JP5955523B2 - 電圧調整装置及び電圧調整方法 - Google Patents
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Description
請求項1又は5に記載の発明によれば、タップ切換手段において、適正電圧範囲の上限電圧以下であって、最も高い2次側電圧となるような最大タップ位置に設定される。連系点電圧が低いほど分散型発電設備の出力容量に対する出力電流は大きくなることから、線路や柱上変圧器等のインピーダンスによる損失やパワーコンディショナのインバータ損失が大きくなる。従って、適正電圧範囲内のできるだけ高い電圧に2次側電圧を調整することにより、電力損失を低減することができる。
以下、本発明を具体化した電圧調整装置及び電圧調整方法の一実施形態を図1〜図3に従って説明する。本実施形態では、図1に示すように、自動電圧調整器10から各需要家の発電装置30までの線路に設けられた電圧調整器20を用いて、出力電圧を調整する。
発電装置30は、各需要家に設置された分散型発電設備である。本実施形態では、自然エネルギとして太陽光を利用した発電設備を用いる。この発電装置30には、パワーコンディショナが接続されている。このパワーコンディショナは、連系点電圧が適正電圧範囲内にある場合には、発電出力を配電線に供給するとともに、連系点電圧が適正電圧範囲の上限値を超えると発電出力を抑制する。
上限電圧判定手段は、2次側電圧が適正電圧範囲の上限値に近いところに到達しているかどうかを判定する処理を実行する。この上限電圧判定手段は、2次側電圧が適正電圧範囲の上限値に近いかどうかを判定するために、一タップ分の昇圧を行なった場合の電圧上昇値を昇圧基準値として保持している。
切換指示手段は、適正電圧範囲判定手段や上限電圧判定手段の判定結果に応じて、タップ切換器24を制御する処理を実行する。
タップ切換器24は、1次側電圧を2次側電圧に変換する変圧器のタップを多段階で切り換えるタップ切換手段である。このタップ切換により、タップ数に応じた2次側電圧に変更される。
まず、電圧調整器20の制御部21は、2次側電圧の測定処理を実行する(ステップS101)。具体的には、制御部21は、電圧センサ22において計測した2次側電圧を取得する。
(1)上記実施形態では、電圧予測値が適正上限電圧を超えないと判定した場合(ステップS104において「NO」の場合)、電圧調整器20の制御部21は、タップ切換により昇圧処理を実行する(ステップS107)。そして、適正上限電圧を超えていないと判定した場合(ステップS108において「NO」の場合)、電圧調整器20の制御部21は、タップ切換により昇圧処理(ステップS107)を繰り返す。そして、適正上限電圧を超えたと判定した場合(ステップS108において「YES」の場合)、電圧調整器20の制御部21は、タップを一段下げる処理を実行する(ステップS109)。これにより、2次側電圧を適正電圧範囲内の上限値近くで維持することができる。従って、パワーコンディショナの出力抑制機能が働かない範囲内のできるだけ高い電圧で太陽光発電を連系できるので、線路や変圧器インピーダンスによる損失やパワーコンディショナのインバータ損失を低減でき、効率的な運転を行なうことができる。
次に、本発明を具体化した電圧調整装置の第2の実施形態を図4に従って説明する。上記第1の実施形態では、適正上限電圧を超えていないと判定した場合(ステップS108において「NO」の場合)、電圧調整器20の制御部21は、タップ切換により昇圧処理(ステップS107)を繰り返す。第2の実施形態では、第1の実施形態のタップ切換時に、計算でタップ切換量を算出するように変更した構成である。第1の実施形態と同様の部分についてはその詳細な説明を省略する。
ここでは、電圧調整器20の制御部21は、ステップS101〜S104と同様に、2次側電圧の測定処理(ステップS201)〜電圧予測値が適正上限電圧を超えるかどうかについての判定処理(ステップS204)を実行する。
(3)上記実施形態では、2次側電圧が適正電圧範囲外と判定した場合(ステップS202において「NO」の場合)や、電圧予測値が適正上限電圧を超えないと判定した場合(ステップS204において「NO」の場合)、電圧調整器20の制御部21は、適正電圧範囲内であって最高電圧のタップ数の算出処理を実行する(ステップS205)。これにより、現在の2次側電圧とタップ位置からタップ切換を行なった場合の2次側電圧を予測できるので、実際にタップを動かすことなく、速やかに目標のタップ位置に切り換えることができる。そして、2次側電圧が適正電圧範囲から逸脱することを抑制できる。
