(57)【要約】実施形態の一態様の無効電力制御装置は、制限値導出部と、指令値調整部と、を持つ。制限値導出部は、１又は複数の電力変換装置が出力する無効電力出力の制限値を、電圧検出部によって検出された電圧に基づいて導出する。指令値調整部は、前記１又は複数の電力変換装置に対する無効電力指令値を、前記前記無効電力出力の制限値に基づいて調整する。
2018127967.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１又は複数の電力変換装置が出力する無効電力出力の制限値を、電圧検出部によって検出された電圧に基づいて導出する制限値導出部と、
前記１又は複数の電力変換装置に対する無効電力指令値を、前記制限値導出部により導出された制限値に基づいて調整する指令値調整部と、
を備える無効電力制御装置。
【請求項２】
前記指令値調整部は、
外部制御装置から受け付けた無効電力指令値が、前記制限値導出部により導出された制限値に基づき規定される前記無効電力出力の許容範囲内から外れる場合には、前記許容範囲内に前記無効電力指令値を制限する、
請求項１記載の無効電力制御装置。
【請求項３】
前記制限値導出部により導出された制限値には、前記１又は複数の電力変換装置の出力端における電圧の許容範囲の上限値と下限値の何れかが含まれる、
請求項１又は請求項２に記載の無効電力制御装置。
【請求項４】
前記制限値導出部は、
前記電圧検出部から取得した電圧値に基づいて前記電圧の許容範囲の上限値又は下限値を決定し、前記電圧検出部から取得した電圧値と前記決定した上限値又は下限値との差分に基づいて前記制限値を導出する、
請求項３に記載の無効電力制御装置。
【請求項５】
前記制限値導出部は、
前記電圧の許容範囲の上限値又は下限値を、自装置内部の母線または配線における電圧値に基づいて決定する、
請求項３又は請求項４に記載の無効電力制御装置。
【請求項６】
前記制限値導出部は、
自装置の系統接続点の電圧値と前記自装置内部の母線または配線または前記電力変換装置の出力端の電圧の許容値とに基づいて、前記制限値を導出する、
請求項１から請求項５の何れか１項に記載の無効電力制御装置。
【請求項７】
前記制限値導出部は、
前記電圧検出部によって検出された第１地点の電圧に基づき第２地点の電圧の推定値を導出し、前記第２地点の電圧に基づいて前記制限値を導出する、
請求項１から請求項５の何れか１項に記載の無効電力制御装置。
【請求項８】
前記制限値導出部は、
前記電圧検出部によって検出された第１地点の電圧と前記１又は複数の電力変換装置の無効電力量とに基づいて、第２地点の電圧の推定値を導出し、前記第２地点の電圧の推定値に基づいて、前記制限値を導出する、
請求項１から請求項５の何れか１項に記載の無効電力制御装置。
【請求項９】
前記制限値導出部は、
自装置内部の母線または配線または前記電力変換装置の出力端又は前記電力変換装置の出力端における第１地点の電圧の許容値に基づいて第１制限値を導出し、
少なくとも前記第１地点の電圧と前記１又は複数の電力変換装置の無効電力量とに基づいて、第２地点の電圧の推定値を導出し、前記第２地点の電圧の推定値に基づいて第２制限値を導出し、
前記第１制限値又は前記第２制限値から前記制限値を導出する、
請求項１から請求項５の何れか１項に記載の無効電力制御装置。
【請求項１０】
前記第２地点は、連系先の系統との接続点に対応する地点である、
請求項７から請求項９の何れか１項に記載の無効電力制御装置。
【請求項１１】
前記制限値導出部は、
前記１又は複数の電力変換装置の無効電力出力の制限値を、前記１又は複数の電力変換装置に対する前記無効電力指令値又は前記１又は複数の電力変換装置の無効電力の出力値から導出する、
請求項１から請求項１０の何れか１項に記載の無効電力制御装置。
【請求項１２】
１又は複数の電力変換装置が出力する無効電力出力の制限値を、電圧検出部によって検出された電圧に基づいて導出し、
前記１又は複数の電力変換装置に対する無効電力指令値を、前記無効電力出力の制限値に基づいて調整する、
無効電力制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、無効電力制御装置、及び無効電力制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力系統（商用系統）に接続して無効電力を制御する無効電力制御装置が知られている。無効電力制御装置には、有効電力指令値と無効電力指令値とを協調して制御して、その合成出力が電力変換装置の定格容量を超えないように調整するものがある。しかしながら、電力変換装置からの合成出力がその定格容量を超えないように調整していても、電力系統側のインピーダンスの変動などを受けて電力変換装置の出力端電圧が変動し、電圧が許容範囲内に抑制しきれないことがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】日本国特公昭６３−０４３９７５号公報
【特許文献２】日本国特開平９−２０１０７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、電力変換装置の運転の安定性を高めることができる無効電力制御装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態の一態様の無効電力制御装置は、制限値導出部と、指令値調整部と、を持つ。制限値導出部は、１又は複数の電力変換装置が出力する無効電力出力の制限値を、電圧検出部によって検出された電圧に基づいて導出する。指令値調整部は、前記１又は複数の電力変換装置に対する無効電力指令値を、前記制限値導出部により導出された制限値に基づいて調整する。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】第１の実施形態に係る無効電力制御装置の構成図。
【図２】実施形態における制御器の無効電力出力調整機能のブロック図。
【図３】実施形態に係る無効電力制御装置の構成図。
【図４】第２の実施形態における制御器の無効電力出力調整機能のブロック図。
【図５】第３の実施形態に係る無効電力制御装置の構成図。
【図６】実施形態における制御器の無効電力出力調整機能のブロック図。
【図７】実施形態における系統接続点の電圧の推定値を導出する処理の手順を示すフローチャート。
【図８】実施形態における上限値である制限値を導出する処理を示すフローチャート。
【図９】実施形態における下限値である制限値を導出する処理を示すフローチャート。
【図１０】第４の実施形態に係る無効電力制御装置の構成図。
【図１１】実施形態における制御器の無効電力出力調整機能のブロック図。
【図１２】実施形態の電圧制御の結果の一例を示す図。
【図１３】比較例の電圧制御の結果の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、実施形態の無効電力制御装置、及び無効電力制御方法を、図面を参照して説明する。なお以下の説明では、同一または類似の機能を有する構成に同一の符号を付す。そして、それらの構成の重複する説明は省略する場合がある。
【０００８】
（第１の実施形態）
図１は、実施形態に係る無効電力制御装置１の構成図である。
【０００９】
