JP5710082B1 - 変圧器型の電圧制御装置、無効電力調整型の電圧制御装置、および配電系統電圧制御システム - Google Patents

Abstract

変圧器型の電圧制御装置は、無効電力制御型の電圧制御装置から受信した無効電力発生データ（無効電力積分値、正最大無効電力積分値、および負最大無効電力積分値）を用いて、無効電力積分値合計、正最大無効電力積分値合計、および負最大無効電力積分値合計を算出し、正最大無効電力積分値合計と無効電力積分値合計とに基づいて正無効電力余裕量を算出し、負最大無効電力積分値合計と無効電力積分値合計とに基づいて負無効電力余裕量を算出し、正無効電力余裕量が正側の閾値よりも小さい場合に正無効電力余裕量が正側の閾値よりも大きくなるように変圧器型の電圧制御機器のタップ位置を変更し、負無効電力余裕量が負側の閾値よりも小さい場合に負無効電力余裕量が負側の閾値よりも大きくなるように上記タップ位置を変更する。

Description

本発明は、配電系統の電圧を制御する変圧器型の電圧制御装置、無効電力調整型の電圧制御装置、および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（通常は６６００Ｖ）と低圧系統（例えば１００Ｖ〜２００Ｖ）とを含んで構成され、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する（例えば１００Ｖ受電の場合、当該電圧を９５Ｖ〜１０７Ｖに維持する）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）または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適正電圧の維持を図っている。なお、電圧制御機器はこれと一体化されまたはこれに併設された電圧制御装置によりその電圧の制御がなされる。

ＬＲＴまたはＳＶＲ等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電圧を変化させ、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設置される。ここで、ＬＤＣ制御とは、電圧制御機器にて計測された電圧および電流情報を用い、電流が大きいほど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。なお、変圧器型の電圧制御機器は、機器磨耗を防ぐために、一般に１日平均３０タップ以下までのタップ位置の変更に抑える必要がある。

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での電圧が同方向に変化することを前提になされている。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非一様に大きく変動する傾向にあるため、電圧制御機器にて計測された電圧および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および電流の計測情報を、通信ネットワークを介していわゆる中央装置（集中電圧制御装置）に集約させて一括把握し、中央装置（集中電圧制御装置）から各電圧制御装置へ目標電圧を指令する仕組みが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

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）または太陽光発電用等のパワーコンディショナ（以下、「ＰＣＳ（Power Conditioning System）」という）などの無効電力調整型の電圧制御機器の配電系統への適用も検討されている。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、秒単位の電圧変動を吸収するために使用することが多い。

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中央装置（集中電圧制御装置）から協調動作させることによって、例えば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、複数のＰＣＳに対して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の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、中央装置（集中電圧制御装置）にて配電系統全体の電圧状況を把握した上で、中央装置（集中電圧制御装置）から各電圧制御装置へ適切な指令を送る仕組みを配電系統へ適用することが期待されている。

しかしながら、中央装置（集中電圧制御装置）は、配電系統各点での電圧および電流情報を定期的に収集する必要があり、その情報量は膨大であるため、数十秒〜数分で大きく電圧が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、中央装置（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、中央装置（集中電圧制御装置）の設置場所を確保し、運用かつ維持し、電圧制御機器などの設備が変更されることに合わせて設備データを変更することなどが必要となり、導入にあたっては規模のメリットが必要で、例えば、都道府県ごと程度にシステムを設置する必要がある。

一方で、実際に中央装置（集中電圧制御装置）を用いた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、中央装置（集中電圧制御装置）および高速通信ネットワークを用いることなく、小規模から始めることができ大規模になっても使用できるものであり、かつ、運用維持コストの小さな電圧制御方式が求められている。その方法として、複数の電圧制御装置間を少ない情報量で通信することにより、電圧制御装置間の協調動作を実現する、自立協調型配電系統電圧制御装置が考えられる。

特開平１１−２８９６６３号公報

集中型または自立協調型のどちらの制御においても、ＳＶＲ等の変圧器型の電圧制御機器の下流（負荷側）にＳＶＣ等の無効電力制御型の電圧制御機器が接続されている場合に、変圧器型の電圧制御機器と無効電力制御型の電圧制御機器とをどのように使用して、適正電圧を維持した上で、無効電力制御型の電圧制御機器が無効電力の発生余力を確保するかは重要な課題である。動作が速い例えばＳＶＣが発生する無効電力が正または負の上限値に張り付き（最大無効電力を出力し続け）、それ以降に発生する電圧変動に対してＳＶＣが無力になる事態を発生させない電圧制御装置が望まれている。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る変圧器型の電圧制御装置は、各々が制御対象の無効電力調整型の電圧制御機器を制御する複数の無効電力調整型の電圧制御装置からそれぞれ送信された、前記無効電力調整型の電圧制御機器が発生した無効電力を一定時間で積分した無効電力積分値、並びに前記無効電力調整型の電圧制御機器が発生可能な正の最大無効電力および負の最大無効電力を当該一定時間で積分した正最大無効電力積分値および負最大無効電力積分値を含む無効電力発生データを受信する通信処理部と、決められた計算周期で決められた受信時間内に複数の前記無効電力調整型の電圧制御装置からそれぞれ受信した前記無効電力発生データ中の前記無効電力積分値、前記正最大無効電力積分値、および前記負最大無効電力積分値を用いて、前記無効電力積分値の合計である無効電力積分値合計、前記正最大無効電力積分値の合計である正最大無効電力積分値合計、および前記負最大無効電力積分値の合計である負最大無効電力積分値合計を算出する合計算出部と、前記正最大無効電力積分値合計と前記無効電力積分値合計とに基づいて正無効電力余裕量を算出し、前記負最大無効電力積分値合計と前記無効電力積分値合計とに基づいて負無効電力余裕量を算出する余裕量算出部と、前記正無効電力余裕量が正側の閾値よりも小さい場合に前記正無効電力余裕量が前記正側の閾値よりも大きくなるように高圧配電線に接続された変圧器型の電圧制御機器のタップ位置を変更し、前記負無効電力余裕量が負側の閾値よりも小さい場合に前記負無効電力余裕量が前記負側の閾値よりも大きくなるように前記変圧器型の電圧制御機器のタップ位置を変更する余裕量生成部とを備える。

本発明によれば、適正電圧を維持した上で、無効電力調整型の電圧制御機器の無効電力の発生余力を確保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）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）の構成の一例を示した図である。 図４は、一定時間Ｔ内における無効電力量Ｑの時間変化の一例を示した図である。 図５は、協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）の構成の一例を示した図である。 図６は、無効電力発生データを周期的に処理する変圧器型の協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）の動作を示したフローチャートである。 図７は、目標電圧変更依頼の発行処理を示したフローチャートである。 図８は、目標電圧変更依頼を受けた協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）の目標電圧上下限値の変更処理を示したフローチャートである。 図９は、協調型電圧計測装置（ＣＶＳ）およ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１０は、協調型電圧計測装置（ＣＶＳ）および協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）間のリレー方式での通信の一例を示した図である。 図１１は、実施の形態に係る配電系統電圧制御システムで発生した電圧逸脱が変圧器型の電圧制御機器のタップ位置変更をともなって解消される動作例を示す模式図である。 図１２は、電圧逸脱が変圧器型の電圧制御機器のタップ位置変更をともなわないで解消される動作例を示す模式図である。 図１３は、比較例としての無効電力調整型の協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）が無効電力発生余力を持たない場合の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、本発明に係る変圧器型の電圧制御装置、無効電力調整型の電圧制御装置、および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、配電用変圧器１は、例えば変電所に設置され、負荷電流を流した状態で二次側電圧を変更できる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）およびこのＬＲＴのタップ位置を調整することによりＬＲＴを制御する電圧制御装置を備えている。

配電用変圧器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６６００Ｖ）の高圧配電線である。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。なお、図１では、図を簡潔にするために、一本の配電線２だけが母線２９に接続するように描いている。通常は、配電用変圧器の２次側の母線に接続する配電線の数は複数である。複数本の配電線のそれぞれも同様に構成することができる。

