JP2011250629A

JP2011250629A - 電圧制御装置

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Publication number: JP2011250629A
Application number: JP2010122883A
Authority: JP
Inventors: Tomihiro Takano; 富裕高野; Yuki Tsuji; 祐毅辻; Kenjiro Mori; 健二郎森; Naoki Kobayashi; 直樹小林; Yoshiaki Fuwa; 由晃不破
Original assignee: Tokyo Electric Power Co Inc; Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp; Tokyo Electric Power Company Holdings Inc
Priority date: 2010-05-28
Filing date: 2010-05-28
Publication date: 2011-12-08
Anticipated expiration: 2030-05-28
Also published as: JP5578940B2

Abstract

【課題】ユーザが電圧制御装置の整定値を設定しなくても、調整対象の電圧を正確に推定することが可能な技術を提供することを目的とする。
【解決手段】電圧制御装置１は、変圧器１６と、電圧・電力計測器１０と、計測データを記憶する計測データベース１２と、回帰分析部１３と、制御実行部１５とを備える。回帰分析部１５は、計測データに重回帰分析を行うことにより、自端電圧Ｖｓから補償点電圧Ｖ（ｉ）までの電圧降下と、自端通過有効電力Ｐ及び自端通過無効電力Ｑとの相関係数たる整定値ｋ１（ｉ），ｋ２（ｉ）を算出する。制御実行部１５は、補償点電圧Ｖ（ｉ）が得られない場合に、整定値ｋ１（ｉ），ｋ２（ｉ）を用いて補償点電圧の推定値Ｖｎ（ｉ）を取得し、当該推定値が運用範囲内に収まるように変圧器１６の電圧を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、配電系統の電圧を調整する電圧制御装置に関するものである。

現在、配電系統に使用される電圧制御装置として、例えば、変電所に設けられるＬＲＴ（Load Ratio control Transformer：負荷時タップ切替変圧器）や、配電線上に設けられるＳＶＲ（Step Voltage Regulator：ステップ式自動電圧調整器）などの電圧調整器が知られている。これら電圧調整器は、電圧調整用の変圧器を有し、当該変圧器のタップ位置（タップ値）を切替えて変圧比を変更することにより、当該変圧器における負荷側の電圧（二次側電圧）を制御する。

典型的なタップ位置の切替方法としては、電圧調整器の通過電力または通過電流の計測値と電圧調整器の二次側電圧の計測値とから得られる演算値に基づいてタップ位置（変圧比）を切替えるＬＤＣ（Line Drop Compensator：線路電圧降下補償）方式と、所定の時刻に所定のタップ位置に切替えるスケジュール方式とがある。

例えば、ＳＶＲのＬＤＣ方式では、ＳＶＲから離れた「負荷中心点」と呼ばれる電圧制御目標点が仮想的に想定されている。そして、ＳＶＲにおいて自端電圧Ｖｓ、自端通過有効電力Ｐ、及び、自端通過無効電力Ｑが計測されて次式（１）に代入されることにより、ＳＶＲから離れた負荷中心点の電圧Ｖｃが推定される。

この式（１）において、ＳＶＲから負荷中心点までの線路抵抗Ｒ及び線路リアクタンスＸは、予め設定された定数であり、いわゆる一種の「整定値（制御パラメータ）」である。特許文献１では、系統シミュレータ等を用いた解析によって配電系統の電圧分布を推定し、その結果をもとに整定値を決定している。また、特許文献２では、ＬＲＴのＬＤＣ方式について、配電系統で実測した電流・電圧を用いてシミュレーションし、整定値を算出している。ただし、その算出方法は、様々な整定値の組合せがユーザにより指定され、組合せごとにシミュレーションし、そのシミュレーション結果で電圧分布が最良となる整定値の組合せが選択される。

特開２０００−６９６６８号公報特開２００８−２２８４２８号公報

以上のようなＬＤＣ方式の電圧制御装置においては、負荷中心点の推定電圧が運用範囲に収まるようにＳＶＲのタップ位置が変更されることから、推定電圧を求めるための整定値が正しく設定されていないと、負荷中心点の推定電圧に誤差が生じてしまい、配電系統の実電圧が規定の上限下限を逸脱する可能性がある。つまり、整定値がいかに適正に設定されるかが、配電系統の電圧が適正に維持されるか否かの分かれ目となっている。

ここで、特許文献１に記載されている技術のように、ユーザが系統解析シミュレーションを実施する電圧制御装置においては、現実の負荷分布が細かく実測されないので、ユーザが配電系統内の負荷分布を正確に推定する必要がある。しかし、太陽光発電など分散型電源が普及するにつれ、配電系統の電圧分布は多岐多様となっていることから、全てを網羅して推定し解析することは難しくなっている。しかも、実際の配電系統の負荷分布は時々刻々と変化するため、ユーザが設定した整定値が現実に即さなくなる場合が多い。

そこで、本発明は、上記のような問題点を鑑みてなされたものであり、ユーザが電圧制御装置の整定値を設定しなくても、調整対象の電圧を正確に推定することが可能な技術を提供することを目的とする。

