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(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】
(24)【登録日】2024-03-05
(45)【発行日】2024-03-13
(54)【発明の名称】電力ネットワークのための分散型電圧制御
(51)【国際特許分類】
H02J 13/00 20060101AFI20240306BHJP
H02J 3/00 20060101ALI20240306BHJP
H02J 3/38 20060101ALI20240306BHJP
【ＦＩ】
H02J13/00 301A
H02J3/00 170
H02J3/38 110
【請求項の数】
24
(21)【出願番号】P 2022530294
(86)(22)【出願日】2020-11-23
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2023-02-01
(86)【国際出願番号】 EP2020083097
(87)【国際公開番号】W WO2021105066
(87)【国際公開日】2021-06-03
【審査請求日】2022-07-20
(31)【優先権主張番号】16/694,448
(32)【優先日】2019-11-25
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】505056845
【氏名又は名称】アーベーベー・シュバイツ・アーゲー
【氏名又は名称原語表記】ＡＢＢ Ｓｃｈｗｅｉｚ ＡＧ
【住所又は居所原語表記】Ｂｒｕｇｇｅｒｓｔｒａｓｓｅ ６６， ５４００ Ｂａｄｅｎ， Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ
(73)【特許権者】
【識別番号】523380173
【氏名又は名称】ヒタチ・エナジー・リミテッド
【氏名又は名称原語表記】ＨＩＴＡＣＨＩ ＥＮＥＲＧＹ ＬＴＤ
(74)【代理人】
【識別番号】110001195
【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】ラゼギ－ジャーロミ，モハンマド
(72)【発明者】
【氏名】コーツ，デイビッド
(72)【発明者】
【氏名】ストウピス，ジェイムズ
【審査官】杉田 恵一
(56)【参考文献】
【文献】特開平０９－０７４６７５（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００９－１５３３３３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－０９０６５１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１６－２０８６５４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－２２９１１０（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１８／０３２１６５０（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１９／０１４８９７７（ＵＳ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１１／１２９０５４（ＷＯ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１７／１８２９１８（ＷＯ，Ａ１）
【文献】ALI DEHGHAN BANADAKI; ET AL，VOLTAGE CONTROL USING EIGEN VALUE DECOMPOSITION OF FAST DECOUPLED LOAD FLOW JACOBIAN，2017 NORTH AMERICAN POWER SYMPOSIUM (NAPS)，米国，IEEE，2017年09月17日，PAGES:1-6，https://ieeexplore.ieee.org/document/8107331，EPO reference number: XP033256156
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０５Ｆ １／６７
Ｈ０２Ｊ ３／００
Ｈ０２Ｊ １３／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
電力ネットワークであって、複数のゾーンを備え、各前記ゾーンは、
対応するゾーンの電気的特性を測定するよう構成される複数の測定装置と、
前記複数の測定装置から測定値を受信するよう構成されるゾーンコントローラと、
分散されたエネルギ資源（ＤＥＲ）と、
負荷とを含み、
各ゾーンコントローラは、前記対応するゾーンの前記複数の測定装置からローカル測定値のセットを受信し、前記受信されたローカル測定値のセットを用いて感度行列を計算し、電圧違反が前記対応するゾーンで発生したかどうかを判断し、前記電圧違反が前記対応するゾーンで発生したと判断したことに応答して、前記受信されたローカル測定値のセットを用いてＤＥＲ設定点を決定し、前記ＤＥＲ設定点は、前記感度行列を用いて決定され、前記ＤＥＲ設定点を前記ＤＥＲに送信するよう構成され、
各ゾーンコントローラは、前記感度行列を計算するために前記ローカル測定値のセット以外の測定値を使用せず、前記計算された感度行列は、前記複数のゾーンのうちの他のゾーンの相互効果を捕捉する、電力ネットワーク。
【請求項2】
各ゾーンコントローラは、前記ローカル測定値のセットを用いて、前記電力ネットワークにおける他のゾーンの効果を近似する、請求項１に記載の電力ネットワーク。
【請求項3】
各ゾーンコントローラは、前記対応するゾーンの外部から基準値を受信し、前記基準値を前記ローカル測定値のセットと比較することによって、電圧違反が発生したかどうかを判断する、請求項１または２に記載の電力ネットワーク。
【請求項4】
前記ゾーンコントローラは、前記ＤＥＲ設定点を前記ＤＥＲに送信した後、ローカル測定値の第２のセットを受信し、前記ローカル測定値の第２のセットを用いて、前記ＤＥＲが前記ＤＥＲ設定点を用いて動作していることを検証するよう構成される、請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の電力ネットワーク。
【請求項5】
前記ゾーンコントローラは、前記ローカル測定値の第２のセットを再帰最小二乗アルゴリズムのステップにおいて用いて前記感度行列を更新する、請求項４に記載の電力ネットワーク。
【請求項6】
前記ゾーンコントローラは、前記感度行列を、以下の式のセットを用いて計算し、式中、ｉはゾーン番号であり、Ｍは補助行列であり、ｔ０は初期時刻であり、Ａは測定行列であり、Ｗは加重行列であり、Πは定数正則化行列であり、Λは感度行列であり、Ｄは電圧測定行列であり、上付きＴはそれぞれの行列の転置を示す、請求項５に記載の電力ネットワーク。【数1】
【請求項7】
前記測定行列Ａおよび行列Ｄは、以下のように定義され、式中、ｔは時刻であり、ｉはゾーン番号であり、ΔＰはゾーン有効電力における変化であり、ΔＱはゾーン無効電力における変化であり、ΔＶは電圧における変化であり、【数2】
は
【数3】
の行列を示す、請求項６に記載の電力ネットワーク。
【数4】
【請求項8】
前記ＤＥＲは力率補正モードで動作しており、前記ゾーンコントローラは、受信した無効電力基準値と以下の式のセットとを用いて前記ＤＥＲ設定点を決定し、式中、ｙは補助変数であり、ｔは時刻であり、Ｖｌは電圧基準値の下限であり、Ｖｕは電圧基準値の上限であり、ΛＶＱ,ｔは電圧変化を無効電力の変化に関連付ける感度行列Λの分割であり、Ｑは無効電力であり、ＤＥＲは前記設定点が計算されているＤＥＲであり、【数5】
