(57)【要約】      （修正有）【課題】変電所内の情報を利用して電圧調整機器の出力電圧調整が行える電圧調整機器の電圧制御装置およびその電圧制御方法を提供する。【解決手段】上位電力系統と配電用変電所の二次側母線２１を結ぶ線路に介挿され、線路電圧降下補償器の機能によって出力電圧が制御される電圧調整制御装置１００は、二次側電圧を検出した二次側検出電圧、配電用変電所内であって、二次側母線から分岐した複数の配電線各々に流れる電流を検出した各検出電流、および複数の配電線の分岐地点から電圧制御対象地点までの線路インピーダンスに基づいて、各配電線の電圧制御対象地点における電圧を各々推定する電圧推定部と、電圧推定部で推定された各推定電圧が、維持すべき管理範囲を満たすべく上限値から下限値までの電圧範囲を設定した制御目標範囲を逸脱したときに、負荷時タップ切替装置１０の出力電圧を調整する制御部と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上位電力系統と配電用変電所の二次側母線を結ぶ線路に介挿され、線路電圧降下補償器の機能によって出力電圧が制御される電圧調整機器を備えた配電系統において、
前記電圧調整機器の二次側電圧を検出した二次側検出電圧、前記配電用変電所内であって、前記二次側母線から分岐した複数の配電線各々に流れる電流を検出した各検出電流、および前記複数の配電線の、前記分岐地点から電圧制御対象地点までの線路インピーダンスに基づいて、前記各配電線の電圧制御対象地点における電圧を各々推定する電圧推定部と、
前記電圧推定部で推定された各推定電圧が、維持すべき管理範囲を満たすべく上限値から下限値までの電圧範囲を設定した制御目標範囲を逸脱したときに、前記電圧調整機器の出力電圧を調整する電圧調整制御を行う制御部と、
を備えた電圧調整機器の電圧制御装置。
【請求項２】
上位電力系統と配電用変電所の二次側母線を結ぶ線路に介挿され、線路電圧降下補償器の機能によって出力電圧が制御される第１の電圧調整機器と、前記配電用変電所の二次側母線から分岐した複数の配電線のいずれかに設けられた、線路電圧降下補償器の機能によって出力電圧が制御される第２の電圧調整機器とを備えた配電系統において、
前記第１の電圧調整機器の二次側電圧を検出した二次側検出電圧、前記配電用変電所内であって、前記第１の電圧調整機器の二次側電流を検出した二次側検出電流から前記第２の電圧調整機器が設けられた配電線に流れる電流を検出した配電線検出電流を差し引いた電流、および前記複数の配電線の、前記分岐地点から電圧制御対象地点までの線路インピーダンスに基づいて、前記配電線の電圧制御対象地点における電圧を推定する電圧推定部と、
前記電圧推定部で推定された推定電圧が、維持すべき管理範囲を満たすべく上限値から下限値までの電圧範囲を設定した制御目標範囲を逸脱したときに、前記第１の電圧調整機器の出力電圧を調整する電圧調整制御を行う制御部と、
を備えた電圧調整機器の電圧制御装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記電圧推定部で推定された推定電圧と前記制御目標範囲の上限値の差である上限側裕度か、又は前記推定電圧と前記制御目標範囲の下限値の差である下限側裕度の少なくともいずれかを算出し、前記上限側裕度が規定値よりも小さいか、又は下限側裕度が規定値よりも小さいかの少なくともいずれか一方のとき、前記電圧調整制御の実行を停止する機能を有している請求項１又は２に記載の電圧調整機器の電圧制御装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記電圧調整制御を行うことによって前記二次側検出電圧が、前記制御目標範囲を逸脱するか否かの判定を行い、逸脱すると判定されたときは、前記電圧調整制御の実行を停止する機能を有している請求項１ないし３のいずれか１項に記載の電圧調整機器の電圧制御装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記電圧調整制御の実行停止を、季節、時間帯に応じて決定するか、又は曜日、年月日に応じて決定するかの少なくともいずれかの機能を有している請求項３又は４に記載の電圧調整機器の電圧制御装置。
【請求項６】
前記電圧推定部は、前記配電線の分岐地点から電圧制御対象地点までの線路インピーダンスを、季節、時間帯に応じて設定するか、又は曜日、年月日に応じて設定するかの少なくともいずれかの機能を有している請求項１ないし５のいずれか１項に記載の電圧調整機器の電圧制御装置。
【請求項７】
上位電力系統と配電用変電所の二次側母線を結ぶ線路に介挿され、線路電圧降下補償器の機能によって出力電圧が制御される電圧調整機器を備えた配電系統において、
電圧推定部が、前記電圧調整機器の二次側電圧を検出した二次側検出電圧、前記配電用変電所内であって、前記二次側母線から分岐した複数の配電線各々に流れる電流を検出した各検出電流、および前記複数の配電線の、前記分岐地点から電圧制御対象地点までの線路インピーダンスに基づいて、前記各配電線の電圧制御対象地点における電圧を各々推定する電圧推定ステップと、
制御部が、前記電圧推定ステップにより推定された各推定電圧が、維持すべき管理範囲を満たすべく上限値から下限値までの電圧範囲を設定した制御目標範囲を逸脱したときに、前記電圧調整機器の出力電圧を調整する電圧調整制御ステップと、
を備えた電圧調整機器の電圧制御方法。
【請求項８】
上位電力系統と配電用変電所の二次側母線を結ぶ線路に介挿され、線路電圧降下補償器の機能によって出力電圧が制御される第１の電圧調整機器と、前記配電用変電所の二次側母線から分岐した複数の配電線のいずれかに設けられた、線路電圧降下補償器の機能によって出力電圧が制御される第２の電圧調整機器とを備えた配電系統において、