本発明に係る電圧制御装置は、配電系統の所定の計測点における電圧である計測点電圧を調整する電圧制御装置であって、前記所定の計測点と電気的に接続された電圧調整用の変圧器と、前記変圧器における、自端電圧、自端通過有効電力及び自端通過無効電力を計測する計測器と、複数時点に計測される、前記計測点電圧、前記自端電圧、前記自端通過有効電力及び前記自端通過無効電力を含む計測データを記憶する計測データベースとを備える。そして、前記計測データベースに記憶されている前記計測データに重回帰分析を行うことにより、前記自端電圧から前記計測点電圧までの電圧降下と、前記自端通過有効電力及び前記自端通過無効電力との相関係数を算出する回帰分析部と、前記変圧器の電圧を制御する制御実行部とを備える。前記制御実行部は、前記計測点電圧が得られる場合に、当該計測点電圧が運用範囲内に収まるように前記変圧器の電圧を制御し、前記計測点電圧が得られない場合に、前記計測器で計測される前記自端電圧、前記自端通過有効電力及び前記自端通過無効電力と前記相関係数とに基づいて前記計測点電圧の推定値を取得し、当該推定値が運用範囲内に収まるように前記変圧器の電圧を制御する。

本発明によれば、計測点電圧Ｖが得られない場合には、計測点電圧を推定するための相関係数を自動的に求める。したがって、ユーザが相関係数を推定する作業が不要となる。また、相関係数は、計測データから得られる値であることから、配電系統の変化に追従して変化することになる。したがって、配電系統が変化しても、調整対象の計測点電圧を正確に推定することができる。

実施の形態１に係る電圧制御装置とその周辺の構成を示すブロック図である。実施の形態１に係る電圧制御装置の動作を示すフローチャートである。実施の形態１に係る電圧制御装置の動作を示す図である。実施の形態１に係る電圧制御装置の動作を示すフローチャートである。実施の形態１に係る電圧制御装置の動作を示すフローチャートである。実施の形態３に係る電圧制御装置とその周辺の構成を示すブロック図である。実施の形態４に係る電圧制御装置とその周辺の構成を示すブロック図である。実施の形態４に係る電圧制御装置の動作を示すフローチャートである。実施の形態４に係る電圧制御装置の動作を示す図である。実施の形態４に係る電圧制御装置の動作を示す図である。

＜実施の形態１＞
図１は本実施の形態に係る電圧制御装置とその周辺の構成を示すブロック図である。図に示すように、電圧制御装置１は、電圧・電力計測器１０と、データ収集部１１と、計測データベース１２と、回帰分析部１３と、制御パラメータ記憶部１４と、制御実行部１５と、電圧調整用の変圧器１６とを備える。

電圧制御装置１には、その内外を跨いで配電線２０が設けられている。電圧制御装置１内部における配電線２０には変圧器１６が接続されており、電圧制御装置１外部における配電線２０には複数の電圧センサーＰＴ_OUTが設けられている。複数の電圧計測器１８は、複数の電圧センサーＰＴ_OUTと接続されている。そして、各電圧計測器１８は、各電圧センサーＰＴ_OUTが設けられた計測点における計測点電圧を計測する。

一般に、電圧供給源（図示せず）からの供給電圧は、配線線を通過していくにつれて減少していくことから、電圧供給源の遠隔地では供給電圧が低くなってしまう。そこで、ＬＲＴやＳＶＲなどの電圧制御装置は、自身の変圧器で生じる電圧を制御することによって、遠隔地において供給電圧が低くなるのを抑制している。本実施の形態では、電圧制御装置１は、配電系統の補償範囲内に存在する計測点において計測される計測点電圧が、ユーザにより設定された運用範囲内に収まるようにすることで、供給電圧が低くなるのを抑制している。

なお、以下の説明において、補償範囲内に存在する計測点を「補償点」と呼び、その計測点電圧を「補償点電圧」と呼ぶこととする。また、以下、補償点が複数存在するものとし、複数の補償点のうち任意の補償点をｉ（＝１，２，・・・）と表記することもあり、任意の補償点の補償点電圧をＶ（ｉ）と表記することもある。

本実施の形態において、補償点電圧Ｖ（ｉ）を計測する電圧計測器１８は通信機能を有している。当該電圧計測器１８は、通信線１９を介して、自身が計測した補償点電圧Ｖ（ｉ）を電圧制御装置１に送信することが可能となっている。

電圧・電力計測器１０は、変圧器１６における、自端電圧Ｖｓ、自端通過有効電力Ｐ及び自端通過無効電力Ｑを計測する。本実施の形態では、電圧センサーＰＴ_IN及び電力センサーＣＴが、電圧制御装置１内において変圧器１６から二次側（補償点側）の配電線２０に設けられている。電圧・電力計測器１０は、電圧センサーＰＴ_IN及び電力センサーＣＴと接続されており、これらが設けられた箇所の電圧、有効電力及び無効電力を、自端電圧Ｖｓ、自端通過有効電力Ｐ及び自端通過無効電力Ｑとして計測する。以下、簡単のため、自端通過有効電力Ｐ及び自端通過無効電力Ｑをまとめて、「自端通過電力Ｐ，Ｑ」と呼ぶこともある。

