JP5312441B2 - 電圧調整装置、電圧調整システム、プログラムおよび電圧調整方法 - Google Patents

Description

本発明は、電圧調整装置、電圧調整システム、プログラム、および電圧調整方法に関する。

電力系統の電圧品質を維持確保するため、電力需要に応じて系統電圧を調整することが望ましい。例えば図１０において一点鎖線で示すように、日中などの電力需要が大きい時間帯には目標電圧Ｖ０が高く設定され、夜間などの電力需要が小さい時間帯には目標電圧Ｖ０が低く設定される。

系統電圧を設定された目標電圧に調整する電圧調整システムとしては、電圧調整継電器から出力されるタップ切換指令に応じて巻線のタップを切り換える負荷時タップ切換変圧器を備えたものが知られている。例えば、特許文献１では、ファジィ推論を用いて電圧調整継電器の動作判定レベルを補正することによって、下位変電所における負荷時タップ切換変圧器のタップ切り換え回数の減少や、二次側電圧の変動幅の抑制を図ることができる電圧調整装置が開示されている。

このようにして、電圧調整継電器から出力されるタップ切換指令に応じてタップを切り換え、負荷時タップ切換変圧器の二次側電圧を設定された目標電圧に調整することができる。

特開平１１−２３１９４９号公報 特開２００９−１７７８６８号公報

しかしながら、電圧調整継電器には不感帯および動作時間が設定されており、上記の電圧調整継電器を用いる電圧調整システムでは、目標電圧の変更時などに負荷時タップ切換変圧器の二次側電圧を迅速に調整することができず、また不感帯内での高め電圧推移や低め電圧推移に対しても高精度な電圧調整ができない。例えば図１０においては、日中に目標電圧Ｖ０（一点鎖線）が高く設定されている間も、二次側電圧Ｖ１（実線）が不感帯（短破線）の範囲内にあるため、大部分の時間帯において二次側電圧Ｖ１が目標電圧Ｖ０より低い電圧で推移している。

一方、不感帯を縮小したり、動作時間を短縮したりすることによって、電圧調整の精度を向上させることができる。しかしながら、この場合には、タップ切り換え回数の増加によるタップ切換器の寿命の短縮や、ハンチングの発生などを招く、トレードオフの関係となる。

そのため、負荷時タップ切換変圧器のタップ切り換え回数を抑制しつつ、二次側電圧の電圧調整の精度を向上させることが困難である。また、特許文献１の電圧調整装置は、変電所や変圧器ごとの独立した制御に適用することができないため、電力系統の広範な変更を伴うこととなる。

さらに、特許文献２の電圧調整システムは、電圧変動情報に基づいて電圧調整の品質を向上させることを目的とするが、目標電圧に対する不感帯の中の高精度の調整を行なうことは困難である。

前述した課題を解決する主たる本発明は、タップ切換指令に応じて巻線のタップを切り換えるタップ切換器を備えた負荷時タップ切換変圧器の二次側電圧である第１の電圧を検出する計器用変圧器から出力された第２の電圧が入力され、互いに異なる前記第１の電圧の目標電圧に応じた複数の第３の電圧をそれぞれ出力する複数の出力タップを備える単巻変圧器と、選択信号に応じて前記複数の第３の電圧から１つを選択し、当該選択された第３の電圧を第４の電圧として出力するプログラムコントローラと、前記第４の電圧が予め整定された基準電圧の不感帯の上限値を超えている第１の時間、および前記第４の電圧が前記不感帯の下限値未満である第２の時間を積算し、前記第１の時間が予め設定された動作時間に達した場合には、前記第１の電圧を低下させる前記タップ切換指令を出力し、前記第２の時間が前記動作時間に達した場合には、前記第１の電圧を上昇させる前記タップ切換指令を出力する電圧調整継電器と、前記目標電圧を変更する変更時刻と当該変更後の目標電圧とを対応付けて示す目標電圧変更情報が記憶されている記憶部と、前記変更時刻に、前記複数の第３の電圧から前記変更後の目標電圧に応じた第３の電圧を選択する前記選択信号を出力するとともに、前記目標電圧を上昇させる場合には、前記第２の時間に前記動作時間未満の所定の加算時間が加算されるように、前記変更時刻より前の所定の期間に前記第４の電圧を低下させる前記選択信号を出力し、前記目標電圧を低下させる場合には、前記第１の時間に前記所定の加算時間が加算されるように、前記変更時刻より前の前記所定の期間に前記第４の電圧を上昇させる前記選択信号を出力する時計制御部と、を有することを特徴とする電圧調整装置である。

本発明の他の特徴については、添付図面及び本明細書の記載により明らかとなる。

本発明によれば、負荷時タップ切換変圧器ごとの独立した制御において、タップ切り換え回数を抑制しつつ、二次側電圧の電圧調整の精度を向上させることができる。

本発明の一実施形態における電圧調整システム全体の構成の概略および電圧調整装置の構成を示す回路ブロック図である。 本発明の一実施形態において、目標電圧を上げる前段の電圧調整システムの動作を説明する図である。 本発明の一実施形態において、目標電圧を下げる前段の電圧調整システムの動作を説明する図である。 本発明の一実施形態において、負荷時タップ切換変圧器の二次側電圧が不感帯内で低下する場合の電圧調整システムの動作を説明する図である。 本発明の一実施形態において、負荷時タップ切換変圧器の二次側電圧が不感帯内で上昇する場合の電圧調整システムの動作を説明する図である。 本発明の一実施形態において、目標電圧を上げる場合に上側不感帯の縮小機能を動作させた場合の電圧調整システムの動作を説明する図である。 本発明の一実施形態において、目標電圧を下げる場合に下側不感帯の縮小機能を動作させた場合の電圧調整システムの動作を説明する図である。 電圧調整システムの他の構成例を示す回路ブロック図である。 本発明の一実施形態における電圧調整システムにおいて、目標電圧および負荷時タップ切換変圧器の二次側電圧の変化および電圧調整信号の一例を示す図である。 一般的な電圧調整システムにおいて、目標電圧および負荷時タップ切換変圧器の二次側電圧の変化の一例を示す図である。