は無効電力設定点であり、ΔＱはゾーン無効電力における変化であり、上付き文字は前記無効電力が前記負荷または定格ＤＥＲ電力を指すかどうかを示し、上付きＴはそれぞれの行列の転置を示す、請求項１～請求項７のいずれか１項に記載の電力ネットワーク。
【数6】
【請求項9】
前記ＤＥＲはＤＥＲユニティモードで動作しており、前記ゾーンコントローラは、以下の式のセットを用いて前記ＤＥＲ設定点を決定し、式中、ｙは補助変数であり、ｔは時刻であり、Ｖｌは電圧基準値の下限であり、Ｖｕは電圧基準値の上限であり、ΛＶＰ,ｔは電圧変化を有効電力の変化に関連付ける感度行列Λの分割であり、Ｐは有効電力であり、ＤＥＲは前記設定点が計算されているＤＥＲであり、Ｐｔ
ＤＥＲは前記有効電力設定点であり、ΔＰは有効電力における変化であり、上付き文字は前記有効電力が前記負荷または定格ＤＥＲ電力を指すかどうかを示し、上付きＴはそれぞれの行列の転置を示す、請求項１～７のいずれか１項に記載の電力ネットワーク。【数7】
【請求項10】
前記ＤＥＲ設定点を決定することは、前記ゾーンコントローラが、前記ゾーンコントローラで前記ＤＥＲ設定点を決定するための時間が閾値を超えると判断することを含み、前記ＤＥＲ設定点は、前記ゾーンコントローラで前記ＤＥＲ設定点を決定するための前記時間が前記閾値を超えると判断することに応答して、クラウドホスト仮想マシンを用いて決定される、請求項１～請求項９のいずれか１項に記載の電力ネットワーク。
【請求項11】
複数のゾーンに分割された電力ネットワークを動作させるための方法であって、ゾーンコントローラが、前記複数のゾーンのうちの第１のゾーンを動作させることを含み、前記第１のゾーンは、前記第１のゾーンの電気的特性を測定するよう構成される複数の測定装置と、分散されたエネルギ資源（ＤＥＲ）と、負荷とを含み、前記方法はさらに、
前記ゾーンコントローラが、対応するゾーンの前記複数の測定装置からローカル測定値のセットを受信することと、
前記ゾーンコントローラが、前記受信したローカル測定値のセットを用いて感度行列を計算することと、
前記ゾーンコントローラが、前記対応するゾーンにおいて電圧違反が発生したかどうかを判断することと、
前記ゾーンコントローラが、前記電圧違反が前記対応するゾーンで発生したと判断したことに応答して、前記受信されたローカル測定値のセットを用いてＤＥＲ設定点を決定することと、
前記ゾーンコントローラが、前記ＤＥＲ設定点を前記ＤＥＲに送信することとを含み、 各ゾーンコントローラは、前記感度行列を計算するために前記ローカル測定値のセット以外の測定値を使用せず、前記計算された感度行列は、前記複数のゾーンのうちの他のゾーンの相互効果を捕捉する、方法。
【請求項12】
各ゾーンコントローラは、前記ローカル測定値のセットを用いて、前記電力ネットワークにおける他のゾーンの効果を近似する、請求項１１に記載の方法。
【請求項13】
前記ゾーンコントローラは、前記対応するゾーンの外部から基準値を受信し、前記基準値を前記ローカル測定値のセットと比較することによって、電圧違反が発生したかどうかを判断する、請求項１１または１２に記載の方法。
【請求項14】
前記ゾーンコントローラは、前記ＤＥＲ設定点を前記ＤＥＲに送信した後、ローカル測定値の第２のセットを受信し、前記ローカル測定値の第２のセットを用いて、前記ＤＥＲが前記ＤＥＲ設定点を用いて動作していることを検証するよう構成される、請求項１１～１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項15】
前記ゾーンコントローラは、前記ローカル測定値の前記第２のセットを再帰最小二乗アルゴリズムのステップにおいて用いて、前記感度行列を更新する、請求項１４に記載の方法。
【請求項16】
前記ゾーンコントローラは、前記感度行列を、以下の式のセットを用いて計算し、式中、ｉはゾーン番号であり、Ｍは補助行列であり、ｔ０は初期時刻であり、Ａは測定行列であり、Ｗは加重行列であり、Πは定数正則化行列であり、Λは感度行列であり、Ｄは電圧測定行列であり、上付きＴはそれぞれの行列の転置を示す、請求項１５に記載の方法。【数8】
【請求項17】
前記測定行列Ａおよび行列Ｄは、以下のように定義され、式中、ｔは時刻であり、ｉはゾーン番号であり、ΔＰはゾーン有効電力における変化であり、ΔＱはゾーン無効電力における変化であり、ΔＶは電圧における変化であり、【数9】
は
【数10】
の行列を示す、請求項１６に記載の方法。
【数11】
【請求項18】
前記ＤＥＲは力率補正モードで動作しており、前記ゾーンコントローラは、受信した無効電力基準値と以下の式のセットとを用いて前記ＤＥＲ設定点を決定し、式中、ｙは補助変数であり、ｔは時刻であり、Ｖｌは電圧基準値の下限であり、Ｖｕは電圧基準値の上限であり、ΛＶＱ,ｔは電圧変化を無効電力の変化に関連付ける感度行列Λの分割であり、Ｑは無効電力であり、ＤＥＲは前記設定点が計算されているＤＥＲであり、【数12】
は無効電力設定点である、請求項１１～１７のいずれか１項に記載の方法。
【数13】
【請求項19】
前記ＤＥＲはＤＥＲユニティモードで動作しており、前記ゾーンコントローラは、以下の式のセットを用いて前記ＤＥＲ設定点を決定し、式中、ｙは補助変数であり、ｔは時刻であり、Ｖｌは電圧基準値の下限であり、Ｖｕは電圧基準値の上限であり、ΛＶＰ,ｔは電圧変化を有効電力の変化に関連付ける感度行列Λの分割であり、Ｐは有効電力であり、ＤＥＲは前記設定点が計算されているＤＥＲであり、Ｐｔ
ＤＥＲは前記有効電力設定点であり、ΔＰは有効電力における変化であり、上付き文字は前記有効電力が前記負荷または定格ＤＥＲ電力を指すかどうかを示し、上付きＴはそれぞれの行列の転置を示す、請求項１１～１７のいずれか１項に記載の方法。【数14】
【請求項20】
前記ＤＥＲ設定点を決定することは、前記ゾーンコントローラが、前記ゾーンコントローラで前記ＤＥＲ設定点を決定するための時間が閾値を超えると判断することを含み、前記ＤＥＲ設定点は、前記ゾーンコントローラで前記ＤＥＲ設定点を決定するための前記時間が前記閾値を超えると判断することに応答して、クラウドホスト仮想マシンを用いて決定される、請求項１１～１９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項21】
１つのゾーンの前記ゾーンコントローラによって受信される前記ローカル測定値のセットは、他のゾーンの他のゾーンコントローラとのコントローラ間通信チャネルを介して受信される測定値を含まない、請求項１１～２０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項22】
前記対応するゾーンのゾーンコントローラが、他のゾーンの測定値を必要とせずに、前記ローカル測定値のセットを使用して前記感度行列を再帰的に更新する、請求項１１～２１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項23】
１つのゾーンの前記ゾーンコントローラによって受信される前記ローカル測定値のセットは、他のゾーンの他のゾーンコントローラとのコントローラ間通信チャネルを介して受信される測定値を含まない、請求項１～１０のいずれか１項に記載の電力ネットワーク。
【請求項24】
前記対応するゾーンのゾーンコントローラが、他のゾーンの測定値を必要とせずに、前記ローカル測定値のセットを使用して前記感度行列を再帰的に更新する、請求項１～１０、２３のいずれか１項に記載の電力ネットワーク。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【0001】
