特許 6682402 電力系統の潮流値推定方法および装置

(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】6682402

(24)【登録日】2020年3月27日

(45)【発行日】2020年4月15日

(54)【発明の名称】電力系統の潮流値推定方法および装置

(51)【国際特許分類】

   H02J 3/00 20060101AFI20200406BHJP

   H02J 13/00 20060101ALI20200406BHJP

【ＦＩ】

   H02J3/00 170

   H02J13/00 301A

【請求項の数】7

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2016-169288(P2016-169288)

(22)【出願日】2016年8月31日

(65)【公開番号】特開2018-38170(P2018-38170A)

(43)【公開日】2018年3月8日

【審査請求日】2019年4月26日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005108

【氏名又は名称】株式会社日立製作所

(73)【特許権者】

【識別番号】000222037

【氏名又は名称】東北電力株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000350

【氏名又は名称】ポレール特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】井上 秀樹

(72)【発明者】

【氏名】友部 修

(72)【発明者】

【氏名】足立 昌宏

(72)【発明者】

【氏名】松田 勝弘

【審査官】 田中 慎太郎

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２００７／０１８５６６５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００７−１６６８７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−２４５２２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−０９２７０５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｊ ３／００

Ｈ０２Ｊ １３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電力系統の分岐の上位側から電圧に対する位相を考慮した電流をベクトル値として入力、記憶し、分岐の下位側の各分岐線から電流をスカラー値として入力、記憶し、
分岐の下位側の複数の分岐線のうち１つを潮流推定の対象として選択し、
選択した分岐線以外の分岐線における電流のスカラー値について、現在値と略等しくなる過去値を有する過去時刻を得、
分岐の上位側の電流のベクトル値について、現在時刻と前記過去時刻におけるベクトル値の差ベクトルを得、
前記差ベクトル、及び潮流推定対象の分岐線の前記過去時刻と現在時刻の電流のスカラー値から、潮流推定の対象の分岐線の電流値の偏角の候補を求め、
電流値の偏角の統計的性質を用い偏角の候補を絞り込み、
潮流推定対象の分岐線の電流の絞り込んだ偏角の値から、潮流値に相当する物理量を得ることを特徴とする電力系統の潮流値推定方法。

【請求項2】

請求項1に記載の電力系統の潮流値推定方法であって、
現在値と略等しくなる過去値を有する前記過去時刻とは、電力系統の需要家の負荷変動が現在時刻と過去時刻とで、ほぼ一定とみなすことができる時間範囲内の時刻であることを特徴とする電力系統の潮流値推定方法。

【請求項3】

電力系統の分岐の上位側で電流を電圧に対する位相を考慮したベクトル値として計測しており、分岐の下位側では電流をスカラー値として計測している電力系統の潮流値推定方法であって、
電力系統の分岐の上位側の電流ベクトル値と分岐の下位側の分岐線における電流スカラー値を得る第1のステップと、
分岐の下位側の複数の分岐線のうち１つを潮流推定の対象として選択する第２のステップと、
選択した分岐線以外の分岐線における電流のスカラー値について、現在値と略等しくなる過去の時刻断面のデータを得る第３のステップと、
現在値と略等しくなる過去の前記時刻断面における分岐の上位側の電流のベクトル値と現在の分岐の上位側の電流のベクトル値の差ベクトルを算出する第４のステップと、
前記差ベクトル、及び潮流推定対象の分岐線の前記過去の時刻断面と現在の電流のスカラー値から構成される三角形を用いて潮流推定の対象の分岐線の電流値の偏角の候補を求める第５のステップと、
電流値の偏角の統計的性質を用い偏角の候補を絞り込む第６のステップと、
絞り込んだ分岐の下位側の分岐線の電流の偏角の値から力率値等必要な物理量に変換する第７のステップからなることを特徴とする電力系統の潮流値推定方法。

【請求項4】

請求項３に記載の電力系統の潮流値推定方法であって、
選択した分岐線以外の電流のスカラー値が現在値と略等しくなる過去の時刻断面のデータを得る第３のステップにおいて、過去データの範囲を１時間もしくは３０分とすることを特徴とする電力系統の潮流値推定方法。

【請求項5】

請求項４に記載の電力系統の潮流値推定方法であって、
過去データの範囲を電力系統に接続される需要家の負荷の変化量が２０％以内となる時間に設定することを特徴とする電力系統の潮流値推定方法。

【請求項6】

請求項３から請求項５のいずれか1項に記載の電力系統の潮流値推定方法であって、
複数の電流値の偏角候補に関し偏角値に対するヒストグラムを作成した後その度数を合算し、該ヒストグラムの最頻値に最も近い偏角の候補を偏角の推定値と判定することを特徴とする電力系統の潮流値推定方法。

【請求項7】

電力系統の分岐の上位側から電圧に対する位相を考慮した電流をベクトル値として入力、記憶し、分岐の下位側の各分岐線から電流をスカラー値として入力、記憶する計測値格納部と、
分岐の下位側の複数の分岐線のうち１つを潮流推定の対象として選択する偏角推定対象バンク選択部と、
選択した分岐線以外の分岐線における電流のスカラー値について、現在値と略等しくなる過去値を有する過去時刻を得る過去時点決定部と、
分岐の上位側の電流のベクトル値について、現在時刻と前記過去時刻におけるベクトル値の差ベクトルを得る差ベクトル演算部と、
前記差ベクトル、及び潮流推定対象の分岐線の前記過去時刻と現在時刻の電流のスカラー値から、潮流推定の対象の分岐線の電流値の偏角の候補を求める候補作成部と、
電流値の偏角の統計的性質を用い偏角の候補を絞り込む偏角候補絞り込み部と、
潮流推定対象の分岐線の電流の絞り込んだ偏角の値から、潮流値に相当する物理量を得る変換部を備えることを特徴とする電力系統の潮流値推定装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電力系統の潮流に関する値を推定する方法及び装置に関する。

【背景技術】

【0002】

昨今の地球温暖化の急加速により、太陽光発電の導入量を増やしたいという社会的要請が強まっている。太陽光発電の導入量の増加に伴い、配電用変電所における配電バンクなどの単位でも太陽光発電量を把握できるようになると実負荷がわかるため、系統の制御上有利である。また近年顕在化している配電系統の進み力率問題の実態把握にもつながることが期待される。

【0003】

太陽光発電量の推定には、力率が重要な入力情報となるが、配電用変電所の配電バンク単位では、力率を計測してない箇所が多い。配電用変電所では、上位変電所から得た電力を複数の配電バンクに分岐して送出しているが、このとき上位変電所からの電力や電流、電圧の計測値はベクトル値として把握されているが、配電用変電所の配電バンク単位では電力や電流、電圧の計測値はスカラー値として、例えば実効値が把握されているだけであるという場合が多い。このため、配電系統において電流と電圧の実効値から、力率を推定する手法が求められている。

