JP2014204579A - 自動電圧調整器の制御システム及び自動電圧調整器 - Google Patents

Abstract

【課題】分散型電源に対応し、適切に電圧調整を行える制御システム及びＳＶＲを提供すること。【解決手段】制御システム１は、配電自動化システム１０において配電の系統情報を記憶する記憶部１１と、系統情報に基づいて、指定地点における配電経路上の変電所３０の方向を判定する判定部１２と、を備え、ＳＶＲ２０において判定部１２により判定された変電所３０の方向に基づいて、電圧調整方式を切り替える制御部２１と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、自動電圧調整器による電圧制御に関する。

従来、配電系統における電圧降下を補償し適正電圧を維持するため、自動電圧調整器（以下、ＳＶＲ：Ｓｔｅｐ Ｖｏｌｔａｇｅ Ｒｅｇｕｌａｔｏｒ）が設置されている。ＳＶＲには、変電所からの配電系統が一定の場合に、２次側（負荷側）の電圧を調整する一般型の他、配電系統の切り替えによって変化する潮流の向きに対応して、１次側又は２次側の電圧を調整する逆送固定タップ型又は逆送対応型等の種類がある。

また、近年、変電所からの電力供給に加えて、太陽光発電、風力発電又はコジェネレーション等の比較的小規模な発電設備が需要地近傍に分散型電源として配置され、配電系統に連系されるようになっている。このような分散型電源の連系系統においては、変電所の方向に向かう電力の逆潮流が発生する場合がある。この場合、潮流の向きに応じた電圧調整では適正電圧を維持できなくなる。

そこで、ＳＶＲにおける１次側及び２次側の電圧変化量を計測することで逆潮流の原因を判定し、適切に電圧調整を行うことが提案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。

特開２０００−２９５７７４号公報 特開２００４−０５６９３１号公報

しかしながら、電圧変化量の計測による方法は、計測手段の増設及び処理負荷の増大が生じていた。また、分散型電源による発電量の増減等の影響により、誤判定を引き起こすおそれがあった。

本発明は、分散型電源に対応し、適切に電圧調整を行える制御システム及びＳＶＲを提供することを目的とする。

本発明に係る制御システムは、自動電圧調整器の制御システムであって、配電の系統情報を記憶する記憶部と、前記系統情報に基づいて、指定地点における配電経路上の変電所の方向を判定する判定部と、前記判定部により判定された前記変電所の方向に基づいて、前記自動電圧調整器における電圧調整方式を切り替える制御部と、を備える。

前記判定部は、前記系統情報が更新されたことに応じて、前記変電所の方向を判定してもよい。

前記制御部は、前記自動電圧調整器の設置方向に応じて定義される１次側及び２次側に対して、前記変電所の方向が１次側である場合、２次側の電圧を調整する方式を選択し、前記変電所の方向が２次側である場合、１次側の電圧を調整する方式を選択してもよい。

前記電圧調整方式は、低電圧を昇圧し、かつ、高電圧を降圧して、適正範囲に調整する方式であってもよい。

制御システムは、電力の潮流方向を検出する検出部を備え、前記制御部は、前記潮流方向が変電所から離れる向きである場合、昇圧調整する方式を選択し、前記潮流方向が変電所に近付く向きである場合、降圧調整する方式を選択してもよい。

前記制御部は、前記判定部による判定結果を取得できない場合、直前に選択した前記電圧調整方式を維持してもよい。

制御システムは、前記判定部による判定結果を制御部へ通知できない場合、警告を報知する報知部を備えてもよい。

制御システムは、前記判定部による判定結果を制御部へ通知できない場合、所定の開閉器を操作禁止にする系統操作部を備えてもよい。

本発明に係る自動電圧調整器は、変電所側又は負荷側の電圧を調整する機器であって、配電の系統情報に基づいて判定された、配電経路上の変電所の方向を受信する受信部と、前記受信部により受信された前記変電所の方向に基づいて、電圧調整方式を切り替える制御部と、を備える。

