(57)【要約】【課題】電力系統からの受電に際して求められる力率やΔＶ１０値の制約に対して、需要家が負担する費用を節減する。【解決手段】無効電力調整システム１００では、変電所１が、送電線２を介して発電機Ｇに接続され、配電線３を介して需要家負荷Ｌに接続される。変電所１は、変圧器４、制御装置５、電圧計６、無効電力計７、遮断器８及び無効電力補償装置１０を備える。遮断器８及びコンデンサ９が需要家負荷Ｌの付近に設置される。制御装置５は、電圧計６及び無効電力計７の測定データから無効電力調整の要否を判断し、必要な場合に遮断器８に閉路指示を行う。遮断器８は、制御装置５からの指示に応じて閉路することで、配電線３にコンデンサ９又は無効電力補償装置１０を接続する。コンデンサ９は、電力用コンデンサであり、安価で保守が容易である。無効電力補償装置１０は、静止型無効電力補償装置であり、無効電力の調整が連続的にできるが、高価である。【選択図】図１
2008271626.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送電線を介して発電機から電力を受け、配電線を介して需要家負荷に電力を供給する変電所において、前記需要家負荷に係る無効電力を調整する制御装置であって、
前記配電線から前記需要家負荷に係る無効電力値及び電圧値を取得する測定データ取得部と、
前記測定データ取得部が取得した前記無効電力値及び前記電圧値の変動があったか否かを判定し、前記無効電力値及び前記電圧値の変動があった場合に、前記配電線に無効電力を供給する無効電力供給装置を接続する処理部と、
を備えることを特徴とする制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の制御装置であって、
前記処理部は、前記無効電力値及び前記電圧値の変動があった場合に、前記電圧値の変動周期が所定値以下であるときには、前記無効電力供給装置として無効電力補償装置を接続し、前記電圧値の変動周期が所定値より大きいときには、前記無効電力供給装置として電力用コンデンサを接続する
ことを特徴とする制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無効電力を調整する制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力の需要家が電力会社と契約し、電力会社の電力系統から受電する場合には、基準電圧を維持することを目的として、契約の中で需要家の設備に対して負荷電流の力率制約及び受電点におけるΔＶ１０値の制約を課している。
【０００３】
ここで、負荷電流の力率は、交流で電圧と電流との間に位相ずれθがあるとき、ｃｏｓθで示される値（皮相電力の大きさに対する有効電力の大きさの割合）であり、大きいほど（１に近いほど）位相ずれθが少なく、無効電力が少ないことになる。従って、力率は、０〜１の間の所定値以上であることが求められる。
【０００４】
また、ΔＶ１０値は、フリッカ率とも呼ばれ、照明負荷における照明器具の点滅（フリッカ）の大きさを示す値である。フリッカは、大きな負荷設備が起動したり、一時的な過負荷状態で大電流が流れたりすることで、電圧降下が発生することによるので、他の需要家にも伝播し、影響する可能性があるため、フリッカの頻発を抑止する対策が必要になる。従って、ΔＶ１０値は、所定値以下であることが求められる。
【特許文献１】特開２００４−１５９４７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
需要家の設備仕様が力率やΔＶ１０値の制約に収まらない場合には、需要家の負担により、制約を満たすための装置（コンデンサや電圧変動抑制装置等）を設置する必要がある。このような装置を設置するには、初期費用及び維持費用がかかり、需要家は大きな負担を強いられることになる。なお、特許文献１には、電力系統の力率改善を図る自動力率調整装置について開示されている。
