JP2014150694A - Voltage adjustment system and voltage adjustment method for power distribution system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、配電系統の電圧調整システム及び電圧調整方法に関し、特に三相の各線間に現れる線間電圧(以下、単に「線間電圧」という)の管理と各相の電圧不平衡(以下、単に「不平衡」ともいう)の改善とを行う配電系統の電圧調整システム及び電圧調整方法に関する。 The present invention relates to a voltage adjustment system and a voltage adjustment method for a distribution system, and in particular, management of line voltages appearing between three-phase lines (hereinafter simply referred to as “line voltage”) and voltage imbalance (hereinafter, referred to as “line voltage”). The present invention relates to a voltage adjustment system and a voltage adjustment method for a power distribution system that simply improve (also referred to as “unbalance”).
近年、家庭用太陽光発電(PV:Photovoltaic power generation)システム等をはじめとする分散型電源が普及しつつあり、地球環境の維持に寄与することが期待されている。しかし、この分散型電源は、配電系統に接続されると電力の需要と供給の流れを局所的に逆転させ、配電系統に逆潮流を招くことがある。 In recent years, distributed power sources such as a photovoltaic power generation (PV) system for home use are becoming widespread and are expected to contribute to the maintenance of the global environment. However, when this distributed power source is connected to a distribution system, the demand and supply flow of power may be locally reversed to cause a reverse power flow in the distribution system.
一方、配電系統では、順方向の潮流における電圧降下が想定されていて、その電圧降下分を補うように、供給側の電圧を予め高く設定している。しかし、逆潮流が生じると、想定された電圧降下が無くなるため、分散型電源が配電系統に接続された地点の電圧が局所的に上昇することになる。 On the other hand, in the power distribution system, a voltage drop in a forward power flow is assumed, and the supply side voltage is set high in advance so as to compensate for the voltage drop. However, when a reverse power flow occurs, the assumed voltage drop disappears, and the voltage at the point where the distributed power source is connected to the power distribution system rises locally.
この局所的な電圧上昇が、その周囲へ波及して配電系統の途中における線間電圧を上昇させることがある。線間電圧の上昇の程度が規定の許容範囲を逸脱するとさまざまな障害の原因になる。このため電圧調整機器が、配電系統における送電地点と需要家の受電地点との間のフィーダに介在するように設けられている。電圧調整機器は、配電系統の電圧を制御して、配電系統の電圧が昇圧方向及び降圧方向にどのように変化しても、需要家の受電地点における受電電圧が規定の許容範囲に収まるようにしている。 This local voltage increase may spread to the surrounding area and increase the line voltage in the middle of the distribution system. When the degree of increase of the line voltage deviates from the specified tolerance, it causes various troubles. For this reason, the voltage adjustment apparatus is provided so that it may intervene in the feeder between the power transmission point in a distribution system, and a customer's power receiving point. The voltage regulator controls the voltage of the power distribution system so that the received voltage at the power receiving point of the customer is within the specified allowable range regardless of how the voltage of the power distribution system changes in the step-up and step-down directions. ing.
従来の電圧調整機器を用いた配電系統の電圧管理は、線間電圧値に基づいて行われている。具体的には、配電系統における制御目標地点の線間電圧を基準電圧±許容幅内にする電圧制御が行われる。なお、制御目標地点は、配電系統における負荷条件等に応じて任意に設定される。このような配電線の電圧調整には、負荷時タップ切換装置付変圧器(LRT:Load Ratio control Transformer)や自動電圧調整器(SVR:Step Voltage Regulator)などが適している。 The voltage management of the distribution system using the conventional voltage regulator is performed based on the line voltage value. Specifically, voltage control is performed so that the line voltage at the control target point in the distribution system is within the reference voltage ± allowable width. In addition, a control target point is arbitrarily set according to the load conditions etc. in a power distribution system. For such voltage adjustment of the distribution line, a load ratio control transformer (LRT) or automatic voltage regulator (SVR) is suitable.
配電系統の線間電圧は、三相で平衡(以下、単に「三相平衡」という)しているという前提で電圧制御することが一般的である。このため、電圧の昇降圧方向と加減量の何れの制御要素に関しても、三相を一律の制御方向と一律の制御量で調整する。すなわち、各相の電圧を昇圧または降圧の同一の方向に同程度で同時に調整する制御(以下、「三相一括制御」という)を行っている(例えば、特許文献1参照)。 In general, the line voltage of the distribution system is voltage-controlled on the premise that it is balanced in three phases (hereinafter simply referred to as “three-phase balanced”). For this reason, the three phases are adjusted with a uniform control direction and a uniform control amount for any control element of the voltage step-up / step-down direction and the control amount. That is, control is performed in which the voltages of the respective phases are simultaneously adjusted in the same direction in the same direction of step-up or step-down (hereinafter referred to as “three-phase collective control”) (for example, see Patent Document 1).
しかしながら、単相負荷や単相負荷の性質を有する分散型電源が、三相のうち何れかの相に偏って接続された場合、三相の電圧が不平衡状態となる。三相の線路電流に不平衡が生じると線間電圧にも不平衡が生じる。不平衡が限度を超えると、需要家の受電地点における受電電圧が許容範囲から逸脱し、その結果、需要家の機器に悪影響を与える等の障害が発生するおそれがある。したがって、三相平衡の維持と電圧管理の両方を満足できるような配電線の電圧調整器及び電圧調整方法が望まれている。 However, when a distributed power source having the properties of a single-phase load or a single-phase load is biased and connected to any one of the three phases, the three-phase voltage becomes unbalanced. When an unbalance occurs in the three-phase line current, an unbalance also occurs in the line voltage. When the unbalance exceeds the limit, the power reception voltage at the power reception point of the consumer deviates from the allowable range, and as a result, there is a possibility that a failure such as adversely affecting the customer's equipment may occur. Therefore, a voltage regulator and a voltage regulation method for a distribution line that can satisfy both the maintenance of three-phase balance and the voltage management are desired.
これに対して、特許文献1に開示されたような従来の電圧調整器においては、三相の電圧が不平衡であるにもかかわらず三相一括制御した場合、電圧調整器から出力される三相の電圧が何れの相も同じ割合で電圧調整される。したがって、従来の電圧調整器では、調整前の三相の電圧が不平衡状態にあれば調整後も不平衡状態を維持することとなり、三相電圧の不平衡を解消することはできない。
On the other hand, in the conventional voltage regulator as disclosed in
例えば、ある1つの線間電圧が許容範囲を逸脱して著しく高い(低い)場合に、これを許容範囲内に収めるために、三相一括で大幅に下降(上昇)方向の制御をすることにより、他の線間電圧が許容範囲から低く(高く)外れてしまう場合がある。このように、三相一括制御では、配電系統の電圧不平衡が大きい場合、電圧不平衡に対する改善効果には限界がある。 For example, when a certain line voltage deviates from the allowable range and is extremely high (low), in order to keep it within the allowable range, the three-phase collective control in the descending (rising) direction is performed. The other line voltage may be low (high) from the allowable range. Thus, in the three-phase collective control, when the voltage unbalance of the distribution system is large, the improvement effect on the voltage unbalance is limited.
本発明は、上述のような問題を解決するためになされたものであり、制御目標地点における三相配電線の線間電圧の電圧不平衡率を改善した後に三相一括の電圧制御を行うことにより、三相配電線の全ての線間電圧を既定の電圧管理幅内に効率的に収めることが可能な配電系統の電圧調整システム及び電圧調整方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and by performing voltage control for a three-phase package after improving the voltage imbalance rate of the line voltage of the three-phase distribution line at the control target point. An object of the present invention is to provide a voltage adjustment system and a voltage adjustment method for a distribution system capable of efficiently accommodating all line voltages of a three-phase distribution line within a predetermined voltage management width.
