WO2015151143A1 - 電力系統の制御指令装置 - Google Patents

電力系統の制御指令装置 Download PDF

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Abstract

制御量を算出する制御指令装置と、制御量に基づいて所定の動作を実行する制御装置との間の通信の品質に関わらず、電力系統の電圧を適正範囲内に維持できる制御モデルを作成することを目的とする。本発明は、電力系統の状態値を計測するセンサから送信された計測値に基づいて、前記電力系統を制御する制御装置に対して制御指令を行う電力系統の制御指令装置において、前記センサの計測値を用いて、系統電圧が所定の制御目的を満たすように集中制御量を求める集中制御量計算部と、前記計測値と前記集中制御量を用いて分散制御モデルを作成する分散制御モデル作成部と、前記分散制御モデルに基づいて前記制御装置が制御を行ったときの前記電圧適正範囲の電圧逸脱を判定し、前記電圧逸脱が起こるときに前記分散制御モデルを再作成する分散制御モデル再作成部と、前記再作成された分散制御モデルを前記制御装置に送信する送信部を、備えることを特徴とする。

Description

電力系統の制御指令装置
　本発明は、電力系統の制御を行う電力系統の制御指令装置に関するものである。
　一般に電力系統では、SVR(Step Voltage Regulator：自動電圧調整器)やSVC(Static Var Compensator：無効電力補償装置)等の制御装置によって、電力系統の電圧を制御している。
　特許文献１には、監視制御サーバが一括して電力系統全体の状態を把握し、各制御装置に最適な制御指令を与える、いわゆる集中制御が開示されている。
　特許文献２には、SVRを通過している無効電力を監視し、所定時間以上継続して無効電力を計測した場合、SVCが動作中であると推定し、SVRのタップ切り替え制御を行う技術も開示されている。この技術は、通信を前提としない、いわゆる自律分散制御の技術である。
特開2009-065788号公報 特開2011-217581号公報
　近年、住宅内の調理器具、給湯器、空調機及び照明装置等を電気でまかなう、いわゆるオール電化住宅が普及しつつある。さらに、夜間の安い電気を使って湯を作る電気給湯器、電気自動車等の大容量負荷が普及しつつあり、電力需要の多様化が進んでいる。
　その一方で、太陽光発電、燃料電池、家庭用蓄電池等の分散電源による補助発電が様々なところで行われるようになりつつある。このような状況によって、電力系統の状態、特に配電系統の電圧の変動が大きくなり、これを電気事業法で定められる適正範囲(101±6Vまたは202±20V)に維持することが、困難になってくるものと予想される。
　従来の技術では、SVRやSVC等の制御装置により自端（制御装置が接続されている位置）の電圧変動が適正範囲に抑制される。しかし、SVRやSVCは基本的に単独で動作し、近隣のほかの制御装置と連携動作しない。従って、電力系統に大容量負荷が設けられたり、分散型電源が電力系統に多数接続されたりすると、電力系統の電圧変動を適正範囲内に抑制することが困難になる可能性がある。
　特許文献1に記載の技術は、監視制御サーバと各制御装置との通信環境が安定しており、高速高品質な通信を行うことができる場合に有効である。しかし、例えば、高速高品質の通信環境を利用できない場合、特許文献1に記載の技術では、監視制御サーバから制御装置への制御指令の伝達が遅れることや、制御指令が届かないことが考えられ、これによって電力系統の電圧が適正範囲を逸脱する可能性がある。
　特許文献2に記載の技術は、SVRがSVCの上流側(変電所側)にあって、かつ距離が近いような場合には有効であると考えられる。しかし、そのような構成以外の場合、特許文献2に記載の技術では、計測した無効電力からSVCの動作を推定することは難しく、電力系統の電圧が適正範囲を逸脱する可能性がある。また、同一電力系統にSVCが2台以上接続される場合にも、同様に、SVRで各SVCの動作を推定することは困難と考えられ、電力系統の電圧が適正範囲を逸脱する可能性がある。
　本発明は上記課題に鑑みてなされたもので、その目的は、制御量を算出する制御指令装置と、制御量に基づいて所定の動作を実行する制御装置との間の通信の品質に関わらず、電力系統の電圧を適正範囲内に維持できる制御モデルを作成することにある。
　そこで上記課題を解決する為に本発明は、電力系統の状態値を計測するセンサから送信された計測値に基づいて、前記電力系統を制御する制御装置に対して制御指令を行う電力系統の制御指令装置において、前記センサの計測値を用いて、系統電圧が所定の制御目的を満たすように集中制御量を求める集中制御量計算部と、前記計測値と前記集中制御量を用いて分散制御モデルを作成する分散制御モデル作成部と、前記分散制御モデルに基づいて前記制御装置が制御を行ったときの前記電圧適正範囲の電圧逸脱を判定し、前記電圧逸脱が起こるときに前記分散制御モデルを再作成する分散制御モデル再作成部と、前記再作成された分散制御モデルを前記制御装置に送信する送信部を、備えることを特徴とする。
　本発明によれば、制御装置がセンサ情報から制御量を決定するために用いる分散制御モデルを作成する際に、モデル化誤差に起因する電圧制御誤差を考慮して分散制御モデルを再作成することで、通信の品質に関わらず電圧逸脱を防止し、電力系統の電圧を適正範囲内に維持することができる。
