(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧系統の配電線に接続され当該配電線の電圧を制御する複数の電圧制御機器の制御量を、第１の周期ごとに更新される指令値に基づいて前記第１の周期よりも短周期の第２の周期で調整する複数のローカル電圧制御装置との間で通信ネットワークを介してそれぞれ通信する送受信部と、
無効電力調整型の電圧制御機器を制御する前記ローカル電圧制御装置から送信され、前記送受信部を介して受信した、決められた時間内で当該電圧制御機器が発生する無効電力が当該電圧制御機器の正側の最大無効電力出力である上限値と負側の最大無効電力出力である下限値とのうち少なくとも一方である限界値となった限界値時間または前記限界値時間を前記決められた時間で割った限界値時間割合である制御結果に基づいて、前記無効電力調整型の電圧制御機器を制御する前記ローカル電圧制御装置へ指令可能な無効電力の範囲である指令可能範囲を決める指令可能範囲更新部と、
前記無効電力調整型の電圧制御機器について、前記指令可能範囲に基づいて前記各ローカル電圧制御装置について前記第１の周期ごとに更新され、前記無効電力調整型の電圧制御機器を制御する前記各ローカル電圧制御装置に前記送受信部を介してそれぞれ送信される無効電力指令値を決定する無効電力決定部と、
を備えた電圧監視制御装置。
【請求項２】
前記指令可能範囲更新部は、前記制御結果が第１の閾値よりも大きい場合に前記指令可能範囲を減少させることを特徴とする請求項１に記載の電圧監視制御装置。
【請求項３】
前記指令可能範囲更新部は、前記制御結果が前記第１の閾値よりも小さい第２の閾値よりも小さい場合に前記指令可能範囲を増加させることを特徴とする請求項２に記載の電圧監視制御装置。
【請求項４】
前記指令可能範囲更新部は、前記指令可能範囲を増加させる場合の１回の前記指令可能範囲の変更量の絶対値を、前記指令可能範囲を減少させる場合の１回の前記指令可能範囲の変更量の絶対値より小さくすることを特徴とする請求項３に記載の電圧監視制御装置。
【請求項５】
前記制御結果は、前記無効電力調整型の電圧制御機器が発生する無効電力が前記無効電力指令値と同一符号側の前記限界値に関して求めたものであることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電圧監視制御装置。
【請求項６】
前記制御結果は、前記上限値または前記下限値のどちらの前記限界値を取ったかを区別せずに求めたものであることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電圧監視制御装置。
【請求項７】
前記制御結果は、前記上限値と前記下限値に関してそれぞれ別に求めた値であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電圧監視制御装置。
【請求項８】
前記指令可能範囲更新部は、前記無効電力調整型の電圧制御機器の前記指令可能範囲を当該電圧制御機器への前記指令値と同一符号側の範囲を更新することを特徴とする請求項４から請求項７のいずれか１項に記載の電圧監視制御装置。
【請求項９】
前記指令可能範囲更新部は、前記指令可能範囲を上限側と下限側をともに更新することを特徴とする請求項４から請求項７のいずれか１項に記載の電圧監視制御装置。
【請求項１０】
前記第１の周期は、数十分ないし数時間であり、前記決められた時間は、前記第１の周期以下であることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の電圧監視制御装置。
【請求項１１】
制御する無効電力調整型の電圧制御機器が発生する無効電力が決められた時間内で当該電圧制御機器の正側の最大無効電力出力である上限値と負側の最大無効電力出力である下限値とのうち少なくとも一方である限界値となった限界値時間または前記限界値時間を前記決められた時間で割った限界値時間割合である制御結果を電圧監視制御装置へ通信ネットワークを介して送信する制御結果送信部と、
前記電圧監視制御装置から第１の周期ごとに受信する、前記電圧監視制御装置が前記制御結果に基づいて決定した無効電力を制御目標値として前記無効電力調整型の電圧制御機器の制御量を調整する制御部と、
を備えた電圧制御装置。
【請求項１２】
前記制御結果は、前記無効電力調整型の電圧制御機器が発生する無効電力が前記電圧監視制御装置から受信した前記無効電力と同一符号側の前記限界値に関して求めたものであることを特徴とする請求項１１に記載の電圧制御装置。
【請求項１３】
前記制御結果は、前記上限値または前記下限値のどちらの前記限界値を取ったかを区別せずに求めたものであることを特徴とする請求項１１に記載の電圧制御装置。
【請求項１４】
前記制御結果は、前記上限値と前記下限値に関してそれぞれ別に求めた値であることを特徴とする請求項１１に記載の電圧制御装置。
【請求項１５】
高圧系統の配電線に接続され当該配電線の電圧を制御する複数の電圧制御機器の制御量を、第１の周期ごとに更新される指令値に基づいて前記第１の周期よりも短周期の第２の周期で調整する複数のローカル電圧制御装置との間で通信ネットワークを介してそれぞれ通信する送受信部と、
無効電力調整型の電圧制御機器を制御する前記ローカル電圧制御装置から送信され、前記送受信部を介して受信した、決められた時間内で当該電圧制御機器が発生する無効電力が上限値または下限値に張り付く時間である限界値時間または前記限界値時間を前記決められた時間で割った限界値時間割合である制御結果に基づいて、前記無効電力調整型の電圧制御機器を制御する前記ローカル電圧制御装置へ指令可能な無効電力の範囲である指令可能範囲を決める指令可能範囲更新部と、
前記無効電力調整型の電圧制御機器について、前記指令可能範囲に基づいて前記各ローカル電圧制御装置について前記第１の周期ごとに更新され、前記無効電力調整型の電圧制御機器を制御する前記各ローカル電圧制御装置に前記送受信部を介してそれぞれ送信される無効電力指令値を決定する無効電力決定部と、
を備えた電圧監視制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電圧監視制御装置および電圧制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
配電系統は、一般に高圧系統（通常は６６００Ｖ）と低圧系統（例えば１００Ｖ〜２００Ｖ）とから構成され、一般需要家の受電端はこの低圧系統に接続されている。電力事業者は、一般需要家の受電端の電圧を適正範囲（例えば１００Ｖの受電の場合、電圧を９５Ｖ〜１０７Ｖ）に維持することが義務付けられている。そのため、電力事業者は、高圧系統に接続された電圧制御機器（例えば、ＬＲＴ（Load  Ratio  Control  Transformer：負荷時タップ切替器付変圧器）またはＳＶＲ（Step  Voltage  Regulator：ステップ電圧調整器）等）の制御量を調整すること（例えばタップを操作すること）により、一般需要家の受電端での電圧維持を図っている。なお、以下では、特に断らない限り、配電系統はその高圧系統を指すものとする。【０００３】
