JP2007306744A - 配電系統電圧調節システム - Google Patents

Abstract

【課題】配電系統をグループ分けして各グループに監視制御装置を設置し、配電系統全体の電圧を適切に調節するための制御アルゴリズムを確立した配電系統電圧調整システムを提供すること。
【解決手段】配電系統を、１つの負荷時タップ切替装置付変圧器と、該負荷時タップ切替装置付変圧器の２次巻線側（当該負荷時タップ切替装置付変圧器から見て送電系統がある側と逆側、すなわち下流側）の配電系統とを含む領域でグループ分け（Ｇｒｏｕｐ０〜Ｇｒｏｕｐ３）し、前記各グループに監視制御装置を設置したことを特徴とする配電系統情報監視システムである。
【選択図】図１

Description

本発明は、配電系統の電圧維持の適正化を図った配電系統電圧調節システムに関する。

有限な化石燃料の消費を抑制し、地球温暖化の原因となる二酸化炭素排出量を削減するため、太陽光・風力などの再生可能資源を用いた発電や、排熱の有効利用により総合効率を高められる熱電併給の普及が重要である。これらは小容量のものが点在する「分散型電源」であり、その多くが安定性および供給信頼性を高めるために配電系統に連系して運用される。
しかし配電系統は一般に、配電用変電所から各需要家への一方向電力潮流を想定して、それによる電圧降下を考慮して設計されてきた。そこで現在の配電系統に分散型電源を大量に連系すると、逆潮流が発生するなど電力潮流が複雑化し、線路電圧を規定範囲内に維持することが困難になる。

従来の配電系統では、配電用変電所変圧器やＳＶＲ（ステップ式自動電圧調整器）といった負荷時タップ切替装置付変圧器のタップ切替と、電力用コンデンサ・分路リアクトル・ＳＶＣ（静止形無効電力補償装置）・ＳＴＡＴＣＯＭといった調相設備や分散型電源の無効電力調節により、線路電圧を規定範囲内に維持するよう調節している。ただし現在は、これら電圧調節機器がそれぞれ、他の電圧調節機器がどのように動作しているかに関係なく、自端情報（自身がつながっている地点において得られる情報）のみに基づき動作している。そのため、配電系統全体で見たとき、最適な電圧調節が行われていない。
これに対し、監視制御装置が、対象となる系統内の電圧調節機器と通信手段を介してつながり、系統および機器の情報を収集し、その情報を元に演算をして制御設定値を算出し、各機器に動作指令を出す集中的制御手法が提案されている（特許文献１〜４参照）。

特開２００３−２５９５５４号公報 特開２００３−２５９５５５号公報 特開２００４−５６９９６号公報 特開２００５−２６９７４４号公報 藤井二郎他：「太陽光発電システム多数台系統連系時の過電圧抑制対策の一考察」、平成16年電気学会全国大会、第６分冊、141-142頁 近藤潤次他：「アナログシミュレータによる配電系統内電圧調節実験」、平成18年電気学会全国大会、第６分冊、66-67頁 松田勝弘・上村敏：「分散型電源連系時の配電系統電圧管理手法の検討」、平成15年電気学会全国大会、第６分冊、74-75頁

しかし、上記特許文献１〜４では、監視制御装置が対象とする系統内の個々の電圧調節機器に対して直接、情報収集・制御設定値の算出・動作指令を行っている。そのため、系統内で電圧調節機器の台数が増えた場合に、監視制御装置は、制御設定値の算出に膨大な計算処理能力が必要となり、かつ計算処理に時間を要して高速な制御を行えない。このような事態に対処するために、対象とする系統をグループ分けし、各グループ毎に監視制御装置を設置すれば、各監視制御装置が管理する電圧調節機器の台数を減らすことができる。しかし、この場合、各グループ間で適切な協調を取らないと、対象とする系統全体において適切な電圧調節を行うことができない。このグループ分けの範囲の適切な決定方法と、グループ間の適切な協調の方法については、確立されていないのが現状である。

