(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
タップ切換型三相変圧器と、前記タップ切換型三相変圧器の出力電圧を管理値範囲に収めるように制御する制御部と、を備えた電圧調整装置であって、
前記タップ切換型三相変圧器は、
複数タップを有する切換タップ付単巻変圧器の非タップ端と素通しタップの間に形成された一次巻線と、前記非タップ端と前記複数タップの何れかの間に形成される二次巻線と、前記一次巻線対前記二次巻線による所望の変圧比を形成するように前記複数タップを切換接続するタップ切換手段と、を複数組備えて三相結線されたタップ切換型三相変圧器であって、
第１の前記切換タップ付単巻変圧器の前記非タップ端に第２の前記切換タップ付単巻変圧器の前記素通しタップを接続し、前記第２の切換タップ付単巻変圧器の前記非タップ端に第３の前記切換タップ付単巻変圧器の前記素通しタップを接続し、前記第３の切換タップ付単巻変圧器の前記非タップ端に前記第１の切換タップ付単巻変圧器の前記素通しタップを接続することにより三角結線した３組の前記切換タップ付単巻変圧器と、
前記３組の切換タップ付単巻変圧器それぞれの非タップ端または素通しタップに接続された三相の一次側端子と、
前記３組の切換タップ付単巻変圧器それぞれの前記複数タップの何れかに前記タップ切換手段を介して接続された三相の二次側端子と、を備え、
前記３組の切換タップ付単巻変圧器は独立にタップ切換制御されるものであって、
前記制御部は、
前記一次側端子または前記二次側端子のうち出力側の前記出力電圧を三相ともに計測する計測手段と、
前記計測手段の計測した出力電圧を相別で比較することにより最大値、最大値発生相、最小値および最小値発生相を抽出する抽出手段と、
前記抽出手段の抽出結果および前記管理値範囲に基づいて、前記タップ切換手段を、前記最大値発生相は降圧方向へ、前記最小値発生相は昇圧方向へ、相別で独立に制御するタップ切換制御手段と、を備えたことを特徴とする電圧調整装置。
【請求項２】
タップ切換型三相変圧器と、前記タップ切換型三相変圧器の出力電圧を管理値範囲に収めるように制御する制御部と、を備えた電圧調整装置であって、
前記タップ切換型三相変圧器は、
複数タップを有する切換タップ付単巻変圧器の非タップ端と素通しタップの間に形成された一次巻線と、前記非タップ端と前記複数タップの何れかの間に形成される二次巻線と、前記一次巻線対前記二次巻線による所望の変圧比を形成するように前記複数タップを切換接続するタップ切換手段と、を複数組備えて三相結線されたタップ切換型三相変圧器であって、
第１の前記切換タップ付単巻変圧器の前記非タップ端に第２の前記切換タップ付単巻変圧器の前記素通しタップを接続し、前記第２の切換タップ付単巻変圧器の前記非タップ端に第３の前記切換タップ付単巻変圧器の前記素通しタップを接続し、前記第３の切換タップ付単巻変圧器の前記非タップ端に前記第１の切換タップ付単巻変圧器の前記素通しタップを接続することにより三角結線した３組の前記切換タップ付単巻変圧器と、
前記３組の切換タップ付単巻変圧器それぞれの非タップ端または素通しタップに接続された三相の一次側端子と、
前記３組の切換タップ付単巻変圧器それぞれの前記複数タップの何れかに前記タップ切換手段を介して接続された三相の二次側端子と、を備え、
前記３組の切換タップ付単巻変圧器は独立にタップ切換制御されるものであって、
前記制御部は、
前記二次側端子の前記出力電圧を三相ともに計測する計測手段と、
前記一次側端子の電圧を三相とも計測する一次側計測手段と、
電圧調整開始時に前記計測手段で計測した電圧を記憶する電圧記憶手段と、
前記出力電圧を三相ともに管理値範囲に収める最終的な相別のタップ切換量を出力するタップ切換量演算手段と、
前記タップ切換量演算手段からのタップ切換量に基づいて前記タップ切換手段を制御するタップ切換制御手段と、を備え、
前記タップ切換量演算手段は、前記一次側計測手段で計測した電圧と同位相の電圧変化量を加えた時の前記出力電圧を、前記電圧変化量と前記電圧記憶手段で記憶した電圧を用いて演算式により算出し、前記算出された出力電圧に基づいて前記最終的な相別のタップ切換量に相当する前記電圧変化量を算出することを特徴とする電圧調整装置。
【請求項３】
請求項２に記載の電圧調整装置であって、
前記タップ切換量演算手段は、
前記電圧記憶手段で記憶した電圧を一時的に記憶する一時記憶手段と、
前記出力電圧を増加する方向に各相の変圧比を変化させた場合の電圧変化量と電圧変化量を与える前の電圧とから電圧変化量を与えた後の電圧を求める演算式を設定する演算式設定手段と、
前記一次側計測手段で計測した電圧と同位相の電圧変化量を決定する電圧変化量決定手段と、
前記演算式設定手段で設定した演算式により電圧変化量を与えた後に算出した電圧に前記一時記憶手段を記憶更新する演算手段と、
前記演算手段の算出した電圧が三相ともに管理値範囲に収まるまで繰り返し計算される都度に加算累積した電圧変化量を記憶更新する電圧変化量累積記憶手段と、
前記電圧変化量累積記憶手段で累積した電圧変化量に相当する各相のタップ切換量を出力する出力手段と、を備えたことを特徴とする電圧調整装置。
【請求項４】
タップ切換型三相変圧器と、前記タップ切換型三相変圧器の出力電圧を管理値範囲に収めるように制御する制御部と、を備えた電圧調整装置であって、
前記タップ切換型三相変圧器は、
複数タップを有する切換タップ付単巻変圧器の非タップ端と素通しタップの間に形成された一次巻線と、前記非タップ端と前記複数タップの何れかの間に形成される二次巻線と、前記一次巻線対前記二次巻線による所望の変圧比を形成するように前記複数タップを切換接続するタップ切換手段と、を複数組備えて三相結線されたタップ切換型三相変圧器であって、
第１の前記切換タップ付単巻変圧器の前記非タップ端に第２の前記切換タップ付単巻変圧器の前記素通しタップを接続し、前記第２の切換タップ付単巻変圧器の前記非タップ端に第３の前記切換タップ付単巻変圧器の前記素通しタップを接続し、前記第３の切換タップ付単巻変圧器の前記非タップ端に前記第１の切換タップ付単巻変圧器の前記素通しタップを接続することにより三角結線した３組の前記切換タップ付単巻変圧器と、
前記３組の切換タップ付単巻変圧器それぞれの非タップ端または素通しタップに接続された三相の一次側端子と、
前記３組の切換タップ付単巻変圧器それぞれの前記複数タップの何れかに前記タップ切換手段を介して接続された三相の二次側端子と、を備え、
前記３組の切換タップ付単巻変圧器は独立にタップ切換制御されるものであって、
前記制御部は、
前記一次側端子または二次側端子のうち入力側の入力電圧を三相ともに計測する計測手段と、
電圧調整開始時に前記計測手段の計測した電圧を記憶する電圧記憶手段と、
前記電圧記憶手段で電圧を記憶した時の前記タップ切換型三相変圧器の各相の変圧比を認識して記憶する変圧比認識手段と、
前記変圧比の変化に対応する出力電圧を管理値範囲に収めるためのタップ切換量を演算式で算出して出力するタップ切換量演算手段と、
前記タップ切換量演算手段から出力されるタップ切換量に基づいて、前記タップ切換手段を相別で独立に制御するタップ切換制御手段と、を備え、
前記タップ切換量演算手段は、変圧比を変化させた後の出力電圧を、各相の変圧比を変化させた変圧比変化量と、前記変圧比認識手段で記憶した変圧比と、前記電圧記憶手段で記憶した電圧と、に基づいて演算式により算出した結果、管理値範囲に収めることができる各相の変圧比変化量を求め、それを各相のタップ切換量として出力することを特徴とする電圧調整装置。
【請求項５】
請求項４に記載の電圧調整装置であって、
前記タップ切換量演算手段は、
前記出力電圧を計算する都度に更新して一時的に記憶する電圧一時記憶手段と、
前記変圧比認識手段で記憶した各相の変圧比、その変圧比を変化させた時の変圧比変化量、および電圧記憶手段で記憶した電圧と、を用いて前記出力電圧を求める演算式を設定する演算式設定手段と、
前記電圧一時記憶手段で記憶した電圧から抽出した最大値および最小値を管理値範囲に収めるような変圧比変化量を加算累積して記憶する変圧比変化量累積手段と、
前記変圧比認識手段の各相の変圧比、前記変圧比変化量累積手段で記憶した各相の変圧比変化量、および電圧記憶手段で記憶した電圧と、を前記演算式設定手段で設定した演算式に代入して算出した出力電圧により電圧一時記憶手段を記憶更新する演算手段と、
前記変圧比変化量累積手段で累積した電圧変化量に相当する各相のタップ切換量を出力する出力手段と、を備え、
前記演算手段は、前記最大値および最小値が前記管理値範囲に収まるまで繰り返し計算した変圧比変化量を、前記変圧比変化量累積手段に加算累積して記憶させ、
前記変圧比認識手段が認識し記憶する各相の変圧比、前記変圧比変化量累積手段で記憶した各相の変圧比変化量、および前記電圧記憶手段で記憶した電圧と、を前記演算式に代入して算出した変圧比変化後の出力電圧により、電圧一時記憶手段を記憶更新することを特徴とする電圧調整装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電圧調整装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
配電線の不平衡電圧を是正するとともに、管理値範囲に電圧調整できる変圧器とその電圧調整装置が知られている。また、配電線の電圧調整は、配電用変電所の負荷時タップ切換器付変圧器（Load Ratio Control Transformer、以下、ＬＲＴという）や自動電圧調整装置（Step Voltage Regulator、以下、ＳＶＲという）等で行っている。これらの電圧調整装置は、タップ切換器により三相一括で変圧比を切換て管理値範囲に収まるように電圧調整をしている。なお、管理値範囲とは電圧の予め設定された下限管理値以上で上限管理値以下の範囲をいう。
【０００３】
しかし、配電線の負荷は三相負荷の他に単相負荷が接続されており、これらの負荷が不平衡となる場合、配電線の線路インピーダンスが三相平衡していても、不平衡電流が流れることにより各相の電圧降下が相違するため、電圧は三相不平衡となる。なお、ここでは、三相における各相電圧が管理値範囲から逸脱すること、およびそれら各相電圧の不平衡を問題にしている。したがって、三相電圧の三相不平衡を、単に不平衡または電圧不平衡、あるいは不平衡電圧ともいう。
【０００４】
また、近年、太陽光発電が普及するにつれて、配電線に逆潮量が発生することが多くなる。特に家庭用太陽光発電の場合、単相で配電系統に連系され、その単相のみが逆潮流によってマイナス負荷となるため、結果的に各相の負荷が偏って不平衡状態になる。配電系統には、電線の抵抗をはじめとして各所に散在するインピーダンスに対し、三相に流れる負荷電流には各相に偏りもある。配電系統において、仮に三相の各導電経路が均等なインピーダンスを有するとして、そこに三相で偏った負荷電流が流れることにより、三相で偏った電圧降下が生じて不平衡電圧となる。従来の一般的なＬＲＴやＳＶＲは、変圧比を三相一括でしか切換られないため、この不平衡電圧を是正することはできなかった。つまり、変圧前が不平衡なら、そのまま一定倍率による三相一括した変圧後も不平衡である。
【０００５】
そこで、上述した不平衡電圧を是正する配電線の電圧調整装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載された配電線の電圧調整装置は、三相の線間電圧のうち２つの相の線間電圧をそれぞれ独立に電圧調整できるようにし、残る１相の線間電圧を基準電圧とし、その基準電圧に近づけるように前記２つの相の線間電圧を調整して不平衡電圧を是正するものである。
【０００６】
また、従来のＳＶＲとして、複数タップを有する切換タップ付単巻変圧器（以下、単に単巻変圧器ともいう）の３組をＹ結線し、各相で同一レベルのタップを三相一括して選択するように切換制御するタップ切換手段Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃで構成されたものが知られている。一方、従来のＳＶＲに対して、各相独立してタップ切換できるようにした新しいＹ結線ＳＶＲもある。ただし、この新しいＹ結線ＳＶＲは、三脚鉄心等を用いず、単相の単巻変圧器３台をＹ結線して構成した場合、非接地系統には、後述する変圧器の原理から逸脱する動作が想定され、必ずしも適するものではない。また、一般的には三角結線を有しないＹ結線のみで構成した変圧器の場合は、電気的な零相回路がないため、励磁電流の高調波成分により、電圧あるいは電流に歪みが生じることが言われており、極力そのような歪みを低減することが望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【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】
【０００８】
特許文献１に開示された配電線の電圧調整装置では、三相のうち一相の電圧を基準として他の２つの相の線間電圧を調整するので、電圧不平衡は解消できるが、確実に管理値範囲に収めることができないという問題がある。つまり、特許文献１に開示された配電線の電圧調整装置では、１段階で目標とする管理値範囲に収めることはできない。２段階目として、三相電圧の一括調整の装置と電圧調整工程が必要であるという問題がある。なお、三相電圧の一括調整とは、全ての相の電圧比を同一にして電圧を可変するという意味である。
【０００９】
また、それぞれ複数タップを有する３組の単巻変圧器をＹ結線し、変圧比の変化段階を形成するタップ切換段階が、前記３組とも均等であるように設けられた電圧調整装置において、前記３組を独立制御し、異なる段階のタップ選択も可能なタップ切換手段Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃを備えることにより、不平衡電圧を是正することも考えられる。
【００１０】
しかしながら、Ｙ結線した単相の単巻変圧器を相別に独立制御し、異なる段階のタップ選択も可能なタップ切換（以下、相別独立タップ切換制御ともいう）手段を構成しても、非接地系統の場合、各相の変圧比が大きく異なれば、後述する変圧器の動作原理から逸脱することにより、負荷電流を流し難くなることが考えられる。以下、前記変圧器の動作原理を、図２３、２４を用いて説明する。図２３は、従来例に係る単相の単巻変圧器をＹ結線した三相変圧器（以下、Ｙ結線三相変圧器ともいう）の回路図である。
【００１１】
図２３に示すＹ結線三相変圧器２２０は、Ｙ結線された３組の単巻変圧器１ａ、１ｂ、１ｃと、これら各相の単巻変圧器１ａ、１ｂ、１ｃのタップを選択するタップ切換手段Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃと、を備えて構成されている。３組の単巻変圧器１ａ、１ｂ、１ｃは、それぞれ複数タップ１〜ｎを有し、タップ切換手段Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃが、相別独立タップ切換制御することにより、変圧比を適宜に変更することが可能である。
【００１２】
各相のタップ切換手段Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃは、上述した相別独立タップ切換制御できるように、不図示の制御手段により制御されるように構成されている。一次側の各相の端子（以下、一次側端子ともいう）Ａ、Ｂ、Ｃは、３組の単巻変圧器１ａ、１ｂ、１ｃの素通しタップｋの位置から引き出された三相交流の接続端子である。二次側の各相の端子ａ、ｂ、ｃは、タップ切換手段Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃが、３組の単巻変圧器１ａ、１ｂ、１ｃから、それぞれ複数タップ１〜ｎの何れかを択一的に接続した三相交流の接続端子である。なお、単巻変圧器１ａ、１ｂ、１ｃは、それぞれａ相、ｂ相、ｃ相に係る単巻変圧器とする。
【００１３】
なお、従来のＳＶＲは、一般的に、タップ切換手段Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃを一括して切換て各相の単巻変圧器の同一タップを選択し、同一変圧比を形成するようにしているものが多い。このことを、以下、三相一括切換制御ともいう。しかし、ここでは、Ｙ結線三相変圧器２２０のタップを、相別独立タップ切換制御し、相別に異なる変圧比のタップが選択され、その結果、異なる電圧変化をもたらすようにした場合のみを考える。
【００１４】
図２４は、従来例に係るＹ結線三相変圧器の電流計算用の等価回路図である。図２４に示す三相配電系統２００は、三相電源２１０と、Ｙ結線三相変圧器２２０と、三相負荷２３０が、非接地型で接続構成されている。三相電源２１０は、相互の位相差が１２０度に設定された等価的な単相交流電源Ｅａ、Ｅｂ、ＥｃをＹ結線して三相交流を発生し、Ｙ結線三相変圧器２２０の一次側端子Ａ、Ｂ、Ｃに入力するように接続されている。
【００１５】
三相負荷２３０は、Ｙ結線三相変圧器２２０の二次側端子ａ、ｂ、ｃに三相接続された負荷ＺＡ、ＺＢ、ＺＣであり、例えば、動力用三相モータ等による三相平衡負荷が相当する。そのほか、負荷ＺＡ、ＺＢ、ＺＣとして、異なる値の個別の単相負荷が、接続されることもある。また、各相で相違するタップが選択された場合、各相の単巻変圧器１ａ、１ｂ、１ｃの巻数は、ａ相がＮａ１、Ｎａ２、ｂ相がＮｂ１、Ｎｂ２、ｃ相がＮｃ１、Ｎｃ２としている。これらの巻数は、一次側が単巻変圧器の直列巻線の巻数、二次側は分路巻線の巻数に相当する。
【００１６】
図２４から、三相電源２１０の電源中性点２１１、Ｙ結線三相変圧器２２０の変圧器中性点２２１、三相負荷２３０の二次負荷中性点２３１の電流に着目すると、以下の関係になる。なお、三相交流における電圧、電流はベクトル量であるが、以下、数式等により、それらを記号で表記する場合、ベクトル量を表す記号を省略する。
【００１７】
【数１】
0005960498.tif 000002
【００１８】
一方、理想変圧器の電流と巻数には以下の関係がある。
【００１９】
【数２】
0005960498.tif 000003
【００２０】
ただし、下式に示す条件がある。
【００２１】
【数３】
0005960498.tif 000004
【００２２】
したがって、以下の関係を成立させる必要がある。
【００２３】
【数４】
0005960498.tif 000005
【００２４】
上式が成立するのは、以下の場合となる。
【００２５】
【数５】
0005960498.tif 000006
【００２６】
つまり、負荷に電流が流れる場合は各相の変圧比を同じにしないと変圧器の原理にかなった電流が流れないことになる。このため、単相の単巻変圧器をＹ結線した三相変圧器を相別に独立してタップ切換制御とした場合には非接地系統に適用することは困難であるという問題があった。
【００２７】
また、前述したように特許文献１に開示された電圧調整装置を用いる場合、不平衡電圧の是正と三相電圧の一括調整という２段階分の装置と電圧調整工程を必要することになるので、無駄が多いという問題もあった。
【００２８】
本発明の目的は、不平衡電圧の是正と三相電圧の一括調整という２段階分の装置と電圧調整工程を必要とせず、一段階の電圧調整で目標とする管理値範囲に収めることができ、励磁電流の高調波成分による歪みを低減でき、非接地系統に適用できるタップ切換型三相変圧器を用いた電圧調整装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
