特開 2024-109364 負荷制御装置および制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024109364

(43)【公開日】2024-08-14

(54)【発明の名称】負荷制御装置および制御方法

(51)【国際特許分類】

   H02J 3/18 20060101AFI20240806BHJP

【ＦＩ】

H02J3/18 114

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023014115

(22)【出願日】2023-02-01

(71)【出願人】

【識別番号】000003942

【氏名又は名称】日新電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000338

【氏名又は名称】弁理士法人 ＨＡＲＡＫＥＮＺＯ ＷＯＲＬＤ ＰＡＴＥＮＴ ＆ ＴＲＡＤＥＭＡＲＫ

(72)【発明者】

【氏名】久保 敏裕

(72)【発明者】

【氏名】黒田 和宏

【テーマコード（参考）】

5G066

【Ｆターム（参考）】

5G066DA04

(57)【要約】

【課題】フリッカの低減と負荷装置の効率的な運用とを両立する。
【解決手段】負荷制御装置（１）は、電力系統（ＳＹＳ）における受電点（Ｐｒ）よりも下流側に位置する負荷装置（９１）を制御する。負荷制御装置（１）は、電力系統（ＳＹＳ）における受電点（Ｐｒ）よりも上流側のインピーダンスである上位系統インピーダンス（ＺＳ）を導出する。負荷制御装置（１）は、上記上流側から受電点（Ｐｒ）を通じて負荷装置（９１）に流れる負荷電流（ＩＬ）を、導出した上位系統インピーダンス（ＺＳ）に基づいて制御する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電力系統における受電点よりも下流側に位置する負荷装置を制御する負荷制御装置であって、
上記負荷制御装置は、
上記電力系統における上記受電点よりも上流側のインピーダンスである上位系統インピーダンスを導出し、
上記上流側から上記受電点を通じて上記負荷装置に流れる負荷電流を、導出した上記上位系統インピーダンスに基づいて制御する、負荷制御装置。

【請求項2】

上記電力系統では、（ｉ）上記上位系統インピーダンスの公称値である第１公称値と、（ｉｉ）上記第１公称値に対応する上記負荷電流の公称値である第２公称値と、が予め設定されており、
上記負荷制御装置は、導出した上記上位系統インピーダンスが上記第１公称値よりも小さい場合には、上記負荷電流が上記第２公称値を越えることを許容するように上記負荷電流を制御する、請求項１に記載の負荷制御装置。

【請求項3】

上記負荷制御装置は、導出した上記上位系統インピーダンスが上記第１公称値よりも小さい場合には、許容される上記負荷電流の最大値を、上記上位系統インピーダンスに負の相関を有する値として設定する、請求項２に記載の負荷制御装置。

【請求項4】

上記負荷制御装置は、
上記負荷電流の実効値である負荷電流実効値を導出し、
上記負荷電流実効値の時間変化率をさらに導出し、
上記時間変化率にさらに基づいて上記負荷電流を制御する、請求項１から３のいずれか１項に記載の負荷制御装置。

【請求項5】

上記負荷制御装置は、上記時間変化率に基づいて、許容される上記負荷電流の実効値の最大値を設定する、請求項４に記載の負荷制御装置。

【請求項6】

上記負荷制御装置は、上記負荷電流に基づいて上記上位系統インピーダンスを導出する、請求項１に記載の負荷制御装置。

【請求項7】

上記負荷制御装置は、次数間高調波注入方式によって上記上位系統インピーダンスを導出する、請求項１に記載の負荷制御装置。

【請求項8】

上記負荷装置は、インバータを含んでいる、請求項１に記載の負荷制御装置。

【請求項9】

電力系統における受電点よりも下流側に位置する負荷装置を制御する制御方法であって、
上記電力系統における上記受電点よりも上流側のインピーダンスである上位系統インピーダンスを導出するインピーダンス導出工程と、
上記上流側から上記受電点を通じて上記負荷装置に流れる負荷電流を、上記インピーダンス導出工程において導出した上記上位系統インピーダンスに基づいて制御する負荷電流制御工程と、を含んでいる、制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の一態様は、負荷制御装置に関する。

【背景技術】

【0002】

電力系統内における負荷装置の動作に伴って生じる電圧フリッカ（以下、単に「フリッカ」と称する）に関する様々な技術が提案されている。例えば、下記の特許文献１には、高周波インバータの制御装置の応答速度を高速化させたことに伴って生じるフリッカを、簡易に低減するための手法が開示されている。