本発明の目的は、上記の問題点に鑑み、配電系統をグループ分けして各グループに監視制御装置を設置する場合において、配電系統全体の電圧を適切に調節するための制御アルゴリズムを確立した配電系統電圧調整システムを提供することにある。

本発明は、上記の課題を解決するために下記の手段を採用した。
第１の手段は、配電系統を、１つの負荷時タップ切替装置付変圧器と、該負荷時タップ切替装置付変圧器の２次巻線側（前記負荷時タップ切替装置付変圧器から見て送電系統がある側と逆側、すなわち下流側）の配電系統とを含む領域でグループ分けし、前記各グループに監視制御装置を設置したことを特徴とする配電系統情報監視システムである。
第２の手段は、第１の手段において、配電系統の上流側のグループの監視制御装置は、自己のグループ内の電圧調節を行うために、隣接する下流側のグループの監視制御装置に無効電力調節の要請を行うことを特徴とする配電系統情報監視システムである。
第３の手段は、第１の手段において、配電系統の下流側のグループの監視制御装置は、隣接する上流側のグループの監視制御装置から無効電力調節の要請がある場合、前記要請に応答するとともに、当該下流側のグループ内の電圧調節を行うことを特徴とする配電系統情報監視システムである。
第４の手段は、第１の手段ないし第３の手段のいずれか１つの手段において、任意のグループにおける負荷時タップ切替装置付変圧器のタップ位置は、当該グループの節点電圧が規定範囲外となる節点数が最小となり、かつ当該グループの無効電力調節装置の無効電力の絶対値を減じるように、決定されることを特徴とする配電系統情報監視システムである。

本発明の配電系統情報監視システムによれば、負荷時タップ切替装置付変圧器のタップ位置および無効電力調節装置の無効電力を、配電系統の電圧分布が規定範囲に収まるよう的確に決定できる。また、本発明の配電系統情報監視システムによれば、制御設定値の算出に必要な計算処理を減じることができ、その結果、高速な制御を行うことができる。

本発明の一実施形態を図１ないし図５を用いて説明する。
図１は本実施形態の発明に係る配電系統情報監視システムの構成を示す図である。
同図に示すように、この配電系統情報監視システムは、グループ内の各電圧調節機器と上流のグループの監視制御装置と下流のグループの監視制御装置との間で情報交換を行うための情報通信線を有する。

配電系統内の電圧調節機器としては、負荷時タップ切替装置付変圧器（例えば、配電用変電所内に設置される負荷時タップ切替変圧器（ＬＲＴ）、配電用変電所出口から末端に至る線路途中に施設されるステップ式自動電圧調整器（ＳＶＲ）、および現在研究段階にあるタップ制御付柱上変圧器（非特許文献１参照））や、無効電力調整装置（例えば、分散型電源（ＤＧ）、分散型電力貯蔵装置（ＤＥＳ）、静止形無効電力補償装置（ＳＶＣ）、および静止形無効電力発生装置（ＳＴＡＴＣＯＭ））がある。これらの電圧調節機器は線路電圧や無効電力出力状況の情報を情報通信線を介して自身のグループの監視制御装置に伝達する。

配電系統の上流側のグループの監視制御装置は、無効電力調節の要請を隣接する下流側のグループの監視制御装置に伝達する。下流側のグループの監視制御装置は、自身のグループ内の無効電力調整装置の無効電力出力状況の情報を、上流側のグループの監視制御装置に伝達する。

各グループの監視制御装置は収集した情報を基に、自身のグループ内の各電圧調節機器の制御設定値および下流側グループへ要請する無効電力値を算出する。そして算出した値を各電圧調節機器および下流側グループの監視制御装置に伝達する。各電圧調節機器は自身が所属するグループの監視制御装置からの指令に従って動作する。この一連の操作を規定時間間隔毎に繰り返す。

次に、本実施形態の発明に係る配電系統における電圧調節の原理について説明する。
配電系統の電圧を調節する方法には大きく分けて２つあり、１つは無効電力を調節することであり、もう１つは変圧器のタップを切替ることである。
まず、無効電力Ｑを調節したとき、負荷時タップ切替装置付変圧器の２次側の送出端（電圧Ｖ(０)）から任意の距離ｌの地点における各線路の電圧Ｖがいかに変化するかを表す式は、ｘを単位長さあたりの線路のリアクタンスとするとき（１）式で近似できる。（特許文献４参照）。

