(57)【要約】【課題】電圧調整器を用いて、三相配電線の各線間電圧の電圧管理および電圧不平衡の是正を効率よく行う。【解決手段】Ｙ結線の電圧調整器によって、制御目標地点における三相配電線の線間に現れる三相の線間電圧の大きさを調整する。電圧調整器は、制御目標地点における三相配電線の線間に現れる電圧と、既定の基準電圧を中心とする既定の電圧管理幅との関係から三相配電線の線間に現れる電圧の不平衡状態を表す様相を決定する様相判断部と、様相判断部によって決定された様相に応じて、該電圧調整器の３つの相電圧の中から選定した所定の１相、２相または３相を昇圧または降圧することによって、制御目標地点における三相配電線の線間に現れる電圧を昇圧または降圧し、これにより、該制御目標地点における三相配電線の線間に現れる電圧を既定の電圧管理幅内に収める調整を行うための三相独立電圧制御部とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
制御目標地点における三相配電線の線間に現れる三相の線間電圧の大きさを調整するＹ結線の電圧調整器であって、
前記制御目標地点における三相配電線の線間に現れる電圧と既定の基準電圧を中心とする既定の電圧管理幅との関係から、前記三相配電線の線間に現れる電圧の不平衡状態を表す様相を決定する様相判断部と、
前記様相判断部によって決定された様相に応じて、該電圧調整器の３つの相電圧の中から選定した所定の１相、２相または３相を昇圧または降圧することによって、前記制御目標地点における三相配電線の線間に現れる電圧を昇圧または降圧し、これにより、該制御目標地点における三相配電線の線間に現れる電圧を前記既定の電圧管理幅内に収める調整を行うための三相独立電圧制御部とを備えることを特徴とする電圧調整器。
【請求項２】
前記様相判断部において、前記制御目標地点における三相配電線の線間に現れる電圧の全てが前記電圧管理幅から同一側に外れている場合を様相１、前記制御目標地点における三相配電線の線間に現れる電圧のうちの２つが前記電圧管理幅から同一側に外れている場合を様相２、または、前記制御目標地点における三相配電線の線間に現れる電圧が前記様相１または様相２に該当しない場合を様相３と決定し、
前記三相独立電圧制御部において、前記様相判断部が三相電圧の不平衡状態を様相１と決定した場合には、前記基準電圧との差異が最も大きい線間電圧を前記基準電圧に近づけるように、その線間電圧に付随する２つの相電圧を同時に昇圧・降圧し、前記様相判断部が三相電圧の不平衡状態を様相２と決定した場合には、前記電圧管理幅から同一側に外れている２つの線間電圧を、同時に前記基準電圧に近づけるように、前記２つの線間電圧に共通する相電圧を昇圧・降圧し、または、前記様相判断部が三相電圧の不平衡状態を様相３と決定した場合には、前記基準電圧との差異が最も大きい線間電圧を前記基準電圧に近づけて、他の線間電圧の変化を抑制するように３つの相電圧を同時に昇圧・降圧することを特徴とする請求項１に記載の電圧調整器。
【請求項３】
さらに三相平衡判断部を備え、前記三相平衡判断部が、前記三相独立電圧制御部によって調整された前記制御目標地点における三相配電線の線間に現れる電圧が、前記電圧管理幅内にあるか否かを判断し、いずれかの線間電圧が、前記電圧管理幅内にない場合には、前記様相判断部において、該調整後の線間電圧と前記基準電圧を中心とする既定の電圧管理幅との関係から三相電圧の不平衡状態を表す様相を決定するようにすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電圧調整器。
【請求項４】
三相独立電圧制御部において、同一変化幅のステップ電圧を加減することにより前記各相の電圧を昇圧または降圧することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の電圧調整器。
【請求項５】
前記電圧管理幅は、基準電圧±許容範囲によって設定されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電圧調整器。
【請求項６】
前記様相判断部において、前記様相３は、前記制御目標地点における三相配電線の線間に現れる電圧が前記様相１または様相２に該当しない場合であって、前記制御目標地点における三相配電線の線間に現れる電圧のうちの１つが前記電圧管理幅から外れている場合に決定することを特徴とする請求項２から請求項５のいずれか１項に記載の電圧調整器。
【請求項７】
制御目標地点における三相配電線の線間に現れる三相の線間電圧の大きさを調整する電圧調整方法であって、
前記制御目標地点における三相配電線の線間に現れる電圧と既定の基準電圧を中心とする既定の電圧管理幅との関係から、前記三相配電線の線間に現れる電圧の不平衡状態を表す様相を決定する第１段階と、
前記第１段階において決定された様相に応じて、三相配電線の各相間に接続されるＹ結線の電圧調整器の３つの相電圧の中から選定した所定の１相、２相または３相を昇圧または降圧することによって、前記制御目標地点における三相配電線の線間に現れる電圧を昇圧または降圧し、これにより、該制御目標地点における三相配電線の線間に現れる電圧を前記既定の電圧管理幅内に収める調整を行う第２段階と、
前記第２段階において調整された前記制御目標地点における三相配電線の線間に現れる電圧が、前記電圧管理幅内にあるか否かを判断し、いずれかの線間電圧が、前記電圧管理幅内にない場合には前記第１段階に戻る第３段階とを含むことを特徴とする電圧調整方法。
【請求項８】
前記第１段階において、前記制御目標地点における三相配電線の線間に現れる電圧の全てが前記電圧管理幅から同一側に外れている場合を様相１、前記制御目標地点における三相配電線の線間に現れる電圧のうちの２つが前記電圧管理幅から同一側に外れている場合を様相２、または、前記制御目標地点における三相配電線の線間に現れる電圧が前記様相１または様相２に該当しない場合を様相３と決定し、
前記第２段階において、前記第１段階において三相電圧の不平衡状態を様相１と決定した場合には、前記基準電圧との差異が最も大きい線間電圧を前記基準電圧に近づけるように、その線間電圧に付随する２つの相電圧を同時に昇圧・降圧し、前記第１段階において三相電圧の不平衡状態を様相２と決定した場合には、前記電圧管理幅から同一側に外れている２つの線間電圧を、同時に前記基準電圧に近づけるように、前記２つの線間電圧に共通する相電圧を昇圧・降圧し、または、前記第１段階において三相電圧の不平衡状態を様相３と決定した場合には、前記基準電圧との差異が最も大きい線間電圧を前記基準電圧に近づけて、他の線間電圧の変化を抑制するように３つの相電圧を同時に昇圧・降圧することを特徴とする請求項７に記載の電圧調整方法。
【請求項９】
前記第２段階において、同一変化幅のステップ電圧を加減することにより前記各相の電圧を昇圧または降圧することを特徴とする請求項７または請求項８に記載の電圧調整方法。
【請求項１０】
前記電圧管理幅は、基準電圧±許容範囲によって設定されることを特徴とする請求項７から請求項９のいずれか１項に記載の電圧調整方法。
【請求項１１】
前記第１段階において、前記様相３は、前記制御目標地点における三相配電線の線間に現れる電圧が前記様相１または様相２に該当しない場合であって、前記制御目標地点における三相配電線の線間に現れる電圧のうちの１つが前記電圧管理幅から外れている場合に決定されることを特徴とする請求項８から請求項１０のいずれか１項に記載の電圧調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配電線の電圧調整器および電圧調整方法に関し、特に三相の各線間に現れる線間電圧（以下、単に「線間電圧」という）の管理と各相の電圧不平衡（以下、単に「不平衡」ともいう）の改善とを行う配電線の電圧調整器および電圧調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、家庭用太陽光発電システム等をはじめとする分散型電源が普及しつつあり、地球環境の維持に寄与することが期待されている。しかし、この分散型電源は、配電系統に接続されると電力の需要と供給の流れを局所的に逆転させ、配電系統に逆潮流を招くことがある。
【０００３】
一方、配電系統では、順方向の潮流における電圧降下が想定されていて、その電圧降下分を補うように、供給側の電圧を予め高く設定している。しかし、逆潮流が生じると、想定された電圧降下が無くなるため、分散型電源が配電系統に接続された地点の電圧が局所的に上昇することになる。
【０００４】
この局所的な電圧上昇が、その周囲へ波及して配電系統の途中における線間電圧を上昇させることがある。線間電圧の上昇の程度が規定の許容範囲を逸脱するとさまざまな障害の原因になる。このため電圧調整器が、配電系統における送電地点と需要家の受電地点との間のフィーダに介在するように設けられている。電圧調整器は、配電系統の電圧を制御して、配電系統の電圧が昇圧方向および降圧方向にどのように変化しても、需要家の受電地点における受電電圧が規定の許容範囲に収まるようにする。
【０００５】
配電線の電圧調整には、配電線の電圧降下を補償して電圧変動を改善する自動電圧調整器が用いられていて、配電系統の線間電圧値を制御することにより電圧管理が行われている。この際、配電系統における制御目標地点の線間電圧を基準電圧±許容範囲内にする電圧制御が行われる。なお、制御目標地点は、配電系統における負荷条件等に応じて任意に設定される。このような配電線の電圧調整には、ＳＶＲ（Step  Voltage  Regulator）が適している。
【０００６】
ただし、配電系統の線間電圧は、三相で平衡（以下、単に「三相平衡」という）しているという前提で電圧制御することが一般的である。このため、電圧の昇降圧方向と加減量の何れの制御要素に関しても、三相を一律の制御方向と一律の制御量で調整する。すなわち、各相の電圧を昇圧または降圧の同一の方向に同程度で同時に調整する制御（以下、「三相一括制御」という）を行っている。
