WO2014115557A1 - 電力ルータとその運転制御方法、電力ネットワークシステム、プログラムが格納された非一時的なコンピュータ可読媒体 - Google Patents

電力ルータとその運転制御方法、電力ネットワークシステム、プログラムが格納された非一時的なコンピュータ可読媒体 Download PDF

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礼明 小林
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Definitions

  • the present invention relates to a power router, its operation control method, a power network system, and a non-transitory computer readable medium storing a program.
  • Digital Grid registered trademark
  • Digital Grid is a power network system in which a power network is subdivided into small cells and these are interconnected asynchronously.
  • Each power cell is a small house, a building, or a commercial facility, and a large one is a prefecture or a municipality.
  • Each power cell may have a load therein, as well as a power generation facility and a power storage facility. Examples of power generation facilities include power generation facilities that use natural energy such as solar power generation, wind power generation, and geothermal power generation.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating an example of the power network system 810.
  • the backbone system 811 transmits the backbone power from the large-scale power plant 812.
  • a plurality of power cells 821 to 824 are arranged.
  • Each of the power cells 821 to 824 includes a load such as a house 831 and a building 832, a power generation facility (for example, a solar power generation panel 833, a wind power generator 834), and a power storage facility (for example, a storage battery 835).
  • a power generation facility for example, a solar power generation panel 833, a wind power generator 834
  • a power storage facility for example, a storage battery 835.
  • the power generation facility and the power storage facility may be collectively referred to as a distributed power source.
  • each of the power cells 821 to 824 includes power routers 841 to 844 serving as connection ports (connection ports) for connection to other power cells and the backbone system 811.
  • the power routers 841 to 844 have a plurality of legs (LEGs). (Leg symbols are omitted in FIG. 15 due to space limitations. Interpret the white circles attached to the power routers 841 to 844 as the connection terminals of each leg.)
  • a leg has a connection terminal and a power converter, and an address is given to each leg.
  • the power conversion by a leg means changing from alternating current to direct current or from direct current to alternating current, and changing the voltage, frequency, and phase of electric power.
  • All the power routers 841 to 844 are connected to the management server 850 by the communication network 851, and all the power routers 841 to 844 are integrated and controlled by the management server 850.
  • the management server 850 instructs the power routers 841 to 844 to transmit or receive power for each leg.
  • power interchange between the power cells is performed via the power routers 841 to 844.
  • one power generation facility for example, a solar power generation panel 833, a wind power generator 834
  • one power storage facility for example, a storage battery 835
  • surplus power can be interchanged between power cells, the power supply / demand balance can be stably maintained while greatly reducing the equipment cost.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to more appropriately manage power routers in the construction of a power network system in which power cells are interconnected asynchronously. That is.
  • the power router includes a DC bus that maintains a voltage at a predetermined rating, a first connection end connected to the DC bus, and a second connection end serving as an external connection terminal.
  • a plurality of power conversion legs connected to the other party and having a function of bidirectionally converting power between the first connection end and the second connection end, and controlling operation of the plurality of power conversion legs Control means, and the control means determines whether or not the stop target leg can be stopped based on a control instruction including designation of a stop target leg to be stopped among the plurality of power conversion legs. If the stop target leg can be stopped, the stop target leg is stopped.
  • a power network system includes one or more power routers and a power system to which the power routers are directly or indirectly connected, and each of the one or more power routers is A DC bus that maintains a voltage at a predetermined rating, a first connection end connected to the DC bus, a second connection end connected to an external connection partner as an external connection terminal, and the first connection A plurality of power conversion legs having a function of bidirectionally converting power between an end and the second connection end; and a control means for controlling operation of the plurality of power conversion legs, the control means Determining whether the stop target leg can be stopped based on a control instruction including designation of a stop target leg to be stopped among the plurality of power conversion legs, and stopping the stop target leg In addition, Serial is intended to stop the stop target leg.
  • An operation control method for a power router includes a DC bus that maintains a voltage at a predetermined rating, a first connection end connected to the DC bus, and a second connection end connected to an external connection terminal.
  • a plurality of power conversion legs connected to an external connection partner and having a function of bidirectionally converting power between the first connection end and the second connection end. Based on a control instruction including designation of a stop target leg to be stopped among the plurality of power conversion legs, it is determined whether the stop target leg can be stopped, and when the stop target leg can be stopped, The stop target leg is stopped.
  • An operation control program for a power router includes a DC bus that maintains a voltage at a predetermined rating, a first connection end connected to the DC bus, and a second connection end connected to an external connection terminal.
  • a plurality of power conversion legs connected to an external connection partner and having a function of bidirectionally converting power between the first connection end and the second connection end, and a plurality of power conversion legs
  • a power router comprising a computer that constitutes a control means for controlling operation, based on a control instruction including designation of a stop target leg to be stopped among the plurality of power conversion legs in the computer, A process for determining whether the leg to be stopped can be stopped; When the stop target leg can be stopped, a process of stopping the stop target leg is executed.
  • a control program for a management apparatus controls one or a plurality of power routers, a power system to which the power routers are directly or indirectly connected, and an operation of the one or more power routers.
  • Each of the one or more power routers is connected to the DC bus, and a first connection terminal is connected to the DC bus.
  • a plurality of power conversion legs connected to an external connection partner as external connection terminals and having a function of bidirectionally converting power between the first connection end and the second connection end;
  • Control means for controlling the operation of the plurality of power conversion legs, and the computer is provided with a control instruction including designation of a stop target leg to be stopped among the plurality of power conversion legs. Or multiple The process for outputting to a start target leg included in any of the power routers is executed, and the control unit determines whether the stop target leg can be stopped, and when the stop target leg can be stopped, the stop target The leg is stopped.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a power router 100.
  • FIG. It is the block diagram of the power router 100 which displayed the example of the internal structure of a leg.
  • FIG. It is the block diagram of the power router 100 which displayed the internal structure of the leg in detail.
  • 3 is a block diagram illustrating a configuration example of a power router 170 having an AC through leg 60.
  • FIG. It is a block diagram which shows typically the relationship between the structure of the control part 19, and a stop object leg.
  • 4 is a flowchart showing a stop procedure for a stop target leg in the power router 100. It is a flowchart which shows the process sequence of stop validity judgment step S2. It is a flowchart which shows the process sequence of leg stop step S3.
  • FIG. 5 is a flowchart showing a startup procedure of a power conversion leg in the power router 200. It is a flowchart which shows the process sequence of driving
  • Embodiment 1 In the present embodiment, stop of the legs included in the power router will be described.
  • the power router 100 is a specific example of the power routers 841 to 844 (FIG. 15) described above.
  • FIG. 1 is a block diagram illustrating a schematic configuration of the power router 100.
  • the power router 100 generally includes a DC bus 101, a first leg 11, a second leg 12, a third leg 13, a fourth leg 14, and a control unit 19.
  • the first leg to the fourth leg are indicated as leg 1 to leg 4, respectively, for the convenience of the paper width.
  • a first leg 11 to a fourth leg 14 are connected to the DC bus 101 in parallel.
  • the DC bus 101 is for flowing DC power.
  • the control unit 19 controls the operation state of the first leg 11 to the fourth leg 14 via the communication bus 102 (external power transmission operation, external power reception operation, etc.), thereby generating the bus voltage V of the DC bus 101.
  • 101 is maintained at a predetermined constant value.
  • the power router 100 is connected to the outside via the first leg 11 to the fourth leg 14, but all the power exchanged with the outside is once converted to direct current and placed on the direct current bus 101. In this way, once through direct current, even when the frequency, voltage, and phase are different, the power cells can be connected asynchronously.
  • the power router 100 has four legs, but this is only an example.
  • the power router can be provided with any number of legs equal to or greater than two.
  • the first leg 11 to the fourth leg 14 have the same configuration, but the two or more legs included in the power router may have the same configuration or different configurations.
  • the leg is also referred to as a power conversion leg.
  • FIG. 2 is a block diagram of the power router 100 displaying an example of the internal structure of the leg.
  • the internal structure of the first leg 11 and the second leg 12 is displayed in FIG. 2, and the third leg 13 and the fourth leg 14 are displayed.
  • the display of the internal structure of the leg 14 is omitted.
  • FIG. 3 is a block diagram of the power router 100 showing in more detail the internal structure of the leg.
  • the first leg 11 to the fourth leg 14 have the same configuration, in order to simplify the drawing, the internal structure of the first leg 11 is displayed in FIG. 3, the internal structure of the second leg 12, and the third leg 13.
  • the display of the fourth leg 14 and the communication bus 102 is omitted.
  • the first leg 11 to the fourth leg 14 are provided in parallel to the DC bus 101. As described above, the first leg 11 to the fourth leg 14 have the same configuration. Therefore, the configuration of the first leg 11 will be described as a representative. As shown in FIG. 2, the first leg 11 includes a power conversion unit 111, a current sensor 112, a switch 113, and a voltage sensor 114. The first leg 11 is connected to, for example, the backbone system 811 via the connection terminal 115.
  • the power conversion unit 111 converts AC power into DC power, or converts DC power into AC power.
  • the power conversion unit 111 converts the DC power of the DC bus 101 into AC power having a predetermined frequency and voltage, and flows it from the connection terminal 115 to the outside. Alternatively, the power conversion unit 111 converts AC power flowing from the connection terminal 115 into DC power and flows the DC power to the DC bus 101.
  • the power conversion unit 111 has a configuration of an inverter circuit. Specifically, as shown in FIG. 3, the power conversion unit 111 has a configuration in which an antiparallel circuit 111P including a thyristor 111T and a feedback diode 111D is connected in a three-phase bridge. That is, one inverter circuit (power conversion unit 111) has six antiparallel circuits 111P. A wire drawn from a node between the two antiparallel circuits 111P and connecting the node and the connection terminal is referred to as a branch line BL. Since it is a three-phase alternating current, in this case, one leg has three branch lines BL. Here, since a three-phase alternating current is used, a three-phase inverter circuit is used. However, a single-phase inverter circuit may be used in some cases.
  • the switch 113 is disposed between the power conversion unit 111 and the connection terminal 115.
  • the branch line BL is opened and closed by opening and closing the switch 113. As a result, the outside and the DC bus 101 are disconnected or connected.
  • the current sensor 112 and the voltage sensor 114 output detection values to the control unit 19 via the communication bus 102.
  • the power conversion unit is an inverter circuit, and the connection partner of the leg uses alternating current.
  • the connection partner of the leg may use a direct current such as a storage battery 835 (for example, in FIG. 1).
  • the third leg 13 is connected to the storage battery 835).
  • the power conversion in this case is DC-DC conversion. Therefore, an inverter circuit and a converter circuit may be provided in parallel in the power conversion unit, and the inverter circuit and the converter circuit may be selectively used depending on whether the connection partner is AC or DC.
  • a leg dedicated to DC-DC conversion in which the power conversion unit is a DC-DC conversion unit may be provided.
  • the second leg 12 includes a power converter 121, a current sensor 122, a switch 123, and a voltage sensor 124.
  • the second leg 12 is connected to, for example, a load 830 through the connection terminal 125.
  • the power converter 121, current sensor 122, switch 123, and voltage sensor 124 of the second leg 12 correspond to the power converter 111, current sensor 112, switch 113, and voltage sensor 114 of the first leg 11, respectively.
  • the connection terminal 125 connected to the second leg 12 corresponds to the connection terminal 115 connected to the first leg 11.
  • the power conversion unit 121 has a configuration in which an antiparallel circuit 121P including a thyristor 121T and a feedback diode 121D is connected in a three-phase bridge.
  • the thyristor 121T, the feedback diode 121D, and the antiparallel circuit 121P correspond to the thyristor 111T, the feedback diode 111D, and the antiparallel circuit
  • the third leg 13 includes a power converter 131, a current sensor 132, a switch 133, and a voltage sensor 134.
  • the third leg 13 is connected to, for example, the storage battery 835 through the connection terminal 135.
  • the power conversion unit 131, the current sensor 132, the switch 133, and the voltage sensor 134 of the third leg 13 correspond to the power conversion unit 111, the current sensor 112, the switch 113, and the voltage sensor 114 of the first leg 11, respectively.
  • the connection terminal 135 connected to the third leg 13 corresponds to the connection terminal 115 connected to the first leg 11.
  • the power conversion unit 131 has a configuration in which an antiparallel circuit 131P including a thyristor 131T and a feedback diode 131D is connected in a three-phase bridge.
  • the thyristor 131T, the feedback diode 131D, and the antiparallel circuit 131P correspond to the thyristor 111T, the feedback diode 111D, and the antiparallel circuit 111P, respectively.
  • the internal structure of the third leg 13 is not shown in FIGS.
  • the fourth leg 14 includes a power converter 141, a current sensor 142, a switch 143, and a voltage sensor 144.
  • the fourth leg 14 is connected to, for example, another power cell via the connection terminal 145.
  • the power converter 141, current sensor 142, switch 143, and voltage sensor 144 of the fourth leg 14 correspond to the power converter 111, current sensor 112, switch 113, and voltage sensor 114 of the first leg 11, respectively.
  • the connection terminal 145 connected to the fourth leg 14 corresponds to the connection terminal 115 connected to the first leg 11.
  • the power conversion unit 141 has a configuration in which an antiparallel circuit 141P including a thyristor 141T and a feedback diode 141D is connected in a three-phase bridge.
  • the thyristor 141T, the feedback diode 141D, and the antiparallel circuit 141P correspond to the thyristor 111T, the feedback diode 111D, and the antiparallel circuit 111P, respectively.
  • the display of the internal structure of the fourth leg 14 is omitted in FIGS.
  • the control unit 19 receives a control instruction 52 from the external management server 850 via the communication network 851.
  • the control instruction 52 includes information for instructing the operation of each leg of the power router 100.
  • the operation instruction to each leg includes, for example, designation of power transmission / reception, designation of operation mode, designation of power to be transmitted or received, and the like.
  • the control unit 19 monitors the bus voltage V 101 of the DC bus 101 via the voltage sensor 103 and controls the direction of power, the frequency of AC power, and the like. That is, the control unit 19 controls switching of the thyristors 111T, 121T, 131T, and 141T and opening / closing of the switches 113, 123, 133, and 143 via the communication bus 102.
  • FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration example of the power router 170 having the AC through leg 60.
  • the power router 170 will be described as having a configuration in which the AC through leg 60 is added to the power router 100.
  • the third leg 13 is omitted in FIG.
  • the AC through leg 60 includes a current sensor 162, a switch 163, and a voltage sensor 164.
  • the AC through leg 60 is connected to, for example, another power cell via the connection terminal 165.
  • a branch line BL of the AC through leg 60 is connected to a branch line BL of another leg having a power conversion unit via a switch 163. That is, the connection terminal 165 to which the AC through leg 60 is connected is connected to the connection terminal to which another leg having the power conversion unit is connected.
  • the connection terminal 165 to which the AC through leg 60 is connected is shown as being connected to the connection terminal 145 to which the fourth leg 14 is connected.
  • connection terminal 165 of the AC through leg 60 There is only a switch 163 between the connection terminal 165 of the AC through leg 60 and the connection terminal 145 to which the fourth leg 14 is connected, and the AC through leg 60 does not have a power converter. Therefore, power is conducted between the connection terminal 165 to which the AC through leg 60 is connected and the connection terminal 145 to which the fourth leg 14 is connected without undergoing any conversion. Therefore, a leg that does not have a power converter is called an AC through leg.
  • FIG. 5 is a block diagram schematically showing the relationship between the configuration of the control unit 19 and the stop target leg.
  • FIG. 5 shows a case where the first leg 11 is designated as the stop target leg.
  • the control unit 19 includes a storage unit 191, an operation mode management unit 192, a power conversion command unit 193, a DA / AD conversion unit 194, and a sensor value reading unit 195.
  • the storage unit 191 holds the control instruction 52 from the management server 850 as a control instruction database 196 (the first database, which is indicated as # 1DB in the drawing). In addition to the control instruction database 196, the storage unit 191 displays a leg identification information database 197 (second database, # 2DB in the figure) for identifying each of the first leg 11 to the fourth leg 14. ).
  • the storage unit 191 can be realized by various storage units such as a flash memory.
  • the leg identification information database 197 is information allocated to specify each of the first leg 11 to the fourth leg 14, such as an IP address, a URL, and a URI.
  • the operation mode management unit 192 is configured by a CPU, for example.
  • the operation mode management unit 192 reads the operation mode designation information MODE that designates the operation mode (operation mode will be described later) of the stop target leg (first leg 11) included in the control instruction database 196.
  • the operation mode management unit 192 refers to the leg identification information database 197 in the storage unit 191 and reads information (for example, an IP address) corresponding to the stop target leg (first leg 11).
  • the operation mode management part 192 can output the starting instruction
  • the operation mode management unit 192 outputs a waveform instruction signal SD1 that is a digital signal.
  • the operation mode management unit outputs the opening / closing control signal SIG1 to the switch of the leg to be stopped (for example, the switch 113).
  • the waveform instruction signal SD1 is digital-analog converted by the DA / AD conversion unit 194, and is output to the power conversion command unit 193 as a waveform instruction signal SA1 which is an analog signal.
  • the power conversion command unit 193 outputs a control signal SCON to the power conversion unit (for example, the power conversion unit 111) in response to the waveform instruction signal SA1.
  • the sensor value reading unit 195 includes a value of the bus voltage V 101 detected by the voltage sensor 103, a detection value Ir of the current sensor 112 of the stop target leg (first leg 11), and a detection value Vr of the voltage sensor 114. Read.
  • the sensor value reading unit 195 outputs the reading result as a reading signal SA2 that is an analog signal.
  • the read signal SA2 is analog-to-digital converted by the DA / AD conversion unit 194, and is output to the operation mode management unit 192 as a read signal SD2 that is a digital signal.
  • control instruction 52 includes the operation mode designation of each leg.
  • the first leg 11 to the fourth leg 14 have power conversion units 111, 121, 131 and 141, and it has already been described that the switching operation of the thyristor in the power conversion unit is controlled by the control unit 19. It was.
  • the power router 100 is in a node of the power network system 810, and has an important role of connecting the backbone system 811, the load 830, the distributed power source, the power cell, and the like.
  • the connection terminals 115, 125, 135, and 145 of the first leg 11 to the fourth leg 14 are connected to the backbone system 811, the load 830, the distributed power source, and the power router of another power cell, respectively.
  • the present inventors have different roles of the first leg 11 to the fourth leg 14 depending on the connection partner. If the first leg 11 to the fourth leg 14 do not perform an appropriate operation according to the role, the power router I realized that it didn't happen.
  • the inventors of the present invention have the same leg structure, but change the operation of the leg depending on the connection partner.
  • the manner of driving the leg is referred to as an operation mode.
  • the present inventors prepared three types of leg operation modes, and switched the mode depending on the connection partner. Leg operating modes include Master mode, Independent mode, There are designated power transmission / reception modes. Hereinafter, it demonstrates in order.
  • the master mode is an operation mode when connected to a stable power supply source such as a system, and is an operation mode for maintaining the voltage of the DC bus 101.
  • FIG. 1 shows an example in which the connection terminal 115 of the first leg 11 is connected to the backbone system 811.
  • the first leg 11 is controlled to operate as a master mode, and plays a role of maintaining the bus voltage V 101 of the DC bus 101.
  • the other second leg 12 to the fourth leg 14 are connected to the DC bus 101, power may flow from the second leg 12 to the fourth leg 14 into the DC bus 101, or the second leg 12 Electric power may flow out from the fourth leg 14.
  • the first leg 11 which becomes the master mode, when power flows out from the DC bus 101 and the bus voltage V 101 of the DC bus 101 falls from the rating, the power shortage due to outflow is connected to the other party (here, the main system 811). Make up from. Or, if the bus voltage V 101 of the DC bus 101 and flows the power to the DC bus 101 is raised from the rated, escape to (bulk power system 811 in this case) the power fraction becomes excessive at the inflow connection partner. In this way, the first leg 11 that is in the master mode maintains the bus voltage V 101 of the DC bus 101. Thus, in one power router, at least one leg must be operated in master mode. Otherwise, because the bus voltage V 101 of the DC bus 101 can not be maintained constant.
  • two or more legs may be operated in the master mode in one power router, but it is better to have one master mode leg in one power router.
  • you may connect the leg used as master mode to the distributed power supply (a storage battery is also included) which mounts a self-excited inverter other than a basic system, for example.
  • a distributed power source equipped with a separately excited inverter cannot be connected to a leg that becomes a master mode.
  • a leg operated in the master mode may be referred to as a master leg.
  • the switch 113 When activating the master leg: First, the switch 113 is opened (cut off). In this state, the connection terminal 115 is connected to the connection partner. Here, the connection partner is the backbone system 811. The voltage of the connected system is measured by the voltage sensor 114, and the amplitude, frequency, and phase of the system voltage are determined using a PLL (Phase-Locked-Loop) or the like. Thereafter, the output of the power conversion unit 111 is adjusted so that the voltage of the obtained amplitude, frequency, and phase is output from the power conversion unit 111. That is, the on / off pattern of the thyristor 111T is determined. When this output becomes stable, the switch 113 is turned on to connect the power conversion unit 111 and the backbone system 811. At this time, since the output of the power converter 111 and the voltage of the backbone system 811 are synchronized, no current flows.
  • PLL Phase-Locked-Loop
  • Bus voltage V 101 of the DC bus 101 is measured by the voltage sensor 103.
  • the bus voltage V 101 of the DC bus 101 is not greater than the predetermined rated bus voltage, as the power transmission is performed toward the line from the master leg (first leg 11), controls the power conversion unit 111.
  • At least one of the amplitude and phase of the voltage output from the power converter 111 is adjusted so that power is transmitted from the DC bus 101 to the backbone system 811 via the master leg (first leg 11).
  • the rated voltage of the DC bus 101 is determined in advance by setting.
  • bus voltage V 101 of the DC bus 101 when I falls below the predetermined rated bus voltage the master leg (first leg 11) to allow receiving from the bulk power system 811, controls the power conversion unit 111. (At least one of the amplitude and phase of the voltage output from the power converter 111 is adjusted so that power is transmitted from the backbone system 811 to the DC bus 101 via the master leg (first leg 11).) It will be understood that such a master leg operation allows the bus voltage V 101 of the DC bus 101 to be maintained at a predetermined rating.
  • the self-sustained mode is an operation mode in which a voltage having an amplitude and frequency designated by the management server 850 is generated by itself and power is transmitted to and received from a connection partner.
  • the operation mode is for supplying power toward a power consuming device such as the load 830. Or it becomes an operation mode for receiving the electric power transmitted from the connection partner as it is.
  • FIG. 1 shows an example in which the connection terminal 125 of the second leg 12 is connected to the load 830. The second leg 12 is controlled to operate in the self-supporting mode, and power is supplied to the load 830.
  • the fourth leg 14 when connected to another power router like the fourth leg 14, the fourth leg 14 may be operated in a self-supporting mode as a mode for transmitting the power required by the other power router. .
  • the fourth leg 14 when connected to another power router as in the fourth leg 14, the fourth leg 14 may be operated in a self-supporting mode as a mode for receiving power transmitted from the other power router.
  • the second leg can be operated in the self-supporting mode even when the second leg is connected to the power generation facility instead of the load 830.
  • a separately-excited inverter is mounted on the power generation facility. The operation mode when connecting power routers will be described later.
  • the leg that is operated in the autonomous mode will be referred to as the autonomous leg.
  • the switch 123 is opened (shut off).
  • the connection terminal 125 is connected to the load 830.
  • the management server 850 instructs the power router 100 about the amplitude and frequency of power (voltage) to be supplied to the load 830. Therefore, the control unit 19 causes the power (voltage) having the instructed amplitude and frequency to be output from the power conversion unit 121 toward the load 830. (That is, the on / off pattern of the thyristor 121T is determined.)
  • the switch 123 is turned on, and the power converter 121 and the load 830 are connected. After that, if electric power is consumed by the load 830, the corresponding electric power flows out from the self-supporting leg (second leg 12) to the load 830.
  • the designated power transmission / reception mode is an operation mode for exchanging the power determined by the designation. That is, there are a case where the designated power is transmitted to the connection partner and a case where the designated power is received from the connection partner.
  • the fourth leg 14 is connected to another power router. In such a case, a predetermined amount of power is interchanged from one to the other.
  • the third leg 13 is connected to the storage battery 835. In such a case, a predetermined amount of power is transmitted to the storage battery 835 and the storage battery 835 is charged.
  • a distributed power source including a storage battery equipped with a self-excited inverter and a designated power transmission / reception leg may be connected. However, a distributed power source equipped with a separately-excited inverter cannot be connected to a designated power transmission / reception leg.
  • a leg operated in the specified power transmission / reception mode is referred to as a specified power transmission / reception leg.
  • a specified power transmission / reception leg In one power router, there may be a plurality of designated power transmission / reception legs.
  • the operation control when operating the designated power transmission / reception leg will be described.
  • the reference numerals attached to the third leg 13 are used.
  • the voltage of the connection partner system is measured by the voltage sensor 134, and the frequency and phase of the connection partner voltage are determined using a PLL (Phase-Locked-Loop) or the like.
  • PLL Phase-Locked-Loop
  • the target value of the current input / output by the power conversion unit 131 is obtained.
  • the current value of the current is measured by the current sensor 132.
  • the power converter 131 is adjusted so that a current corresponding to the difference between the target value and the current value is additionally output. (At least one of the amplitude and phase of the voltage output from the power converter 131 is adjusted so that desired power flows between the designated power transmission / reception leg and the connection partner.)
  • first leg 11 to the fourth leg 14 having the same configuration can play the role of three patterns depending on the manner of operation control.
  • the power router 100 can operate each leg in the above-described three operation modes by referring to the operation mode designation information included in the control instruction 52. Thereby, the power router 100 can drive each leg appropriately according to a role.
  • FIG. 6 is a flowchart showing a stop procedure of the stop target leg (first leg 11) in the power router 100.
  • the leg stopping procedure in the power router includes a stop instruction receiving step S1, a stop validity determining step S2, and a leg stopping step S3.
  • Stop instruction receiving step S1 The control unit 19 receives stop instruction information STOP included in the control instruction 52 output from the management server 850. Specifically, the operation mode management unit 192 reads out stop instruction information STOP included in the control instruction database 196 of the storage unit 191.
  • Stop validity determination step S2 The control unit 19 confirms whether there is a leg that has already been stopped other than the stop target leg (first leg 11) specified by the stop instruction information STOP. And the operation mode management part 192 determines whether the operation mode of a stop object leg (1st leg 11) is a master mode. And the operation
  • Leg stop step S3 The control unit 19 sets information necessary for stopping the stop target leg (first leg 11) in the designated operation mode in the stop target leg (first leg 11). Then, the management server 850 is notified of whether or not the stop has been completed.
  • FIG. 7 is a flowchart showing the processing procedure of the stop validity determination step S2.
  • the stop validity determination step S2 includes a stop propriety determination step S21, an operation mode determination step S22, a master mode leg generation step S23, a stop impossibility notification step S24, and a stop process stop step S25.
  • Stop possibility determination step S21 The operation mode management unit 192 confirms whether there is a leg that has already stopped in addition to the stop target leg (first leg 11) specified by the stop instruction information STOP. Specifically, the operation mode management unit 192 refers to the control instruction database 196 in the storage unit 191 and confirms whether there is a leg that has already been stopped.
  • Operation mode determination step S22 When there is no leg that has already stopped, the operation mode management unit 192 determines whether or not the operation mode of the stop target leg (first leg 11) designated by the stop instruction information STOP is the master mode. To do.
  • the operation mode management unit 192 switches other legs other than the stop target leg (first leg 11) to the master mode.
  • a leg in the master mode In order for the power router 100 to operate normally, a leg in the master mode must exist as described above. Therefore, when the leg to be stopped (first leg 11) is a leg in the master mode, it is necessary to prepare a leg in the master mode separately. Therefore, the power router 100 performs a process of preparing a master mode leg separately in the master mode leg generation step S23.
  • Stop impossible notification step S24 When there is a leg that has already stopped, the operation mode management unit 192 notifies the management server 850 that the stop is impossible.