背景
本開示は、概して、電力ネットワークにおける分散制御に関する。電力ネットワークにおける分散型エネルギ資源（ＤＥＲ）の浸透が増加するにつれて、制御システムは、ネットワーク電圧の変動を引き起こす発電の突然の変化に応答可能でなければならない。集中制御システムは、大量のデータの集約を必要とし、各コントローラと集中電力ネットワーク制御システムとの間の往復通信により応答性を低下させる。いくつかの電力ネットワークは、複数の分散型コントローラが定期的に測定値および他のデータを交換して電力ネットワークのための制御戦略を開発する分散型制御システムを用いる。既存の電力ネットワーク分散制御には、いくつかの欠点および不利な点がある。外部データおよび他の分散コントローラによって共有される他の測定値への依存を低減することを含む、満たされていないニーズが依然として存在する。例えば、分散型制御システムは、コントローラ間の通信チャネルが故障するか、または制御戦略を計算するために必要なデータを共有するために必要な帯域幅を有さない場合、故障し得る。別の例では、いくつかの電力ネットワーク制御システムは、制御戦略を計算する前に、ネットワークトポロジおよびノード感度に関する先験的情報を受信しなければならない。当技術分野におけるこれらおよび他の欠点を考慮すると、本明細書に開示される独特の装置、方法、システム、および技術に対する有意な必要性がある。
本開示は、概して、電力ネットワークにおける分散制御に関する。電力ネットワークにおける分散型エネルギ資源（ＤＥＲ）の浸透が増加するにつれて、制御システムは、ネットワーク電圧の変動を引き起こす発電の突然の変化に応答可能でなければならない。集中制御システムは、大量のデータの集約を必要とし、各コントローラと集中電力ネットワーク制御システムとの間の往復通信により応答性を低下させる。いくつかの電力ネットワークは、複数の分散型コントローラが定期的に測定値および他のデータを交換して電力ネットワークのための制御戦略を開発する分散型制御システムを用いる。既存の電力ネットワーク分散制御には、いくつかの欠点および不利な点がある。外部データおよび他の分散コントローラによって共有される他の測定値への依存を低減することを含む、満たされていないニーズが依然として存在する。例えば、分散型制御システムは、コントローラ間の通信チャネルが故障するか、または制御戦略を計算するために必要なデータを共有するために必要な帯域幅を有さない場合、故障し得る。別の例では、いくつかの電力ネットワーク制御システムは、制御戦略を計算する前に、ネットワークトポロジおよびノード感度に関する先験的情報を受信しなければならない。当技術分野におけるこれらおよび他の欠点を考慮すると、本明細書に開示される独特の装置、方法、システム、および技術に対する有意な必要性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0002】
【文献】米国特許出願公開第２０１８／０３２１６５０号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0003】
例示的な実施形態の開示
本開示の非限定的な例示的実施形態、それを作製および用いる方法およびプロセスを明確に、簡潔に、かつ正確に説明する目的で、ならびにそれの実施、作製および使用を可能にするために、ここで、図示されるものを含む、ある例示的実施形態が参照され、それを説明するために特定の文言が使用される。それにもかかわらず、本開示の範囲の限定はそれによってはなされず、本開示は、本開示の利益とともに当業者に思い浮かぶであろう例示的な実施形態のそのような変更、修正、およびさらなる適用を含み、保護することを理解されたい。
本開示の非限定的な例示的実施形態、それを作製および用いる方法およびプロセスを明確に、簡潔に、かつ正確に説明する目的で、ならびにそれの実施、作製および使用を可能にするために、ここで、図示されるものを含む、ある例示的実施形態が参照され、それを説明するために特定の文言が使用される。それにもかかわらず、本開示の範囲の限定はそれによってはなされず、本開示は、本開示の利益とともに当業者に思い浮かぶであろう例示的な実施形態のそのような変更、修正、およびさらなる適用を含み、保護することを理解されたい。
【0004】
開示の概要
本開示の例示的な実施形態は、配電システム制御のための独自のシステム、方法、技術、および装置を含む。本開示のさらなる実施形態、形態、目的、特徴、利点、態様、および利益は、以下の説明および図面から明らかになるであろう。
本開示の例示的な実施形態は、配電システム制御のための独自のシステム、方法、技術、および装置を含む。本開示のさらなる実施形態、形態、目的、特徴、利点、態様、および利益は、以下の説明および図面から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0005】
【発明を実施するための形態】
【0006】
例示的な実施形態の詳細な説明
図１を参照すると、その動作がコントローラ１３０によって制御されるいくつかの負荷およびＤＥＲを含むゾーン１１０と、その動作がコントローラ１６０によって制御されるいくつかの負荷およびＤＥＲを含むゾーン１４０とを含む例示的な配電ネットワーク１００が示されている。ゾーン１１０および１４０は、それぞれのコントローラ１３０および１６０と他のゾーン構成要素、デバイス、および要素との制御関係によって論理的に定義されてもよく、それぞれ、別個の地理的領域および共通または重複する地理的領域をカバーしてもよい。ネットワーク１００は、ほんの数例を挙げると、ユーティリティグリッド、電力伝送ネットワーク、低電圧配電、中電圧配電、および高電圧配電を含む、種々の用途において実現され得ることを理解されたい。ネットワーク１００のトポロジは、説明の目的で示され、本開示の限定として意図されないことを理解されたい。例えば、ネットワーク１００は、１つ以上の結合点によって相互接続された３つ以上のゾーンを含んでもよい。ネットワーク１００は単相分配システムとして示されているが、ネットワーク１００は多相電力を伝送するよう構成されてもよい。
図１を参照すると、その動作がコントローラ１３０によって制御されるいくつかの負荷およびＤＥＲを含むゾーン１１０と、その動作がコントローラ１６０によって制御されるいくつかの負荷およびＤＥＲを含むゾーン１４０とを含む例示的な配電ネットワーク１００が示されている。ゾーン１１０および１４０は、それぞれのコントローラ１３０および１６０と他のゾーン構成要素、デバイス、および要素との制御関係によって論理的に定義されてもよく、それぞれ、別個の地理的領域および共通または重複する地理的領域をカバーしてもよい。ネットワーク１００は、ほんの数例を挙げると、ユーティリティグリッド、電力伝送ネットワーク、低電圧配電、中電圧配電、および高電圧配電を含む、種々の用途において実現され得ることを理解されたい。ネットワーク１００のトポロジは、説明の目的で示され、本開示の限定として意図されないことを理解されたい。例えば、ネットワーク１００は、１つ以上の結合点によって相互接続された３つ以上のゾーンを含んでもよい。ネットワーク１００は単相分配システムとして示されているが、ネットワーク１００は多相電力を伝送するよう構成されてもよい。
【0007】
