(57)【要約】【課題】検出電流及び取付スペースが小さい電流検出器を用い低圧配電線の送電端から末端までの電圧を規定値内に調整する電圧調整装置。【解決手段】高圧配電線1aに接続される１次巻線と１次巻線の電圧を降圧する２次巻線とを有する降圧変圧器11と降圧変圧器の２次巻線に直列に接続され且つ低圧配電線1bに接続される１次巻線と１次巻線に電圧を発生させる２次巻線とを有する直列変圧器T1a,T2aとを備え低圧配電線の送電端から末端までの間の複数地点に接続される負荷に給電する柱上変圧器10の出力電圧を調整し、直列変圧器の２次巻線の電流を検出する電流検出器22a,22b、降圧変圧器の２次巻線の電圧又は柱上変圧器の出力電圧を検出する電圧検出器23、電流検出器の検出電流と電圧検出器の検出電圧と低圧配電線の配電線インピーダンスとに基づき低圧配電線の送電端から末端までの電圧が規定値内になるように直列変圧器の２次巻線の電圧を調整する電圧調整回路20。【選択図】図１
2012125020.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧配電線に接続される１次巻線と該１次巻線の電圧を降圧する２次巻線とを有する降圧変圧器と前記降圧変圧器の２次巻線に直列に接続され且つ低圧配電線に接続される１次巻線と該１次巻線に電圧を発生させる２次巻線とを有する直列変圧器とを備え前記低圧配電線の送電端から末端までの間の複数地点に接続される負荷に給電する柱上変圧器に接続され、前記柱上変圧器の出力電圧を調整する電圧調整装置であって、
前記直列変圧器の２次巻線の電流を検出する電流検出器と、
前記降圧変圧器の２次巻線の電圧又は前記柱上変圧器の出力電圧を検出する電圧検出器と、
前記電流検出器からの検出電流と前記電圧検出器からの検出電圧と前記低圧配電線の配電線インピーダンスとに基づき前記低圧配電線の送電端から末端までの電圧が規定値内になるように前記直列変圧器の２次巻線の電圧を調整する電圧調整回路と、
を備えることを特徴とする電圧調整装置。
【請求項２】
前記電圧調整回路は、前記電流検出器からの検出電流と前記電圧検出器からの検出電圧とに基づき前記負荷の有効電流および無効電流を算出し、前記負荷の有効電流および無効電流と前記低圧配電線の配電線インピーダンスとに基づき前記低圧配電線の末端の電圧を算出する制御回路と、
前記制御回路で算出された前記低圧配電線の末端の電圧が規定値内になるように前記直列変圧器の１次巻線の電圧で調整するために、前記直列変圧器の２次巻線の電圧を調整する電圧調整部と、
を備えることを特徴とする請求項１記載の電圧調整装置。
【請求項３】
太陽光発電装置が前記低圧配電線の送電端から末端までの間の複数地点の少なくとも１地点に接続され、
前記太陽光発電装置の発電容量を予測するために設けられ、太陽光を受けて発電し、その発電量を太陽電池発電量として計測する検出用太陽電池が前記電圧調整回路に接続され、
前記電圧調整回路は、前記検出用太陽電池からの太陽電池発電量により算出される前記太陽光発電装置の発電容量と前記電流検出器からの検出電流と前記電圧検出器からの検出電圧と前記低圧配電線の配電線インピーダンスとに基づき前記低圧配電線の送電端から末端までの電圧が規定値内になるように前記直列変圧器の２次巻線の電圧を調整することを特徴とする請求項１記載の電圧調整装置。
【請求項４】
前記電圧調整回路は、前記検出用太陽電池からの太陽電池発電量と前記太陽光発電装置の定格発電容量とに基づき前記太陽発電装置の発電容量を算出し、前記電流検出器からの検出電流と前記電圧検出器からの検出電圧とに基づき前記負荷の有効電流および無効電流を算出し、前記太陽光発電装置の発電容量と前記負荷の有効電流および無効電流と前記低圧配電線の配電線インピーダンスとに基づき前記低圧配電線の末端の電圧を算出する制御回路と、
前記制御回路で算出された前記低圧配電線の末端の電圧が規定値内になるように前記直列変圧器の１次巻線の電圧で調整するために、前記直列変圧器の２次巻線の電圧を調整する電圧調整部と、
を備えることを特徴とする請求項３記載の電圧調整装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電柱に設置された柱上変圧器の低圧側の電圧を調整する電圧調整装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
