JP5914231B2 - 線路電圧降下補償器の整定値の算出方法および算出装置 - Google Patents

Description

本発明は、線路電圧降下補償器（Line voltage Drop Compensator：以下、主に「ＬＤＣ」と称する。）の整定値を算出するための装置に関する。

配電系統においては、変電所から需要家負荷に供給される電圧をできるだけ一定範囲に保つようにするために、変電所には配電用変圧器（Load
Ratio control Transformer：以下、主に「ＬＲＴ」と称する。）、配電線には自動電圧調整器（Step Voltage Regulator：以下、主に「ＳＶＲ」と称する。）が順次接続されている。

これらＬＲＴやＳＶＲは、図９に示すように、通常、変圧器本体としての負荷時タップ切換装置９１と、負荷時タップ切換装置を制御するための制御装置９２とから構成され、配電線に接続された需要家負荷の変動に基づいて、制御装置が負荷時タップ切換装置のタップを自動的に切り換え、変圧器本体の二次側の電圧を調整するようになっている。

この制御装置９２は、負荷時タップ切換装置の二次側に設けられており、変流器９３、計器用変圧器９４、電圧調整継電器９５、及びＬＤＣ９６を構成として有するものである。

このＬＤＣには、抵抗Ｒと、リアクタンスＸを用いた模擬インピーダンス回路が用いられており、これらＲとＸは、負荷時タップ切換装置から負荷中心点（電圧制御対象点）までの線路インピーダンスに対応して設定されている。そして、このＬＤＣに対して電流・電圧を変流器及び計測器用変圧器から与えることによって、負荷中心点で発生する電圧降下値（ＬＤＣ補償電圧）を模擬している。また、電圧調整継電器は、自身に予め電圧値（基準電圧）が設定されており、この基準電圧と、発生した電圧降下値とに基づいて、負荷中心点での電圧が所定電圧の範囲内（基準電圧を中心とする上限、下限電圧の範囲内）に入るようにタップ切換装置に対するタップ切換指令（昇圧指令、降圧指令）を出力するようになっている。

このようにＬＤＣに設定される線路インピーダンス（抵抗Ｒと、リアクタンスＸ）の値、つまり整定値は、タップ切換指令の出力に影響を与えることから、非常に重要な値である。そして、ＲとＸからなる整定値を求める為には制御対象点である負荷中心点を求める必要があった。一般的には、負荷中心点とは、ＬＲＴやＳＶＲからの出力電圧が、重負荷時と軽負荷時とで交差する地点のことであり、この地点の電圧を基準電圧として定めるようになっている。

しかし、樹枝状形態の配電線において、最適な負荷中心点を求めるには、対象となる配電線の線路・負荷特性等の詳細な把握が必要となり、容易ではない。例えば、負荷中心点は、ＬＲＴの二次側に需要家負荷が配電線の全長に対して均等に配置されている場合には、配電線の全長の中心点に来るが、現実的には厳密に均等に配置されている場合はなく、需要家負荷が配電線の末端側に集中して配置されている場合には、配電線の全長の末端側になるし、その逆に需要家負荷が始端側に集中して配置されている場合には、配電線の全長の始端側になり、それぞれ専用の計算式を用いつつ、対応していた。

しかしながら、電圧制御対象点を負荷中心点とするようにＲとＸを算出する今までの手法は、どの計算式を用いればよいのか判断に迷う場合もあり、従って、人の経験に頼る部分が大きくて非常に難しく、改善することが好ましい。

本発明は、上記実情を考慮したもので、ＬＤＣに設定される整定値を現状よりも求め易くすることである。

そこで、本発明では、従来までのような負荷中心点という求め難い地点を制御対象点として、整定値を求めるのではなく、既知の取得データから客観的に求めることのできる地点を制御対象点として整定値を求めることにする。

まず、図１（イ）に示すように、配電系統として、ＳＶＲの二次側に縮約前の線路モデルとして幹線、分岐線、及び需要家負荷が接続されているものについて考察する。より詳しく言えば、この線路モデルは、幹線の延長方向全長の所々から分岐線が設けられ、各分岐線に（図示しない）柱上変圧器を介して需要家負荷が接続されている。

一般的に、配電系統には需要家負荷として、数千〜１万件程度の電灯需要家（電灯契約の需要家）が幹線及び分岐線に接続されており、これらの電灯需要家をそのまま線路モデルとして分岐線を介して接続する形で図面上表現すると、煩雑となり、以下の縮約手法を理解する上で支障となる。そこで、図１における線路モデルでは、需要家負荷を少数に簡略化して表現してある。

このような線路モデルに対して最終的には電圧制御対象点までの線路を縮約して表現し、それによってＳＶＲの整定値を算出するようにする。理論的には図２に示す、以下の（１）〜（４）のステップによる。

（１）第１のステップＳ１は、図１（ロ）に示すように幹線を複数の区間に分けるためのノード点を幹線の任意の位置に対して設定するステップである（線路モデルを複数の区画に分けるステップ）。

（２）第２のステップＳ２は、各区間における幹線１に対して当該区間に存在する需要家負荷３を一まとめに加算して並列接続し、各区間の線路インピーダンスとして少なくとも幹線インピンーダンスを含む幹線のみからなる幹線モデルを構築するステップである（線路モデルから幹線モデルを構築するステップ）。より詳しくは以下の通りである。

