(57)【要約】【課題】電圧振動が発生した時に、タップの切換え動作を制御して、系統電圧の変動を防止すると共に、タップ切換器の損耗を防止した電圧調整装置を提供するものである。【解決手段】二次電圧の不感帯幅を超える電圧変化を検出した時に、タップ切換えにより系統電圧を調整する電圧調整装置において、所定の時間内に上げタップと下げタップを、ほぼ同一周期で複数回繰り返す動作を検出した時に、振動と判定する振動検出判定部１２と、この振動検出判定部１２に接続され、振動と判定された時に素通しタップまたは現在のタップに固定するタップ固定信号をタップ切換器９に出力するタップ選択部７と、タップ選択部７が作動してから所定時間経過後に定常タップ切換え状態に復帰させるタイマー部８とからなることを特徴とするものである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
二次電圧の不感帯幅を超える電圧変化を検出した時に、タップ切換えにより系統電圧を調整する電圧調整装置において、所定の時間内に上げタップと下げタップを、ほぼ同一周期で複数回繰り返す動作を検出した時に、振動と判定する振動検出判定部と、この振動検出判定部に接続され、振動と判定された時に素通しタップまたは現在のタップに固定するタップ固定信号をタップ選択器に出力するタップ選択部と、タップ選択部が作動してから所定時間経過後に定常タップ切換え状態に復帰させるタイマー部とからなることを特徴とする電圧調整装置。
【請求項２】
二次電圧の不感帯幅を超える電圧変化を検出した時に、タップ切換えにより系統電圧を調整する電圧調整装置において、所定の時間内に上げタップと下げタップを、ほぼ同一周期で複数回繰り返す動作を検出した時に、振動と判定する振動検出判定部と、この振動検出判定部に接続され、振動と判定された時にタップ切換え応答速度を遅くする遅延信号をタップ切換器に出力する応答速度遅延部と、応答速度遅延部が作動してから所定時間経過後に、定常タップ切換え状態に復帰させるタイマー部とからなることを特徴とする電圧調整装置。
【請求項３】
二次電圧の不感帯幅を超える電圧変化を検出した時に、タップ切換えにより系統電圧の一次側の電圧を調整して二次側に出力する電圧調整装置において、所定の時間内に上げタップと下げタップを、ほぼ同一周期で複数回繰り返す動作を検出した時に、振動と判定する振動検出判定部と、この振動検出判定部に接続され、振動と判定された時にタップ切換え不感帯幅を拡大する拡大信号を電圧比較部に出力する不感帯幅拡大部と、不感帯幅拡大部が作動してから、拡大した不感帯幅を超える二次電圧が検出されてタップ切換信号を検知した時に、定常タップ切換え状態に復帰させる自動復帰部、または不感帯幅拡大部が作動してから、所定時間経過後に、定常タップ切換え状態に復帰させるタイマー部とからなることを特徴とする電圧調整装置。
【請求項４】
振動検出判定部が、上げタップと下げタップのタップ切換え回数をカウントする切換カウント部と、タップ切換え回数の上限を設定する切換上限設定部に接続され、所定時間内のタップ切換え回数が設定した上限に達した時に、上げタップと下げタップを、ほぼ同一周期で複数回繰り返す振動と判定して、固定信号または遅延信号若しくは不感帯幅拡大信号を出力することを特徴とする請求項１または２、もしくは３記載の電圧調整装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電圧振動を抑制する機構を改良した電圧調整装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
日本の電気事業法では、電力の供給端で１０１Ｖ±６Ｖを維持する義務が課せられ、配電線の随所に電圧調整器が設置されている。代表的なステップ式電圧調整器はＳＶＲと呼ばれるもので、変圧器のタップを切換えることによって電圧調整装置の二次電圧を例えば基準電圧の６６００Ｖに調整するようになっている。
【０００３】
従来の電圧調整装置は、例えば図６に示すように、配電線２の一次側２Ａと二次側２Ｂとの間に変圧器３が設けられ、二次側の電圧を電圧検出部４で検出して、この検出電圧を、基準電圧部５の基準電圧と、電圧比較部６で比較して、電圧の上げまたは下げを判定して、切換えるタップをタップ選択部７で選択して、タイマー部８により時間をおいて、変圧器３のタップ切換器９に切換信号を出力してタップを切換えて電圧を調整している（例えば特許文献１）。
【０００４】
