JPWO2018150461A1 - 集中電圧制御装置および集中電圧制御システム - Google Patents

Abstract

本発明にかかる集中電圧制御装置（８）は、配電線の各点における電圧の計測値に基づいて、複数の電圧制御機器のそれぞれにおける制御量を算出する電圧分布決定部（２４）と、制御量に基づいて複数のローカル電圧制御装置のそれぞれへ指令するタップ位置の変更量を決定するタップ位置決定部（２５）と、ローカル電圧制御装置から該ローカル電圧制御装置が制御する電圧制御機器のタップ位置が設定可能な範囲の上限または下限であることを示す極限信号を受信すると、変更量を制限するタップ変更量管理部（２６）と、を備える。

Description

本発明は、配電系統の電圧を制御する集中電圧制御装置および集中電圧制御システムに関する。

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。

従来、配電系統の電圧制御においては、電圧制御機器を、当該電圧制御機器と一体化されまたは当該電圧制御機器に併設されるとともに当該電圧制御機器の設置点付近での計測情報に基づいて自立分散型で電圧制御するローカル電圧制御装置が一般に普及している。

特許文献１には、自立分散型の電圧制御において、２次側電圧を適正電圧範囲に維持するためのタップ切換え方法が開示されている。特許文献１に記載の電圧調整装置は、１タップ昇圧した場合の電圧予測値を算出し、電圧予測値が適正上限電圧を超える場合にはタップ値を１タップ変更して２次側電圧を昇圧させる。これにより、特許文献１に記載の電圧調整装置は、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、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することができる。

一方、近年、電気の使い方の多様化、および太陽光発電をはじめとした分散型電源の普及等により、配電系統の負荷分布が時間経過に伴って非一様に大きく変動する傾向にあるため、従来の配電系統の電圧制御では適正電圧の維持が困難となってきている。

このため、自立分散型の電圧制御方式に代わり、配電系統の電圧を系統全体で整合の取れた形で集中制御する方式（以下、集中制御方式という）が提案されている。集中制御方式では、集中電圧制御装置が、配電系統内の電圧制御機器の調整量を算出する。

特開２０１３−７８２３７号公報

特許文献１には、２次側電圧を適正電圧範囲に維持する電圧調整装置が開示されているが、特許文献１に記載の電圧調整装置は、ローカルな電圧制御機器であり、自身が接続されている配電系統の電圧を制御することしかできない。したがって、配電系統の電圧を系統全体で整合の取れた形で制御することはできない。これに対し、集中電圧制御方式によれば、配電系統の電圧を系統全体で整合の取れた形で制御することができる。集中制御方式による電圧制御により変圧器型の電圧制御機器を制御する場合、該電圧制御機器のタップ位置すなわちタップ値を把握する必要がある。しかしながら、タップ値を外部へ伝達する手段を持たない電圧制御機器が多い。このため、集中電圧制御装置は、タップ値が不明のまま電圧制御を実施することになり、適切な電圧制御が実施できない場合もある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、タップ値を外部へ伝達する手段を持たない電圧制御機器が存在する場合であっても、集中電圧制御方式により適切な電圧制御を実施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、配電系統の配電線に接続され当該配電線の電圧を制御する変圧器型の複数の電圧制御機器をそれぞれ制御する複数のローカル電圧制御装置と通信ネットワークを介して接続された集中電圧制御装置であって、配電線の各点における電圧の計測値に基づいて、複数の電圧制御機器のそれぞれにおける制御量を算出する算出部を備える。また、集中電圧制御装置は、制御量に基づいて複数のローカル電圧制御装置のそれぞれへ指令するタップ位置の変更量を決定する指令部と、ローカル電圧制御装置から該ローカル電圧制御装置が制御する電圧制御機器のタップ位置が設定可能な範囲の上限または下限であることを示す極限信号を受信すると、変更量を制限する制限部と、を備える。

本発明にかかる集中電圧制御装置は、タップ値を外部へ伝達する手段を持たない電圧制御機器が存在する場合であっても、集中電圧制御方式により適切な電圧制御を実施することができるという効果を奏する。

実施の形態にかかる集中電圧制御システムの構成の一例を示す図 集中電圧制御装置の構成例を示す図 計算機システムの構成例を示す図 集中電圧制御処理手順の一例を示すフローチャート 図４のステップＳ１２の処理の詳細を説明するためのフローチャート タップ情報の構成例を示す図 タップ位置範囲の一例を示す図 集中電圧制御装置におけるタップ位置推定処理手順の一例を示すフローチャート 更新されたタップ情報の一例を示す図 実施の形態の効果を説明するための図

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集中電圧制御システム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システムの構成の一例を示す図である。図１において、電圧制御機器１は変圧器型の電圧制御機器であり、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１１が接続されており、ローカル電圧制御装置１１は電圧制御機器１を制御する。ローカル電圧制御装置１１は、電圧制御機器１と一体的にまたは併設することができる。ローカル電圧制御装置１１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１１は、通信機能を有し、通信ネットワーク９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。

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上の複数箇所には、配電線４−１の電圧および潮流を計測する高圧側計測装置である電圧潮流計測装置１０がそれぞれ設置されている。すなわち、電圧潮流計測装置１０は、配電線４−１に接続され、接続箇所における電圧および潮流を計測し、その計測値を例えば統計処理等により処理した結果を計測情報として出力する。電圧潮流計測装置１０は通信機能を有し、通信ネットワーク９に接続されている。電圧潮流計測装置１０は、通信ネットワーク９を介して、例えば定期的に電圧および潮流の計測結果である計測情報を集中電圧制御装置８に送信する。電圧潮流計測装置１０が計測情報を送信する周期は、例えば１分である。集中電圧制御装置８は、対象とする系統範囲について目標とする電圧分布および目標となる電圧分布になる各電圧制御機器の動作状態を決め、各電圧制御機器に指令値を与える。なお、集中電圧制御装置８は、対象とする系統範囲を所管する営業所または制御所などに設置することができる。

また、配電線４−１上には、変圧器型の電圧制御機器であるＳＶＲ（Step Voltage Regulator：ステップ電圧調整器）である電圧制御機器５，６が接続されている。この電圧制御機器５には、電圧制御機器５を制御するローカル電圧制御装置１５が接続されている。ローカル電圧制御装置１５は、電圧制御機器５と一体的にまたは併設することができる。ローカル電圧制御装置１５は、電圧制御機器５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５を制御する。同様に、電圧制御機器６には、電圧制御機器６を制御するローカル電圧制御装置１６が接続されている。ローカル電圧制御装置１６は電圧制御機器６を制御する。また、ローカル電圧制御装置１５，１６は、通信機能を有し、通信ネットワーク９に接続されている。