電圧推定部が、前記第１の電圧調整機器の二次側電圧を検出した二次側検出電圧、前記配電用変電所内であって、前記第１の電圧調整機器の二次側電流を検出した二次側検出電流から前記第２の電圧調整機器が設けられた配電線に流れる電流を検出した配電線検出電流を差し引いた電流、および前記複数の配電線の、前記分岐地点から電圧制御対象地点までの線路インピーダンスに基づいて、前記配電線の電圧制御対象地点における電圧を推定する電圧推定ステップと、
制御部が、前記電圧推定ステップにより推定された推定電圧が、維持すべき管理範囲を満たすべく上限値から下限値までの電圧範囲を設定した制御目標範囲を逸脱したときに、前記第１の電圧調整機器の出力電圧を調整する電圧調整制御ステップと、
を備えた電圧調整機器の電圧制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配電系統に設けられる電圧調整機器、例えば負荷時タップ切替装置（Ｌｏａｄ  Ｒａｔｉｏ  ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｔｒａｎｓｆｏｍｅｒ；  ＬＲＴ）や、ステップ式電圧調整器（Ｓｔｅｐ  Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｒｅｇｕｌａｔｏｒ；ＳＶＲ）の電圧制御装置、電圧制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
配電系統に配電用変圧器として設けられる負荷時タップ切替装置は、線路電圧降下補償器（Ｌｉｎｅ  Ｄｒｏｐ  Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｏｒ；ＬＤＣ）の電圧降下補償機能によって、その出力電圧が制御される。
【０００３】
すなわち、配電線の電流、電圧を計測し、電圧制御対象地点（配電線の負荷中心点など、電圧を管理、制御したい地点）までの線路インピーダンスを模擬することで線路電圧降下を推定し、負荷時タップ切替装置のタップ値を調整することによって電圧を制御する。
【０００４】
従来の配電系統における電圧調整の構成例を図１１に示す。図１１において、１０は変電所２００内の負荷時タップ切替装置（ＬＲＴ）であり、その一次側は上位電力系統に接続され、二次側は配電線２０を介して変電所の二次側母線２１に接続されている。
【０００５】
前記二次側母線２１には、該母線から分岐した複数の配電線であるフィーダ２０A〜２０Dが接続されている（尚本明細書では分岐した複数の配電線を「フィーダ」と称する）。
【０００６】
フィーダ２０A〜２０Dには、図示省略の負荷や、分散型電源（例えば太陽光発電装置）等が各々接続されている。尚図１１では、フィーダ２０A〜２０Dの、変電所の二次側母線２１側に各々介挿される遮断器は図示省略している。また、分岐したフィーダの本数は図示４本に限らず他の本数が設置される場合もある。
【０００７】
３０は、配電線２０に介挿され、負荷時タップ切替装置１０を通過する電流ＩLRTを検出する変流器（電流検出器）である。４０は、配電線２０に接続され、負荷時タップ切替装置１０の二次側電圧ＶLRTを検出する計器用変圧器（電圧検出器）である。
３００は、前記負荷時タップ切替装置１０の検出電流ＩLRT、検出電圧ＶLRTおよび電圧制御対象地点までの線路インピーダンスを用いて、電圧制御対象地点の電圧（線路電圧降下と等価なＬＤＣ電圧）を推定し、その推定電圧が制御目標範囲を逸脱したら電圧調整継電器（９０リレー）の機能により負荷時タップ切替装置１０のタップ値を調整する制御指令を出力する電圧調整制御装置である。
【０００８】
ここで、前記「制御目標範囲」とは、電圧制御上で、推定電圧を上限値・下限値の範囲に収めるようにする制御目標範囲であり、電圧制御対象地点における推定電圧が制御目標範囲を逸脱したら、タップ動作指令を出すことになる。
【０００９】
また、運用していく上で電圧を収めなければならない範囲として、「維持すべき管理範囲」があり、これには、法律で規定されている１０１±６Ｖのような低圧の維持すべき管理範囲や、低圧の維持すべき管理範囲を高圧換算した範囲がある。
【００１０】
したがって、前記「維持すべき管理範囲」を満たすように、前記「制御目標範囲」および電圧調整継電器の整定値を設定するものである。
【００１１】
尚従来、電圧調整機器の電圧制御方法としては、例えば非特許文献１に記載のものが提案されていた。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１２】
【非特許文献１】茂木則行、村下直久、宮本卓也、「配電系統の電圧適正化に向けた取組み」、東光高岳技報、Ｖｏｌ．２（２０１５）、ｐｐ．４〜ｐｐ．７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
図１１の構成において、負荷時タップ切替装置１０は、電圧分布の異なる複数のフィーダ（２０A〜２０D）の電圧を維持すべき管理範囲に収められるように制御しなければならない。
【００１４】
例えば、図１１の電圧調整制御装置３００が設けられる配電系統の一例を示す図１２のように、各フィーダ（フィーダ２０A〜２０Cのみを図示しており、５０A〜５０Cは二次側母線２１側に各々介挿された遮断器である）には、複数の負荷７１…が各々接続され、分散型電源である太陽光発電装置が連系されていない状況では、各フィーダ２０A〜２０Cの亘長に対応する電圧の分布特性は図１３のとおりである。
【００１５】
図１３において８０A〜８０Cはフィーダ２０A〜２０Cの各電圧分布特性、８１は電圧調整制御装置３００で推定した電圧制御対象地点の電圧（図示黒点）に基づく電圧分布特性、９０は、電圧管理範囲の上限値Ｖmaxから電圧管理範囲の下限値Ｖminまでの維持すべき管理範囲を各々示している。
【００１６】
