WO2019150586A1 - 集中電圧制御装置および集中電圧制御システム - Google Patents

集中電圧制御装置および集中電圧制御システム Download PDF

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板屋　伸彦
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三菱電機株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a centralized voltage control device and a centralized voltage control system for controlling the voltage of a power system.
  • the distribution system is generally composed of a high-voltage system and a low-voltage system, and the receiving end of general consumers is connected to this low-voltage system.
  • the electric power company is obliged to maintain the voltage at the receiving end of a general customer within an appropriate voltage range. As an example, in the case of receiving power of 100V, it is obliged to maintain the voltage at 95V to 107V. For this reason, the electric power company intends to maintain the voltage at the power receiving end of the general consumer by adjusting the control amount of the voltage control device connected to the high voltage system.
  • the power distribution system refers to a high voltage system.
  • a local voltage control device that performs voltage control of a voltage control device in an autonomous decentralized manner based on measurement information in the vicinity of the installation point of the voltage control device is generally popular.
  • the local voltage control device is integrated with the voltage control device or is provided in the voltage control device.
  • Patent Document 1 discloses a technique in which a central device that is a centralized voltage control device calculates an adjustment amount of a local device that is a voltage control device in a distribution system, and transmits the adjustment amount as a control signal to each local device. It is disclosed.
  • the conventional centralized voltage control device performs control based on the measured voltage, there is a possibility that the voltage deviates from the appropriate voltage range at a location where the voltage is not measured.
  • the installed measuring device may become unusable due to a failure or the like.
  • some of the installed measuring devices may become unusable during system switching work. For this reason, there is a problem that the voltage may deviate from the appropriate voltage range at a location where the measurement device is not installed or where the measurement device cannot be used.
  • the present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to obtain a centralized voltage control device capable of suppressing deviation of voltage from an appropriate voltage range.
  • a centralized voltage control apparatus is a plurality of voltage control devices that are connected to a distribution line of a distribution system and control a plurality of voltage control devices that control the voltage of the distribution line.
  • a centralized voltage control device connected to a local voltage control device via a communication network, and a plurality of voltage controls based on a measured voltage value at each measurement point of the distribution line and an appropriate voltage range for each measurement point.
  • a calculation unit that calculates a control amount in each of the devices, and a command unit that commands a command value to each of the plurality of local voltage control devices based on the control amount. At least a part of the appropriate voltage range for each measurement point is determined based on an estimated value of a voltage change in a section where no voltage is measured in the distribution line.
  • the centralized voltage control device has an effect that the deviation of the voltage from the appropriate voltage range can be suppressed.
  • FIG. 1 The figure which shows an example of a structure of the centralized voltage control system concerning embodiment of this invention
  • the figure which shows the structural example of the computer system of embodiment Flow chart showing an example of a centralized voltage control processing procedure The flowchart for demonstrating the detail of the process of step S12 of FIG.
  • the figure which shows an example of the change of the voltage of a distribution line, and a high voltage appropriate voltage range The figure which shows an example with a high voltage appropriate voltage range when a measuring device fails. The figure which shows an example of the estimate of the change of the voltage of the section which is not measured when a measuring device fails The figure which shows an example of the initial value of the appropriate range information stored in the memory
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a configuration of a centralized voltage control system according to an embodiment of the present invention.
  • a voltage control device 1 is a transformer-type voltage control device, for example, an LRT (Load Ratio control Transformer) as a distribution transformer installed in a substation.
  • LRT Low Ratio control Transformer
  • a local voltage control device 11 is connected to the voltage control device 1, and the local voltage control device 11 controls the voltage control device 1.
  • the voltage control device 1 is also referred to as LRT1.
  • the local voltage control device 11 can be installed or installed together with the voltage control device 1.
  • the local voltage control device 11 controls the voltage control device 1 by adjusting the control amount of the voltage control device 1, specifically by adjusting the tap position.
  • the local voltage control device 11 has a communication function and is connected to the communication network 9.
  • the bus 2 is connected to the secondary side of the voltage control device 1.
  • Two distribution lines 4-1 and 4-2 are connected to the bus 2 in parallel.
  • the distribution lines 4-1 and 4-2 are high-voltage distribution lines.
  • the distribution line 4-1 has one end connected to the bus 2 via the circuit breaker 3-1.
  • measuring devices 10-1, 10-2, 10-3, and 10-4 for measuring the voltage and power flow of the distribution line 4-1 are installed on the distribution line 4-1.
  • the measuring devices 10-1, 10-2, 10-3, and 10-4 measure, for example, active power and reactive power as power flow.
  • the measuring devices 10-1, 10-2, 10-3, and 10-4 are switches with sensors.
  • the measuring devices are not limited to switches with sensors, and the functions of the switches The measuring device which does not have may be sufficient.
  • the measuring devices 10-1, 10-2, 10-3, and 10-4 are each connected to the distribution line 4-1, and measure the voltage and power flow at the connection location.
  • the measuring devices 10-1, 10-2, 10-3, and 10-4 have a communication function and are connected to the communication network 9.
  • the measuring devices 10-1, 10-2, 10-3, and 10-4 for example, periodically transmit measurement information as voltage and power flow measurement results to the centralized voltage control device 8 via the communication network 9.
  • the cycle in which the measurement devices 10-1, 10-2, 10-3, 10-4 transmit the measurement information is, for example, 1 minute.
  • the centralized voltage control device 8 determines the target voltage distribution for the system range to be controlled and the operating state of each voltage control device that becomes the target voltage distribution, and gives a command value to each voltage control device.
  • the centralized voltage control device 8 can be installed in a sales office or a control office that has jurisdiction over the target system range.
  • voltage control devices 5 and 6 which are SVRs (Step Voltage Regulators) which are transformer type voltage control devices are connected.
  • a local voltage control device 15 that controls the voltage control device 5 is connected to the voltage control device 5.
  • the local voltage control device 15 can be installed or provided together with the voltage control device 5.
  • the local voltage control device 15 controls the voltage control device 5 by adjusting the control amount of the voltage control device 5, specifically by adjusting the tap position.
  • a local voltage control device 16 that controls the voltage control device 6 is connected to the voltage control device 6.
  • the local voltage control device 16 controls the voltage control device 6.
  • the local voltage control devices 15 and 16 have a communication function and are connected to the communication network 9.
  • the distribution line 4-2 has one end connected to the bus 2 via the circuit breaker 3-2.
  • measuring devices 10-5, 10-6, 10-7, and 10-8 that measure the voltage and power flow of the distribution line 4-2 are used. Are installed.
  • measurement devices 10-1 to 10-8 are shown without being individually distinguished, they are referred to as measurement devices 10.
  • low-voltage distribution lines are connected to the distribution lines 4-1 and 4-2 through transformers called pole transformers.
  • the pole transformer converts the voltage of the high voltage system into the voltage of the low voltage system.
  • a load is connected to the low-voltage distribution line, and a generator such as a solar power generator and a distributed power source such as a storage battery are also connected.
  • the present embodiment can be applied even when a distributed power source is not connected to the low-voltage distribution line.
  • the voltage control of the distribution system means voltage control of the high voltage system.
  • the number of distribution lines connected to the bus 2 is two, but the number of distribution lines in the high-voltage system is not limited to two. Further, the number of voltage control devices installed and the number of measuring devices 10 are not limited to the illustrated example.
  • reactive power adjustment type voltage control devices are not connected to the distribution lines 4-1 and 4-2, but the centralized voltage control device 8 is a reactive power adjustment type.
  • the voltage control device may also be a target for centralized voltage control.
  • the centralized voltage control device 8 is connected to the local voltage control devices 11, 15, 16 and the measurement device 10 via the communication network 9.
  • the communication network 9 is a dedicated network, for example, and is arranged for the purpose of monitoring and controlling the power distribution system. That is, the centralized voltage control device 8 is connected to a plurality of local voltage control devices that are respectively connected to a distribution line of a high-voltage system and control a plurality of voltage control devices that control the voltage of the distribution line via a communication network 9. Yes.
  • the centralized voltage control device 8 determines a control amount controlled by each local voltage control device based on the measurement information transmitted from the measurement device 10 in a centralized voltage control cycle, and transmits the control voltage to each local voltage control device via the communication network 9.
  • the control amounts are individually commanded, that is, the control amounts are transmitted individually.
  • the concentrated voltage control apparatus 8 controls the voltage control apparatus which controls the voltage of a high voltage distribution line.
