JP5774254B1 - 集中電圧制御装置および計測装置 - Google Patents

Abstract

配電線の電圧および電力を計測し計測情報として送信する第１の計測装置と、配電線の電圧を計測し、計測した電圧が適正電圧範囲から逸脱しているか否かを示す情報であり情報量が計測情報より少ない逸脱情報を送信する第２の計測装置と、配電線の電圧を制御する電圧制御機器とを備える電圧制御システムにおける集中電圧制御装置であって、第１の受信した計測情報に基づいて配電線内の電力分布を推定する電力分布推定部９１１と、電力分布に基づいて配電線の電圧分布を推定する電圧分布推定部９１２と、電圧分布において適正電圧範囲から電圧が逸脱する箇所がある場合に、電圧制御機器のタップ位置を決定するタップ位置決定部９１４と、受信した逸脱情報に基づいて配電線内の電力分布を補正する補正部９１３と、を備え、電圧分布推定部９１２は、電力分布が補正された場合、補正された電力分布を用いて電圧分布を推定する。

Description

本発明は、配電系統の電圧を制御する電圧制御システムにおける集中電圧制御装置および計測装置に関する。

配電系統は、一般に高圧系統と低圧系統とから構成され、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の電圧を適正電圧範囲に維持することが義務付けられている。一例として、１００Ｖの受電の場合、電圧を９５Ｖ〜１０７Ｖに維持することが義務付けられている。このため、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図っている。なお、以下では、特に断らない限り、配電系統は高圧系統を指すものとする。

ＬＲＴ（Load Ratio Control Transformer：負荷時タップ切替変圧器）、ＳＶＲ（Step Voltage Regulator：自動電圧調整器）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、負荷側の全地点の電圧を適正電圧範囲内に収めることを目的としている。ＬＤＣ制御では、電圧制御機器で計測した電圧および電流情報を元に、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、負荷側の全地点の電圧を適正電圧範囲内に収めるための妥当な負荷側電圧を算出する。ＬＤＣ制御では、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としている。

しかし、近年、電気の使い方の多様化、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化するため、電圧制御装置で計測し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できなくなり、適正電圧の維持が困難となってきている。このため、例えば、下記特許文献１では、配電系統各点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中央装置である集中電圧制御装置で一括把握し、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システムが開示されている。

国際公開第２０１３／０６５１１４号

しかしながら、上記従来の集中電圧制御装置は、配電系統各点の電圧および電流情報を定期的に収集する必要がある。これらの情報の数は膨大であるため、光などの高速通信ネットワークが必要となる。配電用変電所または配電用変電所の近辺までは光などの高速通信ネットワークを整備できても、配電線末端を始め配電線全体に高速通信ネットワークを整備するにはコストを要するという問題がある。

配電用変電所または配電用変電所の近辺の電圧および電流情報をもとに、配電線末端を始め配電線全体の電圧を推定し、これに基づいて電圧制御機器を制御する方法も考えられる。しかしながら、この方法では、計測点が少ないため、配電線内の電圧推定精度が高くない。このため、精度の高くない推定値に基づいて電圧制御が行われ、適正電圧範囲からの逸脱が生じる可能性がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、コストを抑えて配電線内の適正電圧範囲からの逸脱を抑制することができる集中電圧制御装置を得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、本発明は、高圧系統の配電線の電圧および電力を計測し計測した電圧および電力を計測情報として送信する第１の計測装置と、前記配電線の電圧を計測し、計測した電圧が適正電圧範囲から逸脱しているか否かを示す情報であり情報量が前記計測情報より少ない逸脱情報を送信する第２の計測装置と、前記配電線の電圧を制御する電圧制御機器を備える電圧制御システムにおける集中電圧制御装置であって、前記第１の計測装置から受信した前記計測情報に基づいて前記配電線内の電力分布を推定する電力分布推定部と、前記電力分布に基づいて前記配電線の電圧分布を推定する電圧分布推定部と、前記電圧分布推定部により推定された前記電圧分布において適正電圧範囲から電圧が逸脱する箇所がある場合に、前記電圧制御機器の制御量を決定する制御量決定部と、前記第２の計測装置から受信した前記逸脱情報に基づいて前記配電線内の電力分布を補正する補正部と、を備え、前記電圧分布推定部は、前記補正部により前記配電線内の電力分布が補正された場合、補正された電力分布を用いて前記配電線の電圧分布を推定することを特徴とする。

本発明にかかる集中電圧制御装置および計測装置は、コストを抑えて配電線内の適正電圧範囲からの逸脱を抑制することができるという効果を奏する。

本発明の実施の形態にかかる集中電圧制御装置を備える電圧制御システムの構成例を示す図 集中電圧制御装置の構成例を示す図 計測装置の構成例を示す図 逸脱通知の構成例を示す図 推定した電圧分布と実際の電圧が異なり適正電圧範囲からの逸脱が生じる例を示す概念図 仮想負荷と仮想発電機の配置の一例を示す図 電圧制御手順の一例を示すフローチャート

以下に、本発明の実施の形態にかかる集中電圧制御装置および計測装置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、本発明の実施の形態にかかる集中電圧制御装置を備える電圧制御システムの構成例を示す図である。図１において、電圧制御機器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：負荷時タップ切替器付変圧器）である。電圧制御機器１にはローカル電圧制御装置１０が接続されており、ローカル電圧制御装置１０は電圧制御機器１を制御する。ローカル電圧制御装置１０は、電圧制御機器１と一体的に設置または併設することができる。ローカル電圧制御装置１０は、電圧制御機器１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、電圧制御機器１を制御する。また、ローカル電圧制御装置１０は、通信機能を有し、光ネットワーク等の高速な通信ネットワークである第１の通信ネットワーク７に接続されている。