本発明に係る配電線の配電系統の電圧調整システムは、制御目標地点における三相配電線の線間に現れる三相の線間電圧の大きさを調整して、該線間電圧を既定の電圧管理幅に収める電圧調整システムであって、前記制御目標地点における前記三相の線間電圧の電圧不平衡率が所定の基準値より大であるか否かを判断し、該電圧不平衡率が該基準値より大であると判断した場合には、第1の所定時間経過後に該三相の線間電圧の中から選定した線間電圧を降圧または昇圧し、これにより、該制御目標地点における該電圧不平衡率を該基準値以下に収める調整を行う電圧不平衡率改善装置と、前記制御目標地点における前記三相の線間電圧の中で前記電圧管理幅から外れているものがあるか否かを判断し、該三相の線間電圧の中で該電圧管理幅から外れているものがあると判断した場合には、前記第1の所定時間よりも長い第2の所定時間経過後に該三相の線間電圧を一括して降圧または昇圧して前記電圧管理幅に収める調整を行う電圧調整装置とを備えることを特徴とする。 The voltage adjustment system of the distribution system of the distribution line according to the present invention adjusts the magnitude of the three-phase line voltage appearing between the lines of the three-phase distribution line at the control target point, and controls the line voltage as a predetermined voltage management. A voltage regulation system within a range, wherein it is determined whether a voltage unbalance rate of the three-phase line voltage at the control target point is larger than a predetermined reference value, and the voltage unbalance rate is If it is determined that the value is greater than the reference value, the line voltage selected from the three-phase line voltage is stepped down or stepped up after the first predetermined time has elapsed, thereby A voltage imbalance rate improving apparatus that adjusts the voltage imbalance rate to be equal to or less than the reference value, and whether any of the three-phase line voltages at the control target point is out of the voltage management range. The voltage management width in the three-phase line voltage If it is determined that there is an error, the voltage management width is reduced by stepping up or stepping up the three-phase line voltage collectively after a second predetermined time longer than the first predetermined time. And a voltage adjusting device that performs adjustment to fit in
この電圧調整システムによると、三相一括の電圧制御を行う電圧調整装置と、制御目標地点における電圧不平衡率を改善する電圧不平衡率改善装置を協調させる制御を行うことにより、三相配電線の線間に現れる三相の電圧の不平衡を是正することができるとともに、基準電圧±許容幅内に電圧を収める電圧管理を行うことができる。 According to this voltage adjustment system, by controlling the voltage adjustment device that performs voltage control of the three-phase batch and the voltage imbalance rate improvement device that improves the voltage imbalance rate at the control target point, It is possible to correct the imbalance of the three-phase voltage appearing between the lines, and to perform voltage management that keeps the voltage within the reference voltage ± allowable width.
この電圧調整システムは、前記電圧不平衡率改善装置が、前記電圧不平衡率を算出する電圧不平衡率算出部と、前記電圧不平衡率が前記基準値以下であるか否かを判断する電圧不平衡率判断部と、前記電圧不平衡率判断部により前記電圧不平衡率が前記基準値よりも大であると判断されたことを条件として、前記三相の線間電圧の中の最大の線間電圧を選定する線間電圧選定部と、前記線間電圧選定部により選定された前記最大の線間電圧を降圧して前記電圧不平衡率を前記基準値以下に収める電圧不平衡率調整部とを備えていてもよい。 In this voltage adjustment system, the voltage imbalance rate improving apparatus calculates a voltage imbalance rate calculating unit that calculates the voltage imbalance rate, and a voltage that determines whether the voltage imbalance rate is equal to or less than the reference value. On the condition that the voltage unbalance rate is determined to be greater than the reference value by the unbalance rate determination unit and the voltage unbalance rate determination unit, the maximum of the three-phase line voltages A line voltage selection unit for selecting a line voltage, and a voltage unbalance rate adjustment for stepping down the maximum line voltage selected by the line voltage selection unit and keeping the voltage unbalance rate below the reference value May be provided.
この電圧調整システムによると、家庭用太陽光発電システム等をはじめとする分散型電源の普及によって、三相の電圧の不平衡が生じやすい配電環境において、効率的に電圧不平衡の是正を行うことができる。 According to this voltage regulation system, it is possible to efficiently correct voltage imbalance in a distribution environment where three-phase voltage imbalance is likely to occur due to the spread of distributed power sources such as household photovoltaic power generation systems. Can do.
この電圧調整システムは、前記電圧不平衡率改善装置が、前記電圧不平衡率を算出する電圧不平衡率算出部と、前記電圧不平衡率が前記基準値以下であるか否かを判断する電圧不平衡率判断部と、前記電圧不平衡率判断部により前記電圧不平衡率が前記基準値よりも大であると判断されたことを条件として、前記三相の線間電圧の中の最小の線間電圧を選定する線間電圧選定部と、前記線間電圧選定部により選定された前記最小の線間電圧を昇圧して前記電圧不平衡率を前記基準値以下に収める電圧不平衡率調整部とを備えていてもよい。 In this voltage adjustment system, the voltage imbalance rate improving apparatus calculates a voltage imbalance rate calculating unit that calculates the voltage imbalance rate, and a voltage that determines whether the voltage imbalance rate is equal to or less than the reference value. On the condition that the voltage unbalance rate is determined to be greater than the reference value by the unbalance rate determination unit and the voltage unbalance rate determination unit, the minimum of the three-phase line voltages A line voltage selection unit that selects a line voltage, and a voltage unbalance rate adjustment that boosts the minimum line voltage selected by the line voltage selection unit and keeps the voltage unbalance rate below the reference value. May be provided.
この電圧調整システムによると、家庭用太陽光発電システム等をはじめとする分散型電源の普及によって、三相の電圧の不平衡が生じやすい配電環境において、効率的に電圧不平衡の是正を行うことができる。 According to this voltage regulation system, it is possible to efficiently correct voltage imbalance in a distribution environment where three-phase voltage imbalance is likely to occur due to the spread of distributed power sources such as household photovoltaic power generation systems. Can do.
この電圧調整システムは、前記電圧調整装置が、前記制御目標地点における前記三相の線間電圧のそれぞれを計測する線間電圧計測部と、前記電圧不平衡率が前記基準値以下であることを条件として、前記線間電圧計測部によって計測された前記三相の線間電圧の中に前記電圧管理幅から外れているものがあるか否かを判断する線間電圧判断部と、線間電圧判断部により前記三相の線間電圧の中に前記電圧管理幅から外れているものがあると判断された場合に、三相の線間電圧を一括して降圧または昇圧する三相一括電圧変換部とを備えていてもよい。 In this voltage regulation system, the voltage regulation device includes a line voltage measurement unit that measures each of the three-phase line voltages at the control target point, and the voltage imbalance rate is equal to or less than the reference value. As a condition, a line voltage determination unit that determines whether or not any of the three-phase line voltages measured by the line voltage measurement unit is out of the voltage management range; and a line voltage Three-phase batch voltage conversion that collectively lowers or boosts the three-phase line voltage when it is determined by the determination unit that any of the three-phase line voltages is out of the voltage management range. May be provided.
この電圧調整システムによると、電圧不平衡率が基準値以下である場合にのみ三相一括の電圧制御を行うことにより、全ての線間電圧を既定の電圧管理幅内に効率的に収めることができる。 According to this voltage regulation system, all line voltages can be efficiently kept within a predetermined voltage management range by performing three-phase voltage control only when the voltage imbalance rate is below the reference value. it can.
この電圧調整システムでは、電圧調整装置が、同一変化幅のステップ間隔で前記三相の線間電圧を降圧または昇圧するようにしてもよい。 In this voltage regulation system, the voltage regulator may step down or step up the three-phase line voltage at step intervals of the same change width.
この電圧調整システムによると、同一変化幅のステップ間隔で線間電圧の昇圧・降圧を制御することにより、効率的な電圧管理を行うことができる。 According to this voltage regulation system, efficient voltage management can be performed by controlling the step-up / step-down of the line voltage at step intervals of the same change width.
この電圧調整システムでは、前記電圧管理幅は、基準電圧±許容幅によって設定されてもよい。 In this voltage regulation system, the voltage management width may be set by reference voltage ± allowable width.
この電圧調整システムによると、電圧管理幅を基準電圧±許容幅によって設定することにより確実に電圧管理を行うことができる。 According to this voltage adjustment system, the voltage management can be reliably performed by setting the voltage management width by the reference voltage ± allowable width.
また、本発明に係る配電系統の電圧調整方法は、制御目標地点における三相配電線の線間に現れる三相の線間電圧の大きさを調整して、該線間電圧を既定の電圧管理幅に収める電圧調整方法であって、前記制御目標地点における前記三相の線間電圧の電圧不平衡率が所定の基準値より大であるか否かを判断し、該電圧不平衡率が該基準値より大であると判断した場合には、第1の所定時間経過後に該三相の線間電圧の中から選定した線間電圧を降圧または昇圧し、これにより、該制御目標地点における該電圧不平衡率を該基準値以下に収める調整を行う電圧不平衡率改善段階と、前記制御目標地点における前記三相の線間電圧の中で前記電圧管理幅から外れているものがあるか否かを判断し、該三相の線間電圧の中で該電圧管理幅から外れているものがあると判断した場合には、前記第1の所定時間よりも長い第2の所定時間経過後に該三相の線間電圧を一括して降圧または昇圧して前記電圧管理幅に収める調整を行う電圧調整段階とを含むことを特徴とする。 Further, the voltage adjustment method for the distribution system according to the present invention adjusts the magnitude of the three-phase line voltage appearing between the lines of the three-phase distribution line at the control target point, and sets the line voltage to a predetermined voltage management width. The voltage unbalance rate of the three-phase line voltage at the control target point is determined to be greater than a predetermined reference value, and the voltage unbalance rate is If it is determined that the voltage is greater than the value, the line voltage selected from the three-phase line voltage is stepped down or stepped up after the first predetermined time has elapsed, and thereby the voltage at the control target point is increased. Whether or not there is a voltage unbalance rate improvement stage for adjusting the unbalance rate to be equal to or less than the reference value, and any of the three-phase line voltages at the control target point is out of the voltage management range. Deviating from the voltage management width in the three-phase line voltage When it is determined that there is an object, adjustment is performed so that the three-phase line voltage is collectively reduced or boosted within the voltage management width after a second predetermined time longer than the first predetermined time has elapsed. And a voltage adjustment stage.