【０００７】
一方、単相負荷や単相負荷の性質を有する分散型電源が、三相のうち何れかの相に偏って接続された場合、三相の電圧が不平衡状態となる。三相の線路電流に不平衡が生じると線間電圧にも不平衡が生じる。不平衡が限度を超えると、需要家の受電地点における受電電圧が許容範囲から逸脱し、その結果、需要家の機器に悪影響を与える等の障害が発生するおそれがある。したがって、三相平衡の維持と電圧管理の両方を満足できるような配電線の電圧調整器および電圧調整方法が望まれている。
【０００８】
従来の電圧調整器において、三相の電圧が不平衡であるにもかかわらず、三相一括制御した場合、電圧調整器から出力される三相の電圧が何れの相も同じ割合で電圧調整される。したがって、従来の電圧調整器では、調整前の三相の電圧が不平衡状態なら調整後も不平衡状態のままであり、三相電圧の不平衡を解消することはできない。
【０００９】
例えば、ある１つの線間電圧が許容範囲を逸脱して著しく高い（低い）場合に、これを許容範囲内に収めるために、三相一括で大幅に下降（上昇）方向の制御をすることにより、他の線間電圧が許容範囲から低く（高く）外れてしまう場合がある。このように、三相一括制御では、配電系統の電圧不平衡が大きい場合、電圧不平衡に対する改善効果には限界がある。
【００１０】
そこで、この電圧不平衡を改善するようにした配電線の電圧調整方法および電圧調整装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。すなわち、配電系統に複数の相を独立に電圧制御（以下、単に「各相制御」という）することが可能な電圧調整装置を接続して、各相制御を行うという配電線の電圧調整方法および電圧調整装置である。例えば、各相制御が可能な電圧調整器により、三相のうち二相の電圧をそれぞれ独立に調整する。三相の各線間電圧のうち、独立に調整した二相以外で残る一相の電圧を基準電圧として、前記二相の電圧の大きさを基準電圧の大きさに合わせるように電圧調整を行う。このような配電線の電圧調整方法および電圧調整装置によれば、配電線の線間電圧が不平衡であっても、電圧調整装置よりも負荷側の配電線に対して、その不平衡を是正することができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２０００−１１６００６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、特許文献１に開示された配電線の電圧調整方法および電圧調整装置であっても、相別で完全に独立した電圧制御をすることは不可能である。なぜならば、各相の電圧は他の相に対して完全な独立性はなく、一相の相電圧はそれに付随する両側の線間電圧に影響するからである。したがって、１つまたは２つの線間電圧のみを基準電圧の範囲内に電圧制御したとしても、残る線間電圧が基準電圧の範囲から逸脱することがある。このように、三相平衡と電圧管理の両方を満足させることは難しいという問題がある。
【００１３】
本発明は、上述のような問題を解決するためになされたものであり、各相制御を可能とする電圧調整器を用い、三相配電線の線間に現れる電圧不平衡の様相と基準電圧±許容範囲内に電圧を収める電圧管理幅との関係を考慮し、電圧不平衡の様相に応じて、三相配電線の所定の相電圧を制御することにより、障害の発生を未然に防止する配電線の電圧調整器および電圧調整方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明に係る配電線の電圧調整器は、制御目標地点における三相配電線の線間に現れる三相の線間電圧の大きさを調整するＹ結線の電圧調整器であって、前記制御目標地点における三相配電線の線間に現れる電圧と、既定の基準電圧を中心とする既定の電圧管理幅との関係から前記三相配電線の線間に現れる電圧の不平衡状態を表す様相を決定する様相判断部と、前記様相判断部によって決定された様相に応じて、該電圧調整器の３つの相電圧の中から選定した所定の１相、２相または３相を昇圧または降圧することによって、前記制御目標地点における三相配電線の線間に現れる電圧を昇圧または降圧し、これにより、該制御目標地点における三相配電線の線間に現れる電圧を前記既定の電圧管理幅内に収める調整を行うための三相独立電圧制御部とを備えることを特徴とする。
【００１５】
この電圧調整器によると、各相制御を行い、三相配電線の線間に現れる三相の電圧の不平衡の様相を決定し、その様相に応じて適切な不平衡な三相の電圧調整を行うことにより、三相配電線の線間に現れる三相の電圧の不平衡を是正することができるとともに、基準電圧±許容範囲内に電圧を収める電圧管理を行うことができる。
【００１６】
この電圧調整器は、前記様相判断部において、前記制御目標地点における三相配電線の線間に現れる電圧の全てが前記電圧管理幅から同一側に外れている場合を様相１、前記制御目標地点における三相配電線の線間に現れる電圧のうちの２つが前記電圧管理幅から同一側に外れている場合を様相２、または、前記制御目標地点における三相配電線の線間に現れる電圧が前記様相１または様相２に該当しない場合を様相３と決定し、前記三相独立電圧制御部において、前記様相判断部が三相電圧の不平衡状態を様相１と決定した場合には、前記基準電圧との差異が最も大きい線間電圧を前記基準電圧に近づけるように、その線間電圧に付随する２つの相電圧を同時に昇圧・降圧し、前記様相判断部が三相電圧の不平衡状態を様相２と決定した場合には、前記電圧管理幅から同一側に外れている２つの線間電圧を、同時に前記基準電圧に近づけるように、前記２つの線間電圧に共通する相電圧を昇圧・降圧し、または、前記様相判断部が三相電圧の不平衡状態を様相３と決定した場合には、前記基準電圧との差異が最も大きい線間電圧を前記基準電圧に近づけて、他の線間電圧の変化を抑制するように３つの相電圧を同時に昇圧・降圧するようにしてもよい。
【００１７】
この電圧調整器によると、家庭用太陽光発電システム等をはじめとする分散型電源の普及によって、三相の電圧の不平衡が生じやすい配電環境において、線間電圧の分布の様相に応じて相電圧の昇圧・降圧を制御することにより、有用かつ効率的な電圧不平衡の是正及び電圧管理を行うことができる。
【００１８】
この電圧調整器は、さらに三相平衡判断部を備え、前記三相平衡判断部が、前記三相独立電圧制御部によって調整された前記制御目標地点における三相配電線の線間に現れる電圧が、前記電圧管理幅内にあるか否かを判断し、いずれかの線間電圧が、前記電圧管理幅内にない場合には、前記様相判断部において、該調整後の線間電圧と前記基準電圧を中心とする既定の電圧管理幅との関係から三相電圧の不平衡状態を表す様相を決定するようにしてもよい。
【００１９】
この電圧調整器によると、線間電圧の分布の様相に応じて相電圧の昇圧・降圧を制御することにより、確実な電圧不平衡の是正及び電圧管理を行うことができる。
【００２０】
この電圧調整器は、三相独立電圧制御部において、同一変化幅のステップ電圧を加減することにより前記各相の電圧を昇圧または降圧するようにしてもよい。
【００２１】
この電圧調整器によると、線間電圧の分布の様相に応じて同一変化幅のステップ電圧を加減することによって相電圧の昇圧・降圧を制御することにより、効率的な電圧不平衡の是正及び電圧管理を行うことができる。
【００２２】
この電圧調整器では、前記電圧管理幅は、基準電圧±許容範囲によって設定されてもよい。
【００２３】
この電圧調整器によると、電圧管理幅を基準電圧±許容範囲によって設定することにより確実な電圧不平衡の是正及び電圧管理を行うことができる。
【００２４】
この電圧調整器では、前記様相判断部において、前記様相３は、前記制御目標地点における三相配電線の線間に現れる電圧が前記様相１または様相２に該当しない場合であって、前記制御目標地点における三相配電線の線間に現れる電圧のうちの１つが前記電圧管理幅から外れている場合に決定するようにしてもよい。
【００２５】
この電圧調整器によると、線間電圧の分布の様相を様相１または様相２とそれ以外の様相３に分類し、それらに応じて相電圧の昇圧・降圧を制御することにより、効率的な電圧不平衡の是正及び電圧管理を行うことができる。
【００２６】
また、本発明に係る配電線の電圧調整方法は、制御目標地点における三相配電線の線間に現れる三相の線間電圧の大きさを調整する電圧調整方法であって、前記制御目標地点における三相配電線の線間に現れる電圧と、既定の基準電圧を中心とする既定の電圧管理幅との関係から前記三相配電線の線間に現れる電圧の不平衡状態を表す様相を決定する第１段階と、前記第１段階において決定された様相に応じて、三相配電線の各相間に接続されるＹ結線の電圧調整器の３つの相電圧の中から選定した所定の１相、２相または３相を昇圧または降圧することによって、前記制御目標地点における三相配電線の線間に現れる電圧を昇圧または降圧し、これにより、該制御目標地点における三相配電線の線間に現れる電圧を前記既定の電圧管理幅内に収める調整を行う第２段階と、前記第２段階において調整された前記制御目標地点における三相配電線の線間に現れる電圧が、前記電圧管理幅内にあるか否かを判断し、いずれかの線間電圧が、前記電圧管理幅内にない場合には前記第１段階に戻す第３段階とを含むことを特徴とする。
【００２７】
この電圧調整方法によると、各相制御を行い、三相配電線の線間に現れる三相の電圧の不平衡の様相を決定し、その様相に応じて適切な不平衡な三相の電圧調整を行うことにより、三相配電線の線間に現れる三相の電圧の不平衡を是正することができるとともに、基準電圧±許容範囲内に電圧を収める電圧管理を行うことができる。
【００２８】