電圧制御機器１の二次側には母線２が接続されている。母線２には２本の配電線４−１，４−２が並列に接続されている。配電線４−１，４−２は、高圧系統の配電線である。高圧系統の電圧レベルは、一例として６６００Ｖである。配電線４−１，４−２の上流の端部すなわち送りだし点には、各々計測装置２１，２２が接続される。第１の計測装置である計測装置２１，２２は、各々配電線４−１，４−２の電圧および潮流を計測し、計測した電圧および潮流を計測情報として第１の通信ネットワーク７経由で集中電圧制御装置９へ送信する。計測装置２１，２２が計測情報を送信する周期に制約はないが、一例として数十秒〜数分の周期とすることができる。

配電線４−１は、一端が遮断器３−１を介して母線２に接続されている。配電線４−１上には、配電線４−１の電圧を計測する第２の計測装置である計測装置１１〜１３が設置されている。計測装置１１〜１３は、第１の通信ネットワーク７より伝送速度が低い低速な通信ネットワークである第２の通信ネットワーク８に接続される。計測装置１１〜１３は、接続箇所における配電線４−１の電圧を計測し、計測した電圧が適正電圧範囲を逸脱した場合に、後述する逸脱情報を格納した逸脱通知を集中電圧制御装置９へ送信する。なお、計測装置１１〜１３は、電圧以外に潮流などを計測するものであってもよい。

また、配電線４−１上には、図示を省略する変圧器を介して低圧系統を構成する低圧配電線が接続されている。低圧配電線には負荷５または太陽光発電装置などの発電機６が接続される。なお、発電機６以外に蓄電池などが接続されていてもよい。低圧系統は、一例として電圧レベルが１００Ｖ〜２００Ｖである。なお、配電線４−１上に、集中電圧制御装置９から制御指令を受けずに自律的に制御する静止型無効電力補償装置（ＳＶＣ：Static Var Compensator）などの電圧制御機器が接続されていてもよい。

配電線４−２は、一端が遮断器３−２を介して母線２に接続されている。配電線４−２上には、配電線４−２の電圧を計測する第２の計測装置である計測装置１４〜１６が設置されている。計測装置１４〜１６は、第２の通信ネットワーク８に接続される。計測装置１４〜１６は、接続箇所における配電線４−２の電圧を計測し、計測した電圧が適正電圧範囲を逸脱した場合に、後述する逸脱情報を格納した逸脱通知を集中電圧制御装置９へ送信する。なお、計測装置１４〜１６は、電圧以外に潮流などを計測するものであってもよい。

また、配電線４−２上には、図示を省略する変圧器を介して低圧系統を構成する低圧配電線が接続されている。低圧配電線には、図示を省略する負荷および発電機が接続される。なお、配電線４−２上に、集中電圧制御装置９から制御指令を受けずに自律的に制御する電圧制御機器が接続されていてもよい。

本実施の形態において、配電系統の電圧制御とは、高圧系統の電圧制御を意味する。なお、図示例では、母線２に接続される配電線数を例えば２本としているが、この例に限定されず、３本以上であってもよい。また、負荷５、発電機６、計測装置１１〜１６の設置台数も図示例に限定されない。

集中電圧制御装置９は、第１の通信ネットワーク７経由で計測装置２１，２２から受信した計測情報、および第２の通信ネットワーク８経由で計測装置１１〜１６から受信した逸脱通知に基づいて、配電線ごとに電圧分布を推定し、推定した分布に基づいて最適計算を行い電圧制御機器１の制御量、すなわちタップ位置を決定する。そして、集中電圧制御装置９は、タップ位置指令を第１の通信ネットワーク７経由で電圧制御機器１を制御するローカル電圧制御装置１０へ送信する。ローカル電圧制御装置１０は、受信したタップ位置指令に基づいて、電圧制御機器１を制御する。

一方、配電系統の電圧制御のために配電線の計測情報を用いる場合は、計測情報の情報量も送信頻度も高いため、高速な通信ネットワークを用いることが望ましい。変電所近辺では高速な第１の通信ネットワーク７が敷設しても範囲が限定的であるため、コストはそれほどかからない。このため、集中電圧制御装置９は、変電所の近辺の各配電線の送り出し点の電圧および潮流の計測値すなわち計測装置２１，２２からの計測情報については、高速な通信ネットワークを経由して取得することができる。

一方、配電線４−１，４−２の末端まで計測装置により電圧などの計測を行う場合、地理的な範囲が広い範囲となり、高速な通信ネットワークを敷設すると、コストが嵩む。このため、本実施の形態では、配電線４−１，４−２の送り出し点以外を計測する計測装置１１〜１６は、安価に敷設可能な低速通信ネットワークである第２の通信ネットワーク８に接続させる。そして、計測装置１１〜１６は、計測した電圧が適正電圧範囲から逸脱した場合に、逸脱情報を格納した逸脱通知を第２の通信ネットワーク８経由で集中電圧制御装置９へ送信する。本実施の形態では、計測装置１１〜１６が計測情報自体でなく後述の逸脱情報を送信することにより送信する情報量を低減させ、また送信頻度も低減させることにより、低速な第２の通信ネットワーク８を用いて配電線４−１，４−２内の状況を把握することができる。

