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1. (WO2017145461) DISPOSITIF DE DÉTECTION D'ÉTAT DE TRAJET DE TRANSMISSION D'ÉNERGIE, SYSTÈME DE DÉTECTION D'ÉTAT DE TRAJET DE TRANSMISSION D'ÉNERGIE, PROCÉDÉ DE DÉTECTION D'ÉTAT DE TRAJET DE TRANSMISSION D'ÉNERGIE, PROGRAMME DE DÉTECTION D'ÉTAT DE TRAJET DE TRANSMISSION D'ÉNERGIE, ET DISPOSITIF DE CONVERSION D'ÉNERGIE
Document

明 細 書

発明の名称 送電ルート状態検出装置、送電ルート状態検出システム、送電ルート状態検出方法、送電ルート状態検出プログラム、および電力変換装置

技術分野

0001  

背景技術

0002  

先行技術文献

特許文献

0003  

発明の概要

0004   0005   0006   0007   0008   0009   0010   0011   0012   0013   0014   0015   0016   0017   0018   0019  

発明の効果

0020  

図面の簡単な説明

0021  

発明を実施するための形態

0022   0023   0024   0025   0026   0027   0028   0029   0030   0031   0032   0033   0034   0035   0036   0037   0038   0039   0040   0041   0042   0043   0044   0045   0046   0047   0048   0049   0050   0051   0052   0053   0054   0055   0056   0057   0058   0059   0060   0061   0062   0063   0064   0065   0066   0067   0068   0069   0070   0071   0072   0073   0074   0075   0076   0077  

産業上の利用可能性

0078  

符号の説明

0079  

請求の範囲

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11   12   13  

図面

1   2   3   4   5   6   7   8   9  

明 細 書

発明の名称 : 送電ルート状態検出装置、送電ルート状態検出システム、送電ルート状態検出方法、送電ルート状態検出プログラム、および電力変換装置

技術分野

[0001]
 本発明は、送電ルート状態検出装置、送電ルート状態検出システム、送電ルート状態検出方法、送電ルート状態検出プログラム、および電力変換装置に関する。

背景技術

[0002]
 近年、再生可能エネルギーを利用して発電する発電電力装置(例えば、太陽光発電装置)が活用されている。わが国においては、余剰電力買い取り制度が制定されているため、太陽光発電装置や風力発電装置等で発電された電力を電力会社に売ることができる。
 また、発電された電力を電力会社に売るだけでなく、不特定の需要家に売電するシステムが提案されている(例えば、特許文献1参照。)。