【0004】

この点に関し、特許文献１では、電力系統の有効電力や無効電力などの潮流値を、限られた種類の測定値から推定する手法を提案している。特許文献１の方式は、皮相電力に対する有効電力及び無効電力の関係式をあらかじめ求めておき、推定時に皮相電力の計測値から上記関係式を用い有効電力と無効電力を算出するものである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００７−１６６８７０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１の方式では、皮相電力に対する有効電力や無効電力の値を、例えば一次関数のような関係式で十分に記述できることが条件となる。しかしながら、この条件は、潮流の推定対象の系統に太陽光発電などの分散電源が接続された場合には成立しなくなる。これは、太陽光発電などの分散電源の出力は、気象条件などにより短時間で大幅に変動するため、皮相電力に対する有効電力や無効電力の値を関係式から一意に求められなくなるためである。

【0007】

そこで本発明においては、太陽光発電などの分散電源が導入された系統においても、限られた種類の計測情報から潮流値を推定する手法を提供することを目的とする。特に、系統の分岐の上流側では潮流値を計測しているものの、分岐の下流側では各々の分岐線に関し電圧と電流のスカラー値（実効値等）のみを計測している系統の構成において、分岐後の各々の潮流値（電流のベクトル値）を推定する手法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記課題を解決するために、代表的な本発明の潮流推定方法は、電力系統の分岐の上位側から電圧に対する位相を考慮した電流をベクトル値として入力、記憶し、分岐の下位側の各分岐線から電流をスカラー値として入力、記憶し、分岐の下位側の複数の分岐線のうち１つを潮流推定の対象として選択し、選択した分岐線以外の分岐線における電流のスカラー値について、現在値と略等しくなる過去値を有する過去時刻を得、分岐の上位側の電流のベクトル値について、現在時刻と過去時刻におけるベクトル値の差ベクトルを得、差ベクトル、及び潮流推定対象の分岐線の過去時刻と現在時刻の電流のスカラー値から、潮流推定の対象の分岐線の電流値の偏角の候補を求め、電流値の偏角の統計的性質を用い偏角の候補を絞り込み、潮流推定対象の分岐線の電流の絞り込んだ偏角の値から、潮流値に相当する物理量を得ることを特徴とする。

【0009】

また本発明の一例は、電力系統の分岐の上位側で電流を電圧に対する位相を考慮したベクトル値として計測しており、分岐の下位側では電流をスカラー値として計測している電力系統の潮流値推定方法であって、電力系統の分岐の上位側の電流ベクトル値と分岐の下位側の分岐線における電流スカラー値を得る第1のステップと、分岐の下位側の複数の分岐線のうち１つを潮流推定の対象として選択する第２のステップと、選択した分岐線以外の分岐線における電流のスカラー値について、現在値と略等しくなる過去の時刻断面のデータを得る第３のステップと、現在値と略等しくなる過去の時刻断面における分岐の上位側の電流のベクトル値と現在の分岐の上位側の電流のベクトル値の差ベクトルを算出する第４のステップと、差ベクトル及び潮流推定対象の分岐線の過去時刻断面と現在の電流のスカラー値から構成される三角形を用いて潮流推定の対象の分岐線の電流値の偏角の候補を求める第５のステップと、電流値の偏角の統計的性質を用い偏角の候補を絞り込む第６のステップと、絞り込んだ分岐の下位側の分岐線の電流の偏角の値から力率値等必要な物理量に変換する第７のステップからなることを特徴とする。

【0010】

また本発明は、電力系統の分岐の上位側から電圧に対する位相を考慮した電流をベクトル値として入力、記憶し、分岐の下位側の各分岐線から電流をスカラー値として入力、記憶する計測値格納部と、分岐の下位側の複数の分岐線のうち１つを潮流推定の対象として選択する偏角推定対象バンク選択部と、選択した分岐線以外の分岐線における電流のスカラー値について、現在値と略等しくなる過去値を有する過去時刻を得る過去時点決定部と、
分岐の上位側の電流のベクトル値について、現在時刻と過去時刻におけるベクトル値の差ベクトルを得る差ベクトル演算部と、差ベクトル、及び潮流推定対象の分岐線の過去時刻と現在時刻の電流のスカラー値から、潮流推定の対象の分岐線の電流値の偏角の候補を求める候補作成部と、電流値の偏角の統計的性質を用い偏角の候補を絞り込む偏角候補絞り込み部と、潮流推定対象の分岐線の電流の絞り込んだ偏角の値から、潮流値に相当する物理量を得る変換部を備えることを特徴とする電力系統の潮流値推定装置である。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、推定対象の分岐線における測定データが電流のスカラー値である場合でも、電流の偏角を推定でき、有効電力や無効電力など潮流値を知ることが出来るようになる。なお上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施携帯の説明により明らかにされる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明が適用可能な典型的な送配電系統構成の一例を示す図。

【図2】潮流値推定の方式を説明するための簡略化した図。

【図3】（１）式のベクトル関係を示す図。

【図4】ベクトルＩ_１、Ｉ_２、Ｉ_３の偏角候補のとりうる値を説明するための図。

【図5】ベクトルＩ_１、Ｉ_２、Ｉ_３の偏角の候補の例を示す図。

【図6】分岐の下位側の計測値として使用できるスカラーの性質の分析結果を示す図。

【図7a】ベクトルＩ_０とベクトルＩ_１、Ｉ_２、Ｉ_３の関係を、仮設定して示す図。

【図7b】２つの異なる時刻における２つのベクトルの関係を示す図。

【図7c】ベクトルＩ_２とベクトルＩ_３の現在値と過去値が等しいと仮定した図。

【図7d】図７ｃが成立するときのベクトルＩ_０とベクトルＩ_１の関係を示した図。

【図8】現在時刻（ｔ＝ｔｎ）のベクトル関係に対する過去時刻のベクトル関係を比較している状態を示す図。

【図9】過去にさかのぼる時間幅ｔ_{ｄｉｆｆ（ｔｎ）}を、ｔｎが午前１０時から１４時にわたりプロットした図。

【図10a】偏角候補の決定法１について説明する図。

【図10b】偏角候補の決定法１について説明する図。

【図10c】偏角候補の決定法１について説明する図。

【図10d】偏角候補の決定法１について説明する図。

【図11】偏角候補の決定法２について説明する図。

【図12】潮流値推定装置のブロック図。

【図13】潮流値推定方法のフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下図を用いて、本発明の実施例を詳細に説明する。

【実施例】

【0014】

図１は本発明が適用可能な典型的な送配電系統構成の一例を示す図である。送配電系統のうち送電系統は、上位側１１１の上位変電所１０２から送電線１０４を介して本発明の適用対象となる配電用変電所１０３に至る部分である。これらの上位系統部分では、上位変電所１０２の出側計測値１２０、もしくは配電用変電所１０３の入側計測値１２１として、有効電力Ｐ、無効電力Ｑ、電圧Ｖ、電流Ｉなどの諸量がベクトル量として計測されている。このため、送電系統上のこれらの箇所では力率の計測、或は推定が可能である。