図１（ハ）に示すように、各区間に存在する件数分の需要家負荷（＝皮相電力。図での末端区間の需要過負荷はSa1〜Sa3）を１つにまとめ、この１つの需要家負荷Smが一本の分岐線に接続されているものと仮定する。その上で、需要家負荷（＝皮相電力）は、契約内容（＝契約電力（契約電圧、契約電流））に基づいて、有効電力と無効電力を割り振ることができる。より具体的には以下の通りである。

例えば需要家負荷の契約内容が所定アンペアの電灯契約であるとする。この場合、契約内容に基づいて経験的に需要家負荷の力率を所定値として設定することができる。つまり、契約内容により、供給電圧、契約電流が定まることによって、需要家負荷の力率（有効電力と無効電力との比率）が想定できるので、需要家負荷について、有効電力と無効電力を定めることができる。このようにして、各需要家負荷について、有効電力（図１（ハ）の末端区間でのP1a,P1b,P1c）、無効電力（Q1a,Q1b,Q1c）を定め、それらを加算して１つの需要家負荷P1とみなす。つまり、図１（ハ）の末端区間での需要家負荷P1は、P1＝(P1a+P1b+P1c)+j(Q1a+Q1b+Q1c)となる。

一方、区間の線路インピーダンスは、少なくとも幹線インピーダンスを含むものとする。この例においては、一つにまとめた需要家負荷と幹線とを並列接続する１本の分岐線インピーダンスを考慮することなく、幹線インピーダンスのみを考慮する。つまり、この１本の分岐線をインピーダンスの無い空想上の分岐線と仮定することにより、需要家負荷が幹線に対して直に並列接続されていることにする。その上で、幹線は、単位長あたりの抵抗値とインダクタンス値が決まっているので、幹線インピーダンスは、区間の全長に比例して求めることができる。つまり、幹線インピーダンス＝ｍ番目の区間の線路インピーダンスＺｍを、区間の全長Ｌに、単位長当たりの抵抗値Rbとインダクタンス値Xbを乗算することによって算出する。つまり、図１（ニ）に示すようにZｍ＝Ｌ（Rb＋jXb）＝ｒｍ+ｊｘｍとなる。この結果、図での末端区間の線路インピーダンスをＺ１とすると、Z1＝r1＋ｊX1となる。

（３）第３のステップＳ３は、ＳＶＲの通過電流の力率（電圧と電流の位相差）と各区間での通過電流の力率が等しいという第１の仮定、並びに重負荷時における幹線モデルの線路損失と幹線モデルを縮約した第１の縮約モデルの線路損失とが等しいという第２の仮定に基づいて幹線モデルから第１の縮約モデルを構築するステップである（幹線モデルから第１の縮約モデルを構築するステップ）。より詳しく言えば、第３のステップＳ３は、以下の第３−１のステップＳ３−１と、第３−２のステップＳ３−２から構成される。

第３−１のステップＳ３−１は、第１の仮定に基づいて、全区間での消費電流に対する各区間での消費電流の割合を需要家負荷の契約内容（契約電力）に比例して割り振ることによって各区間での消費電流を求めるステップである（各区間での消費電流を算出するステップ）。

例えば、ＳＶＲの二次側に図３に示すような、線路モデルが接続されている場合について考察する。この線路モデルでは、ＳＶＲを５０（Ａ：アンペア）の電流が通過し、その二次側に延長する幹線１は、５つのノード点４により５つの区間に分けられている。末端側から始端側に向かって順に第１、第２、・・・、第５の区間に分けられている。

第５の区間に契約内容を３０（Ａ）とする需要家負荷と、５０（Ａ）とする需要家負荷が別々の分岐線に接続されている。また、第４の区間には、需要家負荷が接続されておらず、第３の区間には、同一の分岐線に対して契約内容を２０（Ａ）、１０（Ａ）とする需要家負荷が接続されている。また、第２の区間には４０（Ａ）、末端である第１の区間には５０（Ａ）の需要家負荷がそれぞれ接続されている。

そうすると、この場合、全区間での総契約電流は、２００（Ａ）となる。その上で、各区間には、１つの需要家負荷が接続されているものとみなす。従って、第５〜１区間には順に、８０、０、３０、４０、５０（Ａ）の需要家負荷がそれぞれ接続されていることになる。

そうすると、各区間での消費電流を求める次式、
各区間での消費電流＝全区間での総消費電流×各区間での消費電流の比率（各区間での契約電流÷全区間での契約電流）
により、
第５区間での消費電流は、５０×８０÷２００＝２０（Ａ）となる。
同様にして１つの区間としてまとめた第４、３区間での消費電流は、５０×３０÷２００＝７．５（Ａ）となる。
同様にして、第２区間での消費電流は、１０（Ａ）、第１区間での消費電流は１２．５（Ａ）となる。
なお、以下では、各区間ｍでの消費電流の比率は、定数ｋｍで表示する。

このようにして区間ｍの消費電流は、図１（ニ）のように、全区間での総契約電流を電流ベクトルＩ（図では符号Ｉの上にベクトルを意味する・を記載した形式）とすると、消費電流の比率ｋｍと電流ベクトルとの積で示せる。なお、以後の文章における説明では、文字の上に・を表記できないことから、電流Ｉと表記した場合は電流ベクトルＩのことを意味するものとする。

