JP2016182008A - 電圧不平衡抑制支援方法、及び電圧不平衡抑制支援装置 - Google Patents

Abstract

【課題】少ない計算量で、かつ、相配列の非対称性により発生する電圧不平衡を打ち消す方向に、単相負荷の接続相組み合わせを意図的に不均等にすることで電圧不平衡を下げ、三相配電系統の電圧不平衡を抑制可能な負荷配分とすることができる電圧不平衡抑制支援方法、及び電圧不平衡抑制支援装置を提供する。
【解決手段】上流側から電力が供給される三相配電線の三相のうちの何れか二相からなる３つの組み合わせのうちの１つを接続相として接続される複数の単相負荷の接続相を決定する電圧不平衡抑制支援方法であって、三相配電線は、複数の少なくとも相配列が同一の所定区間に分割されており、所定区間毎に、三相配電線の相配列に応じて決まる、線間電圧が３つの接続相のうちで最小となる１つの接続相の合計容量が、他の２つの接続相毎の各合計容量よりも小さくなるように、単相負荷毎の接続相を決定する。
【選択図】図１４

Description

本発明は、三相配電系統の電圧不平衡抑制支援方法、及び電圧不平衡抑制支援装置に関する。

配電系統においては、三相配電線を水平配列あるいは垂直配列により装柱して三相交流電力を送電し、配電区域内に設置された柱上変圧器を介して、一般家庭、工場、商店などの電力需要家に三相または単相の交流電力が供給される。柱上変圧器は、三相配電線における三相のうちのいずれか二相に接続される。以下、柱上変圧器以降の単相部分を「単相負荷」という。

単相負荷が三相配電線の三相のうちの二相に集中して複数接続されると、電流不平衡が大きくなり、三相交流電圧の電圧不平衡の度合いが増大することとなる。このため、単相負荷を接続する相の組み合わせが電力系統全体で均等となるように各単相負荷の接続相を決定するのが一般的である。また、三相配電線は、上述したように水平配列あるいは垂直配列で装柱されるため、三相の各配電線間の相互リアクタンスが異なる。このため、柱上変圧器を接続する相の組み合わせが電力系統全体で均等となるようにしても、三相の各配電線間の相配列の非対称性により線路インピーダンスの不平衡が生じて電圧不平衡が生じる場合がある。従来、このような三相配電系統における電圧不平衡を抑制する手法として、単相コンデンサ等の疑似負荷機器を設置して、電圧不平衡の補償を行うか、あるいは、三相配電線の配列を変える捻架等により、線路インピーダンスの不平衡を抑制するのが一般的であるが、三相配電線の捻架は、対策が可能な箇所が限定されるため、その結果効果も限定的となる。また、疑似負荷機器の設置においては、設備費用や保守費用が掛かり、また、機器が故障した場合に元の悪い状態に戻ってしまう。

特許文献１には、電圧不平衡を抑制するために単相負荷の三相配電線との接続相を決定する接続相決定方法の技術が記載されている。

特許第５４８５４２２号公報

配電系統における全ての単相負荷を接続相決定対象とし、全ての接続相組み合わせを発生させて各々の電圧不平衡率を計算し、電圧不平衡率が最も小さくなる接続相組み合わせを抽出する方法は、接続相組み合わせの数が天文学的（３ｎ個：ｎは単相負荷の数、ｎ：１００〜５００）となるため、現実的な計算時間では求めることができない。特許文献１では、まず接続相組み合わせを、乱数を用いて複数個発生させておき、メタヒューリスティクスを用いて電圧不平衡率が下がる方向に確率的に局所最適な接続相組み合わせを探索していく方法であるが、系統全体の単相負荷が均等となる確率が高くなる方向に探索しており、相配列の非対称性の影響を考慮していないために，全体最適な接続相組み合わせのある方向からずれて探索している可能性が高い。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、少ない計算量で、かつ、相配列の非対称性により発生する電圧不平衡を打ち消す方向に、単相負荷の接続相組み合わせを意図的に不均等にすることで電圧不平衡を下げる電圧不平衡抑制支援方法、及び電圧不平衡抑制支援装置を提供する。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の電圧不平衡抑制支援方法は、
上流側から電力が供給される三相配電線の三相のうちの何れか二相からなる３つの組み合わせのうちの１つを接続相として接続される複数の単相負荷の接続相を決定する電圧不平衡抑制支援方法であって、前記三相配電線は、複数の、少なくとも相配列が同一の所定区間に分割されており、前記所定区間毎に、前記三相配電線の相配列に応じて決まる、線間電圧が３つの前記接続相のうちで最小となる１つの接続相の合計容量が、他の２つの接続相毎の各合計容量よりも小さくなるように、前記単相負荷毎の接続相を決定する。

