(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
配電用変電所から延設される回線における電圧不平衡が抑制される状態のシミュレート結果を出力する電圧不平衡抑制支援方法であって、
前記回線を、電流値が所定値以上である第１配電区間と電流値が前記所定値未満である第２配電区間とに分割する第１ステップと、
前記第１配電区間を電圧不平衡抑制対象区間として、電圧不平衡が抑制された状態にシミュレートする電圧不平衡抑制処理を行う第２ステップと、
前記第２ステップにおけるシミュレート結果を用いて、前記第２配電区間を電圧不平衡抑制対象区間として、電圧不平衡が抑制された状態にシミュレートする第３ステップと、
前記第２ステップ及び前記第３ステップにおけるシミュレート結果を出力する第４ステップと、
を有する、
電圧不平衡抑制支援方法。
【請求項２】
前記第２ステップにおいて、
前記回線に接続される単相負荷を三相平衡負荷と見做して前記電圧不平衡抑制処理を行う、
請求項１に記載の電圧不平衡抑制支援方法。
【請求項３】
前記所定値は、前記配電用変電所の出力電流を一定倍した値である、
請求項１または２に記載の電圧不平衡抑制支援方法。
【請求項４】
前記第１配電区間が前記回線とは異なる他回線と併設された多回線区間を含む場合に、
前記第２ステップにおいて、
前記他回線の縮約モデルを用いて、前記電圧不平衡抑制処理を行う、
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電圧不平衡抑制支援方法。
【請求項５】
前記第２ステップにおいて、
電圧不平衡の度合いを示す電圧不平衡率が、前記第１配電区間の下流側端部において小さくなるように、前記電圧不平衡抑制処理を行う、
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の電圧不平衡抑制支援方法。
【請求項６】
前記第２ステップにおいて、
前記第１配電区間を複数区間に分割した各区間端部の１あるいは複数個所で前記回線を構成する三相の配電線の相配列を入れ替える捻架処理を行うシミュレートを実施する、
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の電圧不平衡抑制支援方法。
【請求項７】
前記第２ステップにおいて、
前記第１配電区間の下流側端部に不平衡抑制装置を設けるシミュレートを実施する、
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の電圧不平衡抑制支援方法。
【請求項８】
配電用変電所から延設される回線における電圧不平衡が抑制される状態のシミュレート結果を出力する電圧不平衡抑制部と、
前記シミュレート結果を記憶する記憶部と、
を備え、
前記電圧不平衡抑制部は、
前記回線を、電流値が所定値以上である第１配電区間と電流値が前記所定値未満である第２配電区間とに分割し、
前記第１配電区間を電圧不平衡抑制対象区間として、電圧不平衡が抑制された状態にシミュレートする電圧不平衡抑制処理を行うと共に、当該シミュレート結果を第１シミュレート結果として前記記憶部に記憶し、
前記第１シミュレート結果を用いて、前記第２配電区間を電圧不平衡抑制対象区間として、電圧不平衡が抑制された状態にシミュレートすると共に、当該シミュレート結果を第２シミュレート結果として前記記憶部に記憶し、
前記記憶部に記憶した前記第１シミュレート結果及び前記第２シミュレート結果を出力する、
電圧不平衡抑制支援装置。
【請求項９】
前記電圧不平衡抑制部は、
前記第１配電区間を電圧不平衡抑制対象区間として前記電圧不平衡抑制処理を実施する際に、前記回線に接続される単相負荷を三相平衡負荷と見做して前記電圧不平衡抑制処理を行う、
請求項８に記載の電圧不平衡抑制支援装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、三相配電系統の電圧不平衡抑制支援方法、及び電圧不平衡抑制支援装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
三相配電系統においては、三相交流電力を送電する各配電線が水平あるいは垂直に配列され、配電区域内に設置された柱上変圧器を介して、一般家庭、工場、商店などの電力需要家に三相もしくは単相の交流電力が供給される。柱上変圧器は、三相の配電線のうちのいずれか二相の配電線に接続される。以下、柱上変圧器以降の単相部分を「単相負荷」とも称する。また、単相負荷が接続される二相を、以下、「接続相」とも称する。
【０００３】
複数の単相負荷が１つの接続相に集中して接続されると、電流不平衡が大きくなり、三相交流電圧の電圧不平衡の度合いが増大することとなる。このため、各接続相に接続される各単相負荷の負荷容量の合計（以下、「合計容量」とも称する）が均等となるように各単相負荷の接続相を決定して各相電流をバランスさせるのが一般的である。なお、各接続相の合計容量が不均等となることにより生じる電圧不平衡を、以下、「負荷配分の不均等による電圧不平衡」とも称する。
【０００４】
また、三相配電系統においては、水平あるいは垂直に配列された三相の各配電線間の距離がそれぞれ異なるために、各配電線間に生じる相互リアクタンス成分が対称にならず、線路インピーダンスの不平衡が生じて電圧不平衡の要因となる。この線路インピーダンスの不平衡により生じる電圧不平衡を、以下、「相配列の非対称性による電圧不平衡」とも称する。
