Amiに基づくデータ解析を用いたエネルギー需要およびエネルギー効率の計画を伴う電力系統制御

 

電気エネルギー分配接続システム(EEDCS)に適用される電圧制御および管理(VCC)システムを計画するために使用されうるエネルギー計画プロセス(EPP)システムの実施を含む、電力システムを制御するための方法、装置、システムおよびコンピュータプログラムが提供される。EPPシステムは、EEDCSのVCCシステム制御によって達成されるエネルギー管理のレベルを最大化するために、VCCシステムを「オン」状態で動作させる結果としてのEEDCSへの変更を計画する。EPPシステムは、EEDCSにおける潜在的問題を修正のために特定してもよい。

 

 

本発明は、電力系統を制御するための方法、装置、システムおよびコンピュータプログラムに関し、電圧最適化、エネルギー管理および需要低減に関して分配回路を計画することを含む。より具体的には、本発明は高度測定インフラストラクチャ(Advanced Metering Infrastructure:「AMI」)に基づくデータ解析を用いた電力需要およびエネルギー効率の計画の実施に関する。この方法は、電力系統の提案される構成変更を実施することに基づいて、エネルギー使用と電力需要を低減するために回路の能力を直接決定することを可能にする。この方法は、電力系統の提案される変更の実施から得られたエネルギー効率および電力需要低減節約分の値の見積もりを正確に定量化し、また、提案された変更各々のコスト/利点を比較するために使用してよい。さらに、この方法は、電力系統での特有の問題を特定するためにAMIに基づく測定を使用でき、これらの問題の特定に基づいて、電力系統の動作を適正に変更することを可能にする。
電力は、化学的な燃焼又は核分裂により動力を得た熱エンジン、又は水や風からの動的なエネルギーの流れによって通常は駆動される、電気機械的な発電機によって一般的に発電所において生成される。電力は一般的に、トランスミッショングリッドを通じて、交流信号として最終ユーザに供給される。トランスミッショングリッドは、発電所、伝達回路、変電所等のネットワークを含むことがある。
生成された電力は通常、伝達システムに供給される前に、例えばステップアップトランスフォーマの生成を利用して電圧がステップアップされる。電圧をステップアップすることで、伝達される電力が入力される電力とほぼ同等に維持される一方で、伝達システムのコンダクタを流れる電流が低減されて、伝達効率が向上する。電圧がステップアップされた電力は伝達システムを通じて分配システムに伝達され、分配システムが電力を最終ユーザに分配する。分配システムは、電力を伝達システムから運び最終ユーザに分配するネットワークを含むことがある。通常そのネットワークは、中間電位(例えば69kVより低い)電力線、電気的サブステーション、トランスフォーマ、低電位(例えば1kVより低い)分配配線、電気計器等を含むことがある。
言及することでその各々の全体が本明細書に組み込まれる非特許文献1〜11は、電力生成または分配に関する主題を記載している。
さらに、言及することで本明細書に全体が組み込まれる特許文献1、すなわち、「高度測定インフラストラクチャおよびサブステーション集中管理電圧制御を使用した電圧管理(VOLTAGE CONSERVATION USING ADVANCED METERING INFRASTRUCTURE AND SUBSTATION CENTRALIZED VOLTAGE CONTROL)」というタイトルの、米国特許出願第61/176,398号(2009年5月9日出願)及び米国特許出願公開第2013/0030591号明細書は、電力を複数のユーザ地点に供給するように構成された電力伝送および分配グリッドのための電圧制御およびエネルギー管理システムを記載している。
米国特許出願公開第2013/0030591号明細書(出願第61/176,398号)
Engineering Optimization Methods and Applications, First Edition, G.V. Reklaitis, A. Ravindran, K.M. Ragsdell, John Wiley and Sons, 1983
Estimating Methodology for a Large Regional Application of Conservation Voltage Reduction, J.G. De Steese, S.B. Merrick, B.W. Kennedy, IEEE Transactions on Power Systems, 1990
Power Distribution Planning Reference Book, Second Edition, H. Lee Willis, 2004
Implementation of Conservation Voltage Reduction at Commonwealth Edison, IEEE Transactions on Power Systems, D. Kirshner, 1990
Conservation Voltage Reduction at Northeast Utilities, D.M. Lauria, IEEE, 1987
Green Circuit Field Demonstrations, EPRI, Palo Alto, CA, 2009, Report 1016520
Evaluation of Conservation Voltage Reduction (CVR) on a National Level, PNNL-19596, Prepared for the U.S.Department of Energy under Contract DE-AC05-76RL01830, Pacific Northwest National Lab, July 2010
Utility Distribution System Efficiency Initiative (DEI) Phase 1, Final Market Progress Evaluation Report, No 3, E08-192(7/2008) E08-192
Simplified Voltage Optimization (VO) Measurement and Verification Protocol, Simplified VO M&V Protocol Version 1.0, May 4, 2010
MINITAB Handbook, Updated for Release 14, fifth edition, Barbara Ryan, Brian Joiner, Jonathan Cryer, Brooks/Cole-Thomson, 2005
Minitab Software, http://www.minitab.com/en-US/products/minitab/ Statistical Software provided by Minitab Corporation