この電圧調整方法によると、三相一括の電圧制御を行う電圧調整段階と、制御目標地点における電圧不平衡率を改善する電圧不平衡率改善段階を協調させる制御を行うことにより、三相配電線の線間に現れる三相の電圧の不平衡を是正することができるとともに、基準電圧±許容幅内に電圧を収める電圧管理を行うことができる。 According to this voltage adjustment method, by controlling the voltage adjustment stage for performing voltage control for the three-phase batch and the voltage imbalance ratio improvement stage for improving the voltage imbalance ratio at the control target point, It is possible to correct the imbalance of the three-phase voltage appearing between the lines, and to perform voltage management that keeps the voltage within the reference voltage ± allowable width.
この電圧調整方法は、前記電圧不平衡率改善段階が、前記電圧不平衡率を算出する電圧不平衡率算出段階と、前記電圧不平衡率が前記基準値以下であるか否かを判断する電圧不平衡率判断段階と、前記電圧不平衡率判断段階により前記電圧不平衡率が前記基準値よりも大であると判断されたことを条件として、前記三相の線間電圧の中の最大の線間電圧を選定する線間電圧選定段階と、前記線間電圧選定段階により選定された前記最大の線間電圧を降圧して前記電圧不平衡率を前記基準値以下に収める電圧不平衡率調整段階とを含むものであってもよい。 In this voltage adjustment method, the voltage unbalance rate improvement step calculates the voltage unbalance rate, and determines whether the voltage unbalance rate is equal to or lower than the reference value. On the condition that the voltage unbalance rate is determined to be greater than the reference value by the unbalance rate determination step and the voltage unbalance rate determination step, the maximum of the three-phase line voltages is determined. Line voltage selection stage for selecting line voltage, and voltage unbalance ratio adjustment for stepping down the maximum line voltage selected in the line voltage selection stage to keep the voltage unbalance ratio below the reference value And a stage.
この電圧調整方法によると、家庭用太陽光発電システム等をはじめとする分散型電源の普及によって、三相の電圧の不平衡が生じやすい配電環境において、効率的に電圧不平衡の是正を行うことができる。 According to this voltage adjustment method, voltage disequilibrium can be corrected efficiently in a distribution environment where three-phase voltage imbalance is likely to occur due to the spread of distributed power sources such as household photovoltaic power generation systems. Can do.
この電圧調整方法では、前記電圧不平衡率改善段階が、前記電圧不平衡率を算出する電圧不平衡率段階と、前記電圧不平衡率が前記基準値以下であるか否かを判断する電圧不平衡率判断段階と、前記電圧不平衡率判断段階により前記電圧不平衡率が前記基準値よりも大であると判断されたことを条件として、前記三相の線間電圧の中の最小の線間電圧を選定する線間電圧選定段階と、前記線間電圧選定段階により選定された前記最小の線間電圧を昇圧して前記電圧不平衡率を前記基準値以下に収める電圧不平衡率調整段階とを含むものであってもよい。 In this voltage adjustment method, the voltage unbalance rate improvement step includes a voltage unbalance rate step for calculating the voltage unbalance rate, and a voltage unbalance for determining whether the voltage unbalance rate is equal to or less than the reference value. The minimum line in the three-phase line voltage is determined on the condition that the voltage unbalance rate is determined to be greater than the reference value by the balance ratio determination step and the voltage unbalance rate determination step. A line voltage selection stage for selecting a line voltage, and a voltage unbalance ratio adjustment stage for boosting the minimum line voltage selected in the line voltage selection stage to keep the voltage unbalance ratio below the reference value. May be included.
この電圧調整方法によると、家庭用太陽光発電システム等をはじめとする分散型電源の普及によって、三相の電圧の不平衡が生じやすい配電環境において、効率的に電圧不平衡の是正を行うことができる。 According to this voltage adjustment method, voltage disequilibrium can be corrected efficiently in a distribution environment where three-phase voltage imbalance is likely to occur due to the spread of distributed power sources such as household photovoltaic power generation systems. Can do.
この電圧調整方法は、前記電圧調整段階が、前記制御目標地点における前記三相の線間電圧のそれぞれを計測する線間電圧計測段階と、前記電圧不平衡率が前記基準値以下であることを条件として、前記線間電圧計測段階によって計測された前記三相の線間電圧の中に前記電圧管理幅から外れているものがあるか否かを判断する線間電圧判断段階と、線間電圧判断段階により前記三相の線間電圧の中に前記電圧管理幅から外れているものがあると判断された場合に、三相の線間電圧を一括して降圧または昇圧する三相一括電圧変換段階とを含むものであってもよい。 In this voltage adjustment method, the voltage adjustment step includes a line voltage measurement step of measuring each of the three-phase line voltages at the control target point, and the voltage imbalance rate is equal to or less than the reference value. As a condition, a line voltage determination step for determining whether any of the three-phase line voltages measured by the line voltage measurement step is out of the voltage management range, and a line voltage Three-phase batch voltage conversion that collectively lowers or boosts the three-phase line voltage when it is determined by the decision step that the three-phase line voltage is out of the voltage management range. And a stage.
この電圧調整方法によると、電圧不平衡率が基準値以下である場合にのみ三相一括の電圧制御を行うことにより、全ての線間電圧を既定の電圧管理幅内に効率的に収めることができる。 According to this voltage adjustment method, all line voltages can be efficiently accommodated within a predetermined voltage management range by performing three-phase collective voltage control only when the voltage imbalance rate is below the reference value. it can.
また、この電圧調整方法では、前記電圧調整段階が、同一変化幅のステップ間隔で前記三相の電圧を降圧または昇圧するようにしてもよい。 In this voltage adjustment method, the voltage adjustment step may step down or step up the three-phase voltage at a step interval having the same change width.
この電圧調整方法によると、同一変化幅のステップ間隔で線間電圧の昇圧・降圧を制御することにより、効率的な電圧管理を行うことができる。 According to this voltage adjustment method, efficient voltage management can be performed by controlling the step-up / step-down of the line voltage at the same change width step interval.
また、この電圧調整方法では、前記電圧管理幅は、基準電圧±許容幅によって設定されてもよい。 In this voltage adjustment method, the voltage management width may be set by reference voltage ± allowable width.
この電圧調整方法によると、電圧管理幅を基準電圧±許容幅によって設定することにより確実に電圧管理を行うことができる。 According to this voltage adjustment method, voltage management can be reliably performed by setting the voltage management width by the reference voltage ± allowable width.
本発明によれば、制御目標地点における三相配電線の線間電圧の電圧不平衡率を改善した後に三相一括の電圧制御を行うことにより、三相配電線の全ての線間電圧を既定の電圧管理幅内に効率的に収めることが可能な配電系統の電圧調整システム及び電圧調整方法を提供することができる。 According to the present invention, by improving the voltage imbalance rate of the line voltage of the three-phase distribution line at the control target point, the voltage control of the three-phase distribution line is performed, whereby all the line voltages of the three-phase distribution line are set to the predetermined voltage. It is possible to provide a voltage adjustment system and a voltage adjustment method for a distribution system that can be efficiently accommodated within a management width.
本発明によれば、三相一括の電圧制御を行う電圧調整装置と、制御目標地点における電圧不平衡率を改善する電圧不平衡率改善装置を協調させる制御を行うことにより、三相配電線の線間に現れる三相の電圧の不平衡を是正することができるとともに、基準電圧±許容幅内に電圧を収める電圧管理を行うことができ、これにより、障害の発生を未然に防止する配電系統の電圧調整システム及び電圧調整方法を提供することができる。 According to the present invention, by controlling the voltage adjustment device that performs voltage control of the three-phase package and the voltage imbalance rate improvement device that improves the voltage imbalance rate at the control target point, the line of the three-phase distribution line is controlled. In addition to correcting the three-phase voltage imbalance that appears between them, it is possible to perform voltage management that keeps the voltage within the allowable range of the reference voltage ± tolerance, thereby preventing the occurrence of faults in the distribution system. A voltage regulation system and a voltage regulation method can be provided.
本発明によれば、家庭用太陽光発電システム等をはじめとする分散型電源の普及によって、三相の電圧の不平衡が生じやすい配電環境において有用な配電系統の電圧調整システム及び電圧調整方法を提供することができる。 According to the present invention, there is provided a voltage adjustment system and a voltage adjustment method for a distribution system useful in a distribution environment in which a three-phase voltage imbalance is likely to occur due to the spread of a distributed power source such as a home solar power generation system. Can be provided.