本明細書および添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。

＝＝＝電圧調整システム全体の構成の概略および電圧調整装置の構成＝＝＝
以下、図１を参照して、本発明の一実施形態における電圧調整システム全体の構成の概略および電圧調整装置の構成について説明する。

図１に示されている電圧調整システムは、負荷時タップ切換変圧器２の二次側電圧Ｖ１を設定された目標電圧Ｖ０に調整するシステムであり、例えば、数十ないし百数十ｋＶ程度から数ｋＶ程度に変換する配電用変電所で用いられる。また、計器用変圧器３の一次側には、二次側電圧Ｖ１が供給され、二次側からは、検出電圧Ｖ２が出力されている。そして、電圧調整装置１には、検出電圧Ｖ２が入力され、電圧調整装置１から負荷時タップ切換変圧器２には、タップ切換指令ＳＷが供給されている。

電圧調整装置１は、単巻変圧器１１、プログラムコントローラ１２、記憶部１３、時計制御部１４、および電圧調整継電器１５を含んで構成されている。

単巻変圧器１１の一次側には、検出電圧Ｖ２が供給され、二次側は、タップ電圧Ｖｔｐ０ないしＶｔｐ３をそれぞれ出力する４個の出力タップを備えている。また、記憶部１３から時計制御部１４には、目標電圧変更情報Ｖｓｗおよび電圧変動情報Ｖｆｌが入力され、時計制御部１４からは、選択信号ＳＥＬが出力されている。さらに、プログラムコントローラ１２には、タップ電圧Ｖｔｐ０ないしＶｔｐ３、および選択信号ＳＥＬが入力され、プログラムコントローラ１２からは、選択電圧Ｖ４が出力されている。

電圧調整継電器１５は、不感帯の幅を縮小（例えば、１．５％→１．０％）することができる不感帯縮小回路１５１を備え、不感帯縮小回路１５１には、時計制御部１４から上側縮小信号ＨＲおよび下側縮小信号ＬＲが入力されている。また、電圧調整継電器１５には、選択電圧Ｖ４が供給されている。そして、電圧調整継電器１５からは、タップ切換指令ＳＷが出力されている。

＝＝＝電圧調整システムの動作の概略＝＝＝
次に、本実施形態における電圧調整システムの動作の概略について説明する。
負荷時タップ切換変圧器２は、例えば配電用変電所に設置された配電用変圧器であり、一例として、タップ切換指令ＳＷに応じて一次側巻線のタップを切り換えるタップ切換器を備えている。また、当該タップの切り換えに応じて、負荷時タップ切換変圧器２の二次側電圧Ｖ１（第１の電圧）が調整される。さらに、計器用変圧器３は、例えばオープンデルタを除く接地形計器用変圧器の一部であり、二次側電圧Ｖ１を検出して、検出電圧Ｖ２（第２の電圧）として出力する。そして、単巻変圧器１１は、検出電圧Ｖ２を変圧してタップ電圧Ｖｔｐ０ないしＶｔｐ３（第３の電圧）を生成し、４個の出力タップからそれぞれ出力する。

記憶部１３には、目標電圧変更情報Ｖｓｗおよび電圧変動情報Ｖｆｌが記憶されている。ここで、目標電圧変更情報Ｖｓｗは、目標電圧Ｖ０を変更する変更時刻と、当該変更後の目標電圧Ｖ０とを対応付けて示す情報である。一例として、図１０の一点鎖線のように目標電圧Ｖ０を設定する場合、目標電圧変更情報Ｖｓｗには、６時に目標電圧Ｖ０を（６．６６ｋＶから）６．７２ｋＶに変更し、２２時に目標電圧Ｖ０を（６．７２ｋＶから）６．６６ｋＶに変更するという内容が含まれる。

一方、電圧変動情報Ｖｆｌは、二次側電圧Ｖ１が目標電圧Ｖ０より所定の割合以上に上昇する上昇時刻、および二次側電圧Ｖ１が目標電圧Ｖ０より所定の割合以上に低下する低下時刻を示す情報である。なお、電圧変動情報Ｖｆｌは、二次側電圧Ｖ１の測定データの分析などによって得られ、記憶部１３に格納されている。

一例として、二次側電圧Ｖ１が８時前から低下し始め、８時に目標電圧Ｖ０との差（Ｖ０−Ｖ１）が所定の割合（例えば１％）に達する傾向がある場合、電圧変動情報Ｖｆｌには、８時が低下時刻であるという内容が含まれる。また、一例として、二次側電圧Ｖ１が１４時前から上昇し始め、１４時に目標電圧Ｖ０との差（Ｖ１−Ｖ０）が所定の割合に達する傾向がある場合、電圧変動情報Ｖｆｌには、１４時が上昇時刻であるという内容が含まれる。

時計制御部１４は、目標電圧変更情報Ｖｓｗおよび電圧変動情報Ｖｆｌに基づいて、選択信号ＳＥＬを出力する。そして、プログラムコントローラ１２は、選択信号ＳＥＬに応じてタップ電圧Ｖｔｐ０ないしＶｔｐ３から１つを選択して、選択電圧Ｖ４（第４の電圧）として出力する。なお、電圧調整装置１のうち、時計制御部１４およびプログラムコントローラ１２の機能は、例えば、単巻変圧器１１、記憶部１３、および電圧調整継電器１５を備えるコンピュータによって実現することができる。また、時計制御部１４および電圧調整継電器１５の詳細な動作については、目標電圧変更情報Ｖｓｗおよび電圧変動情報Ｖｆｌの内容ごとに後述するものとする。

