(57)【要約】【課題】負荷時タップ切換変圧器や自動電圧調整器が連動する配電系統の整定値の最適化方法において、負荷時タップ切換変圧器や自動電圧調整器が安定した状態に移行するまでの、本来問題とならない逸脱で整定値の評価が悪化することを抑制する。【解決手段】負荷時タップ切換変圧器ＬＲＴや自動電圧調整器ＳＶＲ１〜ＳＶＲ３が複数連なって協調動作する配電系統において、制御装置が、電力需給パターンに基づいて潮流計算を行い、潮流計算で算出された電圧に基づいて整定値を評価し、評価値が最小または最大となるような整定値を求める。ここで、前記電力需給パターンまたは電力需給パターンを算出するための値は、複数連なった負荷時タップ切換変圧器や自動電圧調整器のすべてが十分に安定するまでの時間で時間平均をとる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷時タップ切換変圧器や自動電圧調整器が複数連なって協調動作する配電系統において、制御装置が、電力需給パターンに基づいて潮流計算を行い、潮流計算で算出された電圧に基づいて整定値を評価し、評価値が最小または最大となるような整定値を求める整定値の最適化方法であって、
前記電力需給パターンまたは電力需給パターンを算出するための値は、複数連なった負荷時タップ切換変圧器や自動電圧調整器のすべてが十分に安定するまでの時間で時間平均をとった値とすることを特徴とする配電系統における整定値の最適化方法。
【請求項２】
負荷時タップ切換変圧器や自動電圧調整器が複数連なって協調動作する配電系統において、制御装置が、電力需給パターンに基づいて潮流計算を行い、潮流計算で算出された電圧に基づいて整定値を評価し、評価値が最小または最大となるような整定値を求める整定値の最適化方法であって、
前記整定値の評価は、複数連なって協調動作する負荷時タップ切換変圧器や自動電圧調整器のすべてが十分に安定するまでの時間の間隔で行うことを特徴とする配電系統における整定値の最適化方法。
【請求項３】
前記制御装置が、
整定値を初期化する整定値初期化ステップと、
時刻をリセットし、スタート時刻にセットする時刻リセットステップと、
評価時刻をリセットする評価時刻リセットステップと、
計算刻みごとに現在時刻における電力需給パターンに基づいて潮流計算を行う潮流計算ステップと、
現在時刻が評価時刻に達しているか否かを判定する第１評価時刻判定ステップと、
第１評価時刻判定ステップで評価時刻に達していると判断された場合、整定値の評価を行い、評価値を積算する評価値積算ステップと、
評価時刻をカウントし、新しい評価時刻として現在の評価時刻にＸを加算した時刻を設定する評価時刻カウントステップと、
第１評価時刻判定ステップで評価時刻に達していないと判断された場合、または、評価時刻カウントステップで評価時刻をカウントし、新しい評価時刻を設定した場合に、時刻を計算刻み幅だけ進める時刻カウントステップと、
時刻が全体の評価時間に達しているか否かを判定し、評価時刻に達していないと判定された場合に潮流計算ステップに移行する第２評価時刻判定ステップと、
第２評価時刻判定ステップで評価時刻に達していると判定され、現在の整定値の評価値が、過去の整定値の評価値よりも良ければ整定値を更新する最適整定値更新ステップと、
最適化処理が、最適化に必要な繰り返し回数に達しているか否かを判定し、必要な繰り返し回数に達していると判定された場合、最適化処理を終了する繰り返し回数判定ステップと、
繰り返し回数判定ステップで必要な繰り返し回数に達していないと判定された場合に、次に評価する整定値を決定し、時刻リセットステップに移行する整定値更新ステップと、を行うことを特徴とする請求項２記載の配電系統における整定値の最適化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配電系統における負荷時タップ切換変圧器および自動電圧調整器の適切な整定値の決定方式に関する。