  • Stop processing stop step S25 The operation mode management unit 192 stops the stop process because the stop target leg (first leg 11) cannot be stopped.
  • FIG. 8 is a flowchart showing the processing procedure of the leg stop step S3.
  • the leg stop step S3 includes an operation mode determination step S31, a power transmission / reception transition step S32, a power transmission / reception gradual reduction step S33, and a stop completion notification step S34.
  • Operation mode determination step S31 The operation mode management unit 192 determines whether or not the operation mode of the stop target leg (first leg 11) designated by the stop instruction information STOP is the master mode.
  • Transmission / reception transition step S32 When the operation mode of the stop target leg (first leg 11) is the master mode, the operation mode management unit 192 issues a command to the power conversion unit 111 of the stop target leg (first leg 11) to transmit and receive power. Is gradually reduced to zero. At the same time, the transmission / reception power of the new master leg prepared in the master mode leg generation step S23 is gradually increased, and the function of the master leg carried by the stop target leg (first leg 11) is shifted.
  • the operation mode management unit 192 issues a command to the power conversion unit 111 of the stop target leg (first leg 11) to transmit and receive power. Is gradually reduced to zero.
  • Stop completion notification step S34 The operation mode management unit 192 notifies the management server 850 that the stop target leg (first leg 11) has been stopped, and completes the process.
  • the power router 100 can stop the leg designated as the stop target by the stop instruction from the plurality of legs in order to realize the stop instruction of the management server 850.
  • the power router 100 receives the control instruction 52 from the management server 850 by the control unit 19.
  • the received control instruction 52 is stored in the storage unit 191 of the control unit 19 as the control instruction database 196 and is read by the operation mode management unit 192.
  • the operation mode management unit 192 can specifically identify the stop target leg by comparing the control instruction database 196 with the leg identification information database 197. Then, the operation mode management unit 192 can stop the leg to be stopped.
  • the power router 100 receives the control instruction 52 from the management server 850.
  • the power router 100 can hold the control instruction 52 in advance without receiving the control instruction 52 from the management server 850.
  • the storage unit 191 may hold a control instruction database 101 and a control instruction schedule indicating the control instruction 52 for each time period.
  • the control unit 19 may generate the control instruction 52 and send the generated control instruction 52 to the operation mode management unit 192.
  • the power router 100 can notify the management server 850 whether or not the designated stop target leg can be stopped. Thereby, the management server 850 considers whether or not the leg to be stopped can be stopped, and activates another leg in the master mode as necessary, so that the master mode leg always exists in the power router. Can be controlled.
  • the power router 200 is a modification of the power router 100 according to the first embodiment.
  • the power router 200 can further switch the operation mode after stopping the stop target leg described in the first embodiment.
  • the power router 200 performs a process of starting the stopped leg in the operation mode specified by the management server 850 after the stop target leg is stopped.
  • the configuration of the power router 200 and the stop processing of the stop target leg are the same as those of the power router 100, and thus description thereof is omitted.
  • FIG. 9 is a flowchart showing a startup procedure of the power conversion leg in the power router 200.
  • the leg starting procedure in the power router includes an operation mode instruction receiving step S4, an operation mode validity determination S5, and a leg starting step S6.
  • Operation mode instruction receiving step S4 The control unit 19 receives the operation mode designation information MODE included in the control instruction 52 output from the management server 850. Specifically, the operation mode management unit 192 reads the operation mode designation information MODE included in the control instruction database 196 of the storage unit 191. Thereby, it can be grasped which operation mode the activation target leg should be switched to.
  • Operation mode validity judgment S5 The control unit 19 determines whether the operation mode of the activation target leg (first leg 11) designated by the operation mode designation information MODE is any of the master mode, the independent mode, and the designated power transmission / reception mode. Then, it is determined whether the activation target leg (first leg 11) can be activated in the designated operation mode.
  • the control unit 19 sets information necessary for outputting power from the activation target leg (first leg 11) in the designated operation mode in the activation target leg (first leg 11). Then, the management server 850 is notified of whether the activation has been completed.
  • FIG. 10 is a flowchart showing a processing procedure of the operation mode validity determination S5.
  • the operation mode validity determination S5 includes an operation mode determination step S51, a bus voltage acquisition step S52, a bus voltage value determination step S53, a bus voltage abnormality notification step S54, and an activation process stop step S55.
  • Operation mode determination step S51 The operation mode management unit 192 determines whether the operation mode of the activation target leg (first leg 11) designated by the operation mode designation information MODE is the master mode, the independent mode, or the designated power transmission / reception mode.
  • Bus voltage acquisition step S52 When the operation mode of the activation target leg (first leg 11) designated by the operation mode designation information MODE is the master mode, the operation mode management unit 192 displays the DA / AD conversion unit 194 and the sensor value reading unit 195. Then, the bus voltage V 101 of the DC bus 101 is acquired from the voltage sensor 103.
  • Bus voltage value determination step S53 Operation mode management unit 192, bus voltage V 101 acquired in the bus voltage acquisition step S52 it is determined whether more than a predetermined value Vth. If the bus voltage V 101 is equal to or higher than the predetermined value Vth, the process proceeds to the leg stop step S6.
  • Bus voltage abnormality notification step S54 If the bus voltage V 101 is less than the predetermined value, the operation mode management unit 192 outputs a bus voltage abnormality alarm to the management server 850.
  • FIG. 11 is a flowchart showing the processing procedure of leg starting step S6.
  • the leg activation step S6 includes a first operation mode determination step S61, a master mode waveform generation step S62, a non-master mode waveform generation step S63, a switch control step S64, and an activation completion notification step S65.
  • First operation mode determination step S61 The operation mode management unit 192 determines whether the operation mode of the activation target leg (first leg 11) designated by the operation mode designation information MODE is the master mode.
  • Master mode waveform generation step S62 is a step of generating a waveform when power transmission is performed in the master mode.
  • the master mode waveform generation step S62 includes a master mode waveform information acquisition step S621, a waveform model generation step S622, a difference calculation step S623, an output voltage determination step S624, and an amplitude synchronization step S625.
  • the operation mode management unit 192 acquires the voltage amplitude and the voltage waveform cycle of the connection partner (for example, the backbone system) of the activation target leg (first leg 11). Specifically, the operation mode management unit 192 acquires the voltage Vr of the branch line BL connected to the outside through the terminal 115 from the voltage sensor 113 via the DA / AD conversion unit 194 and the sensor value reading unit 195. The operation mode management unit 192 acquires the voltage amplitude and the voltage fluctuation period from the acquired voltage Vr. At this time, for example, it is possible to acquire the voltage amplitude and voltage waveform period of the connection partner (for example, the backbone system) by so-called zero point detection.
  • the connection partner for example, the backbone system
  • Waveform model generation step S622 The operation mode management unit 192 creates a waveform model that is temporally synchronized with the acquired cycle. At this time, the waveform model is generated as a sine wave, for example.
  • Output voltage determination step S624 The operation mode management unit 192 determines the output voltage of the activation target leg (first leg 11) according to the value of the difference ⁇ V.
  • the operation mode management unit 192 synchronizes the amplitude of the waveform model with the determined output voltage value.
  • the operation mode management unit 192 outputs, as a waveform instruction signal SD1, information on the waveform model whose amplitude has been synchronized.
  • the power conversion command unit 193 receives a waveform command signal SA1 which is a signal obtained by digital-analog conversion of the waveform command signal SD1 by the DA / AD converter 194. Thereby, the 1st leg 11 completes the preparation which transmits electric power synchronizing with an external backbone system as a master mode leg.
  • Non-master mode waveform generation step S63 is a step of generating a waveform when power transmission is performed in an operation mode other than the master mode.
  • the non-master mode waveform generation step S63 includes a waveform information acquisition step S631, a waveform generation step S632, a second operation mode determination step S633, an output power value acquisition step S634, and an amplitude synchronization step S635.
  • Waveform information acquisition step S631 On the other hand, when the operation mode is the self-sustained mode or the specified power transmission / reception mode, the operation mode management unit 192 reads from the control instruction database 196 the connection destination partner (for example, other power) of the activation target leg (first leg 11) Read the output voltage waveform amplitude and output voltage waveform period of the router leg, etc.).
  • the connection destination partner for example, other power
  • Waveform generation step S632 The operation mode management unit 192 creates a waveform model synchronized with the read output voltage waveform amplitude and output voltage waveform cycle. At this time, the waveform model is generated as a sine wave, for example.
  • the operation mode management unit 192 outputs information on the created waveform model as a waveform instruction signal SD1.
  • the power conversion command unit 193 receives a waveform command signal SA1 which is a signal obtained by digital-analog conversion of the waveform command signal SD1 by the DA / AD converter 194.
  • SA1 is a signal obtained by digital-analog conversion of the waveform command signal SD1 by the DA / AD converter 194.
  • the first leg 11 completes preparations for transmitting power to the legs of other external power routers as legs of the self-sustaining mode and the designated power transmission / reception mode.
  • Second operation mode determination step S633 The operation mode management unit 192 determines whether the operation mode of the activation target leg (first leg 11) designated by the operation mode designation information MODE is the independent mode. When the operation mode is the self-supporting mode, the process proceeds to the switch control step S64.
  • Output power value acquisition step S634 When the operation mode is the designated power transmission / reception mode, the operation mode management unit 192 reads the output power value in the designated power transmission / reception mode from the control instruction database 196.
  • Amplitude synchronization step S635 The operation mode management unit 192 synchronizes the amplitude of the waveform model with the read output power value.
  • the operation mode management unit 192 outputs, as a waveform instruction signal SD1, information on the waveform model whose amplitude has been synchronized.
  • the power conversion command unit 193 receives a waveform command signal SA1 which is a signal obtained by digital-analog conversion of the waveform command signal SD1 by the DA / AD converter 194. Thereby, the first leg 11 completes the preparation for transmitting power in synchronization with the external backbone system as the designated power transmission / reception mode leg.
  • Switch control step S64 The operation mode management unit 192 sets the switch 113 in the “closed” state by the switching control signal SIG1. As a result, the activation target leg (first leg 11) can transmit and receive power.
  • Startup completion notification step S65 The operation mode management unit 192 notifies the management server 850 that the activation of the activation target leg (first leg 11) has been completed after the master mode waveform generation step S62 or the non-master mode waveform generation step S63.
  • the power router 200 activates the leg designated as the activation target by the control instruction from the plurality of legs in the designated operation mode in order to realize the control instruction of the management server 850. can do.
  • the power router 200 receives the control instruction 52 from the management server 850 by the control unit 19.
  • the received control instruction 52 is stored in the storage unit 191 of the control unit 19 as the control instruction database 196 and is read by the operation mode management unit 192.
  • the operation mode management unit 192 can specifically identify the activation target leg (first leg 11) by comparing the control instruction database 196 with the leg identification information database 197.
  • the operation mode management part 192 can start a starting object leg (1st leg 11) in the designated operation mode.
  • the activation target leg (first leg 11) provided therein can be activated in the designated operation mode.
  • a power router that can switch a power router that is operating in one of the operation modes to another operation mode can be specifically realized.
  • Embodiment 3 Next, Embodiment 3 will be described.
  • a power network system constructed using one or a plurality of power routers will be described.
  • a power network system is constructed using power routers 1011 to 1014.
  • Each of power routers 1011 to 1014 is one of the power routers according to the first and second embodiments described above. May be used.
  • FIG. 12 is a block diagram schematically showing the configuration of a power network system 1001 that is an example of a power network system.
  • the reference numerals of the legs are omitted for simplification of the drawing.
  • White circles attached to the power routers 1011 to 1014 indicate connection terminals of the legs.
  • connection line connecting the power routers may be a part of the backbone system or may be disconnected from the backbone system.
  • reference numeral 1021 is assigned to a transmission line that is a part of the backbone system
  • reference numeral 1022 is assigned to a transmission line that is disconnected from the backbone system. That is, a plurality of power routers may be connected to the backbone system. By connecting two or more power routers via the backbone system in this way, it becomes possible to accommodate power between the plurality of power routers via the backbone system, and to compensate for excess or deficiency of the interchanged power in the backbone system. You can also. On the other hand, two or more power routers may be connected without going through the backbone system.
  • a connection line connecting the power router and the load 830 (or distributed power source)
  • the distribution line 1023 is disconnected from the main systems 811A to 811C. That is, the distribution line 1023 that connects the power router and the load 830 (or the distributed power source) is not connected to the backbone systems 811A to 811C.
  • FIG. 13 is a block diagram schematically illustrating a configuration of a power network system 1002 that is an example of the power network system.
  • the power routers 1011 to 1014 and the backbone system 811 are displayed for simplification of the drawing.
  • the connection lines are indicated by thick lines and the distribution lines are indicated by thin lines.
  • the power routers 1011 to 1014 may be connected in a bus connection.
  • the description of the operation mode of each leg is omitted, but it is a matter of course that the operation mode of each leg must be appropriately selected in consideration of the direction of power interchange and the connection constraints described so far.
  • the backbone system 811 may be replaced with a distributed power source such as a storage battery or a power generation facility. That is, a plurality of power routers may be bus-connected to the distributed power source.
  • FIG. 14 is a block diagram schematically illustrating a configuration of a power network system 1003 that is an example of the power network system.
  • the power routers 1011 and 1012 and the backbone system 811 are displayed for simplification of the drawing.
  • the connection lines are indicated by thick lines and the distribution lines are indicated by thin lines.
  • the power routers 1011 and 1012 may be connected to the backbone system 811.
  • the backbone system 811 may be replaced with a distributed power source.
  • the power router connection partner includes a main system, a distributed power source including a storage battery and a power generation facility, and other power routers. It is called a power system.
  • the following effects can be obtained. That is, with the power router of this embodiment, a power network system in which power cells are asynchronously interconnected can be constructed. As described in the present embodiment, the leg in the power router is operated in accordance with the control instruction from the management server, and a specific operation such as power interchange in the power network system becomes possible.
  • control unit 19 has been described as a hardware configuration, but the present invention is not limited to this.
  • the control unit 19 can be configured by a computer, and arbitrary processing can be realized by causing a CPU (Central Processing Unit) to execute a computer program.
