(57)【要約】【課題】電圧降下中心点が移動した場合であっても、制御範囲の電圧を適切に制御するための補償電圧を決定することが可能な線路電圧降下補償器、線路電圧降下補償システム及び補償電圧決定方法を提供する。【解決手段】線路電圧降下補償器は、変圧器から配電線に流入する電流を検出する電流検出部と、該電流検出部が検出した電流に基づいて前記電圧降下の中心値を推定することにより、前記電圧降下を補償する補償電圧を決定する決定部とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
変圧器からの交流電力を負荷に配電する配電線に生じる電圧降下を補償するための線路電圧降下補償器であって、
前記変圧器から前記配電線に流入する電流を検出する電流検出部と、
該電流検出部が検出した電流に基づいて前記電圧降下の中心値を推定することにより、前記電圧降下を補償する補償電圧を決定する決定部と
を備える線路電圧降下補償器。
【請求項２】
前記決定部は、前記配電線のインピーダンスに更に基づいて前記中心値を推定する請求項１に記載の線路電圧降下補償器。
【請求項３】
前記決定部は、前記配電線の抵抗成分及びリアクタンス成分と、前記配電線から前記負荷に供給される電力の力率角とに更に基づいて前記中心値を推定する請求項２に記載の線路電圧降下補償器。
【請求項４】
前記変圧器から前記配電線に印加される電圧を検出する電圧検出部と、
前記配電線に供給される電力の力率角を検出する力率検出部と
を更に備え、
前記決定部は、前記電圧検出部が検出した電圧及び前記力率検出部が検出した力率角に更に基づいて前記中心値を推定する請求項３に記載の線路電圧降下補償器。
【請求項５】
前記配電線における前記負荷の分布を記憶する記憶部と、
該記憶部が記憶した負荷の分布に基づいて前記配電線における正規化された電流分布を算出する算出部と
を更に備え、
前記決定部は、前記算出部が算出した電流分布に更に基づいて前記中心値を推定する請求項１から４の何れか１項に記載の線路電圧降下補償器。
【請求項６】
前記配電線における正規化された電流分布を記憶する記憶部を更に備え、
前記決定部は、前記記憶部に記憶された電流分布に更に基づいて前記中心値を推定する請求項１から４の何れか１項に記載の線路電圧降下補償器。
【請求項７】
変圧器からの交流電力を負荷に配電する配電線に生じる電圧降下を補償するための線路電圧降下補償器であって、
前記配電線における電流分布を取得する電流取得部と、
該電流取得部が取得した電流分布に基づいて前記電圧降下の中心値を推定することにより、前記電圧降下を補償する補償電圧を決定する決定部と
を備える線路電圧降下補償器。
【請求項８】
前記決定部は、電流分布の平均値に基づいて前記中心値を推定する請求項５から７の何れか１項に記載の線路電圧降下補償器。
【請求項９】
変圧器からの交流電力を負荷に配電する配電線に生じる電圧降下を補償するための線路電圧降下補償器であって、
前記配電線における電圧分布を取得する電圧取得部と、
該電圧取得部が取得した電圧分布に基づいて前記電圧降下の中心値を推定することにより、前記電圧降下を補償する補償電圧を決定する決定部と
を備える線路電圧降下補償器。
【請求項１０】
前記変圧器から前記配電線に印加される電圧を検出する電圧検出部を更に備え、
前記決定部は、前記電圧取得部が取得した電圧分布の平均値及び前記電圧検出部が検出した電圧に基づいて前記中心値を推定する請求項９に記載の線路電圧降下補償器。
【請求項１１】
前記決定部は、前記電圧取得部が取得した電圧分布の最大値及び最小値に基づいて前記中心値を推定する請求項９に記載の線路電圧降下補償器。
【請求項１２】
請求項１から１１の何れか１項に記載の線路電圧降下補償器と、
交流電源からの交流電圧を変圧して前記配電線に印加しており、変圧比を切り換えるためのタップを有する変圧器と、
該変圧器が変圧した電圧を検出する変圧電圧検出部と、
該変圧電圧検出部が検出した電圧から前記線路電圧降下補償器が決定した補償電圧を減じた電圧が目標の電圧に近づくように前記タップを切り換える切換制御部と
を含む線路電圧降下補償システム。
【請求項１３】
変圧器からの交流電力を負荷に配電する配電線に生じる電圧降下を補償する補償電圧を決定する方法であって、
前記変圧器から前記配電線に流入する電流を検出するステップと、
検出した電流に基づいて前記電圧降下の中心値を推定することにより、前記電圧降下を補償する補償電圧を決定するステップと
を含む補償電圧決定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交流電圧の配電線に生じる電圧降下を補償するための線路電圧降下補償器、該線路電圧降下補償器を用いた線路電圧降下補償システム及び前記電圧降下を補償するための補償電圧を決定する補償電圧決定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、配電系統の配電線に印加される電圧は、自動電圧調整装置（ＳＶＲ：Step Voltage Regulator ）等により制御されている。ＳＶＲは、自装置の設置点より負荷側（電源から見て需要家側）の配電線における電圧降下及び電圧変動を補償すべく制御する装置であり、線路電圧降下補償器（ＬＤＣ：Line Voltage Drop Compensator ）によって決定された補償電圧に基づいて、自装置から配電線に印加する電圧を制御している。この制御は、変電所等の電源からの交流電圧を変圧して配電線に印加する変圧器のタップを切り換えて変圧比を調整することによって行われる（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
ＬＤＣが補償電圧を決定する場合、ＳＶＲによる電圧制御範囲の最近端及び最遠端における電圧降下の中心となる電圧降下中心点（負荷中心点とも言われる）が推定されている。ＬＤＣは、上記変圧器の二次側から上記電圧降下中心点までの電圧降下を、この間の配電線のインピーダンスに応じて予め設定された整定値と、上記変圧器の二次側から配電線に供給される電流とに基づいて補償電圧を決定する。ＳＶＲは、上記変圧器の二次側の電圧からＬＤＣが決定した補償電圧を差し引いた電圧が上記電圧降下中心点の目標電圧（いわゆる基準電圧）に近づくように、上記タップを切り換える制御を行う。
【０００４】
上記電圧降下中心点の推定については、多くの電力会社でさまざまな方法が検討されている。例えば、配電自動化システムに保管されている電圧調整機器の制御範囲にあるセンサ情報を基に、ある期間（例えば四半期、ピーク時、１年間等）の電圧プロフィールが参照され、電圧降下が最大になる重負荷時、及び電圧降下が最小となる軽負荷時にて電圧管理幅に対する裕度が最大となる点が電圧降下中心点とされる。
【０００５】
一方、近年の地球環境問題を背景に、配電系統には太陽光発電（ＰＶ：Photovoltaic Power Generation ）等による分散型電源が連系されている。自然エネルギーを利用した分散型電源は、例えば天候によって供給量が変化する。ＳＶＲによる電圧制御範囲に分散型電源が存在する場合、実負荷量は同じであっても，配電線に供給される発電量が変化することによって見かけ上の負荷量が変化するため、電圧降下中心点が移動することとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−５５５９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示された技術によれば、電圧降下中心点が移動した場合はＬＤＣが決定する補償電圧にずれが生じ、ＳＶＲが制御範囲の電圧を適切に制御することができなくなるという問題があった。
