JP6613631B2 - 系統電圧上昇原因判別支援装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、配電系統の系統電圧上昇が分散電源設備を有した需要家設備による系統電圧上昇か否かを判定する系統電圧上昇原因判別支援装置及び方法に関する。

電力の需要家において、太陽光発電設備、燃料電池、風力発電装置などの分散電源設備を設置し、分散電源設備を配電系統に連系させることによって分散電源設備の余剰電力を配電系統に供給し、再生可能エネルギーの有効活用を図っている。

例えば、太陽光発電設備(PV: Photovoltaic Power Generation System ）は、大量に導入が進んでおり、太陽光発電設備の出力電力が需要家の使用機器の消費電力を上回るようになってきている。そうすると、太陽光発電設備が接続された配電系統への逆潮流が多くなるので系統電圧が上昇する。系統電圧が所定値（例えば、107V）を超えると、その系統に接続されている負荷に悪影響を及ぼすおそれがある。そこで、太陽光発電設備は出力抑制機能を有しており、系統電圧が 所定値を超えると出力抑制機能が動作し出力を抑制して系統電圧の上昇を抑制するようにしている。

配電系統への逆潮流による系統電圧の電圧上昇を抑制するものとして、発電量に比例させて売電電力量の閾値を設定し、売電電力量が閾値以下となるように配電系統への逆潮流を抑制することにより、需要家の経済的損失を低減しつつ、逆潮流電力を必要に応じて抑制するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。また、有効電流出力を一定に保ちながら進相無効電流を流すことによって受電点の電圧上昇を抑制するようにしたものもある（例えば、特許文献２参照）。

特開２０１４−１８７８７６号公報 特許第３５２８８７９号公報

しかし、需要家が設置した太陽光発電設備の出力抑制機能が動作した場合、その動作の原因が太陽光発電設備の出力電力増加による系統電圧上昇ではなく、進相コンデンサの動作や配電系統の電圧調整範囲を超えた場合も考えられ、系統電圧上昇の主原因の特定が困難であった。

太陽光発電設備の出力電力増加による系統電圧上昇か否かを判断するには、系統解析ツールによる電圧上昇計算を行うことで判断することが可能であるが、その計算に用いる入力パラメータは設計値であるため、現実の数値と異なり、現場に即した所望の結果を得ることができない場合がある。また、算出結果の精度が悪いため、結果として電圧上昇の原因を精度良く判断することができないこともあった。

一方、太陽光発電設備の出力抑制機能の動作を抑制するには、柱上変圧器のタップ切り替えを行うことで、柱上変圧器の二次側出力電圧を低下させる対策も考えられるが、柱上変圧器から複数の需要家への引き込みがある場合は、他の需要家への供給電圧も低下する。これを避けるには、需要家ごとに柱上変圧器を設置する必要があるが、設計から設置までに日数を要し迅速な対応が困難となり、ループ切替を伴うと停電する課題があった。

本発明の目的は、系統電圧上昇の原因が需要家の分散電源設備の出力増加によるものか否かを簡易に特定できる系統電圧上昇原因判別支援装置及び方法を提供することである。

本発明に係る系統電圧上昇原因判別装置は、配電変圧器と分散電源設備の接続点との間に探査電力を注入する電力注入装置と、前記電力注入装置で探査電力を注入した状態で前記配電変圧器の二次側電圧を測定する第１電圧検出器と、前記電力注入装置で探査電力を注入した状態で前記電力注入装置の接続点の電圧を測定する第２電圧検出器と、前記第１電圧検出器で検出された前記配電変圧器の二次側電圧と前記第２電圧検出器で検出された前記電力注入装置の接続点の電圧との差電圧及び前記電力注入装置で注入した探査電力に基づいて前記配電変圧器と前記電力注入装置の接続点との間の線路定数を演算する線路定数演算手段とを備え、前記線路定数演算手段で演算した前記線路定数と前記分散電源設備の出力電力に基づいて前記分散電源設備の出力電力が増加しているときは配電系統の系統電圧上昇の原因が分散電源設備を有した需要家設備の出力電力によるものであると判別することを特徴とする。

本発明に係る系統電圧上昇原因判別方法は、配電変圧器と分散電源設備の接続点との間に探査電力を電力注入装置から注入し、前記電力注入装置で探査電力を注入した状態で測定した前記配電変圧器の二次側電圧と前記電力注入装置で探査電力を注入した状態で測定した前記電力注入装置の接続点の電圧との差電圧を演算し、演算した差電圧と前記電力注入装置で注入した探査電力とに基づいて前記配電変圧器と前記電力注入装置の接続点との間の線路定数を演算し、前記線路定数と前記分散電源設備の出力電力に基づいて前記分散電源設備の出力電力が増加しているときは配電系統の系統電圧上昇の原因が分散電源設備を有した需要家設備の出力電力によるものであると判別することを特徴とする。

本発明によれば、配電変圧器と分散電源設備の接続点との間に探査電力を電力注入装置から注入し、配電変圧器と電力注入装置の接続点との間の線路定数を演算するので、演算した線路定数と分散電源設備を有した需要家設備の出力電力とから、電圧上昇の原因が分散電源設備を有した需要家設備の出力電力によるものか否かを簡易に判別できる。

