WO2013047595A1 - 電力接続制御システム及び方法 - Google Patents

Abstract

　電力系統と需要家間を接続または切り離す開閉器を備え、電力系統の停電時、停電管理装置等からの指示にしたがって開閉器により電力系統と需要家を切り離し、電力系統の停電の復旧時、停電管理装置等からの指示にしたがって開閉器により電力系統と需要家を接続する接続制御装置を需要家毎に有する。電力供給制御装置は、電力系統の停電時、エネルギー提供機器から電気機器へ電力を供給させる。

Description

電力接続制御システム及び方法

　本発明は負荷に電力を供給可能なエネルギー提供機器を備えた電力接続制御システム及び方法に関する。

　近年、地球温暖化問題が顕在化し、国や企業、消費者の環境に対する意識やエネルギー消費に伴う温暖化ガス（ＣＯ_２）の排出削減の機運が高まりつつある。そのため、温暖化ガスが排出されず、環境へ与える悪影響も少ない自然エネルギーを利用して発電する太陽光発電（Photo　Voltaic　generation）や風力発電（Wind　Farm）等の再生可能電源が注目されている。

　再生可能電源は、天候に依存して発電量が変動するため、需要家に供給する電力品質を維持するために、通常、電力（配電）系統に連系して運用される。その場合、再生可能電源で発電され、需要家で消費されない余剰電力は、電力線（送電線）を介して電力系統へ提供される（逆潮流）。但し、需要家が電力系統を管理する電力会社と逆潮流を発生させない契約を交わしている場合、再生可能電源で余剰電力が発生すると、該再生可能電源は電力系統から切り離される。また、再生可能電源は、発電された余剰電力を廃棄する無駄を抑制すると共に、需要家に対する電力供給量を安定化するために蓄電池と併用されることもある。なお、需要家とは、住宅、企業、ビルディング、工場等のように電力系統に接続される単位であり、該住宅、企業、ビルディング、工場等を管理する、電力会社と電力の需給契約を結んでいる個人、法人、団体等でもある。以下、「需要家」と称した場合、上記住宅、企業、ビルディング、工場等の電力系統に接続される単位、またはそれを管理する個人、法人、団体等の両方を指す場合もあり、いずれか一方を指す場合もある。

　ところで、電力系統に連系されて運用される再生可能電源は、事故等によって電力系統から需要家に対する電力供給が停止した場合（停電時）、上記逆潮流を防止するために運転を停止する、または電力系統から切り離す必要がある。これは、再生可能電源からの逆潮流があると、停電時であっても配電線上に電圧が発生するため、停電の発生要因の特定が困難になり、また停電中であると認識して電力系統へアクセスすることで感電事故や電気設備の故障等が発生する危険性が増大するためである。

　一方、需要家にとっては、停電時であればこそ、自身が保有する再生可能電源で発電された電力や蓄電池に蓄積された電力を利用できることが望ましい。そのため、再生可能電源を電力系統へ連系可能にするパワーコンディショナーには、多くの場合、再生可能電源を電力系統から切り離すための機能（例えば遮断器）が設けられている。再生可能電源が電力系統から切り離された状態であれば、自立運転機能を立ち上げることでパワーコンディショナーに設けられた非常用のコンセントから負荷に電力を供給することが可能になる。

　なお、発電設備に再生可能電源を用いるものではないが、電力系統の停電時に、自家発電機やガスコージェネレーションシステムで発電した電力を需要家が備える各負荷（電気機器）へ供給する構成は、例えば特許文献１や２に記載されている。

　特許文献１には、停電時に電力会社から復旧予定時刻をオンラインで受信し、停電が短時間で復旧するか長時間で復旧するかに応じて、自家発電機から電力を供給する負荷（電気機器）を選択することが記載されている。

　また、特許文献２には、停電が発生すると、オペレータによる予測停電時間及び負荷毎の電力需要変動予測値の入力を受付け、該予測時間や予測値に基づいて、ガスコージェネレーションシステムの発電量や蓄電池の蓄電・放電量を制御することや電力の供給先である負荷を選択することが記載されている。

　上述したように、電力系統に連系されて運用される再生可能電源は、需要家に対する電力系統からの電力供給が停止した場合（停電時）、逆潮流を防止するために運転を停止する、または電力系統から切り離す必要がある。

　そのため、多くのパワーコンディショナーには、停電を検出すると再生可能電源を電力系統から切り離すための遮断器等を備えている。再生可能電源が電力系統から切り離されている状態では、自立運転機能を立ち上げることで非常用のコンセントから負荷に電力を供給することが可能になる。

　しかしながら、一般に自立運転機能は停電時に自動的に切り換わるものではなく、需要家は自立運転機能を立ち上げるための操作が必要になる。また、停電からの復旧時、再生可能電源を電力系統へ再び連系して連系運転する場合も、需要家は自立運転機能の動作を停止し、再生可能電源を電力系統へ連系する操作が必要になる。そのため、再生可能電源の動作モードの切り換え操作が煩わしいという課題がある。

特開２００３－０９２８４４号公報 特開２００８－０１１６１２号公報

　そこで、本発明は、電力系統の停電時において、需要家のエネルギー提供機器による自立運転機能の切り換えを容易にできる電力接続制御システム及び方法を提供することを目的とする。

　上記目的を達成するため本発明の電力接続制御システムは、電力系統に連系される、需要家が備える電気機器へ電力の供給が可能なエネルギー提供機器を備えた電力接続制御システムであって、
　前記電力系統と前記需要家間を接続または切り離す開閉器を備え、前記電力系統の停電時、外部から受信した指示にしたがって前記開閉器により前記電力系統と前記需要家を切り離す接続制御装置と、
　前記電力系統の停電時、前記エネルギー提供機器から前記電気機器へ電力を供給させる電力供給制御装置と、
を有する。