【0003】

また、下記の特許文献２には、変電所内外の同一母線から電力供給される複数のフィーダに同時に発生するフリッカのΔＶ１０値（フリッカの表示尺度の１つ）を、フィーダ別に測定するための手法が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１５－６１４４１号公報

【特許文献2】特開平６－２８４５７９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明の一態様の目的は、フリッカの低減と負荷装置の効率的な運用とを両立することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る負荷制御装置は、電力系統における受電点よりも下流側に位置する負荷装置を制御する負荷制御装置であって、上記負荷制御装置は、上記電力系統における上記受電点よりも上流側のインピーダンスである上位系統インピーダンスを導出し、上記上流側から上記受電点を通じて上記負荷装置に流れる負荷電流を、導出した上記上位系統インピーダンスに基づいて制御する。

【0007】

また、本発明の一態様に係る制御方法は、電力系統における受電点よりも下流側に位置する負荷装置を制御する制御方法であって、上記電力系統における上記受電点よりも上流側のインピーダンスである上位系統インピーダンスを導出するインピーダンス導出工程と、上記上流側から上記受電点を通じて上記負荷装置に流れる負荷電流を、上記インピーダンス導出工程において導出した上記上位系統インピーダンスに基づいて制御する負荷電流制御工程と、を含んでいる。

【発明の効果】

【0008】

本発明の一態様によれば、フリッカの低減と負荷装置の効率的な運用とを両立できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施形態１の負荷制御装置の一構成例について説明するための図である。

【図2】実施形態２の負荷制御装置の一構成例について説明するための図である。

【図3】ｄＩＬｒｍｓ／ｄｔ制御について説明するための図である。

【図4】ｄＩＬｒｍｓ／ｄｔ制御について説明するための別の図である。

【図5】ｄＩＬｒｍｓ／ｄｔ制御について説明するためのさらに別の図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

〔実施形態１〕
実施形態１の負荷制御装置１について以下に説明する。説明の便宜上、実施形態１にて説明したコンポーネント（構成要素）と同じ機能を有するコンポーネントについては、以降の各実施形態では同じ符号を付し、その説明を繰り返さない。簡潔化のため、公知の技術事項についても説明を適宜省略する。本明細書において述べる各コンポーネントおよび各数値はいずれも、特に矛盾のない限り単なる例示である。それゆえ、例えば、特に矛盾のない限り、各コンポーネントの位置関係および接続関係は各図の例に限定されない。また、各図は必ずしもスケール通りに図示されていない。

【0011】

（負荷制御装置１の構成例）
図１は、実施形態１の負荷制御装置１の一構成例について説明するための図である。図１では、負荷制御装置１およびその周囲の構成が概略的に示されている。負荷制御装置１は、電力系統ＳＹＳにおける受電点Ｐｒよりも下流側（以下、単に「下流側」と称する）に位置する負荷装置９１を制御する。

【0012】

本明細書では、下流側に位置するユーザ（例：負荷装置９１のユーザである需要家）の設備を、ユーザ設備と称する。図１に示す通り、負荷装置９１は、ユーザ設備内に位置していてよい。負荷制御装置１も、ユーザ設備内に位置していてよい。図１に示す通り、負荷制御装置１は、インピーダンス導出部１１と負荷電流制御部１２とを有していてよい。

【0013】

図１の例では、負荷装置９１は、受電点Ｐｒに直接的に接続されている。ただし、当業者であれば明らかである通り、負荷装置９１は、何らかの電気的コンポーネントを介して、受電点Ｐｒに間接的に接続されていてもよい。

【0014】

負荷装置９１は、フリッカの発生源となりうる任意の装置であってよい。したがって、例えば、負荷装置９１は、インバータを含んでいてよい。実施形態１では、負荷装置９１が電気アーク炉である場合を例示する。電気アーク炉は、フリッカの発生源の典型例である。

【0015】

図１の例における電力系統ＳＹＳでは、受電点Ｐｒよりも上流側（以下、単に「上流側」と称する）に、電源ＰＳが位置している。図１では、電源ＰＳとして交流電源が例示されている。電源ＰＳは、背後交流電源と称されてもよい。

【0016】

そして、図１の例では、背後系統インピーダンスＺＵおよび配線インピーダンスＺＬも上流側に位置している。本明細書では、上流側のインピーダンスを、上位系統インピーダンスＺＳと称する。図１の例におけるＺＳは、ＺＵとＺＬとの合成インピーダンスとして近似的に表すことができる。本明細書では、あるインピーダンスのインピーダンス値についても、同じ符号を用いて表記する。したがって、ＺＳのインピーダンス値についても、ＺＳと表記する。