従来、配電系統の電圧制御については、例えばＬＲＴまたはＳＶＲなどの変圧器型の電圧制御機器を、当該電圧制御機器と一体化されまたは当該電圧制御装置に併設されるとともに、当該電圧制御機器の設置箇所付近での計測情報（電圧および潮流）に基づいて自立分散型で電圧制御するローカル電圧制御装置が一般に普及している。なお、電圧制御機器としては、上記変圧器型のものの他、自動で動作または不動作を切替える機能を持つ調相設備（進相コンデンサ、分路リアクトル等）、ＳＶＣ（Static  Var  Compensator：静止型無効電力補償装置）、または無効電力調整機能付のＰＣＳ（Power  Conditioning  System：パワーコンディショナ）等の無効電力制御型のものが知られており、これらの電圧制御機器にそれぞれ対応するローカル電圧制御装置も実用化段階に入っている。ここで、ＰＣＳは、例えば太陽光発電用パワーコンディショナであり、太陽光発電設備または蓄電池と配電系統とを接続するものである。【０００４】
これらのローカル電圧制御装置は、配電系統の負荷分布の変動が一様、すなわち、時間経過に伴って配電系統各点の電圧が同方向に変化することを前提に構成されている。しかしながら、近年、電気の使い方の多様化、および太陽光発電等による分散型電源の普及等により、配電系統の負荷分布が時間経過に伴って非一様に大きく変動する傾向にあるため、従来の配電系統の電圧制御では適正電圧の維持が困難となってきている。【０００５】
このため、自立分散型の電圧制御方式に代わり、配電系統の電圧を系統全体で整合の取れた形で集中制御することが提案されている（集中制御方式）。具体的には、配電系統内の複数地点での計測情報（電圧および潮流）を専用のネットワークを使って集中電圧制御装置に集め、この集中電圧制御装置はこれらの計測情報に基づいて各電圧制御機器の制御量（無効電力等）を決定し、集中電圧制御装置から各電圧制御機器にその制御量が自動で遠隔指令される仕組みが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−３２２４０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、近年、太陽光発電による分散型電源の低圧系統連系が年々増大しつつあり、例えば晴天時の雲の流れによる日射量急変により太陽光発電量が大きく変化し、これによる配電系統の電圧変化が無視できないレベルに達することが想定される。集中電圧制御装置では、配電系統各点の電圧および潮流の計測情報を収集して各電圧制御機器に最適な制御を割り当てるが、最適制御の立案は、その時点での電圧および潮流の計測情報に基づいて行われるため、太陽光発電が低圧系統に大量に連系される場合には、以下のような問題が懸念される。
（１）計測監視周期を長く（例えば数十分程度）すると、雲の流れによる日射量急変により太陽光発電量が大きく変化した場合など、急激な電圧変動に追従できない。
（２）逆に、計測監視周期を短く（例えば数分以下程度）すると、計測監視のための通信負荷が増大するため、通信ネットワークへの設備投資が膨大となる。【０００８】
また、ＳＶＣ等の無効電力制御型の電圧制御装置では、集中電圧制御装置から指示された値を目標値として電圧制御を行うとともに、短周期の電圧変動を除去するよう制御している。短周期の電圧変動が大きい場合、無効電力制御型の電圧制御装置は、上限値または下限値（最大無効電力出力）の無効電力を出力し続け（上下限値への張り付き）、急激な電圧変動を除去しきれないという問題がある。【０００９】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、通信負荷を増大させることなく、配電系統の電圧変動にも追従して電圧を維持するとともに、無効電力制御型の電圧制御装置が上下限値へ張り付くことを防ぐことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、高圧系統の配電線に接続され当該配電線の電圧を制御する複数の電圧制御機器の制御量を、第１の周期ごとに更新される指令値に基づいて前記第１の周期よりも短周期の第２の周期で調整する複数のローカル電圧制御装置との間で通信ネットワークを介してそれぞれ通信する送受信部と、無効電力調整型の電圧制御機器を制御する前記ローカル電圧制御装置から送信され、前記送受信部を介して受信した、決められた時間内で当該電圧制御機器が発生する無効電力が制御範囲の限界値となった限界値時間または前記限界値時間を前記決められた時間で割った限界値時間割合である制御結果に基づいて、前記無効電力調整型の電圧制御機器を制御する前記ローカル電圧制御装置へ指令可能な無効電力の範囲である指令可能範囲を決める指令可能範囲更新部と、前記無効電力調整型の電圧制御機器について、前記指令可能範囲に基づいて前記各ローカル電圧制御装置について前記第１の周期ごとに更新され、前記無効電力調整型の電圧制御機器を制御する前記各ローカル電圧制御装置に前記送受信部を介してそれぞれ送信される無効電力指令値を決定する無効電力決定部と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、通信負荷を増大させることなく、配電系統の電圧変動にも追従して電圧を維持するとともに、無効電力制御型の電圧制御装置の上下限値へ張り付きを防ぐことができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明にかかる実施の形態の配電系統電圧制御システムの構成の一例を示した図である。
【図２】図２は、集中電圧制御装置の内部構成の一例を示した図である。
【図３】図３は、短周期の電圧変動を抑制するように動作するＳＶＣにおける電圧制御の概念を示す図である。
【図４】図４は、実施の形態の配電系統電圧制御システムにおいて短周期の電圧変動が小さくＳＶＣが最大無効電力を出力しない場合の例を示す図である。
【図５】図５は、ＳＶＣの電圧制御において最大無効電力出力を連続して出力する場合の例を示す図である。
【図６】図６は、実施の形態の動作を説明するためのフローチャートである。
【図７】図７は、図６のステップＳ１０４の処理の詳細を説明するためのフローチャートである。
【図８】図８は、限界値時間の計測と指令値の送信のタイミングの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明にかかる電圧監視制御装置および電圧制御装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１４】
実施の形態．
図１は、本発明にかかる実施の形態の配電系統電圧制御システムの構成の一例を示した図である。図１において、電圧制御機器１は例えば変電所に設置された配電用変圧器としてのＬＲＴ（Load  Ratio  Control  Transformer：負荷時タップ切替器付変圧器）である。電圧制御機器１にはローカル電圧制御装置１１が接続されており、ローカル電圧制御装置１１は電圧制御機器１を制御する。ローカル電圧制御装置（電圧制御装置）１１は、例えば電圧制御機器１と一体的にまたは併設することができる。ローカル電圧制御装置１１は、電圧制御機器１の制御量を調整することにより、具体的にはタップ位置を調整することにより、電圧制御機器１を制御する。また、ローカル電圧制御装置１１は、通信機能を有し、通信ネットワーク７に接続されている。