変圧器型の電圧制御機器を制御するローカル電圧制御装置すなわちローカル電圧制御装置１１，１５，１６は、自身が制御する電圧制御機器に設定されているタップ位置を送信可能なローカル電圧制御装置であってもよいし、自身が制御する電圧制御機器に設定されているタップ位置を送信しないローカル電圧制御装置であってもよい。ローカル電圧制御装置１１，１５，１６のうち一部の装置がタップ位置を送信可能なローカル電圧制御装置であり、残りの装置がタップ位置を送信しないローカル電圧制御装置であってもよい。すなわち、複数のローカル電圧制御装置であるローカル電圧制御装置１１，１５，１６は、制御対象の電圧制御機器において設定されているタップ位置を集中電圧制御装置８へ送信するローカル電圧制御装置である第１の装置と、制御対象の電圧制御機器において設定されているタップ位置を集中電圧制御装置８へ送信しないローカル電圧制御装置である第２の装置と、を含んでいてもよい。ローカル電圧制御装置１１，１５，１６は、第１の装置および第２の装置のうちのいずれであっても、タップ位置が上限または下限となったことを示すタップ極限信号を集中電圧制御装置８へ送信することが可能である。以下、タップ極限信号を単に極限信号と呼ぶ。

また、配電線４−２上には、静止型無効電力補償装置（ＳＶＣ：Static Var Compensator）である電圧制御機器７が接続されている。この電圧制御機器７には、電圧制御機器７を制御するローカル電圧制御装置１７が接続されている。ローカル電圧制御装置１７は、例えば電圧制御機器７と一体的にまたは併設することができる。ローカル電圧制御装置１７は、電圧制御機器７の制御量を調整することにより、具体的には無効電力出力を調整することにより、電圧制御機器７を制御する。

配電線４−２は、その一端が遮断器３−２を介して母線２に接続されている。配電線４−２上の複数箇所には、配電線４−１と同様に、配電線４−２の電圧および潮流を計測する電圧潮流計測装置１０がそれぞれ設置されている。

図１においては図示を省略しているが、低圧配電線には負荷が接続され、さらに太陽光発電装置をはじめとした発電機および蓄電池などの分散型電源も接続される。ただし、本実施の形態は、低圧配電線に分散型電源が接続されていない場合でも適用することができる。以下、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１に示した構成例では、母線２に接続される配電線数を２本としているが、高圧系統の配電線の数は２本に限定されない。また、電圧制御機器の設置台数、電圧潮流計測装置１０の数も図示例に限定されない。また、図１に示した構成例では、集中電圧制御装置８による制御対象の電圧制御機器として、無効電力調整型の電圧制御機器も含まれる例を示しているが、集中電圧制御装置８による制御対象の電圧制御機器に無効電力調整型の電圧制御機器が含まれていなくてもよい。

集中電圧制御装置８は、通信ネットワーク９を介して、ローカル電圧制御装置１１，１５，１６，１７、および電圧潮流計測装置１０とそれぞれ接続されている。通信ネットワーク９は、例えば専用のネットワークであり、配電系統を監視制御することを目的として配設されている。すなわち、集中電圧制御装置８は、高圧系統の配電線に接続され当該配電線の電圧を制御する複数の電圧制御機器をそれぞれ制御する複数のローカル電圧制御装置と通信ネットワーク９を介して接続されている。集中電圧制御装置８は、電圧潮流計測装置１０から送信された計測情報に基づき、各ローカル電圧制御装置が制御する制御量を集中電圧制御周期で決定し、通信ネットワーク９を介して各ローカル電圧制御装置に対して制御量をそれぞれ個別に指令する、すなわち制御量を個別に送信する。これにより、集中電圧制御装置８は、高圧配電線の電圧を制御する電圧制御機器を制御する。集中電圧制御周期は、どのように設定されてもよいが、以下では集中電圧制御周期は５分であるとして説明する。

集中電圧制御装置８は、変圧器型の電圧制御機器を制御するローカル電圧制御装置、すなわち、図１の例では、ローカル電圧制御装置１１、ローカル電圧制御装置１５およびローカル電圧制御装置１６に対して、タップ位置を決定し、決定したタップ位置に基づいて指令値を指令する。本実施の形態の集中電圧制御装置８は、各電圧制御機器のタップ位置を推定し、推定したタップ位置を用いてローカル電圧制御装置に指令する指令値を決定する。タップ位置の推定方法については後述する。本実施の形態では、変圧器型の電圧制御機器を制御するローカル電圧制御装置に指令する指令値は、タップ位置の変更量である。また、集中電圧制御装置８は、無効電力調整型の電圧制御機器を制御するローカル電圧制御装置すなわち図１の例ではローカル電圧制御装置１７に対して、指令値として無効電力量を指令する。

なお、集中電圧制御装置８は、集中電圧制御周期ごとに決定したタップ位置が、前回指令した指令値と変わらない場合には、指令値を指令しないようにしてもよい。または、集中電圧制御装置８は、集中電圧制御周期ごとに決定したタップ位置が、前回算出されたタップ位置と変わらない場合には、指令値すなわちタップ位置の変更量を０として指令するようにしてもよい。

変圧器型の電圧制御機器を制御する各ローカル電圧制御装置は、集中電圧制御装置８からの指令に基づき、電圧制御機器を制御する。詳細には、各ローカル電圧制御装置は、集中電圧制御装置８から指令されたタップ位置の変更量に基づいて、タップ位置を変更する。タップ位置の変更量が０の場合は、各ローカル電圧制御装置は、タップ位置を変更しない。また、変圧器型の各電圧制御機器は、それぞれ設定可能なタップ位置の範囲が定められている。以下、設定可能なタップ位置の範囲をタップ位置範囲と呼ぶ。変圧器型の電圧制御機器を制御する各ローカル電圧制御装置は、集中電圧制御装置８から指令されたタップ位置の変更量に従ってタップ位置を設定した場合に、タップ位置範囲の上限または下限となると判断すると、極限信号を集中電圧制御装置８へ送信する。また、ローカル電圧制御装置１１，１５，１６は、集中電圧制御装置８から指令されたタップ位置の変更量に従ってタップ位置を設定した場合に、タップ位置範囲の上限を超えるまたは下限を下回る場合、タップ位置範囲の上限または下限にタップ位置を設定し、極限信号を集中電圧制御装置８へ送信する。なお、この場合、実際には集中電圧制御装置８から指令されたタップ位置の変更量に従った制御が実施できていない。

図２は、集中電圧制御装置８の構成例を示す図である。図２に示すように、集中電圧制御装置８は、制御部２０と、記憶部２７と、制御部２０、記憶部２７および通信ネットワーク９に接続されて各ローカル電圧制御装置と通信する送受信部２８とを備えている。

制御部２０は、計測制御部２１、負荷発電量予測部２２、負荷発電量予測値補正部２３、電圧分布決定部２４、タップ位置決定部２５およびタップ変更量管理部２６を備えている。計測制御部２１は、電圧潮流計測装置１０から受信した計測情報を記憶部２７へ格納するとともに、負荷発電量予測値補正部２３へ出力する。負荷発電量予測部２２は、翌日などの将来の一定期間の配電系統の負荷／発電量分布を、例えば１時間ごとのプロファイルとして予測する。負荷／発電量とは、純粋な負荷から発電量を差し引いた量に相当する。負荷／発電量は、正の値の場合に負荷量であり、負の値の場合に発電量となる。なお、負荷／発電量分布を予測する方法の詳細については後述する。負荷発電量予測値補正部２３は、集中電圧制御周期の期間内における負荷／発電量分布の予測値を、その直前の集中電圧制御周期の期間内における負荷／発電量分布の実績値と当該期間内におけるその予測値との比較結果に基づいて補正する。ここで、負荷／発電量分布の実績値は、計測情報に基づいて算出される。