本発明の第１実施形態に係る系統電圧上昇原因判別装置を配電系統に適用した一例の構成図。 本発明の第１実施形態に係る系統電圧上昇原因判別装置の線路定数演算手段での線路抵抗や線路リアクタンスの求め方の説明図。 本発明の第１実施形態で配電変圧器と電力注入装置の接続点との間の線路抵抗を求める一例の説明図。 本発明の第１実施形態で配電変圧器と電力注入装置の接続点との間の線路抵抗を求める他の一例の説明図。 本発明の第１実施形態で配電変圧器と電力注入装置の接続点との間の線路リアクタンスを求める一例の説明図。 本発明の第１実施形態で配電変圧器と電力注入装置の接続点との間の線路リアクタンスを求める他の一例の説明図。 本発明の第１実施形態で配電変圧器と電力注入装置の接続点との間の線路抵抗及び線路リアクタンスを一括して求める一例の説明図。 本発明の第１実施形態で配電変圧器と電力注入装置の接続点との間の線路抵抗及び線路リアクタンスを一括して求める他の一例の説明図。 本発明の第１実施形態に係る系統電圧上昇原因判別装置を配電系統に適用した他の一例の構成図。 本発明の第１実施形態に係る系統電圧上昇原因判別方法の一例を示すフローチャート。 本発明の第２実施形態に係る系統電圧上昇原因判別装置を配電系統に適用した一例の構成図。 本発明の第２実施形態に係る系統電圧上昇原因判別支援装置を配電系統に適用した他の一例の構成図。 本発明の第２実施形態に係る系統電圧上昇原因判別支援方法の一例を示すフローチャート。

以下、本発明の実施形態を説明する。図１は本発明の第１実施形態に係る系統電圧上昇原因判別支援装置を配電系統に適用した一例の構成図である。配電変圧器１１から配電線１２及び柱上変圧器１３を介して引き込み線１４により需要家設備１５に電力が供給されている。需要家設備１５は分散電源設備１６を有しており、図１では分散電源設備１６は太陽光発電設備１７である場合を示している。太陽光発電設備１７で発電した電力はインバータ１８で交流に変換され、需要家設備１５の負荷１９に電力を供給すると共に余剰電力は引き込み線１４に供給される。また、需要家設備１５は誘導性負荷に対して無効電力を供給するための調相設備２０を備えている。また、図１では一つの需要家設備１５を示しているが、実際には配電線１２が分岐して複数の配電線１２から電力が供給され、末端の柱上変圧器１３からも複数の引き込み線１４が設けられている場合もある。

本発明の第１実施形態に係る系統電圧上昇原因判別支援装置は、配電変圧器１１の二次側からの配電線１２と分散電源設備１６が接続された引き込み線１４の接続点Ｃ１との間の配電系統に探査電力を注入する電力注入装置２１を有している。電力注入装置２１は、図１では、引き込み線１４上で分散電源設備１６の接続点Ｃ１の直近位置Ｃ２に接続された場合を示している。

電力注入装置２１は探査電力として有効電力と無効電力とを供給できるようになっている。有効電力である探査電力（以下、有効分探査電力ΔＰという）はバッテリ２２からＤＣ／ＤＣコンバータ２３及びスイッチ２４ａを介して配電系統に供給される。即ち、バッテリ２２に蓄電された直流電力をＤＣ／ＤＣコンバータ２３を介してパルス状の有効分探査電力ΔＰをスイッチ２４ａを介して配電系統に供給する。一方、無効電力である探査電力（以下、無効分探査電力ΔＱという）は無効電力発生装置２５からスイッチ２４ｂを介して配電系統に供給される。即ち、無効電力発生装置２５からパルス状の無効分探査電力ΔＱをスイッチ２４ｂを介して配電系統に供給する。なお、電力注入装置２１には、バッテリ２２の代わりに抵抗負荷を用い負電力を注入する場合や、キャパシタの代わりにリアクトルも用い進み無効電力を注入する場合も含まれる。

配電変圧器１１の二次側には、配電変圧器１１の二次側電圧Ｅｓを測定する第１電圧検出器２６が設けられ、電力注入装置２１で探査電力ΔＰ、ΔＱを注入した状態で第１電圧検出器２６で測定された配電変圧器１１の二次側電圧Ｅｓは、演算装置２７の線路定数演算手段２８に入力される。同様に、電力注入装置２１の接続点Ｃ２の電圧を測定する第２電圧検出器２９が設けられ、電力注入装置２１で探査電力ΔＰ、ΔＱを注入した状態で第２電圧検出器２９で測定された電力注入装置２１の接続点Ｃ２の電圧Ｅｒは、演算装置２７の線路定数演算手段２８に入力される。

演算装置２７は、例えばパーソナルコンピュータであり、線路定数演算手段２８を有する。線路定数演算手段２８は、第１電圧検出器２６で検出された配電変圧器１１の二次側電圧Ｅｓと第２電圧検出器２９で検出された電力注入装置２１の接続点の電圧Ｅｒとの差電圧ΔＥ、及び電力注入装置２１で注入した探査電力ΔＰ、ΔＱに基づいて、配電変圧器１１と電力注入装置２１の接続点Ｃ２との間の配電系統の線路定数を演算するものである。線路定数は配電変圧器１１と電力注入装置２１の接続点Ｃ２との間の線路インピーダンスの線路抵抗Ｒや線路リアクタンスＸであり、図１の場合は、線路抵抗Ｒ（＝Ｒａ）、線路リアクタンスＸ（＝Ｘａ）である。線路定数演算手段２８での線路抵抗Ｒや線路リアクタンスＸの求め方については後述する。

