CN105324901A - 电压监视控制装置及电压监视控制方法 - Google Patents

电压监视控制装置及电压监视控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明的集中电压控制装置(8)与第1本地电压控制装置及第2本地电压控制装置相连接，该第1本地电压控制装置以第2周期对控制量进行调整以使得变压器型的电压控制设备的电压被维持在按第1周期更新的电压上下限值的范围内，该第2本地电压控制装置以第3周期对无功功率调整型的电压控制设备的控制量进行调整，包括：以第1周期预测平均负载和平均发电的条件下、最小负载和最大发电的条件下、以及最大负载和最小发电的条件下的负载发电量分布的负载发电量预测部(21)；基于负载发电量分布预测电压变动幅度的电压变动幅度预测部(22)；基于电压变动幅度决定针对到适当电压范围的上限及下限为止的裕度的阈值，并基于到上下限的裕度与阈值的差来决定第1本地电压控制装置的控制目标值的最佳电压分布决定部(24)；以及基于控制目标值决定向第1本地电压控制装置发送的电压上下限值的电压上下限值决定部(25)。

Description

电压监视控制装置及电压监视控制方法
技术领域
本发明涉及电压监视控制装置及电压监视控制方法。
背景技术
配电系统一般由高压系统(通常为6600V)和低压系统(例如100V～200V)构成，一般家庭的受电端与该低压系统相连接。电力公司负有将一般家庭的受电端的电压维持在适当范围(例如在接受100V供电的情况下，将电压维持在95V～107V)的义务。为此，电力公司通过调整连接至高压系统的电压控制设备(例如，LRT(LoadRatioControlTransformer：带负载时抽头切换器的变压器)或SVR(StepVoltageRegulator：阶跃电压调整器)等)的控制量(例如对抽头进行操作)来力图维持一般家庭的受电端处的电压。另外，下文中，若没有特别指出，配电系统指的是该高压系统。
以往，关于配电系统的电压控制，通常情况下普遍使用本地电压控制装置，该本地电压控制装置与例如LRT或SVR等变压器型的电压控制设备设置为一体，或与该电压控制装置同时设置，基于在该电压控制设备的设置部位附近的测量信息(电压及潮流)，以自主分布的方式进行电压控制。然而，近年来，由于电力的使用方式的多样化、以及基于太阳能发电等的分布式电源的普及等，配电系统的负载分布随着时间经过而趋于发生非均匀的大幅变动，因此，利用现有配电系统的电压控制来维持适当电压变得较为困难。
因此，提出了以在整个系统中实现调整的方式对配电系统的电压进行集中控制(集中控制方式)，来取代自主分布式的电压控制方式。具体而言，提出了下述方案：使用专用的网络将配电系统内多个地点的测量信息(电压及潮流)集中到集中电压控制装置，该集中电压控制装置基于这些测量信息决定各电压控制设备的控制量，由集中电压控制装置自动地将该控制量远程地指令给各电压控制设备(例如，参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开平9-322404号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
然而，近年来，基于太阳能发电的分布型电源与低压系统的互连每年都在不断增多，例如，设想太阳光发电量因晴天时云的流动导致的日照量急速变化而发生大幅变化，因此带来的配电系统的电压变化会达到不可忽视的程度。在集中电压控制装置中，采集配电系统各点的电压及潮流的测量信息，向各电压控制设备分配最适合的控制，但最适合的控制的确立是基于该时刻的电压和潮流的测量信息来进行的，因此，当大量的基于太阳能发电的设备与低压系统互连的情况下，有可能产生下述问题。
(1)若加长测量监视周期(例如几十分钟左右)，则在太阳光发电量因云的流动带来的日照量急速变化而发生了大幅变化的情况等下，无法追踪急剧的电压变动。
(2)相反，若缩短测量监视周期(例如，以秒为单位)，则由于用于进行测量监视的通信负荷增大，因此，对于通信网络的设备投资将变得十分膨大。
如上所述，若考虑到通信负荷而限制测量信息的获取周期，则将难以实现集中电压控制装置对电压的短周期变动(例如，60秒以下)进行直接控制。此外，在变压器型的电压控制设备中，由于通过抽头位置的变更来控制电压，因此，存在抽头位置的变更次数会导致抽头装置的寿命变短的问题。另一方面，在SVC(StaticVarCompensator：静止型无功功率补偿装置)、或带无功功率调整功能的PCS(PowerConditioningSystem：功率调节器)等无功功率控制型的电压控制设备中，能够通过本地控制来抑制短周期的电压变动。
因此，可考虑在预计存在高频度且较大的电压变动的配电线中变压器型的电压控制设备的下游(负载侧)设置无功功率控制型的电压控制设备，吸收短周期的电压变化，并利用变压器型的电压控制设备来吸收较平缓的电压变化。
变压器型的电压控制设备中，可考虑采用下述方式：若脱离作为目标的控制范围没有持续一定时间(例如，90秒)，则不进行抽头动作，从而使得抽头装置不会频繁地进行动作。然而，若该时间常数设得过大，则从电压的适当范围脱离的情况(电压越限)会持续较长时间或经常发生。因此，存在以下问题，即：为了在频繁发生较大的电压变动的条件下可靠地抑制变压器型的电压控制设备的抽头变更次数，需要设置高价的大容量的无功功率控制型的电压控制设备。
本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于，在不增大通信负荷的情况下，能够追踪配电系统的电压变动从而将电压维持在适当范围，并且能够抑制成本、抑制变压器型的电压控制设备的抽头变更次数。
解决技术问题所采用的技术方案
为了解决上述问题，达成目的，本发明的电压监视控制装置通过通信网络分别与第1本地电压控制装置及第2本地电压控制装置相连，所述第1本地电压控制装置与连接至高压系统的配电线且对该配电线的电压进行控制的变压器型的电压控制设备相连，以比第1周期要短的第2周期对该电压控制设备的控制量进行调整，以使得该电压控制设备进行控制的电压值被维持在按所述第1周期进行更新的电压上限值及电压下限值的范围内，所述第2本地电压控制装置与控制配电线的电压的无功功率调整型的电压控制设备相连，以比所述第1周期要短的第3周期对该电压控制设备的控制量进行调整，该电压监视控制装置的特征在于，包括：负载发电量预测部，该负载发电量预测部在平均负载量和平均发电量的条件下、最小负载量和最大发电量的条件下、以及最大负载量和最小发电量的条件下，以所述第1周期分别对配电系统的各点处的表示纯负载与发电量的差分的负载发电量分布进行预测；电压变动幅度预测部，该电压变动幅度预测部基于所述负载发电量分布，对所述第1周期内的所述电压的电压变动幅度进行预测；控制目标电压决定部，该控制目标电压决定部基于所述电压变动幅度预测部所预测到的所述电压变动幅度来决定针对到适当电压范围的上限为止的裕度的第1阈值、以及针对到适当电压范围的下限为止的裕度的第2阈值，并基于到所述上限为止的裕度与所述第1阈值的差、以及到所述下限为止的裕度与所述第2阈值的差，来决定向所述第1本地电压控制装置进行指令的控制目标值；电压上下限值决定部，该电压上下限值决定部基于所述控制目标值来决定所述电压上限值和所述电压下限值；以及收发部，该收发部经由所述通信网络将所述电压上限值及所述电压下限值发送给所述第1本地电压控制装置。
发明效果
根据本发明，获得下述效果：能够在不增大通信负荷的情况下，追踪配电系统的电压变动从而将电压维持在适当范围，并且能够抑制成本、抑制变压器型的电压控制设备的抽头变更次数。
附图说明
图1是表示本发明所涉及的实施方式的配电系统电压控制系统的结构的一个示例的图。
图2是表示集中电压控制装置的内部结构的一个示例的图。
图3是用于说明实施方式的电压控制动作的流程图。
图4是表示无功功率调整型电压控制设备所进行的电压补偿的一个示例的图。
图5是用于说明实施方式的上侧电压变动幅度、下侧电压变动幅度的设定方法的图。
图6是用于对将来1小时的配电系统的最佳电压分布进行计算的流程图。
图7是用于详细说明图3的步骤S14的处理的图。
图8是表示无功功率调整型电压控制设备中的电压控制的一个示例的图。
图9是表示无功功率调整型电压控制设备的电压补偿能力产生裕度的示例的图。
具体实施方式
下面，基于附图详细说明本发明所涉及的电压监视控制装置及电压监视控制方法的实施方式。此外，本发明并不由本实施方式所限制。
实施方式.