  • the concentrated voltage control cycle may be set in any way, but in the following description, the concentrated voltage control cycle is assumed to be 5 minutes.
  • the centralized voltage control device 8 controls the local voltage control device that controls the transformer-type voltage control device, that is, the local voltage control device 11, the local voltage control device 15, and the local voltage control device 16 in the example of FIG.
  • the tap position is determined, and a command value is commanded based on the determined tap position.
  • the command value commanded to the local voltage control device may be the tap position itself or a change amount from the current tap position.
  • the centralized voltage control device 8 sets the reactive power amount as a command value to the local voltage control device that controls the reactive power adjustment type voltage control device. Command. Details of the operation of the concentrated voltage control device 8 will be described later.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of the concentrated voltage control device 8.
  • the concentrated voltage control device 8 includes a control unit 20, a storage unit 26, and a transmission / reception unit 27.
  • the transmission / reception unit 27 is connected to the communication network 9 and communicates with each local voltage control device and each measurement device 10.
  • the transmission / reception unit 27 stores the measurement information received from the measurement device 10 in the storage unit 26.
  • the control unit 20 includes a load power generation amount prediction unit 21, a correction unit 22, a voltage distribution determination unit 23, a tap position determination unit 24, and an upper and lower limit management unit 25.
  • the load power generation amount prediction unit 21 predicts the distribution of the load power generation amount of the distribution system in a future fixed period such as the next day, for example, as an hourly profile.
  • the load power generation amount corresponds to an amount obtained by subtracting the power generation amount from a pure load.
  • the load power generation amount is a load amount when the value is positive, and is a power generation amount when the value is negative. Details of the method for predicting the load power generation amount distribution will be described later.
  • the correction unit 22 compares the predicted value of the load power generation amount distribution in the period of the concentrated voltage control cycle with the actual value of the load power generation amount distribution in the period of the immediately preceding concentrated voltage control cycle and the predicted value in the period. Correct based on Here, the actual value of the load power generation amount distribution is calculated based on the measurement information.
  • the voltage distribution determination unit 23 performs a power flow calculation based on the corrected predicted value of the load power generation amount distribution and uses an evaluation function for evaluating the voltage distribution of the distribution system using the measurement information stored in the storage unit 26. By searching for the best solution that optimizes the value, the optimum voltage distribution within the period of the concentrated voltage control cycle and the control amount of each voltage control device are determined. That is, the voltage distribution determination unit 23 as a calculation unit calculates the control amount in each of the plurality of voltage control devices based on the measured value of the voltage at each measurement point of the distribution line and the appropriate high voltage range for each measurement point. To do.
  • the optimum voltage distribution is a voltage distribution at each point of the distribution system that satisfies the constraint condition and has the optimum evaluation function.
  • Each point of the power distribution system indicates a location measured by the measuring device 10 in the distribution lines 4-1 and 4-2.
  • the optimum control amount is a control amount that is commanded to each voltage control device so as to realize an optimum voltage distribution.
  • the optimum control amount for the local voltage control device corresponding to the transformer-type voltage control device is the tap position.
  • the optimum control amount for the local voltage control device corresponding to the reactive power adjustment type voltage control device is the reactive power amount output by the voltage control device. .
  • the tap position determination unit 24 as a command unit determines a command value for the local voltage control device corresponding to the transformer type voltage control device based on the optimum voltage control amount, and sends the command value to each local via the transmission / reception unit 27. Command the voltage controller.
  • This command value is a value indicating a tap position in the case of a local voltage control device corresponding to a transformer type voltage control device.
  • the upper and lower limit management unit 25 manages the upper limit value and the lower limit value of the high voltage appropriate voltage range at each measurement point of the distribution system.
  • the upper limit value and the lower limit value are collectively referred to as upper and lower limit values.
  • the high voltage proper voltage range is a distribution line 4-1 or 4- 4, which is a high voltage system determined so that the voltage at the receiving end of a general consumer connected to the low voltage distribution line can be maintained within the proper voltage range.
  • 2 is a range in which the voltage of 2 is maintained, and is an appropriate voltage range in the high voltage system. In the initial state, the appropriate high voltage range is determined such that, for example, the voltage when converted to a low voltage falls within a predetermined range.
  • the determined range is, for example, a range of 101V to 107V.
  • the upper limit value and the lower limit value of the high voltage appropriate voltage range can be changed for each measurement point. A method for changing the upper limit value and the lower limit value of the high voltage appropriate voltage range will be described later.
  • the storage unit 26 stores appropriate range information that is the upper and lower limit values of the high voltage appropriate voltage range at each measurement point of the distribution system.
  • the storage unit 26 also stores control limits for each voltage control device connected to the power distribution system.
  • the centralized voltage control device 8 is specifically a computer system, that is, a computer. When the centralized voltage control program is executed on the computer system, the computer system functions as the centralized voltage control device 8.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of a computer system according to this embodiment. As shown in FIG. 3, the computer system includes a control unit 101, an input unit 102, a storage unit 103, a display unit 104, a communication unit 105, and an output unit 106, which are connected via a system bus 107. Yes.
  • the control unit 101 is a processor such as a CPU (Central Processing Unit) and executes the centralized voltage control program of the present embodiment.
  • the input unit 102 includes, for example, a keyboard and a mouse, and is used by a computer system user to input various information.
  • the storage unit 103 includes various memories such as RAM (Random Access Memory) and ROM (Read Only Memory), and storage devices such as a hard disk.
  • the storage unit 103 is a program that should be executed by the control unit 101 and required in the process. Store data, etc.
  • the storage unit 103 is also used as a temporary storage area for programs.
  • the display unit 104 is configured by a display, an LCD (liquid crystal display panel), and the like, and displays various screens for a computer system user.
  • the communication unit 105 is a transmitter and a receiver that perform communication processing.
  • the output unit 106 is an output port that can be connected to, for example, a printer.
  • FIG. 3 is an example, and the configuration of the computer system is not limited
  • the computer system configured as described above stores, for example, a concentrated voltage control program from a CD-ROM or DVD-ROM set in a CD (Compact Disc) -ROM or DVD (Digital Versatile Disc) -ROM drive (not shown). Installed in the unit 103.
  • the centralized voltage control program read from the storage unit 103 is stored in the storage unit 103 when the centralized voltage control program is executed. In this state, the control unit 101 executes the concentrated voltage control process according to the present embodiment in accordance with the program stored in the storage unit 103.
  • a program describing centralized voltage control processing is provided using a CD-ROM or DVD-ROM as a recording medium.
  • the present invention is not limited to this.
  • a program provided by a transmission medium such as the Internet via the communication unit 105 may be used.
  • the control unit 20 shown in FIG. 2 is realized by the control unit 101 of FIG.
  • the storage unit 26 illustrated in FIG. 2 is a part of the storage unit 103 illustrated in FIG.
  • the transmission / reception unit 27 illustrated in FIG. 2 corresponds to the communication unit 105 illustrated in FIG. 3.
  • FIG. 4 is a flowchart showing an example of the concentrated voltage control processing procedure of the present embodiment.
  • the load generation amount distribution of the future distribution system is predicted every day.
  • the example which estimates the load electric power generation amount distribution of the future ie, the distribution system of the next day, every day is shown here, instead of every day, it may be every half day or every several days etc.
  • the unit for predicting the load power generation amount distribution of the distribution system is not limited every day.
  • the load power generation amount prediction unit 21 predicts the load power generation amount distribution of the distribution system, for example, every hour on the next day from the load power generation amount data of each point of the distribution system stored in the storage unit 26. (Step S10).
  • the load power generation amount prediction unit 21 takes the difference in the average value of the tidal current between adjacent measurement points based on the measurement information received in the past and received from the measurement device 10 stored in the storage unit 26.
  • the amount of load power generation at each point in the distribution system is determined by the above.
  • the load power generation amount distribution is predicted by carrying out this for each point of the distribution system. Assume that the load power generation amount at each point of the distribution system is stored in the storage unit 26 as load power generation amount data.
  • the load power generation amount data is appropriately updated based on the measurement information.
  • the load power generation amount data does not have to be calculated based on the measurement information.
  • the facility data indicating which part of the distribution line and the load are arranged, the contract power corresponding to each load, solar power It may be determined based on a model calculated based on the panel capacity of the power generation facility.
