(57)【要約】【課題】配電系統の電圧を適正に管理する。【解決手段】配電用変電所２より延設され複数のノード４が設けられる高圧配電線３と、ノード４と一次側が接続される柱上変圧器５と、柱上変圧器５の二次側と接続される低圧配電線６と、を備える配電系統１の電圧管理方法であって、低圧配電線６の適正電圧を基準とした電圧降下幅を確率変数とした、低圧配電線６より電力供給される全需要家に対する当該電圧降下幅に応じた電力が供給される需要家の割合の累積分布関数を予め求めておいた上で、当該累積分布関数を用いて低圧配電線６の電圧を定量的に評価する。【選択図】図１
2010011554.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配電用変電所より延設され複数のノードが設けられる第１配電線と、
前記ノードと一次側が接続される変圧器と、
前記変圧器の二次側と接続される第２配電線と、
を備える配電系統の電圧管理方法であって、
前記第２配電線の適正電圧を基準とした電圧降下幅を確率変数とした、前記第２配電線より電力供給される全需要家に対する当該電圧降下幅に応じた電力が供給される需要家の割合の累積分布関数を予め求めておいた上で、
前記第１配電線の各ノードで受電される前記変圧器の一次側の受電電圧を算定する第１ステップと、
前記受電電圧を前記変圧器の二次側の電圧に換算した換算電圧を算定する第２ステップと、
前記累積分布関数の確率変数に前記第２配電線の適正電圧と前記換算電圧との差分を代入した結果に基づいて、前記第２配電線の電圧を定量的に評価する第３ステップと、
を有することを特徴とする配電系統の電圧管理方法。
【請求項２】
請求項１に記載の配電系統の電圧管理方法において、
前記累積分布関数を、前記変圧器より最も距離の近い需要家に関する第１累積分布関数と、前記変圧器より最も距離の遠い需要家に関する第２累積分布関数と、に区別して求めておき、
前記第３ステップは、
前記第１累積分布関数の代入結果と前記第２累積分布関数の代入結果とを加算して得られる総合指標に基づいて、前記第２配電線の電圧を定量的に評価すること、
を特徴とする配電系統の電圧管理方法。
【請求項３】
請求項２に記載の配電系統の電圧管理方法において、
前記配電系統に分散型電源が連系される場合、
前記第１ステップは、
前記分散型電源の発電出力毎に前記受電電圧を算定し、
前記第３ステップは、
前記累積分布関数の代入結果に前記分散型電源の発電出力毎の頻出割合を乗算した結果に基づいて、前記第２配電線の電圧を定量的に評価すること、
を特徴とする配電系統の電圧管理方法。
【請求項４】
請求項３に記載の配電系統の電圧管理方法において、
前記第１ステップ及び前記第３ステップは、前記分散型電源の運転力率を反映して行うこと、を特徴とする配電系統の電圧管理方法。
【請求項５】
請求項３に記載の配電系統の電圧管理方法において、
前記第１ステップ及び前記第３ステップは、前記分散型電源の電圧調整器の整定値を反映して行うこと、を特徴とする配電系統の電圧管理方法。
【請求項６】
配電用変電所より延設され複数のノードが設けられる第１配電線と、
前記ノードと一次側が接続され、変圧比を設定するタップを複数備える変圧器と、
前記変圧器の二次側と接続される第２配電線と、
を備える配電系統における前記変圧器のタップ選定方法であって、
前記第２配電線の適正電圧を基準とした電圧降下幅を確率変数とした、前記第２配電線より電力供給される全需要家に対する当該電圧降下幅に応じた電力が供給される需要家の割合の累積分布関数を予め求めておいた上で、
前記第１配電線の各ノードで受電される前記変圧器の一次側の受電電圧を算定する第１ステップと、
前記変圧器の複数のタップ毎に、前記受電電圧を前記変圧器の二次側の電圧に換算した換算電圧を算定する第２ステップと、
前記変圧器の複数のタップ毎に、前記累積分布関数の確率変数に前記第２配電線の適正電圧と前記換算電圧との差分を代入した結果に基づいて、前記変圧器の複数のタップの中から適正タップを選定する第３ステップと、
を有することを特徴とする変圧器のタップ選定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配電系統の電圧管理方法、変圧器のタップ選定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気事業法第２６条第１項では、「電気事業者は、その供給する電気の電圧及び周波数の値を経済産業省令で定める値に維持するように努めなければならない。」と規定しており、また同条第３項では、「電気事業者は、経済産業省令で定めるところにより、その供給する電気の電圧及び周波数を測定し、その結果を記録し、これを保存しなければならない。」と規定している。尚、同条第１項中の「経済産業省令で定める（電圧の）値」とは、電気事業法第４４条第１項に規定されており、例えば、標準電圧１００［Ｖ］の場合には「１０１±６［Ｖ］（９５［Ｖ］（低圧）〜１０７［Ｖ］（高圧））」を超えない値とされている。電気事業者は、上記の法令遵守の一環として、配電系統の電圧を管理（記録簿への記録、評価、適正電圧に維持するための制御、計画等を含む。）する必要があり、様々な検討が行われている。
