JP6495697B2 - 監視制御装置 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、商用停電時に給電可能電力量と負荷容量とに基づいて、負荷抑制する監視制御装置に関する。

大規模災害などで電力会社からの電源供給が途絶えた状態である商用停電が、消防法、建築基準法で規定された時間以上継続した場合、従来からバックアップ電源として非常用発電機による給電が行われる。その際、監視制御装置によって、非常用発電機による給電を可能な限り継続させることを目的とし、重要度が低い負荷を系統より遮断する負荷抑制制御が行われている。

特開２００１−２８８４８号公報

従来では、大規模災害などで商用停電が生じた場合には、非常用発電機の給電に頼るほかない。大規模災害などで非常用発電機の燃料供給がしばらく見込めない状況においては、負荷を限定してでも給電時間を長くしたいという要求から、非常用負荷以外の負荷を使用することができなかった。

ところで、近年、ピークカットや受電電力量削減など、通常運転時の省エネを目的とした太陽光発電装置や蓄電池などの発電装置が普及しており、商用電源や非常用発電機との系統連系も可能となっている。

従来、商用停電時のバックアップ電源としては非常用発電機のみが一般的であり、太陽光発電装置や蓄電池をバックアップ電源として活用し、これらの発電量を非常用発電機の発電量と合わせて包括的に管理し、負荷抑制を行うことはなされていなかった。

本実施形態に係る監視制御装置は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、非常用発電機だけでなく、太陽光発電装置や蓄電池をバックアップ電源として電気量を包括的に管理し、負荷制御を行うことのできる監視制御装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本実施形態の監視制御装置は、燃料により発電する発電機、太陽光発電装置及び蓄電池を備える電力設備と、電力供給を商用電源又は前記電力設備から受ける複数の負荷を備える負荷設備との監視制御装置であって、前記負荷設備は、非常用負荷、保安負荷及び一般負荷を含んでなり、前記発電機の残燃料、前記発電機及び前記太陽光発電装置の発電電力、及び前記蓄電池の電池残量に基づいて前記電力設備の総電力量を算出し、前記電力設備の総電力量と前記負荷の総容量とから、前記負荷の継続運転可能時間を算出する給電可能時間演算部と、前記電力設備の給電目標時間の設定を受け付ける給電目標時間設定部と、少なくとも前記保安負荷と前記一般負荷の給電優先順位が記憶された記憶部と、前記継続運転可能時間が前記給電目標時間より短い場合に、前記電力設備の総電力量と、前記非常用負荷の総容量及び前記給電目標時間を乗算した電力量との差分を算出し、この差分を前記給電目標時間で除して前記保安負荷及び前記一般負荷への供給可能電力を算出する給電容量演算部と、前記供給可能電力と前記優先順位に基づいて、前記保安負荷及び前記一般負荷を入切制御する負荷制御指令部と、を備えること、を特徴とする。

第１の実施形態に係る電力系統図である。 第１の実施形態に係る監視制御装置の全体構成と各機能ブロックを示す図である。 第１の実施形態に係る監視制御装置の動作を示すフローチャートである。 第１の実施形態に係る監視制御装置の作用を示す図である。 第１の実施形態に係る監視制御装置の作用を示す図である。 第２の実施形態に係る監視制御装置の構成図である。 第２の実施形態に係る監視制御装置の動作を示すフローチャートである。 第３の実施形態に係る電力系統図である。 第３の実施形態に係る監視制御装置の全体構成と各機能ブロックを示す図である。 第３の実施形態に係る監視制御装置の動作を示すフローチャートである。 第３の実施形態に係る監視制御装置の作用を示す図である。 第４の実施形態に係る監視制御装置の全体構成と各機能ブロックを示す図である。 第４の実施形態に係る監視制御装置の動作を示すフローチャートである。 第４の実施形態に係る監視制御装置の作用を示す図である。

［１．第１の実施形態］
［１−１．全体構成］
以下では、図１および図２を参照しつつ、本実施形態の監視制御装置と当該装置が適用される電力系統の全体構成を説明する。図１は、本実施形態の監視制御装置が適用された電力系統図である。図２は、本実施形態の監視制御装置の全体構成と各機能ブロックを示す図である。

図１に示すように、電力系統は、商用電源１、負荷２及び電力設備３を備える。負荷２には商用電源１が接続されており、２つの変圧器ＴＲを介して商用電源１から電力が供給される。負荷２は、例えば、ビル、病院、大学、又はショッピングセンターなど敷地が広い施設に設けられている負荷設備である。すなわち、負荷２は、非常用負荷、保安負荷及び一般負荷から構成される。非常用負荷は、人命に関わる機器や装置であり、スプリンクラーや非常用エレベータ、排煙設備等が挙げられる。保安負荷は、保安電灯や一般用エレベータ、給水排水ポンプ、サーバー等が挙げられる。一般負荷は、緊急時に必ずしも必要のない負荷であり、空調機など快適さを提供するものなど種々のものが挙げられる。

電力設備３は、負荷２と接続されており、例えば、商用電源１からの電力供給が途絶えた状態である商用停電が生じた場合に、負荷２に対して電力供給を行う。電力設備３は、発電機３１、太陽光発電装置３２、及び蓄電池３３を備える。発電機３１、太陽光発電装置３２、及び蓄電池３３は複数設けられ、ここではそれぞれＮ個（Ｎ≧１）設けられている。なお、これらの設置数はそれぞれ一致していなくても良い。

発電機３１は、商用停電が生じた場合の非常用発電機であり、燃料により発電する。発電機３１としては、ディーゼルエンジン発電機、ガスタービンエンジン発電機を用いることができる。なお、発電機３１は、商用停電が生じていない通常時に使用しても良い。太陽光発電装置３２は、太陽光を受光することより発電する装置であり、施設の敷地内に設置される。蓄電池３３は、商用電源１から供給される電力や太陽光発電装置３２で発電された電力などを蓄電する。蓄電池３３は、建屋や敷地内のスペースに設置される。