先行技術文献

特許文献

[0003]
特許文献1 : 特開2011-142771号公報

発明の概要

[0004]
 しかしながら、上記特許文献1には、送電ルートに不具合が存在する場合や盗電されている場合に、それらを検出することができない。
 特に、メッシュ型電力網が形成され需要家間で電力を融通しあうことが可能な場合では、送電可能なルートが複数存在することになり、需要家間における送電ルートの故障や盗電を検出することはより困難となる。
[0005]
 本発明は、送電ルートの故障や盗電を検出することが可能な送電ルート状態検出装置、送電ルート状態検出システム、送電ルート状態検出方法、送電ルート状態検出プログラムおよび電力変換装置を提供することを目的とする。
(課題を解決するための手段)
 第1の発明に係る送電ルート状態検出装置は、送電ルート取得部と、第1電力取得部と、第2電力取得部と、状態推定部と、を備える。送電ルート取得部は、メッシュ型電力網のノードに接続された需要家間で電力の融通を行う送電ルートを取得する。第1電力取得部は、融通元の需要家が送電する電力を取得する。第2電力取得部は、融通先の需要家が融通元の需要家から送電された電力を取得する。状態推定部は、第1電力取得部により取得された電力と第2電力取得部により取得された電力に基づいて、送電ルート取得部により取得された送電ルートの状態を推定する。
[0006]
 このように、メッシュ型の電力網において電力の融通を行う際に、融通元から融通先へ電力を送る送電ルートを取得する。そして、融通元が送電した電力と融通先が受電した電力に基づいて、送電ルートの状態を推定することができる。
 このため、例えば、融通元が送電した電力よりも融通先が受電した電力が少なくなっている場合、取得した送電ルートに故障や盗電などが発生していることを検出することができる。
[0007]
 第2の発明に係る送電ルート状態検出装置は、第1の発明に係る送電ルート状態検出装置であって、需要家はメッシュ型電力網の配電線が交わるノードに接続され、送電ルート上であって、融通元の需要家が接続されているノードと、融通先の需要家が接続されているノードとの間には、送電の際に経由する1つ以上のノードが設けられている。第2電力取得部は、融通先の需要家が接続されているノードに加えて、経由する少なくとも1つのノードにおける電力を取得する。
[0008]
 このように、第2電力取得部は、融通元の需要家から融通先の需要家に至る送電ルート上の少なくとも1つのノードにおいて電力を取得する。このため、送電ルートの各ノード間において故障や盗電などが発生していることを検出できる。
 第3の発明に係る送電ルート状態検出装置は、第1の発明に係る送電ルート状態検出装置であって、第1電力取得部は、融通元の需要家が送電する電力を、融通元の需要家の送信部から通信によって取得する。
[0009]
 このように、第1電力取得部は、融通元の需要家が送る送電量を通信によって取得できる。
 例えば、融通元の需要家の電力変換装置(パワーコンディショニング装置)に送信部が設けられており、この送信部と第1電力取得部が通信を行うことができる。
 第4の発明に係る送電ルート状態検出装置は、第1の発明に係る送電ルート状態検出装置であって、想定電力損失取得部と、損失算出部と、を更に備える。想定電力損失取得部は、融通元の需要家が接続されている前記ノードと融通先の需要家が接続されているノードとの間において想定される電力損失を取得する。損失算出部は、第1電力取得部により取得された電力と第2電力取得部により取得された電力の差分から実際の電力損失量を算出する。判定部は、損失量算出部によって算出された実際の電力損失量と、想定電力損失取得部によって取得された想定電力損失量とを比較して送電ルートの状態が正常か否かを判定する。
[0010]
 これにより、実際の電力損失量が、想定される電力損失量よりも大きい場合に、送電ルートに故障や盗電などが発生していることを検出することができる。
 第5の発明に係る送電ルート状態検出装置は、第1の発明に係る送電ルート状態検出装置であって、メッシュ型電力網のノードから引き出された配電線には、電力を検出する検出部が接続されている。第2電力取得部は、メッシュ型電力網のノードから引き出された配電線に接続された検出部からノードにおける電力を取得する。
[0011]
 これにより、第2電力取得部は、融通先の需要家が受電した電力を取得することができ、送電ルートの状態を推定することができる。
 第6の発明に係る送電ルート状態検出装置は、第1または第2の発明に係る送電ルート状態検出装置であって、メッシュ型電力網のノードには、電力を検出する検出部が配置されており、第2電力取得部は、検出部からノードにおける電力を取得する。
[0012]
 このようにノードに検出部が配置されているため、電力は検出部を経由して融通先の需要家へ送電されることになり、ノードにおける電流値および電圧値を測定できる。そのため、第2電力取得部は、送電ルート上の各ノードにおける電力を取得でき、送電ルートのノード間における状態を推定することができる。
 第7の発明に係る送電ルート状態検出装置は、第1または第2の発明に係る送電ルート状態検出装置であって、メッシュ型電力網のノードから引き出された配電線には、電圧を計測して電力を検出する検出部が接続されており、第2電力取得部は、検出部からノードにおける電力を取得する。
[0013]
 ここで、送電ルート上の電力が経由するノードでは、電流値を取得できず電圧値のみを取得できるが、電圧の位相変動から電力を算出することができる。このため、第2電力取得部は、送電ルート上の各ノードにおける電力を取得でき、送電ルートの各ノード間における状態を推定することができる。
 第8の発明に係る送電ルート状態検出装置は、第1の発明に係る送電ルート状態検出装置であって、送電ルート取得部は、接続状態取得部と、送電ルート抽出部と、記憶部と、想定送電損失算出部と、送電ルート選定部と、を有する。接続状態取得部は、メッシュ型電力網のノード間の接続状態を取得する。送電ルート抽出部は、取得した接続状態に基づいて、融通元の需要家と融通先の需要家の間の送電ルートの候補を抽出する。記憶部は、ノード間において想定されるノード間送電損失を記憶する。想定送電損失算出部は、想定されるノード間送電損失に基づいて、抽出された送電ルートの候補ごとに想定されるルート送電損失を算出する。送電ルート選定部は、想定されるルート送電損失に基づいて、送電ルートを選定する。
[0014]
 ここで、メッシュ型の電力網において需要家間で電力の融通を行う場合、ノード間の接続状態によって複数の送電ルートが存在することになるが、各送電ルートにおける送電損失を算出して送電損失の最も少ない送電ルート選択することで送電の効率を向上することができる。
 第9の発明に係る送電ルート状態検出システムは、第1~4および8のいずれかの発明の送電ルート状態検出装置と、第1送信部と、検出部と、第2送信部とを備える。第1送信部は、第1電力取得部に、送電する電力を送信する。検出部は、ノードにおける電力を検出する。第2送信部は、検出した電力を第2電力取得部に送信する。
[0015]
 これにより、融通元が送電した電力と、融通先の需要家が接続されているノードまたは送電ルートの途中のノードにおける電力を取得することができ、これらの電力に基づいて、送電ルートの状態を推定することができる。
 第10の発明に係る送電ルート状態検出システムは、第5~7のいずれかの発明の送電ルート状態検出装置と、第1送信部と、検出部と、第2送信部とを備える。第1送信部は、第1電力取得部に、送電する電力を送信する。検出部は、ノードにおける電力を検出する。第2送信部は、検出した電力を第2電力取得部に送信する。
[0016]
 これにより、融通元が送電した電力と、融通先の需要家が接続されているノードまたは送電ルートの途中のノードにおける電力を取得することができ、これらの電力に基づいて、送電ルートの状態を推定することができる。
 第11の発明に係る電力変換装置は、メッシュ型電力網のノードに接続され電力の融通元の需要家が所有する電力変換装置であって、メッシュ型電力網の他のノードに接続された電力の融通先の需要家に送電する電力の情報を送信する送信部を備える。
[0017]
 このように電力変換装置が送電量を送信する送信部を備えることによって、融通先に送電した送電量に基づいて、送電ルートの故障や盗電等が発生せずに正常に送電されているか否かを検出することができる。
 第12の発明に係る送電ルート状態検出方法は、送電ルート取得ステップと、第1電力取得ステップと、第2電力取得ステップと、状態推定ステップと、を備える。送電ルート取得ステップは、メッシュ型電力網のノードに接続された需要家間で電力の融通を行う送電ルートを取得する。第1電力取得ステップは、融通元の需要家が送電する電力を取得する。第2電力取得ステップは、融通先の需要家が融通元の需要家から送電された電力を取得する。状態推定ステップは、第1電力取得ステップにより取得された電力と第2電力取得ステップにより取得された電力に基づいて、送電ルート取得ステップにより取得された送電ルートの状態を推定する。
[0018]
 これにより、例えば、融通元が送電した電力よりも融通先が受電した電力が少なくなっている場合、決定した送電ルートに故障や盗電などが発生していることを検出することができる。
 第13の発明に係る送電ルート状態検出プログラムは、送電ルート取得ステップと、第1電力取得ステップと、第2電力取得ステップと、状態推定ステップと、を備えた送電ルート状態検出方法をコンピュータに実行させる。送電ルート取得ステップは、メッシュ型電力網のノードに接続された需要家間で電力の融通を行う送電ルートを取得する。第1電力取得ステップは、融通元の需要家が送電する電力を取得する。第2電力取得ステップは、融通先の需要家が融通元の需要家から送電された電力を取得する。状態推定ステップは、第1電力取得ステップにより取得された電力と第2電力取得ステップにより取得された電力に基づいて、送電ルート取得ステップにより取得された送電ルートの状態を推定する。
[0019]
 これにより、例えば、融通元が送電した電力よりも融通先が受電した電力が少なくなっている場合、決定した送電ルートに故障や盗電などが発生していることを検出することができる。

