(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
３相配電線の線間に現れる３相の電圧のうちの２相の電圧の大きさをそれぞれ独立に調整し得るように２台のタップ付の単相電圧調整器を設けておき、
前記３相の電圧のうちの残る１相の電圧を基準電圧として前記２相の電圧のうちの一方の大きさを前記基準電圧に近付けるように前記２台の単相電圧調整器のうちの一方のタップを切り換える過程、及び前記２相の電圧のうちの他方の大きさを前記基準電圧の大きさに近付けるように前記２台の単相電圧調整器のうちの他方のタップを切り換える過程の一方または双方を、前記２相の電圧の双方の大きさが前記基準電圧の大きさにほぼ等しくなるまで行うことにより、前記３相の電圧を平衡させることを特徴とする配電線の電圧調整方法。
【請求項２】
３相配電線の線間に現れる３相の電圧のうちの２相の電圧の大きさをそれぞれ独立に調整し得るように結線された第１及び第２のタップ付の単相電圧調整器と、前記３相の電圧のうちの残る１相の電圧を基準電圧として前記２相の電圧の双方の大きさを前記基準電圧の大きさにほぼ等しくするように前記第１の電圧調整器及び第２の電圧調整器のタップを切り換えるタップ切換装置とを具備したことを特徴とする配電線の電圧調整装置。
【請求項３】
３相配電線の線間に現れる３相の電圧のうちの２相の電圧の大きさをそれぞれ独立に調整し得るように結線された第１及び第２のタップ付の単相電圧調整器と、前記３相の電圧のうちの残る１相の電圧を基準電圧として前記２相の電圧のうちの一方の大きさを前記基準電圧の大きさに近付けるように前記第１の電圧調整器のタップを切り換えるタップ切換動作、及び前記２相の電圧のうちの他方の大きさを前記基準電圧の大きさに近付けるように前記第２の単相電圧調整器のタップを切り換えるタップ切換動作の一方または双方を、前記２相の電圧の双方の大きさが前記基準電圧の大きさにほぼ等しくなるまで行うタップ切換装置とを具備したことを特徴とする配電線の電圧調整装置。
【請求項４】
直列巻線にタップが設けられた第１の単巻変圧器と該第１の単巻変圧器のタップを選択する第１のタップ選択器とを備えた第１の単相電圧調整器と、
直列巻線にタップが設けられた第２の単巻変圧器と該第２の単巻変圧器のタップを選択する第２のタップ選択器とを備えた第２の単相電圧調整器と、
前記第１及び第２の単相電圧調整器のタップをそれぞれ個別に切り換えるタップ切換装置とが設けられ、
前記第１の単巻変圧器の素通しタップが前記第２のタップ選択器に接続され、  前記第１の単巻変圧器の分路巻線側の端部から３相のうちの１相の一次及び二次端子が導出され、前記第２の単巻変圧器の分路巻線側の端部から他の１相の一次及び二次端子が導出され、前記第１のタップ選択器及び前記第２の単巻変圧器の素通しタップからそれぞれ残りの１相の一次端子及び二次端子が導出され、
前記タップ切換装置は、前記第１の単巻変圧器及び第２の単巻変圧器の分路巻線側の端部からそれぞれ導出された前記二次端子間に現れる１相の電圧を基準電圧として他の２相の電圧の双方の大きさを前記基準電圧の大きさにほぼ等しくするように前記第１の単相電圧調整器及び第２の単相電圧調整器のタップを切り換えるように構成されていることを特徴とする配電線の電圧調整装置。
【請求項５】
直列巻線にタップが設けられた第１の単巻変圧器と該第１の単巻変圧器のタップを選択する第１のタップ選択器とを備えた第１の単相電圧調整器と、
直列巻線にタップが設けられた第２の単巻変圧器と該第２の単巻変圧器のタップを選択する第２のタップ選択器とを備えた第２の単相電圧調整器と、
前記第１及び第２の単相電圧調整器のタップをそれぞれ個別に切り換えるタップ切換装置とが設けられ、