また、配電線４−１，４−２はいくつかの区間に分けて管理されており、区間は図示しない開閉器で区分されている。一般に、この開閉器をリモート操作により開閉することにより系統構成を変更するために、通信ネットワークが整備されている。この通信ネットワークとしては、カバーすべき範囲が非常に広範囲となるため、配電線搬送または低速メタル回線などの低コストの低速通信ネットワークが用いられる。開閉器のオンオフを制御する目的であれば、制御情報の量は少ないため、低コストの低速通信ネットワークで十分である。この開閉器制御用のネットワークを以下、開閉器ネットワークと呼ぶ。図１に示した第２の通信ネットワーク８として開閉器ネットワークを用いることができる。このようにすると、第２の通信ネットワーク８を新たに用意することなく、開閉器ネットワークとして構築された設備を用いて、計測装置１１〜１６から集中電圧制御装置９への逸脱通知の送信を行うことができる。

さらには、開閉器として、計測装置と一体化されたセンサ開閉器と呼ばれるものがあり、センサ開閉器の計測装置部分を本実施の形態の計測装置１１〜１６とすると、効率的に電圧制御システムを構成することができる。開閉器を集中制御する装置は、本実施の形態の集中電圧制御装置９とは別に設置されてもよいし、開閉器を集中制御する装置と本実施の形態の集中電圧制御装置９を一体化させてもよい。

なお、本実施の形態の計測装置１１〜１６は、センサ開閉器に実装されるものに限定されるものではなく、開閉器とは独立して設置されてもよい。また、計測装置１１〜１６は、センサ開閉器として実装されるものと開閉器とは独立して設置されるものとが混在していてもよい。

図２は、本実施の形態の集中電圧制御装置９の構成例を示す図である。本実施の形態の集中電圧制御装置９は、計測装置２１，２２から受信した計測情報と、計測装置１１〜１６から受信した逸脱通知とに基づいて、配電線の電圧分布を推定し、推定結果に基づいて電圧制御機器１のタップ位置を決定する演算部９１と、設備データ９２１および補正データ９２２などを記憶する記憶部９２と、第１の通信ネットワーク７を経由する通信の通信処理、および第２の通信ネットワーク８を経由する通信の通信処理を行う通信部９３とを備える。設備データ９２１は、配電線４−１，４−２に接続される負荷、発電機、コンデンサなどの接続位置、定格容量、稼働率などの情報、および配電線の単位長さあたりのインピーダンスを示す情報などである。補正データ９２２は、後述する逸脱通知に基づいて補正を行う際に用いる仮想的な負荷および仮想的な発電機のデータである。

演算部９１は、演算を制御する演算制御部９１０と、計測装置２１，２２から受信した計測情報および設備データ９２１に格納されている負荷、発電機、コンデンサなどの接続位置、定格容量、稼働率などの情報に基づいて配電線４−１，４−２の電力分布を推定する電力分布推定部９１１と、電力分布推定部９１１により推定された電力分布および配電線のインピーダンスに基づいて潮流計算により電圧分布を推定する電圧分布推定部９１２と、計測装置１１〜１６から逸脱通知を受信した場合に電力分布を補正する補正部９１３と、最適電圧分布計算を行い電圧制御機器１の制御量すなわちタップ位置を決定する制御量決定部であるタップ位置決定部９１４と、決定したタップ位置をタップ位置指令として通信部９３へ出力する制御量指令部であるタップ位置指令部９１５とを備える。

通信部９３は、タップ位置指令部９１５から出力されたタップ位置指令をローカル電圧制御装置１０へ送信する。また、通信部９３は、第１の通信ネットワーク７経由で受信した計測情報を演算部９１へ出力し、第２の通信ネットワーク８経由で計測装置１１〜１６から後述する逸脱通知を受信した場合、逸脱通知を演算部９１へ出力する。

演算制御部９１０は、電圧指令を計算する周期である集中制御周期ごとに、電力分布推定部９１１および電圧分布推定部９１２へ処理の実施を指示する。集中制御周期は、どのような値を設定してもよいが、一例として５分と設定することができる。また、演算制御部９１０は、電圧分布推定部９１２において電圧が適正電圧範囲内であると推定された箇所から逸脱通知を受信した場合に、補正部９１３および電圧推定部９１２へ処理の実施を指示する。また、演算制御部９１０は、補正部９１３により補正が行われた場合、または電圧分布推定部９１２により推定された電圧が電圧適正範囲を逸脱すると判定した場合、タップ位置決定部９１４およびタップ位置指令部９１５へ処理の実施を指示する。

電力分布推定部９１１は、配電線４−１，４−２ごとに、設備データ９２１に基づいて、負荷、発電設備などの各設備の電力の比率を計算する。電力分布推定部９１１は、各設備の電力の比率に基づいて、計測装置２１，２２から受信した計測情報に含まれる電力を按分する。なお、負荷については、一日の時間帯ごとにあらかじめ負荷電力のプロファイルを定めておき、設備データ９２１として格納しておき、時間帯に対応する負荷電力を用いることができる。また、曜日、季節などごとに負荷プロファイルを保持し、曜日、季節などに応じて用いる負荷プロファイルを選択してもよい。また、太陽光発電を行う発電設備については、定格の発電容量を用いてもよいし、時間帯ごとのプロファイルを保持してもよいし、気温および天候ごとにプロファイルを保持し、気温および天候に応じたプロファイルを選択するようにしてもよい。また、前日に、翌日の曜日、天候および気温の予測などに基づいて、負荷および発電量の予測を行って、予測値を記憶部９２に保持しておき、電力分布推定部９１１は、この予測値に基づいて、当日の各設備の電力の比率を求めてもよい。

