事例：配電変圧器供給区域の一時的な容量補強

この事例では、Edge-EMS Builder 自体が「容量補強」という業務ロジックを内蔵しているのではなく、収集、集約式、トリガープランの 3 つの基本機能を組み合わせて制御を構築する方法を示します。同じ考え方で、「しきい値の監視 → 余裕量の計算 → アクション実行」というさまざまな用途を設定できます。

1. 背景

配電変圧器の供給区域（1 台の配電変圧器が給電する区域）の容量は、315kVA、400kVA など一定です。複数車両の同時急速充電や季節的な電力需要ピークなど、一時的な集中負荷が生じると、実測負荷が変圧器定格に近づく、または超える可能性があります。従来は電力会社へ変圧器の容量増強工事を申請しますが、時間とコストがかかり、短時間のピークへの対応だけが目的となる場合もあります。

一時的な容量補強では、供給区域側へ蓄電システムを配置します。Edge-EMS Builder が区域負荷をリアルタイム監視し、変圧器容量の上限へ近づく前に自動で放電を指示します。蓄電設備が供給不足分の一部を補い、系統からの受電電力を安全なしきい値内に保ちます。負荷が低下すると容量補強モードを自動終了し、低需要時間帯の充電など通常の運用へ戻ります。変圧器を改造せず、ソフトウェア制御と蓄電設備で一時的な容量増強効果を得ます。

2. 対象デバイスとデータ

役割	デバイス	主要ポイント
区域全体の電力計	配電変圧器出力側のスマート電力計	区域全体の受電電力 Feeder_active_power（kW）
蓄電システム	PCS + BMS	現在の出力 PCS1_active_power（kW、正が放電）、SOC PCS1_soc（%）、放電上限 PCS1_max_discharge_power（kW）
制御パラメーター	カスタム／集約ポイント	変圧器定格容量 Transformer_rated_capacity（kW）、容量補強の開始しきい値比率、SOC 保護下限

これらのポイントは、データモデル の生データ（電力計、PCS/BMS の実測値）と時間帯別・カスタムデータ（しきい値パラメーター）から構成されます。運用担当者はスクリプトを変更せずに季節に応じて調整できます。

3. 集約計算：区域の余裕容量と補強需要

集約ポイント Feeder_headroom_kw（区域の余裕容量）を追加し、次の式を設定します。

-- 余裕容量 = 定格容量 × 開始しきい値比率 - 実測受電電力
local rated = tonumber(${Transformer_rated_capacity} or 0)
local ratio = tonumber(${Capacity_trigger_ratio} or 0.9)  -- 既定では定格容量の 90% を開始しきい値とする
local used = tonumber(${Feeder_active_power} or 0)

return rated * ratio - used

Feeder_headroom_kw が負の場合、区域負荷が開始しきい値に近づいたか超えたことを意味し、蓄電設備による負荷分担が必要です。

4. トリガープラン：負荷がしきい値に近づいたら自動放電

トリガー条件（データ変化トリガー、DATA_CHANGE）：

return tonumber(${Feeder_headroom_kw} or 0) < 0

トリガーアクション：

local resultList = {}

local headroom = tonumber(${Feeder_headroom_kw} or 0)   -- 負値は不足電力を表す
local soc = tonumber(${PCS1_soc} or 0)
local maxDischarge = tonumber(${PCS1_max_discharge_power} or 0)

-- SOC 保護：下限未満では容量補強せず、アラームのみ出して過放電を防止
if soc < tonumber(${SOC_protect_min} or 20) then
    table.insert(resultList, buildCommonAlarmMap(
        "增容能力不足", "台区负荷超限但储能SOC过低（" .. soc .. "%），无法执行临时增容，请人工介入"
    ))
    return resultList
end

-- 補助する電力 = 不足量の絶対値。ただし蓄電設備の最大放電能力以下
local needPower = math.min(-headroom, maxDischarge)

table.insert(resultList, buildCommonWriteMap("Collection", "PCS1_power_setpoint", needPower, nil, nil, true))
table.insert(resultList, buildCommonAlarmMap("台区临时增容已启动", "台区负荷超限，储能按 " .. needPower .. " kW 放电分担负荷"))
table.insert(resultList, buildMqttAlarmMap("台区临时增容已启动", "储能放电分担台区负荷", 1, "alarm/upload", 1))

return resultList

5. 終了条件：頻繁な起動・停止を防ぐヒステリシス

「余裕容量 ≥ 0」をそのまま終了条件にすると、しきい値付近の負荷変動で蓄電設備が起動・停止を繰り返す、いわゆるハンチングが発生します。そこで**ヒステリシス帯（Hysteresis）**を設け、容量補強の開始と終了に異なるしきい値を使用します。

集約ポイント Feeder_headroom_exit_kw（終了判定用の余裕量。しきい値比率は 0.9 ではなく 0.8 など、余裕を持たせる）を追加します。

local rated = tonumber(${Transformer_rated_capacity} or 0)
local exitRatio = tonumber(${Capacity_exit_ratio} or 0.8)
local used = tonumber(${Feeder_active_power} or 0)

return rated * exitRatio - used

さらに、${Feeder_headroom_exit_kw} >= 0 かつ ${PCS1_power_setpoint} > 0（容量補強中）を条件とするトリガープランを追加します。アクションは PCS1_power_setpoint を段階的にゼロへ戻し、容量補強モードを終了して、低需要時間帯の充電など通常の運用へ移行します。

6. 他の機能との組合せ

• 複数蓄電設備の協調：区域内に複数の蓄電システムがある場合、デバイス協調 で利用可能容量を 1 つの集約ポイントへまとめ、SOC の高低や定格電力比に応じて放電を配分できます。充電器の負荷分散 の均等配分アルゴリズムと同じ考え方です。
• クラウドでの可視化と運用指示：クラウド・エッジ連携 で Feeder_headroom_kw、容量補強の開始・終了状態、蓄電出力などを定期送信し、複数区域の運転を遠隔監視できます。クラウドからしきい値などを配信し、制御を動的に調整することもできます。
• 大規模な再利用：同じ PCS/BMS と同じ制御構造を持つ区域を多数導入する場合、デバイスユニットの動的拡張 で集約ポイントをテンプレート化できます。新区域の接続時に設定を自動生成し、区域ごとの構築作業を繰り返す必要がなくなります。

7. まとめ

この事例の生データ収集、集約式による余裕量計算、データ条件トリガー、書き込みアクションによる指令送信、アラーム、MQTT 報告は、すべて Edge-EMS Builder の汎用機能です。「一時的な容量補強」という業務ロジックは、設定の組合せだけで実現しています。電力計や PCS を他のデバイスに、しきい値判定を別の業務ルールに置き換えれば、同じ構築方法をピークカット・負荷平準化、デマンド制御、複数エネルギー源の相互補完など、ほぼあらゆる「監視 → 判断 → 実行」の用途へ再利用できます。

図は、このページの設定ロジックに基づくデータと制御の流れです。具体的な操作フィールドは、本文の設定とスクリプトを参照してください。

⚠️ この事例のしきい値比率や SOC 保護下限などは例です。実際の案件では、変圧器定格容量、蓄電設備の利用可能容量、地域の運用指示要件などを考慮して設定してください。