(57)【要約】【課題】  配電系統における各区間の電圧または負荷量をより正確に算出することのできる電圧分布計算装置、区間負荷計算装置及びその方法を提供すること。【解決手段】  二地点の計測器付開閉器設置点における電圧、有効電力潮流値、無効電力潮流値を用い、潮流方程式を解くことで、その二地点に挟まれた支線を含む複数区間を代表する擬似集中負荷地点、及び該地点における電圧、有効電力負荷量、無効電力負荷量を算出するようにした。そして、それに基づいて配電系統全体の電圧分布または区間負荷量を求めるようにした。【選択図】図１
2006217742.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配電系統の配電線送り出し点に設置された計測器及び配電途中に設置された一台以上の計測器付開閉器における計測値を用いて、配電系統全体の電圧分布を求める電圧分布計算装置であって、
前記計測値から前記計測器設置点における有効電力潮流値及び無効電力潮流値を算出する潮流値計算手段と、
前記計測値、有効電力潮流値、無効電力潮流値を用いて、二台の前記計測器設置点に挟まれた複数区間を代表する擬似集中負荷地点、及び該地点における電圧を算出する擬似集中負荷地点計算手段と、
前記擬似集中負荷地点計算手段で求められる擬似集中負荷地点及び該地点の電圧を複数地点について集計し、前記配電系統全体の電圧分布を求める電圧分布計算手段と、
を備えることを特徴とする電圧分布計算装置。
【請求項２】
前記擬似集中負荷地点計算手段は、潮流方程式を解いて擬似集中負荷地点、及び該地点における電圧を算出することを特徴とする、請求項１記載の電圧分布計算装置。
【請求項３】
配電系統の配電線送り出し点に設置された計測器及び配電途中に設置された一台以上の計測器付開閉器における計測値を用いて、配電系統全体の電圧分布を求める電圧分布計算方法であって、
前記計測値から前記計測器設置点における有効電力潮流値及び無効電力潮流値を算出し、
前記計測値、有効電力潮流値、無効電力潮流値を用いて、二台の前記計測器設置点に挟まれた複数区間を代表する擬似集中負荷地点、及び該地点における電圧を算出し、
前記算出された擬似集中負荷地点及び該地点の電圧を複数地点について集計し、前記配電系統全体の電圧分布を求める、
ことを特徴とする電圧分布計算方法。
【請求項４】
配電系統の配電線送り出し点に設置された計測器及び配電途中に設置された一台以上の計測器付開閉器における計測値を用いて、配電系統の各区間の負荷を計算する区間負荷計算装置であって、
前記計測値から前記計測器設置点における有効電力潮流値及び無効電力潮流値を算出する潮流値計算手段と、
前記計測値、有効電力潮流値、無効電力潮流値を用いて、二台の前記計測器設置点に挟まれた複数区間を代表する擬似集中負荷地点、及び該地点における電圧、有効電力負荷量、無効電力負荷量を算出する擬似集中負荷地点計算手段と、
前記算出された擬似集中負荷地点における有効電力負荷量および無効電力負荷量を、需要分布係数を用いて按分することで区間負荷量を計算する区間負荷計算手段と、
を備えることを特徴とする区間負荷計算装置。
【請求項５】
前記擬似集中負荷地点計算手段は、潮流方程式を解いて擬似集中負荷地点、及び該地点における電圧を算出することを特徴とする、請求項４記載の区間負荷算装置。
【請求項６】
前記需要分布係数は、各区間の需要家の総契約量と二台の前記計測器設置点に挟まれる複数区間の総契約量とから定義されることを特徴とする請求項４記載の区間負荷計算装置。
【請求項７】
配電系統の配電線送り出し点に設置された計測器及び配電途中に設置された一台以上の計測器付開閉器における計測値を用いて、配電系統の各区間の負荷を計算する区間負荷計算方法であって、
前記計測値から前記計測器設置点における有効電力潮流値及び無効電力潮流値を算出し、
前記計測値、有効電力潮流値、無効電力潮流値を用いて、二台の前記計測器設置点に挟まれた複数区間を代表する擬似集中負荷地点、及び該地点における電圧、有効電力負荷量、無効電力負荷量を算出し、
前記算出された擬似集中負荷地点における有効電力負荷量および無効電力負荷量を、需要分布係数を用いて按分することで区間負荷量を計算する、
ことを特徴とする区間負荷計算方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配電系統において配電線送り出し点に設置された計測器および配電途中に設置された一つ以上の計測器付開閉器における計測値を用いて、配電系統全体の電圧分布を求める電圧分布計算装置および方法、および、配電系統の各区間の負荷を計算する区間負荷計算装置及び方法に関わる。
【背景技術】
【０００２】