【００１５】
電圧制御機器１の二次側には母線２が接続されている。母線２には例えば２本の配電線４−１，４−２が並列に接続されている。配電線４−１，４−２は、高圧系統（電圧レベルが６６００Ｖ）の配電線である。
【００１６】
配電線４−１は、その一端が遮断器３−１を介して母線２に接続されている。配電線４−１上の複数箇所には、配電線４−１の電圧および潮流を計測する電圧潮流計測装置１０がそれぞれ設置されている。すなわち、電圧潮流計測装置１０は、配電線４−１に接続され、その接続箇所における電圧および潮流を計測し、その計測値を計測情報として出力する。電圧潮流計測装置１０は通信機能を有し、通信ネットワーク７に接続されている。電圧潮流計測装置１０は、通信ネットワーク７を介して、例えば定期的に計測情報を集中電圧制御装置８に送信する。集中電圧制御装置８、対象とする系統範囲について目標とする電圧分布および目標となる電圧分布になる各電圧制御機器の動作状態を決め、各電圧制御機器に指令値を与える。なお、集中電圧制御装置８は、対象とする系統範囲を所管する営業所または制御所などに設置することができる。
【００１７】
また、配電線４−１上には、電圧降下補償用のＳＶＲ（Step  Voltage  Regulator：ステップ電圧調整器）である電圧制御機器５が接続されている。この電圧制御機器５には、電圧制御機器５を制御するローカル電圧制御装置１５が接続されている。ローカル電圧制御装置１５は、例えば電圧制御機器５と一体的にまたは併設することができる。ローカル電圧制御装置１５は、電圧制御機器５の制御量を調整することにより、具体的にはタップ位置を調整することにより、電圧制御機器５を制御する。また、ローカル電圧制御装置１５は、通信機能を有し、通信ネットワーク７に接続されている。
【００１８】
また、配電線４−１上には、静止型無効電力補償装置（ＳＶＣ：Static  Var  Compensator）である電圧制御機器６が接続されている。この電圧制御機器６には、電圧制御機器６を制御するローカル電圧制御装置１６が接続されている。ローカル電圧制御装置１６は、例えば電圧制御機器６と一体的にまたは併設することができる。ローカル電圧制御装置１６は、電圧制御機器６の制御量を調整することにより、具体的には無効電力出力を調整することにより、電圧制御機器６を制御する。また、ローカル電圧制御装置１６は、通信機能を有し、通信ネットワーク７に接続されている。
【００１９】
配電線４−２は、その一端が遮断器３−２を介して母線２に接続されている。配電線４−２上の複数個所には、配電線４−１と同様に、配電線４−２の電圧および潮流を計測する電圧潮流計測装置１０がそれぞれ設置されている。
【００２０】
配電線４−１，４−２は高圧系統の配電線であり、図示は省略しているが、配電線４−１，４−２にはそれぞれ変圧器を介して低圧系統（電圧レベルが例えば１００Ｖ〜２００Ｖ）を構成する低圧配電線が接続されている。低圧配電線には負荷が接続されるが、さらに太陽光発電装置などの分散型電源が接続される。すなわち、本実施の形態は、低圧系統に分散型電源が連系されているものとする。ただし、本実施の形態は、低圧系統に分散型電源が含まれていない場合でも適用することができる。なお、以下では、分散型電源として例えば太陽光発電装置を例に説明する。また、配電系統の電圧制御とは、高圧系統の電圧制御を意味する。この配電系統は、電圧制御機器１，５，６、ローカル電圧制御装置１１，１５，１６、母線２、遮断器３−１，３−２、配電線４−１，４−２、および電圧潮流計測装置１０を備えて構成される。
【００２１】
なお、図示例では、母線２に接続される配電線数を例えば２本としているが、この例に限定されない。また、電圧制御機器の設置台数も図示例に限定されない。また、電圧制御機器は、図１に例示したＬＲＴ，ＳＶＲ，ＳＶＣ等の他、例えば、ＳｈＲ分路リアクトル（Shunt  Reactor：ＳｈＲ）、無効電力調整機能付のＰＣＳ（Power  Conditioning  System：パワーコンディショナ）などを構成に応じて設けることができる。
【００２２】
集中電圧制御装置（電圧監視制御装置）８は、通信ネットワーク７を介して、ローカル電圧制御装置１１，１５，１６および複数個の電圧潮流計測装置１０とそれぞれ接続されている。通信ネットワーク７は、例えば専用のネットワークであり、配電系統を監視制御することを目的として配設されている。集中電圧制御装置８は、例えば電圧潮流計測装置１０から送信された計測情報に基づき、各ローカル電圧制御装置が制御する目標となる指令値を例えば集中制御周期（例えば１時間周期）で決定し、通信ネットワーク７を介して各ローカル電圧制御装置に対してそれぞれ個別に指令する。集中電圧制御装置８は、変圧器型の電圧制御機器（図１の例では、電圧制御機器１および電圧制御機器５）を制御するローカル電圧制御装置（図１の例では、ローカル電圧制御装置１１およびローカル電圧制御装置１５）に対しては、指令値として電圧範囲を規定する電圧上限値および電圧下限値（以下、電圧上下限値ともいう。）を指令する。無効電力調整型の電圧制御機器（図１の例では、電圧制御機器６）を制御するローカル電圧制御装置（図１の例では、ローカル電圧制御装置１６）に対しては、指令値として電圧変動が無い場合に出力する無効電力の値を指令する。また、集中電圧制御装置８は、無効電力調整型の電圧制御機器を制御するローカル電圧制御装置１６から制御結果情報を取得し、制御結果情報に基づいてローカル電圧制御装置１６に指令可能な無効電力（指令可能範囲）の範囲である指令可能範囲を更新する。
【００２３】
変圧器型の電圧制御機器を制御する各ローカル電圧制御装置は、集中電圧制御装置８からの電圧上下限値の指令に基づき、当該電圧上下限値の間に電圧を維持するようにその制御対象である電圧制御機器を制御する。各ローカル電圧制御装置は、集中電圧制御装置８からの電圧上下限値の指令を受けるごとに、電圧上限値および電圧下限値を更新し設定する。例えば、ローカル電圧制御装置１１は、集中電圧制御装置８から指令された電圧上下限値に基づき、当該電圧上下限値が適用される集中制御周期の期間内においては、電圧制御機器１の二次側の電圧が当該電圧上下限値の間（制御目標電圧範囲内）に収まるように電圧制御機器１の制御量（タップ位置の変更量）を集中制御周期（第１の周期）よりも短いローカル制御周期（第２の周期）で調整する。
【００２４】
無効電力調整型の電圧制御機器を制御する各ローカル電圧制御装置は、集中電圧制御装置８からの指令された無効電力を出力する。無効電力調整型の電圧制御機器は、電圧変動が無い場合に指令された無効電力を発生するとともに、短周期（例えば、数秒から数十秒周期）の電圧変動を除去するように動作する。
【００２５】
図２は、集中電圧制御装置８の内部構成の一例を示した図である。図２に示すように、集中電圧制御装置８は、制御部２０と、この制御部２０に接続された記憶部２８と、制御部２０、記憶部２８、および通信ネットワーク７に接続されて各ローカル電圧制御装置と通信する送受信部２７とを備えている。
【００２６】
