(57)【要約】【課題】逆潮流を発生させる複数の分散電源が接続された低圧配電系統において、規定の電圧の上限値を超えないようにしながら個々の分散電源の発電能力を有効活用することによって、同一バンク内の複数の分散電源全体での有効電力の総出力をより増大することが可能な配電系統を提供する。【解決手段】複数の需要家設備ＥＱ１〜ＥＱｎの各々の受電点ＮＲ（ＮＲ１〜ＮＲｎ）は、低圧配電線ＤＬと引込線Ｗ（Ｗ１〜Ｗｎ）を介して接続される。各需要家設備ＥＱは、直流電力を発電する太陽光発電装置ＰＶ（ＰＶ１〜ＰＶｎ）と、発電された直流電力を交流電力に変換して受電点ＮＲを介して出力するインバータ装置５１とを含む。このとき、各インバータ装置５１は、受電点ＮＲから柱上変圧器６０の２次側端子６２に至る配電経路のインピーダンスに応じて、出力する有効電力または無効電力の大きさを調整する。【選択図】図２
2010213542.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１次側端子の電圧を降圧して２次側端子に出力する変圧器と、
前記１次側端子が接続された高圧配電線と、
前記２次側端子に接続された低圧配電線と、
各々の受電点が前記低圧配電線と引込線によって接続され、前記高圧配電線から電力の供給を受ける複数の需要家設備とを備え、
前記複数の需要家設備の各々は、
分散電源と、
前記分散電源が発電した電力を変換し、変換された電力の少なくとも一部を前記高圧配電線に逆潮流するために前記受電点を介して出力する電力変換装置とを含み、
前記複数の需要家設備の各々において、前記電力変換装置は、前記受電点から前記変圧器の２次側端子に至る配電経路のインピーダンスに応じて、出力する有効電力または無効電力の大きさを調整する、配電系統。
【請求項２】
前記複数の需要家設備の各々において、前記電力変換装置は、前記受電点の電圧の大きさが予め設定された第１の電圧の上限値未満のとき、前記受電点を介して出力する電力の力率が予め設定された力率の上限値となるような大きさの無効電力を出力し、前記受電点の電圧の大きさが前記第１の電圧の上限値以上のとき、前記受電点を介して出力する電力の力率が前記力率の上限値未満となるように、出力する無効電力の大きさを前記力率の上限値に対応した大きさよりも増加させ、
前記第１の電圧の上限値および前記力率の上限値の少なくとも一方は、前記複数の需要家設備の各々ごとに、前記受電点から前記変圧器の２次側端子に至る配電経路のインピーダンスに応じて設定される、請求項１に記載の配電系統。
【請求項３】
前記複数の需要家設備のうち任意の第１の需要家設備の前記受電点から前記変圧器の２次側端子に至る配電経路のインピーダンスの大きさが、前記複数の需要家設備のうち任意の第２の需要家設備の前記受電点から前記変圧器の２次側端子に至る配電経路のインピーダンスの大きさよりも大きい場合、前記第１の需要家設備における前記第１の電圧の上限値は、前記第２の需要家設備における前記第１の電圧の上限値以上の大きさである、請求項２に記載の配電系統。
【請求項４】
前記複数の需要家設備のうち任意の第３の需要家設備の前記受電点から前記変圧器の２次側端子に至る配電経路のインピーダンスの大きさが、前記複数の需要家設備のうち任意の第４の需要家設備の前記受電点から前記変圧器の２次側端子に至る配電経路のインピーダンスの大きさよりも大きい場合、前記第３の需要家設備の電力変換装置によって出力された交流電力の前記力率の上限値は、前記第４の需要家設備の電力変換装置によって出力された交流電力の前記力率の上限値以上である、請求項２または３に記載の配電系統。
【請求項５】
前記複数の需要家設備の各々において、前記電力変換装置は、さらに、前記受電点を介して出力する電力の力率が予め設定された力率の下限値以下であり、かつ、前記受電点の電圧の大きさが予め設定された第２の電圧の上限値以上のとき、出力する有効電力を減少させ、
前記第２の電圧の上限値は、前記第１の電圧の上限値以上の値である、請求項２〜４のいずれか１項に記載の配電系統。
【請求項６】
前記複数の需要家設備の各々の前記受電点から前記変圧器の２次側端子に至る配電経路のインピーダンスは、前記複数の需要家設備の各々における前記受電点の電圧ならびに前記電力変換装置から前記受電点を介して出力された交流電力の電流および力率と、前記変圧器の１次側端子の電圧に基づいて計算された値である、請求項１〜５のいずれか１項に記載の配電系統。
【請求項７】
前記配電系統は、
前記複数の需要家設備にそれぞれ対応して設けられ、各々が、対応する需要家設備の前記受電点の電圧ならびに前記電力変換装置から前記受電点を介して出力される交流電力の電流および力率を測定する複数の計測器と、
前記高圧配電線を複数の区間に区分する複数の区分開閉器と、
前記複数の区分開閉器にそれぞれ対応して設けられ、各々が、対応する区分開閉器の両側における前記高圧配電線の電圧の測定結果または開閉指令に基づいて対応する区分開閉器の開閉を制御する複数の開閉器子局と、
前記複数の計測器および前記複数の開閉器子局と通信し、前記複数の開閉器子局の各々に対して前記開閉指令を送信し、前記複数の計測器の各々の測定結果および前記複数の区分開閉器の両端の電圧を収集する中央装置とをさらに備え、
前記中央装置は、前記複数の区間のうち前記変圧器が属する区間の高圧配電線の電圧の測定結果によって前記変圧器の前記１次側端子の電圧を検知し、
前記中央装置は、検知した前記変圧器の前記１次側端子の電圧と、前記複数の計測器の測定結果とに基づいて、前記複数の需要家設備の各々の前記受電点から前記変圧器の２次側端子に至る配電経路のインピーダンスを算出し、
前記中央装置は、算出した配電経路のインピーダンスに基づいて、前記複数の需要家設備の前記電力変換装置に対して、前記第１の電圧の上限値および前記力率の上限値の少なくも一方を設定する、請求項２〜５のいずれか１項に記載の配電系統。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、系統電源に対して逆潮流を発生する複数の分散電源が接続された配電系統に関する。
【背景技術】
【０００２】
多数の分散電源が接続された低圧配電系統では、分散電源による逆潮流の発生によって、各需要家設備の受電点での電圧が電気事業法で規定された電圧の上限値である１０７Ｖを超える可能性がある。この電圧上昇を抑制するため、受電点で測定された電圧、および分散電源から低圧配電系統へ送電する電力の力率に基づいて、分散電源から送電する無効電力を増加したり有効電力を低減したりするような制御が行なわれる。
【０００３】
たとえば、特開２００８−３５６４０号公報（特許文献１）に開示された電圧上昇抑制装置は、電気事業法で規定された電圧の上限値を下回る所定の閾値を保持する。そして、電圧上昇抑制装置は、電圧が上限値を下回り、かつ、閾値を上回る時に、電力の運転力率が下限値を下回らないという条件を満たすか否かを判定し、条件を満たすことが判定された場合に、無効電力を増加させるように電力を制御する。
