JP2008125290A - 低圧系統の自立運転方法及び低圧系統の自立運転システム - Google Patents

Abstract

【課題】高圧系統の異常時に、低圧系統の需要家が有する分散型電源の能力を有効に活用する。
【解決手段】分散型電源１Ａを有する需要家２Ａを少なくとも１軒含む複数の需要家２Ａ，２Ｂ，２Ｃに電力を供給すると共に分散型電源１Ａ，１Ｂが系統連系されている低圧系統３を、その上位系統である高圧系統４の異常時に当該高圧系統４から分離し、低圧系統３に系統連系されている分散型電源の１台によって低圧系統３の電圧を維持し、各需要家２Ａ，２Ｂ，２Ｃ毎に電力の過不足を算出し、電力が余剰する需要家の余剰電力を電力が不足する需要家に供給するようにしている。
【選択図】図１

Description

本発明は、低圧系統の自立運転方法及び低圧系統の自立運転システムに関する。更に詳しくは、本発明は複数の需要家に電力を供給し且つ少なくとも１台の分散型電源が系統連系されている低圧系統をその上位系統である高圧系統から切り離した場合の低圧系統の自立運転方法及び低圧系統の自立運転システムに関する。

近年、環境意識の高まりと共に太陽光発電等の分散型電源の普及が拡大している。これら分散型電源は、一般的には電力会社の配電系統に系統連系され、晴天時の余剰電力については電力会社に売電し、夜間等出力が期待できない時には、電力会社から電気を買うことが可能となっている。

しかしながら、商用配電系統に連系されている分散型電源は、商用配電系統の停電時には、単独運転防止の観点から発電を停止する必要がある。そして、需要家構内で電気を使う場合には、自立運転回路に対象機器（負荷）を手動で接続して使用する必要がある。この場合、負荷に対して分散型電源から電力が供給されることになるが、負荷の使用電力量が分散型電源の発電量を上回るときには機器保護のため分散型電源が停止し、供給が不可能となる。逆に、分散型電源の発電量が負荷の使用電力量を上回る場合には、負荷電力量に応じて分散型電源の出力を抑制するため、分散型電源の発電能力を有効に利用することができない。また、分散型電源を持たない需要家は、低圧系統が正常でも停電が続くことになる。さらに、系統復電後には再度機器を分散型電源の自立運転回路から常時回路に接続変更する必要がある。
日本電気協会分散型電源系統連系専門部会，「分散型電源系統連系技術指針 JEAG9701-2001」, 日本電気協会，2002年1月 エネルギーフォーラム編，「解説 電力系統連系技術要件ガイドライン2003」，エネルギーフォーラム社，2003年10月

本発明は、高圧系統の異常時に、需要家が有する分散型電源の能力を有効に活用することが可能な低圧系統の自立運転方法及び低圧系統の自立運転システムを提供することを目的とする。また、本発明は、需要家の自立運転に手動で回路の接続変更を行なう必要がない低圧系統の自立運転方法及び低圧系統の自立運転システムを提供することを目的とする。

かかる目的を達成するために請求項１記載の低圧系統の自立運転方法は、分散型電源を有する需要家を少なくとも１軒含む複数の需要家に電力を供給すると共に分散型電源が系統連系されている低圧系統を、その上位系統である高圧系統の異常時に当該高圧系統から分離し、低圧系統に系統連系されている分散型電源の１台によって低圧系統の電圧を維持し、各需要家毎に電力の過不足を算出し、電力が余剰する需要家の余剰電力を電力が不足する需要家に供給するものである。

したがって、上位系統である高圧系統に停電等の異常が発生すると、高圧系統から低圧系統が切り離されて低圧系統の自立運転が開始される。切り離し後の低圧系統全体の電圧は、予め定めた１台の分散型電源（マスター分散型電源）によって維持される。なお、マスター分散型電源が交流を発生させるものである場合には当該マスター分散型電源によってそのまま電圧維持が可能であるが、マスター分散型電源が直流を発生させるものである場合には、インバータの運転モードを電流制御モードから電圧制御モードに切り換えることでインバータを電圧源として電圧維持が行なわれる。

分散型電源を有する需要家では、「分散型電源の発電量」が「負荷の使用電力量」よりも大きい場合には、余剰電力が発生する。発生した余剰電力は低圧系統へと逆潮流され、電力が不足する需要家に供給される。ここで、余剰電力の供給を受ける需要家として分散型電源を有しない需要家を対象にする場合が主であると考えられるが、場合によっては、分散型電源を有しない需要家と、分散型電源を有しているが「分散型電源の発電量」が「負荷の使用量」よりも小さく電力が不足する需要家とを対象にすることも考えられる。

また、請求項２記載の低圧系統の自立運転方法は、低圧系統の電圧を維持する分散型電源の出力変化速度で応答しきれない低圧系統の負荷変動を蓄電装置の充放電で賄うものである。したがって、低圧系統の負荷変動が分散型電源の出力変化よりも速い場合に対応することができる。

また、請求項３記載の低圧系統の自立運転方法は、分散型電源を有していない需要家について、余剰電力の供給を受けてもなお電力が不足する場合には、電力不足が解消されるまで負荷を優先順位の低いものから順番に遮断するものである。したがって、当該需要家構内において必要とされる負荷使用量が減少し、優先順位の高い負荷に継続して電力を供給し続けることができる。

また、請求項４記載の低圧系統の自立運転方法は、分散型電源を有する需要家について、電力不足の場合には当該需要家を低圧系統から切り離し、電力不足が解消されるまで負荷を優先順位の低いものから順番に遮断するものである。したがって、当該需要家は自立運転となる。この需要家構内において必要とされる負荷使用量が減少し、優先順位の高い負荷に継続して電力を供給し続けることができる。

さらに、請求項５記載の発明は、分散型電源を有する需要家と分散型電源を有しない需要家が連系系統されている低圧系統の自立運転システムにおいて、低圧系統をその上位系統である高圧系統の異常時に当該高圧系統から分離する開閉器と、低圧系統が高圧系統から分離された場合に低圧系統の電圧を維持する１台のマスター分散型電源と、需要家毎に設けられて当該需要家内の電力の過不足を算出する需要家管理装置とを備え、マスター分散型電源以外の分散型電源を有する需要家の需要家管理装置は余剰電力が生じる場合に当該需要家の分散型電源を低圧系統に系統連系すると共に、余剰電力が生じない場合には当該需要家を低圧系統から切り離すものである。

したがって、上位系統である高圧系統に停電等の異常が発生すると、開閉器が開いて高圧系統から低圧系統が切り離され、低圧系統の自立運転が開始される。切り離し後の低圧系統全体の電圧は、１台のマスター分散型電源によって維持される。マスター分散型電源以外の分散型電源は、マスター分散型電源に対し協調運転する。需要家管理装置は当該需要家内の電力の過不足を算出し、余剰電力が生じる場合には分散型電源を低圧系統に系統連系させる。このため、余剰電力は低圧系統へと逆潮流され、分散型電源を有しないために電力が不足する需要家に供給される。また、余剰電力が生じない場合は当該需要家は低圧系統から切り離されて自立運転が行なわれる。

請求項１記載の低圧系統の自立運転方法では、分散型電源を有する需要家を少なくとも１軒含む複数の需要家に電力を供給すると共に分散型電源が系統連系されている低圧系統を、その上位系統である高圧系統の異常時に当該高圧系統から分離し、低圧系統に系統連系されている分散型電源の１台によって低圧系統の電圧を維持し、各需要家毎に電力の過不足を算出し、電力が余剰する需要家の余剰電力を電力が不足する需要家に供給するので、高圧系統の異常時に、低圧系統に連系された分散型電源の余剰電力を有効に活用することができる。即ち、需要家の有する分散型電源の発電量が当該需要家構内の負荷使用量よりも大きい場合、分散型電源の出力を落として発電量を負荷使用量に合わせるのではなく、負荷使用量を超える分を余剰電力として他の需要家に分配するので、分散型電源の能力を有効に活用することができる。また、分散型電源を有しない需要家は余剰電力の供給を受けることができるので、停電を免れることができる。さらに、分散型電源を有する需要家が商用配電系統の停電時に負荷を使用するために手動で回路の接続変更を行なう必要もなくなる。

また、請求項２記載の低圧系統の自立運転方法では、低圧系統の電圧を維持する分散型電源の出力変化速度で応答しきれない低圧系統の負荷変動を蓄電装置の充放電で賄うようにしているので、低圧系統の負荷変動が分散型電源の出力変化よりも速い場合であっても低圧系統の負荷変動に対応することができる。

また、請求項３記載の低圧系統の自立運転方法では、分散型電源を有していない需要家について、余剰電力の供給を受けてもなお電力が不足する場合には、電力不足が解消されるまで負荷を優先順位の低いものから順番に遮断するようにしているので、当該需要家構内において必要とされる電力が減少し、優先順位の高い負荷に継続して電力を供給し続けることができる。

また、請求項４記載の低圧系統の自立運転方法では、分散型電源を有する需要家について、電力不足の場合には当該需要家を低圧系統から切り離し、電力不足が解消されるまで負荷を優先順位の低いものから順番に遮断するので、当該需要家は自立運転となる。この需要家構内において必要とされる電力は減少し、優先順位の高い負荷に継続して電力を供給し続けることができる。

さらに、請求項５記載の低圧系統の自立運転システムでは、低圧系統をその上位系統である高圧系統の異常時に当該高圧系統から分離する開閉器と、低圧系統が高圧系統から分離された場合に低圧系統の電圧を維持する１台のマスター分散型電源と、需要家毎に設けられて当該需要家内の電力の過不足を算出する需要家管理装置とを備え、マスター分散型電源以外の分散型電源を有する需要家の需要家管理装置は余剰電力が生じる場合に当該需要家の分散型電源を低圧系統に系統連系すると共に、余剰電力が生じない場合には当該需要家の分散型電源を低圧系統から切り離すので、高圧系統の異常時に、低圧系統に連系された分散型電源の余剰電力を有効に活用することができる。即ち、需要家の有する分散型電源の発電量が当該需要家構内の負荷使用量よりも大きい場合、分散型電源の出力を落として発電量を負荷使用量に合わせるのではなく、負荷使用量を超える分を余剰電力として他の需要家に分配するので、分散型電源の能力を有効に活用することができる。また、分散型電源を有しない需要家は余剰電力の供給を受けることができるので、停電を免れることができる。さらに、分散型電源を有する需要家が商用配電系統の停電時に負荷を使用するために手動で回路の接続変更を行なう必要もなくなる。

