(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
非接地系三相配電系統の潮流計算に用いられる配電機器モデルにおいて、
前記配電機器モデルを、
配電系統に対して直列に接続され、かつ、三相のうち第１の線間の一次側電圧と二次側電圧目標値との偏差をなくすように第１の線間の二次側電圧を一次側電圧と同相にしつつ連続的に制御すると共に、他の第２，第３の線間のうち第２の線間の一次側電圧と前記第１の線間の一次側電圧との電圧比に従って第２の線間の二次側電圧を一次側電圧と同相にして連続的に制御する直列補償装置であって、
前記偏差を電圧補償量とし、この電圧補償量と直列補償装置設置地点の一次側電流とから求めた可変インピーダンスを用いて二次側電圧を二次側電圧目標値に一致させるように制御する直列補償装置により構成したことを特徴とする配電機器モデル。
【請求項２】
非接地系三相配電系統の潮流計算に用いられる配電機器モデルにおいて、
前記配電機器モデルを、
設置地点電圧と設置地点の電圧目標値との偏差を用いて演算した無効電力を配電系統に注入する並列補償部と、
配電系統に対して直列に接続され、かつ、三相のうち第１の線間の一次側電圧と二次側電圧目標値との偏差をなくすように第１の線間の二次側電圧を一次側電圧と同相にしつつ連続的に制御すると共に、他の第２，第３の線間のうち第２の線間の一次側電圧と前記第１の線間の一次側電圧との電圧比に従って第２の線間の二次側電圧を一次側電圧と同相にして連続的に制御する直列補償部であって、
前記偏差を電圧補償量とし、この電圧補償量と直列補償部設置地点の一次側電流とから求めた可変インピーダンスを用いて二次側電圧を二次側電圧目標値に一致させるように制御する直列補償部と、
により構成したことを特徴とする配電機器モデル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高速潮流計算に使用される各種の配電機器モデルに関する。
具体的には、配電営業所の制御用コンピュータによって非接地系三相配電系統の潮流計算を行うに当たり、直列補償装置モデル、直並列補償装置モデル、位相調整パワエレクトロニクス機器モデルを定式化して実現するようにした配電機器モデルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
電力自由化の進展に伴い、配電系統に分散電源が多数連系されることが予想される。この連系された分散電源からの逆潮流による電圧上昇や、電源の解列による電圧降下、分散電源の出力変動に伴う電圧変動により、従来の配電系統の管理、運用方法や制御技術では、系統電圧を規定範囲に維持することが困難になることが予想される。
従って、分散電源の並列、解列や様々な負荷状態を想定し、どのような場合に電圧を規定範囲に維持することが困難になるかを解析することは、分散電源の導入検討時に重要な業務となる。
【０００３】
配電系統においては、従来から、回路計算を用いた解析が多く行われてきたが、分散電源や各種制御機器動作、及び、近年増加しつつある定電力負荷特性を考慮した場合、潮流計算による電圧計算が必要である。このため、従来から、配電系統向けの高速潮流計算方法やその計算に用いる各種の配電機器モデルが開発されてきた。
ここで、配電系統は、一般に単相負荷が多いことから不平衡性を有しており、系統末端部での不平衡性も十分に検討する必要がある。従って、配電系統の三相不平衡潮流計算の必要性が高まっているが、従来では、非接地系統である我が国の配電系統を対象として、三相不平衡潮流計算に適した各種配電機器モデルは開発されていなかった。
【０００４】
そこで本発明は、非接地系三相配電系統を対象としてコンピュータにより潮流計算を行う場合の配電機器モデルとして、直列補償装置モデル、直並列補償装置モデルを提供しようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１に記載した発明は、非接地系三相配電系統の潮流計算に用いられる配電機器モデルにおいて、
前記配電機器モデルを、