　または、電力系統に連系される、需要家が備える電気機器へ電力の供給が可能なエネルギー提供機器を備えた電力接続制御システムであって、
　前記電力系統の停電時、前記電力系統と前記需要家を切り離すための解列指示を送信し、前記停電の復旧時、前記電力系統と前記需要家を連系させるための連系指示を送信する停電管理装置と、
　前記電力系統と前記需要家間を接続または切り離す開閉器を備え、前記電力系統の停電時、前記停電管理装置からの解列指示にしたがって前記開閉器により前記電力系統と前記需要家を切り離す接続制御装置と、
　前記電力系統の停電時、前記エネルギー提供機器から前記電気機器へ電力を供給させる電力供給制御装置と、
を有する。

　一方、本発明の電力接続制御方法は、需要家が備える電気機器へ電力の供給が可能なエネルギー提供機器を電力系統から切り離すための電力接続制御方法であって、
　前記電力系統と前記需要家間を接続または切り離す開閉器を備えておき、
　制御装置が、
　前記電力系統の停電時、外部から受信した指示にしたがって前記開閉器により前記電力系統と前記需要家を切り離し、
　第１のコンピュータが、
　前記電力系統の停電時、前記エネルギー提供機器から前記電気機器へ電力を供給させる方法である。

図１は、本発明の電力接続制御システムの一構成例を示すブロック図である。 図２は、図１に示した需要家の一構成例を示すブロック図である。 図３は、図１及び図２に示した接続制御装置の一構成例を示すブロック図である。 図４は、図１及び図２に示した電力供給制御装置の一構成例を示すブロック図である。 図５は、図１及び図２に示した電力供給制御装置を実現する情報処理装置の一構成例を示すブロック図である。 図６は、図１に示した停電管理装置の一構成例を示すブロック図である。 図７は、図１及び図２に示した電力供給制御装置の処理手順の一例を示すフローチャートである。

　次に本発明について図面を参照して説明する。

　図１は本発明の電力接続制御システムの一構成例を示すブロック図であり、図２は図１に示した需要家の一構成例を示すブロック図である。図２は、図1に示した電力接続制御システムから需要家２の構成を抜き出して示した図である。

　図１に示すように、本発明の電力接続制御システムは、負荷（電気機器）に電力の供給が可能なエネルギー提供機器を備えた需要家２が、停電発生時の電力系統を管理する電力会社等が備える停電管理装置（第２のコンピュータ）１と接続された構成である。図１は、電力系統及び停電管理装置１に一戸の需要家２が接続された例を示しているが、実際の電力系統及び停電管理装置１には複数の需要家２が接続される。

　図１及び図２に示すように、需要家２は、接続制御装置２１、電力供給制御装置（第１のコンピュータ）２２、エネルギー提供機器２３及び１つあるいは複数の電気機器（負荷）２４を有する。エネルギー提供機器２３及び電気機器２４は、通常、不図示の分電盤を介して需要家２内の電力用配線と接続される。分電盤は、周知の漏電遮断器や配線用遮断器等を備え、電力系統あるいはエネルギー提供機器２３から供給される電力を需要家宅内に備える電気機器２４へ分配する。なお、図２に示すように、需要家２は、接続制御装置２１を介して、例えば電力会社が管理するサーバ装置等と各種の情報を送受信できればよく、接続制御装置２１と接続される装置は、図１に示した停電管理装置１に限定されるものではない。また、図１及び図２では、エネルギー提供機器２３を需要家２の外部（宅外）に備え、全ての電気機器２４を需要家２の内部（宅内）に備える構成例を示しているが、エネルギー提供機器２３は需要家２の内部に備えていてもよく、一部の電気機器２４を需要家２の外部に備えていてもよい。

　電気機器２４は、電灯、エアーコンディショナー、テレビジョン受像機、冷蔵庫、洗濯機、電子レンジ、炊飯器、掃除機等の家電製品、コピー機、ファクシミリ送信機、コンピュータ等の事務機器、工作機械や製造機械等の工場用機器等、電力を消費する需要家２が備える各種の機器である。

　本実施形態の電気機器２４には、例えば各々の消費電力を測定する電力検出手段と、該電力検出手段の測定値を電力供給制御装置２２へ送信する情報通信手段とがそれぞれ搭載される。電力検出手段には、例えば変流器及び変圧器を備えた周知の電子式電力量センサを用いることができる。情報通信手段には、無線通信を利用する場合は、例えばＺｉｇｂｅｅ（登録商標）、ＷｉＦｉ（Wireless　Fidelity）、ＵＷＢ（Ultra　Wide　Band）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等を用いればよく、有線通信を利用する場合はイーサネット（Ethernet:登録商標）、ＰＬＣ等を用いればよい。電気機器２４の消費電力は、電気機器２４単位ではなく、例えばコンセント単位や配線用遮断器単位で測定してもよい。その場合、電力検出手段や情報通信手段は、電気機器２４に搭載するのではなく、コンセントや配線用遮断器毎に設ければよい。電気機器２４がスマート家電と呼ばれる機器である場合、該スマート家電には電力検出手段や情報通信手段を備えている場合が多い。その場合、スマート家電毎の消費電力は、電力供給制御装置２２からの要求に応じて、または所定の周期毎に該スマート家電から送信させればよい。なお、各電気機器２４の消費電力には、電気機器２４毎の定格電力を利用してもよい。また、電力検出手段及び情報通信手段は、必要に応じて設ければよく、需要家２が備える全ての電気機器２４に備えている必要はない。

　エネルギー提供機器２３は、周知の太陽光発電装置や風力発電装置等の再生可能電源、蓄電池等である。エネルギー提供機器２３には、再生可能電源や蓄電池に限らず、例えば燃料電池、化石エネルギーを利用する発電装置、コージェネレーションシステム等の周知の分散型電源を用いてもよい。

