JP5431560B1 - 監視装置、監視システム、プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】通信量の増加を抑制しつつ、適切なタイミングで配電線の各地点の系統電気量を取得することができる監視装置を提供する。
【解決手段】電力系統に配設された電力線の複数の地点のそれぞれの系統電気量を計測する複数の計測器の計測結果を取得する監視装置であって、複数の計測器のそれぞれで測定された電力線の電圧値が、複数の計測器ごとに定められた所定範囲内であるか否かを判定する判定部と、電圧値が所定範囲内でないことが判定されると、電力線における所定地点の電圧の推定値を算出させるべく、複数の計測器の計測結果を取得する取得部と、を備え、所定範囲は、需要家に供給される電圧を規定の範囲内に収めるべく定められた電力線の電圧の第１の範囲より狭い第２の範囲である。
【選択図】図１２

Description

本発明は、監視装置、監視システム、及びプログラムに関する。

配電線の電圧を所定の範囲内に維持するには、配電系統における電圧や負荷等の分布を高い精度で把握する必要がある。これに関して、近年は系統電気量（電圧，電流，力率など）を計測する計測器を内蔵する計測器内蔵型の開閉器などの導入が進んでおり、この系統電気量の計測値を活用した系統状態推定手法が開発されている。（例えば、特許文献１参照）。

特開２００９−６５７８８号公報

一般に、複数の計測器で測定される配電線の各地点の系統電気量は、制御所に設けられた親局が所定の間隔（例えば、１時間）ごとに取得し、配電線の電圧の分布を算出する。そして、親局は、全ての地点における配電線の電圧が、所定の範囲に収まっているか否かを判定している。

しかしながら、近年では、数多くの自然エネルギー（例えば、太陽光）による発電設備が、配電線に接続されている。このような発電設備の発電量は短時間で変化するため、配電線の系統電気量も短時間で変化してしまう。また，電気使用量も短時間で変化してしまうことがあり、これによっても系統電気量は短時間で変化してしまう。このため、親局が所定間隔ごとに配電線の電圧を算出して監視した場合であっても、配電線の電圧が長時間所定の範囲内から外れてしまうことがある。一方、系統電気量を取得する間隔を短くすれば、配電線の電圧が長時間所定の範囲内から外れてしまうことを防ぐことは可能であるが、通信量が増加してしまう。

本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、通信量の増加を抑制しつつ、適切なタイミングで配電線の各地点の系統電気量を取得することができる監視装置を提供する。

上記目的を達成するため、本発明の一つの側面に係る、電力系統に配設された電力線の複数の地点のそれぞれの系統電気量を計測する複数の計測器の計測結果を取得する監視装置は、前記複数の計測器のそれぞれで測定された前記電力線の電圧値が、前記複数の計測器ごとに定められた所定範囲内であるか否かを判定する判定部と、前記電圧値が前記所定範囲内でないことが判定されると、前記電力線における所定地点の電圧の推定値を算出させるべく、前記複数の計測器の計測結果を取得する取得部と、を備え、前記所定範囲は、需要家に供給される電圧を規定の範囲内に収めるべく定められた前記電力線の電圧の第１の範囲より狭い第２の範囲である。

通信量の増加を抑制しつつ、適切なタイミングで配電線の各地点の系統電気量を取得することができる監視装置を提供することができる。

本発明の一実施形態である遠隔監視制御システム３５が設けられた電力系統１０の概要を示す図である。 開閉器３０及び子局５０の詳細を示す図である。 親局５５の詳細を示す図である。 記憶装置１４０に記憶される情報の一例を示す図である。 親局５５に実現される機能ブロックを示す図である。 計測データ格納テーブル７００を示す図である。 区間電力格納テーブル７１０を示す図である。 気象情報格納テーブル７４０を示す図である。 状況別区間電力格納テーブル７２０を示す図である。 状況別系統電圧格納テーブル７３０を示す図である。 配電線２２の電圧の分布を示す図である。 配電線２２の許容範囲Ｘと所定範囲Ａ０〜Ａ２を説明するための図である。 変圧比管理テーブル７５０を示す図である。 電圧推定値、上限設定値、及び下限設定値の一例を示す図である。 ＣＰＵ１０２に実現される機能ブロックを示す図である。 計測データ取得処理の一例を示すフローチャートである。 状況別系統電圧算出処理の一例を示すフローチャートである。 系統監視制御処理の一例を示すフローチャートである。

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。

図１は、本発明の一実施形態である遠隔監視制御システム３５が設けられた電力系統１０の概要を示す図である。

電力系統１０には、母線２０、配電線２２，２３、遮断器（ＣＢ：Circuit Breaker）２４〜２７、開閉器３０〜３２、ＳｈＲ（Shunt Reactor）３３、ＳＳＲ（Step Switched Reactor）３４、及び遠隔監視制御システム３５が設けられている。

母線２０は、電気所Ａに設けられ、配電線２２，２３（電力線）は、各需要家に電力を供給するため、母線２０に接続された電力伝送路である。母線２０には、変圧器からの所定の高電圧（例えば６６００ボルトであり、以下、送出電圧とも記す）が印加される。なお、母線２０は３本の母線を含み、配電線２２，２３の夫々は、３本の配電線を含むが、ここでは便宜上１本の線で記載している。

配電線２２は、遮断器２４から出力された電力を、電力の需要家に供給するための電力伝送路である。遮断器２４から出力された電力は、配電線２２の経路上の各地点において、電柱等に設置される柱上変圧器（不図示）によりそれぞれ低圧（例えば定格１００ボルト）の電力に変換されて、各需要家に供給される。

遮断器２４は、母線２０と配電線２２との間に設けられ、遮断器２５は、母線２０と配電線２２との間に設けられている。そして、遮断器２４，２５は、例えば、地絡事故等を検出する継電器（不図示）からの指示や、制御所Ｃに設けられた親局５５からの指示に基づいて、投入または遮断される。