配電系統に対して直列に接続され、かつ、三相のうち第１の線間の一次側電圧と二次側電圧目標値との偏差をなくすように第１の線間の二次側電圧を一次側電圧と同相にしつつ連続的に制御すると共に、他の第２，第３の線間のうち第２の線間の一次側電圧と前記第１の線間の一次側電圧との電圧比に従って第２の線間の二次側電圧を一次側電圧と同相にして連続的に制御する直列補償装置であって、
前記偏差を電圧補償量とし、この電圧補償量と直列補償装置設置地点の一次側電流とから求めた可変インピーダンスを用いて二次側電圧を二次側電圧目標値に一致させるように制御する直列補償装置により構成したものである。
【０００６】
請求項２に記載した発明は、非接地系三相配電系統の潮流計算に用いられる配電機器モデルにおいて、
前記配電機器モデルを、
設置地点電圧と設置地点の電圧目標値との偏差を用いて演算した無効電力を配電系統に注入する並列補償部と、
配電系統に対して直列に接続され、かつ、三相のうち第１の線間の一次側電圧と二次側電圧目標値との偏差をなくすように第１の線間の二次側電圧を一次側電圧と同相にしつつ連続的に制御すると共に、他の第２，第３の線間のうち第２の線間の一次側電圧と前記第１の線間の一次側電圧との電圧比に従って第２の線間の二次側電圧を一次側電圧と同相にして連続的に制御する直列補償部であって、
前記偏差を電圧補償量とし、この電圧補償量と直列補償部設置地点の一次側電流とから求めた可変インピーダンスを用いて二次側電圧を二次側電圧目標値に一致させるように制御する直列補償部と、
により構成したものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
まず、我が国の配電系統のように非接地の三相三線式配電系統は、諸外国と比較すると特殊な系統であり、配電機器モデルの実現に当たってもこの系統の特性を考慮する必要がある。
【０００９】
図１は配電系統モデルの概念図を示しており、系統に直列に接続される直列機器としての配電線、変圧器、ＳＶＲ（ステップ式自動電圧調整器）、直列補償装置（直列補償形パワエレクトロニクス機器）等は、上流側ノード（母線や発電機等の電力供給源）Ｖｋ−１と下流側ノードＶｋの状態量（有効電力、無効電力、電圧等）に影響を与える。また、系統に並列に接続される並列機器としての分散電源、並列補償装置（並列補償形パワエレクトロニクス機器）及び負荷等は、ノードＶｋへの注入電力に影響を与える。
【００１０】
一方、接地系三相配電系統においては、零相インピーダンスを介した回路構成が存在するものの、三相をそれぞれ独立して考えることができる。
これに対し、非接地系三相配電系統では、二相が決まれば残りの一相は自動的に決まってしまい、三相各相を独立させて計算することができない。つまり、各状態量のうち自由に値を変えることができるのは二相分のみとなり、非接地系三相配電系統用のモデルでは全て二相分のみの制御を考慮する必要がある。
以上の点を踏まえて、以下、各配電機器モデルを定式化する。
【００１１】
１．直列補償装置モデル
図２に示すように、直列補償装置１００（広義の直列補償装置としては変圧器６００も含む）は、配電系統２００に対して直列に接続されて電圧補償を行う装置である。なお、５００は変圧器を示す。
この装置は、基本的には一次側電圧Ｖ１を入力して二次側電圧目標値Ｖ２ｒｅｆとの偏差ΔＶを計算し、この偏差ΔＶをなくすように二次側電圧Ｖ２を連続的に制御するものであり、例えば連続形のＳＶＲ等が該当する。なお、直列補償装置では、系統との間で授受する有効電力の総和はゼロである必要がある。
【００１２】
図２に示した直列補償装置１００は、図３に示すようにモデル化される。
図３において、１０１は有効電力消費源であり、Ｚ（＝ｒ＋ｊｘ）は可変インピーダンスである。直列補償装置１００では、有効電力消費源１０１による消費分に相当する有効電力を系統に注入する必要があるため、有効電力消費分に等しい有効電力注入分Ｐｉｎｊに応じて可変インピーダンスＺを調整する。
【００１３】
