ１３６の例を示す図である。監視機器候補データ１３６は、監視機器候補決定部１６が決定した監視機器の配置候補のデータを格納している。

監視機器候補データ１３６は、レコードのフィールドとして、監視機器の機器番号１３６ａ、機器種別１３６ｂ、配置候補１３６ｃの項目を含む。機器番号１３６ａは各監視機器を一意に識別する番号である。機器種別１３６ｂは監視機器の種別であり、ここでは電圧センサの場合である。配置候補１３６ｃは、監視機器の配置候補となる電柱番号を記載する。例えば機器番号００１については、電柱番号＃１０〜１４（レコード番号１３６００〜１３６０４）が候補として挙げられている。

図８は、基地局配置データ１３７の例を示す図である。基地局配置データ１３７は、基地局決定部１７が決定した基地局配置のデータを格納している。

基地局配置データ１３７は、レコードのフィールドとして、基地局番号１３７ａの項目を含む。基地局はその仕様が同一であるから、基地局の位置を識別する番号のみで良い。この例では、基地局の配置を＃ａ、＃ｃに決定している。

図９は、監視機器配置データ１３８の例を示す図である。監視機器配置データ１３８は、監視機器決定部１８が決定した監視機器の配置場所のデータを格納している。

監視機器配置データ１３８は、レコードのフィールドとして、監視機器の機器番号１３８ａ、機器種別１３８ｂ、配置場所１３８ｃ、接続先基地局１３８ｄの項目を含む。監視機器番号１３８ａは各監視機器を一意に識別する番号であり、機器種別１３８ｂは監視機器の種別である。配置場所１３８ｃは、実際に監視機器を配置する電柱番号を記載する。接続先基地局１３８ｄは、監視機器が通信する基地局の番号を記載する。この例では、機器番号００１の電圧センサは電柱番号＃１４に、機器番号００２の電圧センサは電柱番号＃２２に配置することを示す。

次に、監視機器や基地局の配置を決定するために参照するデータベースについて説明する。
図１０は、無線到達エリアデータ１３９の例を示す図である。無線到達エリアデータ１３９は、無線到達エリア作成部１９により、基地局の候補別に無線が到達するエリアに存在する電柱のリストを作成したものである。このデータは、基地局決定部１７が実際の基地局の配置場所を決定するために参照する。

無線到達エリアデータ１３９は、レコードのフィールドとして、基地局番号１３９ａ、無線到達エリア１３９ｂの項目を含む。基地局番号１３９ａは、基地局（候補）の配置位置を識別する番号である。無線到達エリア１３９ｂは、基地局から発信される無線が到達し、通信が可能なエリアに存在する電柱番号を記載したものである。

図１１は、電力系統構成データ１４０の例を示す図である。電力系統構成データ１４０は、電力系統の構成を示すデータであり、その情報は、ユーザにより入力装置１５を介して入力されたものである。この例では電力系統の線路を隣り合う電柱で区分し、区分された各線路のデータを格納する。

電力系統構成データ１４０は、レコードのフィールドとして、親電柱番号１４０ａ、子電柱番号１４０ｂ、線路抵抗１４０ｃ、線路インダクタンス１４０ｄの項目を含む。親電柱番号１４０ａは上流側（配電用変電所２側）の電柱番号を、子電柱番号１４０ｂは下流側（配電用変電所２の反対側）の電柱番号を示す。線路抵抗１４０ｃは、区分された線路（電線）の抵抗値を、線路インダクタンス１４０ｄは、区分された線路のインダクタンス値である。

図１２は、負荷量・ＰＶ発電量データ１４１の例を示す図である。負荷量・ＰＶ発電量データ１４１は、図１１の電力系統に接続する各電力需要家の負荷量、各ＰＶ発電器の発電量を示すデータであり、その情報は、ユーザにより入力装置１５を介して入力されたものである。