ここに記載される種々の実施形態は、高度測定インフラストラクチャ(AMI)(「AMIに基づく測定」)によって測定された二次電圧を使用した電気エネルギー分配システム(EEDS)のための電圧計画の実施を含む、電力系統制御のための新規の方法、装置、システムおよびコンピュータプログラムを提供する。AMIに基づく測定および電圧計画は、EEDSで管理電圧低減(CVR)の実施から特に得られた分を含む、EEDSのエネルギー効率および需要低減能力を最適化するために使用されてよい。AMIに基づく測定および電圧計画は、電気エネルギー分配接続システム(EEDCS)に接続されるエネルギー使用システム(EUS)およびエネルギー使用装置(EUD)の電圧性能の信頼性を向上させるためにも使用されてよい。
本発明の一態様によれば、エネルギー計画プロセス(EPP)は所与の電気エネルギー分配システム(EEDS)(電気エネルギー分配接続システム(EEDCS)を介して1以上のエネルギー使用システム(EUS)に電気的に接続するエネルギー供給システム(ESS)から構成される)の電圧範囲能力を顧客二次レベル(EUS)において、EEDSに対する電圧管理から、エネルギー使用の変化のレベルを測定することによって予測する。またEPPは、EEDSの設備および/又は設備構成に対する、および/又は、測定中の任意の所与の時点でエネルギーをランダムに使用している多数のエネルギー使用装置から構成される電気エネルギー分配システム(EEDS)上のいくつかの電気的地点(electrical point)におけるエネルギー使用装置(EUD)に対する、提案された変更の潜在的な影響を判断できる。エネルギー検証プロセス(EVP)の目的は、電圧レベルの変化に関してEEDSのエネルギー使用における変化のレベルを測定することである。EVPの一例の詳細は、同時係属中の、ELECTRIC POWER SYSTEM CONTROL WITH MEASUREMENT OF ENERGY DEMAND AND ENERGY EFFICIENCY USING T−DISTRIBUTIONSというタイトルの、米国特許出願第61/789085号および第14/193,980号明細書(「同時係属/P006出願」)にカバーされており、その全体が本明細書に組み込まれているが、他のEVPも使用されてよい。開示される実施形態のEPPシステムの1つの目的は、EEDSの電圧変化に対応する能力を推定して、利用可能な変化のレベルを予測することである。システムへの提案された変更によってもたらされるエネルギーの潜在的な節約は、CVR係数(エネルギー変化%/電圧変化%)(EVPによって計算されてもよいその一例は、同時係属/P006出願に記載されているが、CVR係数計算のための他の方法も使用されてよい)に、利用できる電圧変化(EPPによって判断された)を乗算することにより算出され、調査対象の時間間隔にわたり利用できるエネルギーおよび需要の節約を決定することができる。電気エネルギー分配システム(EEDS)への電気エネルギー供給は、(a)ESSの供給点および(b)エネルギー使用システム(EUS)または測定点(meter point)において、ワット、キロワット(kw)またはメガワット(Mw)で測定される。この測定は、1時間等の設定された期間にわたり供給点および測定点のそれぞれにおいて平均エネルギー使用量(AUE)を記録する。
エネルギー使用改善のためテストは、2つの基本的期間に分割されている:第1期間は、改善が含まれない期間、即ち「オフ」状態である。第2期間は、改善が含まれる期間、即ち「オン」状態である。EEDSにおける変更に対して節約能力を推定するために、2つの変数が決められなければならない。すなわち、変更によって生じた利用可能な電圧変化と、電圧変化に関するエネルギー変化へのEEDSの許容量である(CVR係数。その計算の一例が同時係属中/P006出願に記載されているが、他のCVR係数計算方法も使用されてよい)。
電圧能力(voltage capability)の変化の計算は、実施にあたり詳細なロードフローモデルを必要としない、EEDS電圧関係の新規の特性評価を用いる管理電圧低減計画への新規なアプローチである。ESSからEEDCSへの入力レベルは、調査期間となる1時間の期間等の設定された間隔で記録される。調査期間となる同じ間隔で、EEDCSからEUSへの入力レベルがAMIシステムを用いて測定され記録される。ESS測定とEUS使用測定の間のEEDS特有の関係は、調査期間にわたり線形回帰技術を使用して特徴化される。この計算は、電圧変化に対するESSでの負荷変化の効果を、一般的な方法論を用いて特定的に、顧客のEUS各々に一意に関連させる。
これらの線形関係が計算されると、AMI収集データ(当該データは、例えばEUSで発生する負荷切り替えの「オン」特性および「オフ」特性を含む)に埋め込まれた一意的なEUSの特定の負荷の切り替えの効果を含む種々の負荷レベルにおける電圧の複雑な挙動を表すために、単純な線形モデルが構築される。次に、特定の計画された変更がその線形モデルに関連付けられるため、そのモデルが、その計画された変更から利用できる新たな電圧範囲を計算できるようにする。この単純な線形モデルを使用することは、EEDSへの変更によって引き起こされるEEDSの電圧挙動を計画し予測するための新規の方法である。
変更(例えば、コンデンサバンクの追加/除去、レギュレータの追加/除去、インピーダンス低減、または分散型発電の追加)間の関係は、先ず、1つのESSと単純な単相ラインおよび、1つのベース負荷と2つの反復切り替え負荷を具えた単一のEUSの単純なシステムを使用して開発される。単純化されたEEDSの伝統的なロードフローモデルを、電圧特性の線形統計的表現と比較することで、変更を、線形モデルにおける特定の変化に関連付けるための線形モデルの変化が得られる。これがなされると、電圧範囲効果と、CVR係数を用いての、対応するEEDSエネルギー節約および需要節約とを予測するために、提案される変更が容易にチェックされる。
線形モデルが構築されると、望まれるエネルギー変更に見合うEEDS改善の最良の方法を決定するための、単純な線形最適化を適用するために、そのモデルが使用されうる。さらに、この方法は変更のコスト/利点を最適化でき、ユーザがEEDSの変更の最良の選択肢を選択することを可能にする。
本発明の更なる態様によると、エネルギー計画プロセス(EPP)は、複数のAMI EUS点からAMIデータを取得して、線形化技術を用いて電圧の線形モデルを構築するために使用されうる。これらの複数点モデルは、より大きいシステムの線形特性を、コンデンサ設備(capacitor installation)、レギュレータ設備(regulator installation)のシステム変更およびインピーダンス変更に関連させて、複数の変更がなされた電圧特性の単純な線形モデルの構築を可能にすることにより、より大規模な放射状システム(a larger radial system:例えば、単一の接続地点から出る連続した送信素子のグループ)について電圧挙動を予測するために使用されうる。変更を表した新規のモデルにより、最適化は様々な変更のコスト/利点を最適化でき、それによりユーザが、EEDSの変更の最良の選択肢を選択することが可能になる。
本発明の更なる態様によると、エネルギー計画プロセス(EPP)は、複数のAMI EUS点および複数のESS点からAMIデータを取得して、線形化技術を用いて電圧の線形モデルを構築するために使用されうる。これらの複数ESS・EUS点モデルは、より大きいシステムの線形特性を、コンデンサ設備、レギュレータ設備のシステム変更およびインピーダンス変更に関連させて、複数の変更がなされた電圧特性の単純な線形モデルの構築を可能にすることにより、より大規模な放射状システムについて電圧挙動を予測するために使用されうる。変更を表した新規のモデルにより、最適化は様々な変更のコスト/利点を最適化でき、それによりユーザが、EEDSの変更の最良の選択肢を選択することが可能になる。
本発明の更なる態様によると、エネルギー計画プロセス(EPP)は、複数のAMI EUS点および複数のESS点からAMIデータを取得して、線形化技術を用いて電圧の線形モデルを構築するために使用されうる。正常動作のために存在する線形モデルは、線形化の特性に基づいて決定されうる。この正常動作モデルを「フィンガープリント」として用いて、EEDS上の他のEUS点が、異常な挙動特性を示しているものがあればそれを特定するためにフィルタリングすることができ、異常なEUS点は、起こり得る信頼性の低い動作(potential of low reliability performance)を表す、特定の異常挙動を示す予測特性のリストと比較することができる。一例として、接続状態が良くないメーター台の特性は、モデルにおいて特定の線形特性を有していることが明らかにされている。この異常状態を表現する観察線形特性は、AMIからの電圧データを用いて、この挙動を示すEUSメーターいずれをも識別するために使用することができる。このことは、顧客設備故障が発生する前の異常の解決を可能にし、EEDSの信頼性を大きく向上させる。
本発明の更なる態様によると、エネルギー計画プロセス(EPP)は、複数のAMI EUS点および複数のESS点からAMIデータを取得して、線形化技術を用いて電圧の線形モデルを構築するために使用されうる。このモデルと測定されたAMIデータを用いて、EPPは、CVRの実施のためにEEDS全体にわたる電圧の最小レベルを制御するため電圧管理システムにおいて使用されうる最初のグループのメーターを予測するために使用されうる。
本発明の更なる態様によると、エネルギー計画プロセス(EPP)は、複数のAMI EUS点および複数のESS点からAMIデータを取得して、線形化技術を用いて電圧の線形モデルを構築するために使用されうる。電圧データは、電圧相関解析を用いて、回路上のメーター接続点に関する位置情報を提供するために使用されうる。この方法は、各メーターに対する電圧データを使用して統計的解析を提供する技術を用いて、電圧を大きさおよび位相で整合させる。位相が共通する電圧挙動(common phase voltage movement)は関連付けられ、また、回路ごとの共通な電圧挙動は線形回帰技術を用いて特定される。この情報は、メーターの緯度および経度情報と組み合わされると、停電管理およびDMSリアルタイムモデル等の一次ベースアプリケーションに対する個別の接続チェックを提供できる。
本発明の追加的な特徴、利点、および本発明の実施形態は、詳細な説明および図面を考慮した結果これらにおいて説明されるもの、もしくはこれらから明らかなものである。さらに、前述した本発明の概要および以下の詳細な説明は例示的なものであって、請求項に記載された発明を限定することなく、さらなる説明を提供することを意図したものであることが理解されるべきである。
本発明のさらなる理解のために含まれる添付図面は、本明細書に含まれてその一部を構成し、本発明の実施形態を示し、詳細な説明と共に本発明の原理の説明に寄与する。本発明および実施されうるいくつかの方法の、基本的な理解のために必要と思われるもの以上に詳細な構成は示されていない。図面は以下のとおりである。
本発明の原理に係る顧客負荷に接続された電力生成および分配システムから構成されるEEDSの一例を示す図である。 本発明の原理に係る、ESS測定点で測定される電圧制御および管理(VCC)システムと、電圧とエネルギーを測定する高度測定インフラストラクチャ(AMI)から構成されるEUSと、制御システムVCCおよびEPPの一例を示す図である。 本発明の原理に係る、EES、EEDCSおよび複数のEUSから構成されているEEDSの一例の図であり、電圧管理制御(VCC)に関連するEEDCSとEUSにおける損失を判断する方法を概説している。 本発明の原理に係る、電圧制御に影響するシステムならびにEEDS性能を変化させるために変更されうるデバイスまたは設備を含む、解析に使用される測定点(metering point)(AMI)を持つエネルギー計画プロセス(EPP)システムの一例の図である。 本発明の原理に係る、EEDCSおよび顧客負荷の電圧挙動の単純な線形モデルを構築するために線形回帰を用いて、どのようにESSデータがEUSデータと関連付けられるかの一例としての分配システムの図である。 本発明の原理に係る、接続設備と電圧制御設備への特定の変更のために開発される線形システム特性における変化を決定するために一次システムがどのようにモデリングされるかの一例としての分配システムの図である。 本発明の原理に係る、プロトタイプシステムからの統計的比較用に24時間の期間に亘り1時間ごとに取得された、一組のESS電圧(ボルト)および一組のVAMI電圧(EUSにおける)のEEDCSの電圧データの一例の図である。 本発明の原理に係る、図7からのデータ例の線形回帰分析の結果の一例の図である。 本発明の原理に係る、図7からのデータ例の線形回帰分析ヒストグラムの結果の一例の図である。 本発明の原理に係る、図7からのデータ例の線形回帰分析ヒストグラムの結果の一例の図である。 本発明の原理に係る、電圧を制御するための計画プロセスのエネルギー計画プロセス(EPP)マップの一例の図である。 本発明の原理に係る、EEDSの変更計画を進めるための電圧異常値を特定するために使用されるEUS AMI電圧データのヒストグラムの一例の図である。 本発明の原理に係る、プランナーが彼らの既存の回路計画ソフトウェアで回路変更を行うために使用する、EUS AMIデータを回路単線結線図(circuit one line diagram)へとマッピングするアプリケーションの分配回路の一例の図である。 本発明の原理に係る、EEDSの特定の制御装置に合致する特定のゾーンとブロックにAMI電圧点をマッピングする分配回路例の図である。 本発明の原理に係る、各ブロックの最初のメーターの選択を生成するためにEPPを介して処理された、図14に示される例示的回路のサマリーチャートの一例の図である。
本発明は、以下の詳細な説明によりさらに記述される。
本発明およびさまざまな特徴、それらの詳細な効果は限定的でない実施形態および例によって、より詳細に説明され、これら実施形態および例は添付の図面により記述および/又は図示され、以下の記述により詳細に説明される。ここで、図面に示される特徴は必ずしも正確な縮尺で描かれたものではなく、たとえここで明確に記載されていなかったとしても、当業者が認識するように、一実施形態における特徴は、他の実施形態においても採用されうる。周知の構成物および処理技術に関する記述は、本発明の実施形態が不必要に不明瞭になるのを回避するために省略されることがある。ここで用いられる例は、本発明の実施方法の理解を助けること、および当業者が本発明の実施形態を実行するのをより容易にすることのみのためのものである。従って、ここにおける例および実施形態は本発明の範囲を限定するためのものではない。さらに、同様の符号は、各図面を通じて同様の部分を指すものである。
本発明で用いられる「コンピュータ」は、あらゆる機械、装置、回路、部品、もしくはモジュールを意味し、又は、1以上の命令に従ってデータを扱うことのできる、機械、装置、回路、部品、モジュール等のあらゆるシステムを意味し、例えば、限定されることなく、プロセッサ、マイクロプロセッサ、中央演算処理装置、汎用コンピュータ、スーパーコンピュータ、パーソナルコンピュータ、ラップトップコンピュータ、パームトップコンピュータ、ノートブックコンピュータ、デスクトップコンピュータ、ワークステーションコンピュータ、サーバ等、又はプロセッサ、マイクロプロセッサ、中央演算処理装置、汎用コンピュータ、スーパーコンピュータ、パーソナルコンピュータ、ラップトップコンピュータ、パームトップコンピュータ、ノートブックコンピュータ、デスクトップの配列コンピュータ、ワークステーションコンピュータ、サーバ等のアレイを意味する。
本発明で用いられる「サーバ」は、ソフトウェアおよび/又はハードウェアのあらゆる組み合わせを意味し、少なくとも1つのアプリケーションおよび/又は少なくとも1つのコンピュータを含み、クライアント−サーバアーキテクチャの一部として接続されたクライアントに対しサービスを実施する。少なくとも1つのサーバアプリケーションは、例えば接続を受け入れて、クライアントにレスポンスを送信することでクライアントからのリクエストに応じることができるアプリケーションプログラムを含んでよいが、これに限定されない。サーバは、人からの最低限の指示により、しばしば重い負荷のもとで、無人で、長時間にわたり少なくとも1つのアプリケーションを実行するよう構成されてもよい。サーバは、複数の構成されたコンピュータを含み、負荷に基づいて、当該少なくとも1つのアプリケーションをこれらのコンピュータに分配してもよい。例えば負荷が軽い場合、少なくとも1つのアプリケーションは1つのコンピュータにおいて実行できるが、負荷が重い場合、複数のコンピュータが当該少なくとも1つのアプリケーションを実行するよう求められてもよい。サーバ、もしくはそのコンピュータは、ワークステーションとして使用されてもよい。
本発明で用いられる「データベース」は、少なくとも1つのアプリケーションおよび/又は少なくとも1つのコンピュータを含むソフトウェアおよび/又はハードウェアのあらゆる組み合わせを意味する。データベースは構築(ストラクチャ)された記録のコレクションや、例えば、関係モデル、階層モデル、ネットワークモデル等、これらの少なくとも一つに限定されないデータベースモデルに基づいてオーガナイズされたデータを含んでよい。データベースが、従来技術として周知のデータベース管理システムアプリケーション(DBMS)を含んでもよい。少なくとも1つのアプリケーションは、例えば、接続を受け入れて、クライアントにレスポンスを送信することでクライアントからのリクエストに応じることができるアプリケーションプログラムを含んでよいが、これに限定されない。データベースは、人からの最低限の指示により、しばしば重い負荷のもとで、無人で、長時間にわたり少なくとも1つのアプリケーションを実行するよう構成されてもよい。
本発明で用いられる「通信リンク」は、少なくとも2つのポイント間でデータ又は情報を運ぶ有線および/又は無線の媒体を意味する。有線又は無線の媒体は、例えば金属導体のリンク、無線周波数(RF)通信リンク、赤外線(IR)通信リンク、光通信リンク等を含んでよく、又これに限定されない。RF通信リンクは、例えばWiFi、WiMAX、IEEE802.11、DECT、0G、1G、2G、3G、もしくは4Gセルラ標準、BlueTooth(登録商標)等を含んでよい。
本発明で用いられる「含む」「有する」およびその変形からなる語は、特に記載のない限り「含むが、それに限定されない」ことを意味する。
本発明で用いられる「1つの(a, an)」「前記(the)」等の語は、特に記載のない限り「1以上(one or more)」を意味する。
互いに通信を行う装置は、特に記載のない限り、必ずしも継続して通信を行う必要はない。加えて、互いに通信を行う装置は、直接的に、もしくは1以上の中間物を通じて間接的に通信を行ってよい。
処理ステップ、方法ステップ、アルゴリズム等は、順序を追って記載されてよく、そのような処理、方法、アルゴリズムは、順序を入れ替えて実行されるよう構成されてもよい。言い換えれば、記載されるあらゆる順番やステップ順序は、ステップがこの順序で実行されることの要求を必ずしも示すものではない。ここで記載される処理、方法、アルゴリズムのステップは、実際にはあらゆる順序で実行されてよい。さらに、いくつかのステップは同時に実行されてもよい。
ここで1つの装置又は部材が記載された場合、1以上の装置又は部材が1つの装置又は部材に代えて使用されてよいのは明らかであろう。同様に、ここで1以上の装置又は部材が記載された場合、1つの装置又は部材が1以上の装置又は部材に代えて使用されてよいのは明らかであろう。1つの装置の機能や特徴は、代わりに1以上の、そのような特徴や機能を有することが明確に示されていない他の装置により実現されてもよい。