本発明に係る電圧調整装置は、タップ切換型三相変圧器と、前記タップ切換型三相変圧器の出力電圧を管理値範囲に収めるように制御する制御部と、を備えた電圧調整装置であって、前記タップ切換型三相変圧器は、複数タップを有する切換タップ付単巻変圧器の非タップ端と素通しタップの間に形成された一次巻線と、前記非タップ端と前記複数タップの何れかの間に形成される二次巻線と、前記一次巻線対前記二次巻線による所望の変圧比を形成するように前記複数タップを切換接続するタップ切換手段と、を複数組備えて三相結線されたタップ切換型三相変圧器であって、第１の前記切換タップ付単巻変圧器の前記非タップ端に第２の前記切換タップ付単巻変圧器の前記素通しタップを接続し、前記第２の切換タップ付単巻変圧器の前記非タップ端に第３の前記切換タップ付単巻変圧器の前記素通しタップを接続し、前記第３の切換タップ付単巻変圧器の前記非タップ端に前記第１の切換タップ付単巻変圧器の前記素通しタップを接続することにより三角結線した３組の前記切換タップ付単巻変圧器と、前記３組の切換タップ付単巻変圧器それぞれの非タップ端または素通しタップに接続された三相の一次側端子と、前記３組の切換タップ付単巻変圧器それぞれの前記複数タップの何れかに前記タップ切換手段を介して接続された三相の二次側端子と、を備え、前記３組の切換タップ付単巻変圧器は独立にタップ切換制御されるものであって、前記制御部は、前記一次側端子または前記二次側端子のうち出力側の前記出力電圧を三相ともに計測する計測手段と、前記計測手段の計測した出力電圧を相別で比較することにより最大値、最大値発生相、最小値および最小値発生相を抽出する抽出手段と、前記抽出手段の抽出結果および前記管理値範囲に基づいて、前記タップ切換手段を、前記最大値発生相は降圧方向へ、前記最小値発生相は昇圧方向へ、相別で独立に制御するタップ切換制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【００３０】
本発明に係る構成によれば、単相の単巻変圧器を３台でＹ結線した三相変圧器を各相の変圧比が相違するようにした場合、非接地系統においては負荷電流が原理的には流れないが、三角結線したタップ切換付単巻変圧器を相別で独立にタップ切換しても、原理的に電流を流すことができる。また、三脚鉄心等でＹ結線三相変圧器で実現できたとしても、励磁電流の高調波成分による電圧、あるいは電流の歪みを生じる可能性があるが、本実施の形態によれば、三角結線を有するため、そのような歪みを低減することができる。
【００３２】
また、本発明に係る構成によれば、従来必要であった不平衡電圧の是正工程と、三相電圧の一括調整工程という２段階分の工程および装置を必要とせず、１段階分の工程および装置で三相ともに管理値範囲に収めることができる。また、前記同様に高調波成分による歪みを低減できる。
【００３３】
さらに、好ましくは、タップ切換型三相変圧器と、前記タップ切換型三相変圧器の出力電圧を前記管理値範囲に収めるように制御する制御部と、を備えた電圧調整装置であって、前記タップ切換型三相変圧器は、複数タップを有する切換タップ付単巻変圧器の非タップ端と素通しタップの間に形成された一次巻線と、前記非タップ端と前記複数タップの何れかの間に形成される二次巻線と、前記一次巻線対前記二次巻線による所望の変圧比を形成するように前記複数タップを切換接続するタップ切換手段と、を複数組備えて三相結線されたタップ切換型三相変圧器であって、第１の前記切換タップ付単巻変圧器の前記非タップ端に第２の前記切換タップ付単巻変圧器の前記素通しタップを接続し、前記第２の切換タップ付単巻変圧器の前記非タップ端に第３の前記切換タップ付単巻変圧器の前記素通しタップを接続し、前記第３の切換タップ付単巻変圧器の前記非タップ端に前記第１の切換タップ付単巻変圧器の前記素通しタップを接続することにより三角結線した３組の前記切換タップ付単巻変圧器と、前記３組の切換タップ付単巻変圧器それぞれの非タップ端または素通しタップに接続された三相の一次側端子と、前記３組の切換タップ付単巻変圧器それぞれの前記複数タップの何れかに前記タップ切換手段を介して接続された三相の二次側端子と、を備え、前記３組の切換タップ付単巻変圧器は独立にタップ切換制御されるものであって、前記制御部は、前記二次側端子の前記出力電圧を三相ともに計測する計測手段と、前記一次側端子の電圧を三相とも計測する一次側計測手段と、電圧調整開始時に前記計測手段で計測した電圧を記憶する電圧記憶手段と、前記出力電圧を三相ともに管理値範囲に収める最終的な相別のタップ切換量を出力するタップ切換量演算手段と、前記タップ切換量演算手段からのタップ切換量に基づいて前記タップ切換手段を制御するタップ切換制御手段と、を備え、前記タップ切換量演算手段は、前記一次側計測手段で計測した電圧と同位相の電圧変化量を加えた時の前記出力電圧を、前記電圧変化量と前記電圧記憶手段で記憶した電圧を用いて演算式により算出し、前記算出された出力電圧に基づいて前記最終的な相別のタップ切換量に相当する前記電圧変化量を算出することを特徴とする。
【００３４】
本発明に係る構成によれば、タップ切換量演算手段により必要なタップ切換量を算出してから、無駄な動作をすること無く最小回数のタップ切換でタップ切換制御を行うため、迅速確実な電圧調整が可能となる。また、各相のタップ位置が不明で変圧比を認識できない場合でも、管理値範囲に電圧平衡させることが可能である。
【００３５】
また、好ましくは、前記タップ切換量演算手段は、前記電圧記憶手段で記憶した電圧を一時的に記憶する一時記憶手段と、前記出力電圧を増加する方向に各相の変圧比を変化させた場合の電圧変化量と電圧変化量を与える前の電圧とから電圧変化量を与えた後の電圧を求める演算式を設定する演算式設定手段と、前記一次側計測手段で計測した電圧と同位相の電圧変化量を決定する電圧変化量決定手段と、前記演算式設定手段で設定した演算式により電圧変化量を与えた後に算出した電圧に前記一時記憶手段を記憶更新する演算手段と、前記演算手段の算出した電圧が三相ともに管理値範囲に収まるまで繰り返し計算される都度に加算累積した電圧変化量を記憶更新する電圧変化量累積記憶手段と、前記電圧変化量累積記憶手段で累積した電圧変化量に相当する各相のタップ切換量を出力する出力手段と、を備えたことを特徴とする。
【００３６】
本発明に係る構成によれば、前記同様に、無駄な動作をすること無く最小回数のタップ切換でタップ切換制御を行うため、迅速確実な電圧調整が可能となる。また、各相のタップ位置が不明で変圧比を認識できない場合でも、管理値範囲に電圧平衡させることが可能である。
【００３７】
また、好ましくは、タップ切換型三相変圧器と、前記タップ切換型三相変圧器の出力電圧を管理値範囲に収めるように制御する制御部と、を備えた電圧調整装置であって、前記タップ切換型三相変圧器は、複数タップを有する切換タップ付単巻変圧器の非タップ端と素通しタップの間に形成された一次巻線と、前記非タップ端と前記複数タップの何れかの間に形成される二次巻線と、前記一次巻線対前記二次巻線による所望の変圧比を形成するように前記複数タップを切換接続するタップ切換手段と、を複数組備えて三相結線されたタップ切換型三相変圧器であって、第１の前記切換タップ付単巻変圧器の前記非タップ端に第２の前記切換タップ付単巻変圧器の前記素通しタップを接続し、前記第２の切換タップ付単巻変圧器の前記非タップ端に第３の前記切換タップ付単巻変圧器の前記素通しタップを接続し、前記第３の切換タップ付単巻変圧器の前記非タップ端に前記第１の切換タップ付単巻変圧器の前記素通しタップを接続することにより三角結線した３組の前記切換タップ付単巻変圧器と、前記３組の切換タップ付単巻変圧器それぞれの非タップ端または素通しタップに接続された三相の一次側端子と、前記３組の切換タップ付単巻変圧器それぞれの前記複数タップの何れかに前記タップ切換手段を介して接続された三相の二次側端子と、を備え、前記３組の切換タップ付単巻変圧器は独立にタップ切換制御されるものであって、前記制御部は、前記一次側端子または二次側端子のうち入力側の入力電圧を三相ともに計測する計測手段と、電圧調整開始時に前記計測手段の計測した電圧を記憶する電圧記憶手段と、前記電圧記憶手段で電圧を記憶した時の前記タップ切換型三相変圧器の各相の変圧比を認識して記憶する変圧比認識手段と、前記変圧比の変化に対応する出力電圧を管理値範囲に収めるためのタップ切換量を演算式で算出して出力するタップ切換量演算手段と、前記タップ切換量演算手段から出力されるタップ切換量に基づいて、前記タップ切換手段を相別で独立に制御するタップ切換制御手段と、を備え、前記タップ切換量演算手段は、変圧比を変化させた後の出力電圧を、各相の変圧比を変化させた変圧比変化量と、前記変圧比認識手段で記憶した変圧比と、前記電圧記憶手段で記憶した電圧と、に基づいて演算式により算出した結果、管理値範囲に収めることができる各相の変圧比変化量を求め、それを各相のタップ切換量として出力することを特徴とする。
【００３８】
本発明に係る構成によれば、二次側に電源が供給され、一次側出力電圧を調整する場合、変圧比認識手段で電圧調整開始時に変圧比を認識することで、三相ともに管理値範囲に収めることができる。また、変圧比を認識することで、負荷側の電圧は測定せず、電源側の不平衡電圧を測定するのみで負荷側の電圧を３相とも管理値範囲内に収めることができる。さらに、前記同様に、タップ切換を行う前に必要なタップ切換量を事前に算出してタップ切換制御を行うことにより、無駄な動作をすることなく最小回数のタップ切換でタップ切換制御を行うため、目標とする管理値範囲内の平衡電圧に迅速に電圧調整が可能となる。
【００３９】
さらに、好ましくは、前記タップ切換量演算手段は、前記出力電圧を計算する都度に更新して一時的に記憶する電圧一時記憶手段と、前記変圧比認識手段で記憶した各相の変圧比、その変圧比を変化させた時の変圧比変化量、および電圧記憶手段で記憶した電圧と、を用いて前記出力電圧を求める演算式を設定する演算式設定手段と、前記電圧一時記憶手段で記憶した電圧から抽出した最大値および最小値を管理値範囲に収めるような変圧比変化量を加算累積して記憶する変圧比変化量累積手段と、前記変圧比認識手段の各相の変圧比、前記変圧比変化量累積手段で記憶した各相の変圧比変化量、および電圧記憶手段で記憶した電圧と、を前記演算式設定手段で設定した演算式に代入して算出した出力電圧により電圧一時記憶手段を記憶更新する演算手段と、前記変圧比変化量累積手段で累積した電圧変化量に相当する各相のタップ切換量を出力する出力手段と、を備え、前記演算手段は、前記最大値および最小値が前記管理値範囲に収まるまで繰り返し計算した変圧比変化量を、前記変圧比変化量累積手段に加算累積して記憶させ、前記変圧比認識手段が認識し記憶する各相の変圧比、前記変圧比変化量累積手段で記憶した各相の変圧比変化量、および前記電圧記憶手段で記憶した電圧と、を前記演算式に代入して算出した変圧比変化後の出力電圧により、電圧一時記憶手段を記憶更新することを特徴とする。
【００４０】
本発明に係る構成によれば、二次側に電源が供給され、一次側出力電圧を調整する場合、変圧比認識手段で電圧調整開始時に変圧比を認識することで、三相ともに管理値範囲に収めることができる。また、変圧比を認識することで、負荷側の電圧は測定せず、電源側の不平衡電圧を測定するのみで負荷側の電圧を３相とも管理値範囲内に収めることができる。さらに、前記同様に、タップ切換を行う前に必要なタップ切換量を事前に算出してタップ切換制御を行うことにより、無駄な動作をすることなく最小回数のタップ切換でタップ切換制御を行うため、目標とする管理値範囲内の平衡電圧に迅速に電圧調整が可能となる。
【発明の効果】
【００４１】
本発明によれば、三相不平衡電圧の是正および三相電圧の一括調整という２段階分の装置と電圧調整工程を必要とせず、１段階の電圧調整で目標とする管理値範囲内に収めることができ、非接地系統に適用でき、励磁電流による歪みを低減できるタップ切換型三相変圧器を用いた電圧調整装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施形態に係る三角結線変圧器（タップ切換型三相変圧器）の回路図である。
【図２】本発明の実施形態に係る三角結線変圧器の電流計算用の等価回路図である。
【図３】本発明の実施形態に係る三角結線変圧器の電圧計算用の等価回路図である。
【図４】本発明の第１実施形態に係る三角結線変圧器を用いた電圧調整装置の概略構成図である。
【図５】本発明の第１実施形態に係る三角結線変圧器により一次側の不平衡電圧を二次側で是正する回路図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係る三角結線変圧器による不平衡電圧の是正を説明するベクトル図である。
【図７】本発明の第１実施形態に係る三角結線変圧器による不平衡電圧の是正を説明するベクトル図である。
【図８】本発明の第２実施形態に係る三角結線変圧器を用いた電圧調整装置の概略構成図である。
【図９】本発明の第２実施形態に係る三角結線変圧器により二次側の不平衡電圧を一次側で是正する回路図である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係る三角結線変圧器による不平衡電圧の是正を説明するベクトル図である。
【図１１】本発明の第３実施形態に係る三角結線変圧器を用いた電圧調整装置の概略構成図である。
【図１２】本発明の第３実施形態に係る三角結線変圧器を用いた電圧調整装置の動作を示すフローチャートである。
【図１３】本発明の第３実施形態に係る三角結線変圧器を用いた電圧調整装置によるシミュレーション結果を示すベクトル図である。
【図１４】本発明の第４実施形態に係る三角結線変圧器を用いた電圧調整装置の概略構成図である。
【図１５】本発明の第４実施形態に係る三角結線変圧器を用いた電圧調整装置の動作を示すフローチャートである。
【図１６】本発明の第５実施形態に係る三角結線変圧器を用いた電圧調整装置の概略構成図である。
【図１７】本発明の第５実施形態に係る三角結線変圧器を用いた電圧調整装置の動作を示すフローチャートである。
【図１８】本発明の第６実施形態に係る三角結線変圧器を用いた電圧調整装置の概略構成図である。
【図１９】本発明の第６実施形態に係る三角結線変圧器を用いた電圧調整装置の動作を示すフローチャートである。
【図２０】本発明の第６実施形態に係る三角結線変圧器を用いた電圧調整装置によるシミュレーション結果を示すベクトル図である。
【図２１】本発明の第７実施形態に係る三角結線変圧器を用いた電圧調整装置の概略構成図である。
【図２２】本発明の第８実施形態に係る三角結線変圧器を用いた電圧調整装置の概略構成図である。
【図２３】従来例に係るＹ結線変圧器の回路図である。
【図２４】従来例に係るＹ結線変圧器の電流計算用の等価回路図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、本実施形態は、三相の平衡状態を維持するようにした三相交流配電線等に適用することを想定しており、三角結線したタップ切換型三相変圧器（以下、三角結線変圧器ともいう）を備えて構成されている。したがって、特に注釈のない電圧は、全て三相の線間電圧を意味し、ベクトル量である。
【００４４】
図１は本発明の実施形態に係る三角結線変圧器の回路図である。図１に示す三角結線変圧器１２０は、辺延長三角結線（以下、単に三角結線という）された３組の単巻変圧器１ａ、１ｂ、１ｃと、これら各相の単巻変圧器１ａ、１ｂ、１ｃのタップを選択するタップ切換手段Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃと、を備えて構成されている。３組の単巻変圧器１ａ、１ｂ、１ｃは、それぞれ複数タップ１、ｋ、ｎを有し、タップ切換手段Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃが、相別独立タップ切換制御することにより、変圧比を三相独立に変更することが可能である。
【００４５】
なお、三角結線変圧器１２０は、一般的に、タップ切換手段Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃを一括して切換て各相の単巻変圧器の同一タップを選択し、同一変圧比を形成することも可能である。しかし、ここでは、三角結線変圧器１２０のタップを、相別に独立して切換制御することにより、相別に異なる変圧比のタップを選択し、相別に異なる電圧変化させる場合のみを考える。
【００４６】
図１に示す、単巻変圧器１ａ、１ｂ、１ｃは、大部分の巻線を一次側と二次側で兼用している。この単巻変圧器１ａ、１ｂ、１ｃは、それぞれの巻線から複数タップ１〜ｎを引き出しており、これら複数タップ１〜ｎは、択一的に二次側端子ａ、ｂ、ｃに接続されるように構成されている。これらの単巻変圧器１ａ、１ｂ、１ｃを、辺延長三角結線することにより三角結線変圧器１２０が構成されている。
【００４７】
なお、辺延長とは、単巻変圧器１ａ、１ｂ、１ｃそれぞれの巻線のうち、タップ１〜ｋに接続された部分に該当する。また、三角形の頂点である三角結線の接続点は、各相の単巻変圧器のタップｋが該当する。三角形の辺は、タップｋ〜ｎおよび非タップ端ｚまでの巻線が該当する。タップ切換手段Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃは、各相の単巻変圧器１ａ、１ｂ、１ｃのそれぞれのタップ１〜ｎのうち１つのタップを選択して各相の二次側端子ａ、ｂ、ｃに接続する。
【００４８】
ここで、タップ切換型三相変圧器１２０の構成を、以下のとおり確認する。タップ切換型三相変圧器１２０は、複数タップ１〜ｎを有する切換タップ付単巻変圧器１ａ、１ｂ、１ｃの非タップ端ｚと素通しタップｋの間に形成された一次巻線Ｎａ１と、非タップ端ｚと複数タップ１〜ｎの何れかの間に形成される二次巻線Ｎａ１＋Ｎａ２と、一次巻線Ｎａ１対二次巻線Ｎａ１＋Ｎａ２による所望の変圧比（Ｎａ１＋Ｎａ２）／Ｎａ１を形成するように複数タップ１〜ｎを切換接続するタップ切換手段Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃと、を複数組備えて三相結線されたタップ切換型三相変圧器１２０であって、第１の切換タップ付単巻変圧器１ａの非タップ端ｚに第２の切換タップ付単巻変圧器１ｂの素通しタップｋを接続し、第２の切換タップ付単巻変圧器１ｂの非タップ端ｚに第３の切換タップ付単巻変圧器１ｃの素通しタップｋを接続し、第３の切換タップ付単巻変圧器１ｃの非タップ端ｚに第１の切換タップ付単巻変圧器１ａの素通しタップｋを接続することにより三角結線した３組の切換タップ付単巻変圧器１ａ、１ｂ、１ｃと、それら３組の切換タップ付単巻変圧器１ａ、１ｂ、１ｃそれぞれの非タップ端ｚまたは素通しタップｋに接続された三相の一次側端子Ａ、Ｂ、Ｃと、３組の切換タップ付単巻変圧器１ａ、１ｂ、１ｃそれぞれの複数タップ１〜ｎの何れかにタップ切換手段Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃを介して接続された三相の二次側端子ａ、ｂ、ｃと、を備え、３組の切換タップ付単巻変圧器１ａ、１ｂ、１ｃは独立にタップ切換制御される。
【００４９】
各相のタップ切換手段Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃは、上述したように相別で独立にタップ切換制御ができるように、後述する制御手段により制御されるように構成されている。一次側端子Ａ、Ｂ、Ｃは、各相の単巻変圧器１ａ、１ｂ、１ｃのタップｋの位置から引き出された三相交流の接続端子である。二次側端子ａ、ｂ、ｃは、タップ切換手段Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃが、３組の単巻変圧器１ａ、１ｂ、１ｃから、それぞれ複数タップ１〜ｎの何れかを択一的に接続した三相交流の接続端子である。なお、単巻変圧器１ａ、１ｂ、１ｃはそれぞれａ相、ｂ相、ｃ相の単巻変圧器とする。