图1是表示本发明所涉及的实施方式的配电系统电压控制系统的结构的一个示例的图。图1中，电压控制设备1例如是变电所所设置的作为配电用变压器的LRT(LoadRatioControlTransformer：带负载时抽头切换器的变压器)。电压控制设备1与本地电压控制装置11相连，本地电压控制装置11对电压控制设备1进行控制。本地电压控制装置(电压控制装置)11例如能够与电压控制设备1设置为一体，或者与该电压控制设备1同时设置。本地电压控制装置11通过调整电压控制设备1的控制量来控制电压控制设备1，具体而言，通过调整抽头位置来控制电压控制设备1。此外，本地电压控制装置11具有通信功能，与通信网络7相连。
电压控制设备1的二次侧连接有母线2。母线2上例如并联连接有两根配电线4-1、4-2。配电线4-1、4-2是高压系统(电压电平为6600V)的配电线。
配电线4-1的一端经由断路器3-1与母线2相连接。配电线4-1上的多个部位分别设置有用于对配电线4-1的电压及潮流进行测量的电压潮流测量装置10。即，电压潮流测量装置10与配电线4-1相连，对其连接部位处的电压及潮流进行测量，并将该测量值作为测量信息进行输出。电压潮流测量装置10例如每隔一定周期(例如，每隔1秒)测量电压及潮流，将测量得到的结果的规定时间(例如，1分钟时间)的平均值作为测量信息进行发送。电压潮流测量装置10具有通信功能，与通信网络7相连。电压潮流测量装置10通过通信网络7，例如定期地将测量信息发送给集中电压控制装置8。集中电压控制装置8针对作为对象的系统范围决定作为目标的电压分布以及成为目标电压分布的各电压控制设备的动作状态，并向各电压控制设备提供指令值。另外，集中电压控制装置8可设置于管辖作为对象的系统范围的营业所或控制站等。
此外，在配电线4-1上还连接有电压下降补偿用的SVR(StepVoltageRegulator：阶跃电压调整器)即电压控制设备5。该电压控制设备5与控制电压控制设备5的本地电压控制装置15相连接。本地电压控制装置15例如能够与电压控制设备5设置为一体，或者与该电压控制设备5同时设置。本地电压控制装置15通过调整电压控制设备5的控制量来控制电压控制设备5，具体而言，通过调整抽头位置来控制电压控制设备5。此外，本地电压控制装置15具有通信功能，与通信网络7相连。
此外，在配电线4-1上还连接有静止型无功功率补偿装置(SVC：StaticVarCompensator)即电压控制设备6。该电压控制设备6与控制电压控制设备6的本地电压控制装置16相连接。本地电压控制装置16例如能够与电压控制设备6设置为一体，或者与该电压控制设备6同时设置。本地电压控制装置16通过调整电压控制设备6的控制量来控制电压控制设备6，具体而言，通过调整无功功率输出来控制电压控制设备6。此外，本地电压控制装置16具有通信功能，与通信网络7相连。
配电线4-2的一端经由断路器3-2与母线2相连接。配电线4-2上的多个部位与配电线4-1同样地分别设置有用于对配电线4-2的电压及潮流进行测量的电压潮流测量装置10。
配电线4-1、4-2是高压系统的配电线，虽然省略了图示，但配电线4-1、4-2分别经由变压器与构成低压系统(电压电平例如为100V～200V)的低压配电线相连。低压配电线上连接有负载，还连接有太阳能发电装置等分布型电源。即，本实施方式中，构成为低压系统与分布型电源互连。但是，本实施方式也适用于低压系统中不包含有分布型电源的情况。另外，下面，以例如太阳能发电装置作为分布型电源的示例进行说明。配电系统的电压控制是指高压系统的电压控制。该配电系统构成为包括：电压控制设备1、5、6；本地电压控制装置11、15、16；母线2；断路器3-1、3-2；配电线4-1、4-2；以及电压潮流测量装置10。
另外，在图示的示例中，连接至母线2的配电线数例如为两根，但并不限于该示例。此外，电压控制设备的设置台数也不限于图示的示例。电压控制设备除了图1所例示的LRT、SVR、SVC等之外，还可以根据结构设置例如ShR分路电抗器(ShuntReactor：ShR)、带无功功率调整功能的PCS(PowerConditioningSystem：功率调节器)等。
集中电压控制装置(电压监视控制装置)8通过通信网络7分别与本地电压控制装置11、15、16及多个电压潮流测量装置10相连接。通信网络7例如是专用网络，配设为用于对配电系统进行监视控制。集中电压控制装置8基于例如从电压潮流测量装置10发送来的测量信息，以例如集中控制周期(例如，1小时周期)决定成为各本地电压控制装置进行控制的目标的指令值，并通过通信网络7分别单独地向各本地电压控制装置发出指令。集中电压控制装置8向控制变压器型的电压控制设备(图1的示例中为电压控制设备1及电压控制设备5)的本地电压控制装置(图1的示例中为本地电压控制装置11及本地电压控制装置15)发出指令值，即指令规定电压范围的电压上限值和电压下限值(以下也称为电压上下限值。)。向控制无功功率调整型电压控制设备(图1的示例中为电压控制设备6)的本地电压控制装置(图1的示例中为本地电压控制装置16)发出指令值，即指令死区宽度(控制范围的宽度)。
控制变压器型的电压控制设备的各本地电压控制装置(第1电压控制装置)基于来自集中电压控制装置8的电压上下限值的指令来控制作为其控制对象的电压控制设备，以将电压维持在该电压上下限值之间。各本地电压控制装置在每次从集中电压控制装置8接受电压上下限值的指令时，对电压上限值及电压下限值进行更新和设定。例如，本地电压控制装置11基于由集中电压控制装置8指令的电压上下限值，在适用该电压上下限值的集中控制周期的期间内，以比集中控制周期(第1周期)要短的本地控制周期(第2周期)调整电压控制设备1的控制量(抽头位置的变更量)，以使得电压控制设备1的二次侧电压收敛到该电压上下限值之间(控制目标电压范围内)。
控制无功功率调整型的电压控制设备的各本地电压控制装置(第2电压控制装置)基于由集中电压控制装置8指令的死区宽度(上侧死区宽度、下侧死区宽度)和自身所确定的控制目标值，对作为控制对象的电压控制设备进行控制。具体而言，各本地电压控制装置以比集中控制周期(第1周期)要短的本地控制周期(第3周期)进行控制，以使得电压控制设备的二次侧电压收敛到从对控制目标值减去下侧死区宽度后得到的电压到对控制目标值加上上侧死区宽度后得到的电压之间。
另外，在图示的示例中，连接至母线2的配电线数例如为两根，但并不限于该示例。此外，电压控制设备的设置台数、电压潮流测量装置10的数量也不限于图示的示例。
图2是表示集中电压控制装置8的内部结构的一个示例的图。如图2所示，集中电压控制装置8包括：控制部20；与该控制部20相连的存储部28；以及收发部27，该收发部27与控制部20、存储部28、以及通信网络7相连并与各本地电压控制装置进行通信。
