特許 5951371 電力系統監視制御システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5951371

(24)【登録日】2016年6月17日

(45)【発行日】2016年7月13日

(54)【発明の名称】電力系統監視制御システム

(51)【国際特許分類】

   H02J 13/00 20060101AFI20160630BHJP

   H02J 3/24 20060101ALI20160630BHJP

   H02J 3/32 20060101ALI20160630BHJP

   H02J 3/38 20060101ALI20160630BHJP

   H02J 3/46 20060101ALI20160630BHJP

   H02J 7/34 20060101ALI20160630BHJP

   H02J 7/35 20060101ALI20160630BHJP

【ＦＩ】

   H02J13/00 311R

   H02J3/24

   H02J3/32

   H02J3/38 130

   H02J3/38 160

   H02J3/46

   H02J7/34 D

   H02J7/35 K

   H02J13/00 301A

   H02J7/34 B

【請求項の数】1

【全頁数】7

(21)【出願番号】特願2012-150015(P2012-150015)

(22)【出願日】2012年7月3日

(65)【公開番号】特開2014-14211(P2014-14211A)

(43)【公開日】2014年1月23日

【審査請求日】2015年6月8日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003078

【氏名又は名称】株式会社東芝

(73)【特許権者】

【識別番号】000221096

【氏名又は名称】東芝システムテクノロジー株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100111121

【弁理士】

【氏名又は名称】原 拓実

(74)【代理人】

【識別番号】100149065

【弁理士】

【氏名又は名称】服部 直美

(72)【発明者】

【氏名】菅原 淳

(72)【発明者】

【氏名】市川 忠

(72)【発明者】

【氏名】森 恵子

(72)【発明者】

【氏名】山田 光影

(72)【発明者】

【氏名】山口 善大

(72)【発明者】

【氏名】木谷 元紀

(72)【発明者】

【氏名】菊池 宣幸

【審査官】 竹下 翔平

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−１８２６４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０１９５９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−０５７８４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−０５５１３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１６６８６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５５−０３２６６４（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｍ １０／４２−１０／４８

Ｈ０２Ｊ １／００−７／１２

７／３４−７／３６

１３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

蓄電池がそれぞれ設置された複数の電力系統を連系する連系線に設置された開閉装置の開閉を制御する電力系統監視制御システムにおいて、
前記蓄電池の充電状態量を取得する通信部と、
前記通信部によって取得された前記充電状態量が所定の状態であるか否かを判定する演算部と
を有し、
前記演算部は、前記蓄電池のうち少なくとも１つの蓄電池における充電状態量が基準値を下回っているか否かを判定し、
前記通信部は、前記充電状態量が基準値を下回っていると判定された場合に、前記開閉装置の投入指令を出力し、
前記通信部は、現在の発電量をさらに取得し、
前記演算部は、前記発電量および記憶部から読み出した過去の発電量、過去変動抑制量から、現在の変動抑制量を算出し、前記現在の変動抑制量および前記蓄電池の充電状態量から、前記蓄電池の充放電の配分比を決定する
電力系統監視制御システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、電力系統監視制御システムに関する。

【背景技術】

【0002】

変動の大きな自然エネルギーの出力を抑制する１つの方法として、蓄電池を分散型電源
として電力系統へ接続することが挙げられる。蓄電池を用いることで、需要量より供給量
が多い場合には充電をリアルタイムで行い、供給量より需要量が多い場合には放電をリア
ルタイムで行うことで、電力系統内の需給バランスを最適に保持することが可能である。

【0003】

従来の電力系統監視制御システムでは、電力系統ごとに各蓄電池のＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ
Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ：充電状態量）を取得し、充放電を制御することで、充電と放電の
両方に対して余力を持って行うことが可能である。

【0004】

しかし、自然エネルギーは天候等に左右されるため、電力系統ごとにＳＯＣを管理する
場合では、その電力系統に接続された全ての蓄電池のＳＯＣが上限であり充電できない場
合や全ての蓄電池のＳＯＣが下限であり放電できない場合が生じることがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１０−２３３２８７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明の実施形態が解決しようとする課題は、複数の電力系統に接続された蓄電池の充
電および放電に対して余力を持って行うことを可能にする電力系統監視制御システムを提
供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