【０００４】
また、特開２００８−１９９７０３号公報（特許文献２）に開示された低圧配電系統の場合には、逆潮流による電圧上昇が所定の規定値を超える電力需要家の低圧配電線の接続点と、その低圧配電線と隣接する別の低圧配電線の末端点との間に、接続点から末端点へ接点を切り替える切替開閉器が設けられる。これによって、逆潮流による電圧上昇を抑制して電力需要家の低圧配電線との接続点での電圧が規定値を超えないようにする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−３５６４０号公報
【特許文献２】特開２００８−１９９７０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、複数の分散電源からの逆潮流によって電圧上昇が生じる場合、低圧配電線の末端に向けて個々の電力需要家の分散電源による電圧上昇分が順次累積されていくことになる。この結果、低圧配電線の末端点での電圧が所定の規定値を超えることが多い。このため、特開２００８−３５６４０号公報（特許文献１）に記載のように電圧上昇抑制装置が分散電源ごとに独立に運転されていると、配電線の末端に接続された分散電源ほど有効電力の出力が制限されやすい。この結果、分散電源を設置した需要者間で有効電力の出力量に不公平が生じるだけでなく、複数の分散電源全体での有効電力の総出力が抑制される。
【０００７】
この発明の目的は、逆潮流を発生させる複数の分散電源が接続された低圧配電系統において、規定の電圧の上限値を超えないようにしながら個々の分散電源の発電能力を有効活用することによって、同一バンク内の複数の分散電源全体での有効電力の総出力をより増大することが可能な配電系統を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明は要約すれば配電系統であって、変圧器と、高圧配電線と、低圧配電線と、複数の需要家設備とを備える。変圧器は、１次側端子の電圧を降圧して２次側端子に出力するする。高圧配電線は、変圧器の１次側端子が接続される。低圧配電線は、変圧器の２次側端子に接続される。複数の需要家設備は、各々の受電点が低圧配電線と引込線によって接続され、高圧配電線から電力の供給を受ける。複数の需要家設備の各々は、分散電源と、電力変換装置とを含む。電力変換装置は、分散電源が発電した電力を変換し、変換された電力の少なくとも一部を高圧配電線に逆潮流するために受電点を介して出力する。そして、複数の需要家設備の各々において、電力変換装置は、受電点から変圧器の２次側端子に至る配電経路のインピーダンスに応じて、出力する有効電力または無効電力の大きさを調整する。
【０００９】
好ましくは、複数の需要家設備の各々において、電力変換装置は、受電点の電圧の大きさが予め設定された第１の電圧の上限値未満のとき、受電点を介して出力する電力の力率が予め設定された力率の上限値となるような大きさの無効電力を出力する。そして、電力変換装置は、受電点の電圧の大きさが第１の電圧の上限値以上のとき、受電点を介して出力する電力の力率が力率の上限値未満となるように、出力する無効電力の大きさを力率の上限値に対応した大きさよりも増加させる。この場合、第１の電圧の上限値および力率の上限値の少なくとも一方は、複数の需要家設備の各々ごとに、受電点から変圧器の２次側端子に至る配電経路のインピーダンスに応じて設定される。
【００１０】
さらに好ましくは、複数の需要家設備のうち任意の第１の需要家設備の受電点から変圧器の２次側端子に至る配電経路のインピーダンスの大きさが、複数の需要家設備のうち任意の第２の需要家設備の受電点から変圧器の２次側端子に至る配電経路のインピーダンスの大きさよりも大きい場合、第１の需要家設備における第１の電圧の上限値は、第２の需要家設備における第１の電圧の上限値以上の大きさである。
【００１１】
また、さらに好ましくは、複数の需要家設備のうち任意の第３の需要家設備の受電点から変圧器の２次側端子に至る配電経路のインピーダンスの大きさが、複数の需要家設備のうち任意の第４の需要家設備の受電点から変圧器の２次側端子に至る配電経路のインピーダンスの大きさよりも大きい場合、第３の需要家設備の電力変換装置によって出力された交流電力の力率の上限値は、第４の需要家設備の電力変換装置によって出力された交流電力の力率の上限値以上である。
【００１２】
また、好ましくは、複数の需要家設備の各々において、電力変換装置は、さらに、受電点を介して出力する電力の力率が予め設定された力率の下限値以下であり、かつ、受電点の電圧の大きさが予め設定された第２の電圧の上限値以上のとき、出力する有効電力を減少させる。ここで、第２の電圧の上限値は、第１の電圧の上限値以上の値である。
【００１３】
また、好ましくは、複数の需要家設備の各々の受電点から変圧器の２次側端子に至る配電経路のインピーダンスは、複数の需要家設備の各々における受電点の電圧ならびに電力変換装置から受電点を介して出力された交流電力の電流および力率と、変圧器の１次側端子の電圧に基づいて計算された値である。
【００１４】
また、好ましくは、配電系統は、複数の計測器と、複数の区分開閉器と、複数の開閉器子局と、中央装置とをさらに備える。複数の計測器は、複数の需要家設備にそれぞれ対応して設けられる。複数の計測器の各々は、対応する需要家設備の受電点の電圧ならびに電力変換装置から受電点を介して出力される交流電力の電流および力率を測定する。区分開閉器は、高圧配電線を複数の区間に区分する。複数の開閉器子局は、複数の区分開閉器にそれぞれ対応して設けられる。複数の開閉器子局の各々は、対応する区分開閉器の両側における高圧配電線の電圧の測定結果または中央装置からの指令に基づいて対応する区分開閉器の開閉を制御する。中央装置は、複数の計測器および複数の開閉器子局と通信し、複数の計測器の各々の測定結果および複数の区分開閉器の両端の電圧を収集する。中央装置は、複数の区間のうち変圧器が属する区間の高圧配電線の電圧の測定結果によって変圧器の１次側端子の電圧を検知する。中央装置は、検知した変圧器の１次側端子の電圧と、複数の計測器の測定結果とに基づいて、複数の需要家設備の各々の受電点から変圧器の２次側端子に至る配電経路のインピーダンスを算出する。中央装置は、算出した配電経路のインピーダンスに基づいて、複数の需要家設備の電力変換装置に対して、第１の電圧の上限値および力率の上限値の少なくも一方を設定する。
【発明の効果】
【００１５】