　エネルギー提供機器２３は、一般に周知のパワーコンディショナー（不図示）を介して上記分電盤に接続され、需要家２内の電力用配線と連系される。パワーコンディショナーは、再生可能電源、分散型電源で発電された電力を電力系統に連系可能にする装置であり、必要に応じて再生可能電源や分散型電源の発電量を制御する。エネルギー提供機器２３が蓄電池の場合、パワーコンディショナーには該蓄電池に対する充放電を制御する機能を備える。また、パワーコンディショナーは、エネルギー提供機器２３と接続されていればよく、エネルギー提供機器２３内に設けられていてもよく、エネルギー提供機器２３の外部に設けられていてもよい。

　本実施形態のエネルギー提供機器２３には、出力電力量を測定する電力測定手段と、電力測定手段の測定値を電力供給制御装置２２へ送信すると共に、電力供給制御装置２２と各種の情報（指示信号等も含む）を送受信する情報通信手段とを備える。電力測定手段で測定されたエネルギー提供機器２３の出力電力量の値は、電力供給制御装置２２へ送信される。情報通信手段は、電力供給制御装置２２の指示にしたがって、または所定の周期毎に、電力測定手段の測定値を電力供給制御装置２２へ送信する。電力測定手段及び情報通信手段は、エネルギー提供機器２３に備えていてもよく、例えば上記パワーコンディショナーに備えていてもよい。電力測定手段には、例えば変流器及び変圧器を備えた周知の電子式電力量センサを用いればよい。情報通信手段には、例えば、無線通信を利用する場合は、Ｚｉｇｂｅｅ（登録商標）、ＷｉＦｉ（Wireless　Fidelity）、ＵＷＢ（Ultra　Wide　Band）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等を用いればよく、有線通信を利用する場合はイーサネット（Ethernet:登録商標）、ＰＬＣ（Power　Line　Communication）等を用いればよい。なお、図１及び図２では、需要家２が1台のエネルギー提供機器２３を備える構成例を示しているが、需要家２は複数台のエネルギー提供機器２３を備えていてもよい。また、電力測定手段及び情報通信手段は、必要に応じて設ければよく、需要家２が備える全てのエネルギー提供機器２３に備えている必要はない。

　図３に示すように、図１及び図２に示す接続制御装置２１は、電力系統からの引込線と上記分電盤との間に挿入される開閉器２１１と、該開閉器２１１の動作を制御する制御装置２１２と、停電管理装置１や電力供給制御装置２２と通信線を介して情報を送受信するための通信装置２１３とを備えている。電力系統と需要家２の接続ノードには、通常、電力系統から需要家２へ供給される電力量を測定する電力量計（不図示）が設置される。電力量計には、例えば周知のスマートメータが用いられる。電力量計にスマートメータを用いた場合、該電力量計は、通信回線を介して需要家毎の電力料金等を管理する周知のＭＤＭＳ（Meter　Data　Management　System）と接続され、所定の周期毎に測定した電力量を該ＭＤＭＳへ通知する。

　接続制御装置２１の制御装置２１２は、例えばメモリや開閉器２１１の動作を制御する駆動回路を備えた周知のＬＳＩ等で実現できる。通信装置２１３には、例えばインターネットや専用回線を利用した周知の通信プロトコルに準拠した装置を用いればよい。

　図３に示す接続制御装置２１は、例えば周知の転送遮断受信装置で実現できる。また、上記電力量計が開閉器及び該開閉器の動作を制御するための制御手段を備えている場合、接続制御装置２１の機能は該電力量計でも実現できる。

　図１では、接続制御装置２１が専用の通信回線を介して停電管理装置１と接続される構成例を示したが、接続制御装置２１と停電管理装置１とは周知の無線通信手段を用いて情報を送受信してもよい。接続制御装置２１と停電管理装置１間の通信に周知のＰＬＣを利用する場合、通信回線は不要である。

　接続制御装置２１の制御装置２１２は、停電管理装置１からの指示にしたがって電力系統からの通常送電時は開閉器２１１を「閉」（短絡）に設定し、電力系統の停電時は開閉器２１１を「開」（開放）に設定する。開閉器２１１が「閉」（短絡）のとき、需要家２は電力系統と接続され、開閉器２１１が「開」（開放）のとき、需要家２は電力系統から切り離される。但し、制御装置２１２は、停電からの復旧時、停電管理装置１から「停電復旧」が通知されると、開閉器２１１を「開」で維持した状態で電力供給制御装置２２に「停電復旧」を転送し、その後、停電管理装置１から電力系統への連系を指示する「連系指示」を受信すると、開閉器２１１を「閉」に切り換える。

　停電からの復旧時、例えば多数の再生可能電源等のエネルギー提供機器２３が電力系統に同時に連系されると、各エネルギー提供機器２３からの逆潮流によって配電電力の品質が低下し、最悪の場合は再び停電に追い込まれてしまうおそれがある。上述したように電力会社等が管理する停電管理装置１から「連系指示」が通知された段階で接続制御装置２１が開閉器２１１を「閉」に切り換える構成では、各需要家が備えるエネルギー提供機器２３を電力系統へ連系させるタイミングを停電管理装置１によって制御できる。すなわち、停電管理装置１が、各エネルギー提供機器２３を同時に電力系統へ連系させないように制御すれば、停電からの復旧時における各エネルギー提供機器２３からの逆潮流による配電電力の品質低下を抑制できる。

　図４に示すように、電力供給制御装置２２は、処理部２２１、記憶部２２２及び通信部２２３を備える。

　記憶部２２２は、エネルギー提供機器２３から出力可能な電力量、電気機器２４毎の消費電力、後述する電気機器２４毎に予め設定された「重要度」の情報を保存する。

　通信部２２３は、接続制御装置２１、エネルギー提供機器２３及び電気機器２４と情報の送受信を可能する。通信部２２３には、例えば無線通信を利用して情報を送受信する場合は、Ｚｉｇｂｅｅ（登録商標）、ＷｉＦｉ（Wireless　Fidelity）、ＵＷＢ（Ultra　Wide　Band）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等を用いればよく、有線通信を利用して情報を送受信する場合はイーサネット（Ethernet:登録商標）、ＰＬＣ等を用いればよい。