ゾーン１１０は、負荷と、ＤＥＲと、測定装置とを含み、各測定装置は、複数のバスのうちの１つに結合され、各バスは、配電線の部分１１１に結合される。負荷１１２，１１３，および１１４は、それぞれバス１２２，１２３，および１２４に接続される。各負荷は、配電線の部分１１１から受け取った電力を消費するよう構成される任意のタイプのデバイスまたはシステムとすることができる。ＤＥＲ１１５および１１６は、それぞれバス１２５および１２６に結合される。各ＤＥＲは、電力を生成し、ゾーンコントローラ１３０から受信した設定点に従って、生成された電力をネットワーク１００の負荷に供給するよう構成される。いくつかの実施形態では、各ＤＥＲはまた、電力を受電および蓄積するようにも構成され得る。各ＤＥＲは、ほんの数例を挙げると、太陽光発電アレイ、風力タービン、天然ガス発生器、またはバッテリバンクを含んでもよい。
【0008】
複数の測定装置１２８は、ゾーン１１０の異なるノードにおける電気的特性を測定するよう構成される。図示の実施形態では、複数の測定装置１２８は、ゾーン１１０の各バスのバス電圧を測定するよう構成される電圧センサである。いくつかの実施形態では、複数の測定装置は、ほんの数例を挙げると、電流センサ、電力センサ、変圧器、または変流器を含んでもよい。複数の測定装置１２８は、ほんの数例を挙げると、電圧の大きさ、電圧の位相角、電流の大きさ、電流の位相角、電力の流れ、有効電力、または無効電力を測定するよう構成され得る。ある実施形態では、複数の測定装置のうちの１つ以上は、一例を挙げると、ＤＥＲ等の別の装置に組み込まれてもよい。
【0009】
複数の測定装置１２８ならびにＤＥＲ１１５および１１６は、複数の通信チャネル１２７を介してゾーンコントローラ１３０と通信する。ある実施形態では、複数の通信チャネル１２７は、発行および加入ブローカまたはブローカレスデータ交換バスを形成する。複数の測定装置１２８は、測定値をデータバスに非同期的に発行することができる。コントローラ１３０は、発行された測定値をリアルタイムで読み取り、データバスを用いてＤＥＲ１１５および１１６にコマンドを送信することができる。コントローラ１３０は、いくつか例を挙げると、ＭＱＴＴ（Message Queuing Telemetry Transport）、ＡＭＱＰ（Advanced Message Queuing Protocol）、ＤＤＳ（Data Distribution Service）、またはＯ
ＰＣ ＵＡ（Open Platform Communication Unified Architecture）などのゾーン通信プロトコルを用いて、複数の測定装置１２８およびＤＥＲ１１５および１１６と通信することができる。いくつかの実施形態では、ゾーン１１０のデバイスのうちの１つは、ＭＯＤＢＵＳ、ＭＯＤＢＵＳ ＴＣＰ、ＤＮＰ、またはＩＥＣ６１８５０などのユーティリティ標準プロトコルからゾーン通信プロトコルのうちの１つに変換するためのアダプタを含むことができる。コントローラ１３０、ＤＥＲ１１５および１１６、ならびに複数の測定装置１２８の間のデータ転送は、メッセージングプロトコル認証（すなわち、ＭＱＴＴ ＩＤおよびパスワード）、トランスポート層セキュリティ（すなわち、ＴＳＬ）、およびインターネットプロトコル認証層を通して安全にされてもよい。
ＰＣ ＵＡ（Open Platform Communication Unified Architecture）などのゾーン通信プロトコルを用いて、複数の測定装置１２８およびＤＥＲ１１５および１１６と通信することができる。いくつかの実施形態では、ゾーン１１０のデバイスのうちの１つは、ＭＯＤＢＵＳ、ＭＯＤＢＵＳ ＴＣＰ、ＤＮＰ、またはＩＥＣ６１８５０などのユーティリティ標準プロトコルからゾーン通信プロトコルのうちの１つに変換するためのアダプタを含むことができる。コントローラ１３０、ＤＥＲ１１５および１１６、ならびに複数の測定装置１２８の間のデータ転送は、メッセージングプロトコル認証（すなわち、ＭＱＴＴ ＩＤおよびパスワード）、トランスポート層セキュリティ（すなわち、ＴＳＬ）、およびインターネットプロトコル認証層を通して安全にされてもよい。
【0010】
ゾーンコントローラ１３０は、入出力装置１３１と、処理装置１３３と、メモリ装置１３５とを含む。ゾーンコントローラ１３０は、スタンドアロンデバイス、組み込みシステム、または複数のデバイスであってもよい。ゾーンコントローラ１３０は、いくつか例を挙げると、ルータ、ルーティングスイッチ、統合アクセスデバイス、無線ゲートウェイデバイス、または別のタイプのアクセスデバイス等のエッジデバイスであってもよい。
【0011】
入出力装置１３１は、ゾーンコントローラ１３０がネットワーク１００の他のデバイスと通信することを可能にする。入出力装置１３１は、複数の測定装置１２８から測定値を受信し、設定点を含むコマンドをＤＥＲ１１５および１１６に送信するよう構成される。たとえば、入出力装置１３１は、ほんの数例を挙げると、ネットワークアダプタ、ネットワーククレデンシャル、インターフェイス、またはポート（例えば、ＵＳＢポート、シリアルポート、パラレルポート、アナログポート、デジタルポート、ＶＧＡ、ＤＶＩ、ＨＤＭＩ（登録商標）、ＦｉｒｅＷｉｒｅ、ＣＡＴ５、イーサネット（登録商標）、ファイバ、または任意の他のタイプのポートもしくはインターフェイス）であってもよい。入出力装置１３１は、ハードウェア、ソフトウェア、またはファームウェアから構成されてもよい。入出力装置１３１は、これらのアダプタ、クレデンシャル、またはデータを受信するための第１のポートおよびデータを送信するための第２のポートなどのポート、のうちの１つより多くを含むことができる。
【0012】
処理装置１３３は、プログラマブルタイプ、専用のハードワイヤードステートマシン、またはそれらの組合せであってもよい。たとえば、装置１３３は、高度縮小命令セット計算機（ＡＲＭ）であってもよい。装置１３３は、ほんの数例を挙げると、複数のプロセッサ、算術論理演算ユニット（ＡＬＵ）、中央処理ユニット（ＣＰＵ）、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）を含んでもよい。複数の処理ユニットを有する処理装置１３３の形態については、分散処理、パイプライン処理、または並列処理が使用されてもよい。処理装置１３３は、本明細書で説明される動作のみの実行専用であってもよく、または１つ以上の追加のアプリケーションで利用されてもよい。図示の形態では、処理装置１３３は、メモリ装置１３５に記憶されたプログラミング命令（ソフトウェアまたはファームウェアなど）に従ってプロセスを実行し、データを処理するプログラム可能な種類のものである。代替的または追加的に、プログラミング命令は、ハードワイヤード論理または他のハードウェアによって少なくとも部分的に定義される。処理装置１３３は、入出力装置１３１または他の場所から受信した信号を処理し、所望の出力信号を提供するのに適した任意のタイプの１つ以上の構成要素から構成されてもよい。そのような構成要素は、デジタル回路、アナログ回路、または両方の組合せを含んでもよい。
【0013】
メモリ装置１３５は、いくつか例を挙げると、ソリッドステートタイプ、電磁タイプ、光学タイプ、またはこれらの形態の組み合わせ等の１つ以上のタイプであってもよい。さらに、メモリ装置１３５は、揮発性、不揮発性、一時的、非一時的、またはこれらのタイプの組合せであってもよく、メモリ装置１３５のいくつかまたはすべては、ほんの数例を挙げると、ディスク、テープ、メモリスティック、カートリッジなどのポータブルな種類のものであってもよい。加えて、メモリ装置１３５は、プログラミング命令を記憶することに加えて、またはその代わりに、入出力装置１３１から受信されるか、またはそこに送られる信号を表すデータなど、処理装置１３３によって操作されるデータを記憶してもよい。
【0014】
ネットワーク１００のゾーンコントローラは各々、電力ネットワーク全体の電圧を調節するのに有効な分散型電圧制御アルゴリズムを実行する。各ゾーンは、それ自体のゾーンコントローラによって制御されるので、ネットワークは、ゾーンの数に限定されない。