線路定数演算手段２８で演算された線路定数（線路抵抗Ｒや線路リアクタンスＸ）は、必要に応じて出力装置３０に出力される。出力装置３０は表示装置やプリンタなどである。

次に、線路定数演算手段２８での線路抵抗Ｒや線路リアクタンスＸの求め方について説明する。図２は線路定数演算手段２８での線路抵抗Ｒや線路リアクタンスＸの求め方の説明図であり、図２（ａ）は配電系統の送電端と受電端との回路図、図２（ｂ）は電気量のベクトル図である。

図２（ａ）において、配電系統の送電端電圧は配電変圧器１１の二次側電圧Ｅｓであり、配電系統の受電端電圧は電力注入装置２１の接続点の電圧Ｅｒである。以下、送電端電圧Ｅｓ、受電端電圧Ｅｒということにする。また、配電変圧器１１と電力注入装置２１の接続点Ｃ２との間の線路インピーダンスの線路定数は、線路抵抗Ｒ、線路リアクタンスＸであり、電流Ｉが流れ送電端である配電変圧器１１の二次側から受電端側に有効電力Ｐ及び無効電力Ｑが供給されているとする。この場合、送電端電圧Ｅｓは（１）式で示される。

Ｅｓ＝Ｅｒ＋（Ｒ＋ｊＸ）Ｉ …（１）
図２（ｂ）に示すように、電流Ｉは受電端電圧Ｅｒに対し遅れ位相θであるとすると、（１）式の右辺は、遅れ位相θを含んだ形で表すと（２）式で示される。

Ｅｓ＝（Ｅｒ＋Ｒ・Ｉcosθ＋Ｘ・Ｉsinθ）
＋ｊ（Ｘ・Ｉcosθ−Ｒ・Ｉsinθ） …（２）
一方、送電端から受電端に送られる有効電力Ｐは（３）式で示され、送電端から受電端に送られる無効電力Ｑは（４）式で示される。

Ｐ＝Ｅｒ・Ｉcosθ …（３）
Ｑ＝Ｅｒ・Ｉsinθ …（４）
そして、（３）式、（４）式を変形すると、（５）式、（６）式が得られる。

Ｉcosθ＝Ｐ／Ｅｒ …（５）
Ｉsinθ＝Ｑ／Ｅｒ …（６）
（５）式、（６）式を（２）式に代入すると、（７）式が得られる
Ｅｓ＝（Ｅｒ＋Ｒ・Ｐ／Ｅｒ＋Ｘ・Ｑ／Ｅｒ）
＋ｊ（Ｘ・Ｐ／Ｅｒ−Ｒ・Ｑ／Ｅｒ） …（７）
（７）式の２項は図２（ｂ）のεの部分であり、小さいので無視すると、送電端電圧Ｅｓの大きさは、（８）式で近似できる。

Ｅｓ≒Ｅｒ＋Ｒ・Ｐ／Ｅｒ＋Ｘ・Ｑ／Ｅｒ …（８）
（８）式から、送電端電圧Ｅｓと受電端電圧Ｅｒとの差電圧ΔＥは、（９）式で示される。

ΔＥ＝Ｅｓ−Ｅｒ≒Ｒ・Ｐ／Ｅｒ＋Ｘ・Ｑ／Ｅｒ …（９）
定格電圧付近では、Ｅｓ≒１［pu］、Ｅｒ≒１［pu］であるので、Ｅｒ≒１［pu］を（９）式の右辺に代入すると、（１０）式が得られる。

ΔＥ＝Ｅｓ−Ｅｒ＝Ｒ・Ｐ＋Ｘ・Ｑ［pu］ …（１０）
この（１０）式は、電力の送電端と受電端との電圧降下の関係を示した電圧降下関係式であり、電力注入装置２１から注入した電力についても成立するものである。そこで、本発明の第１実施形態では、（１０）式を用いて、配電変圧器１１と電力注入装置２１の接続点Ｃ２との間の線路インピーダンスの線路定数である線路抵抗Ｒ、線路リアクタンスＸを求める。すなわち、送電端電圧Ｅｓ及び受電端電圧Ｅｒを計測し、その差電圧ΔＥを求めて（１０）式に代入すると共に、電力注入装置２１から注入した探査電力ΔＰ、ΔＱを（１０）式に代入して、線路抵抗Ｒ、線路リアクタンスＸを求めることになる。

図３は、配電変圧器１１と電力注入装置２１の接続点Ｃ２との間の線路抵抗Ｒを求める一例の説明図であり、図３（ａ）はその処理内容のフローチャート、図３（ｂ）は電力注入装置２１から注入する有効分探査電力ΔＰの波形図である。図３（ａ）において、まず、線路抵抗Ｒを求める場合には、図３（ｂ）に示すようなパルス状の有効分探査電力ΔＰを電力注入装置２１から発生させ（Ｓ１）、配電系統に注入する。

線路定数演算手段２８は、パルス状の有効分探査電力ΔＰが配電系統に注入されている状態で、送電端電圧Ｅｓと受電端電圧Ｅｒとの差電圧ΔＥを算出する（Ｓ２）。この差電圧ΔＥは、前述したように、第１電圧検出器２６で測定された配電変圧器１１の二次側電圧Ｅｓと、第２電圧検出器２９で測定された電力注入装置２１の接続点Ｃ２の電圧Ｅｒとの差分で求められる。

線路定数演算手段２８は、求めた差電圧ΔＥ、及び電力注入装置２１から注入した有効分探査電力ΔＰを（１０）式に代入する。この場合、電力注入装置２１から注入される無効分探査電力ΔＱは０であるので（１１）式が成立する。