この発明によれば、複数の需要家設備の各々において、受電点から変圧器の２次側端子に至る配電経路のインピーダンスに応じて、電力変換装置は、受電点を介して出力する有効電力または無効電力の大きさを調整する。これによって、各需要家設備の受電点までの配電経路のインピーダンスが大きいほど電圧上昇が大きくなりやすい点が緩和されるので、個々の分散電源の発電能力を有効活用し、同一バンク内の複数の分散電源全体での有効電力の総出力をより増大することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】この発明に実施の形態１に従う配電系統１００の全体構成を説明するための図である。
【図２】図１の配電系統１００の一部を取り出した構成図である。
【図３】図２の配電系統１００の一部を取り出した等価回路図である。
【図４】図３の等価回路における電流および電圧のベクトル図である。
【図５】インバータ装置５１による出力調整手順を示すフローチャートである。
【図６】図２の柱上変圧器６０に接続された各需要家設備ＥＱの受電点ＮＲにおける電圧上昇を説明するための図である。
【図７】図５の出力調整手順で用いるパラメータの一例を示す表である。
【図８】図５の出力調整手順で用いるパラメータの他の例を示す表である。
【図９】図５の出力調整手順で用いるパラメータのさらに他の例を示す表である。
【図１０】図９に示したパラメータの設定手順を示すフローチャートである。
【図１１】図５のインバータ装置５１による出力調整手順の変形例を示すフローチャートである。
【図１２】図１１の出力調整手順で用いるパラメータの一例を示す表である。
【図１３】この発明の実施の形態３に従う配電系統１０１の構成を示す図である。
【図１４】図１３の柱上変圧器６０から各需要家設備ＥＱまでの配電経路のインピーダンスの計算方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、同一または相当する部分には同一の参照符号を付して、その説明を繰返さない。
【００１８】
また、以下では、まず、配電系統１００の全体構成を説明し、次に、１つの変圧器バンクに連系された複数の分散電源に着目して、その出力調整の方法について説明する。なお、以下の説明では、分散電源として、太陽光発電（photovoltaics）装置ＰＶを想定しているが、分散電源は太陽光発電装置ＰＶに限るものでなく、風力発電装置など他の自然力を利用した発電装置であってもよいし、燃料電池や同期発電機であってもよい。
【００１９】
［実施の形態１］
（配電系統の構成）
図１は、この発明に実施の形態１に従う配電系統１００の全体構成を説明するための図である。
【００２０】
図１を参照して、配電系統１００は、樹枝状の配電系統を模式的に示すものである。配電系統１００は、発電所の発電機２から送電線３を介して送電された電力を降圧する配電用変圧器１１と、配電用変圧器１１に接続された母線１２と、母線１２に接続された複数の遮断器ＣＢを含む。配電用変圧器１１、母線１２、および遮断器ＣＢは、変電所に設置される。さらに、配電系統１００は、母線１２から遮断器ＣＢを介して引き出された複数の高圧配電線Ｆと、各高圧配電線Ｆに設けられた複数の区分開閉器ＳＷと、各高圧配電線Ｆを相互に連系するための結合開閉器ＴＳＷとを含む。
【００２１】
上記配電系統１００の構成のうち、遮断器ＣＢは、高圧配電線Ｆに短絡または地絡などの故障が生じたときに、高圧配電線Ｆに供給される電力を遮断する。故障時における遮断器ＣＢの遮断および再閉路を制御するために継電器１４が設けられる。
【００２２】
区分開閉器ＳＷは、電磁石の励磁により閉路し、減磁により開路する接点を有する。通常の送電時は、接点が閉路したオン状態（入状態、投入状態）になる。高圧配電線Ｆの故障時に、配電線電圧が低下すると減磁によって接点が開路して、区分開閉器ＳＷはオフ状態（切状態、開放状態）になる。
【００２３】
この区分開閉器ＳＷによって、高圧配電線Ｆは複数の区間Ｓに分割される。図１の例では、３回線の高圧配電線ＦＩ，ＦＩＩ，ＦＩＩが、母線１２から遮断器ＣＢＩ，ＣＢＩＩ，ＣＢＩＩＩを介してそれぞれ引き出される。そして、引き出された各高圧配電線Ｆは、２個の区分開閉器ＳＷによって、３つの区間Ｓに分割される。たとえば、第１番目の高圧配電線ＦＩでは、遮断器ＣＢＩに近接する側から、区分開閉器ＳＷＩ−１および区分開閉器ＳＷＩ−２が設置される。これによって、高圧配電線ＦＩは、遮断器ＣＢＩに近接する側から、区間ＳＩ−１、区間ＳＩ−２、区間ＳＩ−３の３区間に分割される。高圧配電線ＦＩＩ，ＦＩＩＩについても同様である。ローマ数字Ｉ，ＩＩ，ＩＩＩによって、回線番号が区別される。
【００２４】
結合開閉器ＴＳＷは、通常はオフ状態で用いられる。結合開閉器ＴＳＷは、配電線の故障時に故障区間を回避して健全区間へ送電するために接点が閉路する。結合開閉器ＴＳＷを介して、複数の高圧配電線Ｆは相互に接続される。図１の例では、区間ＳＩ−２と区間ＳＩＩ−２とは、結合開閉器ＴＳＷ−１を介して接続される。また、区間ＳＩＩ−３と区間ＳＩＩＩ−２とは、結合開閉器ＴＳＷ−２を介して接続される。また、区間ＳＩ−３と区間ＳＩＩＩ−３とは、結合開閉器ＴＳＷ−３を介して接続される。
【００２５】
このような配電系統１００に配備される配電自動化システム１は、複数の区分開閉器ＳＷおよび結合開閉器ＴＳＷのそれぞれに設けられる複数の制御装置２０，３０と、制御装置２０，３０を遠隔制御する中央装置４０と、制御装置２０，３０と中央装置４０との間を接続する通信路である自動化伝送路４１とを含む。制御装置２０，３０は、それぞれ、制御用変圧器（図２の参照符号２２Ａ，２２Ｂ）によって対応の開閉器ＳＷ，ＴＳＷの両側の配電線電圧を検出し、検出した配電線電圧に基づいて対応の開閉器ＳＷ，ＴＳＷのオンおよびオフを制御する。親局である中央装置４０に対して、子局である区分開閉器ＳＷの制御装置２０を区分開閉器子局２０と記載し、結合開閉器ＴＳＷの制御装置３０を結合開閉器子局３０と記載する場合がある。なお、自動化伝送路４１には、光ファイバケーブル、メタルケーブルなどが用いられる。通信用の専用線である自動化伝送路４１を用いる代わりに、電力線搬送または無線方式によって中央装置４０と制御装置２０，３０との間の通信を行なってもよい。
【００２６】
図２は、図１の配電系統１００の一部を取り出した構成図である。図１、図２を参照して、配電系統１００は、さらに、高圧配電線Ｆの各区間Ｓに接続された複数の柱上変圧器を含む。図２には、これらの複数の柱上変圧器を代表して、区間ＳＩ−３の高圧配電線ＦＩに接続された１つの柱上変圧器６０が図示されている。柱上変圧器６０は、その１次側端子６１の電圧を降圧して２次側端子６２に出力する。たとえば、日本国内の配電系統の場合、通常、６．６ｋＶの電圧が１０５Ｖまたは２１０Ｖの電圧に降圧される。
【００２７】