【０００８】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、電圧降下中心点が移動した場合であっても、制御範囲の電圧を適切に制御するための補償電圧を決定することが可能な線路電圧降下補償器、線路電圧降下補償システム及び補償電圧決定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】
本発明に係る線路電圧降下補償器は、変圧器からの交流電力を負荷に配電する配電線に生じる電圧降下を補償するための線路電圧降下補償器であって、前記変圧器から前記配電線に流入する電流を検出する電流検出部と、該電流検出部が検出した電流に基づいて前記電圧降下の中心値を推定することにより、前記電圧降下を補償する補償電圧を決定する決定部とを備える。
【００１０】
本発明に係る補償電圧決定方法は、変圧器からの交流電力を負荷に配電する配電線に生じる電圧降下を補償する補償電圧を決定する方法であって、前記変圧器から前記配電線に流入する電流を検出するステップと、検出した電流に基づいて前記電圧降下の中心値を推定することにより、前記電圧降下を補償する補償電圧を決定するステップとを含む。
【００１１】
本発明にあっては、変圧器から配電線に流入する電流に基づいて配電線における電圧降下の中心値を推定し、推定した中心値に応じた電圧を、上記電圧降下を補償する補償電圧に決定する。これにより、いわゆる電圧降下中心点を推定する必要がなくなり、例えば配電線に係る一定の線路定数と適時検出される配電線への流入電流とに応じて補償電圧が決定される。
【００１２】
本発明に係る線路電圧降下補償器は、前記決定部は、前記配電線のインピーダンスに更に基づいて前記中心値を推定する。
【００１３】
本発明にあっては、配電線に流入する電流と、配電線のインピーダンスとに基づいて配電線における電圧降下の中心値を推定する。これにより、電圧降下中心点が移動した場合であっても、補償電圧を決定するための設定値の変更が不要となる。
【００１４】
本発明に係る線路電圧降下補償器は、前記決定部は、前記配電線の抵抗成分及びリアクタンス成分と、前記配電線から前記負荷に供給される電力の力率角とに更に基づいて前記中心値を推定する。
【００１５】
本発明にあっては、配電線に流入する電流と、配電線の抵抗成分及びリアクタンス成分と、負荷側の力率角とに基づいて配電線における電圧降下の中心値を推定する。これにより、電圧降下中心点が移動した場合であっても、一定の線路定数及び負荷側の力率角を用いて補償電圧を適切に決定することができる。
【００１６】
本発明に係る線路電圧降下補償器は、前記変圧器から前記配電線に印加される電圧を検出する電圧検出部と、前記配電線に供給される電力の力率角を検出する力率検出部とを更に備え、前記決定部は、前記電圧検出部が検出した電圧及び前記力率検出部が検出した力率角に更に基づいて前記中心値を推定する。
【００１７】
本発明にあっては、配電線に流入する電流と、変圧器からの電圧と、変圧器からの電力の力率角と、配電線の抵抗成分及びリアクタンス成分とに基づいて配電線における電圧降下の中心値を推定する。これにより、負荷側の力率角が特定できない場合であっても、自機器側の検出値と一定の線路定数とを用いて補償電圧を適切に決定することができる。
【００１８】
本発明に係る線路電圧降下補償器は、前記配電線における前記負荷の分布を記憶する記憶部と、該記憶部が記憶した負荷の分布に基づいて前記配電線における正規化された電流分布を算出する算出部とを更に備え、前記決定部は、前記算出部が算出した電流分布に更に基づいて前記中心値を推定する。
【００１９】
本発明にあっては、配電線に流入する電流と、記憶されている負荷分布とに基づいて算出した電流分布により、配電線における電圧降下の中心値を推定するため、補償電圧を適切に決定することができる。
【００２０】
本発明に係る線路電圧降下補償器は、前記配電線における正規化された電流分布を記憶する記憶部を更に備え、前記決定部は、前記記憶部に記憶された電流分布に更に基づいて前記中心値を推定する。
【００２１】
本発明にあっては、配電線に流入する電流と、記憶されている正規化された電流分布とに基づいて算出した電流分布により、配電線における電圧降下の中心値を推定するため、補償電圧を適切に決定することができる。
【００２２】
本発明に係る線路電圧降下補償器は、変圧器からの交流電力を負荷に配電する配電線に生じる電圧降下を補償するための線路電圧降下補償器であって、前記配電線における電流分布を取得する電流取得部と、該電流取得部が取得した電流分布に基づいて前記電圧降下の中心値を推定することにより、前記電圧降下を補償する補償電圧を決定する決定部とを備える。
【００２３】
本発明にあっては、配電線における電流分布を外部から取得して配電線の電圧降下の中心値を的確に推定するため、電流分布が変動した場合であっても、補償電圧を適切に決定することができる。
【００２４】
本発明に係る線路電圧降下補償器は、前記決定部は、前記電流分布の平均値に基づいて前記中心値を推定する。
【００２５】
本発明にあっては、算出、記憶又は取得した電流分布の平均値を算出し、算出した平均値に応じて配電線における電圧降下の中心値を推定する。即ち、電流分布が配電線における単位区間当たりの電圧降下の分布に対応し、区間毎の電圧降下の総和が配電線における電圧降下の総量に相当するため、この総和の１／２を電圧降下の中心値と推定することにより、補償電圧をより適切に決定することができる。
【００２６】
本発明に係る線路電圧降下補償器は、変圧器からの交流電力を負荷に配電する配電線に生じる電圧降下を補償するための線路電圧降下補償器であって、前記配電線における電圧分布を取得する電圧取得部と、該電圧取得部が取得した電圧分布に基づいて前記電圧降下の中心値を推定することにより、前記電圧降下を補償する補償電圧を決定する決定部とを備える。
【００２７】
本発明にあっては、配電線における電圧分布を外部から取得するため、電流分布が変動して電圧降下中心点が移動した場合であっても、配電線の電圧降下の中心値を的確に推定して補償電圧を適切に決定することができる。
【００２８】
本発明に係る線路電圧降下補償器は、前記変圧器から前記配電線に印加される電圧を検出する電圧検出部を更に備え、前記決定部は、前記電圧取得部が取得した電圧分布の平均値及び前記電圧検出部が検出した電圧に基づいて前記中心値を推定する。
【００２９】
本発明にあっては、取得した電圧分布の平均値、及び配電線に印加される電圧に応じて配電線における電圧降下の中心値を推定する。即ち、電圧分布の平均値に対応する配電線上の点が、電圧降下の中心点に相当するため、この中心点の電圧を配電線に印加される電圧から差し引いて補償電圧をより適切に決定することができる。
【００３０】
本発明に係る線路電圧降下補償器は、前記決定部は、前記電圧取得部が取得した電圧分布の最大値及び最小値に基づいて前記中心値を推定する。
【００３１】
本発明にあっては、取得した電圧分布の最大値及び最小値の中間の値、又は電圧分布の最大値及び最小値の差分に応じて配電線における電圧降下の中心値を推定するため、補償電圧を更に適切に決定することができる。
【００３２】
