特開 2018-57135 電圧調整装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2018-57135(P2018-57135A)

(43)【公開日】2018年4月5日

(54)【発明の名称】電圧調整装置

(51)【国際特許分類】

   H02J 3/12 20060101AFI20180309BHJP

   H01F 29/04 20060101ALI20180309BHJP

【ＦＩ】

   H02J3/12

   H01F29/04 502Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】27

(21)【出願番号】特願2016-189952(P2016-189952)

(22)【出願日】2016年9月28日

(71)【出願人】

【識別番号】000000262

【氏名又は名称】株式会社ダイヘン

(71)【出願人】

【識別番号】000164483

【氏名又は名称】株式会社キューヘン

(74)【代理人】

【識別番号】100115749

【弁理士】

【氏名又は名称】谷川 英和

(74)【代理人】

【識別番号】100115369

【弁理士】

【氏名又は名称】仙波 司

(72)【発明者】

【氏名】前 秀知

(72)【発明者】

【氏名】山田 耕平

(72)【発明者】

【氏名】高山 利春

【テーマコード（参考）】

5G066

【Ｆターム（参考）】

5G066AE09

5G066DA01

(57)【要約】

【課題】従来の電圧調整装置では実際にタップを切り換えると、想定した電圧調整値と異なる場合があり、最適なタップに迅速に切り換えることが困難だった。
【解決手段】電圧検出部が検出した検出電圧が目標の電圧範囲から逸脱したか否かを判別する判別部１５１と、検出電圧が電圧範囲から逸脱すると、現在のタップ以外の１又は２以上のタップについて、検出電圧と実際に各タップに切り換えたときの検出電圧からの電圧変化量とを用いて、タップ切換後に想定される想定切換後電圧を算出する想定切換後電圧算出部１５２と、想定切換後電圧が算出した各タップの想定切換後電圧を用いて切換先タップを決定し、タップ切換部の現在設定されているタップを切換先タップに切り換えるタップ切換制御部１５４とを備える電圧調整装置により、最適なタップに迅速に切り換えることができる。
【選択図】図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のタップを有し、線路を伝送する電圧を用いて各タップに対応した前記電圧を調整するための複数の調整用電圧を生成する調整用電圧生成部と、前記複数のタップを切り換えることにより、前記調整用電圧生成部から前記複数の調整用電圧のいずれか１つを出力させるタップ切換部と、前記調整用電圧生成部から出力される調整電圧を用いて前記電圧を調整する電圧調整部と、を備えた電圧調整装置であって、
前記電圧を検出する電圧検出部と、
前記電圧検出部が検出した検出電圧が目標の電圧範囲から逸脱したか否かを判別する判別部と、
前記検出電圧が前記目標の電圧範囲から逸脱すると、現在のタップ以外のタップについて、前記検出電圧と実際に各タップに切り換えたときの前記検出電圧からの電圧変化量とを用いて、タップ切換後に想定される想定切換後電圧を算出する想定切換後電圧算出部と、
前記想定切換後電圧算出部が算出した各タップの想定切換後電圧を用いて切換先タップを決定し、前記タップ切換部の現在設定されているタップを前記切換先タップに切り換えるタップ切換制御部と、
を備える、電圧調整装置。

【請求項2】

前記電圧変化量は、前記線路の前記電圧を供給する変電所側の電圧は変化しないと仮定して各タップの変圧比を元に算出される電圧変化量に係数を乗じたものである、請求項１に記載の電圧調整装置。

【請求項3】

前記想定切換後電圧算出部は、
想定切換後電圧＝（タップ切換前の電圧）＋係数×（変圧比を元に算出したタップ切換えによる電圧変化量）
の演算式を用いて、各タップの前記想定切換後電圧を算出する、
請求項２に記載の電圧調整装置。

【請求項4】

前記係数は、予め決められた固定値である、請求項２又は３の電圧調整装置。

【請求項5】

タップ切換えを行う毎に、タップの切換前後で実際に変化した電圧変化量を算出し、その電圧変化量と前記タップの変圧比を元に算出される電圧変化量とを用いて実際の係数を算出する係数算出部と、
前記係数算出部が算出した複数の係数の移動平均を演算して係数の更新値を算出する係数更新値算出部と、をさらに備え、
前記想定切換後電圧算出部は、前記係数更新算出部が算出した係数の更新値を用いて、前記電圧変化量を算出する、請求項２乃至４のいずれか一項に記載の電圧調整装置。

【請求項6】

前記タップ切換制御部は、前記目標の電圧範囲内に含まれる目標電圧に最も近い想定切換後電圧に対応するタップを切換先タップに決定する、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の電圧調整装置。

【請求項7】

前記タップ切換制御部は、現在設定されているタップから最も離れた切換限界のタップに対応する想定切換後電圧が前記目標の電圧範囲から逸脱する場合、前記切換限界のタップを切換先タップに決定する、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の電圧調整装置。

【請求項8】

タップを１つ以上飛び越して切り換える飛越タップ切換えを禁止する飛越タップ切換禁止モードを設定するモード設定部をさらに備え、
前記タップ切換制御部は、決定した切換先タップが現在のタップから２つ以上離れているときは、前記飛越タップ切換禁止モードが設定されていない場合に限り飛越タップ切換えによるタップの切り換え処理を行う、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の電圧調整装置。