柱上変圧器から負荷までの配電線（低圧配電線）が長い場合、負荷の軽重に応じて配電線の電圧変動（線路電圧変動）も大きくなる。このため、電圧調整装置を設けて、配電線の電圧を調整し、電力供給における電圧を安定化させている。この電圧調整装置としては、例えば、特許文献１と特許文献２とが知られている。
【０００３】
特許文献１に記載された配電線路の電圧制御方法は、負荷中心点電圧の変動率が許容値になるように制御するものであり、配電線路に直列に接続された直列変圧器と、配電線路から電力を受けて直列変圧器に無効電力ないし有効電力を出力して直列変圧器の出力電力を制御する電力変換器とからなる直列型電圧制御装置を設置し、その装置の１次側の電圧と補償すべき目標地点である負荷の中心点までの線路インピーダンスおよび線路電流から負荷中心点電圧を算出し、その電圧変動分を一定値に制御する。
【０００４】
また、特許文献２に記載された電圧調整装置は、配電線における電圧降下を精度良く求めるものであり、交流電圧を負荷に配電する配電線に設けられ負荷側電圧を切換えるためのタップを有する変圧器と、タップ切換器と、配電線の電圧を計測する電圧計測部と、配電線の電流を計測する電流計測部と、配電線の電圧及び電流との位相差に応じた力率を求める力率取得部と、力率と配電線の抵抗及びリアクタンスとに基づいて配電線のインピーダンスを算出するインピーダンス算出部と、インピーダンスを電流計測部で計測された電流に乗算して配電線の電圧降下を求める電圧降下算出部と、配電線の電圧降下を電圧計測部で計測された電圧から減算して求められた負荷側電圧の実測値と予め定められた負荷電圧の基準値との差分値に応じてタップを切換えるべくタップ切換器を制御するタップ切換制御部とを備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−２６８７９５号公報
【特許文献２】特開２００６−２３０１６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１では、負荷は配電線の末端に一箇所を想定し、その配電線（配電線路）インピーダンスから負荷中心点電圧を求める。特許文献２では、負荷は配電線の末端に一箇所を想定し、その配電線インピーダンスから配電線の末端電圧を求めるものである。このため、特許文献１，２では、配電線の送電端から末端までの間の複数地点に負荷が接続される場合には対応していない。
【０００７】
また、特許文献１，２では、配電線に接続された変流器によって電流を検出している。一般的な電流検出方法では、配電線に変流器を接続して電流を検出するが、変流器を配電線に直接挿入しなければならず、検出電流が大きく、取り付けスペース及びコスト負担が大きくなる。
【０００８】
また、ホール素子を用いた電流検出器は、小型で高精度であるが、柱上変圧器及び直列変圧器が変圧器油入タンクに入るが、変圧器油入タンクの中は高温となる。このため、ホール素子を用いた電流検出器を変圧器油入タンクに内蔵することはできない。その結果、電流検出器を外付けケース内に別途取り付けなければならず、作業負担、取り付けスペース及びコスト負担が大きくなる。
【０００９】
本発明は、検出電流が小さく且つ取付スペースが小さくしかも安価な電流検出器を用いて、低圧配電線の送電端から末端までの電圧を規定値内に調整することができる電圧調整装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１の発明は、高圧配電線に接続される１次巻線と該１次巻線の電圧を降圧する２次巻線とを有する降圧変圧器と前記降圧変圧器の２次巻線に直列に接続され且つ低圧配電線に接続される１次巻線と該１次巻線に電圧を発生させる２次巻線とを有する直列変圧器とを備え前記低圧配電線の送電端から末端までの間の複数地点に接続される負荷に給電する柱上変圧器に接続され、前記柱上変圧器の出力電圧を調整する電圧調整装置であって、前記直列変圧器の２次巻線の電流を検出する電流検出器と、前記降圧変圧器の２次巻線の電圧又は前記柱上変圧器の出力電圧を検出する電圧検出器と、前記電流検出器からの検出電流と前記電圧検出器からの検出電圧と前記低圧配電線の配電線インピーダンスとに基づき前記低圧配電線の送電端から末端までの電圧が規定値内になるように前記直列変圧器の２次巻線の電圧を調整する電圧調整回路とを備えることを特徴とする。