【０００５】
このような三相配電系統における電圧不平衡解析を行う際には、三相配電系統を構成する設備の情報を個々のデータとして管理し、これら多数のデータで配電系統モデルを再現する必要があるが、計算条件の変更を行う際に、非常に多くのデータを個別に調整しなくてはならず、実用的でない。特許文献１には、配電系統モデルを一定の解析精度を維持しつつ縮約する縮約モデル作成方法の技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４８３１４７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来、三相配電系統における電圧不平衡を抑制する手法としては、例えば、線路末端側に単相コンデンサ等の疑似負荷機器を設置して、電圧不平衡の補償を行うか、あるいは、線路末端側で三相の各配電線の配列を変える捻架を行うのが一般的である。
【０００８】
平均的な線路長の配電線路においては、一般に、単相負荷の負荷配分の不均等が電圧不平衡の発生要因として大きな影響を持つ。線路長が長くなり、特に、線路長が２０ｋｍを越えるような長亘長の配電系統においては、相配列の非対称性による電圧不平衡の度合いが大きくなる。また、複数の回線が平行して敷設される多回線区間があると、他回線からの影響を受けて電圧不平衡の拡大要因となる。
【０００９】
電力品質の問題が発生した場合、本来的に、発生原因に適した対策が実施されるべきである。例えば、負荷配分の不均等が原因である場合は、負荷配分を均等にする対策であり、相配列の非対称性が原因である場合は、捻架等の相配列を対称にする対策である。長亘長の配電系統においては、これらの要因が複合的に組み合わさって線路末端側で電圧不平衡が発生するため、単に線路末端に発生した電圧不平衡を抑制する目的で、単相コンデンサ等の疑似負荷機器を設置すると、各発生要因の程度が不明のまま、表面的に不平衡が抑制されることになり、電圧不平衡を適切に管理できているとは言い難い。また，系統変更が生じた場合（例えば相配列要因のみが解消した場合）に、適切に電圧不平衡が抑制できるとも限らない。
【００１０】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、三相配電系統の電圧不平衡を適切且つ十分に抑制可能な電圧不平衡抑制支援方法、及び電圧不平衡抑制支援装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の電圧不平衡抑制支援方法は、配電用変電所から延設される回線における電圧不平衡が抑制される状態のシミュレート結果を出力する電圧不平衡抑制支援方法であって、前記回線を、電流値が所定値以上である第１配電区間と電流値が前記所定値未満である第２配電区間とに分割する第１ステップと、前記第１配電区間を電圧不平衡抑制対象区間として、電圧不平衡が抑制された状態にシミュレートする第２ステップと、前記第２ステップにおけるシミュレート結果を用いて、前記第２配電区間を電圧不平衡抑制対象区間として、電圧不平衡が抑制された状態にシミュレートする第３ステップと、前記第２ステップ及び前記第３ステップにおけるシミュレート結果を出力する第４ステップと、を有する。
【００１２】
本発明の望ましい態様として、前記第２ステップにおいて、前記回線に接続される単相負荷を三相平衡負荷と見做して前記電圧不平衡抑制処理を行う。
【００１３】
本発明の望ましい態様として、前記所定値は、前記配電用変電所の出力電流を一定倍した値である。
【００１４】
本発明の望ましい態様として、前記第１配電区間が前記回線とは異なる他回線と併設された多回線区間を含む場合に、前記第２ステップにおいて、前記他回線の縮約モデルを用いて、前記電圧不平衡抑制処理を行う。
【００１５】
本発明の望ましい態様として、前記第２ステップにおいて、電圧不平衡の度合いを示す電圧不平衡率が、前記第１配電区間の下流側端部において小さくなるように、前記電圧不平衡抑制処理を行う。
【００１６】
本発明の望ましい態様として、前記第２ステップにおいて、前記第１配電区間を複数区間に分割した各区間端部の１あるいは複数個所で前記回線を構成する三相の配電線の相配列を入れ替える捻架処理を行うシミュレートを実施する。
【００１７】
本発明の望ましい態様として、前記第２ステップにおいて、前記第１配電区間の下流側端部に不平衡抑制装置を設けるシミュレートを実施する。
【００１８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の電圧不平衡抑制支援装置は、配電用変電所から延設される回線における電圧不平衡が抑制される状態のシミュレート結果を出力する電圧不平衡抑制部と、前記シミュレート結果を記憶する記憶部と、を備え、前記電圧不平衡抑制部は、前記回線を、電流値が所定値以上である第１配電区間と電流値が前記所定値未満である第２配電区間とに分割し、前記第１配電区間を電圧不平衡抑制対象区間として、電圧不平衡が抑制された状態にシミュレートすると共に、当該シミュレート結果を第１シミュレート結果として前記記憶部に記憶し、前記第１シミュレート結果を用いて、前記第２配電区間を電圧不平衡抑制対象区間として、電圧不平衡が抑制された状態にシミュレートすると共に、当該シミュレート結果を第２シミュレート結果として前記記憶部に記憶し、前記記憶部に記憶した前記第１シミュレート結果及び前記第２シミュレート結果を出力する。
【００１９】
