(57)【要約】【課題】電力系統へ与える電圧を迅速に決定して有効電力を減少させることにより、不要な電圧変動を防ぐ。【解決手段】電圧コントローラは、電源に接続された電圧変換装置から電力系統へ出力される出力電圧と、電圧変換装置を通過する有効電力とについて、出力電圧の変化に対する有効電力の変化を示す負荷静特性データを格納する記憶部と、負荷静特性データに基づいて、有効電力を減少させる出力電圧の目標値を決定する決定部と、を備える。【選択図】図１
2014204515.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源に接続された電圧変換装置から電力系統へ出力される出力電圧と、前記電圧変換装置を通過する有効電力とについて、前記出力電圧の変化に対する前記有効電力の変化を示す負荷静特性データを格納する記憶部と、
前記負荷静特性データに基づいて、前記有効電力を減少させる前記出力電圧の目標値を決定する決定部と、
を備える電圧コントローラ。
【請求項２】
前記負荷静特性データは、前記出力電圧の対数変化率に対する前記有効電力の対数変化率の比率である負荷静特性係数の符号を含む、
請求項１に記載の電圧コントローラ。
【請求項３】
前記決定部は、前記出力電圧を前記符号の逆方向へ変化させるように前記目標値を決定する、
請求項２に記載の電圧コントローラ。
【請求項４】
前記目標値は、予め定められた電圧範囲内である、
請求項３に記載の電圧コントローラ。
【請求項５】
前記記憶部は、前記符号と前記目標値との関係を示す目標値データを格納し、
前記決定部は、前記目標値データ及び前記符号に基づいて、前記目標値を決定する、
請求項４に記載の電圧コントローラ。
【請求項６】
前記負荷静特性データは、地域の特徴と負荷静特性係数の符号との関係を含み、
前記決定部は、前記負荷静特性データ及び前記電力系統の地域の特徴に基づいて、前記符号を決定する、
請求項５に記載の電圧コントローラ。
【請求項７】
前記負荷静特性データは、時刻範囲と負荷静特性係数の符号との関係を含み、
前記決定部は、前記負荷静特性データと、前記電力系統の特徴と、時刻とに基づいて、前記符号を決定する、
請求項６に記載の電圧コントローラ。
【請求項８】
前記電圧変換装置を通過する電力状態の計測結果を示す計測データを取得する取得部を更に備え、
前記決定部は、前記計測データに基づいて、前記負荷静特性データを算出する、
請求項４に記載の電圧コントローラ。
【請求項９】
前記記憶部は、前記電力系統内の配電線のインピーダンスを示すインピーダンスデータを格納し、
前記決定部は、前記計測データ及び前記インピーダンスデータに基づいて、前記電力系統内の電圧分布を示す電圧分布データを推定し、前記電圧分布データ及び前記負荷静特性データに基づいて、前記出力電圧を前記目標値へ変化させた後の前記電力系統内の電圧分布が前記電圧範囲内になるように、前記目標値を決定する、
請求項８に記載の電圧コントローラ。
【請求項１０】
前記出力電圧を前記目標値へ変化させる指示を、前記電圧変換装置へ送信する送信部を更に備える、
請求項１乃至９の何れか一項に記載の電圧コントローラ。
【請求項１１】
前記負荷静特性データは更に、前記電力系統の末端側に接続された第２電圧変換装置から、前記第２電圧変換装置の末端側に接続された第２電力系統へ出力される第２出力電圧と、前記第２電圧変換装置を通過する第２有効電力とについて、前記第２出力電圧の変化に対する前記第２有効電力の変化を示し、
前記決定部は、前記負荷静特性データに基づいて、前記第２有効電力を減少させる前記第２出力電圧の第２目標値を決定し、
前記送信部は、前記第２出力電圧を前記第２目標値へ変化させる指示を、前記第２電圧変換装置へ送信する、
請求項１０に記載の電圧コントローラ。
【請求項１２】
前記出力電圧を前記目標値へ変化させることによる前記有効電力の可能抑制量を表示装置に表示させる表示制御部を更に備える、
請求項１乃至９の何れか一項に記載の電圧コントローラ。
【請求項１３】
前記決定部は、前記目標値に基づいて、前記電圧変換装置の整定パラメータを算出する、
請求項１乃至９の何れか一項に記載の電圧コントローラ。
【請求項１４】
電源と電力系統の間に接続される変圧器と、
前記変圧器から前記電力系統へ出力される出力電圧と、前記変圧器を通過する有効電力とについて、前記出力電圧の変化に対する前記有効電力の変化を示す負荷静特性データを格納する記憶部と、
前記負荷静特性データに基づいて、前記有効電力を減少させる前記出力電圧の目標値を決定する決定部と、
前記出力電圧を前記目標値へ変更するように前記変圧器を制御する制御部と、
を備える電圧変換装置。
【請求項１５】
電源と電力系統の間に接続される電圧変換装置と、
前記電圧変換装置から前記電力系統へ出力される出力電圧と、前記電圧変換装置を通過する有効電力とについて、前記出力電圧の変化に対する前記有効電力の変化を示す負荷静特性データを格納する記憶部と、
前記負荷静特性データに基づいて、前記有効電力を減少させる前記出力電圧の目標値を決定する決定部と、
を備える電力系統制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力系統の電圧を制御する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電力需要のピークに対する電力供給の不足が懸念されている。そのため、需要家の消費電力や配電線の電力ロスによる電力系統の有効電力を低減する技術の必要性が増している。
【０００３】
省エネ対象の消費電力を常時モニタリングしつつ、消費電力が最小になるように電源電圧を制御する技術が知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２９２９４８号公報
【特許文献２】特開２００２−５１４６６号公報
【特許文献３】特開２００８−１５４４１８号公報
【特許文献４】特開２０１０−２２０２８３号公報
【特許文献５】特開２０１２−１３３５５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１のような技術では、消費電力が最小となる電圧を決定するために、電圧制御と有効電力計測を繰り返し、計測結果に基づいて電圧制御を行う必要がある。そのため、最適な電圧が決定されるまでの時間を要する。また、電圧制御の繰り返しによって不要な電圧変動が生じる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の一態様である電圧コントローラは、電源に接続された電圧変換装置から電力系統へ出力される出力電圧と、前記電圧変換装置を通過する有効電力とについて、前記出力電圧の変化に対する前記有効電力の変化を示す負荷静特性データを格納する記憶部と、前記負荷静特性データに基づいて、前記有効電力を減少させる前記出力電圧の目標値を決定する決定部と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の一態様によれば、電力系統へ与える電圧を迅速に決定して有効電力を減少させることにより、不要な電圧変動を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本発明の実施例１の電力系統制御システムの構成を示す。
【図２】図２は、電圧変換装置１３０の構成を示す。
【図３】図３は、電圧変換装置１３０における出力電圧及び通過有効電力を示す。
【図４】図４は、電圧変換装置１３０の出力電圧の時間変化を示す。
【図５】図５は、電圧変換装置１３０の通過有効電力の時間変化を示す。
【図６】図６は、系統電圧制御と有効電力の関係を示す。
【図７】図７は、実施例１の電圧コントローラ１０の構成を示す。
【図８】図８は、負荷静特性データベース１１に格納される負荷静特性パラメータセットの一例を示す。
【図９】図９は、出力電圧目標値パラメータセットデータベース１２に格納される出力電圧目標値パラメータセットの一例を示す。
【図１０】図１０は、出力電圧目標値演算部１３の処理を示す。
【図１１】図１１は、実施例２の電力系統制御システムの構成を示す。
【図１２】図１２は、センサ装置１８０の構成を示す。
【図１３】図１３は、実施例２の電圧コントローラ１０ｑの構成を示す。
【図１４】図１４は、センサデータベース１７に格納される計測データの一例を示す。
【図１５】図１５は、負荷静特性演算部１８の処理を示す。
【図１６】図１６は、制御エリアの情報を示す。
【図１７】図１７は、各センサ装置の計測データを示す。
【図１８】図１８は、配電線１２０上の電圧分布を示す。
【図１９】図１９は、実施例３の電圧コントローラ１０ｒの構成を示す。