タップ位置決定部９１４が行う最適電圧分布計算とは、最適配電系統の電圧分布を評価する評価関数の値を最良にする最良解を探索することにより、集中制御周期の期間内の最適電圧分布および電圧制御機器１の最適制御量を決定する計算である。なお、最適電圧分布とは、制約条件を満たしかつ評価関数が最適となる系統各点での電圧分布である。最適制御量とは、最適電圧分布が実現されるように電圧制御機器１に指令される制御量である。評価関数としては、配電系統各点での電圧の適正電圧範囲からの違反量すなわち逸脱量を用いる。また、評価関数としてさらに配電系統各点での電圧などを考慮してもよい。

図３は、計測装置１１の構成例を示す図である。計測装置１２〜１６の構成も計測装置１１と同様である。図３に示すように、計測装置１１は、自装置が接続する配電線すなわち配電線４−１の電圧を計測部１１１と、計測した電圧が適正電圧範囲から逸脱した場合、逸脱量を一定時間分積算して逸脱量の積算値を求める演算部である逸脱量演算部１１２と、一定時間分の逸脱量の積算値が閾値を超えた場合、計測した電圧が適正電圧範囲から逸脱したと判断して計測した電圧が適正電圧範囲から逸脱したことを示す逸脱情報を生成し、逸脱情報を含む逸脱通知を生成して通信部１１４へ出力する逸脱通知生成部１１３と、逸脱通知を第２の通信ネットワーク８経由で集中電圧制御装置９へ送信する通信部１１４とを備える。

計測部１１１が計測を行う周期は、どのような値としてもよいが一例として１秒とすることができる。逸脱量演算部１１２が逸脱量を積算する一定時間は、一例として１分を用いることができるが１分に限定されない。また、逸脱量演算部１１２が用いる閾値は、一例として１００Ｖを用いることができるが、閾値の値はこれに限定されない。また、計測装置ごとに、上記の一定時間および閾値が異なっていてもよい。

図４は、逸脱通知の構成例を示す図である。逸脱通知は、送信元の計測装置を識別するための識別情報であるアドレス情報と、逸脱情報とで構成される。逸脱情報は、最低１ビットの情報である。逸脱情報が１ビットの情報である場合には、逸脱情報は、適正電圧範囲の上限を超えた逸脱が生じたか適正電圧範囲の下限を下回る逸脱が生じたかを示す１ビットのフラグ情報である。例えば、適正電圧範囲の上限を超えた逸脱が生じた場合には逸脱情報を“１”とし、適正電圧範囲の下限を下回る逸脱が生じた場合には逸脱情報を“０”とする。逸脱量演算部１１２は、逸脱量の積算値を求める際に、適正電圧範囲の上限を超えた逸脱量の一定時間の積算値である第１の積算値と、適正電圧範囲の下限を下回る逸脱量の一定時間の積算値である第２の積算値との両方を求める。逸脱通知生成部１１３は、第１の積算値が閾値を超えた場合は逸脱情報として“１”を格納した逸脱通知を生成し、第２の積算値が閾値を超えた場合は逸脱情報として“０”を格納した逸脱通知を生成する。

なお、逸脱情報は、１ビットのフラグ情報に限定されず、２ビット以上のフラグとして逸脱量の情報を含むようにしてもよい。例えば、逸脱情報を２ビットとし、逸脱の方向すなわち上限値を超えたか下限値を下回ったかのフラグと、逸脱量を示すフラグとで構成されるようにしてもよい。例えば、一定時間の逸脱量の積算値が第１の閾値を超え、第２の閾値以下である場合には、逸脱量を示すフラグを“０”とし、一定時間の逸脱量の積算値が第２の閾値を超えた場合には、逸脱量を示すフラグを“１”とする。なお、第２の閾値＞第１の閾値とする。また、逸脱の方向を含まず、逸脱量の積算値が閾値を超えたことを通知するようにしてもよい。この場合、集中電圧制御装置９は、逸脱情報から逸脱の方向を把握することができないが、自装置で推定した電圧が適正電圧範囲の上限値に近いか下限値に近いかに基づいて、どちら側で電圧の逸脱が生じたかを推定する。

また、上記の例では、逸脱量が閾値を超えた場合に逸脱情報を格納した逸脱通知を生成するようにしたが、周期的に逸脱通知を生成して送信するようにしてもよい。ただし、低速な通信ネットワークである第２の通信ネットワーク８を用いて逸脱通知を送信するため、送信周期については、第２の通信ネットワーク８の通信負荷を圧迫しない程度の送信周期とする。一例として、逸脱通知の送信周期を３０分とすることができる。周期的に逸脱通知を生成する場合、例えば、逸脱情報を２ビットとし、電圧が適正電圧範囲内であることを示す場合、適正電圧範囲の上限を超える逸脱量の一定時間の積算値が閾値を超えた場合、適正電圧範囲の下限を下回る逸脱量の一定時間の積算値が閾値を超えた場合、不明すなわちなんらかの要因により判定不能である場合の４つの場合に各々異なる値を割当ててもよい。