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、それぞれその設置箇所（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を用いてなされる。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、電流計測値には非常に大きな誤差が含まれる可能性があるからである。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。

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、ＳＶＲ６と一体的にまた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を制御する。ＳＶＲ６は、配電線２におけるその設置箇所（自端）において例えば電圧および電流の双方を計測している。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。

配電線２には、電圧制御機器として例えば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、静止型無効電力補償装置（ＳＶＣ）２２と一体的にまた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を制御する。静止型無効電力補償装置（ＳＶＣ）２２は、配電線２におけるその設置箇所（自端）において例えば電圧および電流の双方を計測している。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。

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（配電用変圧器１がある側、すなわち電源側）と下流側（負荷側）とが電気的に接続された状態となるが、開閉器１５が開いた状態では、下流側は上流側から切り離された状態となる。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、後述の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。すなわち、接続制御装置（ＣＣ）１６は、通信を遮断する機能および中継する機能を有し、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には例えば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。

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には電圧制御機器としての例えば太陽光発電用のパワーコンディショナ１１（以下、「ＰＣＳ（Power Conditioning System）１１」という）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と発電源である太陽電池（ＰＶ）が接続されている。協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）１２は、ＰＣＳ１１と一体的にまた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ＰＣＳが出力する無効電力を調整することにより、ＰＣＳ１１を制御する。ＰＣＳ１１は、配電線３３におけるその設置箇所（自端）において例えば電圧および電流の双方を計測している。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。

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には電圧制御機器としての例えば太陽光発電用のパワーコンディショナ１８（以下、「ＰＣＳ（Power Conditioning System）１８」という）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と発電源である太陽電池（ＰＶ）が接続されている。協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）１９は、ＰＣＳ１８と一体的にまた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ＰＣＳが出力する無効電力を調整することにより、ＰＣＳ１８を制御する。ＰＣＳ１８は、配電線３４におけるその設置箇所（自端）において例えば電圧および電流の双方を計測している。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および協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）７は、ＰＣＳ１１および協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）１２、ＰＣＳ１８および協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）１９、静止型無効電力補償装置（ＳＶＣ）２２および協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）２３、並びに、協調型電圧計測装置（ＣＶＳ）８，９，１０，１７，２１よりも、電源側（上流）に配置されている。また、図１では、負荷５が変圧器４を介して配電線２に接続されることを示している。

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（ＳＶＲ）６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（ＰＣＳ１１，ＰＣＳ１８，ＳＶＣ２２）に指令を与える無効電力調整型の協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）１２，１９，２３に大別される。なお、図１は、協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）の配置構成の一例を示したものであり、一般には、１台以上の変圧器型の協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）および１台以上の無効電力調整型の協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）が配置される。変圧器型の電圧制御機器は、タップ位置を変更することにより負荷側の電圧を一律に上下させるが、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つ。無効電力調整型の電圧制御機器は、配電線に供給する無効電力を制御することにより負荷側の電圧を一律に上下させるとともに、電源側については配電用変圧器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、配電用変圧器１に近いほど、同じ無効電力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）８，９，１０，１７，２１の構成について説明する。なお、以下では、協調型電圧計測装置（ＣＶＳ）８について説明するが、協調型電圧計測装置（ＣＶＳ）９，１０，１７，２１についても同様である。協調型電圧計測装置（ＣＶＳ）８は、電圧の計測、編集、監視、および目標電圧変更依頼を出す等をすることができる。ここで、計測は、自端での電圧を計測することであり、編集は、例えば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。また、目標電圧変更依頼は、後述するように、例えば最新の電圧移動平均値が適正電圧上下限値の範囲内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、および通信処理部４４を備えている。

電圧計測部４０は、配電線２に接続されて、接続された箇所の配電線２の電圧を例えば決められた周期ごとに計測する。

電圧監視部４１は、電圧計測部４０で計測された電圧計測値（Ｖ）を例えば決められた周期ごとに取得し、これを演算処理部４２に送出する。

演算処理部４２は、各種の演算処理等を実行する。具体的には、演算処理部４２は、電圧監視部４１から最新の電圧計測値を取得するごとに、これを電圧計測値４３ｃとして記憶部４３に保存する。電圧計測値４３ｃは例えば決められた時間保存される。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ごとに、一般に、記憶部４３に既に保存されている過去の電圧計測値４３ｃおよび最新の電圧計測値４３ｃ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を記憶部４３に保存する。ここで、電圧移動平均値４３ｂは最新の電圧計測時点を基準として過去の決められた時間における電圧計測値４３ｃの平均値であり、過去の電圧計測値４３ｃおよび最新の電圧計測値４３ｃを用いて算出される。電圧移動平均値４３ｂは例えば決められた時間保存される。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、適正電圧上限値および適正電圧下限値からなり、協調型電圧計測装置（ＣＶＳ）８の電圧計測地点を含む配電線２の所定の区間について維持すべき適正電圧範囲を規定するものである。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、例えば最新の電圧移動平均値４３ｂが適正電圧上下限値４３ａの範囲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。ここで、適正電圧上下限値４３ａの範囲内からの逸脱の判定に際して、電圧移動平均値４３ｂ以外を使用してもよい。例えば、周期的に電圧を計測して、適正電圧上下限値の範囲内からの逸脱が連続して決められた回数以上である場合を異常と判定してもよい。逸脱したが秒単位で逸脱が解消した場合は逸脱と判定せず、ある程度長い期間で逸脱が発生している場合に逸脱と判定できる方法であれば、どのような判定方法でもよい。

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）、協調型電圧計測装置（ＣＶＳ）８の場合には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。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、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。変更方向は増加または減少を表すものである。後述するように、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、自端の電圧が自己の目標電圧上下限値の範囲内に維持されるように電圧制御を実施しており、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。

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）７，１２，１９，２３の構成について説明する。協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）７，１２，１９，２３は、それぞれ電圧制御機器（ＳＶＲ６，ＰＣＳ１１，ＰＣＳ１８，ＳＶＣ２２）からの電圧計測値の収集、編集、監視、および電圧制御機器への目標電圧値指令の出力等をする。また、協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）７，１２，１９，２３は、目標電圧変更依頼をする機能を有する。ここで、収集は、電圧制御機器が例えば決められた周期ごとに計測した自端の電圧計測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用いて例えば電圧移動平均値を算出すること等であり、監視は、自端の電圧変動を監視することである。目標電圧値指令は、自端の電圧を目標電圧上下限値の範囲内に収めるように電圧制御機器が動作するように、電圧制御機器に対して目標電圧上下限値を送る制御指令である。目標電圧変更依頼は、例えば最新の電圧移動平均値が適正電圧上下限値の範囲内から逸脱したときに発行される。

次に、無効電力調整型の協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）１２，１９，２３の構成について説明する。以下では、協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）１２の構成について説明するが、協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）１９，２３についても同様である。

図３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３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、電圧調整部６２、記憶部６３、および通信処理部６４を備えている。

電圧監視部６０は、ＰＣＳ１１で計測された電圧計測値（Ｖ）を例えば決められた周期ごとに取得し、これを演算処理部６１に送出する。

演算処理部６１は、各種の演算処理等を実行する。具体的には、演算処理部６１は、電圧監視部６０から最新の電圧計測値を取得するごとに、これを電圧計測値６３ｄとして記憶部６３に保存する。電圧計測値６３ｄは決められた時間保存される。また、演算処理部６１は、電圧監視部６０から最新の電圧計測値を取得するごとに、一般に、記憶部６３に既に保存されている過去の電圧計測値６３ｄおよび最新の電圧計測値６３ｄを用いて例えば電圧移動平均値６３ｂを算出し、この電圧移動平均値６３ｂを、記憶部６３に保存する。ここで、電圧移動平均値６３ｂは最新の電圧計測時点を基準として過去の決められた時間における電圧計測値６３ｄの平均値であり、過去の電圧計測値６３ｄおよび最新の電圧計測値６３ｄを用いて算出される。電圧移動平均値６３ｂは例えば決められた時間保存される。また、記憶部６３には、適正電圧上下限値６３ａが予め記憶されている。適正電圧上下限値６３ａは、適正電圧上限値および適正電圧下限値からなり、ＰＣＳ１１の電圧計測地点を含む配電線３３の所定の区間について維持すべき適正電圧範囲を規定する。なお、適正電圧上下限値６３ａは、時間的にも可変に設定され得る。また、記憶部６３には、目標電圧上下限値６３ｃが予め記憶されている。目標電圧上下限値６３ｃは、目標電圧上限値および目標電圧下限値からなり、協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）１２の制御目標電圧範囲を規定する。