【００５０】
図２は、本発明の実施形態に係る三角結線変圧器の電流計算用の等価回路図である。図２に示す三相配電系統１００は、三相電源２１０と、三角結線変圧器１２０と、三相負荷２３０が非接地型で接続構成されている。三相電源２１０は、三角結線変圧器１２０の一次側端子Ａ、Ｂ、Ｃに入力するように接続されている。
【００５１】
三相負荷２３０は、三角結線変圧器１２０の二次側端子ａ、ｂ、ｃに三相接続された負荷ＺＡ、ＺＢ、ＺＣである。この負荷ＺＡ、ＺＢ、ＺＣは、三相平衡負荷に限らず、相別に性質の異なる単相負荷として、例えば、不図示の太陽光発電システム等が接続されることもあり、不平衡電圧の原因が含まれている。
【００５２】
また、三相電源２１０の電源中性点２１１と、三相負荷２３０の二次負荷中性点２３１は、どちらも接地されておらず、これら電源中性点２１１と二次負荷中性点２３１との間で流れる電流はない。なお、各相で変圧比の異なるタップが選択された場合、各相の単巻変圧器１ａ、１ｂ、１ｃの巻数は、ａ相がＮａ１、Ｎａ２、ｂ相がＮｂ１、Ｎｂ２、ｃ相がＮｃ１、Ｎｃ２である。これらの巻数は、一次側が単巻変圧器の分路巻線の巻数、二次側は直列巻線の巻数に相当する。
【００５３】
図２に示す三相配電系統１００において、三角結線変圧器１２０の一次側端子Ａ、Ｂ、Ｃの電流ＩＡ、ＩＢ、ＩＣと、二次側端子ａ、ｂ、ｃの電流Ｉａ２、Ｉｂ２、Ｉｃ２の関係は、下式に示すとおりである。
【００５４】
【数６】
0005960498.tif 000007
【００５５】
【数７】
0005960498.tif 000008
【００５６】
（２−２）式の右辺と左辺のそれぞれを加算すると、Ｉａ１、Ｉｂ１、Ｉｃ１には関係なく、加算した両辺は、（２−１）式から共に０となる。すなわち、次式の条件は不要となる。
【００５７】
【数８】
0005960498.tif 000009
【００５８】
なお、理想変圧器の電流と巻数には以下の関係がある。
【００５９】
【数９】
0005960498.tif 000010
【００６０】
ただし、下式に示す条件がある。
【数１０】
0005960498.tif 000011
【００６１】
上式の各辺に加算したものは次式となる。
【００６２】
【数１１】
0005960498.tif 000012
【００６３】
上式には、上述した０となる条件は必要ない。以上から、三角結線変圧器１２０であれば、ａ、ｂ、ｃ相のタップ１〜ｎを、相別独立に切換ることにより、各相の変圧比が相違しても変圧器の電流に関する原理を満足するので、負荷電流を流すことができる。なお、電圧に関しては図３を用いて説明する。図３は、本発明の実施形態に係る三角結線変圧器１２０の電圧計算用の等価回路図である。なお、図３は、図２と同じ回路であり、電圧に着目したものである。したがって、重複する説明は避ける。
【００６４】
図３から、三角結線変圧器１２０の二次側の電圧は、以下となる。
【００６５】
【数１２】
0005960498.tif 000013
【００６６】
変圧器の電圧と巻数の関係から、
【数１３】
0005960498.tif 000014
【００６７】
以上から、三角結線変圧器１２０の二次側端子ａ、ｂ、ｃの電圧Ｖａｂ、Ｖｂｃ、Ｖｃａは次式で表すことができる。
【００６８】
【数１４】
0005960498.tif 000015
【００６９】
また、上式の右辺を三角結線変圧器１２０の一次側端子Ａ、Ｂ、Ｃの電圧ＶＡＢ、ＶＢＣ、ＶＣＡで表すと次式となる。
【数１５】
0005960498.tif 000016
【００７０】
上式から、一次側端子Ａ、Ｂ、Ｃの電圧ＶＡＢ、ＶＢＣ、ＶＣＡは、ａ、ｂ、ｃ相で相違するタップを選択することにより、他相の電圧は影響を受けるが、二次側電圧Ｖａｂ、Ｖｂｃ、Ｖｃａを各相独立に調整できる。このことは、一次側が不平衡電圧であっても、各相独立に適切なタップを選択すれば、二次側を平衡電圧にできることになる。
【００７１】
以上は、三角結線変圧器１２０の二次側端子ａ、ｂ、ｃに負荷ＺＡ、ＺＢ、ＺＣが接続された場合である。これとは逆に一次側端子Ａ、Ｂ、Ｃに負荷が接続された場合も、同様に負荷に電流を流すことが可能であり、一次側が不平衡電圧であっても、各相独立に適切なタップを選択すれば、二次側を平衡電圧にできる。なお、三角結線変圧器１２０の一次側端子Ａ、Ｂ、Ｃの電圧ＶＡＢ、ＶＢＣ、ＶＣＡは、上式（２−９）より導出した次式から求められる。
【００７２】
【数１６】
0005960498.tif 000017
【００７３】
（第１実施形態）
つぎに、図４に沿って、三角結線変圧器１２０の二次側電圧Ｖａｂ、Ｖｂｃ、Ｖｃａを調整する場合を説明する。図４は本発明の第１実施形態に係る三角結線変圧器を用いた電圧調整装置の概略構成図である。なお、図４に示す電圧調整装置３００は、三角結線変圧器１２０の二次側を出力側とし、二次側電圧Ｖａｂ、Ｖｂｃ、Ｖｃａを電圧調整する場合を示している。
【００７４】
図４において、電圧調整装置３００は、三角結線変圧器１２０と、制御部３２０を備えて構成される。制御部３２０は、計測手段２１と、抽出手段２２と、タップ切換制御手段２３を備えて構成される。計測手段２１は、三角結線変圧器１２０の二次側電圧Ｖａｂ、Ｖｂｃ、Ｖｃａを計測する。抽出手段２２は、計測手段２１で計測した二次側電圧Ｖａｂ、Ｖｂｃ、Ｖｃａの中から最大値、最大値発生相、最小値および最小値発生相を抽出する。
【００７５】
タップ切換制御手段２３は、抽出手段２２で抽出した最大値が、上限管理値を超えている場合、最大値発生相（以下、当該相ともいう）のタップを電圧が減少する方向へ、三角結線変圧器１２０のタップ切換手段Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃを制御する。逆に抽出手段２２で抽出した最小値が、下限管理値未満の場合、最小値発生相（以下、当該相ともいう）のタップを電圧が増加する方向へ、三角結線変圧器１２０のタップ切換手段Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃを制御する。なお、タップ切換制御手段２３は、不図示のコンピュータ、それによって実行されるプログラム、およびコンピュータの指示に応じて動作する不図示のアクチュエータ等によりタップ切換手段Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃが、適切に動作するように構成されている。
【００７６】
以下、図５、６に沿って、三角結線変圧器１２０により、一次側の不平衡電圧を二次側で是正する動作を説明する。図５は、三角結線変圧器１２０により、一次側の不平衡電圧を二次側で是正する回路図である。この図５は、図４に示した三角結線変圧器１２０における、一次側電圧と二次側電圧の関係を示している。
【００７７】
また、図６は、本発明の第１実施形態に係る三角結線変圧器による不平衡電圧の是正を説明するベクトル図であり、タップ切換前後の電圧変化を示している。図６（ａ）は、ａ相のタップ切換、図６（ｂ）は、ｂ相のタップ切換、図６（ｃ）は、ｃ相のタップ切換を示している。
【００７８】
まず、各ａ、ｂ、ｃ相、それぞれのタップを切換制御した時の電圧変化を説明する。図５において、三角結線変圧器１２０の一次側端子Ａ、Ｂ、Ｃに三相平衡電圧を印加している条件で、１相のみタップを切換、他の相のタップは変圧比１となる素通しタップｋを選択した場合、三角結線変圧器１２０の二次側電圧Ｖａｂ、Ｖｂｃ、Ｖｃａの変化は以下のとおりである。
・ａ相のタップ切換をした場合、ＶａｂとＶｃａの電圧が変化する。
・ｂ相のタップ切換をした場合、ＶｂｃとＶａｂの電圧が変化する。
・ｃ相のタップ切換をした場合、ＶｃａとＶｂｃの電圧が変化する。
【００７９】
すなわち、ある相のタップ切換をすると、当該相とその相に対して進み相の電圧が変化することになる。これをベクトル図で示すと、図６のようになる。ΔＶａｂ、ΔＶｂｃ、ΔＶｃａは、それぞれの相のタップ切換による電圧変化量である。また、Ｖａｂ´、Ｖｂｃ´、Ｖｃａ´は、タップ切換後の電圧を表す。
【００８０】
ここで、タップ切換前の三角結線変圧器１２０の二次側電圧Ｖａｂ、Ｖｂｃ、Ｖｃａは、素通しタップｋのため、三角結線変圧器１２０の一次側端子Ａ、Ｂ、Ｃの電圧ＶＡＢ、ＶＢＣ、ＶＣＡと等しくなる。したがって、Ｖａｂ＝ＶＡＢ、Ｖｂｃ＝ＶＢＣ、Ｖｃａ＝ＶＣＡとなるため、一次側電圧の表示を省略している。
【００８１】
上述したように１つの相のタップ切換を行うと、他の相の電圧も変化することになるが、このベクトル図から、タップ切換を行った相の電圧の変化が、他の相の電圧の変化より大きいことになるため、ある相の電圧の調整を行う場合、当該相のタップ切換を優先して行えばよいことになる。
【００８２】
つぎに、図７に沿ってタップ切換前後の電圧について説明する。図７は、本発明の第１実施形態に係る三角結線変圧器による不平衡電圧の是正を説明するベクトル図である。三角結線変圧器１２０は、一次側端子Ａ、Ｂ、Ｃの線間電圧が、電圧ＶＡＢ、ＶＢＣ、ＶＣＡである。すなわち、三角結線変圧器１２０に印加される不平衡電圧をＶＡＢ、ＶＢＣ、ＶＣＡとする。ここでも、一次側電圧は変圧比１の素通しタップｋに印加されるため、二次側電圧は一次側電圧ＶＡＢ、ＶＢＣ、ＶＣＡと等しくなる。したがって、一次側電圧の表示を省略し、二次側電圧Ｖａｂ、Ｖｂｃ、Ｖｃａのみを図７に示している。
【００８３】
また、三角結線変圧器１２０の各相において、１タップ分を切換制御した時の二次側電圧の変化量をΔＶａｂ、ΔＶｂｃ、ΔＶｃａとする。なお、これらの電圧変化量の位相は前記不平衡電圧の位相と同じである。
【００８４】
ここで、三角結線変圧器１２０において、二次側電圧をタップ切換により１タップ分増加させる方向に調整する。この場合、タップ切換後の二次側電圧の二次側電圧Ｖａｂ´、Ｖｂｃ´、Ｖｃａ´は、そのベクトルが、図７のベクトル図に示すとおりであるとともに、下式（３−１）に示すとおりである。なお、（３−１）式は、前式（２−９）のα、β、γが、１タップ分変化した場合の電圧変化量に相当する。
【００８５】
【数１７】
0005960498.tif 000018
【００８６】
さらに１タップ分増加させた場合、三角結線変圧器１２０の二次側電圧Ｖａｂ´´、Ｖｂｃ´´、Ｖｃａ´´は、下式に示すとおりである。
【００８７】
【数１８】
0005960498.tif 000019
【００８８】
つぎに、三角結線変圧器１２０の二次側電圧Ｖａｂ、Ｖｂｃ、Ｖｃａの電圧調整について説明する。上述したように、不平衡電圧を管理値範囲で三相平衡させる。そのためには、二次側電圧Ｖａｂ´´、Ｖｂｃ´´、Ｖｃａ´´が、下限管理値以上かつ上限管理値以下の範囲に収まるように各相のタップを切換て電圧調整すればよい。
【００８９】
以下、その電圧調整の動作の流れを示す。なお、以下に示す段階１〜３あるいは段階１〜８などの表記は、図１２、１５、１７、１９および、それらに沿った説明で示すステップＳ１〜Ｓ３４の表記とは一致していない。
・段階１（計測手段）
・変圧器二次側電圧を測定する。
・段階２（抽出手段）
・測定した電圧の絶対値の中から、最大値、最小値、最大値発生相および最小値発生相を抽出する。
【００９０】
・段階３（タップ切換制御手段）
・予め設定された管理値範囲（下限管理値、上限管理値）と前記段階２の抽出結果とを判定し、タップ切換を行う相および電圧を増加させるか減少させるかの切換方向（１タップ分の電圧変化量の正負）の決定を行う。
・この判定により、管理値範囲と測定電圧の最大、最小値との関係として以下の結果が得られる。
【００９１】
（１）最大値が上限管理値を超え、最小値が下限管理値以上である場合
（２）最大値が上限管理値以下で、最小値が下限管理値未満である場合
（３）最大値が上限管理値を超え、最小値が下限管理値未満である場合
（４）最大値が上限管理値以下で、最小値が下限管理値以上である場合
・前記の各結果に対して以下のように電圧を調整する。
【００９２】
（１）の場合
最大値の相を電圧変化量が負となる方向に１タップ分切換を行う。
（２）の場合
最小値の相を電圧変化量が正となる方向に１タップ分切換を行う。
（３）の場合
最大値の相を電圧変化量が負、最小値の相を電圧変化量が正となる方向に１タップ分切換を行う。
（４）の場合
全ての相の電圧が管理値範囲の上下限管理値内に調整されたことになり、タップ切換を終了する。
【００９３】
以上の調整で測定した電圧の最大値および最小値が管理値範囲に収まらない場合、電圧調整後の電圧が段階１で計測されるため、以下、同様に段階２、段階３に進み、段階３の判定で（４）の場合になるまで段階１〜３を繰り返すことになる。
【００９４】
つぎに、タップ切換制御手段２３の具体例について説明する。タップ切換制御手段２３は、不図示の上限判定手段と、下限判定手段を備えている。上限判定手段は、抽出手段２２で抽出した最大値が、上限管理値を超えているか否かを判定し、上限管理値を超えている場合、「１」、そうでない場合、「０」と判定する。また、下限判定手段は、抽出手段２２で抽出した最小値が下限管理値未満であるか否かを判定し、下限管理値未満の場合、「１」、そうでない場合、「０」と判定する。
【００９５】
これらの上限判定手段の結果と下限判定手段の結果の組合せにより、以下のとおりタップ切換を行う。
（１）上限判定手段の結果が「１」、かつ下限判定手段の結果が「１」の場合、最大値の相の電圧を下げる方向に当該相をタップ切換するとともに、および最小値の相の電圧を上げる方向に当該相のタップ切換を行う。
【００９６】
（２）上限判定手段の結果が「１」、かつ下限判定手段の結果が「０」の場合、最大値の相の電圧を下げる方向に当該相のタップ切換を行う。
【００９７】
（３）上限判定手段の結果が「０」、かつ下限判定手段の結果が「１」の場合、最小値の相の電圧を上げる方向に当該相のタップ切換を行う。
【００９８】
（４）上限判定手段の結果が「０」、かつ下限判定手段の結果が「０」の場合、全ての相の電圧が管理値範囲に調整されたことになり、タップ切換を終了する。このように、制御部３２０のタップ切換制御手段２３が、プログラムを不図示のコンピュータに実行させて一連の制御を行うことにより、不平衡電圧を平衡させることができる。以上、三角結線変圧器１２０の二次側を出力側とし、二次側電圧Ｖａｂ、Ｖｂｃ、Ｖｃａを調整する場合を説明した。
【００９９】
（第２実施形態）
つぎに、図８、９に沿って、三角結線変圧器１２０の一次側を出力側とし、一次側端子Ａ、Ｂ、Ｃの電圧ＶＡＢ、ＶＢＣ、ＶＣＡを調整する場合について説明する。図８は、本発明の第２実施形態に係る三角結線変圧器を用いた電圧調整装置の概略構成図である。図９は、本発明の第２実施形態に係る三角結線変圧器により二次側の不平衡電圧を一次側で是正する回路図である。図８に示すように、電圧調整装置３１０は、三角結線変圧器１２０と、それを制御する制御部３２０を備えて構成される。
【０１００】
制御部３２０は、計測手段２１と、抽出手段２２と、タップ切換制御手段２３を備えて構成される。計測手段２１は、三角結線変圧器１２０の一次側電圧ＶＡＢ、ＶＢＣ、ＶＣＡを計測する。抽出手段２２は、計測手段２１で計測した一次側電圧ＶＡＢ、ＶＢＣ、ＶＣＡの絶対値の中から最大値、最大値発生相、最小値および最小値発生相を抽出する。タップ切換制御手段２３は、図４に沿って説明したとおりである。
【０１０１】
ここで、図４、８に示した電圧調整装置３００、３１０の構成を、以下のとおり確認する。電圧調整装置３００、３１０は、三角結線変圧器１２０と、三角結線変圧器１２０の出力電圧を管理値範囲に収めるように制御する制御部３２０と、を備えた電圧調整装置３００、３１０であって、制御部３２０は、一次側端子Ａ、Ｂ、Ｃまたは二次側端子ａ、ｂ、ｃのうち出力側の出力電圧を三相ともに計測する計測手段２１と、その計測手段２１の計測した出力電圧を相別で比較することにより最大値、最大値発生相、最小値および最小値発生相を抽出する抽出手段２２と、その抽出手段２２の抽出結果および管理値範囲に基づいて、タップ切換手段Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃを、最大値発生相は降圧方向へ、最小値発生相は昇圧方向へ、相別で独立に制御するタップ切換制御手段２３と、を備えたことを特徴とする。
【０１０２】
つぎに、図８、９に図１０も加えて第２実施形態の動作を説明する。図１０は、本発明の第２実施形態に係る三角結線変圧器による不平衡電圧の是正を説明するベクトル図である。この図１０は、図９に示した回路において、三角結線変圧器１２０のａ、ｂ、ｃ相のそれぞれのタップを、切換制御した時の電圧ベクトル図である。この電圧ベクトル図は、三角結線変圧器１２０の一次側電圧ＶＡＢ、ＶＢＣ、ＶＣＡを減少させる方向に、タップ切換した場合を示している。
【０１０３】
まず、各ａ、ｂ、ｃ相、それぞれのタップを切換制御した時の電圧変化を説明する。図９において、三角結線変圧器１２０の二次側端子ａ、ｂ、ｃに、三相平衡電圧を印加している条件で、１相のタップのみを切換て、他の２相のタップは、変圧比１となる素通しタップｋを選択した場合、三角結線変圧器１２０の一次側電圧ＶＡＢ、ＶＢＣ、ＶＣＡの変化は、以下のとおりである。
【０１０４】
三角結線変圧器１２０の一次側電圧ＶＡＢ´、ＶＢＣ´、ＶＣＡ´は、各相でタップを切換た時、それらのベクトルは、図１０に示すベクトル図のとおりであるとともに、下式（３−３）〜（３−７）に示すとおりである。
【０１０５】
【数１９】
0005960498.tif 000020
【０１０６】
ただし、
Ｖａｂ、Ｖｂｃ、Ｖｃａ：二次側電圧
ＶＡＢ´、ＶＢＣ´、ＶＣＡ´：各相タップ切換後の一次側電圧
ΔＶＡＢ´、ΔＶＢＣ´、ΔＶＢＣ´：各相タップ切換による一次側各相の電圧変化量
【０１０７】
上式から、二次側電圧Ｖａｂ、Ｖｂｃ、Ｖｃａは一定であり、各相独立にタップ切換をすると変圧比が相別に相違するため、一次側電圧ＶＡＢ、ＶＢＣ、ＶＣＡは、タップ切換前後で大きさおよび位相が変化する。また、電圧変化量ΔＶＡＢ´、ΔＶＢＣ´、ΔＶＢＣ´も、タップ切換後の電圧と、その時の変圧比で決まる電圧となる。
【０１０８】
ここで、電圧変化量ΔＶＡＢ´、ΔＶＢＣ´、ΔＶＢＣ´を、次式で表す。なお、α、β、γは、ａ相、ｂ相、ｃ相の単巻変圧器１ａ、１ｂ、１ｃにおける変圧比の変化量に相当する。
【０１０９】
【数２０】
0005960498.tif 000021
【０１１０】
これを用いて（３−３）式からタップ切換後の電圧は次式で表すことができる。
【数２１】
0005960498.tif 000022
【０１１１】
ここで、例えば、ａ相の素通しタップｋから、切換た変化量をαとする。また、ｂ、ｃ相は、素通しタップｋのままに固定した場合の電圧は、下式に示すとおりである。
【０１１２】
【数２２】
0005960498.tif 000023
【０１１３】
ここで、タップ切換前の電圧は、素通しタップｋのため、変圧比１である。二次側の各相において、電圧Ｖａｂ、Ｖｂｃ、Ｖｃａであったから、電圧変化量は、下式のとおりである。
【０１１４】
【数２３】
0005960498.tif 000024
【０１１５】
上式で、ａ相のタップを切換た場合、ＶＡＢとＶＣＡの電圧に影響し、その電圧変化量は、ＶＡＢとＶＣＡは、正負の符号を除けば同じである。しかし、この電圧変化量はベクトル的に加算されるため、Ｖａｂと同位相であるＶＡＢに大きく影響することになる。したがって、上述した三角結線変圧器１２０の二次側電圧調整の場合と同様、ある相の電圧を調整する場合、当該相のタップ切換を優先して行えばよいことになる。
【０１１６】