控制部20从其功能结构上来看包括：负载发电量预测部21、电压变动幅度预测部22、负载发电量预测值修正部23、最佳电压分布决定部(控制目标电压决定部)24、电压上下限值决定部25、以及死区宽度决定部26。负载发电量预测部21例如每隔集中控制周期(例如1小时周期)对次日等将来的配电系统的负载/发电量分布进行预测。负载/发电量相当于从纯负载减去发电量后得到的量。负载/发电量为正值时表示负载量，为负值时则成为发电量。另外，关于预测负载/发电量分布的方法的详细内容将在下文中阐述。电压变动幅度预测部22基于配电系统潮流计算来预测各点的电压变动幅度。关于电压变动幅度的预测方法将在下文中阐述。负载发电量预测值修正部23基于上一个集中控制周期的期间内的负载/发电量分布的实际值与该期间内的其预测值的比较结果，来对集中控制周期的期间内的负载/发电量分布的预测值进行修正。这里，负载/发电量分布的实际值基于测量信息来计算得到。
最佳电压分布决定部24基于修正后的负载/发电量分布的预测值进行潮流计算，并且将电压变动幅度计算部21计算得到的电压变动幅度考虑在内，对评价配电系统的电压分布的评价函数的值成为最优的最优解进行探索，由此来决定该集中控制周期的期间内的最佳电压分布及各电压控制设备的最佳控制量。另外，最佳电压分布是满足限制条件且评价函数成为最佳的系统各点的电压分布。最佳控制量是为了实现最佳电压分布而向各电压控制设备进行指令的控制量，是控制目标电压。可以将该控制目标电压本身作为控制量指令给各电压控制设备，但在变压器型的电压控制设备的情况下，不适于频繁地进行抽头位置的变更。因此，本实施方式中，集中电压控制装置8基于最佳控制量＝控制目标电压，按下述方式确定控制目标范围，并指令该控制目标范围。接着，控制变压器型的各电压控制设备电压的本地电压控制装置进行控制，以使得电压维持在控制目标范围内。
电压上下限值决定部25基于所决定的最佳电压分布，决定该集中控制周期的期间内各本地电压控制装置的控制目标电压范围的上限及下限即电压上下限值，并经由通信网络7将该电压上下限值指令给各本地电压控制装置。电压上下限值决定部25所进行的决定电压上下限值的处理的详细内容将在下文中阐述，下面对其进行简要概述。
首先，电压上下限值决定部25从存储部28获取对于每一个本地电压控制装置所预先分配的电压控制责任范围的相关信息。这里，电压控制责任范围是配电线4-1或4-2上的范围(或区间)，是该范围内的电压控制由分配到该范围的本地电压控制装置或与其相连接的电压控制设备来负责的范围。
无功功率控制型的电压控制设备在该电压控制设备的电源侧(存在有配电用变压器的一侧、上游侧)存在有变压器型的电压控制设备的情况下，将到该变压器型电压控制设备的变压器的负载侧(下游侧)为止的范围、以及该电压控制设备的负载侧的范围作为电压控制责任范围，在负载侧还存在有其他的电压控制设备的情况下，到该其他的电压控制设备的电源侧为止也包含在电压控制责任范围内。变压器型的电压控制设备例如将该变压器的负载侧作为电压控制责任范围，但在负载侧存在有其他的电压控制设备的情况下，到该其他的电压控制设备的电源侧为止均作为其电压控制责任范围。另外，电压控制责任范围的设定方法并不限于上述示例。
此外，对于每一个电压控制责任范围，预先设定有适当电压范围。该适当电压范围是高压系统所应维持的适当的电压范围。电压控制设备的最佳电压要求落入该电压控制责任范围的适当电压范围内。最佳电压与适当电压的下限值之间的差分称为电压下限裕量，适当电压的上限值与最佳电压的差分称为电压上限裕量。
电压上下限值决定部25针对控制变压器型的电压控制设备的本地电压控制装置，基于最佳电压分布决定部24所求得的最佳电压，并基于电压控制责任范围内的电压上下限裕量的最小值，来决定电压上下限值。
死区宽度决定部26基于所决定的最佳电压分布，决定该集中控制周期的期间内各本地电压控制装置的死区宽度，并经由通信网络7将该死区宽度指令给各本地电压控制装置。具体而言，死区宽度决定部26基于电压控制责任范围内的电压上限裕量、电压下限裕量的最小值来分别决定上侧死区宽度、下侧死区宽度。另外，关于死区宽度决定部26进行决定的处理的详细内容将在后文中阐述。
集中电压控制装置8可构成为例如CPU、存储器、硬盘等存储装置、以及具备通信功能的服务器。控制部20由CPU来实现，按照存储器中所存储的控制程序来进行控制处理。存储部28统一表示存储器及存储装置等。收发部27表示通信功能。另外，集中电压控制装置8例如可设置于变电所。
接下来，对本实施方式的动作进行说明。本实施方式中，集中电压控制装置8以集中控制周期对各本地电压控制装置进行控制。因此，在集中电压控制装置8的集中控制中，无法抑制比集中控制周期要短的周期的电压变动(短周期变动)。变压器型的电压控制设备中，由于不希望频繁地改变抽头位置，因此难以去除短周期变动。无功功率控制型的电压控制设备有可能通过本地控制来去除短周期变动，但若要利用无功功率控制型的电压控制设备同时抑制平缓的电压变化和短周期变动，则需要大容量的电压控制设备，从而装置的成本上升。本实施方式中，为了抑制成本的上升，由无功功率控制型的电压控制设备来吸收短周期的电压变化，而利用变压器型的电压控制设备来吸收平缓的电压变化。此时，对于变压器型的电压控制设备，若集中电压控制装置8仅仅决定指令抑制平缓的电压变化的控制量，则由于短周期变动的影响，有可能发生电压越限(脱离适当电压范围)。因此，本实施方式中，对短周期变动的变动幅度(电压变动幅度)进行预测，将相当于电压变动幅度的电压上下限裕量考虑在内来决定进行指令的控制量。
图3是用于说明本实施方式的电压控制动作的流程图。本实施方式中，每隔一天(24小时)(第4周期)预测将来的配电系统的负载/发电量分布。图3示出一天内的动作。如图3所示，负载发电量预测部21根据存储部28所保存的配电系统各点的负载发电量数据，对次日的例如每隔一小时的配电系统的负载/发电量分布进行预测(步骤S10)。
此时，具体而言，例如，负载发电量预测部21为了对负载和发电量分别进行预测，首先，仅使用存储部28所保存的负载发电量数据中的晴朗时间段的负载发电量数据，根据该数据去除理论发电量(根据太阳能发电额定容量、太阳能面板设置角度、纬度、日期时间、预计气温、以及发电效率进行计算)，由此计算纯负载量即实际负载量。
另外，集中电压控制装置8的负载发电量预测部21还基于从电压潮流测量装置10接收到的测量信息(电压、潮流)，获得相邻测量点之间的潮流的平均值的差分，由此来求出配电系统各点处的负载/发电量。该配电系统各点处的负载/发电量(实际负载量、理论发电量)作为负载发电量数据保存于存储部28。此外，集中电压控制装置8的负载发电量预测部21还获取气温、气候的实测值，将负载发电量数据与气温也关联起来进行保存。气温、气候的获取周期只要在集中控制周期以下即可。这里，负载/发电量(负载发电量数据)相当于例如从纯负载减去发电量后得到的量，根据负载量和发电量的权衡关系而取正值或负值。对负载发电量数据定期地进行保存，使其成为数据库。负载发电量数据按工作日/休息日划分来进行保存。