発明の効果

[0020]
 本発明によれば、送電ルートの故障や盗電を検出することが可能な送電ルート状態検出装置、送電ルート状態検出システム、送電ルート状態検出方法、送電ルート状態検出プログラムおよびパワーコンディショニング装置を提供することができる。

図面の簡単な説明

[0021]
[図1] 本発明に係る実施の形態における送電ルート状態検出システムと需要家と配電系統との接続関係を示すブロック図。
[図2] (a)~(d)図1の送電ルート状態検出システムにおける接続状態データベースを説明するための図。
[図3] 図1の送電ルート状態検出システムにおいて抽出された送電ルート候補を示す図。
[図4] (a)~(d)図1の送電ルート状態検出システムが記憶する配電線データベースを説明するための図。
[図5] 図1の送電ルート状態検出システムの動作を示すフロー図。
[図6] 図5の送電ルート決定フローの動作を示すフロー図。
[図7] 図5の状態推定フローの動作を示すフロー図。
[図8] 本発明に係る実施の形態の変形例における送電ルート状態検出システムと需要家と配電系統との接続関係を示すブロック図。
[図9] 本発明に係る実施の形態の変形例における送電ルート状態検出システムと需要家と配電系統との接続関係を示すブロック図。

発明を実施するための形態

[0022]
 以下に、本発明に係る実施の形態における送電ルート状態検出装置、送電ルート状態検出システム、送電ルート状態検出方法、送電ルート状態検出プログラムおよびパワーコンディショニング装置について図面を参照して説明する。
 本発明に係る実施の形態における送電ルート状態検出システム1は、メッシュ型電力網51において需要家間で電力の融通を行う際の送電ルートにおける故障や盗電などの状態を検出するシステムである。
[0023]
 図1に示すように、メッシュ型電力網51は、電力会社からの配電系統50に接続されている。このメッシュ型電力網51を形成する配電線54の複数の交点(ノード52という)のそれぞれから引き出された配電線55に需要家Gの電力設備が接続されている。このようなメッシュ型電力網51に接続されている複数の需要家Gによって需要家群60が構成されている。
[0024]
 図1では、電力の融通元として需要家G20の電力構成を示し、電力の融通先として需要家G30の電力構成を示している。他の需要家Gも需要家G20、G30と同様の構成である。
 ここで、以下の説明において登場する需要家G20は、発電装置(ソーラーパネル21)と蓄電池(蓄電装置23)とを所有しており、電力が不足すると外部から電力を買い、余剰電力が生じると外部へと電力を売ることができる。
[0025]
 需要家G30も、需要家G20と同様に、発電装置(ソーラーパネル31)と蓄電池(蓄電装置33)を有している。
 需要家とは、電力会社と契約を結んでおり、電力会社から系統50(図1参照)を介して供給される電力を使用する個人、法人、団体等であって、例えば、一般家庭(戸建て、マンション)、企業(事業所、工場、設備等)、地方自治体、国の機関等が含まれる。
[0026]
 また、上述した外部とは、電力会社、他の需要家を含む。すなわち、需要家Gが売電する外部としては、電力会社、他の需要家G等が挙げられる。
 そして、以下の実施の形態において、スマートメータ28、38(図1参照)とは、各需要家にそれぞれ設置され、発電量、蓄電量、電力消費量を計測し、通信機能を用いて、計測結果を電力会社等へ送信する計測機器を意味している。スマートメータ28、38を設置したことにより、電力会社は、需要家G20、G30におけるリアルタイムの電力状況を正確に把握できるとともに、所定期間ごとに実施される検針業務を自動化することができる。
[0027]
 更に、以下の実施の形態において、負荷24、34(図1参照)とは、例えば、需要家が一般家庭の場合には、エアコン、冷蔵庫、電力レンジ、IHクッキングヒータ、テレビ等の電力消費体を意味している。また、例えば、需要家が企業(工場等)の場合には、工場内に設置された各種設備、空調設備等の電力消費体を意味している。
 更に、以下の実施の形態において、EMS(Energy Management System)26、36(図1参照)は、各需要家にそれぞれ設置されており、各需要家における消費電力を削減するために設けられたシステムを意味している。
[0028]
 (実施の形態)
 <構成>
 (送電ルート状態検出システム1の概要)
 本発明に係る実施の形態の送電ルート状態検出システム1は、電力の融通元を需要家G20とし融通先を需要家G30とすると、送電ルート状態検出装置10と、周囲接続関係取得部28a、38aと、送電量送信部22bと、スマートメータ38とを備えている。
[0029]
 周囲接続関係取得部28a、38aは、それぞれが接続されているノード52の周囲のスイッチ53の接続関係を取得し、送電ルート状態検出装置10へと送信する。なお、図1では、2つの需要家G20、30の構成のみを示しているが、他の需要家も同様の構成を有しており、それぞれが接続されているノード52の周囲のスイッチ53の接続関係が周囲接続関係取得部によって取得されて送電ルート状態検出装置10へと送信される。周囲接続関係取得部28a、38aは、需要家G20、G30のスマートメータ28、38内に設けられている。スイッチ53については後述するが、ノード52の間の配電線54のそれぞれに配置されており、ノード52間の電気的な接続のオン・オフを行う。
[0030]
 なお、需要家G20は、図1に示すメッシュ型電力網51の1行目のd列のノード52に接続されているため、周囲には、2つのスイッチ53しか存在しないが、例えば1行目のc列のノード52の周囲には3つのスイッチ53が存在し、2行目のc列のノード52の周囲には4つのスイッチ53が存在する。
 送電量送信部22bは、融通元の需要家G20が融通先の需要家G30に送電した送電量を送電ルート状態検出装置10へ送信する。送電量送信部22bは、需要家G20の太陽光発電用電力変換装置(PCS)22に設けられている。PCS22は、後述するソーラーパネル21で発生した電力を直流電流から交流電流に変換し、変換された電力は負荷24で使用、または外部に売電される。また、PCS22は、ソーラーパネル21で発生した電力の電圧を変換し、電圧が変換された電力は蓄電装置33で蓄電される。
[0031]
 送電量送信部22bがPCS22に設けられていることにより、ソーラーパネル21で発生し他の需要家G30に融通する電力を送電ルート状態検出装置10へと送信することができる。なお、ソーラーパネル21で発電された電力は売電できるが、一旦蓄電装置23に貯められた電力は売電することができないため、送電量送信部22bはPCS22に設けられていればよい。
[0032]
 スマートメータ38は、融通先の需要家G30が実際に受電した電力を計測し、送電ルート状態検出装置10へと送信する。
 なお、需要家G30が融通元になる場合もあるため、需要家G30の太陽光発電量電力変換装置(PCS32)にも、送電量送信部32bが設けられている。
 次に、需要家Gの電力機器の構成について説明し、本実施形態の送電ルート状態検出装置10の構成については後段において詳述する。
[0033]
 (需要家)
 需要家G20は、図1に示すように、ソーラーパネル(発電装置)21、太陽光発電用電力変換装置(PCS)22、発電電力用電力センサ22a、蓄電装置(蓄電池)23、蓄電電力用電力センサ23a、負荷24、負荷用電力センサ24a、分電盤25、EMS(Energy Management System)26、およびスマートメータ28を備えている。なお、図1に示す需要家G内の各構成をつなぐ実線は、データ等の情報の流れを示しており、一点鎖線は電気の流れを示している。なお、配電線54については需要家G外であり、実線で示している。
