(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力調整装置を制御することにより、配電系統上に設けられた１以上の電圧検出点における電圧を所定の電圧範囲から逸脱しないように調整する電圧制御装置であって、
前記１以上の電圧検出点には、対応する前記電力調整装置が接続された第１の電圧検出点が含まれており、
前記１以上の電圧検出点の電圧値を取得する電圧値取得部と、
前記配電系統における変電所から前記電力調整装置までの系統インピーダンス値を取得するインピーダンス取得部と、
前記１以上の電圧検出点の電圧値、及び前記系統インピーダンス値に基づいて、前記第１の電圧検出点における電圧値としてとりうるべき上限値に対応する値、及び下限値に対応する値のうち少なくとも一方を含む指令値を算出する指令値算出部と、
算出された前記指令値を前記電力調整装置に通知する通知部とを備え、
前記指令値算出部は、
前記１以上の電圧検出点の電圧値、及び前記系統インピーダンス値に基づいて、前記１以上の電圧検出点における電圧値が前記所定の電圧範囲から逸脱しないように、当該電力調整装置が出力する無効電力値の変化分及び有効電力値の変化分の一方の変化分を算出し、
算出した前記一方の変化分を前記電力調整装置が出力した場合における、当該電力調整装置に対応する第１の電圧検出点の電圧値を、前記上限値に対応する値及び前記下限値に対応する値の一方とする
電圧制御装置。
【請求項２】
前記配電系統には、複数の電圧検出点が設けられ、
前記複数の電圧検出点には、前記第１の電圧検出点と、対応する前記電力調整装置が接続されていない第２の電圧検出点とが含まれており、
前記指令値算出部は、前記第１の電圧検出点の電圧値と前記第２の電圧検出点の電圧値とが前記所定の電圧範囲を逸脱しないように、前記指令値を算出する
請求項１に記載の電圧制御装置。
【請求項３】
前記指令値算出部は、
前記１以上の電圧検出点の電圧値、及び前記系統インピーダンス値に基づいて、前記１以上の電圧検出点における電圧値が前記所定の電圧範囲から逸脱しないように当該電力調整装置が出力する無効電力値の変化分を算出し、
算出した前記無効電力値の変化分を前記電力調整装置が出力した場合における、当該電力調整装置に対応する第１の電圧検出点の電圧値を算出し、
前記無効電力値の変化分の出力が対応する第１の電圧検出点の電圧を上昇させる場合には、算出された前記第１の電圧検出点の電圧値を、当該第１の電圧検出点における電圧値としてとりうるべき下限値に対応する値とし、
前記無効電力値の変化分の出力が対応する第１の電圧検出点の電圧を降下させる場合には、算出された前記第１の電圧検出点の電圧値を、当該第１の電圧検出点における電圧値としてとりうるべき上限値に対応する値とする
請求項１又は請求項２に記載の電圧制御装置。
【請求項４】
前記指令値算出部は、
前記１以上の電圧検出点の電圧値、及び前記系統インピーダンス値に基づいて、前記１以上の電圧検出点における電圧値が前記所定の電圧範囲から逸脱しないように、当該電力調整装置に出力させるべき無効電力値の変化分を算出し、
算出した前記無効電力値の変化分を前記電力調整装置が出力した場合における、当該電力調整装置に対応する第１の電圧検出点の電圧値、及び当該第１の電圧検出点における電圧値の変化分を算出し、
前記電圧値の変化分が、対応する第１の電圧検出点の電圧を上昇させる場合には、算出された前記第１の電圧検出点の電圧値を、当該第１の電圧検出点における電圧値としてとりうるべき下限値に対応する値とし、
前記電圧値の変化分が、対応する第１の電圧検出点の電圧を降下させる場合には、算出された当該第１の電圧検出点の電圧値を、当該第１の電圧検出点における電圧値としてとりうるべき上限値に対応する値とする
請求項１又は請求項２に記載の電圧制御装置。
【請求項５】
前記指令値算出部は、
前記第１の電圧検出点における電圧値としてとりうるべき上限値に対応する値及び下限値に対応する値を指令値として算出する場合において、
前記上限値に対応する値を先に算出した場合は、前記所定の電圧範囲の下限値を前記下限値に対応する値とし、
前記下限値に対応する値を先に算出した場合は、前記所定の電圧範囲の上限値を前記上限値に対応する値とする
請求項１〜４のいずれか１項に記載の電圧制御装置。
【請求項６】
前記指令値算出部は、
算出した前記上限値に対応する値が前記所定の電圧範囲の上限値を逸脱しているときは、前記所定の電圧範囲の上限値を、前記上限値に対応する値とし、
算出した前記下限値に対応する値が前記所定の電圧範囲の下限値を逸脱しているときは、前記所定の電圧範囲の下限値を、前記下限値に対応する値とする
請求項１〜５のいずれか１項に記載の電圧制御装置。
【請求項７】
前記指令値算出部は、
前記１以上の電圧検出点の全ての電圧値が前記所定の電圧範囲を逸脱しておらず、且つ、前記電力調整装置が無効電力を入出力している場合には、前記指令値によって示される電圧値としてとりうるべき範囲がより広がるように、前記上限値に対応する値、及び前記下限値に対応する値のうち少なくとも一方を算出する
請求項１〜６のいずれか１項に記載の電圧制御装置。
【請求項８】
前記指令値算出部は、前記指令値として、前記第１の電圧検出点に対応する電力調整装置に出力させる無効電力値としてとりうるべき下限値及び上限値の少なくとも一方を算出する
請求項１に記載の電圧制御装置。
【請求項９】
第１の電圧検出点における電圧値を取得する自端電圧取得部と、
請求項１〜７のいずれか１項に記載の電圧制御装置から、前記第１の電圧検出点における電圧値としてとりうるべき上限値に対応する値、及び下限値に対応する値のうち少なくとも一方を含む指令値を受信する通信部と、
前記自端電圧取得部によって取得された電圧値が、前記通信部によって受信された指令値によって示される電圧値の範囲を逸脱している場合には、前記自端電圧取得部によって取得された電圧値を前記電圧値の範囲に収めるために出力すべき無効電力値を決定する制御部と、
前記制御部によって決定された無効電力値に基づいて、出力する無効電力を調整する入出力調整部とを備える
電力調整装置。
【請求項１０】
前記制御部は、さらに、前記自端電圧取得部によって取得された電圧値が、前記通信部によって受信された指令値によって示される電圧値の範囲を逸脱している場合には、前記自端電圧取得部によって取得された電圧値を前記電圧値の範囲に収めるために出力すべき有効電力値を決定し、
前記入出力調整部は、前記制御部によって決定された有効電力値に基づいて、出力する有効電力を調整する
請求項９に記載の電力調整装置。
【請求項１１】
電力調整装置を制御することにより、配電系統上に設けられた１以上の電圧検出点における電圧を所定の電圧範囲から逸脱しないように調整する電圧制御方法であって、
前記１以上の電圧検出点には、対応する前記電力調整装置が接続された第１の電圧検出点が含まれており、
前記１以上の電圧検出点の電圧値を取得する電圧値取得ステップと、
前記配電系統における変電所から前記電力調整装置までの系統インピーダンス値を取得するインピーダンス取得ステップと、
前記１以上の電圧検出点の電圧値、及び前記系統インピーダンス値に基づいて、前記第１の電圧検出点における電圧値としてとりうるべき上限値に対応する値、及び下限値に対応する値のうち少なくとも一方を含む指令値を算出する指令値算出ステップと、
算出された前記指令値を前記電力調整装置に通知する通知ステップとを含み、
前記指令値算出ステップでは、
前記１以上の電圧検出点の電圧値、及び前記系統インピーダンス値に基づいて、前記１以上の電圧検出点における電圧値が前記所定の電圧範囲から逸脱しないように、当該電力調整装置が出力する無効電力値の変化分及び有効電力値の変化分の一方の変化分を算出し、
算出した前記一方の変化分を前記電力調整装置が出力した場合における、当該電力調整装置に対応する第１の電圧検出点の電圧値を、前記上限値に対応する値及び前記下限値に対応する値の一方とする
電圧制御方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の電圧制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【請求項１３】
電力調整装置を制御することにより、配電系統上に設けられた１以上の電圧検出点における電圧を所定の電圧範囲から逸脱しないように調整する集積回路であって、
前記１以上の電圧検出点には、対応する前記電力調整装置が接続された第１の電圧検出点が含まれており、
前記１以上の電圧検出点の電圧値を取得する電圧値取得部と、
前記配電系統における変電所から前記電力調整装置までの系統インピーダンス値を取得するインピーダンス取得部と、
前記１以上の電圧検出点の電圧値、及び前記系統インピーダンス値に基づいて、前記第１の電圧検出点における電圧値としてとりうるべき上限値に対応する値、及び下限値に対応する値のうち少なくとも一方を含む指令値を算出する指令値算出部と、
算出された前記指令値を前記電力調整装置に通知する通知部とを備え、
前記指令値算出部は、
