(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷時タップ切替変圧器や自動電圧調整器の二次側近辺の配電線に設置された第１の電圧・電流計測器による計測情報Ｖ0，Ｉ0と、この電圧・電流計測器の設置点の下流に設けられる仮想の負荷中心点まで線路インピーダンス
Ｚ0を用いての算出電圧に応じてタップ切替え制御を行うものにおいて、
前記仮想の負荷中心点より配電線の下流側に第２の電圧・電流計測器を設け、この電圧・電流計測器による検出情報Ｖ1，Ｉ1と負荷中心点より第２の電圧・電流計測器設置点までの線路インピーダンスＺ1を用いて次式で負荷中心点の推定電圧Ｖを算出し、算出された推定電圧と予め設定された基準電圧との差電圧でタップの切替え制御を行うことを特徴とした配電系統の電圧制御装置。
Ｖ＝｜{（１−α）Ｖ0＋αＶ1}−｛（１−α）Ｚ0Ｉ0−αＺ1Ｉ1｝｜
ただし、αは重み係数
【請求項２】
前記算出された負荷中心点の推定電圧Ｖの誤差が最小となるよう重み係数αと線路インピーダンスＺ0，Ｚ1を求めることを特徴とした請求項１記載の配電系統の電圧制御装置。
【請求項３】
前記重み係数αと線路インピーダンスＺ0，Ｚ1および前記算出された負荷中心点の推定電圧Ｖの目標値に、配電線の多様な負荷パターンに対して配電線の系統全体潮流のシミュレーション後の最適値を用いることを特徴とした請求項１記載の配電系統の電圧制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配電系統の電圧制御装置に係わり、特に、配電系統の電圧分布を管理範囲内に収めるようにした電圧制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
配電系統の電圧制御方式として、配電用変電所における負荷時タップ切替変圧器（以下ＬＲＴという）や配電線上の自動電圧調整器（以下ＳＶＲという）等が存在し、自端情報である電圧・電流計測値に基づいてタップ位置を算出し、算出値に応じてタップ位置を決定する方式が多く採用されている。
【０００３】
ＳＶＲやＬＲＴでは、ＳＶＲやＬＲＴの設置点より端末側に負荷中心点と呼ばれる目標点を定め、自端における電圧・電流計測値を用いて負荷中心点における電圧値を推定し、その電圧値が適正範囲に収まるように変圧器タップの位置制御を行っている。
【０００４】
近年、配電系統に、太陽光発電で代表される多くの分散電源が接続されることから、自端の電圧・電流計測値に基づいて算出する中心点電圧の利用のみでは誤差電圧が大きくなって電圧の管理範囲内から逸脱し適切なタップ選択ができない虞が生じている。これを防止するための電圧制御方式として、特許文献１や特許文献２などが公知となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−６５７８８
【特許文献２】特開２００４−５６９３１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１では、配電系統全体の電圧を最適に制御するという観点から、潮流計算シミュレーションと遺伝的アルゴリズムによる最適化を行って最適制御するという手法を提案している。この特許文献１の手法は、配電系統全体を把握するために多数の計測器や多くの演算資源を常時必要とし、電圧管理システムとして信頼性の高い計測ネットワークと高速な演算装置が必要となる問題点を有している。
【０００７】
特許文献２では、ＳＶＲ管轄化の多数の位置に電圧センサを設置し、各部の電圧分布とＳＶＲの１タップの電圧幅を勘案しながら線路電圧を管理値内に制御することを提案している。この特許文献２でも、多数の電圧センサや検出電圧の送信手段を必要としている。
【０００８】
そこで、本発明が目的とするとこは、部品点数を少なくし、且つ電圧管理範囲を逸脱することなく精度くタップ切替を可能とする配電系統の電圧制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、負荷時タップ切替変圧器や自動電圧調整器の二次側近辺の配電線に設置された第１の電圧・電流計測器による計測情報Ｖ0，Ｉ0と、この電圧・電流計測器の設置点の下流に設けられる仮想の負荷中心点まで線路インピーダンス