次に、第３−２のステップＳ３−２は、第２の仮定に基づいて、下記（１）、（２）式を計算して、図１（ホ）に示すように全ての区間の線路インピーダンスを統一し、その統一した第１の縮約モデルの末端である電圧制御対象点の整定値となる抵抗R_SVRとインダクタンスX_SVRを求めるステップである（整定値を算出するステップ）。

このとき、第１の縮約モデルの末端である電圧制御対象点の電圧ベクトルＶ_SVRは次式となる。

以上により、配電系統として、ＳＶＲの二次側に接続された線路モデルに対して、電圧制御対象点の電圧ベクトルＶ_SVRの電圧が、区間ｍの電圧の加重積の和（縮約前の電圧降下の加重和）となるＳＶＲの電圧制御対象点の整定値を算出することができた。

次に、配電系統として、ＬＲＴの二次側に縮約前の線路モデルとして、複数の分線路モデルが分岐して接続されているものについて考察する。各分線路モデルは、幹線に対して分岐線、及び需要家負荷が接続されているものとする。また、ここでも先例と同様に、各分岐線には柱上変圧器を介して需要家負荷が接続されているものとする。

このような線路モデルに対して最終的には電圧制御対象点までの線路を縮約して表現し、それによってＬＲＴの整定値を算出するようにする。理論的には以下の（１）〜（４）のステップによる。（１）〜（３）のステップまでは、先例と同様の処理を行う。図４に基づいて補足説明する。

（１）第１のステップＳ１は、各幹線１を複数の区間に分けるためのノード点４を幹線の任意の位置（通常、幹線１から分岐線２に分かれる分岐箇所）に対して設定するステップである（分線路モデルを複数の区画に分けるステップ）。

（２）第２のステップＳ２は、幹線毎に各区間における幹線１に対して当該区間に存在する需要家負荷３を一まとめに加算して並列接続し、各区間の線路インピーダンスとして幹線インピーダンスを含む幹線のみからなる幹線モデルを構築するステップである（各分線路モデルから幹線モデルを構築するステップ）。

（３）第３のステップＳ３は、ＬＲＴの通過電流の力率（電圧と電流の位相差）と幹線毎の各区間での通過電流の力率が等しいという第１の仮定、並びに重負荷時における幹線モデルの線路損失と幹線モデルを縮約した第１の縮約モデルの線路損失とが等しいという第２の仮定に基づいて幹線モデルから第１の縮約モデルを構築するステップである（各幹線モデルから第１の縮約モデルを構築するステップ）。より詳しく言えば、第３のステップＳ３は、以下の第３−１のステップＳ３−１と、第３−２のステップＳ３−２から構成される。

第３−１のステップＳ３−１は、第１の仮定に基づいて、各幹線の全区間での消費電流に対する各区間での消費電流の割合を需要家負荷の契約内容（契約電力）に比例して割り振ることによって各区間での消費電流を求めるステップである（各区間での消費電流を算出するステップ）。

第３−２のステップＳ３−２は、第２の仮定に基づいて、前記（１）、（２）式を計算して、全ての区間の線路インピーダンスを統一し、その統一した第１の縮約モデルの末端である第１の電圧制御対象点の整定値となる抵抗R_SVRとインダクタンスX_SVRを求めるステップである（第１の整定値を算出するステップ）。なお、前記（１）（２）式での抵抗R_SVRの代わりにR_LRT.Jrと表記し、インダクタンスX
_SVRの代わりにX_LRT.Jrと表記する。）。

このようにして、第１の電圧制御対象点の整定値となる抵抗R_LRT.JrとインダクタンスX_LRT.Jrを求め、図５に示すように、各幹線について第１の縮約モデルを作成する。図５には、各幹線について作成された第１の縮約モデルについて、上から順番に、抵抗R_LRT.JrとインダクタンスX_LRT.Jrが、r1〜rn及びX1〜Xnと表記されている。

その上で、作成された各々の第１の縮約モデルに対して、先の第３のステップと同様の要領で、第４のステップを行う。ここで、注意すべきは、先の例では、幹線が１本であった点である。先の例では、ＳＶＲを通過する電流を検出すれば、その線路モデルの二次側の末端がＳＶＲである場合には、両方のＳＶＲの通過電流からその線路モデルでの消費電流を算出でき、その線路モデルの二次側の末端が需要家負荷である場合には、ＳＶＲの通過電流（＝その線路モデルでの消費電流）からその線路モデルでの消費電流を算出できるものであった。しかしながら、ＬＲＴの場合は、その通過電流は、全ての幹線に対する通過電流であるので、ＬＲＴだけでなく各幹線を通過する電流（ｋｍＩ）も検出するものとする。なお、幹線にＳＶＲがある場合には、幹線を通過する電流（ｋｍＩ）からＳＶＲの通過電流を減ずることにより消費電流を算出でき、幹線の末端が需要家負荷である場合には、幹線を通過する電流（＝その分線路モデルでの消費電流）からその分線路モデルでの消費電流を算出できる。要は、幹線の両端での通過電流が把握できれば、消費電流を算出できる。

