(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
配電系統に設置された自動電圧調整器と、少なくとも１つの分散電源システムとを備えた電力変換システムであって、
前記分散電源システムは、
分散電源と、
電力変換装置とを含み、
前記電力変換装置は、
前記分散電源が出力する直流電力を交流電力に変換して、前記配電系統に出力する電力変換回路と、
前記電力変換回路と前記配電系統との連系点の電圧を検出する電圧検出部と、
前記電圧検出部によって検出された電圧の実効値から高周波変動を除去して電圧目標値を生成する電圧目標値生成部と、
前記自動電圧調整器が動作したことを検出したときに、前記電圧目標値を補正する補正部と、
前記電圧検出部で検出された前記連系点の電圧が前記電圧目標値を基準とする電圧制御不感帯を逸脱した場合に、逸脱した分の電圧の大きさに応じた無効電力を出力するように前記電力変換回路に指令する指令部とを備えた、電力変換システム。
【請求項２】
前記補正部は、前記電圧検出部で検出された連系点の電圧の変化率の絶対値が第１の基準値を超え、かつ前記電力変換回路から出力される有効電力の変化量の絶対値が第２の基準値未満となった場合に、前記自動電圧調整器が動作したことを検出する、請求項１に記載の電力変換システム。
【請求項３】
前記補正部は、前記電圧検出部で検出された連系点の電圧の変化率の絶対値が第１の基準値を超えた状態が規定期間継続し、かつ前記電力変換回路から出力される有効電力の変化量の絶対値が第２の基準値未満となった場合に、前記自動電圧調整器が動作したことを検出する、請求項２に記載の電力変換システム。
【請求項４】
前記補正部は、前記自動電圧調整器が動作したことを検出したときに、前記自動電圧調整器の電圧ステップ幅に基づいて、前記電圧目標値を補正する、請求項２記載の電力変換システム。
【請求項５】
前記補正部は、前記自動電圧調整器が動作したことを検出したときに、前記連系点の電圧の変化率が正の場合に、前記電圧目標値に前記自動電圧調整器の電圧ステップ幅の絶対値を加算し、前記連系点の電圧の変化率が負の場合に、前記電圧目標値から前記自動電圧調整器の電圧ステップ幅の絶対値を減算することによって、前記電圧目標値を補正する、請求項４記載の電力変換システム。
【請求項６】
前記指令部は、
前記連系点の電圧と前記電圧目標値との偏差を出力する減算器と、
前記偏差の絶対値が前記電圧制御不感帯を超えた場合に、前記偏差の絶対値と前記電圧制御不感帯との差分を出力し、前記偏差の絶対値が前記電圧制御不感帯以下の場合に、零を出力する超過電圧出力部と、
前記超過電圧出力部の出力を増幅した制御量を無効電力指令値として出力する電圧制御部とを含む、請求項１記載の電力変換システム。
【請求項７】
前記電圧制御不感帯は、前記自動電圧調整器の電圧制御不感帯幅よりも小さい、請求項６記載の電力変換システム。
【請求項８】
前記配電系統の状態を管理する中央管理装置を備え、
前記電力変換装置は、前記中央管理装置から送られる前記電圧制御不感帯を表わす情報を受信する、請求項７記載の電力変換システム。
【請求項９】
前記補正部は、前記電圧検出部で検出された連系点の電圧の変化率の絶対値が第１の基準値を超え、かつ第２の基準値未満であり、前記電力変換回路から出力される有効電力の変化量の絶対値が第３の基準値未満となった場合に、前記自動電圧調整器が動作したことを検出する、請求項１に記載の電力変換システム。
【請求項１０】
前記補正部は、前記電圧検出部で検出された連系点の電圧の変化率の絶対値が第１の基準値を超え、かつ第２の基準値未満となる状態が規定期間継続し、前記電力変換回路から出力される有効電力の変化量の絶対値が第３の基準値未満となった場合に、前記自動電圧調整器が動作したことを検出する、請求項９に記載の電力変換システム。
【請求項１１】
前記補正部は、前記自動電圧調整器が動作したことを検出したときに、前記連系点の電圧の変化率が正の場合に、前記電圧目標値を電圧目標値上限に補正し、前記連系点の電圧の変化率が負の場合に、前記電圧目標値が電圧目標値下限に補正する、請求項９記載の電力変換システム。
【請求項１２】
前記補正部は、前記電圧目標値と、前記自動電圧調整器の電圧ステップ幅とに基づいて、前記電圧目標値上限および前記電圧目標値下限を設定する、請求項１１記載の電力変換システム。
【請求項１３】
前記指令部は、前記電力変換回路と前記自動電圧調整器との距離に応じて、前記電圧制御不感帯を設定する、請求項７記載の電力変換システム。
【請求項１４】
配電系統に設置された自動電圧調整器と、分散電源とを備えた電力変換システムにおける電力変換装置であって、
前記分散電源が出力する直流電力を交流電力に変換して、前記配電系統に出力する電力変換回路と、
前記電力変換回路と前記配電系統との連系点の電圧を検出する電圧検出部と、
前記電圧検出部によって検出された電圧の実効値から高周波変動を除去して電圧目標値を生成する電圧目標値生成部と、
前記自動電圧調整器が動作したことを検出したときに、前記電圧目標値を補正する補正部と、
前記電圧検出部で検出された前記連系点の電圧が前記電圧目標値を基準とする電圧制御不感帯を逸脱した場合に、逸脱した分の電圧の大きさ応じた無効電力を出力するように前記電力変換回路に指令する指令部とを備えた、電力変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換システムおよび電力変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
太陽光発電システム等の自然エネルギーを利用した発電は、天候などの自然条件に応じて発電量が刻々と変動する。そのため、電力系統の電圧変動を抑制することが重要である。【０００３】
たとえば、特許文献１の電圧制御装置は、電力系統の電圧の短周期変動を静止型無効電力補償装置による無効電力補償で抑制し、電力系統の電圧の長周期変動をステップ式自動電圧調整器のタップ切り替えにより抑制する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】ＷＯ２０１６／１２１０１４  Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の電圧制御装置は、短周期変動を無効電力補償装置による無効電力補償で抑制するが、静止型無効電力補償装置はコストが高いという問題がある。【０００６】