【0015】
ネットワーク１００の各ゾーンコントローラは、制御戦略を生成するために他のゾーンの測定装置からの測定値または他のデータを用いることなく、対応するゾーンの制御可能デバイスを操作する。各ゾーンコントローラは、他のゾーンと通信することなく、対応するゾーンの制御可能デバイスを制御するので、ネットワーク１００の分散型ゾーンコントローラは、専用のコントローラ間通信チャネルを必要とせず、レイテンシ、同期、および帯域幅などの他の分散型制御システムの厳しい通信制限から解放される。さらに、制御戦略生成中のゾーンコントローラ間の通信がないことは、ゾーンコントローラによる電圧違反に対する応答性の増大を可能にする。
【0016】
ゾーンコントローラがローカル測定値のみを使用し、隣接するゾーンの影響を考慮することなく設定点を調整する分散型制御システムとは異なり、例示的なゾーンコントローラは、ローカル測定値を用いてネットワーク１００内の他のゾーンの影響を近似する。各ゾーンコントローラは、ローカル測定値を用いて感度行列を生成し、再帰的に更新する。感度行列は、他のゾーンからの測定値またはデータを必要とすることなく、ゾーンコントローラのゾーンに対する他のゾーンの相互効果（結合効果としても知られる）を捕捉するように計算される。感度行列が再帰的に更新され続けると、行列の、他のゾーンの効果の近似がより正確になる。さらに、感度行列はゾーンのＤＥＲに対する設定点を計算するために使用されるので、設定点は、感度行列の、他のゾーンの相互効果の近似に部分的に基づいて決定されることになる。
【0017】
他のゾーンコントローラからの測定値または他のデータを必要としないことに加えて、各ゾーンコントローラは、ゾーン制御戦略を生成するためにゾーン感度に関する先験的な情報を必要としない。代わりに、各ゾーンコントローラは、ゾーン測定装置からの測定値を用いて、その感度行列を初期化し、再帰的に更新することによって、ゾーン間の相互効果を考慮する。
【0018】
ゾーン１１０のデバイスの前述の特徴のいずれかまたはすべては、ゾーン１４０のデバイス内にも存在し得ることを理解されたい。例えば、ゾーン１４０の負荷、ＤＥＲ、測定装置、およびコントローラの前述の特徴は、ゾーン１４０の負荷、ＤＥＲ、測定装置、およびコントローラにも存在し得る。
【0019】
ゾーン１４０は、配電線の部分１４１に結合された複数のバスに結合された負荷、ＤＥＲ、および測定装置を含む。負荷１４２，１４３，および１４４は、それぞれバス１５２，１５３，および１５４に結合される。ＤＥＲ１４５および１４６は、それぞれバス１５５および１５６に結合される。複数の測定装置１５８は、ゾーン１４０の電気的特性を測定するよう構成される。図示の実施形態では、複数の測定装置１５８は、ゾーン１４０の各バスのバス電圧を測定するよう構成される電圧センサである。
【0020】
ゾーンコントローラ１６０は、入出力装置１６１と、処理装置１６３と、メモリ装置１６５とを含む。複数の測定装置１５８ならびにＤＥＲ１４５および１４６は、複数の通信チャネル１５７を介してゾーンコントローラ１６０と通信する。
【0021】
以下でより詳細に説明されるように、ネットワーク１００の各ゾーンコントローラは、他のゾーンの結合効果を依然として考慮しながら、別のゾーンコントローラから受信される測定値または他のデータを用いることなく、電圧違反に応答するよう構成される。ある実施形態では、ネットワーク１００のゾーンコントローラは、コントローラ間通信ネットワークを介して通信してもよい。たとえば、時間的制約のない制御機能のためのゾーン対ゾーン通信を可能にするために、メッシュネットワークが提供されてもよい。無線反復デバイスからデバイスへのホッピングに起因するレイテンシは、同期通信が可能でない場合があることを意味する。しかしながら、ネットワーク１００は、電圧違反に応答するなど、時間的制約のある制御機能のためにコントローラ間通信を使用しないので、レイテンシ、同期、または帯域幅などのコントローラ間通信制限に脆弱ではない。これは、低頻度の、断続的な、または島状の通信動作モードなどの任意のコントローラ間通信ネットワークに対する緩和された要件を可能にする。
【0022】
図２を参照すると、複数の相互接続されたゾーンを含む電力ネットワークを動作させるための例示的なプロセス２００が示されており、例示的なネットワークの各ゾーンは、少なくとも１つの負荷と、少なくとも１つの分散されたエネルギ資源と、複数の測定装置と、ゾーンコントローラとを含む。プロセス２００は、ネットワーク制御の集約された効果を生じさせるために、各ゾーンのゾーンコントローラによって実施される。例えば、プロセス２００の１つ以上の態様の省略、さらなる条件および動作の追加、動作および条件の再編成、１つ以上の動作および条件の別個のプロセスへの分離、または１つの動作の別個の動作への分割を含む、プロセス２００に対するいくつかの変形および修正が企図されることをさらに理解されたい。
【0023】
プロセス２００は、動作２０１において開始し、ゾーンコントローラは、同じゾーンのＤＥＲおよび複数の測定装置との通信を初期化する。
【0024】
プロセス２００は動作２０３に進み、ゾーンコントローラは、ゾーンの電気的特性に対応するデータを複数の測定装置から受信する。
【0025】
プロセス２００は、動作２０５に進み、ゾーンコントローラは、動作２０７を実行するために必要なすべてのデータが受信されたかどうかを判断することによって、動作２０３で受信されたデータを検証する。プロセス２００は、すべての必要なデータが受信されるまで動作２０５で待機する。動作２０５において、ゾーンコントローラは、データが偽データを含むかどうかも判断してもよい。
【0026】
プロセス２００は、動作２０７に進み、ゾーンコントローラは、動作２０３で受信された測定値を用いて感度行列を計算する。ゾーンコントローラは、感度行列を計算するために、ネットワークトポロジなどの先験的な情報、または他のゾーンで取られた測定値を必要としない。感度行列は、ゾーン内の複数のノードで取得された電圧と、位相角と、実電力測定値または無効電力測定値との間の関係を定義する。感度行列はまた、ゾーンコントローラのゾーンと電力ネットワークの他のゾーンとの間の相互結合の効果を捕捉する。
【0027】
感度行列は、計算コストを低減し、動作２０７をゾーンコントローラで実行するのに適したものにするために、再帰的アルゴリズムを用いて計算される。ゾーンコントローラが動作２０７を実行するたびに、ゾーンコントローラは、動作２０３から直近に受信された測定値を用いて再帰アルゴリズムの１回の反復を計算する。
【0028】
感度行列は、通常の最小二乗アルゴリズムまたは正則化最小二乗アルゴリズムを用いて計算してもよい。ゾーンコントローラは、動作２０５において判断された偽データの存在に基づいて、通常の最小二乗アルゴリズムまたは正規最小二乗アルゴリズムのいずれかを選択してもよい。正則化最小二乗法アルゴリズムは、通常の最小二乗法アルゴリズムよりも多くの計算能力を必要とするが、異常なデータ、例えば、誤動作しているかまたは障害が生じた測定装置からのデータを管理するのにより適している。
【0029】
ゾーンコントローラが、通常の最小二乗法アルゴリズムを用いる場合、ゾーンコントローラは、最初に動作２０７を実行するときに、以下の初期化式に従って感度行列を算出し、ここで、ｉはゾーン番号であり、Ｍは補助行列であり、ｔ０は初期時刻であり、Ａは測定行列であり、Ｗは加重行列であり、Λは感度行列であり、Ｄは電圧測定行列である：
【0030】
【数1】
【0031】