（４）第４のステップは、ＬＲＴの通過電流の力率と各々の第１の縮約モデルでの通過電流の力率が等しいという第３の仮定、並びに重負荷時における全ての第１の縮約モデルの線路損失の総和と、全ての第１の縮約モデルを更に縮約した第２の縮約モデルの線路損失とが等しいという第４の仮定に基づいて全ての第１の縮約モデルを統一した第２の縮約モデルを構築するステップである（第１の縮約モデルから第２の縮約モデルを構築するステップ）。より詳しく言えば、第４のステップは、以下の第４−１と、第４−２のステップを有する。

第４−１のステップは、第１の仮定と同様の手法である、第３の仮定に基づいて、ＬＲＴの通過電流に対する各第１の縮約モデルでの通過電流の割合を割り振ることによって各第１の縮約モデルでの消費電流を求めるステップである（各第１の縮約モデルでの消費電流を求めるステップ）。
そうすると、各第１の縮約モデルでの消費電流を求める式は、
各第１の縮約モデルでの消費電流＝第１の縮約モデルでの通過電流とＬＲＴの通過電流の比率（各第１の縮約モデルでの通過電流÷ＬＲＴの通過電流）
となる。以下でも、ｍ番目における第１の縮約モデルでの消費電流の比率は、定数ｋｍで表示する。

また、第４−２のステップは、第２の仮定と同様の手法である、第４の仮定に基づいて、前記した（１）、（２）式と同様の下記（４）、（５）式を計算して、全ての第１の縮約モデルの線路インピーダンスを統一した第２の縮約モデルの末端である第２の電圧制御対象点の整定値となる抵抗R_LRTとインダクタンスX_LRTを求めるステップである（第２の整定値を算出するステップ）。
但し、下記（４）、（５）式においては、前記した（１）、（２）式と比べると、第２の電圧制御対象点の整定値となる抵抗をR_LRTと表記し、インダクタンスをX_LRTと表記し、Σが一つ無い点に留意する（各幹線が並列接続されているため。）。

このとき、第２の縮約モデルの末端である電圧制御対象点の電圧Ｖ_LRTは次式となる。

以上により、配電系統として、ＬＲＴの二次側に接続された線路モデルに対して、電圧制御対象点の電圧ベクトルＶ_LRTの電圧が、縮約前の線路モデルにおける全ての幹線ｍの電圧の加重積の和（加重により平均化された電圧）となるＬＲＴの電圧制御対象点の整定値を算出することができた。

本発明によれば、需要家負荷が幹線の全長に対してどのように配置されていても、ノード点を設定することにより、ＳＶＲやＬＲＴのＬＤＣ整定値が容易に求められる。

本発明によるＳＶＲのＬＤＣの整定値の算出方法を示す模式図である。 本発明によるＳＶＲのＬＤＣの整定値の算出方法を示すフローチャート図である。 各区間での消費電流を求めるステップに対する説明図である。 本発明によるＬＲＴのＬＤＣの整定値の算出方法を示すフローチャート図である。 本発明によるＬＲＴのＬＤＣの整定値の算出方法を示す模式図である。 基準電圧の決定の仕方を示すグラフである。 （ａ）（ｂ）図は、軽負荷時と重負荷時におけるＬＲＴ通過電流の力率と、各幹線の通過電流の力率との時間推移を示すグラフである。 （ａ）（ｂ）図は、軽負荷時と重負荷時におけるノード点の平均電圧に対する時間推移を示すグラフである。 ＬＲＴやＳＶＲの内部構造を示す回路図である。

本発明のＬＤＣの整定値の算出方法を用いる前提として、ＬＲＴ、ＳＶＲ等の検出機器設置地点で、観測データ（電圧・電流の時系列データ）を自動的に取得し、その観測データをネットワークで繋がれた別地点の観測データ記憶装置に送信し、保存しておく。また、ＬＤＣの整定値の算出装置（対応する算出プログラムがインストールされたコンピュータ）は、この観測データ記憶装置にネットワークで接続されている。そして、当該算出装置は、配電系統を示す樹形図として、配電用変圧器から全ての需要家負荷に至るまでの配電線（幹線、分岐線を含む。）やＬＲＴ、ＳＶＲ等が予め設定（記憶）されている。また、幹線や分岐線の全長、幹線や分岐線の単位長当たりの抵抗値、インダクタンス値、需要家負荷の契約内容（契約電流、契約電圧、これら契約内容から経験的に導出できる需要家負荷の力率）が予め設定されている。

コンピュータで当該算出プログラムを実行すると、ソフトウェアとハードウェアが協働した図示しない各種手段が構築されて、図２に示すような以下のステップが順番に行われる。この例においてはＳＶＲのＬＤＣの整定値を求めるものとして、以後、説明する。

まず、ノード点を設定するステップＳ１が行われる。最初に、ノード点設定手段によって、入力フォームが記憶装置から読み込まれて出力装置に表示される。入力フォームは、配電系統を示す樹形図であって、配電用変圧器から需要家負荷に電力が供給されることが分かるように、変圧器やＳＶＲ、幹線、分岐線、需要家負荷が接続されたものである。この入力フォームに対して、コンピュータ使用者が所定の幹線の任意の地点に対してノード点を設定する。例えば、ＳＶＲの二次側に設けられた線路モデルに対して、入力装置であるマウスを操作することによって出力装置の画面上でポインタを幹線の任意の地点に移動させ、その地点をクリックすることによってノード点を指定する。ノード点を指定した数に応じて、ＳＶＲの二次側の幹線が複数の区間に分けられる。その上で、当該線路モデルについて、ノード点の指定が終了した旨を確定操作する。この確定操作を受けてノード点設定手段は、当該線路モデルについてのノード点を保存する。ここまでがノード点を設定するステップである。