本発明の実施の形態における電力系統制御システムのシステム構成図。 本発明の実施の形態における電力系統制御システムの機能構成図 電力系統ネットワークの概略構成図。 計測値蓄積データの例。 制御指令装置の処理の例を示すフローチャート。 電圧適正範囲の例。 分散制御モデル作成の例。 分散制御モデルの例。 実施例１における分散制御モデル再作成部の構成図。 実施例１における分散制御モデル再作成部の処理の例を示すフローチャート。 実施例１における電圧相違量計算の例。 実施例１における電圧逸脱情報の例。 実施例１における集中制御電圧分布と分散制御電圧分布の例。 実施例１における目標電圧範囲の例。 実施例１における目標電圧範囲設定による集中制御量と分散制御モデルの変化の例。 実施例１における目標電圧範囲設定による集中制御電圧分布と再作成した分散制御モデルを用いた分散制御電圧分布の例。 実施例２における分散制御モデル再作成部の構成図。 実施例２における分散制御モデル再作成部の処理の例を示すフローチャート。 実施例２における分散制御モデル関数形変更部において保持される関数形の例。 実施例２における分散制御モデルの例。 実施例２における分散制御モデル再作成の例。 実施例２における集中制御電圧分布と分散制御電圧分布の例。 実施例３における制御指令装置の処理の例を示すフローチャート。
　以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を説明する。
　図1は制御指令装置１００を含む、電力系統制御システム１のシステム構成例を表す図である。電力系統１０１にはセンサ１０２や制御装置１０４が接続されている。センサ１０２や制御装置１０４は通信回線１０３を介して、制御指令装置１００と繋がっている。制御指令装置１００は入力手段、通信部、ＣＰＵ、ＲＡＭ、データベース、プログラムデータによって構成され、表示装置１０５、記録装置１０６が接続されている。制御装置１０４はコントローラ１０７と制御回路１０８から構成され、コントローラ１０７は入力手段、通信部、ＣＰＵ、ＲＡＭ、データベース、プログラムデータから構成されている。
　制御指令装置１００、及び、コントローラ１０７におけるプログラムデータとデータベースの機能について、図２に示す電力系統制御システム１の機能構成例をもとに説明する。電力系統１０１の電圧、電流等の状態量はセンサ１０２によって計測され、通信回線１０３を通じて計測値２１２として制御指令装置１００に入力される。制御指令装置１００は分散制御モデル２１３を作成し、制御装置１０４へ通信回線１０３を介して分散制御モデル２１３を送信する。制御装置１０４は取得した分散制御モデル２１３に、ローカルに取得した計測値や、通信回線１０３を介してセンサ１０２から取得した計測値を入力することで制御量を求め、電力系統１０１の電圧を制御する。
　制御指令装置１００は、通信回線１０３を介して取得した計測値２１２を記録する計測値データベース２０１と、電力系統の系統情報を記録する系統情報データベース２０２と、電気事業法により定められている電圧適正範囲を記録する電圧適正範囲記憶部２０９と、計測値データベース２０１に記録された計測値蓄積データ、系統情報データベース２０２に記録された系統情報、電圧適正範囲記憶部２０９に記録された電圧適正範囲、に基づいて電力系統の電力状態、特に電圧が、電圧適正範囲を満たすように、電力系統に接続されている制御装置１０４の集中制御量を決定する集中制御量計算部２０３と、集中制御量を記録する集中制御量データベース２０４と、計測値データベース２０１より計測値蓄積データを、集中制御量データベース２０４より集中制御量蓄積データを、取得し、分散制御モデル２１３を作成する分散制御モデル作成部２０５と、分散制御モデル２０５に計測値蓄積データを入力して分散制御量を計算する分散制御量計算部２０６と、分散制御量を記録する分散制御量データベース２０７と、分散制御量で電力系統を制御した場合の電圧分布をシミュレーションし、電圧逸脱の発生の判定を行って、電圧逸脱が発生する場合には分散制御モデル２１３を再作成する分散制御モデル再作成部２０８と、通信回線１０３を通じて分散制御モデル２１３を制御装置１０４に送信する送信部２１４と、から構成され、計測値２１２を入力として分散制御モデル２１３を出力する。ここで系統情報データベース２０２に記録される系統情報とは系統トポロジや回路インピーダンス、系統に接続されている制御装置における容量等の制約条件のことである。また、集中制御量とは、制御指令装置１００が通信回線１０３を介して直接、制御装置１０４を制御できるとした際に指令される制御量を意味し、例えば、計測値から電力系統の電力状態を求め、その電力状態、特に電圧が適正範囲内であることを満たし、電力状態から決まる評価関数を最小化するように決定される。一方、分散制御量とは、コントローラ１０７各々が、自端の計測値や通信回線によって得ることのできる他端の計測値から決定し、制御に用いる制御量を意味する。
　表示装置１０５は集中制御量計算部２０３や、分散制御モデル作成部２０５、分散制御量計算部２０６、分散制御モデル再作成部２０８の処理の過程と結果を画面上に数値あるいはグラフで出力する。
　記録装置１０６は、同様に、集中制御量計算部２０３や、分散制御モデル作成部２０５、分散制御量計算部２０６、分散制御モデル再作成部２０８の処理の過程と結果を、システムログとして記録する。
　制御装置１０４はコントローラ１０７と制御回路１０８から構成される。コントローラ１０７は通信回線１０３を介して制御指令装置１００より取得した分散制御モデル２１３を記憶する分散制御モデル記憶部２１０を備え、さらに自身が接続されているセンサ１０２や、通信回線１０３を介して接続されているセンサ１０２より取得した計測値を分散制御モデル２１３に入力し制御量を計算する制御量出力部２１１を備え、計測値を入力として制御量を出力する。制御回路１０８はコントローラ１０７が出力した制御量に基づいて、電力系統に対してタップの切り替えや無効電力の出力をすることにより電力系統の電圧制御を行う。