制御部２０は、その機能構成として、負荷発電量予測部２１、負荷発電量予測値補正部２２、指令可能範囲更新部２３、最適電圧分布決定部２４、電圧上下限値決定部２５、および無効電力決定部２６を備えている。負荷発電量予測部２１は、翌日などの将来の配電系統の負荷／発電量分布を例えば集中制御周期（例えば１時間周期）ごとに予測する。負荷／発電量とは、純粋な負荷から発電量を際し引いた量に相当する。負荷／発電量が正の値の場合に負荷量であり、負の値の場合に発電量となる。なお、負荷／発電量分布を予測する方法の詳細については後述する。負荷発電量予測値補正部２２は、集中制御周期の期間内における負荷／発電量分布の予測値を、その直前の集中制御周期の期間内における負荷／発電量分布の実績値と当該期間内におけるその予測値との比較結果に基づいて補正する。ここで、負荷／発電量分布の実績値は、計測情報（電圧および潮流）に基づいて算出される。
【００２７】
指令可能範囲更新部２３は、制御結果情報に基づいて無効電力調整型の電圧制御機器（電圧制御機器６）の指令可能範囲を更新する。具体的には、送受信部２７がローカル電圧制御装置１６から制御結果情報を受信し、指令可能範囲更新部２３に渡し、指令可能範囲更新部２３が制御結果情報等に基づいて指令可能範囲を更新する。指令可能範囲の更新については後述する。
【００２８】
最適電圧分布決定部２４は、補正された負荷／発電量分布の予測値に基づいて潮流計算を行うとともに、無効電力調整型の電圧制御機器の指令可能範囲を考慮して、配電系統の電圧分布を評価する評価関数の値を最良にする最良解を探索することにより、当該集中制御周期の期間内の最適電圧分布および各電圧制御機器の最適制御量を決定する。なお、最適電圧分布とは、制約条件を満たしかつ評価関数が最適となる系統各点での電圧分布である。最適制御量とは、最適電圧分布が実現されるように各電圧制御機器に指令される制御量である。
【００２９】
電圧上下限値決定部２５は、決定された最適電圧分布に基づき、当該集中制御周期の期間内における各ローカル電圧制御装置の制御目標電圧範囲の上限および下限である電圧上下限値を決定し、通信ネットワーク７を介してこれを各ローカル電圧制御装置に指令する。なお、電圧上下限値決定部２５による電圧上下限値を決定する処理の詳細については後述するが、概略は次の通りである。
【００３０】
まず、電圧上下限値決定部２５は、ローカル電圧制御装置ごとに予め割り当てられた電圧制御責任範囲に関する情報を記憶部２８から取得する。ここで、電圧制御責任範囲は、配電線４−１または４−２上の範囲（または区間）であって、当該範囲内における電圧の制御について、当該範囲を割り当てられたローカル電圧制御装置またはこれに接続された電圧制御機器がその責任を負う範囲である。
【００３１】
無効電力制御型の電圧制御機器は、当該電圧制御機器の電源側（配電用変圧器がある側、上流側）に変圧器型の電圧制御機器が存在する場合には、この変圧器型の電圧制御機器の変圧器の負荷側（下流側）までの範囲、および、当該電圧制御機器の負荷側の範囲を電圧制御責任範囲とし、負荷側にさらに別の電圧制御機器が存在する場合は、当該別の電圧制御機器の電源側までを電圧制御責任範囲に含める。変圧器型の電圧制御機器は、例えば当該変圧器の負荷側を電圧制御責任範囲とするが、負荷側に別の電圧制御機器が存在する場合は、当該別の電圧制御機器の電源側までをその電圧制御責任範囲とする。なお、電圧制御責任範囲の設定方法は上記の例に限定されない。
【００３２】
また、電圧制御責任範囲ごとに、適正電圧範囲が予め設定されている。この適正電圧範囲は、高圧系統が維持すべき適正な電圧範囲である。電圧制御機器の最適電圧は、その電圧制御責任範囲の適正電圧範囲内に入るように求められる。最適電圧と適正電圧の下限値との差分を電圧下限余裕量と呼び、適正電圧の上限値と最適電圧との差分を電圧上限余裕量と呼ぶ。
【００３３】
電圧上下限値決定部２５は、変圧器型の電圧制御機器を制御するローカル電圧制御装置に対しては、最適電圧分布決定部２４で求めた最適電圧と不感帯幅に基づいて電圧上下限値を決定する。最適電圧に不感帯幅の半分を加えたものを電圧上限値とし、最適電圧から不感帯幅の半分を引いたものを電圧下限値とする。
【００３４】
無効電力決定部２６は、最適電圧分布決定部２４により算出された無効電力調整型の電圧制御機器の最適制御量に基づいて、無効電力調整型の電圧制御機器を制御するローカル電圧制御装置に指令する無効電力指令値を決定する。
【００３５】
集中電圧制御装置８は、例えばＣＰＵ、メモリ、ハードディスク等の記憶装置、および通信機能を備えたサーバとして構成することができる。制御部２０は、メモリに記憶された制御プログラムにしたがって制御処理を行うＣＰＵによって実現される。記憶部２８は、メモリおよび記憶装置等を総括的に表している。送受信部２７は通信機能を表している。なお、集中電圧制御装置８は、例えば変電所に設置することができる。
【００３６】
ここで、無効電力調整型の電圧制御機器における電圧制御について説明する。図３は、短周期の電圧変動を抑制するように動作するＳＶＣにおける電圧制御の概念を示す図である。ここでは、無効電力調整型の電圧制御機器としてＳＶＣを例に説明するが、ＳＶＣ以外の無効電力調整型の電圧制御機器についても同様である。図３は、集中電圧制御装置８等の外部からの指令を受けずに動作するＳＶＣの電圧制御の一例を示している。図３の横軸は時間を示し、縦軸は電圧を示している。
【００３７】
ＳＶＣにより電圧を制御する方法は複数存在するが、図３の例では次のような制御方法を想定している。まず、ＳＶＣの設置箇所の電圧計測値１０１と、電圧計測値１０１の一定時間（例えば、６０秒程度）の移動平均値１０２を算出する（上図３の移動平均値１０２）。さらに、これらの差分、すなわち「電圧計測値１０１−移動平均値１０２」を算出する。この差分を、電圧短周期変動値と呼ぶ。ＳＶＣによる電圧制御では、この電圧短周期変動を打ち消すよう、ＳＶＣが出力する無効電力を制御する。なお、無効電力は、ＳＶＣから配電系統に無効電力を送り出す場合を負の値、配電系統から無効電力を吸い込む場合を正の値として定義する。ＳＶＣが負の無効電力を発生する、すなわち配電系統に無効電力を送り出すことで、電圧を上げることができる。ＳＶＣが正の無効電力を発生する、すなわち配電系統から無効電力を吸い込むことで、電圧を下げることができる。また、ＳＶＣが発生する無効電力に対する電圧変動は系統構成が一定であれば比例関係にある。
【００３８】
概略の制御方法は以上の通りであるが、上記制御方法はフィードバック制御であり、実際には制御遅れが発生し、単なる比例制御では望ましい制御結果が得られない。そこで、実際には、ＰＩＤ（Proportional  Integral  Derivative）制御を行われることが多い。ＰＩＤ制御とは、既存の技術であり、上記で述べた制御方法である比例制御に加えて、微分制御と積分制御を加える制御方法である。ＰＩＤ制御によれば、比例制御と比較して制御遅れの影響を少なくでき、かつ制御誤差が蓄積されることを防止することができる。
【００３９】
集中電圧制御装置からの指令を受けないでＳＶＣが単独で短周期の電圧変動を抑制する動作をする場合には、ＳＶＣが検出する現在の電圧が移動平均電圧と同じ状態、すなわち短周期の電圧変動を検出しない状態では、ＳＶＣが発生する無効電力はゼロになる。本発明では、ＳＶＣを制御するローカル電圧制御装置に、集中電圧制御装置からＳＶＣが短周期の電圧変動を検出しない状態で発生すべき無効電力が指令値として与えられる。電圧変動の上昇と下降が均等に発生する場合には、短周期の電圧変動を抑制するためにＳＶＣが発生する無効電力の指令値からの差分の平均値は、十分に長い時間ではほぼゼロになる。したがって、ＳＶＣは平均的には指令された無効電力を発生することになる。