  • a control device is incorporated in the power conversion unit of the leg, and the control device is, for example, a dynamic reconfigurable logic (FPGA: Field Programmable Gate Array). Then, the FPGA control program is changed to the contents adapted to the leg mode and operated.
  • FPGA Field Programmable Gate Array
  • Non-transitory computer readable media include various types of tangible storage media.
  • non-transitory computer-readable media examples include magnetic recording media (for example, flexible disks, magnetic tapes, hard disk drives), magneto-optical recording media (for example, magneto-optical disks), CD-ROM (Read Only Memory) CD-R, CD -R / W, including semiconductor memory (for example, mask ROM, PROM (Programmable ROM), EPROM (Erasable PROM), flash ROM, RAM (Random Access Memory)).
  • the program may also be supplied to the computer by various types of transitory computer readable media. Examples of transitory computer readable media include electrical signals, optical signals, and electromagnetic waves.
  • the temporary computer-readable medium can supply the program to the computer via a wired communication path such as an electric wire and an optical fiber, or a wireless communication path.
  • Control instruction 60 AC through leg 100 , 170, 200, 1011 to 1014 Power router 101 DC bus 102 Communication bus 103 Voltage sensor 111, 121, 131, 141, 151 Power converter 111D Feedback diode 111P Reverse parallel circuit 111T Thyristors 112, 122, 132, 142, 152, 162 Current sensor 113, 123, 133, 143, 153, 163 Switch 114, 124, 134, 144, 154, 164 Voltage sensor 115, 125, 135, 145, 155, 165 Connection terminal 121T Thyristor 191 Storage unit 192 Operation mode Manager 193 Power conversion finger Part 194 DA / AD conversion section 195 the sensor value reading unit 196 control instruction database (# 1DB) 197 Leg Identification Information Database (# 2DB) 810, 1001 to 1003 Power network system 811, 811A to 8

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Abstract

　電力セル同士を非同期に相互接続した電力ネットワークシステムを構築するにあたり、電力ルータの管理又は制御をより適切に行う。第１レグ（１１）～第４レグ（１４）は、一端が直流母線（１０１）に接続され、他端が外部接続端子として外部の接続相手に接続され、電力を双方向に変換する。制御部（１９）は、第１レグ（１１）～第４レグ（１４）の運転を制御する。制御部（１９）は、外部から停止対象レグの指定が含まれる制御指示（５２）を受け取る。制御部（１９）は、停止対象レグを停止できるかについて妥当性判断を行う。制御部（１９）は、記停止対象レグを停止できる場合に、停止対象レグを停止する。

Description

電力ルータとその運転制御方法、電力ネットワークシステム、プログラムが格納された非一時的なコンピュータ可読媒体
　本発明は、電力ルータとその運転制御方法、電力ネットワークシステム、プログラムが格納された非一時的なコンピュータ可読媒体に関する。
　電力供給システムを構築するにあたっては、電力送電網をさらに安定的に拡張していくことはもちろん、今後は大量の自然エネルギーを導入できるシステムにすることも大事な課題となってきている。そこで、新たな電力網としてデジタルグリッド（登録商標）という電力ネットワークシステムが提案されている（特許文献１及び２）。
　デジタルグリッド（登録商標）とは、電力網を小規模なセルに細分化し、それらを非同期に相互接続した電力ネットワークシステムである。各電力セルは、小さなものとしては一つの家やビル、商業施設であり、大きなものとしては県や市町村といった規模になる。各電力セルは、その中に負荷を有することはもちろん、発電設備や電力貯蔵設備を有する場合もある。発電設備としては、太陽光発電や風力発電、地熱発電などの自然エネルギーを利用する発電設備が例として挙げられる。
　各電力セルの内部で自由に発電したり、さらに、電力セル間でスムースに電力を融通し合うようにしたりするため、電力セル同士は非同期で接続されている。すなわち、複数の電力セルが相互に接続されているとしても、それぞれの電力セルで使用される電力の電圧、位相および周波数は他の電力セルとは非同期である。
　図１５は、電力ネットワークシステム８１０の例を示す図である。図１５において、基幹系統８１１は大規模発電所８１２からの基幹電力を送電する。そして、複数の電力セル８２１～８２４が配置されている。各電力セル８２１～８２４は、家８３１やビル８３２などの負荷や、発電設備（例えば太陽光発電パネル８３３、風力発電機８３４）や、電力貯蔵設備（例えば蓄電池８３５）、を有している。
　なお、本明細書では、発電設備と電力貯蔵設備とを総称して、分散型電源ということがある。
　さらに、各電力セル８２１～８２４は、他の電力セルや基幹系統８１１と接続されるための接続口（接続ポート）となる電力ルータ８４１～８４４を備えている。電力ルータ８４１～８４４は複数のレグ（ＬＥＧ）を有している。（紙幅の都合上、図１５中ではレグの符号を省略した。電力ルータ８４１～８４４に付属している白丸が各レグの接続端子であると解釈してほしい。）
　ここで、レグとは、接続端子と電力変換部とを有しており、各レグにはアドレスが付されている。なお、レグによる電力変換とは、交流から直流へまたは直流から交流への変換や、電力の電圧、周波数、位相を変化させることをいう。
　すべての電力ルータ８４１～８４４は通信網８５１によって管理サーバ８５０に繋がっており、管理サーバ８５０によってすべての電力ルータ８４１～８４４は統合的に運用制御される。例えば、管理サーバ８５０から各電力ルータ８４１～８４４に対し、レグごとに電力の送電または受電を指示する。これにより、電力ルータ８４１～８４４を介し、電力セル間での電力融通が行われる。
　電力セル間での電力融通が実現することにより、例えば、一つの発電設備（例えば太陽光発電パネル８３３、風力発電機８３４）や一つの電力貯蔵設備（例えば蓄電池８３５）を複数の電力セルで共有することができるようになる。電力セル間で互いに余剰電力を融通し合うようになれば、設備コストを大幅に削減しながらも電力需給バランスを安定的に保つことができるようになる。
特許４７８３４５３号公報 特開２０１１－１８２６４１号公報
　電力ルータによって複数の電力セルを非同期に接続できればその利点は非常に大きいものであるので、早期に電力ルータを実用化することが期待されている。
　しかし、実際に電力ルータを実用化するとなると、これまでの送配電設備にはない特有の課題がある。現在主流の送配電設備は、電圧、位相および周波数が完全に同期している電力系統を前提としているから、電圧あるいは位相、周波数が異なる電力系統同士を接続する電力ルータには新たな課題に対する配慮が必要である。
　本発明は上記の事情に鑑みて成されたものであり、本発明の目的は、電力セル同士を非同期に相互接続した電力ネットワークシステムの構築を実現するにあたり、電力ルータの管理をより適切に行うことである。
　本発明の一態様である電力ルータは、所定の定格に電圧が維持される直流母線と、第１の接続端が前記直流母線に接続され、第２の接続端が外部接続端子として外部の接続相手に接続され、前記第１の接続端と前記第２の接続端との間で電力を双方向に変換する機能を有する複数の電力変換レグと、前記複数の電力変換レグの運転を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記複数の電力変換レグのうちで停止対象となる停止対象レグの指定が含まれる制御指示に基づいて、前記停止対象レグを停止できるかについて判断を行い、前記停止対象レグを停止できる場合に、前記停止対象レグを停止するものである。
　本発明の一態様である電力ネットワークシステムは、一又は複数の電力ルータと、前記電力ルータが直接的又は間接的に接続される電力系統と、を備え、前記一又は複数の電力ルータのそれぞれは、所定の定格に電圧が維持される直流母線と、第１の接続端が前記直流母線に接続され、第２の接続端が外部接続端子として外部の接続相手に接続され、前記第１の接続端と前記第２の接続端との間で電力を双方向に変換する機能を有する複数の電力変換レグと、前記複数の電力変換レグの運転を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記複数の電力変換レグのうちで停止対象となる停止対象レグの指定が含まれる制御指示に基づいて、前記停止対象レグを停止できるかについて判断を行い、前記停止対象レグを停止できる場合に、前記停止対象レグを停止するものである。
　本発明の一態様である電力ルータの運転制御方法は、所定の定格に電圧が維持される直流母線と、第１の接続端が前記直流母線に接続され、第２の接続端が外部接続端子として外部の接続相手に接続され、前記第１の接続端と前記第２の接続端との間で電力を双方向に変換する機能を有する複数の電力変換レグと、を備える電力ルータにおいて、
　前記複数の電力変換レグのうちで停止対象となる停止対象レグの指定が含まれる制御指示に基づいて、前記停止対象レグを停止できるかについて判断を行い、前記停止対象レグを停止できる場合に、前記停止対象レグを停止するものである。
　本発明の一態様である電力ルータの運転制御プログラムは、所定の定格に電圧が維持される直流母線と、第１の接続端が前記直流母線に接続され、第２の接続端が外部接続端子として外部の接続相手に接続され、前記第１の接続端と前記第２の接続端との間で電力を双方向に変換する機能を有する複数の電力変換レグと、前記複数の電力変換レグの運転を制御する制御手段を構成するコンピュータと、を備える電力ルータにおいて、前記コンピュータに、前記複数の電力変換レグのうちで停止対象となる停止対象レグの指定が含まれる制御指示に基づいて、前記停止対象レグを停止できるかについて判断を行う処理と、
　前記停止対象レグを停止できる場合に、前記停止対象レグを停止する処理と、を実行させるものである。
　本発明の一態様である管理装置の制御プログラムは、一又は複数の電力ルータと、前記電力ルータが直接的又は間接的に接続される電力系統と、前記一又は複数の電力ルータの運転を制御する管理装置を構成するコンピュータと、を備え、前記一又は複数の電力ルータのそれぞれは、所定の定格に電圧が維持される直流母線と、第１の接続端が前記直流母線に接続され、第２の接続端が外部接続端子として外部の接続相手に接続され、前記第１の接続端と前記第２の接続端との間で電力を双方向に変換する機能を有する複数の電力変換レグと、前記複数の電力変換レグの運転を制御する制御手段と、を備え、前記コンピュータに、前記複数の電力変換レグのうちで停止対象となる停止対象レグの指定が含まれる制御指示を、前記一又は複数の電力ルータのいずれかに含まれる起動対象レグに出力する処理を実行させ、前記制御手段は、前記停止対象レグを停止できるかについて判断を行い、前記停止対象レグを停止できる場合に、前記停止対象レグを停止するものである。
　本発明によれば、電力セル同士を非同期に相互接続した電力ネットワークシステムを構築するにあたり、電力ルータの管理又は制御をより適切に行うことが可能となる。
電力ルータ１００の概略構成を示すブロック図である。 レグの内部構造の例を表示した電力ルータ１００のブロック図である。 レグの内部構造をより詳しく表示した電力ルータ１００のブロック図である。 ＡＣスルーレグ６０を有する電力ルータ１７０の構成例を示すブロック図である。 制御部１９の構成と停止対象レグとの関係を模式的に示すブロック図である。 電力ルータ１００内の停止対象レグの停止手順を示すフローチャートである。 停止妥当性判断ステップＳ２の処理手順を示すフローチャートである。 レグ停止ステップＳ３の処理手順を示すフローチャートである。 電力ルータ２００内の電力変換レグの起動手順を示すフローチャートである。 運転モード妥当性判断Ｓ５の処理手順を示すフローチャートである。 レグ起動ステップＳ１１の処理手順を示すフローチャートである。 電力ネットワークシステムの一例である電力ネットワークシステム１００１の構成を模式的に示すブロック図である。 電力ネットワークシステムの一例である電力ネットワークシステム１００２の構成を模式的に示すブロック図である。 電力ネットワークシステムの一例である電力ネットワークシステム１００３の構成を模式的に示すブロック図である。 電力ネットワークシステム８１０の例を示す図である。