この電圧調整方法は、前記第１段階において、前記制御目標地点における三相配電線の線間に現れる電圧の全てが前記電圧管理幅から同一側に外れている場合を様相１、前記制御目標地点における三相配電線の線間に現れる電圧のうちの２つが前記電圧管理幅から同一側に外れている場合を様相２、または、前記制御目標地点における三相配電線の線間に現れる電圧が前記様相１または様相２に該当しない場合を様相３と決定し、前記第２段階において、前記第１段階において三相電圧の不平衡状態を様相１と決定した場合には、前記基準電圧との差異が最も大きい線間電圧を前記基準電圧に近づけるように、その線間電圧に付随する２つの相電圧を同時に昇圧・降圧し、前記第１段階において三相電圧の不平衡状態を様相２と決定した場合には、前記電圧管理幅から同一側に外れている２つの線間電圧を、同時に前記基準電圧に近づけるように、前記２つの線間電圧に共通する相電圧を昇圧・降圧し、または、前記第１段階において三相電圧の不平衡状態を様相３と決定した場合には、前記基準電圧との差異が最も大きい線間電圧を前記基準電圧に近づけて、他の線間電圧の変化を抑制するように３つの相電圧を同時に昇圧・降圧するようにしてもよい。
【００２９】
この電圧調整方法によると、家庭用太陽光発電システム等をはじめとする分散型電源の普及によって、三相の電圧の不平衡が生じやすい配電環境において、線間電圧の分布の様相に応じて相電圧の昇圧・降圧を制御することにより、効率的な電圧不平衡の是正及び電圧管理を行うことができる。
【００３０】
この電圧調整方法では、前記第２段階において、同一変化幅のステップ電圧を加減することにより前記各相の電圧を昇圧または降圧するようにしてもよい。
【００３１】
この電圧調整方法によると、線間電圧の分布の様相に応じて同一変化幅のステップ電圧を加減することによって相電圧の昇圧・降圧を制御することにより、効率的な電圧不平衡の是正及び電圧管理を行うことができる。
【００３２】
この電圧調整方法では、前記電圧管理幅は、基準電圧±許容範囲によって設定されることが望ましい。
【００３３】
この電圧調整方法によると、電圧管理幅を基準電圧±許容範囲によって設定することにより確実な電圧不平衡の是正及び電圧管理を行うことができる。
【００３４】
また、この電圧調整方法では、前記第１段階において、前記様相３は、前記制御目標地点における三相配電線の線間に現れる電圧が前記様相１または様相２に該当しない場合であって、前記制御目標地点における三相配電線の線間に現れる電圧のうちの１つが前記電圧管理幅から外れている場合に決定するようにしてもよい。
【００３５】
この電圧調整方法によると、線間電圧の分布の様相を様相１または様相２とそれ以外の様相３に分類し、それらに応じて相電圧の昇圧・降圧を制御することにより、効率的な電圧不平衡の是正及び電圧管理を行うことができる。
【発明の効果】
【００３６】
本発明によれば、各相制御を可能とする電圧調整器を用い、三相配電線の線間に現れる三相の電圧の不平衡の様相を決定し、その様相に応じて電圧調整を行うことにより、三相配電線の線間に現れる三相の電圧の不平衡を是正することができるとともに、基準電圧±許容範囲内に電圧を収める電圧管理を行うことができ、これにより、障害の発生を未然に防止する配電線の電圧調整器および電圧調整方法を提供することができる。
【００３７】
本発明によれば、家庭用太陽光発電システム等をはじめとする分散型電源の普及によって、三相の電圧の不平衡が生じやすい配電環境において有用な配電線の電圧調整器および電圧調整方法を提供することができる。
【００３８】
また、本発明によれば、線間電圧の分布の様相に応じて相電圧の昇圧・降圧を制御することにより、効率的な電圧不平衡の是正及び電圧管理が可能な配電線の電圧調整器および電圧調整方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施形態に係る配電線の電圧調整器および電圧調整方法を検証するシミュレーションモデルのブロック構成図である。
【図２】本発明の実施形態に係る配電線の電圧調整器のブロック構成図である。
【図３Ａ】制御目標地点の線間電圧と相電圧との関係を説明するためのベクトル図である。
【図３Ｂ】制御目標地点の線間電圧と相電圧との関係を説明するためのベクトル図である。
【図４】本発明の実施形態に係る配電線の電圧調整器および電圧調整方法における電圧不平衡の様相および制御手法の関係を説明するための図である。
【図５】本発明の実施形態に係る配電線の電圧調整器および電圧調整方法の概要を説明するためのフローチャートである。
【図６】本発明の実施形態に係る配電線の電圧調整器および電圧調整方法において電圧不平衡の様相を決定するための第１段階のフローチャートである。
【図７】本発明の実施形態に係る配電線の電圧調整器および電圧調整方法において電圧不平衡の様相を決定するための第１段階のフローチャートである。
【図８】本発明の実施形態に係る配電線の電圧調整器および電圧調整方法において電圧不平衡の様相を決定するための第１段階のフローチャートである。
【図９】本発明の実施形態に係る配電線の電圧調整器および電圧調整方法において電圧不平衡の様相１の場合の電圧調整方法のフローチャートである。
【図１０】本発明の実施形態に係る配電線の電圧調整器および電圧調整方法において電圧不平衡の様相２の場合の電圧調整方法のフローチャートである。
【図１１】本発明の実施形態に係る配電線の電圧調整器および電圧調整方法において電圧不平衡の様相３の場合の電圧調整方法のフローチャートである。
【図１２】本発明の実施の形態に係る配電線の電圧調整器および電圧調整方法のシミュレーションモデルにおいて、各需要家の線間電圧分布を示すグラフである。
【図１３】従来の電圧調整方法により三相一括で出力電圧を切り替えた場合のシミュレーションの結果を示すグラフである。
【図１４】本発明の実施の形態に係る配電線の電圧調整器および電圧調整方法により様相を決定しそれに適する制御手法を実行した場合のシミュレーションの結果である。
【図１５】本発明の実施の形態に係る配電線の電圧調整器および電圧調整方法により様相を決定しそれに適する制御手法におけるステップ電圧の切り替えと線間電圧の変化との関係を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００４０】
＜モデル１００＞
以下、本発明の実施の形態について、図１に示す配電系統モデル１００（以下、単に「モデル１００」という）を用いたシミュレーションにより、その有用性の検証を行ったので、図面を参照して説明する。
【００４１】
モデル１００は、電力供給源２０からフィーダ３０を経由して各需要家１〜１０に、三相交流６．６ｋＶを配電する配電系統である。フィーダ３０には、電力供給源２０に近い需要家１から数字の順に遠隔となる需要家１０までの負荷が接続されている。需要家１〜１０にはそれぞれフィーダ３０から不図示の柱上変圧器等を介して電力が供給される。フィーダ３０は、説明の便宜上、需要家１〜３に接続された部分をフィーダ３１と称し、需要家４〜１０に接続された部分をフィーダ３２と称する。
【００４２】
周知のように、フィーダ３０には長さに比例した電気抵抗があるため、フィーダ３０に、フィーダ３０を流れる電流に比例した電圧降下が発生することは避けられない。このため、電力供給源２０は、フィーダ３０その他不図示の介在設備における電圧降下分を予め上乗せした高めの電圧６．８ｋＶ前後をフィーダ３０に給電する。こうすることにより、電力供給源２０から最も遠隔地の需要家１０であっても、概ね６．６ｋＶを受電することが可能となる。
【００４３】
上述した理由により、公称６．６ｋＶの配電系統であっても、電力供給源２０は、予め６．８ｋＶ前後に設定された高めの電圧をフィーダ３０に給電する。さらに、フィーダ３０の途中で電圧降下した分を補うため、フィーダ３０の途中に電圧調整器２１を介在させて適宜昇圧補正をする。すなわち、電圧調整器２１は、降下した電圧を少し高めの６．７ｋＶ前後まで適宜昇圧してフィーダ３０に給電する。このようにして、電力供給源２０から、ある程度の送電ロスを含んで送出される電力であっても、遠隔地の需要家１０に６．６ｋＶを供給できるようにしている。
【００４４】
なお、配電系統におけるフィーダ３０の末端にある需要家１０は、公称６．６ｋＶからさらに電圧降下した低い電圧で受電することが想定されている。公称６．６ｋＶの配電系統から変圧比６，４５０／１０５Ｖの柱上変圧器を介した低圧側で１０５Ｖを受電する場合、モデル１００の公称１００Ｖの低圧側における電圧降下は、柱上変圧器で２．０Ｖ、低圧幹線で３．０Ｖ、低圧引込線で３．０Ｖと見込まれているからである。
【００４５】
電圧調整器２１は、フィーダ３０の途中、すなわち、フィーダ３１とフィーダ３２との間に介挿されている。フィーダ３１はフィーダ３０のうち電力供給源２０に近い側にあり、それには需要家１〜３が接続されている。フィーダ３２はフィーダ３０のうち電力供給源２０から遠い側にあり、それには需要家４〜１０が接続されている。
【００４６】
＜電圧調整器＞
図２に沿って、本発明の実施形態に係る、各相制御が可能な電圧調整器２１の構成を説明する。図２に示すように、電圧調整器２１は、図２の左側に示したフィーダ３１から電力を受け、図２の右側に示したフィーダ３２に電力を出力する。ここで、フィーダ３１を構成する三相配線の線間電圧をａｂ，ｂｃ，ｃａ、その相電圧をｏａ，ｏｂ，ｏｃと称し、また、フィーダ３２を構成する三相配線の線間電圧をａ'ｂ'，ｂ'ｃ'，ｃ'ａ'、その相電圧をｏａ'，ｏｂ'，ｏｃ'と称する。ただし、単に、線間電圧ａｂ，ｂｃ，ｃａおよび相電圧ｏａ，ｏｂ，ｏｃと称した場合には、フィーダ３０上の任意の位置における線間電圧および相電圧を意味するものとする。
【００４７】
電圧調整器２１は、単相変圧器あるいは単相の単巻変圧器（以下、「単相の単巻変圧器」という）を複数用いてＹ型に三相結線したもの、三相変圧器、あるいは半導体スイッチによってデジタル的に電圧調整する機器である。例えば、Ｙ型に三相結線された単相の単巻変圧器に、それぞれ相別に独立して動作する制御装置を備えて三相独立制御を可能にしている。三相独立制御は、上昇と下降の制御方向を三相独立に制御が可能であることを意味する。なお、シミュレーションはＹ結線で行った。