実施形態の電力系統監視制御システムは、蓄電池がそれぞれ設置された複数の電力系統を連系する連系線に設置された開閉装置の開閉を制御する電力系統監視制御システムにおいて、通信部は、前記蓄電池の充電状態量を取得する。演算部は、前記通信部によって取得された前記充電状態量が所定の状態であるか否かを判定する。前記演算部は、前記蓄電池のうち少なくとも１つの蓄電池における充電状態量が基準値を下回っているか否かを判定し、前記通信部は、前記充電状態量が基準値を下回っていると判定された場合に、前記開閉装置の投入指令を出力し、前記通信部は、現在の発電量をさらに取得し、前記演算部は、前記発電量および記憶部から読み出した過去の発電量、過去変動抑制量から、現在の変動抑制量を算出し、前記現在の変動抑制量および前記蓄電池の充電状態量から、前記蓄電池の充放電の配分比を決定する。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】実施形態の電力系統監視制御システムを含む出力変動抑制システムの構成を示すブロック図。

【図2】実施形態の電力系統監視制御システムの構成を示すブロック図。

【図3】実施形態の電力系統監視制御システムの動作を示すフローチャート。 以下、実施形態を図面に基づき説明する。

【発明を実施するための形態】

【0009】

図１は実施形態の電力系統監視制御システムを含む出力変動抑制システムの構成を示す
ブロック図である。

【0010】

実施形態の電力系統監視制御システムを含む出力変動抑制システムは、図１に示すよう
に電力系統監視制御システム１、自然エネルギー変換装置２ａ，２ｂ、出力計測装置３ａ
，３ｂ、制御装置４ａ，４ｂ、蓄電装置５ａ，５ｂを有する。ここで、蓄電装置５ａ，５
ｂは、ＰＣＳ（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ）５０１ａ，５０１
ｂ、蓄電池５０２ａ，５０２ｂを有する。

【0011】

自然エネルギー変換装置２ａ，２ｂは、太陽光や風力といった自然エネルギーを電力に
変換し、電力系統７ａ，７ｂに取り込む発電装置、発電手段である。具体的には、ソーラ
ーパネルや風力発電機などが挙げられる。

【0012】

出力計測装置３ａ，３ｂは、自然エネルギー変換装置２ａ，２ｂによって発電された電
力量（発電量）を計測する計測装置、計測手段である。そして、計測した発電量を電力系
統監視制御システム１および制御装置４ａ，４ｂに出力する。

【0013】

蓄電池５０２ａ，５０２ｂは、リチウムイオン電池、鉛電池、ナトリウム硫黄電池、電
気二重層コンデンサ、レドックスフロー電池などの二次電池である。

【0014】

ＰＣＳ５０１ａ，５０１ｂは、電力系統７ａ，７ｂの交流電力を直流電力に変換して蓄
電池５０２ａ，５０２ｂに充電する、または蓄電池５０２ａ，５０２ｂに充電された直流
電力を交流電力に変換して電力系統７ａ，７ｂに出力する電力変換装置、電力変換手段で
ある。

【0015】

またＰＣＳ５０１ａ，５０１ｂは、蓄電池５０２ａ，５０２ｂのＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ
Ｏｆ Ｃｈａｒｇｅ：充電状態量）を取得し、電力系統監視制御システム１に出力する。

【0016】

電力系統監視制御システム１は、出力計測装置３ａ，３ｂで計測された発電量、ＰＣＳ
５０１ａ，５０１ｂから得られたＳＯＣを取得する。そして各蓄電池５０２ａ，５０２ｂ
の充放電量を決定する配分比を算出し、制御装置４ａ，４ｂに出力する。

【0017】

制御装置４ａ，４ｂは、出力計測装置３ａ，３ｂによって計測された発電量および電力
系統監視制御システム１によって算出された配分比を取得する。そして、発電量および配
分比から各蓄電池５０２ａ，５０２ｂが充電（放電）する電力量を算出し、ＰＣＳ５０１
ａ，５０１ｂに充電（放電）指令を出力する。

