(57)【要約】【課題】送電ルートの候補が複数ある場合の電圧降下を自動的に補償できる低コストの電圧調整装置、及び電圧調整装置の電圧制御方法を提供する。【解決手段】高圧側変電所と低圧側変電所との間で送電ルートが異なる複数の送電線の何れか一つを選択する複数の開閉器の開閉状態を検出する検出部と、検出部の検出結果に基づいて、複数の送電線の中から選択されている送電線を判別する判別部と、判別部の判別結果に基づいて、選択されている送電線の送電ルートの電圧降下を算出する算出部と、算出部の算出結果に基づいて、高圧側変電所で発生する電圧を昇圧又は降圧するべく調整する電圧調整部と、を備えてなる電圧調整装置。【選択図】図１
2009022076.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧側変電所と低圧側変電所との間で送電ルートが異なる複数の送電線の何れか一つを選択する複数の開閉器の開閉状態を検出する検出部と、
前記検出部の検出結果に基づいて、前記複数の送電線の中から選択されている送電線を判別する判別部と、
前記判別部の判別結果に基づいて、前記選択されている送電線の送電ルートの電圧降下を算出する算出部と、
前記算出部の算出結果に基づいて、前記高圧側変電所で発生する電圧を昇圧又は降圧するべく調整する電圧調整部と、
を備えたことを特徴とする電圧調整装置。
【請求項２】
前記高圧側変電所で発生する電圧を計測する電圧計測部と、
前記複数の送電線の送電ルートを流れる電流を計測する電流計測部と、を更に備え、
前記算出部は、前記電圧計測部の計測電圧と、選択送電ルートとしての前記選択されている送電線の送電ルートに対する前記電流計測部の計測電流とに基づいて、前記選択送電ルートの電圧降下を算出する、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】
前記高圧側変電所で発生する電圧は交流電圧であり、
前記複数の送電線の送電ルートの抵抗及びリアクタンスを示すデータを記憶する第１記憶部、を更に備え、
前記算出部は、
前記電圧計測部の計測電圧と、前記選択送電ルートに対する前記電流計測部の計測電流との位相差に基づいて、前記選択送電ルートの力率を算出する第１算出部と、
前記第１記憶部から読み出される前記選択送電ルートの抵抗及びリアクタンスを示すデータと、前記選択送電ルートの力率とに基づいて、前記選択送電ルートのインピーダンスを算出する第２算出部と、
前記選択送電ルートに対する前記電流計測部の計測電流と、前記選択送電ルートの前記インピーダンスとを乗算し、前記電圧計測部の計測電圧を基準とする前記選択送電ルートの電圧降下を算出する第３算出部と、を有する、
ことを特徴とする請求項２に記載の電圧調整装置。
【請求項４】
前記低圧側変電所の側で発生するべき理想電圧を示すデータを記憶する第２記憶部、を更に備え、
前記算出部は、
前記電圧計測部の計測電圧から前記選択送電ルートの降下電圧を減算し、前記低圧側変電所の側で発生する実電圧を算出する第４算出部と、
前記第２記憶部から読み出される前記理想電圧と前記実電圧との差電圧を算出する第５算出部と、を有し、
前記電圧調整部は、前記差電圧に応じて、前記高圧側変電所で発生する電圧を昇圧又は降圧するべく調整する、
ことを特徴とする請求項３に記載の電圧調整装置。
【請求項５】
前記電圧計測部は、所定期間において、前記高圧側変電所で発生する電圧を複数回計測し、
前記電流計測部は、前記所定期間において、前記選択送電ルートを流れる電流を複数回計測し、
前記第５算出部は、前記電圧計測部の複数の計測電圧と、前記電流計測部の複数の計測電流とに基づいて、複数の差電圧の平均電圧を算出し、
前記電圧調整部は、前記平均電圧に応じて、前記高圧側変電所で発生する電圧を昇圧又は降圧するべく調整することを特徴とする請求項４に記載の電圧調整装置。
【請求項６】
前記電圧調整部は、前記平均電圧が所定電圧範囲内である場合のみ、前記高圧側変電所で発生する電圧を昇圧又は降圧するべく調整する、ことを特徴とする請求項５に記載の電圧調整装置。
【請求項７】
前記電圧計測部は、所定期間において、前記高圧側変電所で発生する電圧を複数回計測し、
前記電流計測部は、前記所定期間において、前記選択送電ルートを流れる電流を複数回計測し、
前記第５算出部は、前記電圧計測部の複数の計測電圧の平均電圧と、前記電流計測部の複数の計測電流の平均電流とに基づいて、前記差電圧を算出し、
前記電圧調整部は、前記差電圧に応じて、前記高圧側変電所で発生する電圧を昇圧又は降圧するべく調整することを特徴とする請求項４に記載の電圧調整装置。
【請求項８】
前記電圧調整部は、前記差電圧が所定電圧範囲内である場合のみ、前記高圧側変電所で発生する電圧を昇圧又は降圧するべく調整する、ことを特徴とする請求項７に記載の電圧調整装置。
【請求項９】
高圧側変電所と低圧側変電所との間で送電ルートが異なる複数の送電線の何れか一つを選択する複数の開閉器の開閉状態を検出する検出ステップと、
前記検出ステップの検出結果に基づいて、前記複数の送電線の中から選択されている送電線を判別する判別ステップと、
前記判別ステップの判別結果に基づいて、前記選択されている送電線の送電ルートの電圧降下を算出する算出ステップと、
前記算出ステップの算出結果に基づいて、前記高圧側変電所で発生する電圧を昇圧又は降圧するべく調整する電圧調整ステップと、