変圧器３のタップは、通常、１タップを１００Ｖとして上に６００Ｖ、下に２００Ｖのタップ調整範囲を持っている。検出電圧が基準電圧の上下約８０Ｖの不感帯範囲（基準電圧帯）にあるときはそのままの状態にタップを維持し、不感帯を超えるとタップを切換えて基準電圧帯に納めるようになっている。例えば基準電圧が６６００Ｖの場合、検出した二次電圧が６６８０Ｖから６５２０Ｖまでの範囲であれば不感帯範囲内であるので、タップはそのままの状態を維持している。しかし二次電圧が、６６８１Ｖに変動すると、１タップ下げて６５８１Ｖにするというように調整している。
【０００５】
このような電圧調整装置１は一般に、一つの配電線２に複数個所設置されている。しかしながら近年、エネルギーの多様化に伴い図７に示すように、風力や小水力発電機などの分散電源１０が配電線２に接続されることが多くなってきた。この結果、複数の電圧調整装置１Ａ、１Ｂが無用なタップ切換を周期的に繰り返す振動現象が観測された。
【０００６】
この周期的なタップ切換による電圧振動は、図８に一例を示すように、短時間の間に、電圧調整装置１Ａ、１Ｂのそれぞれが、下げの動作を行うタップ（以下Ａタップという）と、上げの動作を行うタップ（以下Ｂタップという）との間で、数１０秒程度の間隔で頻繁にタップ切換を繰り返す現象である。この周期的にタップ切換を繰り返す現象の原因について調べたところ、配電線２に設置された複数の電圧調整装置１Ａ、１Ｂと分散電源１０が、個々に独立して電圧制御した結果、電圧が振動すると考えられる。
【０００７】
このような周期的なタップ切換が、２タップ間あるいは３タップ間で短時間の間に連続して行なわれると、無用に系統電圧を変動させることになり望ましくない。更に、電圧調整装置１はタップ切換えを短時間の間に頻繁に繰り返すと、タップ切換器９が発熱したり摩耗して寿命を低下させる問題がある。
【特許文献１】特開平８−２３６３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記問題を改善し、所定の時間内に上げタップと下げタップを、ほぼ同一周期で複数回繰り返す電圧振動が発生した時に、タップの切換え動作を制御して、系統電圧の変動を防止すると共に、タップ切換器の損耗を防止した電圧調整装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の請求項１記載の電圧調整装置は、二次電圧の不感帯幅を超える電圧変化を検出した時に、タップ切換えにより系統電圧を調整する電圧調整装置において、所定の時間内に上げタップと下げタップを、ほぼ同一周期で複数回繰り返す動作を検出した時に、振動と判定する振動検出判定部と、この振動検出判定部に接続され、振動と判定された時に素通しタップまたは現在のタップに固定するタップ固定信号をタップ選択器に出力するタップ選択部と、タップ選択部が作動してから所定時間経過後に定常タップ切換え状態に復帰させるタイマー部とからなることを特徴とするものである。
【００１０】
本発明の請求項２記載の電圧調整装置は、二次電圧の不感帯幅を超える電圧変化を検出した時に、タップ切換えにより系統電圧を調整する電圧調整装置において、所定の時間内に上げタップと下げタップを、ほぼ同一周期で複数回繰り返す動作を検出した時に、振動と判定する振動検出判定部と、この振動検出判定部に接続され、振動と判定された時にタップ切換え応答速度を遅くする遅延信号をタップ切換器に出力する応答速度遅延部と、応答速度遅延部が作動してから所定時間経過後に、定常タップ切換え状態に復帰させるタイマー部とからなることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明の請求項３記載の電圧調整装置は、二次電圧の不感帯幅を超える電圧変化を検出した時に、タップ切換えにより系統電圧の一次側の電圧を調整して二次側に出力する電圧調整装置において、所定の時間内に上げタップと下げタップを、ほぼ同一周期で複数回繰り返す動作を検出した時に、振動と判定する振動検出判定部と、この振動検出判定部に接続され、振動と判定された時にタップ切換え不感帯幅を拡大する拡大信号を電圧比較部に出力する不感帯幅拡大部と、不感帯幅拡大部が作動してから、拡大した不感帯幅を超える二次電圧が検出されてタップ切換信号を検知した時に、定常タップ切換え状態に復帰させる自動復帰部、または不感帯幅拡大部が作動してから、所定時間経過後に、定常タップ切換え状態に復帰させるタイマー部とからなることを特徴とするものである。
【００１２】