以下、本発明の構成を図面に示す最良の形態に基づいて詳細に説明する。

図１に、本発明の低圧系統の自立運転システムの実施形態の一例を示す。この低圧系統の自立運転システム（以下、単に自立運転システムという）は、分散型電源１Ａ，１Ｂを有する需要家２Ａ，２Ｂと分散型電源を有しない需要家２Ｃが連系系統されているものであって、低圧系統３をその上位系統である高圧系統４の異常時に当該高圧系統４から分離する開閉器５と、低圧系統３が高圧系統４から分離された場合に低圧系統３の電圧を維持する１台のマスター分散型電源１Ａと、需要家２Ａ，２Ｂ，２Ｃ毎に設けられて当該需要家２Ａ，２Ｂ，２Ｃ内の電力の過不足を算出する需要家管理装置６とを備え、マスター分散型電源１Ａ以外の分散型電源１Ｂを有する需要家２Ｂの需要家管理装置６は余剰電力が生じる場合に当該需要家２Ｂの分散型電源１Ｂを低圧系統３に系統連系すると共に、余剰電力が生じない場合には当該需要家２Ｂを低圧系統３から切り離すものである。また、本発明の低圧系統の自立運転方法（以下、単に自立運転方法という）は、分散型電源を有する需要家を少なくとも１軒含む複数の需要家に電力を供給すると共に分散型電源１Ａ，１Ｂが系統連系されている低圧系統３を、その上位系統である高圧系統４の異常時に当該高圧系統４から分離し、低圧系統３に系統連系されている分散型電源の１台即ちマスター分散型電源１Ａによって低圧系統３の電圧を維持し、各需要家２Ａ，２Ｂ，２Ｃ毎に電力の過不足を算出し、電力が余剰する需要家の余剰電力を電力が不足する需要家に供給するものである。なお、本実施形態では、電力が不足する需要家として、分散型電源を有しない需要家２Ｃに余剰電力を供給する。

低圧系統３は、柱上変圧器７を介して高圧系統４に接続されている。柱上変圧器７のすぐ下流には、低圧系統３を高圧系統４から切り離す開閉器５が設けられている。開閉器５は例えば遠隔操作可能な半導体スイッチ付きの低圧開閉器５である。開閉器５は開閉サージを緩和すると共に高速な開閉操作を実現する。開閉器５は有線又は無線の通信回線を通じて低圧系統管理装置８によって開閉操作される。即ち、本発明では低圧系統３を保護するために、低圧開閉器５を設置しているが、これは原理的には一般家庭のブレーカと同じ開閉器と開閉サージを緩和する半導体スイッチ（ダイオードを大容量化したもの）とを備えており、低圧系統管理装置８からの操作によって開閉操作される。

低圧系統３は多数の需要家に電力を供給する配電系統である。需要家としては、分散型電源１Ａ，１Ｂを有する需要家２Ａ，２Ｂと、分散型電源を有しない需要家２Ｃとがいる。分散型電源１Ａ，１Ｂは例えば直流を発生させるものであり、インバータ機能を有するパワーコンディショナ９Ａ，９Ｂに接続され、パワーコンディショナ９Ａ，９Ｂは低圧系統３に系統連系されている。また、分散型電源１Ａ，１Ｂを有する需要家２Ａ，２Ｂは蓄電装置１０を備えている。ただし、蓄電装置１０は必須のものではなく、蓄電装置１０を省略しても良い。また、分散型電源を有しない需要家２Ｃが蓄電装置１０を備えても良い。蓄電装置１０は、例えば蓄電池である。

分散型電源１Ａ，１Ｂを有する需要家２Ａ，２Ｂのうち、後述するスレーブ需要家２Ｂの主幹は開閉器１１を介して低圧系統３に接続されている。開閉器１１は、例えば半導体スイッチ付きの開閉器である。開閉器１１は開閉サージを緩和すると共に高速な開閉操作を実現する。開閉器１１は有線又は無線の通信回線を通じて後述する需要家管理装置６によって開閉操作される。即ち、原理的に開閉器５と同様の半導体スイッチ付きの開閉器１１がスレーブ需要家２Ｂと低圧系統３との間に設けられており、開閉サージの緩和と高速開閉操作が可能となっており、併せて外部からのオンオフ制御が可能となっている。外部からオンオフ制御するための信号は需要家管理装置６から送信される。

各需要家２Ａ，２Ｂ，２Ｃの配電線には例えば複数の負荷１２即ち電気機器が接続されている。なお、図１では各需要家２Ａ，２Ｂ，２Ｃ毎に複数の負荷１２をまとめて１つのブロックに現している。各負荷１２には選択遮断を行なう場合の優先順位が予め設定されている。

優先順位を決定する際の要因の一例を図１３に示す。例えば、需要家２Ａ，２Ｂ，２Ｃの指定→負荷１２の消費電力→負荷１２の消費電力変動度→機器ＩＤの順で優先順位を決定する。つまり、需要家２Ａ，２Ｂ，２Ｃが優先順位を指定する場合にはこの優先順位が採用される。需要家２Ａ，２Ｂ，２Ｃの指定が無い場合には、負荷１２の消費電力に基づいて優先順位が決定される。例えば、消費電力の大きい負荷１２の優先順位を低くして早い段階で遮断させると共に、消費電力の小さな負荷１２の優先順位を高くして遅い段階で遮断させるようする。また、負荷１２の消費電力に基づかない場合には、負荷１２の消費電力変動度に基づいて優先順位が決定される。例えば、消費電力変動度の大きい負荷１２の優先順位を低くして早い段階で遮断させると共に、消費電力変動度の小さな負荷１２の優先順位を高くして遅い段階で遮断させるようする。これらの優先順位を採用しない場合には、機器ＩＤに基づく優先順位を採用する。例えば、機器ＩＤが大きい場合には優先順位を高くして遅い段階で遮断させるようにする。ここで、機器ＩＤとは需要家が付与する家電機器（負荷）固有の識別番号であり、前記の優先順位、消費電力、消費電力変動度がすべて同じ場合に制御の優先順位を確定させるために採用したものである。

低圧系統３を高圧系統４から分離した場合、低圧系統３の電圧は系統連系されている分散型電源の１台によって維持される。ここで、この電圧維持に用いられる分散型電源がマスター分散型電源１Ａであり、マスター分散型電源１Ａを有する需要家２Ａをマスター需要家２Ａ、マスター分散型電源１Ａ以外の分散型電源１Ｂを有する需要家２Ｂをスレーブ需要家２Ｂである。低圧系統３に系統連系されている分散型電源が１台しかない場合には、当該分散型電源がマスター分散型電源１Ａとなる。一方、低圧系統３に複数の分散型電源が系統連系されている場合には、より大容量で出力制御可能な分散型電源をマスター分散型電源１Ａとして選択することが望ましい。マスター分散型電源１Ａが接続されたパワーコンディショナ９Ａのインバータ機能は運転制御モードを電流制御から電圧制御に瞬時に切り換え可能となっている。運転制御モードを電流制御から電圧制御に切り換えることで、高圧系統４から切り離した低圧系統３の自立運転を可能とする。マスター分散型電源１Ａのパワーコンディショナ９Ａは、運転制御モードを電圧制御モードに切り換えた場合、例えば２００Ｖ５０Ｈｚの電圧を発生させる。

図１では便宜的に４軒の需要家２Ａ，２Ｂ，２Ｂ，２Ｃを記載している。即ち、需要家として後述するように３種類４状況の需要家２Ａ，２Ｂ，２Ｂ，２Ｃが存在するので、これらを１軒ずつ記載している。マスター需要家２Ａの数は必ず１軒である必要があるが、その他の需要家２Ｂ，２Ｂ，２Ｃの数は１軒に限るものではない。ただし、本実施形態の自立運転は、分散型電源を有しない需要家２Ｃに余剰電力を供給するものであるので、分散型電源を有しない需要家２Ｃは少なくとも１軒必要である。これに対し、スレーブ需要家２Ｂは０軒であっても良い。

分散型電源１Ａ，１Ｂは例えば直流を発生させるもので、例えば太陽光発電装置、風力発電装置、マイクロガスタービン（ＭＧＴ）発電装置、燃料電池発電装置等である。なかでもマスター分散型電源１Ａは、高圧系統４から低圧系統３を切り離した場合に分散型電源を有しない需要家２Ｃに電力を供給できる程度に大きな出力を有していることが望ましく、例えばマイクロガスタービン発電装置等の比較的大容量かつ出力制御可能な電源が好ましい。マスター需要家２Ａの分散型電源１Ａの出力変化速度で応答しきれない低圧系統３の負荷変動は蓄電装置１０からの充放電で賄う。即ち、低圧系統３には系統の周波数や電圧を計測する計測装置１４が設けられており、この計測装置１４からの信号に基づいてマスター需要家２Ａの需要家管理装置６は低圧系統３内の負荷状態即ち使用電力量を常時監視している。マスター需要家２Ａの需要家管理装置６は、低圧系統３内の負荷状況とマスター分散型電源１Ａの発電量のバランスが崩れると低圧系統３内の周波数や電圧が変化するため、その周波数や電圧の偏差量をフィードバック制御し、周波数や電圧を目標値に近づけるよう蓄電装置１０の充放電量の制御を行う。マスター分散型電源１Ａ自体も（同期発電機の場合には調速機等の制御や）発電量の指令値変更により出力変化が可能であるが、マスター分散型電源１Ａの制御遅れや指令値の計算のために制御遅れが発生する。上記偏差量がある量以上になると低圧系統３を維持できなくなるので、マスター分散型電源１Ａの制御遅れの分を制御速度の速い蓄電装置１０で補う。

各需要家２Ａ，２Ｂ，２Ｃには、需要家管理装置６が設けられている。需要家管理装置６は通信機能を有しており、低圧系統管理装置８との間で情報のやり取りを行なうことができる。また、需要家管理装置６は各需要家２Ａ，２Ｂ，２Ｃの分電盤・負荷１２・分散型電源の制御や電力量の計測を行う。分散型電源１Ａ，１Ｂの制御は、分散型電源１Ａ，１Ｂに運転／停止指令や有効電力・無効電力発生量を専用通信回路を通して送信することにより行う。分散型電源１Ａ，１Ｂの発電量も同じ通信回路を通じて分散型電源１Ａ，１Ｂから取得する。即ち、分散型電源１Ａ，１Ｂには需要家管理装置６との間で通信を行なう通信装置が設けられている。また、負荷１２自体が通信機能を有していない場合には、負荷１２の使用電力量の計測は、需要家構内の各分岐回路に電流センサを設置し、当該電流センサの情報と、分電盤の電圧センサの情報と合わせ、需要家管理装置６内でデジタル演算を行って算出する。また、負荷１２自体が通信機能を有する場合には、例えば家庭内ＬＡＮ等を通じて負荷１２自体から直接使用電力量を収集する。

