JP5389303B1 - 配電系統電圧制御システム及び電圧制御装置 - Google Patents

Abstract

協調型電圧計測装置（ＣＶＳ）は、自端の電圧移動平均値が適正電圧上下限値を逸脱した場合に、目標電圧変更依頼を発行する。協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）も、自端の電圧移動平均値が適正電圧上下限値を逸脱した場合に、目標電圧変更依頼を発行することができる。協調型電圧計測装置（ＣＶＳ）又は協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）で発行された目標電圧変更依頼は、通信ネットワークを介して協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）間で受け渡されてすべての協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）に通知されて、電圧制御の協調動作が実現される。

Description

本発明は、配電系統の電圧を制御する配電系統電圧制御システムに関する。

配電系統は、一般に高圧系統（例えば３３００Ｖ〜６６００Ｖ）と低圧系統（例えば１００Ｖ〜２００Ｖ）とから構成され、一般需要家の受電端はこの低圧系統に接続されている。電力事業者は、一般需要家の受電端での電圧を適正範囲内に維持（例えば１００Ｖの受電の場合、電圧を９５Ｖ〜１０７Ｖに維持する。）することが義務付けられている。そのため、電力事業者は、高圧系統に接続された電圧制御機器（例えば、ＬＲＴ（Load Ratio Control Transformer：負荷時タップ切替変圧器）又はＳＶＲ（Step Voltage Regulator：自動電圧調整器）等）の制御量を調整することにより、一般需要家の受電端での電圧維持を行っている。なお、電圧制御機器はこれと一体化され又はこれに併設された電圧制御装置によりその電圧が制御される。

ＬＲＴ又はＳＶＲなどの変圧器型の電圧制御機器は、ＬＤＣ（Line Drop Compensator）制御に基づくタップ操作により負荷側の電圧を変化させることにより、負荷側の全地点での電圧を適正範囲内に収めることを目的としている。ここで、ＬＤＣ制御とは、電圧制御機器で計測した電圧／電流情報をもとに、電流が大きいほど配電線の負荷が大きく、配電線末端の電圧が下がるという推定に基づいて、負荷側の全地点での電圧を適正範囲内に収めるための妥当な負荷側電圧を算出するものである。

ところで、ＬＤＣ制御は、配電系統の負荷分布が一様、すなわち、時間経過に伴って配電系統各点の電圧が同方向に変化することを前提に構成されている。しかし、近年、電気の使い方の多様化、太陽光発電等による分散型電源の普及により、配電系統の負荷分布が時間経過に伴って大きく変動する傾向にあるため、電圧制御機器で計測した電圧／電流情報だけでは配電系統全体の電圧状況を推定することが困難となってきており、適正電圧の維持が課題となってきている。

このため、配電系統各点での電圧／電流の計測情報を、通信ネットワークを介して中央装置（集中電圧制御装置）に集約させて一括把握し、集中電圧制御装置から電圧制御装置へ目標電圧を指令する仕組みが開発されている（例えば、特許文献１参照）。

なお、変圧器型の電圧制御機器は、装置磨耗を防ぐために、一般に１日平均３０タップ以下までのタップ変更に抑える必要がある。

また、雲の流れによる太陽光発電量変化に伴う電圧の急激な変動に対応するため、ＳＶＣ（Static Var Compensator：静止型無効電力補償装置）又は太陽光発電用等のパワーコンディショナ（以降、ＰＣＳ（Power Conditioning System）と記す。）などの無効電力調整型の電圧制御機器も、配電系統への適用が検討されている。無効電力調整型の電圧制御機器については、容量（ＶＡ）を大きくするとコストも設置場所も大きくなるため、配電系統においては単体では大きな電圧変動対応には向かず、秒単位の電圧変動吸収が使い方の基本となる。

ただし、小容量であっても、複数の無効電力調整型の電圧制御機器を集中電圧制御装置から協調動作させることによって、１分以上の時間オーダーの大きな電圧変動への対応も期待されている。例えば、ＰＣＳが太陽光発電用に必須であれば、ＰＣＳ間でこのような協調制御を活用することによって、別途ＳＶＣを設置する等の電圧問題追加対策が不要になることも期待される。

このように、一つの配電線に複数の電圧制御機器が設置される状況では、電圧制御機器間の協調動作を実現するためにも、集中電圧制御装置で配電系統全体の電圧状況を把握した上で、各電圧制御装置に適切な指令を送る仕組みを開発し、この仕組みを配電系統へ適用することが期待されている。

特開平１１−２８９６６３号公報

しかしながら、集中電圧制御装置は、配電系統各点での電圧／電流情報を定期的に収集する必要があり、その数が膨大であるため、数十秒〜数分で大きく電圧変動するケースに対応するためには、光などの高速通信ネットワークが必要となる。また、集中電圧制御装置にも高速サーバ等が必要となる。さらにまた、集中電圧制御装置の設置場所確保、運用維持、設備データメンテナンスなどが必要となり、導入にあたっては規模のメリットが必要で、例えば、都道府県毎程度にシステムを設置する必要がある。

一方で、実際に集中電圧制御を必要とする配電系統は現時点では限られており、今後２０年でかなり増加することが予想されるが、それでも配電系統全体における割合は一部に留まると見込まれる。

このため、スモールスタート可能、かつ、運用維持コストの小さな、集中電圧制御装置及び高速通信ネットワークを使用しない電圧制御方式が求められている。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、集中電圧制御装置を用いることなく、複数の電圧制御装置間で協調した電圧制御を実現する配電系統電圧制御システムを提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る配電系統電圧制御システムは、配電用変圧器に接続された高圧配電線及びこの高圧配電線に変圧器を介して接続された低圧配電線に接続され、それぞれ電圧を制御する複数の電圧制御機器と、前記各電圧制御機器にそれぞれ接続され、前記各電圧制御機器により計測された自端の電圧計測値を一定周期毎に取得して一定期間保存し、前記電圧計測値が予め設定された目標電圧上限値及び目標電圧下限値の範囲内に維持されるように前記各電圧制御機器の制御量を調整するとともに、最新の電圧計測値及び保存された電圧計測値を用いて算出された最新の電圧移動平均値が予め設定された適正電圧上限値及び適正電圧下限値の範囲から逸脱したときに自装置以外に対して目標電圧上限値及び目標電圧下限値の変更を依頼するための目標電圧変更依頼情報を生成し送出することが可能であり、前記目標電圧変更依頼情報を自装置外から受信し又は自ら生成したときは当該目標電圧変更依頼情報の内容に応じて自装置の前記目標電圧上限値及び目標電圧下限値の変更を行う電圧制御装置と、少なくとも前記高圧配電線に接続され、それぞれ自端の電圧を一定周期毎に計測して電圧計測値を一定期間保存し、最新の電圧計測値及び保存された電圧計測値を用いて算出された最新の電圧移動平均値が予め設定された適正電圧上限値及び適正電圧下限値の範囲から逸脱したときに前記各電圧制御装置に対して前記目標電圧上限値及び目標電圧下限値の変更を依頼するための目標電圧変更依頼情報を生成し送出する複数の電圧計測装置と、前記複数の電圧制御装置及び前記複数の電圧計測装置を互いに通信可能に接続する通信ネットワークと、を備え、前記複数の電圧制御装置及び前記複数の電圧計測装置のいずれかで前記目標電圧変更依頼情報が生成され送出されると、当該目標電圧変更依頼情報は前記通信ネットワークを介して前記複数の電圧制御装置間で受け渡されて前記複数の電圧制御装置のすべてに行き渡ることを特徴とする。