本発明の請求項４記載の電圧調整装置は、請求項１または２、もしくは３において、振動検出判定部が、上げタップと下げタップのタップ切換え回数をカウントする切換カウント部と、タップ切換え回数の上限を設定する切換上限設定部に接続され、所定時間内のタップ切換え回数が設定した上限に達した時に、上げタップと下げタップを、ほぼ同一周期で複数回繰り返す振動と判定して、固定信号または遅延信号若しくは不感帯幅拡大信号を出力することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る請求項１記載の電圧調整装置によれば、振動検出判定部で振動と判定された時に、素通しタップまたは現在のタップに固定して、一定時間タップの切換えを行なわず電圧調整しないようにすることにより、複数の電圧調整装置と分散電源が、個々に独立して電圧制御して、互いに干渉する電圧振動の発生を防止することができる。
【００１４】
また請求項２記載の電圧調整装置によれば、振動検出判定部で振動と判定された時に、タップ切換器に出力するタップ切換信号を遅延させることにより、短時間内に上げタップと下げタップを、ほぼ同一周期で複数回繰り返す電圧振動の発生を防止することができる。
【００１５】
また請求項３記載の電圧調整装置によれば、振動検出判定部で振動と判定された時に、電圧比較部のタップ切換え不感帯幅を通常状態よりも拡大させることにより、タップ切換え頻度を少なくして、電圧振動を防止することができる。
【００１６】
また請求項４記載の電圧調整装置によれば、タップ切換信号の回数をカウントして、カウント数が上限回数に達した時に振動検出判定部で、振動と判定し、タップを固定してタップ切換えを停止するか、または遅延信号を出力してタップ切換え応答速度を遅くするか、若しくは不感帯幅拡大信号を出力して、タップ切換え不感帯幅を拡大させて、電圧振動を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
電圧振動が発生した時に、タップの切換え動作を制御して、系統電圧の変動を防止する電圧調整装置を実現した。
【実施例】
【００１８】
以下、請求項１による本発明の実施の一形態を図１を参照して詳細に説明する。電圧調整装置１は、配電線２の一次側２Ａと二次側２Ｂとの間に変圧器３が設けられ、二次側２Ｂの電圧を検出する電圧検出部４に、振動検出判定部１２が接続されている。この振動検出判定部１２には、振動カウント部１３と振動周期計測部１４が接続され、電圧振動を検出するようになっている。また振動検出判定部１２にはタイマー部８が接続され、計測する単位時間を設定するようになっている。更に振動検出判定部１２は、タップ選択部７に接続されて、タップ固定信号を出力するようになっている。
【００１９】
更に振動検出判定部１２は、電圧比較部６に接続され、ここには基準電圧部５が接続されて、検出電圧と基準電圧を比較するようになっている。電圧比較部６はタップ選択部７に接続され、このタップ選択部７には、タイマー部８が接続されて、タップ切換の時間を設定するようになっている。またタップ選択部７はタップ切換器９に接続されて、タップ切換信号を出力するようになっている。
【００２０】
上記構成の電圧調整装置１は、定常の運転状態では、負荷変動などにより徐々に電圧が変化し、これを調整するため、二次側２Ｂの電圧を電圧検出部４で検出して、この検出電圧を、基準電圧部５の基準電圧と、電圧比較部６で比較して、電圧の上げまたは下げを判定して、切換えるタップをタップ選択部７で選択して、タイマー部８により時間をおいて、変圧器３のタップ切換器９に切換信号を出力してタップを切換えて電圧を調整している。
【００２１】
この時、振動カウント部１３で、上げタップと下げタップによる電圧の上昇と下降を行なう１周期の回数を、検出電圧からカウントし、また振動周期計測部１４で、その周期を計測して、その計測データを振動検出判定部１２に出力する。振動検出判定部１２では、タイマー部８で設定された計測単位時間、例えば３分間の間に、計測データから何回振動したか、すなわち上げタップと下げタップが交互に切り換わった振動の回数を測定し、これと予め設定された振動回数、例えば３回と比較する。
【００２２】
例えば図２に示すように、所定の計測単位時間内に、上げタップとなるＢタップと、下げタップとなるＡタップとが、交互に６回切換わる３周期目を過ぎて７回目の切換が行なわれた時点で、設定された周期回数３と比較して、これに達したら電圧振動と判定する。電圧振動と判定されたら、振動検出判定部１２からタップ選択部７を介してタップ切換器９に素通しタップまたは現在のタップに固定するタップ固定信号を出力する。現在タップに固定する場合には、図２に示すようにＢタップにそのまま固定し、電圧変動の有無に拘らず、タイマー部８で設定した時間、例えば数分から数十分間、タップ切換えを停止する。
【００２３】