マスター需要家２Ａの需要家管理装置６は、パワーコンディショナ９Ａとの間の通信網を使用して設定変更指令を供給し、パワーコンディショナ９Ａのインバータ機能の運転制御モードを操作することができる。

需要家管理装置６は、需要家構内の回路構成、分散型電源１Ａ，１Ｂの種類や性能、接続されている負荷１２の種類、数、位置等を予め記憶している。

需要家管理装置６は分散型電源１Ａ，１Ｂの発電量を算出（分散型電源出力推定）することができる。分散型電源１Ａ，１Ｂが太陽光発電装置、風力発電装置の場合には日射量予測情報、風速予測情報に基づいて予測発電量を算出する。需要家管理装置６は日射量・風速と発電量との対応関係を予め記憶しており、日射量予測情報・風速予測情報をこの対応関係に当てはめることで予測発電量を算出する。これら日射量予測情報・風速予測情報は、例えば運用管理サブ装置１３から低圧系統管理装置８を通じて提供される。また、分散型電源１Ａ，１Ｂが太陽光発電装置及び風力発電装置以外のものの場合には、過去の負荷１２の稼働状況についてのデータから今後の負荷１２の稼働状況を予測し、この予測に基づいて分散型電源１Ａ，１Ｂの運転パターンを決定し、この運転パターンから発電量を算出する。なお、分散型電源１Ａ，１Ｂがガスエンジン等コージェネレーション機器の場合には、運転の際に電気のみならず熱も同時に発生する。需要家の熱負荷（主に給湯負荷）と電力負荷のバランスを考慮し、両方がうまく使い切れるように分散型電源１Ａ，１Ｂの運転を行なう。

需要家管理装置６は、蓄電装置１０の利用可能な電力量を推定することができる。蓄電装置１０の利用可能な電力量と蓄電装置１０の電圧との間には一定の関係がある。この関係の一例を図１４に示す。例えば蓄電装置１０の電圧が２５０Ｖであれば需要家管理装置６は利用可能な電力量が約２０００Ｗであると推定する。例えば、蓄電装置１０には図示しない電圧センサが設けられており、この電圧センサからの信号に基づいて蓄電装置１０の電圧を計測し、利用可能な電力量を推定する。

需要家管理装置６は各負荷１２の稼働・停止状態を常時監視すると共に、各負荷１２毎の使用電力量を予め記憶している。需要家管理装置６は稼働中の負荷１２の使用電力量の合計を算出することで、当該需要家全体の負荷使用量を算出する。負荷１２が通信機能を有している場合には、当該負荷１２から例えば屋内ＬＡＮ等を通じて需要家管理装置６に当該負荷１２の運転状態が送信される。これにより、需要家管理装置６は各負荷１２の稼働・停止状態を監視することができる。

需要家管理装置６は、分散型電源１Ａ，１Ｂの発電量と、蓄電装置１０の利用可能な電力量と、負荷使用量とに基づいて電力の過不足を算出する。即ち、電力を発生させる側である分散型電源１Ａ，１Ｂの発電量と蓄電装置１０の利用可能な電力量との合計から、電力を消費する側である負荷使用量を引くことで、電力の過不足を算出する。算出した値が正の場合には余剰電流が生じている。なお、需要家２Ｃの分散型電源の発電量と、蓄電装置の利用可能な電力量は０である。

需要家管理装置６は、例えばコンピュータによって構成されている。即ち、上述の機能の手順を示すプログラムをコンピュータにインストールすることで、演算装置や記憶装置や入出力装置等のハードウェア資源と協働して操作手段や制御手段を構成し、需要家管理装置６は上述の機能を発揮する。

低圧系統管理装置８は需要家管理装置６の上位装置であり、通信機能を有し需要家管理装置６との間で信号の送受信を行なうことができる。また、低圧系統管理装置８は開閉器５を開閉操作することができる。また、低圧系統管理装置８は、更に上位の運用管理サブ装置１３との間で信号の送受信を行うことができる。低圧系統管理装置８は、例えばコンピュータによって構成されている。即ち、開閉器５、需要家管理装置６、運用管理サブ装置１３等との間で信号の送受信を行なってこれらを操作したり監視等を行なう上述の機能の手順を示すプログラムをコンピュータにインストールすることで、演算装置や記憶装置や入出力装置等のハードウェア資源と協働して操作手段や制御手段を構成し、低圧系統管理装置８は上述の機能を発揮する。

運用管理サブ装置１３は、例えば開閉器５と図示しないループコントローラにはさまれた高圧系統４の区間（高圧配電ユニット）の停電や電圧低下等の異常を監視している。高圧系統４には図示しないセンサー付き開閉器が設置されており、運用管理サブ装置１３はこのセンサー付き開閉器からの情報（零相電流、零相電圧についての情報）により、高圧系統４の異常を検出する。運用管理サブ装置１３の管理する両端の零相電圧・電流がある閾値を超え、その電流方向が正常時の方向と異なる場合に運用管理サブ装置１３は高圧系統４に異常が発生したと判断する。また、運用管理サブ装置１３は例えば気象関係の情報源から通信回線を通じて日射量予測情報や風速予測情報を収集する。運用管理サブ装置１３は、例えばコンピュータによって構成されている。即ち、上述の機能の手順を示すプログラムをコンピュータにインストールすることで、演算装置や記憶装置や入出力装置等のハードウェア資源と協働して判断手段や情報収集手段等を構成し、運用管理サブ装置１３は上述の機能を発揮する。

本発明の低圧系統の自立運転は、上位系統（高圧系統４）異常時に低圧系統３全体を上位系統から切り離し、低圧系統３に接続されたマスター分散型電源１Ａが低圧系統３全体の電圧を維持し、スレーブ分散型電源１Ｂは低圧系統管理装置８からの自立指令を受けた需要家管理装置６の操作によって協調運転を行うことによって、低圧系統３への余剰電力の供給を継続する。ここで需要家２Ｃは分散型電源非所有需要家、需要家２Ａは低圧系統３全体の電圧を維持し、需給調整を行うマスター分散型電源１Ａを有する需要家（マスター需要家２Ａ）、需要家２Ｂはスレーブ分散型電源１Ｂを有する需要家（スレーブ需要家２Ｂ）である。

マスター需要家２Ａは低圧系統３の電圧維持可能な分散型電源１Ａを所有している需要家であり、分散型電源１Ａの出力調整および蓄電装置１０の充放電により低圧系統内負荷バランスの調整を行う。即ち、需要家管理装置６は低圧系統３内の周波数と電圧を一定範囲に維持するように、分散型電源１Ａの発電量と蓄電装置１０の充放電量を決定し、操作を行なう。

スレーブ需要家２Ｂは低圧系統管理装置８からの自立指令により、分散型電源１Ｂ出力（発電量）が負荷１２より大きい場合すなわち逆潮流可能な場合には、連系運転を行い、近隣の需要家２Ｃに電力の融通を行う。負荷１２の方が分散型電源１Ｂ出力より大きい場合には、需要家構内自立運転に移行する。

分散型電源を有しない需要家２Ｃに対しては、他の需要家２Ａ，２Ｂが所有する分散型電源１Ａ，１Ｂの発電余力に応じて負荷１２への電力供給が可能である。低圧系統管理装置８が融通可能量を計算し、それぞれの需要家２Ｃに供給可能な電力量を通知する。融通可能量がゼロの場合には必要最小限の重要な負荷１２以外の負荷１２を遮断する。

以上のような制御を行うことにより、分散型電源１Ａ，１Ｂ出力の有効活用が図れるとともに、分散型電源非所有需要家２Ｃにも電力供給を継続することが可能である。

低圧系統３の自立運転へは、例えば低圧系統管理装置８の高圧系統異常の検出、もしくは低圧系統管理装置８を介した運用管理サブ装置１３からの自立運転指令の受信のいずれかで移行する。自立運転からの系統再連系は、例えば低圧系統管理装置８を介した運用管理サブ装置１３からの指令で行う。系統再連系の際には再連系される負荷１２の使用電力を蓄電装置１０で補償するので、連系点潮流がゼロの状態で系統再連系することができ、高圧系統４に与えるショックが小さい。

図２〜図５に基づいて、より具体的に説明する。図２は低圧系統管理装置８についてのフローチャート、図３はマスター需要家２Ａの需要家管理装置６についてのフローチャート、図４はスレーブ需要家２Ｂの需要家管理装置６についてのフローチャート、図５は分散型電源を有しない需要家２Ｃの需要家管理装置６についてのフローチャートである。なお、図２〜図５では蓄電装置１０の利用可能な電力量を分散型電源１Ａ，１Ｂの発電量に含めている。即ち、図２〜図５の説明において「分散型電源の発電量」は「蓄電装置１０の放電量・利用可能電力」を含めた「供給可能電力量」である。

運用管理サブ装置１３が高圧系統４に発生した停電、電圧低下等の異常を検出すると、異常の発生を低圧系統管理装置８に知らせる。運用管理サブ装置１３から異常検出信号を受けた低圧系統管理装置８は、低圧開閉器５を開くと共に、各需要家２Ａ，２Ｂ，２Ｂ，２Ｃの需要家管理装置６に自立指令を送信する（図２のステップＳ３１，Ｓ３２）。

マスター需要家２Ａでは、需要家管理装置６が低圧系統管理装置８からの自立指令を受信すると（図３のステップＳ４１）、需要家管理装置６がパワーコンディショナ９Ａのインバータ機能の運転制御モードを電流制御から電圧制御に切り換える（ステップＳ４２）。これにより、高圧系統４から切り離された低圧系統３の電圧維持が行なわれる。また、需要家管理装置６は「分散型電源の発電量」と「負荷使用量」を算出すると共に、「連系可能量」（＝「分散型電源の発電量」−「負荷使用量」）を算出（電力の過不足の算出）し、算出した「連系可能量」を低圧系統管理装置８に送信する（ステップＳ４３）。需要家管理装置６はステップＳ４３を繰り返し実行する。