本発明に係る線路電圧降下補償システムは、上述の線路電圧降下補償器と、交流電源からの交流電圧を変圧して前記配電線に印加しており、変圧比を切り換えるためのタップを有する変圧器と、該変圧器が変圧した電圧を検出する変圧電圧検出部と、該変圧電圧検出部が検出した電圧から前記線路電圧降下補償器が決定した補償電圧を減じた電圧が目標の電圧に近づくように前記タップを切り換える切換制御部とを含む。
【００３３】
本発明にあっては、変電所等の交流電源からの交流電圧を変圧して前記配電線に印加する変圧器が変圧した電圧から、上記線路電圧降下補償器が決定した補償電圧を差し引いた電圧が、例えば基準電圧である目標の電圧に近づくように変圧器のタップを切り換える。これにより、適切に決定された補償電圧に応じて、配電線に印加される交流電圧が適切に制御される。
【発明の効果】
【００３４】
本発明によれば、電圧降下中心点が移動した場合であっても、制御範囲の電圧を適切に制御するための補償電圧を決定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施の形態１に係る線路電圧降下補償システムの構成例を示すブロック図である。
【図２】配電線の末端に負荷が集中すると仮定した場合における電圧の関係を示すベクトル図である。
【図３】負荷が末端に集中する場合の配電線における電流分布及び電圧分布を模式的に示す説明図である。
【図４】負荷が均等に分散する場合の配電線における電流分布及び電圧分布を模式的に示す説明図である。
【図５】実施の形態１に係る線路電圧降下補償器で補償電圧を決定するＣＰＵの処理手順を示すフローチャートである。
【図６】タップ切換器に対するタップの切換制御を実行するＣＰＵの処理手順を示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施の形態２に係る線路電圧降下補償システムの構成例を示すブロック図である。
【図８】実施の形態２に係る線路電圧降下補償器で補償電圧を決定するＣＰＵの処理手順を示すフローチャートである。
【図９】実施の形態３に係る線路電圧降下補償器で補償電圧を決定するＣＰＵの処理手順を示すフローチャートである。
【図１０】検証に用いた系統モデルを示す説明図である。
【図１１】負荷の時間帯毎の有効電力及び無効電力を示すグラフである。
【図１２】メガソーラの時間帯毎の有効電力を示すグラフである。
【図１３】シミュレーションによる検証結果を総合的に示す図表である。
【図１４】ＰＶ連系なし且つ通信ありの場合のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図１５】ＰＶ連系あり且つ通信ありの場合のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図１６】ＰＶ連系なし且つ通信なしの場合のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図１７】ＰＶ連系あり且つ通信なしの場合のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図１８】ＰＶ連系なしで従来の方法を用いた場合のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図１９】ＰＶ連系ありで従来の方法を用いた場合のシミュレーション結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。
（実施形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る線路電圧降下補償システムの構成例を示すブロック図である。線路電圧降下補償システム１００は、変電所２００（交流電源に相当）からの交流電圧を変圧して配電線１０に印加するタップ付きの変圧器１１０と、変圧器１１０が有するタップを切り換えるタップ切換器１１１と、配電線に生じる電圧降下を補償するための補償電圧を決定し、決定した補償電圧に基づいてタップ切換器１１１にタップの切換指令を与える線路電圧降下補償器１とを含んで構成されている。
【００３７】
線路電圧降下補償システム１００が、いわゆるＳＶＲに相当する。線路電圧降下補償器１は、変圧器１１０が変圧した電圧から自身が決定した補償電圧を減算した電圧が、基準電圧である目標の電圧に近づくように変圧器１１０のタップを切り換える制御を行う。即ち、線路電圧降下補償器１は、いわゆるＬＤＣとしての機能と、ＳＶＲにおけるタップの切換制御部としての機能を併せ持っている。
【００３８】
変圧器１１０は、三相３線式の交流電圧を変圧するものである。以下では、交流電圧の相電圧を大文字のＥで表し、相電圧の√３倍の電圧である線間電圧を大文字のＶで表す。変圧器１１０は、例えば一次側に変電所からの交流電圧が印加されており、変圧された二次側の交流電圧が配電線１０に印加される。
【００３９】
線路電圧降下補償器１は、変圧器１１０から配電線１０に流入する電流を検出する電流検出部３１と、変圧器１１０から配電線１０に印加される電圧を検出する電圧検出部４１と、配電線１０に供給される電力の力率角を検出する力率検出部５１と、上述の補償電圧を決定する制御部２とを備える。電圧検出部４１は、線路電圧降下補償システム１００に含まれる変圧電圧検出部を兼ねるものであるが、タップの切換制御部が線路電圧降下補償器１から分離されている場合は、変圧電圧検出部が別途備えられるようにしてもよい。
【００４０】
電流検出部３１は、配電線１０に流入する電流を所定比率で変流する変流器３０を介して電流を検出する。電圧検出部４１は、変圧器１１０が変圧した電圧を降圧する計測用変圧器４０を介して電圧を検出する。力率検出部５１は、電圧検出部４１が検出した電圧の位相と電流検出部３１が検出した電流の位相とに基づいて力率角を検出する。力率検出部５１で力率を検出し、検出された力率に基づいて制御部２で力率角を算出するようにしてもよい。
【００４１】
制御部２は、機器全体を制御するＣＰＵ（Central Processing Unit ）２１を備え、ＣＰＵ２１は、制御プログラム等の情報を記憶するＲＯＭ（Read Only Memory ）２２、一時的に発生した情報を記憶するＲＡＭ（Random Access Memory ）２３、及び経過時間等を計時するタイマ２４と互いにバス接続されている。制御部２が、ＣＰＵを有するマイクロコンピュータを含んで構成されていてもよい。ＣＰＵ２１又はマイクロコンピュータは、予め処理手順を定めたコンピュータプログラムを実行するように構成されていてもよい。
【００４２】
ＣＰＵ２１には、また、電流検出部３１、電圧検出部４１及び力率検出部５１からの検出結果を取り込むための入力部２５と、タップ切換器１１１に情報を与えるための出力部２６とがバス接続されている。
【００４３】
配電線１０は、分岐を有さず、亘長がＬであり、変圧器１１０側からＳ＿１，Ｓ＿２，Ｓ＿３・・・Ｓ＿Ｎ−１，Ｓ＿ＮなるＮ個の区間に形式的に均等分割されている。区間Ｓ＿Ｎ側を、配電線１０の末端側とする。各区間の夫々には、Ｌ＿１，Ｌ＿２，Ｌ＿３・・・Ｌ＿Ｎ−１，Ｌ＿ＮなるＮ個の負荷が接続されている。各負荷は、夫々に対応する区間内の複数の実負荷を代表する集合的な負荷である。
【００４４】
次に、配電線１０に印加される電圧Ｅｓと、配電線１０の末端の電圧Ｅｅｎｄとの関係について説明する。図２は、配電線１０の末端に負荷が集中すると仮定した場合における電圧Ｅｓ及びＥｅｎｄの関係を示すベクトル図である。但し、Ｉは負荷電流、即ち配電線１０に流入する電流であり、θは負荷の力率角である。配電線１０のインピーダンスについては、単位長当たりの抵抗成分及びリアクタンス成分夫々をＲ及びＸで表す。
