配電系統を構成する方法。請求項1に記載の方法。請求項2に記載の方法。請求項1に記載の方法。請求項1に記載の方法。請求項1に記載の方法。請求項7に記載の配電系統。図1に示すように、従来の電力系統の場合、電力は、変電所115および配電系統120(電気事業者)を介して送電系統110から需要家130に給送される。従来の配電系統は、発電リソースを全く持たないかまたは非常に限られた発電リソースを持つため、変電所におけるまたはその上流における停電は配電系統全体に影響を及ぼす。厳しい天候条件、並びに地質学的事象による可能性がある。通常、配電系統のトポロジーは、放射状でかつ一方向性であり、電流は、変電所からブレーカおよびスイッチを通って需要家に流れる。下流の各フィーダは、フィーダヘッドに回路ブレーカを、フィーダに沿って幾つかのノーマリクローズスイッチ、すなわち、区分化スイッチを、そして、隣接するフィーダ間の交差部に幾つかのノーマリオープンスイッチ、すなわち、タイスイッチを有することができる。これについては凡例150を参照されたい。ブレーカおよびスイッチの1つの目的は、系統の機能部分から停電を分離することである。例示的な配電系統は、2つのフィーダFdr−1およびFdr−2を含む。フィーダFdr−1は、1つのブレーカBR−1および3つの区分化器SW−1−1、SW−1−2、SW−1−3を有する。フィーダFdr−2は、1つのブレーカBR−2および2つの区分化器SW−2−1、SW−2−2を有する。フィーダFdr−1とFdr−2との間にタイスイッチSW−12が存在する。ガスによって電力供給される発電機、およびディーゼル燃料方式発電機を含むことができる。天然ガス燃料方式マイクロタービン等の小型発電機は、需要家と同じ場所に配置される可能性がある。generation)は、配電系統が、双方向電力潮流を可能にする等、DGを統合するように適切に設計されるならば、例えば停電中に、局地的なエネルギー自己充足を可能にすることができる。【0006】さらに、「グリーン(green)」需要家は、エネルギーに対する意識がより高く、特にスマートグリッドにおいて、自身のエネルギー消費を動的に調整することを望む場合がある。resource)が益々一般的である。DRRは、電力消費パターンを変え、そのことが潜在的に、配電系統がどのように構成されるかに影響を及ぼす可能性がある。【0007】これは、配電系統の運転および制御について新しい問題を明らかにする。第1の問題は、再生可能電力源の多くが天候および時間依存性であることである。したがって、配電系統は、断続的でかつ時間依存性である再生可能電力源を最もよく推進するために柔軟である必要がある。配電系統の運転は、双方向電力潮流に対処できる必要がある。第2の問題は、太陽パネル等の一部の再生可能リソースがDC電流を出力することである。したがって、配電系統は、これらの発電リソースを系統内に統合するため、DC−AC変換器を必要とする。インバータベース発電リソースは、従来の同期発電機に比べて慣性が全くないかまたは少ない。そのため、配電系統は、局地的な停電、例えば、風または太陽光の突然の欠如が起こるとき、不安定性に応答し、それを回避するのにわずかな時間しかない。したがって、ブレーカおよびスイッチは、系統の応答時間を減少させるため、ずっと高い切換え速度で動作しなければならず、また、電力貯蔵の容量が、系統の慣性を増加させるため適切に使用されなければならない。特定の目的を達成するよう配電系統を構成するための幾つかの方法が知られている。特許文献1は、短絡または過負荷を検出するときにだけ、配電ネットワークを構成することを記載している。特許文献2は、過負荷保護パラメータに基づく配電フィーダ回路の動的再構成を記載している。特許文献3は、変圧器の過負荷に起因して配電系統自動化において負荷平衡化するためのリアルタイムフィーダ構成を記載している。特許文献4は、電力源の過負荷、効率、および可用性に基づいて電力を1つまたは複数の負荷に切換える方法を記載する。特徴的に、上記従来技術の方法は、一般に、予期しない事象に応じてのみ、配電系統を再構成する。従来技術のシステムおよび方法は、一般に、故障および負荷平衡化等の特定の状況または用途のために配電系統を構成する。