JP2016129474A

JP2016129474A - 電圧不平衡抑制装置

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Publication number: JP2016129474A
Application number: JP2015014760A
Authority: JP
Inventors: 竜己福永; Tatsumi Fukunaga; 俊介丸; Shunsuke Maru; 睦青木; Mutsumi Aoki; 孝典小寺; Takanori Kodera; 小林　浩; Hiroshi Kobayashi; 浩小林; 悠藤田; Hisashi Fujita
Original assignee: Chubu Electric Power Co Inc; Nagoya Institute of Technology NUC; Toenec Corp
Current assignee: Chubu Electric Power Co Inc; Nagoya Institute of Technology NUC; Toenec Corp
Priority date: 2015-01-09
Filing date: 2015-01-09
Publication date: 2016-07-14
Anticipated expiration: 2035-01-09
Also published as: JP6534527B2

Abstract

【課題】コンデンサの台数を削減しながら三相の線間の電圧不平衡解消を可能とした低コストな電圧不平衡抑制装置の提供を目的とする。【解決手段】三相電線路の各相間の線間電圧のそれぞれを計測可能な電圧計測部２と、三相電線路のａｂ相間とｂｃ相間のどちらかに開閉器ＳＷ１１とＳＷ１２を介して接続されるコンデンサ部ＳＣ１と、ｂｃ相間とｃａ相間のどちらかに開閉器ＳＷ２１とＳＷ２２を介して接続されるコンデンサ部ＳＣ２と、コンデンサ部ＳＣ１とコンデンサ部ＳＣ２のどちらかに開閉器ＳＷ３１とＳＷ３２を介して並列接続されるコンデンサ部ＳＣ３と、前記コンデンサ部ＳＣ１とＳＣ２とＳＣ３の開閉器ＳＷ１１とＳＷ１２，ＳＷ２１とＳＷ２２，ＳＷ３１とＳＷ３２に対して開閉動作指令を出力可能な制御部３とを備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、コンデンサ部またはリアクトル部の台数を削減しながら三相の線間の電圧不平衡解消を可能とした低コストな電圧不平衡抑制装置に関するものである。

従来、高圧配電線には、電圧を適正範囲に維持するため自動電圧調整器（ＳＶＲ：ＳｔｅｐＶｏｌｔａｇｅＲｅｇｕｌａｔｏｒ）が設置されている。ＳＶＲとは、自動でタップ切替を行う単巻変圧器である。
ＳＶＲの一般的な制御方式は、三相のうち一相の電圧を監視し、監視している相の電圧が適正範囲を逸脱した場合に自動でタップを三相一括で動作させるものである。
近年では、住宅用太陽光発電システムの増加などにより、電圧不平衡が大きい配電線が増加しているが、ＳＶＲは三相の電圧を一括で制御するため、電圧不平衡を解消することができない。そのため電圧不平衡が大きい配電線では、電圧適正化のために、現実的な対策として、ＳＶＲの追加設置や柱上変圧器の接続相替えが行われている。将来的には、静止型無効電力補償装置（ＳＶＣ：ＳｔａｔｉｃＶａｒＣｏｍｐｅｎｓａｔｏｒ）等のパワーエレクトロニクス応用機器の設置による対策が考えられる。しかしながら、装置が高価であるため、あまり普及していないのが現状である。
これに対して、特許文献１のような単相ＳＣ（単相進相コンデンサ）を用いて電圧不平衡を抑制する手法が提案されている。この手法では、従来から一般的に高圧受変電設備で用いられているＳＣを用いるため、低コストで装置の製作が可能となる利点がある。

特開２０１２−２２８０４５号公報

上記特許文献１に開示されているような単相ＳＣを用いた電圧不平衡抑制装置の回路構成では、各線間に独立した単相ＳＣを接続し、各線間電圧を監視しながら、各線間電圧が基準範囲から外れた場合に当該線間に接続された単相ＳＣを開閉することにより、電圧不平衡抑制を実現している。
この回路構成の場合、任意の相に対して２台の単相ＳＣを投入可能とするためには、三相分で合計６台の単相ＳＣが必要である。しかし、三相すべてに単相ＳＣを同容量投入しても、三相の線間電圧変化分は等しいため、電圧不平衡解消には寄与しないという問題点があった。