【００４８】
電圧調整器２１を構成する単相の単巻変圧器は、周知のように不図示の切換タップ付単巻変圧器のタップを最適選択して切換制御することにより、所望のステップで電圧を調整することを可能にしている。電圧調整器２１は、従来の三相一括制御に代えて三相独立制御を可能にするための制御手段２５（図２参照）を備える。このため、電圧調整器２１は三相独立制御することが可能であり、制御目標地点における電圧不平衡を是正することと、制御目標地点における線間電圧を基準電圧±許容範囲に収める電圧管理とを両立させる機能を有する。
【００４９】
図２に示すように、電圧調整器２１は、制御手段２５により主要部が構成されており、制御手段２５は、様相判断部２２と三相独立電圧制御部２３と三相平衡判断部２４とを備える。
【００５０】
様相判断部２２は、三相配線の線間の電圧不平衡の様相を決定するためのもので、最初に、線間電圧ａｂ，ｂｃ，ｃａに、制御目標地点における線間電圧の実測値または実測値に基づく推定値を設定し、基準電圧ｒｅｆに制御目標地点の基準電圧を設定し、許容幅のｔｏｌを設定する。ここで、基準電圧ｒｅｆに許容幅ｔｏｌを加えた値を電圧管理幅上限値と称し、基準電圧ｒｅｆから許容幅ｔｏｌを引いた値を電圧管理幅下限値と称する。また、電圧管理幅上限値と電圧管理幅下限値との間は電圧管理幅と称する。
【００５１】
次に、様相判断部２２は、詳細は後述のとおり、制御目標地点における線間電圧ａｂ，ｂｃ，ｃａを電圧管理幅上限値および電圧管理幅下限値と比較し、全ての線間電圧が電圧管理幅から同一側に外れている場合には、その電圧不平衡の様相を様相１と決定し、２つの線間電圧が電圧管理幅から同一側に外れている場合には、その電圧不平衡の様相を様相２と決定し、詳しくは後述のとおり、様相１または様相２のどちらにも該当しない場合であって、他の線間電圧の状況に関わらず１つの線間電圧が電圧管理幅から外れている場合には、その電圧不平衡の様相を様相３と決定する。
【００５２】
三相独立電圧制御部２３は、様相判断部２２が決定した様相１から３に応じて、後述する所定の制御手法によって所定の相電圧を昇圧・降圧する。
【００５３】
三相平衡判断部２４は、制御目標地点における線間電圧ａｂ，ｂｃ，ｃａの全てが電圧管理幅内（または「許容範囲内」と称す）にあると判断した時、すなわち、それらの三相の線間電圧が、基準電圧ｒｅｆ±ｔｏｌの範囲内（すなわち、電圧管理幅内）に入っていて三相平衡状態にあると判断した時、制御手段２５に電圧調整の完了を通知する。
【００５４】
図３Ａおよび図３Ｂは、三相の線間電圧および相電圧の関係を説明するためのベクトル図である。図３Ａおよび図３Ｂにおいて、ａｂ，ｂｃ，ｃａがフィーダ３１の三相配線の線間電圧をベクトル表示したもの、ｏａ，ｏｂ，ｏｃが相電圧をベクトル表示したものである。また、ａ'ｂ'，ｂ'ｃ'，ｃ'ａ'がフィーダ３２の三相配線の線間電圧をベクトル表示したもの、ｏａ'，ｏｂ'，ｏｃ'が相電圧をベクトル表示したものである。
【００５５】
図３Ａに示すように、相電圧ｏａを相電圧ｏａ'まで大きくすると、線間電圧ａｂおよび線間電圧ｃａが、それぞれ、線間電圧ａ'ｂおよび線間電圧ｃａ'まで大きくなる。また、図３Ｂに示すように、相電圧ｏｂおよびｏｃをそれぞれ相電圧ｏｂ'およびｏｃ'まで小さくすると、線間電圧ａｂおよび線間電圧ｃａが、それぞれ、線間電圧ａｂ'および線間電圧ｃ'ａまで小さくなる。
【００５６】
本実施形態では、各相の電圧をそれぞれ同一のステップ電圧で加減する方法を採用している。本実施形態では、１ステップ電圧は１００Ｖである。
【００５７】
図４は、様相判断部２２で決定される電圧不平衡の様相の態様と、三相独立電圧制御部２３で、各様相に対応して実施される制御手法との関係を説明するための図である。この図において、丸の中に「＋」、「−」または「・」を記入した記号は、３相の各相の配線を区別するために各配線を抽象化して示したものである。また、それらの記号の描かれている位置は、３つの線間電圧の相対的な大きさの相違を位置の相違として抽象化して表したもので、位置の表示は正確ではない。これらの抽象化は、電圧分布の様相の相違の理解を助けるものであり、本発明の範囲を限定するものではない。
【００５８】
図４の「電圧不平衡の様相」の欄に示すように、不平衡な三相の電圧分布は、様相１、様相２または様相３のいずれかに該当するように分類される。様相１は、全ての線間電圧が、電圧管理幅から同一側に外れている場合、つまり、全ての線間電圧が、電圧管理幅の電圧管理幅上限値より上側にある場合、または、電圧管理幅の電圧管理幅下限値より下側にある場合に該当する。この場合には、「制御手法」の「調整方法」として、基準電圧との差異が最も大きい線間電圧を基準電圧に近づけるように、それに付随する２つの相電圧を同時に昇圧・降圧する。例えば、「例」に示すように、線間電圧ａｂを降圧するために、２つの相電圧ｏａ，ｏｂを同時に降圧する。
【００５９】
様相２は、２つの線間電圧が、電圧管理幅から同一側に外れている場合、つまり、２つの線間電圧が、電圧管理幅の電圧管理幅上限値より上側にある場合、または、電圧管理幅の電圧管理幅下限値より下側にある場合に該当する。この場合には、「制御手法」の「調整方法」として、電圧管理幅から同一側に外れている２つの線間電圧を、同時に基準電圧に近づけるように、２つの線間電圧に共通する相電圧を昇圧・降圧する。例えば、「例」に示すように、線間電圧ａｂ，ｂｃを降圧するために、それらの線間電圧に共通する相電圧ｏｂを降圧する。
【００６０】
様相３は、様相１または様相２のどちらにも該当しない場合であって、他の２つの線間電圧の状況に関わらず１つの線間電圧が電圧管理幅から外れている場合が該当する。つまり、様相３には、（１）１つの線間電圧が、電圧管理幅の電圧管理幅上限値より上側または電圧管理幅下限値より下側にあるとともに、他の２つの線間電圧が電圧管理幅内にある場合と、（２）１つの線間電圧が、電圧管理幅の電圧管理幅上限値より上側にあり、１つの線間電圧が、電圧管理幅内にあり、さらに、１つの線間電圧が、電圧管理幅の電圧管理幅下限値より下側にある場合とが該当する。なお、明細書および特許請求の範囲において、様相３を、単に、様相１または様相２のどちらにも該当しない場合であって１つの線間電圧が電圧管理幅から外れている場合と称することがある。
様相３に該当する場合には、「制御手法」の「調整方法」として、基準電圧との差異が最も大きい線間電圧を基準電圧に近づけて、他の線間電圧の変化を抑制するように３つの相電圧を同時に昇圧・降圧する。例えば、「例」に示すように、線間電圧ａｂを降圧するために、２つの相電圧ｏａ，ｏｂを降圧するとともに１つの相電圧ｏｃを昇圧する。
【００６１】
＜電圧調整方法の概要＞
図５は、本発明の実施形態に係る電圧調整器２１で実行する三相配線の電圧調整方法の概要を示すフローチャートである。
【００６２】
（準備段階（Ｓ１））
ステップＳ１では、線間電圧、基準電圧および許容幅の定義をする。制御目標地点は、例えば、図１に示す需要家１０の位置であり、例えば、制御目標地点の線間電圧ａｂ＝６，６６５Ｖ、ｂｃ＝６，５６３Ｖ、ｃａ＝６，５２７Ｖとし、制御目標地点の基準電圧ｒｅｆ＝６，４５０Ｖとし、許容幅ｔｏｌを基準電圧の±１．０％の±６４．５Ｖとする。この準備段階は、様相判断部２２によって実行されるが、制御手段２５の他の部において実行されてもよい。
【００６３】
（第１段階（Ｓ１０）の概要）
ステップＳ１０は様相判断部２２によって実行される。ステップＳ１０では、制御目標地点の線間電圧ａｂ，ｂｃ，ｃａを電圧管理幅上限値および電圧管理幅下限値と比較し、全ての線間電圧が電圧管理幅から同一側に外れている場合には、その電圧不平衡の様相を様相１と決定し、２つの線間電圧が電圧管理幅から同一側に外れている場合には、その電圧不平衡の様相を様相２と決定し、様相１または様相２のどちらにも該当せず、他の２つの線間電圧の状況に関わらず１つの線間電圧が電圧管理幅から外れている場合には、その電圧不平衡の様相を様相３と決定する。また、全ての線間電圧が電圧管理幅内にあり三相平衡状態にあると判断したときには、電圧調整の必要がないため、この電圧調整を終了する。
【００６４】
（第２段階（Ｓ２０）の概要）
ステップＳ２０は三相独立電圧制御部２３によって実行される。ステップＳ２０は、様相判断部２２が決定した電圧不平衡の様相に応じて、所定の制御手法によって所定の相電圧を昇圧・降圧する。つまり、様相１の場合には、ステップＳ２３が実行されて、基準電圧との差異が最も大きい線間電圧を基準電圧に近づけるように、それに付随する２つの相電圧を同時に昇圧・降圧する。様相２の場合には、ステップＳ２５が実行されて、電圧管理幅から同一側に外れている２つの線間電圧を同時に基準電圧に近づけるように、２つの線間電圧に共通する相電圧を昇圧・降圧する。様相３の場合には、ステップＳ２７が実行されて、基準電圧との差異が最も大きい線間電圧を基準電圧に近づけて、他の線間電圧の変化を抑制するように３つの相電圧を同時に昇圧・降圧する。
【００６５】
（第３段階（Ｓ３０）の概要）
ステップＳ３０は三相平衡判断部２４によって実行される。ステップＳ３０は、制御目標地点における線間電圧ａｂ，ｂｃ，ｃａの全てが許容範囲内、すなわち基準電圧ｒｅｆ±ｔｏｌの範囲内にあるか否かを判断する。ＹＥＳの場合には、全ての線間電圧が電圧管理幅内にあって三相平衡状態にあることを意味するため、三相平衡判断部２４が制御手段２５に電圧調整の完了を通知する。これにより、電圧調整のフローが終了する。ＮＯの場合には、ステップＳ１０に戻る。
【００６６】
次に、図６から図８に基づいて、図５に示す第１段階のステップＳ１０を詳細に説明する。
【００６７】
＜電圧調整方法の第１段階（Ｓ１０）の詳細＞
図６から図８に示すように、準備段階のステップＳ１の後に、第１段階のステップＳ１０のステップＳ１０１からステップＳ１３０が実行される。ここでは、簡略化して述べると、各線間電圧ａｂ，ｂｃ，ｃａが、基準電圧ｒｅｆ±ｔｏｌの範囲内にあるか否かの判断が行われ、どの線間電圧が電圧管理幅から外れているか特定することにより、電圧不平衡状態が、様相のどれに該当するのかが決定される。