本発明の望ましい態様として、前記所定区間内の３つの前記接続相の総容量がそれぞれ３つの前記接続相に均等配分された状態で、前記所定区間内における電圧不均衡の度合いを示す電圧不平衡率を求めて第１電圧不平衡率とする第１ステップと、前記三相配電線の相配列に応じて、前記所定区間内の３つの前記接続相のうち、合計容量を減らすべき１つの接続相を決定する第２ステップと、前記第２ステップにおいて決定した１つの接続相の合計容量を減少させ、当該合計容量の減少量に応じて、他の２つの接続相毎の各合計容量を増加させ、前記所定区間内の３つの前記接続相の総容量に対する３つの前記接続相毎の各合計容量の配分比率を変更し、当該配分比率に応じて、前記所定区間内における前記単相負荷毎の接続相を設定する第３ステップと、前記第３ステップにおいて変更した、前記所定区間内の３つの前記接続相の総容量に対する３つの接続相毎の各合計容量の配分比率で、前記所定区間内における電圧不平衡の度合いを示す電圧不平衡率を求めて第２電圧不平衡率とする第４ステップと、前記第１電圧不平衡率と前記第２電圧不平衡率とを比較し、前記第２電圧不平衡率が前記第１電圧不平衡率を下回った場合に、前記第２電圧不平衡率を前記第１電圧不平衡率とすると共に前記第３ステップに移行し、前記第２電圧不平衡率が前記第１電圧不平衡率以上となった場合に、前記第３ステップにおいて設定した、前記所定区間内における前記単相負荷毎の接続相を確定して出力する第５ステップと、を含む。

本発明の望ましい態様として、前記第１ステップにおいて、前記三相配電線における前記単相負荷が接続された位置毎に算出された最大の電圧不平衡率を前記第１電圧不平衡率とする。

本発明の望ましい態様として、前記第４ステップにおいて、前記三相配電線における前記単相負荷が接続された位置毎に算出された最大の電圧不平衡率を前記第２電圧不平衡率とする。

本発明の望ましい態様として、前記三相配電線の分岐点が前記所定区間の区間端に設定されている。

本発明の望ましい態様として、前記所定区間は、水平装柱区間、垂直装柱区間、または多回線装柱区間の何れか１つである。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の電圧不平衡抑制支援装置は、上流側から電力が供給される三相配電線の三相のうちの何れか二相からなる３つの組み合わせのうちの１つを接続相として接続される複数の単相負荷の接続相を決定する電圧不平衡抑制支援装置であって、前記三相配電線は、複数の少なくとも相配列が同一の所定区間に分割されており、前記所定区間毎に、前記三相配電線の相配列に応じて決まる、線間電圧が３つの前記接続相のうちで最小となる１つの接続相の合計容量が、他の２つの接続相毎の各合計容量よりも小さくなるように、前記単相負荷毎の接続相を決定する接続相決定部を備える。

本発明によれば、少ない計算量で、かつ、相配列の非対称性により発生する電圧不平衡を打ち消す方向に、単相負荷の接続相組み合わせを意図的に不均等にすることで電圧不平衡を下げ、三相配電系統の電圧不平衡を抑制可能な負荷配分とすることができる電圧不平衡抑制支援方法、及び電圧不平衡抑制支援装置を提供することができる。

図１は、本実施形態に係る電圧不平衡抑制支援方法を適用する三相配電系統の一例を示す図である。 図２は、三相配電線に接続される単相負荷の一例を示す図である。 図３は、水平装柱の一例を示す図である。 図４は、垂直装柱の一例を示す図である。 図５は、２回線装柱（多回線装柱）の一例を示す図である。 図６は、無負荷状態における三相配電線の等価回路を示す図である。 図７は、無負荷状態の三相配電線において、相配列の非対称性により発生する電圧不平衡の一例を示す電圧ベクトル図である。 図８は、単相負荷をａ相とｂ相との二相間に接続した三相配電線の等価回路を示す図である。 図９は、単相負荷をａ相とｂ相との二相間に接続した三相配電線において、負荷配分の不均衡により発生する電圧不平衡の一例を示す電圧ベクトル図である。 図１０は、図１に示す各区間１から区間５のいずれかの区間を所定区間Ｘとして示した模式図である。 図１１は、本実施形態に係る電圧不平衡抑制支援装置の機能ブロックの一例を示す図である。 図１２は、本実施形態に係る単相負荷情報設定テーブルの一例を示す図である。 図１３は、本実施形態に係る区間情報設定テーブルの一例を示す図である。 図１４は、本実施形態に係る電圧不平衡抑制支援方法における接続相決定処理の一例を示すフローチャートである。

以下、本発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、下記の発明を実施するための形態（以下、実施形態という）により本発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、下記実施形態で開示した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。

図１は、本実施形態に係る電圧不平衡抑制支援方法を適用する三相配電系統の一例を示す図である。三相配電系統１００は、配電用変電所（不図示）内に設置された配電用変圧器２００から三相配電線１０１に三相電力が送出されている。三相配電線１０１の複数のノードＰには、それぞれ単相負荷２が接続されている。

配電用変圧器２００は、例えば一次側の電圧を所定の変圧比で変圧して、その変圧された電圧を二次側から出力する装置である。配電用変圧器２００は、例えば６６キロボルトの電圧が６．６キロボルトの電圧に変圧されるように、変圧比が設定されているものとする。

三相配電線１０１は、配電用変圧器２００（上流側）からの電力を各単相負荷２に供給するための電力線であり、例えば所定間隔で配設された電柱（不図示）に装柱されている。

三相配電線１０１は、複数の区間１〜５に分割されている。区間１は、三相配電線１０１と平行に三相配電線１０２が装柱された２回線装柱区間（多回線装柱区間）である。区間２及び区間４は、三相配電線１０１の三相の配電線が垂直配列で装柱された垂直装柱区間である。区間３及び区間５は、三相配電線１０１の三相の配電線が水平配列で装柱された水平装柱区間である。２回線装柱（多回線装柱）、垂直装柱、水平装柱については、後述する。

