JP6855697B2

JP6855697B2 - 直列型電圧調整装置

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Publication number: JP6855697B2
Application number: JP2016148467A
Authority: JP
Inventors: 亮太小田崎
Original assignee: Fuji Electric Co Ltd
Current assignee: Fuji Electric Co Ltd
Priority date: 2016-07-28
Filing date: 2016-07-28
Publication date: 2021-04-07
Anticipated expiration: 2036-07-28
Also published as: JP2018019517A

Description

本発明は、配電系統に直列に接続され二次側の電圧を制御する直列型電圧調整装置に関する。

配電系統の電圧は、配電用変電所に設置された負荷時タップ切替変圧器（ＬＲＴ：Load Ratio Control Transformer）によるタップ位置切替、配電線路（フィーダ）に設置された自動電圧調整器（ＳＶＲ：Step Voltage Regulator）によるタップ位置切替、配電線路に設置された静的同期直列補償装置（ＳＳＳＣ：Static Synchronous Series
Compensator）等によって制御される。ＬＲＴ、ＳＶＲは、ステップ型の直列型電圧調整装置であり、ＳＳＳＣは連続型の直列型電圧調整装置である。以後これらを総称して直列型電圧調整装置という。

ところで、近年の配電系統では太陽光発電装置（ＰＶ：Photovoltaics）を備えた需要家が増大している。太陽光発電装置の発電出力は天候変動に左右され配電系統の急激な電圧変動を生じさせる原因となっている。これに対し、高速な無効電力出力制御によって電圧変動を迅速に抑制する機能を持つ静止型無効電力補償装置（ＳＶＣ：Static Var Compensator）、無効電力補償装置（ＳＴＡＴＣＯＭ：Static Synchronous Compensator）を配電系統に接続し、急激な電圧変動を抑制することが期待されている。以後これらを総称して並列型電圧調整装置という。直列型電圧調整装置の制御対象区間に設置される機器は配電線上において直列型電圧調整装置との関係では隣接機器として扱うことができる。並列型電圧調整装置の他にも配電線路に接続されるセンサ機器は隣接機器に含まれる。

直列型電圧調整装置が変電所側（送出し側）に設置され、並列型電圧調整装置が配電線路の末端側に設置される。並列型電圧調整装置は、直列型電圧調整装置よりも高速で動作するので、電圧変動に対して、直列型電圧調整装置よりも先に動作する。並列型電圧調整装置が直列型電圧調整装置に先行して電圧制御するため、直列型電圧調整装置が動作しない現象が発生することが懸念される。並列型電圧調整装置が設置点電圧を適正範囲内に収束させるように動作すると、並列型電圧調整装置は最大出力で運転し続ける可能性があり、急峻な電圧変動を抑制するための出力余裕がなくなる。その結果、急峻な電圧変動の抑制という並列型電圧調整装置の本来の機能が果たせなくなる恐れがある。

そこで、直列型電圧調整装置と並列型電圧調整装置を協調して適切に動作させる電力制御システムが提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の電力制御システムでは、ＳＶＲは、ＳＶＣの出力現在値または出力履歴情報を把握し、その情報を元にＳＶＣが出力なしの場合を想定した目標電圧を推定する。目標電圧の推定には、例えばＳＶＣの出力電流と配電用変電所側の短絡リアクタンスに相当するパラメータとを用いて、電圧補正量ΔＶｓを計算する。電圧補正量ΔＶｓは、ＳＶＣが出力なしの場合と、出力ありの場合とで生じる電圧差分を示している。ＳＶＣの出力による電圧変動分を含んでいるタップ動作判定基準値Ｖｓから電圧補正量ΔＶｓを差し引いて、ＳＶＣの出力による電圧変動分の影響分を除外し、この補正電圧がＳＶＲの目標電圧点において適正電圧を逸脱していた場合、無効電力補償装置ＳＶＣの出力を減ずるように自動電圧調整器ＳＶＲを動作させることが開示されている。