次に、樹枝構造の線路モデルから幹線のみかなる幹線モデルを構築するステップＳ２が行われる。先のノード点の指定が終了した旨の確定操作がなされると、ノード点が保存された上で、幹線モデル構築手段によって以下の処理が行われる。線路モデルがノード点で分けられる。つまり、線路モデルは、ＳＶＲの二次側に設けられた最初のノード点とＳＶＲとの間が一つの区間として区画され、また、隣り合うノード点同士の間が一つの区間として区画される。そして、各区間における線路インピーダンス（幹線インピーダンス）を、幹線の全長×（単位長当たりの抵抗値及びインダクタンス値）から算出する。また、各区間に含まれる全ての需要家負荷に対しては、需要家負荷毎に、契約内容に基づいて設定された力率を利用して、有効電力と無効電力を算出し、その上で、算出された各需要家負荷の有効電力と無効電力を加算して、１つにまとめた需要家負荷の有効電力と無効電力を算出し、保存する。ここまでが幹線モデルを構築するステップである。

次に、幹線モデルから第１の縮約モデルを構築するステップＳ３が行われる。このステップは、ＳＶＲの通過電流の力率と各区間の通過電流の力率が等しいという第１の仮定、並びに重負荷時における幹線モデルの線路損失と幹線モデルを縮約した第１の縮約モデルの線路損失とが等しいという第２の仮定に基づくもので、各区間での消費電流を算出するステップＳ３−１と、整定値を算出するステップＳ３−２から構成される。これら２つのステップは、第１の縮約モデル構築手段を構成する、第１の仮定に基づく区間電流算出手段と、第２の仮定に基づく第１の整定値算出手段とによって行われる。

区間電流算出手段によって、各区間での消費電流を算出するステップＳ３−１が行われる。このステップでは、全区間での消費電流を算出するために、画面上に最初とは別の入力フォームが出力され、観測データ記憶装置に保存された観測データの中からどの日時におけるデータを抽出するか、コンピュータ使用者が指定できるようになっている。そこで、任意の日における任意の時刻のデータをコンピュータ使用者が入力装置を用いて指定し、確定する操作をすると、その日時にＳＶＲを通過した電流（通過電流）が特定される。ここでは便宜上、この特定された通過電流＝全区間での消費電流とする。そうすると、この値を利用して、全区間での消費電流に対する各区間での消費電流の割合ｋｍが需要家負荷の契約内容（契約電流）に比例して割り振ることによって各区間での消費電流が算出され、保存される。なお、このような入力フォームが出力されるのは、区間電流算出手段よりも前のステップで行われるようになっていても良い。

第１の整定値算出手段によって、ＬＤＣの整定値を算出するステップＳ３−２が行われる。これ以前のステップによって、各区間の線路インピーダンス（ｒｍ抵抗値、Ｘｍインダクタンス値）及び消費電流の割合ｋｍ、電流Ｉが既知となっているので、これら値を利用しながら、下記の（７）、（８）式を計算して、全ての区間の線路インピーダンスを統一した第１の縮約モデルの末端である電圧制御対象点の整定値となる抵抗R_SVRとインダクタンスX_SVRを求め、これら値を出力装置に出力しつつ、記憶装置に保存する。

以上により、ＳＶＲに用いるＬＤＣの整定値が算出された。

また、コンピュータで当該算出プログラムを実行した上で、次の例においてはＬＲＴのＬＤＣの整定値を求めるものとして、以後、説明する。但し、先例と同様のステップについては、共通する点をできるだけ省略し、相違する点を重点的に説明する。

まず、図４に示すように、先例と同様にノード点を設定するステップＳ１が行われる。ここでは、ノード点設定手段によって出力装置に表示された入力フォームに対して、コンピュータ使用者が任意のＬＲＴの二次側に分岐した全ての分線路モデルについて、各幹線の任意の地点に対してノード点を指定し、指定が終了した旨を確定操作する。

次に、各分線路モデルから幹線のみかなる幹線モデルを構築するステップＳ２が行われる。全ての分線路モデルに対してノード点を確定する操作がなされるとノード点が保存された上で、幹線モデル構築手段によって、各幹線に対して、区間毎に、各区間に含まれる全ての需要家負荷（有効電力と無効電力）を有効電力毎、無効電力毎に加算して、１つにまとめた需要家負荷の有効電力と無効電力を算出し、保存する。また、各幹線に対して、区間毎に、区間における線路インピーダンス（抵抗値とインダクタンス値）を算出し、保存する。

次に、幹線モデルから第１の縮約モデルを構築するステップＳ３が行われる。ここで注意すべきは、第１の仮定がＬＲＴの通過電流の力率と幹線毎の通過電流の力率が等しいということである。第２の仮定については、先例と同じく、重負荷時における幹線モデルの線路損失と幹線モデルを縮約した第１の縮約モデルの線路損失とが等しいという仮定である。これら２つの仮定に基づいて、第１の縮約モデル構築手段によって、以下の２つのステップが行われる。第１の縮約モデル構築手段は、第１の仮定に基づく区間電流算出手段と、第２の仮定に基づく第１の整定値算出手段とから構成される。

