(57)【要約】【課題】簡易な構成により、電力系統の潮流状態に応じて適切な電圧無効電圧制御を実施することが可能な電圧無効電力制御装置を提供する。【解決手段】電圧無効電力制御装置は、変圧器の１次側の複数の状態量と、変圧器の２次側の状態量とを取得する状態量取得部と、１次側の複数の状態量と、２次側の状態量と、電圧無効電力制御装置の制御対象区間のうち２次側の母線と予め定められた地点との区間の線路インピーダンスと、調相設備から供給される無効電力量とに基づいて、予め定められた地点の線路電圧を算出する電圧算出部と、１次側の複数の状態量のうちの１つの状態量と第１閾値との偏差、および、算出された線路電圧と第２閾値との偏差とに基づいて、１つの状態量および線路電圧が目標値範囲内に収まるように変圧器のタップ位置および調相設備の少なくとも一方を制御する制御部とを備える。【選択図】図６
2018057056.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配電用変電所よりも上位電圧階級の変電所に設けられたタップ付の変圧器と、調相設備とを有する電力系統における電圧および無効電力を制御するための電圧無効電力制御装置であって、
予め定められた周期ごとに、前記変圧器の１次側の複数の状態量と、前記変圧器の２次側の状態量とを取得する状態量取得部と、
前記１次側の複数の状態量と、前記２次側の状態量と、前記電圧無効電力制御装置の制御対象区間のうち前記２次側の母線と予め定められた地点との区間の線路インピーダンスと、前記調相設備から供給される無効電力量とに基づいて、前記予め定められた地点の線路電圧を算出する電圧算出部と、
前記１次側の複数の状態量のうちの１つの状態量と第１閾値との偏差、および、前記算出された前記線路電圧と第２閾値との偏差とに基づいて、前記１つの状態量および前記線路電圧が目標値範囲内に収まるように前記変圧器のタップ位置および前記調相設備の少なくとも一方を制御する制御部とを備える、電圧無効電力制御装置。
【請求項２】
配電用変電所よりも上位電圧階級の変電所に設けられたタップ付の変圧器と調相設備とを有する電力系統における電圧および無効電力を制御するための電圧無効電力制御装置であって、
予め定められた周期ごとに、前記変圧器の１次側の複数の状態量と、前記変圧器の２次側の状態量とを取得する状態量取得部と、
前記１次側の複数の状態量と、前記２次側の状態量と、前記電圧無効電力制御装置の制御対象区間のうち前記２次側の母線と予め定められた地点との区間の線路インピーダンスと、前記調相設備から供給される無効電力量とに基づいて、前記予め定められた地点の線路電圧を算出する電圧算出部と、
前記算出された線路電圧に基づいて前記２次側の状態量の目標値を算出し、前記１次側の複数の状態量のうちの１つの状態量の予め定められた目標値と、前記算出された前記２次側の状態量の目標値とに基づいて、前記１つの状態量および前記２次側の状態量の目標値範囲を設定する範囲設定部と、
前記１つの状態量と第１閾値との偏差、および前記２次側の状態量と第２閾値との偏差に基づいて、前記１つの状態量および前記２次側の状態量が前記目標値範囲内に収まるように前記変圧器のタップ位置および前記調相設備の少なくとも一方を制御する制御部とを備える、電圧無効電力制御装置。
【請求項３】
前記１つの状態量は前記１次側の母線の通過無効電力であり、前記２次側の状態量は前記２次側の母線電圧である、請求項１または請求項２に記載の電圧無効電力制御装置。
【請求項４】
前記１つの状態量は前記１次側の母線電圧であり、前記２次側の状態量は前記２次側の母線電圧である、請求項１または請求項２に記載の電圧無効電力制御装置。
【請求項５】
前記制御対象区間は、前記変圧器の２次側の母線と、前記配電用変電所の１次側の母線との区間である、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の電圧無効電力制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、タップ付の変圧器と調相設備とを有する電力系統における電圧および無効電力を制御するための電圧無効電力制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、電力系統においては、負荷の状態に応じて電力系統の無効電力および電圧が変動する。そのため、電力系統の運用にあたっては、電圧および無効電力は目標値範囲内に収まるように制御されている。電圧および無効電力の調整は、電圧無効電力制御（ＶＱＣ：Voltage Reactive Power Controller）装置により制御機器を制御することにより行われる。
【０００３】
制御機器としては、電力系統に設けられた電力用コンデンサ（ＳＣ）、分路リアクトル（ＳｈＲ）等の調相設備およびタップ付変圧器（のタップ）が用いられる。電圧無効電力制御（ＶＱＣ）装置は、電力系統の電圧および無効電力と、タップ付変圧器のタップ位置と、調相設備の動作情報とに基づいて、電圧および無効電力を目標値範囲内に収めるようにタップ付変圧器のタップ位置および調相設備をそれぞれ制御する。
【０００４】
また、電力系統における電圧調整を行なうための技術として、従来、主に配電用変電所で用いられる線路電圧降下補償装置が知られている。
【０００５】
例えば、特許文献１（特開昭６１−１７７１２６号公報）は、ディジタル形線路電圧降下補償装置を開示している。この装置は、線間電圧と２つの相の相電流とを時々刻々サンプリングし、サンプリング量から線間電流成分とその９０度進み成分とを演算するとともに、この線間電流成分と線路抵抗値との積および線間電流の９０度進み成分と線路リアクタンスとの積の和から線路電圧降下分を求め、これを供給端電圧源から差し引いて負荷端電圧を求める。
【０００６】
また、特許文献２（特開昭６２−１３８０２３号公報）は、配電系統における線路電圧降下を測定し、その線路電圧降下に基づいて負荷電圧調整装置付変圧器の電圧調整を行うための線路電圧降下補償装置を開示している。この装置は、変圧器１バンクに属するＮ個の配電線の電流を個別に取込み、これら電流を負荷電流としてＮ個の配電線毎の線路電圧降下を計算する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開昭６１−１７７１２６号公報
【特許文献２】特開昭６２−１３８０２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ＶＱＣ装置は、典型的には、自端の電圧(変圧器の２次側電圧)に基づいて制御を行なっており、下位系統の負荷変化による電圧変動に対しては事前に潮流状態を予測して目標電圧を設定することにより対応している。しかし、近年の電力系統では、天気等により出力変動が左右され易い太陽光発電等の分散型電源が大量に連系されているため不確定要因が増大する。したがって、電圧変動が顕著になり易くなり、潮流状態を精度よく事前に予測することが困難となってきており、予測とは異なる潮流状態が発生した場合には、従来のＶＱＣ装置では自動での対処が困難となる可能性がある。
