JP2014027810A - 遠隔制御機能を有する分散型電源対応自動電圧調整器及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電算機から電源方向の情報が来なくなっても、必要な電圧調整を自律判定制御により行うことができる分散型電源対応自動電圧調整器及びその制御方法を提供する。
【解決手段】タップ切替制御回路１２は、通信回路部１０が電算機の故障や通信線１４の切断等により電源方向情報を入手できない状況が発生していると判定しているときには、自律判定制御を行うためのタップ切替指令を出力する。タップ切替制御回路１２は、タップ切替が実施されるたびに、タップ切替前の計器用変圧器６の検出電圧とタップ切替後の計器用変圧器６の検出電圧との電圧差が予め定めた閾値より大きい場合には電源方向が順方向であると判定して、電圧調整継電器８からのタップ切替指令をタップ切替器３に出力し、電圧差が閾値より小さい場合は電源方向が逆方向であると判定して、予め指定したタップ位置にタップを切り換えるタップ切替指令をタップ切替器３に出力する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、遠隔制御機能を有する分散型電源対応自動電圧調整器及びその制御方法に関するものである。

最近は、太陽光発電設備などの自家発電設備が需要家に多く設置されるようになり、自家発電設備が分散型電源として配電系統と連系するようになっている。また配電系統においては、電力の需給バランスを図ったり、工事の際の停電を防いだりするために、複数の系統を連系させるようにしている。このような配電系統においては、系統の各部の負荷容量と分散型電源の容量との大小関係や、配電用の自動電圧調整器の一次側または二次側で行われた系統切替により、自動電圧調整器の二次側から一次側に電力が逆送される（電力の逆潮流が生じる）ことがある。自動電圧調整器は配電線で分散型電源による電力の逆潮流が生じたときには、系統切替による電力の潮流が逆方向であるときと同じようにタップ切替を行っても正しい電圧調整を行うことはできない。そのため、従来の分散型電源対応自動電圧調整器では、分散型電源の存在位置によって、系統の各部の電圧が異常になるのを防ぐために、逆潮流時に自動電圧調整器の電源方向を判定し、系統の逆送電時のみタップを固定したり、調整用変圧器の一次側の電圧を目標電圧に近付けるようにタップ切替を行うなどの対策を講じている。

このような対策のために、特許第４２２４３０９号公報（特許文献１）には、遠隔制御機能を有する分散型電源対応自動電圧調整器に電算機から電源方向の情報を与えて、順送電時及び逆送電時における適切なタップ切替を行わせる技術が開示されている。

特許第４２２４３０９号公報

しかしながら、特許文献１に示された技術では、電算機の故障や通信回線の故障により、電算機からの電源方向の情報が来なくなると、電源方向に応じた正しい電圧制御ができなくなる問題がある。

本発明の目的は、電算機から電源方向の情報が来なくなっても、必要な電圧調整を自律判定制御により行うことができ、しかも分散型電源の存在により、系統に設置された自動電圧調整器の一次側電圧または二次側電圧のいずれかの電圧が電圧管理値を逸脱するようなタップ切替動作による異常電圧の発生を防ぐことができる遠隔制御機能を有する分散型電源対応自動電圧調整器及びその制御方法を提供することにある。

本発明は、タップ切替器付きの調整用変圧器と、調整用変圧器の二次側の電圧を検出する計器用変圧器と、調整用変圧器を通して流れる電力の電源方向を検出する電力方向継電器と、電力方向継電器が潮流方向を順方向（順潮流）であると判定しているときに、計器用変圧器の検出電圧に応じてタップ切替指令をタップ切替器に出力する電圧調整継電器とを備えた遠隔制御機能を有する分散型電源対応自動電圧調整器を対象とする。

本発明の分散型電源対応自動電圧調整器は、常時は遠隔制御により送付された電算機の電源方向情報に基づいて電源方向が順方向（順潮流）であるときは電圧調整継電器からの切替指令にて自動電圧調整器のタップ切替を実施することで配電線の電圧を調整し、電源方向が逆方向（逆潮流）であるときは予め指定したタップ位置にタップ切替を実施し、指定位置にタップを固定する。タップ切替制御回路は、通信障害により電算機の電源方向情報が入手できない状態になると、タップ切替前後電圧差が閾値より大きい場合は電源方向が順方向（順潮流）であると判定し、タップ切替前後電圧差が閾値より小さい場合は電源方向が逆方向（逆潮流）であると判定し、判定結果に基づいて自動電圧調整器の電圧制御の切替の必要性を判定し、その判定の結果に基づいて必要なタップ切替を実施する自律判定制御を行う。本願明細書において、自律判定制御とは、電算機から電源方向の情報が入手できないときに、自らの判定結果に基づいて電源方向を決定してタップ切替を行う制御を意味する。

なお自律判定制御においては、電力方向継電器が逆潮流を検出した場合にタップ切替時に電源方向を判定するとともに、電力方向継電器が順方向（順潮流）を検出している場合でもタップ切替時に電源方向を判定するのが好ましい。このようにすると分散型電源の存在により逆潮流が発生している場合において、正しい電源方向を判定して、制御を行える。