本発明によれば、集中電圧制御装置を用いることなく、複数の電圧制御装置間で協調した電圧制御を実現することができるという効果を奏する。

図１は、実施の形態に係る配電系統電圧制御システムの構成の一例を示した図である。 図２は、協調型電圧計測装置（ＣＶＳ）８の構成の一例を示した図である。 図３は、協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）７の構成の一例を示した図である。 図４は、協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）１２の構成の一例を示した図である。 図５は、目標電圧変更依頼の発行の処理を示したフローチャートである。 図６は、目標電圧変更依頼を受けた協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）による目標電圧変更の処理を示したフローチャートである。 図７は、協調型電圧計測装置（ＣＶＳ）及び協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）間の通信経路（論理ネットワーク）の一例を示した図である。 図８は、協調型電圧計測装置（ＣＶＳ）及び協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）間の通信の一例を示した図である。 図９は、実施の形態に係る配電系統電圧制御システムの全体の動作の一例を示す模式図である。

以下に、本発明に係る配電系統電圧制御システムの実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態．
図１は、本実施の形態に係る配電系統電圧制御システムの構成の一例を示した図である。図１において、配電バンク１は、例えば変電所に設置された配電用変圧器としてのＬＲＴ（Load Ratio Control Transformer：負荷時タップ切替変圧器）及びこのＬＲＴのタップ位置を制御することによりＬＲＴの制御を行う電圧制御装置からなる。

配電バンク１の二次側には母線２９が接続され、母線２９には配電線２が接続されている。配電線２は、高圧系統（電圧レベルが例えば３３００Ｖ〜６６００Ｖ）の高圧配電線である。なお、図１では、配電線２の本数を例えば一本とした例について示しているが、複数本の配電線２が接続された場合の構成も同様である。配電線２は、その一端が遮断器３を介して母線２９に接続されている。

配電線２には、協調型電圧計測装置（ＣＶＳ：Cooperative Voltage Sensor）８，１０，１７，２１が接続されている。協調型電圧計測装置（ＣＶＳ）８，１０，１７，２１は、それぞれその接続箇所（自端）における電圧を計測することができる。なお、本実施の形態では、配電系統の電圧制御は、電流計測値を用いることなく電圧計測値のみに基づいて行うが、これは近年の太陽光発電等の分散型電源の普及により、計測点によっては電流計測値が非常に小さくなる可能性があり、この場合、電流計測値は非常に誤差の大きなものとなるからである。協調型電圧計測装置（ＣＶＳ）８，１０，１７，２１はそれぞれ例えばネットワークケーブル３１を介して通信ネットワーク３０に接続されている。

また、配電線２には、電圧制御機器として例えば電圧降下補償用のＳＶＲ（Step Voltage Regulator：自動電圧調整器）６が接続されている。ＳＶＲ６には、これを制御する協調型電圧制御装置（ＣＶＣ：Cooperative Voltage Controller）７が接続されている。協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）７は、例えばＳＶＲ６と一体的に又は併設することができる。協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）７は、ＳＶＲ６の制御量を調整することにより、具体的にはタップ位置を調整することにより、ＳＶＲ６の制御を行う。ＳＶＲ６は、配電線２のその接続箇所（自端）における電圧及び電流の計測も行っている。協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）７は、例えばネットワークケーブル３１を介して通信ネットワーク３０に接続されている。

また、配電線２には、電圧制御機器として静止型無効電力補償装置（ＳＶＣ：Static Var Compensator）２２が接続されている。静止型無効電力補償装置（ＳＶＣ）２２には、これを制御する協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）２３が接続されている。協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）２３は、例えば静止型無効電力補償装置（ＳＶＣ）２２と一体的に又は併設することができる。協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）２３は、静止型無効電力補償装置（ＳＶＣ）２２の制御量を調整することにより、具体的には無効電力出力を調整することにより、静止型無効電力補償装置（ＳＶＣ）２２の制御を行う。静止型無効電力補償装置（ＳＶＣ）２２は、配電線２のその接続箇所（自端）における電圧及び電流の計測も行っている。協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）２３は、例えばネットワークケーブル３１を介して通信ネットワーク３０に接続されている。

また、配電線２の線路上には開閉器１５が設けられている。開閉器１５が閉じた状態では、配電線２の開閉器１５よりも上流側（配電系統電源側）と下流側（配電系統負荷側）とが電気的に接続された状態であるが、開閉器１５が開いた状態では当該下流側は当該上流側から切り離される。開閉器１５には、接続制御装置（ＣＣ：Connection Controller）１６が接続されている。接続制御装置（ＣＣ）１６は、例えばネットワークケーブル３１を介して通信ネットワーク３０に接続されている。接続制御装置（ＣＣ）１６は、開閉器１５が開いた状態では、協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）１２，１９間の通信を遮断するが、開閉器１５が閉じた状態では、協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）１２，１９間の通信を中継する。つまり、接続制御装置（ＣＣ）１６は、通信機能を有し、開閉器１５の開閉状態を協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）１２，１９間の通信経路に反映する。

配電線２には、変圧器４を介して配電線２よりも低圧の配電線３２が接続され、配電線３２には協調型電圧計測装置（ＣＶＳ）９が接続されている。配電線３２は、電圧レベルが例えば１００Ｖ〜２００Ｖの低圧配電線である。協調型電圧計測装置（ＣＶＳ）９は例えばネットワークケーブル３１を介して通信ネットワーク３０に接続されている。また、配電線３２には負荷５が接続されている。

また、配電線２には、変圧器１４を介して配電線２よりも低圧の配電線３３が接続されている。配電線３３は低圧配電線であるが、その電圧レベルは配電線３２と同レベルでもよいし、それよりも高くてもよい。配電線３３には電圧制御機器としての太陽光発電用のパワーコンディショナ（ＰＣＳ：Power Conditioning System）１１が接続されている。ＰＣＳ１１には、これを制御する協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）１２と発電源（ＰＶ）が接続されている。協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）１２は、例えばＰＣＳ１１と一体的に又は併設することができる。協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）１２は、ＰＣＳ１１の制御量を調整することにより、具体的には無効電力出力を調整することにより、ＰＣＳ１１の制御を行う。ＰＣＳ１１は、配電線３３の電圧及び電流の計測も行っている。協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）１２は、例えばネットワークケーブル３１を介して通信ネットワーク３０に接続されている。

