(57)【要約】【課題】  柱上変圧器のタップの切り換えによる影響を抑制する。【解決手段】  配電用変電所の配電用変圧器の二次側から電力が供給される配電系統のフィーダの配電用変電所からの線路長を第１の軸とし、フィーダの電圧を第２の軸とする直交座標系に、配電用変電所から線路長だけ離れた地点におけるフィーダの電圧の最大値および最小値をそれぞれ示す第１および第２のグラフを配電用変電所の送出電圧ごとに作成し、第１および第２のグラフと同一の直交座標系に、配電用変電所から線路長だけ離れた地点において一次側がフィーダに接続された柱上変圧器の二次側電圧が所定の基準電圧範囲内となるフィーダの電圧の範囲を示す第３のグラフを作成し、送出電圧ごとに、第１ないし第３のグラフを重ね合わせて、第１または第２のグラフが第３のグラフの範囲から外れた逸脱部分を求め、逸脱部分に基づいて送出電圧を選定する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配電用変電所の配電用変圧器の二次側から電力が供給される配電系統のフィーダの前記配電用変電所からの線路長を第１の軸とし、前記フィーダの電圧を第２の軸とする直交座標系に、前記配電用変電所から前記線路長だけ離れた地点における前記フィーダの電圧の最大値および最小値をそれぞれ示す第１および第２のグラフを前記配電用変電所の送出電圧ごとに作成し、
前記第１および第２のグラフと同一の直交座標系に、前記配電用変電所から前記線路長だけ離れた地点において一次側が前記フィーダに接続された柱上変圧器の二次側電圧が所定の基準電圧範囲内となる前記フィーダの電圧の範囲を示す第３のグラフを作成し、
前記送出電圧ごとに、前記第１ないし第３のグラフを重ね合わせて、前記第１または第２のグラフが前記第３のグラフの範囲から外れた逸脱部分を求め、
前記逸脱部分に基づいて前記送出電圧を選定することを特徴とする配電用変電所の送出電圧選定方法。
【請求項２】
前記逸脱部分の前記第１の軸方向の長さに応じた評価値をさらに求め、
前記評価値が最小となるように前記送出電圧を選定することを特徴とする請求項１に記載の配電用変電所の送出電圧選定方法。
【請求項３】
前記逸脱部分の前記第１の軸方向の長さに対して、前記配電用変電所から前記線路長だけ離れた地点を含む領域における前記フィーダに接続された前記柱上変圧器の個数に応じた重み付けを行って、前記評価値を求めることを特徴とする請求項２に記載の配電用変電所の送出電圧選定方法。
【請求項４】
前記逸脱部分の前記第１の軸方向の長さに対して、前記配電用変電所から前記線路長だけ離れた地点を含む領域における前記フィーダに接続された前記柱上変圧器の二次側から電力が供給される需要家数に応じた重み付けを行って、前記評価値を求めることを特徴とする請求項２に記載の配電用変電所の送出電圧選定方法。
【請求項５】
前記逸脱部分の前記第１の軸方向の長さに対して、前記配電用変電所から前記線路長だけ離れた地点を含む領域における前記フィーダに接続された前記柱上変圧器のタップの切り換えに要する費用に応じた重み付けを行って、前記評価値を求めることを特徴とする請求項２に記載の配電用変電所の送出電圧選定方法。
【請求項６】
前記配電系統は、前記フィーダを複数備え、
前記フィーダごとに前記第１ないし第３のグラフを作成し、
前記フィーダごとに合計した前記評価値を求めることを特徴とする請求項２ないし請求項５の何れかに記載の配電用変電所の送出電圧選定方法。
【請求項７】
前記配電用変圧器は、タップ切換指令に応じてタップを切り換えるタップ切換器を備えた負荷時タップ切換変圧器であり、
前記評価値が最小となるように前記タップ切換器を制御して、前記送出電圧を選定することを特徴とする請求項２ないし請求項６の何れかに記載の配電用変電所の送出電圧選定方法。
【請求項８】