【０００９】
これに対して、特許文献１および特許文献２のように、配電系統において用いられる線路電圧降下補償装置は、潮流状態の予測によらず、線路電圧降下分を算出することにより負荷電圧を算出している。しかし、特許文献１に係る装置は、基本的に２次側線路が１線である場合について開示されており、２次側線路が複数である場合については考慮されていない。
【００１０】
また、特許文献２に係る装置は、複数の２次側線路の電流を取込み、配電線毎の電圧降下量を算出し、それらの平均をとることにより電圧降下量を算出する。しかしながら、この方式によると、複数の２次側線路の個数分ほど電流を取り込むための機器が必要となるため、２次側線路の数が増加するにつれてコストが膨大となる。
【００１１】
そのため、主に多数の２次側線路を制御対象とするＶＱＣ装置について、上述した特許文献１および特許文献２の技術思想を適用することはできない。
【００１２】
本開示は、上記のような課題に鑑みてなされたものであって、ある局面における目的は、簡易な構成により、電力系統の潮流状態に応じて適切な電圧無効電圧制御を実施することが可能な電圧無効電力制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
ある実施の形態に従うと、配電用変電所よりも上位電圧階級の変電所に設けられたタップ付の変圧器と、調相設備とを有する電力系統における電圧および無効電力を制御するための電圧無効電力制御装置が提供される。電圧無効電力制御装置は、予め定められた周期ごとに、変圧器の１次側の複数の状態量と、変圧器の２次側の状態量とを取得する状態量取得部と、１次側の複数の状態量と、２次側の状態量と、電圧無効電力制御装置の制御対象区間のうち２次側の母線と予め定められた地点との区間の線路インピーダンスと、調相設備から供給される無効電力量とに基づいて、予め定められた地点の線路電圧を算出する電圧算出部と、１次側の複数の状態量のうちの１つの状態量と第１閾値との偏差、および、算出された線路電圧と第２閾値との偏差とに基づいて、１つの状態量および線路電圧が目標値範囲内に収まるように変圧器のタップ位置および調相設備の少なくとも一方を制御する制御部とを備える。
【００１４】
他の実施の形態に従うと、配電用変電所よりも上位電圧階級の変電所に設けられたタップ付の変圧器と調相設備とを有する電力系統における電圧および無効電力を制御するための電圧無効電力制御装置が提供される。電圧無効電力制御装置は、予め定められた周期ごとに、変圧器の１次側の複数の状態量と、変圧器の２次側の状態量とを取得する状態量取得部と、１次側の複数の状態量と、２次側の状態量と、電圧無効電力制御装置の制御対象区間のうち２次側の母線と予め定められた地点との区間の線路インピーダンスと、調相設備から供給される無効電力量とに基づいて、予め定められた地点の線路電圧を算出する電圧算出部と、算出された線路電圧に基づいて２次側の状態量の目標値を算出し、１次側の複数の状態量のうちの１つの状態量の予め定められた目標値と、算出された２次側の状態量の目標値とに基づいて、１つの状態量および２次側の状態量の目標値範囲を設定する範囲設定部と、１つの状態量と第１閾値との偏差、および２次側の状態量と第２閾値との偏差に基づいて、１つの状態量および２次側の状態量が目標値範囲内に収まるように変圧器のタップ位置および調相設備の少なくとも一方を制御する制御部とを備える。
【発明の効果】
【００１５】
本開示によると、簡易な構成により、電力系統の潮流状態に応じて適切な電圧無効電圧制御を実施することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施の形態１に従う電力系統システムの構成例を示す図である。
【図２】実施の形態１に従う電力系統における電力の流れを説明するための概念図である。
【図３】実施の形態１に従うＶＱＣ装置のハードウェア構成の一例を示す図である。
【図４】実施の形態１に従うＶＱＣ装置による線路電圧の算出方式を説明するための図である。
【図５】実施の形態１に従うＶＱＣ装置による積分制御方式を説明するための図である。
【図６】実施の形態１に従うＶＱＣ装置の機能構成を示す模式図である。
【図７】実施の形態１に従うＶＱＣ装置の処理手順を示すフローチャートである。
【図８】実施の形態１の変形例に従うＶＱＣ装置１０の積分制御方式を説明するための図である。
【図９】実施の形態２に従う目標値の設定方式を説明するための図である。
【図１０】実施の形態２に従うＶＱＣ装置による積分制御方式を説明するための図である。
【図１１】実施の形態２に従うＶＱＣ装置の機能構成を示す模式図である。
【図１２】実施の形態２に従うＶＱＣ装置の処理手順を示すフローチャートである。
【図１３】実施の形態２の変形例に従うＶＱＣ装置の積分制御方式を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。なお、同一または相当する部分に同一の参照符号を付し、その説明を繰返さない場合がある。また、以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、以下の実施の形態において、各々の構成要素は、特に記載がある場合を除き、本発明にとって必ずしも必須のものではない。
【００１８】
実施の形態１．
＜システム構成＞
実施の形態１に従う電圧無効電力制御装置（以下、「ＶＱＣ装置」とも称する。）は、変電所に設置され、例えば、複数の分散型電源（例えば、太陽光発電、燃料電池発電、風力発電等）を有する電力系統における電圧変動を抑制する。
【００１９】
図１は、実施の形態１に従う電力系統システムの構成例を示す図である。図１を参照して、電力系統システムは、主に、ＶＱＣ装置１０と、分散型電源２０Ａ，２０Ｂと、調相設備３０と、変圧器ＴＲ，ＴＲ１，ＴＲｄ２とから構成される。なお、分散型電源２０Ａ，２０Ｂの各々に共通の構成および機能を説明する際には、それらを「分散型電源２０」と総称する。
【００２０】
ＶＱＣ装置１０は、例えば、１５４ｋｖ〜２７５ｋＶの電圧階級の送電用変電所（高圧変電所）に設けられる。また、この高圧変電所には、母線１１と母線１３との間に接続される変圧器ＴＲが配置される。なお、典型的には、母線１１に接続される送電線２は、この高圧変電所よりも電圧階級の高い送電用変電所に接続される。
【００２１】
変圧器ＴＲは、配電用変電所よりも上位電圧階級の変電所に設けられる。変圧器ＴＲは、１次側（母線１１側）の電圧（例えば、１５４ｋＶ）を降圧して（例えば、６６ｋＶまで降圧）、２次側（母線１３側）に出力する。母線１３には、送電線４Ａ，４Ｂ，４Ｃが接続されている。送電線４Ａは母線１５Ａに接続され、母線１５Ａと母線１７Ａとの間には変圧器ＴＲｄ１が接続される。変圧器ＴＲｄ１は、需要家に電力を供給する配電用変電所（例えば、６６ｋＶの電圧階級の変電所）に配置される。典型的には、配電用変電所は、需要地に設置され、送電線から送られてきた高電圧を低電圧に変圧し、変圧後の電圧を、配電線を介して需要家に供給する。