本発明の具体的な、分散型電源対応自動電圧調整器は、タップ切替器付きの調整用変圧器と、調整用変圧器の二次側の電圧を検出する計器用変圧器と、調整用変圧器の二次側を流れる電流を検出する計器用変流器と、遠隔制御により電算機から系統の電源方向を入手する通信回路部と、後述する電源方向判定部（Ｖ２判定）と、後述する電力方向継電器（６７リレー）と、電圧調整継電器（９０リレー）と、タップ切替器に与えるタップ切替指令を制御するタップ切替制御回路とを備えている。電力方向継電器（６７リレー）は、計器用変流器の検出電流に基づいて、調整用変圧器の一次側から二次側に電流が流れている場合を順潮流、調整用変圧器の二次側から一次側に電流が流れている場合を逆潮流として潮流方向を検出する。電圧調整継電器（９０リレー）は、計器用変圧器の検出電圧に基づいてタップ切替器を切り換えて調整用変圧器の二次側電圧を調整するタップ切替指令を発生する。電源方向判定部（Ｖ２判定）は、タップ切替前の計器用変圧器の検出電圧とタップ切替後の計器用変圧器の検出電圧との電圧差が予め定めた閾値より大きい場合には電源（即ち変電所）から調整用変圧器の一次側に電力が供給される順送電が行われているものと判定し、電圧差が閾値より小さい場合は電源（即ち変電所）から調整用変圧器の二次側に電力が供給される逆送電が行われているものと判定する。

本発明では、タップ切替制御回路が以下のように動作するように構成されている。即ちタップ切替制御回路は、通信回路部の出力から系統が順送電状態にあると判定している第１条件が満たされているとき、第１の条件が満たされていない場合で通信回路部からの出力が無く系統が順送電状態にあることを電源方向判定部が判定している第２条件がみたされているとき、第２条件が満たされていない場合で電力方向継電器（６７リレー）が潮流の変化を検出し且つ潮流が順潮流であることを判定している第３条件が満たされているときに、電圧調整継電器（９０リレー）が発生するタップ切替指令をタップ切替器に出力する。またタップ切替制御回路は、通信回路部の出力から系統が逆送電状態にあると判定している第４条件が満たされているとき、第４の条件が満たされていない場合で通信回路部からの出力が無く系統が逆送電状態にあることを電源方向判定部が判定している第５条件が満たされているとき、第５条件が満たされていない場合で電力方向継電器（６７リレー）が潮流の変化を検出し且つ潮流が逆潮流であることを判定している第６条件が満たされているときに、タップ切替器のタップを、所定のタップに固定するタップ切替指令をタップ切替器に出力する。なお切替前のタップと所定のタップとが同じである場合には、一度別のタップに切り換えた後、所定のタップに切り替えればよい。そしてタップ切替制御回路は、第１乃至第６の条件のいずれか一つが満たされている状態から、他の一つの条件が満たされるようになったときには、他の一つの条件に対応した動作をする。

本発明の分散型電源対応自動電圧調整器によれば、電算機から電源方向情報を入手できる場合には、その結果に従って、タップ切替指令がタップ切替器に与えられる。そして電算機から電源方向情報を入手できない状況が発生しているときでも自律判定制御を行うことができる。本発明では、電算機から電源方向情報を入手できない状況が発生しているときでも、系統の電源方向を電源方向判定部（Ｖ２判定）で判定している。そして本発明では、分散型電源の出力変動や、系統の変更等により潮流方向が変わったことを電力方向継電器（６７リレー）により検出することにより、潮流変化にも対応した自律判定制御を実現する。タップ切替制御回路は、電算機からの電源方向の情報に基づく制御を優先する。通信障害等により、電源方向の情報を電算機から得られなくなったときには、自ら電源方向を判定してタップ切替を実施する。しかもその場合でも、分散型電源の出力変動等が原因となって発生する潮流の変化に基づく電圧の異常変動の発生を防止できる。その結果、電算機から電源方向の情報が入手できない状態でも、自律判定制御による分散型電源の出力変動等が原因となって発生する電圧の異常変動の発生を防止できる。

本発明の遠隔制御機能を有する分散型電源対応自動電圧調整器の制御方法は、上記動作を可能にする。

タップ切替前の計器用変圧器の検出電圧を、設定変更可能な測定期間における移動平均値とし、タップ切替後の計器用変圧器の検出電圧を、設定変更可能な経過期間が経過した後の設定変更可能な測定期間における移動平均値とするのが好ましい。移動平均値を用いて、測定期間の間に経過期間をおくと、ノイズの影響を殆ど受けることなく、電圧差を求めることができる。特に各期間を設定変更可能にすることにより、タップ切替器の機構の違いによる切替時間の差異や、設置状況に応じた適切な期間の設定が可能になる。

また閾値は、設定変更可能であるのが好ましい。閾値が設定変更可能であれば、使用機器の相違や、設置状況に応じた適切な閾値の設定可能になる。

逆潮流時にＳＶＲのタップを予め指定されたタップに固定するようにした逆送時タップ固定形の自動電圧調整器に本発明を適用した実施の形態の構成を示すブロック図である。 図１の実施の形態の遠隔制御機能を有する分散型電源対応自動電圧調整器を制御する制御方法を実施するために用いるソフトウエアの動作モードを大別した基本アルゴリズムを示すフローチャートである。 分散型電源対応判定機能を有する自動運転モードを実施するソフトウエアのアルゴリズムを示すフローチャートである。 本実施の形態の動作状態を場合分けして示す表である。 図３のステップＳＴ１５の「Ｖ２判定」の詳細フローチャートを示すフローチャートである。 （Ａ）及び（Ｂ）は、電源方向の誤判定が起きる場合を説明するために用いる二次電圧と分散型電源の出力の時間変化を対比して示す図である。 電源方向を誤判定する他の場合を説明するために用いる図である。

