(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷時タップ切換変圧器と、目標電圧の上下に設定した不感帯の上限値と入力電圧との差及び該不感帯の下限値と入力電圧との差を偏差電圧として演算する偏差電圧演算手段と該偏差電圧演算手段により演算された偏差電圧の時間積分値を偏差積分値として演算する積分値演算手段と該積分値演算手段により演算された偏差積分値を動作判定レベルと比較して偏差積分値が動作判定レベルを超えたときに前記負荷時タップ切換変圧器のタップを切換えることを指令するタップ切換指令を出力するレベル判定手段とを有して前記負荷時タップ切換変圧器の二次側電圧の情報を含む電圧が入力されるように設けられた電圧調整継電器と、前記タップ切換指令に応じて前記負荷時タップ切換変圧器のタップを切換えるタップ切換器とを備えて前記負荷時タップ切換変圧器の二次側電圧を前記不感帯内に収めるように制御する電圧調整装置が上位変電所及び下位変電所にそれぞれ設置される電力系統の、前記下位変電所に設置される電圧調整装置であって、
前記上位変電所に設置された電圧調整継電器内で演算される偏差電圧の推定値及び偏差積分値の推定値を前件部変数とし、前記下位変電所に設置された電圧調整継電器の動作判定レベルを補正するために用いる感度補正係数Ｋｆを後件部変数として各変数の状態を複数のファジィラベルにより段階的に表現した複数のファジィルールと、前記前件部変数が各ファジィラベルの概念に適合する度合いを規定するメンバシップ関数と、前記後件部変数が各ファジィラベルの概念に適合する度合いを規定するメンバシップ関数とを用いてファジィ推論を行うことにより、前記前件部変数の値に適合した後件部変数の値を出力するファジィ推論手段と、
前記ファジィ推論手段から出力される感度補正係数Ｋｆを用いて前記下位変電所の電圧調整継電器の動作判定レベルを補正する補正演算手段とを具備したことを特徴とする電圧調整装置。
【請求項２】
前記上位変電所の偏差電圧の推定値及び偏差積分値の推定値は、前記下位変電所の受電端の電圧の変化から求めることを特徴とする請求項１に記載の電圧調整装置。
【請求項３】
前記補正演算手段は、前記電圧調整継電器の動作判定レベルに前記感度補正係数を乗じることにより動作判定レベルを変更するように構成され、
前記上位変電所でのタップ切換動作により下位変電所の二次側電圧が適正範囲に入ることが予測されるときには前記感度補正係数Ｋf を大きくして下位変電所に設置された電圧調整継電器の動作感度を低くし、前記上位変電所でのタップ切換動作による電圧調整が期待できず、下位変電所の二次側電圧が適正範囲から逸脱しているとき、または逸脱することが予測されるときには前記感度補正係数を１未満として前記下位変電所に設置される電圧調整継電器の動作感度を高くするように、前記ファジィルールと各メンバシップ関数とが設定されていることを特徴とする請求項１に記載の電圧調整装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、変電所に設置されている負荷時タップ切換変圧器の二次側電圧が不感帯を逸脱して上昇または下降したときに、電圧調整継電器から負荷時タップ切換変圧器にタップ切換指令を与えてタップ切換動作を行わせることにより変電所の二次側電圧を不感帯内に収めるように制御する電圧調整装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
系統電圧をあらかじめ設定された目標電圧に維持する電圧調整装置としては、積分形電圧調整継電器（９０リレー）から出力させたタップ切換指令に基づいて負荷時タップ切換変圧器のタップ切換えを行わせるようにしたものが広く用いられている。
【０００３】
図１は電力系統の一例を示したもので、同図において１は発電所、２Ａは発電所から引出された基幹送電線、３Ａは基幹送電線２Ａを通して発電所１に接続された一次変電所（上位変電所）、２Ｂは一次変電所３Ａから引出された二次送電線、３Ｂは二次送電線２Ｂを通して一次変電所３Ａに接続された二次変電所（下位変電所）、２Ｃは二次変電所５から引出された更に他の二次送電線、４は図示しない配電用変電所または二次送電線２Ｃを通して二次変電所３Ｂに接続された需要家（負荷）である。
【０００４】
一次変電所３Ａには、発電所１側から送電された電圧Ｖ1 （例えば１５４０００［Ｖ］）をＶ2 （例えば７７０００［Ｖ］）に降圧する負荷時タップ切換変圧器Ｔsf1 と、該変圧器Ｔsf1 の二次側電圧（７７０００［Ｖ］）を降圧して検出信号電圧（例えば１１０［Ｖ］）を出力する計器用変圧器ＰＴ1 と、計器用変圧器ＰＴ1 の出力電圧を入力として変圧器Ｔsf1 の二次側電圧Ｖ2 の目標値の設定をプログラム制御するプログラムコントローラＰＣ1 と、計器用変圧器ＰＴ1 により検出された電圧Ｖ2 をプログラムコントローラＰＣ1 が出力する目標値に近付けるようにタップ切換指令を出力する積分形電圧調整継電器（９０リレー）Ｒy1と、タップ切換指令に応じて変圧器Ｔsf1 のタップを切換えるタップ切換器（図示せず。）とを備えた電圧調整装置が設けられている。
【０００５】