また、三角結線変圧器１２０の一次側電圧調整、およびタップ切換制御手段２３の具体的な動作に関しては、第１実施形態で説明した二次側電圧Ｖａｂ、Ｖｂｃ、Ｖｃａを調整する場合と同様であるため、さらなる説明は省略する。以上、第２実施形態において、逐次電圧調整について説明した。この逐次電圧調整とは、電圧調整する側の出力電圧を測定しながら、相別に１ステップずつタップ切換を行う都度、三角結線変圧器１２０の出力電圧を改めて測定し、各相のタップを調整する必要があるか否かを判断してタップ切換を１回ずつ行って、三相ともに管理値範囲に収める方法である。
【０１１７】
（第３実施形態）
つぎに、図１１〜図１３に沿って、第３実施形態の説明をする。第３実施形態は、上述した第１実施形態に例示したように、三角結線変圧器１２０の二次側から出力を得る場合であって、その二次側出力電圧を、管理値範囲で三相平衡させるために、必要なタップ切換量を、事前に算出し、その結果に基づいて、タップ切換するようにしたものである。その効果は、余分なタップ切換動作を省略することにより、迅速に電圧調整できるようにすることである。なお、二次側電圧と二次側出力電圧との表記を適宜に用いている。
【０１１８】
図１１は、本発明の第３実施形態に係る三角結線変圧器を用いた電圧調整装置の概略構成図である。図１１に示す電圧調整装置４００は、三角結線変圧器１２０の二次側を出力側とし、二次側電圧Ｖａｂ、Ｖｂｃ、Ｖｃａを電圧調整する場合を示している。図１１において、電圧調整装置４００は、三角結線変圧器１２０と、制御部４２０を備えて構成される。制御部４２０は、計測手段２１と、一次側計測手段２２１と、タップ切換制御手段２３と、電圧記憶手段２４と、タップ切換量演算手段３０を備えて構成される。
【０１１９】
計測手段２１は、二次側電圧Ｖａｂ、Ｖｂｃ、Ｖｃａを計測する。一次側計測手段２２１は、一次側電圧ＶＡＢ、ＶＢＣ、ＶＣＡを計測する。電圧記憶手段２４は、電圧調整開始時に計測手段２１で計測した電圧を記憶する。タップ切換量演算手段３０は、一次側計測手段２２１と電圧記憶手段２４からの電圧に基づいて、二次側電圧Ｖａｂ、Ｖｂｃ、Ｖｃａを、三相ともに管理値範囲に収めるための各相のタップ切換量を求める。タップ切換制御手段２３は、タップ切換量演算手段３０の結果に基づいて、タップ切換手段Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃを制御する。
【０１２０】
ここで、電圧調整装置４００の構成を、以下のとおり確認する。電圧調整装置４００は、三角結線変圧器１２０と、三角結線変圧器１２０の出力電圧を管理値範囲に収めるように制御する制御部４２０と、を備えた電圧調整装置４００であって、制御部４２０は、二次側端子の出力電圧を三相ともに計測する計測手段２１と、一次側端子の電圧を計測する一次側計測手段２２１と、電圧調整開始時に計測手段２１で計測した電圧を記憶する電圧記憶手段２４と、出力電圧を三相ともに管理値範囲に収める最終的な相別のタップ切換量を出力するタップ切換量演算手段３０と、そのタップ切換量演算手段３０からのタップ切換量に基づいてタップ切換手段Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃを制御するタップ切換制御手段２３と、を備え、タップ切換量演算手段３０は、一次側計測手段２２１で計測した電圧と同位相の電圧変化量を加えた場合の出力電圧を、電圧変化量と電圧記憶手段２４で記憶した電圧を用いて演算式により算出し、その算出された出力電圧に基づいて最終的な相別のタップ切換量に相当する電圧変化量を算出することを特徴とする。
【０１２１】
つぎに、電圧調整装置４００の動作を説明する。図１１に示すタップ切換量演算手段３０は、以下の手順で計算した結果を、各相のタップ切換量として出力する。まず、一次側計測手段２２１により電圧計測する。その計測された電圧と同位相の電圧変化量と、電圧記憶手段２４で記憶した電圧と、を用いて、予め設定された演算式により二次側電圧を算出し、全ての相の電圧を管理値範囲に収めるための各相の最終的な電圧変化量を算出する。ここで算出された最終的な電圧変化量を、各相のタップ切換量として出力する。結果的に、「最終的タップ切換量」を、事前に算出することができる。
【０１２２】
このタップ切換量は、例えば、ａ相は２タップ分増加、ｂ相は３タップ分増加、ｃ相は１タップ分減少という量である。タップ切換制御手段２３は、このように算出されたタップ切換量に応じてタップ切換手段Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃを制御する。
【０１２３】
このように、事前に算出した「最終的タップ切換量」に基づいた単一制御は、第１実施形態で説明した逐次電圧調整する場合に比べ、迅速に制御目的を達成することが可能である。つまり、不平衡電圧を短時間で三相平衡状態にすることができる。なお、タップ切換量演算手段３０の演算式は、（３−２）式と同じであるが、ここでは次式を用いる。
【０１２４】
【数２４】
0005960498.tif 000025
【０１２５】
上式は、電圧変化量を加減した場合の二次側電圧Ｖａｂ´´、Ｖｂｃ´´、Ｖｃａ´´は、上式に示すとおりである。電圧変化量を加減した場合とは、例えば、１タップ分増減させた場合などを意味する。（４−１）式のＶａｂ´、Ｖｂｃ´、Ｖｃａ´は、電圧調整開始時の二次側電圧を、計測手段２１によって計測した計測値である。この計測値Ｖａｂ´、Ｖｂｃ´、Ｖｃａ´は、電圧記憶手段２４に記憶した電圧に相当する。
【０１２６】
なお、三角結線変圧器１２０の電圧調整開始時に、タップ切換手段Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃの全てが、素通しタップｋが選択されているとは限らない。したがって、素通しタップｋ以外のタップが選択されている場合も考慮する必要がある。その場合、電圧調整開始時の電圧は、素通しタップｋが選択されている時の二次側電圧Ｖａｂ、Ｖｂｃ、Ｖｃａに対して、ある電圧変化量ΔＶａｂ、ΔＶｂｃ、ΔＶｃａが加算されているものとし、Ｖａｂ´、Ｖｂｃ´、Ｖｃａ´としている。
【０１２７】
電圧変化量ΔＶａｂ、ΔＶｂｃ、ΔＶｃａは、一次側計測手段２２１で計測した電圧と同位相の電圧変化量である。したがって、（４−１）式の右辺の電圧変化量ΔＶａｂ、ΔＶｂｃ、ΔＶｃａを加減することにより、左辺の電圧Ｖａｂ´´、Ｖｂｃ´´、Ｖｃａ´´の絶対値の全てを、管理値範囲に収めることができる各相の最終的な電圧変化量ΔＶａｂ、ΔＶｂｃ、ΔＶｃａを求める。
【０１２８】
このようにして算出した最終的な電圧変化量ΔＶａｂ、ΔＶｂｃ、ΔＶｃａを、各相の１タップ分の電圧変化量で除すれば、各相のタップ切換量が算出できる。タップ切換量演算手段３０は、これらのタップ切換量をタップ切換制御手段２３へ出力する。
【０１２９】
電圧調整装置４００は、タップ切換制御手段２３が、タップ切換量演算手段３０の出力するタップ切換量に基づいて、三角結線変圧器１２０のタップ切換手段Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃを制御する。この制御により、二次側の出力電圧を、管理値範囲に三相平衡させることができる。
【０１３０】
以下、タップ切換量演算手段３０の具体例について説明する。上式（４−１）を、下式（４−２）のように表し、タップ切換量演算手段３０の演算式として用いる。
【０１３１】
【数２５】
0005960498.tif 000026
【０１３２】
また、Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃは、−１、０、１の３値の何れかに設定される。すなわち、３とおりの場合に分けて、電圧を減少させる側の電圧変化量とする場合は−１、電圧変化量を与えない場合は０、電圧を増加させる側の場合は１とする。
【０１３３】
また、電圧変化量ΔＶａｂ、ΔＶｂｃ、ΔＶｃａは、一次側計測手段２２１で計測した三角結線変圧器１２０の一次側電圧ΔＶａｂ、ΔＶｂｃ、ΔＶｃａと同位相の電圧変化量である。電圧変化量とは、例えば１タップ分の電圧変化量を意味する。この電圧変化量を（４−２）式のΔＶａｂ、ΔＶｂｃ、ΔＶｃａに代入しておく。
【０１３４】
以下に動作の流れを説明する。なお、ここで、ＰＰａ、ＰＰｂ、ＰＰｃはａ相、ｂ相、ｃ相のＰａ、Ｐｂ、Ｐｃの加算累積値である。また、ＰＰａ´、ＰＰｂ´、ＰＰｃ´は、過去の加算累積値であり、開始時は０に設定する。
【０１３５】
・段階１
・電圧記憶手段２４で記憶した変圧器二次側電圧を（４−２）式のＶａｂ´、Ｖｂｃ´、Ｖｃａ´に代入する。なお、下記段階５で示すとおり、以下の段階４の演算式により一度計算した後は、演算式で計算した電圧が代入される。
【０１３６】
・段階２
・段階１で代入した電圧Ｖａｂ´、Ｖｂｃ´、Ｖｃａ´の絶対値の中から最大値、最小値、最大値発生相および最小値発生相を抽出する。
【０１３７】
・段階３
・予め設定された電圧の下限管理値および上限管理値と、前記段階２の抽出結果とを判定し、タップ切換を行う相および電圧を増加と減少の何れの切換方向にするかを決定する。切換方向とは、電圧変化量の正負の何れかを意味する。
【０１３８】
・この判定により、管理値範囲と段階２の抽出結果の最大値、最小値との関係として以下の何れかの結果が得られる。
（１）最大値が上限管理値を超え、最小値が下限管理値以上である場合
（２）最大値が上限管理値以下で、最小値が下限管理値未満である場合
（３）最大値が上限管理値を超え、最小値が下限管理値未満である場合
（４）最大値が上限管理値以下で、最小値が下限管理値以上である場合
【０１３９】
・前記の各結果に対して以下のようにＰａ、Ｐｂ、Ｐｃを決める。
（１）の場合：最大値の相のＰｘを−１、それ以外の相のＰｘは０にする。
（２）の場合：最小値の相のＰｘを１、それ以外の相のＰｘは０にする。
（３）の場合：最大値の相のＰｘを−１、最小値の相のＰｘを１、それ以外の相のＰｘは０にする。
（４）の場合：全ての相のＰｘを０にする。
ただし、ｘはａ、ｂ、ｃを意味する。
【０１４０】
・段階４
ＰＰａ、ＰＰｂ、ＰＰｃはａ相、ｂ相、ｃ相の加算累積値である。
・前記のＰａ、Ｐｂ、Ｐｃを演算式（４−２）式に代入し、電圧Ｖａｂ´´、Ｖｂｃ´´、Ｖｃａ´´を求める。
・相別にＰａ、Ｐｂ、Ｐｃを加算累積する。
【０１４１】
すなわち、過去の加算累積値をＰＰａ´、ＰＰｂ´、ＰＰｃ´とすると、ＰＰａ＝ＰＰａ´＋Ｐａ、ＰＰｂ＝ＰＰｂ´＋Ｐｂ、ＰＰｃ＝ＰＰｃ´＋Ｐｃとして累積する。
【０１４２】
・段階５
・段階３の結果が（１）、（２）、（３）の場合、段階１に戻ると共に、段階１の（４−２）式のＶａｂ´、Ｖｂｃ´、Ｖｃａ´に前記段階４で演算式での計算後のＶａｂ´´、Ｖｂｃ´´、Ｖｃａ´´を代入する。なお、この時、段階４で求めた加算累積値を過去の加算累積値に変更する。すなわち、ＰＰａ´＝ＰＰａ、ＰＰｂ´＝ＰＰｂ、ＰＰｃ´＝ＰＰｃとする。
【０１４３】
・段階６
・段階３の結果が（４）の場合になるまで段階１〜５を繰り返し、（４）の場合になれば、管理値範囲で三相平衡したことになる。ここで、その繰り返しを終了し、段階４での加算累積ＰＰａ、ＰＰｂ、ＰＰｃを出力する。
【０１４４】
以上により出力されたタップ切換量に基づいて、タップ切換制御手段２３により各相のタップ切換手段Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃを制御し、必要なタップ切換を行う。
【０１４５】
第３実施形態によれば、制御部４２０が、三角結線変圧器１２０の現在のタップ位置を、認識できずに変圧比がわからない場合であっても、管理値範囲で三相平衡させることができる。なお、前記のタップ切換後に再度三相不平衡となった場合、段階１で新たに計測した電圧が（４−２）式に代入され、以下同様の動作となり、管理値範囲で三相平衡した電圧に調整できる。
【０１４６】
図１２は、本発明の第３実施形態に係る三角結線変圧器を用いた電圧調整装置の動作を示すフローチャートである。図１２に示すように、電圧調整装置４００は、電圧調整を開始すると、まず初期化するステップを実行する。ここで、ＰＰａ、ＰＰｂ、ＰＰｃはａ相、ｂ相、ｃ相のＰａ、Ｐｂ、Ｐｃの加算累積値である。また、ＰＰａ´、ＰＰｂ´、ＰＰｃ´は、過去の加算累積値であり、開始時は０に設定する（Ｓ１）。つぎに、測定された各相の電圧を記憶するステップを実行する（Ｓ２）。そして、最大値と当該相、および最小値と当該相を抽出するステップを実行する（Ｓ３）。つぎに、上限管理値と最大値、下限管理値と最小値をそれぞれ比較するステップを実行する（Ｓ４）。そして、最大値および最小値が管理値範囲に収まっているか否かを判断するステップを実行する（Ｓ５）。
【０１４７】
ステップＳ５がＹＥＳならＰＰａ、ＰＰｂ、ＰＰｃを出力するステップを実行する（Ｓ６）。つぎに、ＰＰａ、ＰＰｂ、ＰＰｃ相当のタップ切換するステップにより電圧調整を終了する（Ｓ７）。一方、ステップＳ５がＮＯなら、最大値のみが管理値範囲から外れているか否かを判断するステップを実行する（Ｓ８）。ステップＳ８がＹＥＳなら最大値発生相のみＰｘ＝−１、それ以外の相はＰｘ＝０に設定するステップを実行する（Ｓ９）。なお、図１２、１５、１７、１９に示すフローチャートにおいて、最大値発生相を最大値相、最小値発生相を最小値相、と略して記載している。
【０１４８】
つぎに、演算式にＰａ、Ｐｂ、Ｐｃを代入して電圧計算するステップを実行する（Ｓ１０）。そして、相別にＰｘを加算累積するステップを実行する。すなわち、過去の加算累積値をＰＰａ´、ＰＰｂ´、ＰＰｃ´とすると、ＰＰａ＝ＰＰａ´＋Ｐａ、ＰＰｂ＝ＰＰｂ´＋Ｐｂ、ＰＰｃ＝ＰＰｃ´＋Ｐｃとして累積する（Ｓ１１）。一方、ステップＳ８がＮＯなら、最小値のみが管理値範囲から外れているか否かを判断するステップを実行する（Ｓ１２）。ステップＳ１２がＹＥＳなら最小値発生相のみＰｘ＝１、それ以外の相はＰｘ＝０に設定するステップを実行する（Ｓ１３）。
【０１４９】
ステップＳ１２がＮＯなら最大値発生相のＰｘ＝−１、最小値発生相のＰｘ＝１、それ以外の相はＰｘ＝０に設定するステップを実行する（Ｓ１４）。なお、ｘはａ、ｂ、またはｃ相である。そして、ステップＳ９、Ｓ１３、Ｓ１４の後にステップＳ１０へと進む。ステップＳ１０の後にステップＳ１１へと進む。ステップＳ１１からステップＳ２へ戻る。このステップＳ２以降、ステップＳ５がＹＥＳとなることにより、ステップＳ７に至って電圧調整を終了するまでは、再びステップＳ２に戻って、同様のルーチンを繰り返し実行する。
【０１５０】
以上の動作についてシミュレーションを行った結果例を図１３に示す。図１３は、本発明の第３実施形態に係る三角結線変圧器を用いた電圧調整装置によるシミュレーション結果を示すベクトル図である。図１３に示すとおり、電圧調整前の電圧をＶａｂ´（大きさ：１２０％、位相：０度）、Ｖｂｃ´（大きさ：７０％、位相：−１５０度）、Ｖｃａ´（大きさ：６９％、位相：１４９度）としている。また、上限管理値を１０２％、下限管理値を９８％、電圧変化量を１％としている。不平衡電圧としては極端な例であるが、電圧調整後の電圧は、図１３に示された電圧Ｖａｂ´´、Ｖｂｃ´´、Ｖｃａ´´となり、これらの絶対値は、三相平衡したところで、ほぼ１００％の電圧となる。
【０１５１】
また、図１３には、管理値範囲の平衡電圧に調整されるまでの軌跡を示している。この軌跡は、図４、８に示した第１実施形態に係る電圧調整装置３００、４００において、逐次電圧調整と同様の調整過程を経て、管理値範囲に調整されることを示している。
【０１５２】
このシミュレーションでは、タップ切換量はａ、ｂ、ｃ相のそれぞれが−５６、４１、７４タップ分であり、前記段階６で示す（４）の結果になるまでの繰り返し回数は１１５回であった。このことから、図４、８に示した第１実施形態に係る電圧調整装置３００、３１０において、逐次電圧調整する場合には、１１５回分相当の時間が必要であったところを、図１１に示した第３実施形態に係る電圧調整装置４００であれば、事前演算型の電圧調整により、７４回分相当の時間で電圧調整できる。したがって、逐次電圧調整よりも迅速に管理値範囲の三相平衡電圧にすることが可能であるという効果が確認できた。なお、事前演算型の電圧調整とは管理値範囲に収めるために必要なタップ値を、実際にタップ切換を実行する前に、演算手段によって相別に算出し、その結果に基づいて、最小回数のタップ切換を実行する電圧調整方法である。
【０１５３】
（第４実施形態）
つぎに、図１４および図１５に沿って第４実施形態について説明する。図１４は、本発明の第４実施形態に係る三角結線変圧器を用いた電圧調整装置の概略構成図である。図１４に示す電圧調整装置５００は、三角結線変圧器１２０の二次側を出力側とし、二次側電圧Ｖａｂ、Ｖｂｃ、Ｖｃａを電圧調整する場合を示している。図１４において、電圧調整装置５００は、三角結線変圧器１２０と、制御部５２０を備えて構成される。制御部５２０は、計測手段２１と、一次側計測手段２２１と、タップ切換制御手段２３と、電圧記憶手段２４と、タップ切換量演算手段３０を備えて構成される。
【０１５４】
計測手段２１は、三角結線変圧器１２０の二次側電圧Ｖａｂ、Ｖｂｃ、Ｖｃａを計測する。一次側計測手段２２１は、三角結線変圧器１２０の一次側電圧を計測する。電圧記憶手段２４は、電圧調整開始時に計測手段２１で計測した電圧を記憶する。タップ切換量演算手段３０は、一次側計測手段２２１の計測結果と、電圧記憶手段２４が記憶している電圧に基づいて、二次側電圧Ｖａｂ、Ｖｂｃ、Ｖｃａを、管理値範囲に収めるためのタップ切換量を算出する。タップ切換制御手段２３は、タップ切換量演算手段３０の算出結果に基づいて、三角結線変圧器１２０のタップ切換手段Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃを制御する。
【０１５５】
タップ切換量演算手段３０は、一時記憶手段３３と、演算式設定手段３１と、電圧変化量決定手段３９と、演算手段３４と、電圧変化量累積記憶手段３５と、出力手段３６を備えて構成される。一時記憶手段３３は、電圧記憶手段２４で記憶した電圧を、一時的に記憶する。演算式設定手段３１は、三角結線変圧器１２０の二次側の電圧を増加する方向に各相の変圧比を変化させた場合の電圧変化量と、電圧記憶手段２４で記憶した電圧とにより、電圧変化量を与えた後の二次側の電圧を求める演算式を設定する。電圧変化量決定手段３９は、一次側計測手段２２１で計測した電圧と同位相の所定の電圧変化量を決定する。
【０１５６】
演算手段３４は、一時記憶手段３３で記憶した三相電圧の中から最大値、最大値発生相、最小値および最小値発生相を抽出して不平衡電圧の実態を把握する。演算手段３４は、不平衡電圧を是正するための最終的な電圧調整量を、以下の手順で算出する。演算手段３４は、抽出した最大値が上限管理値を超えている場合、電圧変化量決定手段３９で決定した電圧変化量を当該相の電圧を減少させる側に、すなわち、負方向の電圧変化量に設定する。また、抽出した最小値が下限管理値未満の場合、電圧変化量決定手段３９で決定した電圧変化量を当該相の電圧を増加させる側に、すなわち正方向の電圧変化量に設定する。
【０１５７】
演算手段３４は、電圧変化量を与えた後の電圧を計算する都度、相別に前記設定した電圧変化量を加算累積する。演算手段３４は、それらの各相の加算累積した電圧変化量と、電圧記憶手段２４で記憶した電圧を、演算式設定手段３１で設定した演算式に代入する。演算手段３４は、電圧変化量を与えられた後の電圧を算出する。演算手段３４は、一時記憶手段３３で記憶されている電圧を、電圧変化量を与えられて算出された電圧に記憶更新する。電圧変化量累積記憶手段３５は、演算手段３４が加算累積した電圧変化量を、計算する都度に記憶更新する。
【０１５８】