【００４０】
ＳＶＣが平均的には指令された無効電力を発生することにより、集中監視制御装置はより望ましい電圧分布を実現できる。例えば、配電線の末端に大規模な太陽光発電装置が接続されている配電系統では、快晴の昼間で太陽光発電装置の発電量が大きい場合に、配電線の電圧が高くなりやすい。太陽光発電装置の近くに存在するＳＶＣが、太陽光発電装置の予想される発電量に応じて決められて指令された無効電力を発生することにより、配電線の電圧を低くして適正電圧を維持することができる。
【００４１】
図４は、本実施の形態の配電系統電圧制御システムにおいて短周期の電圧変動が小さくＳＶＣが最大無効電力を出力しない場合の例を示す図である。本実施の形態では、上述したように集中電圧制御装置８からＳＶＣが発生する無効電力の指令値１０３を受け取り、指定値１０３を制御目標値として動作する。そして、ＳＶＣは、電圧変動を検出しない状態には指令された無効電力を出力しつつ、電圧が急変しないように対応する。具体的には、「電圧計測値−移動平均値」を入力としてＰＩＤ制御して得られた結果を無効電力の指令値に加えて得られる無効電力を出力する。「電圧計測値−移動平均値」がゼロである状態が継続する場合は、ＰＩＤ制御の出力がゼロになるので、指令された無効電力を出力する。電圧変動の上昇と下降が均等に発生する場合には、十分に長い時間でのＰＩＤ制御の出力の時間平均はゼロになるので、ＳＶＣは平均的に指令された無効電力を発生することになる。
【００４２】
指令値１０３が正側の値であった場合、ＳＶＣが発生する無効電力１０４は正の値を取る時間の方が負の値を取る時間よりも長くなりやすい。図４の例では、短周期の電圧変動が小さいので、ＳＶＣの制御可能な上限値（正側の最大無効電力出力）を超えておらず、短周期の電圧の変動を適切に抑制できる。
【００４３】
図５は、ＳＶＣによる電圧制御において最大無効電力を連続して出力する例を示す図である。図５の例では、集中電圧制御装置８から無効電力の指令値１０３を受け取って動作した場合に、電圧が上昇する短周期変動が大きくＳＶＣが発生する無効電力１０４が制御可能な上限値（正側の最大無効電力出力）となる時間が連続する（上限値に張り付く）状態が発生している。このような状態となると、ＳＶＣでは電圧の短周期変動を抑制することができず、電圧が上昇する。電圧が低下する短周期変動が大きい場合には、下限値（負側の最大無効電力出力）となる時間が連続する（下限値に張り付く）状態が生じることもある。
【００４４】
例えば、容量１００ｋＶａｒのＳＶＣに、８０ｋＶａｒの無効電力を配電系統から吸い込むよう指令を出している場合、電圧が急に上昇しようとすると、ＳＶＣは残りの２０ｋＶａｒ分しか無効電力の発生量を増加できない。２０ｋＶａｒの無効電力を発生することで抑制できる電圧変動を超える電圧上昇があった場合、ＳＶＣの無効電力の発生量は最大の１００ｋＶａｒに暫く張り付き、電圧を抑制する能力を失った状態になる。この２０ｋＶａｒを、ＳＶＣの無効電力の発生余力と呼ぶ。
【００４５】
本実施の形態では、ＳＶＣが発生する無効電力が限界値（上限値または下限値）に張り付くことを避けるため、ＳＶＣを制御するローカル制御装置は、ＳＶＣの制御結果として電圧計測値１０４の無効電力が限界値であり続ける時間である限界値時間または限界値時間を一定時間Ｔ０で割った限界値時間割合を集中電圧制御装置８へ送信する。そして、集中電圧制御装置８では、制御結果に基づいて、当該ＳＶＣの指令可能範囲を変更する。指令可能範囲は、ＳＶＣに指令することが可能な無効電力の範囲を示す値であり、最適電圧分布決定部２４における最適電圧分布の算出の際に制約条件の一部として考慮される。最適電圧分布の算出の際に考慮される指令可能範囲を制御結果に基づいて変更することで、上限値または下限値への張り付きを起きにくくすることができる。
【００４６】
次に、ＳＶＣの制御結果、すなわち限界値時間の求め方について説明する。ＳＶＣの制御結果は、様々な算出方法が考えられるが、ここでは、例１〜例３の３つの例を説明する。なお、ＳＶＣの制御結果の算出方法は、以下の３例に限定されない。
【００４７】
例１では、決められた時間である一定時間（図５の例のＴ０）内において、集中電圧制御装置８からの指令値側と同一符号側の限界値（上限値または下限値）となった時間（図５の例では、上限値になる時間）の合計（図５の例ではＴ１＋Ｔ２）をＳＶＣの制御結果とする。すなわち、集中電圧制御装置８からの指令値が正側であった場合は、一定時間内の上限値への限界値時間の合計を制御結果とし、集中電圧制御装置８からの指令値が負側であった場合は、下限値への限界値時間の合計を制御結果とする。なお、Ｔ０は日中と深夜で異なる時間としてもよい。
【００４８】
例２では、一定時間内において、上限値となった時間（上限値の限界値時間）と下限値となった時間（下限値の限界値時間）をそれぞれ求め、この２つの時間をＳＶＣの制御結果とする。
【００４９】
例３では、一定時間内において、限界値（上限値または下限値）となった時間を上限値と下限値を区別せずに求め、その合計時間をＳＶＣの制御結果とする。すなわち、上限値の限界値時間と下限値の限界値時間とを加算したものがＳＶＣの制御結果となる。
【００５０】
集中電圧制御装置８の指令可能範囲更新部２３では、制御結果に基づいて、当該ＳＶＣの指令可能範囲を更新するが、この更新方法も複数考えられる。例えば、例１、例２によりＳＶＣの制御結果が通知される場合、中心値に対して張り付きが生じている側の使用可能な無効電力の幅を変更する方法（方法Ａ）、中心値に対して上側下側をともに幅を変更する方法（方法Ｂ）等が考えられる。上側下側をともに変更する場合は、上側下側を対称にしても良いし、対称にしなくてもよい。方法Ａの場合、指令値と同じ側の使用可能無効電力の幅を変更する。例３によりＳＶＣの制御結果が通知される場合、上側と下側を区別していないため、上記の方法Ｂにより使用可能無効電力の幅を変更する。
【００５１】
例えば、初期値としては、ＳＶＣの容量の５０％に相当する量を正負（上側下側）対称に指令可能範囲として設定する。そして、一定時間に対して第１の閾値（例えば、１０％）以上の時間張り付きが生じている場合、指令可能範囲すなわち最適電圧分布を求める際に使用可能な無効電力の幅（方法Ａでは片側、方法Ｂでは両側）をα（例えばα＝１０）％狭くする。また、一定時間に対して限界値時間が、第１の閾値よりも小さく設定された第２の閾値（例えば、１％）以下である場合、使用可能な無効電力の幅（方法Ａでは片側、方法Ｂでは両側）をβ（例えばβ＝５）％広げるようにしてもよい。第２の閾値は０％でもよい。また、使用可能無効電力の幅を広げる場合は、狭める場合に比べ１回の変更を小さくするようにしてもよい（α＞β）。少しずつ広げるようにすることで、使用可能な無効電力の幅を広げたすぐ後に、張り付きが生じることを防ぐことができる。なお、第１の閾値、第２の閾値、α、βの値は、例えば標準系統のシミュレーションにより適切な値に決定する。定率で増加または減少させるのでなく、例えば５MVｒなど定量で増加または減少させてもよい。指令可能範囲を、限界値時間を求めた時の値から増減させるのではなく、限界値時間または限界値時間割合だけから指令可能範囲を求めてもよい。限界値時間または限界値時間割合に基づいて適切に指令可能範囲を決められる方法であれば、どのような方法でもよい。