図１２、図１３のように、太陽光発電装置が連系されていない配電系統においては、図１３のように電圧制御対象地点の電圧を推定し、最も電圧降下が大きいフィーダ（図１３の例ではフィーダ２０A）の電圧を維持すべき管理範囲９０に収められるように電圧制御対象地点までの線路インピーダンスや制御目標範囲などの整定値を決定すればよい。
【００１７】
これに対して、太陽光発電装置が連系された配電系統の構成例を図１４に示し、その構成における各フィーダの電圧分布を図１５に示す。図１４において、フィーダ２０A、２０Bには複数の負荷７１…が各々接続され、フィーダ２０Cには複数の太陽光発電装置７２…が接続されており、図１２と同一部分は同一符号をもって示している。
【００１８】
図１５において、フィーダ２０A、２０Bの電圧分布特性８０A、８０Bは負荷７１…による電力消費のため降下特性となるが、フィーダ２０Cの電圧分布特性８０Cは太陽光発電装置７２…の発電によって上昇特性となる。このように、各フィーダ２０A〜２０Cでの電圧分布が変化するため、全てのフィーダで電圧を維持すべき管理範囲９０に収めることは困難である（フィーダ２０Cの電圧分布特性８０Cが上限値Ｖmaxを超えている）。
【００１９】
また、特定のフィーダ、例えば図１４のフィーダ２０Cに太陽光発電装置７２…が集中して連系された配電系統における各フィーダの電圧分布特性を図１６に示す。
【００２０】
この場合、フィーダ２０Cの太陽光発電装置７２…の発電量が多くなり、フィーダ２０Cからフィーダ２０A、２０Bへ電力が供給され、それにともなって負荷時タップ切替装置１０からの供給電力が減少し、変流器３０の検出電流ＩLRTが小さくなる。
【００２１】
このため、電圧調整継電器の特性に従って電圧調整制御装置３００から負荷時タップ切替装置１０に降圧制御指令（タップ位置制御指令）が出され、負荷時タップ切替装置１０の送出し電圧（計器用変圧器４０の検出電圧ＶLRT）は図１５の場合の電圧（ＶLRT）よりも低い図１６の電圧（ＶLRT）となる。
【００２２】
これによって、図１６のフィーダ２０C、２０Aの電圧分布特性８０C、８０Aのように、電圧の制御目標範囲９０の上限値Ｖmax、下限値Ｖminともに逸脱してしまい、負荷時タップ切替装置１０だけでは電圧を維持すべき管理範囲に維持することは不可能である。
【００２３】
そこで図１７のように、特定の、例えば太陽光発電装置７２…が連系されるフィーダ２０Cの二次側母線２１側端に、ステップ式電圧調整器（ＳＶＲ）６０などの線路電圧降下補償器の機能を備えた電圧調整機器を設置して対策する方法が考えられる。図１７において図１４と同一部分は同一符号をもって示している。
【００２４】
しかし図１７の構成による電圧制御方法では、参照する負荷時タップ切替装置１０の通過電流（変流器３０の検出電流ＩLRT）に、ステップ式電圧調整器６０（ＳＶＲ）が設置されたフィーダ２０Cの負荷電流も含まれるため、フィーダ２０C以外のフィーダ２０A、２０Bの電圧を適正に推定し、電圧を維持すべき管理範囲に収めることが困難となる。
【００２５】
また、近年、非特許文献１に記載のように、センサー開閉器などの情報を情報通信網を介して集約し、負荷時タップ切替装置（ＬＲＴ）の制御範囲内である系統全体の電圧分布を把握し、タップ位置を適正に制御することで電圧を維持すべき管理範囲にする「集中制御」が考案されている。
【００２６】
しかしセンサー開閉器の情報を取得するには情報通信網が必須であり、通信が遮断された場合には制御不能となり、制御機能を維持するためには自端情報のみでの制御に切り換えることが必要となる。
【００２７】
本発明は、上記課題を解決するものであり、その目的は、変電所外で計測した電気情報を通信網を介して取得することなく、変電所内の情報を利用して電圧調整機器の出力電圧調整が行える電圧調整機器の電圧制御装置、電圧制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２８】
上記課題を解決するための請求項１に記載の電圧調整機器の電圧制御装置は、上位電力系統と配電用変電所の二次側母線を結ぶ線路に介挿され、線路電圧降下補償器の機能によって出力電圧が制御される電圧調整機器を備えた配電系統において、
前記電圧調整機器の二次側電圧を検出した二次側検出電圧、前記配電用変電所内であって、前記二次側母線から分岐した複数の配電線各々に流れる電流を検出した各検出電流、および前記複数の配電線の、前記分岐地点から電圧制御対象地点までの線路インピーダンスに基づいて、前記各配電線の電圧制御対象地点における電圧を各々推定する電圧推定部と、
前記電圧推定部で推定された各推定電圧が、維持すべき管理範囲を満たすべく上限値から下限値までの電圧範囲を設定した制御目標範囲を逸脱したときに、前記電圧調整機器の出力電圧を調整する電圧調整制御を行う制御部と、
を備えたことを特徴としている。
【００２９】
また、請求項７に記載の電圧調整機器の電圧制御方法は、上位電力系統と配電用変電所の二次側母線を結ぶ線路に介挿され、線路電圧降下補償器の機能によって出力電圧が制御される電圧調整機器を備えた配電系統において、
電圧推定部が、前記電圧調整機器の二次側電圧を検出した二次側検出電圧、前記配電用変電所内であって、前記二次側母線から分岐した複数の配電線各々に流れる電流を検出した各検出電流、および前記複数の配電線の、前記分岐地点から電圧制御対象地点までの線路インピーダンスに基づいて、前記各配電線の電圧制御対象地点における電圧を各々推定する電圧推定ステップと、
制御部が、前記電圧推定ステップにより推定された各推定電圧が、維持すべき管理範囲を満たすべく上限値から下限値までの電圧範囲を設定した制御目標範囲を逸脱したときに、前記電圧調整機器の出力電圧を調整する電圧調整制御ステップと、
を備えたことを特徴としている。
【００３０】
上記構成によれば、配電用変電所以外の複数の配電線の、例えば電圧制御対象地点の電圧を計測することなく、電圧分布の異なる複数の配電線の電圧を維持すべき管理範囲内に収めるように制御することができる。
【００３１】