【０００３】
例えば、以下に示す特許文献１では、複数の分散型電源が連系された配電系統において、高圧配電線の電圧を管理する手法が開示されている。具体的には、高圧配電線の状態データ（電圧、電流）と当該分散型電源の運転データ（発電出力、力率）とを収集して高圧配電線の電圧分布状態を推定し、その推定した高圧配電線の電圧が適正電圧範囲を逸脱している箇所を検索し、そのような逸脱箇所がある場合には分散型電源の出力を制御することで高圧配電線の電圧を適正電圧範囲内に維持する手法が提案されている。
【特許文献１】特開２００７−２８８８７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の手法では、配電系統における高圧配電線の逸脱箇所の把握ができるが、高圧配電線の電圧が適正電圧範囲を逸脱することに伴い低圧配電線における需要家に与える影響を定量的に把握することができない。この結果、低圧配電線側の検討が十分になされず、配電設備計画の精度が低下する虞がある。
【０００５】
また、自然エネルギーを利用して発電する分散型電源（例えば、風力発電や太陽光発電）が配電系統に連系される場合、分散型電源の出力変動による高圧配電線の電圧変動によって、高圧配電線の逸脱箇所の把握自体も困難となる虞もある。
【０００６】
さらに、高圧配電線に逸脱箇所があった場合、分散型電源の出力変動によって適正電圧に維持させる分散型電源の発電出力の制御が有効に機能しない虞もある。尚、低圧配電線の電圧調整方法としては、高圧配電線と低圧配電線との間に設けられる柱上変圧器の複数のタップ電圧を切り替える手法が一般的に用いられるが、分散型電源の出力変動のために、柱上変圧器をどのタップ電圧に設定すれば適正電圧範囲内に維持できるかの判断が困難という問題もある。
【０００７】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、配電系統の電圧を適正に管理することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、配電用変電所より延設され複数のノードが設けられる第１配電線と、前記ノードと一次側が接続される変圧器と、前記変圧器の二次側と接続される第２配電線と、を備える配電系統の電圧管理方法であって、前記第２配電線の適正電圧を基準とした電圧降下幅を確率変数とした、前記第２配電線より電力供給される全需要家に対する当該電圧降下幅に応じた電力が供給される需要家の割合の累積分布関数を予め求めておいた上で、前記第１配電線の各ノードで受電される前記変圧器の一次側の受電電圧を算定する第１ステップと、前記受電電圧を前記変圧器の二次側の電圧に換算した換算電圧を算定する第２ステップと、前記累積分布関数の確率変数に前記第２配電線の適正電圧と前記換算電圧との差分を代入した結果に基づいて、前記第２配電線の電圧を定量的に評価する第３ステップと、を有することを特徴とする。
【０００９】
尚、上記の電圧管理方法において、前記累積分布関数を、前記変圧器より最も距離の近い需要家に関する第１累積分布関数と、前記変圧器より最も距離の遠い需要家に関する第２累積分布関数と、に区別して求めておき、前記第３ステップは、前記第１累積分布関数の代入結果と前記第２累積分布関数の代入結果とを加算して得られる総合指標に基づいて、前記第２配電線の電圧を定量的に評価すること、としてもよい。
【００１０】
また、上記の電圧管理方法において、前記配電系統に分散型電源が連系される場合、前記第１ステップは、前記分散型電源の発電出力毎に前記受電電圧を算定し、前記第３ステップは、前記累積分布関数の代入結果に前記分散型電源の発電出力毎の頻出割合を乗算した結果に基づいて、前記第２配電線の電圧を定量的に評価すること、としてもよい。
【００１１】
また、上記の電圧管理方法において、前記第１ステップ及び前記第３ステップは、前記分散型電源の運転力率を反映して行うこと、としてもよいし、前記分散型電源の電圧調整器の整定値を反映して行うこと、としてもよい。
【００１２】
