JP2007006674A - 配電設備制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】 分散型電源系統に設けられた配電設備を制御する。
【解決手段】 電圧不良が予測される地点の近傍に設けられたセンサー１０１−１およびＳＶＲ２の近傍に設けられたセンサー１０１−２は、電圧値および電流値を測定する。演算部１０２−１は、センサー１０１−１によって測定された電圧値および電流値より潮流方向を求める。制御部１０３は、演算部１０２−１によって求められた潮流方向，センサー１０１−１によって測定された電圧値，およびセンサー１０１−２によって測定された電流値に応じて、ＳＶＲ２における変圧比を調整する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、分散型電源系統に設けられた配電設備を制御するシステムに関し、さらに詳しくは、負荷時タップ切換変圧器装置や段階制御式コンデンサ装置を制御するシステムに関する。

従来、配電用変電所からの電力を効率良く供給するために、配電系統には種々の配電設備が設けられている。

一般的に配電用変電所から配電系統末端に向かって電圧値が下降していくので、配電系統が長くなると配電系統末端における電圧値が規定範囲（例えば、電気事業法によって定められた範囲）の下限を下回るおそれがある。そのような懸念を解消するために、配電系統にはＳＶＲ（負荷時タップ切換変圧器装置）が施設されている。

ＳＶＲは、配電系統に直列に接続され、負荷側（ＳＶＲの両端のうちいずれか一方）の電圧値が所定の許容範囲内に収まるように一次側（ＳＶＲの両端のうち配電用変電所側）の電圧と二次側の電圧（ＳＶＲの両端のうち配電系統末端側）との比（変圧比）を調整する。また、ＳＶＲは、潮流方向を検知して、一次側および二次側のうちどちらが負荷側であるかを判定する。具体的には、ＳＶＲの内部にはタップ位置を切り換えることによって変圧比を変更することができるタップ付き変圧器が設けられており、ＳＶＲは、潮流方向が「順送方向（一次側から二次側へ向かう方向）」であると判定すると、二次側が負荷側であると判断して二次側の電圧値が許容範囲内に収まるようにその変圧器のタップ位置を切り換える。一方、潮流方向が「逆送方向（二次側から一次側へ向かう方向）」であると判定すると、一次側が負荷側であると判断して一次側の電圧値が許容範囲内に収まるようにその変圧器のタップ位置を切り換える。負荷側の電圧値がこの許容範囲内に収まれば、負荷中心点における電圧値を規定範囲内に収めることができる。このように、ＳＶＲを施設することにより、配電系統の電圧値を適切に上昇させることができる。これにより、潮流方向が順送方向である（配電用変電所から配電線末端へ向かって電流が流れる）場合では、配電系統における電圧降下の影響（例えば、配電系統末端の電圧値が規定範囲の下限よりも低くなること）を抑制することができる。また、潮流方向を検知して負荷側を切り替えるＳＶＲ（完全逆送リレー付きＳＶＲ）が施設されることによって、配電系統の切替等によって一次側が配電系統末端側になり二次側が配電用変電所側になった場合（潮流方向が逆送方向になる場合）でも、一次側の電圧値が低くなりすぎるのを抑制することができ、配電系統における電圧値を規定範囲内に収めることができる。

また、配電系統末端に接続された各々の需要家は、配電系統に無効電力を出力する。それらの無効電力の影響によって、配電系統の特定地点において電圧値が規定範囲を逸脱してしまうおそれがある。このような懸念を解消するために、配電系統にはＳＳＣ（段階制御式コンデンサ装置）が施設されている。

ＳＳＣは、配電系統において電圧不良が予測される地点（例えば、無効電力による影響を受けて電圧値が規定範囲内に収まらなくなることが予測される地点）に接続され、その接続点における無効電力の電力量を調整し電圧調整をする。具体的には、接続点における電圧値に応じて、接続点に供給する無効電力の電力量を増加／減少させる（接続点に接続する容量負荷の容量値を増加／減少させる）。ＳＳＣが施設されることによって、接続点における無効電力の電力量を調整することができ、電圧不良が予測される地点における電圧値を適正に制御することができる。
特開2001-268795号公報 特開2002-165366号公報

最近では、太陽光発電や風力発電の発電機が配電系統末端（需要家）に施設されることが多くなり、配電用変電所から配電系統末端に向かって一方向に電力が供給されるだけではなく、配電系統末端に施設された発電機から配電用変電所に向かって電力が供給されるようになってきた（所謂、分散型電源系統）。このような分散型電源系統では、配電系統末端から配電用変電所に向かって電流が流れるおそれがある。つまり、配電系統末端に向かうに従って電圧が降下していくのではなく、配電線末端側の電圧値が配電系統の中間地点（場合によっては配電用変電所近辺）よりも高くなるという現象が生じる。

このように潮流方向が「逆送方向」になった場合、完全逆送リレー付きＳＶＲなら対応可能であるが、そのＳＶＲを流れる電流が小さくその電流値が不感帯（ＳＶＲが検知できない範囲）内に収まることがある。この場合には、完全逆送リレー付きＳＶＲでも、潮流方向を検知することができないので、潮流方向の判定を誤って誤動作してしまう等、正常に動作することができない。このような誤動作を解消するためには、現地に作業員が出向して手動操作によってＳＶＲのタップ位置を切り換える必要があるので、手間がかかってしまう。また、既存のＳＶＲに代えて不感帯の狭いＳＶＲを新たに設置すれば、このような現象は抑制されるが、コストがかかってしまう。