前記１以上の電圧検出点の電圧値、及び前記系統インピーダンス値に基づいて、前記１以上の電圧検出点における電圧値が前記所定の電圧範囲から逸脱しないように、当該電力調整装置が出力する無効電力値の変化分及び有効電力値の変化分の一方の変化分を算出し、
算出した前記一方の変化分を前記電力調整装置が出力した場合における、当該電力調整装置に対応する第１の電圧検出点の電圧値を、前記上限値に対応する値及び前記下限値に対応する値の一方とする
集積回路。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電圧制御装置、電圧制御方法、及び電力調整装置に関し、特に、分散型電源が連系された配電系統の電圧を制御するための指令値を算出する電圧制御装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１では、制御装置が各分散型電源から無効電力および電圧に関する情報を収集し、それらの情報をもとに各電圧監視点における電圧の規定範囲の中心値からの誤差の二乗和を最小にするように、複数の分散型電源や無効電力調整器の無効電力を算出する技術を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４０１９１５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に示される技術によっては、制御装置から各分散型電源へ送信される電圧制御のための指令値の送信周期と、各分散型電源の制御周期とが一致しなければ、適切に各電圧監視点の電圧を制御できない。【０００５】
そこで、本発明は、分散型電源等の電力調整装置の制御周期よりも長い周期で指令値を送信する場合においても適切に電圧を制御する電圧制御装置等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】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る電圧制御装置は、電力調整装置を制御することにより、配電系統上に設けられた１以上の電圧検出点における電圧を所定の電圧範囲から逸脱しないように調整する電圧制御装置であって、前記１以上の電圧検出点には、対応する前記電力調整装置が接続された第１の電圧検出点が含まれており、前記１以上の電圧検出点の電圧値を取得する電圧値取得部と、前記配電系統における変電所から前記電力調整装置までの系統インピーダンス値を取得するインピーダンス取得部と、前記１以上の電圧検出点の電圧値、及び前記系統インピーダンス値に基づいて、前記第１の電圧検出点における電圧値としてとりうるべき上限値に対応する値、及び下限値に対応する値のうち少なくとも一方を含む指令値を算出する指令値算出部と、算出された前記指令値を前記電力調整装置に通知する通知部とを備える。【０００７】
なお、これらの全般的又は具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム又は記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム及び記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
【発明の効果】
【０００８】
電力調整装置の制御周期よりも長い周期で指令値を送信する場合においても適切に各電圧監視点の電圧を制御する電圧制御装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本実施の形態における、配電系統の構成図である。
【図２】図２は、本実施の形態における、電圧制御装置のブロック図である。
【図３】図３は、本実施の形態における、電圧制御装置の処理手順を示すフローチャートである。
【図４Ａ】図４Ａは、従来技術に係る電圧制御装置の指令周期と従来技術に係る電力調整装置のローカル制御周期を示す図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、本実施の形態における、電圧制御装置の指令周期と電力調整装置のローカル制御周期を示す図である。
【図５Ａ】図５Ａは、従来技術に係る電圧制御装置が行う電圧制御のシミュレーション結果の一例を示す図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、本実施の形態における、電圧制御装置が行う電圧制御のシミュレーション結果の一例を示す図である。
【図６】図６は、本実施の形態における、電圧制御装置の処理手順を示すフローチャートである。
【図７】図７は、本実施の形態における、電力調整装置のブロック図である。
【図８】図８は、本実施の形態における、配電系統の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（本発明の基礎となった知見）
本発明者は、「背景技術」の欄において記載した、電圧制御装置に関し、以下の問題が生じることを見出した。
【００１１】
近年、太陽光発電装置等の分散型電源が家庭やオフィスビル等に導入されている。また、こうした分散型電源による発電電力のうち、余剰電力が配電系統へ逆潮流され、電力会社に売られている。しかし、大量の分散型電源が配電系統に連系された場合、分散型電源の逆潮流や一斉解列等により、系統連系規程で定められた低圧需要家の電圧適正範囲（１０１±６Ｖ、２０２±２０Ｖ）を逸脱する可能性がある。
【００１２】
電圧適正範囲からの電圧の逸脱を制御する方式の１つとして、無効電力調整による電圧制御があげられる。これは、無効電力の調整が可能な機器（以下、電力調整装置）が、自身の連系点における電圧が電圧適正範囲を逸脱した場合に、無効電力を入出力し、配電線の線路インピーダンス（主にリアクタンス成分）との作用により、連系点の電圧を制御する方式である。なお、電力調整装置としては、例えば、分散型電源のパワーコンディショナ（以下、分散型電源）、ＳＶＣ（Ｓｔａｔｉｃ  Ｖａｒ  Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｏｒ）、及び調相装置等のうち少なくとも１つ以上を使用することが考えられる。
【００１３】
こうした電力調整装置には、大きく分けて、自端制御型および協調制御型の２種類が知られている。
【００１４】
自端制御型の電力調整装置は、他の電力調整装置とは独立に電圧を制御するため、統合的な電圧制御が実施できない。このような問題への対処法として、例えば特許文献１に示される協調制御型の電力調整装置は、電圧制御装置を有している。この電圧制御装置が通信ネットワークを介して各電力調整装置から無効電力および電圧に関する情報を収集する。そして、電圧制御装置がそれらの情報をもとに各電圧監視点における電圧の規定範囲の中心値からの誤差の二乗和を最小にするように、複数の分散型電源や無効電力調整器の無効電力を算出する。これにより、電力調整装置の無効電力を配電系統の電圧分布が規定範囲に収まるように決定できるとしている。
【００１５】
しかしながら、協調制御型の電力調整装置は、電圧制御装置から取得した指令値に一致するように電圧制御を行う。したがって、電圧制御装置から各電力調整装置へ送信される指令値の送信周期と、各電力調整装置の制御周期とが一致しなければ、適切な電圧制御を行えない。例えば、通信ネットワークの輻輳等により、電圧制御装置からの指令値を各電力調整装置が一定期間取得できない場合には、各電力調整装置は適切な電圧制御を行うことができない。その結果、連系点の電圧が適正範囲から逸脱しうる。
【００１６】
このような課題を解決するために、本発明の一態様に係る電圧制御装置は、電力調整装置を制御することにより、配電系統上に設けられた１以上の電圧検出点における電圧を所定の電圧範囲から逸脱しないように調整する電圧制御装置であって、前記１以上の電圧検出点には、対応する前記電力調整装置が接続された第１の電圧検出点が含まれており、前記１以上の電圧検出点の電圧値を取得する電圧値取得部と、前記配電系統における変電所から前記電力調整装置までの系統インピーダンス値を取得するインピーダンス取得部と、前記１以上の電圧検出点の電圧値、及び前記系統インピーダンス値に基づいて、前記第１の電圧検出点における電圧値としてとりうるべき上限値に対応する値、及び下限値に対応する値のうち少なくとも一方を含む指令値を算出する指令値算出部と、算出された前記指令値を前記電力調整装置に通知する通知部とを備える。
【００１７】
これによると、各電力調整装置は、電圧制御装置から取得した上下限値の範囲に収まるように、自律的に電圧を制御することができる。したがって、電圧制御装置から電力調整装置へ送信すべき指令値の送信間隔をより長くできる。その結果、電力調整装置の制御周期よりも長い周期で指令値を送信する場合においても適切な電圧制御が可能となる。
【００１８】
また、前記配電系統には、複数の電圧検出点が設けられ、前記複数の電圧検出点には、前記第１の電圧検出点と、対応する前記電力調整装置が接続されていない第２の電圧検出点とが含まれており、前記指令値算出部は、前記第１の電圧検出点の電圧値と前記第２の電圧検出点の電圧値とが前記所定の電圧範囲を逸脱しないように、前記指令値を算出するとしてもよい。