【００１１】
請求項２の発明では、請求項１記載の電圧調整装置において、前記電圧調整回路は、前記電流検出器からの検出電流と前記電圧検出器からの検出電圧とに基づき前記負荷の有効電流および無効電流を算出し、前記負荷の有効電流および無効電流と前記低圧配電線の配電線インピーダンスとに基づき前記低圧配電線の末端の電圧を算出する制御回路と、前記制御回路で算出された前記低圧配電線の末端の電圧が規定値内になるように前記直列変圧器の１次巻線の電圧で調整するために、前記直列変圧器の２次巻線の電圧を調整する電圧調整部とを備えることを特徴とする。
【００１２】
請求項３の発明では、請求項１記載の電圧調整装置において、太陽光発電装置が前記低圧配電線の送電端から末端までの間の複数地点の少なくとも１地点に接続され、前記太陽光発電装置の発電容量を予測するために設けられ、太陽光を受けて発電し、その発電量を太陽電池発電量として計測する検出用太陽電池が前記電圧調整回路に接続され、前記電圧調整回路は、前記検出用太陽電池からの太陽電池発電量により算出される前記太陽光発電装置の発電容量と前記電流検出器からの検出電流と前記電圧検出器からの検出電圧と前記低圧配電線の配電線インピーダンスとに基づき前記低圧配電線の送電端から末端までの電圧が規定値内になるように前記直列変圧器の２次巻線の電圧を調整することを特徴とする。
【００１３】
請求項４の発明では、請求項３記載の電圧調整装置において、前記電圧調整回路は、前記検出用太陽電池からの太陽電池発電量と前記太陽光発電装置の定格発電容量とに基づき前記太陽発電装置の発電容量を算出し、前記電流検出器からの検出電流と前記電圧検出器からの検出電圧とに基づき前記負荷の有効電流および無効電流を算出し、前記太陽光発電装置の発電容量と前記負荷の有効電流および無効電流と前記低圧配電線の配電線インピーダンスとに基づき前記低圧配電線の末端の電圧を算出する制御回路と、前記制御回路で算出された前記低圧配電線の末端の電圧が規定値内になるように前記直列変圧器の１次巻線の電圧で調整するために、前記直列変圧器の２次巻線の電圧を調整する電圧調整部とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、電流検出器で直列変圧器の２次巻線の電流を検出して、低圧配電線に流れる電流を検出するようにしたので、検出電流が小さく且つ取付スペースが小さくしかも安価となり、低圧配電線の送電端から末端までの電圧を規定値内に調整することができる。
【００１５】
また、本発明によれば、検出用太陽電池を用いることにより電圧の調整精度をさらに向上することができる。
【００１６】
また、本発明によれば、直列変圧器の２次巻線の電圧を調整することにより、直列変圧器の１次巻線の電圧を調整して、制御回路で算出された低圧配電線の末端の電圧が規定値内になるようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施例１の電圧調整装置の回路構成図である。
【図２】本発明の実施例１の電圧調整装置を含む配電システムの構成図である。
【図３】実施例１の電圧調整装置による低圧配電線の末端電圧の電圧算出を示す図である。
【図４】実施例１の電圧調整回路の具体例の全体構成図である。
【図５】図４に示す実施例１の電圧調整回路の具体例の詳細構成図である。
【図６】図４に示す実施例１の電圧調整回路のトライアックのオン／オフと補償電圧との関係を示す図である。
【図７】実施例１の電圧調整装置の動作を示すフローチャートである。
【図８】実施例２の電圧調整回路の具体例の回路構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の電圧調整装置の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。本発明は、直列変圧器の２次巻線の電流を検出したことを特徴とする。より詳細には、本発明の電圧調整装置は、降圧変圧器及び直列変圧器から構成される高圧配電線より受電し低圧配電線に給電する柱上変圧器の出力電圧を調整する電圧調整装置であって、負荷が低圧配電線の送電端から末端までの間の複数地点に接続される場合には、直列変圧器の２次巻線の電流と、降圧変圧器の２次巻線の電圧又は柱上変圧器の出力電圧と、低圧配電線の配電線インピーダンスとに基づき低圧配電線の送電端から末端までの電圧が規定値内になるように直列変圧器の２次巻線の電圧を調整することを特徴とする。