【背景技術】
【０００２】
負荷時タップ切換変圧器や配電線上の自動電圧調整器などの適切な整定値を導き出す手法として、特許文献１が知られている。特許文献１では、計測データから得られた電力需給パターンに対して、計算刻み毎に系統全体の潮流計算が行われる。ここで、計算刻み毎に電圧が管理値から逸脱しているか否かを判断し、逸脱していればペナルティを付与し、評価値が最小（又は最大）になるように整定値を求める最適化手法が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２２８４２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、負荷時タップ切換変圧器や自動電圧調整器が協調して動作する場合や、自動電圧調整器が多段に連なって協調動作する場合、計算刻み毎に整定値の評価を行うと本来の良い値を導出できない可能性が含まれている。以下、具体例を用いて説明する。
【０００５】
図３は、従来における配電系統システムの制御装置による負荷時タップ切換変圧器，自動電圧調整器の制御処理を示すフローチャートである。
【０００６】
まず、Ｓ１０１において、電圧計測器，電流計測器等によって計測された電圧検出値，電流検出値を所定のサンプリング間隔で取り込む。
【０００７】
次に、Ｓ１０２において、取り込んだ電圧検出値，電流検出値と予め設定されたパラメータを用いて、負荷中心点の電圧Ｖを推定する。ここで、負荷中心点とは、負荷時タップ切換変圧器や自動電圧調整器の設置点よりも端末側に定められた点を示す。
【０００８】
Ｓ１０３において、負荷中心点の電圧Ｖから基準電圧Ｖｒｅｆを差し引いて偏差電圧ΔＶを求める。
【０００９】
Ｓ１０４において、前記偏差電圧ΔＶを用いてタップ上げまたはタップ下げの時限カウンタを加算方向あるいは減算方向にカウントする。具体的には、偏差電圧ΔＶの絶対値が不感帯を超える場合、偏差電圧ΔＶの正負によって、タップ上げ、または、タップ下げの時限カウントを加算し、不感帯に入る場合は時限カウントを減算する。ただし、時限カウントは負にならないものとする。また、カウント量は時間積算か時間積分かのカウント方式の相違によっても異なる。
【００１０】
次に、Ｓ１０５において、時限カウントが設定値を超えたか否かを判定し、超過している場合はＳ１０６に移行し、超過していない場合はＳ１０７へ移行する。
【００１１】
Ｓ１０６において、タップ上げ制御、またはタップ下げ制御を行い、タップ変更動作後に時限カウントをゼロにリセットする。タップの変更にかかる時間は機器によって異なる。
【００１２】
Ｓ１０７では、次の周期待ちに入り、次の周期になればＳ１０１から動作を再開する。
【００１３】
時限カウントは、一定の時間（動作時限）超過した場合に動作するため、負荷時タップ切換変圧器や自動電圧調整器の動作には一定の時間が必要となる。負荷時タップ切換変圧器や自動電圧調整器が多段に連なりそれぞれ協調する場合、上流の機器が動作した時点で下流の電圧が逸脱し、下流の機器が動作するまで逸脱し続ける場合がある。
【００１４】
説明のための模擬系統を図４に示す。図４に示すように、模擬系統は負荷時タップ切換変圧器ＬＲＴの下流に自動電圧調整器ＳＶＲ１〜ＳＶＲ３が３段連なった系統で構成される。図４に示す模擬系統での負荷時タップ切換変圧器ＬＲＴと自動電圧調整器ＳＶＲ１〜ＳＶＲ３の動作例を図５に示す。
【００１５】
図４に示す模擬系統の各負荷時タップ切換変圧器ＬＲＴと自動電圧調整器ＳＶＲ１〜ＳＶＲ３の動作時限は９０秒とし、計算刻みは１０秒としている。図５に示すように、上流の負荷時タップ切換変圧器ＬＲＴが１０時１１分３０秒に動作した（タップ上げした）影響で、自動電圧調整器ＳＶＲ１の電圧が電圧管理範囲の上限を超え逸脱している。自動電圧調整器ＳＶＲ１〜ＳＶＲ３は時限カウントを続け、動作時限が過ぎた１０時１３分１０秒に動作（タップ下げ）する。自動電圧調整器ＳＶＲ１が動作した（タップ下げした）影響で自動電圧調整器ＳＶＲ３の電圧が電圧管理範囲の下限を逸脱している。自動電圧調整器ＳＶＲ２，ＳＶＲ３は時限カウントを続け、動作時限が過ぎた１０時１４分５０秒に動作（タップ上げ）する。その結果、自動電圧調整器ＳＶＲ３の電圧が電圧管理範囲から逸脱することを解消している。