  • the load power generation amount prediction unit 21 collects the actual load amount, for example, for a plurality of days, and obtains the correlation between the load amount in the same time zone and the temperature for each day of the week or weekday / holiday division. This correlation is held by a relational expression obtained by regression analysis or a table or the like. Then, the load power generation amount prediction unit 21 predicts the load amount at each point of the distribution system every hour on the next day from this correlation and the predicted temperature on the next day. The next day's power generation amount is the theoretical power generation amount based on the next day's weather forecast, and the load power generation amount prediction unit 21 subtracts the predicted power generation amount from the predicted load amount to calculate each point of the distribution system every hour on the next day. Create load power generation data.
  • the correction unit 22 corrects the predicted value of the load power generation amount of the distribution system (step S11). Specifically, the correction unit 22 predicts the actual value calculated based on the measurement information received from the measurement device 10 at the latest certain time, with respect to the average value of the load power generation amount at each point of the distribution system for the past certain time. The predicted value of the load power generation amount at each point of the system for a fixed time in the future is corrected by calculating the ratio by comparing the value and multiplying this ratio by the predicted value of the load power generation in the fixed time in the future.
  • the predetermined time is, for example, a concentrated voltage control cycle.
  • the voltage distribution determination unit 23 determines the optimal voltage distribution of the distribution system for a certain period of time in the future based on the predicted load power generation amount after correction of each point of the distribution system created in step S11 (step S12). .
  • amends the predicted value of the load electric power generation amount of step S11 is abbreviate
  • the optimum voltage distribution of the time distribution system may be determined.
  • the tap position determination unit 24 instructs each local voltage control device for a certain time in the future based on the control amount that is the basis for calculating the optimum voltage distribution of the distribution system, that is, the optimum control amount and the tap information.
  • a tap position serving as a command value is calculated (step S13).
  • the tap position determination unit 24 commands a command value to each local voltage control device that controls the voltage control device (step S14), and returns to step S11. Specifically, the tap position determination unit 24 transmits the command value to each local voltage control device via the transmission / reception unit 27. Steps S11 to S14 are repeated every concentrated voltage control period.
  • FIG. 5 is a flowchart for explaining details of the processing in step S12 of FIG. 4, and shows a flow for calculating the optimum voltage distribution of the distribution system for a certain period of time in the future.
  • the voltage distribution determining unit 23 initially sets the control amount of each voltage control device (step S21).
  • the control amount that is set in the initial setting, that is, the tap position may be a value determined in advance as the initial position, or may be a previously commanded value.
  • the voltage distribution determining unit 23 sets the control amount of each voltage control device to the initial value or the previous control amount in the initial setting of step S21. To do.
  • the initial value of the reactive power amount of the reactive power adjustment type voltage control device is set to 0, for example.
  • the voltage distribution determination unit 23 sets each of the set power generation amounts based on the prediction of the load power generation amount distribution, specifically, based on the predicted value of the load power generation amount after correction of each point of the distribution system created in step S11.
  • the power flow is calculated with the control amount of the voltage control device, and the voltage at each point of the distribution system is calculated (step S22).
  • the voltage distribution determination unit 23 evaluates the distribution system based on the result of the power flow calculation (step S23). Specifically, the voltage distribution determination unit 23 evaluates the distribution system by evaluating the evaluation function set for the evaluation item of the distribution system, that is, the value of the objective function.
  • the first priority evaluation item is the amount of violation of the voltage at each point of the distribution system from the high voltage appropriate voltage range, that is, the amount of deviation. That is, the optimum voltage distribution is first determined so that the sum of the violation amounts from the appropriate voltage range of the voltage at each point of the distribution system is minimized.
  • the second priority evaluation item is, for example, a voltage margin at each point of the distribution system, that is, a margin amount up to the upper and lower limits of the high voltage appropriate voltage. If the voltage margin at each point of the distribution system is small, the voltage control device frequently operates by deviating from the appropriate voltage range with a slight voltage fluctuation. If the voltage control device is frequently operated, the tap position is frequently changed, which may shorten the life of the voltage control device. Furthermore, if the voltage margin is small, there is a possibility of deviating from the appropriate voltage range when short-term fluctuations in voltage due to solar power generation facilities or the like occur. Therefore, the higher the total voltage margin, the higher the evaluation.
  • the voltage margin reduction amount is calculated by the following equation (1) so that it becomes 0 when the voltage margin is sufficiently large and increases as the voltage margin decreases.
  • Voltage margin decrease threshold-voltage margin
  • the threshold is set, for example, in the initial setting in step S21. For example, it is set to about 20% of the width of the appropriate voltage range.
  • the third priority evaluation item can be the sum of the amount of change from the initial set value of the control amount of the voltage control device.
  • the amount of change from the initial set value of the control amount of the voltage control device is a difference from the initial tap position of the tap position in the case of a transformer type voltage control device.
  • the fourth priority evaluation item can be a transmission loss of the entire distribution system (active power loss + reactive power loss).
  • the transmission loss is mostly active power loss.
  • the voltage margin on the upper limit side at each point of the second-priority distribution system is reduced accordingly. It is an evaluation item that is meaningful to evaluate when there is a considerable margin in the voltage upper and lower limit values at each point.
  • the evaluation function only the first priority evaluation item may be set, but two or more items from the first priority to the fourth priority may be set.
  • the total evaluation function is obtained by weighting each evaluation function and taking the sum.
  • higher priority items can be included in the evaluation function according to the distribution system.
  • the evaluation function can be configured to be most optimized (highly evaluated) when taking a minimum value, for example.
  • the evaluation function when setting the evaluation function based on all the evaluation items of the first priority to the fourth priority, the evaluation function can be defined as the following expression (2).
  • Wp, W1, W2, and W3 are weighting coefficients.
  • Evaluation function value Sum of violations of voltage upper and lower limits at each point of distribution system ⁇ Wp + Maximum value of decrease in upper limit voltage margin at each point within the voltage control responsibility range for each transformer ⁇ W1 + Maximum value of lower limit voltage margin reduction at each point within the voltage control responsibility range for each transformer ⁇ W1 + Transformer target voltage change from previous command ⁇ W2 + Power transmission loss ⁇ W3 (2)
  • the voltage control responsibility range is defined for each transformer-type voltage control device, that is, each transformer.
  • the voltage control responsibility range is a range or section on the distribution line 4-1 or 4-2, and the voltage control device assigned the range is responsible for controlling the voltage within the range. .
  • the voltage control responsibility range is generally from the installation position of the voltage control device to which the range is assigned to the next voltage control device downstream of the voltage control device. In the distribution line 4-1, the voltage control device 1 side is upstream, and the direction away from the voltage control device 1 is downstream. In the voltage control device in which no voltage control device exists on the downstream side, the voltage control responsibility range extends to the end of the distribution line.
  • the method for setting the voltage control responsibility range is not limited to this example.
  • the maximum value of the upper limit voltage margin reduction amount at each point within the voltage control responsibility range is the voltage margin amount expressed by the above formula (1) at each point of the distribution system within the voltage control responsibility range of each voltage control device. This is the voltage margin on the upper limit side.
  • the maximum value of the lower limit voltage margin reduction amount of each point within the voltage control responsibility range is the voltage margin amount expressed by the above formula (1) at each point of the distribution system within the voltage control responsibility range of each voltage control device. This is the voltage margin on the lower limit side.
  • step S24 the process is terminated, and when the search has not been performed a predetermined number of times (No in step S24), the process proceeds to step S25.
  • step S25 the voltage distribution determining unit 23 changes the control amount of each voltage control device by, for example, one unit, calculates the voltage at each point of the distribution system as in step S22, and the distribution system as in step S23. This is performed for all voltage control devices, the evaluation results are compared, and the control amount of the voltage control device is set so that the evaluation is most improved (step S25).
  • Changing the control amount by one unit means raising or lowering the tap position by one step in the case of a transformer-type voltage control device, and in the case of a reactive power adjustment-type voltage control device, a constant amount of reactive power. To increase or decrease.
  • the storage unit 26 stores the control limit of each voltage control device.
  • step S25 the voltage distribution determination unit 23 refers to the control limit and does not exceed the control limit. Thus, the control amount of each voltage control device is changed. As an optimization algorithm, any method may be used, and a generally used method may be used. After step S25 is performed, the process returns to step S24.
  • the voltage distribution determining unit 23 sets the optimum voltage distribution of the distribution system and the optimum control of each voltage control device for a certain time in the future as the best solution to optimize the value of the evaluation function. The amount can be determined.