また二次変電所３Ｂには、一次変電所３Ａ側から送電された電圧Ｖ2 をＶ3 （例えば６６００［Ｖ］）に降圧する負荷時タップ切換変圧器Ｔsf2 と、該変圧器Ｔsf2 の二次側電圧（６６００［Ｖ］）を降圧して検出信号電圧（例えば１１０［Ｖ］）を出力する計器用変圧器ＰＴ2 と、計器用変圧器ＰＴ2 の出力電圧を入力として変圧器Ｔsf2 の二次側電圧Ｖ3 の目標値の設定をプログラム制御するプログラムコントローラＰＣ2 と、変圧器Ｔsf2 から出力される線路電流ＩL を検出する変流器ＣＴと、計器用変圧器ＰＴ2 により検出された電圧Ｖ3 をプログラムコントローラＰＣ2 が出力する目標値に近付けるようにタップ切換指令を出力する積分形電圧調整継電器（９０リレー）Ｒy2と、線路電流ＩL により生じる線路電圧降下を補償するように継電器Ｒy2への入力電圧を修正する線路電圧降下補償器ＬＤＣと、継電器Ｒy2が出力するタップ切換指令に応じて変圧器Ｔsf2 のタップを切換えるタップ切換器（図示せず。）とを備えた電圧調整装置が設けられている。
【０００６】
電圧調整継電器（９０リレー）Ｒy1及びＲy2は、負荷時タップ切換変圧器や配電用自動電圧調整器などを自動制御するための電圧調整用制御回路に使用されるものである。この継電器は、入力された電圧と予め整定された基準電圧（目標電圧）を中心として定めた不感帯の上・下限値からの偏差（以下、偏差電圧という。）ΔＶを時間積分する積分回路と、該積分回路から得られる偏差電圧の時間積分値（以下、偏差積分値という。）Ｖh を所定の動作判定レベルＫと比較するレベル判定手段とを備えていて、偏差積分値Ｖh に対して反時限特性（偏差積分値が大きい場合ほど短い動作時限をもってタップ切換えを行わせる特性）を持たせて、昇圧側または降圧側へのタップ切換えを行うことを指令するタップ切換指令を出力する。
【０００７】
積分形電圧調整継電器の動作の様子を示すタイムチャートを図２に示し、その動作特性の一例を図３に示した。図２において、Ｖa は基準電圧（目標電圧）を示し、Ｖb1及びＶb2はそれぞれ不感帯の下限値及び上限値を示している。図３の動作特性は、動作時間（偏差電圧が生じてからタップ切換指令を出力するまでの時間）の偏差電圧ΔＶ´％（電圧継電器の入力電圧と基準電圧との差）に対する特性を示したもので、偏差電圧ΔＶ´％は基準電圧に対する百分率で示している。
【０００８】
図２に示すように、積分形電圧調整継電器が、時刻ｔ1 において入力電圧が不感帯の上限値Ｖb2を超える状態が所定時間継続したことを検出した時に、タップの切り下げが行われる。また該積分形電圧調整継電器が、時刻ｔ2 において出力電圧が不感帯の下限値Ｖb1を下回る状態が所定の時間継続したことを検出した時にタップの切り上げが行われる。この電圧調整継電器は、図３に示すように、入力電圧と基準電圧との偏差電圧ΔＶ´％が大きい場合ほど高速で動作（短時間でタップ切換指令を出力）し、偏差電圧が小さい場合ほど低速で動作する。
【０００９】
積分形電圧調整継電器のレベル判定手段で用いるタップ切換えの判定式は、下記の（１）式及び（２）式の通りである。
【００１０】
Ｖhu＝（100 ／ＶRe）∫［Ｖ90(t) −ＶRe｛１＋（α／100 ）｝］ｄｔ＞Ｋ…（１）
Ｖhl＝（100 ／ＶRe）∫［ＶRe｛１−（α／100 ）｝−Ｖ90(t) ］ｄｔ＞Ｋ…（２）
ここでＶReは電圧調整継電器の基準電圧（目標電圧）であり、Ｖ90は電圧継電器に印加される入力電圧である。またαは基準電圧ＶReの上下にそれぞれ設定される不感帯の幅を示し、Ｋは動作判定レベルを示している。不感帯の幅αは、基準電圧ＶReに対する百分率で示される。動作判定レベルＫを大きくすると電圧調整継電器の動作感度が低くなって、タップ切換指令を出力するタイミングが遅れ、動作判定レベルＫを小さくすると、電圧調整継電器の動作感度が高くなって、タップ切換指令を出力するタイミングが速くなる。
【００１１】
電圧調整継電器に印加される電圧が不感帯の上限値を超えた後、その状態が所定時間継続して上記（１）式が成立すると、電圧調整継電器からタップ下げ指令が出力される。また電圧調整継電器に印加される電圧が不感帯の下限値よりも低くなった後、その状態が所定時間継続して上記（２）式が成立すると、電圧調整継電器からタップ上げ指令が出力される。
【００１２】
また線路電圧降下補償器ＬＤＣは、負荷電流により生じる線路の電圧降下を補償すべく、変圧器Ｔsf2 の出力電圧を上昇または下降させるために設けられたもので、図４に示したように、計器用変圧器ＰＴ2 の二次コイルと電圧調整継電器Ｒy2との間に挿入されたリアクタンスＸ及び抵抗Ｒの直列回路を備えている。リアクタンスＸ及び抵抗Ｒの直列回路には変流器ＣＴの出力が印加され、負荷電流ＩL に比例する変流器ＣＴの出力電流Ｉc がリアクタンスＸと抵抗Ｒとを通して流れるようになっている。リアクタンスＸ及び抵抗Ｒはそれぞれ、計器用変圧器ＰＴ2 の変成比と変流器ＣＴの変成比とを考慮した上で、変電所３Ｂから負荷４に至る二次送電線２Ｃのインピーダンスのリアクタンス分ＸL 及び抵抗分ＲL に相似するように調整されている。従って線路電圧降下補償器ＬＤＣの両端には、負荷電流ＩL による線路の電圧降下分Ｖo −ＶL （Ｖo は負荷時タップ切換変圧器Ｔsf2 の出力電圧、ＶL は負荷４の両端の電圧）に比例して変流器ＣＴの二次電流Ｉc による電圧降下ＶPT−Ｖ90が現れ、この電圧降下分ＶPT−Ｖ90だけ計器用変圧器ＰＴ2 から電圧調整継電器Ｒy2に入力される電圧が低下する。電圧調整継電器Ｒy2は変圧器Ｔsf2 の出力電圧を設定された整定値に整定するようにタップ切換指令を出力するため、結果的に負荷電流に応じて変電所３Ｂからの出力電圧が変化することになり、これにより負荷電流ＩL による線路電圧降下が補償される。
【００１３】
