(57)【要約】【課題】不要なスイッチの切り換えを抑制しつつ電力伝送線の電圧を適正に調整することが可能な電圧調整装置及び電圧調整システムを提供する。【解決手段】電圧調整装置は、電力伝送線の電圧を検出する検出部と、該検出部が検出した電圧をデジタル化するＡ／Ｄ変換部と、該Ａ／Ｄ変換部がデジタル化した電圧の実効値を演算して実効値信号を出力する実効値演算部と、該実効値演算部が出力した実効値信号から急峻な変動成分を除去して動作判定電圧信号を出力するデジタルフィルタと、該デジタルフィルタが出力した動作判定電圧信号に基づいて、前記電力伝送線にリアクトル又はコンデンサを並列的に接続するスイッチの切り換えが必要であるか否かを判定する判定部と、該判定部で切り換えが必要と判定した場合、前記電力伝送線の電圧を基準電圧に近づけるように、前記スイッチに切換指令を出力する切換指令部とを備える。【選択図】図１
2019004572.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力伝送線にリアクトル又はコンデンサを並列的に接続するスイッチの切り換えを制御することにより、前記電力伝送線の電圧を調整する電圧調整装置であって、
前記電力伝送線の電圧を検出する検出部と、
該検出部が検出した電圧をデジタル化するＡ／Ｄ変換部と、
該Ａ／Ｄ変換部がデジタル化した電圧の実効値を演算して実効値信号を出力する実効値演算部と、
該実効値演算部が出力した実効値信号から急峻な電圧変動成分を除去して動作判定電圧信号を出力するデジタルフィルタと、
該デジタルフィルタが出力した動作判定電圧信号に基づいて、前記スイッチの切り換えが必要であるか否かを判定する判定部と、
該判定部で切り換えが必要と判定した場合、前記電力伝送線の電圧を基準電圧に近づけるように、前記スイッチに切換指令を出力する切換指令部と
を備える電圧調整装置。
【請求項２】
前記デジタルフィルタは、前記実効値演算部が所定の期間中に出力した実効値信号に対してフィルタリング処理を行う請求項１に記載の電圧調整装置。
【請求項３】
前記判定部は、前記動作判定電圧信号が予め設定された不感帯領域を逸脱した場合に、前記スイッチの切り換えが必要であると判定する請求項２に記載の電圧調整装置。
【請求項４】
前記デジタルフィルタは、前記実効値信号をＶｓ、前記サンプリング周期をＴs、前記所定の期間をＴperiod、前記所定の期間中の実効値信号の数をＮperiod、Ｚ変換演算子をＺとして、下記（１）式に示す演算を行うことにより、前記動作判定電圧信号ＶTpを算出して出力する請求項２又は３に記載の電圧調整装置。
【数１】
2019004572.tif 000017
【請求項５】
前記デジタルフィルタは、前記実効値信号をＶｓ、Ｚ変換演算子をＺ、所定のフィルタ次数をＭ，Ｎ、所定の係数をａi（ｉ＝０，１，・・・，Ｍ），ｂj（ｊ＝０，１，・・・Ｎ）とし、下記（２）式に示す演算を行うことにより、前記動作判定電圧信号ＶTpを算出して出力し、
前記所定のフィルタ次数Ｍ，Ｎ及び前記所定の係数ａi，ｂjは、前記デジタルフィルタがローパスフィルタ又はバンドパスフィルタとして機能するように設定される
請求項２又は３に記載の電圧調整装置。
【数２】
2019004572.tif 000018
【請求項６】
前記デジタルフィルタは、前記実効値信号をＶｓ、Ｚ変換演算子をＺ、所定のフィルタ次数をＭ、所定の係数をｈi（ｉ＝０，１，・・・，Ｍ）とし、下記（３）式に示す演算を行うことにより、前記動作判定電圧信号ＶTpを算出して出力し、
前記所定のフィルタ次数Ｍ及び前記所定の係数ｈiは、前記デジタルフィルタがローパスフィルタ又はバンドパスフィルタとして機能するように設定される
請求項２又は３に記載の電圧調整装置。
【数３】
2019004572.tif 000019
【請求項７】
前記実効値演算部が前記所定の期間より短い第２の期間中に出力した実効値信号に対してフィルタリング処理を行うことにより、第２の動作判定電圧信号を出力する第２のデジタルフィルタと、
前記第２の動作判定電圧信号に基づいて、前記スイッチの切り換えが必要であるか否かを判定する第２の判定部とを更に備え、
前記切換指令部は、前記第２の判定部で切り換えが必要と判定した場合、前記電力伝送線の電圧を基準電圧に近づけるように、前記スイッチに切換指令を更に出力する
請求項２から６の何れか１項に記載の電圧調整装置。
【請求項８】
前記第２の判定部は、前記第２の動作判定電圧信号が予め設定された第２の不感帯領域を逸脱した場合に、前記スイッチの切り換えが必要であると判定する請求項７に記載の電圧調整装置。
【請求項９】
前記第２のデジタルフィルタは、前記実効値信号をＶｓ、前記サンプリング周期をＴs、前記第２の期間をＴbase、Ｚ変換演算子をＺとして、下記（４）式に示す演算を行うことにより、前記第２の動作判定電圧信号ＶTbを算出して出力する請求項７又は８に記載の電圧調整装置。
【数４】
2019004572.tif 000020
【請求項１０】
前記第２のデジタルフィルタは、前記実効値信号をＶｓ、Ｚ変換演算子をＺ、所定のフィルタ次数をＰ，Ｑ、所定の係数をｃk（ｋ＝０，１，・・・，Ｐ），ｄl（ｌ＝０，１，・・・Ｑ）とし、下記（５）式に示す演算を行うことにより、前記第２の動作判定電圧信号ＶTbを算出して出力し、
前記所定のフィルタ次数Ｐ，Ｑ及び前記所定の係数ｃk，ｄlは、前記デジタルフィルタがローパスフィルタ又はバンドパスフィルタとして機能するように設定される
請求項７又は８に記載の電圧調整装置。
【数５】
2019004572.tif 000021
【請求項１１】
前記第２のデジタルフィルタは、前記実効値信号をＶｓ、Ｚ変換演算子をＺ、所定のフィルタ次数をＰ、所定の係数をｆk（ｋ＝０，１，・・・，Ｐ）とし、下記（６）式に示す演算を行うことにより、前記第２の動作判定電圧信号ＶTbを算出して出力し、
前記所定のフィルタ次数Ｐ及び前記所定の係数ｆkは、前記デジタルフィルタがローパスフィルタ又はバンドパスフィルタとして機能するように設定される
請求項７又は８に記載の電圧調整装置。
【数６】
2019004572.tif 000022
【請求項１２】
前記所定の期間が互いに異なる複数の前記デジタルフィルタを備え、
前記判定部は、前記複数のデジタルフィルタ夫々がフィルタリング処理して出力した動作判定電圧信号に基づいて、前記スイッチの切り換えが必要であるか否かを判定する
請求項２から６の何れか１項に記載の電圧調整装置。
【請求項１３】
請求項１から１２の何れか１項に記載の電圧調整装置と、
前記スイッチと、
該スイッチを介して前記電力伝送線に並列的に接続されるリアクトル又はコンデンサと
を含む電圧調整システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力系統の電力伝送線に生じる電圧変化を調整する電圧調整装置及び電圧調整システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、盛んに導入されている自然エネルギーを用いた分散型電源は、季節、天候、地域等の違いによって発電量が不規則に変わるため、分散型電源を連系した電力系統の系統電圧は、比較的変動が大きくなり易い。このような電力系統の系統電圧を適正に制御するために、送電線、配電線、引込線等の電力伝送線路に、例えばＳＶＲ（Step Voltage Regulator ）、ＬＲＴ（Load Ratio control Transformer ）等のタップ切換式の電圧調整装置が設けられている。
【０００３】
これらの電圧調整装置は、電力系統からの交流電圧を変圧して電力伝送線に印加するタップ付き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り、二次側の電圧（電圧調整装置の出力電圧）が適正な電圧値（基準電圧）を含む所定の範囲に収まるように制御する。この場合、タップの切り換えの要否を判定するための方法として、時間判定方式（特許文献１参照）や積分判定方式（特許文献２参照）が用いられている。
【０００４】
時間判定方式では、電力伝送線の電圧が予め設定された不感帯領域を逸脱した時間を計測し、計測結果が所定時間を超えたときに、適正な電圧となるようにタップを切り換える。積分判定方式では、電力伝送線の電圧が予め設定された不感帯領域を逸脱したときの逸脱量（電力伝送線の電圧と不感帯領域との差電圧）を積分し、積分結果が所定の範囲を超えたときに、適正な電圧となるようにタップを切り換える。
【０００５】