本発明は、コンデンサ部またはリアクトル部の台数を削減しながら三相の線間の電圧不平衡解消を可能とした低コストな電圧不平衡抑制装置の提供を目的とし、この目的の少なくとも一部を達成するために以下の手段を採った。
本発明の電圧不平衡抑制装置は、
三相電線路の各相間の線間電圧のそれぞれを計測可能な電圧計測部と、
前記三相電線路のａｂ相間とｂｃ相間のどちらかに開閉器を介して接続可能な第一のコンデンサ部またはリアクトル部と、
前記三相電線路のｂｃ相間とｃａ相間のどちらかに開閉器を介して接続可能な第二のコンデンサ部またはリアクトル部と、
前記第一のコンデンサ部またはリアクトル部と前記第二のコンデンサ部またはリアクトル部のどちらかに開閉器を介して並列接続可能な第三のコンデンサ部またはリアクトル部と、
前記電圧計測部からの各相間の線間電圧に基づき前記各コンデンサ部またはリアクトル部の開閉器に対して開閉動作指令を出力可能な制御部と、
を備えてなる
ことを要旨とする。

コンデンサ部またはリアクトル部を各相で共用できるように、コンデンサ部またはリアクトル部の回路を構成したことにより、三台のコンデンサ部またはリアクトル部を複数の相に選択的に投入することができ、コンデンサ部またはリアクトル部の台数を削減しながら三相の線間の電圧不平衡を解消でき、装置の低コスト化を図ることができる。

また、本発明の電圧不平衡抑制装置は、
三相電線路の各相間の線間電圧のそれぞれを計測可能な電圧計測部と、
前記三相電線路のａｂ相間とｂｃ相間のどちらかに開閉器を介して接続可能な第一のコンデンサ部またはリアクトル部と、
前記三相電線路のｂｃ相間とｃａ相間のどちらかに開閉器を介して接続可能な第二のコンデンサ部またはリアクトル部と、
前記三相電線路のａｂ相間とｃａ相間のどちらかに開閉器を介して接続可能な第三のコンデンサ部またはリアクトル部と、
前記電圧計測部からの各相間の線間電圧に基づき前記各コンデンサ部またはリアクトル部の開閉器に対して開閉動作指令を出力可能な制御部と、
を備えてなる
ことを要旨とする。
このように、コンデンサ部またはリアクトル部を各相で共用できるように、コンデンサ部またはリアクトル部の回路を構成したことにより、三台のコンデンサ部またはリアクトル部を複数の相に選択的に投入することができ、コンデンサ部またはリアクトル部の台数を削減しながら三相の線間の電圧不平衡を解消でき、装置の低コスト化を図ることができる。

また、本発明の電圧不平衡抑制装置は、
三相電線路の各相間の線間電圧のそれぞれを計測可能な電圧計測部と、
前記三相電線路のｂ相に一次側の二端子が接続された第一の開閉器と、
前記三相電線路のａ相に一端子が接続され他端子が前記第一の開閉器に接続された第二の開閉器と、
前記三相電線路のｃ相に一端子が接続され他端子が前記第一の開閉器に接続された第三の開閉器と、
前記三台の開閉器を介してａｂ相間とｂｃ相間とｃａ相間のいずれかに接続される一台のコンデンサ部またはリアクトル部と、
前記電圧計測部からの各相間の線間電圧に基づき前記三台の開閉器に対して開閉動作指令を出力可能な制御部と、
を備えてなる
ことを要旨とする。
このように、１台のコンデンサ部またはリアクトル部を各相で共用できるように、開閉器の回路を構成したことにより、１台のコンデンサ部またはリアクトル部をいずれかの相に選択的に投入することができ、三相の線間の電圧不平衡を解消でき、装置の低コスト化を図ることができる。