また、分散型電源系統では、ＳＳＣが施設された地点とは異なる地点で電圧不良（無効電力による影響を受けて電圧値が規定範囲を逸脱してしまう現象）が生じるおそれがあるので、ＳＳＣによる系統電圧制御が適切に実施されない可能性がある。さらに、無効電力による影響が無く電圧不良が生じていないにもかかわらず、ＳＳＣが無効電力を必要以上に供給してしまう（ＳＳＣが過補償になってしまう）おそれがある。このため、ＳＳＣの設定やＳＳＣを設置する地点を変更する必要があり、手間やコストがかかってしまう。

本発明は、配電系統の電圧値を適正に制御するために配電系統に施設された負荷時タップ切換変圧器装置を制御することを目的とする。

また、本発明は、配電系統の電圧値を適正に制御するために配電系統に施設された段階制御式コンデンサ装置を制御することを目的とする。

この発明によれば、配電設備制御システムは、分散型電源系統において、配電用変電所と分散型電源との間に直列に接続され、配電用変電所側の電圧値と分散型電源側の電圧値との変圧比を調整する負荷時タップ切換変圧器装置を制御する。この配電設備制御システムは、上記分散型配電系統の所定地点における電圧値および電流値を測定する第１計測部と、上記分散型配電系統のうち上記負荷時タップ切換変圧器装置の近傍における電流値を測定する第２計測部と、上記第１計測部によって測定された電圧値および電流値から、潮流方向が配電用変電所から配電系統末端へ向かう方向（順送方向）であるのかその配電系統末端からその配電用変電所へ向かう方向（逆送方向）であるのかを判定する演算部と、上記第１および第２計測部による測定結果と演算部による判定結果とに応じて、上記負荷時タップ切換変圧器装置を制御する制御部とを備える。上記制御部は、上記演算部によって潮流方向が逆送方向であると判定され、かつ、上記第１計測部によって測定された電圧値が規定範囲を逸脱していると判断し、かつ、上記第２計測部によって測定された電流値が所定範囲内に収まると判断すると、上記負荷時タップ切換変圧器装置の変圧比を調整する。

上記配電設備制御システムでは、配電系統の所定地点における情報に従って負荷時タップ切換変圧器装置を制御することにより、所定地点における電圧値が規定範囲（例えば、電気事業法で定められた範囲）内に収まるように負荷時タップ切換変圧器装置を制御することができる。また、上記所定範囲が負荷時タップ切換変圧器装置の不感帯（電流を検知することができないレベル）に設定すれば、電流値が小さく負荷時タップ切換変圧器装置が正常に動作できない場合でも、配電系統の電圧値を規定範囲内に収めることができる。

好ましくは、上記制御部は、上記演算部によって潮流方向が逆送方向であると判定され、かつ、上記第１計測部によって測定された電圧値が規定範囲を逸脱していると判断し、かつ、上記第２計測部によって測定された電流値が上記負荷時タップ切換変圧器装置の不感帯内に収まると判断すると、上記負荷時タップ切換変圧器装置の変圧比を所定比に固定する。

好ましくは、上記負荷時タップ切換変圧器装置は、上記配電系統に直列に接続され、タップ位置に応じて変圧比が変化するタップ付き変圧器と、上記タップ付き変圧器の両端のうち上記配電用変電所側の電圧値を測定する第１電圧測定部と、上記タップ付き変圧器の両端のうち上記配電系統末端側の電圧値を測定する第２電圧測定部と、上記配電系統に流れる電流値を測定する電流測定部と、上記第１および第２電圧測定部のうちいずれか一方によって測定された電圧値と上記電流測定部によって測定された電流値から潮流方向を判定し、その判定した潮流方向に応じて上記第１および第２電圧測定部のうちいずれか一方を選択して、その選択した電圧測定部によって測定された電圧値に応じて上記タップ付き変圧器のタップ位置を切り換えるタップ切換部とを含む。上記タップ切換部は、さらに、上記制御部による制御を受けて、上記タップ付き変圧器のタップ位置を切り換える。

さらに、本発明によれば、配電設備制御システムは、分散型電源系統において、配電用変電所と分散型電源との間に位置する特定地点に接続され、その接続点における無効電力の電力量を調整する段階制御式コンデンサ装置を制御する。この配電設備制御システムは、上記配電系統の所定地点における電圧値を測定する計測部と、上記計測部による計測結果に応じて、上記段階制御式コンデンサ装置を制御する制御部とを備える。上記制御部は、上記計測部によって測定された電圧値が規定範囲を逸脱していると判断すると、その電圧値がその規定範囲の下限よりも低い場合には上記段階制御式コンデンサ装置が供給する無効電力の電力量を増加させ、一方、その電圧値がその規定範囲の上限よりも高い場合には上記段階制御式コンデンサ装置が供給する無効電力の電力量を減少させる。

上記配電設備制御システムでは、配電系統の所定地点における情報に従って段階制御式コンデンサ装置を制御することにより、所定地点における電圧値が規定範囲内に収まるように段階制御式コンデンサ装置を制御することができる。

また、本発明によれば、配電設備制御システムは、分散型電源系統において、配電用変電所と分散型電源との間に位置する特定地点に接続され、その接続点における無効電力の電力量を調整する段階制御式コンデンサ装置を制御する。この配電設備制御システムは、上記配電系統の所定地点における電圧値および電流値を測定する計測部と、上記計測部によって測定された電圧値および電流値から、無効電力のベクトル方向および力率を求める演算部と、上記計測部による計測結果と上記演算部による演算結果とに応じて、上記段階制御式コンデンサ装置を制御する制御部とを備える。上記制御部は、上記演算部によって求められた力率が所定範囲を逸脱していると判断すると、その演算部によって求められた無効電力のベクトル方向が進み方向である場合には上記段階制御式コンデンサ装置が供給する無効電力の電力量を減少させ、一方、その演算部によって求められた無効電力のベクトル方向が進み方向ではない場合には上記段階制御式コンデンサ装置が供給する無効電力の電力量を増加させる。