電圧分布決定部２４は、補正された負荷／発電量分布の予測値に基づいて潮流計算を行うとともに、記憶部２７に格納された計測情報を用いて、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、当該集中電圧制御周期の期間内の最適電圧分布および各電圧制御機器の最適制御量を決定する。すなわち、算出部である電圧分布決定部２４は、配電線の各点における電圧の計測値に基づいて、複数の電圧制御機器のそれぞれにおける制御量を算出する。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各電圧制御機器に指令される制御量である。無効電力調整型の電圧制御機器に対応するローカル電圧制御装置に対する最適制御量は、該電圧制御機器が出力する無効電力量である。無効電力調整型の電圧制御機器に対応するローカル電圧制御装置に対する指令値は、この制御量そのものである。変圧器型の電圧制御機器に対応するローカル電圧制御装置に対する最適制御量は、タップ位置である。

指令部であるタップ位置決定部２５は、最適電圧制御量に基づいて、変圧器型の電圧制御機器に対応するローカル電圧制御装置に対する指令値を決定し、指令値を送受信部２８経由で各ローカル電圧制御装置へ指令する。この指令値は、変圧器型の電圧制御機器に対応するローカル電圧制御装置の場合、タップ位置の変更量である。すなわち、変圧器型の電圧制御機器に対応するローカル電圧制御装置について、タップ位置決定部２５は、制御量に基づいて複数のローカル電圧制御装置のそれぞれへ指令するタップ位置の変更量を決定する。記憶部２７には、後述するように、変圧器型の電圧制御機器に対応するローカル電圧制御装置ごとに、現在該電圧制御機器において設定されているタップ位置を示す情報であるタップ情報が記憶されている。タップ位置決定部２５は、変圧器型の電圧制御機器に対応するローカル電圧制御装置ごとに、最適制御量と記憶部２７に記憶されているタップ情報とに基づいて、タップ位置の変更量を決定する。

タップ変更量管理部２６は、変圧器型の電圧制御機器のタップ位置を管理する。詳細には、タップ変更量管理部２６は、タップ位置を送信可能なローカル電圧制御装置からタップ位置を受信すると、記憶部２７に格納されているタップ情報を、受信したタップ位置に基づいて更新する。また、タップ変更量管理部２６は、タップ位置を送信可能でないローカル電圧制御装置については、後述するタップ位置推定処理によりタップ位置を推定し、推定したタップ位置に基づいてタップ情報を更新する。また、タップ変更量管理部２６は、タップ位置決定部２５により決定された指令値に基づいてタップ情報を更新する。タップ情報の更新の詳細については後述する。

記憶部２７には、配電系統の各点の高圧適正電圧範囲の上下限値が記憶されている。また、記憶部２７には、配電系統に接続される各電圧制御機器の制御限界も記憶されている。さらに、上述したように、記憶部２７には、変圧器型の電圧制御機器に対応するローカル電圧制御装置ごとのタップ位置を示すタップ情報も格納される。

集中電圧制御装置８は、具体的には、計算機システム、すなわちコンピュータである。この計算機システム上で集中電圧制御プログラムが実行されることにより、計算機システムが集中電圧制御装置８として機能する。図３は、本実施の形態の計算機システムの構成例を示す図である。図３に示すように、この計算機システムは、制御部１０１と入力部１０２と記憶部１０３と表示部１０４と通信部１０５と出力部１０６とを備え、これらはシステムバス１０７を介して接続されている。

図３において、制御部１０１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサであり、本実施の形態の集中電圧制御プログラムを実行する。入力部１０２は、たとえばキーボードおよびマウスなどで構成され、計算機システムのユーザーが、各種情報の入力を行うために使用する。記憶部１０３は、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）などの各種メモリおよびハードディスクなどのストレージデバイスを含み、上記制御部１０１が実行すべきプログラム、処理の過程で得られた必要なデータ、などを記憶する。また、記憶部１０３は、プログラムの一時的な記憶領域としても使用される。表示部１０４は、ディスプレイ、ＬＣＤ（液晶表示パネル）などで構成され、計算機システムのユーザーに対して各種画面を表示する。通信部１０５は、通信処理を実施する送信機および受信機である。出力部１０６は、例えば、プリンタなどに接続可能な出力ポートである。なお、図３は、一例であり、計算機システムの構成は図３の例に限定されない。

ここで、本実施の形態の集中電圧制御プログラムが実行可能な状態になるまでの計算機システムの動作例について説明する。上述した構成をとる計算機システムには、たとえば、図示しないＣＤ（Compact Disc）−ＲＯＭまたはＤＶＤ（Digital Versatile Disc）−ＲＯＭドライブにセットされたＣＤ−ＲＯＭまたはＤＶＤ−ＲＯＭから、集中電圧制御プログラムが記憶部１０３にインストールされる。そして、集中電圧制御プログラムの実行時に、記憶部１０３から読み出された集中電圧制御プログラムが記憶部１０３に格納される。この状態で、制御部１０１は、記憶部１０３に格納されたプログラムに従って、本実施の形態の集中電圧制御処理を実行する。

なお、本実施の形態においては、ＣＤ−ＲＯＭまたはＤＶＤ−ＲＯＭを記録媒体として、集中電圧制御処理を記述したプログラムを提供しているが、これに限らず、計算機システムの構成、提供するプログラムの容量などに応じて、たとえば、通信部１０５を経由してインターネットなどの伝送媒体により提供されたプログラムを用いることとしてもよい。

図２に示した制御部２０は、図３の制御部１０１により実現される。図２に示した記憶部２７は、図３に示した記憶部１０３の一部である。図２に示した送受信部２８は、図３に示した通信部１０５に相当する。

次に、本実施の形態の集中電圧制御装置８における集中電圧制御について説明する。図４は、本実施の形態の集中電圧制御処理手順の一例を示すフローチャートである。本実施の形態では、１日ごとに、将来の配電系統の負荷／発電量分布を予測する。なお、ここでは、１日ごとに、将来の配電系統の負荷／発電量分布を予測する例を示すが、１日ごとの替わりに半日ごとまたは数日ごとなどであってもよく、将来の配電系統の負荷／発電量分布を予測する単位は１日ごとに限定されない。ここでは、１日ごとに将来の配電系統の負荷／発電量分布を予測することとする。