また、上記の例では、逸脱量演算部１１２が逸脱量の積算値を求めるようにしたが、逸脱量の一定時間の平均値または移動平均値を求めるようにしてもよい。この場合も、逸脱通知生成部１１３は、逸脱量演算部１１２が求めた値が閾値を超えた場合、逸脱通知を生成して通信部１１４へ出力する。また、計測装置１１〜１６は、計測装置２１，２１より計測精度が低くてもよい。

次に、本実施の形態の電力分布の補正について説明する。適正電圧範囲は、一例として区間ごとにあらかじめ定められている。なお、適正電圧範囲は変更可能としてもよい。上述したように、集中電圧制御装置９は、各配電線４−１，４−２の電圧分布を推定する。この推定により、適正電圧範囲を逸脱する箇所がなかった場合でも、実際には、負荷および発電量の推定誤差または集中電圧制御装置９に設定されていない設備の増加などにより、適正電圧範囲からの逸脱が発生する場合がある。

図５は、推定した電圧分布と実際の電圧が異なり適正電圧範囲からの逸脱が生じる例を示す概念図である。図５では、一例として、配電線４−１を示している。推定電圧分布１０１は、集中電圧制御装置９の電圧分布推定部９１２により推定された配電線４−１の電圧分布であり、電圧分布１０２は、配電線４−１における実際の電圧分布である。適正電圧範囲２００，２０１，２０２は、各々計測装置１１，１２，１３の接続箇所における適正電圧範囲を示している。Ｖａは、計測装置２１により計測された電圧である。

図５に示すように、推定電圧分布１０１では、適正電圧範囲からの逸脱は生じていない。しかし、実際には、図５の例では、電圧分布１０２として示すように、計測装置１３の接続箇所において電圧が適正電圧範囲の下限値より下回る。そして、計測装置１３において電圧の逸脱量の積分値が閾値を超えると、計測装置１３は逸脱通知を集中電圧制御装置９へ送信する。

集中電圧制御装置９では、計測装置１３から逸脱通知を受信すると、補正部９１３が電力分布を補正する。具体的には、逸脱通知を受信した計測装置のうち、最も上流すなわち最も電圧制御機器１側に接続された計測装置の接続箇所または該接続箇所から上流の第１の位置の地点に、α＞０とするとき、消費電力αの仮想負荷すなわち電力−αの第１の仮想設備を配置し、仮想負荷を配置した地点より上流の第２の位置に、生成する電力がαの仮想発電機すなわち電力αの第２の仮想設備を配置して電力分布を再計算する。なお、ここでは第１の位置は、逸脱通知の送信元の計測装置の計測点より上流としたが、計測装置の近辺であればよく、計測装置の計測点より下流であってもよい。この際、配電線４−１のインピーダンスによる電圧降下により、計測装置１３において適正電圧範囲からの逸脱が生じるようにする。この際、集中電圧制御装置９では、適正電圧範囲からの実際の逸脱量はわからないが、あらかじめ定めた規定量の逸脱が生じていると仮定する。一例として、規定量は１００Ｖとすることができる。

補正部９１３は、逸脱通知の送信元の計測装置１３の接続箇所において、適正電圧範囲から規定量逸脱するように、αの値を決定する。ここでは、上述したように、逸脱通知には、逸脱の方向を示すフラグが格納されているとする。また、仮想発電機を配置する地点は仮想負荷を配置した地点より上流であればどこに配置してもよいが、一例として、計測装置２１の計測点より下流側で計測装置２１の計測点の近く、配電区間の上流端より下流側で上流端の近くなどとすることができる。また、仮想発電機および仮想負荷を配置することにより、逸脱通知を受信していない計測装置の接続箇所で適正電圧範囲からの逸脱が生じないように、仮想発電機および仮想負荷の配置位置とαの値とを決定する。

図６は、仮想負荷と仮想発電機の配置の一例を示す図である。図６では、図５の例と同様に、計測装置１３において、電圧が適正電圧範囲の下限を下回り逸脱量の積分値が閾値を超えて、逸脱通知が送信された例を示している。この場合、補正部９１３は、計測装置１３の接続点より上流側のＢ点に電力−αの仮想負荷を配置し、計測装置２１の下流のＡ点に電力αの仮想発電機を配置する。図６の推定電圧分布１０１は、図５の推定電圧分布１０１と同様である。図６の補正電圧分布１０３は、上記の仮想発電機および仮想負荷を配置することにより電力分布を補正した後の電圧分布を示す。計測装置２１の接続箇所において計測された電力および電圧は正しい値であると仮定する。補正電圧分布１０３は、計測装置２１により計測された電圧からＡ点に至るまでは推定電圧分布１０１より電圧が上昇し、その後、配電線のインピーダンスによりＡ点からＢ点までの間では推定電圧分布１０１より電圧が降下する。補正部９１３は、計測装置１３の接続箇所において補正電圧分布１０３が、適正電圧範囲の下限から規定量ΔＶｄ下回るようにαの値を決定する。