本発明の望ましい態様として、前記電圧不平衡抑制部は、前記第１配電区間を電圧不平衡抑制対象区間として前記電圧不平衡抑制処理を実施する際に、前記回線に接続される単相負荷を三相平衡負荷と見做して前記電圧不平衡抑制処理を行う。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、三相配電系統の電圧不平衡を適切且つ十分に抑制可能な電圧不平衡抑制支援方法、及び電圧不平衡抑制支援装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本実施形態に係る電圧不平衡抑制支援方法を適用する対象の三相配電系統の一例を示す図である。
【図２】図２は、回線と単相負荷との接続部の一例を示す図である。
【図３】図３は、三相の配電線が電柱に水平方向に配列されて装柱された水平１回線区間における装柱例を示す図である。
【図４】図４は、三相の配電線が電柱に垂直方向に配列されて装柱された垂直１回線区間における装柱例を示す図である。
【図５】図５は、２つの回線の各三相の配電線が電柱にそれぞれ水平方向に配列され、各配列が平行して装柱された水平２回線区間における装柱例を示す図である。
【図６】図６は、２つの回線の各三相の配電線が電柱にそれぞれ垂直方向に配列され、各配列が平行して装柱された垂直２回線区間における装柱例を示す図である。
【図７】図７は、無負荷状態における回線の等価回路を示す図である。
【図８】図８は、無負荷状態の回線において、相配列の非対称性により発生する電圧不平衡の一例を示す電圧ベクトル図である。
【図９】図９は、単相負荷をａｂ相に接続した回線の等価回路を示す図である。
【図１０】図１０は、単相負荷をａｂ相に接続した回線において、負荷配分の不均衡により発生する電圧不平衡の一例を示す電圧ベクトル図である。
【図１１】図１１は、本実施形態に係る電圧不平衡抑制支援装置の機能ブロックの一例を示す図である。
【図１２】図１２は、本実施形態に係る回線情報テーブルの一例を示す図である。
【図１３】図１３は、本実施形態に係る電圧不平衡抑制支援方法における電圧不平衡抑制処理の一例を示すフローチャートである。
【図１４】図１４は、本実施形態に係る解析対象回線に併設された他回線の縮約モデルを用いた他回線の回線情報テーブルの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の発明を実施するための形態（以下、実施形態という）により本発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、下記実施形態で開示した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。
【００２３】
図１は、本実施形態に係る電圧不平衡抑制支援方法を適用する対象の三相配電系統の一例を示す図である。三相配電系統１００は、配電用変電所２００内に設置された配電用変圧器２００ａから延設される回線１０１に三相電力が送出されている。以下の説明では、回線１０１の配電用変電所２００側を上流側、その反対側を下流側として説明する。
【００２４】
配電用変圧器２００ａは、例えば一次側の電圧を所定の変圧比で変圧して、その変圧された電圧を二次側から出力する装置である。配電用変圧器２００ａは、例えば６６キロボルトの電圧が６．６キロボルトの電圧に変圧されるように、変圧比が設定されているものとする。
【００２５】
回線１０１は、配電用変圧器２００ａ（上流側）からの電力を各単相負荷２に供給するための電力線であり、例えば所定間隔で配設された電柱（不図示）に装柱されている。この回線１０１は、後述する電圧不平衡抑制処理の対象となる回線であり、幹線１０１−１と、この幹線１０１−１から分岐した各支線１０１−２，１０１−３を含み構成されている。
【００２６】
回線１０１は、例えば所定間隔で配設された電柱（不図示）の位置を基準として任意の間隔で複数の区間１−１〜１−ｐ，２−９〜２−ｑ，３−７〜３−ｒに分割されており、幹線１０１−１と各支線との分岐点と、各単相負荷２の接続点とが何れかの区間の下流側端部となるように分割されている。図１に示す例では、区間１−５，１−７，１−９，１−ｐ，２−９，２−ｑ，３−７，３−９，３−ｒの下流側端部に単相負荷２が接続され、幹線１０１−１の区間１−６の下流側端部で支線１０１−３に分岐し、幹線１０１−１の区間１−８の下流側端部で支線１０１−２に分岐した例を示している。
【００２７】
また、回線１０１は、幹線１０１−１の亘長が、例えば２０ｋｍを超えるような、所謂長亘長の回線であり、後述する電圧不平衡抑制処理において、区間１−１〜区間１−５を含む第１配電区間と、区間１−６〜１−ｐ，２−９〜２−ｑ，３−７〜３−ｒを含む第２配電区間とに分割される。
【００２８】
区間１−１〜１−４は、電圧不平衡抑制処理の対象となる回線１０１に他の回線１０２が併設されている多回線区間（２回線区間）である。回線１０２は、回線１０１の区間１−４の下流側端部に位置する箇所よりも下流側に複数の単相負荷２が接続されている。なお、本実施形態に係る電圧不平衡抑制処理においては、回線１０２に接続される各単相負荷２と、これら各単相負荷２から回線１０１の区間１−４の下流側端部に位置する箇所までの配電線とを縮約し、回線１０１の区間１−４の下流側端部に位置する箇所に接続される疑似負荷２’と見做しても良い。なお、回線の縮約手法については公知の技術を用いることができる。この回線の縮約手法により本発明が限定されるものではない。