演算手段３４および電圧変化量累積記憶手段３５は、三相電圧平衡するまで、加算累積した電圧変化量を、計算する都度に記憶更新することを繰り返す。なお、三相電圧平衡するとは、演算手段３４で算出した電圧の全てが上限管理値以下かつ下限管理値以上に収まったことを意味する。
【０１５９】
出力手段３６は、三相電圧の全てが管理値範囲に収まって、三相電圧平衡した場合に、電圧変化量累積記憶手段３５が、記憶した相別の加算累積した電圧変化量に相当するタップ切換量を、相別に出力する。なお、この時、電圧変化量累積記憶手段３５には、前述した最終的な電圧調整量が記憶されていることになる。タップ切換制御手段２３は、タップ切換量演算手段３０の内部にある出力手段３６が出力するタップ切換量に基づいて、タップ切換手段Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃを制御する。
【０１６０】
ここで、図１４に示した電圧調整装置５００の構成を、以下のとおり確認する。この電圧調整装置５００は、図１１に記載の電圧調整装置４００における、タップ切換量演算手段３０を、以下のように構成したものである。このタップ切換量演算手段３０は、電圧記憶手段２４で記憶した電圧を一時的に記憶する一時記憶手段３３と、出力電圧を増加する方向に各相の変圧比を変化させた場合の電圧変化量と電圧変化量を与える前の電圧とから電圧変化量を与えた後の電圧を求める演算式を設定する演算式設定手段３１と、一次側計測手段２２１で計測した電圧と同位相の電圧変化量を決定する電圧変化量決定手段３９と、演算式設定手段３１で設定した演算式により電圧変化量を与えた後に算出した電圧に一時記憶手段３３を記憶更新する演算手段３４と、演算手段３４の算出した電圧が三相ともに管理値範囲に収まるまで繰り返し計算される都度に加算累積した電圧変化量を記憶更新する電圧変化量累積記憶手段３５と、電圧変化量累積記憶手段３５で累積した電圧変化量に相当する各相のタップ切換量を出力する出力手段３６と、を備えたことを特徴とする。
【０１６１】
最終的なタップ切換量（以下、電圧調整量ともいう）の算出手順および動作について、数式に基づいて説明する。電圧調整量とは、電圧を管理値範囲内に収めて三相平衡するために電圧調整する量を意味する。三角結線変圧器１２０の各相タップを、独立して切換た場合、二次側電圧は、次式（５−１）で表される。左辺は電圧調整して三相平衡となった時の電圧とすると、右辺の電圧調整開始時の電圧Ｖａｂ、Ｖｂｃ、Ｖｃａに対する最終的な電圧調整量ΔＶabL、ΔＶbcL、ΔＶcaLを求めればよい。
【０１６２】
【数２６】
0005960498.tif 000027
【０１６３】
電圧調整量ΔＶａｂＬ、ΔＶｂｃＬ、ΔＶｃａＬを求めるには、前記（４−１）式の電圧変化量ΔＶａｂ、ΔＶｂｃ、ΔＶｃａを変えて、左辺の電圧の絶対値が管理値範囲に収まるように、繰り返して計算することである。したがって、演算式設定手段３１は、（４−１）式を設定する。（４−１）式は、電圧調整開始時の電圧に、三角結線変圧器１２０の一次側電圧と同位相の電圧変化量を加算させた後の電圧を求める式である。
【０１６４】
このため、電圧変化量決定手段３９は、一次側計測手段２２１で計測した三角結線変圧器１２０の一次側電圧と同位相の電圧変化量を決定する。上述したように、演算手段３４は、決定された電圧変化量と、一時記憶手段３３で記憶されている電圧により、電圧変化量を与えた後の電圧を算出し、その算出された電圧を、一時記憶手段３３に記憶更新する。
【０１６５】
電圧変化量累積記憶手段３５は、演算手段３４が加算累積した電圧変化量を、計算する都度に記憶更新する。なお、決定された電圧変化量とは、例えば、１タップ分の電圧変化量を意味する。電圧記憶手段２４は、（４−１）式の初期値である電圧調整開始時の電圧を相別に記憶する。それと同時に、一時記憶手段３３でも電圧調整開始時の電圧を一時的に記憶する。
【０１６６】
演算手段３４が、最終的に必要なタップ切換量を算出すれば、実際のタップ切換回数を減らして、迅速に三相平衡できることを、以下の２段階に分けて説明する。
【０１６７】
（第１段階）
一時記憶手段３３で記憶した電圧の中から最大値、最大値発生相、最小値および最小値発生相を抽出する。演算手段３４は、抽出した最大値が上限管理値を超えている場合、電圧変化量決定手段３９で決定した電圧変化量を当該相の電圧を減少させる側に、すなわち、負方向の電圧変化量に設定する。また、抽出した最小値が下限管理値未満の場合、電圧変化量決定手段３９で決定した電圧変化量を当該相の電圧を増加させる側に、すなわち正方向の電圧変化量に設定する。
【０１６８】
電圧変化量累積記憶手段３５が、加算累積した電圧変化量と、電圧記憶手段２４が記憶した電圧調整開始時の電圧を（４−１）式に代入して計算する。この算出結果は、電圧変化量を１回与えた後の電圧である。この電圧を一時記憶手段３３で記憶するとともに、演算手段３４が、（４−１）式に代入した電圧変化量を、相別に電圧変化量累積記憶手段３５で記憶更新する。なお、電圧変化量累積記憶手段３５が、加算累積した電圧変化量は、第１段階が最初であり累積値は０であるから、加算した電圧変化量そのものとなる。
【０１６９】
（第２段階）
第１段階と同様に、一時記憶手段３３に記憶されている、１回目の電圧変化量を与えた後の電圧の中から、最大値、最大値発生相、最小値および最小値発生相を抽出する。演算手段３４は、抽出した最大値が上限管理値を超えている場合、電圧変化量決定手段３９で決定した電圧変化量を当該相の電圧を減少させる側に、すなわち、負方向の電圧変化量に設定する。また、抽出した最小値が下限管理値未満の場合、電圧変化量決定手段３９で決定した電圧変化量を当該相の電圧を増加させる側に、すなわち正方向の電圧変化量に設定する。
【０１７０】
第１段階で加算累積した電圧変化量に、第２段階で決定された電圧変化量を、さらに加算して累積する。この加算累積した電圧変化量と、電圧記憶手段２４で記憶した電圧を（４−１）式に代入して電圧を求める。それと同時に一時記憶手段３３の内容を、（４−１）式で求めた電圧に記憶更新する。また、演算手段３４で代入した加算累積した電圧変化量を電圧変化量累積記憶手段３５で記憶更新する。
【０１７１】
この算出結果は電圧変化量を２回与えた後の電圧であり、一時記憶手段３３には２回分の電圧変化量を与えた後の電圧、電圧変化量累積記憶手段３５には２回分の加算累積した電圧変化量を記憶することになる。そして、演算手段３４および電圧変化量累積記憶手段３５は、２回に限らず、三相電圧平衡するまで、加算累積した電圧変化量を、計算する都度に記憶更新することを繰り返す。三相電圧平衡した場合、電圧変化量累積記憶手段３５に記憶されている電圧変化量は、（５−１）式に示される最終的な電圧調整量ΔＶａｂＬ、ΔＶｂｃＬ、ΔＶｃａＬである。
【０１７２】
出力手段３６は、最終的な電圧調整量ΔＶａｂＬ、ΔＶｂｃＬ、ΔＶｃａＬに相当するタップ切換量を、タップ切換制御手段２３へ出力する。タップ切換制御手段２３は、タップ切換手段Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃを制御することにより、三角結線変圧器１２０の二次側電圧を三相平衡させ、かつ管理値範囲に収めることができる。以上のように、演算手段３４が、最終的に必要なタップ切換量を算出すれば、実際のタップ切換回数を減らして、迅速に三相平衡できる。
【０１７３】
以下、タップ切換量演算手段３０の具体例について説明する。演算式設定手段３１で設定する演算式は、（４−２）式を変形した次式を用いる。
【０１７４】
【数２７】
0005960498.tif 000028
【０１７５】
【数２８】
0005960498.tif 000029
【０１７６】
ただし、（５−３）式のＰａ、Ｐｂ、Ｐｃは、−１、０、１の３値の何れかをとるものであり、電圧を減少させる側の電圧変化量とする場合、−１、電圧変化量を与えない場合、０、電圧を増加させる側の電圧変化量とする場合、１とする。
【０１７７】
また、（５−２）式の電圧変化量ΔＶａｂ、ΔＶｂｃ、ΔＶｃａは、一次側計測手段２２１で計測した電圧調整開始時の三角結線変圧器１２０の一次側電圧Ｖａｂ、Ｖｂｃ、Ｖｃａと同位相の電圧変化量である。この電圧変化量は電圧変化量決定手段３９で決定される。なお、電圧変化量とは、例えば、１タップ分の電圧変化量を意味する。
【０１７８】
以下、その電圧調整の動作の流れを示す。
・段階１
・電圧変化量決定手段３９で決定した電圧変化量ΔＶａｂ、ΔＶｂｃ、ΔＶｃａを（５−２）式に代入する。
・電圧変化量累積記憶手段３５の記憶を０にする。すなわちＰＰａ´、ＰＰｂ´、ＰＰｃ´、およびＰａ、Ｐｂ、Ｐｃを０とし、（５−３）式の左辺ＰＰａ、ＰＰｂ、ＰＰｃを０にする。
・計測手段２１で計測した三角結線変圧器１２０の二次側電圧を、電圧調整開始時に電圧記憶手段２４で記憶し、それを一時記憶手段３３で一時的に記憶する。
・電圧記憶手段２４で記憶した電圧を（５−２）式のＶａｂ´、Ｖｂｃ´、Ｖｃａ´に代入する。
【０１７９】
・段階２
・一時記憶手段３３で記憶した電圧Ｖａｂ´、Ｖｂｃ´、Ｖｃａ´の絶対値の中から最大値、最小値、最大値発生相および最小値発生相を抽出する。
【０１８０】
・段階３
・予め設定された管理値範囲（下限管理値、上限管理値）と前記段階２の抽出結果とを判定し、タップ切換を行う相および電圧を増加させるか減少させるかの切換方向（電圧変化量の正負）の決定を行う。
・この判定により、管理値範囲と段階２の抽出結果の最大値、最小値との関係として以下の何れかの結果が得られる。
【０１８１】
（１）最大値が上限管理値を超え、最小値が下限管理値以上である場合
（２）最大値が上限管理値以下で、最小値が下限管理値未満である場合
（３）最大値が上限管理値を超え、最小値が下限管理値未満である場合
（４）最大値が上限管理値以下で、最小値が下限管理値以上である場合
【０１８２】
・前記の各結果に対して以下のようにＰａ、Ｐｂ、Ｐｃを決める。
（１）の場合：最大値の相のＰｘを−１、それ以外の相のＰｘは０にする。
（２）の場合：最小値の相のＰｘを１、それ以外の相のＰｘは０にする。
（３）の場合：最大値の相のＰｘを−１、最小値の相のＰｘを１、それ以外の相のＰｘは０にする。
（４）の場合：全ての相のＰｘを０にする。
ただし、ｘはａ、ｂ、ｃを意味する。
【０１８３】
・段階４
・前記Ｐｘを相別に加算累積し、それをＰＰｘとする。
すなわち、過去のＰＰａ´、ＰＰｂ´、ＰＰｃ´に前記段階３で求めたＰａ、Ｐｂ、Ｐｃ加算する。この加算したものは（５−３）式のＰＰａ、ＰＰｂ、ＰＰｃとなる。
・このＰＰａ、ＰＰｂ、ＰＰｃを電圧変化量累積記憶手段３５で記憶する。
・このＰＰａ、ＰＰｂ、ＰＰｃを演算式（５−２）式に代入し、電圧Ｖａｂ、Ｖｂｃ、Ｖｃａを求める。
・一時記憶手段３３は、この求めた電圧Ｖａｂ、Ｖｂｃ、Ｖｃａに記憶更新する。
【０１８４】
・段階５
・段階３の結果が（１）、（２）、（３）の場合、段階２に戻る。
・この時、過去の加算累積値ＰＰａ´、ＰＰｂ´、ＰＰｃ´を段階４で求めたＰＰａ、ＰＰｂ、ＰＰｃに変更する。
【０１８５】
・段階６
・出力手段３６は前記段階３の結果が（４）の場合になるまで段階２〜５を繰り返し、（４）の結果になった場合、管理値範囲で三相平衡となったことになり、その繰り返しを終了し、段階４で加算累積した、すなわち電圧変化量累積記憶手段３５で記憶したＰＰａ、ＰＰｂ、ＰＰｃを出力する。
【０１８６】
ここで、ＰＰａ・ΔＶａｂ、ＰＰｂ・ΔＶｂｃ、ＰＰｃ・ΔＶｃａのそれぞれは（５−１）式の最終的な電圧変化量ΔＶａｂＬ、ΔＶｂｃＬ、ΔＶｃａＬになる。
以上により出力されたタップ切換量に基づいてタップ切換制御手段２３により各相のタップ切換手段Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃを制御し、必要なタップ切換を行う。
【０１８７】
図１４に示す電圧調整装置５００によれば、三角結線変圧器１２０における各相のタップ位置が不明で、変圧比を認識できない場合でも、管理値範囲で三相平衡させることができる。なお、タップ切換後に再度三相不平衡となった場合でも、段階１に戻って同様に調整動作を繰り返すことにより、管理値範囲で三相平衡させることができる。
【０１８８】
以上の動作の流れをフローチャートで図１５に示す。図１５は、本発明の第４実施形態に係る三角結線変圧器を用いた電圧調整装置の動作を示すフローチャートである。図１５に示すように、電圧調整装置５００は、電圧調整を開始すると、まず初期化するステップを実行する。ここで、ＰＰａ、ＰＰｂ、ＰＰｃはａ相、ｂ相、ｃ相のＰａ、Ｐｂ、Ｐｃの加算累積値である。また、ＰＰａ´、ＰＰｂ´、ＰＰｃ´は、過去の加算累積値であり、開始時は全て０に設定する（Ｓ２１）。つぎに、演算式に所定の電圧変化量ΔＶａｂ、ΔＶｂｃ、ΔＶｃａを代入するステップを実行する（Ｓ２２）。演算式中のＶａｂ´、Ｖｂｃ´、Ｖｃａ´に一時記憶した電圧を代入するステップを実行する（Ｓ２３）。そして、算出された電圧Ｖａｂ、Ｖｂｃ、Ｖｃａを、一時記憶するステップを実行する（Ｓ２４）。このステップＳ２４のつぎに進むステップＳ３〜Ｓ７において、ステップＳ５がＹＥＳならステップＳ７まで進んで電圧調整を終了する。なお、ステップＳ３〜Ｓ１４は、図１２と同じなので、説明を省略する。
【０１８９】
一方、ステップＳ５がＮＯで、進んだステップＳ８がＹＥＳならステップＳ９〜Ｓ１０へと進み、ステップＳ１０により、演算式にＰＰａ、ＰＰｂ、ＰＰｃを代入して電圧計算した結果として、ＰＰａ´＝ＰＰａ、ＰＰｂ´＝ＰＰｂ、ＰＰｃ´＝ＰＰｃを得るステップに至る（Ｓ２５）。ステップＳ２５のつぎは、ステップＳ２５で得られた電圧を、ステップＳ２４に戻って一時記憶する。このステップＳ２４以降、ステップＳ５がＹＥＳとなることにより、ステップＳ７に至って電圧調整を終了するまでは、再びステップＳ２４に戻って、同様のルーチンを繰り返し実行する。
【０１９０】
（第５実施形態）
つぎに、図１６および図１７に沿って第５実施形態について説明する。図１６は、本発明の第５実施形態に係る三角結線変圧器を用いた電圧調整装置の概略構成図である。図１６に示す電圧調整装置６００は、三角結線変圧器１２０の二次側を出力側とし、二次側電圧Ｖａｂ、Ｖｂｃ、Ｖｃａを電圧調整する場合を示している。図１６において、電圧調整装置６００は、三角結線変圧器１２０と、制御部６２０を備えて構成される。制御部６２０は、計測手段２１と、タップ切換制御手段２３と、電圧記憶手段２４と、変圧比認識手段２５と、タップ切換量演算手段１３０を備えて構成される。
【０１９１】
計測手段２１は三角結線変圧器１２０の一次側電圧ＶＡＢ、ＶＢＣ、ＶＣＡを計測する。電圧記憶手段２４は、電圧調整開始時に計測手段２１の計測した電圧を記憶する。変圧比認識手段２５は、電圧記憶手段２４で電圧を記憶した時の三角結線変圧器１２０の変圧比を相別に認識して記憶する。タップ切換量演算手段１３０と、このタップ切換量演算手段１３０の計算結果である各相タップ切換量に基づいて、タップ切換手段Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃを制御するタップ切換制御手段２３とで構成される。
【０１９２】
タップ切換量演算手段１３０は、電圧記憶手段２４からの電圧と、変圧比認識手段２５で記憶した変圧比により、三角結線変圧器１２０の二次側電圧Ｖａｂ、Ｖｂｃ、Ｖｃａを、三相ともに管理値範囲に収めるための各相のタップ切換量を求める。タップ切換制御手段２３は、タップ切換量演算手段１３０の計算結果に基づいて、三角結線変圧器１２０のタップ切換手段Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃを制御する。
【０１９３】
タップ切換量演算手段１３０は、三角結線変圧器１２０の変圧比を相別に変化させた後の二次側出力電圧Ｖａｂ、Ｖｂｃ、Ｖｃａを三相ともに管理値範囲に収めることができる変圧比変化量を求めた後、各相のタップ切換量を求める。このタップ切換量演算手段１３０は、３つの要素に基づいて変圧比変化量および各相のタップ切換量を求めるように構成されている。３つの要素の、第１は各相の変圧比変化量、第２は変圧比認識手段２５で記憶した変圧比、第３は電圧記憶手段２４で記憶した電圧である。
【０１９４】
最終的な変圧比変化量ＴＴａ、ＴＴｂ、ＴＴｃの算出手順および動作について、数式に基づいて説明する。そして、後述する（６−１）式に示す最終的な変圧比変化量ＴＴａ、ＴＴｂ、ＴＴｃを算出するとともに、得られたタップ切換量に基づいて、タップ切換制御手段２３により各相のタップ切換手段Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃを制御し、必要なタップ切換を行う。
【０１９５】
三角結線変圧器１２０の二次側電圧Ｖａｂ、Ｖｂｃ、Ｖｃａは、前記（２−９）式で求められる。すなわち、三角結線変圧器１２０の一次側電圧ＶＡＢ、ＶＢＣ、ＶＣＡと単巻変圧器１ａ、１ｂ、１ｃの各相の変圧比１＋α、１＋β、１＋γを、前記（２−９）式に与えれば、三角結線変圧器１２０の二次側電圧を求めることができる。
【０１９６】
前記（２−９）式において、電圧調整開始時の各相のタップが、素通しタップｋ以外の場合、各相のα、β、γをＡａ、Ａｂ、Ａｃとし、変圧比変化量をＴＴａ、ＴＴｂ、ＴＴｃとすると、前記（２−９）式は以下のように表すことができる。なお、α、β、γは、ａ相、ｂ相、ｃ相の単巻変圧器１ａ、１ｂ、１ｃにおける変圧比の変化量に相当する。
【０１９７】
【数２９】
0005960498.tif 000030
【０１９８】
タップ切換量演算手段１３０の演算式として、（６−１）式を使用する。（６−１）式の右辺の電圧ＶＡＢ、ＶＢＣ、ＶＣＡは、三角結線変圧器１２０の一次側電圧であり、その一次側電圧を、電圧調整開始時に電圧記憶手段２４で記憶する。また、その時の各相の変圧比１＋Ａａ、１＋Ａｂ、１＋Ａｃを、変圧比認識手段２５で認識するとともに記憶する。
【０１９９】
三角結線変圧器１２０において、その変圧比を変化させた後の二次側出力電圧Ｖａｂ、Ｖｂｃ、Ｖｃａは、タップ切換量演算手段１３０により算出することが可能である。タップ切換量演算手段１３０は、３つの要素を演算式（６−１）に代入することにより、二次側出力電圧Ｖａｂ、Ｖｂｃ、Ｖｃａを算出する。３つの要素とは、第１に各相の変圧比を変化させた変圧比変化量ＴＴａ、ＴＴｂ、ＴＴｃ、第２に変圧比認識手段２５で記憶した変圧比１＋Ａａ、１＋Ａｂ、１＋Ａｃ、第３に電圧記憶手段２４で記憶した電圧ＶＡＢ、ＶＢＣ、ＶＣＡである。
【０２００】
なお、（６−１）式において、右辺第２項のＡａ、Ａｂ、Ａｃは、各相の変圧比から１を差し引いたものであり、容易に求めることができる。したがって、（６−１）式の右辺のＴＴａ、ＴＴｂ、ＴＴｃを微調整しながら計算し、左辺の電圧の全てが管理値範囲に収めることができる各相の変圧比変化量ＴＴａ、ＴＴｂ、ＴＴｃを求めればよい。
【０２０１】
このようにして求めた変圧比変化量ＴＴａ、ＴＴｂ、ＴＴｃに基づいて、タップ切換量演算手段１３０が、タップ切換量として演算出力する。タップ切換制御手段２３は、タップ切換量に基づいて、タップ切換手段Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃを制御する。その結果、三角結線変圧器１２０の二次側電圧Ｖａｂ、Ｖｂｃ、Ｖｃａを、管理値範囲で三相平衡させることができる。
【０２０２】
なお、変圧比認識手段２５は、つぎのように実現できる。例えば、単巻変圧器１ａ、１ｂ、１ｃの相別に設けられたタップ１〜ｎに付されたタップ番号のうち何れのタップ番号に、現在接続されているかを検出して認識する機能、または、初期状態のタップ番号を初期値とし、初期状態以降はタップ切換制御手段２３でタップ切換制御を行う都度に、各相のタップ切換量をその初期値に加算累積して認識する機能、あるいは、三角結線変圧器１２０の一次側と二次側において、それぞれの電圧と電流を計測して現在の変圧比を求める機能などで実現できる。