プログラムコントローラＰＣ1 及びＰＣ2 は、目標電圧の設定をプログラム制御するために用いられるもので、このコントローラは、一日を負荷の状態に応じて複数の時間帯に区分して、所定の時間がくると電圧調整継電器Ｒy1及びＲy2の整定値を自動的に切換える。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
負荷時タップ切換変圧器のタップ切換制御による理想的な電圧制御は、目標電圧に対する平均電圧誤差（系統電圧と目標電圧との差の時間的平均値）を所定の管理幅内に収めることができ、かつタップ切換頻度を規定値以内に収めることができるような制御である。
【００１５】
一般に、目標電圧に対する平均電圧誤差を小さくして電圧の管理幅を狭くすれば、理想に近い電圧制御を行うことができるが、電圧の管理幅を狭くするとタップ切換頻度が高くなってタップ切換器の寿命が短くなるため、系統電圧を常に一定の管理幅内に収めるという目標と、タップ切換頻度を規定値以内に収めるという目標は二律背反の関係にあり、理想的な電圧制御を行うことはなかなか困難であった。
【００１６】
また従来の電圧調整装置は、系統電圧と目標電圧との偏差を積分処理してその積分値を所定の判定レベルと比較してタップ切換えの動作時間を決定する事後処理形の装置である上に、系統電圧の動的な変動に関係なく、予め設定された整定値により動作判定レベルを固定するように構成されていたため、急激な電圧変動や、目標電圧の変化に対して動作が遅れ、系統電圧と目標電圧との誤差が大きくなってしまうという問題があった。
【００１７】
更に従来は、電力系統の上位（一次）変電所に設置された電圧調整装置による系統電圧の制御と、下位（二次）変電所に設置された電圧調整装置による系統電圧の制御とをそれぞれ独立に行っていたため、需要家に近い下位変電所では、上位変電所における電圧調整装置による電圧調整動作に伴って生じる電圧変動の影響を受けて無駄なタップ切換えを行うことがあり、タップ切換回数が増大したり、電圧の変動幅が増大したりするという問題があった。
【００１８】
図５は上位変電所におけるタップ切換えの影響を受けて下位変電所で無駄なタップ切換えが行われた例を示したものである。図５に破線で示した曲線は下位変電所の一次側電圧を示し、実線で示した曲線は同変電所の二次側電圧を示している。図５（Ａ）に符号Ａで示した一次側電圧の低下は、上位変電所で行われたタップ切り下げによるものであり、符号ａで示した二次側電圧の低下は、下位変電所で行われたタップ切り下げによるものである。また符号ｂで示した二次側電圧の低下は、上位変電所で行われたタップ切り下げの影響による電圧低下であり、符号ｃで示した電圧の上昇は、下位変電所で行われたタップ切り上げによるものである。
【００１９】
図５（Ａ）に示した例では、上位変電所の二次側電圧が上昇したために、時刻ｔ1 において下位変電所でタップの切り下げが行われている。その直後の時刻ｔ2 において上位変電所でタップ切り下げが行われたために下位変電所の一次側電圧が低下し、これに伴って二次側電圧が目標値よりも低下したため、時刻ｔ3 から所定の動作時限が経過した時刻ｔ3 において下位変電所でタップ切り上げが行われている。すなわち、この例では、時刻ｔ1 でタップの切換えを行わなくても、時刻ｔ2 まで待てば、上位変電所で行われるタップ切換えにより下位変電所の二次側電圧が適正範囲に調整されたはずであるが、実際には、時刻ｔ1 において下位変電所で無駄なタップの切換えが行われ、続いて時刻ｔ3 でも無駄なタップ切換えが行われている。このように、無駄なタップ切換えが行われると、タップ切換回数が増加するため、タップ切換器の寿命が短くなるだけでなく電圧変動及び平均電圧誤差の増加といった好ましくない結果を招くことになる。
【００２０】
本発明の目的は、無駄なタップ切換えを少なくしてタップ切換頻度を低くすると同時に、タップ切換えを行うことにより平均電圧誤差の低減を期待できる場合は、積極的にタップ切換えを行わせることができるようにした電圧調整装置を提供することにある。
【００２１】
本発明の他の目的は、上位変電所においてタップ切換えが行われた際に生じる電圧変動を抑制して、目標電圧に対する平均電圧誤差を少なくすることができる電圧調整装置を提供することにある。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明では、負荷時タップ切換変圧器と、目標電圧の上下に設定した不感帯の上限値と入力電圧との差及び該不感帯の下限値と入力電圧との差を偏差電圧として演算する偏差電圧演算手段と該偏差電圧演算手段により演算された偏差電圧の時間積分値を偏差積分値として演算する積分値演算手段と該積分値演算手段により演算された偏差積分値を動作判定レベルと比較して偏差積分値が動作判定レベルを超えたときに負荷時タップ切換変圧器のタップを切換えることを指令するタップ切換指令を出力するレベル判定手段とを有して負荷時タップ切換変圧器の二次側電圧の情報を含む電圧が入力されるように設けられた電圧調整継電器と、タップ切換指令に応じて負荷時タップ切換変圧器のタップを切換えるタップ切換器とを備えて負荷時タップ切換変圧器の二次側電圧を不感帯内に収めるように制御する電圧調整装置が、上位変電所及び下位変電所にそれぞれ設置されている電力系統の、下位変電所に設置される電圧調整装置を対象とする。
【００２３】
上記のような電力系統においては、下位変電所の受電端の電圧変化から、近い将来に上位変電所の変圧器のタップ切換動作が行われることを予測できる場合が多い。上位変電所の変圧器で近い将来タップ切換えが行われることが予測された場合に、何等かの手法で下位変電所におけるタップ切換えのタイミングを遅らせてやれば、下位変電所の変圧器で行われる無駄なタップ切換回数を減少させることができる。