データ収集部１１は、複数時間断面（複数時点）において、複数の電圧計測器１８から通信線１９を介して補償点ｉごとに補償点電圧Ｖ（ｉ）を収集する。そして、データ収集部１１は、同複数時間断面において電圧・電力計測器１０から自端電圧Ｖｓ、自端通過電力Ｐ，Ｑも収集する。データ収集部１１は、複数時間断面において収集した補償点電圧Ｖ（ｉ）、自端電圧Ｖｓ、自端通過電力Ｐ，Ｑを含む計測データを、計測データベース１２に出力する。

計測データベース１２は、一定期間内の複数時間断面に収集（計測）された、補償点電圧Ｖ（ｉ）、自端電圧Ｖｓ、自端通過電力Ｐ，Ｑを含む計測データを記憶する。

回帰分析部１３は、計測データベース１２に記憶された複数時間断面の計測データに重回帰分析を行うことにより、自端電圧Ｖｓから補償点電圧Ｖ（ｉ）までの電圧降下（電圧差）と、自端通過電力Ｐ，Ｑとの相関係数である整定値（制御パラメータ）を補償点ごとに算出する。そして、回帰分析部１３は、算出した整定値を制御パラメータ記憶部１４に出力する。

制御パラメータ記憶部１４は、回帰分析部１３から出力される、整定値を記憶する。

制御実行部１５は、補償点電圧Ｖ（ｉ）が正常に計測・収集されている平常時においては、当該補償点電圧Ｖ（ｉ）が、運用範囲内に収まるように、変圧器１６に電圧上げ指令または電圧下げ指令を出す。

また、制御実行部１５は、補償点電圧Ｖ（ｉ）が正常に計測・収集されない異常時においては、電圧・電力計測器１０で計測される自端電圧Ｖｓｎ及び自端通過電力Ｐｎ，Ｑｎと、制御パラメータ記憶部１４に記憶されている整定値とに基づいて、補償点電圧Ｖ（ｉ）の推定値Ｖｎ（ｉ）を推定する。なお、自端電圧Ｖｓｎ及び自端通過電力Ｐｎ，Ｑｎは、制御実行部１５で用いられる値であることを表しているに過ぎず、自端電圧Ｖｓ、自端通過電力Ｐ，Ｑと同じ値である。制御実行部１５は、推定値Ｖｎ（ｉ）が運用範囲内に収まるように、変圧器１６に電圧上げ指令または電圧下げ指令を出す。

変圧器１６は、補償点と電気的に接続されており、制御実行部１５から出される電圧上げ指令及び電圧下げ指令に基づいて、タップ位置を制御することにより、二次側の配電線２０において供給される電圧、つまり、補償点電圧Ｖ（ｉ）を制御する。

次に、データ収集部１１、回帰分析部１３及び制御実行部１５の動作について説明する。

図２は、データ収集部１１の動作を示すフローチャートである。まず、データ収集部１１の動作について説明する。データ収集部１１は、１分から数十分程度の短周期で起動される。本実施の形態では、データ収集部１１は、１分周期で起動されているものとする。

データ収集部１１は起動すると、ステップｓ１にて、自端電圧Ｖｓ、自端通過電力Ｐ，Ｑ及び補償点電圧Ｖ（ｉ）の計測値を収集する。そして、ステップｓ２にて、データ収集部１１は、これら計測値一式に、図３に示される現在の日時・曜日情報を付加することにより、１つの時間断面における、計測値一式及び日時・曜日情報を含む計測データを生成する。なお、曜日情報は、日曜日から土曜日までの７つに区分されていてもよいし、図３に示されるように、平日と休日との２つに区分されていてもよい。ステップｓ３にて、データ収集部１１は、計測データを計測データベース１２に登録して終了する。

平常時の複数時間断面において以上のようなステップｓ１〜ｓ３の動作が繰り返されることから、複数時間断面の計測データが計測データベース１２に記憶される。

図４は、回帰分析部１３の動作を示すフローチャートである。次に、図４を用いて回帰分析部１３の動作について説明する。回帰分析部１３は、１日から１ヶ月程度の長期間で起動される。本実施の形態では、回帰分析部１３は、１日周期で起動されているものとする。

回帰分析部１３は起動すると、ステップｓ１１にて、重回帰分析が完了していない未処理の補償点があるかを判断する。ステップｓ１１において未処理の補償点があると判断した場合にはステップｓ１２に進み、そうでない場合には終了する。

ステップｓ１２にて、回帰分析部１３は、未処理の補償点に着目する。なお、後述するステップｓ１３からステップｓ１１に戻って再びステップｓ１２が行われる場合には、未処理の補償点のうち先に着目した補償点以外の補償点に着目するものとする。以下の説明では、ｉ＝ｊの補償点が着目されたものとして説明する。

ステップｓ１３にて、回帰分析部１３は、着目している補償点ｊに関し、日時・曜日情報で区分される時間帯のうち、重回帰分析が行われていない未処理の時間帯があるかを判断する。時間帯は、上述の曜日ごとに区分されてもよいし、午前０時から毎正時ごとに区分されてもよいし、一般的な人の生活スタイルに合わせて、朝（６時から８時）、昼（８時から１７時）、夕方（１７時から２３時）、夜間（２３時から翌日６時）などのように区分されてもよい。あるいは、１月から１２月まで月ごとに区分されてもよいし、春、夏、秋、冬というように季節ごとに区分されてもよい。