負荷２と電力設備３には、監視制御装置（Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｎｅｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ；ＥＭＳ）４が設けられている。すなわち、監視制御装置４は、敷地内に設けられた受変電設備、負荷２、及び電力設備３から情報を収集して、商用停電時における現状の電力設備３の供給可能電力量を監視し、その供給可能電力量の中で給電を賄えるように負荷２を制御する。

［１−２．詳細構成］
監視制御装置４は、図２に示すように、負荷２及び電力設備３等から情報を取得する監視制御子局４１と、電力設備３の供給可能電力量など負荷２の制御に必要な演算を行う監視制御親局４２と、オペレータとのインターフェースを備えた監視制御端末４３と、これらの監視制御子局４１、監視制御親局４２及び監視制御端末４３を媒介する監視ネットワークＮとから構成される。

監視制御装置４は、単一のコンピュータ又はネットワーク接続された複数のコンピュータを含み構成されている。監視制御装置４は、プログラムをＨＤＤやＳＳＤ等に記憶しており、ＲＡＭに適宜展開し、ＣＰＵで処理することにより、電力設備３の供給可能電力量、負荷２の制御に必要な演算を行う。

監視制御子局４１は、監視制御対象として、受変電設備からの停電状態信号入力、電力設備３からの発電電力信号入力、残燃料信号入力及び電池残量信号入力、負荷２からの投入状態信号入力、保安負荷及び一般負荷に対する入切制御信号出力の授受を行う入出力部である。そのための構成として、信号入出力部４１１と信号変換処理部４１２と通信処理部４１３とを備える。

信号入出力部４１１は、受変電設備、電力設備３、非常負荷、保安負荷、一般負荷、太陽光発電装置３２、及び蓄電池３３との間で信号の入出力を行う。信号変換処理部４１２は、監視制御用の信号に変換する。通信処理部４１３は、監視ネットワークＮで監視制御親局４２及び監視制御端末４３との間で信号を通信するための送受信部である。

監視制御親局４２は、通信処理部４２１と、演算処理部４２２と、記憶部４２３とを備える。通信処理部４２１は、監視ネットワークＮで監視制御親局４２及び監視制御端末４３との間で通信するための送受信部である。記憶部４２３は、演算処理部４２２での演算に必要な各種データが格納されており、負荷容量一覧４２３ａ、負荷給電優先順位一覧４２３ｂ、発電機残燃料−給電時間特性４２３ｃ、及び、蓄電池残量−給電時間特性４２３ｄが記憶されている。

負荷容量一覧４２３ａは、負荷２に含まれる各種負荷の容量の一覧である。この一覧の容量は定格容量である。負荷給電優先順位一覧４２３ｂは、負荷２に含まれる非常用負荷、保安負荷及び一般負荷への給電優先順位の一覧である。なお、この一覧には、少なくとも保安負荷及び一般負荷の優先順位が含まれていれば良い。

発電機残燃料−給電時間特性４２３ｃは、発電機３１の残燃料に対応して発電機３１の給電可能時間が関係付けられたテーブル又は関数である。蓄電池残量−給電時間特性４２３ｄは、蓄電池３３の電池残量に対応して蓄電池３３の給電可能な時間が関係づけられたテーブル又は関数である。

演算処理部４２２は、電力設備３を監視し、負荷２を制御するための種々の演算を行うものであり、給電可能時間演算部４２２ａ、給電時間制御演算部４２２ｂ、及び負荷制御指令部４２２ｃを備える。

給電可能時間演算部４２２ａは、商用停電中において、電力設備３が供給できる総電力量を算出し、その総電力量を負荷２の総容量で除算して、現状の総電力量で賄える給電時間を算出する。すなわち、給電可能時間演算部４２２ａは、監視制御子局４１から発電機３１の残燃料、発電機３１及び太陽光発電装置３２の発電電力、並びに蓄電池３３の電池残量を入力とし、電力設備３の総電力量を算出する。また、この総電力量と、負荷容量一覧４２３ａから得られる負荷２の総容量とから、負荷２の継続運転可能時間ｔＤを算出する。

給電時間制御演算部４２２ｂは、給電目標時間を達成するために、その達成に必要な電力量と現状の総電力量に基づいて、保安負荷及び一般負荷への供給可能な電力を算定する。給電目標時間とは、商用停電が発生した時から電力設備３により負荷２の運転を継続させる目標時間である。

具体的には、給電時間制御演算部４２２ｂは、給電目標時間と、現状の総電力で全ての負荷２を運転可能な時間ｔＤ及び現状の総電力量で非常用負荷のみを継続運転できる時間ｔＥとを比較演算する。

比較演算についてより詳細に説明すると、給電時間制御演算部４２２ｂは、第１に、負荷容量一覧４２３ａより求められる負荷２の総容量と給電目標時間とから、給電目標時間の間全ての負荷２を運転させるのに必要な電力量を算出する。第２に、現状の総電力量と上記の必要電力量の差分を算出する。第３に、現状の総電力量を非常用負荷の総容量で除算して、非常用負荷のみを継続運転できる時間ｔＥを算出する。第４に、現状の総電力量を負荷２の総容量で除算して、全ての負荷２を継続運転できる時間ｔＤを算出する。そして、第５に、非常用負荷のみを継続運転できる時間ｔＥと全ての負荷２を継続運転できる時間ｔＤとを比較演算する。

また、上記の比較演算の他に、給電時間制御演算部４２２ｂは、現状の総電力量と、非常用負荷のみの総容量と給電目標時間の乗算値との差分を算出する。さらに当該差分値を給電目標時間で除算し、保安負荷及び一般負荷への供給可能電力（容量）を算定する給電容量演算を行う。