  • the centralized control method in the centralized voltage control device 8 is not limited to the above-described example, and the control amount of each voltage control device is controlled so that the deviation of the voltage at each point of the distribution system from the high voltage appropriate voltage range is suppressed. Any method can be used.
  • the measurement value of the voltage in the measurement information of each measuring device 10 is set as a voltage distribution without performing the prediction of the next day, and the processing similar to Step S21 to Step S25 is performed based on this voltage distribution, and the optimal control amount May be calculated.
  • each high-voltage appropriate voltage range is defined at each point of the distribution system.
  • each voltage control device is configured to suppress the deviation of the voltage at each point of the distribution system from the high-voltage proper voltage range.
  • the amount of control is controlled.
  • the part which is not measured is not included in the evaluation target in the calculation of the optimal control amount in the above-described concentrated voltage control. For this reason, in the location which is not measured, the deviation from the high voltage appropriate voltage range of the voltage is not considered.
  • the measuring devices 10 be installed in as many locations as possible.
  • the measuring device 10 is installed on a distribution line of a high voltage system, the installation is not easy, and the cost for installation is also required.
  • the measuring device 10 planned to be installed is mainly a sensor-equipped switch, and it takes several decades to change all currently installed switches to sensors. there is a possibility.
  • the measuring device 10 may become unusable due to a failure or the like.
  • the system may be switched due to construction or the like.
  • the installed measuring device may not be usable.
  • FIG. 1 it is assumed that the measuring device 10-4 cannot be used in the distribution line 4-1, due to a system switching operation or a failure of the measuring device 10-4.
  • the measuring device 10-4 cannot be used, the voltage deviation at the installation location of the measurement device 10-4 is not reflected in the evaluation function described above, and the voltage at the installation location of the measurement device 10-4 is considered in the centralized voltage control. It will not be done.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of the voltage change of the distribution line 4-1 and the high voltage appropriate voltage range.
  • Ranges 201, 202, and 203 shown in FIG. 6 are high-voltage appropriate voltage ranges at the respective installation positions of the measuring devices 10-1, 10-2, and 10-3.
  • the horizontal axis indicates the distance from the voltage control device 1
  • the vertical axis indicates the voltage of the distribution line 4-1.
  • FIG. 6 schematically shows the voltage and distance, and does not show the actual voltage and distance.
  • the initial value of the high voltage appropriate voltage range is determined so that, for example, the voltage at the power receiving end of a general consumer connected to the low voltage distribution line can be maintained in the appropriate voltage range.
  • the tap ratio when converting the voltage of the high voltage system to the voltage of the low voltage system may differ depending on the position on the distribution line 4-1, so the initial value of the high voltage appropriate voltage range depends on the tap ratio. Different values may be set depending on the position of the electric wire 4-1.
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of a high voltage appropriate voltage range when the measuring device 10-2 fails.
  • the centralized voltage control device 8 causes the voltage at the installation locations of the measuring devices 10-1 and 10-3 from the ranges 201 and 203, respectively. Control the voltage control device to suppress the deviation.
  • the concentrated voltage control device 8 does not manage the voltage at the location where the measuring device 10-2 is installed, and the range 202 shown in FIG. It will be the same as if it was not set.
  • the concentrated voltage control device 8 is the next measuring device on the upstream side of the measuring device 10-2.
  • the high voltage appropriate voltage range of the measuring device 10-1 is changed.
  • the high voltage of the measuring apparatus 10-1 is set to a value that takes into account the maximum negative change and the maximum positive change in voltage from the installation position of the measurement apparatus 10-1 to the installation position of the measurement apparatus 10-3.
  • the proper voltage range is changed. Specifically, for example, the operator estimates the change in voltage from the installation position of the measurement apparatus 10-1 to the installation position of the measurement apparatus 10-3 in consideration of the past results, wiring length, and the like. Based on the estimation result, the changed high voltage appropriate voltage range is set in the concentrated voltage control device 8.
  • the concentrated voltage control device 8 may estimate the voltage change in this section based on past measurement information, and change the high voltage appropriate voltage range based on the estimation result.
  • the concentrated voltage control device 8 may estimate the voltage change in this section based on the measurement information of the measuring device 10-3, and change the high voltage appropriate voltage range based on the estimation result. A method for estimating the voltage change will be described later.
  • FIG. 8 is a diagram illustrating an example of an estimation of a change in voltage in an unmeasured section when the measuring device 10-2 fails.
  • the power generation equipment in the section from the installation position of the measurement device 10-1 to the installation position of the measurement device 10-3, the power generation equipment is hardly connected, and the voltage fluctuation is the power consumed by the load. It shows an example in which fluctuations in are dominant.
  • the maximum voltage drop caused by the power consumed by the load is ⁇ V in the section from the installation position of the measurement apparatus 10-1 to the installation position of the measurement apparatus 10-3
  • the maximum change on the negative side is ⁇ V.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating an example of initial values of appropriate range information stored in the storage unit 26 of the concentrated voltage control device 8.
  • the appropriate range information is information indicating the upper and lower limit values of the high voltage appropriate voltage range at each measurement point of the distribution system as described above.
  • the appropriate range information includes an upper limit value and a lower limit value for each measurement point of the distribution system, that is, for each measurement device 10.
  • FIG. 9 is an example, and the configuration of the appropriate range information is not limited to the example shown in FIG.
  • the initial values of the high voltage appropriate voltage ranges corresponding to the measuring devices 10-, 10-2, 10-3 are all set from 101V to 107V.
  • FIG. 10 is a diagram showing an example of appropriate range information after the measuring device 10-2 has failed.
  • the amount is ⁇ V and ⁇ V is estimated to be 0.2V.
  • the lower limit value corresponding to the measuring device 10-1 is changed from 101V to 101.2V.
  • the upper limit value and the lower limit value corresponding to the measuring device 10-2 are indicated by “ ⁇ ”.
  • the upper limit value and the lower limit value of the measuring apparatus 10-2 in the appropriate range information may not be changed and may remain in the state illustrated in FIG.
  • V Lmin the expected minimum value of the voltage drop due to the load
  • VLmax the expected maximum value of the voltage drop due to the load
  • VGmin the expected minimum value of the voltage rise due to the power generation equipment
  • V Gmax the maximum value expected of the voltage rise due to.
  • V Lmin and V Lmax are absolute values of the amount of voltage drop.
  • the changed upper limit value is V UP -V p
  • the lower limit value is V LW ⁇ V m .
  • the upper limit value is not changed when V p is negative, and the lower limit value is not changed when V m is positive.
  • the change from the installation position of the measurement device 10-1 to the installation position of the measurement device 10-3 is taken as one section, and the change in voltage in this section is estimated.
  • the section from the installation position of the measuring device 10-3, that is, the section in which the measuring apparatus is not installed may be divided into a plurality of sections to estimate the voltage change in each section.
  • the upper limit value and the lower limit value of the high voltage appropriate voltage range of the measuring device 10-1 are changed in consideration of the voltage change in each divided section.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating an example of an estimation result of a change in voltage in each section when an unmeasured section is divided into two sections.
  • L surrounded by a circle indicates a load
  • G surrounded by a circle indicates a power generation facility.
  • the section from the installation position of the measurement apparatus 10-1 to the installation position of the measurement apparatus 10-3 is divided into a section 301 and a section 302.
  • the above-described V m in the section 301 is ⁇ V 1
  • the above-described V m in the section 302 is ⁇ V 2
  • the above-described V p in the section 302 is ⁇ V 3 (+ ⁇ V 3 ). is there.
  • V p Since V p is negative in the interval 301, i.e. because there is little voltage rise due to power generation equipment in the section 301, V p is not shown.
  • the upper limit value after the change of the high voltage appropriate voltage range corresponding to the measuring device 10-1 is V UP ⁇ V 3
  • the lower limit value after the change is V LW + ⁇ V 1 + ⁇ V 2 .
  • a method for estimating a change in voltage in an unmeasured section As described above, as a method for estimating a change in voltage in an unmeasured section, a method in which an operator estimates based on information such as equipment connected to the section and the length of a distribution line can be considered.
  • the centralized voltage control device 8 stores information such as equipment connected to the section, information such as the length of distribution lines, and the upper and lower limit management unit 25 of the centralized voltage control device 8
  • a method for estimating the change in voltage in a non-measured section according to a predetermined calculation formula using the above information is also conceivable. Further, as illustrated in FIG. 7, when the installed measurement device 10 fails, the upper and lower limit management unit 25 is measured using the result measured by the measurement device 10 before the failure. A method of estimating the change in voltage in a non-interval can also be considered.