電力は、図１７に示すように配電用変電所から多数の需要家Ｌ1〜Ｌ9へ配電線を介して供給される。配電線は、複数の開閉器Ｓ1〜Ｓ10で区分されており、二台の開閉器で区分された部分が「区間」と定義されている。各区間には複数の需要家が接続されているが、電力供給会社はそれら複数の需要家の負荷量を合計して区間管理している。尚、需要家には区間の末端に偏って接続される区間末端需要家とそれを除いた区間需要家とがある。また、実配電系統において、配電インピーダンスや亘長などの配電線諸元も区間管理される。
【０００３】
負荷量を各区間で管理するならば、各区間に対して負荷量や負荷点の電圧を計測して管理するのが理想であるが、実際は、配電線送り出し点および計測器付開閉器の設置点（図１７のＳ1、Ｓ4、Ｓ7、Ｓ10）の通過負荷量及び電圧を計測して管理する、または、配電線上の全需要家の需要電力量に対する各需要家契約電力量から求められる比率によって計測電流の大きさを按分して各需要家の負荷量及び電圧を算出し、管理している。尚、後者の負荷量等の算出においては、力率を考慮しない電流および電気角を考慮しない線路インピーダンスを採用して算出している。このような管理方法は、需要家側に発電機やコンデンサなどの有効電力源や無効電力源が存在せず、配電電力量、電圧ともに配電線末端方向に降下するという前提のもとではある程度有効な方法であると言える。
【０００４】
しかしながら、近年、太陽光発電に代表される分散型電源が需要家内に設置されていたり、無効電力補償のためのコンデンサなどが常時接続されるようになってきており、前述の方法による区間内の負荷量及び電圧の管理が困難となってきている。この問題に対する最も簡単な解決策は、全ての開閉器に計測機能を持たせ、電圧及び負荷量を計測し需要家の区間管理をすることであるが、多数ある開閉器全てに計測機能を付加することは経済的に実現困難と言える。
【０００５】
そこで、限られた複数台の計測器付開閉器により計測された電圧間を直線で結び、配電線全体の電圧分布を簡易的に把握する方法が考えられる。しかしこの方法では、計測器付開閉器設置区間以外の区間については、同区間の負荷状態を考慮していないため実際の電圧とは乖離した電圧となってしまう場合がある。
【０００６】
特許文献１では、計測器付開閉器により計測した電圧、電流と系統設備情報を用いた電圧降下計算により、配電線内の電圧監視地点の電圧を計算し、計算された電圧が予め設定しておいた電圧規定範囲を逸脱した場合、逸脱情報を通知する配電線の電圧監視装置を提案している。この提案における電圧監視地点の電圧計算は、次の手順で行われる。まず、電圧監視地点を含む区間の両側の計測器付開閉器により計測される電流絶対値から電圧監視地点を含む区間の平均通過電流を求める。次に、該求められた平均通過電流と、系統設備情報から得られる電圧監視地点の電源側の計測器付開閉器と電圧監視地点までの配電線インピーダンスとから、電圧監視地点の電源側の計測器付開閉器から電圧監視地点までの電圧降下量を計算する。そして、電圧監視地点の電源側の計測器付開閉器で計測した電圧値から前記計算した電圧降下量を差し引くことで、実際には計測されていない電圧監視点の電圧値を算出する。このように特許文献１の発明によれば、計測器の設置されていない地点における電圧を計算によって求めることが可能であると考えられる。しかしながら、この方法では、配電インピーダンスの力率は考慮しているが、電流に関しては電流絶対値を用いて計算しており、電流の力率は考慮していない。故に、常に配電線末端方向に向かって電圧低下する場合にはこの手法は有効であると言えるが、例えば、配電線に無効電力補償用コンデンサが接続されている場合などの、進相無効電力により電圧上昇が発生する場合、または、分散型電源が接続されていて逆潮流の影響により電圧上昇が発生する場合などには、この手法を適用することは有効ではないと言うことができる。
【０００７】
また、特許文献２では、計測器付開閉器により計測された電圧、力率を用いて、配電系統内の区間の負荷量を算出する方法を提案している。この提案における区間負荷量算出は、次の手順で行われる。まず、計測器付開閉器によって計測された電圧、力率と、各区間の配電線インピーダンスから各区間の配電線通過電流を求める。次に、計測器付開閉器の前後の区間の配電通過電流の差分から区間負荷電流を求める。そして、予め用意した各区間の需要分布の特徴を考慮した負荷配分モデルを用いて、求めた区間負荷電流を配分して区間負荷量を計算する。ところで実際の配電系統では、配電線を電流が流れることにより配電線インピーダンスによる電力損失が発生し、電流値が大きい配電変電所送出し近傍の区間ほど電力損失が大きくなる。しかし特許文献２の区間負荷算出方法では、区間負荷電流を用いるため、配電線インピーダンスによる電力損失分も含めて需要家負荷量を配分することになり、算出される区間負荷量は同区間の電力損失と需要家負荷量を合計した値となるため、実際の需要家負荷量より大きな値となってしまうという問題がある。