【０２０３】
変圧比認識手段２５における前記第３番目の機能について詳細に説明する。すなわち、三角結線変圧器１２０の一次側と二次側において、それぞれの電圧と電流を計測して現在の変圧比を求める機能に関して説明する、電圧調整開始時の変圧比の変化量をα、β、γとすると、その時のａ相、ｂ相の電圧と、ａ相の電流について、三角結線変圧器１２０の一次側と二次側の関係は下式のとおりである。なお、電圧の関係は（２−７）式、電流の関係は（２−２）式と（２−４）式から求められる。
【０２０４】
【数３０】
0005960498.tif 000031
【０２０５】
上式の第１式、第３式は、
【数３１】
0005960498.tif 000032
【０２０６】
これを（６−２）式の第２式に代入すれば以下のようになる。
【０２０７】
【数３２】
0005960498.tif 000033
【０２０８】
これを前式（６−３）式に代入すれば、α、β、γが求められる。すなわち、三角結線変圧器１２０の三相のうち２相の電圧と１相の電流を計測すれば、電圧調整開始時の変圧比を求めることができる。また、変圧比認識手段２５は、算出された変圧比を認識し、記憶する。そして、変圧比認識手段２５は、類似する別の方法として、１相または２相を電流で計測し、残る２相または１相の電圧を計測すれば、電圧調整開始時の変圧比を求めることができ、認識し、記憶することができる。
【０２０９】
つぎに、タップ切換量演算手段１３０について、より具体例に説明する。三角結線変圧器１２０の二次側電圧Ｖａｂ、Ｖｂｃ、Ｖｃａを求める演算式は、前記（６−１）式におけるＴＴａ、ＴＴｂ、ＴＴｃを、Δｔ・ＰＰａ、Δｔ・ＰＰｂ、Δｔ・ＰＰｃとし、次式に対応する。
【０２１０】
【数３３】
0005960498.tif 000034
ただし、
【数３４】
0005960498.tif 000035
【０２１１】
ここで、Δｔは、変圧比変化量である。また、ＰＰａ、ＰＰｂ、ＰＰｃは、Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃの加算累積値に相当する。ＰＰａ´、ＰＰｂ´、ＰＰｃ´は、過去の加算累積値である。また、Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃは、−１、０、１の３値の何れかに適宜設定される。その設定は以下のとおりである。すなわち、電圧を減少させる側の変圧比変化量とする場合は−１とする。また、変圧比変化量を与えない場合は０とする。そして、電圧を増加させる側の変圧比変化量とする場合は１とする。
【０２１２】
以下に動作の流れを示す。
・段階１
・（６−５）式のＰＰａ、ＰＰｂ、ＰＰｃを０にする。
・（６−６）式の左辺のＰＰａ´、ＰＰｂ´、ＰＰｃ´、Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃを０にする。
・計測手段２１で計測した三角結線変圧器１２０の一次側の各相電圧を、電圧調整開始時に電圧記憶手段２４で記憶する。
・その時の各相の単巻変圧器１ａ、１ｂ、１ｃの変圧比１＋Ａａ、１＋Ａｂ、１＋Ａｃを変圧比認識手段２５で認識して記憶する。
【０２１３】
・段階２
・電圧記憶手段２４で記憶した三角結線変圧器１２０の一次側電圧を（６−５）式のＶＡＢ、ＶＢＣ、ＶＣＡを代入する。
・また、変圧比認識手段２５で認識して記憶した変圧比のＡａ、Ａｂ、Ａｃを抽出して（６−５）式のＡａ、Ａｂ、Ａｃに代入する。
【０２１４】
・段階３
・ＰＰａ、ＰＰｂ、ＰＰｃを（６−５）式に代入して電圧Ｖａｂ、Ｖｂｃ、Ｖｃａを計算する。
【０２１５】
・段階４
・段階３で計算した電圧Ｖａｂ、Ｖｂｃ、Ｖｃａの絶対値を比較して最大値、最小値、最大値発生相および最小値発生相を抽出する。
【０２１６】
・段階５
・予め設定された管理値範囲（下限管理値、上限管理値）と前記段階４の抽出結果とを判定し、タップ切換を行う相および電圧を増加させるか減少させるかの切換方向（変圧比変化量の正負）の決定を行う。
・この判定により、管理値範囲と段階４の抽出結果の最大値、最小値との関係として以下の結果が得られる。
【０２１７】
（１）最大値が上限管理値を超え、最小値が下限管理値以上である場合
（２）最大値が上限管理値以下で、最小値が下限管理値未満である場合
（３）最大値が上限管理値を超え、最小値が下限管理値未満である場合
（４）最大値が上限管理値以下で、最小値が下限管理値以上である場合
【０２１８】
・前記の各結果に対して以下のようにＰａ、Ｐｂ、Ｐｃを決める。
（１）の場合：最大値の相のＰｘを−１、それ以外の相のＰｘは０にする。
（２）の場合：最小値の相のＰｘを１、それ以外の相のＰｘは０にする。
（３）の場合：最大値の相のＰｘを−１、最小値の相のＰｘを１、それ以外の相のＰｘは０にする。
（４）の場合：全ての相のＰｘを０にする。
ただし、ｘはａ、ｂ、ｃ相を意味する。
【０２１９】
・段階６
・前記Ｐｘを相別に加算累積し、それをＰＰｘに記憶する。
・すなわち、（６−６）式でＰａ、Ｐｂ、Ｐｃとこれを加算する前のＰＰａ´、ＰＰｂ´、ＰＰｃ´とを加算し、ＰＰａ、ＰＰｂ、ＰＰｃを求める。
【０２２０】
・段階７
・段階６の結果が（１）、（２）、（３）の場合、段階６で計算したＰＰａ、ＰＰｂ、ＰＰｃを（６−６）式のＰＰａ´、ＰＰｂ´、ＰＰｃ´に代入して、段階３に戻る。
・すなわち、ＰＰａ´＝ＰＰａ、ＰＰｂ´＝ＰＰｂ、ＰＰｃ´＝ＰＰｃにして段階３に戻る。
【０２２１】
・段階８
・前記段階５で（４）の結果になるまで段階３〜７を繰り返し、（４）の結果になった場合、管理値範囲で三相平衡となったことになり、その繰り返しを終了し、段階６のＰＰａ、ＰＰｂ、ＰＰｃを出力する。
【０２２２】
この出力である加算累積したＰＰａ、ＰＰｂ、ＰＰｃはタップ切換量となる。ここで、Δｔ・ＰＰａ、Δｔ・ＰＰｂ、Δｔ・ＰＰｃは、（６−１）式の最終的な変圧比変化量ＴＴａ、ＴＴｂ、ＴＴｃを求めたことになる。以上より出力されたタップ切換量に基づいてタップ切換制御手段２３により各相のタップ切換手段Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃを制御し、必要なタップ切換を行う。
【０２２３】
以上の動作の流れをフローチャートで示したものを図１７に示す。図１７は本発明の第５実施形態に係る三角結線変圧器を用いた電圧調整装置の動作を示すフローチャートである。図１７に示すように、電圧調整装置６００は、電圧調整を開始すると、まず初期化するステップを実行する。すなわち、ＰＰａ、ＰＰｂ、ＰＰｃと、ＰＰａ´、ＰＰｂ´、ＰＰｃ´と、Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃを全て０にする（Ｓ３１）。つぎに、変圧比１＋Ａａ、１＋Ａｂ、１＋Ａｃ、および入力側の電圧ＶＡＢ、ＶＢＣ、ＶＣＡを記憶するステップを実行する（Ｓ３２）。そして、演算式にＡａ、Ａｂ、Ａｃ、およびＶＡＢ、ＶＢＣ、ＶＣＡを代入するステップを実行する（Ｓ３３）。つぎに、演算式にＰＰａ、ＰＰｂ、ＰＰｃを代入して、出力電圧の計算するステップを実行する（Ｓ３４）。このステップＳ３４のつぎに進むステップＳ３〜Ｓ７において、ステップＳ５が、ＹＥＳなら電圧調整を終了する。
【０２２４】
なお、ステップＳ３〜Ｓ２５は、図１５とほぼ同じなので、相違点のみを説明する。その図１５に対する図１７の相違点は、図１５において、ステップＳ１１とステップＳ２５の間に挿入されていたステップＳ１０が、図１７には無いという点である。また、ステップＳ２５のつぎは、そのステップＳ２５の結果ＰＰａ´＝ＰＰａ、ＰＰｂ´＝ＰＰｂ、ＰＰｃ´＝ＰＰｃを、ステップＳ３４に戻って、出力電圧計算をする。このステップＳ３４以降、ステップＳ５がＹＥＳとなることにより、ステップＳ７に至って電圧調整を終了するまでは、再びステップＳ３４に戻って、同様のルーチンを繰り返し実行する。
【０２２５】
（第６実施形態）
つぎに、図１８および図１９に沿って第６実施形態について説明する。図１８は、本発明の第６実施形態に係る三角結線変圧器を用いた電圧調整装置の概略構成図である。図１８に示す電圧調整装置６１０は、三角結線変圧器１２０の一次側を出力側とし、一次側電圧ＶＡＢ、ＶＢＣ、ＶＣＡを電圧調整する場合を示している。図１８において、電圧調整装置６１０は、三角結線変圧器１２０と、制御部６２０を備えて構成される。制御部６２０は、計測手段２１と、タップ切換制御手段２３と、電圧記憶手段２４と、変圧比認識手段２５と、タップ切換量演算手段１３０を備えて構成される。
【０２２６】
計測手段２１は三角結線変圧器１２０の入力側である二次側電圧Ｖａｂ、Ｖｂｃ、Ｖｃａを計測する。電圧記憶手段２４は、電圧調整開始時に計測手段２１の計測した電圧を記憶する。変圧比認識手段２５は、電圧記憶手段２４で電圧を記憶した時の三角結線変圧器１２０の変圧比を相別に認識して記憶する。タップ切換量演算手段１３０と、このタップ切換量演算手段１３０の算出した各相タップ切換量に基づいて、タップ切換手段Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃを制御するタップ切換制御手段２３とで構成される。
【０２２７】
タップ切換量演算手段１３０は、電圧記憶手段２４からの電圧と、変圧比認識手段２５で記憶した変圧比により三角結線変圧器１２０の二次側電圧Ｖａｂ、Ｖｂｃ、Ｖｃａを、三相ともに管理値範囲に収めることができる各相のタップ切換量を求める。タップ切換制御手段２３は、タップ切換量演算手段１３０の結果に基づいて、三角結線変圧器１２０のタップ切換手段Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃを制御する。
【０２２８】
タップ切換量演算手段１３０は、図１６に沿って説明したとおりである。すなわち、タップ切換量演算手段１３０は、三角結線変圧器１２０の変圧比を相別に変化させた後の三角結線変圧器１２０の二次側出力電圧Ｖａｂ、Ｖｂｃ、Ｖｃａを、三相ともに管理値範囲に収まる変圧比変化量を求めた後、各相のタップ切換量を求める。このタップ切換量演算手段１３０は、３つの要素に基づいて変圧比変化量および各相のタップ切換量を求めるように構成されている。３つの要素の、第１は各相の変圧比変化量、第２は変圧比認識手段２５で記憶した変圧比、第３は電圧記憶手段２４で記憶した電圧である。
【０２２９】
ここで、図１６、１８に示した電圧調整装置６００、６１０の構成を、以下のとおり確認する。図１１に記載の電圧調整装置４００における、タップ切換量演算手段３０を、以下のように構成したものである。電圧調整装置６００、６１０は、三角結線変圧器１２０と、その三角結線変圧器１２０の出力電圧を管理値範囲に収めるように制御する制御部６２０と、を備え、制御部６２０は、一次側端子または二次側端子のうち入力側の入力電圧を三相ともに計測する計測手段２１と、電圧調整開始時に計測手段２１の計測した電圧を記憶する電圧記憶手段２４と、電圧記憶手段２４で電圧を記憶した時の三角結線変圧器１２０の各相の変圧比を認識して記憶する変圧比認識手段２５と、変圧比の変化に対応する出力電圧を管理値範囲に収めるためのタップ切換量を演算式に算出して出力するタップ切換量演算手段１３０と、タップ切換量演算手段１３０から出力されるタップ切換量に基づいて、タップ切換手段Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃを相別で独立に制御するタップ切換制御手段２３と、を備え、タップ切換量演算手段１３０は、変圧比を変化させた場合の変化後の出力電圧を、各相の変圧比を変化させた変圧比変化量と、変圧比認識手段２５で記憶した変圧比と、電圧記憶手段２４で記憶した電圧と、に基づいて演算式により算出した結果、管理値範囲に収めることができる各相の変圧比変化量を求め、それを各相のタップ切換量として出力することを特徴とする。
【０２３０】
つぎに、最終的な変圧比変化量ＴＴａ、ＴＴｂ、ＴＴｃの算出手順および動作について、数式に基づいて説明する。三角結線変圧器１２０の一次側電圧ＶＡＢ、ＶＢＣ、ＶＣＡは、前記（２−１０）式で求められる。すなわち、三角結線変圧器１２０の二次側電圧Ｖａｂ、Ｖｂｃ、Ｖｃａと単巻変圧器１ａ、１ｂ、１ｃの各相の変圧比１＋α、１＋β、１＋γを与えれば三角結線変圧器１２０の一次側電圧を求めることができる。（２−１０）式において、電圧調整開始時の各相のタップが、素通しタップｋ以外であった場合、各相のα、β、γを、Ａａ、Ａｂ、Ａｃとし、変圧比変化量をＴＴａ、ＴＴｂ、ＴＴｃとすれば、（２−１０）式は、以下のように表すことができる。
【０２３１】
【数３５】
0005960498.tif 000036
【０２３２】
ただし、
【数３６】
0005960498.tif 000037
【０２３３】
タップ切換量演算手段１３０の演算式として、（６−７）式および（６−８）式を用いる。（６−７）式において、右辺の電圧Ｖａｂ、Ｖｂｃ、Ｖｃａは、三角結線変圧器１２０の二次側電圧Ｖａｂ、Ｖｂｃ、Ｖｃａであり、電圧調整開始時に電圧記憶手段２４で記憶する。また、その時の各相の変圧比は、１＋Ａａ、１＋Ａｂ、１＋Ａｃを、変圧比認識手段２５が認識するとともに記憶する。
【０２３４】
タップ切換量演算手段１３０では、三角結線変圧器１２０の変圧比を変化させた後、その出力側である一次側電圧ＶＡＢ、ＶＢＣ、ＶＣＡは、演算式（６−７）式および（６−８）式に、３つの要素を代入して算出する。３つの要素は、第１に、各相の変圧比を変化させた変圧比変化量ＴＴａ、ＴＴｂ、ＴＴｃ、第２に、変圧比認識手段２５で記憶した変圧比１＋Ａａ、１＋Ａｂ、１＋Ａｃ、第３に、電圧記憶手段２４で記憶した電圧Ｖａｂ、Ｖｂｃ、Ｖｃａである。
【０２３５】
なお、（６−８）式のＡａ、Ａｂ、Ａｃは変圧比から１を差し引いて抽出したものである。したがって、（６−８）式において、右辺のＴＴａ、ＴＴｂ、ＴＴｃを、加減して微調整しながら計算する。これ算出されたＴＴａ、ＴＴｂ、ＴＴｃを、（６−７）式に代入して計算する。この（６−７）式において、左辺の電圧が全て管理値範囲に収まるように、相別の変圧比変化量ＴＴａ、ＴＴｂ、ＴＴｃを算出する。
【０２３６】
このようにして求めた変圧比変化量ＴＴａ、ＴＴｂ、ＴＴｃを、タップ切換量演算手段１３０からタップ切換量として出力する。タップ切換制御手段２３は、タップ切換量に基づいて各相のタップ切換手段Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃを制御することにより、三角結線変圧器１２０の一次側電圧ＶＡＢ、ＶＢＣ、ＶＣＡを、管理値範囲で三相平衡させることができる。
【０２３７】
つぎに、タップ切換量演算手段１３０の具体例を示す。三角結線変圧器１２０の一次側電圧ＶＡＢ、ＶＢＣ、ＶＣＡを求める演算式は、前記（６−８）式におけるＴＴａ、ＴＴｂ、ＴＴｃをΔｔ・ＰＰａ、Δｔ・ＰＰｂ、Δｔ・ＰＰｃとし、次式のものを用いる。
【０２３８】
【数３７】
0005960498.tif 000038
【０２３９】
また、ＰＰａ、ＰＰｂ、ＰＰｃは次式とする。
【０２４０】
【数３８】
0005960498.tif 000039
【０２４１】
ここで、Δｔは変圧比変化量、ＰＰａ、ＰＰｂ、ＰＰｃはＰａ、Ｐｂ、Ｐｃの加算累積値に相当する。ＰＰａ´、ＰＰｂ´、ＰＰｃ´は過去の加算累積値である。また、Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃは、−１、０、１の３値の何れかに設定する。３値の定義は、第１に電圧を減少させる側の変圧比変化量とする場合は１、第２に変圧比変化量を与えない場合は０、第３に電圧を増加させる側の変圧比変化量とする場合は−１とする。
【０２４２】
なお、三角結線変圧器１２０の一次側電圧ＶＡＢ、ＶＢＣ、ＶＣＡは、α、β、γがマイナスの場合に電圧が増加し、プラスの場合に電圧が減少するため、符号を変えている。
【０２４３】
以下に動作の流れを示す。
・段階１
・（６−９）式のＰＰａ、ＰＰｂ、ＰＰｃを０にする。
・（６−１０）式の左辺のＰＰａ´、ＰＰｂ´、ＰＰｃ´、Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃを０にする。
・計測手段２１で計測した三角結線変圧器１２０の二次側の各相電圧Ｖａｂ、Ｖｂｃ、Ｖｃａを、電圧調整開始時に電圧記憶手段２４で記憶する。
・その時の各相の単巻変圧器１ａ、１ｂ、１ｃの変圧比の１＋Ａａ、１＋Ａｂ、１＋Ａｃを変圧比認識手段２５で認識して記憶する。
【０２４４】
・段階２
・電圧記憶手段２４で記憶した三角結線変圧器１２０の二次側電圧Ｖａｂ、Ｖｂｃ、Ｖｃａを、（６−７）式のＶａｂ、Ｖｂｃ、Ｖｃａに代入する。
・また、変圧比認識手段２５で認識して記憶した変圧比Ａａ、Ａｂ、Ａｃを抽出し、（６−９）式のＡａ、Ａｂ、Ａｃに代入する。
【０２４５】
・段階３
・ＰＰａ，ＰＰｂ，ＰＰｃを（６−９）式に代入して計算し、その結果を（６−７）式に代入して電圧ＶＡＢ，ＶＢＣ，ＶＣＡを計算する。
【０２４６】
・段階４
・段階３で計算した電圧ＶＡＢ，ＶＢＣ，ＶＣＡの絶対値の中から最大値、最小値、最大値発生相および最小値発生相を抽出する。
【０２４７】
・段階５
・予め設定された管理値範囲（下限管理値、上限管理値）と前記段階４の抽出結果とを判定し、タップ切換を行う相および電圧を増加させるか減少させるかの切換方向（変圧比変化量の正負）の決定を行う。
【０２４８】
・この判定により、管理値範囲と段階４の抽出結果の最大値、最小値との関係として以下の結果が得られる。
（１）最大値が上限管理値を超え、最小値が下限管理値以上である場合
（２）最大値が上限管理値以下で、最小値が下限管理値未満である場合
（３）最大値が上限管理値を超え、最小値が下限管理値未満である場合
（４）最大値が上限管理値以下で、最小値が下限管理値以上である場合
【０２４９】
・前記の各結果に対して以下のようにＰａ，Ｐｂ，Ｐｃを決める。
（１）の場合：最大値の相のＰｘを１、それ以外の相のＰｘは０にする。
（２）の場合：最小値の相のＰｘを−１、それ以外の相のＰｘは０にする。
（３）の場合：最大値の相のＰｘを１、最小値の相のＰｘを−１、それ以外の相のＰｘは０にする。
（４）の場合：全ての相のＰｘを０にする。
ただし、ｘはａ，ｂ，ｃを意味する。
【０２５０】
・段階６
・前記Ｐｘを相別に加算累積し、それをＰＰｘに記憶する。
・すなわち、（６−１０）式でＰａ，Ｐｂ，Ｐｃとこれを加算する前のＰＰａ´，ＰＰｂ´，ＰＰｃ´とを加算し、ＰＰａ，ＰＰｂ，ＰＰｃを求める。
【０２５１】
・段階７
・段階５の結果で（１）、（２）、（３）の場合、段階６で計算したＰＰａ，ＰＰｂ，ＰＰｃを（６−１０）式のＰＰａ´，ＰＰｂ´，ＰＰｃ´に代入して、段階３に戻る。
・すなわち、ＰＰａ´＝ＰＰａ，ＰＰｂ´＝ＰＰｂ，ＰＰｃ´＝ＰＰｃにして段階３に戻る。
【０２５２】
・段階８
・前記段階５で（４）の結果になるまで段階３〜７までを繰り返し、（４）の結果になった場合、管理値範囲で三相平衡となったことになり、その繰り返しを終了し、段階６のＰＰａ，ＰＰｂ，ＰＰｃを出力する。この出力である加算累積したＰＰａ，ＰＰｂ，ＰＰｃはタップ切換量となる。ここで、Δｔ・ＰＰａ，Δｔ・ＰＰｂ，Δｔ・ＰＰｃは、（６−８）式の最終的な変圧比変化量ＴＴａ，ＴＴｂ，ＴＴｃを求めたことになる。
【０２５３】