【００１６】
図５に示すように、計算刻み毎に逸脱を評価すると、連動するすべての負荷時タップ切換変圧器ＬＲＴや自動電圧調整器ＳＶＲ１〜ＳＶＲ３が安定するまでの間（本例では、１０時１１分３０秒から１０時１４分５０秒）逸脱しているため、逸脱時間（＝２００秒）／計算刻み（＝１０秒）の計２０回、ペナルティが加算され続ける。その結果、本来であればなんら問題となる動作ではないにも関わらず、整定値が悪い評価となる可能性を持つ。これは、整定値の最適化アルゴリズムが何であろうと同じ問題がある事を示す。
【００１７】
現行の整定値の最適化処理を図６のフローチャートに基づいて説明する。
【００１８】
まず、Ｓ２０１において、整定値を初期化する。
【００１９】
次に、Ｓ２０２において、時刻をリセットし、スタート時刻にセットする。
【００２０】
Ｓ２０３において、現在時刻の電力需給パターンで潮流計算を行う。潮流計算の方式は、「集中連系型太陽光発電システムにおける出力抑制回避技術の開発（２）−シミュレーションによる出力抑制量の推定−」，平成１９年電気学会  電力・エネルギー部門大会，５２−３に示すＢＦＳ（Ｂａｃｋｗａｒｄ  Ｆｏｒｗａｒｄ  Ｓｗｅｅｐ）法や、ＮＷ（Ｎｅｗｔｏｎ  Ｒａｐｈｓｏｎ）法などを用いる。
【００２１】
Ｓ２０４において、潮流計算で算出された電圧に基づいて現在時刻における整定値の評価を行い、電圧が管理値から逸脱しているか否かを判断する。逸脱していたらペナルティを付与し、評価値を積算する。ここで、整定値の評価は計算刻み間隔ごとに行われる。
【００２２】
Ｓ２０５において、時刻を計算刻み幅だけ進める。
【００２３】
Ｓ２０６において、時刻が全体の評価時間内であればＳ２０３に戻り、次の計算刻みにおける潮流計算および整定値の評価を行う。時刻が全体の評価時間を超過していた場合はＳ２０７へ進む。
【００２４】
Ｓ２０７において、現在の整定値での評価値が、過去の整定値での評価値より良ければ、最適な整定値として採用する。
【００２５】
Ｓ２０８において、最適化に必要な繰り返し回数に未達であればＳ２０９に進む。最適化に必要な繰り返し回数を達成していれば最適化処理を終了する。
【００２６】
Ｓ２０９において、次に評価する整定値を決定し、Ｓ２０３へ進み更新された整定値の評価を行う。評価する整定値を決定するアルゴリズムは限定しない。
【００２７】
このように、Ｓ２０４において計算刻み毎に評価値を積算するため、前述したように実際は問題ない整定値の評価値が悪い結果となる事象が発生する。
【００２８】
以上示したように、負荷時タップ切換変圧器や自動電圧調整器が連動する配電系統の整定値の最適化方法において、負荷時タップ切換変圧器や自動電圧調整器が安定した状態に移行するまでの、本来問題とならない逸脱で整定値の評価が悪化することを抑制することが課題となる。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
本発明は、前記従来の問題に鑑み、案出されたもので、その一態様は、負荷時タップ切換変圧器や自動電圧調整器が複数連なって協調動作する配電系統において、制御装置が、電力需給パターンに基づいて潮流計算を行い、潮流計算で算出された電圧に基づいて整定値を評価し、評価値が最小または最大となるような整定値を求める整定値の最適化方法であって、前記電力需給パターンまたは電力需給パターンを算出するための値は、複数連なった負荷時タップ切換変圧器や自動電圧調整器のすべてが十分に安定するまでの時間で時間平均をとった値とすることを特徴とする。
【００３０】