電圧調整装置の中には、電力伝送線路にスイッチを介してリアクトルを並列的に接続することにより、上昇した電力伝送線の電圧を低下させるＳＳＲ（Step Switched Reactor ）及びＳｈＲ（Shunt Reactor ）がある。また、電力伝送線路にスイッチを介してコンデンサを並列接続することにより、低下した電力伝送線の電圧を上昇させるＳＳＣ（Step Switched Capacitor ）がある（特許文献３参照）。ＳＳＲ、ＳｈＲ及びＳＳＣでスイッチを切り換える場合についても、上記の時間判定方式や積分判定方式が用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−２１７５８１号公報
【特許文献２】特開平１１−２４７６３号公報
【特許文献３】特開２０１２−２２８０４５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、上述の電圧調整装置で時間判定方式を用いた場合、タップ又はスイッチを切り換えるための制御を行うまでに遅延が生じ、電圧が急峻に乱高下する電圧変動に対して、タップ又はスイッチが切り換わらないことがある。また、動作時限より長い周期の電圧変動に対しては、制御の向きと変動の向きが逆となり、頻繁な切り換えや不要な切り換えが発生することもある。一方、積分判定方式を用いた場合、急峻な電圧変動が発生したときにも、適正な電圧となるようにタップを切り換えることができるが、電圧が乱高下する度にタップ又はスイッチの切り換えが発生する可能性があり、不必要にタップ又はスイッチを切り換えてしまうことがある。
【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、不要なスイッチの切り換えを抑制しつつ電力伝送線の電圧を適正に調整することが可能な電圧調整装置及び電圧調整システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る電圧調整装置は、電力伝送線にリアクトル又はコンデンサを並列的に接続するスイッチの切り換えを制御することにより、前記電力伝送線の電圧を調整する電圧調整装置であって、前記電力伝送線の電圧を検出する検出部と、該検出部が検出した電圧をデジタル化するＡ／Ｄ変換部と、該Ａ／Ｄ変換部がデジタル化した電圧の実効値を演算して実効値信号を出力する実効値演算部と、該実効値演算部が出力した実効値信号から急峻な電圧変動成分を除去して動作判定電圧信号を出力するデジタルフィルタと、該デジタルフィルタが出力した動作判定電圧信号に基づいて、前記スイッチの切り換えが必要であるか否かを判定する判定部と、該判定部で切り換えが必要と判定した場合、前記電力伝送線の電圧を基準電圧に近づけるように、前記スイッチに切換指令を出力する切換指令部とを備える。
【００１０】
本発明にあっては、電力伝送線の電圧を標本化してＡ／Ｄ変換し、変換した電圧の実効値信号をデジタルフィルタでフィルタリングして動作判定電圧信号を生成し、生成した動作判定電圧信号に基づいて、リアクトル又はコンデンサを電力伝送線に並列的に接続するスイッチの切り換えが必要と判定した場合に、スイッチの切換指令を出力する。これにより、実効値信号から急峻な電圧変動成分を除去した動作判定電圧信号に基づいて切り換えの要否が判定されるため、スイッチの不要な切り換えが抑制される。
【００１１】
本発明に係る電圧調整装置は、前記デジタルフィルタは、前記実効値演算部が所定の期間中に出力した実効値信号に対してフィルタリング処理を行う。
【００１２】
本発明にあっては、所定の期間中の実効値信号をフィルタリング処理するため、所定の期間が長いほど電圧変動成分がより多く除去されて、スイッチの不要な切換がより少なくなる。
【００１３】
本発明に係る電圧調整装置は、前記判定部は、前記動作判定電圧信号が予め設定された不感帯領域を逸脱した場合に、前記スイッチの切り換えが必要であると判定する。
【００１４】
本発明にあっては、動作判定電圧信号が不感帯領域を逸脱した場合に素早く応答して切換指令を出力するため、電力伝送線の電圧が適正範囲を逸脱することが抑制される。
【００１５】
本発明に係る電圧調整装置は、前記デジタルフィルタは、前記実効値信号をＶｓ、前記サンプリング周期をＴs、前記所定の期間をＴperiod、前記所定の期間中の実効値信号の数をＮperiod、Ｚ変換演算子をＺとして、下記（１）式に示す演算を行うことにより、前記動作判定電圧信号ＶTpを算出して出力する。
【数１】
2019004572.tif 000003
【００１６】
本発明にあっては、動作判定電圧信号を、（１）式で表されるフィルタリング処理によって算出する。これにより、実効値信号から急峻な電圧変動成分を除去した動作判定電圧信号に基づいて切り換えの要否が判定されるため、スイッチの不要な切換が好適に抑制される。
【００１７】
本発明に係る電圧調整装置は、前記デジタルフィルタは、前記実効値信号をＶｓ、Ｚ変換演算子をＺ、所定のフィルタ次数をＭ，Ｎ、所定の係数をａi（ｉ＝０，１，・・・，Ｍ），ｂj（ｊ＝０，１，・・・Ｎ）とし、下記（２）式に示す演算を行うことにより、前記動作判定電圧信号ＶTpを算出して出力し、前記所定のフィルタ次数Ｍ，Ｎ及び前記所定の係数ａi，ｂjは、前記デジタルフィルタがローパスフィルタ又はバンドパスフィルタとして機能するように設定される。
【数２】
2019004572.tif 000004
【００１８】
本発明にあっては、動作判定電圧信号を、（２）式で表されるローパスフィルタ又はバンドパスフィルタを用いたフィルタリング処理によって算出する。これにより、実効値信号のうち、フィルタ次数及びフィルタ係数に応じた時間以内の急峻な電圧変動成分を除去したり、フィルタ次数及びフィルタ係数に応じた時間の電圧変動成分のみを通過させたりすることができる。
【００１９】
本発明に係る電圧調整装置は、前記デジタルフィルタは、前記実効値信号をＶｓ、Ｚ変換演算子をＺ、所定のフィルタ次数をＭ、所定の係数をｈi（ｉ＝０，１，・・・，Ｍ）とし、下記（３）式に示す演算を行うことにより、前記動作判定電圧信号ＶTpを算出して出力し、前記所定のフィルタ次数Ｍ及び前記所定の係数ｈiは、前記デジタルフィルタがローパスフィルタ又はバンドパスフィルタとして機能するように設定される。
【数３】
2019004572.tif 000005
【００２０】
本発明にあっては、動作判定電圧信号を、（３）式で表されるローパスフィルタ又はバンドパスフィルタを用いたフィルタリング処理によって算出する。これにより、実効値信号のうち、フィルタ次数及びフィルタ係数に応じた時間以内の急峻な電圧変動成分を除去したり、フィルタ次数及びフィルタ係数に応じた時間の電圧変動成分のみを通過させたりすることができる。
【００２１】
本発明に係る電圧調整装置は、前記実効値演算部が前記所定の期間より短い第２の期間中に出力した実効値信号に対してフィルタリング処理を行うことにより、第２の動作判定電圧信号を出力する第２のデジタルフィルタと、前記第２の動作判定電圧信号に基づいて、前記スイッチの切り換えが必要であるか否かを判定する第２の判定部とを更に備え、前記切換指令部は、前記第２の判定部で切り換えが必要と判定した場合、前記電力伝送線の電圧を基準電圧に近づけるように、前記スイッチに切換指令を更に出力する。
【００２２】
本発明にあっては、所定の期間より短い第２の期間中の実効値信号をフィルタリング処理して出力した第２の動作判定電圧信号に基づいてスイッチの切り換えが必要と判定した場合に、スイッチの切換指令を更に出力する。これにより、所定の期間中に出力された動作判定電圧信号に基づいてスイッチの切り換えが不要と判定された場合であっても、第２の期間中の急な電圧変動に応じてスイッチの切り換えが行われる。
【００２３】
本発明に係る電圧調整装置は、前記第２の判定部は、前記第２の動作判定電圧信号が予め設定された第２の不感帯領域を逸脱した場合に、前記スイッチの切り換えが必要であると判定する。
【００２４】
本発明にあっては、第２の動作判定電圧信号が第２の不感帯領域を逸脱した場合に素早く応答して切換指令が出力されるため、電力伝送線の電圧が適正範囲を逸脱することが抑制される。
【００２５】
本発明に係る電圧調整装置は、前記第２のデジタルフィルタは、前記実効値信号をＶｓ、前記サンプリング周期をＴs、前記第２の期間をＴbase、Ｚ変換演算子をＺとして、下記（４）式に示す演算を行うことにより、前記第２の動作判定電圧信号ＶTbを算出して出力する。
【数４】
2019004572.tif 000006