それゆえに、本発明の目的は、静止型無効電力補償装置を用いずに、分散電源システムと連系した配電系統の電圧変動を安定化することができる電力変換システムおよび電力変換装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、配電系統に設置された自動電圧調整器と、少なくとも１つの分散電源システムとを備えた電力変換システムであって、分散電源システムは、分散電源と、電力変換装置とを含む。電力変換装置は、分散電源が出力する直流電力を交流電力に変換して、配電系統に出力する電力変換回路と、電力変換回路と配電系統との連系点の電圧を検出する電圧検出部と、電圧検出部によって検出された電圧の実効値から高周波変動を除去して電圧目標値を生成する電圧目標値生成部と、自動電圧調整器が動作したことを検出したときに、電圧目標値を補正する補正部と、電圧検出部で検出された連系点の電圧が電圧目標値を基準とする電圧制御不感帯を逸脱した場合に、逸脱した分の電圧の大きさに応じた無効電力を出力するように電力変換回路に指令する指令部とを備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、自動電圧調整器が動作したことを検出したときに、電圧目標値を補正し、連系点の電圧が電圧目標値を基準とする電圧制御不感帯を逸脱した場合に、逸脱した分の電圧の大きさに応じた無効電力を出力する。これによって、静止型無効電力補償装置を用いずに、分散電源システムと連系した配電系統の電圧変動を安定化することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態１の電力変換システム１００の概略図である。
【図２】太陽光発電の１日発電量の例を示す図である。
【図３】実施の形態１の電力変換装置５０の構成図である。
【図４】実施の形態１の制御回路５４０のブロック図である。
【図５】超過電圧出力部５４３０の構成を表わす図である。
【図６】実施の形態１の制御回路５４０の無効電力指令値Ｑｒを生成する手順を表わすフローチャートである。
【図７】（ａ）は、ＳＶＲ２０の動作時に電圧目標値Ｖｒｅｆを補正しない場合のは電系統の電圧の時間変化を表わす図である。（ｂ）は、ＳＶＲ２０の動作時に電圧目標値Ｖｒｅｆを補正した場合の配電系統の電圧の時間変化を表わす図である。
【図８】実施の形態２の電力変換システム１００の概略図である。
【図９】実施の形態２の電力変換装置５０の構成図である。
【図１０】実施の形態２の制御回路５４０のブロック図である。
【図１１】実施の形態２の制御回路５４０の無効電力指令値Ｑｒを生成する手順を表わすフローチャートである。
【図１２】（ａ）は、ＳＶＲ２０の動作時に、電圧目標値Ｖｒｅｆを補正しない場合の配電系統の電圧のシミュレーション結果の一例を表わす図である。（ｂ）は、ＳＶＲ２０の動作時に電圧目標値Ｖｒｅｆを補正しない場合に出力される無効電力のシミュレーション結果の一例を表わす図である。（ｃ）は、ＳＶＲ２０の動作時に、電圧目標値Ｖｒｅｆを補正した場合の配電系統の電圧のシミュレーション結果の一例を表わす図である。（ｄ）は、ＳＶＲ２０の動作時に電圧目標値Ｖｒｅｆを補正した場合に出力される無効電力のシミュレーション結果の一例を表わす図である。
【図１３】電力変換装置５０の機能をソフトウェアを用いて実現する場合の電力制御器の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分には同一の符号を付してその説明は繰り返さない。
【００１１】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１の電力変換システム１００の概略図である。
【００１２】
図１を参照して、電力変換システム１００は、変電所１０、ステップ式自動電圧調整器（ＳＶＲ）２０、柱状変圧器４０、および少なくとも１つの分散電源システム９０を備える。配電系統ＬＡにステップ式自動電圧調整器２０及び柱状変圧器４０が設置される。変電所１０から送られてくる電力は、ステップ式自動電圧調整器２０及び柱状変圧器４０を介して負荷８０へ供給される。
【００１３】
ステップ式自動電圧調整器（ＳＶＲ）２０は、所定の時間、配電系統ＬＡの交流実効電圧が、ＳＶＲ２０の運用電圧の上限電圧、あるいは下限電圧を逸脱していた場合にタップ切り換えを実施し、１次側と２次側の変圧比を変更して、配電系統ＬＡの電圧を適正値に自動調整する。ＳＶＲ２０による１回のタップ切り替えによって、２次側の変動する電圧の幅をＳＶＲ電圧ステップ幅ΔＶｓｖｒと称する。ＳＶＲ２０の運用電圧の上限電圧ＶＵおよび下限電圧ＶＬは、基準電圧ＶＲと、電圧制御不感帯Ｖｄｅａｄ（ＳＶＲ）によって、決定される。ＶＵ＝ＶＲ＋Ｖｄｅａｄ（ＳＶＲ）、ＶＬ＝ＶＲ−Ｖｄｅａｄ（ＳＶＲ）である。ここで、所定の時間は、例えば、４５秒程度とすることができる。
【００１４】
分散電源システム９０は、分散電源を備える。たとえば、分散電源は、太陽光発電装置および蓄電池を設置した需要家分散電源、多数の太陽光発電などの自然エネルギーを用いた発電装置、または複数の蓄電池からなるメガソーラーなどである。
【００１５】
図２は、太陽光発電の１日発電量の例を示す図である。
図２に示すように、太陽光発電機６０の発電量は日射変動により時々刻々と変化するため、大容量の分散電源が連系される配電系統では電圧の変動が短い周期で発生する。その結果、ＳＶＲ２０の動作回数が増える。ＳＶＲ２０は、機械式タップ切り替えを行うため、動作回数が多くなると機器の寿命が短くなる。分散電源の電力変動が要因でＳＶＲ２０の動作回数が増えるのは望ましくない。
【００１６】
分散電源システム９０は、少なくとも、分散電源である太陽光発電機６０、太陽光発電用の電力変換装置５０−ａ、負荷８０と、太陽光発電用の電圧検出器１０１−ａと、太陽光発電用の電流検出器１０２-ａとを備える。分散電源システム９０は、さらに、分散電源である蓄電池７０と、蓄電池用の電力変換装置５０−ｂと、蓄電池用の電圧検出器１０１−ｂと、蓄電池用の電流検出器１０２−ｂとを備えてもよい。
【００１７】