無効電力制御装置１は、発電所により発電された電力を需要家に供給するための商用系統２に、系統接続点５において接続されている。無効電力制御装置１は、通信回線ＮＷ１を介して接続される外部制御装置３からの指令値に基づいて無効電力を生成し、その無効電力を無効電力制御装置１内の構内系統１０に供給する。例えば、外部制御装置３からの指令値は、商用系統２の状態、または、その状態の周期的な変化に基づきスケジュール的に決定されたものである。無効電力制御装置１は、外部制御装置３からの指令値に従い、さらにその指令値により制御しきれない商用系統２のインピーダンスや電圧の変化等に応じて無効電力を調整する。以下、その無効電力の調整について説明する。
【００１０】
図１に示す無効電力制御装置１は、構内系統１０と、ＰＣＳ２０−１，２０−２，２０−３，２０−４と、制御器３０とを備える。ＰＣＳ２０−１，２０−２，２０−３，２０−４を纏めて示す場合には、ＰＣＳ２０ということがある。
【００１１】
構内系統１０は、連系先の商用系統２と、商用系統２に連系するＰＣＳ２０との間に設けられ、商用系統２とＰＣＳ２０とを接続する。構内系統１０は、商用系統２からＰＣＳ２０までの間に、複数の電圧階級に対応する母線と、異なる電圧階級の母線間に接続される複数の変圧器とを有する。例えば、構内系統１０は、複数の変圧器として、変圧器１１−１，１１−２、変圧器１２−１，１２−２，１２−３，１２−４を有する。構内系統１０は、異なる電圧階級の母線として、母線１６、母線１７−１，１７−２、構内配線１８−１，１８−２，１８−３，１８−４、母線１９−１，１９−２，１９−３，１９−４を有する。以下、母線１７−１，１７−２を纏めて示す場合に母線１７と呼び、構内配線１８−１，１８−２，１８−３，１８−４を纏めて示す場合に構内配線１８と呼び、母線１９−１，１９−２，１９−３，１９−４を纏めて示す場合に母線１９と呼ぶ。例えば、実施形態の以下の説明では、母線１６の電圧階級が６６ｋＶ（キロボルト）であり、母線１７、構内配線１８の電圧階級が６．６ｋＶであり、母線１９の電圧階級が３００Ｖ（ボルト）であるとする。
【００１２】
変圧器１１−１,１１−２は、母線１６にその１次側がそれぞれ接続されており、例えば、商用系統２の公称電圧（６６ｋＶ）を母線１７の公称電圧（６．６ｋＶ）にそれぞれ降圧（変換）する。また、変圧器１１は、母線１７の公称電圧を商用系統２の公称電圧に昇圧（変換）する。
例えば、変圧器１１−１の２次側は、母線１７−１に接続される。母線１７−１は、構内配線１８−１と構内配線１８−２に分岐している。変圧器１２−１は、構内配線１８−１にその１次側が接続されており、例えば、構内配線１８の公称電圧（６．６ｋＶ）を母線１９の公称電圧（３００Ｖ）に変換する。同じく、変圧器１２−１の２次側は、母線１９−１を経てＰＣＳ２０−１の出力端に接続される。変圧器１２−２は、構内配線１８−２にその１次側が接続されており、例えば、６．６ｋＶを３００Ｖに変換する。変圧器１２−２の２次側は、母線１９−２を経てＰＣＳ２０−２の出力端に接続される。
【００１３】
また、変圧器１１−２の２次側は、母線１７−２に接続される。母線１７−２は、構内配線１８−３と構内配線１８−４に分岐している。変圧器１２−３は、構内配線１８−３にその１次側が接続されており、２次側が母線１９−３を経てＰＣＳ２０−３の出力端に接続される。変圧器１２−４は、構内配線１８−４にその１次側が接続されており、２次側が母線１９−４を経てＰＣＳ２０−４の出力端に接続される。
【００１４】
なお、図１に示す構内配線１８−１は、その線路（配線）の特性を集中定数による等価回路（π型モデル）で表記したものである。構内配線１８−２，１８−３，１８−４についても、これと同様である。
【００１５】
無効電力制御装置１の構内系統１０は、６６ｋＶの電圧階級で商用系統２に接続しており、ＰＣＳ２０の出力端までの間に６６ｋＶ，６．６ｋＶ，３００Ｖの３つの電圧階級の母線が存在している事例の一例である。構内系統１０において系統接続点５とＰＣＳ２０の出力端の間には、それぞれ電圧階級の異なる複数（２台）の変圧器が介在する形となっている。
【００１６】
本実施形態の構内系統１０は、さらに、電圧計測用変圧器１３−１、１３−２、１３−３、１３−４を備える。電圧計測用変圧器１３−１は、母線１９−１に接続されており、母線１９−１における測定点ＭＰ１９−１の電圧を検出する。電圧計測用変圧器１３−２は、母線１９−２に接続されており、母線１９−２における測定点ＭＰ１９−２の電圧を検出する。電圧計測用変圧器１３−３は、母線１９−３に接続されており、母線１９−３における測定点ＭＰ１９−３の電圧を検出する。電圧計測用変圧器１３−４は、母線１９−４に接続されており、母線１９−４における測定点ＭＰ１９−４の電圧を検出する。電圧計測用変圧器１３−１、１３−２、１３−３、１３−４を纏めて示す場合には、電圧計測用変圧器１３という。測定点ＭＰ１９−１、ＭＰ１９−２、ＭＰ１９−３、ＭＰ１９−４を纏めて示す場合には、測定点ＭＰ１９（第１地点）という。
【００１７】
制御器３０は、電圧計測用変圧器１３によってそれぞれ計測された母線１９の電圧に基づいて無効電力出力を調整して、無効電力出力の指令値を、通信回線ＮＷ２を介して各ＰＣＳ２０にそれぞれ通知する。各ＰＣＳ２０は、制御器３０から通知される無効電力出力の指令値に従い、所望の無効電力をそれぞれ生成して出力する。制御器３０は、各ＰＣＳ２０が出力している無効電力量を、通信回線ＮＷ２を介して収集してもよい。
【００１８】
図２は、実施形態における制御器３０の無効電力出力調整機能のブロック図を示す。制御器３０は、無効電力制御部３１と、配分制御部３４とを備える。
【００１９】
無効電力制御部３１は、検出値選択部３１０と、制限値導出部３２０と、指令値調整部３３０とを備える。
【００２０】
検出値選択部３１０は、複数の電圧計測用変圧器１３に接続される。この図２では便宜上、電圧計測用変圧器１３からの信号線を２本のみ表記しているが、実際には母線１９に夫々設置された電圧計測用変圧器１３から、母線１９の電圧計測値の信号が検出値選択部３１０にそれぞれ取り込まれるものとする。
【００２１】
例えば、検出値選択部３１０は、高電圧選択部３１１と、低電圧選択部３１２と、を備える。高電圧選択部３１１は、電圧計測用変圧器１３（電圧検出部）によってそれぞれ検出された電圧から、例えば、最も高い電圧を所望の電圧として選択する。低電圧選択部３１２は、電圧計測用変圧器１３（電圧検出部）によってそれぞれ検出された電圧から、例えば、最も低い電圧を所望の電圧として選択する。このように、検出値選択部３１０は、予め定められた選択規則に従い、電圧計測用変圧器１３（電圧検出部）によってそれぞれ検出された電圧から所望の電圧を選択する。
【００２２】
制限値導出部３２０は、上限値導出部３２１と、下限値導出部３２２とを備える。上限値導出部３２１は、高電圧選択部３１１が選択した所望の電圧から、ＰＣＳ２０が出力する無効電力出力の上限値（以下、無効電力出力上限値ＲＰＵＬ−１という。）を導出する。下限値導出部３２２は、低電圧選択部３１２が選択した所望の電圧から、ＰＣＳ２０が出力する無効電力出力の下限値（以下、無効電力出力下限値ＲＰＬＬ−１という。）を導出する。上記の無効電力出力上限値ＲＰＵＬ−１と無効電力出力下限値ＲＰＬＬ−１は、無効電力出力の制限値の一例であるが、無効電力出力の制限値の導出方法はこれに限るものとはしない。
【００２３】