また、本発明の電圧不平衡抑制装置において、前記制御部は、各相間の線間電圧の最大値と最小値の差を監視し、各相間の線間電圧の最大値と最小値の差が規定範囲から外れた場合に、各相間の線間電圧から前記開閉器動作後の各相間の線間電圧を予測し、各相間の線間電圧の最大値と最小値の差が最小となるように前記開閉器に対して開閉動作指令を出力するように構成されてなるものとすることができる。
こうすれば、制御部を介しコンデンサ部またはリアクトル部の投入を制御して、三相の線間の電圧不平衡を良好に解消できるものとなる。

電圧不平衡抑制装置の回路構成例１の図である。電圧不平衡抑制装置の回路構成例２の図である。電圧不平衡抑制装置の回路構成例３の図である。電圧不平衡率と各線間の最大電圧と最小電圧の差の図である。配電線モデルの図である。高圧設置の場合の電圧不平衡抑制装置の概略単線結線図である。低圧設置の場合の電圧不平衡抑制装置の概略単線結線図である。単相ＳＣの開閉制御フロー例の図である。シミュレーションモデルの系統モデル図である。シミュレーションモデルの負荷（Ｌｏａｄ）モデル図である。シミュレーション結果を示す各線間末端電圧の図である。シミュレーション結果を示す単相ＳＣ投入前後の末端電圧不平衡率の図である。シミュレーション結果を示す単相ＳＣの投入容量の図である。

本発明では、低コスト化を目指し、単相ＳＣ（単相進相コンデンサ）を必要最小限とする単相ＳＣ台数を削減した回路構成としている。
回路構成については、以下の２点を考慮することで、構成を決定している。
一つは、三相すべてに単相ＳＣを同容量投入しても三相の電圧変動が同一であるため、電圧不平衡抑制効果はないこと。
もう一つは、実測データより、電圧不平衡抑制には、各相異容量の単相ＳＣを投入することが効果的であることである。
具体的には、１台の単相ＳＣを２箇所の線間に接続できるようにし、装置に設置する単相ＳＣ台数を削減する回路構成としている。
図１，図２，図３に、単相ＳＣ（図ではＳＣで示す），開閉器（ＳＷ）で構成される具体的な回路構成例を示す。
なお、単相ＳＣを単相のリアクトルに置換えた構成であっても良い。

（構成例１）
構成例１の電圧不平衡抑制装置は、図１で示す回路で構成されている。
電圧不平衡抑制装置１は、
三相電線路の各相間の線間電圧のそれぞれを計測可能な電圧計測部２と、
当該三相電線路のａｂ相間とｂｃ相間のどちらかに開閉器ＳＷ１１とＳＷ１２を介して接続されるコンデンサ部またはリアクトル部ＳＣ１と、
当該三相電線路のｂｃ相間とｃａ相間のどちらかに開閉器ＳＷ２１とＳＷ２２を介して並列接続されるコンデンサ部またはリアクトル部ＳＣ２と、
ａｂ相間とｂｃ相間のどちらかに開閉器ＳＷ１１とＳＷ１２を介して並列接続されるコンデンサ部またはリアクトル部ＳＣ１と、ｂｃ相間とｃａ相間のどちらかに開閉器ＳＷ２１とＳＷ２２を介して接続されるコンデンサ部またはリアクトル部ＳＣ２のどちらかに、開閉器ＳＷ３１とＳＷ３２を介して並列接続されるコンデンサ部またはリアクトル部ＳＣ３と、
各コンデンサ部またはリアクトル部ＳＣ１とＳＣ２とＳＣ３の開閉器ＳＷ１１とＳＷ１２，ＳＷ２１とＳＷ２２，ＳＷ３１とＳＷ３２に対して開閉動作指令を出力可能な制御部３とを備えている。