【請求項9】

タップを１つ以上飛び越して切り換える飛越タップ切換えの場合の変化タップ数の上限を格納する変化タップ数上限格納部をさらに備え、
前記タップ切換制御部は、決定した切換先タップが現在のタップから前記変化タップ数の上限を超えているときは、現在のタップから前記変化タップ数の上限だけ離れたタップを切換先のタップに変更する、
請求項１乃至８のいずれか一項に記載の電圧調整装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電圧調整装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来、タップ切換スイッチとして交流サイリスタスイッチを用いた間接切換方式の自動電圧調整装置が知られている（特許文献１の図３参照）。間接切換方式の自動電圧調整装置は、二次巻線が配電線路に直列に接続された直列変圧器と、一次巻線が配電線路に並列に接続され、二次巻線に複数のタップが設けられた調整変圧器と、直列変圧器の一次巻線と調整変圧器の二次巻線との間に接続された、調整変圧器のタップを切り換えるタップ切換器と、配電線路の電圧を検出する電圧検出器と、電圧検出器の検出電圧が目標の電圧範囲から逸脱しないように、タップ切喚器のタップ切換えを制御する制御部と、を備える。

【0003】

上記構成の自動電圧調整装置は、調整変圧器により配電線路の電圧（高圧）を低圧に変圧して取り出し、その低圧（電圧調整用の電圧。以下、「調整用電圧」という。）を直列変圧器により配電線路の電圧に印加することにより、配電線路の電圧を調整する。配電線路の電圧から取り出す調整用電圧は、タップ切換器により直列変圧器の一次巻線に接続される調整変圧器のタップを切り換えることにより複数段階に切り換えることができる。

【0004】

制御部は、電圧検出器で検出した配電線路の電圧が目標の電圧範囲から逸脱すると、直列変圧器の一次巻線に接続されるタップ切換器のタップを切り換えて、電圧検出器で検出した配電線路の電圧が目標の電圧範囲内に入るように制御する。制御部は、例えば、電圧検出器で検出した配電線路の電圧が目標の電圧範囲から逸脱すると、目標の電圧範囲の方向に現在のタップ位置から１タップずつ順番にタップを切り換えて電圧検出器の検出電圧が目標の電圧範囲内に入るように制御する。

【0005】

また、制御部は、電圧偏差（目標電圧に対する検出電圧の偏差）と切換タップ数との対応関係のデータが予め設定されている場合は、電圧検出器で検出した配電線路の電圧と目標の電圧範囲との電圧偏差を算出し、その電圧偏差に対応する切換タップ数を取得して現在のタップ位置から取得した切換タップ数だけ離れたタップに飛越タップ切換えを行って電圧検出器の検出電圧が目標の電圧範囲内に入るように制御する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１４−１１５７７０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

現在のタップ位置から１タップずつ順番に切り換えて配電線路の電圧を目標の電圧範囲内に入れる電圧調整方法は、電圧検出器で検出した配電線路の電圧が目標の電圧範囲から大きく外れた場合、電圧調整に時間が掛かるという問題がある。従って、電圧検出器で検出した配電線路の電圧が目標の電圧範囲から大きく外れた場合は、飛越タップ切換えにより配電線路の電圧を目標の電圧の範囲内に入れる方が、タップの切換回数が少なく、迅速に電圧調整ができるので、好ましい。

【0008】

しかしながら、電圧調整装置は配電線路上に配設され、タップ切換器のタップを切り換えることにより配電系統の回路条件（例えば、インピーダンスの条件）が変化するので、実際にタップ切換器のタップを切り換えたときに調整される電圧（調整後の電圧）は、各タップの変圧比に基づく理論上の調整後の電圧とは異なる。電圧調整装置が配設された配電系統の構成が系統切換により変更される場合も、実際にタップ切換器のタップを切り換えたときに調整される電圧は、理論上の調整後の電圧とは異なる場合が生じる。

【0009】

このため、従来のタップ切換制御では、タップ切換器のタップ毎に調整後の電圧を予測することが難しく、配電線路の電圧を目標の電圧範囲内に効率良く、迅速に調整することが困難であった。タップ切換えによる電圧調整は、調整用電圧が段階的であるため、特に、飛越タップ切換えにより配電線路の電圧を調整する方法では１回の飛越タップ切換えで配電線路の電圧が目標の電圧範囲内に調整できない場合、複数回のタップ切換え動作が繰り返され、配線電路の電圧を目標の電圧範囲内に整定するのに時間を要することになる。

【0010】

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、実際にタップ切換えを行った場合の電圧の変化量を考慮してタップの切換制御をすることにより、効率良く迅速に電圧調整をすることができる電圧調整器を提供すことを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明に係る電圧調整装置は、複数のタップを有し、線路を伝送する電圧を用いて各タップに対応した前記電圧を調整するための複数の調整用電圧を生成する調整用電圧生成部と、前記複数のタップを切り換えることにより、前記調整用電圧生成部から前記複数の調整用電圧のいずれか１つを出力させるタップ切換部と、前記調整用電圧生成部から出力される調整電圧を用いて前記電圧を調整する電圧調整部と、を備えた電圧調整装置であって、前記電圧を検出する電圧検出部と、前記電圧検出部が検出した検出電圧が目標の電圧範囲から逸脱したか否かを判別する判別部と、前記検出電圧が前記目標の電圧範囲から逸脱すると、現在のタップ以外のタップについて、前記検出電圧と実際に各タップに切り換えたときの前記検出電圧からの電圧変化量とを用いて、タップ切換後に想定される想定切換後電圧を算出する想定切換後電圧算出部と、前記想定切換後電圧算出部が算出した各タップの想定切換後電圧を用いて切換先タップを決定し、前記タップ切換部の現在設定されているタップを前記切換先タップに切り換えるタップ切換制御部と、を備える電圧調整装置である。