【００２６】
本発明にあっては、第２の動作判定電圧信号を、（４）式で表されるフィルタリング処理によって算出する。これにより、実効値信号から急峻な電圧変動成分を除去した第２の動作判定電圧信号に基づいて切り換えの要否が判定されるため、スイッチの不要な切換が好適に抑制される。
【００２７】
本発明に係る電圧調整装置は、前記第２のデジタルフィルタは、前記実効値信号をＶｓ、Ｚ変換演算子をＺ、所定のフィルタ次数をＰ，Ｑ、所定の係数をｃk（ｋ＝０，１，・・・，Ｐ），ｄl（ｌ＝０，１，・・・Ｑ）とし、下記（５）式に示す演算を行うことにより、前記第２の動作判定電圧信号ＶTbを算出して出力し、前記所定のフィルタ次数Ｐ，Ｑ及び前記所定の係数ｃk，ｄlは、前記デジタルフィルタがローパスフィルタ又はバンドパスフィルタとして機能するように設定される。
【数５】
2019004572.tif 000007
【００２８】
本発明にあっては、第２の動作判定電圧信号を、（５）式で表されるローパスフィルタ又はバンドパスフィルタを用いたフィルタリング処理によって算出する。これにより、実効値信号のうち、フィルタ次数及びフィルタ係数に応じた時間以内の急峻な電圧変動成分を除去したり、フィルタ次数及びフィルタ係数に応じた時間の電圧変動成分のみを通過させたりすることができる。
【００２９】
本発明に係る電圧調整装置は、前記第２のデジタルフィルタは、前記実効値信号をＶｓ、Ｚ変換演算子をＺ、所定のフィルタ次数をＰ、所定の係数をｆk（ｋ＝０，１，・・・，Ｐ）とし、下記（６）式に示す演算を行うことにより、前記第２の動作判定電圧信号ＶTbを算出して出力し、前記所定のフィルタ次数Ｐ及び前記所定の係数ｆkは、前記デジタルフィルタがローパスフィルタ又はバンドパスフィルタとして機能するように設定される。
【数６】
2019004572.tif 000008
【００３０】
本発明にあっては、第２の動作判定電圧信号を、（６）式で表されるローパスフィルタ又はバンドパスフィルタを用いたフィルタリング処理によって算出する。これにより、実効値信号のうち、フィルタ次数及びフィルタ係数に応じた時間以内の急峻な電圧変動成分を除去したり、フィルタ次数及びフィルタ係数に応じた時間の電圧変動成分のみを通過させたりすることができる。
【００３１】
本発明に係る電圧調整装置は、前記所定の期間が互いに異なる複数の前記デジタルフィルタを備え、前記判定部は、前記複数のデジタルフィルタ夫々がフィルタリング処理して出力した動作判定電圧信号に基づいて、前記スイッチの切り換えが必要であるか否かを判定する。
【００３２】
本発明にあっては、複数のデジタルフィルタ夫々が出力した動作判定電圧信号に基づいてスイッチの切り換えの要否を判定するため、各デジタルフィルタがフィルタリングする期間を適当に選択することにより、任意の電圧変動成分が除去されて、スイッチの切り換えがより好適に行われる。
【００３３】
本発明に係る電圧調整システムは、上述の電圧調整装置と、前記スイッチと、該スイッチを介して前記電力伝送線に並列的に接続されるリアクトル又はコンデンサとを含む。
【００３４】
本発明にあっては、不要なスイッチの切り換えを抑制しつつ電力伝送線の電圧を適正に調整することが可能な電圧調整装置が電圧調整システムに適用される。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、不要なスイッチの切り換えを抑制しつつ電力伝送線の電圧を適正に調整することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】実施の形態１に係る電圧調整システムの構成例を示すブロック図である。
【図２】実施の形態１に係る電圧調整システムで配電線の電圧調整処理を実行するＣＰＵの処理手順を示すフローチャートである。
【図３】実施の形態２に係る電圧調整システムの構成例を示すブロック図である。
【図４】Ａは変形例に係る電圧調整装置における具体例１のデジタルローパスフィルタの周波数特性を示す特性図、Ｂはステップ応答特性を示す特性図である。
【図５】Ａは変形例に係る電圧調整装置における具体例１のデジタルバンドパスフィルタの周波数特性を示す特性図、Ｂはステップ応答特性を示す特性図である。
【図６】Ａは変形例に係る電圧調整装置における具体例２のデジタルローパスフィルタの周波数特性を示す特性図、Ｂはステップ応答特性を示す特性図である。
【図７】Ａは変形例に係る電圧調整装置における具体例２のデジタルバンドパスフィルタの周波数特性を示す特性図、Ｂはステップ応答特性を示す特性図である。
【図８】実施の形態３に係る電圧調整システムで配電線の電圧調整処理を実行するＣＰＵの処理手順を示すフローチャートである。
【図９】Ａは調整前の配電線２０１の電圧の時間推移を示すグラフ、Ｂは従来の方法による調整後の配電線２０１の電圧の時間推移を示すグラフ、Ｃは従来の方法によるリアクトルＬ１の開放及び投入の時間推移を示すグラフである。
【図１０】Ａはデジタルフィルタが出力する動作判定電圧信号ＶTpの時間推移を示すグラフ、Ｂは電圧調整システム１００による調整後の配電線２０１の電圧の時間推移を示すグラフ、Ｃは電圧調整システム１００によるリアクトルＬ１の開放及び投入の時間推移を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
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。
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る電圧調整システムの構成例を示すブロック図である。電圧調整システム１００は、分路リアクトルＬ１，Ｌ２（以下、単にリアクトルＬ１，Ｌ２と言う）と、変電所２００からの三相の電力を伝送する配電線２０１にリアクトルＬ１，Ｌ２夫々を並列的に接続するスイッチＳ１，Ｓ２と、該スイッチＳ１，Ｓ２の切り換えを制御する電圧調整装置１０とを含んで構成されている。配電線２０１は、電力系統に接続された送電線、引込線等の他の電力伝送線であってもよい。
【００３８】
電圧調整システム１００が、いわゆるＳＳＲに相当する。リアクトルＬ１，Ｌ２及びスイッチＳ１，Ｓ２夫々の数は２つに限定されない。電圧調整システム１００が１つのリアクトルＬ１及び１つのスイッチＳ１を備える場合、電圧調整システム１００は、ＳｈＲに相当する。
【００３９】
リアクトルＬ１，Ｌ２は、例えば、容量が夫々１５０ｋｖａｒ，３００ｋｖａｒである。リアクトルＬ１，Ｌ２の一端は、例えば中性点に接続されている。スイッチＳ１，Ｓ２は、例えば電磁接触器（ＭＣ：Electromagnetic Contactor ）である。電圧調整装置１０からの切換指令によってスイッチＳ１，Ｓ２の切り換えが制御されることにより、０ｋｖａｒ、１５０ｋｖａｒ、３００ｋｖａｒ又は４５０ｋｖａｒの容量のリアクトルが配電線２０１に投入される。ここでの切換指令は、スイッチＳ１，Ｓ２夫々をオン／オフする信号を組み合わせたものを言う。
【００４０】
電圧調整装置１０は、配電線２０１の電圧を検出する検出部２１と、該検出部２１が検出した電圧を取り込んで演算した結果に基づいてスイッチＳ１，Ｓ２の切り換えを制御する制御部１とを備える。検出部２１は、配電線２０１の電圧を降圧する計測用変圧器２０を介して電圧を検出する。
【００４１】
制御部１は、装置全体を制御するＣＰＵ（Central Processing Unit ）１１を有する。ＣＰＵ１１は、制御プログラム等の情報を記憶するＲＯＭ（Read Only Memory ）１２、一時的に発生した情報を記憶するＲＡＭ（Random Access Memory ）１３、及び経過時間等を計時するタイマ１４と互いにバス接続されている。制御部１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。ＣＰＵ１１又は上記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】
ＣＰＵ１１には、また、検出部２１からの検出結果を取り込んでＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換部１５と、スイッチＳ１，Ｓ２の切換指令を出力する出力部１６とがバス接続されている。出力部１６は、出力した切換指令が、次の切換指令の出力までラッチ（保持）されるものであるが、スイッチＳ１，Ｓ２が例えばトグル動作するものである場合は、切換指令がラッチされなくてもよい。
【００４３】