また、本発明は、配電用変電所より延設され複数のノードが設けられる第１配電線と、前記ノードと一次側が接続され、変圧比を設定するタップを複数備える変圧器と、前記変圧器の二次側と接続される第２配電線と、を備える配電系統における前記変圧器のタップ選定方法であって、前記第２配電線の適正電圧を基準とした電圧降下幅を確率変数とした、前記第２配電線より電力供給される全需要家に対する当該電圧降下幅に応じた電力が供給される需要家の割合の累積分布関数を予め求めておいた上で、前記第１配電線の各ノードで受電される前記変圧器の一次側の受電電圧を算定する第１ステップと、前記変圧器の複数のタップ毎に、前記受電電圧を前記変圧器の二次側の電圧に換算した換算電圧を算定する第２ステップと、前記変圧器の複数のタップ毎に、前記累積分布関数の確率変数に前記第２配電線の適正電圧と前記換算電圧との差分を代入した結果に基づいて、前記変圧器の複数のタップの中から適正タップを選定する第３ステップと、を有することを特徴とする。
【００１３】
なお、本願が開示する課題及びその解決方法は、発明を実施するための最良の形態の欄、及び図面により明らかにされる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、配電系統の電圧を適正に管理することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【００１６】
≪配電系統の電圧管理方法に係る配電系統の構成≫
まず、図１をもとに、本実施の形態の配電系統の電圧管理方法に係る配電系統の構成例を説明する。
【００１７】
同図に示す配電系統１は、配電用変電所２、高圧配電線３（本願請求項に係る第１配電線）、受電点を示すノード４（本願請求項に係るノード）、柱上変圧器５（本願請求項に係る変圧器）、低圧配電線６（本願請求項に係る第２配電線）、需要家７、分散型電源９（本願請求項に係る変圧器）、分散型電源９の連系点を示すノード８、を備える。
【００１８】
配電用変電所２は、送電線２１、変圧器２２及び遮断器２３を備える。送電線２１は、送電用変電所（不図示）からの電力を変圧器２２に供給する。変圧器２２は、送電線２１から供給された電力を受けて所定の高電圧に変圧し、さらに高電圧の電力を遮断器２３に供給する。遮断器２３は、変圧器２２から受けた高電圧の電力を高圧配電線３に供給する。即ち、配電用変電所２は、高圧配電線３及びノード４を通じて各柱上変圧器５に高電圧の電力を供給する。なお、配電用変電所２より延設される高圧配電線３に対して供給される電圧を配変送出し電圧という。
【００１９】
ノード４は、高圧配電線３上に設けられる給電箇所（換言すると、低圧配電線６に向けた受電箇所）であり、当該ノード４の配下にある柱上変圧器５に高電圧の電力を供給する。尚、各ノード４には電気事業者が管理するためにノード番号１〜３が付与される。柱上変圧器５は、ノード４から受けた高電圧を低電圧に変圧し、その低電圧を低圧配電線６を通じて需要家７に供給する。尚、需要家７１は低圧配電線６を通じて供給される需要家７のうち、柱上変圧器５から最も距離の近い需要家（以下、近端需要家という。）であり、需要家７２は低圧配電線６を通じて供給される需要家７のうち、柱上変圧器５から最も距離の遠い需要家（以下、遠端需要家という。）である。
【００２０】
柱上変圧器５には、変圧比を調整するために１次側のコイルの巻線数を選択する機構であるタップが設けられていて、そのタップによって２次側の定格電圧である１０５［Ｖ］に対する１次側のタップ電圧が決定される。例えば、ノード４が配電用変電所２から離れたところにある場合には、電圧降下が大きいと考えられる。その場合、低圧配電線６を介して柱上変圧器５につながる需要家７が定格電圧を受けるためには、定格電圧に電圧降下分を上乗せした電圧が柱上変圧器５の２次側に必要になるので、タップ電圧を小さく設定して、変圧比を大きくすることで対応する。
【００２１】
分散型電源９は、高圧配電線３上のノード８に向けて電力を供給する（逆潮流する）システムである。本実施形態では、９は例えば風力発電システムであるものとする。尚、分散型電源９は、同期発電機９１、連系用遮断器９２、計器用変流器ＣＴ、計測用変圧器ＰＴ、力率調整装置９３、電圧調整器９４、励磁機９５を備える。計器用変流器ＣＴにより受電点電流（発電機電流）Ｉｇが計測され、計測用変圧器ＰＴにより受電点電圧（発電機電圧）Ｖｇが計測される。力率調整装置９３は、計測された受電点電流Ｉｇ及び受電点電圧Ｖｇに基づいて同期発電機９１の現在の力率ＰＦを求め、当該力率ＰＦが予め設定された運転力率ＰＦＧに維持される電圧設定量を電圧調整器９４に設定する。電圧調整器９４は、力率調整装置９３より設定された電圧設定量を電圧調整継電器９０Ｒの整定値とし、計測用変圧器ＰＴから取得した受電点電圧Ｖｇが当該整定値に維持されるように、励磁機９５の励磁電流（同期発電機９１の界磁電流）を制御する。上記のように、分散型電源９は、配電系統１に連系する場合、同期発電機９１の力率ＰＦや受電点電圧Ｖｇの調整によって、高圧配電線３の電圧変動を抑制する設備を備えている。
【００２２】
