分散形電源の運転状態検出方法、運転状態検出装置及び運転状態検出プログラム
【課題】需要家内に設置された分散形電源に対して計測装置を直接設置することなく分散形電源の運転状態を判別することができるようにする。
【解決手段】受電点有効電力の計測値及び受電点無効電力の計測値データの入力を受け（Ｓ１）、有効電力の計測値を判別関数に代入して無効電力の計算値を算出し（Ｓ２）、該無効電力の計算値と無効電力の計測値との大きさを比較して分散形電源の運転状態を判別する（Ｓ３）ようにした。
【解決手段】受電点有効電力の計測値及び受電点無効電力の計測値データの入力を受け（Ｓ１）、有効電力の計測値を判別関数に代入して無効電力の計算値を算出し（Ｓ２）、該無効電力の計算値と無効電力の計測値との大きさを比較して分散形電源の運転状態を判別する（Ｓ３）ようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分散形電源の運転状態検出方法、運転状態検出装置及び運転状態検出プログラムに関する。さらに詳述すると、本発明は、配電系統に連系している需要家内の回路に接続されている分散形電源の運転の状態を判別する技術に関する。
【０００２】
本明細書において、分散形電源とは、配電系統（若しくは送電系統）に連系している(高圧)需要家の自家発電設備等の電源を意味する。また、分散形電源が運転して発電している状態を運転ありと呼び、分散形電源が停止して発電していない状態を運転なしと呼ぶ。
【背景技術】
【０００３】
配電系統に分散形電源が連系している場合、供給電圧の逸脱や配電線事故復旧後（特に直後）の過負荷が懸念され、これらを防止して配電系統を適切に運用するためには区分開閉器によって区分される配電系統の各区間の負荷や電力潮流（電流）をおおまかに算出することが必要とされ、そのためには配電系統運用者側で各分散形電源の運転状態を常時把握することが必要とされる。
【０００４】
配電系統に分散形電源が連系している場合の区分開閉器によって区分される配電系統の各区間の負荷を算出する従来の技術としては、例えば、配電線の区間負荷算出装置がある（特許文献１）。この装置は、変電所で測定される配電線の送出し電力と、配電系統に連系する各分散形電源に設置された分散形電源出力計測手段によって計測される計測値であって変電所における送出し電力の測定時刻と同時刻の分散形電源から配電系統に対して供給される電流の計測値に基づいて各区間の実際の負荷を算出し、これによって各区間の電力潮流を把握するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−６１２４７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の配電線の区間負荷算出装置では、需要家内の各分散形電源に対して計測装置を直接設置して計測を行う必要がある。したがって、全ての需要家に対して計測装置の設置を要請し承諾をしてもらわなければならず、現実には非常に困難である。
【０００７】
そこで、本発明は、需要家内に設置された分散形電源に対して計測装置を直接設置することなく分散形電源の運転状態を判別することができる分散形電源の運転状態検出方法、運転状態検出装置及び運転状態検出プログラム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】
【０００８】
本発明者らは、分散形電源の運転状態を検出するための種々の検討を行う中で、需要家内の回路への力率改善用コンデンサの投入(設置)の影響による受電点における有効電力・無効電力の挙動に着目することによって分散形電源の運転状態を判別することが可能であることを知見した。
【０００９】
具体的には、まず、図１に示すように、分散形電源１を有し受電点３を介して配電系統５に連系している需要家について、同図に示すように力率改善用コンデンサ４を有する需要家を想定する。なお、図１において、符号２は需要家内の負荷を表す。なお、力率改善用コンデンサとは、需要家内の負荷２の遅れ力率を補償するためのものである。
【００１０】
図１に示す需要家内の回路を流れる電力を以下のようにおく。
Ｐ：受電点における有効電力〔ｋＷ〕
（以下、受電点有効電力という）
Ｑ：受電点における無効電力〔ｋＶａｒ〕
（以下、受電点無効電力という）
ＰG：需要家内に設置された分散形電源１の接続点における有効電力〔ｋＷ〕
（以下、分散形電源有効電力という）
ＱG：需要家内に設置された分散形電源１の接続点における無効電力〔ｋＶａｒ〕
（以下、分散形電源無効電力という）
Ｃ：需要家内に設置された力率改善用コンデンサの容量〔ｋＶＡ〕
【００１１】
なお、本発明において、受電点とは、配電系統５と需要家との連系点の配電系統側のことをいう。そして、受電点有効電力とは配電系統側の給電線から需要家側に供給される有効電力のことであり、受電点無効電力とは配電系統側の給電線から需要家側に供給される無効電力のことであり、それぞれ受電点において計測されるものである。
【００１２】
また、本発明では、各分散形電源の力率は分散形電源毎に一定であり時間的に不変であるとする。
【００１３】
そして、図２に示すように、力率改善用コンデンサ４を有する需要家においては、時点毎の受電点有効電力Ｐと受電点無効電力Ｑとの組み合わせデータのプロットの分布は、力率改善用コンデンサ４の効果を考えない且つ分散形電源１が運転していない場合の分布領域６に対し、力率改善用コンデンサ４の投入容量Ｃの分だけ受電点無効電力Ｑが減少するので分布領域６cにシフトし、その上で分散形電源１が運転している場合には分散形電源有効電力ＰGの分だけ受電点有効電力Ｐが減少し且つ分散形電源無効電力ＱGの分だけ受電点無効電力Ｑが減少するので分布領域６cgにシフトする。
【００１４】
そして、本発明者らは、図２に示すように、分散形電源１の運転なしの分布領域６，６cと運転ありの分布領域６cgとの境界線を、需要家内の負荷２の力率に基づく係数ａを傾きとすると共に需要家内の力率改善用コンデンサの投入容量Ｃ〔ｋＶＡ〕に基づく定数ｃを切片とする直線７（以下、判別関数という；数式１）によって表すことができることを知見した。
【００１５】
（数１） Ｑ＝ａ×Ｐ−ｃ
ここに、Ｐ：受電点有効電力〔ｋＷ〕，
Ｑ：受電点無効電力〔ｋＶａｒ〕，
ａ：需要家内の負荷の力率に基づく係数，
ｃ：需要家内の力率改善用コンデンサの投入容量に基づく定数
をそれぞれ表す。
【００１６】
上述の知見を確認するため、分散形電源１としての発電機及び力率改善用コンデンサが需要家内の回路に接続されている需要家を対象とし、受電点３における時点毎の有効電力の計測値と無効電力の計測値との組み合わせデータを、これら電力の計測時の発電機接続点における有効電力（前述の受電点３における計測とは別に計測）に基づいて分散形電源１の運転ありと運転なしとを区別してプロットすると図３に示すようになった。
【００１７】
そして、判別関数は図中の直線７で示されるようになった。判別関数（直線７）の決定は具体的には、まず、時点毎の受電点有効電力と受電点無効電力との組み合わせデータのうち需要家内の分散形電源１が運転していない時間帯における組み合わせデータのみを用いて当該組み合わせデータの近似直線８を求めて数式２が得られた（図４）。
（数２） (受電点無効電力)＝1.0143×(受電点有効電力)−1370
【００１８】
数式２の傾きは分散形電源１が運転していない場合の受電点有効電力の計測値と受電点無効電力の計測値との間の関係を表す近似直線の傾きであり、当該傾きの値（＝1.0143）は有効電力と無効電力とから導き出される力率に換算すると0.7に相当する値であった。そして、分散形電源１が運転している場合における受電点有効電力及び受電点無効電力の減少（即ち、組み合わせデータのプロットにおける分布範囲のシフト）を考慮するため（図２参照）、力率0.7から0.05を引いて（即ち、力率差し引き量＝0.05）力率0.65に相当する傾きを直線７の傾き（数式１の係数ａ）として決定した（図５）。また、数式２の切片は需要家内の回路への力率改善用コンデンサ４の投入容量（の近似値）であり、当該切片の値（＝-1370）をそのまま直線７の切片（数式１の定数ｃ）とした。
【００１９】
ここで、力率差し引き量は、0.05に限られるものではなく、例えば受電点有効電力と受電点無効電力との組み合わせデータのプロットの分布の傾向（即ち実際の挙動）の分析なども踏まえて0.05〜0.15程度の範囲のいずれかの値に設定することが考えられた。また、分散形電源が運転していない場合の受電点有効電力の計測値と受電点無効電力の計測値との間の関係を表す近似直線の傾きは、需要家内の負荷２の力率によって決定されるものであるので、需要家内の負荷に関する情報に基づいて決定するようにしても良いと考えられた。すなわち、判別関数の傾き（数式１の係数ａ）は、分散形電源が運転していない場合の受電点有効電力の計測値と受電点無効電力の計測値との間の関係を表す近似直線を求めて当該近似直線の傾きから決定するようにしても良いし、需要家内の負荷に関する情報から決定するようにしても良いし、さらに、受電点有効電力の計測値と受電点無効電力の計測値との組み合わせデータのプロットにおける分布範囲の上縁部を通る直線として例えば手作業によって適宜設定する（この場合には切片は以下に述べる方法のいずれかによって決定されたものに固定しておく）ようにしても良いと考えられた。