【００５２】
次に、図６を参照して、本実施の形態の動作について説明する。図６は、本実施の形態の動作を説明するためのフローチャートである。
【００５３】
まず、電圧潮流計測装置１０は、それぞれ設置点における電圧および潮流を定期的に計測し、電圧および潮流データを保存している。電圧潮流計測装置１０は、それぞれ計測した電圧および潮流データの例えば１０分間の平均値を、通信ネットワーク７を介して集中電圧制御装置８へ送信する。集中電圧制御装置８は、電圧および潮流データの１０分間の平均値を送受信部２７により受信した後、隣り合う計測点間で潮流平均値の差分をとることなどにより、配電系統各点における負荷／発電量を求めることができ、これを負荷発電量データとして記憶部２８に保存する。ここで、負荷／発電量（負荷発電量データ）は、例えば純粋な負荷から発電量を差し引いた量に相当するものであり、負荷量と発電量とのバランスにより正または負の値を取り得る。負荷発電量データは、定期的に保存され、データベース化されている。
【００５４】
次に、図６に示すように、負荷発電量予測部２１は、記憶部２８に保存された配電系統各点の負荷発電量データから、例えば翌日１時間ごとの配電系統の負荷／発電量分布を予測する（ステップＳ１０１）。
【００５５】
この際、具体的には、例えば、負荷発電量予測部２１は、負荷と発電量を分離して予測するため、まず、快晴時間帯の負荷発電量データのみを使用し、これから理論発電量（太陽光発電定格容量、太陽光パネル設置角、緯度、日時、予想気温、および発電効率から算出）を除いて純粋な負荷量である実績負荷量を算出する。
【００５６】
続いて、負荷発電量予測部２１は、実績負荷量を複数日集め、同一曜日（平日／休日区分）、同一時間帯の負荷量と気温との相関を求め、この相関と翌日の予想気温から翌日１時間ごとの配電系統各点の負荷量を予測する。また、翌日の発電量については理論発電量とし、負荷発電量予測部２１は、予測負荷量から予測発電量を差し引いて、翌日１時間ごとの配電系統各点の負荷発電量データを作成する。
【００５７】
なお、本実施の形態では、例えば毎日、翌日の１時間ごとの負荷／発電量分布を予測するとしたが、これに限らず、例えば将来の一定期間ごとの負荷／発電量分布を予測するとしてもよい。なお、この１時間または一定期間が上述した集中制御周期に相当する。また、負荷／発電量の予測が例えば１時間ごとであるのに対して、電圧および潮流の計測値は１時間の平均値ではなく例えば１０分間の平均値とする。その理由は、同一曜日（平日／休日区分）、同一時間帯の負荷量と気温との相関を求めるにあたって、計測データ数を増やすことにより相関の精度を上げるためと、１時間の中での負荷量の変動具合を把握するためである。これは、後述する図６のＳ３０１の各電圧制御機器の制御限界の設定において、負荷変動の大きな時間帯を把握するために使用可能である。ただし、電圧および潮流の計測値を例えば１時間の平均値としても構わない。
【００５８】
次に、負荷発電量予測値補正部２２は、将来１時間の配電系統の負荷／発電量の予測値を補正する（ステップＳ１０２）。具体的には、負荷発電量予測値補正部２２は、過去１時間の配電系統各点の負荷／発電量の平均値について、実績値（実際の計測値に基づいて算出される）と予測値とを比較してその比率を求め、この比率を将来１時間の負荷／発電量の予測値に乗ずることにより、将来１時間の系統各点の負荷／発電量の予測値を補正する。これにより、予測値の精度が向上することが期待される。
【００５９】
次に、指令可能範囲更新部２３は、無効電力調整型の電圧制御機器を制御する各ローカル電圧制御装置からの動作実績（制御結果情報）に応じて、上述のように無効電力調整型の電圧制御機器ごとに指令可能範囲を更新する（ステップＳ１０３）。
【００６０】
次に、最適電圧分布決定部２４は、Ｓ１０２で作成した将来１時間の配電系統各点の補正後の負荷／発電量の予測値に基づき、将来１時間の配電系統の最適電圧分布を決定する（ステップＳ１０４）。この処理の詳細は、図６を用いて後述する。なお、Ｓ１０２の負荷／発電量の予測値を補正する処理を省略し、最適電圧分布決定部２４が、Ｓ１０１で作成した将来１時間の配電系統各点の負荷／発電量の予測値に基づいて、将来１時間の配電系統の最適電圧分布を決定するようにしてもよい。また、Ｓ１０１では、負荷発電量予測部２１は、電圧潮流計測装置１０から送信された計測情報に基づいて将来１時間の負荷／発電量分布を予測しているが、これに限定されず、例えば負荷発電量データに関するデータベースを予め記憶部２８に格納するようにし、負荷発電量予測部２１が、このデータベースを参照して負荷／発電量分布を予測するようにしてもよい。この場合は、電圧潮流計測装置１０を設けなくともよく、Ｓ１０２の処理も省略される。
【００６１】
次に、電圧上下限値決定部２５は、配電系統の最適電圧分布に基づき、将来１時間の各ローカル電圧制御装置の電圧上限値および電圧下限値を算出する（ステップＳ１０５）。
【００６２】
次に、電圧上下限値決定部２５は、変圧器型の電圧制御機器を制御する各ローカル電圧制御装置に対して電圧上限値および電圧下限値を指令し、無効電力決定部２６は、無効電力調整型の電圧制御機器を制御する各ローカル電圧制御装置に対して平均的に出力する無効電力指令値を指令する（ステップＳ１０６）。
【００６３】
変圧器型の電圧制御機器を制御する各ローカル電圧制御装置は、集中電圧制御装置８からの電圧上下限値の指令に基づき、制御対象である各電圧制御機器の制御量の調整を行う。詳細には、各ローカル電圧制御装置は、電圧上下限値の間に電圧を維持するように、集中制御周期（１時間）よりも短周期のローカル制御周期で必要に応じて電圧制御機器の制御量を調整する。また、各ローカル電圧制御装置は、集中電圧制御装置８から集中制御周期で電圧上下限値の指令を受けるごとに、電圧上限値および電圧下限値を更新し設定する。
【００６４】
また、無効電力調整型の電圧制御機器を制御する各ローカル電圧制御装置は、上述したように指令された無効電力を制御目標値として制御を実施し、電圧の限界値時間を制御結果情報として集中電圧制御装置８へ送信する。
【００６５】
次に、図６のステップＳ１０４の処理の詳細について説明する。図７は、図６のステップＳ１０４の処理の詳細を説明するためのフローチャートであり、将来１時間の配電系統の最適電圧分布を計算するためのフローを表している。
【００６６】
まず、最適電圧分布決定部２４は、各電圧制御機器のローカル制御の余地を確保するため、各電圧制御機器の制御限界（変圧器型の電圧制御機器の場合は制御可能なタップ位置の上限および下限であるタップ上下限、無効電力制御型の電圧制御機器の場合は無効電力の指令可能範囲）を設定する（ステップＳ３０１）。この際、最適電圧分布決定部２４は、大きな電圧変動が予想される時間帯、すなわち、負荷変動の大きな時間帯（例えば、朝、昼休み前後、点灯時間帯等）、および、発電変動の大きな時間帯（例えば、理論発電量が大きい昼間等）については、上昇または下降傾向などの変動の方向性も考慮の上、ローカル制御の余地を大きくとる。この際、無効電力制御型の電圧制御機器の場合の指令可能範囲は、指令可能範囲更新部２３により更新された値を基に、その時間帯の状況に応じて決められた方法で小さくして用いる。