また電圧振動と判定されて、タップ切換器９を素通しタップに固定する場合には、電圧調整を行わないタップにタイマー部８で設定した時間、固定する。タイマー部８で設定したタップ固定時間が経過したら、通常の電圧調整に復帰するようになっている。従って、複数の電圧調整装置１Ａ、１Ｂと分散電源１０が、個々に独立して電圧制御して、互いに干渉する結果、振動が発生するので、一定時間タップを固定して電圧調整を停止させることにより、電圧振動の発生を防止することができる。なお振動検出判定部１２では、ＡタップとＢタップ以外のタップ切換を確認した時点で過去の切換振動判断データをゼロクリアし、新たに振動判定をするようになっている。
【００２４】
図３は、請求項２による本発明の他の実施の形態を示すものである。この電圧調整装置１は、図１の電圧検出部４と電圧比較部６との間に、更に応答速度遅延部１６を設け、振動検出判定部１２とタップ選択部７が接続されていない点で相違するだけである。応答速度遅延部１６は、例えば信号の電気量をコンデンサ容量で調整することにより、タップ切換器９に出力する信号の伝達速度を遅らせる構造となっている。
【００２５】
上記構成の電圧調整装置は、振動検出判定部１２で電圧振動と判定されたら、電圧比較部６に送る検出電圧を遅らせる遅延信号を電圧比較部６に送り、電圧比較部６では、この遅延した検出電圧を、基準電圧部５の基準電圧と比較して、電圧の上げまたは下げを判定して、切換えるタップをタップ選択部７で選択して、変圧器３のタップ切換器９に切換信号を遅延して出力してタップを切換えて電圧を調整する。このように、電圧比較部６での判定時間を遅らて、タップ切換器９での切換え時間を遅らせることにより、短時間内に上げタップと下げタップを、ほぼ同一周期で複数回繰り返す電圧振動を防止することができる。この応答速度遅延部１６は、タイマー部８で設定した時間が経過したら解除されて、通常の電圧調整に復帰するようになっている。
【００２６】
なお上記実施例では応答速度遅延部１６を振動検出判定部１２と電圧比較部６との間に設けた場合について示したが、電圧比較部６とタップ選択部７、またはタップ選択部７とタップ切換器９との間に設けた構造でも良い。
【００２７】
図４は、請求項３による本発明の他の実施の形態を示すものである。この電圧調整装置１は、図１の振動検出判定部１２と電圧比較部６との間に、不感帯幅拡大部１７を設けると共に、電圧比較部６に自動復帰部１８を接続し、振動検出判定部１２とタップ選択部７が接続されていない点で相違するだけである。
【００２８】
通常、不感帯範囲（上下の閾値の間）は例えば基準電圧を６６００Ｖとすると、その上下約８０Ｖ、すなわち１６０Ｖの範囲で、電圧変動してもタップ切換信号が出力されないようになっている。この不感帯範囲を例えば上下約１５０Ｖ、すなわち３００Ｖの範囲に拡大するのが不感帯幅拡大部１７である。また自動復帰部１８は、拡大した不感帯幅を超える二次電圧が検出されてタップ切換と判定された時に、電圧比較部６の不感帯範囲は上下約８０Ｖの、定常タップ切換え状態に復帰させるものである。
【００２９】
上記構成の電圧調整装置は、振動検出判定部１２で電圧振動と判定されたら、不感帯幅拡大部１７が作動して、例えば基準電圧の上下８０Ｖの不感帯幅が、上下約１５０Ｖに拡大されて、電圧比較部６で基準電圧と比較して電圧の上げまたは下げの判定をする範囲が拡大される。従って検出電圧が６４５０〜６７５０Ｖの範囲ではタップが切換わらない。この結果、タップ切換え頻度を少なくして、僅かな電圧変動で短時間内に上げタップと下げタップを複数回繰り返す電圧振動を防止することができる。
【００３０】
また拡大された不感帯幅、上下約１５０Ｖの範囲を超える電圧が検出された時には、自動復帰部１８により解除されて、通常の上下８０Ｖの不感帯幅に戻るようになっている。なおこの自動復帰部１８をタップ切換器９に設けて、ここでタップ切換信号を検知した時に電圧比較部６の不感帯幅を復帰させるようにした構造でも良い。
【００３１】
また上記実施例では、自動復帰部１８により解除して、通常の不感帯幅に戻す構成について示したが、自動復帰部１８を設けず、不感帯幅拡大部が作動してから、所定時間経過後に、定常タップ切換え状態に復帰させるタイマー部部８を設けた構成でも良い。
【００３２】
図５は、請求項４による本発明の他の実施の形態を示すものである。電圧調整装置１の振動検出判定部１２は、検出電圧が電圧振動と判定されたら、タップ選択部７に素通しタップまたは現在のタップに固定するタップ固定信号を出力するようになっている。また上げタップと下げタップのタップ切換え回数をカウントする切換カウント部２０が設けられ、これはタップ選択部７に接続されている。この切換カウント部２０は切換上限設定部２１を介して振動検出判定部１２に接続されている。振動カウント部１３と振動周期計測部１４を設けていない点を除いては、他の構成は図１と同様である。
【００３３】