【0017】

本明細書では、受電点Ｐｒにおける電圧をＶとして表す。多くの場合、電力系統ＳＹＳの管理者（例：電力会社）によって、Ｖのフリッカについての規制値（フリッカ規制値）が予め設定されている。このことから、受電点Ｐｒは、フリッカ規制点とも称される。フリッカ規制値は、ΔＶ１０値によって表されていてよい（上述の特許文献２を参照）。

【0018】

図１に示す通り、負荷電流ＩＬは、上流側から受電点Ｐｒを通じて負荷装置９１に流れる。当業者であれば明らかである通り、Ｖは、ＺＳとＩＬとに応じて変化する。したがって、例えば、ＶとＩＬとを用いてＺＳを表すことができる。

【0019】

一例として、ＺＳが変化しないと考えられる短い時間間隔において、ＶおよびＩのそれぞれが２回測定される場合を考える。本明細書では、１回目の測定において得られたＶおよびＩのそれぞれの値をＶ１およびＩ１と表記する。また、２回目の測定において得られたＶおよびＩのそれぞれの値をＶ２およびＩ２と表記する。この場合、例えば、下記の式（１）、
｜ＺＳ｜＝｜（Ｖ２－Ｖ１）／（ＩＬ１－ＩＬ２）｜ …（１）
によってＺＳの大きさ（絶対値）を表すことができる。本明細書における以降の説明では、特に矛盾のない限り、｜ＺＳ｜をＺＳと略記する。この略記は、ＶおよびＩＬについても当てはまる。

【0020】

式（１）から理解できる通り、ＩＬの増加に伴ってフリッカが増加する。具体的には、フリッカの大きさは、ＩＬとＺＳとの積に概ね比例する。そこで、図１に示す通り、電力系統ＳＹＳでは、ＩＬを検出する電流センサ９２が設けられていてよい。また、Ｖを検出する電圧センサ９３がさらに設けられてよい。図１の例では、電流センサ９２および電圧センサ９３は、ユーザ設備内に位置している。

【0021】

（負荷制御装置１の処理の例）
インピーダンス導出部１１は、ＺＳを導出する。一例として、インピーダンス導出部１１は、ＩＬに基づいてＺＳを導出してよい。例えば、インピーダンス導出部１１は、所定の時間周期ごとに、電流センサ９２からＩＬの検出値（例：ＩＬの瞬時値）としてＩＬ１およびＩＬ２を取得するとともに、電圧センサ９３からＶの検出値（例：Ｖの瞬時値）としてＶ１およびＶ２を取得してよい。そして、インピーダンス導出部１１は、上述の式（１）に従って、ＩＬ１、ＩＬ２、Ｖ１、およびＶ２を用いて、当該所定の時間周期ごとにＺＳを導出してよい。ただし、後述の通り、インピーダンス導出部１１におけるＺＳの導出手法は、上記の例に限定されない。インピーダンス導出部１１は、任意の手法によってＺＳを導出してよい。

【0022】

本明細書では、説明の便宜上、インピーダンス導出部１１によって導出されたＺＳを、ＺＳａとも称する。ＺＳａは、インピーダンス導出値と称されてもよい。負荷電流制御部１２は、インピーダンス導出部１１からＺＳａを取得してよい。そして、負荷電流制御部１２は、ＺＳａに基づいてＩＬを制御してよい。「ＺＳａに基づくＩＬの制御」は、「ＺＳａ制御」と称されてもよい。

【0023】

負荷電流制御部１２は、例えば、負荷装置９１に流すことが許容されるＩＬの最大値（上限値）を設定するリミタ機能を有していてよい。本明細書では、負荷装置９１に流すことが許容されるＩＬの最大値を、ＩＬ＿ｕｐｐｅｒと表記する。一例として、負荷電流制御部１２は、ＩＬ＿ｕｐｐｅｒをＺＳａに基づいて設定してよい。

【0024】

実施形態１では、電力系統ＳＹＳにおけるＺＳの公称値である第１公称値が予め設定されているものとする。第１公称値は、電力系統ＳＹＳの管理者によって予め設定された値であってよい。一例として、第１公称値は、電力系統ＳＹＳの設計時に想定されるＺＳの最大値であってよい。したがって、第１公称値は、例えば電力系統ＳＹＳの短絡容量に対応する上位系統インピーダンスであってよい。本明細書では、電力系統ＳＹＳの短絡容量に対応する上位系統インピーダンスをＺＳｍａｘと表記する。実施形態１では、第１公称値がＺＳｍａｘである場合を例示する。