  • the upper / lower limit management unit 25 uses the measurement information of the measurement device 10 to estimate a change in voltage in a non-measured section. For example, as shown in FIG. 7, when the section from the installation position of the measurement apparatus 10-1 to the installation position of the measurement apparatus 10-3 is not measured, out of the measurement information of the measurement apparatuses 10-1 and 10-3 A change in voltage in an unmeasured section is estimated using the active power measurement result and the reactive power measurement result.
  • the value obtained by subtracting the active power measured by the measuring device 10-1 from the active power measured by the measuring device 10-3 is P
  • the reactive power measured by the measuring device 10-3 is measured by the measuring device 10-1.
  • the value obtained by subtracting the reactive power is Q.
  • the voltage change amount ⁇ V from the installation position of the measurement apparatus 10-1 to the installation position of the measurement apparatus 10-3 can be expressed by the following equation (5).
  • R represents the resistance of the distribution line
  • Q represents the reactance of the distribution line.
  • ⁇ V P ⁇ R + Q ⁇ X (5)
  • the change in voltage can be estimated by the above equation (5).
  • the load connected in the section may be treated as one load, assuming the load center, and the change in voltage may be calculated by the above equation (5), or the load is assumed to be connected to each of a plurality of positions.
  • the change in voltage may be calculated by apportioning active power and reactive power to each load. The same applies to power generation facilities. Any method for apportioning active power and reactive power may be used.
  • the voltage in the unmeasured interval may change depending on the time zone.
  • the voltage change due to the power generation by the solar power generation facility depends on the time zone. Therefore, the estimation accuracy of the voltage change can be improved by estimating the voltage change in the non-measured section for each time zone.
  • the high voltage appropriate voltage range corresponding to the upstream measuring device 10 in the section not being measured is changed for each time zone.
  • the power consumption due to the load may vary depending on the day of the week. Therefore, for each day of the week, for example, for each section of holidays and weekdays, a change in voltage in an unmeasured section may be estimated. Also in this case, the high voltage appropriate voltage range corresponding to the upstream measuring device 10 in the section not measured for each holiday and weekday section is changed.
  • the centralized voltage control device 8 acquires the measurement value of the total purchase smart meter from the management device that manages the measurement value of the smart meter, obtains the past power generation amount from the measurement value of the total purchase smart meter, May be used to estimate the change in voltage in the non-measured section.
  • the present invention is not limited to such a case, and the measuring apparatus 10 changes the high voltage appropriate voltage range of the measured location from the initial value as a section where the location where the measuring device 10 is not installed is not measured. It is possible to suppress the voltage from deviating from the high voltage appropriate voltage range in the section where it is not installed. As described above, it is expected that it takes time to install a large number of measuring devices 10. When the number of measuring devices 10 is small, there is a possibility that deviation from the high voltage appropriate voltage range may actually occur in a section where measurement is not performed.
  • the voltage change in the section where the measuring device is not installed is estimated, and the high voltage appropriateness corresponding to the measuring device 10 upstream of the section is estimated based on the estimation result. Change the voltage range. Thereby, the deviation from the high voltage appropriate voltage range can be suppressed while suppressing the number of measuring devices 10 to be installed.
  • the example in which the high voltage appropriate voltage range corresponding to the measuring device 10 closest to the upstream section of the non-measured section is changed has been described.
  • the high voltage corresponding to the upstream measuring apparatus 10 is further described.
  • the appropriate voltage range may be changed. That is, at least a part of the appropriate voltage range for each measurement point may be determined based on the estimated value of the voltage change in the section where the voltage is not measured in the distribution line.
  • the voltage change in the section not measured by the measuring device 10 is reflected in the high voltage appropriate voltage range at the measurement point measured by the measuring device 10. Thereby, the deviation of the voltage from the appropriate voltage range can be suppressed.
  • the configuration described in the above embodiment shows an example of the contents of the present invention, and can be combined with another known technique, and can be combined with other configurations without departing from the gist of the present invention. It is also possible to omit or change the part.

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Abstract

本発明にかかる集中電圧制御装置（８）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（８）であって、配電線の各計測点における電圧の計測値と計測点ごとの適正電圧範囲とに基づいて、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（２３）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値を指令するタップ位置決定部（２４）と、を備え、計測点ごとの適正電圧範囲のうちの少なくとも一部は、配電線において電圧の計測されていない区間における電圧の変化の推定値に基づいて決定される。