負荷制御指令部４２２ｃは、給電時間制御演算部４２２ｂにより算定された保安負荷及び一般負荷への供給可能電力と、負荷給電優先順位一覧４２３ｂの優先順位とに基づいて、負荷の入切制御を行う。例えば、保安負荷及び一般負荷への供給可能電力を優先順位の高い負荷から割り当てて投入状態にし、供給可能電力で賄えない負荷を遮断する。また、時間間隔毎の給電可能時間演算部４２２ａ及び給電時間制御演算部４２２ｂの再演算により、保安負荷及び一般負荷への供給可能電力が変動し得る。そのため、負荷制御指令部４２２ｃは、一端遮断した負荷であっても、供給可能電力に余裕があるときは投入状態にして負荷の数を増やし、余裕がないときは優先順位の低い負荷を遮断する。

監視制御端末４３は、オペレータからの入力と状態の表示を行う端末であり、通信処理部４３１、状態表示部４３２、及び制御設定部４３３を備える。通信処理部４３１は、監視制御ネットワークＮで通信するための信号の処理を行う。状態表示部４３２は、電力設備３の現在の発電電力、発電機３１の残燃料、蓄電池３３の電池残量を含めた電力設備３の状態と、非常用負荷、保安負荷、一般負荷の投入状態と、現在の発電電力での給電可能時間を表示する。

制御設定部４３３は、電力設備３の負荷２に対する給電目標時間の設定を受け付ける給電目標時間設定部４３３ａを含み構成される。給電目標時間は、電力会社より連絡された、商用電源１の商用停電から復旧までの見込み時間を基に設定することができる。本実施形態では、給電目標時間設定部４３３ａは、全ての負荷に対して共通の設定時間を一括で受け付ける。また、制御設定部４３３は、給電目標時間の設定の有無を確認する手段としても用いる。

［１−３．動作］
上記のような監視制御装置４が電力系統に適用されるときの動作を以下に説明する。図３は、監視制御装置４の動作を示すフローチャートである。図３のフローチャートの動作の順序は例示であり、本実施形態の動作は必ずしもこの順序に限定されるものではない。

まず、商用停電が発生すると（ステップＳ０１）、監視制御親局４２が受変電設備からの停電状態信号の入力を受け、非常用の発電機３１を起動させる（ステップＳ０２）。次に、監視制御子局４１を介して、監視制御親局４２は、電力設備３の発電電力信号、残燃料信号、電池残量信号の入力を受け、給電可能時間演算部４２２ａにより、非常用の発電機３１の発電電力だけでなく、太陽光発電装置３２の発電電力及び蓄電池３３の電池残量を加味した電力設備３が供給できる総電力量を算出する（ステップＳ０３）。なお、ここでの太陽光発電装置３２の発電電力は、定格容量又は定格容量より小さい所定の容量を用いる。さらに、この総電力量を負荷２の総定格容量で除算して、現在の総電力量で賄える給電可能時間を算出し、状態表示部４３２に表示させる（ステップＳ０４）。

ステップＳ０４の後、給電目標時間の設定がなければ（ステップＳ０５のＹｅｓ）、給電目標時間設定部４３３ａを通じて給電目標時間ｔを設定する（ステップＳ０６）。給電時間制御演算部４２２ｂは、現在の総電力量によって非常用負荷のみを定格容量ＷＥで継続運転できる運転可能時間ｔＥを算出し、この運転可能時間ｔＥと給電目標時間ｔとを比較演算する（ステップＳ０７）。運転可能時間ｔＥが給電目標時間ｔ未満であれば（ステップＳ０７のＮｏ）、状態表示部４３２によりエラーメッセージを表示し（ステップＳ０８）、ステップＳ０６に戻る。この場合、ステップＳ０６で給電目標時間ｔを再設定し、上記の比較演算を行って、運転可能時間ｔＥが給電目標時間ｔ以上でなければ（ステップＳ０７のＮｏ）、ステップＳ０６、Ｓ０７を繰り返す。

一方、ステップＳ０７で最初の給電目標時間ｔの設定又は再設定で運転可能時間ｔＥが給電目標時間ｔ以上であれば（ステップＳ０７のＹｅｓ）、ステップＳ０９に進む。ステップＳ０９では、給電時間制御演算部４２２ｂにより、現在の総電力量を負荷２に含まれる全ての負荷の総容量ＷＤで除算することにより、負荷２の全てを定格容量ＷＤで運転継続したときの運転可能時間ｔＤを算出し、給電目標時間ｔと比較演算する。給電目標時間ｔが運転可能時間ｔＤより小さければ（ステップＳ０９のＮｏ）、ステップＳ０３に戻って総電力量の算出を行い、運転可能時間ｔＤを状態表示部４３２に表示させる（ステップＳ０４）。なお、ステップＳ０３に戻る利点は、停電復旧状況が変動しても総電力量を再計算することで状況変化に対応できる点である。

給電目標時間ｔが運転可能時間ｔＤより大きければ（ステップＳ０９のＹｅｓ）、給電時間制御演算部４２２ｂは、現状の総電力量と、非常用負荷のみの総容量ＷＥと給電目標時間ｔの乗算値との差分を算出する（ステップＳ１０）。さらに当該差分値を給電目標時間ｔで除算し、保安負荷及び一般負荷が運転できる容量を算定する（ステップＳ１１）。

負荷制御指令部４２２ｃは、算定された容量と負荷給電優先順位一覧４２３ｂの優先順位に基づいて、算定された容量で賄えない優先順位の低い保安負荷、一般負荷を系統から遮断する（ステップＳ１２）。このとき遮断される電力量は、（ＷＤ−Ｗｔ）×ｔＤである。遮断が行われるとステップＳ０３に戻る。なお、Ｗｔは現状の総電力量で給電目標時間ｔ運転可能な電力を示す。