【特許文献１】特開平１０−２０１１４１号公報
【特許文献２】特開２００３−３２９１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで本発明の課題は、上述の問題点に鑑み、配電系統内に無効電力補償用のコンデンサが接続されていたり、分散型電源が設置されているような場合においても、計測器付開閉器の設置数を増やすことなく、各区間の電圧または負荷量をより正確に算出することのできる、配電系統の電圧分布計算装置及び方法、区間負荷計算装置及び方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決するために、本発明では、二台の計測器付開閉器設置点における電圧、有効電力潮流値、無効電力潮流値を用い、潮流方程式を解くことで、その二地点に挟まれた支線を含む複数区間を代表する擬似集中負荷地点、及び該地点における電圧、有効電力負荷量、無効電力負荷量を算出するようにした。そして、配電系統内の複数の擬似集中負荷地点と該地点における電圧から配電系統全体の電圧分布を求めるようにした。また、擬似集中負荷地点の有効負荷量、無効電力負荷量を各区間の需要分布係数を用いて按分することで各区間の負荷量を計算するようにした。
【００１０】
本発明の一態様によれば、配電系統の配電線送り出し点に設置された計測器及び配電途中に設置された一台以上の計測器付開閉器における計測値を用いて、配電系統全体の電圧分布を求める電圧分布計算装置であって、前記計測値から前記計測器設置点における有効電力潮流値及び無効電力潮流値を算出する潮流値計算手段と、前記計測値、有効電力潮流値、無効電力潮流値を用いて、二台の前記計測器設置点に挟まれた複数区間を代表する擬似集中負荷地点、及び該地点における電圧を算出する擬似集中負荷地点計算手段と、前記擬似集中負荷地点計算手段で求められる擬似集中負荷地点及び該地点の電圧を複数地点について集計し、前記配電系統全体の電圧分布を求める電圧分布計算手段と、を備えることを特徴とする。これにより、配電系統の電圧分布を計算するので、対象配電系統の需要家負荷に関する情報が不明な場合や、配電系統内に無効電圧補償用コンデンサが設置されていたり、分散型電源が設置されているような場合においても、配電系統全体の電圧分布を高精度に算出することができる。
【００１１】
本発明の一態様によれば、配電系統の配電線送り出し点に設置された計測器及び配電途中に設置された一台以上の計測器付開閉器における計測値を用いて、配電系統全体の電圧分布を求める電圧分布計算方法であって、前記計測値から前記計測器設置点における有効電力潮流値及び無効電力潮流値を算出し、前記計測値、有効電力潮流値、無効電力潮流値を用いて、二台の前記計測器設置点に挟まれた複数区間を代表する擬似集中負荷地点、及び該地点における電圧を算出し、前記算出された擬似集中負荷地点及び該地点の電圧を複数地点について集計し、前記配電系統全体の電圧分布を求める、ことを特徴とする。これにより、配電系統の電圧分布を計算するので、対象配電系統の需要家負荷に関する情報が不明な場合や、配電系統内に無効電圧補償用コンデンサが設置されていたり、分散型電源が設置されているような場合においても、配電系統全体の電圧分布を高精度に算出することができる。
【００１２】
本発明の一態様によれば、配電系統の配電線送り出し点に設置された計測器及び配電途中に設置された一台以上の計測器付開閉器における計測値を用いて、配電系統の各区間の負荷を計算する区間負荷計算装置であって、前記計測値から前記計測器設置点における有効電力潮流値及び無効電力潮流値を算出する潮流値計算手段と、前記計測値、有効電力潮流値、無効電力潮流値を用いて、二台の前記計測器設置点に挟まれた複数区間を代表する擬似集中負荷地点、及び該地点における電圧、有効電力負荷量、無効電力負荷量を算出する擬似集中負荷地点計算手段と、前記算出された擬似集中負荷地点における有効電力負荷量および無効電力負荷量を、需要分布係数を用いて按分することで区間負荷量を計算する区間負荷計算手段と、を備えることを特徴とする。擬似集中負荷地点における有効電力負荷量及び無効電力負荷量は、配電線インピーダンスを除いた需要家のみの負荷量であり、この負荷量を用いて各区間の負荷量を需要分係数により按分して求めるので、従来の区間負荷計算方法と比較してより実際に近い区間負荷量を算出することが可能である。
【００１３】