负载发电量预测部21对次日每个时间段的负载/发电量的平均值(平均负载·平均发电)的分布进行预测，并且将次日各时间段中的变动考虑在内来对各个时间段的最小负载·最大发电的分布、最大负载·最小发电的分布进行预测。具体而言，负载量的平均值(平均负载量)是基于存储部28所保存的每星期同一日(工作日/休息日)、同一时间段的负载发电量数据来计算得到的上述实际负载量的平均值。另外，平均值是时间段(例如1小时)内的平均值，不是最大值和最小值的简单平均。最大负载量、最小负载量是基于存储部28所保存的过去的同一时间段的负载发电量数据来计算得到的上述实际负载量的最大值、最小值。
另外，负载发电量预测部21例如可以采集多天的实际负载量，预先求得每星期同一日(区分工作日/休息日)、同一时间段的负载量与气温的相关关系，并利用通过回归分析等求得的关系式或表格等来保存该相关关系。接着，负载发电量预测部21根据该相关关系和次日的预计气温来预测次日每隔一小时的配电系统各点的负载量(平均负载量)，关于最大负载量、最小负载量，可通过对时间段内的气温的变动进行预测，基于该预测结果和上述相关关系来决定。
最大发电量、最小发电量具体而言是太阳能发电量的最大、最小的预测值，基于次日各时间段内的气候(日照量)的预测来进行预测。最大发电量、最小发电量具体而言按下述方式进行预测。另外，在下述记载中，将预测对象的各时间段逐个记载为管理时间段。太阳能发电量的预测方法并不限于下述示例。
·在管理时间段因始终下雨等而完全不可能预计出现日照的情况下，
最大发电量＝最小发电量＝平均发电量＝0
·在晴朗等可完全确认管理时间段内预计会出现日照的情况下，
最大发电量＝最小发电量＝平均发电量＝管理时间段内的预计日照100％的发电预测
·其他情况下，由于管理时间段内的日照不确定，因此
最大发电量＝管理时间段内的预计日照100％的发电预测
最小发电量＝0、或最大发电量×α(例如α＝10)％左右(管理时间段内预计为始终是间接光的天气预测的情况)
平均发电量＝管理时间段内的平均预测日照量下的发电预测值
另外，本实施方式中，设为例如每天对次日的每隔一小时的负载/发电量分布进行预测，但并不限于此，也可以对例如将来的每隔一定期间的负载/发电量分布进行预测。另外，该一小时或一定期间相当于上述的集中控制周期。此外，负载/发电量的预测为例如每隔一小时时间，而对于预先进行了数据库化的负载发电量数据，则成为电压和潮流的每一个测量值即例如每隔一分钟时间的值。该理由是因为在求取每星期同一日(区分工作日/休息日)、同一时间段的负载量与气温的相关关系时，通过增加测量数据数来提高相关关系的精度，从而有助于掌握一小时时间内的负载量的变动情况。并且，一小时的负载量的变动情况也能够在求取后述的因短周期变动而产生的电压变动幅度时使用。
接着，负载发电量预测值修正部23对将来一小时的配电系统的负载/发电量的预测值进行修正(步骤S11)。具体而言，负载发电量预测值修正部23针对过去一小时的配电系统各点的负载/发电量的平均值，将实际值(基于过去一小时所接收到的测量信息来计算得到)与预测值进行比较求得其比率，通过将该比率与将来一小时的负载/发电量分布的各预测值(平均负载·平均发电量的分布、最小负载量·最大发电量的分布、最大负载量·最小发电量的分布)相乘，来对将来一小时的系统各点的负载/发电量的预测值进行修正。由此，可期待获得预测值精度的提高。
接着，电压变动幅度预测部22对电压上升(上侧)/电压下降(下侧)这两方面进行将来一小时的系统各点的电压变动幅度的预测(步骤S12)。具体而言，针对下述三种情况实施配电系统潮流计算，分别计算出配电系统各点的电压值。另外，预先确定无功功率调整型的电压控制设备所能输出的无功功率的范围(吸收无功功率的方向的最大值、释放无功功率的方向的最大值)。
(1)平均负载·平均发电分布、无功功率调整型的电压控制设备的无功功率输出＝0
(2)最小负载·最大发电分布、无功功率调整型的电压控制设备的无功功率输出＝无功功率调整型的电压控制设备吸收无功功率的方向的最大值
(3)最大负载·最小发电分布、无功功率调整型的电压控制设备的无功功率输出＝无功功率调整型的电压控制设备释放无功功率的方向的最大值
接着，针对配电系统各点，根据情况(2)下的电压和情况(1)下的电压的差分计算出上侧系统内电压变动幅度，根据情况(3)下的电压和情况(1)下的电压的差分计算出下侧系统内电压变动幅度。上述方式中，计算出配电系统各点的、因配电系统内的主要原因而产生的电压变动幅度，但还可进一步地加上上位系统(电压控制设备1的一次侧)的最大电压变化。另外，上位系统的最大电压变化可通过分析配电系统各点过去的电压测量实际结果来预先进行估算。于是，可由使用者等在集中电压控制装置8中设定上位系统的最大电压变化。电压变动幅度预测部22将上位系统的最大电压变化(上升侧)与上侧系统内电压变动幅度相加来计算出上侧电压变动幅度，将上位系统的最大电压变化(下降侧)与下侧系统内电压变动幅度相加来计算出下侧电压变动幅度。
图4是表示无功功率调整型的电压控制设备所进行的电压补偿的一个示例的图。如图示那样，阻抗L取决于距离变电所(电压控制设备1)的距离。因此，如图4中的压降101所示那样，在无功功率调整型的电压控制设备6吸收无功功率ΔQ的情况下，越是远离末端(距离变电所越远)，系统各点的电压下降量ΔV＝L×ΔQ越大。
图5是用于说明本实施方式的上侧电压变动幅度、下侧电压变动幅度的设定方法的图。图5中，为了简化而不考虑电压控制设备5的阻抗。图5的横轴与图4相同，表示距离变电所(电压控制设备1)的距离。图5中，纵轴表示相对于平均负载·平均发电分布的电压变化。电压变化106表示无功功率调整型的电压控制设备6的无功功率输出＝0的情况下系统各点的上升侧的最大电压变化，表示与上位系统的最大电压变化(上升侧)102相加后的电压变化(即，在最小负载·最大发电分布且无功功率输出＝0的情况下的电压变化与上位系统的最大电压变化(上升侧)102相加后得到的电压变化)。电压变化107表示无功功率调整型的电压控制设备6的无功功率输出＝0的情况下系统各点的下降侧的最大电压变化，表示与上位系统的最大电压变化(下降侧)103相加后的电压变化(即，在最大负载·最小发电分布且无功功率输出＝0的情况下的电压变化下降了与上位系统的最大电压变化(下降侧)103相应的量后得到的电压变化)。
电压变化108示出无功功率调整型的电压控制设备6在释放最大无功功率Qmax的情况下由电压控制设备6得到的电压上升。由电压控制设备6(图5中，简化为SVC)得到的电压上升补偿范围是从电压变化“0”开始到电压变化108之间的范围。电压变化109示出无功功率调整型的电压控制设备6在吸收了最大无功功率Qmax的情况下由电压控制设备6得到的电压下降。由电压控制设备6得到的电压下降补偿范围是从电压变化109开始到电压变化“0”之间的范围。因此，在以无功功率调整型的电压控制设备6针对电压上升进行补偿作为前提的情况下，到系统各点所应确保的适当电压范围的上限值为止的裕度为电压变化106与电压变化108之差即差分104。同样地，在以无功功率调整型的电压控制设备6针对电压下降进行补偿作为前提的情况下，到系统各点所应确保的适当电压范围的下限值为止的裕度为电压变化109与电压变化107之差即差分105。差分104是情况(2)下的电压与情况(1)下的电压的差分和上位系统的最大电压变化(上升侧)相加后得到的上侧电压变动幅度，差分107是情况(3)下的电压与情况(1)下的电压的差分和上位系统的最大电压变化(下降侧)相加后得到的下侧电压变动幅度。