なお、配電線２２の経路上における電圧は、配電線２２に内在するインピーダンスや経路上の様々な電力消費装置等の影響を受けて、遮断器２４からの距離（亘長）が増加するにつれて低下する傾向がある。そのため、各柱上変圧器での変圧比は、需要家に供給される２次側の電圧が、法令で定められた規定電圧範囲内に収まるようにそれぞれ調整されている。この規定電圧範囲は、定格１００ボルトの場合は１０１ボルト±６ボルト（９５ボルト〜１０７ボルト）と規定されている。

図１においては、配電線２２の地点Ａ及び地点Ｂにおいて、柱上変圧器の変圧比が変更されていることが示されている。また詳細は後述するが、以下の説明において、遮断器２４から地点Ａまでの区間を６６００タップ区間、地点Ａから地点Ｂまでの区間を６４５０タップ区間、地点Ｂ以降の区間を６３００タップ区間とも記す。

上記のように、配電線２２の電圧は、配電線２２に内在するインピーダンスや、各需要家設備の稼働状況、気象条件、季節、太陽光発電設備等の各種自家発電装置からの逆潮流などの影響を受けて様々に変化する。そのため電力会社は、毎年、配電用変電所からの送出電圧の調整や柱上変圧器における変圧比の調整をはじめ、配電線２２の経路上への電圧調整装置（ＳｈＲやＳＳＲ等）の設置などの実施計画を策定し、実施計画に従って電力系統に対する制御を行うことによって、需要家に提供される電圧の維持を図っている。

開閉器３０〜３２は、計測機能が付加された開閉器であり、配電線２２に流れる電流を遮断するために配電線２２の各地点（例えば、地点１０，２０，３０）に取り付けられている。なお、配電線２３にも、配電線２２の開閉器３０〜３２と同様の開閉器（不図示）が設けられているが、ここでは省略している。

開閉器３０は、図２に示すように、計測器８０、およびスイッチ８１を含んで構成される。計測器８０は、配電線２２において、開閉器３０が設置された地点の電圧、電流などを計測する。なお、計測器８０は、計器用変成器、計器用変流器等を含んで構成される。

スイッチ８１は、子局５０からの指示に応じて、入り状態、切り状態が変化する。そして、スイッチ８１が切り状態となると、配電線２２の電流は遮断される。なお、開閉器３１，３２も開閉器３０と同様である。したがって、開閉器３１，３２には、それぞれが設けられた地点の電圧等を計測可能な計測器が含まれている。

ＳｈＲ３３は、母線２０に設置され、母線２０の電圧を調整する電圧調整装置である。ＳｈＲ３３は、母線２０に接続あるいは切り離すことが可能な複数（例えば３つ）のリアクトルを備えている。そしてＳｈＲ３３は、母線２０の電圧と目標電圧との差分が所定値以内に維持されるように、自律制御（自端制御）を行っている。

母線２０の電圧は、電流の位相が電圧の位相に対して進むと上昇し、遅れると下降する。そのためＳｈＲ３３は、母線２０の電圧を測定し、その測定値に応じて母線２０に接続するリアクトルの数を自律的に調整することにより、母線２０の電圧と目標値との差が所定値以上にならないように制御する。

また詳細は後述するが、本実施形態に係るＳｈＲ３３は、通信回線６０を介して親局５５と通信可能に接続されている。そしてＳｈＲ３３は、親局５５から送信されるコマンドに応じて自端制御を中止すると共に、親局５５からのコマンドにより指定される制御を実行する。例えばＳｈＲ３３は、自端制御を中止し、母線２０に接続するリアクトルの数を２つにすることを指示するコマンドを受信した場合には、母線２０に接続されるリアクトルの数を２つにする制御を実行する。

ＳＳＲ３４は、配電線２２に設置され、配電線２２の電圧を調整する電圧調整装置である。ＳＳＲ３４は、配電線２２に接続あるいは切り離すことが可能な複数（例えば３つ）のリアクトルを備えている。そしてＳＳＲ３４は、配電線２２の電圧と目標電圧との差分が所定値以内に維持されるように、自律制御（自端制御）を行う。

配電線２２の電圧は、電流の位相が電圧の位相に対して進むと上昇し、遅れると下降する。ＳＳＲ３４は、配電線２２の電圧を測定し、その測定値に応じて配電線２２に接続するリアクトルの数を自律的に制御することにより、配電線２２の電圧と目標値との差が所定値以上にならないように制御する。

また詳細は後述するが、本実施形態に係るＳＳＲ３４は、通信回線６０を介して親局５５と通信可能に接続されている。そしてＳＳＲ４は、親局５５から送信されるコマンドに応じて自端制御を中止すると共に、親局５５からのコマンドにより指定される制御を実行する。例えばＳＳＲ３４は、自端制御を中止し、配電線２２に接続するリアクトルの数を３つにすることを指示するコマンドを受信した場合には、配電線２２に接続されるリアクトルの数を３つにする制御を実行する。

遠隔監視制御システム３５（監視システム）は、配電線２２，２３における各地点の電圧、電流、力率を監視するとともに、遮断器２４〜２７、開閉器３０〜３２、ＳｈＲ３３、ＳＳＲ３４を制御するシステムである。

＝＝遠隔監視制御システム３５の詳細＝＝
遠隔監視制御システム３５は、子局５０〜５２、親局５５、及び通信回線６０を含んで構成される。

＜＜子局について＞＞
子局５０（監視装置）は、通信回線６０を介して送信される親局５５からの指示に基づいて、開閉器３０の状態を制御するテレコン装置である。また、子局５０は、計測器８０で計測される電圧（地点１０における配電線２２の電圧）が所定範囲Ａ０から外れると、計測器８０の計測結果を取得し、計測データを親局５５に送信する。なお、所定範囲Ａ０についての詳細は後述する。

子局５０は、計測装置１００、記憶装置１０１、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０２、リレー１０３、及び通信ＩＦ（Interface）１０４を含んで構成される。

計測装置１００は、計測器８０の計測結果（電圧、電流等）から力率等を算定するとともに，これらをデジタル化し、計測データとして記憶装置１０１に格納する。さらに、計測装置１００は、計測データをＣＰＵ１０２に出力する。なお、計測データには、配電線２２の電圧、電流及び力率の他に、例えば、地点１０を示す情報（以下、地点情報とも記す）や計測日時を示す情報等が含まれている。