ただし、無効電力は前記任意の距離ｌの位置より線路下流側で消費される遅れ無効電力を正値としている。
（１）式より、例えば、送出端から任意の機器（例えば、分散型電源（ＤＧ））の連系点までの距離をｌ_aとしたとき、距離ｌ_aの地点に接続された機器が、無効電力消費をΔＱだけ増加させたときの、距離ｌの地点の線路電圧変化は（２）式で近似できる。

（２）式は、無効電力制御による電圧への影響が無効電力調整装置の連系点の上流・下流の双方に及ぶことを示している。

次に、変圧器のタップ変更に伴う線路電圧の変化を表す式を以下に示す。
タップ位置の変化量をΔＮ、１ステップのタップ切替に伴う二次電圧の変化分をδＶとすると、二次側送出端からの距離ｌの地点における線間電圧変化は（３）式で近似できる。

（３）式は、タップ位置制御による電圧への影響が二次側送出端より下流のみに及び、上流には及ばないことを示している。
各負荷の電圧が変わると電流も変化するので厳密解は上記の近似式と異なるが、簡潔で取り扱いやすいことから上記の近似式を制御アルゴリズムに用いる。

配電系統の任意のグループｉにおいて負荷時タップ切替装置付変圧器の二次側の配電線路内のＪ箇所の電圧を測定または推定しているとし、その地点を番号ｊで表し、その地点の電圧をＶ_ijとする。また、グループｉ内に接続されており、監視制御装置から無効電力を制御可能な無効電力調節装置がＭ台存在するとし、それらを番号ｍで表し、その無効電力調節装置が消費する遅れ無効電力をＱ_imとする。ここで、無効電力調節装置とは、ＳＶＣ、ＳＴＡＴＣＯＭといった、無効電力の調節を主な目的として設置されている機器のみならず、自励式インバータや同期発電機を介して系統連系する分散型電源（ＤＧ）や、自励式インバータを用いたＢＴＢ設備であるループコントローラなど、無効電力を調節する機能を有する設備を含む。さらに、グループｉ内に直結している下流側のグループがＤ個存在するとし、それらを番号ｄで表し、その中のすべての制御可能な無効電力調節装置が消費する遅れ無効電力の総和をＱ’_idとする。そして、グループｉの負荷時タップ切替装置付変圧器のタップ番号をＮ_iとし、Ｎ_iが大きくなる方向にタップを切替えた場合は変圧器二次電圧が高くなり、逆にＮ_iが小さくなる方向にタップを切替えた場合は変圧器二次電圧が低くなるとする。

ここで（２）、（３）式より、負荷時タップ切替装置付変圧器のタップ番号の変化ΔＮ_iと各無効電力調節装置が消費する遅れ無効電力の変化分ΔＱ_imと各下流グループｄ内の無効電力調節装置が消費する遅れ無効電力の変化分ΔＱ’_idによる、各電圧検出地点の電圧変化分ΔＶ_ijは、感度係数a_ijmを（２）式の右辺のΔＱの係数に相当するΔＱ_imの係数、感度係数ｂ_ijdを（２）式の右辺のΔＱの係数に相当するΔＱ’_idの係数、δＶ_iを（３）式の右辺のΔＮの係数に相当する１ステップのタップ切替に伴う二次電圧の変化分をとする時、（４）式で表すことができる。

電圧を測定または推定している各節点について（４）式を表すと、（５）式のように行列およびベクトルで表すことができる。ただし、（５）式内の行列とベクトルの定義は（６）式となる。

（５）式は、グループｉの中の各節点電圧が、グループｉ内の無効電力調節装置の無効電力を変化させること、下流側グループｄの無効電力を変化させること、およびグループｉ内の負荷時タップ切替装置付変圧器のタップ位置を変化させることによって、どれだけ変化するかを表す式である。