また、配電線２には、変圧器２４を介して配電線２よりも低圧の配電線３４が接続されている。配電線３４は低圧配電線であるが、その電圧レベルは配電線３２と同レベルでもよいし、それよりも高くてもよい。配電線３４には電圧制御機器としての太陽光発電用のパワーコンディショナ（ＰＣＳ）１８が接続されている。ＰＣＳ１８には、これを制御する協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）１９と発電源（ＰＶ）が接続されている。協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）１９は、例えばＰＣＳ１８と一体的に又は併設することができる。協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）１９は、ＰＣＳ１８の制御量を調整することにより、具体的には無効電力出力を調整することにより、ＰＣＳ１８の制御を行う。ＰＣＳ１８は、配電線３４のその接続箇所における電圧及び電流の計測も行っている。協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）１９は、例えばネットワークケーブル３１を介して通信ネットワーク３０に接続されている。

なお、ＳＶＲ６及び協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）７、並びにＰＣＳ１１及び協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）１２は、開閉器１５よりも配電系統電源側の配電線８の部分に接続され、静止型無効電力補償装置（ＳＶＣ）２２及び協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）２３、並びにＰＣＳ１８及び協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）１９は、開閉器１５よりも配電系統負荷側の配電線８の部分に接続されている。また、協調型電圧計測装置（ＣＶＳ）は、少なくとも配電線３の線路上に複数個所設けられ、さらに低圧配電線にも設けることができ、図示例では、例えば配電線３２にも設けられている。

このように、協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）は、変圧器型の電圧制御機器に指令を与える変圧器型の協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）７と、無効電力調整型の電圧制御機器に指令を与える無効電力型の協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）１２，１９，２３に大別される。変圧器型の電圧制御機器は、タップ変更により配電系統負荷側の電圧を一律に上下させるが、配電系統電源側については電圧をほとんど上下させない電圧制御特性を持ち、無効電力調整型の電圧制御機器は、無効電力量変更により配電系統負荷側の電圧を一律に上下させると共に、配電系統電源側については、配電バンク１からの線路インピーダンスに比例して電圧を上下させる電圧制御特性を持つ。このため、無効電力調整型の電圧制御機器は、配電バンク１に近いほど、同じ無効電力量変化に対する電圧変化幅が小さくなる。

次に、協調型電圧計測装置（ＣＶＳ）の構成について説明する。なお、以下では、例えば協調型電圧計測装置（ＣＶＳ）８について説明する。協調型電圧計測装置（ＣＶＳ）８は、電圧の計測、編集、及び監視、並びに目標電圧変更依頼等を行うことができる。ここで、計測は、自端での電圧の計測であり、編集は、例えば一定期間の電圧移動平均値を算出すること等であり、監視は、電圧の変動を監視することである。後述するように、目標電圧変更依頼は、最新の電圧移動平均値が適正電圧上下限値から逸脱したときに発行される。

図２は、協調型電圧計測装置（ＣＶＳ）８の構成の一例を示した図である。図２に示すように、協調型電圧計測装置（ＣＶＳ）８は、電圧計測部４０、電圧監視部４１、演算処理部４２、記憶部４３、及び通信処理部４４を備えている。

電圧計測部４０は、配電線２に接続されて、自端の電圧を例えば一定周期毎に計測する。

電圧監視部４１は、電圧計測部４０で計測された電圧（Ｖ）を監視しており、電圧計測値情報を例えば一定周期毎に取得してこれを演算処理部４２に送出する。

演算処理部４２は、各種の演算処理を実行する。具体的には、演算処理部４２は、電圧監視部４１から出力された電圧計測値を、例えば一定期間、記憶部４３に保存する。また、演算処理部４２は、電圧監視部４１から最新の電圧計測値を取得する毎に、記憶部４３に既に保存されている過去の電圧計測値及び最新の電圧計測値を用いて電圧移動平均値４３ｂを算出し、この電圧移動平均値４３ｂを、例えば一定期間、記憶部４３に保存する。また、記憶部４３には、適正電圧上下限値４３ａが予め記憶されている。適正電圧上下限値４３ａは、適正電圧上限値及び適正電圧下限値からなり、協調型電圧計測装置（ＣＶＳ）８の電圧計測点を含む配電線８の所定の区間について維持すべき適正な電圧範囲を規定する。なお、適正電圧上下限値４３ａは、時間的にも可変に設定され得る。

演算処理部４２は、上記の演算処理機能の他、目標電圧変更依頼を発行する機能を有する。すなわち、演算処理部４２は、目標電圧変更依頼情報生成部４２ａを備えており、これにより、最新の電圧移動平均値４３ｂが適正電圧上下限値４３ａ内から逸脱したときに、目標電圧変更依頼情報を生成する。演算処理部４２は、この目標電圧変更依頼情報を予め定められた協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）、例えば協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）１２へ通信処理部４４を介して送信する。なお、目標電圧変更依頼情報は、電圧の変更量と変更方向で構成される。各協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）は、それぞれ目標電圧上下限値が設定されており、これらの値の範囲内に電圧が維持されるように電圧制御を実施しているが、目標電圧変更依頼を受けると、その依頼内容に応じて目標電圧上下限値を変更し再設定する。

通信処理部４４は、ネットワークケーブル３１に接続されて通信処理を実行する。

なお、以上の構成は、協調型電圧計測装置（ＣＶＳ）１０，１７，２１についても同様である。また、図２において、配電線２を配電線３２に変更すれば、協調型電圧計測装置（ＣＶＳ）９についても同様の構成が成り立つ。

次に、協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）の構成について説明する。協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）は、電圧制御機器からの電圧計測値の収集、編集、及び監視、並びに電圧制御機器への目標電圧値指令等を行う。また、協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）は、目標電圧変更依頼を行う機能を有する。ここで、収集は、電圧制御機器が例えば一定周期毎に計測した自端の電圧値を電圧制御機器から取得することであり、編集は、収集した電圧計測値をもとに例えば一定期間の電圧移動平均値を算出すること等であり、監視は、電圧変動を監視することである。目標電圧値指令は、自端の電圧が目標電圧上下限値内に収まるように電圧制御機器に対して出力される指令である。また、目標電圧変更依頼は、最新の電圧移動平均値が適正電圧上下限値から逸脱したときに発行される。

図３は、協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）７の構成の一例を示した図である。図３に示すように、協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）７は、電圧監視部５０、演算処理部５１、タップ位置変更指令部５２、記憶部５３、及び通信処理部５４を備えている。

電圧監視部５０は、ＳＶＲ６で計測された電圧（Ｖ）を監視しており、電圧計測情報を例えば一定周期毎に取得してこれを演算処理部５１に送出する。

演算処理部５１は、各種の演算処理を実行する。具体的には、演算処理部５１は、電圧監視部５０から出力された電圧計測値を、例えば一定期間、記憶部５３に保存する。また、演算処理部５１は、電圧監視部５０から最新の電圧計測値を取得する毎に、記憶部５３に既に保存されている過去の電圧計測値及び最新の電圧計測値を用いて電圧移動平均値５３ｂを算出し、この電圧移動平均値５３ｂを、例えば一定期間、記憶部５３に保存する。また、記憶部５３には、適正電圧上下限値５３ａが予め記憶されている。適正電圧上下限値５３ａは、適正電圧上限値及び適正電圧下限値からなり、ＳＶＲ６の電圧計測点を含む配電線８の所定の区間について維持すべき適正な電圧範囲を規定する。なお、適正電圧上下限値５３ａは、時間的にも可変に設定され得る。また、記憶部５３には、目標電圧上下限値５３ｃが予め記憶されている。目標電圧上下限値５３ｃは、協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）７の制御目標電圧範囲を規定する目標電圧上限値及び目標電圧下限値である。