特開２０１４−３３４９２号公報

しかしながら、特許文献１の電力制御システムでは、電圧補正量ΔＶｓを差し引いた補正電圧が、直列型電圧調整装置であるＳＶＲの目標電圧点において、適正範囲を逸脱しない限り、並列型電圧調整装置であるＳＶＣの指令値が変更されず、ＳＶＣの出力を減ずる機会が発生しない事態が生じる。その結果、隣接機器であるＳＶＣが出力余裕の無い状態に陥る問題がある。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、隣接機器の出力を０に近づけつつ当該隣接機器の設置点電圧を適正範囲に維持できる直列型電圧調整装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様の直列型電圧調整装置は、配電線路に対して直列に接続され、出力電圧を電圧管理幅内に調整する直列型電圧調整装置であって、前記配電線路に対して並列に接続される並列型電圧調整装置から出力された無効電力を０に近づけるための第１出力指令値を算出し、前記第１出力指令値が前記電圧管理幅の上限値以上のとき、前記上限値に基づいて前記出力電圧を調整し、前記第１出力指令値が前記電圧管理幅の下限値以下のとき、前記下限値に基づいて前記出力電圧を調整し、前記第１出力指令値に設定された場合の前記直列型電圧調整装置の二次電圧及び目標電圧が前記電圧管理幅の範囲から逸脱するかどうかを判断し、前記電圧管理幅の範囲から逸脱しないと判断した場合に前記第１出力指令値に基づいて前記出力電圧を調整することを特徴とする。

本発明によれば、隣接機器の出力を０に近づけつつ当該隣接機器の設置点電圧を適正範囲に維持できる直列型電圧調整装置を提供できる。

配電系統の全体構成の一例を示す図である。隣接機器となるＳＶＣからＳＳＳＣへの入力情報の様子を示す図である。ＳＳＳＣの構成例を示す図である。第１の実施の形態におけるＳＳＳＣの制御内容を示す図である。隣接機器がＳＶＣである場合にＳＳＳＣにおける制御内容を伝達関数で示す図である。ＳＳＳＣでの協調制御動作を説明する図である。第１の実施の形態におけるＳＳＳＣでの保護動作を説明する図である。第１の実施の形態におけるＳＳＳＣでのフロー図である。隣接機器がセンサ機器である場合にＳＳＳＣにおける制御内容を伝達関数で示す図である。第１の実施の形態においてセンサ機器の仮想出力の演算方法の一例を説明する図である。第２の実施の形態の直列型電圧調整装置におけるリミッタ機構を示す図である。

（第１の実施の形態）
以下、添付図面を参照して本実施の形態の直列型電圧調整装置について説明する。図１は本実施の形態の直列型電圧調整装置が設置された配電系統の構成例を示す図である。図１に示す配電系統は、変電所に定電圧電源１１が設置され、変電所のバンクの送り出しにＬＲＴ１２が設置されている。ＬＲＴ１２の二次側に接続された母線には複数本の配電線路１３が並列に接続される（図１では１系統のみ示している）。配電線路１３には、配電線路１３に対して直列に接続される直列型電圧調整装置となるＳＳＳＣ１４が接続され、ＳＳＳＣ１４の下位側に配電線路１３に対して並列に接続される隣接機器であるＳＶＣ１５が接続される。また、ＳＳＳＣ１４の下位側となる配電線路１３には別の隣接機器となるセンサ機器１６が設置されている。ＳＶＣ１５は、ＳＳＳＣ１４の制御対象区間に設置される隣接機器であり、かつ配電線路１３に対して並列に接続される並列型電圧調整装置である。センサ機器１６は、ＳＳＳＣ１４の制御対象区間に設置される隣接機器であり、センサ設置点の情報（例えば、電圧、電流、位相の少なくとも１つ）を検出するセンサである。センサ機器１６は、センサ単体でもよいし、センサ機能を内蔵した開閉器、センサ機能を内蔵したＳＳＳＣ又はセンサ機能を内蔵した電圧潮流計等で構成されても良い。なお、ＳＳＳＣ１４の制御対象区間にある配電線路１３には需要家１７及び太陽光発電装置１８が接続されている。本例では、直列型電圧調整装置となるＳＳＳＣ１４から隣接機器となるＳＶＣ１５までの区間又はＳＳＳＣ１４から隣接機器となるセンサ機器１６までの区間に着目して説明する。