本発明の一態様によれば、配電系統の配電線送り出し点に設置された計測器及び配電途中に設置された一台以上の計測器付開閉器における計測値を用いて、配電系統の各区間の負荷を計算する区間負荷計算方法であって、前記計測値から前記計測器設置点における有効電力潮流値及び無効電力潮流値を算出し、前記計測値、有効電力潮流値、無効電力潮流値を用いて、二台の前記計測器設置点に挟まれた複数区間を代表する擬似集中負荷地点、及び該地点における電圧、有効電力負荷量、無効電力負荷量を算出し、前記算出された擬似集中負荷地点における有効電力負荷量および無効電力負荷量を、需要分布係数を用いて按分することで区間負荷量を計算する、ことを特徴とする。擬似集中負荷地点における有効電力負荷量及び無効電力負荷量は、配電線インピーダンスを除いた需要家のみの負荷量であり、この負荷量を用いて各区間の負荷量を需要分係数により按分して求めるので、従来の区間負荷計算方法と比較してより実際に近い区間負荷量を算出することが可能である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、対象配電系統の需要家負荷に関する情報が不明な場合や、配電系統内に無効電圧補償用コンデンサが設置されていたり、分散型電源が設置されているような場合においても、全ての需要家負荷量、電力補償用コンデンサ容量、分散型電源の出力値を考慮して配電系統全体の電圧分布を高精度に算出することができる。また、各区間の負荷量も、従来の区間負荷計算方法と比較してより実際値に近い区間負荷量を算出することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の電圧分布・区間負荷計算装置１の原理構成図である。
本発明の電圧分布・区間負荷計算装置１は、配電系統の配電線送出し点に設置された計測器または配電途中に設置された計測器付開閉器による計測値（電圧、電流、力率）から該計測器設置点の有効電力潮流値及び無効電力潮流値を求める潮流値計算手段１１と、二台の計測器設置点の電圧、有効電力潮流値、無効電力潮流値から、該二地点に挟まれた支線を含む複数区間を代表する擬似集中負荷地点、及び該地点における電圧、有効電力負荷量、無効電力負荷量を算出する擬似集中負荷地点計算手段１２と、擬似集中負荷地点計算手段で求められる擬似集中負荷地点及び該地点の電圧を複数地点について集計し、配電系統全体の電圧分布を求め、また必要に応じて各区間の負荷電圧を求める電圧分布計算手段１３と、擬似集中負荷地点における有効電力負荷量および無効電力負荷量を、各区間の需要家の総契約量と二台の計測器設置点に挟まれる複数区間の総契約量とから定義される各区間の需要分布係数を用いて按分することで区間負荷量を計算する区間負荷計算手段１４と、が図１に示すような関係をもって構成される。
【００１６】
以下、各手段についてより詳しく説明する。
まず、計測器から計測値である電圧、電流、力率が電圧分布・区間負荷計算装置１に伝達される。尚、計測器における計測のタイミングは予め決められた時間間隔でもよいし、計測指示が出された時点で計測するなど、目的用途に合わせて適宜計測タイミングを調整すればよい。
【００１７】
潮流値計算手段１１は、計測器で計測された計測値から、計測地点の有効電力潮流値、無効電力潮流値を算出する。電圧Ｖ，電流Ｉ，力率pfとすると、以下の式（１）により有効電力潮流Ｐ，無効電力潮流Ｑが求められる。
【００１８】
【数１】
2006217742.tif 000003
【００１９】
尚、力率pfが遅れ(pf≧０)のとき無効電力潮流Ｑは正、力率pfが進み（pf＜０）のとき無効電力潮流Ｑは負となる。
次に、擬似集中負荷地点計算手段１２について述べる。この擬似集中負荷地点計算手段１２は、二つの計測地点それぞれの電圧、有効電力潮流値、無効電力潮流値から成立する潮流方程式を解き、該二地点間における擬似負荷集中地点、および該擬似負荷集中地点における電圧、有効電力負荷量、無効電力負荷量を算出する。
【００２０】
以下、擬似集中負荷地点計算手段１２における計算について、図２に示す二台の計測器付開閉器に挟まれた二地点間を例にして、詳細に説明する。
計測器付開閉器Ｓ1により計測される電圧をＶ1、該地点の有効電力潮流値をＰ1、無効電力潮流値をＱ1、計測器付開閉器Ｓ2により計測される電圧をＶ2、該地点の有効電力潮流値をＰ2、無効電力潮流値をＱ2とする。
【００２１】
ここで、擬似集中負荷地点が図２に示した二地点間をｍ：（１−ｍ）（ｍ＜１）に内分する地点にあると仮定する。
また、以下に用いる変数について次のように定義する。
【００２２】
θ１：Ｖ１の位相角
θ２：Ｖ２の位相角
θｍ：Ｖｍの位相角
Ｐｍ：擬似集中負荷点の有効電力量
Ｑｍ：擬似集中負荷点の無効電力量
Ｖｍ：擬似集中負荷点の電圧
【００２３】
計測器付開閉器に挟まれた二地点間の配電線の総インピーダンス
2006217742.tif 000004
とすると、該二地点において以下の関係式が成立する。
発電側の計測器付開閉器Ｓ1設置点について（流入を正として）、
【００２４】
【数２】
2006217742.tif 000005
【００２５】
【数３】
2006217742.tif 000006
【００２６】
二地点間の擬似集中負荷地点に仮想的に負荷ノードが存在するとして（流出を正として）、