Ａ／Ｄ変換部１５は、検出部２１が検出した配電線２０１の電圧をデジタル化する（デジタル信号に変換する）ものである。Ａ／Ｄ変換部１５は、所定の周期Ｔｓｓ（例えば０．１秒）毎に、アナログ信号である検出部２１の検出結果を標本化及び量子化して、デジタル信号に変換する。ＣＰＵ１１が、検出部２１の検出結果を取り込んで標本化及び量子化することにより、Ａ／Ｄ変換部１５の機能を実現するようにしてもよい。
【００４４】
以上のように構成された制御部１のＣＰＵ１１は、Ａ／Ｄ変換部１５がデジタル化した電圧に基づいて演算、フィルタリング、判定等の処理を行った結果に基づいて、配電線２０１の電圧を適正に調整すべく出力部１６を用いて切換指令を出力する。即ち、ＣＰＵ１１は、ＲＯＭ１２に格納されたコンピュータプログラムを実行することにより、実効値演算部、デジタルフィルタ、判定部、及び切換指令部の機能を実現する。
【００４５】
実効値演算部は、Ａ／Ｄ変換部１５が周期Ｔｓｓ毎にデジタル化した電圧の実効値を所定のサンプリング周期Ｔｓ（Ｔｓ＝Ｊ×Ｔｓｓ：Ｊは２以上の整数であり、例えばＪ＝１０）で演算し、演算した電圧の実効値を、実効値信号Ｖｓとして出力する。
【００４６】
デジタルフィルタは、実効値演算部が出力した実効値信号Ｖｓについて、所定の演算式に基づくフィルタリング処理を所定の期間Ｔperiod分だけ累積的に行うことにより、配電線２０１で不規則に発生する電圧変動に含まれる急峻な電圧変動成分を除去する。
【００４７】
具体的には、デジタルフィルタは、Ｚ変換演算子をＺとし、上述の実効値信号Ｖｓ、サンプリング周期Ｔs、及び所定の期間Ｔperiodを用いて下記（７）式に示す演算を行うことにより、実効値信号Ｖｓから急峻な電圧変動成分を除去した動作判定電圧信号ＶTpを算出して出力する。下記（７）式におけるＮperiodは、所定の期間Ｔperiod中のサンプリングデータの数を表わしている。所定の期間Ｔperiodの長さに応じて、電圧変動が除去される度合い（平滑化の度合い）が変化する。即ち、所定の期間Ｔperiodが長いほど、急激な電圧変動成分がより多く除去されて動作判定電圧信号ＶTpの変動が小さくなる（平滑化の度合いが大きい）。一方、所定の期間Ｔperiodが短いほど、急激な電圧変動成分がより少なく除去されて動作判定電圧信号ＶTpの変動が大きくなる（平滑化の度合いが小さい）。
【数７】
2019004572.tif 000009
【００４８】
判定部は、デジタルフィルタが出力した動作判定電圧信号ＶTpが、予め設定された基準電圧を含む所定の不感帯領域を逸脱しているか否かに応じて、スイッチＳ１，Ｓ２の切り換えの要否を判定する。この不感帯領域は、動作判定電圧信号ＶTpに基づいてスイッチＳ１，Ｓ２の切り換えが必要であるか否かを判定するための上限の閾値と下限の閾値との間の電圧領域である。例えば、基準電圧を６６００［Ｖ］、基準電圧を中心とした不感帯領域の幅を±１．５％とした場合、不感帯領域は、下限値が６５０１［Ｖ］であり、上限値が６６９９［Ｖ］である。従って「動作判定電圧信号ＶTpが不感帯領域を逸脱する」場合とは、動作判定電圧信号ＶTpが不感帯領域の上限値より大きい場合、又は下限値より小さい場合の何れかである。
【００４９】
具体的には、判定部は、動作判定電圧信号ＶTpが不感帯領域の上限値より大きい場合、配電線２０１の電圧を下げるべくスイッチＳ１，Ｓ２の切り換えが必要であると判定する。また、動作判定電圧信号ＶTpが不感帯領域の下限値より小さい場合、判定部は、配電線２０１の電圧を上げるべくスイッチＳ１，Ｓ２の切り換えが必要であると判定する。そして、動作判定電圧信号ＶTpがこれらの両方を満たさない場合、即ち、不感帯領域の上限値と下限値との範囲内（不感帯領域内）にある場合、判定部は、スイッチＳ１，Ｓ２の切り換えが必要でない（不要である）と判定する。
【００５０】
なお、所定の期間Ｔperiod及び不感帯領域の設定範囲に応じて、動作判定電圧信号ＶTpが不感帯領域を逸脱する頻度が異なる。具体的には、所定の期間Ｔperiodが長いほど（平滑化の度合いが大きいほど）、また、不感帯領域が広いほど、動作判定電圧信号ＶTpが不感帯領域を逸脱し難くなり、スイッチＳ１，Ｓ２の切り換え回数を抑制できるが、配電線２０１の電圧が適正範囲を逸脱してしまう可能性がある。一方、所定の期間Ｔperiodが短いほど（平滑化の度合いが小さいほど）、また、不感帯領域が狭いほど、動作判定電圧信号ＶTpが不感帯領域を逸脱し易くなり、配電線２０１の電圧が適正範囲を逸脱するのを抑制することができるが、スイッチＳ１，Ｓ２の切り換え回数が多くなる。したがって、配電線２０１の電圧の不感帯領域からの逸脱抑制、スイッチＳ１，Ｓ２の切り換えの抑制等の効果を総合的に勘案して、所定の期間Ｔperiodの長さ（平滑化の度合い）、及び不感帯領域の範囲の広さを設定すればよい。
【００５１】
切換指令部は、判定部の判定結果に基づき、スイッチＳ１，Ｓ２の切り換えを指示する切換指令を出力部１６から出力する。これにより、スイッチＳ１，Ｓ２が切り換わり、配電線２０１に並列的に接続されるリアクトルＬ１，Ｌ２が変更されて配電線２０１の電圧が調整される。具体的には、切換指令部は、判定部の判定結果に基づいて配電線２０１の電圧を上げるべくスイッチＳ１，Ｓ２を切り換える場合、配電線２０１に接続するリアクトルの容量を１段階下げるように切換指令を出力する。また、判定部の判定結果に基づいて配電線２０１の電圧を下げるべくスイッチＳ１，Ｓ２を切り換える場合、切換指令部は、配電線２０１に接続するリアクトルの容量を１段階上げるように切換指令を出力する。一方、判定部の判定結果に基づいてスイッチＳ１，Ｓ２を切り換えない場合、切換指令部は、切換指令を新たに出力しないため、切換指令が変化せずに保持される。なお、配電線２０１に接続するリアクトルの容量が複数段階だけ上下するような切換指令を出力してもよい。
【００５２】
次に、このように構成された実施の形態１に係る電圧調整装置１０の制御部１の動作を、それ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、ＲＯＭ１２に予め格納された制御プログラムに従って、ＣＰＵ１１により実行される。図２は、実施の形態１に係る電圧調整システム１００で配電線２０１の電圧調整処理を実行するＣＰＵ１１の処理手順を示すフローチャートである。図２の処理は、ＣＰＵ１１の初期化後に、上記サンプリング周期Ｔｓで起動される。Ｔｓ及び後述するＴｓｓの計時には、タイマ１４が用いられる。
【００５３】
図２の処理が起動された場合、ＣＰＵ１１は、Ａ／Ｄ変換部１５に対し、検出部２１の検出結果である配電線２０１の電圧を周期Ｔｓｓ（Ｔｓｓ＝Ｔｓ／Ｊ）でＪ回だけＡ／Ｄ変換させ（Ｓ１１）、Ｊ回の変換結果の実効値を演算する（Ｓ１２：実効値演算部に相当）。演算結果の実効値信号Ｖｓは、例えばＲＡＭ１３に記憶（出力）される。
【００５４】
次いで、ＣＰＵ１１は、記憶した実効値信号Ｖｓを用いて上記（７）式を演算することにより、実効値信号Ｖｓから急峻な電圧変動成分を除去するフィルタリング処理を行う（Ｓ１３：デジタルフィルタに相当）。処理結果の動作判定電圧信号ＶTpは、例えばＲＡＭ１３に記憶（出力）される。
【００５５】
次いで、ＣＰＵ１１は、記憶した処理結果の動作判定電圧信号ＶTpと、不感帯領域の上限値及び下限値とを比較し（Ｓ１５）、比較結果に応じてスイッチＳ１，Ｓ２の切り換えの要否を判定する（Ｓ１６：判定部に相当）。具体的には、動作判定電圧信号ＶTpが不感帯領域の上限値より大きい場合、ＣＰＵ１１は、配電線２０１の電圧を下げるべくスイッチＳ１，Ｓ２の切り換えが必要であると判定する。また、動作判定電圧信号ＶTpが不感帯領域の下限値より小さい場合、ＣＰＵ１１は、配電線２０１の電圧を上げるべくスイッチＳ１，Ｓ２の切り換えが必要であると判定する。
【００５６】
上記の何れでもなく、動作判定電圧信号ＶTpが不感帯領域内にある場合、ＣＰＵ１１は、スイッチＳ１，Ｓ２の切り換えが不要であると判定し（Ｓ１６：ＮＯ）、切換指令を新たに出力することなく図２の処理を終了する。この場合、出力部１６からの切換指令は以前のまま保持されており、スイッチＳ１，Ｓ２が切り換わることはない。
【００５７】
一方、スイッチＳ１，Ｓ２の切り換えが必要と判定した場合（Ｓ１６：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１１は、配電線２０１の電圧が基準電圧に近づくようにスイッチＳ１，Ｓ２の切換指令を変化させて出力部１６から出力し（Ｓ１７：切換指令部に相当）、図２の処理を終了する。この切換指令に基づいてスイッチＳ１，Ｓ２がを切り換わることにより、配電線２０１の電圧が調整される。