また、複数の配電線各々の電圧制御対象地点の電圧を推定しているので、分岐した配電線のいずれかに分散型電源が連系された場合に、制御目標範囲の設定が容易となる。
【００３２】
また、分岐した複数の配電線間の潮流がアンバランスなときにも配電系統全体の電圧制御が行える。
【００３３】
また、請求項２に記載の電圧調整機器の電圧制御装置は、上位電力系統と配電用変電所の二次側母線を結ぶ線路に介挿され、線路電圧降下補償器の機能によって出力電圧が制御される第１の電圧調整機器と、前記配電用変電所の二次側母線から分岐した複数の配電線のいずれかに設けられた、線路電圧降下補償器の機能によって出力電圧が制御される第２の電圧調整機器とを備えた配電系統において、
前記第１の電圧調整機器の二次側電圧を検出した二次側検出電圧、前記配電用変電所内であって、前記第１の電圧調整機器の二次側電流を検出した二次側検出電流から前記第２の電圧調整機器が設けられた配電線に流れる電流を検出した配電線検出電流を差し引いた電流、および前記複数の配電線の、前記分岐地点から電圧制御対象地点までの線路インピーダンスに基づいて、前記配電線の電圧制御対象地点における電圧を推定する電圧推定部と、
前記電圧推定部で推定された推定電圧が、維持すべき管理範囲を満たすべく上限値から下限値までの電圧範囲を設定した制御目標範囲を逸脱したときに、前記第１の電圧調整機器の出力電圧を調整する電圧調整制御を行う制御部と、
を備えたことを特徴としている。
【００３４】
また、請求項８に記載の電圧調整機器の電圧制御方法は、上位電力系統と配電用変電所の二次側母線を結ぶ線路に介挿され、線路電圧降下補償器の機能によって出力電圧が制御される第１の電圧調整機器と、前記配電用変電所の二次側母線から分岐した複数の配電線のいずれかに設けられた、線路電圧降下補償器の機能によって出力電圧が制御される第２の電圧調整機器とを備えた配電系統において、
電圧推定部が、前記第１の電圧調整機器の二次側電圧を検出した二次側検出電圧、前記配電用変電所内であって、前記第１の電圧調整機器の二次側電流を検出した二次側検出電流から前記第２の電圧調整機器が設けられた配電線に流れる電流を検出した配電線検出電流を差し引いた電流、および前記複数の配電線の、前記分岐地点から電圧制御対象地点までの線路インピーダンスに基づいて、前記配電線の電圧制御対象地点における電圧を推定する電圧推定ステップと、
制御部が、前記電圧推定ステップにより推定された推定電圧が、維持すべき管理範囲を満たすべく上限値から下限値までの電圧範囲を設定した制御目標範囲を逸脱したときに、前記第１の電圧調整機器の出力電圧を調整する電圧調整制御ステップと、
を備えたことを特徴としている。
【００３５】
上記構成によれば、第１の電圧調整機器の二次側検出電流から、例えば分散型電源が集中して連系され、その電圧調整対策として第２の電圧調整機器が設けられた配電線の配電線検出電流を差し引いて、電圧制御対象地点における電圧を推定しているので、第２の電圧調整機器が設けられた配電線を対象外として配電線の電圧を維持すべき管理範囲に収めることができる。
【００３６】
また、請求項３に記載の電圧調整機器の電圧制御装置は、請求項１又は２において、前記制御部は、前記電圧推定部で推定された推定電圧と前記制御目標範囲の上限値の差である上限側裕度か、又は前記推定電圧と前記制御目標範囲の下限値の差である下限側裕度の少なくともいずれかを算出し、前記上限側裕度が規定値よりも小さいか、又は下限側裕度が規定値よりも小さいかの少なくともいずれか一方のとき、前記電圧調整制御の実行を停止する機能を有していることを特徴とする。
【００３７】
上記構成によれば、電圧調整制御（例えば電圧調整機器が負荷時タップ切替装置であればタップ位置切替動作）によって制御目標範囲を逸脱する⇔逸脱しないを繰り返すハンチング（制御の不要動作）の発生が防止される。
【００３８】
また、請求項４に記載の電圧調整機器の電圧制御装置は、請求項１ないし３のいずれか１項において、前記制御部は、前記電圧調整制御を行うことによって前記二次側検出電圧が、前記制御目標範囲を逸脱するか否かの判定を行い、逸脱すると判定されたときは、前記電圧調整制御の実行を停止する機能を有していることを特徴とする。
【００３９】
上記構成によれば、電圧調整制御によって、電圧調整機器の二次側検出電圧、すなわち電圧調整機器の送り出し電圧が維持すべき管理範囲を逸脱することを防止できる。
【００４０】
また、請求項５に記載の電圧調整機器の電圧制御装置は、請求項３又は４において、前記制御部は、前記電圧調整制御の実行停止を、季節、時間帯に応じて決定するか、又は曜日、年月日に応じて決定するかの少なくともいずれかの機能を有していることを特徴とする。
【００４１】
また、請求項６に記載の電圧調整機器の電圧制御装置は、請求項１ないし５のいずれか１項において、前記電圧推定部は、前記配電線の分岐地点から電圧制御対象地点までの線路インピーダンスを、季節、時間帯に応じて設定するか、又は曜日、年月日に応じて設定するかの少なくともいずれかの機能を有していることを特徴とする。
【００４２】
上記構成によれば、電圧制御対象地点の電圧は、季節、時間帯や曜日、年月日によって電力負荷の使用状況や分散型電源の発電の状況が変わるが、これら系統状態の変化に応じたきめ細かい電圧制御が可能となる。
【００４３】
例えば請求項６において、複数のうち１つの配電線に設置される分散型電源が、例えば太陽光発電装置である場合に、昼間の発電量が大きいときは配電線の電圧に影響を与えやすいので、電圧制御対象地点を太陽光発電装置の設置位置付近としこの地点までの第１の線路インピーダンスを用い、夜間、発電量が小さいときは電圧制御対象地点を重負荷地点としこの地点までの第２の線路インピーダンスを用いることにより、各配電線毎の電圧分布の変化を考慮した電圧制御が可能となる。
【発明の効果】
【００４４】