【図２０】図２０は、設備データベース１９に格納されるインピーダンスデータの一例を示す。
【図２１】図２１は、電圧分布データベース２１に格納される電圧分布の一例を示す。
【図２２】図２２は、電圧コントローラ１０ｒの処理を示す。
【図２３】図２３は、電圧分布を推定する処理を示す。
【図２４】図２４は、出力電圧目標値を決定する処理を示す。
【図２５】図２５は、設備データベース１９に格納される許容電圧範囲の一例を示す。
【図２６】図２６は、電圧分布の第１状態を示す。
【図２７】図２７は、電圧分布の第２状態を示す。
【図２８】図２８は、実施例４のＳＶＲ４００の構成を示す。
【図２９】図２９は、ＬＤＣパラメータ演算部４４０の処理を示す。
【図３０】図３０は、実施例５の電圧変換装置１９０の構成を示す。
【図３１】図３１は、実施例６のビル内の電気系統の構成を示す。
【図３２】図３２は、実施例７のビル内の第一の電気系統の構成を示す。
【図３３】図３３は、実施例７のビル内の第二の電気系統の構成を示す。
【図３４】図３４は、実施例８の電圧コントローラの構成を示す。
【図３５】図３５は、第一の表示画面を示す。
【図３６】図３６は、第二の表示画面を示す。
【図３７】図３７は、第三の表示画面を示す。
【図３８】図３８は、第四の表示画面を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００１０】
本実施例では、電力系統の有効電力の負荷静特性に応じて電力系統の電圧を制御することによって、電力系統の有効電力を減少させる電力系統制御システムについて説明する。ここで、電力系統の有効電力は、需要家の消費電力や配電線の電力ロスを含む。
【００１１】
以下、本実施例の電力系統制御システムの構成について説明する。
【００１２】
図１は、本発明の実施例１の電力系統制御システムの構成を示す。この電力系統制御システム５００は、配電系統１００と、電圧コントローラ１０とを有する。配電系統１００は、送電系統に接続されている変電所１１０と、変電所１１０に接続されているノード１４０ａと、ノード１４０ａに接続されている配電線１２０ａと、配電線１２０ａに接続されている電圧変換装置１３０と、電圧変換装置１３０に接続されているノード１４０ｂと、ノード１４０ｂに接続されている配電線１２０ｂと、配電線１２０ｂに接続されているノード１４０ｃと、ノード１４０ｃに接続されている配電線１２０ｃと、配電線１２０ｃに接続されているノード１４０ｄと、ノード１４０ｄに接続されている配電線１２０ｄと、配電線１２０ｄに接続されているノード１４０ｅとを有する。配電系統１００は更に、ノード１４０ｂに接続されている需要家等の負荷装置１５０ｂと、ノード１４０ｃに接続されている需要家等の負荷装置１５０ｃと、ノード１４０ｄに接続されている需要家等の負荷装置１５０ｄと、ノード１４０ｅに接続されている需要家等の負荷装置１５０ｅとを有する。電圧コントローラ１０は、通信ネットワーク２００を介して電圧変換装置１３０に接続されている。
【００１３】
以下の説明において、ノード１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃ、１４０ｄ、１４０ｅのような符号の数字に続くアルファベットにより要素を区別する必要がない場合、そのアルファベットが省略されることがある。
【００１４】
電圧変換装置１３０は、ＬＲＴ（Load Ratio Control Transformer）、ＳＶＲ（Step Voltage Regulator）、ＳＶＣ（Static Var Compensator）、柱上変圧器、電圧調整機能付き柱上変圧器など、電力系統の電圧を制御する機能を有する機器である。以下、電圧変換装置１３０がＳＶＲである場合について説明する。
【００１５】
図２は、電圧変換装置１３０の構成を示す。電圧変換装置１３０は、変圧器１３１と、出力電圧制御部１３２と、出力電圧目標値受信部１３３とを有する。出力電圧目標値受信部１３３は、電圧コントローラ１０から送られる出力電圧目標値を、通信ネットワーク２００を介して受信する。出力電圧制御部１３２は、出力電圧目標値に従って制御指令を出力する。変圧器１３１は例えば、制御指令に従って巻数比を変更することにより、出力電圧を変更することができる。
【００１６】
以下、電圧コントローラ１０による有効電力の制御について説明する。
【００１７】
電力系統の電圧を適切に制御することで需要家の自発的な節電に頼らなくても電力系統の有効電力を抑制することができる。例えば、需要家の負荷が定インピーダンス負荷に近い特性を持つ白熱灯の場合、運用上の問題がない範囲で印加電圧を低めに設定することで消費電力が抑制される。本実施例における電圧コントローラ１０は、電力系統の有効電力を抑制することを目的として、電圧変換装置１３０の出力電圧目標値を決定する。電圧変換装置１３０の通過有効電力を減少させることは、電力系統の有効電力を抑制することに等しい。
【００１８】
このような電圧と有効電力の関係は、電力系統の負荷静特性係数の符号によって異なる。
【００１９】
図３は、電圧変換装置１３０における出力電圧及び通過有効電力を示し、図４は、電圧変換装置１３０の出力電圧の時間変化を示し、図５は、電圧変換装置１３０の通過有効電力の時間変化を示す。電圧変換装置１３０が出力電圧を時刻ｔでステップ変化させる場合において、電圧変化前の出力電圧をＶ０とし、電圧変化前の通過有効電力をＰ０とし、電圧変化後の出力電圧をＶとし、電圧変化後の通過有効電力をＰとする。このとき、負荷静特性係数であるαは、出力電圧の対数変化率に対する有効電力の対数変化率の比率であり、次式で表される。
【００２０】
【数１】
2014204515.tif 000003
【００２１】
数式１を変形することにより、Ｐを求める次式が得られる。
【００２２】
【数２】
2014204515.tif 000004
【００２３】
数式２において、αを１とし、系統電圧を６７００Ｖから６６００Ｖに電圧低め制御を行った場合、電圧変換装置１３０の通過有効電力は、次式のように１０００ｋＷから９８５ｋＷに変化し、１５ｋＷ減少する。
【００２４】
【数３】
2014204515.tif 000005
【００２５】
図６は、系統電圧制御と有効電力の関係を示す。負荷静特性係数がマイナスの値である場合、電圧変換装置１３０の出力電圧を高くする電圧高め制御を行うことで、電圧変換装置１３０の通過有効電力は減少する。一方、負荷静特性係数がプラスの値である場合、電圧変換装置１３０の出力電圧を低くする電圧低め制御を行うことで、電圧変換装置１３０の通過有効電力は減少する。
【００２６】
本実施例において、配電系統１００のうち、電圧変換装置１３０から負荷装置１５０ｂ、１５０ｃ、１５０ｄ、１５０ｅまでの電力系統を、電圧変換装置１３０による有効電力の制御対象のエリアである制御エリアとする。本実施例における負荷静特性係数は、制御エリアの有効電力の負荷静特性を表す指標である。制御エリアの有効電力は、負荷装置１５０の消費電力や配電線１２０の電力ロスを含む。例えば、制御エリアにおいて、負荷装置１５０ｂ、１５０ｃ、１５０ｄ、１５０ｅだけの負荷静特性係数が０であっても、配電線１２０ｂ、１２０ｃ、１２０ｄを含めた制御エリアの負荷静特性係数はマイナスの値になる場合がある。
【００２７】
以下、電圧コントローラ１０について説明する。
【００２８】
図７は、実施例１の電圧コントローラ１０の構成を示す。電圧コントローラ１０は、負荷静特性データベース１１と、出力電圧目標値パラメータセットデータベース１２と、出力電圧目標値演算部１３と、出力電圧目標値データベース１４と、出力電圧目標値送信部１５とを有する。
【００２９】
図８は、負荷静特性データベース１１に格納される負荷静特性パラメータセットの一例を示す。
【００３０】
負荷静特性データベース１１は、複数の地域区分の夫々に対応する負荷静特性係数を示す負荷静特性パラメータセットを格納する。地域区分は、制御エリアの地域の特徴を示し、例えば、繁華街地区、工場地区、住宅地区、農山村地区などを示す。負荷静特性係数の値は、制御エリアの地域区分によって異なる。負荷静特性パラメータセットの負荷静特性係数は手動によって設定され、数年毎、または制御エリアに負荷が増設されるなど系統構成が変更された場合に更新することが望ましい。負荷静特性データベース１１は、負荷静特性係数の代わりに、負荷静特性係数の符号や、負荷静特性係数の範囲を格納しても良い。
【００３１】