【００２０】
また、分散形電源が運転していない場合の受電点有効電力の計測値と受電点無効電力の計測値との間の関係を表す近似直線の切片は、需要家内の力率改善用コンデンサの投入容量によって決定されるものであるので、需要家内の力率改善用コンデンサに関する情報に基づいて決定するようにしても良いと考えられた。すなわち、判別関数の切片（数式１の定数ｃ）は、分散形電源が運転していない場合の受電点有効電力の計測値と受電点無効電力の計測値との間の関係を表す近似直線を求めて当該近似直線の切片から決定するようにしても良いし、需要家内に実際に設置されている力率改善用コンデンサの容量から決定するようにしても良いと考えられた。なお、需要家内に力率改善用コンデンサが複数設置されている場合にはそれらの容量の合計値が用いられる。
【００２１】
そして、図３に示す結果からも、数式１のように表される判別関数によって分散形電源の運転状態の判別が可能であることが確認される。
【００２２】
本発明は、上述の知見に基づくものであり、請求項１記載の分散形電源の運転状態検出方法は、配電系統と分散形電源及び力率改善用コンデンサを有する需要家との連系点の配電系統側における有効電力及び無効電力を計測し、有効電力の計測値Ｐmを数式３に代入して無効電力の計算値Ｑcを算出し、該無効電力の計算値Ｑcと無効電力の計測値との大きさを比較して無効電力の計測値が無効電力の計算値Ｑc以上の場合には分散形電源の運転ありと判断すると共に無効電力の計測値が無効電力の計算値Ｑcよりも小さい場合には分散形電源の運転なしと判断するようにしている。
【００２３】
（数３） Ｑc＝ａ×Ｐm−ｃ
ここに、Ｑc：無効電力の計算値〔ｋＶａｒ〕，
Ｐm：有効電力の計測値〔ｋＷ〕，
ａ ：需要家内の負荷の力率に基づく係数，
ｃ ：需要家内の力率改善用コンデンサの容量に基づく定数
をそれぞれ表す。
【００２４】
また、請求項４記載の分散形電源の運転状態検出装置は、配電系統と分散形電源及び力率改善用コンデンサを有する需要家との連系点の配電系統側における有効電力の計測値及び無効電力の計測値のデータを読み込む手段と、有効電力の計測値Ｐmを数式３に代入して無効電力の計算値Ｑcを算出する手段と、該無効電力の計算値Ｑcと無効電力の計測値との大きさを比較して無効電力の計測値が無効電力の計算値Ｑc以上の場合には分散形電源の運転ありと判断すると共に無効電力の計測値が無効電力の計算値Ｑcよりも小さい場合には分散形電源の運転なしと判断する手段とを有するようにしている。
【００２５】
また、請求項７記載の分散形電源の運転状態検出プログラムは、配電系統と分散形電源及び力率改善用コンデンサを有する需要家との連系点の配電系統側における有効電力の計測値及び無効電力の計測値のデータを読み込む手段、有効電力の計測値Ｐmを数式３に代入して無効電力の計算値Ｑcを算出する手段、該無効電力の計算値Ｑcと無効電力の計測値との大きさを比較して無効電力の計測値が無効電力の計算値Ｑc以上の場合には分散形電源の運転ありと判断すると共に無効電力の計測値が無効電力の計算値Ｑcよりも小さい場合には分散形電源の運転なしと判断する手段としてコンピュータを機能させるようにしている。
【００２６】
そして、これら分散形電源の運転状態検出方法、運転状態検出装置及び運転状態検出プログラムでは、受電点有効電力の計測値と受電点無効電力の計測値との組み合わせに基づいて需要家内に設置された分散形電源の運転状態を判別するようにしているので、計測装置を分散形電源に直接取り付けることなく需要家内に設置された分散形電源の運転状態を検出することができる。
【００２７】
また、これら分散形電源の運転状態検出方法、運転状態検出装置及び運転状態検出プログラムでは、複雑な数値分析等の数学的な処理を用いていないので、分散形電源の運転状態を簡易に判別することができる。
【００２８】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の分散形電源の運転状態検出方法において、需要家内の負荷の力率に基づく係数ａを、分散形電源が運転していない場合の有効電力の計測値Ｐmと無効電力の計測値との間の関係を表す近似直線の傾きに相当する力率から力率差し引き量を引いた力率に相当する傾きの値に設定するようにしている。また、請求項５記載の発明は、請求項４記載の分散形電源の運転状態検出装置において、需要家内の負荷の力率に基づく係数ａが、分散形電源が運転していない場合の有効電力の計測値Ｐmと無効電力の計測値との間の関係を表す近似直線の傾きに相当する力率から力率差し引き量を引いた力率に相当する傾きの値に設定されるようにしている。また、請求項８記載の発明は、請求項７記載の分散形電源の運転状態検出プログラムにおいて、需要家内の負荷の力率に基づく係数ａが、分散形電源が運転していない場合の有効電力の計測値Ｐmと無効電力の計測値との間の関係を表す近似直線の傾きに相当する力率から力率差し引き量を引いた力率に相当する傾きの値に設定されるようにしている。これらの場合には、判別関数である数式３の係数ａが適切に設定される。
【００２９】
また、請求項３記載の発明は、請求項２記載の分散形電源の運転状態検出方法において、力率差し引き量を0.05〜0.15の範囲で設定するようにしている。また、請求項６記載の発明は、請求項５記載の分散形電源の運転状態検出装置において、力率差し引き量が0.05〜0.15の範囲で設定されるようにしている。また、請求項９記載の発明は、請求項８記載の分散形電源の運転状態検出プログラムにおいて、力率差し引き量が0.05〜0.15の範囲で設定されるようにしている。これらの場合には、判別関数である数式３の係数ａがより一層適切に設定される。
【発明の効果】
【００３０】
本発明の分散形電源の運転状態検出方法、運転状態検出装置及び運転状態検出プログラムによれば、計測装置を分散形電源に直接取り付けることなく需要家内に設置された分散形電源の運転状態を検出することができるので、需要家内に設置された分散形電源の運転状態の検出の仕組みを容易に構築することが可能になる。
【００３１】
また、本発明の分散形電源の運転状態検出方法、運転状態検出装置及び運転状態検出プログラムによれば、分散形電源の運転状態を簡易に判別することができるので、需要家内に設置された分散形電源の運転状態の検出の仕組みとしての汎用性の向上を図ることが可能になる。
【００３２】
また、請求項２，３，５，６，８，９記載の分散形電源の運転状態検出方法、運転状態検出装置及び運転状態検出プログラムによれば、判別関数である数式３の係数ａを適切に設定することができるので、需要家内に設置された分散形電源の運転状態の検出の仕組みとしての汎用性の更なる向上と信頼性の向上とを図ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明における分散形電源の運転状態を判別する原理の説明のための、分散形電源及び力率改善用コンデンサを有する需要家内の回路の概要図である。
【図２】力率改善用コンデンサの有無及び分散形電源の運転状態によって需要家の受電点における有効電力と無効電力との組合せデータの取り得る領域が異なることを示す概念図であり、分散形電源及び力率改善用コンデンサを有する需要家の場合の分散形電源の運転状態別の有効電力と無効電力との組み合わせデータの取り得る領域を説明する図である。
【図３】力率改善用コンデンサを有する需要家の場合の分散形電源の運転状態別の有効電力と無効電力との実際の組み合わせデータの分布状況並びに判別関数を説明する図である。
【図４】力率改善用コンデンサを有する需要家における分散形電源の運転なしの場合の有効電力と無効電力との実際の組み合わせデータの分布状況並びに近似直線を説明する図である。
【図５】分散形電源が運転している場合における受電点有効電力及び受電点無効電力の減少（プロット分布範囲のシフト）を考慮するための近似直線の傾きの決定を説明する図である。
【図６】本発明の分散形電源の運転状態検出方法及び運転状態検出プログラムの実施形態の一例を説明するフローチャートである。
【図７】実施形態の分散形電源の運転状態検出方法をプログラムを用いて実施する場合の分散形電源の運転状態検出装置の機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明の構成を図面に示す形態に基づいて詳細に説明する。
【００３５】