【0015】

配電用変電所１０３では変圧器１０８を介する複数のバンクから構成されている。配電系統には、大口需要家負荷１０６、小口需要家負荷１０７や太陽光発電や風力発電などの分散電源１１０が接続されて、下位側１１２に至る。係る配電用変電所１０３について、分岐した下位側の配電線における有効電力Ｐ、無効電力Ｑ、電圧Ｖ、電流Ｉなどの諸量の計測は、多くの場合に電圧Ｖ、電流Ｉをスカラー量として把握したのみであり、有効電力Ｐや無効電力Ｑなどの潮流値を計測していない箇所も多い。このため、分岐後の配電系統におけるこれらの箇所では、力率を求めることができない。なお、配電線の分岐は変圧器を介さない形式であってもよい。

【0016】

このように、一般に上位側では、計測すべき地点数が少ないため、有効電力や無効電力などの潮流データをベクトル量として計測することができる。しかし、下位側に向かうほど分岐を繰り返すことにより計測点数が増えるため、コスト等の関係上、スカラー値（実効値）での電圧や電流の計測となる場合が多い。

【0017】

一方、近年導入が進んでいる太陽光発電などの分散電源は、立地できる場所が、配電系統の末端付近である場合が多い。再閉路時の実負荷の把握など、送配電系統の制御のためには、分散電源の発電量を正確に把握したいという要望がある。ところが、太陽光発電等が接続される配電系統の末端付近では潮流を計測しておらず、電流計測がスカラー値である場合が多いため、潮流の把握が困難であった。加えて、バンク単位での逆潮流の制限が緩和されたことも、配電系統の末端での潮流を把握したいというニーズを更に高める要因となっている。

【0018】

そこで、スカラー値を計測する既存の電流センサをできるだけ流用し、バンク単位等での潮流を推定できる手法の開発が望まれている。このため本発明においては、図１の配電用変電所において、分岐の下位側の計測値１２２である電圧Ｖ、電流Ｉのスカラー量から分岐の下位側の推定対象の潮流値１２３としての有効電力Ｐ、無効電力Ｑのベクトル値を推定していく。これは、分岐後の配電系統について、力率を求めることを意味している。

【0019】

なお以降の説明では、求めたい分岐の下位側の推定対象の潮流値１２３を単に潮流値と記載するが、これは有効電力値或いは無効電力値の少なくとも一方、あるいは力率、あるいは電圧に対する電流の偏角、あるいは電流のベクトル値等を含む概念である。これらは相互に変換可能であるため、これらを求めることは、本質的に分岐の下位側の推定対象の潮流値１２３を求めることと同じとみなすことが出来る。また、分岐の側の皮相電力値は、分岐の下流側の電流のスカラー値としてもほぼ同様に本発明を適用することができる。加えて、図１には分岐の下位側に変圧器１０８が記載してあるが、変圧器１０８の無い分岐でも本発明は同様に適用できる。また配電用変電所に限らず別の階層の分岐にも適用できる。

【0020】

なお本発明の以下の説明においては、潮流値が電流のベクトル値である場合を例にとって説明を行う。

【0021】

図２に潮流値推定の方式を説明するための簡略化した図を示す。ここでは、配電用変電所１０３の入側、および分岐した複数の出側（バンク１、２、３）で計測した値を表示している。配電用変電所１０３の入側計測値１２１は、電流の絶対値と、電圧に対する偏角をもつベクトル値であり、これをＩ_０と表記している。バンク１の計測値１２２−１は、電流の絶対値を有するスカラー値であり、これを｜Ｉ_１｜としている。同様にバンク２、３の計測値１２２−２、１２２−３も電流の絶対値を有するスカラー値であり、これを｜Ｉ_２｜、｜Ｉ_３｜と表記している。本発明では、バンク１について、その計測値であるスカラー値｜Ｉ_１｜から、ベクトル値１４１としてのＩ_１を推定により求める。バンク２、３についても同様である。

【0022】

図２は配電用変電所１０３における分岐の箇所に着目したものである。同図では、以降の計算を容易にするため、同一の電圧値に変換して示している。例えば変圧器１０８の二次側でバンク毎の電流計測を行っていた場合、分岐に対向した一次側の電流値に変換している。例えば、変圧器１０８が６６［ｋＶ］／６．６［ｋＶ］の変換をしていた場合、一次側に変換した電流値は二次側での計測値の１／１０とする。また、変圧器の等価回路を考慮した特性を反映し、より詳細な変換をおこなっても良い。

【0023】

また、分岐の上位側では、潮流値を計測しているが、同一電圧であるため、電流のベクトル値として記述すれば足りる（電流の絶対値と、電圧に対する偏角をもつ）。分岐の上位側の潮流計測点が、上位側変電所の送り出し点である場合、系統の送電線１０４のインピーダンスをかけることにより、分岐の直前の値１２１に換算することができる。分岐の下位側の電流の計測値は、スカラー値であるが、上記の変換を行った場合、本発明によれば、下位側の電流の偏角を推定する問題に帰着させることができる。

【0024】

上記の変換により、本発明手法での力率推定は、ベクトルＩ_０およびスカラー｜Ｉ_１｜、｜Ｉ_２｜、｜Ｉ_３｜を既知とし、ベクトルＩ_１、Ｉ_２、Ｉ_３の偏角を推定することと等価になる。電流の偏角が求められれば、力率や有効電力Ｐ、無効電力Ｑ値などへは容易に変換可能である。もちろん皮相電力と偏角、有効電力と無効電力等で記述してもよい。また、本実施例では、３分岐の例を示すが、一般にｎ（ｎ：２以上の自然数）分岐でも同様に適用することができる。

【0025】

次に、電流のスカラー値から偏角を推定する場合に直面する課題を説明する。まず、図２の配電用変電所１０３の分岐の部分に関し、（１）式が成り立つ。
［数１］
Ｉ_０＝Ｉ_１＋Ｉ_２＋Ｉ_３ （１）
図３は、（１）式のベクトル関係を示す図である。これは、ベクトルの長さであるスカラー｜Ｉ_１｜、｜Ｉ_２｜、｜Ｉ_３｜が与えられたとき、（１）式を満たすベクトルＩ_１、Ｉ_２、Ｉ_３の組合せの例は図３のようになることを表している。図３では、Ｉ_０の偏角を基準として水平に描いている。もし、Ｉ_１、Ｉ_２、Ｉ_３の偏角を正しく推定できた場合、ベクトルＩ_１、ベクトルＩ_２、ベクトルＩ_３の総和は、ベクトルＩ_０に等しくなる。実際には、Ｉ_１、Ｉ_２、Ｉ_３の大きさ｜Ｉ_１｜、｜Ｉ_２｜、｜Ｉ_３｜は、測定値から決定される。