配電系統１００は、さらに、柱上変圧器６０の２次側端子６１に接続された低圧配電線ＤＬと、ｎ個（ｎは２以上の整数）の需要家設備ＥＱ１〜ＥＱｎとを含む。図２に示すように、第ｉ番目（ｉは１以上ｎ以下の整数）の需要家設備ＥＱｉの受電点ＮＲｉは、低圧配電線ＤＬの接続ノードＮＤＣと引込線Ｗｉを介して接続される。図２の場合、ｎ本の引込線Ｗ１〜Ｗｎは、柱上変圧器６０の近傍に位置する接続ノードＮＤＣに共通に接続される。以下の説明で、需要家設備ＥＱ１〜ＥＱｎ、受電点ＮＲ１〜ＮＲｎ、および引込線Ｗ１〜Ｗｎについて、総称するとき、または不特定のものを示すとき、それぞれ、需要家設備ＥＱ、受電点ＮＲ、および引込線Ｗと称する。
【００２８】
各需要家設備ＥＱは、分散電源としての太陽光発電装置ＰＶと、電力変換装置としてのインバータ装置５１と、負荷装置５２とを含む。
【００２９】
太陽光発電装置ＰＶ１〜ＰＶｎ（総称するとき、または不特定のものを示すとき太陽光発電装置ＰＶとも称する。）によって発電された直流電力は、インバータ装置５１によって商用周波数の交流電力に変換される。インバータ装置５１は、直流電力を交流電力に変換するとともに、出力する交流電力の有効電力の大きさおよび無効電力の大きさを制御する。
【００３０】
インバータ装置５１から出力された交流電力は、負荷装置５２で消費されるとともに、余剰電力は受電点ＮＲを介して高圧配電線ＦＩに向けて送電される。このような逆潮流によって、各需要家設備ＥＱの受電点ＮＲの電圧は、柱上変圧器６０の２次側端子６２の２次側電圧Ｖ２よりも上昇する。
【００３１】
各需要家設備ＥＱの受電点ＮＲには、多機能電力量計５３が設けられる。多機能電力量計５３（計測器とも称する）は、受電点ＮＲにおける電圧Ｖｐ（Ｖｐ１〜Ｖｐｎ）を測定するとともに、高圧配電線ＦＩから各需要家設備ＥＱに送電される電流および送電電力の力率と、各需要家設備ＥＱから高圧配電線ＦＩに向けて送電する逆潮流の電流Ｉｐ（Ｉｐ１〜Ｉｐｎ）および逆潮流電力の力率（逆潮流力率とも称する）を測定する。
【００３２】
各需要家設備ＥＱに対応した多機能電力量計５３は、配電自動化システム１の自動化伝送路４１と光ファイバケーブルなどの信号伝送路５５を介して接続される。光ファイバケーブルに代えてＰＨＳ（Personal  Handyphone  System）などの無線通信を用いることもできる。多機能電力量計５３で測定されたデータは、信号伝送路５５および自動化伝送路４１を介して配電自動化システム１の中央装置４０に送信される。
【００３３】
また、多機能電力量計５３は、光ファイバケーブルなどの信号伝送路５４を介してインバータ装置５１と接続される。光ファイバケーブルに代えて電力線搬送または無線通信などを用いることもできる。多機能電力量計５３で中継された中央装置からの指令は、信号伝送路５４を介してインバータ装置５１に送信される。インバータ装置５１は、対応する多機能電力量計５３から送信された指令（後述する電圧の上限値および力率の上限値などの制御パラメータ）に基づいて、逆潮流する有効電力の大きさおよび無効電力の大きさを制御する。
【００３４】
配電自動化システム１の中央装置４０は、自動化伝送路４１および信号伝送路５５を介して高圧配電線ＦＩの電圧や多機能電力量計５３の測定データを収集する。後述するように、中央装置４０は、インバータ装置５１が逆潮流の有効電力および無効電力を制御するときの制御パラメータを、収集したデータに基づいて算出し、多機能電力量計５３に向けて送信する。
【００３５】
（逆潮流時における低圧配電線の電圧上昇の説明）
図３は、図２の配電系統１００の一部を取出した等価回路図である。図３には、１個の需要家設備ＥＱの受電点ＮＲのみが、図２の接続ノードＮＤＣに引込線Ｗを介して接続されている場合についての等価回路が示されている。
【００３６】
また、図４は、図３の等価回路における電流および電圧のベクトル図である。以下、図３、図４を参照して、図２の柱上変圧器６０の１次側端子６１の電圧Ｖ１（１次側電圧Ｖ１とも称する。）、２次側端子６２の電圧Ｖ２（２次側電圧Ｖ２とも称する。）、および受電点ＮＲの電圧Ｖｐ（受電電圧Ｖｐとも称する。）の関係について説明する。なお、以下の説明では、１次側電圧Ｖ１は、柱上変圧器６０の巻数比を乗じた２次側換算量を意味するものとする。
【００３７】
図３に示すように、柱上変圧器６０は、巻線抵抗６６、漏れリアクタンス６５、励磁コンダクタンス６４、および励磁サセプタンス６３によって等価的に表わすことができる。また、引込線Ｗは、配線抵抗ｒによって等価的に表わすことができる。図２の場合、低圧配電線ＤＬの亘長は引込線Ｗの亘長に比べてはるかに短いので、低圧配線線ＤＬの配線抵抗を無視してよい（低圧配電線ＤＬの抵抗を考慮する場合については、図１３，１４を参照して後述する）。
【００３８】
ここで、図２の各需要家設備ＥＱから出力される逆潮流電流Ｉｐは、受電電圧Ｖｐよりも位相角θだけ進んでいる。通常、θは０に近い値であり、引込線Ｗのリアクタンスも極めて小さい値であるので、引込線Ｗによって生じる電圧降下は近似的にＩｐ・ｒ・cosθと表わされる。したがって、受電電圧Ｖｐと柱上変圧器６０の２次側電圧Ｖ２との差は、
Ｖｐ−Ｖ２＝Ｉｐ・ｒ・cosθ                                      …(1)
と表わされる。
【００３９】
また、柱上変圧器６０では巻線抵抗６６および漏れリアクタンス６５による電位差が生じるので、２次側電圧Ｖ２と２次側に換算した１次側電圧Ｖ１との差は、近似的に次式（２）で表わされる。ただし、次式（２）において、Ｒｔは柱上変圧器６０の巻線抵抗６６の大きさであり、Ｘｔは漏れリアクタンス６５の大きさである。
【００４０】
Ｖ２−Ｖ１＝Ｉｐ・（Ｒｔ・cosθ−Ｘｔ・sinθ）                    …(2)
図２のように、ｎ個の需要家設備ＥＱ１〜ＥＱｎの受電点ＮＲ１〜ＮＲｎが、それぞれ引込線Ｗ１〜Ｗｎを介して柱上変圧器６０に接続されている場合、式（１）は次式（３）のように書替えられる。ただし、次式（３）において、第ｉ番目（ｉは１以上ｎ以下の整数）の受電点ＮＲｉでの電圧をＶｐｉとし、逆潮流電流をＩｐｉとしている。さらに、電圧Ｖｐｉに対して電流Ｉｐｉは位相角θｉだけ進んでいるものとし、受電点ＮＲｉに接続される引込線Ｗｉの抵抗をｒｉとしている。
【００４１】
Ｖｐｉ−Ｖ２＝Ｉｐｉ・ｒｉ・cosθｉ                              …(3)
また、柱上変圧器６０には電流Ｉｐ１〜Ｉｐｎの和が流れるので、式（２）は次式（４）のように書替えられる。
【００４２】
【数１】
2010213542.tif 000003
【００４３】
したがって、図２の場合、逆潮流の発生によって、柱上変圧器６０の２次側電圧Ｖ２は、式（４）の右辺で表わされる大きさだけ上昇する。さらに、第ｉ番目（ｉは１以上ｎ以下の整数）の受電点ＮＲｉの電圧Ｖｐｉは、２次側電圧Ｖ２に対して、式（３）の右辺で表わされる大きさだけ上昇する。受電点ＮＲｉでの電圧上昇は、逆潮流電力の力率cosθｉが１に近づくほど増加し、また、引込線Ｗｉの亘長が長いほど抵抗ｒｉが大きくなるので増加する。
【００４４】