電圧調整継電器１５は、選択電圧Ｖ４と、予め整定された基準電圧Ｖｒｅｆとを比較し、当該比較結果に応じてタップ切換指令ＳＷを出力する。ここで、電圧調整継電器１５には、基準電圧Ｖｒｅｆに対する不感帯（下限値ＶｒＬないし上限値ＶｒＨ）、および動作時間Ｔｏｐが予め設定されている。そして、選択電圧Ｖ４が不感帯から外れた時間が蓄積され、タップ切換指令ＳＷは、当該蓄積された時間が動作時間Ｔｏｐに達した場合に出力される。

より具体的には、電圧調整継電器１５は、選択電圧Ｖ４が上限値ＶｒＨを超えている上側逸脱時間Ｔｕｐ（第１の時間）を積算し、当該積算時間が動作時間Ｔｏｐに達した場合には、二次側電圧Ｖ１を低下させるタップ切換指令ＳＷを出力する。また、電圧調整継電器１５は、選択電圧Ｖ４が下限値ＶｒＬ未満である下側逸脱時間Ｔｌｏｗ（第２の時間）も積算し、当該積算時間が動作時間Ｔｏｐに達した場合には、二次側電圧Ｖ１を上昇させるタップ切換指令ＳＷを出力する。

なお、電圧調整継電器１５の基準電圧Ｖｒｅｆは予め整定されているため、二次側電圧Ｖ１の目標電圧Ｖ０の変更は、選択電圧Ｖ４として選択されるタップ電圧を変更することによって行われる。したがって、プログラムコントローラ１２は、選択信号ＳＥＬに応じて実質的に目標電圧Ｖ０を選択している。

ここで、タップ電圧Ｖｔｐ０ないしＶｔｐ３がＶｔｐ０＜Ｖｔｐ１＜Ｖｔｐ２＜Ｖｔｐ３であるものとし、それぞれに対応する目標電圧をＶｔｇ０ないしＶｔｇ３とすると、目標電圧Ｖｔｇ０ないしＶｔｇ３は、Ｖｔｇ０＞Ｖｔｇ１＞Ｖｔｇ２＞Ｖｔｇ３となる。また、基準電圧Ｖｒｅｆに対する不感帯の上限値ＶｒＨおよび下限値ＶｒＬは、それぞれ目標電圧Ｖ０に対する不感帯の上限値Ｖ０Ｈおよび下限値Ｖ０Ｌに対応する。

このようにして、電圧調整装置１は、目標電圧変更情報Ｖｓｗおよび電圧変動情報Ｖｆｌに基づいて出力される選択信号ＳＥＬに応じて、二次側電圧Ｖ１の目標電圧Ｖ０を変更する。以下、目標電圧変更情報Ｖｓｗおよび電圧変動情報Ｖｆｌの内容ごとに、電圧調整システムの動作について説明する。なお、以下の説明においては、一例として、タップ電圧Ｖｔｐ０ないしＶｔｐ３のステップを約１％とし、Ｖｔｇ０＝６．７８ｋＶ、Ｖｔｇ１＝６．７２ｋＶ、Ｖｔｇ２＝６．６６ｋＶ、Ｖｔｇ３＝６．６０ｋＶとする。また、基準電圧Ｖｒｅｆおよび目標電圧Ｖ０に対する不感帯は、それぞれ基準電圧Ｖｒｅｆおよび目標電圧Ｖ０を中心として、−１．５％ないし＋１．５％の範囲とする。

＝＝＝電圧調整システムの目標電圧変更時の動作＝＝＝
まず、図２および図３を参照して、目標電圧Ｖ０を変更する場合の電圧調整システムの動作について説明する。

図２は、一例として、６時（変更時刻）に目標電圧Ｖ０を６．７２ｋＶに変更するという内容を含む目標電圧変更情報Ｖｓｗに基づいて、目標電圧Ｖ０を６．６６ｋＶから上昇させる場合における、目標電圧Ｖ０および二次側電圧Ｖ１の変化を示している。

図２において、５時５０分の時点で、時計制御部１４は、選択電圧Ｖ４としてタップ電圧Ｖｔｐ２を選択する選択信号ＳＥＬを出力し、プログラムコントローラ１２は、選択信号ＳＥＬに応じて選択電圧Ｖ４＝Ｖｔｐ２を出力している。したがって、目標電圧Ｖ０は、Ｖｔｇ２（＝６．６６ｋＶ）となっている。

また、６時より前の期間Ｔ１およびＴ２（所定の期間）に、時計制御部１４は、選択電圧Ｖ４をタップ電圧Ｖｔｐ１に低下させる選択信号ＳＥＬを出力し、プログラムコントローラ１２は、選択信号ＳＥＬに応じて選択電圧Ｖ４＝Ｖｔｐ１を出力する。したがって、目標電圧Ｖ０は、Ｖｔｇ１（＝６．７２ｋＶ）となり、不感帯の下限値Ｖ０Ｌ（≒６．６２ｋＶ）は、直前の目標電圧Ｖ０＝Ｖｔｇ２に対する不感帯の下限値Ｖ０Ｌ（≒６．５６ｋＶ）より高くなる。