　通信回線１０３は制御指令装置１００、制御装置１０４、およびセンサ１０２をつないでおり、各装置は通信回線１０３を用いて相互に、計測値や分散制御モデル等の各種情報を送受信する。通信媒体としては、例えば、電話回線等の公衆回線、ローカル回線、専用通信回線、電力線搬送通信回線等の有線でもよいし、または、携帯電話通信網、PHS、業務用無線、衛星用回線、無線LAN等の無線でもよい。
　図３には、電力系統ネットワーク３００の概略図を示す。電力系統ネットワークは大別して、複数のノード３０１とブランチ３０２から構成されており、ノード３０１は電力系統上に存在する変電所や柱上変圧器、開閉器等に対応する。ブランチ３０２は電力系統上の電力線に対応しており、それぞれ電力線に対応するインピーダンスが設定されている。ノード３０１a～３０１ｆを特に区別しない場合はノード３０１と呼び、ブランチ３０２a～３０２eを特に区別しない場合はブランチ３０２と呼ぶ。
　例えば、ノード３０１aは、変電所であり、そこにはセンサ１０２ａと制御装置１０４ａが接続されている。ノード３０１bは柱上変圧器が設置されている電柱であり、柱上変圧器を介して低圧需要家が接続されており、センサ１０２ｂが設置されている。ノード３０１cは高圧需要家が接続されている電柱であり、そこにはセンサ１０２ｃが接続されている。ノード３０１dは分散電源が接続されている電柱であり、センサ１０２ｄが設置されている。ノード３０１eは開閉器であり、センサ１０２が接続されている。ノード３０１fは柱上変圧器を介して低圧需要家が接続されている電柱であり、そこにはセンサ１０２ｆと制御装置１０４ｂが接続されている。図３に示す例では全てのノード３０１にセンサ１０２が設置されているが、センサ１０２の無いノード３０１が存在しても良い。
　図４には、センサ１０２が電力系統より計測し、通信回線を通して制御指令装置１００に送信し、計測値データベース２０１に蓄積される計測値蓄積データの例を示す。このように、各センサ１０２に対応したノード番号が決まっており、計測値２１２を取得した日時と、計測値２１２として有効電力や無効電力といった状態量が計測値データベース２０１に蓄積されていく。計測値２１２としてデータベースに蓄積される状態量は、有効電力や無効電力以外にも、電圧や電流、力率等でも良い。この時、制御指令装置１００が状態推定機能を備えている場合には、計測値２１２を用いてセンサの無いノードの状態量を推定できるので、この推定した状態量を計測値データベース２０１に計測値蓄積データとして保存しても良い。この計測値蓄積データを用いて、制御指令装置１００は分散制御モデル２１３を作成し、制御装置１０４へと送信する。
　図５は制御指令装置１００が計測値２１２を取得し、分散制御モデル２１３を作成、送信するまでの処理の例をフローチャートとして図示したものである。
　まず、ステップＳ５０１で、制御指令装置１００は通信回線１０３を介してセンサ１０２より計測値２１２を収集する。
　次に、ステップＳ５０２で、計測値を取得できたかを判定する。計測値を取得できた（Ｙ）場合にはステップＳ５０３へ進む。計測値を取得できなかった（Ｎ）場合にはステップＳ５０１へ戻る。
　次に、ステップＳ５０３で、計測値２１２は計測値データベース２０１へ保存される。
　次に、ステップＳ５０４で、集中制御量計算部２０３が電圧適正範囲、計測値、系統情報をもとに集中制御量を計算し、集中制御量データベース２０４へ保存する。電圧適正範囲は図６に示すように、それぞれのノード３０１における電圧が収まっている必要のある電圧の範囲であり、日本の場合だと、電気事業法によって定められている低圧系統における電圧範囲から換算し決定される。海外の場合だと直接高圧配電系統における電圧範囲が定められている場合もあり、その場合はその定められている範囲となる。系統情報は、前述の通り、系統トポロジや回路インピーダンス、系統に接続されている制御装置の制約条件である。制御装置の制約条件は、例えばＳＶＣや蓄電池であればその容量であったり、ＬＲＴやＳＶＲであればそのタップ比となる。これら、電圧適正範囲や制御装置の制約条件を満たすように、計測値と系統情報から電力系統の状態を計算しながら、集中制御量を決定する。このとき、例えば、電力系統を流れる潮流によって発生する損失を評価関数として使用し、その評価関数を最小化するように、各制御装置の集中制御量を計算する。評価関数を最小化する解法には、山登り方、二次計画法、タブーサーチ等様々なものがあるが、評価関数の性質および制御量の性質等に応じて、適当な手法を用いればよい。
　次に、ステップＳ５０５で、分散制御モデル作成部２０５が計測値データベース２０１より計測値蓄積データを、集中制御量データベース２０４より集中制御量蓄積データを取得し、分散制御モデルを作成する。分散制御モデルの作成手法についての詳細は後述する。
　次に、ステップＳ５０６で、分散制御量計算部２０６が分散制御モデルに計測値蓄積データを入力して分散制御量を計算し、分散制御量データベース２０７へ保存する。
　ステップＳ５０７以降の処理は分散制御モデル再作成部２０８における処理である。
　ステップＳ５０７で、分散制御モデル再作成部２０８が、分散制御量を用いて電力系統を制御した場合の電圧分布をシミュレーションし、表示装置１０５と記録装置１０６へ出力する。　　
　次に、ステップＳ５０８で、ステップＳ５０７でシミュレーションした電圧分布において電圧逸脱が発生している（Ｙ）場合にはステップＳ５０９へ進む。電圧逸脱が発生していない（Ｎ）場合にはステップＳ５１０へ進む。
　ステップＳ５１０へ進んだ場合には、送信部２１４が分散制御モデル２１３を各制御装置１０４へ送信する。
　ステップＳ５０９へ進んだ場合には、分散制御モデル再作成部２０８が分散制御モデルを再作成し、ステップＳ５０６へ戻る。
　図６では、電圧適正範囲を例示しているもので、各ノードにおけるノード番号と電圧上下限値を表している。