前記第１の単巻変圧器の素通しタップが前記第２のタップ選択器に接続され、  前記第１の単巻変圧器の分路巻線側の端部から３相のうちの１相の一次及び二次端子が導出され、前記第２の単巻変圧器の分路巻線側の端部から他の１相の一次及び二次端子が導出され、前記第１のタップ選択器及び前記第２の単巻変圧器の素通しタップからそれぞれ残りの１相の一次端子及び二次端子が導出され、
前記タップ切換装置は、前記第１の単巻変圧器及び第２の単巻変圧器の分路巻線側の端部からそれぞれ導出された前記二次端子間に現れる１相の電圧を基準電圧として他の２相の電圧のうちの一方の大きさを前記基準電圧の大きさに近付けるように前記第１の単相電圧調整器のタップを切り換えるタップ切換動作、及び前記他の２相の電圧のうちの他方の大きさを前記基準電圧の大きさに近付けるように前記第２の単相電圧調整器のタップを切り換えるタップ切換動作の一方または双方を、前記他の２相の電圧の双方の大きさが前記基準電圧の大きさにほぼ等しくなるまで行うように構成されていることを特徴とする配電線の電圧調整装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、３相配電線の線間に現れる３相の電圧の不平衡状態を是正するための電圧調整を行う電圧調整方法及び該電圧調整方法を実施するために用いる電圧調整装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
配電線の電圧を調整する電圧調整装置として、図５に示したものが用いられている。図５において、Ｔ１はタップ１〜９を備えた直列巻線Ｗa1と分路巻線Ｗb1とを有する第１の単巻変圧器、Ｔ２は同じくタップ１〜９を有する直列巻線Ｗa2と分路巻線Ｗb2とを有する第２の単巻変圧器である。これらの単巻変圧器はそれぞれの分路巻線側の端部を共通に接続することによりＶ結線されて、単巻変圧器Ｔ１及びＴ２の分路巻線側の端部の共通接続点からＶ相の一次及び二次共通端子ｔv が導出され、単巻変圧器Ｔ１及びＴ２のそれぞれのタップを選択する負荷時タップ切換器のタップ選択器ＴＣ１及びＴＣ２からそれぞれｕ相及びｗ相の一次端子ｔu1及びｔw1が導出されている。また単巻変圧器Ｔ１及びＴ２のそれぞれの素通しタップからｕ相及びｗ相の二次端子ｔu2及びｔw2が導出されている。ＣＴはｕ相及びｗ相の二次電流を検出する変流器、Ｗc1及びＷc2はそれぞれ単巻変圧器Ｔ１及びＴ２に設けられた制御巻線で、制御巻線Ｗc1及びＷc2は互いに直列に接続されて、負荷時タップ切換器を制御する図示しない制御装置に電圧検出信号を与える電圧検出用巻線及び該制御装置の電源用巻線として用いられる。
【０００３】
負荷時タップ切換器は、負荷側の配電線の電圧に応じてタップ選択器ＴＣ１及びＴＣ２の切換動作を同時に行わせて、２台の単相変圧器Ｔ１及びＴ２の同じ電圧のタップを選択することにより、負荷側の配電線の電圧を調整する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
３相配電線の線間に現れる３相の電圧は必ずしも平衡しておらず、３相の線路電流に不平衡が生じると線間電圧にも不平衡が生じるのを避けられない。３相の電圧の不平衡がひどくなると、需要家に到達する電圧が規定値を下回って需要家の機器に悪影響を与えるおそれがある。従って、３相の電圧を平衡状態に近付けるように線間電圧の大きさと位相とを調整することが望ましいが、従来の電圧調整器では、常に２台の変圧器のタップを同一電圧タップに切り換えて３相の電圧を同時に調整していたため、上記３相の電圧が不平衡であると、電圧調整装置から出力される３相の電圧も同じ割合で平衡が崩れた不平衡電圧となり、不平衡電圧を平衡電圧に是正する機能を持たせることができなかった。