【0025】

さらに、実施形態１では、電力系統ＳＹＳにおいて、第１公称値に対応するＩＬの公称値である第２公称値が予め設定されているものとする。第２公称値も、電力系統ＳＹＳの管理者によって予め設定された値であってよい。一例として、第２公称値は、ＺＳがＺＳｍａｘに等しい場合に、フリッカ規制値を越えるフリッカが生じないように設定されたＩＬの最大値であってよい。本明細書では、フリッカ規制値を越えるフリッカが生じないように設定されたＩＬの最大値をＩＬ＿ｌｉｍと表記する。実施形態１では、ＩＬ＿ｌｉｍとＺＳｍａｘとの積は、フリッカ規制値に対応するインピーダンス値を越えない。実施形態１では、第２公称値がＩＬ＿ｌｉｍである場合を例示する。

【0026】

負荷電流制御部１２は、ＺＳａが第１公称値よりも小さい場合には、ＩＬが第２公称値を越えることを許容するようにＩＬを制御してよい。したがって、例えば、負荷電流制御部１２は、ＺＳａがＺＳｍａｘよりも小さい場合には、ＩＬ＿ｕｐｐｅｒをＩＬ＿ｌｉｍよりも大きい値に設定してよい。

【0027】

負荷電流制御部１２は、ＺＳａが第１公称値よりも小さい場合には、ＩＩＬ＿ｌｉｍを、ＺＳａに負の相関を有する値として設定してよい。したがって、例えば、負荷電流制御部１２は、ＺＳａがＺＳｍａｘよりも小さい場合には、ＩＬ＿ｕｐｐｅｒがＺＳａの単調減少関数となるように、ＩＬ＿ｕｐｐｅｒを設定してよい。

【0028】

一例として、負荷電流制御部１２は、ＺＳａがＺＳｍａｘよりも小さい場合には、ＩＬ＿ｕｐｐｅｒをＺＳａに反比例させるように、ＩＬ＿ｕｐｐｅｒを設定してよい。この場合、ＺＳａとＩＬ＿ｕｐｐｅｒとの積は一定値に維持される。

【0029】

別の例として、負荷電流制御部１２は、ＺＳａがＺＳｍａｘよりも小さい場合には、ＺＳａの増加に伴ってＩＬ＿ｕｐｐｅｒを線形的に減少させるように、ＩＬ＿ｕｐｐｅｒを設定してもよい。

【0030】

（負荷制御装置１の効果）
従来の制御手法（例：特許文献１のフリッカ低減手法）では、電力系統ＳＹＳの管理者から予め提供された定数である第１公称値（例：ＺＳｍａｘ）を用いた制御が行われることが一般的であった。

【0031】

ただし、当業者であれば明らかである通り、実際のＺＳは、必ずしも一定ではない。例えば、ＺＳは、電力系統ＳＹＳ内の他の需要家の負荷装置の運用状況に応じて変化しうる。あるいは、ＺＳは、電力系統ＳＹＳ内の調相設備の運用状況に応じても変化しうる。その一方、上述の通り、第１公称値は、ある程度大きい一定値に設定されることが一般的である。例えば、第１公称値は、電力系統ＳＹＳの運用において一般的に想定されるＺＳの最大値として設定される。このことから、電力系統ＳＹＳでは、実際のＺＳが第１公称値よりも小さい場合が比較的多いと期待される。それゆえ、従来の制御手法では、フリッカに対する安全率がやや過剰に見積もられていると言える。

【0032】

この点を踏まえ、本願の発明者らは、「第１公称値に替えて、ＺＳａ（すなわち、実際のＺＳ）に基づいてＩＬを制御する」という新たな着想を見出した。負荷制御装置１は、当該着想に基づき創作されている。負荷制御装置１によれば、ＺＳａに基づいてＩＬを制御することにより、第２公称値（例：ＩＬ＿ｌｉｍ）よりも大きいＩＬを許容できる。言い換えれば、負荷制御装置１によれば、従来の制御手法に比べてフリッカに対する安全率を低下させた上で、ＩＬを制御できる。

【0033】

負荷制御装置１によれば、フリッカ規制値を越えるフリッカを生じさせないことを保証しつつ、第２公称値よりも大きいＩＬを負荷装置に供給できる。その結果、当該負荷装置の負荷率を増加させることができる。以上の通り、負荷制御装置１によれば、フリッカの低減と負荷装置の効率的な運用とを両立できる。