図４に示すように、負荷発電量予測部２２は、記憶部２７に保存された配電系統各点の負荷発電量データから、翌日の例えば１時間ごとの配電系統の負荷／発電量分布と短周期変動を予測する（ステップＳ１０）。なお、負荷発電量予測部２２は、過去に受信し、記憶部２７に格納されている電圧潮流計測装置１０から受信した計測情報に基づいて、隣り合う計測点間で潮流の平均値の差分をとることなどにより、配電系統各点における負荷／発電量を求める。これを配点系統の各点に対して実施することで、負荷／発電量分布を予測する。この配電系統各点における負荷／発電量を負荷発電量データとして記憶部２７に保存しておくとする。負荷発電量データは、計測情報に基づいて適宜更新される。負荷発電量データは、計測情報に基づいて算出されなくてもよく、例えば、配電線のどの部分にどの設備および負荷が配置されるかを示す設備データ、各負荷に対応する契約電力、太陽光発電設備のパネル容量などに基づいて算出されたモデルに基づいて決定されてもよい。

負荷発電量予測部２２は、実績負荷量を例えば複数日分集め、同一曜日または平日／休日の区分ごとに、同一時間帯の負荷量と気温との相関を求めておく。この相関は、回帰分析などにより求めた関係式、またはテーブルなどにより保持しておく。そして、負荷発電量予測部２２は、この相関と翌日の予想気温から翌日１時間ごとの配電系統各点の負荷量を予測する。また、翌日の発電量については、翌日の天候予測に基づいた理論発電量とし、負荷発電量予測部２２は、予測負荷量から予測発電量を差し引いて、翌日１時間ごとの配電系統各点の負荷発電量データを作成する。

次に、負荷発電量予測値補正部２３は、配電系統の負荷／発電量の予測値を補正する（ステップＳ１１）。具体的には、負荷発電量予測値補正部２３は、過去一定時間の配電系統各点の負荷／発電量の平均値について、最新の一定時間に電圧潮流計測装置１０から受信した計測情報に基づいて算出される実績値と予測値とを比較してその比率を求め、この比率を将来の一定時間の負荷／発電量の予測値に乗ずることにより、将来の一定時間の系統各点の負荷／発電量の予測値を補正する。上記の一定時間は、例えば集中電圧制御周期である。

次に、電圧分布決定部２４は、ステップＳ１１で作成した配電系統各点の補正後の負荷／発電量の予測値に基づき、将来の一定時間の配電系統の最適電圧分布を決定する（ステップＳ１２）。なお、ステップＳ１１の負荷／発電量の予測値を補正する処理を省略し、電圧分布決定部２４が、ステップＳ１０で作成した翌日の配電系統各点の負荷／発電量の予測値に基づいて、将来１時間の配電系統の最適電圧分布を決定するようにしてもよい。

次に、タップ位置決定部２５は、配電系統の最適電圧分布の算出の基になった制御量、すなわち最適制御量とタップ情報とに基づいて、将来一定時間の各ローカル電圧制御装置に指令する指令値であるタップ位置の変更量を算出する（ステップＳ１３）。

次に、タップ位置決定部２５および電圧分布決定部２４は、電圧制御機器を制御する各ローカル電圧制御装置に対して指令値を指令し（ステップＳ１４）、ステップＳ１１へ戻る。具体的には、タップ位置決定部２５および電圧分布決定部２４は、指令値を、送受信部２８を介して各ローカル電圧制御装置へ送信する。上述したように、無効電力調整型の電圧制御機器を制御する各ローカル電圧制御装置に対する指令値は、無効電力量であり、変圧器型の電圧制御機器を制御する各ローカル電圧制御装置に対する指令値は、タップ位置の変更量である。ステップＳ１１からステップＳ１４は、集中電圧制御周期ごとに繰り返される。

次に、図４のステップＳ１２の処理の詳細について説明する。図５は、図４のステップＳ１２の処理の詳細を説明するためのフローチャートであり、将来一定時間の配電系統の最適電圧分布を計算するためのフローを表している。

まず、電圧分布決定部２４は、各電圧制御機器における制御限界、例えば変圧器型の電圧制御機器の場合はタップ上下限と電圧余裕に対する閾値とを設定する（ステップＳ２１）。ここでは、各電圧制御機器における制御限界は、記憶部２７に格納されているとする。電圧余裕に対する閾値は任意の値を設定することができる。また、電圧分布決定部２４は、各点の高圧適正電圧範囲の上下限値を記憶部２７から読み出す。

次に、電圧分布決定部２４は、各電圧制御機器の制御量をタップ情報に基づいて初期設定する（ステップＳ２２）。図６は、タップ情報の構成例を示す図である。タップ情報は、変圧器型の電圧制御機器を制御するローカル電圧制御装置ごとの、ローカル電圧制御装置を示す識別情報とタップ位置と前回変更量と仮定タップ位置とを含む。

タップ情報内のタップ位置は、確定したタップ位置を示し、初期値は不明を示す情報が格納される。タップ情報内のタップ位置は、タップ位置を送信可能なローカル電圧制御装置については、該ローカル電圧制御装置からタップ位置を受信することにより、タップ変更量管理部２６により更新される。また、タップ情報内のタップ位置は、タップ位置を送信可能でないローカル電圧制御装置については、後述するタップ位置推定処理によりタップ位置が決定されると更新される。また、一旦、タップ位置が決定された後は、タップ位置は指令値に応じてタップ情報が更新される。タップ情報内の前回変更量は、指令値として指令されたタップ位置の変更量の最新の値を示す。この変更量には、変更の方向を示す情報、すなわちタップ位置の変更がタップの段数を増加させる方向の変更かタップの段数を減少させる方向の変更かを示す情報も含まれる。図６に示した例では、正負符号によりタップ位置の変更の方向を示している。すなわち、前回変更量の値に＋の符号が付されている場合はタップの段数を増加させる変更が前回行われたことを示し、前回変更量の値に−の符号が付されている場合はタップの段数を減少させる変更が前回行われたことを示す。

タップ情報内の仮定タップ位置は、タップ情報内のタップ位置が不明な状態において用いられる情報であり、初期値としては、例えば、タップ位置範囲の中央のタップ位置またはニュートラル値に設定される。図６は、初期状態すなわちローカル電圧制御装置からタップ位置を受信しておらずタップ位置推定処理によりタップ位置が決定されていない状態であり集中電圧制御の開始前のタップ情報の一例を示している。図６に示した例では、タップ位置が決定されていないため、タップ位置は「不明」が格納され、仮定タップ位置には、タップ位置範囲の中央のタップ位置として３段目を示す「３」が格納されている。前回変更量には、集中電圧制御の開始前であることから指令値が送出されていないため、前回変更量がないことを示す情報が格納される。なお、図６に示したタップ情報の構成は、一例であり、タップ情報に格納される項目の順序、各情報の具体的な形式等は図６に示した例に限定されない。

電圧分布決定部２４は、ステップＳ２２において、変圧器型の電圧制御機器については、該電圧制御機器に対応するローカル電圧制御装置のタップ情報のタップ位置が「不明」でない場合には、タップ情報のタップ位置を初期の制御量に設定する。また、電圧分布決定部２４は、ステップＳ２２において、変圧器型の電圧制御機器については、該電圧制御機器に対応するローカル電圧制御装置のタップ情報のタップ位置が「不明」となっている場合、タップ情報の仮定タップ位置を初期の制御量に設定する。