【００１９】
これによると、電圧制御装置は、電力調整装置が設置されていない電圧検出点の電圧も制御することが可能となる。
【００２０】
具体的には、前記指令値算出部は、前記１以上の電圧検出点の電圧値、及び前記系統インピーダンス値に基づいて、前記１以上の電圧検出点における電圧値が前記所定の電圧範囲から逸脱しないように当該電力調整装置が出力する無効電力値の変化分を算出し、算出した前記無効電力値の変化分を前記電力調整装置が出力した場合における、当該電力調整装置に対応する第１の電圧検出点の電圧値を算出し、前記無効電力値の変化分の出力が対応する第１の電圧検出点の電圧を上昇させる場合には、算出された前記第１の電圧検出点の電圧値を、当該第１の電圧検出点における電圧値としてとりうるべき下限値に対応する値とし、前記無効電力値の変化分の出力が対応する第１の電圧検出点の電圧を降下させる場合には、算出された前記第１の電圧検出点の電圧値を、当該第１の電圧検出点における電圧値としてとりうるべき上限値に対応する値とするとしてもよい。
【００２１】
これによると、各電力調整装置が出力すべき無効電力値の変化分から、指令値の上限値又は下限値を適切に決定することができる。
【００２２】
また、前記指令値算出部は、前記１以上の電圧検出点の電圧値、及び前記系統インピーダンス値に基づいて、前記１以上の電圧検出点における電圧値が前記所定の電圧範囲から逸脱しないように、当該電力調整装置に出力させるべき無効電力値の変化分を算出し、算出した前記無効電力値の変化分を前記電力調整装置が出力した場合における、当該電力調整装置に対応する第１の電圧検出点の電圧値、及び当該第１の電圧検出点における電圧値の変化分を算出し、前記電圧値の変化分が、対応する第１の電圧検出点の電圧を上昇させる場合には、算出された前記第１の電圧検出点の電圧値を、当該第１の電圧検出点における電圧値としてとりうるべき下限値に対応する値とし、前記電圧値の変化分が、対応する第１の電圧検出点の電圧を降下させる場合には、算出された当該第１の電圧検出点の電圧値を、当該第１の電圧検出点における電圧値としてとりうるべき上限値に対応する値とするとしてもよい。
【００２３】
これによると、各電力調整装置が出力すべき電圧値の変化分から、指令値の上限値又は下限値を適切に決定することができる。
【００２４】
また、前記指令値算出部は、前記第１の電圧検出点における電圧値としてとりうるべき上限値に対応する値及び下限値に対応する値を指令値として算出する場合において、前記上限値に対応する値を先に算出した場合は、前記所定の電圧範囲の下限値を前記下限値に対応する値とし、前記下限値に対応する値を先に算出した場合は、前記所定の電圧範囲の上限値を前記上限値に対応する値とするとしてもよい。
【００２５】
これによると、指令値算出部は、上限値及び下限値の双方を適切に決定することができる。
【００２６】
また、前記指令値算出部は、算出した前記上限値に対応する値が前記所定の電圧範囲の上限値を逸脱しているときは、前記所定の電圧範囲の上限値を、前記上限値に対応する値とし、算出した前記下限値に対応する値が前記所定の電圧範囲の下限値を逸脱しているときは、前記所定の電圧範囲の下限値を、前記下限値に対応する値とするとしてもよい。
【００２７】
また、前記指令値算出部は、前記１以上の電圧検出点の全ての電圧値が前記所定の電圧範囲を逸脱しておらず、且つ、前記電力調整装置が無効電力を入出力している場合には、前記指令値によって示される電圧値としてとりうるべき範囲がより広がるように、前記上限値に対応する値、及び前記下限値に対応する値のうち少なくとも一方を算出するとしてもよい。
【００２８】
これによると、各電力調整装置に出力させる無効電力の絶対値の大きさをより抑制させることができる。
【００２９】
また、前記指令値算出部は、前記指令値として、前記第１の電圧検出点に対応する電力調整装置に出力させる無効電力値としてとりうるべき下限値及び上限値の少なくとも一方を算出するとしてもよい。
【００３０】
本発明の一態様に係る電力調整装置は、第１の電圧検出点における電圧値を取得する自端電圧取得部と、電圧制御装置から、前記第１の電圧検出点における電圧値としてとりうるべき上限値に対応する値、及び下限値に対応する値のうち少なくとも一方を含む指令値を受信する通信部と、前記自端電圧取得部によって取得された電圧値が、前記通信部によって受信された指令値によって示される電圧値の範囲を逸脱している場合には、前記自端電圧取得部によって取得された電圧値を前記電圧値の範囲に収めるために出力すべき無効電力値を決定する制御部と、前記制御部によって決定された無効電力値に基づいて、出力する無効電力を調整する入出力調整部とを備える。
【００３１】
これによると、電圧制御装置から取得した上限値及び下限値の少なくとも一方を含む指令値に従って、電圧検出点における電圧値を調整することができる。
【００３２】
また、前記制御部は、さらに、前記自端電圧取得部によって取得された電圧値が、前記通信部によって受信された指令値によって示される電圧値の範囲を逸脱している場合には、前記自端電圧取得部によって取得された電圧値を前記電圧値の範囲に収めるために出力すべき有効電力値を決定し、前記入出力調整部は、前記制御部によって決定された有効電力値に基づいて、出力する有効電力を調整するとしてもよい。
【００３３】
本発明の一態様に係る電圧制御方法は、電力調整装置を制御することにより、配電系統上に設けられた１以上の電圧検出点における電圧を所定の電圧範囲から逸脱しないように調整する電圧制御方法であって、前記１以上の電圧検出点には、対応する前記電力調整装置が接続された第１の電圧検出点が含まれており、前記１以上の電圧検出点の電圧値を取得する電圧値取得ステップと、前記配電系統における変電所から前記電力調整装置までの系統インピーダンス値を取得するインピーダンス取得ステップと、前記１以上の電圧検出点の電圧値、及び前記系統インピーダンス値に基づいて、前記第１の電圧検出点における電圧値としてとりうるべき上限値に対応する値、及び下限値に対応する値のうち少なくとも一方を含む指令値を算出する指令値算出ステップと、算出された前記指令値を前記電力調整装置に通知する通知ステップとを含む電圧制御方法である。
【００３４】
なお、これらの全般的又は具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム又は記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム又は記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
【００３５】
以下、実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。
【００３６】
また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
【００３７】
（実施の形態）
図１は、本実施の形態に係る電圧制御装置２０１を含む配電系統１００の概念図である。
【００３８】
図１に示される様に、配電系統１００は、配電用変電所（以後、変電所ともいう）１０１と、配電線１０２と、電圧検出点（電圧監視点）１０３と、負荷１０４と、電力調整装置１０５と、通信線１０６と、電圧制御装置２０１とを含む。なお、図１においては、図中で左から右へいくほど、配電用変電所１０１から遠いことを意味する。
【００３９】
また、電圧検出点１０３のうち、対応する電力調整装置１０５が接続された電圧検出点を、第１の電圧検出点という。図１に示される配電系統１００においては、全ての電圧検出点１０３に、対応する電力調整装置１０５が接続されている。したがって、図１において、全ての電圧検出点は第１の電圧検出点である。
【００４０】
配電用変電所１０１から出力される電力は、配電線１０２と電圧検出点１０３とを介して各負荷１０４に供給される。また、電力調整装置１０５が出力する有効電力は負荷１０４に供給されるとともに、その余剰電力は電圧検出点１０３を介して配電線１０２に供給される。
【００４１】
電圧検出点１０３は、電圧値を検出する点である。例えば、電力調整装置１０５が電圧を計測する点、電力調整装置１０５が通信等を用いて電圧センサから電圧値を取得することができる点、あるいは受電点等である。ここで、受電点とは、電力調整装置１０５が配電系統と連系する連系点である。
【００４２】
なお、図１においては、電圧検出点１０３を受電点とする。また、全ての電圧検出点１０３に、負荷１０４と電力調整装置１０５とがそれぞれ対応付けて接続されている。また、各電力調整装置１０５は、対応する電圧検出点１０３における電圧値を計測するものとする。
【００４３】
負荷１０４は、例えば、需要家に設置された負荷である。なお、負荷１０４を電力調整装置１０５とし、負荷１０４に消費電力を制御させることで電圧検出点１０３の電圧を調整することも可能である。しかし、本実施例では説明を簡易化するため、負荷１０４は非制御対象とする。
【００４４】