【００５８】
より具体的には、ステップＳ１６において、配電線２０１の電圧を下げるべくスイッチＳ１，Ｓ２の切り換えが必要であると判定した場合、ＣＰＵ１１は、配電線２０１に接続するリアクトルの容量を１段階上げるように切換指令を変化させて出力する。この切換指令に基づき、スイッチＳ１，Ｓ２が切り換わって、配電線２０１に接続するリアクトルの容量が１段階上がることにより、配電線２０１の電圧が１段階だけ低下する。また、ステップＳ１６において、配電線２０１の電圧を上げるべくスイッチＳ１，Ｓ２の切り換えが必要であると判定した場合、ＣＰＵ１１は、配電線２０１に接続するリアクトルの容量を１段階下げるように切換指令を変化させて出力する。この切換指令に基づき、スイッチＳ１，Ｓ２が切り換わって、配電線２０１に接続するリアクトルの容量が１段階下がることにより、配電線２０１の電圧が１段階だけ上昇する。
【００５９】
電圧調整装置１０のＣＰＵ１１は、上述の電圧調整処理を繰り返し行うことにより、配電線２０１の電圧から動作判定電圧信号ＶTpを算出し、算出した動作判定電圧信号ＶTpに基づいて、スイッチＳ１，Ｓ２の切り換えを制御する。これにより、配電線２０１の電圧が、適正範囲となるように自動的に調整される。なお、図２に示す処理のうち、ステップＳ１１〜Ｓ１２の処理と、ステップＳ１３〜Ｓ１７の処理とを２つの異なる処理ルーチン（タスク）に分離することにより、Ａ／Ｄ変換処理及び実効値演算処理と、フィルタリング処理、判定処理及び出力処理とを並列的に実行することが好ましい。
【００６０】
以上のように実施の形態１によれば、配電線２０１の電圧を標本化してＡ／Ｄ変換し、変換した電圧の実効値信号Ｖｓをデジタルフィルタでフィルタリングして動作判定電圧信号ＶTpを生成する。そして、生成した動作判定電圧信号ＶTpに基づいて、リアクトルＬ１，Ｌ２を配電線２０１に並列的に接続するスイッチＳ１，Ｓ２の切り換えが必要と判定した場合に、スイッチＳ１，Ｓ２の切換指令を出力する。従って、実効値信号Ｖｓから急峻な電圧変動成分を除去した動作判定電圧信号ＶTpに基づいて切り換えの要否が判定されるため、スイッチＳ１，Ｓ２の不要な切り換えを抑制することができる。そして、切り換えの回数を抑制することができれば、スイッチＳ１，Ｓ２の寿命が延びる効果も奏する。
【００６１】
（実施の形態２）
実施の形態１では、リアクトルＬ１，Ｌ２を配電線２０１に並列的に接続するスイッチＳ１，Ｓ２の切り換えの要否を判定して切換指令を出力した。これに対し、実施の形態２では、進相コンデンサ（以下、単にコンデンサと言う）を配電線２０１に並列的に接続するスイッチＳ１，Ｓ２，Ｓ３の切り換えの要否を判定して切換指令を出力する。
【００６２】
図３は、実施の形態２に係る電圧調整システムの構成例を示すブロック図である。電圧調整システム１００ａは、コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３と、配電線２０１にコンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３夫々を並列的に接続するスイッチＳ１，Ｓ２，Ｓ３と、該スイッチＳ１，Ｓ２，Ｓ３の切り換えを制御する電圧調整装置１０とを含んで構成されている。スイッチＳ１，Ｓ２，Ｓ３夫々の一端は、コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３の突入電流を防止すると共に高周波電流を抑制するためのリアクトル３１，３２，３３を介して配電線２０１に接続されている。電圧調整システム１００ａが、いわゆるＳＳＣに相当する。
【００６３】
コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３は、例えば、容量が夫々１００ｋｖａｒ，２００ｋｖａｒ，３００ｋｖａｒである。コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３の一端は、例えば中性点に接続されている。リアクトル３１，３２，３３は、例えば容量が夫々６ｋｖａｒ，１２ｋｖａｒ，１８ｋｖａｒである。電圧調整装置１０からの切換指令によってスイッチＳ１，Ｓ２，Ｓ３の切り換えが制御されることにより、０ｋｖａｒ、１００ｋｖａｒ、２００ｋｖａｒ、３００ｋｖａｒ、４００ｋｖａｒ、５００ｋｖａｒ又は６００ｋｖａｒの容量のコンデンサが配電線２０１に投入される。ここでの切換指令は、スイッチＳ１，Ｓ２，Ｓ３夫々をオン／オフする信号を組み合わせたものを言う。
【００６４】
ＣＰＵ１１がＲＯＭ１２に格納されたコンピュータプログラムを実行することによって実現する機能のうち、実効値演算部、デジタルフィルタ及び判定部は実施の形態１と同様であり、切換指令部だけが異なっている。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。
【００６５】
切換指令部は、判定部の判定結果に基づき、スイッチＳ１，Ｓ２，Ｓ３の切り換えを指示する切換指令を出力部１６から出力する。これにより、スイッチＳ１，Ｓ２，Ｓ３が切り換わり、配電線２０１に並列的に接続されるコンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３が変更されて配電線２０１の電圧が調整される。具体的には、切換指令部は、判定部の判定結果に基づいて配電線２０１の電圧を上げるべくスイッチＳ１，Ｓ２，Ｓ３を切り換える場合、配電線２０１に接続するコンデンサの容量を１段階上げるように切換指令を出力する。また、判定部の判定結果に基づいて配電線２０１の電圧を下げるべくスイッチＳ１，Ｓ２，Ｓ３を切り換える場合、切換指令部は、配電線２０１に接続するコンデンサの容量を１段階下げるように切換指令を出力する。一方、判定部の判定結果に基づいてスイッチＳ１，Ｓ２，Ｓ３を切り換えない場合、切換指令部は、切換指令を新たに出力しないため、切換指令が変化せずに保持される。なお、配電線２０１に接続するコンデンサの容量が複数段階だけ上下するような切換指令を出力してもよい。
【００６６】
このように構成された実施の形態２に係る電圧調整装置１０の制御部１の動作のうち、配電線２０１の電圧調整処理を実行するＣＰＵ１１の処理手順を示すフローチャートは、実施の形態１の図２に示すものと同様である。但し、切換指令部に相当するステップＳ１７の処理内容のみが異なっている。
【００６７】
具体的には、ステップＳ１６において、配電線２０１の電圧を下げるべくスイッチＳ１，Ｓ２，Ｓ３の切り換えが必要であると判定した場合、ＣＰＵ１１は、配電線２０１に接続するコンデンサの容量を１段階下げるように切換指令を変化させて出力する（Ｓ１６）。この切換指令に基づき、スイッチＳ１，Ｓ２，Ｓ３が切り換わって、配電線２０１に接続するコンデンサの容量が１段階下がることにより、配電線２０１の電圧が１段階だけ低下する。また、ステップＳ１６において、配電線２０１の電圧を上げるべくスイッチＳ１，Ｓ２，Ｓ３の切り換えが必要であると判定した場合、ＣＰＵ１１は、配電線２０１に接続するコンデンサの容量を１段階上げるように切換指令を変化させて出力する（Ｓ１６）。この切換指令に基づき、スイッチＳ１，Ｓ２，Ｓ３が切り換わって、配電線２０１に接続するコンデンサの容量が１段階上がることにより、配電線２０１の電圧が１段階だけ上昇する。
【００６８】
以上のように実施の形態２によれば、配電線２０１の電圧を標本化してＡ／Ｄ変換し、変換した電圧の実効値信号Ｖｓをデジタルフィルタでフィルタリングして動作判定電圧信号ＶTpを生成する。そして、生成した動作判定電圧信号ＶTpに基づいて、コンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３を配電線２０１に並列的に接続するスイッチＳ１，Ｓ２，Ｓ３の切り換えが必要と判定した場合に、スイッチＳ１，Ｓ２，Ｓ３の切換指令を出力する。従って、実効値信号Ｖｓから急峻な電圧変動成分を除去した動作判定電圧信号ＶTpに基づいて切り換えの要否が判定されるため、スイッチＳ１，Ｓ２，Ｓ３の不要な切り換えを抑制することができる。そして、切り換えの回数を抑制することができれば、スイッチＳ１，Ｓ２，Ｓ３の寿命が延びる効果も奏する。
【００６９】
また、実施の形態１（又は実施の形態２）によれば、所定の期間中の実効値信号Ｖｓをフィルタリング処理するため、所定の期間が長いほど電圧変動成分がより多く除去されて、スイッチＳ１，Ｓ２（又はＳ１，Ｓ２，Ｓ３）の不要な切換がより少なくなる。