【００２９】
図２は、回線と単相負荷との接続部の一例を示す図である。ここでは、回線１０１と単相負荷２との接続例を示す。
【００３０】
回線１０１は、ａ，ｂ，ｃ相からなる三相の配電線（以下、それぞれ「配電線ａ」、「配電線ｂ」、「配電線ｃ」とも称する）で構成されている。三相の配電線ａ，ｂ，ｃには、各線間電圧の振幅が等しく、且つ、線間電圧の位相が１２０°異なる三相交流電力が配電用変圧器２００ａから供給されている。
【００３１】
単相負荷２は、各配電線ａ，ｂ，ｃのうちのいずれか二相の配電線に接続される変圧器２１と、この変圧器２１に接続される電力負荷２２とを含み構成される。
【００３２】
変圧器２１は、例えば電柱の柱上に設けられ、一次側の電圧を所定の変圧比で変圧して、その変圧された電圧を二次側から出力する。変圧器２１は、例えば６．６キロボルトの電圧が１００ボルトまたは２００ボルトの電圧に変圧されるように、変圧比が設定されているものとする。図２では、変圧器２１の一次側が配電線ａ（ａ相）及び配電線ｂ（ｂ相）に接続された例を示している。
【００３３】
電力負荷２２は、変圧器２１を介して回線１０１に接続される。電力負荷２２は、柱上変圧器２１を介して、例えばａ相とｂ相との二相（ａｂ相）、ｂ相とｃ相との二相（ｂｃ相）、ｃ相とａ相との二相（ｃａ相）のうち、いずれか二相（ここでは、ａｂ相）の電力が供給されることにより動作する。以下、電力負荷２２が変圧器２１を介して接続される二相を、「単相負荷２の接続相」、あるいは単に「接続相」とも呼ぶものとする。
【００３４】
なお、上述した変圧器２１と電力負荷２２とを含む単相負荷２とは異なり、三相の配電線ａ，ｂ，ｃから三相電力が供給されて動作する三相平衡負荷については、説明の便宜上、省略されている。
【００３５】
図３は、三相の配電線が電柱に水平方向に配列されて装柱された水平１回線区間における装柱例を示す図である。水平１回線区間では、図３に示すように、回線１０１の各配電線ａ，ｂ，ｃが地面に対して水平方向に配列されて装柱される。
【００３６】
図４は、三相の配電線が電柱に垂直方向に配列されて装柱された垂直１回線区間における装柱例を示す図である。垂直１回線区間では、図４に示すように、回線１０１の各配電線ａ，ｂ，ｃが地面に対して垂直に配列されて装柱される。
【００３７】
図５は、２つの回線の各三相の配電線が電柱にそれぞれ水平方向に配列され、各配列が平行して装柱された水平２回線区間における装柱例を示す図である。水平２回線区間（多回線区間）では、地面に対して水平方向に配列された回線１０１の各配電線ａ，ｂ，ｃと、地面に対して水平方向に配列された回線１０２の各配電線ｄ，ｅ，ｆとが平行して装柱される。
【００３８】
図６は、２つの回線の各三相の配電線が電柱にそれぞれ垂直方向に配列され、各配列が平行して装柱された垂直２回線区間における装柱例を示す図である。垂直２回線区間（多回線区間）では、地面に対して垂直方向に配列された回線１０１の各配電線ａ，ｂ，ｃと、地面に対して垂直方向に配列された回線１０２の各配電線ｄ，ｅ，ｆとが平行して装柱される。
【００３９】
次に、三相配電系統１００における電圧不平衡について説明する。三相配電系統１００においては、電圧不平衡の発生要因として、相配列の非対称性によるものと、負荷配分の不均等によるものとの２つの要因がある。ここで、「相配列」とは、回線１０１を構成する各配電線ａ，ｂ，ｃの位置関係を指し、「相配列の非対称性による電圧不平衡」とは、水平１回線区間や垂直１回線区間において、各配電線ａ，ｂ，ｃが一列に並べて配置されることや、水平２回線区間や垂直２回線区間（多回線区間）において、他回線の配電線からの影響等により、線間の相互インピーダンスが非対称となることにより生じる電圧不平衡を指すものとする。また、「負荷配分」とは、各接続相毎の負荷容量の配分を指し、「負荷配分の不均等による電圧不平衡」とは、各接続相に接続される単相負荷の合計容量が不均等となることにより生じる電圧不平衡を指すものとする。
【００４０】
ここでは、まず、図７及び図８を用いて、回線１０１における三相の各配電線ａ，ｂ，ｃの相配列の非対称性により生じる電圧不平衡について説明する。図７は、無負荷状態における回線の等価回路を示す図である。図８は、無負荷状態の回線において、相配列の非対称性により発生する電圧不平衡の一例を示す電圧ベクトル図である。
【００４１】
図７に示す例において、三相電力は回線１０１の左端側から供給されるものとする。以下、回線１０１の左端側を「上流側」、回線１０１の右端側を「下流側」とも呼ぶものとする。
【００４２】
回線１０１の上流側では、各線間電圧Ｖａｂ，Ｖｂｃ，Ｖｃａの振幅は等しく、且つ、各線間電圧Ｖａｂ，Ｖｂｃ，Ｖｃａの位相は１２０°異なる。これにより、線間電圧ベクトルにより表される電圧ベクトル図は、図８に示すように、各線間電圧Ｖａｂ，Ｖｂｃ，Ｖｃａが平衡した略正三角形状となる。
【００４３】
線路の抵抗成分をＲ、リアクタンス成分をＸとすると、線路インピーダンスの一般式は、Ｚ＝Ｒ＋ｊＸ（ｊは、複素記号）と表される。
【００４４】
３本の各配電線ａ，ｂ，ｃで構成される回線１０１においては、図７に示すように、各配電線ａ，ｂ，ｃ間の距離に応じて、各配電線ａ，ｂ，ｃの間に相互リアクタンス成分Ｘａｂ，Ｘｂｃ，Ｘａｃが生じる。各配電線ａ，ｂ，ｃの抵抗成分及びリアクタンス成分が等しく、且つ、各配電線ａ，ｂ，ｃの配置条件が対称である場合には、回線１０１の下流側における各線間電圧Ｖａ’ｂ’，Ｖｂ’ｃ’，Ｖｃ’ａ’の平衡状態が保たれる。