図２に示すように、直列型電圧調整装置となるＳＳＳＣ１４と隣接機器となるＳＶＣ１５とは通信ネットワーク２１を介して通信可能に接続されており、ＳＶＣ１５の出力情報（無効電力、電流等）がＳＳＳＣ１４へ通知される。別の隣接機器となるセンサ機器１６は、図示されていないがＳＶＣ１５と同様に、直列型電圧調整装置となるＳＳＳＣ１４と通信ネットワーク２１を介して通信可能に接続されていて、センサ機器１６の出力情報がＳＳＳＣ１４へ通知されている。センサ機器１６の出力情報は、例えばセンサ機器１６の設置点の電圧（以下、センサ点電圧という）である。ＳＳＳＣ１４は電圧指令値を変更することにより、図２に図示した目標電圧(例えば、ＳＳＳＣ１４とＳＶＣ１５の中間地点Ｐ１)を制御する、ＬＤＣ（LineDrop Compensator）制御を行う。ＬＤＣ制御については既存の技術であるので、詳細は省略する。

図３はＳＳＳＣ１４の構成例を示している。ＳＳＳＣ１４は、直列変圧器１４ａと自励式変換器１４ｂとを有しており、直列変圧器１４ａが配電線路１３に直列に接続されている。ＳＳＳＣ１４は、自励式変換器１４ｂで電圧調整することで制御対象区間の電圧を変化させる。また、ＳＶＣ１５は、例えば降圧用変圧器、直列リアクトル、進相コンデンサ、高電圧大容量サイリスタ装置で構成され、サイリスタを用いた高速制御により、負荷状態において無効電力を連続的に変化させて、応答速度の速い無効電力補償を行う。

次に、直列型電圧調整装置のＳＳＳＣ１４が隣接機器であるＳＶＣ１５を協調制御する場合のＳＳＳＣ１４における制御内容について具体的に説明する。

ＳＳＳＣ１４は、ローカル制御により制御対象区間の目標電圧が適正電圧（電圧管理幅）に収まるように出力指令値を決定して電圧制御を行う。ＳＳＳＣ１４の目標電圧は、ＳＳＳＣ１４の制御対象区間の中間点Ｐ１（図２参照）における電圧の目標値である。ＳＶＣ１５はローカル制御によりＳＶＣ制御点の電圧が設定値になるように出力を制御している。ＳＶＣ制御点は、ＳＶＣ１５と配電線路１３との接続点Ｐ２（図２参照）である。

本例では、ＳＳＳＣ１４は、自端及びＳＶＣ１５の出力情報からＳＶＣ１５の出力を０（又は所定値）に近づけるように出力指令値を変更する。ＳＳＳＣ１４がＳＶＣ１５の出力を０に近づけるように出力指令値を決定すれば、ＳＶＣ１５をできるだけ動作させることなく、ＳＳＳＣ１４の出力によってＳＶＣ制御点の電圧を設定値に維持できる。この結果、ＳＶＣ１５を、出力余力が最大限に確保された状態に保つことができる。