【００７０】
更に、実施の形態１又は実施の形態２によれば、動作判定電圧信号ＶTpが不感帯領域を逸脱した場合に素早く応答して切換指令を出力するため、配電線２０１の電圧が適正範囲を逸脱するのを抑制することができる。
【００７１】
更に、実施の形態１（又は実施の形態２）によれば、動作判定電圧信号を、（７）式で表されるフィルタリング処理によって算出する。従って、実効値信号Ｖｓから急峻な電圧変動成分を除去した動作判定電圧信号ＶTpに基づいて切り換えの要否が判定されるため、スイッチＳ１，Ｓ２（又はＳ１，Ｓ２，Ｓ３）の不要な切換を好適に抑制することができる。
【００７２】
なお、実施の形態１（又は実施の形態２）における判定部にあっては、動作判定電圧信号ＶTpが不感帯領域を逸脱したときに、スイッチＳ１，Ｓ２（又はＳ１，Ｓ２，Ｓ３）の切り換えが必要であると判定する場合を例に説明したが、これに限定されない。例えば、判定部が、デジタルフィルタから入力される動作判定電圧信号ＶTpが不感帯領域を逸脱した期間が所定時間以上継続した場合に、スイッチＳ１，Ｓ２（又はＳ１，Ｓ２，Ｓ３）の切り換えが必要であると判定してもよい。また、判定部が、動作判定電圧信号ＶTpと不感帯領域との差電圧を積分し、当該積分値が所定値以上となった場合に、スイッチＳ１，Ｓ２（又はＳ１，Ｓ２，Ｓ３）の切り換えが必要であると判定してもよい。更に、判定部が、差電圧ではなく動作判定電圧信号ＶTpを積分し、当該積分値が所定の範囲を逸脱した場合に、スイッチＳ１，Ｓ２（又はＳ１，Ｓ２，Ｓ３）の切り換えが必要であると判定してもよい。このようにすることで、電圧調整装置１０が複数台直列に連系されている場合に、動作ハンチング（前後の電圧調整装置１０同士で不要動作を繰り返す現象）を防止できる。
【００７３】
また、実施の形態１（又は実施の形態２）における判定部にあっては、デジタルフィルタからの動作判定電圧信号ＶTpに基づいてスイッチＳ１，Ｓ２（又はＳ１，Ｓ２，Ｓ３）の切り換えが必要であるか否かを判定する場合を例に説明したが、少なくとも動作判定電圧信号ＶTpを用いてスイッチＳ１，Ｓ２（又はＳ１，Ｓ２，Ｓ３）の切り換えの要否を判定するものであれば、これに限定されない。例えば、判定部は、動作判定電圧信号ＶTpの他に、検出部２１が検出した配電線２０１の電圧を監視し、動作判定電圧信号ＶTpが不感帯領域を逸脱した場合、及び配電線２０１の電圧が該電圧に対する不感帯領域を逸脱した場合の両方を満たす場合に、スイッチＳ１，Ｓ２（又はＳ１，Ｓ２，Ｓ３）の切り換えが必要であると判定してもよい。このときの配電線２０１の電圧は、実効値演算部が演算した実効値信号Ｖｓが用いられる。なお、この配電線２０１の電圧によるスイッチＳ１，Ｓ２（又はＳ１，Ｓ２，Ｓ３）の切り換えの要否判定において、上述した時間判定方式又は積分判定方式を用いてもよい。
【００７４】
更に、実施の形態１又は実施の形態２にあっては、リアクトルＬ１，Ｌ２又はコンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３が、スイッチＳ１，Ｓ２又はスイッチＳ１，Ｓ２，Ｓ３とリアクトル３１，３２，３３とを介して、実質的には配電線２０１に並列に接続される場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。例えば、配電線２０１に一次巻線が並列に接続された変圧器の二次巻線にスイッチＳ１，Ｓ２，Ｓ３夫々を介してコンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３が並列に接続されていてもよい。また例えば、配電線２０１に巻線が並列に接続された単巻型変圧器のタップ（スイッチに相当）と、配電線２０１に接続された巻線の一端とは反対側の他端との間にコンデンサが並列に接続されていてもよい。この場合は、タップ（スイッチ）の切り換えに伴う変圧比の変化に応じて、コンデンサの容量の一次換算値が変化することとなる。
【００７５】
（変形例）
実施の形態１では、デジタルフィルタに、上記（７）式の演算式を用いてフィルタリング処理を行う場合を例に説明したが、これに限定されない。例えば、下記（８）式の演算式、又は、下記（９）式の演算式を用いてもよい。この場合、当該デジタルフィルタを、低域の周波数帯域を通過させるローパスフィルタ、又は低域における必要な範囲の周波数帯のみを通過させるバンドパスフィルタとして機能するように、（８）式及び（９）式におけるフィルタ次数及びフィルタ係数を設定しておく。
【数８】
2019004572.tif 000010
【００７６】
例えば、具体例１として上記（８）式を用いた場合、下記（８−１）式のように、フィルタ次数及びフィルタ係数を設定することにより、デジタルフィルタは、１０分で追従する２次のローパスフィルタとして機能し、１０分以下の急峻な電圧変動成分を除去する。図４のＡは変形例に係る電圧調整装置１０における具体例１のデジタルローパスフィルタの周波数特性を示す特性図、Ｂはステップ応答特性を示す特性図である。
【数９】
2019004572.tif 000011
【００７７】
また、上記（８）式を用いた場合、下記（８−２）式のように、フィルタ次数及びフィルタ係数を設定することにより、デジタルフィルタは、３０秒の電圧変動成分のみを抜き出す２次のバンドパスフィルタとして機能する。図５のＡは変形例に係る電圧調整装置１０における具体例１のデジタルバンドパスフィルタの周波数特性を示す特性図、Ｂはステップ応答特性を示す特性図である。
【数１０】
2019004572.tif 000012
【００７８】
一方、具体例２として上記（９）式を用いた場合、下記（９−１）式のように、フィルタ次数及びフィルタ係数を設定することにより、デジタルフィルタは、１０分で追従する５４０次のローパスフィルタとして機能し、１０分以下の急峻な電圧変動成分を除去する。図６のＡは変形例に係る電圧調整装置１０における具体例２のデジタルローパスフィルタの周波数特性を示す特性図、Ｂはステップ応答特性を示す特性図である。係数Ｘiは、デジタルフィルタが、図６のＡに示す周波数特性及び図６のＢに示すステップ応答特性となる係数である。また、このときのフィルタ次数は、サンプリング周期を１［ｓ］にして算出した次数であり、実際に適用する場合には、膨大な計算となる可能性があるため、サンプリング周期Ｔsを大きくする等の対処をしておくことが好ましい。
【数１１】
2019004572.tif 000013
【００７９】
また、上記（９）式を用いた場合、下記（９−２）式のように、フィルタ次数及びフィルタ係数を設定することにより、デジタルフィルタは、３０秒の電圧変動成分のみを抜き出す４６次のバンドパスフィルタとして機能する。図７のＡは変形例に係る電圧調整装置１０における具体例２のデジタルバンドパスフィルタの周波数特性を示す特性図、Ｂはステップ応答特性を示す特性図である。係数Ｘiは、デジタルフィルタが、図７のＡに示す周波数特性及び図７のＢに示すステップ応答特性となる係数である。
【数１２】
2019004572.tif 000014
【００８０】
上述のとおり、デジタルフィルタがローパスフィルタ又はバンドパスフィルタとして機能するように（８）式または（９）式のフィルタ次数及びフィルタ係数を設定することにより、（７）式の代わりに、（８）式又は（９）式を代用してもよい。但し、デジタルフィルタに（７）式の演算式を用いる場合、（８）式及び（９）式のように、フィルタ次数及びフィルタ係数を設定する必要がなく、容易に設計することができる。一方、デジタルフィルタに（８）式又は上記（９）式の演算式を用いた場合、設定するフィルタ次数及びフィルタ係数に応じて、除去したい周波数を調整することができる。従って、除去したい電圧変動成分が分かっている場合に、当該電圧変動成分のみを除去するように、細かく調整することができる。なお、利用する電圧調整装置１０に応じて、適宜、（７）式又は（９）式の何れかを利用すればよい。（８−１）式，（８−２）式，（９−１）式，及び（９−２）式におけるフィルタ次数及びフィルタ係数は一例であり、上述したものに限定されるものではない。
【００８１】
以上のように本変形例によれば、動作判定電圧信号ＶTpを、（８）式又は（９）式で表されるローパスフィルタ又はバンドパスフィルタを用いたフィルタリング処理によって算出してもよい。この場合、実効値信号Ｖｓのうち、フィルタ次数及びフィルタ係数に応じた時間以内の急峻な電圧変動成分を除去したり、フィルタ次数及びフィルタ係数に応じた時間の電圧変動成分のみを通過させたりすることができる。