【００１９】
また、本発明は、検出用太陽電池を用いることにより電圧の調整精度をさらに向上したことを特徴とする。より詳細には、本発明の電圧調整装置は、太陽光発電装置が低圧配電線の送電端から末端までの間の複数地点の少なくとも１地点に接続され、検出用太陽電池が太陽光発電装置の発電容量を予測するために設けられる場合には、検出用太陽電池からの太陽電池発電量により算出される太陽光発電装置の発電容量と、直列変圧器の２次巻線の電流と、降圧変圧器の２次巻線の電圧又は柱上変圧器の出力電圧と、低圧配電線の配電線インピーダンスとに基づき低圧配電線の送電端から末端までの電圧が規定値内になるように直列変圧器の２次巻線の電圧を調整することを特徴とする。
【実施例１】
【００２０】
図１は本発明の実施例１の電圧調整装置の回路構成図である。図２は本発明の実施例１の電圧調整装置を含む配電システムを示す構成図である。
【００２１】
柱上変圧器１０は、高圧配電線１ａに接続される１次巻線Ｐと１次巻線Ｐの電圧を降圧する２次巻線Ｓ１，Ｓ２とを有する降圧変圧器１１と、降圧変圧器１１の２次巻線Ｓ１，Ｓ２および低圧配電線１bに直列に接続される１次巻線Ｔ１ａｐ，Ｔ２ａｐと１次巻線Ｔ１ａｐ，Ｔ２ａｐに電圧を発生させる２次巻線Ｔ１ａｓ，Ｔ２ａｓとを有する直列変圧器Ｔ１ａ，Ｔ２ａとを有している。
【００２２】
電圧調整装置２は、検出用太陽電池２１、電流検出器２２ａ，２２ｂ、電圧検出器２３、電圧調整部２４ａ，２４ｂ、制御回路２５、ゲート回路２６ａ，２６ｂを有している。
【００２３】
柱上変圧器１０は、図１に示すように、高圧配電線１ａを介して高圧系統電源１（例えば、３相３線式６．６ｋＶ電源）に降圧変圧器１１の１次巻線Ｐが接続され、低圧配電線１ｂの送電端に直列変圧器Ｔ１ａ，Ｔ２ａの１次巻線Ｔ１ａｐ，Ｔ２ａｐが直列に接続されている。また、図２に示すように、低圧配電線１ｂの送電端から末端までの間の複数地点Pt1〜Pt5に複数の負荷３−１〜３−５と複数の太陽光発電装置（ＰＶ）４−１〜４−５とが接続されている。
【００２４】
低圧配電線１ｂの配電線インピーダンスＺは、抵抗が％Ｒであり、リアクタンスが％Ｘである。低圧配電線１ｂの地点Pt1には、負荷３−１および太陽光発電装置４−１が接続され、地点Pt2には、負荷３−２および太陽光発電装置４−２が接続され、地点Pt3には、負荷３−３および太陽光発電装置４−３が接続され、地点Pt4には、負荷３−４および太陽光発電装置４−４が接続され、地点Pt5には、負荷３−５および太陽光発電装置４−５が接続されている。
【００２５】
なお、太陽光発電装置は、地点Pt1〜Pt5の全てに設ける必要はなく、例えば、地点Pt1〜Pt5の少なくとも１地点に設けられても良い。
【００２６】
また、太陽光発電装置は、低圧配電線の送電端から末端までの間の複数地点で同一の定格発電容量の太陽光発電装置が接続されるとは限らない。また、日射量が変化すると各々の太陽光発電装置の発電容量も変化する。このような場合、低圧配電線の送電端から末端までの電圧を精度良く規格値内に調整するためには、各太陽光発電装置の各発電容量を予測する必要がある。本実施例では、この予測に検出用太陽電池を設ける。
【００２７】
検出用太陽電池２１は、各太陽光発電装置４−１〜４−５の各発電容量を予測するために設けられたものであり、太陽光を受けて発電し、その発電量を太陽電池発電量として電圧調整回路２０に出力する。ここで、検出用太陽電池２１および各太陽光発電装置４−１〜４−５の各太陽電池は、太陽からの日射量がほぼ等しく届くように配置されている。また、電圧調整装置２には各地点Pt1〜Pt5における各太陽光発電装置４−１〜４−５の各定格発電容量が予め入力されている。
【００２８】
また、電圧調整回路２０は、検出用太陽電池２１からの太陽電池発電量と電流検出器２２ａ，２２ｂからの検出電流と電圧検出器２３からの検出電圧とに基づき低圧配電線１ｂの送電端から末端までの電圧を規定値内に調整する。
【００２９】
より詳細には、電圧調整装置２は、低圧配電線１ｂの送電端から低圧配電線１ｂの末端までの配電線インピーダンスＺ（％Ｒ，％Ｘ）を予め入力するとともに、電流検出器２２ａ，２２ｂの検出電流と電圧検出器２３の検出電圧とに基づき有効電流と無効電流とを演算し、太陽光発電装置４−１〜４−５による低圧配電線１ｂの末端電圧の電圧上昇を計算する。