負荷静特性データベース１１は更に、複数の時刻区分の夫々に対応する負荷静特性パラメータセットを格納する。複数の負荷静特性パラメータセットの夫々には、負荷静特性パラメータセット番号が付されている。時刻区分は、季節、曜日、時間帯等を示す。負荷静特性係数の値は、制御エリアの地域区分が同じであっても、季節、曜日、時間帯によって異なる。そのため、負荷静特性データベース１１は、時刻区分によって異なる負荷静特性係数を持つことが望ましい。ここでの負荷静特性データベース１１の例は、１年間を３月〜５月（春季を含む）、６月〜８月（夏季を含む）、９月〜１１月（秋季を含む）、１２月〜２月（冬季を含む）の４つに区分すると共に、曜日を平日と休日に、１日を９時〜２１時と２１時〜９時にそれぞれ区分する場合を示している。なお、負荷静特性データベース１１は、電圧変換装置１３０における潮流方向に対応する負荷静特性パラメータセットを格納しても良い。
【００３２】
図９は、出力電圧目標値パラメータセットデータベース１２に格納される出力電圧目標値パラメータセットの一例を示す。
【００３３】
出力電圧目標値パラメータセットデータベース１２は、負荷静特性係数の符号と出力電圧目標値とを対応づけた出力電圧目標値パラメータセットを格納する。ここでの出力電圧目標値パラメータセットデータベース１２の例は、基準電圧を６６００Ｖとし、負荷静特性係数がプラスの場合、出力電圧目標値を基準電圧より低い６４００Ｖに設定し、負荷静特性係数がマイナスの場合、出力電圧目標値を基準電圧より高い６８００Ｖに設定する。
【００３４】
以上の説明では、電圧変換装置１３０の通過電力のうち有効電力について述べたが、無効電力や皮相電力についても同様に制御することができる。
【００３５】
電圧変化前の無効電力をＱ０とし、電圧変化後の無効電力をＱとすると、無効電力負荷の負荷静特性係数であるαＱは、次式で与えられる。
【００３６】
【数４】
2014204515.tif 000006
【００３７】
電圧変化前の皮相電力をＳ０とし、電圧変化後の皮相電力をＳとすると、皮相電力負荷の負荷静特性係数であるαＳは、次式で与えられる。
【００３８】
【数５】
2014204515.tif 000007
【００３９】
出力電圧目標値パラメータセットデータベース１２は更に、時刻区分と、出力電圧目標値パラメータセットを対応付けている。制御エリアの負荷の大きさや力率は、季節、曜日、時間帯によって変化し、それに伴って制御エリアの電圧降下は変化する。例えば、夏冬の重負荷の季節では、春秋の軽負荷の季節に比べて制御エリアの電圧降下が大きくなるため、電圧が下限値を逸脱しないように電圧変換装置１３０の出力電圧を高めに設定する必要がある。そのため、負荷静特性パラメータセットは、時刻区分毎に異なることが望ましい。
【００４０】
図１０は、出力電圧目標値演算部１３の処理を示す。出力電圧目標値演算部１３は、予め設定された時間周期で定期的にこのフローを開始する、又は制御エリアの負荷が大きく変化したタイミングでこのフローを開始することが望ましい。
【００４１】
はじめに、出力電圧目標値演算部１３は、カレンダー機能により、現在の時刻区分を認識する（Ｓ１１）。
【００４２】
次に、出力電圧目標値演算部１３は、負荷静特性データベース１１の中から、認識された時刻区分に対応する負荷静特性パラメータセット番号を選択する（Ｓ１２）。
【００４３】
次に、出力電圧目標値演算部１３は、制御エリアの地域区分を認識する（Ｓ１３）。ここで出力電圧目標値演算部１３は、制御エリア内の工場や一般需要家などの需要家種別の割合や、農山村や繁華街などの制御エリアの立地の特徴などに基づいて、制御エリアの地域区分を決定する。電圧コントローラ１０は、予め定められた地域区分を記憶していても良い。
【００４４】
次に、出力電圧目標値演算部１３は、負荷静特性データベース１１の中から、選択された負荷静特性パラメータセット番号と、認識された地域区分とに対応する負荷静特性係数を読み込む（Ｓ１４）。
【００４５】
次に、出力電圧目標値演算部１３は、出力電圧目標値パラメータセットデータベース１２の中から、選択された負荷静特性パラメータセット番号と、読み出された負荷静特性係数の符号とに対応する出力電圧目標値を読み込み、その出力電圧目標値を出力電圧目標値データベース１４へ書き込む（Ｓ１５）。
【００４６】
以上が出力電圧目標値演算部１３の処理である。
【００４７】
出力電圧目標値データベース１４は、決定された出力電圧目標値を格納する。出力電圧目標値データベース１４に格納されている出力電圧目標値は、出力電圧目標値演算部１３により更新される。
【００４８】
出力電圧目標値送信部１５は、出力電圧目標値データベース１４に格納されている出力電圧目標値を、通信ネットワーク２００を介して電圧変換装置１３０へ送る。出力電圧目標値送信部１５による出力電圧目標値の送信タイミングは、１秒などの短い周期か、出力電圧目標値が更新された時であることが望ましい。出力電圧目標値送信部１５は、出力電圧目標値演算部１３の処理に応じて、出力電圧目標値を送信しても良い。
【００４９】
本実施例によれば、制御エリア内の需要家の消費電力や配電線の電力ロスの影響を含む負荷静特性に基づいて出力電圧目標値を決定することにより、制御エリアの有効電力を減少させる出力電圧目標値を決定することができる。
【００５０】
また、制御エリアの負荷静特性係数の符号に基づいて、出力電圧目標値を決定することにより、出力電圧の増減を適切に決定することができる。また、制御エリアの負荷静特性係数の符号の逆方向へ出力電圧を変更することにより、制御エリアの有効電力を減少させることができる。また、出力電圧目標値が予め定められた許容電圧範囲内に設定されることにより、制御エリアの許容電圧範囲を守ることができる。また、電圧コントローラ１０が、制御エリアの負荷静特性係数の符号と出力電圧目標値との関係を格納することにより、負荷静特性係数の符号に応じて出力電圧目標値を決定することができる。
【００５１】
また、電圧コントローラ１０が、制御エリアの地域の特徴と負荷静特性係数の符号との関係や、時刻範囲と負荷静特性係数の符号との関係や、電圧変換装置１３０における潮流方向と制御エリアの負荷静特性係数の符号との関係を格納することにより、制御エリアの負荷静特性が地域の特徴や時刻や潮流方向などの条件によって変化する場合であっても、適切な出力電圧目標値を決定することができる。
【００５２】
また、制御エリアの負荷静特性に基づいて電圧変換装置１３０の出力電圧を決定することにより、有効電力の計測値をフィードバックして電圧を制御する必要がないため、電圧の制御の時間を低減することができると共に、不要な電圧変動を防ぐことができる。
【００５３】
また、電圧コントローラ１０及び電圧変換装置１３０が、制御エリアの有効電力を制御することにより、各需要家に、電圧コントローラ１０や電圧変換装置１３０を設ける必要がない。これにより、省エネ装置を各需要家内の配電系統に設置する場合に比べて、コストを抑えることができる。
【実施例２】
【００５４】
本実施例では、配電系統内のセンサ装置を活用して負荷静特性を推定する電力系統制御システムについて説明する。
【００５５】
以下、本実施例の電力系統制御システムの構成について説明する。
【００５６】
図１１は、実施例２の電力系統制御システムの構成を示す。この電力系統制御システム５００ｑにおいて、電力系統制御システム５００の要素の同一物又は相当物には同一符号を付し、その説明を省略する。
【００５７】
実施例１の電力系統制御システムと比較すると、実施例２の電力系統制御システムは、配電系統１００の代わりに配電系統１００ｑを有し、電圧コントローラ１０の代わりに電圧コントローラ１０ｑを有する。配電系統１００と比較すると、配電系統１００ｑは、電圧変換装置１３０の代わりに電圧変換装置１３０ｂを有し、更に、センサ装置１８０ａ、１８０ｂ、１８０ｄと、電圧変換装置１３０ｄとを有する。
【００５８】
変電所１１０とノード１４０ａの間には、センサ装置１８０ａが設けられている。電圧変換装置１３０ｂとノード１４０ｂの間には、センサ装置１８０ｂが設けられている。配電線１２０ｃとノード１４０ｄの間には、電圧変換装置１３０ｄとセンサ装置１８０ｄが設けられている。電圧コントローラ１０ｑは、通信ネットワーク２００ｂを介して電圧変換装置１３０ｂに接続され、通信ネットワーク２００ｄを介して電圧変換装置１３０ｄに接続されている。電圧コントローラ１０ｑは更に、通信ネットワーク３００ｂを介してセンサ装置１８０ｂに接続され、通信ネットワーク３００ｄを介してセンサ装置１８０ｄに接続されている。電圧変換装置１３０ｂ、１３０ｄは、電圧変換装置１３０と同様である。
【００５９】
センサ装置１８０は、接続点の電力状態を計測する。この電力状態は、電圧、有効電力および無効電力を示しても良いし、それらに相当する電圧、電流および力率を示しても良い。