【００２７】
【数４】
2006217742.tif 000007
【００２８】
【数５】
2006217742.tif 000008
【００２９】
末端側の計測器付開閉器Ｓ2設置点について（流出を正として）、
【００３０】
【数６】
2006217742.tif 000009
【００３１】
【数７】
2006217742.tif 000010
【００３２】
ここで、
【００３３】
【数８】
2006217742.tif 000011
【００３４】
【数９】
2006217742.tif 000012
【００３５】
【数１０】
2006217742.tif 000013
【００３６】
【数１１】
2006217742.tif 000014
【００３７】
【数１２】
2006217742.tif 000015
【００３８】
但し、Ｇ11、Ｇmm、Ｇ22：駆動点アドミタンスのコンダクタンス
Ｂ11、Ｂmm、Ｂ22：駆動点アドミタンスのサセプタンス
Ｇ1m、Ｇm2 ：伝達アドミタンスのコンダクタンス
Ｂ1m、Ｂm2 ：伝達アドミタンスのサセプタンス
【００３９】
以上より、図２に示す二つの計測器付開閉器に挟まれた二地点間に成立する関係式は、式（２）〜（７）までの６つの潮流方程式となる。この中で、Ｖ1の位相各θ１を基準とするとθ１＝０となり、変数がθ２、θｍ、Ｐｍ、Ｑｍ、Ｖｍ、ｍの６つとなる。従って、これらの６つの潮流方程式を解くことにより図２に示す擬似集中負荷地点の位置
2006217742.tif 000016
、および擬似集中負荷地点の有効電力負荷量Ｐｍ、無効電力負荷量Ｑｍ、負荷電圧Ｖｍが計算できる。図３に、上記式(２)〜(７)の潮流方程式をθ２、θｍ、Ｐｍ、Ｑｍ、Ｖｍ、ｍについて解いた際の、ｍ、Ｖmの解を示す。また、図４、図５にｍ、Ｖmより導出されるＰm、Ｑmの解をそれぞれ示す。
【００４０】
ここで、仮に図２に示す計測器付開閉器Ｓ1の計測値電圧をＶ１ ＝６６００．０［Ｖ］、有効電力潮流値Ｐ１ ＝７６０．８６５［ｋＷ］、無効電力潮流値Ｑ１＝−１６９３．２９８［ｋＶａｒ］、計測器付開閉器Ｓ２の計測値を電圧Ｖ２ ＝６７０２．３５［Ｖ］、有効電力潮流値Ｐ２ ＝６０２．７５８［ｋＷ］、無効電力潮流値Ｑ２ ＝２３４．４８２［ｋＶａｒ］、配電線インピーダンス
2006217742.tif 000017
とし、計測器が設置された二地点間の距離を5.0［ｋｍ］とすると、上記計算より、ｍ＝０．４９２３、Ｖm＝６７８９．７５［Ｖ］、Ｐm＝１０８．２８３［ｋＷ］、Ｑm＝−２０１４．１［ｋＶａｒ］となる。よって、擬似集中負荷中心点は、計測器付開閉器Ｓ1から２．４６１５［ｋｍ］（５．０［ｋｍ］×０．４９２３＝２．４６１５）の位置にあることが計算できる。
【００４１】
このように擬似集中負荷地点計算手段１２にて、二台の計測器で挟まれた複数区間を代表する擬似集中負荷地点、及び該地点における電圧、有効電力負荷量、無効電力負荷量を求めることができる。
【００４２】
そして、電圧分布計算手段１３では、図６に示すような配電系統の二台の計測器に挟まれた配電線間それぞれ（図６ではＳ１−Ｓ２間、Ｓ２−Ｓ３間、Ｓ３−Ｓ４間）について擬似集中負荷地点計測手段１２で算出された擬似集中負荷地点、および該地点における電圧を集計し、図７に示すような対象配電系統の電圧分布グラフを生成する。さらに必要に応じて、該電圧分布グラフから亘長に対する電圧値を読み取れば、必要とする電圧値を求めることができる。すなわち、例えば図６の開閉器Ｔ１地点の電圧値を知りたい場合は、図７のグラフにおいて得られるＶ１とＶｍ１を結ぶ直線の方程式に、開閉器Ｓ１と開閉器Ｔ１の間の距離、すなわちＳ１−Ｔ１の亘長を代入すれば開閉器Ｔ１の電圧ＶＴ１を求めることができる。（具体的には実施例に後述する。）
また、区間負荷計算手段１４では、擬似集中負荷地点における有効電力負荷量および無効電力負荷量を、需要分布係数によって按分することで区間負荷量を計算するが、以下にこの需要分布計算による按分について図８の配電系統を例に詳細に説明する。図８は、区間１から区間８に区分された配電系統である。この中で配電変電所送り出し、区間４−区間５、配電線末端の三箇所に計測器付開閉器が設置されている。区間１から区間８にはそれぞれＡ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ５、Ａ６、Ａ７、Ａ８の契約容量の区間需要家、また、Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４、Ｂ５、Ｂ６、Ｂ７、Ｂ８の契約容量の区間末端需要家が存在している。よって、配電系統全体の総負荷量Ｓは、式（１３）で計算される。
【００４３】
【数１３】
2006217742.tif 000018
【００４４】
従来方式の各区間の需要分布係数