【００４５】
図２より、底辺が（Ｅｅｎｄ＋ＩＲＬｃｏｓθ＋ＩＸＬｓｉｎθ）、高さが（ＩＸＬｃｏｓθ−ＩＲＬｓｉｎθ）である直角三角形の斜辺の長さがＥｓであるから、Ｅｓは以下の式（１）のように変形して表される。但し、（ＩＸＬｃｏｓθ−ＩＲＬｓｉｎθ）2 の大きさが｛（Ｅｅｎｄ＋ＩＲＬｃｏｓθ＋ＩＸＬｓｉｎθ）2 の大きさと比較して十分小さいものとする。
【００４６】
Ｅｓ＝√｛（Ｅｅｎｄ＋ＩＲＬｃｏｓθ＋ＩＸＬｓｉｎθ）2 ＋
（ＩＸＬｃｏｓθ−ＩＲＬｓｉｎθ）2 ｝
＝Ｅｅｎｄ＋ＩＬ（Ｒｃｏｓθ＋Ｘｓｉｎθ）・・・・・・・・・・・・・・（１）
【００４７】
式（１）より、Ｅｓ（相電圧）に対応するＶｓ（線間電圧）が、以下の式（２）で表され、配電線１０の電圧降下であるＶｓ−Ｖｅｎｄが以下の式（３）で表される。式（３）は、配電線１０の単位長当たりのインピーダンスがＲｃｏｓθ＋Ｘｓｉｎθで表されることを示している。
【００４８】
Ｖｓ＝Ｖｅｎｄ＋（√３）ＩＬ（Ｒｃｏｓθ＋Ｘｓｉｎθ）・・・・・・・・・・（２）
Ｖｓ−Ｖｅｎｄ＝（√３）ＩＬ（Ｒｃｏｓθ＋Ｘｓｉｎθ）・・・・・・・・・・（３）
【００４９】
次に、配電線１０の末端に負荷が集中すると仮定した場合の補償電圧について説明する。図３は、負荷が末端に集中する場合の配電線１０における電流分布及び電圧分布を模式的に示す説明図である。図の右側に電流分布を示し、左側に電圧分布を示す。何れも横軸は配電線１０に沿う方向の変圧器１１０からの距離を表す。電流分布では縦軸が電流の大きさを表し、電圧分布では縦軸が電圧の大きさを表す。
【００５０】
図３には、配電線１０における変圧器１１０との接続端から末端まで、電流が一様であり、電圧がＶｓからＶｅｎｄまで一定の割合で低下することが示されている。Ｖｓ−Ｖｅｎｄが、配電線１０の電圧降下である。この電圧降下の１／２の値を電圧降下の中心値と推定し、推定した中心値を補償電圧の値とする。補償電圧Ｖｄは以下の式（４）で表される（図２参照）。式（４）の右辺に式（３）を代入することにより、補償電圧Ｖｄが式（５）のとおり算出される。
【００５１】
Ｖｄ＝（Ｖｓ−Ｖｅｎｄ）／２・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（４）
Ｖｄ＝（√３）ＩＬ（Ｒｃｏｓθ＋Ｘｓｉｎθ）／２・・・・・・・・・・・・・（５）
【００５２】
式（５）におけるＩは電流検出部３１が検出した電流であり、Ｌ（Ｒｃｏｓθ＋Ｘｓｉｎθ）は配電線１０のインピーダンスＺである。制御部２は、これらの検出値及び定数を式（５）に適用することにより、電圧降下の中心値を推定して補償電圧Ｖｄを決定する。
【００５３】
次に、負荷の力率角θが不明である場合に、配電線１０に供給される電力の力率角θ’を用いて補償電圧を算出する方法について検討する。図２で、ベクトルＥｅｎｄの先端からベクトルＥｓの先端に向かうベクトルの大きさをＥｄｒｏｐとする。配電線１０のインピーダンスＺの位相角φは以下の式（６）で表される。また図２より、直角をなす２辺の長さがＩＲＬ及びＩＸＬである直角三角形の斜辺の長さがＥｄｏｐであるから、Ｅｄｏｐ及び該Ｅｄｒｏｐに対応するＶｄｒｏｐ夫々は以下の式（７）及び（８）で表される。
【００５４】
φ＝ａｒｃｔａｎ（Ｘ／Ｒ）・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（６）
Ｅｄｏｐ＝ＩＬ√（Ｒ2 ＋Ｘ2 ）・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（７）
Ｖｄｏｐ＝（√３）ＩＬ√（Ｒ2 ＋Ｘ2 ）・・・・・・・・・・・・・・・・・・（８）
【００５５】
ここで、ベクトルＥｓと、電流ベクトルＩと、ベクトルＥｄｒｏｐ及びその延長線とで形成される三角形について、ベクトルＥｓと電流ベクトルＩとがなす角がθ’であり、ベクトルＥｄｒｏｐと電流ベクトルＩとがなす角がこの三角形の外角φとなる。外角φと内対角の和とが等しいから、ベクトルＥｓとベクトルＥｄｒｏｐとがなす角はφ−θ’となる。よって、ベクトルＥｓ，Ｅｅｎｄ，Ｅｄｒｏｐによって形成される三角形に余弦定理を適用することにより、Ｅｅｎｄ及びＶｅｎｄ夫々が以下の式（９）及び（１０）で表される。
【００５６】
Ｅｅｎｄ＝√｛Ｅｓ2 ＋Ｅｄｒｏｐ2  
−２Ｅｓ・Ｅｄｒｏｐ・ｃｏｓ（φ−θ’）｝・・・・・・・・・（９）
Ｖｅｎｄ＝√｛Ｖｓ2 ＋Ｖｄｒｏｐ2  
−２Ｖｓ・Ｖｄｒｏｐ・ｃｏｓ（φ−θ’）｝・・・・・・・・（１０）
【００５７】
式（１０）におけるＶｓは、力率検出部５１が検出した電圧であり、Ｖｄｒｏｐは電流検出部３１が検出した電流Ｉを式（８）に適用して算出される値である。また、φは式（６）により算出される定数であり、θ’は力率検出部５１が検出した力率角である。制御部２は、これらの検出値、算出値及び定数を式（１０）に適用してＶｅｎｄを算出し、算出したＶｅｎｄとＶｓの検出値とを式（４）に適用して補償電圧Ｖｄを決定する。
【００５８】
次に、図１に示すように、配電線１０の区間Ｓ＿１，Ｓ＿２，Ｓ＿３・・・Ｓ＿Ｎ−１，Ｓ＿Ｎ夫々に負荷Ｌ＿１，Ｌ＿２，Ｌ＿３・・・Ｌ＿Ｎ−１，Ｌ＿Ｎが接続されている場合の補償電圧について説明する。区間Ｓ＿１，Ｓ＿２，Ｓ＿３・・・Ｓ＿Ｎ−１，Ｓ＿Ｎ夫々を通過する電流をＩ＿１，Ｉ＿２，Ｉ＿３・・・Ｉ＿Ｎ−１，Ｉ＿Ｎとする。電流Ｉ＿１は、配電線１０の末端に負荷が集中した場合に、配電線１０に流入する電流Ｉに相当する。配電線１０のインピーダンスはＺであるから、配電線１０の区間Ｓ＿１，Ｓ＿２，Ｓ＿３・・・Ｓ＿Ｎ−１，Ｓ＿Ｎ当たりのインピーダンスはＺ／Ｎである。
【００５９】
電流Ｉ＿１，Ｉ＿２，Ｉ＿３・・・Ｉ＿Ｎ−１，Ｉ＿Ｎからなる集合、即ち配電線１０における電流分布は、ＲＯＭ２２又はＲＡＭ２３（記憶部に相当）に記憶されていてもよいが、これに限定されるものではない。例えば、負荷Ｌ＿１，Ｌ＿２，Ｌ＿３・・・Ｌ＿Ｎ−１，Ｌ＿Ｎの分布をＲＯＭ２２又はＲＡＭ２３に記憶しておき、負荷Ｌ＿１，Ｌ＿２，Ｌ＿３・・・Ｌ＿Ｎ−１，Ｌ＿Ｎの分布に基づいて配電線１０における電流分布を算出してもよい。また、例えば所定の電流の大きさで正規化された電流分布をＲＯＭ２２又はＲＡＭ２３に記憶しておき、正規化された電流分布と、電流検出部３１が検出した電流との積によって、配電線１０における電流分布を算出してもよい。
【００６０】
なお、負荷の分布又は電流分布は、必ずしもＲＯＭ２２又はＲＡＭ２３に数値の集合として記憶されている必要はない。例えば、ＣＰＵ２１が実行する制御プログラムにて、負荷Ｌ＿１，Ｌ＿２，Ｌ＿３・・・Ｌ＿Ｎ−１，Ｌ＿Ｎの分布又は配電線１０における電流分布が適当に想定されている場合は、予めＲＯＭ２２に負荷の分布又は電流分布が記憶されているに等しい。
【００６１】
ＲＯＭ２２又はＲＡＭ２３に記憶されている電流分布が、均等分割された区間Ｓ＿１，Ｓ＿２，Ｓ＿３・・・Ｓ＿Ｎ−１，Ｓ＿Ｎに対応していない場合は、記憶されている電流分布を、仮想的なＭ個（Ｍは任意の自然数）の単位区間毎の通過電流の分布に変換すればよい。以下では、電流分布が、均等分割されたＮ個の単位区間毎の通過電流の分布であるものとする。また、ＲＯＭ２２又はＲＡＭ２３に記憶されている正規化された電流分布と電流検出部３１が検出した電流Ｉとの積によって電流Ｉ＿１，Ｉ＿２，Ｉ＿３・・・Ｉ＿Ｎ−１，Ｉ＿Ｎが算出されているものとする。このような電流分布から、配電線１０における単位区間毎の電圧降下の分布が求められる。