ΔＥ＝Ｒ・ΔＰ …（１１）
そして、（１１）式から線路定数である線路抵抗Ｒを求めると（１２）式が成立する（Ｓ３）。

Ｒ＝ΔＰ・ΔＥ …（１２）
このように、配電変圧器１１と電力注入装置２１の接続点Ｃ２との間の線路インピーダンスの線路定数として、線路抵抗Ｒを求める場合には、電力注入装置２１で有効分探査電力ΔＰを注入した状態で、送電端電圧Ｅｓと受電端電圧Ｅｒとの差電圧ΔＥ、及び電力注入装置２１から注入した有効分探査電力ΔＰを（１０）式に代入して、線路抵抗Ｒを求める。

以上の説明では、電力注入装置２１から注入する有効分探査電力ΔＰは、パルス状の有効分探査電力ΔＰを１個だけ注入する場合について説明したが、図４に示すように、複数個（ｎ個）のパルス状の有効分探査電力ΔＰを注入して複数個（ｎ個）の線路抵抗Ｒを求め、それらの平均値を求めるようにしてもよい。図４（ａ）はその処理内容のフローチャート、図４（ｂ）は電力注入装置２１から注入する有効分探査電力ΔＰの波形図である。図４（ｂ）に示すように、複数個（ｎ個）のパルス状の有効分探査電力ΔＰを時系列的に注入する。

図４（ａ）において、最初はインデックス変数ｉに１をセットし（Ｕ１）、１個目のパルス状の有効分探査電力ΔＰｉを発生させ（Ｕ２）、配電系統に注入する。そして、差電圧ΔＥｉを算出し（Ｕ３）、求めた差電圧ΔＥｉ、及び注入した有効分探査電力ΔＰｉを（１０）式に代入してｉ個目の線路抵抗Ｒｉを求め（Ｕ４）、インデックス変数ｉがｎであるかどうかを確認し（Ｕ５）、ｎ個目の線路抵抗Ｒｎが得られるまでステップＵ２〜Ｕ５を繰り返し行う。そして、ｎ個目の線路抵抗Ｒｎが得られると、１個目の線路抵抗Ｒ１からｎ個目の線路抵抗Ｒｎを加算しｎで除算して平均値を求める（Ｕ７）。これにより、算出した線路抵抗Ｒの精度が向上する。

次に、図５は、配電変圧器１１と電力注入装置２１の接続点Ｃ２との間の線路リアクタンスＸを求める一例の説明図であり、図５（ａ）はその処理内容のフローチャート、図５（ｂ）は電力注入装置２１から注入する無効分探査電力ΔＱの波形図である。図５（ａ）において、まず、線路リアクタンスＸを求める場合には、図５（ｂ）に示すようなパルス状の無効分探査電力ΔＱを電力注入装置２１から発生させ（Ｔ１）、配電系統に注入する。

線路定数演算手段２８は、パルス状の無効分探査電力ΔＱが配電系統に注入されている状態で、送電端電圧Ｅｓと受電端電圧Ｅｒとの差電圧ΔＥを算出する（Ｔ２）。さらに、線路定数演算手段２８は、求めた差電圧ΔＥ、及び電力注入装置２１から注入した、無効分探査電力ΔＱを（１０）式に代入する。この場合、電力注入装置２１から注入される有効分探査電力ΔＰは０であるので（１３）式が成立する。

ΔＥ＝Ｒ・ΔＱ …（１３）
そして、（１３）式から線路定数である線路リアクタンスＸを求めると（１４）式が成立する（Ｔ３）。

Ｘ＝ΔＱ・ΔＥ …（１４）
このように、配電変圧器１１と電力注入装置２１の接続点Ｃ２との間の線路インピーダンスの線路定数として、線路リアクタンスＸを求める場合には、電力注入装置２１で無効分探査電力ΔＱを注入した状態で、送電端電圧Ｅｓと受電端電圧Ｅｒとの差電圧ΔＥ、及び電力注入装置２１から注入した無効分探査電力ΔＱを（１０）式に代入して、線路リアクタンスＸを求める。

以上の説明では、電力注入装置２１から注入する無効分探査電力ΔＱは、パルス状の無効分探査電力ΔＱを１個だけ注入する場合について説明したが、図６に示すように、複数個（ｎ個）のパルス状の無効分探査電力ΔＱを注入して複数個（ｎ個）の線路リアクタンスＸを求め、それらの平均値を求めるようにしてもよい。図６（ａ）はその処理内容のフローチャート、図６（ｂ）は電力注入装置２１から注入する無効分探査電力ΔＱの波形図である。図６（ｂ）に示すように、複数個（ｎ個）のパルス状の無効分探査電力ΔＱを時系列的に注入する。

図６（ａ）において、最初はインデックス変数ｉに１をセットし（Ｖ１）、１個目のパルス状の無効分探査電力ΔＱｉを発生させ（Ｖ２）、配電系統に注入する。そして、差電圧ΔＥｉを算出し（Ｖ３）、求めた差電圧ΔＥｉ、及び注入した無効分探査電力ΔＱｉを（１０）式に代入してｉ個目の線路リアクタンスＸｉを求め（Ｖ４）、インデックス変数ｉがｎであるかどうかを確認し（Ｖ５）、ｎ個目の線路リアクタンスＸｎが得られるまでステップＶ２〜Ｖ５を繰り返し行う。そして、ｎ個目の線路リアクタンスＸｎが得られると、１個目の線路リアクタンスＸ１からｎ個目の線路リアクタンスＸｎを加算しｎで除算して平均値を求める（Ｖ７）。これにより、算出した線路リアクタンスＸの精度が向上する。