なお、電圧分布決定部２４は、無効電力調整型の電圧制御機器については、ステップＳ２２の初期設定において、各電圧制御機器の制御量を初期値または前回の制御量に設定する。無効電力調整型の電圧制御機器の無効電力量の初期値は、例えば０とする。

次に、電圧分布決定部２４は、配電系統各点の負荷／発電量分布の予測に基づき、設定された各電圧制御機器の制御量での潮流計算を行い、配電系統各点の電圧を算出する（ステップＳ２３）。

次に、電圧分布決定部２４は、潮流計算の結果に基づき配電系統の評価を行う（ステップＳ２４）。具体的には、電圧分布決定部２４は、配電系統の評価項目について設定された評価関数すなわち目的関数の値を評価することにより、配電系統の評価を行う。ここで、第一優先の評価項目は、配電系統各点での電圧の高圧適正電圧範囲（高圧適正電圧上限値および高圧適正電圧下限値）からの違反量すなわち逸脱量である。すなわち、最適電圧分布は、第一に、配電系統各点での電圧の適正電圧範囲からの違反量の総和が最小となるように決定される。

また、第二優先の評価項目は、例えば配電系統各点での電圧余裕、すなわち高圧適正電圧上下限値までの余裕量である。配電系統各点での電圧余裕が小さいと、僅かな電圧変動で適正電圧範囲から逸脱して頻繁に電圧制御機器が動作してしまう。従って、電圧余裕の総和が大きいほど高評価とする。最小値をとる場合に最適とする評価関数を使用する場合には、以下のように定義する電圧余裕減少量を用いて電圧余裕を評価する。電圧余裕減少量は、電圧余裕が十分に大きい場合に０になり、電圧余裕が小さくなるほど大きくなるように、以下の式（１）により計算する。
電圧余裕減少量＝閾値−電圧余裕 電圧余裕 ＜ 閾値 の場合
電圧余裕減少量＝０ 電圧余裕 ＞＝ 閾値 の場合
…（１）
閾値は、ステップＳ２１で設定した値であり、例えば、適正電圧範囲の幅の２０％程度に定める。

電圧余裕＜閾値の場合で、電圧値が適正電圧範囲内である場合は、適正電圧範囲からの逸脱すなわち電圧違反とはならないものの、電圧余裕違反、すなわち短周期変動分の電圧余裕を確保できていない状態となるため、電圧余裕＞＝閾値であることが望ましい。

第三優先の評価項目は、電圧制御機器の制御量のその初期設定値からの変化量の総和とすることができる。ここで、電圧制御機器の制御量のその初期設定値からの変化量は、変圧器型の電圧制御機器の場合は、タップ位置の初期設定タップ位置からの差である。当該変化量の総和を小さくすることにより、電圧制御機器の動作回数の低減につながる。

さらに、第四優先の評価項目は、配電系統全体の送電ロス（有効電力ロス＋無効電力ロス）とすることができる。送電ロスが小さいほど高評価とする。なお、送電ロスは、有効電力ロスが大半を占め、電圧が高いほどロスが小さくなるが、その分、第二優先の配電系統各点での上限値側の電圧余裕が小さくなるため、配電系統各点の電圧上下限値にかなりの余裕がある場合に評価することの意味がある評価項目である。

評価関数は、第一優先の評価項目について設定してもよいが、第一優先から第四優先のうち２つ以上の項目について設定することもできる。この場合、各々の評価関数に重みを付けて和をとったものを全体の評価関数とする。さらに、配電系統に応じて高次の優先項目についても評価関数に含めることができる。評価関数は、例えば最小値をとるときに最も最適化（高評価）されるように構成することができる。

例えば、第一優先〜第四優先の全評価項目に基づいて評価関数を設定する場合、以下の式（２）のように評価関数を定めることができる。Wp，W1，W2，W3は、重み付け係数である。
評価関数値
＝ 配電系統各点の電圧上下限違反量の総和 × Wp
＋ 変圧器ごとの電圧制御責任範囲内の各点の
上限側電圧余裕減少量の最大値 × W1
＋ 変圧器ごとの電圧制御責任範囲内の各点の
下限側電圧余裕減少量の最大値 × W1
＋ 前回指令時からの変圧器目標電圧変更量 × W2
＋ 送電ロス × W3 …（２）

図５の説明に戻り、電圧分布決定部２４は、一定回数の探索すなわち後述のステップＳ２６の探索、を行ったか否かを判定し（ステップＳ２５）、一定回数の探索を行った場合には（ステップＳ２５ Ｙｅｓ）、処理を終了し、一定回数の探索を行っていない場合には（ステップＳ２５ Ｎｏ）、ステップＳ２６の処理に進む。

次に、ステップＳ２６では、電圧分布決定部２４は、各電圧制御機器の制御量を例えば１単位変更して、ステップＳ２３と同様に配電系統各点の電圧算出、およびステップＳ２４と同様に配電系統の評価を行い、これを全ての電圧制御機器について実施して評価結果を比較し、最も評価が改善するよう電圧制御機器の制御量を設定する（ステップＳ２６）。制御量を１単位変更するとは、変圧器型の制御機器の場合は、タップを１段上げるまたは下げることであり、無効電力調整型の電圧制御機器の場合は、無効電力量を一定量増加させるまたは減少させることである。最適化のアルゴリズムについては例えば特開２０１０−２５０５９９号公報等に開示されている方法を用いることができる。ステップＳ２６の実施後は、ステップＳ２５へ戻る。

なお、ステップＳ２６では、電圧分布決定部２４は、変圧器型の電圧制御機器については、タップ情報および電圧制御機器のタップ位置範囲を参照し、タップ情報のタップ位置が上限または下限であった場合、変更する制御量を変更する方向と変更量とを制限する。電圧分布決定部２４は、制御量の方向については、タップ情報のタップ位置が上限であった場合には、制御量を変更する方向をタップの段数を減少させる方向だけに制限し、タップ情報のタップ位置が下限であった場合には、制御量を変更する方向をタップの段数を増加させる方向だけに制限する。また、電圧分布決定部２４は、タップ情報のタップ位置が上限または下限であった場合、変更量については、１段階の変更だけに制限する。

以上のようにして、一定回数の探索の後、電圧分布決定部２４は、評価関数の値を最良にする最良解として、将来一定時間の配電系統の最適電圧分布および各電圧制御機器の最適制御量を決定することができる。

次に、本実施の形態のタップ位置推定処理について説明する。図７は、タップ位置範囲の一例を示す図である。図７に示した例では、変圧器型の電圧制御機器が１段目から５段目までの５段階でタップを設定可能な場合のタップ位置範囲を示している。この例では、１段目がタップ位置の下限であり、５段目がタップ位置の上限である。

図７に示したタップ位置範囲を有する変圧器型の電圧制御機器を制御するローカル電圧制御装置は、集中電圧制御装置８から受信した指令値に応じてタップ位置を設定し、この設定により変圧器型の電圧制御機器のタップ位置が１段目となった場合に、極限信号を集中電圧制御装置８へ送信する。また、このローカル電圧制御装置は、集中電圧制御装置８から受信した指令値に応じてタップ位置を設定し、この設定により変圧器型の電圧制御機器のタップ位置が５段目となった場合に、極限信号を集中電圧制御装置８へ送信する。