【０００５】
本発明の目的は、３相配電線の線間に現れる３相の電圧が不平衡であるときに、該不平衡電圧を是正するための調整を行う電圧調整方法及び該電圧調整方法を実施するために用いる電圧調整装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の電圧調整方法では、３相配電線の線間に現れる３相の電圧のうちの２相の電圧の大きさをそれぞれ独立に調整し得るように２台のタップ付の単相電圧調整器を設けておき、３相の電圧のうちの残る１相の電圧を基準電圧として前記２相の電圧のうちの一方の大きさを基準電圧に近付けるように２台の単相電圧調整器のうちの一方のタップを切り換える過程、及び２相の電圧のうちの他方の大きさを前記基準電圧の大きさに近付けるように２台の単相電圧調整器のうちの他方のタップを切り換える過程の一方または双方を、２相の電圧の双方の大きさが前記基準電圧の大きさにほぼ等しくなるまで行うことにより、３相の電圧を平衡させる。
【０００７】
上記のように、上記１相の電圧を基準電圧として上記２相の電圧うちの一方の大きさを基準電圧の大きさに近付けるようにタップを切り換える過程、及び上記２相の電圧のうちの他方の大きさを基準電圧の大きさに近付けるようにタップを切り換える過程の一方または双方を行って３相の電圧を平衡させるようにすると、３相の電圧を平衡させるために必要なタップ位置を求めるための複雑な演算を行うことなく、タップ切り換えを行うことができるため、タップ切換装置の構成を簡単にすることができる。
【０００８】
なお本明細書において、「２相の電圧の双方の大きさを基準電圧の大きさにほぼ等しくする」とは、それぞれの相の電圧の大きさと基準電圧の大きさとの差を予め定めた許容範囲以下にすること（当然それぞれの相の電圧の大きさと基準電圧の大きさとの差を零にすることを含む。）を意味する。即ち、上記２相の電圧のそれぞれの大きさを基準電圧の大きさにほぼ等しく調整する際には、ある程度の誤差を伴うことを許容するものとする。
【０００９】
上記のように、３相の電圧のうちの２相の電圧の大きさをそれぞれ独立に調整し得るように電圧調整器を設けて、上記１相の電圧を基準電圧として上記２相の電圧の双方の大きさを基準電圧の大きさにほぼ等しくするように電圧調整を行うようにすると、線間電圧が不平衡３相電圧である場合に、その不平衡を是正して電圧調整装置よりも負荷側の配電線に送り出すことができるため、配電線の３相電圧の不平衡状態を改善することができる。また配電線電圧の不平衡状態を改善すると、線間電圧の大きさを電圧管理幅内に収めるための電圧調整（従来の電圧調整器を用いて行うことができる）を容易に行うことができるため、需要家に高品質の電力を供給することができる。
【００１０】
上記本発明の方法を実施する電圧調整装置は、３相配電線の線間電圧のうちの上記１相の電圧の大きさを一定とした状態で上記２相の電圧の大きさをそれぞれ独立に調整し得るように結線された第１及び第２のタップ付の単相電圧調整器と、上記１相の電圧を基準電圧として上記２相の電圧の双方の大きさを基準電圧の大きさにほぼ等しくするように第１の電圧調整器及び第２の電圧調整器のタップを切り換えるタップ切換装置とを備えることにより構成できる。
【００１１】
上記タップ切換装置は、上記１相の電圧を基準電圧として上記２相の電圧のうちの一方の大きさを基準電圧の大きさに近付けるように第１の電圧調整器のタップを切り換えるタップ切換動作、及び上記２相の電圧のうちの他方の大きさを基準電圧の大きさに近付けるように第２の単相電圧調整器のタップを切り換えるタップ切換動作の一方または双方を、上記２相の電圧の双方の大きさが基準電圧の大きさにほぼ等しくなるまで行うように構成することができる。