以上の動作の流れを、図１９に示すフローチャートを用いて説明する。図１９は本発明の第６実施形態に係る三角結線変圧器を用いた電圧調整装置の動作を示すフローチャートであり、図１７に沿って説明した内容に似ているので、相違点のみを説明する。その相違点として、図１７において、ステップＳ３２では、変圧比１＋Ａａ，１＋Ａｂ，１＋Ａｃ、および入力側の電圧ＶＡＢ，ＶＢＣ，ＶＣＡを記憶し、そのつぎのステップＳ３３で、演算式にＡａ，Ａｂ，Ａｃ、およびＶＡＢ，ＶＢＣ，ＶＣＡを代入していた。それにともなう演算式は（６−５）を用いていた。
【０２５４】
これに対して、図１９において、ステップＳ３２０では、変圧比１＋Ａａ，１＋Ａｂ，１＋Ａｃ、および入力側の電圧Ｖａｂ，Ｖｂｃ，Ｖｃａを記憶し、そのつぎのステップＳ３３０で、演算式にＡａ，Ａｂ，Ａｃ、およびＶａｂ，Ｖｂｃ，Ｖｃａを代入する。それにともなう演算式は（６−７）、（６−９）を用いている。
【０２５５】
以上の動作に関するシミュレーション結果を、図２０に示す。図２０は、本発明の第６実施形態に係る三角結線変圧器を用いた電圧調整装置６１０によるシミュレーション結果を示すベクトル図である。図２０において、×印でプロットされた３点は、電圧調整前の二次側電圧Ｖａｂ´，Ｖｂｃ´，Ｖｃａ´である。この×印でプロットされた３点に示すように、電圧調整前の二次側電圧をＶａｂ´（大きさ：１５０％、位相：０度）、Ｖｂｃ´（大きさ：１２０％、位相：−９０度）、Ｖｃａ´（大きさ：１９２％、位相：１４１度）、各相の変圧比のＡａ，Ａｂ，Ａｃを全て２０％としている。
【０２５６】
そして、著しく三相不平衡状態の一次側電圧ＶＡＢ´、ＶＢＣ´、ＶＣＡ´を、上限管理値を１０２％、下限管理値を９８％に収めることが条件である。また、変圧比変化量Δｔは１％としている。図２０に示すベクトル図は、極端な不平衡電圧の例であるが、電圧調整装置６１０による電圧調整後は、このように三相平衡することで、電圧ＶＡＢ´´、ＶＢＣ´´、ＶＣＡ´´となり、その絶対値は、ほぼ１００％の電圧となる。
【０２５７】
また、図２０には、管理値範囲の平衡電圧に調整されるまでの軌跡を示している。この軌跡は、図４，８に示した第１，２実施形態に係る電圧調整装置３００，３１０において、逐次電圧調整する場合の調整過程と同様に、管理値範囲の三相平衡電圧に調整されることを示している。
【０２５８】
図２０に示すシミュレーション結果では、タップ切換量はａ，ｂ，ｃ相のそれぞれが−３５、３６、−３５タップ分であり、前記段階８で示す（４）の結果になるまでの繰り返し回数は７１回であった。このことから、図４，８に示した第１，２実施形態に係る電圧調整装置３００，４００において、逐次電圧調整する場合には、７１回分相当の時間が必要であったところを、図１８に示した第６実施形態に係る電圧調整装置６１０であれば、３６回分相当の時間で電圧調整できる。したがって、より迅速に管理値範囲の三相平衡電圧にすることが可能であるという効果が確認できた。
【０２５９】
上述したシミュレーション結果に基づいた効果から、実機検証すれば、以下の効果も期待できる。すなわち、タップ切換を行う前に必要なタップ切換量を事前に算出してタップ切換制御を行うことにより、最小回数のタップ切換で足りるため、タップが橋絡された時に流れる循環電流、接点摩耗や油の汚損を最小限に抑制するとともに、迅速に電圧調整が可能となる。すなわち、余分なタップ切換動作を省略できるので、機器等の損耗を軽減して迅速に電圧調整することが可能となる。
【０２６０】
（第７実施形態）
つぎに、図２１に沿って第７実施形態について説明する。図２１は、本発明の第７実施形態に係る三角結線変圧器を用いた電圧調整装置の概略構成図である。図２１に示す電圧調整装置７００は、三角結線変圧器１２０の二次側を出力側とし、二次側電圧Ｖａｂ，Ｖｂｃ，Ｖｃａを電圧調整する場合を示している。図２１において、電圧調整装置７００は、三角結線変圧器１２０と、制御部７２０を備えて構成される。制御部７２０は、計測手段２１と、タップ切換制御手段２３と、電圧記憶手段２４と、変圧比認識手段２５と、タップ切換量演算手段１３０を備えて構成される。
【０２６１】
計測手段２１は、三角結線変圧器１２０の入力側である一次側電圧ＶＡＢ，ＶＢＣ，ＶＣＡを計測する。電圧記憶手段２４は、電圧調整開始時に計測手段２１の計測した電圧を記憶する。変圧比認識手段２５は、電圧記憶手段２４で電圧を記憶した時の三角結線変圧器１２０の変圧比を相別に認識して記憶する。
【０２６２】
タップ切換量演算手段１３０は、演算式設定手段３１、電圧一時記憶手段３２、演算手段３４、変圧比変化量累積手段３７、出力手段３６で構成される。演算式設定手段３１は、３つの要素に基づいて、三角結線変圧器１２０の二次側出力電圧Ｖａｂ，Ｖｂｃ，Ｖｃａを求める演算式を設定する。３つの要素とは、第１に、変圧比認識手段２５で記憶した各相の変圧比、第２に、変圧比変化量累積手段３７で加算累積して記憶した各相の変圧比変化量、第３に、電圧記憶手段２４で記憶した電圧である。
【０２６３】
タップ切換量演算手段１３０は、電圧記憶手段２４からの電圧と、変圧比認識手段２５で記憶した変圧比に基づいて、三角結線変圧器１２０の二次側電圧Ｖａｂ，Ｖｂｃ，Ｖｃａを、三相ともに管理値範囲に収めることができる各相のタップ切換量を算出する。タップ切換制御手段２３は、タップ切換量演算手段１３０の結果に基づいて三角結線変圧器１２０のタップ切換手段Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃを制御する。
【０２６４】
また、電圧一時記憶手段３２は、演算手段３４で算出した二次側出力電圧Ｖａｂ，Ｖｂｃ，Ｖｃａを、計算する都度に更新して一時的に記憶するものである。変圧比変化量累積手段３７は、演算手段３４が算出した変圧比変化量、すなわち変圧比を変化させる量を、相別に加算累積して記憶するものである。
【０２６５】
演算手段３４は、電圧一時記憶３２で記憶した電圧の絶対値から最大値、最大値発生相、最小値および最小値発生相を抽出して不平衡電圧の実態を把握する。演算手段３４は、不平衡電圧を是正するためのタップ切換量を以下の手順で算出する。演算手段３４は、抽出した最大値が上限管理値を超えている場合、当該相の電圧を減少させる側の変圧比変化量にして変圧変化量累積手段３７に加算累積して記憶させる。また、抽出した最小値が下限管理値未満の場合、当該相の電圧を増加させる側の変圧比変化量にして変圧変化量累積手段３７に加算累積して記憶させる。これらは、演算手段３４が二次側電圧を計算する都度、変圧比変化量を相別に変圧変化量累積手段３７に加算累積して記憶させる。
【０２６６】
そして、演算手段３４は、３つの要素を演算式設定手段３１で設定した演算式に代入することにより、変圧比変化後の二次側出力電圧を算出する。３つの要素とは、第１に変圧比認識手段３５の各相の変圧比、第２に変圧比変化量累積手段３７で記憶した各相の変圧比変化量、第３に電圧記憶手段２４で記憶した電圧のことである。
【０２６７】
それから、演算手段３４は、電圧一時記憶手段３２で記憶した電圧を、前記演算式で求めた電圧に記憶更新する。演算手段３４は、電圧一時記憶手段３２で記憶した電圧の全てが管理値範囲に収まるまで、前記演算式の計算および電圧一時記憶手段３２の記憶更新を繰り返す。出力手段３６は、電圧の全てが管理値範囲に収まった時、変圧比変化量累積手段３７に基づいて、各相のタップ切換量を出力する。
【０２６８】
最終的な変圧比変化量ＴＴａＬ，ＴＴｂＬ，ＴＴｃＬの算出手順および動作について、数式に基づいて説明する。最終的な変圧比変化量ＴＴａＬ，ＴＴｂＬ，ＴＴｃＬが算出されると、最終的なタップ切換量が算出される。三角結線変圧器１２０を、最終的なタップ切換量により、適切に電圧調整されることにより、管理値範囲で平衡電圧となる。
【０２６９】
三角結線変圧器１２０の各相タップを独立して切換制御した時の二次側電圧は、次式（７−１）で表される。（７−１）の左辺は、電圧調整して管理値範囲で平衡電圧となった電圧ＶａｂＬ、ＶｂｃＬ、ＶｃａＬである。それに対する（７−１）の右辺により、最終的な変圧比変化量ＴＴａＬ，ＴＴｂＬ，ＴＴｃＬを算出する。最終的な変圧比変化量ＴＴａＬ，ＴＴｂＬ，ＴＴｃＬは、現在の各相の変圧比１＋Ａａ，１＋Ａｂ，１＋Ａｃから算出する。
【０２７０】
【数３９】
0005960498.tif 000040
【０２７１】
最終的な変圧比変化量ＴＴａＬ，ＴＴｂＬ，ＴＴｃＬを算出する手順は、前記（６−１）式の変圧比変化量ＴＴａ，ＴＴｂ，ＴＴｃを変えて、（６−１）式の左辺の電圧の絶対値が、管理値範囲に収まるまで繰り返し計算する。そのために、演算式設定手段３１は、（６−１）式の演算式を設定する。（６−１）式は、電圧調整開始時の電圧と変圧比を用いて、各相の変圧比変化量ＴＴａ，ＴＴｂ，ＴＴｃを加算させた後の電圧を求める式である。
【０２７２】
（６−１）式の初期値である電圧調整開始時の電圧ＶＡＢ，ＶＢＣ，ＶＣＡは電圧記憶手段２４で記憶する。また、この時の各相の変圧比１＋Ａａ，１＋Ａｂ，１＋Ａｃを変圧比認識手段２５で認識し記憶する。演算手段３４は以下のように動作する。なお、以下、変圧比変化量とは、例えば１タップ分の変圧比変化量である。
【０２７３】
演算手段３４が、最終的に必要なタップ切換量を算出すれば、実際のタップ切換回数を減らして、迅速に三相平衡できることを、以下の２段階に分けて説明する。
【０２７４】
（第１段階）
まず、変圧比変化量累積手段３７で変圧比変化量を加算累積した記憶を０に設定する。すなわち、変圧比変化量ＴＴａ，ＴＴｂ，ＴＴｃを０に設定する。電圧調整開始時に電圧記憶手段２４で記憶した電圧ＶＡＢ，ＶＢＣ，ＶＣＡと、変圧比認識手段２５で記憶した各相の変圧比１＋Ａａ，１＋Ａｂ，１＋Ａｃを、演算手段３４で設定した演算式（６−１）式に代入して出力側電圧を計算する。その出力側電圧を電圧一時記憶手段３２で記憶する。この演算式（６−１）式の計算により記憶された電圧は、電圧調整開始時の相別の変圧比における二次側出力電圧である。ここで、（６−１）式の右辺の第２項のＡａ，Ａｂ，Ａｃは、変圧比から１を差し引けば求められる。以下も同様である。
【０２７５】
（第２段階）
つぎに、電圧一時記憶手段３２で記憶した電圧の絶対値の中から最大値、最大値発生相、最小値および最小値発生相を抽出する。抽出した最大値が上限管理値を超えている場合、当該相の電圧を減少させるような変圧比変化量を、変圧比変化量累積手段３７に加算して記憶する。また、最小値が下限管理値未満の場合、当該相の電圧を増加させるような変圧比変化量を、変圧比変化量累積手段３７に加算して記憶する。
【０２７６】
演算式（６−１）式に、３つの要素を代入して変圧比変化後の電圧を算出する。３つの要素は、第１に変圧比認識手段２５で記憶した各相の変圧比、第２に変圧比変化量累積手段３７で記憶した各相の変圧比変化量、第３に電圧記憶手段２４で記憶した電圧である。算出された変圧比変化後の電圧に、電圧一時記憶手段３２の電圧記憶を更新する。
【０２７７】
この算出結果は変圧比変化量を１回与えた後の電圧であり、変圧比変化量累積手段３７には、１回分の変圧比変化量を相別に記憶する。さらに、電圧一時記憶手段３２で記憶した１回目の変圧比変化量を与えた後の電圧の絶対値の中から、第２段階と同様に、最大値、最大値発生相、最小値および最小値発生相を抽出する。
【０２７８】
抽出した最大値が上限管理値を超えている場合、当該相の電圧を減少させるような変圧比変化量を、変圧比変化量累積手段３７で記憶した変圧比に加算して記憶する。最小値が下限管理値未満の場合、当該相の電圧を増加させるような変圧比変化量を、変圧比変化量累積手段３７で記憶した当該相の変圧比に加算して記憶する。
【０２７９】
演算式（６−１）式に、３つの要素を代入して変圧比変化後の電圧を算出する。３つの要素は、第１に変圧比認識手段２５で記憶した各相の変圧比、第２に変圧比変化量累積手段３７で記憶した各相の変圧比変化量、第３に電圧記憶手段２４で記憶した電圧である。算出された変圧比変化後の電圧に、電圧一時記憶手段３２の電圧記憶を更新する。この算出結果は変圧比変化量を２回与えた後の電圧であり、変圧比変化量累積手段３７には、２回分の変圧比変化量を相別に加算累積して記憶する。
【０２８０】
演算手段３４は、電圧一時記憶手段３２で記憶した電圧の全てが管理値範囲に収まるまで、前記演算式の計算、変圧比変化量累積手段３７の加算累積、および電圧一時記憶手段３２の記憶更新を繰り返す。出力手段３６は、電圧の全てが限管理値範囲に収まった時、変圧比変化量累積手段３７に基づいて、各相のタップ切換量を出力する。
【０２８１】
このようにして、最終的な変圧比変化量ＴＴａＬ，ＴＴｂＬ，ＴＴｃＬが算出される。すなわち、電圧一時記憶手段３２で記憶された電圧の全てが管理値範囲に収まった時、変圧比変化量累積手段３７で加算累積して記憶されている変圧比変化量は、前式（７−１）式に示される最終的な変圧比変化量ＴＴａＬ，ＴＴｂＬ，ＴＴｃＬとなる。
【０２８２】
出力手段３６は、最終的な変圧比変化量ＴＴａＬ，ＴＴｂＬ，ＴＴｃＬに相当する各相のタップ切換量を、タップ切換制御手段２３に出力する。タップ切換制御手段２３は、入力されたタップ切換量に基づいて各相のタップ切換手段Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃを制御する。その結果、三角結線変圧器１２０の二次側電圧を三相平衡状態に是正し、かつ管理値範囲に収めることができる。以上のように、管理値範囲に三相平衡させるための計算が終了するまでの間は、実際にタップ切換動作をすることなく、最終的に必要なタップ切換量を算出することができる。したがって、試行錯誤による不要なタップ切換を防止することができる利点がある。
【０２８３】
また、前記第１段階を設けず、電圧調整開始時の出力電圧を求めない場合、電圧一時記憶手段３２の内容は０である。このため、つぎの第２段階で、全ての相が下限管理値未満となり、電圧を増加させる側の変圧比変化量として演算式で計算され、それが電圧一時記憶手段３２で記憶される。この記憶された電圧は、変圧比変化量が小さければ、ほぼ第１段階で求めた電圧と同じになる。以下、この電圧一時記憶手段３２で記憶した電圧を用いて第２段階と同様の動作となる。したがって、第１段階を設けなくても実現は可能である。
【０２８４】
最終的な変圧比変化量ＴＴａ，ＴＴｂ，ＴＴｃの算出手順および動作について、数式に基づいて説明する。三角結線変圧器１２０の二次側出力電圧は、前記（６−５）式および（６−６）式を用い、ＴＴａ，ＴＴｂ，ＴＴｃをΔｔ・ＰＰａ，Δｔ・ＰＰｂ，Δｔ・ＰＰｃとして算出することもできる。ここで、Δｔは変圧比変化量であり、例えば、１タップ分の電圧変化量を意味する。ＰＰａ，ＰＰｂ，ＰＰｃはＰａ，Ｐｂ，Ｐｃの加算累積値に相当する。
【０２８５】
また、Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃは、−１，０，１の３値の何れかに設定される。すなわち、３とおりの場合に分けて、電圧を減少させる側の変圧比変化量とする場合は−１、変圧比変化量を与えない場合は０、電圧を増加させる側の場合は１とする。
【０２８６】
以下に動作の流れを示す。
・段階１
・変圧比変化量累積手段３７の記憶を０とする。すなわちＰＰａ´，ＰＰｂ´，ＰＰｃ´、およびＰａ，Ｐｂ，Ｐｃを０にし、（６−６）式の左辺ＰＰａ，ＰＰｂ，ＰＰｃを０にする。
・計測手段２１で計測した三角結線変圧器１２０の入力側（一次側）の各相電圧を、電圧調整開始時に電圧記憶手段２４で記憶する。
・その時の各相の単巻変圧器の変圧比１＋Ａａ，１＋Ａｂ，１＋Ａｃを、変圧比認識手段２５で認識して記憶する。
【０２８７】
・段階２
・電圧記憶手段２４で記憶した三角結線変圧器１２０の一次側電圧を（６−５）式のＶＡＢ，ＶＢＣ，ＶＣＡを代入する。
・また、変圧比認識手段２５で認識して記憶した変圧比のＡａ，Ａｂ，Ａｃを抽出して（６−５）式のＡａ，Ａｂ，Ａｃに代入する。
【０２８８】
・段階３
・ＰＰａ，ＰＰｂ，ＰＰｃを（６−５）式に代入して電圧Ｖａｂ，Ｖｂｃ，Ｖｃａを計算し、電圧一時記憶手段３２でその結果に記憶更新する。
【０２８９】
・段階４
前記段階３により電圧一時記憶手段３２で記憶した電圧Ｖａｂ，Ｖｂｃ，Ｖｃａの絶対値の中から、最大値、最小値、最大値発生相および最小値発生相を抽出する。
【０２９０】
・段階５
・前記段階４の抽出結果が予め設定された管理値範囲に含まれるか否かを判定し、その判定結果に基づいて、タップ切換を行う相と、当該相の電圧増減方向を決定する。なお、電圧増減方向は、変圧比変化量の正負を意味する。
・前記段階５の判定により、管理値範囲と段階４の抽出結果の最大値、最小値との関係として以下の結果が得られる。
（１）最大値が上限管理値を超え、最小値が下限管理値以上である場合
（２）最大値が上限管理値以下で、最小値が下限管理値未満である場合
（３）最大値が上限管理値を超え、最小値が下限管理値未満である場合
（４）最大値が上限管理値以下で、最小値が下限管理値以上である場合
【０２９１】
・前記の各結果に対して以下のようにＰａ，Ｐｂ，Ｐｃを決める。
（１）の場合：最大値の相のＰｘを−１、それ以外の相のＰｘは０にする。
（２）の場合：最小値の相のＰｘを１、それ以外の相のＰｘは０にする。
（３）の場合：最大値の相のＰｘを−１、最小値の相のＰｘを１、それ以外の相のＰｘは０にする。
（４）の場合：全ての相のＰｘを０にする。
ただし、ｘはａ，ｂ，ｃを意味する。
【０２９２】
・段階６
・前記Ｐｘを変圧比変化量累積手段３７で相別に加算累積し、それをＰＰｘに記憶する。
・すなわち、変圧比変化量累積手段３７で記憶したＰＰａ´，ＰＰｂ´，ＰＰｃ´に前記段階５で求めたＰａ，Ｐｂ，Ｐｃを加算して記憶する。この加算したものは（６−６）式のＰＰａ，ＰＰｂ，ＰＰｃとなる。
【０２９３】
・段階７
・段階５の結果が（１）、（２）、（３）の場合、段階６で計算したＰＰａ，ＰＰｂ，ＰＰｃを（６−６）式のＰＰａ´，ＰＰｂ´，ＰＰｃ´に代入して、段階３に戻る。すなわち、ＰＰａ´＝ＰＰａ，ＰＰｂ´＝ＰＰｂ，ＰＰｃ´＝ＰＰｃにして段階３に戻る。
【０２９４】
・段階８
・出力手段３６は、前記段階５の結果が（４）の場合になるまで段階３〜７を繰り返し、（４）の結果になった場合、管理値範囲で三相平衡となったことになり、その繰り返しを終了し、段階６のＰＰａ，ＰＰｂ，ＰＰｃ、すなわち変圧比変化量累積手段３７で加算累積したＰＰａ，ＰＰｂ，ＰＰｃを出力する。
【０２９５】
この出力である加算累積したＰＰａ，ＰＰｂ，ＰＰｃはタップ切換量となる。以上により出力されたタップ切換量に基づいてタップ切換制御手段２３により各相のタップ切換手段Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃを制御し、必要なタップ切換を行う。
【０２９６】
（第８実施形態）
つぎに、図２２に沿って第８実施形態について説明する。図２２は、本発明の第８実施形態に係る三角結線変圧器を用いた電圧調整装置の概略構成図である。図２２に示す電圧調整装置７１０は、三角結線変圧器１２０の一次側を出力側とし、電圧ＶＡＢ，ＶＢＣ，ＶＣＡを電圧調整する場合を示している。
【０２９７】
図２２において、電圧調整装置７１０は、三角結線変圧器１２０と、制御部７２０を備えて構成される。制御部７２０は、計測手段２１と、タップ切換制御手段２３と、電圧記憶手段２４と、変圧比認識手段２５と、タップ切換量演算手段１３０を備えて構成される。
【０２９８】
計測手段２１は、三角結線変圧器１２０の入力側である二次側電圧を計測する。電圧記憶手段２４は、電圧調整開始時に計測手段２１の計測した電圧を記憶する。変圧比認識手段２５は、電圧記憶手段２４で電圧を記憶した時の三角結線変圧器１２０の変圧比を相別に認識して記憶する。
【０２９９】