演算処理部６１は、目標電圧変更依頼情報生成部６１ａを有する。目標電圧変更依頼情報生成部６１ａは、例えば最新の電圧移動平均値６３ｂが適正電圧上下限値６３ａの範囲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６１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）、協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）１２の場合には協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）７に、通信処理部６４を介して送信する。通信処理部６４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。

演算処理部６１は、目標電圧変更処理部６１ｂを有する。目標電圧変更処理部６１ｂは、他の協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）、または協調型電圧計測装置（ＣＶＳ）から送信された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とに基づいて記憶部６３に記憶された目標電圧上下限値６３ｃを更新して再設定できる。

演算処理部６１は、無効電力発生データ算出部６１ｃを有する。無効電力発生データ算出部６１ｃは、電圧調整部６２から出力される無効電力Ｑを監視し、この無効電力Ｑを一定時間Ｔ（例えば、１０分間）で積分した量である無効電力積分値ΣＱを周期Ｔごとに算出する。

無効電力発生データ算出部６１ｃは、無効電力積分値ΣＱの算出に加えて、一定時間Ｔ内において協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）１２が発生可能な正の最大無効電力および負の最大無効電力を一定時間Ｔで積分した積分値も算出する。すなわち、一定時間Ｔ内における協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）１２の発生可能な正の最大無効電力をＱ_pmax（＞０）、負の最大無効電力をＱ_nmax（＜０）としたときに、Ｑ_pmax，Ｑ_nmaxは定格により決まる既知の値であるので、無効電力発生データ算出部６１ｃは、Ｑ_pmaxを一定時間Ｔで積分した量である正最大無効電力積分値ΣＱ_pmaxと、Ｑ_nmaxを一定時間Ｔで積分した量である負最大無効電力積分値ΣＱ_nmaxを算出する。なお、正の最大無効電力Ｑ_pmax、負の最大無効電力Ｑ_nmaxは、設備ごとの一定値である。図４では、一定時間Ｔ内における無効電力Ｑ、正の最大無効電力Ｑ_pmax、負の最大無効電力Ｑ_nmaxの一例を示すとともに、無効電力積分値ΣＱを斜線で示している。この場合、正最大無効電力積分値ΣＱ_pmaxはＱ_pmax・Ｔで、負最大無効電力積分値ΣＱ_nmaxはＱ_nmax・Ｔで与えられる。

さらに、無効電力発生データ算出部６１ｃは、無効電力発生データ（無効電力積分値ΣＱ、正最大無効電力積分値ΣＱ_pmax、および負最大無効電力積分値ΣＱ_nmax）を自装置のネットワークアドレス（協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）１２のネットワークアドレス）とともに、通信処理部６４を介して、一定時間Ｔごとに周期的に、決められた変圧器型の協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）７に送信する。送信先に決められた変圧器型の協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）７は、協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）１２の上流側でかつ最も至近の変圧器型の協調型電圧制御装置である。一定時間Ｔは、例えば５分とする。

電圧調整部６２は、電圧監視部６０から出力された電圧計測値が目標電圧上下限値６３ｃの範囲内にあるか否かを判定し、電圧計測値が目標電圧上下限値６３ｃの範囲から逸脱している場合には、目標電圧上下限値６３ｃの範囲内に電圧が維持されるようにＰＣＳ１１が出力する無効電力を制御する。ＰＣＳ１１は、電圧調整部６２の制御にしたがって無効電力Ｑを生成することで電圧を制御する。無効電力Ｑは、配電系統に無効電力を送り出す場合を負の値、配電系統から無効電力を吸い込む場合を正の値として定義する。負の無効電力を発生する、すなわち配電系統に無効電力を送り出すことで、電圧を上げることができる。正の無効電力を発生する、すなわち配電系統から無効電力を吸い込むことで、電圧を下げることができる。

次に、変圧器型の協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）７の構成について説明する。図５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５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、電圧調整部５２、記憶部５３、および通信処理部５４を備えている。

電圧監視部５０は、ＳＶＲ６で計測された電圧計測値（Ｖ）を例えば決められた周期ごとに取得し、これを演算処理部５１に送出する。

演算処理部５１は、各種の演算処理等を実行する。具体的には、演算処理部５１は、電圧監視部５０から最新の電圧計測値を取得するごとに、これを電圧計測値５３ｄとして記憶部５３に保存する。電圧計測値５３ｄは例えば決められた時間保存される。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ごとに、一般に、記憶部５３に既に保存されている過去の電圧計測値５３ｄおよび最新の電圧計測値５３ｄを用いて例えば電圧移動平均値５３ｂを算出し、この電圧移動平均値５３ｂを、記憶部５３に保存する。ここで、電圧移動平均値５３ｂは最新の電圧計測時点を基準として過去の決められた時間における電圧計測値５３ｄの平均値であり、過去の電圧計測値５３ｄおよび最新の電圧計測値５３ｄを用いて算出される。電圧移動平均値５３ｂは例えば決められた時間保存される。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、適正電圧上限値および適正電圧下限値からなり、ＳＶＲ６の電圧計測地点を含む配電線２の所定の区間について維持すべき適正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、目標電圧上限値および目標電圧下限値からなり、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。

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、例えば最新の電圧移動平均値５３ｂが適正電圧上下限値５３ａの範囲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）、協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）７の場合には協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）１２に、通信処理部５４を介して送信する。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。

なお、変圧器型の協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）７については、目標電圧変更依頼情報生成部５１ａを設けない構成でもよい。あるいは、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、目標電圧変更依頼情報生成部５１ａにて生成された目標電圧変更依頼情報を送信しないように構成してもよい。以下では、変圧器型の協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）７は、例えば、みずからは目標電圧変更依頼を発行しないものとする。

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）、また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とに基づいて記憶部５３に記憶された目標電圧上下限値５３ｃを更新し再設定し得る。なお、協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）の通信処理部５４は、一般に、ある装置から受信した目標電圧変更依頼情報をさらに別の装置に送信することができる。ただし、以下では、変圧器型の協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）７は、ある装置から受信した目標電圧変更依頼情報をさらに別の装置に転送しないものとする。

通信処理部５４は、電圧協調制御をする無効電力調整型の協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）１２，１９，２３からそれぞれ送信された無効電力発生データ（無効電力積分値ΣＱ、正最大無効電力積分値ΣＱ_pmax、および負最大無効電力積分値ΣＱ_nmax）、および送信元のネットワークアドレスを受信する。演算処理部５１は、通信処理部５４が無効電力発生データを受信するごとに、これを無効電力発生データ５３ｅとして記憶部５３に保存する。無効電力発生データ５３ｅは例えば決められた時間保存される。協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）１２，１９，２３は、それぞれ、無効電力発生データを一定時間Ｔの周期で変圧器型の協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）７に送信する。しかし、伝送に要する時間は、通信ネットワークの状態により変動するので、通信処理部５４が受信する、協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）１２，１９，２３からの無効電力発生データをそれぞれ受信する間隔は一定時間Ｔの前後の範囲にある。

また、変圧器型の協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）で、単位時間あたりに無効電力発生データを受信できる数には上限があるので、上限を越えることが無いように、無効電力調整型の協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）が無効電力発生データを送信するタイミングは調整しておく。

なお、演算処理部５１は、受信した無効電力発生データの送信元を当該無効電力発生データとともに受信した送信元のネットワークアドレスにより判断することができる。

無効電力調整型の電圧制御装置が無効電力発生データを送信する周期は、一定時間Ｔでなくてもよい。例えば一定時間Ｔの半分の周期で送信してもよい。周期は一定時間Ｔよりも大きくしてもよい。また、定周期でなくてもよい。送信する周期が異なる無効電力調整型の電圧制御装置があってもよい。