<モデル100>
以下、本発明の実施の形態に係る電圧調整システムについて、図1に示す配電系統モデル100(以下、単に「モデル100」という)を用いたシミュレーションにより、その有用性の検証を行ったので、図面を参照して説明する。
<
Hereinafter, the usefulness of the voltage regulation system according to the embodiment of the present invention was verified by simulation using the
モデル100は、電力供給源20からフィーダ30を経由して各需要家1〜10に、三相交流6.7kVを配電する配電系統である。フィーダ30には、電力供給源20に最も近い需要家1から数字の順に遠隔となる需要家10までの負荷が接続されている。需要家1〜10にはそれぞれフィーダ30から不図示の柱上変圧器等を介して電力が供給される。フィーダ30は、説明の便宜上、需要家1〜3に接続された部分をフィーダ31と称し、需要家4〜10に接続された部分をフィーダ32と称する。
The
周知のように、フィーダ30には長さに比例した電気抵抗があるため、フィーダ30に、フィーダ30を流れる電流に比例した電圧降下が発生することは避けられない。このため、電力供給源20は、フィーダ30やその他不図示の介在設備における電圧降下分を予め上乗せした高めの電圧6.7kV前後をフィーダ30に給電する。こうすることにより、柱上変圧器のタップを適切に選択することで、需要家へ電気事業法で定められている101±6Vの電圧を供給することが可能となる。
As is well known, since the
上述した理由により、公称6.6kVの配電系統であっても、電力供給源20は、予め6.7kV前後に設定された高めの電圧をフィーダ30に給電する。さらに、柱上変圧器のタップで対応ができない電圧降下に対しては、フィーダ30の途中で電圧降下した分を補うため、フィーダ30の途中に例えばSVRやLRTなどからなる電圧調整装置22を介在させて適宜昇圧補正をする。すなわち、電圧調整装置22は、降下した電圧を柱上変圧器のタップを適切に選択することで、遠隔地にある需要家へ101±6Vの電圧を供給することが可能となる程度まで昇圧してフィーダ30に給電する。このようにして、電力供給源20から、ある程度の送電ロスを含んで送出される電力であっても、遠隔地にある需要家10に101±6Vの範囲内の電圧を供給できるようにしている。
For the above-described reason, even in the case of a nominal 6.6 kV distribution system, the
なお、配電系統におけるフィーダ30の末端にある需要家10の位置では、公称6.6kVからさらに電圧降下した低い電圧で受電することが想定されている。そこで、柱上変圧器のタップを6,450Vとし、変圧比を6,450/105Vとすることで低圧側で101±6Vの電圧を受電することが可能となる。ここで、モデル100の公称100Vの低圧側における電圧降下は、柱上変圧器で2.0V、低圧幹線で3.0V、低圧引込線で3.0Vを見込んでいる。
Note that, at the position of the
電圧調整装置22は、フィーダ30の途中、すなわち、フィーダ31とフィーダ32との間に介挿されている。フィーダ31はフィーダ30のうち電力供給源20に近い側にあり、それには需要家1〜3が接続されている。フィーダ32はフィーダ30のうち電力供給源20から遠い側にあり、それには需要家4〜10が接続されている。
The
<電圧調整システム>
図1,2に沿って、本発明の実施形態に係る電圧調整システム200の構成を説明する。図2に示すように、電圧調整システム200は、制御目標地点としての需要家10の位置に設置される電圧不平衡率改善装置21と、需要家3と需要家4の間に設置される電圧調整装置22とを備える。
<Voltage adjustment system>
A configuration of the
<電圧不平衡率改善装置>
図2に示すように、電圧不平衡率改善装置21は、フィーダ32から電力を受けるようになっており、制御手段210により主要部が構成されている。
<Voltage imbalance rate improvement device>
As shown in FIG. 2, the voltage imbalance
制御手段210は、制御目標地点における三相の線間電圧の電圧不平衡率を算出する電圧不平衡率算出部211と、電圧不平衡率算出部211によって算出された電圧不平衡率が所定の基準値以下であるか否かを判断する電圧不平衡率判断部212と、電圧不平衡率判断部212により電圧不平衡率が基準値よりも大であると判断されたことを条件として、三相の線間電圧の中から電圧調整の対象となる線間電圧を選定する線間電圧選定部213と、線間電圧選定部213により選定された線間電圧を降圧または昇圧して電圧不平衡率を基準値以下に収める調整を行う電圧不平衡率調整部214とを備える。
The
後述するように、電圧不平衡率の基準値は、電圧調整装置22による三相一括制御で全ての線間電圧が電圧管理幅に収まる値として選定されている。
As will be described later, the reference value of the voltage imbalance rate is selected as a value that allows all the line voltages to fall within the voltage management width in the three-phase collective control by the
電圧不平衡率調整部214は、表1に示すように、制御目標地点において電圧上昇が確認できる場合には、最大の線間電圧をもたらす2相間に必要に応じてリアクトルを投入するようになっている。
ここで、制御目標地点において電圧上昇が確認できる場合とは、例えば、配電系統に太陽光発電システムなどの分散型電源が接続されている場合や、深夜等に需要家が軽負荷となった場合に送電線の対地容量などのコンデンサ成分に応じてフェランチ現象が生じる場合などを想定している。 Here, when the voltage rise can be confirmed at the control target point, for example, when a distributed power source such as a solar power generation system is connected to the distribution system, or when a consumer becomes lightly loaded at midnight etc. It is assumed that ferrant phenomenon occurs depending on the capacitor component such as the ground capacitance of the transmission line.
これに対して、制御目標地点において電圧低下が確認できる場合には、電圧不平衡率調整部214は、最小の線間電圧をもたらす2相間に必要に応じてコンデンサを投入するようになっている。
On the other hand, when a voltage drop can be confirmed at the control target point, the voltage imbalance
ここで、制御目標地点において電圧低下が確認できる場合とは、例えば、配電系統に太陽光発電システムなどの分散型電源が接続されておらず、またフェランチ現象も生じない場合で需要家の負荷の状況が重負荷の場合を想定している。このような場合には、配電系統の末端にある制御目標地点で電圧低下が生じていると考えられる。 Here, when the voltage drop can be confirmed at the control target point, for example, when a distributed power source such as a photovoltaic power generation system is not connected to the distribution system and no ferrant phenomenon occurs, Assume that the situation is heavy. In such a case, it is considered that a voltage drop has occurred at the control target point at the end of the power distribution system.
ここで、三相の線間電圧及び相電圧の関係を説明する。三相平衡状態においては、三相電圧のab相間に単相リアクトルが投入された場合、a相の電圧は大きさが低下して位相が遅れ、b相の電圧は大きさが低下して位相が進む。これを線間電圧で確認すると、線間電圧の大小関係は、線間電圧ab<線間電圧ca≒線間電圧bcとなる。この法則を利用すれば、不平衡状態においては線間電圧のうち大きさが最大のものを低下させることで、電圧不平衡率を改善することができる。 Here, the relationship between the three-phase line voltage and the phase voltage will be described. In the three-phase equilibrium state, when a single-phase reactor is inserted between the ab phases of the three-phase voltages, the a-phase voltage is reduced in magnitude and delayed in phase, and the b-phase voltage is reduced in magnitude and phase. Advances. When this is confirmed by the line voltage, the magnitude relationship between the line voltages is: line voltage ab <line voltage ca≈line voltage bc. If this rule is used, the voltage imbalance rate can be improved by reducing the largest voltage among the line voltages in the unbalanced state.
図3は、制御目標地点の三相の線間電圧及び相電圧の関係を説明するためのベクトル図である。図3において、ab,bc,caは制御目標地点における不平衡状態の三相配線の線間電圧をベクトル表示したものであり、oa,ob,ocは相電圧をベクトル表示したものである。また、a'b',b'c',c'a'は、電圧不平衡率改善装置21により電圧不平衡率が改善された後の制御目標地点における三相配線の線間電圧をベクトル表示したものであり、oa',ob',oc'は相電圧をベクトル表示したものである。
FIG. 3 is a vector diagram for explaining the relationship between the three-phase line voltage and the phase voltage at the control target point. In FIG. 3, ab, bc, and ca are vector representations of line voltages of unbalanced three-phase wirings at the control target point, and oa, ob, and oc are vector representations of phase voltages. Further, a′b ′, b′c ′, and c′a ′ are the vector display of the line voltage of the three-phase wiring at the control target point after the voltage unbalance rate is improved by the voltage unbalance
図3に示すように、三相電圧のab相間に単相リアクトルが投入された場合、相電圧oaは相電圧oa'まで大きさが低下して位相が遅れ、相電圧obは相電圧ob'まで大きさが低下して位相が進む。これにより、線間電圧abは線間電圧a'b'まで小さくなる。上記の三相平衡状態の場合と同様に、図3の例においても線間電圧abの減少量は他の線間電圧よりも大きくなる。これにより、電圧不平衡率が改善される。 As shown in FIG. 3, when a single-phase reactor is inserted between the ab phases of the three-phase voltage, the phase voltage oa decreases in magnitude to the phase voltage oa ′ and the phase is delayed, and the phase voltage ob is the phase voltage ob ′. The phase is reduced and the phase advances. As a result, the line voltage ab is reduced to the line voltage a′b ′. As in the case of the above three-phase equilibrium state, in the example of FIG. 3, the amount of decrease in the line voltage ab is larger than other line voltages. This improves the voltage imbalance rate.