【００６０】
図１２は、センサ装置１８０の構成を示す。センサ装置１８０は、電力状態を計測するセンサ１８１と、計測された電力状態を示す計測データを、通信ネットワーク３００を介して電圧コントローラ１０ｑへ送るセンサデータ送信部１８２とを有する。
【００６１】
図１３は、実施例２の電圧コントローラ１０ｑの構成を示す。電圧コントローラ１０ｑにおいて、電圧コントローラ１０の要素の同一物又は相当物には同一符号を付し、その説明を省略する。電圧コントローラ１０と比較すると、電圧コントローラ１０ｑは更に、センサデータ受信部１６と、センサデータベース１７と、負荷静特性演算部１８とを有する。センサデータ受信部１６は、センサ装置１８０から通信ネットワーク３００を介して計測データを受信する。センサデータベース１７は、受信された計測データを格納する。
【００６２】
図１４は、センサデータベース１７に格納される計測データの一例を示す。この計測データは、計測された時刻と、計測したセンサ装置と、計測された三相の電力状態とを示す。ここでの電力状態は、電圧、電流、及び力率である。三相の電力状態は、三相の平均値や代表相の値に変換されても良い。センサ装置１８０の接続点の通過電流をＩとし、接続点の電圧をＶとし、接続点の力率をｃｏｓθとすると、通過有効電力であるＰは次式で表される。
【００６３】
【数６】
2014204515.tif 000008
【００６４】
ここで、Ｉ、Ｖ、及びｃｏｓθは、代表相または三相の平均値である。
【００６５】
負荷静特性演算部１８は、センサデータベース１７に格納された計測データから負荷静特性を算出する。
【００６６】
以下、負荷静特性演算部１８による負荷静特性の演算手法について説明する。
【００６７】
図１５は、負荷静特性演算部１８の処理を示す。
【００６８】
はじめに、負荷静特性演算部１８は、配電系統１００ｑの中から対象の電圧変換装置１３０を選定する（Ｓ２１）。ここで負荷静特性演算部１８は、一定の時間周期で順番に対象の電圧変換装置１３０を選択しても良いし、計測データに基づいて負荷が大きく変化した地点に接続されている電圧変換装置１３０を選択しても良い。以下、対象の電圧変換装置１３０として電圧変換装置１３０ｂが選定された場合について説明する。
【００６９】
次に、負荷静特性演算部１８は、電圧変換装置１３０ｂの制御エリアを認識する（Ｓ２２）。制御エリアは、配電系統１００ｑのうち、電圧変換装置１３０ｂにより電圧を制御されるエリアを表す。電圧変換装置１３０ｂの制御エリアは、電圧変換装置１３０ｂが設置される電柱を表すノード１４０ｂから、電圧変換装置１３０ｄが設置される電柱を表すノード１４０ｄまでの区間である。ここで、電圧変換装置１３０ｂの制御エリアを電圧変換装置１３０ｄまでとする理由は、電圧変換装置１３０ｄの末端側の電圧は、電圧変換装置１３０ｄの出力電圧によって決定されるためである。負荷静特性演算部１８は、予め定められた複数の電圧変換装置１３０の夫々の制御エリアを示す情報を格納する。
【００７０】
図１６は、制御エリアの情報の一例を示す。制御エリアを示す情報は、電圧変換装置１３０と、その制御エリアの電源側の端部のノード１４０と、その制御エリアの末端側の端部のノード１４０とを示す。電圧変換装置１３０ｄの制御エリアは、電圧変換装置１３０ｄが設置される電柱を表すノード１４０ｄから、末端のノード１４０ｅまでの区間である。
【００７１】
次に、負荷静特性演算部１８は、認識された制御エリアの負荷静特性係数を計算する（Ｓ２３）。以上が負荷静特性演算部１８の処理である。
【００７２】
以下、電圧変換装置１３０ｂの制御エリアの負荷静特性係数の計算方法について説明する。
【００７３】
図１７は、各センサ装置の計測データを示す。ここで、電圧変化前のセンサ装置１８０ｂの電圧計測値をＶｂ０とし、電圧変化前のセンサ装置１８０ｂの有効電力計測値をＰｂ０とし、電圧変化前のセンサ装置１８０ｄの有効電力計測値をＰｄ０とし、電圧変化後のセンサ装置１８０ｂの電圧計測値をＶｂとし、電圧変化後のセンサ装置１８０ｂの有効電力計測値をＰｂとし、電圧変化後のセンサ装置１８０ｄの有効電力計測値をＰｄとする。このとき、電圧変換装置１３０ｂの制御エリアの負荷静特性係数であるαｂ−ｄは次式で表される。
【００７４】
【数７】
2014204515.tif 000009
【００７５】
負荷静特性演算部１８は、１分間隔などの一定周期で負荷静特性係数を計算しても良いし、計測データに基づいて有効電力負荷が大きく変化したと判断された時に負荷静特性係数を計算しても良い。
【００７６】
電圧変換装置１３０が、２つのセンサ装置１８０の計測データを用いることによって、その間の制御エリアの負荷静特性を推定することができる。また、制御エリアの負荷静特性が時間などによって変化する場合や、制御エリアの負荷の種別がわからず負荷静特性を予測できない場合であっても、制御エリアの実態に近い負荷静特性を推定することが可能となる。推定した制御エリアの負荷静特性を用いて電圧目標値を決定することによって、制御エリアの有効電力を迅速に低減できる。
【００７７】
以下、電圧コントローラ１０ｑによる電圧変換装置１３０ｂ、１３０ｄの制御について説明する。
【００７８】
図１８は、配電線１２０上の電圧分布を示す。この図において、横軸は配電線１２０上の位置である配電線長を示し、縦軸は電圧を示す。また、電圧制御前の電圧分布を破線で示し、電圧制御後の電圧分布を実線で示す。ここでは、電圧変換装置１３０ｂの制御エリアの負荷静特性係数がマイナスであり、電圧変換装置１３０ｄの制御エリアの負荷静特性係数がプラスである場合を示す。電圧コントローラ１０ｑは、複数の制御エリアの夫々の負荷静特性係数に基づいて、電圧変換装置１３０ｂに対して電圧高め制御を行い、例えば電圧変換装置１３０ｄに対して電圧低め制御を行う。このように、電圧コントローラ１０ｑは、配電系統１００ｑ全体に対して一律に電力高め制御又は電力低め制御を行うのではなく、複数の制御エリアに対して異なる制御を行うことができる。これにより、複数の制御エリアの負荷静特性が異なる場合であっても、各制御エリアを適切な電圧に制御することができる。
【００７９】
本実施例によれば、電圧コントローラ１０ｑが、電圧変換装置１３０ｂ、１３０ｄを通過する電力状態の計測結果に基づいて負荷静特性係数を推定することにより、各制御エリアを適切な電圧に制御することができる。また、電圧コントローラ１０ｑが、通信ネットワーク２００を介して複数の電圧変換装置１３０へ出力電圧を出力電圧目標値へ変化させる指示を送信することにより、複数の電圧変換装置１３０を同時に且つ迅速に制御することができる。
【実施例３】
【００８０】
本実施例では、計測データに基づいて出力電圧目標値を算出する電力系統制御システムについて説明する。
【００８１】
実施例２の電力系統制御システムと比較すると、実施例３の電力系統制御システムは、電圧コントローラ１０ｑの代わりに電圧コントローラ１０ｒを有する。
【００８２】
以下、本実施例の電圧コントローラ１０ｒの構成について説明する。
【００８３】
図１９は、実施例３の電圧コントローラ１０ｒの構成を示す。この電圧コントローラ１０ｒにおいて、電圧コントローラ１０ｑの要素の同一物又は相当物には同一符号を付し、その説明を省略する。電圧コントローラ１０ｑと比較すると、電圧コントローラ１０ｒは、出力電圧目標値演算部１３の代わりに出力電圧目標値演算部１３ｒを有し、出力電圧目標値パラメータセットデータベース１２の代わりに電圧分布データベース２１を有し、更に、設備データベース１９と、電圧分布演算部２０とを有する。
【００８４】
図２０は、設備データベース１９に格納されるインピーダンスデータの一例を示す。設備データベース１９は、各配電線１２０のインピーダンスデータを格納する。インピーダンスデータは、対応する配電線１２０が引かれるブランチを示す情報と、その配電線１２０のインピーダンスを示す情報とを格納する。各ブランチは、そのブランチの電源側の端部と末端側の端部に配置される電柱を表すノード１４０によって表される。
【００８５】
電圧分布演算部２０は、センサデータベース１７内の計測データと、設備データベース１９内のインピーダンスデータに基づき、潮流計算を行うことによってセンサ装置１８０間を含む配電系統１００ｑ全体の電圧分布を推定する。
【００８６】
図２１は、電圧分布データベース２１に格納される電圧分布の一例を示す。電圧分布データベース２１は、電圧分布演算部２０によって推定された、配電系統１００ｑ内の各ノード１４０の電圧分布を格納する。
【００８７】
出力電圧目標値演算部１３ｒは、電圧分布データベース２１と負荷静特性データベース１１に基づいて、出力電圧目標値を決定する。