図１で示す回路の動作を説明する。
電圧計測部２は、配電系統の各線間電圧を計測し、
制御部３は、ＳＷ１１とＳＷ１２に対し、どちらかをＯＮまたは、両方ともＯＦＦの信号を出力する。また、ＳＷ２１とＳＷ２２に対し、どちらかをＯＮまたは、両方ともＯＦＦの信号を出力する。また、ＳＷ３１とＳＷ３２に対し、どちらかをＯＮまたは、両方ともＯＦＦの信号を出力する。
なお、ＳＷ１１とＳＷ１２，ＳＷ２１とＳＷ２２，ＳＷ３１とＳＷ３２の２台同時投入による短絡を防ぐためインターロック回路を設けている。
例えば、ＳＣ１を例に取ると、ＳＷ１１をＯＮ，ＳＷ１２をＯＦＦとすることでＳＣ１をａｂ線間に接続でき、ＳＷ１１をＯＦＦ，ＳＷ１２をＯＮとすることでＳＣ１をｂｃ線間に投入できる。同様に、ＳＣ２をｂｃ線間とｃａ線間のどちらか一方に投入できる。
ＳＣ１を投入する線間とＳＣ２を投入する線間は、それぞれ独立に選択することが可能である。そして、ＳＣ３を、ＳＣ１を投入した線間またはＳＣ２を投入した線間と同じ線間に追加して投入できる。

前述したように、既存技術では、任意の線間に２台の単相ＳＣを投入可能な装置を構成するには、６台の単相ＳＣが必要である。一方、構成例１の電圧不平衡抑制装置によれば、３台の単相ＳＣのみで構成可能であり、装置の低コスト化に寄与する。
また、既存技術で、任意の線間に２台の単相ＳＣを投入可能な装置を構成した場合、１つの線間に３台の単相ＳＣを投入することができない。一方、構成例１の電圧不平衡抑制装置を用いれば、ｂｃ線間には、３台の単相ＳＣを投入可能である。

（構成例２）
構成例２の電圧不平衡抑制装置は、図２で示す回路で構成されている。
電圧不平衡抑制装置１は、
三相電線路の各相間の線間電圧のそれぞれを計測可能な電圧計測部２と、
当該三相電線路のａｂ相間とｂｃ相間のどちらかに開閉器ＳＷ１１とＳＷ１２を介して接続されるコンデンサ部またはリアクトル部ＳＣ１と、
当該三相電線路のｂｃ相間とｃａ相間のどちらかに開閉器ＳＷ２１とＳＷ２２を介して並列接続されるコンデンサ部またはリアクトル部ＳＣ２と、
当該三相電線路のａｂ相間とｃａ相間のどちらかに開閉器ＳＷ３１とＳＷ３２を介して並列接続されるコンデンサ部またはリアクトル部ＳＣ３と、
各コンデンサ部またはリアクトル部ＳＣ１とＳＣ２とＳＣ３の開閉器ＳＷ１１とＳＷ１２，ＳＷ２１とＳＷ２２，ＳＷ３１とＳＷ３２に対して開閉動作指令を出力可能な制御部３を備えている。

図２で示す回路の動作を説明する。
電圧計測部２は、配電系統の各線間電圧を計測し、
制御部３は、ＳＷ１１とＳＷ１２に対し、どちらかをＯＮまたは、両方ともＯＦＦの信号を出力する。また、ＳＷ２１とＳＷ２２に対し、どちらかをＯＮまたは、両方ともＯＦＦの信号を出力する。また、ＳＷ３１とＳＷ３２に対し、どちらかをＯＮまたは、両方ともＯＦＦの信号を出力する。
なお、ＳＷ１１とＳＷ１２，ＳＷ２１とＳＷ２２，ＳＷ３１とＳＷ３２の２台同時投入による短絡を防ぐためインターロック回路を設けている。
例えば、ＳＣ１を例に取ると、ＳＷ１１をＯＮ，ＳＷ１２をＯＦＦとすることでＳＣ１をａｂ線間に接続でき、ＳＷ１１をＯＦＦ，ＳＷ１２をＯＮとすることでＳＣ１をｂｃ線間に投入できる。同様に、ＳＣ２をｂｃ線間とｃａ線間のどちらか一方に、ＳＣ３をａｂ線間とｃａ線間のどちらか一方に投入できる。ＳＣ１とＳＣ２とＳＣ３を投入する線間は、それぞれ独立に選択することが可能である。

既存技術で、任意の線間に２台の単相ＳＣを投入可能な装置を構成するには、６台の単相ＳＣが必要である。一方、構成例２の電圧不平衡抑制装置を用いれば３台の単相ＳＣのみで構成可能であり、装置の低コスト化に寄与する。