　以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。以下の実施の形態では、上述の電力ルータの具体的構成について説明する。但し、各実施の形態は本発明を電力ルータのみに限定するものではなく、本発明は電力ルータが組み込まれた装置などの他の構成を含むものとして理解できる。各図面においては、同一要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略される。
　実施の形態１
　本実施の形態では、電力ルータに含まれるレグの停止について説明する。ここでは、まず、実施の形態１にかかる電力ルータ１００の構成について説明する。電力ルータ１００は、上述の電力ルータ８４１～８４４（図１５）の具体例である。図１は、電力ルータ１００の概略構成を示すブロック図である。電力ルータ１００は、概略、直流母線１０１、第１レグ１１、第２レグ１２、第３レグ１３、第４レグ１４及び制御部１９を有する。なお、図中では、紙幅の都合上、第１レグ～第４レグを、それぞれレグ１～レグ４と表示している。
　直流母線１０１には、第１レグ１１～第４レグ１４が並列に接続されている。直流母線１０１は直流電力を流すためのものである。制御部１９は、通信バス１０２を介して第１レグ１１～第４レグ１４の動作状態（外部への送電動作、外部への受電動作など）を制御することにより、直流母線１０１の母線電圧Ｖ１０１を所定の一定値に維持する。つまり、電力ルータ１００は第１レグ１１～第４レグ１４を介して外部と繋がるのであるが、外部とやり取りする電力を一旦総て直流に変換して直流母線１０１にのせる。このように一旦直流を介することにより、周波数や電圧、位相が異なる場合でも、電力セル同士を非同期で接続することができる。
　なお、本実施の形態では、電力ルータ１００が４つのレグを有する例について説明するが、これはあくまで一例に過ぎない。電力ルータには、２以上の任意の個数のレグを設けることが可能である。本実施の形態では第１レグ１１～第４レグ１４は同様の構成を有するが、電力ルータが有する２以上のレグは、同様の構成でもよいし、異なる構成でもよい。なお、以下では、レグを電力変換レグとも称する。
　次に、第１レグ１１～第４レグ１４について説明する。図２は、レグの内部構造の例を表示した電力ルータ１００のブロック図である。第１レグ１１～第４レグ１４は同様の構成を有するが、図面の簡略化のため、図２では第１レグ１１及び第２レグ１２の内部構造を表示し、第３レグ１３及び第４レグ１４の内部構造の表示を省略している。図３は、レグの内部構造をより詳しく表示した電力ルータ１００のブロック図である。第１レグ１１～第４レグ１４は同様の構成を有するが、図面の簡略化のため、図３では第１レグ１１の内部構造を表示し、第２レグ１２の内部構造、第３レグ１３及び第４レグ１４、通信バス１０２の表示を省略している。
　第１レグ１１～第４レグ１４は、直流母線１０１に対して並列に設けられている。上述のように、第１レグ１１～第４レグ１４は同様の構成を有する。よって、代表して第１レグ１１の構成を説明する。
　図２に示すように、第１レグ１１は、電力変換部１１１、電流センサ１１２、開閉器１１３、電圧センサ１１４を有する。第１レグ１１は、接続端子１１５を介して、例えば基幹系統８１１と接続される。電力変換部１１１は、交流電力を直流電力に、あるいは、直流電力を交流電力に変換する。直流母線１０１には直流電力が流れているので、つまり、電力変換部１１１は、直流母線１０１の直流電力を定められた周波数及び電圧の交流電力に変換して、接続端子１１５から外部に流す。あるいは、電力変換部１１１は、接続端子１１５から流入する交流電力を直流電力に変換して、直流母線１０１に流す。
　電力変換部１１１は、インバータ回路の構成を有する。具体的には、図３に示すように、電力変換部１１１は、サイリスタ１１１Ｔと帰還ダイオード１１１Ｄとで構成される逆並列回路１１１Ｐを三相ブリッジ接続した構成を有する。すなわち、一のインバータ回路（電力変換部１１１）は、６個の逆並列回路１１１Ｐを有する。２つの逆並列回路１１１Ｐの間のノードから引き出され、このノードと接続端子とを結ぶ配線を支線ＢＬと称することにする。三相交流であるので、この場合、一のレグは三つの支線ＢＬを有する。
　ここでは、三相交流を使用しているので三相インバータ回路としたが、場合によっては単相インバータ回路としてもよい。
　開閉器１１３は、電力変換部１１１と接続端子１１５との間に配設される。この開閉器１１３の開閉によって、支線ＢＬが開閉される。これにより、外部と直流母線１０１とが遮断され、又は、接続される。電流センサ１１２及び電圧センサ１１４は、通信バス１０２を介して検出値を制御部１９に出力する。
　上記説明では、電力変換部をインバータ回路とし、レグの接続相手は交流を使用するとしたが、レグの接続相手が蓄電池８３５のような直流を使用するものである場合もある（例えば、図１中の第３レグ１３は蓄電池８３５に接続している）。この場合の電力変換とは、ＤＣ－ＤＣ変換ということになる。
　従って、電力変換部にインバータ回路とコンバータ回路とを並列に設け、接続相手が交流か直流かに応じてインバータ回路とコンバータ回路と使い分けるようにしてもよい。あるいは、電力変換部がＤＣ－ＤＣ変換部であるＤＣ－ＤＣ変換専用のレグを設けるようにしてもよい。
　なお、すべてのレグのなかにインバータ回路とコンバータ回路とを並列に設けるよりは、ＡＣ－ＤＣ変換専用のレグとＤＣ－ＤＣ変換専用のレグとを併せ持つ電力ルータとする方がサイズやコスト面で有利な点も多々ある。
　第２レグ１２は、電力変換部１２１、電流センサ１２２、開閉器１２３及び電圧センサ１２４を有する。第２レグ１２は、接続端子１２５を介して、例えば負荷８３０と接続される。第２レグ１２の電力変換部１２１、電流センサ１２２、開閉器１２３及び電圧センサ１２４は、それぞれ第１レグ１１の電力変換部１１１、電流センサ１１２、開閉器１１３及び電圧センサ１１４に対応する。第２レグ１２と接続される接続端子１２５は、第１レグ１１と接続される接続端子１１５に対応する。電力変換部１２１は、サイリスタ１２１Ｔと帰還ダイオード１２１Ｄとで構成される逆並列回路１２１Ｐを三相ブリッジ接続した構成を有する。サイリスタ１２１Ｔ、帰還ダイオード１２１Ｄ、逆並列回路１２１Ｐは、それぞれサイリスタ１１１Ｔ、帰還ダイオード１１１Ｄ、逆並列回路１１１Ｐに対応する。
　第３レグ１３は、電力変換部１３１、電流センサ１３２、開閉器１３３及び電圧センサ１３４を有する。第３レグ１３は、接続端子１３５を介して、例えば蓄電池８３５と接続される。第３レグ１３の電力変換部１３１、電流センサ１３２、開閉器１３３及び電圧センサ１３４は、それぞれ第１レグ１１の電力変換部１１１、電流センサ１１２、開閉器１１３及び電圧センサ１１４に対応する。第３レグ１３と接続される接続端子１３５は、第１レグ１１と接続される接続端子１１５に対応する。電力変換部１３１は、サイリスタ１３１Ｔと帰還ダイオード１３１Ｄとで構成される逆並列回路１３１Ｐを三相ブリッジ接続した構成を有する。サイリスタ１３１Ｔ、帰還ダイオード１３１Ｄ、逆並列回路１３１Ｐは、それぞれサイリスタ１１１Ｔ、帰還ダイオード１１１Ｄ、逆並列回路１１１Ｐに対応する。但し、図面の簡略化のため、図２及び３では、第３レグ１３の内部構造の表示を省略している。
　第４レグ１４は、電力変換部１４１、電流センサ１４２、開閉器１４３及び電圧センサ１４４を有する。第４レグ１４は、接続端子１４５を介して、例えば他の電力セルと接続される。第４レグ１４の電力変換部１４１、電流センサ１４２、開閉器１４３及び電圧センサ１４４は、それぞれ第１レグ１１の電力変換部１１１、電流センサ１１２、開閉器１１３及び電圧センサ１１４に対応する。第４レグ１４と接続される接続端子１４５は、第１レグ１１と接続される接続端子１１５に対応する。電力変換部１４１は、サイリスタ１４１Ｔと帰還ダイオード１４１Ｄとで構成される逆並列回路１４１Ｐを三相ブリッジ接続した構成を有する。サイリスタ１４１Ｔ、帰還ダイオード１４１Ｄ、逆並列回路１４１Ｐは、それぞれサイリスタ１１１Ｔ、帰還ダイオード１１１Ｄ、逆並列回路１１１Ｐに対応する。但し、図面の簡略化のため、図２及び３では、第４レグ１４の内部構造の表示を省略している。
　制御部１９は、通信網８５１を介して、外部の管理サーバ８５０からの制御指示５２を受ける。制御指示５２は、電力ルータ１００の各レグの動作を指示するための情報を含む。なお、各レグへの動作指示については、例えば送電／受電の指定、運転モードの指定、送電又は受電する電力の指定などが含まれる。
　具体的には、制御部１９は、電圧センサ１０３を介して直流母線１０１の母線電圧Ｖ１０１を監視し、電力の向きや交流電力の周波数等を制御する。すなわち、制御部１９は、通信バス１０２を介して、サイリスタ１１１Ｔ、１２１Ｔ、１３１Ｔ及び１４１Ｔのスイッチングと、開閉器１１３、１２３、１３３及び１４３の開閉とを制御する。
　なお、上述では、レグは電力変換部を有するものとして説明したが、電力変換部を有しないレグを設けることも可能である。ここでは、仮に、電力変換部を有しないレグをＡＣ（Alternating Current）スルーレグ６０と称する。図４は、ＡＣスルーレグ６０を有する電力ルータ１７０の構成例を示すブロック図である。電力ルータ１７０は、電力ルータ１００にＡＣスルーレグ６０を追加した構成を有するものとして説明する。なお、図面の簡略化のため、図４では、第３レグ１３を省略している。
　ＡＣスルーレグ６０は、電流センサ１６２、開閉器１６３、電圧センサ１６４を有する。ＡＣスルーレグ６０は、接続端子１６５を介して、例えば他の電力セルと接続される。ＡＣスルーレグ６０の支線ＢＬは、開閉器１６３を介して、電力変換部を有する他のレグの支線ＢＬに繋がっている。すなわち、ＡＣスルーレグ６０が接続される接続端子１６５は、電力変換部を有する他のレグが接続される接続端子に接続されている。図４では、例として、ＡＣスルーレグ６０が接続される接続端子１６５は、第４レグ１４が接続される接続端子１４５に接続される場合を示している。ＡＣスルーレグ６０の接続端子１６５と第４レグ１４が接続される接続端子１４５との間には開閉器１６３があるだけで、ＡＣスルーレグ６０は電力変換器を有しない。そのため、ＡＣスルーレグ６０が接続される接続端子１６５と第４レグ１４が接続される接続端子１４５との間では、何等の変換も受けずに電力が導通することになる。そのため、電力変換器を有しないレグを、ＡＣスルーレグと称するのである。
　図５は、制御部１９の構成と停止対象レグとの関係を模式的に示すブロック図である。図５では、停止対象レグとして、第１レグ１１が指定される場合を示している。制御部１９は、記憶部１９１、運転モード管理部１９２、電力変換指令部１９３、ＤＡ／ＡＤ変換部１９４及びセンサ値読み取り部１９５を有する。
　記憶部１９１は、管理サーバ８５０からの制御指示５２を、制御指示データベース１９６（第１のデータベース、図中では＃１ＤＢと表示している）として保持している。記憶部１９１は、制御指示データベース１９６の他に、第１レグ１１～第４レグ１４のそれぞれを識別するためのレグ識別情報データベース１９７（第２のデータベース、図中では＃２ＤＢと表示している）を保持している。記憶部１９１は、例えばフラッシュメモリなどの各種の記憶部により実現することが可能である。レグ識別情報データベース１９７は、例えばＩＰアドレス、ＵＲＬ、ＵＲＩなど、第１レグ１１～第４レグ１４のそれぞれを特定するために割り振られた情報である。
　運転モード管理部１９２は、例えばＣＰＵにより構成される。運転モード管理部１９２は、制御指示データベース１９６に含まれる、停止対象レグ（第１レグ１１）の運転モード（動作モードについては後述する）を指定する運転モード指定情報ＭＯＤＥを読み出す。また、運転モード管理部１９２は、記憶部１９１のレグ識別情報データベース１９７を参照し、停止対象レグ（第１レグ１１）に対応する情報（例えば、ＩＰアドレス）を読み出す。これにより、運転モード管理部１９２は、停止対象レグ（第１レグ１１）に対する起動指示を出力することができる。運転モード管理部１９２は、デジタル信号である波形指示信号ＳＤ１を出力する。また、運転モード管理部は、開閉制御信号ＳＩＧ１を停止対象レグの開閉器（例えば、開閉器１１３）へ出力する。
　波形指示信号ＳＤ１は、ＤＡ／ＡＤ変換部１９４でデジタル－アナログ変換され、アナログ信号である波形指示信号ＳＡ１として電力変換指令部１９３へ出力される。電力変換指令部１９３は、波形指示信号ＳＡ１に応じて、電力変換部（例えば、電力変換部１１１）へ、制御信号ＳＣＯＮを出力する。
　センサ値読み取り部１９５は、電圧センサ１０３で検出された母線電圧Ｖ１０１の値と、停止対象レグ（第１レグ１１）の電流センサ１１２の検出値Ｉｒと、電圧センサ１１４での検出値Ｖｒと、を読み取る。センサ値読み取り部１９５は、読み取り結果を、アナログ信号である読み取り信号ＳＡ２として出力する。読み取り信号ＳＡ２は、ＤＡ／ＡＤ変換部１９４でアナログ－デジタル変換され、デジタル信号である読み取り信号ＳＤ２として運転モード管理部１９２へ出力される。
　続いて、電力ルータ１００のレグの運転モードについて説明する。本実施の形態では、制御指示５２に各レグの運転モード指定が含まれる。
　まず、運転モードについて説明する。第１レグ１１～第４レグ１４は電力変換部１１１、１２１、１３１及び１４１を有しており、電力変換部内のサイリスタは制御部１９によってそのスイッチング動作を制御されるものであることは既に述べた。
　ここで、電力ルータ１００は、電力ネットワークシステム８１０のノードにあって、基幹系統８１１、負荷８３０、分散型電源および電力セルなどを互いに結びつける重要な役割を持つ。このとき、第１レグ１１～第４レグ１４の接続端子１１５、１２５、１３５及び１４５がそれぞれ基幹系統８１１や負荷８３０、分散型電源、他の電力セルの電力ルータに接続されるわけである。本発明者らは、接続相手によって第１レグ１１～第４レグ１４の役割は異なるものであり、第１レグ１１～第４レグ１４が役割に応じた適切な運転を行わなければ電力ルータが成り立たないことに気付いた。本発明者らは、レグの構造自体は同じであるが、接続相手によってレグの運転の仕方を変えるようにした。
　レグの運転の仕方を、運転モードと称する。
　本発明者らは、レグの運転モードとして３種類を用意しておき、接続相手によってモードを切り換えるようにした。
　レグの運転モードとしては、
　マスターモードと、
　自立モードと、
　指定電力送受電モードと、がある。
　以下、順番に説明する。
　（マスターモード）