ここで、直列補償装置１００では一次側電圧と二次側電圧との位相を変化させないという条件があるため、三相電圧の不平衡時には取り扱いに注意が必要である。つまり、△非接地回路においては、２個の線間電圧が決まると残りの１個は自動的に決まってくるので、各線間ごとに個別に電圧補償をし、しかも補償前の一次側電圧と補償後の二次側電圧とに位相差を生じないという制御は不可能である。
図４は、２個の線間電圧Ｖａｂ，ＶｂｃをＶａｂ’，Ｖｂｃ’のように補償した結果、残りの線間電圧Ｖｃａ’と補償前のＶｃａとの間に位相差が生じてしまうことを示している。
【００１４】
実機においては代表相をａｂ相としてａ相、ｂ相間の線間電圧Ｖａｂ（これを第１の線間電圧とする）を制御していることから、すべての線間電圧の位相が変化しないようにするため、ｂ相、ｃ相の線間電圧Ｖｂｃ（これを第２の線間電圧とする）の電圧補償量は一次側の線間電圧の比によって変化させ、一次側と二次側で相似形を保った電圧補償を行うようにする。
まず、数式１に示すように、代表相であるａｂ相の一次側電圧Ｖａｂ１と直列補償装置の二次側電圧目標値Ｖ２ｒｅｆとの偏差ΔＶａｂ２を計算し、これを電圧補償量とする。なお、このΔＶａｂ２が制御幅Ｖｌｉｍｉｔを超えていたら、ΔＶａｂ２を制御幅Ｖｌｉｍｉｔに制限する。
【００１５】
【数１】
0003925700.tif 000002
【００１６】
求めた電圧補償量ΔＶａｂ２から、ｂｃ相及びｃａ相の電圧補償量ΔＶｂｃ２，ΔＶｃａ２を計算する。このとき、数式２のようにａｂ相、ｂｃ相の一次側線間電圧から電圧比Ｖｒａｔを求め、次いで数式３，４によって電圧補償量ΔＶｂｃ２，ΔＶｃａ２を求める。
【００１７】
【数２】
0003925700.tif 000003
【００１８】
【数３】
0003925700.tif 000004
【００１９】
【数４】
0003925700.tif 000005
【００２０】
次に、求めた電圧補償量ΔＶａｂ２，ΔＶｂｃ２，ΔＶｃａ２と一次側電流値Ｉ１とを用いて、可変インピーダンスＺ（＝ｒ＋ｊｘ）を数式５，６により計算する。
【００２１】
【数５】
0003925700.tif 000006
【００２２】
【数６】
0003925700.tif 000007
【００２３】
ここで、可変インピーダンスＺによる系統の有効電力変化分Ｐｓｅｒｉｅｓは、数式７によって求められる。
【００２４】
【数７】
0003925700.tif 000008
【００２５】
従って、数式８に示す如く、直列補償装置１００により系統の有効電力変化分Ｐｓｅｒｉｅｓを相殺するようにＰｓｅｒｉｅｓと同じ大きさの有効電力Ｐｉｎｊを補償すれば、電圧補償の前後で有効電力の授受の総和はゼロになる。これにより、数式９に示すように一次側有効電力Ｐ１と二次側有効電力Ｐ２とは等しくなる。ここで、系統に注入する方向を正とする。
【００２６】
【数８】
0003925700.tif 000009
【００２７】
【数９】
0003925700.tif 000010
【００２８】
２．直並列補償装置モデル
直並列補償装置は、図５に示すように直列補償部１００’及び並列補償部３００’を混合した装置であり、両補償部１００’，３００’の直流側はコンデンサ４００により接続されている。なお、並列補償部３００’は、例えば他励式または自励式のＳＶＣ（静止形無効電力補償装置）により構成される。
この補償装置は、基本的に設置地点の二次側電圧Ｖ２を連続的に制御すると共に、並列補償部３００’により系統に対して無効電力を連続的に注入することが可能であり、例えばＵＰＦＣ（総合電力潮流制御装置）等によって構成される。
【００２９】
図５に示した直並列補償装置は、図６に示すようにモデル化される。
図６において、３０１は並列補償部３００’内の無効電力発生源であり、ノード１に無効電力を注入する。
直並列補償装置の全体が系統との間で授受する有効電力の総和がゼロでない場合には、図５におけるコンデンサ４００の電圧が変動してしまう。このため、直列補償部１００’と並列補償部３００’との間で有効電力を授受させることにより、装置全体として系統との間で授受する有効電力の総和をゼロとし、コンデンサ４００の電圧を一定にする。