図２は、三相配電線に接続される単相負荷の一例を示す図である。三相配電線１０１を構成する三相の配電線ａ，ｂ，ｃには、各線間電圧の振幅が等しく、且つ、線間電圧の位相が１２０°異なる三相交流電力が配電用変圧器２００から供給されている。

柱上変圧器２１は、例えば一次側の電圧を所定の変圧比で変圧して、その変圧された電圧を二次側から出力する変圧器である。柱上変圧器２１は、例えば６．６キロボルトの電圧が１００ボルトまたは２００ボルトの電圧に変圧されるように、変圧比が設定されているものとする。柱上変圧器２１の一次側は、三相配電線１０１におけるノードＰに対応した位置において、三相の配電線ａ，ｂ，ｃのうちのいずれか２本（つまり、ａ相、ｂ相、ｃ相のうちのいずれか二相）に接続される。図２では、柱上変圧器２１の一次側が配電線ａ（ａ相）及び配電線ｂ（ｂ相）に接続された例を示している。

負荷２２は、三相配電系統１００に設けられている電力負荷である。負荷２２は、柱上変圧器２１を介して三相配電線１０１に接続される。負荷２２は、柱上変圧器２１により変圧された電力が供給されることにより動作する電力負荷である。負荷２２は、柱上変圧器２１を介して、例えばａ相とｂ相との二相、ｂ相とｃ相との二相、ｃ相とａ相との二相のうち、いずれか二相の電力が供給されることにより動作する。以下、負荷２２が柱上変圧器２１を介して接続される二相を、「単相負荷２の接続相」、あるいは単に「接続相」とも呼ぶものとする。

ノードＰは、三相配電線１０１において、例えば柱上変圧器２１が設けられる位置を示し、例えば、柱上変圧器２１が設けられる電柱の位置に対応する位置を示している。ノードＰは、三相配電系統１００に設けられている柱上変圧器及び負荷の数に対応する数だけ設けられる。

なお、上述した負荷２２とは異なる、三相配電系統１００に接続される三相電力負荷については、説明の便宜上、省略されている。三相電力負荷とは、三相配電線１０１の三相全ての配電線ａ，ｂ，ｃに接続され、ａ相、ｂ相、ｃ相の三相全ての電力が供給されることにより動作する電力負荷である。

図３は、水平装柱の一例を示す図である。水平装柱では、図３に示すように、三相配電線１０１の各配電線ａ，ｂ，ｃが地面に対して水平方向に配列されて装柱される。

図４は、垂直装柱の一例を示す図である。垂直装柱では、図３に示すように、三相配電線１０１の各配電線ａ，ｂ，ｃが地面に対して垂直に配列されて装柱される。

図５は、２回線装柱（多回線装柱）の一例を示す図である。２回線装柱（多回線装柱）では、三相配電線１０１と、三相配電線１０２とが平行して敷設され、三相配電線１０１の各配電線ａ，ｂ，ｃ、及び、三相配電線２０１の各配電線ａ’，ｂ’，ｃ’が水平装柱あるいは垂直装柱される。

次に、三相配電系統１００における電圧不平衡について説明する。三相配電系統１００においては、電圧不平衡の発生要因として、相配列の非対称性によるものと、負荷配分の不均衡によるものとの２つの要因がある。ここで、「相配列」とは、三相配電線１０１の各配電線ａ，ｂ，ｃの位置関係を指し、「相配列の非対称性による電圧不平衡」とは、水平装柱や垂直装柱において、配電線ａ，ｂ，ｃが一列に並べて配置されることや、２回線装柱（多回線装柱）において、他回線の配電線からの影響等により、線間の相互インピーダンスが非対称となることにより生じる電圧不平衡を指すものとする。また、「負荷配分」とは、各接続相毎の負荷容量の配分を指し、「負荷配分の不均衡による電圧不平衡」とは、各接続相に接続される単相負荷の合計容量が不均衡となることにより生じる電圧不平衡を指すものとする。

ここでは、まず、図６及び図７を用いて、三相配電線１０１における三相の各配電線ａ，ｂ，ｃの相配列の非対称性により生じる電圧不平衡について説明する。図６は、無負荷状態における三相配電線の等価回路を示す図である。図７は、無負荷状態の三相配電線において、相配列の非対称性により発生する電圧不平衡の一例を示す電圧ベクトル図である。

図６に示す例において、三相電力は三相配電線１０１の左端側から供給されるものとする。以下、三相配電線１０１の左端側を「上流側」、三相配電線１０１の右端側を「下流側」とも呼ぶものとする。

三相配電線１０１の上流側では、各線間電圧Ｖａｂ，Ｖｂｃ，Ｖｃａの振幅は等しく、且つ、各線間電圧Ｖａｂ，Ｖｂｃ，Ｖｃａの位相は１２０°異なる。これにより、線間電圧ベクトルにより表される電圧ベクトル図は、図７に示すように、各線間電圧Ｖａｂ，Ｖｂｃ，Ｖｃａが平衡した略正三角形状となる。