【００６７】
次に、最適電圧分布決定部２４は、各電圧制御機器の制御量を初期設定する（ステップＳ３０２）。この際、最適電圧分布決定部２４は、変圧器型の電圧制御機器の場合はタップ位置を例えば１時間前の最適電圧分布計算時の算出値（ただし、前回算出値がない場合はニュートラル値）とし、無効電力制御型の電圧制御機器の場合は無効電力出力を例えばゼロ（出力無し）とする。
【００６８】
次に、最適電圧分布決定部２４は、配電系統各点の負荷／発電量分布の予測に基づき、設定された各電圧制御機器の制御量（タップ位置、無効電力）での潮流計算を行い、配電系統各点の電圧を算出する（ステップＳ３０３）。
【００６９】
次に、最適電圧分布決定部２４は、潮流計算の結果に基づき配電系統の評価を行う（ステップＳ３０４）。具体的には、最適電圧分布決定部２４は、配電系統の評価項目について設定された評価関数（目的関数）の値を評価することにより、配電系統の評価を行う。ここで、第一優先の評価項目は、配電系統各点での電圧の適正電圧範囲（適正電圧上限値および適正電圧下限値）からの違反（逸脱）量である。すなわち、最適電圧分布は、第一に、配電系統各点での電圧の適正電圧範囲からの違反（逸脱）量の総和が最小となるように決定される。
【００７０】
また、第二優先の評価項目は、例えば配電系統各点での電圧余裕（適正電圧上下限値までの余裕量）である。配電系統各点での電圧余裕が小さいと、僅かな電圧変動で適正電圧範囲から逸脱して頻繁に電圧制御機器が動作してしまう。従って、電圧余裕の総和が大きいほど高評価とする。最小値をとる場合に最適とする評価関数を使用する場合には、以下のように定義する電圧余裕減少量を用いて電圧余裕を評価する。電圧余裕減少量は、電圧余裕が十分に大きい場合にゼロになり、電圧余裕が小さくなるほど大きくなるように、以下のようにして計算する。
電圧余裕減少量＝閾値−電圧余裕    電圧余裕  ＜    閾値  の場合
電圧余裕減少量＝０                電圧余裕  ＞＝  閾値  の場合
閾値は、適正電圧範囲の幅の２０％程度に、適切に決める。
総和を求める対象は、変圧器（低圧系統への降圧用のものは除く）ごとに、その電圧制御責任範囲内の各点での適正電圧上限側と適正電圧下限側での最大値である。
【００７１】
第三優先の評価項目は、電圧制御機器の制御量のその初期設定値からの変化量の総和とすることができる。ここで、電圧制御機器の制御量のその初期設定値からの変化量は、無効電力制御型の電圧制御機器の場合は、無効電力出力量であり、変圧器型の電圧制御機器の場合は、タップ位置の初期設定タップ位置からの差である。当該変化量の総和を小さくすることにより、電圧制御機器の動作回数の低減につながる。
【００７２】
さらに、第四優先の評価項目は、配電系統全体の送電ロス（有効電力ロス＋無効電力ロス）とすることができる。送電ロスが小さいほど高評価とする。なお、送電ロスは、有効電力ロスが大半を占め、電圧が高いほどロスが小さくなるが、その分、第二優先の配電系統各点での電圧余裕（上限値側）が小さくなるため、配電系統各点の電圧上下限にかなりの余裕がある場合に評価することの意味がある評価項目である。
【００７３】
評価関数は、第一優先の評価項目について設定してもよいが、第一優先〜第四優先のうち２つ以上の項目について設定することもできる。この場合、各々の評価関数に重みを付けて和をとったものを全体の評価関数とする。さらに、配電系統に応じて高次の優先項目についても評価関数に含めることができる。評価関数は、例えば最小値をとるときに最も最適化（高評価）されるように構成することができる。
【００７４】
例えば、第一優先〜第四優先の全評価項目に基づいて評価関数を設定する場合、以下の式（１）のように評価関数を定めることができる。Wp，W1，W2，W3，W4は、重み付け係数である。
評価関数値  
＝  配電系統各点の電圧上下限違反量の総和  ×  Wp
＋  変圧器ごとの電圧制御責任範囲内の各点の
上限側電圧余裕減少量の最大値  ×  W1
＋  変圧器ごとの電圧制御責任範囲内の各点の
下限側電圧余裕減少量の最大値  ×  W1
＋  前回指令時からの変圧器目標電圧変更量  ×  W2
＋  無効電力指令絶対値  ×  W3
＋  送電ロス  ×  W4                              …（１）
【００７５】
次に、最適電圧分布決定部２４は、所定回数の探索を行ったか否かを判定し（ステップＳ３０５）、所定回数の探索を行った場合には（ステップＳ３０５  Ｙｅｓ）、処理を終了し、所定回数の探索を行っていない場合には（ステップＳ３０５  Ｎｏ）、ステップＳ３０６の処理に進む。
【００７６】
次に、ステップＳ３０６では、最適電圧分布決定部２４は、各電圧制御機器の制御量を例えば１単位変更（タップを例えば１段上げる／下げる、無効電力を定格の例えば５％増やす／減らす等）して配電系統各点の電圧算出（ステップＳ３０３と同様）および配電系統の評価（ステップＳ３０４と同様）を行い、これを全ての電圧制御機器について実施して評価結果を比較し、最も評価が改善するよう電圧制御機器の制御量を設定変更する（ステップＳ３０６）。最適化のアルゴリズムについては例えば特開２０１０−２５０５９９等に開示されている方法を用いることができる。なお、ＳＶＣの無効電力制御等、制御量を連続的に変更可能な電圧制御機器については、連続系最適化手法の１つである２次計画法により最適制御量を算出しても同等の効果が得られる。ステップＳ３０６の実施後は、ステップ３０５へ戻る。
【００７７】
以上のようにして、所定回数の探索の後、最適電圧分布決定部２４は、評価関数の値を最良にする最良解として、将来１時間の配電系統の最適電圧分布および各電圧制御機器の最適制御量を決定することができる。
【００７８】
次に、図６のＳ１０５の処理の詳細について説明する。まず、変圧器型の電圧制御機器については、例えば、次のように、電圧制御責任範囲を設定して、電圧制御責任範囲内における、最適電圧と適正電圧の下限値Ｖ＿ｍｉｎとの差の絶対値である電圧下限余裕量のうちの最小の値（ｌｍ＿ｍｉｎ）、および最適電圧と適正電圧の上限値Ｖ＿ｍａｘとの差の絶対値である電圧上限余裕量のうちの最小の値（ｕｍ＿ｍｉｎ）に基づいて、電圧上下限値を決定することができる。
【００７９】
具体的には、変圧器型の電圧制御機器は、当該電圧制御機器の電源側（上流側）に変圧器型の電圧制御機器が存在する場合には、この変圧器型の電圧制御機器の変圧器の負荷側（下流側）までの範囲、および、当該電圧制御機器の負荷側の範囲を電圧制御責任範囲とし、負荷側にさらに別の電圧制御機器が存在する場合は、当該別の電圧制御機器の電源側までを電圧制御責任範囲に含める。
【００８０】
例えば、ローカル電圧制御装置１１の電圧制御責任範囲は、電圧制御機器１の負荷側から電圧制御機器５までの範囲であり、配電線４−１に接続された低圧系統（図１では図示せず）を含む。ローカル電圧制御装置１１の電圧制御責任範囲のうちの最適電圧と適正電圧の下限値Ｖ＿ｍｉｎとの差の絶対値である電圧下限余裕量のうちの最小の値をｌｍ＿ｍｉｎとし、最適電圧と適正電圧の上限値Ｖ＿ｍａｘとの差の絶対値である電圧上限余裕量のうちの最小の値をｕｍ＿ｍｉｎとする。このとき、電圧上下限値決定部２５は、電圧制御機器６の最適電圧の値にｕｍ＿ｍｉｎを加えたものを制御目標電圧範囲の電圧上限値とし、電圧制御機器１の最適電圧の値からｌｍ＿ｍｉｎを差し引いたものを制御目標電圧範囲の電圧下限値とする。