以下、図面を参照して、本発明の分散型電源対応自動電圧調整器の実施の形態の一例を詳細に説明する。図１は、逆潮流時に自動電圧調整器のタップを予め指定されたタップに固定するようにした逆送時タップ固定形の自動電圧調整器１を利用した本発明の遠隔制御機能を有する分散型電源対応自動電圧調整器の一例を示したもので、同図において、２は負荷時タップ切替器３を備えた調整用変圧器であり、４及び５はそれぞれ調整用変圧器２の一次側及び二次側に接続された配電線（例えば６．６ｋＶ配電線）である。また６は自動電圧調整器１の二次側の電圧を検出する計器用変圧器（ＰＴ）、７は自動電圧調整器１の二次側を流れる電流を検出する計器用変流器（ＣＴ）、８は計器用変圧器６により検出される二次側の電圧を目標電圧に保つようにタップ切替器３にタップ切替指令を与える電圧調整継電器（９０リレー）である。９は計器用変圧器６の検出電圧と計器用変流器７の検出電流とを入力として調整用変圧器２を通して流れる電力の潮流の方向を検出する電力方向継電器（６７リレー）である。電力方向継電器９は、調整用変圧器２の二次側の電圧位相を基準にして電流位相を監視することにより、調整用変圧器２の潮流方向の変化を検出するとともに、潮流が順方向の潮流（順潮流）であるか逆方向の潮流（逆潮流）であるかを判定する。順潮流の場合には、調整用変圧器２の一次側から二次側に電流が流れており、逆潮流の場合には、調整用変圧器２の二次側から一次側に電流が流れている。電力方向継電器９の出力は、後述する電算機から電源方向の情報が入力されない状況（例えば通信障害が発生している状況）が発生しているときに、後述する電源方向判定部１１の判定と共に、タップ切替を自律判定制御するために採用されている。

１０は、通信線１４から図示しない電算機からの電源方向情報を入手する通信回路部である。１１は、電源方向判定部（Ｖ２判定）である。この電源方向判定部１１は、後述する電算機から電源方向の情報が入力されない状況（例えば通信障害が発生している状況）が発生しているときにタップ切替を自律判定制御するために採用されている。なお本実施の形態では、電源方向判定部１１は、電算機から電源方向の情報が入力されている場合にも、継続して判定動作を実施している。タップ切替前の計器用変圧器６の検出電圧とタップ切替後の計器用変圧器６の検出電圧との電圧差が予め定めた閾値より大きい場合には配電線４の図示しない電源（即ち変電所）から調整用変圧器２の一次側に電力が供給される順送電が行われているものと判定し、電圧差が閾値より小さい場合は電源（即ち変電所）から調整用変圧器２の二次側に電力が供給される逆送電が行われているものと判定する。逆送電は、電力系統の変更により発生する。

１２は、通信回路部１０からの出力と、電力方向継電器９の出力と、電圧調整継電器８からの出力と、電源方向判定部１１からの出力とに基づいて調整用変圧器２のタップ切替器３に適切なタップ切替指令を出力するタップ切替制御回路である。１３は、タップ切替制御回路１２のパラメータを設定する設定器である。

タップ切替制御回路１２は、次の場合にタップ切替指令を出力するように構成されている。即ちタップ切替制御回路１２は、以下の（Ａ）乃至（Ｃ）条件が満たされているときに、電圧調整継電器８が発生するタップ切替指令をタップ切替器３に出力する。

（Ａ）通信回路部１０の出力から系統が順送電状態にあると判定している第１条件が満たされているとき。

（Ｂ）通信回路部１０からの出力が無く第１の条件が満たされていない場合で系統が順送電状態にあることを電源方向判定部１１が判定している第２条件がみたされているとき。

（Ｃ）第２条件が満たされていない場合で電力方向継電器９が潮流の変化を検出し且つ潮流が順潮流であることを判定している第３条件が満たされているとき。なお後述する図３の具体的なアルゴリズムを示すフローチャートのレベルで考えれば、配電系統停電復帰時でタップ切替を１度も行っていない状態または第２の条件が満たされているときに潮流変化を検出した状態の何れかで電源方向判定部１１の判定結果がクリアされている状態が、第３の条件が満たされているときである。

またタップ切替制御回路１２は、以下の（Ｄ）乃至（Ｆ）条件が満たされているときにタップ切替器３のタップを、所定のタップに固定するタップ切替指令をタップ切替器３に出力する。切り替え前のタップと所定のタップが同じタップであるときには、一度別のタップに切り替えた後に所定のタップに切り替える。