本発明で用いられる「コンピュータにより読み取り可能な媒体」は、コンピュータに読まれるデータ(例えば命令)の提供を行うあらゆる媒体を意味する。このような媒体は、不揮発性の媒体、揮発性の媒体、および送信媒体を含む数多くの形態をとりうる。不揮発性の媒体は、例えば光学ディスクもしくは磁気ディスクや他の持続性メモリーを含んでよい。揮発性の媒体は、ダイナミックランダムアクセスメモリー(DRAM)を含んでよい。送信媒体は、プロセサと組み合わされたシステムバスを含むワイヤを含む、同軸ケーブル、銅製ワイヤ、および光ファイバを含んでよい。送信媒体は音波、光波、および無線(RF)および赤外線(IR)のデータ通信において生成されるもののような、電磁放射を含んでよく、あるいは運んでよい。コンピュータにより読み取り可能な媒体の一般的な形態は、例えば、フロッピー(登録商標)ディスク、フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気テープ、他のあらゆる磁気媒体、CD−ROM、DVD、他のあらゆる光学媒体、パンチカード、紙テープ、穴のパターンを有する他のあらゆる物理媒体、RAM、PROM、EPROM、フラッシュEEPROM、他のあらゆるメモリーチップもしくはカートリッジ、後述する搬送波、もしくはコンピュータが読み取り可能なあらゆる媒体を含む。
さまざまな形態のコンピュータによる読み取り可能な媒体が、コンピュータに命令のシーケンスを運ぶのに利用されてもよい。例えば、命令のシーケンスは、(i)RAMからプロセサに運ばれてもよく、(ii)無線送信媒体を通って運ばれてもよく、および/又は(iii)例えばWiFi、WiMAX、IEEE802.11、DECT、0G、1G、2G、3G、もしくは4Gセルラ標準、BlueTooth(登録商標)等を含む数多くのフォーマット、規格、プロトコルに従ってフォーマットされてよい。
本発明の1つの非限定的な例により、エネルギー計画プロセス(EPP)システム1700(図2に示される)が提供される。EPPシステム1700は、開示される実施形態の計画機能を実行するものであり、以下により詳細に説明される。エネルギー分配(ED)システム300と、エネルギー制御(EC)システム400と、エネルギー調整(ER)システム500を含む3つのサブシステムを含む電圧制御および管理(VCC)システム200も提供されてよい。VCCシステム200は、EDシステム300におけるエネルギー使用をモニタして、ECシステム(または電圧コントローラ)400での1以上のエネルギー分配パラメータを決定するように構成されている。次に、ECシステム400は、最大エネルギー管理のために複数のユーザに分配されるエネルギーを調節するために、1以上のエネルギー分配パラメータCEDをERシステム500に供給して良い。図2にはエネルギー検証システム(EVP)600も示されている。EVPシステム600は、VCCシステム200からEEDSのエネルギーにおける変化をモニタするために使用される。EVPシステム600は、通信リンク610を介して、全ての計測されたエネルギーの流れをモニタし、ERシステム500での電圧制御の変化から生じたエネルギーにおける変化を判断する。また、EVPシステム600は、通信リンク620を介して、適切な測候所640からの気候データ情報を読み取り、EVPプロセス630を実行する。EVPシステム600の一例は、同時係属/P006出願においてより十分に説明されているが、別のEVPも使用されてよい。
EPPシステム1700は、通信リンク1740を介してAMIデータに関して履歴データベース470を読み取る。EPPシステム1700は、EEDSシステム700に何らかの問題があればそれを特定するために、測定されたAMIデータと共にこの履歴データを処理できる。また、EPPシステム1700は、提案されたシステム変更によって引き起こされた、解析におけるいかなる異常値もそれを特定でき、また、制御システムによって適合プロセス(米国特許出願公開第2013/0030591号明細書に記載)が開始されるまでにVCCシステム200によるモニタ向けに使用されうる初期メーター(initial meters)を特定できる。
また、VCCシステム200は、EVPシステム600からのエネルギー変化データを通信リンク610を介してモニタし、ECシステム(または電圧コントローラ)400における1以上のエネルギー分配パラメータを判断するように構成されている。するとECシステム400は、最大エネルギー管理のために複数のユーザに分配されるエネルギーを調整するために、1以上のエネルギー分配パラメータCEDをERシステム500に提供してよい。同様に、ECシステム400は、EEDS700を別の方法で制御するためにエネルギー変化データを使用してよい。例えば、コンデンサバンクの追加、電圧レギュレータの変更、顧客効率を変更するためのエンドユーザ設備の変更、およびその他の制御動作を含めて、EEDS700の構成要素は、変更、調整、追加または削除されてもよい。
VCCシステム200は、例えば、電力供給システムの既存の負荷軽減プランに統合されてもよい。電力供給システムは、1以上の所定のイベントがトリガーされた場合に起動されうる緊急電圧低減計画を含んでもよい。所定のイベントは、例えば、緊急事態、変圧器からの電力出力が例えばその電力定格の80%を超える場合に発生する導体の過熱、等を含んでよい。VCCシステム200は、1以上の所定のイベントが誘発されたときに負荷軽減プランに従い、複数のユーザに供給される電力の電圧を減少させることを負荷軽減プランに許可するよう構成される。
図1は、米国特許出願公開第2013/0030591号明細書の図1と同様であるが、本発明の原理に係る電力生成および分配システム100に基づくESSシステム800、EUSシステム900およびEEDCSシステム1000を含むEEDS700システムの一例を示すオーバーレイを含む。電力生成および分配システム100は、電力生成ステーション110と、生成ステップアップトランスフォーマ120と、サブステーション130と、複数のステップダウントランスフォーマ140、165、167と、ユーザ150、160を含む。電力生成ステーション110は、ステップアップトランスフォーマ120に供給される電力を生成する。ステップアップトランスフォーマは、電力の電圧をステップアップして、ステップアップ後の電力を電気伝送媒体125に供給する。ESS800は、ステーション110と、ステップアップトランスフォーマ120と、サブステーション130と、ステップダウントランスフォーマ140、165、167と、本明細書で説明されるER500と、ステーション110からユーザ150、160に電力を伝達するための媒体125を含む、電気伝送媒体とを含んでいる。EUS900は、本明細書で説明されるED300システム及び電力の消費者となりうる複数のエネルギー使用装置(EUD)920、または消費者設備等を含む負荷を含む。EEDCSシステム1000は、ESS800とEUS900との間に位置する、媒体135、接続、および他のあらゆる設備を含んだ、送信媒体を含む。
図1に示されるように、電気伝送媒体は、例えば電柱127、137によって地上で、および/又は、例えばシールドされた導体(図示しない)によって地下で支えられる導線を含んでよい。電力は、ステップアップトランスフォーマ120からサブステーション130に、電力EIn(t)として供給される。ここでメガワット(MW)レベルの電力EInは時間tの関数として変化してもよい。サブステーション130は受信した電力EIn(t)をESupply(t)に変換し、変換された電力ESupply(t)をユーザ150、160に供給する。サブステーション130は、電力ESupply(t)をユーザ150、160に供給する前に、受信した電力EIn(t)の電圧成分VIn(t)を、例えば電圧をステップダウンすることで調整的に変換してもよい。サブステーション130から供給される電力ESupply(t)は、ステップダウントランスフォーマ140、165、167により受信されてもよく、例えば地下の電気導体(および/又は地上の電気導体)等に限定されない伝達媒体142、162を通じてユーザ150、160に供給されてもよい。
ユーザ150、160それぞれは、高度測定インフラストラクチャ(AMI)330を含んでもよい。AMI330は、地域オペレーションセンター(Regional Operation Center:ROC)180と組み合わされてもよい。ROC180は、複数の通信リンク175、184、188、ネットワーク170および/又は無線通信システム190によってAMI330と組み合わされてもよい。無線通信システム190は、例えばRF送受信機、衛星送受信機等を含んでよく、これらに限定されない。
ネットワーク170は、例えば、インターネット、ローカルエリアネットワーク(LAN)、ワイドエリアネットワーク(WAN)、メトロポリタンエリアネットワーク(MAN)、パーソナルエリアネットワーク(PAN)、キャンパスエリアネットワーク、企業エリアネットワーク、電気伝送媒体125、135およびトランスフォーマ140、165、167、グローバルエリアネットワーク(GAN)、ブロードバンドエリアネットワーク(BAN)等の少なくとも1つを含み、これらのいずれも、無線および/又は有線の通信媒体を介してデータの通信を行うように構成されてよい。ネットワーク170は、例えばリング、メッシュ、ライン、ツリー、スター、バス、フル接続等のネットワークトポロジを含むように構成されてよい。
AMI330は、スマートメーター、ネットワークインターフェース(例えば、WANインターフェース等)、ファームウェア、ソフトウェア、ハードウェア等の1つ又は複数を含んでよい。AMIは、分配キロワット時(kWh)(kilo-Watt-hours (KWh) delivered)、受領kWh(kWh received)、分配kWh+受領kWh、分配kWh−受領kWh、間隔データ、需要データ、電圧、電流、位相等の1以上を決定するように構成されてよい。AMIが三相メーターの場合、低位相電圧が平均の計算に使用されてよく、または、各位相の値が独立して使用されてよい。メーターが単相メーターの場合、単一の電圧成分が平均化される。
AMI330はさらに1以上のコレクタ350(図2に示される)を含んでもよく、コレクタ350はAMIデータを、例えば1以上のユーザ150、160における電力供給および消費量の測定および報告を行うようタスクが設けられた1以上のAMI330から収集するように構成されている。代わりに(またはそれに加えて)、1以上のコレクタは、ユーザ150、160の外部、例えばステップダウントランスフォーマ140、165、167を保持しているハウジングにおいて、設けられてもよい。それぞれのコレクタはROC180と通信するように構成されてもよい。
VCCシステム200はDMSおよびAMIシステムに接続され、電圧制御機能を実行する。さらに、EVPシステム600は天候データを収集し、VCCシステム200によって達成されたエネルギー節約レベルを計算するために、ESSシステム800からのAMIデータを使用する。さらに、EPPシステム1700は、VCCシステム200を用いて、AMI電圧データの履歴を定期的に確認して、問題のあるEUS電圧性能の特定と、EEDSシステム700の効率と信頼性を高めるために必要な変更を提供することにより、EEDSの性能を継続的に向上させるためのプロセスを提供する。
[VCCシステム200]
図2は、本発明の原理に係るVCCシステム200の一例を示し、VCCシステム200は、EEDSを、より高効率な下方5%の電圧帯(the more efficient lower 5% band of voltage)で制御するVCCにより結果として生じるエネルギーの変化をモニタするEVPシステム600を具えている。VCCシステム200は、それぞれ破線の楕円で示されているEDシステム300、ECシステム400、およびERシステム500を含む。VCCシステム200は、EDシステム300におけるエネルギー使用量をモニタするように構成されている。EDシステム300は1以上のユーザ150、160(図1に示す)におけるエネルギー使用量をモニタし、エネルギー使用量の情報をECシステム400へ送信する。ECシステム400は、エネルギー使用量の情報を処理して1以上のエネルギー分配パラメータCEDを生成し、通信リンク430を介してERシステム500に送信する。ERシステム500は、1以上のエネルギー分配パラメータCEDを受信し、受信したエネルギー分配パラメータCEDに基づいて、ユーザ150、160に供給される電力ESupply(t)を調整する。EVPシステム600は、天候データとエネルギー使用量データを受信して、VCC200からのエネルギー使用量の改善を計算する。
VCCシステム200は、電力システムの損失を最小化し、ユーザのエネルギー消費を削減し、正確なユーザの電圧制御を提供する。VCCシステム200は、クローズドループプロセス制御アプリケーションを含んでもよく、クローズドループプロセス制御アプリケーションは、EDシステム300により提供されるユーザ電圧データを使用して、例えばERシステム500内の分配回路(図示しない)に対する電圧セットポイントVSPを調整することで、ユーザ150,160に供給される電力ESupply(t)の電圧VSupply(t)を制御してよい。そしてERシステム500は、例えば1以上のロードタップチェンジング(LTC)トランスフォーマ、1以上の電圧レギュレータ、もしくは他の電圧制御設備を含んでよい。これによってユーザ150,160に分配される電力EDelivered(t)の電圧VDelivered(t)の動作帯を狭い状態に維持し、電力損失を低く抑え、ユーザ地点150,160における電力EDelivered(t)の効率的な利用を促進する。
VCCシステム200は、ECシステム500から供給された電力ESupply(t)の電圧VSupply(t)を、EDシステム300内のユーザ150、160からの測定された電圧VMeter(t)を含むAMIデータに基づいて、また、EVPシステム600からの検証データおよびEPPシステム1700から受信した情報に基づいて、制御または調整する。VCCシステム200は、例えばLTCトランスフォーマ(図示しない)、回路レギュレータ(図示しない)等を調整することにより、サブステーションにおける電圧セットポイントVSP又はERシステム500内のラインレギュレータレベルを調整して、ユーザ電圧VMeter(t)を安全公称動作範囲を含んでもよいターゲット電圧帯VBand‐nに維持してもよい。
VCCシステム200は、ユーザ150,160に分配される電力EDelivered(t)を1以上の電圧帯VBand‐nに維持するよう構成される。例えば、実質的に同時に、エネルギーは2つ以上の電圧帯VBand‐nにおいて分配されうる。ここで2つ以上の電圧帯VBand‐nは、実質的に同じ、もしくは異なる。VBand‐nの値は以下の数式(1)により決定されるであろう。
(1)VBand‐n=VSP+ΔV
ここでVBand‐nは電圧の範囲である。nは0より大きい正の整数であり、実質的に同時に扱いうる電圧帯VBandの数に対応する。VSPは電圧セットポイントの値でありΔVは電圧偏差範囲(voltage deviation range)である。
例えば、VCCシステム200はユーザ150,160に分配される電力EDelivered(t)を、地方(rural)での適用のために、例えば111Vから129Vと等しい電圧帯VBand‐1に維持してもよい。ここでVSPは120Vに設定され、ΔVは、+/−7.5%の偏差範囲に設定される。同様に、VCCシステム200はユーザ150,160に分配される電力EDelivered(t)を、都市(urban)での適用のために、例えば114Vから126Vと等しい電圧帯VBand‐2に維持してもよい。ここでVSPは120Vに設定され、ΔVは、+/−5%の偏差範囲に設定される。
VCCシステム200は、VSPおよびΔVに適切な値を設定することで、ユーザ150,160に分配される電力EDelivered(t)を、ユーザ150,160において使用可能なあらゆる電圧帯VBand‐nに維持してもよい。ここで、VSPおよびΔVの値は、EDシステム300から受信されるユーザ150,160のエネルギー使用量情報に基づいて、ECシステム400により決定されてもよい。
ECシステム400は、VSPおよびΔVを、VBand‐nも含みうるエネルギー分配パラメータCEDとして、ERシステム500に送信してもよい。そしてERシステム500は、ユーザ150,160に分配される電力EDelivered(t)の電圧VDelivered(t)を、電圧帯VBand‐nに制御し、維持してもよい。エネルギー分配パラメータCEDは、さらに、例えばロードタップチェンジャー(LTC)制御コマンドを含んでもよい。
EVPシステム600はさらに、本発明の原理に従って、電圧セットポイント値VSP(または電圧帯VBand−n)における変化の前のユーザ150、160によるエネルギー使用量を、電圧セットポイント値VSP(または電圧帯VBand−n)における変化後のユーザ150、160によるエネルギー使用量と比較することによりエネルギー節約を測定し検証してもよい。これらの測定および検証は、例えば、ユーザ150、160に分配される電力EDelivered(t)の電圧VDelivered(t)を下げて、全体的なエネルギー節約の効果を判断するために、およびユーザ150、160に分配されるエネルギー出力EDelivered(t)に対する最適な分配電圧帯VBand−nを決定するために用いられてもよい。
[ERシステム500]
ERシステム500は、EDシステム300および/又はECシステム400と、ネットワーク170を使用して通信してもよい。ERシステム500は、それぞれ通信リンク510および430を使用してネットワーク170およびECシステム400と組み合わされる。ECシステム500は、通信リンクを含んでもよい電力ライン340を使用してEDシステム300とも組み合わされる。
ERシステム500は、電力供給EIn(t)を、例えばライン520上の電力生成ステーション110(図1に示す)から受信するサブステーション530を含む。電力EIn(t)は電圧VIn(t)成分および電流IIn(t)成分を含む。サブステーション530は、受信した電力EIn(t)を、例えば電力EIn(t)の電圧成分VIn(t)が、電力供給ライン340上の複数のAMI330に供給される電力ESupply(t)の電圧値VSupply(t)に低減(もしくはステップダウン)されるように、適応的に変換する。
サブステーション530は、例えばロードタップチェンジ(LTC)トランスフォーマのようなトランスフォーマ(図示しない)を含んでもよい。ここで、サブステーション530は、さらに、LTCトランスフォーマのタップを自動的に変更するよう構成されたオートマチックタップチェンジ機構(図示しない)を含んでもよい。タップチェンジ機構は、LTCトランスフォーマのタップを、オンロード(オンロードタップチェンジャー、又はOLTC)又はオフロード、もしくはその両方で変更してもよい。タップチェンジ機構はモータ駆動およびコンピュータ制御によるものであってもよい。サブステーション530は、電力供給ライン340上のユーザに供給される電力EDelivered(t)の力率の調整および最大化を行うバック/ブースト(buck/boost)トランスフォーマも含んでもよい。
加えて(もしくはそれに代えて)、サブステーション530は、当業者にとって既知であるように、1以上の電圧レギュレータ、又は他の電圧制御設備を含んでよい。これらは出力される電力ESupply(t)の電圧成分VSupply(t)を所定の電圧値又は所定の電圧値範囲に維持するよう制御されてもよい。