Description

集中電圧制御装置および集中電圧制御システム
　本発明は、電力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、当該電圧制御機器の設置点付近での計測情報に基づいて自律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。ローカル電圧制御装置は、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。
　一方、近年、自律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、配電系統内の各点の電圧の計測値に基づいて、配電系統内の各点の電圧が適正電圧範囲内に維持されるように電圧制御機器の調整量を算出する。例えば、特許文献１には、集中電圧制御装置である中央装置が、配電系統内の電圧制御機器であるローカル装置の調整量を算出し、調整量を制御信号として各ローカル装置へ送信する技術が開示されている。
特開平１１－２８９６６３号公報
　上記従来の集中電圧制御装置は、計測されている電圧に基づいて制御を行うため、電圧が計測されていない箇所では、電圧が適正電圧範囲から逸脱する可能性がある。しかしながら、配電系統の電圧を計測する計測装置を増やすことは容易ではなく、十分な数の計測装置が設置されるまでには時間を要すると予想される。また、設置されている計測装置が、故障などにより使用できなくなることもある。また、系統の切替え作業時には設置されている計測装置のうちの一部が使用できなくなることもある。このため、計測装置の未設置の箇所、計測装置が使用できない箇所では、電圧が適正電圧範囲から逸脱する可能性があるという問題があった。
　本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、適正電圧範囲からの電圧の逸脱を抑制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、本発明にかかる集中電圧制御装置は、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、配電線の各計測点における電圧の計測値と計測点ごとの適正電圧範囲とに基づいて、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値を指令する指令部と、を備える。計測点ごとの適正電圧範囲のうちの少なくとも一部は、配電線において電圧の計測されていない区間における電圧の変化の推定値に基づいて決定される。
　本発明にかかる集中電圧制御装置は、適正電圧範囲からの電圧の逸脱を抑制することができるという効果を奏する。
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 集中電圧制御装置の構成例を示す図 実施の形態の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 配電線の電圧の変化と高圧適正電圧範囲の一例を示す図 計測装置が故障した場合の高圧適正電圧範囲との一例を示す図 計測装置が故障した場合の計測されていない区間の電圧の変化の見積もりの一例を示す図 集中電圧制御装置の記憶部に格納される適正範囲情報の初期値の一例を示す図 計測装置が故障した後の適正範囲情報の一例を示す図 計測されていない区間を２つの区間に分割した場合の各区間の電圧の変化の推定結果の一例を示す図
　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。以下、電圧制御機器１をＬＲＴ１とも呼ぶ。ローカル電圧制御装置１１は、電圧制御機器１と一体的に設置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上には、配電線４－１の電圧および潮流を計測する計測装置１０－１，１０－２，１０－３，１０－４がそれぞれ設置されている。計測装置１０－１，１０－２，１０－３，１０－４は、潮流として具体的には、例えば有効電力および無効電力を計測する。以下では、計測装置１０－１，１０－２，１０－３，１０－４が、センサ付開閉器である例を説明するが、計測装置はセンサ付開閉器に限定されず、開閉器の機能を有さない計測装置であってもよい。計測装置１０－１，１０－２，１０－３，１０－４は、それぞれが配電線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する。計測装置１０－１，１０－２，１０－３，１０－４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。計測装置１０－１，１０－２，１０－３，１０－４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。計測装置１０－１，１０－２，１０－３，１０－４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、制御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。
　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と一体的に設置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。
　配電線４－２は、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計測装置１０－５，１０－６，１０－７，１０－８がそれぞれ設置されている。以下、計測装置１０－１～１０－８を個別に区別せずに示すときは、計測装置１０と呼ぶ。
　図１においては図示を省略しているが、配電線４－１，４－２には、それぞれ柱上変圧器と呼ばれる変圧器を介して低圧配電線が接続される。柱上変圧器は、高圧系統の電圧を低圧系統の電圧に変換する。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、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、配電線４－１，４－２には、無効電力調整型の電圧制御機器が接続されていないが、集中電圧制御装置８は、無効電力調整型の電圧制御機器も集中電圧制御の対象としてもよい。
　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、および計測装置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、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。ローカル電圧制御装置に指令する指令値は、タップ位置自体であってもよいし、現在のタップ位置からの変更量であってもよい。集中電圧制御装置８は、無効電力調整型の電圧制御機器も制御対象とする場合には、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に対して、指令値として無効電力量を指令する。集中電圧制御装置８の動作の詳細については後述する。
　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２６と、送受信部２７とを備える。送受信部２７は、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および各計測装置１０と通信する。送受信部２７は、計測装置１０から受信した計測情報を記憶部２６へ格納する。
　制御部２０は、負荷発電量予測部２１、補正部２２、電圧分布決定部２３、タップ位置決定部２４および上下限管理部２５を備える。負荷発電量予測部２１は、翌日などの将来の一定期間の配電系統の負荷発電量の分布を、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。補正部２２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、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２３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２６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な電圧分布および各電圧制御機器の制御量を決定する。すなわち、算出部である電圧分布決定部２３は、配電線の各計測点における電圧の計測値と計測点ごとの高圧適正電圧範囲とに基づいて、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、最適な電圧分布とは、制約条件を満たしかつ評価関数が最適となる配電系統各点での電圧分布である。配電系統各点とは、配電線４－１，４－２において計測装置１０により計測されている箇所を示す。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。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。なお、無効電力調整型の電圧制御機器が制御対象である場合、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。
　指令部であるタップ位置決定部２４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２７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、タップ位置を示す値である。
　上下限管理部２５は、配電系統の各計測点の高圧適正電圧範囲の上限値および下限値を管理する。以下、上限値および下限値をあわせて上下限値とも呼ぶ。高圧適正電圧範囲とは、低圧配電線に接続される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可能なように定められた高圧系統である配電線４－１，４－２の電圧が維持される範囲であり、高圧系統における適正電圧範囲である。高圧適正電圧範囲は、初期状態では、例えば、低圧に変換されたときの電圧が定められた範囲となるように決定される。定められた範囲は例えば１０１Ｖ～１０７Ｖの範囲である。本実施の形態では、計測点ごとに高圧適正電圧範囲の上限値および下限値をそれぞれ変更可能である。高圧適正電圧範囲の上限値および下限値の変更方法については後述する。
　記憶部２６には、配電系統の各計測点の高圧適正電圧範囲の上下限値である適正範囲情報が記憶されている。また、記憶部２６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。
　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２６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２７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、将来のすなわち翌日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。
　図４に示すように、負荷発電量予測部２１は、記憶部２６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を予測する（ステップＳ１０）。なお、負荷発電量予測部２１は、過去に受信し、記憶部２６に格納されている計測装置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２６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２１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２１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２１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、補正部２２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、補正部２２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２３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２３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、将来一定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２４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となるタップ位置を算出する（ステップＳ１３）。