【００１２】
本発明の好ましい態様では、直列巻線にタップが設けられた第１の単巻変圧器と該第１の単巻変圧器のタップを選択する第１のタップ選択器とを備えた第１の単相電圧調整器と、直列巻線にタップが設けられた第２の単巻変圧器と該第２の単巻変圧器のタップを選択する第２のタップ選択器とを備えた第２の単相電圧調整器と、第１及び第２の単相電圧調整器のタップをそれぞれ個別に切り換えるタップ切換装置とを設けて、第１の単巻変圧器の素通しタップを第２のタップ選択器に接続し、第１の単巻変圧器の分路巻線側の端部から３相のうちの１相の一次及び二次端子を導出する。また第２の単巻変圧器の分路巻線側の端部から他の１相の一次及び二次端子を導出し、第１のタップ選択器及び第２の単巻変圧器の素通しタップからそれぞれ残りの１相の一次端子及び二次端子を導出する。この場合、タップ切換装置は、第１の単巻変圧器及び第２の単巻変圧器の分路巻線側の端部からそれぞれ導出された二次端子間に現れる１相の電圧を基準電圧として他の２相の電圧の双方の大きさを基準電圧の大きさに近付けるように第１の単相電圧調整器及び第２の単相電圧調整器のタップを切り換えるように構成する。
【００１３】
この場合も、タップ切換装置は、第１の単巻変圧器及び第２の単巻変圧器の分路巻線側の端部からそれぞれ導出された端子間に現れる１相の電圧を基準電圧として他の２相の電圧のうちの一方の大きさを基準電圧の大きさに近付けるように第１の単相電圧調整器のタップを切り換えるタップ切換動作、及び他の２相の電圧のうちの他方の大きさを基準電圧の大きさに近付けるように第２の単相電圧調整器のタップを切り換えるタップ切換動作の一方または双方を、他の２相の電圧の双方の大きさが基準電圧の大きさにほぼ等しくなるまで行うように構成することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係わる電圧調整方法を実施するために用いる電圧調整装置の構成例を示した結線図で、同図において、Ｔ１はタップ１〜７を備えた直列巻線Ｗa1と分路巻線Ｗb1とを有する第１の単巻変圧器、Ｔ２は同じくタップ１〜７を有する直列巻線Ｗa2と分路巻線Ｗb2とを有する第２の単巻変圧器である。またＴＣ１及びＴＣ２はそれぞれ第１及び第２の単巻変圧器Ｔ１及びＴ２のタップを選択する第１及第２のタップ選択器で、第１の単巻変圧器Ｔ１と第１のタップ選択器ＴＣ１とにより第１の単相電圧調整器１１が構成され、第２の単巻変圧器Ｔ２と第２のタップ選択器ＴＣ２とにより第２の単相電圧調整器１２が構成されている。また図示してないが、第１及び第２の単相電圧調整器１１及び１２のタップをそれぞれ個別に切り換えるタップ切換装置が設けられている。
【００１５】
図１の例では、第１の単巻変圧器Ｔ１及び第２の単巻変圧器Ｔ２のそれぞれのタップ４が素通しタップとなっていて、第１の単巻変圧器Ｔ１の素通しタップ４が第２のタップ選択器ＴＣ２に接続されている。そして、第１の単巻変圧器Ｔ１の分路巻線Ｗa1側の端部から３相のうちの１相（図示の例ではＵ相）の一次端子ｔu1及び二次端子ｔu2が導出され、第２の単巻変圧器Ｔ２の分路巻線Ｗb2側の端部から他の１相（図示の例ではＷ相）の一次端子ｔw1及び二次端子ｔw2が導出されている。また第１のタップ選択器ＴＣ１及び第２の単巻変圧器Ｔ２の素通しタップ４からそれぞれ残りの１相の一次端子ｔv1及び二次端子ｔv2が導出されている。
【００１６】
