JP7281159B2 - Power and information communication control device and complex network system - Google Patents
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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。 The present invention relates to a power and information communication control device and a composite network system.
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。 Daily social and economic activities depend on electric power. And the daily power consumption is steadily increasing. At present, power generation using fossil fuels accounts for most of the power supply, and there are strong concerns that an increase in power consumption is a factor that accelerates the destruction of the global environment. A shift from fossil fuels to renewable energy is being considered, but the current situation is that the shift is not progressing as expected due to issues such as the stability of the power supply and the absolute amount of supply.
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。 While the installation of large-scale power generation facilities using renewable energy has not progressed, the movement of individual consumers to introduce facilities such as photovoltaic power generation is gradually spreading. In addition, the introduction of household storage batteries that store the power generated by such facilities is gradually progressing. In addition, the number of consumers who have introduced EVs (Electric Vehicles) is increasing, and facilities for storing electricity generated at home are being enhanced.
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。 In addition to the environmental changes in terms of facilities as described above, advances in IoT (Internet of Things) technology have enabled adaptive control of power generation and storage facilities owned by individuals. For this reason, a mechanism is being studied to construct an electric power network by connecting the power generation and storage facilities of each household, and utilize the IoT technology to exchange electric power between consumers. Among such power networks, small-scale ones are called microgrids.
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。
The spread of microgrids is expected to promote the shift to renewable energy. As an example, devices called power routers may be utilized within microgrids to control the flow of power. Non-Patent
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。
The power routers of Non-Patent
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。 A time delay (latency) of several minutes or more occurs in the flow of data signals in the feedback loop associated with the above power control. For example, latency does not pose a problem for load fluctuations that occur gradually over several hours or more, such as changes in sunshine conditions during the day or seasonal changes. However, when charging an EV, a large amount of power of the order of 10 KW (eg, 400 V and 25 A) is consumed instantaneously, causing large fluctuations in the power supply voltage at the start and end of charging. In addition to EVs, similar voltage fluctuations can occur at the start and end of charging of electric power devices equipped with large-capacity storage batteries.
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。 In addition, due to the growing demand for rapid charging, the charging time is being shortened. Such large instantaneous power load fluctuations can hinder stable power supply to peripheral power equipment connected to the microgrid. By arranging large-capacity storage batteries that can absorb the effects of power fluctuations in the microgrid, it is expected that the power supply will be stabilized to some extent.
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。 However, since the capacity and charging/discharging capacity (charging/discharging capacity per unit time) of storage batteries placed in a microgrid are limited, if there is a fluctuation in the power consumed by a specific power device (load fluctuation), In order to stably supply power to other power devices, it is necessary to control which storage battery is connected to which power device, and to control the charge/discharge amount of each connected power device. Therefore, the latency of the power control information is a factor that hinders stable power supply and at the same time is a factor that increases dependence on the storage battery. In other words, this latency exposes the problem of increased cost and increased energy consumption of the power system.
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。 Also, pay attention to the power consumption of the information communication network through which information signals (information collected from sensors, signal processing information for generating meaningful control information from the information, and signals that propagate the control information) are routed. The orientation increases the power consumed by the information communication network in proportion to the physical distance traversed by the information signal. The present inventor considers the microgrid from a broad perspective that includes the relationship between the power network and the information communication network described above, and by improving the node, it is possible to respond to dynamic and difficult-to-estimate small (high-speed) power load fluctuations with a small time constant. Also, we studied a network mechanism that is more stable and can reduce power consumption. For the convenience of explanation, the problems are described using a microgrid as an example, but the problems described above exist regardless of the size of the grid configuration.
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。 Therefore, according to one aspect of the present invention, it is an object of the present invention to provide a control device and a complex network system capable of further reducing power consumption.
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。 According to one aspect of the present invention, there is provided a power and information communication control device that functions as one of a plurality of nodes forming a composite network that integrates a power network and a communication network. The power and information communication control device includes a power control unit for controlling the flow of power, a communication control unit for controlling the flow of information signals, and an operation control unit for controlling the operations of the power control unit and the communication control unit. and a power storage unit that stores power flowing through the power control unit and supplies operating power to the power control unit, the communication control unit, and the operation control unit.
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。 According to the present invention, it becomes possible to further reduce power consumption.
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。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. Elements having substantially the same functions in the present specification and drawings may be denoted by the same reference numerals, thereby omitting redundant description.