ステップｓ１３にて未処理の時間帯があると判断した場合にはステップｓ１４に進み、そうでない場合にはステップｓ１１に戻る。

ステップｓ１４にて、回帰分析部１３は、重回帰分析が完了していない未処理の時間帯に着目する。そして、ステップｓ１５にて、回帰分析部１３は、計測データベース１２に記憶されている過去一定期間の計測データのうち、未処理の時間帯に該当する複数の計測データを取得する。過去一定期間は、例えば、現在から過去１ヶ月以上５年以下までの期間とすればよい。

ステップｓ１６にて、回帰分析部１３は、ステップｓ１５にて取得した同一時間帯の複数の計測データを、次式（２）に時間断面ごとに代入することにより、自端電圧Ｖｓから補償点電圧Ｖ（ｊ）までの電圧降下ΔＶ（ｊ）を時間断面ごとに算出する。

同一時間帯の各時間断面においては、電圧降下ΔＶ（ｊ）と自端通過電力Ｐ，Ｑとの間に、次式（３）に示されるような相関があると想定される。そこで、ステップｓ１７にて、回帰分析部１３は、複数時間断面の電圧降下ΔＶ（ｊ）及び自端通過電力Ｐ，Ｑに重回帰分析を行うことにより、整定値ｋ１（ｊ），ｋ２（ｊ）を算出する。つまり、回帰分析部１３は、各時間断面において、電圧降下ΔＶ（ｊ）と自端通過電力Ｐ，Ｑとの間に次式（３）がほぼ成り立つような整定値ｋ１（ｊ），ｋ２（ｊ）を算出する。

ステップｓ１８にて、回帰分析部１３は、重回帰分析の結果たる整定値ｋ１（ｊ），ｋ２（ｊ）、つまり、制御パラメータを制御パラメータ記憶部１４に記憶する。その後、ステップｓ１３に進む。以上のような、ステップｓ１１及びステップｓ１３を含むループ処理が行われることにより、全ての補償点及び時間帯について整定値ｋ１（ｉ），ｋ２（ｉ）が求められ、制御パラメータ記憶部１４に記憶される。

図５は、異常時における制御実行部１５の動作を示すフローチャートである。制御実行部１５は、一つの補償点電圧Ｖ（ｉ）が取得できなかった際に平常時の動作から異常時の動作に移行するものであってもよいし、補償点電圧Ｖ（ｉ）が予め定められた数以上取得できなかった際に平常時の動作からい常時の動作に移行するものであってもよい。以下、図５を用いて制御実行部１５の異常時の動作について説明する。なお、異常時において、制御実行部１５は、数十ミリ秒から数分程度の短周期で起動される。本実施の形態では、制御実行部１５は、１秒周期で起動されているものとする。

制御実行部１５は起動すると、ステップｓ２１にて、電圧・電力計測器１０で計測される自端電圧Ｖｓｎ及び自端通過電力Ｐｎ，Ｑｎを取得する。

ステップｓ２２にて、制御実行部１５は、複数の補償点のうち、推定値Ｖｎ（ｉ）が取得されていない未処理の補償点があるかを判断する。ステップｓ２２において未処理の補償点があると判断した場合には、ステップｓ２３に進み、そうでない場合には終了する。

ステップｓ２３にて、制御実行部１５は、未処理の補償点に着目する。なお、後述するステップｓ２８からステップｓ２２に戻って再びステップｓ２３が行われる場合には、未処理の補償点のうち先に着目した補償点以外の補償点に着目するものとする。以下の説明では、ｉ＝ｊ１の補償点が着目されたものとして説明する。

ステップｓ２４にて、制御実行部１５は、補償点ｊ１に関し、現在の時刻に該当する時間帯の整定値ｋ１（ｊ１），ｋ２（ｊ１）を制御パラメータ記憶部１４から取得する。そして、ステップｓ２５にて、制御実行部１５は、自端電圧Ｖｓｎ、自端通過電力Ｐｎ，Ｑｎと、制御パラメータ記憶部１４から取得した整定値ｋ１（ｊ１），ｋ２（ｊ１）を次式（４）に代入することにより、補償点電圧Ｖ（ｊ１）の推定値Ｖｎ（ｊ１）を算出する。

この式（４）における整定値ｋ１（ｊ１），ｋ２（ｊ１）は、上述した式（３）をほぼ成り立たせることができることから、推定値Ｖｎ（ｊ１）は補償点電圧Ｖ（ｊ１）とほぼ一致することになる。

ステップｓ２６にて、制御実行部１５は、推定値Ｖｎ（ｊ１）が運用範囲の上限値Ｖｍａｘより大きいかを判断する。ステップｓ２６において、推定値Ｖｎ（ｊ１）が運用範囲の上限値Ｖｍａｘより大きいと判断された場合にはステップｓ２７に進み、そうでない場合にはステップｓ２８に進む。