　処理部２２１は、需要家２が備えるエネルギー提供機器２３による各電気機器２４への電力供給を管理する。例えば停電管理装置１からの指示にしたがって接続制御装置２１により電力系統から需要家２が切り離されると、エネルギー提供機器２３を自立運転モードに移行させて電気機器２４に電力を供給させる。一方、接続制御装置２１を介して停電管理装置１から「停電復旧」が通知されると、エネルギー提供機器２３による自立運転モードを停止させて電力系統に連系させる。

　また、処理部２２１は、各電気機器２４の電源のオン・オフを制御する。電気機器２４の電源のオン・オフは、電気機器２４単位で制御してもよく、コンセント単位あるいは漏電遮断器や配線用遮断器単位で制御してもよい。電源のオン・オフは、外部からの制御を可能にする機能を備えた電気機器２４であれば、その機能を利用すればよく、そのような機能が無い電気機器２４は、電源ライン上に開閉器等を設けて制御してもよい。なお、処理部２２１は、需要家２が備える全ての電気機器２４の電源のオン・オフを制御する必要はなく、一部の電気機器２４を制御対象外としてもよい。

　電力系統の停電時、処理部２２１は、再生可能電源による予測発電量や蓄電池の蓄電量等、エネルギー提供機器２３から提供可能な電力量を取得し、併せて電気機器２４毎の消費電力を取得する。そして、エネルギー提供機器２３から提供可能な電力量、電気機器２４毎の消費電力及び電気機器２４毎に予め設定された重要度に基づき、エネルギー提供機器２３から提供可能な範囲内で、重要度が高い電気機器２４へエネルギー提供機器２３から電力を供給させる。

　また、処理部２２１は、接続制御装置２１を介して停電管理装置１から「予測停電時間」を受信すると、予測停電時間に応じて運転可能な重要度の高い電気機器２４に対する電力供給を維持し、それ以外の電気機器２４に対する電力供給を停止する。予測発電量は、例えば太陽光発電装置であれば、その製造メーカ等から提供される、地域毎の気象データと予想発電量の関係に設置条件等に起因する損失等を考慮して算出すればよい。また、予測発電量を提供する公共機関や会社等がある場合は、それらの公共機関や会社等からインターネット等の通信回線を介して取得してもよい。あるいは電力供給制御装置２２によって再生可能電源の発電量を所定の周期毎に取得して保存することでデータベースを作成しておき、該データベースに基づいて予測発電量を決定してもよい。その場合、予測停電時間における気象条件と一致するまたは近い過去の時間帯の発電量を予測発電量に設定すればよい。蓄電池の蓄電量は、該蓄電池に対する充放電を制御するパワーコンディショナーから取得すればよい。予測発電量や蓄電量は、予測停電時間の受信時に取得してもよく、予め設定した周期毎に取得して保存（更新）しておいてもよい。

　さらに、電力供給制御装置２２の処理部２２１は、接続制御装置２１を介して停電管理装置１から「停電復旧」を受信し、エネルギー提供機器２３による自立運転を停止すると、接続制御装置２１を介して停電管理装置１へ「連系準備完了」を通知すると共に、上記「連系指示」を受信してから実際にエネルギー提供機器２３を電力系統へ連系できるまでの時間を示す「連系動作時間」及び連系時に予想される電力系統への逆潮流の電力量を示す「予測逆潮流量」を停電管理装置１に通知する。

　連系動作時間は、エネルギー提供機器２３を電力系統へ接続してから該エネルギー提供機器２３が連系運転可能になるまでの処理（周波数調整や位相調整等）に必要な時間であり、例えばエネルギー提供機器２３やパワーコンディショナーの特性に応じて予め設定しておけばよい。予測逆潮流量には、連系時における再生可能電源の予測発電量と、連系時における各電気機器２４の予測総消費電力量から算出した余剰電力量（予測値）を用いればよい。

　この場合、停電管理装置１は、接続制御装置２１を介して「連系動作時間」及び「予測逆潮流量」を受信すると、該「連系動作時間」及び「予測逆潮流量」に基づいて需要家毎の電力系統に対する連系時刻をスケジューリングし、該スケジューリングした時刻にしたがって各需要家２の接続制御装置２１に「連系指示」を送信する。このとき、停電管理装置１は、電力系統の調整負荷が最も少なくなるように、例えば配電電圧や配電周波数の安定に必要な調整電源（火力発電所等）による発電の調整量が最も少なくなるように、各需要家２の接続制御装置２１へ送信する連系指示の時刻をスケジューリングすればよい。

　図4に示す電力供給制御装置２２は、例えば図５に示す情報処理装置（コンピュータ）で実現できる。図５は、図１及び２に示した電力供給制御装置を実現する情報処理装置の一構成例を示すブロック図である。

　図５に示す情報処理装置は、プログラムにしたがって所定の処理を実行する処理装置１００と、処理装置１００に対してコマンドや情報等を入力するための入力装置２００と、処理装置１００の処理結果を出力するための出力装置３００とを有する構成である。

　入力装置２００は、例えばキーボード、あるいはマウス、タッチパッド、タッチパネル等のポインティングデバイスである。

　出力装置３００は、液晶ディスプレイ等の表示装置やプリンタ等の印刷装置である。

　処理装置１００は、ＣＰＵ１１０と、ＣＰＵ１１０の処理で必要な情報を一時的に保持する主記憶装置１２０と、ＣＰＵ１１０に本発明の処理を実行させるためのプログラムが記録された記録媒体１３０と、エネルギー提供機器２３から提供可能な電力量、電気機器２４毎の消費電力、電気機器２４毎の「重要度」等の情報を保存するデータ蓄積装置１４０と、主記憶装置１２０、記録媒体１３０及びデータ蓄積装置１４０のデータ転送を制御するメモリ制御インタフェース部１５０と、入力装置２００及び出力装置３００とのインタフェース装置であるＩ／Ｏインタフェース部１７０と、通信回線を介して接続制御装置２１や電気機器２４と情報を送受信するための通信制御装置１７０とを備え、それらがバス１８０を介して接続された構成である。