【００６８】
具体的に述べると、図６に示すように、最初に、線間電圧ａｂに関して、ステップＳ１０１およびステップＳ１０２において、線間電圧ａｂが基準電圧ｒｅｆ±ｔｏｌの範囲内（電圧管理幅内）にあるか否かが判断される。つまり、線間電圧ａｂが基準電圧ｒｅｆ＋ｔｏｌよりも大のとき、言い換えると、線間電圧ａｂが電圧管理幅上限値よりも上側にあるときには、ステップＳ１０１からステップＳ１１３（図７）に進む。ステップＳ１０１においてＮＯのときには、ステップＳ１０２に進み、そこで、線間電圧ａｂが基準電圧ｒｅｆ−ｔｏｌよりも小のとき、言い換えると、線間電圧ａｂが電圧管理幅下限値より下側にあるときには、ステップＳ１０２からステップＳ１０３に進む。ステップＳ１０２において、ＮＯのときには、ステップＳ１２３（図８）に進む。
【００６９】
次に、線間電圧ｂｃに関して、ステップＳ１０３およびステップＳ１０６において、線間電圧ｂｃが基準電圧ｒｅｆ±ｔｏｌの範囲内にあるか否かが判断される。つまり、ステップＳ１０３において線間電圧ｂｃが基準電圧ｒｅｆ＋ｔｏｌよりも大のときには、ステップＳ１０３からステップＳ１０４に進む。ＮＯのときには、ステップＳ１０６に進む。ステップＳ１０６において、線間電圧ｂｃが基準電圧ｒｅｆ−ｔｏｌよりも小と判断されたときには、ステップＳ１０９に進み、ＮＯのときには、ステップＳ１０７に進む。
【００７０】
次に、線間電圧ｃａに関して、ステップＳ１０７において、線間電圧ｃａが基準電圧ｒｅｆ＋ｔｏｌよりも大のときには、線間電圧ａｂが電圧管理幅下限値より下側にあり、線間電圧ｂｃが電圧管理幅内にあり、線間電圧ｃａが電圧管理幅上限値より上側にあることから、様相１または様相２のどちらにも該当せず、他の２つの線間電圧の状況に関わらず１つの線間電圧が電圧管理幅から外れているということに該当するので、様相３に該当すると判断される。ステップＳ１０７において、ＮＯのときには、ステップＳ１０８に進む。
【００７１】
ステップＳ１０８において、線間電圧ｃａが基準電圧ｒｅｆ−ｔｏｌよりも小のときには、線間電圧ａｂが電圧管理幅より下側にあり、線間電圧ｂｃが電圧管理幅内にあり、線間電圧ｃａが電圧管理幅より下側にあることから、線間電圧ａｂおよび線間電圧ｃａの２つの線間電圧が電圧管理幅から同一側に外れていることになるので、様相２に該当すると判断される。ステップＳ１０８において、ＮＯのときには、線間電圧ａｂが電圧管理幅より下側にあり、線間電圧ｂｃが電圧管理幅内にあり、線間電圧ｃａが電圧管理幅内にあることから、様相１または様相２のどちらにも該当せずに線間電圧ａｂの１つの線間電圧が電圧管理幅から外れていることになるので、様相３に該当すると判断される。
【００７２】
また、ステップＳ１０９において、線間電圧ｃａが基準電圧ｒｅｆ＋ｔｏｌよりも大のときには、線間電圧ａｂが電圧管理幅下限値より下側にあり、線間電圧ｂｃが電圧管理幅下限値より下側にあり、線間電圧ｃａが電圧管理幅上限値より上側にあることから、線間電圧ａｂおよび線間電圧ｂｃの２つの線間電圧が電圧管理幅から同一側に外れていることになるので、様相２に該当すると判断される。ステップＳ１０９において、ＮＯのときには、ステップＳ１１０に進む。
【００７３】
ステップＳ１１０において、線間電圧ｃａが基準電圧ｒｅｆ−ｔｏｌよりも小のときには、線間電圧ａｂが電圧管理幅下限値より下側にあり、線間電圧ｂｃが電圧管理幅下限値より下側にあり、線間電圧ｃａが電圧管理幅下限値より下側にあることから、すべての線間電圧が電圧管理幅から同一側に外れていることになるので、様相１に該当すると判断される。ステップＳ１１０において、ＮＯのときには、線間電圧ａｂが電圧管理幅下限値より下側にあり、線間電圧ｂｃが電圧管理幅下限値より下側にあり、線間電圧ｃａが電圧管理幅内にあることから、線間電圧ａｂおよび線間電圧ｂｃの２つの線間電圧が電圧管理幅から同一側に外れていることになるので、様相２に該当すると判断される。
【００７４】
次に、ステップＳ１０４において、線間電圧ｃａが基準電圧ｒｅｆ＋ｔｏｌよりも大のときには、線間電圧ａｂが電圧管理幅下限値より下側にあり、線間電圧ｂｃが電圧管理幅上限値より上側にあり、線間電圧ｃａが電圧管理幅上限値より上側にあることから、線間電圧ｂｃおよび線間電圧ｃａの２つの線間電圧が電圧管理幅から同一側に外れていることになるので、様相２に該当すると判断される。ステップＳ１０４において、ＮＯのときには、ステップＳ１０５に進む。
【００７５】
ステップＳ１０５において、線間電圧ｃａが基準電圧ｒｅｆ−ｔｏｌよりも小のときには、線間電圧ａｂが電圧管理幅下限値より下側にあり、線間電圧ｂｃが電圧管理幅上限値より上側にあり、線間電圧ｃａが電圧管理幅下限値より下側にあることから、線間電圧ａｂおよび線間電圧ｃａの２つの線間電圧が電圧管理幅から同一側に外れていることになるので、様相２に該当すると判断される。ステップＳ１０５において、ＮＯのときには、線間電圧ａｂが電圧管理幅下限値より下側にあり、線間電圧ｂｃが電圧管理幅上限値より上側にあり、線間電圧ｃａが電圧管理幅内にあることから、様相１または様相２のどちらにも該当せず、他の２つの線間電圧の状況に関わらず１つの線間電圧が電圧管理幅から外れていることに該当するので、様相３に該当すると判断される。
【００７６】
次に、図７に示すステップＳ１１３において、線間電圧ｂｃが基準電圧ｒｅｆ＋ｔｏｌよりも大のときにはステップＳ１１４に進み、ＮＯの場合には、ステップＳ１１６に進む。
【００７７】
ステップＳ１１６において、線間電圧ｂｃが基準電圧ｒｅｆ−ｔｏｌよりも小のときにはステップＳ１１９に進み、ＮＯの場合には、ステップＳ１１７に進む。
【００７８】
ステップＳ１１７において、線間電圧ｃａが基準電圧ｒｅｆ＋ｔｏｌよりも大のときには、線間電圧ａｂが電圧管理幅上限値より上側にあり、線間電圧ｂｃが電圧管理幅内にあり、線間電圧ｃａが電圧管理幅上限値より上側にあることから、線間電圧ａｂおよび線間電圧ｃａの２つの線間電圧が電圧管理幅から同一側に外れていることになるので、様相２に該当すると判断される。ステップＳ１１７において、ＮＯのときには、ステップＳ１１８に進む。
【００７９】
ステップＳ１１８において、線間電圧ｃａが基準電圧ｒｅｆ−ｔｏｌよりも小のときには、線間電圧ａｂが電圧管理幅上限値より上側にあり、線間電圧ｂｃが電圧管理幅内にあり、線間電圧ｃａが電圧管理幅下限値より下側にあることから、様相１または様相２のどちらにも該当せず、他の２つの線間電圧の状況に関わらず１つの線間電圧が電圧管理幅から外れていることに該当するので、様相３に該当すると判断される。ステップＳ１１８において、ＮＯのときには、線間電圧ａｂが電圧管理幅上限値より上側にあり、線間電圧ｂｃが電圧管理幅内にあり、線間電圧ｃａが電圧管理幅内にあることから、様相１または様相２のどちらにも該当せず、線間電圧ａｂの１つの線間電圧が電圧管理幅から外れていることになるので、様相３に該当すると判断される。
【００８０】
ステップＳ１１９において、線間電圧ｃａが基準電圧ｒｅｆ＋ｔｏｌよりも大のときには、線間電圧ａｂが電圧管理幅上限値より上側にあり、線間電圧ｂｃが電圧管理幅下限値より下側にあり、線間電圧ｃａが電圧管理幅上限値より上側にあることから、線間電圧ａｂおよび線間電圧ｃａの２つの線間電圧が電圧管理幅から同一側に外れていることになるので、様相２に該当すると判断される。ステップＳ１１９において、ＮＯのときには、ステップＳ１２０に進む。
【００８１】
ステップＳ１２０において、線間電圧ｃａが基準電圧ｒｅｆ−ｔｏｌよりも小のときには、線間電圧ａｂが電圧管理幅上限値より上側にあり、線間電圧ｂｃが電圧管理幅下限値より下側にあり、線間電圧ｃａが電圧管理幅下限値より下側にあることから、線間電圧ｂｃおよび線間電圧ｃａの２つの線間電圧が電圧管理幅から同一側に外れていることになるので、様相２に該当すると判断される。ステップＳ１２０において、ＮＯのときには、線間電圧ａｂが電圧管理幅上限値より上側にあり、線間電圧ｂｃが電圧管理幅下限値より下側にあり、線間電圧ｃａが電圧管理幅内にあることから、様相１または様相２のどちらにも該当せず、他の２つの線間電圧の状況に関わらず１つの線間電圧が電圧管理幅から外れていることに該当するので、様相３に該当すると判断される。
【００８２】
また、ステップＳ１１４において、線間電圧ｃａが基準電圧ｒｅｆ＋ｔｏｌよりも大のときには、線間電圧ａｂが電圧管理幅上限値より上側にあり、線間電圧ｂｃが電圧管理幅上限値より上側にあり、線間電圧ｃａが電圧管理幅上限値より上側にあることから、線間電圧ａｂ、線間電圧ｂｃおよび線間電圧ｃａのすべての線間電圧が電圧管理幅から外れていることになるので、様相１に該当すると判断される。ステップＳ１１４において、ＮＯのときには、ステップＳ１１５に進む。
【００８３】
ステップＳ１１５において、線間電圧ｃａが基準電圧ｒｅｆ−ｔｏｌよりも小のときには、線間電圧ａｂが電圧管理幅上限値より上側にあり、線間電圧ｂｃが電圧管理幅上限値より上側にあり、線間電圧ｃａが電圧管理幅下限値より下側にあることから、線間電圧ａｂおよび線間電圧ｂｃの２つの線間電圧が電圧管理幅から同一側に外れているので、様相２に相当すると判断される。ステップＳ１１５において、ＮＯのときには、線間電圧ａｂが電圧管理幅上限値より上側にあり、線間電圧ｂｃが電圧管理幅上限値より上側にあり、線間電圧ｃａが電圧管理幅内にあることから、線間電圧ａｂおよび線間電圧ｂｃの２つの線間電圧が電圧管理幅から同一側に外れていることになるので、様相２に該当すると判断される。
【００８４】
次に、図８に示すステップＳ１２３において、線間電圧ｂｃが基準電圧ｒｅｆ＋ｔｏｌよりも大のときにはステップＳ１２４に進み、ＮＯの場合には、ステップＳ１２６に進む。ステップＳ１２６において、線間電圧ｂｃが基準電圧ｒｅｆ−ｔｏｌよりも小のときにはステップＳ１２９に進み、ＮＯの場合には、ステップＳ１２７に進む。