【００８８】
以下、電圧コントローラ１０ｒの処理について説明する。
【００８９】
図２２は、電圧コントローラ１０ｒの処理を示す。
【００９０】
はじめに、電圧分布演算部１９は、電圧変換装置１３０の制御エリアの電圧分布を推定し、電圧分布データベース２１へ書き込む（Ｓ３１）。次に、負荷静特性演算部１８は、電圧変換装置１３０の制御エリアの負荷静特性係数を推定し、負荷静特性データベース１１へ書き込む（Ｓ３２）。次に、出力電圧目標値演算部１３ｒは、推定された電圧分布と負荷静特性係数を基に、電圧変換装置１３０の出力電圧目標値を決定し、出力電圧目標値データベース１４へ書き込む（Ｓ３３）。
【００９１】
ここでは、Ｓ３１の詳細について説明する。
【００９２】
図２３は、電圧分布を推定する処理を示す。
【００９３】
はじめに、電圧分布演算部１９は、センサデータベース１７から計測データを読み込む（Ｓ４１）。計測データは、実施例２と同様である。
【００９４】
次に、電圧分布演算部１９は、設備データベース１９からインピーダンスデータを読み込む（Ｓ４２）。
【００９５】
次に、電圧分布演算部１９は、読み込まれた計測データと、読み込まれたインピーダンスデータを基に、配電系統１００全体の電圧分布を推定し、各ノード１４０の電圧を求める（Ｓ４３）。以上が電圧分布を推定する処理である。
【００９６】
ここでは、Ｓ４３の詳細について説明する。
【００９７】
Ｓ４３において電圧分布演算部１９は、潮流計算を用いても良いし、状態推定を用いても良い。
【００９８】
潮流計算は、センサ装置１８０で計測された有効電力及び無効電力を各ノード１４０に接続される負荷の契約容量の比率で按分し、按分により得られた負荷データとセンサ装置１８０の送出電圧、またはＦＣＢ（Feeder Circuit Breaker）の送出電圧から、潮流計算によって各ノード１４０の電圧を求める。具体的には、特許文献２に示されるアルゴリズムを用いることができる。
【００９９】
状態推定は、潮流計算により計算された配電系統１００ｑの状態の偏差を計算し、この計算した偏差を用いて定式化された目的関数を、最適化計算により解くことで、各センサ装置１８０における真値と計測データとの関係を表すセンサ誤差データの推定値を計算し、潮流計算により計算された配電系統１００ｑの状態の修正量を計算し、この修正量を用いて、潮流計算により計算された配電系統１００ｑの状態を修正する。具体的には、特許文献３に示されるアルゴリズムを用いることができる。
【０１００】
ここでは、Ｓ３２の詳細について説明する。
【０１０１】
負荷静特性演算部１８は、実施例１のように負荷静特性データベース１１から負荷静特性係数を取得してもよいし、実施例２のように計測データから負荷静特性係数を算出してもよい。
【０１０２】
ここでは、Ｓ３３の詳細について説明する。
【０１０３】
図２４は、出力電圧目標値を決定する処理を示す。
【０１０４】
はじめに、出力電圧目標値演算部１３ｒは、負荷静特性データベース１１から負荷静特性係数を読み込み、α＞０であるか否かを判定する（Ｓ４１）。α＞０と判定された場合（Ｓ４１：Ｙｅｓ）、出力電圧目標値演算部１３ｒは、電圧低め制御のための出力電圧目標値を決定する（Ｓ４２）。一方、α＞０でない場合（Ｓ４１：Ｎｏ）、出力電圧目標値演算部１３ｒは、電圧高め制御のための出力電圧目標値を決定する（Ｓ４３）。以上が出力電圧目標値を決定する処理である。
【０１０５】
ここでは、電圧低め制御及び電圧高め制御について説明する。ここでは、電圧変換装置１３０ｂの出力電圧目標値を決定する場合について説明する。
【０１０６】
図２５は、設備データベース１９に格納される許容電圧範囲の一例を示す。各ブランチには、予め許容電圧範囲が定められている。配電系統毎に許容電圧範囲が定められていても良い。出力電圧目標値演算部１３ｒは、電圧分布データベース２１と許容電圧範囲に基づいて、制御エリア内の各ノード１４０の電圧であるノード電圧を決定する。
【０１０７】
図２６は、電圧分布の第１状態を示し、図２７は、電圧分布の第２状態を示す。これらの図中において、横軸は配電線１２０上の位置である配電線長を示し、縦軸は電圧を示す。また、許容電圧範囲の上限値をＶｍａｘとし、許容電圧範囲の下限値をＶｍｉｎとし、制御エリア内のノード電圧の最大値をＶＵとし、ノード電圧の最小値をＶＬとする。このとき、ノード電圧の最大値から許容電圧範囲の上限値までの余裕であるΔＶＵＭは、次式で表される。
【０１０８】
【数８】
2014204515.tif 000010
【０１０９】
また、ノード電圧の最小値から許容電圧範囲の下限値までの余裕であるΔＶＬＭは、次式で表される。
【０１１０】
【数９】
2014204515.tif 000011
【０１１１】
また、電圧変換装置１３０ｂの一次側電圧をＶＳＶＲ１とし、電圧変換装置１３０ｂの電圧制御量をΔＶＳＶＲとすると、電圧変換装置１３０ｂの二次側電圧であるＶＳＶＲ２は、次式で表される。
【０１１２】
【数１０】
2014204515.tif 000012
【０１１３】
α＞０である場合、Ｓ４２において出力電圧目標値演算部１３ｒは、制御エリアの電圧を低めに制御することで有効電力を低減することができる。この場合、出力電圧目標値演算部１３ｒは、ΔＶＬＭを０に近づけることが望ましい。電圧制御前の制御エリアが第１状態であるとすると、出力電圧目標値演算部１３ｒは、電圧低め制御により制御エリアを第２状態に遷移させる。ここで、出力電圧目標値演算部１３ｒは、電圧制御後の第２状態におけるΔＶＬＭを０に等しくすることにより、ＶＬをＶｍｉｎに等しくする。そのために、出力電圧目標値演算部１３ｒは、電圧変換装置１３０ｂの出力電圧目標値であるＶｒｅｆを次式のように決定する。
【０１１４】
【数１１】
2014204515.tif 000013
【０１１５】
なお、電圧分布演算部１９は、決定されたＶｒｅｆを用いて電圧分布を再度計算し、出力電圧目標値演算部１３ｒは、ΔＶＬＭが０になるように、Ｖｒｅｆを調整しても良い。
【０１１６】
このような電圧低め制御によれば、制御エリア内の各ノード１４０の電圧を、許容電圧範囲内で最も低い値に制御することができる。
【０１１７】
一方、α＞０でない場合、Ｓ４３において出力電圧目標値演算部１３ｒは、制御エリアの電圧を高めに制御することで有効電力を低減することができる。この場合、出力電圧目標値演算部１３ｒは、ΔＶＵＭを０に近づけることが望ましい。電圧制御前の制御エリアが第２状態であるとすると、出力電圧目標値演算部１３ｒは、電圧高め制御により、制御エリアを第１状態に遷移させる。ここで、出力電圧目標値演算部１３ｒは、電圧制御後の第１状態におけるΔＶＵＭを０に等しくすることにより、ＶＵをＶｍａｘに等しくする。そのために、出力電圧目標値演算部１３ｒは、電圧変換装置１３０ｂの出力電圧目標値であるＶｒｅｆを次式のように決定する。
【０１１８】
【数１２】
2014204515.tif 000014
【０１１９】
なお、電圧分布演算部１９は、決定されたＶｒｅｆを用いて電圧分布を再度計算し、出力電圧目標値演算部１３ｒは、ΔＶＵＭが０になるように、Ｖｒｅｆを調整しても良い。
【０１２０】
このような電圧高め制御によれば、制御エリア内の各ノード１４０の電圧を、許容電圧範囲内で最も高い値に制御することができる。
【０１２１】
本実施例によれば、電圧コントローラ１０ｒは、電圧変換装置を通過する電力状態の計測結果と、制御エリア内の配電線のインピーダンスデータとに基づいて、電圧分布を推定することができる。また、電圧コントローラ１０ｒが、制御エリア内の電圧分布を用いることにより、出力電圧を出力電圧目標値へ変化させた場合の制御エリア内の電圧分布が許容電圧範囲内になるように出力電圧目標値を算出することができる。
【実施例４】
【０１２２】
本実施例では、出力電圧目標値と同様にして、電圧変換装置１３０のＬＤＣパラメータを決定する例について説明する。
【０１２３】
電圧変換装置１３０は、変圧器（ＬＲＴ）のタップ切り替えや電圧自動調整器（ＳＶＲ）のタップ切り替えによって、配電系統１００ｑの電圧を制御する。この場合の電圧変換装置１３０は、配電系統１００ｑの電圧低下を補償するようにＬＲＴやＳＶＲの二次側電圧（出力電圧）を決定するＬＤＣ（Line Drop Compensator）を有する。以下、電圧変換装置１３０が、ＳＶＲ４００である場合について説明する。
【０１２４】
図２８は、実施例４のＳＶＲ４００の構成を示す。ＳＶＲ４００は、単巻変圧器４０１と、単巻変圧器４０１のタップを切り換えるタップチェンジャ４０２と、二次側の線路の電流であるＩｓｖｒを検出する電流センサ（ＣＴ：Current Transformer）４１１と、二次側の電圧であるＶｓｖｒを検出する電圧センサ（ＰＴ：Potential Transformer）４１２と、電流センサ４１１及び電圧センサ４１２の測定結果に基づいて、タップチェンジャ４０２へタップ切換指令を送る制御部４１０とを有する。