（１）請求項１〜８に記載の発明によれば、配電用変電所以外の複数の配電線の、例えば電圧制御対象地点の電圧を計測することなく、電圧分布の異なる複数の配電線の電圧を維持すべき管理範囲内に収めるように制御することができる。
（２）請求項１、７に記載の発明によれば、複数の配電線各々の電圧制御対象地点の電圧を推定しているので、分岐した配電線のいずれかに分散型電源が連系された場合に、制御目標範囲の設定が容易となる。また、分岐した複数の配電線間の潮流がアンバランスなときにも配電系統全体の電圧制御が行える。
（３）請求項２、８に記載の発明によれば、第２の電圧調整機器が設けられた配電線を対象外として配電線の電圧を維持すべき管理範囲に収めることができる。
（４）請求項３に記載の発明によれば、電圧調整制御（例えば電圧調整機器が負荷時タップ切替装置であればタップ位置切替動作）によって制御目標範囲を逸脱する⇔逸脱しないを繰り返すハンチング（制御の不要動作）の発生が防止される。
（５）請求項４に記載の発明によれば、電圧調整制御によって、電圧調整機器の二次側検出電圧、すなわち電圧調整機器の送り出し電圧が維持すべき管理範囲を逸脱することを防止できる。
（６）請求項５、６に記載の発明によれば、配電線に接続される電力負荷の使用状況や分散型電源の発電の状況の変化に応じた、きめ細かい電圧制御が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の実施例１による電圧調整の構成図。
【図２】本発明の実施例による電圧調整制御装置のブロック図。
【図３】本発明の実施例２による電圧調整の構成図。
【図４】本発明の実施例２により制御した各フィーダの電圧分布を示す電圧特性図。
【図５】負荷時タップ切替装置のタップ切替えによりハンチングが起こる例の説明図。
【図６】本発明の実施例３における裕度の説明図。
【図７】負荷時タップ切替装置のタップ切替えにより送出し電圧が逸脱してしまう例の説明図。
【図８】分散型電源が連系されているフィーダと連系されていないフィーダの電圧分布を示す電圧特性図。
【図９】本発明の実施例６によるフィーダ毎の上限値、下限値変更の例の説明図。
【図１０】本発明の実施例１０による電圧調整の構成図。
【図１１】従来の電圧調整の構成図。
【図１２】配電系統の一例を示す構成図。
【図１３】従来の太陽光発電装置が連系されていない配電系統の電圧分布を示す電圧特性図。
【図１４】太陽光発電装置が連系された配電系統の例を示す構成図。
【図１５】従来の太陽光発電装置が連系された配電系統の電圧分布を示す電圧特性図。
【図１６】従来の負荷時タップ切替装置のみでは電圧制御が不可能な電圧分布を説明する電圧特性図。
【図１７】特定フィーダに電圧調整機器が設置された配電系統の構成図。
【発明を実施するための形態】
【００４６】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明するが、本発明は下記の実施形態例に限定されるものではない。
【実施例１】
【００４７】
図１は、本実施例１による電圧調整の構成を示し、図１１と同様に変電所２００内に、一次側が図示省略の上位系統に接続され、二次側が配電線２０を介して二次側母線２１に接続された負荷時タップ切替装置１０（第１の電圧調整機器）が設けられている。
【００４８】
配電線２０には、負荷時タップ切替装置１０の、二次側電流を検出する変流器３０と二次側電圧を検出する計器用変圧器４０が設けられている。
【００４９】
二次側母線２１には、分岐した複数のフィーダ２０A〜２０Dが接続され、フィーダ２０A〜２０Dには図示省略の負荷等が接続されている。
【００５０】
またフィーダ２０Dには、図１７で述べた分散型電源である太陽光発電装置７２…（図示省略）が接続され、フィーダ２０Dの送出端側（二次側母線２１側）には、電圧調整対策としてステップ式電圧調整器６０（ＳＶＲ；第２の電圧調整機器）が介挿されている。
【００５１】
３０Dは、変電所２００内であって、二次側母線２１とステップ式電圧調整器６０の間のフィーダの送出電流（ＩSVR）を検出する変流器である。尚、フィーダの本数は図示４本に限らず他の本数であってもよい。また、図１では各フィーダに介挿される遮断器（５０A…）は図示省略している。
【００５２】
１００は、前記計器用変圧器４０の検出電圧ＶLRTおよび変流器３０，３０Dの各検出電流ＩLRT，ＩSVRと、フィーダの電圧制御対象地点までの線路インピーダンスに基づいて電圧制御対象地点における電圧を推定し、該推定電圧が、維持すべき管理範囲を満たすべく設定した上限値から下限値までの電圧の制御目標範囲を逸脱したときに、負荷時タップ切替装置１０の出力電圧を調整する（タップ切替動作の制御指令を発する）電圧調整制御装置（本発明の電圧制御装置）である。
【００５３】
この電圧調整制御装置１００は図２のように構成されている。図２において１１０は、計器用変圧器４０の検出電圧ＶLRT、変流器３０の検出電流ＩLRT（負荷時タップ切替装置１０の通過電流）から変流器３０Dの検出電流ＩSVR（フィーダ２０Dの送出電流）を差し引いた電流（ＩLRT−ＩSVR）、およびフィーダ（２０A〜２０D）の二次側母線側端部から電圧制御対象地点（電圧を管理、制御したい地点）までの線路インピーダンスに基づいて、電圧制御対象地点における電圧を推定する電圧推定部である。
【００５４】
前記電圧制御対象地点における推定電圧Ｖは、電圧制御対象地点までの線路インピーダンスをＺとすると、ＶLRT−（ＩLRT−ＩSVR）・Ｚで求められる。尚、前記ＶLRT、ＩLRT、ＩSVR、Ｚは、複素数で計算することもあるため、ベクトルでもスカラーでもよい。
【００５５】
１２０は、電圧推定部１１０で推定された電圧制御対象地点の推定電圧が、維持すべき管理範囲を満たすべく設定した上限値Ｖmaxから下限値Ｖminまでの電圧の制御目標範囲を逸脱したときに、負荷時タップ切替装置１０に対してタップ切替動作の制御指令を発する制御部である。
【００５６】