また、その他の態様として、負荷時タップ切換変圧器や自動電圧調整器が複数連なって協調動作する配電系統において、制御装置が、電力需給パターンに基づいて潮流計算を行い、潮流計算で算出された電圧に基づいて整定値を評価し、評価値が最小または最大となるような整定値を求める整定値の最適化方法であって、前記整定値の評価は、複数連なって協調動作する負荷時タップ切換変圧器や自動電圧調整器のすべてが十分に安定するまでの時間の間隔で行うことを特徴とする。
【００３１】
また、その一態様として、前記制御装置が、整定値を初期化する整定値初期化ステップと、時刻をリセットし、スタート時刻にセットする時刻リセットステップと、評価時刻をリセットする評価時刻リセットステップと、計算刻みごとに現在時刻における電力需給パターンに基づいて潮流計算を行う潮流計算ステップと、現在時刻が評価時刻に達しているか否かを判定する第１評価時刻判定ステップと、第１評価時刻判定ステップで評価時刻に達していると判断された場合、整定値の評価を行い、評価値を積算する評価値積算ステップと、評価時刻をカウントし、新しい評価時刻として現在の評価時刻にＸを加算した時刻を設定する評価時刻カウントステップと、第１評価時刻判定ステップで評価時刻に達していないと判断された場合、または、評価時刻カウントステップで評価時刻をカウントし、新しい評価時刻を設定した場合に、時刻を計算刻み幅だけ進める時刻カウントステップと、時刻が全体の評価時間に達しているか否かを判定し、評価時刻に達していないと判定された場合に潮流計算ステップに移行する第２評価時刻判定ステップと、第２評価時刻判定ステップで評価時刻に達していると判定され、現在の整定値の評価値が、過去の整定値の評価値よりも良ければ整定値を更新する最適整定値更新ステップと、最適化処理が、最適化に必要な繰り返し回数に達しているか否かを判定し、必要な繰り返し回数に達していると判定された場合、最適化処理を終了する繰り返し回数判定ステップと、繰り返し回数判定ステップで必要な繰り返し回数に達していないと判定された場合に、次に評価する整定値を決定し、時刻リセットステップに移行する整定値更新ステップと、を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、負荷時タップ切換変圧器や自動電圧調整器が連動する配電系統の整定値の最適化方法において、負荷時タップ切換変圧器や自動電圧調整器が安定した状態に移行するまでの、本来問題とならない逸脱で整定値の評価が悪化することを抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】実施形態１における電力需給パターンを示すタイムチャート。
【図２】実施形態２における整定値の最適化処理を示すフローチャート。
【図３】配電系統システムの制御装置による負荷時タップ切換変圧器，自動電圧調整器の制御処理を示すフローチャート。
【図４】従来の課題を説明するための模擬系統を示す概略図。
【図５】模擬系統の動作例を示すタイムチャート。
【図６】従来における整定値の最適化処理を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本願発明に係る配電系統の整定値の最適化方法における実施形態１，２を図１〜図４に基づいて詳述する。
【００３５】
［実施形態１］
本実施形態１における配電系統は、図４に示す模擬系統と同様のものとする。図４に示すように、本実施形態１における配電系統は、配電用変電所等に設けられる負荷時タップ切換変圧器ＬＲＴの下流に自動電圧調整器ＳＶＲ１〜ＳＶＲ３が３段連なった系統で構成される。なお、符号１は交流電源、符号２は配電線である。また、負荷時タップ切換変圧器ＬＲＴや自動電圧調整器ＳＶＲ１〜ＳＶＲ３の整定値の最適化処理や、タップ切換制御は図示省略した制御装置で行われるものとする。
【００３６】