　次に、タップ位置決定部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２４は、指令値を、送受信部２７を介して各ローカル電圧制御装置へ送信する。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２３は、各電圧制御機器の制御量を初期設定する（ステップＳ２１）。初期設定において設定される制御量すなわちタップ位置は、初期位置としてあらかじめ定められている値であってもよいし、前回指令した値であってもよい。
　なお、無効電力調整型の電圧制御機器も制御対象とする場合には、電圧分布決定部２３は、ステップＳ２１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２３は、負荷発電量分布の予測に基づき、具体的には、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、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Ｓ２２）。
　次に、電圧分布決定部２３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Ｓ２３）。具体的には、電圧分布決定部２３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。頻繁に電圧制御機器が動作すると、タップ位置が頻繁に変更されることになり、電圧制御機器の寿命が短くなる可能性がある。さらに、電圧余裕が小さいと、太陽光発電設備などによる電圧の短期変動が生じた場合に、適正電圧範囲から逸脱する可能性がある。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、すなわち値が小さいほど適切であることを示す評価関数を使用するには、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、例えば、ステップＳ２１の初期設定のなかで設定される。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。
　評価関数としては、第一優先の評価項目だけを設定してもよいが、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）
　なお、変圧器型の電圧制御機器すなわち各変圧器は、それぞれ電圧制御責任範囲が定められている。電圧制御責任範囲は、配電線４－１または４－２上の範囲または区間であって、当該範囲内における電圧の制御について、当該範囲を割り当てられた電圧制御機器がその責任を負う範囲である。電圧制御責任範囲は、一般には、当該範囲を割り当てられる電圧制御機器の設置位置から、該電圧制御機器より下流側の次の電圧制御機器までである。なお、配電線４－１において電圧制御機器１側を上流、電圧制御機器１から遠ざかる方向を下流とする。下流側に電圧制御機器が存在しない電圧制御機器は、配電線の末端までが電圧制御責任範囲となる。なお、電圧制御責任範囲の設定方法はこの例に限定されない。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とは、各電圧制御機器の電圧制御責任範囲内の配電系統各点の上記式（１）で示した電圧余裕量のうち上限側の電圧余裕量である。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とは、各電圧制御機器の電圧制御責任範囲内の配電系統各点の上記式（１）で示した電圧余裕量のうち下限側の電圧余裕量である。
　図５の説明に戻り、電圧分布決定部２３は、一定回数の探索すなわち後述のステップＳ２５の探索、を行ったか否かを判定し（ステップＳ２４）、一定回数の探索を行った場合には（ステップＳ２４　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Ｓ２４　Ｎｏ）、ステップＳ２５の処理に進む。
　次に、ステップＳ２５では、電圧分布決定部２３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Ｓ２２と同様に配電系統各点の電圧算出、およびステップＳ２３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Ｓ２５）。制御量を１単位変更するとは、変圧器型の電圧制御機器の場合は、タップ位置を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。なお、前述したように、記憶部２６には、各電圧制御機器の制御限界が記憶されており、ステップＳ２５では、電圧分布決定部２３は、制御限界を参照して、制御限界を超えない範囲で、各電圧制御機器の制御量を変更する。最適化のアルゴリズムについては、どのような方法を用いてもよく、一般的に用いられている方法を用いることができる。ステップＳ２５の実施後は、ステップＳ２４へ戻る。
　以上のようにして、一定回数の探索の後、電圧分布決定部２３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。
　なお、集中電圧制御装置８における集中制御の方式は、上述した例に限定されず、配電系統各点における電圧の高圧適正電圧範囲からの逸脱が抑制されるように、各電圧制御機器の制御量が決定される方法であればよい。例えば、翌日の予測は行わずに、各計測装置１０の計測情報における電圧の計測値を電圧分布とし、この電圧分布に基づいて、ステップＳ２１～ステップＳ２５と同様の処理を行って、最適制御量を算出してもよい。
　上述したように、配電系統各点には高圧適正電圧範囲が定められており、集中電圧制御においては、配電系統各点における電圧の高圧適正電圧範囲からの逸脱を抑制するように各電圧制御機器の制御量が制御される。計測されていない箇所は、上述した集中電圧制御における最適制御量の算出における評価の対象に含まれていない。このため、計測されていない箇所では、電圧の高圧適正電圧範囲からの逸脱が考慮されていないことになる。配電系統全体で、電圧の高圧適正電圧範囲からの逸脱を抑制するためには、できるだけ多くの箇所に計測装置１０が設置されることが望ましい。一方、計測装置１０は、高圧系統の配電線に設置されるものであることから、設置は容易ではなく、設置のためのコストも要する。特に、現在設置が計画されている計測装置１０は、センサ付開閉器が主であり、現在設置されている開閉器を全てセンサ付開閉器に変更するまでには数十年単位で時間を要する可能性がある。
　また、既に、計測装置１０が設置されている場合でも、故障などにより計測装置１０が使用できなくなることもある。また、工事などのために系統の切替えが行われることがあり、このような場合には、設置されている計測装置が使用できなくなることもある。例えば、図１では、配電線４－１において、系統の切替え作業、または計測装置１０－４の故障により、計測装置１０－４が使用できなくなったとする。計測装置１０－４が使用できなくなると、計測装置１０－４の設置個所における電圧の逸脱量が上述した評価関数に反映されなくなり、計測装置１０－４の設置個所における電圧が集中電圧制御において考慮されなくなる。しかしながら、一般に、配電線の下流側にいくほど電圧の降下量が多くなるため、計測装置１０－３の計測点では電圧が高圧適正電圧範囲にはいっていたとしても、計測装置１０－４では電圧が高圧適正電圧範囲を逸脱する可能性がある。計測装置１０－４以外の他の計測装置１０が使用できなくなった場合も、同様に、計測できなくなった箇所については電圧が高圧適正電圧範囲を逸脱する可能性がある。
　図６は、配電線４－１の電圧の変化と高圧適正電圧範囲との一例を示す図である。図６に示す範囲２０１，２０２，２０３は、計測装置１０－１，１０－２，１０－３のそれぞれの設置位置における高圧適正電圧範囲である。図６において横軸は電圧制御機器１からの距離を示し、縦軸は配電線４－１の電圧を示している。なお、図６は、電圧および距離を模式的に示したもので、実際の電圧、距離を示すものではない。高圧適正電圧範囲の初期値は、上述したように、例えば、低圧配電線に接続される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可能なように定められる。なお、配電線４－１における位置によって、高圧系統の電圧を低圧系統の電圧に変換する際のタップ比が異なることもあるため、高圧適正電圧範囲の初期値は、タップ比に依存して配電線４－１における位置によって異なる値が設定されてもよい。
　図７は、計測装置１０－２が故障した場合の高圧適正電圧範囲の一例を示す図である。計測装置１０－２が故障などにより使用できなくなると、図７に示すように、集中電圧制御装置８は、計測装置１０－１，１０－３の設置個所の電圧のそれぞれ範囲２０１，２０３からの逸脱を抑制するように電圧制御機器を制御する。しかしながら、計測装置１０－２については計測情報が得られないことから、集中電圧制御装置８は、計測装置１０－２の設置個所の電圧については管理しないことになり、図６に示す範囲２０２が設定されていない場合と同じ状態となる。
　このような問題を避けるため、本実施の形態では、計測装置１０－２が使用できなくなった場合には、集中電圧制御装置８は、計測装置１０－２の上流側の次の計測装置である計測装置１０－１の高圧適正電圧範囲を変更する。例えば、計測装置１０－１の設置位置から計測装置１０－３の設置位置までの電圧の負側の最大の変化と正側の最大の変化とを考慮した値に、計測装置１０－１の高圧適正電圧範囲が変更される。具体的には、例えば、運用者が、これまでの実績、配線長などを考慮して計測装置１０－１の設置位置から計測装置１０－３の設置位置までの電圧の変化を推定して、推定結果に基づいて、集中電圧制御装置８に、変更した高圧適正電圧範囲を設定する。または、集中電圧制御装置８が、過去の計測情報を元に、この区間の電圧の変化を推定して、推定結果に基づいて高圧適正電圧範囲を変更してもよい。または、集中電圧制御装置８が、計測装置１０－３の計測情報に基づいてこの区間の電圧の変化を推定して、推定結果に基づいて高圧適正電圧範囲を変更してもよい。電圧の変化の推定方法については後述する。
　図８は、計測装置１０－２が故障した場合の計測されていない区間の電圧の変化の見積もりの一例を示す図である。図８に示した例では、計測装置１０－１の設置位置から計測装置１０－３の設置位置までの区間では、発電設備はほとんど接続されておらず、電圧の変動は負荷により消費される電力の変動が支配的である例を示している。このような場合、計測装置１０－１の設置位置から計測装置１０－３の設置位置までの区間で、負荷により消費される電力により生じる最大の電圧降下量がΔＶであるとすると、この区間の負側の最大の変化は－ΔＶとなる。したがって、計測装置１０－１が仮に範囲２０１の下限値より高い電圧であるＶａに制御されたとしても、計測装置１０－１の設置位置から計測装置１０－３の設置位置までの区間では、電圧が最も低いときにはＶｂ＝Ｖａ－ΔＶとなる可能性があり、Ｖｂが低圧系統に変換されると低圧配電線における適正電圧範囲を下回るすなわち適正電圧範囲からの逸脱が生じる可能性がある。本実施の形態では、このような場合、計測装置１０－１に対応する範囲２０１の下限値にΔＶを加算することにより、計測装置１０－１の設置位置から計測装置１０－３の設置位置までの区間においても、低圧配電線における適正電圧範囲を下回ることを抑制することができる。
　図９は、集中電圧制御装置８の記憶部２６に格納される適正範囲情報の初期値の一例を示す図である。適正範囲情報は、上述した通り配電系統の各計測点の高圧適正電圧範囲の上下限値を示す情報である。図９に示した例では、適正範囲情報は、配電系統の計測点ごと、すなわち計測装置１０ごとの、上限値および下限値を含む。図９は一例であり、適正範囲情報の構成は図９に示した例に限定されない。図９に示した例では、計測装置１０－，１０－２，１０－３に対応する高圧適正電圧範囲の初期値は、いずれも１０１Ｖから１０７Ｖまでと設定されている。