因此，本实施方式中，如上述那样，计算出上侧电压变动幅度和下侧电压变动幅度，以作为在针对短周期的电压变动而利用无功功率调整型的电压控制设备6实施了电压上升及下降的补偿的情况下残留的电压变动幅度。
另外，在图5的示例中，释放侧和吸收侧的最大无功功率均设为Qmax，但释放侧和吸收侧的最大值可以不同。在释放侧和吸收侧的最大值互不相同的情况下，在电压上升侧和下降侧由电压控制设备6进行的补偿的范围也不同。
接着，最佳电压分布决定部24基于步骤S11中所生成的将来一小时的配电系统各点的修正后的负载/发电量的预测值，决定将来一小时的配电系统的最佳电压分布(步骤S13)。使用图6在下文中阐述该处理的详细内容。另外，虽然省略了对步骤S11的负载/发电量的预测值进行修正的处理，但最佳电压分布决定部24可以基于步骤S10中所生成的配电系统各点次日的负载/发电量的预测值，决定配电系统将来一小时的最佳电压分布。
接着，电压上下限值决定部25及死区宽度决定部26基于配电系统的最佳电压分布，决定将来一小时向各本地电压控制装置进行指令的指令值(步骤S14)。具体而言，电压上下限值决定部25计算出电压上限值及电压下限值，以作为对控制变压器型的电压控制设备的各本地电压控制装置进行指令的指令值。死区宽度决定部26计算出上侧死区宽度及下侧死区宽度，以作为对控制无功功率调整型的电压控制设备的各本地电压控制装置进行指令的指令值。
接着，电压上下限值决定部25和死区宽度决定部26将指令值指令给各本地电压控制装置(步骤S15)。具体而言，电压上下限值决定部25向控制变压器型的电压控制设备的各本地电压控制装置指令电压上限值及电压下限值。死区宽度决定部26向控制无功功率调整型的电压控制设备的各本地电压控制装置指令上侧死区宽度及下侧死区宽度。
控制变压器型的电压控制设备的各本地电压控制装置基于来自集中电压控制装置8的电压上下限值的指令，进行作为控制对象的各电压控制设备的控制量的调整。具体而言，各本地电压控制装置根据需要以周期比集中控制周期(一小时)要短的本地控制周期对电压控制设备的控制量进行调整，以将电压维持在电压上下限值之间。并且，各本地电压控制装置以集中控制周期每次从集中电压控制装置8接受电压上下限值的指令时，对电压上限值及电压下限值进行更新和设定。
控制无功功率调整型的电压控制设备的各本地电压控制装置将自身所设定的控制目标值(例如，时间常数延迟数十分钟左右的电压一次延迟)与上侧死区宽度相加后得到的电压设为控制范围的上限，将控制目标值减去下侧死区宽度而得到的电压设为控制范围的下限，由此来对各电压控制设备的控制量进行控制，以使得作为控制对象的各电压控制设备的电压收敛到该控制范围。由此，无功功率调整型的电压控制设备通过进行动作以对配电线4-1某处将要脱离电压上下限的电压变化进行补偿，从而防止变压器型的电压控制设备达到电压上下限值。从而获得将无功功率损耗抑制在最小限度的效果。
接着，对图3中步骤S13的处理进行详细说明。图6是用于详细说明图3的步骤S13的处理的流程图，表示用于计算配电系统将来一小时的最佳电压分布的流程。
首先，最佳电压分布决定部24设定各电压控制设备中的控制界限(变压器型的电压控制设备的情况下为抽头上下限)以及针对电压裕度的阈值(步骤S21)。针对电压裕度的阈值基于上侧电压变动幅度和下侧电压变动幅度来决定。
接着，最佳电压分布决定部24对各电压控制设备的控制量进行初始设定(步骤S22)。此时，最佳电压分布决定部24在变压器型的电压控制设备的情况下将抽头位置作为例如一小时前的最佳电压分布计算时的计算值(其中，在没有上一次计算值的情况下为中间值(neutralvalue))。在无功功率调整型的电压控制设备的情况下，无功功率输出设为0。
接着，最佳电压分布决定部24基于配电系统各点的负载/发电量分布的预测，进行所设定的各电压控制设备的控制量(抽头位置)处的潮流计算，计算出配电系统各点的电压(步骤S23)。此时使用的配电系统各点的负载/发电量分布是平均负载·平均发电量的分布。
接着，最佳电压分布决定部24基于潮流计算的结果进行配电系统的评价(步骤S24)。具体而言，最佳电压分布决定部24评价针对配电系统的评价项目所设定的评价函数(目标函数)的值，由此来进行配电系统的评价。这里，第一优先的评价项目是在配电系统各点处电压脱离适当电压范围(适当电压上限值及适当电压下限值)的越限(脱离)量。即，最佳电压分布首先被确定为使得配电系统各点处电压脱离适当电压范围的越限(脱离)量的总和为最小。
第二优先的评价项目是例如配电系统各点的电压裕度(到适当电压上下限值为止的裕量)。若配电系统各点处的电压裕度较小，则稍稍发生电压变动就会导致电压脱离适当电压范围，进而导致电压控制设备频繁地进行动作。因此，电压裕度的总和越大则评价越高。在使用若得到最小值则评价为最佳这一评价函数的情况下，使用按下述方式定义的电压裕度减少量来评价电压裕度。按下述方式进行计算，以使得在电压裕度非常大时电压裕度减少量变为零，电压裕度越小则电压裕度减少量越大。
电压裕度减少量＝阈值-电压裕度电压裕度＜阈值的情况
电压裕度减少量＝0电压裕度＞＝阈值的情况
…(1)
阈值是步骤S21中所设定的值，是上侧电压变动幅度及下侧电压变动幅度本身或进一步增大上侧电压变动幅度及下侧电压变动幅度后得到的值。在上述电压裕度减少量的计算中，关于到适当电压的上限值为止的电压裕度使用上侧电压变动幅度作为阈值，关于到适当电压的下限值为止的电压裕度使用下侧电压变动幅度作为阈值。
求取总和的对象是对每个变压器(除用于向低压系统进行降压的变压器之外)，在其电压控制责任范围内的各点处的适当电压上限侧及适当电压下限侧的最大值。
在电压裕度＜阈值的情况下，若电压值在适当电压范围内，则虽然没有脱离适当电压范围(电压越限)，但却是电压裕度越限(无法确保短周期变动这部分的电压裕度)，因此优选为电压裕度＞＝阈值。
第三优先的评价项目可设为电压控制设备的控制量相对于其初始设定值的变化量的总和。这里，在变压器型的电压控制设备的情况下，电压控制设备的控制量相对于其初始设定值的变化量为抽头位置相对于初始设定抽头位置的差。通过减小该变化量的总和，可减少电压控制设备的动作次数。
第四优先的评价项目可设为配电系统整体的送电损耗(有功功率损耗+无功功率损耗)。送电损耗越小评价越高。另外，送电损耗中有功功率损耗占大部分，电压越高损耗越小，但相应地，第二优先的配电系统各点处的电压裕度(上限值侧)变小，因此，对于配电系统各点的电压上下限存在相当大的裕度的情况，该送电损耗是有意义的评价项目。