演算処理部５１は、目標電圧変更依頼情報生成部５１ａを有する。目標電圧変更依頼情報生成部５１ａは、最新の電圧移動平均値５３ｂが適正電圧上下限値５３ａ内から逸脱したときに、目標電圧変更依頼情報を生成する。目標電圧変更依頼情報は、電圧の変更量と変更方向で構成される。演算処理部５１は、この目標電圧変更依頼情報を予め定められた協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）、例えば協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）１２に通信処理部４４を介して送信する。なお、変圧器型の協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）に目標電圧変更依頼情報生成部５１ａを設けず、又は、配電系統の構成に応じて、目標電圧変更依頼情報生成部５１ａの機能を無効化し、若しくは、生成した目標電圧変更依頼情報を送信しないようにしてもよい。

また、演算処理部５１は、目標電圧変更処理部５１ｂを有する。目標電圧変更処理部５１ｂは、他の協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）、又は協調型電圧計測装置（ＣＶＳ）から目標電圧変更依頼情報を受信したときに、目標電圧変更依頼情報に含まれる電圧変更量と変更方向に基づいて記憶部５３の目標電圧上下限値５３ｃを更新し再設定する。

また、演算処理部５１は、逸脱判定部５１ｃを有する。逸脱判定部５１ｃは、電圧監視部５０から例えば一定周期毎に出力された電圧計測値が目標電圧上下限値５３ｃの範囲内にあるか否かを判定し、逸脱している場合には、目標電圧上下限値５３ｃ内に電圧が維持されるように電圧指令を生成し、これをタップ位置変更指令部５２に出力する。タップ位置変更指令部５２は、この電圧指令をタップ位置変更指令としてＳＶＲ６に出力する。ＳＶＲ６は、タップ位置変更指令に応じてタップ位置Ｔを調整することで電圧の制御を行う。

通信処理部５４は、ネットワークケーブル３１に接続されて通信処理を実行する。

図４は、協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）１２の構成の一例を示した図である。図４に示すように、協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）１２は、電圧監視部６０、演算処理部６１、無効電力出力指令部６２、記憶部６３、及び通信処理部６４を備えている。電圧監視部６０、演算処理部６１、及び通信処理部６４は、それぞれ、図３の電圧監視部５０、演算処理部５１、及び通信処理部５４と同様の機能を有する。特に、演算処理部６１の機能構成である目標電圧変更依頼情報生成部６１ａ、目標電圧変更処理部６１ｂ、及び逸脱判定部６１ｃは、それぞれ、図３の演算処理部５１の機能構成である目標電圧変更依頼情報生成部５１ａ、目標電圧変更処理部５１ｂ、及び逸脱判定部５１ｃと同様の機能を有する。また、記憶部６３に記憶された適正電圧上下限値６３ａ、電圧移動平均値６３ｂ、及び目標電圧上下限値６３ｃについても、それぞれ、図３の記憶部５３に記憶された適正電圧上下限値５３ａ、電圧移動平均値５３ｂ、及び目標電圧上下限値５３ｃと同様である。以上から、電圧監視部６０、演算処理部６１、記憶部６３、及び通信処理部６４については説明を省略する。

逸脱判定部６１ｃは、電圧監視部５０から例えば一定周期毎に出力された電圧計測値が目標電圧上下限値５３ｃの範囲内にあるか否かを判定し、逸脱している場合には、目標電圧上下限値５３ｃ内に電圧が維持されるように電圧指令を生成し、これを無効電力出力指令部６２に出力する。無効電力出力指令部６２は、この電圧指令を無効電力出力指令としてＰＣＳ１１に出力する。ＰＣＳ１１は、無効電力出力指令に応じて無効電力Ｑを出力することで電圧の制御を行う。

以上の構成は、無効電力型の協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）に共通である。すなわち、協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）１９、２３についても、図４の協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）１２と同様の構成が成り立つ。

次に、本実施の形態に係る配電系統電圧制御システムの動作原理について説明する。まず、協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）及びその電圧制御機器の動作原理について説明する。上記のように、各協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）は、それぞれ目標電圧上限値と目標電圧下限値の２つの可変値を保持する。

無効電力型の協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）は、自端の電圧値を短周期（例えば１００ｍｓｅｃ周期）で監視し、これと目標電圧値上下限値とを比較して逸脱の有無を判定し、逸脱が継続する場合には制御量に逸脱量を加算又は減算し、逸脱が無い場合には逸脱量をリセットし、逸脱量が予め定められた閾値を超えた場合に、電圧を目標上下限値内に収めるべくＰＩＤ制御によりＰＣＳ等の電圧制御機器に無効電力出力指令を行う。なお、このような制御は逸脱判定部６１ｃにより実行される（図４）。また、無効電力型の協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）は、指令する無効電力量を例えば１秒程度の時定数で徐々に低減させる無効電力減衰機構（図示せず）を備え、無用な無効電力ロスを回避する。無効電力減衰機構は演算処理部６１の機能として実現される（図４）。

無効電力型の協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）の目標電圧上下限値の初期値（目標電圧変更依頼の無い状態）は、自端の電圧計測値の移動平均値（例えば、１分間の電圧移動平均値）に、一定の不感帯（例えば、電圧移動平均値の０.５％）を加減算した値とする。これにより、目標電圧変更依頼が無い状態では、無効電力型の協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）は自端の電圧急変を回避するように動作する。

変圧器型の協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）は、自端の電圧値を短周期（例えば１秒周期）で監視し、これと目標電圧値上下限値とを比較して逸脱の有無を判定し、逸脱が継続する場合には制御量に逸脱量を加算又は減算し、逸脱が無い場合には逸脱量をリセットし、逸脱量が予め定められた閾値を超えた場合に、電圧を目標上下限値内に収めるべくタップ位置変更指令を行う。なお、タップ動作回数軽減のため、逸脱量を判定する積分量の閾値は無効電力型の協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）に比べて大きく設定する。このような制御は逸脱判定部５１ｃにより実行される（図３）。

変圧器型の協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）の目標電圧上下限値の初期値（目標電圧変更依頼の無い状態）は、予め定められた一定値、もしくは、曜日・時間帯等に応じて定められた一定値に、一定の不感帯（例えば、一定値の１％）を加減算した値とする。これにより、配電系統負荷側について目標電圧変更依頼が無い通常状態での電圧維持を行う。

次に、協調型電圧計測装置（ＣＶＳ）又は協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）における目標電圧変更依頼の発行の動作原理について説明する。まず、協調型電圧計測装置（ＣＶＳ）又は協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）の電圧監視機能について説明する。

図５は、目標電圧変更依頼の発行の処理を示したフローチャートである。協調型電圧計測装置（ＣＶＳ）又は協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）は、自端の電圧計測値を一定周期毎（例えば１秒周期毎）に取得し、これを一定期間（例えば１分間）保存する（Ｓ１）。なお、電圧はｍｓｅｃ単位で変動するため、電圧計測値は例えば１００ｍｓｅｃ単位の計測値の平均であることが望ましい。例えば協調型電圧計測装置（ＣＶＳ）８では、電圧監視部４１が自端の電圧計測値を一定周期毎に取得し、この電圧計測値は一定期間記憶部４３に保存される。例えば協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）１２では、電圧監視部６０が自端の電圧計測値を一定周期毎に取得し、この電圧計測値は一定期間記憶部６３に保存される。