　図７では、分散制御モデル作成部２０５における分散制御モデルの作成例を示す。分散制御モデルの作成にあたって、計測値データベース２０１より計測値蓄積データを、集中制御量データベース２０４より集中制御量蓄積データを読み込み、計測値蓄積データを説明変数、集中制御量蓄積データを被説明変数として回帰分析を行う。回帰分析する際に使用する関数は、線形関数でもよいし、非線形関数でもよいが、例えば線形関数で回帰分析する場合には数１のようになる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　ここで、Fiはi番目の制御装置の制御量、すなわち、SVRであればタップ比であり、SVCであれば出力する無効電力を表している。PkやQkはi番目の制御装置が計測することのできるノードkにおける有効電力と無効電力を表している。Aik、Bik、Ciは回帰分析によって決定される回帰係数である。また、Miはi番目の制御装置が計測することのできるノードの集合である。このようにして、回帰係数Aik、Bik、Ciを求めており、この場合、分散制御モデルとは数式１に示される関数形と、回帰分析によって求められた回帰係数Aik、Bik、Ciを意味する。回帰分析による回帰係数の決定についてグラフ化したものが図７である。実際には、数式１に示すように、分散制御モデルは多次元空間上に張られる超平面であるが、簡単のために１断面を取り出して図示した。図のように、回帰分析によって、蓄積データの集合からの距離が最小となるように回帰係数は決定され、このようにして決定された回帰係数は分散制御モデルとして出力される。図８に出力される分散制御モデルの例を示す。このように制御装置毎に、計測ノード番号と回帰分析によって得られた回帰係数と定数項が出力される。
　図９は、分散制御モデルの再作成を、目標電圧範囲を設定することにより行う分散制御モデル再作成部２０８を示す構成図の例である。
　分散制御モデル再作成部２０８は、計測値データベース２０１より計測値蓄積データを、系統情報データベース２０２より系統情報を、分散制御量データベース２０７より分散制御量蓄積データを入力し、分散制御量蓄積データを制御に適用した場合の電圧分布である分散制御電圧分布を計算し、電圧逸脱の有無を判定する分散制御電圧シミュレーション部９０１と、計測値データベース２０１より計測値蓄積データを、系統情報データベース２０２より系統情報を、集中制御量データベース２０４より集中制御量蓄積データを入力し、集中制御量蓄積データを制御に適用した場合の電圧分布である集中制御電圧分布を計算する集中制御電圧シミュレーション部９０２と、分散制御電圧シミュレーション部９０１より求まる複数時間断面における電圧分布と、集中制御電圧シミュレーション部９０２より求まる複数時間断面における電圧分布との各時間断面におけるノード毎の電圧相違量を計算する電圧相違量計算部９０３と、電圧相違量と電圧適正範囲に基づいて目標電圧範囲を設定する目標電圧範囲設定部９０４と、目標電圧範囲を記録する目標電圧範囲記憶部９０８と、目標電圧範囲を満たすように計測値と系統情報より更新集中制御量を計算する更新集中制御量計算部９０５と、前記更新集中制御量を記録する更新集中制御量データベース９０６と、計測値蓄積データと更新集中制御量蓄積データより更新分散制御モデルを作成する分散制御モデル更新部９０７から構成され、更新分散制御モデルを出力する。
　図１０は、分散制御モデル再作成部２０８の処理を具体化し、制御指令装置１００の処理をフローチャートとして図示したものである。
　まず、ステップＳ５０１で、制御指令装置１００は通信回線１０３を介してセンサ１０２より計測値２１２を収集する。
　次に、ステップＳ５０２で、計測値を取得できたかを判定する。計測値を取得できた（Ｙ）場合にはステップＳ５０３へ進む。計測値を取得できなかった（Ｎ）場合にはステップＳ５０１へ戻る。
　次に、ステップＳ５０３で、計測値２１２は計測値データベース２０１へ保存される。
　次に、ステップＳ５０４で、集中制御量計算部２０３が電圧適正範囲、計測値、系統情報をもとに集中制御量を計算し、集中制御量データベース２０４へ保存する。
　次に、ステップＳ５０５で、分散制御モデル作成部２０５が計測値データベース２０１より計測値蓄積データを、集中制御量データベース２０４より集中制御量蓄積データを取得し、分散制御モデルを作成する。
　次に、ステップＳ５０６で、分散制御量計算部２０６が分散制御モデルに計測値蓄積データを入力して分散制御量を計算し、分散制御量データベース２０７へ保存する。
　ステップＳ５０７では、分散制御モデル再作成部２０８が、分散制御量を用いて電力系統を制御した場合の電圧分布をシミュレーションし、表示装置１０５と記録装置１０６へ出力する。　　
　次に、ステップＳ５０８で、ステップＳ５０７でシミュレーションした電圧分布において電圧逸脱が発生している（Ｙ）場合にはステップＳ１００１へ進む。電圧逸脱が発生していない（Ｎ）場合にはステップＳ５１０へ進む。
　ステップＳ５１０へ進んだ場合には、送信部２１４が分散制御モデル２１３を各制御装置１０４へ送信する。
　ステップＳ１００１では、集中制御電圧シミュレーション部９０２が系統情報データベース２０２より系統情報を、計測値データベース２０１より計測値蓄積データを、集中制御量データベース２０４より集中制御量蓄積データを入力し、集中制御量蓄積データを制御に適用した場合の電圧分布である集中制御電圧分布を計算する。