前記タップ切替動作の制御指令は、従来の電圧調整継電器の動作原理と同様に、電圧制御対象地点の推定電圧が不感帯（設定された電圧の制御目標範囲）を逸脱する時間をタイマーによりカウントアップし、タイマーが規定値を超えた場合に昇圧・降圧指令（タップ切替動作の制御指令）を負荷時タップ切替装置１０に出す。タイマーのカウント方法は、不感帯を逸脱する時間をカウントする定限時特性又は不感帯の逸脱量に応じてカウント量を変える反限時特性の設定を可能とする。
【００５７】
尚、電圧調整制御装置１００に内蔵されている、変電所２００内の変流器３０，３０D、計器用変圧器４０から取り込んだ各電流、電圧および前記フィーダ２０A〜２０Dの電圧制御対象地点までの線路インピーダンスのデータ等を記憶しておくメモリや、各種の演算を行う演算部等は図示省略している。
【００５８】
図２の電圧調整制御装置１００は、例えばコンピュータにより構成され、通常のコンピュータのハードウェアリソース、例えばＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＰＵ、入力装置、出力装置、ハードディスク、記録媒体およびその駆動装置等を備えている。
【００５９】
このハードウェアリソースとソフトウェアリソース（ＯＳ、アプリケーションなど）との協働の結果、電圧調整制御装置１００は、図２に示すように、電圧推定部１１０、制御部１２０を実装する。
【００６０】
上記構成によれば、変電所２００外の複数のフィーダの、例えば電圧制御対象地点の電圧を計測することなく、電圧制御対象地点の電圧を維持すべき管理範囲内に収めることができる。
【００６１】
また、特定のフィーダ、例えば２０Dに図１７のような太陽光発電装置７２…が集中して連系され、そのフィーダ２０Dの送出端にステップ式電圧調整器６０を設置する対策がとられた場合に、ステップ式電圧調整器６０が設置されたフィーダ２０Dのみを制御対象外とし、フィーダ２０D以外のフィーダ２０A〜２０Cの電圧を維持すべき管理範囲に収めることができる。
【実施例２】
【００６２】
図３は本実施例２による電圧調整の構成を示し、図１と同一部分は同一符号をもって示している。図３において図１と異なる点は、図１における負荷時タップ切替装置１０の通過電流（ＩLRT）を検出する変流器３０を除去し、その代わりに、変電所２００内のフィーダ２０A〜２０Cに各フィーダの送出電流ＩA，ＩB，ＩCを各々検出する変流器３０A〜３０Cを介挿し、変流器３０A〜３０Cの検出電流を電圧調整制御装置１００に取り込んだ点にあり、その他の部分は図１と同様に構成されている。
【００６３】
尚、図３のフィーダ２０A，２０Bには図１７で述べた負荷７１…が接続され、フィーダ２０Cには図１７で述べた太陽光発電装置（分散型電源）７２…が接続され、フィーダ２０Dには太陽光発電装置７２…が集中して接続されているものとする。
【００６４】
図３の電圧調整制御装置１００は図２の電圧調整制御装置１００と同様の構成を備えており、電圧推定部１１０では、計器用変圧器４０の検出電圧ＶLRT、変流器３０A〜３０Cの検出電流ＩA〜ＩC、およびフィーダ（２０A〜２０C）の二次側母線側端部から電圧制御対象地点（電圧を管理、制御したい地点）までの線路インピーダンスに基づいて、各フィーダ２０A〜２０Cでの電圧制御対象地点における電圧を各々推定する。
【００６５】
尚、電圧制御対象地点までの線路インピーダンスをＺとすると、
フィーダ２０Aの電圧制御対象地点における推定電圧ＶAは
ＶA＝ＶLRT−（ＩA・Ｚ）、
フィーダ２０Bの電圧制御対象地点における推定電圧ＶBは
ＶB＝ＶLRT−（ＩB・Ｚ）、
フィーダ２０Cの電圧制御対象地点における推定電圧ＶCは
ＶC＝ＶLRT−（ＩC・Ｚ）、
で各々求められる。
【００６６】
制御部１２０では、実施例１の場合と同様に、前記電圧推定部１１０で推定された各フィーダ２０A〜２０C毎の推定電圧値（ＶA，ＶB，ＶC）が、維持すべき管理範囲を満たすべく設定した上限値Ｖmaxから下限値Ｖminまでの電圧の制御目標範囲９０A〜９０Cを逸脱したときに、負荷時タップ切替装置１０に対してタップ切替動作の制御指令を発する。
【００６７】
尚、本実施例２では、フィーダ２０Dは、その電圧がステップ式電圧調整器６０により制御され、負荷時タップ切替装置１０の制御対象外となるため、フィーダ２０Aの送出電流ＩDの計測は必須ではない。
【００６８】
図４に、図３のフィーダ２０A〜２０Cの各電圧分布を示す。図４において、フィーダ２０A、２０Bの電圧分布特性８０A、８０Bは負荷７１…による電力消費のため降下特性となるが、フィーダ２０Cの電圧分布特性８０Cは太陽光発電装置７２…の発電によって上昇特性となる。
【００６９】
このように各フィーダ２０A〜２０Cでの電圧分布が変化しても、本実施例２では各フィーダ毎の電圧制御対象地点におけるＶA〜ＶCを推定しているので、電圧分布の異なるフィーダ２０A〜２０Cの電圧を維持すべき管理範囲９０内に収めるように制御することができる。
【００７０】
また、各フィーダ毎の電圧制御対象地点における電圧を推定しているので、従来と比べ、分散型電源（太陽光発電装置など）が連系された場合の整定値（電圧調整継電器の整定値）の設定が容易となる。
【００７１】
また連系される分散型電源により、フィーダ２０A〜２０C間の潮流が変化した場合でも、フィーダの電圧を維持すべき管理範囲９０に収めることが可能となるような整定値を設定することができる。
【実施例３】
【００７２】
実施例１、２で用いる電圧調整制御装置１００の動作原理は、各電圧制御対象地点の推定電圧が上限値Ｖmax、下限値Ｖminを超えた時間をタイマーによりカウントアップし、タイマーが規定値を超えた場合に昇圧・降圧指令（タップ切替動作の制御指令）を負荷時タップ切替装置１０に出すものである。ここで、図５のように電圧制御対象地点の電圧が上限値Ｖmax、下限値Ｖminの両者の近くに存在する場合にタップ切替動作を行うと、すぐに上限値または下限値を逸脱し、ハンチング（制御の不要動作）を起こす恐れがある。