（受電点の電圧上昇の抑制方法）
次に、インバータ装置５１の出力を調整することにより、各受電点ＮＲでの上記の電圧上昇を抑制する方法について説明する。
【００４５】
図５は、インバータ装置５１による出力調整手順を示すフローチャートである。図５の出力調整手順は、各需要家設備ＥＱごとに個別に実行される。
【００４６】
図２、図５を参照して、まず、ステップＳ１で、受電電圧Ｖｐの上限値ＵＰおよび逆潮流電力の力率cosθの上限値の設定を行なう。
【００４７】
このとき、インバータ装置５１は、対応する受電点ＮＲに設けられた多機能電力量計５３を経由して、中央装置４０から受電電圧Ｖｐの上限値および受電電圧Ｖｐおよび逆潮流電力の力率cosθの上限値の設定値を受信した場合には、これらの上限値を受信した設定値に設定する。中央装置４０から設定値の指令を受けていない場合には、逆潮流電力の力率の上限値は１に設定され、受電電圧Ｖｐの上限値ＵＬは、電気事業法で規定された１０７Ｖに設定される。
【００４８】
次のステップＳ２で、各インバータ装置５１は、受電点ＮＲの電圧Ｖｐおよび逆潮流の力率cosθの測定を行なう。
【００４９】
次のステップＳ３で、インバータ装置５１は、測定した受電電圧Ｖｐが上限値ＵＬ以上であるか否かを判定する。ここで、実施の形態１のインバータ装置５１の場合、上限値ＵＬは、各需要家設備ＥＱごとに、受電点ＮＲから柱上変圧器６０の２次側端子６２までの配電経路のインピーダンスに応じた値が設定される。上限値の設定は中央装置４０からの指令による（ステップＳ１参照）。具体的な数値例については後述する。
【００５０】
まず、ステップＳ３で、受電電圧Ｖｐが上限値ＵＬ以上である場合（ステップＳ３でＹＥＳ）について説明する。この場合、インバータ装置５１は、測定した逆潮流電力の力率cosθが力率の下限値以下となっているか否かを判定する（ステップＳ４）。そして、逆潮流電力の力率cosθが力率の下限値を上回っている場合（ステップＳ４でＮＯ）、インバータ装置５１は、出力する無効電力を増加させる（ステップＳ６）。この結果、逆潮流電力の力率cosθが減少することになるので、前述の式（２）または式（４）に示されるように、主として柱上変圧器６０の漏れリアクタンスＸｔによるＩｐ・Ｘｔ・sinθの電圧分だけ、２次側電圧Ｖ２が減少する。この２次側電圧Ｖ２の減少によって、受電電圧Ｖｐの上昇を抑制することができる。
【００５１】
一方、ステップＳ４で、逆潮流電力の力率cosθが力率の下限値以下の場合（ステップＳ４でＹＥＳ）、これ以上無効電力を増加させることはできないので、インバータ装置５１は有効電力の出力量を減少させる（ステップＳ７）。この結果、引込線Ｗの抵抗ｒおよび柱上変圧器６０の巻線抵抗Ｒｔによる電圧降下が減少するので、受電電圧Ｖｐの上昇を抑制することができる。
【００５２】
次に、ステップＳ３で、受電電圧Ｖｐが上限値ＵＬに満たない場合（ステップＳ３でＮＯ）について説明する。この場合、インバータ装置５１は、受電電圧Ｖｐの抑制のために既に有効電力を抑制しているか否か（すなわち、ステップＳ７が既に実行されているか否か）を判定する（ステップＳ８）。そして、有効電力が既に抑制されている場合には（ステップＳ８でＹＥＳ）、インバータ装置５１は、有効電力を元の大きさに戻すべく有効電力を増加させる（ステップＳ９）。
【００５３】
一方、ステップＳ８で、有効電力がまだ抑制されていない場合には（ステップＳ８でＮＯ）、インバータ装置５１は、逆潮流電力の力率cosθが力率の上限値より小さいか否かを判定する（ステップＳ１０）。
【００５４】
ここで、力率の上限値とは、ステップＳ６が実行されることによって力率を減少させる前の元々の逆潮流電力の力率を意味する。逆潮流電力の力率の上限値は、１に設定されるのが通常である。実施の形態１のインバータ装置５１の場合、各需要家設備ＥＱごとに、受電点ＮＲから柱上変圧器６０の２次側端子６２までの配電経路のインピーダンスに応じた値が設定される場合がある。上限値の設定は中央装置４０からの指令による（ステップＳ１参照）。具体的な数値例については後述する。
【００５５】
ステップＳ１０で、逆潮流力率cosθが力率の上限値より小さい場合には（ステップＳ１０でＹＥＳ）、インバータ装置５１は、逆潮流力率cosθを上限値に戻すべく無効電力を減少させる（ステップＳ１１）。ステップＳ１０でＮＯの場合は、有効電力に抑制がなく、逆潮流力率cosθが上限値に等しい場合である。
【００５６】
以下、ステップＳ２〜ステップＳ１１が繰返される。この結果、インバータ装置５１によって出力する有効電力の大きさおよび無効電力の大きさが調整され（ステップＳ６，Ｓ７，Ｓ９，Ｓ１１）、受電電圧Ｖｐが上限値ＵＬを超えないように制御される。
【００５７】
次に、図５における受電電圧Ｖｐの上限値ＵＬおよび逆潮流電力の力率cosθの上限値の設定について説明する。
【００５８】
図６は、図２の柱上変圧器６０に接続された各需要家設備ＥＱの受電点ＮＲにおける電圧上昇を説明するための図である。図６では、図２でｎ＝６の場合が示されている。
【００５９】
また、図６では、図２の各引込線Ｗ１〜Ｗ６の亘長が、Ｌを基準の長さとして、Ｌ，２Ｌ，３Ｌ，４Ｌ，５Ｌ，６Ｌのように漸次増加するように設定されている。したがって、引込線Ｗ１の抵抗ｒ１＝ｒとすると、その他の引込線Ｗ２〜Ｗ６の抵抗ｒ２〜ｒ６は、それぞれ、２ｒ，３ｒ，４ｒ，５ｒ，６ｒのように表わされる。
【００６０】
なお、図２の場合、低圧配電線ＤＬの亘長は引込線Ｗ１〜Ｗ６の亘長に比べて極めて短いので、低圧配線線ＤＬの抵抗は無視できる。また、受電点ＮＲ１〜ＮＲ６からそれぞれ出力される逆潮流電流Ｉｐ１〜Ｉｐ６の大きさを、等しいと仮定している（Ｉｐ１＝…＝Ｉｐ６＝Ｉｐ）。まず、各需要家設備ＥＱごとに、受電電圧Ｖｐの上限値ＵＬおよび逆潮流電力の力率cosθに差をつけない場合について説明する。
【００６１】
図７は、図５の出力調整手順で用いるパラメータの一例を示す表である。図７の場合、各受電電圧Ｖｐの上限値ＵＬは、電気事業法で規定された１０７Ｖに等しい。各需要家設備ＥＱのインバータ装置５１から出力された逆潮流電力の力率の上限値は１に設定されている。また、逆潮流電力の力率の下限値は０．８５に設定されている。
【００６２】
図６の実線７２上の各点（丸印）は、図７のパラメータの設定における、接続ノードＮＤＣおよび受電点ＮＲ１〜ＮＲ６の電圧を示す。この場合、柱上変圧器６０の１次側端子６１の電圧Ｖ１と２次側端子６２の電圧Ｖ２との電圧差（Ｖ２−Ｖ１）は、前述の式（４）に、Ｉｐｉ＝Ｉｐ、cosθｉ＝１、sinθｉ＝０、ｎ＝６を代入することによって、
Ｖ２−Ｖ１＝６・Ｉｐ・Ｒｔ                                        …(5)
と表わされる。
【００６３】