電力調整装置１０５は、例えば、分散型電源、ＳＶＣ、あるいは調相装置等である。ここで、分散型電源は、例えば、太陽光発電システム、又は燃料電池システム等の分散型発電システム、あるいは二次電池蓄電システム等の分散型電気エネルギー貯蔵システムである。
【００４５】
分散型電源は、例えば、太陽電池、又は燃料電池のような発電装置、あるいは二次電池等の貯蔵装置と、発電装置又は貯蔵装置により発電された直流電力に対してＤＣ／ＡＣ変換等を施すパワーコンディショナとを有する。
【００４６】
電力調整装置１０５は、無効電力を配電系統へ入出力することにより、対応する電圧検出点（すなわち、第１の電圧検出点）における電圧の大きさを制御する。尚、現在の系統連系規程では、分散型電源が無効電力を入力することは禁止されているが、本実施の形態では分散型電源による無効電力の入力も対象としている。
【００４７】
また、以後説明のため、電力調整装置１０５が無効電力を配電系統へ出力する場合を、正の無効電力の出力とし、電力調整装置１０５に配電系統から無効電力が入力される場合を、負の無効電力の出力とする。したがって、電力調整装置１０５は、正及び負の無効電力を配電系統へ出力することにより、電圧検出点１０３における電圧値を制御する。
【００４８】
また、電力調整装置１０５が有効電力を配電系統へ出力する場合を正の有効電力の出力とし、電力調整装置１０５が有効電力を消費する場合を負の有効電力の出力とする。したがって、電力調整装置１０５は、正及び負の有効電力を配電系統へ出力することにより、電圧検出点１０３における電圧値を制御する。
【００４９】
電圧制御装置２０１は、１以上の電力調整装置１０５を制御することにより、電圧検出点１０３における電圧を適正範囲内に収めるための制御装置である。具体的には、電圧制御装置２０１は、電力調整装置１０５を制御することにより、配電系統上に設けられた１以上の電圧検出点１０３における電圧を所定の電圧範囲から逸脱しないように調整する。
【００５０】
通信線１０６は、電圧制御装置２０１と電力調整装置１０５との間でデータのやりとりを行うための通信手段である。例えば、インターネット、ＰＬＣ（Ｐｏｗｅｒ  Ｌｉｎｅ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）、９５０ＭＨｚ帯等の所定周波数帯を用いる無線通信等が考えられる。尚、図１には図示していないが、電圧制御装置２０１と負荷１０４との間に通信線１０６を設置することも可能である。
【００５１】
次に、図２及び図３を参照して、電圧制御装置２０１についてより詳細に説明する。
【００５２】
図２は、本実施の形態に係る電圧制御装置２０１の機能ブロックを示す。
【００５３】
図２に示されるように、電圧制御装置２０１は、電圧値取得部２０２と、インピーダンス取得部２０３と、指令値算出部２０４と、通知部２０５とを備える。
【００５４】
電圧値取得部２０２は、電力調整装置１０５から通信線１０６を介して、１以上の電圧検出点の電圧値を取得し、指令値算出部２０４へ出力する。なお、後述のように、電圧値取得部２０２は、電力調整装置１０５以外からも電圧値を取得することが可能である。
【００５５】
インピーダンス取得部２０３は、配電系統１００における配電用変電所１０１から電力調整装置１０５までの系統インピーダンス値を取得し、指令値算出部２０４へ出力する。電力調整装置１０５が複数ある場合、インピーダンス取得部２０３は、配電用変電所１０１からそれぞれの電力調整装置１０５までの系統インピーダンス値を取得する。
【００５６】
なお、系統インピーダンスの取得方法としては、電力会社が管理・運営しているサーバから取得するようにしてもよい。また、各電力調整装置１０５から通信線１０６を介して取得するようにしてもよい。また、電圧制御装置２０１が備えるＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）等に、事前に定められた系統インピーダンスを記憶しておき、インピーダンス取得部２０３がその値を読み出してもよい。また、インピーダンス取得部２０３による系統インピーダンス値の取得方法は、これらに限定されるものではない。
【００５７】
指令値算出部２０４は、１以上の電圧検出点１０３の電圧値、及び系統インピーダンス値に基づいて、第１の電圧検出点における電圧値としてとりうるべき上限値に対応する値、及び下限値に対応する値のうち少なくとも一方を含む指令値を算出する。
【００５８】
具体的には、指令値算出部２０４は、電圧値取得部２０２から、各電圧検出点１０３における電圧値を取得する。また、インピーダンス取得部２０３から、系統インピーダンス値を取得する。次に、指令値算出部２０４は、各電圧検出点１０３の電圧値及び系統インピーダンス値を用いて、電圧検出点１０３の電圧を所定の電圧範囲から逸脱させないために各電力調整装置１０５に出力させるべき無効電力値の変化分を算出する。さらに、算出された無効電力値の変化分に応じて、各電圧検出点１０３における電圧の上限値に対応する値及び下限値に対応する値の少なくとも一方を決定することにより、指令値を算出する。
【００５９】
指令値算出部２０４が決定する上限値は所定の電圧範囲の上限値以下であり、同様に下限値は所定の電圧範囲の下限値以上である。ここで、所定の電圧範囲とは、例えば、日本国内においては、系統連系規程で定められた低圧需要家の電圧適正範囲（１０１±６Ｖ、２０２±２０Ｖ）等である。
【００６０】
通知部２０５は、指令値算出部２０４が算出した指令値を電力調整装置１０５に通知することにより、当該電力調整装置１０５に第１の電圧検出点における電圧値を制御させる。
【００６１】
図３は、電圧制御装置２０１が行う処理の一例を示すフローチャートである。
【００６２】
まず、インピーダンス取得部２０３は、配電系統１００における配電用変電所１０１から各電力調整装置１０５までの系統インピーダンス値を取得する（Ｓ３０１）。なお、図３において、インピーダンス取得部２０３は、一度だけ系統インピーダンス値を取得している。しかし、インピーダンス取得部２０３は、配電系統が構成された場合に取得するようにしてもよいし、あるいは定期的に取得するようにしてもよい。
【００６３】
次に、電圧値取得部２０２は、電力調整装置１０５が電圧センサを用いて計測した電圧検出点１０３における電圧値を、通信線１０６を介して取得する（Ｓ３０２）。その後、電圧値取得部２０２は、電圧検出点１０３における電圧値全てを取得したか否かを判定する（Ｓ３０３）。ここで、電圧値取得部２０２は、まだ電圧値を取得していない電圧検出点１０３が存在する場合（Ｓ３０３でＮｏ）、ステップＳ３０２において電圧値の取得を開始した時刻から一定時間が経過していなければ（Ｓ３０４でＮｏ）、引き続き、電圧検出点１０３の電圧値を取得する（Ｓ３０２）。
【００６４】
一方、電圧値取得部２０２が、全ての電圧検出点１０３で計測された電圧値を取得した場合（Ｓ３０３でＹｅｓ）、又は、ステップＳ３０２から一定時間が経過した場合（Ｓ３０４でＹｅｓ）、指令値算出部２０４は、取得した電圧値が所定の電圧範囲を逸脱しているか否かを判定する（Ｓ３０５）。
【００６５】
全ての取得した電圧値が所定の電圧範囲を逸脱していない場合は（Ｓ３０５でＮｏ）、ステップＳ３０２の処理に移行する。
【００６６】
一方、１以上の取得した電圧値が所定の電圧範囲を逸脱している場合は（Ｓ３０５でＹｅｓ）、指令値算出部２０４は、電圧逸脱が発生している電圧検出点における電圧値の、所定の電圧範囲の上限値あるいは下限値からの電圧逸脱量を算出する（Ｓ３０６）。
【００６７】
なお、本実施例では、電圧制御装置２０１は、電力調整装置１０５から電圧値を受信する。しかし、電圧制御装置２０１は、電圧逸脱が発生している電圧検出点における電圧値の、所定の電圧範囲の上限値あるいは下限値からの電圧逸脱量を受信するようにしてもよい。これにより、ステップＳ３０６の処理を省略することが可能である。
【００６８】
次に、指令値算出部２０４は、１以上の電圧検出点１０３の電圧値、及び系統インピーダンス値に基づいて、１以上の電圧検出点１０３における電圧値が所定の電圧範囲から逸脱せず、かつ、電力調整装置１０５が出力する無効電力の絶対値の合計が所定値以下となるように電力調整装置１０５が出力する無効電力値の変化分を算出する。
【００６９】
より詳細には、指令値算出部２０４は、取得した電圧値及び系統インピーダンス値を用いて各電力調整装置１０５に出力させる無効電力値の変化分を、次の式（１）及び式（２）により示される制約条件の下で算出する（Ｓ３０７）。なお、このときの目的関数は、電圧制御装置２０１に接続された全ての電力調整装置１０５が出力する無効電力の合計値となる。言いかえると、目的関数は、電圧制御装置２０１に接続された全ての電力調整装置１０５が出力する無効電力の絶対値の合計値となる。また、目的関数は、電圧制御装置２０１に接続された全ての電力調整装置１０５が出力する無効電力の２乗の合計値でもよい。本実施の形態では、この目的関数の値が、最小となるように、式（１）及び式（２）のΔＱｉを求める。なお、式（１）及び式（２）における解（ΔＱｉ）の算出には、例えば、線形計画法、あるいは非線形計画法を用いる。また、所定値として、目的関数の最小値の代わりに、目的関数の値が所定の閾値以下となるように、式（１）及び式（２）のΔＱｉを求めてもよい。