【0012】

本発明に係る電圧調整装置によれば、検出電圧が目標の電圧範囲から逸脱すると、検出電圧と実際に各タップに切り換えたときの検出電圧からの電圧変化量とを用いて、タップ切換後に想定される想定切換後電圧を算出し、その想定切換後電圧を用いて切換先のタップを決定するので、最適なタップへのタップ切換えを効率良くかつ迅速に行うことができる。また、タップの切換回数を可及的に低減できるので、タップ切換えによって生じる発熱を抑制することができる。

【0013】

上記の電圧調整装置において、前記電圧変化量は、前記線路の前記電圧を供給する変電所側の電圧は変化しないと仮定して各タップの変圧比を元に算出される電圧変化量に係数を乗じたものであるとよい。

【0014】

上記の構成によれば、実際に各タップに切り換えたときの検出電圧からの電圧変化量を、線路の電圧を供給する変電所側の電圧は変化しないと仮定して各タップの変圧比を用いて算出した理論上の電圧変化量に係数を乗じて算出するので、実際の電圧変化量を容易に算出することができる。

【0015】

また、上記の電圧調整装置において、前記想定切換後電圧算出部は、
想定切換後電圧＝（タップ切換前の電圧）＋係数×（変圧比を元に算出したタップ切換えによる電圧変化量）
の演算式を用いて、各タップの前記想定切換後電圧を算出するとよい。

【0016】

上記の構成によれば、実際に各タップに切り換えたときの検出電圧からの電圧変化量を予め設定した演算式を用いて算出するので、実際の電圧変化量を容易に算出することができる。

【0017】

また、上記の電圧調整装置において、前記係数は、予め決められた固定値であるとよい。

【0018】

上記の構成によれば、実際の電圧変化量を算出するための演算式に用いる係数を予め決められた固定値とするので、実際の電圧変化量の算出を容易に行うことができる。

【0019】

また、上記の電圧調整装置において、タップ切換えを行う毎に、タップの切換前後で実際に変化した電圧変化量を算出し、その電圧変化量と前記タップの変圧比を元に算出される電圧変化量とを用いて実際の係数を算出する係数算出部と、前記係数算出部が算出した複数の係数の移動平均を演算して係数の更新値を算出する係数更新値算出部と、をさらに備え、前記想定切換後電圧算出部は、前記係数更新算出部が算出した係数の更新値を用いて、前記電圧変化量を算出するとよい。

【0020】

上記の構成によれば、実際の電圧変化量を算出するための演算式に用いる係数を実際に行ったタップ切換えによる電圧変化量を用いて更新するので、実際の電圧変化量の算出の精度を高めることができる。これにより、高い精度で線路の電圧調整を行うことができる。

【0021】

上記の電圧調整装置において、前記タップ切換制御部は、前記目標の電圧範囲内に含まれる目標電圧に最も近い想定切換後電圧に対応するタップを切換先タップに決定するとよい。

【0022】

上記の構成によれば、目標の電圧範囲内に含まれる目標電圧に最も近い想定切換後電圧に対応するタップを切換先のタップに決定してタップ切換えを行うので、最適なタップへの切換制御を効率良くかつ迅速に行うことができる。

【0023】

また、上記の電圧調整装置において、前記タップ切換制御部は、現在設定されているタップから最も離れた切換限界のタップに対応する想定切換後電圧が前記目標の電圧範囲から逸脱する場合、前記切換限界のタップを切換先タップに決定するとよい。

【0024】

上記の構成によれば、現在設定されているタップから最も離れた切換限界のタップに対応する想定切換後電圧が電圧範囲から逸脱する場合、切換限界のタップを切換先のタップに決定してタップ切換えを行うので、その後の電圧の目標の電圧範囲内への電圧調整を効率よく行うことができる。

【0025】

また、上記の電圧調整装置において、タップを１つ以上飛び越して切り換える飛越タップ切換えを禁止する飛越タップ切換禁止モードを設定するモード設定部をさらに備え、前記タップ切換制御部は、決定した切換先タップが現在のタップから２つ以上離れているときは、前記飛越タップ切換禁止モードが設定されていない場合に限り飛越タップ切換えによるタップの切り換え処理を行うとよい。

【0026】

上記の構成によれば、例えば、電圧の調整量が過大になるような場合には、飛越タップ切換禁止モードを設定することにより飛越タップ切換えを制限することができる。これにより、不適切な電圧調整の制御を防止することができる。

【0027】

また、上記の電圧調整装置において、タップを１つ以上飛び越して切り換える飛越タップ切換えの場合の変化タップ数の上限を格納する変化タップ数上限格納部をさらに備え、前記タップ切換制御部は、決定した切換先タップが現在のタップから前記変化タップ数の上限を超えているときは、現在のタップから前記変化タップ数の上限だけ離れたタップを切換先のタップに変更するとよい。

【0028】

上記の構成によれば、例えば、飛越タップ切換えによる変化タップ数が電圧の調整量が過大になるような場合には、変化タップ数を制限することにより、１回のタップ切換えにおける電圧の調整量を適正な範囲に制御することができる。これにより、不適切な電圧調整の制御を防止することができる。