太陽光発電用の電力変換装置５０−ａと、蓄電池用の電力変換装置５０−ｂとを総称して、電力変換装置５０と記載する。太陽光発電用の電圧検出器１０１−ａと、蓄電池用の電圧検出器１０１−ｂとを総称して、電圧検出器１０１と記載する。太陽光発電用の電流検出器１０２-ａと、蓄電池用の電流検出器１０２−ｂとを総称して、電流検出器１０２と記載する。太陽光発電機６０と、蓄電池７０とを総称して、分散電源と記載する。
【００１８】
電圧検出器１０１は、電力変換装置５０と配電系統ＬＡとの連系点の交流電圧Ｖａｃを計測する。電流検出器１０２は、電力変換装置５０と配電系統ＬＡとの連系点の交流電流Ｉａｃを計測する。
【００１９】
配電系統ＬＡに連系する分散電源システム９０の個数は、図１では２個としているが、少なくとも１個連系していればよい。
【００２０】
中央管理装置３０は、配電系統ＬＡの状態を管理する。中央管理装置３０は、電力系統の潮流を監視する。中央管理装置３０は、分散電源システム９０の電力変換装置５０と双方向にデータ通信する機能を備える。中央管理装置３０は、ＳＶＲ２０の情報、電力変換装置５０の電圧制御不感帯Ｖｄｅａｄ、電力変換装置５０の連系点の電圧および連系点の電流を定期的に授受する。中央管理装置３０は、ＳＶＲの電圧制御不感帯Ｖｄｅａｄ（ＳＶＲ）より小さい範囲で、配電系統ＬＡのインピーダンスＺＬと電圧分布とに基づいて、電圧制御不感帯Ｖｄｅａｄを決定する。すなわち、Ｖｄｅａｄ（ＳＶＲ）＞Ｖｄｅａｄである。
【００２１】
図３は、実施の形態１の電力変換装置５０の構成を示す図である。
図３を参照して、電力変換装置５０は、電圧検出部５１０、電圧目標値生成部５２０、電流検出部５３０、制御回路５４０、および電力変換回路５５０を備える。
【００２２】
電圧検出部５１０は、電圧検出器１０１が計測した交流電圧Ｖａｃを受信して、受信した交流電圧値Ｖａｃから検出電圧実効値Ｖｅを検出する。
【００２３】
電圧目標値生成部５２０は、電圧検出部５１０が出力した検出電圧実効値Ｖｅの一定時間（たとえば数分以上）の平均値を算出することによって、連系点の電圧の高周波成分を除去した電圧目標値Ｖｒｅｆを生成する。あるいは、電圧目標値生成部５２０は、ローパスフィルタによって、検出電圧実効値Ｖｅの高帯域成分を除去することによって、連系点の電圧の高周波成分を除去した電圧目標値Ｖｒｅｆを生成してもよい。
【００２４】
電流検出部５３０は、電流検出器１０２が計測した交流電流Ｉａｃを受信して、受信した交流電流Ｉａｃから検出電流実効値Ｉｅを検出する。
【００２５】
制御回路５４０は、検出電圧実効値Ｖｅと、電圧目標値Ｖｒｅｆと、検出電流実効値Ｉｅと、中央管理装置３０から送信される電圧制御不感帯Ｖｄｅａｄ、有効電力指令値Ｐｒ、ＳＶＲ第１整定条件Ｓｔ１、ＳＶＲ第２整定条件Ｓｔ２とを受信する。ＳＶＲ第１整定条件Ｓｔ１は、ＳＶＲ電圧ステップ幅ΔＶｓｖｒである。ＳＶＲ第２整定条件は、タップ切り替え時間ΔＴｔａｐである。制御回路５４０は、受信したこれらの情報に基づいて、電力変換回路５５０の連系点の電圧及び電流の制御量を算出し、算出した制御量に従って、パルス幅変調信号ＰＷＭを生成する。パルス幅変調信号ＰＷＭは、電力変換回路５５０へ送られる。
【００２６】
電力変換回路５５０は、分散電源が出力する直流電力を交流電力に変換して、配電系統ＬＡに出力する。電力変換回路５５０は、インバータによって構成される。電力変換回路５５０は、自己消弧型半導体スイッチング素子と、ダイオード素子と、平滑コンデンサとを備える。電力変換回路５５０は、自己消弧型半導体素子のゲート信号のオン／オフのＤＵＴＹ比率を変えることによって直流電力を交流電力へ変換する。本実施の形態では、電力変換回路５５０の回路構成については限定しない。
【００２７】
図４は、実施の形態１の制御回路５４０のブロック図である。
図４を参照して、制御回路５４０は、補正部３１０と、指令部３２０とを備える。
【００２８】
補正部３１０は、ＳＶＲ２０が動作したことを検出したときに、検出した動作に対応するように電圧目標値Ｖｒｅｆを補正する。
【００２９】
補正部３１０は、ＳＶＲ動作検出部５４１０、電圧目標値補正量算出部５４２０、および加算器５４９１を備える。
【００３０】
ＳＶＲ動作検出部５４１０は、中央管理装置３０から送信されるＳＶＲ第１整定条件Ｓｔ１（ΔＶｓｖｒ）と、ＳＶＲ第２整定条件Ｓｔ２（ΔＴｔａｐ）と、電力変換装置５０の連系点の検出電流実効値Ｉｅと、検出電圧実効値Ｖｅとに基づいて、ＳＶＲが動作したか否かを検出する。具体的には、電圧検出部５１０で検出された連系点の検出電圧実効値Ｖｅの変化率Ｖｒａｔｅの絶対値が基準値Ｋ１を超える状態が規定期間継続し、かつ電力変換回路５５０から出力される有効電力の変化量ΔＰの絶対値が基準値Ｋ２未満となった場合に、ＳＶＲ２０が動作したことを検出する。基準値Ｋ１は、ＳＶＲ第１整定条件Ｓｔ１（ΔＶｓｖｒ）およびＳＶＲ第２整定条件Ｓｔ２（ΔＴｔａｐ）によって決定される。基準値Ｋ２は、ＳＶＲ電圧ステップ幅（ΔＶｓｖｒ[％]）と、電力変換回路５５０からＳＶＲ２０までの配電系統電圧低圧換算インピーダンスＺＬとに基づいて決定される。
【００３１】
電圧目標値補正量算出部５４２０および加算器５４９１は、ＳＶＲ２０が動作したことを検出したときに、連系点の検出電圧実効値Ｖｅの変化率Ｖｒａｔｅが正の場合に、電圧目標値ＶｒｅｆにＳＶＲ電圧ステップ幅ΔＶｓｖｒの絶対値を加算し、連系点の検出電圧実効値Ｖｅの変化率Ｖｒａｔｅが負の場合に、電圧目標値ＶｒｅｆからＳＶＲ電圧ステップ幅ΔＶｓｖｒの絶対値を減算することによって、電圧目標値Ｖｒｅｆを補正する。
【００３２】
具体的には、電圧目標値補正量算出部５４２０は、ＳＶＲ動作検出部５４１０がＳＶＲ動作を検出した場合に、ＳＶＲ第１整定条件Ｓｔ１に基づいて、電圧目標値補正量ΔＶｒｅｆを算出する。電圧目標値補正量算出部５４２０は、ＳＶＲ動作を検出しなかった場合は電圧目標値補正量ΔＶｒｅｆを０とする。加算器５４９１は、電圧目標値Ｖｒｅｆと、電圧目標値補正量ΔＶｒｅｆとを加算して、新たな電圧目標値ＲＶｒｅｆを出力する。
【００３３】
指令部３２０は、電圧検出部５１０で検出された連系点の検出電圧実効値Ｖｅが電圧目標値ＲＶｒｅｆを基準とする電圧制御不感帯Ｖｄｅａｄを逸脱した場合に、逸脱した分の電圧の大きさに応じた無効電力を出力するように電力変換回路５５０を指令する。
【００３４】