【００８５】
ステップＳ１２７において、線間電圧ｃａが基準電圧ｒｅｆ＋ｔｏｌよりも大のときには、線間電圧ａｂが電圧管理幅内にあり、線間電圧ｂｃが電圧管理幅内にあり、線間電圧ｃａが電圧管理幅上限値より上側にあることから、様相１または様相２のどちらにも該当せず、線間電圧ｃａの１つの線間電圧が電圧管理幅から外れていることになるので、様相３に該当すると判断される。ステップＳ１２７において、ＮＯの場合には、ステップＳ１２８に進む。
【００８６】
ステップＳ１２８において、線間電圧ｃａが基準電圧ｒｅｆ−ｔｏｌよりも小のときには、線間電圧ａｂが電圧管理幅内にあり、線間電圧ｂｃが電圧管理幅内にあり、線間電圧ｃａが電圧管理幅下限値より下側にあることから、様相１または様相２のどちらにも該当せず、線間電圧ｃａの１つの線間電圧が電圧管理幅から外れていることになるので、様相３に該当すると判断される。ＮＯのときには、すべての線間電圧が電圧管理幅内にあり、三相平衡状態にあるため終了する。
【００８７】
ステップＳ１２９において、線間電圧ｃａが基準電圧ｒｅｆ＋ｔｏｌよりも大のときには、線間電圧ａｂが電圧管理幅内にあり、線間電圧ｂｃが電圧管理幅下限値より下側にあり、線間電圧ｃａが電圧管理幅上限値より上側にあることから、様相１または様相２のどちらにも該当せず、他の２つの線間電圧の状況に関わらず１つの線間電圧が電圧管理幅から外れていることに該当するので、様相３に該当すると判断される。ステップＳ１２９において、ＮＯのときには、ステップＳ１３０に進む。
【００８８】
ステップＳ１３０において、線間電圧ｃａが基準電圧ｒｅｆ−ｔｏｌよりも小のときには、線間電圧ａｂが電圧管理幅内にあり、線間電圧ｂｃが電圧管理幅下限値より下側にあり、線間電圧ｃａが電圧管理幅下限値より下側にあることから、線間電圧ｂｃおよび線間電圧ｃａの２つの線間電圧が電圧管理幅から同一側に外れていることになるので、様相２に該当すると判断される。ステップＳ１３０において、ＮＯのときには、線間電圧ａｂが電圧管理幅内にあり、線間電圧ｂｃが電圧管理幅下限値より下側にあり、線間電圧ｃａが電圧管理幅内にあることから、様相１または様相２のどちらにも該当せず、線間電圧ｂｃの１つの線間電圧が電圧管理幅から外れていることになるので、様相３に該当すると判断される。
【００８９】
ステップＳ１２４において、線間電圧ｃａが基準電圧ｒｅｆ＋ｔｏｌよりも大のときには、線間電圧ａｂが電圧管理幅内にあり、線間電圧ｂｃが電圧管理幅上限値より上側にあり、線間電圧ｃａが電圧管理幅上限値より上側にあることから、線間電圧ｂｃおよび線間電圧ｃａの２つの線間電圧が電圧管理幅から同一側に外れていることになるので、様相２に該当すると判断される。ステップＳ１２４において、ＮＯのときには、ステップＳ１２５に進む。
【００９０】
ステップＳ１２５において、線間電圧ｃａが基準電圧ｒｅｆ−ｔｏｌよりも小のときには、線間電圧ａｂが電圧管理幅内にあり、線間電圧ｂｃが電圧管理幅上限値より上側にあり、線間電圧ｃａが電圧管理幅下限値より下側にあることから、様相１または様相２のどちらにも該当せず、他の２つの線間電圧の状況に関わらず１つの線間電圧が電圧管理幅から外れていることに該当するので、様相３に該当すると判断される。ステップＳ１２５において、ＮＯのときには、線間電圧ａｂが電圧管理幅内にあり、線間電圧ｂｃが電圧管理幅上限値より上側にあり、線間電圧ｃａが電圧管理幅内にあることから、様相１または様相２のどちらにも該当せず、線間電圧ｂｃの１つの線間電圧が電圧管理幅から外れていることになるので、様相３に該当すると判断される。
【００９１】
なお、図６から図８のフローチャートにおいては、全ての線間電圧が電圧管理幅内にあるか否かを判断したが、例えば、ステップＳ１１８およびステップＳ１１５の場合には、それぞれ、いずれの判断の結果も様相３および２に該当することになるので、それらの判断をすることなく、それらのステップに進んだ段階でただちに様相を決定するようにしてもよい。
【００９２】
＜電圧調整方法の第２段階（Ｓ２０）の詳細＞
次に、図９から図１１のフローチャートを参照しながら、ステップＳ２３、ステップＳ２５およびステップＳ２７について詳細に説明する。
【００９３】
（電圧調整方法の第２段階（Ｓ２０）の中のステップＳ２３）
図９は、ステップＳ１０において、線間電圧が様相１に該当すると判断された場合に、電圧調整を行うためのフローチャートである。まず、ステップＳ２３１において、線間電圧ａｂ，ｂｃ，ｃａの中から基準電圧ｒｅｆとの差異が最も大きい線間電圧（最大乖離電圧）を選定する。
【００９４】
最大乖離電圧が線間電圧ａｂのときには、ステップＳ２３１からステップＳ２３２に進む。ステップＳ２３２では、線間電圧ａｂが基準電圧ｒｅｆより大であるか否かが判断される。ＹＥＳの場合には、ステップＳ２３３に進み、そこで、相電圧ｏａ，ｏｂをあるステップ電圧分小さくする調整が行われる。この場合、図３Ａまたは図３Ｂから推測できるように、相電圧ｏａ，ｏｂを小さくするとそれに伴って線間電圧ａｂを小さくすることができる。ＮＯの場合には、ステップＳ２３４に進み、そこで、相電圧ｏａ，ｏｂをあるステップ電圧分大きくして線間電圧ａｂを大きくする。
【００９５】
最大乖離電圧が線間電圧ｂｃのときには、ステップＳ２３１からステップＳ２３５に進む。ステップＳ２３５では、線間電圧ｂｃが基準電圧ｒｅｆより大であるか否かが判断される。ＹＥＳの場合には、ステップＳ２３６に進み、そこで、相電圧ｏｂ，ｏｃをあるステップ電圧分小さくして線間電圧ｂｃを小さくする。ＮＯの場合には、ステップＳ２３７に進み、そこで、相電圧ｏｂ，ｏｃをあるステップ電圧分大きくして線間電圧ｂｃを大きくする。
【００９６】
最大乖離電圧が線間電圧ｃａのときには、ステップＳ２３１からステップＳ２３８に進む。ステップＳ２３８では、線間電圧ｃａが基準電圧ｒｅｆより大であるか否かが判断される。ＹＥＳの場合には、ステップＳ２３９に進み、そこで、相電圧ｏｃ，ｏａをあるステップ電圧分小さくして線間電圧ｃａを小さくする。ＮＯの場合には、ステップＳ２４０に進み、そこで、相電圧ｏｃ，ｏａをあるステップ電圧分大きくして線間電圧ｃａを大きくする。
【００９７】
ステップＳ２３３，Ｓ２３４，Ｓ２３６，Ｓ２３７，Ｓ２３９，Ｓ２４０においてそれぞれでの電圧調整が済むと、次に、第３段階のステップＳ３０に進み、そこで、それぞれの電圧調整の結果の線間電圧ａｂ，ｂｃ，ｃａが、基準電圧ｒｅｆ±ｔｏｌの範囲内（言い換えると、電圧管理幅内）に入っているか否かが判断される。ステップＳ３０でＹＥＳの場合には、電圧調整を終了する。ＮＯの場合には、ステップＳ１０に戻る。
【００９８】
（電圧調整方法の第２段階（Ｓ２０）の中のステップＳ２５）
図１０は、ステップＳ１０において、線間電圧が、様相２に該当すると判断された場合の電圧調整を行うフローチャートである。まず、ステップＳ２５１において、線間電圧ａｂ，ｂｃ，ｃａの中から、基準電圧ｒｅｆ±ｔｏｌの範囲（電圧管理幅）から外れている２つを選定する。
【００９９】
線間電圧ａｂ，ｂｃが外れているときには、ステップＳ２５１からステップＳ２５２に進む。ステップＳ２５２では、線間電圧ａｂが基準電圧ｒｅｆより大であるか否かが判断される。ＹＥＳの場合には、ステップＳ２５３に進み、そこで、相電圧ｏｂをあるステップ電圧分小さくする。この場合、図３Ａまたは図３Ｂから推測できるように、相電圧ｏｂを小さくするとそれに伴って線間電圧ａｂ，ｂｃの両方を小さくすることができる。ＮＯの場合には、ステップＳ２５４に進み、そこで、相電圧ｏｂをあるステップ電圧分大きくして、線間電圧ａｂ，ｂｃの両方を大きくする。
【０１００】
線間電圧ｂｃ，ｃａが外れているときには、ステップＳ２５１からステップＳ２５５に進む。ステップＳ２５５では、線間電圧ｂｃが基準電圧ｒｅｆより大であるか否かが判断される。ＹＥＳの場合には、ステップＳ２５６に進み、相電圧ｏｃをあるステップ電圧分小さくして線間電圧ｂｃ，ｃａを小さくする。ＮＯの場合には、ステップＳ２５７に進み、相電圧ｏｃをあるステップ電圧分大きくして線間電圧ｂｃ，ｃａを大きくする。
【０１０１】
線間電圧ｃａ，ａｂが外れているときには、ステップＳ２５１からステップＳ２５８に進む。ステップＳ２５８では、線間電圧ｃａが基準電圧ｒｅｆより大であるか否かが判断される。ＹＥＳの場合には、ステップＳ２５９に進み、相電圧ｏａをあるステップ電圧分小さくして線間電圧ｃａ，ａｂを小さくする。ＮＯの場合には、ステップＳ２６０に進み、相電圧ｏａをあるステップ電圧分大きくして線間電圧ｃａ，ａｂを大きくする。
【０１０２】
ステップＳ２５３，Ｓ２５４，Ｓ２５６，Ｓ２５７，Ｓ２５９，Ｓ２６０においてそれぞれの電圧調整が済むと、次に、第３段階のステップＳ３０に進み、そこで、それぞれの電圧調整の結果の線間電圧ａｂ，ｂｃ，ｃａが、基準電圧ｒｅｆ±ｔｏｌの範囲内（電圧管理幅内）に入っているか否かが判断される。ステップＳ３０でＹＥＳの場合には、電圧調整を終了する。ＮＯの場合には、ステップＳ１０に戻る。
【０１０３】
（電圧調整方法の第２段階（Ｓ２０）の中のステップＳ２７）
図１１は、ステップＳ１０において、線間電圧が、様相３に該当すると判断された場合の電圧調整を行うフローチャートである。まず、ステップＳ２７１において、線間電圧ａｂ，ｂｃ，ｃａの中から、基準電圧ｒｅｆとの差異が最も大きい線間電圧（最大乖離電圧）を選定する。
【０１０４】
最大乖離電圧が線間電圧ａｂのときには、ステップＳ２７１からステップＳ２７２に進む。ステップＳ２７２では、線間電圧ａｂが基準電圧ｒｅｆより大であるか否かが判断される。ＹＥＳの場合には、ステップＳ２７３に進み、そこで、相電圧ｏａ，ｏｂをあるステップ電圧分小さくし、同時に、相電圧ｏｃをあるステップ電圧分大きくする。この場合、図３から推測できるように、相電圧ｏａ，ｏｂを小さくすると線間電圧ａｂを小さくすることができ、さらに、相電圧ｏｃをあるステップ電圧分大きくすると、線間電圧ｂｃ，ｃａが小さくなることを抑制することができる。ＮＯの場合には、ステップＳ２７４に進み、そこで、相電圧ｏａ，ｏｂをあるステップ電圧分大きくし、同時に、相電圧ｏｃをあるステップ電圧分小さくする。