<電圧調整装置>
図2に示すように、電圧調整装置22は、フィーダ31から電力を受け、フィーダ32に電力を出力するようになっており、制御手段220により主要部が構成されている。制御手段220は、線間電圧計測部221と線間電圧判断部222と三相一括電圧変換部223とを備える。
<Voltage adjustment device>
As shown in FIG. 2, the
電圧調整装置22は、単相変圧器あるいは単相の単巻変圧器(以下、「単相の単巻変圧器」という)を複数用いてY型に三相結線したもの、三相変圧器、あるいは半導体スイッチによってデジタル的に電圧調整する機器である。例えば、Y型に三相結線された単相の単巻変圧器に、各相の電圧を昇圧または降圧の同一の方向に同程度で同時に調整する制御を行う制御装置を備えて三相一括制御を可能にしている。
The
電圧調整装置22を構成する単相の単巻変圧器は、周知のように不図示の切換タップ付単巻変圧器のタップを最適選択して切換制御することにより、所望のステップで電圧を調整することを可能にしている。
As is well known, the single-phase autotransformer constituting the
本実施形態では、同一変化幅のステップ間隔で三相の線間電圧を降圧または昇圧する方法を採用している。本実施形態では、1ステップ電圧は100Vである。 In the present embodiment, a method of stepping down or stepping up the three-phase line voltage at the same change width step interval is employed. In this embodiment, the one step voltage is 100V.
線間電圧計測部221は、制御目標地点における各相間の線間電圧のそれぞれを計測可能な構成となっている。線間電圧判断部222は、制御目標地点における電圧不平衡率が上記基準値以下であることを条件として、線間電圧計測部221によって計測された制御目標地点の線間電圧で予め設定された電圧管理幅から外れているものがあるか否かを判断するようになっている。さらに、線間電圧判断部222は、最も電圧管理幅を逸脱した線間電圧が電圧管理幅から逸脱している方向を特定するようになっている。
The line
三相一括電圧変換部223は、線間電圧判断部222により制御目標地点の線間電圧で電圧管理幅から外れているものがあると判断された場合に、三相の線間電圧を一括して昇圧または降圧して電圧管理幅に収めるようになっている。
The three-phase collective
<電圧不平衡率改善方法>
図4は、本発明の実施形態に係る電圧調整システム200が備える電圧不平衡率改善装置21で実行される三相配線の電圧不平衡率改善方法を示すフローチャートである。なお、以下では電圧不平衡率調整部214がリアクトルを有するものとして説明する。
<Voltage imbalance rate improvement method>
FIG. 4 is a flowchart showing a voltage imbalance rate improvement method for three-phase wiring executed by the voltage imbalance
ステップS1では、電圧不平衡率改善装置21の制御手段210は、制御目標地点の電圧不平衡率の基準値と、電圧不平衡率の調整に関する動作整定時間(第1の所定時間)の定義をする。例えば、制御目標地点を図1に示す需要家10の位置とする。また、表2に示すように、制御目標地点の電圧不平衡率の基準値ref_1を例えば1.2%とし、動作整定時間Δt1を15(s)とする。
In step S1, the control means 210 of the voltage imbalance
後述するように、動作整定時間Δt1とは、電圧不平衡率改善装置21が基準値ref_1より大きい電圧不平衡率を検出した時点から、電圧不平衡率改善のための線間電圧の調整を開始する時点までの時間である。
As will be described later, the operation settling time Δt1 is the time when the voltage unbalance
また、一度に投入される単相リアクトルの容量を100kVarとし、投入される単相リアクトルの最大容量を200kVarとする。すなわち、投入されるリアクトルの合計は、0kVar,100kVar,200kVarのいずれかとなる。なお、これらの値はあくまで一例であり、実際の電圧調整システム200においては、一度に投入される単相リアクトルの容量や投入回数が上記と異なっていてもよい。
次に、ステップS2では、制御手段210の電圧不平衡率算出部211は、数1に従って制御目標地点の電圧不平衡率Vkを算出する。
さらに、ステップS2では、制御手段210の電圧不平衡率判断部212は、制御目標地点の電圧不平衡率が基準値ref_1よりも大きいか否かを判断する。制御目標地点の電圧不平衡率が基準値ref_1よりも大きい場合には、制御手段210は逸脱フラグをオンとし(ステップS3)、ステップS5の処理に進む。一方、制御目標地点の電圧不平衡率が基準値ref_1以下である場合には、制御手段210は逸脱フラグをオフとし(ステップS4)、再びステップS2の処理を実行する。
Furthermore, in step S2, the voltage unbalance
次に、ステップS5では、制御手段210は、逸脱フラグがオンとなっている場合に、逸脱フラグがステップS3でオンとなってから動作整定時間Δt1が経過したか否かを判断する。逸脱フラグがオンとなってから動作整定時間Δt1が経過した場合には、制御手段210は、ステップS6の処理に進む。一方、逸脱フラグがオンとなってから動作整定時間Δt1が経過していない場合には、制御手段210は再びステップS5の処理を実行する。
Next, in step S5, when the departure flag is turned on, the
次に、ステップS6では、制御手段210の線間電圧選定部213は、線間電圧ab,bc,caのうち最大の線間電圧を選定する。
Next, in step S6, the line
次に、制御手段210の電圧不平衡率調整部214は、線間電圧選定部213によって選定された最大の線間電圧が線間電圧abである場合には100kVarの単相リアクトルをab相に投入し(ステップS7)、線間電圧選定部213によって選定された最大の線間電圧が線間電圧bcである場合には100kVarの単相リアクトルをbc相に投入し(ステップS8)、線間電圧選定部213によって選定された最大の線間電圧が線間電圧caである場合には100kVarの単相リアクトルをca相に投入する(ステップS9)。そして、制御手段210は再びステップS2の処理を実行する。
Next, when the maximum line voltage selected by the line
なお、図4のフローチャートでは、制御目標地点において電圧上昇が確認できる場合を想定している(表1参照)。制御目標地点において電圧低下が確認できる場合には、ステップS6の処理を、制御手段210の線間電圧選定部213が線間電圧ab,bc,caのうち最小の線間電圧を選定する処理に置き換える。また、ステップS7〜S9の処理を、コンデンサを各相間に投入する処理に置き換える。
In the flowchart of FIG. 4, it is assumed that a voltage increase can be confirmed at the control target point (see Table 1). When the voltage drop can be confirmed at the control target point, the process of step S6 is performed by the line
なお、上記の説明では、ステップS7〜S9において、リアクトルまたはコンデンサが各相間に投入されるとしたが、状況に応じて投入されたリアクトルまたはコンデンサが開放されてもよい。例えば、制御目標地点において電圧上昇が確認できる場合においては、既に投入されたコンデンサを解放することによっても、線間電圧を低下させることが可能である。 In the above description, in steps S7 to S9, the reactor or the capacitor is inserted between the phases. However, the reactor or the capacitor that is input may be opened depending on the situation. For example, when the voltage increase can be confirmed at the control target point, the line voltage can be decreased by releasing the already input capacitor.
同様に、制御目標地点において電圧低下が確認できる場合においては、既に投入されたリアクトルを解放することによっても、線間電圧を上昇させることが可能である。 Similarly, when a voltage drop can be confirmed at the control target point, the line voltage can be increased also by releasing the reactor that has already been turned on.