　処理装置１００は、記録媒体１３０に記録されたプログラムにしたがって処理を実行することで、本実施形態で示す電力接続制御方法を実現する。なお、記録媒体１３０は、磁気ディスク、半導体メモリ、光ディスクあるいはその他の記録媒体であってもよい。データ蓄積装置１４０は、処理装置１００内に備える必要はなく、独立した装置であってもよい。図４に示した処理部２２１の機能は図５に示す処理装置１００で実現され、図４に示した記憶部２２２の機能はデータ蓄積装置１４０で実現され、図４に示した通信部２２３の機能は通信制御装置１７０で実現される。

　図６に示すように、停電管理装置１は、処理部１１、記憶部１２及び通信部１３を備える。

　停電管理装置１には、例えば電力系統の運用を管理する配電自動化システム（不図示）が通信回線を介して接続され、電力系統の停電時、該配電自動化システムから停電が発生している配電区間を示す「停電区間情報」や電力系統に収容される需要家２を示す情報である「系統需要家収容情報」が通信部１３を介いて提供される。配電自動化システムから提供された「停電区間情報」や「系統需要家収容情報」は、記憶部１２で保存される。配電自動化システムについては、例えば、「大学生のためのインターネット電力講座」、４．配電技術、配電自動化システム、（インターネットＵＲＬ：http://www.tepco.co.jp/kouza/haiden/haiden-j.html）に記載されている。

　停電管理装置１の処理部１１は、電力系統で停電が発生すると、上記配電自動化システムから現在の「停電区間情報」を入手すると共に、配電自動化システムから提供された「系統需要家収容情報」に基づいて当該停電区間に収容されている需要家２を抽出し、該抽出した需要家２の接続制御装置２１に対して通信部１３を介して電力系統からの切り離し（解列）を指示する「解列指示」を送信する。このとき、処理部１１は、予想される停電時間（予測停電時間）の情報を、接続制御装置２１を介して電力供給制御装置２２へ送信する。この段階の予測停電時間は、例えば電力会社等がデータベースとして備える、事故の内容に対応した過去の復旧時間の実績値等を用いればよい。停電管理装置１は、該停電管理装置１の操作者によって最新の復旧状態に対応した予測停電時間が入力可能な構成とする。停電管理装置１の処理部１１は、操作者によって予測停電時間が更新されると、該予測停電時間を停電区間内の需要家２が備える接続制御装置２１へ送信する。

　また、停電管理装置１の処理部１１は、電力系統で発生した停電が復旧すると、上記「解列指示」を送信していた需要家２の接続制御装置２１に対して停電からの復旧を示す「停電復旧」を通知し、その後、電力系統への連系を指示する「連系指示」を送信する。

　停電管理装置１は、電力供給制御装置２２と同様に、例えば図５に示した情報処理装置（コンピュータ）で実現できる。停電管理装置１を情報処理装置で実現する場合、図６に示した処理部１１の機能は図５に示した処理装置１００で実現され、図６に示した記憶部１２の機能はデータ蓄積装置１４０で実現され、図６に示した通信部１３の機能は通信制御装置１７０で実現される。停電管理装置１の操作者による予測停電時間の入力は、図５に示した入力装置２００を用いればよい。

　このような構成において、電力供給制御装置２２には、予め需要家２によって設定された電気機器２４毎の重要度を示す情報が保存される。重要度は、複数段階に設定し、最も高い重要度は、例えばセキュリティシステムや非常灯等の防災機器、消防設備等に設定すればよい。その他の重要度は、停電時に需要家２が優先して運転させたい順番に各電気機器２４へ付与すればよい。最も高い重要度を設定する電気機器２４には、上記電力供給制御装置２２、接続制御装置２１、エネルギー提供機器２３が備えるパワーコンディショナー等を含めるものとする。なお、重要度は、電気機器２４毎に設定する必要はなく、例えばコンセント単位あるいは漏電遮断器や配線用遮断器単位で設定してもよく、複数の負荷（電気機器）を含む所定のエリアあるいは所定の場所単位で設定してもよい。例えば需要家２が複数階層から成る商業施設や宿泊施設等の場合、非常階段の各電灯や各階の共用廊下の非常灯等に高い重要度を設定すればよい。

　また、電力供給制御装置２２は、各電気機器２４の消費電力及びエネルギー提供機器２３から提供可能な電力量の値を、それぞれ所定のタイミングあるいは定期的に収集して記憶部２２２に保存するものとする。

　図７は、図１及び２に示した電力供給制御装置の処理手順の一例を示すフローチャートである。

　図７は、予め各電気機器２４に対して重要度が最も高い重要度［Ａ］、重要度が２番目に高い重要度［Ｂ］、重要度が最も低い重要度［Ｃ］の３段階に設定されている例を示している。電気機器２４に付与する重要度は３段階に限定されるものではなく、２段階以上であれば何段階でもよい。以下で示す電力供給制御装置２２の処理は、図４に示した処理部２２１で実行される。

　上述したように、電力系統で停電が発生すると、接続制御装置２１は、停電管理装置１等からの「解列指示」にしたがって開閉器２１１を「開」に設定すると共に、電力供給制御装置２２に対して電力系統からの解列を通知し、併せて停電管理装置１から受信した「予測停電時間」を電力供給制御装置２２へ転送する。また、停電時、停電管理装置１から更新された「予測停電時間」を受信すると、該「予測停電時間」を電力供給制御装置２２へ転送する。

　一方、停電からの復旧時、停電管理装置１から「停電復旧」が通知されると、接続制御装置２１は、開閉器２１１を「開」で維持したまま、「停電復旧」を電力供給制御装置２２へ転送する。その後、停電管理装置１から「連系指示」が送信されると、開閉器２１１を「閉」に設定すると共に、電力供給制御装置２２に対して電力系統への連系を通知する。