本発明によれば、ＳＶＲは、分散型電源に対応し、適切に電圧調整を行える。

実施形態に係る制御システムの構成を示す図である。 実施形態に係る系統情報の一例を示す概念図である。 実施形態に係る電圧調整の動作特性を例示する図である。 実施形態に係るＳＶＲの制御方法を示すフローチャートである。 実施形態に係る障害処理を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施形態の一例について説明する。
図１は、本実施形態に係る制御システム１の構成を示す図である。
制御システム１は、配電自動化システム１０と、ＳＶＲ２０とを備え、ＳＶＲ２０による電圧調整を制御する。

配電自動化システム１０は、配電系統における開閉器４０の状況確認及び遠隔操作を行うシステムである。
また、配電自動化システム１０は、記憶部１１と、判定部１２と、報知部１３と、系統操作部１４とを備える。

記憶部１１は、配電自動化システム１０としての機能を実現するためのプログラム及びデータ等を記憶すると共に、ユーザの画面操作により設定された配電の系統情報を記憶する。

判定部１２は、記憶部１１の系統情報に基づいて、指定地点における配電経路上の変電所３０の方向を判定する。具体的には、判定部１２は、系統情報が更新されたことに応じて、その都度、ＳＶＲ２０における変電所３０の方向を判定する。
例えば、開閉器４０Ａが開けられ開閉器４０Ｂが閉じられた場合、変電所３０Ａの方向が判定され、開閉器４０Ｂが開けられ開閉器４０Ａが閉じられた場合、変電所３０Ｂの方向が判定される。この判定は、分散型電源５０の有無に影響されない。

図２は、本実施形態に係る配電自動化システム１０で管理される系統情報の一例を示す概念図である。
配電自動化システム１０のディスプレイには、変電所３０から需要家に至る配電の系統図が表示される。
判定部１２は、ＳＶＲ２０が設置されている地点から系統図上を辿って、いずれかの変電所３０へ至る経路を導出することにより、ＳＶＲ２０における変電所３０の方向を判定する。

報知部１３は、ＳＶＲ２０との通信障害等により、判定部１２による判定結果をＳＶＲ２０の制御部２１へ通知できない場合、警告を報知する。具体的には、報知部１３は、ディスプレイへの表示、音声出力、又は管理者へのメール通知等により報知を行う。

系統操作部１４は、ユーザからの操作入力に応じて開閉器４０を遠隔操作し、配電系統を設定する。系統操作部１４は、判定部１２による判定結果をＳＶＲ２０の制御部２１へ通知できない場合、少なくとも一部の開閉器４０を操作禁止にする。具体的には、ＳＶＲ２０の負荷側にある開閉器４０が操作禁止となることにより、系統が切り替えられて変電所の方向が変わることを抑制できる。

ＳＶＲ２０は、制御部２１と、検出部２２とを備え、電圧を適正幅に維持するように調整を行う。

制御部２１は、配電自動化システム１０の判定部１２により判定された変電所３０の方向に基づいて、ＳＶＲ２０における電圧調整方式を切り替える。
なお、方向情報は、配電自動化システム１０から遠制子局を介して制御部２１へ通知される。制御部２１は、例えば、逆流継電器の演算回路により実装される。

制御部２１は、ＳＶＲ２０の設置方向に応じて定義される１次側（電源側）及び２次側（負荷側）に対して、変電所３０の方向が１次側である場合、２次側の電圧を調整する第１電圧調整方式を選択し、変電所３０の方向が２次側である場合、１次側の電圧を調整する第２電圧調整方式を選択する。ここで、電圧調整方式は、低電圧を昇圧し、かつ、高電圧を降圧して、電圧を適正範囲に調整する方式である。

また、制御部２１は、判定部１２による判定結果を取得できない場合、直前に選択した電圧調整方式を維持する。

検出部２２は、計器用変流器（ＣＴ：Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）によって電力の潮流方向を検出する。
制御部２１は、潮流方向が変電所３０から離れる向き（順潮流）である場合、昇圧調整する方式を選択し、潮流方向が変電所３０に近付く向き（逆潮流）である場合、降圧調整する方式を選択するように構成されてもよい。

図３は、本実施形態に係る電圧調整の動作特性を例示する図である。
例として、１次側から電力が供給され順方向潮流の場合（第１パターン）、系統切り替えによって２次側から電力が供給され逆送となった場合（第２パターン）、分散型電源連系による逆潮流の場合（第３パターン）の３種類の潮流パターンに対する動作特性を示す。