<三相一括制御>
図5は、本発明の実施形態に係る電圧調整システム200が備える電圧調整装置22で実行される三相配線の電圧調整方法を示すフローチャートである。
<Three-phase batch control>
FIG. 5 is a flowchart showing a voltage adjustment method for three-phase wiring executed by the
ステップS21では、電圧調整装置22の制御手段220は、制御目標地点の基準電圧及びその許容幅と、三相一括制御に関する動作整定時間(第2の所定時間)の定義をする。制御目標地点は既に述べたように図1に示す需要家10の位置とする。また、表3に示すように、制御目標地点の基準電圧ref_2を例えば6,450(V)、許容幅tolを基準電圧の±1.5%の±96.75V、動作整定時間Δt2を50(s)とする。また、1ステップの電圧調整幅を100Vとする。
In step S21, the control means 220 of the
後述するように、動作整定時間Δt2とは、電圧調整装置22が電圧管理幅から外れた線間電圧を検出した時点から、三相一括の電圧制御を開始する時点までの時間である。
次に、ステップS22では、制御手段220の線間電圧計測部221は、制御目標地点における各相間の線間電圧ab,bc,caのそれぞれを計測する。そして、制御手段220の線間電圧判断部222は、制御目標地点の線間電圧ab,bc,caのうち電圧管理幅、すなわち基準電圧ref_2±許容幅tolの範囲から外れているものがあるか否かを判断する。
Next, in step S22, the line
制御目標地点の線間電圧ab,bc,caのうち電圧管理幅から外れているものがある場合には、制御手段220は逸脱フラグをオンとし(ステップS23)、ステップS25の処理に進む。一方、制御目標地点の線間電圧ab,bc,caのいずれも電圧管理幅から外れていない場合には、制御手段220は逸脱フラグをオフとし(ステップS24)、再びステップS22の処理を実行する。
If any of the line voltages ab, bc, ca at the control target point is out of the voltage management range, the control means 220 turns on the departure flag (step S23) and proceeds to the process of step S25. On the other hand, when none of the line voltages ab, bc, and ca at the control target point are out of the voltage management range, the
次に、ステップS25では、制御手段220は、逸脱フラグがオンとなっている場合に、逸脱フラグがステップS23でオンとなってから動作整定時間Δt2が経過したか否かを判断する。逸脱フラグがオンとなってから動作整定時間Δt2が経過していない場合には、制御手段220は再びステップS25の処理を実行する。一方、逸脱フラグがオンとなってから動作整定時間Δt2が経過した場合には、制御手段220は、ステップS26の処理に進む。
Next, in step S25, when the departure flag is on, the
ここで、三相一括制御に関する動作整定時間Δt2は、電圧不平衡率の調整に関する動作整定時間Δt1よりも十分長く設定されている。これにより、ステップS25で動作整定時間Δt2のカウントが行われている間に、線間電圧の電圧不平衡率が基準値以下に調整されることとなる。 Here, the operation settling time Δt2 related to the three-phase collective control is set sufficiently longer than the operation settling time Δt1 related to the adjustment of the voltage imbalance rate. As a result, while the operation settling time Δt2 is being counted in step S25, the voltage imbalance rate of the line voltage is adjusted to a reference value or less.
次に、ステップS26では、制御手段220の線間電圧判断部222は、最も電圧管理幅を逸脱した線間電圧、すなわち基準電圧ref_2との差の絶対値が最も大きい線間電圧について、電圧管理幅から逸脱している方向を選定する。
Next, in step S26, the line
次に、制御手段220の三相一括電圧変換部223は、線間電圧判断部222によって選定された逸脱方向が電圧管理幅の上限側、すなわち最も電圧管理幅を逸脱した線間電圧から基準電圧ref_2を減算した値が正である場合には1タップ降圧側にタップ切換を行う(ステップS27)。
Next, the three-phase collective
一方、線間電圧判断部222によって選定された逸脱方向が電圧管理幅の下限側、すなわち最も電圧管理幅を逸脱した線間電圧から基準電圧ref_2を減算した値が負である場合には、制御手段220の三相一括電圧変換部223は1タップ昇圧側にタップ切換を行う(ステップS28)。そして、制御手段220は再びステップS22の処理を実行する。
On the other hand, if the deviation direction selected by the line
なお、ステップS25の処理の後に、ステップS29として、制御手段220の線間電圧判断部222が、制御目標地点の線間電圧ab,bc,caのうち電圧管理幅から外れているものがあるか否かを再び判断する処理を追加してもよい。ここでステップS22と同様の処理を繰り返す理由は、ステップS25で動作整定時間Δt2のカウントが行われている間に電圧不平衡率が基準値以下に調整されることにより、全ての線間電圧が電圧管理幅に収まる場合があるからである。
After step S25, as step S29, whether the line
制御目標地点の線間電圧ab,bc,caのうち電圧管理幅から外れているものがある場合には、制御手段220はステップS26の処理に進む。一方、制御目標地点の線間電圧ab,bc,caのいずれも電圧管理幅から外れていない場合には、制御手段220は逸脱フラグをオフとし(ステップS24)、再びステップS22の処理を実行する。
When there is a voltage that is outside the voltage management range among the line voltages ab, bc, and ca at the control target point, the
以上、図4,5のフローチャートを参照しながら説明したように、本発明では電圧不平衡率の改善が三相一括の電圧制御に先立って行われることが重要である。そして、これを実現するために、図4のフローチャートのステップS5と図5のフローチャートのステップS25においては、動作整定時間Δt1を動作整定時間Δt2よりも短く設定することで、電圧不平衡率改善装置21による電圧不平衡率の改善と、電圧調整装置22による三相一括の電圧制御の協調を取っている。
As described above with reference to the flowcharts of FIGS. 4 and 5, in the present invention, it is important that the improvement of the voltage imbalance ratio is performed prior to the three-phase batch voltage control. In order to realize this, in step S5 in the flowchart of FIG. 4 and step S25 in the flowchart of FIG. 5, the operation settling time Δt1 is set shorter than the operation settling time Δt2. The improvement of the voltage unbalance rate by 21 and the three-phase collective voltage control by the
また、別の方法として、専用線を用いた通信を利用して、電圧不平衡率改善装置21と電圧調整装置22の動作の協調を取ることも考えられる。この場合のフローチャートを図6,7に示す。
As another method, it is conceivable that the operation of the voltage imbalance
図6のフローチャートは、ステップS21〜S24,S26〜S29の処理については図5のフローチャートと同様であり、これらステップS21〜S24,S26〜S29の処理は電圧調整装置22の制御手段220により実行される。なお、図6のフローチャートのステップS30の処理は、図5のフローチャートのステップS25の処理を図7のフローチャートの処理に置き換えたものであり、電圧不平衡率改善装置21の制御手段210によって実行される。
The flowchart of FIG. 6 is the same as the flowchart of FIG. 5 with respect to the processes of steps S21 to S24 and S26 to S29, and the processes of steps S21 to S24 and S26 to S29 are executed by the control means 220 of the
また、図7のフローチャートは、ステップS1〜S3,S5〜S9の処理については図4のフローチャートと同様であり、これらステップS1〜S3,S5〜S9の処理は電圧不平衡率改善装置21の制御手段210により実行される。なお、ステップS2で、制御目標地点の電圧不平衡率が基準値ref_1以下となった場合には、処理を終了して、電圧調整装置22の制御手段220により実行される図5のフローチャートの処理に戻るようになっている。
7 is the same as the flowchart of FIG. 4 with respect to the processes of steps S1 to S3 and S5 to S9. The processes of steps S1 to S3 and S5 to S9 are controlled by the voltage imbalance
これにより、動作整定時間に差を設ける図4,5のフローチャートに示した方法と同様の効果を得られるが、コストやメンテナンス性を考慮に入れると、専用線を用いた通信を利用する図6,7の方法よりも動作整定時間に差を設ける図4,5の方法がより望ましい。 This provides the same effect as the method shown in the flowcharts of FIGS. 4 and 5 for providing a difference in the operation settling time. However, when cost and maintenance are taken into consideration, communication using a dedicated line is used. 4 and 5 are more preferable than the method of FIGS.
<モデル100のシミュレーション>
次に、図1に示すモデル100に具体的な数値を代入してシミュレーションを進める。モデル100では、需要家1〜10の一部には、三相配電系統に対して大きく偏った単相負荷の電力需要がある。このため、モデル100における三相の電圧には、許容範囲を逸脱する不平衡が生じている。このため、電圧調整システム200は、不平衡を改善することと、電圧を管理することの両方に対応することとなる。
<Simulation of
Next, simulation is advanced by assigning specific numerical values to the
モデル100において、電力供給源20は、6.7kVの系統電源であり、系統の背後インピーダンスはj0.389Ωである。この電力供給源20は、フィーダ30の全長4.0kmにわたって0.5kmごとの等間隔に接続された需要家1〜10に配電している。需要家1〜9には300kWの平衡した三相負荷が接続されている。需要家10には太陽光発電(PV)システムがbc線間に360kW、ca線間に310kWが接続されている。
In the
また、既に述べたように、電圧調整装置22は、需要家3と需要家4の間に設置され、電圧不平衡率改善装置21は需要家10の位置に設置される。制御目標地点は需要家10の位置である。
As described above, the
需要家10の柱上変圧器の変圧比は6,450/105Vであり、低圧側の電圧降下は、以下のとおりである。
The transformation ratio of the pole transformer of the
柱上変圧器:2.0V
低圧幹線:3.0V
低圧引込線:3.0V
これにより、低圧側の電圧管理幅101±6Vを高圧側に換算すると、6,327V〜6,573Vとなる。
Pillar transformer: 2.0V
Low voltage main line: 3.0V
Low voltage lead-in wire: 3.0V
Thus, when the voltage management width 101 ± 6 V on the low voltage side is converted to the high voltage side, it becomes 6,327 V to 6,573 V.