【０１０５】
最大乖離電圧が線間電圧ｂｃのときには、ステップＳ２７１からステップＳ２７５に進む。ステップＳ２７５では、線間電圧ｂｃが基準電圧ｒｅｆより大であるか否かが判断される。ＹＥＳの場合には、ステップＳ２７６に進み、そこで、相電圧ｏｂ，ｏｃをあるステップ電圧分小さくし、同時に、相電圧ｏａをあるステップ電圧分大きくする。ＮＯの場合には、ステップＳ２７７に進み、そこで、相電圧ｏｂ，ｏｃをあるステップ電圧分大きくし、同時に、相電圧ｏａをあるステップ電圧分小さくする。
【０１０６】
最大乖離電圧が線間電圧ｃａのときには、ステップＳ２７１からステップＳ２７８に進む。ステップＳ２７８では、線間電圧ｃａが基準電圧ｒｅｆより大であるか否かが判断される。ＹＥＳの場合には、ステップＳ２７９に進み、そこで、相電圧ｏｃ，ｏａをあるステップ電圧分小さくし、同時に、相電圧ｏｂをあるステップ電圧分大きくする。ＮＯの場合には、ステップＳ２８０に進み、そこで、相電圧ｏｃ，ｏａをあるステップ電圧分大きくし、同時に、相電圧ｏｂをあるステップ電圧分小さくする。
【０１０７】
ステップＳ２７３，Ｓ２７４，Ｓ２７６，Ｓ２７７，Ｓ２７９，Ｓ２８０においてそれぞれの電圧調整後に、ステップＳ３０に進み、そこで、それぞれの電圧調整の結果の線間電圧ａｂ，ｂｃ，ｃａが、基準電圧ｒｅｆ±ｔｏｌの範囲内（言い換えると、電圧管理幅内）に入っているか否かが判断される。ステップＳ３０でＹＥＳの場合には、電圧調整を終了する。ＮＯの場合には、ステップＳ１０に戻る。
【０１０８】
＜電圧調整方法の第３段階（Ｓ３０）＞
上記のとおり、各ステップＳ２３、ステップＳ２５およびステップＳ２７において電圧調整がされると、フローはステップＳ３０に進む。そこでは、電圧調整の結果の線間電圧ａｂ，ｂｃ，ｃａが、基準電圧ｒｅｆ±ｔｏｌの範囲内（言い換えると、電圧管理幅内）に入っていると、電圧調整を終了する。一方、電圧調整の結果の線間電圧ａｂ，ｂｃ，ｃａが、電圧管理幅内に入っていない場合には、処理を第１段階のステップＳ１０に戻す。これにより、基本的な設定として、線間電圧ａｂ，ｂｃ，ｃａが、電圧管理幅内に入るまで処理が繰り返し行われる。
【０１０９】
＜モデル１００のシミュレーション＞
次に、図１に示すモデル１００に具体的な数値を代入してシミュレーションを進める。モデル１００では、需要家１〜１０の一部には、三相配電系統に対して大きく偏った単相負荷の電力需要がある。このため、モデル１００における三相の電圧には、許容範囲を逸脱する不平衡が生じている。このため、電圧調整器２１は、後述のとおり、三相独立制御することにより、モデル１００は、不平衡を改善することと、電圧を管理することの両方に対応することができる。
【０１１０】
モデル１００において、電力供給源２０は、６．８ｋＶ、ｊ０．３８９Ωで電力供給する変電設備である。この電力供給源２０は、フィーダ３０の全長４．０ｋｍにわたって０．４ｋｍごとの等間隔に接続された需要家１〜１０に配電している。また、需要家７、８、９には、単相負荷だけに偏った需要がある。具体的には、需要家７、８がフィーダ３２のｂｃ線間に単相負荷のみを接続してそれぞれ８５０ｋＷを消費している。同様に、需要家９がフィーダ３２のｃａ線間に単相負荷のみを接続して８５０ｋＷを消費している。その他の需要家１、２、３、４、５、６、１０は、平衡した三相負荷のみをフィーダ３０に接続してそれぞれ３００ｋＷを消費している。
【０１１１】
電圧調整器２１は、需要家３と需要家４の間のフィーダ３０に接続され、需要家１０の位置を制御目標地点に設定している。電圧調整器２１は、上述したように各相制御が可能である。なお、各相制御には１つの相を独立制御する一相独立制御と、２つの相を独立制御する二相独立制御と、３つの相を独立制御する三相独立制御が含まれる。各相制御において、一相独立制御を行う必要があるか、二相独立制御を行う必要があるか、三相独立制御を行う必要があるか否かは、電圧調整器２１の制御手段２５で判断される。
【０１１２】
柱上変圧器の変圧比は６，４５０／１０５Ｖであり、低圧側の電圧降下は、以下のとおりである。
【０１１３】
柱上変圧器：２．０Ｖ
低圧幹線：３．０Ｖ
低圧引込線：３．０Ｖ
これにより、低圧側の電圧管理幅１０１±６Ｖを高圧側に換算すると、６，３２７Ｖ〜６，５７３Ｖとなる。
【０１１４】
ここで、電圧不平衡率Ｖｋを定義してシミュレーションする。
【０１１５】
【数１】
2014050146.tif 000003
図１２は各需要家の線間電圧分布を示すグラフである。電圧調整前の初期状態の制御目標時点となる需要家１０地点の線間電圧は下記のとおりである。また、これらの電圧不平衡率は３．１１％である。なお、本実施形態に係る需要家１０地点の線間電圧は、本発明に係る線間電圧を意味する。
【０１１６】
ａｂ線間：６，５１９Ｖ
ｂｃ線間：６，４４１Ｖ
ｃａ線間：６，１８７Ｖ
ｃａ線間電圧が、電圧管理幅を著しく逸脱している。
【０１１７】
シミュレーションによる電圧調整器２１の設定条件を表１に示す。ここで、基準電圧±１．０％に対応する電圧不平衡率は１．３３％以下となる。
【０１１８】
【表１】
2014050146.tif 000004
つぎに、シミュレーション結果を説明する。
（１）  三相一括制御
図１３は、従来の三相一括の方法で電圧調整器２１の出力電圧を切り替えた場合のシミュレーション結果を示すグラフである。電圧調整器２１から出力された線間電圧ｃａは、制御目標地点の需要家１０における電圧調整前の初期状態で電圧管理幅６，３２７Ｖ〜６，５７３Ｖから逸脱している。線間電圧ｃａを管理幅に収めるように２ステップ電圧分昇圧した。その結果線間電圧ｃａは電圧管理幅に収まった。しかし、ａｂ線間電圧、ｂｃ線間電圧が電圧管理幅から逸脱してしまった。また、電圧不平衡率は３．２２％となり、初期状態と比べて改善されなかった。
（２）  各相制御
図１４は、本発明に係る各相制御が可能な電圧調整器２１により、電圧調整を実行した場合のシミュレーション結果である。
【０１１９】
まず、電圧調整器２１の制御手段２５の様相判断部２２において、制御目標地点の需要家１０における各線間電圧が電圧管理幅内にあるか否かの観点から、ステップＳ１０において、線間電圧がどの電圧不平衡の様相に該当するか否かが判断された。図１２の例では、需要家１０において、線間電圧ｃａの１つが電圧管理幅から外れるため、様相判断部２２は、この線間電圧は様相３に該当すると判断した。
【０１２０】
次に、三相独立電圧制御部２３が、ステップＳ２７の中のステップＳ２７１を実行し、基準電圧との差異が最も大きな線間電圧を選定した。本実施例では、線間電圧ｃａが最大乖離電圧に相当するので、フローはステップＳ２７１からステップＳ２７８に進んだ。ステップＳ２７８では、線間電圧ｃａが基準電圧ｒｅｆより大であるか否かが判断された。本実施例では、図１２から容易にわかるように、線間電圧ｃａの６，１８７Ｖは、電圧管理幅下限値の６，３２７Ｖより小さく、明らかに、基準電圧ｒｅｆより大ではないので、ステップＳ２７８からステップＳ２８０に進んだ。ステップＳ２８０では、相電圧ｏｃ，ｏａをステップ電圧分上昇し、同時に、相電圧ｏｂをステップ電圧分降圧した。合計でこの動作を３回くり返した結果、線間電圧はすべて管理幅に収まり、電圧不平衡率は０．５８％となった。
【０１２１】
ここで、表２に示すように、電圧不平衡率は、表１の設定条件の基準電圧±１．０％に対応する１．３３％以下に改善されている。また、各相制御が可能な電圧調整器２１の設置位置から負荷側の各需要家の電圧不平衡率がすべて改善されていることが確認できる。
【０１２２】
表２に電圧制御および電圧不平衡率の改善効果を示す。
【０１２３】
【表２】
2014050146.tif 000005
このように電圧不平衡の配電系統における電圧制御および電圧不平衡の改善は、電圧調整器２１の出力を三相一括で制御することでは対応が困難である。しかし、各相制御が可能な電圧調整器２１を用いて、本発明に係る簡便な制御を行うことにより、定常的に配電系統の電圧制御および電圧不平衡率の改善ができることをシミュレーションは示した。
【０１２４】
なお、本実施形態に係るモデル１００は、図１に示したように、単一の電圧供給源２０から一方向に配電する配電系統であるが、このモデル１００は一例に過ぎない。本発明に係る配電線の電圧調整器および電圧調整方法は、分散型電源が不平衡配置され、逆潮流等による影響も含まれている配電系統に適用可能である。例えば、家庭用太陽光発電システムから得られた単相電力を、配電系統の三相のうちいずれか一相に逆潮流させて生じた不平衡を改善するような場合にも好適である。また、本実施形態に係る配電線は、本発明に係る配電線を意味する。
【０１２５】
さらに、電圧調整器２１の１ステップの電圧調整幅は予め定められた固定幅１００Ｖであるが、固定幅１００Ｖに限定されることなく、状況に応じて最適な電圧調整幅を設定できるように制御してもよい。電圧調整幅には無段階も含めるものとする。なお、本実施形態に係る電圧調整器２１は、本発明に係る電圧調整器を意味する。
【０１２６】
＜第２シミュレーションの例＞
次に、制御目標地点において、基準電圧が６，６００Ｖ、許容範囲ｔｏｌが６０Ｖ、線間電圧ａｂが６，７００Ｖ、線間電圧ｂｃが７，０００Ｖ、線間電圧ｃａが６，６００Ｖの場合の三相配線の電圧不平衡状態を改善するシミュレーションの例を説明する。
【０１２７】
最初に、電圧調整器２１の制御手段２５の様相判断部２２が、第１段階のステップＳ１０において線間電圧がどの様相に該当するのかを決定する。具体的には、まず、ステップＳ１０１において、線間電圧ａｂが基準電圧ｒｅｆに許容範囲ｔｏｌを加えた値（電圧管理幅上限値）より大であるか否かが判断される。本実施例では、線間電圧ａｂは６，７００Ｖで、基準電圧に許容範囲を加えた６，６６０Ｖより大であるため、フローは、ステップＳ１１３に進む。