を実行することを特徴とする電圧調整装置の電圧制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば交流電圧を負荷に印加するための送電線における電圧降下に基づいて、例えば変圧器のタップを切り替えることにより負荷に印加される電圧を調整する電圧調整装置、及び電圧調整装置の電圧制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば高圧側変電所の母線から送電線を通じて低圧側変電所に送電し、この低圧側変電所から配電線を通じて遠隔地のユーザに配電する場合、母線電圧及び送電電流（即ち、高圧側の情報）に基づいて高圧側変電所からユーザまでの電圧降下を求め、母線に設けられた変圧器の２次側の電圧を調整して、この電圧降下分を自動的に補償する電圧調整装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
この電圧調整装置は、高圧側変電所から低圧側変電所までの送電ルートが単一の場合に使用されるものである。ここで、各送電ルートは１以上の送電線からなるものとする。例えば、高圧側変電所から低圧側変電所までの送電ルートが複数あってその何れかの送電ルートを経由して送電し、次に低圧側変電所からユーザに配電する場合には、母線に設けられた１基の電圧調整装置のみで対応することはできない。このため、送電ルートの候補が複数ある場合の電圧降下の補償は、電圧調整装置に頼ることなく、人間系により手動で行われていた。
【特許文献１】特開２００５−２５３２４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、送電ルートは、単一の場合よりも、その候補が複数ある場合の方が、例えば故障等に対する備えという点で優れている。しかし、複数の場合、例えば高圧側変電所において電圧調整を担当する担当者により手動で電圧降下の補償が行われるため、この担当者の負担が増大する上に、電圧調整装置を使用する場合に比べて補償精度が低下する虞がある。これにより、変電所の運転コストが嵩む上に、ユーザに安定した電圧を供給できない虞がある。
【０００５】
また、送電線及び配電線を通じて負荷に交流電圧を印加する際の電圧降下を精度良く求めるためには、母線電圧及び送電電流の他に、この電圧及び電流の位相差を考慮することが必要とされており、この位相差は送電線及び配電線に応じた値をとり得る。このため、複数の送電ルートに対する電圧降下の補償を人間系で行う場合、もし補償精度を向上させるために位相差を考慮しようとすれば、前述した担当者の負担が増大する一方、もしこの位相差を考慮しないものとすれば、補償精度が低下するという問題が生じる。
【０００６】
他方、送電ルートの候補が複数ある場合に対応するべく、前述した電圧調整装置を各送電ルートに設けることは、設備コストが非常に嵩むという点で現実的ではない。
【０００７】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、送電ルートの候補が複数ある場合の電圧降下を自動的に補償できる低コストの電圧調整装置、及び電圧調整装置の電圧制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するための発明は、高圧側変電所と低圧側変電所との間で送電ルートが異なる複数の送電線の何れか一つを選択する複数の開閉器の開閉状態を検出する検出部と、前記検出部の検出結果に基づいて、前記複数の送電線の中から選択されている送電線を判別する判別部と、前記判別部の判別結果に基づいて、前記選択されている送電線の送電ルートの電圧降下を算出する算出部と、前記算出部の算出結果に基づいて、前記高圧側変電所で発生する電圧を昇圧又は降圧するべく調整する電圧調整部と、を備えてなる電圧調整装置である。  
この電圧調整装置によれば、検出部により複数の開閉器の開閉状態が検出され、判別部により複数の開閉器に選択された送電線が判別され、算出部により該当の送電ルートの電圧降下が算出され、電圧調整部により電圧降下に基づく高圧側変電所での電圧の昇圧又は降圧が行われる。例えば、複数の開閉器が所定の開閉状態に設定されて所定の送電ルートが選択されている場合、この電圧調整装置は、この所定の開閉状態を検出し、この所定の送電ルートを判別し、この所定の送電ルートの電圧降下を算出し、例えばこれを補償する動作を自動的に実行できる。また、高圧側変電所と低圧側変電所との間に送電ルートの異なる複数の送電線があっても、高圧側変電所では例えば１基の電圧調整装置により電圧降下の補償をできることになる。以上から、送電ルートの候補が複数ある場合の電圧降下を自動的に補償できる低コストの電圧調整装置が提供されたことになる。
【０００９】
また、かかる電圧調整装置において、前記高圧側変電所で発生する電圧を計測する電圧計測部と、前記複数の送電線の送電ルートを流れる電流を計測する電流計測部と、を更に備え、前記算出部は、前記電圧計測部の計測電圧と、選択送電ルートとしての前記選択されている送電線の送電ルートに対する前記電流計測部の計測電流とに基づいて、前記選択送電ルートの電圧降下を算出する、ことが好ましい。  
この電圧調整装置によれば、例えば高圧側変電所に設けられた電圧計測部及び電流計測部による計測結果に基づいて、選択送電ルートの電圧降下を算出することができる。つまり、例えば、高圧側変電所における計測結果に基づいて、低圧側変電所の側の実電圧を遠隔で求めることができる。
【００１０】
また、かかる電圧調整装置において、前記高圧側変電所で発生する電圧は交流電圧であり、前記複数の送電線の送電ルートの抵抗及びリアクタンスを示すデータを記憶する第１記憶部、を更に備え、前記算出部は、前記電圧計測部の計測電圧と、前記選択送電ルートに対する前記電流計測部の計測電流との位相差に基づいて、前記選択送電ルートの力率を算出する第１算出部と、前記第１記憶部から読み出される前記選択送電ルートの抵抗及びリアクタンスを示すデータと、前記選択送電ルートの力率とに基づいて、前記選択送電ルートのインピーダンスを算出する第２算出部と、前記選択送電ルートに対する前記電流計測部の計測電流と、前記選択送電ルートの前記インピーダンスとを乗算し、前記電圧計測部の計測電圧を基準とする前記選択送電ルートの電圧降下を算出する第３算出部と、を有する、ことが好ましい。  