【００２４】
そこで、本発明では、下位変電所の受電端の電圧変化から上位変電所の電圧調整継電器で演算される偏差電圧ΔＶ及び偏差積分値Ｖh を推定して、その推定値に基づいて上位変電所で近未来に行われるタップ切換えを予測し、その予測結果から下位変電所におけるタップ切換えの適否を判定して、電圧変動の低減とタップ切換回数の減少とを図る。具体的には、上位変電所の電圧調整継電器で演算される偏差電圧ΔＶ及び偏差積分値Ｖh の推定値を用いてファジィ推論を行うことにより感度補正係数Ｋf を求め、この感度補正係数を用いて下位変電所の電圧調整継電器の動作判定レベルＫを修正することにより、下位変電所の二次側電圧の変動の低減と、タップ切換回数の減少とを図る。
【００２５】
すなわち、本発明においては、上位変電所に設置された電圧調整継電器内で演算される偏差電圧の推定値及び偏差積分値の推定値（これらの推定値は例えば下位変電所の受電端の電圧変化から求める。）を前件部変数とし、下位変電所に設置された電圧調整継電器の動作判定レベルを補正するために用いる感度補正係数Ｋｆを後件部変数として各変数の状態を複数のファジィラベルにより段階的に表現した複数のファジィルールと、前件部変数が各ファジィラベルの概念に適合する度合いを規定するメンバシップ関数と、後件部変数が各ファジィラベルの概念に適合する度合いを規定するメンバシップ関数とを用いてファジィ推論を行うことにより、前件部変数の値に適合した後件部変数の値を出力するファジィ推論手段と、このファジィ推論手段から出力される感度補正係数Ｋf を用いて下位変電所の電圧調整継電器の動作判定レベルを補正する補正演算手段とを設ける。
【００２６】
上記補正演算手段は、例えば、電圧調整継電器の動作判定レベルに感度補正係数を乗じることにより動作判定レベルを変更するように構成する。
【００２７】
この場合、上位変電所でのタップ切換動作により下位変電所の二次側電圧が適正範囲に入ることが予測されるときには感度補正係数Ｋf を大きくして下位変電所におけるタップ切換動作の感度を低くし、上位変電所でのタップ切換動作による電圧調整が期待できず、下位変電所の二次側電圧が適正範囲から逸脱しているとき、または逸脱することが予測されるときには感度補正係数を１未満として下位変電所におけるタップ切換動作の感度を高くするように、ファジィルールと各メンバシップ関数とを設定するのが好ましい。
【００２８】
上記のように構成すると、上位変電所において近未来に行われるタップ切換えにより下位変電所側で生じる電圧変動を推定して、その推定結果に基づいて下位変電所に設置された電圧調整継電器のレベル判定手段で用いる動作判定レベルを時々刻々に変更することができる。そのため、近未来に上位変電所でタップ切換えが行われて下位変電所の二次側電圧が適正範囲に入ることが予測される場合には、制御対象変電所に設置された電圧調整継電器の動作感度を低くして無駄なタップ切換えが行われるのを防ぐことができ、タップ切換頻度を低くしてタップ切換器の寿命を延ばすことができる。
【００２９】
また１日のタップ切換回数を従来と同等とすることを許容する場合には、従来上位変電所におけるタップ切換えに伴って制御対象変電所で行われていたタップ切換回数を減少させることができる分、特定の時間帯でのタップ切換回数の増加を許容するように該特定の時間帯における感度補正係数を小さくすることができるため、該特定の時間帯における電圧調整継電器の動作感度を高めて、制御対象変電所の二次側電圧の変動幅を狭くすることができる。
【００３０】
更に上記のように構成すると、制御対象変電所でタップ切換えを行った直後に上位変電所でタップ切換えが行われた場合に、制御対象変電所の二次側で大幅な電圧変動が生じるのを防ぐことができるため、目標電圧に対する平均電圧誤差を低減することができる。
【００３１】
また上記のように構成すると、上位変電所でのタップ切換えにより制御対象変電所の二次側電圧の調整を期待することができない場合に、ファジィ推論によりそれを予め予測して従来よりも速やかにタップ切換えを行わせることができるため、制御対象変電所の二次側電圧の最大変動幅を抑制することができる。
【００３２】
ファジィ推論の方法としては、各ファジィルールの前件部変数の論理積（ＭＩＮ）をとることにより各ルールの前件部の評価値ｒi を求めた後、その評価値ｒi と同じルールの後件部変数のファジィ集合との論理積をとることにより得たファジィ集合を各ルールの結論とし、すべてのファジィルールについて求めた結論の論理和（ＭＡＸ）をルール群の結論のファジィ集合とする方法（ＭＩＮ・ＭＡＸ法）や、各ファジィルールの前件部変数の論理積（ＭＩＮ）をとることにより各ルールの前件部の評価値ｒi を求めた後、その評価値ｒi と同じルールの後件部変数のファジィ集合との代数積をとることにより得たファジィ集合を各ルールの結論とし、すべてのファジィルールの結論の論理和（ＭＡＸ）をルール群の結論のファジィ集合とする方法等、種々の方法が知られているが、本発明を実施するに当っては適正な結果が得られる方法を選択して用いればよい。
【００３３】
【発明の実施の形態】
図６は本発明を適用した下位変電所の電圧調整装置の構成を示したもので、本発明に係わる電圧調整装置は、タップ切換変圧器Ｔsf2 と、該変圧器Ｔsf2 にタップ切換指令を与える電圧制御機能ブロック１１と、ファジィ推論に基づいて電圧調整継電器の動作判定レベルを補正してタップ切換動作の感度を補正する感度補正ブロック１２とからなっている。