負荷量・ＰＶ発電量データ１４１は、レコードのフィールドとして、電柱番号１４１ａ、有効電力量１４１ｂ、無効電力量１４１ｃの項目を含む。電柱番号１４１ａは電柱を識別する番号である。有効電力量１４１ｂは、電柱番号１４１ａに接続される需要家の負荷量とＰＶ発電量の合算値のうち有効電力量を、無効電力量１４１ｃは合算値のうち無効電力量を示す。なお、負荷量と発電量のいずれが大きいかで合算値の符号（正負）が決まる。

図１３は、電圧計算値データ１４２の例を示す図である。電圧計算値データ１４２は、監視機器候補決定部１６が潮流計算により算出した各電柱の電圧値を示す。電圧計算値データ１４２は、レコードのフィールドとして、電柱番号１４２ａ、電圧１４２ｂの項目を含む。電柱番号１４２ａは電柱を識別する番号であり、電圧１４２ｂは各電柱番号１４２ａの電柱の電圧値を示す。この例では、電柱番号＃１０〜１４の電圧値が、レコード番号１４２００〜１４２０４として記載されている。

図１４は、通信可能監視機器データ１４３の例を示す図である。通信可能監視機器データ１４３は、基地局決定部１７が基地局候補毎に通信可能な監視機器を抽出したリストである。

通信可能監視機器データ１４３は、レコードのフィールドとして、基地局番号１４３ａ、監視機器番号１４３ｂの項目を含む。基地局番号１４３ａは基地局（候補）を識別する番号である。監視機器番号１４３ｂには、基地局番号１４３ａから発信される無線が到達するか否かを記載する。その際、監視機器の少なくとも１つの候補が基地局と通信可能であれば「○」、全ての候補が通信不可であれば「×」を記載する。

次に、監視機器と基地局の配置決定の手順を説明する。この決定処理のため、図１５、１６、１７に示す各フローチャートを順に実施する。

図１５は、監視機器候補決定処理を示すフローチャートである。以下のフローは監視機器候補決定部１６により実行されるが、この機能は、ＣＰＵ１１が監視機器候補決定プログラム１３１を実行することによって具現化される。

ステップＳ１６００で処理開始の指示を受ける。
ステップＳ１６０１において、監視機器候補決定部１６は、電力系統構成データ１４０（図１１）から電力系統の構成を、負荷量・ＰＶ発電量データ１４１（図１２）から負荷量・ＰＶ発電量を読み取り、潮流計算を実施することで、電力系統の各電柱４における電圧値を算出する。
ステップＳ１６０２において、ステップＳ１６０１で計算した電圧値を電圧計算値データ１４２（図１３）に書き出す。

ステップＳ１６０３において、電圧計算値データ１４２（図１３）の中から、監視機器候補決定規則１３５（図５）に従い、これを満足する監視機器の配置候補を決定する。具体的には図６に示したように、電圧値が電圧上限規定値１３５ａ−余裕量１３５ｃの範囲７ａ、あるいは電圧下限規定値１３５ｂ＋余裕量１３５ｃの範囲７ｂに含まれる電柱４を抽出する。例えば図５の規則１３５によれば、電圧値の条件は６８００〜６７５０Ｖ，６４５０〜６４００Ｖであり、図１３の電圧計算値データ１４２からこの範囲に含まれる電柱番号として、＃１０〜１４（レコード番号１４２００〜１４２０４）を抽出する。

ステップＳ１６０４において、ステップＳ１６０３で決定した監視機器の配置候補を監視機器候補データ１３６（図７）に登録する。例えば図１３から抽出された電柱番号＃１０〜１４が配置候補となり、図７における機器番号００１に対するレコード番号１３６００〜１３６０４として登録される。同様にして、機器番号００２に対する配置候補として、電柱番号＃２０〜２２（レコード番号１３６０５〜１３６０７）が登録される。
ステップＳ１６０５において、ステップＳ１６０３で決定した監視機器の配置候補（機器番号、機器種別、配置候補）を基地局決定部１７に送信する。