【０１２８】
ステップＳ１１３では、線間電圧ｂｃが基準電圧に許容範囲を加えた値より大であるか否かが判断される。本実施例では、線間電圧ｂｃは７，０００Ｖで、基準電圧に許容範囲を加えた６，６６０Ｖより大であるため、フローは、ステップＳ１１４に進む。そこでは、線間電圧ｃａが、基準電圧に許容範囲を加えた値より大であるか否かが判断される。本実施例では、線間電圧ｃａは、６，６００Ｖで、基準電圧に許容範囲を加えた６，６６０Ｖより大ではないため、フローは、ステップＳ１１５に進む。そこでは、線間電圧ｃａが、基準電圧に許容範囲を加えた値より小であるか否かが判断される。本実施例では、線間電圧ｃａは６，６００Ｖで、基準電圧に許容範囲を加えた６，６６０Ｖより小であるため、本実施例での様相は、様相２に該当すると判断される。
【０１２９】
次に、フローは、第２段階のステップＳ２０の中のステップＳ２５のステップＳ２５１に進む。そこでは、線間電圧ａｂ，ｂｃ，ｃａの中から、電圧管理幅から外れている２つを選定する。本実施例では、電圧管理幅が６，５４０Ｖから６，６６０Ｖの間にあるので、その範囲から外れている線間電圧ａｂ，ｂｃが選定される。このため、フローはステップＳ２５２に進む。そこでは、線間電圧ａｂが基準電圧より大であるか否かが判断される。ＹＥＳなので、フローはステップＳ２５３に進む。そこでは、相電圧ｏｂがあるステップ電圧分小さくされ、これに伴い線間電圧ａｂ，ｂｃが小さくされる。
【０１３０】
次に、フローは、第３段階のステップＳ３０に進む。そこでは、線間電圧ａｂ，ｂｃ，ｃａのすべてが電圧管理幅内にあるか否かが判断される。線間電圧のいずれかが依然として電圧管理幅を外れている場合には、フローはステップＳ１０に戻り、上記の電圧調整方法が繰り返し行われる。線間電圧ａｂ，ｂｃ，ｃａのすべてが電圧管理幅内にある場合には、電圧調整は終了する。
【０１３１】
このような配電線の電圧調整器および電圧調整方法によれば、線間電圧ａｂ＝６，７００Ｖ、ｂｃ＝７，０００Ｖ、ｃａ＝６，６００Ｖ、基準電圧ｒｅｆ＝６，６００Ｖ、許容範囲ｔｏｌ＝６０Ｖという条件から、基準電圧ｒｅｆ＝６，６００Ｖに対して線間電圧ａｂで１００Ｖ、ｂｃで４００Ｖと基準電圧から大幅に逸脱して、不平衡であった場合でも、電圧管理幅６，５４０〜６，６６０Ｖの範囲内に収めることが可能になる。
【０１３２】
なお、本実施形態において電圧調整器２１には、主要構成部に単相の単巻変圧器を用いているが、これに限定される必要はなく、半導体で構成された同等機能のものでも構わない。そのような半導体装置により、上述したステップ電圧の電圧幅を任意の無段階に設定してもよい。
【０１３３】
＜第３シミュレーションの例＞
次に、制御目標地点において、基準電圧が６，４５０Ｖ、許容範囲ｔｏｌが±１．０％、線間電圧ａｂが６，６６５Ｖ、線間電圧ｂｃが６，５６３Ｖ、線間電圧ｃａが６，５２７Ｖ、ステップ電圧（相電圧）が１００Ｖの場合の電圧不平衡状態を改善するシミュレーションの例を説明する。この例では、電圧管理幅は、電圧管理幅下限値の６，３８５Ｖから電圧管理幅上限値の６，５１４Ｖまでの範囲になる。
【０１３４】
この例では、最初に、電圧調整器２１の制御手段２５の様相判断部２２が、第１段階のステップＳ１０において線間電圧がどの様相に該当するのかを決定する。具体的には、まず、ステップＳ１０１において、線間電圧ａｂが基準電圧に許容範囲を加えた値（電圧管理幅上限値）より大であるか否かが判断される。本実施例では、線間電圧ａｂは、６，６６５Ｖで、電圧管理幅上限値の６，５１４Ｖより大であるため、フローは、ステップＳ１１３に進む。
【０１３５】
ステップＳ１１３では、線間電圧ｂｃが基準電圧に許容範囲を加えた値より大であるか否かが判断される。本実施例では、線間電圧ｂｃは、６，５６３Ｖで、電圧管理幅上限値の６，５１４Ｖより大であるため、フローは、ステップＳ１１４に進む。そこでは、線間電圧ｃａが、基準電圧に許容範囲を加えた値より大であるか否かが判断される。本実施例では、線間電圧ｃａは、６，５２７Ｖで、電圧管理幅上限値の６，５１４Ｖより大であるため、本実施例での様相は、様相１に該当すると判断される。
【０１３６】
次に、フローは、第２段階のステップＳ２０内のステップＳ２３のステップＳ２３１に進む。そこでは、線間電圧ａｂ，ｂｃ，ｃａの中から基準電圧ｒｅｆとの差異が最も大きいものが選定される。本実施例では、線間電圧ａｂと基準電圧ｒｅｆとの差異が最も大きいと判断されるため、フローはステップＳ２３２に進む。そこでは、線間電圧ａｂが基準電圧ｒｅｆより大であるか否かが判断される。この例では、線間電圧ａｂが基準電圧ｒｅｆより大であるため、フローはステップＳ２３３に進み、相電圧ｏａ，ｏｂが１ステップ電圧分小さくされる。この結果、本実施例では、線間電圧ａｂが６，５６４Ｖ、線間電圧ｂｃが６，５１５Ｖ、線間電圧ｃａが６，４７４Ｖになる。
【０１３７】
次に、フローは第３段階のステップＳ３０に進む。そこでは、線間電圧ａｂ，ｂｃ，ｃａが電圧管理幅内にあるか否かが判断される。ステップＳ２３３により、線間電圧ｃａは電圧管理幅内にあるが、線間電圧ａｂ，ｂｃは依然として電圧管理幅を外れているので、フローはステップＳ１０１に戻る。
【０１３８】
ステップＳ１０１では、新たな線間電圧ａｂの６，５６４Ｖが電圧管理幅上限値の６，５１４Ｖより大であるか否かが判断される。ここではＹＥＳであるため、フローはステップＳ１１３に進む。ステップＳ１１３では、新たな線間電圧ｂｃの６，５１５Ｖが、電圧管理幅上限値の６，５１４Ｖより大であるか否かが判断される。ここではＹＥＳであるため、フローはステップＳ１１４に進む。ステップＳ１１４では、新たな線間電圧ｃａの６，４７４Ｖが電圧管理幅上限値の６，５１４Ｖより大であるか否かが判断される。ここでは、ＮＯのため、フローはステップＳ１１５に進む。ステップＳ１１５では、新たな線間電圧ｃａの６，４７４Ｖが電圧管理幅下限値の６，３８５Ｖより小さいか否かが判断される。ここでは、ＮＯであるため、本実施例は様相２に該当すると判断される。
【０１３９】
次に、本実施例では、フローは様相２のフローの中のステップＳ２５１に進む。そこでは、線間電圧ａｂ，ｂｃ，ｃａの中から、電圧管理幅から外れている２つが選定される。本実施例では、電圧管理幅が６，３８５Ｖから６，５１４Ｖの間にあるので、その範囲から外れている線間電圧ａｂ，ｂｃが選定される。このため、フローはステップＳ２５２に進む。そこでは、線間電圧ａｂの６，５６４Ｖが基準電圧の６，４５０Ｖより大であるか否かが判断される。ＹＥＳなので、フローはステップＳ２５３に進む。そこでは、相電圧ｏｂが１ステップ電圧分小さくされる。これに伴い線間電圧ａｂは６，５１２Ｖ、線間電圧ｂｃは６，４６９Ｖ、線間電圧ｃａは６，４７３Ｖになる。
【０１４０】
次に、フローはステップＳ３０に進む。そこでは、線間電圧ａｂ，ｂｃ，ｃａが電圧管理幅内にあるか否かが判断される。ステップＳ２５３により、降圧された線間電圧ａｂ，ｂｃ，ｃａのすべてが、電圧管理幅内にあるので、電圧調整は終了する。
【０１４１】
図１５は、電圧調整器２１によって上記の第３シミュレーションの電圧調整の際に所定の相電圧をステップ電圧分降下させた場合の線間電圧の変化を示す図である。概略の位置を示すために図中の破線の丸印で囲む位置においてステップ電圧を切り替えて所定の相電圧を降下させている。図１５に示す第１回目のステップ電圧の切り替えの際には、電圧不平衡状態は様相１に該当すると判断されたため、第１回目のステップ電圧の切り替えによって、線間電圧ａｂを、線間電圧ｂｃ，ｃａよりも比較的大きく降下させている。この結果、線間電圧ａｂはまだ電圧管理幅上限値から離れているが、線間電圧ｂｃは電圧管理幅上限値に近づき、線間電圧ｃａが電圧管理幅内に入った。第２回目のステップ電圧の切り替えの際には、電圧不平衡状態は、様相２に該当すると判断された。第２回目のステップ電圧の切り替えにより、線間電圧ａｂ、ｂｃも電圧管理幅内に入った。
【０１４２】
以上説明したように、本発明によれば、各相制御を可能とする電圧調整器を用い、三相配電線の線間に現れる三相の電圧の不平衡の様相を決定し、その様相に応じて電圧調整を行うことにより、三相配電線の線間に現れる三相の電圧の不平衡を是正することができるとともに、基準電圧±許容範囲内に電圧を収める電圧管理を行うことができ、これにより、障害の発生を未然に防止する配電線の電圧調整器および電圧調整方法を提供することができる。特に家庭用太陽光発電システム等をはじめとする分散型電源の普及によって三相の電圧の不平衡が生じやすい配電環境において有用な配電線の電圧調整器および電圧調整方法を提供することができる。また、本発明によれば、線間電圧の分布の様相に応じて相電圧の昇圧・降圧を制御することにより、効率的な電圧管理が可能な配電線の電圧調整器および電圧調整方法を提供することができる。
【符号の説明】
【０１４３】
１〜１０  需要家
２０  電力供給源
２１  電圧調整器
２２  様相判断部
２３  三相独立電圧制御部
２４  三相平衡判断部
２５  制御手段
３０，３１，３２  フィーダ
１００  シミュレーションモデル
ｏａ，ｏｂ，ｏｃ  相電圧
ａｂ，ｂｃ，ｃａ  線間電圧
ｒｅｆ  基準電圧
Ｓ１０  第１段階
Ｓ２０  第２段階
Ｓ３０  第３段階
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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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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【図１５】
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