（構成例３）
構成例３の電圧不平衡抑制装置は、図３で示す回路で構成されている。
電圧不平衡抑制装置１は、
三相電線路の各相間の線間電圧のそれぞれを計測可能な電圧計測部２と、
三相電線路のｂ相に一次側の二端子が接続された第一の開閉器ＳＷ１１と、
三相電線路のａ相に一端子が接続され他端子が第一の開閉器ＳＷ１１に接続された第二の開閉器ＳＷ２１と、
三相電線路のｃ相に一端子が接続され他端子が第一の開閉器ＳＷ１１に接続された第三の開閉器ＳＷ２２と、
三台の開閉器ＳＷ１１，ＳＷ２１，ＳＷ２２を介してａｂ相間とｂｃ相間とｃａ相間のいずれかに接続される一台のコンデンサ部またはリアクトル部ＳＣと、
電圧計測部２からの各相間の線間電圧に基づき三台の開閉器ＳＷ１１，ＳＷ２１，ＳＷ２２に対して開閉動作指令を出力可能な制御部３と、
を備えている。

図３で示す回路の動作を説明する。
電圧計測部２は、配電系統の各線間電圧を計測し、
制御部３は、ＳＷ１１，ＳＷ２１，ＳＷ２２のうち２台のＳＷをＯＮ、または３台ともＯＦＦの信号を出力する。なお、ＳＷ１１，ＳＷ２１，ＳＷ２２の３台同時投入による短絡を防ぐためインターロック回路を設けている。
ＳＷ１１をＯＮ，ＳＷ２１をＯＮ，ＳＷ２２をＯＦＦとすることでＳＣをａｂ線間に接続でき、ＳＷ１１をＯＮ，ＳＷ２１をＯＦＦ，ＳＷ２２をＯＮとすることでＳＣをｂｃ線間に接続でき、ＳＷ１１をＯＦＦ，ＳＷ２１をＯＮ，ＳＷ２２をＯＮとすることでＳＣをｃａ線間に接続できる。
既存技術で、任意の線間に１台の単相ＳＣを投入可能な装置を構成するには、３台の単相ＳＣが必要である。一方、構成例３の電圧不平衡抑制装置を用いれば１台の単相ＳＣのみで構成可能であり、装置の低コスト化に寄与する。

なお、前記各構成例の電圧不平衡抑制装置における制御部３は、各相間の線間電圧の最大値と最小値の差を監視し、各相間の線間電圧の最大値と最小値の差が規定範囲から外れた場合に、各相間の線間電圧から前記開閉器動作後の各相間の線間電圧を予測し、各相間の線間電圧の最大値と最小値の差が最小となるように前記構成例１，構成例２，構成例３の各開閉器ＳＷ１１，ＳＷ１２，ＳＷ２１，ＳＷ２２，ＳＷ３１，ＳＷ３２に対して開閉動作指令を出力するように構成されている。

前記各構成例の電圧不平衡抑制装置における制御部３による、各線間電圧の最大値と最小値の差を監視して単相ＳＣを開閉制御する電圧不平衡抑制手法を詳細に説明する。
（１）電圧不平衡と電圧差の関係
前記各構成例の電圧不平衡抑制装置における制御部３では、電圧不平衡率と電圧差が比例関係にあることを利用して単相ＳＣを制御する。
ここで、電圧不平衡と電圧差の定義は、以下のとおりである。電圧の添字ａ，ｂ，ｃは各相を示す。またＭａｘは最大値、Ｍｉｎは最小値を示す。

図４に、５つの実在する高圧配電線の中間地点及び末端において、各線間電圧と電圧不平衡率を１分間隔で１週間実測したデータをすべて用い、電圧差と電圧不平衡率の散布図を作成した結果を示す。
図４から分かるように、電圧不平衡率と電圧差はほぼ比例している。
この結果を用いて、各構成例の電圧不平衡抑制装置における制御部３では電圧差を小さくするように単相ＳＣを開閉制御することにより電圧不平衡を抑制している。