评价函数可以针对第一优先的评价项目来设定，也可以针对第一优先～第四优先中两个以上的项目进行设定。该情况下，可以将对各评价函数进行加权求和后得到的函数作为整体的评价函数。并且，也能够根据配电系统将高等级的优先项目包含到评价函数中。评价函数可构成为例如若得到最小值则评价为最佳(高评价)。
例如，在基于第一优先～第四优先的所有评价项目设定评价函数的情况下，可按下述式(2)那样确定评价函数。Wp、W1、W2、W3是加权系数。
评价函数值
＝配电系统各点的电压上下限越限量的总和×Wp
+各个变压器的电压控制责任范围内的各点的
上限侧电压裕度减少量的最大值×W1
+各个电压器的电压控制责任范围内的各点的
下限侧电压裕度减少量的最大值×W1
+相对于上一次指令时的变压器目标电压变更量×W2
+送电损耗×W3···(2)
接着，最佳电压分布决定部24判定是否了进行规定次数的探索(步骤S25)，在进行了规定次数的探索的情况下(步骤S25为是)，结束处理，在没有进行规定次数的探索的情况下(步骤S25为否)，前进至步骤S26的处理。
接着，步骤S26中，最佳电压分布决定部24通过例如将各电压控制设备的控制量改变一个单位(例如将抽头提高/下降一级等)后再进行配电系统各点的电压计算(与步骤S23相同)和配电系统的评价(与步骤S24相同)，并针对所有的电压控制设备实施上述动作并将评价结果进行比较，由此来设定并变更电压控制设备的控制量以最大限度地改善评价(步骤S26)。对于无功功率调整型的电压控制设备，由于在无功功率输出＝0的条件下求取最佳电压分，因此控制量没有改变。关于最佳算法例如可使用日本专利特开2010-250599号公报等所公开的方法。在实施了步骤S26后返回步骤S25。
如上所述，在经过了规定次数的探索之后，最佳电压分布决定部24能够决定配电系统将来一小时的最佳电压分布和各电压控制设备的最佳控制量，作为使评价函数的值达到最优的最优解。
接着，对图3中的步骤S14的处理进行详细说明。图7是用于详细说明图3的步骤S14的处理的图。图7的下侧示出对于从变电所起的配电线4-1的配电线长的最佳电压30。最佳电压30通过图3的步骤S13的处理求得。图7中还示出适当电压范围的上限值V_max和下限值V_min。适当电压范围是作为在各负载的设置点高压侧的电压所应遵守的电压范围，在该每个设置点依赖于时间而预先确定的，该适当电压范围被设定为能够向低压侧提供稳定的电力。另外，图7中，适当电压范围记载为例如在配电系统各点均相同，但通常情况下，在配电系统各点处适当电压范围是不同的，且随着时间段而变化。
图7的下侧用L1示出以电压控制设备1的二次侧(负载侧)作为起点(配电线长L0)、到电压控制设备5的一次侧(电源侧)为止的配电线长，用L2示出到电压控制设备5(SVR)的二次侧为止的配电线长。
各电压控制设备分别具有电压控制责任范围。电压控制设备1的电压控制责任范围是从电压控制设备1到下游侧的电压控制设备5为止的范围，同一图中，表示为从配电线长L0到L1为止的配电线4-1的范围R1。电压控制设备5的电压控制责任范围是从电压控制设备5到下游侧的下一个电压控制设备(未图示)为止的范围，同一图中，表示为从配电线长L2到自此之后的配电线4-1的范围R2。
电压上下限决定部25按下述方式决定分别向本地电压控制装置11、15进行指令的控制目标电压范围的上下限即电压上下限值。
首先，对本地电压控制装置11的情况进行说明。电压上下限值决定部25在本地电压控制装置11的电压控制责任范围即范围R1内，从最佳电压30和适当电压的上限值V_max的差分即电压上限裕量中选择最小的那一个。在图示的示例中，最小的电压上限裕量由配电线长为L0的点给出，用um1_min来表示该值。电压上下限值决定部25在本地电压控制装置11的电压控制责任范围即范围R1内，从最佳电压30和适当电压的下限值V_min的差分即电压下限裕量中选择最小的那一个。在图示的示例中，最小的电压下限裕量由配电线长为L1的点给出，用lm1_min来表示该值。接着，电压上下限值决定部25将电压控制设备1的最佳电压30的值与最小的电压上限裕量um1_min相加后得到的值设为控制目标电压范围的电压上限值，将电压控制设备1的最佳电压30的值减去最小的电压上限裕量lm1_min后得到的值设为控制目标电压范围的电压下限值。这里，电压控制设备1的最佳电压30的值详细而言是电压控制设备1的输出侧(负载侧或二次侧)的最佳电压30的值，表示图中P2所示的点处的电压值。该电压上限值由v1_max来表示，该电压下限值由v1_min来表示，本地电压控制装置11的控制目标电压范围为点P3到点P1之间的范围。另外，图示的示例中，v1_max＝V_max。
由此，本地电压控制装置11的控制目标电压范围的决定不仅考虑到电压控制设备1的设置部位附近的电压上下限裕量，而且还将其电压控制责任范围即范围R1内的各点的电压上下限裕量也考虑在内，因此，虽然本地电压控制装置11本身在控制目标电压范围内对电压控制设备1进行本地控制，但也能够在广域的范围R1内进行适当电压的维持。
接着，对本地电压控制装置15的情况进行说明。电压上下限值决定部25在本地电压控制装置15的电压控制责任范围即范围R2内，从最佳电压30与适当电压的上限值V_max的差的绝对值即电压上限裕量中选择最小的那一个。在图示的示例中，最小的电压上限裕量由配电线长为L4的点给出，用um2_min来表示该值。电压上下限值决定部25在本地电压控制装置15的电压控制责任范围即范围R2内，从最佳电压30与适当电压的下限值V_min的差的绝对值即电压下限裕量中选择最小的那一个。在图示的示例中，最小的电压下限裕量由配电线长为L3的点给出，用lm2_min来表示该值。接着，电压上下限值决定部25将电压控制设备5的最佳电压30的值与最小的电压上限裕量um2_min相加后得到的值设为控制目标电压范围的电压上限值，将电压控制设备1的最佳电压30的值减去最小的电压上限裕量lm2_min后得到的值设为控制目标电压范围的电压下限值。这里，电压控制设备5的最佳电压30的值详细而言是电压控制设备5的输出侧(负载侧或二次侧)的最佳电压30的值，表示图中P5所示的点处的电压值。另外，在电压控制设备为无功功率补偿型的电压控制设备的情况下，电压控制设备的最佳电压是电压控制设备的配电系统互连点处的最佳电压。图5中，该电压上限值由v2_max来表示，该电压下限值由v2_min来表示，本地电压控制装置15的控制目标电压范围为点P4到点P6之间的范围。
由此，本地电压控制装置15的控制目标电压范围的决定不仅考虑到电压控制设备5的设置部位附近的电压上下限裕量，而且还将其电压控制责任范围即范围R2内的各点的电压上下限裕量也考虑在内，因此，虽然本地电压控制装置15本身在控制目标电压范围内对电压控制设备5进行本地控制，但也能够在广域的范围R2内进行适当电压的维持。