協調型電圧計測装置（ＣＶＳ）又は協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）は、電圧計測値を取得する度に、電圧移動平均値（例えば１分間の電圧移動平均値）を算出し、これも一定期間（例えば１分間）保存する（Ｓ２）。例えば協調型電圧計測装置（ＣＶＳ）８では、目標電圧変更依頼情報生成部４２ａが電圧移動平均値４３ｂを算出し、これを記憶部４３に一定期間保存する。例えば協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）１２では、目標電圧変更依頼情報生成部６１ａが電圧移動平均値６３ｂを算出し、これを記憶部６３に一定期間保存する。

協調型電圧計測装置（ＣＶＳ）又は協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）は、適正電圧上下限値（適正電圧上限値と適正電圧下限値）を保持しており、一定周期毎（例えば１分周期毎）に、算出された最新の電圧移動平均値と適正電圧上下限値とを比較し（Ｓ３）、電圧移動平均値が適正電圧上下限値を逸脱した場合に（Ｓ４，Ｎｏ）、目標電圧値の変更依頼を発行する（Ｓ５）。例えば協調型電圧計測装置（ＣＶＳ）８では、目標電圧変更依頼情報生成部４２ａが上記比較処理を行い、電圧移動平均値４３ｂが適正電圧上下限値４３ａの範囲内でない場合に目標電圧変更依頼情報を生成する。例えば協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）１２では、目標電圧変更依頼情報生成部６１ａが上記比較処理を行い、電圧移動平均値６３ｂが適正電圧上下限値６３ａの範囲内でない場合に目標電圧変更依頼情報を生成する。目標電圧変更依頼情報は、電圧変更量と電圧変更方向（電圧の上げ又は下げ方向）に関する情報で構成され、例えば、電圧移動平均値が適正電圧上限値を逸脱した場合、電圧を下げる依頼を発行する。電圧変更量は電圧階級の異なる装置間の通信を考慮し、基準電圧で正規化した百分率表記が妥当であり、例えば「逸脱量％＋０.５％」程度を設定する。つまり、この場合、電圧変更量は、逸脱量の最新の電圧移動平均値に対する割合に応じた値として設定される。なお、電圧上下限逸脱の判定に電圧移動平均値を使用する理由は、秒単位の髭状の電圧変化による無用な目標電圧変更依頼の発行を避けるためである。

次に、目標電圧変更依頼を受けた協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）の目標電圧変更動作について説明する。なお、以下の処理は、依頼を受けた協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）のみならず、依頼を発行した協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）自身も行う。依頼を受けた協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）は、目標電圧上下限値を依頼に基づき変更し、各協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）について予め定められた電圧協調制御有効時間（例えば１時間）目標電圧上下限値を固定する。

ここで、各協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）の目標電圧上下限値の変更方法について説明する。図６は、目標電圧変更依頼を受けた協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）による目標電圧変更の処理を示したフローチャートである。まず、協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）は、目標電圧変更依頼情報を協調型電圧計測装置（ＣＶＳ）又は他の協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）から受信する（Ｓ１０）。

次に、協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）は、目標電圧変更依頼情報の内容が電圧を下げる依頼かあるいは上げる依頼かを判別する（Ｓ１１）。例えば電圧を下げる依頼を受けた場合（Ｓ１１，Ｙｅｓ）、協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）は、最新の電圧移動平均値を含めてその時点で記憶部（図３、図４参照）に保存されている複数の電圧移動平均値のうち最大の電圧移動平均値を選択し、ここから電圧変更量を差し引いた値を新たな目標電圧上限値とする（Ｓ１２）。このとき、目標電圧上下限値の幅は一定を保持するために、目標電圧下限値は、目標電圧上限値から不感帯の２倍を差し引いた値とする（Ｓ１２）。ただし、このように定めた目標電圧下限値が、当該協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）の適正電圧下限値を下回る場合は（Ｓ１３，Ｎｏ）、協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）は目標電圧上下限値の変更を行わず、依頼を破棄し、依頼のリレーも行わない（Ｓ１５）。目標電圧下限値が適正電圧下限値以上の場合は（Ｓ１３，Ｙｅｓ）、協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）はこのように定めた目標電圧上下限値の設定を行う（Ｓ１４）。

また、電圧を上げる依頼を受けた場合（Ｓ１１，Ｎｏ）、協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）は、最新の電圧移動平均値を含めてその時点で記憶部（図３、図４参照）に保存されている複数の電圧移動平均値のうち最小の電圧移動平均値を選択し、ここから電圧変更量を加えた値を新たな目標電圧下限値とする（Ｓ１６）。このとき、目標電圧上下限値の幅は一定を保持するために、目標電圧上限値は、目標電圧下限値に不感帯の２倍を加えた値とする（Ｓ１６）。ただし、このように定めた目標電圧上限値が、当該協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）の適正電圧上限値を上回る場合は（Ｓ１７，Ｎｏ）、協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）は目標電圧上下限値の変更を行わず、依頼を破棄し、依頼のリレーも行わない（Ｓ１５）。目標電圧上限値が適正電圧上限値以下の場合は（Ｓ１７，Ｙｅｓ）、協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）はこのように定めた目標電圧上下限値の設定を行う（Ｓ１４）。

なお、協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）は、依頼を受けてから電圧協調制御有効時間を経過した後は、目標電圧上下限値を初期値に戻す。

協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）は、電圧協調制御有効時間内でも、新たな目標電圧変更依頼が発生した場合には、後優先で目標電圧値変更を行い、その変更時点からさらに電圧協調制御有効時間をカウントする。ただし、電圧協調動作の輻輳を避けるため、各協調型電圧計測装置（ＣＶＳ）及び各協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）毎に重複動作禁止時間を定める。すなわち、協調型電圧計測装置（ＣＶＳ）は、依頼を発行してから重複動作禁止時間（例えば１０秒）経過前は新たな依頼を発行（送信）しない。無効電力型の協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）は、依頼発行（送信）又は依頼受信から重複動作禁止時間（例えば１分）経過前は新たな依頼発行（送信）又は依頼受信を行わない。変圧器型の協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）は、依頼発行（送信）又は依頼受信から重複動作禁止時間（例えば３０分）経過前は新たな依頼発行（送信）又は依頼受信を行わない。なお、重複動作禁止時間は、電圧協調制御有効時間よりも短い。

次に、依頼のリレー方式について説明する。図７は、協調型電圧計測装置（ＣＶＳ）及び協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）間の通信経路（論理ネットワーク）の一例を示した図である。図７において、矢印は目標電圧変更依頼の送信可能方向を表している。目標電圧変更依頼のリレー範囲は、同一配電線内に留まるように設定される。図７と図１との比較からわかるように、この論理ネットワークは、図１に示した配電系統における協調型電圧計測装置（ＣＶＳ）群、協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）群、接続制御装置（ＣＣ）１６、及び配電線群の電気的な接続構成に対応したネットワーク構成を有している。つまり、協調型電圧計測装置（ＣＶＳ）群、協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）群及び接続制御装置（ＣＣ）１６の配置構成は配電系統におけるこれらの接続関係に対応したものとなっている。