以上の説明では、配電変圧器１１と電力注入装置２１の接続点Ｃ２との間の線路抵抗Ｒや線路リアクタンスＸを個別に求める場合について説明したが、図７に示すように、線路抵抗Ｒや線路リアクタンスＸを一括して求めるようにしてもよい。図７（ａ）はその処理内容のフローチャート、図７（ｂ）は電力注入装置２１から注入する探査電力ΔＰ、ΔＱの波形図である。図７（ｂ）に示すように、パルス状の有効分探査電力ΔＰ及びパルス状の無効分探査電力ΔＱを時系列的に注入する。

図７（ａ）において、パルス状の有効分探査電力ΔＰを発生させ（Ｗ１）、配電系統に注入する。そして、差電圧ΔＥを算出し（Ｗ２）、求めた差電圧ΔＥ、及び注入した有効分探査電力ΔＰを（１０）式に代入して線路抵抗Ｒを求める（Ｗ３）。そして、パルス状の無効分探査電力ΔＱを発生させ（Ｗ４）、配電系統に注入し、差電圧ΔＥを算出し（Ｗ５）、求めた差電圧ΔＥ、及び注入した無効分探査電力ΔＱを（１０）式に代入して線路リアクタンスＸを求める（Ｗ６）。これにより、線路抵抗Ｒや線路リアクタンスＸを一括して求めることができ作業性が向上する。

図７の説明では、有効分探査電力ΔＰや無効分探査電力ΔＱは１パルスのみの場合について説明したが、図４や図５の場合と同様に、複数個のパルスを注入し、線路抵抗Ｒや線路リアクタンスＸを平均値で求めるようにしてもよい。

次に、図８は、線路抵抗Ｒや線路リアクタンスＸを一括して求める他の一例の説明図であり、図８（ａ）はその処理内容のフローチャート、図８（ｂ）は電力注入装置２１から注入する探査電力ΔＰ、ΔＱの波形図である。図８（ｂ）に示すように、大きさの異なるパルス状の有効分探査電力ΔＰ１、ΔＰ２及び大きさの異なるパルス状の無効分探査電力ΔＱ１、ΔＱ２を時系列的に注入する。

図８（ａ）において、１個目のパルス状の有効分探査電力ΔＰ１及び無効分探査電力ΔＱ１を発生させ（Ｈ１）、同時に配電系統に注入し、差電圧ΔＥ１を算出する（Ｈ２）。次に、２個目のパルス状の有効分探査電力ΔＰ２及び無効分探査電力ΔＱ２を発生させ（Ｈ３）、同時に配電系統に注入し、差電圧ΔＥ２を算出する（Ｈ４）。

そして、１個目のパルス状の有効分探査電力ΔＰ１及び無効分探査電力ΔＱ１で求めた差電圧ΔＥ１、１個目のパルス状の有効分探査電力ΔＰ１及び無効分探査電力ΔＱ１を（１０）式に代入して、（１５）式に示す１個目の方程式を作成する。

ΔＥ１＝Ｒ・ΔＰ１＋Ｘ・ΔＱ１ …（１５）
同様に、２個目のパルス状の有効分探査電力ΔＰ２及び無効分探査電力ΔＱ２で求めた差電圧ΔＥ２、２個目のパルス状の有効分探査電力ΔＰ２及び無効分探査電力ΔＱ２を（１０）式に代入して、（１６）式に示す２個目の方程式を作成する。

ΔＥ２＝Ｒ・ΔＰ２＋Ｘ・ΔＱ２ …（１６）
そして、（１５）式及び（１６）式を連立方程式として、線路抵抗Ｒ及び線路リアクタンスＸを求める（Ｈ５）。

図８の説明では、パルス状の有効分探査電力ΔＰ１、ΔＰ２は１パルスのみの場合について説明したが、図４や図５の場合と同様に、複数個のパルスを注入し、線路抵抗Ｒや線路リアクタンスＸを平均値で求めるようにしてもよい。

次に、本発明の第１実施形態に係る系統電圧上昇原因判別支援装置を配電系統に適用した他の一例を説明する。図９は本発明の第１実施形態に係る系統電圧上昇原因判別支援装置を配電系統に適用した他の一例の構成図である。この他の一例は、電力注入装置２１を引き込み線１４上で分散電源設備１６の接続点Ｃ１の直近位置Ｃ２に接続した図１に示した一例に対し、電力注入装置２１を配電線１２上で柱上変圧器１３の直近位置Ｃ３に接続したものである。

図９に示すように、電力注入装置２１は、配電線１２上で柱上変圧器１３の直近位置Ｃ３に接続されている。これに伴い、電力注入装置２１の接続点Ｃ３の電圧を測定する第２電圧検出器２９は電力注入装置２１の接続点Ｃ３近傍の配電線１２に設けられている。線路定数演算手段２８が演算する線路定数は、配電変圧器１１と電力注入装置２１の接続点Ｃ３との間の線路インピーダンスの線路抵抗Ｒや線路リアクタンスＸであり、図９の場合は、線路抵抗Ｒ（＝Ｒｂ）、線路リアクタンスＸ（＝Ｘｂ）である。その他の構成は図１と同様であるので、同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。

図９に示した他の一例では、配電変圧器１１の二次側から柱上変圧器１３までの線路抵抗Ｒｂ、線路リアクタンスＸｂを求めることができ、また、配電変圧器１１の二次側から柱上変圧器１３までの需要家設備１５による系統電圧上昇を判定できる。従って、図１に示した一例で得られた線路抵抗Ｒａ、線路リアクタンスＸａ、配電変圧器１１の二次側から柱上変圧器１３を経由した引き込み線１４までの需要家設備１５による系統電圧上昇と比較することで、引き込み線１４の線路抵抗Ｒｃ、線路リアクタンスＸｃ、引き込み線１４での需要家設備１５による系統電圧上昇を判定できる。