つまり、制限値導出部３２０は、ＰＣＳ２０に出力させる無効電力出力の制限値を、電圧計測用変圧器１３によって検出された電圧に基づいて導出する。例えば、制限値導出部３２０が導出する無効電力出力の制限値は、１又は複数のＰＣＳ２０の出力端の電圧範囲の上限値と下限値の何れか又は両方であってもよく、それらを含むものであってもよい。
【００２４】
例えば、制限値導出部３２０は、電圧計測用変圧器１３から取得した電圧値とＰＣＳ２０の出力端における電圧の許容範囲の限界値との差分に基づいて制限値を導出する。例えば、ＰＣＳ２０の出力端における電圧の許容範囲の限界値は、１又は複数のＰＣＳ２０の出力端における電圧として、電圧計測用変圧器１３によって検出された電圧に基づいて決定される値をとる。その値は、ＰＣＳ２０の出力端における電圧の許容範囲の限界を特徴づけるものとして決定される。
【００２５】
指令値調整部３３０は、制限値導出部３２０により導出された制限値に基づいて、ＰＣＳ２０に対する無効電力指令値を調整して、ＰＣＳ２０の出力端の電圧が許容範囲内に収まるように無効電力指令値の値を抑制する。
【００２６】
配分制御部３４は、予め定められた配分規則に従い、指令値調整部３３０により調整されたＰＣＳ２０に対する無効電力指令値を、ＰＣＳ２０にそれぞれ配分する。配分制御部３４は、配分した無効電力指令値をＰＣＳ２０にそれぞれ通知する。なお、上記の配分規則については適宜選択してよい。
【００２７】
次に、無効電力制御装置１の作用について説明する。
【００２８】
無効電力制御装置１の制御器３０は、外部制御装置３から通信回線ＮＷ１を介して無効電力指令値を受信する。制御器３０は、指令値に合わせて無効電力を出力するようにＰＣＳ２０を制御する。制御器３０における配分制御部３４は、無効電力制御装置１を構成するＰＣＳ２０のそれぞれが出力すべき無効電力の指令値（無効電力指令値）を導出しＰＣＳ２０に送信する。この配分制御部３４の配分方法としては様々な手法が考えられるが、もっとも単純な場合としては各ＰＣＳ２０に均等に無効電力指令値を割り振る方法がある。
【００２９】
ＰＣＳ２０が遅れまたは進みの無効電力を出力すると、母線１７−１及び母線１７−２の電圧と母線１９の電圧が、電流の無効電力成分（無効電流）と、各変圧器及び構内配線１８のインピーダンスとの相互作用により変動する。
【００３０】
電圧計測用変圧器１３は、母線１９における測定点ＭＰ１９の電圧をそれぞれ計測する。検出値選択部３１０は、その測定点ＭＰ１９の電圧の値を、電圧計測用変圧器１３から取得する。例えば、検出値選択部３１０は、複数の測定点ＭＰ１９において計測された母線１９の電圧のうち、無効電力上限値に関しては電圧の最高値を、無効電力下限値に関しては電圧の最低値を選択する。検出値選択部３１０は、選択した値を、上限値導出部３２１及び下限値導出部３２２にそれぞれ送信する。
【００３１】
上限値導出部３２１は、検出値選択部３１０から取得した電圧値が電圧の許容範囲の上限値を超える場合には、無効電力上限値を現在の値から下げるように制御する。この上限値導出部３２１による無効電力出力を調整するための制御は、測定点ＭＰ１９の電圧の計測値に基づいたフィードバック制御と見なせる。上限値導出部３２１は、測定点ＭＰ１９の電圧の検出値と、その電圧の上限値の差分を入力とするＰＩ（Proportional-Integral）制御などを実施して無効電力上限値ＲＰＵＬ−１を導出してもよい。例えば、無効電力上限値ＲＰＵＬ−１は、１又は複数のＰＣＳ２０の出力端における無効電力の許容範囲の上限値である。
【００３２】
以上は無効電力上限値に係る演算について説明であるが、無効電力下限値ＲＰＬＬ−１についても、下限値導出部３２２による作用は上限値導出部３２１の場合と同様となる。例えば、無効電力下限値ＲＰＬＬ−１は、１又は複数のＰＣＳ２０の出力端における無効電力の許容範囲の下限値である。
【００３３】
指令値調整部３３０は、無効電力の指令値が無効電力上限値ＲＰＵＬ−１と無効電力下限値ＲＰＬＬ−１の間に収まるように、無効電力指令値に抑制をかける。
【００３４】
配分制御部３４は、指令値調整部３３０において抑制の掛けられた制限後無効電力指令値を、各ＰＣＳ２０に配分する。
【００３５】
上記の無効電力制御装置１のような無効電力制御装置が無効電力を出力している場合、電流の無効電力成分と変圧器及び構内配線１８のインピーダンスとの相互作用により母線１９の電圧が変動することがある。例えば、その要因として系統接続点５の電圧が商用系統側の要因で変動した場合などが挙げられる。
【００３６】
比較例の無効電力制御装置では、上記のような要因により母線１９の電圧変動が生じると、ＰＣＳ２０の出力端電圧の許容範囲（許容電圧範囲）を逸脱してしまう恐れがある。例えば、ＰＣＳ２０が不図示の過電圧リレー（過電圧継電器）或いは不足電圧リレー（不足電圧継電器）を有していることがある。この場合、ＰＣＳ２０の過電圧リレー或いは不足電圧リレーは、母線１９の電圧がＰＣＳ２０の許容電圧範囲を逸脱したことを検出して動作することにより、ＰＣＳ２０を解列させることがある。このような状況が生じると、比較例の無効電力制御装置では、その運転の継続が困難となる。
【００３７】
これに対し、実施形態の無効電力制御装置１によれば、１又は複数のＰＣＳ２０が出力する無効電力出力の制限値を、電圧計測用変圧器１３によって検出された電圧に基づいて導出し、１又は複数のＰＣＳ２０に対する無効電力指令値を、制限値導出部３２０により導出された無効電力出力の制限値に基づいて調整することにより、ＰＣＳ２０の出力端電圧の変動を、ＰＣＳ２０の許容電圧範囲内に抑制できる。これにより、電力変換装置の運転の安定性を高める。
【００３８】
なお、このようなＰＣＳ２０の出力端電圧の制御方法であれば、ＰＣＳ２０の出力端電圧を動的に制御するのではなく、その制限値を調整することにより、外部制御装置３からの制御とは独立して、間接的にＰＣＳ２０の出力端に過電圧が生じることを抑制することができる。これにより、無効電力制御装置１は、母線１９の電圧が、ＰＣＳ２０の許容電圧範囲から逸脱することを抑制できる。
【００３９】
なお、指令値調整部３３０は、外部制御装置３から受け付けた無効電力指令値が、前記制限値導出部により導出された制限値に基づき規定される前記無効電力出力の許容範囲内から外れる場合には、前記許容範囲内に前記無効電力指令値を制限してもよい。これにより、無効電力制御装置１は、外部制御装置３から受け付けた無効電力指令値が、無効電力出力の許容範囲内から外れる場合であっても、出力する無効電力指令値を許容範囲内に制限することができる。
【００４０】
なお、制限値導出部３２０が導出する無効電力出力の制限値には、前記１又は複数の電力変換装置の出力端における電圧の許容範囲の上限値と下限値の何れかが含まれる。つまり、無効電力制御装置１は、制限値導出部３２０が導出する電力変換装置の出力端における電圧の許容範囲を、上限値と下限値の何れか一方又は両方にしてもよい。
【００４１】
なお、制限値導出部３２０は、電圧計測用変圧器１３から取得した電圧値と、１又は複数のＰＣＳ２０の出力端における電圧の許容範囲の限界値との差分に基づいて上記の制限値を導出してもよい。例えば、上記の差分の大きさが予め定められた範囲にある場合に、制限値を導出することにより、無効電力制御装置１は、ＰＣＳ２０の出力端に過電圧が生じることを抑制することができる。
【００４２】