【００６２】
変圧器１１０から配電線１０に印加される電圧をＶ’ｓとし、配電線１０の末端の電圧をＶ’ｅｎｄとした場合、配電線１０の電圧降下であるＶ’ｓ−Ｖ’ｅｎｄは、配電線１０における区間毎の電圧降下の総和として以下の式（１１）のように変形して表される。
【００６３】
Ｖ’ｓ−Ｖ’ｅｎｄ＝（√３）（Ｉ＿１＋Ｉ＿２＋Ｉ＿３＋・・・Ｉ＿Ｎ）Ｚ／Ｎ
＝（√３）｛（ΣＩ＿ｎ）／Ｎ｝Ｚ・・・・・・・・・・・（１１）
但し、Σ：ｎ＝１，２，３・・・Ｎに対するＩ＿ｎの総和
【００６４】
この場合も、配電線１０の電圧降下であるＶ’ｓ−Ｖ’ｅｎｄの１／２の値を電圧降下の中心値と推定し、推定した中心値を補償電圧の値とする。よって、補償電圧Ｖ’ｄは以下の式（１２）で表される。また、式（１２）の右辺に式（１１）を代入し、ＺをＬ（Ｒｃｏｓθ＋Ｘｓｉｎθ）で置き換えることにより、Ｖ’ｄが式（５）と類似する以下の式（１３）で表される。
【００６５】
Ｖ’ｄ＝（Ｖ’ｓ−Ｖ’ｅｎｄ）／２・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（１２）
Ｖ’ｄ＝（√３）｛（ΣＩ＿ｎ）／Ｎ｝Ｌ（Ｒｃｏｓθ＋Ｘｓｉｎθ）／２・・（１３）
【００６６】
式（１３）の｛（ΣＩ＿ｎ）／Ｎ｝は、電流分布の平均値そのものであるから、式（１３）は、配電線１０における電流分布の平均値に基づいて補償電圧が算出されることを示している。特に負荷Ｌ＿１，Ｌ＿２，Ｌ＿３・・・Ｌ＿Ｎ−１，Ｌ＿Ｎが均等である場合、電流Ｉ＿１，Ｉ＿２，Ｉ＿３・・・Ｉ＿Ｎ−１，Ｉ＿Ｎが等差数列となるから、ΣＩ＿ｎは等差数列の和の公式より、以下の式（１４）で表される。更に、Ｉ＿１がＩ＿ＮのＮ倍であり、Ｉ＿１が配電線１０に流入する電流Ｉであるから、式（１３）の｛（ΣＩ＿ｎ）／Ｎ｝は以下の式（１５）のように変形して表される。
【００６７】
ΣＩ＿ｎ＝（Ｉ＿１＋Ｉ＿Ｎ）Ｎ／２・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（１４）
（ΣＩ＿ｎ）／Ｎ＝｛Ｉ＿Ｎ（Ｎ＋１）Ｎ／２｝／Ｎ
＝Ｉ＿Ｎ（Ｎ＋１）／２
＝Ｉ（Ｎ＋１）／（２Ｎ）・・・・・・・・・・・・・・・・（１５）
【００６８】
即ち、式（５）の右辺のＩに相当するものが、式（１３）ではＩ（Ｎ＋１）／（２Ｎ）であって、概ね１／２になっており、式（１３）で算出される補償電圧も概ね１／２になることが示される。この場合は、電流検出部３１で検出した電流Ｉを（Ｎ＋１）／（２Ｎ）倍した値により、式（１３）の｛（ΣＩ＿ｎ）／Ｎ｝を置き換えて補償電圧Ｖ’ｄを決定することができる。
【００６９】
図４は、負荷Ｌ＿１，Ｌ＿２，Ｌ＿３・・・Ｌ＿Ｎ−１，Ｌ＿Ｎが均等に分散する場合の配電線１０における電流分布及び電圧分布を模式的に示す説明図である。図の右側に電流分布を示し、左側に電圧分布を示す。何れも横軸は配電線１０に沿う方向の変圧器１１０からの距離を表す。電流分布では縦軸が電流の大きさを表し、電圧分布では縦軸が電圧の大きさを表す。
【００７０】
図４には、配電線１０における変圧器１１０との接続端から末端まで、電流が一定の割合で減少し、電圧がＶ’ｓからＶ’ｅｎｄまで放物線を描いて低下することが示されている。この電圧降下の中心値が補償電圧Ｖ’ｄの値となる。ここでの電圧降下量は、図３の場合の概ね１／２である。
【００７１】
以下では、上述した線路電圧降下補償器１の制御部２の動作と、タップ切換器１１１の動作とを、それらを示すフローチャートを用いて説明する。以下に示す処理は、ＲＯＭ２２に予め格納されている制御プログラムに従って、ＣＰＵ２１により実行される（後述する他の実施の形態においても同様）。図５は、実施の形態１に係る線路電圧降下補償器１で補償電圧を決定するＣＰＵ２１の処理手順を示すフローチャートであり、図６は、タップ切換器１１１に対するタップの切換制御を実行するＣＰＵ２１の処理手順を示すフローチャートである。何れの処理も一定の周期（例えば、タイマ２４で計時される１秒より短い周期）で起動される。図６の処理全体が、タップの切換制御部に相当する。
【００７２】
図５の処理が起動された場合、ＣＰＵ２１は、電流検出部３１によって変圧器１１０から配電線１０に流入する電流を検出する（Ｓ１１）。ＣＰＵ２１は、更に、ＲＯＭ２２又はＲＡＭ２３から負荷の分布を示す情報（以下、単に負荷分布とも言う）を読み出し（Ｓ１２）、読み出した情報に基づいて配電線１０における電流分布を示す情報（以下、単に電流分布とも言う）を算出する（Ｓ１３：算出部に相当）。負荷分布から電流分布を算出するには、配電線１０の末端側から負荷電流を積算すればよい。
【００７３】
ＲＯＭ２２又はＲＡＭ２３に電流分布が記憶されている場合は、ステップＳ１２で電流分布を読み出してステップＳ１３を省略すればよい。ここでは、ＲＯＭ２２又はＲＡＭ２３に正規化された電流分布が記憶されているものとし、この正規化された電流分布と、電流検出部３１が検出した電流との積が、配電線１０における電流分布となる。
【００７４】
次いで、ＣＰＵ２１は、算出した電流分布の平均値を算出する（Ｓ１４）。負荷がＮ個に均等に分散されている場合は、式（１５）で示されるように、電流検出部３１が検出した電流Ｉを（Ｎ＋１）／（２Ｎ）倍した値が、この平均値として算出される。ＣＰＵ２１は、更に、算出した平均値に基づいて配電線１０の電圧降下の中心値を推定することにより、補償電圧Ｖ’ｄを決定する（Ｓ１５：決定部に相当）。
【００７５】
即ち、ＣＰＵ２１は、電圧降下の中心値を推定するために、算出した平均値を式（１３）の｛（ΣＩ＿ｎ）／Ｎ｝に代入し、式（１３）によって補償電圧Ｖ’ｄを決定する。その後、ＣＰＵ２１は、決定した補償電圧を示すデータをＲＡＭ２３に記憶した（Ｓ１６）後、図５の処理を終了する。
【００７６】
次に、図６の処理が起動された場合、ＣＰＵ２１は、補償電圧Ｖ’ｄを示すデータをＲＡＭ２３から読み出す（Ｓ２１）。次いで、ＣＰＵ２１は、電圧検出部４１によって変圧器１１０からの電圧を検出し（Ｓ２２）、検出した電圧から、上記データが示す補償電圧を減算する（Ｓ２３）。
【００７７】
その後、ＣＰＵ２１は、減算による算出結果と、予め設定された不感帯の上下限とを比較し（Ｓ２４）、算出結果が不感帯を逸脱したか否かを判定する（Ｓ２５）。不感帯を逸脱しない場合（Ｓ２５：ＮＯ）、制御回路は、特段の処理を実行せずに図６の処理を終了する。一方、算出結果が不感帯を逸脱した場合（Ｓ２５：ＹＥＳ）、制御回路は、タップ切換の要否を判定する（Ｓ２６）。ここでの要否判定は、例えば、不感帯からの逸脱が６０秒間継続するか否かによって行う。このような判定方法は周知であるので、ここでの詳細な説明を省略する。
【００７８】
タップ切換不要と判定した場合（Ｓ２６：ＮＯ）、制御回路は、例えば逸脱の履歴を記憶して図６の処理を終了する。一方、タップ切換要と判定した場合（Ｓ２６：ＹＥＳ）、制御回路は、変圧器１１０に対してタップ切換指令を発令し（Ｓ２７）、図６の処理を終了する。
【００７９】
なお、本実施の形態１では、ＣＰＵ２１が実行する処理を図５と図６とに分けてあるが、これに限定されるものではなく、例えば図５のステップＳ１５（又はＳ１６）の処理を実行した後に、図６のステップＳ２２（又はＳ２１）に処理を移すようにしてもよい。また、図６に示す処理を、制御部２のＣＰＵ２１とは異なる切換制御部の他のＣＰＵにて実行するようにしてもよい。この場合、変圧器１１０が変圧した電圧は、他のＣＰＵが制御部２から取得してもよいし、変圧電圧検出部で別途検出してもよい。