【0018】

図２は実施形態の電力系統監視制御システムの構成を示すブロック図である。

【0019】

実施形態の電力系統監視制御システム１は、通信部１０１、演算部１０２、記憶部１０
３を有する。

【0020】

通信部１０１は、出力計測装置３ａ，３ｂ、制御装置４ａ，４ｂ、ＰＣＳ５０１ａ，５
０１ｂとデータの授受を行うインターフェース（Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）などの通信装置、
通信手段である。

【0021】

通信部１０１は、出力計測装置３ａ，３ｂで計測された発電量、ＰＣＳ５０１ａ，５０
１ｂで得られたＳＯＣを取得する。そして、後述する演算部１０２で算出された配分比を
制御装置４ａ，４ｂに出力する。また、演算部１０２での判定結果に応じて、開閉器８に
対して投入指令を出力し、連系線９ａ，９ｂが接続される。

【0022】

記憶部１０３は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）やＲＯＭ（Ｒ
ｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）などのメモリ及び、ハードディスクドライブ（Ｈａｒ
ｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ：ＨＤＤ）などの記憶装置、記憶手段である。ＨＤＤなどの磁
気ディスク以外にも光磁気ディスクやＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）、ＤＶＤ（Ｄｉ
ｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）、ブルーレイディスク（Ｂｌｕ−ｒａｙ
Ｄｉｓｃ）などの光ディスクを利用してもよい。

【0023】

記憶部１０３には、過去に通信部１０１が取得した発電量および、過去に演算部１０２
が算出した、抑制すべき電力量である変動抑制量が格納される。また、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔ
ｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などのプロセッサが演算部１０２での処理に
必要なプログラムが格納されている。

【0024】

演算部１０２は、通信部１０１が取得した発電量および各蓄電池５０２ａ，５０２ｂの
ＳＯＣから、各蓄電池５０２ａ，５０２ｂの充放電量を決定する配分比を算出する。

【0025】

また演算部１０２は、通信部１０１が取得した蓄電池５０２ａ，５０２ｂのＳＯＣの情
報から、開閉器８を投入するか否かの判定を行う。

【0026】

これら演算部１０２における処理は、記憶部１０３に格納されるプログラムがＣＰＵな
どのプロセッサによって動作されることで実現される。

【0027】

次に動作について図３を用いて説明する。図３は実施形態の電力系統監視制御システム
の動作を示すフローチャートである。

【0028】

通信部１０１は、出力計測装置３ａ，３ｂから現在の発電量を、ＰＣＳ５０１ａ，５０
１ｂから各蓄電池５０２ａ，５０２ｂのＳＯＣを、それぞれ取得する（ステップＳ６０１
）。

【0029】

演算部１０２は、通信部１０１が取得したＳＯＣを参照し、開閉器８を投入するか否か
の判定を行う（ステップＳ６０２）。

【0030】

具体的には、電力系統監視制御システム１が管理する１つの地点（例えば図１中のａ地
点）における蓄電池５０２ａのうち、少なくとも１つの蓄電池５０２ａにおけるＳＯＣが
基準値を下回った場合に、開閉器８を投入する。

【0031】

また、電力系統監視制御システム１が管理する１つの地点（例えば図１中のａ地点）に
おける各蓄電池５０２ａのＳＯＣの平均値が基準値を下回った場合に、開閉器８を投入す
るようにしてもよい。

【0032】

なお、基準値は記憶部１０３に記憶されており、任意に変更可能である。

【0033】

通信部１０１は、演算部１０２が開閉器８を投入すると判定した場合（ステップＳ６０
２ＹＥＳ）に、開閉器８に対して投入指令を出力する（ステップＳ６０３）。

【0034】

演算部１０２は、記憶部１０３から過去の発電量および過去の変動抑制量を読み出す。

【0035】

そして演算部１０２は、通信部１０１が取得した現在の発電量、記憶部１０３から読み出
した過去の発電量、過去の変動抑制量から、現在変動抑制量を算出する（ステップＳ６０
４）。

【0036】

具体的には、現在の変動抑制量は以下のように与えられる。

【0037】

変動抑制量＝過去の変動抑制量−（発電量−過去の発電量）
現在の変動抑制量の値がプラスの場合は、余剰電力分を電力系統７ａ，７ｂから蓄電池
５０２ａ，５０２ｂに充電することになる。一方で、現在の変動抑制量の値がマイナスの
場合は、不足電力分を蓄電池５０２ａ，５０２ｂから電力系統７ａ，７ｂに放電すること
になる。