【００７３】
図５は、図４と同じフィーダ２０A〜２０Cの電圧分布特性８０A〜８０Cを表し、図５（ａ）のようにフィーダ２０Aの電圧（８０A）が下限値Ｖminから逸脱している状態から、負荷時タップ切替装置１０の電圧を上げるタップ切替動作を行うと、図５（ｂ）のようにフィーダ２０Cの電圧（８０C）が上限値Ｖmaxから逸脱し、この状態から電圧を下げるタップ切替動作を行うと、図５（ａ）の状態となることを示している。
【００７４】
このようなハンチングの発生を防止するため本実施例３では、制御部１３０において、各フィーダの電圧分布を示す図４と同様に電圧分布を示した図６のように、上限値Ｖmaxと下限値Ｖminからの裕度（推定電圧ＶCと上限値Ｖmaxの差である上限側裕度ΔＶmaxC、推定電圧ＶAと下限値Ｖminの差である下限側裕度ΔＶminA）を各電圧制御対象地点ごとに算出し、タップ切替動作を行う際、電圧を上げる場合には上限側裕度ΔＶmaxCが、電圧を下げる場合には下限側裕度ΔＶminAが、どのフィーダにおいても負荷時タップ切替装置１０のタップ幅程度のある規定値より大きいことを確認してからタップ切替動作を行う。
【００７５】
前記上限側裕度ΔＶmaxC、下限側裕度ΔＶminAが規定値より小さい場合にはタップ切替動作を停止する。
【００７６】
これによって、タップ切替動作により電圧が制御目標範囲９０A〜９０Cを逸脱し、ハンチングすることを防ぐことができる。
【実施例４】
【００７７】
実施例３では、タップ切替動作時に上限値または下限値を逸脱する虞のあるときはタップ切替動作を停止して、ハンチングを防いでいる。しかし、タップ切替動作を停止してしまうと上限値、下限値のどちらかを逸脱したままとなる。そこで、本実施例４では、制御部１２０において、電圧を上げる時（昇圧制御指令を出す時）には上限側裕度ΔＶmaxCを見て、タップ切替動作を停止するか否かを判断するが、電圧を下げる時（降圧制御指令を出す時）にはその判断はしないようにするなど、タップ切替動作を停止する条件を選択可能とする。
【００７８】
すなわち、上限側裕度ΔＶmaxCが規定値よりも小さいか、又は下限側裕度ΔＶminAが規定値よりも小さいかの少なくともいずれか一方のとき、タップ切替動作の実行を停止する。
【００７９】
これにより、上限逸脱の継続を避けるようにする制御や下限逸脱を避けるようにする制御が可能である。
【実施例５】
【００８０】
従来では、最も電圧降下が大きいフィーダの電圧制御対象地点の電圧と負荷時タップ切替装置１０の送出しの電圧ＶLRTが維持すべき管理範囲に収まるように電圧制御対象地点までのインピーダンスを設定していれば、重負荷時や軽負荷時にもフィーダ全体を維持すべき管理範囲に収めることができていたが、分散型電源が連系されると、電圧制御対象地点までのインピーダンスの設定によっては、電圧制御対象地点の電圧で負荷時タップ切替装置１０のタップ切替制御を行うと、図７のように送出しの電圧ＶLRTが逸脱する虞がある。
【００８１】
図７における電圧分布特性８０A〜８０Cは、フィーダ２０A〜２０Cの各電圧がともに亘長とともに降下する配電系統の場合の電圧分布特性を表し、図７（ａ）のようにフィーダ２０Aの電圧が下限値Ｖminを逸脱しているため、電圧を上げるタップ切替動作を行った結果、図７（ｂ）のように各フィーダ２０A〜２０Cの送出し電圧（ＶLRT）が上限値Ｖmaxから逸脱したようすを示している。
【００８２】
そこで本実施例５では、制御部１２０が、タップ切替動作を行う時に、タップ切替動作によって送出電圧ＶLRTが維持すべき管理範囲を満たすべく設定した制御目標範囲を逸脱するかの判断を行い、逸脱するようであればタップ切替動作を停止する。
【００８３】
これにより、送出電圧ＶLRTが維持すべき管理範囲を逸脱することを防ぐことができる。
【実施例６】
【００８４】
分散型電源が連系されているフィーダでは、図８のように電圧制御対象地点の電圧は維持すべき管理範囲に収まっていてもフィーダ全体でみると維持すべき管理範囲を逸脱する虞がある。
【００８５】
図８は、分散型電源が連系されていないフィーダ２０Aの電圧分布特性８０Aと末端に分散型電源が連系されているフィーダ２０Cの電圧分布特性８０Cとを表しており、電圧制御対象地点の電圧（図示黒点）が電圧の維持すべき管理範囲９０内に収まっているが、フィーダ２０Cの電圧（８０C）上限逸脱しているようすを示している。
【００８６】
そこで本実施例６では、例えば図９のように、各フィーダ毎に上限値Ｖmax、下限値Ｖminを変更し、各フィーダ毎に電圧の制御目標範囲を設定するものである。
【００８７】
図９は、分散型電源が連系されているフィーダ２０Cの上限値Ｖmaxから下限値Ｖminまでの制御目標範囲を９０cのように小さく設定し、分散型電源が連系されていないフィーダ２０Aの制御目標範囲を９０Aのように小さく設定した結果、電圧分布特性８０Cの図示黒点のようにフィーダ２０Cの電圧制御対象地点の電圧が上限値Ｖmaxを逸脱していると判定できるようすを示している。
【００８８】
電圧の分布の様相はフィーダ毎に異なるため、本実施例６のようにフィーダ毎に上限値Ｖmax、下限値Ｖminを変更することで、全フィーダの電圧を維持すべき管理範囲に収めることが可能になる。
【実施例７】
【００８９】
各フィーダにおける電圧制御対象地点は、季節や時間帯など、電力負荷の使用状況や分散型電源の発電の状況によって変わることが考えられる。そこで本実施例７では、電圧の上限値Ｖmax、下限値Ｖminおよび実施例４、５で述べたタップ切替動作停止条件を、季節や時間帯によって変更するスケジュール設定や、「曜日」や「年月日」によって変更するカレンダー設定を可能とすることで、集中制御のように系統状態の変化に応じたきめ細かい電圧制御が可能となる。
【００９０】