区間電流算出手段によって、先例と同様に、各区間での消費電流を算出するステップＳ３−１が行われる。このステップでは、画面上に最初とは別の入力フォームが出力され、観測データ記憶装置に保存された観測データの中からどの日時におけるデータを抽出するか、コンピュータ使用者が指定できるようになっている。そこで、任意の日における任意の時刻のデータをコンピュータ使用者が入力装置を用いて指定し、確定する操作をすると、その日時にＬＶＲ、及び各幹線を通過した電流（通過電流）が特定される。

また、第１の整定値算出手段によって、先例と同様に、第１の整定値を算出するステップＳ３−２が行われ、前記の（７）、（８）式が計算される。ただし、（７）、（８）式での抵抗R_SVRは、R_LRT.Jr、インダクタンスX_SVRは、X_LRT.Jr、電流Ｉ＝ＬＲＴの通過電流とする。これによって、幹線毎に各区間の線路インピーダンスを統一し、その統一した第１の縮約モデルの末端である第１の電圧制御対象点の整定値となる抵抗R_LRT.JrとインダクタンスX_LRT.Jrが算出され、保存される。そして、各線路モデルについて数値上の、第１の縮約モデルが作成される。

次に、作成された各々の第１の縮約モデルに対して、直前になされた第１の縮約モデルを構築するステップと同様の要領で、第２の縮約モデル構築手段によって、全ての第１の縮約モデルを統一した第２の縮約モデルを構築するステップＳ４が行われる。このステップは、ＬＲＴの通過電流の力率と各第１の縮約モデルの通過電流の力率が等しいという第３の仮定、並びに重負荷時における全ての第１の縮約モデルの線路損失の総和と全ての第１の縮約モデルを縮約した第２の縮約モデルの線路損失とが等しいという第４の仮定に基づくもので、各第１の縮約モデルでの消費電流を算出するステップＳ４−１と、第２の電圧制御対象点の整定値を算出するステップＳ４−２から構成される。これら２つのステップは、第２の縮約モデル構築手段を構成する、第３の仮定に基づく第１の縮約モデル電流算出手段と、第４の仮定に基づく第２の整定値算出手段とによって行われる。

第１の縮約モデル電流算出手段によって、区間電流算出手段と同様に、各第１の縮約モデルでの消費電流を算出するステップＳ４−１が行われる。このステップでは、先のステップＳ３−１で特定された日時のＬＶＲ、及び各幹線を通過した電流（通過電流）が用いられ、ＬＲＴ通過電流に対する各第１の縮約モデルでの通過電流の割合ｋｍが割り振られ、保存される。また、この割合ｋｍを算出すれば、よって各第１の縮約モデルでの消費電流が求められるので、割合ｋｍを算出することと各第１の縮約モデルでの消費電流が算出されるということは同義である。

また、第２の整定値算出手段によって、第１の整定値算出手段と同様に、第２の電圧制御地点となる整定値を算出するステップＳ４−２が行われる。このステップでは、それ以前のステップによって、各第１の縮約モデルの線路インピーダンス（ｒｍ抵抗値、Ｘｍインダクタンス値）及び消費電流の割合ｋｍ、電流Ｉが既知となっているので、これら値を利用しながら、下記の（９）、（１０）式を計算する。これによって、全ての第１の縮約モデルの線路インピーダンスを統一した第２の縮約モデルの末端である第２の電圧制御対象点の整定値となる抵抗R_LRTとインダクタンスX_LRTを算出し、これら値を出力装置に出力しつつ、記憶装置に保存する。これによって、第２の縮約モデルが作成される。

以上により、ＬＲＴに用いるＬＤＣの整定値が算出された。

なお、このようにしてＬＲＴ、ＳＶＲのＬＤＣの整定値が算出されることにより、基準電圧Ｖrefが求められる。
例えば、対象とする整定値が算出された線路モデルの幹線が短く、その線路モデル内においては同一仕様の柱上変圧器を介して需要家負荷が接続されている場合は、図６に示すように、基準電圧Ｖrefが線路モデルの一次側から制御対象点まで（線路モデルのイメージとしての末端である第２の縮約モデルの末端まで）一定であるので、ＬＲＴの送出電圧Ｖ１が重負荷時において規定電圧範囲（基準電圧を中心とした下限電圧と上限電圧の範囲）内に収まるように、下記式（１１）で計算する。

上記した仮定では、ＬＲＴ通過電流の力率と、ＬＲＴの二次側に分岐する各幹線の通過電流の力率とが等しいと仮定して、ＬＤＣ整定値を算出したが、実際の配電系統においては、異なることが想定される。シミュレーションにより算出したＬＤＣ整定値が適正かどうか検証する。図７には、過去に測定した軽負荷時と重負荷時における通過電流の力率が示されている。
これによれば、軽負荷時は、幹線の力率にバラつきがあるが、重負荷時は、１つの幹線を除き、力率はほぼ一定である。そこで、重負荷時の負荷でＬＲＴ、ＳＶＲのＬＤＣの整定値を求め、各ノード点の電圧を平均化した上で、時間推移を見た。その結果が、図８に示されている。これを見れば、ノード点の平均電圧は、軽負荷時においては各幹線の力率が大きくバラついているが、負荷電流が小さいためＬＤＣによる電圧補償の影響が小さく、規定電圧範囲を維持できている。一方、ノード点の平均電圧は、重負荷時においては１つの幹線を除き、負荷力率がほぼ等しく、ＬＤＣによる電圧補償が適切なため規定電圧範囲を維持している。
以上より、重負荷時の負荷を使用したＬＤＣ整定値の算出が妥当であると判断された。