　図７に示すように、電力供給制御装置２２は、接続制御装置２１から解列指示が通知された否かを判定し、（ステップＳ１）、解列指示が通知されていない場合はステップＳ１の処理を繰り返す。電力系統（停電管理装置１等）から解列指示が通知されると、電力供給制御装置２２は、エネルギー提供機器２３を自立運転モードへ移行させる（ステップＳ２）。

　エネルギー提供機器２３の自立運転モード時、電力供給制御装置２２は、まず停電復旧が通知されたか否かを判定し（ステップＳ３）、停電復旧が通知された場合はステップＳ１２の処理へ移行する。

　停電復旧が通知されていない場合、電力供給制御装置２２は、予測停電時間、または更新された予測停電時間が通知されたか否かを判定する（ステップＳ４）。予測停電時間、または更新された予測停電時間が通知されていない場合はステップＳ３からの処理を繰り返す。

　予測停電時間、または更新された予測停電時間が通知されている場合、電力供給制御装置２２は、該予測停電時間における再生可能電源の予測発電量や蓄電池の蓄電量等、エネルギー提供機器２３から提供可能な電力量の情報を取得する（ステップＳ５）。

　次に、電力供給制御装置２２は、予測停電時間においてエネルギー提供機器２３から提供可能な電力量と、重要度［Ａ］の負荷（電気機器２４）が予測停電時間内で消費する総電力量とを比較し、重要度［Ａ］の電気機器２４が予測停電時間内で運転できるか否かを判定する（ステップＳ６）。運転できる場合は重要度［Ａ］の電気機器２４に電力を供給し（ステップＳ７）、ステップＳ８の処理へ移行する。

　重要度［Ａ］の電気機器２４が運転できない場合、電力供給制御装置２２は、エネルギー提供機器２３から重要度［Ａ］の電気機器２４に対する電力供給を実施することなく、ステップＳ３からの処理を繰り返す。なお、予測停電時間内を通して運転できない場合でも、エネルギー提供機器２３から提供可能な時間内で重要度［Ａ］の電気機器２４を運転させてもよい。

　ステップＳ８において、電力供給制御装置２２は、エネルギー提供機器２３から提供可能な電力量の値と、重要度［Ａ］及び［Ｂ］の電気機器２４が予測停電時間内で消費する総電力量とを比較し、重要度［Ａ］及び［Ｂ］の電気機器２４が予測停電時間内で運転できるか否かを判定する。運転できる場合は重要度［Ａ］及び［Ｂ］の電気機器２４に電力を供給し（ステップＳ９）、ステップＳ１０の処理へ移行する。

　重要度［Ａ］及び［Ｂ］の電気機器２４が運転できない場合、エネルギー提供機器２３から重要度［Ｂ］の電気機器２４に対する電力供給を実施することなく、ステップＳ３からの処理を繰り返す。

　ステップＳ１０において、電力供給制御装置２２は、エネルギー提供機器２３から提供可能な電力量の値と、重要度［Ａ］、［Ｂ］及び［Ｃ］の電気機器２４が予測停電時間内で消費する総電力量とを比較し、重要度［Ａ］、［Ｂ］及び［Ｃ］の電気機器２４が予測停電時間内で運転できるか否かを判定する。運転できる場合は重要度［Ａ］、［Ｂ］及び［Ｃ］の電気機器２４に電力を供給し（ステップＳ１１）、ステップＳ３の処理へ移行する。

　重要度［Ａ］、［Ｂ］及び［Ｃ］の電気機器２４が運転できない場合、エネルギー提供機器２３から重要度［Ｃ］の電気機器２４に対する電力供給を実施することなく、ステップＳ３からの処理を繰り返す。

　ステップＳ４において、接続制御装置２１から更新された予測停電時間を受信すると、電力供給制御装置２２は、上記ステップＳ５～Ｓ１１の処理を繰り返しその時点でエネルギー提供機器２３から提供可能な電力量に基づいて予測停電時間内で運転可能な重要度の高い電気機器２４に対する電力供給を実施する。

　ステップＳ３において、接続制御装置２１を介して停電管理装置１から「停電復旧」が通知されると、電力供給制御装置２２は、エネルギー提供機器２３の自立運転モードを停止し、接続制御装置２１を介して停電管理装置１へ「連系準備完了」を通知すると共に、上記「連系指示」を受信してから実際にエネルギー提供機器２３を電力系統へ連系できるまでの時間を示す「連系動作時間」及び連系時に予想される電力系統への逆潮流の電力量を示す「予測逆潮流量」を停電管理装置１に通知する（ステップＳ１２）。

　その後、停電管理装置１から「連系指示」が通知されると、電力供給制御装置２２は、連系運転モードへ移行し（ステップＳ１３）、その後、ステップＳ１からの処理を繰り返す。

　本実施形態によれば、電力系統の停電時、停電管理装置１からの解列指示にしたがって接続制御装置２１が開閉器２１１を「開」にすることでエネルギー提供機器２３を電力系統から切り離し、停電の復旧時、停電管理装置１からの連系指示にしたがって接続制御装置２１が開閉器２１１を「閉」にすることでエネルギー提供機器２３を電力系統へ連系するため、エネルギー提供機器２３の自立運転及び連系運転を自動で切り換えることができる。したがって、停電時や停電の復旧時に煩わしい切り換え操作を不要にしつつ、停電時にエネルギー提供機器２３を自立運転させることができる。

　また、電力供給制御装置２２は、電力系統の停電時、接続制御装置２１によって電力系統から切り離された後にエネルギー提供機器２３の自立運転を開始させ、停電の復旧時は電力系統と接続した後にエネルギー提供機器２３を電力系統へ連系させるため、電力系統に悪影響を及ぼすことがない。

　したがって、電力系統の停電時及び停電からの復旧時において、需要家２のエネルギー提供機器２３による自立運転機能の切り換えを容易にしつつ、電力系統への悪影響を低減できる。