（Ｄ）通信回路部１０の出力から系統が逆送電状態にあると判定している第４条件が満たされているとき。

（Ｅ）通信回路部１０からの出力が無く第４の条件が満たされていない場合で系統が逆送電状態にあることを電源方向判定部１１が判定している第５条件が満たされているとき。

（Ｆ）第５条件が満たされていない場合で電力方向継電器９が潮流の変化を検出し且つ潮流が逆潮流であることを判定している第６条件が満たされているとき。なお後述する図３の具体的なアルゴリズムを示すフローチャートのレベルで考えれば、配電系統停電復帰時でタップ切替を１度も行っていない状態または第５の条件が満たされているときに潮流変化を検出した状態の何れかで電源方向判定部１１の判定結果がクリアされている状態が、第６の条件が満たされているときである。

そしてタップ切替制御回路１２は、上記第１乃至第６の条件のいずれか一つが満たされている状態から、上記第１乃至第６の条件中の他の一つの条件が満たされるようになったときには、この他の一つの条件に対応したタップ切替制御をする。

本実施の形態の分散型電源対応自動電圧調整器によれば、電算機から電源方向情報を入手できる場合には、その結果に従って判定された、タップ切替指令がタップ切替器３に与えられる。そして通信障害等により電算機から電源方向情報を入手できない状況が発生しているときには、自律判定制御が行われる。すなわち電算機から電源方向情報を入手できない状況が発生しているときでも、系統の電源方向を電源方向判定部１１で判定し、さらに電力方向継電器９で潮流の変化を判定し、これらの判定結果を利用することにより、自律判定制御を実現する。タップ切替制御回路１２は、電算機からの電源方向の情報を優先する。通信障害等により、電算機からの電源方向の情報の入手ができなくなったときには、自ら電源方向を判定してタップ切替を実施する。しかもその場合でも潮流変化が発生したときには、分散型電源からの出力変動等が原因となって潮流が変化したものとして、電源方向判定部１１で系統４の電源方向を判定していたとしても、その判定情報（Ｖ２情報）をクリアして、変化した潮流を基準にしてタップ切替を実施する。その結果、電算機から電源方向の情報が入手ができない状態でも、分散型電源の出力変動等が原因となって発生する電圧の異常変動の発生を防止できる。

なお、従来の逆送時タップ固定型自動電圧調整器では分散型電源がＳＶＲの一次側から連系して、二次側方向へ電流が流れてＳＶＲ設置点の潮流方向が順方向になった状態で、電源方向が逆方向のとき（即ち電力逆送時に）は、調整用変圧器２の二次側電圧が目標電圧より低くなると、計器用変圧器６の検出電圧も低下するため、電圧調整継電器８は昇圧指令を発生することになる。これによりタップ切替器３は調整用変圧器２のタップを電力順送時の昇圧側に切り換えるが、このタップ切替方向は逆送時には一次側の電圧を低下させる方向（降圧側）となるため、一次側の電圧が低下する。このときタップ切替は配電線４側で行われるため、タップが切り換えられても計器用変圧器６の検出電圧は変化せず、電圧調整継電器８に加わる電圧は目標電圧よりも低いままの状態にある。そのため、電圧調整継電器８は昇圧指令を発生し続けることになり、タップ切替器３はタップを電力順送時の昇圧側（逆送時の降圧側）の最終タップまで切り換えることになる。このようにすると、自動電圧調整器１で電力の逆潮流が生じている状態では、タップが逆送時の降圧側の最終タップまで切り換えられるため、一次側の電圧が異常に低下することになり、配電系統の電圧が乱れることになる。そこでこのような異常状態が生じるのを防ぐため、本実施の形態では、電力方向継電器９の出力が順潮流であっても、電源方向を判定することで、電力の逆送時に調整用変圧器２のタップを予め指定したタップ（例えば素通しタップ）に固定するようにしている。

そして本実施の形態では、通信回路部１０から入力される電源方向の情報が、電算機の故障や通信線１４の切断等により入手できない状況が発生しているとタップ切替制御回路１２が判定しているときには、自律判定制御によりタップ切替指令を出力する。自律判定制御においては、電源方向情報を入手できない状況において、タップ切替が実施されるたびに、電源方向判定部１１が、タップ切替前の計器用変圧器６の検出電圧とタップ切替後の計器用変圧器６の検出電圧との電圧差が予め定めた閾値より大きい場合には電源方向が順方向であると判定して、タップ切替制御回路１２は電圧調整継電器８からのタップ切替指令をタップ切替器３に出力する。また電圧差が閾値より小さい場合は電源方向が逆方向であると電源方向判定部１１が判定すると、予め指定したタップ位置にタップを固定するタップ切替指令をタップ切替器３に出力する。電源方向判定部１１の判定結果が、後述する「Ｖ２判定結果」である。また分散型電源の出力変動等により、調整用変圧器２に潮流の変化が発生したことを電力方向継電器９が検出すると、電源方向判定部１１の判定結果がクリアされ、電力方向継電器９が順潮流を判定していれば、タップ切替制御回路１２は電圧調整継電器８からのタップ切替指令をタップ切替器３に出力する。また電力方向継電器９が逆潮流を判定していれば、タップ切替制御回路１２は予め指定したタップ位置にタップを固定するタップ切替指令をタップ切替器３に出力する。