【００２２】
変圧器ＴＲｄ１は、１次側（母線１５Ａ側）の電圧（例えば、６６ｋＶ）を降圧して（例えば、６．６ｋＶまで降圧）、２次側（母線１７Ａ側）に出力する。母線１７Ａには、送電線６Ａが接続されている。送電線６Ａには分散型電源２０Ａが接続される。
【００２３】
送電線４Ｂは母線１５Ｂに接続され、母線１５Ｂと母線１７Ｂとの間には変圧器ＴＲｄ２が接続される。変圧器ＴＲｄ２は、変圧器ＴＲｄ１と同様に配電用変電所に配置される。母線１７Ｂと母線１９Ｂとの間には送電線６Ｂが接続され、母線１９Ｂには柱上変圧器（図示しない）等を介して分散型電源２０Ｂが接続される。送電線４Ｃは、母線、変圧器等（図示しない）を介して他の分散型電源、需要家等（図示しない）に接続される。
【００２４】
変圧器ＴＲ，ＴＲｄ１，ＴＲｄ２は、例えば、一次巻線に設けられた複数のタップを切り換え、変圧比操作により電圧を調整するタップ付変圧器である。なお、タップ付変圧器としては、負荷時タップ切換変圧器（ＬＲＴ：Load Ratio Control Transformer）等が用いられる。
【００２５】
調相設備３０は、複数の電力用コンデンサＳＣ（以下、単に「コンデンサＳＣ」とも称する。）から構成されるコンデンサＳＣ群３２と、複数の分路リアクトルＳｈＲ（以下、単に「リアクトルＳｈＲ」とも称する。）から構成されるリアクトルＳｈＲ群３４と、スイッチ群３６とを含む。スイッチ群３６は、各コンデンサＳＣおよび各リアクトルＳｈＲに対応するリレースイッチＳＷを有する。
【００２６】
ＶＱＣ装置１０は、予め定められた周期で、電力系統における電圧変動を抑制するために当該電力系統の電気量（電圧値および電流値）を取り込む。本実施の形態では、ＶＱＣ装置１０は、電圧を検出するためのセンサである変成器ＶＴ１を用いて、変圧器ＴＲの１次側に設けられた母線１１の電圧を取得するとともに、電流を検出するためのセンサである変流器ＣＴ１を用いて、変圧器ＴＲの１次側の線路の電流を取得する。また、ＶＱＣ装置１０は、変成器ＶＴ２を用いて、変圧器ＴＲの２次側に設けられた母線１３の電圧を取得する。
【００２７】
ＶＱＣ装置１０は、取得した電気量を用いて制御演算を実行した後、電力系統における電圧変動を抑制するために、タップ付の変圧器ＴＲおよび調相設備３０に対して制御指令を出力する。
【００２８】
具体的には、変圧器ＴＲは、ＶＱＣ装置１０からの制御指令３００に従って、タップ位置を変更する（切り替える）。変圧器ＴＲは、制御指令３００に従って動作したことを示す応答を出力する。ＶＱＣ装置１０は、当該応答の入力を受け付けると、変圧器ＴＲが制御指令３００に従ってタップ位置の切替動作を実行したと判定する。
【００２９】
また、調相設備３０の各リレースイッチＳＷは、ＶＱＣ装置１０からの制御指令４００に従って、ＯＮ制御またはＯＦＦ制御され、対応して接続された機器（コンデンサＳＣまたはリアクトルＳｈＲ）が投入または開放される。リレースイッチＳＷは、制御指令４００に従って動作したことを示す応答を出力する。ＶＱＣ装置１０は、当該応答の入力を受け付けると、コンデンサＳＣおよびリアクトルＳｈＲが制御指令４００に従って投入または開放動作を実行したと判定する。
【００３０】
なお、制御指令３００は、制御対象である変圧器ＴＲの識別情報と、タップ上げ制御または下げ制御を示す指令とを含む。タップ上げ制御とは、変圧器ＴＲの出力電圧を上げるようにタップを切り替える制御である。タップ下げ制御とは、変圧器ＴＲの出力電圧を下げるようにタップを切り替える制御である。また、変圧器ＴＲからの応答は、変圧器ＴＲの識別情報と切替後のタップ位置を示す情報とを含む。
【００３１】
制御指令４００は、制御対象である調相設備３０の各機器（コンデンサＳＣおよびリアクトルＳｈＲ）の識別情報と、投入または開放（ＯＮまたはＯＦＦ）指令とを含む。また、その応答は、調相設備３０の各機器の識別情報と、変更後の状態（投入状態または開放状態）を示すデータとを含む。
【００３２】
ＶＱＣ装置１０は、受信した応答の内容に基づいて、現在の動作状態（投入または開放状態の機器の種類と数、および変圧器ＴＲのタップ位置等）を取得する。
【００３３】
図２は、実施の形態１に従う電力系統における電力の流れを説明するための概念図である。図２を参照して、実施の形態１では、変圧器ＴＲの１次側に設けられた母線１１の電圧をＶ１、変圧器ＴＲの１次側の線路の電流をＩ１、母線１１の通過有効電力をＰ１（以下、単に「有効電力Ｐ１」と称する。）、母線１１の通過無効電力をＱ１（以下、単に「無効電力Ｑ１」と称する。）と表わす。なお、有効電力Ｐ１および無効電力Ｑ１は、取得された電気量（電圧Ｖ１および電流Ｉ１）から算出される。変圧器ＴＲの２次側に設けられた母線１３の電圧をＶ２、母線１３の通過有効電力をＰ２、母線１３の通過無効電力をＱ２と表わす。
【００３４】
また、送電線４は、母線１３に接続される複数の送電線（例えば、送電線４Ａ，４Ｂ，４Ｃ等）を等価的に１つの送電線として表わしたものである。変圧器ＴＲｄは、各配電用変電所にそれぞれ設けられる各変圧器（例えば、変圧器ＴＲｄ１，ＴＲｄ２等）を等価的に１つの変圧器として表わしたものである。母線Ｌ１は配電用変電所に設けられた変圧器ＴＲｄの１次側母線を示しており、母線Ｌ２は変圧器ＴＲｄの２次側母線を示している。分散型電源２０は、母線Ｌ２（例えば、図１では、母線１７Ａ，１７Ｂ等）に対して有効電力Ｐｄｇおよび無効電力Ｑｄｇを出力する。また、母線Ｌ２からは、負荷（図示しない）に対して有効電力ＰＬおよび無効電力ＱＬが供給される。
【００３５】
＜ハードウェア構成＞
図３は、実施の形態１に従うＶＱＣ装置１０のハードウェア構成の一例を示す図である。図３を参照して、ＶＱＣ装置１０は、補助変成器５０と、ＡＤ（Analog  to  Digital）変換部６０と、演算処理部７０とを含む。
【００３６】
補助変成器５０は、変流器ＣＴ１および変成器ＶＴ１，ＶＴ２からの系統電気量を取り込み、より小さな電気量に変換して出力する。
【００３７】
ＡＤ変換部６０は、補助変成器５０から出力される系統電気量（アナログ量）を取り込んでディジタルデータに変換する。具体的には、ＡＤ変換部６０は、アナログフィルタと、サンプルホールド回路と、マルチプレクサと、ＡＤ変換器とを含む。
【００３８】
アナログフィルタは、補助変成器５０から出力される電流および電圧の波形信号から高周波のノイズ成分を除去する。サンプルホールド回路は、アナログフィルタから出力される電流および電圧の波形信号を予め定められたサンプリング周期でサンプリングする。マルチプレクサは、演算処理部７０から入力されるタイミング信号に基づいて、サンプルホールド回路から入力される波形信号を時系列で順次切り替えてＡＤ変換器に入力する。ＡＤ変換器は、マルチプレクサから入力される波形信号をアナログデータからディジタルデータに変換する。ＡＤ変換器は、ディジタル変換した波形信号（ディジタルデータ）を演算処理部７０へ出力する。