【００３０】
潮流計算では、まず並列補償部３００’について行い、続いて直列補償部１００’について行う。
並列補償部３００’については、設置地点電圧Ｖ１と並列補償部３００’に対する電圧目標値Ｖ１ｒｅｆとの偏差を用いて無効電力注入分ｊＱｉｎｊを計算し、この無効電力を注入することにより電圧補償を行う。ここで、補償後の一次側電圧をＶ１’とする。
【００３１】
並列補償部３００’による補償の後、直列補償部１００’は並列補償後の電圧Ｖ１’と直列補償部１００’の電圧目標値Ｖ２ｒｅｆとを用いて、前述の数式１〜数式７と同様の手順で電圧補償を行う。
そして、数式７により求められた有効電力変化分Ｐｓｅｒｉｅｓと同量の有効電力を直列補償部１００’が系統に供給（または系統から吸収）し、並列補償部３００’が系統から吸収（または系統に供給）することで、直並列補償装置全体として系統との間で授受する有効電力の総和をゼロとする。
直並列補償装置全体としての有効電力潮流は、前述した数式８，９と同様であり、ノード１，２の有効電力Ｐ１，Ｐ２は等しくなる。
【００３２】
３．位相調整パワエレクトロニクス機器モデル
位相調整パワエレクトロニクス機器（以下、必要に応じて位相調整パワエレ機器という）は、通常の移相変圧器と同様に電圧の絶対値のみではなく、位相をも調整する機器である。図７は位相調整パワエレクトロニクス機器の基本構成を示すものであり、７００は並列補償部、８００は直列補償部、９００はコンデンサである。
【００３３】
図７において、位相調整パワエレ機器の一次側電圧Ｖ１は計算により求まっており、二次側電圧Ｖ２は規定値としてわかっている。つまり、一次側電圧、二次側電圧共に明確となっている。従って、図８（ｂ）に示すように、Ｖ１及びＶ２から両ベクトルの差であるＶ１２が求まり、この方向に電圧を修正することとなる。
【００３４】
しかし、二次側電圧Ｖ２’が図８（ｂ）の破線で示すような値であるとき、Ｖ１との差のベクトルＶ１２’は制限値△Ｖｍａｘを超えて制御範囲外になってしまう。従ってＶ１とＶ２との差に相当する補償量△Ｖが制限値を超えないようにする必要がある。ちなみに、図８（ａ）は補償量△ＶであるＶ１２の大きさが制限値△Ｖｍａｘを超えておらず制御範囲内にある場合であり、このときのＶ２を二次側電圧目標値Ｖ２ｒｅｆとして位相調整パワエレ機器に与えればよい。
【００３５】
なお、位相調整パワエレ機器による電圧補償及び位相補償に当たり、△非接地回路では前述のように２個の線間電圧が決まると残りの１個は自動的に決まる。従って、各線間ごとに電圧補償をし、かつ位相補償を行うことは不可能であるため、代表相（例えばａｂ相）の線間電圧を用いて各相の補償量を求める必要がある。
ａｂ相の一次側電圧をＶａｂ１とすると、ａｂ相についての補償量△Ｖは数式１０により求められる。
前述したように補償量△Ｖには制限値△Ｖｍａｘがあるため、この制限値△Ｖｍａｘを超える補償量△Ｖは、制限値△Ｖｍａｘによって制限されることになる。
【００３６】
【数１０】
0003925700.tif 000011
【００３７】
従って、上記のように求めた補償量△Ｖから、ａｂ相の線間電圧についての二次側電圧目標値Ｖ２ｒｅｆは、数式１１によって与えられる。他のｂｃ相の線間電圧についても同様にして求めればよい。
【００３８】
【数１１】
0003925700.tif 000012
【００３９】
ここで、前記制限値△Ｖｍａｘについては、一般的にはＳＶＲと同様程度とされているため、二次側線間電圧の１０％程度が修正されることとなり、約６００[V]が標準と考えられる。
また、一般的に変圧器６００の容量は系統容量に対してはかなり小さいため損失を無視することができるから、位相調整パワエレ機器を通して有効電力、無効電力は変化しないと仮定することができる。
【００４０】
５．配電系統モデルを用いた配電系統向け高速三相不平衡潮流計算
(１)配電系統向け高速三相不平衡潮流計算
ここで用いる放射状系統高速潮流計算(Backward-Forward:ＢＦ法)の状態方程式について述べる。