すなわち、電圧の上限値Ｖmax、下限値Ｖminを、季節、時間帯に応じて設定するか、又は曜日、年月日に応じて設定するかの少なくともいずれかとする。
【００９１】
また制御部１２０は、タップ切替動作の実行停止を、季節、時間帯に応じて決定するか、又は曜日、年月日に応じて決定するかの少なくともいずれかの機能を有している。
【実施例８】
【００９２】
実施例７では、電圧の上限値、下限値をスケジュール設定可能としたが、本実施例では、電圧制御対象地点までのインピーダンスをスケジュール設定やカレンダー設定する。
【００９３】
すなわち、電圧推定部１１０は、前記フィーダの分岐地点から電圧制御対象地点までの線路インピーダンスを、季節、時間帯に応じて設定するか、又は曜日、年月日に応じて設定するかの少なくともいずれかの機能を備える。
【００９４】
これによって、フィーダ毎の電圧分布の変化を考慮に入れることが可能となる。すなわち、フィーダに設置される分散型電源が、例えば太陽光発電装置である場合に、昼間の発電量が大きいときはフィーダの電圧に影響を与えやすいので、電圧制御対象地点を太陽光発電装置の設置位置付近とし、この地点までの第１の線路インピーダンスを用い、夜間、発電量が小さいときは電圧制御対象地点を重負荷地点とし、この地点までの第２の線路インピーダンスを用いるものである。
【実施例９】
【００９５】
本実施例９では、実施例４〜７で述べた電圧の上限値、下限値とタップ切替動作停止条件、および実施例８で述べた電圧制御対象地点までの線路インピーダンスの全てをスケジュール設定やカレンダー設定する。これによって、実施例４〜８で述べた作用、効果が得られ、さらによりきめ細かな電圧分布の時間的な変化に対応することが可能となる。
【実施例１０】
【００９６】
実施例１〜９は、変電所の負荷時タップ切替装置１０に実装するＬＤＣ（線路電圧降下補償器）制御機能を対象として想定するものであるが、図１０に示すとおり、配電線路の中間地点に設置されるＳＶＲ（ステップ式電圧調整器）についても下流側の配電線がＳＶＲの二次側直下で複数線路（フィーダ２０A〜２０C）に分岐される場合にも同様の手法が適用可能である。
【００９７】
図１０において図３と同一部分は同一符号をもって示している。６０は配電線２０に介挿されたステップ式電圧調整器（ＳＶＲ）であり、その二次側の配電線２０には、分岐したフィーダ２０A〜２０Cが設けられている。
【００９８】
３０A〜３０Cは各フィーダ２０A〜２０Cの変電所内に各々設けられ、そのフィーダの送出電流ＩA〜ＩCを検出する変流器、４０は配電線２０の電圧（ＶSVR）を検出する計器用変圧器である。
【００９９】
１００は、変電所内で計測された各フィーダの検出電流ＩA〜ＩCおよび検出電圧ＶSVRを入力とし、図３で述べた電圧調整制御装置１００と同様にフィーダ毎の電圧制御対象地点における電圧を推定し、該電圧を、維持すべき管理範囲を満たすべく設定した電圧の制御目標範囲内に収める動作を行う電圧調整制御装置である。
【０１００】
図１０の構成においても、電圧分布の異なるフィーダ２０A〜２０Cの電圧を維持すべき管理範囲内に収めるように制御することができる。
【０１０１】
また、各フィーダ毎の電圧制御対象地点における電圧を推定しているので、従来と比べ、分散型電源（太陽光発電装置など）が連系された場合の整定値の設定が容易となる。
【０１０２】
また連系される分散型電源により、フィーダ２０A〜２０C間の潮流が変化した場合でも、フィーダの電圧を維持すべき管理範囲に収めることが可能となるような整定値を設定することができる。
【実施例１１】
【０１０３】
本実施例１１は、従来の、例えば非特許文献１に開示されている、センサー開閉器等の情報を情報通信網を介して集約し、負荷時タップ切替装置のタップ位置を制御する「集中電圧制御システム」（非特許文献１の第５頁〜第７頁に記載の技術）に、本発明の変電所内の配電線の電圧、電流検出情報に基づいて電圧調整機器の電圧を制御する装置を、バックアップとして追加構成するものである。
【０１０４】
このように構成することにより、「集中電圧制御システム」で通信異常が生じても、本発明の電圧調整機器の電圧制御装置側に制御を切換えることにより、電圧調整機器に対する制御機能を維持することができる。これによって、制御システムの信頼性が向上する。
【符号の説明】
【０１０５】
１０…負荷時タップ切替装置
２０…配電線
２０A〜２０D…フィーダ
２１…二次側母線
３０，３０A〜３０C…変流器
４０…計器用変圧器
５０A〜５０C…遮断器
６０…ステップ式電圧調整器（ＳＶＲ）
７１…負荷
７２…太陽光発電装置
８０A〜８０C…電圧分布特性
９０…維持すべき管理範囲
９０A〜９０C…制御目標範囲
１００，３００…電圧調整制御装置
１１０…電圧推定部
１２０…制御部
２００…変電所
【図１】
2018137845.tif 000003
【図２】
2018137845.tif 000004
【図３】
2018137845.tif 000005
【図４】
2018137845.tif 000006
【図５】
2018137845.tif 000007
【図６】
2018137845.tif 000008
【図７】
2018137845.tif 000009
【図８】
2018137845.tif 000010
【図９】
2018137845.tif 000011
【図１０】
2018137845.tif 000012
【図１１】
2018137845.tif 000013
【図１２】
2018137845.tif 000014
【図１３】
2018137845.tif 000015
【図１４】
2018137845.tif 000016
【図１５】
2018137845.tif 000017
【図１６】
2018137845.tif 000018
【図１７】
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