図６及び図７に、本発明の分散形電源の運転状態検出方法、運転状態検出装置及び運転状態検出プログラムの実施形態を示す。この分散形電源の運転状態検出方法は、配電系統と分散形電源及び力率改善用コンデンサを有する需要家との連系点の配電系統側における有効電力及び無効電力を計測し、有効電力の計測値Ｐmを数式４に代入して無効電力の計算値Ｑcを算出し、該無効電力の計算値Ｑcと無効電力の計測値との大きさを比較して無効電力の計測値が無効電力の計算値Ｑc以上の場合には分散形電源の運転ありと判断すると共に無効電力の計測値が無効電力の計算値Ｑcよりも小さい場合には分散形電源の運転なしと判断するようにしている。
【００３６】
（数４） Ｑc＝ａ×Ｐm−ｃ
ここに、Ｑc：無効電力の計算値〔ｋＶａｒ〕，
Ｐm：有効電力の計測値〔ｋＷ〕，
ａ ：需要家内の負荷の力率に基づく係数，
ｃ ：需要家内の力率改善用コンデンサの容量に基づく定数
をそれぞれ表す。
【００３７】
また、上記分散形電源の運転状態検出方法は、本発明の分散形電源の運転状態検出装置として実現される。この分散形電源の運転状態検出装置は、配電系統と分散形電源及び力率改善用コンデンサを有する需要家との連系点の配電系統側における有効電力の計測値及び無効電力の計測値のデータを読み込む手段と、有効電力の計測値Ｐmを数式４に代入して無効電力の計算値Ｑcを算出する手段と、該無効電力の計算値Ｑcと無効電力の計測値との大きさを比較して無効電力の計測値が無効電力の計算値Ｑc以上の場合には分散形電源の運転ありと判断すると共に無効電力の計測値が無効電力の計算値Ｑcよりも小さい場合には分散形電源の運転なしと判断する手段とを備えている。
【００３８】
上述の分散形電源の運転状態検出方法及び分散形電源の運転状態検出装置は、本発明の分散形電源の運転状態検出プログラムをコンピュータ上で実行することによっても実現される。本実施形態では、分散形電源の運転状態検出プログラムをコンピュータ上で実行する場合を例に挙げて説明する。
【００３９】
分散形電源の運転状態検出プログラム１７を実行するためのコンピュータ１０（即ち分散形電源の運転状態検出装置１０）の全体構成を図７に示す。この分散形電源の運転状態検出装置１０は、制御部１１、記憶部１２、入力部１３、表示部１４及びメモリ１５を備え相互にバス等の信号回線により接続されている。
【００４０】
また、本実施形態の分散形電源の運転状態検出装置１０には受信装置１６がバス等の信号回線等により接続されている。そして、本実施形態では、配電系統と分散形電源及び力率改善用コンデンサを有する需要家との連系点の配電系統側（即ち、受電点）に設置された計測器によって計測された有効電力及び無効電力の計測値データが、受信装置１６を介して分散形電源の運転状態検出装置１０に入力される。なお、受電点に設置された計測器と受信装置１６との間の通信方法は特定の方式に限定されるものではなく、有線でも良いし無線でも良い。
【００４１】
制御部１１は記憶部１２に記憶されている分散形電源の運転状態検出プログラム１７によって分散形電源の運転状態検出装置１０全体の制御並びに分散形電源の運転状態の検出等に係る演算を行うものであり、例えばＣＰＵ（中央演算処理装置）である。記憶部１２は少なくともデータやプログラムを記憶可能な装置であり、例えばハードディスクである。メモリ１５は制御部１１が各種制御や演算を実行する際の作業領域であるメモリ空間となるものであり、例えばＲＡＭ（Ｒandom Ａccess Ｍemory の略）である。
【００４２】
入力部１３は少なくとも作業者の命令を制御部１１に与えるためのインターフェイスであり、例えばキーボードである。
【００４３】
表示部１４は制御部１１の制御により文字や図形等の描画・表示を行うものであり、例えばディスプレイである。
【００４４】
そして、分散形電源の運転状態検出装置１０の制御部１１には、分散形電源の運転状態検出プログラム１７を実行することにより、配電系統と分散形電源及び力率改善用コンデンサを有する需要家との連系点の配電系統側における有効電力の計測値及び無効電力の計測値のデータを読み込む手段としてのデータ受け部１１ａ、有効電力の計測値Ｐmを数式４に代入して無効電力の計測値Ｑcを算出する手段としての算出部１１ｂ、無効電力の計算値Ｑcと無効電力の計測値との大きさを比較して無効電力の計測値が無効電力の計算値Ｑc以上の場合には分散形電源の運転ありと判断すると共に無効電力の計測値が無効電力の計算値Ｑcよりも小さい場合には分散形電源の運転なしと判断する手段としての判別部１１ｃが構成される。
【００４５】
本実施形態の分散形電源の運転状態検出方法の実行にあたっては、まず、制御部１１のデータ受け部１１ａが、受電点に設置された計測器によって計測された受電点有効電力の計測値Ｐm及び受電点無効電力の計測値Ｑmの入力を受ける（Ｓ１）。
【００４６】
受電点に設置された計測器からは、連続的に若しくは所定の時間間隔でデータ受け部１１ａに対して同時に計測された受電点有効電力の計測値Ｐm及び受電点無効電力の計測値Ｑmのデータが入力される。本実施形態の場合には、計測値Ｐm，Ｑmのデータは受信装置１６を介してデータ受け部１１ａに送られる。そして、本実施形態の場合には、データ受け部１１ａに計測値のデータが入力されることをトリガーとしてＳ１以降の処理が実行される。
【００４７】
なお、分散形電源を有する需要家が配電系統に複数連系している場合でこれら複数の需要家を分散形電源の運転状態の検出対象としている場合には、計測器は、例えば需要家毎に付与されたＩＤ番号などと計測値とを対応づけてデータ受け部１１ａに送る。
【００４８】
そして、データ受け部１１ａは、入力された受電点有効電力の計測値Ｐm及び受電点無効電力の計測値Ｑmをメモリ１５に記憶させる。
【００４９】
次に、制御部１１の算出部１１ｂは、受電点有効電力の計測値と判別関数とを用いて無効電力の計算値を算出する（Ｓ２）。
【００５０】
具体的には、算出部１１ｂは、Ｓ１の処理においてメモリ１５に記憶された受電点有効電力の計測値Ｐmをメモリ１５から読み込み、当該計測値Ｐmを数式４で表される判別関数に代入して無効電力の計算値Ｑcを算出する。
【００５１】
なお、数式４は，係数ａ及び定数ｃの値を含めて分散形電源の運転状態検出プログラム１７内に予め規定される。この際、複数の需要家を分散形電源の運転状態の検出対象としている場合には、例えば需要家毎に付与されたＩＤ番号などと、需要家毎に係数ａ及び定数ｃを設定した数式４とを対応づけてプログラム内に規定する。
【００５２】
なお、数式４の係数ａの値は、例えば、分散形電源が運転していない場合の受電点有効電力の計測値Ｐmと受電点無効電力の計測値Ｑmとの間の関係を表す近似直線を求めると共に当該近似直線の傾きに相当する力率を求め、当該力率から力率差し引き量として0.05〜0.15を引いた力率に相当する傾きの値に設定する。
【００５３】
或いは、数式４の係数ａの値は、需要家内の負荷に関する情報から決定するようにしても良いし、さらに、受電点有効電力の計測値と受電点無効電力の計測値との組み合わせデータのプロットにおける分布範囲の上縁部を通る直線として適宜設定するようにしても良い。
【００５４】
また、数式４の定数ｃの値は、分散形電源が運転していない場合の受電点有効電力の計測値Ｐmと受電点無効電力の計測値Ｑmとの間の関係を表す近似直線を求めて当該近似直線の切片の値に設定するようにしても良いし、需要家内に実際に設置されている力率改善用コンデンサの容量に設定するようにしても良い。
【００５５】
そして、算出部１１ｂは、算出された無効電力の計算値Ｑcをメモリ１５に記憶させる。
【００５６】
次に、制御部１１の判別部１１ｃは、受電点無効電力の計測値Ｑmと無効電力の計算値とを用いて需要家内に設置された分散形電源の運転状態を判別する（Ｓ３）。
【００５７】
具体的には、判別部１１ｃは、Ｓ１の処理においてメモリ１５に記憶された受電点無効電力の計測値Ｑmをメモリ１５から読み込むと共に、Ｓ２の処理においてメモリ１５に記憶された無効電力の計算値Ｑcをメモリ１５から読み込む。
【００５８】
そして、受電点無効電力の計測値Ｑmが無効電力の計算値Ｑc以上の場合には分散形電源の運転ありと判断し、受電点無効電力の計測値Ｑmが無効電力の計算値Ｑcよりも小さい場合には分散形電源の運転なしと判断する。
【００５９】
そして、判別部１１ｃは、分散形電源の運転状態の判別結果を例えば表示部１４に表示させたり記憶部１２に保存させたりする。
【００６０】
なお、分散形電源を有する需要家が配電系統に複数連系している場合でこれら複数の需要家を分散形電源の運転状態の検出対象としている場合には、計測器は、例えば需要家毎に付与されたＩＤ番号などに基づいて需要家毎に判別ステップ（Ｓ３）の処理を行い、分散形電源の運転状態の判別結果を当該ＩＤ番号と共に表示部１４に表示させたり、当該ＩＤ番号と対応づけて記憶部１２に保存させたりする。
【００６１】
そして、制御部１１は、Ｓ１の処理において入力された計測値に対する分散形電源の運転状態の判別の処理を終了する（ＥＮＤ）。