サブステーション530はエネルギー分配パラメータCEDを通信リンク430上のECシステム400から受信する。エネルギー分配パラメータCEDは、例えば、電力EIn(t)の入力電圧成分VIn(t)を、EDシステム300に供給される電力ESupply(t)の電圧成分VSupply(t)にステップダウンするためにLTCトランスフォーマが使用される場合、ロードタップ係数を含んでもよい。この場合、ロードタップ係数は、ERシステム500により、LTCトランスフォーマの低電圧側の電圧成分VSupply(t)を所定の電圧値又は所定の電圧値範囲に維持するのに使用されてもよい。
LTCトランスフォーマは、例えば、17以上のステップ(35もしくはより多くの利用可能なポジション)を含んでよく、それらはそれぞれ、受信されたロードタップ係数に基づいて選択されてよい。ステップにおける変更のそれぞれは、LTCトランスフォーマの低電圧側の電圧成分VSupply(t)を少しずつ、例えば約5/16(0.3%)又はそれより小さい値ずつ、調整してもよい。
又は、LTCトランスフォーマは、17より少ないステップを含んでもよい。同様に、LTCトランスフォーマのステップにおける変更のそれぞれは、LTCトランスフォーマの低電圧側の電圧成分VSupply(t)を、例えば約5/16(0.3%)より大きい量ずつ、調整してもよい。
電圧成分VSupply(t)は、LTCトランスフォーマの低電圧側において、測定およびモニタされてもよい。この場合、測定およびモニタは、例えば、ステップダウンされた電力ESupply(t)の電圧成分VSupply(t)のサンプリング又は継続的な測定を行い、測定された時間tの関数としての電圧成分VSupply(t)の値を、例えばコンピュータによる読み取りが可能な媒体等のストレージ(図示しない)に格納することで行われてもよい。電圧成分VSupply(t)は、例えばサブステーション分配バス等の上でモニタされてもよい。さらに、電圧成分VSupply(t)は、送信のために測定が実施されるあらゆるポイント、もしくはERシステム500内の分配システムにおいて測定されてもよい。
同様に、LTCトランスフォーマの高電圧側に入力される電力EIn(t)の電圧成分VIn(t)について測定およびモニタがなされてもよい。さらに、ステップダウンされた電力ESupply(t)の電流成分ISupply(t)および電力EIn(t)の電流成分IIn(t)についても測定およびモニタがなされてもよい。ここで、電力EIn(t)の、電圧成分VIn(t)と電流成分IIn(t)との間の位相差φIn(t)について決定およびモニタがなされてもよい。同様に、電気エネルギー供給ESupply(t)の、電圧成分VSupply(t)と電流成分ISupply(t)との間の位相差φSupply(t)について決定およびモニタがなされてもよい。
ERシステム500は、通信リンク430又は510上のECシステム400に、電気エネルギー供給状態情報を提供してもよい。電気エネルギー供給状態情報は、モニタされた電圧成分VSupply(t)を含んでもよい。電気エネルギー供給状態情報は、さらに電圧成分VIn(t)、電流成分IIn(t)、ISupply(t)、および/又は位相差値φIn(t)、φSupply(t)を、時間tの関数として含んでもよい。電気エネルギー供給状態情報は、さらに、例えばLTCトランスフォーマの定格負荷を含んでもよい。
電気エネルギー供給状態情報は、周期的、例えば毎秒、5秒毎、10秒毎、30秒毎、60秒毎、120秒毎、600秒毎、もしくは本発明の趣旨の範囲内の、当業者により決定されるあらゆる間隔を置いてECシステム400に供給されてもよい。時間間隔はECシステム400又はERシステム500により設定されてもよい。代わりに、電気エネルギー供給状態情報は、ECシステム400又はERシステム500に断続的に供給されてもよい。
さらに、電気エネルギー供給状態情報は、ECシステム400からの要求に応じて、又は所定のイベントが検出された場合に、ECシステム400に転送されてもよい。所定のイベントは、例えば、電圧成分VSupply(t)が所定の時間間隔にわたって、定義された閾値VSupplyThreshold(例えば130V)より大きい(又は小さい)値だけ変化した場合、ERシステム500の1以上の部品の温度が定義された閾値を超えた場合、等を含んでよい。
[EDシステム300]
EDシステム300は、複数のAMI330を含む。EDシステム300は、さらにオプションとして少なくとも1つのコレクタ350を含んでもよい。EDシステム300は、通信リンク310を使用してネットワーク170と組み合わされてもよい。コレクタ350は通信リンク320を使用して複数のAMI330と組み合わされてもよい。AMI330は、通信リンクも含みうる1以上の電力供給ライン340を用いて、ERシステム500と組み合わされてもよい。
各AMI330は、関連するユーザ150、160(図1に示す)によるエネルギー使用量データの測定、記憶および報告を行うよう構成される。各AMI330は、さらに、ユーザ150、160により使用される、時間の関数としての、電力EMeter(t)の電圧成分VMeter(t)と電流成分IMeter(t)を含む、ユーザ150、160におけるエネルギー使用量の測定および決定を行うよう構成される。AMI330は、離散時間tにおける電力EMeter(t)の電圧成分VMeter(t)と電流成分IMeter(t)を測定してもよい。ここでsはサンプリング周期であり、例えばs=5秒、10秒、30秒、60秒、300秒、600秒、又はそれ以上である。例えば、AMI330は、エネルギー使用量を、1分(t60 sec)、5分(t300 sec)、10分(t600 sec)、それ以上、もしくはAMI330により(例えば乱数発生器を使用して)可変設定される時間間隔を置いて測定してもよい。
AMI330は、測定した電圧VMeter(t)および/又はIMeter(t)の値を所定の時間間隔(例えば5分、10分、30分、それ以上)について平均してもよい。AMI330は、測定した電圧成分VMeter(t)および/又は電流成分IMeter(t)を含む測定した電力使用量EMeter(t)を、例えばコンピュータによる読み取り可能な媒体等のローカル(又はリモート)ストレージ(図示しない)にAMIデータとして格納してもよい。
各AMI330は、ターゲット成分帯(target component band)の外側の値となったあらゆる電圧VMeter(t)、電流IMeter(t)、又はエネルギー使用量EMeter(t)について、「例外報告(report-by exception)」モードによって動作することもできる。ターゲット成分帯は、ターゲット電圧帯、ターゲット電流帯、又はターゲットエネルギー使用量帯を含んでよい。「例外報告」モードにおいては、AMI330は、自発的に通信を開始し、AMIデータをECシステム400に送信する。「例外報告」モードは、システム状態を変更することで、例えば回路内の最低電圧を表すために使用されていたAMI330を要求通りに再構成するのに使用されてもよい。
AMIデータは、通信リンク320を使用して、周期的にコレクタ350に供給されてもよい。加えて、AMI330は、AMIデータを、通信リンク320上のコレクタ350から受信したAMIデータ要求信号に応じて供給してもよい。
代わりに(又は加えて)、AMIデータは周期的に、複数のAMIから直接、ECシステム400(例えばMAS460)に、例えば通信リンク320、410およびネットワーク170を使用して供給されてもよい。ここで、コレクタ350は迂回、もしくはEDシステム300から除外されてもよい。さらに、AMI330は、ECシステム400から受信したAMIデータ要求信号に応じて、AMIデータをECシステム400に直接供給してもよい。コレクタ350がない場合に、ECシステム(例えばMAS460)は、ここで記述されるコレクタ350の機能を実行してもよい。
要求信号は、例えば、クエリー又は読み出し信号、およびAMIデータを捜索するための特定のAMI330を識別するAMI識別信号を含んでもよい。AMIデータは、各AMI330について、以下の情報を含んでもよい。すなわち、例えば、分配キロワット時(kWh)データ、受領kWhデータ、分配kWhデータ+受領kWhデータ、分配kWhデータ−受領kWhデータ、電圧レベルデータ、電流レベルデータ、電圧電流間位相角、kVarデータ、時間間隔データ、需要データ、等である。
加えて、AMI330は、AMIデータを、メーターオートメーションシステムサーバMAS460に送信してもよい。AMIデータは、所定のスケジュール又はMAS460からの要求に従って周期的にMAS460に送信されてもよい。
コレクタ350は、複数のAMI330のそれぞれから、通信リンク320を介してAMIデータを受信するように構成される。コレクタ350は、受信したAMIデータを、例えばコンピュータによる読み取り可能な媒体(例えば、非一時的かつコンピュータによる読み取り可能な媒体)等のローカルストレージ(図示しない)に格納する。コレクタ350は、受信したAMIデータをコンパイルしてコレクタデータにする。ここで、受信したAMIデータは、例えばAMI330の位置する地理的ゾーン、AMIデータが収集された特定の時間帯(または範囲)、コレクタ制御信号において識別されるAMI330の部分集合等に基づいて、コレクタデータに統合されてもよい。受信したAMIデータのコンパイルにおいて、コレクタ350は、AMI330の全て(もしくは全体の部分集合)からのAMIデータの中の受信された電圧成分VMeter(t)の値を平均してもよい。
ECシステム400は、例えば15分間隔等を含む所定の時間間隔においてモニタされるAMI330全ての部分集合について、選択又は変更を行うことができる。ここで所定の時間間隔は、15分より短くても長くてもよい。AMI330全ての部分集合は、AMI330に供給される電圧VSupply(t)の最低レベル制御を維持するための必要に応じて、ECシステム400による選択又は変更が可能である。
コレクタ350は、AMI330の全て(もしくは全体の部分集合)からのAMIデータの中の受信された電力EMeter(t)の値を平均してもよい。コンパイルされたコレクタデータは、通信リンク310およびネットワーク170を使用して、コレクタ350によりECシステム400に供給されてもよい。例えばコレクタ350は、コンパイルされたコレクタデータを、ECシステム400内のMAS460(又はROC490)に送信してもよい。
コレクタ350は、ECシステム400から、コレクタ制御信号を、ネットワーク170および通信リンク310を介して受信するように構成されている。受信したコレクタ制御信号に基づいて、コレクタ350はさらに、複数のAMI330の特定のものを選択し、選択されたAMI330にAMIデータ要求信号を送信することでAMIデータについてメーターにクエリーするように構成される。その後、コレクタ350は、選択されたAMI330からクエリーに応じて受信したAMIデータを収集してもよい。選択可能なAMI330は、複数のAMI330のいずれか1以上を含んでよい。コレクタ制御信号は、例えば、クエリー(又は読み出し)されるAMI330の識別子、識別されたAMIが、VMeter(t)、IMeter(t)、EMeter(t)、および/又はφMeter(t)(φMeter(t)は、識別されたAMI330において測定される電力EMeter(t)の、電圧Meter(t)成分と電流IMeter(t)成分との間の位相差である)を測定する時刻(複数)、識別されたAMI330からの最後の読み取り以降のエネルギー使用量情報等を含んでよい。コレクタ350は、それからコンパイルし、コンパイルされたコレクタデータの、ECシステム400内のMAS460(および/又はROC490)への送信を行ってよい。
[ECシステム400]
ECシステム400は、ネットワーク170を用いて、EDシステム300および/又はERシステム500と通信を行ってよい。ECシステム400は、1以上の通信リンク410を用いて、ネットワーク170と組み合わせられる。ECシステム400は、通信リンク430を用いてERシステム500と直接通信を行ってもよい。
ECシステム400は、MAS460、データベース(DB)470,分配管理システム(distribution management system:DMS)480、および地域オペレーションセンター(regional operation center:ROC)490を含む。ROC490は、コンピュータ(ROCコンピュータ)495、サーバ(図示しない)およびデータベース(図示しない)を含んでもよい。MAS460は、それぞれ通信リンク420,440を用いて、DB470およびDMS480と組み合わせられてもよい。DMS480は、通信リンク430を用いてROC490およびERシステム500と組み合わせられてもよい。データベース470は、MAS460と同じ位置(例えば、近接している位置、またはその内部)に設けられてもよく、例えばネットワーク170でアクセス可能な離れた位置に設けられてもよい。
ECシステム400は、モニタされるAMI330の部分集合から、ECシステム400が以前モニタするよう選択したAMI330を選択から除外し、モニタされるAMI330の部分集合に含まれていないが例外報告モードで動作しているAMI330を選択するように構成される。ECシステム400は、この変更を、選択されていないAMI330から自発的に送信されたAMIデータを受信した後に実行してよい。ここで、ECシステム400は、選択から除外されたAMI330との接続を削除又は終了し、新たに選択された、例外報告モードで動作するAMI330との間で新たな接続を生成してもよい。ECシステム400はさらに、複数のAMI330のうち、例えば最小の測定電圧成分VMeter(t)を含むAMIデータをECシステムに送信しているいずれか1以上を選択し、最小の測定電圧成分VMeter(t)を供給するAMI330から受信されたAMIデータに基づいてエネルギー分配パラメータCEDを生成するように構成される。
MAS460は、コレクタ350から、選択されたAMI330の部分集合(またはAMI330の全て)から収集されたAMIデータを含むコレクタデータを受信するよう構成されるコンピュータ(図示しない)を含んでもよい。MAS460は、さらに、ROC490から受信されたクエリーに応じて、AMIデータを回収してROC490に転送するように構成される。MAS460は、AMIデータを含むコレクタデータをローカルストレージおよび/又はDB470に格納してもよい。
DMS480は、サブステーション530から電気エネルギー供給状態情報を受信するよう構成されたコンピュータを含んでもよい。DMS480は、さらに、ROC490から受信されたクエリーに応じて、測定された電圧成分VMeter(t)および電力EMeter(t)の値を回収して転送するように構成される。DMS480はさらに、ROC490から受信されたクエリーに応じて、測定された電流成分IMeter(t)の値を回収して転送するように構成されてもよい。DMS480は、さらに、「例外報告」モードで動作するAMI330から全ての「例外報告」電圧VMeter(t)を回収し、電圧VMeter(t)を、所定のタイミング(例えば、15分おき、又はそれより短い(長い)間隔、又は変動するタイミング)で継続的に読み取られる制御ポイントの1つに割り当てるように構成されてもよい。「例外報告」電圧VMeter(t)は、EC500セットポイントを制御するのに使用されてもよい。
DB470は複数のリレーショナルデータベース(図示しない)を含んでもよい。DB470は、各AMI330、各コレクタ350、各サブステーション530、および地理的領域(緯度、経度、および高度を含む)の履歴データを含む多くの記録を含む。ここで地理的領域は、AMI330、コレクタ350、およびサブステーション530が位置している領域である。
例えば、DB470は、各AMI330について、以下の情報の1以上を含んでもよい。すなわち、地理的位置(緯度、経度、および高度を含む)、AMIの識別番号、アカウント番号、アカウント名、請求先住所、電話番号、モデルおよびシリアルナンバーを含むAMIのタイプ、該AMIが最初に使用された日時、AMIが最後に読まれた(又はクエリーされた)時のタイムスタンプ、最後に読み出されたときに受信されたAMIデータ、読み出される情報のタイプも含むAMIが読み出される(又はクエリーされる)スケジュール、等である。
AMIの履歴データは、例えば、特定のAMI330によって使用された電力EMeter(t)を時間の関数として含んでもよい。時間tは、例えば受信された電力EMeter(t)の大きさEMeter(kWh)がAMI330において測定又は決定された離散間隔において測定されてもよい。AMIの履歴データは、AMI330において受信された電気エネルギーEMeter(t)の測定された電圧成分VMeter(t)を含む。AMIの履歴データはさらに、AMI330において受信された電力EMeter(t)の、測定された電流成分IMeter(t)および/又は位相差φMeter(t)を含んでもよい。
既に述べたように、電圧成分VMeter(t)は、例えば5秒、10秒、30秒、1分、5分、10分、15分等のサンプリング周期で測定されてもよい。電流成分IMeter(t)および/又は受信された電力EMeter(t)の値もまた、実質的に電圧成分VMeter(t)と同じタイミングで測定されてもよい。
メモリーのコストが安価である場合、DB470は、AMIデータがAMI330から最初に収集されたときの、正に最初の履歴データから、AMI330から受信された最新のAMIデータまでの履歴データを含んでよい。
DB470は、それぞれ測定された電圧成分VMeter(t)、電流成分IMeter(t)、位相成分φMeter(t)、および/又は電力EMeter(t)に関する時間値を含んでよく、時間値はAMI330で生成されたタイムスタンプ値を含んでよい。タイムスタンプ値は、例えば年、月、日、時間、分、秒、および1秒のさらに一部分を示す値を含んでよい。代わりに、タイムスタンプは、例えばルックアップテーブルを用いてデコードされて、年、月、日、時間、分、秒、および1秒のさらに一部分を決定する、コード化された値であってもよい。ROC490および/又はAMI330は、例えば米国国立標準技術研究所(U.S.National Institute of Standards and Technology (NIST))から送信されるWWVB原子時計信号等を受信し、その内部クロック(図示しない)をWWVB原子時計信号に同期させるよう構成されてもよい。
DB470の履歴データは、さらに各コレクタ350に関する履歴コレクタデータを含んでもよい。履歴コレクタデータは以下の情報の1以上を含んでよい。例えば、各コレクタ350に関連する特定のAMI330、各コレクタ350の地理的位置(緯度、経度、および高度を含む)、モデルおよびシリアルナンバーを含むコレクタのタイプ、コレクタ350が最初に使用された日付、コレクタデータが最後にコレクタ350から受信された時のタイムスタンプ、受信されたコレクタデータ、コレクタ350が、送信される情報のタイプも含むコレクタデータを送信するスケジュール等である。
履歴コレクタデータはさらに、例えば時刻tにおいてコレクタ350の外部で測定された外部温度値TCollector(t)を含んでもよい。履歴コレクタデータはさらに、各コレクタ350について、例えば以下の1以上を含んでもよい。時刻tにおいてコレクタ350の近隣で測定された気圧値PCollector(t)、時刻tにおいてコレクタ350の近隣で測定された湿度値HCollector(t)、時刻tにおいてコレクタ350の近隣で測定された、風の方向および強さを含む風ベクトル値WCollector(t)、時刻tにおいてコレクタ350の近隣で測定された日照値LCollector(t)(kW/m)等である。