図３（ａ）のように、変電所３０Ａから電力が供給され順方向潮流となっている第１パターンの場合、ＳＶＲ２０は、変電所３０Ａの方向が１次側であることを判定する。判定結果により、ＳＶＲ２０は、一般型と同様の電圧調整方式を選択して、２次側電圧を押し上げるように動作する。これにより、ＳＶＲ２０は、２次側電圧の降下を防ぎ、適正電圧に調整できる。

図３（ｂ）のように、系統切り替えにより電流が逆送している第２パターンの場合、ＳＶＲ２０は、変電所３０Ｂの方向が２次側であることを判定する。判定結果により、ＳＶＲ２０は、逆送固定タップ型又は逆送対応型と同様の電圧調整方式を選択して、１次側電圧を押し上げるように動作する。これにより、ＳＶＲ２０は、１次側電圧の降下を防ぎ、適正電圧に調整できる。

図３（ｃ）のように、変電所３０Ａ及び分散型電源５０から電力が供給され、逆潮流となっている第３パターンの場合、ＳＶＲ２０は、潮流の向きによらず変電所３０Ａの方向が１次側であることを判定する。判定結果により、ＳＶＲ２０は、一般型と同様の電圧調整方式を選択して、２次側電圧を押し下げるように動作する。これにより、ＳＶＲ２０は、２次側電圧の上昇を防ぎ、適正電圧に調整できる。

図４は、本実施形態に係る制御システム１によるＳＶＲ２０の制御方法を示すフローチャートである。

ステップＳ１において、配電自動化システム１０の判定部１２は、配電系統情報が変更されたか否かを判定する。この判定がＹＥＳの場合、処理はステップＳ２に移り、判定がＮＯの場合、処理はステップＳ１を継続する。

ステップＳ２において、配電自動化システム１０の判定部１２は、系統情報に基づいて、ＳＶＲ２０における変電所３０の方向を判定する。

ステップＳ３において、配電自動化システム１０の判定部１２は、ＳＶＲ２０の制御部２１へ、変電所３０の方向情報を通知する。

ステップＳ４において、ＳＶＲ２０の制御部２１は、配電自動化システム１０から方向情報を受信できたか否かを判定する。この判定がＹＥＳの場合、処理はステップＳ６に移り、判定がＮＯの場合、処理はステップＳ５の障害処理へ移る。

ステップＳ６において、ＳＶＲ２０の制御部２１は、変電所３０の方向が１次側であるか２次側であるかを判定する。判定が１次側の場合（ＹＥＳ）、処理はステップＳ７に移り、２次側の場合（ＮＯ）、処理はステップＳ８に移る。

ステップＳ７において、ＳＶＲ２０の制御部２１は、第１電圧調整方式を選択し、２次側の電圧調整を行う。

ステップＳ８において、ＳＶＲ２０の制御部２１は、第２電圧調整方式を選択し、１次側の電圧調整を行う。

図５は、本実施形態に係る障害処理を示すフローチャートである。
本処理は、図４のステップＳ５に相当する。

ステップＳ１１において、ＳＶＲ２０の制御部２１は、最後に受信した変電所３０の方向情報に基づく電圧調整方式を継続する。

ステップＳ１２において、配電自動化システム１０の報知部１３は、方向情報をＳＶＲ２０へ通知できない旨の警告を報知する。

ステップＳ１３において、配電自動化システム１０の系統操作部１４は、開閉器の操作を禁止し、系統の切り替えを抑制する。

ステップＳ１４において、配電自動化システム１０の系統操作部１４は、変電所３０の方向に基づく自動電圧調整の処理を再開するか否か、すなわち管理者等から再開の指示入力を受け付けたか否かを判定する。この判定がＹＥＳの場合、処理はステップＳ１５に移り、判定がＮＯの場合、ステップＳ１４を継続して復旧処理の完了を待機する。

ステップＳ１５において、配電自動化システム１０の系統操作部１４は、開閉器の操作を許可し、変電所３０の方向に基づく自動電圧調整の処理（図４）を再開する。

なお、本処理は、ＳＶＲ２０の制御部２１が方向情報を受信できない場合に実行されることとしたが、制御部２１は、定期的に配電自動化システム１０へ方向情報を問合せてもよい。制御部２１は、問合せに対する返信がない場合に、通信障害と判断できる。