【００３９】
演算処理部７０は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）７２と、ＲＯＭ７３と、ＲＡＭ７４と、ＤＩ（ディジタル入力）回路７５と、ＤＯ（ディジタル出力）回路７６と、入力インターフェイス（Ｉ／Ｆ）７７とを含む。これらは、バス７１で結合されている。
【００４０】
ＣＰＵ７２は、予めＲＯＭ７３に格納されたプログラムを読み出して実行することによって、ＶＱＣ装置１０の動作を制御する。なお、ＲＯＭ７３には、ＣＰＵ７２によって用いられる各種情報が格納されている。ＣＰＵ７２は、たとえば、マイクロプロセッサである。なお、当該ハードウェアは、ＣＰＵ以外のＦＰＧＡ（Field  Programmable  Gate Array）、ＡＳＩＣ（Application  Specific  Integrated  Circuit）およびその他の演算機能を有する回路などであってもよい。
【００４１】
ＣＰＵ７２は、バス７１を介して、ＡＤ変換部６０からディジタルデータを取り込む。ＣＰＵ７２は、ＲＯＭ７３に格納されているプログラムに従って、取り込んだディジタルデータを用いて制御演算を実行する。ＣＰＵ７２は、制御演算結果に基づいて、ＤＯ回路７６を介して、変圧器ＴＲおよび調相設備３０に制御指令を出力する。また、ＣＰＵ７２は、ＤＩ回路７５を介して、その制御指令に対する応答を受け取る。入力インターフェイス７７は、典型的には、各種ボタン等であり、系統運用者からの各種設定操作を受け付ける。
【００４２】
＜制御方式＞
（概要）
次に、実施の形態１に従うＶＱＣ装置１０の制御方式について説明する。ここで、典型的なＶＱＣ装置に採用される積分演算による制御方式（積分制御方式）では、例えば、変圧器ＴＲの１次側および２次側の状態量として、それぞれ無効電力Ｑ１および電圧Ｖ２が採用される。典型的なＶＱＣ装置は、無効電力Ｑ１および電圧Ｖ２を用いた制御平面に基づいて、変圧器ＴＲ（のタップ）および調相設備３０を制御する。このとき、電圧Ｖ２の目標値は、事前に電力系統における潮流状態を予測して、時期（季節等）および時間帯（朝、昼、夜等）に合わせて適宜設定されている。
【００４３】
しかし、上述したように、近年の電力系統では、図１のように太陽光発電等の分散型電源が大量に連系されているため不確定要因が増大し、潮流状態を事前に予測することが困難になってきている。すなわち、電圧変動を抑制するための適切な目標値を設定することが困難な場合がある。
【００４４】
そこで、ＶＱＣ装置１０は、電圧Ｖ２の目標値を事前に用意するのではなく、リアルタイムの潮流状態に応じた電圧無効電力制御を実行するように構成される。
【００４５】
また、通常、変圧器ＴＲの２次側の母線１３には、当該母線１３と母線Ｌ１との間の距離が短い送電線、当該距離が長い送電線など様々な長さの送電線が接続される。そのため、ＶＱＣ装置１０の制御対象区間を、母線１３から母線Ｌ１までの区間であるとした場合、最も上位系統側（上端側）の母線１３の電圧Ｖ２に基づく電圧無効電力制御では、最も下位系統側（末端側）の母線Ｌ１の電圧を精度良く制御できない可能性がある。また、母線１３に接続される送電線の長さが様々であるため、特定の末端側の母線Ｌ１に基づく電圧無効電力制御では、当該特定の母線Ｌ１の電圧については制御できても、他の母線Ｌ１の電圧を精度良く制御できない可能性がある。
【００４６】
そのため、実施の形態１に従うＶＱＣ装置１０は、制御対象区間において、母線１３と予め定められた地点Ｈ（図４参照）との区間の線路インピーダンスに基づいて、当該地点Ｈの線路電圧を算出する。そして、ＶＱＣ装置１０は、電圧Ｖ２の代わりに当該線路電圧を用いた電圧無効電力制御を実行する。以下、ＶＱＣ装置１０の制御方式を具体的に説明する。
【００４７】
（線路電圧の算出方式）
図４は、実施の形態１に従うＶＱＣ装置１０による線路電圧の算出方式を説明するための図である。図４を参照して、送電線４の末端（母線Ｌ１）の電圧をＶｒと定義する。また、地点Ｈは、インピーダンス的に（の観点から）、送電線４の中央位置とみなすことができる地点に設定される。具体的には、上端（母線１３）と地点Ｈとの間の線路インピーダンスの絶対値は、上端（母線１３）と末端（母線Ｌ１）との間の線路インピーダンスの絶対値の半分とみなすことができる。
【００４８】
ここで、母線１３の電圧Ｖ２と、母線Ｌ１の電圧Ｖｒと、母線１３から母線Ｌ１までの送電線４の等価抵抗ｒｒと、母線１３から母線Ｌ１までの送電線４の等価リアクタンスｘｒと、有効電力Ｐ２と、無効電力Ｑ２とを用いると、以下の式（１）が成立する。
【００４９】
【数１】
2018057056.tif 000003
【００５０】
次に、変圧器ＴＲの２次側の母線１３の通過有効電力Ｐ２は、変圧器ＴＲの１次側の母線１１の通過有効電力Ｐ１を用いて以下の式（２）のように近似できる。
【００５１】
【数２】
2018057056.tif 000004
【００５２】
また、母線１３の通過無効電力Ｑ２は、母線１１の通過無効電力Ｑ１、調相設備３０から電力系統に供給される無効電力供給量Ｑｐｍ、および変圧器ＴＲにおける無効電力損失Ｑｌоｓｓを用いて以下の式（３）のように近似できる。
【００５３】
【数３】
2018057056.tif 000005
【００５４】
また、無効電力損失Ｑｌоｓｓは、母線１１の通過無効電力Ｑ１、および変圧器ＴＲのリアクタンスｘＢを用いて以下の式（４）のように近似できる。
【００５５】
【数４】
2018057056.tif 000006
【００５６】
そして、地点Ｈの等価的な線路電圧Ｖｃ（以下、単に「電圧Ｖｃ」と称する。）は、母線１１から地点Ｈまでの等価抵抗ｒｃ、母線１１から地点Ｈまでの等価リアクタンスｘｃ、および上述した式（１）〜（４）を用いると、以下の式（５）のように示される。
【００５７】
【数５】
2018057056.tif 000007
【００５８】
式（５）より、母線１３から地点Ｈまでの線路電圧降下分は、「ｒｃＰ１（ｔ）＋ｘｃ｛Ｑ１（ｔ）＋Ｑｐｍ（ｔ）−Ｑｌоｓｓ（ｔ）｝」となる。
【００５９】
ここで、目標値Ｖｃｒｅｆは、送電線４について予め定められた許容電圧範囲（下限電圧Ｖｄ〜上限電圧Ｖｕ）の中間値に設定される。上述したように、地点Ｈは、インピーダンス的に、送電線４の中央位置とみなすことができる地点としている。そのため、地点Ｈの電圧Ｖｃは、送電線４の最大電圧（図４の例では、電圧Ｖｒ）と最小電圧（図４の例では、電圧Ｖ２）とのほぼ中間値になると推定される。
【００６０】
ＶＱＣ装置１０は、算出した電圧Ｖｃを、後述する積分制御方式を用いて目標値Ｖｃｒｅｆに近づけるように制御を行なうことにより、送電線４の最大電圧が上限電圧Ｖｕを上回らず、送電線４の最小電圧が下限電圧Ｖｄを下回らないようにする。これにより、ＶＱＣ装置１０は、送電線４のいずれの地点においても、線路電圧を許容電圧範囲に収めることができる。