そのため、期間Ｔ１およびＴ２の間、二次側電圧Ｖ１（≒６．６１ｋＶ）は、目標電圧Ｖ０＝Ｖｔｇ１に対する不感帯の下限値Ｖ０Ｌ（≒６．６２ｋＶ）未満となり、選択電圧Ｖ４は、基準電圧Ｖｒｅｆに対する不感帯の下限値ＶｒＬ未満となる。したがって、下側逸脱時間Ｔｌｏｗには、期間Ｔ１およびＴ２の合計時間（所定の加算時間）が加算される。なお、期間Ｔ１およびＴ２の合計時間は、動作時間Ｔｏｐ未満であり、一例として、Ｔｏｐ＝６０秒、Ｔ１＝Ｔ２＝２０秒とする。

さらに、６時になると、時計制御部１４は、選択電圧Ｖ４としてタップ電圧Ｖｔｐ１を選択する選択信号ＳＥＬを出力し、プログラムコントローラ１２は、選択信号ＳＥＬに応じて選択電圧Ｖ４＝Ｖｔｐ１を出力する。したがって、目標電圧Ｖ０は、Ｖｔｇ１（＝６．７２ｋＶ）に変更される。

そして、電圧調整継電器１５は、下側逸脱時間Ｔｌｏｗの積算時間が動作時間Ｔｏｐに達すると、二次側電圧Ｖ１を上昇させるタップ切換指令ＳＷを出力する。

このようにして、目標電圧Ｖ０を上昇させる変更時刻より前に、下側逸脱時間Ｔｌｏｗに期間Ｔ１およびＴ２の合計時間が加算されるため、下側逸脱時間Ｔｌｏｗの積算時間が動作時間Ｔｏｐに達するまでの時間が短縮されている。したがって、目標電圧Ｖ０を上昇させる場合に、二次側電圧Ｖ１を目標電圧Ｖ０に迅速（図２においては２０秒）に調整することができる。

なお、二次側電圧Ｖ１が目標電圧Ｖ０より高い電圧で推移している場合には、下側逸脱時間Ｔｌｏｗが加算されない場合もある。しかしながら、この場合には、二次側電圧Ｖ１は、変更後の目標電圧Ｖ０＝Ｖｔｇ１付近の電圧となっているため、二次側電圧Ｖ１を上昇させるタップ切換指令ＳＷが出力される必要はない。

図３は、一例として、２２時（変更時刻）に目標電圧Ｖ０を６．６６ｋＶに変更するという内容を含む目標電圧変更情報Ｖｓｗに基づいて、目標電圧Ｖ０を６．７２ｋＶから低下させる場合における、目標電圧Ｖ０および二次側電圧Ｖ１の変化を示している。

図３において、２１時５０分の時点で、時計制御部１４は、選択電圧Ｖ４としてタップ電圧Ｖｔｐ１を選択する選択信号ＳＥＬを出力し、プログラムコントローラ１２は、選択信号ＳＥＬに応じて選択電圧Ｖ４＝Ｖｔｐ１を出力している。したがって、目標電圧Ｖ０は、Ｖｔｇ１（＝６．７２ｋＶ）となっている。

また、２２時より前の期間Ｔ１およびＴ２に、時計制御部１４は、選択電圧Ｖ４をタップ電圧Ｖｔｐ２に上昇させる選択信号ＳＥＬを出力し、プログラムコントローラ１２は、選択信号ＳＥＬに応じて選択電圧Ｖ４＝Ｖｔｐ２を出力する。したがって、目標電圧Ｖ０は、Ｖｔｇ２（＝６．６６ｋＶ）となり、不感帯の上限値Ｖ０Ｈ（≒６．７６ｋＶ）は、直前の目標電圧Ｖ０＝Ｖｔｇ１に対する不感帯の上限値Ｖ０Ｈ（≒６．８２ｋＶ）より低くなる。

そのため、期間Ｔ１およびＴ２の間、二次側電圧Ｖ１（≒６．７７ｋＶ）は、目標電圧Ｖ０＝Ｖｔｇ２に対する不感帯の上限値Ｖ０Ｈ（≒６．７６ｋＶ）を超え、選択電圧Ｖ４は、基準電圧Ｖｒｅｆに対する不感帯の上限値ＶｒＨを超える。したがって、上側逸脱時間Ｔｕｐには、期間Ｔ１およびＴ２の合計時間が加算される。

さらに、２２時になると、時計制御部１４は、選択電圧Ｖ４としてタップ電圧Ｖｔｐ２を選択する選択信号ＳＥＬを出力し、プログラムコントローラ１２は、選択信号ＳＥＬに応じて選択電圧Ｖ４＝Ｖｔｐ２を出力する。したがって、目標電圧Ｖ０は、Ｖｔｇ２（＝６．６６ｋＶ）に変更される。

そして、電圧調整継電器１５は、上側逸脱時間Ｔｕｐの積算時間が動作時間Ｔｏｐに達すると、二次側電圧Ｖ１を低下させるタップ切換指令ＳＷを出力する。

このようにして、目標電圧Ｖ０を低下させる変更時刻より前に、上側逸脱時間Ｔｕｐに期間Ｔ１およびＴ２の合計時間が加算されるため、上側逸脱時間Ｔｕｐの積算時間が動作時間Ｔｏｐに達するまでの時間が短縮されている。したがって、目標電圧Ｖ０を低下させる場合に、二次側電圧Ｖ１を目標電圧Ｖ０に迅速（図３においては２０秒）に調整することができる。

なお、二次側電圧Ｖ１が目標電圧Ｖ０より低い電圧で推移している場合には、上側逸脱時間Ｔｕｐが加算されない場合もある。しかしながら、この場合には、二次側電圧Ｖ１は、変更後の目標電圧Ｖ０＝Ｖｔｇ２付近の電圧となっているため、二次側電圧Ｖ１を低下させるタップ切換指令ＳＷが出力される必要はない。