線路の抵抗成分をＲ、リアクタンス成分をＸとすると、線路インピーダンスの一般式は、Ｚ＝Ｒ＋ｊＸ（ｊは、複素記号）と表される。

３本の各配電線ａ，ｂ，ｃで構成される三相配電線１０１においては、図６に示すように、各配電線ａ，ｂ，ｃ間の距離に応じて、各配電線ａ，ｂ，ｃの間に相互リアクタンス成分Ｘａｂ，Ｘｂｃ，Ｘａｃが生じる。各配電線ａ，ｂ，ｃの抵抗成分及びリアクタンス成分が等しく、且つ、各配電線ａ，ｂ，ｃの配置条件が対称である場合には、三相配電線１０１の下流側における各線間電圧Ｖａ’ｂ’，Ｖｂ’ｃ’，Ｖｃ’ａ’の平衡状態が保たれる。

一方、水平装柱及び垂直装柱では、各配電線ａ，ｂ，ｃが一列に並び装柱されるため、各線間に生じる相互リアクタンス成分Ｘａｂ，Ｘｂｃ，Ｘａｃの大きさが異なる。これにより、線間電圧ベクトルにより表される電圧ベクトル図は、図７に示すように、各線間電圧Ｖａ’ｂ’，Ｖｂ’ｃ’，Ｖｃ’ａ’の平衡状態が崩れた不等辺な三角形状となる。

各配電線ａ，ｂ，ｃの相配列が図６に示すような順序で並ぶ水平装柱や垂直装柱において、三相配電線１０１の下流側の各線間電圧Ｖａ’ｂ’，Ｖｂ’ｃ’，Ｖｃ’ａ’の大小関係は、図７に示すように、Ｖｂ’ｃ’＞Ｖｃ’ａ’＞Ｖａ’ｂ’となり、線間電圧Ｖａ’ｂ’が線間電圧Ｖｂ’ｃ’及び線間電圧Ｖｃ’ａ’よりも小さくなる。

なお、多回線装柱の場合や、水平装柱あるいは垂直装柱であっても、相配列が異なる場合には、図７に示す特性とは異なる結果となる。つまり、相配列が異なれば、三相配電線１０１の下流側の各線間電圧Ｖａ’ｂ’，Ｖｂ’ｃ’，Ｖｃ’ａ’の大小関係が異なる。

次に、図８及び図９を用いて、負荷配分の不均衡により生じる電圧不平衡について説明する。図８は、単相負荷をａ相とｂ相との二相間に接続した三相配電線の等価回路を示す図である。図９は、単相負荷をａ相とｂ相との二相間に接続した三相配電線において、負荷配分の不均衡により発生する電圧不平衡の一例を示す電圧ベクトル図である。図８及び図９に示す例では、負荷配分の不均衡により生じる電圧不平衡の説明を容易とするため、上述した相配列による影響、すなわち、各線間に生じる相互リアクタンス成分を考慮せず単純化している。

図８に示す例では、ｂ相とｃ相との二相間、及びｃ相とａ相との二相間は無負荷である。ノードＰにおける電圧ベクトル図は、図９に示すように、各線間電圧Ｖａ’ｂ’，Ｖｂ’ｃ’，Ｖｃ’ａ’の平衡状態が崩れた不等辺な三角形状となり、各線間電圧Ｖａ’ｂ’，Ｖｂ’ｃ’，Ｖｃ’ａ’の大小関係は、Ｖｃ’ａ’＞Ｖｂ’ｃ’＞Ｖａ’ｂ’となる。つまり、単相負荷２を接続したａ相とｂ相との線間電圧が最も小さくなる。

次に、本実施形態に係る電圧不平衡抑制支援方法及び電圧不平衡抑制支援装置について説明する。

図１０は、図１に示す各区間１から区間５のいずれかの区間を所定区間Ｘとして示した模式図である。所定区間Ｘの区間端Ａから区間端Ａ’の間の三相配電線１０１には、ｎ個（ｎは、２以上の整数とする）の単相負荷２−１，２−２，２−３，２−４，２−５，２−６，２−７，２−８，・・・，２−ｎがそれぞれ対応するノードＰ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５，Ｐ６，Ｐ７，Ｐ８，・・・，Ｐｎに接続される。各単相負荷２−１〜２−ｎは、後述する接続相決定処理において接続相が決定される。

図１１は、本実施形態に係る電圧不平衡抑制支援装置の機能ブロックの一例を示す図である。図１１に示すように、本実施形態に係る電圧不平衡抑制支援装置１は、例えば、入力部１１、出力部１２、表示部１３、記憶部１４、接続相決定部１５、制御部１６を有する。

入力部１１は、電圧不平衡抑制支援装置１に対して情報を入力するための例えばキーボードである。

出力部１２は、電圧不平衡抑制支援装置１の外部に情報を出力するための例えばプリンタである。

表示部１３は、電圧不平衡抑制支援装置１に入力された情報を表示したり、改修装置１から出力される情報を表示したりするための例えばモニタである。

記憶部１４は、例えば、第１の領域１４１、第２の領域１４２、第３の領域１４３を有する。記憶部１４は、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ハードディスクドライブ若しくはフラッシュメモリ等又はこれらを組み合わせたものである。

第１の領域１４１には、例えば、電圧不平衡抑制支援装置１を動作させるためのプログラムが記憶されている。第１の領域１４１には、更に、例えば、各単相負荷２−１〜２−ｎの接続相を決定するためのプログラム（以下、「接続相決定処理プログラム」とも称する）が記憶されている。