タップ切換量演算手段１３０は、演算式設定手段３１、電圧一時記憶手段３２、演算手段３４、変圧比変化量累積手段３７、出力手段３６で構成される。演算式設定手段３１は、３つの要素に基づいて、三角結線変圧器１２０の一次側出力電圧を求める演算式を設定するものである。３つの要素は、第１に、変圧比認識手段２５で記憶した各相の変圧比、第２に、変圧比変化量累積手段３７で加算累積して記憶した各相の変圧比変化量、第３に、電圧記憶手段２４で記憶した電圧である。なお、タップ切換量演算手段１３０は、図２１に沿って説明した内容とほぼ同じであるため、同一符号１３０で図示している。ただし、三角結線変圧器１２０の二次側でなく一次側出力電圧を求めるための演算式を設定する点のみ異なる。なお、一次側電圧と一次側出力電圧との表記を適宜に用いている。
【０３００】
タップ切換量演算手段１３０は、電圧記憶手段２４からの電圧と、変圧比認識手段２５で記憶した変圧比に基づいて、三角結線変圧器１２０の一次側電圧を三相ともに管理値範囲に収めることができる各相のタップ切換量を算出する。タップ切換制御手段２３は、タップ切換量演算手段１３０の結果に基づいて三角結線変圧器１２０のタップ切換手段Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃを制御する。
【０３０１】
電圧一時記憶手段３２は演算手段３４で算出した出力側（一次側）の電圧を計算する都度に更新して一時的に記憶するものである。変圧比変化量累積手段３７は、演算手段３４において各相の変圧比を変化させる変圧比変化量を相別に加算累積して記憶するものである。
【０３０２】
演算手段３４は、電圧一時記憶３２で記憶した電圧の絶対値から最大値、最大値発生相、最小値および最小値発生相を抽出して不平衡電圧の実態を把握する。演算手段３４は、不平衡電圧を是正するためのタップ切換量を、以下の手順で算出する。演算手段３４は、抽出した最大値が上限管理値を超えている場合、当該相の電圧を減少させる側の変圧比変化量にして変圧変化量累積手段３７に加算累積して記憶させる。また、抽出した最小値が下限管理値未満の場合、当該相の電圧を増加させる側の変圧比変化量にして変圧変化量累積手段３７に加算累積して記憶させる。これらは、演算手段３４が二次側電圧を計算する都度、変圧比変化量を相別に変圧比変化量累積手段３７に加算累積して記憶させる。
【０３０３】
そして、演算手段３４は、３つの要素を演算式設定手段３１で設定した演算式に代入することにより、変圧比変化後の一次側出力電圧を算出する。３つの要素は、第１に変圧比認識手段３５の各相の変圧比、第２に変圧比変化量累積手段３７で記憶した各相の変圧比変化量、第３に電圧記憶手段２４で記憶した電圧のことである。
【０３０４】
それから、演算手段３４は、電圧一時記憶手段３２で記憶した電圧を、前記演算式で求めた電圧に記憶更新する。演算手段３４は、電圧一時記憶手段３２で記憶した電圧の全てが管理値範囲に収まるまで、前記演算式の計算および電圧一時記憶手段３２の記憶更新を繰り返す。出力手段３６は、電圧の全てが管理値範囲に収まった時、変圧比変化量累積手段３７に基づいて、各相のタップ切換量を出力する。
【０３０５】
ここで、図２１，２２に示した電圧調整装置７００，７１０の構成を、以下のとおり確認する。これら電圧調整装置７００，７１０は、図１６，１８に記載の電圧調整装置６００，６１０における、タップ切換量演算手段１３０を、以下のように構成したものである。このタップ切換量演算手段１３０は、出力電圧を計算する都度に更新して一時的に記憶する電圧一時記憶手段３２と、変圧比認識手段２５で記憶した各相の変圧比、その変圧比を変化させた時の変圧比変化量、および電圧記憶手段２４で記憶した電圧と、を用いて出力電圧を求める演算式を設定する演算式設定手段３１と、電圧一時記憶手段３２で記憶した電圧から抽出した最大値および最小値を管理値範囲に収めるような変圧比変化量を加算累積して記憶する変圧比変化量累積手段３７と、変圧比認識手段２５の各相の変圧比、変圧比変化量累積手段３７で記憶した各相の変圧比変化量、および電圧記憶手段２４で記憶した電圧と、を演算式設定手段３１で設定した演算式に代入して算出した出力電圧により電圧一時記憶手段３２を記憶更新する演算手段３４と、変圧比変化量累積手段３７で累積した変圧比変化量に相当する各相のタップ切換量を出力する出力手段３６と、を備え、演算手段３４は、最大値および最小値が管理値範囲に収まるまで繰り返し計算した変圧比変化量を、変圧比変化量累積手段３７に加算累積して記憶させ、変圧比認識手段２５が認識し記憶する各相の変圧比、変圧比変化量累積手段３７で記憶した各相の変圧比変化量、および電圧記憶手段２４で記憶した電圧と、を演算式に代入して算出した変圧比変化後の出力電圧により、電圧一時記憶手段３２を記憶更新することを特徴とする。
【０３０６】
つぎに、最終的な変圧比変化量ＴＴａＬ，ＴＴｂＬ，ＴＴｃＬの算出手順および動作について、数式に基づいて説明する。最終的な変圧比変化量ＴＴａＬ，ＴＴｂＬ，ＴＴｃＬが算出されると、最終的なタップ切換量が算出される。三角結線変圧器１２０を、最終的なタップ切換量により、適切に電圧調整されることにより、管理値範囲で平衡電圧となる。
【０３０７】
三角結線変圧器１２０の各相タップを独立して切換制御した時の一次側電圧は、次式（８−１）、（８−２）で表される。（８−１）の左辺は、電圧調整して管理値範囲で平衡電圧となった電圧ＶＡＢＬ，ＶＢＣＬ，ＶＣＡＬである。それに対する（８−１）、（８−２）の右辺により、最終的な変圧比変化量ＴＴａＬ，ＴＴｂＬ，ＴＴｃＬを算出する。また、現在の各相の変圧比１＋Ａａ，１＋Ａｂ，１＋Ａｃからの最終的な変圧比変化量ＴＴａＬ，ＴＴｂＬ，ＴＴｃＬを算出する。
【０３０８】
【数４０】
0005960498.tif 000041
【０３０９】
ただし、
【数４１】
0005960498.tif 000042
【０３１０】
その求め方は、前記（６−８）式の変圧比変化量ＴＴａ，ＴＴｂ，ＴＴｃを変えて、前記（６−７）式に代入し、左辺の電圧の絶対値が管理値範囲に収まるまで、繰り返し計算することで求められる。したがって、演算式設定手段３１は、（６−７）式および（６−８）式の演算式を設定する。
【０３１１】
（６−７）式および（６−８）式は、電圧調整開始時の電圧と変圧比を用いて各相の変圧比変化量ＴＴａ，ＴＴｂ，ＴＴｃを加算させた場合の加算後の電圧を求める式である。（６−７）式の初期値である電圧調整開始時の電圧Ｖａｂ，Ｖｂｃ，Ｖｃａは、電圧記憶手段２４で記憶する。この時変圧比認識手段２５は、各相の変圧比１＋Ａａ，１＋Ａｂ，１＋Ａｃを認識するとともに記憶する。演算手段３４は、以下のように動作する。なお、変圧比変化量は、例えば１タップ分の変圧比変化量を意味する。
【０３１２】
演算手段３４が、最終的に必要なタップ切換量を算出すれば、実際のタップ切換回数を減らして、迅速に三相平衡できることを、以下の２段階に分けて説明する。
【０３１３】
（第１段階）
まず、変圧比変化量累積手段３７で変圧比変化量を加算累積した記憶を０に設定する。すなわち、変圧比変化量ＴＴａ，ＴＴｂ，ＴＴｃを０に設定する。電圧調整開始時に、変圧比認識手段２５は、各相の変圧比１＋Ａａ，１＋Ａｂ，１＋Ａｃを記憶している。この変化比から１を差し引いたＡａ，Ａｂ，Ａｃを、演算手段３４に設定された演算式（６−８）式に代入してα´、β´、γ´を求める。一方、電圧調整開始時に電圧記憶手段２４は、電圧ＶＡＢ，ＶＢＣ，ＶＣＡを記憶している。演算手段３４に設定された演算式（６−７）式に、前記α´、β´、γ´と、前記電圧ＶＡＢ，ＶＢＣ，ＶＣＡを代入して一次側出力電圧を算出し、その一次側出力電圧を一時記憶手段３２で記憶する。この電圧一時記憶手段３２に記憶された一次側出力電圧は、電圧調整開始時の各相の変圧比における一次側出力電圧である。
【０３１４】
（第２段階）
つぎに、電圧一時記憶手段３２で記憶した電圧の絶対値の中から最大値、最大値発生相、最小値および最小値発生相を抽出する。抽出した最大値が上限管理値を超えている場合、当該相の電圧を減少させるような変圧比変化量を、変圧比変化量累積手段３７に加算して記憶する。また、最小値が下限管理値未満の場合、当該相の電圧を増加させるような変圧比変化量を、変圧比変化量累積手段３７に加算して記憶する。
【０３１５】
演算式（６−８）式および（６−７）式に、３つの要素を代入して変圧比変化後の電圧を算出する。３つの要素は、第１に変圧比認識手段２５で記憶した各相の変圧比Ａａ，Ａｂ，Ａｃ、第２に変圧比変化量累積手段３７で記憶した各相の変圧比変化量、第３に電圧記憶手段２４で記憶した電圧である。算出された変圧比変化後の電圧により、電圧一時記憶手段３２を記憶更新する。
【０３１６】
この算出結果は、変圧比変化量を１回与えた後の電圧であり、変圧比変化量累積手段３７には、１回分の変圧比変化量を相別に記憶する。さらに、電圧一時記憶手段３２で記憶した１回目の変圧比変化量を与えた後の電圧の絶対値の中から、第２段階と同様に、最大値、最大値発生相、最小値および最小値発生相を抽出する。
【０３１７】
抽出した最大値が上限管理値を超えている場合、当該相の電圧を減少させるような変圧比変化量を、変圧比変化量累積手段３７で記憶した変圧比に加算して記憶する。最小値が下限管理値未満の場合、当該相の電圧を増加させるような変圧比変化量を、変圧比変化量累積手段３７で記憶した当該相の変圧比に加算して記憶する。
【０３１８】
（６−１）式および（６−７）式に、３つの要素を代入して変圧比変化後の電圧を算出する。３つの要素は、第１に変圧比認識手段２５で記憶した各相の変圧比、第２に変圧比変化量累積手段３７で記憶した各相の変圧比変化量、第３に電圧記憶手段２４で記憶した電圧である。算出された変圧比変化後の電圧に、電圧一時記憶手段３２の電圧記憶を更新する。この算出結果は変圧比変化量を２回与えた後の電圧であり、変圧比変化量累積手段３７には、２回分の変圧比変化量を相別に加算累積して記憶する。
【０３１９】
演算手段３４は、電圧一時記憶手段３２で記憶した電圧の全てが管理値範囲に収まるまで、前記演算式の計算および電圧一時記憶手段３２の記憶更新を繰り返す。出力手段３６は、電圧の全てが管理値範囲に収まった時、変圧比変化量累積手段３７に基づいて、各相のタップ切換量を出力する。
【０３２０】
このようにして、最終的な変圧比変化量ＴＴａＬ，ＴＴｂＬ，ＴＴｃＬが算出される。すなわち、電圧一時記憶手段３２で記憶された電圧の全てが管理値範囲に収まった時、変圧比変化量累積手段３７で加算累積して記憶されている変圧比変化量は、前式（８−１）式に示される最終的な変圧比変化量ＴＴａＬ，ＴＴｂＬ，ＴＴｃＬとなる。
【０３２１】
出力手段３６は、最終的な変圧比変化量ＴＴａＬ，ＴＴｂＬ，ＴＴｃＬに相当する各相のタップ切換量を、タップ切換制御手段２３に出力する。タップ切換制御手段２３は、入力されたタップ切換量に基づいて各相のタップ切換手段Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃを制御する。その結果、三角結線変圧器１２０の一次側電圧を三相平衡状態に是正し、かつ管理値範囲に収めることができる。以上のように、管理値範囲で三相平衡するまで計算が終了するまでの間は、実際にタップ切換動作をすることなく、最終的に必要なタップ切換量を求めることができる。したがって、試行錯誤による不要なタップ切換を防止することができる利点がある。
【０３２２】
なお、変圧比認識手段２５は上述と同様に実現することができる。また、前記第１段階を設けず、電圧調整開始時の出力電圧を求めない場合、電圧一時記憶手段３２の内容は０である。このため、つぎの第２段階で、全ての相が下限管理値未満となり、電圧を増加させる側の変圧比変化量として演算式で計算され、それが電圧一時記憶手段３２で記憶される。この記憶された電圧は、変圧比変化量が小さければ、ほぼ第１段階で求めた電圧と同じになる。以下、この電圧一時記憶手段３２で記憶した電圧を用いて第２段階と同様の動作となる。したがって、第１段階を設けなくても実現は可能である。
【０３２３】
最終的な変圧比変化量ＴＴａ，ＴＴｂ，ＴＴｃの算出手順および動作について、数式に基づいて説明する。三角結線変圧器１２０の一次側出力電圧を求める演算式として、前記（６−８）式を（６−９）式と（６−１０）式で表し、それを（６−７）式に代入して変圧比変化量ＴＴａ，ＴＴｂ，ＴＴｃを算出する。
【０３２４】
ここで、Δｔは変圧比変化量、ＰＰａ，ＰＰｂ，ＰＰｃはＰａ，Ｐｂ，Ｐｃの加算累積値に相当する。また、Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃは、−１，０，１の３値の何れかに設定する。３値の定義は、第１に電圧を減少させる側の変圧比変化量とする場合は１、第２に変圧比変化量を与えない場合は０、第３に電圧を増加させる側の変圧比変化量とする場合は−１とする。
【０３２５】
なお、三角結線変圧器１２０の一次側電圧は、α、β、γがマイナスの場合に電圧が増加し、プラスの場合に電圧が減少するため、符号を変えている。
【０３２６】
以下に動作の流れを示す。
・段階１
・変圧比変化量累積手段３７の記憶を０、すなわちＰＰａ´，ＰＰｂ´，ＰＰｃ´を０にする。
・この時Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃは０であるから（６−１０）式の左辺ＰＰａ，ＰＰｂ，ＰＰｃは０になる。
・計測手段２１で計測した三角結線変圧器１２０の入力側（二次側）の電圧を、電圧調整開始時に電圧記憶手段２４で記憶する。
・その時の各相の単巻変圧器の変圧比１＋Ａａ，１＋Ａｂ，１＋Ａｃを変圧比認識手段２５で認識して記憶する。
【０３２７】
・段階２
・電圧記憶手段２４で記憶した三角結線変圧器１２０の入力側（二次側）の電圧を（６−７）式のＶａｂ，Ｖｂｃ，Ｖｃａを代入する。
・また、変圧比認識手段２５で認識して記憶した変圧比のＡａ，Ａｂ，Ａｃを抽出して（６−９）式のＡａ，Ａｂ，Ａｃに代入する。
【０３２８】
・段階３
・ＰＰａ，ＰＰｂ，ＰＰｃを（６−９）式に代入して計算し、その結果を（６−７）式に代入して電圧ＶＡＢ，ＶＢＣ，ＶＣＡを計算し、電圧一時記憶手段３２でその結果に記憶更新する。
【０３２９】
・段階４
・段階３において、電圧一時記憶手段３２で記憶した電圧ＶＡＢ，ＶＢＣ，ＶＣＡの絶対値の中から最大値、最小値、最大値発生相および最小値発生相を抽出する。
【０３３０】
・段階５
・予め設定された管理値範囲（下限管理値、上限管理値）と前記段階４の抽出結果とを判定し、タップ切換を行う相および電圧を増加させるか減少させるかの切換方向（変圧比変化量の正負）の決定を行う。
・この判定により、管理値範囲と段階４の抽出結果の最大値、最小値との関係として以下の結果が得られる。
【０３３１】
（１）最大値が上限管理値を超え、最小値が下限管理値以上である場合
（２）最大値が上限管理値以下で、最小値が下限管理値未満である場合
（３）最大値が上限管理値を超え、最小値が下限管理値未満である場合
（４）最大値が上限管理値以下で、最小値が下限管理値以上である場合
【０３３２】
・前記の各結果に対して以下のようにＰａ，Ｐｂ，Ｐｃを決める。
（１）の場合：最大値の相のＰｘを１、それ以外の相のＰｘは０にする。
（２）の場合：最小値の相のＰｘを−１、それ以外の相のＰｘは０にする。
（３）の場合：最大値の相のＰｘを１、最小値の相のＰｘを−１、それ以外の相のＰｘは０にする。
（４）の場合：全ての相のＰｘを０にする。
ただし、ｘはａ，ｂ，ｃを意味する。
【０３３３】
・段階６
・前記Ｐｘを変圧比変化量累積手段３７で相別に加算累積し、それをＰＰｘに記憶する。すなわち、変圧比変化量累積手段３７で記憶したＰＰａ´，ＰＰｂ´，ＰＰｃ´に前記段階５で求めたＰａ，Ｐｂ，Ｐｃを加算して記憶する。この加算したものは（６−１０）式のＰＰａ，ＰＰｂ，ＰＰｃとなる。
【０３３４】
・段階７
・段階５の結果が（１）、（２）、（３）の場合、段階６で計算したＰＰａ、ＰＰｂ、ＰＰｃを（６−１０）式のＰＰａ´、ＰＰｂ´、ＰＰｃ´に代入して、段階３に戻る。すなわち、ＰＰａ´＝ＰＰａ、ＰＰｂ´＝ＰＰｂ、ＰＰｃ´＝ＰＰｃにして段階３に戻る。
【０３３５】
・段階８
・出力手段３６は、前記段階５の結果が（４）の場合になる段階３〜７までを繰り返し、（４）の結果になった場合、管理値範囲で三相平衡となったことになり、その繰り返しを終了し、段階６のＰＰａ、ＰＰｂ、ＰＰｃを出力する。すなわち変圧比変化量累積手段３７で加算累積したＰＰａ、ＰＰｂ、ＰＰｃを出力する。この出力である加算累積したＰＰａ、ＰＰｂ、ＰＰｃはタップ切換量となる。以上により出力されたタップ切換量に基づいてタップ切換制御手段２３により各相のタップ切換手段Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃを制御し、必要なタップ切換を行う。
【０３３６】
以上、説明したように、本実施の形態によれば、以下の効果を奏するタップ切換型変圧器およびそれを用いた電圧調整装置を提供することができる。すなわち、三角結線した単巻変圧器を相別で独立にタップ切換することにより、不平衡電圧の是正および三相電圧の一括調整という２段階分の装置と電圧調整工程を必要とせず、１段階の電圧調整で目標とする管理値範囲に収めることができる。
【０３３７】
また、単相の単巻変圧器を３台でＹ結線した三相変圧器を各相の変圧比が相違するようにした場合、非接地系統においては負荷電流が原理的には流れないが、本実施の形態によれば、三角結線したタップ切換付単巻変圧器を相別で独立にタップ切換しても、原理的に電流を流すことができる。また、三脚鉄心等でＹ結線三相変圧器で実現できたとしても、励磁電流の高調波成分による電圧、あるいは電流の歪みを生じる可能性があるが、本実施の形態によれば、三角結線を有するため、そのような歪みを低減することができる。
【０３３８】
さらに、タップ切換を行う前に必要なタップ切換量を事前に算出してタップ切換制御を行うことにより、無駄な動作をすることなく最小回数のタップ切換でタップ切換制御を行うため、目標とする管理値範囲内の平衡電圧に迅速に電圧調整が可能となる。
【０３３９】
また、第１〜４実施形態によれば、三角結線変圧器１２０の現在のタップ位置を、認識できずに変圧比がわからない場合であっても、管理値範囲で三相平衡させることができることを説明した。
【０３４０】
そして、図１８に示した第６実施形態および図２２に示した第８実施形態において、変圧比認識手段２５について説明した。すなわち、二次側に電源が供給され、一次側出力電圧を調整する場合、電圧調整開始時の変化比を、変圧比認識手段２５により、認識することで、一次側出力電圧を管理値範囲で三相平衡させることが可能である。
【符号の説明】
【０３４１】
１〜ｎ  タップ
ｋ  素通しタップ
ｚ  非タップ端
１ａ  単巻変圧器（第１の切換タップ付単巻変圧器）
１ｂ  単巻変圧器（第２の切換タップ付単巻変圧器）
１ｃ  単巻変圧器（第３の切換タップ付単巻変圧器）
２１  計測手段
２２  抽出手段
２３  タップ切換制御手段
２４  電圧記憶手段
２５  変圧比認識手段
３０  タップ切換量演算手段
３１  演算式設定手段
３２  電圧一時記憶手段
３３  一時記憶手段
３４  演算手段
３５  電圧変化量累積記憶手段
３６  出力手段
３７  変圧比変化量累積手段
３９  電圧変化量決定手段
１２０  三角結線変圧器（タップ切換型三相変圧器）
１３０  タップ切換量演算手段
３００、３１０、４００、５００、６００、６１０、７００、７１０  電圧調整装置
３２０、４２０、５２０、６２０、７２０  制御部
Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃ  タップ切換手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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