ＣＰＵ１０２は、記憶装置１０１に格納されたプログラムを実行することにより、子局５０を統括制御し、子局５０における様々な機能を実現する。

リレー１０３は、ＣＰＵ１０２からの指示に基づいて、スイッチ８１の状態を変化させる。

通信ＩＦ１０４は、通信回線６０を介して子局５０と親局５５との間で各種情報（計測データ）、指示のやりとりを行うためのインタフェース装置である。

子局５１，５２は、親局５５からの指示に基づいて、開閉器３１，３２の状態を制御する。子局５１は、地点２０における配電線２２の電圧が所定範囲Ａ１から外れると、地点２０の計測結果を取得し、計測データを親局５５に送信する。子局５２は、地点３０における配電線２２の電圧が所定範囲Ａ３から外れると、地点３０の計測結果を取得し、計測データを親局５５に送信する。なお、子局５１，５２の詳細は、子局５０と同様であるため、ここでは詳細な説明は省略する。

＜＜親局５５について＞＞
親局５５は、子局５０〜５２から各地点の計測データを取得し、各計測地点において時間と共に変動する配電線２２の電圧の分布を統計的に分析する。また、親局５５は、各計測地点における電圧、あるいは電圧の分布状況に等応じて、通信回線６０を介して遮断器２４〜２７、ＳｈＲ３３、ＳＳＲ３４、及び子局５０〜５２に対し各種指示を送信するテレコン装置（コンピュータ）である。

親局５５の構成について、図３に示すハードウェア構成図を参照しながら説明する。親局５５は、ＣＰＵ１１０、メモリ１２０、通信ＩＦ１３０、記憶装置１４０、入力装置１５０、出力装置１６０、を備える。

ＣＰＵ１１０は親局５５の全体の制御を司るもので、記憶装置１４０に記憶された各種プログラムをメモリ１２０に読み出して実行することにより、親局５５としての各種機能を実現する。

通信ＩＦ１３０は通信を行うための装置である。通信ＩＦ１３０は、例えば通信回線６０を介して子局５０等と接続され、配電線２２の電圧や電流、力率等の計測データを受信する。通信ＩＦ１３０は、例えば通信回線６０を介してＳｈＲ３３、ＳＳＲ３４と接続され、ＳｈＲ３３、ＳＳＲ３４に対して各種コマンドを送信する。

記憶装置１４０は例えばハードディスク装置により構成される。なお、記憶装置１４０に記憶されるプログラムや各種データ等については後述する。

入力装置１５０はオペレータ等による親局５５へのデータ入力等のために用いられる装置でありユーザインタフェースとして機能する。入力装置１５０としては例えばキーボードやマウス等を用いることができる。

出力装置１６０は情報を外部に出力するための装置でありユーザインタフェースとして機能する。出力装置１６０としては例えばディスプレイやプリンタ等を用いることができる。

＜＜親局５５の詳細について＞＞
ここで、図４及び図５を参照しつつ親局５５の詳細について説明する。図４は、記憶装置１４０に記憶される情報の一例を示す図であり、図５は、親局５５に実現される機能ブロックの一例を示す図である。

記憶装置１４０には配電系統制御プログラム６００、計測データ格納テーブル７００、区間電力格納テーブル７１０、状況別区間電力格納テーブル７２０、状況別系統電圧格納テーブル７３０、気象情報格納テーブル７４０、変圧比管理テーブル７５０が記憶される。

親局５５は、取得部２００、電力算出部２１０、電力分布算出部２２０、電圧推定値算出部２３０、電圧判定部２４０、設定値算出部２５０、通信部２６０、及び制御部２７０を含んで構成される。なお、親局５５は、配電系統制御プログラム６００を実行することにより、各種機能ブロックを実現する。

＜＜取得部２００及び計測データ格納テーブル７００＞＞
取得部２００は、定期的（たとえば毎時０分及び３０分）に、子局５０〜５２のそれぞれの計測データを取得する。そして、取得部２００は、取得した計測データを、取得日時を示す情報及び地点情報と対応付けて、計測データ格納テーブル７００に記録する。計測データ格納テーブル７００にこれらの情報が記憶されている様子を図６に示す。

図６に示すように、計測データ格納テーブル７００は、取得部２００が取得した計測データを、取得した日時を示す情報（例えば、月日、曜日、時刻）と対応付けて記憶する。図６に示されているように本実施形態に係る取得部２００は、３０分ごとに各地点の計測データを取得する。

＜＜電力算出部２１０及び区間電力格納テーブル７１０＞＞
電力算出部２１０は、計測データに基づいて、これらの子局間で挟まれる区間で消費または生成される有効電力Ｐ及び無効電力Ｑを算出する。電力算出部２１０は、配電線２２において隣接する子局の間で挟まれる全ての区間について有効電力Ｐと無効電力Ｑとを算出し、計測データの取得日時を示す情報及び区間を示す識別情報（以下、区間情報とも記す）と対応付けて、区間電力格納テーブル７１０に記録する。なお、区間情報は、例えば区間の両端の地点における地点情報に基づいて生成される（例えば地点１０と地点２０とで挟まれる区間の区間情報を区間１２とする。）。区間電力格納テーブル７１０にこれらの情報が記録されている様子を図７に示す。

区間電力格納テーブル７１０は、配電線２２で隣接する地点間（区間）において消費あるいは生成された有効電力Ｐ（kVA）と、無効電力Ｑ(kvar)を、日時を示す情報と対応付けて記憶する。

各区間における有効電力Ｐ及び無効電力Ｑは、隣接する２つの地点における電圧、電流、力率の計測データを計測データ格納テーブル７００から取得し、これらの計測データに基づいて算出することができる。

そして区間に流入した電力よりも流出した電力の方が小さい場合には、当該区間内において新たに生成された電力よりも消費された電力のほうが大きく、当該区間におけるトータルとしては電力が消費されたことになる。また、区間に流入した電力よりも流出した電力の方が大きい場合には、当該区間内において消費された電力よりも新たに生成された電力のほうが大きく、当該区間内においてトータルとしては新たな電力が生成されたことになる。例えば当該区間内に大規模な太陽光発電設備等が設置されているような場合には、この太陽光発電設備により生成された電力が配電線２２に流入することにより、当該区間に流入する電力よりも流出する電力の方が大きくなる。