ステップｓ２７にて、制御実行部１５は、変圧器１６に電圧を下げるように指令する。変圧器１６が電圧を下げると、自端電圧Ｖｓｎ、自端通過電力Ｐｎ，Ｑｎが全体的に下がることから、現実の補償点電圧Ｖ（ｊ１）とほぼ一致する推定値Ｖｎ（ｊ１）を、運用範囲の上限値Ｖｍａｘ以下にすることができる。ステップｓ２７の後、処理が終了する。

ステップｓ２８にて、制御実行部１５は、推定値Ｖｎ（ｊ１）が運用範囲の下限値Ｖｍｉｎより小さいかを判断する。ステップｓ２８において、推定値Ｖｎ（ｊ１）が運用範囲の下限値Ｖｍｉｎより小さいと判断された場合にはステップｓ２９に進み、そうでない場合にはステップｓ２２に戻る。

ステップｓ２９にて、制御実行部１５は、変圧器１６に電圧を上げるように指令する。変圧器１６が電圧を上げると、自端電圧Ｖｓｎ、自端通過電力Ｐｎ，Ｑｎが全体的に上がることから、現実の補償点電圧Ｖ（ｊ１）とほぼ一致する推定値Ｖｎ（ｊ１）を、運用範囲の下限値Ｖｍｉｎ以上にすることができる。ステップｓ２９の後、処理が終了する。

以上の動作において、仮に、制御実行部１５が、ステップｓ２２〜ｓ２６、ｓ２８からなるループ処理を何度も行った場合には、全ての補償点に対して推定値Ｖｎ（ｉ）を求めることができる。この場合には、求めた全ての推定値Ｖｎ（ｉ）が運用範囲内にあることになる。

一方、例えば、制御実行部１５が、全ての補償点の推定値Ｖｎ（ｉ）を推定する前に、ある補償点ｊ２に対する図５に係る処理においてステップｓ２７またはステップｓ２９に進んだ場合には、以降の補償点に対して推定値Ｖｎ（ｉ）を求めずに終了する。しかし、当該補償点ｊ２の推定値Ｖｎ（ｊ２）は、ステップｓ２７またはステップｓ２９の動作により運用範囲内に収まっている可能性が高いことから、その状態で、次の１秒後に再び制御実行部１５が起動すると、当該推定値Ｖｎ（ｊ２）に対する図５に係る処理において、ステップｓ２８からステップｓ２２に戻ると考えられる。したがって、補償点ｊ２以降の補償点においても同様の処理が行われていくことになるから、全ての推定値Ｖｎ（ｉ）を運用範囲内に収めることができる。

なお、ここでは、実測値としての補償点電圧Ｖ（ｉ）が取得されているか否かにかかわらず、全ての補償点ｉに対して図５に示されるフローを行ったが、これに限ったものではない。例えば、補償点電圧Ｖ（ｉ）を取得できた補償点に対しては通常時の動作を行い、補償点電圧Ｖ（ｉ）を取得できなかった補償点に対して図５に示されるフローを行うように、両者を組合せるものであってもよい。

以上のような本実施の形態に係る電圧制御装置１によれば、補償点電圧Ｖ（ｉ）が得られない場合には、補償点電圧Ｖ（ｉ）を推定するための整定値ｋ１（ｉ），ｋ２（ｉ）を自動的に求める。したがって、ユーザが整定値ｋ１（ｉ），ｋ２（ｉ）を推定する作業が不要となる。また、整定値ｋ１（ｉ），ｋ２（ｉ）は、計測データから得られる値であることから、配電系統の変化に追従して変化することになる。したがって、配電系統が変化しても、調整対象の補償点電圧Ｖ（ｉ）を正確に推定することができる。

また、本実施の形態では、補償点電圧Ｖ（ｉ）を推定する際には、その時間帯の整定値ｋ１（ｉ），ｋ２（ｉ）を用いることから、補償点電圧Ｖ（ｉ）をより正確に推定することができる。

なお、本実施の形態では、補償点ｉ（＝１，２，・・・）は複数存在するものとしたが、これに限ったものではなく、補償点は１つだけ存在するものであってもよい。

＜実施の形態２＞
実施の形態１では、自端通過電力Ｐ，Ｑを用いて整定値ｋ１（ｉ），ｋ２（ｉ）を求め、自端通過電力Ｐｎ，Ｑｎ等を用いて推定値Ｖｎ（ｉ）を求めた。本実施の形態では、自端通過電力Ｐ，Ｑ，Ｐｎ，Ｑｎの代用として自端通過電流Ｉ，Ｉｎを使用することが可能となっている。以下、本実施の形態に係る電圧制御装置１について説明する。

本実施の形態に係る電圧制御装置１のブロック構成は、図１に示される実施の形態１に係る電圧制御装置１のブロック構成と同じである。以下、本実施の形態に係る電圧制御装置１について、実施の形態１に係る電圧制御装置１と共通する部分については同じ符号を付し、実施の形態１と異なる点を中心に以下説明する。