スレーブ需要家２Ｂでは、需要家管理装置６が低圧系統管理装置８からの自立指令を受信すると（図４のステップＳ５１）、需要家管理装置６が開閉器１１を開き、当該需要家２Ｂを低圧系統３から切り離す（ステップＳ５２）。これにより、当該需要家２Ｂが構内自立運転に移行される。また、需要家管理装置６は「分散型電源の発電量」と「負荷使用量」を算出してこれらの大小関係を比較する（ステップＳ５３）。そして、「分散型電源の発電量」＞「負荷使用量」の場合にはステップＳ５４に進んで遮断中の負荷１２があるか否かを判断する。いま、自立運転に移行した直後であり遮断中の負荷１２は無いので、ステップＳ５５に進んで開閉器１１を閉じて当該需要家２Ｂを低圧系統３に再連系する。これにより、「連系可能量」に相当する余剰電力が低圧系統３に逆潮流される。その後、需要家管理装置６は「連系可能量」を算出（電力の過不足の算出）すると共に、算出した「連系可能量」を低圧系統管理装置８に送信する（ステップＳ５６）。ステップＳ５６を実行した後、需要家管理装置６はステップＳ５３に戻る。

一方、ステップＳ５３において「分散型電源の発電量」≦「負荷使用量」の場合には、需要家管理装置６は開閉器１１の操作を行なわずに構内自立運転を継続する（ステップＳ５７）。即ち、他の需要家２Ｃに供給できるだけの電力が無い場合には構内自立運転を行なう。この後、ステップＳ５８に進み、負荷選択遮断を行なう。即ち、現在稼働している負荷１２のうち最も優先順位の低いもの遮断する。本実施形態では、最も優先順位の低い負荷１２を一つずつ遮断する。ただし、一度に遮断する負荷１２の数は一つに限るものではなく、複数の負荷を一度に遮断しても良い。

負荷選択遮断では、分散型電源１Ｂの発電量を超えない範囲で電力を供給する負荷１２を選択し、選択した負荷１２以外の負荷１２を遮断させる。電力を供給する負荷１２の優先順位は予め決められている。

負荷１２が通信機能を有しており遠隔操作可能な機器の場合には、需要家管理装置６はその負荷１２を例えば無線ＬＡＮなどを使って直接オンオフ操作したり、運転状態を変化させたりする。また、負荷１２が遠隔操作不可能な機器の場合には、例えば負荷１２のすぐ上流に遠隔操作可能なスイッチを設けておき、需要家管理装置６はそのスイッチを開閉操作することで負荷１２をオンオフ操作する。

ステップＳ５８を実行した後、需要家管理装置６はステップＳ５３に戻る。そして、ステップＳ５８の実行によって１つの負荷１２を遮断してもなお「分散型電源の発電量」≦「負荷使用量」の場合には、再度ステップＳ５３→Ｓ５７→Ｓ５８へと進み、現在稼働している負荷１２のうち最も優先順位の低いもの遮断する。そして、ステップＳ５３において「分散型電源の発電量」＞「負荷使用量」となるまでステップＳ５３→Ｓ５７→Ｓ５８→Ｓ５３を繰り返し実行し、負荷選択遮断を行ないながら構内自立運転を継続する。

なお、ステップＳ５７では、既に開閉器１１が開いている場合、即ち低圧系統３から切り離されている場合にはその状態を維持し、開閉器１１が閉じている場合、即ち低圧系統３に連系されている場合には開閉器１１を開く操作が行なわれる。

このように、分散型電源１Ｂを有する需要家２Ｂについて、電力不足の場合には当該需要家２Ｂを低圧系統３から切り離し、電力不足が解消されるまで負荷１２を優先順位の低いものから順番に遮断する。

負荷選択遮断によって「分散型電源の発電量」＞「負荷使用量」になると、需要家管理装置６はステップＳ５３からＳ５４に進み、遮断中の負荷１２があるか否かを判断する。ステップＳ５８の実行により遮断中の負荷１２があることから、ステップＳ５９に進み、遮断中の負荷１２の回復が可能か否かを判断する。

ステップＳ５９では、遮断中の負荷１２の回復が可能か否かは次のようにして判断する。例えば、遮断中の負荷１２のうち次ぎに回復させるものの使用電力（以下、「遮断負荷使用量」という）と上述の「負荷使用量」との合計を算出し、上述の「分散型電源の発電量」と比較する。そして、「分散型電源の発電量」≧「負荷使用量」＋「遮断負荷使用量」の場合には、遮断中の負荷１２の回復が可能と判断し、「分散型電源の発電量」＜「負荷使用量」＋「遮断負荷使用量」の場合には、遮断中の負荷１２の回復が不可能と判断する。

ここで、遮断中の負荷１２のうち次ぎに回復しようとするものは、負荷１２を遮断する際に使用した優先順位に従って決定される。即ち、遮断中の負荷１２のうち、最も優先順位の高いもの（１番目の負荷）について上述の「分散型電源の発電量」≧「負荷使用量」＋「遮断負荷使用量」が成立する場合には、当該１番目の負荷１２が次ぎに回復させる負荷となる。また、１番目の負荷１２について「分散型電源の発電量」＜「負荷使用量」＋「遮断負荷使用量」となる場合には、遮断中の負荷１２のうち次ぎに優先順位の高いもの（２番目の負荷）について「分散型電源の発電量」≧「負荷使用量」＋「遮断負荷使用量」が成立するときには、当該２番目の負荷１２が次ぎに回復させる負荷となる。さらに、２番目の負荷１２についても「分散型電源の発電量」＜「負荷使用量」＋「遮断負荷使用量」となる場合には、遮断中の負荷１２のうちその次ぎに優先順位の高いもの（３番目の負荷）について「分散型電源の発電量」≧「負荷使用量」＋「遮断負荷使用量」が成立するときには、当該３番目の負荷１２が次ぎに回復させる負荷となる。以降同様に、４番目の負荷、５番目の負荷、…となる。このように優先順位に従って回復可能な負荷１２を決定する。そして、遮断中の全ての負荷１２について「分散型電源の発電量」＜「負荷使用量」＋「遮断負荷使用量」となる場合には、負荷の回復は不可能と判断する。

このように、回復させても「分散型電源の発電量」を上回らない遮断中の負荷１２を優先順位の高いものから順番に回復させる。

そして、負荷１２の回復が可能な場合にはステップＳ６０に進んで負荷１２を回復させる。即ち、当該負荷１２への通電を再開する。その後ステップＳ５３に戻る。一方、ステップＳ５９において、負荷１２の回復が不可能の場合には、そのままステップＳ５３に戻る。

一方、ステップＳ５４において、遮断されていた負荷１２が全て回復された場合には、ステップ５４からステップＳ５５に進み、開閉器１１を閉じて当該需要家２Ｂを低圧系統３に再連系する。即ち、遮断されていた負荷１２が全て回復され且つ「分散型電源の発電量」＞「負荷使用量」となると、当該需要家は低圧系統３に再連系されて余剰電力が逆潮流されると共に、連系可能量が計算されて低圧系統管理装置８に送信される。

なお、ステップＳ５５では、既に開閉器１１が閉じている場合、即ち低圧系統３に連系されている場合にはその状態を維持し、開閉器１１が開いている場合、即ち低圧系統３から切り離されている場合には開閉器１１を閉じる操作が行なわれる。

分散型電源を有しない需要家２Ｃでは、需要家管理装置６が低圧系統管理装置８からの自立指令を受信すると（図５のステップＳ６１）、需要家管理装置６は所定の負荷１２を遮断する（ステップＳ６２）。例えば、重要な負荷１２以外の負荷１２を遮断し、重要な負荷１２のみの稼働を継続する。この段階で一部の負荷１２を遮断しておくことで、負荷使用量を減少させておくことができる。この段階で遮断する負荷１２は予め決められており、需要家管理装置６はこれを記憶している。その後、負荷使用量を算出（電力の過不足の算出）し、その値を融通要求量として低圧系統管理装置８に送信する（ステップＳ６３）。

低圧系統管理装置８は、マスター需要家２Ａとスレーブ需要家２Ｂの需要家管理装置６から送信されてきた連系可能量を受信する（図２のステップＳ３４）と共に、分散型電源を有しない需要家２Ｃの需要家管理装置６から送信されていた融通要求量を受信する（ステップ３５）。その後、ステップＳ３６に進んで融通可能量を計算する。その計算式を数式１に示す。なお、数式１は余剰電力の供給を受ける需要家２Ｃ、即ち分散型電源を有しない需要家２Ｃが複数の場合の式であり、本実施形態のように分散型電源を有しない需要家２Ｃが１軒の場合には、数式２となる。

［数１］
融通可能量（ｉ）＝融通要求量（ｉ）×Σ（連系可能量）／Σ（融通要求量）
ここで、融通可能量（ｉ）は、対象となる需要家２Ｃへの融通可能量である。また、融通要求量（ｉ）は対象となる需要家２Ｃからの融通要求量である。また、Σ（連系可能量）はマスター需要家２Ａとスレーブ需要家２Ｂの需要家管理装置６から送信されてきた連系可能量の合計である。また、Σ（融通要求量）は分散型電源を有しない需要家２Ｃ全ての需要家管理装置６から送信されてきた融通要求量の合計である。

［数２］
融通可能量＝融通要求量×Σ（連系可能量）／融通要求量
＝Σ（連系可能量）
ここで、融通可能量は、分散型電源を有しない１軒の需要家２Ｃへの融通可能量である。また、融通要求量は分散型電源を有しない１軒の需要家２Ｃからの融通要求量である。また、Σ（連系可能量）はマスター需要家２Ａとスレーブ需要家２Ｂの需要家管理装置６から送信されてきた連系可能量の合計である。

数式１では、余剰電力を供給する側（マスター需要家２Ａとスレーブ需要家２Ｂ）の連系可能量の合計を、余剰電力の供給を受ける側（分散型電源を有しない需要家２Ｃ）の融通要求量の割合に応じて各需要家２Ｃに分配する。

このようにして求めた融通可能量を分散型電源を有しない需要家２Ｃの需要家管理装置６に送信する（ステップＳ３７）。その後、ステップＳ３３に戻ってステップＳ３３〜ステップＳ３７を繰り返し実行する。

次に、図５のステップＳ６４において、低圧系統管理装置８から融通可能量を受信した需要家２Ｃの需要家管理装置６は、融通可能量に応じて負荷選択遮断をすべきか否かを判断する（ステップＳ６５）。分散型電源を有していない需要家２Ｃでは、融通可能量＞融通要求量の場合は、他の需要家から供給される余剰電力によって稼働させたい全ての負荷１２を稼働させることができるので、負荷選択遮断を行なう必要がない。したがって、需要家管理装置６はステップＳ６５からステップＳ６６に進んで遮断中の負荷１２があるか否かを判断する。いま、自立運転に移行した直後であり遮断中の負荷１２は無いので、そのままステップＳ６３に戻る。