尚、図１に示す配電系統は、高圧配電線３に接続される風力発電システムとしての分散型電源９のみを示しているが、例えば、低圧配電線６に例えば太陽光発電システム（分散型電源）等の他の発電システムが接続されていてもよい。また、ノード４に接続される変圧器は、柱上変圧器５に限定されず、地中配電線の区域の場合には路上変圧器としてもよい。
【００２３】
≪電圧管理システム≫
図２は、本発明の実施の形態の電圧管理をコンピュータ処理によって行う電圧管理システムの構成例を示した図である。
【００２４】
同図に示す電圧管理システム１０は、配電系統の電圧を管理して当該配電系統を構成する配電設備の新設や増設に関する計画を設計者が立案する際に利用されるシステムであり、処理部１１、入力部１２、設備情報記憶部１３、統計情報記憶部１４、プログラム記憶部１５、計算結果記憶部１６、表示部１７を備える。なお、電圧管理システム１０は、スタンドアロンの装置（ＰＣ（Personal Computer）やサーバ等）であってもよいし、複数の装置がネットワークを介して通信可能となっているシステムであってもよい。
【００２５】
処理部１１は、各部間のデータの授受を行うととともに、プログラム記憶部１５に格納された各種プログラムを実行することによってシステム全体の制御を司る。処理部１１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）によって実現される。入力部１２は、オペレータがデータ（例えば、線路定数）を入力する部分であり、キーボードやマウス等によって実現される。
【００２６】
設備情報記憶部１３は、配電設備の各種情報を格納する記憶部である。統計情報記憶部１４は、後述の近端需要家７１及び遠端需要家７２の電圧降下幅の統計情報を格納する記憶部である。プログラム記憶部１５は、設備情報記憶部１３に格納された情報に基づき実行される潮流計算プログラムや、統計情報記憶部１４に格納された情報に基づき後述の総合不良率Ｆ（Ｖ）を計算するプログラム等を格納する記憶部である。計算結果記憶部１６は、プログラム記憶部１５によって実行された計算結果を格納する記憶部である。上記の記憶部１３〜１５は、フラッシュメモリやハードディスク装置等の不揮発性記憶装置によって実現される。
【００２７】
表示部１７は、計算結果記憶部１６に格納された計算結果を表示する部分であり、例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）等によって実現される。表示部１７の表示を受けて、配電系統１の電圧、特に低圧配電線６の電圧を定量的に評価することができ、ひいては配電設備計画の立案に役立たせることができる。
【００２８】
≪電圧管理方法≫
＝＝＝電圧管理方法の概要＝＝＝
本実施形態の電圧管理方法について、以下の説明では、まず、ノード４から需要家の受電点に至るまでの電圧降下幅毎に、低圧配電線６より電力供給される全需要家７に対する当該電圧降下幅に応じた電力が供給される需要家の割合を統計調査した統計情報に基づいて、「低圧配電線６の電圧不良率Ｆ（本願請求項に係る累積分布関数）」という新たな指標を導入する。
【００２９】
つぎに、高圧配電線３上の各ノード４で受電される受電電圧（以下、ノード電圧Ｖという。）に基づいて、ノード４毎に低圧配電線６の電圧不良率Ｆを把握できることを述べた上で、柱上変圧器５から需要家７までの距離、負荷量、負荷の分布状況等を総合的に勘案した指標である「総合不良率Ｆ（Ｖ）」という新たな指標を導入する。
【００３０】
つぎに、上記の総合不良率Ｆ（Ｖ）に対して、分散型電源９が配電系統１に連系された場合における分散型電源９の出力変動に伴う配電系統１の電圧変動を考慮に入れた「総合不良率Ｆnode-n（Ｖ）」という新たな指標を導入する。  
そして、上記の総合不良率Ｆ（Ｖ）又は上記の総合不良率Ｆnode-n（Ｖ）を用いて、柱上変圧器５の新たなタップ選定手法を提案する。
【００３１】
以下、本実施形態の電圧管理方法について詳細に説明する。
【００３２】
＝＝＝低圧配電線の電圧不良率Ｆ＝＝＝
低圧配電線６において、柱上変圧器５から近端需要家７１および遠端需要家７２までの電圧降下幅ΔＶについて実態調査した結果、ＤＰ（ディ・ピーク；日中で最も電力消費の多い時間帯）時、ＮＰ（ナイト・ピーク；夜間で最も電力消費の多い時間帯）時、ＯＰ（オフ・ピーク；日中で最も電力消費の少ない時間帯）時それぞれの電圧降下幅ΔＶは、図３のように分布していることが判明した。尚、図３（ａ）は近端需要家の場合の電圧降下幅分布の統計情報を示しており、図３（ｂ）は遠端需要家の場合の電圧降下幅分布の統計情報を示している。例えば、図３（ａ）において、電圧降下幅１［Ｖ］の近端需要家は、ＤＰ時では全体（調査対象となった全ての近端需要家）の約６０％であり、ＮＰ時とＯＰ時では全体の約７０％であることが分かる。この場合、電圧降下幅１［Ｖ］までを許容したとき（ノード電圧Ｖを上限値１０７＋１［Ｖ］としたとき）、ＤＰ時では全体の約４０％（＝１００％−約６０％）の近端需要家が、ＮＰ時とＯＰ時では全体の約３０％（＝１００％−約３０％）の近端需要家が、電圧不良（電圧降下幅１Ｖを超える）となることが分かる。