補正部９１３は、上述した電力分布推定部９１１が電力分布の推定の際に考慮した設備の接続位置および電力に、仮想負荷および仮想発電機の接続位置および各々の電力を考慮して、電力分布を補正する。そして、補正した電力分布に基づいて、電圧分布推定部９１２が電圧分布を推定し、タップ位置決定部９１４は推定された電圧分布を用いて最適電圧分布計算を行い電圧制御機器１のタップ位置を決定する。そして、タップ位置指令部９１５は、決定されたタップ位置をタップ位置指令として通信部９３へ出力する。

適正電圧範囲の上限値を上回ったことを示す逸脱通知を受信した場合には、逸脱通知の送信元の計測装置の上流側で該計測装置の近辺の第１の位置に電力αの仮想発電機すなわち電力αの第１の設備を配置し、仮想発電機を配置した地点より上流の第２の位置に電力−αの仮想負荷すなわち電力―αの第２の設備を配置して、逸脱通知の送信元の計測装置の接続位置において規定量の逸脱が生じるようにαの値を決定する。

上述した補正を行うと補正部９１３は、一定時間経過するまで補正用の仮想負荷および仮想発電機の接続位置と各々の電力を補正データ９２２として記憶部９２に格納する。そして、一定時間経過するまでの間は補正データ９２２を用いて補正を継続し、一定時間経過した後は一旦補正をやめて補正を行わない状態に戻す、すなわち補正をリセットする。ただし、このように、補正をリセットしても同じ計測装置から同じ方向の逸脱を通知する逸脱通知を再び受信することがある。補正をリセットした後に同じ計測装置から同じ方向の逸脱を通知する逸脱通知を受信するという、リセットと同一計測装置からの同一方向の逸脱通知の受信とを一定回数以上繰り返し実施した場合には、計測装置の異常であるかまたは配電線の設備のモデルが誤っている可能性が高い。したがって、リセットと同一計測装置からの同一方向の逸脱通知の受信とを一定回数以上繰り返し実施した場合には、運用者へアラームを通知する。また、この際、アラームを通知するとともに、補正を恒常的なものとして扱いモデルを変更し、補正のリセットを行わないようにしてもよい。

複数の計測装置から逸脱通知を受信した場合には、上流側の計測装置から順に上記の補正を行っていけばよい。なお、隣接する計測装置から同一方向の逸脱を通知する場合には、逸脱通知を送信した計測装置のうち最も上流の計測装置について上記の仮想発電機および仮想負荷による補正を行うと、逸脱通知を送信した他の計測装置の接続箇所も適正電圧範囲から逸脱する結果が得られる可能性がある。この場合には、最も上流の計測装置について上記の仮想発電機および仮想負荷による補正を行うだけでよい。逸脱通知を送信した計測装置の接続箇所のうち、最も上流の計測装置について上記の仮想発電機および仮想負荷による補正を行っても適正電圧範囲を逸脱しない箇所がある場合には、さらに仮想発電機および仮想負荷を追加して配置する。

図７は、本実施の形態の電圧制御手順の一例を示すフローチャートである。図７に示すように、演算制御部９１０は、計測装置１１〜１６から逸脱通知を受信したか否かを判断する（ステップＳ１）。逸脱通知を受信していない場合（ステップＳ１ Ｎｏ）、演算制御部９１０は、集中制御の指令の計算タイミングであるか否かを判断する（ステップＳ２）。本実施の形態では、上述したように集中制御周期ごとに、電圧制御機器１への制御量の指令を計算する。したがって、集中制御周期ごとに、集中制御の指令の計算タイミングが生じる。集中制御の指令の計算タイミングでない場合（ステップＳ２ Ｎｏ）、ステップＳ１へ戻る。集中制御の指令の計算タイミングである場合（ステップＳ２ Ｙｅｓ）、演算制御部９１０は、補正の開始から一定時間が経過したか否かを判断する（ステップＳ３）。

補正の開始から一定時間が経過した場合（ステップＳ３ Ｙｅｓ）、ステップＳ４へ進み、ステップＳ４において電力分布推定部９１１が計測装置２１，２２から受信した計測情報および設備データ９２１に基づいて配電線４−１，４−２の電力分布を推定する。また、ステップＳ３において、計測装置２１，２０から受信した計測情報が変化したかどうかを判断し、計測情報が変化した場合にもステップＳ４に進むようにしてもよい。一例として、計測装置２１，２０から受信した計測情報の一定期間の平均値が、前回計算した平均値と比べて一定量以上変化した場合に、ステップＳ４へ進んでもよい。

ステップＳ４の後、電圧分布推定部９１２は、電力分布を用いて電圧分布を推定する（ステップＳ５）。ステップＳ５で電圧分布推定部９１２が用いる電力分布は、補正が行われていない場合には、電力分布推定部９１１が推定した電力分布であり、補正が行われている場合は、補正部９１３により補正された電力分布である。

ステップＳ５の後、演算制御部９１０は、電圧分布推定部９１２により推定された電圧分布に基づいて、適正電圧範囲から逸脱する箇所があるか否かを判断する（ステップＳ６）。適正電圧範囲から逸脱する箇所がある場合（ステップＳ６ Ｙｅｓ）、タップ位置決定部９１４は、最適電圧分布計算を行い、電圧制御機器１のタップ位置を決定する（ステップＳ７）。そして、タップ位置指令部９１５は、決定されたタップ位置が前回の指令から変更されているか否かを判断する（ステップＳ８）。決定されたタップ位置が前回の指令から変更されていない場合（ステップＳ８ Ｎｏ）、ステップＳ１へ戻る。決定されたタップ位置が前回の指令から変更されている場合（ステップＳ８ Ｙｅｓ）、タップ位置指令部９１５は、決定されたタップ位置を指令する（ステップＳ９）。すなわち、タップ位置指令部９１５は、決定されたタップ位置に基づきタップ位置指令を生成して通信部９３へ出力し、通信部９３がローカル電圧制御装置１０へタップ位置指令を送信する。ステップＳ９の後、ステップＳ１へ戻る。