2006217742.tif 000019
は、式（１４）で定義された。
【００４５】
【数１４】
2006217742.tif 000020
【００４６】
従来法では
2006217742.tif 000021
を用いて、送り出し電流を単純に按分していた。
【００４７】
しかし本発明は、擬似集中負荷地点の負荷量を各区間に分配する方法であるため、従来の需要分布係数を以下のように変換し本発明の需要分布係数
2006217742.tif 000022
を定義する。
【００４８】
図８において、区間１から区間４までの従来の需要分布係数
2006217742.tif 000023
、区間５から区間８までの従来の需要分布係数
2006217742.tif 000024
とすると、
【００４９】
【数１５】
2006217742.tif 000025
【００５０】
よって、各区間の需要分布係数
2006217742.tif 000026
を基準に次のように変換して定義する。
区間１から区間４までの需要分布係数：（ｉ＝１，２，３，４）
【００５１】
【数１６】
2006217742.tif 000027
【００５２】
区間５から区間８までの需要分布係数：（ｉ＝５，６，７，８）
【００５３】
【数１７】
2006217742.tif 000028
【００５４】
すなわち、各区間の需要分布係数
2006217742.tif 000029
は、二台の計測器設置点に挟まれる複数の区間の需要家の総契約量に対する該当区間の需要家の総契約量の割合である。
【００５５】
そして、区間負荷計算手段１４では、需要分布係数
2006217742.tif 000030
と擬似集中負荷地点計算手段１２によって算出された擬似負荷集中地点における有効電力負荷量Ｐ１−４、Ｐ５−８、無効電力負荷量Ｑ１−４、Ｑ５−８とから、各区間の負荷量を下式のように計算する。
【００５６】
区間ｉの有効電力負荷量：Ｐ１−４×Ｈｉ  （ｉ＝１，２，３，４）  ・・（１８）
区間ｊの有効電力負荷量：Ｐ５−８×Ｈｊ  （ｊ＝５，６，７，８）  ・・（１９）
区間ｉの無効電力負荷量：Ｑ１−４×Ｈｉ  （ｉ＝１，２，３，４）  ・・（２０）
区間ｊの無効電力負荷量：Ｑ５−８×Ｈｊ  （ｊ＝５，６，７，８）  ・・（２１）
【００５７】
以上、図１に示した、本発明の電圧分布・区間負荷計算装置の各手段について詳細に説明した。  本発明の電圧分布・区間負荷計算装置は、二台の計測器に挟まれた配電線間に成立する潮流方程式を解くことによって、その間を代表する擬似集中負荷地点の電圧、有効電力負荷量、無効電力負荷量を算出する。算出に必要な入力データは、計測器で計測される電圧、計測器で計測される電圧、電流、力率から求められる有効・無効電力潮流値、及び二台の計測器に挟まれた配電線間の配電線インピーダンスのみである。そのため、二台の計測器付開閉器に挟まれた配電線間内の各区間の需要家負荷量が不明である場合や、無効電力補償用コンデンサ及び分散型電源が接続されている場合であっても、同配電線間に存在する全ての需要家負荷量、無効電力補償用コンデンサ容量および分散型電源の出力値を考慮して、同配電線間を代表する擬似集中負荷地点の電圧を計算することが可能である。
【００５８】
また、本発明の電圧分布・区間負荷計算装置は、各区間の負荷量の計算に、二台の計測器に挟まれた配電線間を代表する擬似集中負荷地点の有効電力負荷量及び無効電力負荷量を利用する。この擬似集中負荷地点の有効電力負荷量及び無効電力負荷量は、計算を対象としている配電線間の配電線インピーダンスによる電力損失を除いた需要家負荷のみの値である。よって、本発明による区間負荷の計算は、該電力量を需要分布係数を用いて按分しているだけなので、配電線インピーダンスによる電力損失を除いた各区間の負荷量の計算が可能と言える。また、従来は、配電線全体で負荷力率一定として各区間の無効負荷電力量を按分していたため、按分された無効電力量と実際の無効電力負荷量の間に差異が発生する場合があったが、本発明によれば、二台の計測器に挟まれた配電線間内で実際に消費または発生している無効電力全体を各区間に按分することが可能である。
【００５９】
以下に本発明のより具体的な実施例を示す。