すなわち本実施の形態では、電力方向継電器９が潮流変化を検出した時点で、電源方向判定部１１の判定結果（Ｖ２判定結果）を一旦クリアして、電力方向継電器９の潮流方向情報に従ってタップ切替し、タップ切替がなされると電源方向判定部１１は、電源方向を再判定する。電源方向の再判定が行われることにより、固定タップのままデッドロック状態（タップが切り替わらない状態）にならないようにすることができる。また、配電系統に停電が発生した場合でも、停電から復帰した直後は、タップ切替制御回路１２が、系統の電源方向は系統切替により潮流が変化したものとして、電源方向判定部１１の判定結果をクリアして、電力方向継電器９の出力情報に従ってタップ切替を実施する。そして、このタップ切替完了後に、再度電源方向判定部１１による電源方向の判定結果に従った制御を実施する。

図２は、図１の実施の形態の遠隔制御機能を有する分散型電源対応自動電圧調整器を制御する制御方法を実施するために用いるソフトウエアの基本アルゴリズムを示すフローチャートである。まずこのステップＳＴ１で自動運転か手動運転かの判定がなされる。手動運転が選択された場合には、手動によるタップ切替（手動タップ固定）が実施される（ステップＳＴ２）。ステップＳＴ１で自動運転が選択された場合には、ステップＳＴ３で遠方制御を行うか、自律運転を行うかの判定が行われる。遠隔制御により電算機から遠方制御指令があれば、遠方制御が実施され、自律運転指令があれば自律運転が選択される。遠方制御を実行されると、ステップＳＴ４へと進んで遠隔制御モード（遠隔タップ固定）が実行される。

電算機より自律運転を指令されると、ステップＳＴ３では自律運転を選択する。ステップＳＴ３では、自律運転が選択されるとステップＳＴ５へと進む。ステップＳＴ５では、自動運転モード（自動タップ切替）が実行される。

図３は、自動運転モードを実施するソフトウエアのアルゴリズムを示すフローチャートである。ステップＳＴ６では、電算機からの電源方向の情報の送信の有無が判定される。通信異常とは、電算機からの電源方向の情報が送信されていないことを意味する。ステップＳＴ６で通信異常を判定すると、ステップＳＴ７で従前記憶していたステップＳＴ１０で使用する電算機情報をクリアする。通信異常がなければ、送信されてきた電源方向の情報を初期値としてステップＳＴ１０で使用する電算機情報として記憶する。ステップＳＴ８では、電力方向継電器９によって潮流の変化の有無が判断される。これにより分散型電源の影響を判定する。ステップＳＴ８で潮流の変化を検出すると、ステップＳＴ９で後述するステップＳＴ１１で使用するＶ２情報をクリアする。ここでＶ２情報とは、電源方向判定部１１の判定結果を意味するものである。ステップＳＴ１０は電算機からの電源方向の情報に基づく制御モードの主要ステップである。このステップＳＴ１０では、電算機から電源方向についての電算機情報が入力されている場合には、この電算機情報に従って、電源方向が順送電であるか逆送電であるかを判定する。ステップＳＴ６で通信異常が判定されていると、電算機情報はクリアされているため、ステップＳＴ１０からステップＳＴ１１へと進む。このステップの進行が、電算機情報に基づく分散型電源対応モードから自律動作に基づく分散型電源対応モードへの変更を意味する。電算機情報が入力されていて、ステップＳＴ１０で順送電であることが判定されるとステップＳＴ１３の二次側電圧調整と進んで、電圧調整継電器８が発生するタップ切替指令をタップ切替器３に出力する。ステップＳＴ１０で逆送電であることが判定されるとステップＳＴ１８に進んで、逆送タップ固定動作が実施される。逆送タップ固定動作では、タップ切替器３のタップを、所定のタップに固定するタップ切替指令をタップ切替器３に出力する。

ステップＳＴ１１では、自動運転モードを実行する。すなわち通信異常により電算機から電源方向の情報が入力されていないときに、ステップＳＴ１１では、「Ｖ２情報」を判定する。ここで「Ｖ２情報」とは、タップ切替前の計器用変圧器６の検出電圧とタップ切替後の計器用変圧器６の検出電圧との電圧差が予め定めた閾値より大きい場合には、電源方向が順方向であると判定した情報であり、電圧差が閾値より小さい場合は、電源方向が逆方向であると判定した情報である。「Ｖ２情報」が順送電である場合には、ステップＳＴ１３へと進み、「Ｖ２情報」が逆送電である場合には、ステップＳＴ１８へと進む。ステップＳＴ９により「Ｖ２情報」がクリアされている場合には、ステップＳＴ１２へと進む。ステップＳＴ１２では、電力方向継電器９が判定した潮流方向を判定する。潮流方向が順潮流であるときには、ステップＳＴ１３へと進み、潮流方向が逆潮流であるときには、ステップＳＴ１８へと進む。

ステップＳＴ１３でタップ切り替えが実施されたか否かが、ステップＳＴ１４で判定される。そしてタップ切り替えが実施されたときには、ステップＳＴ１５で「Ｖ２情報」の判定が実施される。またステップＳＴ１８でタップ切り替えが実施されたか否かがステップＳＴ１９で判定される。そしてタップ切り替えが実施されたときには、ステップＳＴ１５で「Ｖ２情報」の判定が実施される。ステップＳＴ１５では、タップ切替前の計器用変圧器６の検出電圧とタップ切替後の計器用変圧器６の検出電圧との電圧差が予め定めた閾値より大きい場合には配電線４の図示しない電源（即ち変電所）から調整用変圧器２の一次側に電力が供給される順送電が行われているものと判定し、電圧差が閾値より小さい場合は電源（即ち変電所）から調整用変圧器２の二次側に電力が供給される逆送電が行われているものと判定する。ステップＳＴ１６は、ステップＳＴ１５で順送電であることが判定されると、ステップＳＴ１１における「Ｖ２情報」として順送電をセットする。ステップＳＴ１７は、ステップＳＴ１５で逆送電であることが判定されると、ステップＳＴ１１における「Ｖ２情報」として逆送電をセットする。