以上のように、本実施形態によれば、ＳＶＲ２０は、配電自動化システム１０から系統情報に基づいて判定された変電所３０の方向情報を取得して、電圧調整方式を切り替える。したがって、分散型電源５０による逆潮流に影響されず適切に、かつ、容易に電圧調整を行える。
さらに、ＳＶＲ２０は、系統情報の切り替えに応じて、即座に電圧調整方式を切り替えられるので、適切に電圧調整を行える。

また、ＳＶＲ２０は、従来の電圧調整方式を流用し、そのいずれかを選択することにより、容易に電圧調整を行える。
さらに、ＳＶＲ２０は、電力の潮流方向を検出することにより、より適切に電圧調整を行える。

また、ＳＶＲ２０は、変電所３０の方向情報を取得できない場合、直前に選択した電圧調整方式を維持するので、通信障害等により制御システム１が正常運用できない場合に、誤動作を抑制できる。
このとき、配電自動化システム１０において警告が報知されるため、早期の障害復旧が促される。さらに、開閉器の操作が禁止されることにより、系統の切り替えが抑制され、ＳＶＲ２０の誤動作が抑制される。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前述した実施形態に限るものではない。また、本実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本実施形態に記載されたものに限定されるものではない。

前述の実施形態では、通信障害時に開閉器の操作が禁止されたが、特定の入力手順により開閉器の操作が可能であってもよい。
また、ＳＶＲ２０における電圧調整方式は、スイッチ等によって手動で切り替えられてもよい。これにより、通信障害時の誤動作を抑制して運用を継続できる。

１ 制御システム
１０ 配電自動化システム
１１ 記憶部
１２ 判定部
１３ 報知部
１４ 系統操作部
２０ ＳＶＲ
２１ 制御部
２２ 検出部
３０、３０Ａ、３０Ｂ 変電所
４０、４０Ａ、４０Ｂ 開閉器
５０ 分散型電源

Claims (9)

1. 自動電圧調整器の制御システムであって、
   配電の系統情報を記憶する記憶部と、
   前記系統情報に基づいて、指定地点における配電経路上の変電所の方向を判定する判定部と、
   前記判定部により判定された前記変電所の方向に基づいて、前記自動電圧調整器における電圧調整方式を切り替える制御部と、を備える制御システム。
2. 前記判定部は、前記系統情報が更新されたことに応じて、前記変電所の方向を判定する請求項１に記載の制御システム。
3. 前記制御部は、前記自動電圧調整器の設置方向に応じて定義される１次側及び２次側に対して、前記変電所の方向が１次側である場合、２次側の電圧を調整する方式を選択し、前記変電所の方向が２次側である場合、１次側の電圧を調整する方式を選択する請求項１又は請求項２に記載の制御システム。
4. 前記電圧調整方式は、低電圧を昇圧し、かつ、高電圧を降圧して、適正範囲に調整する方式である請求項３に記載の制御システム。
5. 電力の潮流方向を検出する検出部を備え、
   前記制御部は、前記潮流方向が変電所から離れる向きである場合、昇圧調整する方式を選択し、前記潮流方向が変電所に近付く向きである場合、降圧調整する方式を選択する請求項３に記載の制御システム。
6. 前記制御部は、前記判定部による判定結果を取得できない場合、直前に選択した前記電圧調整方式を維持する請求項１から請求項５のいずれかに記載の制御システム。
7. 前記判定部による判定結果を制御部へ通知できない場合、警告を報知する報知部を備える請求項１から請求項６のいずれかに記載の制御システム。
8. 前記判定部による判定結果を制御部へ通知できない場合、所定の開閉器を操作禁止にする系統操作部を備える請求項７に記載の制御システム。
9. 変電所側又は負荷側の電圧を調整する自動電圧調整器であって、
   配電の系統情報に基づいて判定された、配電経路上の変電所の方向を受信する受信部と、
   前記受信部により受信された前記変電所の方向に基づいて、電圧調整方式を切り替える制御部と、を備える自動電圧調整器。

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