なお、区間を挟む子局は必ずしも隣接している必要はない。例えば、地点１０と地点３０との間で区間１３を形成して、この区間１３において消費あるいは生成された有効電力Ｐ（kVA）と、無効電力Ｑ(kvar)を算出するようにしても良い。

＜＜電力分布算出部２２０、状況別区間電力格納テーブル７２０、及び気象情報格納テーブル７４０＞＞
電力分布算出部２２０は、区間電力格納テーブル７１０に格納された上記各区間の有効電力Ｐ及び無効電力Ｑの中から、所定の条件に該当する日時のデータを抽出し、それらのデータの分布状況を示す統計値を求める。さらに、電力分布算出部２２０は、これらの統計値から、配電線２２の各地点における電圧の分布状況を示す統計値を求める。

上記所定の条件を指定する際には、例えば「７月１日から９月３０日までの毎日午前１０時から１５時の間」というように、日付及び時間を組み合わせて指定するようにすることもできるし、例えば曜日や天候（晴天、雨、曇り、雪、霧など）、気温（例えば最高気温が３５℃以上など）、地域（地点１０〜地点４０の地域）など、様々に指定することが可能である。

電力分布算出部２２０は、まず、上記所定の条件を指定する情報を入力装置１５０から受け付け、区間電力格納テーブル７１０を参照し、上記条件に該当する日時情報と対応付けられているデータ（各区間の有効電力Ｐ及び無効電力Ｑ）を抽出する。

なお、指定された条件の中に、天候による指定や気温による指定等が含まれている場合には、電力分布算出部２２０は、図８に示す気象情報格納テーブル７４０を参照し、これらの天候や気温に該当する日時を特定したうえで、上記区間電力格納テーブル７１０を参照して、条件に該当する日時情報と対応付けられているデータを抽出する。

気象情報格納テーブル７４０は、図８に示すように、毎日所定時間ごとに観測された天候や気温等の気象データを記録したテーブルである。これらの気象データは、通信回線６０を介して接続されている他のコンピュータ（不図示）から取得するようにしてもよいし、これらの気象データを観測する気象観測装置（不図示）から通信回線６０を介して取得するようにしてもよい。

電力分布算出部２２０は、区間電力格納テーブル７１０から、上記条件に該当する日付及び時刻の有効電力Ｐ及び無効電力Ｑを抽出すると、これらの有効電力Ｐや無効電力Ｑ各値の分布状況を示す統計値を区間毎に求める。

各値の分布状況を示す統計値としては、例えば平均値や標準偏差、分散、最大値、最小値、最頻値、中央値など、様々な値を採用することができるが、平均値と標準偏差等ばらつきの程度を示す量を採用することにより、上記指定された条件下において各区間内で分布する有効電力Ｐ及び無効電力Ｑの各値に対する意義を、確率的見地から容易に理解することが可能となる。これにより、例えば配電系統に対する各種施策内容を検討する際に、配電線２２の各地点の電力の変動を確率的な見地から考慮した上で、それぞれの施策の必要性の判断を容易化することが可能になる。

なお電力分布算出部２２０は、各区間の有効電力Ｐや無効電力Ｑの各値の分布状況を示す統計値を求める際に、区間内の一部の有効電力Ｐや無効電力Ｑの値が、他の値から大きく（例えば所定値以上）かけ離れた値を有するような場合には、これらの一部の値を除去した上で上記統計値を算出するようにすることもできる。このようにすれば、例えば当該区間内の地域において一時的に発生した停電のような非常時の影響を、統計値から取り除くことが可能となり、より信頼度の高い統計値を得ることが可能となる。

電力分布算出部２２０は、上記のようにして算出した統計値を、状況別区間電力格納テーブル７２０に記録する。

状況別区間電力格納テーブル７２０の一例を図９に示す。状況別区間電力格納テーブル７２０は、各区間における有効電力Ｐ及び無効電力Ｑの分布状況を示す統計値を記録したテーブルである。

図９に示す例では、７月から８月の毎日１０時から１５時における各区間での有効電力Ｐ及び無効電力Ｑの平均値及び標準偏差等が記録されると共に、７月から８月の毎日１５時から１８時における各区間での有効電力Ｐ及び無効電力Ｑの平均値及び標準偏差等も記録されている。

＜＜電圧推定値算出部２３０及び状況別系統電圧格納テーブル７３０＞＞
電圧推定値算出部２３０は、状況別区間電力格納テーブル７２０に記録した各区間の有効電力Ｐ及び無効電力Ｑの分布状況を示す統計値に基づいて、配電線２２の各地点における電圧の分布状況を示す統計値を算出する。

電圧推定値算出部２３０は、配電線２２の各区間における有効電力Ｐ、無効電力Ｑ及び各区間の負荷に基づいて潮流計算を行うことにより、各地点における電圧の分布状況（電圧推定カーブ）を求めることができる。

潮流計算は、例えば各地点における電圧の平均値や標準偏差等を未知変数とする連立一次方程式を、各区間における有効電力Ｐの平均値と無効電力Ｑの平均値と、各区間に設置されている各種電力設備等の負荷と、を用いて解くことにより行うことができる。

電圧推定値算出部２３０は、このようにして配電線２２の各地点における電圧の平均値と標準偏差等、すなわち電圧の分布状況を示す統計値を求めることができる。そして電圧推定値算出部２３０は、配電線２２の各地点における電圧の分布状況を示す統計値を状況別系統電圧格納テーブル７３０に格納する。

状況別系統電圧格納テーブル７３０の一例を図１０に示す。状況別系統電圧格納テーブル７３０は、配電線２２の各地点における電圧Ｖの分布状況を示す統計値を記録したテーブルである。

図１０に示す例では、７月から８月の毎日１０時から１５時における各地点での電圧Ｖの平均値及び標準偏差等が記録されると共に、７月から８月の毎日１５時から１８時における各地点での電圧Ｖの平均値及び標準偏差等も状況別系統電圧格納テーブル７３０に記録されている。