本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限り、適宜変更しても良い。例えば、上記実施形態では、区間の線路インピーダンスとして、幹線インピーダンス（抵抗値、インダクタンス値）のみを計算した。しかし、精度をより向上させるには幹線インピーダンスだけでなく、分岐線インピーダンスも線路インピーダンスに含めることが望ましい。より詳しくは、分岐線についても、単位長あたりの抵抗値とインダクタンス値が決まっているので、分岐線インピーダンスも、その全長に比例して求めることができる。

例えば、現実の線路モデルにおいて、１つの区間において幹線に対して１本の分岐線が接続されており、この１本の分岐線に対して複数の需要家負荷が接続されているパターンについて考える。このパターンでは、ＳＶＲのＬＤＣを算出する先例と同様にして、分岐線に対してノード点を設定することにより分岐線を複数の区間に分け、各区間の分岐線に対して需要家負荷が接続されているものとして、この先例と同様に計算する。この場合、電圧制御対象点の電圧は、分岐線の電圧を含む加重積の和（加重により平均化された電圧）となる。

また、現実の線路モデルにおいて、１つの区間において幹線に対して複数本の分岐線が接続されており、各分岐線に需要家負荷が接続されているパターンについて考える。このパターンでは、ＬＲＴのＬＤＣを算出する先例と同様にして計算する。この場合、電圧制御対象点の電圧は、分岐線の電圧を含む加重積の和（加重により平均化された電圧）となる。

Claims (4)

1. 自動電圧調整器の二次側に幹線、分岐線、及び需要家負荷が接続されている縮約前の線路モデルを有する配電系統に対して自動電圧調整器の二次側の電圧制御対象点での電圧降下を模擬する線路電圧降下補償器の整定値を算出する為に、
   幹線を複数の区間に分けるために画面上で指定された地点をノード点として設定するステップと、
   各区間における幹線に対して当該区間に存在する需要家負荷を一まとめに加算して並列接続し、各区間の線路インピーダンスとして少なくとも幹線インピーダンスを含む幹線のみからなる幹線モデルを構築するステップと、
   自動電圧調整器の通過電流の力率と各区間の通過電流の力率が等しいという第１の仮定、並びに重負荷時における幹線モデルの線路損失と幹線モデルを縮約した第１の縮約モデルの線路損失とが等しいという第２の仮定に基づいて幹線モデルから第１の縮約モデルを構築するステップとを有し、
   第１の縮約モデルを構築するステップは、
   第１の仮定に基づいて、全区間での消費電流に対する各区間での消費電流の割合を需要家負荷の契約内容に比例して割り振ることによって各区間での消費電流を求めるステップと、
   第２の仮定に基づいて、下記（１）、（２）式を計算して、全ての区間の線路インピーダンスを統一した第１の縮約モデルの末端である電圧制御対象点の整定値となる抵抗R_SVRとインダクタンスX_SVRを求めるステップとを有することを特徴とする線路電圧降下補償器の整定値の算出方法。
   

   

   
2. 自動電圧調整器の二次側に幹線、分岐線、及び需要家負荷が接続されている縮約前の線路モデルを有する配電系統に対して自動電圧調整器の二次側の電圧制御対象点での電圧降下を模擬する線路電圧降下補償器の整定値を算出する為に、
   幹線を複数の区間に分けるために画面上で指定された地点をノード点として設定する区画設定手段と、
   各区間における幹線に対して当該区間に存在する需要家負荷を一まとめに加算して並列接続し、各区間の線路インピーダンスとして少なくとも幹線インピーダンスを含む幹線のみからなる幹線モデルを構築する幹線モデル構築手段と、
   自動電圧調整器の通過電流の力率と各区間の通過電流の力率が等しいという第１の仮定、並びに重負荷時における幹線モデルの線路損失と幹線モデルを縮約した第１の縮約モデルの線路損失とが等しいという第２の仮定に基づいて幹線モデルから第１の縮約モデルを構築する第１の縮約モデル構築手段とを有し、
   第１の縮約モデル構築手段は、
   第１の仮定に基づいて、全区間での消費電流に対する各区間での消費電流の割合を需要家負荷の契約内容に比例して割り振ることによって各区間での消費電流を求める区間電流算出手段と、
   第２の仮定に基づいて、下記（３）、（４）式を計算して、全ての区間の線路インピーダンスを統一した第１の縮約モデルの末端である電圧制御対象点の整定値となる抵抗R_SVRとインダクタンスX_SVRを求める第１の整定値算出手段とを有することを特徴とする線路電圧降下補償器の整定値の算出装置。
   

   