以下では、協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）１２から送信された無効電力積分値、正最大無効電力積分値、および負最大無効電力積分値をそれぞれΣＱ_,12，ΣＱ_pmax,12，ΣＱ_nmax,12、協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）１９から送信された無効電力積分値、正最大無効電力積分値、および負最大無効電力積分値をそれぞれΣＱ_,19，ΣＱ_pmax,19，ΣＱ_nmax,19、協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）２３から送信された無効電力積分値、正最大無効電力積分値、および負最大無効電力積分値をそれぞれΣＱ_,23，ΣＱ_pmax,23，ΣＱ_nmax,23とする。

演算処理部５１は、さらに、合計算出部５１ｃ、余裕量算出部５１ｄ、および余裕量生成部５１ｅを備える。

合計算出部５１ｃは、決められた受信時間内に受信した無効電力発生データ５３ｅ中の無効電力積分値、正最大無効電力積分値、および負最大無効電力積分値を用いて、無効電力積分値の合計である無効電力積分値合計、正最大無効電力積分値の合計である正最大無効電力積分値合計、および負最大無効電力積分値の合計である負最大無効電力積分値合計を決められた計算周期で算出する。ここで、決められた受信時間は例えば一定時間Ｔであり、決められた計算周期は例えば一定時間Ｔの１/５から１/１０程度である。ただし、これ以外の受信時間および計算周期であってもよい。具体的には、合計算出部５１ｃは、例えば、過去一定時間Ｔ内に無効電力調整型の協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）１２，１９，２３からそれぞれ受信した無効電力発生データ５３ｅを用いて、無効電力積分値合計（ΣＱ_,12＋ΣＱ_,19＋ΣＱ_,23）、正最大無効電力積分値合計（ΣＱ_pmax,12＋ΣＱ_pmax,19＋ΣＱ_pmax,23）、および負最大無効電力積分値合計（ΣＱ_nmax,12＋ΣＱ_nmax,19＋ΣＱ_nmax,23）を算出する。

余裕量算出部５１ｄは、正最大無効電力積分値合計と無効電力積分値合計とに基づいて正無効電力余裕量を算出し、負最大無効電力積分値合計と無効電力積分値合計とに基づいて負無効電力余裕量を算出する。具体的には、余裕量算出部５１ｄは、例えば、正無効電力余裕量として、１−（ΣＱ_,12＋ΣＱ_,19＋ΣＱ_,23）／（ΣＱ_pmax,12＋ΣＱ_pmax,19＋ΣＱ_pmax,23）を算出し、負無効電力余裕量として、１−（ΣＱ_,12＋ΣＱ_,19＋ΣＱ_,23）／（ΣＱ_nmax,12＋ΣＱ_nmax,19＋ΣＱ_nmax,23）を算出する。正無効電力余裕量は、無効電力積分値合計の正最大無効電力積分値合計に対する余裕度合いを表し、負無効電力余裕量は、無効電力積分値合計の負最大無効電力積分値合計に対する余裕度合いを表す。

余裕量生成部５１ｅは、正無効電力余裕量が正側の閾値（例えば、ｐ＝０．２）よりも小さい場合に正無効電力余裕量が正側の閾値よりも大きくなるようにＳＶＲ６のタップ位置を変更し、負無効電力余裕量が負側の閾値（例えば、ｐ＝０．２）よりも小さい場合に負無効電力余裕量が負側の閾値よりも大きくなるようにＳＶＲ６のタップ位置を変更する。具体的には、余裕量生成部５１ｄは、例えば、１−（ΣＱ_,12＋ΣＱ_,19＋ΣＱ_,23）／（ΣＱ_pmax,12＋ΣＱ_pmax,19＋ΣＱ_pmax,23）＜ｐの場合、または、１−（ΣＱ_,12＋ΣＱ_,19＋ΣＱ_,23）／（ΣＱ_nmax,12＋ΣＱ_nmax,19＋ΣＱ_nmax,23）＜ｐの場合は、全体として無効電力の発生余力が確保されていないと判断して、上記のように無効電力の発生余力が確保されるようにＳＶＲ６のタップ位置を変更する。この際、余裕量生成部５１ｅは、例えば、正無効電力余裕量が正側の閾値よりも小さい場合に正無効電力余裕量が正側の閾値よりも大きくなるようにＳＶＲ６のタップ位置を変更する。負無効電力余裕量が負側の閾値よりも小さい場合に負無効電力余裕量が負側の閾値よりも大きくなるようにＳＶＲ６のタップ位置を変更する。

電圧調整部５２は、電圧監視部５０から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、電圧計測値が目標電圧上下限値５３ｃの範囲から逸脱している場合には、目標電圧上下限値５３ｃの範囲内に電圧が維持されるようにＳＶＲ６のタップ位置を調整する。ＳＶＲ６は、電圧調整部５２の制御にしたがってタップ位置Ｔを調整することで電圧を制御する。

次に、本実施の形態に係る配電系統電圧制御システムの動作について説明する。まず、協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）の通常の電圧制御動作について説明する。

無効電力調整型の協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）の通常の電圧制御動作について説明する。なお、通常の電圧制御動作は、協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）１２，１９，２３に共通するので、特に符号を付さずに説明する。無効電力調整型の協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）は、自端の電圧計測値を短周期（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、目標電圧値上下限値の範囲内からの電圧計測値の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または減算し、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は、電圧を目標電圧上下限値内に収めるべくＰＩＤ（Proportional Integral Differential）制御によりＰＣＳ等の電圧制御機器に無効電力出力指令を出す。なお、このような制御は電圧調整部６２により実行される（図３）。

無効電力調整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（目標電圧変更依頼を受けていないときの値）は、例えば、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、一定の不感帯幅（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、目標電圧変更依頼を受けていない状態では、正側および負側の無効電力の発生余力が十分にあり、無効電力調整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。

次に、変圧器型の協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）７の通常の電圧制御動作について説明する。変圧器型の協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）７は、自端の電圧計測値を短周期（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または減算し、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、電圧を目標電圧上下限値内に収めるべくタップ位置を変更する指令を出す。なお、タップ動作回数を軽減するため、逸脱量を判定するための電圧積分量の閾値は無効電力調整型の協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）に比べて大きく設定することができる。なお、このような制御は電圧調整部５２により実行される（図５）。

変圧器型の協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）７の目標電圧上下限値の初期値（目標電圧変更依頼を受けていないときの値）は、例えば、予め定められた値、もしくは、曜日・時間帯等に応じて定められた値に、一定の不感帯幅（例えば、定められた値の１％）を加減算した値とする。これにより、負荷側について目標電圧変更依頼の無い通常状態での電圧維持を行う。

次に、変圧器型の協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）７および無効電力調整型の協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）１２，１９，２３の電圧協調制御による無効電力調整型の協調型電圧制御機器ＰＣＳ１１，ＰＣＳ１９，ＳＶＣ２２の無効電力の発生余力を確保するための動作について説明する。

無効電力調整型の協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）１２，１９，２３は、それぞれ、無効電力発生データ（無効電力制御機器が発生する無効電力Ｑを例えば一定時間Ｔで積分した無効電力積分値ΣＱ、並びに、発生可能な正の最大無効電力Ｑ_pmaxおよび負の最大無効電力Ｑ_nmaxを当該一定時間Ｔで積分した正最大無効電力積分値ΣＱ_pmaxおよび負最大無効電力積分値ΣＱ_nmax）を一定期間Ｔごとに周期的に算出する。なお、この処理は無効電力発生データ算出部６１ｃにより実行される（図３）。

次に、無効電力調整型の協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）１２，１９，２３は、それぞれ、無効電力発生データを、自装置のネットワークアドレスとともに、上記一定時間Ｔごとに変圧器型の協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）７に送信する。この処理は通信処理部６４により実行される（図３）。

図６は、無効電力発生データを周期的に処理する変圧器型の協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）の動作を示したフローチャートである。変圧器型の協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）は、通信処理部５４を介して無効電力調整型の協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）からそれぞれ受信した無効電力発生データ５３ｅを記憶部５３に保存する（Ｓ２０）。変圧器型の協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）７の場合には、無効電力調整型の協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）１２，１９，２３から無効電力発生データ５３ｅを受信することになる。