【0034】

例えば、負荷電流制御部１２は、負荷装置９１内のインバータのデューティ比を増加させることにより、第２公称値よりも大きいＩＬを許容してよい。あるいは、負荷電流制御部１２は、負荷装置９１への印加電圧を増加させることにより、第２公称値よりも大きいＩＬを許容してもよい。

【0035】

〔変形例〕
インピーダンス導出部１１は、次数間高調波注入方式によってＺＳを導出してもよい。次数間高調波注入方式は、分散型電源の単独運転を検出するために使用されている手法の例である。

【0036】

一例として、電力系統ＳＹＳ内には、分散型電源の単独運転を検出するために、次数間高調波注入方式によるインピーダンス導出機能を有する単独運転検出装置が設けられていてよい。この場合、インピーダンス導出部１１は、単独運転検出装置を駆動することにより、当該単独運転検出装置を通じてＺＳを取得してよい。

【0037】

別の例として、本発明の一態様に係る負荷制御装置では、単独運転検出装置自体をインピーダンス導出部１１として用いることもできる。この場合、負荷電流制御部１２は、当該単独運転検出装置と通信可能に接続されていればよい。このように、インピーダンス導出部１１と負荷電流制御部１２とが、個別の装置によって具現化されてもよい。

【0038】

〔実施形態２〕
図２は、実施形態２の負荷制御装置２の一構成例について説明するための図である。負荷制御装置２における負荷電流制御部を、負荷電流制御部２２と称する。負荷制御装置２は、実効値導出部２３と時間変化率導出部２４とをさらに有していてよい。

【0039】

実効値導出部２３は、ＩＬの実効値（負荷電流実効値）を導出してよい。実効値は、ＲＭＳ（Root Mean Square）値とも称される。このことから、本明細書では、負荷電流実効値をＩＬｒｍｓと表記する。実効値導出部２３は、任意の手法によってＩＬｒｍｓを導出してよい。

【0040】

一例として、実効値導出部２３は、所定の積分期間（例：基本波の１周期）に亘りＩＬを積分することにおり、ＩＬｒｍｓを導出してよい。基本波の周波数は、５０Ｈｚまたは６０Ｈｚであってよい。したがって、例えば、実効値導出部２３は、基本波の１周期ごとに、積分演算に基づいてＩＬｒｍｓを導出してよい。

【0041】

別の例として、実効値導出部２３は、積分演算に依らずにＩＬｒｍｓを導出してもよい。例えば、実効値導出部２３は、基本波の１周期におけるＩＬの平均値を導出してよい。そして、実効値導出部２３は、当該平均値と所定の波形率との積を、近似的なＩＬｒｍｓとして導出してよい。このような近似的なＲＭＳ値の導出手法は、例えばアナログメータにおいて利用されている。

【0042】

時間変化率導出部２４は、実効値導出部２３からＩＬｒｍｓを取得してよい。時間変化率導出部２４は、ＩＬｒｍｓの時間変化率（例：ＩＬｒｍｓの時間微分）を導出してよい。本明細書では、ＩＬｒｍｓの時間変化率を、ｄＩＬｒｍｓ／ｄｔと表記する。時間変化率導出部２４は、任意の数値微分アルゴリズムを用いて、ｄＩＬｒｍｓ／ｄｔを導出してよい。

【0043】

負荷電流制御部２２は、負荷電流制御部１２と同様に、ＺＳａ制御を行うことができる。加えて、負荷電流制御部２２は、ｄＩＬｒｍｓ／ｄｔにさらに基づいて、ＩＬを制御することもできる。したがって、例えば、負荷電流制御部２２は、ｄＩＬｒｍｓ／ｄｔに基づいてＩＬｒｍｓを制御してよい。「ｄＩＬｒｍｓ／ｄｔにさらに基づくＩＬの制御」は、「ｄＩＬｒｍｓ／ｄｔ制御」と称されてもよい。

【0044】

図３～図５は、ｄＩＬｒｍｓ／ｄｔ制御について説明するための図である。図３～図５における符号３１０～５１０はそれぞれ、ＩＬｒｍｓの時間変化の様子を例示するグラフである。当該グラフにおける横軸は時刻ｔであり、縦軸はＩＬｒｍｓである。本明細書における時刻は、時点の例である。上述の通り、ＩＬｒｍｓは、実効値導出部２３によって得られる。

【0045】

図３～図５における符号３２０～５２０はそれぞれ、ｄＩＬｒｍｓ／ｄｔの時間変化の様子を例示するグラフである。当該グラフにおける縦軸は、ｄＩＬｒｍｓ／ｄｔである。上述の通り、ＩＬｒｍｓ／ｄｔは、時間変化率導出部２４によって得られる。符号３１０～５１０のグラフはそれぞれ、符号３２０～５２０のグラフに対応している。