【0026】

図４は、ベクトルＩ_１、Ｉ_２、Ｉ_３の偏角候補のとりうる値を説明するための図である。ここでは図４のように、半径がそれぞれＩ_１、Ｉ_２、Ｉ_３の円Ｃ_１、Ｃ_２、Ｃ_３を考えたとき、Ｉ_１、Ｉ_２、Ｉ_３の偏角の候補は以下のようになる。まずベクトルＩ_０の始点に円Ｃ_１の中心を置く、次に円Ｃ_１の円周上に円Ｃ_２の中心を置く、更にＩ_０の終点に円Ｃ_３の中心を置いたとき、円Ｃ_２と円Ｃ_３が交点をもつときにＩ_１、Ｉ_２、Ｉ_３の偏角の候補が存在する。具体的には、ベクトルＩ_１は円Ｃ_１の中心から円Ｃ_２の中心、ベクトルＩ_２は円Ｃ_２の中心から円Ｃ_２と円Ｃ_３の交点（一般に２つ）、ベクトルＩ_３は円Ｃ_２と円Ｃ_３の交点（一般に２つ）から円Ｃ_３の中心を各々始点と終点とするベクトルとなる。尚、円Ｃ_３の円周上に円Ｃ_２の中心を置き、円Ｃ_２と円Ｃ_１の交点を求めても同様である。更に、円Ｃ_１、円Ｃ_２、円Ｃ_３の順を任意に入れ替えても同様である。

【0027】

図５は、ベクトルＩ_１、Ｉ_２、Ｉ_３の偏角の候補の例を示す図である。図４から理解できるように、これらの組み合わせは、図５のように、無数に存在するため、力率を推定するためには、（１）式だけでは不十分であることがわかる。

【0028】

よって、何等かの付加的情報を用いるか、電力系統特有の性質に基づく仮定を加える必要がある。前者の例としてセンサ類の増設による計測値の追加や日射量など外部情報の利用考えられる。しかし、新たな設備投資が必要である点、および運用コストの上昇を招く点が不利である。一方後者はアルゴリズムのみで実現できる可能性がある。よって、本実施例では電力系統特有の性質に基づく仮定のみを利用する後者の方式を用いる。

【0029】

電力系統特有の性質として、力率推定における入力と出力との関係を利用する。ここで入力とは、力率推定において使用する入力データである。本発明では、分岐の下位側の電流の計測値（スカラー｜Ｉ_１｜、｜Ｉ_２｜、｜Ｉ_３｜）を指す。出力とは、力率の推定値であり、具体的にはベクトルＩ_１、Ｉ_２、Ｉ_３の偏角をさす。

【0030】

分岐の下位側の計測値として使用できるスカラー｜Ｉ_１｜、｜Ｉ_２｜、｜Ｉ_３｜（大きさ、実効値など）の性質を分析した結果が図６である。ここでは、スカラー｜Ｉ_１｜、｜Ｉ_２｜、｜Ｉ_３｜とその偏角との関係を示している。同図は、スカラー｜Ｉ_１｜、｜Ｉ_２｜、｜Ｉ_３｜を横軸に、対応するベクトルＩ_１、Ｉ_２、Ｉ_３の偏角を縦軸にした散布図である。プロットした期間は、ある１日に関する午前１０時から午前１１までの１時間のものである。

【0031】

図６の分析結果から、スカラー｜Ｉ_１｜、｜Ｉ_２｜、｜Ｉ_３｜とその偏角との間には、ある程度の相関があることがわかる。図６は、３つに分岐した下位側の各々に分散電源として太陽光発電が接続されている系統の計測値である。同図は需要家の負荷がほぼ一定とみなせる時間の幅のデータであるため、電流値の変動のほとんどは、太陽光発電によるものと推測される。太陽光発発電による変動は、当該発電施設にあるコンバータの力率に従い変動する。従って、図６のように、スカラー｜Ｉ_１｜、｜Ｉ_２｜、｜Ｉ_３｜の大きさに対する偏角のプロットは、ある程度定まった軌跡をとる。

【0032】

上記関係をみると、スカラー｜Ｉ_１｜、｜Ｉ_２｜、｜Ｉ_３｜の大きさとベクトルＩ_１、Ｉ_２、Ｉ_３の偏角とは、図６に示した一時間など短い時間であれば、およそ一価とみなせる関係があることがわかる。なお、本発明において一価とは、ある横軸の値を定めると、対応して縦軸の値が１つ定まることを表すものとする。

【0033】

これらスカラー｜Ｉ_１｜、｜Ｉ_２｜、｜Ｉ_３｜の大きさとその偏角の関係が常に一定であれば、近似式を作成することで、Ｉ_１、Ｉ_２、Ｉ_３の偏角を求められることになり、問題は解決する。しかし、実際はＩ_１、Ｉ_２、Ｉ_３の計測点での計測値は、需要家の負荷が重畳されている。よって、時間帯毎、あるいは平日や休日などの日種毎、あるいは季節毎に、異なった軌跡を呈することになる。また、太陽光発電サイトの新設／廃止や点検による休止なども、異なった軌跡となる要因となりうる。

【0034】

そこで、本発明では、スカラー｜Ｉ_１｜、｜Ｉ_２｜、｜Ｉ_３｜の大きさとその偏角との関係において、より要件の少ない性質を利用することとした。具体的には、スカラー｜Ｉ_１｜、｜Ｉ_２｜、｜Ｉ_３｜の大きさに対し、各々の偏角がおよそ一価とみなせる場合に、成立するものである。この緩和された要件により、時間帯毎や休日平日の区別、季節等の要因への考慮が不要となる。

【0035】

また、スカラー｜Ｉ_１｜、｜Ｉ_２｜、｜Ｉ_３｜の大きさに対する各々の偏角をおよそ一価とみなせる根拠は以下である。前述のようにＩ_１、Ｉ_２、Ｉ_３の主要な時間変動の要因となっている太陽光発電は、所定の力率で連系されている。よって、スカラー｜Ｉ_１｜、｜Ｉ_２｜、｜Ｉ_３｜の大きさに対する各々の偏角とのプロットは、ほぼ一定の軌跡を呈する。加えて、１時間や３０分など、一定の時間内であれば、需要家の負荷変動は少ないとみなせるため、上記スカラー｜Ｉ_１｜、｜Ｉ_２｜、｜Ｉ_３｜の大きさに対する偏角との関係をおよそ一価とみなせるか否かに対して、影響を無視できる。上記１時間や３０分など、一定の時間内で負荷を一定とみなせる性質は、後述する図８の説明における最大値ｔ_{ｄｉｆｆＭａｘ}の設定として利用する。

【0036】

次に、図７ａ、図７ｂ、図７ｃ、図７ｄを用いて本発明の実施例による実現方法を説明する。本実施例では、前述したようにスカラー｜Ｉ_１｜、｜Ｉ_２｜、｜Ｉ_３｜の大きさに対する偏角との関係がおよそ一価とみなせることを利用し、分岐の上位側のベクトルＩ_０の時間変化分から、ベクトルＩ_１、Ｉ_２、Ｉ_３の偏角を推定するものである。

【0037】

まず、図７ａにおいて、ベクトルＩ_０とベクトルＩ_１、Ｉ_２、Ｉ_３の関係を、仮に示した図である。この段階では、ベクトルＩ_１、Ｉ_２、Ｉ_３の偏角はいずれも不定であり、これらのベクトル和だけがベクトルＩ_０と一致していることが判っているのみである。図７ａのベクトル関係は、先に説明した（１）式の関係を満たしている。