前記第１のグラフは、前記配電用変電所から前記線路長だけ離れた地点における、前記配電系統の負荷が最小となる時間帯として設定された第１の時間帯に測定された前記フィーダの電圧、または前記配電系統に連系されている分散電源からの逆潮流が発生している時間帯に測定された前記フィーダの電圧のうち大きい方の電圧を示し、
前記第２のグラフは、前記配電用変電所から前記線路長だけ離れた地点における、前記配電系統の負荷が最大となる時間帯として設定された第２の時間帯に測定された前記フィーダの電圧を示すことを特徴とする請求項１ないし請求項７の何れかに記載の配電用変電所の送出電圧選定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配電用変電所の送出電圧選定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
配電系統から家庭や事務所などの需要家に供給される電力は、そこで使用される電気製品（電化製品）が安定して動作することができるよう、その電圧品質が維持確保される必要がある。  
そのため、配電用変電所では、一般に、配電用変圧器として、負荷をかけたままタップを切り換えることができるタップ切換器を備えた負荷時タップ切換変圧器が用いられている。当該負荷時タップ切換変圧器は、タップ切換指令に応じてタップ切換器がタップを切り換えることによって、停電させることなく二次側電圧（配電用変電所の送出電圧）を調整することができる。例えば、日中など、電力需要が大きく配電系統の負荷が最大となる時間帯には、送出電圧が高くなるように調整され、夜間など、電力需要が小さく配電系統の負荷が最小となる時間帯には、送出電圧が低くなるように調整されている。
【０００３】
また、配電用変電所から送出される高圧（例えば６．６ｋＶ付近）電力は、柱上変圧器によって、需要家に供給される低圧（例えば１００Ｖないし２００Ｖ付近）電力に変換される。ここで、配電系統のフィーダ電圧は、配電用変電所からの線路長が長くなるに従って送出電圧から降下するため、柱上変圧器のタップは、二次側電圧（需要家への供給電圧）が所定の基準電圧範囲内となるよう、当該電圧降下に応じて選定されている。例えば、標準電圧が１００Ｖの場合には、供給電圧が１０１Ｖ±６Ｖ（９５Ｖないし１０７Ｖ）となるように、柱上変圧器のタップが選定されている。  
さらに、送出電圧の調整や柱上変圧器のタップ選定では対応することができない電圧降下に対しては、例えばＳＶＲ（Step Voltage Regulator：自動電圧調整器）などの電圧調整装置を高圧配電線路の途中に設置して、降下したフィーダ電圧を補正している。  
このようにして、送出電圧の調整、柱上変圧器のタップ選定、電圧調整装置の設置などを行うことによって、供給電圧を基準電圧範囲内に維持することができる。
【０００４】
ところで、近年、配電系統には、自然エネルギーを利用した小規模な発電設備や、コジェネレーション設備などの分散（型）電源が連系されている。そして、分散電源が普及し、配電系統に連系される分散電源が増加するほど、逆潮流によってフィーダ電圧が上昇するため、供給電圧が基準電圧範囲から逸脱する場合もあり得る。この場合、主として、電圧調整装置の設置および整定を再検討したり、送出電圧を再検討したりすることによって、供給電圧を基準電圧範囲内に維持している。  
しかしながら、さらに多くの分散電源が配電系統に連系されると、柱上変圧器のタップ選定を再検討し、タップの切り換えを必要とする場合もあり得る。そのため、例えば、特許文献１および特許文献２では、負荷をかけたまま柱上変圧器のタップを切り換えることができるような、柱上変圧器の容器に収納可能な負荷時タップ切換器や、柱上変圧器に取付可能な無停電タップ切換装置が開示されている。これらのタップ切換器（装置）を用いることによって、柱上変圧器のタップの切り換えを必要とする場合であっても、停電させることなくタップを切り換えることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２７５７３０号公報