次に、本発明を具体化した電圧調整装置の第3の実施形態を図5に従って説明する。上記第1の実施形態では、測定した2次側電圧に基づいて、タップ切換の要否を判定する。第3の実施形態では、第1の実施形態のタップ切換の要否判定に加えて、配電状態に基づいて、タップ切換の要否を判定するように変更した構成である。第1の実施形態と同様の部分についてはその詳細な説明を省略する。
ここでは、電圧調整器20の制御部21は、状態情報の取得処理を実行する(ステップS301)。具体的には、制御部21は、ネットワークを介して、発電装置30から出力状況情報を取得する。また、電圧調整器20が、発電装置30からの逆潮流を監視するようにしてもよい。更に、制御部21は、ネットワークを介して、監視システムから系統判定性情報を取得する。そして、出力状況情報や系統判定性情報に基づいて、配電状況の状態情報を取得する。
(4)上記実施形態では、電圧調整器20の制御部21は、状態情報の取得処理を実行する(ステップS301)。そして、異常があると判定した場合(ステップS302において「YES」の場合)、電圧調整器20の制御部21は、電力系統状態の安定化を図るタップ切換処理を実行する(ステップS303)。タップ位置は適正電圧範囲内において、最も2次側電圧が高い位置に設定されているため、1段のタップ切換により、適正電圧範囲の上限値を超えることになる。これにより、系統安定性が損なわれる可能性があると判定した場合には、2次側電圧をパワーコンディショナの出力制限電圧以上となるまで速やかに昇圧するタップ切換を行なうことができる。従って、タップ切換により、パワーコンディショナによる出力制限を動作させて、系統の安定性維持を図ることができる。
・上記実施形態においては、電圧調整装置として柱上変圧器を用いるが、これに限定されるものではなく、配電線において自動電圧調整を行なう機器に適用することができる。例えば、高圧配電用SVR、シャントリアクトル、静止形無効電力補償装置(SVC:Static Var Compensator)において、自動電圧調整機能を設け、柱上変圧器に対してタップ切換を指示するようにしてもよい。
Claims (5)
- 配電設備に接続された1次側と、パワーコンディショナを備えた分散型発電設備に接続される2次側とが設けられた変圧手段と、
前記変圧手段の2次側電圧を多段階のタップ位置で変更するタップ切換手段と、
前記2次側電圧を測定するセンサと、
前記タップ切換手段と前記センサに接続された制御手段とを備えた電圧調整装置であって、
前記センサによって測定された2次側電圧が、前記分散型発電設備の発電電力を前記1次側に供給できる適正電圧範囲内であり、かつ電力系統に異常を検知しない場合、前記制御手段は、前記タップ切換手段において、前記適正電圧範囲の上限電圧以下であって、最も高い2次側電圧となるような最大タップ位置に切り換える第1制御を行なうことを特徴とする電圧調整装置。 - 前記制御手段が異常検知信号を取得した場合には、前記タップ切換手段において、2次側電圧が前記適正電圧範囲の上限電圧以上となるようなタップ位置に切り換える第2制御を行なうことを特徴とする請求項1に記載の電圧調整装置。
- 前記制御手段が、2次側に接続された分散型発電設備において過大出力を検知したことによる異常検知信号を取得した場合に、前記第2制御を行なうことを特徴とする請求項2に記載の電圧調整装置。
- 前記制御手段は、電力系統の安定状態を監視する電力系統監視装置に接続されており、
前記制御手段が、前記電力系統監視装置において電力系統に異常を検知したことによる異常検知信号を取得した場合に、前記第2制御を行なうことを特徴とする請求項2又は3に記載の電圧調整装置。 - 配電設備に接続された1次側と、パワーコンディショナを備えた分散型発電設備に接続される2次側とが設けられた変圧手段と、
前記変圧手段の2次側電圧を多段階のタップ位置で変更するタップ切換手段と、
前記2次側電圧を測定するセンサと、
前記タップ切換手段と前記センサに接続された制御手段とを備えた電圧調整装置を用いて、電圧を調整する方法であって、
前記センサによって測定された2次側電圧が、前記分散型発電設備の発電電力を前記1次側に供給できる適正電圧範囲内であり、かつ電力系統に異常を検知しない場合、前記制御手段が、前記タップ切換手段において、前記適正電圧範囲の上限電圧以下であって、最も高い2次側電圧となるような最大タップ位置に切り換える第1制御を行なうことを特徴とする電圧調整方法。
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