DB470の履歴データは、各サブステーション530に関するサブステーション履歴データをさらに含んでもよい。サブステーション履歴データは、例えば以下の情報の1以上を含んでもよい。すなわち、例えばサブステーション530により電気エネルギーESupply(t)が供給される特定のAMI330の識別子、サブステーション530の地理的位置(緯度、経度、および高度を含む)、分配回路の数、トランスフォーマの数、各トランスフォーマの、モデル、シリアルナンバー、および最大定格メガボルトアンペア(maximum Megavolt Ampere (MVA) rating)を含むトランスフォーマタイプ、電圧レギュレータの数、各電圧レギュレータの、モデルおよびシリアルナンバーを含む電圧レギュレータタイプ、サブステーション530から最後にサブステーションデータが受信された際のタイムスタンプ、受信されたサブステーションデータ、供給される情報のタイプも含む、サブステーション530が電気エネルギー供給状態情報を送信するスケジュール等である。
サブステーション履歴データは、例えば、特定のAMI330のそれぞれに供給される電力ESupply(t)を含んでもよく、ここでESupply(t)はサブステーション530の出力において測定または決定される。サブステーション履歴データは、供給された電力ESupply(t)の、測定された電圧成分VSupply(t)を含み、これは例えばトランスフォーマからの分配バス(図示しない)上で測定されてもよい。サブステーション履歴データは、さらに、供給された電力ESupply(t)の、測定された電流成分ISupply(t)を含んでよい。既に述べたように、電圧成分VSupply(t)、電流成分ISupply(t)および/又は電力ESupply(t)は、例えば5秒、10秒、30秒、1分、5分、10分等のサンプリング周期で測定されてもよい。サブステーション履歴データは、さらに、電力ESupply(t)の電圧VSupply(t)信号と、電流ISupply(t)信号との間の位相差値φSupply(t)を含んでもよく、これはAMI330に供給される電力ESupply(t)の力率を決定するのに使用されてもよい。
サブステーション履歴データは、さらに、例えばサブステーション530の入力のライン520上で受信される電力EIn(t)を含んでもよい。ここで電力EIn(t)はサブステーション530の入力において測定又は決定される。サブステーション履歴データは、受信される電力EIn(t)の測定される電圧成分VIn(t)を含んでもよい。ここでVIn(t)は、例えばトランスフォーマの入力において測定されてもよい。サブステーション履歴データは、さらに、受信される電力EIn(t)の測定される電流成分IIn(t)を含んでもよい。既に述べたように、電圧成分VIn(t)、電流成分IIn(t)、および/又は電力EIn(t)は、例えば5秒、10秒、30秒、1分、5分、10分等のサンプリング周期で測定されてもよい。サブステーション履歴データは、さらに、電力EIn(t)の電圧成分VIn(t)と電流成分IIn(t)との間の位相差φIn(t)を含んでもよい。電力EIn(t)の力率は、位相差φIn(t)に基づいて決定されてもよい。
本発明の一態様によれば、ECシステム400は、AMI330ごとのエネルギー使用量と比較するための、統合された、サブステーションレベルにおけるkWデータ、サブステーションレベルにおける電圧データ、および天候データを保存し、VCCシステム200からエネルギー節約を決定し、線形回帰を使用して、計算から天候の影響、負荷の増大、経済的影響等を取り除く。
VCCシステム200において、制御は、例えばROCコンピュータ495から開始されてもよい。ここで、例えば米国特許出願公開第2013/0030591号明細書の図3に示されるように、コントロール画面305がROCコンピュータ495において表示されてもよい。コントロール画面305は、ERシステム500の特定のサブステーション530(例えばトラブサブステーション、TRABUE SUBSTATION)についてのデータに対応してもよい。ROCコンピュータ495は、例えば、ユーザ150、160のためのEDシステム300から受信されたAMIデータに基づいて、サブステーション530のロードタップチェンジングトランスフォーマを、制御および(必要であれば)オーバーライドできる。EDシステム300は、ユーザ地点150、160に対して供給される電力の電圧を、例えば平均して15分等の予め決まった(または可変な)間隔で、要求された電圧の限界内に電圧を維持しながら決定してもよい。
システムのセキュリティのために、サブステーション530は、ROC490および/又はDMS480から、直接通信リンク430を通じて制御されてもよい。これは、通信リンク430を介したER500,EUS300,EVP600とのデータの送受信を含む。
さらに、オペレータは、ROCコンピュータ490上の電圧制御プログラムを開始することができる。電圧制御プログラムは、必要であれば制御をオーバーライドし、例えばERシステム500のサブステーションLTCトランスフォーマ(図示しない)の制御に使用されるユーザ電圧VMeter(t)の読み出しに必要な時間をモニタする。
[EVPシステム600]
同時係属/P006出願の図3は、本出願の図1−2におけるVCCシステムを動作させることによって実現される顧客ごとのエネルギー管理量を決定するためのエネルギー検証プロセス600の一例を示す。プロセスが開始され(601)、プロセスマネージャによって、オン期間とオフ期間のデータがロードされる(602)。次のステップは、監督制御およびデータ取得(SCADA)タイプの工業的制御システムの一部であってもよいDMS480からの、VCCシステム上の測定データ点からの一時間ごとの電圧および電力(MW)データの収集である(603)。次に、同じ一時間ごとの条件で、対応する気候データが収集される(604)。データは、以下により詳しく説明するように、結果に誤った影響を与えうる異常値を排除するためのフィルタと解析技術を用いて品質を向上させるよう処理される(605、606、607、608)。一時間ごとのペアリングを行う場合、一時間ごとのグループが、線形回帰技術を用いて決定される(609)。次の主要なステップは、以下により詳しく説明するように、サンプルの最適なペアリングの決定である(611、612、613、614、615、616、617)。
[EPPシステム1700]
図2は、上記で論じたように、VCCシステム200およびEVPシステム600をも含んでよい、分配回路に適用されるEPPシステム1700の例をも示している。EPPシステム1700は、AMIシステムからのエネルギーおよび電圧のデータの履歴を、データベース470および/又は分配管理システム(DMS)480から収集し、それをEVPシステム600(同時係属/P006出願で詳細に論じられる)からのCVR係数解析と組み合わせて、問題を修正しVCCシステム200の能力を向上させるための堅牢な計画プロセス(EPPシステム1700)を作り出し、それによりエネルギー効率を上げ、需要低減アプリケーション(demand reduction applications)を増加させる。
図3は、EPPシステム1700へのアプローチの内訳の概要図である。ESS800は、ESS800上の送信源および発電源に結び付けられた固定ポイントからエネルギーと電圧を供給する。EEDCS1000は、電気分配システムに典型的な一次および二次電気的接続でESS800をEUS900に接続する。AMIシステムのAMIメーター330は、ESS800からの、エネルギーおよび電圧での入力と、EUS900への、エネルギーおよび電圧での入力の両方を測定する。図3に示すように、EEDCS1000におけるエネルギー損失は、V−VAMI=BEEDCS×PLossEEDCS、という数式で表されるように、ESS800からEUS900への電圧降下に基づいて線形化されうる。ここで、VはESS電圧であり、VAMIはEUS電圧(AMI330によって測定された)であり、BEEDCSは線形回帰の傾きを表し、PLossEEDCSはEEDCS1000におけるエネルギー損失を表す。同様に、EUS900におけるエネルギー「損失」(例えば、負荷がオン状態にあるときとオフ状態にあるときのエネルギーの差)は、VAMIon−VAMIoff=BEUS×PLossEUSという数式で表されるように、負荷オン状態での測定と負荷オフ状態での測定との電圧差に基づいて線形化されうる。ここで、VAMIonは、オン状態におけるEUS電圧であり、VAMIoffはオフ状態におけるEUS電圧であり、BEUSは線形回帰の傾きを表し、PLossEUSは負荷オン状態と負荷オフ状態の間のエネルギー差を表す。制御されうるEEDCS1000内のエネルギー損失のパーセンテージは、制御されうるEUS900上のエネルギー損失のパーセンテージより低い大きさの規模である。例えば、分配システムにおいてEEDCS1000の損失は全体の5%未満であり、EUS900上の損失は全体の95%より多い。
これらの原理、およびESS800電圧とEUS900電圧の関係を用いて、独立変数に基づくEEDCS1000の設計の完全な最適化を可能にする性能基準の定義を導出することができる。電力と電圧の関係の線形化に基づいて、これは、線形最適化の問題の境界条件の探索として定式化されうる、近放射状EEDCS(near radial EEDCS)1000での最適化を可能にする。
図4は、EPPシステム1700を構築し、電圧最適化の設計のための入力を供給するために使用される計画変数と測定システムを記述する。最上部のボックスは、EEDS700内のシステムそれぞれ、例えば、ESS800、EEDCS1000、EUS900およびEDシステム300を表す。ボックスそれぞれの下のリストは、EPPシステム1700を用いたコスト/利益の解析のために最適化され、設けられる、制御可能な計画要素の例を含む。コスト/利益解析は最適化に含まれることもでき、または、電圧最適化からの変更のリストは、コスト/利益ごとに逐次評価されるプロジェクト変更の優先リストに細分化されることもできる。AMI測定点330は、最適化の計算に必要なモデルおよびデータを定式化するために使用される測定がなされる位置を示す。
図5のチャート1750は、ESS800からの電圧データが、各EUS900のAMIで測定された電圧データにどのように関連付けられるかを示す。チャート1750を作成するために使用された線形化技術(図7−10に関連して記載)は、開示される実施形態の重要な側面である。ソース(例えばESS)電圧と分配(例えばEUS)電圧を関連付けるための単純な線形化技術を使用できるEPPシステム1700の能力は、EEDSシステム700のオーナーによって予測されるESSおよびEUSの負荷データの変動に基づいて、利用できる電圧範囲を計算するための効率の良い方法を作り出す。この方法は、EEDCS1000への様々な変化を迅速に評価し、結果として得られた電圧範囲能力の変化(the resulting change in voltage range capability)を記録できる新規の線形最適化プロセスの適用を可能にもする。
図6は、単純な線形モデルを、EPPシステム1700によって特定される潜在的な変化に関連付けるためのシステムをモデリングするために使用される方法を示す。提案されたシステム変更それぞれに関して、線形モデルは、システムへの変更の効果を表すために変更される。例えば、提案されたシステム変更が、システムの位置Aにおいて、伝送ラインに付加的なコンデンサを追加するということである場合、それは、モデルの位置Aにおける適切な変数を変更することによりモデリングされうる。この新たな表現で、システムはEPPシステム1700によって評価されて、提案された変更により付加的な電圧範囲がもたらされるかどうかを判断される。この付加的な電圧範囲は、提案されたシステム変更の組み合わされたエネルギー改善効果を判断するために、決定されたCVR係数能力とともに、予測されたESS負荷に基づいてエネルギー節約と需要節約を計算するために使用することができる。EPPシステム1700は、1時間おきの24時間間隔にわたり、年間では8760時間間隔までの評価を実行する。このことは、変更プロジェクトの回数と優先度を最適化し、EEDS700に対する変更の最適な組み合わせに関する解決策を探索する能力を与える。
図7−10は、実際のシステムにおける1つのESS800およびEUS900の要素の線形化例を示す。図7に見られるように、ESSDATAはESS800からのAMIデータであり、EUSDATAはEUSからのAMIデータである。このデータ(ESSDATAおよびEUSDATA)は、評価を実行するために使用される。特に、ESSDATAは、当業者には知られているように、ESSCurrentの値を決定するために使用され、DeltaVはV−VAMIである。図5に示される式(V=IR+B、ここでVはDeltaVであり、IはESSCurrentである)を用いて、線形回帰計算はデータに対する最良の線フィッティングの傾き(R)と切片(B)を解くことができる(図10参照)。この例において、データの線形回帰方程式は、V−VAMI=12.9(ESSCurrent)−1.17である。
図8は、ESSからEUSへの電圧降下の変動のうち88%から89%が線形技術によって説明されうることを示している(例えば、R値が88.3%であり、それは、回帰直線が如何に良くこのデータのセットにフィットするかを記述している)。さらに、残りの分は、EUSで発生する負荷切り替えの「オン」および「オフ」性に特徴的である、EUSでの正規化されたバリエーションを表す。EUSのこの特性評価は、分配二次電圧性能を計画し、またその信頼性を追跡する有効な方法にとって決定的である。図9および10は、このモデルが如何に良くEUSの24時間性能を表すかの計算を示す。このことは、二分の一ボルト以内においても一貫しており、残りの分は高度に正規化される。これは、異常なEUS挙動の特性評価だけでなく、「正常な」EUS挙動の特性評価をするための優れた視点を提供する。このシステムは、EPPシステム1700において実施される優れたモデルである。
図11は、EPPシステム1700によって実施されるエネルギー計画プロセス1500(例えば電圧計画プロセス)を示す流れ図である。プロセスは、ステップ1501において3つの主要なデータのブロック、すなわちAMIデータ、ESSデータ、およびCVR係数データを読み取ることで開始する。以前に述べたように、AMIデータはEUS900からの測定された電圧データであり、ESSデータはESS800からの測定された電圧データであり、CVR係数はEVP600によって計算される。次に履歴AMIデータおよび履歴ESSデータが、ステップ1502において例えばデータベース470から入力される。
図7−10に関して上述した線形化モデルはステップ1503において構築される。ステップ1504において、プロセスによって読み込まれるデータと、ESSでのエネルギー使用の予測が、電圧動作の範囲を判断し、正常範囲に対する外れ値(normal outlier)(例えば限度内にない電圧)を特定するために使用される。正常限度範囲外の電圧がある場合、それらはステップ1505において従来の計画プロセス(例えば従来のフィールドレゾリューション法)によって解決される。
次のステップ1506は、本発明による電圧信頼性に影響を与える特定の問題を表す電圧のいかなるパターンも特定することである。線形化プロセス比較において認識可能なパターンをつくる問題の例は、メーターとメーター台の接続状態が悪い、過負荷状態の二次導体、過負荷状態の二次トランスフォーマ、不正確なトランスフォーマタップ設定、メーター台に接続された互換性のないタイプのメーター、および、中性点接続不良を含む。これらは、例えば、線形回帰の外にあるデータ点として特定されうる(例えば、図5のチャート1750上の点Xを参照)。問題が特定されると、それらはステップ1507において、先ず解決すべきプロジェクトプロセスへと廻される。解決されると、ステップ1508において、変更(修正)された線形化モデルを使用して、CVR係数を用いて新たな性能範囲の計算に使用される。決定された節約が次の動作周期に充分なものであれば(ステップ1509)、プロセスは次のステップ1510に移る。そうでない場合、線形化モデルはより狭い許容値で再び実行され(例えばステップ1504に戻る)、プロセスは、目標とするエネルギー改善が導出されるまで繰り返される。
最終ステップ1510は、モニタリングのための最初のメーターの新しい組を選択すること、および/又はEPP1700によって予測されたシステム性能の新たなレベルで動作するようにVCC200を設定することである。次にこの情報は、次の動作周期にわたり制御を設定するためにVCC200およびEVP600に供給される。
図12は、異常値(外れ値)の識別(チャート1620参照)と、プロセスにおけるこのステップから特定されうる何らかの潜在的な問題の表示の一例を示す。図13は、プランナーによって、詳細な二次モデルを行う必要なく、二次レベルまたはEUSレベルでの最良の変更の組み合わせを決定するために使用されうる、AMIデータ解析を地理的単線チャート(geographic one line chart)へと移す表示画面を示す。この情報も、種々のGIS表現と組み合わされて、電圧の性能を最適化するための回路変更の最良のグループを選択するための主要な情報を計画に与えうる。
図14は、EPPプロセス1700の最終ステップを図示しており、そこで新たなメーター情報と変更は、どのメーターが制御の各ブロックとゾーンに関連するかを特定することによって、EPPシステム1700によって使用される制御情報に変換される。各「ゾーン」は、1つのレギュレータの下流かつ次のレギュレータ(例えば、LTC、レギュレータ)の上流の全てのAMI330を指し、各「ブロック」は、分配システム(例えば、特定のコンデンサ)の特徴の影響圏内にある領域を指す。図14に示す例において、LTCゾーンは、LTCの下流かつレギュレータ1402(例えば、B1およびB2にあるAMI330)の上流の全てのAMI330を含み、レギュレータゾーンは、レギュレータ1402(B3にあるAMI300)の下流にある全てのAMI330を含み、ブロック2(B2)は、コンデンサ1403の影響内(上流または下流)の全てのAMI330を含む。この新たなメーターおよび変更情報は、詳細な構成情報(ゾーン/ブロック情報)とともに、EPPシステム1700によってVCC200に提供されて、新たな変更を踏まえたクリアな制御の実施を可能にする。
図15は、EPPシステム1700を用いて、CVRでのモニタのための最初のメーターのセットを構成するための最終ファイルの一例を示す。推奨されるセットはEPPシステム1700によって提供される。しかし、ユーザは、重要な顧客(critical customer)またはその他の基準等の付加的な考慮が、EPPシステム1700内部の自動選択プロセスをオーバーライドする場合、この推奨されるセットの変更を許可されてもよい。次にこの最終構成は、実施のためにVCC構成ファイルに直接転送される。
本発明は、例示的な実施形態をもって記述されたが、本発明は、趣旨と、添付される請求項の範囲内に変更を加えたうえで実施されうることを当業者は理解するであろう。これらの例は、単なる例示的なものであって、本発明の可能な設計、実施形態、適用、もしくは変形の全ての包括的なリストであることを意図したものではない。