【００４５】
一方、水平１回線区間や垂直１回線区間においては、各配電線ａ，ｂ，ｃが一列に並び装柱されるため、各線間に生じる相互リアクタンス成分Ｘａｂ，Ｘｂｃ，Ｘａｃの大きさが異なる。これにより、線間電圧ベクトルにより表される電圧ベクトル図は、図８に示すように、各線間電圧Ｖａ’ｂ’，Ｖｂ’ｃ’，Ｖｃ’ａ’の平衡状態が崩れた不等辺な三角形状となる。さらに、水平２回線区間や垂直２回線区間においては、各回線間で互いに影響を及ぼし合うため、線路インピーダンスに誤差が生じ、水平１回線区間や垂直１回線区間における平衡状態の崩れに対し誤差が生じる。
【００４６】
次に、図９及び図１０を用いて、負荷配分の不均等により生じる電圧不平衡について説明する。図９は、単相負荷をａｂ相に接続した回線の等価回路を示す図である。図１０は、単相負荷をａｂ相に接続した回線において、負荷配分の不均等により発生する電圧不平衡の一例を示す電圧ベクトル図である。図９及び図１０に示す例では、負荷配分の不均等により生じる電圧不平衡の説明を容易とするため、上述した相配列による影響、すなわち、各線間に生じる相互リアクタンス成分を考慮せず単純化している。
【００４７】
図９に示す例では、ｂｃ相、及びｃａ相は無負荷である。単相負荷２との接続点Ｐにおける電圧ベクトル図は、図１０に示すように、各線間電圧Ｖａ’ｂ’，Ｖｂ’ｃ’，Ｖｃ’ａ’の平衡状態が崩れた不等辺な三角形状となる。
【００４８】
次に、本実施形態に係る電圧不平衡抑制支援方法及び電圧不平衡抑制支援装置について説明する。
【００４９】
図１１は、本実施形態に係る電圧不平衡抑制支援装置の機能ブロックの一例を示す図である。図１１に示すように、本実施形態に係る電圧不平衡抑制支援装置１は、例えば、入力部１１、出力部１２、表示部１３、記憶部１４、電圧不平衡抑制部１５、制御部１６を有し、操作者により指定された回線における電圧不平衡抑制対策をシミュレートする電圧不平衡抑制処理を行い、シミュレート結果を出力するものである。
【００５０】
入力部１１は、電圧不平衡抑制支援装置１に対して情報を入力するための例えばキーボードである。
【００５１】
出力部１２は、電圧不平衡抑制支援装置１の外部に情報を出力するための例えばプリンタである。
【００５２】
表示部１３は、電圧不平衡抑制支援装置１に入力された情報を表示したり、電圧不平衡抑制支援装置１から出力される情報を表示したりするための例えばモニタである。
【００５３】
記憶部１４は、例えば、第１の領域１４１、第２の領域１４２を有する。記憶部１４は、例えば、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）、ハードディスクドライブ若しくはフラッシュメモリ等又はこれらを組み合わせたものである。
【００５４】
第１の領域１４１には、例えば、電圧不平衡抑制支援装置１を動作させるためのプログラムが記憶されている。第１の領域１４１には、更に、例えば、三相配電系統における長亘長回線の電圧不平衡を抑制するためのプログラム（以下、「電圧不平衡抑制処理プログラム」とも称する）が記憶されている。
【００５５】
第２の領域１４２には、例えば、三相配電系統における回線（例えば、図１に示す回線１０１，１０２）単位の情報である回線情報テーブルＴ１（図１２）が記憶されている。回線情報テーブルＴ１については、後述する。
【００５６】
電圧不平衡抑制部１５は、第２の領域１４２に記憶されている各種情報に基づいて、入力部１１を介して指定された回線の電圧不平衡抑制処理を行う。
【００５７】
制御部１６は、第１の領域１４１に記憶された、例えば電圧不平衡抑制支援装置１を動作させるためのプログラムに基づいて、電圧不平衡抑制支援装置１の動作を制御する。また、制御部１６が電圧不平衡抑制処理プログラムを起動することにより、電圧不平衡抑制部１５により電圧不平衡抑制処理が実行される。
【００５８】
電圧不平衡抑制部１５及び制御部１６は、例えばＣＰＵ（Central  Processing  Unit）及びメモリを組み合わせて構成することができる。
【００５９】
図１２は、本実施形態に係る回線情報テーブルの一例を示す図である。回線情報テーブルＴ１は、各区間毎に設定され、第２の領域１４２に記憶されている。ここでは、図１に示す回線１０１に対応した例を示し、この回線１０１に照らし合わせて説明する。
【００６０】
回線情報テーブルＴ１は、各回線（例えば、図１に示す回線１０１）に三相電力を供給する変電所の出力電流、出力電圧、配電区間決定係数Ｋ、幹線（１０１−１）及び各支線（１０１−２，１０１−３）の各区間（１−１〜１−ｐ，２−９〜２−ｑ，３−７〜３−ｒ）毎の亘長、電線定義、電線路相配列、負荷容量、負荷接続相、出力電流がそれぞれ対応付けられ、第２の領域１４２に記憶されている。回線情報テーブルＴ１に設定される各情報は、予め実際の回線敷設状態に応じて設定されたものであっても良いし、本実施形態に係る電圧不平衡抑制処理とは異なる別の処理でシミュレートされたものであっても良く、例えば、入力部１１、電圧不平衡抑制部１５等によって設定可能であることとする。また、各区間の出力電流は、例えば、一般的に知られている潮流計算手法を用いて算出されたものであっても良い。
【００６１】
回線情報テーブルＴ１における配電区間（第１配電区間、第２配電区間）は、後述する電圧不平衡抑制処理において設定される。また、各区間の電線路相配列、及び負荷接続相は、後述する電圧不平衡抑制処理において適宜変更される。
【００６２】