図４は直列型電圧調整装置であるＳＳＳＣ１４の制御内容を示す図である。ＳＳＳＣ１４は、隣接機器のＳＶＣ１５から今回取り込まれた出力（無効電力）と目標値（図４では目標値＝０）との偏差を比例制御又は比例積分制御して出力指令値（電圧指令値）を決定している。図４に示すように目標値を０にすれば、隣接機器であるＳＶＣ１５の出力が０に近づくようにＳＳＳＣ１４の電圧指令値が制御される。すなわち、ＳＳＳＣ１４は、ＳＶＣ１５が出力無しの状態になるように、ＳＶＣ１５の負担を担うように動作する。ＳＶＣ１５が出力無の状態に近づく分だけ、ＳＶＣ１５の出力余力を確保できる。なお、目標値は必ずしも０でなくても良い。例えば、隣接機器のＳＶＣ１５の出力（無効電力）が０でなくても、所要の出力余力を確保できるレベルまで下げることができれば支障がない場合もあり得る。

図５はＳＳＳＣ１４の制御内容を伝達関数で実現した一例を示している。ＳＶＣ１５の出力目標は０に設定されている。比例要素３１において、今回のＳＶＣ出力と目標値（＝０）との偏差にゲインＫを掛けて電圧指令値変更量を決定し、遅延要素（Ｚ^−１）３２を介して前回の電圧指令値を取り込み、加算要素３３において前回の電圧指令値と今回の電圧指令値変更量を加算して新しい電圧指令値に変換する。新しい電圧指令値は保護リミッタ３４を通して最終的な電圧指令値として出力する。

ゲインＫは偏差の大きさに比例して変化させる制御を適用してもよい。偏差に掛けるゲインＫを大きくすれば、ＳＳＳＣ１４の出力に対し電圧指令値変更量は大きくなり、ＳＳＳＣ１４の反応速度が上がる。逆に、偏差に掛けるゲインＫを小さくすれば、ＳＳＳＣ１４の出力に対し電圧指令値変更量は小さくなり、ＳＳＳＣ１４の反応速度が下がる。このようにゲインＫを偏差の大きさに応じて制御することで、偏差が大きい状態ではＳＳＳＣ１４の反応速度を上げて高速で目標値に近づけることができ、一方で偏差が小さい状態になれば目標値近傍であるので、ＳＳＳＣ１４の反応速度を下げて安定化することができる。また、前回の電圧指令値を遅延要素（Ｚ^−１）３２で遅延させてから今回の電圧指令値変更量に加算することで、積分制御を実現している。積分制御については必須ではないが、図５のように伝達関数に積分制御を組み込むことにより、偏差が小さい状況であっても、偏差を繰り返し加算して電圧指令値を出力するので、偏差が残らない制御が実現される。保護リミッタ３４は、ＳＳＳＣ１４の目標電圧及び二次電圧がＳＳＳＣ１４の適正範囲内に収まるように上限値及び下限値が設定される。例えば、ＳＳＳＣ１４の二次電圧が上限逸脱する場合、保護リミッタ３４の上限値を低下させて、新しい電圧指令値を低下させる。

図６及び図７を参照して、本実施の形態の直列型電圧調整装置（ＳＳＳＣ１４）による具体的な動作について説明する。図６及び図７において、横軸はＳＳＳＣ１４及びＳＶＣ１５に対応した配電線路１３上の各位置を示しており、縦軸は各位置での電圧を示している。図６はＳＳＳＣ１４による協調動作前の電圧プロファイルを実線で示し、協調動作後の電圧プロファイルを点線で示している。ＳＳＳＣ１４による協調動作前は、ＳＳＳＣ１４は目標電圧（Ｐ１）が適正電圧の範囲内にあり、ＳＶＣ１５はＳＶＣ制御点（Ｐ２）の電圧が適正範囲上限の直前まで上昇している。ＳＶＣ１５は、ローカル制御により決定した出力ΔＱにより制御点電圧を適正範囲上限付近に抑え込んでいる状況である。従来のローカル制御では、ＳＳＳＣ１４は目標電圧が適正電圧の範囲内にあるので制御対象区間の電圧を下げる方向に動作することはなかった。本実施の形態では、目標電圧が適正電圧の範囲内にあったとしても、ＳＳＳＣ１４がＳＶＣ１５の現在の出力（ＳＶＣ出力＝ΔＱ）を取得し、ＳＶＣ出力（ΔＱ）を０に近づけるようにＳＳＳＣ１４を動作させる。この結果、ＳＳＳＣ１４の制御対象区間の電圧が全体として下げられ、図６に点線で示すようにＳＶＣ制御点（Ｐ２）の電圧は適正電圧の中央値付近まで下げられる。ＳＶＣ１５における自端での制御では、ＳＶＣ出力に依らずにＳＶＣ制御点（Ｐ２）の電圧が適正電圧の中央値になれば、ＳＶＣ出力ΔＱを０にして出力無しの状態になる。したがって、上記協調動作を繰り返すことで、ＳＶＣ１５を動作させることなくＳＳＳＣ１４の目標電圧（Ｐ１）及びＳＶＣ１５の制御点（Ｐ２）電圧を適正範囲に維持でき、ＳＶＣ１５を出力無しの状態にして出力余力を確保した状態にすることができる。