まず、各ブランチに流入する電力及びノード電圧を潮流方程式とすることを考える。図９の２ノードによる系統において、ブランチが配電線の場合は数式１２〜１４が成り立つ（Ｙは線路充電容量のため、容量性と仮定する）。これらの数式では二相表現となるため、Ｖｋ−１，Ｓｋ−１，Ｖｋ，Ｓｋ，ＳＬｋは２×１のベクトルに、Ｚｋ，Ｙｋは２×２の行列となる。
【００４１】
【数１２】
0003925700.tif 000013
【００４２】
【数１３】
0003925700.tif 000014
【００４３】
【数１４】
0003925700.tif 000015
【００４４】
つまり、ノード１のＳｋ−１（＝Ｐｋ−１＋ｊＱｋ−１），Ｖｋ−１を用いて、ノード２のＳｋ（＝Ｐｋ＋ｊＱｋ），Ｖｋを数式１２，１３のように表すことができる。分岐がある場合は、この方程式に分岐線に流れる潮流分を考慮すれば良い。
【００４５】
配電線に図１０に示すような△−△変圧器がある場合は、以下の数式１５，１６が成り立つ。なお、数式１５，１６における各値は数式１７，１８のとおりである。
【００４６】
【数１５】
0003925700.tif 000016
【００４７】
【数１６】
0003925700.tif 000017
【００４８】
【数１７】
0003925700.tif 000018
【００４９】
【数１８】
0003925700.tif 000019
【００５０】
但し、数式１５，１６は変圧器の結線によって異なり、全ての変圧器に適用することはできない。
【００５１】
従来、ループ系統である送電系統を対象として利用されてきたニュートン・ラプソン法やＺＧ法がノード毎の電圧量を状態変数とするのに対して、ＢＦ法は、放射状系統を対象にすることを前提として、各分岐線に流れ込む電力量を状態変数とすることにより、全体の状態変数の数を大幅に減少でき、これにより高速解法が可能となることに特徴がある。他の変数については、数式１２，１３，１５，１６に示した潮流方程式を用いて電源端から逐次計算すれば良い。
【００５２】
図１１にＢＦ法の模式図を示す。図の１１母線系統において、ニュートン・ラプソン法などの従来法では、(ノード数)×(電圧＋位相)×(二相)だけの状態変数が必要であった。しかし、ＢＦ法ではフィーダや分岐配電線に流れ込む電力量だけが状態変数になるため、図では太線矢印部分の(分岐配電線数)×(Ｐ＋ｊＱ)×(二相)になる。従って、状態変数を４４から１２に減少することができる。
また、各状態変数を用いて、それ以下の状態量については、逐次計算で計算することができる(図中、細線矢印)。例えば、母線番号＃０００における{Ｐａｂ０００＋ｊＱａｂ０００，Ｐｂｃ０００＋ｊＱｂｃ０００}を用いることにより、母線番号＃００１，＃００２，……，＃００ｎ０の状態量を計算可能である。
更に、末端から流出する電力量はないこと(図中、破線矢印)を制約条件として、状態変数の修正を行っていく。
【００５３】
図１２は、ＢＦ法の基本アルゴリズムを示すものである。
まず、系統構成、電源容量、負荷容量、線路データ（線路インピーダンス等）、変圧器データ（定格電圧やタップ数、タップ幅）等をコンピュータに入力する（Ｓ１）。
次に、各電圧の初期推定値を用いて負荷量（負荷電力）の初期計算を行い、末端ノードから加算した負荷量の総和を各分岐配電線への流入電力すなわち状態変数の初期値（例えば、{Ｐａｂ０００＋ｊＱａｂ０００，Ｐｂｃ０００＋ｊＱｂｃ０００}）とする（Ｓ２）。
【００５４】
次いで、求めた状態変数を用い、各配電機器モデルに応じて系統状態量（有効電力、無効電力、電圧）を計算する（Ｓ３）。
末端ノードの電力がある判定基準値より小さくなったかどうかにより収束判定を行い（Ｓ４）、収束していなければ、末端ノードからの流出電力はないという条件に基づいて状態変数を修正する（Ｓ５）。つまり、末端ノードにおける誤差分だけ各分岐配電線の先頭ノードの流入電力を修正する。分岐配電線への流入電力の修正量は、当該分岐配電線の修正量と当該分岐配電線から分岐する配電線の修正量との総和になる。
【００５５】
ここで、上述の前進計算、後進計算の概念を図１３に示す。