シミュレーションによる電圧不平衡率改善装置21の設定条件と、電圧調整装置22の設定条件は、それぞれ表2と表3に既に示したとおりである。電圧不平衡率改善装置21の動作整定時間Δt1が電圧調整装置22の動作整定時間Δt2よりも短く設定されることにより、電圧不平衡率の改善が三相一括の電圧制御よりも先に実行される設定となっている。
The setting conditions of the voltage imbalance
次に、シミュレーション結果を説明する。
図8は各需要家の線間電圧分布の電圧調整前の初期状態のシミュレーション結果を示すグラフである。図8に示されているように、制御目標地点となる需要家10の位置では、線間電圧bcと線間電圧caが電圧管理幅の上限を逸脱している。また、制御目標地点の電圧不平衡率は1.9%である。
Next, simulation results will be described.
FIG. 8 is a graph showing a simulation result in an initial state before voltage adjustment of the line voltage distribution of each consumer. As shown in FIG. 8, the line voltage bc and the line voltage ca deviate from the upper limit of the voltage management width at the position of the
ここで、三相一括制御の電圧調整装置22のみを用いて制御目標地点の電圧制御を行う場合には、降圧側にタップ切換を行って線間電圧caと線間電圧bcを電圧管理幅に収めるように制御することになるが、その場合にはab線間電圧が電圧管理幅の下限を逸脱してしまう。このように、制御目標地点での最大の線間電圧と最小の線間電圧との差が大きい場合には、制御目標地点の電圧不平衡率を改善しないことには、全ての線間電圧を電圧管理幅に収めることができないことが分かる。
Here, when the voltage control at the control target point is performed using only the
図9は、電圧不平衡率改善装置21を用いて、電圧不平衡率を基準値以下に改善した後、電圧調整装置22を用いて電圧制御を行った場合のシミュレーション結果を示すグラフである。制御目標地点の全ての線間電圧が電圧管理幅内に制御できていることが確認できる。このときの電圧不平衡率は1.0%である。
FIG. 9 is a graph showing a simulation result when voltage control is performed using the
ここで、表2に示したように、電圧不平衡率改善装置21の同一相への投入リアクトル容量は、1回目は100kVar、2回目は100kVarを追加するものとしている。ただし、1回目のリアクトルの投入で電圧不平衡率が基準値以下に改善された場合には、2回目のリアクトルの投入は行われない。また、電圧不平衡率の基準値の1.2%は、三相一括制御で全ての線間電圧が電圧管理幅に収まる値として選定されている。
Here, as shown in Table 2, it is assumed that the input reactor capacity to the same phase of the voltage imbalance
図10は、制御目標地点の電圧変化のシミュレーション結果を示すグラフである。図10のグラフの左側の破線で囲って示した領域(15s付近)で1回目の単相リアクトルの投入が行われ、中央の破線で囲って示した領域(30s付近)で2回目の単相リアクトルの投入が行われている。これにより、制御目標地点の電圧不平衡率が基準値以下に改善される。 FIG. 10 is a graph showing the simulation result of the voltage change at the control target point. The first single-phase reactor is charged in the region surrounded by the broken line on the left side of the graph of FIG. 10 (around 15 s), and the second single phase is input in the region surrounded by the central broken line (around 30 s). Reactor is being introduced. As a result, the voltage unbalance rate at the control target point is improved to a reference value or less.
さらに、図10のグラフの右側の破線で囲って示した領域(50s付近)で、三相一括の電圧制御が行われている。この三相一括制御後は、全ての相の線間電圧が電圧管理幅に収まることがグラフから確認できる。 Furthermore, three-phase collective voltage control is performed in a region surrounded by a broken line on the right side of the graph of FIG. After the three-phase collective control, it can be confirmed from the graph that the line voltages of all the phases are within the voltage management range.
このように、電圧上昇と電圧不平衡が顕在化している配電系統においては、電圧制御及び電圧不平衡の改善は、電圧調整装置22の出力を三相一括で制御することでは対応が困難である。しかしながら、電圧調整装置22と電圧不平衡率改善装置21を協調させる制御を行うことにより、定常的に配電系統の電圧制御及び電圧不平衡率の改善ができることをシミュレーションは示した。
As described above, in the distribution system in which the voltage rise and the voltage imbalance are actualized, it is difficult to cope with the voltage control and the improvement of the voltage imbalance by controlling the output of the
なお、本実施形態におけるモデル100は、図1に示したように、単一の電力供給源20から一方向に配電する配電系統であるが、このモデル100は一例に過ぎない。本発明に係る配電系統の電圧調整システム及び電圧調整方法は、分散型電源が不平衡配置され、逆潮流等による影響も含まれている配電系統に適用可能である。例えば、家庭用太陽光発電システムから得られた単相電力を、配電系統の三相のうちいずれか一相に逆潮流させて生じた不平衡を改善するような場合にも好適である。
The
さらに、電圧調整装置22の1ステップの電圧調整幅は予め定められた固定幅100Vであるが、固定幅100Vに限定されることなく、状況に応じて最適な電圧調整幅を設定できるように制御してもよい。電圧調整幅には無段階も含めるものとする。
Further, the voltage adjustment width of one step of the
なお、本実施形態において電圧調整装置22には、主要構成部に単相の単巻変圧器を用いているが、これに限定される必要はなく、半導体で構成された同等機能のものでも構わない。そのような半導体装置により、上述したステップ電圧の電圧幅を任意の無段階に設定してもよい。
In the present embodiment, the
以上説明したように、本発明によれば、三相一括の電圧制御を行う電圧調整装置と、制御目標地点における電圧不平衡率を改善する電圧不平衡率改善装置を協調させる制御を行うことにより、三相配電線の線間に現れる三相の電圧の不平衡を是正することができるとともに、基準電圧±許容幅内に電圧を収める電圧管理を行うことができ、これにより、障害の発生を未然に防止する配電系統の電圧調整システム及び電圧調整方法を提供することができる。 As described above, according to the present invention, by controlling the voltage adjustment device that performs voltage control of the three-phase package and the voltage imbalance rate improvement device that improves the voltage imbalance rate at the control target point, the control is performed. In addition to correcting the three-phase voltage imbalance that appears between the lines of the three-phase distribution line, it is possible to perform voltage management that keeps the voltage within the reference voltage ± tolerance, thereby preventing failure It is possible to provide a voltage adjustment system and a voltage adjustment method for a power distribution system that can be prevented.
特に、本発明によれば、家庭用太陽光発電システム等をはじめとする分散型電源の普及によって三相の電圧の不平衡が生じやすい配電環境において有用な配電系統の電圧調整システム及び電圧調整方法を提供することができる。 In particular, according to the present invention, a voltage adjustment system and a voltage adjustment method for a distribution system useful in a distribution environment in which a three-phase voltage imbalance is likely to occur due to the spread of a distributed power source such as a home solar power generation system. Can be provided.
1〜10 需要家
20 電力供給源
21 電圧不平衡率改善装置
22 電圧調整装置
30,31,32 フィーダ
100 配電系統モデル
200 電圧調整システム
210,220 制御手段
211 電圧不平衡率算出部
212 電圧不平衡率判断部
213 線間電圧選定部
214 電圧不平衡率調整部
221 線間電圧計測部
222 線間電圧判断部
223 三相一括電圧変換部
oa,ob,oc 相電圧
ab,bc,ca 線間電圧
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1-10
Claims (12)
前記制御目標地点における前記三相の線間電圧の電圧不平衡率が所定の基準値より大であるか否かを判断し、該電圧不平衡率が該基準値より大であると判断した場合には、第1の所定時間経過後に該三相の線間電圧の中から選定した線間電圧を降圧または昇圧し、これにより、該制御目標地点における該電圧不平衡率を該基準値以下に収める調整を行う電圧不平衡率改善装置と、
前記制御目標地点における前記三相の線間電圧の中で前記電圧管理幅から外れているものがあるか否かを判断し、該三相の線間電圧の中で該電圧管理幅から外れているものがあると判断した場合には、前記第1の所定時間よりも長い第2の所定時間経過後に該三相の線間電圧を一括して降圧または昇圧して前記電圧管理幅に収める調整を行う電圧調整装置とを備えることを特徴とする電圧調整システム。 A voltage adjustment system that adjusts the magnitude of a three-phase line voltage that appears between the lines of a three-phase distribution line at a control target point, and keeps the line voltage within a predetermined voltage management range,
When it is determined whether the voltage unbalance rate of the three-phase line voltage at the control target point is greater than a predetermined reference value, and it is determined that the voltage unbalance rate is greater than the reference value The step-down or step-up of the line voltage selected from the three-phase line voltage after the first predetermined time has elapsed, thereby reducing the voltage unbalance rate at the control target point below the reference value. A voltage imbalance rate improvement device for adjusting
It is determined whether or not any of the three-phase line voltages at the control target point deviates from the voltage management width, and the three-phase line voltages deviate from the voltage management width. If it is determined that there is a voltage, the three-phase line voltage is collectively reduced or boosted within the voltage management width after a second predetermined time longer than the first predetermined time. A voltage regulation system comprising: a voltage regulation device that performs the operation.