なお、制限値導出部３２０は、無効電力制御装置１の内部の母線１６、１７、構内配線１８又は無効電力制御装置１の出力端における測定点（第１地点）の電圧の許容値に基づいて、１又は複数のＰＣＳ２０が出力する無効電力出力の制限値を導出してもよい。これにより、無効電力制御装置１は、第１地点の電圧の変動を容易に検出し、それに基づいて無効電力の出力を調整することができる。測定点（第１地点）の電圧の許容値とは、実際に電圧を測定する地点における電圧の変動が許容される範囲を規定する電圧値のことである。無効電力出力の許容範囲を電圧値で規定する場合には、無効電力出力の許容範囲の限界値は、測定点（第１地点）における電圧の許容範囲の限界値に一致する。なお、測定点ＭＰ１９は、「第１地点」の一例であり、「第１地点」は、測定点ＭＰ１９に限定されない。
【００４３】
また、実施形態によれば、制御器３０は、上記の各部により実現する無効電力出力調整機能を持つことで、母線１９の電圧が過度に変化した場合には、当該電圧が許容範囲内に収まるように、ＰＣＳ２０に送信される無効電力指令値が適切に抑制される。これにより、母線１９の電圧は電圧上限値以内に留まり、無効電力制御装置１の継続的な運転が可能となる。
【００４４】
本実施形態によれば、無効電力制御装置１内の変圧器１１、変圧器１２、構内配線１８などのインピーダンスをはじめとする装置固有のパラメータに依存することなく母線１９の電圧をフィードバック（帰還）する。無効電力制御装置１は、これによって無効電力出力の制限値を調整するため、無効電力制御装置１内の装置固有のパラメータにばらつきなどが存在する場合でも確実に母線１９などの電圧の変動を許容範囲内に抑えることが可能となる。
【００４５】
例えば、上記の結果は、制御器３０の処理により得ることができる。既に構成されている構内配線１８を構成する変圧器１１、変圧器１２、各母線のインピーダンスを低減するためのハードウェアの対策を行うことなく、制御器３０の処理というソフトウェアの対策により、母線１９の電圧逸脱と無効電力制御装置1の運転停止を回避することが可能となる。
【００４６】
（第２の実施形態）
第２の実施形態について説明する。本実施形態の無効電力制御装置１Ａは、第１の実施形態の無効電力制御装置１と対比すると、電圧計測用変圧器１３が無く、これに代え、電圧計測用変圧器１５を有する点が異なる。
【００４７】
図３は、実施形態に係る無効電力制御装置１Ａの構成図である。
無効電力制御装置１Ａは、構内系統１０Ａと、ＰＣＳ２０−１，２０−２，２０−３，２０−４と、制御器３０Ａとを備える。
【００４８】
本実施形態の構内系統１０Ａは、変圧器１１,１２、母線１６，１７，１８，１９、及び、電圧計測用変圧器１５を備える。電圧計測用変圧器１５は、母線１６に接続されており、母線１６における測定点ＭＰ１６（第１地点）の電圧を検出する。母線１６における測定点ＭＰ１６の電圧は、系統接続点５の電圧に相当する。なお、測定点ＭＰ１６は、「第１地点」の一例であり、「第１地点」はＭＰ１６に限定されない。
【００４９】
制御器３０Ａは、電圧計測用変圧器１５によって計測された母線１６の電圧に基づいて、下記する方法で無効電力出力を調整して、無効電力出力の指令値を各ＰＣＳ２０にそれぞれ通知する。
【００５０】
図４は、実施形態における制御器３０Ａの無効電力出力調整機能のブロック図である。制御器３０Ａは、無効電力制御部３１Ａと、配分制御部３４と、無効電力出力値保持部３５とを備える。
【００５１】
無効電力出力値保持部３５は、ＰＣＳ２０が出力する無効電力の出力値を保持する。例えば、無効電力出力値保持部３５が保持する出力値は、ＰＣＳ２０から定期的に通知されたものであってもよい。
【００５２】
無効電力制御部３１Ａは、制限値導出部３２０Ａと、指令値調整部３３０とを備える。
【００５３】
制限値導出部３２０Ａは、上限値導出部３２３と、下限値導出部３２４とを備える。上限値導出部３２３は、電圧計測用変圧器１５が検出した電圧から、ＰＣＳ２０が出力する無効電力出力の上限値を導出する。下限値導出部３２４は、電圧計測用変圧器１５が検出した電圧から、ＰＣＳ２０が出力する無効電力出力の下限値を導出する。
【００５４】
つまり、制限値導出部３２０Ａは、ＰＣＳ２０が出力する無効電力出力の制限値を、電圧計測用変圧器１５によって検出された電圧に基づいて導出する。例えば、制限値導出部３２０Ａが導出する無効電力出力の制限値は、１又は複数のＰＣＳ２０の出力端における電圧の許容範囲の上限値と下限値の何れか又は両方であってもよい。例えば、制限値導出部３２０Ａは、電圧計測用変圧器１５から取得した電圧値と、測定点ＭＰ１６における電圧の許容範囲の限界値との差分に基づいて、測定点ＭＰ１６における無効電力出力の制限値を導出してもよい。例えば、測定点ＭＰ１６における電圧の許容範囲の限界値は、系統接続点５における電圧として、電圧計測用変圧器１５によって検出された電圧に基づいて決定される値をとる。その値は、系統接続点５における電圧の許容範囲の限界を特徴づけるものとして決定される。なお、ＰＣＳ２０の出力端は、「第２地点」の一例であり、「第２地点」は、ＰＣＳ２０の出力端に限定されない。
【００５５】
指令値調整部３３０は、制限値導出部３２０Ａにより導出された制限値に基づいて、ＰＣＳ２０に対する無効電力指令値を調整する。
【００５６】
次に、無効電力制御装置１Ａの作用について説明する。
【００５７】
上限値導出部３２３は、現在の無効電力出力値と電圧計測用変圧器１５から取得した電圧値から、許容される無効電力上限値をフィードフォワード的に導出する。上限値導出部３２３により導出された無効電力上限値を無効電力上限値ＲＰＵＬ−２と呼ぶ。上限値導出部３２３は、無効電力上限値ＲＰＵＬ−２を導出する際に、無効電力制御装置１Ａ内の変圧器１１、変圧器１２及び構内配線１８のインピーダンスなどに基づいた装置固有のパラメータを用いる。例えば、上限値導出部３２３は、現在の無効電力出力値から変圧器１１、変圧器１２及び構内配線１８を流れる電流の無効電力成分を導出し、変圧器１１、変圧器１２及び構内配線１８での電圧降下を導出して、その電圧降下分を系統接続点５の電圧から引いた結果から無効電力上限値ＲＰＵＬ−２を導出してもよい。
【００５８】
以上は無効電力上限値に係る演算について説明であるが、無効電力下限値についても、下限値導出部３２４による作用は上限値の場合と同様となる。無効電力上限値と同様に、下限値導出部３２４により導出された無効電力下限値を無効電力下限値ＲＰＬＬ−２と呼ぶ。
【００５９】
指令値調整部３３０は、無効電力の指令値が無効電力上限値ＲＰＵＬ−２と無効電力下限値ＲＰＬＬ−２の間に収まるよう無効電力指令値を調整して、ＰＣＳ２０に対する無効電力指令値を抑制する。
【００６０】
前述の第１の実施形態では、無効電力制御装置１内の母線の電圧を計測した後にフィードバック的にＰＣＳ２０に送信する無効電力指令値を抑制する事例を紹介したが、フィードバック制御の遅れに起因した電圧のオーバーシュート或いはアンダーシュートが発生することがある。
【００６１】
これに対し、本実施形態における上限値導出部３２３及び下限値導出部３２４は、無効電力出力の制限値を、フィードフォワード的な制御で調整する。
【００６２】
上記の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を奏することの他に、無効電力制御装置１Ａの系統接続点５の電圧を直接検出して、それに基づいてフィードフォワード的に制御することにより、無効電力出力量が急峻に変化した場合でも、母線電圧の変動を軽減できる。つまり、無効電力制御装置１Ａは、制御の遅れに起因する電圧のオーバーシュート或いはアンダーシュートを生じさせることなく母線の電圧を調整することができる。