一方、ステップＳ６５において「融通可能量」≦「融通要求量」の場合は、余剰電力の供給を受けてもなお電力が不足する場合であり、この場合には、ステップＳ６７に進んで負荷選択遮断を行ない、電力不足が解消されるまで負荷１２を優先順位の低いものから順番に遮断する。即ち、現在稼働している負荷１２のうち最も優先順位の低いもの遮断する。本実施形態では、最も優先順位の低い負荷１２を一つずつ遮断する。ただし、一度に遮断する負荷１２の数は一つに限るものではなく、複数の負荷を一度に遮断しても良い。

なお、分散型電源を有しない需要家２Ｃについての負荷１２の遮断も、分散型電源１Ａ，１Ｂを有する需要家２Ａ，２Ｂの負荷１２と同様に、負荷１２が遠隔操作可能な機器の場合には、需要家管理装置６はその負荷１２を例えば無線ＬＡＮなどを使って直接オンオフ操作したり、運転状態を変化させたりする。また、負荷１２が遠隔操作不可能な機器の場合には、例えば負荷１２のすぐ上流に遠隔操作可能なスイッチを設けておき、需要家管理装置６はそのスイッチを開閉操作することで負荷１２をオンオフ操作する。

ステップＳ６７を実行した後、需要家管理装置６はステップＳ６３に戻り、負荷使用量を算出し直し、その値を融通要求量として低圧系統管理装置８に送信する。その後、低圧系統管理装置８から新たな融通可能量を受信する（ステップＳ６４）。そして、ステップＳ６７の実行によって１つの負荷１２を遮断してもなお「融通可能量」≦「融通要求量」の場合には、再度ステップＳ６７へと進み、現在稼働している負荷１２のうち最も優先順位の低いもの遮断する。そして、ステップＳ６５において「融通可能量」＞「融通要求量」となるまでステップＳ６３→Ｓ６４→Ｓ６５→Ｓ６７→Ｓ６３を繰り返し実行し、負荷選択遮断を行ないながら停電となるのを防止する。

このように、余剰電力の供給を受けてもなお電力が不足する場合には、電力不足が解消されるまで負荷１２を優先順位の低いものから順番に遮断する。

負荷選択遮断によって「融通可能量」＞「融通要求量」になると、需要家管理装置６はステップＳ６５からＳ６６に進み、遮断中の負荷１２があるか否かを判断する。いまステップＳ６７の実行により遮断中の負荷１２があることから、ステップＳ６８に進み、遮断中の負荷１２の回復が可能か否かを判断する。

ステップＳ６８では、図４のステップＳ５９と同様に、遮断中の負荷１２の回復が可能か否かは次のようにして判断する。例えば、遮断中の負荷１２のうち次ぎに回復しようとしているものの使用電力（以下、「遮断負荷使用量」という）と上述の「融通要求量（負荷使用量）」との合計を算出し、上述の「融通可能量」と比較する。そして、「融通可能量」≧「融通要求量」＋「遮断負荷使用量」の場合には、遮断中の負荷１２の回復が可能と判断し、「融通可能量」＜「融通要求量」＋「遮断負荷使用量」の場合には、遮断中の負荷１２の回復が不可能と判断する。

ここで、遮断中の負荷１２のうち次ぎに回復しようとするものは、負荷１２を遮断する際に使用した優先順位に従って決定される。即ち、遮断中の負荷１２のうち、最も優先順位の高いもの（１番目の負荷）について上述の「融通可能量」≧「融通要求量」＋「遮断負荷使用量」が成立する場合には、当該１番目の負荷１２が次ぎに回復させる負荷となる。また、１番目の負荷１２について「融通可能量」＜「融通要求量」＋「遮断負荷使用量」となる場合には、遮断中の負荷１２のうち次ぎに優先順位の高いもの（２番目の負荷）について「融通可能量」≧「融通要求量」＋「遮断負荷使用量」が成立するときには、当該２番目の負荷１２が次ぎに回復させる負荷となる。さらに、２番目の負荷１２についても「融通可能量」＜「融通要求量」＋「遮断負荷使用量」となる場合には、遮断中の負荷１２のうちその次ぎに優先順位の高いもの（３番目の負荷）について「融通可能量」≧「融通要求量」＋「遮断負荷使用量」が成立するときには、当該３番目の負荷１２が次ぎに回復させる負荷となる。以降同様に、４番目の負荷、５番目の負荷、…となる。このように、優先順位に従って回復可能な負荷１２を決定する。そして、遮断中の全ての負荷１２について上述の「融通可能量」＜「融通要求量」＋「遮断負荷使用量」となる場合には、負荷の回復は不可能と判断する。

このように、回復させても「融通可能量」を上回らない遮断中の負荷１２を優先順位の高いものから順番に回復させる。

そして、負荷１２の回復が可能な場合にはステップＳ６９に進んで負荷を回復させる。即ち、当該負荷１２への通電を再開する。その後ステップＳ６３に戻る。一方、ステップＳ６８において、負荷の回復が可能な場合には、そのままステップＳ６３に戻る。

一方、ステップＳ６６において遮断されていた負荷１２が全て回復された場合には、ステップＳ６３に戻り、以降、ステップＳ６３からステップＳ６９までが繰り返し実行される。

低圧系統管理装置８と各需要家管理装置６との信号の送受信は同期して行なわれる。低圧系統管理装置８と各需要家管理装置６は上述のステップを繰り返し行なって分散型電源１Ａ，１Ｂを有する需要家２Ａ，２Ｂの余剰電力を分散型電源を有しない需要家２Ｃに供給し、高圧系統４から切り離された低圧系統３の自立運転を行なう。

このように、需要家２Ｂの有する分散型電源１Ｂの発電量が当該需要家２Ｂ構内の負荷使用量よりも大きい場合、分散型電源１Ｂの出力を落として発電量を負荷使用量に合わせるのではなく、負荷使用量を超える分を余剰電力として他の需要家２Ｃに供給するので、分散型電源１Ｂの能力を有効に活用することができる。また、分散型電源を有しない需要家２Ｃは余剰電力の供給を受けることができるので、停電を免れることができる。さらに、分散型電源１Ａ，１Ｂを有する需要家２Ａ，２Ｂが高圧系統４の停電時に負荷１０を使用するために手動で回路の接続変更を行なう必要がなくなり使い勝手が良い。

また、低圧系統管理装置８と各需要家管理装置６は上述のステップを繰り返し行なうので、分散型電源１Ａ，１Ｂの発電量と負荷使用量の変動に良好に素早く対応することができる。

高圧系統４の異常が解消すると、これを検出した運用管理サブ装置１３が低圧系統管理装置８に再連系指令を送信する。この指令を受けた低圧系統管理装置８は開閉器５を閉じて低圧系統３を高圧系統４に系統連系させると共に、各需要家２Ａ，２Ｂ，２Ｃの需要家管理装置６に終了指令を送信して自立運転を終了する。

終了指令を受信したマスター需要家２Ａの需要家管理装置６は、開閉器５の一次側（高圧系統４側）の電圧の実効値と位相を計測装置１５により監視すると共に、二次側（低圧系統３側）の電圧の実効値と位相を計測装置１４により監視し、一次側の電圧値の実効値と位相に二次側の電圧の実効値と位相が一致又は近くなるように分散型電源１Ａを制御する。一次側と二次側の位相差と電位差がある範囲内に収まった時点で需要家管理装置６は低圧系統管理装置８に信号を供給し、この信号を受けた低圧系統管理装置８は開閉器５を投入する。また、需要家管理装置６は低圧系統管理装置８に信号を供給すると同時にこれまでの電流値を維持した状態でパワーコンディショナ９Ａの運転制御モードを電圧制御モードから電流制御モードに変更する。その後、選択遮断していた負荷１２がある場合にはこれを順次復帰させる。

また、終了指令を受信したスレーブ需要家２Ｂの需要家管理装置６は、開閉器５の投入とパワーコンディショナ９Ａの運転モードが切り替わったことを確認した低圧系統管理装置８からの自立運転解除指令により、需要家２Ｂ側の電圧の位相・実効値を低圧系統３側の位相・実効値に近づくように制御し、この位相差と電位差がある範囲内に収まった時点で開閉器１１を投入する。その後、選択遮断していた負荷１２を順次復帰させる。

また、終了指令を受信した需要家２Ｃは、遮断していた負荷１２を順次復帰させる。各需要家２Ａ、２Ｂの蓄電装置１０の蓄電池残量が少ない場合には、契約容量の範囲で充電を行う。

従来のシステムでは、停電復旧後には負荷１２は停電前の状態を維持しており、これに対し分散型電源は機器保護等の観点から一定の時間（例えば１分）を経過した後、発電を開始する。このため、停電前の状態で分散型電源が発電を行っていた場合、停電復旧直後の再連系時には負荷１２が過剰な状態となり、高圧系統４に与えるショックが大きくなる。これに対し、この自立運転システムでは、需要家管理装置６は負荷変動補償機能を有しており、これは負荷１２の変動を時定数例えば１分で補償するものある。すなわち、現在の時刻から例えば１分前までの負荷１２の平均を負荷電力指令値とし、その変動分を蓄電装置１０で補償する。このため、急激に負荷１２が変動してもその変化は例えば１分間の間に平滑化される。再連系前の負荷１２はゼロなので、再連系時には例えば１分間の間にゼロから停電前の負荷１２の使用量まで負荷１２が増加する。この間に分散型電源が起動することにより、負荷過剰の状態を回避することができ、高圧系統４へのショックを小さくすることができる。

また、すべての分散型電源１Ａ，１Ｂの出力および蓄電装置１０の残量が０となったときに、低圧系統管理装置８は自立運転を強制終了させる。

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、上述の説明では、マスター需要家２Ａに加えてスレーブ需要家２Ｂも蓄電装置１０を備えていたが、スレーブ需要家２Ｂは蓄電装置１０を備えていなくても良い。

また、上述の説明では、分散型電源１Ａ，１Ｂとして直流を発生させるものを使用していたが、交流を発生させる分散型電源１Ａ，１Ｂの使用も可能である。交流を発生させる分散型電源１Ａ，１Ｂとしては、例えば、風力発電装置、小水力発電装置、ディーゼルエンジン発電装置、ガスエンジン発電装置、ガスタービン発電装置、マイクロガスタービン（ＭＧＴ）発電装置、廃棄物発電装置等の使用が可能である。交流を発生させる分散型電源１Ａ，１Ｂの使用する場合にはインバータは不要であり、これらの発電装置の交流発電機を低圧系統３に系統連系する。