一方、ステップＳ６で、適正電圧範囲から逸脱する箇所がないと判断した場合（ステップＳ６ Ｎｏ）、ステップＳ１へ戻る。また、ステップＳ１で逸脱通知を受信したと判断した場合（ステップＳ１ Ｙｅｓ）、補正部９１３は、電力分布を補正する（ステップＳ１０）。その後、電圧分布推定部９１２は、補正後の電力分布に基づいて電圧分布の推定を行い（ステップＳ１１）、ステップＳ７へ進む。また、ステップＳ３で補正の開始から一定時間が経過していないと判断した場合（ステップＳ３ Ｎｏ）、ステップＳ１０へ進む。ただし、ステップＳ１でＹｅｓと判断されてステップＳ１０へ進む場合には、逸脱通知に基づいて仮想負荷および仮想発電機の配置および電力を決定して電力分布を補正し、補正に用いたデータは補正データ９２２として記憶部９２に格納する。ステップＳ３でＮｏと判断されて、ステップＳ１０へ進む場合には、補正データ９２２が記憶部９２に格納されているため、補正データ９２２を用いて電力の補正を行う。

また、センサ開閉器として計測装置１１を実装する場合、開閉器を制御するための通信を行う通信部と図３の通信部１１４とを一体化させてもよい。この場合、開閉器を制御するためにやりとりされる制御データに逸脱情報を格納して送信してもよい。例えば、開閉器の制御システムでは、開閉器を制御する装置から、常時ポーリングにより、周期的に開閉器の情報を収集している。この際、常時ポーリングにおいて開閉器から送信する情報に逸脱情報を格納して送信するようにしてもよい。この場合、開閉器を制御する装置は、計測装置１１が実装されたセンサ開閉器が送信した情報を複製して集中電圧制御装置９へ送信する、またはセンサ開閉器が集中電圧制御装置９と開閉器を制御する装置の両方を宛先として情報を送信する。また、ポーリングによりセンサ開閉器から送信される情報に逸脱情報のためのビットが割当てられることから、逸脱量の積算値が閾値を超えていない場合にも逸脱情報が送信されることになる。したがって、逸脱情報として、逸脱の有無を示す情報を含むように構成する。例えば、逸脱情報が１ビットの場合には、逸脱の有りと無しの２値とし、逸脱情報が２ビットの場合には、１ビットで逸脱の有無を示しもう１ビットで逸脱の方向を示すようにする。

また、センサ開閉器として計測装置１１を実装するのではなく、開閉器とは独立して計測装置１１を実装する場合に、第２の通信ネットワーク８として開閉器を制御するための通信ネットワークを用い、計測装置１１を開閉器の１つであるとみなして、常時ポーリングにより逸脱情報を送信してもよい。

以上のように、本実施の形態では、計測情報を周期的に送信する計測装置２１，２２と、前記計測情報より情報量が少なく電圧が適正電圧範囲から逸脱したことを示す逸脱情報を送信する計測装置１１〜１６とを備える電圧制御システムにおいて、集中電圧制御装置９が、計測装置２１，２２に基づいて電力分布を推定し、推定した電力分布に基づいて電圧制御機器１の制御量を決定し、計測装置１１〜１６から逸脱情報を受信した場合、逸脱情報に基づいて電力分布を補正し、補正した電力分布に基づいて電圧制御機器１の制御量を決定するようにした。このため、コストを抑えて配電線内の適正電圧範囲からの逸脱を抑制することができる。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１ 電圧制御機器、２ 母線、３−１，３−２ 遮断器、４−１，４−２ 配電線、５ 負荷、６ 発電機、７ 第１の通信ネットワーク、８ 第２の通信ネットワーク、９ 集中電圧制御装置、１０ ローカル電圧制御装置、１１〜１６，２１，２２ 計測装置、９１ 演算部、９２ 記憶部、９３，１１４ 通信部、１１１ 計測部、１１２ 逸脱量演算部、１１３ 逸脱通知生成部、９１０ 演算制御部、９１１ 電力分布推定部、９１２ 電圧分布推定部、９１３ 補正部、９１４ タップ位置決定部、９１５ タップ位置指令部、９２１ 設備データ、９２２ 補正データ。

Claims (12)