図１３（ａ）の前進計算において、▲１▼の経路で上流側状態量から下流側状態量を求め、この経路から▲２▼で分岐した経路▲３▼につき同様に下流側状態量を求める。以下、同様にして▲４▼，▲５▼と計算を進める。
図１３（ｂ）の後進計算では、▲１▼の経路の末端ノードの電力値に基づいて先頭ノードの状態変数を変化させながら収束計算を行い、経路▲２▼を経て分岐元の経路▲３▼について、同様に末端ノードの電力値に基づいて先頭ノードの状態変数を更新しながら収束計算を行う。以下、同様にして▲４▼，▲５▼と計算を進める。
この方法は、状態変数が大幅に少なくなることから、すべてのノードの状態変数を用いる場合に比べて高速計算が可能になる。
【００５６】
(２)各配電機器モデルのＢＦ法への組み込み方法
全ての配電機器モデルは、前述した図１２のステップＳ３：系統状態量の計算(逐次計算による前進計算)において、各ブランチあるいはノードの状態量を計算する際に考慮する。
▲１▼直列補償装置モデル
前述したように直列補償装置は一次側電圧Ｖ１と二次側電圧目標値Ｖ２ｒｅｆとから可変インピーダンスＺ（＝ｒ＋ｊｘ）を計算して電圧補償を行うものであり、図１４のように示される。直列補償装置１００では有効電力分は変化しないという条件から、Ｐｉｎｊを前述した図１２のステップＳ３で求める必要があるが、ＢＦ法の反復を繰り返すことにより最終的にＰｉｎｊが適切な値となるため、モデル内での収束計算の繰り返し回数は数回程度でよい。
【００５７】
以下、ＢＦ法への適用について、図１６（a）を参照しつつ述べる。
まず、直列補償装置１００における代表相（例えばａｂ相）の線間電圧（第１の線間電圧）の電圧補償量、及び、この第１の線間電圧の電圧補償量からｂｃ相の線間電圧（第２の線間電圧）の電圧補償量を前述した手順で計算する（ステップS301）。
【００５８】
次に、電圧補償量と電流から各線間毎の可変インピーダンスを計算し、このインピーダンスによる直列補償装置の有効電力変化分Ｐｓｅｒｉｅｓを計算する（ステップS302，S303）。
この有効電力変化分Ｐｓｅｒｉｅｓが直列補償装置における有効電力注入分Ｐｉｎｊとなるが、前回求めた注入分と今回求めた注入分との偏差が所定の収束基準範囲以内であれば収束と判定して終了し（ステップS304）、そのときの有効電力注入分Ｐｉｎｊに応じたインピーダンスに従って電圧補償を行う。
上記収束判定ステップ（S304）において未収束の場合には、電圧補償量を再計算する。
【００５９】
▲２▼直並列補償装置モデル
直並列補償装置は、図１５のように表すことができ、プログラム内部でノード１，２間に仮想ノードを作成し、並列補償及び直列補償を順に処理していく。この直並列補償装置においても、Ｐｉｎｊを図１２のステップＳ３で求める必要があるが、ＢＦ法の反復を繰り返すことにより最終的にＰｉｎｊが適切な値となるため、モデル内での収束計算の繰り返し回数は数回程度でよい。
【００６０】
以下、ＢＦ法への適用について、図１６（b）を参照しつつ述べる。
まず、並列補償部の計算（ステップS305）として、一次側電圧Ｖ１を目標値Ｖ１ｒｅｆに一致させ、線路の電圧降下を考慮して仮想ノードの電圧Ｖ１’を計算する。また、直列補償装置における電圧補償量の説明で述べた方法と同様にして、電圧Ｖ１’及び二次側電圧目標値Ｖ２ｒｅｆを用いて代表相（例えばａｂ相）の線間電圧の電圧補償量、及び、この電圧補償量からｂｃ相の線間電圧の電圧補償量を計算する（ステップS306）。
【００６１】
次に、ノード２の電圧を目標値Ｖ２ｒｅｆに一致させるために、電圧補償量と電流から各線間毎の可変インピーダンスを計算し、このインピーダンスによる直列補償部１００’の有効電力変化分Ｐｓｅｒｉｅｓを計算する（ステップS307，S308）。
以後の収束判定処理（ステップS309）は、前述した図１４の直列補償装置の場合と同様である。
【００６２】
▲３▼位相調整パワエレ機器モデル
前述したように、位相調整パワエレ機器は二次側電圧の大きさ及び位相を調整する機器であり、補償量△Ｖは制限値△Ｖｍａｘを超えてはならない。また、一次側、二次側で電力量は変化しないため、電力量は修正しないで素通しとする。