【００８０】
以上のように本実施の形態１によれば、変圧器１１０から配電線１０に流入する電流に基づいて配電線１０における電圧降下の中心値を推定し、推定した中心値に応じた電圧を、上記電圧降下を補償する補償電圧Ｖｄに決定する。これにより、いわゆる電圧降下中心点を推定する必要がなくなり、例えば配電線１０に係る一定の線路定数と適時検出される配電線１０への流入電流Ｉとに応じて補償電圧Ｖｄが決定される。従って、電圧降下中心点が移動した場合であっても、例えばＳＶＲが制御範囲の電圧を適切に制御するための補償電圧を決定することが可能となる。
【００８１】
また、実施の形態１によれば、配電線１０に流入する電流Ｉと、配電線１０のインピーダンスＺとに基づいて配電線１０における電圧降下の中心値を推定する。これにより、電圧降下中心点が移動した場合であっても、補償電圧Ｖｄを決定するための設定値の変更を不要とすることができる。
【００８２】
更に、実施の形態１によれば、配電線１０に流入する電流Ｉと、配電線１０の抵抗成分Ｒ及びリアクタンス成分Ｘと、負荷側の力率角θとに基づいて配電線１０における電圧降下の中心値を推定する。これにより、電圧降下中心点が移動した場合であっても、一定の線路定数Ｒ及びＸと負荷側の力率角θとを用いて補償電圧Ｖｄを適切に決定することが可能となる。
【００８３】
更に、実施の形態１によれば、配電線１０に流入する電流と、変圧器１１０からの電圧Ｖｓと、変圧器１１０からの電力の力率角θ’と、配電線１０の抵抗成分Ｒ及びリアクタンス成分Ｘとに基づいて配電線１０における電圧降下の中心値を推定する。これにより、負荷側の力率角θが特定できない場合であっても、自機器側の検出値と一定の線路定数Ｒ及びＸとを用いて補償電圧Ｖｄを適切に決定することが可能となる。
【００８４】
更に、実施の形態１によれば、配電線１０に流入する電流Ｉと、ＲＯＭ２２又はＲＡＭ２３に記憶されている負荷分布とに基づいて算出した配電線１０における電流分布により、配電線１０における電圧降下の中心値を推定するため、補償電圧Ｖ’ｄを適切に決定することが可能となる。ＲＯＭ２２又はＲＡＭ２３に記憶されている負荷分布に基づいて配電線１０における絶対的な電流分布が算出される場合は、配電線１０に流入する電流を検出することなく、算出した電圧分布に基づいて補償電圧Ｖ’ｄを適切に決定することが可能である。
【００８５】
更に、実施の形態１によれば、配電線１０に流入する電流Ｉと、ＲＯＭ２２又はＲＡＭ２３に記憶されている正規化された電流分布とに基づいて算出した電流分布により、配電線１０における電圧降下の中心値を推定するため、補償電圧Ｖ’ｄを適切に決定することが可能となる。ＲＯＭ２２又はＲＡＭ２３に絶対的な電流分布が記憶されている場合は、配電線１０に流入する電流を検出することなく、記憶されている電流分布に基づいて補償電圧Ｖ’ｄを適切に決定することが可能である。
【００８６】
（実施の形態２）
実施の形態１が、外部から情報を取得しない形態であるのに対し、実施の形態２は、外部から配電線１０の電流分布を示す情報を通信によって取得する形態である。図７は、本発明の実施の形態２に係る線路電圧降下補償システムの構成例を示すブロック図である。線路電圧降下補償システム１００ｂは、タップ付きの変圧器１１０と、タップ切換器１１１と、線路電圧降下補償器１ｂとを含んで構成されている。
【００８７】
線路電圧降下補償器１ｂは、電流検出部３１と、電圧検出部４１と、補償電圧を決定する制御部２ｂとを備える。制御部２ｂは、実施の形態１における制御部２のＣＰＵ２１に対して、力率検出部５１が省かれており、外部と通信するための通信部２７が更にバス接続されている。
【００８８】
配電線１０には、区間Ｓ＿１，Ｓ＿２，Ｓ＿３・・・Ｓ＿Ｎ−１，Ｓ＿Ｎ夫々の通過電流を計測する計測用子局Ｍ＿１，Ｍ＿２，Ｍ＿３・・・Ｍ＿Ｎ−１，Ｍ＿Ｎが接続されている。計測用子局Ｍ＿１，Ｍ＿２，Ｍ＿３・・・Ｍ＿Ｎ−１，Ｍ＿Ｎが計測した通過電流は、通信線２８を介して通信部２７に送信される。その他、実施の形態１に対応する箇所には同様の符号を付してその説明を省略する。なお、本実施の形態２では、区間Ｓ＿１，Ｓ＿２，Ｓ＿３・・・Ｓ＿Ｎ−１，Ｓ＿Ｎが均等に分割されている必要はない。
【００８９】
上述の構成において、線路電圧降下補償器１ｂの制御部２ｂは、計測用子局Ｍ＿１，Ｍ＿２，Ｍ＿３・・・Ｍ＿Ｎ−１，Ｍ＿Ｎ夫々から区間Ｓ＿１，Ｓ＿２，Ｓ＿３・・・Ｓ＿Ｎ−１，Ｓ＿Ｎの通過電流を取得する。取得された通過電流の集合が、配電線１０における電流分布に相当する。区間Ｓ＿１，Ｓ＿２，Ｓ＿３・・・Ｓ＿Ｎ−１，Ｓ＿Ｎが均等分割されていない場合、又は通過電流が取得できない区間がある場合は、実施の形態１の場合と同様に、取得された通過電流の分布が仮想的なＭ個の単位区間毎の通過電流の分布に変換される。
【００９０】
制御部２ｂは、Ｎ個又はＭ個の電流の集合である電流分布について平均値を算出し、算出結果を実施の形態１における式（１３）の係数｛（ΣＩ＿ｎ）／Ｎ｝の値とみなして、式（１３）によって補償電圧Ｖ’ｄを決定する。補償電圧Ｖ’ｄが決定された後の処理については、実施の形態１の場合と同様である。
【００９１】
以下では、上述した線路電圧降下補償器１ｂの制御部２ｂの動作を、それを示すフローチャートを用いて説明する。タップ切換器１１１に対するタップの切換制御は、実施の形態１の場合と同様である。図８は、実施の形態２に係る線路電圧降下補償器１ｂで補償電圧を決定するＣＰＵ２１の処理手順を示すフローチャートである。この処理は一定の周期（例えば１秒より短い周期）で起動される。図８におけるステップＳ３４からＳ３６までの処理は、実施の形態１の図５におけるステップＳ１４からＳ１６までの処理と同様である。
【００９２】
図８の処理が起動された場合、ＣＰＵ２１は、通信部２７により、計測用子局Ｍ＿１，Ｍ＿２，Ｍ＿３・・・Ｍ＿Ｎ−１，Ｍ＿Ｎの配電線１０における位置データと、夫々の計測電流値、即ち電流分布を取得し（Ｓ３２：電流取得部に相当）、取得した電流分布の平均値を算出する（Ｓ３４）。その後、ＣＰＵ２１は、算出した平均値に基づいて配電線１０の電圧降下の中心値を推定することにより、補償電圧Ｖ’ｄを決定する（Ｓ３５：決定部に相当）。ＣＰＵ２１は、更に、決定した補償電圧Ｖ’ｄを示すデータをＲＡＭ２３に記憶した（Ｓ３６）後、図８の処理を終了する。
【００９３】
以上のように本実施の形態２によれば、配電線１０における電流分布を計測用子局Ｍ＿１，Ｍ＿２，Ｍ＿３・・・Ｍ＿Ｎ−１，Ｍ＿Ｎから取得して配電線１０の電圧降下の中心値を的確に推定するため、電流分布が変動した場合であっても、補償電圧Ｖ’ｄを適切に決定することが可能となる。
【００９４】
また、実施の形態１及び２によれば、負荷分布から算出した電流分布、ＲＯＭ２２又はＲＡＭ２３に記憶されている電流分布、又は計測用子局Ｍ＿１，Ｍ＿２，Ｍ＿３・・・Ｍ＿Ｎ−１，Ｍ＿Ｎから取得した電流分布について平均値を算出し、算出した平均値に応じて配電線１０における電圧降下の中心値を推定する。即ち、電流分布が配電線１０における単位区間当たりの電圧降下の分布に対応し、区間毎の電圧降下の総和が配電線１０における電圧降下の総量に相当するため、この総和の１／２を電圧降下の中心値と推定することにより、補償電圧Ｖ’ｄをより適切に決定することが可能となる。
【００９５】
（実施の形態３）