　次に、ステップＳ１００２で、分散制御電圧分布と集中制御電圧分布の電圧相違量を計算し、さらに、分散制御量蓄積データを制御に適用した場合の電圧分布において電圧逸脱が発生している時刻とノードを電圧逸脱情報として求める。図１１に、電圧相違量計算部９０３によって計算される電圧分布相違量の例を示す。このように、分散制御量蓄積データを制御に適用した場合の電圧分布から集中制御量蓄積データを制御に適用した場合の電圧分布を、各時刻断面におけるノード毎に差し引いたものが電圧相違量となる。電圧逸脱情報と電圧相違量は記録装置１０６にて記録されるとともに、表示装置１０５にて数値またはグラフとして表示される。また、図１２には電圧逸脱情報の例を示す。図１１に示す電圧分布の例では、２０１２／１２／１０の１５：３０においてノード３０１ｆが逸脱しているため、２０１２／１２／１０の１５：３０でノード３０１ｆの値が０から１に変わっており電圧逸脱フラグが立っている。図１３には、２０１２／１２／１０の１５：３０の電圧分布を図示するが、例えば、表示装置１０５では図１３に示すようなグラフを表示しても良い。
　次に、ステップＳ１００３で、目標電圧範囲設定部９０４は電圧相違量計算部９０３より電圧逸脱情報と電圧相違量を、電圧適正範囲記憶部２０９より電圧適正範囲を取得し、電圧逸脱フラグの立っているノード番号における電圧適正範囲から電圧相違量を差し引いて目標電圧範囲を設定する。具体的には、電圧相違量が正の場合は、電圧適正範囲の上限から電圧相違量を差し引き、電圧相違量が負の場合は、電圧適正範囲の下限に電圧相違量の絶対値を加える。例えば、ノード３０１ｆにおける電圧適正範囲が６４５０Ｖ～６７５０Ｖの場合を考える。分散制御量蓄積データを制御に適用した場合の電圧分布においてノード３０１ｆで電圧逸脱が発生していた場合に、ノード３０１ｆにおける電圧相違量が５０Ｖであった場合は、ノード３０１ｆにおける目標電圧範囲は６４５０Ｖ～６７００Ｖと設定される。逆に、ノード３０１ｆにおける電圧相違量が－５０Ｖであった場合、ノード３０１ｆにおける目標電圧範囲は６５００～６７５０Ｖと設定される。設定された目標電圧範囲は目標電圧範囲記憶部９０８と記録装置１０６にて記録されるとともに、表示装置１０５にて数値またはグラフとして表示される。図１４に目標電圧範囲の例を示す。
　次に、ステップＳ１００４で、更新集中制御量計算部９０５は系統情報データベース２０２より系統情報を、計測値データベース２０１より計測値蓄積データを、目標電圧範囲記憶部９０８より目標電圧範囲を取得し、目標電圧範囲を満たすように更新集中制御量を求め、更新集中制御量データベース９０６に記録する。更新集中制御量計算部９０５で実行される計算は集中制御量計算部２０３で実行される計算と同様である。
　次に、ステップＳ１００５で、分散制御モデル更新部９０７は計測値データベース２０１より計測値蓄積データを、更新集中制御量データベース９０６より更新集中制御量蓄積データを取得し、分散制御モデル作成部２０５と同様に分散制御モデルを計算する。
　図１５に、分散制御モデル再作成部２０８において、目標電圧範囲を設定してから分散制御モデルを更新することによる分散制御モデルの変化の例を示す。例として、目標電圧範囲の下限が電圧適正範囲の下限よりも５０Ｖ高く設定された場合を示す。分散制御モデルは多次元空間上に張られる超平面であるが、簡単のために１断面のみ取り出して図示した。横軸は計測値、縦軸は制御量である。電圧適正範囲に基づいて計算された集中制御量は白抜きの円でプロットされており、新たに設定された目標電圧範囲に基づいて計算された更新集中制御量は黒塗りの三角でプロットされている。このように、目標電圧範囲の下限を電圧適正範囲に比べて高く設定したことにより、目標電圧範囲に基づいて決定された更新集中制御量は、電圧適正範囲に基づいて決定された集中制御量よりも高くなる傾向を示す。そして、目標電圧範囲に基づいて決定された集中制御量に対して回帰分析を行うことで、再作成した更新分散制御モデルも、再作成前の分散制御モデルより多く制御量を出力する傾向を示すことになる。
　図１６に、目標電圧範囲に基づいて決定した更新集中制御量で制御した場合の電圧分布である更新集中制御電圧分布と、再作成した更新分散制御モデルによって求められる更新分散制御量で制御した場合の電圧分布である更新分散制御電圧分布の例を示す。このように、目標電圧範囲を設定したことにより、その目標電圧範囲に収まるように更新集中制御量は決定され、更新集中制御電圧分布は目標電圧範囲内に収まる。一方、更新分散制御電圧分布は目標電圧範囲内には収まっていないノードがあるものの、分散制御モデルの再作成によって分散制御量が上方修正され、その結果、電圧分布が上方修正されるため、電圧適正範囲内に収まり、電圧逸脱は生じない。
　実施例２では、分散制御モデル再作成部２０８が分散制御モデルの更新を目標電圧範囲の設定によって行うのではなく、回帰分析に用いる関数形を変更することにより行う場合の例について説明する。実施例２における電力系統制御システムの機能構成図は図２と同じである。図２の電力系統１０１、センサ１０２、通信回線１０３と、制御指令装置１００における計測値データベース２０１、系統情報データベース２０２、集中制御量計算部２０３、集中制御量データベース２０４、分散制御モデル作成部２０５、分散制御量データベース２０７、送信部２１４と、制御装置１０４における制御回路１０８は実施例１と同一だが、分散制御量計算部２０６と分散制御モデル再作成部２０８、コントローラ２０７の機能が異なる。以下ではまず、分散制御モデル再作成部２０８の機能を説明する。
　図１７は実施例２における分散制御モデル再作成部２０８の構成図の例である。
分散制御モデル再作成部２０８は実施例１と同一の分散制御電圧シミュレーション部９０１と、分散制御モデルの関数形を変更して分散制御モデルを更新する分散制御モデル関数形更新部１７０１と、決定係数記憶部１７０２と、回帰係数記憶部１７０３から構成され、分散制御モデルを出力する。ここで、分散制御モデル関数形更新部１７０１は内部に回帰分析で用いるための複数の関数形を保持している。
　図１８に実施例２における分散制御モデル再作成部２０８の処理を具体化して、制御指令装置１００の処理のフローチャートとして示す。
　まず、ステップＳ５０１で、制御指令装置１００は通信回線１０３を介してセンサ１０２より計測値２１２を収集する。