【００６３】
なお、図３に示したように、本実施形態では、ＰＣＳ２０が直接接続する母線１９ではなく、母線１６の電圧を測定している。母線１６の電圧に基づいて制御する場合でも、母線１６の電圧上下限値に適切な余裕度を持たせることで、母線１９の許容電圧範囲を満足させることが可能となる。これにより、母線１９の全てに電圧計測用変圧器１３を設置する場合の電圧計測用変圧器１３の数に比べて、電圧計測用変圧器１５の数を削減することが可能となる。
【００６４】
（第３の実施形態）
第３の実施形態について説明する。本実施形態の無効電力制御装置１Ｂは、第１の実施形態の無効電力制御装置１と対比すると、制御器３０が系統接続点５（第２地点）の電圧を推定する処理が含まれる点が異なる。
【００６５】
図５は、実施形態に係る無効電力制御装置１Ｂの構成図である。
【００６６】
無効電力制御装置１Ｂは、構内系統１０と、ＰＣＳ２０−１，２０−２，２０−３，２０−４と、制御器３０Ｂとを備える。
【００６７】
制御器３０Ｂは、電圧計測用変圧器１３によってそれぞれ計測された母線１９（測定点ＭＰ１９、第１地点）の電圧に基づいて系統接続点５の電圧を推定して、系統接続点５の電圧の推定値に基づいて無効電力出力の指令値を生成する。制御器３０Ｂは、無効電力出力の指令値を、通信回線ＮＷ２を介して各ＰＣＳ２０にそれぞれ通知する。
【００６８】
図６は、実施形態における制御器３０Ｂの無効電力出力調整機能のブロック図である。制御器３０Ｂは、無効電力制御部３１Ｂと、配分制御部３４とを備える。
【００６９】
無効電力制御部３１Ｂは、検出値選択部３１０と、制限値導出部３２０Ｂと、指令値調整部３３０と、系統接続点電圧導出部３４０とを備える。
【００７０】
系統接続点電圧導出部３４０は、検出値選択部３１０が選択した電圧に基づいて、例えば、系統接続点５（第２地点）の電圧の推定値を導出する。系統接続点５の電圧の推定値を導出する処理の詳細は後述する。
【００７１】
制限値導出部３２０Ｂは、上限値導出部３２３Ｂと、下限値導出部３２４Ｂとを備える。上限値導出部３２３Ｂは、系統接続点電圧導出部３４０が導出した系統接続点５の電圧の推定値から、ＰＣＳ２０が出力する無効電力出力の上限値を導出する。下限値導出部３２４Ｂは、系統接続点電圧導出部３４０が導出した系統接続点５の電圧の推定値から、ＰＣＳ２０が出力する無効電力出力の下限値を導出する。
【００７２】
つまり、制限値導出部３２０Ｂは、ＰＣＳ２０が出力する無効電力出力の制限値を、系統接続点電圧導出部３４０が導出した系統接続点５の電圧の推定値に基づいて導出する。例えば、制限値導出部３２０Ｂが導出する無効電力出力の制限値は、１又は複数のＰＣＳ２０の出力端が許容できる電圧範囲の上限値と下限値の何れか又は両方であってもよい。
【００７３】
また、例えば、制限値導出部３２０Ｂは、系統接続点電圧導出部３４０が導出した系統接続点５の電圧の推定値と、測定点ＭＰ１６における電圧の許容範囲の限界値との差分に基づいて、測定点ＭＰ１６における無効電力出力の限界値を導出してもよい。例えば、測定点ＭＰ１６における電圧の許容範囲の限界値は、系統接続点５における電圧として、系統接続点電圧導出部３４０が導出した系統接続点５の電圧の推定値に基づいて決定される値をとる。その値は、系統接続点５における電圧の許容範囲の限界を特徴づけるものとして決定される。
【００７４】
指令値調整部３３０は、制限値導出部３２０Ｂにより導出された制限値に基づいて、ＰＣＳ２０に対する無効電力指令値を調整する。
【００７５】
次に、系統接続点５の電圧の推定値を導出する処理について説明する。
図７は、実施形態における系統接続点５の電圧の推定値を導出する処理の手順を示すフローチャートである。
【００７６】
まず、系統接続点電圧導出部３４０は、母線上の測定点ＭＰにおける電圧（母線電圧Ｖｍ（ｉ））の計測値を取得する（Ｓ１１）。例えば、本実施形態の母線は、ＰＣＳ２０が接続されている母線１９である。なお、ｉは、各母線を識別する値をとる。
【００７７】
系統接続点電圧導出部３４０は、取得した母線電圧Ｖｍ（ｉ）に基づいて、上位の母線における所望の地点の電圧Ｖｈ（ｉ）を式（１）に従い導出する（Ｓ１２）。例えば、上位の母線における所望の地点は、系統接続点５であってもよく、系統接続点５からＰＣＳ２０の出力端までの間に定めた地点であってもよい。
【００７８】
Ｖｈ（ｉ）＝（１＋ａ）Ｖｍ（ｉ）＋ｂ×Ｑｐｃｓ（ｉ）／Ｖｍ（ｉ）  ・・・（１）
【００７９】
上記の式（１）において、Ｖｍ（ｉ）がｉ番目の母線１９の測定点ＭＰ１９の母線電圧であり、Ｑｐｃｓ（ｉ）が、ｉ番目の母線１９に対応するＰＣＳ２０の無効電力出力の大きさであり、ａとｂが、無効電力制御装置１Ｂに固有のパラメータ（係数）である。例えば、ａは、最寄りの変圧器１２等の変圧比に対応する値に対応する値をとる。その値は、絶対値が１以下の０近傍の値である。また、ｂは、母線上の測定点ＭＰと、電圧Ｖｈ（ｉ）を導出する所望の地点までのインピーダンス値に対応する値をとる。ｂをインピーダンス値にした場合、式（１）の第２項は、無効電力による電圧変動分になる。なお、無効電力Ｑは、配線末端（母線１９）の電圧を上げる方向を正とする。
【００８０】
次に、系統接続点電圧導出部３４０は、ｉの値に１を加算して、ｉの値を更新する（Ｓ１３）。系統接続点電圧導出部３４０は、ｉの値が閾値（Ｎ）未満であるか否かを判定する（Ｓ１４）。
【００８１】
ｉの値が閾値（Ｎ）未満である場合（Ｓ１４：Ｙｅｓ）、系統接続点電圧導出部３４０は、Ｓ１１からの処理を繰り返す。ｉの値が閾値（Ｎ）以上である場合（Ｓ１４：Ｎｏ）、系統接続点電圧導出部３４０は、Ｓ１２においてそれぞれ導出された電圧Ｖｈ（ｉ）に基づいて制限値Ｖｈ＿ｆｉｘを導出する（Ｓ１５）。
【００８２】
次に、系統接続点電圧導出部３４０は、導出した制限値に基づいて、系統接続点５の電圧Ｖｓの推定値を、例えば、式（２）に従い導出する（Ｓ１６）。
【００８３】
Ｖｓ＝（１＋ｃ）×（Ｖｈ＿ｆｉｘ）＋ｄ×Ｑｔｏｔ／（Ｖｈ＿ｆｉｘ）  ・・・（２）
【００８４】
上記の式（２）において、Ｖｈ＿ｆｉｘがＳ１５において導出された制限値であり、Ｑｔｏｔが、ＰＣＳ２０が出力する無効電力の総量であり、ｃとｄは、無効電力制御装置１Ｂに固有のパラメータ（係数）である。
【００８５】
以上の処理により、系統接続点電圧導出部３４０は、系統接続点５の電圧の推定値を導出する。
【００８６】
図８は、実施形における上限値である制限値Ｖｈ＿ｆｉｘを導出する処理を示すフローチャートである。系統接続点電圧導出部３４０は、母線電圧Ｖｍ（ｉ）に基づき導出された電圧Ｖｈ（ｉ）の導出結果に基づいて、式（３）に従い制限値Ｖｈ＿ｆｉｘを導出する。
【００８７】
Ｖｈ＿ｆｉｘ＝Ｍａｘ（Ｖｈ（ｉ））    ・・・（３）
【００８８】
例えば、上記の式（３）に示すように、系統接続点電圧導出部３４０は、母線電圧Ｖｍ（ｉ）の最大値を導出し、その値を制限値Ｖｈ＿ｆｉｘとして決定する。
【００８９】
図９は、実施形における下限値である制限値Ｖｈ＿ｆｉｘを導出する処理を示すフローチャートである。系統接続点電圧導出部３４０は、母線電圧Ｖｍ（ｉ）に基づき導出された電圧Ｖｈ（ｉ）の導出結果に基づいて、式（４）に従い制限値Ｖｈ＿ｆｉｘを導出する。