図７はＳＳＳＣ１４の保護リミッタ３４による保護動作を示す図である。ＳＳＳＣ１４による協調動作（図６参照）では、ＳＳＳＣ１４はＳＶＣ１５の出力を０に近づけるように動作するが、その際のＳＳＳＣ１４の動作範囲は、ＳＳＳＣ１４の二次電圧が適正電圧を超えないように制限される。図７に示す動作例では、ＳＳＳＣ１４による協調動作によってＳＶＣ１５の出力を０に近づけるため、ＳＳＳＣ１４が制御対象区間の全体の電圧を下げる方向に制御しているが、ＳＶＣ出力ΔＱを０にする前に、ＳＳＳＣ１４の二次電圧が適正電圧の下限値に到達している。例えば、図５に示す加算要素３３から出力される電圧指令値がＳＶＣ出力ΔＱを０にする数値であったとしても、保護リミッタ３４で適正電圧の下限値に相当する電圧指令値に変更されて出力される。これにより、ＳＳＳＣ１４は、二次電圧が適正電圧の下限値まで下げるように動作し、その結果、ＳＶＣ１５では、ＳＶＣ制御点（Ｐ２）の電圧が下げられた分だけ、ＳＶＣ出力ΔＱが抑制される。

図８は、ＳＳＳＣ１４における上記協調動作のフロー図である。ＳＳＳＣ１４は、ＳＶＣ１５の出力情報を通信周期毎に取得する（ステップＳ１）。ＳＳＳＣ１４は、取得したＳＶＣ１５の出力情報から、電圧指令値をどの程度変更すべきか計算する（ステップＳ２）。ステップＳ２で決定した電圧指令値変更量は、ＳＶＣ１５の出力と０（ＳＶＣ出力無し）の偏差をゲインＫにより電圧量へ換算したものである。次に、現在の電圧指令値に、ステップＳ２で計算した電圧指令値変更量を加算し、新たな電圧指令値とする（ステップＳ３）。ＳＶＣ１５が正の出力を行っていれば、電圧指令値変更量は正となり、これを現在の電圧指令値に加算することにより、電圧指令値が上昇する。その結果、ＳＶＣ１５のＳＶＣ制御点の電圧が上昇し、ＳＶＣ１５は出力を低下させることが出来る。よって、ＳＳＳＣ１４はＳＶＣ１５の出力がＳＶＣ制御点の電圧を持ち上げる方向であれば、自らも電圧指令値を上昇させ、ＳＶＣ１５の電圧制御を支援し、ＳＶＣ１５の代わりに電圧制御を行うことで、ＳＶＣ１５の出力を減少させる。また、ＳＳＳＣ１４は、保護リミッタ３４に上限値及び下限値を設定して、ＳＳＳＣ１４の二次電圧及び目標電圧が適正範囲から逸脱しないように動作範囲を制限している。ステップＳ３で計算した新たな電圧指令値でＳＳＳＣ１４が動作すると仮定した場合のＳＳＳＣ１４の二次電圧及び目標電圧が適正範囲から逸脱しないか判断する（ステップＳ４）。二次電圧及び目標電圧が適正範囲から逸脱しないと判断した場合は、電圧指令値をステップＳ３で計算した新たな電圧指令値に変更する（ステップＳ５）。一方、ステップＳ４において、二次電圧及び目標電圧が適正範囲から逸脱すると判断した場合は、電圧指令値を変更することなくステップＳ１の処理へ移行する（ステップＳ６）。