指令部３２０は、減算器５４９２、超過電圧出力部５４３０、電圧制御部５４４０、無効電力制御部５４５０、有効電力制御部５４６０、加算器５４９３、および電流制御部５４７０を備える。
【００３５】
減算器５４９２は、電圧目標値ＲＶｒｅｆから検出電圧実効値Ｖｅを減算して、偏差ΔＶｅ（＝ＲＶｒｅｆ−Ｖｅ）を算出する。
【００３６】
超過電圧出力部５４３０は、偏差ΔＶｅの絶対値が電圧制御不感帯Ｖｄｅａｄを超えた場合に、|ΔＶｅ|−Ｖｄｅａｄを出力し、偏差ΔＶｅの絶対値が電圧制御不感帯Ｖｄｅａｄ以下の場合に、０［Ｖ］を出力する。
【００３７】
図５は、超過電圧出力部５４３０の構成を表わす図である。
超過電圧出力部５４３０は、リミッタ５４３１と、減算器５４３２とを備える。
【００３８】
リミッタ５４３１は、偏差ΔＶｅの絶対値が電圧制御不感帯Ｖｄｅａｄを超えているときに、Ｖｄｅａｄを出力する。リミッタ５４３１は、偏差ΔＶｅの絶対値が電圧制御不感帯Ｖｄｅａｄ以下のときに、偏差ΔＶｅの絶対値|ΔＶｅ|を出力する。
【００３９】
減算器５４３２は、偏差ΔＶｅの絶対値|ΔＶｅ|から、リミッタ５４３１の出力であるＶｄｅａｄまたは|ΔＶｅ|を減算して、|ΔＶｅ|−Ｖｄｅａｄ、または０［Ｖ］を出力する。
【００４０】
電圧制御部５４４０は、超過電圧出力部５４３０から出力される電圧を比例制御することによって、超過電圧出力部５４３０の出力を増幅した制御量を無効電力指令値Ｑｒとして出力する。電圧制御部５４４０は、超過電圧出力部５４３０の出力が|ΔＶｅ|−Ｖｄｅａｄの場合、すなわち、偏差ΔＶｅの絶対値が電圧制御不感帯Ｖｄｅａｄを超えた場合に、|ΔＶｅ|−Ｖｄｅａｄを増幅した制御量を無効電力指令値Ｑｒとして無効電力制御部５４５０へ出力する。電圧制御部５４４０は、偏差ΔＶｅの絶対値が電圧制御不感帯Ｖｄｅａｄを超えた場合に、電圧制御を開始する。電圧制御部５４４０は、偏差ΔＶｅの絶対値が電圧制御不感帯Ｖｄｅａｄ以下となると、徐々に無効電力指令値Ｑｒを減少させ、やがて電圧制御を停止する。
【００４１】
無効電力制御部５４５０は、無効電力が無効電力指令値Ｑｒに従うように、無効電流指令値Ｉｑｒを出力する。
【００４２】
有効電力制御部５４６０は、検出電流実効値Ｉｅおよび検出電圧実効値Ｖｅを演算することによって得られる電力が有効電力指令値Ｐｒに従うように、有効電流指令値Ｉｐｒを出力する。
【００４３】
有効電力指令値Ｐｒは、例えば分散電源システムを仮想発電所とみなし、太陽光発電機または蓄電池、若しくは両方の電源から系統への供給する場合の電力量の指令値である。
【００４４】
加算器５４９３は、有効電力制御部５４６０から出力された有効電流指令値Ｉｐｒと無効電力制御部５４５０から出力される無効電流指令値Ｉｑｒとを加算して電流指令値Ｉｒを生成する。
【００４５】
電流制御部５４７０は、交流電流Ｉａｃが、電流指令値Ｉｒに従うようにパルス幅変調信号ＰＷＭを出力して、電力変換回路５５０のゲートを駆動する。
【００４６】
図６は、実施の形態１の制御回路５４０の無効電力指令値Ｑｒを生成する手順を表わすフローチャートである。
【００４７】
ステップＳ１において、制御回路５４０は、中央管理装置３０からＳＶＲ第１整定条件Ｓｔ１およびＳＶＲ第２整定条件Ｓｔ２を取得し、メモリに保持する。ＳＶＲ第１整定条件Ｓｔ１は、ＳＶＲ電圧ステップ幅（ΔＶｓｖｒ[％]）である。ＳＶＲ第２整定条件Ｓｔ２は、タップ切り替え時間（ΔＴｔａｐ）である。中央管理装置３０は、管理する配電系統のＳＶＲの整定条件および線路インピーダンスの情報を電力会社から取得して保持している。
【００４８】
ステップＳ２において、電圧制御不感帯Ｖｄｅａｄの更新があった場合に、処理がステップＳ３に進む。電圧制御不感帯Ｖｄｅａｄの更新がない場合に、処理がステップＳ２に戻る。中央管理装置３０は、各電力変換装置の電圧制御不感帯Ｖｄｅａｄを電力変換装置５０に定期的に配信する。
【００４９】
ステップＳ３において、制御回路５４０は、電圧制御不感帯Ｖｄｅａｄを取得する。これにより、各分散電源システムの無効電力出力をより均一化することができる。
【００５０】
ステップＳ４において、制御回路５４０は、電力変換装置５０の連系点の時刻Ｔ（ｎ）における検出電圧実効値Ｖｅ（ｎ）、検出電流実効値Ｉｅ（ｎ）、および電圧目標値Ｖｒｅｆを取得し、取得した値をメモリに保持する。
【００５１】
ステップＳ５において、ＳＶＲ動作検出部５４１０は、以下の式に示すように、時刻Ｔ（ｎ）における検出電圧実効値Ｖｅ（ｎ）と前回取得した時刻Ｔ（ｎ−１）における検出電圧実効値Ｖｅ（ｎ−１）との差分を時間差分Δｔ（Δｔ＝Ｔ（ｎ）−Ｔ（ｎ−１））で除算することによって、検出電圧実効値Ｖｅの変化率Ｖｒａｔｅを算出する。Δｔは、１サイクル時間である。１サイクルは、タップ切替時間ΔＴｔａｐを系統周波数の周期で除算した値である。たとえば、系統周波数が５０Ｈｚ、かつＳＶＲのタップ切り替え時間ΔＴｔａｐが０．１秒の場合には、０．１秒を系統周波数の周期０．０２秒で除算した値が１サイクルとなる。
【００５２】
Ｖｒａｔｅ＝（Ｖｅ（ｎ）−Ｖｅ（ｎ−１））／（Ｔ（ｎ）−Ｔ（ｎ−１））・・・（１）
ステップＳ６において、ＳＶＲ動作検出部５４１０は、以下の式に示すように、ＳＶＲ電圧ステップ幅（ΔＶｓｖｒ[％]）とＳＶＲタップ切り替え時間(ΔＴｔａｐ）とに基づいて、配電系統の低圧電圧２００Ｖに対する電圧偏差の９０％の基準値Ｋ１を求める。
【００５３】
Ｋ１＝｜ΔＶｓｖｒ｜＊２００＊０．９／ΔＴｔａｐ・・・（２）
ＳＶＲ動作検出部５４１０は、検出電圧実効値Ｖｅの変化率Ｖｒａｔｅの絶対値と、基準値Ｋ１の大きさとを比較する。検出電圧実効値Ｖｅの変化率Ｖｒａｔｅの絶対値が基準値Ｋ１よりも大きいときには、処理がステップＳ７に進む。検出電圧実効値Ｖｅの変化率Ｖｒａｔｅの絶対値が基準値Ｋ１以下のときには、処理がステップＳ１１に進む。
【００５４】
ステップＳ７において、検出電圧実効値Ｖｅの変化率Ｖｒａｔｅの絶対値が基準値Ｋ１よりも大きい状態が、５サイクルの時間継続しているか否かを判定する。継続していないと判定された場合には、処理がステップＳ１１に進む。継続していると判定された場合には、処理がステップＳ８に進む。
【００５５】
ステップＳ８において、ＳＶＲ動作検出部５４１０は、以下の式に従って、時刻Ｔ（ｎ）と時刻Ｔ（ｎ−５）における検出電力の差分ΔＰを算出する。ここで、Ｔ（ｎ）を現在の時刻とすると、時刻Ｔ（ｎ−５）を５サイクル前の時刻とする。