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。 The present embodiment relates to a composite network system that builds a composite network in which an electric power network and an information communication network are integrated to achieve power saving and fault tolerance in the event of a disaster at a high level. The composite network system according to the present embodiment will be described below, but prior to this, the necessity of the composite network system will be described first.
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。 Recently, due to the development of ICT (Information and Communication Technology), a super smart society is being realized in which people and things are connected in real time. In such an environment, it is important to maintain the same information and communication network as in normal times even if a disaster occurs. Therefore, realization of an information communication network with resilience is desired. In addition, daily social and economic activities that utilize information communication networks depend on electric power, and the demand for electric power continues to increase along with economic development.
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。 Due to the need to take measures against natural disasters and the protection of the global environment into account, it is important to improve the efficiency of power energy use and advance ICT at the same time in order to realize a super smart society. In terms of improving the efficiency of power energy use, for example, smart meters are used to notify suppliers of the power supply and demand status of consumers, and demonstration experiments of smart grids that adaptively control power generation, transmission, and distribution are being conducted around the world. . Demonstration experiments are also being conducted on microgrids that perform adaptive control for each power network connected to the power system.
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。 Until now, the power network and the information communication network have developed independently, and the infrastructures for both networks have been constructed separately and operated independently of each other. Although smart grids and microgrids use ICT to control power networks, an information communication network independent of the power networks is used for the control. However, as mentioned above, the issues of power saving and strengthening of resilience are common to both networks, and integration of both networks is necessary to realize a super smart society.
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。 This embodiment proposes a composite network system in which the physical topologies of the power network and the information communication network are matched and the nodes and links forming the topologies overlap. The fusion of both networks will improve the efficiency of power energy use, reduce the workload and cost burden of infrastructure development, facilitate the implementation of IoT, strengthen resilience, reduce operating costs, and create more attractive services. Expansion is expected.
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。 The configuration of the composite network system according to this embodiment will be described in detail below.
(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。
(Configuration example of complex network system)
A configuration example of a composite network system according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration example of a composite network system.
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。
FIG. 1A shows
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。
The system configuration example shown in FIG. 1A is merely an example, and the
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。
The
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。
Note that FIG. 1A schematically shows an EV, a storage battery, a solar panel, housing equipment, and the like. For example, household equipment is connected to the
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。
In this embodiment, like the
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。
For convenience of explanation, the
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。
When the AC operation area and the DC operation area are separated in the
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。
In the example of FIG. 2, an AC operation area R1 and a DC operation area R2 are separated. Also,
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。
In the following description,
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。
Nodes #a, . The
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。
When the power state of the
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。
When the power state of the
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。 Each node holds information (state information) about the state of equipment (U or D) and the state of other nodes (U or D). Node and equipment status information is communicated using wired (communication lines) or wireless communication means. The timing for exchanging status information may be a preset constant cycle timing, a preset date and time, or a predetermined number (for example, one or the total number of nodes and facilities). (e.g., 5% of the number of nodes or facilities).
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。
Since each node maintains state information of other nodes and equipment, it can determine the power state (states AC) of the
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。
Since the
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。
Therefore, in the
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。 For example, with the spread of EVs, it is expected that many EVs will be connected to nodes. However, it is possible to stabilize the power supply by predicting the power load fluctuations in advance and realizing real-time power control in response to the power load fluctuations instantaneously. be possible. Furthermore, the amount of power consumed by the information communication network can also be reduced compared to conventional network configurations.
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。
As will be described later, each node includes an element that controls the flow of power (eg, power ADM, etc.) and an element that controls the flow of information communication (eg, optical ADM, etc.). The power consumed by the hardware of each node including these elements also fluctuates according to the flow of power and the flow of information communication (traffic), and the
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。
The effect of the above-described
(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。
(Example of node configuration)
The functions of each node described above are implemented by, for example, the power and information
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。
As shown in FIG. 3 , the power and information
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。
The power and
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。
AC or DC can be applied to each connection port that connects the
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。
The
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。
The
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。
The
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。
The
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。
For example, the
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。
The
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。
The
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。
The functions of the
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。 The connection I/F may be a USB (Universal Serial Bus) port, IEEE1394 port, SCSI (Small Computer System Interface), or the like. For example, an input interface such as a touch panel, a printer, and a portable recording medium can be connected to the connection I/F. This recording medium may be, for example, a non-transitory computer-readable recording medium such as a magnetic recording medium, an optical disk, a magneto-optical disk, or a semiconductor memory. The processor can read the program stored in this recording medium, store it in the memory, and control the operation of the computing circuit according to the program read from the memory.