このように２台の単相電圧調整器１１及び１２を結線すると、第１の単巻変圧器Ｔ１及び第２の単巻変圧器Ｔ２の分路巻線Ｗb1及びＷb2側の端部からそれぞれ導出された二次端子ｔu2，ｔw2間に現れる１相の電圧ＶB を一定に保った状態で、二次端子ｔu2，ｔv2間及びｔv2，ｔw2間に現れる他の２相の電圧Ｖ1 及びＶ2 をそれぞれ個別に調整することができる。
【００１７】
図示しないタップ切換装置は、第１の単巻変圧器Ｔ１及び第２の単巻変圧器Ｔ２の分路巻線Ｗb1及びＷb2側の端部からそれぞれ導出された二次端子ｔu2，ｔw2間（ｕ，ｗ相間）に現れる１相の電圧を基準電圧ＶB として他の２相の電圧Ｖ1 ，Ｖ2 のうちの一方の大きさを基準電圧の大きさに近付けるように第１の単相電圧調整器１１のタップを切り換えるタップ切換動作と、他の２相の電圧のうちの他方の大きさを基準電圧ＶB の大きさに近付けるように第２の単相電圧調整器１２のタップを切り換えるタップ切換動作とを行うことができるように構成されていて、これらのタップ切換動作の一方または双方を、他の２相の電圧の双方の大きさが基準電圧の大きさにほぼ等しくなるまで行うことにより、３相の電圧を平衡させるようになっている。
【００１８】
図２は、図１の電圧調整装置を用いて３相電圧の不平衡を是正する際のタップ切換動作を示したベクトル図である。
【００１９】
最初二次端子ｔu2，ｔv2間（ｕ，ｖ相間）の電圧Ｖ1 のベクトルとｔv2，ｔw2（ｖ，ｗ相間）間の電圧Ｖ2 のベクトルの交点が図示のａ点にあって３相が不平衡な状態にあったとする。このとき先ずｕ，ｖ相間の電圧Ｖ1 の大きさを基準電圧ＶB の大きさに近付ける側に変化させるように第１のタップ選択器ＴＣ１が選択するタップを１タップ切り換える。これにより調整電圧ΔＶ11を発生させてｕ，ｖ相間の電圧Ｖ1 のベクトルとｖ，ｗ相間の電圧Ｖ2 のベクトルとの交点をｂ点に移動させる。次いで、ｖ，ｗ相間の電圧の大きさを基準電圧ＶB の大きさに近付けるように第２のタップ選択器ＴＣ２が選択するタップを１タップ切り換えることにより調整電圧ΔＶ21を発生させて、電圧Ｖ1 及びＶ2 のベクトルの交点をｃ点に移動させる。次にｕ，ｖ相間の電圧Ｖ1 の大きさを基準電圧ＶB の大きさに近付けるように第１のタップ選択器ＴＣ１が選択するタップを１タップ切り換えることにより、調整電圧ΔＶ12を発生させて電圧Ｖ1 及びＶ2 のベクトルの交点をｄ点に移動させる。以下同様のタップ切換動作を繰り返して調整電圧ΔＶ22，ΔＶ13，ΔＶ23を順次発生させることにより電圧Ｖ1 及びＶ2 のベクトルの交点をｅ点、ｆ点を経てｇ点まで移動させて、二次端子ｔu2，ｔv2，ｔw2から平衡した３相電圧を出力させる。
【００２０】
図３は、２台の単巻変圧器のそれぞれのタップ数が７である場合に平衡に調整し得る不平衡電圧の範囲を示したものであり、電圧Ｖ1 及びＶ2 のベクトルの交点が図３の破線群の交点のいずれかである場合には、上記のように単巻変圧器Ｔ１及びＴ２のタップ切り換えを交互に行うことにより、不平衡電圧を平衡電圧に変換することができる。なお不平衡電圧を平衡電圧に変換する際のタップ切り換えは、必ずしも２台の電圧調整器のタップ切り換えを交互に行う必要はなく、例えば電圧Ｖ１及びＶ２のベクトルの交点が図３のＰ1 〜Ｐ4 のいずれかである場合には、電圧調整器１１または１２のいずれか一方のタップ切り換えを行うだけで不平衡電圧を平衡電圧に変換することができる。
【００２１】