【特許文献２】特開２００４−２２１３９４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や特許文献２のタップ切換器（装置）を備えた柱上変圧器は、既存の無電圧タップ切換器を備えた柱上変圧器から交換する必要があり、タップの切り換え工事のみを行う場合に比べてコストが大きくなる。また、交換後は停電させることなくタップを切り換えることができるものの、少なくとも交換工事の際には停電を伴うこととなる。一方、既存の柱上変圧器では、タップの切り換え工事の度に停電を伴い、工事対象の柱上変圧器から電力が供給されている需要家に影響を与えることとなる。  
そのため、いずれの場合においても、タップの切り換えを必要とする柱上変圧器の個数が多いほど、工事コストや需要家に与える影響が大きくなる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前述した課題を解決する主たる本発明は、配電用変電所の配電用変圧器の二次側から電力が供給される配電系統のフィーダの前記配電用変電所からの線路長を第１の軸とし、前記フィーダの電圧を第２の軸とする直交座標系に、前記配電用変電所から前記線路長だけ離れた地点における前記フィーダの電圧の最大値および最小値をそれぞれ示す第１および第２のグラフを前記配電用変電所の送出電圧ごとに作成し、前記第１および第２のグラフと同一の直交座標系に、前記配電用変電所から前記線路長だけ離れた地点において一次側が前記フィーダに接続された柱上変圧器の二次側電圧が所定の基準電圧範囲内となる前記フィーダの電圧の範囲を示す第３のグラフを作成し、前記送出電圧ごとに、前記第１ないし第３のグラフを重ね合わせて、前記第１または第２のグラフが前記第３のグラフの範囲から外れた逸脱部分を求め、前記逸脱部分に基づいて前記送出電圧を選定することを特徴とする配電用変電所の送出電圧選定方法である。
【０００８】
本発明の他の特徴については、添付図面及び本明細書の記載により明らかとなる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、柱上変圧器のタップの切り換えによる影響を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態における配電用変電所の送出電圧選定方法のうち、送出電圧の選定工程の一例を説明する図である。
【図２】本発明の一実施形態における配電用変電所の送出電圧選定方法が適用される配電系統の構成の一例を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態における配電用変電所の送出電圧選定方法のうち、電圧降下曲線の作成工程の一例を説明する図である。
【図４】本発明の一実施形態における配電用変電所の送出電圧選定方法のうち、タップ選定図の作成工程の一例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本明細書および添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。
【００１２】
＝＝＝配電系統の構成の一例＝＝＝
以下、図２を参照して、本発明の一実施形態における配電用変電所の送出電圧選定方法が適用される配電系統の構成について説明する。  
図２に示されている配電系統において、配電用変電所に設置された配電用変圧器９は、特別高圧（例えば数十ないし百数十ｋＶ程度）の受電（一次側）電圧Ｖ１を高圧（例えば６．６ｋＶ付近）の送出（二次側）電圧Ｖ２に変換している。また、配電用変圧器９は、例えば、負荷時タップ切換変圧器であり、タップ切換指令に応じてタップ切換器を制御して一次側巻線のタップを切り換えることによって、停電させることなく送出電圧Ｖ２を調整することができる。