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。
The
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。
As described above, in the power and information
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。 In addition, when viewed as a whole system, the function of an information node and the function of a power node are integrated within each node, so the power load fluctuation sensor data collected at each node can be immediately transmitted to other nodes. In addition, it is possible to immediately receive and analyze sensor data of power load fluctuations from other nodes, and to reflect it in power control on the spot. As a result, even if a large power load fluctuation occurs instantaneously, the system as a whole can immediately cope with it, and the power supply can be stabilized.
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。 Of course, the combination of both functions can reduce the system introduction cost and operation management cost compared to the case where the information communication and power infrastructure are developed separately. Power saving is also realized. In addition, there is also the advantage that the length of the transmission path for transmitting sensor data and power control information can be shortened by integrating both functions. Due to this advantage, the cost for information communication can be reduced and power consumption can be reduced. Thus, by applying the above node configuration, the above advantages can be enjoyed at the same time.
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。
When an optical ADM is adopted for the
(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。
(Electric power and information communication control scenario)
As described above, the node according to the present embodiment instantaneously compensates for power load fluctuations of power equipment connected to the network, and realizes highly stable power supply to each connected power equipment. It has characteristic functions. This characteristic function makes it possible to autonomously and adaptively control the amount of power supply and the power supply route. The role played by such a characteristic function in the system and various advantages obtained by the function will be further described along a specific scenario with reference to the system configuration example shown in FIG.
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。
In this scenario, power equipment (loads) such as EV charging stations and home appliances, renewable energy sources (power sources) such as solar panels, and storage batteries that can store surplus power are connected by nodes and links. Assume a
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。
Hereinafter, in the
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。
If a large-capacity storage battery (for example,
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。
By adopting a node to which the configuration of the power and information
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。
That is, if the configuration of the power and information
(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。
(Configuration example of optical ADM)
Here, the configuration of the optical ADM applicable to the
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。
As shown in FIG. 4A, the TDM optical ADM has electrical/
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。
For example, when an optical multiplexed signal obtained by multiplexing optical signals on the time axis is input from the
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。
First, an optical multiplexed signal is converted into an electrical signal by the electrical/
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。
As another example, when optical signals input to the optical ADM via the
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。
First, optical signals are converted into electrical signals by electrical/
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。
As shown in FIG. 4B, the WDM optical ADM has an
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。
For example, when an optical multiplexed signal is input from the
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。
When optical signals are multiplexed, the optical signals input via the
(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。
(Configuration example of electric ADM)
Next, the configuration of an electric ADM that can be applied to the
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。
As shown in FIG. 5, the electrical ADM has AC/
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。
This electric ADM applies a square-wave voltage to each port and adjusts the phase difference between the square-wave voltages between the ports to control the magnitude and direction of the input/output current to each port. have. When this electric ADM is employed, the
(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。
(Physical network configuration example)
Here, with reference to FIG. 6, the configuration of a physical network (physical configuration of a composite network) realized when the power and information
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。
As already explained, in the
(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。
(Update Logical Topology)
By combining the star, ring, and mesh physical topologies shown in FIG. 6, the scale of the complex network can be increased. A plurality of logical topologies may be set for the
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。 The logical topology can be independently updated to the optimum topology for the electric power network and the information communication network in a timely manner. Therefore, when a failure occurs in a node or link, by updating the logical topology to avoid the location of the failure, it is possible to minimize the impact of failure occurrence and to provide power services and information communication services continuously. .
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)。
In addition, in the
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。 Hereinafter, a specific logical topology update method will be described with reference to FIGS. 7 and 8. FIG. FIG. 7 is a conceptual diagram showing an example of the logical topology update operation when a failure occurs. FIG. 8 is a diagram illustrating a method of updating the logical topology.
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。 FIG. 7A shows logical topologies G1, . Any method can be used to set the logical topology, but for example, setting an upper limit on the number of nodes or facilities included in one logical topology, or connecting nodes included in the same logical topology with links, etc. Each logical topology is set as a condition.