さらに、このローカル電圧制御装置は、集中電圧制御装置８から受信した指令値に応じてタップ位置を変更するとタップ位置範囲を逸脱する場合に、極限信号を集中電圧制御装置８へ送信する。この場合、ローカル電圧制御装置は、集中電圧制御装置８から受信した指令値に応じたタップ位置の変更ができないため、タップ位置を、指令値にしたがった場合のタップ位置に最も近いタップ位置すなわち上限または下限のタップ位置に設定する。具体的には、例えば、タップ位置が４段目に設定されているときに、タップの段数を２段増加させる指令を集中電圧制御装置８から受信した場合、ローカル電圧制御装置は、タップ位置範囲の上限である５段目にタップ位置を設定するとともに、極限信号を集中電圧制御装置８へ送信する。

極限信号には、ローカル電圧制御装置を識別する情報が含まれている。集中電圧制御装置８は、ローカル電圧制御装置と対応する電圧制御機器との対応を記憶部２７に保持するとともに、電圧制御機器ごとのタップ位置範囲を示す情報を記憶部２７に保持している。タップ位置範囲を示す情報は、例えば、設定可能な段数を示す情報であり、図７に示した例では５段階でタップ位置を設定可能であることを示す情報である。

集中電圧制御装置８は、上述したように、集中電圧制御において最適電圧分布を算出するために、変圧器型の電圧制御機器のタップ位置を用いるが、タップ位置が通知されない電圧制御機器もある。タップ位置が通知されない電圧制御機器においても、上述したように極限信号は送信される。このため、本実施の形態では、集中電圧制御装置８は、極限信号を用いて変圧器型の電圧制御機器のタップ位置を決定する。

なお、極限信号には、一般には、上限に達したかまたは下限に達したかを区別する情報は含まれていない。このため、集中電圧制御装置８は、極限信号を受信しただけでは、該極限信号に対応する電圧制御機器がタップ位置範囲の上限であるか下限であるかは判別できない。本実施の形態では、集中電圧制御装置８は、極限信号を受信した場合、前回指令した指令値に基づいて、該極限信号に対応する電圧制御機器が上限であるか下限であるかを判別する。

次に、本実施の形態の集中電圧制御装置８におけるタップ位置推定処理について説明する。制限部であるタップ変更量管理部２６は、ローカル電圧制御装置から該ローカル電圧制御装置が制御する電圧制御機器のタップ位置が設定可能な範囲すなわちタップ位置範囲の上限または下限であることを示す極限信号を受信すると、タップ情報を更新することにより、タップ位置決定部２５により決定される変更量すなわちタップ位置の変更量を制限する。詳細には、タップ変更量管理部２６は、極限信号を受信すると、後述するタップ位置推定処理を実施することにより、極限信号の送信元のローカル電圧制御装置が制御する電圧制御機器のタップ位置が上限であるか下限であるかを決定し、決定結果に基づいてタップ情報のタップ位置を更新する。その後、電圧分布決定部２４は、更新されたタップ情報に基づいて最適電圧分布を算出し、タップ位置決定部２５が、最適電圧分布に基づいてタップ位置の変更量を算出する。したがって、更新されたタップ情報によりタップ位置の変更量が制限されることになる。

図８は、本実施の形態の集中電圧制御装置８におけるタップ位置推定処理手順の一例を示すフローチャートである。図８に示すように、集中電圧制御装置８は、極限信号を受信したか否かを判断する（ステップＳ３１）。具体的には、集中電圧制御装置８の送受信部２８は、極限信号をローカル電圧制御装置から受信すると、該極限信号をタップ変更量管理部２６へ渡す。タップ変更量管理部２６は、極限信号を受け取ったか否かにより、極限信号を受信したか否かを判断する。

極限信号を受信していない場合（ステップＳ３１ Ｎｏ）、ステップＳ３１を繰り返す。極限信号を受信した場合（ステップＳ３１ Ｙｅｓ）、集中電圧制御装置８は、受信した極限信号の送信元のローカル電圧制御装置へタップ位置の変更量を指令済みであるか否かを判断する（ステップＳ３２）。ローカル電圧制御装置へタップ位置の変更量を指令済みでない場合とは、集中電圧制御が開始される前の状態、または、集中電圧制御は開始されているが該ローカル電圧制御装置に対応するタップ位置は変更されないために変更量が指令されていない状態、である。また、集中電圧制御が開始されており該ローカル電圧制御装置に対応するタップ位置の変更量として０しか指令されていない場合も、集中電圧制御装置８は、該ローカル電圧制御装置へタップ位置の変更量を指令済みでないと判断する。集中電圧制御装置８は、０以外のタップ位置の変更量を１回以上指令した場合に、該ローカル電圧制御装置へタップ位置の変更量を指令済みであると判断する。具体的には、例えば、タップ変更量管理部２６は、タップ情報内の前回変更量を参照して前回変更量に０以外の数値すなわち正または負の数値が格納されている場合に、該ローカル電圧制御装置へタップ位置の変更量を指令済みであると判断する。

受信した極限信号の送信元のローカル電圧制御装置へタップ位置の変更量を指令済みであると判断した場合（ステップＳ３２ Ｙｅｓ）、集中電圧制御装置８は、指令値に基づいて上限であるか下限であるかを決定し、タップ位置を推定する（ステップＳ３３）。

具体的には、タップ変更量管理部２６は、タップ情報内の、受信した極限信号の送信元のローカル電圧制御装置に対応する前回変更量を参照し、前回変更量が正の値である場合、該ローカル電圧制御装置が制御する電圧制御機器のタップ位置範囲の上限であると決定する。一方、タップ変更量管理部２６は、タップ情報内の、受信した極限信号の送信元のローカル電圧制御装置に対応する前回変更量を参照し、前回変更量が負の値である場合、該ローカル電圧制御装置が制御する電圧制御機器のタップ位置範囲の下限であると決定する。タップ変更量管理部２６は、該電圧制御機器のタップ位置範囲を示す情報と、上限または下限であるかの決定結果とに基づいて、該電圧制御機器のタップ位置を推定する。例えば、該電圧制御機器のタップ位置範囲を示す情報が５段階のタップ位置を設定可能であることを示している場合に、上限または下限であるかの決定結果が上限であった場合には、タップ変更量管理部２６は、該電圧制御機器のタップ位置を５段目と推定する。

次に、集中電圧制御装置８は、タップ情報を更新し（ステップＳ３４）、タップ位置推定処理を終了する。具体的には、タップ変更量管理部２６は、タップ情報内のタップ位置を推定したタップ位置を示す値に更新する。また、タップ変更量管理部２６は、タップ情報のタップ位置が、推定された値に更新されることにより「不明」でなくなった場合、仮定タップ位置を無効である値に更新してもよい。