   
3. 配電用変圧器の二次側に複数の幹線が分岐して設けられ、各幹線に分岐線及び需要家負荷が接続されている縮約前の複数の幹線を含む線路モデルを有する配電系統に対して配電用変圧器の二次側における第２の電圧制御対象点での電圧降下を模擬する線路電圧降下補償器の整定値を算出する為に、
   各幹線を複数の区間に分けるために画面上の指定された地点をノード点として設定するステップと、
   幹線毎に各区間における幹線に対して当該区間に存在する需要家負荷を一まとめに加算して並列接続し、各区間の線路インピーダンスとして少なくとも幹線インピーダンスを含む幹線のみからなる幹線モデルを幹線毎に構築するステップと、
   配電用変圧器の通過電流の力率と幹線毎の各区間の通過電流の力率が等しいという第１の仮定、並びに重負荷時における幹線モデルの線路損失と幹線モデルを縮約した第１の縮約モデルの線路損失とが等しいという第２の仮定に基づいて幹線モデルから第１の縮約モデルを構築するステップとを有し、
   第１の縮約モデルを構築するステップは、
   第１の仮定に基づいて、各幹線の全区間での消費電流に対する各区間での消費電流の割合を需要家負荷の契約内容に比例して割り振ることによって各区間での消費電流を求めるステップと、
   第２の仮定に基づいて、下記（５）、（６）式を計算して、各幹線における全ての区間の線路インピーダンスを統一した第１の縮約モデルの末端である第１の電圧制御対象点の整定値となる抵抗R_LRT.JrとインダクタンスX_LRT.Jrを求めるステップとを有し、
   配電用変圧器の通過電流の力率と第１の縮約モデルにおける各幹線の通過電流の力率が等しいという第３の仮定、並びに重負荷時における全ての第１の縮約モデルの線路損失の総和と全ての第１の縮約モデルを縮約した第２の縮約モデルの線路損失とが等しいという第４の仮定に基づいて全ての第１の縮約モデルを統一した第２の縮約モデルを構築するステップとを有し、
   第２の縮約モデルを構築するステップは、
   第３の仮定に基づいて、配電用変圧器の通過電流に対する第１の縮約モデルでの通過電流の割合を割り振ることにより第１の縮約モデルでの消費電流を定めるステップと、
   第４の仮定に基づいて、下記（７）、（８）式を計算して、全ての第１の縮約モデルの線路インピーダンスを統一した第２の縮約モデルの末端である第２の電圧制御対象点の整定値となる抵抗R_LRTとインダクタンスX_LRTを求めるステップとを有することを特徴とする線路電圧降下補償器の整定値の算出方法。
   

   

   

   

   
4. 配電用変圧器の二次側に複数の幹線が分岐して設けられ、各幹線に分岐線及び需要家負荷が接続されている縮約前の複数の幹線を含む線路モデルを有する配電系統に対して配電用変圧器の二次側における第２の電圧制御対象点での電圧降下を模擬する線路電圧降下補償器の整定値を算出する為に、
   各幹線を複数の区間に分けるために画面上の指定された地点をノード点として設定する区画設定手段と、
   幹線毎に各区間における幹線に対して当該区間に存在する需要家負荷を一まとめに加算して並列接続し、各区間の線路インピーダンスとして少なくとも幹線インピーダンスを含む幹線のみからなる幹線モデルを幹線毎に構築する幹線モデル構築手段と、
   配電用変圧器の通過電流の力率と幹線毎の各区間の通過電流の力率が等しいという第１の仮定、並びに重負荷時における幹線モデルの線路損失と幹線モデルを縮約した第１の縮約モデルの線路損失とが等しいという第２の仮定に基づいて幹線モデルから第１の縮約モデルを構築する第１の縮約モデル構築手段とを有し、
   第１の縮約モデル構築手段は、
   第１の仮定に基づいて、各幹線の全区間での消費電流に対する各区間での消費電流の割合を需要家負荷の契約内容に比例して割り振ることによって各区間での消費電流を求める第１の区間電流算出手段と、
   第２の仮定に基づいて、下記（９）、（１０）式を計算して、各幹線における全ての区間の線路インピーダンスを統一した第１の縮約モデルの末端である第１の電圧制御対象点の整定値となる抵抗R_LRT.JrとインダクタンスX_LRT.Jrを求める第１の整定値算出手段とを有し、
   配電用変圧器の通過電流の力率と第１の縮約モデルにおける各幹線の通過電流の力率が等しいという第３の仮定、並びに重負荷時における全ての第１の縮約モデルの線路損失の総和と全ての第１の縮約モデルを縮約した第２の縮約モデルの線路損失とが等しいという第４の仮定に基づいて第１の縮約モデルから第２の縮約モデルを構築する第２の縮約モデル構築手段を有し、
   第２の縮約モデル構築手段は、
   第３の仮定に基づいて、配電用変圧器の通過電流に対する第１の縮約モデルでの通過電流の割合を割り振ることにより第１の縮約モデルでの消費電流を定める第１の縮約モデル電流算出手段と、
   第４の仮定に基づいて、下記（１１）、（１２）式を計算して、全ての第１の縮約モデルの線路インピーダンスを統一した第２の縮約モデルの末端である第２の電圧制御対象点の整定値となる抵抗R_LRTとインダクタンスX_LRTを求める第２の整定値算出手段を有することを特徴とする線路電圧降下補償器の整定値の算出方法。
   

   

   

   

   

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