この電圧調整装置によれば、第１算出部が選択送電ルートに応じて異なる力率を算出することにより、選択送電ルートに応じた交流電圧の電圧降下を精度良く且つ自動的に求めることができる。
【００１１】
また、かかる電圧調整装置において、前記低圧側変電所の側で発生するべき理想電圧を示すデータを記憶する第２記憶部、を更に備え、前記算出部は、前記電圧計測部の計測電圧から前記選択送電ルートの降下電圧を減算し、前記低圧側変電所の側で発生する実電圧を算出する第４算出部と、前記第２記憶部から読み出される前記理想電圧と前記実電圧との差電圧を算出する第５算出部と、を有し、前記電圧調整部は、前記差電圧に応じて、前記高圧側変電所で発生する電圧を昇圧又は降圧するべく調整する、ことが好ましい。  
この電圧調整装置によれば、例えば、差電圧の絶対値を所定値と比較して、この絶対値が所定値よりも高い場合のみ、高圧側変電所で発生する電圧を昇圧又は降圧することができる。これにより、実電圧が理想電圧から例えば所定値分を超えて変位した場合に高圧側変電所で発生する電圧を調整できる。
【００１２】
また、かかる電圧調整装置において、前記電圧計測部は、所定期間において、前記高圧側変電所で発生する電圧を複数回計測し、前記電流計測部は、前記所定期間において、前記選択送電ルートを流れる電流を複数回計測し、前記第５算出部は、前記電圧計測部の複数の計測電圧と、前記電流計測部の複数の計測電流とに基づいて、複数の差電圧の平均電圧を算出し、前記電圧調整部は、前記平均電圧に応じて、前記高圧側変電所で発生する電圧を昇圧又は降圧するべく調整することが好ましい。  
この電圧調整装置によれば、例えば、前述した差電圧の絶対値と所定値との比較結果に応じて高圧側変電所で発生する電圧を昇圧又は降圧する場合、この差電圧を、複数の差電圧の平均電圧とした方が、比較の精度が向上する。特に、高圧側変電所で発生する電圧に電圧フリッカが発生する場合には、差電圧の絶対値が偶然所定値を超えてしまう（有意でない）数少ない事象を除外し易くなるため、比較の精度がより向上する。
【００１３】
また、かかる電圧調整装置において、前記電圧調整部は、前記平均電圧が所定電圧範囲内である場合のみ、前記高圧側変電所で発生する電圧を昇圧又は降圧するべく調整する、ことが好ましい。  
この電圧調整装置によれば、所定電圧範囲内の平均電圧のみを調整の対象とすることは、この範囲外の範囲を、当該電圧調整装置の不感帯とすることに等しい。これにより、所定電圧範囲から外れる変動幅で変動する電圧に不必要に追従せず、よって耐久性及び調整効率の高い電圧調整装置を実現できる。
【００１４】
また、かかる電圧調整装置において、前記電圧計測部は、所定期間において、前記高圧側変電所で発生する電圧を複数回計測し、前記電流計測部は、前記所定期間において、前記選択送電ルートを流れる電流を複数回計測し、前記第５算出部は、前記電圧計測部の複数の計測電圧の平均電圧と、前記電流計測部の複数の計測電流の平均電流とに基づいて、前記差電圧を算出し、前記電圧調整部は、前記差電圧に応じて、前記高圧側変電所で発生する電圧を昇圧又は降圧するべく調整することが好ましい。  
この電圧調整装置によれば、例えば、前述した差電圧の絶対値と所定値との比較結果に応じて高圧側変電所で発生する電圧を昇圧又は降圧する場合、この差電圧を、平均電圧及び平均電流に基づく差電圧とした方が、比較の精度が向上する。特に、高圧側変電所で発生する電圧に電圧フリッカが発生する場合には、差電圧の絶対値が偶然所定値を超えてしまう（有意でない）数少ない事象を除外し易くなるため、比較の精度がより向上する。
【００１５】
また、かかる電圧調整装置において、前記電圧調整部は、前記差電圧が所定電圧範囲内である場合のみ、前記高圧側変電所で発生する電圧を昇圧又は降圧するべく調整する、ことが好ましい。  
この電圧調整装置によれば、所定電圧範囲内の差電圧のみを調整の対象とすることは、この範囲外の範囲を、当該電圧調整装置の不感帯とすることに等しい。これにより、所定電圧範囲から外れる変動幅で変動する電圧に不必要に追従せず、よって耐久性及び調整効率の高い電圧調整装置を実現できる。
【００１６】
また、前記課題を解決するための発明は、高圧側変電所と低圧側変電所との間で送電ルートが異なる複数の送電線の何れか一つを選択する複数の開閉器の開閉状態を検出する検出ステップと、前記検出ステップの検出結果に基づいて、前記複数の送電線の中から選択されている送電線を判別する判別ステップと、前記判別ステップの判別結果に基づいて、前記選択されている送電線の送電ルートの電圧降下を算出する算出ステップと、前記算出ステップの算出結果に基づいて、前記高圧側変電所で発生する電圧を昇圧又は降圧するべく調整する電圧調整ステップと、を実行してなる電圧調整装置の電圧制御方法である。  
この電圧調整装置の電圧制御方法によれば、当該電圧調整装置が低コストであっても、送電ルートの候補が複数ある場合の電圧降下を自動的に補償できる。
【発明の効果】
【００１７】
送電ルートの候補が複数ある場合の電圧降下を自動的に補償できる低コストの電圧調整装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
＝＝＝電圧調整装置の構成＝＝＝
図１及び図２を参照しつつ、本実施の形態の電圧調整装置１の構成例について説明する。図１は、本実施の形態の電力系統及び電圧調整装置１の構成例を示す模式図である。図２は、本実施の形態の電圧調整装置１の構成例を示すブロック図である。  