（２）制御方法
各構成例の電圧不平衡抑制装置は、単相ＳＣまたは単相リアクトルの開閉によって電圧を制御しているため、単相ＳＣまたは単相リアクトルの投入／開放時の各電圧を予測する計算法を導き、それを用いて各線間電圧を制御している。
単相ＳＣまたは単相リアクトルの投入／開放時の電圧不平衡率ではなく各線間電圧を予測するため、電圧上昇の禁止などの制約を制御フローに加えることも可能である。

単相ＳＣの開閉制御の例を以下に示す（後述の図８参照）。
１．各相の電圧を監視し、（３）式より電圧差を計算する。
２．電圧差が一定時間継続してしきい値を超過した時、以下の計算を行う。
（ａ）現在単相ＳＣがどの相に投入されているかを取得する。
（ｂ）現在の単相ＳＣがすべて開放された時の各線間電圧（開放時電圧）を（１５）式より計算する。
（ｃ）開放時電圧から単相ＳＣ投入時の各線間電圧（投入時電圧）を、単相ＳＣの全投入パターンに対して（１４）式より計算する。
（ｄ）（ｃ）で求めた各投入時電圧の電圧差を（３）式より計算する。
（ｅ）電圧差を最も小さくする単相ＳＣ投入パターンを決定する。
３．決定した単相ＳＣ投入パターンになるように開閉器を開閉する。
例えば、図１で示す構成例１の電圧不平衡抑制装置の回路構成（単相ＳＣ３台）における全ＳＣ投入パターンは、ＳＣ全台数開放と、各相１台または２台の６パターンと、各相１台，１台，０台の組み合わせである３パターンと、各相２台，１台，０台の組み合わせの６パターンと、ｂｃ相に３台の計１７パターンある。

（３）制御に用いる電圧推定計算式の導出
説明のための配電線モデルを図５に示す。
ここで、Ｚ_Ｉは変電所から単相ＳＣ設置位置までの配電線インピーダンス、Ｚ_ｓｃは単相ＳＣのインピーダンス、Ｖ_Ｔは変電所電圧、Ｖは単相ＳＣを設置位置における単相ＳＣ投入前の電圧、Ｖ’は単相ＳＣ設置位置における単相ＳＣ投入後の電圧である。
また、Ｉ_Ｌは負荷電流を示す。なお、負荷には実際には定インピーダンス負荷，定電流負荷，定電力負荷などが混在しているが、計算を簡単化するため、定電流負荷であると仮定する。
Ｉ_ｓｃは単相ＳＣ電流である。添字のａ，ｂ，ｃは各相を示す。

図５においてａｂ相の単相ＳＣ投入前後の電圧を推定する計算式を示す。なお、単相ＳＣを投入する相がｂｃ相またはｃａ相の場合にも同様に計算ができる。
単相ＳＣ投入前後の単相ＳＣ設置位置の各相電圧は、変電所相電圧Ｖ_Ｔが単相ＳＣ投入前後で変化しないとすると、（４）式，（５）式で計算できる。よって単相ＳＣ投入による電圧変化ΔＶは（６）式で計算できる。

図５においてａｂ相に単相ＳＣ投入後のＳＣ電流は、ＳＣ投入後の電圧Ｖ’によって決まる。また負荷電流Ｉ_Ｌは電圧により変化しないとすると、線電流の変化は、（７）式のように近似できる。

（７）式を（６）式に代入すると、相電圧変化は（８）式、線間電圧の変化は（９）式で計算できる。

＜単相ＳＣ投入後の電圧推定計算式＞（ＳＣ投入前の電圧ＶからＳＣ投入後の電圧Ｖ’を推定）
単相ＳＣ投入後の線間電圧Ｖ’は、投入前の線間電圧Ｖに線間電圧変化分ΔＶを足すことで求められる。よって（９）式より単相ＳＣ投入後の線間電圧Ｖ’は以下の式で計算できる。

（１０）式のａｂ相の線間電圧について式変形すると、以下の式になる。

よって単相ＳＣ投入後の電圧推定計算式は（１２）式のようになる。

＜単相ＳＣ開放後の電圧推定計算式＞（ＳＣ投入後の電圧Ｖ’からＳＣ投入前の電圧Ｖを推定）
単相ＳＣ投入前の線間電圧Ｖは、投入前の線間電圧Ｖ’に線間電圧変化分ΔＶを引くことで求められる。よって（９）式より単相ＳＣ投入前の線間電圧Ｖは以下の式で計算できる。