一方、ステップＳ０４の後、給電目標時間の設定があれば（ステップＳ０５のＮｏ）、商用電源１が復電したかを確認する（ステップＳ１３）。この確認としては、例えば監視制御親局４２が受変電設備からの停電状態信号の入力の有無により行うことができる。復電していなければ（ステップＳ１３のＮｏ）、ステップＳ０３に戻り、復電していれば（ステップＳ１３のＹｅｓ）、終了する。

［１−４．作用］
本実施形態の監視制御装置４の作用について、図４及び図５を参照しつつ説明する。図４は、横軸が運転時間、縦軸が発電電力を示す本実施形態の作用を説明する図である。図４は、電力設備３の現状の総電力量では、負荷２の全てを定格容量で給電目標時間運転できない状況であるが、最低限非常用負荷の運転は給電目標時間以上可能である状況を示している。

図４に示すように、斜線部Ｓ１が示す（ＷＤ−Ｗｔ）×ｔＤ分の電力量を、運転時間を延長するために斜線部Ｓ２に回して使用する。すなわち、（ＷＤ−Ｗｔ）×ｔＤの電力量分を確保できるように、優先順位の低い保安負荷及び一般負荷を遮断し、その分を給電時間目標を達成するために使用する。

図５（ａ）に示すように、従来では太陽光発電装置や蓄電池が商用停電時のバックアップ電源として用いられないものであるため、商用停電が発生すると、非常用の発電機のみに頼って非常用負荷を運転させるに過ぎなかったが、本実施形態によれば図５（ｂ）に示すように、商用停電が発生すると、非常用の発電機のみならず、太陽光発電装置３２及び蓄電池３３もバックアップ電源として考慮した上で、負荷制御を行うので復電まで給電することができる。また、給電目標時間の設定と負荷制御によって、災害などからの商用停電の復旧進行度合いによっては、給電時間を延長することも可能になる。

［１−５．効果］
（１）本実施形態の監視制御装置は、燃料により発電する発電機３１、太陽光発電装置３２及び蓄電池３３を備える電力設備３と、電力供給を商用電源１又は電力設備３から受ける複数の負荷を備える負荷２との監視制御装置４であって、発電機３１の残燃料、発電機３１及び太陽光発電装置３２の発電電力、及び蓄電池３３の電池残量に基づいて電力設備３の総電力量を算出し、電力設備３の総電力量と負荷２の総容量とから、負荷２の継続運転可能時間を算出する給電可能時間演算部４２２ａと、を備えるようにした。

これにより、大規模災害などで商用停電が発生し、発電機３１の燃料供給がしばらく見込めない状況下であっても、発電機３１のみの電力量だけでなく、太陽光発電装置３２及び蓄電池３３の電力量を含めた給電可能時間を算出することで、太陽光発電装置３２と蓄電池３３を加味した負荷制御を行うことができる。また給電可能時間が分かれば、オペレータによる負荷制御も可能になる。

（２）負荷２は、非常用負荷、保安負荷及び一般負荷を含んでなり、電力設備３の給電目標時間の設定を受け付ける給電目標時間設定部４３３ａと、少なくとも保安負荷と一般負荷の優先順位を示す負荷給電優先順位一覧４２３ｂが記憶された記憶部４２３と、電力設備３の総電力量と、非常用負荷の総容量及び給電目標時間を乗算した電力量との差分を算出し、この差分を給電目標時間で除して保安負荷及び一般負荷への供給可能電力を算出する給電容量演算部と、供給可能電力と負荷給電優先順位一覧４２３ｂの優先順位に基づいて、保安負荷及び一般負荷を入切制御する負荷制御指令部４２２ｃと、を備えるようにした。

これにより、非常用の発電機３１だけでなく、太陽光発電装置３２や蓄電池３３により供給される電力量も加味して負荷制御を行うことができ、非常用負荷のみならず、保安負荷及び一般負荷の使用も可能になる。また、優先度の低い負荷を遮断できるので、給電時間を長くすることができる。

（３）継続運転可能時間を表示する状態表示部４３２を備えるようにした。これにより、太陽光発電装置３２の発電電力や蓄電池３３の電池残量を含めた給電運転可能時間を表示するので、オペレータによる負荷制御を的確に行うことができる。

（４）状態表示部４３２は、負荷２の継続運転可能時間が給電目標時間未満である場合にエラーメッセージを表示するようにした。これにより、オペレータによる給電目標時間の見直しを促すことができる。

［２．第２の実施形態］
［２−１．構成］
第２の実施形態について、図６及び図７を用いて説明する。第２の実施形態は、第１の実施形態と基本構成は同じである。第１の実施形態と異なる点のみを説明し、第１の実施形態と同じ部分については同じ符号を付して詳細な説明は省略する。

図４は、第２の実施形態に係る監視制御装置の全体構成と各機能ブロックを示す図である。監視制御親局４２には、天気予報Ｉ／Ｆ部４２４が設けられている。天気予報Ｉ／Ｆ部４２４は、監視制御装置４外部から天気予報を取り込むインターフェースである。気象庁や気象会社など天気予報を提供するものと通信可能に構成されている。

また、記憶部４２３には、天気予報−日射量特性４２３ｅと、日射量−ＰＶ発電特性４２３ｆとが記憶されている。天気予報−日射量特性４２３ｅは、天気予報と日射量が関連づけられたテーブルである。日射量−ＰＶ発電特性４２３ｆは、日射量と太陽光発電装置３２の発電電力とが関連づけられたテーブル又は関数である。