第２の領域１４２には、例えば、各区間（図１０に示す所定区間Ｘ）内に設けられた単相負荷（図１０に示す単相負荷２−１から単相負荷２−ｎ）単位の情報である単相負荷情報設定テーブルＴ１（図１２）、及び、三相配電系統の配電区域内に設定された各区間（図１に示す区間１から区間５）単位の情報である区間情報設定テーブルＴ２（図１３）が記憶されている。単相負荷情報設定テーブルＴ１及び区間情報設定テーブルＴ２については、後述する。

第３の領域１４３には、本実施形態に係る電圧不平衡抑制支援方法における接続相決定処理において求める第１電圧不平衡率と第２電圧不平衡率とが記憶される。なお、第１電圧不平衡率及び第２電圧不平衡率については、後述する。

接続相決定部１５は、第２の領域１４２に記憶されている各種情報に基づいて、各単相負荷２−１〜２−ｎの接続相を決定する。

制御部１６は、第１の領域１４１に記憶された、例えば電圧不平衡抑制支援装置１を動作させるためのプログラムに基づいて、電圧不平衡抑制支援装置１の動作を制御する。また、制御部１６が接続相決定処理プログラムを起動することにより、接続相決定部１５により接続相決定処理が実行される。

接続相決定部１５及び制御部１６は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）及びメモリを組み合わせて構成することができる。

図１２は、本実施形態に係る単相負荷情報設定テーブルの一例を示す図である。単相負荷情報設定テーブルＴ１は、各区間毎に設定され、第２の領域１４２に記憶されている。ここでは、図１０に示す所定区間Ｘに対して設けられた例について説明する。

単相負荷情報設定テーブルＴ１は、各単相負荷（例えば、図１０に示す所定区間Ｘにおける各単相負荷２−１〜２−ｎ）に対して、各単相負荷が接続されている位置に対応する各ノード（例えば、図１０に示すＰ１〜Ｐｎ）と、各単相負荷の容量（電力負荷量）と、各単相負荷の接続相とが対応付けられ、第２の領域１４２に記憶されている。単相負荷情報設定テーブルＴ１に設定される各情報のうち、各単相負荷の接続相以外の情報は、後述する接続相決定処理を実施する前に予め設定されているものとする。なお、単相負荷情報設定テーブルＴ１における各情報は、例えば、入力部１１、接続相決定部１５等によって設定可能であることとする。

なお、各単相負荷の容量とは、例えば、各単相負荷の各柱上変圧器毎に予め定められている容量であり、例えば、各柱上変圧器の定格に基づいて定められる容量である。

図１３は、本実施形態に係る区間情報設定テーブルの一例を示す図である。単相負荷情報設定テーブルＴ１は、第２の領域１４２に記憶されている。

区間情報設定テーブルＴ２は、各区間（例えば、図１に示す区間１から区間５）に対して、各区間内における三相配電線の相配列と、装柱方法と、各区間内に設けられた単相負荷の総容量と、各区間内における三相配電線のａｂ相に接続される単相負荷の合計容量と、各区間内における三相配電線のｂｃ相に接続される単相負荷の合計容量と、各区間内における三相配電線のｃａ相に接続される単相負荷の合計容量と、係数Ｋとが対応付けられ、第２の領域１４２に記憶されている。区間情報設定テーブルＴ２に設定される各情報のうち、各区間内における三相配電線の相配列、装柱方法、各区間内に設けられた単相負荷の総容量、及び係数Ｋは、後述する接続相決定処理を実施する前に予め設定されているものとする。なお、区間情報設定テーブルＴ２における各情報は、例えば、入力部１１、接続相決定部１５等によって設定可能であることとする。また、接続相に接続される単相負荷の合計容量については、以下、「接続相（ａｂ相、ｂｃ相、ｃａ相）の合計容量」とも称するものとする。また、各区間内に設けられた単相負荷の総容量については、以下、「（所定区間内の）３つの接続相の総容量」とも称するものとする。係数Ｋについては、後述する。

図１４は、本実施形態に係る電圧不平衡抑制支援方法における接続相決定処理の一例を示すフローチャートである。

（ステップＳ１）
操作者により接続相決定処理を実行する区間が指定され、制御部１６により接続相決定処理プログラムが起動されると、まず、接続相決定部１５は、指定された所定区間内の３つの接続相（ａｂ相、ｂｃ相、ｃａ相）の総容量がそれぞれ３つの接続相に均等配分された状態で、所定区間内における電圧不均衡の度合いを示す電圧不平衡率を求めて第１電圧不平衡率とする。

具体的には、接続相決定部１５は、指定された区間の単相負荷情報設定テーブルＴ１から、各単相負荷の容量を読み出し、区間情報設定テーブルＴ２から、各区間内に設けられた単相負荷の総容量を読み出し、接続相毎の合計容量がそれぞれ均等となるように、各単相負荷の接続相を設定して単相負荷情報設定テーブルＴ１に記憶すると共に、接続相毎の合計容量を区間情報設定テーブルＴ２に記憶する（ステップＳ１１）。