実施の形態１が、情報を取得しない形態であるのに対し、実施の形態３は、外部から配電線１０の電圧分布を示す情報を通信によって取得する形態である。実施の形態３における線路電圧降下補償システム１００ｂの構成は、実施の形態２の場合と同様であるため、実施の形態２に対応する箇所には同様の符号を付してその説明を省略する。なお、計測用子局Ｍ＿１，Ｍ＿２，Ｍ＿３・・・Ｍ＿Ｎ−１，Ｍ＿Ｎは、夫々に対応する区間の電圧を計測する。計測された電圧は、通信線２８を介して通信部２７に送信される。
【００９６】
上述の構成において、線路電圧降下補償器１ｂの制御部２ｂは、計測用子局Ｍ＿１，Ｍ＿２，Ｍ＿３・・・Ｍ＿Ｎ−１，Ｍ＿Ｎ夫々から区間Ｓ＿１，Ｓ＿２，Ｓ＿３・・・Ｓ＿Ｎ−１，Ｓ＿Ｎの電圧を取得する。取得された電圧の集合が、配電線１０における電圧分布に相当する。例えば負荷Ｌ＿１，Ｌ＿２，Ｌ＿３・・・Ｌ＿Ｎ−１，Ｌ＿Ｎが均等である場合、取得された電圧分布は、実施の形態１における図４に示すものと同様になる。
【００９７】
取得された電圧分布の最大値、最小値及び平均値夫々をＶｍａｘ、Ｖｍｉｎ及びＶａｖｒとする。図４から読み取れるように、変圧器１１０から配電線１０に印加される電圧Ｖ’ｓから、電圧分布の最大値Ｖｍａｘ及び最小値Ｖｍｉｎの中間の値を差し引いた値が、配電線１０の電圧降下の中心値に相当するから、補償電圧Ｖ’ｄは以下の式（１６）で表される。また、電圧分布の最大値Ｖｍａｘ及び最小値Ｖｍｉｎの差分が配電線１０の電圧降下に相当する場合は、補償電圧Ｖ’ｄを以下の式（１７）で表すことができる。
【００９８】
Ｖ’ｄ＝Ｖ’ｓ−（Ｖｍａｘ＋Ｖｍｉｎ）／２・・・・・・・・・・・・・・・（１６）
Ｖ’ｄ＝（Ｖｍａｘ−Ｖｍｉｎ）／２・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（１７）
【００９９】
また例えば、取得した電圧に基づく電圧分布が図３に示すようなものである場合は、変圧器１１０から配電線１０に印加される電圧Ｖ’ｓから、電圧分布の平均値Ｖａｖｒを差し引いた値が、配電線１０の電圧降下の中心値に相当するから、補償電圧Ｖ’ｄを以下の式（１８）によって決定することができる。補償電圧Ｖ’ｄが決定された後の処理については、実施の形態１の場合と同様である。
【０１００】
Ｖ’ｄ＝Ｖ’ｓ−Ｖａｖｒ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（１８）
【０１０１】
以下では、上述した線路電圧降下補償器１ｂの制御部２ｂの動作を、それを示すフローチャートを用いて説明する。タップ切換器１１１に対するタップの切換制御は、実施の形態１の場合と同様である。図９は、実施の形態３に係る線路電圧降下補償器１ｂで補償電圧を決定するＣＰＵ２１の処理手順を示すフローチャートである。この処理は一定の周期（例えば１秒より短い周期）で起動される。図９におけるステップＳ４５及びＳ４６の処理は、実施の形態１の図５におけるステップＳ１５及びＳ１６の処理と同様である。
【０１０２】
図９の処理が起動された場合、ＣＰＵ２１は、通信部２７により、計測用子局Ｍ＿１，Ｍ＿２，Ｍ＿３・・・Ｍ＿Ｎ−１，Ｍ＿Ｎの配電線１０における位置データと、夫々の計測電圧値、即ち電圧分布を取得する（Ｓ４２：電圧取得部に相当）。次いで、ＣＰＵ２１は、取得した電圧分布の平均値Ｖａｖｒ、又は最大値Ｖｍａｘと最小値Ｖｍｉｎの中間の値若しくは差分を算出する（Ｓ４４）。電圧分布の平均値Ｖａｖｒ、又は最大値Ｖｍａｘと最小値Ｖｍｉｎの中間の値を算出した場合、ＣＰＵ２１は、力率検出部５１によって配電線１０に印加される電圧Ｖ’ｓを更に検出する（図示せず）。
【０１０３】
電圧分布の平均値Ｖａｖｒを算出した場合、ＣＰＵ２１は、検出した電圧Ｖ’ｓ及び算出した平均値Ｖａｖｒを式（１８）の右辺に適用して電圧降下の中心値を推定することにより、補償電圧Ｖ’ｄを決定する。また、電圧分布の最大値Ｖｍａｘと最小値Ｖｍｉｎの中間の値を算出した場合、ＣＰＵ２１は、検出した電圧Ｖ’ｓ及び算出した中間の値を式（１６）の右辺に適用して電圧降下の中心値を推定することにより、補償電圧Ｖ’ｄを決定する。
【０１０４】
更にまた、電圧分布の最大値Ｖｍａｘと最小値Ｖｍｉｎの差分を算出した場合、ＣＰＵ２１は、算出した差分を式（１７）の右辺に適用して電圧降下の中心値を推定することにより、補償電圧Ｖ’ｄを決定する（Ｓ４５：決定部に相当）。その後、ＣＰＵ２１は、決定した補償電圧Ｖ’ｄを示すデータをＲＡＭ２３に記憶した（Ｓ４６）後、図９の処理を終了する。
【０１０５】
以上のように本実施の形態３によれば、配電線１０における電圧分布を計測用子局Ｍ＿１，Ｍ＿２，Ｍ＿３・・・Ｍ＿Ｎ−１，Ｍ＿Ｎから取得するため、電流分布が変動して電圧降下中心点が移動した場合であっても、配電線１０の電圧降下の中心値を的確に推定して補償電圧をＶ’ｄ適切に決定することが可能となる。
【０１０６】
また、実施の形態３によれば、計測用子局Ｍ＿１，Ｍ＿２，Ｍ＿３・・・Ｍ＿Ｎ−１，Ｍ＿Ｎから取得した電圧分布の平均値Ｖａｖｒ、及び配電線１０に印加される電圧Ｖ’ｓに応じて配電線１０における電圧降下の中心値を推定する。即ち、電圧分布の平均値Ｖａｖｒに対応する配電線１０上の点が、電圧降下の中心点に相当するため、この中心点の電圧を配電線１０に印加される電圧Ｖ’ｓから差し引いて補償電圧Ｖ’ｄをより適切に決定することが可能となる。
【０１０７】
更に、実施の形態３によれば、計測用子局Ｍ＿１，Ｍ＿２，Ｍ＿３・・・Ｍ＿Ｎ−１，Ｍ＿Ｎから取得した電圧分布の最大値Ｖｍａｘ及び最小値Ｖｍｉｎの中間の値、又は電圧分布の最大値Ｖｍａｘ及び最小値Ｖｍｉｎの差分に応じて配電線１０における電圧降下の中心値を推定するため、補償電圧Ｖ’ｄを更に適切に決定することが可能となる。
【０１０８】
更に、実施の形態１から３までによれば、変電所２００からの交流電圧を変圧して配電線１０に印加する変圧器１１０が変圧した電圧Ｖｓ又はＶ’ｓから、線路電圧降下補償器１又は１ｂが決定した補償電圧を差し引いた電圧が、例えば基準電圧である目標の電圧に近づくように変圧器１１０のタップを切り換える。従って、適切に決定された補償電圧Ｖｄ又はＶ’ｄに応じて、配電線１０に印加される交流電圧Ｖｓ又はＶ’ｓを適切に制御することが可能となる。
【０１０９】
なお、実施の形態１，２，３にあっては、例えば変圧器１１０の一次側に変電所からの交流電圧が印加され、一次側から二次側に変圧された交流電圧が配電線１０に印加されたが、これに限定されるものではない。例えば系統切換が行われて変圧器１１０の一次側が変電所２００から切り離され、更に変圧器１１０の二次側に他の変電所からの交流電圧が印加された場合は、変圧器１１０の二次側から一次側に変圧された交流電圧が他の配電線に印加されるようにしてもよい。この場合であっても、線路電圧降下補償器１又は１ｂは、他の配電線における制御範囲の電圧を適切に制御するための補償電圧を決定することが可能となる。
【０１１０】
以下では、実施の形態３に係る線路電圧降下補償システム１００ｂを用いて制御範囲の電圧を制御した場合と、従来の方式で制御した場合とをシミュレーションによって比較検証した結果について説明する。図１０は、検証に用いた系統モデルを示す説明図である。このモデルでは、変電所２００からの電線路の亘長が３ｋｍの地点に線路電圧降下補償システム（以下、ＳＶＲと言う）１００ｂが設置されており、ＳＶＲ１００ｂは亘長が５ｋｍの配電線１０に、補償電圧によって補償した交流電圧を印加する。
【０１１１】