【００３０】
また、電圧調整装置２は、検出用太陽電池２１からの太陽電池発電量に基づき、低圧配電線１ｂの送電端から末端までの間に取付けた各太陽光発電装置４−１〜４−５の各発電容量を予測計算する。具体的には、電圧調整装置２は、検出用太陽電池２１からの太陽電池発電量が定格太陽電池発電量（１００％）に対して何％かを求める。これをＡｏ％とする。また、電圧調整装置２に予め入力されている各地点Pt1〜Pt5における各太陽光発電装置４−１〜４−５の各定格発電容量（各定格電流）をＩｐｖ１Ｔ〜Ｉｐｖ５Ｔとすると、各太陽光発電装置４−１〜４−５の実際の発電による有効電流Ｉｐｖ１（又はＩｐｖ２，Ｉｐｖ３，Ｉｐｖ４，Ｉｐｖ５）は、
Ｉｐｖ１（又はＩｐｖ２，Ｉｐｖ３，Ｉｐｖ４，Ｉｐｖ５）＝Ｉｐｖ１Ｔ（又はＩｐｖ２Ｔ，Ｉｐｖ３Ｔ，Ｉｐｖ４Ｔ，Ｉｐｖ５Ｔ）×Ａｏ
として各地点毎に求められる。
【００３１】
図３は実施例１の電圧調整装置２による低圧配電線１ｂの末端電圧の電圧算出を示す図である。ここでは、説明を簡単にするために、地点Pt0、Pt1、Pt2のみとし、地点Pt0が低圧配電線１ｂの送電端で柱上変圧器１０の出力端子（Ｒ２，Ｎ２，Ｔ２）の位置とし、地点Pt2が低圧配電線１ｂの末端に相当する。
【００３２】
Ｐ1は地点Pt1の負荷３−１の有効電力、Ｑ1は無効電力、Ｉｐ1は有効電流、Ｉｑ1は無効電流、ＰＶ1は太陽光発電装置４−１の有効電力、Ｉｐｖ1は有効電流である。Ｐ2は地点Pt2の負荷３−２の有効電力、Ｑ2は無効電力、Ｉｐ2は有効電流、Ｉｑ2は無効電流、ＰＶ2は太陽光発電装置４−２の有効電力、Ｉｐｖ2は有効電流である。地点Pt0、Pt1間の配電線インピーダンスは、抵抗ｒ１，リアクタンスｘ１、地点Pt1、Pt2間の配電線インピーダンスは、抵抗ｒ２，リアクタンスｘ２である。
【００３３】
電圧調整装置２は、電流検出器２２ａ，２２ｂからの検出電流と電圧検出器２３からの検出電圧とに基づき、低圧配電線１ｂの末端の電圧を算出し、低圧配電線１ｂの送電端電圧から末端電圧までの電圧が規定値内になるように柱上変圧器１０の出力電圧を調整する。
【００３４】
各負荷および各太陽光発電装置の各発電容量が低圧配電線１ｂに対して、均等に配置され、かつ負荷が力率負荷である場合には、配電線インピーダンス（％Ｒ，％Ｘ）＜＜負荷インピーダンス（ＲＬ、ＸＬ）の条件で、低圧配電線一線当り（一相当り）、
配電線電圧降下＝有効電流×配電線抵抗ｒ＋無効電流×配電線リアクタンスｘと見なせる。このため、低圧配電線１ｂの末端電圧は、
末端電圧＝送電端電圧−係数Ｋ×（有効電流×配電線抵抗％Ｒ＋無効電流×配電線リアクタンス％Ｘ）
で求められる。
【００３５】
係数Ｋは、％Ｒと抵抗値、％Ｘとリアクタンス値、配電線のインピーダンスおよび配電線の送電端に流れる有効電流の均等から配置された負荷量を求めるための換算から求められる。
【００３６】
Ｖｏは地点Pt0の電圧、Ｉｑ0は負荷の総無効電流(Ｉｑ1＋Ｉｑ2)、Ｉｐ0は負荷の総有効電流(太陽光発電電流(有効電流)を含む)＝（Ｉｐ1−Iｐｖ1＋Ｉｐ2−Ｉｐｖ2）である。
【００３７】
基準電圧（検出電圧）を地点Pt0、末端電圧を地点Pt2とした場合の各配電線電圧降下は、配電線インピーダンス（％Ｒ、％Ｘ）＜＜需要家の負荷インピーダンス（ＲＬ、ＸＬ）の条件で、低圧配電線一線当り（一相当り）以下のようになる。
【００３８】
地点Pt1、Pt2間の電圧降下Ｖ1-2は、
Ｖ1-2＝ｒ2×（Ｉｐ2−Ｉｐｖ2）＋ｘ2×Ｉｑ2
となる。
【００３９】
地点Pt0、Pt1間の電圧降下Ｖ0-1は、
Ｖ0-1＝ｒ1×（Ｉｐ1＋Ｉｐ2−Ｉｐｖ1−Ｉｐｖ2）＋ｘ1×（Ｉｑ1＋Ｉｑ2）
となる。
【００４０】
地点Pt0、Pt2間の電圧降下Ｖ0-2は、
ｒ1＝ｒ2、ｘ1＝ｘ2として
Ｖ0-2＝ｒ1×（Ｉｐ1＋２×Ｉｐ2−Ｉｐｖ1−２×Ｉｐｖ2）＋ｘ1×（Ｉｑ1＋２×Ｉｑ2）となる。
【００４１】
Ｐ1＝Ｐ2、Ｑ1＝Ｑ2と仮定すると、
Ｖ0-2＝ｒ1×（３×Ｉｐ2−Ｉｐｖ1−２×Ｉｐｖ2）＋ｘ1×（３×Ｉｑ2）
地点Pt2の電圧（末端電圧）Ｖ2は、
Ｐ1＝Ｐ2、Ｑ1＝Ｑ2と仮定すると
Ｖ2＝Ｖ0−ｒ1×（３×Ｉｐ2−Ｉｐｖ1−２×Ｉｐｖ2）＋ｘ1×（３×Ｉｑ2）