1. 高圧系統の配電線の電圧および電力を計測し計測した電圧および電力を計測情報として送信する第１の計測装置と、前記配電線の電圧を計測し、計測した電圧が適正電圧範囲から逸脱しているか否かを示す情報であり情報量が前記計測情報より少ない逸脱情報を送信する第２の計測装置と、前記配電線の電圧を制御する電圧制御機器とを備える電圧制御システムにおける集中電圧制御装置であって、
   前記第１の計測装置から受信した前記計測情報に基づいて前記配電線内の電力分布を推定する電力分布推定部と、
   前記電力分布に基づいて前記配電線の電圧分布を推定する電圧分布推定部と、
   前記電圧分布において適正電圧範囲から電圧が逸脱する箇所がある場合に、前記電圧制御機器の制御量を決定する制御量決定部と、
   前記第２の計測装置から受信した前記逸脱情報に基づいて前記配電線内の電力分布を補正する補正部と、
   を備え、
   前記電圧分布推定部は、前記補正部により前記配電線内の電力分布が補正された場合、補正された電力分布を用いて前記配電線の電圧分布を推定することを特徴とする集中電圧制御装置。
2. 前記第２の計測装置は、計測した電圧の適正電圧範囲からの逸脱量の一定期間内の積算値が閾値を超えた場合に、計測した電圧が適正電圧範囲から逸脱していると判断することを特徴とする請求項１に記載の集中電圧制御装置。
3. 前記第２の計測装置は、計測した電圧の適正電圧範囲からの逸脱量の一定期間内の積算値が閾値を超えた場合に、前記逸脱情報を送信することを特徴とする請求項１または２に記載の集中電圧制御装置。
4. 前記逸脱情報は、計測した電圧が適正電圧範囲内であるかまたは計測した電圧が適正電圧範囲から逸脱しているかを識別する情報を含むことを特徴とする請求項１または２に記載の集中電圧制御装置。
5. 前記逸脱情報は、適正電圧範囲の上限値を超える逸脱が生じているかまたは適正電圧範囲の下限値を下回る逸脱が生じているかを示す１ビットの情報であることを特徴とする請求項１、２または３に記載の集中電圧制御装置。
6. 前記逸脱情報は、計測した電圧の適正電圧範囲からの逸脱量の大きさを示す情報を含むことを特徴する請求項１から４のいずれか１つに記載の集中電圧制御装置。
7. 第１の通信ネットワークを介して前記第１の計測装置から前記計測情報を受信し、前記第１の通信ネットワークより伝送速度が低い第２の通信ネットワークを介して前記第２の計測装置から前記逸脱情報を受信することを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の集中電圧制御装置。
8. 前記第２の通信ネットワークは、前記配電線に接続される開閉器を制御するための制御情報の送信に用いられる通信ネットワークであることを特徴とする請求項７に記載の集中電圧制御装置。
9. 前記第２の計測装置は、前記配電線に接続される開閉器と一体化されて実装されることを特徴とする請求項１から８のいずれか１つに記載の集中電圧制御装置。
10. 前記補正部は、受信した前記逸脱情報に基づいて適正電圧範囲の下限を下回る逸脱が生じたと判断した場合、前記配電線の第１の位置に配置される第１の設備と、前記第１の位置より上流の第２の位置に配置される第２の設備とを、前記第１の設備が消費する電力が前記第２の設備が生成する電力に等しく、かつ受信した前記逸脱情報の送信元の前記第２の計測装置の計測点の電圧が適正電圧範囲を一定量逸脱するように、前記第１の位置、前記第２の位置、前記第１の設備の消費する電力および前記第２の設備の生成する電力を決定し、決定した結果に基づいて前記第１の設備および前記第２の設備が前記配電線に接続されると仮定して電力分布を算出することにより補正後の電力分布を算出することを特徴とする請求項１から９のいずれか１つに記載の集中電圧制御装置。
11. 前記補正部は、受信した前記逸脱情報に基づいて適正電圧範囲の上限を超える逸脱が生じたと判断した場合、前記配電線の第１の位置に配置される第１の設備と、前記第１の位置より上流の第２の位置に配置される第２の設備とを、前記第１の設備が生成する電力が前記第２の設備が消費する電力に等しく、かつ受信した前記逸脱情報の送信元の前記第２の計測装置の計測点の電圧が適正電圧範囲を一定量逸脱するように、前記第１の位置、前記第２の位置、前記第１の設備が生成する電力および前記第２の設備が消費する電力を決定し、決定した結果に基づいて前記第１の設備および前記第２の設備が前記配電線に接続されると仮定して電力分布を算出することにより補正後の電力分布を算出することを特徴とする請求項１から１０のいずれか１つに記載の集中電圧制御装置。
12. 高圧系統の配電線の電圧および電力を計測し計測した電圧および電力を計測情報として送信する第１の計測装置と、前記配電線の電圧を計測し、計測した電圧が適正電圧範囲から逸脱しているか否かを示す情報であり情報量が前記計測情報より少ない逸脱情報を送信する第２の計測装置と、前記配電線の電圧を制御する電圧制御機器と、前記第１の計測装置から受信した前記計測情報に基づいて前記配電線内の電力分布を推定し、前記電力分布に基づいて前記配電線の電圧分布を推定し、推定された前記電圧分布において適正電圧範囲から電圧が逸脱する箇所がある場合に前記電圧制御機器の制御量を決定し、前記第２の計測装置から受信した前記逸脱情報に基づいて前記配電線内の電力分布を補正し、前記配電線内の電力分布が補正された場合、補正された電力分布を用いて前記配電線の電圧分布を推定する集中電圧制御装置とを備える電圧制御システムにおける前記第２の計測装置であって、
    前記配電線の電圧を計測する計測部と、
    前記計測した電圧に基づいて前記逸脱情報を生成し、前記逸脱情報を格納した逸脱通知を生成する逸脱通知生成部と、
    前記逸脱通知を前記集中電圧制御装置へ送信する通信部と、
    を備えることを特徴とする計測装置。

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