このように、状況別系統電圧格納テーブル７３０に、配電線２２の各地点における電圧Ｖの平均値と標準偏差等を記録しておくようにすることにより、配電系統に対する各種施策内容を検討する際に、これらのデータを参照することで、配電線２２の各地点の電圧の変動を確率的な見地から考慮した上で、それぞれの施策の必要性を判断することが可能になる。なお、状況別系統電圧格納テーブル７３０に記録された“上限設定値”、“下限設定値”については後述する。

電圧推定値算出部２３０は、状況別系統電圧格納テーブル７３０に記録されたデータを様々な形式で出力することもできる。例えば、電圧推定値算出部２３０は、状況別系統電圧格納テーブル７３０に記録された数値データをプリンタやモニタ等の出力装置１６０に出力することもできるし、通信可能に接続された他のコンピュータに送信することもできる。

あるいは、例えば図１１に示すように、電圧推定値算出部２３０は、横軸を配電用変電所からの距離（亘長）とし、縦軸を電圧とした２次元平面上に、状況別系統電圧格納テーブル７３０に記憶されている配電線２２の各地点における電圧の平均値と標準偏差等とをプロットすることによりグラフを生成して、出力装置１８０から出力したり、他のコンピュータに送信したりすることもできる。

なお図１１に示すグラフにおいて、実線は各地点における電圧の平均値をつないだ線であり、点線は平均値と標準偏差等との加算値及び減算値をつないだ線である。

このようなグラフ形式にすることにより、配電線２２の各地点の電圧の変動を確率的な見地から検討することを容易化することも可能となる。

＜＜電圧判定部２４０及び変圧比管理テーブル７５０＞＞
電圧判定部２４０は、電圧推定値算出部２３０で算出された配電線２２の各地点の電圧の推定値が所定の許容範囲Ｘ（第１の範囲）の範囲内であるか否かを判定する。なお、許容範囲Ｘは、需要家に供給される電圧を規定の範囲内（例えば１０１ボルト±６ボルト）に収めるべく定められた配電線２２の電圧の範囲であり、例えば、図１２の実線で示される範囲である。

そして、許容範囲Ｘは、需要家に提供する電圧の法定の基準範囲（１０１ボルト±６ボルト）と、配電線２２の各地点に設置されている柱上変圧器に設定されている変圧比と、に基づいて定められる。

図１３は、配電線２２の各地点に設置されている柱上変圧器に設定されている変圧比を記録した変圧比管理テーブル７５０の一例を示す図である。

図１３に示す例では、地点Ａより変電所側（図１に示す６６００タップ区間）に設置される柱上変圧器は、６６００ボルトを１０１ボルトに変圧する変圧比が設定されていることを示す。また、地点Ａと地点Ｂの間（図１に示す６４５０タップ区間）に設置される柱上変圧器は、６４５０ボルトを１０１ボルトに変圧する変圧比が設定されていることを示す。

この場合、例えば地点Ａより変電所側における配電線２２の電圧の変動範囲が６２０８ボルトから６９９２ボルトであれば、地点Ａより変電所側の柱上変圧器の２次側から出力される電圧は９５ボルトから１０７ボルトの範囲に収まるため、需要家に提供する電圧を、法令により定められている基準（１０１ボルト±６ボルト）内に収めることができる。従って、地点Ａより変電所側においては、配電線２２の電圧の許容範囲Ｘは６２０８ボルトから６９９２ボルトとなる。

同様に、地点Ａと地点Ｂの間における配電線２２の電圧の変動範囲が６０６７ボルトから６８３３ボルトであれば、地点Ａと地点Ｂの間の柱上変圧器の２次側から出力される電圧を９５ボルトから１０７ボルトの範囲に収めることができる。従って、地点Ａ２と地点Ｂの間においては、配電線２２０の電圧の許容範囲Ｘは６０６７ボルトから６８３３ボルトとなる。

なお配電線２２の電圧の許容範囲Ｘは、法定の基準範囲（例えば１０１ボルト±６ボルト）を基に算出するのみならず、この法定の基準範囲よりも厳しい基準（例えば１０１ボルト±４ボルトなど）を基に算出することもできる。

＜＜設定値算出部２５０＞＞
設定値算出部２５０は、許容範囲Ｘと、算出された電圧推定カーブとに基づいて、子局５０〜５２のそれぞれに設定される所定範囲Ａ０〜Ａ２（第２の範囲）を算出する。なお、前述のように、子局５０は、計測器８０で計測される電圧（地点１０における配電線２２の電圧）が所定範囲Ａ０から外れると、計測器８０の計測結果を取得し、計測データを親局５５に送信する。

ここで、子局５０に設定される所定範囲Ａ０について、図１２、図１４を参照しつつ説明する。まず、設定値算出部２５０は、子局５０が設けられた地点１０（第１地点）と、地点１０に隣接し、子局５１が設けられた地点２０（第２地点）とで挟まれる区間１２内において、許容範囲Ｘの上限と、電圧推定カーブ（例えば、各点の電圧の平均値）との差の最小値を求める。ここでは、地点Ａにおける許容範囲Ｘの上限と、電圧推定カーブとの差（裕度）が最も小さく、差は“ΔＶＨ１２”となる。そして、設定値算出部２５０は、地点１０における平均値Ｖ１に対し、“ΔＶＨ１２”を加算した値“Ｖ１＋ΔＶＨ１２”を所定範囲Ａ０の上限を示す上限設定値とする。

また、設定値算出部２５０は、区間１２内において、電圧推定カーブ（例えば、測定値の平均値）と、許容範囲Ｘの下限との差の最小値を求める。ここでは、地点Ａにおける電圧推定カーブと、許容範囲Ｘの下限との差（裕度）が最も小さく、差は、“ΔＶＬ１２”となる。そして、設定値算出部２５０は、地点１０における平均値Ｖ１に対し、“ΔＶＬ１２”を減算した値“Ｖ１−ΔＶＬ１２”を所定範囲Ａ０の下限を示す下限設定値とする。