　さらに、停電の復旧時に、停電管理装置１は、電力供給制御装置２２から送信される連系動作時間及び予測逆潮流量に基づいて、電力系統の負荷が最も少なくなるように、例えば配電電圧や配電周波数の安定に必要な調整電源（火力発電所等）による発電の調整量が最も少なくなるように、各需要家２の接続制御装置２１へ送信する連系指示の時刻をスケジューリングできるため、電力系統の調整負荷を軽減しつつ各需要家２のエネルギー提供機器２３を連系させることができる。

　以上、実施形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施形態に限定されものではない。本願発明の構成や詳細は本願発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更が可能である。

　この出願は、２０１１年９月２６日に出願された特願２０１１－２０９３７１号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。

Claims (19)

1. 　電力系統に連系される、需要家が備える電気機器へ電力の供給が可能なエネルギー提供機器を備えた電力接続制御システムであって、
   　前記電力系統と前記需要家間を接続または切り離す開閉器を備え、前記電力系統の停電時、外部から受信した指示にしたがって前記開閉器により前記電力系統と前記需要家を切り離す接続制御装置と、
   　前記電力系統の停電時、前記エネルギー提供機器から前記電気機器へ電力を供給させる電力供給制御装置と、
   を有する電力接続制御システム。
2. 　前記電力供給制御装置は、
   　前記電力系統の停電時、前記エネルギー提供機器から提供可能な電力量及び前記電気機器毎の消費電力を取得し、該取得した前記エネルギー提供機器から提供可能な電力量及び前記電気機器毎の消費電力、並びに前記電気機器毎に予め設定された重要度に基づき、前記エネルギー提供機器から提供可能な範囲内で、前記重要度が高い電気機器へ前記エネルギー提供機器から電力を供給させる請求項１記載の電力接続制御システム。
3. 　前記接続制御装置は、
   　前記電力系統の停電の復旧時、外部から受信した指示にしたがって前記開閉器により前記電力系統と前記需要家を接続する請求項１または２記載の電力接続制御システム。
4. 　前記電力系統の停電時、前記接続制御装置へ前記電力系統と前記需要家を切り離すための解列指示を送信すると共に、停電時間の予測値である予測停電時間を送信し、前記停電の復旧時、前記接続制御装置へ前記電力系統と前記需要家を連系させるための連系指示を送信する停電管理装置をさらに有し、
   　前記接続制御装置は、
   　前記解列指示にしたがって前記開閉器により前記電力系統と前記需要家を切り離し、前記連系指示にしたがって前記開閉器により前記電力系統と前記需要家を接続し、
   　前記電力供給制御装置は、
   　前記接続制御装置を介して前記予測停電時間を受信すると、前記予測停電時間内で前記エネルギー提供機器から提供可能な電力量、前記予測停電時間内の前記電気機器毎の消費電力量及び前記電気機器毎の重要度に基づき、前記電力を供給する電気機器を決定する請求項３記載の電力接続制御システム。
5. 　前記停電管理装置は、
   　操作者によって前記予測停電時間が更新されると、該更新後の予測停電時間を前記接続制御装置へ送信する請求項４記載の電力接続制御システム。
6. 　前記接続制御装置は、
   　前記停電の復旧時、前記停電管理装置から停電復旧が通知されると、前記開閉器を開状態で維持しつつ前記電力供給制御装置へ停電復旧を通知し、前記停電管理装置から連系指示が送信されると、前記開閉器を閉にして前記電力系統と前記需要家を接続し、
   　前記電力供給制御装置は、
   　前記接続制御装置から前記停電復旧が通知されると、前記連系指示を受信してから実際に前記エネルギー提供機器を前記電力系統へ連系できるまでの時間を示す連系動作時間及び連系時に予想される前記電力系統への逆潮流の電力量を示す予測逆潮流量を前記停電管理装置へ通知し、
   　前記停電管理装置は、
   　前記連系動作時間及び前記予測逆潮流量に基づき、前記電力系統の調整負荷が最小となるように前記需要家毎の前記連系指示の送信時刻をスケジューリングし、該スケジューリングした時刻にしたがって前記接続制御装置へ前記連系指示を送信する請求項４または５記載の電力接続制御システム。
7. 　需要家が備える電気機器へ電力の供給が可能なエネルギー提供機器を電力系統から切り離すための電力接続制御方法であって、
   　前記電力系統と前記需要家間を接続または切り離す開閉器を備えておき、
   　制御装置が、
   　前記電力系統の停電時、外部から受信した指示にしたがって前記開閉器により前記電力系統と前記需要家を切り離し、
   　第１のコンピュータが、
   　前記電力系統の停電時、前記エネルギー提供機器から前記電気機器へ電力を供給させる電力接続制御方法。
8. 　前記第１のコンピュータが、
   　前記電力系統の停電時、前記エネルギー提供機器から提供可能な電力量及び前記電気機器毎の消費電力を取得し、該取得した前記エネルギー提供機器から提供可能な電力量及び前記電気機器毎の消費電力、並びに前記電気機器毎に予め設定された重要度に基づき、前記エネルギー提供機器から提供可能な範囲内で、前記重要度が高い電気機器へ前記エネルギー提供機器から電力を供給させる請求項７記載の電力接続制御方法。
9. 　前記第１のコンピュータが、
   　前記電力系統の停電の復旧時、外部から受信した指示にしたがって前記開閉器により前記電力系統と前記需要家を接続する請求項７または８記載の電力接続制御方法。
10. 　第２のコンピュータが、
    　前記電力系統の停電時、前記接続制御装置へ前記電力系統と前記需要家を切り離すための解列指示を送信すると共に、停電時間の予測値である予測停電時間を送信し、前記停電の復旧時、前記制御装置へ前記電力系統と前記需要家を連系させるための連系指示を送信し、
    　前記制御装置が、