接着，对死区宽度决定部26决定上侧死区宽度及下侧死区宽度的决定方法进行说明。与变压器型的电压控制设备的情况下决定电压上下限值的情况同样，死区宽度决定部26对于控制无功功率调整型的电压控制设备的本地电压控制装置，在该本地电压控制装置15的电压控制责任范围内基于电压上下限裕度中最为严苛的值来决定上侧死区宽度和下侧死区宽度。其中，无功功率调整型的电压控制设备的动作基准(控制目标值)随着时间经过而逐渐变化。因此，优选将上侧死区宽度和下侧死区宽度设定为比上述电压控制责任范围内电压上下限裕度的最严苛的值要小(例如，电压控制责任范围内的电压上下限裕度的最严苛的值的50％等)，以使得即使控制目标值发生变化也不会产生电压越限。另外，关于上侧死区宽度和下侧死区宽度，也可以不使用上述决定方法，而固定地设定为高压系统的电压(通常为6600V)的1.5％～1％。
图8是表示无功功率调整型的电压控制设备中电压控制的一个示例的图。电压变化200示出不进行控制的情况下无功功率调整型的电压控制设备的电压变化。图8的控制目标值201是控制无功功率调整型的电压控制设备的本地电压控制装置基于无功功率调整型的电压控制设备的电压生成得到的控制目标值。作为该控制目标值，例如可以使用一定期间的无功功率调整型的电压控制设备的电压200的平均值。上侧上限值202是控制目标值201与由集中电压控制装置8指令的上侧死区宽度相加后的值，上侧下限值203是从控制目标值201减去由集中电压控制装置8指令的下侧死区宽度后得到的值。控制无功功率调整型的电压控制设备的本地电压控制装置进行控制以使得无功功率调整型的电压控制设备的电压落入上侧下限值203和上侧上限值202的控制范围内。由此，脱离该控制范围的电压变化(图8的示例中，用虚线的点包围的电压变化)得以抑制。
另外，本实施方式中，例如每隔一小时来实施负载/发电量的预测、以及对本地电压控制装置的电压上下限值的指令，但并不限于此，例如也可以每隔数十分钟(例如30分钟)到数小时，或者以在此以上的时间间隔来实施。并且，向本地电压控制装置进行的电压上下限值、上侧死区宽度及下侧死区宽度的指令的发送也可仅在电压上下限值、上侧死区宽度及下侧死区宽度发生较大变化的情况下实施。由此，通信负荷能进一步得以减轻。
此外，也能够具备下述功能以应对出现因通信障碍等而无法以集中控制周期从集中电压控制装置接收电压上下限值指令的本地电压控制装置的情况，即：从集中电压控制装置预先向本地电压控制装置发送多时间间隙量(例如，次日一天的量)的电压上下限值、上侧死区宽度及下侧死区宽度，并在本地电压控制装置中对此预先进行存储。该情况下，在某一本地电压控制装置的通信异常时，该本地电压控制装置也能够基于该所存储的电压上下限值进行动作，并且，在集中电压控制装置中，能够推定该本地电压控制装置的动作。另外，该情况下，省略图3的步骤S11中对负载/发电量的预测值进行修正的处理。
另外，例如在夜间没有太阳能发电，因配电系统主要原因而产生的电压变化较小的情况下，无功功率调整型的电压控制设备的电压补偿能力产生裕度。可以将该裕度部分用于长周期的电压变化的抑制，与变压器型的电压控制设备同样地，从集中电压控制装置8向控制无功功率调整型的电压控制设备的本地电压控制装置指令控制量。
图9是表示无功功率调整型的电压控制设备的电压补偿能力产生裕度的示例的图。图9的虚线的电压变化108、109与图5所示的电压变化108、109同样，表示上升或下降侧的无功功率调整型的电压控制设备5的最大的补偿。系统内电压变化110表示因除上位系统的电压变化以外的系统内的主要原因而产生的上升侧的电压变化的最大值。系统内电压变化111表示因除上位系统的电压变化以外的系统内的主要原因而产生的下降侧的电压变化的最大值。即，系统内电压变化110是从图5的电压变化104减去上位系统的最大电压变化(上升侧)102而得到，系统内电压变化111是从图5的电压变化105减去上位系统的最大电压变化(下降侧)103而得到。如图9所示，在系统内电压变化110、111小于功率调整型的电压控制设备的电压补偿能力的最大值的情况下，电压补偿能力产生裕度。该情况下，在图3的步骤S13中，设定无功功率处于无功功率裕度的范围内这样的条件，来代替无功功率输出＝0这一条件，由此，对功率调整型的电压控制设备也求取进行指令的控制量(无功功率)。对于死区宽度，集中电压控制装置8也与上述示例同样地进行指令。控制无功功率调整型的电压控制设备的本地电压控制装置将自身求得的控制目标值与从集中电压控制装置8指令得到的无功功率所对应的电压相加，针对该相加后得到的值进行控制，以使得电压收敛到设置有上侧死区宽度、下侧死区宽度的控制范围内。
功率调整型的电压控制设备的电压补偿能力的裕度例如可通过下述方式获得，即：通过求取作为最小负载·最大发电分布、且无功功率调整型的电压控制设备的无功功率输出＝0的负载发电量分布，从而求得系统内上升侧的最大电压变化(图9的系统内电压变化110)，通过求取作为最大负载·最小发电分布、且无功功率调整型的电压控制设备的无功功率输出＝0的负载发电量分布，从而求得系统内下降侧的最大电压变化(图9的系统内电压变化111)。接着，根据无功功率调整型的电压控制设备中的最大电压补偿能力(Qmax)与系统内上升侧的最大电压变化所对应的无功功率量的差分来求得上侧的电压补偿能力的裕度。同样地，根据无功功率调整型的电压控制设备中的最大电压补偿能力(Qmax)与系统内下降侧的最大电压变化所对应的无功功率量的差分来求得下侧的电压补偿能力的裕度。在该裕度为0以下时，使用无功功率调整型的电压控制设备的电压补偿能力的裕度来进行的长周期变动的抑制将无法实施。在使用无功功率调整型的电压控制设备的电压补偿能力的裕度进行长周期变动的抑制的情况下，在最佳电压分布的计算中使用下述式(3)来取代上述式(2)的评价函数。W4表示权重。
评价函数值
＝配电系统各点的电压上下限越限量的总和×Wp
+各个变压器的电压控制责任范围内的各点的
上限侧电压裕度减少量的最大值×W1
+各个变压器的电压控制责任范围内的各点的
下限侧电压裕度减少量的最大值×W1
+相对于上一次指令时的变压器目标电压变更量×W2
+送电损耗×W3
+无功功率指令绝对值×W4
…(3)
集中电压控制装置8可以在预先确定能够预计到无功功率调整型的电压控制设备会产生裕度的时间段(夜间)等进行上述处理(计算电压补偿能力的裕度，并将该裕度用于抑制长周期的电压变动的处理)，也可以不断对电压补偿能力的裕度进行计算，在产生了裕度的情况下，进行将该裕度用于抑制长周期的电压变动的处理。
由此，在基于由集中电压控制装置8指定的无功功率将功率调整型的电压控制设备的余力用于去除长周期的变动的情况下，例如，在仅靠变压器型的电压控制设备无法补偿夜间的费兰梯(Ferranti)(因来自用户的用于改善功率因数的电容器的无功功率输出而导致的电压上升)的情况下，能够抑制电压越限。
如上所述，本实施方式中，电压变动幅度预测部22对利用功率调整型的电压控制设备去除短周期变动后的系统内的短周期电压变动的电压变动幅度进行预测，基于电压变动幅度设定到适当电压范围为止的电压裕度的阈值，从而求得最佳电压分布。因此，能够在不增大通信负荷的情况下，追踪配电系统的电压变动从而将电压维持在适当范围，并且能够抑制成本、抑制变压器型的电压控制设备的抽头变更次数。