本実施の形態に係る電圧・電力計測器１０は、変圧器１６における自端通過電力Ｐ，Ｑの代わりに自端通過電流Ｉを計測する。

データ収集部１１は、自端通過電力Ｐ，Ｑの代わりに自端通過電流Ｉを計測データに含めて、当該計測データを計測データベース１２に出力する。電圧降下ΔＶ（ｊ）と自端通過電流Ｉとの間に次式（５）に示されるような相関があると想定される。そこで、回帰分析部１３は、計測データベース１２に記憶された計測データに重回帰分析を行うことにより、電圧降下ΔＶ（ｉ）と、自端通過電流Ｉとの相関係数である整定値ｋ３（ｉ）を補償点ごとに算出する。そして、回帰分析部１３は、算出した整定値ｋ３（ｉ）を計測データベース１２に記憶する。

制御実行部１５は、補償点電圧Ｖ（ｉ）が正常に計測・収集されない異常時に、電圧・電力計測器１０で計測される自端電圧Ｖｓｎ、自端通過電流Ｉｎと、制御パラメータ記憶部１４に記憶されている整定値ｋ３（ｉ）とを次式（６）に代入して、補償点電圧Ｖ（ｉ）の推定値Ｖｎ（ｉ）を求める。なお、自端電圧Ｖｓｎ、自端通過電流Ｉｎは、制御実行部１５で用いられる値であることを表しているに過ぎず、自端電圧Ｖｓ、自端通過電流Ｉと同じ値である。

制御実行部１５は、式（６）で求めた推定値Ｖｎ（ｉ）が、運用範囲内に収まるように、変圧器１６に電圧上げ指令または電圧下げ指令を出す。

以上のような本実施の形態に係る電圧制御装置１によれば、実施の形態１よりも補償点電圧Ｖ（ｉ）の推定精度は劣るものの、計算処理の負担を減らすことができる。また、実施の形態１と同様、ユーザが整定値ｋ３（ｉ）を推定する作業が不要となり、また、配電系統が変化しても、補償点電圧Ｖ（ｉ）を正確に推定することができる。

＜実施の形態３＞
図６は、本実施の形態に係る電圧制御装置１ａとその周辺の構成を示すブロック図である。なお、本実施の形態に係る電圧制御装置１ａについて、実施の形態１に係る電圧制御装置１と共通する部分については同じ符号を付すものとし、実施の形態１と異なる点を中心に以下説明する。

図６に示されるように、本実施の形態に係る電圧制御装置１ａは、互いに離れた電圧制御実行部３１と電圧制御データ処理部３２とから構成されている。

電圧制御実行部３１は、配電系統、つまり現地に設けられており、電圧・電力計測器１０と、制御実行部１５と、電圧調整用の変圧器１６と、パラメータ受信部３９と、上述の制御パラメータ記憶部１４と同様に整定値ｋ１（ｉ），ｋ２（ｉ）を記憶する制御パラメータ記憶部４０とを実装している。この電圧制御実行部３１は、変圧器１６の電圧制御を実行する機能を有する。

電圧制御データ処理部３２は、通信機能を有する計算機、例えば、コンピュータなどの中央演算装置であり、データ収集部１１と、計測データベース１２と、回帰分析部１３と、上述の制御パラメータ記憶部１４と同様に整定値ｋ１（ｉ），ｋ２（ｉ）を記憶する制御パラメータ記憶部３５と、パラメータ送信部３６とを実装している。この電圧制御データ処理部３２は、計測データにデータ処理を行うことにより、電圧制御実行部３１が電圧制御を実行するための整定値ｋ１（ｉ），ｋ２（ｉ）を算出する機能を有する。

電圧制御実行部３１の電圧・電力計測器１０と、電圧制御データ処理部３２のデータ収集部１１と、複数の電圧計測器１８とは、上り用の通信線１９ａを介して互いに接続されている。そして、電圧制御実行部３１のパラメータ受信部３９と、電圧制御データ処理部３２のパラメータ送信部３６とは、下り用の通信線１９ｂを介して互いに接続されている。なお、図６においては、上り用の通信線１９ａ及び下り用の通信線１９ｂは互いに異なるものとしているが、これに限ったものではなく、互いに同一の通信線であってもよい。

電圧制御実行部３１は、電圧・電力計測器１０で計測される自端電圧Ｖｓ、自端通過電力Ｐ，Ｑを、通信線１９ａを介してデータ収集部１１に定期的に送信する。データ収集部１１は、電圧制御実行部３１から送信された自端電圧Ｖｓ、自端通過電力Ｐ，Ｑを、実施の形態１と同様に計測データベース１２に定期的に記憶することから、自端電圧Ｖｓ、自端通過電力Ｐ，Ｑは、電圧・電力計測器１０から通信線１９ａ及びデータ収集部１１を介して計測データベース１２に定期的にアップロードされている。

電圧制御データ処理部３２の回帰分析部１２は、実施の形態１と同様に、計測データベースに記憶されている計測データから整定値ｋ１（ｉ），ｋ２（ｉ）を求め、制御パラメータ記憶部３５に定期的に記憶する。パラメータ送信部３６は、回帰分析部１３と同周期で起動し、制御パラメータ記憶部３５に記憶された整定値ｋ１（ｉ），ｋ２（ｉ）を、通信線１９ｂを介して、電圧制御実行部３１のパラメータ受信部３９に定期的に送信する。パラメータ受信部３９は、パラメータ送信部３６からの整定値ｋ１（ｉ），ｋ２（ｉ）を受信し、制御パラメータ記憶部４０に定期的に記憶する。そして、制御実行部１５は、制御パラメータ記憶部４０に記憶されている整定値ｋ１（ｉ），ｋ２（ｉ）を用いて補償点電圧Ｖ（ｉ）の推定値Ｖｎ（ｉ）を求める。