なお、各区間の負荷容量とは、例えば、各区間の下流側端部に接続され、単相負荷に含まれる電力負荷に電力を供給する変圧器毎に予め定められている容量であり、例えば、各変圧器の定格に基づいて定められる容量である。配電区間決定係数Ｋについては、後述する。
【００６３】
図１３は、本実施形態に係る電圧不平衡抑制支援方法における電圧不平衡抑制処理の一例を示すフローチャートである。
【００６４】
（ステップＳ１）
操作者により電圧不平衡抑制処理を実行する回線が指定され、制御部１６により電圧不平衡抑制処理プログラムが起動されると、まず、電圧不平衡抑制部１５は、回線１０１を、出力電流値が所定値以上となる第１配電区間と出力電流値が所定値未満となる第２配電区間とに分割する。
【００６５】
具体的には、電圧不平衡抑制部１５は、指定された回線の回線情報テーブルＴ１から、変電所出力電流と、幹線の各区間における出力電流値と、配電区間決定係数Ｋとを読み出し、出力電流値が変電所出力電流（ここでは、１１４Ａ）に配電区間決定係数Ｋ（例えば、Ｋ＝０．９）を乗じた値（ここでは、１０２Ａ）以上となる区間まで（ここでは、区間１−５まで）を、第１配電区間として設定し、第１配電区間よりも下流側を第２配電区間として設定して、回線情報テーブルＴ１に記憶する（ステップＳ１１）。図１及び図１２に示す例では、区間１−１から区間１−５までが第１配電区間となり、区間１−５よりも下流側の各区間１−６〜１−ｐ，２−９〜２−ｑ，３−７〜３−ｒが第２配電区間となる。
【００６６】
本実施形態では、三相配電系統における長亘長の回線を、接続される単相負荷が少なく、電圧不平衡の要因として相配列の非対称性による影響が大きい第１配電区間と、各支線に分岐して多くの単相負荷が接続され、電圧不平衡の要因として負荷配分の不均等による影響が大きい第２配電区間とに分割する。
【００６７】
第２配電区間が敷設される地域としては、例えば市街地等の負荷集中地域が想定されている。このような負荷集中地域では、各単相負荷間の距離が近く、区間亘長が短い傾向がある。このため、負荷集中地域における電圧不平衡の要因としては、相配列の非対称性による影響よりも負荷配分の不均等による影響の方がより大きい。
【００６８】
また、第１配電区間が敷設される地域としては、例えば負荷集中地域である市街地に電力を送電するために山間部等に回線が敷設される負荷分散地域が想定されている。このような負荷分散地域では、各単相負荷間の距離が遠く、区間亘長が長い傾向がある。このため、負荷分散地域における電圧不平衡の要因としては、負荷配分の不均等による影響よりも相配列の非対称性による影響の方がより大きい。また、第１配電区間に多回線区間（２回線区間）が含まれる場合（図に示す例では、区間１−１〜１−４）には、電圧不平衡抑制処理対象回線の配電線が他回線の配電線からの影響を受けて線路インピーダンスに誤差が生じる。
【００６９】
従って、負荷集中地域と負荷分散地域とを分けて電圧不平衡抑制処理を行うことで、負荷配分の不均等による電圧不平衡の抑制対策と相配列の非対称性による電圧不平衡の抑制対策との位置付けが従来よりも明確となり、適切且つ十分な電圧不平衡抑制効果が得られるような電圧不平衡抑制支援が可能になる。
【００７０】
本実施形態では、接続される単相負荷が少ない区間において亘長に対して出力電流の減少分が小さいことに着目し、変電所出力電流の一定倍率（例えば、配電区間決定係数Ｋ＝０．９）以上の電流が流れる区間を第１配電区間とし、第１配電区間よりも下流側を第２配電区間とし、以下のステップＳ２〜Ｓ４において、第１配電区間と第２配電区間とでそれぞれ適した電圧不平衡抑制処理を行うようにしている。
【００７１】
（ステップＳ２）
次に、電圧不平衡抑制部１５は、第１配電区間を電圧不平衡抑制対象区間として電圧不平衡抑制処理を行う。このステップＳ２では、指定された回線の全区間における負荷配分の不均等による影響を排除し、第１配電区間における相配列の非対称性により生じる電圧不平衡を抑制するシミュレートを行う。このため、以下のステップＳ２１，Ｓ２２では、指定された回線に接続された単相負荷を全て三相平衡負荷と見做して処理を行う。
【００７２】
具体的には、電圧不平衡抑制部１５は、指定された回線の回線情報テーブルＴ１から、幹線及び支線の各区間毎の区間亘長、電線定義、電線路相配列、負荷容量等を読み出し、第１配電区間に多回線区間（２回線区間）が含まれる場合（図に示す例では、区間１−１〜１−４）には、指定された回線に併設される他回線の回線情報テーブルＴ１から、幹線及び支線の各区間毎の区間亘長、電線定義、電線路相配列、負荷容量等を読み出し、これらの各情報に基づき、ステップＳ１において設定した第１配電区間の下流側端部における電圧不平衡率を算出する（ステップＳ２１）。
【００７３】
ここで、電圧不平衡率は、正相電圧に対する逆相電圧の割合で示される。正相電圧及び逆相電圧は、例えば、一般的に知られている潮流計算手法を用いて算出することができる。
【００７４】
また、多回線区間（２回線区間）が第１配電区間内に含まれる場合には、解析対象回線に併設された他回線を縮約した縮約モデルを用いて処理を行うものとする。ここで、縮約モデルとは、具体的には、他回線に接続されている複数の負荷と、各負荷が接続される電線路の一部を１つの疑似負荷に縮約したモデルを指すものとする。
【００７５】