【００３３】
また、図３（ｂ）において、低圧配電線６における電圧降下幅６［Ｖ］の遠端需要家は、ＤＰ時では全体（調査対象となった全ての遠端需要家）の約１４％、ＯＰ時では全体の約７％であり、ＮＰ時では全体の約１８％であることが分かる。この場合、電圧降下幅６Ｖを許容したとき（ノード電圧Ｖを下限値９５＋６［Ｖ］としたとき）、ＤＰ時では全体の約１４％の遠端需要家が、ＯＰ時では全体の約７％の遠端需要家が、ＮＰ時では全体の約１８％の遠端需要家が電圧不良（電圧降下幅６Ｖを超える）となることが分かる。
【００３４】
上記のとおり、図３（ａ）、（ｂ）に示される近端需要家・遠端需要家の電圧降下幅分布によって、低圧配電線６の近端需要家７１・遠端需要家７２それぞれの電圧不良率Ｆが、電圧降下幅に応じて定量的に把握できることが分かる。具体的には、低圧配電線６の電圧不良率Ｆは、需要家受電点までの距離（近端需要家７１・遠端需要家７２）、負荷量（ＤＰ時、ＮＰ時、ＯＰ時）、負荷の分布状況の関係（図３（ａ）、（ｂ）に示す統計情報）を定量的に表した累積分布関数として捉えることができ、次式のワイブル分布によって近似することができる。
【数１】
2010011554.tif 000003
【００３５】
（１）式中で、ΔＶは電圧降下幅、ηは尺度係数、ｍは形状係数を表している。従って、ΔＶは電圧不良率Ｆの確率変数として取り扱われる。例えば、近端需要家７１・遠端需要家７２それぞれのＤＰ時、ＮＰ時、ＯＰ時における尺度係数ηと形状係数ｍを図４に示すパラメータ値とすることで、図３（ａ）、（ｂ）の電圧降下幅分布を近似することができる。
【００３６】
尚、ＤＰ時、ＮＰ時、ＯＰ時の電圧降下幅分布以外に、時間毎、曜日毎、季節毎の電圧降下幅分布を（１）式などの累積分布関数で近似して、低圧配電線６の電圧不良率Ｆとして採用してもよい。
【００３７】
＝＝＝ノード電圧Ｖによる総合不良率Ｆ（Ｖ）＝＝＝
近端需要家７１及び遠端需要家７２の低圧配電線６の適正電圧範囲（９５［Ｖ］〜１０７［Ｖ］）の上限値１０７［Ｖ］を逸脱する確率のことを、上限逸脱不良率Ｆn-over（Ｖ）、Ｆf-over（Ｖ）と呼び、近端需要家７１及び遠端需要家７２の低圧配電線６の適正電圧範囲の下限値９５［Ｖ］を逸脱する確率のことを、下限逸脱不良率Ｆn-under（Ｖ）、Ｆf-under（Ｖ）と呼ぶ。
【００３８】
近端需要家７１の上限逸脱不良率Ｆn-over（Ｖ）並びに下限逸脱不良率Ｆn-under（Ｖ）、遠端需要家７２の上限逸脱不良率Ｆf-over（Ｖ）並びに下限逸脱不良率Ｆf-under（Ｖ）は、（１）式の低圧配電線６の電圧不良率Ｆを用いて、それぞれ次式のように定量的に表現することができる。尚、近端需要家７１の尺度係数（＝ηn）・形状係数（＝ｍn）、遠端需要家７２の尺度係数（＝ηf）・形状係数（＝ｍf）とする。（２）式、（３）式が、本願請求項に係る第１累積分布関数に対応しており、（４）式、（５）式が、本願請求項に係る第２累積分布関数に対応している。
【数２】
2010011554.tif 000004
【数３】
2010011554.tif 000005
【数４】
2010011554.tif 000006
【数５】
2010011554.tif 000007
【００３９】
（２）〜（５）式の中で、Ｖは、高圧配電線３側（１次側）のノード電圧Ｖを表しており、ノード４間の区間電流や区間電力を求める潮流計算によって推定される。尚、潮流計算は、例えば、変圧器２２の定格容量、高圧配電線３の線路亘長やインピーダンス等の線路定数、需要家７の消費電力、分散型電源９より逆潮流される電力等に基づいて行われる。
【００４０】
また、（２）〜（５）式の中で、Ｔｒタップ［Ｖ］は、低圧配電線６側（２次側）の定格電圧に対する柱上変圧器５における高圧配電線３側（１次側）のタップ電圧であり、１０５［Ｖ］は、柱上変圧器５における低圧配電線６側（２次側）の定格電圧である。従って、１０５［Ｖ］に対するノード電圧Ｖの比率をＴｒタップに乗算することで、高圧配電線３側（１次側）のノード電圧Ｖを低圧配電線６側（２次側）の電圧（換算電圧）に換算することができる。
【００４１】
また、（２）〜（５）式の中で、１０７［Ｖ］は、ノード４から柱上変圧器５を介して低圧配電線６に接続される最も電圧降下幅の小さい近端需要家７１の負荷に供給すべき適正電圧範囲の上限値である。９５［Ｖ］は、ノード４から柱上変圧器５を介して低圧配電線６に接続される最も電圧降下幅の大きい遠端需要家７２の負荷に供給すべき適正電圧範囲の下限値である。従って、（２）〜（５）式の中で、ΔＶＨは、適正電圧範囲の上限値１０７［Ｖ］と低圧換算したノード電圧Ｖとの差分を表しており、ΔＶＬは、適正電圧範囲の下限値９５［Ｖ］と低圧換算したノード電圧Ｖとの差分を表している。