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。 In the example of FIG. 7A, nodes #f, #g, #h and facilities connected thereto are included in the logical topology G1, and nodes #c, #d, #e and facilities connected thereto are included in the logical topology G1. Included in logical topology G2, nodes #j, #k, #l, and #m are included in logical topology G3, and nodes #a, #b, and #i and equipment connected to them are included in logical topology G4. ing. When node #m fails, the logical topology is updated as shown in FIG. 7(B).
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。 Each node exchanges state information with other adjacent nodes. If another adjacent node fails, status information will no longer be received from the other node. Also, when a link connecting nodes fails, status information cannot be exchanged between the nodes connected by the link. Therefore, each node can identify the location of the failure based on the success or failure of receiving the status information.
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。 In the example of FIG. 7B, nodes #j, #k, and #l identify occurrence of a failure in node #m. Nodes #j, #k, and #l broadcast information (failure notification) indicating the location of the failure (node #m). As a method of determining whether the failure is a link failure or a node failure, for example, when a wireless signal is transmitted to a node suspected of failure and an acknowledgment to be sent from the node is received. , the method of judging that it is a link failure can be applied. Also, a method of judging that a node has a failure can be applied when failure notifications indicating that node have been reported from all nodes adjacent to a node suspected of having a failure.
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。 In the example of FIG. 7B, the logical topology G3 including the failed node #m is deleted, the node #l is added to the logical topology G1, and the node #k is added to the logical topology G2. Also, the logical topology G4 to which the node #j is added is set as the new logical topology G3. Updating the logical topology may be done in a way that all nodes are subdivided into multiple logical topologies according to a predetermined setting logic, or the logical topology including the failed nodes is broken up and the nodes other than the failed nodes are replaced with other logical topologies. It may be performed by a method of distributing to the logical topology of
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。 In the logical topology configuration of FIG. 7(A), examples of updating the logical topology are shown in FIG. summarized in the table. The table in FIG. 8 is composed of a column of failure occurrence status, a column of failure location, and a column of logical topology.
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。 A row with "no failure" in the failure occurrence status column corresponds to the normal state in FIG. 7(A). Also, "none" in the failure location column, and "G1 {f, g, h}, G2 {c, d, e}, G3 {j, k, l, m}, G4 {" in the logical topology column. a, b, i}”. For example, G1{f,g,h} indicates that the logical topology G1 includes nodes #f, #g, #h and facilities connected to them.
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。 A row with "node failure" in the failure occurrence status column corresponds to a case where only a node failure occurs. In the example of FIG. 8, "Node: {m}, Link: None" is described in the failure location column. This indicates that node #m has failed, and corresponds to the state of FIG. 7(B). In addition, "G1 {f, g, h, l}, G2 {c, d, e, k}, G3 {a, b, i, j}" are described in the logical topology column.
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。 A row with "link failure, node failure" in the failure occurrence status column corresponds to a case where both a link failure and a node failure occur. In the example of FIG. 8, "Node: {l}, Link: {lm}" is described in the failure location column. This indicates that node #l and link #lm have failed. In this case, in the example of FIG. 8, the logical topologies G1, G2, and G4 are unchanged, and the node #l is deleted from the logical topology G3.
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。 A row with "link failure" in the failure occurrence status column corresponds to a case where only a link failure occurs. In the example of FIG. 8, "Node: None, Link: {fg, fk}" is described in the failure location column. This indicates that links #fg and #fk have failed. In this case, in the example of FIG. 8, the logical topologies G2-G4 are not changed, and the logical topology G1 is replaced by the logical topology G1-1 including the node #f and the equipment connected to it, the nodes #g, #h and their is divided into a logical topology G1-2 containing the equipment connected to .
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。 The update method described above is an example, and the logical topology may be updated based on conditions such as the minimum number of changed logical topologies and the upper limit number of nodes to be added to the logical topology. Moreover, the logical topology is similarly updated not only when a failure occurs, but also when a new node or facility is added or an existing node or facility is deleted.
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。 Also, each node may hold information about the logical topology before updating, and the original logical topology configuration may be restored after the node is restored. By returning to the original logical topology configuration, it becomes possible to easily resume the network operation before the failure when the node is restored. In addition, as a method for restoring a node, for example, a mechanism can be applied in which a vehicle equipped with a node function is dispatched to the location where the failed node is installed to replace the failed node. By applying this mechanism, it is possible to quickly restore network functions.
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。
Although the physical topologies of the power network and the information communication network overlap in the
(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。
(Example of node operation)
Here, the flow of processing executed by the power and information communication control device 102 (node) in relation to the logical topology will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a flow diagram showing an operation example of a node.