【0038】

次に図７ｂは、２つの異なる時刻における２つのベクトル関係を図示している。１つのベクトル関係は図７ａの状態であり、これは現在の時刻ｔｎにおけるベクトル関係である。もう一つのベクトル関係は、過去のある時刻ｔ_０におけるベクトル関係である。図７ｂのように、現在の時刻ｔｎ（ｔ ｎｏｗ）と過去のある時点ｔｏ（ｔ ｏｌｄ）とで、ベクトルの関係が図示のようになっていたとする。なお、時刻ｔｎのベクトルＩ_０、Ｉ_１、Ｉ_２、Ｉ_３をＩ_０ｔｎ、Ｉ_１ｔｎ、Ｉ_２ｔｎ、Ｉ_３ｔｎ及び時刻ｔｏのベクトルＩ_０、Ｉ_１、Ｉ_２、Ｉ_３をＩ_０ｔｏ、Ｉ_１ｔｏ、Ｉ_２ｔｏ、Ｉ_３ｔｏと記載している。

【0039】

時刻ｔｎと時刻ｔｏそれぞれの時点では、（２）、（３）式に示すベクトル和が成り立つ。ここで、過去のある時点ｔｏとは、現在の時刻ｔｎの１単位時刻前とは限らないものとする。この式は、各時刻断面で（１）式が成り立つため、Ｉ_１ｔｎ、Ｉ_２ｔｎ、Ｉ_３ｔｎの合成ベクトルとＩ_０ｔｎの終点は一致する（（２）式参照）。同様にＩ_１ｔｏ、Ｉ_２ｔｏ、Ｉ_３ｔｏの合成ベクトルとＩ_０ｔｏの終点は一致する（（３）式参照）。
［数２］
Ｉ_０ｔｎ＝Ｉ_１ｔｎ＋Ｉ_２ｔｎ＋Ｉ_３ｔｎ （２）
［数３］
Ｉ_０ｔｏ＝Ｉ_１ｔｏ＋Ｉ_２ｔｏ＋Ｉ_３ｔｏ （３）
図７ｃは、ベクトルＩ_２とベクトルＩ_３の現在値と過去値が等しいと仮定した図である。次にもし、図７ｃの（１）のように、ベクトルＩ_２ｔｎとベクトルＩ_２ｔｏがほぼ等しく、かつ図７ｃの（２）のように、ベクトルＩ_３ｔｎとベクトルＩ_３ｔｏがほぼ等しい状態が成り立つと仮定する。つまり、Ｉ_２について、計測された現在値Ｉ_２ｔｎとほぼ等しい過去値Ｉ_２ｔｏが存在し、かつＩ_３について、計測された現在値Ｉ_３ｔｎとほぼ等しい過去値Ｉ_３ｔｏが存在しているものとする。

【0040】

図７ｄは、図７ｃが成立するときのベクトルＩ_０とベクトルＩ_１の関係を示した図である。このとき、ベクトルＩ_０ｔｎとベクトルＩ_０ｔｏの差ベクトルをΔＩ_０ｔｎ、及びベクトルＩ_１ｔｎとベクトルＩ_１ｔｏの差ベクトルをΔＩ_１ｔｎと定義すると、図７ｄの（３）のように、差ベクトルΔＩ_０ｔｎと差ベクトルΔＩ_１ｔｎとは、概ね等しい状態となる。

【0041】

ここで、ベクトルＩ_０ｔｎ、ベクトルＩ_０ｔｏの偏角は夫々知られているため、差ベクトルΔＩ_０ｔｎの偏角も知られている。よって、差ベクトルΔＩ_１ｔｎの偏角が知れることとなり、スカラー｜Ｉ_１ｔｎ｜とスカラー｜Ｉ_１ｔｏ｜及び差ベクトルΔＩ_１ｔｎにて構成される三角形から、ベクトルＩ_１ｔｎの偏角を求めることが可能となる。尚、ベクトルＩ_１ｔｎの偏角の候補は一般に２通り考えられるが、これらの選択方法に関しては後述する。

【0042】

上述したベクトルＩ_１ｔｎの偏角の算出法では、仮定をおいている。具体的には、ベクトルＩ_２ｔｎがベクトルＩ_２ｔｏにほぼ等しく、かつベクトルＩ_３ｔｎがベクトルＩ_３ｔｏにほぼ等しいという仮定である。つまり、Ｉ_２について、計測された現在値Ｉ_２ｔｎとほぼ等しい過去値Ｉ_２ｔｏが存在し、かつＩ_３について、計測された現在値Ｉ_３ｔｎとほぼ等しい過去値Ｉ_３ｔｏが存在しているという仮定である。

【0043】

この仮定が成り立つ条件に関し説明する。図７ａ、図７ｂ、図７ｃの各段階において、ベクトルＩ_１、Ｉ_２、Ｉ_３の偏角は全て不定である。図７ｄの段階で、（上記仮定が正しければ）ベクトルＩ_１の偏角がようやく決定できる。よって、図７ａ、図７ｂ、図７ｃ、図７ｄに示したすべての状態で、ベクトルＩ_２、Ｉ_３（Ｉ_２ｔｎ、Ｉ_２ｔｏ、Ｉ_３ｔｎ、Ｉ_３ｔｏ含む）の偏角は不定のままである。

【0044】

ここで、図６を用いて前述した、スカラー｜Ｉ_１｜、｜Ｉ_２｜、｜Ｉ_３｜の大きさに対する偏角との関係をおよそ一価とみなせるという要件について考える。左記要件は、スカラー｜Ｉ_２｜、｜Ｉ_３｜の大きさが決まると、それぞれのおよその偏角が求まるということを示している。そこで、もし、スカラー｜Ｉ_２ｔｎ｜とスカラー｜Ｉ_２ｔｏ｜が概ね等しいという関係が成り立つとすると、各々の偏角はほぼ等しく、ベクトルＩ_２ｔｎとベクトルＩ_２ｔｏが概ね等しいという関係が成り立つことになる。Ｉ_３についても同様である。従って、ベクトルＩ_２、Ｉ_３の偏角を終始不定として扱った場合でも、スカラー｜Ｉ_２ｔｎ｜とスカラー｜Ｉ_２ｔｏ｜がほぼ等しく、かつスカラー｜Ｉ_３ｔｎ｜とスカラー｜Ｉ_３ｔｏ｜が成り立つとき、ベクトルＩ_２ｔｎとベクトルＩ_２ｔｏがほぼ等しく、かつベクトルＩ_３ｔｎとベクトルＩ_３ｔｏがほぼ等しいという関係が図７ｃの（１）、（２）に示したように成り立つことになる。

【0045】

以上から、（ベクトルＩ_２ｔｎ＋ベクトルＩ_３ｔｎ）と（ベクトルＩ_２ｔｏ＋ベクトルＩ_３ｔｏ）がほぼ等しいという条件が成り立ち、時刻ｔｎと時刻ｔｏの双方で両者はほぼ同一のベクトル（時刻ｔｏと時刻ｔｎ間で時間的に不変）となる。よって、図７ｄの（３）のように、差ベクトルΔＩ_０ｔｎと差ベクトルΔＩ_１ｔｎとがほぼ等しいという条件が成り立つとみなせるようになる。尚、Ｉ_１、Ｉ_２、Ｉ_３の役割を順次入れ替えれば、ベクトルＩ_２、Ｉ_３の偏角を求められる。