図９は、更新されたタップ情報の一例を示す図である。図９では、初期状態では図７に示したタップ情報が更新された例を示している。図９では、集中電圧制御により、ローカル電圧制御装置１１にタップの段数を２段増加させる指令値が送信され、ローカル電圧制御装置１５にタップの段数を１段減少させる指令値が送信された後に、集中電圧制御装置８が、ローカル電圧制御装置１１から極限信号を受信した例を示している。ローカル電圧制御装置１１については、極限信号を受信し前回変更量が＋２であることから、集中電圧制御装置８のタップ変更量管理部２６は、ローカル電圧制御装置１１が制御する電圧制御機器１のタップ位置が上限であると決定する。また、電圧制御機器１および電圧制御機器５は、図７で示したように５段階でタップ位置を設定可能であるとする。したがって、タップ変更量管理部２６は、電圧制御機器１のタップ位置は５段目であると推定し、電圧制御機器１に対応するローカル電圧制御装置であるローカル電圧制御装置１１のタップ情報のタップ位置を上限である５に更新する。また、ローカル電圧制御装置１１のタップ情報の仮定タップ位置を無効であることを示す値（図９では「−」と記載）に更新する。

ローカル電圧制御装置１５については、図７に示したように、初期状態では、仮定タップ位置として、中央のタップ位置である３段目が設定されており、前回の指令値により１段タップ位置を減少させているため、仮定タップ位置は２となっている。タップ位置決定部２５は、上述したステップＳ１３により指令値を生成すると、タップ情報の前回指令量を指令値にしたがって更新するとともに、タップ情報のタップ位置または仮定タップ位置を増減させる。具体的には、タップ位置決定部２５は、タップ情報のタップ位置が「不明」の場合には、仮定タップ位置を指令値に応じて増減させ、タップ情報のタップ位置が「不明」でない場合には、タップ情報のタップ位置を指令値に応じて増減させる。

一方、ステップＳ３２でＮｏの場合、集中電圧制御装置８は、タップ位置の変更量の指令を待機する（ステップＳ３５）。具体的には、集中電圧制御装置８は、集中電圧制御により、ステップＳ３１で受信した極限信号の送信元のローカル電圧制御装置へ指令値が送信されるまで待機する。なお、変更量が０でも指令値を送信する場合には、集中電圧制御装置８は、変更量が０でない指令値が送信されるまで待機する。

次に、集中電圧制御装置８は、ステップＳ３１で受信した極限信号の送信元のローカル電圧制御装置から極限信号を受信したか否かを判断する（ステップＳ３６）。極限信号を受信した場合（ステップＳ３６ Ｙｅｓ）、ステップＳ３３へ進む。なお、上述した通り、タップ位置決定部２５は、指令値を送信するたびにタップ情報の前回変更量を更新しているので、ステップＳ３５およびステップＳ３６を経由した後に、ステップＳ３３へ進んだ時点では、前回変更量に正または負の数値が格納されている。したがって、ステップＳ３３では前回変更量に基づいて、上限または下限を決定することができる。

ステップＳ３６で、極限信号を受信していない場合（ステップＳ３６ Ｎｏ）、タップ変更量管理部２６は、指令から一定時間が経過したか否かを判断する（ステップＳ３７）。指令から一定時間が経過していない場合（ステップＳ３７ Ｎｏ）、集中電圧制御装置８は、ステップＳ３６へ戻る。指令から一定時間が経過した場合（ステップＳ３７ Ｙｅｓ）、集中電圧制御装置８は、前回指令した指令値に基づいて、ステップＳ３１で受信した極限信号をローカル電圧制御装置が送信した時点で、該ローカル電圧制御装置により制御される電圧制御機器のタップ位置が上限であったか上限であったかを決定し、タップ位置を推定する（ステップＳ３８）。具体的には、タップ変更量管理部２６は、前回の指令値がタップ位置の段数を増加させるものであった場合、タップの段数を増加させることにより極限信号を受信しなくなったため、ステップＳ３１で受信した極限信号が送信された時点では、該ローカル電圧制御装置により制御される電圧制御機器のタップ位置は下限であったと決定する。また、上述した通り、タップ情報には前回変更量が格納されている。このため、タップ変更量管理部２６は、該ローカル電圧制御装置により制御される電圧制御機器のタップ位置は、下限から前回変更量分変更されたタップ位置であると推定することができる。

また、タップ変更量管理部２６は、前回の指令値がタップ位置の段数を減少させるものであった場合、タップの段数を減少させることにより極限信号を受信しなくなったため、ステップＳ３１で受信した極限信号が送信された時点では、ローカル電圧制御装置により制御される電圧制御機器のタップ位置は上限であったと決定する。また、上述した通り、タップ情報には前回変更量が格納されている。このため、タップ変更量管理部２６は、該ローカル電圧制御装置により制御される電圧制御機器のタップ位置は、上限から前回変更量分変更されたタップ位置であると推定することができる。

ステップＳ３８の後、集中電圧制御装置８は、ステップＳ３４へ進む。以上のように、タップ変更量管理部２６は、前回指令された変更量に基づいて、極限信号を設定可能な範囲の上限であるかまたは下限であるかを判別する判別処理を実施する。タップ情報は、この判別結果に基づいて更新され、その後の集中電圧制御は更新されたタップ情報に基づいて行われる。これにより、極限信号の送信元のローカル電圧制御装置に対応する変更量におけるタップ位置の変更方向は、判別処理の結果に応じて決定されることになる。また、タップ変更量管理部２６は、判別処理の結果に基づいて極限信号の送信元のローカル電圧制御装置が制御する電圧制御機器のタップ位置の推定値を算出する。また、前述のように、電圧分布決定部２４は、推定値を用いて制御量を算出し、タップ位置決定部２５は、決定した変更量に基づいて推定値を更新する。

また、集中電圧制御装置８は、指令値を送信する前に、すなわち集中電圧制御を実施する前に、極限信号を受信した場合、前回のタップ位置の変更量が存在しないため、上限であるか下限であるかを判定することができないが、集中電圧制御により指令値が送信されるのを待ち、指令値が送信された後に、ステップＳ３６以降の処理を実施することで、タップ位置を推定することができる。

なお、上述した例では、集中電圧制御装置８は、タップ位置が上限または下限である場合、タップ位置の変更量を１段階に制限するようにしたが、タップ位置が上限または下限であるか否かにかかわらず、タップ位置の変更量を、１段階に制限しておいてもよい。この場合、仮定タップ位置が本来のタップ位置と異なっていた場合でも、電圧制御機器のタップ位置が指令値に従ったタップ位置とならない状態を避けることができる。具体的には、タップ位置の変更量として２段階以上の変更を許容すると、２段階以上の変更が指令された場合、上限を超えるまたは下限を下回ることにより指令に従ったタップ位置が設定されないことがある。これに対し、タップ位置の変更量を、１段階に制限しておけば、仮定タップ位置が本来のタップ位置と異なっていたとしても、上限または下限となった時点で極限信号が送信されるため、集中電圧制御装置８におけるその後の処理においては正しいタップ位置が反映されることになり、適切な電圧制御を実施することができる。