　次に、ステップＳ５０２で、計測値を取得できたかを判定する。計測値を取得できた（Ｙ）場合にはステップＳ５０３へ進む。計測値を取得できなかった（Ｎ）場合にはステップＳ５０１へ戻る。
　次に、ステップＳ５０３で、計測値２１２は計測値データベース２０１へ保存される。
　次に、ステップＳ５０４で、集中制御量計算部２０３が電圧適正範囲、計測値、系統情報をもとに集中制御量を計算し、集中制御量データベース２０４へ保存する。
　次に、ステップＳ５０５で、分散制御モデル作成部２０５が計測値データベース２０１より計測値蓄積データを、集中制御量データベース２０４より集中制御量蓄積データを取得し、分散制御モデルを作成する。
　次に、ステップＳ５０６で、分散制御量計算部２０６が分散制御モデルに計測値蓄積データを入力して分散制御量を計算し、分散制御量データベース２０７へ保存する。
　ステップＳ５０７では、分散制御モデル再作成部２０８が、分散制御量を用いて電力系統を制御した場合の電圧分布をシミュレーションし、表示装置１０５と記録装置１０６へ出力する。　　
　次に、ステップＳ５０８で、ステップＳ５０７でシミュレーションした電圧分布において電圧逸脱が発生している（Ｙ）場合にはステップＳ１８０１へ進む。電圧逸脱が発生していない（Ｎ）場合にはステップＳ５１０へ進む。
　ステップＳ５１０へ進んだ場合には、送信部２１４が分散制御モデル２１３を各制御装置１０４へ送信する。
　ステップＳ１８０１では、分散制御モデル関数形変更部１７０１が決定係数記憶部１７０２から決定係数を読み込み、決定係数が計算済みか判定する。ステップＳ５０１における計測値取得後において、初回のステップＳ１８０１の処理の場合には、決定係数としてNULLや０が保存されているため、決定係数が計算されていない（Ｎ）ことがわかるので、ステップＳ１８０２へ進む。決定係数として、０以外の数値が保存されている場合は、決定係数が計算済み（Ｙ）として、ステップＳ１８０３へ進む。
　ステップＳ１８０２では、分散制御モデル関数形変更部１７０１が、保持している関数形それぞれを用いて回帰分析を行い、決定係数、及び、回帰係数を求め、それぞれ、決定係数記憶部１７０２と回帰係数記憶部１７０３へ保存する。
　ステップＳ１８０３では、分散制御モデル関数形変更部１７０１が決定係数記憶部１７０２より決定係数を取得し、最も決定係数が大きい関数形を選択し、その関数形に対応する回帰係数を回帰係数記憶部１７０３より読み込む。この時、選択した関数形に対して決定係数記憶部１７０２内のデータ内に読み出しフラグを立てておく。
　ステップＳ１８０４では、ステップＳ１８０３で選択した関数形における回帰係数と関数番号によって分散制御モデルを更新する。関数番号とは、図１９に示すように、例えば一次関数は１、二次関数は２といったように、関数形それぞれに対応するよう設定された番号である。
　その後、ステップＳ５０６へ戻り、ステップＳ５０８で再び電圧逸脱判定が行われる。電圧逸脱判定の結果、電圧逸脱が発生している（Ｙ）場合には、ステップＳ１８０１に進むが、初回の処理で決定係数は計算済みのため、Ｓ１８０３へ進む。
　ステップＳ１８０３では、読み出しフラグの立っていない関数形の中から、最も決定係数が大きい関数形を選択し、その関数形に対応する回帰係数を回帰係数記憶部１７０３より読み込む。この時、選択した関数形に対しても、決定係数記憶部１７０２内のデータ内に読み出しフラグを立てておく。
　そして、ステップＳ１８０４で分散制御モデルを更新し、ステップＳ５０６へと戻る。
　ステップＳ５０８における電圧逸脱判定において、分散制御電圧分布が電圧適正範囲に対して電圧逸脱していない（Ｎ）場合、ステップＳ５１０へ進むが、この時、決定係数記憶部１７０２内のデータは初期化される。このようにＳ１７０３における決定係数に基づく関数形の選択と、Ｓ５０８における当該関数に対する電圧逸脱判定をループ処理として実施することで、電圧逸脱しない関数形のうち決定係数の大きな関数を効率良く選択することができる。
　図２０には、ステップＳ８０４で出力される分散制御モデルの例を示す。この例によると、制御装置１０４ａへの分散制御モデルは関数番号が１であり一次関数、制御装置１０４ｂへの分散制御モデルは関数番号が２であり二次関数となる。
　一方、実施例２における分散制御量計算部２０６は、図１９に示すような分散制御モデル関数形変更部１７０１が保持している関数形と同じものを保持しており、制御指令装置１００より取得した分散制御モデルに付与されている関数番号に対応する関数形を当てはめ分散制御量の計算を行う。また、コントローラ１０７も分散制御量計算部２０６と同様の機能を有している。
　例としてここでは、分散制御モデルの関数形として一次関数、二次関数を考えたが、三次関数、四次関数等のほかの関数形でもよい。
　図２１に分散制御モデルの関数形の更新の例をグラフとして図示する。ここでもまた、多次元空間の中から１断面のみを取り出した。例として図のように、計測値に対して集中制御量が分布している場合を考える。分散制御モデルが一次関数の場合、元のデータ点から乖離している部分が生じてしまっているのに対し、分散制御モデルを二次関数として作成した場合、更新分散制御モデルが元のデータをよく表現できており、モデル化による誤差が減少することがわかる。
　図２２に分散制御モデルの関数形を更新することによる電圧制御への効果の例を示す。黒塗りの円が集中制御電圧分布、白抜きの四角が再作成前の分散制御モデルを制御に適用した場合の分散制御電圧分布、黒塗りの四角が再作成後の更新分散制御モデルを制御に適用した場合の更新分散制御電圧分布となる。図２１で示したように、再作成前の分散制御モデルを制御に適用した場合の電圧分布は、集中制御電圧分布からの乖離が大きく、電圧逸脱が発生しているのに対し、関数形を適切に選ぶことで、モデル化による誤差を抑制することができるため、再作成後の分散制御電圧分布は集中制御電圧分布からの乖離が小さく、電圧逸脱が生じない。