上記配電設備制御システムでは、所定地点における情報（力率）に従って段階制御式コンデンサ装置を制御することにより、力率を改善することができ（力率を「１」に近づけることができ）配電系統における電力ロスを低減することができる。

好ましくは、上記段階制御式コンデンサ装置は、複数の負荷容量と、その段階制御式コンデンサ装置と上記配電系統との接続点における電圧値および電流値を測定する電圧電流測定部と、上記電圧電流測定部によって測定された電圧値および電流値から無効電力のベクトル方向を求め、その電圧電流測定部によって測定された電圧値とその求めた無効電力のベクトル方向とに応じて、上記複数の負荷容量と上記接続点との接続関係を調整する接続調整部とを含む。上記接続調整部は、上記制御部による制御を受けて、上記複数の負荷容量と上記接続点との接続関係を調整する。

以上のように、配電系統の所定地点における情報に従って負荷時タップ切換変圧器装置を制御することにより、所定地点における電圧値になるように負荷時タップ切換変圧器装置を制御することができる。

また、配電系統の所定地点における情報に従って段階制御式コンデンサ装置を制御することにより、所定地点における電圧値が規定範囲内に収まるように段階制御式コンデンサ装置を制御することができる。

以下、この発明の実施の形態を図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一または相当部分には同一の符号を付しその説明は繰り返さない。

（第１の実施形態）
＜構成＞
この発明の第１の実施形態による配電設備制御システムの構成を図１に示す。図１において、配電用変電所１から延びる配電系統には、ＳＶＲ（負荷時タップ切換変圧器装置）２とＳＳＣ（段階制御式コンデンサ装置）３とが施設されている。さらに、この配電系統には、発電機（分散型電源）４が施設されて分散型電源系統が構築されている。

配電設備制御システムは、配電系統の所定地点における情報に応じて配電系統に設けられたＳＶＲ２を制御する。この配電設備制御システムは、センサー１０１−１〜１０１−４と、演算部１０２−１〜１０２−４と、制御部１０３と、親局１０４とを備える。

センサー１０１−１〜１０１−４の各々は、配電系統に接続されて、その接続点における電圧値および電流値を測定する。演算部１０２−１〜１０２−４は、センサー１０１−１〜１０１−４と一対一で対応している。演算部１０２−１〜１０２−４の各々は、対応するセンサーによって取得された電圧値および電流値から、有効電力データ（有効電力の電力量およびベクトル方向），無効電力データ（無効電力の電力量およびベクトル方向），潮流方向，力率を算出する。また、演算部１０２−１〜１０２−４の各々は、対応するセンサーによって取得された電圧値および電流値と算出した有効電力データ，無効電力データ，潮流方向，力率とを記憶する。制御部１０３は、演算部１０２−１〜１０２−４の各々に記憶された情報（電流値，電圧値，有効電力データ，無効電力データ，潮流方向，力率）を定期的に取得する。また、制御部１０３は、取得した情報の記憶，ＳＶＲ２の制御，親局１０４との通信等を行う。親局１０４は、通信網（例えば、通信線やインターネット網）を介して制御部１０３と種々の情報のやりとりを行う。

なお、本実施形態では、センサー１０１−１は配電用変電所１の近傍に設けられ、センサー１０１−２はＳＶＲ２の近傍に設けられ、センサー１０１−３は発電機４の近傍に設けられ、センサー１０１−４はＳＳＣ３の近傍に設けられる。

＜ＳＶＲ２＞
図１に示したＳＶＲ２の内部構成を図２に示す。ＳＶＲ２は、タップ付き変圧器２１と、一次側電圧測定部２２−１と、二次側電圧測定部２２−２と、電流測定部２３と、タップ切換部２４とを含む。タップ付き変圧器２１は、タップ位置に応じて一次側の電圧値（ここでは、配電用変電所１側）と二次側（一次側に対して逆側。ここでは発電機４側）の電圧値との比（変圧比）が変更される。一次側電圧測定部２２−１は、ＳＶＲ２の一次側の電圧値を測定する。二次側電圧測定部２２−２は、ＳＶＲ２の二次側の電圧値を測定する。電流測定部２３は、電流を測定する。タップ切換部２４は、電流測定部２３によって測定された電流値と二次側電圧測定部２２−２によって測定された電圧値（または、一次側電圧測定部２２−１によって測定された電圧値）とに基づいて、ＳＶＲ２における潮流方向が「順送方向（一次側から二次側へ向かう方向）」であるか「逆送方向（二次側から一次側へ向かう方向）」であるかを判定する。また、タップ切換部２４は、潮流方向が「順送方向」であると判定すると二次側電圧測定部２２−２によって測定された二次側電圧が許容範囲内に収まるようにタップ付き変圧器２１のタップ位置を切り換える。例えば、タップ切換部２４は、この場合、二次側の電圧値に基づいて負荷中心点における電圧値を模擬し、その負荷中心点における電圧が規定範囲内に収まるようにタップ位置を調整する。一方、タップ切換部２４は、潮流方向が「逆送方向」であると判定すると一次側電圧測定部２２−１によって測定された一次側電圧に基づいてタップ付き変圧器２１のタップ位置を切り換える。例えば、タップ切換部２４は、この場合、タップ位置を所定位置（一次側の電圧値と二次側の電圧値との比が「１：１」になる位置）に固定する。さらに、タップ切換部２４は、制御部１０３からの指示に従って、タップ付き変圧器２１のタップ位置を切り換える。