【発明の効果】

【0029】

本発明に係る電圧調整装置によれば、タップ切換制御を高い精度で効率良くかつ迅速に行うことができる。また、タップの切換回数を可及的に低減できるので、タップ切換えにより生じる発熱を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【0030】

【図1】本発明に係る電圧調整装置の回路構成の一例を示す図

【図2】同電圧調整装置のタップ切換器におけるタップの切換え動作の内容を示す図

【図3】同電圧調整装置と等価なタップ付き変圧器の回路構成の一例を示す図

【図4】同電圧調整装置の制御部が行うタップ切換え制御に関するブロック図

【図5】同電圧調整装置の制御部がタップ切換えを開始するタイミングを説明するための図

【図6】同電圧調整装置の制御部が行うタップ切換え処理を示すフローチャート

【図7】同電圧調整装置の制御部が切換先のタップを決定する方法を説明するための図

【発明を実施するための形態】

【0031】

以下、本発明に係る電圧調整装置の実施の形態について、図面を参照して説明する。以下の説明では、配電系統の高圧配電線上に配設され、高圧配電線の電圧を調整する間接切換方式の電圧調整装置の例について説明する。なお、実施の形態において、同じ符号を付した構成要素は同様の動作を行うので、再度の説明を省略する場合がある。

【0032】

（実施の形態１）
図１は、本発明に係る電圧調整装置の回路構成の一例を示す図である。

【0033】

図１に示す電圧調整装置１は、例えば、６６００［Ｖ］の高圧で配電用変電所から各需要家の近くまで三相交流電圧を伝送する高圧配電線に設けられ、高圧配電線の線間電圧を目標の電圧範囲に自動的に調整する自動電圧調整装置である。図１では、高圧配電線の配電用変電所側を大文字のＵ，Ｖ，Ｗで示し、高圧配電線の需要家側を小文字のｕ，ｖ，ｗで示している。

【0034】

図１では、高圧配電線の配電用変電所側Ｕ，Ｖ，Ｗから需要家側ｕ，ｖ，ｗに配電用変電所からの高圧が伝送されるものとする。通常、高圧配電線を含む配電系統は開閉器を介して他の配電系統と接続されており、配電系統の切換えによってｕ，ｖ，ｗ側が配電用変電所側となり、Ｕ，Ｖ，Ｗ側が需要家側となる場合がある。図１の配電用変電所側Ｕ，Ｖ，Ｗから需要家側ｕ，ｖ，ｗへの高圧の伝送を順方向の伝送（以下、「順送」という。）とし、ｕ，ｖ，ｗ側が配電用変電所側となり、Ｕ，Ｖ，Ｗ側が需要家側となっている伝送状態を「逆送」という。以下の説明では、順送の場合を例に電圧調整装置１の電圧調整動作を説明する。

【0035】

電圧調整装置１は、直列変圧器１１、調整変圧器１２、タップ切換器１３、電圧検出器１４及び制御部１５を備える。調整変圧器１２とタップ切換器１３は、それぞれ本発明に係る調整用電圧生成部とタップ切換部に対応している。また、電圧検出器１４及び制御部１５は、それぞれ本発明に係る検圧検出部と電圧調整部に対応している。

【0036】

直列変圧器１１は、３個の変圧器１１ｕ，１１ｖ，１１ｗを備え、各変圧器１１ｕ，１１ｖ，１１ｗは、二次巻線１１２ｕ，１１２ｖ，１１２ｗがＵ，Ｖ，Ｗの各相の配電線路にそれぞれ直列に接続されている。また、３個の変圧器１１ｕ，１１ｖ，１１ｗの一次巻線１１１ｕ，１１１ｖ，１１１ｗは星形に接続されており、一次巻線１１１ｕの先端側（星形結線の接続点ｎに接続されていない側。以下、同じ。）の端部は、タップ切換器１３の出力端ｃ２に接続され、一次巻線１１１ｖの先端側の端部は、タップ切換器１３の出力端ｄに接続され、一次巻線１１１ｗの先端側の端部は、タップ切換器１３の出力端ｃ１に接続されている。なお、出力端ｄは、接地されているので、一次巻線１１１ｖの先端側の端部は、接地されている。

【0037】

変圧器１１ｕは、タップ切換器１３によって一次巻線１１１ｕに印加される電圧ｖ_Ｌｕ（低圧）を電圧ｖ_Ｈｕ（高圧）に変圧してＵ相の配電線路の電圧ｖ_ｕに印加することにより、電圧ｖ_ｕを調整する。同様に、変圧器１１ｖは、タップ切換器１３によって一次巻線１１１ｖに印加される電圧ｖ_Ｌｖ（低圧）を電圧ｖ_Ｈｖ（高圧）に変圧してＶ相の配電線路の電圧ｖ_ｖに印加することにより、電圧ｖ_ｖを調整する。また、変圧器１１ｗは、タップ切換器１３によって一次巻線１１１ｗに印加される電圧ｖ_Ｌｗ（低圧）を電圧ｖ_Ｈｗ（高圧）に変圧してＷ相の配電線路の電圧ｖ_ｗに印加することにより、電圧ｖ_ｗを調整する。