　本実施例では、実施例１と実施例２の組み合わせにより、目標電圧範囲の設定により電圧逸脱が解消されない場合に、回帰分析に用いる関数形を変更して分散制御モデルを再作成する分散制御モデル再作成部２０８の例を説明する。
　図２３に実施例３における分散制御モデル再作成部２０８の処理の例を具体化し、制御指令装置１００の処理のフローチャートとして示す。
　まず、ステップＳ５０１で、制御指令装置１００は通信回線１０３を介してセンサ１０２より計測値２１２を収集する。
　次に、ステップＳ５０２で、計測値を取得できたかを判定する。計測値を取得できた（Ｙ）場合にはステップＳ５０３へ進む。計測値を取得できなかった（Ｎ）場合にはステップＳ５０１へ戻る。
　次に、ステップＳ５０３で、計測値２１２は計測値データベース２０１へ保存される。
　次に、ステップＳ５０４で、集中制御量計算部２０３が電圧適正範囲、計測値、系統情報をもとに集中制御量を計算し、集中制御量データベース２０４へ保存する。
　次に、ステップＳ５０５で、分散制御モデル作成部２０５が計測値データベース２０１より計測値蓄積データを、集中制御量データベース２０４より集中制御量蓄積データを取得し、分散制御モデルを作成する。
　次に、ステップＳ５０６で、分散制御量計算部２０６が分散制御モデルに計測値蓄積データを入力して分散制御量を計算し、分散制御量データベース２０７へ保存する。
　ステップＳ５０７では、分散制御モデル再作成部２０８が、分散制御量を用いて電力系統を制御した場合の電圧分布をシミュレーションし、表示装置１０５と記録装置１０６へ出力する。　　
　次に、ステップＳ５０８で、ステップＳ５０７でシミュレーションした電圧分布において電圧逸脱が発生している（Ｙ）場合にはステップＳ２３０１へ進む。電圧逸脱が発生していない（Ｎ）場合にはステップＳ５１０へ進む。
　ステップＳ５１０へ進んだ場合には、送信部２１４が分散制御モデル２１３を各制御装置１０４へ送信する。
　ステップＳ２３０１では、分散制御電圧シミュレーション部９０１がＳ５０８の電圧逸脱判定でＹＥＳとなった回数をカウントする。
　ステップＳ２３０２では、カウントした回数を判定し、事前に設定した上限に達した場合（Ｙ）はステップＳ１８０１に進み、上限に達していない場合（Ｎ）はステップＳ１００１へ進む。
　ステップＳ１００１では、集中制御電圧シミュレーション部９０２が系統情報データベース２０２より系統情報を、計測値データベース２０１より計測値蓄積データを、集中制御量データベース２０４より集中制御量蓄積データを入力し、集中制御量蓄積データを制御に適用した場合の電圧分布である集中制御電圧分布を計算する。
　次に、ステップＳ１００２で、分散制御電圧分布と集中制御電圧分布の電圧相違量を計算し、さらに、分散制御量蓄積データを制御に適用した場合の電圧分布において電圧逸脱が発生している時刻とノードを電圧逸脱情報として求める。
　次に、ステップＳ１００３で、目標電圧範囲設定部９０４は電圧相違量計算部９０３より電圧逸脱情報と電圧相違量を、電圧適正範囲記憶部２０９より電圧適正範囲を取得し、電圧逸脱フラグの立っているノード番号における電圧適正範囲から電圧相違量を差し引いて目標電圧範囲を設定する。
　次に、ステップＳ１００４で、更新集中制御量計算部９０５は系統情報データベース２０２より系統情報を、計測値データベース２０１より計測値蓄積データを、目標電圧範囲記憶部９０８より目標電圧範囲を取得し、目標電圧範囲を満たすように更新集中制御量を求め、更新集中制御量データベース９０６に記録する。
　次に、ステップＳ１００５で、分散制御モデル更新部９０７は計測値データベース２０１より計測値蓄積データを、更新集中制御量データベース９０６より更新集中制御量蓄積データを取得し、分散制御モデル作成部２０５と同様に分散制御モデルを計算する。
　ステップＳ１８０１では、分散制御モデル関数形変更部１７０１が決定係数記憶部１７０２から決定係数を読み込み、決定係数が計算済みか判定する。ステップＳ５０１における計測値取得後において、初回のステップＳ１８０１の処理の場合には、決定係数としてNULLや０が保存されているため、決定係数が計算されていない（Ｎ）ことがわかるので、ステップＳ１８０２へ進む。決定係数として、０以外の数値が保存されている場合は、決定係数が計算済み（Ｙ）として、ステップＳ１８０３へ進む。
　ステップＳ１８０２では、分散制御モデル関数形変更部１７０１が、保持している関数形それぞれを用いて回帰分析を行い、決定係数、及び、回帰係数を求め、それぞれ、決定係数記憶部１７０２と回帰係数記憶部１７０３へ保存する。
　ステップＳ１８０３では、分散制御モデル関数形変更部１７０１が決定係数記憶部１７０２より決定係数を取得し、最も決定係数が大きい関数形を選択し、その関数形に対応する回帰係数を回帰係数記憶部１７０３より読み込む。この時、選択した関数形に対して決定係数記憶部１７０２内のデータ内に読み出しフラグを立てておく。
　ステップＳ１８０４では、ステップＳ１８０３で選択した関数形における回帰係数と関数番号によって分散制御モデルを更新する。関数番号とは、図１９に示すように、例えば一次関数は１、二次関数は２といったように、関数形それぞれに対応するよう設定された番号である。
　その後、ステップＳ５０６へ戻り、ステップＳ５０８で再び電圧逸脱判定が行われる。電圧逸脱判定の結果、電圧逸脱が発生している（Ｙ）場合には、ステップＳ１８０１に進むが、初回の処理で決定係数は計算済みのため、Ｓ１８０３へ進む。
　ステップＳ１８０３では、読み出しフラグの立っていない関数形の中から、最も決定係数が大きい関数形を選択し、その関数形に対応する回帰係数を回帰係数記憶部１７０３より読み込む。この時、選択した関数形に対しても、決定係数記憶部１７０２内のデータ内に読み出しフラグを立てておく。