なお、交流を発生する分散型電源のうち電圧維持能力のある同期発電機がある場合には、その分散型電源をマスター分散型電源１Ａにすることができる。即ち、同期発電機が燃料投入型で出力の制御が可能な場合、低圧系統管理装置８は低圧系統３の負荷量（低圧系統３に接続されている需要家２Ａ，２Ｂ，２Ｃ全ての使用電力量の合計）を常にモニターしているので、負荷量に合わせて同期発電機の発電量を低圧系統管理装置８が指令する。制御遅れ等による発電量と負荷量の短時間アンバランスは蓄電装置１０で吸収する。交流を発生させる分散型電源で電圧維持能力のあるものが複数台、低圧系統３に系統連系されている場合には、より容量の大きいものや出力制御が容易なものをマスター分散型電源１Ａとすることが望ましい。

また、交流を発生する分散型電源が電圧維持能力のない誘導発電機である場合には、当該分散型電源は基本的にスレーブ需要家２Ｂの分散型電源１Ｂとなる。ただし、他にマスター分散型電源１Ａとなりうる分散型電源が無い場合、当該分散型電源の交流出力をインバータで直流に変換した後交流連系することで、当該分散型電源をマスター分散型電源１Ａにすることが可能である。

また、上述の説明では、余剰電力の供給を受ける需要家が分散型電源を有しない需要家２Ｃのみであったが、分散型電源１Ｂを有する需要家２Ｂが電力不足となる場合には当該需要家２Ｂにも余剰電力を供給するようにしても良い。つまり、上述の説明では、分散型電源１Ｂを有する需要家２Ｂが電力不足となった場合、即ち「分散型電源の発電量」よりも「負荷使用量」が大きい場合には開閉器１１を開いて構内自立運転を行なっていたが、この場合に開閉器１１を閉じて余剰電力の供給を受けるようにしても良い。この場合にも、余剰電力を有効に活用することができる。

（１） 本発明の低圧系統の自立運転方法・自立運転システムの有効性を検証するため、実証試験を実施した。なお、この自立運転方法・自立運転システムは、分散型電源が需要家サイドに多数連系されることを想定した需要地系統の中で適用されるものであり、需要地系統についての研究に関する事項についても説明し、あわせて低圧系統の自立運転の実証試験について説明する。

（２） 需給インターフェイス（需要家管理装置６）の概要
（２．１） 需給インターフェイスの概要について説明する。
需給インターフェイス（需給ＩＦ）は、需要地系統において需要家のアンシラリーサービスやエネルギーマネージメントを行うシステムである。需給インターフェイスの概念を図６に示す。

図６にあるように需給インターフェイスは、需要地系統から料金系統情報を受け取り、所有する分散型電源や家電機器を制御し、分散型電源の運転状況や負荷の使用電力量を系統側にフィードバックする。需給インターフェイスは、需要家構内のさまざまな要素を電力計オブジェクト、分電盤オブジェクト、家電機器オブジェクト、分散型電源オブジェクト、センサーオブジェクト、情報端末オブジェクトなどオブジェクトの形で表現しており、それぞれ検針、漏電や過電流検出など需要家保護、家電機器の自動運転や負荷制御、分散型電源の協調運転や連系保護、電力品質監視等々を行っている。

（２．２） 次に、需給インターフェイスシステムパイロットシステムについて説明する。
前節の需給インターフェイスの機能検証のため、需給インターフェイスパイロットシステムを設置した。パイロットシステムの概要を図７に示す。

パイロットシステムは、低圧系統を管理する低圧系統管理システム（低圧系統管理装置８）、事故時に低圧系統を高圧系統から遮断する低圧開閉器、低圧幹線および分岐線のインピーダンスを模擬する低圧模擬配電線、および４軒の模擬需要家で構成される。各模擬需要家は、無瞬断で系統離脱・再連系を行う半導体開閉器、インバータを高機能化した需要家パワーコンディショナ、分散型電源（太陽光発電：定格４．５ｋＷ）、分散型電源出力平滑化や負荷変動吸収用の蓄電池（容量１ｋＷｈ）、需要家を模擬する電子負荷装置（定格６ｋＶＡ）、およびこれらを制御する需給インターフェイスで構成される。需給インターフェイスと需要家パワーコンディショナ間の通信はＲＳ２３２で、需給インターフェイスと電子負荷間はEthernet（登録商標）経由のＲＳ２３２で、需給インターフェイスと低圧系統管理システム間はEthernet（登録商標）で行っている。

低圧系統管理システムは、運用管理サブシステム（運用管理サブ装置１３）および低圧需給インターフェイスからの情報に基づき、柱上トランス下の低圧系統の運用管理を行う。低圧系統事故時には低圧開閉器を開放することにより、上位系統である高圧系統（以下、上位系統）への事故波及を防止するとともに、各需要家の需給インターフェイスに指令を行い、需要家構内での自立運転を実施する。また、上位系である高圧系統で異常が発生した場合には、低圧系統管理システム自身が計測している情報あるいは運用管理サブシステムからの情報に基づき、低圧系統開閉器を開放し、低圧系統の自立運転を行う。低圧系統の自立運転については後述の（５）章で詳しく述べる。

また、低圧系統管理システムは、需給インターフェイスからの情報に基づき、低圧系統の電圧・電流を常時監視し、系統異常時には需給ＩＦに対し、分散型電源の有効電力・力率指令や負荷制御を実施する。また、運用管理サブシステムからの要求に応じて、低圧系統の負荷状態や分散型電源運転状況を取りまとめて運用管理サブシステムに通知する。

機能の一例として、低圧系統管理システムの表示画面の一例を図８〜図９に示す。図８の上部は、低圧系統開閉器の状態（丸数字の１）および低圧系統の状態（丸数字の２）を表している。上位系統異常時には、異常発生時刻とその際の系統情報を表示すると共に低圧開閉器をトリップさせ、下位の需給インターフェイスに系統異常を通知する。また、手動による低圧系統自立、連系復帰も可能である。

図８の下部は各需要家パワーコンディショナの状態を示している。需給インターフェイスおよび需要家パワーコンディショナと常時通信することにより、需要家パワーコンディショナの設定値や運転状態、蓄電池電圧・電流、直流入力電圧・電流、交流入出力電流・電圧などが把握できる（丸数字の３）。また、需要家パワーコンディショナの負荷変動補償や無効電力・高調波補償機能のオンオフ、電圧上昇抑制時の力率指令や出力抑制指令が可能である（丸数字の４）。

図９は、低圧系統の状態を示している。低圧系統の各相の電圧・電流・有効・無効電力および零相電流（丸数字の１）、各需要家の連系点電圧・電流・有効電力・無効電力、負荷有効電力・無効電力及び分散型電源有効電力・無効電力（計算値）（丸数字の２）を常時表示している。また分散型電源の逆潮流時の電圧上昇抑制防止機能（丸数字の３）の起動もこの画面から実施可能となっている

（３） 需要家シミュレータの開発
（３．１） 需要家シミュレータの概要について説明する。
需要家シミュレータは、家庭内の電気機器利用状況をコンピュータ上で仮想的に再現し、各機器のＯＮ−ＯＦＦ状態に応じて家庭内の負荷電力量を計算し、計算結果を電子負荷に指令することにより、家庭内の負荷電力量をリアルタイムで再現するものである。

（３．２） 機器の表現方法について説明する。
シミュレータにおける各家電機器は、家電機器オブジェクトの形で表現され、機器名、状態、定格電力、消費電力、力率のほか、接続回路、接続相、設置場所、機器分類、待機時消費電力、消費電力変動度、制御優先度の要素を持つ。これらの他に予備の要素を２つ用意している。

各要素のうち、機器名、定格電力、待機時消費電力、機器分類は固定とし、掃除機やアイロンなどの移動機器を除いては接続相、設置場所も固定される。移動機器については、部屋のコンセントに接続された時点で接続相、接続回路、設置場所が自動認識される。消費電力、力率、運転状態は機器の状態によって変化する。消費電力変動度は、各機器の出力がどの程度変動するかを示す指標であり、機器運転時の消費電力量の分散を平均で除して算出される。例えば冷蔵庫のようにオン−オフを繰り返すような機器では大きな値となり、逆に照明などの機器は小さくなる。

今回の一連の実証実験では、仮の値を入力した。制御優先度は、負荷選択遮断の際の優先度を表す指標で需要家が入力する。

（３．３） シミュレータの機能について説明する。
シミュレータが有している機能は、各機器の状態表示、分電盤の状態表示（電圧、電流、契約容量、分岐回路電流、制御状態）、分岐回路単位での選択負荷制御、契約容量超過時の選択負荷制御、緊急負荷制御による負荷選択遮断、および自立運転時の選択負荷制御である。

今回の一連の実証試験では、３ＬＤＫの需要家を想定し、各需要家を機器オブジェクトの詳細は表１のように仮定した。表１は需要家シミュレータで想定した機器リストである。各機器の状態表示画面、分電盤の画面、および制御中の画面の例をそれぞれ図１０〜図１２に示す。

・ 機器状態表示
図１０は機器状態表示画面である。図中で各機器をダブルクリックすることにより運転／停止状態を切り替えることができる。図中左下の表示説明にあるとおり、運転中の機器は水色で、停止中の機器は白色で表示される。また負荷選択遮断制御対象の機器はピンクで表示される。専用回路で供給されるエアコンや電気温水器などの容量の大きな機器以外の各部屋の機器は、当該の部屋に供給している分岐回路に接続されるものとし、掃除機やアイロンなど各部屋で使われる可能性のある移動機器は利用される部屋にドラッグドロップすることにより、当該の部屋の分岐回路に接続される。

・分電盤表示
分電盤表示（図１１）は、各分岐回路の通過電流および主幹の通過電流、契約容量等を表示しており、機器表示と同様、通電中は青色、切断時は白色、制御中はピンク色で表示される。制御時には、制御対象機器とその機器が接続されている分岐回路がホップアップ画面で表示される。

・ 制御時画面
制御時の画面の一例を図１２に示す。この例では、エアコン専用の分岐回路６に接続された居間のエアコンが制御対象となっている。制御解除時の画面も制御時の画面と同様に制御対象機器とその機器が接続されている分岐回路がホップアップ画面で表示される。