【００３４】
電圧制御機能ブロック１１は、図１に示した従来の電圧調整装置に設けられていたものと同様に、変圧器Ｔsf2 の二次側電圧を検出する計器用変圧器ＰＴ2 と、プログラムコントローラＰＣ2 と、線路電圧降下補償器ＬＤＣと、電圧調整継電器Ｒy2とからなっている。
【００３５】
感度補正ブロック１２は、変圧器Ｔsf2 の一次側電圧（下位変電所３Ｂの受電端電圧）を検出する計器用変圧器ＰＴ3 と、計器用変圧器ＰＴ3 を通して検出される変圧器Ｔsf2 の一次電圧の変化から上位変電所に設置された電圧調整継電器内で演算される偏差電圧ΔＶの推定値を求める偏差電圧推定手段１３と、この偏差電圧ΔＶから偏差積分値Ｖh の推定値を求める偏差積分値推定手段１４とファジィ推論手段１９とを備えている。ファジィ推論手段１９は、電圧偏差ΔＶの推定値及び偏差積分値Ｖh の推定値を前件部変数とし、下位変電所３Ｂに設置された電圧調整継電器Ｒy2の動作判定レベルＫを補正するために用いる感度補正係数Ｋｆを後件部変数として各変数の状態を複数のファジィラベルにより段階的に表現した複数のファジィルール１５と、前件部変数及び後件部変数が各ファジィラベルの概念に適合する度合いを規定するメンバシップ関数１６と、それぞれのファジィルール１５の前件部及び後件部の適合度をメンバシップ関数１６を用いて求める前件部演算部１７及び後件部演算部１８とを備えていて、前件部変数の値に適合した後件部変数の値（感度補正係数）Ｋf を出力する。
【００３６】
ファジィ推論手段１９から出力される感度補正係数Ｋf は電圧調整継電器Ｒy2に与えられる。電圧調整継電器Ｒy2には、そのレベル判定手段で用いる動作判定レベルＫ［前記（１）式及び（２）式の判定式に用いる動作判定レベル］の基準値（従来用いられていた動作判定レベルの値と同じ）に感度補正係数Ｋf を乗じることにより動作判定レベルを補正する補正演算手段が設けられている。
【００３７】
電圧調整継電器Ｒy2のレベル判定手段は、この補正演算手段により補正された動作判定レベルと偏差積分値とを比較し、偏差積分値が補正された動作判定レベルを超えた時にタップ切換器にタップ切換指令を与える。従って、感度補正係数Ｋf が１に等しい場合には、電圧調整継電器Ｒy2が従来と同じ感度でタップ切換指令を発生して変圧器Ｔsf2 のタップ切換えを行わせ、Ｋf が１よりも大きい場合には、電圧調整継電器Ｒy2が従来よりも低い感度でタップ切換指令を出力してタップ切換えを行わせる。またＫf が１よりも小さい場合には、電圧調整継電器Ｒy2が従来より高い感度でタップ切換指令を出力して変圧器Ｔsf2 のタップの切換えを行わせる。
【００３８】
上位変電所の電圧調整継電器で演算されている偏差電圧ΔＶは、例えば、下位変電所の一次側に流入する線路電流と下位変電所の一次側電圧の変化とから推定することができる。例えば、下位変電所の一次側に流れ込む線路電流から上位変電所と下位変電所との間を接続する二次送電線２Ｂによる電圧降下を演算して、この電圧降下を下位変電所の一次側電圧に加えることにより上位変電所の二次側電圧を得て、その上位変電所の二次側電圧とその不感帯の上・下限値との差をとることにより、上位変電所の電圧調整継電器で演算されている偏差電圧ΔＶを推定することができる。またこの偏差電圧ΔＶを積分することにより偏差積分値Ｖh を推定することができる。
【００３９】
本発明においては、近未来に上位変電所でタップ切換えが行われて下位変電所の二次側電圧が適正範囲に入ると予測される場合に感度補正係数Ｋf を１よりも大きくして下位変電所の電圧調整継電器の感度を低くし、上位変電所でタップ切換えが行われることが期待できず、更に下位変電所の二次側電圧が適正範囲から逸脱すると予測される場合には感度補正係数Ｋf を１よりも小さくして下位変電所の電圧調整継電器の感度を高くするように、ファジィルールとメンバシップ関数とを定めておく。
【００４０】
上記のように、近未来に上位変電所でタップ切換えが行われて下位変電所の二次側電圧が適正範囲に入ると予測される場合に、感度補正係数Ｋf を１よりも小さくして下位変電所の電圧調整継電器の感度を低くすると、タップ切換えのタイミングが遅れるため、無駄なタップ切換回数を少なくすることができる。例えば、図５（Ａ）に示した例では、時刻ｔ1 及びｔ3 で無駄なタップ切換えが行われていたが、この例で、動作判定レベルＫを大きくして下位変電所の電圧調整継電器の動作感度を低くすると、図５（Ｂ）に示すように、時刻ｔ1 及びｔ3 でタップ切換えが行われるのを防いで、時刻ｔ2 で二次側電圧を適正範囲に入れることができる。
【００４１】
更に上記のように構成すると、近未来に行われる上位変電所でのタップ切換えの結果を予測して下位変電所のタップ切換えを行うことができるので、下位変電所でタップ切換えを行った直後に上位変電所でタップ切換えが行われた場合に、制御対象変電所の二次側で大幅な電圧変動が生じるのを防いで、下位変電所の二次側電圧の目標電圧に対する平均電圧誤差を低減することができる。
【００４２】
また上記のように、上位変電所でタップ切換えが行われることが期待できず、更に下位変電所の二次側電圧が適正範囲から逸脱すると予測される場合に感度補正係数Ｋf を１よりも小さくして下位変電所の電圧調整継電器の感度を高くすると、下位変電所でのタップ切換えを従来より速やかに行って制御対象変電所の二次側電圧の最大変動幅を抑制することができる。
【００４３】
以下ファジィ推論により感度補正係数Ｋf を求める過程をＭＩＮ・ＭＡＸ法による場合を例にとって説明する。