図４は、本実施の形態の動作状態の場合分けを示す表である。図４において、ＳＶＲは分散型電源対応自動電圧調整器を意味する。そしてＰは電源（即ち変電所）、Ｓ１、Ｓ２は開閉器、ＤＧは分散型電源である。図４において、開閉器Ｓ１及びＳ２が，開状態にあることを四角の図形の中に×印を描いて図示し、開閉器Ｓ１及びＳ２が，閉状態にあることを四角の図形の中に何も表記しないことで図示している。本実施の形態では、特に（３）の場合のように、系統が逆送電の場合で、ＳＶＲ設置点の潮流が順方向（順潮流）の場合において、ＳＶＲのタップを固定できることが特徴である。電力方向継電器がＳＶＲの二次側から一次側へ電力の逆潮流を検出した場合にのみ電源方向を判定する方式の従来の分散型電源対応自動電圧調整器では、（３）のような場合に、ＳＶＲの二次側電圧が電圧調整継電器８の不感帯を外れた場合に、二次側電圧調整を継続し、タップ電圧が変化しないために、タップが上限または下限に張り付いてしまう恐れがあり、一次側電圧が管理値を逸脱する可能性が高くなる。本実施の形態によれば、このような事態が発生することはない。

図５は、ステップＳＴ１５の「Ｖ２判定」の詳細フローチャートを示している。ステップＳＴ２０では、「Ｖ２判定」がロックされているか否かが判定される。このロックは、電算機からの設定により行われる。遠隔制御を実施する場合には、Ｖ２判定は不要であるため、このロック設定が行われる。電算機からのロック設定指令が無くなると、ロックは解除される。またステップＳＴ１において、手動運転が選択されている場合も、「Ｖ２判定」は不要である。ステップＳＴ２１は、手動運転が選択されているか否かを切替信号の有無により判定する。ステップＳＴ２１で切替信号がない場合には、手動運転が選択されているので、「Ｖ２判定」は実行されない。ステップＳＴ２１で切替信号がある場合には、自律判定制御が行われているので、ステップＳＴ２２に進む。ステップＳＴ２２では、タップ切替前の計器用変圧器６の検出電圧を設定変更可能な測定期間における移動平均値とし演算する。具体的には１秒間における移動平均値を演算している。測定期間が例えば２秒あれば、電源周波数６０Ｈｚにおいて１２０サイクルの平均値を演算することになる。後述するように、測定期間を設定変更可能にすることにより、設置状態の違いによる電源方向の誤判定を防止できる。この演算が終了すると、ステップＳＴ２３でステップＳＴ１４及びステップＳＴ１９で決定されたタップ切替が実行される。次にステップＳＴ２４で、経過期間（ウエイト２秒）の経過を待つ。このような経過期間を設けることにより、後述するように、電源方向の誤判定を防止している。タップ切替後の計器用変圧器６の検出電圧は、設定変更可能な経過期間（ウエイト２秒）が経過した後、ステップＳＴ２５で設定変更可能な測定期間における移動平均値として演算する。この測定期間は、前述のステップＳＴ２２における測定期間と同じである。ステップＳＴ２６では、タップ切替前の計器用変圧器６の検出電圧とタップ切替後の計器用変圧器６の検出電圧との電圧差を求め、予め定めた閾値より大きい場合には電源方向が順方向であると判定し（ステップＳＴ２７）、電圧差が閾値より小さい場合は電源方向が逆方向であると判定する（ステップＳＴ２８）。ここで閾値は、タップ間電圧の中間値付近とするのが好ましい。閾値は、系統が順送電であれば、電圧差はほぼタップ間電圧値程度となり、系統が逆送電であれば電圧差は０Ｖ付近となるため、その中間値を閾値とすれば問題がないとの考えにより定めた。

タップ切替後の計器用変圧器６の検出電圧を、設定変更可能な経過期間が経過した後の設定変更可能な測定期間における移動平均値とするのが好ましい。移動平均値を用いて、測定期間の間に経過期間をおくと、ノイズの影響を殆ど受けることなく、電圧差を求めることができる。特に各期間を設定変更可能にすることにより、タップ切替器３の機構の違いによる切替時間の差異や、設置状況に応じた適切な期間の設定が可能になる。