さらに、監視制御親局４２の演算処理部４２２には、負荷抑制スケジュール演算部４２２ｄが設けられている。負荷抑制スケジュール演算部４２２ｄは、日射量予測部及びその予測に基づいたスケジュール計画部として機能する。

すなわち、まず、負荷抑制スケジュール演算部４２２ｄは、日射量予測部として、外部から取り込んだ天気予報、天気予報−日射量特性４２３ｅ及び日射量−ＰＶ発電特性４２３ｆから、時間帯毎の日射量及び太陽光発電電力を予測する。なお、このとき時間帯毎の太陽光発電電力の予測表を作成しても良い。この表を参照して、給電可能時間演算部４２２ａや給電時間制御演算部４２２ｂでの演算を行っても良い。

次に、時間帯毎によって太陽光発電電力が変わってくるため、その時間帯における太陽発電電力に合わせた負荷制御スケジュールを算定する。例えば、太陽光発電電力が少ない時間帯は、優先順位の低い負荷を多く遮断して投入状態にする負荷の数を少なくし、太陽光発電電力が多い時間帯は、優先順位の低い負荷でも賄える範囲で投入状態にする負荷の数を増やす計画を算定する。

また、負荷抑制スケジュール演算部４２２ｄは、天気予報が時々刻々変化するため、それに伴って時間帯毎の日射量及び太陽光発電電力の予測を行い、負荷制御スケジュールを更新する。この再予測及び更新は、１日単位、数時間単位、数十分単位など所定の時間間隔で行う。

給電可能時間演算部４２２ａ及び給電時間制御演算部４２２ｂは、第１の実施形態では、太陽光発電装置３２の定格容量、或いはそれより小さい所定の容量に基づいて電力設備３の総電力量を算出したが、予測した太陽光発電電力を用いて電力設備３の総電力量を算出する。給電可能時間演算部４２２ａ及び給電時間制御演算部４２２ｂは、時間毎に、給電可能時間、負荷２の全てを運転継続可能な電力ＷＤ、給電目標時間運転継続できる電力Ｗｔ、及び非常用負荷のみ運転継続できる電力ＷＥを再演算する。

上記では外部から取得した天気予報から太陽光発電電力を予測したが、外部から取得した過去の気象情報データ又は記憶部４２３に予め記憶された気象情報データベースから日射量を予測し、太陽光発電電力を予測するようにしても良い。

［２−２．動作］
図７は、第２の実施形態に係る監視制御装置の動作を示すフローチャートである。なお、図７のフローチャートの動作の順序は例示であり、本実施形態の動作は必ずしもこの順序に限定されるものではない。第１の実施形態と異なる点のみ説明し、同じステップについては説明を省略する。

図７に示すように、ステップＳ０２の非常用発電機３１の起動とステップＳ０４の給電可能時間の算出と表示との間において、天気予報の取得（ステップＳ２１）と、天気予報から予測される太陽光発電電力を用いた電力設備３の総電力量の算出（ステップＳ２２）が介在している。また、ステップＳ０９、Ｓ１２、Ｓ１３の各Ｎｏの場合、ステップＳ２１に戻る。

［２−３．作用・効果］
本実施形態では、天気予報又は過去の気象情報から日射量を予測する日射量予測部を更に備え、記憶部４２３には、日射量と太陽光発電装置３２の発電電力が関連付けられた日射量−ＰＶ発電特性４２３ｆが記憶され、日射量予測部は、予測した日射量と、日射量−ＰＶ発電特性４２３ｆから各時間帯の太陽光発電電力を予測し、給電容量演算部（給電時間制御演算部４２２ｂ）は、予測した太陽光発電電力を算出し、電力設備３の総電力量を算出するようにした。

これにより、元々不安定な太陽光発電量を精度良く見積もることができ、容量不足による想定外の負荷遮断リスクを低減可能となる。また、時間帯別の発電容量に応じた停電時負荷制御スケジュールに従って保安負荷、一般負荷の入切制御を行うことができる。

［３．第３の実施形態］
［３−１．構成]
第３の実施形態について、図８〜図１１を用いて説明する。第３の実施形態は、第２の実施形態と基本構成は同じである。第２の実施形態と異なる点のみを説明し、第２の実施形態と同じ部分については同じ符号を付して詳細な説明は省略する。

図８は、第３の実施形態に係る電力系統図である。図９は、第３の実施形態に係る監視制御装置の全体構成と各機能ブロックを示す図である。

図８に示すように、第３の実施形態では、監視対象施設は、負荷２及び電力設備３が設けられた複数の変電所（ここではＮ（Ｎ≧１）箇所）と、各変電所と接続された共通発電機３４である。各変電所は遠隔地にそれぞれ設けられ、各変電所に設けられた監視制御子局４１によって、受変電設備、負荷２及び電力設備３の各種の情報が監視ネットワークＮを介して監視制御親局４２に取り込まれる。

共通発電機３４は、非常用の発電機であり、商用停電時に使用される。共通発電機３４は、各変電所に設けられた発電機３１と同様に、残燃料信号及び発電電力信号を出力し、これらの信号が監視ネットワークＮを介して監視制御親局４２に入力される。

記憶部４２３には、全ての変電所に含まれる全ての負荷２を通じて付された負荷給電共通優先順位一覧４２３ｇが予め記憶されている。例えば、優先順位第１位が、変電所Ａの負荷ｃ、第２位が変電所Ｂの負荷ａ、第３位が変電所Ｃの負荷ｂ等である。

演算処理部４２２は、共通発電機３４の残燃料及び発電電力を加味して、第２の実施形態と同様の演算処理を行う。例えば、給電可能時間演算部４２２ａは、共通発電機３４の発電電力量と各変電所に設けられた電力設備３の総電力量とを合算して合計総電力量を算出し、継続運転可能時間を算出する。給電時間制御演算部４２２ｂは、共通発電機３４の発電電力量を加味して、各変電所の保安負荷、一般負荷への供給可能電力を算出する。負荷制御指令部４２２ｃは、負荷給電共通優先順位一覧４２３ｇに基づいて、各変電所の保安負荷及び一般負荷への入切制御を行う。