[0034]
 ソーラーパネル(発電装置)21は、太陽光の光エネルギーを用いた光起電力効果を利用して電気を発生させる装置であって、需要家G20の屋根等に設置されている。そして、ソーラーパネル21における発電量は、天気予報の日照時間に関する情報に基づいて予測することができる。
 太陽光発電用電力変換装置(PCS(Power Conditioning System))22は、図1に示すように、ソーラーパネル21と接続されており、ソーラーパネル21において発生した直流電流を交流電流に変換する。
[0035]
 発電電力用電力センサ22aは、図1に示すように、太陽光発電用電力変換装置22に接続されており、ソーラーパネル21において発電した電力を測定する。そして、発電電力用電力センサ22aは、EMS26に対して測定結果(発電量)を送信する。
 蓄電装置(蓄電池)23は、ソーラーパネル21において発電した電力のうち、負荷24によって消費しきれなかった余剰電力を一時的に蓄えるために設けられている。これにより、ソーラーパネル21によって発電する日中の時間帯において、負荷24による電力消費量が少ない場合でも、余った電力を蓄電装置23へ蓄えておくことで、発電した電力を捨ててしまう無駄を排除できる。
[0036]
 蓄電電力用電力センサ23aは、図1に示すように、蓄電装置23に接続されており、蓄電装置23において蓄えられている電力を測定する。そして、蓄電電力用電力センサ23aは、EMS26に対して測定結果(蓄電量)を送信する。
 負荷24は、上述したように、一般家庭におけるエアコンや冷蔵庫等の家電製品、工場等における設備、空調装置等の電力消費体であって、電力会社100の電源110から供給される電力、ソーラーパネル21によって発生した電力、蓄電装置23において蓄えられた電力を消費する。
[0037]
 負荷用電力センサ24aは、図1に示すように、負荷24に接続されており、負荷24によって消費される電力を測定する。そして、負荷用電力センサ24aは、EMS26に対して測定結果(消費電力)を送信する。
 分電盤25は、図1に示すように、発電電力用電力センサ22a、蓄電電力用電力センサ23a、負荷用電力センサ24a、およびスマートメータ28と接続されている。そして、分電盤25は、ソーラーパネル21において発電した電力、蓄電装置23に蓄えられた電力、または系統50から買った電力を負荷24に対して供給する。
[0038]
 また、分電盤25は、余剰電力を、スマートメータ28を介して系統50へと供給する。これにより、需要家G20は、電力会社または他の需要家Gに余剰電力を売電することができる。
 EMS(Energy Management System)26は、上述したように、需要家G20における消費電力を削減するために設けられたエネルギー管理システムであって、図1に示すように、発電電力用電力センサ22a、蓄電電力用電力センサ23aおよび負荷用電力センサ24aと接続されている。また、EMS26は、各センサ22a,23a,24aから受信した検出結果を用いて、ソーラーパネル21による発電電力、蓄電装置23における蓄電量を効率よく負荷24に対して供給する。これにより、系統50から供給される電力の消費量を抑制して、需要家G20における電力コストを効果的に削減することができる。
[0039]
 スマートメータ28は、上述したように、需要家G20が所有するソーラーパネル21の発電量、蓄電装置23の蓄電量、および負荷24の消費電力を計測する。そして、スマートメータ28は、図1に示すように、分電盤25を介して各センサ22a,23a,24aと接続されている。更に、スマートメータ28は、通信機能を有しており、電力会社に対して、需要家G20における発電量、蓄電量、消費電力に関する情報を送信する。
[0040]
 なお、需要家G30も、需要家G20と同様の構成を備えている。
 需要家G30は、図1に示すように、ソーラーパネル(発電装置)31、太陽光発電用電力変換装置(PCS)32、発電電力用電力センサ32a、蓄電装置(蓄電池)33、蓄電電力用電力センサ33a、負荷34、負荷用電力センサ34a、分電盤35、EMS(Energy Management System)36、およびスマートメータ38を備えている。
[0041]
 (送電ルート状態検出装置)
 本実施の形態の送電ルート状態検出装置10は、第1電力取得部11と、第2電力取得部12と、送電ルート決定部13と、状態推定部14とを有する。
 本実施の形態では、需要家G20から需要家G30に電力を供給する場合を例に挙げて説明するが、逆であってもよい。
[0042]
 (第1電力取得部11)
 第1電力取得部11は、電力の融通元の需要家G20が融通先の需要家G30に送電する電力の情報を、需要家G30の送電量送信部22bから受信する。第1電力取得部11と送電量送信部22bの間の通信は、有線および無線のいずれであってもよく、インターネット等を介していてもよい。
[0043]
 また、他の需要家Gが電力の融通元となる場合には、第1電力取得部11は、その需要家Gの送電量送信部から送電する電力の情報を受信する。
 (第2電力取得部12)
 第2電力取得部12は、電力の融通先の需要家G30が受電した電力の情報をスマートメータ38から受信する。第2電力取得部12とスマートメータ38の間の通信は、有線および無線のいずれであってもよく、インターネット等を介していてもよい。
[0044]
 また、他の需要家Gが電力の融通先となる場合には、第2電力取得部12は、その需要家Gのスマートメータから受電した電力の情報を受信する。
 (送電ルート決定部13)
 送電ルート決定部13は、融通元の需要家G20から融通先の需要家G30に電力を送る送電ルートを決定する。
[0045]
 送電ルート決定部13は、接続状態取得部131と、送電ルート抽出部132と、記憶部133と、想定送電損失算出部134と、送電ルート選定部135と、を有する。
 接続状態取得部131は、各々の需要家Gから、各々の需要家Gが接続されているノード52の周囲に存在するスイッチ53に関する情報を取得し、メッシュ型電力網51におけるスイッチ53の接続状態を取得する。そして、接続状態取得部131は、スイッチ53の接続状態を記憶部133が記憶している接続関係データベース136a、136bに記録する。
[0046]
 図2(a)~(d)は、メッシュ型電力網51におけるスイッチ53の接続状態を説明するための図である。図2(b)、(d)は、接続状態取得部131が取得したメッシュ型電力網51の接続関係データベース136a、136bを示す。図2(b)の接続関係データベース136aは、図2(a)に示す色付のスイッチ53の状態を示す図である。例えば、図2(b)の1-2行のa列のスイッチ53はオフであり、このスイッチ53は、図2(a)でスイッチ53´として示されている。また、図2(d)の接続関係データベース136bは、図2(c)に示す色付のスイッチ53の状態を示す。例えば、図2(d)の1行のa―b列のスイッチ53はオフであり、このスイッチ53は、図2(c)でスイッチ53´´として示されている。
[0047]