ここで、高圧配電線ＦＩのインピーダンスは、柱上変圧器６０の２次側に換算するときに巻数比の２乗がかかるので、ほとんど無視することができる。したがって、１次側電圧Ｖ１は、図２の制御用変圧器２２Ｂによって測定された区分開閉器ＳＷＩ−２の近傍の電圧にほぼ等しいと考えることができる。さらに、既に説明したように、低圧配電線ＤＬの抵抗はほとんど無視できるので、接続ノードＮＤＣの電圧は２次側端子６２の電圧Ｖ２に等しいと考えることができる。
【００６４】
また、第ｉ番目（ｉは１以上６以下の整数）の受電点ＮＲｉの電圧Ｖｐｉは、式（３）に、Ｉｐｉ＝Ｉｐ，cosθｉ＝１、ｒｉ＝ｉ×ｒを代入することによって、
Ｖｐｉ＝Ｖ２＋ｉ・Ｉｐ・ｒ                                        …(6)
と表わされる。すなわち、２次側電圧Ｖ２に対する受電電圧Ｖｐｉの電圧上昇は、各引込線Ｗｉの亘長（柱上変圧器６０からの配電経路の距離にほぼ等しい）にほぼ比例する。最大電圧Ｖｐ６と最小電圧Ｖｐ１との電圧差（図６の参照符号７７）は、５・Ｉｐ・ｒとなる。
【００６５】
このように、引込線Ｗの亘長に比例して受電電圧Ｖｐが増加するので、図６の場合、受電点ＮＲ５，ＮＲ６の電圧値が上限値ＵＬ（図６の一点鎖線７３）を超えてしまう。この結果、受電電圧Ｖｐが上限値ＵＬを超えないようにするために、引込線Ｗの亘長が他に比べて長い需要家設備ＥＱほど力率が早く低下し、さらに有効電力の出力を抑制するような制御が行なわれ易いという結果になる。
【００６６】
そこで、実施の形態１では、各需要家設備ＥＱの受電点ＮＲから柱上変圧器６０の２次側端子６２に至る配電経路（図２の各引込線Ｗおよび低圧配電線ＤＬ）のインピーダンスに応じて、逆潮流電力の力率の上限値を変化させている。すなわち、複数の需要家設備ＥＱのうち任意の第１、第２の需要家設備ＥＱについて比較したとき、第１の需要家設備ＥＱの受電点ＮＲから柱上変圧器６０の２次側端子６２に至る配電経路のインピーダンスの大きさが、第２の需要家設備ＥＱの受電点から柱上変圧器６０の２次側端子６２に至る配電経路のインピーダンスの大きさよりも大きい場合を仮定する。この場合、第１の需要家設備ＥＱのインバータ装置５１によって出力される逆潮流電力の力率の上限値が、第２の需要家設備ＥＱのインバータ装置５１によって出力される逆潮流電力の力率の上限値以上となるように、力率の上限値が設定される。以下、図８に示す具体的なパラメータを用いて、このように力率の上限値を設定した効果について説明する。
【００６７】
図８は、図５の出力調整手順で用いるパラメータの他の例を示す表である。図８の例の場合、柱上変圧器６０から受電点ＮＲまでの配電経路の距離が短いほうの太陽光発電装置ＰＶ１，ＰＶ２，ＰＶ３のインバータ装置５１については、力率の上限値が０．９５に設定される。また、変圧器から受電点ＮＲまでの配電経路の距離が長いほうの太陽光発電装置ＰＶ４，ＰＶ５，ＰＶ６のインバータ装置５１については、力率の上限値が１に設定される。その他の点では、図８のパラメータは図７の場合と同じである。
【００６８】
再び図６を参照して、二点鎖線７５,７６上の各点（三角印）は、図８のパラメータの設定における、接続ノードＮＤＣおよび受電点ＮＲ１〜ＮＲ６（図６では、参照符号の末尾に＊を付している）の電圧を示す。この場合、柱上変圧器６０の１次側電圧Ｖ１と２次側電圧Ｖ２＊との電圧差（Ｖ２＊−Ｖ１）は、前述の式（４）を用いることによって、式（７）のように表わされる。式（７）では、式（４）において、Ｉｐｉ＝Ｉｐ、cosθ１＝cosθ２＝cosθ３＝０．９５、cosθ４＝cosθ５＝cosθ６＝１、sinθ１＝sinθ２＝sinθ３＝０．３１、sinθ４＝sinθ５＝sinθ６＝０、ｎ＝６を代入している。
【００６９】
Ｖ２＊−Ｖ１＝Ｉｐ・（５．８５・Ｒｔ−０．９３・Ｘｔ)              …(7)
図７のパラメータを用いた前述の式（５）と比較すれば明らかなように、主として漏れリアクタンスＸｔの影響によって、式（７）のほうが、柱上変圧器６０の２次側端子６２の電圧Ｖ２＊の上昇が抑制されることがわかる。
【００７０】
また、第ｊ番目（ｊは１以上３以下の整数）の受電点ＮＲｊの電圧Ｖｐｊは、前述の式（３）に、Ｉｐｊ＝Ｉｐ、cosθ１＝cosθ２＝cosθ３＝０．９５、ｒｊ＝ｊ×ｒを代入することによって、
Ｖｐｊ＝Ｖ２＊＋０．９５・ｊ・Ｉｐ・ｒ                              …(8)
と表わされる。また、第ｋ番目（ｋは４以上６以下の整数）の受電点ＮＲｋの電圧Ｖｐｋは、式（３）に、Ｉｐｋ＝Ｉｐ、cosθ４＝cosθ５＝cosθ６＝１、ｒｋ＝ｋ×ｒを代入することによって、
Ｖｐｋ＝Ｖ２＊＋ｋ・Ｉｐ・ｒ                                        …(9)
と表わされる。図７のパラメータを用いた前述の式（６）と比較すると、式（８）については、前述の式（６）の場合よりも、２次側電圧Ｖ２＊に対する電圧上昇が、力率の低下分だけわずかに抑制されている。一方、式（９）の場合の２次側電圧Ｖ２＊に対する受電電圧Ｖｐの電圧上昇は、前述の式（６）の場合と同じである。
【００７１】
このように、需要家設備ＥＱ１〜ＥＱ３のインバータ装置５１から出力される逆潮流電力の力率を予め減少させておくことによって、主として柱上変圧器６０の漏れリアクタンスＸｔの効果によって、柱上変圧器６０の２次側電圧Ｖ２の上昇が抑制される。この結果、最終的な各受電点ＮＲでの受電電圧Ｖｐの上昇が抑制されることがわかる。
【００７２】
さらに、受電電圧Ｖｐの上限値ＵＬを、各需要家設備ＥＱの受電点ＮＲから柱上変圧器６０の２次側端子６２に至る配電経路（図２の各引込線Ｗおよび低圧配電線ＤＬ）のインピーダンスに応じて変化させる。すなわち、複数の需要家設備ＥＱのうち任意の第１、第２の需要家設備ＥＱについて比較したとき、第１の需要家設備ＥＱの受電点ＮＲから柱上変圧器６０の２次側端子６２に至る配電経路のインピーダンスの大きさが、第２の需要家設備ＥＱの受電点ＮＲから柱上変圧器６０の２次側端子６２に至る配電経路のインピーダンスの大きさよりも大きいと仮定する。この場合、第１の需要家設備ＥＱにおける受電電圧Ｖｐの上限値ＵＬは、第２の需要家設備ＥＱにおける受電電圧Ｖｐの上限値ＵＬ以上の大きさに設定される。図９の具体的なパラメータを参照してさらに説明する。
【００７３】
図９は、図５の出力調整手順で用いるパラメータのさらに他の例を示す表である。図９の例の場合、柱上変圧器６０の２次側端子６２から受電点ＮＲまでの配電経路の距離（引込線Ｗの亘長にほぼ等しい）に比例して、受電電圧Ｖｐの上限値ＵＬが１０４．５Ｖから１０７Ｖまで増加している。その他のパラメータは、図８の例と同じである。
【００７４】
このような上限値ＵＬの設定によって、受電電圧Ｖｐの抑制のために行なわれる無効電力の増加が、各需要家設備ＥＱのインバータ装置５１で均等に生じることになる。この結果、各受電点ＮＲでの電圧上昇を効果的に抑制することができるので、他に比べて引込線Ｗの亘長が長い需要家設備ＥＱのインバータ装置５１における有効電力の出力抑制を回避することができる。
