JP5601521B2 - 配電線路の自動電圧調整装置及び方法 - Google Patents
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Description
このような問題に鑑み、本発明の課題は、自然エネルギー利用発電システムの出力変動を予測して、自動電圧調整装置がその変動の影響を受け難いように予め対応することにより、上記問題が生じるのを抑制することにある。
自然エネルギー利用発電システムの発電出力を推定するべく、自然エネルギーの発生量を検出する自然エネルギーセンサを設け、
該センサによって検出された自然エネルギーの発生量に応じて、前記自動電圧調整装置の電圧調整のための基準電圧を予め決められた適正範囲内で所定量だけシフト制御し、自然エネルギーの発生量が多いときは基準電圧を高めに、自然エネルギーの発生量が少ないときは基準電圧を低めに、それぞれシフト制御する基準電圧発生回路を備える
ことを特徴とする配電線路の自動電圧調整装置である。
第1発明によれば、自然エネルギーの発生量に応じて自動電圧調整装置の電圧調整のための基準電圧をシフト制御するため、自然エネルギー利用発電システムの発電出力が変動するのを予測し、自動電圧調整装置がその変動の影響を受け難いように予め対応するので、自然エネルギー利用発電システムの発電出力の変動に対し、自動電圧調整装置がその変動の影響を受け難く、自動電圧調整装置によって調整される電圧が許容範囲から外れる可能性を少なくすることができる。その結果、自動電圧調整装置の動作頻度が減少し、特に自動電圧調整装置が機械的にタップ位置を変えることにより電圧調整を行うステップ式自動電圧調整装置の場合は、自動電圧調整装置のタップ位置を変更する機構部分の耐久劣化を抑制することができる。
前記シフト制御における所定量dVは、下記数式1に基づいて決定され、自動電圧調整装置によって調整される電圧Vrは、下記数式2に基づいて決定されることを特徴とする。
[数1]
dV=(Vmax − Vmin) × (Ins − 0.5)
[数2]
Vbasis − Vdb/2 + dV < Vr < Vbasis + Vdb/2 + dV
但し、
dVは、シフト制御される所定量、
Vmaxは、所定時間内において自動電圧調整装置によって調整される電圧の最大値、
Vminは、所定時間内において自動電圧調整装置によって調整される電圧の最小値、
Insは、自然エネルギー利用発電システムの推定出力(出力が最大のとき「1」、最小のとき「0」、中間のとき「0.5」)
Vbasisは、シフト制御する前の基準電圧、
Vdbは、基準電圧に対する高・低両側の不感帯幅の合計(不動作範囲)、
Vrは、自動電圧調整装置によって調整される電圧である。
第2発明によれば、シフト制御におけるシフト量を、所定時間内において自動電圧調整装置によって調整される電圧の変動量と自然エネルギーの発生量に基づいて決定するため、発電出力の変動の方向と大きさを予測して、シフト制御によるシフト量を適正に制御でき、自然エネルギー利用発電システムの発電出力の変動に対し、自動電圧調整装置によって調整される電圧が許容範囲から外れる可能性をより少なくできる。
前記自然エネルギー利用発電システムは太陽光発電システムであり、
自然エネルギー利用発電システムの推定出力は、配電線路周辺に設置された日射センサの出力であることを特徴とする。
第3発明によれば、太陽光発電システムにおいて上記第1又は第2発明と同様の作用効果を達成できる。
配電系統内に設置された自然エネルギー利用発電システムの発電出力を推定し、
その推定出力に応じて、前記電圧調整における基準電圧を予め決められた適正範囲内で所定量だけシフト制御し、前記推定出力が大きいときは高めに、前記推定出力が小さいときは低めに、それぞれシフト制御することを特徴とする配電線路の電圧調整方法である。
第4発明によれば、上記第1発明と同様の作用効果を達成できる。