（１２）式を拡張し、三相それぞれに単相ＳＣを投入した時の電圧推定計算式を以下に示す。ｎ_ａｂ，ｎ_ｂｃ，ｎ_ｃａは、各相に投入した単相ＳＣ台数である。添字は各相を示す。ここで、単相ＳＣ１台分のインピーダンスをＺ_ｓｃとする。
ただし、以下の式において、各相に投入した単相ＳＣ台数ｎ_ａｂ、ｎ_ｂｃ、ｎ_ｃａのうち０となるｎ_ａｂまたはｎ_ｂｃまたはｎ_ｃａを含む項については０として計算する。

（１３）式を拡張し、三相それぞれの単相ＳＣを開放した時の電圧推定計算式を以下に示す。ｎ_ａｂ，ｎ_ｂｃ，ｎ_ｃａは、各相の開放した単相ＳＣ台数である。添字は各相を示す。同様に、単相ＳＣ１台分のインピーダンスをＺ_ｓｃとする。
ただし、以下の式において、各相に投入した単相ＳＣ台数ｎ_ａｂ、ｎ_ｂｃ、ｎ_ｃａのうち０となるｎ_ａｂまたはｎ_ｂｃまたはｎ_ｃａを含む項については０として計算する。

（計算例）
単相ＳＣ開放時からａｂ相に１台、ｃａ相に２台投入した場合の電圧は（１４）式より以下の式で計算する。

単相ＳＣがａｂ相に２台、ｂｃ相に１台投入されている場合のＳＣ全台数開放時の電圧は（１５）式より以下の式で計算する。

（１）電圧不平衡抑制装置の回路構成例
図６は、直列リアクトル（ＳＲ）と単相進相コンデンサ（ＳＣ）を高圧側に設置した（高圧設置）場合の電圧不平衡抑制装置の概略単線結線図である。
図７は、ＳＲとＳＣを変圧器を介して低圧側に設置した（低圧設置）場合の電圧不平衡抑制装置の概略単線結線図である。
単相ＳＣの開閉装置として、高圧設置では真空開閉器（ＶＣＳ），低圧設置では電磁開閉器（ＭＣ）を用いる。
なお、高圧気中負荷開閉装置（ＬＢＳ）はコンデンサ保護のために用いている。

（２）単相ＳＣの開閉制御フロー例
電圧不平衡抑制装置における単相ＳＣの開閉制御フローの例を図８に示す。

（３）電圧不平衡抑制装置の導入効果の計算例
電圧不平衡抑制装置を高圧配電線に導入した場合の、電圧不平衡抑制効果を、Ｍａｔｌａｂ／ｓｉｍｕｌｉｎｋを用いたシミュレーションにより計算した。
図９は、シミュレーションモデルの系統モデル図である。また図１０は、シミュレーションモデルの負荷（Ｌｏａｄ）モデル図である。
シミュレーションモデルは、高圧配電線に接続された多数の高圧需要家や住宅の負荷を、４箇所に集約したモデルであり、負荷条件を表１に示す。表１では、負荷の大きさを、電圧を６６００Ｖとしたときの有効電力で表現している。
シミュレーションモデルにおいて、配電線インピーダンスとｎｏｄｅ０における有効・無効電力は、既存の高圧配電線の実際の値を用いた。
シミュレーションモデルの負荷モデルは、高圧需要家の三相負荷を模擬した三相電流源，高圧需要家の力率改善用進相コンデンサを模擬した三相ＳＣ，高圧需要家の単相負荷と住宅の単相負荷を合わせて模擬した単相電流源で構成されている。
三相電流源と単相電流源の電流値の比率並びに力率は、複数の需要家の測定結果から決定した。また三相ＳＣ容量の合計値を、既存の高圧配電線の配電用変電所からの送り出し点（ｎｏｄｅ０）で実測した無効電力と等しくなるように決定し、ｎｏｄｅ１からｎｏｄｅ３に等容量で配置した。