【００４２】
例えば、（２）式に示す近端需要家７１の上限逸脱不良率Ｆn-over（Ｖ）は、ΔＶＨが０以上の場合には（１）式に応じた確率を用いており、ΔＶＨが０未満の場合には上限逸脱不良が生じていない旨を示す「０」を用いている。また、（３）式に示す近端需要家７１の下限逸脱不良率Ｆn-under（Ｖ）は、ΔＶＬが０以上の場合には（１）式に応じた確率を用いており、ΔＶＨが０未満の場合には下限逸脱不良が生じている旨を示す「１」を用いている。
【００４３】
ノード電圧Ｖによる総合不良率F（Ｖ）は、次式のとおり、近端需要家７１及び遠端需要家７２の上限逸脱不良率Ｆn-over（Ｖ）、Ｆf-over（Ｖ）、近端需要家７１及び遠端需要家７２の下限逸脱不良率Ｆn-under（Ｖ）、Ｆf-under（Ｖ）全てを統合的に勘案した総合指標であり、（２）〜（５）式の平均値（１／２の重み付け加算）として求める。尚、平均値の他に、（２）〜（５）式の単なる総和として求めてもよいし、（２）〜（５）式の重み付け加算として求めてもよい。
【数６】
2010011554.tif 000008
【００４４】
＝＝＝分散型電源の出力変動を考慮した総合不良率Ｆnode-n（Ｖ）＝＝＝
風力発電システムの場合、風力に応じて発電出力が変動する。また、太陽光発電システムの場合、天気（晴れ、雨、曇り）や季節によって１日あたりの発電出力の傾向が変わってくる。そこで、分散型電源９の発電出力の過去の統計情報又は事前の統計情報によって、所定期間内で分散型電源９の発電出力毎の頻出時間の分布を求め、当該分布を所定の確率分布（例えば、二項分布）で近似した分散型電源９の発電出力Ｐ［ｋＷ］の頻出割合ｆＰ［ｋＷ］を定めておく。図５には、発電出力Ｐ［ｋＷ］の頻出割合ｆＰ［ｋＷ］の一例を示している。
【００４５】
ここで、潮流計算によって推定されるノード番号ｎのノード４の受電電圧をＶn-p［kW］と表し、ノード４のノード電圧Ｖn-p［kW］を（２）〜（５）式中のΔＶＨやΔＶＬのように低圧換算した電圧と適正電圧範囲の上限値又は下限値との差分をΔＶn-p［kW］と表し、ΔＶn-p［kW］を（６）式のパラメータとして求めた総合不良率をF（ΔＶn-p［kW］）と表す。このとき、ノードｎにおける総合不良率Ｆnode-nは、次式のように表すことができる。
【数７】
2010011554.tif 000009
【００４６】
尚、ノードｎの総合不良率Ｆnode-n（Ｖ）は、（７）式のように分散型電源９の発電出力Ｐ［ｋＷ］の頻出割合ｆＰ［ｋＷ］という概念を導入せずに、次式のとおり、ノードｎにおける最高受電電圧（＝Vmax:node-n）および最低受電電圧（＝Vmin:node-n）それぞれの（６）式の総合不良率の平均値として簡略的に表してもよい。
【数８】
2010011554.tif 000010
【００４７】
＝＝＝柱上変圧器のタップ選定＝＝＝  
ノード４毎に、（６）式を用いて、図６に例示するようにタップ電圧毎の総合不良率Ｆ（Ｖ）を算定し、最も小さい総合不良率Ｆ（Ｖ）に対応するタップ電圧を選択する。例えば、高圧配電線のあるノード４のノード電圧Ｖが６，５３０[Ｖ]であり、そのノード４の柱上変圧器５が４タップを設ける場合であり、近端需要家７１の尺度係数ηn・形状係数ｍn、遠端需要家７２の尺度係数ηf・形状係数ｍfを図４に示したＮＰ時の値とした場合、（６）式の総合不良率Ｆ（Ｖ）は、図６に示す計算結果となる。図６に示す結果の場合、総合不良率F（Ｖ）の最も小さいタップ電圧６，４５０[Ｖ]が、適正なタップ電圧として選択される。尚、既設の配電系統１のように柱上変圧器５のタップ電圧が既に設定されている場合、（６）式の総合不良率Ｆ（Ｖ）が所定の閾値以下であれば、設備形成上は適正電圧範囲を維持できる可能性が高いと判断することができる。
【００４８】
一方、大容量の分散型電源９の系統連系時などにおいて、電圧調整器９４等の整定値の変更を行っても総合不良率Ｆ（Ｖ）が上記の閾値以下とならない場合、柱上変圧器５のタップ電圧を大幅に見直す必要がある。
【００４９】
そこで、ノード４毎に、（７）式又は（８）式を用いて、タップ電圧毎の総合不良率Ｆnode-n（Ｖ）を算定し、最も小さい総合不良率Ｆnode-n（Ｖ）に対応するタップ電圧を選択することで、分散型電源の出力変動を考慮に入れた適正なタップ電圧を選択することができる。
【００５０】
≪分散型電源９の出力変動を考慮した電圧管理方法及びタップ選定方法の詳細≫
以下、図７〜図９に示すフローチャートを用いて、本発明の実施の形態に係る分散型電源の出力変動を考慮した電圧管理方法及びタップ選定方法を説明する。尚、当該電圧管理方法は、分散型電源が連系される既存の配電系統１を管理対象としており、配電設備計画システム１０によるコンピュータ処理によって実行される。