【００６２】
以上によって需要家毎に判別された分散形電源の運転状態は、例えば、区分開閉器で区分される配電系統の区間毎の電力潮流及び需要家毎の実際の負荷電力値を推定し、当該推定値に基づいて、電圧が規定値の範囲を超えて低下又は上昇するような不都合を回避する配電系統の制御に活用される。
【００６３】
以上のように構成された本発明の分散形電源の運転状態検出方法、運転状態検出装置及び運転状態検出プログラムによれば、計測装置を分散形電源に直接取り付けることなく需要家内に設置された分散形電源の運転状態を検出することができる。このため、需要家内に設置された分散形電源の運転状態の検出の仕組みを容易に構築することが可能になる。また、複雑な数値分析等の数学的な処理を用いていないので、分散形電源の運転状態を簡易に判別することができ、需要家内に設置された分散形電源の運転状態の検出の仕組みとしての汎用性の向上を図ることが可能になる。
【００６４】
なお、上述の形態は本発明の好適な形態の一例ではあるがこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば、上述の実施形態では、受電点に設置された計測器は受電点有効電力及び受電点無効電力を計測して計測値Ｐm，Ｑmを別に設置された分散形電源の運転状態検出装置１０に送信するものとして構成されているが、場合によっては、当該計測器が需要家内に設置された分散形電源の運転状態を判別するようにしても良い。この場合には、分散形電源を有する需要家が配電系統に多数連系している場合に特に、分散形電源の運転状態の判別の処理にかかる負荷を分散してより迅速な処理をすることができるという効果がある。
【実施例１】
【００６５】
本発明の分散形電源の運転状態検出方法、運転状態検出装置及び運転状態検出プログラムを実際の需要家における分散形電源の運転状態の判別に適用した実施例について説明する。
【００６６】
本実施例では、分散形電源１としての発電機及び力率改善用コンデンサが需要家内の回路に接続されている３つの需要家を対象とし、まず、受電点３における時点毎の有効電力の計測値と無効電力の計測値との組み合わせデータを、これら電力の計測時の発電機接続点における有効電力（前述の受電点３における計測とは別に計測）に基づいて分散形電源１の運転ありと運転なしとを区別して収集した。
【００６７】
そして、３つの需要家毎に、分散形電源１が運転していない場合の受電点有効電力の計測値と受電点無効電力の計測値との間の関係を表す近似直線を求め、当該近似直線の切片の値を判別関数（数式４）の定数ｃの値として設定した。
【００６８】
また、３つの需要家毎に、上記近似直線の傾きの値に相当する力率を求め、当該力率の値から力率差し引き量として0.05，0.10，0.15を引いた力率に相当する傾きの値をそれぞれ求めた。そして、３つの需要家毎に、前記により求められた傾きの値を判別関数（数式４）の係数ａの値として設定した。以上により、３種類の力率差し引き量のそれぞれについて、３つの需要家毎の判別関数を設定した。
【００６９】
そして、上記の判別関数を用いて分散形電源の運転状態の判別処理を行うと共に実績として得られている分散形電源の運転有無と対比し、運転状態の正答率を３種類の力率差し引き量別・３つの需要家毎に整理して表１（力率差し引き量＝0.05），表２（力率差し引き量＝0.10），表３（力率差し引き量＝0.15）に示す結果が得られた。
【表１】
【表２】
【表３】
【００７０】
表１，表２，表３に示す結果から、本発明の分散形電源の運転状態検出方法、運転状態検出装置及び運転状態検出プログラムによれば、分散形電源の運転状態を簡易に判別することができることが確認された。
【００７１】
また、判別係数である数式４の係数ａを、分散形電源が運転していない場合の有効電力の計測値と無効電力の計測値との間の関係を表す近似直線の傾きに相当する力率から力率差し引き量を引いた力率に相当する傾きの値に設定することにより、判別関数である数式４の係数ａが適切に設定され得ることが確認された。さらに、力率差し引き量を0.05〜0.15の範囲で設定することにより、判別関数である数式４の係数ａが適切に設定され得ることが確認された。
【符号の説明】
【００７２】
１０ 分散形電源の運転状態検出装置
１１ 制御部
１１ａ データ受け部
１１ｂ 算出部
１１ｃ 判別部
１７ 分散形電源の運転状態検出プログラム
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分散形電源の運転状態検出方法、運転状態検出装置及び運転状態検出プログラムに関する。さらに詳述すると、本発明は、配電系統に連系している需要家内の回路に接続されている分散形電源の運転の状態を判別する技術に関する。
【０００２】
本明細書において、分散形電源とは、配電系統（若しくは送電系統）に連系している(高圧)需要家の自家発電設備等の電源を意味する。また、分散形電源が運転して発電している状態を運転ありと呼び、分散形電源が停止して発電していない状態を運転なしと呼ぶ。
【背景技術】
【０００３】
配電系統に分散形電源が連系している場合、供給電圧の逸脱や配電線事故復旧後（特に直後）の過負荷が懸念され、これらを防止して配電系統を適切に運用するためには区分開閉器によって区分される配電系統の各区間の負荷や電力潮流（電流）をおおまかに算出することが必要とされ、そのためには配電系統運用者側で各分散形電源の運転状態を常時把握することが必要とされる。
【０００４】
配電系統に分散形電源が連系している場合の区分開閉器によって区分される配電系統の各区間の負荷を算出する従来の技術としては、例えば、配電線の区間負荷算出装置がある（特許文献１）。この装置は、変電所で測定される配電線の送出し電力と、配電系統に連系する各分散形電源に設置された分散形電源出力計測手段によって計測される計測値であって変電所における送出し電力の測定時刻と同時刻の分散形電源から配電系統に対して供給される電流の計測値に基づいて各区間の実際の負荷を算出し、これによって各区間の電力潮流を把握するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−６１２４７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の配電線の区間負荷算出装置では、需要家内の各分散形電源に対して計測装置を直接設置して計測を行う必要がある。したがって、全ての需要家に対して計測装置の設置を要請し承諾をしてもらわなければならず、現実には非常に困難である。
【０００７】
そこで、本発明は、需要家内に設置された分散形電源に対して計測装置を直接設置することなく分散形電源の運転状態を判別することができる分散形電源の運転状態検出方法、運転状態検出装置及び運転状態検出プログラム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】
【０００８】
本発明者らは、分散形電源の運転状態を検出するための種々の検討を行う中で、需要家内の回路への力率改善用コンデンサの投入(設置)の影響による受電点における有効電力・無効電力の挙動に着目することによって分散形電源の運転状態を判別することが可能であることを知見した。
【０００９】
具体的には、まず、図１に示すように、分散形電源１を有し受電点３を介して配電系統５に連系している需要家について、同図に示すように力率改善用コンデンサ４を有する需要家を想定する。なお、図１において、符号２は需要家内の負荷を表す。なお、力率改善用コンデンサとは、需要家内の負荷２の遅れ力率を補償するためのものである。
【００１０】
図１に示す需要家内の回路を流れる電力を以下のようにおく。
Ｐ：受電点における有効電力〔ｋＷ〕
（以下、受電点有効電力という）
Ｑ：受電点における無効電力〔ｋＶａｒ〕
（以下、受電点無効電力という）
ＰG：需要家内に設置された分散形電源１の接続点における有効電力〔ｋＷ〕
（以下、分散形電源有効電力という）
ＱG：需要家内に設置された分散形電源１の接続点における無効電力〔ｋＶａｒ〕
（以下、分散形電源無効電力という）
Ｃ：需要家内に設置された力率改善用コンデンサの容量〔ｋＶＡ〕
【００１１】
なお、本発明において、受電点とは、配電系統５と需要家との連系点の配電系統側のことをいう。そして、受電点有効電力とは配電系統側の給電線から需要家側に供給される有効電力のことであり、受電点無効電力とは配電系統側の給電線から需要家側に供給される無効電力のことであり、それぞれ受電点において計測されるものである。
【００１２】
また、本発明では、各分散形電源の力率は分散形電源毎に一定であり時間的に不変であるとする。
【００１３】