設定値算出部２５０は、地点２０と地点３０とで挟まれる区間２３や、地点３０と末端とで挟まれる区間３４においても、所定範囲Ａ１，Ａ２を所定範囲Ａ０と同様に計算する。図１２に示す例において、区間２３においては、許容範囲Ｘの上限と、配電線２２の電圧の平均値との差が最小となる点は、地点２０である。このため、図１４に示すように地点２０における上限設定値は、“Ｖ２＋ΔＶＨ２”となる。一方、配電線２２の電圧の平均値と、許容範囲Ｘの上限との差が最小となる点は、地点３０である。このため、地点２０における下限設定値は、“Ｖ２−ΔＶＬ３”となる。

区間３４は、区間１２と同様に、タップが変更される地点Ｂで、許容範囲Ｘの上限及び下限のそれぞれと配電線２２の電圧の平均値との差が最も小さくなっている。このため、地点３０における上限設定値、下限設定値は、 “Ｖ３＋ΔＶＨ３４”，“Ｖ１−ΔＶＬ３４”となる。

なお、設定値算出部２５０は、各地点（地点１０〜３０）における上限設定値、下限設定値を、状況別系統電圧格納テーブル７３０に格納する。

＜＜通信部２６０及び制御部２７０＞＞
通信部２６０は、各種情報（例えば、算出された各地点における上限設定値、下限設定値）や指示を子局５０〜５２に送信する。また、通信部２６０は、子局５０〜５２からの計測データを受信する。

制御部２７０は、電圧推定値算出部２３０で算出された配電線２２の各地点の電圧の推定値が所定の許容範囲Ｘの範囲内にないと電圧判定部２４０が判定した場合、電圧推定カーブが許容範囲Ｘに入るよう、電圧調整装置（ＳｈＲ３３、ＳＳＲ３４）を制御する。なお、この際、ＳｈＲ３３、ＳＳＲ３４は自律制御でなく、制御部２７０により制御される。そして、電圧推定カーブが許容範囲Ｘに入ると、制御部２７０は、ＳｈＲ３３、ＳＳＲ３４に自律制御を再開させる。

＝＝ＣＰＵ１０２に実現される機能ブロックの一例について＝＝
図１５は、子局５０のＣＰＵ１０２に実現される機能ブロックの一例を示す図である。なお、子局５１，５２に含まれるＣＰＵ（不図示）にも、図１５と同様の機能ブロックが実現される。

ＣＰＵ１０２は、判定部３００、取得部３０１、記憶部３０２、通信部３０３、及び制御部３０４を含んで構成されている。

判定部３００は、計測器８０で計測された電圧が、所定範囲Ａ０の範囲内にあるか否かを判定する。判定部３００は、判定処理を実施する際に、記憶部３０２（第１及び第２記憶部）に記憶された所定範囲Ａ０の上限設定値、下限設定値のそれぞれの情報を用いる。

取得部３０１は、計測器８０で計測された電圧が所定範囲Ａ０の範囲内にないと判定されると、計測器８０から出力される電圧、電流、及び力率を取得し、計測データとして記憶部３０２に格納する。

通信部３０３は、親局５５からの指示に基づいて、記憶部３０２に格納された計測データを親局５５に送信する。また、通信部３０３は、親局５５から送信される所定範囲Ａ０の上限設定値、下限設定値を受信する毎に、記憶部３０２に格納する。

制御部３０４（開閉器制御部）は、親局５５からの指示に基づいて、スイッチ８１の状態が変化するよう、リレー１０３を制御する。

＝＝計測データ取得処理の一例＝＝
ここで、親局５５により行われる計測データ取得処理について、図１６を参照しながら説明する。

取得部２００は、所定の計測データ取得時刻が到来したか否かを監視している（Ｓ１００）。本実施形態においては、定期的（たとえば毎時０分及び３０分）に、取得部２００は、子局５０〜５２に対して、計測データの取得要求を送信する。そして、取得部２００は、子局５０〜５２のそれぞれから送信されてくる計測データを受信する（Ｓ１０１）。また、取得部２００は、取得した計測データを、取得日時を示す情報及び地点情報と対応付けて、図６の計測データ格納テーブル７００に格納する（Ｓ１０２）。

電力算出部２１０は、計測データに基づいて、これらの子局間で挟まれる区間で消費または生成される有効電力Ｐ及び無効電力Ｑを算出する（Ｓ１０３）。電力算出部２１０は、全ての区間について有効電力Ｐと無効電力Ｑとを算出し、識別情報（区間情報）と対応付けて、図７の区間電力格納テーブル７１０に記録する（Ｓ１０４）。

このような処理が繰り返されることにより、計測データ格納テーブル７００、区間電力格納テーブル７１０には適宜新たな情報が格納される。

＝＝状況別系統電圧算出処理の一例＝＝
親局５５により行われる状況別系統電圧算出処理（電圧カーブの算出処理）について、図１７を参照しながら説明する。

電力分布算出部２２０は、まず、所定の条件（例えば「７月１日から９月３０日までの毎日午前１０時から１５時の間」等）を指定する情報を入力装置１５０から受け付ける（Ｓ２００）。電力分布算出部２２０は、区間電力格納テーブル７１０を参照し、上記条件に該当する日時情報と対応付けられているデータ（各区間の有効電力Ｐ及び無効電力Ｑ）を抽出する（Ｓ２０１）。そして、電力分布算出部２２０は、区間電力格納テーブル７１０から、上記条件に該当する日付及び時刻の有効電力Ｐ及び無効電力Ｑを抽出すると、これらの有効電力Ｐや無効電力Ｑ各値の分布状況を示す統計値を区間毎に求める（Ｓ２０２）。さらに電力分布算出部２２０は、上記のようにして算出した統計値を、図９に示す状況別区間電力格納テーブル７２０に記録する（Ｓ２０３）。

電圧推定算出部２３０は、状況別区間電力格納テーブル７２０に記録した各区間の有効電力Ｐ及び無効電力Ｑの分布状況を示す統計値に基づいて、配電線２２の各地点における電圧の分布状況を示す統計値を算出し、状況別系統電圧格納テーブル７３０に格納する（Ｓ２０４）。