【００７０】
【数１】
0005847927.tif 000002
【００７１】
【数２】
0005847927.tif 000003
【００７２】
なお、ｎは電力調整装置の数を示す。また、ΔＱｉは、識別子ｉで示される電力調整装置が出力すべき無効電力の変化分を示す。また、ΔＶｈは、電圧検出点における電圧制御量を示す。ここで、△Ｖｈ＝（所定の電圧範囲の上（下）限値）−（電圧検出点１０３の電圧値Ｖｈ）となる。なお、ｈは、電圧検出点１０３のうち、制御する対象である（電圧値が所定の電圧範囲を逸脱している）電圧検出点を表す識別子である。すなわち、ｈのとりうる範囲は１≦ｈ≦電圧検出点の数ｍとなる。したがって、電圧値が所定の電圧範囲を逸脱している電圧検出点の数ｍだけ式（１）が存在する。
【００７３】
なお、本実施例では、ｈは制御する対象である（電圧値が所定の電圧範囲を逸脱している）電圧検出点を表す識別子としているが、全ての電圧検出点１０３を表す識別子としてもよい。
【００７４】
また、αｈｉは制御感度を表す係数（＝ｄＶｈ／ｄＱｉ）であり、インピーダンス取得部２０３が取得した系統インピーダンス値をベースに算出される。具体的には、例えば、次の式（３）により、αｈｉを算出することができる。
【００７５】
【数３】
0005847927.tif 000004
【００７６】
なお、ｘｉは、インピーダンス取得部２０３が取得した系統インピーダンスにおけるリアクタンス成分の値であり、配電用変電所１０１から識別子ｉで示される電力調整装置１０５までのリアクタンス値である。ｘｈは、配電用変電所１０１から識別子ｈで示される電圧検出点１０３までのリアクタンス値である。
【００７７】
なお、αｈｉの決定においては、識別子ｉで示される電力調整装置１０５が、ΔＱｉだけ無効電力の出力を変化させ、そのときの識別子ｈで示される電圧検出点１０３の電圧変化ΔＶｈを測定することにより決定することも可能である。
【００７８】
また、ΔＱｉ＿ｍａｘは無効電力の変化分の最大値である。また、ΔＱｉ＿ｍｉｎは無効電力の変化分の最小値である。電力調整装置１０５の台数ｎだけ式（２）が存在する。
【００７９】
なお、本実施例では、全ての電圧検出点に、対応する電力調整装置１０５が接続されているため、ｍ＝ｎとなる。
【００８０】
次に、指令値算出部２０４は、算出した無効電力値の変化分ΔＱｉを電力調整装置１０５が出力した場合における、電力調整装置１０５に対応する第１の電圧検出点の電圧値を算出する。具体的には、指令値算出部２０４は、次の式（４）及び式（５）により、ステップＳ３０７で算出した無効電力の変化分ΔＱｉが、対応する電力調整装置１０５から出力された場合における電圧検出点１０３の電圧変化分と電圧値を計算する（Ｓ３０８）。
【００８１】
【数４】
0005847927.tif 000005
【００８２】
【数５】
0005847927.tif 000006
【００８３】
なお、ｎは電力調整装置１０５の数を示す。また、ΔＱｉは、ステップＳ３０７で算出した、識別子ｉの電力調整装置１０５が出力する無効電力の変化分を示す。また、αｊｉは制御感度を表す係数（＝ｄＶｊ／ｄＱｉ）である。また、ΔＶｊは、ステップＳ３０７で算出した無効電力の変化分が出力された場合における電圧検出点１０３の電圧変化分である。なお、ｊは電圧検出点１０３を表す識別子である。また、電圧検出点１０３の数ｍだけ式（４）が存在する。
【００８４】
なお、本実施例では、全ての電圧検出点に、対応する電力調整装置１０５が接続されているため、ｍ＝ｎとなる。
【００８５】
また、Ｖｊ_ｏｌｄは、直前の電圧検出点における電圧値である。また、Ｖｊ_ｎｅｗは、ステップＳ３０７で算出した無効電力の変化分が電力調整装置１０５から出力された場合における、電圧検出点の電圧値である。ここで、式（５）は、式（４）と同様に、電圧検出点の数ｍ（本実施例ではｍ＝ｎ）だけ存在する。
【００８６】
次に、指令値算出部２０４は、無効電力値の変化分ΔＱｉの出力が対応する第１の電圧検出点の電圧を上昇させる場合には、算出された第１の電圧検出点の電圧値を、当該第１の電圧検出点における電圧値としてとりうるべき下限値に対応する値とする。
【００８７】
また、無効電力値の変化分ΔＱｉの出力が対応する第１の電圧検出点の電圧を降下させる場合には、算出された第１の電圧検出点の電圧値を、当該第１の電圧検出点における電圧値としてとりうるべき上限値に対応する値とする。 
【００８８】
具体的には、指令値算出部２０４は、次の式（６）より、ステップＳ３０７で算出した無効電力の変化分ΔＱｉを基に、各第１の電圧検出点の電圧の上限値、あるいは下限値を指令値として算出する（Ｓ３０９）。
【００８９】
【数６】
0005847927.tif 000007
【００９０】
なお、Ｖｊ＿ｕｐは、電圧検出点ｊにおける上限値である。また、Ｖｊ＿ｌｏｗは、電圧検出点ｊにおける下限値である。また、Ｖｊ＿ｍａｘは、所定の電圧範囲の上限値である。また、Ｖｊ＿ｍｉｎは、所定の電圧範囲の下限値である。また、Ｖｊ_ｎｅｗはステップＳ３０８で算出した無効電力の変化分が出力された場合における電圧検出点の電圧値である。また、ΔＱｉは、ステップＳ３０７で算出した、識別子ｉの電力調整装置が出力する無効電力の変化分である。
【００９１】
すなわち、指令値算出部２０４は、第１の電圧検出点における電圧値としてとりうるべき上限値に対応する値及び下限値に対応する値を指令値として算出する場合において、上限値に対応する値を先に算出した場合は、所定の電圧範囲の下限値を、下限値に対応する値とする。また、下限値に対応する値を先に算出した場合は、所定の電圧範囲の上限値を、上限値に対応する値とする。
【００９２】
なお、ステップＳ３０９において、指令値算出部２０４は、式（６）のかわりに、次の式（７）を用いて、ステップＳ３０８で算出した電圧検出点の電圧変化分ΔＶｊを基に、各電圧検出点の電圧の上限値、あるいは下限値を指令値として算出することも可能である。
【００９３】
【数７】
0005847927.tif 000008
【００９４】
なお、Ｖｊ＿ｕｐは、電圧検出点ｊにおける上限値である。また、Ｖｊ＿ｌｏｗは、電圧検出点ｊにおける下限値である。また、Ｖｊ＿ｍａｘは、所定の電圧範囲の上限値である。また、Ｖｊ＿ｍｉｎは、所定の電圧範囲の下限値である。また、Ｖｊ_ｎｅｗはステップＳ３０８で算出した無効電力の変化分が出力された場合における電圧検出点の電圧値である。また、ΔＶｊは、ステップＳ３０８で算出した電圧検出点の電圧変化分である。ここで、式（７）は、式（６）と同様に、電圧検出点の数ｍ（本実施例ではｍ＝ｎ）だけ存在する。
【００９５】
最後に、通知部２０５が、ステップＳ３１０において、指令値算出部２０４がステップＳ３０９で算出した指令値を、電力調整装置１０５に送信し、その後ステップＳ３０２の処理に移行する。
【００９６】
なお、本実施例では無効電力を用いた電圧の制御を中心に説明した。しかし、電力調整装置１０５が、例えば、分散型電源等であれば、電力調整装置１０５自身が有効電力を出力できる。この場合においては、電圧制御装置２０１は有効電力を用いて電圧検出点における電圧値が所定の電圧範囲に含まれるように指令値を算出することも可能である。
【００９７】
具体的には、ステップＳ３０７において、指令値算出部２０４は、式（１）及び式（２）のかわりに、次の式（８）及び式（９）より、取得した電圧値及び系統インピーダンス値を用いて各電力調整装置１０５に出力させる有効電力値の変化分（ΔＰ）を算出する。
【００９８】
【数８】
0005847927.tif 000009
【００９９】
【数９】
0005847927.tif 000010
【０１００】
なお、ｎは電力調整装置１０５の数を示す。また、ΔＰｉは、識別子ｉの電力調整装置１０５が出力すべき有効電力の変化分を示す。また、ΔＶｈは、電圧検出点における電圧制御量を示す。ここで、△Ｖｈ＝（所定の電圧範囲の上(下)限値）−（電圧検出点１０３の電圧値Ｖｈ）となる。なお、ｈは制御する対象である（電圧値が所定の電圧範囲を逸脱している）電圧検出点を表す識別子であり、とりうる範囲は１≦ｈ≦電圧検出点の数ｍとなる。したがって、電圧値が所定の電圧範囲を逸脱している電圧検出点の数だけ式（８）が存在する。なお、本実施例では、ｈは制御する対象である（電圧値が所定の電圧範囲を逸脱している）電圧検出点を表す識別子としているが、全ての電圧検出点を表す識別子としてもよい。
【０１０１】
また、βｈｉは制御感度を表す係数（＝ｄＶｈ／ｄＰｉ）であり、インピーダンス取得部２０３が取得した系統インピーダンス値をベースに算出される。具体的には、例えば、次の式（１０）により、βｈｉを算出することができる。
【０１０２】
【数１０】
0005847927.tif 000011
【０１０３】
なお、ｒｉは、インピーダンス取得部２０３が取得した系統インピーダンスにおける抵抗成分の値であり、配電用変電所１０１から識別子ｉで示される電力調整装置１０５までの抵抗値である。ｒｈは、配電用変電所１０１から識別子ｈで示される電圧検出点１０３までの抵抗値である。