図９は、本発明を適用した電圧分布・区間負荷計算装置９１である。変電所送出し遮断器CB1および配電線途中に配置された計測器付開閉器Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３で計測された電圧、電流、力率の各計測データは、変電所送出し遮断器および計測器付開閉器内の処理により、例えば30分平均値データ等に変換され、変電所送出し遮断器は直接、また各計測器付開閉器は子局９５を介して、変電所に設置されている遠方監視制御子局９６に収集される。遠方監視制御子局９６に収集された計測データは、伝送路を通して営業所に設置されている遠方監視制御親局９７に伝送され、それに接続されている計測情報データベース９９に蓄積される。また、営業所内の配電線設備データベース９８には、対象配電線の線路亘長、線路インピーダンス、計測器付開閉器の設置位置などの設備データが保存されている。電圧分布・区間負荷計算装置９１は、計算要求があると対象配電線の設備データおよび計算対象時間の計測データを、データリンクを通して配電線設備データベース９８および計測情報データベース９９より入手し入力データ（有効電力潮流値、無効電力潮流値）を作成する。作成した入力データを擬似集中負荷計算９３に入力することにより擬似集中負荷地点及び該地点における電圧、有効電力負荷量、無効電力負荷量およびその位置を計算する。そして電圧分布グラフ表示９４にて擬似集中負荷地点と該地点の電圧値から電圧分布グラフを生成し、表示する。また、区間負荷計算１００にて擬似集中負荷計算９３で求められた擬似負荷集中地点の有効・無効電力負荷量から各区間の負荷量が計算される。尚、図９において、入力データ作成９２が図１の潮流値計算手段１１に、擬似集中負荷計算９３が擬似集中負荷地点計算手段１２に、電圧分布グラフ表示９４が電圧分布計算手段１３に、区間負荷計算１００が区間負荷計算手段１４に対応する。このように、本発明の電圧分布装置を実現することができる。
【００６０】
ここで、図１０に示す配電系統を例題系統として、本発明の電圧分布計算の精度について考察する。
この例題系統は、ノード１からノード１６の１６ノードと、各ノード間の配電線で構成され、配電線末端のノード１６に分散型電源が接続されている。また、ノード１(変電所送り出し)、ノード６、ノード１１、ノード１５に計測器付開閉器が設置されている。
【００６１】
ここで、区間とノードについて説明しておく。上述したが、実配電系統では、配電線インピーダンスや亘長などの配電線諸元や負荷量を区間で管理している。配電線は、複数の開閉器で区分されており、二台の開閉器で区分された部分を区間と定義している。各区間には、複数の需要家が接続されているが、それらの複数の合計容量で管理されている。一方、潮流計算では配電系統をノードとブランチで構成し、ノードに負荷、コンデンサ、発電機などを設定する。そこで、図１０の例題では、開閉器設置点をノード、各開閉器間をブランチ（区間）に対応させている。
【００６２】
本例題では、各ノードの負荷量および発電機出力は図１１に示した値を実際値と仮定し、図１１と図１２に示す配電線データを用いて潮流計算した結果を実際の電圧とする。潮流計算により求められた計測器付開閉器設置点の電圧、有効電力潮流値、無効電力潮流値は、それぞれ、計測器付開閉器Ｓ１（ノード１）についてＶ１ ＝６６００．０［Ｖ］、Ｐ１ ＝７６０．７６５［ｋＷ］、Ｑ１＝−１６９３．３０［ｋＶａｒ］、計測器付開閉器Ｓ２（ノード６）についてＶ２ ＝６７０２．３５［Ｖ］、Ｐ２ ＝６０２．７５８［ｋＷ］、Ｑ２ ＝２３４．４８２［ｋＶａｒ］、計測器付開閉器Ｓ３（ノード１１）についてＶ３ ＝６６４６．２［Ｖ］、Ｐ３ ＝２２０．３２５［ｋＷ］、Ｑ３ ＝７０．２６７［ｋＶａｒ］、計測器付開閉器Ｓ４（ノード１５）についてＶ４ ＝６６４５．４８［Ｖ］、Ｐ４ ＝−２７９．８２６［ｋＷ］、Ｑ２ ＝−８８．９９５［ｋＶａｒ］となる。これらを計測値として式（２）〜式（７）の潮流方程式に入力し計算することにより図１３に示す擬似集中負荷地点の各値が得られる。そして、求められた擬似集中負荷地点に対応する電圧値と、前述の計測器付開閉器の計測電圧より、図１４に示す電圧分布のグラフが得られる。図１４には、本発明による電圧分布のグラフと実際値を示すグラフの二本のグラフを示す。本発明で得られた電圧分布のグラフは、実際値の分布にほぼ重なっているといえる。また、ノード１６に発電機が設置されていて、配電線末端にむけて単に電圧降下するだけではないのだが、本発明によって得られた電圧分布においても、そのような電圧分布になっていることが認められる。
【００６３】
さて、図１４から本発明による電圧分布の測定精度を考察する。考察の仕方は、求められた電圧分布の各ノードの電圧と実際の各ノードの電圧を比較することで行う。本発明により直接得られないノード電圧は、計測地点の計測電圧と擬似集中負荷地点における電圧を結んだ直線上に各ノードの亘長を換算して算出する。
【００６４】
図１５において、Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４は、それぞれ計測器付き開閉器Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４で計測された電圧を示す。  ＶS1-S2、ＶS2-S3、ＶS3-S4はそれぞれＳ１−Ｓ２間、Ｓ２-Ｓ３間、Ｓ３-Ｓ４間の擬似負荷中心点電圧を示す。ここで、各電圧を直線で結んだグラフは、６つの直線から構成される。各直線の方程式は以下となる。