【００６３】
以下、ＢＦ法への適用について、図１６（c）を参照しつつ述べる。
まず、一次側電圧及び二次側電圧指令値を入力して電圧補償量△Ｖを求める（ステップS310）。
【００６４】
更に、電圧補償量△Ｖと制限値△Ｖｍａｘとの大きさを比較し、補償量△Ｖが制限値△Ｖｍａｘを超えていなければ二次側電圧を計算する（ステップS311，S313）。補償量△Ｖが制限値△Ｖｍａｘを超えている場合には補償量△Ｖの位相角を変えずに大きさのみを制限値△Ｖｍａｘに等しくなるように修正し（ステップS311，S312）、その後、二次側電圧を計算する（ステップS313）。
【００６５】
【発明の実施例】
ここでは、一例として直並列補償装置モデルの動作例を示す。
１．系統条件
（１）対象系統
図１７に、シミュレーションに用いる簡易モデル系統を示す。このモデル系統では、ノード２，３，６に△負荷が接続されていると共に、ノード４，５間に直並列補償装置が接続され、直並列補償装置を構成する並列補償部は直並列補償装置設置地点の上流側であるノード４の電圧を補償し、直列補償部は設置地点の下流側であるノード５の電圧を補償するものとする。
【００６６】
（２）電源
三相電源として、図１８に示す平衡電源と不平衡電源を使用する。なお、ここでは直並列補償装置の動きのみを見るため、配電ＬＲＴ（負荷時タップ切換変圧器）の二次側電圧(△結線の線間電圧)を指定した。
【００６７】
（３）配電線
各ノード間のインピーダンスは0.1+j0.1[pu]（一相分）とし、線路充電容量、線路相互容量は無視した。
【００６８】
（４）負荷
各△負荷の内容を、平衡負荷について図１９に、不平衡負荷について図２０にまとめる。なお、平衡負荷は各ノードの各相とも0.018+j0.0087＝0.02[pu]とし、力率は遅れ0.9とした。
【００６９】
（５）直並列補償装置
直並列補償装置の各定数を、以下にまとめる。
・直列補償部
・目標電圧：1.0[pu]    (6600[V])
・並列補償部
・目標電圧：1.0[pu]    (6600[V])
・スロープリアクタンス（並列補償部と、その背後に設置された仮想ＰＶノードとの間のリアクタンス）  0.05[pu]
【００７０】
２．シミュレーション条件
前節に示した系統を用いて、電源と負荷が平衡時と不平衡時のシミュレーションを行い、直並列補償装置の動作を検証する。また、平衡ケースと単相モデルとの比較検証を併せて行う。
【００７１】
３．結果検証
シミュレーションの結果から、平衡ケース、不平衡ケース共に直並列補償装置の特徴がよく現れた結果が得られた。
以下に結果をまとめる。
（１）平衡時
図２１に、平衡時における単相モデルと三相モデルのａｂ相（平衡のためｂｃ相、ｃａ相は同じ）の線間電圧（ａｂｓ）及び位相（ａｎｇ）を示す。図２１によれば、単相モデル、三相モデルで位相に僅かな差はあるが、誤差範囲とみることができる。
なお、図２１のノードにおける仮想ＰＶとは、有効電力及び電圧を目標値として与えた仮想ノードであり、ここではノード５の電圧、位相が仮想ノードの電圧、位相に一致している。
【００７２】
直並列補償装置では、その設置地点の一次側（ノード４）を並列補償部により補償し、二次側（ノード５）を直列補償部により補償することになる。ノード４の電圧をみると、並列補償部による無効電力の注入によってノード３より電圧が上昇している。また、ノード５をみると、直列補償部によってノード４の電圧と同位相で電圧が補償されていることがわかる。
なお、この時の並列補償部による注入無効電力は、単相、三相共に465[kVar]であった。
【００７３】
（２）不平衡時
図２２に、不平衡時における三相モデルの線間電圧（ａｂｓ）及び位相（ａｎｇ）を示し、図２３に、同じく不平衡時における三相モデルについて、ノード１を始点とした亘長に対するａｂ相、ｂｃ相、ｃａ相の線間電圧を示す。なお、このケースにおける並列補償部による注入無効電力は、ａｂ相が391[kVar]、ｂｃ相が291[kVar]、ｃａ相が716[kVar]であった。