【0046】

次に図８を用い、スカラー｜Ｉ_２ｔｎ｜とスカラー｜Ｉ_２ｔｏ｜がほぼ等しく、かつスカラー｜Ｉ_３ｔｎ｜とスカラー｜Ｉ_３ｔｏ｜がほぼ等しいという条件について考える。前述した方式でベクトルＩ_１の偏角を精度よく求めるには、スカラー｜Ｉ_２ｔｎ｜とスカラー｜Ｉ_２ｔｏ｜の差、及びスカラー｜Ｉ_３ｔｎ｜とスカラー｜Ｉ_３ｔｏ｜の差が小さいほど良い。しかし、時刻ｔｎの直前の時刻ｔｎ−１において、上記の差が小さくなるとは限らない。これは太陽光発電量の時間変化量が大きいためである。太陽光発電では、日射量の増減により短時間で出力が定格の半分以上変動するケースが散見されており、サンプリング間隔の間で十分に大きく変動する可能性があるためである。

【0047】

図８は、現在時刻（ｔ＝ｔｎ）のベクトル関係に対する過去時刻のベクトル関係を比較している状態を示す図である。そこで、図８のように、時刻ｔｎから、時間をさかのぼり、スカラー｜Ｉ_２ｔｎ｜とスカラー｜Ｉ_２ｔｏ｜がほぼ等しく、かつスカラー｜Ｉ_３ｔｎ｜とスカラー｜Ｉ_３ｔｏ｜がほぼ等しいという条件が成り立つ時刻ｔｏを求める。

【0048】

なお図８は、横軸に時刻を採っており、図７ｂに示した現在時刻（ｔ＝ｔｎ）のベクトル関係Ｖｎに対する過去の時刻のベクトル関係を比較している状態を示している。例えば時刻ｔｎー１と時刻ｔｏのベクトル関係Ｖｎー１、Ｖｏについて、Ｉ_２とＩ_３の大きさが同時にほぼ一致する関係にあるベクトルを探索することを表している。

【0049】

ここでの選択の基準Ｉ_{２ｄｉｆｆ}としては、（４）式の値が０．１以下などである。より好ましくは０．０５以下としてもよい。
［数４］
Ｉ_{２ｄｉｆｆ}≡｜｛（スカラー｜Ｉ_２ｔｎ｜）−（スカラー｜Ｉ_２ｔｏ｜）｝／［｛（スカラー｜Ｉ_２ｔｎ｜）＋（スカラー｜Ｉ_２ｔｏ｜）｝／２｝］｜≦０．１ （４）
選択の基準Ｉ_{３ｄｉｆｆ}としては、（５）式に示すように、選択の基準Ｉ_{２ｄｉｆｆ}と同様である。
［数５］
Ｉ_{３ｄｉｆｆ}≡｜｛（スカラー｜Ｉ_３ｔｎ｜）−（スカラー｜Ｉ_３ｔｏ｜）｝／［｛（スカラー｜Ｉ_３ｔｎ｜）＋（スカラー｜Ｉ_３ｔｏ｜）｝／２｝］｜≦０．１ （５）
Ｉ_２、Ｉ_３に関しこれらの条件が同時に成立し、かつＩ_{２ｄｉｆｆ}＋Ｉ_{３ｄｉｆｆ}が、最小となる過去の時刻ｔｏを求める。この時、過去にさかのぼる時間幅ｔ_ｄｉｆｆ≡ｔｎ−ｔｏは、現在の時刻ｔｎによって変化するため、ｔｎの関数としてｔ_{ｄｉｆｆ（ｔｎ）}と表記する。

【0050】

この時、過去にさかのぼる時間幅の最大値ｔ_{ｄｉｆｆＭａｘ}として、例えば１時間や３０分を選択する。ｔ_{ｄｉｆｆＭａｘ}は、需要家の負荷がほぼ一定とみなせる時間幅である。これは前述の図６において、スカラー｜Ｉ_１｜、｜Ｉ_２｜、｜Ｉ_３｜の大きさに対する各々の偏角をおよそ一価とみなせる時間幅である。左記時間幅を超える時間までさかのぼりｔｏを決定しようとすると、需要家の負荷を一定とみなせなくなり、スカラー｜Ｉ_１｜、｜Ｉ_２｜、｜Ｉ_３｜の大きさに対し、その偏角を一価とみなせなくなる。

【0051】

ｔ_{ｄｉｆｆＭａｘ}は、需要家の負荷の変動量に関連する量のため、需要家の負荷をほぼ一定とみなせる午前９時前後から正午まで、あるいは１３時頃から１６時前後までは、ｔ_{ｄｉｆｆＭａｘ}を大きな値としても良い。夜間に関しても同様にｔ_{ｄｉｆｆＭａｘ}を大きくできる。

【0052】

逆に需要家の負荷が立ち上がる午前６時前後から午前９時前後まではｔ_{ｄｉｆｆＭａｘ}を小さくしても良い。夕刻や正午前後の需要家負荷の変動が大きな時間帯も同様にｔ_{ｄｉｆｆＭａｘ}を小さくしても良い。

【0053】

図９は、過去にさかのぼる時間幅ｔ_{ｄｉｆｆ（ｔｎ）}を、ｔｎが午前１０時から１４時にわたりプロットしたものである。ここではｔ_{ｄｉｆｆＭａｘ}を固定的に１時間（３６００秒）としている。同図からｔ_{ｄｉｆｆ（ｔｎ）}は右肩上がりの鋸歯状に増加する大まかな傾向があることがわかる。これは過去のある時点でのスカラー｜Ｉ_２｜、｜Ｉ_３｜の大きさが同程度となる条件が、間欠的に発生していることを反映するものと考える。またｔｎが正午から約３０分については、ｔ_{ｄｉｆｆ（ｔｎ）}は小さい値となる。これは昼休みによる需要家の負荷の減少により、過去１時間程度の間では、直近のスカラー｜Ｉ_２｜、｜Ｉ_３｜の条件の方が合いやすくなるためと予想する。

【0054】

逆に昼の１２：３０以降では、再び需要家の負荷が増え始め、正午以降の需要家の負荷の漸減とは逆の道筋を通ることにより、ｔ_{ｄｉｆｆ（ｔｎ）}が増加する傾向を生じる。ただしこの時の鋸歯状の傾きは平時より急である。これは、正午以降で負荷が漸減するポイントを逆にたどるためであり、ｔｎが１増えると、ｔ_{ｄｉｆｆ（ｔｎ）}は１以上増えるトレンドとなる（平時の傾き１より大きくなる）。

【0055】

１３時を過ぎると、昼休みの需要家負荷の状態が終了するため、再び傾き１の鋸歯状のｔ｜Ｉ_２｜、｜Ｉ_３｜のトレンドが開始する。

【0056】

次に図１０ａ、図１０ｂ、図１０ｃ、図１０ｄを用いて、偏角候補の決定法１について説明する。前述の図７ｄにおいて、ベクトルＩ_１ｔｎの偏角を求める場合に、偏角の候補は一般に２つとなることについて説明した。これはＩ_１ｔｏの偏角を求める場合も同様で偏角の候補は２つとなる。更にＩ_２、Ｉ_３についても同様で、Ｉ_２ｔｎ、Ｉ_３ｔｎの偏角の候補は一般にそれぞれ２つとなる。