【００５６】
ΔＰ＝Ｖｅ（ｎ）×Ｉｅ（ｎ）−Ｖｅ（ｎ−５）×Ｉｅ（ｎ−５）・・・（３）
ステップＳ９において、ＳＶＲ動作検出部５４１０は、分散電源システム９０の連系点の電圧がＳＶＲ動作時に電圧ステップ幅相当変動するのに必要な電力量を示す基準値Ｋ２を求める。制御回路５４０は、配電系統の低圧電圧２００Ｖに対するＳＶＲ電圧ステップ幅（ΔＶｓｖｒ[％]）、配電系統の低圧電圧（２００Ｖ）、および分散電源システム９０からＳＶＲ２０までの配電系統電圧低圧換算インピーダンスＺＬに基づいて、以下の式に従って、基準値Ｋ２を算出する。
【００５７】
Ｋ２＝（ΔＶｓｖｒ×２００）×２００／ＺＬ・・・（４）
検出電力の差分ΔＰの絶対値が基準値Ｋ２未満の場合（Ｓ９：ＹＥＳ）には、処理がステップＳ１０に進み、検出電力の差分ΔＰの絶対値が基準値Ｋ２以上の場合（Ｓ９：ＮＯ）には、処理がステップＳ１１に進む。ステップＳ９でＮＯとなる場合は、差分ΔＰを配電系統の電力変動に伴う電圧のステップ変動とみなされる。ステップＳ９でＹＥＳの場合は、差分ΔＰをＳＶＲ２０によるタップ切り替えによる電圧のステップ変動とみなされる。
【００５８】
ステップＳ１０において、電圧目標値補正量算出部５４２０は、検出電圧実効値Ｖｅの変化率Ｖｒａｔｅが正の場合に、以下の式（５）に従って、電圧目標補正量ΔＶｒｅｆを算出する。制御回路５４０は、検出電圧実効値Ｖｅの変化率Ｖｒａｔｅが負の場合、以下の式（６）に従って、電圧目標補正量ΔＶｒｅｆを算出する。
【００５９】
ΔＶｒｅｆ＝|ΔＶｓｖｒ|・・・（５）
ΔＶｒｅｆ＝―|ΔＶｓｖｒ|・・・（６）
ステップＳ１１において、電圧目標値補正量算出部５４２０は、電圧目標補正量ΔＶｒｅｆを０に設定する。
【００６０】
ステップＳ１２において、加算器５４９１は、ステップＳ１０及びステップＳ１１で求めた電圧目標補正量ΔＶｒｅｆを用いて、電圧目標値Ｖｒｅｆと電圧目標補正量ΔＶｒｅｆとを加算して、新たな電圧目標値ＲＶｒｅｆを算出する。
【００６１】
ステップＳ１３において、減算器５４９２は、電圧目標値ＲＶｒｅｆと検出電圧実効値Ｖｅ（ｎ）との差分ΔＶｅ（ｎ）を算出する。
【００６２】
ステップＳ１４において、超過電圧出力部５４３０は、偏差ΔＶｅの絶対値が電圧制御不感帯Ｖｄｅａｄを超えた場合に、|ΔＶｅ|−Ｖｄｅａｄを出力し、偏差ΔＶｅの絶対値が電圧制御不感帯Ｖｄｅａｄ以下の場合に、０［Ｖ］を出力する。電圧制御部５４４０は、超過電圧出力部５４３０の出力が|ΔＶｅ|−Ｖｄｅａｄの場合、すなわち、偏差ΔＶｅの絶対値が電圧制御不感帯Ｖｄｅａｄを超えた場合に、|ΔＶｅ|−Ｖｄｅａｄを増幅した制御量を無効電力指令値Ｑｒとして無効電力制御部５４５０へ出力する。
【００６３】
次に、ＳＶＲ２０の動作時に電圧目標値Ｖｒｅｆを補正した場合の効果について説明する。
【００６４】
図７（ａ）は、ＳＶＲ２０の動作時に電圧目標値Ｖｒｅｆを補正しない場合の配電系統の電圧の時間変化を表わす図である。
【００６５】
電力変換装置５０は、配電系統の電圧が電圧制御不感帯を逸脱した場合、すなわち、配電系統の電圧がＶｒｅｆ＋Ｖｄｅａｄを超える、またはＶｒｅｆ−Ｖｄｅａｄを下回った場合に、無効電力を出力することによって、配電系統の電圧を制御する。
【００６６】
ここで、配電系統の電圧がＳＶＲ２０の動作電圧閾値以上となってＳＶＲ２０が動作し、ＳＶＲの整定時間を超えた場合、ＳＶＲ２０は、配電系統の電圧を低下させる方向にタップ切り替えを行なう。これによって、配電系統の電圧を概ね１％〜２％だけ減少する。ＳＶＲ２０の動作によって、配電系統の電圧は（Ｖｒｅｆ−Ｖｄｅａｄ）よりも小さくなる。その結果、多くの無効電力が出力される。
【００６７】
図７（ｂ）は、ＳＶＲ２０の動作時に電圧目標値Ｖｒｅｆを補正した場合の配電系統の電圧の時間変化を表わす図である。
【００６８】
ＳＶＲ２０の動作を検出後、電圧目標値ＶｒｅｆをＲＶｒｅｆに補正することによって、配電系統の電圧は電圧目標値ＲＶｒｅｆに沿って変化するので、配電系統の電圧は、（ＲＶｒｅｆ−Ｖｄｅａｄ）と（ＲＶｒｅｆ＋Ｖｄｅａｄ）の間で遷移する。その結果、無効電力が出力されない。
【００６９】
なお、上記の例では、電力変換装置５０の連系点の電圧の変化率と電力変動量によりＳＶＲの動作を検出した。ＳＶＲが動作した場合に、電力変動がないので、連系点の電流実効値の変化率が基準値を超え、かつ電力変動がない場合に、ＳＶＲが動作したと判定することも可能である。ただし、電圧目標値は、連系点の電流実効値変化の極性を逆極性に補正する。
【００７０】
また、中央管理装置３０がＳＶＲの観測地点の電圧を観測し、観測地点の電圧がＳＶＲの電圧制御不感帯を超える時間がＳＶＲの整定時間を超えた場合に、中央管理装置３０がＳＶＲの動作を検出して、電力変換装置５０に電圧制御不感帯として、「現在の電圧制御不感帯＋ＳＶＲ電圧ステップ幅」を送信することとしてもよい。これによって、ＳＶＲ動作時に不要な無効電力出力を防止することができる。この場合、ＳＶＲ動作検出時に一時的に電圧制御不感帯が大きくなるため、電圧制御がオフとなるが、電圧目標値と連系点の電圧の計測値との差がＳＶＲ動作前の電圧制御不感帯より小さくなった時点で電力変換装置５０が自律的にＳＶＲ動作前の電圧制御不感帯に戻す。これによって、本来の電圧制御に戻るので、配電系統の電圧を安定化することができる。
【００７１】
以上のように、本実施の形態によれば、ＳＶＲと分散電源システムを含む電力変換システムにおいて、中央管理装置と、分散電源システムの電力変換装置とが協調して、無効電力出力により配電系統の電圧を安定化することができる。ＳＶＲが動作した場合には不要な無効電力を出力することがなく、配電系統の電圧の変動を防止することができる。
【００７２】
電力変換装置の電圧制御不感帯ＶｄｅａｄをＳＶＲの電圧制御不感帯Ｖｄｅａｄ（ＳＶＲ）よりも小さく設定することによって、配電系統の電圧が変動した場合に、ＳＶＲ計測点よりも早く分散電源の連系点の電圧が電圧制御不感帯を逸脱する。これによって、分散電源システムの電力変換装置５０が即座に無効電力を出力して、短周期の電圧変動を抑制することができるとともに、ＳＶＲの動作回数の軽減を図ることができる。
【００７３】
実施の形態２．