［３−２．動作］
図１０は、第３の実施形態に係る監視制御装置の動作を示すフローチャートである。なお、図１０のフローチャートの動作の順序は例示であり、本実施形態の動作は必ずしもこの順序に限定されるものではない。第２の実施形態と異なる点のみ説明し、同じステップについては説明を省略する。

図１０に示すように、ステップＳ０１とステップＳ２１の間で、ステップＳ３１として、各変電所の発電機３１と共通発電機３４を起動させる。ステップＳ２１で天気予報を取得した後、ステップＳ３２として、天気予報と共通発電機３４の発電電力を加味して、共通発電機３４の電力量と、全変電所に設けられた電力設備３の総電力量との合計総電力量を算出する。

また、ステップＳ３３として、給電目標時間ｔが運転可能時間ｔＤより大きければ（ステップＳ０９のＹｅｓ）、給電時間制御演算部４２２ｂは、現状の総電力量と、非常用負荷のみの総容量ＷＥと給電目標時間ｔの乗算値との差分を算出する。その後、ステップＳ３５として、当該差分値を給電目標時間ｔで除算し、保安負荷及び一般負荷が運転できる容量を算定する。さらに、ステップＳ３５として、優先順位の低い保安負荷、一般負荷を遮断する。すなわち、図１１に示すように、余分な電力量（ＷＤＳ−ＷｔＳ）×ｔＤ分の保安負荷及び一般負荷を遮断し、その分給電目標時間給電可能なように運転時間を延長する。

ＷＤＳは、全変電所で合計した負荷２の総定格容量と共通発電機３４の発電電力との合計発電電力である。ＷＥＳは、全変電所で合計した非常用負荷のみの総定格容量と共通発電機３４の発電電力との合計発電電力である。ＷｔＳは、給電目標時間での発電電力である。

ステップＳ０９、Ｓ３５、Ｓ１３の各Ｎｏの場合、ステップＳ２１に戻る。

［３−３．効果］
本実施形態の監視制御装置４は、複数の変電所に設けられた電力設備３及び負荷２と、電力設備３の発電機３１とは別に設けられ、各変電所の負荷２にそれぞれ接続された共通発電機３４とが監視対象であり、記憶部４２３には、複数の変電所の全ての負荷を通じて付された負荷給電共通優先順位一覧４２３ｇが記憶され、給電運転可能時間演算部４２２ａは、発電機３１及び共通発電機３４の各残燃料及び各発電電力と、予測した太陽光発電電力と、蓄電池３３の電池残量とに基づいて、共通発電機３４の電力量を加味した継続運転可能時間を算出し、負荷制御指令部４２２ｃは、給電容量演算部として機能する給電時間制御演算部４２２ｂが共通発電機３４の電力量を加味して算出した供給可能電力と、負荷給電共通優先順位一覧４２３ｇに基づいて、保安負荷及び一般負荷を入切制御するようにした。

これにより、共通発電所の電力量を、各変電所の負荷に共通優先順位に従って分配することができ、複数の変電所間に跨がって負荷制御を行うことができる。

［４．第４の実施形態］
［４−１．構成］
第４の実施形態について、図１２〜図１４を用いて説明する。第４の実施形態は、第３の実施形態と基本構成は同じである。第３の実施形態と異なる点のみを説明し、第３の実施形態と同じ部分については同じ符号を付して詳細な説明は省略する。

図１２は、第４の実施形態に係る監視制御装置の全体構成と各機能ブロックを示す図である。第４の実施形態では、給電目標時間設定部４３３ａは、少なくとも変電所毎及び負荷毎の何れかについての給電目標時間の設定及び再設定を受け付ける。演算処理部４２２は、給電目標時間の各設定に基づいた演算を行う。

第４の実施形態の負荷制御指令部４２２ｃは、非常用負荷の全てに対して給電が賄えない場合、負荷給電共通優先順位一覧４２３ｇに基づいて、給電可能及び給電不可能な非常用負荷を判別し、判別結果及び給電不可能な非常負荷についての遮断確認を状態表示部４３２に通知する。

状態表示部４３２は、負荷制御指令部４２２ｃの判定結果に基づいて、給電可能及び給電不可能な非常用負荷の一覧である電力不足エラー表４３２ａを表示し、オペレータに遮断確認を促す。また、監視制御端末４３には、遮断許可又は不許可の入力を受け付ける入力部４３４が設けられ、負荷制御指令部４２２ｃに対し、オペレータの遮断確認に対する回答を受け付け、給電不可能な非常用負荷の遮断の許可の有無を示す信号を出力する。

［４−２．動作］
図１３は、第４の実施形態に係る監視制御装置の動作を示すフローチャートである。なお、図１３のフローチャートの動作の順序は例示であり、本実施形態の動作は必ずしもこの順序に限定されるものではない。第３の実施形態と異なる点のみ説明し、同じステップについては説明を省略する。

本実施形態では、各変電所１〜Ｎで給電目標時間の設定の有無を確認する（ステップＳ５１）。設定があれば（ステップＳ５１のＹｅｓ）、復電したかを確認し、復電していなければ（ステップＳ１１のＮｏ）ステップＳ３２に戻る。復電していれば（ステップＳ１１のＮｏ）、終了する。