＝＝＝電圧調整システムの電圧変動時の動作＝＝＝
次に、図４および図５を参照して、二次側電圧Ｖ１が変動する場合の電圧調整システムの動作について説明する。

図４は、一例として、８時に目標電圧Ｖ０と二次側電圧Ｖ１との差（Ｖ０−Ｖ１）が１％（所定の割合）に達し、電圧変動情報Ｖｆｌには、８時が低下時刻であるという内容が含まれる場合における、目標電圧Ｖ０および二次側電圧Ｖ１の変化を示している。

図４において、８時より前の時点で、時計制御部１４は、選択電圧Ｖ４としてタップ電圧Ｖｔｐ１を選択する選択信号ＳＥＬを出力し、プログラムコントローラ１２は、選択信号ＳＥＬに応じて選択電圧Ｖ４＝Ｖｔｐ１を出力している。したがって、目標電圧Ｖ０は、Ｖｔｇ１（＝６．７２ｋＶ）となっている。

また、８時の時点で、二次側電圧Ｖ１は、目標電圧Ｖ０＝Ｖｔｇ１より１％低い電圧（≒６．６５ｋＶ）まで低下している。ここで、記憶部１３には、電圧変動情報Ｖｆｌとして、８時に二次側電圧Ｖ１が低下するという変動パターンが記憶されており、時計制御部１４は、当該変動パターンに基づいて、二次側電圧Ｖ１が適正電圧となるように選択電圧Ｖ４を変更する。

具体的には、８時以降の期間Ｔ１およびＴ２に、時計制御部１４は、選択電圧Ｖ４をタップ電圧Ｖｔｐ０に低下させる選択信号ＳＥＬを出力し、プログラムコントローラ１２は、選択信号ＳＥＬに応じて選択電圧Ｖ４＝Ｖｔｐ０を出力する。したがって、目標電圧Ｖ０は、Ｖｔｇ０（＝６．７８ｋＶ）となる。

そのため、期間Ｔ１およびＴ２の間、二次側電圧Ｖ１（≦６．６５ｋＶ）は、目標電圧Ｖ０＝Ｖｔｇ０に対する不感帯の下限値Ｖ０Ｌ（≒６．６８ｋＶ）未満となり、選択電圧Ｖ４は、基準電圧Ｖｒｅｆに対する不感帯の下限値ＶｒＬ未満となる。したがって、下側逸脱時間Ｔｌｏｗには、期間Ｔ１およびＴ２の合計時間が加算される。

そして、電圧調整継電器１５は、下側逸脱時間Ｔｌｏｗの積算時間が動作時間Ｔｏｐに達すると、二次側電圧Ｖ１を上昇させるタップ切換指令ＳＷを出力する。

このようにして、二次側電圧Ｖ１が目標電圧Ｖ０より所定の割合以上に低下する低下時刻以降に、下側逸脱時間Ｔｌｏｗに期間Ｔ１およびＴ２の合計時間が加算されるため、下側逸脱時間Ｔｌｏｗの積算時間が動作時間Ｔｏｐに達するまでの時間が短縮されている。したがって、二次側電圧Ｖ１が低下する場合に、二次側電圧Ｖ１を目標電圧Ｖ０に迅速に調整することができる。

なお、電圧変動情報Ｖｆｌは、二次側電圧Ｖ１の測定データの分析などによって得られるため、低下時刻に二次側電圧Ｖ１が目標電圧Ｖ０より所定の割合以上に低下せず、下側逸脱時間Ｔｌｏｗが加算されない場合もある。しかしながら、この場合には、二次側電圧Ｖ１は、目標電圧Ｖ０＝Ｖｔｇ１付近の電圧となっているため、二次側電圧Ｖ１を上昇させるタップ切換指令ＳＷが出力される必要はない。

図５は、一例として、１４時に目標電圧Ｖ０と二次側電圧Ｖ１との差（Ｖ１−Ｖ０）が１％（所定の割合）に達し、電圧変動情報Ｖｆｌには、１４時が上昇時刻であるという内容が含まれる場合における、目標電圧Ｖ０および二次側電圧Ｖ１の変化を示している。

図５において、１４時より前の時点で、時計制御部１４は、選択電圧Ｖ４としてタップ電圧Ｖｔｐ１を選択する選択信号ＳＥＬを出力し、プログラムコントローラ１２は、選択信号ＳＥＬに応じて選択電圧Ｖ４＝Ｖｔｐ１を出力している。したがって、目標電圧Ｖ０は、Ｖｔｇ１（＝６．７２ｋＶ）となっている。

また、１４時の時点で、二次側電圧Ｖ１は、目標電圧Ｖ０＝Ｖｔｇ１より１％高い電圧（≒６．７９ｋＶ）まで上昇している。ここで、記憶部１３には、電圧変動情報Ｖｆｌとして、１４時に二次側電圧Ｖ１が上昇するという変動パターンが記憶されており、時計制御部１４は、当該変動パターンに基づいて、二次側電圧Ｖ１が適正電圧となるように選択電圧Ｖ４を変更する。

具体的には、１４時以降の期間Ｔ１およびＴ２に、時計制御部１４は、選択電圧Ｖ４をタップ電圧Ｖｔｐ２に上昇させる選択信号ＳＥＬを出力し、プログラムコントローラ１２は、選択信号ＳＥＬに応じて選択電圧Ｖ４＝Ｖｔｐ２を出力する。したがって、目標電圧Ｖ０は、Ｖｔｇ２（＝６．６６ｋＶ）となる。