図1Aにおいて、配電用変電所から各需要家21〜25に配電する線路中には自動電圧調整装置10(SVR)が接続されている。配電線路の電圧は、変電所から離れるに従って低下する。そのため、自動電圧調整装置10を設け、各需要家における受電電圧を101±6[V]の範囲に収まるようにしている。図1Bは配電線路上にある変圧器(図示省略)のタップ(変圧比の一次側電圧)を示しており、需要家21の変圧器の変圧比は6750/105、需要家22の変圧器の変圧比は6600/105である。需要家22と需要家23との間の配電線路中には自動電圧調整装置10が接続されており、需要家23では変圧器の変圧比6750/105である。また、需要家24、25についてはそれぞれ変圧比が6600/105、6450/105である。配電線路上の変圧器の二次側電圧は、図1Cのように分布しており、この電圧は変電所から離れる程低くなり、変圧器のタップ変更点及び自動電圧調整装置の設置点で昇圧されて、101±6[V]の範囲に収まっている。
メモリ12では、所定時間(例えば100秒)毎の自動電圧調整装置10の二次側電圧の最大値と最小値とを記録している。
基準電圧発生回路11では、取り込まれた自動電圧調整装置10の二次側電圧の最大値と最小値と日射センサ30の出力とに基づいて下記数式1によりシフト制御量dVが求められ、下記数式3によりシフト量を含む基準電圧Vcが求められる。その結果、自動電圧調整装置10の二次側電圧Vrは、下記数式4のように調整される。
[数1]
dV=(Vmax − Vmin) × (Ins − 0.5)
[数3]
Vc=Vbasis + dV
[数4]
Vc − Vdb/2 < Vr < Vc + Vdb/2
但し、
dVは、シフト制御される所定量、
Vmaxは、所定時間内における自動電圧調整装置の二次側電圧(自動電圧調整装置によって調整される電圧)の最大値、
Vminは、所定時間内における自動電圧調整装置の二次側電圧(自動電圧調整装置によって調整される電圧)の最小値、
Insは、日射センサ30の出力(出力が最大のとき「1」、最小のとき「0」で、日射量に応じてリニアに変化する出力を発生している。)
Vbasisは、シフト制御する前の基準電圧、
Vdbは、基準電圧に対する高・低両側の不感帯幅の合計(不動作範囲)、
Vcは、シフト量を含む基準電圧、
Vrは、自動電圧調整装置の二次側電圧(自動電圧調整装置によって調整される電圧)である。
基準電圧発生回路11のシフト量を含む基準電圧Vcは、自動電圧調整装置10内の電圧調整継電器13に供給され、電圧調整継電器13では、このシフト量を含む基準電圧Vcと自動電圧調整装置10の二次側電圧とを比較して、自動電圧調整装置10の二次側電圧が基準電圧Vcの不動作範囲に対して高低いずれか側に超えると、モータ14をその方向に応じて作動させ、自動電圧調整装置10のタップ位置を移動して電圧調整するようになっている。自動電圧調整装置10による電圧調整機能の詳細については周知であるため、ここでの説明は省略する。
図4は、シミュレーションを行った配電線路の系統図を示し、29個のノードから構成されており、線路途中に電圧降下を補償するための自動電圧調整装置SVRが接続されている。変電所から送出される電圧は6600[V]であり、柱状変圧器の巻線比は全て6600/105、自動電圧調整装置SVRのタップ比は6900/6600とされている。図中、矢印は各需要家に接続された負荷を示し、各負荷の大きさ(消費電力)及び線路のインピーダンスは表1のとおりである。
この場合のシミュレーション条件は下記表2のように設定されている。
このように、本発明を適用しない場合に比べて本発明を適用した場合には、日射量の急変に対して自動電圧調整装置SVRの二次側の電圧変動を抑制でき、且つタップ切替回数も抑制できていることを示している。図7、図12では、変圧器の二次側電圧の変化を示しているが、自動電圧調整装置SVRの二次側電圧の変化も変圧器の二次側電圧と比例関係にある。
ここでは、日射量が図9のように変化した場合を示す。図9に示す日射パターンは、上述の図6の場合とは対照的に最初の2分間は日射量が最大であり、その後、日射がなくなり、更に2分後、再び日射量が最大となるパターンである。