＜動作（ＳＶＲ制御処理）＞
次に、図１に示した配電設備制御システムによる動作について図３，図４を参照しつつ説明する。なお、ここでは、電圧不良が予測される地点（分散型電源系統においてＳＶＲ２が適切に動作しないことによって、電圧値が規定範囲に収まらなくなると予測される地点）がセンサー１０１−１の近傍に存在するものとし、配電設備制御システムは演算部１０２−１に記憶された情報に基づいてＳＶＲ２を制御するものとする。

〔ステップＳＴ１０１〕
制御部１０３は、演算部１０２−１に記憶された情報（潮流方向および電圧値）を取得する。

〔ステップＳＴ１０２〕
次に、制御部１０３は、演算部１０２−１から取得した潮流方向と基準方向（ここでは、一次側から二次側へ向かう方向）とを比較して、その潮流方向が基準方向に対して同じ向きであるか逆向きであるかを判定する。演算部１０２−１から取得した潮流方向が基準方向と同じ向きである場合にはステップＳＴ１０３へ進む。そうでない場合（潮流方向が基準方向に対して逆向きである場合）にはステップＳＴ１０４へ進む。

〔ステップＳＴ１０３〕
次に、制御部１０３は、演算部１０２−１から取得した電圧値が規定範囲を逸脱しているか否かを判断する。この規定範囲は、例えば、電気事業法によって定められた範囲である。演算部１０２−１から取得した電圧値が規定範囲を逸脱している場合にはステップＳＴ１０４（図４）へ進む。そうでない場合にはステップＳＴ１０１へ進む。

〔ステップＳＴ１０４〕
一方、ステップＳＴ１０２において潮流方向が基準方向に対して逆向きであると判断するかもしくはステップＳＴ１０３において演算部１０２−１から取得した電圧値が規定範囲を逸脱していると判断すると、制御部１０３は、演算部１０２−２（ＳＶＲ２の近傍に位置するセンサー）に記憶された情報（電流値）を取得する。次に、制御部１０３は、その演算部１０２−２から取得した電流値がＳＶＲ２の不感帯（ＳＶＲ２が検知することができない範囲）を逸脱しているか否かを判断する。例えば、制御部１０３は、演算部１０２−２から取得した電流値が所定の値（例えば、５Ａ）よりも大きいか否かを判断する。演算部１０２−２から取得した電流値が不感帯を逸脱する場合（５Ａよりも大きい場合）にはステップＳＴ１０５へ進む。そうでない場合にはステップＳＴ１０７へ進む。

〔ステップＳＴ１０５〕
次に、制御部１０３は、ＳＶＲ２の現在の動作状況（ＳＶＲ２のタップ付き変圧器２１のタップ位置）を参照して、ＳＶＲ２のタップ切替に余裕があるか否かを判断する。具体的には、制御部１０３は、ＳＶＲ２の一次側電圧測定部２２−１によって測定された一次側電圧および二次側電圧測定部２２−２によって測定された二次側電圧に基づいて現在のタップ位置を求め、そのタップ位置が限界位置（上限位置または下限位置）に達していないかどうかを判断する（上限位置に達している場合にはタップ位置を上げる方向には余裕がないと判断し、一方、下限位置に達している場合にはタップ位置を下げる方向には余裕がないと判断する）。ＳＶＲ２のタップ切替に余裕がある場合にはステップＳＴ１０６へ進む。そうでない場合にはステップＳＴ１０９へ進む。

〔ステップＳＴ１０６〕
次に、制御部１０３は、ＳＶＲ２の電圧調整機能に系統電圧制御をゆだねる（ＳＶＲ２に対する制御を行わない）。

〔ステップＳＴ１０７〕
一方、ステップＳＴ１０４において、演算部１０２−２（ＳＶＲ２の近傍に位置するセンサー）から取得した電流値がＳＶＲ２の不感帯内に収まると判断すると（５Ａよりも小さいと判断すると）、制御部１０３は、親局１０４へ電圧調整不能信号を送信する。この電圧調整不能信号には、ＳＶＲ２に流れる電流がＳＶＲ２の不感帯内に収まる旨（演算部１０２−２に流れる電流が所定の値よりも小さい旨）が書き込まれる。次に、ステップＳＴ１０８へ進む。

〔ステップＳＴ１０８〕
次に、制御部１０３は、ＳＶＲ２のタップを現在のタップ位置に固定する。具体的には、制御部１０３は、現在のタップ位置に固定するようにタップ切換部２４に指示し、タップ切換部２４がその指示に従ってタップ付き変圧器２１のタップ位置を現在の位置に固定する。

〔ステップＳＴ１０９〕
一方、ステップＳＴ１０５において、ＳＶＲ２のタップ切替に余裕がないと判断すると、制御部１０３は、親局１０４へ電圧調整不能信号を送信する。この電圧調整不能信号には、ＳＶＲ２のタップ切替に余裕がない旨が書き込まれる。