図１６は、基地局決定処理を示すフローチャートである。以下のフローは図１５のステップＳ１６０５に続くもので、基地局決定部１７により実行される。この機能は、ＣＰＵ１１が基地局決定プログラム１３２を実行することによって具現化される。

ステップＳ１７００において、基地局決定部１７は監視機器候補決定部１６から、監視機器の配置候補の情報（機器番号、機器種別、配置候補）（図７）を受信する。
ステップＳ１７０１において、無線到達エリアデータ１３９（図１０）における１つの基地局候補（例えば＃ａ）に着目する。

ステップＳ１７０２において、無線到達エリアデータ１３９（図１０）を参照し、図７の各監視機器の配置候補１３６ｃが、ステップＳ１７０１において着目した基地局候補の無線到達エリア内に存在するか否か（通信可能か否か）を判定する。例えば、図７における各配置候補＃１０〜１４、２０〜２２、・・・が、図１０における基地局番号＃ａの無線到達エリアに含まれるかどうかを判定する。この場合、候補＃１３，１４，２２・・・は含まれるが、他の候補＃１０，１１，１２，２０，２１は含まれないことになる。

ステップＳ１７０３において、ステップＳ１７０２で判定した結果を通信可能監視機器データ１４３（図１４）に登録する。この登録においては、監視機器の候補毎ではなく監視機器（機器番号）毎に記載する。すなわち、ある監視機器に対する複数の候補のうち少なくとも１つの候補が注目する基地局の無線到達エリアに含まれる場合は、その監視機器は通信可能（○印）と判定し、複数の候補のいずれも基地局の無線到達エリアに含まれない場合は、その監視機器は通信不可（×印）と判定する。例えば図１４の場合、監視機器番号００１〜００５は、いずれも基地局番号＃ａと通信可能であり、基地局番号＃ｂに対しては、監視機器番号００１〜００３が通信可能であることを示す。

ステップＳ１７０４において、無線到達エリアデータ１３９（図１０）に登録されている全ての基地局候補について終了したかどうかを判定する。未実施の基地局候補があれば（例えば＃ｂ）、Ｓ１７０１に戻り、基地局候補＃ｂに着目して上記の処理を行う。全ての基地局候補について終了したら、ステップＳ１７０５へ進む。

ステップＳ１７０５において、通信可能監視機器データ１４３（図１４）を参照し、基地局の最適な配置を決定する。この決定条件は、配置する基地局で全ての監視機器（配置候補のいずれか）と通信可能で、かつ、配置する基地局の総数が最小となることとする。そのためには、通信可能監視機器データ１４３において基地局番号１４３ａの組み合わせを総探索し（基地局数＝１，２・・・の順に探索）、全ての監視機器番号１４３ｂが通信可能（○印）でかつ、基地局の総数が最も少ないものを選択する。

例えば図１４では、基地局番号１４３ａの組み合わせは、「＃ａ単独」、「＃ｂ単独」、「＃ａ＋＃ｂの組み合わせ」の３通りある。そのうち、全ての監視機器番号１４３ｂが通信可能（○印）となる場合は、「＃ａ」と「＃ａ＋＃ｂ」の２通りである。さらに、基地局の総数が最小となるのは「＃ａ」（基地局数＝１）であるので、「＃ａ」を選択する。図１４の例は１つの基地局で対応可能な簡単な場合としたが、実際には多数の監視機器を配置することから、複数の基地局を最適に組み合わせて配置することになる。

ステップＳ１７０６において、ステップＳ１７０５で決定した基地局の配置を基地局配置データ１３７（図８）に登録する。例えば図８では、＃ａ、＃ｃの基地局番号を登録している。
ステップＳ１７０７において、ステップＳ１７０５で決定した基地局配置情報（基地局番号）を監視機器決定部１８に送信する。