【００６１】
（積分制御方式）
図５は、実施の形態１に従うＶＱＣ装置１０による積分制御方式を説明するための図である。図５には、無効電力Ｑ１の軸（横軸）と電圧Ｖｃの軸（縦軸）とから構成される制御平面が示されている。制御平面は、変圧器ＴＲおよび調相設備３０の制御要否を判定するために用いられる平面である。制御平面には、着目する状態量（ここでは、無効電力Ｑ１および電圧Ｖｃ）と、目標値範囲５００とが設定される。
【００６２】
目標値範囲５００は、変圧器ＴＲおよび調相設備３０の制御を不要とする不感帯に相当し、無効電力Ｑ１の目標値（または電圧Ｖｃの目標値）±不感帯幅で定められる。また、Ｑ１軸に垂直に引いた境界線６０１（Ｑ１＝Ｔｈ１）および境界線６０３（Ｑ１＝Ｔｈ３）は、調相設備３０の制御要否の判定に用いられる閾値を示す。Ｖｃ軸に垂直に引いた境界線６０２（Ｖｃ＝Ｔｈ２）および境界線６０４（Ｖｃ＝Ｔｈ４）は、変圧器ＴＲのタップの制御要否の判定に用いられる閾値を示す。換言すると、目標値範囲５００は、境界線６０１〜６０４により定められる。
【００６３】
ＶＱＣ装置１０は、無効電力Ｑ１および電圧Ｖｃの各々と、制御平面において定められた閾値との間の偏差を算出し、それらの各偏差を積分演算する。そして、積分値が規定値（積分満了値）を超えた場合に、制御平面により定められたパターンＸ１〜Ｘ４に従って制御対象機器（変圧器ＴＲおよび調相設備３０）を選択し、選択した機器に対して制御指令を出力する。すなわち、規定値は、制御対象機器を動作させるか否かを最終的に判定するための値である。
【００６４】
例えば、無効電力Ｑ１および電圧Ｖｃが制御平面の領域（１）に位置する場合、パターンＸ１（コンデンサＳＣの投入およびリアクトルＳｈＲの開放のうち少なくとも一方）の制御指令が出力される。無効電力Ｑ１および電圧Ｖｃが制御平面の領域（２）に位置する場合、パターンＸ２（タップ下げ制御）の制御指令が出力される。無効電力Ｑ１および電圧Ｖｃが制御平面の領域（３）に位置する場合、パターンＸ３（コンデンサＳＣの開放およびリアクトルＳｈＲの投入のうち少なくとも一方）の制御指令が出力される。無効電力Ｑ１および電圧Ｖｃが制御平面の領域（４）に位置する場合、パターンＸ４（タップ上げ制御）の制御指令が出力される。
【００６５】
上記のように、ＶＱＣ装置１０は、無効電力Ｑ１および電圧Ｖｃが位置する制御平面上の領域に応じて、制御対象機器（変圧器ＴＲおよび調相設備３０）と、制御内容（投入または開放、タップの上げ制御または下げ制御）とを決定し、決定内容に従う制御指令を出力する。これにより、無効電力Ｑ１および電圧Ｖｃは、目標値範囲５００に収まるように制御される。
【００６６】
＜機能構成＞
図６は、実施の形態１に従うＶＱＣ装置１０の機能構成を示す模式図である。図６を参照して、ＶＱＣ装置１０は、状態量取得部１１０と、機器状態取得部１２０と、線路電圧算出部１３０と、積分演算部１４０と、指令制御部１５０とを含む。これらの各機能は、例えば、演算処理部７０のＣＰＵ７２がＲＯＭ７３に格納されたプログラムを実行することによって実現される。なお、これらの機能の一部または全部はハードウェアで実現されるように構成されていてもよい。
【００６７】
状態量取得部１１０は、予め定められた周期（例えば、電気角３０°）ごとに、変圧器ＴＲの１次側の複数の状態量と、変圧器ＴＲの２次側の状態量とを取得する。具体的には、状態量取得部１１０は、変圧器ＴＲの１次側の状態量として、電流Ｉ１、電圧Ｖ１、有効電力Ｐ１、無効電力Ｑ１を取得する。より詳細には、状態量取得部１１０は、変流器ＣＴ１および変成器ＶＴ１によりそれぞれ計測された電流Ｉ１および電圧Ｖ１を取得し、これらの電気量に基づいて有効電力Ｐ１および無効電力Ｑ１を算出する。また、状態量取得部１１０は、変圧器ＴＲの２次側の状態量として、変成器ＶＴ２により計測された電圧Ｖ２を取得する。
【００６８】
状態量取得部１１０は、有効電力Ｐ１、無効電力Ｑ１および電圧Ｖ２を線路電圧算出部１３０に出力し、無効電力Ｑ１を積分演算部１４０に出力する。
【００６９】
機器状態取得部１２０は、変圧器ＴＲのタップ位置の状態と、調相設備３０の各機器（コンデンサＳＣおよびリアクトルＳｈＲ）の状態とを取得する。具体的には、機器状態取得部１２０は、変圧器ＴＲの識別情報とタップ位置を示す情報とを変圧器ＴＲから取得する。また、機器状態取得部１２０は、各機器の識別情報と、各機器の投入状態および開放状態を示す情報（各機器がリレースイッチＳＷを介して、電力系統に接続された状態か、電力系統から開放された状態かを示す情報）とを調相設備３０から取得する。
【００７０】
機器状態取得部１２０は、各機器の識別情報と、各機器の投入状態および開放状態を示す情報とに基づいて、調相設備３０における投入または開放状態の機器の種類と数を把握できる。また、各リアクトルＳｈＲの操作（開放または投入）による無効電力制御量および各コンデンサＳＣの（開放または投入）による無効電力制御量は、予め内部メモリ（ＲＯＭ７３等）に格納されている。そのため、機器状態取得部１２０は、調相設備３０全体から電力系統に供給されている無効電力供給量Ｑｐｍを算出でき、当該算出した無効電力供給量Ｑｐｍを線路電圧算出部１３０に出力する。また、機器状態取得部１２０は、タップ位置の状態および調相設備３０の各機器の状態を示す情報を指令制御部１５０に出力する。
【００７１】
線路電圧算出部１３０は、変圧器ＴＲの１次側の複数の状態量と、変圧器ＴＲの２次側の状態量と、変圧器ＴＲの２次側の母線１３と地点Ｈとの区間の線路インピーダンスと、調相設備３０から供給される無効電力量とに基づいて、地点Ｈの線路電圧を算出する。具体的には、線路電圧算出部１３０は、有効電力Ｐ１、無効電力Ｑ１、電圧Ｖ２、無効電力供給量Ｑｐｍ、線路インピーダンス（＝ｒｃ＋ｊｘｃ）、および上記の式（１）〜（５）を用いることにより、地点Ｈの線路電圧（Ｖｃ）を算出する。
【００７２】
積分演算部１４０は、状態量取得部１１０により取得された１次側の複数の状態量のうちの１つの状態量（ここでは、無効電力Ｑ１）と、線路電圧算出部１３０により算出された線路電圧（Ｖｃ）を対象とした積分演算を実行する。具体的には、積分演算部１４０は、当該１つの状態量（無効電力Ｑ１）と閾値（例えば、図５中の閾値Ｔｈ１または閾値Ｔｈ３）との偏差を算出し、偏差の積分演算を実行する。また、積分演算部１４０は、線路電圧（Ｖｃ）と閾値（例えば、図５中の閾値Ｔｈ２または閾値Ｔｈ４）との偏差を算出し、偏差の積分演算を実行する。積分演算部１４０は、演算結果（積分値）を指令制御部１５０に出力する。
【００７３】
指令制御部１５０は、積分演算部１４０の演算結果と、現在のタップ位置の状態および調相設備３０の各機器の状態とに基づいて、無効電力Ｑ１および電圧Ｖｃが目標値範囲５００内に収まるように変圧器ＴＲのタップ位置および調相設備３０の少なくとも一方を制御する。具体的には、指令制御部１５０は、積分値が規定値を超えた場合、無効電力Ｑ１および電圧Ｖｃの制御平面上での位置に応じた調相設備３０の各機器（コンデンサＳＣおよびリアクトルＳｈＲ）と、制御内容（投入または開放）とを決定し、当該決定内容に従う制御指令４００を調相設備３０に出力する。