図１０は本発明の第１実施形態に係る系統電圧上昇原因判別支援方法の一例を示すフローチャートである。まず、電力注入装置２１から探査電力を注入する（Ｋ１）。配電系統の配電変圧器１１と分散電源設備１６の接続点との間に電力注入装置２１から探査電力ΔＰ、ΔＱを注入する。

次に、配電変圧器の二次側電圧と電力注入装置の接続点の電圧との差電圧を演算する（Ｋ２）。すなわち、電力注入装置２１で探査電力ΔＰ、ΔＱを注入した状態で、測定した配電変圧器１１の二次側電圧Ｅｓと、測定した電力注入装置２１の接続点の電圧Ｅｒとの差電圧ΔＥを演算する。

そして、差電圧と探査電力と探査電力とに基づいて線路定数を演算する（Ｋ３）。これは、配電線の電圧降下関係式により、演算した差電圧ΔＥと電力注入装置２１で注入した探査電力ΔＰ、ΔＱとに基づいて行われる。線路定数は配電変圧器１１と電力注入装置２１の接続点との間の線路抵抗Ｒや線路リアクタンスＸである。

本発明の第１実施形態によれば、配電系統に探査電力ΔＰ、ΔＱを注入し、線路抵抗Ｒや線路リアクタンスＸを求めることにより、電圧上昇の原因機器が当該分散電源設備を有した需要家設備であるか否かを特定するので、配電系統の電圧上昇の原因が分散電源設備を有した需要家設備の出力電力によるものか否かを簡易に判別できる。すなわち、演算した線路定数と分散電源設備を有した需要家設備の出力電力とから、電圧上昇の原因が分散電源設備を有した需要家設備の出力電力によるものか否かを簡易に判別できる。

次に本発明の第２実施形態を説明する。図１１は本発明の第２実施形態に係る系統電圧上昇原因判別支援装置を配電系統に適用した一例の構成図である。この第２実施形態は、図１に示した第２実施形態に対し、演算装置２７は、線路定数演算手段２８に加え、電圧上昇判定式演算手段３１と電圧上昇判定手段３２とを追加して設けたものである。電圧上昇判定式演算手段３１は、線路定数演算手段２８で演算された線路定数を用いて分散電源設備１６が接続された配電系統の系統電圧の電圧上昇判定式を演算するものであり、電圧上昇判定手段３２は需要家設備１５の出力電力Ｐｄ、Ｑｄを電圧上昇判定式に代入し系統電圧が所定値以上であるときは需要家設備１５による系統電圧上昇であると判定するものである。その他の構成は図１と同様であるので、図１と同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。

前述したように、線路定数演算手段２８は、配電変圧器１１と電力注入装置２１の接続点Ｃ２との間の線路定数（線路抵抗Ｒや線路リアクタンスＸ）を演算する。図１１の場合は、線路抵抗Ｒ（＝Ｒａ）、線路リアクタンスＸ（＝Ｘａ）である。

線路定数演算手段２８で演算された線路定数（線路抵抗Ｒや線路リアクタンスＸ）は、電圧上昇判定式演算手段３１に入力され、電圧上昇判定式演算手段３１は線路定数である線路抵抗Ｒや線路リアクタンスＸを用いて分散電源設備１６が接続された配電系統の系統電圧Ｅ（＝Ｅｒ）の電圧上昇判定式を演算する。電圧上昇判定式は（１８）式で示される。

Ｅ＝Ｒ・Ｐｄ＋Ｘ・Ｑｄ＞Ｅｏ …（１８）
Ｅ：分散電源設備１６が接続された配電系統の系統電圧、Ｒ：配電変圧器１１と電力注入装置２１の接続点Ｃ２との間の線路抵抗、Ｘ：配電変圧器１１と電力注入装置２１の接続点Ｃ２との間の線路リアクタンス、Ｐｄ：需要家設備１５から出力される有効電力、Ｑｄ：需要家設備１５から出力される無効電力、Ｅｏ：所定値
（１８）式に示される電圧上昇判定式と、線路抵抗Ｒや線路リアクタンスＸを求めるための（１０）式に示される電圧降下関係式とを比較すると、（１０）式の差電圧ΔＥが（１８）式において配電系統の系統電圧Ｅに置き換わった関係にある。これは、（１０）式は探査電力ΔＰ、ΔＱを対象とし、一方、（１８）式は需要家設備１５から出力される電力Ｐｄ、Ｑｄを対象とするからである。

電圧上昇判定手段３２は、（１８）式に示される電圧上昇判定式に、需要家設備１５から出力される有効電力Ｐｄ、需要家設備１５から出力される無効電力Ｑｄを代入して、分散電源設備１６が接続された配電系統の系統電圧Ｅを求め、分散電源設備１６が接続された配電系統の系統電圧Ｅが所定値Ｅｏ以上であるか否かを判定し、所定値Ｅｏ以上であるときは分散電源設備１６を有した需要家設備１５による系統電圧上昇であると判定する。その判定結果は出力装置３０に出力される。