図１７は、監視機器決定処理を示すフローチャートである。以下のフローは図１６のステップＳ１７０７に続くもので、監視機器決定部１８により実行される。この機能は、ＣＰＵ１１が監視機器決定プログラム１３３を実行することによって具現化される。

ステップＳ１８００において、監視機器決定部１８は基地局決定部１７から、基地局配置の情報（基地局番号）（図８）を受信する。
ステップＳ１８０１において、監視機器候補データ１３６（図７）から監視機器の配置候補を読み取る。

ステップＳ１８０２において、ステップＳ１８００において取得した基地局番号と、ステップＳ１８０１で取得した監視機器の配置候補と、無線到達エリアデータ１３９（図１０）から、監視機器の配置場所を決定する。
具体的には、監視機器の配置候補（電柱番号）１３６ｃのうち、配置を決定した基地局番号１３７ａから無線到達エリア１３９ｂに存在するものを抽出する。抽出した候補が複数存在する場合は、基地局に最も近い位置に存在する電柱番号を選択する。上記処理を、監視機器番号１３６ａごとに繰り返す。

例えば、図８の基地局番号が＃ａであり、図７の監視機器の配置候補がレコード１３６００〜１３６０７である場合は、図１０の無線到達エリア１３９ｂを参照して、監視機器番号００１については電柱番号＃１３、１４を、監視機器番号００２については電柱番号＃２２を抽出する。そのうち、複数の候補が存在した監視機器番号００１については、基地局＃ａに近い＃１４を配置場所として選択する（図４を参照）。

ステップＳ１８０３において、ステップＳ１８０２で決定した監視機器の配置情報（機器番号、機器種別、配置場所、接続先基地局）を監視機器配置データ１３８（図９）に登録する。
ステップＳ１８０４において、監視機器と基地局の配置決定処理を終了する。

このように本実施例の決定処理では、電力系統に配置する監視機器（電圧センサ）の配置可能な場所は自由度を持っていることに着目して、まず、監視機器の配置候補場所を決定する。次に、監視機器の配置候補場所と通信可能な基地局の配置を決定する。その際、配置する基地局で全ての監視機器（配置候補のいずれか）と通信可能で、かつ、配置する基地局の総数が最小となることを条件とする。そして最後に、決定した基地局と通信可能な監視機器の配置を、配置候補場所の中から１つ決定するようにした。これより、電力系統の監視制御を行う監視機器数を最小とし、かつ各監視機器との通信を中継する基地局数を最小とするように、監視機器と基地局の配置場所を決定することができる。

実施例１では、監視機器の種別として電圧センサを対象にした。これに対し実施例２では、監視機器の種別として自動電圧調整器（ＳＶＲ）を対象とする場合を例とする。配電用変電所から遠く離れたところでは電圧降下が大きくなるため、ＳＶＲは、これを補償するために線路に挿入するものである。これに伴い、監視機器候補決定規則１３５の仕様を変更する。

図１８は、実施例２における監視機器候補決定規則１３５’の例を示す図である。監視機器候補決定規則１３５’は、レコードのフィールドとして、電圧降下量最小１３５ｄ、電圧降下量最大１３５ｅを項目に含む。電圧降下量最小１３５ｄは、配電用変電所２からの電圧降下量のうち最小量を示し、電圧降下量最大１３５ｅは、配電用変電所２からの電圧降下量のうち最大量を示す。このようにＳＶＲの仕様では、電圧値が配電用変電所２からある一定量降下している場所に配置することになる。

図１９は、図１８の監視機器候補決定規則１３５’に従って監視機器（ＳＶＲ）の配置候補を決定する説明図である。この例では、降下量最小１３５ｄと、降下量最大１３５ｅに挟まれた領域７ａに存在する電柱４が配置候補となる。この場合、配電用変電所２の電圧として、配電用変電所２の隣に存在する電柱４ｓの電圧値を基準としても良い。例えば、配電用変電所２の隣の電柱４ｓの電圧値が６７００Ｖであれば、図１８に定められた降下量最小（２００Ｖ）と降下量最大（２４０Ｖ）で決まる電圧範囲６５００Ｖ〜６４６０Ｖから抽出する。また、ＳＶＲを複数台直列に設置する場合は、配電用変電所２側に存在するＳＶＲから、ある一定量電圧が降下した場所に、次のＳＶＲを配置する。