次に、前回の起動から決められた計算周期が経過したかどうかチェックする(Ｓ２１)。経過していない場合は、Ｓ２０に戻る。経過している場合は、至近に余裕量生成部５１ｅがタップ位置を変更してから、決められた待機時間（例えば一定時間Ｔの７／１０から１程度）が経過しているかどうかチェックする(Ｓ２２)。経過していない場合は、Ｓ２０に戻る。経過している場合は、合計算出部５１ｃは、決められた受信時間（例えば一定時間Ｔ）内かつ待機時間内に受信した無効電力発生データ５３ｅ中の無効電力積分値、正最大無効電力積分値、および負最大無効電力積分値を用いて、無効電力積分値の合計である無効電力積分値合計、正最大無効電力積分値の合計である正最大無効電力積分値合計、および負最大無効電力積分値の合計である負最大無効電力積分値合計を算出する（Ｓ２３）。なお、無効電力発生データ５３ｅ中に同じ送信元のネットワークアドレスを持つデータがある場合は、新しい方のデータだけを使って合計を求める。決められた受信時間は、伝送遅れを考慮して一定時間Ｔよりも長くしてもよい。

次に、余裕量算出部５１ｄは、正最大無効電力積分値合計と無効電力積分値合計とに基づいて正無効電力余裕量を算出し、負最大無効電力積分値合計と無効電力積分値合計とに基づいて負無効電力余裕量を算出する（Ｓ２４）。

次に、余裕量生成部５１ｅは、正無効電力余裕量が正側の閾値よりも小さいかどうかチェックする（Ｓ２５）。小さい場合には、正無効電力余裕量が正側の閾値よりも大きくなるように、電圧が下がる方向にＳＶＲ６のタップ位置を変更する（Ｓ２６）。具体的には、電圧調整部６２が電圧を下げる方向にＳＶＲ６のタップ位置を変更するように、現在の電圧が目標電圧上限値よりも高くなるように目標電圧上下限値５３ｃの範囲を低い側に変更する。正無効電力余裕量が正側の閾値よりも大きいか同じ場合に、負無効電力余裕量が負側の閾値よりも小さいかどうかチェックする（Ｓ２７）。負無効電力余裕量が負側の閾値よりも大きいか同じ場合に、Ｓ２０に戻る。小さい場合には、負無効電力余裕量が負側の閾値よりも大きくなるように、電圧が上がる方向にＳＶＲ６のタップ位置を変更する（Ｓ２８）。具体的には、電圧調整部６２が電圧を上げる方向にＳＶＲ６のタップ位置を変更するように、現在の電圧が目標電圧下限値よりも低くなるように目標電圧上下限値５３ｃの範囲を高い側に変更する。

電圧調整部を介さないでタップ位置を変更できるＳＶＲでは、電圧調整部を介さないでタップ位置を変更してもよい。電圧調整部を介さないでタップ位置を変更する場合には、タップ位置を変更することで目標電圧上下限値の範囲から電圧が逸脱するかどうかをチェックし、逸脱が予想される場合には、逸脱して電圧調整部がタップ位置を元に戻すことが無いように、例えば１タップ分の電圧変化幅だけ目標電圧上下限値を変更する。タップ位置の変更後に予想される電圧が中央にくるように目標電圧上下限値を変更してもよい。

なお、余裕量生成部５１ｅがタップ位置を変更してから、決められた待機時間が経過するまでは、タップ位置を変更しないようにする理由は、タップ位置を変更した効果が無効電力発生データに反映された後に、余裕量生成部５１ｅが正無効電力余裕量および負無効電力余裕量を算出するようにするためである。

また、余裕量生成部５１ｅがタップ位置を変更した後に受信した無効電力発生データの数の、受信時間（過去一定時間Ｔ）内に受信した無効電力発生データの数に対する割合が、決められた変更後割合閾値よりも大きくなるまでは、タップ位置を変更しないようにすることもできる。この場合は、待機時間を経過する前であっても、タップ位置を変更してから一定の割合以上の無効電力発生データが受信されているときは、タップ位置を変更した後に受信した無効電力発生データを用いて正無効電力余裕量および負無効電力余裕量を算出することができ、通信不良等で一部データが受信できない場合でも、無効電力の発生余力を確保するための制御を実施することができる。

次に、協調型電圧計測装置（ＣＶＳ）また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について説明する。まず、協調型電圧計測装置（ＣＶＳ）また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７は、目標電圧変更依頼の発行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）または無効電力調整型の協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）は、自端の電圧計測値を決められた周期ごと（例えば１秒周期ごと）に取得し、これを決められた時間（例えば１分間）保存する（Ｓ１）。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決められた周期ごとに取得し、この電圧計測値は記憶部４３に決められた時間保存される。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決められた周期ごとに取得し、この電圧計測値は記憶部６３に決められた時間保存される。

協調型電圧計測装置（ＣＶＳ）または無効電力調整型の協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）は、電圧計測値を取得するたびに（例えば１秒周期）、例えば、電圧移動平均値（例えば至近の過去１分間の電圧移動平均値）を算出し、これを決められた時間（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に決められた時間保存する。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に決められた時間保存する。

協調型電圧計測装置（ＣＶＳ）または無効電力調整型の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、決められた周期ごと（例えば１分周期ごと）に、例えば、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の範囲から逸脱した場合に（Ｓ４，Ｎｏ）、目標電圧値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が上記した比較処理を行い、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が上記した比較処理を行い、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（電圧の上げまたは下げ方向）に関する情報からなる。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、電圧変更方向は電圧を下げる方向である。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で与えることができ、例えば「逸脱量％＋０.５％」程度を設定する。この場合、電圧変更量は、実質的には、最新の電圧移動平均値に対する逸脱量の割合として設定される。なお、電圧計測値の逸脱の判定に例えば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り一時的に電圧が適正電圧範囲を逸脱した場合に、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）の動作について説明する。なお、目標電圧変更依頼を発行した協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）自身も、目標電圧変更依頼を受けた協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）と同様の動作を行う。

まず、無効電力調整型および変圧器型の双方に共通の動作について説明する。図８は、目標電圧変更依頼を受けた協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）の目標電圧上下限値の変更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）また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、例えば、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、これ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、例えば、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幅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設定を行わず、依頼を破棄し、依頼のリレーも行わない（Ｓ１５）。上記のように定められた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）は目標電圧上下限値の設定をする（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、例えば、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小の電圧移動平均値を選択し、これに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、例えば、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幅を加えた値とする（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設定を行わず、依頼を破棄し、依頼のリレーも行わない（Ｓ１５）。つまり、変更後の目標電圧上下限値は、適正電圧範囲内である必要がある。上記のように定められた目標電圧上限値が適正電圧上限値を下回る場合は（Ｓ１７，Ｙｅｓ）、協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）は目標電圧上下限値の設定をする（Ｓ１４）。

なお、協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）は、目標電圧変更依頼を受けてから目標電圧上下限値を変更した後、予め定められた電圧協調制御有効時間（例えば１時間）内は目標電圧上下限値を固定するが、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。