次に、本発明の第２実施形態に係る系統電圧上昇原因判別支援装置を配電系統に適用した他の一例を説明する。図１２は本発明の第２実施形態に係る系統電圧上昇原因判別支援装置を配電系統に適用した他の一例の構成図である。この他の一例は、電力注入装置２１を引き込み線１４上で分散電源設備１６の接続点Ｃ１の直近位置Ｃ２に接続した図１１に示した一例に対し、電力注入装置２１を配電線１２上で柱上変圧器１３の直近位置Ｃ３に接続したものである。

図１２に示すように、電力注入装置２１は、配電線１２上で柱上変圧器１３の直近位置Ｃ３に接続されている。これに伴い、電力注入装置２１の接続点Ｃ３の電圧を測定する第２電圧検出器２９は電力注入装置２１の接続点Ｃ３近傍の配電線１２に設けられている。線路定数演算手段２８が演算する線路定数は、配電変圧器１１と電力注入装置２１の接続点Ｃ３との間の線路インピーダンスの線路抵抗Ｒや線路リアクタンスＸであり、図９の場合は、線路抵抗Ｒ（＝Ｒｂ）、線路リアクタンスＸ（＝Ｘｂ）である。その他の構成は図１１と同様であるので、同一要素には同一符号を付し重複する説明は省略する。

図１２に示した他の一例では、配電変圧器１１の二次側から柱上変圧器１３までの線路抵抗Ｒｂ、線路リアクタンスＸｂを求めることができ、また、配電変圧器１１の二次側から柱上変圧器１３までの需要家設備１５による系統電圧上昇を判定できる。従って、図１１に示した一例で得られた線路抵抗Ｒａ、線路リアクタンスＸａ、配電変圧器１１の二次側から柱上変圧器１３を経由した引き込み線１４までの需要家設備１５による系統電圧上昇と比較することで、引き込み線１４の線路抵抗Ｒｃ、線路リアクタンスＸｃ、引き込み線１４での需要家設備１５による系統電圧上昇を判定できる。

図１３は本発明の第２実施形態に係る系統電圧上昇原因判別支援方法の一例を示すフローチャートである。まず、電力注入装置２１から探査電力を注入する（Ｌ１）。配電系統の配電変圧器１１と分散電源設備１６の接続点との間に電力注入装置２１から探査電力ΔＰ、ΔＱを注入する。

次に、配電変圧器の二次側電圧と電力注入装置の接続点の電圧との差電圧を演算する（Ｌ２）。すなわち、電力注入装置２１で探査電力ΔＰ、ΔＱを注入した状態で、測定した配電変圧器１１の二次側電圧Ｅｓと、測定した電力注入装置２１の接続点の電圧Ｅｒとの差電圧ΔＥを演算する。

そして、差電圧と探査電力と探査電力とに基づいて線路定数を演算する（Ｌ３）。これは、配電線の電圧降下関係式により、演算した差電圧ΔＥと電力注入装置２１で注入した探査電力ΔＰ、ΔＱとに基づいて行われる。線路定数は配電変圧器１１と電力注入装置２１の接続点との間の線路抵抗Ｒや線路リアクタンスＸである。

線路定数が演算されると、系統電圧の電圧上昇判定式を演算する（Ｌ４）。すなわち、演算された線路定数（線路抵抗Ｒや線路リアクタンスＸ）を用いて、分散電源設備１６が接続された配電系統の系統電圧の電圧上昇判定式を演算する。電圧上昇判定式は（１８）式に示される。

そして、電圧上昇判定式に分散電源設備の出力電力を代入し系統電圧を求める（Ｌ５）。分散電源設備１６を有した需要家設備１５の出力電力Ｐｄ、Ｑｄを、（１８）式の電圧上昇判定式に代入して、需要家設備１５の出力電力Ｐｄ、Ｑｄによる系統電圧Ｅを求める。

系統電圧が求まると、系統電圧は所定値以上か否かを判定する（Ｌ６）。すなわち、需要家設備１５の出力電力Ｐｄ、Ｑｄによる系統電圧Ｅが所定値Ｅｏ以上であるか否かを判定し、その系統電圧Ｅが所定値Ｅｏ以上であるときは、当該分散電源設備を有した需要家設備による系統電圧上昇であると判断する（Ｌ７）。一方、その系統電圧Ｅが所定値Ｅｏ以上でないときは、当該分散電源設備を有した需要家設備による系統電圧上昇ではないと判断する（Ｌ８）。

本発明の第２実施形態によれば、電力注入装置２１から配電系統に探査電力ΔＰ、ΔＱを注入した状態で、配電変圧器１１の二次側電圧Ｅｓと電力注入装置２１の接続点の電圧Ｅｒとの差電圧ΔＥを求め、その差電圧ΔＥを用いて、配電系統の線路抵抗Ｒ及び線路リアクタンスＸを算出するので、分散電源設備を有した需要家設備ごとに配電系統の線路抵抗Ｒ及び線路リアクタンスＸを算出できる。

そして、算出された線路抵抗Ｒや線路リアクタンスＸを用いて（１８）式に示す電圧上昇判定式を演算し、（１８）式に示す電圧上昇判定式に需要家設備１５の出力電力Ｐｄ、Ｑｄを代入して、需要家設備１５の出力電力Ｐｄ、Ｑｄによる系統電圧Ｅを求め、需要家設備１５の出力電力Ｐｄ、Ｑｄによる系統電圧上昇か否かを判定するので、系統電圧の上昇原因が需要家設備の出力電力によるものか否かを簡易に判別できる。