【００１３】
配電用変圧器９の二次側から電力が供給されるフィーダ（配電線）は、複数に分岐している場合が多く、図２においては、その一部として、フィーダ１ないし３が示されている。また、一例として、フィーダ１には柱上変圧器１０１ないし１２８の一次側が接続され、フィーダ２には柱上変圧器２０１ないし２２４の一次側が接続され、フィーダ３には柱上変圧器３０１ないし３２２の一次側が接続されている。そして、各柱上変圧器は、その接続地点におけるフィーダ（一次側）電圧を低圧（例えば１００Ｖないし２００Ｖ付近）の供給（二次側）電圧に変換している。
【００１４】
前述したように、フィーダ電圧は、配電用変電所からの線路長が長くなるに従って送出電圧Ｖ２から降下する。そのため、各柱上変圧器は、当該電圧降下に応じて、供給電圧が基準電圧範囲（例えば９５Ｖないし１０７Ｖ）内となるよう、予めタップが選定されており、図２においては、当該タップの選定状況が示されている。例えば、各柱上変圧器はタップ１ないし３を備えており、柱上変圧器１０１ないし１０４ではタップ１が選定され、柱上変圧器１０５ないし１２２ではタップ２が選定され、柱上変圧器１２３ないし１２８ではタップ３が選定されている。
【００１５】
＝＝＝電圧降下曲線の作成工程＝＝＝
本実施形態における配電用変電所の送出電圧選定方法は、大別して、フィーダごとに電圧降下曲線を作成する工程、フィーダごとにタップ選定図を作成する工程、および送出電圧Ｖ２を選定する工程からなる。  
以下、図３を参照して、フィーダごとに電圧降下曲線（第１および第２のグラフ）を作成する工程について説明する。なお、図３は、一例として、フィーダ１の電圧降下曲線の作成工程を示している。
【００１６】
まず、軽負荷時、重負荷時、および分散電圧発電時において、配電用変電所から線路長ｘだけ離れた地点におけるフィーダ電圧をそれぞれ測定する。ここで、軽負荷時とは、配電系統の負荷が最小となる時間帯として予め設定された時間帯（第１の時間帯）であり、夜間などの電力需要が小さい時間帯である。また、重負荷時とは、配電系統の負荷が最大となる時間帯として予め設定された時間帯（第２の時間帯）であり、日中などの電力需要が大きい時間帯である。さらに、分散電圧発電時とは、配電系統に連系されている分散電源からの逆潮流が発生している時間帯である。  
なお、フィーダ電圧の測定地点は、各柱上変圧器の接続地点を含むことが望ましく、測定地点の数が多いほど、作成される電圧降下曲線の精度が向上する。また、軽負荷時、重負荷時、および分散電圧発電時において、測定地点をいずれも同一にすることが望ましい。
【００１７】
次に、配電用変電所からの線路長ｘを横軸とし、フィーダ電圧を縦軸とする直交座標系に、軽負荷時に測定されたフィーダ電圧Ｖｍ［ｘ］（図３中段の実線）または分散電圧発電時に測定されたフィーダ電圧Ｖｍ［ｘ］（図３中段の短破線）のうち大きい方の電圧をプロットする。そして、当該プロットされたグラフは、フィーダ電圧の最大値を示す電圧降下曲線（第１のグラフ）となる。  
また、同一の直交座標系に、重負荷時に測定されたフィーダ電圧Ｖｍ［ｘ］（図３中段の長破線）をプロットする。そして、当該プロットされたグラフは、フィーダ電圧の最小値を示す電圧降下曲線（第２のグラフ）となる。
【００１８】
このようにして、フィーダ電圧の最大値および最小値をそれぞれ示す２本の電圧降下曲線（図３下段）を作成することができる。なお、本実施形態では、軽負荷時、重負荷時、および分散電圧発電時にそれぞれ測定されたフィーダ電圧Ｖｍ［ｘ］を用いて、フィーダ電圧の最大値および最小値を近似的に示す電圧降下曲線を作成している。しかしながら、フィーダ電圧を常時測定して、より正確な最大値および最小値を求め、電圧降下曲線を作成してもよい。
【００１９】