【0038】

調整変圧器１２は、２個の変圧器１２ｖｗ，１２ｕｖを備え、各変圧器１２ｖｗ，１２ｕｖは、それぞれ３種類の調整用電圧（低圧）を生成する。変圧器１２ｖｗの一次巻線１２１ｖｗは、Ｖ相とＷ相の配電線路の線間に接続され、変圧器１２ｕｖの一次巻線１２１ｕｖは、Ｕ相とＶ相の配電線路の線間に接続されている。変圧器１２ｖｗの二次巻線１２２ｖｗの両端のタップは、それぞれタップ切換器１３の入力端ａ１と入力端ａ３に接続され、二次巻線１２２ｖｗの中間位置（巻線中央よりも入力端ａ１に接続されたタップ側に偏っている位置）に設けられたタップは、タップ切換器１３の入力端ａ２に接続されている。変圧器１２ｕｖの二次巻線１２２ｕｖの両端のタップは、それぞれタップ切換器１３の入力端ｂ１と入力端ｂ３に接続され、二次巻線１２２ｕｖの中間位置（巻線中央よりも入力端ｂ１に接続されたタップ側に偏っている位置）に設けられたタップは、タップ切換器１３の入力端ｂ２に接続されている。

【0039】

タップ切換器１３は、直列変圧器１１の各変圧器１１ｕ，１１ｖ，１１ｗの一次巻線１１１ｕ，１１１ｖ，１１１ｗに印加する調整用電圧ｖ_Ｌｕ，ｖ_Ｌｖ，ｖ_Ｌｗを切り換える。タップ切換器１３は、タップ切換回路１３１、スイッチ回路１３２、限流回路１３３を備える。

【0040】

タップ切換回路１３１は、出力端ｃ１，ｄと入力端ａ１，ａ２，ａ３（変圧器１２ｖｗの二次巻線１２２ｖｗのタップ）との間の接続を切り換える第１のタップ切換回路１３１１と、出力端ｃ２，ｄと入力端ｂ１，ｂ２，ｂ３（変圧器１２ｕｖの二次巻線１２２ｕｖのタップ）との間の接続を切り換える第２のタップ切換回路１３１２を備える。第１，第２のタップ切換回路１３１１，１３１２は、６個のスイッチング素子を用いたブリッジ回路で構成されている。ブリッジ回路は、２個のスイッチング素子を直接に接続した直列回路を３組、並列に接続して両端の接続点を２個の入出力端とし、各直列回路の接続点を３個の入出力端とした回路である。スイッチング素子には、例えば、双方向性サイリスタ（トライアック：ＴＲＩＡＣ）が用いられている。

【0041】

図１に示す第１のタップ切換回路１３１１は、サイリスタＴｈ１（１）とサイリスタＴｈＡ（１）の直列回路、サイリスタＴｈ２（１）とサイリスタＴｈＢ（１）の直列回路、サイリスタＴｈ３（１）とサイリスタＴｈＣ（１）の直列回路を並列に接続し、サイリスタＴｈ１（１），Ｔｈ２（１），Ｔｈ３（１）の接続点が出力端ｃ１に接続され、サイリスタＴｈＡ（１），ＴｈＢ（１），ＴｈＣ（１）の接続点が出力端ｄに接続されている。また、サイリスタＴｈ１（１）とサイリスタＴｈＡ（１）の接続点が入力端ａ３に接続され、サイリスタＴｈ２（１）とサイリスタＴｈＢ（１）の接続点が入力端ａ２に接続され、サイリスタＴｈ３（１）とサイリスタＴｈＣ（１）の接続点が入力端ａ１に接続されている。

【0042】

なお、６個のサイリスタＴｈ１（１）〜Ｔｈ３（１），ＴｈＡ（１）〜ＴｈＣ（１）の符号の「（１）」は、第１のタップ切換回路１３１１のスイッチング素子であることを示している。

【0043】

制御部１５は、第１のタップ切換回路１３１１に対して、６個のサイリスタＴｈ１（１）〜Ｔｈ３（１），ＴｈＡ（１）〜ＴｈＣ（１）のオン／オフ動作を制御して出力端ｃ１，ｄと入力端ａ１，ａ２，ａ３（変圧器１２ｖｗの二次巻線１２２ｖｗのタップ）との間の接続を、図２に示すように切り換える。

【0044】

図２は、制御部１５が第１のタップ切換回路１３１１の６個のサイリスタＴｈ１（１）〜Ｔｈ３（１），ＴｈＡ（１）〜ＴｈＣ（１）のオン／オフを制御する内容と、タップ切換回路１３と変圧器１２ｖｗのタップとの接続関係を示す図である。

【0045】

図２において、「オン／オフの組合せ」の欄の「Ｓ１Ｃ」は、番号「１」のサイリスタＴｈ１と符号「Ｃ」のサイリスタＴｈＣだけをオンにする組合せを示している。「Ｓ１Ｂ」、「Ｓ２Ｃ」、「Ｓ１Ａ」、「Ｓ３Ｂ」、「Ｓ２Ａ」、「Ｓ３Ａ」の組合せについても同様である。また、「オン／オフの組合せ」の欄の「○」は「オン」にすることを示し、「×」は「オフ」にすることを示している。「Ｓ１Ａ」の組合せは、調整変圧器１２が第１のタップ切換回路１３１１から切り離される組合せであるので、直列変圧器１１には調整用電圧は出力されない。