本実施の形態の電圧調整装置１の構成例の説明に先立って、この電圧調整装置１が適用される電力系統の構成例について述べる。
【００１９】
＜＜＜電力系統＞＞＞
図１に例示されるように、本実施の形態の電力系統は、複数の変電所Ａ、Ｅ、Ｃの母線１０、２０、６０、７０が複数の送電線３１、３２、４１、４２、５１、５２を介して連系して構成されており、このうちの１つの変電所Ｃの母線７０が配電線８０を介してユーザ受電設備９０に接続されている。
【００２０】
本実施の形態のＡ変電所（高圧側変電所）では、発電設備（不図示）から印加された母線１０の交流電圧は、タップ式変圧器１００により変圧されて母線２０に印加され、更に、この母線２０から開閉器１３１、１３２、１３３、１３４を介してそれぞれ分岐した送電線３１、３２、５１、５２を通じて送電先に印加される。本実施の形態の送電線３１、３２、５１、５２は、いわゆる１ルート２回線方式に基づくものである。即ち、送電線３１、３２はＦ線の１Ｌ及び２Ｌを構成し、送電線５１、５２はＢ線の１Ｌ及び２Ｌを構成するものである。
【００２１】
本実施の形態のＥ変電所では、開閉器１４１、１４２をそれぞれ介し送電線３１、３２を通じてＡ変電所から印加された交流電圧を含む母線６０の交流電圧は、この母線６０から開閉器１４４、１４３を介してそれぞれ分岐した送電線４１、４２を通じて送電先に印加される。本実施の形態の送電線４１、４２は、いわゆる１ルート２回線方式に基づくものである。即ち、送電線４１、４２はＧ線の１Ｌ及び２Ｌを構成するものである。
【００２２】
本実施の形態のＣ変電所（低圧側変電所）では、開閉器１５１、１５２をそれぞれ介し送電線４１、４２を通じてＥ変電所から印加された交流電圧を含む母線７０の交流電圧、或いは、開閉器１５３、１５４をそれぞれ介し送電線５１、５２を通じてＡ変電所から印加された交流電圧を含む母線７０の交流電圧は、この母線７０から遮断器１７１を介して分岐した配電線８０（Ｄ線）を通じてユーザ受電設備９０に印加される。尚、この配電線８０は、ユーザ受電設備９０に対しては、更に遮断器１７２を介して接続されている。
【００２３】
＜＜＜電圧調整装置＞＞＞
図１に例示されるように、本実施の形態の電圧調整装置１は、主として、前述した複数の開閉器それぞれの開閉状態を検出する検出部と、コントローラ２００と、を備えて構成されている。ここで、複数の開閉器は、前述したＡ変電所の開閉器１３１、１３２、１３３、１３４（以後、開閉器１３０と総称する）、前述したＥ変電所の開閉器１４１、１４２、１４３、１４４（以後、開閉器１４０と総称する）、及び前述したＣ変電所の開閉器１５１、１５２、１５３、１５４（以後、開閉器１５０と総称する）である。
【００２４】
また、本実施の形態の電圧調整装置１は、前述したタップ式変圧器１００と、計器用変圧器１１０と、変流器１２１、１２２、１２３、１２４（以後、変流器１２０と総称する）と、を更に備えたものである。但し、本発明の電圧調整装置は、これらタップ式変圧器、計器用変圧器、変流器等を必須の構成として備えたものには限定されない。
【００２５】
本実施の形態の開閉器１３０、１４０、１５０は、その開閉動作により送電線３１、３２、４１、４２、５１、５２を接続又は遮断する機能を有するものであり、その開閉状態を示す信号S1〜S12を、所定の通信線（不図示）を通じて、後述するコントローラ２００に送信する遠方監視制御装置子局（不図示）が設けられている。このような開閉器１３０、１４０、１５０には、例えば特開２００４−１５９７０号公報に開示された周知の開閉器を用いることができる。
【００２６】
また、本実施の形態の開閉器１３０、１４０、１５０は、前述した遠方監視制御装置子局を通じて、所定のシステム（不図示）により制御されて開閉動作を行うものである。本実施の形態では、開閉器１３０、１４０、１５０のそれぞれが後述する所定の開閉状態をなすことにより、Ａ変電所からの補償電圧が、Ｂ線、Ｃ変電所、Ｄ線を経由して、ユーザ受電設備９０に印加される「第１ルート」と、この補償電圧が、Ｆ線、Ｅ変電所、Ｇ線、Ｃ変電所、Ｄ線を経由して、ユーザ受電設備９０に印加される「第２ルート」と、の何れかの送電ルートが形成されるようになっている。
【００２７】
本実施の形態のタップ式変圧器１００は、２次側において異なる複数の電圧値にそれぞれ対応する複数のタップを切り替えるタップ切替器１０１（図２）を備え、ユーザ受電設備９０の電圧の変動に応じて、このタップ切替器１０１によりタップを切り替えて、母線２０の電圧を調整するための変圧器である。このタップ切替器１０１は、例えば複数のリレー１０１ａ（図２）を有して構成されており、これらのリレー１０１ａの所定のオン・オフ動作により、タップの切り替えが行われるようになっている。このようなタップ式変圧器１００には、例えば特開２００５−２５３２４２号公報に開示された周知のタップ式変圧器を用いることができる。
【００２８】
本実施の形態の計器用変圧器１１０は、Ａ変電所の母線２０の電圧を計測し、その電圧値に対応する信号v1を、所定の通信線（不図示）を通じて、後述するコントローラ２００に送信する機能を有する周知の計器用変圧器である。
【００２９】
本実施の形態の変流器１２１、１２２、１２３、１２４は、Ａ変電所の送電線１３１、１３２、１３３、１３４にそれぞれ設けられて電流を計測し、その電流値に対応する信号i1〜i4を、所定の通信線（不図示）を通じて、後述するコントローラ２００に送信する機能を有する周知の変流器である。
【００３０】
本実施の形態のコントローラ２００は、前述した信号s1〜s12、i1〜i4、v1を受信すると、これに基づいて、複数のリレー１０１ａ（図２）をオン・オフさせるための制御信号を、所定の通信線（不図示）を通じて、タップ切替器１０１（図２）に送信する制御装置である。このコントローラ２００は、例えばＡ変電所の中に設けられてもよいし、或いは、例えば開閉器１３０、１４０、１５０を統括制御する前述した所定のシステムとともに他の場所に遠隔的に設けられてもよい。