負荷時タップ切換変圧器ＬＲＴは、配電用変電器の二次側電圧をタップ位置により段階的に制御することが可能である。制御方式としては、目標とする電圧を負荷電流に応じて調整するＬＤＣ方式（Ｌｉｎｅ  Ｄｒｏｐ  Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ）と、予め決められた時間帯ごとのパターンに応じて制御されるプログラムコントロール方式、両方式を組み合わせた方式などがある。
【００３７】
自動電圧調整器ＳＶＲ１〜ＳＶＲ３は、設置点より下流の配電線路の電圧を段階的に制御することが可能であり、制御にはＬＤＣ方式が採用されている。
【００３８】
また、本実施形態１においては、制御装置の処理動作および整定値の最適化処理は従来（図３，図６）と同様とする。
【００３９】
本実施形態１における配電系統システムは、図１に示すように潮流計算の入力データとなる電力需給パターンを、連動する負荷時タップ切換変圧器ＬＲＴや自動電圧調整器ＳＶＲ１〜ＳＶＲ３のすべてが十分に安定するまでに必要な時間（＝Ｘとする）で時間平均をとり階段状とするものである。
【００４０】
時間Ｘは、連動する負荷時タップ切換変圧器ＬＲＴや自動電圧調整器ＳＶＲ１〜ＳＶＲ３のすべてが十分に安定するまでに必要な時間を確保でき、かつ、元の電力受給パターンを大きく崩さない時間であれば、いくつでもかまわない。また、潮流計算の入力データとなる電力需給パターンを連動するパターンを時間Ｘの時間平均値として得られるのであれば、発電パターンや負荷パターンを時間Ｘで時間平均をとっても良い。
【００４１】
例として、図４に示す模擬系統であれば、１個の電圧調整器（負荷時タップ切換変圧器ＬＲＴまたは自動電圧調整器ＳＶＲ１〜ＳＶＲ３）が動作するまで１００秒（動作時限９０秒＋計算刻み１０秒）かかり、すべての負荷時タップ切換変圧器ＬＲＴおよび自動電圧調整器ＳＶＲ１〜ＳＶＲ３が安定するまで１００×４段と考え４００秒とする。ここで、元の変動パターンを大きく崩さない切りの良い値としてＸ＝６００秒（１０分）とする。
【００４２】
以上示したように、電力需給パターンを、負荷時タップ切換変圧器ＬＲＴや自動電圧調整器ＳＶＲ１〜ＳＶＲ３が十分に安定するまでの時間Ｘで時間平均をとって階段状とすると、前記時間Ｘの間は、潮流計算で算出された電圧値にも変動が発生しない。その結果、連動する負荷時タップ切換変圧器ＬＲＴや自動電圧調整器ＳＶＲ１〜ＳＶＲ３がすべて安定した状態を作り出すことができ、負荷時タップ切換変圧器ＬＲＴや自動電圧調整器ＳＶＲ１〜ＳＶＲ３の値が上限値または下限値から逸脱して評価が悪化することが抑制される。
【００４３】
［実施形態２］
次に、本実施形態２の配電系統における整定値の最適化方法について説明する。本実施形態２は、計算刻み間隔で潮流計算を行い、連動する負荷時タップ切換変圧器ＬＲＴや自動電圧調整器ＳＶＲ１〜ＳＶＲ３のすべてが安定した時刻に電圧プロファイルの評価を行うものである。
【００４４】
以下、実施形態２における整定値の最適化処理を図２に基づいて説明する。図２に示すＳ２０１〜Ｓ２０９は、図６で示すフローチャートのＳ２０１〜Ｓ２０９の処理に対応する。本実施形態２における整定値の最適化処理は図６で示した整定値の最適化処理にＳ２１０〜Ｓ２１２の処理を追加したものである。
【００４５】
以下、図２に基づいて、本実施形態２における整定値の最適化処理について説明する。
【００４６】
まず、整定値初期化ステップ（Ｓ２０１）において、整定値を初期化する。
【００４７】
次に、時刻リセットステップ（Ｓ２０２）において、時刻をリセットし、スタート時刻にセットする。
【００４８】
評価時刻リセットステップ（Ｓ２１０）において、評価時刻をリセットする。評価時刻はＸ−計算刻み（ｔ）とする。
【００４９】
潮流計算ステップ（Ｓ２０３）において、計算刻みごとに現在時刻における電力需給パターンで潮流計算を行う。潮流計算の方式は、前記ＢＦＳ（Ｂａｃｋｗａｒｄ  Ｆｏｒｗａｒｄ  Ｓｗｅｅｐ）法や、ＮＷ（Ｎｅｗｔｏｎ  Ｒａｐｈｓｏｎ）法などを用いる。