  1. 複数のユーザ地点における電気使用装置による使用のために電気分配システムを介して電気使用システムに電力を供給する電気供給システムとして構成されたサブステーションを有する電気エネルギー分配システムと、
    前記サブステーションと、前記複数のユーザ地点のうちの少なくとも1つとに配置され、AMIによって受け取られる電力の測定成分に基づいてAMIデータを生成するように構成されたメーターと、
    前記AMIデータに基づいてエネルギー分配パラメータを生成するように構成された電圧コントローラと、
    に対して、電圧管理を最適化し、かつ、改善された電圧信頼性を提供するためにEEDSシステムにおいて線形回帰を用いて最良の変更を選択するための電圧制御およびエネルギー管理システムの計画技術であって、
    前記サブステーションはさらに、前記複数のユーザ地点に対して供給される前記電力の電圧セットポイント値を、前記エネルギー分配パラメータに基づいて調整するように構成され、
    電圧およびエネルギーは、エネルギー検証プロセスを用いて間隔ベースで測定され、CVR係数、および、CVR「オン」セットポイントとCVR「オフ」セットポイントとにおける両電圧間のエネルギー節約等のエネルギー特性の変化は、電気エネルギー分配システムのCVR係数とエネルギー使用量変化とを判断するために最適化されたペアリングプロセスを用いるペアt測定(paired t measurement)を用いて測定される、
    電圧制御およびエネルギー管理システムの計画技術。