次に、各グループ内に設置される監視制御装置における電圧調節アルゴリズムについて説明する。監視制御装置における電圧調節アルゴリズムの流れ図を図２に示す。
まず監視制御装置は、自身のグループ内の各節点の電圧Ｖ_ijの情報を得る（ステップＳ１）。

次に、無効電力調節装置ｍの無効電力値Ｑ_imが飽和し（上限Ｑ_immaxまたは下限Ｑ_imminに達し）、その絶対値をそれ以上増すことができない場合は、（６）式のベクトルΔＱ_iおよび行列ａ_iの該当する要素と列は、それぞれ削除する。同様に、下流側グループｄ内の無効電力調節装置の無効電力値の総和Ｑ’_idが飽和し（上限Ｑ’_idmaxまたは下限Ｑ’_idminに達し）、その絶対値をそれ以上増すことができない場合は、（６）式のベクトルΔＱ’_iおよび行列ｂ_iの該当する要素と列は、それぞれ削除する（ステップＳ２）。そして、アルゴリズムを繰り返す上で、タップ切替に影響しないようにタップ切替に要する時間より長い期間、その無効電力値（Ｑ_imおよびＱ’_id）を維持させる。その期間が経過した後、その無効電力値の絶対値を少しだけ低くした上で、該当する（６）式の要素と列を復帰させる。これにより、無効電力値が飽和した無効電力調節装置をあてにせずに、適切に電圧調節を行うことができる。

隣接する上流側グループｕからの無効電力調節要請ΔＱ_iuに応えるには、（７）式を満たす必要がある。

（７）式を（４）式と同じ電圧の次元にそろえるために、（７）式の両辺にｋ_iuｑ_i0を乗じると、（８）式となる。係数ｋ_iuは自身のグループ内の電圧調節と隣接する上流グループｕへの無効電力援助のどちらに重点をおくかを決める係数である。上流グループｕから無効電力調節の要請が無い場合はｋ_iu＝０として自身のグループ内の電圧調節のみに専念し、上流グループｕから無効電力調節の要請がある場合はｋ_iuを０でない値にして上流グループへの無効電力援助も行う。係数ｑ_i0は行列ａ_i内の一要素で、無効電力変化による変圧器の二次側送出端電圧の変化量であり、（９）、（１０）、（１１）式に後述する。

続いて、電圧の規定上限Ｖ_highと下限Ｖ_lowの平均値をＶ_pavrとするとき、（６)式のΔＶ_ijにＶ_pavr−Ｖ_ijを代入する。そして、ΔＮ_i＝−1、０、＋１の３つのケースについて、ΔＱ_imとΔＱ’_idを（５）式と（８）式より最小二乗法により算出する。Ｑ_im＋ΔＱ_imがＱ_immax以上またはＱ_immin以下となった場合は、ΔＱ_imをそれぞれＱ_immax−Ｑ_imまたはＱ_immin−Ｑ_imに変更する。Ｑ’_id＋ΔＱ’_idがＱ’_idmax以上またはＱ’_idmin以下となった場合は、ΔＱ’_idをそれぞれＱ’_idmax−Ｑ’_idまたはＱ’_idmin−Ｑ’_idに変更する（ステップＳ３）。

ここで電圧規定範囲より少し狭い電圧設定範囲を定義する。すなわち、設定上限Ｖ’_highをＶ_highより少し低い値、設定下限Ｖ’_lowをＶ_lowより少し高い値とする。ステップＳ３で得られたΔＱ_imとΔＱ’_idを（５）式に代入しΔＶ_ijを算出し、その結果得られるＶ_ij＋ΔＶ_ijのうち、電圧設定範囲内に収まらない節点数Ｆを求める。また、ステップＳ３で得られたΔＱ_imとΔＱ’_idを代入した（８）式の右辺とΔＱ_iuとの差の絶対値が（Ｖ’_high−Ｖ’_low）／２より大きい場合は、上流グループｕからの無効電力調節の要請に充分応えていないとして、Ｆに１を加える。ΔＮ_i＝−1、０、＋１の３つのケースのうち、Ｆ＝０となるΔＮ_iがある場合は、その中で無効電力の二乗和（Σ_m(Ｑ_im+ΔＱ_im)²＋Σ_d(Ｑ’_id+ΔＱ’_id)²）を最小にするΔＮ_iを選択する。Ｆ＝０となるΔＮ_iが無い場合は、Ｆを最小にするΔＮ_iの中から、（５）式と（８）式の誤差の二乗和（Σ_j{Ｖ_pavr−(Ｖ_ij＋ΔＶ_ij)}²＋{ｋ_iuｑ_i0(Σ_mΔＱ_im＋Σ_dΔＱ’_id−ΔＱ_iu)}²）を最小にするΔＮ_iを選択する（ステップＳ４）。