このようにして、制御部１０３は、ＳＶＲ２を制御する。

＜効果＞
以上のように、系統上電圧不良が予測される地点（電圧不良予測点）における情報に従ってＳＶＲ２を制御することにより、電圧不良予測点における電圧値が規定範囲内に収まるようにＳＶＲ２を制御することができる。また、電流値が小さくＳＶＲ２が正常に動作できない場合でも、電圧不良予測点の電圧値を規定範囲内に収めることができる。

また、ＳＶＲ２についての情報が書き込まれた電圧調整不能信号が親局１０４に送信されるので、親局１０４は、ＳＶＲ２の動作状況を把握することができる。また、ＳＶＲ２についての制御が書き込まれた制御指示信号が親局１０４から制御部１０３へ送信され、制御部１０３がその制御指示信号に従ってＳＶＲ２を制御することも可能である。

なお、演算部１０２−１〜１０２−４の各々による所定の情報（有効電力データ，無効電力データ，潮流方向等）の演算や記憶を、演算部１０２−１〜１０２−４に代わって制御部１０３がすることも可能である。

また、ステップＳＴ１０８（ＳＶＲ２近傍のセンサーを流れる電流の電流値が不感帯内であると判断された場合）において、ＳＶＲ２のタップ位置を上述したようなタップ以外に固定しても構わない。例えば、一次側の電圧値と二次側の電圧値との比が「１；１」になるタップ位置に固定してもよいし、「Ｎ：１（Ｎは１より大きい任意の数）」になるタップ位置に固定してもよい。

また、ステップＳＴ１０６において、ＳＶＲ２の電圧調整機能に系統電圧制御をゆだねるのではなく、制御部１０３が、タップ切換部２４にタップ付き変圧器２１のタップ位置を所定の位置に切り替えさせることも可能である。この場合、制御部１０３は、演算部１０２−１〜１０２−４の各々から電圧値を取得し、それらの電圧値を参照してＳＶＲ２に要求される変圧比を求める。そして、制御部１０３が、タップ付き変圧器２１のタップ位置がその変圧比に応じた位置になるように、タップ切換部２４に指示すればよい。

（第２の実施形態）
＜構成＞
この発明の第２の実施形態による配電設備制御システムの構成を図５に示す。この配電設備制御システムは、配電系統の所定地点における情報に応じて、配電系統に施設されたＳＳＣ３を制御する。本実施形態において、制御部１０３は、ＳＶＲ２の制御に代えて、ＳＳＣ３の制御を行う。

＜ＳＳＣ３の内部構成＞
図５に示したＳＳＣ３の内部構成を図６に示す。ＳＳＣ３は、複数の負荷容量３１−１〜３１−Ｐ（Ｐは自然数）と、複数のスイッチ３２−１〜３２−Ｐと、電圧電流測定部３３と、接続調整部３４とを含む。複数の負荷容量３１−１〜３１−Ｐの各々は、互いに異なる容量値であっても同一の容量値であってもよい（ここでは、各々の容量値が互いに等しいものとする）。複数のスイッチ３２−１〜３２−Ｐの各々は、一端が負荷容量３１−１〜３１−Ｐのいずれかに接続され、他端が接続点Ｎ３に接続される。電圧電流測定部３３は、接続点Ｎ３における電圧値および電流値を測定する。接続調整部３４は、電圧電流測定部３３によって測定された電圧値および電流値から無効電力データを求め、測定部３３によって測定された電圧値およびその求めた無効電力データに応じてスイッチ３２−１〜３２−Ｐを入り切りする。例えば、接続調整部３４は、無効電力データのベクトル方向が「進み方向」であり測定部３３によって測定された電圧値が規定範囲（例えば、電気事業法によって定められた範囲）の上限値よりも大きいと判断すると、配電系統に供給する無効電力の電力量が減少するように（接続点Ｎ３に接続する負荷容量３１−１〜３１−Ｐの個数が減少するように）スイッチ３２−１〜３２−Ｐを入り切りする（降圧操作する）。一方、無効電力データのベクトル方向が「進み」であり測定部３３によって測定された電圧値が規定範囲の下限値よりも小さいと判断すると、配電系統に供給する無効電力の電力量が増加するように（接続点Ｎ３に接続する負荷容量３１−１〜３１−Ｐの個数が増加するように）スイッチ３２−１〜３２−Ｐを入り切りする（昇圧操作する）。また、接続調整部３４は、制御部１０３（図５）による指示を受けて、スイッチ３２−１〜３２−Ｐを入り切りする。

＜動作（ＳＳＣ制御処理（電圧制御））＞
次に、図５に示した配電設備制御システムによる動作について図７〜図９を参照しつつ説明する。なお、ここでは、電圧不良が予測される地点（分散型電源系統においてＳＳＣ３が適切に動作しない（例えば、無効電力が過剰に供給される）ことによって、電圧値が規定範囲に収まらなくなると予測される地点）がセンサー１０１−３の近傍に存在するものとし、配電設備制御システムは演算部１０２−３の情報に基づいてＳＳＣ３を制御するものとする。

〔ステップＳＴ２０１〕
制御部１０３は、演算部１０２−３に記憶された情報（電圧値および無効電力データ））を取得する。

〔ステップＳＴ２０２〕
次に、制御部１０３は、演算部１０２−３から取得した電圧値が規定範囲（例えば、電気事業法によって定められた範囲）を逸脱しているか否かを判断する。演算部１０２−３から取得した電圧値が規定範囲を逸脱している場合にはステップＳＴ２０３（図８）へ進む。そうでない場合にはステップＳＴ２０１へ進む。