そのため、期間Ｔ１およびＴ２の間、二次側電圧Ｖ１（≧６．７９ｋＶ）は、目標電圧Ｖ０＝Ｖｔｇ２に対する不感帯の上限値Ｖ０Ｈ（≒６．７６ｋＶ）を超え、選択電圧Ｖ４は、基準電圧Ｖｒｅｆに対する不感帯の上限値ＶｒＨを超える。したがって、上側逸脱時間Ｔｕｐには、期間Ｔ１およびＴ２の合計時間が加算される。

そして、電圧調整継電器１５は、上側逸脱時間Ｔｕｐの積算時間が動作時間Ｔｏｐに達すると、二次側電圧Ｖ１を低下させるタップ切換指令ＳＷを出力する。

このようにして、二次側電圧Ｖ１が目標電圧Ｖ０より所定の割合以上に上昇する上昇時刻以降に、上側逸脱時間Ｔｕｐに期間Ｔ１およびＴ２の合計時間が加算されるため、上側逸脱時間Ｔｕｐの積算時間が動作時間Ｔｏｐに達するまでの時間が短縮されている。したがって、二次側電圧Ｖ１が上昇する場合に、二次側電圧Ｖ１を目標電圧Ｖ０に迅速に調整することができる。

なお、電圧変動情報Ｖｆｌは、二次側電圧Ｖ１の測定データの分析などによって得られるため、上昇時刻に二次側電圧Ｖ１が目標電圧Ｖ０より所定の割合以上に上昇せず、上側逸脱時間Ｔｕｐが加算されない場合もある。しかしながら、この場合には、二次側電圧Ｖ１は、目標電圧Ｖ０＝Ｖｔｇ１付近の電圧となっているため、二次側電圧Ｖ１を低下させるタップ切換指令ＳＷが出力される必要はない。

＝＝＝電圧調整システムの不感帯縮小機能＝＝＝
図４においては、８時以降の期間Ｔ１およびＴ２の間、時計制御部１４は、選択電圧Ｖ４＝Ｖｔｐ０とする選択信号ＳＥＬを出力して目標電圧Ｖ０を上げている。しかしながら、当該期間においては、不感帯の上限値Ｖ０Ｈも高くなるため、急激な電圧上昇時に対応が遅れる恐れがある。一方、図５においては、１４時以降の期間Ｔ１およびＴ２の間、時計制御部１４は、選択電圧Ｖ４＝Ｖｔｐ２とする選択信号ＳＥＬを出力して目標電圧Ｖ０を下げている。しかしながら、当該期間においては、不感帯の下限値Ｖ０Ｌも低くなるため、急激な電圧低下時に対応が遅れる恐れがある。

本実施形態の電圧調整システムは、上記のような急激な電圧上昇時や電圧低下時にも迅速に対応することができるよう、電圧調整継電器１５に不感帯縮小回路１５１を備えている。図６は、一例として、図４と同様の電圧変動時において、不感帯縮小回路１５１が上側不感帯（目標電圧Ｖ０〜不感帯の上限値Ｖ０Ｈ）を縮小させる場合における、目標電圧Ｖ０および二次側電圧Ｖ１の変化を示している。

具体的には、時計制御部１４は、選択電圧Ｖ４＝Ｖｔｐ０とする選択信号ＳＥＬと併せて、上側縮小信号ＨＲを出力する。そして、不感帯縮小回路１５１は、上側縮小信号ＨＲに基づいて、上側不感帯の幅を１．５％（Ｖ０Ｈ≒６．８８ｋＶ）から１．０％（Ｖ０Ｈ≒６．８５ｋＶ）に縮小する。したがって、不感帯の上限値Ｖ０Ｈは、目標電圧Ｖ０＝Ｖｔｇ１（＝６．７２ｋＶ）の場合の不感帯の上限値Ｖ０Ｈ（≒６．８２ｋＶ）と略等しくなり、急激な電圧上昇時にも迅速に対応することができる。

一方、図７は、一例として、図５と同様の電圧変動時において、不感帯縮小回路１５１が下側不感帯（目標電圧Ｖ０〜不感帯の下限値Ｖ０Ｌ）を縮小させる場合における、目標電圧Ｖ０および二次側電圧Ｖ１の変化を示している。

具体的には、時計制御部１４は、選択電圧Ｖ４＝Ｖｔｐ２とする選択信号ＳＥＬと併せて、下側縮小信号ＬＲを出力する。そして、不感帯縮小回路１５１は、下側縮小信号ＬＲに基づいて、下側不感帯の幅を１．５％（Ｖ０Ｌ≒６．５６ｋＶ）から１．０％（Ｖ０Ｌ≒６．５９ｋＶ）に縮小する。したがって、不感帯の下限値Ｖ０Ｌは、目標電圧Ｖ０＝Ｖｔｇ１（＝６．７２ｋＶ）の場合の不感帯の下限値Ｖ０Ｌ（≒６．６２ｋＶ）と略等しくなり、急激な電圧低下時にも迅速に対応することができる。

前述したように、電圧調整装置１において、目標電圧変更情報Ｖｓｗに基づいて、変更時刻より前の期間Ｔ１およびＴ２（所定の期間）に選択電圧Ｖ４を変更して、上側逸脱時間Ｔｕｐ（第１の時間）または下側逸脱時間Ｔｌｏｗ（第２の時間）に期間Ｔ１およびＴ２の合計時間（所定の加算時間）を加算することによって、これらの積算時間が予め設定された動作時間Ｔｏｐに達するまでの時間を短縮し、目標電圧Ｖ０を変更する場合に、負荷時タップ切換変圧器２のタップ切り換え回数を抑制しつつ、二次側電圧Ｖ１を目標電圧Ｖ０に調整する精度を向上させることができる。