ΔＮ_i決定後、各電圧調節機器がつながっている配電線路の現在の電圧が設定範囲内に収まっているかどうかを調べる（ステップＳ５）。各電圧調節機器がつながっている配電線路のすべての節点電圧が設定範囲内に収まっており、かつ上流グループｕからの無効電力調節の要請が無い(ｋ_iu＝０)場合は、その配電線路につながっている無効電力Ｑ_imをｇＱ_imに更新し、かつ下流側グループｄへの無効電力要請の係数ｋ_diを零にする（ステップＳ６）。ここで、ｇは１未満の正値であり、電流増加に伴う損失増加を防ぐために不要な無効電力を徐々に絞る効果がある。

各電圧調節機器がつながっている配電線路のいずれかの節点電圧が設定範囲を逸脱しているか、または上流側グループｕからの無効電力調節の要請がある場合は、その配電線路につながっている無効電力Ｑ_imをΔＮ_i＝０のケースで算出したΔＱ_imを用いてＱ_im＋ｃΔＱ_imに更新し、かつ下流側グループｄへの無効電力要請の係数ｋ_diを零でない値にする（ステップＳ７）。ここで、ｃは１未満の正値であり、Ｑ_imの急激な変化を抑制する効果がある。

上記のアルゴリズムにより決定したΔＮ_iおよびＱ_imを、それぞれ負荷時タップ切替装置付変圧器と無効電力調節装置に指令する（ステップＳ８）。この一連の操作が、監視制御装置内で行われる制御動作である。この制御動作を、規定時間間隔毎に繰り返す。

次に、非特許文献２に示されている６．６kVの三相三線式高圧配電系統２配電線路分を模擬する、三相三線２２００Ｖ、１８ｋＶＡのアナログシミュレータを用いて行った実験について、図３を用いて説明する。
６．６ｋＶ、３ＭＶＡ の配電線路を２００Ｖ、９ｋＶＡのモデルで模擬し、その単位長さあたりの抵抗ｒとリアクタンスｘを上記容量を基準として、ある実系統のｐｕ値に合わせている。以降では、２００Ｖ、９ｋＶＡをｐｕ表記の基準とする。図３において、Ｖ、Ｐ、Ｑはそれぞれの節点の電圧、消費有効電力、消費遅れ無効電力を表し、添字は節点番号を表す。ｌ_ijは一つ上流の節点から節点ijまでの距離を表す。Ｎ_i(ｉ＝０−２)は、配電用変電所変圧器(ｉ＝０、タップ電圧幅δＶ₀＝１％ｐｕ、漏れリアクタンスｘ_tr)、ＳＶＲ１(ｉ＝１、δＶ₁＝１．２５％ｐｕ、漏れリアクタンスｘ_svr)、ＳＶＲ２(ｉ＝２、δＶ₂＝１．２５％ｐｕ、漏れリアクタンスｘ_svr)の負荷時タップ切替器のタップ位置である。ＤＧimは節点imに連系した分散型電源で、無効電力を連続的に変化でき、出力電力の力率に制限を設けていない。各分散型電源の定格遅れ無効電力(Ｑ_max)および定格進み無効電力(−Ｑ_min)は共に０．２８ｐｕとした。