  2. 請求項1に記載のシステムであって、
    前記計画プロセスは、動作線形回帰パターンを、システム信頼性に関するデータベースで特定されるパターンと比較する線形回帰技術を用いて、電圧の異常動作を特定する付加的なプロセスを含む、
    システム。

  3. 請求項1に記載のシステムであって、
    前記システムへの変更を特定する方法は、性能基準としての管理電圧低減の損失と分配システムの損失との表れに基づく線形化された最適化を用いる、
    システム。

  4. 請求項1に記載のシステムであって、
    前記線形化は、AMI電圧を用いる回路位置と位相位置とを線形化技術を用いて関連付けるために電圧を比較するために使用される、
    システム。

  5. 電圧管理を最適化し、かつ、改善された電圧信頼性を提供するためにEEDSシステムにおける変更を線形回帰を用いて選択するための電圧制御およびエネルギー管理システムであって、
    複数のユーザ地点における電気使用装置による使用のために電気分配システムを介して電気使用システムに電力を供給する電気供給システムとして構成されたサブステーションを有する電気エネルギー分配システムと、
    複数のメーターであって、メーターによって受信された電力の測定成分に基づいてメーターデータを生成するように構成された、前記複数のユーザ地点のうちの少なくとも1つのそれぞれに配置された少なくとも1つのメーターと、前記サブステーションにおける供給点に配置されたメーターとを含む複数のメーターと、
    管理電圧低減オン状態または管理電圧低減オフ状態で動作するように構成された電圧コントローラであって、前記電圧コントローラが前記管理電圧低減オン状態である場合に管理電圧低減を適用して前記メーターデータに基づき管理電圧低減エネルギー分配パラメータの生成を行い、前記電圧コントローラが前記管理電圧低減オフ状態である場合に行わない、電圧コントローラと、
    を含み、
    前記サブステーションはさらに、前記供給点にて前記複数のユーザ地点に対して供給される前記電力の電圧セットポイント値を、前記エネルギー分配パラメータに基づいて調整するように構成され、
    電圧およびエネルギーは、エネルギー検証プロセスを用いて間隔ベースで前記メーターにより測定され、前記管理電圧低減オン状態と前記管理電圧低減オフ状態との間のエネルギー特性の変化は、ペアt測定(paired t measurement)を用いて測定され、
    前記電圧コントローラはさらに、性能基準としての前記管理電圧低減の損失と分配システムの損失との表れに基づく線形化された最適化を用いて、システムへの変更を特定するように構成される、
    電圧制御およびエネルギー管理システム。

  6. 電圧管理を最適化し、かつ、改善された電圧信頼性を提供するためにEEDSシステムにおける変更を線形回帰を用いて選択するための電圧制御およびエネルギー管理システムであって、
    複数のユーザ地点における電気使用装置による使用のために電気分配システムを介して電気使用システムに電力を供給する電気供給システムとして構成されたサブステーションを有する電気エネルギー分配システムと、
    複数のメーターであって、メーターによって受信された電力の測定成分に基づいてメーターデータを生成するように構成された、前記複数のユーザ地点のうちの少なくとも1つのそれぞれに配置された少なくとも1つのメーターと、前記サブステーションにおける供給点に配置されたメーターとを含む複数のメーターと、
    管理電圧低減オン状態または管理電圧低減オフ状態で動作するように構成された電圧コントローラであって、前記電圧コントローラが前記管理電圧低減オン状態である場合に管理電圧低減を適用して前記メーターデータに基づき管理電圧低減エネルギー分配パラメータの生成を行い、前記電圧コントローラが前記管理電圧低減オフ状態である場合に行わない、電圧コントローラと、
    を含み、
    前記サブステーションはさらに、前記供給点にて前記複数のユーザ地点に対して供給される前記電力の電圧セットポイント値を、前記エネルギー分配パラメータに基づいて調整するように構成され、
    電圧およびエネルギーは、エネルギー検証プロセスを用いて間隔ベースで前記メーターにより測定され、前記管理電圧低減オン状態と前記管理電圧低減オフ状態との間のエネルギー特性の変化は、ペアt測定(paired t measurement)を用いて測定され、
    前記電圧コントローラはさらに、電圧の異常動作を、システム信頼性に関するデータベースで特定されるパターンと動作線形回帰パターンとを比較する線形回帰技術を用いて特定するように構成されている、
    電圧制御およびエネルギー管理システム。