続いて、接続相決定部１５は、単相負荷情報設定テーブルＴ１から、各単相負荷が接続されている位置に対応する各ノード（例えば、図１０に示すＰ１〜Ｐｎ）と、各単相負荷の容量（電力負荷量）と、各単相負荷の接続相とを読み出し、区間情報設定テーブルＴ２から、各区間内における三相配電線の装柱方法を読み出し、これらの各情報に基づき、各ノードにおける電圧不平衡率を算出する（ステップＳ１２）。

ここで、各ノードにおける電圧不平衡率は、各ノードの正相電圧に対する各ノードの逆相電圧の割合で示され、各ノード毎に求められる。各ノードの正相電圧及び逆相電圧は、例えば、一般的に知られている潮流計算手法を用いて算出することができる。

続いて、接続相決定部１５は、ステップＳ１２において求めた各ノード毎の電圧不平衡率を比較し、これら各ノード毎の電圧不平衡率のうち、最大の電圧不平衡率を当該区間における電圧不平衡率の初期値として求め、当該区間における電圧不平衡率の初期値を、第１電圧不平衡率として第３の領域１４３に記憶する（ステップＳ１３）。

（ステップＳ２）
次に、接続相決定部１５は、指定された所定区間における三相配電線の相配列に応じて、所定区間内の３つの接続相のうち、合計容量を減らすべき１つの接続相を決定する。

具体的には、接続相決定部１５は、区間情報設定テーブルＴ２から、指定された区間内における三相配電線の相配列を読み出し、読み出した相配列に基づき、ａｂ相、ｂｃ相，ｃａ相のうち、合計容量を減らすべき接続相を決定する（ステップＳ２１）。

ここで、合計容量を減らすべき接続相は、その区間の相配列に基づき決定される。上述したように、線間電圧の大小関係は、三相配電線の相配列によって異なり、例えば、各配電線ａ，ｂ，ｃの相配列が図６に示すような順序で並ぶ相配列である場合には、図７に示すように、ａｂ相の線間電圧が、ｂｃ相の線間電圧及びｃａ相の線間電圧よりも小さくなる。つまり、相配列の非対称性により生じる電圧不平衡は、線間電圧が最も小さい接続相の負荷配分を小さくすることで抑制することができる。

（ステップＳ３）
次に、接続相決定部１５は、ステップＳ２において決定した１つの接続相の合計容量を減少させ、当該合計容量の減少量に応じて、他の２つの接続相毎の各合計容量を増加させ、所定区間内の３つの接続相の総容量に対する３つの接続相毎の各合計容量の配分比率を変更し、当該配分比率に応じて、所定区間内における単相負荷毎の接続相を設定する。

具体的には、接続相決定部１５は、単相負荷情報設定テーブルＴ１から、各単相負荷の容量（電力負荷量）と、各単相負荷の接続相とを読み出し、区間情報設定テーブルＴ２から、指定された区間内におけるａｂ相の合計容量と、ｂｃ相の合計容量と、ｃａ相の合計容量と、係数Ｋとを読み出し、ステップＳ２１において決定した、合計容量を減らすべき接続相の合計容量に係数Ｋを乗じ、それ以外の接続相の合計容量に（１＋（１−Ｋ）／２）を乗じて、各々区間情報設定テーブルＴ２に記憶する（ステップＳ３１）。このステップＳ３１により、所定区間内における単相負荷の総容量に対する３つの接続相毎の各合計容量の配分比率が変更される。

続いて、接続相決定部１５は、ステップＳ３１において変更された配分比率に応じて、ステップＳ２１において決定した、合計容量を減らすべき接続相に接続されている単相負荷のうちのいくつかを他の接続相に接続変更して、単相負荷情報設定テーブルＴ１に記憶する（ステップＳ３２）。

ここで、係数Ｋは１以下の整数であり、ステップＳ５において決定した接続相の合計容量に係数Ｋを乗じ、それ以外の接続相の合計容量に（１＋（１−Ｋ）／２）を乗じることにより、各区間内に設けられた単相負荷の総容量を変えることなく、ステップＳ２１において決定した合計容量を減らすべき接続相の合計容量を減らす処理が可能となる。

（ステップＳ４）
次に、接続相決定部１５は、ステップＳ３において変更した、所定区間内の３つの接続相の総容量に対する３つの接続相毎の各合計容量の配分比率で、所定区間内における電圧不平衡の度合いを示す電圧不平衡率を求めて第２電圧不平衡率とする。

具体的には、接続相決定部１５は、単相負荷情報設定テーブルＴ１から、各単相負荷が接続されている位置に対応する各ノード（例えば、図１０に示すＰ１〜Ｐｎ）と、各単相負荷の容量（電力負荷量）と、各単相負荷の接続相とを読み出し、区間情報設定テーブルＴ２から、各区間内における三相配電線の装柱方法を読み出し、これらの各情報に基づき、各ノードにおける電圧不平衡率を算出する（ステップＳ４１）。

続いて、接続相決定部１５は、ステップＳ４１において求めた各ノード毎の電圧不平衡率を比較し、これら各ノード毎の電圧不平衡率のうち、最大の電圧不平衡率を当該区間における電圧不平衡率として求め、当該区間における電圧不平衡率を、第２電圧不平衡率として第３の領域１４３に記憶する（ステップＳ４２）。

（ステップＳ５）
次に、接続相決定部１５は、第１電圧不平衡率と第２電圧不平衡率とを比較し、第２電圧不平衡率が第１電圧不平衡率を下回った場合に、第２電圧不平衡率を第１電圧不平衡率とすると共にステップＳ３に移行し、第２電圧不平衡率が第１電圧不平衡率以上となった場合に、ステップＳ３において設定した、所定区間内における単相負荷毎の接続相を確定して出力する。