【０１２５】
制御部４１０は、計測部４２０と、ＬＤＣ４３０とを有する。計測部４２０には、電流センサ４１１及び電圧センサ４１２が接続され、ＳＶＲ４００の通過電力情報であるＩｓｖｒ及びＶｓｖｒを測定する。ＬＤＣ４３０は、計測部４２０で測定されたＩｓｖｒ及びＶｓｖｒから、ＳＶＲ４００の有効電力であるＰｓｖｒ、無効電力であるＱｓｖｒ、及び力率であるｃｏｓθを計算する。ＬＤＣパラメータ演算部４４０は、計測部４２０で測定されたＩｓｖｒ及びＶｓｖｒを保持し、Ｉｓｖｒ及びＶｓｖｒに基づいてＬＤＣパラメータであるＲ、Ｘ、Ｖｒｅｆ（またはＡｐ、Ａｑ、Ｖｒｅｆ）を決定する。これらのＬＤＣパラメータを用いると、ＳＶＲ４００の出力電圧の理想値であるＶｓは次式で表される。
【０１２６】
【数１３】
2014204515.tif 000015
【０１２７】
ＳＶＲ４００の外部には、パラメータ決定装置４４０が設けられている。パラメータ決定装置４４０は、計測部４２０により測定されたＩｓｖｒ及びＶｓｖｒを取得し、Ｉｓｖｒ及びＶｓｖｒに基づいてＬＤＣパラメータを算出し、ＬＤＣパラメータをＬＤＣ４３０へ設定する。なお、ユーザは、パラメータ決定装置４４０により算出されたＬＤＣパラメータをＬＤＣ４３０へ手動で設定しても良い。また、パラメータ決定装置４４０は、通信ネットワークを介してＳＶＲ４００に接続され、通信ネットワークを介してＬＤＣパラメータをＬＤＣ４３０へ設定しても良い。また、電圧コントローラ１０ｒが、パラメータ決定装置４４０であっても良い。また、電流センサ４１１、電圧センサ４１２、計測部４２０の代わりに、センサ装置１８０が用いられても良い。
【０１２８】
ここで、ＳＶＲ４００の通過電流であるＩｓｖｒの実部をＩｒとし虚部をＩｘとすると、ＲはＩｒに対する係数であり、ＸはＩｘに対する係数であり、Ｖｒｅｆは基準電圧である。また、ＡｐはＰｓｖｒに対する係数であり、ＡｑはＱｓｖｒに対する係数である。
【０１２９】
なお、ＬＤＣパラメータは、Ｚ、Ｖｒｅｆ（またはＡｓ、Ｖｒｅｆ）であっても良い。この場合のＬＤＣパラメータを用いると、Ｖｓは次式で表される。
【０１３０】
【数１４】
2014204515.tif 000016
【０１３１】
ここで、ＺはＳＶＲ４００の通過電流のＩｓｖｒに対する係数、Ｖｒｅｆは基準電圧である。ＬＤＣ４３０は、計測部４２０で測定されたＩｓｖｒ及びＶｓｖｒから、ＳＶＲ４００の皮相電力であるＳｓｖｒを計算しても良い。ＡｓはＳｓｖｒに対する係数である。
【０１３２】
以下、ＬＤＣ４３０の処理について説明する。
【０１３３】
ＬＤＣ４３０は、Ｖｓを計算する。ＶｓｖｒがＶｓより一定値以上小さい状態が一定時間継続すると、ＬＤＣ４３０は、タップチェンジャ４０２を上げ方向へ変更し、Ｖｓｖｒを上昇させる。逆に、ＶｓｖｒがＶｓより一定値以上大きい状態が一定時間継続すると、ＬＤＣ４３０は、タップチェンジャ４０２を下げ方向へ変更し、Ｖｓｖｒを下降させる。このように、ＬＤＣ４３０は、ＳＶＲ４００の通過電力情報とＬＤＣパラメータを基に、ＳＶＲ４００の出力電圧を制御する。なお、ＳＶＲ４００は、特許文献４に示される構成を用いることができる。
【０１３４】
以下、パラメータ決定装置４４０によるＬＤＣパラメータの決定方法について説明する。
【０１３５】
図２９は、パラメータ決定装置４４０の処理を示す。
【０１３６】
まず、パラメータ決定装置４４０は、ＬＤＣパラメータの決定に必要なデータを読み込む（Ｓ５１）。ここでパラメータ決定装置４４０は例えば、予め定められた対象期間内の各時刻のＶｓｖｒ、Ｉｓｖｒ、及びｃｏｓθを読み込む。対象期間は、例えば過去１週間であり、ユーザにより指定されても良い。パラメータ決定装置４４０は、ｃｏｓθに代えて、ＳＶＲ４００の通過有効電力及び無効電力に夫々相当するＰｓｖｒ及びＱｓｖｒを読み込んでも良い。パラメータ決定装置４４０は、Ｉｓｖｒ、ｃｏｓθ（またはＰｓｖｒ、Ｑｓｖｒ）から、Ｉｓｖｒの実部であるＩｒ及び虚部であるＩｘを計算する。また、パラメータ決定装置４４０は、制御エリアの定格電圧（例えば６．６［ｋＶ］）から、ＳＶＲ４００の通過有効電力であるＰ及び無効電力であるＱに相当する値を計算しておく。
【０１３７】
次に、パラメータ決定装置４４０は、制御エリアの有効電力を低減するように、対象期間内の各時刻のＶｓを求めることにより、Ｖｓ、Ｉｒ、Ｉｘ（またはＶｓ、Ｐｓｖｒ、Ｑｓｖｒ）のデータセットを作る（Ｓ５２）。ここで、パラメータ決定装置４４０は、例えば、負荷静特性データベース１１や設備データベース１９と同様の情報を保持し、実施例３のＶｒｅｆの算出方法と同様、負荷静特性係数の符号と許容電圧範囲に基づいて対象期間内の各時刻のＶｓを計算する。即ち、パラメータ決定装置４４０は、α＞０である場合、Ｓ４２におけるＶｒｅｆの算出方法と同様にしてＶｓを算出し、α＞０でない場合、Ｓ４３におけるＶｒｅｆの算出方法と同様にしてＶｓを算出する。
【０１３８】
次に、パラメータ決定装置４４０は、算出されたデータセットから、重回帰分析によってＶｓ、Ｉｒ、Ｉｘ（またはＶｓ、Ｐｓｖｒ、Ｑｓｖｒ）の関係を求める。ここでパラメータ決定装置４４０は例えば、Ｖｓ、Ｉｒ、Ｉｘの関係を次式のように定義し、ＬＤＣパラメータであるＲ、Ｘ、Ｖｒｅｆを求める。
【０１３９】
【数１５】
2014204515.tif 000017
【０１４０】
パラメータ決定装置４４０は、重回帰分析により、ＶｓとＩｒの相関係数としてＲを、ＶｓとＩｘの相関係数としてＸを、オフセットとしてＶｒｅｆを計算する。重回帰分析の具体的な計算方法として、例えば、特許文献４に記載されたアルゴリズムを用いることができる。
【０１４１】
このように、負荷静特性に基づきＬＤＣパラメータを算出することによって、制御エリアの有効電力を減少させるように電圧変換装置１３０の出力電圧を制御することができる。
【０１４２】
なお、パラメータ決定装置４４０は、電圧変換装置１３０におけるＬＤＣパラメータ以外の整定パラメータを決定しても良い。
【０１４３】
パラメータ決定装置４４０が、電圧変換装置１３０の整定パラメータを決定することにより、電圧変換装置１３０は、出力電圧目標値を用いることなく、出力電圧を制御することができる。
【実施例５】
【０１４４】
本実施例では、電圧変換装置が電圧コントローラを有する例について説明する。
【０１４５】
実施例５の電力系統制御システムは、実施例３の電力系統制御システムと比較すると、電圧変換装置１３０の代わりに電圧変換装置１９０を有し、電圧コントローラ１０ｒを有しない。
【０１４６】
図３０は、実施例５の電圧変換装置１９０の構成を示す。電圧変換装置１３０と比較すると、電圧変換装置１９０は、出力電圧目標値受信部１３３の代わりに電圧コントローラ１０ｔを有する。電圧コントローラ１０ｔは、電圧コントローラ１０、１０ｑ、１０ｒの何れか一つである。
【０１４７】
本実施例によれば、電圧変換装置１９０が内部に電圧コントローラ１０ｔを有することによって、通信ネットワーク２００のような通信設備を用いることなく、負荷静特性を考慮した電圧制御が可能となる。
【実施例６】
【０１４８】
本実施例では、電圧コントローラが、ビルなどの建物内部の電気系統、又は配電系統から電気的に独立した自動車、飛行機、船舶などの電気系統に設置された例について説明する。
【０１４９】
図３１は、実施例６のビル内の電気系統の構成を示す。この電気系統６００ｕは、変電設備３０と、電圧コントローラ１０ｕと、負荷装置４０とを有する。変電設備３０は、ビルに供給される電力の電圧を調整する。負荷装置４０は、変電設備３０に接続されたエアコン等である。電圧コントローラ１０ｕは、電圧コントローラ１０、１０ｑ、１０ｒの何れか一つである。ここでは、電圧コントローラ１０ｕが、電圧コントローラ１０ｒである場合について説明する。
【０１５０】
変電設備３０は、変圧器３１と、センサ３２と、送信部３３と、受信部３４と、制御部３５とを有する。変圧器３１は、変電設備３０の出力電圧を調整する。センサ３２は、変圧器３１の出力電圧及び有効電力を計測する。送信部３３は、センサ３２の計測結果を電圧コントローラ１０ｕへ送る。受信部３４は、電圧コントローラ１０ｕから出力された出力電圧目標値を受信する。制御部３５は、受信部３４により受信された出力電圧目標値に基づいて制御指令を変圧器３１に与える。変圧器３１の電源側は、配電系統１００ｑ内の一つのノード１４０に接続されても良いし、送電系統から電気的に独立した電源に接続されても良い。変圧器３１の制御エリアは、変電設備３０の末端側に接続された電気系統であり、複数の負荷装置４０を含む。