【００８２】
（実施の形態３）
実施の形態１が、デジタルフィルタが出力した動作判定電圧信号ＶTpに基づいてスイッチＳ１，Ｓ２の切り換えの要否を判定する形態であるのに対し、実施の形態３は、２つの相異なるデジタルフィルタが夫々出力した動作判定電圧信号に基づいてスイッチＳ１，Ｓ２の切り換えの要否を判定する形態である。ＣＰＵ１１は、ＲＯＭ１２に格納されたコンピュータプログラムを実行することにより、第２のデジタルフィルタ及び第２の判定部の機能を更に実現する。
【００８３】
実施の形態１に係る電圧調整装置１０において、デジタルフィルタが行うフィルタリング処理では、所定の期間Ｔperiodにおいて急峻とされる電圧変動成分を除去できるが、実系統においては、種々の要因による電圧変動が存在している。例えば、短期間で急な変動（乱高下）が発生することもある。このような状況において、実施の形態１におけるデジタルフィルタでは、所定の期間Ｔperiodにおける急峻な電圧変動を除去するため、当該期間Ｔperiodと比較して短い期間における急峻な電圧変動をフィルタリング処理により除去してしまう場合がある。このため、実施の形態１では、配電線２０１に接続された機器に悪影響を及ぼす急な乱高下を無視してしまう可能性があり、この場合はスイッチＳ１，Ｓ２が切り換わらない。そこで、本実施の形態３では、上記のデジタルフィルタとは異なる第２のデジタルフィルタを更に追加し、短期間における急な電圧変動に対応できるようにする。
【００８４】
実施の形態３に係る電圧調整システムのブロック構成は、実施の形態１に係る電圧調整システム１００と同様であるため、図示を省略すると共に、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。
【００８５】
第２のデジタルフィルタは、実効値信号Ｖｓを入力として、当該実効値信号Ｖｓから、実施の形態１でフィルタリング処理した所定の期間Ｔperiodよりも短い第２の期間Ｔbaseにおける急峻な電圧変動成分を除去する。
【００８６】
具体的には、第２のデジタルフィルタは、上述の実効値信号Ｖｓ、サンプリング周期Ｔs、第２の期間Ｔbase、及びＺ変換演算子Ｚを用いて、下記（１０）式に示す演算を行うことにより、実効値信号Ｖｓから急峻な電圧変動成分を除去した第２の動作判定電圧信号ＶTbを算出して出力する。下記（１０）式におけるＮbaseは、第２の期間Ｔbase（Ｔbase＜Ｔperiod）中のサンプリングデータの数を表わしている。第２のデジタルフィルタにおいて、第２の期間Ｔbaseが所定の期間Ｔperiodよりも短いため、除去される電圧変動成分は少なくなり、第２の動作判定電圧信号ＶTbは、同じ期間中の動作判定電圧信号ＶTpと比較して、電圧変動が大きくなる（平滑化の度合いが小さい）。
【数１３】
2019004572.tif 000015
【００８７】
なお、第２のデジタルフィルタにおいても、実施の形態１のデジタルフィルタと同様に、下記（１１）式または下記（１２）式に示す演算式を用いて、フィルタリング処理を行うようにしてもよい。但し、第２のデジタルフィルタに上記（１０）式の演算式を用いる場合は、下記（１１）式または下記（１２）式の演算式を用いる場合と比較して、第２のデジタルフィルを容易に設計することができる。
【数１４】
2019004572.tif 000016
【００８８】
第２の判定部は、第２のデジタルフィルタが出力した第２の動作判定電圧信号ＶTbが、予め設定された基準電圧を含む第２の不感帯領域を逸脱している場合に、判定部による動作判定電圧信号ＶTpに基づく判定結果に関わらず、スイッチＳ１，Ｓ２の切り換えが必要であると判定する。この第２の不感帯領域は、第２の動作判定電圧信号ＶTbに基づいてスイッチＳ１，Ｓ２の切り換えが必要であるか否かを判定するための上限の閾値と下限の閾値との間の電圧領域である。
【００８９】
具体的には、第２の判定部は、第２の動作判定電圧信号ＶTbが第２の不感帯領域の上限値より大きい場合、配電線２０１の電圧を下げるべくスイッチＳ１，Ｓ２の切り換えが必要であると判定する。また、第２の動作判定電圧信号ＶTbが第２の不感帯領域の下限値より小さい場合、第２の判定部は、配電線２０１の電圧を上げるべくスイッチＳ１，Ｓ２の切り換えが必要であると判定する。そして、第２の動作判定電圧信号ＶTbがこれらの両方を満たさない場合、即ち、第２の不感帯領域の上限値と下限値との範囲内（第２の不感帯領域内）にある場合、引き続いて判定部が、動作判定電圧信号ＶTpが不感帯領域を逸脱しているか否かに基づいて、スイッチＳ１，Ｓ２の切り換えの要否を判定する。判定部の処理内容については、実施の形態１と同様である。
【００９０】
なお、実施の形態１と同様に、配電線２０１の電圧の不感帯領域からの逸脱抑制、スイッチＳ１，Ｓ２の切り換えの抑制等の効果を総合的に勘案して、第２の不感帯領域の広さ、及び、第２の期間Ｔbaseの長さ（平滑化の度合い）を設定すればよい。
【００９１】
切換指令部は、判定部及び第２の判定部の判定結果に基づき、スイッチＳ１，Ｓ２の切り換えを指示する切換指令を出力部１６から出力する。具体的には、切換指令部は、判定部又は第２の判定部の判定結果に基づいて配電線２０１の電圧を上げるべくスイッチＳ１，Ｓ２を切り換える場合、配電線２０１に接続するリアクトルの容量を１段階下げるように切換指令を出力する。また、切換指令部は、判定部又は第２の判定部の判定結果に基づいて配電線２０１の電圧を下げるべくスイッチＳ１，Ｓ２を切り換える場合、配電線２０１に接続するリアクトルの容量を１段階上げるように切換指令を出力する。一方、判定部及び第２の判定部の判定結果に基づいてスイッチＳ１，Ｓ２を切り換えない場合、切換指令部は、切換指令を変化させずに保持する。
【００９２】
次に、このように構成された実施の形態３に係る電圧調整装置１０の制御部１の動作を、それを示すフローチャートを用いて説明する。図８は、実施の形態３に係る電圧調整システム１００で配電線２０１の電圧調整処理を実行するＣＰＵ１１の処理手順を示すフローチャートである。図８の処理は、ＣＰＵ１１の初期化後に、前述のサンプリング周期Ｔｓで起動される。
【００９３】
図８に示すステップＳ２１〜２３及びステップＳ２９，Ｓ２７の処理内容は、実施の形態１の図２に示すステップＳ１１〜１３及びステップＳ１６，Ｓ１７と同様であるため、その説明の一部を省略する。以下では、実施の形態１で用いたデジタルフィルタによるフィルタリングを第１フィルタリング処理と言い、第２のデジタルフィルタによるフィルタリングを第２フィルタリング処理と言う。
【００９４】
図８の処理が起動された場合、ＣＰＵ１１は、Ａ／Ｄ変換部１５に対し、検出部２１の検出結果である配電線２０１の電圧を周期ＴｓｓでＪ回（Ｊ＝Ｔｓ／Ｔｓｓ）だけＡ／Ｄ変換させ（Ｓ２１）、Ｊ回の変換結果の実効値を演算して（Ｓ２２：実効値演算部に相当）、演算結果の実効値信号ＶｓをＲＡＭ１３に記憶する。
【００９５】
次いで、ＣＰＵ１１は、記憶した実効値信号Ｖｓを用いて上述の（７）式を演算することにより、第１フィルタリング処理を行い（Ｓ２３：デジタルフィルタに相当）、第１の処理結果として動作判定電圧信号ＶTpを算出してＲＡＭ１３に記憶する。更にＣＰＵ１１は、記憶した実効値信号Ｖｓを用いて上述の（１０）式を演算することにより、第２フィルタリング処理を行い（Ｓ２４：第２のデジタルフィルタに相当）、第２の処理結果として第２の動作判定電圧信号ＶTbを算出してＲＡＭ１３に記憶する。
【００９６】
次いで、ＣＰＵ１１は、記憶した第２の処理結果である第２の動作判定電圧信号ＶTbと、第２の不感帯領域の上限値及び下限値とを比較し（Ｓ２５）、比較結果に応じてスイッチＳ１，Ｓ２の切り換えの要否を判定する（Ｓ２６：第２の判定部に相当）。具体的には、第２の動作判定電圧信号ＶTbが第２の不感帯領域の上限値より大きい場合、ＣＰＵ１１は、配電線２０１の電圧を下げるべくスイッチＳ１，Ｓ２の切り換えが必要であると判定する。また、第２の動作判定電圧信号ＶTbが第２の不感帯領域の下限値より小さい場合、ＣＰＵ１１は、配電線２０１の電圧を上げるべくスイッチＳ１，Ｓ２の切り換えが必要であると判定する。
【００９７】