上記構成の電圧調整装置は、タップ選択部７からのタップ切換信号の回数を切換カウント部２０でカウントして、タイマー部８で設定された所定時間内に、カウント数が切換上限設定部２１で設定した、例えば７回に達した時に、振動検出判定部１２で電圧振動と判定する。電圧振動と判定されたら、振動検出判定部１２からタップ選択部７に素通しタップまたは現在のタップに固定するタップ固定信号を出力する。現在位置のタップに固定する場合にはそのまま固定し、電圧変動の有無に拘らず、タイマー部８で設定した時間だけ、タップ切換えを停止する。この後、タイマー部８で設定したタップ固定時間が経過したら、通常の電圧調整に復帰するようになっている。
【００３４】
また電圧振動と判定されて、素通しタップに固定する場合には、電圧調整を行わないタップにタイマー部８で設定した時間だけ固定する。タイマー部８で設定したタップ固定時間が経過したら、通常の電圧調整に復帰するようになっている。従って、複数の電圧調整装置１Ａ、１Ｂと分散電源１０が、個々に独立して電圧制御して、互いに干渉する結果、振動が発生するので、一定時間タップを固定して電圧調整を行なわないと、電圧振動の発生を防止することができる。
【００３５】
なお上記説明では、タップ切換えのカウント数が、上限設定回数に達した時に、タップ固定信号を出力する場合について示したが、遅延信号を出力してタップ切換え応答速度を遅くするようにするか、または不感帯幅拡大信号を出力して、タップ切換え不感帯幅を拡大するようにした構造でも良い。また本発明は、振動と判定された時に、タップ固定信号と、遅延信号または不感帯幅拡大信号を組み合わせて出力する構造でも良い。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施例による電圧調整装置の回路図である。
【図２】図１の電圧調整装置によりタップを固定した場合の電圧波形図である。
【図３】本発明の他の実施例による電圧調整装置の回路図である。
【図４】本発明の異なる他の実施例による電圧調整装置の回路図である。
【図５】本発明の異なる他の実施例による電圧調整装置の回路図である。
【図６】従来の電圧調整装置を示す回路図である。
【図７】配電系統を示す説明図である。
【図８】電圧振動が発生した状態の電圧波形図である。
【符号の説明】
【００３７】
１    電圧調整装置                                          
２    配電線                                                
３    変圧器                                                
４    電圧検出部                                            
５    基準電圧部                                            
６    電圧比較部                                            
７    タップ選択部                                          
８    タイマー部                                            
９    タップ切換器                                          
１０  分散電源                                              
１２  振動検出判定部                                        
１３  振動カウント部                                        
１４  振動周期計測部                                        
１６  応答速度遅延部                                        
１７  不感帯幅拡大部                                        
１８  自動復帰部                                            
２０  切換カウント部                                        
２１  切換上限設定部                                        
【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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