さらに、上記２本の電圧降下曲線を、配電用変圧器９のタップに応じた送出電圧Ｖ２ごとに作成する。なお、電圧降下曲線において、送出電圧Ｖ２は、ｘ＝０の地点におけるフィーダ電圧Ｖｍ［０］に等しい。また、１つの送出電圧Ｖ２からの電圧降下曲線を縦軸方向に平行移動することによって、送出電圧Ｖ２ごとの近似的な電圧降下曲線を作成してもよい。
【００２０】
＝＝＝タップ選定図の作成工程＝＝＝
以下、図４を参照して、フィーダごとにタップ選定図（第３のグラフ）を作成する工程について説明する。なお、図４は、一例として、フィーダ１のタップ選定図の作成工程を示している。  
タップ選定図は、配電用変電所から線路長ｘだけ離れた地点においてフィーダに接続された柱上変圧器の供給電圧Ｖ３が基準電圧範囲内となるフィーダ電圧Ｖｔ［ｘ］の範囲を、電圧降下曲線と同一の直交座標系に示すグラフである。  
ここで、基準電圧範囲の上限値および下限値をそれぞれＶＬｍａｘおよびＶＬｍｉｎとすると、タップ選定図は、ＶＬｍｉｎ≦Ｖ３≦ＶＬｍａｘとなるフィーダ電圧Ｖｔ［ｘ］の範囲を示すこととなる。また、配電用変電所から線路長ｘだけ離れた地点における柱上変圧器の変圧比をｎ［ｘ］とすると、タップ選定図が示すフィーダ電圧Ｖｔ［ｘ］の範囲は、ＶＬｍｉｎ×ｎ［ｘ］≦Ｖｔ［ｘ］≦ＶＬｍａｘ×ｎ［ｘ］となる。さらに、柱上変圧器の変圧比ｎ［ｘ］は、図２に示した柱上変圧器のタップの選定状況に基づいて求めることができるため、図４に示すように、フィーダ電圧Ｖｔ［ｘ］の範囲を示すタップ選定図を作成することができる。  
このようにして、供給電圧Ｖ３が基準電圧範囲内となるフィーダ電圧の範囲を示すタップ選定図を作成することができる。
【００２１】
＝＝＝送出電圧の選定工程＝＝＝
以下、図１を参照して、送出電圧Ｖ２を選定する工程について説明する。  
まず、フィーダごとに、１つの送出電圧Ｖ２からの電圧降下曲線とタップ選定図とを重ね合わせ、当該重ね合わせ図において、２本の電圧降下曲線の何れかがタップ選定図の範囲から外れた逸脱部分の横軸方向の長さを求める。例えば、図１中段は、フィーダ１における、配電用変圧器９のタップｎに応じた送出電圧Ｖ２からの電圧降下曲線とタップ選定図との重ね合わせ図を示しており、当該重ね合わせ図において、逸脱部分の横軸方向の長さＡ１を求めることとなる。  
次に、フィーダごとに求めた逸脱部分の横軸方向の長さを合計し、当該合計値を、送出電圧Ｖ２を選定するための評価値として求める。例えば、配電用変圧器９の二次側からフィーダ１ないし３のみに電力が供給されている場合に、フィーダ１ないし３における逸脱部分の横軸方向の長さをそれぞれＡ１ないしＡ３とすると、評価値Ａは、Ａ＝Ａ１＋Ａ２＋Ａ３となる。
【００２２】
このようにして、逸脱部分の横軸方向の長さをフィーダごとに合計して、送出電圧Ｖ２を選定するための評価値を求めることができる。  
さらに、上記評価値を配電用変圧器９のタップに応じた送出電圧Ｖ２ごとに求める。例えば、図１下段は、フィーダ１における、配電用変圧器９のタップｎ＋１に応じた送出電圧Ｖ２からの電圧降下曲線とタップ選定図との重ね合わせ図を示しており、フィーダ１ないし３における逸脱部分の横軸方向の長さをそれぞれＢ１ないしＢ３とすると、評価値Ｂは、Ｂ＝Ｂ１＋Ｂ２＋Ｂ３となる。  
最後に、評価値が最小となるように送出電圧Ｖ２を選定し、選定された送出電圧Ｖ２に応じてタップ切換器を制御する。
【００２３】
以上のように、電圧降下曲線の作成工程、タップ選定図の作成工程、および送出電圧の選定工程を行うことによって、電圧降下曲線がタップ選定図の範囲から外れた逸脱部分に基づいて送出電圧Ｖ２を選定することができる。また、当該逸脱部分は、柱上変圧器のタップの切り換えを必要とする範囲を示しており、逸脱部分に基づいて送出電圧Ｖ２を選定することによって、柱上変圧器のタップの切り換えによる影響を抑制を図ることができる。
【００２４】
なお、本実施形態では、フィーダごとに求めた逸脱部分の横軸方向の長さをそのまま合計した評価値を最小化しているが、配電用変電所から線路長ｘだけ離れた地点を含む領域ごとに重み付けを行ったうえで評価値を求めてもよい。  