これらの解決策は、DRRを使用して、多数の再生可能DG、およびよりエネルギーに対する意識が高い需要家を有する配電系統について適切な解決策を提供しない。本発明の実施形態は、発電リソース、負荷需要、系統の信頼性および安定性のリアルタイム変化に応じて配電系統を動的かつ適応的に構成することができるシステムおよび方法を提供する。配電系統は、放射状トポロジーを使用し、比較的低速のブレーカ並びに従来の区分化およびタイスイッチの代わりに高速で大電力のスイッチ(スーパースイッチ)を使用する可能性がある。電流の流れが双方向であるトポロジーを含む他のトポロジーもまた可能であることが理解される。【0015】スーパースイッチは、高いレートのデューティサイクルを用いた高速の開閉動作を可能にする。スイッチは、負荷および故障電流によって切換えるため、従来の電気機械的スイッチの代わりに固体スイッチとすることができる。スーパースイッチは、従来の電気機械的スイッチより約3桁速いレートで切換えることができる。切換え時間が従来のスイッチよりずっと速いため、スイッチは、比較的低い慣性を有する系統を扱う能力を提供する。unit)または同期フェーザ(synchrophasor)は、配電系統の構成のリアルタイムモニタリングおよび制御を可能にする。本発明についての基礎をなす考えは、過去の、現在の、予期される、また予期しない系統の条件または状態に基づいて、配電系統を動的にかつ適応的に最適に構成することである。section)のセットとして分割し構成することができる。BSSは、配電系統がサービスするかまたは分離する最小セクションである。section)になるよう組合せることができる。実施形態は、最適構成スケジュールを使用する。配電系統を構成するタイミングは、リアルタイム性能指数のリアルタイム測定、定期的な評価に基づくか、または、予期されるか若しくは予期しない事象に応じる。リアルタイムモニタリングは、全ての所定の評価間隔中に、または、例外事象が起こるときに、過去の、現在の、また将来の運転性能指数を決定する。その後、システム構成信号が、よりよい性能を有する考えられる安定構成が存在するかを判定するために生成される。実施形態は、次の構成信号が生成されるまで、次の所定の運転サイクル、例えば半時間の間の運転についての最適なSSS組合せを決定する。構成は、スーパースイッチを開閉することによって部分的に達成される。目標は、制限された切換え動作によって、減少した線路損失、少ない電圧偏差、および軽減された電流負荷を有する電力平衡化された結果を得ることである。margin)を使用する。【0022】SCPMおよびSCEMは、配電系統の特定の構成について過渡セキュリティを記述する。適切なSCPMおよびSCEMによって、系統は、再生可能リソースを予想するときに、最も予期しない負荷偏差およびエラーを容認することができる。余裕は、時間領域分析を用いない配電系統の安定性レベルの良好な尺度であるため、本方法はリアルタイムに実装することができる。SCEMおよびSCPMによって導入される特別の保守性は、安定性保証を増加させる。【図1】従来の配電系統の略図である。【図2】本発明の実施形態による配電系統内の基本切換えセクション(BSS)の略図である。【図3】本発明の実施形態による配電系統内の自己充足セクション(SSS)の略図である。【図4】本発明の実施形態による日中期間中に配電系統を運転する例を示す図である。【図5】本発明の実施形態による夜間期間中に配電系統を運転する例を示す図である。【図6A】本発明の実施形態による構成スケジューリング用のタイミング図である。【図6B】本発明の実施形態による配電系統の構成を変更するための定期的評価のフローチャートである。【図7】本発明の実施形態による配電系統用の最適な構成スケジューリングのフローチャートである。2に示すように、本発明の実施形態による配電系統220は、ツリー構造を有する放射状トポロジーを使用することができる。メッシュ、ループ状、および結んだリング等の他のトポロジーもまた可能である。系統において、従来の区分化スイッチおよびタイスイッチは、例えば固体スーパースイッチ250で置換される。図2において、8つのスーパースイッチが存在する。スイッチSS−1およびSS−8は、送電系統(主グリッド)110に接続される。