そして、図２に示すように、力率改善用コンデンサ４を有する需要家においては、時点毎の受電点有効電力Ｐと受電点無効電力Ｑとの組み合わせデータのプロットの分布は、力率改善用コンデンサ４の効果を考えない且つ分散形電源１が運転していない場合の分布領域６に対し、力率改善用コンデンサ４の投入容量Ｃの分だけ受電点無効電力Ｑが減少するので分布領域６cにシフトし、その上で分散形電源１が運転している場合には分散形電源有効電力ＰGの分だけ受電点有効電力Ｐが減少し且つ分散形電源無効電力ＱGの分だけ受電点無効電力Ｑが減少するので分布領域６cgにシフトする。
【００１４】
そして、本発明者らは、図２に示すように、分散形電源１の運転なしの分布領域６，６cと運転ありの分布領域６cgとの境界線を、需要家内の負荷２の力率に基づく係数ａを傾きとすると共に需要家内の力率改善用コンデンサの投入容量Ｃ〔ｋＶＡ〕に基づく定数ｃを切片とする直線７（以下、判別関数という；数式１）によって表すことができることを知見した。
【００１５】
（数１） Ｑ＝ａ×Ｐ−ｃ
ここに、Ｐ：受電点有効電力〔ｋＷ〕，
Ｑ：受電点無効電力〔ｋＶａｒ〕，
ａ：需要家内の負荷の力率に基づく係数，
ｃ：需要家内の力率改善用コンデンサの投入容量に基づく定数
をそれぞれ表す。
【００１６】
上述の知見を確認するため、分散形電源１としての発電機及び力率改善用コンデンサが需要家内の回路に接続されている需要家を対象とし、受電点３における時点毎の有効電力の計測値と無効電力の計測値との組み合わせデータを、これら電力の計測時の発電機接続点における有効電力（前述の受電点３における計測とは別に計測）に基づいて分散形電源１の運転ありと運転なしとを区別してプロットすると図３に示すようになった。
【００１７】
そして、判別関数は図中の直線７で示されるようになった。判別関数（直線７）の決定は具体的には、まず、時点毎の受電点有効電力と受電点無効電力との組み合わせデータのうち需要家内の分散形電源１が運転していない時間帯における組み合わせデータのみを用いて当該組み合わせデータの近似直線８を求めて数式２が得られた（図４）。
（数２） (受電点無効電力)＝1.0143×(受電点有効電力)−1370
【００１８】
数式２の傾きは分散形電源１が運転していない場合の受電点有効電力の計測値と受電点無効電力の計測値との間の関係を表す近似直線の傾きであり、当該傾きの値（＝1.0143）は有効電力と無効電力とから導き出される力率に換算すると0.7に相当する値であった。そして、分散形電源１が運転している場合における受電点有効電力及び受電点無効電力の減少（即ち、組み合わせデータのプロットにおける分布範囲のシフト）を考慮するため（図２参照）、力率0.7から0.05を引いて（即ち、力率差し引き量＝0.05）力率0.65に相当する傾きを直線７の傾き（数式１の係数ａ）として決定した（図５）。また、数式２の切片は需要家内の回路への力率改善用コンデンサ４の投入容量（の近似値）であり、当該切片の値（＝-1370）をそのまま直線７の切片（数式１の定数ｃ）とした。
【００１９】
ここで、力率差し引き量は、0.05に限られるものではなく、例えば受電点有効電力と受電点無効電力との組み合わせデータのプロットの分布の傾向（即ち実際の挙動）の分析なども踏まえて0.05〜0.15程度の範囲のいずれかの値に設定することが考えられた。また、分散形電源が運転していない場合の受電点有効電力の計測値と受電点無効電力の計測値との間の関係を表す近似直線の傾きは、需要家内の負荷２の力率によって決定されるものであるので、需要家内の負荷に関する情報に基づいて決定するようにしても良いと考えられた。すなわち、判別関数の傾き（数式１の係数ａ）は、分散形電源が運転していない場合の受電点有効電力の計測値と受電点無効電力の計測値との間の関係を表す近似直線を求めて当該近似直線の傾きから決定するようにしても良いし、需要家内の負荷に関する情報から決定するようにしても良いし、さらに、受電点有効電力の計測値と受電点無効電力の計測値との組み合わせデータのプロットにおける分布範囲の上縁部を通る直線として例えば手作業によって適宜設定する（この場合には切片は以下に述べる方法のいずれかによって決定されたものに固定しておく）ようにしても良いと考えられた。
【００２０】
また、分散形電源が運転していない場合の受電点有効電力の計測値と受電点無効電力の計測値との間の関係を表す近似直線の切片は、需要家内の力率改善用コンデンサの投入容量によって決定されるものであるので、需要家内の力率改善用コンデンサに関する情報に基づいて決定するようにしても良いと考えられた。すなわち、判別関数の切片（数式１の定数ｃ）は、分散形電源が運転していない場合の受電点有効電力の計測値と受電点無効電力の計測値との間の関係を表す近似直線を求めて当該近似直線の切片から決定するようにしても良いし、需要家内に実際に設置されている力率改善用コンデンサの容量から決定するようにしても良いと考えられた。なお、需要家内に力率改善用コンデンサが複数設置されている場合にはそれらの容量の合計値が用いられる。
【００２１】
そして、図３に示す結果からも、数式１のように表される判別関数によって分散形電源の運転状態の判別が可能であることが確認される。
【００２２】
本発明は、上述の知見に基づくものであり、請求項１記載の分散形電源の運転状態検出方法は、配電系統と分散形電源及び力率改善用コンデンサを有する需要家との連系点の配電系統側における有効電力及び無効電力を計測し、有効電力の計測値Ｐmを数式３に代入して無効電力の計算値Ｑcを算出し、該無効電力の計算値Ｑcと無効電力の計測値との大きさを比較して無効電力の計測値が無効電力の計算値Ｑc以上の場合には分散形電源の運転ありと判断すると共に無効電力の計測値が無効電力の計算値Ｑcよりも小さい場合には分散形電源の運転なしと判断するようにしている。
【００２３】
（数３） Ｑc＝ａ×Ｐm−ｃ
ここに、Ｑc：無効電力の計算値〔ｋＶａｒ〕，
Ｐm：有効電力の計測値〔ｋＷ〕，
ａ ：需要家内の負荷の力率に基づく係数，
ｃ ：需要家内の力率改善用コンデンサの容量に基づく定数
をそれぞれ表す。
【００２４】
また、請求項４記載の分散形電源の運転状態検出装置は、配電系統と分散形電源及び力率改善用コンデンサを有する需要家との連系点の配電系統側における有効電力の計測値及び無効電力の計測値のデータを読み込む手段と、有効電力の計測値Ｐmを数式３に代入して無効電力の計算値Ｑcを算出する手段と、該無効電力の計算値Ｑcと無効電力の計測値との大きさを比較して無効電力の計測値が無効電力の計算値Ｑc以上の場合には分散形電源の運転ありと判断すると共に無効電力の計測値が無効電力の計算値Ｑcよりも小さい場合には分散形電源の運転なしと判断する手段とを有するようにしている。
【００２５】
また、請求項７記載の分散形電源の運転状態検出プログラムは、配電系統と分散形電源及び力率改善用コンデンサを有する需要家との連系点の配電系統側における有効電力の計測値及び無効電力の計測値のデータを読み込む手段、有効電力の計測値Ｐmを数式３に代入して無効電力の計算値Ｑcを算出する手段、該無効電力の計算値Ｑcと無効電力の計測値との大きさを比較して無効電力の計測値が無効電力の計算値Ｑc以上の場合には分散形電源の運転ありと判断すると共に無効電力の計測値が無効電力の計算値Ｑcよりも小さい場合には分散形電源の運転なしと判断する手段としてコンピュータを機能させるようにしている。
【００２６】
そして、これら分散形電源の運転状態検出方法、運転状態検出装置及び運転状態検出プログラムでは、受電点有効電力の計測値と受電点無効電力の計測値との組み合わせに基づいて需要家内に設置された分散形電源の運転状態を判別するようにしているので、計測装置を分散形電源に直接取り付けることなく需要家内に設置された分散形電源の運転状態を検出することができる。
【００２７】
また、これら分散形電源の運転状態検出方法、運転状態検出装置及び運転状態検出プログラムでは、複雑な数値分析等の数学的な処理を用いていないので、分散形電源の運転状態を簡易に判別することができる。
【００２８】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の分散形電源の運転状態検出方法において、需要家内の負荷の力率に基づく係数ａを、分散形電源が運転していない場合の有効電力の計測値Ｐmと無効電力の計測値との間の関係を表す近似直線の傾きに相当する力率から力率差し引き量を引いた力率に相当する傾きの値に設定するようにしている。また、請求項５記載の発明は、請求項４記載の分散形電源の運転状態検出装置において、需要家内の負荷の力率に基づく係数ａが、分散形電源が運転していない場合の有効電力の計測値Ｐmと無効電力の計測値との間の関係を表す近似直線の傾きに相当する力率から力率差し引き量を引いた力率に相当する傾きの値に設定されるようにしている。また、請求項８記載の発明は、請求項７記載の分散形電源の運転状態検出プログラムにおいて、需要家内の負荷の力率に基づく係数ａが、分散形電源が運転していない場合の有効電力の計測値Ｐmと無効電力の計測値との間の関係を表す近似直線の傾きに相当する力率から力率差し引き量を引いた力率に相当する傾きの値に設定されるようにしている。これらの場合には、判別関数である数式３の係数ａが適切に設定される。