【００７４】
直列補償部単体では、代表相を例えばａｂ相とし、一次側線間電圧と二次側線間電圧とに位相差を生じないようにするため、補償量はａｂ相を基準とした一次側の各線間電圧の比によって求めている。そのため、他の線間電圧については、ａｂ相の線間電圧より大きい電圧の場合は補償量も大きくなり、小さい場合は補償量も小さくなる。従って不平衡時の各線間電圧の差は広がることになる。
また、並列補償部単体では、目標電圧値となるのは並列補償部の背後に設置された仮想ＰＶノードの電圧値であり、スロープリアクタンスの分だけ設置ノードの電圧値は目標電圧値からずれてくる。
【００７５】
直並列補償装置では、まず一次側を並列補償部により補償し、その後、二次側を直列補償部により補償する。
このとき、一次側の並列補償部による補償では各線間毎に補償するため、一次側の不平衡が緩和されることになる。このことは、図２２のノード３の各線間電圧の不平衡がノード４ではかなり緩和されていることからも明らかである。
並列補償部によって一次側線間電圧の不平衡が緩和され、その後の直列補償部による補償においては、直列補償装置単体の場合に比べて電圧差は余り広がらないことになる。すなわち、図２３における直並列補償装置の設置地点以遠において、各線間電圧の差は余り変化していない。
【００７６】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、我が国のような非接地配電系統に適した各種配電機器モデルを実現することができ、これらのモデルを用いた三相不平衡潮流計算により系統の挙動を正確にシミュレーションすることが可能となる。
また、各種配電機器モデルを利用することで、分散電源連系時の電圧管理値の維持等の対策、検討に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】配電系統モデルの概念図である。
【図２】直列補償装置の接続状態を示す図である。
【図３】直列補償装置の概念図である。
【図４】直列補償装置による電圧補償時の位相のずれを説明する図である。
【図５】直並列補償装置の接続状態を示す図である。
【図６】直並列補償装置の概念図である。
【図７】位相調整パワエレ機器の接続状態を示す図である。
【図８】位相調整パワエレ機器による制御範囲の説明図である。
【図９】２ノード系統（配電線ブランチ）の説明図である。
【図１０】配電線に△−△変圧器を有する系統の説明図である。
【図１１】ＢＦ法の模式図である。
【図１２】ＢＦ法の基本的なアルゴリズムを示すフローチャートである。
【図１３】前進計算、後進計算の概念図である。
【図１４】直列補償装置の概念図である。
【図１５】直並列補償装置の概念図である。
【図１６】各モデルのBF法への組み込みを説明するための図である。
【図１７】シミュレーションに用いた簡易モデル系統の説明図である。
【図１８】シミュレーションに用いた電源の線間電圧及び位相の説明図である。
【図１９】シミュレーションに用いた平衡負荷の説明図である。
【図２０】シミュレーションに用いた不平衡負荷の説明図である。
【図２１】シミュレーションによる平衡時の線間電圧及び位相の説明図である。
【図２２】シミュレーションによる不平衡時の線間電圧及び位相の説明図である。
【図２３】シミュレーションによる不平衡時の線間電圧プロフィールを示す図である。
【符号の説明】
１００  直列補償装置
１００’，８００  直列補償部
２００  配電線
３００’，７００  並列補償部
４００，９００  コンデンサ
５００，６００  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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【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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