【００７４】
また、指令制御部１５０は、積分値が規定値を超えた場合、無効電力Ｑ１および電圧Ｖｃの制御平面上での位置に応じて、タップ上げ制御（またはタップ下げ制御）を指令するための制御指令３００を変圧器ＴＲに対して出力する。また、指令制御部１５０は、積分値が規定値を超えた場合、無効電力Ｑ１および電圧Ｖｃの制御平面上での位置に応じた調相設備３０の各機器（コンデンサＳＣおよびリアクトルＳｈＲ）と、制御内容（投入または開放）とを決定し、当該決定内容に従う制御指令４００を調相設備３０に出力する。
【００７５】
＜処理手順＞
図７は、実施の形態１に従うＶＱＣ装置１０の処理手順を示すフローチャートである。典型的には、図７に示す各ステップは、ＶＱＣ装置１０の演算処理部７０によって実行される。以下の各ステップは、予め定められた周期（例えば、電気角３０°）ごとに実行される。
【００７６】
図７を参照して、ＶＱＣ装置１０は、１次側の母線１１の電圧Ｖ１、２次側の母線１３の電圧Ｖ２、および１次側の電流Ｉ１の計測値の入力を受け付けて、これらの各実効値を算出する（ステップＳ１０）。ＶＱＣ装置１０は、電圧Ｖ１および電流Ｉ１の各実効値に基づいて、有効電力Ｐ１および無効電力Ｑ１を算出する（ステップＳ１２）。
【００７７】
ＶＱＣ装置１０は、調相設備３０の各機器の状態を取得し、当該状態に基づいて調相設備３０から電力系統に供給されている無効電力供給量Ｑｐｍを算出する（ステップＳ１４）。ＶＱＣ装置１０は、有効電力Ｐ１、無効電力Ｑ１、線路インピーダンス、無効電力供給量Ｑｐｍおよび式（１）〜（５）に基づいて、地点Ｈの電圧Ｖｃを算出する（ステップＳ１６）。
【００７８】
ＶＱＣ装置１０は、上述した積分演算方式に従って、無効電力Ｑ１および電圧Ｖｃを対象とする積分演算を実行する（ステップＳ１８）。ＶＱＣ装置１０は、無効電力Ｑ１における積分値または電圧Ｖｃにおける積分値がそれぞれの規定値以上か否かを判断する（ステップＳ２０）。ＶＱＣ装置１０は、無効電力Ｑ１の積分値および電圧Ｖｃの積分値がいずれも規定値未満である場合には（ステップＳ２０においてＮＯ）、処理を終了する。
【００７９】
一方、ＶＱＣ装置１０は、無効電力Ｑ１の積分値または電圧Ｖｃの積分値が規定値以上である場合には（ステップＳ２０においてＹＥＳ）、無効電力Ｑ１および電圧Ｖｃの制御平面上での位置に応じて、タップ位置の制御および調相設備３０の制御を実行する（ステップＳ２２）。具体的には、ＶＱＣ装置１０は、制御対象機器（変圧器ＴＲおよび調相設備３０）を選択し、選択した機器に対して制御指令を出力する。そして、ＶＱＣ装置１０は、無効電力Ｑ１の積分値および電圧Ｖｃの積分値を０に（クリア）して（ステップＳ２４）、処理を終了する。
【００８０】
＜変形例＞
上述した実施の形態では、制御平面において、変圧器ＴＲの１次側の状態量のうちの無効電力Ｑ１を対象として積分演算を実行する構成について説明した。変形例では、無効電力Ｑ１に代えて母線１１の電圧Ｖ１を対象として積分演算を実行する構成について説明する。実施の形態１の変形例に従うＶＱＣ装置１０の機能構成は、図６に示す機能構成において、無効電力Ｑ１の代わりに電圧Ｖ１を対象とした積分演算を実行する構成に対応するため、その詳細な説明は行わない。
【００８１】
（積分制御方式）
図８は、実施の形態１の変形例に従うＶＱＣ装置１０の積分制御方式を説明するための図である。図８には、電圧Ｖ１の軸（横軸）と電圧Ｖｃの軸（縦軸）とから構成される制御平面が示されている。制御平面には、着目する状態量（電圧Ｖ１および電圧Ｖｃ）と、目標値範囲５１０とが設定される。
【００８２】
目標値範囲５１０は、電圧Ｖ１の目標値（または電圧Ｖｃの目標値）±不感帯幅で定められる。Ｖ１軸に垂直に引いた境界線６１１（Ｖ１＝Ｔｈ６）および境界線６１３（Ｖ１＝Ｔｈ８）は、調相設備３０の制御要否の判定に用いられる閾値を示す。Ｖｃ軸に垂直に引いた境界線６１２（Ｖｃ＝Ｔｈ７）および境界線６１４（Ｖｃ＝Ｔｈ９）は、変圧器ＴＲのタップの制御要否の判定に用いられる閾値を示す。
【００８３】
変形例に従うＶＱＣ装置１０は、電圧Ｖ１および電圧Ｖｃの各々と、閾値との各偏差の積分値が規定値以上となった場合に、制御平面により定められたパターンＸ６〜Ｘ９に従って制御対象機器を選択し、選択した機器に対して制御指令を出力する。
【００８４】
例えば、電圧Ｖ１，Ｖｃが制御平面の領域（６）に位置する場合、パターンＸ６（コンデンサＳＣの開放およびリアクトルＳｈＲの投入のうち少なくとも一方）の制御指令が出力される。電圧Ｖ１，Ｖｃが制御平面の領域（７）に位置する場合、パターンＸ７（タップ下げ制御）の制御指令が出力される。電圧Ｖ１，Ｖｃが制御平面の領域（８）に位置する場合、パターンＸ８（コンデンサＳＣの投入およびリアクトルＳｈＲの開放のうち少なくとも一方）の制御指令が出力される。電圧Ｖ１，Ｖｃが制御平面の領域（９）に位置する場合、パターンＸ９（タップ上げ制御）の制御指令が出力される。
【００８５】
（処理手順）
本実施の形態の変形例に従うＶＱＣ装置１０の処理手順は、図７に示す処理手順において、無効電力Ｑ１を電圧Ｖ１に置き換えたものに相当する。
【００８６】
具体的には、ＶＱＣ装置１０は、ステップＳ１０〜Ｓ１６を実行して、上述した積分演算方式に従って、電圧Ｖ１および電圧Ｖｃを対象とする積分演算を実行する。ＶＱＣ装置１０は、Ｖ１の積分値および電圧Ｖｃの積分値がいずれも規定値未満である場合には、処理を終了する。一方、ＶＱＣ装置１０は、電圧Ｖ１の積分値または電圧Ｖｃの積分値が規定値以上である場合には、電圧Ｖ１および電圧Ｖｃの制御平面上での位置に応じて、タップ位置の制御および調相設備３０の制御を実行する。そして、ＶＱＣ装置１０は、電圧Ｖ１の積分値および電圧Ｖｃの積分値を０に（クリア）して、処理を終了する。
【００８７】
＜利点＞
実施の形態１によると、リアルタイムの潮流状態に応じて適切な電圧無効電力制御を実行することができる。事前に変圧器ＴＲの２次側の目標電圧の整定作業をする必要がないため、系統運用者の負担を軽減することもできる。また、変圧器ＴＲの２次側母線に複数の送電線が接続される構成であっても、状態量の取り込み数を増加させることなく電圧変動を抑制することができる。さらに、１次側の状態量として無効電力Ｑ１を利用する場合および電圧Ｖ１を利用する場合のいずれのニーズに対しても対応可能であり、系統運用者のニーズに応じた電圧変動の抑制制御を実行することができる。
【００８８】
実施の形態２．
上述した実施の形態１では、地点Ｈの電圧Ｖｃを算出し、当該電圧Ｖｃを対象として積分制御を実行するように構成されていた。実施の形態２では、当該算出した電圧Ｖｃを用いて電圧Ｖ２の目標値を設定し、当該設定された目標値に従って電圧Ｖ２を対象とした積分制御を実行する構成について説明する。なお、実施の形態２のシステム構成は、実施の形態１のシステム構成と同様である。