【００３１】
図２に例示されるように、本実施の形態の電圧調整装置１におけるコントローラ２００は、主として、制御部２１０と、タイマ２２０と、カウンタ２３０と、ＲＯＭ２４０と、ＲＡＭ（第１記憶部、第２記憶部）２５０と、を備えて構成されている。前述したように、コントローラ２００は、タップ式変圧器１００が有するタップ切替器１０１における複数のリレー１０１ａ、計器用変圧器１６０、計器用変流器１２０、開閉器１３０、１４０、１５０等を制御する機能を有する。
【００３２】
本実施の形態の制御部２１０は、ＣＰＵ（不図示）を備えて、コントローラ２００を統括制御する機能を有するものである。タイマ２２０は、例えば、ユーザ受電設備９０の後述する差分電圧Vdの平均値を算出するに際してのサンプリング時間を計時するものである。カウンタ２３０は、例えば、この平均値を算出する際のサンプリング数を計数するものである。ＲＯＭ２４０は、電圧調整装置１が電圧降下の補償動作を行う際の制御部２１０の処理手順のプログラム等を記憶するものである。ＲＡＭ２５０は、前述した第１ルート又は第２ルートを判別するための判別式のデータ、各送電ルートにおける抵抗及びリアクタンスのデータ、ユーザ受電設備９０の基準電圧E及びこれからの変位許容値のデータ、前述したサンプリング時間のデータ等を予め記憶するものである。
【００３３】
上記判別式は、開閉器１３０、１４０、１５０からの信号s1〜s12が、当該開閉器１３０、１４０、１５０が開状態の場合には「０」を示し、閉状態の場合には「１」を示すものとして、予め以下のように設定されている。
【００３４】
先ず、判別式１（s2・s11＋s1・s12）≧１、且つ、判別式２（(s4・s5＋s3・s6)・(s8・s9＋s7・s10)）＝０の場合、第１ルートが選択されていると判別される。これは、Ｂ線の１Ｌ及び２Ｌの少なくとも一方が接続状態となっており、且つ、Ｆ線又はＧ線の何れかが１Ｌ及び２Ｌともに遮断状態となっていることに対応する。
【００３５】
一方、判別式１（s2・s11＋s1・s12）＝０、且つ、判別式２（(s4・s5＋s3・s6)・(s8・s9＋s7・s10)）≧１の場合、第２ルートが選択されていると判別される。これは、Ｂ線の１Ｌ及び２Ｌがともに遮断状態となっており、且つ、Ｆ線及びＧ線のそれぞれについて１Ｌ及び２Ｌの少なくとも一方が接続状態となっていることに対応する。
【００３６】
尚、後述するように、本実施の形態の電圧調整装置１におけるコントローラ２００は、更に、Ｃ変電所の母線７０の電圧を計測する計器用変圧器１６０を制御して、その電圧値に対応する信号v2を所定の通信線（不図示）を通じて受信する機能も有する。
【００３７】
また、本実施の形態では、前述した検出部は、各開閉器１３０、１４０、１５０の前述した遠方監視制御装置子局、及び、コントローラ２００の制御部２１０に対応するものである。
【００３８】
更に、本実施の形態では、電圧調整部は、タップ式変圧器１００のタップ切換器１０１、及び、コントローラ２００の制御部２１０に対応するものである。
【００３９】
＝＝＝電圧制御方法＝＝＝
以下、図３及び図４を参照しつつ、前述した構成を備えた電圧調整装置１が電圧降下を補償する電圧制御方法について説明する。図３は、本実施の形態の電圧調整装置１が、差分電圧Vdの平均値に基づいて、電圧降下の補償動作を行う際の制御部２１０の処理手順を示すフローチャートである。図４は、本実施の形態の電圧調整装置１が、不感帯に対応する差分電圧Vdに基づいて、電圧降下の補償動作を行う際の制御部２１０の処理手順を示すフローチャートである。尚、不感帯とは、本実施の形態の電圧調整装置１が電圧降下の補償動作を実行しない実測電圧（V−ΔV）の範囲を意味する。
【００４０】
＜＜＜Vdの平均値に基づく場合＞＞＞
図３に例示されるように、本実施の形態の制御部２１０は、開閉器１３０、１４０、１５０がそれぞれ開状態又は閉状態の何れの状態であるかを検出する。具体的には、制御部２１０は、開閉器１３０、１４０、１５０に対し、上記検出を指令する指令信号を送信して、開閉器１３０、１４０、１５０からの応答信号s1〜s12を受信する（Ｓ１００）。
【００４１】
次に、制御部２１０は、ＲＡＭ２５０に記憶された判別式１（s2・s11＋s1・s12）及び判別式２（(s4・s5＋s3・s6)・(s8・s9＋s7・s10)）の値を前述した方法によりそれぞれ算出し、この算出結果に基づいて、現時点で第１ルートと第２ルートとの何れが接続されているかを判別する。制御部２１０は、この判別結果を示すデータをＲＡＭ２５０に記憶させる（Ｓ１０１）。
【００４２】
次に、制御部２１０は、タイマ２２０をリセットした後に計時を開始させるとともに、ＲＡＭ２５０に記憶された後述する「SUM」及び「N」を０に設定する（Ｓ１０２）。
【００４３】
もし、ＲＡＭ２５０に記憶された判別結果のデータが第１ルートを示すものである場合（Ｓ１０３：第１ルート）、制御部２１０は、計器用変圧器１１０及び変流器１２３、１２４に母線２０の電圧及び第１ルートの電流を計測させる。具体的には、制御部２１０は、計器用変圧器１１０及び変流器１２３、１２４に対し、計測を指令する指令信号を送信し、計器用変圧器１１０により計測された時間とともに変化する電圧Vの値を示す信号v1と、Ｂ線１Ｌ及び２Ｌにおける変流器１２３、１２４により計測された時間とともに変化する電流Iの値を示す信号i1、i2と、を受信する。時間とともに変化するV及びIは、後述する力率の算出のために、ＲＡＭ２５０に一旦記憶させておく（Ｓ１０４ａ）。
【００４４】