　マスターモードとは、系統など安定した電力供給源に接続される場合の運転モードであり、直流母線１０１の電圧を維持するための運転モードである。図１では、第１レグ１１の接続端子１１５が基幹系統８１１に接続されている例を示している。図１の場合、第１レグ１１は、マスターモードとして運転制御され、直流母線１０１の母線電圧Ｖ１０１を維持する役目を担うことになる。直流母線１０１には他の第２レグ１２～第４レグ１４が接続されているところ、第２レグ１２～第４レグ１４から直流母線１０１に電力が流入することもあれば、第２レグ１２～第４レグ１４から電力が流出することもある。マスターモードとなる第１レグ１１は、直流母線１０１から電力が流出して直流母線１０１の母線電圧Ｖ１０１が定格から下がった場合、流出で不足した電力分を接続相手（ここでは基幹系統８１１）から補てんする。または、直流母線１０１に電力が流入して直流母線１０１の母線電圧Ｖ１０１が定格から上がった場合、流入で過剰になった電力分を接続相手（ここでは基幹系統８１１）に逃がす。このようにして、マスターモードとなる第１レグ１１は、直流母線１０１の母線電圧Ｖ１０１を維持するのである。
　したがって、一の電力ルータにおいて、少なくとも一つのレグはマスターモードとして運転されなければならない。さもなくば、直流母線１０１の母線電圧Ｖ１０１が一定に維持されなくなるからである。逆に、一の電力ルータにおいて二つ以上のレグがマスターモードで運転されてもよいが、やはり、マスターモードのレグは一つの電力ルータには一つであった方がよい。
　また、マスターモードとなるレグは、基幹系統の他、例えば、自励式インバータを搭載する分散型電源（蓄電池も含む）に接続してもよい。ただし、他励式インバータを搭載する分散型電源とマスターモードとなるレグとは接続できない。
　以下の説明において、マスターモードで運転されるレグのことを、マスターレグということがある。
　マスターレグの運転制御について説明する。
　マスターレグを起動させる際には次のようにする。
　まず、開閉器１１３を開（遮断）状態にしておく。この状態で接続端子１１５を接続相手に繋ぐ。ここでは、接続相手は基幹系統８１１である。
　電圧センサ１１４によって接続先の系統の電圧を測定し、ＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ－Ｌｏｃｋｅｄ－Ｌｏｏｐ）などを用いて系統の電圧の振幅、周波数および位相を求める。その後、求めた振幅、周波数および位相の電圧が電力変換部１１１から出力されるように、電力変換部１１１の出力を調整する。すなわち、サイリスタ１１１Ｔのオン／オフパターンを決定する。この出力が安定するようになったら、開閉器１１３を投入し、電力変換部１１１と基幹系統８１１とを接続する。この時点では、電力変換部１１１の出力と基幹系統８１１の電圧とが同期しているため、電流は流れない。
　マスターレグを運用する時の運転制御を説明する。
　直流母線１０１の母線電圧Ｖ１０１を電圧センサ１０３によって測定する。直流母線１０１の母線電圧Ｖ１０１が所定の定格母線電圧を上回っていたら、マスターレグ（第１レグ１１）から系統に向けて送電が行われるように、電力変換部１１１を制御する。（電力変換部１１１から出る電圧の振幅および位相の少なくともいずれか一方を調整して、マスターレグ（第１レグ１１）を介して直流母線１０１から基幹系統８１１に向けて送電が行われるようにする。）なお、直流母線１０１の定格電圧は、予め設定によって定められているものである。
　一方、直流母線１０１の母線電圧Ｖ１０１が所定の定格母線電圧より下回っていたら、このマスターレグ（第１レグ１１）が基幹系統８１１から受電できるように、電力変換部１１１を制御する。（電力変換部１１１から出る電圧の振幅および位相の少なくともいずれか一方を調整して、マスターレグ（第１レグ１１）を介して基幹系統８１１から直流母線１０１に送電が行われるようにする。）このようなマスターレグの運転が行われることにより、直流母線１０１の母線電圧Ｖ１０１が予め定められた定格を維持できるようになることが理解されるであろう。
　（自立モード）
　自立モードとは、管理サーバ８５０から指定された振幅・周波数の電圧を自ら作り出し、接続相手との間で送受電する運転モードである。
　例えば負荷８３０などの電力を消費するものに向けて電力を供給するための運転モードとなる。あるいは、接続相手から送電されてくる電力をそのまま受け取るための運転モードとなる。
　図１では、第２レグ１２の接続端子１２５が負荷８３０に接続されている例を示している。第２レグ１２が自立モードとして運転制御され、負荷８３０に電力を供給することになる。
　また、第４レグ１４のように他の電力ルータと接続される場合に、他の電力ルータから要求される電力分を送電するためのモードとして第４レグ１４を自立モードで運転する場合もある。
　または、第４レグ１４のように他の電力ルータと接続される場合に、他の電力ルータから送電されてくる電力を受電するためのモードとして第４レグ１４を自立モードで運転する場合もある。
　また、図に示していないが、負荷８３０に代えて、第２レグを発電設備に接続する場合も第２レグを自立モードで運転することもできる。ただし、この場合には発電設備に他励式インバータを搭載するようにする。
　電力ルータ同士を接続する場合の運転モードについては後述する。
　自立モードで運転されるレグを自立レグと称することにする。一つの電力ルータにおいて、自立レグは複数あってもよい。
　自立レグの運転制御について説明する。
　まず開閉器１２３を開（遮断）にしておく。接続端子１２５を負荷８３０に接続する。管理サーバ８５０から電力ルータ１００に対し、負荷８３０に供給すべき電力（電圧）の振幅および周波数が指示される。そこで、制御部１９は、指示された振幅および周波数の電力（電圧）が電力変換部１２１から負荷８３０に向けて出力されるようにする。（すなわち、サイリスタ１２１Ｔのオン／オフパターンを決定する。）この出力が安定するようになったら、開閉器１２３を投入し、電力変換部１２１と負荷８３０とを接続する。あとは、負荷８３０で電力が消費されれば、その分の電力が自立レグ（第２レグ１２）から負荷８３０に流れ出すようになる。
　（指定電力送受電モード）
　指定電力送受電モードとは、指定によって定められた分の電力をやり取りするための運転モードである。すなわち、接続相手に指定電力を送電する場合と、接続相手から指定電力を受電する場合と、がある。
　図１では、第４レグ１４が他の電力ルータと接続されている。
　このような場合に、決まった分の電力を一方から他方へ融通するようなことが行われる。
　または、第３レグ１３は蓄電池８３５に接続されている。
　このような場合に、決まった分の電力を蓄電池８３５に向けて送電して、蓄電池８３５を充電するというようなことが行われる。
　また、自励式インバータを搭載する分散型電源（蓄電池も含む）と指定電力送受電レグとを接続してもよい。ただし、他励式インバータを搭載する分散型電源と指定電力送受電レグとは接続できない。
　指定電力送受電モードで運転されるレグを指定電力送受電レグと称する。一つの電力ルータにおいて、指定電力送受電レグは複数あってもよい。
　指定電力送受電レグの運転制御について説明する。起動時の制御についてはマスターレグと基本的に同じであるので、割愛する。
　指定電力送受電レグを運用する時の運転制御を説明する。説明には、第３レグ１３に付した符号を使用する。
　電圧センサ１３４によって接続相手の系統の電圧を測定し、ＰＬＬ（Ｐｈａｓｅ－Ｌｏｃｋｅｄ－Ｌｏｏｐ）などを用いて接続相手の電圧の周波数・位相を求める。管理サーバ８５０から指定された有効電力値および無効電力値と、接続相手の電圧の周波数および位相と、に基づいて、電力変換部１３１が入出力する電流の目標値を求める。電流センサ１３２によって電流の現在値を測定する。目標値と現在値との差分に相当する電流が追加で出力されるように、電力変換部１３１を調整する。（電力変換部１３１から出る電圧の振幅および位相の少なくともいずれか一方を調整して、指定電力送受電レグと接続相手との間で所望の電力が流れるようにする。）
　以上の説明により、同じ構成である第１レグ１１～第４レグ１４が運転制御の仕方によって３パターンの役割を果たせることが理解されるであろう。
　電力ルータ１００は、制御指示５２に含まれる運転モードの指定情報を参照することにより、各レグを上述の３つの運転モードで運転させることができる。これにより、電力ルータ１００は、各レグを役割に応じて適切に運転させることができる。
　続いて、上述のレグの具体的な停止手順について説明する。上述の電力ルータ１００を適正に運用するには、必要に応じて、運転中のレグを停止することが必要である。運転中のレグを停止することができれば、電力ルータそのものの停止や、レグの運転モードの切り替えが可能となる。
　すでにいずれかの運転モードにて運転状態にある電力ルータを停止する際には、制御指示５２に含まれる停止対象レグ（第１レグ１１）への停止指示に応じて、停止対象レグ（第１レグ１１）を正常に停止する必要がある。本実施の形態では、管理サーバ８５０が制御指示５２により停止対象レグ（第１レグ１１）を指定する。制御部１９は、指定された停止対象レグ（第１レグ１１）を停止する。図６は、電力ルータ１００内の停止対象レグ（第１レグ１１）の停止手順を示すフローチャートである。電力ルータ内のレグの停止手順は、停止指示受領ステップＳ１、停止妥当性判断ステップＳ２、レグ停止ステップＳ３により構成される。
　停止指示受領ステップＳ１
　制御部１９は、管理サーバ８５０から出力される制御指示５２に含まれる停止指示情報ＳＴＯＰを受領する。具体的には、運転モード管理部１９２は、記憶部１９１の制御指示データベース１９６に含まれる停止指示情報ＳＴＯＰを読み出す。
　停止妥当性判断ステップＳ２
　制御部１９は、停止指示情報ＳＴＯＰにより指定された停止対象レグ（第１レグ１１）以外に、既に停止動作を行っているレグがないかを確認する。そして、運転モード管理部１９２は、停止対象レグ（第１レグ１１）の運転モードがマスターモードであるか否かを判定する。そして、必要に応じて、停止対象レグ（第１レグ１１）以外のレグをマスターモードに切り替える動作を行う。
　レグ停止ステップＳ３
　制御部１９は、指定された運転モードにて停止対象レグ（第１レグ１１）を停止するために必要な情報を、停止対象レグ（第１レグ１１）に設定する。そして、停止完了の是非を管理サーバ８５０に通知する。
　引き続き、停止妥当性判断ステップＳ２の詳細について説明する。図７は、停止妥当性判断ステップＳ２の処理手順を示すフローチャートである。停止妥当性判断ステップＳ２は、停止可否判定ステップＳ２１、運転モード判定ステップＳ２２、マスターモードレグ生成ステップＳ２３、停止不可通知ステップＳ２４及び停止処理中止ステップＳ２５により構成される。
　停止可否判定ステップＳ２１
　運転モード管理部１９２は、停止指示情報ＳＴＯＰにより指定された停止対象レグ（第１レグ１１）以外に、既に停止動作を行っているレグがないかを確認する。具体的には、運転モード管理部１９２は、記憶部１９１の制御指示データベース１９６を参照し、既に停止動作を行っているレグがあるか否かを確認する。
　運転モード判定ステップＳ２２
　既に停止動作を行っているレグがない場合、運転モード管理部１９２は、停止指示情報ＳＴＯＰにより指定された停止対象レグ（第１レグ１１）の運転モードが、マスターモードであるか否かを判定する。
　マスターモードレグ生成ステップＳ２３
　停止対象レグ（第１レグ１１）の運転モードがマスターモードである場合には、運転モード管理部１９２は、停止対象レグ（第１レグ１１）以外の他のレグをマスターモードに切り替える。
　電力ルータ１００を正常に運転するには、上述のように、マスターモードのレグが存在していなくてはならない。そのため、停止対象レグ（第１レグ１１）がマスターモードのレグである場合には、別途マスターモードのレグを準備する必要がある。そのため、電力ルータ１００は、マスターモードレグ生成ステップＳ２３により、別途マスターモードのレグを用意する処理を行う。
　停止不可通知ステップＳ２４
　既に停止動作を行っているレグがある場合、運転モード管理部１９２は、管理サーバ８５０に停止不可を通知する。
　停止処理中止ステップＳ２５
　運転モード管理部１９２は、停止対象レグ（第１レグ１１）の停止が不可能であるので、停止処理を中止する。
　引き続き、レグ停止ステップＳ３の詳細について説明する。図８は、レグ停止ステップＳ３の処理手順を示すフローチャートである。レグ停止ステップＳ３は、運転モード判定ステップＳ３１、送受電移行ステップＳ３２、送受電漸減ステップＳ３３及び停止完了通知ステップＳ３４により構成される。
　運転モード判定ステップＳ３１
　運転モード管理部１９２は、停止指示情報ＳＴＯＰにより指定された停止対象レグ（第１レグ１１）の運転モードが、マスターモードであるか否かを判定する。
　送受電移行ステップＳ３２
　停止対象レグ（第１レグ１１）の運転モードがマスターモードである場合には、運転モード管理部１９２は、停止対象レグ（第１レグ１１）の電力変換部１１１に指令を発し、送受電電力を徐々に低下させて０にする。同時に、マスターモードレグ生成ステップＳ２３で用意した新たなマスターレグの送受電電力を徐々に増大させ、停止対象レグ（第１レグ１１）が担っていたマスターレグの機能を移行する。
　送受電漸減ステップＳ３３
　停止対象レグ（第１レグ１１）の運転モードがマスターモードではない場合には、運転モード管理部１９２は、停止対象レグ（第１レグ１１）の電力変換部１１１に指令を発し、送受電電力を徐々に低下させて０にする。
　停止完了通知ステップＳ３４
　運転モード管理部１９２は、停止対象レグ（第１レグ１１）の停止が完了したことを、管理サーバ８５０に通知し、処理を完了する。
　以上で説明したように、電力ルータ１００は、管理サーバ８５０の停止指示を実現するには、複数のレグのうちから停止指示により停止対象として指定されたレグを停止することができる。具体的には、電力ルータ１００は、管理サーバ８５０からの制御指示５２を制御部１９により受け取る。受け取った制御指示５２は制御指示データベース１９６として制御部１９の記憶部１９１に格納され、運転モード管理部１９２により読み出される。運転モード管理部１９２は、制御指示データベース１９６をレグ識別情報データベース１９７と照合することで、停止対象レグを具体的に特定することができる。そして、運転モード管理部１９２は、停止対象レグを停止することが可能である。上述では電力ルータ１００が管理サーバ８５０から制御指示５２を受けると説明した。しかし、管理サーバ８５０から制御指示５２を受け取らず、あらかじめ電力ルータ１００が制御指示５２を保持しておくことも可能である。具体的には、記憶部１９１は、制御指示データベース１０１や時間帯ごとの制御指示５２を示した制御指示スケジュールを保持していてもよい。また、制御部１９が制御指示５２を生成し、生成した制御指示５２を運転モード管理部１９２に送ってもよい。
　従って、本構成によれば、制御指示５２に基づいて、内部に設けられた停止対象レグを停止することができる電力ルータを具体的に実現することができる。
　また、電力ルータ１００は、管理サーバ８５０に、指定された停止対象レグが停止可能であるか否かを通知することも可能である。これにより、管理サーバ８５０は、停止対象レグの停止可能の是非を参酌し、必要に応じて他のレグをマスターモードにて起動させることにより、電力ルータ内にマスターモードのレグが常に存在するように制御を行うことができる。