実施例２における監視機器候補決定処理は、実施例１（図１５）のフローチャートとほぼ同様である。このうちステップＳ１６０３では、ステップＳ１６０１で計算した各電柱の電圧値から、図１９で説明した方法に従って監視機器の配置候補を決定する。

図２０は、実施例２における監視機器候補データ１３６’の例を示す図である。実施例１（図７）の形式と同様であるが、機器種別１３６ｂのフィールドには電圧センサに代えてＳＶＲと記載されている。
その後の基地局と監視機器（ＳＶＲ）の配置場所の決定処理は、実施例１と同様である。

実施例１では、電力系統の構成、地形情報、負荷量・ＰＶ発電量、基地局候補を入力して、監視機器と基地局の配置場所を出力した。これに対して実施例３では、入力データに通信条件（通信速度、通信周期、遅延時間）を追加している。これにより、配置する基地局の通信能力（通信可能な監視機器数）を考慮しながら、監視機器と基地局の最適配置を決定するようにした。

実施例３の支援装置は実施例１と同様の構成となるが、論理構成図（図１）においては入力データ２１内の「通信条件」を使用し、また物理構成図（図２）においては記憶装置１３内の「通信条件データ１４４」を使用することに特徴がある。

図２１は、実施例３における監視機器候補決定規則１３５”の例を示す図である。監視機器候補決定規則１３５”は、レコードのフィールドとして、電圧規定値の他にデータサイズ１３５ｄの項目に含んでいる。データサイズ１３５ｄには、本監視機器が通信するデータのサイズが格納される。この例では、監視機器（例えば電圧センサ）から送信されるデータサイズは１５６ｂｉｔである。

図２２は、実施例３における監視機器候補データ１３６”の例を示す図である。監視機器候補データ１３６”は、レコードのフィールドとして、監視機器の配置候補に加えて、データサイズ１３６ｄの項目を含む。データサイズ１３６ｄには、当該監視機器が通信するデータのサイズが格納される。

図２３は、通信条件データ１４４の例を示す図である。通信条件データ１４４は、監視機器と管理センター（計算機）との間の通信条件、すなわち基地局の通信性能が定義されたデータベースである。この通信条件は、ユーザが入力装置１５を介して入力した情報をもとにしている。

通信条件データ１４４は、レコードのフィールドとして、通信速度１４４ａ、遅延時間１４４ｂ、通信周期１４４ｃの項目を含む。通信速度１４４ａは、監視機器と管理センターの間の通信速度を示す。遅延時間１４４ｂは、監視機器と管理センターの間の通信時に発生する遅延時間を示す。通信周期１４４ｃは、監視機器と管理センターの間で通信する周期を示す。この例では、通信速度＝１００ｋｂｐｓ、遅延時間＝３ｓｅｃ、通信周期＝６０ｓｅｃである。

次に、実施例３における監視機器と基地局の配置決定手順を説明する。
まず、監視機器候補決定処理は、実施例１（図１５）と同様である。このうち、ステップＳ１６０３においては、監視機器候補決定規則１３５”（図２１）に従い監視機器の配置候補を決定する。ステップＳ１６０４においては、決定した監視機器の配置候補にデータサイズを追加して、監視機器候補データ１３６”（図２２）に登録する。ステップＳ１６０５においては、決定した監視機器の配置候補とデータサイズの組み合わせを基地局決定部１７に送信する。

図２４は、実施例３における基地局決定処理を示すフローチャートである。ここでは、基地局の通信能力を考慮しながら基地局を配置する。対応する実施例１（図１６）と同じステップには同一符号を付与し、処理の内容が異なるものについて説明する。