図１に示す例では、回線１０２に接続された各単相負荷２と、回線１０１における区間１−４に相当する区間よりも下流側の回線１０２の電線路とを縮約して模擬負荷２’としている。この場合、模擬負荷２’が回線１０１における区間１−４に相当する区間の下流側端部に接続されたものとして縮約モデルを作成し、その縮約モデルを用いた回線１０２の回線情報テーブルＴ２を予め第２の領域１４２に記憶しておく。
【００７６】
図１４は、本実施形態に係る解析対象回線に併設された他回線の縮約モデルを用いた他回線の回線情報テーブルの一例を示す図である。多回線区間（２回線区間）が第１配電区間内に含まれる場合には、ステップＳ２１において、指定された回線の回線情報テーブルＴ１から読み出した幹線及び支線の各区間毎の区間亘長、電線定義、電線路相配列、負荷容量等に加え、縮約モデルを用いた他回線の回線情報テーブルＴ２から、他回線の各区間毎の区間亘長、電線定義、電線路相配列、模擬負荷の負荷容量等を読み出して、第１配電区間の下流側端部における電圧不平衡率を算出する。これにより、指定された回線に併設された他回線の情報量を減らすことができ、解析速度の高速化を図ることができる。
【００７７】
続いて、電圧不平衡抑制部１５は、第１配電区間の下流側端部における電圧不平衡率を小さくする処理を行う（ステップＳ２２）。
【００７８】
具体的には、電圧不平衡抑制部１５は、第１配電区間の下流側端部における電圧不平衡率が小さくなるように、第１配電区間内に１箇所以上の捻架点を設定する。例えば、区間１−２と区間１−３との境界点を捻架点に設定する場合、区間１−３以降の電線路相配列を変更し、変更した各区間の電線路相配列を回線情報テーブルＴ１に記憶する。
【００７９】
あるいは、電圧不平衡抑制部１５は、第１配電区間の下流側端部における電圧不平衡率が小さくなるように、第１配電区間の下流側端部に設置する不平衡抑制装置を設定する。この不平衡抑制装置は、単相コンデンサ等の疑似負荷機器で置き換え可能であり、この不平衡抑制装置に相当する単相負荷の負荷容量と負荷接続相とを回線情報テーブルＴ１に追加する。例えば、図１に示す例では、不平衡抑制装置は、区間１−５の下流側端部に、単相負荷２と併設することになる。
【００８０】
以上のステップＳ２の処理により、指定された回線の全区間における負荷配分の不均等による影響を排除した状態で、第１配電区間における相配列の非対称性により生じる電圧不平衡を抑制可能なシミュレート結果が得られる。
【００８１】
（ステップＳ３）
次に、電圧不平衡抑制部１５は、ステップＳ２における処理結果に基づき、第２配電区間を電圧不平衡抑制対象区間として電圧不平衡抑制処理を行う。このステップＳ３では、上述したステップＳ２により得た第１配電区間における相配列の非対称性により生じる電圧不平衡を抑制可能なシミュレート結果を用いることで、第１配電区間における相配列の非対称性による影響を排除した状態で、第２配電区間における負荷配分の不均等により生じる電圧不平衡を抑制するシミュレートが可能となる。
【００８２】
具体的には、電圧不平衡抑制部１５は、回線情報テーブルＴ１から、第２配電区間における幹線及び支線の各区間毎の区間亘長、電線定義、電線路相配列、負荷容量等を読み出し、これらの各情報に基づき、各区間端部における電圧不平衡率を算出する（ステップＳ３１）。
【００８３】
続いて、電圧不平衡抑制部１５は、第２配電区間内の各区間端部における電圧不平衡率、または、第２配電区間内の各区間端部における電圧不平衡率の平均値あるいは最大値を小さくする処理を行う（ステップＳ３２）。
【００８４】
具体的には、電圧不平衡抑制部１５は、第２配電区間内の各区間端部における電圧不平衡率、または、第２配電区間内の各区間端部における電圧不平衡率の平均値あるいは最大値が小さくなるように、各区間の下流側端部に設置された各単相負荷の接続相を変更して、回線情報テーブルＴ１に記憶する。なお、電圧不平衡を抑制するための各単相負荷の接続相設定手法については公知の技術を用いることができる。この各単相負荷の接続相設定手法により本発明が限定されるものではない。
【００８５】
あるいは、電圧不平衡抑制部１５は、第２配電区間内の各区間端部における電圧不平衡率、または、第２配電区間内の各区間端部における電圧不平衡率の平均値あるいは最大値が小さくなるように、第２配電区間内の各区間端部の１箇所以上に捻架点を設定する。例えば、区間１−８と区間１−９との境界点を捻架点に設定する場合、区間１−９以降の電線路相配列を変更し、変更した各区間の電線路相配列を回線情報テーブルＴ１に記憶する。
【００８６】
あるいは、電圧不平衡抑制部１５は、第２配電区間内の各区間端部における電圧不平衡率、または、第２配電区間内の各区間端部における電圧不平衡率の平均値あるいは最大値が小さくなるように、第２配電区間内の各区間端部の１箇所以上に設置する不平衡抑制装置を設定する。この不平衡抑制装置は、単相コンデンサ等の疑似負荷機器で置き換え可能であり、この不平衡抑制装置に相当する単相負荷の負荷容量と負荷接続相とを回線情報テーブルＴ１に追加する。
【００８７】
以上のステップＳ３の処理により、第１配電区間における相配列の非対称性による影響を排除した状態で、第２配電区間における負荷配分の不均等により生じる電圧不平衡を抑制可能なシミュレート結果が得られる。
【００８８】
（ステップＳ４）
次に、電圧不平衡抑制部１５は、上述したステップＳ１〜Ｓ３で設定した回線情報テーブルＴ１を当該電圧不平衡抑制処理における処理結果として出力する。
【００８９】
具体的には、電圧不平衡抑制部１５は、ステップＳ１〜Ｓ３で設定した回線情報テーブルＴ１の各情報を、例えば表示部１３に表示するか、あるいは、出力部１２から出力する等の出力処理を行い（ステップＳ４１）、電圧不平衡抑制処理を終了する。