【０００６】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、電力系統からの受電に際して求められる力率やΔＶ１０値の制約に対して、需要家が負担する費用を節減することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、送電線を介して発電機から電力を受け、配電線を介して需要家負荷に電力を供給する変電所において、前記需要家負荷に係る無効電力を調整する制御装置であって、前記配電線から前記需要家負荷に係る無効電力値及び電圧値を取得する測定データ取得部と、前記測定データ取得部が取得した前記無効電力値及び前記電圧値の変動があったか否かを判定し、前記無効電力値及び前記電圧値の変動があった場合に、前記配電線に無効電力を供給する無効電力供給装置を接続する処理部とを備えることを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、無効電力を調整するための装置を需要家ではなく電力会社（変電所）に設置するので、需要家にとっては、当該装置の設置に係る初期費用や維持費用、その設置スペースに係る費用を削減することができる。電力会社にとっては、需要家に対する当該装置の設置に係る費用削減という効果によって、新たな需要家との電力契約を獲得でき、契約数を伸ばすことができる。
【０００９】
また、本発明は、制御装置であって、前記処理部が、前記無効電力値及び前記電圧値の変動があった場合に、前記電圧値の変動周期が所定値以下であるときには、前記無効電力供給装置として無効電力補償装置を接続し、前記電圧値の変動周期が所定値より大きいときには、前記無効電力供給装置として電力用コンデンサを接続することを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、需要家負荷に接続する配電線の電圧変動の周期が所定値以下である場合には、電力用コンデンサでは対応できないので、無効電力補償装置を接続する。電圧変動の周期が所定値より大きい場合には、電力用コンデンサを接続する。これによれば、安価な電力用コンデンサを極力使用しながら、電圧変動を抑止するのにやむを得ず必要な場合には高価な無効電力補償装置を使用するので、装置の寿命及び価格の面から有利な運用ができる。
【００１１】
その他、本願が開示する課題及びその解決方法は、発明を実施するための最良の形態の欄、及び図面により明らかにされる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、電力系統からの受電に際して求められる力率やΔＶ１０値の制約に対して、需要家が負担する費用を節減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態を説明する。本発明の実施の形態に係る無効電力を調整する制御装置は、変電所において、需要家の負荷に対して電力を供給する配電線における無効電力及び電圧の測定データを取得し、その測定データから判断した場合の無効電力調整の要否に応じて、配電線に所定の装置を接続することによって無効電力調整を行うものである。また、配電線における電圧変動の周期に応じて、配電線に接続する装置を選択する。
【００１４】
≪システムの構成と概要≫
図１は、無効電力調整システムの構成を示す図である。無効電力調整システム１００は、変電所１が、送電線２を介して発電機Ｇに接続され、配電線３を介して需要家負荷Ｌに接続されて構成される。発電機Ｇは、発電所に設置される各種発電機であり、所定の動力から電力を生成し、その電力を送電線２経由で変電所１に供給する。なお、送電線２上の発電機Ｇ付近には、図示しない自動電圧調整装置（ＡＶＲ：Automatic Voltage Regulator）が設けられ、発電機Ｇの端子電圧を基準値に保つために自動的に界磁電流を調整している。自動電圧調整装置の動作は、後記する変電所１の制御装置５の動作とは独立して行われる。
【００１５】
需要家負荷Ｌは、住宅や事業所等の需要家に設置される電力消費設備であり、変電所１から配電線３経由で電力の供給を受ける。需要家設備Ｌの仕様又は不具合によっては、配電線３において無効電力が大きくなって力率が悪化したり、フリッカが起きて電圧変動が頻発したりすることがある。そこで、力率を改善したり、電圧変動を抑止したりするために、変電所１は次のような構成を備える。
【００１６】
すなわち、変電所１は、変圧器４、制御装置５、電圧計６、無効電力計７、遮断器８及び無効電力補償装置１０を備える。また、遮断器８及びコンデンサ９が需要家負荷Ｌの付近（例えば、電柱等）に設置される。変圧器４は、送電線２を介して受けた電力を変圧し、変圧後の電力を配電線３に供給する。制御装置５は、電圧計６及び無効電力計７から取得した測定データに基づいて無効電力調整の要否を判断し、調整が必要な場合に遮断器８に閉路指示を行って、配電線３にコンデンサ９又は無効電力補償装置１０を接続する。制御装置５の構成及び無効電力調整の要否判断に関する詳細は、後記する。電圧計６は、配電線３にかかる電圧を測定し、その測定データを制御装置５に送信する。無効電力計７は、配電線３を通る電力の無効電力分を測定し、その測定データを制御装置５に送信する。
【００１７】