具体的には、接続相決定部１５は、第３の領域１４３に記憶された第１電圧不平衡率と第２電圧不平衡率とを比較して、第２電圧不平衡率が第１電圧不平衡率以上であるか否かを判定し（ステップＳ５１）、第２電圧不平衡率が第１電圧不平衡率以上となった場合には（ステップＳ５１；Ｙｅｓ）、接続相決定部１５は、ステップＳ６において単相負荷情報設定テーブルＴ１に記憶された状態で、指定された区間内における各単相負荷の接続相を確定し、例えば表示部１３に表示するか、あるいは、出力部１２から出力する等の出力処理を行い（ステップＳ５２）、接続相決定処理を終了する。

第２電圧不平衡率が第１電圧不平衡率を下回った場合には（ステップＳ５１；Ｎｏ）、接続相決定部１５は、ステップＳ４２において記憶した第２電圧不平衡率を第１電圧不平衡率として第３の領域１４３に記憶する（ステップＳ５３）。そして、ステップＳ３１〜ステップＳ５１の処理を、ステップＳ５１において、第２電圧不平衡率が第１電圧不平衡率以上となるまで、繰り返し実行する。

このように、三相配電系統１００の配電区域を、少なくとも相配列が同一の複数の区間に分割した各区間毎に、上述した接続相決定処理を実行することで、分割した各区間毎に電圧不平衡率を抑制可能な負荷配分で、各単相負荷の接続相を決定できる。このため、三相配電系統１００の配電区域の全域を対象として接続相決定処理を実行する場合に比べ、少ない計算量で、三相配電系統１００の配電区域の全域における電圧不平衡率を抑制可能な負荷配分で、各単相負荷の接続相を決定できる。

なお、本実施形態では、少なくとも相配列が同一の区間毎に、接続相決定処理を実施するようにしたが、相配列が同一であっても、区間内で複数経路に分岐する分岐点がある場合には、潮流計算における計算が複雑になる。このため、三相配電線の配電経路において三相配電線が複数経路に分岐する分岐点がある場合には、その分岐点を区間端として区間分割するのが好ましい。

また、相配列が同一であっても、水平装柱と垂直装柱とでは、三相配電線の線間距離が異なる場合があり、潮流計算における計算が複雑になる可能性がある。このため、水平装柱と垂直装柱との境界点を区間端として区間分割するのが好ましい。

さらに、相配列が同一であっても、三相配電線に平行して他の三相配電線が装柱された２回線装柱区間（多回線装柱区間）では、他の三相配電線からの影響を受ける可能性がある。このため、２回線装柱区間（多回線装柱区間）は他の区間と分けて独立した区間とするのが好ましい。

以上説明したように、本実施形態に係る電圧不平衡抑制支援方法は、上流側から電力が供給される三相配電線の三相のうちの何れか二相からなる３つの組み合わせのうちの１つを接続相として接続される複数の単相負荷の接続相を決定する際に、三相配電線は、複数の少なくとも相配列が同一の所定区間に分割されており、所定区間毎に、三相配電線の相配列に応じて決まる、線間電圧が３つの接続相のうちで最小となる１つの接続相の合計容量が、他の２つの接続相毎の各合計容量よりも小さくなるように、単相負荷毎の接続相を決定する。具体的には、所定区間内の３つの接続相の総容量がそれぞれ３つの接続相に均等配分された状態で、所定区間内における電圧不均衡の度合いを示す電圧不平衡率を求めて第１電圧不平衡率とする第１ステップと、三相配電線の相配列に応じて、所定区間内の３つの接続相のうち、合計容量を減らすべき１つの接続相を決定する第２ステップと、第２ステップにおいて決定した１つの接続相の合計容量を減少させ、当該合計容量の減少量に応じて、他の２つの接続相毎の各合計容量を増加させ、所定区間内の３つの接続相の総容量に対する３つの接続相毎の各合計容量の配分比率を変更し、当該配分比率に応じて、所定区間内における単相負荷毎の接続相を設定する第３ステップと、第３ステップにおいて変更した、所定区間内の３つの接続相の総容量に対する３つの接続相毎の各合計容量の配分比率で、所定区間内における電圧不平衡の度合いを示す電圧不平衡率を求めて第２電圧不平衡率とする第４ステップと、第１電圧不平衡率と第２電圧不平衡率とを比較し、第２電圧不平衡率が第１電圧不平衡率を下回った場合に、第２電圧不平衡率を第１電圧不平衡率とすると共に第３ステップに移行し、第２電圧不平衡率が第１電圧不平衡率以上となった場合に、第３ステップにおいて設定した、所定区間内における単相負荷毎の接続相を確定して出力する第５ステップと、を含んでいる。これにより、三相配電系統の配電区域の全域対象として接続相決定処理を実行する場合に比べ、少ない計算量で、かつ、相配列の非対称性により発生する電圧不平衡を打ち消す方向に、単相負荷の接続相組み合わせを意図的に不均等にすることで電圧不平衡を下げ、三相配電系統の配電区域の全域における電圧不平衡率を抑制可能な負荷配分とすることができる。