【0057】

以降においては、これを絞り込むための考え方を説明する。本手順は、ベクトルＩ_１、Ｉ_２、Ｉ_３のベクトル和がベクトルＩ０に等しくなる性質を利用するものである。ベクトルＩ_１、Ｉ_２、Ｉ_３それぞれにつき、偏角の候補［Ｉ_１＋、Ｉ_１−］、［Ｉ_２＋、Ｉ_２−］、［Ｉ_３＋、Ｉ_３−］があった（［・、・］は二者択一を表すものとする）とする。つまりベクトルＩ_１についてＩ_１＋またはＩ_１−が存在し、ベクトルＩ_２についてＩ_２＋またはＩ_２−が存在し、ベクトルＩ_３についてＩ_３＋またはＩ_３−が存在し、ベクトルＩ_４についてＩ_４＋またはＩ_４−が存在しているものとする。

【0058】

この場合におけるベクトル和の組み合わせによる終点は、図１０ａ、図１０ｂ、図１０ｃ、図１０ｄに示すＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈの８通りとなる。図１０ａは、Ｉ_１＋、Ｉ_２＋ときて、Ｉ_３＋またはＩ_３−となった事例であり、最終的にＡ、Ｂ点を指し示す。図１０ｂは、Ｉ_１＋、Ｉ_２−ときて、Ｉ_３＋またはＩ_３−となった事例であり、最終的にＣ、Ｄ点を指し示す。図１０ｃは、Ｉ_１−、Ｉ_２＋ときて、Ｉ_３＋またはＩ_３−となった事例であり、最終的にＥ、Ｆ点を指し示す。図１０ｄは、Ｉ_１−、Ｉ_２−ときて、Ｉ_３＋またはＩ_３−となった事例であり、最終的にＧ、Ｈ点を指し示す。

【0059】

これらの終点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈが、Ｉ_０の終点近傍（図１０ａで基準領域と記載）に含まれるものが、正しい偏角の候補の組み合わせとなる。ところが、この方式では、図１０ａ及び図１０ｂのように、終点Ｂ、Ｃが双方ともＩ_０の終点近傍の基準領域に入った場合、偏角の候補を絞り込むことが出来ない。このように、終点ＢとＣが候補となった場合、［Ｉ_２＋、Ｉ_２−］、［Ｉ_３＋、Ｉ_３−］の２つのベクトルの絞り込みが不可能となる。更にＩ_１、Ｉ_２、Ｉ_３の変動量が大きく、基準領域を大きくする必要が生じた場合、図１０ｃのように終点Ｅも候補となることになり、［Ｉ_１＋、Ｉ_１−］の絞り込みもできなくなる。よって、図１０ａ、図１０ｂ、図１０ｃ、図１０ｄに示すベクトルの終点を比較する方式は、条件によっては絞り込みが困難になることが想定される。

【0060】

そこで、図１１を用いて偏角候補の決定法２の例を説明する。図１１の右側には、Ｉ_１に関する偏角の候補であるＩ_１＋及びＩ_１−を、点線及び実線による時系列で示している。同じく同図右側の太い点線は、Ｉ_１の偏角の正解値である。Ｉ_１＋及びＩ_１−の偏角は、図示のように、頻繁に変動する。ただし、相互の役割を入れ替えるように、正解値に近い偏角になる場合と、正解値の偏角から離れた値をとる。一方、正解値であるＩ_１の偏角の時系列的な変化は、Ｉ_１＋及びＩ_１−の偏角と比較し、相対的に小さい場合が多い。そこで、Ｉ_１＋及びＩ_１−の偏角の短時間の間のヒストグラムを、時間軸をスライドさせながら算出していく。そして、両者のヒストグラムを合算すると、Ｉ_１の偏角の正解値に近い階級の頻度が高くなる。よって、左記ヒストグラムの最頻値に近いか否かをもって、Ｉ_１＋及びＩ_１−の偏角を選択することで、複数の偏角候補の絞り込みを行うことが出来る。本方式は、偏角候補の時間変動と比較し、偏角の正解値の時間変動が比較的小さいこと、および偏角候補が正しくない場合の値が、比較的ばらつくことで、特定のピークを作りにくい性質を利用した。

【0061】

本絞込み方式の特徴は、１つのベクトルの偏角候補のみから絞り込みを行うことが出来る点である。例えば、Ｉ_１の偏角の候補を絞り込む場合には、Ｉ_２、Ｉ_３の偏角候補の情報は不要である。この性質により、図１０ａ、図１０ｂ、図１０ｃ、図１０ｄに示した方式のように、２つ以上の偏角候補の絞り込みが連鎖的に不能になることを防ぐことができる。

【0062】

図１２に潮流値推定装置のブロック図を示す。ここでは、分岐後の下位の分岐線をバンクと記載するが、計測値の種類の関係が相似となる他の階層の分岐に対しても同様に適用できる。

【0063】

図１２の潮流値推定装置では、まず、計測値３１２を計測値取得部３１３にて取得し、計測値格納部３２１に格納していく。ここでの計測値３１２は、少なくともベクトルＩ_０及びスカラー｜Ｉ_１｜、｜Ｉ_２｜、｜Ｉ_３｜を含んでおり、他には上位側、下流側の電圧値を含む。

【0064】

次に、計測値変換部３１４にて、図２相当の簡略化を行う。これは、分岐前後での同一の電圧値相当で演算することにより、電流ベクトルの偏角を決定する問題に簡略化するためである。以上計測値取得部３１３、計測値格納部３２１の動作、もしくは計測値変換部３１４まで含めた動作は、以降の潮流推定の動作とは非同期で行っても良い。例えば、計測データの到来次第格納や変換をするなどである。

【0065】

次に、潮流推定の一連の動作に関連するブロックの動作を説明する。これら一連の推定動作は、統括制御部３１８の指示で逐次的に処理する。まず、推定対象バンク選択部３１５にて、潮流を推定するバンクを選択する。例えば、図２のバンク１、２、３のうち、まずバンク１の潮流（力率など）を推定の対象に設定するなどである。

【0066】

次に、過去時点ｔｏ決定部３１６にて、時間差分処理を行う対象の過去の時刻断面ｔｏを決定する。時刻ｔｏの求め方は、前述の図８の説明で記述した通りである。過去の時刻断面ｔｏの決定に際し、比較対象の電流のスカラー値をほぼ同一値とみなすための閾値を閾値等の設定値入力部３１７にて、適宜変更することが出来る。推定対象とした系統の電流の変動が大きい場合、電流値を同一とみなすための閾値を大きくするなどの動作は、設定値入力部３１７で行う。次に時間差分作成部３２２にて、時間差分を作成する。具体的には、分岐の上位側での電流ベクトルのベクトル差（ベクトル値）を本ブロックで算出する。