遮断器８は、配電線３と、コンデンサ９又は無効電力補償装置１０との間に接続され、制御装置５からの開閉指示に応じて開路又は閉路の動作を行う。この動作によって、コンデンサ９又は無効電力補償装置１０が配電線３から開放されたり、配電線３に接続されたりすることになるので、配電線３における無効電力の調整が無効になったり、有効になったりする。コンデンサ９は、電力用コンデンサ（ＳＣ：Static Condenser）であり、無効電力の調整が進相で段階的にしかできないが、電力損失が小さく、安価であり、保守が容易であるという特徴を有する。コンデンサ９の容量については、配電線３に接続されている需要家負荷Ｌの状態を無効電力計７で見ながら、必要な値が定められる。また、遮断器８の開閉によって、配電線３に接続されるコンデンサ９の台数を変更できるので、電力用コンデンサの全体容量を調整することができる。無効電力補償装置１０は、静止型無効電力補償装置（ＳＶＣ：Static Var. Compensator）であり、無効電力の調整が進相から遅相まで連続的に可能であるが、電力損失がやや大きく、高価な上、保守がやや煩雑であるという特徴を有する。コンデンサ９及び無効電力補償装置１０は、制御装置５により配電線３における電圧変動の周期に応じて選択されることになるが、コンデンサ９及び無効電力補償装置１０の特徴を鑑みると、壊れても保守し易く、安価なコンデンサ９を極力使用するような判断が行われる。
【００１８】
図２は、制御装置の構成を示す図である。制御装置５は、測定データ取得部５１、遮断器指示部５２、処理部５３及び記憶部５４を備える。測定データ取得部５１は、電圧計６及び無効電力計７から測定データを取得するものであり、電圧計６及び無効電力計７とは通信路を介して接続されている。遮断器指示部５２は、処理部５３からの指示により遮断器８に対して開閉指示を行う。この開閉指示によって遮断器８が開路又は閉路することになる。遮断器指示部５２は、遮断器８とは通信路を介して接続されている。処理部５３は、測定データ取得部５１が取得した測定データを記憶部５４に記憶し、その測定データに基づいて無効電力調整の要否を判断し、調整が必要であれば、遮断器８に閉路を指示する。処理部５３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）が所定のメモリに格納されたプログラムを実行することによって実現される。記憶部５４は、処理部５３からデータを記憶したり、記憶したデータを読み出したりする。記憶部５４は、フラッシュメモリやハードディスク装置等の不揮発性記憶装置によって実現される。
【００１９】
≪システムの処理≫
図３は、無効電力の調整処理を示すフローチャートである。ここでは、制御装置５の動作を中心に説明する。なお、本処理は、周期的に行われるものとする。
【００２０】
最初に、制御装置５は、測定データを取得し、記憶する（Ｓ３０１）。具体的には、まず、測定データ取得部５１が、電圧計６から配電線３にかかる電圧値のデータを取得し、無効電力計７から配電線３を通る無効電力値のデータを取得する。次に、処理部５３が、測定データ取得部５１の取得した測定データを記憶部５４に受け渡す。そして、記憶部５４が、処理部５３から渡された測定データを記憶する。
【００２１】
続いて、処理部５３が、測定データのうち、無効電力値の変動があったか否かを判定する（Ｓ３０２）。具体的には、無効電力値が所定値以上であるか否かを判定する。皮相電力値に対する有効電力値の割合である力率が所定値以下であれば、無効電力の調整が必要になるからである。無効電力値の変動がなければ（Ｓ３０２のＮ）、無効電力の調整が不要なので、そのまま処理を終了する。
【００２２】
無効電力値の変動があれば（Ｓ３０２のＹ）、処理部５３が、測定データのうち、電圧値の変動があったか否かを判定する（Ｓ３０３）。具体的には、所定の期間だけ電圧値を取得しながら記憶部５４に記憶、蓄積し、その間の電圧値が変動しているか否かを判定する。電圧値の変動がなければ（Ｓ３０３のＮ）、ここでは、「無効電力値の変動かつ電圧値の変動」を無効電力調整の条件にしており、その条件に合わないので、そのまま発電機Ｇにより無効電力を配電線３に供給する（Ｓ３０４）。
【００２３】
電圧値の変動があれば（Ｓ３０３のＹ）、「無効電力値の変動かつ電圧値の変動」の条件に合致するので、無効電力を調整する必要がある。そこで、処理部５３が、電圧値が短周期変動か否かを判定する（Ｓ３０５）。これは、記憶部５４に蓄積された電圧値から、その変動周期を抽出し、その変動周期が所定値（例えば、ΔＶ１０に係るしきい値）以下であるか否かを判定するものであり、その判定に応じて無効電力を調整するための装置を選択するものである。なお、先にも述べたように、装置の寿命及び安価という観点から極力コンデンサ９を選択するように所定値が設定されるものとする。