  7. 請求項6に記載のシステムであって、
    前記サブステーションはさらに、前記供給点にて前記複数のユーザ地点に対して供給される前記電力の電圧セットポイント値を、前記エネルギー特性の変化に基づいて調整するように構成されている、
    システム。

  8. 請求項6に記載のシステムであって、
    前記電圧コントローラはさらに、前記エネルギー分配パラメータを、前記エネルギー特性の変化に基づいて調整するように構成されている、
    システム。

  9. 請求項6に記載のシステムであって、
    前記エネルギー特性は管理電圧低減係数である、
    システム。

  10. 請求項6に記載のシステムであって、
    前記エネルギー特性はエネルギー節約である、
    システム。

  11. 請求項6に記載のシステムであって、
    各メーターのデータは前記間隔にわたり平均化される、
    システム。

  12. 請求項6に記載のシステムであって、
    前記間隔は24時間の期間である、
    システム。

  13. 請求項6に記載のシステムであって、
    前記間隔は4時間の期間である、
    システム。

  14. 請求項6に記載のシステムであって、
    前記間隔は1時間の期間である、
    システム。

  15. 請求項6に記載のシステムであって、
    前記ペアリングのプロセスは、ペアtプロセス(paired t process)を、季節ごとの管理電圧低減係数と管理エネルギー節約との測定に分割し、所定限度内で、ペアt比較(paired t comparisons)が正確に計算されることが可能であり、かつ、整合性のある負荷が存在する時間のブロックを決定するために線形回帰定数を用いる付加的なプロセスを含む、
    システム。

  16. 請求項6に記載のシステムであって、
    前記異常動作は、メーターとメーター台との接続不良、過負荷状態の二次導体、過負荷状態の二次トランスフォーマ、不正確なトランスフォーマタップ設定、メーター台に接続された互換性のないタイプのメーター、または、中性点接続不良を含む、
    システム。

  17. 供給点から複数のユーザ地点に電力を供給するように構成された電力伝送および分配グリッドのための制御システムであって、
    複数のセンサであって、前記供給点と前記複数のユーザ地点のうちの少なくとも1つとにおける、または、前記供給点と前記複数のユーザ地点のうちの少なくとも1つとの間における前記分配グリッドの複数の分配地点のそれぞれに各センサが配置され、各センサが、各分配地点における前記供給される電力の成分を検知し、前記電力の検知された成分に基づいて測定データを生成するように構成されている、複数のセンサと、
    前記複数のセンサから受信された前記測定データに基づいてエネルギー分配パラメータを生成し、前記電力伝送および分配グリッドを変更オン状態または変更オフ状態で動作させるように構成されたコントローラと、
    前記電力伝送および分配グリッドの構成要素を前記エネルギー分配パラメータに応じて調整するように構成された構成要素調整装置と、
    を含み、
    前記供給される電力の前記成分は、エネルギー検証プロセスを用いて間隔ベースで前記メーターにより測定され、前記変更オン状態と前記変更オフ状態との間のエネルギー特性の変化は、線形回帰を用いて判断され、
    前記コントローラはさらに、前記エネルギー特性の表れに基づき、線形化された最適化を用いて前記システムへの変更を特定するように構成されている、
    制御システム。

  18. 請求項17に記載のシステムであって、
    前記コントローラは、前記コントローラが前記変更オン状態にある場合に変更を適用して前記メーターデータに基づきエネルギー分配パラメータの生成を行い、前記コントローラが前記変更オフ状態にある場合に行わないように構成されている、
    システム。

  19. 請求項17に記載のシステムであって、
    前記コントローラは、前記変更オン状態と前記変更オフ状態との間の前記エネルギー特性の変化を判断し、前記エネルギー特性の表れと、最適化された電圧動作の境界を判定する限定電圧条件とに基づいて、システムへの変更を特定するように構成されている、
    システム。

  20. 請求項19に記載のシステムであって、
    前記変更は管理電圧低減であり、前記エネルギー特性の変化は管理電圧低減係数またはエネルギー節約である、
    システム。

  21. 請求項19に記載のシステムであって、
    前記エネルギー特性の表れは、分配システムの損失、管理電圧低減の損失、またはエネルギー節約である、
    システム。

  22. 供給点から複数のユーザ地点に電力を供給するように構成された電力伝送および分配グリッドのための制御システムであって、
    複数のセンサであって、前記供給点と前記複数のユーザ地点のうちの少なくとも1つとにおける、または、前記供給点と前記複数のユーザ地点のうちの少なくとも1つとの間における分配グリッドの複数の分配地点のそれぞれに各センサが配置され、各センサが、各分配地点における前記供給される電力の成分を検知し、前記電力の検知された成分に基づいて測定データを生成するように構成されている、複数のセンサと、
    前記複数のセンサから測定データを受信し、電圧測定データを、システム信頼性に関するデータベースで特定されるパターンと比較する技術を用いて、電圧の異常動作を特定するように構成されたコントローラとを含む、
    制御システム。

  23. 請求項22に記載のシステムであって、
    前記異常動作は、メーターとメーター台との接続不良、過負荷状態の二次導体、過負荷状態の二次トランスフォーマ、不正確なトランスフォーマタップ設定、メーター台に接続された互換性のないタイプのメーター、または、中性点接続不良を含む、
    システム。

  24. 請求項17に記載のシステムであって、
    前記エネルギー特性は、性能基準としての管理電圧低減の損失および分配システムの損失である、
    システム。

  25. 請求項17に記載のシステムであって、
    前記供給される電力の前記成分は電圧である、
    システム。

  26. 請求項17に記載のシステムであって、
    電力伝送および分配グリッド調整装置の構成要素が、前記供給点にて供給される前記電力の電圧をロードタップ変更係数に基づいて調整するロードタップ変更トランスフォーマ、または、前記分配グリッドにおける前記供給点または別の点にて供給される前記電力の電圧を前記エネルギー分配パラメータに基づいて調整する電圧レギュレータ、または、前記分配グリッドにおける点にて供給される前記電力の電圧を前記エネルギー分配パラメータに基づいて調整するコンデンサレギュレータを含む、
    システム。

  27. 請求項17に記載のシステムであって、
    前記コントローラは、動作線形回帰パターンを、正常エネルギー特性、正常電圧特性、および正常インピーダンス特性に関するデータベースで特定されるパターンと比較する線形回帰技術を用いて、エネルギー分配及びシステム信頼性を予測し変更するように構成されている、
    システム。

  28. 請求項17に記載のシステムであって、
    前記コントローラは、線形モデルに結合されたマルチソースESSを使用するように構成されている、
    システム。

  29. 請求項28に記載のシステムであって、
    前記マルチソースESSは、前記モデルに関して単一のトランスフォーマとして取り扱われる複数のトランスフォーマである、
    システム。

  30. 請求項17に記載のシステムであって、
    前記コントローラは、線形化と、GIS座標と、前記調整装置に対する前記メーターの近接度を判断するためのメーター電圧相関とを使用するように構成されている、
    システム。

  31. 供給点と少なくとも1つのユーザ地点とにおける、または、前記供給点と前記少なくとも1つのユーザ地点との間における複数の分配地点に供給される電力を制御する方法であって、
    前記複数の分配地点のそれぞれは、各分配地点における前記供給される電力の電圧を検知して、検知された前記電圧に基づいて測定データを生成するように構成された少なくとも1つのセンサを含み、
    前記方法は、
    電力伝送および分配グリッドを変更オン状態または変更オフ状態に制御することであって、コントローラが、前記コントローラが前記変更オン状態にある場合に変更を適用してメーターデータに基づきエネルギー分配パラメータの生成を行い、前記コントローラが前記変更オフ状態にある場合に行わないことと、
    前記エネルギー分配パラメータに応じて前記電力伝送および分配グリッドの構成要素を調整するよう構成された構成要素調整装置を動作させることと、
    エネルギー検証プロセスを用いて間隔ベースで前記メーターにより、前記供給される電力の成分を測定し、管理電圧低減オン状態と管理電圧低減オフ状態との間のエネルギー特性の変化を線形回帰を用いて判断することと、
    前記エネルギー特性の表れに基づき、線形化された最適化を用いてシステムへの変更を特定するように前記コントローラを動作させることと、
    を含む方法。

  32. 供給点と少なくとも1つのユーザ地点とにおける、または、前記供給点と前記少なくとも1つのユーザ地点との間における複数の分配地点に供給される電力を制御する方法であって、
    前記複数の分配地点のそれぞれは、各分配地点における前記供給される電力の電圧を検知して、検知された前記電圧に基づいて測定データを生成するように構成された少なくとも1つのセンサを含み、
    前記方法は、
    電力伝送および分配グリッドを変更オン状態または変更オフ状態に制御することであって、コントローラが、前記コントローラが前記変更オン状態にある場合に変更を適用してメーターデータに基づきエネルギー分配パラメータの生成を行い、前記コントローラが前記変更オフ状態である場合に行わないことと、
    前記エネルギー分配パラメータに応じて、前記電力伝送および分配グリッドの構成要素を調整するよう構成された構成要素調整装置を動作させることと、
    エネルギー検証プロセスを用いて間隔ベースで前記メーターにより、前記供給される電力の成分を測定し、管理電圧低減オン状態と管理電圧低減オフ状態との間のエネルギー特性の変化を線形回帰を用いて判断することと、
    動作線形回帰パターンを、システム信頼性に関するデータベースで特定されるパターンと比較する線形回帰技術を用いて、電圧の異常動作を特定するように前記コントローラを動作させることと、
    を含む方法。

  33. 請求項31に記載の方法であって、
    前記供給される電力の前記成分は電圧である、
    方法。

  34. 請求項31に記載の方法であって、
    前記変更は管理電圧の低減である、
    方法。

  35. 請求項31に記載の方法であって、
    電力伝送および分配グリッド調整装置の構成要素が、前記供給点にて供給される前記電力の電圧をロードタップ変更係数に基づいて調整するロードタップ変更トランスフォーマ、または、前記分配グリッドにおける前記供給点または別の点にて供給される前記電力の電圧を前記エネルギー分配パラメータに基づいて調整する電圧レギュレータ、または、前記分配グリッドにおける点にて供給される前記電力の電圧を前記エネルギー分配パラメータに基づいて調整するコンデンサを含む、
    方法。

  36. 請求項32に記載の方法であって、
    前記エネルギー特性は管理電圧低減係数である、
    方法。

  37. 請求項31に記載の方法であって、
    前記エネルギー特性はエネルギー節約である、
    方法。

  38. 請求項31に記載の方法であって、
    各メーターのデータは前記間隔にわたり平均化される、
    方法。

  39. 請求項31に記載の方法であって、
    前記間隔は24時間の期間である、
    方法。

  40. 請求項31に記載の方法であって、
    前記間隔は4時間の期間である、
    方法。

  41. 請求項31に記載の方法であって、
    前記間隔は1時間の期間である、
    方法。

  42. 請求項31に記載の方法であって、
    前記異常動作は、前記メーターとメーター台との接続不良、過負荷状態の二次導体、過負荷状態の二次トランスフォーマ、不正確なトランスフォーマタップ設定、メーター台に接続された互換性のないタイプのメーター、または、中性点接続不良を含む、
    方法。

 

 

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