協調型電圧計測装置（ＣＶＳ）は、目標電圧変更依頼を他から受信することはなく、自ら目標電圧変更依頼を発行した場合は、その目標電圧変更依頼を予め定められた１又は複数の協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）に送信する。例えば、協調型電圧計測装置（ＣＶＳ）２１は、目標電圧変更依頼を協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）２３に送信する。協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）は、目標電圧変更依頼を他から受信した場合は、その目標電圧変更依頼を予め定められた１又は複数の別の協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）に送信することができる。ただし、協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）は、目標電圧変更依頼を送信元に送信することはない。例えば、協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）２３は、目標電圧変更依頼を協調型電圧計測装置（ＣＶＳ）２１から受信した場合は、その目標電圧変更依頼を協調型電圧計測装置（ＣＶＣ）１９に送信する。また、協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）は、自ら目標電圧変更依頼を発行した場合は、その目標電圧変更依頼を予め定められた１又は複数の別の協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）に送信する。例えば、協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）１９は、自ら目標電圧変更依頼を発行した場合は、その目標電圧変更依頼を協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）２３に送信するとともに接続制御装置（ＣＣ）１６を介して協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）１２にも送信する。

図８は、協調型電圧計測装置（ＣＶＳ）及び協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）間の通信の一例を示した図である。図８では、例えば、協調型電圧計測装置（ＣＶＳ）２１が目標電圧変更依頼を発行した場合を示している。協調型電圧計測装置（ＣＶＳ）２１は目標電圧変更依頼を生成し、これを協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）２３に送信する。協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）２３は、受信した目標電圧変更依頼を協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）１９に送信する。協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）１９は、受信した目標電圧変更依頼を、接続制御装置（ＣＣ）１６に送信する。接続制御装置（ＣＣ）１６は、受信した目標電圧変更依頼を、協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）１２に送信する。つまり、協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）１９は、受信した目標電圧変更依頼を、接続制御装置（ＣＣ）１６を介して協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）１２に送信する。さらに協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）１２は、受信した目標電圧変更依頼を協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）７に送信する。このように、協調型電圧計測装置（ＣＶＳ）２１にて発行された目標電圧変更依頼は、協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）及び接続制御装置（ＣＣ）１６により順次リレー方式で受け渡されて、協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）７，１２，１９，２３にそれぞれ通知され行き渡ることとなる。

なお、協調型電圧計測装置（ＣＶＳ）、協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）、及び接続制御装置（ＣＣ）１６は、それぞれ、目標電圧変更依頼の送信先のネットワークアドレスを保持している。ネットワークアドレスの設定は、目標電圧変更依頼のリレー範囲が同一配電線内に留まるようになされる。例えば、協調型電圧計測装置（ＣＶＳ）２１は、送信先として協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）２３のネットワークアドレスを保持している。例えば、協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）１９は、送信先として協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）２３及び接続制御装置（ＣＣ）１６のそれぞれのネットワークアドレスを保持している。なお、協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）１９は、自ら目標電圧変更依頼を発行する場合及び協調型電圧計測装置（ＣＶＳ）１７から目標電圧変更依頼を受信した場合は、協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）２３及び接続制御装置（ＣＣ）１６のネットワークアドレスを送信先として目標電圧変更依頼を送出し、協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）２３又は接続制御装置（ＣＣ）１６から目標電圧変更依頼を受信した場合は、送信元以外の他方のネットワークアドレスを送信先として目標電圧変更依頼を送出する。

なお、図７に示すように、論理ネットワークは、電気的な接続に基づいて、すなわち、電圧の上下が直接連動する１つの配電線について構成するが、開閉器又は遮断器の開閉状態変更により電気的な接続が変更になる可能性がある場合には、電気的な接続変更を目標電圧変更依頼のリレー範囲に反映するために接続制御装置（ＣＣ）１６を設置する。開閉器又は遮断器が投入されている場合には、接続制御装置（ＣＣ）１６は目標電圧変更依頼をリレーし、開閉器又は遮断器が開放されている場合には、接続制御装置（ＣＣ）１６は目標電圧変更依頼を破棄する。例えば、図１において配電線２以外に別の配電線（図示せず）を配電バンク１に接続した構成では、配電線２の開閉器１５を開放し、配電線２の開閉器１５より負荷側の系統部分をこの別の配電線の配電線電源側の系統部分と接続することも考えられるが、このような場合に接続制御装置（ＣＣ）１６により電気的な接続の変更を通信経路に反映することで、目標電圧変更依頼のリレーの範囲が配電系統の接続を適切に反映したものとなり、電圧協調制御が実効的なものとなる。

また、変圧器型の協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）の配電線電源側と負荷側では、互いに目標電圧変更依頼のリレーを行わないように、変圧器型の協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）による転送制御を行う。例えば図８では、協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）７が変圧器型であるが、仮に配電線２においてＳＶＲ６よりも配電線電源側にさらに協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）が存在したとしても、協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）７は配電線電源側から負荷側へ及びその逆方向への目標電圧変更依頼のリレーを行うことはない。

また、図７では、協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）７から協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）８へ向かう矢印は記載されていないが、これは前述したように、変圧器型の協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）が自らは目標電圧変更依頼の発行を行わず、しかも、協調型電圧計測装置（ＣＶＳ）９から目標電圧変更依頼を受信した場合にもこれを協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）１２にリレーしないことを表している。

次に、本実施の形態に係る配電系統電圧制御システムの全体の動作例について説明する。図９は、本実施の形態に係る配電系統電圧制御システムの全体の動作の一例を示す模式図である。

図９では、横軸を時間、縦軸を電圧計測値とし、図１のＣＶＳ１７、ＣＶＣ１９（ＰＣＳ１８）、ＣＶＣ１２（ＰＣＳ１１）、及びＣＶＣ７（ＳＶＲ６）の各動作を示している。縦軸の電圧計測値は例えば１秒の平均値である。なお、説明を簡単にするため、次のような条件を設定する。まず、各装置は１秒間の電圧移動平均値に基づき動作するものとする。すなわち、電圧計測値（１秒値）をそのまま電圧移動平均値とする。また、装置間の通信に１秒程度を要するものとする。また、各装置間で同期はとられておらず、したがって電圧計測値の更新タイミング(１秒)は装置間で異なる。また、ＣＶＣ１９は、ＰＣＳ１８のみで目標電圧上限値を十分に守ることができる状況を想定するが、ＣＶＣ１２は、たとえ無効電力出力を最大とした場合でもＰＣＳ１１のみでは目標電圧上限値を守ることができない状況を想定する。

図９は、例えば、天候が晴れの昼間において、太陽光発電が増大してきたケースを想定したものであり、配電系統高圧系では負荷側の電圧が徐々に増大している。ＣＶＳ１７では、時刻Ｔ１にて、電圧移動平均値が適正電圧上限値を超え、適正電圧範囲からの逸脱が検出される。そのため、ＣＶＳ１７は、電圧を下げる方向で目標電圧変更依頼を発行する。