【００４４】
ファジィ推論を行うに当たっては、入力する情報の状態の程度と結論として得ようとする変数の大きさの程度を段階的に表現するために、特定の概念を有する複数のファジィラベルを用いる。上位変電所の電圧調整継電器で演算されている偏差電圧ΔＶの推定値、偏差積分値Ｖh の推定値、及び感度補正係数Ｋf のそれぞれの大きさの程度を表現するために用いるファジィラベルの一例を示すと例えば表１の通りである。
【００４５】
【表１】
0004289514.tif 000002
表１に示した例では、偏差電圧ΔＶ、偏差積分値Ｖh 、及び感度補正係数Ｋf に対して５段階の異なる概念を有するファジィラベルＰＢ，ＰＭ，ＺＥ，ＮＭ，ＮＢを用いてそれぞれの大きさの程度を表している。これらのファジィラベルは、ほぼ同じような概念を表すために用いられるが、それぞれの細かい意味は、使用される変数ごとに相違する。例えば、偏差電圧ΔＶに対して用いられるＰＭは、偏差電圧が「正側に小」であること（二次側電圧が不感帯の上限を超えているが、その超過量は比較的少ないこと）を意味し、偏差積分値Ｖh に対して用いられるＰＭは、偏差積分値が「大きい」ことを意味する。また感度補正係数Ｋf について用いられるＰＭは、Ｋf の値が「やや大きい」ことを意味する。
【００４６】
ファジィ推論を行う場合には、上記の各変数が各ファジィラベルの概念に適合する度合い（適合度）μとの間の関係を規定する関数（メンバシップ関数と呼ばれる。）を用意するとともに、Ｉｆ  Ａ  ｉｓ  Ｂ  ａｎｄ  Ｃ  ｉｓ  Ｄ，ａｎｄ…，ｔｈｅｎ  Ｘ  ｉｓ  Ｙ．のようなＩｆ〜ｔｈｅｎ形式のファジィルールを経験則を加味して複数個作成する。
【００４７】
このＩｆ〜ｔｈｅｎ形式のファジィルールにおいては、Ｉｆに続く条件部を「前件部」と呼び、ｔｈｅｎに続く結論部を「後件部」と呼ぶ。本明細書では、前件部を構成する変数を前件部変数と呼び、後件部を構成する変数を後件部変数と呼ぶ。
【００４８】
本発明においては、下位変電所の一次側電圧の変化から求めた上位変電所の電圧調整継電器の偏差電圧ΔＶの推定値及び偏差積分値Ｖh の推定値を前件部変数とし、感度補正係数Ｋf を後件部変数として、各変数の状態を複数のファジィラベルを用いて段階的に表現することにより複数のファジィルールを作成する。
【００４９】
本発明で用いるメンバシップ関数の一例を図７（Ａ）ないし（Ｃ）に示した。図７（Ａ）は偏差電圧ΔＶの推定値とファジィラベルＰＢ，ＰＭ，ＺＥ，ＮＭ及びＮＢとの関係を規定するメンバシップ関数を示し、図７（Ｂ）は偏差積分値Ｖh の推定値とファジィラベルＰＢ，ＰＭ，ＺＥ，ＮＭ及びＮＢとの関係を規定するメンバシップ関数を示している。偏差電圧ΔＶは電圧調整継電器の基準電圧を１００［Ｖ］程度とした場合の値で示されており、偏差積分値Ｖh は動作判定レベルＫを％表示している。また図７（Ｃ）は感度補正係数Ｋf とファジィラベルＰＢ，ＰＭ，ＺＥ，ＮＭ及びＮＢとの関係を規定するメンバシップ関数を示している。
【００５０】
これらの例では、偏差電圧ΔＶ、偏差積分値Ｖh 及び感度補正係数Ｋf に対して用いるラベルＮＢのメンバシップ関数としてＺ形の関数が用いられ、偏差電圧ΔＶ、偏差積分値Ｖh 及び感度補正係数Ｋf に対して用いるラベルＰＢのメンバシップ関数としてＳ形の関数が用いられている。また偏差電圧ΔＶ、偏差積分値Ｖh 及び感度補正係数Ｋf に対して用いるラベルＰＭ，ＺＥ，ＮＭのメンバシップ関数として三角形のメンバシップ関数が用いられている。
【００５１】
表２に、本発明で用いるファジィルールを規定するルールマトリックスの一例を示した。
【００５２】
【表２】
0004289514.tif 000003
表２に示されたルールマトリックスにおいて、第１行目に記載された「負側に大、ＮＢ」、「負側に小、ＮＭ」、「ゼロ近傍、ＺＥ」、「正側に小、ＰＭ」及び「正側に大、ＰＢ」の記載は、偏差電圧ΔＶについての前件部の命題を示し、第１列目に記載された「ゼロ、ＮＢ」、「ゼロ近傍、ＮＭ」、「小さい、ＺＥ」、「大きい、ＰＭ」及び「閾値近傍、ＰＢ」の記載は、偏差積分値Ｖh についての前件部の命題を示している。また各行と各列とが交差する部分の上段に示されたｒ1 ，ｒ2 ，ｒ3 ，…，ｒ25の表示は、それぞれルール１，ルール２，ルール３，…，ルール２５を意味している。ｒ1 ，ｒ2 ，ｒ3 ，…のそれぞれの中段に示されたＫf ＝ＮＢ，Ｋf ＝ＮＢ，Ｋf ＝ＮＭ，…は後件部変数である感度補正計数Ｋf の結論を示している。またｒ1 〜ｒ25のそれぞれの欄の下段に示された「標準制御」、「少し遅延」、「大きく遅延」などの表示は、感度補正係数Ｋf をそれぞれの欄に示された結論で設定したときのタップ切換タイミングの遅延の程度を示している。
【００５３】
表２のルールマトリックスに示された一連のファジィルールをＩｆ〜ｔｈｅｎ形式の文に書き下すと以下の通りである。
【００５４】
ルール  １：If  ΔＶ  is  ＮＢ  and Ｖh is  ＮＢ  then  Ｋf is  ＮＢ．
ルール  ２：If  ΔＶ  is  ＮＭ  and Ｖh is  ＮＢ  then  Ｋf is  ＮＢ．
ルール  ３：If  ΔＶ  is  ＺＥ  and Ｖh is  ＮＢ  then  Ｋf is  ＮＭ．
ルール  ４：If  ΔＶ  is  ＰＭ  and Ｖh is  ＮＢ  then  Ｋf is  ＺＥ．
ルール  ５：If  ΔＶ  is  ＰＢ  and Ｖh is  ＮＢ  then  Ｋf is  ＰＭ．