【0046】

「接続関係」の欄は、タップ切換回路１３の出力端ｃ１，ｄに接続される入力端ａ１〜ａ３の関係を示している。例えば、「ａ３−ａ１」は、出力端ｃ１に入力端ａ３が接続され、出力端ｄに入力端ａ１が接続される関係であることを示している。入力端ａ３には変圧器１２ｖｗの二次巻線１２２ｖｗの下端側のタップが接続され、入力端ａ１には変圧器１２ｖｗの二次巻線１２２ｖｗの上端側のタップが接続されているので、「ａ３−ａ１」の接続関係は、出力端ｃ１に二次巻線１２２ｖｗの下端側のタップを接続し、出力端ｄに二次巻線１２２ｖｗの上端側のタップを接続する関係であることを示している。

【0047】

一方、「ａ１−ａ３」は、出力端ｃ１に入力端ａ１が接続され、出力端ｄに入力端ａ３が接続される関係であることを示している。すなわち、「ａ１−ａ３」の接続関係は、「ａ３−ａ１」の接続関係に対して出力端ｃ１，ｄと入力端ａ１，ａ３との接続関係が逆になることを示している。従って、「ａ１−ａ３」の接続関係は、出力端ｃ１に二次巻線１２２ｖｗの上端側のタップを接続し、出力端ｄに二次巻線１２２ｖｗの下端側のタップを接続する関係であることを示している。「ａ３−ａ２」、「ａ２−ａ３」と、「ａ２−ａ１」、「ａ１−ａ２」の接続関係についても同様である。

【0048】

図１において、例えば、変圧器１２ｖｗの二次巻線１２２ｖｗの下端側が正極、二次巻線１２２ｖｗの上端側が負極となる極性を「正極性」とすると、「ａ３−ａ１」、「ａ３−ａ２」、「ａ２−ａ１」の接続関係では、タップ切換器１３から出力端ｄに対して出力端ｃ１が正極性となる調整用電圧が出力され、「ａ１−ａ２」、「ａ２−ａ３」、「ａ１−ａ３」の接続関係では、タップ切換器１３から出力端ｄに対して出力端ｃ１が負極性となる調整用電圧が出力される。従って、本実施の形態では、タップ切換器１３の第１のタップ切換回路１３１１から７種類の調整用の電圧（調整用電圧を出力しない場合を含む。）が選択的に出力できるようになっている。

【0049】

「タップ番号」の欄は、電圧調整装置１を、例えば、図３に示すタップ付き変圧器と見なした場合の第１のタップ切換回路１３１１の接続関係とタップ付き変圧器のタップ位置との関係を示したものである。

【0050】

図３に示すタップ付き変圧器Ｔは、二次巻線ｍ２より巻数の多い一次巻線ｍ１を有し、一次巻線ｍ１に７個のタップが設けられた変圧器である。タップ４は、一次巻線ｍ１の巻数ｎ１が二次巻線ｍ２の巻数ｎ２と同じになる位置に設けられ、一次電圧ｖ１と二次電圧ｖ２の比である変圧比η（＝ｖ１／ｖ２）が「１」となる位置である。タップ１〜３は、変圧比ηが「１」よりも大きくなる位置（降圧位置）に設けられ、タップ３、タップ２、タップ１の順に変圧比が大きくなっている。一方、タップ５〜タップ７は、変圧比ηが「１」よりも小さくなる位置（昇圧位置）に設けられ、タップ５、タップ６、タップ７の順に変圧比が小さくなっている。

【0051】

「ａ３−ａ３」の接続関係は、タップ切換器１３から直列変圧器１１に調整用電圧を供給しない（電圧調整をしない）ので、変圧比ηが「１」となるタップ４に対応している。一方、「ａ３−ａ１」、「ａ３−ａ２」、「ａ２−ａ１」の接続関係は、直列変圧器１１に三相の配電線路の線間電圧ｖ_ｕｖ，ｖ_ｖｗ，ｖ_ｗｕを減少させる方向に調整用電圧を供給する接続関係であり、「ａ２−ａ１」、「ａ３−ａ２」、「ａ３−ａ１」の順に線間電圧ｖ_ｕｖ，ｖ_ｖｗ，ｖ_ｗｕを減少させる電圧量が増大する関係となっている。このため、「ａ３−ａ１」、「ａ３−ａ２」、「ａ２−ａ１」の各接続関係にタップ１、タップ２、タップ３が対応している。また、「ａ１−ａ２」、「ａ２−ａ３」、「ａ１−ａ３」の接続関係は、直列変圧器１１に三相の配電線路の線間電圧ｖ_ｕｖ，ｖ_ｖｗ，ｖ_ｗｕを増加させる方向に調整用電圧を供給する接続関係であり、「ａ１−ａ２」、「ａ２−ａ３」、「ａ１−ａ３」の順に線間電圧ｖ_ｕｖ，ｖ_ｖｗ，ｖ_ｗｕを増加させる電圧量が増大する関係となっている。このため、「ａ１−ａ２」、「ａ２−ａ３」、「ａ１−ａ３」の各接続関係にタップ５、タップ６、タップ７が対応している。

【0052】

「変圧比」の欄は、図３に示すタップ付き変圧器における各タップの変圧比η_ｉ（ｉは、タップ番号。ｉ＝１，２，…７）である。タップ４の変圧比η_４は「１」であり、タップ１〜３の変圧比η_１〜η_３は、１＜η_３＜η_２＜η_１の関係になっている。また、タップ５〜７の変圧比η_５〜η_７は、０＜η_７＜η_６＜η_５＜１の関係になっている。