《接続回路》：
１：居間、２：台所、３：和室、寝室、４：廊下、浴室、洗面所、トイレ、５：予備Ａ、６〜８：エアコン専用、９：温水器専用、１０：予備、９９：不定（移動機器）
《設置場所》：
１：居間、２：台所、３：和室、４：寝室、５：玄関・廊下、６：浴室、７：洗面所、８：トイレ、９９：不定（移動機器）
《接続相》：
１：U−N（１００V）、２：V−N（１００V）、３：U−V（２００V）、９９：不定（移動機器）
《分類》：
１：情報、２：照明、３：衛生、４：厨房、５：給湯、６：娯楽、７：空調・換気、９９：その他

（４） 負荷選択遮断機能（負荷選択遮断運転）
負荷選択遮断機能は、事前に定めたルールに基づいて需要家機器を漸次遮断し、分岐回路の遮断や屋内全停などを防ぐ機能である。本機能は、常時、緊急時、自立時の選択遮断に分けられる。

（４．１） 常時負荷選択遮断について説明する。
常時の負荷選択遮断は、需給インターフェイスが主幹および分岐回路の通過電流を監視し、容量超過時に、予め定めた優先順位に基づき負荷を選択的に遮断してゆく。これに加え、各分岐回路単位での電流監視及び容量超過時の制御を行っている。

容量超過判定は、ブレーカの時限特性に基づき、定格電流の１．１倍の電流が３０秒継続した際に容量超過と判定している。負荷遮断後も容量超過が解消されない場合には、次の制御対象機器を遮断する。冷蔵庫やエアコン等間欠的に電流値が変動する機器による容量超過解消を監視するために、一定時間経過後に制御対象機器を復旧させるが、制御のハンチング防止のため３回連続で制御対象となった機器は以後復旧動作を行わず、制御状態のままロックされる。

制御の優先順位は図１３のとおりとした。

なお、実証試験においては、需給インターフェイスとインバータおよび電子負荷間の通信時間遅れによる制御遅れを考慮し、３０秒間は次の制御動作に移ることを禁止した。

（４．２） 緊急時負荷選択遮断について説明する。
緊急時負荷選択遮断は、系統逼迫等の際に運用管理システムからの負荷制御要請に基づき、契約電流を一時的に低減することにより、需要家が自律的に負荷制御を行うものである。運用管理システムから負荷制御要求量が送信され、需給インターフェイスが現在の負荷状態と負荷削減可能量を考慮して、現在の契約電力を緊急時の契約電力に変更し、変更された契約容量に基づいて負荷の選択遮断を行う。制御ロジックは常時のものと共通のため、新たに負荷制御ロジックを必要としないのが特徴である。

負荷制御の解除は、運用管理システムからの解除指令によって行い、通常モードに復帰する。

（４．３） 自立時負荷選択遮断（図４のステップＳ５８等、図５のステップＳ６７等）について説明する。
自立時の負荷選択遮断機能は、上位系統異常時の需要家構内自立運転時に、蓄電池使用電力可能電力および分散型電源出力可能電力に応じて重要負荷以外の負荷を選択的に遮断し、重要負荷への供給を持続させるものである。

この場合、電池使用電力可能電力を正確に把握することが必要となる。需要家パワーコンディショナの蓄電池には表２に示すような充放電制御を与えている。表２は、蓄電池の充放電制限の方法を示した表である。

自立運転時には、過放電による蓄電池劣化が問題となるため、充放電制限を行わない蓄電池電圧の上限値の際に電力可能電力が１００％、放電停止電圧の際の電池使用電力可能電力が０％と仮定し、その間の使用可能電力を蓄電池電圧の一次関数で与え直線的に減少させるものとした。

すなわち、Batrem：電池使用電力可能電力、Ｖbat：蓄電池電圧とすると、数式１〜数式３となる。また、蓄電池電圧と電池使用電力可能電力の関係を図１４に示す。
・ Ｖbat≧２４７．２[V]のとき
［数１］
Batrem = ３０００[W] （３０００W：自立時インバータ定格）
・ Ｖbat＜１９８[V]のとき
［数２］
Batrem ＝ ０[W]
・ １９８．０≦Ｖbat＜２４７．２[V]のとき

次に需給インターフェイスパイロットシステムにおける自立運転時の負荷供給、分散型電源出力、および蓄電池充放電との関係について述べる。

連系運転時の各需要家iの負荷Pload(i)、蓄電池充放電PBat(i)、太陽光発電発電出力PPV(i)とすると、連系点出力Pgc(i)は数式４で表される。

［数４］
Pgc(i)=Pload(i)＋PBat(i)−PPV(i)
（但し、PBat＜０で放電、PBat＞０で充電）
（逆潮流時（Pgc(i)＜０）はPBat(i)＝０）

自立時にはPgc(i)=０となるが、需要家パワーコンディショナは交流出力電圧を２００Vとし、負荷電流にあわせて直流側電力を変化させる。負荷電力が、分散型電源（太陽光）発電電力よりも大きい場合すなわち、PPV(i) ＞Pload(i)の場合には、数式５となり、分散型電源発電の不足分を蓄電池から放電する。

［数５］
Pload(i)＝PPV(i) −PBat(i)

これに対し、太陽電池出力が負荷出力よりも大きい場合、すなわちPPV(i) ＞Pload(i)の場合には、余剰分の蓄電池への充電は行われず、PPV(i) ＝Pload(i)となるように太陽光発電出力を抑制してしまう。したがって自立運転時に負荷制御を実施すると、分散型電源の出力が回復しても制御された負荷に対しての発電量しか得られないため、発電量が抑制されたままとなってしまう。

以上のことから、自立時に分散型電源の出力を有効に活用するためには、出力可能電力（ＰPVpot）を推定する必要がある。ガスエンジン等出力が制御できる分散型電源は定格電力がそのまま出力可能電力となるが、太陽光発電は日射強度により出力が変化することから、出力可能電力（ＰPVpot）は日射強度（PVIns）を用いて推定した。

推定に際しては、過去の出力実測値と日射強度の実測値（図１５参照）から一次回帰を用いて数式６のように推定した。
［数６］
ＰPVpot ＝３６８４×PVIns −１８４
但し、PVIns <０．０５ｋＷ/m２の際はＰPVpot＝０である。

使用可能電力（Wavail）はこれらの和で計算される（数式７）。
［数７］
Wavail＝ＰPVpot + Batrem
但し、ＰPVpot + Batrem＞３０００Ｗの際はＷavail ＝３０００である。

自立時負荷選択遮断機能の流れを図１６に示す。
今回は、前もって定めた制御順位に従って需給インターフェイスが制御機器を決定した。

（４．４） 実証試験について説明する。
提案した上記機能の有効性を検証するため、負荷選択遮断の実証試験を行った。各需要家の負荷の初期設定は、各インバータの自立時負荷の定格が（３ｋＶＡ）であることから、それぞれ３０００Ｗ以下となるように表１の機器設定表から選択した。選択した機器を表３に示す。表３は、需要家構内自立運転時の負荷選択遮断試験で想定した機器リストである。

試験に際しては、低圧開閉器で上位系統から低圧系統を遮断し、各需要家を自立運転に移行させた。各需給インターフェイスは、数式５で示される使用可能電力に応じて図１３に示す優先順位に基づき、選択負荷制御を行う。実証試験では蓄電池保護のため、蓄電池電圧が１９０Ｖ以下となった時点で電子負荷を停止した。負荷選択遮断を行わない場合として、運転開始時の電子負荷出力を継続させ、蓄電池電圧が同様に１９０Ｖ以下となった時点で電子負荷を停止した場合と比較した。蓄電池残量による変化を極力抑えるため、蓄電池は均等充電（ＳＯＣ５０％）状態で開始した。

蓄電池電圧は、それぞれのパワーコンディショナから需給ＩＦに通知される値を用いた。また、日射強度については需要家＃２の太陽光パネルにのみ傾斜面日射量計が設置されているが、実証試験設備の太陽光発電設備はすべて定格出力が等しく、設置場所も非常に近接していることから、需要家＃２の日射量計データを用いてその他の需要家の太陽光出力を推定した。一例として、分散型電源なしの場合の実験結果を図１７および図１８に示す。

図１８より蓄電池電圧の低下に伴い、負荷が選択的に遮断されていることがわかる。また、容量の大きい機器が遮断された際には蓄電池電圧が回復し、制御中の負荷が制御解除されることもわかる。制御なしの場合には蓄電池のみで供給可能な時間が１４分であったが、この負荷選択遮断により約４倍の５４分に伸ばすことが可能となった。

次に、需要家の負荷の選択遮断状況を図１９に示す。図１９より容量の小さい照明機器が蓄電池電圧の回復に伴いハンチングを起こす例が見られた。これを防止する手段としては、容量の小さな機器をグループ化して制御する、制御解除判定時に不感帯を設定するなどの工夫が必要である。また、工事停電などであらかじめ停電時間がわかっている場合には、蓄電池残量から負荷に応じた供給可能時間の推定などのサービスも考えられる。

分散型電源ありのケースでは、日中の太陽電池出力が大きい場合には負荷制御は実施されず、負荷への供給は太陽光発電から行われた。その後、日射量が減少した時点で負荷選択遮断に移行したため、供給継続時間は３２２分から３４７分となった。

（５） 低圧系統自立運転
（５．１） 低圧系統自立運転の目的について説明する。
現状では、高圧系統が停電した際には、分散型電源所有需要家は、単独運転防止のために一旦分散型電源を解列し、必要に応じて自立回路に負荷を接続することにより必要負荷への供給を実施する。この際、分散型電源は負荷に応じて運転されるため、負荷が発電電力を下回る場合には、発電電力が無駄になってしまう。また、蓄電池を持たない需要家は発電電力以上に負荷を使用することは不可能である。さらに、分散型電源非所有需要家は上位系統が復帰するまで供給停止の状態が続く。

これらの問題を解決するため、需要地系統においては、低圧系統の自立運転機能を考案した。

（５．２） 低圧系統自立運転の概要について説明する。
低圧系統自立運転は、上位系統異常時に低圧バンク全体を上位系統から切り離し、低圧系統に接続された分散型電源の一台が低圧系統全体の電圧を維持し、他の分散型電源は低圧系統管理システムからの指令によって協調運転を行うことによって、低圧系統への供給を継続する。概念を図２０に示す。ここで需要家＃４は分散型電源非所有需要家、需要家＃１は低圧系統全体の電圧を維持し、需給調整を行う分散型電源を持つ需要家、需要家＃２、＃３はそれ以外の分散型電源を持つ需要家である。