ＣＶＣ１９（ＰＣＳ１８）は、ＣＶＳ１７からの目標電圧変更依頼を受信し、その時点（時刻Ｔ２）での電圧移動平均値及び保存されている過去の電圧移動平均値のうちから最大のものを選択し、この最大値から電圧変更量Ａを差し引いたものを、新たな目標電圧上限値として設定する。そのため、時刻Ｔ２以降では、電圧計測値が下降し、目標電圧上限値以下に制御される。なお、時刻Ｔ６では、無効電力量減衰により、目標電圧上限値まで電圧が戻ろうとする傾向が現れている。ＣＶＣ１９は、目標電圧変更依頼をＣＶＣ１２に送信する。

ＣＶＣ１２（ＰＣＳ１１）は、目標電圧変更依頼を受信し、その時点（時刻Ｔ３）での電圧移動平均値及び保存されている過去の電圧移動平均値のうちから最大のものを選択し、この最大値から電圧変更量Ａを差し引いたものを、新たな目標電圧上限値として設定する。そのため、時刻Ｔ３以降では、電圧計測値が下降し、目標電圧上限値以下に制御される。ＣＶＣ１２は、目標電圧変更依頼をＣＶＣ７に送信する。

ＣＶＣ７（ＳＶＲ６）は、目標電圧変更依頼を受信し、その時点（時刻Ｔ４）での電圧移動平均値及び保存されている過去の電圧移動平均値のうちから最大のものを選択し、この最大値から電圧変更量Ａを差し引いたものを、新たな目標電圧上限値として設定する。なお、ＳＶＲ６は、ＣＶＣ７が目標電圧変更依頼を受信した時（時刻Ｔ４）からそのタップ動作を完了まで（時刻Ｔ５）、例えば２秒強を要するとした。そのため、時刻Ｔ５以降では、電圧計測値が下降し、目標電圧上限値以下に制御される。

なお、目標電圧下限値の変更方法については図６を用いて説明した通りであり、ここでは説明を省略する。

以上説明したように、本実施の形態によれば、同一の配電線に接続された協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）及び協調型電圧計測装置（ＣＶＳ）間を通信可能に接続し、目標電圧変更依頼が通知された場合には協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）が協調して電圧制御を行うようにしたので、従来のように集中電圧制御装置を用いることなく、複数の協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）間で協調した電圧制御を実現することができる。

また、本実施の形態では、協調電圧制御を実施するにあたり、協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）及び協調型電圧計測装置（ＣＶＳ）間では目標電圧変更依頼情報を送受信するのみであり、集中電圧制御装置（例えば特許文献１を参照。）を用いた従来の構成のように、配電系統各点から電流及び電圧の計測情報を定期的に収集する必要がないので、通信負荷が低減され、高速通信ネットワーク及び高速サーバなどを設ける必要がなく、コストも低減される。

また、本実施の形態では、協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）及び協調型電圧計測装置（ＣＶＳ）間での通信経路を、図７及び図８に示すように配電系統の電気的な接続構成に対応させた形で構成し、目標電圧変更依頼情報の送信を装置間でリレー方式により順次行うようにしたので、さらに通信負荷が低減されるとともに、配電系統に新たに協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）又は協調型電圧計測装置（ＣＶＳ）を付加する場合でも通信ネットワークの設定が容易となる。

なお、本実施の形態では、分散型電源として例えば太陽光発電によるものが配電系統の低圧系統に接続されているとしたが、太陽光発電によるもの以外の分散型電源が接続されている場合も同様である。また、本実施の形態では、目標電圧変更依頼情報の送信はリレー方式で行うとしたが、リレー方式によらずに送信することもできる。

以上のように、本発明は、配電系統電圧制御システムとして有用である。

１ 配電バンク
２，３２〜３４ 配電線
３ 遮断器
４，１４ 変圧器
５ 負荷
８ 配電線
１５ 開閉器
２９ 母線
３０ 通信ネットワーク
３１ ネットワークケーブル
４０ 電圧計測部
４１，５０，６０ 電圧監視部
４２，６１ 演算処理部
４２ａ，５１ａ，６１ａ 目標電圧変更依頼情報生成部
４３，５３，６３ 記憶部
４３ａ，５３ａ，６３ａ 適正電圧上下限値
４３ｂ，５３ｂ，６３ｂ 電圧移動平均値
４４，５４，６４ 通信処理部
５１ 演算処理部
５１ｂ，６１ｂ 目標電圧変更処理部
５１ｃ，６１ｃ 逸脱判定部
５２ タップ位置変更指令部
５３ｃ，６３ｃ 目標電圧上下限値
６２ 無効電力出力指令部

Claims (16)