以上のことから、整定値ｋ１（ｉ），ｋ２（ｉ）は、回帰分析部１３から、制御パラメータ記憶部３５、パラメータ送信部３６、通信線１９ｂ、パラメータ受信部３９及び制御パラメータ記憶部４０を介して、制御実行部１５に定期的にダウンロードされている。

以上のような本実施の形態に係る電圧制御装置１ａによれば、計算処理の負担が大きいデータ収集、蓄積及び分析を計算機上において行うことから、電圧制御装置１ａ全体のコストを低減することができる。

なお、以上、本実施の形態が、実施の形態１に適用される場合について説明したが、同様に実施の形態２に適用されてもよい。

＜実施の形態４＞
以上の実施の形態では、推定値Ｖｎ（ｉ）を運用範囲内に収めているが、補償点電圧Ｖ（ｉ）と推定値Ｖｎ（ｉ）との間には誤差が多少存在する。したがって、推定値Ｖｎ（ｉ）が運用範囲内であっても、実際の補償点電圧Ｖ（ｉ）が運用範囲から少し出てしまうことが稀にある。そこで、本実施の形態では、運用範囲よりも狭い適切な目標範囲を取得し、推定値Ｖｎ（ｉ）がその目標範囲内に収めるようにすることで、実際の補償点電圧Ｖ（ｉ）が運用範囲から出てしまうのを抑制している。

図７は、本実施の形態に係る電圧制御装置とその周辺の構成を示すブロック図である。なお、本実施の形態に係る電圧制御装置１について、実施の形態１に係る電圧制御装置１と共通する部分については同じ符号を付している。図に示すように、本実施の形態に係る電圧制御装置１は、実施の形態１に係る電圧制御装置１に誤差推定部５０を加えたものとなっている。

この誤差推定部５０は、実測された補償点電圧Ｖ（ｉ）と、その推定値Ｖｎ（ｉ）との誤差から、補償点電圧Ｖ（ｉ）と推定値Ｖｎ（ｉ）との間に生じると想定される誤差（以下、「想定誤差」と呼ぶ）を取得し、その想定誤差を元に、推定値Ｖｎ（ｉ）を収めるべき目標範囲を取得する範囲取得処理を行う。

図８は、誤差推定部５０の動作を示すフローチャートである。誤差推定部５０は、回帰分析部１３と同じ周期で、回帰分析部１３の起動後に起動する。本実施の形態では、誤差推定部５０は、１日周期で起動されているものとする。

誤差推定部５０は起動すると、ステップｓ３１にて、範囲取得処理が完了していない未処理の補償点があるかを判断する。ステップｓ３１において未処理の補償点があると判断した場合にはステップｓ３２に進み、そうでない場合には終了する。

ステップｓ３２にて、誤差推定部５０は、未処理の補償点に着目する。なお、後述するステップｓ３３からステップｓ３１に戻って再びステップｓ３２が行われる場合には、未処理の補償点のうち先に着目した補償点以外の補償点に着目するものとする。以下の説明では、ｉ＝ｍの補償点が着目されたものとして説明する。

ステップｓ３３にて、誤差推定部５０は、着目している補償点ｍに関し、日時・曜日情報で区分される時間帯のうち、範囲取得処理が行われていない未処理の時間帯があるかを判断する。ステップｓ３３にて未処理の時間帯があると判断した場合にはステップｓ３４に進み、そうでない場合にはステップｓ３１に戻る。

ステップｓ３４にて、誤差推定部５０は、範囲取得処理が行われていない未処理の時間帯に着目する。そして、ステップｓ３５にて、誤差推定部５０は、補償点ｍに関し、未処理の時間帯の整定値ｋ１（ｍ），ｋ２（ｍ）を制御パラメータ記憶部１４から取得する。そして、ステップｓ３６にて、誤差推定部５０は、計測データベース１２に記憶されている過去一定期間内の計測データのうち、未取得の時間帯に該当する複数の自端電圧Ｖｓ及び複数の自端通過電力Ｐ，Ｑを取得する。なお、過去一定期間はユーザにより定められる。

ステップｓ３７にて、誤差推定部５０は、取得した整定値ｋ１（ｍ），ｋ２（ｍ）、複数の自端電圧Ｖｓ及び複数の自端通過電力Ｐ，Ｑから、ステップｓ２５（図５）と同様にして、補償点電圧Ｖ（ｍ）の推定値Ｖｎ（ｍ）を時間断面ごとに算出する。

これらと並行して、ステップｓ３８にて、誤差推定部５０は、計測データベース１２に記憶されている上述の過去一定期間内のうち、未取得の同時間帯に該当する複数の補償点電圧Ｖ（ｍ）を取得する。