実施の形態２では、高圧系統に分散電源システムが連系する電力変換システムの配電系統の電圧の安定化制御方法について説明する。実施の形態２の電力変換システムは、実施の形態１の中央管理装置３０を備えない。
【００７４】
図８は、実施の形態２の電力変換システム１００の概略図である。図８を参照して、電力変換システム１００では、ステップ式自動電圧調整器ＳＶＲ２０と負荷８０と電力変換装置５０とが変電所１０を介して高圧の配電系統ＬＡ２に連系している。
【００７５】
図８では蓄電池７０及び太陽光発電機６０は各１つずつ示されているが、複数個に分散して配置されてもよい。
【００７６】
図９は、実施の形態２の電力変換装置５０の構成図である。
図９を参照して、実施の形態２では、中央管理装置３０が設置されていないため、実施の形態１で中央管理装置３０から送信されていたＳＶＲの第１整定条件Ｓｔ１、Ｓｔ２、電圧制御不感帯Ｖｄｅａｄを電力変換装置５０は受信できない。
【００７７】
電力変換装置５０は、電力会社から提示される配電系統ＬＡ２の線路インピーダンスＺＨをメモリ５６０に保持する。電力変換装置５０は、ＳＶＲ第１整定条件Ｓｔ１をメモリ５６０に保持する。ＳＶＲ第１整定条件Ｓｔ１は、一般的なＳＶＲ電圧ステップ幅の下限値ΔＶｓｖｒＭｉｎ、上限値ΔＶｓｖｒＭａｘ、ＳＶＲ電圧ステップ幅の暫定値ΔＶｓｖｒとを含む。たとえば、ΔＶｓｖｒＭｉｎ＝１％、ΔＶｓｖｒＭａｘ＝２％とすることができる。ΔＶｓｖｒは、ΔＶｓｖｒＭｉｎ以上、かつΔＶｓｖｒＭａｘ以下の値である。電力変換装置５０は、ＳＶＲ第２整定条件Ｓｔ２（ΔＴｔａｐ）をメモリ５６０に保持する。
【００７８】
図９のその他の構成については、図３に示すものと同じであり、実施の形態１で説明しているため、その説明を繰り返さない。制御回路５４０のブロック構成は図４に示すブロック構成と等しく、実施の形態１で説明しているため、その説明を繰り返さない。
【００７９】
図１０は、実施の形態２の制御回路５４０のブロック図である。
図１０を参照して、制御回路５４０は、補正部３１０と、指令部３２０とを備える。
【００８０】
補正部３１０は、実施の形態１と同様に、ＳＶＲ２０が動作したことを検出したときに、検出した動作に対応するように電圧目標値Ｖｒｅｆを補正する。
【００８１】
補正部３１０は、ＳＶＲ動作検出部５４１０、電圧目標値決定部５４８０を備える。
ＳＶＲ動作検出部５４１０は、メモリ５６０に保持されているＳＶＲ第１整定条件Ｓｔ１（ΔＶｓｖｒＭｉｎ、ΔＶｓｖｒＭａｘ、ΔＶｓｖｒ）およびＳＶＲ第２整定条件Ｓｔ２（ΔＴｔａｐ）と、電力変換装置５０の連系点の検出電流実効値Ｉｅと、検出電圧実効値Ｖｅとに基づいて、ＳＶＲが動作したか否かを検出する。具体的には、電圧検出部５１０で検出された連系点の検出電圧実効値Ｖｅの変化率Ｖｒａｔｅの絶対値が基準値Ｋ３を超え、かつ基準値Ｋ４未満となる状態が規定期間継続し、かつ電力変換回路５５０から出力される有効電力の変化量ΔＰの絶対値が基準値Ｋ５未満となった場合に、ＳＶＲ２０が動作したことを検出する。基準値Ｋ３は、ＳＶＲ電圧ステップ幅の下限値（ΔＶｓｖｒＭｉｎ[％]）とＳＶＲタップ切り替え時間(ΔＴｔａｐ）とに基づいて決定される。基準値Ｋ４は、ＳＶＲ電圧ステップ幅の上限値（ΔＶｓｖｒＭａｘ[％]）とＳＶＲタップ切り替え時間(ΔＴｔａｐ）とに基づいて決定される。基準値Ｋ５は、ＳＶＲ電圧ステップ幅（ΔＶｓｖｒ[％]）と、電力変換回路５５０からＳＶＲ２０までの配電系統電圧高圧換算インピーダンスＺＨとに基づいて決定される。
【００８２】
電圧目標値決定部５４８０は、電圧目標値生成部５２０から出力される電圧目標値Ｖｒｅｆと、メモリ５６０内のＳＶＲ電圧ステップ幅の暫定値ΔＶｓｖｒと、ＳＶＲ動作検出部５４１０の出力結果とに基づいて、新たな電圧目標値ＲＶｒｅｆを出力する。
【００８３】
電圧目標値決定部５４８０は、電圧目標値Ｖｒｅｆと、ＳＶＲ電圧ステップ幅の暫定値ΔＶｓｖｒとに基づいて、電圧目標値下限ＶｒｅｆＭｉｎおよび電圧目標値上限ＶｒｅｆＭａｘとを算出する。電圧目標値決定部５４８０は、ＳＶＲ２０が動作したことを検出した場合に、連系点の検出電圧実効値Ｖｅの変化率Ｖｒａｔｅが負の場合に、電圧目標値ＲＶｒｅｆを電圧目標値下限ＶｒｅｆＭｉｎに設定し、変化率Ｖｒａｔｅが正の場合に、電圧目標値ＲＶｒｅｆを電圧目標値上限ＶｒｅｆＭａｘに設定する。
【００８４】
指令部３２０は、実施の形態１と同様に、電圧検出部５１０で検出された連系点の検出電圧実効値Ｖｅが電圧目標値Ｖｒｅｆを基準とする電圧制御不感帯Ｖｄｅａｄを逸脱した場合に、逸脱した分の電圧の大きさに応じた無効電力を出力するように電力変換回路５５０を指令する。
【００８５】
指令部３２０は、減算器５４９２、超過電圧出力部５４３０、電圧制御部５４４０、無効電力制御部５４５０、有効電力制御部５４６０、加算器５４９３、電流制御部５４７０、および不感帯決定部５４９０を備える。
【００８６】
超過電圧出力部５４３０、電圧制御部５４４０、無効電力制御部５４５０、有効電力制御部５４６０、電流制御部５４７０、減算器５４９２、および加算器５４９３は、実施の形態１のものと同様なので説明を繰り返さない。
【００８７】
不感帯決定部５４９０は、配電系統ＬＡ２の線路インピーダンスＺＨと、連系点の検出電圧実効値Ｖｅとに基づいて、連系点の電圧が配電系統ＬＡ２の上限値を超えないように、および下限値を下回らないように、電圧制御不感帯Ｖｄｅａｄを決定する。不感帯決定部５４９０は、ＳＶＲ２０からの距離が短くなるほど、電圧制御不感帯Ｖｄｅａｄを小さく設定する。
【００８８】
図１１は、実施の形態２の制御回路５４０の無効電力指令値Ｑｒを生成する手順を表わすフローチャートである。
【００８９】
ステップＳ１０１において、電力変換装置５０は、ＳＶＲ電圧ステップ幅の暫定値ΔＶｓｖｒと、変電所１０から電力変換装置５０までの線路インピーダンスＺＨを内部のメモリ５６０に保持する。
【００９０】
ステップＳ１０２において、電力変換装置５０は、電力変換装置５０の連系点の時刻Ｔ（ｎ）での検出電圧実効値Ｖｅ（ｎ)、検出電流実効値Ｉｅ（ｎ）、電圧目標値Ｖｒｅｆを取得し、内部のメモリ５６０に保持する。
【００９１】
ステップＳ１０３において、不感帯決定部５４９０は、電力変換装置５０が接続される連系点の電圧と線路インピーダンスＺＨとに基づいて、連系点の電圧が配電系統の電圧の上限値および下限値を逸脱ないように電圧制御不感帯Ｖｄｅａｄを以下のようにして決定する。