【００５０】
第１評価時刻判定ステップ（Ｓ２１１）において、時刻が評価時刻に達しているか否かを判定し、評価時刻に達していればＳ２０４に移行し、評価時刻に達していなければＳ２０５に移行する。
【００５１】
評価値積算ステップ（Ｓ２０４）において、潮流計算で算出された電圧が管理値から逸脱しているか否かを判断し、管理値から逸脱していればペナルティを付与する。この整定値の評価は上述した評価時刻ごとに行われる。
【００５２】
評価時刻リセットステップ（Ｓ２１２）において、評価時刻をカウントする。新しい評価時刻は現在の評価時刻にＸを加算したものである。
【００５３】
時刻カウントステップ（Ｓ２０５）において、時刻を計算刻み幅だけ進める。
【００５４】
第２評価時刻判定ステップ（Ｓ２０６）において、時刻が全体の評価時間内を経過しているか否かを判定し、時刻が全体の評価時間内であればＳ２０３に戻り、次の計算刻みにおける潮流計算の処理から繰り返す。時刻が全体の評価時間を超過すればＳ２０７へ進む。
【００５５】
（最適整定値更新ステップ）Ｓ２０７において、現在の整定値での評価値が、過去の整定値での評価値より良ければ、最適な整定値として採用する。
【００５６】
繰り返し回数判定ステップ（Ｓ２０８）において、最適化に必要な繰り返し回数に未達であればＳ２０９に進む。最適化に必要な繰り返し回数を達成していれば、Ｓ２０７で採用された整定値を最適解として最適化処理を終了する。
【００５７】
整定値更新ステップ（Ｓ２０９）において、次に評価する整定値を決定し、Ｓ２０２へ進み更新された整定値の評価を行う。評価する整定値を決定するアルゴリズムは限定しない。
【００５８】
最初の評価時刻をＸ−計算刻み（ｔ）としたのは、最初の評価時刻をＸとすると、Ｓ２０４で評価する電圧プロファイルは電力需給パターンが変動した直後のＳ２０３での潮流計算結果であるため、すべての電圧調整器（負荷時タップ切換変圧器ＬＲＴおよび自動電圧調整器ＳＶＲ１〜ＳＶＲ３）が安定した時刻の電圧プロファイルで評価を行うためである。Ｓ２１２で、次の評価時刻を現在の評価時刻にＸを加算することで、すべての評価時刻ですべての電圧調整器（負荷時タップ切換変圧器ＬＲＴおよび自動電圧調整器ＳＶＲ１〜ＳＶＲ３）が安定した時刻の電圧プロファイルで評価を行うことになる。
【００５９】
以上示したように、本実施形態２によれば、計算刻み毎に評価値を積算するのではなく、連動する電圧制御機器（負荷時タップ切換変圧器ＬＲＴや電圧調整器ＳＶＲ１〜ＳＶＲ３）のすべてが安定化した時刻での電圧プロファイルを評価することができる。これにより、連動する負荷時タップ切換変圧器ＬＲＴや電圧調整器ＳＶＲ１〜ＳＶＲ３が安定した状態に移行するまでの、本来問題とならない逸脱で、評価自体が悪化し、誤判断する事を抑制することができる。
【００６０】
以上、本発明において、記載された具体例に対してのみ詳細に説明したが、本発明の技術思想の範囲で多彩な変形および修正が可能であることは、当業者にとって明白なことであり、このような変形および修正が特許請求の範囲に属することは当然のことである。
【符号の説明】
【００６１】
ＬＲＴ…負荷時タップ切換変圧器
ＳＶＲ１〜ＳＶＲ３…自動電圧調整器
Ｓ２０１…整定値初期化ステップ
Ｓ２０２…時刻リセットステップ
Ｓ２０３…潮流計算ステップ
Ｓ２０４…評価値積算ステップ
Ｓ２０５…時刻カウントステップ
Ｓ２０６…第２評価時刻判定ステップ
Ｓ２０７…最適整定値更新ステップ
Ｓ２０８…繰り返し回数判定ステップ
Ｓ２０９…整定値更新ステップ
Ｓ２１０…評価時刻リセットステップ
Ｓ２１１…第１評価時刻判定ステップ
Ｓ２１２…評価時刻カウントステップ
【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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