【００９０】
Ｖｈ＿ｆｉｘ＝Ｍｉｎ（Ｖｈ（ｉ））    ・・・（４）
【００９１】
例えば、上記の式（４）に示すように、例えば、系統接続点電圧導出部３４０は、母線電圧Ｖｍ（ｉ）の最小値を導出し、その値を制限値Ｖｈ＿ｆｉｘとして決定する。
【００９２】
次に、無効電力制御装置１Ｂの作用について説明する。
系統接続点電圧導出部３４０は、現在の無効電力出力値と母線１９の電圧の値から系統接続点５の電圧を導出（推定）して、その電圧値を、上限値導出部３２３Ｂと、下限値導出部３２４Ｂとに送信する。図７に示した推定処理では、電流の無効電力成分と経路のインピーダンスに基づいて電圧降下を算出し、母線１９の電圧計測値と電圧降下との線形和で上位の母線電圧を導出する。例えば、系統接続点電圧導出部３４０は、電流の無効電力成分を、ＰＣＳ２０の無効電力出力値を母線１９の電圧で除して導出する。系統接続点電圧導出部３４０は、このような処理により、上位の母線電圧が推定できるものと仮定して系統接続点５の電圧を推定する。
【００９３】
実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を奏することの他に、電圧計測用変圧器１５によって系統接続点５の電圧を測定することなく、その電圧を推定することにより、推定値としての系統接続点５の電圧に基づいて制御することを可能にした。これにより、無効電力制御装置１Ｂは、母線１９の電圧の変動を軽減できる。
なお、系統接続点５の電圧は、一般的に高い電圧階級が用いられるため、この点の計測用変圧器１５の個数を削減できることで、設備のメンテナンス軽減の面においても大きな効果を得ることができる。
【００９４】
（第４の実施形態）
第４の実施形態について説明する。本実施形態の無効電力制御装置１Ｃは、第１の実施形態の無効電力制御装置１等とは異なり電圧計測用変圧器１３を備えていない。無効電力制御装置１Ｃは、第２の実施形態の無効電力制御装置１Ｂとは異なり電圧計測用変圧器１５を備えていない。無効電力制御装置１Ｃは、電圧計測用変圧器１４を備える。
【００９５】
図１０は、実施形態に係る無効電力制御装置１Ｃの構成図である。
【００９６】
無効電力制御装置１Ｃは、構内系統１０Ｃと、ＰＣＳ２０−１，２０−２，２０−３，２０−４と、制御器３０Ｃとを備える。
【００９７】
本実施形態の構内系統１０Ｃは、変圧器１１,１２、母線１６，１７，１８，１９、及び、電圧計測用変圧器１４−１、１４−２を備える。電圧計測用変圧器１４−１は、母線１７−１に接続されており、母線１７−１における測定点ＭＰ１７−１（第１地点）の電圧を検出する。電圧計測用変圧器１４−２は、母線１７−２に接続されており、母線１７−２における測定点ＭＰ１７−２（第１地点）の電圧を検出する。電圧計測用変圧器１４−１と電圧計測用変圧器１４−２を纏めて示す場合には、電圧計測用変圧器１４という。
【００９８】
制御器３０Ｃは、電圧計測用変圧器１４によって計測された母線１７の電圧に基づいて無効電力出力を調整して、無効電力出力の指令値を各ＰＣＳ２０にそれぞれ通知する。
【００９９】
図１１は、実施形態における制御器３０Ｃの無効電力出力調整機能のブロック図である。制御器３０Ｃは、無効電力制御部３１Ｃと、配分制御部３４とを備える。
【０１００】
無効電力制御部３１Ｃは、検出値選択部３１０Ｃと、制限値導出部３２０Ｃと、指令値調整部３３０とを備える。
【０１０１】
検出値選択部３１０Ｃは、複数の電圧計測用変圧器１４に接続される。この図１１では便宜上、電圧計測用変圧器１４からの信号線を２本のみ表記しているが、実際には母線１７に夫々設置された電圧計測用変圧器１４から、母線１７の電圧計測値の信号が検出値選択部３１０Ｃにそれぞれ取り込まれるものとする。
【０１０２】
例えば、検出値選択部３１０Ｃは、高電圧選択部３１１Ｃと、低電圧選択部３１２Ｃと、を備える。高電圧選択部３１１Ｃは、電圧計測用変圧器１４（電圧検出部）によってそれぞれ検出された電圧から、例えば、最も高い電圧を所望の電圧として選択する。低電圧選択部３１２Ｃは、電圧計測用変圧器１４（電圧検出部）によってそれぞれ検出された電圧から、例えば、最も低い電圧を所望の電圧として選択する。
このように、検出値選択部３１０Ｃは、予め定められた選択規則に従い、電圧計測用変圧器１４（電圧検出部）によってそれぞれ検出された電圧から所望の電圧を選択する。
【０１０３】
制限値導出部３２０Ｃは、上限値導出部３２１Ｃと、下限値導出部３２２Ｃと、上限値導出部３２３と、下限値導出部３２４と、系統接続点電圧導出部３４１、３４２と、上限値合成部３２５と、下限値合成部３２６とを備える。
【０１０４】
まず、上限値側の処理について説明する。
上限値導出部３２１Ｃは、高電圧選択部３１１Ｃが選択した所望の電圧から、ＰＣＳ２０Ｃが出力する無効電力出力の第１の上限値を導出する。系統接続点電圧導出部３４１は、高電圧選択部３１１Ｃが選択した電圧に基づいて、系統接続点５の電圧の上限値側の推定値を導出する。系統接続点電圧導出部３４１の演算は、前述の系統接続点電圧導出部３４０の演算に準ずる。上限値導出部３２３Ｃは、系統接続点電圧導出部３４１が導出した系統接続点５の電圧の推定値から、ＰＣＳ２０が出力する無効電力出力の第２の上限値を導出する。
【０１０５】
上限値合成部３２５は、ＰＣＳ２０が出力する無効電力出力の上限値として、上限値導出部３２１Ｃにより導出された第１の上限値と、上限値導出部３２３Ｃにより導出された第２の上限値とに基づいて、ＰＣＳ２０が出力する無効電力出力の上限値(無効電力合成上限値ＲＰＵＬ)を導出する。
例えば、上限値合成部３２５は、上限値導出部３２１Ｃにより導出された無効電力上限値ＲＰＵＬ−１（第１の上限値）と、上限値導出部３２３Ｃにより導出された無効電力上限値ＲＰＵＬ−２（第２の上限値）より高い方の上限値を採用するという、合成処理をしてもよい。
【０１０６】
下限値側の処理は、上限値側の処理と同様である。
下限値導出部３２２Ｃは、低電圧選択部３１２Ｃが選択した所望の電圧から、ＰＣＳ２０が出力する無効電力出力の下限値を導出する。系統接続点電圧導出部３４２は、低電圧選択部３１２Ｃが選択した電圧に基づいて、系統接続点５の電圧の下限値側の推定値を導出する。系統接続点電圧導出部３４２Ｃの演算は、前述の系統接続点電圧導出部３４０の演算に準ずる。
【０１０７】
下限値導出部３２４Ｃは、系統接続点電圧導出部３４１が導出した系統接続点５の電圧の推定値から、ＰＣＳ２０が出力する無効電力出力の第２の下限値を導出する。
【０１０８】
下限値合成部３２６は、ＰＣＳ２０が出力する無効電力出力の下限値として、下限値導出部３２２Ｃにより導出された第１の下限値と、下限値導出部３２４Ｃにより導出された第２の下限値とに基づいて、ＰＣＳ２０が出力する無効電力出力の下限値(無効電力合成下限値ＲＰＬＬ)を導出する。
例えば、下限値合成部３２６は、下限値導出部３２２Ｃにより導出された無効電力下限値ＲＰＬＬ−１（第１の下限値）と、下限値導出部３２４Ｃにより導出された無効電力下限値ＲＰＬＬ−２（第２の下限値）より低い方の下限値を採用するという、合成処理をしてもよい。
【０１０９】
指令値調整部３３０は、制限値導出部３２０Ｃにより導出された制限値に基づいて、ＰＣＳ２０に対する無効電力指令値を調整する。
【０１１０】
次に、無効電力制御装置１Ｃの作用について説明する。