図４は、タップ切換装置に上記のタップ切換動作を行わせる場合に、マイクロコンピュータに実行させるプログラムのアルゴリズムの一例を示したもので、このアルゴリズムに従う場合には、先ずステップ１でｕ，ｖ相間の電圧Ｖ1 とｕ，ｗ相間の基準電圧ＶB とを比較して、Ｖ1 ＞ＶB である場合には、ステップ２に移行して第１のタップ選択器ＴＣ１を１タップ降圧側に切り換える。ステップ１において、Ｖ1 ＜ＶB と判定された場合には、ステップ３に移行して、第１のタップ選択器ＴＣ1 を１タップ昇圧側に切り換える。ステップ２が終了したとき、ステップ３が終了したとき、及びステップ１においてＶ1 ＝ＶB である（Ｖ1 とＶB とがほぼ等しい）と判定されたときには、次いでステップ４に移行してｖ，ｗ相間の電圧Ｖ2 とｕ，ｗ相間の基準電圧ＶB とを比較して、Ｖ2 ＞ＶB である場合には、ステップ５に移行して第２のタップ選択器ＴＣ２を１タップ降圧側に切り換える。ステップ４において、Ｖ2 ＜ＶB と判定された場合には、ステップ６に移行して、第２のタップ選択器ＴＣ２を１タップ昇圧側に切り換える。ステップ５が終了したとき、ステップ６が終了したとき、及びステップ４においてＶ21＝ＶB である（Ｖ2 とＶB とがほぼ等しい）と判定されたときには、ステップ１に戻って上記の過程を繰り返す。
【００２２】
上記の例では、２台の電圧調整器のタップ切換を交互に行うことにより最終的に２相の電圧を基準電圧とした１相の電圧にほぼ等しくするようにしたが、これはタップの切り換え方の一例を示したものである。本発明においては、１相の電圧を基準電圧として他の２相の電圧を調整することにより、不平衡電圧を平衡電圧に変換するようにすればよく、２台の電圧調整器のタップの切り換え方は上記の例に限定されない。例えば、２相の電圧を調整する２台の電圧調整器のタップ切り換えにより影響を受けない１相の電圧を基準にして、３相平衡電圧を出力するために必要な残りの２相の電圧調整器のタップ位置を演算により求めて、２台の電圧調整器のタップをそれぞれ求められたタップに切り換えるようにしてもよい。
【００２３】
上記の例では、２台の電圧調整器として単巻変圧器を電圧調整用変圧器として用いたものを使用したが、本発明で用いることができる電圧調整用変圧器は単巻変圧器に限定されるものではない。
【００２４】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、３相配電線の線間に現れる３相の電圧のうちの２相の電圧の大きさをそれぞれ独立に調整し得るように電圧調整器を設けて、３相の電圧のうちの残る１相の電圧を基準電圧として上記２相の電圧の大きさを基準電圧の大きさにほぼ等しくするように電圧調整を行うようにしたので、配電線の線間電圧が不平衡３相電圧である場合に、電圧調整器よりも負荷側の配電線でその不平衡を是正することができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係わる電圧調整装置の要部の構成例を示した結線図である。
【図２】  図１の電圧調整装置の調整動作の一例を示したベクトル図である。
【図３】  図１の電圧調整装置により３相不平衡電圧を平衡電圧に調整する場合の調整可能範囲を示したベクトル図である。
【図４】  図１の電圧調整装置のタップ切換装置の制御アルゴリズムの一例を示したフローチャートである。
【図５】  従来の電圧調整装置の構成例を示した接続図である。
【符号の説明】
１１  第１の単相電圧調整器
１２  第２の単相電圧調整器
Ｔ１  第１の単巻変圧器
ＴＣ１  第１のタップ選択器
Ｔ２  第２の単巻変圧器
ＴＣ２  第２のタップ選択器
ｔu1，ｔv1，ｔw1  一次端子
ｔu2，ｔv2，ｔw2  二次端子
【図１】
0004037967.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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