【0053】

以下の説明では、図２に示すように、「ａ３−ａ１」、「ａ３−ａ２」、「ａ２−ａ１」、「ａ３−ａ３」、「ａ１−ａ２」、「ａ２−ａ３」、「ａ１−ａ３」の各接続関係をそれぞれ「タップ１」、「タップ２」、「タップ３」、「タップ４」、「タップ５」、「タップ６」、「タップ７」と称する。

【0054】

第２のタップ切換回路１３１２は、サイリスタＴｈ１（２）とサイリスタＴｈＡ（２）の直列回路、サイリスタＴｈ２（２）とサイリスタＴｈＢ（２）の直列回路、サイリスタＴｈ３（２）とサイリスタＴｈＣ（２）の直列回路を並列に接続し、サイリスタＴｈ１（２），Ｔｈ２（２），Ｔｈ３（２）の接続点が出力端ｃ２に接続され、サイリスタＴｈＡ（２），ＴｈＢ（２），ＴｈＣ（２）の接続点が出力端ｄに接続されている。また、サイリスタＴｈ１（２）とサイリスタＴｈＡ（２）の接続点が入力端ｂ３に接続され、サイリスタＴｈ２（２）とサイリスタＴｈＢ（２）の接続点が入力端ｂ２に接続され、サイリスタＴｈ３（２）とサイリスタＴｈＣ（２）の接続点が入力端ｂ１に接続されている。

【0055】

なお、６個のサイリスタＴｈ１（２）〜Ｔｈ３（２），ＴｈＡ（２）〜ＴｈＣ（２）の符号の「（２）」は、第２のタップ切換回路１３１２のスイッチング素子であることを示している。

【0056】

制御部１５は、第２のタップ切換回路１３１２に対して、６個のサイリスタＴｈ１（２）〜Ｔｈ３（２），ＴｈＡ（２）〜ＴｈＣ（２）のオン／オフ動作を制御して出力端ｃ２，ｄと入力端ｂ１，ｂ２，ｂ３（変圧器１２ｕｖの二次巻線１２２ｕｖのタップ）との間の接続を切り換える。図２に対応する第２のタップ切換回路１３１２の出力端ｃ２，ｄと入力端ｂ１，ｂ２，ｂ３との間の接続関係を示す図は、図２において、サイリスタの欄の「Ｔｈ１（１）〜Ｔｈ３（１）、ＴｈＡ（１）〜ＴｈＣ（１）」を「Ｔｈ１（２）〜Ｔｈ３（２）、ＴｈＡ（２）〜ＴｈＣ（２）」に変更し、接続関係の欄の「ａ３−ａ１、ａ３−ａ２、…ａ２−ａ３、ａ１−ａ３」を「ｂ３−ｂ１、ｂ３−ｂ２、…ｂ２−ｂ３、ｂ１−ｂ３」の変更したものとなる。

【0057】

従って、第２のタップ切換回路１３１２では、「ｂ３−ｂ１」、「ｂ３−ｂ２」、「ｂ２−ｂ１」、「ｂ３−ｂ３」、「ｂ１−ｂ２」、「ｂ２−ｂ３」、「ｂ１−ｂ３」の接続関係がそれぞれタップ１〜タップ７に対応する。

【0058】

制御部１５は、第１のタップ切換回路１３１１と第２のタップ切換回路１３１２に同一のタップ番号に対応するサイリスタの制御信号を出力してタップ切換回路１３１のタップ位置の制御を行う。制御部１５は、例えば、電圧調整装置１のタップ位置をタップ１に設定する場合、第１のタップ切換回路１３１１にサイリスタＴｈ１（１），ＴｈＣ（１）をオンにし、サイリスタＴｈ２（１），Ｔｈ３（１），ＴｈＡ（１），ＴｈＢ（１）をオフにする制御信号を出力し、第２のタップ切換回路１３１２にサイリスタＴｈ１（２），ＴｈＣ（２）をオンにし、サイリスタＴｈ２（２），Ｔｈ３（２），ＴｈＡ（２），ＴｈＢ（２）をオフにする制御信号を出力する。これにより、第１のタップ切換回路１３１１及び第２のタップ切換回路１３１２をタップ１の接続位置に制御する。

【0059】

本実施の形態では、第１のタップ切換回路１３１１及び第２のタップ切換回路１３１２のタップ切換えを上記のように制御することにより７種類の調整用電圧（調整用の電圧を出力しない場合を含む。）が選択的に出力できるようになっている。

【0060】

スイッチ回路１３２は、タップ切換器１３に過電圧が掛かるときに当該タップ切換器１３の出力端を短絡させることにより過電圧からタップ切換器１３を保護するための回路である。スイッチ回路１３２は、例えば、出力端ｃ１と出力端ｄとの間に接続された電磁接触器ＭＣ１と出力端ｃ２と出力端ｄとの間に接続された電磁接触器ＭＣ２とで構成される。制御部１５は、２個の電磁接触器ＭＣ１，ＭＣ２の開閉動作を制御する。制御部１５は、電圧調整装置１の運転開始時に２個の電磁接触器ＭＣ１，ＭＣ２を「開」状態に制御し、運転停止時や外部又は内部の故障保護動作時に２個の電磁接触器ＭＣ１，ＭＣ２を「閉」状態に制御してタップ切換器１３を過電圧から保護する。