 送電ルート抽出部132は、接続状態取得部131で取得したメッシュ型電力網51におけるスイッチ53の状態から、融通元の需要家G20(1行目d列のノード52)から融通先の需要家G30(4行目a列のノード52)までの電力を送ることが可能な送電ルートを抽出する。図2(a)~(d)の接続状態では、スイッチ53がオフの配電線54は送電ルートとして選択できないため、送電ルート抽出部132は、図3に示すような複数の送電ルート候補を抽出する。例えば送電ルート候補のうち送電ルート1では、需要家G20が接続されている1行目d列のノード52から、d列を通って1行目から2行目まで移動し、d列を通って2行目から3行目まで移動し、d列を通って3行目から4行目まで移動し、4行目を通ってd列からc列まで移動し、4行目を通ってc列からb列まで移動し、4行目を通ってb列からa列まで移動することによって、需要家G30が接続されている4行目a列のノード52に到達する。このように、送電ルート抽出部132は、スイッチ53の状態に基づいて、融通元の需要家Gから融通先の需要家Gに到達することが可能な複数の送電ルート候補を抽出する。
[0048]
 記憶部133は、上記接続関係データベース136a、136bとともに、各ノード52間の配電線54の送電線データベース137a、137bを記憶している。図4(b)、(d)は、記憶部133に記憶されている送電線データベース137a、137bを示す図である。図4(a)は、図4(b)の送電線データベース137aを説明するための図である。図4(b)の送電線データベース137aは、図4(a)の太線の配電線54の情報を示す。例えば、図4(a)の1行目a列と2行目a列の間の配電線54´についての情報は、図4(b)では1-2行a列として、長さ1km、抵抗0.3Ω/km、太さ60mm と示されている。また、図4(d)の送電線データベース137bは、図4(c)の太線の配電線の情報を示す。例えば、図4(c)の4行目c列と4行目d列の間の配電線54´´についての情報は、図4(d)では4行c-d列として、長さ1.9km、抵抗0.2Ω/km、太さ100mm と示されている。
[0049]
 想定送電損失算出部134は、送電線データベース137a、137bに基づいて、送電ルート抽出部132によって抽出された送電ルート候補ごとに想定される電力損失を算出する。
 なお、想定される送電損失量は、送電線データベース137a、137bに記憶されている情報を用いて、以下の送電損失推定式(式1)(式2)によって推定される。
[0050]
 (式1)想定送電損失量(P)=電流量(I )×電線抵抗(R)
 (式2)電線抵抗(R)=送電線ごとの抵抗ρ(Ω/km)×送電線ごとの長さL(km)
 これによって、例えば、図3に示すように、送電ルート候補ごとに想定送電損失が算出される。
[0051]
 送電ルート選定部135は、想定送電損失算出部134によって算出された想定送電損失に基づいて、送電ルート抽出部132によって抽出された複数の送電ルートのうち1つの送電ルートを選択する。具体的には、送電ルート選定部135は、想定送電損失が最も小さい送電ルート候補を送電ルートとして選定する。
 (状態推定部)
 状態推定部14は、損失算出部141と、判定部142と、想定電力損失取得部143とを有している。
[0052]
 損失算出部141は、第1電力取得部11によって取得された融通元の需要家G20が送電した電力と、第2電力取得部12によって取得された融通先の需要家G30が実際に受電した電力から、実際の送電損失量を算出する。
 想定電力損失取得部143は、想定送電損失算出部134によって算出された送電ルートにおける想定送電損失量を取得する。
[0053]
 判定部142は、実際の送電損失量と、想定電力損失取得部143によって取得された想定送電損失量を比較し、正常に送電が行われているか否かを判定する。例えば、異常と判定された場合には、送電ルートのいずれかの配電線54またはスイッチ53によって故障や盗電が発生していることが考えられる。
 <動作>
 以下に、本発明に係る実施の形態の送電ルート状態検出システムの動作を説明するとともに、本発明の送電ルート状態推定方法の一例についても述べる。
[0054]
 (全体フロー)
 図5は、本発明に係る実施の形態における送電ルート状態推定方法の動作を示すフロー図である。
 ここで、本実施の形態では、電力の融通元の需要家G20と融通先の需要家G30は、需要家ごとの供給可能な電力と需要量に基づいて予め選定されているものとする。そして融通元と融通先の自動選択を行う装置または融通元と融通先をオペレーター等が入力する装置から、融通元と融通先の需要家に関する情報が送電ルート抽出部132に送信される。
[0055]
 はじめに、ステップS10において、接続状態取得部131が、メッシュ型電力網51の各ノード52間(スマートメータ間ともいえる)の接続関係を取得する。詳しくは、メッシュ型電力網51に接続されている全ての需要家のスマートメータから、その周囲のスイッチ53の接続状態を取得し、接続関係データベース136a、136b(図2参照)に記録する。なお、接続状態取得部131は、融通元の需要家Gから融通先の需要家Gまでの接続状態のみを取得しても良い。この場合、例えば、融通元がc列2行目の需要家であり、融通先がb列3行目の需要家である場合、2行目のc列とb列の間、b列の2行目と3行目の間、c列の2行目と3行目の間、および3行目のc列とb列の間のスイッチ53の状態が取得される。
[0056]
 次に、ステップS20において、送電ルート決定部13が、接続関係データベース136a、136bに記憶された融通元から融通先までの接続状態および送電線データベース137a、137bに記憶された配電線54の情報に基づいて、後述する送電ルート決定フローによって送電ルートを決定する。ステップS20が、送電ルート取得ステップの一例に対応する。
[0057]
 次に、ステップS30において、状態推定部14が、後述する状態推定フローによって決定した送電ルートにおける想定送電損失量と、実際に融通された電力から算出された実際の送電損失量とに基づいて、決定した送電ルートの状態(異常、盗電等)を推定する。
 (送電ルート決定フロー)
 図6は、送電ルート決定フローを示す図であり、図5のステップS20を詳細に示す図である。
[0058]
 ステップS10の後、ステップS21において、送電ルート抽出部132は、上述したように予め設定され送信されてくる電力の融通元の需要家G20と融通先の需要家G30の情報を取得する。
 次に、ステップS22において、送電ルート抽出部132が、接続関係データベース136a、136bに基づいて、融通元の需要家G20から融通先の需要家G30までの電力を送ることが可能な送電ルート候補(図3参照)を抽出する。
[0059]
 次に、ステップS23において、想定送電損失算出部134が、送電線データベース137a、137bに基づいて、送電ルート抽出部132によって抽出された送電ルート候補ごとに想定される電力損失を算出する。
 次に、ステップS24において、送電ルート選定部135は、想定送電損失算出部134によって算出された想定送電損失に基づいて、送電ルート抽出部132によって抽出された複数の送電ルート候補のうち送電損失の最も小さい送電ルート候補を送電ルートとして選択する。
[0060]
 (状態推定ステップ)
 図7は、状態推定フローを示す図であり、図5のステップS30を詳細に示す図である。
 ステップS24(ステップS20)の後、ステップS31において、第2電力取得部12が、電力の融通先の需要家G30が受電した電力の情報をスマートメータ38から受信する。ステップS23が、第2電力取得ステップの一例に対応する。
[0061]
 次に、ステップS32において、第1電力取得部11が、電力の融通元の需要家G20が融通先の需要家G30に送電する電力の情報を、需要家G30の送電量送信部22bから受信する。ステップS32が、第1電力取得ステップの一例に対応する。