また、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、後優先で目標電圧上下限値変更を行い、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、電圧協調制御を実施する装置ごと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、目標電圧変更依頼を発行してから重複動作禁止時間（例えば１０秒）経過するまでは新たな目標電圧変更依頼を発行（送信）しない。無効電力調整型の協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）は、目標電圧変更依頼発行（送信）から重複動作禁止時間（例えば１分）経過するまでは新たな目標電圧変更依頼発行（送信）を行わない。無効電力調整型の協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）は、目標電圧変更依頼受信から重複動作禁止時間（例えば１分）経過するまでは新たな目標電圧変更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、目標電圧変更依頼受信から重複動作禁止時間（例えば３０分）経過するまでは新たな目標電圧変更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、目標電圧変更依頼情報の伝送について説明する。目標電圧変更依頼情報は、例えば装置間をリレー方式で伝送される。図９は、協調型電圧計測装置（ＣＶＳ）およ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９において、矢印は目標電圧変更依頼情報の送信可能方向を表している。目標電圧変更依頼情報のリレー範囲は、同一配電線内に留まるように設定される。図９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、およ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）群および接続制御装置（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、目標電圧変更依頼情報を他から受信することはなく、みずか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情報を予め定められた１また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、目標電圧変更依頼情報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、目標電圧変更依頼情報を他から受信した場合は、その目標電圧変更依頼情報を予め定められた１また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、目標電圧変更依頼情報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、目標電圧変更依頼情報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情報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、みずか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情報を予め定められた１また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、みずか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情報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１０は、協調型電圧計測装置（ＣＶＳ）および協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）間のリレー方式での通信の一例を示した図である。図１０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情報を生成し、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情報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情報を、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情報を、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情報を、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情報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）および接続制御装置（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）、および接続制御装置（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および接続制御装置（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、みずから目標電圧変更依頼を発行する場合およ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および接続制御装置（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する。協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）２３または接続制御装置（ＣＣ）１６から目標電圧変更依頼を受信した場合は、受信した目標電圧変更依頼の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９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、開閉器また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。開閉器また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、開閉器また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以外に別の高圧配電線を配電用変圧器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高圧配電線の配電線電源側の系統部分と接続する場合もある。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）７は、目標電圧変更依頼を中継しないように送信制御をする。

また、図９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）７はみずか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情報を受信した場合でも、これを協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）１２に中継しないことを表している。

なお、無効電力調整型の協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）１２，１９，２３から変圧器型の協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）７への無効電力発生データ（無効電力積分値ΣＱ、正最大無効電力積分値ΣＱ_pmaxおよび負最大無効電力積分値ΣＱ_nmax）、およびネットワークアドレスの定期的な送信も、目標電圧変更依頼と同じルートを辿り、リレー方式でなされる（図９、図１０参照）。

次に、本実施の形態に係る配電系統電圧制御システムが電圧を適正範囲に維持する動作例について説明する。図１１と図１２は、無効電力調整型の電圧制御機器の無効電力発生余力が十分に確保されている場合である。図１１は、本実施の形態に係る配電系統電圧制御システムで発生した電圧逸脱が変圧器型の電圧制御機器のタップ位置変更をともなって解消される動作例を示す模式図である。図１２は、電圧逸脱が変圧器型の電圧制御機器のタップ位置変更をともなわないで解消される動作例を示す模式図である。図１３は、比較例としての無効電力調整型の電圧制御機器の無効電力発生余力が十分に確保されていない場合に発生した電圧逸脱を解消する場合である。

まず、図１１について説明する。図１１では、横軸を時間、縦軸を電圧計測値とし、図１で説明したＣＶＳ１７，ＣＶＣ１９（ＰＣＳ１８），ＣＶＣ１２（ＰＣＳ１１），ＣＶＣ７（ＳＶＲ６）の各動作を示している。なお、図および説明を簡単にするため、例えば、次のような条件を設定する。まず、装置間の通信時間は、通信ネットワークの性能および通信する装置の数などに依存するが、ここでは、最悪でも通信できる時間として１０秒と仮定して説明する。次に、装置間の通信時間と同じ１０秒ごとに電圧が変化するものとする。各装置は１０秒ごとに更新される１０秒間の電圧計測値の電圧平均値に基づいて動作するものとする。また、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（１０秒ごと）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。また、天気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、配電系統高圧系では負荷側の電圧が徐々に増大する場合を想定する。なお、ＣＶＣ２３（ＳＶＣ２２）の動作説明は省略する。

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、適正電圧上下限値の範囲からの逸脱が検出される。そのため、ＣＶＳ１７は、電圧を下げる方向に電圧変更量Ａの目標電圧変更依頼を発行する。なお、実際には、例えば１秒ごとに１秒間の電圧の平均値を電圧計測値とし、１秒ごとに至近の過去の１分間の電圧計測値から求めた電圧移動平均値で電圧逸脱を判断する。そのため、時刻Ｔ１よりも後に、１分間の電圧移動平均値が適正電圧上限値を超える時刻に目標電圧変更依頼が発行される。

ＣＶＣ１９は、ＣＶＳ１７から送信された目標電圧変更依頼情報を受信し、その時点（時刻Ｔ２）での電圧移動平均値およ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。ＣＶＣ１９が制御するＰＣＳ１８には正側の無効電力発生余力が十分にあり、新たな目標電圧上限値以下に自箇所の電圧を低下させるように動作し、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。ＣＶＣ１９は、目標電圧変更依頼情報をＣＶＣ１２に送信する。ＰＣＳ１８は無効電力調整型の電圧制御機器なので、その上流側の配電系統の電圧を配電用変圧器からのインピーダンスに応じて低下させるので、時刻Ｔ２以降は、ＣＶＣ１９よりも上流側にあるＣＶＣ１２とＣＶＣ７の箇所の電圧も低下する。

ＣＶＣ１２は、ＣＶＳ１９から転送された目標電圧変更依頼情報を受信し、その時点（時刻Ｔ３）での電圧移動平均値およ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。ＣＶＣ１２が制御するＰＣＳ１１にも正側の無効電力発生余力が十分にあり、新たな目標電圧上限値以下に自箇所の電圧を低下させるように動作し、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、目標電圧変更依頼情報をＣＶＣ７に送信する。

ＣＶＣ７は、ＣＶＳ１２から転送された目標電圧変更依頼情報を受信し、その時点（時刻Ｔ４）での電圧移動平均値およ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。時刻Ｔ４では、電圧計測値が新たな目標電圧上限値を上回っているので、ＣＶＣ７は電圧を下げるようにＳＶＲ６のタップ位置を変更する。なお、ＳＶＲ６は、ＣＶＣ７が目標電圧変更依頼情報を受信した時（時刻Ｔ４）からタップ位置の変更が完了するまで（時刻Ｔ５）、仮に１０秒を要するとした。タップ位置の変更が完了した時刻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。

図１１では、ＣＶＣ７は、目標電圧変更依頼を受けて自己の目標電圧上限値を下げた後、ＳＶＲ６のタップ位置を変更する制御をしている。そのため、タップ位置の変更後は、ＰＣＳ１１、ＰＣＳ１８等では目標電圧上限値以下とするために必要な無効電力発生量が減少するので、ＰＣＳ１１、ＰＣＳ１８等の無効電力の発生余力が確保される。

次に、図１２について説明する。図１２では、図１１と同様に、横軸を時間、縦軸を電圧計測値とし、図１で説明したＣＶＳ１７，ＣＶＣ１９（ＰＣＳ１８），ＣＶＣ１２（ＰＣＳ１１），ＣＶＣ７（ＳＶＲ６）の各動作を示している。条件は図１１の場合とほぼ同じである。ここでは、異なる条件だけを説明する。配電用変圧器１とＳＶＲ６の間の距離が大きく、ＣＶＣ１９、ＣＶＣ１２が無効電力を制御することにより、ＳＶＲ６の設置箇所の電圧も目標電圧上限以下に低下する。つまり、ＳＶＲ６はそのタップ位置を変更しないでも目標電圧上限制約を守ることができる状況を想定する。

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、適正電圧上下限値の範囲からの逸脱が検出される。そのため、ＣＶＳ１７は、電圧を下げる方向に電圧変更量Ａの目標電圧変更依頼を発行する。

ＣＶＣ１９は、ＣＶＳ１７から送信された目標電圧変更依頼情報を受信し、その時点（時刻Ｔ２）での電圧移動平均値およ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。ＣＶＣ１９が制御するＰＣＳ１８には正側の無効電力発生余力が十分にあり、新たな目標電圧上限値以下に自箇所の電圧を低下させるように動作し、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。ＣＶＣ１９は、目標電圧変更依頼情報をＣＶＣ１２に送信する。

ＣＶＣ１２は、ＣＶＳ１９から転送された目標電圧変更依頼情報を受信し、その時点（時刻Ｔ３）での電圧移動平均値およ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。ＣＶＣ１２が制御するＰＣＳ１１にも正側の無効電力発生余力が十分にあり、新たな目標電圧上限値以下に自箇所の電圧を低下させるように動作し、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、目標電圧変更依頼情報をＣＶＣ７に送信する。