シミュレーションモデルにおいてｎｏｄｅ４に電圧不平衡抑制装置を設置する。
電圧不平衡抑制装置の仕様は、単相ＳＣ容量を１００ｋｖａｒ／台、単相ＳＣ台数を３台、投入しきい値を電圧差１００Ｖとする。そして、単相負荷が急増した場合を想定し、表１の単相負荷最大値を各負荷均等に０〜０．９倍に変化させる。このとき、図８の制御フローに従い電圧不平衡抑制装置の単相ＳＣを開閉制御した場合の、ｎｏｄｅ４の線間電圧と電圧不平衡率をシミュレーションにより求めた。

図１１は、シミュレーション結果を示す各線間末端電圧の図である。
図１２は、シミュレーション結果を示す単相ＳＣ投入前後の末端電圧不平衡率の図である。
図１３は、シミュレーション結果を示す単相ＳＣの投入容量の図である。
図１１の横軸は負荷全体に対する単相負荷比率であり、以下の式で定義している。
図より、電圧不平衡抑制装置の設置により末端であるｎｏｄｅ４の電圧不平衡率を抑制できているのが分かる。

１電圧不平衡抑制装置
２電圧計測部
３制御部

Claims

三相電線路の各相間の線間電圧のそれぞれを計測可能な電圧計測部と、
前記三相電線路のａｂ相間とｂｃ相間のどちらかに開閉器を介して接続可能な第一のコンデンサ部またはリアクトル部と、
前記三相電線路のｂｃ相間とｃａ相間のどちらかに開閉器を介して接続可能な第二のコンデンサ部またはリアクトル部と、
前記第一のコンデンサ部またはリアクトル部と前記第二のコンデンサ部またはリアクトル部のどちらかに開閉器を介して並列接続可能な第三のコンデンサ部またはリアクトル部と、
前記電圧計測部からの各相間の線間電圧に基づき前記各コンデンサ部またはリアクトル部の開閉器に対して開閉動作指令を出力可能な制御部と、
を備えてなる
ことを特徴とする電圧不平衡抑制装置。
三相電線路の各相間の線間電圧のそれぞれを計測可能な電圧計測部と、
前記三相電線路のａｂ相間とｂｃ相間のどちらかに開閉器を介して接続可能な第一のコンデンサ部またはリアクトル部と、
前記三相電線路のｂｃ相間とｃａ相間のどちらかに開閉器を介して接続可能な第二のコンデンサ部またはリアクトル部と、
前記三相電線路のａｂ相間とｃａ相間のどちらかに開閉器を介して接続可能な第三のコンデンサ部またはリアクトル部と、
前記電圧計測部からの各相間の線間電圧に基づき前記各コンデンサ部またはリアクトル部の開閉器に対して開閉動作指令を出力可能な制御部と、
を備えてなる
ことを特徴とする電圧不平衡抑制装置。
三相電線路の各相間の線間電圧のそれぞれを計測可能な電圧計測部と、
前記三相電線路のｂ相に一次側の二端子が接続された第一の開閉器と、
前記三相電線路のａ相に一端子が接続され他端子が前記第一の開閉器に接続された第二の開閉器と、
前記三相電線路のｃ相に一端子が接続され他端子が前記第一の開閉器に接続された第三の開閉器と、
前記三台の開閉器を介してａｂ相間とｂｃ相間とｃａ相間のいずれかに接続される一台のコンデンサ部またはリアクトル部と、
前記電圧計測部からの各相間の線間電圧に基づき前記三台の開閉器に対して開閉動作指令を出力可能な制御部と、
を備えてなる
ことを特徴とする電圧不平衡抑制装置。
前記制御部は、各相間の線間電圧の最大値と最小値の差を監視し、各相間の線間電圧の最大値と最小値の差が規定範囲から外れた場合に、各相間の線間電圧から前記開閉器動作後の各相間の線間電圧を予測し、各相間の線間電圧の最大値と最小値の差が最小となるように前記開閉器に対して開閉動作指令を出力するように構成されてなる
請求項１または請求項２または請求項３に記載の電圧不平衡抑制装置。