このときの上述の図7と同様の電圧変動が図10に示されている。また、自動電圧調整装置SVRのタップ位置の変化が図11に示されている。図10、11から明らかなように、このときも電圧変動は適正範囲内に収まっている。また、タップ位置は1回切替えられている。
重負荷の場合で、本発明を適用しない従来の自動電圧調整装置SVRを使用した場合の同じノード位置における変圧器の二次側の電圧変動とタップ位置の変化を図14と図15に示している。図14から明らかなように、電圧は、日射量が急減した際に低圧側に一度適正範囲(101〜107[V])から逸脱している。また、タップ位置は1回切替えられている。
このようにタップ位置の切替は本発明を適用した場合と適用しない場合とで変わりはないが、電圧変動に関しては本発明を適用した場合の方が変動が抑制され、変動が適正範囲内に収まっている点で本発明の有効性が示されている。
このように太陽光発電システムの発電出力が変動しても、自動電圧調整装置10がその変動の影響を受け難く、太陽光発電システムの発電出力の変動に対し、自動電圧調整装置10における調整電圧が許容範囲から外れる可能性は少なくできる。その結果、タップの切替回数が減少し、タップ位置を変更する機構部分の耐久劣化を抑制することができる。
その他、本発明は、その発明思想の範囲内で各種形態で実施可能である。
11 基準電圧発生回路
12 メモリ
13 電圧調整継電器
14 モータ
20、21、22、23、24、25 需要家
30 日射センサ(自然エネルギーセンサ)
Claims (4)
- 自然エネルギー利用発電システムを備えた配電系統において、配電線路の電圧をある幅を持った所定電圧に調整する自動電圧調整装置であって、
自然エネルギー利用発電システムの発電出力を推定するべく、自然エネルギーの発生量を検出する自然エネルギーセンサを設け、
該センサによって検出された自然エネルギーの発生量に応じて、前記自動電圧調整装置の電圧調整のための基準電圧を予め決められた適正範囲内で所定量だけシフト制御し、自然エネルギーの発生量が多いときは基準電圧を高めに、自然エネルギーの発生量が少ないときは基準電圧を低めに、それぞれシフト制御する基準電圧発生回路を備える
ことを特徴とする配電線路の自動電圧調整装置。 - 請求項1の配電線路の自動電圧調整装置において、
前記シフト制御における所定量dVは、下記数式1に基づいて決定され、自動電圧調整装置によって調整される電圧Vrは、下記数式2に基づいて決定されることを特徴とする配電線路の自動電圧調整装置。
[数1]
dV=(Vmax − Vmin) × (Ins − 0.5)
[数2]
Vbasis − Vdb/2 + dV < Vr < Vbasis + Vdb/2 + dV
但し、
dVは、シフト制御される所定量、
Vmaxは、所定時間内において自動電圧調整装置によって調整される電圧の最大値、
Vminは、所定時間内において自動電圧調整装置によって調整される電圧の最小値、
Insは、自然エネルギー利用発電システムの推定出力(出力が最大のとき「1」、最小のとき「0」、中間のとき「0.5」)
Vbasisは、シフト制御する前の基準電圧、
Vdbは、基準電圧に対する高・低両側の不感帯幅の合計(不動作範囲)、
Vrは、自動電圧調整装置によって調整される電圧である。 - 請求項1又は2の配電線路の自動電圧調整装置において、
前記自然エネルギー利用発電システムは太陽光発電システムであり、
自然エネルギー利用発電システムの推定出力は、配電線路周辺に設置された日射センサの出力であることを特徴とする配電線路の自動電圧調整装置。 - 自然エネルギー利用発電システムを備えた配電系統において、配電線路の電圧をある幅を持った所定電圧に調整する電圧調整方法であって、
配電系統内に設置された自然エネルギー利用発電システムの発電出力を推定し、
その推定出力に応じて、前記電圧調整における基準電圧を予め決められた適正範囲内で所定量だけシフト制御し、前記推定出力が大きいときは高めに、前記推定出力が小さいときは低めに、それぞれシフト制御する
ことを特徴とする配電線路の電圧調整方法。
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