【００９０】
以上説明したように、本実施形態に係る電圧不平衡抑制支援方法は、三相配電系統における長亘長の回線を、接続される単相負荷が少なく、電圧不平衡の要因として相配列の非対称性による影響が大きい第１配電区間と、各支線に分岐して多くの単相負荷が接続され、電圧不平衡の要因として負荷配分の不均等による影響が大きい第２配電区間とに分割し、第１配電区間を電圧不平衡抑制対象区間として電圧不平衡抑制処理を行い、第１配電区間におけるシミュレート結果を用いて、第２配電区間を電圧不平衡抑制対象区間として電圧不平衡抑制処理を行う。これにより、第１配電区間における相配列の非対称性による影響が大きい電圧不平衡の抑制対策がシミュレートされた状態で、第２配電区間における負荷配分の不均等による影響が大きい電圧不平衡の抑制対策がシミュレートされるので、長亘長の回線における電圧不平衡を適切且つ十分に抑制することができる。
【００９１】
また、本実施形態に係る電圧不平衡抑制支援方法は、指定された回線に接続された単相負荷を全て三相平衡負荷に置き換えて、第１配電区間を電圧不平衡抑制対象区間とした電圧不平衡抑制処理を行い、その後、三相平衡負荷に置き換えた負荷を単相負荷に戻して、第２配電区間を電圧不平衡抑制対象区間とした電圧不平衡抑制処理を行う。これにより、指定された回線の全区間における負荷配分の不均等による影響を排除した状態で、第１配電区間を電圧不平衡抑制対象区間とした電圧不平衡抑制処理が可能となり、また、第１配電区間における相配列の非対称性による影響を排除した状態で、第２配電区間を電圧不平衡抑制対象区間とした電圧不平衡抑制処理が可能となる。
【００９２】
また、本実施形態に係る電圧不平衡抑制支援方法は、第１配電区間が他回線の配電線と併設された多回線区間を含む場合に、他回線の縮約モデルを用いて、第１配電区間を電圧不平衡抑制対象区間とした電圧不平衡抑制処理を行う。これにより、指定された回線に併設された他回線の情報量を減らすことができ、解析速度の高速化を図ることができる。
【００９３】
また、本実施形態に係る電圧不平衡抑制支援装置は、電圧不平衡抑制処理を行い、当該電圧不平衡抑制処理における処理結果を出力する電圧不平衡抑制部を備え、電圧不平衡抑制部が、三相配電系統における長亘長の回線を、接続される単相負荷が少なく、電圧不平衡の要因として相配列の非対称性による影響が大きい第１配電区間と、各支線に分岐して多くの単相負荷が接続され、電圧不平衡の要因として負荷配分の不均等による影響が大きい第２配電区間とに分割し、第１配電区間を電圧不平衡抑制対象区間として電圧不平衡抑制処理を行い、第１配電区間におけるシミュレート結果を用いて、第２配電区間を電圧不平衡抑制対象区間として電圧不平衡抑制処理を行う。これにより、第１配電区間における相配列の非対称性による影響が大きい電圧不平衡の抑制対策がシミュレートされた状態で、第２配電区間における負荷配分の不均等による影響が大きい電圧不平衡の抑制対策がシミュレートされるので、長亘長の回線における電圧不平衡を適切且つ十分に抑制することができる。
【００９４】
また、本実施形態に係る電圧不平衡抑制支援装置は、指定された回線に接続された単相負荷を全て三相平衡負荷に置き換えて、第１配電区間を電圧不平衡抑制対象区間とした電圧不平衡抑制処理を行い、その後、三相平衡負荷に置き換えた負荷を単相負荷に戻して、第２配電区間を電圧不平衡抑制対象区間とした電圧不平衡抑制処理を行う。これにより、指定された回線の全区間における負荷配分の不均等による影響を排除した状態で、第１配電区間を電圧不平衡抑制対象区間とした電圧不平衡抑制処理が可能となり、また、第１配電区間における相配列の非対称性による影響を排除した状態で、第２配電区間を電圧不平衡抑制対象区間とした電圧不平衡抑制処理が可能となる。
【符号の説明】
【００９５】
１  電圧不平衡抑制支援装置
２  単相負荷
２’  疑似負荷
１１  入力部
１２  出力部
１３  表示部
１４  記憶部
１５  電圧不平衡抑制部
１６  制御部
２１  変圧器
２２  電力負荷
１００  三相配電系統
１０１  回線（電圧不平衡抑制対象回線）
１０１−１  幹線（電圧不平衡抑制対象回線）
１０１−２  支線（電圧不平衡抑制対象回線）
１０１−３  支線（電圧不平衡抑制対象回線）
１０２  回線（電圧不平衡抑制対象回線の一部区間に併設される回線）
１４１  第１の領域
１４２  第２の領域
２００  配電用変電所
２００ａ  配電用変圧器
【図１】
0006533969.tif 000002
【図２】
0006533969.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
0006533969.tif 000006
【図６】
0006533969.tif 000007
【図７】
0006533969.tif 000008
【図８】
0006533969.tif 000009
【図９】
0006533969.tif 000010
【図１０】
0006533969.tif 000011
【図１１】
0006533969.tif 000012
【図１２】
0006533969.tif 000013
【図１３】
0006533969.tif 000014
【図１４】
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