【０１５１】
本実施例によれば、電圧コントローラ１０ｔと、変電設備３０と、その制御エリアが、特定の設備内に設けられていることにより、通信ネットワーク２００のような通信設備を用いることなく、負荷静特性を考慮した電圧制御が可能となる。
【実施例７】
【０１５２】
本実施例では、電圧コントローラが、省エネルギー支援装置を有するビルなどの建物内部の電気系統に設置された例について説明する。
【０１５３】
図３２は、実施例７のビル内の第一の電気系統の構成を示す。この電気系統６００ｖにおいて、電気系統６００ｕの要素の同一物又は相当物には同一符号を付し、その説明を省略する。電気系統６００ｕと比較すると、電気系統６００ｖは、変電設備３０の代わりに変電設備３０ｖを有し、更に、負荷装置４０の運転を管理することにより省エネルギー化を行う省エネルギー支援装置５０を有する。変電設備３０と比較すると、変電設備３０ｖは、センサ３２と、送信部３３とを有しない。
【０１５４】
省エネルギー支援装置５０は、例えば、ビル管理システムである。省エネルギー支援装置５０は、電気系統６００ｖ内の複数の負荷装置４０の消費電力及び受電端電圧の計測結果を取得する。また、省エネルギー支援装置５０は、負荷装置４０の消費電力及び受電端電圧の計測結果を電圧コントローラ１０ｕへ送信する機能を有する。
【０１５５】
図３３は、実施例７のビル内の第二の電気系統の構成を示す。この電気系統６００ｗにおいて、電気系統６００ｖの要素の同一物又は相当物には同一符号を付し、その説明を省略する。電気系統６００ｖと比較すると、電気系統６００ｗは、変電設備３０ｖの代わりに変電設備３０を有する。省エネルギー支援装置５０が負荷装置４０の受電端電圧を計測せず、有効電力のみを計測する場合、この第二の電気系統のように、負荷装置４０がセンサ３２および送信部３３を有する。この場合、センサ３２は、電圧を計測すればよい。
【０１５６】
省エネルギー支援装置５０は、電圧コントローラ１０ｕによって求められる負荷静特性係数を受信する機能を有する。省エネルギー支援装置５０がこの負荷静特性係数を省エネルギー化のための演算に活用することによって、例えば電圧変化による有効電力を推定することができる。省エネルギー支援装置５０の具体的な構成として、特許文献５の構成を用いることができる。
【０１５７】
このように、電圧コントローラ１０ｕが省エネルギー支援装置５０による計測結果を用いることにより、センサ３２を不要とする、またはセンサ３２の計測項目が少ないセンサ３２を用いることができ、有効電力を削減しつつ、コストの増加を抑えることができる。また、省エネルギー支援装置５０が、電圧コントローラ１０ｕによって求められた負荷静特性係数を活用することによって、電圧変化による有効電力変化を推定することができ、有効電力の管理を行うことができる。
【実施例８】
【０１５８】
本実施例では、電圧コントローラが、制御エリアの情報を可視化する例について説明する。
【０１５９】
図３４は、実施例８の電圧コントローラの構成を示す。この電圧コントローラ１０ｘにおいて、電圧コントローラ１０ｒの要素の同一物又は相当物には同一符号を付し、その説明を省略する。電圧コントローラ１０ｒと比較すると、電圧コントローラ１０ｘは、更に、表示制御部７００と、表示装置７１０とを有する。表示制御部７００は、制御エリアの電圧分布、負荷静特性、有効電力の抑制可能量を示す表示画面を生成し、表示装置７１０に表示させる。表示装置７１０は、電圧コントローラ１０ｘの外部に設けられていても良いし、通信ネットワークを介して表示制御部７００に接続されていても良い。
【０１６０】
図３５は、第一の表示画面を示す。第一の表示画面６０ａは、配電系統１００ｑのうち、表示の対象となるエリアである表示エリアを選択するための情報表示部６１ａと、情報表示部６１ａに対するユーザの操作を受け付けるためのコントロール部６２とを有する。表示エリアは例えば、配電系統１００ｑ全体や、電圧変換装置１３０単位などである。表示制御部７００は、設備データベース１９等に基づいて、情報表示部６１ａを生成する。
【０１６１】
図３６は、第二の表示画面を示す。第二の表示画面６０ｂは、選択された表示エリアにおける電圧分布を表示する情報表示部６１ｂと、情報表示部６１ｂに対するユーザの操作を受け付けるためのコントロール部６２とを有する。表示制御部７００は、電圧分布データベース２１等に基づいて、情報表示部６１ｂを生成する。
【０１６２】
図３７は、第三の表示画面を示す。第三の表示画面６０ｃは、選択された表示エリアにおける負荷静特性を表示するための情報表示部６１ｃと、情報表示部６１ｃに対するユーザの操作を受け付けるためのコントロール部６２とを有する。表示制御部７００は、負荷静特性データベース１１等に基づいて、情報表示部６１ｃを生成する。
【０１６３】
図３８は、第四の表示画面を示す。第四の表示画面６０ｄは、選択された表示エリアにおける有効電力の抑制可能量を表示するための情報表示部６１ｄと、情報表示部６１ｄに対するユーザの操作を受け付けるためのコントロール部６２とを有する。表示制御部７００は、電圧分布データベース２１や出力電圧目標値データベース１４等に基づいて、情報表示部６１ｄを生成する。
【０１６４】
コントロール部６２は例えば、「切替」ボタンを押すことによって情報表示部６０ａ〜６０ｄを互いに切り替えたり、「メニュー」ボタンを押すことによってメニュー画面を表示したり、方向ボタンを押すことによってカーソルを上下左右に動かしたり、「決定」ボタンを押すことによって図３０（ａ）のエリアを決定したり、「戻る」ボタンによって画面を前の画面に戻したり、「ＴＯＰ」ボタンを押すことによってトップメニュー画面を表示することができる。
【０１６５】
また、情報表示部６１ｃは、ユーザによる推定手法や計測期間の選択を受け付け、選択結果に基づいて推定された負荷静特性係数を表示する機能を有する。例えば、推定手法の選択肢は、実施例１のように負荷静特性データベース１１を用いて推定する方法や、実施例２のように計測データから推定する方法である。
【０１６６】
また、情報表示部６１ａは、ユーザによるＬＲＴやＳＶＲなどの電圧変換装置１３０の台数や設置箇所の変更を受け付ける。情報表示部６１ｂは、情報表示部６１ａで入力された台数や設置個所に応じて、推定された電圧分布を表示する。情報表示部６１ｄは、情報表示部６１ａで入力された台数や設置個所に応じて、推定された有効電力の抑制可能量を表示する。
【０１６７】
このように、電圧コントローラ１０ｘが、制御エリアの電圧分布や、負荷静特性係数や、有効電力の抑制可能量等を可視化することによって、ユーザは、制御エリアの電圧および負荷の調整の余裕や、負荷静特性の分布や、電圧制御の効果等を把握することができる。
【０１６８】
なお、電圧コントローラ１０、１０ｑ、１０ｒ、１０ｔ、１０ｕ、１０ｘは、マイクロプロセッサ及びメモリを有するコンピュータであっても良い。この場合、メモリは出力電圧目標値演算部１３、出力電圧目標値送信部１５、負荷静特性演算部１８、電圧分布演算部２０等を実現するプログラムを格納する。メモリは更に、負荷静特性データベース１１、出力電圧目標値パラメータセットデータベース１２、出力電圧目標値データベース１４、センサデータベース１７、設備データベース１９、電圧分布データベース２１等のデータを格納する。マイクロプロセッサは、メモリに格納されたデータを用い、メモリに格納されたプログラムを実行する。
【０１６９】
以上の実施例で説明された技術は、次のように表現することができる。
（表現１）
電源に接続された電圧変換装置から電力系統へ出力される出力電圧と、前記電圧変換装置を通過する有効電力とについて、前記出力電圧の変化に対する前記有効電力の変化を示す負荷静特性データを格納する記憶部と、
前記負荷静特性データに基づいて、前記有効電力を減少させる前記出力電圧の目標値を決定する決定部と、
を備える電圧コントローラ。
（表現２）
前記負荷静特性データは、前記出力電圧の対数変化率に対する前記有効電力の対数変化率の比率である負荷静特性係数の符号を含む、
表現１に記載の電圧コントローラ。
（表現３）
前記決定部は、前記出力電圧を前記符号の逆方向へ変化させるように前記目標値を決定する、
表現２に記載の電圧コントローラ。
（表現４）
前記目標値は、予め定められた電圧範囲内である、
表現３に記載の電圧コントローラ。
（表現５）
前記記憶部は、前記符号と前記目標値との関係を示す目標値データを格納し、
前記決定部は、前記目標値データ及び前記符号に基づいて、前記目標値を決定する、
表現４に記載の電圧コントローラ。