前記電圧不平衡率を算出する電圧不平衡率算出部と、
前記電圧不平衡率が前記基準値以下であるか否かを判断する電圧不平衡率判断部と、
前記電圧不平衡率判断部により前記電圧不平衡率が前記基準値よりも大であると判断されたことを条件として、前記三相の線間電圧の中の最大の線間電圧を選定する線間電圧選定部と、
前記線間電圧選定部により選定された前記最大の線間電圧を降圧して前記電圧不平衡率を前記基準値以下に収める電圧不平衡率調整部とを備えることを特徴とする請求項1に記載の電圧調整システム。 The voltage imbalance rate improving device is:
A voltage unbalance rate calculating unit for calculating the voltage unbalance rate;
A voltage imbalance rate determination unit for determining whether the voltage imbalance rate is equal to or less than the reference value;
A line for selecting the maximum line voltage among the three-phase line voltages on the condition that the voltage unbalance ratio is determined to be larger than the reference value by the voltage unbalance ratio determination unit. The voltage selection section,
The voltage unbalance rate adjustment unit that steps down the maximum line voltage selected by the line voltage selection unit and keeps the voltage unbalance rate below the reference value. The voltage regulation system described.
前記電圧不平衡率を算出する電圧不平衡率算出部と、
前記電圧不平衡率が前記基準値以下であるか否かを判断する電圧不平衡率判断部と、
前記電圧不平衡率判断部により前記電圧不平衡率が前記基準値よりも大であると判断されたことを条件として、前記三相の線間電圧の中の最小の線間電圧を選定する線間電圧選定部と、
前記線間電圧選定部により選定された前記最小の線間電圧を昇圧して前記電圧不平衡率を前記基準値以下に収める電圧不平衡率調整部とを備えることを特徴とする請求項1に記載の電圧調整システム。 The voltage imbalance rate improving device is:
A voltage unbalance rate calculating unit for calculating the voltage unbalance rate;
A voltage imbalance rate determination unit for determining whether the voltage imbalance rate is equal to or less than the reference value;
A line for selecting the minimum line voltage among the three-phase line voltages on the condition that the voltage unbalance ratio is determined to be larger than the reference value by the voltage unbalance ratio determination unit. The voltage selection section,
The voltage unbalance rate adjustment unit that boosts the minimum line voltage selected by the line voltage selection unit and keeps the voltage unbalance rate below the reference value. The voltage regulation system described.
前記制御目標地点における前記三相の線間電圧のそれぞれを計測する線間電圧計測部と、
前記電圧不平衡率が前記基準値以下であることを条件として、前記線間電圧計測部によって計測された前記三相の線間電圧の中に前記電圧管理幅から外れているものがあるか否かを判断する線間電圧判断部と、
線間電圧判断部により前記三相の線間電圧の中に前記電圧管理幅から外れているものがあると判断された場合に、三相の線間電圧を一括して降圧または昇圧する三相一括電圧変換部とを備えることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の電圧調整システム。 The voltage regulator is
A line voltage measuring unit for measuring each of the three-phase line voltages at the control target point;
Whether or not any of the three-phase line voltages measured by the line voltage measurement unit deviates from the voltage management width on condition that the voltage imbalance rate is equal to or less than the reference value. A line voltage determination unit for determining whether or not
Three-phase voltage step-down or step-up for the three-phase line voltage when the line voltage determination unit determines that any of the three-phase line voltages is out of the voltage management range. The voltage adjustment system according to claim 1, further comprising a collective voltage conversion unit.
前記制御目標地点における前記三相の線間電圧の電圧不平衡率が所定の基準値より大であるか否かを判断し、該電圧不平衡率が該基準値より大であると判断した場合には、第1の所定時間経過後に該三相の線間電圧の中から選定した線間電圧を降圧または昇圧し、これにより、該制御目標地点における該電圧不平衡率を該基準値以下に収める調整を行う電圧不平衡率改善段階と、
前記制御目標地点における前記三相の線間電圧の中で前記電圧管理幅から外れているものがあるか否かを判断し、該三相の線間電圧の中で該電圧管理幅から外れているものがあると判断した場合には、前記第1の所定時間よりも長い第2の所定時間経過後に該三相の線間電圧を一括して降圧または昇圧して前記電圧管理幅に収める調整を行う電圧調整段階とを含むことを特徴とする電圧調整方法。 A voltage adjustment method for adjusting the magnitude of the three-phase line voltage appearing between the lines of the three-phase distribution line at the control target point, and keeping the line voltage within a predetermined voltage management range,
When it is determined whether the voltage unbalance rate of the three-phase line voltage at the control target point is greater than a predetermined reference value, and it is determined that the voltage unbalance rate is greater than the reference value The step-down or step-up of the line voltage selected from the three-phase line voltage after the first predetermined time has elapsed, thereby reducing the voltage unbalance rate at the control target point below the reference value. Voltage imbalance rate improvement stage to make adjustments,
It is determined whether or not any of the three-phase line voltages at the control target point deviates from the voltage management width, and the three-phase line voltages deviate from the voltage management width. If it is determined that there is a voltage, the three-phase line voltage is collectively reduced or boosted within the voltage management width after a second predetermined time longer than the first predetermined time. A voltage adjustment step of performing a voltage adjustment step.
前記電圧不平衡率を算出する電圧不平衡率算出段階と、
前記電圧不平衡率が前記基準値以下であるか否かを判断する電圧不平衡率判断段階と、
前記電圧不平衡率判断段階により前記電圧不平衡率が前記基準値よりも大であると判断されたことを条件として、前記三相の線間電圧の中の最大の線間電圧を選定する線間電圧選定段階と、
前記線間電圧選定段階により選定された前記最大の線間電圧を降圧して前記電圧不平衡率を前記基準値以下に収める電圧不平衡率調整段階とを含むことを特徴とする請求項7に記載の電圧調整方法。 The voltage imbalance rate improvement step includes:
A voltage unbalance rate calculating step for calculating the voltage unbalance rate;
A voltage unbalance rate determination step of determining whether the voltage unbalance rate is equal to or less than the reference value;
A line for selecting the maximum line voltage among the three-phase line voltages on the condition that the voltage unbalance ratio is determined to be larger than the reference value in the voltage unbalance ratio determination step. Voltage selection stage,
8. The voltage unbalance rate adjustment step of stepping down the maximum line voltage selected in the line voltage selection step so that the voltage unbalance rate falls below the reference value. The voltage adjustment method as described.
前記電圧不平衡率を算出する電圧不平衡率段階と、
前記電圧不平衡率が前記基準値以下であるか否かを判断する電圧不平衡率判断段階と、
前記電圧不平衡率判断段階により前記電圧不平衡率が前記基準値よりも大であると判断されたことを条件として、前記三相の線間電圧の中の最小の線間電圧を選定する線間電圧選定段階と、
前記線間電圧選定段階により選定された前記最小の線間電圧を昇圧して前記電圧不平衡率を前記基準値以下に収める電圧不平衡率調整段階とを含むことを特徴とする請求項7に記載の電圧調整方法。 The voltage imbalance rate improvement step includes:
A voltage unbalance rate stage for calculating the voltage unbalance rate;
A voltage unbalance rate determination step of determining whether the voltage unbalance rate is equal to or less than the reference value;
A line for selecting a minimum line voltage among the three-phase line voltages on the condition that the voltage unbalance ratio is determined to be larger than the reference value in the voltage unbalance ratio determination step. Voltage selection stage,
The voltage unbalance rate adjustment step of boosting the minimum line voltage selected in the line voltage selection step so that the voltage unbalance rate falls below the reference value. The voltage adjustment method as described.
前記制御目標地点における前記三相の線間電圧のそれぞれを計測する線間電圧計測段階と、
前記電圧不平衡率が前記基準値以下であることを条件として、前記線間電圧計測段階によって計測された前記三相の線間電圧の中に前記電圧管理幅から外れているものがあるか否かを判断する線間電圧判断段階と、
線間電圧判断段階により前記三相の線間電圧の中に前記電圧管理幅から外れているものがあると判断された場合に、三相の線間電圧を一括して降圧または昇圧する三相一括電圧変換段階とを含むことを特徴とする請求項7から請求項9のいずれか1項に記載の電圧調整方法。 The voltage adjustment step includes:
A line voltage measurement stage for measuring each of the three-phase line voltages at the control target point;
Whether or not any of the three-phase line voltages measured by the line voltage measurement step is out of the voltage management range on condition that the voltage imbalance rate is equal to or less than the reference value. A line voltage determination stage for determining whether or not
Three-phase voltage step-down or step-up for the three-phase line voltage when it is determined in the line voltage determination step that there is one of the three-phase line voltages outside the voltage management range. The voltage adjustment method according to claim 7, further comprising a batch voltage conversion step.
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