 次に、ステップS33において、損失算出部141が、第1電力取得部11によって取得された融通元の需要家G20が送電した電力と、第2電力取得部12によって取得された融通先の需要家G30が実際に受電した電力の差分を計算し、実際の送電損失量を算出する。
[0062]
 次に、ステップS34において、判定部142が、想定送電損失算出部134によって算出され決定された送電ルートにおける想定送電損失量を送電ルート決定部13から取得する。
 次に、ステップS35において、判定部142は、損失率を算出する。損失率は、以下の(式3)で算出される。
[0063]
 (式3)損失率=((想定送電損失量-実際の送電損失量)/想定送電損失量)×100(%)
 次に、ステップS36において、判定部142は、損失率が-3%より小さいか否かを判定する。
 ステップS36において、損失率が-3%よりも小さい場合は、実際の送電損失量が想定送電損失量よりも多いとして、判定部142は、ステップS37において、異常検出をする。
[0064]
 一方、ステップS36において、損失率が-3%以上である場合は、判定部142は、実際の送電損失量が想定損失量の許容範囲内であり正常であると判定する。これらステップS33~S36が、状態推定ステップに対応する。
 以上の動作によって、メッシュ型電力網51において電力の融通元の需要家と融通先の需要家の間における送電ルートを決定し、決定した送電ルートの状態(故障、盗電など)を推定することができる。
[0065]
 [他の実施形態]
 以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
 (A)
 上記実施の形態では、本発明に係る送電ルート状態推定方法として、図5、図6および図7に示すフローチャートに従って、送電ルート状態推定方法を実施する例を挙げて説明したが、これに限定されるものではない。
[0066]
 例えば、図5、図6および図7に示すフローチャートに従って実施される送電ルート状態推定方法をコンピュータに実行させる送電ルート状態推定方法プログラムとして、本発明を実現しても良い。
 また、送電ルート状態推定プログラムの一つの利用形態は、コンピュータにより読取可能な、ROM等の記録媒体に記録され、コンピュータと協働して動作する態様であってもよい。
[0067]
 また、送電ルート状態推定プログラムの一つの利用形態は、インターネット等の伝送媒体、光・電波・音波などの伝送媒体中を伝送し、コンピュータにより読みとられ、コンピュータと協働して動作する態様であってもよい。
 また、上述したコンピュータは、CPU等のハードウェアに限らずファームウェアや、OS、更に周辺機器を含むものであってもよい。
[0068]
 なお、以上説明したように、送電ルート状態推定はソフトウェア的に実現してもよいし、ハードウェア的に実現しても良い。
 また、また、送電ルート状態検出装置10は、クラウドコンピューティングシステムにおける仮想サーバであってもよく、送電ルート状態推定プログラムが仮想サーバによって実行されてもよい。
[0069]
 (B)
 上記実施の形態の送電ルート状態検出システム1では、メッシュ型電力網51の配電線54が交わるノード52から引き出された配電線55にスマートメータ28、38が接続されているが、図8に示すように、配電線54が交わるノード52にスマートメータ28、38が配置されていてもよい。
[0070]
 メッシュ型電力網51に接続されている需要家Gのスマートメータをノード52に配置することによって、ノード52ごとに電力を取得することができる。このため、ノード52間(スマートメータ間)ごとの配電線54の状態を推定することができる。
 すなわち、上記実施の形態では、需要家Gのスマートメータがノード52から引き出された配電線55に接続されている。そのため、融通元と融通先以外の電気が経由するノード52では電流が取得できず電力が検出できないが、図8の構成では、スマートメータがノード52に配置されているため、電気が経由するノード52においても電流を計測でき電力を検出できる。
[0071]
 このため、ノード52間の配電線54ごとに状態を推定することができ、送電ルートの故障、盗電が発生している箇所(配電線54)を推定することができる。
 図3の送電ルート1の例では、d列の1-2行目間の配電線54と、d列の2-3行目間の配電線54と、d列の3-4行目間の配電線54と、4行目のd-c列間の配電線54と、4行目のc-b列間の配電線54と、4行目のb-a列間の配電線54のそれぞれの状態を検出できる。
[0072]
 この場合、第1電力取得部11は、送電ルート上のノード52に接続されている全ての需要家Gのスマートメータから電力を受信する。そして、想定送電損失算出部134は、需要家Gに至るまでの各々の配電線54の想定される送電損失量を算出する。そして、判定部142は、例えば、需要家G20からd列の1-2行目間の配電線54における状態を判定すると、次に、d列の2-3行目間の配電線54における状態を判定し、需要家G20に至るまで順次配電線54ごとに判定を行う。なお、例えば、d列の1-2行目間の配電線54における状態を判定する際には、d列2行目のスマートメータからの電力を融通先の電力として図7に示すステップS30を行えばよい。また、d列の2-3行目間の配電線54における判定を行う際には、d列2行目のスマートメータからの電力を融通元の電力とし、d列3行目のスマートメータからの電力を融通先の電力として図7に示すステップS30を行えばよい。
[0073]
 (C)
 また、図9に示すように、スマートメータ28、38の代わりに電圧計128、138を設けて、各ノード52における電力を検出してもよい。この電圧計128、138は、電圧の位相を測定し位相から電力を検出できる。このため電流を計測しなくても、電力を算出できる。
[0074]
 この電力を用いて上記(B)と同様に、送電ルート上のノード52間の配電線54ごとに状態を推定することができる。
 (D)
 上記実施の形態では、送電ルート状態検出装置10の送電ルート決定部13(送電ルート取得部の一例)が送電ルートを決定しているが、送電ルート状態検出装置10が送電ルートを決定しなくてもよい。すなわち、送電ルート状態検出装置10は、外部で決定された送電ルートを取得して、送電ルートの状態を検出するだけでもよい。
[0075]
 (E)
 上記実施の形態では、状態推定部14に損失算出部141と想定電力損失取得部143が設けられているが、損失算出部141と想定電力損失取得部143は、状態推定部14に設けられていなくてもよい。
 (F)
 上記実施の形態では、配電線54の交点の各々から引き出された配電線55に需要家Gの電力設備が接続されていると述べたが、全ての交点に需要家が接続されていなくてもよく、更に接続箇所は交点に限られるものではない。
[0076]
 (G)
 上記実施の形態では、送電量送信部22b、32bがPCS32、33に設けられているが、これに限られるものではなく、EMS36や、スマートメータ28、38に設けられていてもよい。
 (H)
 上記実施の形態では、需要家G20、G30および他の需要家Gは、蓄電装置23、33およびソーラーパネル21、31を有していると記載したが、どちらか一方のみ有していてもよいし、双方を有していなくてもよい。
[0077]
 (I)
 上記実施形態では、需要家G20、G30が所有する発電装置として、ソーラーパネル21、31(太陽光発電装置)を用いた例を挙げて説明したが、これに限定されるものではない。
 例えば、複数の需要家が所有する発電装置として、風力発電装置、地熱発電装置、ディーゼル発電装置等の他の発電装置を用いてもよい。