(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。
(S101) The
(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。
(S102) The
(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。
(S103) The
(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。
(S104, S105) The
(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。
(S106) The
(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。
(S107) The
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。 Although one embodiment of the present invention has been described above with reference to the accompanying drawings, the scope of application of the present invention is not limited to the example described here. It is obvious that a person skilled in the art can conceive of various modifications or modifications within the scope described in the claims, and these also belong to the technical scope of the present technology. Understood.
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。 For example, in the above description, a three-port node to which three composite cables can be connected was shown, but it is also possible to modify the node configuration to an N-port (N≧4) node configuration.
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。 As described above, according to the present embodiment, the function of controlling the flow of electric power and the function of controlling the flow of information communication by a wired system and a wireless system cooperate with each other to autonomously transmit and distribute suitable electric power. It is implemented systematically and adaptively. In addition, since the hardware resources that control the flow of power and the hardware resources that control the flow of information communication are shared, even when looking at individual nodes, the power consumption of these hardware resources is lower than before. reduced by
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。 In addition, when viewed as a whole system, the function of an information node and the function of a power node are integrated within each node, so the power load fluctuation sensor data collected at each node can be immediately transmitted to other nodes. In addition, it is possible to immediately receive and analyze sensor data of power load fluctuations from other nodes, and to reflect it in power control on the spot. As a result, even if a large power load fluctuation occurs instantaneously, the system as a whole can immediately cope with it, and the power supply can be stabilized.
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。 Of course, the combination of both functions can reduce the system introduction cost and operation management cost compared to the case where the information communication and power infrastructure are developed separately. Power saving is also realized. In addition, there is also the advantage that the length of the transmission path for transmitting sensor data and power control information can be shortened by integrating both functions. Due to this advantage, the cost for information communication can be reduced and power consumption can be reduced. Thus, by applying the above node configuration, the above advantages can be enjoyed at the same time.
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。 In addition, since measures to strengthen resilience can be implemented in common for both the power network and the information and communication network, it will be possible to reduce the construction and operation costs of the complex network, including the cost of these measures. . In addition, the integration of both networks can be expected to have the effect of shortening the recovery time from disasters. In addition, by adopting a wireless ad-hoc network, both surviving networks can be operated efficiently to provide power and information communication services in the event of a disaster, so an improvement in resilience can be expected.
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
100
121 communication control unit (optical ADM)
122 operation control unit (computing circuit)
123 power control unit (power ADM)
124 power storage unit (storage battery)
127 wireless I/F (wireless communication unit)
L1, L2, L3 composite line
Claims (4)
隣接ノードとの間の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、
自ノードの電力状況と、前記通信制御部を介して取得される他ノードの電力状況とを監視し、電力状況の変動に対して瞬時に応答して、前記電力制御部及び前記通信制御部の動作を実時間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、前記複合ネットワーク内で電力の融通が行われるとき、前記動作制御部は、監視している電力状況から特定される電力の供給経路に基づいて自ノードにおける電力の流れを該自ノードの電圧によって自律的に制御する、電力及び情報通信制御装置。 A power and information communication control device applied to each node in a composite network including a plurality of nodes that integrates a power network and a communication network,
a power controller for controlling power flow between adjacent nodes;
a communication control unit for controlling the flow of information signals;
monitoring the power status of its own node and the power status of other nodes acquired via the communication control unit, and instantaneously responding to fluctuations in the power status to control the power control unit and the communication control unit; an operation control unit that controls the operation in real time;
a power storage unit that stores power flowing through the power control unit and supplies operating power to the power control unit, the communication control unit, and the operation control unit , and power is interchanged within the composite network. power and information communication control, wherein the operation control unit autonomously controls the flow of power in the own node by the voltage of the own node based on the power supply path specified from the monitored power status; Device.
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。 the nodes forming the composite network are connected by a composite line that physically includes a power line and a communication line;
The communication control unit has a wireless communication unit for wireless communication at least with an adjacent node, and when a failure occurs in the composite line connecting the power and information communication control device and the adjacent node, The power and information communication control device according to claim 1, wherein information relating to the current configuration of said composite network is exchanged via an autonomous decentralized wireless network constructed using said wireless communication unit.