つぎに、電圧判定部２４０は、変圧比管理テーブル７５０から、配電線２２の各地点に設置されている柱上変圧器に設定されている変圧比を取得し、許容範囲Ｘを算出する（Ｓ２０５）。そして、設定値算出部２５０は、状況別系統電圧格納テーブル７３０に格納された所定の条件における配電線２２の各地点の電圧の平均値と、許容範囲Ｘの上限及び下限と、に基づいて、子局５０〜５２のそれぞれに設定される所定範囲Ａ０〜Ａ２の上限設定値、下限設定値を算出する（Ｓ２０６）。

設定値算出部２５０は、算出された上限設定値、下限設定値を状況別系統電圧格納テーブル７３０に格納し、通信部２６０は、子局５０〜５２のそれぞれに送信する（Ｓ２０７）。この結果、子局５０〜５２のそれぞれには、所定範囲Ａ０〜Ａ２が設定されることになる。

＝＝系統監視制御処理の一例＝＝
ここで、遠隔監視制御システム３５により行われる系統監視制御処理の一例について、図１８を参照しながら説明する。系統監視制御処理では、配電線２２の各地点における電圧が、所定許容範囲Ａ０〜Ａ２から外れた場合、親局５５側で、実際に配電線２２の各地点の電圧を算出させる。そして、算出された配電線２２の各地点の電圧が許容範囲Ｘを外れていたら、配電線２２の各地点の電圧が許容範囲Ｘに入るよう、電圧調整装置が親局５５により集中制御される。なお、ここでは、子局５０〜５２は同様に動作するため、子局５０を例に説明する。

まず、子局５０の判定部３００は、計測される地点１０の電圧を取得する（Ｓ３００）。そして、判定部３００は、計測された電圧が所定範囲Ａ０から外れているか否かを判定する（Ｓ３０１）。計測された電圧が所定範囲Ａ０から外れている場合（Ｓ３０１：ＹＥＳ）、取得部３０１は、計測器８０の計測結果を取得し、通信部３０３は、計測データを親局５５に送信する（Ｓ３０２）。なお、この際、子局５１，５２も計測データを親局５５に送信する。

親局５５の電圧推定算出部２３０は、状況別区間電力格納テーブル７２０から、受信した計測データの情報（例えば、月日、曜日、時刻）と対応する配電線２２０上の各区間における有効電力及び無効電力の平均値、標準偏差等を読みだす（Ｓ３０３）。

例えば、現在時刻が８月１日の正午で晴天であるとした場合において、オペレータ等が入力装置１５０から所定の条件、例えば「７月から８月の晴天の日における毎日１０時から１５時」を指定すると、電圧推定算出部２３０は、状況別区間電力格納テーブル７２０に記憶されているデータのうち、この所定の条件に対応する各区間での有効電力Ｐ及び無効電力Ｑの平均値及び標準偏差等のデータを読み出す。

電圧推定算出部２３０は、取得した上記直近の計測データと、状況別区間電力格納テーブル７２０から読み出した上記各区間における有効電力及び無効電力の平均値、標準偏差等により、潮流計算を行うことで、計測器８０等が設置されていない各地点における電圧の推定値を算出する（Ｓ３０４）。

また電圧判定部２４０は、変圧比管理テーブル７５０から、各地点に配置される柱上変圧器に設定されている変圧比を読みだし、許容範囲Ｘを算出する（Ｓ３０５）。そして、電圧判定部２４０は、配電線２２の各地点での電圧の推定値が上記許容範囲Ｘを逸脱するか否かを判定する（Ｓ３０６）。

配電線２２のすべての地点において、配電線２２の電圧の推定値が許容範囲Ｘを逸脱しない場合には（Ｓ３０６：ＮＯ）、処理が終了される。一方、いずれかの地点において、配電線２２の電圧の推定値が許容範囲Ｘを逸脱する場合には（Ｓ３０６：ＹＥＳ）、制御部２７０は、電圧調整装置（ＳｈＲ３３、ＳＳＲ３４）の自律制御を停止させ、配電線２２の電圧の推定値が許容範囲Ｘに入るよう、集中制御を行う（Ｓ３０７）。これにより、需要家の電圧が規定電圧範囲に収まることになる。なお、処理Ｓ３０７が終了されると、制御部２７０は、再び電圧調整装置を自律制御させ、処理Ｓ３００が繰り返される。

以上、本発明の一実施形態である遠隔監視制御システム３５について説明した。例えば、配電線２２の地点１０の電圧値が所定範囲Ａ０内でない場合、子局５０〜５２は各地点での計測結果を取得する。このため、子局５０〜５２は、適切なタイミング（配電線２２の各地点における電圧が逸脱してしまう可能性が高いタイミング）で、配電線の各地点の系統電気量を取得可能である。また、子局５０等は、親局５５からの指示によらず、各地点の系統電気量を取得する。このため、子局と親局との間の通信量の増加を抑制することができる。

また、所定範囲Ａ０の上限設定値は、図１２、図１４に示すように、地点１０の平均値“Ｖ１”と、許容範囲Ｘの上限と区間１２の電圧の平均値との差の最小値“ΔＶＨ１２”との和の値が設定されている。そして、所定範囲Ａ０の上限設定値は、地点１０の平均値“Ｖ１”と、区間１２の電圧の平均値と許容範囲Ｘの下限との差の最小値“ΔＶＬ１２”との和の値が設定されている。このため、配電線２２の電圧が許容範囲をＸ逸脱してしまう可能性を極めて低くすることができる。

また、子局５０〜５２は、配電線２２の各地点の系統電気量を取得できるだけでなく、各地点に設けられた開閉器３０〜３２も制御することが可能である。

また、親局５５は、配電線２２の電圧が許容範囲Ｘを逸脱してしまう場合、電圧調整装置を制御する。このため、需要家の電圧は規定範囲に収められる。

なお、上記実施例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、改良され得ると共に、本発明にはその等価物も含まれる。

例えば、地点１０の上限設定値、下限設定値は、“（Ｖ１＋ΔＶＨ１２）×０．９”、“（Ｖ１−ΔＶＬ１２）×０．９”等と、より所定範囲Ａ０が狭くなる値を設定しても良い。このような場合であっても、配電線２２の電圧が許容範囲をＸ逸脱してしまう可能性を極めて低くすることができる。