【００８９】
＜制御方式＞
（目標値の設定）
図９は、実施の形態２に従う目標値の設定方式を説明するための図である。図９を参照して、電圧Ｖ２の目標値Ｖ２ｒｅｆは、母線１３の電圧Ｖ１に対する地点Ｈの電圧Ｖｃの線路電圧降下分を考慮して設定される。具体的には、目標値Ｖ２ｒｅｆは、電圧Ｖ２、上述した式（５）から算出される電圧Ｖｃ、目標値Ｖｃｒｅｆおよび以下の式（６）を用いて算出される。
【００９０】
【数６】
2018057056.tif 000008
【００９１】
このように、目標値Ｖ２ｒｅｆは、リアルタイムの潮流状態に応じて随時更新される。実施の形態２に従うＶＱＣ装置１０Ａは、算出した目標値Ｖ２ｒｅｆに電圧Ｖ２を近づけるように積分制御を行なうことにより、送電線４のいずれの地点においても、線路電圧を許容電圧範囲に収めることができる。
【００９２】
（積分制御方式）
図１０は、実施の形態２に従うＶＱＣ装置１０Ａによる積分制御方式を説明するための図である。図１０には、無効電力Ｑ１の軸（横軸）と電圧Ｖ２の軸（縦軸）とから構成される制御平面が示されている。制御平面には、着目する状態量（ここでは、無効電力Ｑ１および電圧Ｖ２）と、目標値範囲５００Ａとが設定される。図１０の制御平面は、図５の制御平面において電圧Ｖｃを電圧Ｖ２に置き換えたものに対応する。そのため、以下では、図５と異なる部分について主に説明する。
【００９３】
目標値範囲５００Ａは、無効電力Ｑ１の目標値（または電圧Ｖ２の目標値）±不感帯幅で定められる。Ｖ２軸に垂直に引いた境界線６０２Ａ（Ｖ２＝Ｔｈ２Ａ）および境界線６０４Ａ（Ｖ２＝Ｔｈ４Ａ）は、変圧器ＴＲのタップの制御要否の判定に用いられる閾値を示す。
【００９４】
ＶＱＣ装置１０は、無効電力Ｑ１および電圧Ｖ２の各々についての積分値が規定値を超えた場合に、制御平面により定められたパターンＸ１Ａ〜Ｘ４Ａに従って制御対象機器を選択し、選択した機器に対して制御指令を出力する。
【００９５】
例えば、各状態量（無効電力Ｑ１および電圧Ｖ２）が制御平面の領域（１Ａ）に位置する場合、パターンＸ１Ａ（コンデンサＳＣの投入およびリアクトルＳｈＲの開放のうち少なくとも一方）の制御指令が出力される。各状態量が制御平面の領域（２Ａ）に位置する場合、パターンＸ２Ａ（タップ下げ制御）の制御指令が出力される。各状態量が制御平面の領域（３Ａ）に位置する場合、パターンＸ３Ａ（コンデンサＳＣの開放およびリアクトルＳｈＲの投入のうち少なくとも一方）の制御指令が出力される。各状態量が制御平面の領域（４Ａ）に位置する場合、パターンＸ４Ａ（タップ上げ制御）の制御指令が出力される。
【００９６】
上記のように、ＶＱＣ装置１０Ａは、各状態量が位置する制御平面上の領域に応じて、制御対象機器と、制御内容とを決定し、決定内容に従う制御指令を出力する。これにより、各状態量が目標値範囲５００Ａに収まるように制御される。
【００９７】
＜機能構成＞
図１１は、実施の形態２に従うＶＱＣ装置１０Ａの機能構成を示す模式図である。図１１を参照して、ＶＱＣ装置１０Ａは、状態量取得部１１０Ａと、機器状態取得部１２０Ａと、線路電圧算出部１３０Ａと、積分演算部１４０Ａと、指令制御部１５０Ａと、範囲設定部１６０Ａとを含む。これらの各機能は、例えば、演算処理部７０のＣＰＵ７２がＲＯＭ７３に格納されたプログラムを実行することによって実現される。なお、これらの機能の一部または全部はハードウェアで実現されるように構成されていてもよい。
【００９８】
状態量取得部１１０Ａと、機器状態取得部１２０Ａと、線路電圧算出部１３０Ａとは、それぞれ図６中の状態量取得部１１０と、機器状態取得部１２０と、線路電圧算出部１３０と実質的に同一である。
【００９９】
範囲設定部１６０Ａは、線路電圧算出部１３０Ａにより算出された線路電圧（Ｖｃ）に基づいて、式（６）で電圧Ｖ２の目標値Ｖ２ｒｅｆを算出する。範囲設定部１６０Ａは、１次側の複数の状態量のうちの１つの状態量（無効電力Ｑ１）の予め定められた目標値Ｑ１ｒｅｆと、目標値Ｖ２ｒｅｆとに基づいて、無効電力Ｑ１および電圧Ｖ２の目標値範囲５００Ａを設定する。典型的には、範囲設定部１６０Ａは、状態量取得部１１０Ａにより状態量が取得される周期（例えば、電気角３０°）よりも極めて長い他の周期（例えば、１０分）ごとに、目標値Ｖ２ｒｅｆを算出する。そのため、範囲設定部１６０Ａは、当該他の周期ごとに、目標値範囲５００Ａを更新することになる。なお、この他の周期は、電力系統の潮流状態等に応じて系統運用者によって任意に変更可能であってもよい。
【０１００】
積分演算部１４０Ａは、無効電力Ｑ１および電圧Ｖ２を対象とした積分演算を実行する。具体的には、積分演算部１４０Ａは、無効電力Ｑ１と閾値（例えば、図１１中の閾値Ｔｈ１または閾値Ｔｈ３）との偏差を算出し、偏差の積分演算を実行する。また、積分演算部１４０Ａは、電圧Ｖ２と閾値（例えば、図１１中の閾値Ｔｈ２Ａまたは閾値Ｔｈ４Ａ）との偏差を算出し、偏差の積分演算を実行する。積分演算部１４０Ａは、演算結果（積分値）を指令制御部１５０Ａに出力する。
【０１０１】
指令制御部１５０Ａは、積分演算部１４０Ａの演算結果と、現在のタップ位置の状態および調相設備３０の各機器の状態とに基づいて、無効電力Ｑ１および電圧Ｖ２が目標値範囲５００Ａ内に収まるように変圧器ＴＲのタップ位置および調相設備３０の少なくとも一方を制御する。
【０１０２】
＜処理手順＞
図１２は、実施の形態２に従うＶＱＣ装置１０Ａの処理手順を示すフローチャートである。典型的には、図１２に示す各ステップは、ＶＱＣ装置１０Ａの演算処理部７０によって実行される。以下の各ステップは、予め定められた周期（例えば、電気角３０°に相当する周期）ごとに実行される。
【０１０３】
図１２を参照して、ステップＳ５０，Ｓ５２の処理は、それぞれ図７中のステップＳ１０，Ｓ１２の処理と同じである。ＶＱＣ装置１０Ａは、目標値Ｖ２ｒｅｆを更新するタイミングが到来したか否かを判断する（ステップＳ５４）。このタイミングは、予め定められた周期よりも極めて長い周期（例えば、１０分）ごとに到来する。
【０１０４】
当該タイミングが到来していない場合には（ステップＳ５４においてＮＯ）、ＶＱＣ装置１０Ａは後述するステップＳ６２の処理を実行する。一方、当該タイミングが到来した場合には（ステップＳ５４においてＹＥＳ）、ＶＱＣ装置１０Ａは、調相設備３０の各機器の状態に基づいて調相設備３０から電力系統に供給されている無効電力供給量Ｑｐｍを算出する（ステップＳ５６）。ＶＱＣ装置１０Ａは、有効電力Ｐ１、無効電力Ｑ１、線路インピーダンス、無効電力供給量Ｑｐｍおよび式（１）〜（５）に基づいて、地点Ｈの電圧Ｖｃを算出する（ステップＳ５８）。
【０１０５】
ＶＱＣ装置１０Ａは、電圧Ｖｃおよび式（６）を用いて、目標値Ｖ２ｒｅｆを更新する（ステップＳ６０）。具体的には、ＶＱＣ装置１０Ａは、無効電力Ｑ１および電圧Ｖ２の各状態量の目標値範囲５００Ａを更新する。
【０１０６】