次に、直列型電圧調整装置のＳＳＳＣ１４が隣接機器のセンサ機器１６を協調制御する場合のＳＳＳＣ１４における制御内容について具体的に説明する。

図４に示す通り、隣接機器の出力情報を除けば、直列型電圧調整装置であるＳＳＳＣ１４による協調制御の制御内容はＳＶＣ１５の場合と概略は同様である。隣接機器がセンサ機器１６の場合は、センサ機器１６の仮想出力と目標値（０）との偏差が無くなるようにＳＳＳＣ１４の電圧指令値が決定される。ＳＳＳＣ１４は、センサ機器１６から出力情報としてセンサ点電圧を取得する。取得したセンサ点電圧の適正範囲からの逸脱量を演算し、逸脱量の積算値をセンサ機器１６の仮想出力とみなすことができる。ＳＳＳＣ１４は、隣接機器のセンサ機器１６から取り込まれたセンサ点電圧から計算される仮想出力と目標値（図４では目標値＝０）との偏差を比例制御又は比例積分制御して出力指令値（電圧指令値）を決定している。図４に示すように目標値を０にすれば、隣接機器であるセンサ機器１６の仮想出力が０に近づくようにＳＳＳＣ１４の電圧指令値が制御される。センサ機器１６の仮想出力が０であるということは、センサ機器１６のセンサ点電圧の適正範囲からの逸脱が無くなることを意味している。

図９はＳＳＳＣ１４がセンサ機器１６を協調制御するための制御内容を伝達関数で実現した一例を示している。センサ機器１６の仮想出力の出力目標は０に設定されている。比例要素３１において、今回のセンサ機器仮想出力と目標値（＝０）との偏差にゲインＫを掛けて電圧指令値変更量を決定し、遅延要素（Ｚ−１）３２を介して前回の電圧指令値を取り込み、加算要素３３において前回の電圧指令値と今回の電圧指令値変更量を加算して新しい電圧指令値に変換する。新しい電圧指令値は保護リミッタ３４を通して最終的な電圧指令値として出力する。