（ａ） 需要家＃１
需要家＃１は低圧系統の電圧維持可能な分散型電源を所有している需要家であり、分散型電源の出力調整および蓄電池の充放電により低圧系統内負荷バランスの調整を行う。需要家＃１の分散型電源は、ガスエンジンやマイクロガスタービン等、比較的大容量かつ出力制御可能な電源が望ましい。分散型電源の出力変化速度で応答しきれない負荷変動は蓄電池の充放電で賄う。

（ｂ）需要家＃２、＃３
需要家＃２、＃３は低圧系統管理システムからの指令により、分散型電源出力が負荷より大きい場合すなわち逆潮流可能な場合（需要家＃３）には、連系運転を行い、近隣の需要家に負荷融通を行う。負荷のほうが分散型電源出力より小さい場合（需要家＃２）、需要家構内自立運転に移行する。

（ｃ）需要家＃４（分散型電源なし）
需要家＃４は分散型電源非所有需要家で、現状では停電時には供給停止となるが、需要地系統では他の需要家所有の分散型電源発電余力に応じて負荷供給が可能である。低圧系統管理システムが分散型電源供給余力を計算し、それぞれの需要家に供給可能な電力量を通知する。分散型電源発電余力がゼロの場合には必要最小限の重要負荷以外を遮断する。

以上のような制御を行うことにより、分散型電源出力の有効活用が図れるとともに、分散型電源非所有需要家にも供給を継続することが可能である。

低圧系統自立運転へは、低圧系統管理システムの上位系統異常検出、もしくは運用管理サブシステムからの自立運転指令のいずれかで移行する。自立運転からの系統再連系は、運用管理サブシステムからの指令で行う。系統再連系の際には、負荷変動補償および分散型電源変動補償モードがONの場合、連系点潮流がゼロの状態で系統再連系し、出力が徐々に変化するため、系統へのショックが小さい。

（５．３）低圧系統自立運転の実証試験について説明する。
開発した低圧系統自立運転の有効性を検証するため、実証試験を実施した。今回の実証試験においては、出力調整が可能で低圧系統への電圧供給可能な分散型電源が需要地系統ハイブリッド実証試験設備には装備されていないため、４台ある需要家パワーコンディショナのうち一台（ＰＣＳ＃１）を親機とし、その負荷側に電子負荷＃１およびＰＣＳ＃２〜＃４を接続、ＰＣＳ＃２から＃４の負荷側に電子負荷＃２から４を接続した。また＃４のＰＣＳの直流入力側を遮断し、分散型電源非所有需要家とした。分散型電源は太陽光パネルの実機を用いた。試験回路を図２１に示す。

各需要家の負荷の初期設定は、パワーコンディショナ＃１の自立時負荷の定格（３ｋＶＡ）および各パワーコンディショナの自己消費電力を鑑み、それぞれ６００Ｗ程度となるように表１の機器設定表から選択した。選択した負荷を表４に示す。表４は、低圧系統自立運転時の負荷選択遮断試験で想定した機器リストである。

上記回路で低圧開閉器の上位側で電圧を遮断し、低圧系統を自立運転モードに移行させた。自立運転移行時の挙動を図２２から図２７に示す。

図２２は自立移行前の状況である。図中の矢印は潮流の方向を示している。自立移行直前は分散型電源出力過剰の状態で、需要家＃２と＃３は逆潮流を行っており、需要家＃４に余剰分を供給すると共に、需要家＃１の余剰電力分と合わせ低圧系統側に逆潮流を行っている。

この状態から、低圧系統への供給を遮断する。需要家＃１のパワーコンディショナが系統電圧低下を検出し、無瞬断（２サイクル以内）で自立運転モードに移行する（図２３中の丸数字の１）。低圧系統管理システムは、約０．５秒後に系統異常を検出し、低圧開閉器を開放する（丸数字の２）とともに系統異常信号を需要家＃１〜４の需給インターフェイスに通知し、これを受けて約１秒後に各パワーコンディショナは構内自立に移行する（丸数字の３）。

その後、需要家＃２と＃３は数式８に示す予想連系点電力Ｐgcpot(i)を計算し（図２４の丸数字の４）、Ｐgcpot(i)＞０の場合、系統への再連系を行う（丸数字の５）。需要家＃４は負荷遮断後（丸数字の６，７）に、系統への再連系を行う（丸数字の８）。

［数８］
Ｐgcpot(i) ＝ Pload(i)−PPVpot(i)

低圧系統管理システムは、数式９で示される分散型電源余力(LVpot)を計算し、余力が十分にある場合（図２５の丸数字の９）には、需要家＃４の負荷遮断を解除する（丸数字の１０）。逆に日射量の減少により余力が小さくなった場合には（図２６の丸数字の１１）、負荷遮断を行う（丸数字の１２）。

［数９］
LVpot＝ ΣＰgcpot(i)
（但し、Ｐgcpot(i)＜０の需要家はＰgcpot(i)＝０とする）

日射量が更に減少し、Ｐgc(i)＜０となった場合には（図２７の丸数字の１３）、需要家＃２、＃３は構内自立運転に移行する（丸数字の１４）。自立運転移行後は（４）章で述べた負荷選択遮断を実施する。

実証試験の結果の一例として、自立移行後の各需要家端の連系点有効電力、分散型電源出力、蓄電池充放電電力、負荷電力および数式１０で計算される低圧系統電力を図２８から図３２に示す。

図２８において３分前後に分散型電源余力が減少したため、需要家＃４は重要負荷以外の負荷を遮断している（図２６に相当）。その後１５分前後に日射量が回復し、分散型電源余力が減少したため負荷制御を解除している（図２５に相当）。

２４分前後に需要家＃２および＃３の逆潮流量が増加したため、低圧系統の見かけ上の負荷量が減少し（図３２参照）、需要家＃１の分散型電源出力が抑制されている。２７分前後には日射量が再び減少したため、需要家＃４は再度負荷制御を実施した。この際、制御遅れにより需要家＃１の蓄電池の放電量が増加している（図３０）。その後、さらに日射量が減少し、需要家＃２および＃３の連系点電力が逆潮流から順潮流に変わったため、需要家＃２と＃３が構内自立運転に移行している（図２７に相当）。

これ以降は（４）章で述べた負荷選択遮断により、蓄電池容量がなくなるまで供給を継続した。

以上のように、低圧系統自立運転を行うことにより、分散型電源の発電量に余裕がある場合には、再連系して低圧系統に余剰分を融通し分散型電源出力の有効活用が図れるとともに、分散型電源非所有者も供給を継続できる等のメリットを生ずることが確認できた。

本発明の低圧系統の自立運転システムの実施形態の一例を示す概念図である。 低圧系統管理装置の作動手順を示すフローチャートである。 マスター需要家の需給ＩＦの作動手順を示すフローチャートである。 スレーブ需要家の需給ＩＦの作動手順を示すフローチャートである。 分散型電源を有しない需要家の需給ＩＦの作動手順を示すフローチャートである。 需給インターフェイスの機能と構成を示す図である。 需給インターフェイスパイロットシステムを示す概略構成図である。 低圧系統管理システムのメイン画面を示す図である。 低圧系統管理システムの低圧系統情報表示画面を示す図である。 機器状態表示画面を示す図である。 分電盤画面を示す図である。 制御中画面の一例を示す図である。 制御の優先順位を示す図である。 蓄電池電圧と電池使用電力可能電力との関係を示す図である。 太陽光発電の出力推定を示す図である。 自立時負荷選択遮断機能の流れを示す図である。 負荷選択遮断結果（分散型電源なし）を示す図である。 負荷選択遮断時蓄電池電圧の推移を示す図である。 選択遮断状況を示す図である。 低圧系統自立運転の概念図である。 低圧系統自立運転試験回路を示す図である。 自立運転移行前の状態を示す図である。 自立運転移行後の状態を示す図である。 自立運転移行後の状態を示し、図２３に続く状態の図である。 自立運転移行後の状態を示し、図２４に続く状態の図である。 自立運転移行後の状態を示し、図２５に続く状態の図である。 自立運転移行後の状態を示し、図２６に続く状態の図である。 連系点有効電力を示す図である。 分散型電源出力を示す図である。 蓄電池充放電電力を示す図である。 負荷電力を示す図である。 低圧系統電力を示す図である。

符号の説明

１Ａ マスター分散型電源
１Ｂ マスター分散型電源以外の分散型電源
２Ａ，２Ｂ 分散型電源を有する需要家
２Ｃ 分散型電源を有しない需要家
３ 低圧系統
４ 高圧系統
５ 開閉器
６ 需給ＩＦ

Claims (5)

1. 分散型電源を有する需要家を少なくとも１軒含む複数の需要家に電力を供給すると共に前記分散型電源が系統連系されている低圧系統を、その上位系統である高圧系統の異常時に当該高圧系統から分離し、前記低圧系統に系統連系されている分散型電源の１台によって前記低圧系統の電圧を維持し、各需要家毎に電力の過不足を算出し、電力が余剰する需要家の余剰電力を電力が不足する需要家に供給することを特徴とする低圧系統の自立運転方法。
2. 前記低圧系統の電圧を維持する分散型電源の出力変化速度で応答しきれない前記低圧系統の負荷変動を蓄電装置の充放電で賄うことを特徴とする請求項１記載の低圧系統の自立運転方法。
3. 分散型電源を有していない需要家について、余剰電力の供給を受けてもなお電力が不足する場合には、電力不足が解消されるまで負荷を優先順位の低いものから順番に遮断することを特徴とする請求項１又は２記載の低圧系統の自立運転方法。
4. 分散型電源を有する需要家について、電力不足の場合には当該需要家を前記低圧系統から切り離し、電力不足が解消されるまで負荷を優先順位の低いものから順番に遮断することを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の低圧系統の自立運転方法。
5. 分散型電源を有する需要家と分散型電源を有しない需要家が連系系統されている低圧系統の自立運転システムにおいて、前記低圧系統をその上位系統である高圧系統の異常時に当該高圧系統から分離する開閉器と、前記低圧系統が前記高圧系統から分離された場合に前記低圧系統の電圧を維持する１台のマスター分散型電源と、前記需要家毎に設けられて当該需要家内の電力の過不足を算出する需要家管理装置とを備え、前記マスター分散型電源以外の分散型電源を有する需要家の前記需要家管理装置は余剰電力が生じる場合に当該需要家の分散型電源を前記低圧系統に系統連系すると共に、余剰電力が生じない場合には当該需要家を前記低圧系統から切り離すことを特徴とする低圧系統の自立運転システム。