工业上的实用性
如上所述，本发明所涉及的电压监视控制装置及电压监视控制方法对控制配电系统的电压控制配电系统的电压的系统是有用的。
标号说明
1、5、6电压控制设备，2母线，3-1、3-2断路器，4-1、4-2配电线，7通信网络，8集中电压控制装置，10电压潮流测量装置，11、15、16本地电压控制装置，20控制部，21负载发电量预测部，22电压变动幅度预测部，23负载发电量预测值修正部，24最佳电压分布决定部，25电压上下限值决定部，26死区宽度决定部，27收发部，28存储部。

Claims (9)

1.一种电压监视控制装置，该电压监视控制装置通过通信网络分别与第1本地电压控制装置及第2本地电压控制装置相连，所述第1本地电压控制装置与连接至高压系统的配电线且对该配电线的电压进行控制的变压器型的电压控制设备相连，以比第1周期要短的第2周期对该电压控制设备的控制量进行调整，以使得该电压控制设备进行控制的电压值被维持在按所述第1周期进行更新的电压上限值及电压下限值的范围内，所述第2本地电压控制装置与控制配电线的电压的无功功率调整型的电压控制设备相连，以比所述第1周期要短的第3周期对该电压控制设备的控制量进行调整，所述电压监视控制装置的特征在于，包括：
负载发电量预测部，该负载发电量预测部在平均负载量和平均发电量的条件下、最小负载量和最大发电量的条件下、以及最大负载量和最小发电量的条件下，以所述第1周期分别对配电系统的各点处的表示纯负载与发电量的差分的负载发电量分布进行预测；
电压变动幅度预测部，该电压变动幅度预测部基于所述负载发电量分布，对所述第1周期内的所述电压的电压变动幅度进行预测；
控制目标电压决定部，该控制目标电压决定部基于所述电压变动幅度预测部所预测到的所述电压变动幅度来决定针对到适当电压范围的上限为止的裕度的第1阈值、以及针对到适当电压范围的下限为止的裕度的第2阈值，并基于到所述上限为止的裕度与所述第1阈值的差、以及到所述下限为止的裕度与所述第2阈值的差，来决定向所述第1本地电压控制装置进行指令的控制目标值；
电压上下限值决定部，该电压上下限值决定部基于所述控制目标值来决定所述电压上限值和所述电压下限值；以及
收发部，该收发部经由所述通信网络将所述电压上限值及所述电压下限值发送给所述第1本地电压控制装置。
2.如权利要求1所述的电压监视控制装置，其特征在于，还包括：
死区宽度决定部，该死区宽度决定部决定死区宽度，该死区宽度表示所述无功功率调整型的电压控制设备的电压控制范围的宽度，
所述收发部通过所述通信网络将所述死区宽度发送给控制所述无功功率调整型的电压控制设备的所述第2本地电压控制装置。
3.如权利要求1或2所述的电压监视控制装置，其特征在于，
所述电压变动幅度预测部基于最小负载量和最大发电量的条件下的所述负载发电量与平均负载量和平均发电量的条件下的所述负载发电量的差分，预测电压上升侧的所述电压变动幅度即上侧电压变动幅度，基于平均负载量和平均发电量的条件下的所述负载发电量与最大负载量和最小发电量的条件下的所述负载发电量的差分，预测电压下降侧的所述电压变动幅度即下侧电压变动幅度。
4.如权利要求3所述的电压监视控制装置，其特征在于，
所述电压变动幅度预测部计算最小负载量和最大发电量的条件下的所述负载发电量与平均负载量和平均发电量的条件下的所述负载发电量的差分加上预先确定的上位系统的电压上升侧的最大电压变化后得到的值作为所述上侧电压变动幅度，计算平均负载量和平均发电量的条件下的所述负载发电量与最大负载量和最小发电量的条件下的所述负载发电量的差分加上预先确定的上位系统的电压下降侧的最大电压变化后得到的值作为所述下侧电压变动幅度。
5.如权利要求3或4所述的电压监视控制装置，其特征在于，
所述电压变动幅度预测部基于所述第1周期的气候预测来决定最大发电量、平均发电量及最小发电量。
6.如权利要求3、4或5所述的电压监视控制装置，其特征在于，
所述电压变动幅度预测部基于系统内各点的电压及潮流的测定结果来进行潮流计算，由此求得实际负载量并进行记录，并基于过去的实际负载量来决定最大负载量、平均负载量及最小负载量。
7.如权利要求1至6的任一项所述的电压监视控制装置，其特征在于，
所述负载发电量预测部将所述无功功率调整型的电压控制设备中的无功功率的输出设为0来预测所述负载发电量分布。
8.如权利要求1至7的任一项所述的电压监视控制装置，其特征在于，
所述负载发电量预测部基于所述无功功率调整型的电压控制设备中所能输出的最大无功功率所对应的最大补偿电压与基于最小负载量和最大发电量的条件下的所述负载发电量的电压的差来计算所述无功功率调整型的电压控制设备中电压上升侧及下降侧的裕量，
所述控制目标电压决定部决定使得所述无功功率调整型的电压控制设备的无功功率的控制量变为所述裕量以下的无功功率，以作为向所述第2本地电压控制装置进行指令的控制目标值，
所述收发部经由所述通信网络将所述无功功率发送给所述第2本地电压控制装置。
9.一种电压监视控制方法，是下述电压监视控制装置中的电压监视控制信息，该电压监视控制装置通过通信网络分别与第1本地电压控制装置及第2本地电压控制装置相连，所述第1本地电压控制装置与连接至高压系统的配电线且对该配电线的电压进行控制的变压器型的电压控制设备相连，以比第1周期要短的第2周期对该电压控制设备的控制量进行调整，以使得该电压控制设备进行控制的电压值被维持在按所述第1周期进行更新的电压上限值及电压下限值的范围内，所述第2本地电压控制装置与控制配电线的电压的无功功率调整型的电压控制设备相连，以比所述第1周期要短的第3周期对该电压控制设备的控制量进行调整，所述电压监视控制方法的特征在于，包括：
负载发电量预测步骤，在该负载发电量预测步骤中，在平均负载量和平均发电量的条件下、最小负载量和最大发电量的条件下、以及最大负载量和最小发电量的条件下，以所述第1周期分别对配电系统的各点处的表示纯负载与发电量的差分的负载发电量分布进行预测；
电压变动幅度预测步骤，在该电压变动幅度预测步骤中，基于所述负载发电量分布，对所述第1周期内的所述电压的电压变动幅度进行预测；
控制目标电压决定步骤，在该控制目标电压决定步骤中，基于所述电压变动幅度预测部所预测到的所述电压变动幅度来决定针对到适当电压范围的上限为止的裕度的第1阈值、以及针对到适当电压范围的下限为止的裕度的第2阈值，并基于到所述上限为止的裕度与所述第1阈值的差、以及到所述下限为止的裕度与所述第2阈值的差，来决定向所述第1本地电压控制装置进行指令的控制目标值；
电压上下限值决定步骤，在该电压上下限值决定步骤中，基于所述控制目标值来决定所述电压上限值和所述电压下限值；以及
发送步骤，在该发送步骤中，经由所述通信网络将所述电压上限值及所述电压下限值发送给所述第1本地电压控制装置。
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