【００７５】
（逆潮流電力の力率の上限値および受電電圧の上限値の自動設定）
次に、上記で述べた逆潮流電力の力率の上限値および受電電圧Ｖｐの上限値ＵＬの設定手順について説明する。実施の形態１の配電系統１００では、配電自動化システム１によって、これらのパラメータが自動的に設定される。
【００７６】
図１０は、図９に示したパラメータの設定手順を示すフローチャートである。中央装置４０から設定値の指令を受ける前の状態では、いずれのインバータ装置５１においても、逆潮流電力の力率の上限値が１に設定され、受電電圧Ｖｐの上限値ＵＬが、電気事業法で規定された１０７Ｖに設定されている。以下の手順に従って、配電自動化システム１からの指令によって、逆潮流電力の力率の上限値および受電電圧Ｖｐの上限値ＵＬが変更される。
【００７７】
図２、図１０を参照して、まず、各受電点ＮＲに設けられた多機能電力量計５３は、受電電圧Ｖｐおよび各受電点ＮＲにおける逆潮流電力の力率を測定する（ステップＳ４１）。このとき、インバータ装置５１は、インバータ装置５１ごとに個別に、図５で説明した手順で出力電力の調整を行なう（ステップＳ５１）。
【００７８】
次に、多機能電力量計５３は、逆潮流電力の力率が下限値以下となり、かつ、受電電圧Ｖｐが上限値ＵＬを超えているか否かを判定する（ステップＳ４２）。ステップＳ４２でＮＯの場合には、ステップＳ４１に戻り、多機能電力量計５３は受電電圧Ｖｐおよび逆潮流力率の測定を繰返す。一方、ステップＳ４２でＹＥＳと判定した多機能電力量計５３がある場合には、この多機能電力量計５３に対応するインバータ装置５１は有効電力の抑制を行なうようになる。そこで、各インバータ装置５１の協調運転によって有効電力の抑制をできるだけ回避するために、ステップＳ４２でＹＥＳと判定した多機能電力量計５３は、信号伝送路５５および自動化伝送路４１を介して中央装置４０に設定値の変更要求を行なう（ステップＳ４３）。
【００７９】
設定値の変更要求を受けた中央装置４０は、設定値変更の対象となっている変圧器バンクおよび太陽光発電装置ＰＶを把握する（ステップＳ２１）。そして、中央装置４０は、対象の変圧器バンクにおける多機能電力量計５３と、対象の変圧器バンクが接続された区間ＳＩ−３に対応する区分開閉器ＳＷＩ−２の開閉器子局２０に対して、測定データの送信を要求する（ステップＳ２２）。
【００８０】
測定データの送信要求を受けた開閉器子局２０は、制御用変圧器２２Ｂによって対象区間ＳＩ−３の配電線電圧（柱上変圧器６０の１次側電圧Ｖ１とほぼ等しい）を測定し（ステップＳ３１）、測定結果を自動化伝送路４１によって中央装置４０に送信する。また、測定値の送信要求を受けた多機能電力量計５３は、受電電圧Ｖｐおよび逆潮流電流Ｉｐを測定し（ステップＳ４４）、測定結果を信号伝送路５５および自動化伝送路４１によって中央装置４０に送信する。このとき、変圧器バルク内の各多機能電力量計５３は、後のステップでの計算が容易なように、逆潮流力率が１に戻った同一時間帯での測定結果を送信する。
【００８１】
測定結果を受けた中央装置４０は、前述の式（４）に基づいて柱上変圧器６０の２次側電圧Ｖ２を推定する（ステップＳ２３）。式（４）において、柱上変圧器６０の１次側電圧Ｖ１は、開閉器子局２０から送信された配電線電圧の測定値が用いられる。また、逆潮流電流Ｉｐｉは、各多機能電力量計５３による測定値が用いられる。式（４）において、力率cosθｉは１、sinθｉは０である。また、柱上変圧器６０の巻線抵抗Ｒｔについては、実測値または設計値が、中央装置４０を構成する記憶装置に予め記憶されている。
【００８２】
次に中央装置４０は、前述の式（３）に基づいて、柱上変圧器６０の２次側端子６２から各受電点ＮＲに至る配電経路の各線路インピーダンスｒを計算する（ステップＳ２４）。式（３）において、２次側電圧Ｖ２はステップＳ２３で推定した値が用いられ、受電電圧Ｖｐｉおよび逆潮流電流Ｉｐｉは、各多機能電力量計５３によって測定された値が用いられる。力率cosθｉは１である。
【００８３】
次に中央装置４０は、ステップＳ２４の各線路インピーダンスｒの計算結果に基づいて、逆潮流電力の力率の上限値および受電電圧Ｖｐの上限値ＵＬの設定値を計算する。この計算方法には種々の方法が考えられるが、たとえば、図９に示した例の場合は、次のような計算によって求められる。
【００８４】
まず、中央装置４０は、ステップＳ２４で計算した線路インピーダンスの最大値ｒ＿ｍａｘと最小値ｒ＿ｍｉｎを用いて、これらの値の差Δｒ＝ｒ＿ｍａｘ−ｒ＿ｍｉｎを求める。次に、中央装置４０は、次式（１０）に従って、設定する力率cosθの上限値に対応したsinθを計算し、計算したsinθから力率cosθの上限値を求める。
【００８５】
Δｒ／２＝Ｘｔ・sinθ                                            …(10)
上式（１０）において、Ｘｔは柱上変圧器６０の漏れリアクタンスであり、その実測値または測定値が中央装置４０を構成する記憶装置に予め記憶されている。
【００８６】
中央装置４０は、柱上変圧器６０の２次側端子６２から受電点ＮＲまでの線路インピーダンスｒが低いほうの半数の需要家設備ＥＱのインバータ装置５１に対して、式（１０）に従って計算した力率cosθを上限値に設定する。線路インピーダンスｒの高いほうの半数の需要家設備ＥＱのインバータ装置５１に対しては、力率の上限値が１に設定される。
【００８７】
また、受電電圧Ｖｐの上限値ＵＬの設定方法に関しては、中央装置４０は、実測した受電電圧Ｖｐの最大値Ｖｐ＿ｍａｘと最小値Ｖｐ＿ｍｉｎとの電圧差ΔＶｐを求める。そして、中央装置４０は、線路インピーダンスｒが最小の需要家設備ＥＱに対して受電電圧Ｖｐの上限値を１０７−ΔＶｐ［Ｖ］に設定し、線路インピーダンスｒが最大の需要家設備ＥＱに対して受電電圧Ｖｐの上限値を１０７［Ｖ］に設定する。その他の需要家設備ＥＱの受電電圧Ｖｐの上限値は、各々の線路インピーダンスｒに応じて１０７−ΔＶｐ［Ｖ］と１０７［Ｖ］との間の値に設定される。
【００８８】
続いて、ステップＳ２５での設定値の計算後に、中央装置４０は、対応する需要家設備ＥＱの多機能電力量計５３に向けて計算した設定値を送信する（ステップＳ２６）。設定値の送信を受けた多機能電力量計５３は、設定値の変更指令を対応のインバータ装置５１に送信する（ステップＳ２７）。インバータ装置５１は多機能電力量計５３からの指令に従って、逆潮流電力の力率の上限値および受電電圧Ｖｐの上限値ＵＬの設定値を変更する（ステップＳ５２）。以上によって、設定値の変更手順が終了する。
【００８９】