次に、ＶＱＣ装置１０Ａは、上述した積分演算方式に従って、無効電力Ｑ１および電圧Ｖ２を対象とする積分演算を実行する（ステップＳ６２）。具体的には、ステップＳ５４において当該タイミングが到来している場合には、ＶＱＣ装置１０ＡはステップＳ６０において更新された目標値範囲５００Ａに基づいて、積分演算を実行する。当該タイミングが到来していない場合には、ＶＱＣ装置１０Ａは現状の（更新されていない）目標値範囲５００Ａに基づいて、積分演算を実行する。
【０１０７】
ＶＱＣ装置１０Ａは、無効電力Ｑ１における積分値または電圧Ｖ２における積分値がそれぞれの規定値以上か否かを判断する（ステップＳ６４）。ＶＱＣ装置１０Ａは、無効電力Ｑ１の積分値および電圧Ｖ２の積分値がいずれも規定値未満である場合には（ステップＳ６４においてＮＯ）、処理を終了する。
【０１０８】
一方、ＶＱＣ装置１０Ａは、無効電力Ｑ１の積分値または電圧Ｖ２の積分値が規定値以上である場合には（ステップＳ６４においてＹＥＳ）、無効電力Ｑ１および電圧Ｖ２の制御平面上での位置に応じて、タップ位置の制御および調相設備３０の制御を実行する（ステップＳ６６）。そして、ＶＱＣ装置１０Ａは、無効電力Ｑ１の積分値および電圧Ｖ２の積分値を０に（クリア）して（ステップＳ６８）、処理を終了する。
【０１０９】
＜変形例＞
上述した実施の形態２では、制御平面において、無効電力Ｑ１を対象として積分演算を実行する構成について説明した。実施の形態２の変形例では、無効電力Ｑ１に代えて母線１１の電圧Ｖ１を対象として積分演算を実行する構成について説明する。実施の形態２の変形例に従うＶＱＣ装置１０Ａの機能構成は、図１１に示す機能構成において、無効電力Ｑ１の代わりに電圧Ｖ１を対象とした積分演算を実行する構成に対応するため、その詳細な説明は行わない。
【０１１０】
（積分制御方式）
図１３は、実施の形態２の変形例に従うＶＱＣ装置１０Ａの積分制御方式を説明するための図である。図１３には、電圧Ｖ１の軸（横軸）と電圧Ｖ２の軸（縦軸）とから構成される制御平面が示されている。制御平面には、着目する状態量（電圧Ｖ１および電圧Ｖ２）と、目標値範囲５１０Ａとが設定される。図１３の制御平面は、図８の制御平面において電圧Ｖｃを電圧Ｖ２に置き換えたものに対応する。そのため、以下では、図８と異なる部分について主に説明する。
【０１１１】
目標値範囲５１０Ａは、電圧Ｖ１の目標値（または電圧Ｖ２の目標値）±不感帯幅で定められる。Ｖ２軸に垂直に引いた境界線６１２Ａ（Ｖ２＝Ｔｈ７Ａ）および境界線６１４Ａ（Ｖ２＝Ｔｈ９Ａ）は、変圧器ＴＲのタップの制御要否の判定に用いられる閾値を示している。
【０１１２】
変形例に従うＶＱＣ装置１０Ａは、電圧Ｖ１および電圧Ｖ２の各々と、閾値との各偏差の積分値が規定値以上となった場合に、制御平面により定められたパターンＸ６Ａ〜Ｘ９Ａに従って制御対象機器を選択し、選択した機器に対して制御指令を出力する。
【０１１３】
例えば、電圧Ｖ１，Ｖ２が制御平面の領域（６Ａ）に位置する場合、パターンＸ６Ａ（コンデンサＳＣの開放およびリアクトルＳｈＲの投入のうち少なくとも一方）の制御指令が出力される。電圧Ｖ１，Ｖ２が制御平面の領域（７Ａ）に位置する場合、パターンＸ７Ａ（タップ下げ制御）の制御指令が出力される。電圧Ｖ１，Ｖ２が制御平面の領域（８Ａ）に位置する場合、パターンＸ８Ａ（コンデンサＳＣの投入およびリアクトルＳｈＲの開放のうち少なくとも一方）の制御指令が出力される。電圧Ｖ１，Ｖ２が制御平面の領域（９Ａ）に位置する場合、パターンＸ９Ａ（タップ上げ制御）の制御指令が出力される。
【０１１４】
（処理手順）
実施の形態２の変形例に従うＶＱＣ装置１０Ａの処理手順は、図１２に示す処理手順において、無効電力Ｑ１を電圧Ｖ１に置き換えたものに相当する。
【０１１５】
具体的には、ＶＱＣ装置１０Ａは、ステップＳ５０〜Ｓ６０を実行して、上述した積分演算方式に従って、電圧Ｖ１および電圧Ｖ２を対象とする積分演算を実行する。ＶＱＣ装置１０Ａは、Ｖ１の積分値および電圧Ｖ２の積分値がいずれも規定値未満である場合には、処理を終了する。一方、ＶＱＣ装置１０Ａは、電圧Ｖ１の積分値または電圧Ｖ２の積分値が規定値以上である場合には、電圧Ｖ１および電圧Ｖ２の制御平面上での位置に応じて、タップ位置の制御および調相設備３０の制御を実行する。そして、ＶＱＣ装置１０Ａは、電圧Ｖ１の積分値および電圧Ｖ２の積分値を０に（クリア）して、処理を終了する。
【０１１６】
＜利点＞
実施の形態２によると、潮流状態に応じて適切な電圧無効電力制御を実行することができる。変圧器ＴＲの２次側の目標電圧を事前に設定しなくても、潮流状態に応じた適切な値に自動的に更新されるため、系統運用者の負担を軽減することもできる。また、変圧器ＴＲの２次側母線に複数の送電線が接続される構成であっても、状態量の取り込み数を増加させることなく電圧変動を抑制することができる。さらに、１次側の状態量として無効電力Ｑ１を利用する場合および電圧Ｖ１を利用する場合のいずれのニーズに対しても対応可能であり、系統運用者のニーズに応じた電圧変動の抑制制御を実行することができる。
【０１１７】
［その他の実施の形態］
上述した実施の形態では、調相設備３０が変圧器ＴＲの３次巻線に接続される構成について説明したが、当該構成に限られない。例えば、調相設備３０が母線に接続される構成であってもよい。
【０１１８】
上述の実施の形態として例示した構成は、本発明の構成の一例であり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、一部を省略する等、変更して構成することも可能である。
【０１１９】
また、上述した実施の形態において、その他の実施の形態で説明した処理や構成を適宜採用して実施する場合であってもよい。
【０１２０】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１２１】
ＴＲ，ＴＲｄ  変圧器、２，４Ａ〜４Ｃ，６Ａ，６Ｂ  送電線、１０，１０Ａ  電圧無効電力制御装置、１１，１３，１５Ａ，１５Ｂ，１７Ａ，１７Ｂ，１９Ｂ，Ｌ１，Ｌ２  母線、２０  分散型電源、３０  調相設備、３２  コンデンサＳＣ群、３４  リアクトルＳｈＲ群、３６  スイッチ群、５０  補助変成器、６０  ＡＤ変換部、７０  演算処理部、７１  バス、７２  ＣＰＵ、７３  ＲＯＭ、７４  ＲＡＭ、７５  ＤＩ回路、７６  ＤＯ回路、７７  入力インターフェイス、１１０，１１０Ａ  状態量取得部、１２０，１２０Ａ  機器状態取得部、１３０，１３０Ａ  線路電圧算出部、１４０，１４０Ａ  積分演算部、１５０，１５０Ａ  指令制御部、１６０Ａ  範囲設定部、ＣＴ１  変流器、ＳＣ  電力用コンデンサ、ＳＷ  リレースイッチ、ＳｈＲ  分路リアクトル、ＶＴ１，ＶＴ２  変成器。 
【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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