図１０を参照して、センサ機器１６の仮想出力の演算方法の一例を説明する。直列型電圧調整装置であるＳＳＳＣ１４は、隣接機器であるセンサ機器１６のセンサ点電圧が適正範囲の上限値を逸脱した場合には負の仮想出力を演算し、また隣接機器であるセンサ機器１６のセンサ点電圧が適正範囲の下限値を逸脱した場合には正の仮想出力を演算するように構成されている。ＳＳＳＣ１４は、隣接機器であるセンサ機器１６のセンサ点電圧の適正範囲（上限値及び下限値）が与えられている。先ず、上限値逸脱に基づく仮想出力演算について説明する。ＳＳＳＣ１４は、センサ機器１６のセンサ点電圧を取得し、第１の加減算器４１において取得したセンサ点電圧をマイナス、センサ点電圧の適正範囲上限値をプラスとして加減算する。その演算結果は、第１の積分器４２において複数周期分を積算する。センサ機器１６のセンサ点電圧が適正範囲の上限値を逸脱している状況であれば、第１の積分器４２から出力される積算値は負の値になる。またセンサ機器１６のセンサ点電圧が適正範囲の上限値を逸脱していない状況であれば、第１の積分器４２から出力される積算値は正の値になる。第１のリミッタ器４３は、第１の積分器４２から出力される積算値が負の値であれば（センサ点電圧が上限値逸脱した状態）、負の積算値を出力するが、第１の積分器４２から出力される積算値が正の値であれば（センサ点電圧が上限値逸脱していない状態）、０を出力する。これにより、隣接機器であるセンサ機器１６のセンサ点電圧が適正範囲の上限値を逸脱した場合には負の仮想出力が出力される。次に下限値逸脱に基づく仮想出力演算について説明する。ＳＳＳＣ１４は、センサ機器１６のセンサ点電圧を取得し、第２の加減算器４４において取得したセンサ点電圧をマイナス、センサ点電圧の適正範囲下限値をプラスとして加減算する。その演算結果は、第２の積分器４５において複数周期分を積算する。センサ機器１６のセンサ点電圧が適正範囲の下限値を逸脱している状況であれば、第２の積分器４５から出力される積算値は正の値になる。またセンサ機器１６のセンサ点電圧が適正範囲の下限値を逸脱していない状況であれば、第２の積分器４５から出力される積算値は負の値になる。第２のリミッタ器４６は、第２の積分器４５から出力される積算値が正の値であれば（センサ点電圧が下限値逸脱した状態）、正の積算値を出力するが、第２の積分器４５から出力される積算値が負の値であれば（センサ点電圧が下限値逸脱していない状態）、０を出力する。これにより、隣接機器であるセンサ機器１６のセンサ点電圧が適正範囲の下限値を逸脱した場合には正の仮想出力が出力される。第１及び第２のリミッタ器４３、４６の出力（０、負の値、正の値）が加算器４７に入力され、０、負の値、正の値のいずれかが仮想出力として後段の処理へ与えられる。センサ機器１６のセンサ点電圧が適正範囲内にあるときは仮想出力として０が出力され、センサ点電圧が上限値逸脱している状態であれば仮想出力として電圧を下げるように働く「負の値」が出力され、センサ点電圧が下限値逸脱している状態であれば仮想出力として電圧を上げるように働く「正の値」が出力される。

（第２の実施の形態）
次に、隣接機器となるセンサ機器のセンサ点電圧を保護機構により適正範囲に保つ直列型電圧調整装置の実施の形態について説明する。本実施の形態の直列型電圧調整装置（例えば、ＳＳＳＣ）は、隣接機器であるセンサ機器の適正電圧からの電圧逸脱量を計算し、電圧逸脱量を０（又は所定値）に近づけるように出力指令値を更新するように構成されている。具体的には、センサ機器におけるセンサ点電圧の適正範囲からの電圧逸脱量に応じて、保護機構の上下限値を変更することで、センサ点電圧の電圧逸脱量が０に近づけられるように出力指令値を更新する。電圧指令値に対する保護動作については、第１の実施の形態で説明したＳＳＳＣ１４の二次電圧が上限逸脱する際の動作と同様である。電力系統の全体構成は、図１に示す構成例に基づいて説明するが、本発明は図１に示す構成例に限定されるものではない。直列型電圧調整装置となるＳＳＳＣ１４が、隣接機器となるセンサ機器１６のセンサ点電圧を取得できる協調制御システムを構築する。