【００２９】
また、請求項３記載の発明は、請求項２記載の分散形電源の運転状態検出方法において、力率差し引き量を0.05〜0.15の範囲で設定するようにしている。また、請求項６記載の発明は、請求項５記載の分散形電源の運転状態検出装置において、力率差し引き量が0.05〜0.15の範囲で設定されるようにしている。また、請求項９記載の発明は、請求項８記載の分散形電源の運転状態検出プログラムにおいて、力率差し引き量が0.05〜0.15の範囲で設定されるようにしている。これらの場合には、判別関数である数式３の係数ａがより一層適切に設定される。
【発明の効果】
【００３０】
本発明の分散形電源の運転状態検出方法、運転状態検出装置及び運転状態検出プログラムによれば、計測装置を分散形電源に直接取り付けることなく需要家内に設置された分散形電源の運転状態を検出することができるので、需要家内に設置された分散形電源の運転状態の検出の仕組みを容易に構築することが可能になる。
【００３１】
また、本発明の分散形電源の運転状態検出方法、運転状態検出装置及び運転状態検出プログラムによれば、分散形電源の運転状態を簡易に判別することができるので、需要家内に設置された分散形電源の運転状態の検出の仕組みとしての汎用性の向上を図ることが可能になる。
【００３２】
また、請求項２，３，５，６，８，９記載の分散形電源の運転状態検出方法、運転状態検出装置及び運転状態検出プログラムによれば、判別関数である数式３の係数ａを適切に設定することができるので、需要家内に設置された分散形電源の運転状態の検出の仕組みとしての汎用性の更なる向上と信頼性の向上とを図ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明における分散形電源の運転状態を判別する原理の説明のための、分散形電源及び力率改善用コンデンサを有する需要家内の回路の概要図である。
【図２】力率改善用コンデンサの有無及び分散形電源の運転状態によって需要家の受電点における有効電力と無効電力との組合せデータの取り得る領域が異なることを示す概念図であり、分散形電源及び力率改善用コンデンサを有する需要家の場合の分散形電源の運転状態別の有効電力と無効電力との組み合わせデータの取り得る領域を説明する図である。
【図３】力率改善用コンデンサを有する需要家の場合の分散形電源の運転状態別の有効電力と無効電力との実際の組み合わせデータの分布状況並びに判別関数を説明する図である。
【図４】力率改善用コンデンサを有する需要家における分散形電源の運転なしの場合の有効電力と無効電力との実際の組み合わせデータの分布状況並びに近似直線を説明する図である。
【図５】分散形電源が運転している場合における受電点有効電力及び受電点無効電力の減少（プロット分布範囲のシフト）を考慮するための近似直線の傾きの決定を説明する図である。
【図６】本発明の分散形電源の運転状態検出方法及び運転状態検出プログラムの実施形態の一例を説明するフローチャートである。
【図７】実施形態の分散形電源の運転状態検出方法をプログラムを用いて実施する場合の分散形電源の運転状態検出装置の機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明の構成を図面に示す形態に基づいて詳細に説明する。
【００３５】
図６及び図７に、本発明の分散形電源の運転状態検出方法、運転状態検出装置及び運転状態検出プログラムの実施形態を示す。この分散形電源の運転状態検出方法は、配電系統と分散形電源及び力率改善用コンデンサを有する需要家との連系点の配電系統側における有効電力及び無効電力を計測し、有効電力の計測値Ｐmを数式４に代入して無効電力の計算値Ｑcを算出し、該無効電力の計算値Ｑcと無効電力の計測値との大きさを比較して無効電力の計測値が無効電力の計算値Ｑc以上の場合には分散形電源の運転ありと判断すると共に無効電力の計測値が無効電力の計算値Ｑcよりも小さい場合には分散形電源の運転なしと判断するようにしている。
【００３６】
（数４） Ｑc＝ａ×Ｐm−ｃ
ここに、Ｑc：無効電力の計算値〔ｋＶａｒ〕，
Ｐm：有効電力の計測値〔ｋＷ〕，
ａ ：需要家内の負荷の力率に基づく係数，
ｃ ：需要家内の力率改善用コンデンサの容量に基づく定数
をそれぞれ表す。
【００３７】
また、上記分散形電源の運転状態検出方法は、本発明の分散形電源の運転状態検出装置として実現される。この分散形電源の運転状態検出装置は、配電系統と分散形電源及び力率改善用コンデンサを有する需要家との連系点の配電系統側における有効電力の計測値及び無効電力の計測値のデータを読み込む手段と、有効電力の計測値Ｐmを数式４に代入して無効電力の計算値Ｑcを算出する手段と、該無効電力の計算値Ｑcと無効電力の計測値との大きさを比較して無効電力の計測値が無効電力の計算値Ｑc以上の場合には分散形電源の運転ありと判断すると共に無効電力の計測値が無効電力の計算値Ｑcよりも小さい場合には分散形電源の運転なしと判断する手段とを備えている。
【００３８】
上述の分散形電源の運転状態検出方法及び分散形電源の運転状態検出装置は、本発明の分散形電源の運転状態検出プログラムをコンピュータ上で実行することによっても実現される。本実施形態では、分散形電源の運転状態検出プログラムをコンピュータ上で実行する場合を例に挙げて説明する。
【００３９】
分散形電源の運転状態検出プログラム１７を実行するためのコンピュータ１０（即ち分散形電源の運転状態検出装置１０）の全体構成を図７に示す。この分散形電源の運転状態検出装置１０は、制御部１１、記憶部１２、入力部１３、表示部１４及びメモリ１５を備え相互にバス等の信号回線により接続されている。
【００４０】
また、本実施形態の分散形電源の運転状態検出装置１０には受信装置１６がバス等の信号回線等により接続されている。そして、本実施形態では、配電系統と分散形電源及び力率改善用コンデンサを有する需要家との連系点の配電系統側（即ち、受電点）に設置された計測器によって計測された有効電力及び無効電力の計測値データが、受信装置１６を介して分散形電源の運転状態検出装置１０に入力される。なお、受電点に設置された計測器と受信装置１６との間の通信方法は特定の方式に限定されるものではなく、有線でも良いし無線でも良い。
【００４１】
制御部１１は記憶部１２に記憶されている分散形電源の運転状態検出プログラム１７によって分散形電源の運転状態検出装置１０全体の制御並びに分散形電源の運転状態の検出等に係る演算を行うものであり、例えばＣＰＵ（中央演算処理装置）である。記憶部１２は少なくともデータやプログラムを記憶可能な装置であり、例えばハードディスクである。メモリ１５は制御部１１が各種制御や演算を実行する際の作業領域であるメモリ空間となるものであり、例えばＲＡＭ（Ｒandom Ａccess Ｍemory の略）である。
【００４２】
入力部１３は少なくとも作業者の命令を制御部１１に与えるためのインターフェイスであり、例えばキーボードである。
【００４３】
表示部１４は制御部１１の制御により文字や図形等の描画・表示を行うものであり、例えばディスプレイである。
【００４４】
そして、分散形電源の運転状態検出装置１０の制御部１１には、分散形電源の運転状態検出プログラム１７を実行することにより、配電系統と分散形電源及び力率改善用コンデンサを有する需要家との連系点の配電系統側における有効電力の計測値及び無効電力の計測値のデータを読み込む手段としてのデータ受け部１１ａ、有効電力の計測値Ｐmを数式４に代入して無効電力の計測値Ｑcを算出する手段としての算出部１１ｂ、無効電力の計算値Ｑcと無効電力の計測値との大きさを比較して無効電力の計測値が無効電力の計算値Ｑc以上の場合には分散形電源の運転ありと判断すると共に無効電力の計測値が無効電力の計算値Ｑcよりも小さい場合には分散形電源の運転なしと判断する手段としての判別部１１ｃが構成される。
【００４５】
本実施形態の分散形電源の運転状態検出方法の実行にあたっては、まず、制御部１１のデータ受け部１１ａが、受電点に設置された計測器によって計測された受電点有効電力の計測値Ｐm及び受電点無効電力の計測値Ｑmの入力を受ける（Ｓ１）。
【００４６】
受電点に設置された計測器からは、連続的に若しくは所定の時間間隔でデータ受け部１１ａに対して同時に計測された受電点有効電力の計測値Ｐm及び受電点無効電力の計測値Ｑmのデータが入力される。本実施形態の場合には、計測値Ｐm，Ｑmのデータは受信装置１６を介してデータ受け部１１ａに送られる。そして、本実施形態の場合には、データ受け部１１ａに計測値のデータが入力されることをトリガーとしてＳ１以降の処理が実行される。
【００４７】