【０１０４】
なお、βｈｉの決定においては、識別子ｉで示される電力調整装置１０５が、ΔＰｉだけ有効電力の出力を変化させ、そのときの識別子ｈで示される電圧検出点１０３の電圧変化ΔＶｈを測定することにより決定することも可能である。
【０１０５】
また、ΔＰｉ＿ｍａｘは有効電力の変化分の最大値である。また、ΔＰｉ＿ｍｉｎは有効電力の変化分の最小値である。電力調整装置１０５の台数ｎだけ式（９）が存在する。
【０１０６】
なお、本実施例では、全ての電圧検出点に、対応する電力調整装置１０５が接続されているため、ｍ＝ｎとなる。
【０１０７】
次に、ステップＳ３０８において、指令値算出部２０４は、式（４）のかわりに、次の式（１１）より、ステップＳ３０７で算出した有効電力の変化分が出力された場合における電圧検出点の電圧変化分を計算する。なお、有効電力の変化分が出力された場合における電圧検出点の電圧値の算出には、式（５）を用いる。
【０１０８】
【数１１】
0005847927.tif 000012
【０１０９】
なお、ｎは電力調整装置１０５の数を示す。また、ΔＰｉは、ステップＳ３０７で算出した、識別子ｉの電力調整装置が出力する有効電力の変化分を示す。また、βｊｉは制御感度を表す係数（＝ｄＶｊ／ｄＰｉ）である。また、ΔＶｊは、ステップＳ３０７で算出した有効電力の変化分が出力された場合における電圧検出点１０３の電圧変化分である。なお、ｊは電圧検出点１０３を表す識別子である（本実施例ではｉ＝ｊ）。したがって、電圧検出点１０３の数ｍ（本実施例ではｍ＝ｎ）だけ式（１１）が存在する。
【０１１０】
次に、ステップＳ３０９において、指令値算出部２０４は、式（６）のかわりに、次の式（１２）より、ステップＳ３０７で算出した有効電力の変化分を基に、各電圧検出点１０３の電圧の上限値、あるいは下限値を指令値として算出する。 
【０１１１】
【数１２】
0005847927.tif 000013
【０１１２】
なお、Ｖｊ＿ｕｐは、電圧検出点ｊにおける上限値である。また、Ｖｊ＿ｌｏｗは、電圧検出点ｊにおける下限値である。また、Ｖｊ＿ｍａｘは、所定の電圧範囲の上限値である。また、Ｖｊ＿ｍｉｎは、所定の電圧範囲の下限値である。また、Ｖｊ_ｎｅｗはステップＳ３０８で算出した有効電力の変化分が出力された場合における電圧検出点１０３の電圧値である。また、ΔＰｉは、ステップＳ３０７で算出した、識別子ｉの電力調整装置１０５が出力する有効電力の変化分である。
【０１１３】
すなわち、指令値算出部２０４は、１以上の電圧検出点１０３の電圧値、及び系統インピーダンス値に基づいて、１以上の電圧検出点１０３における電圧値が所定の電圧範囲から逸脱せず、かつ、電力調整装置１０５が出力する有効電力の絶対値の合計が所定値以下となるように、各電力調整装置１０５に出力させるべき有効電力値の変化分を算出し、算出した有効電力値の変化分を各電力調整装置１０５が出力した場合における、当該電力調整装置１０５に対応する第１の電圧検出点の電圧値、及び当該第１の電圧検出点における電圧値の変化分を算出してもよい。なお、所定値として、最小値、又は、所定の閾値を使用することができる。
【０１１４】
この場合、電圧値の変化分が、対応する第１の電圧検出点の電圧を上昇させる場合には、算出された第１の電圧検出点の電圧値を、当該第１の電圧検出点における電圧値としてとりうるべき下限値に対応する値としてもよい。また、電圧値の変化分が、対応する第１の電圧検出点の電圧を降下させる場合には、算出された当該第１の電圧検出点の電圧値を、当該第１の電圧検出点における電圧値としてとりうるべき上限値に対応する値としてもよい。
【０１１５】
また、ステップＳ３０９において、指令値算出部２０４は、式（１２）のかわりに、式（７）を用いて、ステップＳ３０８で算出した電圧検出点の電圧変化分を基に、各電圧検出点の電圧の上限値、あるいは下限値を指令値として算出することも可能である。
【０１１６】
次に、本実施の形態に係る電圧制御装置を用いた場合の効果を説明するために、電圧制御装置２０１と電力調整装置１０５の動作周期について、図４Ａ及び図４Ｂを参照して説明する。
【０１１７】
図４Ａは、従来技術に係る協調制御型の電圧制御装置の指令周期と電力調整装置の出力調整周期（ローカル制御周期ともいう）とを示す概念図である。図４Ａにおいて、横向きの２本の矢印は、それぞれ指令周期及びローカル制御周期の時間軸を表しており、右へいくほど時間が経過する。
【０１１８】
上段の時間軸に示される上向きの矢印の間隔は、従来技術に係る協調制御型の電圧制御装置の指令周期を表している。また、下段の時間軸に示される上向きの矢印の間隔は、従来技術に係る協調制御型の電力調整装置のローカル制御周期を表している。
【０１１９】
図４Ａに示される様に、従来技術に係る協調制御型の電圧制御装置の指令周期と従来技術に係る電力調整装置のローカル制御周期とは同じとなる。そのため、通信の遅延等によって従来技術に係る電圧制御装置の指令周期から時刻ｔに送信された指令値を、従来技術に係る電力調整装置が受信できない場合、従来技術に係る電力調整装置は停止するか、あるいは時刻ｔ−１に受信した指令値に対応する無効電力値を出力せざるを得ない。この場合、分散型電源、あるいは負荷の変動によって、電圧検出点における電圧値が所定の電圧範囲を逸脱しても、従来技術に係る電力調整装置は適切な無効電力値を出力することができない。したがって、適正な電圧範囲からの逸脱が抑えきれず、あるいは所定の電圧範囲からの逸脱量がより大きくなってしまう。
【０１２０】
一方、図４Ｂは、本実施の形態に係る電圧制御装置２０１の指令周期と、電力調整装置１０５の出力調整周期（ローカル制御周期）とを示す概念図である。図４Ｂにおいて、横向きの２本の矢印は、それぞれ指令周期及びローカル制御周期の時間軸を表しており、右へいくほど時間が経過する。
【０１２１】
上段の時間軸に示される上向きの矢印の間隔は、本実施の形態に係る電圧制御装置２０１の指令周期を表している。また、下段の時間軸に示される上向きの矢印の間隔は、本実施の形態に係る電力調整装置１０５のローカル制御周期を表している。ここで、下段の上向き矢印のうち、実線の矢印は、電圧制御装置２０１から取得した指令値に基づく制御タイミングを示す。また、破線の矢印は、取得した指令値に基づき、電力調整装置１０５が自律的に電圧制御を行うタイミングを示す。
【０１２２】
図４Ｂに示される様に、本実施の形態に係る電力調整装置１０５のローカル制御周期は、本実施の形態に係る電圧制御装置２０１の指令周期よりも短く設定することが可能となる。つまり、図４Ｂに示される様に、電力調整装置１０５は、本実施の形態に係る電圧制御装置２０１の指令周期ではない、点線矢印により示されるタイミングにおいても、電圧検出点の電圧値が所定の電圧範囲を逸脱しないように自律的に出力を調整することができる。
【０１２３】
次に、従来の協調型制御による電圧制御装置、及び本実施の形態に係る電圧制御装置２０１のそれぞれにより配電系統の電圧制御を行ったシミュレーション結果について、図５Ａ及び図５Ｂを参照して説明する。
【０１２４】
図５Ａは、従来技術に係る電圧制御装置が行う電圧制御のシミュレーション結果の一例を示す図である。図５Ａにおいて、横軸は従来技術に係る電圧制御装置の指令周期（０．３秒〜３秒）を表している。縦軸は、電圧検出点における所定の電圧範囲滞在率を表している。また、点線は適正滞在率を表している。すなわち、電圧制御装置２０１は、電圧範囲滞在率が点線を上まわるように制御する必要がある。
【０１２５】
図５Ａに示される様に、従来技術に係る電圧制御装置は、指令周期が０．５秒以下であれば、電圧検出点における所定の電圧範囲滞在率を適正滞在率以上に維持することが可能である。しかしながら、従来技術に係る電圧制御装置は、指令周期が１秒以上になると、指令周期が長くなるほど電圧検出点における所定の電圧範囲滞在率が適正滞在率をより大きく下回る。
【０１２６】
一方、図５Ｂは、本実施の形態に係る電圧制御装置２０１が行う電圧制御のシミュレーション結果の一例を示す図である。図５Ｂにおいて、横軸は本実施の形態に係る電圧制御装置２０１の指令周期（０．３秒〜２０秒）を表している。縦軸は、電圧検出点における所定の電圧範囲滞在率を表している。また、点線は適正滞在率を表している。
【０１２７】
図５Ｂに示される様に、本実施の形態に係る電圧制御装置２０１は、指令周期が２０秒であっても電圧検出点における電圧範囲滞在率を適正滞在率以上に維持することが可能である。これは、通信の遅延等によって本実施の形態に係る電圧制御装置２０１から時刻ｔにおいて送信された指令値を、本実施の形態に係る電力調整装置１０５が受信できない場合でも、電力調整装置１０５は、時刻ｔ−１に受信した指令値に基づいて電圧検出点の電圧値を自律的に調整することができるためである。
【０１２８】
次に、図６を参照して、電圧検出点の電圧値全てが所定の電圧範囲に含まれる場合において、本実施の形態に係る電圧制御装置２０１が行う処理の流れの一例について説明する。
【０１２９】
図６は本実施の形態に係る電圧制御装置２０１が行う処理の流れの一例を示すフローチャートである。なお、図３と同様の構成要素については同一の符号をつけ、詳細な説明は省略する。