【0038】

また、演算部１０２は、取得したＳＯＣを参照し、算出した現在の変動抑制量に対して
、各蓄電池５０２ａ，５０２ｂがどれくらい充放電するかの配分比を算出する（ステップ
Ｓ６０５）。

【0039】

この配分比は、各蓄電池５０２ａ，５０２ｂのＳＯＣがおよそ均等になるように決めら
れる。

【0040】

配分比の具体的な求め方は以下のようになる。

【0041】

現在の変動抑制量がプラスの場合（放電を行う場合）は、蓄電池５０２ａ，５０２ｂの
うち、ＳＯＣが大きい方を選択し、選択された蓄電池にて放電する。

【0042】

現在の変動抑制量がマイナスの場合（充電を行う場合）は、蓄電池５０２ａ，５０２ｂ
のうち、ＳＯＣが小さい方を選択し、選択された蓄電池にて充電する。

【0043】

ただし、この配分比の算出方法は一例であり、これに限定されるものではない。

【0044】

通信部１０１は、演算部１０２が算出した配分比を制御装置４ａ，４ｂに出力する（ス
テップＳ６０６）。

【0045】

ここで、演算部１０２は、配分比ではなく各蓄電池５０２ａ，５０２ｂが充放電する電
力量を直接算出してもよい。その場合、通信部１０１は、演算部１０２が算出した電力量
をＰＣＳ５０１ａ，５０１ｂに出力する。

【0046】

以上説明したように、本実施形態の電力系統監視制御システムは、ＳＯＣを取得し、取
得したＳＯＣから蓄電池５０２ａ，５０２ｂが充放電する電力量の配分比を算出する。そ
のため、開閉器８が開極している状態では、図１におけるａ地点の各蓄電池５０２ａのＳ
ＯＣをおよそ均等に維持することができる。同様に、ｂ地点の各蓄電池５０３ｂのＳＯＣ
についても、およそ均等に維持することができる。

【0047】

また、ａ地点（ｂ地点）の全ての蓄電池５０２ａ（５０２ｂ）のＳＯＣが上限であり充
電できない場合や下限であり放電できない場合、もしくは事故等により充放電が行えない
場合でも、本実施形態の電力系統監視制御システムでは開閉器８の投入指令を出力するこ
とで、開閉器８が投入し、連系線９ａ，９ｂが接続される。そのため、ｂ地点（ａ地点）
からの電力の融通が可能となり、複数の電力系統に接続された蓄電池の充電および放電に
対して余力を持って行うことを可能にする。そのことにより、電力系統７ａ，７ｂを安定
的に制御することができる。

【0048】

上記の実施例および図１では、簡単のためにａ，ｂの２地点を連系する（２つの連系線
９ａ，９ｂを接続する）例を示しているが、３つ以上の地点（連系線）が連系されていて
もよい。

【0049】

上記の実施例では、演算部１０２が、通信部１０１を介して開閉器８の投入指令を開閉
器８に対して直接出力しているが、電力系統監視制御システム１とは別の電力系統を管理
している電力系統監視制御システムに出力し、その別の電力系統を管理している電力系統
監視制御システムから開閉器８に対して投入指令を出させてもよい。

【0050】

また、ＳＯＣは百分率でもよいし、充放電可能容量（Ａｈ）や充放電可能電力量（Ｗｈ
）でもよい。

【0051】

本実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図してい
ない。本実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を
逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。本実施形態やその
変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその
均等の範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0052】

１…電力系統監視制御システム
１０１…通信部
１０２…演算部
１０３…記憶部
２ａ，２ｂ…自然エネルギー変換装置
３ａ，３ｂ…出力計測装置
４ａ，４ｂ…制御装置
５ａ，５ｂ…蓄電装置
５０１ａ，５０１ｂ…ＰＣＳ（Ｐｏｗｅｒ Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｅｒ Ｓｙｓｔｅｍ）
５０２ａ，５０２ｂ…蓄電池
６…電力予想使用量計算装置
７ａ，７ｂ…電力系統
８…開閉器

【図1】

【図2】

【図3】