産業上の利用可能性

[0078]
 本発明の送電ルート状態検出装置、送電ルート状態検出システム、送電ルート状態検出方法、送電ルート状態検出プログラムおよび電力変換装置は、電ルートの故障や盗電を検出することが可能な効果を有し、需要家群において広く適用可能である。

符号の説明

[0079]
1    :送電ルート状態検出システム
10   :送電ルート状態検出装置
11   :第1電力量取得部
12   :第2電力量取得部
13   :送電ルート決定部(送電ルート取得部の一例)
14   :状態推定部
21   :ソーラーパネル
22   :太陽光発電用電力変換装置(電力変換装置の一例)
22a  :発電電力用電力センサ
22b  :送電量送信部(第1送信部の一例)
23   :蓄電装置
23a  :蓄電電力用電力センサ
24   :負荷
24a  :負荷用電力センサ
25   :分電盤
26   :EMS
28   :スマートメータ
28a  :周囲接続関係取得部
31   :ソーラーパネル
32a  :発電電力用電力センサ
32b  :送電量送信部
33   :蓄電装置
33a  :蓄電電力用電力センサ
34   :負荷
34a  :負荷用電力センサ
35   :分電盤
36   :EMS
38   :スマートメータ(検出部の一例、第2送信部の一例)
38a  :周囲接続関係取得部
50   :配電系統
51   :メッシュ型電力網
52   :ノード
53   :スイッチ
53´  :スイッチ
53´´ :スイッチ
54   :配電線
54´  :配電線
54´´ :配電線
60   :需要家群
100  :電力会社
110  :電源
128  :電圧計(検出部の一例)
131  :接続状態取得部
132  :送電ルート抽出部
133  :記憶部
134  :想定送電損失算出部
135  :送電ルート選定部
136a :接続関係データベース
136b :接続関係データベース
137a :送電線データベース
137b :送電線データベース
138  :電圧計
141  :損失算出部
142  :判定部
143  :想定電力損失取得部
G20   :需要家
G30   :需要家