ＣＶＣ７は、ＣＶＳ１２から転送された目標電圧変更依頼情報を受信し、その時点（時刻Ｔ４）での電圧移動平均値およ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。しかし、時刻Ｔ４では、ＰＣＳ１１，ＰＣＳ１８等が発生する無効電力が増加するように制御していることにより、電圧計測値が新たな目標電圧上限値を下回っている。そのため、ＳＶＲ６は目標電圧上限制約に違反しないため、ＳＶＲ６のタップ位置は変更されない。この場合、ＰＣＳ１１，ＰＣＳ１８等は、目標電圧上限値以下に電圧がなるのに必要な無効電力を発生し続けるので、ＰＣＳ１１，ＰＣＳ１８等の無効電力調整型の電圧制御機器の無効電力の発生余力が確保されない可能性がある。その結果、ＰＣＳ１１，ＰＣＳ１８等は、電圧協調制御有効時間（例えば１時間）が経過するまで、電圧変動に高速に対処する余力を失った状態になっている可能性がある。

無効電力調整型の電圧制御機器の無効電力の発生余力が十分でない場合には、電圧逸脱が発生してもその解消までに要する時間が長くなる。無効電力の発生余力が十分でない場合の図１３について説明する。条件は、図１２と同様であるが、ＰＣＳ１１，ＰＣＳ１８等は、目標電圧上限値以下に電圧がなるのに必要な無効電力を発生し続けており、新たな電圧上昇に対して電圧を下げることができない点が異なる。

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、適正電圧上下限値の範囲からの逸脱が検出される。そのため、ＣＶＳ１７は、電圧を下げる方向の目標電圧変更依頼を発行する。

ＣＶＣ１９は、ＣＶＳ１７から送信された目標電圧変更依頼情報を受信し、その時点（時刻Ｔ２）での電圧移動平均値およ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。ＣＶＣ１９が制御するＰＣＳ１８には正側の無効電力発生余力が無いので、目標電圧上限値が低く変更になっても自箇所の電圧を下げることができない。そのため、時刻Ｔ２以降も、電圧計測値が上昇する。ＣＶＣ１９は、目標電圧変更依頼情報をＣＶＣ１２に送信する。

ＣＶＣ１２は、ＣＶＳ１９から転送された目標電圧変更依頼情報を受信し、その時点（時刻Ｔ３）での電圧移動平均値およ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。ＣＶＣ１２が制御するＰＣＳ１１にも正側の無効電力発生余力が無いので、目標電圧上限値が低く変更になっても自箇所の電圧を下げることができない。そのため、時刻Ｔ３以降も、電圧計測値が上昇する。ＣＶＣ１２は、目標電圧変更依頼情報をＣＶＣ７に送信する。

ＣＶＣ７は、ＣＶＳ１２から転送された目標電圧変更依頼情報を受信し、その時点（時刻Ｔ４）での電圧移動平均値およ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。時刻Ｔ４では、電圧計測値が新たな目標電圧上限値を上回っているので、ＣＶＣ７は電圧を下げるようにＳＶＲ６のタップ位置の変更制御を行う。タップ位置の変更が完了した時刻Ｔ５以降では、電圧計測値が下降し、ＳＶＲ６の設置箇所では目標電圧上限値以下に制御される。しかし、ＣＶＳ１７、ＰＣＳ１８、ＰＣＳ１１の設置箇所の電圧は、低下するが目標電圧上限値より大きく、その後は上昇する。

時刻Ｔ６で、ＳＶＲ６の設置箇所の電圧が再び目標電圧上限値を超える。すると、ＳＶＲ６がタップ位置を再び変更して、電圧が下がる。ＣＶＳ１７の設置箇所の電圧が適正電圧上限値以下になる。ＰＣＳ１８、ＰＣＳ１１の設置箇所の電圧は、目標電圧上限値以下になる。ＰＣＳ１８、ＰＣＳ１１は、無効電力発生余力を回復する。図１２の場合と比較すると、ＣＶＳ１７の設置箇所の電圧が適正電圧上限値以下になるまでに要する時間は、約９０秒長くなっている。このように無効電力調整型の無効電力発生機器に無効電力の発生余力が無い状態で電圧逸脱が発生した場合には、電圧逸脱を解消するまでの時間が長くなる。

本発明では、無効電力調整型の無効電力発生機器の無効電力発生余力を周期的にチェックする。チェックした結果、正側または負側の無効電力の発生余力が小さい状態であることが判明した場合は、少ない側の無効電力の発生余力が大きくなるように、変圧器型の電圧制御機器のタップ位置を変更する。そのため、本発明では、無効電力調整型の無効電力発生機器の無効電力発生余力を確保することができる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、変圧器型の電圧制御装置は、無効電力調整型の電圧制御装置から送信された無効電力発生データを用いて、正無効電力余裕量および負無効電力余裕量を算出し、正無効電力余裕量が正側の閾値よりも小さい場合には正無効電力余裕量が正側の閾値よりも大きくなるように変圧器型の電圧制御機器のタップ位置を変更し、負無効電力余裕量が負側の閾値よりも小さい場合には負無効電力余裕量が負側の閾値よりも大きくなるように変圧器型の電圧制御機器のタップ位置を変更するようにしたので、無効電力調整型の電圧制御機器の無効電力発生余力を確保することが可能になるという効果を奏する。

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、必要なデータの送受信は、主に、協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）および協調型電圧計測装置（ＣＶＳ）間での目標電圧変更依頼情報の授受と、無効電力調整型の協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）から変圧器型の協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）への無効電力発生データ（無効電力積分値ΣＱ、正最大無効電力積分値ΣＱ_pmaxおよび負最大無効電力積分値ΣＱ_nmax）の送信のみであり、通信負荷が低減され、高速通信ネットワークおよ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）および協調型電圧計測装置（ＣＶＳ）間での通信経路を、図９および図１０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および積分値データ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）また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。本実施の形態のその他の効果は、既に説明したとおりである。

なお、本実施の形態では、配電系統の低圧系統に分散型電源として太陽光発電源が接続されているとしたが、太陽光発電源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および積分データは装置間で受け渡されてリレー方式で送受信されるとしたが、リレー方式によらずに送受信することもできる。

自立型協調制御だけでなく、集中制御でも、本発明を適用して、適正電圧を維持しながら、無効電力調整型の電圧制御機器の無効電力発生余力を確保することもできる。

以上のように、本発明は、変圧器型の電圧制御装置、無効電力調整型の電圧制御装置、および配電系統電圧制御システムとして有用である。

１ 配電用変圧器、２，３２〜３４ 配電線、３ 遮断器、４，１４ 変圧器、５ 負荷、６ ＳＶＲ、７，１２，１９，２３ 協調型電圧制御装置（ＣＶＣ）、８，９，１０，１７，２１ 協調型電圧計測装置（ＣＶＳ）、１１，１８ パワーコンディショナ（ＰＣＳ）、１５ 開閉器、１６ 接続制御装置（ＣＣ）、２２ 静止型無効電力補償装置（ＳＶＣ）、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、４３ｃ，５３ｄ，６３ｄ 電圧計測値、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 合計算出部、５１ｄ 余裕量算出部、５１ｅ 余裕量生成部、５２，６２ 電圧調整部、５３ｃ，６３ｃ 目標電圧上下限値、５３ｅ 無効電力発生データ、６１ｃ 無効電力発生データ算出部。

Claims (9)