Ｚ0を用いての算出電圧に応じてタップ切替え制御を行うものにおいて、
前記仮想の負荷中心点より配電線の下流側に第２の電圧・電流計測器を設け、この電圧・電流計測器による検出情報Ｖ1，Ｉ1と負荷中心点より第２の電圧・電流計測器設置点までの線路インピーダンスＺ1を用いて次式で負荷中心点の推定電圧Ｖを算出し、算出された推定電圧と予め設定された基準電圧との差電圧でタップの切替え制御を行うことをすることを特徴としたものである。
Ｖ＝｜{（１−α）Ｖ0＋αＶ1}−｛（１−α）Ｚ0Ｉ0−αＺ1Ｉ1｝｜
ただし、αは重み係数
また、本発明は、前記算出された負荷中心点の推定電圧Ｖの誤差が最小となるよう重み係数αと線路インピーダンスＺ0，Ｚ1を求めることを特徴としたものである。
【００１０】
さらに本発明は、重み係数αと線路インピーダンスＺ0，Ｚ1および前記算出された負荷中心点の推定電圧Ｖの目標値に、配電線の多様な負荷パターンに対して配電線の系統全体潮流のシミュレーション後の最適値を用いることを特徴としたものである。
【発明の効果】
【００１１】
以上のとおり、本発明によれば、従来機器二次側の電圧・電流の他に、仮想の負荷中心点よりも下流任意点の電圧・電流情報と３つのパラメータを用いた簡単な情報で負荷中心点の電圧を推定し、その推定値と基準電圧との偏差に基づいてタップ切替え制御を行うものである。
これによって、簡単な制御装置によって、「軽負荷」，「重負荷＋発電」に関係なく
負荷中心点の電圧が推定でき、管理範囲電圧を逸脱することなく精度良くタップの切替え制御が可能となるものである。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態を示す構成図。
【図２】本発明の制御装置の構成図。
【図３】本発明の制御フロー図。
【図４】シミュレーションによる比較図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１は、本発明の実施例を示す配電線の部分系統図である。１は配電線、２は配電線に設置された自動電圧調整器（或いは負荷時タップ切替変圧器）で、その内部，もしくは二次側隣接して電圧・電流計測器３を設置し、自端の電圧・電流を計測する。４は電圧・電流計測器３の設置点よりも下流の配電線１に位置する仮想的な負荷中心点、５は電圧・電流計測器で、この計測器５は負荷中心点４よりもさらに下流側の配電線１上に設けられる。なお、この電圧・電流計測器５は改めて設置しなくとも、配電線の任意点に設置される開閉器に内蔵の計測器を利用してもよいことは勿論である。
【００１４】
６は通信装置で、電圧・電流計測器５によって検出された電圧・電流は通信装置６を介して制御装置１０に送信される。制御装置１０は、電圧・電流計測器３で計測した電圧Ｖ0，Ｉ0と、電圧・電流計測器５で計測した電圧Ｖ1，Ｉ1を入力して負荷中心点４の電圧推定値Ｖを演算する。
【００１５】
図２は、制御装置１０の概略の機能構成図を示したもので、電圧の推定値Ｖは推定電圧演算部１１で（１）式に基づいて算出する。
Ｖ＝｜{（１−α）Ｖ0＋αＶ1}−｛（１−α）Ｚ0Ｉ0−αＺ1Ｉ1｝｜……（１）
ここで、Ｚ0は自動電圧調整器２から負荷中心点４までの線路インピーダンス、Ｚ1は負荷中心点４から電圧・電流計測器５までの線路インピーダンス、αは電圧・電流計測器５の重みで、α＝Ｌ0／（Ｌ0＋Ｌ1）で算出される（ただし、Ｌ0は計測器３から負荷中心点４までの距離、Ｌ1は負荷中心点４から計測器５までの距離）。
【００１６】
１２は偏差演算部で、算出された推定値Ｖと負荷中心点の目標電圧として予め設定された基準電圧Ｖrefとの偏差電圧ΔＶを算出する。１３は判定部で、偏差電圧ΔＶが予め設定される不感帯を超えた正ならば一定の動作時限の後にタップ下げ指令を出力し、負ならば一定の動作時限の後にタップ上げ指令を出力する。１４は電圧調整継電部で、偏差電圧ΔＶの正負に応じたタップ変更動作を実行する。なお、１２から１４までの機能は、従来のＳＶＲの制御と同様である。
【００１７】
図３は図２で示す制御装置の動作フローを示したものである。
ステップＳ１では、推定電圧演算部１１は、電圧・電流計測器３，５によって計測された電圧・電流Ｖ0，Ｉ0、Ｖ1，Ｉ1を所定のサンプリング間隔で取り込む。