ルール  ６：If  ΔＶ  is  ＮＢ  and Ｖh is  ＮＭ  then  Ｋf is  ＮＢ．
ルール  ７：If  ΔＶ  is  ＮＭ  and Ｖh is  ＮＭ  then  Ｋf is  ＮＭ．
ルール  ８：If  ΔＶ  is  ＺＥ  and Ｖh is  ＮＭ  then  Ｋf is  ＮＭ．
ルール  ９：If  ΔＶ  is  ＰＭ  and Ｖh is  ＮＭ  then  Ｋf is  ＺＥ．
ルール１０：If  ΔＶ  is  ＰＢ  and Ｖh is  ＮＭ  then  Ｋf is  ＰＭ．
ルール１１：If  ΔＶ  is  ＮＢ  and Ｖh is  ＺＥ  then  Ｋf is  ＮＢ．
ルール１２：If  ΔＶ  is  ＮＭ  and Ｖh is  ＺＥ  then  Ｋf is  ＮＭ．
ルール１３：If  ΔＶ  is  ＺＥ  and Ｖh is  ＺＥ  then  Ｋf is  ＺＥ．
ルール１４：If  ΔＶ  is  ＰＭ  and Ｖh is  ＺＥ  then  Ｋf is  ＺＥ．
ルール１５：If  ΔＶ  is  ＰＢ  and Ｖh is  ＺＥ  then  Ｋf is  ＰＭ．
ルール１６：If  ΔＶ  is  ＮＢ  and Ｖh is  ＰＭ  then  Ｋf is  ＮＭ．
ルール１７：If  ΔＶ  is  ＮＭ  and Ｖh is  ＰＭ  then  Ｋf is  ＮＭ．
ルール１８：If  ΔＶ  is  ＺＥ  and Ｖh is  ＰＭ  then  Ｋf is  ＺＥ．
ルール１９：If  ΔＶ  is  ＰＭ  and Ｖh is  ＰＭ  then  Ｋf is  ＰＭ．
ルール２０：If  ΔＶ  is  ＰＢ  and Ｖh is  ＰＭ  then  Ｋf is  ＰＢ．
ルール２１：If  ΔＶ  is  ＮＢ  and Ｖh is  ＰＢ  then  Ｋf is  ＮＭ．
ルール２２：If  ΔＶ  is  ＮＭ  and Ｖh is  ＰＢ  then  Ｋf is  ＺＥ．
ルール２３：If  ΔＶ  is  ＺＥ  and Ｖh is  ＰＢ  then  Ｋf is  ＰＢ．
ルール２４：If  ΔＶ is   ＰＭ  and Ｖh is  ＰＢ  then  Ｋf is  ＰＢ．
ルール２５：If  ΔＶ is   ＰＢ  and Ｐf is  ＰＢ  then  Ｋf is  ＰＢ．
上記のように、上位変電所の電圧調整継電器で演算されている偏差電圧ΔＶの推定値と偏差積分値Ｖh の推定値との２つの変数を前件部変数とし、感度補正係数Ｋf を後件部変数としてファジィルールを作成する場合には、図７（Ａ）ないし（Ｃ）に示したメンバシップ関数を用いて、ＭＩＮ・ＭＡＸ法を適用することにより、感度補正係数Ｋf を求める。
【００５５】
今、偏差電圧ΔＶが約０．３［Ｖ］であったとすると、図７（Ａ）に示すように、偏差電圧ΔＶのファジィラベルＰＭの概念に対する適合度μは０．３であり、ファジィラベルＺＥの概念に対する適合度μは０．６である。偏差電圧のその他のファジィラベルの概念に対する適合度はすべて０である。
【００５６】
また偏差積分値Ｖh が５０％］であったとすると、図７（Ｂ）に示すように、ファジィラベルＮＭの概念に対するＶh の適合度は０．５であり、ファジィラベルＺＥの概念に対するＶh の適合度も０．５である。偏差積分値の他のファジィラベルの概念に対する適合度は０である。
【００５７】
ここで、ルール１〜２５のそれぞれについて、前件部変数のファジィラベルの概念に対する適合度の最小値を前件部の評価値ｒi として求める。前件部の評価値ｒi が０以外の値を示すルールは、ルール８，９，１３，１４のみであり、その他のルールでは、前件部の評価値ｒi が０になる。
【００５８】
このようにして各ルールの前件部の評価値ｒi を求めた後、各ルールの後件部の結論を与えるファジィラベルについてのメンバシップ関数を、そのルールの前件部の評価値ｒi により裁断し（論理積を求め）、該メンバシップ関数の評価値ｒi から上の部分を除去して各ルールの結論としてのファジィ集合を求める。
【００５９】
上記の例につき具体的に示すと、ルール８は、「If  ΔＶ  is  ＺＥ  and Ｖh is  ＮＭ  then  Ｋf is  ＮＭ．」であるが、この場合、偏差電圧ΔＶのＺＥに対する適合度は０．６、偏差積分値Ｖh のＮＭに対する適合度は０．５である。これらの内、小さい方の適合度０．５をルール８の前件部の評価値ｒi とし、図８（Ａ）に示すように、ルール８の後件部の結論を与えるラベルＮＭのメンバシップ関数を、前件部の評価値ｒi ＝０．５のところで裁断して、０．５から上の部分を除去することにより、ルール８の結論としてのファジィ集合Ｍ8 （図８Ａに斜線を施して示した部分）を求める。
【００６０】
ルール９は、「If  ΔＶ  is  ＰＭ  and Ｖh is  ＮＭ  then  Ｋf is  ＺＥ．」であるが、ここでΔＶのＰＭに対する適合度は０．３であり、Ｖh のＮＭに対する適合度は０．５である。これらの適合度の内、小さい方「０．３」をルール９の前件部の評価値ｒi とし、図８（Ｂ）に示すように、後件部の結論を与えるラベルＺＥのメンバシップ関数を前件部の評価値ｒi ＝０．３のところで裁断して、ルール９の結論としてのファジィ集合Ｍ9 を求める。
【００６１】