【００８１】
このように、電圧制御機器１の設置箇所近傍における電圧上下限余裕量のみならず、その電圧制御責任範囲内の各点における電圧上下限余裕量も考慮して決定されているので、ローカル電圧制御装置１１自体は制御目標電圧範囲内で電圧制御機器５をローカル制御するにもかかわらず、広域の電圧制御責任範囲で適正電圧の維持が可能となる。
【００８２】
次に、限界値時間の計測と指令値の送信のタイミングについて説明する。図８は、限界値時間の計測と指令値の送信のタイミングの一例を示す図である。ここでは、指令と指令の間が集中制御周期（例えば、１時間）であり、無効電力調整型の電圧制御機器を制御するローカル制御装置は、指令を受信すると指令に基づいた制御を開始するとともに限界値時間の計測（積算）を開始する。集中制御周期より短いＴ０（例えば、５０分）の期間で限界値時間の積算を実施し、積算結果（限界値時間の合計）を制御結果情報として集中電圧制御装置８へ送信する。集中電圧制御装置８は、この制御結果情報を反映して最適電圧分布を求め、新たな指令を送信する。集中制御周期とＴｓの差の時間（例えば、１０分）内に、制御結果情報の送受信、最適電圧分布の計算、指令の送受信処理等を実施することができるように設定されることが望ましい。
【００８３】
以上説明したように、本実施の形態では、集中電圧制御装置８は、将来の一定期間内（集中制御周期の期間内）の最適電圧分布を求める。そして、変圧器型の電圧制御機器については、この最適電圧分布と適正電圧範囲との関係に基づいてローカル電圧制御装置ごとにその電圧制御責任範囲内の各点における電圧上下限余裕量を加味して各ローカル電圧制御装置に対して指令する電圧上下限値を決定し、変圧器型の電圧制御機器については最適電圧と不感帯幅に基づいて電圧上下限値を決定している。また、集中電圧制御装置８は、無効電力調整型の電圧制御機器の上下限への限界値時間を取得して、この限界値時間に基づいて、最適電圧分布の計算において考慮する指令可能範囲を更新する。このように、集中電圧制御装置８は各ローカル電圧制御装置に対して電圧上下限値、または発生する無効電力の指令のみを行い、各ローカル電圧制御装置は集中電圧制御装置８からの指令に従って自立的にローカル制御をしており、集中電圧制御装置８による集中制御と各ローカル電圧制御装置によるローカル制御が役割分担されている。
【００８４】
これにより、電圧制御機器の制御自体はローカル電圧制御装置により機器個別に実施されるので、例えば太陽光発電量の変化などの予測困難な要因による配電系統の電圧変動にも追従して電圧を維持することができる。すなわち、急激な電圧変動に対して集中電圧制御装置８との通信を待たずにローカル電圧制御装置だけで対応できるため、早い電圧制御が可能である。
【００８５】
また、本実施の形態では、集中電圧制御装置８と各ローカル電圧制御装置との間の通信は例えば１時間である集中制御周期で行えばよいので、ローカル制御周期で電圧指令を送信する場合などと比較して、通信頻度が低減され、通信負荷を増大させることがない。
【００８６】
また、無効電力調整型の電圧制御機器の上下限へ張り付く限界値時間を少なくすることができ、電圧の短周期変動が大きい場合にも、電圧の急変に対応することができる。
【００８７】
このように、本実施の形態によれば、通信負荷を増大させることなく、太陽光発電量の変化などの予測困難な要因による配電系統の電圧変動にも追従して電圧を維持することができる。なお、集中電圧制御装置における、変圧器型電圧制御機器についての電圧上下限値の決定方法は、本実施の形態以外の方法で決定するものであってもよい。その場合でも、上記のように集中電圧制御装置による集中制御と各ローカル電圧制御装置によるローカル制御が役割分担される限りは、上記課題を達成可能である。ただし、本実施の形態のように集中電圧制御装置が電圧上下限値を決定することで配電系統の電圧制御の信頼性が向上する。
【００８８】
なお、本実施の形態では、負荷／発電量の予測、および、ローカル電圧制御装置への電圧上下限値の指令を例えば１時間ごとに実施するとしたが、これに限定されず、例えば数十分（例えば３０分）ないし数時間ごと、あるいはそれ以上の時間間隔で実施することも可能である。さらに、ローカル電圧制御装置への電圧上下限値の指令の送信は、電圧上下限値が大きく変化した場合のみ実施することも可能である。これにより、通信負荷が一層低減される。
【００８９】
また、通信障害等により集中電圧制御装置から集中制御周期で電圧上下限値指令が受信できないローカル電圧制御装置が発生する場合に備え、集中電圧制御装置からローカル電圧制御装置へ事前に電圧上下限値を多時間断面分（例えば、翌日１日分）送信し、ローカル電圧制御装置でこれを記憶しておくことも可能である。この場合、あるローカル電圧制御装置の通信異常時に、当該ローカル電圧制御装置はこの記憶された電圧上下限値に基づいて動作することができ、また、集中電圧制御装置では、当該ローカル電圧制御装置の動作を推定できる。なお、この場合は、図６のステップＳ１０２の負荷／発電量の予測値を補正する処理は省略される。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
以上のように、本発明にかかる電圧監視制御装置および電圧制御装置は、配電系統の電圧を制御する配電系統の電圧を制御するシステムに有用である。
【符号の説明】
【００９１】
１，５，６  電圧制御機器、２  母線、３−１，３−２  遮断器、４−１，４−２  配電線、７  通信ネットワーク、８  集中電圧制御装置、１０  電圧潮流計測装置、１１，１５，１６  ローカル電圧制御装置、２０  制御部、２１  負荷発電量予測部、２２  負荷発電量予測値補正部、２３  指令可能範囲更新部、２４  最適電圧分布決定部、２５  電圧上下限値決定部、２６  無効電力決定部、２７  送受信部、２８  記憶部。
【要約】
高圧系統の配電線の電圧を制御する複数の電圧制御機器の制御量を、第１の周期ごとに更新される指令値に基づいて第２の周期で調整する複数のローカル電圧制御装置との間で通信ネットワークを介してそれぞれ通信する送受信部２７と、無効電力調整型の電圧制御機器を制御するローカル電圧制御装置から送受信部２７を介して受信した、決められた時間内で電圧制御機器が発生する無効電力が制御範囲の限界値となった限界値時間または限界値時間を決められた時間で割った限界値時間割合である制御結果に基づいて、ローカル電圧制御装置へ指令可能な無効電力の範囲である指令可能範囲を決める指令可能範囲更新部２３と、指令可能範囲に基づいて第１の周期ごとに更新され、無効電力調整型の電圧制御機器を制御するローカル電圧制御装置に送受信部２７を介してそれぞれ送信される指令値である無効電力指令値を決める無効電力決定部２６と、を備える。【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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