配電線１０は、１ｋｍ毎に５つの区間に分割されており、夫々の区間の末端部であるＡ地点、Ｂ地点、Ｃ地点、Ｄ地点及びＥ地点には、均等な負荷Ｌ＿１、Ｌ＿２、Ｌ＿３、Ｌ＿４及びＬ＿５が接続されている。配電線１０の末端側のＥ地点には、場合により、太陽光発電を行って逆潮流を発生させるメガソーラＬ＿５ｂが系統連系される。メガソーラＬ＿５ｂが系統連系されている構成をＰＶ連系ありとし、系統連系されていない構成をＰＶ連系なしとする。ＳＶＲ１００ｂは、少なくともＥ地点の電圧を通信によって取得することが可能であるが、通信線の図示を省略してある。
【０１１２】
図１１は、負荷Ｌ＿１，Ｌ＿２，Ｌ＿３，Ｌ＿４，Ｌ＿５の時間帯毎の有効電力及び無効電力を示すグラフであり、図１２は、メガソーラＬ＿５ｂの時間帯毎の有効電力を示すグラフである。図１１及び図１２の横軸は時刻［時］を表し、縦軸は電力［ＭＷ］を表す。図１１における実線は有効電力を示すものであり、波線は無効電力を示すものである。図１１では、有効電力が８時頃から急増し、１５時頃から２２時頃までの間に漸減する。無効電力は１５時頃から急増し、２０時頃から２２時頃までの間に漸減する。図１２では、６時頃から１８時頃までの間に有効電力が釣り鐘状に増減する。但し、短時間内に電力が変動する割合が、負荷Ｌ＿１，Ｌ＿２，Ｌ＿３，Ｌ＿４，Ｌ＿５よりも大きい。
【０１１３】
本検証では、実施の形態３に示した方法によってＳＶＲ１００ｂがＥ地点の電圧を取得して配電線１０の電圧降下の中心値を推定する方法（通信あり）と、実施の形態１に示した方法によって通信によらずに電圧降下の中心値を推定する方法（通信なし）と、電圧降下中心点を固定的に推定する従来の方法とについて、夫々ＰＶ連系あり／なしの計６通りでシミュレーションを行った。検証条件は以下のとおりである。
【０１１４】
（ａ）電圧／電流のサンプリング周期、及び制御周期：１分
（ｂ）制御範囲の電圧管理幅：６７００Ｖ〜６３００Ｖ
（ｃ）線路定数：Ｒ＝０．２３７［Ω／ｋｍ］、Ｘ＝０．４０１［Ω／ｋｍ］
（ｄ）制御方式（補償方法）
・通信ありの場合は式（１７）により補償電圧Ｖ’ｄを決定する。但し、ＶｍａｘはＳＶＲ１００ｂの力率検出部５１が検出した電圧であり、ＶｍｉｎはＳＶＲ１００ｂの制御部２ｂが通信によって取得したＥ地点における電圧である。
・通信なしの場合は式（１３）に、Ｎ＝５とした式（１５）を代入して補償電圧Ｖ’ｄを決定する。Ｉは電流検出部３１が検出した電流である。
・従来の方法の場合は、線路電圧降下補償器１ｂに相当するＬＤＣに、Ｒ＝０．３５７、Ｘ＝０．１７４の整定値（但し、ＳＶＲ１００ｂの容量が３０００ｋＶＡ、二次定格が６６００Ｖの場合）を設定する。
【０１１５】
図１３は、シミュレーションによる検証結果を総合的に示す図表である。表中のＮｏ．は、１がＰＶ連系なしの場合、２がＰＶ連系ありの場合である。補償誤差［Ｖ／ｍｉｎ］は、配電線１０における電圧分布の中央値（最大値と最小値との中間値）と、Ａ地点からＥ地点までの５地点の電圧の平均値との誤差である。図１３より、ＰＶ連系なし及びＰＶ連系ありの何れの場合であっても、通信あり又は通信なしの補償方法を用いる方が、従来の補償方法を用いるよりも補償誤差が低減されることが示される。特に通信ありの場合は、従来の方法の場合と比較して補償誤差が１／１０以下に低減される。通信なしの場合は、従来の方法の場合と比較して補償誤差が１／２程度に低減される。
【０１１６】
図１４は、ＰＶ連系なし且つ通信ありの場合のシミュレーション結果を示すグラフであり、図１５は、ＰＶ連系あり且つ通信ありの場合のシミュレーション結果を示すグラフである。図１６は、ＰＶ連系なし且つ通信なしの場合のシミュレーション結果を示すグラフであり、図１７は、ＰＶ連系あり且つ通信なしの場合のシミュレーション結果を示すグラフである。図１８は、ＰＶ連系なしで従来の方法を用いた場合のシミュレーション結果を示すグラフであり、図１９は、ＰＶ連系ありで従来の方法を用いた場合のシミュレーション結果を示すグラフである。
【０１１７】
図１４から図１９までの各図において、横軸は時刻［時］を表し、縦軸は電圧［ｋＶ］を表す。ＳＶＲ１００ｂの制御範囲における電圧管理幅の上限値は６．７ｋＶであり、下限値は６．３ｋＶである。各図中の細い一点鎖線は、変圧器１１０からの電圧（二次側の電圧）Ｖ’ｓを示すものである。太い実線（曲線）は、Ｖ’ｓから補償電圧Ｖ’ｄを減算した補償後の電圧を示すものである。また、太い破線は、Ａ地点からＥ地点までの各地点の電圧の平均値を示すものである。
【０１１８】
各図の各時刻において、細い一点鎖線で示される電圧から、太い実線（曲線）で示される電圧を減算した電圧の大きさ及び極性夫々が、補償量及び補償の向きを表す。即ち、各図において、細い一点鎖線と太い実線とが接近している場合は、補償量が少ないことを表す。また、細い一点鎖線に対して、太い実線及び太い破線が、同じ側（上側又は下側の何れか）にある場合は補償の向きが適正であり、互いに反対側にある場合は補償の向きが逆であることを表している。更に、太い実線と太い破線とが接近しているほど補償誤差が小さいことを表している。
【０１１９】
図１４から図１７までに示されるように、実施の形態３に係る通信ありの補償方法、又は実施の形態１に係る通信なしの補償方法によれば、多少の補償誤差が発生する時間帯があるものの、概ね補償量と補償の向きが負荷変動に適切に追従していると言える。これにより、ＳＶＲ１００ｂに含まれる線路電圧降下補償器１ｂで決定された補償電圧の大きさ及び極性が適切であったと推測される。
【０１２０】
一方，図１８及び１９に示されるように、従来の補償方法によれば、補償の向きが逆になる時間帯があることがわかる。これは、ＬＤＣへの整定値（Ｒ及びＸ）の算出に用いられた力率値（標準では０．９５）にずれがあったためと考えられる。ただし、推定された電圧降下中心点の目標の電圧（基準電圧）は６４５０Ｖと低めに設定されており、電圧管理幅からの逸脱は適切に回避されている。なお、図１９に示すＰＶ連系ありの場合では、太陽光発電が行われる時間帯に、補償誤差が大きくなる傾向がある。これは、太陽光発電
による逆潮流で見かけ上の負荷が軽くなり、電圧降下中心点が変動したために、補償量が適切ではなかったことが原因であると推測される。
【０１２１】
今回開示された実施の形態は、全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、上述した意味ではなく、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及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。また、各実施の形態で記載されている技術的特徴は、お互いに組み合わせることが可能である。
【符号の説明】
【０１２２】
１、１ｂ  線路電圧降下補償器
１０  配電線
Ｓ＿１，Ｓ＿２・・・Ｓ＿Ｎ  区間
Ｌ＿１，Ｌ＿２・・・Ｌ＿Ｎ  負荷
Ｍ＿１，Ｍ＿２・・・Ｍ＿Ｎ  計測用子局
２、２ｂ  制御部
２１  ＣＰＵ
２２  ＲＯＭ
２３  ＲＡＭ
２４  タイマ
２５  入力部
２６  出力部
２７  通信部
２８  通信線
３０  変流器
３１  電流検出部
４０  計測用変圧器
４１  電圧検出部
５１  力率検出部
１００、１００ｂ  線路電圧降下補償システム
１１０  変圧器
１１１  タップ切換器
２００  変電所
【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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