これらのスイッチは、従来の電気機械的スイッチと比較すると、比較的高い周波数で開閉することができる。スイッチは、リアルタイムモニタリングおよび制御を可能にするために、フェーザ測定ユニット(PMU)または同期フェーザを装備することができる。PMUは、高いサンプリングレート、例えば、60サンプル/秒で電圧および電流測定値を供給することができる。基本切換えセクションスーパースイッチを使用して、配電系統は、基本切換えセクション(BSS)200を備えるように構成することができる。operator)によってサービス提供または分離することができる最小セクションである。自己充足セクション図3に示すように、隣接するBSSは、運転条件に従って互いに独立に運転する自己充足セクション(SSS)300になるように組合せることができる。reserve)を有する。図3のSSSは、スーパースイッチSS−1およびSS−3を開き、スーパースイッチSS−2を閉じることによって形成される。change)並びに故障および不安定性等の緊急事態に応じて構成される。構成は、スイッチのPMUによるリアルタイム測定に従ってシステム状態をモニタし分析することに基づくことができる。図4は、独立運転式の4つの自己充足セクションSSS−1、SSS−2、SSS−3、およびSSS−4を有する例示的な配電系統の日中の構成を示す。この構成は、太陽パネル400等の再生可能リソースを十分に利用する。セクションSSS−1は、DG−1、DG−2、DG−3等のその局地的リソースから十分な発電を有するため、開いたスイッチSS−1およびSS−3によって主グリッドおよび他のSSSから切離される。セクションSSS−3は、局地的リソースが欠如するため、主グリッドに接続される。セクションSSS−2およびSSS−4はまた、単独で局地的リソースを使用し、電力貯蔵ユニット410、例えば電池を、再生可能リソースを十分に利用するため充電状態に設定することができる。図5は、図4の場合と同じ配電系統についての夜間の構成を示す。この構成は、2つの独立運転セクションSSS−1およびSSS−2を有する。両方のセクションは主グリッドに接続される。貯蔵ユニット410を、放電状態に設定することによって同様に使用することができる。balance)を保証するため適切な分散型発電能力を有する。メンテナンスコストを低減し、系統を信頼性がある状態に保つため、スーパースイッチは、あまりに頻繁に動作すべきではない。そのことは、各SSS内の負荷発生平衡が、運転サイクルと呼ばれる比較的長い期間にわたって一貫性があるべきであることを意味する。これについては以下を参照されたい。運転サイクルは、配電系統要件に基づくことができる。トポロジーは、目的関数の或る制約を超える例外事象が全く存在しない限り、全運転サイクルの間、有効であるべきである。配電系統のモニタリングは、リアルタイムベースとすることができる。図6Aは、本発明の実施形態による配電系統の動的でかつ適応的な構成の基礎にある基本的な考えのタイミング図を示す(正確な縮尺ではない)。タイミングは3つのレベルで働く。細かいレベルにおいて、配電系統の状態は、本質的にリアルタイムに(601)、例えば秒以下で測定される。測定は、定期的に、例えば、電力潮流および安定性分析を使用して、例えば数分ごとの評価間隔602を使用して評価される。効率要件を満足すべきである。運転サイクル603は、評価間隔より実質的に長い、例えば、評価サイクルより、30分〜180分長いかまたはほぼ一桁長い。運転サイクルの長さを、必要とされるときまた必要に応じて、配電系統オペレータが予め決定するかまたは設定することができる。長い運転サイクルの目標は、系統の性能を評価する目的関数に関する制約が違反されない限り、配電系統の構成を比較的安定に保つことである。構成が変更される場合、新しい運転サイクルが始まる。この手法は、切換え周波数を最小にしながら、リアルタイムにモニタする利益を有する。発電機および貯蔵は、負荷変動を扱い、運転サイクル内の評価間隔の間の不正確さを予想するため、適切なランプアップ能力およびランプダウン能力を有するべきである。したルックアヘッド能力は、信頼性がありかつスムーズなスケジューリング移行を有することを可能にする。