ステップＳ１７００において、基地局決定部１７は監視機器候補決定部１６から、監視機器の配置候補とデータサイズの組み合わせを受信する。

ステップＳ１７１０（新たに追加）において、受信したデータサイズと通信条件１４４とから、各基地局５が通信可能な監視機器の最大数（通信可能台数）を計算する。ここではポーリング方式でデータを取得することを前提とし、下記計算式により求める。例えば、図２２、図２３に示す例では、通信可能台数は１９台となる。
通信可能台数＝（通信周期）／（（データサイズ）／（通信速度）＋（遅延時間））
＝６０÷（１５６÷１０００００＋３）＝１９．９

ステップＳ１７０５において、通信可能監視機器データ１４３を参照し、基地局の最適な配置を決定する。この決定条件は、配置した基地局で全ての監視機器（配置候補のいずれか）と通信可能で、接続する監視機器数は各基地局の通信可能台数内で、かつ配置する基地局の総数が最小となること、とする。
他のステップは実施例１（図１６）と同様である。また、これに続く監視機器決定処理は実施例１（図１７）と同様である。

このように実施例３によれば、さらに基地局の通信能力（通信可能な監視機器数）を考慮しながら、監視機器と基地局の最適配置を決定することができる。

以上、本発明の実施例を具体的に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で以下のような変更が可能である。
例えば、図１６の基地局決定処理では、ステップＳ１７０５において、各監視機器が基地局５のどれか１つと通信可能であることを制約条件としたが、複数（２つ以上）の基地局５と通信可能であることを制約条件としてもよい。これは、通信断絶が許されず通信の二重系を構成する必要のある監視機器などが該当する。

また、ステップＳ１７０５では、基地局５の総数が最小となることを決定条件とした。これに代えて、図１０の無線到達エリアデータ１３９において基地局番号１３９ａごとの設置コストを見積もっておき、基地局設置のためのトータルコストが最小となる条件としてもよい。

例えば、図１５の監視機器候補決定処理では、ステップＳ１６０３において決定した監視機器の配置候補に対し優先度を設定してもよい。これにより図１７の監視機器決定処理では、ステップＳ１８０２において監視機器の配置を決定する際、候補が複数存在するとき優先度の高い配置候補を選択することで効率的に監視することができる。

また、図５の監視機器候補決定規則１３５において、監視する内容の優先度、すなわち対応する監視機器ごとに通信の優先度を設定してもよい。これにより図１６の基地局決定処理では、ステップＳ１７０５において全ての監視機器が基地局と通信できない場合に、優先度の高い監視機器を選択し効率的に通信することができる。

また、各実施例において、基地局を介した監視機器と管理センターとの間の通信は、無線通信を利用する方式としたが、有線通信を利用する方式も可能である。その場合には、通信ケーブルの設置コストが最小となるように基地局の配置を決定すればよい。

さらには、各実施例において、支援装置はスタンドアロンで動作するものとしたが、ユーザ端末と接続して構成することもできる。
図２５は、支援装置１とユーザ端末１０を通信路５００で接続した構成図である。ユーザ端末１０には、ＣＰＵ１０１、メモリ１０２、出力装置１０３、入力装置１０４、通信インタフェース１０５を備える。これにより、ユーザは、ユーザ端末１０の通信インタフェース１０５からネットワーク５００を介して、支援装置１の通信インタフェース１６に情報を送信することができる。あるいは逆に、支援装置１で生成した情報をネットワーク５００を介しユーザが利用することができる。

１：電力系統設備計画支援装置（支援装置）、
１６：監視機器候補決定部、
１７：基地局決定部、
１８：監視機器決定部、
１９：無線到達エリア作成部、
１３５：監視機器候補決定規則、
１３６：監視機器候補データ、
１３７：基地局配置データ、
１３８：監視機器配置データ、
１３９：無線到達エリアデータ、
１４４：通信条件データ。

Claims (8)