【００５１】
まず、分散型電源９の出力変動による高圧配電線３の電圧変動を分散型電源９側で有る程度吸収しておくために、分散型電源９の運転力率ＰＦＧをパラメータ化する。そして、ＮＰ時における分散型電源９の運転力率ＰＦＧのパラメータ値（１．０、０．９９、０．９８、・・・ＰＦＧＬ）毎に、Ｓ７０１〜Ｓ７０３までの処理を実行する（Ｓ７００）。尚、ＰＦＧＬは、設定可能な運転力率ＰＦＧの限界値である。
【００５２】
Ｓ７０１では、分散型電源９の運転力率ＰＦＧのパラメータ値毎に、更には分散型電源９の発電出力ＰＧのパラメータ値毎に、高圧配電線３の各ノード４のノード電圧Ｖ（ＮＰ時）を潮流計算プログラムによって算定する。
【００５３】
Ｓ７０２では、分散型電源９の運転力率ＰＦＧのパラメータ値毎に、Ｓ７０１で求めた高圧配電線の各ノード４のノード電圧Ｖを（７）式に適用して、各ノード４の総合不良率Ｆnode-n（Ｖ）を算定する。尚、各ノード４の総合不良率Ｆnode-n（Ｖ）は、Ｓ７０４における適正タップ電圧の選定のために、各ノード４のタップ電圧毎に求めておく。
【００５４】
Ｓ７０３、Ｓ７０４では、ノード４毎のタップ電圧の変更を行う場合には、Ｓ７０２で求めた各ノード４の総合不良率Ｆnode-n（Ｖ）を参照して、ノード４毎の適正タップ電圧（総合不良率Ｆnode-n（Ｖ）が最も小さくなるタップ電圧）の選択や当該適正タップ電圧への変更を行う。
【００５５】
Ｓ７０５では、分散型電源９の運転力率ＰＦＧのパラメータ値毎に、Ｓ７０２で求めた各ノード４の総合不良率Ｆnode-n（Ｖ）がＮＰ時の閾値（本実施例の場合は１．５％）未満であるか否かを判定する（Ｓ７０５）。
【００５６】
分散型電源９の運転力率ＰＦＧが限界値ＰＦＧＬに設定されるまでの間に、各ノード４の総合不良率Ｆ（Ｖ）がＮＰ時の閾値を下回ることがあれば（Ｓ７０５：ＹＥＳ）、ＮＰ時における適正な配電設備計画が得られたものとみなして、図８に示すＤＰ時における配電設備計画の検討処理に移行する。一方、分散型電源９の運転力率ＰＦＧが限界値ＰＦＧＬに設定されるまでの間に、各ノード４の総合不良率Ｆ（Ｖ）がＮＰ時の閾値を常に上回っていれば（Ｓ７０５：ＮＯ）、Ｓ７０６〜Ｓ７１０の配電設備計画の見直し処理に移行する。
【００５７】
Ｓ７０６では、分散型電源９に設けられる既設又は新設の電圧調整器９４の整定値を変更するか否かを検討し、Ｓ７０７では、配変送り出し電圧を変更するか否かを検討し、Ｓ７０８では、配電系統１自体を変更するか否かを検討し、Ｓ７０９では、電圧調整器９４を新設するか否かを並びにタップ電圧を変更するか否かを検討する。Ｓ７０６からＳ７０９までのいずれかで配電設備計画の見直し（変更）を行う場合（Ｓ７０６〜Ｓ７０９：ＹＥＳ）、Ｓ７００に戻る。配電設備計画の見直し（変更）を行わない場合（Ｓ７０６〜Ｓ７０９：ＮＯ）、分散型電源の系統連系は不可能と判断し（Ｓ７１０）、配電設備計画の検討処理を終了する。
【００５８】
図８に示すＤＰ時における配電設備計画の検討処理に移行した場合（Ｓ７０５：ＹＥＳ）、各ノード４の総合不良率Ｆ（Ｖ）がＮＰ時の閾値を下回ったときの分散型電源９の運転力率ＰＦＧを記憶する（Ｓ８００）。そして、分散型電源９の発電出力ＰＧのパラメータ値毎に、記憶した運転力率ＰＦＧを用いて高圧配電線３の各ノード４のノード電圧Ｖ（ＤＰ時）を潮流計算プログラムによって算定する（Ｓ８０１）。
【００５９】
つぎに、Ｓ８０１で求めた高圧配電線３の各ノード４のノード電圧Ｖ（ＤＰ時）を用いて、ノード４毎に、近端需要家７１の上限逸脱不良率Ｆn-over（Ｖ）並びに下限逸脱不良率Ｆn-under（Ｖ）、遠端需要家７２の上限逸脱不良率Ｆf-over（Ｖ）並びに下限逸脱不良率Ｆf-under（Ｖ）を算定する（Ｓ８０２）。そして、各逸脱不良率がＤＰ時の閾値（本実施例の場合５．０％）を下回るか否かを判定する（Ｓ８０３）。
【００６０】
各ノード４の各不良率がＤＰ時の閾値を下回る場合（Ｓ８０３：ＹＥＳ）、ＮＰ時のみならずＤＰ時における適正な配電設備計画が得られたものとみなして、図９に示すＯＰ時における配電設備計画の検討処理に移行する。一方、各ノード４の各逸脱不良率がＤＰ時の閾値を上回る場合（Ｓ８０３：ＮＯ）、Ｓ８０４〜Ｓ８０５の配電設備計画の見直し処理に移行する。
【００６１】
Ｓ８０４では、分散型電源９に設けられる既設又は新設の電圧調整器９４の整定値を変更するか否かを検討し、Ｓ８０５では、配変送り出し電圧を変更するか否かを検討する。Ｓ８０４、Ｓ８０５のいずれかで配電設備計画の見直し（変更）を行う場合（Ｓ８０４、Ｓ８０５：ＹＥＳ）、Ｓ８０１に戻る。配電設備計画の見直し（変更）を行わない場合（Ｓ８０４、Ｓ８０５：ＮＯ）、新たな運転力率ＰＦＧを得るために、図７に示すＳ７００に戻る。
【００６２】