〔ステップＳＴ２０３〕
次に、制御部１０３は、演算部１０２−３から取得した電圧値が規定範囲の上限値よりも高いか規定範囲の下限値よりも低いかを判断する。演算部１０２−２から取得した電圧値が上限値よりも高い場合にはステップＳＴ２０７（図９）へ進む。一方、演算部１０２−３から取得した電圧値が下限値よりも低い場合にはステップＳＴ２０４へ進む。

〔ステップＳＴ２０４〕
次に、制御部１０３は、ＳＳＣ３の昇圧動作によって電力不良予測点における電圧値を規定範囲に収めることが可能かどうかを判断する（ＳＳＣ３の動作によって解消できるか否かを判断する）。具体的には、制御部１０３は、スイッチの入り切りの状況を参照して、ＳＳＣ３の負荷容量３１−１〜３１−Ｐのうち接続点Ｎ３に接続することができる負荷容量がまだ残っているか否か（すべての負荷容量３１−１〜３１−Ｐが接続点Ｎ３に接続されているか否か）を判断する。負荷容量がまだ残っている場合には「ＳＳＣ３の動作によって解消できる」と判断する。ＳＳＣ３の動作によって解消できる場合にはステップＳＴ２０５へ進む。そうでない場合にはステップＳＴ２０６へ進む。

〔ステップＳＴ２０５〕
次に、制御部１０３は、演算部１０２−３から取得した無効電力データを参照して、ＳＳＣ３に昇圧動作をさせる。具体的には、制御部１０３は演算部１０２−３から取得した電圧値および無効電力データをＳＳＣ３の接続調整部３４に出力し、接続調整部３４は制御部１０３から出力された電圧値および無効電力データに応じてスイッチ３２−１〜３２−Ｐを入り切りする。または、制御部１０３が、無効電力データを参照して、ＳＳＣ３から供給されるべき無効電力の電力量を求めて、無効電力がその電力量になるようなスイッチ３２−１〜３２−Ｐの接続状態をＳＳＣ３の接続調整部３４に指示し、接続調整部３４がその指示に従ってスイッチ３２−１〜３２−Ｐを入り切りする。

〔ステップＳＴ２０６〕
一方、ステップＳＴ２０４においてＳＳＣ３の動作によって解消できない（すべての負荷容量３１−１〜３１−Ｐが接続点Ｎ３に接続されている）と判断すると、制御部１０３は、親局１０４へ電圧調整不能信号を送信する。この電圧調整不能信号には、ＳＳＣ３の動作によって解消できない旨が書き込まれる。

〔ステップＳＴ２０７〕
一方、ステップＳＴ２０３において演算部１０２−３から取得した電圧値が上限値よりも高いと判断すると、制御部１０３は、演算部１０２−３から取得した無効電力データのベクトル方向が進み方向であるか否かを判断する。演算部１０２−３から取得した無効電力データのベクトル方向が進み方向である場合にはステップＳＴ２０８へ進む。そうでない場合にはステップＳＴ２１０へ進む。

〔ステップＳＴ２０８〕
次に、制御部１０３は、ＳＳＣ３の現在の動作状況（ＳＳＣ３によって供給されている無効電力の電力量）を参照して、ＳＳＣ３による無効電力制御に余裕があるのか否かを判断する。具体的には、制御部１０３は、スイッチの入り切りの状況を参照して、ＳＳＣ３の負荷容量３１−１〜３１−Ｐのうち少なくとも１つの負荷容量が接続点Ｎ３に接続されているのか否か（すべての負荷容量３１−１〜３１−Ｐが接続点Ｎ３に接続されていないかどうか）を判断する。少なくとも１つの負荷容量が接続点Ｎ３に接続されている場合には「ＳＳＣ３の無効電力制御に余裕がある」と判断する。ＳＳＣ３の無効電力制御に余裕がある場合にはステップＳＴ２０９へ進む。そうでない場合にはステップＳＴ２１１へ進む。

〔ステップＳＴ２０９〕
次に、制御部１０３は、演算部１０２−３から取得した無効電力データを参照して、ＳＳＣ３に降圧動作をさせる。

〔ステップＳＴ２１０〕
一方、ステップＳＴ２０７において演算部１０２−３から取得した無効電力データのベクトル方向が進み方向でないと判断すると、制御部１０３は、親局１０４へ電圧調整不能信号を送信する。この電圧調整不能信号には、演算部１０２−３から取得した無効電力データのベクトル方向が進み方向でない旨が書き込まれる。

〔ステップＳＴ２１１〕
一方、ステップＳＴ２０８においてＳＳＣ３の無効電力制御に余裕がないと判断すると、制御部１０３は、親局１０４へ電圧調整不能信号を送信する。この電圧調整不能信号には、ＳＳＣ３の無効電力制御に余裕がない旨が書き込まれる。

このようにして、制御部１０３は、ＳＳＣ３を制御する。

＜効果＞
以上のように、系統上電圧不良が予測される地点（電圧不良予測点）における情報に従ってＳＳＣ３を制御することにより、ＳＳＣ３の設定を変更したりＳＳＣ３を設置する地点を移動させたりすることなく、電圧不良予測点における電圧値が規定範囲内に収まるようにＳＳＣ３を制御することができる。

（第３の実施形態）
この発明の第３の実施形態による配電設備制御システムの構成は、図５に示した構成と同様である。本実施形態では、制御部１０３は、図７〜図９に示したＳＳＣ制御処理（電圧制御）に代えて、ＳＳＣ３の力率制御を行う処理（ＳＳＣ制御処理（力率））を実行する。