１０ 電力系統
２０ 母線
２２，２３ 配電線
２４，２５ 遮断器（ＣＢ）
３０〜３２ 開閉器
３３ ＳｈＲ
３４ ＳＳＲ
３５ 遠隔監視制御システム
５０〜５２ 子局
５５ 親局
６０ 通信回線
８０ 計測器
８１ スイッチ
１００ 計測装置
１０１，１４０ 記憶装置
１０２，１１０ ＣＰＵ
１０３ リレー
１０４，１３０ 通信ＩＦ
１２０ メモリ
１５０ 入力装置
１６０ 出力装置
２００ 取得部
２１０ 電力算出部
２２０ 電圧分布算出部
２３０ 電圧推定値算出部
２４０ 電圧判定部
２５０ 設定値算出部
２６０，３０３ 通信部
２７０，３０４ 制御部
３００ 判定部
３０１ 取得部
３０２ 記憶部
６００ 配電系統管理支援プログラム
７００ 計測データ格納テーブル
７１０ 区間電力格納テーブル
７２０ 状況別区間電力格納テーブル
７３０ 状況別系統電圧格納テーブル
７４０ 気象情報格納テーブル
７５０ 変圧比管理テーブル

Claims (7)

1. 電力系統に配設された電力線の複数の地点のそれぞれの系統電気量を計測する複数の計測器の計測結果を取得する監視装置であって、
   前記複数の計測器のそれぞれで測定された前記電力線の電圧値が、前記複数の計測器ごとに定められた所定範囲内であるか否かを判定する判定部と、
   前記電圧値が前記所定範囲内でないことが判定されると、前記電力線における所定地点の電圧の推定値を算出させるべく、前記複数の計測器の計測結果を取得する取得部と、
   を備え、
   前記所定範囲は、
   需要家に供給される電圧を規定の範囲内に収めるべく定められた前記電力線の電圧の第１の範囲より狭い第２の範囲であること、
   を特徴とする監視装置。
2. 請求項１に記載の監視装置であって、
   第１地点と前記第１地点に隣接する第２地点とで挟まれる区間内において、前記第１の範囲の上限と前記電力線の電圧の平均値との差の最小値と、前記第１地点における電圧の平均値とに応じた値を、前記第１地点における前記所定範囲の上限値として記憶する第１記憶部と、
   前記区間内において、前記電力線の電圧の平均値と前記第１の範囲の下限との差の最小値と、前記第１地点における電圧の平均値とに応じた値を、前記第１地点における前記所定範囲の下限値として記憶する第２記憶部と、
   を含み、
   前記判定部は、
   前記第１地点で測定される前記電力線の電圧値と、前記上限値及び下限値とに基づいて、前記第１地点で測定される前記電力線の電圧値が前記所定範囲内であるか否かを判定すること、
   を特徴とする監視装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の監視装置であって、
   前記電力線の前記複数の地点のそれぞれに設けられた開閉器の状態を、入力される指示に基づいて制御する開閉器制御部を更に備えること、
   を特徴とする監視装置。
4. 電力系統に配設された電力線の複数の地点のそれぞれの系統電気量を計測する複数の計測器の計測結果を取得する監視装置と、
   子局である前記監視装置の親局と、
   を備え、
   前記監視装置は、
   前記複数の計測器のそれぞれで測定された前記電力線の電圧値が、前記複数の計測器ごとに定められた所定範囲内であるか否かを判定する判定部と、
   前記電圧値が前記所定範囲内でないことが判定されると、前記電力線における所定地点の電圧の推定値を算出させるべく、前記複数の計測器の計測結果を取得する取得部と、
   前記取得部が取得した前記計測結果を前記親局に送信する第１送信部と、
   を含み、
   前記所定範囲は、
   需要家に供給される電圧を規定の範囲内に収めるべく定められた前記電力線の電圧の第１の範囲より狭い第２の範囲であり、
   前記親局は、
   前記計測結果が前記第１送信部から送信されると、前記計測結果に基づいて前記所定地点の電圧の推定値を算出する第１算出部を含むこと、
   を特徴とする監視システム。
5. 請求項４に記載の監視システムであって、
   前記監視装置は、
   第１地点における前記所定範囲の上限値を記憶する第１記憶部と、
   前記第１地点における前記所定範囲の下限値を記憶する第２記憶部と、
   を更に含む、
   前記判定部は、
   前記第１地点で測定される前記電力線の電圧値と、前記上限値及び下限値とに基づいて、前記第１地点で測定される前記電力線の電圧値が前記所定範囲内であるか否かを判定し、
   前記親局は、
   前記第１地点と前記第１地点に隣接する第２地点とで挟まれる区間内において、前記第１の範囲の上限と前記電力線の電圧の平均値との差の最小値と、前記第１地点における電圧の平均値とに応じた値を、前記上限値として算出し、前記電力線の電圧の平均値と前記第１の範囲の下限との差の最小値と、前記第１地点における電圧の平均値とに応じた値を、前記下限値として算出する第２算出部と、
   前記第２算出部で算出された前記上限値及び前記下限値を、前記第１及び第２記憶部に記憶させるべく前記監視装置に送信する第２送信部と、
   を含むこと、
   を特徴とする監視システム。
6. 請求項４または請求項５に記載の監視システムであって、
   前記親局は、
   算出された前記電圧の推定値が前記第１の範囲内でない場合、算出された前記電圧の推定値が前記第１の範囲内に入るよう、前記電力線に接続された電圧調整装置を制御する制御部を更に含むこと、
   を特徴とする監視システム。
7. 電力系統に配設された電力線の複数の地点のそれぞれの系統電気量を計測する複数の計測器の計測結果を取得するコンピュータに、
   前記複数の計測器のそれぞれで測定された前記電力線の電圧値が、前記複数の計測器ごとに定められた所定範囲内であるか否かを判定する手順と、
   前記電圧値が前記所定範囲内でないことが判定されると、前記電力線における所定地点の電圧の推定値を算出させるべく、前記複数の計測器の計測結果を取得する手順と、
   を実行させ、
   前記所定範囲は、
   需要家に供給される電圧を規定の範囲内に収めるべく定められた前記電力線の電圧の範囲より狭い範囲であること、
   を特徴とするプログラム。

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