また、本実施形態に係る電圧不平衡抑制支援装置は、上流側から電力が供給される三相配電線の三相のうちの何れか二相からなる３つの組み合わせのうちの１つを接続相として接続される複数の単相負荷の接続相を決定する電圧不平衡抑制支援装置であって、三相配電線は、複数の少なくとも相配列が同一の所定区間に分割されており、所定区間毎に、三相配電線の相配列に応じて決まる、線間電圧が３つの接続相のうちで最小となる１つの接続相の合計容量が、他の２つの接続相毎の各合計容量よりも小さくなるように、単相負荷毎の接続相を決定する接続相決定部を備えている。これにより、三相配電系統の配電区域の全域対象として接続相決定処理を実行する場合に比べ、少ない計算量で、かつ、相配列の非対称性により発生する電圧不平衡を打ち消す方向に、単相負荷の接続相組み合わせを意図的に不均等にすることで電圧不平衡を下げ、三相配電系統の配電区域の全域における電圧不平衡率を抑制可能な負荷配分とすることができる。

１ 電圧不平衡抑制支援装置
２（２−１〜２−ｎ） 単相負荷
１１ 入力部
１２ 出力部
１３ 表示部
１４ 記憶部
１５ 接続相決定部
１６ 制御部
２１ 柱上変圧器
２２ 負荷
１００ 三相配電系統
１０１，１０２ 三相配電線
１４１ 第１の領域
１４２ 第２の領域
１４３ 第３の領域
２００ 配電用変圧器

Claims (7)

1. 上流側から電力が供給される三相配電線の三相のうちの何れか二相からなる３つの組み合わせのうちの１つを接続相として接続される複数の単相負荷の接続相を決定する電圧不平衡抑制支援方法であって、
   前記三相配電線は、複数の、少なくとも相配列が同一の所定区間に分割されており、
   前記所定区間毎に、前記三相配電線の相配列に応じて決まる、線間電圧が３つの前記接続相のうちで最小となる１つの接続相の合計容量が、他の２つの接続相毎の各合計容量よりも小さくなるように、前記単相負荷毎の接続相を決定する、
   電圧不平衡抑制支援方法。
2. 前記所定区間内の３つの前記接続相の総容量がそれぞれ３つの前記接続相に均等配分された状態で、前記所定区間内における電圧不均衡の度合いを示す電圧不平衡率を求めて第１電圧不平衡率とする第１ステップと、
   前記三相配電線の相配列に応じて、前記所定区間内の３つの前記接続相のうち、合計容量を減らすべき１つの接続相を決定する第２ステップと、
   前記第２ステップにおいて決定した１つの接続相の合計容量を減少させ、当該合計容量の減少量に応じて、他の２つの接続相毎の各合計容量を増加させ、前記所定区間内の３つの前記接続相の総容量に対する３つの前記接続相毎の各合計容量の配分比率を変更し、当該配分比率に応じて、前記所定区間内における前記単相負荷毎の接続相を設定する第３ステップと、
   前記第３ステップにおいて変更した、前記所定区間内の３つの前記接続相の総容量に対する３つの接続相毎の各合計容量の配分比率で、前記所定区間内における電圧不平衡の度合いを示す電圧不平衡率を求めて第２電圧不平衡率とする第４ステップと、
   前記第１電圧不平衡率と前記第２電圧不平衡率とを比較し、前記第２電圧不平衡率が前記第１電圧不平衡率を下回った場合に、前記第２電圧不平衡率を前記第１電圧不平衡率とすると共に前記第３ステップに移行し、前記第２電圧不平衡率が前記第１電圧不平衡率以上となった場合に、前記第３ステップにおいて設定した、前記所定区間内における前記単相負荷毎の接続相を確定して出力する第５ステップと、
   を含む、
   請求項１に記載の電圧不平衡抑制支援方法。
3. 前記第１ステップにおいて、
   前記三相配電線における前記単相負荷が接続された位置毎に算出された最大の電圧不平衡率を前記第１電圧不平衡率とする、
   請求項２に記載の電圧不平衡抑制支援方法。
4. 前記第４ステップにおいて、
   前記三相配電線における前記単相負荷が接続された位置毎に算出された最大の電圧不平衡率を前記第２電圧不平衡率とする、
   請求項２または３に記載の電圧不平衡抑制支援方法。
5. 前記三相配電線の分岐点が前記所定区間の区間端に設定されている、
   請求項１乃至４のいずれか一項に記載の電圧不平衡抑制支援方法。
6. 前記所定区間は、水平装柱区間、垂直装柱区間、または多回線装柱区間の何れか１つである、
   請求項１乃至５のいずれか一項に記載の電圧不平衡抑制支援方法。
7. 上流側から電力が供給される三相配電線の三相のうちの何れか二相からなる３つの組み合わせのうちの１つを接続相として接続される複数の単相負荷の接続相を決定する電圧不平衡抑制支援装置であって、
   前記三相配電線は、複数の、少なくとも相配列が同一の所定区間に分割されており、
   前記所定区間毎に、前記三相配電線の相配列に応じて決まる、線間電圧が３つの前記接続相のうちで最小となる１つの接続相の合計容量が、他の２つの接続相毎の各合計容量よりも小さくなるように、前記単相負荷毎の接続相を決定する接続相決定部を備える、
   電圧不平衡抑制支援装置。

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