上記の何れでもなく、第２の動作判定電圧信号ＶTbが第２の不感帯領域内にある場合（Ｓ２６：ＮＯ）、ＣＰＵ１１は、記憶した第１の処理結果である動作判定電圧信号ＶTpと、不感帯領域の上限値及び下限値とを比較し（Ｓ２８）、比較結果に応じてスイッチＳ１，Ｓ２の切り換えの要否を判定する（Ｓ２９：判定部に相当）。動作判定電圧信号ＶTpが不感帯領域内にある場合、ＣＰＵ１１は、スイッチＳ１，Ｓ２の切り換えが不要であると判定し（Ｓ２９：ＮＯ）、切換指令を新たに出力することなく図８の処理を終了する。
【００９８】
一方、ステップＳ２６にてスイッチＳ１，Ｓ２の切り換えが必要と判定した場合（Ｓ２６：ＹＥＳ）、又はステップＳ２９にてスイッチＳ１，Ｓ２の切り換えが必要と判定した場合（Ｓ２９：ＹＥＳ）、ＣＰＵ１１は、配電線２０１の電圧が基準電圧に近づくようにスイッチＳ１，Ｓ２の切換指令を変化させて出力部１６から出力し（Ｓ２７：切換指令部に相当）、図８の処理を終了する。
【００９９】
電圧調整装置１０のＣＰＵ１１は、上述の電圧調整処理を繰り返し行うことにより、配電線２０１の電圧から動作判定電圧信号ＶTp及び第２の動作判定電圧信号ＶTbを算出し、動作判定電圧信号ＶTp及び第２の動作判定電圧信号ＶTbに基づいて、スイッチＳ１，Ｓ２の切り換えを制御する。これにより、配電線２０１の電圧が、適正範囲となるように自動的に調整される。
【０１００】
なお、本実施の形態３にあっては、ＣＰＵ１１によって２種類のデジタルフィルタが実現される場合を例に説明したが、これに限定されず、複数種類のデジタルフィルタが実現されるようにしてもよい。この場合、各デジタルフィルタがフィルタリングする期間をそれぞれ異ならせておくことによって、任意の電圧変動成分が除去されるため、様々な電圧変動成分に対応して、スイッチＳ１，Ｓ２の切り換えを適正に行うことができる。
【０１０１】
以上のように本実施の形態３によれば、所定の期間Ｔperiodより短い第２の期間Ｔbase中の実効値信号Ｖｓをフィルタリング処理して出力した第２の動作判定電圧信号ＶTbに基づいてスイッチＳ１，Ｓ２の切り換えが必要と判定した場合に、スイッチＳ１，Ｓ２の切換指令を更に出力する。従って、所定の期間Ｔperiod中に出力した動作判定電圧信号ＶTpに基づいてスイッチＳ１，Ｓ２の切り換えが不要と判定された場合であっても、第２の期間Ｔbase中の急な電圧変動に応じてスイッチＳ１，Ｓ２の切り換えを行うことができる。
【０１０２】
また、実施の形態３によれば、第２の動作判定電圧信号が第２の不感帯領域を逸脱した場合に素早く応答して切換指令が出力されるため、配電線２０１の電圧が適正範囲を逸脱するのを抑制することができる。
【０１０３】
更に、実施の形態３によれば、第２の動作判定電圧信号を、（１０）式で表されるフィルタリング処理によって算出する、従って、実効値信号Ｖｓから急峻な電圧変動成分を除去した第２の動作判定電圧信号ＶTbに基づいて切り換えの要否が判定されるため、スイッチＳ１，Ｓ２の不要な切換を好適に抑制することができる。
【０１０４】
更に、実施の形態３によれば、第２の動作判定電圧信号ＶTbを、（１１）式又は（１２）式で表されるローパスフィルタ又はバンドパスフィルタを用いたフィルタリング処理によって算出してもよい。この場合、実効値信号Ｖｓのうち、フィルタ次数及びフィルタ係数に応じた時間以内の急峻な電圧変動成分を除去したり、フィルタ次数及びフィルタ係数に応じた時間の電圧変動成分のみを通過させたりすることができる。
【０１０５】
更に、実施の形態３によれば、複数のデジタルフィルタ夫々が出力した動作判定電圧信号に基づいてスイッチＳ１，Ｓ２の切り換えの要否を判定してもよい。この場合、各デジタルフィルタがフィルタリングする期間を適当に選択することにより、任意の電圧変動成分が除去されるため、スイッチＳ１，Ｓ２の切り換えをより好適に行うことができる。
【０１０６】
更に、実施の形態１、２、３又は変形例によれば、不要なスイッチの切り換えを抑制しつつ配電線２０１の電圧を適正に調整することが可能な電圧調整装置１０を電圧調整システム１００又は１００ａに適用することができる。
【０１０７】
以下では、実施の形態１に係る電圧調整システム１００によって配電線２０１の電圧を調整した場合と、従来の時間判定方式によって調整した場合とをシミュレーションで比較検証した結果について説明する。電圧調整システム１００は、（７）式に示す演算を行うデジタルフィルタを用い、スイッチＳ１を切り換えてリアクトルＬ１を投入／開放するもの、即ちＳｈＲとして動作するものである。解析条件は以下のとおりである。
【０１０８】
（ａ）電圧のサンプリング周期Ｔｓ：１秒
（ｂ）基準電圧：６６００Ｖ
（ｃ）基準電圧に対する不感帯領域の幅：１．５％（±９９Ｖ）
（ｄ）リアクトルＬ１の投入／開放による制御量：１００Ｖ
（ｅ）従来の時間判定方式による時限制御の動作時限：１５秒
（ｆ）デジタルフィルタリング処理における所定の期間Ｔperiod：１２０秒
【０１０９】
図９のＡは調整前の配電線２０１の電圧の時間推移を示すグラフ、Ｂは従来の方法による調整後の配電線２０１の電圧の時間推移を示すグラフ、Ｃは従来の方法によるリアクトルＬ１の開放及び投入の時間推移を示すグラフである。図１０のＡはデジタルフィルタが出力する動作判定電圧信号ＶTpの時間推移を示すグラフ、Ｂは電圧調整システム１００による調整後の配電線２０１の電圧の時間推移を示すグラフ、Ｃは電圧調整システム１００によるリアクトルＬ１の開放及び投入の時間推移を示すグラフである。
【０１１０】
図９及び図１０における各グラフの横軸は時間（ｓ）を表し、縦軸は電圧（ｋＶ）又はリアクトルＬ１の開放／投入の状態を表す。図９のＡ及びＢと、図１０のＡ及びＢとに示す破線は、不感帯領域の上限の電圧及び下限の電圧である。図１０のＡに示す破線はリアクトルＬ１の開放／投入を行う前における仮の動作判定電圧信号の時間推移であり、実線はリアクトルＬ１の開放／投入を行った後における実際の動作判定電圧信号ＶTpの時間推移である。
【０１１１】
シミュレーションの結果、１６０００秒間における制御回数（スイッチＳ１の切り換え回数）は、従来の時間判定方式によれば５６回であるのに対し、電圧調整システム１００によれば２０回に低減されている。従って、電圧調整システム１００では、従来との比較でスイッチＳ１の切り換えが好適に抑制されることが示された。以下、図９及び１０を用いて説明する。
【０１１２】
図９のＡに示すように、調整前の配電線２０１の電圧は、全体的に基準電圧よりも１００Ｖ前後高く、比較的周期が短い電圧変動によって乱高下している。この電圧を時間判定方式によって調整した結果、図９のＢに示すように、調整後の電圧が、平均的には基準電圧にほぼ一致するように調整されているものの、比較的短い（但し動作時限よりも長い）周期で頻繁に不感帯領域を逸脱していることが分かる。このため、図９のＣに示すように、リアクトルＬ１の投入及び開放が比較的短い周期で行われている。
【０１１３】
一方、図１０のＡに示すように、配電線２０１の電圧をＡ／Ｄ変換処理、実効値演算処理及びフィルタリング処理した動作判定電圧信号ＶTpでは、比較的周期が短い電圧変動が平滑化されていることが分かる。この動作判定電圧信号ＶTpに基づいて配電線２０１の電圧を調整した結果、図１０のＢに示すように、調整後の電圧が、平均的には基準電圧にほぼ一致するように調整されると共に、比較的短い周期で不感帯領域を逸脱することが抑制されていることが分かる。このため、図１０のＣに示すように、リアクトルＬ１の投入及び開放が比較的短い周期で行われることがなく、トータルの制御回数が十分に抑制されている。よって、本シミュレーションの結果においても、電圧調整システム１００は、不要なスイッチＳ１の切り換えが抑制されていると言える。
【０１１４】
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】
【０１１５】
１  制御部
１０  電圧調整装置
１１  ＣＰＵ
１２  ＲＯＭ
１３  ＲＡＭ
１４  タイマ
１５  Ａ／Ｄ変換部
１６  出力部
２０  計測用変圧器
２１  検出部
３１、３２、３３  リアクトル
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３  スイッチ
Ｌ１、Ｌ２  リアクトル
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３  コンデンサ
１００、１００ａ  電圧調整システム
２００  変電所
２０１  配電線
【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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