なお、分散形電源を有する需要家が配電系統に複数連系している場合でこれら複数の需要家を分散形電源の運転状態の検出対象としている場合には、計測器は、例えば需要家毎に付与されたＩＤ番号などと計測値とを対応づけてデータ受け部１１ａに送る。
【００４８】
そして、データ受け部１１ａは、入力された受電点有効電力の計測値Ｐm及び受電点無効電力の計測値Ｑmをメモリ１５に記憶させる。
【００４９】
次に、制御部１１の算出部１１ｂは、受電点有効電力の計測値と判別関数とを用いて無効電力の計算値を算出する（Ｓ２）。
【００５０】
具体的には、算出部１１ｂは、Ｓ１の処理においてメモリ１５に記憶された受電点有効電力の計測値Ｐmをメモリ１５から読み込み、当該計測値Ｐmを数式４で表される判別関数に代入して無効電力の計算値Ｑcを算出する。
【００５１】
なお、数式４は，係数ａ及び定数ｃの値を含めて分散形電源の運転状態検出プログラム１７内に予め規定される。この際、複数の需要家を分散形電源の運転状態の検出対象としている場合には、例えば需要家毎に付与されたＩＤ番号などと、需要家毎に係数ａ及び定数ｃを設定した数式４とを対応づけてプログラム内に規定する。
【００５２】
なお、数式４の係数ａの値は、例えば、分散形電源が運転していない場合の受電点有効電力の計測値Ｐmと受電点無効電力の計測値Ｑmとの間の関係を表す近似直線を求めると共に当該近似直線の傾きに相当する力率を求め、当該力率から力率差し引き量として0.05〜0.15を引いた力率に相当する傾きの値に設定する。
【００５３】
或いは、数式４の係数ａの値は、需要家内の負荷に関する情報から決定するようにしても良いし、さらに、受電点有効電力の計測値と受電点無効電力の計測値との組み合わせデータのプロットにおける分布範囲の上縁部を通る直線として適宜設定するようにしても良い。
【００５４】
また、数式４の定数ｃの値は、分散形電源が運転していない場合の受電点有効電力の計測値Ｐmと受電点無効電力の計測値Ｑmとの間の関係を表す近似直線を求めて当該近似直線の切片の値に設定するようにしても良いし、需要家内に実際に設置されている力率改善用コンデンサの容量に設定するようにしても良い。
【００５５】
そして、算出部１１ｂは、算出された無効電力の計算値Ｑcをメモリ１５に記憶させる。
【００５６】
次に、制御部１１の判別部１１ｃは、受電点無効電力の計測値Ｑmと無効電力の計算値とを用いて需要家内に設置された分散形電源の運転状態を判別する（Ｓ３）。
【００５７】
具体的には、判別部１１ｃは、Ｓ１の処理においてメモリ１５に記憶された受電点無効電力の計測値Ｑmをメモリ１５から読み込むと共に、Ｓ２の処理においてメモリ１５に記憶された無効電力の計算値Ｑcをメモリ１５から読み込む。
【００５８】
そして、受電点無効電力の計測値Ｑmが無効電力の計算値Ｑc以上の場合には分散形電源の運転ありと判断し、受電点無効電力の計測値Ｑmが無効電力の計算値Ｑcよりも小さい場合には分散形電源の運転なしと判断する。
【００５９】
そして、判別部１１ｃは、分散形電源の運転状態の判別結果を例えば表示部１４に表示させたり記憶部１２に保存させたりする。
【００６０】
なお、分散形電源を有する需要家が配電系統に複数連系している場合でこれら複数の需要家を分散形電源の運転状態の検出対象としている場合には、計測器は、例えば需要家毎に付与されたＩＤ番号などに基づいて需要家毎に判別ステップ（Ｓ３）の処理を行い、分散形電源の運転状態の判別結果を当該ＩＤ番号と共に表示部１４に表示させたり、当該ＩＤ番号と対応づけて記憶部１２に保存させたりする。
【００６１】
そして、制御部１１は、Ｓ１の処理において入力された計測値に対する分散形電源の運転状態の判別の処理を終了する（ＥＮＤ）。
【００６２】
以上によって需要家毎に判別された分散形電源の運転状態は、例えば、区分開閉器で区分される配電系統の区間毎の電力潮流及び需要家毎の実際の負荷電力値を推定し、当該推定値に基づいて、電圧が規定値の範囲を超えて低下又は上昇するような不都合を回避する配電系統の制御に活用される。
【００６３】
以上のように構成された本発明の分散形電源の運転状態検出方法、運転状態検出装置及び運転状態検出プログラムによれば、計測装置を分散形電源に直接取り付けることなく需要家内に設置された分散形電源の運転状態を検出することができる。このため、需要家内に設置された分散形電源の運転状態の検出の仕組みを容易に構築することが可能になる。また、複雑な数値分析等の数学的な処理を用いていないので、分散形電源の運転状態を簡易に判別することができ、需要家内に設置された分散形電源の運転状態の検出の仕組みとしての汎用性の向上を図ることが可能になる。
【００６４】
なお、上述の形態は本発明の好適な形態の一例ではあるがこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば、上述の実施形態では、受電点に設置された計測器は受電点有効電力及び受電点無効電力を計測して計測値Ｐm，Ｑmを別に設置された分散形電源の運転状態検出装置１０に送信するものとして構成されているが、場合によっては、当該計測器が需要家内に設置された分散形電源の運転状態を判別するようにしても良い。この場合には、分散形電源を有する需要家が配電系統に多数連系している場合に特に、分散形電源の運転状態の判別の処理にかかる負荷を分散してより迅速な処理をすることができるという効果がある。
【実施例１】
【００６５】
本発明の分散形電源の運転状態検出方法、運転状態検出装置及び運転状態検出プログラムを実際の需要家における分散形電源の運転状態の判別に適用した実施例について説明する。
【００６６】
本実施例では、分散形電源１としての発電機及び力率改善用コンデンサが需要家内の回路に接続されている３つの需要家を対象とし、まず、受電点３における時点毎の有効電力の計測値と無効電力の計測値との組み合わせデータを、これら電力の計測時の発電機接続点における有効電力（前述の受電点３における計測とは別に計測）に基づいて分散形電源１の運転ありと運転なしとを区別して収集した。
【００６７】
そして、３つの需要家毎に、分散形電源１が運転していない場合の受電点有効電力の計測値と受電点無効電力の計測値との間の関係を表す近似直線を求め、当該近似直線の切片の値を判別関数（数式４）の定数ｃの値として設定した。
【００６８】
また、３つの需要家毎に、上記近似直線の傾きの値に相当する力率を求め、当該力率の値から力率差し引き量として0.05，0.10，0.15を引いた力率に相当する傾きの値をそれぞれ求めた。そして、３つの需要家毎に、前記により求められた傾きの値を判別関数（数式４）の係数ａの値として設定した。以上により、３種類の力率差し引き量のそれぞれについて、３つの需要家毎の判別関数を設定した。
【００６９】
そして、上記の判別関数を用いて分散形電源の運転状態の判別処理を行うと共に実績として得られている分散形電源の運転有無と対比し、運転状態の正答率を３種類の力率差し引き量別・３つの需要家毎に整理して表１（力率差し引き量＝0.05），表２（力率差し引き量＝0.10），表３（力率差し引き量＝0.15）に示す結果が得られた。
【表１】
【表２】
【表３】
【００７０】
表１，表２，表３に示す結果から、本発明の分散形電源の運転状態検出方法、運転状態検出装置及び運転状態検出プログラムによれば、分散形電源の運転状態を簡易に判別することができることが確認された。
【００７１】
また、判別係数である数式４の係数ａを、分散形電源が運転していない場合の有効電力の計測値と無効電力の計測値との間の関係を表す近似直線の傾きに相当する力率から力率差し引き量を引いた力率に相当する傾きの値に設定することにより、判別関数である数式４の係数ａが適切に設定され得ることが確認された。さらに、力率差し引き量を0.05〜0.15の範囲で設定することにより、判別関数である数式４の係数ａが適切に設定され得ることが確認された。
【符号の説明】
【００７２】
１０ 分散形電源の運転状態検出装置
１１ 制御部
１１ａ データ受け部
１１ｂ 算出部
１１ｃ 判別部
１７ 分散形電源の運転状態検出プログラム
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配電系統と分散形電源及び力率改善用コンデンサを有する需要家との連系点の配電系統側における有効電力及び無効電力を計測し、前記有効電力の計測値Ｐmを数式１に代入して無効電力の計算値Ｑcを算出し、該無効電力の計算値Ｑcと前記無効電力の計測値との大きさを比較して前記無効電力の計測値が前記無効電力の計算値Ｑc以上の場合には前記分散形電源の運転ありと判断すると共に前記無効電力の計測値が前記無効電力の計算値Ｑcよりも小さい場合には前記分散形電源の運転なしと判断することを特徴とする分散形電源の運転状態検出方法。
（数１） Ｑc＝ａ×Ｐm−ｃ
ここに、Ｑc：無効電力の計算値〔ｋＶａｒ〕，
Ｐm：有効電力の計測値〔ｋＷ〕，
ａ ：需要家内の負荷の力率に基づく係数，