【0046】

図３では、ｄＩＬｒｍｓ／ｄｔが小さい場合が例示されている。図３におけるＩＬｒｍｓ＿ｌｉｍは、実施形態１において述べたＩＬ＿ｌｉｍ（第２公称値）のＲＭＳ値である。したがって、ｄＩＬｒｍｓ／ｄｔ制御では、フリッカ低減のために、望ましくは全期間に亘りＩＬｒｍｓがＩＬｒｍｓ＿ｌｉｍを越えないように、ＩＬｒｍｓが制御される。

【0047】

図３におけるＩＬｒｍｓ＿ｍａｘは、ＩＬｒｍｓの裕度付上限値の一例である。ＩＬｒｍｓ＿ｍａｘは、ｄＩＬｒｍｓ／ｄｔ制御において許容されるＩＬｒｍｓの最大値の一例である。ＩＬｒｍｓ＿ｍａｘは、ＩＬｒｍｓ＿ｌｉｍよりも小さく設定されている。ｄＩＬｒｍｓ／ｄｔ制御では、短期間であれば、ＩＬｒｍｓがＩＬｒｍｓ＿ｍａｘを越えることは許容される。

【0048】

図３における時刻ｔ１は、ＩＬｒｍｓがＩＬｒｍｓ＿ｍａｘに達した時刻である。図３の例において、負荷電流制御部２２は、ＩＬｒｍｓがＩＬｒｍｓ＿ｍａｘに達したことを契機として、ＩＬｒｍｓを低下させるように負荷装置９１を制御する。図３の例では、負荷電流制御部２２は、ＩＬｒｍｓを低下させる電流制限指令を、時刻ｔ１において負荷装置９１に供給する。

【0049】

ただし、時刻ｔ１において発せられた電流制限指令が負荷装置９１の動作に反映されるまでには、若干の遅延（タイムラグ）がある。図３の例における時刻ｔ２は、電流制限指令が負荷装置９１の動作に反映され始める時刻である。図３におけるτ＝ｔ２－ｔ１は、遅延時間を表す。図３におけるｔ１、ｔ２、およびτについての説明は、図４および図５の例についても当てはまる。

【0050】

図３に示す通り、ｔ１≦ｔ≦ｔ２の期間では、概ねｄＩＬｒｍｓ／ｄｔ＞０である。したがって、当該期間では、ＩＬｒｍｓは概ね増加傾向にある。そして、時刻ｔ２の直後において、ＩＬｒｍｓの減少が生じ始める。図３の例では、ｄＩＬｒｍｓ／ｄｔの最大値が小さいので、当該期間におけるＩＬｒｍｓの増加は緩やかである。したがって、当該期間の全体に亘り、ＩＬｒｍｓはＩＬｒｍｓ＿ｌｉｍを下回っている。このような場合には、特段の問題は生じない。

【0051】

図４は、図３と対になる図である。図４では、図３とは異なり、ｄＩＬｒｍｓ／ｄｔが大きい場合が例示されている。図４の例では、図３の例に比べて、ｄＩＬｒｍｓ／ｄｔの最大値が大きいので、ｔ１≦ｔ≦ｔ２の期間におけるＩＬｒｍｓの増加は急激である。このため、図４の領域ＯＣに示す通り、一部の期間において、ＩＬｒｍｓがＩＬｒｍｓ＿ｌｉｍを越える場合がある。ＩＬｒｍｓがＩＬｒｍｓ＿ｌｉｍを越えた場合、フリッカ規制値を越えたフリッカが生じるおそれがあるので望ましくない。

【0052】

図４の例において、全期間に亘りＩＬｒｍｓがＩＬｒｍｓ＿ｌｉｍを越えないようにするためには、例えば、ＩＬｒｍｓ＿ｍａｘをより小さく設定することが考えられる。一例として、全期間に亘り、ＩＬｒｍｓ＿ｍａｘを以下に述べるＩＬｒｍｓ＿ｍａｘ２（図５を参照）に設定することが考えられる。

【0053】

ただし、全期間に亘りＩＬｒｍｓ＿ｍａｘを小さい値に設定した場合には、負荷装置９１の負荷率が低下する。その結果、負荷装置９１の運用効率が低下する。そこで、負荷装置９１の運用効率をなるべく低下させないようにしつつ、全期間に亘りＩＬｒｍｓがＩＬｒｍｓ＿ｌｉｍを越えないようにＩＬを制御することが望まれる。