図９に示すＯＰ時における配電設備計画の検討処理に移行した場合（Ｓ８０３：ＹＥＳ）、分散型電源９の発電出力ＰＧのパラメータ値毎に、Ｓ８００で記憶した運転力率ＰＦＧを用いて高圧配電線３の各ノード４のノード電圧Ｖ（ＯＰ時）を潮流計算プログラムによって算定する（Ｓ９００）。
【００６３】
つぎに、Ｓ９００で求めた高圧配電線３の各ノード４のノード電圧Ｖ（ＯＰ時）を用いて、ノード４毎に、近端需要家７１の上限逸脱不良率Ｆn-over（Ｖ）並びに下限逸脱不良率Ｆn-under（Ｖ）、遠端需要家７２の上限逸脱不良率Ｆf-over（Ｖ）並びに下限逸脱不良率Ｆf-under（Ｖ）を算定する（Ｓ９０１）。そして、各逸脱不良率がＯＰ時の閾値（本実施例の場合５．０％）を下回るか否かを判定する（Ｓ９０２）。
【００６４】
各ノード４の各逸脱不良率がＯＰ時の閾値を下回る場合（Ｓ９０２：ＹＥＳ）、ＮＰ時、ＤＰ時、ＯＰ時全てにおいて適正な配電設備計画が得られたものとみなして、分散型電源の系統連系は可能と判断し（Ｓ９０５）、配電設備計画の検討処理を終了する。
【００６５】
一方、各ノード４の各逸脱不良率がＯＰ時の閾値を上回る場合（Ｓ９０２：ＮＯ）、Ｓ９０３〜Ｓ９０４の配電設備計画の見直し処理に移行する。Ｓ９０３では、分散型電源９に設けられる既設又は新設の電圧調整器９４の整定値を変更するか否かを検討し、Ｓ９０４では、配電用変電所２の送り出し電圧を変更するか否かを検討する。Ｓ９０３、Ｓ９０４のいずれかで配電設備計画の見直し（変更）を行う場合（Ｓ９０３、Ｓ９０４：ＹＥＳ）、Ｓ９００に戻る。配電設備計画の見直し（変更）を行わない場合（Ｓ９０３、Ｓ９０４：ＮＯ）、新たな運転力率ＰＦＧを得るために、図７に示すＳ７００に戻る。
【００６６】
尚、上記の方法によれば、低圧配電線６の電圧不良率Ｆ（累積分布関数）を用いて需要家に与える影響を定量的に把握することが可能となる。また、潮流計算によって算定されるノード電圧の二次側換算電圧と、低圧配電線６の適正電圧との差分を低圧配電線６の電圧不良率Ｆの確率変数として代入した結果によって、低圧配電線６の電圧をより定量的に評価することができる。さらに、総合不良率Ｆ（Ｖ）を用いることで、低圧配電線６の電圧の評価をより正確に行うことができる。さらに、分散型電源９が配電系統１に連系される場合、総合不良率Ｆnode-n（Ｖ）を用いることで、分散型電源９の出力変動による高圧配電線３の電圧変動の出力変動を考慮に入れて、低圧配電線６の電圧を評価することができる。さらに、分散型電源９の運転力率ＰＦや電圧調整器９４の整定値を反映させて総合不良率Ｆnode-n（Ｖ）を用いることで、低圧配電線６の電圧の評価と併せて適正な配電設備計画を得ることができる。さらに、柱上変圧器５のタップ毎に、上記のような低圧配電線６の電圧の評価を行うことで、低圧配電線６の電圧を適正電圧に維持させるタップの選定や、分散型電源９の出力変動をも考慮に入れたタップの設定を行うことができる。
【００６７】
以上、本発明を実施するための最良の形態について説明したが、上記実施の形態は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本実施形態の配電系統の電圧管理方法に係る配電系統の構成例を示した図である。
【図２】本実施形態に係る電圧管理システムの構成例を示した図である。
【図３】図３（ａ）は近端需要家の場合の電圧降下幅分布の統計情報を示した図であり、図３（ｂ）は遠端需要家の場合の電圧降下幅分布の統計情報を示した図である。
【図４】本実施形態に係る低圧配電線の電圧不良率Ｆのパラメータ値の一例を示した図である。
【図５】本実施形態に係る分散型電源の発電出力の頻出割合の一例を示した図である。
【図６】本実施形態に係るタップ電圧毎の総合不良率Ｆ（Ｖ）の計算結果の一例を示した図である。
【図７】本実施形態に係る電圧管理方法を説明するためのフローチャートである。
【図８】本実施形態に係る電圧管理方法を説明するためのフローチャートである。
【図９】本実施形態に係る電圧管理方法を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
【００６９】
１    配電系統
２    配電用変電所
３    高圧配電線
４    ノード
５    柱上変圧器
６    低圧配電線
７    需要家
７１  近端需要家
７２  遠端需要家
９    分散型電源
【図１】
2010011554.tif 000011
【図２】
2010011554.tif 000012
【図３】
2010011554.tif 000013
【図４】
2010011554.tif 000014
【図５】
2010011554.tif 000015
【図６】
2010011554.tif 000016
【図７】
2010011554.tif 000017
【図８】
2010011554.tif 000018
【図９】
2010011554.tif 000019