【００９２】
電力変換装置５０の電圧制御不感帯ＶｄｅａｄをＳＶＲ２０の電圧制御不感帯Ｖｄｅａｄ（ＳＶＲ）より小さく設定することによって、ＳＶＲ２０よりも先に電力変換装置５０が電圧制御を開始することができるので、電力変換装置５０によって短周期の電圧変動を抑制することができる。
【００９３】
一般的にＳＶＲの電圧制御不感帯Ｖｄｅａｄ（ＳＶＲ）は基準電圧ＶＲの１％〜２％であるため、電力変換装置の電圧制御不感帯ＶｄｅａｄをＶｄｅａｄ（ＳＶＲ）の０．９％以下に設定するのが望ましいといえる。電圧制御不感帯Ｖｄｅａｄは、固定値でもよい。配電系統の電圧が上限値近傍または下限値近傍である場合に、電力変換装置５０の電圧制御不感帯Ｖｄｅａｄを現在値の５０％と動的に小さく変更してもよい。これによって、配電系統の電圧が上限値または下限値に近づいた場合には、短周期の電圧変動に対して、より多くの無効電力出力を出力して、ＳＶＲ動作間隔を長くする効果が得られる。ＳＶＲ２０からの線路インピーダンスＺＨが大きいほど逆潮電力による電力変換装置５０の連系点の電圧上昇率が大きくなるため、ＳＶＲ２０からの距離が長い電力変換装置５０ほど電圧制御不感帯Ｖｄｅａｄを大きく設定するのが望ましい。
【００９４】
したがって、不感帯決定部５４９０は、ＳＶＲ２０からも最も遠い電力変換装置５０の電圧制御不感帯Ｖｄｅａｄ（Ｒ）をＳＶＲ２０の電圧制御不感帯Ｖｄｅａｄ（ＳＶＲ）の９０％に設定する。不感帯決定部５４９０は、ＳＶＲ２０からの距離が短くなるほど、電力変換装置５０の電圧制御不感帯Ｖｄｅａｄを小さく設定する。不感帯決定部５４９０は、ＳＶＲ２０に最も近い電力変換装置の電圧制御不感帯Ｖｄｅａｄ（Ｎ）を最も遠い電力変換装置５０の電圧制御不感帯Ｖｄｅａｄ（Ｒ）の５０％に設定する。
【００９５】
ステップＳ１０４において、電圧目標値決定部５４８０は、電圧目標値Ｖｒｅｆと、ＳＶＲ電圧ステップ幅の暫定値ΔＶｓｖｒとに基づいて、電圧目標値下限ＶｒｅｆＭｉｎおよび電圧目標値上限ＶｒｅｆＭａｘとを算出して、内部のメモリ５６０に保持する。６６００は、配電系統高圧電圧を表わす。
【００９６】
ＶｒｅｆＭｉｎ＝Ｖｒｅｆ―｜ΔＶｓｖｒ｜＊６６００・・・（７）
ＶｒｅｆＭａｘ＝Ｖｒｅｆ＋｜ΔＶｓｖｒ｜＊６６００・・・（８）
ステップＳ１０５において、ＳＶＲ動作検出部５４１０は、以下の式に示すように、時刻Ｔ（ｎ）における検出電圧実効値Ｖｅ（ｎ）と前回取得した時刻Ｔ（ｎ−１）における検出電圧実効値Ｖｅ（ｎ−１）との差分を時間差分Δｔ（Δｔ＝Ｔ（ｎ）−Ｔ（ｎ−１））で除算することによって、検出電圧実効値Ｖｅの変化率Ｖｒａｔｅを算出する。
【００９７】
Ｖｒａｔｅ＝Ｖｅ（ｎ）−Ｖｅ（ｎ−１）／（Ｔ（ｎ）−Ｔ（ｎ−１））・・・（９）
ステップＳ１０６において、ＳＶＲ動作検出部５４１０は、以下の式に示すように、ＳＶＲ電圧ステップ幅の下限値（ΔＶｓｖｒＭｉｎ[％]）とＳＶＲタップ切り替え時間(ΔＴｔａｐ）とに基づいて、配電系統の高圧電圧６６００Ｖに対する電圧偏差の基準値Ｋ３を求める。ＳＶＲ動作検出部５４１０は、以下の式に示すように、ＳＶＲ電圧ステップ幅の上限値（ΔＶｓｖｒＭａｘ[％]）とＳＶＲタップ切り替え時間(ΔＴｔａｐ）とに基づいて、配電系統の高圧電圧６６００Ｖに対する電圧偏差の基準値Ｋ４を求める。
【００９８】
Ｋ３＝｜ΔＶｓｖｒＭｉｎ｜＊６６００／ΔＴｔａｐ・・・（１０）
Ｋ４＝｜ΔＶｓｖｒＭａｘ｜＊６６００／ΔＴｔａｐ・・・（１１）
ＳＶＲ動作検出部５４１０は、検出電圧実効値Ｖｅの変化率Ｖｒａｔｅの絶対値と、基準値Ｋ３およびＫ４の大きさとを比較する。Ｋ４＞|Ｖｒａｔｅ|＞Ｋ３であるときには、処理がステップＳ７に進む。Ｋ４＞|Ｖｒａｔｅ|＞Ｋ３でないときには、処理がステップＳ１１に進む。
【００９９】
ステップＳ１０７において、ＳＶＲ動作検出部５４１０は、Ｋ４＞|Ｖｒａｔｅ|＞|Ｖｒａｔｅ＞Ｋ３の状態が５サイクルの時間継続しているか否かを判定する。ここで、１サイクルは、タップ切替時間を系統周波数の周期で除算した値である。たとえば、系統周波数が５０Ｈｚ、かつＳＶＲのタップ切り替え時間ΔＴｔａｐが０．１秒の場合には、０．１秒を系統周波数の周期０．０２秒で除算した値が１サイクルとなる。継続していないと判定された場合には、処理がステップＳ１１１に進む。継続していると判定された場合には、処理がステップＳ１０８に進む。
【０１００】
ステップＳ１０８において、ＳＶＲ動作検出部５４１０は、以下の式に従って、時刻Ｔ（ｎ）と時刻Ｔ（ｎ−５）における検出電力の差分ΔＰを算出する。ここで、Ｔ（ｎ）を現在の時刻とすると、時刻Ｔ（ｎ−５）を５サイクル前の時刻とする。
【０１０１】
ΔＰ＝Ｖｅ（ｎ）×Ｉｅ（ｎ）−Ｖｅ（ｎ−５）×Ｉｅ（ｎ−５）・・・（１２）
ステップＳ１０９において、ＳＶＲ動作検出部５４１０は、連系点の電圧がＳＶＲ動作時の電圧ステップ幅相当変動するのに必要な電力量を示す基準値Ｋ５を求める。制御回路５４０は、配電系統の高圧電圧６６００Ｖに対するＳＶＲ電圧ステップ幅（ΔＶｓｖｒ[％]）と、配電系統の高圧電圧（６６００Ｖ）、および電力変換回路５５０からＳＶＲ２０までの配電系統電圧高圧換算インピーダンスＺＨとに基づいて、以下の式に従って、基準値Ｋ５を算出する。
【０１０２】
Ｋ５＝（ΔＶｓｖｒ×６６００）×６６００／ＺＨ・・・（１３）
検出電力の差分ΔＰの絶対値が基準値Ｋ５未満の場合（Ｓ１０９：ＹＥＳ）には、処理がステップＳ１１０に進み、検出電力の差分ΔＰの絶対値が基準値Ｋ５以上の場合（Ｓ１０９：ＮＯ）は、処理がステップＳ１１１に進む。ステップＳ１０９でＮＯとなる場合は、差分ΔＰが配電系統の電力変動に伴う電圧のステップ変動とみなされる。ステップＳ１０９でＹｅｓの場合は、差分ΔＰがＳＶＲ２０によるタップ切り替えによる電圧のステップ変動とみなされる。
【０１０３】
ステップＳ１１０において、検出電圧実効値Ｖｅの変化率Ｖｒａｔｅが負の場合には、処理がステップＳ１１２に進み、検出電圧実効値Ｖｅの変化率Ｖｒａｔｅが０または正の場合には、処理がステップＳ１１３に進む。
【０１０４】
ステップＳ１１２において、電圧目標値決定部５４８０は、電圧目標値下限ＶｒｅｆＭｉｎを新たな電圧目標値ＲＶｒｅｆに設定する。
【０１０５】
ステップＳ１１３において、電圧目標値決定部５４８０は、電圧目標値上限ＶｒｅｆＭａｘを新たな電圧目標値ＲＶｒｅｆに設定する。