上限値合成部３２５は、前述の無効電力上限値ＲＰＵＬ−１及び無効電力上限値ＲＰＵＬ−２から最終的な無効電力上限値(無効電力合成上限値ＲＰＵＬ)を導出する。例えば、本実施形態では、無効電力上限値ＲＰＵＬ−１と無効電力上限値ＲＰＵＬ−２の絶対値の低値優先を用いる。
なお、上限値合成部３２５は、上記の第１の上限値と第２の上限値との平均値又は加重平均値を合成処理により導出してもよい。
以上は無効電力上限値に係る演算についての説明であるが、無効電力下限値についても下限値合成部３２６の作用は上限値の場合と同様となる。
【０１１１】
指令値調整部３３０は、無効電力の指令値が無効電力合成上限値と無効電力合成下限値の間に収まるよう、無効電力指令値に抑制をかける。
【０１１２】
ここで、本実施形態の比較例を例示する。
本実施形態の第１の比較例として、無効電力上限値の制御に関して、上限値導出部３２３Ｃを設けずに上限値導出部３２１Ｃのみで構成する場合を例示する。この第１の比較例において、制御遅れによる電圧のオーバーシュートが発生するという問題がある。
【０１１３】
本実施形態の第２の比較例として、上限値導出部３２１Ｃを設けずに上限値導出部３２３Ｃのみで構成する場合を例示する。この第２の比較例において、無効電力制御装置内のパラメータのばらつきなどが存在してパラメータの同定の結果が不正確である場合には無効電力上限値ＲＰＵＬ−２の導出に誤差が生じて、ＰＣＳ２０の出力端の電圧が許容範囲から逸脱することがある。また、系統接続点電圧導出部３４１における系統接続点の電圧推定も装置内のパラメータに依存するため、同じように無効電力上限値ＲＰＵＬ−２の導出に誤差が発生することがある。
【０１１４】
これに対し、本実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を奏することの他に、上限値導出部３２１Ｃは、無効電力制御装置１（自装置）内部の母線１７における第１地点の電圧の許容値に基づいて第１制限値を導出する。上限値導出部３２１Ｃは、その第１地点の電圧と１又は複数のＰＣＳ２０の無効電力量とに基づいて、第２地点の電圧の推定値を導出する。上限値導出部３２１Ｃは、第２地点の電圧の推定値に基づいて第２制限値を導出し、第１制限値又は第２制限値から各ＰＣＳ２０の制限値を導出する。これにより、本実施形態によれば、上限値導出部３２１Ｃと上限値導出部３２３Ｃの２つの無効電力の上限値導出部を組み合わせて使用することで、これらの問題を回避して、確実にＰＣＳ２０の出力端の電圧の逸脱を抑制することが可能となる。以上は無効電力上限値に対する説明であるが、無効電力下限値についても同様である。なお、系統接続点５は、「第２地点」の一例であり、「第２地点」は、系統接続点５に限定されない。
【０１１５】
なお、図１０に示したように、本実施形態では、ＰＣＳ２０が直接接続する母線１９ではなく、母線１７の電圧を測定している。母線１７の電圧に基づいて制御する場合でも、母線１７の電圧上下限値に適切な余裕度を持たせることで、母線１９の許容電圧範囲を満足させることが可能となる。これにより、母線１９の全てに電圧計測用変圧器１３を設置する場合の電圧計測用変圧器１３の数に比べて、電圧計測用変圧器１４の数を削減することが可能となる。
【０１１６】
なお、実施形態では、第１地点を母線１７に配置した事例を説明したが、第１地点は、無効電力制御装置１の構内系統１０内に定められていてもよく、例えば、母線１６、１９、構内配線１８またはＰＣＳ２０の出力端に定めることも可能である。
【０１１７】
無効電力出力抑制機能の効果をグラフにより説明する。図１２は、実施形態の電圧制御の結果の一例を示す図である。図１２（ａ）に系統接続点５の電圧、図１２（ｂ）に無効電力指令値、図１２（ｃ）に母線１９の電圧、のそれぞれの経時変化を示す。
【０１１８】
図１０に示す配線のもとで、無効電力制御装置１Ｃが電圧上昇方向の無効電力を出力していると仮定する。図１２（ａ）に示すように、無効電力制御装置１Ｃの系統接続点５の電圧（ＶＭＰ１６）がステップ状に変化した場合を想定する。無効電力制御装置１Ｃの上限値導出部３２１Ｃと上限値導出部３２３Ｃが無効電力出力を上限値（ＲＰＵＬ）又は下限値（ＲＰＬＬ）に抑制することで、上記の系統接続点５の電圧変動に伴う無効電力指令値（ＲＰＣＮＴＬ）が図１２（ｂ）に示すように制限される。その結果、無効電力指令値（ＲＰＣＮＴＬ）が、適切な変動範囲に抑制されて出力される。また、図１２（ｃ）に示すように、母線１９の電圧（ＶＭＰ１９）が電圧上限値（例えば、１．０６１ＰＵ）以下に留まる。従って、無効電力制御装置１Ｃの継続的な運転が可能となる。
【０１１９】
図１３は、比較例の電圧制御の結果の一例を示す図である。無効電力出力抑制制御を実施しない場合には、図１３（ｂ）に示す通り無効電力指令値（ＲＰＣＴＲＬ）が固定値のままになる。図１３（ａ）に示すように、無効電力制御装置１Ｃの系統接続点５の電圧（ＶＭＰ１６）に図１２（ａ）と同様の電圧変動が生じると、図１３（ｃ）に示すように母線１９の電圧（ＶＭＰ１９）が電圧上限値（例えば、１．０６１ＰＵ）を超えて逸脱してしまう。このような場合、ＰＣＳ２０の過電圧リレーが動作し、比較例の無効電力制御装置は、商用系統２から解列することになる。
【０１２０】
上記の結果からも、実施形態の無効電力制御装置１Ｃは、比較例の無効電力制御装置に比べて、系統接続点５に電圧変動に対する耐性が強いことが分かる。
【０１２１】
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、無効電力制御装置は、１又は複数の電力変換装置が出力する無効電力出力の制限値を、電圧検出部によって検出された電圧に基づいて導出し、前記１又は複数の電力変換装置に対する無効電力指令値を、前記制限値導出部により導出された制限値に基づいて調整することにより、電力変換装置の運転の安定性を高めることができる。
【０１２２】
なお、上記の実施形態では、系統接続点５からＰＣＳ２０の出力端までの電圧階級を、６６ｋＶ，６．６ｋＶ，３００Ｖの３段階としたが、これに限ることなく、系統接続点５からＰＣＳ２０の出力端までの間に介在する電圧階級の数に制限はない。また、使用する電圧階級の電圧値も実施形態に示した６６ｋＶ，６．６ｋＶ，３００Ｖに限定しない。また、電圧計測用変圧器１３、１４、１５を設置する母線の電圧階級についても制約するものではない。さらに、上記の実施形態では、変圧器１１が２台、変圧器１２が４台である一例について説明したが、各変圧器及びそれに連なる配線の数は任意の数として良い。
【０１２３】
なお、上記の実施形態では、高電圧選択部３１１は、取り込んだ電圧計測値から最も高い電圧を、限界値として定める所望の電圧として選択するものであると説明したが、一部又は全部の電圧計測用変圧器１３からの電圧計測値を取り込み、取り込んだ電圧計測値から最も高い電圧を所望の電圧として選択するものであってもよい。また、高電圧選択部３１１は、取り込んだ電圧計測値のうちの比較的高い電圧を示す一部又は全部から最も高い電圧を所望の電圧として選択してもよい。例えば、上記の所望の電圧値の候補を予め複数個定めて置き、電圧計測値のうち電圧が高い順に抽出した幾つかの電圧計測値に基づいて、それに対応する所望の電圧を選択してもよく、或いは、選択の過程で平均値又は頻度分布に基づく中心値などの統計な処理の結果から所望の電圧を決定してもよい。低電圧選択部３１２についても、上記の高電圧選択部３１１と同様のものであってもよい。