　そして、ステップＳ１８０４で分散制御モデルを更新し、ステップＳ５０６へと戻る。
　ステップＳ５０８における電圧逸脱判定において、分散制御電圧分布が電圧適正範囲に対して電圧逸脱していない（Ｎ）場合、ステップＳ５１０へ進むが、この時、決定係数記憶部１７０２内のデータ、および回数カウントは初期化される。
　これによって、目標電圧範囲の設定により電圧逸脱が解消されない場合には、回帰分析に用いる関数形を変更して分散制御モデルを再作成することで、電圧逸脱を解消できる。
　また、通信回線１０３が無い場合でも、センサ１０２がそれぞれ計測値を記憶する記憶装置を保持していれば本発明を実施することができる。これらのセンサ１０２の記憶装置によって保持された計測値を、人間が定期的に収集に行き、計測値データベース１０５へ入力する。制御指令装置１００内での処理は、実施例１～３に示したものと同様であるが、通信回線を通して分散制御モデルを制御装置１０４へ送信することができないため、こちらも人間が制御装置１０４における分散制御モデルのアップデートを定期的に行う。実施例１、２も同様に人手を介して実施できる。
１００　制御指令装置
１０１　電力系統
１０２　センサ
１０３　通信回線
１０４　制御装置
１０５　表示装置
１０６　記録装置
１０７　コントローラ
１０８　制御回路　
２０１　計測値データベース
２０２　系統情報データベース
２０３　集中制御量計算部
２０４　集中制御量データベース
２０５　分散制御モデル作成部
２０６　分散制御量計算部
２０７　分散制御量データベース
２０８　分散制御モデル再作成部
２０９　電圧適正範囲記憶部
２１０　分散制御モデル記憶部
２１１　制御量出力部
２１２　計測値
２１３　分散制御モデル
２１４　送信部
３００　電力系統ネットワーク
３０１　ノード
３０２　ブランチ
９０１　分散制御電圧シミュレーション部
９０２　集中制御電圧シミュレーション部
９０３　電圧相違量計算部
９０４　目標電圧範囲設定部
９０５　更新集中制御量計算部
９０６　更新集中制御量データベース
９０７　分散制御モデル更新部
１７０１　分散制御モデル関数形変更部
１７０２　決定係数記憶部
１７０３　回帰係数記憶部

Claims (9)

  1. 　電力系統の状態値を計測するセンサから送信された計測値に基づいて、前記電力系統を制御する制御装置に対して制御指令を行う電力系統の制御指令装置において、
    　前記センサの計測値を用いて、系統電圧が所定の制御目的を満たすように集中制御量を求める集中制御量計算部と、
    　前記計測値と前記集中制御量を用いて分散制御モデルを作成する分散制御モデル作成部と、
    　前記分散制御モデルに基づいて前記制御装置が制御を行ったときの前記電圧適正範囲の電圧逸脱を判定し、前記電圧逸脱が起こるときに前記分散制御モデルを再作成する分散制御モデル再作成部と、
    　前記再作成された分散制御モデルを前記制御装置に送信する送信部を、
    　備えることを特徴とする電力系統の制御指令装置。
  2. 　請求項１に記載の制御指令装置において、
    　前記分散制御モデルとは、前記計測値と前記集中制御量を入力とした線形回帰により決定される回帰係数であることを特徴とする電力系統の制御指令装置。
  3. 　請求項１に記載の制御指令装置において、
    　前記分散制御モデルとは、前記計測値と前記集中制御量を入力とした非線形回帰により決定される回帰係数と関数形であることを特徴とする電力系統の制御指令装置。
  4. 　請求項１に記載の電力系統の制御指令装置において、
    　前記制御目的とは、系統電圧を所定範囲内に収めること、
    　を特徴とする電力系統の制御指令装置。
  5. 　請求項１に記載の電力系統の制御指令装置において、
    　前記制御目的とは、系統電圧を所定の目標値に近づけること、
    　を特徴とする電力系統の制御指令装置。
  6. 　請求項１に記載の電力系統の制御指令装置において、
    　前記分散制御モデル再作成部は、前記集中制御量に基づいて前記制御装置を制御した場合と、前記分散制御モデルに基づいて前記制御装置を制御した場合における電圧差に基づいて、更新集中制御量を求め、前記計測値と前記更新集中制御量を用いて分散制御モデルを再作成すること、
    　を特徴とする電力系統の制御指令装置。
  7. 　請求項１に記載の電力系統の制御指令装置において、
    　前記分散制御モデル再作成部は、前記計測値と前記集中制御量を用いて、前記分散制御モデル作成部で用いた関数形とは異なる関数形に基づいて、分散制御モデルを再作成すること、
    　を特徴とする電力系統の制御指令装置。
  8. 　請求項１に記載の電力系統の制御指令装置において、
    　前記分散制御モデルと、前記再作成した分散制御モデルを、記録媒体に出力する記録装置をさらに備えること、
    　を特徴とする電力系統の制御指令装置。
  9. 　電力系統の状態値を計測するセンサから送信された計測値に基づいて、前記電力系統を制御する制御装置に対して制御指令を行う電力系統の制御指令方法において、
    　前記センサの計測値を用いて、系統電圧が所定の制御目的を満たすように集中制御量を求め、
    　前記計測値と前記集中制御量を用いて分散制御モデルを作成し、
    　前記分散制御モデルに基づいて前記制御装置が制御を行ったときの前記電圧適正範囲の電圧逸脱を判定し、前記電圧逸脱が起こるときに前記分散制御モデルを再作成し、
    　前記再作成された分散制御モデルを前記制御装置に送信すること
    　を特徴とする電力系統の制御指令方法。
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