1. 電力系統を監視する監視機器と、該監視機器と通信する基地局の配置を決定する電力系統設備計画支援装置において、
   前記電力系統の構成に基づいて、前記監視機器の配置場所の候補を決定する監視機器候補決定部と、
   前記決定された監視機器の配置場所の候補と、前記基地局から通信可能な範囲を示す通信エリアデータから、前記基地局の配置場所を決定する基地局決定部と、
   前記監視機器の配置場所の候補と、前記決定された基地局の配置場所と、前記通信エリアデータから、前記監視機器の配置場所を決定する監視機器決定部と、を備え、
   前記基地局決定部は、配置する基地局で全ての監視機器のいずれかの配置場所候補と通信可能で、かつ、配置する基地局の総数が最小となるように基地局の配置場所を決定することを特徴とする電力系統設備計画支援装置。
2. 請求項１に記載の電力系統設備計画支援装置において、
   前記監視機器候補決定部は、前記電力系統の構成と負荷量・太陽光発電量から、潮流計算により前記電力系統の各電柱における電圧値を算出し、前記監視機器の仕様を定めた監視機器候補決定規則に従い、これを満足する前記監視機器の配置場所の候補を決定することを特徴とする電力系統設備計画支援装置。
3. 請求項１に記載の電力系統設備計画支援装置において、
   前記監視機器決定部は、前記監視機器の配置場所の候補のうち、前記決定された基地局の配置場所から最も近くに存在する配置場所を選択することを特徴とする電力系統設備計画支援装置。
4. 請求項１に記載の電力系統設備計画支援装置において、
   前記基地局決定部は、さらに、前記監視機器が通信するデータサイズと前記基地局の通信性能データから、前記基地局で通信可能な監視機器の最大数を算出し、前記基地局に接続する監視機器数が前記基地局で通信可能な最大数以内となるように基地局の配置場所を決定することを特徴とする電力系統設備計画支援装置。
5. 電力系統を監視する監視機器と、該監視機器と通信する基地局の配置を決定する電力系統設備配置決定方法において、
   前記電力系統の構成に基づいて、前記監視機器の配置場所の候補を決定する監視機器候補決定ステップと、
   前記決定された監視機器の配置場所の候補と、前記基地局から通信可能な範囲を示す通信エリアデータから、前記基地局の配置場所を決定する基地局決定ステップと、
   前記監視機器の配置場所の候補と、前記決定された基地局の配置場所と、前記通信エリアデータから、前記監視機器の配置場所を決定する監視機器決定ステップと、を備え、
   前記基地局決定ステップは、配置する基地局で全ての監視機器のいずれかの配置場所候補と通信可能で、かつ、配置する基地局の総数が最小となるように基地局の配置場所を決定することを特徴とする電力系統設備配置決定方法。
6. 請求項５に記載の電力系統設備配置決定方法において、
   前記監視機器候補決定ステップは、
   前記電力系統の構成と負荷量・太陽光発電量から、潮流計算により前記電力系統の各電柱における電圧値を算出するステップと、
   前記監視機器の仕様を定めた監視機器候補決定規則に従い、これを満足する前記監視機器の配置場所の候補を決定するステップ、を含むことを特徴とする電力系統設備配置決定方法。
7. 請求項５に記載の電力系統設備配置決定方法において、
   前記監視機器決定ステップは、前記監視機器の配置場所の候補のうち、前記決定された基地局の配置場所から最も近くに存在する配置場所を選択することを特徴とする電力系統設備配置決定方法。
8. 請求項５に記載の電力系統設備配置決定方法において、
   前記基地局決定ステップは、さらに、
   前記監視機器が通信するデータサイズと前記基地局の通信性能データから、前記基地局で通信可能な監視機器の最大数を算出するステップと、
   前記基地局に接続する監視機器数が前記基地局で通信可能な最大数以内となるように基地局の配置場所を決定するステップを含む、ことを特徴とする電力系統設備配置決定方法。

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