また、電圧変動情報Ｖｆｌに基づいて、上昇時刻以降または低下時刻以降の期間Ｔ１およびＴ２に選択電圧Ｖ４を変更して、上側逸脱時間Ｔｕｐまたは下側逸脱時間Ｔｌｏｗに期間Ｔ１およびＴ２の合計時間を加算することによって、これらの積算時間が動作時間Ｔｏｐに達するまでの時間を短縮し、二次側電圧Ｖ１が変動する場合に、タップ切り換え回数を抑制しつつ、二次側電圧Ｖ１を目標電圧Ｖ０に調整する精度を向上させることができる。

また、上側逸脱時間Ｔｕｐまたは下側逸脱時間Ｔｌｏｗに加算する期間を、合計時間が動作時間Ｔｏｐ未満である複数の期間に分割することによって、単一の期間における加算によって積算時間が動作時間Ｔｏｐに達して過剰制御となることを抑制することができる。

また、図１に示した、負荷時タップ切換変圧器２ごとに独立して制御する電圧調整システムにおいて、期間Ｔ１およびＴ２に二次側電圧Ｖ１の目標電圧Ｖ０を変更して、上側逸脱時間Ｔｕｐまたは下側逸脱時間Ｔｌｏｗに期間Ｔ１およびＴ２の合計時間を加算することによって、これらの積算時間が動作時間Ｔｏｐに達するまでの時間を短縮し、タップ切り換え回数を抑制しつつ、二次側電圧Ｖ１を目標電圧Ｖ０に調整する精度を向上させることができる。

また、電圧調整装置１から出力されるタップ切換指令ＳＷに応じて配電用変圧器の二次側電圧Ｖ１を調整することによって、上記実施形態の電圧調整システムを、電力系統において変電所の大半を占める配電用変電所に適用し、広範な変更をすることなく電力系統の電圧品質を維持確保することができる。

また、電圧調整装置１の時計制御部１４およびプログラムコントローラ１２に相当する機能をコンピュータに実現させるためのプログラムにおいて、目標電圧変更情報Ｖｓｗ（および電圧変動情報Ｖｆｌ）に基づいて、期間Ｔ１およびＴ２に選択電圧Ｖ４を変更することによって、上側逸脱時間Ｔｕｐまたは下側逸脱時間Ｔｌｏｗに期間Ｔ１およびＴ２の合計時間を加算することができる。

また、目標電圧変更情報Ｖｓｗ（および電圧変動情報Ｖｆｌ）に基づいて、上側逸脱時間Ｔｕｐまたは下側逸脱時間Ｔｌｏｗに期間Ｔ１およびＴ２の合計時間が加算されるように、期間Ｔ１およびＴ２に選択電圧Ｖ４を変更し、上側逸脱時間Ｔｕｐまたは下側逸脱時間Ｔｌｏｗの積算時間が動作時間Ｔｏｐに達した場合に、負荷時タップ切換変圧器２の二次側電圧Ｖ１を変更するタップ切換指令ＳＷを出力することによって、タップ切り換え回数を抑制しつつ、二次側電圧Ｖ１を目標電圧Ｖ０に調整する精度を向上させることができる。

なお、上記実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。

上記実施形態では、変更時刻より前の、または上昇／低下時刻以降の期間Ｔ１およびＴ２において、上側逸脱時間Ｔｕｐまたは下側逸脱時間Ｔｌｏｗを加算しているが、これに限定されるものではない。上側逸脱時間Ｔｕｐまたは下側逸脱時間Ｔｌｏｗを加算する期間は、合計時間が動作時間Ｔｏｐ未満であればよく、例えば、Ｔ１＝４０秒の単一の期間としてもよい。また、３つ以上の期間に分割されていてもよい。

また、図８に示すように、二次側電流値ａまたは系統運用情報に基づく負荷パターンを記憶部１３に格納し、当該負荷パターンに基づいて、負荷が多い場合に高め運用の電圧調整を行い、負荷が少ない場合に低め運用の電圧調整を行ってもよい。図９は、一例として、図１０と同様の電圧変化において、朝の負荷上昇時の電圧低下を補正するための上げパルス信号、および夜間にかけての負荷低下による電圧上昇を補正するための下げパルス信号を示している。

１ 電圧調整装置
２ 負荷時タップ切換変圧器
３ 計器用変圧器
１１ 単巻変圧器
１２ プログラムコントローラ
１３ 記憶部
１４ 時計制御部
１５ 電圧調整継電器

Claims (8)