【０１２４】
さらに、上記の実施形態の事例では、ＰＣＳ２０の直流側に接続される機器には言及していないが、ＰＣＳ２０の直流側の機器としてはコンデンサ、直流送電線、蓄電池など様々な形態が考え得る。特に蓄電池は、コンテナなどを単位にして、単位毎に分散して設置されることが多い。そのため、それらに接続される無効電力制御装置は、複数の変圧器、配線で構成されることが多く、図１に示すような構成になりやすい。つまり、蓄電池により構成される無効電力制御装置の場合には、系統接続点５からＰＣＳ２０の出力端までの間に介在するインピーダンスが大きくなり、装置内の母線における電圧変動が発生しやすくなる。このような事例に対して、本実施形態を適用することが特に効果的である。
【０１２５】
以上説明した第１から第４の実施形態の制御器３０の各機能部の一部または全部は、例えば、コンピュータの記憶部（メモリなど）に記憶されたプログラム（コンピュータプログラム、ソフトウェアコンポーネント）がコンピュータのプロセッサ（ハードウェアプロセッサ）によって実行されることで実現されるソフトウェア機能部である。なお、制御器３０の各機能部の一部または全部は、例えば、ＬＳＩ(Large Scale Integration)、ＡＳＩＣ(Application Specific Integrated Circuit)、またはＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）のようなハードウェアによって実現されてもよく、あるいはソフトウェア機能部とハードウェアとの組み合わせによって実現されてもよい。
【０１２６】
以上、第１から第４の実施形態について説明したが、実施形態の構成は、上記例に限定されない。例えば、第１から第４の実施形態の構成は、互いに組み合わせて実施されてもよい。例えば、第２と第３の実施形態の構成を組み合わせて、系統接続点５の電圧の推定値に代えて、測定点ＭＰ１６の電圧の検出値を適用してもよい。
【０１２７】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【０１２８】
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ…無効電力制御装置、２…商用系統、３…外部制御装置、５…系統接続点、１０…構内系統、１１、１１−１、１１−２、１２、１２−１、１２−２、１２−３、１２−４…変圧器、１３、１３−１、１３−２、１３−３、１３−４、１４、１４−１、１４−２、１１５…電圧計測用変圧器、１６、１７、１７−１、１７−２、１９、１９−１、１９−２、１９−３、１９−４…母線、１８、１８−１、１８−２、１８−３、１８−４…構内配線、２０、２０−１、２０−２、２０−３、２０−４…ＰＣＳ（電力変換装置）、３０…制御器、３１…無効電力制御部、３４…配分制御部、３１０…検出値選択部、３２０…制限値導出部、３２１、３２１Ｃ、３２３、３２３Ｂ、３２３Ｃ…上限値導出部、３２２、３２４、３２４Ｂ、３２４Ｃ…下限値導出部、３３０…指令値調整部、３４０、３４１、３４２…系統接続点電圧導出部、３２５…上限値合成部、３２６…下限値合成部、ＮＷ１、ＮＷ２…通信回線
【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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【手続補正書】
【提出日】平成30年6月20日(2018.6.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
系統安定化ないしは系統電圧の制御を目的として決定した１又は複数の電力変換装置が出力する無効電力の制限値を、電圧制御対象以外の地点の電圧に基づいて導出する制限値導出部と、
前記１又は複数の電力変換装置に対する無効電力指令値を、前記制限値導出部により導出された制限値に基づいて調整する指令値調整部と、
を備える無効電力制御装置。
【請求項２】
前記指令値調整部は、
外部制御装置から受け付けた無効電力指令値が、前記制限値導出部により導出された制限値に基づき規定される前記無効電力の許容範囲内から外れる場合には、前記許容範囲内に前記無効電力指令値を制限する、
請求項１記載の無効電力制御装置。
【請求項３】
前記制限値は、前記１又は複数の電力変換装置の出力端における電圧の許容範囲の上限値と下限値の何れかから前記制限値導出部によって導出される、
請求項１又は請求項２に記載の無効電力制御装置。
【請求項４】
前記制限値導出部は、
前記電圧制御対象以外の地点の電圧検出部から取得した電圧値に基づいて前記電圧の許容範囲の上限値又は下限値を決定し、前記電圧検出部から取得した電圧値と前記決定した上限値又は下限値との差分に基づいて前記制限値を導出する、
請求項３に記載の無効電力制御装置。
【請求項５】
前記制限値導出部は、
前記電圧の許容範囲の上限値又は下限値を、自装置内部の母線または配線における電圧値に基づいて決定する、
請求項３又は請求項４に記載の無効電力制御装置。
【請求項６】
前記制限値導出部は、
自装置の系統接続点の電圧値と前記自装置内部の母線または配線または前記電力変換装置の出力端の電圧の許容値とに基づいて、前記制限値を導出する、
請求項１から請求項５の何れか１項に記載の無効電力制御装置。
【請求項７】
前記制限値導出部は、
前記電圧制御対象以外の第１地点の電圧に基づき第２地点の電圧の推定値を導出し、前記第２地点の電圧に基づいて前記制限値を導出する、
請求項１から請求項５の何れか１項に記載の無効電力制御装置。
【請求項８】
前記制限値導出部は、
前記電圧制御対象以外の第１地点の電圧と前記１又は複数の電力変換装置の無効電力量とに基づいて、第２地点の電圧の推定値を導出し、前記第２地点の電圧の推定値に基づいて、前記制限値を導出する、
請求項１から請求項５の何れか１項に記載の無効電力制御装置。
【請求項９】
前記制限値導出部は、
自装置内部の母線または配線または前記電力変換装置の出力端又は前記電力変換装置の出力端における第１地点の電圧の許容値に基づいて第１制限値を導出し、
少なくとも前記第１地点の電圧と前記１又は複数の電力変換装置の無効電力量とに基づいて、第２地点の電圧の推定値を導出し、前記第２地点の電圧の推定値に基づいて第２制限値を導出し、
前記第１制限値又は前記第２制限値から前記制限値を導出する、
請求項１から請求項５の何れか１項に記載の無効電力制御装置。
【請求項１０】
前記第２地点は、連系先の系統との接続点に対応する地点である、
請求項７から請求項９の何れか１項に記載の無効電力制御装置。
【請求項１１】
前記制限値導出部は、
前記１又は複数の電力変換装置の無効電力出力の制限値を、前記１又は複数の電力変換装置に対する前記無効電力指令値又は前記１又は複数の電力変換装置の無効電力の出力値から導出する、
請求項１から請求項１０の何れか１項に記載の無効電力制御装置。
【請求項１２】
系統安定化ないしは系統電圧の制御を目的として決定した１又は複数の電力変換装置が出力する無効電力の制限値を、電圧制御対象以外の地点の電圧に基づいて導出し、
前記１又は複数の電力変換装置に対する無効電力指令値を、前記無効電力の制限値に基づいて調整する、
無効電力制御方法。
【国際調査報告】
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