さらに、ＰＶ1＝ＰＶ2と仮定すると
Ｖ0-2＝ｒ1×（３×Ｉｐ2−３×Ｉｐｖ2）＋ｘ1×（３×Ｉｑ2）
地点Pt2 の電圧は
Ｖ2＝Ｖ0−ｒ1×（３×Ｉｐ2−３×Ｉｐｖ2）＋ｘ1×（３×Ｉｑ2）
＝Ｖ0−ｒ1×１．５×Ｉｐ0＋ｘ1×１．５×Ｉｑ0
さらに、負荷力率１００％とした場合、
Ｖ0-2＝ｒ1×（３×Ｉｐ2−３×Ｉｐｖ2）
地点Pt2の電圧は
ＶPt2 ＝Ｖ0−ｒ1×（３×Ｉｐ2−３×Ｉｐｖ2）＝Ｖ0−ｒ1×１．５×Ｉｐ0
となる。
【００４２】
図４は実施例１の電圧調整回路の具体例の全体構成図である。図５は図４に示す実施例１の電圧調整回路の具体例の詳細構成図である。単相３線式の低圧配電線において、入力端子Ｒ１，Ｎ１，Ｔ１に降圧変圧器１１の２次巻線Ｓ１，Ｓ２から単相３線式交流が入力され、出力端子Ｘ１，Ｘ２，Ｙ１，Ｙ２から単相交流が出力される。
【００４３】
電流検出器２２ａ，２２ｂは、電圧調整回路２０の出力電流に基づいて柱上変圧器１０の２次側（低圧側）に流れる電流を検出するもので、より詳しくは、電圧調整回路２０の出力電流に基づいて直列変圧器Ｔ１ａ，Ｔ２ａの２次巻線Ｔ１ａｓ，Ｔ２ａｓに流れる電流を検出して、制御回路２５に出力する。
【００４４】
電圧検出器２３は、入力端子Ｒ１，Ｎ１，Ｔ１の電圧を検出して、制御回路２５に出力する。なお、出力端子Ｒ２，Ｎ２，Ｔ２の電圧を検出して、制御回路２５に出力しても良い。制御回路２５は、メモリ２５ａを有する。メモリ２５ａは、各地点間の配電線インピーダンスと各地点における各太陽光発電装置４−１〜４−５の各定格発電容量（各定格電流）とを記憶する。
【００４５】
制御回路２５は、検出用太陽電池２１、電流検出器２２ａ，２２ｂ、および電圧検出器２３の検出信号とメモリ２５ａからの各地点間の配電線インピーダンスと各地点における各太陽光発電装置４−１〜４−５の各定格発電容量（各定格電流）とに基づき、低圧配電線１ｂの末端電圧を算出する。
【００４６】
ゲート回路２６ａ，２６ｂは、制御回路２５からの末端電圧に基づき、電圧調整部２４ａ，２４ｂにゲート信号を送出する。
【００４７】
電圧調整部２４ａは、Ｒ−Ｎ相側に設けられ、電圧調整部２４ｂは、Ｎ−Ｔ相側に設けられている。電圧調整部２４ａ，２４ｂは、ゲート回路２６ａ，２６ｂからのゲート信号に基づき、低圧配電線１ｂの末端電圧が規定値内になるように交流半導体スイッチからなるトライアックＴＲＣ１〜ＴＲＣ５，ＴＲＣ６〜ＴＲＣ１０をオンまたはオフさせることにより補償電圧（直列変圧器Ｔ１ａの１次巻線Ｔ１ａＰの電圧、Ｔ２ａの１次巻線Ｔ２ａｐの電圧）を変えて、末端電圧の電圧上昇対策および電圧降下対策を行う。
【００４８】
図５では、電圧調整部２４ａの詳細構成を示す。なお、電圧調整部２４ｂも電圧調整部２４ａと同一構成である。ここでは、電圧調整部２４ａの構成を説明する。
【００４９】
図５において、直列変圧器Ｔ１ａの１次巻線Ｔ１ａｐは、入力端子Ｒ１と出力端子Ｒ２との間に接続され、直列変圧器Ｔ１ａの２次巻線Ｔ１ａｓの一端は、出力端子Ｘ１を介してトライアックＴＲＣ１，ＴＲＣ２の一端に接続されている。直列変圧器Ｔ１ａの２次巻線Ｔ１ａｓの他端は、出力端子Ｘ２を介し、リアクトルＬ１と電流検出器２２ａを介してトライアックＴＲＣ３，ＴＲＣ４，ＴＲＣ５の一端に接続されている。
【００５０】
トライアックＴＲＣ１の他端は、トライアックＴＲＣ５の他端および変圧器Ｔ３の２次巻線Ｔ３ｓの一端に接続されている。トライアックＴＲＣ２の他端は、トライアックＴＲＣ３の他端に接続されるとともに、ヒューズＦ１を介して変圧器Ｔ３の２次巻線Ｔ３ｓの他端に接続されている。トライアックＴＲＣ４の他端は、ヒューズＦ２を介して変圧器Ｔ３の２次巻線Ｔ３ｓの中点端に接続されている。変圧器Ｔ３の１次巻線Ｔ３ｐの一端は直列変圧器Ｔ１ａの１次巻線Ｔ１ａｐの一端に接続されている。変圧器Ｔ３は、誘導雷などによる半導体素子の破損を防止する。
【００５１】
図６はトライアックＴＲＣ１〜ＴＲＣ５のオン／オフと補償電圧との関係を示す図である。ゲート回路２６ａは、トライアックＴＲＣ１〜ＴＲＣ５のゲート端子にゲート信号を出力する。
【００５２】
トライアックＴＲＣ１〜ＴＲＣ５は、ゲート信号に基づき、図６のテーブルに示すようにオン又はオフして、例えば、補償電圧を＋５Ｖ，＋２．５Ｖ，０Ｖ，−２．５Ｖ，−５Ｖとすることにより、直列変圧器Ｔ１ａの１次巻線Ｔ１ａｐの両端電圧が補償される。