次に、制御部２１０は、ＲＡＭ２５０に記憶された時間とともに変化するV及びIに基づいて、交流電圧及び交流電流の位相差θを求め、これから第１ルートの力率cosθを算出するとともに、sinθも算出する（Ｓ１０５ａ）。
【００４５】
次に、制御部２１０は、ＲＡＭ２５０に記憶された第１ルートの抵抗R及びリアクタンスXを読み出し、第１ルートのインピーダンス（Rcosθ＋Xsinθ）を算出する（Ｓ１０６ａ）。ここで、R及びXは、母線２０とユーザ受電設備９０との間の第１ルートの抵抗及びリアクタンスをそれぞれ表わす。
【００４６】
次に、制御部２１０は、第１ルートのインピーダンス（Rcosθ＋Xsinθ）をIに乗じて、第１ルートにおける母線２０からユーザ受電設備９０までの電圧降下ΔVを算出する（Ｓ１０７ａ）。このΔVは、本実施の形態の送電線１３０、１４０、１５０が単相２線式であれば、2・I・（Rcosθ＋Xsinθ）となり、三相３線式であれば、30.5・I・（Rcosθ＋Xsinθ）となる。
【００４７】
一方、ＲＡＭ２５０に記憶された判別結果のデータが第２ルートを示すものである場合（Ｓ１０３：第２ルート）、制御部２１０は、前述したステップＳ１０４ａ〜Ｓ１０７ａの処理と同様に、母線２０の電圧V及び第２ルートの電流Iを計測させ（Ｓ１０４ｂ）、その計測結果に基づいて、第２ルートの力率cosθ及びsinθを算出し（Ｓ１０５ｂ）、第２ルートの抵抗R及びリアクタンスXに更に基づいて、第２ルートのインピーダンス（Rcosθ＋Xsinθ）を算出し（Ｓ１０６ｂ）、第２ルートの電圧降下ΔVを算出する（Ｓ１０７ｂ）。尚、この場合、第２ルートの電流Iは変流器１２１、１２２により計測され、ＲＡＭ２５０からは第２ルートの抵抗R及びリアクタンスXが読み出される。
【００４８】
次に、制御部２１０は、前述した第１ルート又は第２ルートの何れかについて求められた電圧降下ΔVを母線２０の電圧V（計測電圧）から減算して、ユーザ受電設備９０の実測電圧（V−ΔV）（実電圧）を求める。また、制御部２１０は、ＲＡＭ２５０から基準電圧Eを読み出し、この実測電圧（V−ΔV）と基準電圧E（理想電圧）との差分電圧Vd（＝V−ΔV−E）（差電圧）を算出する（Ｓ１０９）。つまり、差分電圧値は、実測電圧の基準電圧からのずれ（変位）の大きさを示すものである。尚、差分電圧Vdは、前述とは逆の極性を有する（E−(V−ΔV)）と定義されてもよい。
【００４９】
次に、制御部２１０は、ＲＡＭ２５０に記憶されたSUMの値に対し、ステップＳ１０９で算出した差分電圧Vdの値を加算してこのSUMを更新するとともに、ＲＡＭ２５０に記憶されたNの値を１つインクリメントする（Ｓ１０９）。これにより、SUMは現時点での差分電圧Vdの値の総和を表わし、Nは差分電圧Vdの算出回数（サンプリング数）を表わすことになる。
【００５０】
次に、制御部２１０は、タイマ２２０により計時された時間Tが、ＲＡＭ２５０に記憶された所定のサンプリング時間（所定期間）に達しているか否かを判別する（Ｓ１１０）。
【００５１】
尚、サンプリング時間は、ユーザ受電設備９０の電圧変動の頻度に応じて予め設定されているものとする。例えば、差分電圧Vdの平均値がフリッカの影響を受けない有意な値となるような時間単位をサンプリング時間として予め設定しておけばよい。
【００５２】
もし、タイマ２２０により計時された時間Tがサンプリング時間に達していると判別した場合（Ｓ１１０：ＹＥＳ）、制御部２１０は、最終的に更新されてＲＡＭ２５０に記憶されたSUM及びNに基づいて、サンプリング時間内のVdの平均値（＝SUM/N）を算出する（Ｓ１１１）。
【００５３】
次に、制御部２１０は、差分電圧Vdの絶対値が許容値より大きいか否かを判別する（Ｓ１１２）。この許容値は、ユーザ受電設備９０の実測電圧（V−ΔV）が基準電圧Eから変位する（ずれる）際の許容値を表わすものであるため、例えば電力会社とユーザとの契約等に基づいて予め設定されるものである。尚、この許容値は、後述する不感帯の範囲を設定するための許容値（第２許容値）と区別するために、第１許容値と称することとする。
【００５４】
差分電圧Vdの絶対値が第１許容値より大きいと判別した場合（Ｓ１１２：ＹＥＳ）、制御部２１０は、この絶対値分の過剰電圧（Vd＞0の場合）又は不足電圧（Vd＜0の場合）を補償するべく、タップ切替器１０１に対し、その絶対値に応じた所定タップ分だけ降下又は上昇させ（Ｓ１１３）、その後、ステップＳ１００以後の処理を再度実行する。差分電圧Vdの絶対値が第１許容値より小さいと判別した場合（Ｓ１１２：ＮＯ）、制御部２１０は、タップの切り替えをせずに、ステップＳ１００以後の処理を再度実行する。
【００５５】
一方、時間Tがサンプリング時間に達していないと判別した場合（Ｓ１１０：ＮＯ）、制御部２１０は、ステップＳ１０３以後の処理を再度実行する。つまり、制御部２１０は、ＲＡＭ２５０に記憶された送電ルートの判別結果を参照し、接続されている送電ルートにおける差分電圧Vdを、その平均値を求めるべく、再度算出する。
【００５６】
＜＜＜不感帯に対応するVdに基づく場合＞＞＞
図４に例示されるように、前述の処理と同様に、制御部２１０は、開閉器１３０、１４０、１５０がそれぞれ開状態又は閉状態の何れの状態であるかを検出する（Ｓ２００）。
【００５７】
次に、制御部２１０は、判別式１及び判別式２の算出結果に基づいて、現時点で第１ルートと第２ルートとの何れが接続されているかを判別する（Ｓ２０１）。
【００５８】