請求の範囲

[請求項1]
 メッシュ型電力網のノードに接続された需要家間で電力の融通を行う送電ルートを取得する送電ルート取得部と、
 融通元の前記需要家が送電する電力を取得する第1電力取得部と、
 融通先の前記需要家が前記融通元の需要家から送電された電力を取得する第2電力取得部と、
 前記第1電力取得部により取得された電力と前記第2電力取得部により取得された電力に基づいて、前記送電ルート取得部により取得された送電ルートの状態を推定する状態推定部と、を備えた、
送電ルート状態検出装置。
[請求項2]
 前記需要家は前記メッシュ型電力網の配電線が交わるノードに接続され、
 前記送電ルート上であって、前記融通元の需要家が接続されているノードと、前記融通先の需要家が接続されているノードとの間には、前記送電の際に経由する1つ以上の前記ノードが設けられており、
 前記第2電力取得部は、前記融通先の需要家が接続されているノードに加えて、前記経由するノードにおける電力を取得する、
請求項1に記載の送電ルート状態検出装置。
[請求項3]
 前記第1電力取得部は、前記融通元の需要家が送電する電力を、前記融通元の需要家が所有する電力変換装置から取得する、
請求項1に記載の送電ルート状態検出装置。
[請求項4]
 前記融通元の需要家が接続されている前記ノードと前記融通先の需要家が接続されている前記ノードとの間において想定される電力損失を取得する想定電力損失取得部と、
 前記第1電力取得部により取得された電力と、前記第2電力取得部により取得された電力の差分から実際の電力損失を算出する損失算出部と、を更に備え、
前記状態推定部は、
 前記損失算出部によって算出された前記実際の電力損失と、前記想定電力損失取得部によって取得された想定電力損失量とを比較して前記送電ルートの状態が正常か否かを判定する判定部と、を有する、
請求項1または2に記載の送電ルート状態検出装置。
[請求項5]
 前記メッシュ型電力網の前記ノードから引き出された配電線には、電力を検出する検出部が接続されており、
 前記第2電力取得部は、前記検出部から前記ノードにおける電力を取得する、
請求項1に記載の送電ルート状態検出装置。
[請求項6]
 前記メッシュ型電力網の前記ノードには、電力を検出する検出部が配置されており、
 前記第2電力取得部は、前記検出部から前記ノードにおける電力を取得する、
請求項1または2に記載の送電ルート状態検出装置。
[請求項7]
 前記メッシュ型電力網の前記ノードから引き出された配電線には、電圧を計測して電力を検出する検出部が接続されており、
 前記第2電力取得部は、前記検出部から前記ノードにおける電力を取得する、
請求項1または2に記載の送電ルート状態検出装置。
[請求項8]
 前記送電ルート取得部は、
 前記メッシュ型電力網の前記ノード間の接続状態を取得する接続状態取得部と、
 前記取得した接続状態に基づいて、前記融通元の需要家と前記融通先の需要家の間の送電ルートの候補を抽出する送電ルート抽出部と、
 前記ノード間において想定されるノード間送電損失を記憶する記憶部と、
 前記想定されるノード間送電損失に基づいて、前記抽出された前記送電ルートの候補ごとに想定されるルート送電損失を算出する想定送電損失算出部と、
 前記想定されるルート送電損失に基づき、前記送電ルートを選定する送電ルート選定部と、を有する、
請求項1に記載の送電ルート状態検出装置。
[請求項9]
 請求項1~4および8のいずれかに記載の送電ルート状態検出装置と、
 前記第1電力取得部に、前記送電する電力を送信する第1送信部と、
 前記ノードにおける電力を検出する検出部と、
 前記検出した電力を前記第2電力取得部に送信する第2送信部と、を備えた
送電ルート状態検出システム。
[請求項10]
 請求項5~7のいずれかに記載の送電ルート状態検出装置と
 前記第1電力取得部に、前記送電する電力を送信する第1送信部と、
 前記ノードにおける電力を検出する前記検出部と、
 前記検出した電力を前記第2電力取得部に送信する第2送信部と、を備えた
送電ルート状態検出システム。
[請求項11]
 メッシュ型電力網のノードに接続され電力の融通元の需要家が所有する電力変換装置であって、
 前記メッシュ型電力網の他のノードに接続された電力の融通先の需要家に送電する電力に関する情報を送信する送信部を備えた、電力変換装置。
[請求項12]
 メッシュ型電力網のノードに接続された需要家間で電力の融通を行う送電ルートを取得する送電ルート取得ステップと、
 融通元の前記需要家が送電する電力を取得する第1電力取得ステップと、
 融通先の前記需要家が前記融通元の需要家から送電された電力を取得する第2電力取得ステップと、
 前記第1電力取得ステップにより取得された電力と前記第2電力取得ステップにより取得された電力に基づいて、前記送電ルート取得ステップにより取得された送電ルートの状態を推定する状態推定ステップと、を備えた、
送電ルート状態検出方法。
[請求項13]
 メッシュ型電力網のノードに接続された需要家間で電力の融通を行う送電ルートを取得する送電ルート取得ステップと、
 融通元の前記需要家が送電する電力を取得する第1電力取得ステップと、
 融通先の前記需要家が前記融通元の需要家から送電された電力を取得する第2電力取得ステップと、
 前記第1電力取得ステップにより取得された電力と前記第2電力取得ステップにより取得された電力に基づいて、前記送電ルート取得ステップにより取得された送電ルートの状態を推定する状態推定ステップと、を備えた、
送電ルート状態検出方法をコンピュータに実行させる送電ルート状態検出プログラム。

図面

[ 図 1]

[ 図 2]

[ 図 3]

[ 図 4]

[ 図 5]

[ 図 6]

[ 図 7]

[ 図 8]

[ 図 9]