請求項2に記載の電力及び情報通信制御装置。 The operation control unit exchanges information on the state of power storage of another node with an adjacent node via the communication control unit, controls the power control unit based on the information on the state of power storage, 3. The power and information communication control device according to claim 2, which controls the direction and amount of power flowing through the information communication control device.
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、請求項1に記載の電力及び情報通信制御装置で構成され、前記複数の負荷における電力消費の状況と、前記第1の蓄電手段として機能する前記蓄電部及び前記第2の蓄電手段における蓄電の状況とを監視し、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。 a plurality of nodes;
a plurality of links serving as power transmission paths and signal transmission paths between nodes;
a plurality of loads electrically connected to at least some of the plurality of nodes;
a first power storage means mounted on each of the plurality of nodes;
a second power storage means connected to at least some of the plurality of loads and the plurality of nodes;
Each of the plurality of nodes is constituted by the power and information communication control device according to claim 1, and the state of power consumption in the plurality of loads, the power storage unit functioning as the first power storage means, and the power storage unit functioning as the first power storage means monitoring the state of power storage in the power storage means of 2, exchanging information on the monitored state with other nodes, and controlling the power transmitted via the connected link;
Complex network system.
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Families Citing this family (2)
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CN111711182A (en) * | 2020-06-30 | 2020-09-25 | 广东能创科技有限公司 | Star-shaped topological structure hydrogen energy power supply system for forest park monitoring |
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Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002029952A (en) | 2000-05-11 | 2002-01-29 | Takayuki Kodama | Composition for dentifrice |
JP2005284861A (en) | 2004-03-30 | 2005-10-13 | Nakomu Kk | Security system and security method |
JP2007125225A (en) | 2005-11-04 | 2007-05-24 | Hitachi Medical Corp | Ultrasonic probe and ultrasonic diagnostic apparatus |
JP2010178468A (en) | 2009-01-28 | 2010-08-12 | Toshiba Corp | Distributed and coordinated type supply/demand control node, and distributed and coordinated type supply/demand control system for local power system and distributed and coordinated type supply/demand control method for the same |
JP2010536199A (en) | 2007-08-01 | 2010-11-25 | シルバー スプリング ネットワークス インコーポレイテッド | Method and system for routing in a utility smart-grid network |
JP2012120432A (en) | 2010-12-02 | 2012-06-21 | Sony Europe Ltd | Electricity transfer control method and electricity storage device |
JP2012191737A (en) | 2011-03-10 | 2012-10-04 | Toshiba Corp | Power storage system |
WO2017199604A1 (en) | 2016-05-16 | 2017-11-23 | ソニー株式会社 | Control device, control method, and power storage control device |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3760512B2 (en) * | 1996-07-10 | 2006-03-29 | 株式会社村田製作所 | Yarn tension detection sensor |
JPH10320030A (en) * | 1997-05-22 | 1998-12-04 | Mitsubishi Electric Corp | Dam remote monitoring system and abnormality time channel switching method by the device |
JP3881625B2 (en) * | 2000-09-29 | 2007-02-14 | 松下電器産業株式会社 | Electricity supply and demand management system |
-
2018
- 2018-09-06 JP JP2018167010A patent/JP7281159B2/en active Active
Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002029952A (en) | 2000-05-11 | 2002-01-29 | Takayuki Kodama | Composition for dentifrice |
JP2005284861A (en) | 2004-03-30 | 2005-10-13 | Nakomu Kk | Security system and security method |
JP2007125225A (en) | 2005-11-04 | 2007-05-24 | Hitachi Medical Corp | Ultrasonic probe and ultrasonic diagnostic apparatus |
JP2010536199A (en) | 2007-08-01 | 2010-11-25 | シルバー スプリング ネットワークス インコーポレイテッド | Method and system for routing in a utility smart-grid network |
JP2010178468A (en) | 2009-01-28 | 2010-08-12 | Toshiba Corp | Distributed and coordinated type supply/demand control node, and distributed and coordinated type supply/demand control system for local power system and distributed and coordinated type supply/demand control method for the same |
JP2012120432A (en) | 2010-12-02 | 2012-06-21 | Sony Europe Ltd | Electricity transfer control method and electricity storage device |
JP2012191737A (en) | 2011-03-10 | 2012-10-04 | Toshiba Corp | Power storage system |
WO2017199604A1 (en) | 2016-05-16 | 2017-11-23 | ソニー株式会社 | Control device, control method, and power storage control device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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