ただし、タップ位置の変更量として２段階以上の変更を許容していたとしても、極限信号が送信された後は、次の電圧制御周期における制御では、正しいタップ位置が反映されることになるため、ローカル電圧制御装置において指令値に応じた電圧制御が実施されない期間は限られている。したがって、タップ位置の変更量として２段階以上の変更を許容しても実用上は問題無い。

また、極限信号を受信した場合、次の電圧制御周期におけるステップＳ１１〜ステップＳ１４の実施を待たずに、ステップＳ１１〜ステップＳ１４の処理を実施するようにしてもよい。これにより、タップ位置の変更量として２段階以上の変更を許容しており指令値に応じた電圧制御が実施されなかった場合も、速やかに適切な電圧制御を実施することができる。

図１０は、本実施の形態の効果を説明するための図である。図１０では、図７に示した例と同様に５段階でタップ位置が設定可能な電圧制御機器１のタップ位置範囲を示している。図１０の上側に示すように、集中電圧制御の開始時点では、電圧制御機器１の仮定されるタップ位置は、△の印で示したタップ位置範囲の中央の３段目であり、電圧制御機器１の実際のタップ位置は黒丸で示した４段目であったとする。この状態で、集中電圧制御により、この電圧制御機器１を制御するローカル電圧制御装置１１へタップ段数を１段増加させる指令を送信したとする。すると、図１０の下側に示すように、電圧制御機器１の仮定されるタップ位置は、△の印で示した４段目となり、電圧制御機器１の実際のタップ位置は黒丸で示した５段目となる。これにより、ローカル電圧制御装置１１は極限信号を送信する。

上述したタップ位置推定処理を実施しない場合には、図１０の下側の状態となった後、電圧制御機器１のタップ位置は４段目であるとして集中電圧制御が継続される。これに対し、本実施の形態では、集中電圧制御装置８は、図１０の下側の状態となった後、極限信号を受信することにより、タップ位置推定処理を実施するため、タップ位置推定処理の後は、電圧制御機器１のタップ位置は実際のタップ位置である５段目として集中電圧制御が行われる。これにより、タップ位置推定処理を実施しない場合に比べ、より適切に電圧制御を実施することができる。

なお、上述した例では、集中電圧制御装置８は、タップ位置が上限または下限である場合、タップ位置の変更量を１段階に制限するようにしたが、タップ位置の変更量を、２段階以上とすることを許容してもよい。タップ位置が上限または下限である場合のタップ位置の変更量が２段階以上であることを許容する場合、上述したように、一時的に、指令値に従ってタップ位置が設定されない可能性があるが、極限信号の受信により、一旦、タップ位置が推定された後は、正しく集中電圧制御が実施されるため、実用上は問題ない。なお、上記実施の形態では高圧系統を例に説明したが、本願発明は低圧系統にも同様に適用できる。

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。

１，５，６，７ 電圧制御機器、２ 母線、３−１，３−２ 遮断器、４−１，４−２ 配電線、８ 集中電圧制御装置、９ 通信ネットワーク、１０ 電圧潮流計測装置、１１，１５，１６，１７ ローカル電圧制御装置、２０ 制御部、２１ 計測制御部、２２ 負荷発電量予測部、２３ 負荷発電量予測値補正部、２４ 電圧分布決定部、２５ タップ位置決定部、２６ タップ変更量管理部、２７ 記憶部、２８ 送受信部。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、配電系統の配電線に接続され当該配電線の電圧を制御する変圧器型の複数の電圧制御機器をそれぞれ制御する複数のローカル電圧制御装置と通信ネットワークを介して接続された集中電圧制御装置であって、配電線の各点における電圧の計測値に基づいて、複数の電圧制御機器のそれぞれにおける制御量を算出する算出部を備える。また、集中電圧制御装置は、制御量に基づいて複数のローカル電圧制御装置のそれぞれへ指令するタップ位置の変更量を決定する指令部と、ローカル電圧制御装置から該ローカル電圧制御装置が制御する電圧制御機器のタップ位置が設定可能な範囲の上限または下限であることを示す極限信号を受信すると、変更量を制限する制限部と、を備え、制限部は、前回指令された変更量に基づいて、極限信号が設定可能な範囲の上限であるかまたは下限であるかを判別する判別処理を実施し、極限信号の送信元のローカル電圧制御装置に対応する変更量におけるタップ位置の変更方向は、判別処理の結果に応じて決定される。

Claims (5)

1. 配電系統の配電線に接続され当該配電線の電圧を制御する変圧器型の複数の電圧制御機器をそれぞれ制御する複数のローカル電圧制御装置と通信ネットワークを介して接続された集中電圧制御装置であって、
   前記配電線の各点における電圧の計測値に基づいて、前記複数の電圧制御機器のそれぞれにおける制御量を算出する算出部と、
   前記制御量に基づいて前記複数のローカル電圧制御装置のそれぞれへ指令するタップ位置の変更量を決定する指令部と、
   前記ローカル電圧制御装置から該ローカル電圧制御装置が制御する前記電圧制御機器のタップ位置が設定可能な範囲の上限または下限であることを示す極限信号を受信すると、前記変更量を制限する制限部と、
   を備えることを特徴とする集中電圧制御装置。
2. 前記制限部は、前回指令された前記変更量に基づいて、前記極限信号が前記設定可能な範囲の上限であるかまたは下限であるかを判別する判別処理を実施し、
   前記極限信号の送信元の前記ローカル電圧制御装置に対応する前記変更量におけるタップ位置の変更方向は、前記判別処理の結果に応じて決定され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. 前記制限部は、前記判別処理の結果に基づいて前記極限信号の送信元の前記ローカル電圧制御装置が制御する前記電圧制御機器のタップ位置の推定値を算出し、
   前記算出部は、前記推定値を用いて前記制御量を算出し、
   前記指令部は、決定した前記変更量に基づいて前記推定値を更新することを特徴とする請求項２に記載の集中電圧制御装置。
4. 前記極限信号の送信元の前記ローカル電圧制御装置に対応する前記変更量は１段階に制限されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１つに記載の集中電圧制御装置。
5. 配電系統の配電線に接続され当該配電線の電圧を制御する変圧器型の複数の電圧制御機器と、
   前記複数の電圧制御機器をそれぞれ制御する複数のローカル電圧制御装置と、
   前記複数のローカル電圧制御装置と通信ネットワークを介して接続された集中電圧制御装置と、
   を備え、
   前記集中電圧制御装置は、
   前記配電線の各点における電圧の計測値に基づいて、前記複数の電圧制御機器のそれぞれにおける制御量を算出する算出部と、
   前記制御量に基づいて前記複数のローカル電圧制御装置のそれぞれへ指令するタップ位置の変更量を決定する指令部と、
   前記ローカル電圧制御装置から該ローカル電圧制御装置が制御する前記電圧制御機器のタップ位置が設定可能な範囲の上限または下限であることを示す極限信号を受信すると、前記変更量を制限する制限部と、
   を備えることを特徴とする集中電圧制御システム。

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