図6Bは、評価間隔を使用する、本発明の実施形態による配電系統の構成変更のための定期的評価のフローチャートを示す。【0035】ステップ610において、現在の構成、例えば、スーパースイッチのステータスおよびSSSを取出し、運転サイクルにおける評価間隔の数を設定する。【0036】ステップ630において、例えば、スーパースイッチの測定ユニットから得られるリアルタイム測定値622から導出される、負荷需要、リソース可用性および出力、並びに貯蔵状態等の、現在の間隔についての、収集された配電系統状態情報625を取出す。予想を同様に考慮することができる。測定を、バックグラウンドタスクとして連続して実施することができる。リソース、および貯蔵について発電および消費スケジュールを決定する。【0038】ステップ640において、現在の構成について電力潮流および安定性分析を使用して性能指数を評価する。【0039】ステップ650において、評価に基づいて構成変更が必要とされるか否かを判定する。必要とされる場合、ステップ660に進み、そうでなく、必要とされない場合、ステップ680に進む。【0040】ステップ660において、図7について述べるステップを使用して最適な新しい構成を決定する。【0041】ステップ630、635、640、650、および660は、評価間隔602に基づいて定期的に実施される。【0042】ステップ670において、間隔の数をリセットする。【0043】ステップ680において、運転サイクル内の全ての間隔が評価されたか否かをチェックする。評価された場合、ステップ610に進み、そうでなく、評価されていない場合、間隔の数を減分するためステップ690に進む。feasible)か否かを判定するために使用される。各SSSが、安定性を失うことなく予期しない事象に耐えるのに十分な安定性余裕を有するか否かを判定するために使用される。デバイス(貯蔵等)についての技術的制限、および過渡的または動的状態安定性から導出される制約のセットを満足すべきである。通電された基本切換えセクション内の任意のバスの各相について、相電圧は、運転サイクルの各間隔についての技術要件および規制要件によって定義される通常の下限閾値および上限閾値以内であるべきである。一時的な電圧違反は、許容されるが、関連する目的関数におけるペナルティによって最小にされる。ここで、SBSSは配電系統内の基本切換えセクション(BSS)のセットであり、SBUSbは基本切換えセクションb内のバスのセットであり、PHiは、バスi内の利用可能な相のセットであり、Tは運転サイクル内の評価間隔のセットである。status)を示し、1は通電ステータスを示す。xbは系統条件に基づいて設定される。xbは、セクション内で起こっている短絡故障が存在するか、または、系統内の発電若しくは安定性能力の欠如に起因してセクションがカットオフされる必要がある場合にゼロに設定され、xbがゼロとして設定される場合、全てのデバイスは、非通電として設定される。【数2】は、相m上でバスiにおいて許容される電圧についての通常の上限および下限閾値であり、Vti,mは、評価間隔tにおける相m上でのバスiの電圧である。線路セグメント、2巻線変圧器等の通電された基本切換えセクション内の、任意の2端子デバイス、すなわち、分岐の各相について、2つの異なる方向から分岐上への電力潮流は、熱および安定性要件によって決定される通常の最大電力限界以内であるべきである。3巻線変圧器等、3つ以上の端子を有するいずれのデバイスも、モデル化される複数の2端子デバイスに変換される。シャントキャパシタ等の単一端子デバイスの場合、単一端子デバイスは、2端子デバイスとして扱うことができるが、その端子の一方の電圧はゼロに設定される。一時的な過負荷は、許容されるが、関連する目的関数内のペナルティによって最小にされる。【数5】によって制約される。ここで、SDEVbは基本切換えセクションb内のデバイスのセットであり、PHijは、バスiとバスjとの間のデバイスについての利用可能な相のセットである。【数6】は、相m上でバスiとバスjとの間で接続されるデバイス上で流れる見かけの電力の上限である。Stij,mおよびStji,mは、評価間隔tにおいてバスiからバスjに向かってまたバスjからバスiに向かってデバイス上でそれぞれ流れる複素電力である。