1. タップ切換指令に応じて巻線のタップを切り換えるタップ切換器を備えた負荷時タップ切換変圧器の二次側電圧である第１の電圧を検出する計器用変圧器から出力された第２の電圧が入力され、互いに異なる前記第１の電圧の目標電圧に応じた複数の第３の電圧をそれぞれ出力する複数の出力タップを備える単巻変圧器と、
   選択信号に応じて前記複数の第３の電圧から１つを選択し、当該選択された第３の電圧を第４の電圧として出力するプログラムコントローラと、
   前記第４の電圧が予め整定された基準電圧の不感帯の上限値を超えている第１の時間、および前記第４の電圧が前記不感帯の下限値未満である第２の時間を積算し、前記第１の時間が予め設定された動作時間に達した場合には、前記第１の電圧を低下させる前記タップ切換指令を出力し、前記第２の時間が前記動作時間に達した場合には、前記第１の電圧を上昇させる前記タップ切換指令を出力する電圧調整継電器と、
   前記目標電圧を変更する変更時刻と当該変更後の目標電圧とを対応付けて示す目標電圧変更情報が記憶されている記憶部と、
   前記変更時刻に、前記複数の第３の電圧から前記変更後の目標電圧に応じた第３の電圧を選択する前記選択信号を出力するとともに、前記目標電圧を上昇させる場合には、前記第２の時間に前記動作時間未満の所定の加算時間が加算されるように、前記変更時刻より前の所定の期間に前記第４の電圧を低下させる前記選択信号を出力し、前記目標電圧を低下させる場合には、前記第１の時間に前記所定の加算時間が加算されるように、前記変更時刻より前の前記所定の期間に前記第４の電圧を上昇させる前記選択信号を出力する時計制御部と、
   を有することを特徴とする電圧調整装置。
2. 前記記憶部には、前記第１の電圧が前記目標電圧より所定の割合以上に上昇する上昇時刻、および前記第１の電圧が前記目標電圧より前記所定の割合以上に低下する低下時刻を示す電圧変動情報がさらに記憶されており、
   前記時計制御部は、前記上昇時刻以降の前記所定の期間に、前記第１の時間に前記所定の加算時間が加算されるように前記第４の電圧を上昇させる前記選択信号を出力し、前記低下時刻以降の前記所定の期間に、前記第２の時間に前記所定の加算時間が加算されるように前記第４の電圧を低下させる前記選択信号を出力することを特徴とする請求項１に記載の電圧調整装置。
3. 前記電圧調整継電器は、不感帯縮小信号に基づいて、前記基準電圧以上の前記不感帯の幅または前記基準電圧以下の前記不感帯の幅を縮小する不感帯縮小回路を備え、
   前記時計制御部は、前記所定の期間に、前記選択信号を出力するとともに、前記不感帯縮小信号を出力することを特徴とする請求項２に記載の電圧調整装置。
4. 前記所定の期間は、合計時間が前記動作時間未満である複数の期間からなることを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れかに記載の電圧調整装置。
5. 請求項１ないし請求項４の何れかに記載の電圧調整装置と、
   前記タップ切換指令に応じて前記第１の電圧が調整される前記負荷時タップ切換変圧器と、
   前記第１の電圧を検出して前記第２の電圧として出力する前記計器用変圧器と、
   を備えることを特徴とする電圧調整システム。
6. 前記負荷時タップ切換変圧器は、配電用変電所に設置された配電用変圧器であることを特徴とする請求項５に記載の電圧調整システム。
7. タップ切換指令に応じて巻線のタップを切り換えるタップ切換器を備えた負荷時タップ切換変圧器の二次側電圧である第１の電圧を検出する計器用変圧器から出力された第２の電圧が入力され、互いに異なる前記第１の電圧の目標電圧に応じた複数の第３の電圧をそれぞれ出力する複数の出力タップを備える単巻変圧器と、
   前記複数の第３の電圧から選択された第４の電圧が予め整定された基準電圧の不感帯の上限値を超えている第１の時間、および前記第４の電圧が前記不感帯の下限値未満である第２の時間を積算し、前記第１の時間が予め設定された動作時間に達した場合には、前記第１の電圧を低下させる前記タップ切換指令を出力し、前記第２の時間が前記動作時間に達した場合には、前記第１の電圧を上昇させる前記タップ切換指令を出力する電圧調整継電器と、
   を備え、前記目標電圧を変更する変更時刻と当該変更後の目標電圧とを対応付けて示す目標電圧変更情報が入力されるコンピュータに、
   選択信号に応じて前記複数の第３の電圧から１つを選択し、当該選択された第３の電圧を前記第４の電圧として出力する機能と、
   前記変更時刻に、前記複数の第３の電圧から前記変更後の目標電圧に応じた第３の電圧を選択する前記選択信号を出力するとともに、前記目標電圧を上昇させる場合には、前記第２の時間に前記動作時間未満の所定の加算時間が加算されるように、前記変更時刻より前の所定の期間に前記第４の電圧を低下させる前記選択信号を出力し、前記目標電圧を低下させる場合には、前記第１の時間に前記所定の加算時間が加算されるように、前記変更時刻より前の前記所定の期間に前記第４の電圧を上昇させる前記選択信号を出力する機能と、
   を実現させるためのプログラム。
8. タップ切換指令に応じて巻線のタップを切り換えるタップ切換器を備えた負荷時タップ切換変圧器の二次側電圧である第１の電圧を検出する計器用変圧器から出力された第２の電圧を、複数の出力タップを備える単巻変圧器によって変圧して、互いに異なる前記第１の電圧の目標電圧に応じた複数の第３の電圧を生成し、
   前記目標電圧を変更する変更時刻と当該変更後の目標電圧とを対応付けて示す目標電圧変更情報に基づいて、前記変更時刻に、前記複数の第３の電圧から前記変更後の目標電圧に応じた第３の電圧を第４の電圧として選択するとともに、前記目標電圧を低下させる場合には、前記第４の電圧が予め整定された基準電圧の不感帯の上限値を超えている第１の時間に予め設定された動作時間未満の所定の加算時間が加算されるように、前記変更時刻より前の所定の期間に前記第４の電圧を上昇させ、前記目標電圧を上昇させる場合には、前記第４の電圧が前記不感帯の下限値未満である第２の時間に前記所定の加算時間が加算されるように、前記変更時刻より前の前記所定の期間に前記第４の電圧を低下させ、
   積算された前記第１の時間が前記動作時間に達した場合には、前記第１の電圧を低下させる前記タップ切換指令を出力し、積算された前記第２の時間が前記動作時間に達した場合には、前記第１の電圧を上昇させる前記タップ切換指令を出力することを特徴とする電圧調整方法。

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