【0054】

図５は、図４と対になる図である。図５では、図４とは同様に、ｄＩＬｒｍｓ／ｄｔが大きい場合が例示されている。ただし、図５の例では、図４の例とは異なり、ＩＬｒｍｓ＿ｍａｘに加えて、ＩＬｒｍｓ＿ｍａｘ２がさらに設定されている。ＩＬｒｍｓ＿ｍａｘ２は、ＩＬｒｍｓの裕度付上限値の別の例である。ＩＬｒｍｓ＿ｍａｘは、ｄＩＬｒｍｓ／ｄｔ制御において許容されるＩＬｒｍｓの最大値の別の例である。ＩＬｒｍｓ＿ｍａｘ２は、ＩＬｒｍｓ＿ｍａｘよりも小さく設定されている。

【0055】

図５の例では、負荷電流制御部２２は、「ｄＩＬｒｍｓ／ｄｔが所定の値以上となり、かつ、ＩＬｒｍｓがＩＬｒｍｓ＿ｍａｘ２に達した」という条件が満たされている場合には、許容されるＩＬｒｍｓの最大値をＩＬｒｍｓ＿ｍａｘ２に設定してよい。その一方、負荷電流制御部２２は、上記条件が満たされていない場合には、許容されるＩＬｒｍｓの最大値をＬｒｍｓ＿ｍａｘに設定してよい。

【0056】

以上の通り、負荷電流制御部２２は、ｄＩＬｒｍｓ／ｄｔに基づいて、許容されるＩＬｒｍｓの最大値を設定してよい。例えば、上記の通り、負荷電流制御部２２は、ｄＩＬｒｍｓ／ｄｔに基づいて、許容されるＩＬｒｍｓの最大値を変更してよい。このように許容されるＩＬｒｍｓの最大値を変更することにより、図５に示す通り、ｄＩＬｒｍｓ／ｄｔの最大値が大きい場合であっても、全期間に亘りＩＬｒｍｓがＩＬｒｍｓ＿ｌｉｍを越えないようにＩＬを制御できる。加えて、全期間に亘りＩＬｒｍｓ＿ｍａｘがＩＬｒｍｓ＿ｍａｘ２に固定されていないので、図４の例に比べて負荷装置９１の運用効率を向上させることもできる。

【0057】

（負荷制御装置２の効果）
一般的に、負荷装置がインバータを含んでいる場合には、ＩＬにおける振幅に顕著な変化が生じうる。ただし、ＩＬの波形は、概ね正弦波であることが一般的である。このため、ｄＩＬ／ｄｔの波形は、概ね余弦波となる。より具体的には、ｄＩＬ／ｄｔの波形は、当該正弦波の位相を概ね９０°進めた波形となる。このため、ｄＩＬ／ｄｔに注目するのみでは、ＩＬにおける振幅の変化を的確に把握することは困難であると考えられる。

【0058】

この点を踏まえ、本願の発明者らは、「ｄＩＬｒｍｓ／ｄｔを利用して、ＩＬを制御する」という新たな着想を見出した。負荷制御装置２は、当該着想に基づき創作されている。ＩＬｒｍｓは、ＩＬとは異なり、位相に関する情報を含んでいない。このため、ｄＩＬｒｍｓ／ｄｔを利用することにより、ｄＩＬｒｍｓ／ｄｔに比べて、ＩＬにおける振幅の変化をより的確に把握することが可能となる。

【0059】

ｄＩＬｒｍｓ／ｄｔ制御によれば、実施形態１の例に比べて、ＩＬの振幅の時間変化の様子をより的確に反映した上で、ＩＬを制御することが可能となる。それゆえ、フリッカをより効果的に低減できる。また、負荷装置の運用効率をより一層高めることもできる。

【0060】

〔変形例〕
当業者であれば明らかである通り、負荷装置における消費電力は、ＩＬｒｍｓと関連している。そこで、例えば、本発明の一態様に係る負荷制御装置は、負荷装置における消費電力にさらに基づいてＩＬを制御してもよい。したがって、例えば、消費電力を検出するための電力計が、ユーザ設備内に設けられていてもよい。

【0061】

〔ソフトウェアによる実現例〕
負荷制御装置１～２（以下、「装置」と呼ぶ）の機能は、当該装置としてコンピュータを機能させるためのプログラムであって、当該装置の各制御ブロックとしてコンピュータを機能させるためのプログラムにより実現することができる。

【0062】

この場合、上記装置は、上記プログラムを実行するためのハードウェアとして、少なくとも１つの制御装置（例えばプロセッサ）と少なくとも１つの記憶装置（例えばメモリ）を有するコンピュータを備えている。この制御装置と記憶装置により上記プログラムを実行することにより、上記各実施形態で説明した各機能が実現される。