【０１３０】
ステップＳ３０５において、指令値算出部２０４は、取得した全ての電圧値が所定の電圧範囲を逸脱していない場合は（Ｓ３０５でＮｏ）、ステップＳ６０１の処理に移行する。
【０１３１】
ステップＳ６０１において、指令値算出部２０４は、電力調整装置１０５が無効電力を出力しているか確認する。ここで、全ての電力調整装置１０５が無効電力を出力していない場合は（Ｓ６０１でＮｏ）、ステップＳ３０２の処理に移行する。
【０１３２】
一方、１以上の電力調整装置１０５が無効電力を出力している場合には（Ｓ６０１でＹｅｓ）、指令値算出部２０４は、電圧検出点１０３における電圧値と、所定の電圧範囲の上限値あるいは下限値とから電圧余裕量を算出する（Ｓ６０２）。例えば、所定の電圧範囲の上限値が１０７Ｖであり、現在の電圧値が１０３Ｖである場合には、電圧余裕量は４Ｖとなる。
【０１３３】
次に、ステップＳ３０７〜Ｓ３０９において、指令値算出部２０４は、電圧余裕量が０未満にならない範囲で、指令値を算出する。これにより、不要な無効電力の出力を低減することが可能となる。
【０１３４】
すなわち、指令値算出部２０４は、１以上の電圧検出点の全ての電圧値が所定の電圧範囲を逸脱しておらず、且つ、電力調整装置１０５が無効電力を出力している場合には、指令値によって示される電圧値としてとりうるべき範囲がより広がるように、上限値に対応する値、及び下限値に対応する値のうち少なくとも一方を算出する。
【０１３５】
次に、図７を参照して、電力調整装置１０５についてより詳細に説明する。
【０１３６】
図７は、本実施の形態に係る電力調整装置１０５の機能ブロックを示す。
【０１３７】
図７に示されるように、電力調整装置１０５は、入出力調整部７０１と、自端電圧取得部７０２と、インピーダンス取得部７０３と、制御部７０４と、通信部７０５とを備える。
【０１３８】
入出力調整部７０１は、制御部７０４によって決定された無効電力値に基づいて、出力する無効電力を調整する。具体的には、入出力調整部７０１は、制御部７０４が算出した電力入出力値に基づいて電力調整装置１０５が出力する電力値を調整する。ここで、入出力調整部７０１は、ローカル制御周期ごとに、電力調整装置１０５が出力する電力値を調整する。
【０１３９】
自端電圧取得部７０２は、第１の電圧検出点における電圧値を取得する。具体的には、自身が接続されている電圧検出点１０３で計測された電圧値を取得し、制御部７０４へ出力する。
【０１４０】
インピーダンス取得部７０３は、配電系統１００における配電用変電所１０１から電力調整装置１０５までの系統インピーダンス値を取得する。なお、電力調整装置１０５は、インピーダンス取得部７０３を備えなくてもよい。例えば、系統インピーダンスの取得方法としては、電力会社が管理・運営しているサーバから取得するようにしてもよい。また、通信部７０５が、電圧制御装置２０１から受信するようにしてもよい。また、電力調整装置１０５が備えるＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）等に、事前に定められた系統インピーダンスを記憶してき、インピーダンス取得部７０３がその値を読み出してもよい。また、これらに限定されず、他の方法で取得してもよい。
【０１４１】
制御部７０４は、自端電圧取得部７０２によって取得された電圧値が、通信部７０５によって受信された指令値によって示される電圧値の範囲を逸脱している場合には、自端電圧取得部７０２によって取得された電圧値を、指令値によって示される電圧値の範囲に収めるために出力すべき無効電力値を決定する。具体的には、制御部７０４は、通信部７０５が電圧制御装置２０１から受信した指令値をもとに、次の式（１３）を用いて、入出力調整部７０１に出力させる無効電力の出力値を算出する。
【０１４２】
【数１３】
0005847927.tif 000014
【０１４３】
なお、ΔＱｉは、識別子ｉの電力調整装置１０５が出力すべき無効電力の変化分を示す。つまり、制御部７０４が算出する解である。また、また、αｉｉは制御感度を表す係数（＝ｄＶｉ／ｄＱｉ）であり、インピーダンス取得部７０３が取得した系統インピーダンス値をベースに算出される。また、ΔＶｉは、自端電圧取得部７０２が取得した電圧値と通信部７０５が保存している上限値、あるいは下限値との差である。
【０１４４】
なお、本実施例では無効電力を用いて電圧値を制御する例を中心に説明した。しかし、電力調整装置１０５が、例えば、分散型電源であれば、自身が有効電力を出力できる。この場合においては、制御部７０４は有効電力の出力値を入出力調整部７０１に送信して、出力する有効電力を調整することにより、電圧検出点における電圧値が所定の電圧範囲に含まれるように制御することも可能である。
【０１４５】
具体的には、制御部７０４は、式（１３）のかわりに、次の式（１４）を用いて入出力調整部７０１に調整させる有効電力の出力値を算出してもよい。
【０１４６】
【数１４】
0005847927.tif 000015
【０１４７】
なお、ΔＰｉは、識別子ｉの電力調整装置１０５が出力すべき有効電力の変化分を示す。つまり、制御部７０４が算出する解である。また、また、βｉｉは制御感度を表す係数（＝ｄＶｉ／ｄＰｉ）であり、インピーダンス取得部７０３が取得した系統インピーダンス値をベースに算出される。また、ΔＶｉは、自端電圧取得部７０２が取得した電圧値と通信部７０５が保存している上限値、あるいは下限値との差である。
【０１４８】
すなわち、制御部７０４は、さらに、自端電圧取得部７０２によって取得された電圧値が、通信部７０５によって受信された指令値によって示される電圧値の範囲を逸脱している場合には、自端電圧取得部７０２によって取得された電圧値を、指令値によって示される電圧値の範囲に収めるために出力すべき有効電力値を決定してもよい。この場合、入出力調整部７０１は、制御部７０４によって決定された有効電力値に基づいて、出力する有効電力を調整する。
【０１４９】
なお、本実施例では、無効電力と有効電力とを別々に説明した。しかし、電力調整装置１０５は、さらに、自端電圧取得部７０２によって取得された電圧値が、通信部７０５によって受信された指令値によって示される電圧値の範囲を逸脱している場合には、自端電圧取得部７０２によって取得された電圧値を、指令値によって示される電圧値の範囲に収めるために出力すべき有効電力値及び無効電力値を決定してもよい。
【０１５０】
また、制御部７０４は、出力する有効電力及び無効電力の両方を調整することで、力率（＝Ｐ／√（Ｐ＾２＋Ｑ＾２））が適正範囲に含まれるように調整することも可能である。また、出力する有効電力及び無効電力の値を、定格値（＝√（Ｐ＾２＋Ｑ＾２））を超えないように調整することも可能である。
【０１５１】
通信部７０５は、電圧制御装置２０１から、第１の電圧検出点における電圧値としてとりうるべき上限値に対応する値、及び下限値に対応する値のうち少なくとも一方を含む指令値を受信する。
【０１５２】
具体的には、通信部７０５は、電圧制御装置２０１から通信線１０６を介して受信した指令値を制御部７０４に出力する。また、自端電圧取得部７０２が取得した電圧値を、通信線１０６を介して電圧制御装置２０１に送信する。なお、通信部７０５は制御部７０４から電圧値を介して自端電圧取得部７０２が取得した電圧値を取得し、電圧制御装置２０１に送信してもよい。さらに、通信部７０５は、制御部７０４から無効電力の出力値を受信し、電圧制御装置２０１に送信することも可能である。
【０１５３】
なお、本実施の形態における配電系統１００においては、電圧検出点の中に、対応する電力調整装置１０５が接続されていない電圧検出点が含まれていてもよい。
【０１５４】
すなわち、配電系統１００には、複数の電圧検出点が設けられ、複数の電圧検出点には、電力調整装置１０５が接続されている第１の電圧検出点と、第１の電圧検出点とは異なる電圧検出点であって、対応する電力調整装置が接続されていない第２の電圧検出点とが含まれており、指令値算出部２０４は、第１の電圧検出点の電圧値と第２の電圧検出点の電圧値とが所定の電圧範囲を逸脱しないように、指令値を算出してもよい。
【０１５５】
以下、図８を参照して、具体的に説明する。
【０１５６】
図８は、電圧制御装置２０１を含む配電系統１００Ｂの概念図である。なお、図１と同様の構成要素については同一の符号をつけ、詳細な説明は省略する。
【０１５７】
図８に示される様に、配電系統１００Ｂには、電力調整装置１０５が設置されていない電圧検出点８０１が配電用変電所からみて最も遠方に存在する。電圧検出点８０１は、電圧値を検出する対象となる点である。例えば、負荷１０４、又は、電圧制御装置２０１等が通信等を用いて電圧センサから電圧値を取得することができる点、あるいは受電点等が電圧検出点８０１となる。
【０１５８】
図８に示される様に、本実施例においては、負荷１０４が電圧検出点８０１の電圧を計測する。また、電圧制御装置２０１は、電圧検出点８０１における電圧値を、負荷１０４を介して取得する。電圧値取得部２０２は、電圧検出点１０３の電圧値に加え、電圧検出点８０１の電圧値を取得する。