加重行列Ｗは、感度行列を計算するために使用される測定の古さに基づいて、ユーザが重みを割り当てることによって決定される。測定行列Ａは、以下のように定義することができ、ここで、ｔは時刻であり、ｉはゾーン番号であり、ΔＰはゾーン有効電力の変化であり、ΔＱはゾーン無効電力の変化である。
【0032】
【数2】
【0033】
行列Ｄは、以下のように定義することができ、ここで、ΔＶは電圧の変化であり、ｉはゾーン番号であり、ｔは時刻である。
【0034】
【数3】
【0035】
動作２０７の後続の実行において、以下の式のセットを用いて、式のセット（１）を用いて最初に計算された感度行列を更新することによって、感度行列を計算し、式中、ｉはゾーン番号であり、Ｍは補助行列であり、ｔは時刻であり、ａは測定行列のベクトルであり、Λは感度行列であり、νは忘却係数であり、Ｉは単位行列であり、Δ２は第２の差分演算子であり、Ｐはゾーン有効電力であり、Ｑはゾーン無効電力であり、Ｖはゾーン電圧である：
【0036】
【数4】
【0037】
ゾーンコントローラが、正則化最小二乗法アルゴリズムを用いる場合、ゾーンコントローラは、最初に動作２０７を実行するときに、以下の初期化式に従って感度行列を算出し、ここで、ｉはゾーン番号であり、Ｍは補助行列であり、ｔ０は初期時刻であり、Ａは測定行列であり、Ｗは加重行列であり、Πは定数正則化行列（constant regularization matrix）であり、Λは感度行列であり、Ｄは電圧測定行列である：
【0038】
【数5】
【0039】
加重行列Ｗは、感度行列を計算するために使用される測定の古さに基づいて、ユーザが重みを割り当てることによって決定される。測定行列Ａは、以下のように定義することができ、ここで、ｔは時刻であり、ｉはゾーン番号であり、ΔＰはゾーン有効電力の変化であり、ΔＱはゾーン無効電力の変化である。
【0040】
【数6】
【0041】
行列Ｄは、以下のように定義することができ、ここで、ΔＶは電圧の変化であり、ｉはゾーン番号であり、ｔは時刻である。
【0042】
【数7】
【0043】
動作２０７の後続の実行において、以下の式のセットを用いて、式のセット（７）を用いて最初に計算された感度行列を更新することによって、感度行列を計算し、式中、ｉはゾーン番号であり、Ｍは補助変数であり、ｔは時刻であり、ａは測定行列のベクトルであり、Λは感度行列であり、νは忘却係数であり、Πは定数正則化行列であり、Ｉは単位行列であり、Δ２は第２の差分演算子であり、Ｐはゾーン有効電力であり、Ｑはゾーン無効電力であり、Ｖはゾーン電圧である：
【0044】
【数8】
【0045】
プロセス２００は動作２０９に進み、ゾーンコントローラは中央コントローラから基準値を受信する。ある実施形態では、ゾーンコントローラは、基準値に対応する無効電力基準値または命令を受信する。
【0046】
プロセス２００は条件２１１に進む。ゾーンコントローラが、電圧違反がゾーン内で発生していないと判断する場合、プロセス２００は動作２１７に進み、ゾーンコントローラは、新たな設定点を決定せず、ゾーンのＤＥＲが、以前に決定された設定点を用いて動作を継続することを可能にする。次いで、プロセス２００は動作２１９に進む。
【0047】
ゾーンコントローラが、ゾーン内のある点で電圧違反が生じていると判断する場合、プロセス２００は、条件２１１から動作２１３に進む。動作２１３において、ゾーンコントローラは、動作２０７中に計算された感度行列の直近に計算された反復および線形プログラミングアルゴリズムを用いて、ゾーンのＤＥＲのうちの１つ以上に対する新たな設定点を決定する。感度行列のより多くの反復が計算されるにつれて、計算された設定点は、制約された変数を境界内に維持するのにより成功する。
【0048】
新たな設定点は、ＤＥＲ有効電力または無効電力を制約内にあるよう最小限に増加させるのに有効に決定される。ある実施形態では、制約は、１）ノード電圧がそれらの下限および上限内にあること、２）ゾーンのＤＥＲによって生成される有効および無効電力が、
有効電力逆流を防止するためにゾーンの負荷の電力消費を超えないこと、ならびに３）ＤＥＲによる電力出力のいかなる増加もＤＥＲの能力を超えないこと、を含んでもよい。制約は、追加または除去されてもよい。
有効電力逆流を防止するためにゾーンの負荷の電力消費を超えないこと、ならびに３）ＤＥＲによる電力出力のいかなる増加もＤＥＲの能力を超えないこと、を含んでもよい。制約は、追加または除去されてもよい。
【0049】
各ＤＥＲの設定点は、電圧違反のタイプおよびＤＥＲの動作モードに基づいて、以下の式のセットのうちの１つを用いて決定され得る。不足電圧違反およびＤＥＲが力率補正モードで動作する場合、ゾーンコントローラは、以下の式のセットを用いて新たなＤＥＲ設定点を決定することができ、ここで、ｙは補助変数であり、ｔは時刻であり、Ｖｌは電圧基準値の下限であり、Ｖｕは電圧基準値の上限であり、ΛＶＱ,ｔは、電圧変化を無効電
力の変化に関連付ける感度行列Λの分割であり、Ｑは無効電力であり、ＤＥＲは設定点が計算されているＤＥＲであり、
力の変化に関連付ける感度行列Λの分割であり、Ｑは無効電力であり、ＤＥＲは設定点が計算されているＤＥＲであり、
【0050】
【数9】
【0051】
は無効電力設定点である：
【0052】
【数10】
【0053】
過電圧違反およびＤＥＲが力率補正モードで動作する場合、ゾーンコントローラは、以下の式のセットを用いて新たなＤＥＲ設定点を決定することができ、ここで、ｙは補助変数であり、ｔは時刻であり、Ｖｌは電圧基準値の下限であり、Ｖｕは電圧基準値の上限であり、ΛＶＱ,ｔは、電圧変化を無効電力の変化に関連付ける感度行列Λの分割であり、
Ｑは無効電力であり、ＤＥＲは設定点が計算されているＤＥＲであり、
Ｑは無効電力であり、ＤＥＲは設定点が計算されているＤＥＲであり、
【0054】
【数11】
【0055】
は無効電力設定点である：
【0056】
【数12】
【0057】
不足電圧違反およびＤＥＲがユニティモードで動作する場合、ゾーンコントローラは、以下の式のセットを用いて新たなＤＥＲ設定点を決定することができ、ここで、ｙは補助変数であり、ｔは時刻であり、Ｖｌは電圧基準値の下限であり、Ｖｕは電圧基準値の上限であり、ΛＶＰ,ｔは、電圧変化を有効電力の変化に関連付ける感度行列Λの分割であり
、Ｐは、有効電力であり、ＤＥＲは、設定点が計算されているＤＥＲであり、
、Ｐは、有効電力であり、ＤＥＲは、設定点が計算されているＤＥＲであり、
【0058】
【数13】
【0059】
は有効電力設定点である：
【0060】
【数14】
【0061】
過電圧違反およびＤＥＲがユニティモードで動作する場合、ゾーンコントローラは、以下の式のセットを用いて新たなＤＥＲ設定点を決定することができ、ここで、ｙは補助変数であり、ｔは時刻であり、Ｖｌは電圧基準値の下限であり、Ｖｕは電圧基準値の上限であり、ΛＶＰ,ｔは、電圧変化を有効電力の変化に関連付ける感度行列Λの分割であり、
Ｐは、有効電力であり、ＤＥＲは、設定点が計算されているＤＥＲであり、
Ｐは、有効電力であり、ＤＥＲは、設定点が計算されているＤＥＲであり、
【0062】
【数15】
【0063】
は有効電力設定点である：
【0064】
【数16】
【0065】
特定の実施形態では、動作２１３を実行する時間を監視することができる。動作を実行する時間が閾値を超える場合、プリプロセッサとして動作するゾーンコントローラは、動作２１３の実行をクラウドホスト仮想マシンにプッシュする。仮想マシンは、リモートデータセンタ上に位置してもよく、またはオンプレミスサーバ上に位置してもよい。動作２１３の結果は、ゾーンコントローラに返送される。
【0066】
プロセス２００は動作２１５に進み、ゾーンコントローラは設定点を１つ以上のＤＥＲに送信する。
【0067】