1. 各々が制御対象の無効電力調整型の電圧制御機器を制御する複数の無効電力調整型の電圧制御装置からそれぞれ送信された、前記無効電力調整型の電圧制御機器が発生した無効電力を一定時間で積分した無効電力積分値、並びに前記無効電力調整型の電圧制御機器が発生可能な正の最大無効電力および負の最大無効電力を当該一定時間で積分した正最大無効電力積分値および負最大無効電力積分値を含む無効電力発生データを受信する通信処理部と、
   決められた計算周期で決められた受信時間内に複数の前記無効電力調整型の電圧制御装置からそれぞれ受信した前記無効電力発生データ中の前記無効電力積分値、前記正最大無効電力積分値、および前記負最大無効電力積分値を用いて、前記無効電力積分値の合計である無効電力積分値合計、前記正最大無効電力積分値の合計である正最大無効電力積分値合計、および前記負最大無効電力積分値の合計である負最大無効電力積分値合計を算出する合計算出部と、
   前記正最大無効電力積分値合計と前記無効電力積分値合計とに基づいて正無効電力余裕量を算出し、前記負最大無効電力積分値合計と前記無効電力積分値合計とに基づいて負無効電力余裕量を算出する余裕量算出部と、
   前記正無効電力余裕量が正側の閾値よりも小さい場合に前記正無効電力余裕量が前記正側の閾値よりも大きくなるように高圧配電線に接続された変圧器型の電圧制御機器のタップ位置を変更し、前記負無効電力余裕量が負側の閾値よりも小さい場合に前記負無効電力余裕量が前記負側の閾値よりも大きくなるように前記変圧器型の電圧制御機器のタップ位置を変更する余裕量生成部とを備えた変圧器型の電圧制御装置。
2. 前記余裕量生成部がタップ位置を変更してから、決められた待機時間が経過するまでは、タップ位置を変更しないことを特徴とする請求項１に記載の変圧器型の電圧制御装置。
3. 前記余裕量生成部がタップ位置を変更した後に受信した前記無効電力発生データの数の、前記受信時間内に受信した前記無効電力発生データの数に対する割合が決められた変更後割合閾値よりも大きくなるまでは、タップ位置を変更しないことを特徴とする請求項１に記載の変圧器型の電圧制御装置。
4. 前記変圧器型の電圧制御機器にて計測された電圧計測値が目標電圧上下限値の範囲内に維持されるように当該変圧器型の電圧制御機器のタップ位置を調整する電圧調整部を備え、
   前記余裕量生成部は、前記変圧器型の電圧制御機器のタップ位置を変更する際に、前記電圧調整部がタップ位置を変更するように、前記電圧計測値が前記目標電圧上下限値の範囲外になるように、前記目標電圧上下限値を変更することを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の変圧器型の電圧制御装置。
5. 電圧制御装置または電圧計測装置の設置箇所の電圧が適正電圧範囲から逸脱したときに、電圧制御装置に対して目標電圧上下限値の変更を依頼するために送信され、前記通信処理部が受信した目標電圧変更依頼情報に基づいて目標電圧上下限値を変更する目標電圧変更処理部と、
   当該変圧器型の電圧制御装置が制御する変圧器型の電圧制御機器の設置箇所の電圧が適正電圧範囲から逸脱したときは、他の電圧制御装置に対して目標電圧上下限値の変更を依頼するために前記通信処理部から送信される前記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を備え、
   前記通信処理部が、受信した前記目標電圧変更依頼情報をさらに他の電圧制御装置に送信することを特徴とする請求項１から請求項４の何れか１項に記載の変圧器型の電圧制御装置。
6. 決められた計算周期で決められた受信時間内に複数の無効電力調整型の電圧制御装置からそれぞれ受信した無効電力発生データ中の無効電力積分値、正最大無効電力積分値、および負最大無効電力積分値を用いて、前記無効電力積分値の合計である無効電力積分値合計、前記正最大無効電力積分値の合計である正最大無効電力積分値合計、および前記負最大無効電力積分値の合計である負最大無効電力積分値合計を算出し、前記正最大無効電力積分値合計と前記無効電力積分値合計とに基づいて正無効電力余裕量を算出し、前記負最大無効電力積分値合計と前記無効電力積分値合計とに基づいて負無効電力余裕量を算出し、前記正無効電力余裕量が正側の閾値よりも小さい場合に前記正無効電力余裕量が前記正側の閾値よりも大きくなるように高圧配電線に接続された変圧器型の電圧制御機器のタップ位置を変更し、前記負無効電力余裕量が負側の閾値よりも小さい場合に前記負無効電力余裕量が前記負側の閾値よりも大きくなるように前記変圧器型の電圧制御機器のタップ位置を変更する変圧器型の電圧制御装置に前記無効電力発生データを送信する無効電力調整型の電圧制御装置であって、
   高圧配電線および低圧配電線の双方またはいずれか一方に接続された制御対象の無効電力調整型の電圧制御機器にて計測された電圧計測値が目標電圧上下限値の範囲内に維持されるように前記無効電力調整型の電圧制御機器が出力する無効電力を制御する電圧調整部と、
   前記無効電力調整型の電圧制御機器が発生した無効電力を一定時間で積分した無効電力積分値、並びに前記無効電力調整型の電圧制御機器が発生可能な正の最大無効電力および負の最大無効電力を当該一定時間で積分した正最大無効電力積分値および負最大無効電力積分値を算出する演算処理部と、
   前記無効電力積分値、前記正最大無効電力積分値および前記負最大無効電力積分値を含む無効電力発生データを周期的に前記変圧器型の電圧制御装置に送信する通信処理部とを備えた無効電力調整型の電圧制御装置。
7. 至近の上流側の変圧器型の電圧制御装置に、前記無効電力積分値、前記正最大無効電力積分値および前記負最大無効電力積分値を送信することを特徴とする請求項６に記載の無効電力調整型の電圧制御装置。
8. 電圧制御装置または電圧計測装置の設置箇所の電圧が適正電圧範囲から逸脱したときに、電圧制御装置に対して目標電圧上下限値の変更を依頼するために送信され、前記通信処理部が受信した目標電圧変更依頼情報に基づいて目標電圧上下限値を変更する目標電圧変更処理部と、
   当該無効電力調整型の電圧制御装置が制御する無効電力調整型の電圧制御機器の設置箇所の電圧が適正電圧範囲から逸脱したときは、他の電圧制御装置に対して目標電圧上下限値の変更を依頼するために前記通信処理部から送信される前記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を備え、
   前記通信処理部が、受信した前記目標電圧変更依頼情報をさらに他の電圧制御装置に送信することを特徴とする請求項６に記載の無効電力調整型の電圧制御装置。
9. 高圧配電線及び低圧配電線の双方またはいずれか一方に接続された制御対象の無効電力調整型の電圧制御機器の設置箇所の電圧が目標電圧上下限値の範囲内に維持されるように前記無効電力調整型の電圧制御機器が出力する無効電力を制御する電圧調整部と、前記無効電力調整型の電圧制御機器が発生した無効電力を一定時間で積分した無効電力積分値、並びに発生可能な正の最大無効電力および負の最大無効電力を当該一定時間で積分した正最大無効電力積分値および負最大無効電力積分値を算出する演算処理部と、前記無効電力積分値、前記正最大無効電力積分値および前記負最大無効電力積分値を含む無効電力発生データを周期的に決められた変圧器型の電圧制御装置に送信する通信処理部とを各々が有する複数の無効電力調整型の電圧制御装置と、
   複数の前記無効電力調整型の電圧制御装置からそれぞれ送信された前記無効電力発生データを受信する通信処理部と、決められた計算周期で決められた受信時間内に複数の前記無効電力調整型の電圧制御装置からそれぞれ受信した前記無効電力発生データ中の前記無効電力積分値、前記正最大無効電力積分値、および前記負最大無効電力積分値を用いて、前記無効電力積分値の合計である無効電力積分値合計、前記正最大無効電力積分値の合計である正最大無効電力積分値合計、および前記負最大無効電力積分値の合計である負最大無効電力積分値合計を算出する合計算出部と、前記正最大無効電力積分値合計と前記無効電力積分値合計とに基づいて正無効電力余裕量を算出し、前記負最大無効電力積分値合計と前記無効電力積分値合計とに基づいて負無効電力余裕量を算出する余裕量算出部と、前記正無効電力余裕量が正側の閾値よりも小さい場合に前記正無効電力余裕量が前記正側の閾値よりも大きくなるように前記高圧配電線に接続された変圧器型の電圧制御機器のタップ位置を変更し、前記負無効電力余裕量が負側の閾値よりも小さい場合に前記負無効電力余裕量が前記負側の閾値よりも大きくなるように前記変圧器型の電圧制御機器のタップ位置を変更する余裕量生成部とを有する変圧器型の電圧制御装置と、
   を備えた配電系統電圧制御システム。

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