このように、実施の形態１の配電系統１００によれば、１つの変圧器バンクに連系された複数の太陽光発電装置ＰＶにおいて、逆潮流電力の力率の上限値および受電点の電圧Ｖｐの上限値ＵＬが、柱上変圧器６０の２次側端子６２から受電点ＮＲに至る配電経路のインピーダンスに応じて設定される。これによって、各太陽光発電装置ＰＶの発電能力を有効活用し、変圧器バンク全体での有効電力の総出力をより増大させることが可能になる。
【００９０】
［実施の形態２］
図１１は、図５のインバータ装置５１による出力調整手順の変形例を示すフローチャートである。図１１の出力調整手順は、受電点ＮＲでの電圧Ｖｐの上限値が第１の上限値ＵＬ１および第２の上限値ＵＬ２の２段階に設定されている点で、図５の出力調整手順と異なる。第１の上限値ＵＬ１は、第２の上限値ＵＬ２以下の値に設定される。
【００９１】
図２、図１１を参照して、図５のステップＳ３に対応するステップＳ３Ａでは、インバータ装置５１は、受電電圧Ｖｐの測定結果が第１の上限値ＵＬ１以上であるか否かを判定する。受電電圧Ｖｐが第１の上限値ＵＬ１以上である場合には（ステップＳ３ＡでＹＥＳ）、インバータ装置５１は、逆潮流力率cosθが力率の下限値以下となっているかを判定する（ステップＳ４）。そして、インバータ装置５１は、逆潮流力率cosθが力率の下限値まで達していない場合に（ステップＳ４でＮＯ）、無効電力を増加させて受電電圧Ｖｐの上昇を抑制する（ステップＳ６）。このように、受電電圧Ｖｐの第１の上限値ＵＬ１は、無効電力の調整を行なうか否かを判定するための基準値である。
【００９２】
また、図１１では、受電電圧Ｖｐが第２の上限値ＵＬ２以上となっているか否かを判定するステップＳ５が、図５のステップＳ４とステップＳ７との間に設けられる。ステップＳ５は、ステップＳ４で逆潮流力率cosθが力率の下限値以下となっている場合（ステップＳ４でＹＥＳ）に実行される。
【００９３】
図１１の場合、インバータ装置５１は、受電電圧Ｖｐが第２の上限値ＵＬ２未満の場合には（ステップＳ５でＮＯ）、有効電力および無効電力のいずれの出力調整も行なわない。これに対して、インバータ装置５１は、受電電圧Ｖｐが第２の上限値ＵＬ２以上となっている場合には（ステップＳ５でＹＥＳ）、有効電力を減少させることによって受電電圧の上昇を抑制する（ステップＳ７）。このように、受電電圧Ｖｐの第２の上限値ＵＬ２は、有効電力の調整を行なうか否かを判定するための基準値である。
【００９４】
第２の上限値ＵＬ２を第１の上限値ＵＬ１以上の値に設定することによって、変圧器バンク内の分散電源における有効電力の出力抑制をさらに起こり難くすることができる。有効電力の出力抑制はできるだけ回避したいので、第２の上限値ＵＬ２は、複数の需要家設備ＥＱ間で差をつけずに、電気事業法で規定された１０７Ｖに設定されることが好ましい。
【００９５】
その他の点については、図１１の出力調整手順は、図５の出力調整手順と同一であるので、同一または相当する部分には同一の参照符号を付して説明を繰返さない。
【００９６】
図１２は、図１１の出力調整手順で用いるパラメータの一例を示す表である。図１２では、受電電圧Ｖｐの第２の上限値ＵＬ２が図９の表に追加されている。第２の上限値ＵＬ２は、柱上変圧器６０の２次側端子６２から各需要家設備ＥＱの受電点ＮＲに至るまでの配電経路のインピーダンスとは関係なく、電気事業法で規定された１０７Ｖに設定されている。また、図１２の第１の上限値ＵＬ１の設定は、図９の受電電圧Ｖｐの上限値ＵＬの設定と同じである。
【００９７】
［実施の形態３］
図１３は、この発明の実施の形態３に従う配電系統１０１の構成を示す図である。図１３の配電系統１０１は、引込線Ｗ１〜Ｗｎが、互いに異なる接続ノードＮＤ１〜ＮＤｎで低圧配電線ＤＬとそれぞれ接続されている点で、図２の配電系統１００と異なる。このため、図１３の配電系統１０１の場合、柱上変圧器６０の２次側端子６２から各受電点ＮＲに至る配電経路のインピーダンスを計算する際に、低圧配電線ＤＬのインピーダンスを考慮する必要がある。その他の点について、図１３の配電系統１０１は図２の配電系統１００と同一であるので、同一または相当する部分には同一の参照符号を付して説明を繰返さない。
【００９８】
図１４は、図１３の柱上変圧器６０から各需要家設備ＥＱまでの配電経路のインピーダンスの計算方法を説明するための図である。図１４は、図１３でｎ＝３の場合における簡易的な等価回路を示したものである。
【００９９】
図１４において、低圧配電線ＤＬのうち接続ノードＮＤ１からＮＤ２までの抵抗をＲ１とし、接続ノードＮＤ２から柱上変圧器６０の２次側端子６２までの抵抗をＲ２とし、２次側端子６２から接続ノードＮＤ３までの抵抗をＲ３とする。また、柱上変圧器６０の巻線抵抗６６の大きさをＲｔとし、漏れリアクタンス６５の大きさをＸｔとする。また、各受電点ＮＲにおける逆潮流電力の力率cosθを１とする。
【０１００】
この場合、各受電点ＮＲの受電電圧Ｖｐと２次側電圧Ｖ２との電圧差は、
Ｖｐ１−Ｖ２＝Ｉｐ１・（ｒ１＋Ｒ１）＋（Ｉｐ１＋Ｉｐ２）・Ｒ２    …(11)
Ｖｐ２−Ｖ２＝Ｉｐ２・ｒ２＋（Ｉｐ１＋Ｉｐ２）・Ｒ２              …(12)
Ｖｐ３−Ｖ２＝Ｉｐ３・（ｒ３＋Ｒ３）                              …(13)
のように表わされる。また、柱上変圧器６０の１次側電圧Ｖ１と２次側電圧Ｖ２との電圧差Ｖ２−Ｖ１は、
Ｖ２−Ｖ１＝（Ｉｐ１＋Ｉｐ２＋Ｉｐ３）・Ｒｔ                      …(14)
のように表わされる。したがって、柱上変圧器６０の１次側電圧Ｖ１と、各受電点ＮＲにおける力率cosθ＝１の場合の逆潮流電流Ｉｐおよび受電電圧Ｖｐとを複数時点で測定することによって、柱上変圧器６０の２次側端子６２から各受電点ＮＲまでの配電経路のインピーダンス（ｒ１＋Ｒ１＋Ｒ２，ｒ２＋Ｒ２，ｒ３＋Ｒ３）を計算することができる。
【０１０１】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものでないと考えられるべきである。この発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１０２】
１  配電自動化システム、２０  区分開閉器子局、３０  結合開閉器子局、４０  中央装置、４１  自動化伝送路、５１  インバータ装置、５３  多機能電力量計（計測器）、６０  柱上変圧器、６１  １次側端子、６２  ２次側端子、１００，１０１  配電系統、ＤＬ  低圧配電線、ＥＱ  需要家設備、Ｆ  高圧配電線、Ｉｐ  逆潮流電流、ＮＲ  受電点、ＰＶ  太陽光発電装置、Ｓ  区間、ＳＷ  区分開閉器、ＴＳＷ  結合開閉器、Ｖｐ  受電電圧、Ｗ  引込線。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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