次に、配電線の電圧の上限値および下限値について説明する。
わが国では電気事業法により、引込口における電灯線電圧を １０１Ｖ±６Ｖ以内に維持することが定められている。低圧線での電圧変動分を、重負荷時降下分６．５Ｖ、
最大逆潮流時上昇分２．０Ｖとする（非特許文献３参照）と、高圧配電線の許容電圧変動幅は、電灯線電圧換算で１０１．５Ｖ〜１０５．０Ｖとなる。

すべての柱上変圧器タップを６６００Ｖ：１０５Ｖに設定しているとする。この場合、高圧配電線のすべての電圧を６３８０Ｖ〜６６００Ｖ (０．９６７ｐｕ〜１．０ｐｕ)の間に維持する必要がある。これは実験システムでは下限Ｖ_low＝１９３．３Ｖ、上限Ｖ_high＝２００．０Ｖ内に維持することに相当する。電圧設定範囲は、下限Ｖ’_low＝Ｖ_low＋０．００２５ｐｕ、上限Ｖ’_high＝Ｖ_high−０．００２５ｐｕとした。

各節点の有効電力消費を変化させ、電圧変化を測定した。負荷時タップ切替装置付変圧器のタップ位置と無効電力調節装置の無効電力は、上記のアルゴリズムにより自動調節した。ただし本回路において（６）式中の各行列とベクトルの要素は、グループ０については（９）式、グループ１については（１０）式、グループ２については（１１）式となる。

ここでＶ_bは、（２）式では線路送出端電圧Ｖ(０)であるが、簡単のため線路定格電圧である２００Ｖ(１ｐｕ)を用い、係数ｑ_ijを常に定数として扱えるようにした。
図３の実験回路では、ＤＧ０１の無効電力Ｑ₀₁とグループ1からの無効電力Ｑ’₀₁の寄与が全く同じになっている。そこで、Ｑ₀₁が飽和している場合(Ｑ₀₁＝Ｑ_maxまたはＱ_min)のみΔＱ’₁₀の要請を用いることとし、どちらか使わない方に該当する（９）式内の要素と列は、それぞれ削除する。

第１の実施形態のアルゴリズムにより制御した場合の実験結果を図４に示す。
ただし、ステップＳ６とＳ７で用いる係数を、ｃ＝０．１、ｇ＝０．９８とし、計測と制御は０．５秒毎に行った。また、無効電力調節を要請する際の係数ｋ₁₀とｋ₂₀をそれぞれ、１と２にした。
図４に示した電圧、有効電力、無効電力の単位はｐｕである。また、有効電力消費と遅れ無効電力消費を正値としている。有効電力は各節点での電力消費を模擬し、その時間変化は事前に設定され、簡単のため全ての負荷の力率は１とした。無効電力とタップ位置が本発明の監視制御装置により制御された。節点電圧および無効電力については、図４には重要なもののみを表示している。
図４のように、節点０２では大きな電力消費があり、逆に配電線路１では大きな電力消費の後に大きな逆潮流が発生している状況を実験した。節点００と０２の間が最も重潮流である上、節点０２には無効電力を調節する機器が連系していないため、Ｖ₀₂の電圧低下抑制が難しい状況である。Ｖ₀₂を規定範囲内に維持するには、ブロック２内の分散型電源がＶ₀₂を制御するために無効電力を出力する必要がある。実験の結果、グループ０の監視制御装置からの要請に従い、グループ２内のＤＧ２１およびＤＧ２４が適切に無効電力を調節して、Ｖ₀₂を過渡的な変動を除き規定範囲内に維持した。また、配電線路１に関しても、グループ０の監視制御装置からの要請に従い、グループ１内のＤＧ１１が適切に無効電力を調節して、Ｖ₀₁を過渡的な変動を除き規定範囲内に維持した。結果として、全ての節点の電圧を過渡的な変動を除き規定範囲内に維持した。