【０１０６】
ステップＳ１１１において、検出電圧実効値Ｖｅの変化率Ｖｒａｔｅの絶対値と基準値Ｋ４との大きさとを比較する。Ｋ４＞|Ｖｒａｔｅ|の場合には、処理がステップＳ１１４に進む。Ｋ４≦|Ｖｒａｔｅ|の場合には、処理がステップＳ１１７に進む。
【０１０７】
ステップＳ１１４において、電圧目標値決定部５４８０は、電圧目標値Ｖｒｅｆを維持する。すなわち、ＲＶｒｅｆ＝Ｖｒｅｆに設定される。
【０１０８】
ステップＳ１１５において、減算器５４９２は、電圧目標値ＲＶｒｅｆと検出電圧実効値Ｖｅ（ｎ）との差分ΔＶｅ（ｎ）を算出する。
【０１０９】
ステップＳ１１６において、超過電圧出力部５４３０は、偏差ΔＶｅの絶対値が電圧制御不感帯Ｖｄｅａｄを超えた場合に、|ΔＶｅ|−Ｖｄｅａｄを出力し、偏差ΔＶｅの絶対値が電圧制御不感帯Ｖｄｅａｄ以下の場合に、０［Ｖ］を出力する。電圧制御部５４４０は、超過電圧出力部５４３０の出力が|ΔＶｅ|−Ｖｄｅａｄの場合、すなわち、偏差ΔＶｅの絶対値が電圧制御不感帯Ｖｄｅａｄを超えた場合に、|ΔＶｅ|−Ｖｄｅａｄを増幅した制御量を無効電力指令値Ｑｒとして無効電力制御部５４５０へ出力する。
【０１１０】
ステップＳ１１７において、ＳＶＲ動作より大きな電圧変動と電力変動があり、系統事故の可能性が否定できず、無効電力を出力しないほうが望ましいため、電圧制御部５４４０は、無効電力指令値Ｑｒを０に設定する。
【０１１１】
以上のように、本実施の形態によれば、ＳＶＲ動作後の電圧目標値上限ＶｒｅｆＭａｘ、電圧目標値下限ＶｒｅｆＭｉｎを保持しておき、ＳＶＲが動作したことを自律的に検出した場合に、電圧目標値ＶｒｅｆとＳＶＲ電圧ステップ幅の暫定値ΔＶｓｖｒとに基づいて、ＳＶＲ動作後の電圧目標値を速やかに補正する。これによって、無効電力出力を抑制することが可能である。
【０１１２】
図１２（ａ）は、ＳＶＲ２０の動作時に、電圧目標値Ｖｒｅｆを補正しない場合の配電系統の電圧のシミュレーション結果の一例を表わす図である。図１２（ｂ）は、ＳＶＲ２０の動作時に電圧目標値Ｖｒｅｆを補正しない場合に出力される無効電力のシミュレーション結果の一例を表わす図である。
【０１１３】
図１２（ａ）に示すように、ＳＶＲ２０の動作直後において、配電系統の電圧がＶｒｅｆ−Ｖｄｅａｄを下回っていることがわかる。図１２（ｂ）に示すように、ＳＶＲ２０の動作直後に無効電力を多く出力していることがわかる。
【０１１４】
図１２（ｃ）は、ＳＶＲ２０の動作時に、電圧目標値Ｖｒｅｆを補正した場合の配電系統の電圧のシミュレーション結果の一例を表わす図である。図１２（ｄ）は、ＳＶＲ２０の動作時に電圧目標値Ｖｒｅｆを補正した場合に出力される無効電力のシミュレーション結果の一例を表わす図である。
【０１１５】
図１２（ｃ）に示すように、ＳＶＲ２０の動作直後において、配電系統の電圧がＲＶｒｅｆ−Ｖｄｅａｄと、ＲＶｒｅｆ＋Ｖｄｅａｄとの間に収まっていることがわかる。図１２（ｄ）に示すように、ＳＶＲ２０の動作直後の無効電力は、補正しない場合の１／１４となる。
【０１１６】
以上のように、本実施の形態によれば、中央管理装置からの情報を受信しない電力変換装置が、電圧制御不感帯を自律的に決定することによって、無効電力制御の電圧目標値を補正する。これによって、不要な無効電力を出力せずに配電系統の電圧を安定化することができる。また、一般的に想定されるステップ電圧変化率の上下限値を用いて、ステップ式自動電圧調整器の動作を自律的に判定する。系統事故による電圧変動の可能性がある電圧変動に対しては、無効電力指令値を０にして、無効電力出力を停止する。これによって、不要な電圧制御による配電系統の電圧の変動を抑制することができる。
【０１１７】
実施の形態１および２において説明した電力変換装置５０は、相当する動作をデジタル回路のハードウェアまたはソフトウェアで構成してもよい。電力変換装置５０の機能をソフトウェアを用いて実現する場合には、電力制御器は、例えば、図１３に示すようにプロセッサ１０００とメモリ２０００とを備え、メモリ２０００に記憶されたプログラムをプロセッサ１０００が実行するようにすることができる。
【０１１８】
今回開示された実施の形態はすべ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。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１１９】
１０  変電所、２０  ステップ式自動電圧調整器（ＳＶＲ）、３０  中央管理装置、  ４０  柱状変圧器、５０  電力変換装置、６０  太陽光発電、７０  蓄電池、８０  負荷、９０  分散電源システム、１００  電力変換システム、１０１−ａ，１０１−ｂ，１０１  電圧計、１０２−ａ，１０２−ｂ，１０２  電流計、３１０  補正部、３２０  指令部、５１０  電圧検出部、５２０  電圧目標生成部、５３０  電流検出部、５４０  制御回路、５５０  電力変換回路、５６０  メモリ、１０００  プロセッサ、２０００  メモリ、５４１０  ＳＶＲ動作検出部、５４２０  電圧目標値補正量算出部、５４３０  超過電圧出力部、５４３１  リミッタ、５４３２，５４９２  減算器、５４４０  電圧制御部、５４９１，５４９３  加算器、５５５０  無効電力制御部、５５６０  有効電力制御部、５４７０  電流制御部、５４８０  電圧目標値決定部、５４９０  不感帯決定部、ＬＡ，ＬＡ２  配電系統。
【要約】
電力変換装置（５０）は、分散電源が出力する直流電力を交流電力に変換して、配電系統に出力する電力変換回路（５５０）と、電圧検出部（５１０）によって検出された電圧の実効値から高周波変動を除去して電圧目標値（Ｖｒｅｆ）を生成する電圧目標値生成部（５２０）と、自動電圧調整器が動作したことを検出したときに、電圧目標値（Ｖｒｅｆ）を補正する補正部と、電圧検出部で検出された連系点の電圧が電圧目標値を基準とする電圧制御不感帯を逸脱した場合に、逸脱した分の電圧の大きさに応じた無効電力を出力するように電力変換回路に指令する指令部とを備える。【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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