　実施の形態２
　次に、実施の形態２にかかる電力ルータ２００について説明する。電力ルータ２００は、実施の形態１にかかる電力ルータ１００の変形例である。電力ルータ２００は、実施の形態１で説明した停止対象レグを停止後に、運転モードの切り替えを更に行うことができる。すなわち、電力ルータ２００では、停止対象レグの停止後に、管理サーバ８５０により指定された運転モードにて、停止したレグを起動する処理を行う。なお、電力ルータ２００の構成及び停止対象レグの停止処理は電力ルータ１００と同様であるので、説明を省略する。
　続いて、運転モード切り替え時のレグ停止後の具体的な起動手順について説明する。本実施の形態では、管理サーバ８５０が停止対象レグを起動対象レグ（第１レグ１１）として、運転モードを指定する。図９は、電力ルータ２００内の電力変換レグの起動手順を示すフローチャートである。電力ルータ内のレグの起動手順は、運転モード指示受領ステップＳ４、運転モード妥当性判断Ｓ５、レグ起動ステップＳ６により構成される。
　運転モード指示受領ステップＳ４
　制御部１９は、管理サーバ８５０から出力される制御指示５２に含まれる運転モード指定情報ＭＯＤＥを受領する。具体的には、運転モード管理部１９２は、記憶部１９１の制御指示データベース１９６に含まれる運転モード指定情報ＭＯＤＥを読み出す。これにより、起動対象レグをどの運転モードに切り替えればよいかが把握できる。
　運転モード妥当性判断Ｓ５
　制御部１９は、運転モード指定情報ＭＯＤＥにより指定された起動対象レグ（第１レグ１１）の運転モードが、マスターモード、自立モード及び指定電力送受電モードのいずれかであるかを判定する。そして、指定された運転モードで起動対象レグ（第１レグ１１）を起動可能であるかを判定する。
　レグ起動ステップＳ６
　制御部１９は、指定され運転モードにて起動対象レグ（第１レグ１１）から電力を出力するために必要な情報を、起動対象レグ（第１レグ１１）に設定する。そして、起動完了の是非を管理サーバ８５０に通知する。
　引き続き、運転モード妥当性判断Ｓ５の詳細について説明する。図１０は、運転モード妥当性判断Ｓ５の処理手順を示すフローチャートである。運転モード妥当性判断Ｓ５は、運転モード判定ステップＳ５１、母線電圧取得ステップＳ５２、母線電圧値判定ステップＳ５３、母線電圧異常通知ステップＳ５４、起動処理中止ステップＳ５５により構成される。
　運転モード判定ステップＳ５１
　運転モード管理部１９２は、運転モード指定情報ＭＯＤＥにより指定された起動対象レグ（第１レグ１１）の運転モードが、マスターモード、自立モード及び指定電力送受電モードのいずれであるかを判定する。
　母線電圧取得ステップＳ５２
　運転モード指定情報ＭＯＤＥにより指定された起動対象レグ（第１レグ１１）の運転モードがマスターモードである場合には、運転モード管理部１９２は、ＤＡ／ＡＤ変換部１９４及びセンサ値読み取り部１９５を介して、電圧センサ１０３から直流母線１０１の母線電圧Ｖ１０１を取得する。
　母線電圧値判定ステップＳ５３
　運転モード管理部１９２は、母線電圧取得ステップＳ５２で取得した母線電圧Ｖ１０１が、所定値Ｖｔｈ以上であるかを判定する。母線電圧Ｖ１０１が所定値Ｖｔｈ以上であれば、レグ停止ステップＳ６へ進む。
　母線電圧異常通知ステップＳ５４
　母線電圧Ｖ１０１が所定値未満であれば、運転モード管理部１９２は、母線電圧異常警報を管理サーバ８５０に出力する。
　起動処理中止ステップＳ５５
　母線電圧異常警報の出力後、運転モード管理部１９２は、起動処理を中止する。
　引き続き、レグ起動ステップＳ６の詳細について説明する。図１１は、レグ起動ステップＳ６の処理手順を示すフローチャートである。レグ起動ステップＳ６は、第１運転モード判定ステップＳ６１、マスターモード波形生成ステップＳ６２、非マスターモード波形生成ステップＳ６３、開閉器制御ステップＳ６４及び起動完了通知ステップＳ６５により構成される。
　第１運転モード判定ステップＳ６１
　運転モード管理部１９２は、運転モード指定情報ＭＯＤＥにより指定された起動対象レグ（第１レグ１１）の運転モードが、マスターモードであるかを判定する。
　マスターモード波形生成ステップＳ６２
　マスターモード波形生成ステップＳ６２は、マスターモードにて送電を行う際の波形を生成するステップである。マスターモード波形生成ステップＳ６２は、マスターモード波形情報取得ステップＳ６２１、波形モデル生成ステップＳ６２２、差分計算ステップＳ６２３、出力電圧決定ステップＳ６２４、振幅同期ステップＳ６２５により構成される。
　マスターモード波形情報取得ステップＳ６２１
　運転モードがマスターモードである場合には、運転モード管理部１９２は、起動対象レグ（第１レグ１１）の接続先相手（例えば基幹系統）の電圧振幅及び電圧波形の周期を取得する。具体的には、運転モード管理部１９２は、ＤＡ／ＡＤ変換部１９４及びセンサ値読み取り部１９５を介して、電圧センサ１１３から、端子１１５を通じて外部と接続される支線ＢＬの電圧Ｖｒを取得する。運転モード管理部１９２は、取得した電圧Ｖｒから、電圧振幅と電圧変動の周期を取得する。この際、例えば、いわゆるゼロポイント検出により接続先相手（例えば基幹系統）の電圧振幅及び電圧波形の周期を取得することが可能である。
　波形モデル生成ステップＳ６２２
　運転モード管理部１９２は、取得した周期と時間的に同期した波形モデルを作成する。この際、波形モデルは、例えば正弦波として生成される。
　差分計算ステップＳ６２３
　運転モード管理部１９２は、母線電圧の定格値Ｖ０と、現状の母線電圧Ｖ１０１との差分ΔＶ（ΔＶ＝Ｖ０－Ｖ１０１）を計算する。
　出力電圧決定ステップＳ６２４
　運転モード管理部１９２は、差分ΔＶの値に応じて、起動対象レグ（第１レグ１１）の出力電圧を決定する。
　振幅同期ステップＳ６２５
　運転モード管理部１９２は、波形モデルの振幅を、決定した出力電圧値に同期させる。運転モード管理部１９２は、振幅の同期が完了した波形モデルの情報を波形指示信号ＳＤ１として出力する。電力変換指令部１９３は、波形指示信号ＳＤ１をＤＡ／ＡＤ変換部１９４でデジタル－アナログ変換した信号である波形指示信号ＳＡ１を受け取る。これにより、第１レグ１１は、マスターモードレグとして、外部の基幹系統に同期して電力を送電する準備が完了する。
　非マスターモード波形生成ステップＳ６３
　非マスターモード波形生成ステップＳ６３は、マスターモード以外の運転モードにて送電を行う際の波形を生成するステップである。非マスターモード波形生成ステップＳ６３は、波形情報取得ステップＳ６３１、波形生成ステップＳ６３２、第２運転モード判定ステップＳ６３３、出力電力値取得ステップＳ６３４及び振幅同期ステップＳ６３５により構成される。
　波形情報取得ステップＳ６３１
　一方、運転モードが自立モード又は指定電力送受電モードである場合には、運転モード管理部１９２は、制御指示データベース１９６から、起動対象レグ（第１レグ１１）の接続先相手（例えば他の電力ルータのレグなど）の出力電圧波形振幅及び出力電圧波形周期を読み出す。
　波形生成ステップＳ６３２
　運転モード管理部１９２は、読み出した出力電圧波形振幅及び出力電圧波形周期と同期した波形モデルを作成する。この際、波形モデルは、例えば正弦波として生成される。運転モード管理部１９２は、作成した波形モデルの情報を波形指示信号ＳＤ１として出力する。電力変換指令部１９３は、波形指示信号ＳＤ１をＤＡ／ＡＤ変換部１９４でデジタル－アナログ変換した信号である波形指示信号ＳＡ１を受け取る。これにより、第１レグ１１は、自立モード及び指定電力送受電モードのレグとして、外部の他の電力ルータのレグなどに電力を送電する準備が完了する。
　第２運転モード判定ステップＳ６３３
　運転モード管理部１９２は、運転モード指定情報ＭＯＤＥにより指定された起動対象レグ（第１レグ１１）の運転モードが、自立モードであるかを判定する。運転モードが自立モードである場合には、開閉器制御ステップＳ６４へ進む。
　出力電力値取得ステップＳ６３４
　運転モードが指定電力送受電モードである場合には、運転モード管理部１９２は、制御指示データベース１９６から、指定電力送受電モードでの出力電力値を読み出す。
　振幅同期ステップＳ６３５
　運転モード管理部１９２は、波形モデルの振幅を、読み出した出力電力値に同期させる。運転モード管理部１９２は、振幅の同期が完了した波形モデルの情報を波形指示信号ＳＤ１として出力する。電力変換指令部１９３は、波形指示信号ＳＤ１をＤＡ／ＡＤ変換部１９４でデジタル－アナログ変換した信号である波形指示信号ＳＡ１を受け取る。これにより、第１レグ１１は、で指定電力送受電モードレグとして、外部の基幹系統に同期して電力を送電する準備が完了する。
　開閉器制御ステップＳ６４
　運転モード管理部１９２は、開閉制御信号ＳＩＧ１により、開閉器１１３を「閉」状態とする。これにより、起動対象レグ（第１レグ１１）は送受電が可能となる。
　起動完了通知ステップＳ６５
　運転モード管理部１９２は、マスターモード波形生成ステップＳ６２又は非マスターモード波形生成ステップＳ６３の後、起動対象レグ（第１レグ１１）の起動が完了したことを、管理サーバ８５０に通知する。
　以上で説明したように、電力ルータ２００は、管理サーバ８５０の制御指示を実現するには、複数のレグのうちから制御指示により起動対象として指定されたレグを、指定された運転モードにて起動することができる。具体的には、電力ルータ２００は、管理サーバ８５０からの制御指示５２を制御部１９により受け取る。受け取った制御指示５２は制御指示データベース１９６として制御部１９の記憶部１９１に格納され、運転モード管理部１９２により読み出される。運転モード管理部１９２は、制御指示データベース１９６をレグ識別情報データベース１９７と照合することで、起動対象レグ（第１レグ１１）を具体的に特定することができる。そして、運転モード管理部１９２は、起動対象レグ（第１レグ１１）を指定された運転モードにて起動することが可能である。
　従って、本構成によれば、管理サーバ８５０からの制御指示５２に基づいて、内部に設けられた起動対象レグ（第１レグ１１）を指定された運転モードにて起動させることができる。これにより、いずれかの運転モードで運転されている電力ルータを、別の運転モードに切り替えることができる電力ルータを具体的に実現することができる。
　実施の形態３
　次に、実施の形態３について説明する。本実施の形態の形態では、１又は複数の電力ルータを用いて構築された電力ネットワークシステムの例について説明する。なお、本実施の形態においては、電力ルータ１０１１～１０１４を用いて電力ネットワークシステムを構築しているが、電力ルータ１０１１～１０１４のそれぞれは、上述の実施の形態１及び２にかかる電力ルータのいずれを用いてもよい。
　図１２は、電力ネットワークシステムの一例である電力ネットワークシステム１００１の構成を模式的に示すブロック図である。図１２では、図面の簡略化のため、レグの符号を省略した。また、電力ルータ１０１１～１０１４に付属している白丸は、各レグの接続端子を示す。
　ここで、電力ルータと接続相手とを繋ぐ接続線について補足しておく。電力ルータ同士を繋ぐ接続線を送電線と称するとすると、送電線は基幹系統の一部となっていてもよいし、基幹系統から切り離されていてもよい。図１２においては、基幹系統の一部となっている送電線に１０２１の符号を付し、基幹系統から切り離された送電線に１０２２の符号を付した。すなわち、基幹系統に対して複数の電力ルータが接続されていてもよい。このように基幹系統を介して二以上の電力ルータを接続することにより、複数の電力ルータ間で基幹系統を介した電力融通が可能となり、融通される電力の過不足を基幹系統で補填するようにもできる。その一方、基幹系統を介さないで二以上の電力ルータ同士を接続してもよい。
　また、電力ルータと負荷８３０（または分散型電源）とを繋ぐ接続線を配電線１０２３と称するとすると、配電線１０２３は基幹系統８１１Ａ～８１１Ｃから切り離されたものである。すなわち、電力ルータと負荷８３０（または分散型電源）とを繋ぐ配電線１０２３は基幹系統８１１Ａ～８１１Ｃに繋がらない。
　他の電力ネットワークシステムの例について説明する。図１３は、電力ネットワークシステムの一例である電力ネットワークシステム１００２の構成を模式的に示すブロック図である。図１３では、図面の簡略化のため、電力ルータ１０１１～１０１４、基幹系統８１１のみを表示している。また、図１３では、接続線を太線で、配電線を細線で表示している。図１３に示すように、電力ルータ１０１１～１０１４を、バス接続のようにして接続してもよい。
　各レグの運転モードについては説明を省略するが、電力融通の方向とこれまでに説明した接続制約とを考慮して適切に各レグの運転モードを選択しなければならないことはもちろんである。
　なお、図１３において、基幹系統８１１を、蓄電池や発電設備などの分散型電源に代えてもよいことはもちろんである。すなわち、複数の電力ルータを分散型電源にバス接続してもよい。
　更に他の電力ネットワークシステムの例について説明する。図１４は、電力ネットワークシステムの一例である電力ネットワークシステム１００３の構成を模式的に示すブロック図である。図１４では、図面の簡略化のため、電力ルータ１０１１及び１０１２、基幹系統８１１のみを表示している。また、図１４では、接続線を太線で、配電線を細線で表示している。図１４に示すように、電力ルータ１０１１及び１０１２を基幹系統８１１に接続する構成としてもよい。なお、図１４において、基幹系統８１１を分散型電源に代えてもよい。
　これまで説明したように、電力ルータの接続相手としては、基幹系統、蓄電池や発電設備を含む分散型電源、および、他の電力ルータが挙げられるところ、本明細書および特許請求の範囲においてこれらを電力系統と称する。
　以上に説明したように、本実施形態の電力ルータによれば、次の効果を奏することができる。
　すなわち、本実施形態の電力ルータにより、電力セル同士を非同期に相互接続した電力ネットワークシステムを構築することができる。そして、本実施形態に説明したように、電力ルータ内のレグを管理サーバからの制御指示の通りに運転し、電力ネットワークシステムにおける電力融通等の具体的な運用が可能となる。
　その他の実施の形態
　なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、上述の実施の形態では、制御部１９をハードウェアの構成として説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、制御部１９をコンピュータにより構成し、任意の処理を、ＣＰＵ（Central Processing Unit）にコンピュータプログラムを実行させることにより実現することも可能である。また、レグの電力変換部に制御装置を組み込み、制御装置を例えば動的再構成ロジック（ＦＰＧＡ：Field Programmable Gate Array）とする。そしてＦＰＧＡの制御プログラムをレグのモードに適応した内容に変更して動作させる。これによりレグの種類、動作に応じてＦＰＧＡを書き換えることでその動作モードに応じた制御が可能となるためハードウェア容量やコストが削減できる。また、上述したプログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（ｎｏｎ－ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ　ｃｏｍｐｕｔｅｒ　ｒｅａｄａｂｌｅ　ｍｅｄｉｕｍ）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（ｔａｎｇｉｂｌｅ　ｓｔｏｒａｇｅ　ｍｅｄｉｕｍ）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスクドライブ）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ－ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）ＣＤ－Ｒ、ＣＤ－Ｒ／Ｗ、半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　ＲＯＭ）、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ　ＰＲＯＭ）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ　ｃｏｍｐｕｔｅｒ　ｒｅａｄａｂｌｅ　ｍｅｄｉｕｍ）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。
　以上、実施の形態を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記によって限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、発明のスコープ内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
　この出願は、２０１３年１月２８日に出願された日本出願特願２０１３－１３６３２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。
１１、２１、３１、４１　第１レグ
１２、２２、３２、４２　第２レグ
１３、２３、３３、４３　第３レグ
１４、２４、３４、４４　第４レグ
１９　制御部
５２　制御指示
６０　ＡＣスルーレグ
１００、１７０、２００、１０１１～１０１４　電力ルータ
１０１　直流母線
１０２　通信バス
１０３　電圧センサ
１１１、１２１、１３１、１４１、１５１　電力変換部
１１１Ｄ　帰還ダイオード
１１１Ｐ　逆並列回路
１１１Ｔ　サイリスタ
１１２、１２２、１３２、１４２、１５２、１６２　電流センサ
１１３、１２３、１３３、１４３、１５３、１６３　開閉器
１１４、１２４、１３４、１４４、１５４、１６４　電圧センサ
１１５、１２５、１３５、１４５、１５５、１６５　接続端子
１２１Ｔ　サイリスタ
１９１　　記憶部
１９２　　運転モード管理部
１９３　　電力変換指令部
１９４　　ＤＡ／ＡＤ変換部
１９５　　センサ値読み取り部
１９６　　制御指示データベース（＃１ＤＢ）
１９７　　レグ識別情報データベース（＃２ＤＢ）
８１０、１００１～１００３　電力ネットワークシステム
８１１、８１１Ａ～８１１Ｃ　基幹系統
８１２　大規模発電所
８２１～８２４　電力セル
８３１　家
８３２　ビル
８３３　太陽光発電パネル
８３４　風力発電機
８３５　蓄電池
８４１～８４４　電力ルータ
８５０　管理サーバ
８５１　通信網
１０２１、１０２２　接続線　
１０２３　配電線
ＢＬ　支線
ＭＯＤＥ　運転モード指定情報
ＳＡ１、ＳＤ１　波形指示信号
ＳＡ２、ＳＤ２　読み取り信号
ＳＣＯＮ　制御信号
ＳＩＧ１　開閉制御信号

Claims (18)

  1. 　所定の定格に電圧が維持される直流母線と、
    　第１の接続端が前記直流母線に接続され、第２の接続端が外部接続端子として外部の接続相手に接続され、前記第１の接続端と前記第２の接続端との間で電力を双方向に変換する機能を有する複数の電力変換レグと、
    　前記複数の電力変換レグの運転を制御する制御手段と、を備え、
    　前記制御手段は、
    　前記複数の電力変換レグのうちで停止対象となる停止対象レグの指定が含まれる制御指示に基づいて、前記停止対象レグを停止できるかについて判断を行い、
    　前記停止対象レグを停止できる場合に、前記停止対象レグを停止する、
    　電力ルータ。
  2. 　前記制御手段は、
    　前記停止対象レグ以外に停止動作中の電力変換レグが有るかを確認し、
    　前記停止対象レグ以外に停止動作中の電力変換レグがない場合には、
    　前記停止対象レグの運転モードがマスターモードであるかを判断し、
    　前記停止対象レグの運転モードがマスターモードである場合には、前記停止対象レグ以外の電力変換レグをマスターモードに切り替え、
    　前記停止対象レグ以外に停止動作中の電力変換レグが有る場合には、
    　外部に前記停止対象レグが停止不可であることを通知し、前記停止対象レグの停止を中止する、
    　請求項１に記載の電力ルータ。
  3. 　前記制御手段は、
    　前記停止対象レグの運転モードがマスターモードであるかを判断し、
    　前記停止対象レグの運転モードがマスターモードである場合には、前記停止対象レグの送受電電力を漸減させて前記停止対象レグの送受電を停止するとともに、マスターモードに切り替えた前記停止対象レグ以外の前記電力変換レグの送受電電力を漸増させ、
    　前記停止対象レグの運転モードがマスターモードではない場合には、前記停止対象レグの送受電電力を漸減させて前記停止対象レグの送受電を停止し、
    　前記停止対象レグの停止後、外部に前記停止対象レグの停止完了を通知する、
    　請求項２に記載の電力ルータ。
  4. 　前記停止対象レグを停止した後に、
    　前記制御手段は、
    　前記停止対象レグを、起動対象レグとして別の運転モードにて起動する、
    　請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電力ルータ。
  5. 　前記制御手段は、
    　外部から前記複数の電力変換レグのうちで起動対象となる起動対象レグの指定と、前記起動対象レグの運転モードの指定と、が含まれる制御指示を受け取り、
    　前記起動対象レグを指定された前記運転モードで起動できるかについて判断を行い、
    　前記起動対象レグを指定された前記運転モードで起動できる場合に、前記起動対象レグを指定された前記運転モードで起動する、
    　請求項４に記載の電力ルータ。
  6. 　前記制御手段は、
    　前記判断において、
    　前記制御指示で指定された運転モードが、マスターモード、指定電力送受電モード及び自立モードのいずれであるかを判定し、
    　運転モードごとに前記起動対象レグを起動できるかについて判断する、
    　請求項５に記載の電力ルータ。
  7. 　前記制御手段は、
    　前記制御指示で指定された運転モードがマスターモードである場合には、
    　前記直流母線の電圧を取得し、
    　前記直流母線の電圧が所定値よりも大きい場合には、前記起動対象レグを起動可能と判断し、
    　前記直流母線の電圧が所定値よりも小さい場合には、外部へ直流母線電圧異常を通知し、前記起動対象レグの起動を中止する、
    　請求項６に記載の電力ルータ。
  8. 　前記制御手段は、
    　前記制御指示で指定された運転モードがマスターモードではない場合には、
    　前記起動対象レグ以外に、前記複数の電力変換レグのうちでマスターモードにて運転しているレグが有るかを判定し、
    　マスターモードで運転しているレグが有る場合には、前記起動対象レグを起動可能と判断し、
    　マスターモードで運転しているレグが無い場合には、マスターモードのレグが無いことを外部へ通知し、前記起動対象レグの起動を中止する、
    　請求項６又は７に記載の電力ルータ。
  9. 　前記電力変換レグは、
    　前記第１の接続端と前記第２の接続端との間に接続され、前記第１の接続端と前記第２の接続端との間で電力を双方向に変換する電力変換部と、
    　前記電力変換部と前記第２の接続端との間に流れる電流を検出する電流センサと、
    　前記電力変換部と前記第２の接続端との間に挿入され、前記電力変換部と前記第２の接続端との間の接続または開放する開閉器と、
    　前記開閉器と前記第２の接続端との間の電圧を検知する電圧センサと、を備える、
    　請求項５乃至８のいずれか一項に記載の電力ルータ。
  10. 　前記制御手段は、
    　前記起動対象レグが起動可能である場合に、
    　前記制御指示で指定された運転モードが、マスターモード、指定電力送受電モード及び自立モードのいずれであるかを判定し、
    　運転モードごとに異なる条件で前記起動対象レグを起動する、
    　請求項９に記載の電力ルータ。
  11. 　前記制御指示で指定された運転モードがマスターモードである場合には、
    　前記制御手段は、
    　前記起動対象レグの前記電圧センサから、接続相手の電圧振幅及び周波数を取得し、
    　前記周波数と時間的に同期した波形モデルを生成し、
    　前記直流母線の電圧と前記電圧振幅との差分を算出し、
    　前記差分に基づいて前記波形モデルの振幅を設定し、前記波形モデルを前記起動対象レグの前記電力変換部に設定する、
    　請求項１０に記載の電力ルータ。
  12. 　前記制御指示で指定された運転モードがマスターモードではない場合には、
    　前記制御手段は、
    　前記制御指示に含まれる波形モデルの周波数を取得し、
    　前記周波数と時間的に同期した波形モデルを生成する、
    　請求項１１に記載の電力ルータ。
  13. 　前記制御手段は、
    　前記制御指示で指定された運転モードが指定電力送受電モード及び自立モードのいずれであるかを判断し、
    　前記制御指示で指定された運転モードが指定電力送受電モードである場合には、
    　前記制御指示に含まれる波形モデルの振幅を取得し、
    　取得した前記振幅を前記波形モデルの振幅として設定し、前記波形モデルを前記起動対象レグの前記電力変換部に設定し、
    　前記制御指示で指定された運転モードが自立モードである場合には、
    　生成した前記波形モデルを前記起動対象レグの前記電力変換部に設定する、
    　請求項１１に記載の電力ルータ。
  14. 　前記制御手段は、
    　前記電力変換部の前記波形モデルを設定した後に、
    　前記開閉器を制御して、前記電力変換部と前記第２の接続端とを接続させ、
    　外部に起動完了を通知する、
    　請求項１２又は１３に記載の電力ルータ。
  15. 　一又は複数の電力ルータと、
    　前記電力ルータが直接的又は間接的に接続される電力系統と、を備え、
    　前記一又は複数の電力ルータのそれぞれは、
    　所定の定格に電圧が維持される直流母線と、
    　第１の接続端が前記直流母線に接続され、第２の接続端が外部接続端子として外部の接続相手に接続され、前記第１の接続端と前記第２の接続端との間で電力を双方向に変換する機能を有する複数の電力変換レグと、
    　前記複数の電力変換レグの運転を制御する制御手段と、を備え、
    　前記制御手段は、
    　前記複数の電力変換レグのうちで停止対象となる停止対象レグの指定が含まれる制御指示に基づいて、前記停止対象レグを停止できるかについて判断を行い、
    　前記停止対象レグを停止できる場合に、前記停止対象レグを停止する、
    　電力ネットワークシステム。
  16. 　所定の定格に電圧が維持される直流母線と、
    　第１の接続端が前記直流母線に接続され、第２の接続端が外部接続端子として外部の接続相手に接続され、前記第１の接続端と前記第２の接続端との間で電力を双方向に変換する機能を有する複数の電力変換レグと、を備える電力ルータにおいて、
    　前記複数の電力変換レグのうちで停止対象となる停止対象レグの指定が含まれる制御指示に基づいて、前記停止対象レグを停止できるかについて判断を行い、
    　前記停止対象レグを停止できる場合に、前記停止対象レグを停止する、
    　電力ルータの運転制御方法。
  17. 　所定の定格に電圧が維持される直流母線と、
    　第１の接続端が前記直流母線に接続され、第２の接続端が外部接続端子として外部の接続相手に接続され、前記第１の接続端と前記第２の接続端との間で電力を双方向に変換する機能を有する複数の電力変換レグと、
    　前記複数の電力変換レグの運転を制御する制御手段を構成するコンピュータと、を備える電力ルータにおいて、
    　前記コンピュータに、
    　前記複数の電力変換レグのうちで停止対象となる停止対象レグの指定が含まれる制御指示に基づいて、前記停止対象レグを停止できるかについて判断を行う処理と、
    　前記停止対象レグを停止できる場合に、前記停止対象レグを停止する処理と、を実行させる、
    　電力ルータの運転制御プログラムが格納された非一時的なコンピュータ可読媒体。
  18. 　一又は複数の電力ルータと、
    　前記電力ルータが直接的又は間接的に接続される電力系統と、
    　前記一又は複数の電力ルータの運転を制御する管理装置を構成するコンピュータと、を備え、
    　前記一又は複数の電力ルータのそれぞれは、
    　所定の定格に電圧が維持される直流母線と、
    　第１の接続端が前記直流母線に接続され、第２の接続端が外部接続端子として外部の接続相手に接続され、前記第１の接続端と前記第２の接続端との間で電力を双方向に変換する機能を有する複数の電力変換レグと、
    　前記複数の電力変換レグの運転を制御する制御手段と、を備え、
    　前記コンピュータに、
    　前記複数の電力変換レグのうちで停止対象となる停止対象レグの指定が含まれる制御指示を、前記一又は複数の電力ルータのいずれかに含まれる起動対象レグに出力する処理を実行させ、
    　前記制御手段は、
    　前記停止対象レグを停止できるかについて判断を行い、
    　前記停止対象レグを停止できる場合に、前記停止対象レグを停止する、
    　管理装置の制御プログラムが格納された非一時的なコンピュータ可読媒体。
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