【0067】

次に、偏角候補作成部３２３にて、時刻ｔｎにおける偏角の候補（一般に２つ）を作成する。具体的には、時間差分作成部３２２のブロックにて作成した差分のベクトル値と、現在時刻ｔｎと過去時刻ｔｏにおける推定対象のバンクの電流のスカラー値から三角形を構成し、現在時刻ｔｎの偏角の候補を求める。また、過去の時刻断面ｔｏの偏角候補も求まるため、時刻断面ｔｎとｔｏの偏角の推定処理を同時に行っても良い。

【0068】

次に、偏角候補絞り込み部３２４にて、偏角候補作成部３２３にて作成した一般に２つの偏角の候補から、適切な候補を選択する。選択の手法は、図１１で説明した手法が使える。複数の偏角候補の偏角値がほぼ同一となる箇所のみを使用する推定方式の場合、本ブロックの偏角候補絞り込み部３２４を、偏角候補の偏角値の同一性判定部に置き換える。また図１０ａ、図１０ｂ、図１０ｃ、図１０ｄの手法を用いて候補の絞り込みを行う場合は、他の全てのバンクに対して同様に偏角の候補を算出してから、選択を行う。

【0069】

次に、偏角から使用形態の物理量への変換部３２５にて、目的の物理量へ変換する。例えば力率値や有効電力値、無効電力値などに変換する。変換した結果、あるいは変換前の電流の偏角値を推定結果出力３２９から出力する。

【0070】

一連の推定処理が終了後、推定対象バンク選択部３１５にて、潮流の推定対象を次のバンクに順次設定していけば、全バンクの潮流値が推定できる。

【0071】

なお、図１２の処理を実行するに当たり、さらに以下のような改変が加えられてもよい。計測値格納部３２１は、計測値をそのまま格納しても良い。また、計測値変換３１４にて変換した電流のベクトル値（分岐の上位側）と電流のスカラー値（分岐の下位側）として格納しても良い。また格納する期間は、最低限ｔ_{ｄｉｆｆＭａｘ}の間あれば足りる。

【0072】

計測値変換３１４にて、図２相当の簡略化に際し、電流ベクトルの偏角を決定する問題に簡略化するためとしたが、都度電圧等の変換を行えば、本変換は必ずしも行わなくても良い。例えば分岐の下位側の電流のスカラー値は、電圧と演算を施し、皮相電力値として演算しても、本発明は同様に適用できる。この場合、分岐の上位側は、電流のベクトル値ではなく、皮相電力とその偏角（あるいは有効電力と無効電力）で演算するものであってもよい。

【0073】

次に図１３を用いて潮流値推定方法のフローを示す。処理ステップＳ４１４からＳ４１７は計測値格納タスクのフローである。これらは潮流推定のタスクとは非同期で行っても、同期させて行っても良い。まず処理ステップＳ４１５で計測値を取得する。この場合に通信を介しても、直接Ａ／Ｄ変換等の図示しない入力手段経由で図示しないセンサ情報を入力しても良い。処理ステップＳ４１６では計測値を変換する。これは図２相当の電流の偏角推定の問題として簡略化するために行うが、本フロー図のように計測値格納部に格納する前に変換しても、あるいは後述する処理ステップＳ４３６とＳ４３７の計測値格納部３２１からの読み出し時に随時変換しても良い。必要に応じた変換後に計測値格納部３２１にデータを格納する（処理ステップＳ４１７）。

【0074】

次に処理ステップＳ４３２から処理ステップＳ４４０を用い、潮流推定タスクのフローを説明する。まず処理ステップＳ４３２において潮流推定タスクを実行開始する。処理ステップＳ４３３では、現在の時刻断面ｔｎについて逐次更新する。処理ステップＳ４３４においては、処理ステップＳ４３５からＳ４３９までの処理手順を、対象のバンクを変更しながら繰り返し実行させるループ処理を行う。

【0075】

繰り返し処理の中では、処理ステップＳ４３５において、次に複数ある分岐の下位側のバンクのうち１つを、潮流推定の対象として選択する。次に、処理ステップＳ４３６にて、推定対象のバンク以外のバンクの電流のスカラー値が、現在時刻ｔｎの値と同程度となる過去の時刻断面ｔｏを検索する。具体的手法は、前述の図７ａ、図７ｂ、図７ｃ、図７ｄ、図８の箇所で説明したとおりである。

【0076】

次に処理ステップＳ４３７では、検索結果の過去時刻断面ｔｏと現在の時刻ｔｎの間で、分岐上流側における電流のベクトル値の差ベクトルを作成する。該差ベクトルは図７ｃ、図７ｄのΔＩ_０ｔｎに相当する。次に処理ステップＳ４３８では、ΔＩ_０ｔｎをΔＩ_１ｔｎとみなし、図７ｃもしくは図７ｄでのＩ_１ｔｎ、Ｉ_１ｔｏ、ΔＩ_１ｔｎからなる三角形を用いた偏角候補の作成を行う。同偏角候補が求まるのは、前記三角形の三辺の長さが既知であることがら、全ての内角が確定するためである。なおかつΔＩ_１ｔｎの偏角は、およそΔＩ_０ｔｎの偏角と等しい。さらにΔＩ_０ｔｎは偏角が既知である。これは、偏角が既知である分岐上流側における電流ベクトルの時間差分がΔＩ_０ｔｎであるためである。次に処理ステップＳ４３９では、図１１で示した偏角候補の絞り込み法等を用い、一般に２つある偏角候補から偏角値として使用する値を絞り込む。これらの動作を処理ステップＳ４３４に戻り、全てのバンク或いは推定が必要なバンクに対し、繰り返す。

【0077】

処理ステップＳ４４０では、電流の偏角値を必要に応じ、使用目的に合致する量に変換し、潮流値や力率値の推定結果として、出力する。

【0078】

以上説明した本発明においては、配電系統の力率を推定する手法を提案した。本発明方式は、配電用変電所などでの分岐の箇所を対象に、分岐の上位側での力率値と分岐の下位側での電流の実効値を用い、下位側の力率を推定するものである。実測データを用いた検証の結果、３分岐の箇所に対し、高精度の平均誤差で推定が可能であることを確認した。

【符号の説明】

【0079】

１０２：中間変電所等の上位変電所
１０３：配電用変電所
１０４：送電線
１０６：大口需要家負荷
１０７：小口需要家負荷
１０８：変圧器
１１０：太陽光発電太陽光等の分散電源
１１１：送配電系統の上位側
１１２：送配電系統の下位側
１２０：上位変電所１０２の出側計測値
１２１：配電用変電所１０３の入側計測値
１２２：分岐の下位側の計測値
１２３：分岐の下位側の推定対象の潮流値
３１３：計測値取得部
３１４：計測値変換
３１５：推定対象バンク選択部
３１６：過去時点ｔｏ決定部
３１７：閾値等の設定値入力部
３１８：統括制御部
３２１：計測値格納部
３２２：時間差分作成部
３２３：偏角候補作成部
３２４：偏角候補絞り込み部
３２５：偏角から使用形態の物理量への変換部
３２９：推定結果出力

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7a】

【図7b】

【図7c】

【図7d】

【図8】

【図9】

【図10a】

【図10b】

【図10c】

【図10d】

【図11】

【図12】

【図13】