一方、給電目標時間の設定がなければ（ステップＳ５１のＮｏ）、それぞれの変電所１〜Ｎの各負荷１〜ｎにつき、給電目標時間設定部４３３ａを通じて給電目標時間を設定し（ステップＳ５２）、給電時間制御演算部４２２ｂで、給電目標時間を達成するための各負荷１〜ｎの必要電力量を算出し、これらの合計電力量を求める。さらに、給電時間制御演算部４２２ｂは、各変電所１〜Ｎの必要合計電力量を合算し、給電目標時間を達成するための必要電力量（ＷｔＳ）を求める（ステップＳ５５）。

次に、ステップＳ５６において、給電時間制御演算部４２２ｂで、全変電所１〜Ｎの現在の総電力量と必要電力量（ＷｔＳ）とを比較する。ステップＳ５６のＹｅｓであれば、ステップＳ５７に進み、ＮｏであればステップＳ５８に進む。

ステップＳ５７では、第５の実施形態の負荷制御指令部４２２ｃは、現在の総電力量では全て非常用負荷への給電は可能であるが、保安負荷、一般負荷の全部には給電が不可能である場合、負荷給電共通優先順位一覧４２３ｇに基づいて、優先順位の低い保安負荷、一般負荷を遮断する。その後、ステップＳ１１に進む。

一方、非常用負荷の全てに対して給電が賄えない場合、ステップＳ５８において、負荷制御指令部４２２ｃは、負荷給電共通優先順位一覧４２３ｇに基づいて、給電可能及び給電不可能な非常用負荷を判別し、判別結果及び給電不可能な非常負荷についての遮断確認を状態表示部４３２に通知する。状態表示部４３２は、その判別結果に基づいて、給電可能及び給電不可能な非常用負荷の一覧である電力不足エラー表４３２ａを表示し、オペレータに遮断確認を促す（ステップＳ５９）。遮断許可が出れば（ステップＳ５９のＹｅｓ）、（ＷｔＳ−ＷＤＳ）×ｔＤ分の非常用負荷を遮断し（ステップＳ６０）、ステップＳ１１に進む。

遮断許可が出なければ（ステップＳ５９のＮｏ）、（ＷｔＳ−ＷＤＳ）×ｔＤ分の非常用負荷を手動で遮断するよう状態表示部４３２に表示することにより通知し（ステップＳ６１）、ステップＳ１１に戻る。

［４−３．効果］
（１）本実施形態では、給電目標時間設定部４３３ａが、少なくとも変電所毎及び負荷毎の何れかについての給電目標時間の設定を受け付けることにより、各変電所や負荷の重要度に応じた負荷制御が可能になる。例えば、重要度の高い施設では給電目標時間を長めに設定し、重要度の低い施設では給電目標時間を短めに設定できる。また、重要度の高い負荷では給電目標時間を長めに設定し、重要度の低い負荷では給電目標時間を短めに設定できる。これにより、重要度の高い変電所又は負荷については、重要度の低い変電所又は負荷に給電しない分、運転時間を長くすることができ、商用電源１の復旧がしばらく見込めない状況であっても堪え忍ぶことができる。

（２）給電目標時間設定部４３３ａが、少なくとも変電所毎及び負荷毎の何れかについての給電目標時間の再設定を受け付けることにより、停電中の状況変化があってもそれに合わせた負荷制御の対応が容易になり、給電時間を長くすることができる。

（３）本実施形態では、負荷制御指令部４２２ｃは、負荷給電共通優先順位一覧４２３ｇに基づいて、給電可能な非常用負荷と給電不可能な非常用負荷とを判別し、状態表示部４３２は、給電可能な非常用負荷と給電不可能な非常用負荷の一覧を電力不足エラー表４３２ａとして表示するようにした。これにより、オペレータに確認を促し、給電不可能な非常用負荷についての遮断が可能であれば自動又は手動で遮断することができる。従って、非常時の中でも更に状況が悪化した場合であっても対応することができる。

［５．その他の実施形態］
本明細書においては、本発明に係る複数の実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであって、発明の範囲を限定することを意図していない。具体的には、第１乃至第４の実施形態を全て又はいずれか二以上の実施形態を組み合わせたものも包含される。以上のような実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の範囲を逸脱しない範囲で、種々の省略や置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

（１）第１の実施形態では、図３のフローチャートにおいて、ステップＳ０９において、給電目標時間ｔが運転可能時間ｔＤより小さければ（ステップＳ０９のＮｏ）、ステップＳ０３に戻って総電力量の算出を行い、運転可能時間ｔＤを状態表示部４３２に表示させるようにしたが（ステップＳ０４）、ステップＳ０３に戻らずに商用復電されたかを確認するステップＳ１３に進んでも良い。また、第１の実施形態ではステップＳ１２の後においても、ステップＳ０３に戻るようにしたが、ステップＳ０３に戻らずに商用復電されたかを確認するステップＳ１３に進んでも良い。このようにステップＳ０３に戻らずにステップ１３に進む動作によれば、停電復旧状況が順調な場合に監視制御を簡略化することができる。

（２）第４の実施形態では、各変電所及び各負荷に対するそれぞれの給電目標時間をオペレータによって手動で設定するようにしたが、各変電所及び各負荷に対するそれぞれの給電目標時間を予め定めた一組のセットとして、複数組用意しておき、自動化パターン化しても良い。商用停電発生時では、オペレータも冷静さを失って誤操作することも虞もあることから、予めパターン化しておくことで、そのような心配がなくなる。

（３）負荷制御指令部４２２ｃは、負荷の優先順位に基づいて負荷制御を行ったが、監視制御端末に負荷制御パターン入力部を設けて、負荷制御をパターン化し、実行中の負荷抑制について負荷の遮断、接続の継続、遮断した負荷の再接続についての指令を出力し、負荷制御を行っても良い。