本実施の形態では、図１に示すように設定器１３を備えている。この設定器１３では、ステップＳＴ２２及びステップＳＴ２５における測定期間、ステップＳＴ２４における経過期間、及びステップＳＴ２６における閾値を設定するものである。本実施の形態では、これらのパラメータを設定変更することにより判定精度を高めることができる。図６（Ａ）及び（Ｂ）は誤判定が起きる場合を説明するために用いる二次電圧と分散型電源の出力の時間変化を対比して示している。自動電圧調整器１の二次側に太陽光発電インバータからなる分散型電源が設けられている場合、太陽光発電インバータが連系した直後は、系統に影響を与えないように、０ｋＷ連系から徐々に出力を上げる。そして出力上昇に合わせて、連系点を中心に配電線の全体の電圧も上昇していき，最大点で電圧は安定する。太陽光発電インバータの出力上昇中に、自動電圧調整器１の設置点の潮流方向が変わると、自動電圧調整器１の電力方向継電器９が働き、タップ固定動作をする。図６の場合には、５番タップから４番タップに１タップ降圧している。そして図６の例では、自動電圧調整器１の二次電圧は１タップ下がるが、太陽光発電インバータの出力が上昇中のため、また電圧はその後も上昇する。この場合には、タップ切替前後の移動平均値を測定期間Ｎ１及びＮ２で演算して電圧差をとると、０Ｖ付近になってしまい、電源方向を逆送電状態と誤判定することがある。誤判定の原因は、タップ切替前後の移動平均値を測定する測定期間Ｎ１及びＮ２と判定レベル（閾値）が不適切な場合が考えられる。そこで本実施の形態のように、設定器１３により、配電線の設置状況に応じて測定期間及び閾値を変更できるようにしておけば、適切な設定を行うことにより誤判定を少なくすることが可能になる。

図７は電源方向を誤判定する他の場合を説明するために用いる図である。配電線自動制御システムによる開閉器制御で系統切替え時に切替前後の電圧を突合せて理想的に行われれば、自動電圧調整器１の設置点の電源方向が逆になる場合に、図７中のケース１で示す点線部のように系統切替前後で電圧差はあまり生じない。このとき自動電圧調整器１は、系統切替により逆潮流を検出して、電力方向継電器９の動作時間が０秒に設定されていると、瞬時にタップ固定動作モードになり、タップ切替を行う。この場合、切替前後の二次電圧の電圧差は０Ｖ付近で変化しないので、正しく電源方向を判定できる。しかし図７中のケース２で示す実線部のように系統切替のタイミングと同時に負荷変動等により配電線全体の電圧が「Ｖ２判定」の閾値以上に変化した場合には、見かけ上、タップ切替前後の電圧差があるように見えるため、電源方向を順送電状態と誤判定する。このような誤判定は、逆送時タップ固定型の自動電圧調整器１の二次電圧のみで電源方向を判定する場合に対策が困難である。そこで本実施の形態では、図５のステップＳＴ２４において経過時間を設けることにより切替動作に時間幅を持たせて判定タイミングを送らせている。このようにすると、誤判定を少なくことができる。

本発明によれば、電算機から電源方向情報を入手できない状況が発生しているときには、自律判定制御により自動電圧調整器が電圧制御を行うので、いかなる場合においても、順送電時及び逆送電時における電圧制御を行うことができる。

１ 自動電圧調整器
２ 調整用変圧器
３ タップ切替器
６ 計器用変圧器
７ 計器用変流器
８ 電圧調整継電器
９ 電力方向継電器
１０ 通信回路部
１１ 電源方向判定部
１２ タップ切替制御回路
１３ 設定器
１４ 通信線

Claims (8)