【0063】

上記プログラムは、一時的ではなく、コンピュータ読み取り可能な、１または複数の記録媒体に記録されていてもよい。この記録媒体は、上記装置が備えていてもよいし、備えていなくてもよい。後者の場合、上記プログラムは、有線または無線の任意の伝送媒体を介して上記装置に供給されてもよい。

【0064】

また、上記各制御ブロックの機能の一部または全部は、論理回路により実現することも可能である。例えば、上記各制御ブロックとして機能する論理回路が形成された集積回路も本発明の一態様の範疇に含まれる。この他にも、例えば量子コンピュータにより上記各制御ブロックの機能を実現することも可能である。

【0065】

また、上記各実施形態で説明した各処理は、ＡＩ（Artificial Intelligence：人工知能）に実行させてもよい。この場合、ＡＩは上記制御装置で動作するものであってもよいし、他の装置（例えばエッジコンピュータまたはクラウドサーバ等）で動作するものであってもよい。

【0066】

〔まとめ〕
本発明の態様１に係る負荷制御装置は、電力系統における受電点よりも下流側に位置する負荷装置を制御する負荷制御装置であって、上記負荷制御装置は、上記電力系統における上記受電点よりも上流側のインピーダンスである上位系統インピーダンスを導出し、上記上流側から上記受電点を通じて上記負荷装置に流れる負荷電流を、導出した上記上位系統インピーダンスに基づいて制御する。

【0067】

本発明の態様２に係る負荷制御装置では、上記態様１において、上記電力系統では、（ｉ）上記上位系統インピーダンスの公称値である第１公称値と、（ｉｉ）上記第１公称値に対応する上記負荷電流の公称値である第２公称値と、が予め設定されていてよく、上記負荷制御装置は、導出した上記上位系統インピーダンスが上記第１公称値よりも小さい場合には、上記負荷電流が上記第２公称値を越えることを許容するように上記負荷電流を制御してよい。

【0068】

本発明の態様３に係る負荷制御装置では、上記態様２において、上記負荷制御装置は、導出した上記上位系統インピーダンスが上記第１公称値よりも小さい場合には、許容される上記負荷電流の最大値を、上記上位系統インピーダンスに負の相関を有する値として設定してよい。

【0069】

本発明の態様４に係る負荷制御装置では、上記態様１から３のいずれか１つにおいて、上記負荷制御装置は、上記負荷電流の実効値である負荷電流実効値を導出してよく、上記負荷電流実効値の時間変化率をさらに導出してよく、上記時間変化率にさらに基づいて上記負荷電流を制御してよい。

【0070】

本発明の態様５に係る負荷制御装置では、上記態様４において、上記負荷制御装置は、上記時間変化率に基づいて、許容される上記負荷電流の実効値の最大値を設定してよい。

【0071】

本発明の態様６に係る負荷制御装置は、上記態様１から５のいずれか１つにおいて、上記負荷電流に基づいて上記上位系統インピーダンスを導出してよい。

【0072】

本発明の態様７に係る負荷制御装置は、上記態様１から５のいずれか１つにおいて、次数間高調波注入方式によって上記上位系統インピーダンスを導出してよい。

【0073】

本発明の態様８に係る負荷制御装置では、上記態様１から７のいずれか１つにおいて、上記負荷装置は、インバータを含んでいてよい。

【0074】

本発明の態様９に係る制御方法は、電力系統における受電点よりも下流側に位置する負荷装置を制御する制御方法であって、上記電力系統における上記受電点よりも上流側のインピーダンスである上位系統インピーダンスを導出するインピーダンス導出工程と、上記上流側から上記受電点を通じて上記負荷装置に流れる負荷電流を、上記インピーダンス導出工程において導出した上記上位系統インピーダンスに基づいて制御する負荷電流制御工程と、を含んでいる。

【0075】

〔付記事項〕
本発明の一態様は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の一態様の技術的範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0076】

１、２ 負荷制御装置
１１ インピーダンス導出部
１２、２２ 負荷電流制御部
２３ 実効値導出部
２４ 時間変化率導出部
９１ 負荷装置
ＳＹＳ 電力系統
Ｐｒ 受電点
ＺＳ 上位系統インピーダンス
ＩＬ 負荷電流
ＩＬｒｍｓ 負荷電流実効値
ｄＩＬｒｍｓ／ｄｔ 負荷電流実効値の時間変化率

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】