これに対し、従来の制御法による場合の実験結果を図５に示す。従来の制御法とは、負荷時タップ切替装置付変圧器は二次電圧および自身を通過する電力から下流の配電線での電圧分布を推定し、タップ位置を決定する。また、無効電力調節装置は、家庭用太陽光発電のパワーコンディショナのように、連系点電圧を測定し、規定範囲を逸脱していれば無効電力調節を行う。実験回路、電圧規定範囲、計測・制御間隔は、図４に示した実験と同じとした。また各節点での電力消費の変化パターンは、図４に示した実験とほぼ同じである。この場合、ＳＶＲ２のタップ切替によりＶ₂₁は常に設定範囲内に維持されたため、Ｑ₂₁は全く出力されていないし、配電線路２内の他の分散型電源についても、図５に示していないが同様であった。配電用変電所変圧器は潮流計算によりＶ₀₂の低下を推定したため、タップＮ₀を上げて送出電圧Ｖ₀₀を規定上限Ｖ_high以上に高くしたが、それでもＶ₀₂を規定下限Ｖ_low以上に高くできなかった。また、配電線路１で逆潮流になる後半にＶ₀₁がＶ_high以上に上昇した。ＤＧ０１の無効電力は定格に達してしまったため、ＤＧ１１が無効電力を適切に制御しなければＶ₀₁の上昇を抑えられない。しかし、ＳＶＲ１のタップ切替によりＶ₁₁は設定範囲内に維持されたため、この期間のＱ₁₁はほとんど零であった。以上の理由よりこの場合は、Ｖ₀₀、Ｖ₀₁、 Ｖ₀₂が定常的に規定範囲を逸脱した。

以上の２つの実験結果から、配電系統における従来の制御法では電圧を規定範囲内に維持できない場合でも、本実施形態のアルゴリズムを用いた監視制御装置によれば規定範囲内に維持できることが明らかであり、本手法の有効性を確認できた。

なお、非特許文献２では、同じ実験回路において配電系統全体を１台の監視制御装置により一括制御する方式を試み、電圧調節に成功している。しかし、非特許文献２でも述べているように、この一括制御では、Ｔ台の負荷時タップ切替装置付変圧器がある場合にステップＳ３において３^T通りのケースの演算をする必要がある。また、ベクトルΔＱ_iの要素数および行列ａ_iの列数は制御する無効電力調節装置の台数となるが、一括制御では配電系統内のすべてを制御するので、それら要素数および列数が大きくなる。このように制御に必要な演算量が多いため、電圧調節機器がこれ以上増加すると高速な制御ができなくなる。
本発明では、各グループの監視制御装置が、自身のグループ内の電圧調節機器のみを制御しつつ、上流または下流のグループとの連携を行っており、各監視制御装置での制御演算量を抑えられ、高速な制御が行える。

一実施形態の発明に係る監視制御装置の構成を示す図である。 配電系統の電圧を調節するアルゴリズムの流れを示す図である。 本実施形態の実施例として実験を行ったアナログシミュレータの回路構成を示す図である。 図３に示した実験回路において、図２に示した制御アルゴリズムに従い、変圧器のタップ位置と無効電力調節装置を制御した場合の実験結果を示す図である。 図３に示した実験回路において、従来の制御方法に従い、変圧器のタップ位置と無効電力調節装置を制御した場合の実験結果を示す図である。

Claims (4)

1. 配電系統を、１つの負荷時タップ切替装置付変圧器と、該負荷時タップ切替装置付変圧器の２次巻線側の配電系統とを含む領域でグループ分けし、前記各グループに監視制御装置を設置したことを特徴とする配電系統情報監視システム。
2. 配電系統の上流側のグループの監視制御装置は、自己のグループ内の電圧調節を行うために、隣接する下流側のグループの監視制御装置に無効電力調節の要請を行うことを特徴とする請求項１に記載の配電系統情報監視システム。
3. 配電系統の下流側のグループの監視制御装置は、隣接する上流側のグループの監視制御装置から無効電力調節の要請がある場合、前記要請に応答するとともに、当該下流側のグループ内の電圧調節を行うことを特徴とする請求項１に記載の配電系統情報監視システム。
4. 任意のグループにおける負荷時タップ切替装置付変圧器のタップ位置は、当該グループの節点電圧が規定範囲外となる節点数が最小となり、かつ当該グループの無効電力調節装置の無効電力の絶対値を減じるように、決定されることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１つの請求項に記載の配電系統情報監視システム。
   
   

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