【００２４】
短周期変動であれば（Ｓ３０５のＹ）、フリッカによる電圧変動が考えられ、コンデンサ９では抑止できないので、処理部５３が、無効電力補償装置１０を起動し（Ｓ３０６）、無効電力補償装置１０により無効電力を供給する（Ｓ３０７）。これは、処理部５３の指示により、遮断器指示部５２が、無効電力補償装置１０が接続されている遮断器８に閉路指示を行うことによる。
【００２５】
短周期変動でなければ（Ｓ３０５のＮ）、フリッカではなく、一時的な電圧低下が発生していると考えられるので、処理部５３が、コンデンサ９を投入し（Ｓ３０８）、コンデンサ９により無効電力を供給する（Ｓ３０９）。これは、処理部５３の指示により、遮断器指示部５２が、コンデンサ９が接続されている遮断器８に閉路指示を行うことによる。
【００２６】
なお、電圧計６の電圧が所定値以上になったときには、制御装置５からコンデンサ９の遮断器８に開路指示が出されて、コンデンサ９が配電線３に対して未接続になる。また、無効電力補償装置１０が配電線３に接続されていなくてもΔＶ１０値が所定値以下になると認識されたときには、制御装置５から無効電力補償装置１０の遮断器８に開路指示が出されて、無効電力補償装置１０が配電線３に対して未接続になる。
【００２７】
≪需要家に対するサービスの提供方法≫
本発明の実施形態は、電力系統からの受電の際に従来需要家側が行っていた無効電力を調整するための装置の設置の代わりに、電力会社側で無効電力の調整を行い、所定値以下の無効電力を保証することによって、需要家側の負担を節減するものである。電力会社は需要家側の装置設置義務をなくしたので、需要家は装置設置に係る初期費用や維持費用から解放される。これによれば、電力会社は、所定値以下の無効電力を保証するというサービスの対価として、従来需要家が負担していた装置設置に係る費用より安く設定した手数料（割増料金）を徴収するようにしてもよいと考えられる。需要家からみると、装置の設置スペースに係る費用もなくなるので、従来負担していた費用より安い手数料を支払ったとしても、無効電力調整に係るコストを十分削減したことになるからである。一方、電力会社にとっては、受電の際の条件を緩和することによって需要家の契約が増えることを期待できるとともに、手数料を徴収することによって装置設置に係る費用を回収することができる。なお、課金については、例えば、所定の期間内における無効電力の積算値の数％といった従量制等が考えられる。
【００２８】
以上の観点からすれば、上記実施形態では、変電所１において配電線３にコンデンサ９又は無効電力補償装置１０を接続するように記載したが、その他の方法に基づくサービスを需要家に提供するようにしてもよい。例えば、力率の制約がある場合には、電柱から需要家に接続される電線にコンデンサ９（電力用コンデンサ）を設置してもよいし、発電所において無効電力を発生させて、需要家に供給するようにしてもよい。また、力率やΔＶ１０の制約がある場合に、従来と同様に力率やΔＶ１０を改善する装置を需要家側に設置する形態をとるが、電力会社が当該装置の選定、手配、設置、メンテナンス等を一括して行うことが考えられる。
【００２９】
以上本発明の実施の形態について説明したが、図１に示す変電所１の制御装置５を機能させるために、処理部（ＣＰＵ）５３で実行されるプログラムをコンピュータにより読み取り可能な記録媒体に記録し、その記録したプログラムをコンピュータに読み込ませ、実行させることにより、本発明の実施の形態に係る無効電力調整システム１００が実現されるものとする。なお、プログラムをインターネット等のネットワーク経由でコンピュータに提供してもよいし、プログラムが書き込まれた半導体チップ等をコンピュータに組み込んでもよい。
【００３０】
以上、本発明を実施するための最良の形態について説明したが、上記実施の形態は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】無効電力調整システムの構成を示す図である。
【図２】制御装置の構成を示す図である。
【図３】無効電力の調整処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３２】
１      変電所
２      送電線
３      配電線
５      制御装置
５１    測定データ取得部
５３    処理部
Ｇ      発電機
Ｌ      需要家負荷
【図１】
2008271626.tif 000003
【図２】
2008271626.tif 000004
【図３】
2008271626.tif 000005