ｃ ：需要家内の力率改善用コンデンサの容量に基づく定数
をそれぞれ表す。
【請求項２】
前記需要家内の負荷の力率に基づく係数ａを、前記分散形電源が運転していない場合の前記有効電力の計測値Ｐmと前記無効電力の計測値との間の関係を表す近似直線の傾きに相当する力率から力率差し引き量を引いた力率に相当する傾きの値に設定することを特徴とする請求項１記載の分散形電源の運転状態検出方法。
【請求項３】
前記力率差し引き量を0.05〜0.15の範囲で設定することを特徴とする請求項２記載の分散形電源の運転状態検出方法。
【請求項４】
配電系統と分散形電源及び力率改善用コンデンサを有する需要家との連系点の配電系統側における有効電力の計測値及び無効電力の計測値のデータを読み込む手段と、前記有効電力の計測値Ｐmを数式２に代入して無効電力の計算値Ｑcを算出する手段と、該無効電力の計算値Ｑcと前記無効電力の計測値との大きさを比較して前記無効電力の計測値が前記無効電力の計算値Ｑc以上の場合には前記分散形電源の運転ありと判断すると共に前記無効電力の計測値が前記無効電力の計算値Ｑcよりも小さい場合には前記分散形電源の運転なしと判断する手段とを有することを特徴とする分散形電源の運転状態検出装置。
（数２） Ｑc＝ａ×Ｐm−ｃ
ここに、Ｑc：無効電力の計算値〔ｋＶａｒ〕，
Ｐm：有効電力の計測値〔ｋＷ〕，
ａ ：需要家内の負荷の力率に基づく係数，
ｃ ：需要家内の力率改善用コンデンサの容量に基づく定数
をそれぞれ表す。
【請求項５】
前記需要家内の負荷の力率に基づく係数ａが、前記分散形電源が運転していない場合の前記有効電力の計測値Ｐmと前記無効電力の計測値との間の関係を表す近似直線の傾きに相当する力率から力率差し引き量を引いた力率に相当する傾きの値に設定されることを特徴とする請求項４記載の分散形電源の運転状態検出装置。
【請求項６】
前記力率差し引き量が0.05〜0.15の範囲で設定されることを特徴とする請求項５記載の分散形電源の運転状態検出装置。
【請求項７】
配電系統と分散形電源及び力率改善用コンデンサを有する需要家との連系点の配電系統側における有効電力の計測値及び無効電力の計測値のデータを読み込む手段、前記有効電力の計測値Ｐmを数式３に代入して無効電力の計算値Ｑcを算出する手段、該無効電力の計算値Ｑcと前記無効電力の計測値との大きさを比較して前記無効電力の計測値が前記無効電力の計算値Ｑc以上の場合には前記分散形電源の運転ありと判断すると共に前記無効電力の計測値が前記無効電力の計算値Ｑcよりも小さい場合には前記分散形電源の運転なしと判断する手段としてコンピュータを機能させるための分散形電源の運転状態検出プログラム。
（数３） Ｑc＝ａ×Ｐm−ｃ
ここに、Ｑc：無効電力の計算値〔ｋＶａｒ〕，
Ｐm：有効電力の計測値〔ｋＷ〕，
ａ ：需要家内の負荷の力率に基づく係数，
ｃ ：需要家内の力率改善用コンデンサの容量に基づく定数
をそれぞれ表す。
【請求項８】
前記需要家内の負荷の力率に基づく係数ａが、前記分散形電源が運転していない場合の前記有効電力の計測値Ｐmと前記無効電力の計測値との間の関係を表す近似直線の傾きに相当する力率から力率差し引き量を引いた力率に相当する傾きの値に設定されることを特徴とする請求項７記載の分散形電源の運転状態検出プログラム。
【請求項９】
前記力率差し引き量が0.05〜0.15の範囲で設定されることを特徴とする請求項８記載の分散形電源の運転状態検出プログラム。
【請求項１】
配電系統と分散形電源及び力率改善用コンデンサを有する需要家との連系点の配電系統側における有効電力及び無効電力を計測し、前記有効電力の計測値Ｐmを数式１に代入して無効電力の計算値Ｑcを算出し、該無効電力の計算値Ｑcと前記無効電力の計測値との大きさを比較して前記無効電力の計測値が前記無効電力の計算値Ｑc以上の場合には前記分散形電源の運転ありと判断すると共に前記無効電力の計測値が前記無効電力の計算値Ｑcよりも小さい場合には前記分散形電源の運転なしと判断することを特徴とする分散形電源の運転状態検出方法。
（数１） Ｑc＝ａ×Ｐm−ｃ
ここに、Ｑc：無効電力の計算値〔ｋＶａｒ〕，
Ｐm：有効電力の計測値〔ｋＷ〕，
ａ ：需要家内の負荷の力率に基づく係数，
ｃ ：需要家内の力率改善用コンデンサの容量に基づく定数
をそれぞれ表す。
【請求項２】
前記需要家内の負荷の力率に基づく係数ａを、前記分散形電源が運転していない場合の前記有効電力の計測値Ｐmと前記無効電力の計測値との間の関係を表す近似直線の傾きに相当する力率から力率差し引き量を引いた力率に相当する傾きの値に設定することを特徴とする請求項１記載の分散形電源の運転状態検出方法。
【請求項３】
前記力率差し引き量を0.05〜0.15の範囲で設定することを特徴とする請求項２記載の分散形電源の運転状態検出方法。
【請求項４】
配電系統と分散形電源及び力率改善用コンデンサを有する需要家との連系点の配電系統側における有効電力の計測値及び無効電力の計測値のデータを読み込む手段と、前記有効電力の計測値Ｐmを数式２に代入して無効電力の計算値Ｑcを算出する手段と、該無効電力の計算値Ｑcと前記無効電力の計測値との大きさを比較して前記無効電力の計測値が前記無効電力の計算値Ｑc以上の場合には前記分散形電源の運転ありと判断すると共に前記無効電力の計測値が前記無効電力の計算値Ｑcよりも小さい場合には前記分散形電源の運転なしと判断する手段とを有することを特徴とする分散形電源の運転状態検出装置。
（数２） Ｑc＝ａ×Ｐm−ｃ
ここに、Ｑc：無効電力の計算値〔ｋＶａｒ〕，
Ｐm：有効電力の計測値〔ｋＷ〕，
ａ ：需要家内の負荷の力率に基づく係数，
ｃ ：需要家内の力率改善用コンデンサの容量に基づく定数
をそれぞれ表す。
【請求項５】
前記需要家内の負荷の力率に基づく係数ａが、前記分散形電源が運転していない場合の前記有効電力の計測値Ｐmと前記無効電力の計測値との間の関係を表す近似直線の傾きに相当する力率から力率差し引き量を引いた力率に相当する傾きの値に設定されることを特徴とする請求項４記載の分散形電源の運転状態検出装置。
【請求項６】
前記力率差し引き量が0.05〜0.15の範囲で設定されることを特徴とする請求項５記載の分散形電源の運転状態検出装置。
【請求項７】
配電系統と分散形電源及び力率改善用コンデンサを有する需要家との連系点の配電系統側における有効電力の計測値及び無効電力の計測値のデータを読み込む手段、前記有効電力の計測値Ｐmを数式３に代入して無効電力の計算値Ｑcを算出する手段、該無効電力の計算値Ｑcと前記無効電力の計測値との大きさを比較して前記無効電力の計測値が前記無効電力の計算値Ｑc以上の場合には前記分散形電源の運転ありと判断すると共に前記無効電力の計測値が前記無効電力の計算値Ｑcよりも小さい場合には前記分散形電源の運転なしと判断する手段としてコンピュータを機能させるための分散形電源の運転状態検出プログラム。
（数３） Ｑc＝ａ×Ｐm−ｃ
ここに、Ｑc：無効電力の計算値〔ｋＶａｒ〕，
Ｐm：有効電力の計測値〔ｋＷ〕，
ａ ：需要家内の負荷の力率に基づく係数，
ｃ ：需要家内の力率改善用コンデンサの容量に基づく定数
をそれぞれ表す。
【請求項８】
前記需要家内の負荷の力率に基づく係数ａが、前記分散形電源が運転していない場合の前記有効電力の計測値Ｐmと前記無効電力の計測値との間の関係を表す近似直線の傾きに相当する力率から力率差し引き量を引いた力率に相当する傾きの値に設定されることを特徴とする請求項７記載の分散形電源の運転状態検出プログラム。
【請求項９】
前記力率差し引き量が0.05〜0.15の範囲で設定されることを特徴とする請求項８記載の分散形電源の運転状態検出プログラム。
【図１】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【公開番号】特開２０１２−５５０６１（Ｐ２０１２−５５０６１Ａ）
【公開日】平成２４年３月１５日（２０１２．３．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１９４６７０（Ｐ２０１０−１９４６７０）
【出願日】平成２２年８月３１日（２０１０．８．３１）
【出願人】（０００１７３８０９）財団法人電力中央研究所 (1,040)
【出願人】（０００２２２０３７）東北電力株式会社 (228)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月１５日（２０１２．３．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月３１日（２０１０．８．３１）
【出願人】（０００１７３８０９）財団法人電力中央研究所 (1,040)
【出願人】（０００２２２０３７）東北電力株式会社 (228)
【Ｆターム（参考）】
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