1. タップ切替器付きの調整用変圧器と、
   前記調整用変圧器の二次側の電圧を検出する計器用変圧器と、
   前記調整用変圧器の二次側を流れる電流を検出する計器用変流器と、
   遠隔制御により電算機から系統の電源方向を入手する通信回路部と、
   前記計器用変流器の検出電流に基づいて、前記調整用変圧器の一次側から二次側に電流が流れている場合を順潮流、前記調整用変圧器の二次側から一次側に電流が流れている場合を逆潮流として検出する電力方向継電器と、
   前記計器用変圧器の検出電圧に基づいて前記タップ切替器を切り換えて前記調整用変圧器の二次側電圧を調整するタップ切替指令を発生する電圧調整継電器と、
   タップ切替前の前記計器用変圧器の検出電圧とタップ切替後の前記計器用変圧器の検出電圧との電圧差が予め定めた閾値より大きい場合には電源から前記調整用変圧器の一次側に電力が供給される順送電が行われているものと判定し、前記電圧差が前記閾値より小さい場合は前記電源から前記調整用変圧器の二次側に電力が供給される逆送電が行われているものと判定する電源方向判定部と、
   前記タップ切替器に与えるタップ切替指令を制御するタップ切替制御回路とを具備し、
   前記タップ切替制御回路は、
   前記通信回路部の出力から前記系統が順送電状態にあると判定している第１条件が満たされているとき、前記第１の条件が満たされていない場合で通信回路部からの出力が無く前記系統が順送電状態にあることを前記電源方向判定部が判定している第２条件が満たされているとき、第２条件が満たされていない場合で前記電力方向継電器が前記潮流の変化を検出し且つ前記潮流が順潮流であることを判定している第３条件が満たされているときに、前記電圧調整継電器が発生する前記タップ切替指令を前記タップ切替器に出力し、
   前記通信回路部の出力から前記系統が逆送電状態にあると判定している第４条件が満たされているとき、前記第４の条件が満たされていない場合で通信回路部からの出力が無く前記系統が逆送電状態にあることを前記電源方向判定部が判定している第５条件満たされているとき、前記第５条件が満たされていない場合で前記電力方向継電器が前記潮流の変化を検出し且つ前記潮流が逆潮流であることを判定している第６条件が満たされているときに、前記タップ切替器のタップを、所定のタップに固定するタップ切替指令を前記タップ切替器に出力し、
   前記第１乃至第６の条件のいずれか一つが満たされている状態から、他の一つの条件が満たされるようになったときには、前記他の一つの条件に対応した動作をするように構成されていることを特徴とする遠隔制御機能を有する分散型電源対応自動電圧調整器。
2. 前記タップ切替前の前記計器用変圧器の検出電圧は、設定変更可能な測定期間における移動平均値であり、
   前記タップ切替後の前記計器用変圧器の検出電圧は、設定変更可能な経過期間が経過した後の設定変更可能な測定期間における移動平均値である請求項１に記載の遠隔制御機能を有する分散型電源対応自動電圧調整器。
3. 前記閾値は、設定変更可能である請求項１に記載の遠隔制御機能を有する分散型電源対応自動電圧調整器。
4. 前記閾値はタップ間電圧の中間値付近の値である請求項１に記載の遠隔制御機能を有する分散型電源対応自動電圧調整器。
5. 常時は遠隔制御により送付された電算機の電源方向情報に基づいて電源方向が順方向である時は電圧調整継電器からのタップ切替指令にて自動電圧調整器のタップ切替を実施することで配電線の電圧を調整し、電源方向が逆方向である時は予め指定したタップ位置にタップ切替を実施し、指定位置にタップを固定する分散型電源対応自動電圧調整器であって、
   タップ切替制御回路は、通信障害により前記電算機の電源方向情報が入手できない状態になると、タップ切替前後電圧差が閾値より大きい場合は電源方向が順方向であると判定し、タップ切替前後電圧差が閾値より小さい場合は電源方向が逆方向であると判定し、判定結果に基づいて前記自動電圧調整器の電圧制御の切替の必要性を自律で判定し、自律判定の結果に基づいて必要なタップ切替を実施することを特徴とする遠隔制御機能を有する分散型電源対応自動電圧調整器。
6. 前記自律判定においては、電力方向継電器が逆潮流を検出した場合にタップ切替時に電源方向を判定するとともに、前記電力方向継電器が順潮流を検出している場合でもタップ切替時に電源方向を判定する請求項５に記載の遠隔制御機能を有する分散型電源対応自動電圧調整器。
7. タップ切替器付きの調整用変圧器と、
   前記調整用変圧器の二次側の電圧を検出する計器用変圧器と、
   前記調整用変圧器の二次側を流れる電流を検出する計器用変流器と、
   遠隔制御により電算機から系統の電源方向を入手する通信回路部と、
   前記計器用変流器の検出電流に基づいて、前記調整用変圧器の一次側から二次側に電流が流れている場合を順潮流、前記調整用変圧器の二次側から一次側に電流が流れている場合を逆潮流として検出する電力方向継電器と、
   前記計器用変圧器の出力に基づいて前記タップ切替器を切り換えて前記調整用変圧器の二次側電圧を調整するタップ切替指令を発生する電圧調整継電器とを具備した分散型電源対応自動電圧調整器の制御方法であって、
   タップ切替前の前記計器用変圧器の検出電圧とタップ切替後の前記計器用変圧器の検出電圧との電圧差が予め定めた閾値より大きい場合には電源から前記調整用変圧器の一次側に電力が供給される順送電が行われているものと判定し、前記電圧差が前記閾値より小さい場合は前記電源から前記調整用変圧器の二次側に電力が供給される逆送電が行われているものと判定し、
   前記通信回路部の出力から前記系統が順送電状態にあると判定している第１条件が満たされているとき、前記第１の条件が満たされていない場合で通信回路部からの出力が無く前記系統が順送電状態にあることを前記電源方向判定部が判定している第２条件がみたされているとき、前記第２条件が満たされていない場合で前記電力方向継電器が前記潮流の変化を検出し且つ前記潮流が順潮流であることを判定している第３条件が満たされているときに、前記電圧調整継電器が発生する前記タップ切替指令を前記タップ切替器に与え、
   前記通信回路部の出力から前記系統が逆送電状態にあると判定している第４条件が満たされているとき、前記第４の条件が満たされていない場合で通信回路部からの出力が無く前記系統が逆送電状態にあることを前記電源方向判定部が判定している第５条件が満たされているとき、前記第５条件が満たされていない場合で前記電力方向継電器が前記潮流の変化を検出し且つ前記潮流が逆潮流であることを判定している第６条件が満たされているときに、前記タップ切替器のタップを、所定のタップに固定するタップ切替指令を前記タップ切替器に与え、
   前記第１乃至第６の条件のいずれか一つが満たされている状態から、他の一つの条件が満たされるようになったときには、前記他の一つの条件に対応した動作をすることを特徴とする遠隔制御機能を有する分散型電源対応自動電圧調整器の制御方法。
8. 前記タップ切替前の前記計器用変圧器の検出電圧は、設定変更可能な測定期間における移動平均値を用い、
   前記タップ切替後の前記計器用変圧器の検出電圧は、設定変更可能な経過期間が経過した後の設定変更可能な測定期間における移動平均値を用いることを特徴とする請求項７に記載の遠隔制御機能を有する分散型電源対応自動電圧調整器の制御方法。

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