【００５３】
低圧配電線１ｂの末端電圧が規定電圧以上であれば、最初に補償電圧を−２．５Ｖとし、まだ末端電圧が規定電圧以上であれば、補償電圧を−５Ｖとする。末端電圧が規定電圧未満であれば、最初に補償電圧を＋２．５Ｖとし、まだ末端電圧が規定電圧未満であれば、補償電圧を＋５Ｖとする。
【００５４】
例えば、補償電圧を−２．５Ｖとするときには、トライアックＴＲＣ２，ＴＲＣ４をオンさせることにより、１００Ｖの電圧を直列変圧器Ｔ１ａの２次巻線Ｔ１ａｓに印加させ、直列変圧器Ｔ１ａの１次巻線Ｔ１ａｐに−２．５Ｖを発生させる。
【００５５】
この場合、直列変圧器Ｔ１ａの電圧比は２．５Ｖ／１００Ｖとなるが、５０ＫＶＡの装置では、直列変圧器Ｔ１ａの１次巻線Ｔ１ａｐの電流が、定格２５０Ａだけ流れて、直列変圧器Ｔ１ａの２次巻線Ｔ１ａｓには６．２５Ａの電流が流れる。従って、電流検出器２２ａ（２２ｂ）は、この変流比で低圧配電線１ｂの電流を検出することができる。
【００５６】
即ち、電圧調整装置２は、低圧配電線１ｂの電圧に対して、電圧調整部２４ａ，２４ｂで得られた電圧と同相の補償電圧を直列変圧器Ｔ１ａ，Ｔ２ａの２次側に印加し、直列変圧器Ｔ１ａ，Ｔ２ａの１次側に電圧を発生させている。このとき、直列変圧器Ｔ１ａ，Ｔ２ａの２次側には、１次側電流に対して、直列変圧器Ｔ１ａ，Ｔ２ａの電圧比の逆数の電流が流れる。
【００５７】
従って、直列変圧器Ｔ１ａ，Ｔ２ａは、１次側の大電流を２次側の小電流に変換する変流器としての作用を利用して、電流検出器２２ａ（２２ｂ）が、直列変圧器Ｔ１ａの２次巻線Ｔ１ａｓの電流を検出することにより、低圧配電線１ｂの電流を検出することができる。
【００５８】
このため、検出電流を小さくできる。また、低圧配電線に直接に変流器などの電流検出器２２ａ，２２ｂを接続する必要がなく、取付スペースが小さくしかも安価となり、低圧配電線の送電端から末端までの電圧を規定値内に調整することができる。
【００５９】
また、補償電圧が−２．５Ｖであるので、交流出力、即ち、地点（送電端）Pt0の電圧は下降することから、末端電圧の電圧上昇対策を行うことができる。同様にして、Ｔ−Ｎ相の電圧調整部２４ｂにトライアックＴＲＣ６〜ＴＲＣ１０を設け、トライアックＴＲＣ６〜ＴＲＣ１０をオン又はオフすることにより、Ｒ−Ｎ相、Ｔ−Ｎ相を独立に制御でき、不平衡負荷対策も行える。
【００６０】
図７は実施例１の電圧調整装置２の動作を示すフローチャートである。図７を参照しながら、実施例１の電圧調整装置２の動作を説明する。なお、ここでは、図３に示す簡単な例を挙げて説明する。
【００６１】
まず、送電端である低圧配電線１ｂの地点Pt0の電流を直列変圧器Ｔ１ａ，Ｔ２ａの２次側に設けられた電流検出器２２ａ，２２ｂにより検出する。また、地点Pt0の電圧を電圧検出器２３により検出する（ステップＳ１０）。また、太陽電池発電量を検出用太陽電池２１により検出する（ステップＳ１１）。
【００６２】
電圧調整回路２０内の制御回路２５は、検出用太陽電池２１からの太陽電池発電量と各太陽光発電装置４−１，４−２の各定格発電容量（各定格電流）とから各太陽光発電装置４−１，４−２の実際の発電による各有効電流Ｉｐｖ1，Ｉｐｖ2を算出する（ステップＳ１３）。
【００６３】
制御回路２５は、電流検出器２２ａ，２２ｂからの検出電流と電圧検出器２３からの検出電圧とから有効電流、無効電流を求め、各有効電流Ｉｐｖ1，Ｉｐｖ2との差から各負荷３−１，３−２の有効電流Ｉｐ1,Ｉｐ2、無効電流Ｉｑ1,Ｉｑ2とを求める（ステップＳ１５）。
【００６４】
次に、制御回路２５は、配電線インピーダンス（ｒ，ｘ）のデータを用いて、所定の電圧計算により低圧配電線１ｂの末端電圧を算出する（ステップＳ１７）。所定の電圧計算とは、上記した低圧配電線１ｂに接続される負荷が力率負荷の場合の計算式である。ゲート回路２６ａ，２６ｂは、制御回路２５からの末端電圧に基づきゲート信号を生成する。
【００６５】
次に、電圧調整部２４ａ，２４ｂは、ゲート回路２６ａ，２６ｂからのゲート信号に基づき、末端電圧が規定値内になるようにトライアックＴＲＣ１〜ＴＲＣ１０をオン又はオフさせて、補償量（補償電圧）を調整し決定する（ステップＳ１９）。
【００６６】