（４）太陽光発電装置３２の発電電力は、天候や時間帯等によって変動するため、時間帯によっては多くの電力量が生成できる場合がある。このような場合は、蓄電池３３に蓄電するようにしても良い。蓄電池３３に太陽光発電装置３２により得た電力を蓄電することで、商用停電中で発電機３１や共通発電機３４の燃料供給がしばらく見込めない状況であっても、給電時間を延長したり、使用する負荷の数を多くしたりすることができる。また、太陽光発電装置３２により多くの電力量が生成できる時間帯に蓄電することで、生成の少ない時間帯の電力量の埋め合わせをすることもできる。従って、時間帯によって負荷の投入状態、遮断状態の変動を抑制でき、負荷に対して安定した給電を行うことができる。

１ 商用電源
２ 負荷
３ 電力設備
３１ 発電機
３２ 太陽光発電装置（ＰＶ設備）
３３ 蓄電池（ＢＡＴＴ設備）
３４ 共通発電機
４ 監視制御装置
４１ 監視制御子局
４１１ 信号入出力部
４１２ 信号変換処理部
４１３ 通信処理部
４２ 監視制御親局
４２１ 通信処理部
４２２ 演算処理部
４２２ａ 給電可能時間演算部
４２２ｂ 給電時間制御演算部
４２２ｃ 負荷制御指令部
４２２ｄ 負荷抑制スケジュール演算部
４２３ 記憶部
４２３ａ 負荷容量一覧
４２３ｂ 負荷給電優先順位一覧
４２３ｃ 発電機残燃料−給電時間特性
４２３ｄ 蓄電池残量−給電時間特性
４２３ｅ 天気予報−日射量特性
４２３ｆ 日射量−ＰＶ発電特性
４２３ｇ 負荷給電共通優先順位一覧
４２４ 天気予報Ｉ／Ｆ部
４３ 監視制御端末
４３１ 通信処理部
４３２ 状態表示部
４３２ａ 電力不足エラー表
４３３ 制御設定部
４３３ａ 給電目標時間設定部
４３４ 入力部
Ｎ 監視ネットワーク

Claims (8)

1. 燃料により発電する発電機、太陽光発電装置及び蓄電池を備える電力設備と、電力供給を商用電源又は前記電力設備から受ける複数の負荷を備える負荷設備との監視制御装置であって、
   前記負荷設備は、非常用負荷、保安負荷及び一般負荷を含んでなり、
   前記発電機の残燃料、前記発電機及び前記太陽光発電装置の発電電力、及び前記蓄電池の電池残量に基づいて前記電力設備の総電力量を算出し、前記電力設備の総電力量と前記負荷の総容量とから、前記負荷の継続運転可能時間を算出する給電可能時間演算部と、
   前記電力設備の給電目標時間の設定を受け付ける給電目標時間設定部と、
   少なくとも前記保安負荷と前記一般負荷の給電優先順位が記憶された記憶部と、
   前記継続運転可能時間が前記給電目標時間より短い場合に、前記電力設備の総電力量と、前記非常用負荷の総容量及び前記給電目標時間を乗算した電力量との差分を算出し、この差分を前記給電目標時間で除して前記保安負荷及び前記一般負荷への供給可能電力を算出する給電容量演算部と、
   前記供給可能電力と前記優先順位に基づいて、前記保安負荷及び前記一般負荷を入切制御する負荷制御指令部と、
   を備えること、
   を特徴とする監視制御装置。
2. 天気予報又は過去の気象情報から日射量を予測する日射量予測部を更に備え、
   前記記憶部には、日射量と前記太陽光発電装置の発電電力が関連付けられた太陽光発電特性が記憶され、
   前記日射量予測部は、前記日射量と前記太陽光発電特性とから各時間帯の太陽光発電電力を予測し、
   前記給電容量演算部は、前記予測した太陽光発電電力を、前記太陽光発電装置の発電電力として前記電力設備の総電力量を算出すること、
   を特徴とする請求項１に記載の監視制御装置。
3. 前記継続運転可能時間を表示する表示部を備えること、
   を特徴とする請求項１又は２に記載の監視制御装置。
4. 前記表示部は、現状の総電力量で前記非常用負荷のみを継続運転できる時間が前記給電目標時間未満である場合にエラーメッセージを表示すること、
   を特徴とする請求項３に記載の監視制御装置。
5. 複数の変電所に設けられた前記電力設備及び前記負荷設備と、前記電力設備の発電機とは別に設けられ、各前記変電所の前記負荷設備にそれぞれ接続された共通発電機とが監視対象であり、
   前記記憶部には、前記複数の変電所の全ての負荷を通じて付された給電共通優先順位が記憶され、
   前記給電可能時間演算部は、前記発電機及び前記共通発電機の各残燃料及び各発電電力と、前記予測した太陽光発電電力と、前記蓄電池の電池残量とに基づいて、前記共通発電機の電力量を加味した継続運転可能時間を算出し、
   前記負荷制御指令部は、前記給電容量演算部が前記共通発電機の電力量を加味して算出した供給可能電力と、前記給電共通優先順位に基づいて、前記保安負荷及び前記一般負荷を入切制御すること、
   を特徴する請求項２に記載の監視制御装置。
6. 前記給電目標時間設定部は、少なくとも前記変電所毎及び前記負荷毎の何れかについての前記給電目標時間の設定を受け付けること、
   を特徴する請求項５に記載の監視制御装置。
7. 前記給電目標時間設定部は、少なくとも前記変電所毎及び前記負荷毎の何れかについての前記給電目標時間の再設定を受け付けること、
   を特徴する請求項６に記載の監視制御装置。
8. 前記負荷制御指令部は、前記給電共通優先順位に基づいて、給電可能な非常用負荷と給電不可能な非常用負荷とを判別し、
   給電可能な非常用負荷と給電不可能な非常用負荷の一覧を表示する表示部を備えること、
   を特徴とする請求項６又は７に記載の監視制御装置。

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