＜動作（ＳＳＣ制御処理（力率））＞
次に、ＳＳＣ制御処理（力率）について図１０〜図１２を参照しつつ説明する。

〔ステップＳＴ３０１〕
制御部１０３は、演算部１０２−３に記憶された情報（力率および無効電力データ）を取得する。

〔ステップＳＴ３０２〕
次に、制御部１０３は、演算部１０２−３から取得した力率が所定範囲を逸脱しているか否かを判断する。この力率についての所定範囲は、配電系統の状態や末端までの電圧降下等を考慮して決定されるものであり、具体的には、遅れ９８％〜進み９０％である。演算部１０２−３から取得した力率が所定範囲を逸脱している場合にはステップＳＴ３０３（図１１）へ進む。そうでない場合にはステップＳＴ３０１へ進む。

〔ステップＳＴ３０３〕
次に、制御部１０３は、演算部１０２−３から取得した無効電力データのベクトル方向が進み方向であるか否かを判断する。演算部１０２−３から取得した無効電力データのベクトル方向が進み方向である場合にはステップＳＴ３０７（図１２）へ進む。そうでない場合にはステップＳＴ３０４へ進む。

〔ステップＳＴ３０４〕
次に、制御部１０３は、ＳＳＣ３の現在の動作状況を参照して、ＳＳＣ３の動作によって解消できるか否かを判断する。具体的には、制御部１０３は、スイッチの入り切りの状況を参照して、ＳＳＣ３の負荷容量３１−１〜３１−Ｐのうち接続点Ｎ３に接続することができる負荷容量がまだ残っているか否かを判断する（ステップＳＴ２０４と同様）。ＳＳＣ３の動作によって解消できる場合にはステップＳＴ３０５へ進む。そうでない場合にはステップＳＴ３０６へ進む。

〔ステップＳＴ３０５〕
次に、制御部１０３は、演算部１０２−３から取得した無効電力データを参照して、ＳＳＣ３に無効電力制御（昇圧動作）をさせる（ステップＳＴ２０５と同様）。

〔ステップＳＴ３０６〕
一方、ステップＳＴ３０４においてＳＳＣ３の動作によって解消できないと判断すると、制御部１０３は、親局１０４へ電圧調整不能信号を送信する。この電圧調整不能信号には、ＳＳＣ３の動作によって解消できない旨が書き込まれる。

〔ステップＳＴ３０７〕
一方、ステップＳＴ３０３において演算部１０２−３から取得した無効電力データのベクトル方向が進み方向でないと判断すると、制御部１０３は、ＳＳＣ３の現在の動作状況（ＳＳＣ３によって供給されている無効電力の電力量）を参照して、ＳＳＣ３による無効電力制御に余裕があるのか否かを判断する。具体的には、制御部１０３は、スイッチの入り切りの状況を参照して、ＳＳＣ３の負荷容量３１−１〜３１−Ｐのうち少なくとも１つの負荷容量が接続点Ｎ３に接続されているのか否かを判断する（ステップＳＴ２０８と同様）。ＳＳＣ３による無効電力制御に余裕がある場合にはステップＳＴ３０８へ進む。そうでない場合にはステップＳＴ３０９へ進む。

〔ステップＳＴ３０８〕
次に、制御部１０３は、演算部１０２−３から取得した電圧値を参照して、ＳＳＣ３に無効電力制御（降圧動作）をさせる（ステップＳＴ２０９と同様）。

〔ステップＳＴ３０９〕
一方、ステップＳＴ３０７においてＳＳＣ３による無効電力制御に余裕がないと判断すると、制御部１０３は、親局１０４へ電圧調整不能信号を送信する。この電圧調整不能信号には、ＳＳＣ３による無効電力制御に余裕がない旨が書き込まれる。

＜効果＞
以上のように、系統上電圧不良が予測される地点における情報（力率）に従ってＳＳＣ３を制御することにより、力率を改善することができ（力率を「１」に近づけることができ）配電系統における電力ロスを低減することができる。

以上の実施形態において、制御システムは、センサー１０１−３のデータに応じて、ＳＶＲ２およびＳＳＣ３を制御しているが、他のセンサー１０１−１，１０１−２，１０１−４のデータに応じてＳＶＲ２およびＳＳＣ３を制御することも可能である。つまり、系統上電圧不良が予測される地点以外の情報に基づいてＳＶＲ２，ＳＳＣ３を制御しても構わない。

本発明は、配電系統に施設された配電設備を制御するシステム等として有用である。

この発明の第１の実施形態による配電設備制御システムの構成を示す図である。 図１に示したＳＶＲの内部構成を示す図である。 ＳＶＲ制御処理について説明するためのフローチャートである。 ＳＶＲ制御処理について説明するためのフローチャートである。 この発明の第２の実施形態による配電設備制御システムの構成を示す図である。 図５に示したＳＳＣの内部構成を示す図である。 ＳＳＣ制御処理（電圧制御）について説明するためのフローチャートである。 ＳＳＣ制御処理（電圧制御）について説明するためのフローチャートである。 ＳＳＣ制御処理（電圧制御）について説明するためのフローチャートである。 ＳＳＣ制御処理（力率）について説明するためのフローチャートである。 ＳＳＣ制御処理（力率）について説明するためのフローチャートである。 ＳＳＣ制御処理（力率）について説明するためのフローチャートである。