【００６５】
直線１：Ｖ＝７７．０１８ｘ＋６６００            ・・（２１）
直線２：Ｖ＝−３４．４６ｘ＋６８７４．０        ・・（２２）
直線３：Ｖ＝−３４．２６３ｘ＋６８７３．７      ・・（２３）
直線４：Ｖ＝−１１．７３９ｘ＋６７３４．２      ・・（２４）
直線５：Ｖ＝−１１．７１ｘ＋６７３４．１        ・・（２５）
直線６：Ｖ＝１１．４４８ｘ＋６５３６．７        ・・（２６）
ｘは配電線の亘長である。
【００６６】
各ノードが該当する直線の方程式に、亘長ｘを図１２に基づいて代入すれば、電圧分布から該ノードの電圧値を求めることができる。
このようにして求めた各ノードの電圧値と実際のノードの電圧値を比較したものを図１６に示す。図１６には実際値と電圧分布によって得られた計算値とを定量的に比較するために、式（２７）で定められる誤差も示されている。
【００６７】
誤差[％]＝（実際値−計算値）／実際値×１００                 ・・（２７）
図１６に示された誤差を見ると、本発明により得られる各ノードの電圧計算値は、実測値と比較して誤差１．０％以内であり、非常に精度よく対象となる配電系統の電圧分布を求めることができたといえる。以上のことから本発明による電圧分布の計算は従来法より精度よく求めることができるということができる。
【００６８】
また、本来ならここで区間負荷計算についても従来法と比べて精度良く計算できるか否かということについて考察を試みるべきところであるが、区間負荷計算方法については上記電圧分布の考察のように図１０に示すような例題を作成して考察することは困難で、また、実測データをもって従来法と比較検討しなければ意味のないものとなる。ただ、実測データを用いるとなると、値がそれぞれ複雑となり、また系統の構成自体も複雑で、単純明快に考察を示すことが難しい。そこで区間負荷計算の考察についてはここでは割愛するが、上述した本発明による方法は、二台の計測器に挟まれた配電線間を代表する擬似集中負荷地点の有効電力負荷量及び無効電力負荷量を用いるもので、これらの電力負荷量は配電線インピーダンスを除いた需要家のみの負荷量であり、この負荷量を需要分布係数を用いて各区間に按分して求めるので、従来の区間負荷計算方法と比較してより実際に近い区間負荷量を算出することができることは明白であると言えよう。
【００６９】
以上、本発明の電圧分布計算・区間負荷計算装置、および方法について詳細に説明したが、本発明は以上に述べたことに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々の構成または形状をとることができることはいうまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の原理構成を示す図である。
【図２】擬似集中負荷計算手段の説明に用いる図である。
【図３】潮流方程式の解（ｍ及びＶｍ）を示す図である。
【図４】潮流方程式の解（Ｐｍ）を示す図である。
【図５】潮流方程式の解（Ｑｍ）を示す図である。
【図６】配電系統の例を示す図である。
【図７】図６に示した配電系統の電圧分布を示す図である。
【図８】区間負荷計算を説明する図である。
【図９】本発明の実施例を示す図である。
【図１０】配電系統の例を示す図である。
【図１１】図１０の配電系統における各ノードの負荷量及び発電機出力をまとめた表を示す図である。
【図１２】図１０の配電系統における各区間の配電インピーダンスをまとめた表を示す図である。
【図１３】図１０の配電系統において求められた擬似集中負荷地点と害地点の各値をまとめた表を示す図である。
【図１４】図１０の配電系統の電圧分布を示す図である。
【図１５】電圧分布計算を説明する図である。
【図１６】各ノードの電圧の実際値と本発明による計算値の比較をまとめた表を示す図である。
【図１７】配電系統を示す図である。
【符号の説明】
【００７１】
１      電圧分布・区間負荷計算装置
１１      潮流値計算手段
１２      擬似集中負荷地点計算手段
１３      電圧分布計算手段
１４      区間負荷計算手段
９１      電圧分布・区間負荷計算装置
９２      入力データ作成
９３      擬似集中負荷計算
９４      電圧分布グラフ表示
９５      子局
９６      遠方監視制御子局
９７      遠方監視制御親局
９８      配電線設備データベース
９９      計測情報データベース
１００      区間負荷計算
【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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