プロセス２００は、動作２１９に進み、ゾーンコントローラは、次いで、複数の測定装置から新たなデータを受信し、ゾーンのＤＥＲが正しい設定点を用いて動作していることを検証する。動作２１９が完了すると、プロセス２００は動作２０５に戻る。プロセス２００は、動作２０３において受信されたデータが使用されたのと同じ方法で、動作２１９において受信された新たなデータを用いて進む。
【0068】
図３～図７を参照すると、ゾーンコントローラ１６０によって実行される図２に示す例示的なネットワーク制御プロセスのシミュレーション中における、図１に示す例示的な配電ネットワーク１００のゾーン１４０の電気的特性を示すグラフである。グラフはまた、電圧違反に応答するためにネットワークの分散コントローラがデータを交換する従来の分散型制御ネットワークのシミュレーション中における、図１の電力ネットワーク１００と同じトポロジを有する電力ネットワークの電気的特性を示す。グラフはまた、制御システムが電圧違反に応答しなかった電力ネットワークのシミュレーション中における、図１の電力ネットワーク１００と同じトポロジを有する電力ネットワークの電気的特性を示す。
【0069】
シミュレーションについて、ネットワーク１００のＤＥＲの各々は、ＰＦＣモードで動作する光起電アレイである。各光起電アレイは、１５０ｋＶＡＲの無効電力定格を有した。ゾーン１４０の各バスについて、下限電圧は７９５０Ｖであり、上限電圧は７９７０Ｖである。
【0070】
負荷の有効電力消費および無効電力消費は、シミュレーション全体を通して変動する。時間ｔ０において、測定値の第１のセットがゾーンコントローラ１６０によって受信されると、ネットワーク１００内のすべてのＤＥＲの無効電力は、分布Ｎ（１，０．１）を有する乗法性白色ガウス雑音を用いて摂動される。ｔ０の後、ゾーン１４０内のＤＥＲは、ゾーンコントローラ１６０によって制御されるが、ゾーン１１０内のＤＥＲの電力出力は、ゾーン１４０内において電圧変動を引き起こすのに充分な雑音である、分布Ｎ（１，０．３）を有する乗法性白色ガウス雑音を用いて、シミュレーションの残り全体にわたって摂動される。
【0071】
シミュレーションは２時間継続した。ゾーンコントローラ１６０は、０．９７の許容係数および０．１×Ｉの定数正則化行列を用いて感度行列を計算するために分散正則化再帰最小二乗アルゴリズムを使用した。
【0072】
引き続き図３を参照すると、無調整電力ネットワーク、例示的なネットワーク制御プロセス、および従来のネットワーク制御プロセスのシミュレーション中のバス１５２における電圧を示すグラフ３００がある。グラフ３００は、下限電圧３０３、上限電圧３０１、無調整シミュレーション電圧３０５、従来のシミュレーション電圧３０７、および例示的なシミュレーション電圧３０９を表す複数の線を含む。
【0073】
引き続き図４を参照すると、無調整電力ネットワーク、例示的なネットワーク制御プロセス、および従来のネットワーク制御プロセスのシミュレーション中のバス１５３における電圧を示すグラフ４００がある。グラフ４００は、下限電圧４０３、上限電圧４０１、無調整シミュレーション電圧４０５、従来のシミュレーション電圧４０７、および例示的なシミュレーション電圧４０９を表す複数の線を含む。
【0074】
引き続き図５を参照すると、無調整電力ネットワーク、例示的なネットワーク制御プロセス、および従来のネットワーク制御プロセスのシミュレーション中のバス１５４における電圧を示すグラフ５００がある。グラフ５００は、下限電圧５０３、上限電圧５０１、無調整シミュレーション電圧５０５、従来のシミュレーション電圧５０７、および例示的なシミュレーション電圧５０９を表す複数の線を含む。
【0075】
引き続き図６を参照すると、例示的なネットワーク制御プロセスおよび従来のネットワーク制御プロセスのシミュレーション中のＤＥＲ１４５の無効電力出力を示すグラフ６００がある。グラフ６００は、例示的な無効電力６０９および従来の無効電力６０７を表す複数の線を含む。
【0076】
引き続き図７を参照すると、例示的なネットワーク制御プロセスおよび従来のネットワーク制御プロセスのシミュレーション中のＤＥＲ１４６の無効電力出力を示すグラフ７００がある。グラフ７００は、例示的な無効電力７０９および従来の無効電力７０７を表す複数の線を含む。
【0077】
ここで、いくつかの例示的な実施形態をさらに記載する。一実施形態は、電力ネットワークであって、複数のゾーンを備え、各上記ゾーンは、対応するゾーンの電気的特性を測定するよう構成される複数の測定装置と、上記複数の測定装置から測定値を受信するよう構成されるゾーンコントローラと、分散されたエネルギ資源（ＤＥＲ）と、負荷とを含み、各ゾーンコントローラは、上記対応するゾーンの上記複数の測定装置からローカル測定値のセットを受信し、上記受信されたローカル測定値のセットを用いて感度行列を計算し、電圧違反が上記対応するゾーンで発生したかどうかを判断し、上記電圧違反が上記対応するゾーンで発生したと判断したことに応答して、上記受信されたローカル測定値のセットを用いてＤＥＲ設定点を決定し、上記ＤＥＲ設定点を上記ＤＥＲに送信するよう構成される、電力ネットワークである。
【0078】
前述の電力ネットワークのある形態では、各ゾーンコントローラは、上記感度行列を計算するために上記ローカル測定値のセット以外のデータを使用せず、上記計算された感度行列は、上記複数のゾーンのうちの他のゾーンの相互効果を捕捉する。ある形態では、各ゾーンコントローラは、上記対応するゾーンの外部から基準値を受信し、上記基準値を上記ローカル測定値のセットと比較することによって、電圧違反が発生したかどうかを判断する。ある形態では、上記ゾーンコントローラは、上記ＤＥＲ設定点を上記ＤＥＲに送信した後、ローカル測定値の第２のセットを受信し、上記ローカル測定値の第２のセットを用いて、上記ＤＥＲが上記ＤＥＲ設定点を用いて動作していることを検証するよう構成される。ある形態では、上記ゾーンコントローラは、上記ローカル測定値の第２のセットを再帰最小二乗アルゴリズムのステップにおいて用いて上記感度行列を更新する。ある形態では、上記ゾーンコントローラは、上記感度行列を、以下の式のセットを用いて計算し、式中、ｉはゾーン番号であり、Ｍは補助行列であり、ｔ０は初期時刻であり、Ａは測定行列であり、Ｗは加重行列であり、Πは定数正則化行列であり、Λは感度行列であり、Ｄは電圧測定行列である。
【0079】
【数17】
【0080】
ある形態では、上記測定行列Ａおよび行列Ｄは、以下のように定義される。
【0081】
【数18】
【0082】
ある形態では、上記ＤＥＲは力率補正モードで動作しており、上記ゾーンコントローラは、受信した無効電力基準値と以下の式のセットとを用いて上記ＤＥＲ設定点を決定し、式中、ｙは補助変数であり、ｔは時刻であり、Ｖｌは電圧基準値の下限であり、Ｖｕは電圧基準値の上限であり、ΛＶＱ,ｔは電圧変化を無効電力の変化に関連付ける感度行列Λの
分割であり、Ｑは無効電力であり、ＤＥＲは上記設定点が計算されているＤＥＲであり、
分割であり、Ｑは無効電力であり、ＤＥＲは上記設定点が計算されているＤＥＲであり、
【0083】
【数19】
【0084】
は無効電力設定点である。
【0085】
【数20】
【0086】
ある形態では、上記ＤＥＲはＤＥＲユニティモードで動作しており、上記ゾーンコントローラは、以下の式のセットを用いて上記ＤＥＲ設定点を決定し、式中、ｙは補助変数であり、ｔは時刻であり、Ｖｌは電圧基準値の下限であり、Ｖｕは電圧基準値の上限であり、ΛＶＰ,ｔは電圧変化を有効電力の変化に関連付ける感度行列Λの分割であり、Ｐは有効
電力であり、ＤＥＲは上記設定点が計算されているＤＥＲであり、
電力であり、ＤＥＲは上記設定点が計算されているＤＥＲであり、