    　前記解列指示にしたがって前記開閉器により前記電力系統と前記需要家を切り離し、前記連系指示にしたがって前記開閉器により前記電力系統と前記需要家を接続し、
    　前記第１のコンピュータが、
    　前記制御装置を介して前記予測停電時間を受信すると、前記予測停電時間内で前記エネルギー提供機器から提供可能な電力量、前記予測停電時間内の前記電気機器毎の消費電力量及び前記電気機器毎の重要度に基づき、前記電力を供給する電気機器を決定する請求項９記載の電力接続制御方法。
11. 　前記第２のコンピュータが、
    　操作者によって前記予測停電時間が更新されると、該更新後の予測停電時間を前記制御装置へ送信する請求項１０記載の電力接続制御方法。
12. 　前記制御装置が、
    　前記停電の復旧時、前記第２のコンピュータから停電復旧が通知されると、前記開閉器を開状態で維持しつつ前記第１のコンピュータへ停電復旧を通知し、前記第２のコンピュータから連系指示が送信されると、前記開閉器を閉にして前記電力系統と前記需要家を接続し、
    　前記第１のコンピュータが、
    　前記制御装置から前記停電復旧が通知されると、前記連系指示を受信してから実際に前記エネルギー提供機器を前記電力系統へ連系できるまでの時間を示す連系動作時間及び連系時に予想される前記電力系統への逆潮流の電力量を示す予測逆潮流量を前記第２のコンピュータへ通知し、
    　前記第２のコンピュータが、
    　前記連系動作時間及び前記予測逆潮流量に基づき、前記電力系統の負荷が最小となるように前記需要家毎の前記連系指示の送信時刻をスケジューリングし、該スケジューリングした時刻にしたがって前記制御装置へ前記連系指示を送信する請求項１０または１１記載の電力接続制御方法。
13. 　電力系統に連系される、需要家が備える電気機器へ電力の供給が可能なエネルギー提供機器を備えた電力接続制御システムであって、
    　電力系統の停電時、前記電力系統と需要家を切り離すための解列指示を送信し、前記停電の復旧時、前記電力系統と前記需要家を連系させるための連系指示を送信する停電管理装置と、
    　前記電力系統と前記需要家間を接続または切り離す開閉器を備え、前記電力系統の停電時、前記停電管理装置からの解列指示にしたがって前記開閉器により前記電力系統と前記需要家を切り離す接続制御装置と、
    　前記電力系統の停電時、前記エネルギー提供機器から前記電気機器へ電力を供給させる電力供給制御装置と、
    を有する電力接続制御システム。
14. 　電力の供給が可能なエネルギー提供機器から需要家が備える電気機器へ電力を供給させる電力供給制御装置であって、
    　前記電力系統の停電時、前記エネルギー提供機器から提供可能な電力量及び前記電気機器毎の消費電力を取得し、該取得した前記エネルギー提供機器から提供可能な電力量及び前記電気機器毎の消費電力、並びに前記電気機器毎に予め設定された重要度に基づき、前記エネルギー提供機器から提供可能な範囲内で、前記重要度が高い電気機器へ前記エネルギー提供機器から電力を供給させる処理部と、
    　前記エネルギー提供機器から提供可能な電力量、電気機器毎の消費電力及び前記電気機器毎に予め設定された重要度を保持する記憶部と、
    　前記エネルギー提供機器及び電気機器と情報を送受信するための通信部と、
    を有する電力供給制御装置。
15. 　前記処理部は、
    　前記電力系統の停電時、外部から予測停電時間を受信すると、前記予測停電時間内で前記エネルギー提供機器から提供可能な電力量、前記予測停電時間内の前記電気機器毎の消費電力量及び前記電気機器毎の重要度に基づき、前記電力を供給する電気機器を決定する請求項１４記載の電力供給制御装置。
16. 　電力系統と需要家間を接続または切り離す開閉器と、
    　前記電力系統の停電時、外部から供給される、前記停電が発生している配電区間に収容される需要家を前記電力系統から切り離すための解列指示にしたがって前記開閉器により前記電力系統と前記需要家を切り離す制御装置と、
    　所定の通信回線を介して前記解列指示及び前記連系指示を受信し、前記制御装置へ出力する通信装置と、
    を有する接続制御装置。
17. 　前記制御装置は、
    　前記停電の復旧時、外部から供給される、前記需要家を前記電力系統へ連系させるための連系指示にしたがって前記開閉器により前記電力系統と前記需要家を接続する請求項１６記載の接続制御装置。
18. 　電力系統の停電時、外部から提供される、前記停電が発生している配電区間を示す停電区間情報および前記電力系統に収容される需要家を示す情報である系統需要家収容情報を保持する記憶部と、
    　前記停電区間情報及び前記系統需要家収容情報に基づき、前記停電が発生している停電区間に収容される需要家を抽出し、前記停電区間の需要家を前記電力系統から切り離すための解列指示および操作者によって入力された停電時間の予測値である予測停電時間を前記抽出した需要家へ送信し、前記停電からの復旧時、前記需要家を前記電力系統へ連系させるための連系指示を前記停電区間の需要家へ送信する処理部と、
    　前記処理部の制御により、所定の通信回線を介して前記停電区間情報及び前記系統需要家収容情報を受信すると共に、前記解列指示及び前記連系指示を前記停電が発生している配電区間に収容される需要家に送信する通信部と、
    を有する停電管理装置。
19. 　前記処理部は、
    　停電復旧の通知に対して、前記連系指示を受信してから実際に前記エネルギー提供機器を前記電力系統へ連系できるまでの時間を示す連系動作時間及び連系時に予想される前記電力系統への逆潮流の電力量を示す予測逆潮流量を前記需要家から受信すると、
    　前記連系動作時間及び前記予測逆潮流量に基づき、前記電力系統の調整負荷が最小となるように前記需要家毎の前記連系指示の送信時刻をスケジューリングし、該スケジューリングした時刻にしたがって前記需要家へ前記連系指示を送信する請求項１８記載の停電管理装置。

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