【０１５９】
この構成により、電圧制御装置２０１は、電力調整装置１０５が接続されていない電圧検出点８０１の電圧値を所定の電圧範囲内に制御するための、電圧検出点１０３の上限値又は下限値を算出することが可能となる。
【０１６０】
なお、本実施例では、配電用変電所からみて最も遠方に存在する負荷１０４が電圧を計測し、その電圧値を電圧値取得部２０２が通信線１０６を介して受信するが、これに限定されるものではない。
【０１６１】
また、上記説明においては、図８に示される様に、電力調整装置１０５が接続されていない第２の電圧検出点が、配電線１０２上において配電用変電所１０１から最も遠い位置にあるとして説明した。しかし、第２の電圧検出点の位置は、これに限られない。例えば、配電線１０２上において配電用変電所１０１から最も近い位置にあってもよく、それ以外の場所にあってもよい。
【０１６２】
なお、本実施例では、電圧制御装置２０１を１台として説明してきたが、複数台の電圧制御装置２０１を用いて、配電系統上に設けられた１以上の電圧検出点における電圧を所定の電圧範囲から逸脱しないように調整することも可能である。
【０１６３】
具体的には、例えば、エリアごとに１台の電圧制御装置２０１を設けてもよい。ここで、エリアとは、図１において、配電用変電所１０１以下（よりも右側）である。また、図１において、電圧検出点１０３以下（よりも下側）をエリアとしてよい。また、図１には配電線１０２を１本のみ図示しているが、配電線１０２が複数存在する場合において、各配電線１０２に接続される機器のグループをエリアとしてもよい。
【０１６４】
さらに、図１において、配電線１０２と電圧検出点１０３との間に変圧器が存在する（配電線１０２が高圧であり、変圧器以下が低圧である）場合において、高圧の配電線１０２上に設けられた電圧検出点の電圧値（図１には図示せず）を制御する１台の電圧制御装置２０１と、変圧器以下の電圧検出点１０３の電圧値を制御する１以上の電圧制御装置２０１とを設置し、各電圧検出点における電圧を所定の電圧範囲から逸脱しないように調整することも可能である。まず、高圧を制御する電圧制御装置２０１が、高圧の電圧検出点における電圧の上限値に対応する値及び下限値に対応する値の少なくとも一方を決定することにより、指令値を算出する。高圧を制御する電圧制御装置２０１は、低圧を制御する電圧制御装置２０１に、算出した指令値を送信する。次に、低圧を制御する電圧制御装置２０１は、受信した指令値の低圧換算を行う。低圧を制御する電圧制御装置２０１は、低圧換算値をもとに、各電圧検出点１０３の電圧検出点における電圧の上限値に対応する値及び下限値に対応する値の少なくとも一方を決定することにより、指令値を算出する。低圧を制御する電圧制御装置２０１は、算出した指令値を電力調整装置１０５に送信する。最後に、電力調整装置１０５は、電圧検出点１０３の電圧値が、受信した指令値によって示される電圧値の範囲を逸脱しないように、有効電力及び無効電力の少なくとも一方の出力を調整する。
【０１６５】
なお、本発明を上記実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明は、上記の実施の形態に限定されないのはもちろんである。以下のような場合も本発明に含まれる。
【０１６６】
（１）上記の各装置は、具体的には、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ハードディスクユニット、ディスプレイユニット、キーボード、マウスなどから構成されるコンピュータシステムで実現され得る。ＲＡＭ又はハードディスクユニットには、コンピュータプログラムが記憶されている。マイクロプロセッサが、コンピュータプログラムにしたがって動作することにより、各装置は、その機能を達成する。ここでコンピュータプログラムは、所定の機能を達成するために、コンピュータに対する指令を示す命令コードが複数個組み合わされて構成されたものである。
【０１６７】
（２）上記の各装置を構成する構成要素の一部又は全部は、１個のシステムＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ  Ｓｃａｌｅ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ：大規模集積回路）から構成されているとしてもよい。システムＬＳＩは、複数の構成要素を１個のチップ上に集積して製造された超多機能ＬＳＩであり、具体的には、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを含んで構成されるコンピュータシステムである。ＲＯＭには、コンピュータプログラムが記憶されている。マイクロプロセッサが、ＲＯＭからＲＡＭにコンピュータプログラムをロードし、ロードしたコンピュータプログラムにしたがって演算等の動作することにより、システムＬＳＩは、その機能を達成する。
【０１６８】
（３）上記の各装置を構成する構成要素の一部又は全部は、各装置に脱着可能なＩＣカード又は単体のモジュールから構成されてもよい。ＩＣカード又はモジュールは、マイクロプロセッサ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどから構成されるコンピュータシステムである。ＩＣカード又はモジュールには、上記の超多機能ＬＳＩが含まれてもよい。マイクロプロセッサが、コンピュータプログラムにしたがって動作することにより、ＩＣカード又はモジュールは、その機能を達成する。このＩＣカード又はこのモジュールは、耐タンパ性を有してもよい。
【０１６９】
（４）本発明は、上記に示す方法で実現されてもよい。また、これらの方法をコンピュータにより実現するコンピュータプログラムで実現してもよいし、コンピュータプログラムからなるデジタル信号で実現してもよい。
【０１７０】
また、本発明は、コンピュータプログラム又はデジタル信号をコンピュータ読み取り可能な記録媒体、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＢＤ（Ｂｌｕ−ｒａｙ  Ｄｉｓｃ“登録商標”）、半導体メモリなどに記録したもので実現してもよい。また、これらの記録媒体に記録されているデジタル信号で実現してもよい。
【０１７１】
また、本発明は、コンピュータプログラム又はデジタル信号を、電気通信回線、無線又は有線通信回線、インターネットを代表とするネットワーク、データ放送等を経由して伝送することにより実現されてもよい。
【０１７２】
また、本発明は、マイクロプロセッサとメモリを備えたコンピュータシステムであって、メモリは、コンピュータプログラムを記憶しており、マイクロプロセッサは、コンピュータプログラムにしたがって動作してもよい。
【０１７３】
また、プログラム又はデジタル信号を記録媒体に記録して移送することにより、又はプログラム又はデジタル信号をネットワーク等を経由して移送することにより、独立した他のコンピュータシステムにより実施するとしてもよい。
【０１７４】
（５）上記実施の形態及び上記変形例をそれぞれ組み合わせるとしてもよい。
【０１７５】
今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本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及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
【０１７６】
すなわち、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、一つまたは複数の態様の範囲内に含まれてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１７７】
本発明は、電力調整装置を制御することにより、配電系統上に設けられた１以上の電圧検出点における電圧を所定の電圧範囲から逸脱しないように調整する電圧制御装置に適用できる。
【符号の説明】
【０１７８】
１００、１００Ｂ  配電系統
１０１  配電用変電所
１０２  配電線
１０３、８０１  電圧検出点
１０４  負荷
１０５  電力調整装置
１０６  通信線
２０１  電圧制御装置
２０２  電圧値取得部
２０３  インピーダンス取得部
２０４  指令値算出部
２０５  通知部
７０１  入出力調整部
７０２  自端電圧取得部
７０３  インピーダンス取得部
７０４  制御部
７０５  通信部
【図１】
0005847927.tif 000016
【図２】
0005847927.tif 000017
【図３】
0005847927.tif 000018
【図４Ａ】
0005847927.tif 000019
【図４Ｂ】
0005847927.tif 000020
【図５Ａ】
0005847927.tif 000021
【図５Ｂ】
0005847927.tif 000022
【図６】
0005847927.tif 000023
【図７】
0005847927.tif 000024
【図８】
0005847927.tif 000025