例えば図２に示したように、フィーダに接続されている柱上変圧器の間隔は、通常等間隔ではない。そのため、逸脱部分の横軸方向の長さに対して、フィーダに接続された単位領域当たりの柱上変圧器の個数（柱上変圧器の密度）に応じた重み付けを行った評価値を最小化することによって、タップの切り換えを必要とする柱上変圧器の個数を最小化することができる。
【００２５】
また、例えば、各柱上変圧器から電力が供給されている需要家数は、通常均一ではない。そのため、逸脱部分の横軸方向の長さに対して、フィーダに接続された柱上変圧器から電力が供給される単位領域当たりの需要家数（需要家の密度）に応じた重み付けを行った評価値を最小化することによって、停電の影響を受ける需要家数を最小化することができる。
【００２６】
また、例えば、柱上変圧器の機種や設置場所などよって、タップの切り換えに要する費用は変動する。そのため、逸脱部分の横軸方向の長さに対して、フィーダに接続された柱上変圧器の単位領域当たりのタップの切り換え費用に応じた重み付けを行った評価値を最小化することによって、タップの切り換え工事のコストを最小化することができる。
【００２７】
前述したように、送出電圧Ｖ２ごとに、電圧降下曲線とタップ選定図とを重ね合わせ、当該重ね合わせ図において、２本の電圧降下曲線の何れかがタップ選定図の範囲から外れた逸脱部分に基づいて送出電圧Ｖ２を選定することによって、柱上変圧器のタップの切り換えによる影響を抑制することができる。
【００２８】
また、逸脱部分の横軸方向の長さが最小となるように送出電圧Ｖ２を選定することによって、柱上変圧器のタップの切り換えを必要とする範囲を最小化することができる。
【００２９】
また、逸脱部分の横軸方向の長さに対して、フィーダに接続された柱上変圧器の密度に応じた重み付けを行った評価値を最小化することによって、タップの切り換えを必要とする柱上変圧器の個数を最小化することができる。
【００３０】
また、逸脱部分の横軸方向の長さに対して、フィーダに接続された柱上変圧器から電力が供給される需要家の密度に応じた重み付けを行った評価値を最小化することによって、停電の影響を受ける需要家数を最小化することができる。
【００３１】
また、逸脱部分の横軸方向の長さに対して、フィーダに接続された柱上変圧器の単位領域当たりのタップの切り換え費用に応じた重み付けを行った評価値を最小化することによって、タップの切り換え工事のコストを最小化することができる。
【００３２】
また、複数に分岐しているフィーダごとに電圧降下曲線およびタップ選定図を作成し、フィーダごとに合計した評価値を最小化することによって、分岐を含む配電系統において柱上変圧器のタップの切り換えによる影響を抑制することができる。
【００３３】
また、配電用変圧器９を負荷時タップ切換変圧器とし、タップ切換器を制御して送出電圧Ｖ２を選定することによって、停電の影響を受ける範囲を、タップの切り換えを行う柱上変圧器のみに制限することができる。
【００３４】
また、軽負荷時、重負荷時、および分散電圧発電時にフィーダ電圧をそれぞれ測定することによって、測定されたフィーダ電圧Ｖｍ［ｘ］を用いて、フィーダ電圧を常時測定することなく、フィーダ電圧の最大値および最小値を近似的に示す電圧降下曲線を作成することができる。
【００３５】
なお、上記実施形態は、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。
【符号の説明】
【００３６】
９          配電用変圧器
１０１〜１２８、２０１〜２２４、３０１〜３２２  柱上変圧器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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