（表現６）
前記負荷静特性データは、地域の特徴と負荷静特性係数の符号との関係を含み、
前記決定部は、前記負荷静特性データ及び前記電力系統の地域の特徴に基づいて、前記符号を決定する、
表現５に記載の電圧コントローラ。
（表現７）
前記負荷静特性データは、時刻範囲と負荷静特性係数の符号との関係を含み、
前記決定部は、前記負荷静特性データと、前記電力系統の特徴と、時刻とに基づいて、前記符号を決定する、
表現６に記載の電圧コントローラ。
（表現８）
前記電圧変換装置を通過する電力状態の計測結果を示す計測データを取得する取得部を更に備え、
前記決定部は、前記計測データに基づいて、前記負荷静特性データを算出する、
表現４に記載の電圧コントローラ。
（表現９）
前記記憶部は、前記電力系統内の配電線のインピーダンスを示すインピーダンスデータを格納し、
前記決定部は、前記計測データ及び前記インピーダンスデータに基づいて、前記電力系統内の電圧分布を示す電圧分布データを推定し、前記電圧分布データ及び前記負荷静特性データに基づいて、前記出力電圧を前記目標値へ変化させた後の前記電力系統内の電圧分布が前記電圧範囲内になるように、前記目標値を決定する、
表現８に記載の電圧コントローラ。
（表現１０）
前記出力電圧を前記目標値へ変化させる指示を、前記電圧変換装置へ送信する送信部を更に備える、
表現１乃至９の何れか一項に記載の電圧コントローラ。
（表現１１）
前記負荷静特性データは更に、前記電力系統の末端側に接続された第２電圧変換装置から、前記第２電圧変換装置の末端側に接続された第２電力系統へ出力される第２出力電圧と、前記第２電圧変換装置を通過する第２有効電力とについて、前記第２出力電圧の変化に対する前記第２有効電力の変化を示し、
前記決定部は、前記負荷静特性データに基づいて、前記第２有効電力を減少させる前記第２出力電圧の第２目標値を決定し、
前記送信部は、前記第２出力電圧を前記第２目標値へ変化させる指示を、前記第２電圧変換装置へ送信する、
表現１０に記載の電圧コントローラ。
（表現１２）
前記出力電圧を前記目標値へ変化させることによる前記有効電力の可能抑制量を表示装置に表示させる表示制御部を更に備える、
表現１乃至９の何れか一項に記載の電圧コントローラ。
（表現１３）
前記決定部は、前記目標値に基づいて、前記電圧変換装置の整定パラメータを算出する、
表現１乃至９の何れか一項に記載の電圧コントローラ。
（表現１４）
電源と電力系統の間に接続される変圧器と、
前記変圧器から前記電力系統へ出力される出力電圧と、前記変圧器を通過する有効電力とについて、前記出力電圧の変化に対する前記有効電力の変化を示す負荷静特性データを格納する記憶部と、
前記負荷静特性データに基づいて、前記有効電力を減少させる前記出力電圧の目標値を決定する決定部と、
前記出力電圧を前記目標値へ変更するように前記変圧器を制御する制御部と、
を備える電圧変換装置。
（表現１５）
電源と電力系統の間に接続される電圧変換装置と、
前記電圧変換装置から前記電力系統へ出力される出力電圧と、前記電圧変換装置を通過する有効電力とについて、前記出力電圧の変化に対する前記有効電力の変化を示す負荷静特性データを格納する記憶部と、
前記負荷静特性データに基づいて、前記有効電力を減少させる前記出力電圧の目標値を決定する決定部と、
を備える電力系統制御システム。
（表現１６）
前記負荷静特性データは、潮流方向と負荷静特性係数の符号との関係を含み、
前記決定部は、前記負荷静特性データと、前記電圧変換装置における潮流方向とに基づいて、前記符号を決定する、
表現５に記載の電圧コントローラ。
（表現１７）
前記電圧変換装置、前記電力系統、及び前記電圧コントローラは、特定の設備内に設けられている、
表現１乃至９の何れか一項に記載の電圧コントローラ。
（表現１８）
前記電源及び前記電力系統は、送電系統から独立している、
表現１乃至９の何れか一項に記載の電圧コントローラ。
（表現１９）
前記電圧変換装置は、ＬＲＴ（Load Ratio Transformer）、ＳＶＲ（Step Voltage Regulator）、ＳＶＣ（Static Var Compensator）、柱上変圧器、及び電圧調整機能付き柱上変圧器の何れかである、
表現１乃至９の何れか一項に記載の電圧コントローラ。
【０１７０】
以上の表現における用語について説明する。電源は、送電系統や、送電系統から電気的に独立した電源等に対応する。電力系統は、制御エリア等に対応する。電圧変換装置は、電圧変換装置１３０、変圧器１３１、変電設備３０、電圧変換装置１９０等に対応する。記憶部は、負荷静特性データベース１１、出力電圧目標値パラメータセットデータベース１２、出力電圧目標値データベース１４、センサデータベース１７、設備データベース１９、電圧分布データベース２１等に対応する。決定部は、出力電圧目標値演算部１３、出力電圧目標値送信部１５、負荷静特性演算部１８、電圧分布演算部２０等に対応する。負荷静特性データは、負荷静特性データベース１１等に対応する。目標値データは、出力電圧目標値パラメータセットデータベース１２等に対応する。電圧分布データは、電圧分布データベース２１等に対応する。送信部は、出力電圧目標値送信部１５等に対応する。
【符号の説明】
【０１７１】
１０、１０ｑ、１０ｒ、１０ｔ、１０ｕ、１０ｘ：電圧コントローラ、  １１：負荷静特性データベース、  １２：出力電圧目標値パラメータセットデータベース、  １３：出力電圧目標値演算部、  １４：出力電圧目標値データベース、  １５：出力電圧目標値送信部、  １６：センサデータ受信部、  １７：センサデータベース、  １８：負荷静特性演算部、  １９：設備データベース、  ２０：電圧分布演算部、  ２１：電圧分布データベース、  １００：配電系統、  １１０：変電所、  １２０：配電線、  １３０：電圧変換装置、  １３１：変圧器、  １３２：出力電圧制御部、  １３３：出力電圧目標値受信部、  １４０：ノード、  １５０：負荷装置、  １８０：センサ装置、  １８１：センサ、  １８２：センサデータ送信部、１９０：電圧変換装置、  ２００、３００：通信ネットワーク、  ５００、５００ｑ：電力系統制御システム、  ７００：表示制御部、  ７１０：表示装置
【図１】
2014204515.tif 000018
【図２】
2014204515.tif 000019
【図３】
2014204515.tif 000020
【図４】
2014204515.tif 000021
【図５】
2014204515.tif 000022
【図６】
2014204515.tif 000023
【図７】
2014204515.tif 000024
【図８】
2014204515.tif 000025
【図９】
2014204515.tif 000026
【図１０】
2014204515.tif 000027
【図１１】
2014204515.tif 000028
【図１２】
2014204515.tif 000029
【図１３】
2014204515.tif 000030
【図１４】
2014204515.tif 000031
【図１５】
2014204515.tif 000032
【図１６】
2014204515.tif 000033
【図１７】
2014204515.tif 000034
【図１８】
2014204515.tif 000035
【図１９】
2014204515.tif 000036
【図２０】
2014204515.tif 000037
【図２１】
2014204515.tif 000038
【図２２】
2014204515.tif 000039
【図２３】
2014204515.tif 000040
【図２４】
2014204515.tif 000041
【図２５】
2014204515.tif 000042
【図２６】
2014204515.tif 000043
【図２７】
2014204515.tif 000044
【図２８】
2014204515.tif 000045
【図２９】
2014204515.tif 000046
【図３０】
2014204515.tif 000047
【図３１】
2014204515.tif 000048
【図３２】
2014204515.tif 000049
【図３３】
2014204515.tif 000050
【図３４】
2014204515.tif 000051
【図３５】
2014204515.tif 000052
【図３６】
2014204515.tif 000053
【図３７】
2014204515.tif 000054
【図３８】
2014204515.tif 000055