　図１０は、計測装置１０－２が故障した後の適正範囲情報の一例を示す図である。図１０に示した例は、図８で示したように、計測装置１０－１の設置位置から計測装置１０－３の設置位置までの区間で、負荷により消費される電力により生じる最大の電圧降下量がΔＶであり、ΔＶが０．２Ｖと推定された例を示している。この場合、図１０に示すように、計測装置１０－１に対応する下限値が１０１Ｖから１０１．２Ｖに変更される。なお、図１０では、計測装置１０－２に対応する上限値および下限値が集中電圧制御において使用されないことを示すため計測装置１０－２に対応する上限値および下限値は「－」で示しているが、適正範囲情報における計測装置１０－２の上限値および下限値は変更されずに、図９に示した状態のままであってもよい。
　上述した例では、負側の電圧の変化を考慮する例を説明したが、発電設備、スタティックコンデンサ（以下、スタコンと呼ぶ）などが接続される区間では正側の電圧の変化すなわち電圧上昇が生じる可能性もある。このような場合、計測装置１０－１の設置位置から計測装置１０－３の設置位置までの区間で、電圧が最も上昇するのは、負荷による電圧降下が最小であり、発電設備などによる電圧上昇が最大となる組み合わせのときである。また、計測装置１０－１の設置位置から計測装置１０－３の設置位置までの区間で、電圧が最も下降するのは、負荷による電圧降下が最大であり、発電設備などによる電圧上昇が最小となる組み合わせのときである。
　負荷による電圧降下の予想される最小値をＶＬｍｉｎとし、負荷による電圧降下の予想される最大値をＶＬｍａｘとし、発電設備などによる電圧上昇の予想される最小値をＶＧｍｉｎとし、発電設備などによる電圧上昇の予想される最大値をＶＧｍａｘとする。ＶＬｍｉｎ，ＶＬｍａｘは電圧の降下する量の絶対値であるとする。このとき、計測装置１０－１の設置位置から計測装置１０－３の設置位置までの区間における、正側の電圧の最大の変化Ｖｐおよび負側の電圧の最大の変化Ｖｍは、それぞれ以下の式（３），（４）により表すことができる。
　Ｖｐ＝－ＶＬｍｉｎ＋ＶＧｍａｘ　　　…（３）
　Ｖｍ＝－ＶＬｍａｘ＋ＶＧｍｉｎ　　　…（４）
　このとき、計測装置１０－１に対応する高圧適正電圧範囲の上限値、下限値の初期値をそれぞれＶＵＰ，ＶＬＷとすると、変更後の上限値はＶＵＰ－Ｖｐとなり、変更後の下限値はＶＬＷ－Ｖｍとなる。なお、Ｖｐが負の場合には上限値は変更せず、Ｖｍが正の場合には下限値は変更しない。
　また、上記の例では、計測装置１０－１の設置位置から計測装置１０－３の設置位置までを１つの区間として、この区間の電圧の変化を推定したが、計測装置１０－１の設置位置から計測装置１０－３の設置位置まですなわち計測装置が設置されていない区間を複数の区間に分割してそれぞれの区間の電圧の変化を推定してもよい。この場合、分割した各区間の電圧の変化を考慮して、計測装置１０－１の高圧適正電圧範囲の上限値、下限値を変更する。
　図１１は、計測されていない区間を２つの区間に分割した場合の各区間の電圧の変化の推定結果の一例を示す図である。図１１において丸で囲んだＬは負荷を示し、丸で囲んだＧは発電設備を示す。図１１に示した例では、計測装置１０－１の設置位置から計測装置１０－３の設置位置までを区間３０１と区間３０２とに分割している。図１１に示した例では、区間３０１における上述したＶｍが－ΔＶ１であり、区間３０２における上述したＶｍが－ΔＶ２であり区間３０２における上述したＶｐがΔＶ３（＋ΔＶ３）である。なお、区間３０１におけるＶｐは負であるため、すなわち区間３０１においては発電設備などによる電圧上昇がほとんどないため、Ｖｐは示していない。このような場合、計測装置１０－１に対応する高圧適正電圧範囲の変更後の上限値はＶＵＰ－ΔＶ３となり、変更後の下限値はＶＬＷ＋ΔＶ１＋ΔＶ２となる。
　次に、計測されていない区間における電圧の変化の推定方法について説明する。上述した通り、計測されていない区間における電圧の変化の推定方法としては、該区間に接続される設備などの情報、配電線の長さなどに基づいて、運用者が推定する方法が考えられる。これ以外に、集中電圧制御装置８に、該区間に接続される設備などの情報、配電線の長さなどの情報を記憶させておき、集中電圧制御装置８の上下限管理部２５が、これらの情報を用いて、予め定められた計算式にしたがって、計測されていない区間における電圧の変化を推定する方法も考えられる。また、図７に例示したように、設置されている計測装置１０が故障した場合には、故障する前に計測装置１０により計測された結果を用いて、上下限管理部２５が、計測されていない区間における電圧の変化を推定する方法も考えられる。
　また、上下限管理部２５が、計測装置１０の計測情報を用いて、計測されていない区間における電圧の変化を推定することも考えられる。例えば、図７に示すように、計測装置１０－１の設置位置から計測装置１０－３の設置位置までの区間が計測されていない場合、計測装置１０－１，１０－３の計測情報のうち有効電力の計測結果および無効電力の計測結果を用いて計測されていない区間における電圧の変化を推定する。計測装置１０－３で計測された有効電力から計測装置１０－１で計測された有効電力を引いた値をＰとし、計測装置１０－３で計測された無効電力から計測装置１０－１で計測された無効電力を引いた値をＱとする。このとき、計測装置１０－１の設置位置から計測装置１０－３の設置位置までの電圧の変化量ΔＶは、以下の式（５）で表すことができる。なお、Ｒは配電線の抵抗、Ｑは配電線のリアクタンスを示す。
　ΔＶ＝Ｐ・Ｒ＋Ｑ・Ｘ　　　…（５）
　Ｒ，Ｑは、負荷、発電設備等の接続位置により決まるため、これらの位置を仮定すれば、上記式（５）により電圧の変化を見積もることができる。なお、区間に接続される負荷を１つの負荷として扱い負荷中心を仮定して上記式（５）により電圧の変化を算出してもよいし、複数の位置にそれぞれ負荷が接続されると仮定して各負荷に有効電力および無効電力を按分して電圧の変化を算出してもよい。発電設備についても同様である。有効電力および無効電力の按分方法についてはどのような方法を用いてもよい。なお、ここでは、有効電力および無効電力に基づいて、計測されていない区間における電圧の変化を推定する例を説明したが、有効電力に基づいて、計測されていない区間における電圧の変化を推定してもよい。この場合、上記式（５）におけるＱは、例えば、予め定められた力率とＰとにより決定される。
　なお、計測されていない区間における電圧は、時間帯に依存して変化することがある。例えば、太陽光発電設備による発電による電圧変化は、時間帯に依存する。したがって、時間帯ごとに、計測されていない区間における電圧の変化を推定することにより、電圧の変化の推定精度を高めることができる。この場合、時間帯ごとに、計測されていない区間の上流の計測装置１０に対応する高圧適正電圧範囲が変更されることになる。また、負荷による消費電力については曜日によって変化する場合がある。したがって、曜日ごとに、例えば、休日と平日の区分ごとに、計測されていない区間における電圧の変化を推定してもよい。この場合も、休日と平日の区分ごと計測されていない区間の上流の計測装置１０に対応する高圧適正電圧範囲が変更される。
　また、近年、需要家において自動検針装置であるスマートメーターの普及が進んでいる。スマートメーターにより計測された結果を用いて、上記の計測されていない区間における電圧の変化を推定してもよい。例えば、全量買取スマートメーターと呼ばれるスマートメーターは太陽光発電設備による発電量を計測する。このため、集中電圧制御装置８が、全量買取スマートメーターの計測値をスマートメーターの計測値を管理する管理装置から取得し、全量買取スマートメーターの計測値から過去の発電量を求め、この発電量を用いて上記の計測されていない区間における電圧の変化を推定してもよい。
　以上の説明では、設置されている計測装置１０が使用できないことにより、計測されていない区間が生じる例を説明した。本発明は、このような場合に限らず、計測装置１０が未設置の箇所を計測されていない区間として、計測されている箇所の高圧適正電圧範囲を初期値から変更することにより、計測装置が設置されていない区間において電圧が高圧適正電圧範囲から逸脱することを抑制することができる。上述した通り、計測装置１０を多数設置するまでには時間を要することが予想される。計測装置１０の数が少ない場合、計測されていない区間では実際には高圧適正電圧範囲からの逸脱が生じる可能性がある。このようなことを避けるため、上述した方法と同様に、計測装置が設置されていない区間における電圧の変化を推定し、推定結果に基づいて、該区間の上流の計測装置１０に対応する高圧適正電圧範囲を変更する。これにより、設置する計測装置１０の数を抑制しつつ、高圧適正電圧範囲からの逸脱を抑制することができる。
　また、時間的な変動の大きい太陽光発電設備が多数設置される箇所などでは、電圧の変化を予測することは難しいが、時間的な電圧の変化が小さい箇所に関しては、電圧の変化を予測しやすい。したがって、時間的な電圧の変化が大きいと予想される場合には、優先的に計測装置１０を設置し、時間的な電圧の変化が小さい箇所は、計測装置を設置せずに、計測装置の設置に換えて、本実施の形態で述べたように、上流の計測装置１０の高圧適正電圧範囲を予め変更しておくといった運用が考えられる。これにより、計測装置１０の設置個数を抑制することができ、計測装置１０を設置するコストを抑制することができる。
　なお、以上述べた例では、計測されていない区間の上流の該区間に最も近い計測装置１０に対応する高圧適正電圧範囲を変更する例を説明したが、さらに上流の計測装置１０に対応する高圧適正電圧範囲を変更してもよい。すなわち、計測点ごとの適正電圧範囲のうちの少なくとも一部が、配電線において電圧の計測されていない区間における電圧の変化の推定値に基づいて決定されればよい。
　以上のように、本実施の形態では、計測装置１０により計測されていない区間における電圧の変化を、計測装置１０により計測されている計測点における高圧適正電圧範囲に反映させるようにした。これにより、適正電圧範囲からの電圧の逸脱を抑制することができる。
　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　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、１０－１～１０－８　計測装置、１１，１５，１６　ローカル電圧制御装置、２０　制御部、２１　負荷発電量予測部、２２　補正部、２３　電圧分布決定部、２４　タップ位置決定部、２５　上下限管理部、２６　記憶部、２７　送受信部。

Claims (7)

  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、
    　前記配電線の各計測点における電圧の計測値と前記計測点ごとの適正電圧範囲とに基づいて、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値を指令する指令部と、
    　を備え、
    　前記計測点ごとの適正電圧範囲のうちの少なくとも一部は、前記配電線において電圧の計測されていない区間における電圧の変化の推定値に基づいて決定されることを特徴とする集中電圧制御装置。
  2. 　前記計測点は、前記配電線に設置される計測装置によって計測される前記配電線における箇所であ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. 　前記計測装置は、さらに、有効電力を計測し、
    　前記集中電圧制御装置は、前記計測装置により計測された前記有効電力を用いて前記推定値を算出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. 　前記計測装置は、さらに、有効電力および無効電力を計測し、
    　前記集中電圧制御装置は、前記計測装置により計測された前記有効電力および前記無効電力を用いて前記推定値を算出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。
  5. 　前記計測装置は、センサ付開閉器であることを特徴とする請求項２から４のいずれか１つに記載の集中電圧制御装置。
  6. 　スマートメーターによる計測結果に基づいて前記推定値を算出す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。
  7. 　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、
    　前記配電線の電圧を計測する計測装置と、
    　を備え、
    　前記集中電圧制御装置は、
    　前記計測装置により計測される各計測点における電圧の計測値と前記計測点ごとの適正電圧範囲とに基づいて、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値を指令する指令部と、
    　を備え、
    　前記計測点ごとの適正電圧範囲のうちの少なくとも一部は、前記配電線において電圧の計測されていない区間における電圧の変化の推定値に基づいて決定されることを特徴とする集中電圧制御システム。
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