【0087】
【数21】
【0088】
は、有効電力設定点である。
【0089】
【数22】
【0090】
ある形態では、上記ＤＥＲ設定点を決定することは、上記ゾーンコントローラが、上記ゾーンコントローラで上記ＤＥＲ設定点を決定するための時間が閾値を超えると判断することを含み、上記ＤＥＲ設定点は、上記ゾーンコントローラで上記ＤＥＲ設定点を決定するための上記時間が上記閾値を超えると判断することに応答して、クラウドホスト仮想マシンを用いて決定される。
【0091】
別の例示的な実施形態は、複数のゾーンに分割された電力ネットワークを動作させるための方法であって、ゾーンコントローラが、上記複数のゾーンのうちの第１のゾーンを動作させることを含み、上記第１のゾーンは、上記第１のゾーンの電気的特性を測定するよう構成される複数の測定装置と、分散されたエネルギ資源（ＤＥＲ）と、負荷とを含み、上記方法はさらに、上記ゾーンコントローラが、対応するゾーンの上記複数の測定装置からローカル測定値のセットを受信することと、上記ゾーンコントローラが、上記受信したローカル測定値のセットを用いて感度行列を計算することと、上記ゾーンコントローラが、上記対応するゾーンにおいて電圧違反が発生したかどうかを判断することと、上記ゾーンコントローラが、上記電圧違反が上記対応するゾーンで発生したと判断したことに応答して、上記受信されたローカル測定値のセットを用いてＤＥＲ設定点を決定することと、上記ゾーンコントローラが、上記ＤＥＲ設定点を上記ＤＥＲに送信することとを含む、方法である。
【0092】
前述の方法のある形態では、上記ゾーンコントローラは、上記感度行列を計算するために上記ローカル測定値のセット以外のデータを使用せず、上記計算された感度行列は、上記複数のゾーンのうちの他のゾーンの相互効果を捕捉する。ある形態では、上記ゾーンコントローラは、上記対応するゾーンの外部から基準値を受信し、上記基準値を上記ローカル測定値のセットと比較することによって、電圧違反が発生したかどうかを判断する。ある形態では、上記ゾーンコントローラは、上記ＤＥＲ設定点を上記ＤＥＲに送信した後、ローカル測定値の第２のセットを受信し、上記ローカル測定値の第２のセットを用いて、上記ＤＥＲが上記ＤＥＲ設定点を用いて動作していることを検証するよう構成される。ある形態では、上記ゾーンコントローラは、上記ローカル測定値の上記第２のセットを再帰最小二乗アルゴリズムのステップにおいて用いて、上記感度行列を更新する。ある形態では、上記ゾーンコントローラは、上記感度行列を、以下の式のセットを用いて計算し、式中、ｉはゾーン番号であり、Ｍは補助行列であり、ｔ０は初期時刻であり、Ａは測定行列であり、Ｗは加重行列であり、Πは定数正則化行列であり、Λは感度行列であり、Ｄは電圧測定行列である。
【0093】
【数23】
【0094】
ある形態では、上記測定行列Ａおよび行列Ｄは、以下のように定義される。
【0095】
【数24】
【0096】
ある形態では、上記ＤＥＲは力率補正モードで動作しており、上記ゾーンコントローラは、受信した無効電力基準値と以下の式のセットとを用いて上記ＤＥＲ設定点を決定し、式中、ｙは補助変数であり、ｔは時刻であり、Ｖｌは電圧基準値の下限であり、Ｖｕは電圧基準値の上限であり、ΛＶＱ,ｔは電圧変化を無効電力の変化に関連付ける感度行列Λの
分割であり、Ｑは無効電力であり、ＤＥＲは上記設定点が計算されているＤＥＲである。
分割であり、Ｑは無効電力であり、ＤＥＲは上記設定点が計算されているＤＥＲである。
【0097】
【数25】
【0098】
ある形態では、上記ＤＥＲはＤＥＲユニティモードで動作しており、上記ゾーンコントローラは、以下の式のセットを用いて上記ＤＥＲ設定点を決定し、式中、ｙは補助変数であり、ｔは時刻であり、Ｖｌは電圧基準値の下限であり、Ｖｕは電圧基準値の上限であり、ΛＶＰ,ｔは電圧変化を有効電力の変化に関連付ける感度行列Λの分割であり、Ｐは有効
電力であり、ＤＥＲは上記設定点が計算されているＤＥＲであり、
電力であり、ＤＥＲは上記設定点が計算されているＤＥＲであり、
【0099】
【数26】
【0100】
は、有効電力設定点である。
【0101】
【数27】
【0102】
ある形態では、上記ＤＥＲ設定点を決定することは、上記ゾーンコントローラが、上記ゾーンコントローラで上記ＤＥＲ設定点を決定するための時間が閾値を超えると判断することを含み、上記ＤＥＲ設定点は、上記ゾーンコントローラで上記ＤＥＲ設定点を決定するための上記時間が上記閾値を超えると判断することに応答して、クラウドホスト仮想マシンを用いて決定される。
【0103】
さまざまな実施形態からのさまざまな態様、特徴、プロセス、および動作は、反対のことが明示的に述べられていない限り、他の実施形態のいずれにおいても使用され得ることが企図される。示されたいくつかの動作は、非一時的なコンピュータ可読記憶媒体上でコンピュータプログラム製品を実行する処理装置を含むコンピュータによって実現され得、コンピュータプログラム製品は、処理装置に、動作のうちの１つ以上を実行させるかまたは他の装置に１つ以上の動作を実行するようコマンドを発行させる命令を含む。
【0104】
本開示は、図面および前述の説明において詳細に図示および説明されているが、これは、例示的であって、性質において限定的ではないと見なされるべきであり、ある例示的実施形態のみが図示および説明されており、本開示の精神内に入るすべての変更および修正が保護されることが所望されることを理解されたい。上記の説明で利用される「好ましい」、「好ましくは」、「好まれる」、または「より好まれる」などの語の使用は、そのように説明される特徴がより望ましい場合があることを示すが、それにもかかわらず、それは必要ではなくてもよく、それを欠く実施形態は、本開示の範囲内であると企図されてもよく、その範囲は、特許請求の範囲によって規定されることを理解されたい。請求項を読む際に、「１つの（a）」、「１つの（an）」、「少なくとも１つの（at least one）」
、または「少なくとも１つの部分（at least one portion）」などの語が使用される場合、請求項において反対のことが具体的に述べられない限り、請求項を１つの項目のみに限定する意図はないことが意図される。「～の（of）」という用語は、別の項目との関連性または別の項目への接続、およびそれが使用される文脈によってわかるような別の項目への所属または別の項目への接続を意味し得る。「～に結合される」、「～と結合される」などの文言は、間接的な接続および結合を含み、反対のことが明示的に示されない限り、直接的な結合または接続をさらに含むが、必要とはしない。「少なくとも一部」および／または「一部」という文言が使用される場合、項目は、特に反対の記載がない限り、一部および／または項目全体を含むことができる。
、または「少なくとも１つの部分（at least one portion）」などの語が使用される場合、請求項において反対のことが具体的に述べられない限り、請求項を１つの項目のみに限定する意図はないことが意図される。「～の（of）」という用語は、別の項目との関連性または別の項目への接続、およびそれが使用される文脈によってわかるような別の項目への所属または別の項目への接続を意味し得る。「～に結合される」、「～と結合される」などの文言は、間接的な接続および結合を含み、反対のことが明示的に示されない限り、直接的な結合または接続をさらに含むが、必要とはしない。「少なくとも一部」および／または「一部」という文言が使用される場合、項目は、特に反対の記載がない限り、一部および／または項目全体を含むことができる。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】