ステップＳ２では、取り込んだ電圧・電流値と予め設定された３つのパラメータα、Ｚ0およびＺ1を用いて（１）式の演算を実行して仮想の負荷中心点４の電圧Ｖを推定する。
【００１８】
ステップＳ３では、偏差演算部１２に入力された推定電圧Ｖと基準電圧Ｖrefを用いてΔＶ＝Ｖ−Ｖrefの演算を実行して偏差電圧ΔＶを求める。判定部１３は、ステップＳ４で入力されたΔＶの値を用いてタップ上げおよびタップ下げの
時限カウンタを、加算、或いは減算方向にカウントする。その際、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が、ΔＶの絶対値が不感帯を超える場合にΔＶの正負によってタップ下げ、又はタップ上げの時限カウントを加算し、不感帯に入る場合には時限カウントを減算する。
【００１９】
ステップＳ５では、時限カウントが設定値を超えたか否かを判定し、超過している場合には、ステップＳ６で電圧調整継電部１４を介してタップ下げ、又はタップ上げ制御を行い、タップ変更動作後に時限カウントをリセットする。ステップＳ７では次の周期待ちに入り、次の周期になればステップ１から動作を再開する。
【００２０】
図４はシミュレーション結果の電圧分布図である。
線ア、イは本発明による電圧分布曲線で、線アは軽負荷、線イは重負荷＋発電時の場合、線ア´、イ´は従来の適切なタップ選択ができなかった場合の電圧分布曲線で、線ア´は軽負荷時に線アと同じタップを選んだ場合、線イ´は重負荷＋発電時に線イと同じタップを選んだ場合である。ＵＬは電圧管理範囲の上限、ＬＬは電圧管理範囲の下限である。また、本発明のパラメータを、α＝０．５、線路インピーダンスＺ0，Ｚ1を各２％とし、従来の場合はα＝０とし、基準電圧は６６６０Ｖとしてシミュレーションを行った。
【００２１】
図４で明らかなように、従来の場合、負荷が軽い「軽負荷」パターンと負荷が重いがそれを補う発電が系統内にある「重負荷＋発電」の両方で、共に電圧・電流計測器３の設置点Ｌ１で検出された電流がほぼ同じであるため両パターンを区別できない。しかし、Ｌ１時点の「軽負荷」時の線ア´のパターンでの電圧約６７００Ｖの場合と、「重負荷＋発電」時の線イ´の電圧約６８００Ｖの場合には、軽負荷曲線ア´では負荷中心点Ｌ０近辺から距離Ｌ３を越えた範囲で下限ＬＬを逸脱しており、また、重負荷＋発電時の線イ´では、電圧・電流計測器５の設置点Ｌ４近辺で上限ＵＬを逸脱している。
これに対して本発明による線ア、イの場合には電圧管理範囲のＵＬとＬＬ内に入っている。
【００２２】
図４は、計測点３及び計測点５と負荷中心点までの距離の逆数の比から求める重みα＝０．５、線路インピーダンスＺ0，Ｚ1をそれぞれ２％として（１）式で求まった推定値を使用したものである。電圧分布曲線が「軽負荷」時および「重負荷＋発電」時に関係なく精度良く管理範囲ＵＬ，ＬＬ内に入るようにするためには、推定値の誤差が最小となるよう上記３つのパラメータを決める方法でもよく、また、多様な負荷パターンに対して系統全体の潮流をシミュレーションし、系統の電圧逸脱が最小となるように、重み係数αおよび線路インピーダンスＺ0，Ｚ1に最適整定値を用いるようにしてもよい。この場合、基準電圧も同時に計算される最適整定値が用いられる。
【００２３】
以上本発明は、従来のＳＶＲの手法に、負荷中心点よりも下流任意点の電圧・電流情報と３つのパラメータを用いた簡単な情報で負荷中心点の電圧を推定し、その推定値と基準電圧との偏差に基づいてタップ切替え制御を行うものである。
これによって、簡単な制御装置によって、「軽負荷」，「重負荷＋発電」に関係なく
負荷中心点の電圧が推定でき、管理範囲電圧を逸脱することなく精度良くタップ切替が可能となるものである。
【符号の説明】
【００２４】
１…  配電線
２…  自動電圧調整器（又は負荷時タップ切替変圧器）
３…  第１の電圧・電流計測器
４…  仮想の負荷中心点
５…  第２の電圧・電流計測器
６…  通信装置
１０…制御装置
１１…  推定電圧演算部
１２…  偏差演算部
１３…  判定部
１４…  電圧調整継電部
【図１】
0005673241.tif 000002
【図２】
0005673241.tif 000003
【図３】
0005673241.tif 000004
【図４】
0005673241.tif 000005