例えば、需要家設備１５の分散電源設備１６が太陽光発電設備１７である場合には、出力電力は有効電力Ｐｄのみであることが多いので、太陽光発電設備１７の出力である有効電力Ｐｄと線路抵抗Ｒとの積（Ｐｄ・Ｒ）が所定値Ｅｏ（例えば１０７Ｖ）以上であれば、当該太陽光発電設備１７の逆潮流が電圧上昇の動作原因と判断できる。なお、所定値Ｅｏ（＝１０７Ｖ）は引き込み線１４の電圧の所定値である。

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１１…配電変圧器、１２…配電線、１３…柱上変圧器、１４…引き込み線、１５…需要家設備、１６…分散電源設備、１７…太陽光発電設備、１８…インバータ、１９…負荷、２０…調相設備、２１…電力注入装置、２２…バッテリ、２３…ＤＣ／ＤＣコンバータ、２４…スイッチ、２５…無効電力発生装置、２６…第１電圧検出器、２７…演算装置、２８…線路定数演算手段、２９…第２電圧検出器、３０…出力装置、３２…電圧上昇判定式演算手段、３２…電圧上昇判定手段

Claims (8)

1. 配電変圧器と分散電源設備の接続点との間に探査電力を注入する電力注入装置と、
   前記電力注入装置で探査電力を注入した状態で前記配電変圧器の二次側電圧を測定する第１電圧検出器と、
   前記電力注入装置で探査電力を注入した状態で前記電力注入装置の接続点の電圧を測定する第２電圧検出器と、
   前記第１電圧検出器で検出された前記配電変圧器の二次側電圧と前記第２電圧検出器で検出された前記電力注入装置の接続点の電圧との差電圧及び前記電力注入装置で注入した探査電力に基づいて前記配電変圧器と前記電力注入装置の接続点との間の線路定数を演算する線路定数演算手段とを備え、
   前記線路定数演算手段で演算した前記線路定数と前記分散電源設備の出力電力に基づいて前記分散電源設備の出力電力が増加しているときは配電系統の系統電圧上昇の原因が分散電源設備を有した需要家設備の出力電力によるものであると判別することを特徴とする系統電圧上昇原因判別支援装置。
2. 前記線路定数演算手段で演算された線路定数を用いて前記分散電源設備が接続された配電系統の系統電圧の電圧上昇判定式を演算する電圧上昇判定式演算手段と、
   前記分散電源設備を有した需要家設備の出力電力を前記電圧上昇判定式に代入し前記系統電圧が所定値以上であるときは前記分散電源設備を有した需要家設備による系統電圧上昇であると判定する電圧上昇判定手段とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の系統電圧上昇原因判別支援装置。
3. 前記電力注入装置は、前記配電変圧器からの配電線に柱上変圧器及び引き込み線を介して接続された前記分散電源設備の接続点の直近の引き込み線、または前記柱上変圧器の直近の配電線に探査電力を注入することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の系統電圧上昇原因判別支援装置。
4. 前記線路定数演算手段は、前記電力注入装置から前記探査電力として有効電力が注入されたとき、その状態での前記差電圧と前記電力注入装置で注入された有効電力とに基づいて、前記電力注入装置の接続点と前記配電変圧器との間の前記線路定数として線路抵抗を求めることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の系統電圧上昇原因判別支援装置。
5. 前記線路定数演算手段は、前記電力注入装置から前記探査電力として無効電力が注入されたとき、その状態での前記差電圧と前記電力注入装置で注入した無効電力とに基づいて、前記電力注入装置の接続点と前記配電変圧器との間の前記線路定数として線路リアクタンスを求めること特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の系統電圧上昇原因判別支援装置。
6. 前記線路定数演算手段は、前記電力注入装置から前記探査電力として有効電力及び無効電力が２回に亘って注入されたとき、その２回の状態での２個の前記差電圧と、前記電力注入装置で２回に亘って注入された２組の有効電力及び無効電力とに基づいて、前記電力注入装置の接続点と前記配電変圧器との間の前記線路定数として線路抵抗及び線路リアクタンスを求めること特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の系統電圧上昇原因判別支援装置。
7. 配電変圧器と分散電源設備の接続点との間に探査電力を電力注入装置から注入し、
   前記電力注入装置で探査電力を注入した状態で測定した前記配電変圧器の二次側電圧と前記電力注入装置で探査電力を注入した状態で測定した前記電力注入装置の接続点の電圧との差電圧を演算し、
   演算した差電圧と前記電力注入装置で注入した探査電力とに基づいて前記配電変圧器と前記電力注入装置の接続点との間の線路定数を演算し、
   前記線路定数と前記分散電源設備の出力電力に基づいて前記分散電源設備の出力電力が増加しているときは配電系統の系統電圧上昇の原因が分散電源設備を有した需要家設備の出力電力によるものであると判別することを特徴とする系統電圧上昇原因判別支援方法。
8. 配電変圧器と分散電源設備の接続点との間に探査電力を電力注入装置から注入し、
   前記電力注入装置で探査電力を注入した状態で測定した前記配電変圧器の二次側電圧と前記電力注入装置で探査電力を注入した状態で測定した前記電力注入装置の接続点の電圧との差電圧を演算し、
   演算した差電圧と前記電力注入装置で注入した探査電力とに基づいて前記配電変圧器と前記電力注入装置の接続点との間の線路定数を演算し、
   演算された線路定数を用いて前記分散電源設備が接続された配電系統の系統電圧の電圧上昇判定式を演算し、
   前記分散電源設備を有した需要家設備の出力電力を前記電圧上昇判定式に代入し前記系統電圧が所定値以上であるときは前記分散電源設備を有した需要家設備による系統電圧上昇であると判定することを特徴とする系統電圧上昇原因判別支援方法。

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