もし、第１ルートと判別した場合（Ｓ２０２：第１ルート）、制御部２１０は、母線２０の電圧及び第１ルートの電流を計測させ（Ｓ２０３ａ）、第１ルートの力率cosθを算出し（Ｓ２０４ａ）、第１ルートのインピーダンス（Rcosθ＋Xsinθ）を算出し（Ｓ２０５ａ）、第１ルートにおける母線２０からユーザ受電設備９０までの電圧降下ΔVを算出する（Ｓ２０６ａ）。一方、第２ルートと判別した場合（Ｓ２０２：第２ルート）、制御部２１０は、母線２０の電圧及び第２ルートの電流を計測させ（Ｓ２０３ｂ）、第２ルートの力率cosθを算出し（Ｓ２０４ｂ）、第２ルートのインピーダンス（Rcosθ＋Xsinθ）を算出し（Ｓ２０５ｂ）、第２ルートにおける母線２０からユーザ受電設備９０までの電圧降下ΔVを算出する（Ｓ２０６ｂ）。
【００５９】
次に、制御部２１０は、ユーザ受電設備９０の差分電圧Vd（＝V−ΔV−E）を算出する（Ｓ２０７）。  
次に、制御部２１０は、差分電圧Vdの絶対値が許容値（第２許容値）より小さいか否かを判別する（Ｓ２０８）。差分電圧Vdの絶対値が第２許容値より大きいと判別した場合（Ｓ２０８：ＮＯ）、制御部２１０は、ステップＳ２００以後の処理を再度実行する。この第２許容値は、電圧降下ΔVの補償動作を実行しない実測電圧（V−ΔV）の範囲（不感帯）を設定するためのVｄの許容値である。不感帯が、例えば（E−ΔE）以下、又は（E＋ΔE）以上であるとする（但しΔE＞0）。つまり、（V−ΔV）≦（E−ΔE）、又は（E＋ΔE）≦（V−ΔV）の場合に本実施の形態の電圧調整装置１は電圧降下ΔVの補償動作を実行しないものとしたければ、Vd（＝V−ΔV−E）の絶対値の第２許容値をΔEとすればよい。本実施の形態では、ユーザ受電設備９０の実測電圧（V−ΔV）がこの不感帯（（E−ΔE）以下、又は（E＋ΔE）以上）に入るような変動をする場合には、タップの切り替えは行われないことになる。尚、本実施の形態では、−ΔE＜Vd＜ΔEが、差分電圧Vdが所定電圧範囲内であることに相当する。
【００６０】
差分電圧Vdの絶対値が第２許容値より小さいと判別した場合（Ｓ２０８：ＹＥＳ）、制御部２１０は、この絶対値が第１許容値より大きいか否かを判別する（Ｓ２０９）。
【００６１】
差分電圧Vdの絶対値が第１許容値より大きい場合（Ｓ２０９：ＹＥＳ）、制御部２１０は、この絶対値分の過剰電圧（Vd＞0の場合）又は不足電圧（Vd＜0の場合）を補償するべく、タップ切替器１０１に対し、その絶対値に応じた所定タップ分だけ降下又は上昇させ（Ｓ２１０）、その後、ステップＳ２００以後の処理を再度実行する。差分電圧Vdの絶対値が第１許容値より小さいと判別した場合（Ｓ２０９：ＮＯ）、制御部２１０は、タップの切り替えをせずに、ステップＳ２００以後の処理を再度実行する。
【００６２】
＝＝＝電圧降下を自動的に補償できる低コストの電圧調整装置＝＝＝
本実施の形態の電圧調整装置１によれば、送電ルートが複数（例えば２つ）ある場合でも、何れの送電ルートが接続されているかを自動的に判別し、接続されている送電ルートにおける電圧V、電流I、及び位相差θに基づいて、当該送電ルートにおける電圧降下ΔVを算出し、ユーザ受電設備９０の実測電圧（V−ΔV）を求めることができる。よって、この電圧調整装置１によれば、実測電圧（V−ΔV）に基づいて、ユーザ受電設備９０の電圧を基準電圧Eに向けて自動的に補償できる。このため、従来この補償を手動で行っていた例えばＡ変電所の担当者の負担を軽減できるため、維持コストを節減できる。また、送電ルートが複数（例えば２つ）ある場合でも、母線２０に設けられた１基の電圧調整装置１により電圧降下を補償できるため、設備コストも節減できる。
【００６３】
また、本実施の形態の電圧調整装置１によれば、前述したステップＳ１０３〜Ｓ１１１の処理により（図３参照）、所定のサンプリング時間における差分電圧Vdの平均値を算出している。例えば、ユーザ受電設備９０が電気炉の場合、この電圧は例えば１分間におよそ１０回程度変動する場合があるとされている（電圧フリッカ）。つまり、これは差分電圧Vdが数秒間に１回変動するような状況に等しい。このような状況では、差分電圧Vdが例えば数十秒間以内では概ね第１許容値を超える一方で、超えないことも１回程度起こる可能性がある。ここで、差分電圧Vdが例えば所定時間（例えば数十秒間）だけ第１許容値を超え続けた場合にはじめてタップ切り替えを行わせるように制御部２１０が動作する場合について考える。この場合、数十秒間以内に差分電圧Vdが第１許容値を超えないことも１回程度起こるような前述した状況では、この１回程度の復帰のために、タップ切り替えが数十秒間行われなくなってしまう虞がある。一方、本実施の形態の電圧調整装置１は、所定のサンプリング時間における差分電圧Vdの平均値を第１許容値と比較しているため、前述した電圧フリッカがある場合でも、このフリッカに追従することなく、電圧を所定のサンプリング時間単位で精度良く調整することができる。
【００６４】
更に、本実施の形態の電圧調整装置１によれば、前述したステップＳ２０８の処理により（図４参照）、実測電圧（V−ΔV）が差分電圧Vdの第２許容値に対応する不感帯に入る場合には、タップ切り替えを行わないようにしている。例えば、ユーザ受電設備９０が電気炉の場合、いわゆる溶解期における電圧の変動頻度及び変動幅は、いわゆる酸化期及び還元期の場合に比べて大きいとされているため、もしこの溶解期でタップ式変圧器１００のタップ切り替えを行う場合、この切り替え動作の回数がより多くなって、タップ式変圧器１００が磨耗する上に、電圧の調整効率も低下する虞がある。本実施の形態の電圧調整装置１は、例えば溶解期には電圧を調整しないことになるため、上記タップの磨耗や調整効率の低下等を抑制できる。
【００６５】
尚、前述したステップＳ２０８及びＳ２０９（図４）では、差分電圧Vdには１回のサンプリングによる値を用いているが、これに限定されるものではない。このステップＳ２０８及びＳ２０９において、例えば前述したステップＳ１０３〜Ｓ１１１（図３）の処理により求めた所定のサンプリング時間における差分電圧Vdの平均値を用いてもよい。これにより、電圧フリッカがある場合でも、このフリッカに追従することなく、電圧を所定のサンプリング時間単位で精度良く調整することができる上に、例えばタップの磨耗や調整効率の低下等を抑制できる。