図１１は本実施の形態の直列型電圧調整装置となるＳＳＳＣ１４における保護機構を示している。
直列型電圧調整装置となるＳＳＳＣ１４は、センサ機器１６におけるセンサ点電圧の適正範囲の上限値及び下限値の情報を入手している。ＳＳＳＣ１４は、隣接機器となるセンサ機器１６のセンサ点電圧をある通信周期で取得する。取得したセンサ点電圧をマイナス、隣接機器となるセンサ機器１６の上限値をプラスとして第１の加減算器５１へ入力する。取得したセンサ点電圧がセンサ機器１６の上限値を逸脱していれば負の値を第１の比例積分要素５２において比例積分演算してからリミッタ上限値としてリミッタ５３へ与える。一方、取得したセンサ点電圧をマイナス、隣接機器となるセンサ機器１６の下限値をプラスとして第２の加減算器５４へ入力する。取得したセンサ点電圧がセンサ機器１６の下限値を逸脱していれば正の値を第２の比例積分要素５５において比例積分演算してからリミッタ上限値としてリミッタ５３へ与える。リミッタ５３は、ＳＳＳＣ１４における電圧指令値の動作範囲を適正範囲に制限する保護機構であり、適正範囲の上限がリミッタ上限値として動的に指示され、適正範囲の下限がリミッタ下限値として動的に指示される。かかるリミッタ機構では、センサ点電圧がセンサ機器１６の上限値を逸脱している状況ではリミッタ５３のリミッタ上限値が下げられてＳＳＳＣ１４の電圧指令値は低下する。ＳＳＳＣ１４の電圧指令値が低下すれば、ＳＳＳＣ１４の制御対象区間にあるセンサ機器１６のセンサ点を含めて制御対象区間全体の電圧が低下するため、センサ機器１６のセンサ点電圧が上限値から逸脱した状態から適正範囲に戻される。一方、センサ点電圧がセンサ機器１６の下限値を逸脱している状況ではリミッタ５３のリミッタ下限値が上げられてＳＳＳＣ１４の電圧指令値は上昇する。ＳＳＳＣ１４の電圧指令値が上昇すれば、ＳＳＳＣ１４の制御対象区間にあるセンサ機器１６のセンサ点を含めて制御対象区間全体の電圧が上昇するため、センサ機器１６のセンサ点電圧が下限値から逸脱した状態から適正範囲に戻される。

このように、直列型電圧調整装置となるＳＳＳＣ１４における電圧指令値に対するリミッタ５３のリミッタ上限値及びリミッタ下限値を、センサ機器１６におけるセンサ点電圧の逸脱状態に応じて制御することで、隣接機器となるセンサ機器１６のセンサ点電圧を適正範囲に保つことができる。

なお、上記本実施の形態において、直列型電圧調整装置としてＳＳＳＣ１４を例に説明したが、ＬＲＴ，ＳＶＲ等のその他の直列型電圧調整装置に対しても同様に適用できる。

１１定電圧電源
１２ＬＲＴ
１３配電線路
１４ＳＳＳＣ
１５ＳＶＣ
１６センサ機器
１７需要家
１８太陽光発電装置
３１比例要素
３２遅延要素
３３加算要素
３４保護リミッタ
４１、５１第１の加減算器
４２第１の積分器
４３第１のリミッタ器
４４、５４第２の加減算器
４５第２の積分器
４６第２のリミッタ器
４７加算器
５２第1の比例積分要素
５５第２の比例積分要素
５３リミッタ

Claims

配電線路に対して直列に接続され、出力電圧を電圧管理幅内に調整する直列型電圧調整装置であって、
前記配電線路に対して並列に接続される並列型電圧調整装置から出力された無効電力を０に近づけるための第１出力指令値を算出し、
前記第１出力指令値が前記電圧管理幅の上限値以上のとき、前記上限値に基づいて前記出力電圧を調整し、
前記第１出力指令値が前記電圧管理幅の下限値以下のとき、前記下限値に基づいて前記出力電圧を調整し、
前記第１出力指令値に設定された場合の前記直列型電圧調整装置の二次電圧及び目標電圧が前記電圧管理幅の範囲から逸脱するかどうかを判断し、前記電圧管理幅の範囲から逸脱しないと判断した場合に前記第１出力指令値に基づいて前記出力電圧を調整することを特徴とする直列型電圧調整装置。
前記並列型電圧調整装置から出力された無効電力と目標値との偏差から比例制御又は比例積分制御に基づいて前記第１出力指令値を算出することを特徴とする請求項１記載の直列型電圧調整装置。