ステップｓ３９にて、誤差推定部５０は、複数の実測値である複数の補償点電圧Ｖ（ｍ）と、それに対応する複数の推定値Ｖｎ（ｍ）との間の差分を推定誤差として時間断面ごとに求める。

これにより求められた複数時間断面の推定誤差についての確率分布を図９に示す。この図に示されるように、推定誤差は、その平均値において発生確率が高く、平均値から離れた値においては発生確率が低くなっている。そして、推定誤差は、平均値−２σ（σは推定誤差の標準偏差）〜平均値＋２σの範囲の値となる可能性はあるが、それ以外の範囲の値となる可能性は非常に０に近いものとなっている。つまり、統計的に見て、想定誤差が「平均値＋２σ」以上となる可能性は非常に０に近いものとなっている。

そこで、ステップｓ４０にて、誤差推定部５０は、複数時間断面の推定誤差の平均値及び標準偏差σを算出する統計処理を行い、「平均値＋２σ」を上述の想定誤差として取得する。そして、ステップｓ４１にて、誤差推定部５０は、取得した想定誤差を元に、推定値Ｖｎ（ｉ）を収めるべき目標範囲を取得する。具体的には、図１０に示されるように、誤差推定部５０は、運用範囲の上限値Ｖｍａｘから想定誤差を減算して得られる値を上限値とし、運用範囲の下限値Ｖｍｉｎから想定誤差を加算して得られる値を下限値とする目標範囲を取得する。その後、ステップｓ３３に戻る。

以上のようなステップｓ３１及びステップｓ３３を含むループ処理が行われることにより、全ての補償点及び時間帯について目標範囲が取得される。本実施の形態に係る制御実行部１５は、平常時には、実測値である補償点電圧Ｖ（ｉ）が運用範囲内に収まるようにステップｓ２６〜ｓ２９（図５）と同様の処理を行い、その一方で、異常時には、推定値Ｖｎ（ｉ）が目標範囲内に収まるように同ステップｓ２６〜ｓ２９と同様の処理を行う。

以上のような本実施の形態に係る電圧制御装置１によれば、発生しうる想定誤差を元に目標範囲を取得することができる。これにより、実際の補償点電圧Ｖ（ｉ）が運用範囲から出てしまうのを抑制することができる。

１，１ａ電圧制御装置、１０電圧・電力計測器、１２計測データベース、１３回帰分析部、１５制御実行部、１６変圧器、３２電圧制御データ処理部、５０誤差推定部、ｉ補償点。

Claims

配電系統の所定の計測点における電圧である計測点電圧を調整する電圧制御装置であって、
前記所定の計測点と電気的に接続された電圧調整用の変圧器と、
前記変圧器における、自端電圧、自端通過有効電力及び自端通過無効電力を計測する計測器と、
複数時点に計測される、前記計測点電圧、前記自端電圧、前記自端通過有効電力及び前記自端通過無効電力を含む計測データを記憶する計測データベースと、
前記計測データベースに記憶されている前記計測データに重回帰分析を行うことにより、前記自端電圧から前記計測点電圧までの電圧降下と、前記自端通過有効電力及び前記自端通過無効電力との相関係数を算出する回帰分析部と、
前記変圧器の電圧を制御する制御実行部と
を備え、
前記制御実行部は、
前記計測点電圧が得られる場合に、当該計測点電圧が運用範囲内に収まるように前記変圧器の電圧を制御し、
前記計測点電圧が得られない場合に、前記計測器で計測される前記自端電圧、前記自端通過有効電力及び前記自端通過無効電力と前記相関係数とに基づいて前記計測点電圧の推定値を取得し、当該推定値が運用範囲内に収まるように前記変圧器の電圧を制御する、電圧制御装置。
請求項１に記載の電圧制御装置であって、
前記回帰分析部は、所定の時間帯ごとに前記相関係数を算出し、
前記制御実行部は、
前記計測点電圧が得られない場合に、前記所定の時間帯のうち現在の時刻に該当する時間帯の前記相関係数を用いて前記計測電圧の前記推定値を取得する、電圧制御装置。
請求項１または請求項２に記載の電圧制御装置であって、
前記自端通過有効電力及び前記自端通過無効電力の代用として通過電流を使用することが可能な、電圧制御装置。
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の電圧制御装置であって、
前記計測データベース及び前記回帰分析部は、通信機能を有する計算機に実装され、
前記自端電圧、前記自端通過有効電力及び前記自端通過無効電力は、前記計測器から前記計測データベースに定期的にアップロードされ、
前記相関係数は、前記回帰分析部から前記制御実行部に定期的にダウンロードされる、電圧制御装置。
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の電圧制御装置であって、
前記計測点電圧の実測値と、それに対応する複数の前記推定値とをそれぞれ複数取得し、複数の実測値と複数の推定値との間の誤差の統計処理から所定の誤差を取得する誤差推定部
をさらに備え、
前記誤差推定部は、
運用範囲の上限値から前記所定の誤差を減算して得られる値を前記目標範囲の上限値とし、前記運用範囲の下限値から前記所定の誤差を加算して得られる値を前記目標範囲の下限値とする、電圧制御装置。