【００６６】
また、前述した実施の形態の電圧調整装置１は、更に、Ｃ変電所の母線７０の電圧を計測する計器用変圧器１６０（図１、図２）を備えてもよい。この計器用変圧器１６０により計測されたＣ変電所の母線７０の電圧の情報を、ユーザ受電設備９０の実測電圧を得るために使用してもよい。
【００６７】
更に、前述した実施の形態では、ステップＳ１０３〜Ｓ１１１（図３）の処理で差分電圧Vdの平均値を求めているが、これに限定されるものではなく、例えばサンプリング時間内で電圧V及び電流Iの平均値を求めて、これから電圧降下ΔV、実測電圧（V−ΔV）、差分電圧Vdを順に求めてもよい。この場合、サンプリング時間内でステップＳ１０４ａ、Ｓ１０４ｂ（図３）の動作を繰り返し実行して電圧V及び電流Iの平均値を算出する。或いは、例えばサンプリング時間内で電圧降下ΔVの平均値を求めて、これから実測電圧（V−ΔV）、差分電圧Vdを順に求めてもよい。或いは、例えばサンプリング時間内に実測電圧（V−ΔV）の平均値を求めて、これから差分電圧Vdを求めてもよい。
【００６８】
前述した実施の形態では、判別部は、コントローラ２００の制御部２１０における前述したＣＰＵと、このＣＰＵに前述したステップＳ１０１及びＳ２０１の動作を実行させる、ＲＯＭ２４０に記憶された前述したプログラムと、に対応するものである。
【００６９】
また、前述した実施の形態では、算出部は、コントローラ２００の制御部２１０における前述したＣＰＵと、このＣＰＵに前述したステップＳ１０４ａ〜Ｓ１０７ａ、Ｓ１０４ｂ〜Ｓ１０７ｂ、Ｓ２０３ａ〜Ｓ２０６ａ、及びＳ２０３ｂ〜Ｓ２０６ｂの動作を実行させる、ＲＯＭ２４０に記憶された前述したプログラムと、に対応するものである。ここで、第１算出部は、前述したＣＰＵと、このＣＰＵにステップＳ１０５ａ、Ｓ１０５ｂ、Ｓ２０４ａ、及びＳ２０４ｂの動作を実行させる前述したプログラムと、に対応する。第２算出部は、前述したＣＰＵと、このＣＰＵにステップＳ１０６ａ、Ｓ１０６ｂ、Ｓ２０５ａ、及びＳ２０５ｂの動作を実行させる前述したプログラムと、に対応する。第３算出部は、前述したＣＰＵと、このＣＰＵにステップＳ１０７ａ、Ｓ１０７ｂ、Ｓ２０６ａ、及びＳ２０６ｂの動作を実行させる前述したプログラムと、に対応する。第４算出部及び第５算出部は、前述したＣＰＵと、このＣＰＵにステップＳ１０８及びＳ２０７の動作を実行させる前述したプログラムと、に対応する。
【００７０】
＝＝＝その他の実施の形態＝＝＝
前述した実施の形態は、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、改良されるとともに、本発明にはその等価物も含まれる。
【００７１】
前述した実施の形態では、電圧調整部は、タップ式変圧器１００のタップ切換器１０１、及び、コントローラ２００の制御部２１０に対応するものであったが、これに限定されるものではない。例えば、変圧器はタップ式変圧器に限定されるものではないため、タップ切換器１０１に相当する調整手段は、一般に、変圧器の２次側における電圧を変化させるための手段であればいかなるものでもよい。また、コントローラ２００に相当する制御手段は、例えば前述した調整手段と一体でＡ変電所の中に設けられてもよいし、或いは、例えば開閉器１３０、１４０、１５０を統括制御する前述した所定のシステムの一部をなすものであってもよい。
【００７２】
また、前述した実施の形態では、送電ルートは、第１ルート及び第２ルートの２つであったが、これに限定されるものではなく、２つ以上であればいかなる数の送電ルートであってもよい。更に、送電ルートに対し例えばＥ変電所等が連系している必要はない。また更に、送電ルートは、（Ａ変電所とＣ変電所との間の）送電線及び（Ｃ変電所とユーザ受電設備との間の）配電線からなる必要はない。要するに、高圧側変電所と低圧側変電所との間の送電線を少なくとも有する送電ルートであれば、いかなるものでもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本実施の形態の電力系統及び電圧調整装置の構成例を示す模式図である。
【図２】本実施の形態の電圧調整装置の構成例を示すブロック図である。
【図３】本実施の形態の電圧調整装置が差分電圧の平均値に基づいて電圧降下の補償動作を行う際の制御部の処理手順を示すフローチャートである。
【図４】本実施の形態の電圧調整装置が不感帯に対応する差分電圧に基づいて電圧降下の補償動作を行う際の制御部の処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００７４】
１  電圧調整装置    １０、２０、６０、７０  母線
３１、３２、４１、４２、５１、５２  送電線    ８０  配電線
９０  ユーザ受電設備    １００  タップ式変圧器    １０１  タップ切替器
１０１ａ  リレー    １１０、１６０  計器用変圧器
１２０、１２１、１２２、１２３、１２４  変流器
１３０、１３１、１３２、１３３、１３４  開閉器
１４０、１４１、１４２、１４３、１４４  開閉器
１５０、１５１、１５２、１５３、１５４  開閉器
１７０、１７１、１７２  遮断器    ２００  コントローラ    ２１０  制御部
２２０  タイマ    ２３０  カウンタ    ２４０  ＲＯＭ    ２５０  ＲＡＭ
【図１】
2009022076.tif 000003
【図２】
2009022076.tif 000004
【図３】
2009022076.tif 000005
【図４】
2009022076.tif 000006