符号の説明

１ 配電用変電所
２ ＳＶＲ
３ ＳＳＣ
４ 発電機
１０１−１〜１０１−４ センサー
１０２−１〜１０２−４ 演算部
１０３ 制御部
１０４ 親局
２１ タップ付き変圧器
２２−１ 一次側電圧測定部
２２−２ 二次側電圧測定部
２３ 電流測定部
２４ タップ切換部
３１−１〜３１−Ｐ 負荷容量
３２−１〜３２−Ｐ スイッチ
３３ 電圧電流測定部
３４ 接続調整部

Claims (6)

1. 分散型電源系統において、配電用変電所と分散型電源との間に直列に接続され、配電用変電所側の電圧値と分散型電源側の電圧値との変圧比を調整する負荷時タップ切換変圧器装置を制御するシステムであって、
   前記分散型配電系統の所定地点における電圧値および電流値を測定する第１計測部と、
   前記分散型配電系統のうち前記負荷時タップ切換変圧器装置の近傍における電流値を測定する第２計測部と、
   前記第１計測部によって測定された電圧値および電流値から、潮流方向が配電用変電所から配電系統末端へ向かう方向（順送方向）であるのか当該配電系統末端から当該配電用変電所へ向かう方向（逆送方向）であるのかを判定する演算部と、
   前記第１および第２計測部による測定結果と演算部による判定結果とに応じて、前記負荷時タップ切換変圧器装置を制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、
   前記演算部によって潮流方向が逆送方向であると判定され、かつ、前記第１計測部によって測定された電圧値が規定範囲を逸脱していると判断し、かつ、前記第２計測部によって測定された電流値が所定範囲内に収まると判断すると、前記負荷時タップ切換変圧器装置の変圧比を調整する、
   ことを特徴とする配電設備制御システム。
2. 請求項１において、
   前記制御部は、
   前記演算部によって潮流方向が逆送方向であると判定され、かつ、前記第１計測部によって測定された電圧値が規定範囲を逸脱していると判断し、かつ、前記第２計測部によって測定された電流値が前記負荷時タップ切換変圧器装置の不感帯内に収まると判断すると、前記負荷時タップ切換変圧器装置の変圧比を所定比に固定する、
   ことを特徴とする配電設備制御システム。
3. 請求項１において、
   前記負荷時タップ切換変圧器装置は、
   前記配電系統に直列に接続され、タップ位置に応じて変圧比が変化するタップ付き変圧器と、
   前記タップ付き変圧器の両端のうち前記配電用変電所側の電圧値を測定する第１電圧測定部と、
   前記タップ付き変圧器の両端のうち前記配電系統末端側の電圧値を測定する第２電圧測定部と、
   前記配電系統に流れる電流値を測定する電流測定部と、
   前記第１および第２電圧測定部のうちいずれか一方によって測定された電圧値と前記電流測定部によって測定された電流値から潮流方向を判定し、当該判定した潮流方向に応じて前記第１および第２電圧測定部のうちいずれか一方を選択して、当該選択した電圧測定部によって測定された電圧値に応じて前記タップ付き変圧器のタップ位置を切り換えるタップ切換部とを含み、
   前記タップ切換部は、さらに、
   前記制御部による制御を受けて、前記タップ付き変圧器のタップ位置を切り換える、
   ことを特徴とする配電設備制御システム。
4. 分散型電源系統において、配電用変電所と分散型電源との間に位置する特定地点に接続され、当該接続点における無効電力の電力量を調整する段階制御式コンデンサ装置を制御するシステムであって、
   前記配電系統の所定地点における電圧値を測定する計測部と、
   前記計測部による計測結果に応じて、前記段階制御式コンデンサ装置を制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、
   前記計測部によって測定された電圧値が規定範囲を逸脱していると判断すると、当該電圧値が当該規定範囲の下限よりも低い場合には前記段階制御式コンデンサ装置が供給する無効電力の電力量を増加させ、一方、当該電圧値が当該規定範囲の上限よりも高い場合には前記段階制御式コンデンサ装置が供給する無効電力の電力量を減少させる、
   ことを特徴とする配電設備制御システム。
5. 分散型電源系統において、配電用変電所と分散型電源との間に位置する特定地点に接続され、当該接続点における無効電力の電力量を調整する段階制御式コンデンサ装置を制御するシステムであって、
   前記配電系統の所定地点における電圧値および電流値を測定する計測部と、
   前記計測部によって測定された電圧値および電流値から、無効電力のベクトル方向および力率を求める演算部と、
   前記計測部による計測結果と前記演算部による演算結果とに応じて、前記段階制御式コンデンサ装置を制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、
   前記演算部によって求められた力率が所定範囲を逸脱していると判断すると、当該演算部によって求められた無効電力のベクトル方向が進み方向である場合には前記段階制御式コンデンサ装置が供給する無効電力の電力量を減少させ、一方、当該演算部によって求められた無効電力のベクトル方向が進み方向ではない場合には前記段階制御式コンデンサ装置が供給する無効電力の電力量を増加させる、
   ことを特徴とする配電設備制御システム。
6. 請求項４または請求項５において
   前記段階制御式コンデンサ装置は、
   複数の負荷容量と、
   当該段階制御式コンデンサ装置と前記配電系統との接続点における電圧値および電流値を測定する電圧電流測定部と、
   前記電圧電流測定部によって測定された電圧値および電流値から無効電力のベクトル方向を求め、当該電圧電流測定部によって測定された電圧値と当該求めた無効電力のベクトル方向とに応じて、前記複数の負荷容量と前記接続点との接続関係を調整する接続調整部とを含み、
   前記接続調整部は、
   前記制御部による制御を受けて、前記複数の負荷容量と前記接続点との接続関係を調整する、
   ことを特徴とする配電設備制御システム。
   

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