ゲート回路２６ａ，２６ｂは、制御回路２５からの末端電圧および送電端電圧が規定値内かどうかを判定し、末端電圧および送電端電圧が規定値内でない場合には、ゲート信号を生成してステップＳ１９に戻る。
【００６７】
一方、末端電圧および送電端電圧が規定値内である場合には、ステップＳ１９で決定された補償量により、電圧調整装置２で補償し（ステップＳ２３）、地点Pt0の補償結果を確認する（ステップＳ２５）。
【００６８】
なお、応答時間および検出ヒステリシスは、設定変更でき、実稼働において最適となるように設定する。
【００６９】
このように、実施例１の電圧調整装置によれば、例えば、太陽光発電量が負荷量を上回り、末端電圧が上昇した場合には、複数地点の各太陽光発電量を算出し、送電端の電流・電圧を検出し、逆潮流を含む有効電力、無効電力を算出し、これらと配電線インピーダンスから末端電圧を算出し、送電端電圧、末端電圧および各地点電圧が規定値内となるように柱上変圧器１０の出力電圧を調整することができる。
【００７０】
また、検出電流が小さく且つ取付スペースが小さくしかも安価な電流検出器２２ａ，２２ｂを用いて、低圧配電線１ｂの送電端から末端までの電圧を規定値内に調整することができる。
【実施例２】
【００７１】
図８は実施例２の電圧調整回路の具体例の回路構成図である。図８の実施例２の電圧調整回路は、直列インバータ回路を用いている。この直列インバータ回路は、直列変圧器Ｔ１ａ（Ｔ２ａ）の２次巻線Ｔ１ａｓ（Ｔ２ａｓ）に接続し、インバータを構成するスイッチ素子Ｔｒ１〜Ｔｒ４（Ｔｒ５〜Ｔｒ８）で補償電圧を生成し、直列変圧器Ｔ１ａ（Ｔ２ａ）へ印加している。
【００７２】
変圧器Ｔ５（Ｔ６），ダイオードＤ１〜Ｄ４（Ｄ５〜Ｄ８），コンデンサＣ１（Ｃ２）はコンバータを構成する。
【００７３】
電圧補償範囲は、直列変圧器Ｔ１ａ（Ｔ２ａ）の巻数比で決定され、電圧の補償量はインバータを用いているため、連続的に変化させることができる。
【００７４】
実施例２においても実施例１と同様に、直列変圧器Ｔ１ａ，Ｔ２ａの２次側に電流検出器２２ａ，２２ｂを接続し、この電流検出器２２ａ，２２ｂにより直列変圧器Ｔ１ａ，Ｔ２ａの２次側電流を検出することにより、低圧配電線１ｂの電流を検出することができる。
【００７５】
このように、実施例２の電圧調整装置によっても実施例１の電圧調整装置の効果と同様な効果が得られる。
【００７６】
なお、本発明は、実施例１，２の電圧調整装置に限定されるものではない。実施例１，２の電圧調整装置では、検出電圧と検出電流と太陽電池による太陽電池発電量とに基づいて有効電流、無効電流を求めたが、例えば、太陽電池による太陽電池発電量を用いずに、検出電圧と検出電流とに基づいて有効電流、無効電流を求めても良い。この場合には、図７のステップＳ１１、Ｓ１３が削除される。
【００７７】
また、実施例１，２の電圧調整装置では、単相３線式の低圧配電線への適用としたが、例えば、３相３線式の低圧配電線への適用であっても良い。
【００７８】
また、電圧算出式は、上記簡易式ではなくシミュレーションなどによる詳細演算で算出しても良い。また、実施例１，２の電圧調整装置では、電圧調整部２４ａ，２４ｂにトライアックなどの半導体スイッチを用いたが、この代わりに機械的スイッチを用いても良い。
【００７９】
また、電流検出器２２ａ，２２ｂの接続位置は、直列変圧器Ｔ１ａ，Ｔ２ａの２次側配線ループ内であればいずれの位置でも良い。また、電流検出器２２ａ，２２ｂは、ホール素子を用いた検出器でも良く、あるいは変流器でも良い。
【産業上の利用可能性】
【００８０】
本発明は、配電設備などに適用することができる。
【符号の説明】
【００８１】
１ａ  高圧配電線
１ｂ  低圧配電線
２  電圧調整装置
３−１〜３−５  負荷
４−１〜４−５  太陽光発電装置（ＰＶ）
１０  柱上変圧器
１１  降圧変圧器
２０  電圧調整回路
２１  検出用太陽電池
Ｔ１ａ，Ｔ２ａ  直列変圧器
２２ａ，２２ｂ  電流検出器
２３  電圧検出器
２４ａ，２４ｂ  電圧調整部
２５，２５ａ  制御回路
２６ａ，２６ｂ  ゲート回路
Ｚ  配電線インピーダンス
【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】
2012125020.tif 000009
【図８】
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