1. 配電用変圧器に接続された高圧配電線及びこの高圧配電線に変圧器を介して接続された低圧配電線に接続され、それぞれ電圧を制御する複数の電圧制御機器と、
   前記各電圧制御機器にそれぞれ接続され、前記各電圧制御機器により計測された自端の電圧計測値を一定周期毎に取得して一定期間保存し、前記電圧計測値が予め設定された目標電圧上限値及び目標電圧下限値の範囲内に維持されるように前記各電圧制御機器の制御量を調整するとともに、最新の電圧計測値及び保存された電圧計測値を用いて算出された最新の電圧移動平均値が予め設定された適正電圧上限値及び適正電圧下限値の範囲から逸脱したときに自装置以外に対して目標電圧上限値及び目標電圧下限値の変更を依頼するための目標電圧変更依頼情報を生成し送出することが可能であり、前記目標電圧変更依頼情報を自装置外から受信し又は自ら生成したときは当該目標電圧変更依頼情報の内容に応じて自装置の前記目標電圧上限値及び目標電圧下限値の変更を行う電圧制御装置と、
   少なくとも前記高圧配電線に接続され、それぞれ自端の電圧を一定周期毎に計測して電圧計測値を一定期間保存し、最新の電圧計測値及び保存された電圧計測値を用いて算出された最新の電圧移動平均値が予め設定された適正電圧上限値及び適正電圧下限値の範囲から逸脱したときに前記各電圧制御装置に対して前記目標電圧上限値及び目標電圧下限値の変更を依頼するための目標電圧変更依頼情報を生成し送出する複数の電圧計測装置と、
   前記複数の電圧制御装置及び前記複数の電圧計測装置を互いに通信可能に接続する通信ネットワークと、
   を備え、
   前記複数の電圧制御装置及び前記複数の電圧計測装置のいずれかで前記目標電圧変更依頼情報が生成され送出されると、当該目標電圧変更依頼情報は前記通信ネットワークを介して前記複数の電圧制御装置間で受け渡されて前記複数の電圧制御装置のすべてに行き渡ることを特徴とする配電系統電圧制御システム。
2. 前記目標電圧変更依頼情報は、電圧変更量及び電圧変更方向に関する情報からなることを特徴とする請求項１に記載の配電系統電圧制御システム。
3. 前記電圧変更量は、前記適正電圧上限値及び適正電圧下限値で規定される適正電圧範囲からの前記最新の電圧移動平均値の逸脱量の前記最新の電圧移動平均値に対する割合に基づいて設定されることを特徴とする請求項２に記載の配電系統電圧制御システム。
4. 前記電圧制御装置は、前記電圧計測値を取得する度に前記電圧移動平均値を算出して一定期間保存し、前記目標電圧変更依頼情報を受信し又は自ら生成した場合において、当該目標電圧変更依頼情報の内容が電圧を下げる依頼内容であるときは、最新の電圧移動平均値を含めてその時点で保存されている複数の電圧移動平均値のうち最大の電圧移動平均値を選択し、この最大の電圧移動平均値から前記目標電圧変更依頼情報から得られた電圧変更量を差し引いた値を新たな目標電圧上限値に設定するとともに当該目標電圧上限値から予め設定された不感帯の２倍を差し引いた値を新たな目標電圧下限値に設定し、当該目標電圧変更依頼情報の内容が電圧を上げる依頼内容であるときは、前記複数の電圧移動平均値のうち最小の電圧移動平均値を選択し、この最小の電圧移動平均値に前記目標電圧変更依頼情報から得られた電圧変更量を加えた値を新たな目標電圧下限値に設定するとともに当該目標電圧下限値に前記不感帯の２倍を加えた値を新たな目標電圧上限値に設定することを特徴とする請求項２に記載の配電系統電圧制御システム。
5. 前記電圧制御装置は、前記目標電圧変更依頼情報の内容が電圧を下げる依頼内容である場合において、新たな目標電圧下限値が前記適正電圧下限値を下回るとき、又は、前記目標電圧変更依頼情報の内容が電圧を上げる依頼内容である場合において、新たな目標電圧上限値が前記適正電圧上限値を上回るときは、前記目標電圧上限値及び目標電圧下限値の変更を行わず、前記目標電圧変更依頼情報を破棄することを特徴とする請求項４に記載の配電系統電圧制御システム。
6. 前記目標電圧変更依頼情報を自装置外から受信し又は自ら生成した前記電圧制御装置は、当該目標電圧変更依頼情報の内容に応じて前記目標電圧上限値及び目標電圧下限値の変更を行った後予め設定された電圧協調制御有効時間を経過するまでの間は変更後の前記目標電圧上限値及び目標電圧下限値を固定することを特徴とする請求項１に記載の配電系統電圧制御システム。
7. 前記電圧計測装置は、前記目標電圧変更依頼情報を送信した後、予め設定された重複動作禁止時間経過前は、新たな目標電圧変更依頼情報を送信せず、
   前記電圧制御装置は、前記目標電圧変更依頼情報を送信し又は受信した後、予め設定された重複動作禁止時間経過前は、新たな目標電圧変更依頼情報を送信し又は受信しないことを特徴とする請求項６に記載の配電系統電圧制御システム。
8. 前記電圧制御装置は、前記電圧協調制御有効時間内であっても、前記重複動作禁止時間経過後であれば、新たに前記目標電圧変更依頼情報を自装置外から受信し又は自ら生成したときは、この新たな目標電圧変更依頼情報に基づいて前記目標電圧上限値及び目標電圧下限値を変更することを特徴とする請求項７に記載の配電系統電圧制御システム。
9. 前記複数の電圧制御装置は、変圧器型の電圧制御機器を制御する変圧器型の電圧制御装置と、無効電力調整型の電圧制御機器を制御する無効電力型の電圧制御装置とからなることを特徴とする請求項１に記載の配電系統電圧制御システム。
10. 前記変圧器型の電圧制御装置は、前記目標電圧変更依頼情報を自装置外から受信し又は自ら生成した場合でも、当該目標電圧変更依頼情報を他の電圧制御装置へ送信しないことを特徴とする請求項９に記載の配電系統電圧制御システム。
11. 前記通信ネットワークにおける前記複数の電圧制御装置及び前記複数の電圧計測装置の配置構成は、配電系統における前記複数の電圧制御装置及び前記複数の電圧計測装置の電気的な接続関係に対応したものであることを特徴とする請求項１に記載の配電系統電圧制御システム。
12. 前記各電圧計測装置は、それぞれ前記目標電圧変更依頼情報の送信先として予め設定された１又は複数の前記電圧制御装置のネットワークアドレスを有しており、
    前記各電圧制御装置は、それぞれ前記目標電圧変更依頼情報の送信先として予め設定された１又は複数の前記電圧制御装置のネットワークアドレスを有していることを特徴とする請求項１１に記載の配電系統電圧制御システム。
13. 前記高圧配電線には、その線路上に開閉器又は遮断器が設けられており、
    前記開閉器又は遮断器には、前記通信ネットワークに接続されて前記通信ネットワーク内で前記複数の電圧制御装置のうちの二つの電圧制御装置間の通信経路上に配置され前記開閉器又は遮断器の開閉状態に応じて当該二つの電圧制御装置間の通信を遮断し又は中継する接続制御装置が接続されていることを特徴とする請求項１２に記載の配電系統電圧制御システム。
14. 前記低圧配電線には、分散型電源に接続された電圧制御機器及びこれを制御する電圧制御装置が接続されていることを特徴とする請求項１に記載の配電系統電圧制御システム。
15. 前記分散型電源は太陽光発電によるものであり、前記電圧制御機器は太陽光発電用のパワーコンディショナであることを特徴とする請求項１４に記載の配電系統電圧制御システム。
16. 配電線に接続された複数の電圧制御機器と、前記各電圧制御機器にそれぞれ接続され、前記各電圧制御機器により計測された自端の電圧計測値を取得し、当該電圧計測値が予め設定された目標電圧上限値及び目標電圧下限値の範囲内に維持されるように前記各電圧制御機器の制御量を調整する電圧制御装置と、前記配電線に接続され、それぞれ自端の電圧を計測する複数の電圧計測装置と、前記複数の電圧制御装置及び前記複数の電圧計測装置を互いに通信可能に接続する通信ネットワークとを備えたシステムにおける電圧制御装置であって、
    自端の電圧計測値を用いて算出された電圧移動平均値が予め設定された適正電圧上限値及び適正電圧下限値の範囲から逸脱したときに前記目標電圧上限値及び目標電圧下限値の変更を依頼するための目標電圧変更依頼情報を生成する目標電圧変更依頼情報生成部と、
    前記電圧計測装置又は他の電圧制御装置により自端の電圧計測値を用いて算出された電圧移動平均値が予め設定された適正電圧上限値及び適正電圧下限値の範囲から逸脱したときに当該電圧計測装置又は当該他の電圧制御装置から前記通信ネットワークを介して送信された前記目標電圧変更依頼情報を受信する通信処理部と、
    前記目標電圧変更依頼情報を自装置外から前記通信処理部を介して受信し又は自ら生成したときは当該目標電圧変更依頼情報の内容に応じて自装置の前記目標電圧上限値及び目標電圧下限値の変更を行う目標電圧変更処理部と、
    を備え、
    前記通信処理部は、自装置外から受信し又は自ら生成した前記目標電圧依頼情報を、前記通信ネットワークを介して予め定められた他の電圧制御装置に送信することを特徴とする電圧制御装置。

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