ルール１３は、「If  ΔＶ  is  ＺＥ  and Ｖh is  ＺＥ  then  Ｋf is  ＺＥ．」であるが、ここでΔＶのＺＥに対する適合度は０．６であり、Ｖh のＺＥに対する適合度は０．５である。これらの適合度の内、小さい方「０．５」をルール１３の前件部の評価値ｒi とし、図８（Ｃ）に示すように、ルール１３の後件部の結論を与えるラベルＺＥのメンバシップ関数を前件部の評価値０．５のところで裁断して、ルール１３の結論としてのファジィ集合Ｍ13を求める。
【００６２】
ルール１４は、「If  ΔＶ  is  ＰＭ  and Ｖh is  ＺＥ  then  Ｋf is  ＺＥ．」であり、ここでΔＶのＰＭに対する適合度は０．３、Ｖh のＺＥに対する適合度は０．５である。これらの適合度の内、小さい方「０．３」をルール１４の前件部の評価値ｒi とし、図８（Ｄ）に示すように、後件部の結論を与えるラベルＺＥのメンバシップ関数を前件部の評価値０．３のところで裁断して、ルール１４の結論としてのファジィ集合Ｍ14を求める。
【００６３】
その他のルールでは前件部の評価値が０であるので、その評価値により後件部の結論を与えるメンバシップ関数を裁断すると、ルールの結論としてのファジィ集合は零になる。
【００６４】
全てのルールについて結論としてのファジィ集合を求めた後、求められたファジィ集合の論理和をとって結論としてのファジィ集合を求める。上記の例では、図９（Ａ）ないし（Ｄ）に斜線で示したファジィ集合Ｍ8 ，Ｍ9 ，Ｍ13，Ｍ14の論理和をとることにより、図７（Ｃ）に斜線で示したように、結論としてのファジィ集合Ｍを求める。
【００６５】
次いで、このファジィ集合Ｍの重心Ｇを求めて非ファジィ化し、この重心Ｇに相当する感度補正係数Ｋf （＝約２．５）を推論結果として出力する。このようにして得られた感度補正係数Ｋf を動作判定レベルＫの基準値に乗じることにより、電圧調整継電器Ｒy2のレベル判定手段で用いる動作判定レベルＫを修正する。
【００６６】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、上位変電所において近未来に行われるタップ切換えにより下位変電所側で生じる電圧変動を推定して、その推定結果に基づいて下位変電所に設置された電圧調整継電器のレベル判定手段で用いる動作判定レベルを時々刻々に変更するので、近未来に上位変電所でタップ切換えが行われて下位変電所の二次側電圧が適正範囲に入ることが予測される場合に制御対象変電所に設置された電圧調整継電器の動作感度を低くして無駄なタップ切換えが行われるのを防ぐことができ、タップ切換頻度を低くしてタップ切換器の寿命を延ばすことができる。
【００６７】
また１日のタップ切換回数を従来と同等とすることを許容する場合には、従来上位変電所におけるタップ切換えに伴って制御対象変電所で行われていたタップ切換回数を減少させることができる分、特定の時間帯でのタップ切換回数の増加を許容するように該特定の時間帯における感度補正係数を小さくすることができるため、該特定の時間帯における電圧調整継電器の動作感度を高めて、制御対象変電所の二次側電圧の変動幅を狭くすることができる。
【００６８】
更に本発明によれば、制御対象変電所でタップ切換えを行った直後に上位変電所でタップ切換えが行われた場合に、制御対象変電所の二次側で大幅な電圧変動が生じるのを防ぐことができるため、目標電圧に対する平均電圧誤差を低減することができる。
【００６９】
また本発明によれば、上位変電所でのタップ切換えにより制御対象変電所の二次側電圧の調整を期待することができない場合に、ファジィ推論によりそれを予め予測して従来よりも速やかにタップ切換えを行わせることができるため、制御対象変電所の二次側電圧の最大変動幅を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が対象とする電力系統の構成の概略を示したブロック図である。
【図２】図１の電力系統に設置されている電圧調整継電器の動作の様子を示すタイムチャートである。
【図３】図１の電力系統に設置されている電圧調整継電器の動作特性を示した線図である。
【図４】図１の電力系統に設けられている電圧調整装置の構成例を示したブロック図である。
【図５】（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ、下位変電所に設置する電圧調整装置として従来のものを用いた場合及び本発明に係わる電圧調整装置を用いた場合について、下位変電所の一次側電圧及び二次側電圧の変化を示した線図である。
【図６】本発明に係わる電圧調整装置の要部の構成を示したブロック図である。
【図７】（Ａ）ないし（Ｃ）はファジィ推論で用いる異なるメンバシップ関数を示した線図である。
【図８】（Ａ）ないし（Ｄ）はファジィ推論の過程を説明するための説明図である。
【符号の説明】
１  発電所
２Ａ  一次送電線
２Ｂ，２Ｃ  二次送電線
３Ａ  上位変電所
３Ｂ  下位変電所
４  需要家
１１  電圧制御機能ブロック
１２  感度補正ブロック
１３  偏差電圧推定手段
１４  偏差積分値推定手段
１９  ファジィ推論手段
Ｒy2  電圧調整継電器
【図１】
0004289514.tif 000004
【図２】
0004289514.tif 000005
【図３】
0004289514.tif 000006
【図４】
0004289514.tif 000007
【図５】
0004289514.tif 000008
【図６】
0004289514.tif 000009
【図７】
0004289514.tif 000010
【図８】
0004289514.tif 000011