【0061】

限流回路１３３は、タップ切換回路１３１がタップの切換え動作をしているときに流れる短絡電流を抑制する。限流回路１３３は、限流抵抗器Ｒとスイッチング素子ＴｈＳを直列に接続した２個の限流回路１３３１，１３３２を備える。第１の限流回路１３３１は、出力端ｃ１と出力端ｄの間に接続され、第２の限流回路１３３２は、出力端ｃ２と出力端ｄの間に接続されている。スイッチング素子ＴｈＳ，ＴｈＳもタップ切換回路１３１のスイッチング素子と同様に、双方向性サイリスタが用いられる。

【0062】

なお、図１においては、第１の限流回路１３３１の限流抵抗器ＲとサイリスタＴｈＳに第１の限流回路１３３１の素子であることを示す符号「（１）」を付し、第２の限流回路１３３２の限流抵抗器ＲとサイリスタＴｈＳに第１の限流回路１３３２の素子であることを示す符号「（２）」を付している。

【0063】

制御部１５は、第１，第２の限流回路１３３１，１３３２のサイリスタＴｈＳ（１），ＴｈＳ（２）のオン／オフを制御する。制御部１５は、通常は、サイリスタＴｈＳ（１），ＴｈＳ（２）をオフ状態に制御する。制御部１５は、第１，第２のタップ切換回路１３１１，１３１２の１２個のスイッチング素子のオン／オフを制御してタップ切換えを行う際、第１，第２のタップ切換回路１３１１，１３１２に瞬時的に短絡状態が発生する期間にサイリスタＴｈＳ（１），ＴｈＳ（２）のオンにして限流抵抗Ｒ（１），Ｒ（２）により短絡電流を抑制する。

【0064】

具体的には、現在のタップＮから次のタップＭのタップ切換えを行う場合、制御部１５は、まず、サイリスタＴｈＳ（１），ＴｈＳ（２）をオンにして第１のタップ切換回路１３１１に限流抵抗Ｒ（１）を並列に接続し、第２のタップ切換回路１３１２に限流抵抗Ｒ（２）を並列に接続する。次に、制御部１５は、第１，第２のタップ切換回路１３１１，１３１２の全てのスイッチング素子をオフに切り換える。その後、制御部１５は、第１，第２のタップ切換回路１３１１，１３１２の１２個のサイリスタのうち、タップＭの接続関係を構成する４個のサイリスタ（例えば、タップ３の場合、サイリスタＴｈ２（１），ＴｈＣ（１），Ｔｈ２（２），ＴｈＣ（２））をオンに切り換える。そして、４個のサイリスタが完全にオン状態になると、制御部１５は、サイリスタＴｈＳ（１），ＴｈＳ（２）をオフにして第１のタップ切換回路１３１１から限流抵抗Ｒ（１）を切り離し、第２のタップ切換回路１３１２から限流抵抗Ｒ（２）を切り離す。

【0065】

電圧検出器１４は、三相の配電線路のいずれかに配設され、その配電線路の線間電圧を検出する。電圧検出器１４には、例えば、計器用変圧器が用いられている。例えば、図１に示すように、電圧検出器１４が電圧調整装置１よりも二次側（需要家側）のＷ相の配電線路とＵ相の配電線路の間に配設されている場合、電圧検出器１４は線間電圧ｖ_ｗｕを検出する。電圧検出器１４が検出した電圧ｖ_ｗｕは、制御部１５に入力される。なお、本実施の形態では、電圧検出器１４は、三相のいずれか１つの線間電圧を検出するようにしているが、全ての線間電圧若しくは三相のうちの２つの線間電圧を検出するようにしてもよい。

【0066】

制御部１５は、電圧調整装置１の電圧調整動作を制御する。制御部１５は、例えば、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）及びＭＰＵ（Ｍｉｃｒｏ−Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）を有するマイクロコンピュータで実現される。制御部１５は、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）などのＰＬＤ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ）で実現してもよい。

【0067】

図４は、制御部１５が行うタップ切換え制御に関するブロック図である。制御部１５は、判別部１５１、想定切換後電圧算出部１５２、係数設定部１５３、タップ切換制御部１５４及びモード設定部１５５を備える。判別部１５１と想定切換後電圧算出部１５２は、それぞれ本発明に係る「判別部」と「想定切換後電圧算出部」に対応するブロックである。また、タップ切換制御部１５４は、本発明に係る「タップ切換制御部」に対応するブロックであり、モード設定部１５５は、本発明に係る「モード設定部」の機能を果たすブロックである。

【0068】

判別部１５１は、電圧検出器１４が検出した検出電圧ｖ_ｗｕと目標の電圧範囲ＶＲとを用いて、タップ切換えの要否を判別する。タップ切換えとは、上述したタップ１〜タップ７において、現在のタップ位置から他のタップ位置に切り換えることである。例えば、現在のタップ位置が「タップ４」の場合、タップ１〜３又はタップ５〜７のいずれかのタップに切り換えることである。

【0069】

目標の電圧範囲ＶＲとは、三相の配電線路上の電圧調整装置１が配設された位置における線間電圧ｖ_ｕｖ，ｖ_ｖｗ，ｖ_ｗｕを調整すべき電圧の範囲であり、基準電圧ｖ_０と不感帯Δｖの設定により予め規定されている。基準電圧ｖ_０は、目標の電圧範囲ＶＲにおける電圧調整の目標電圧値に相当し、不感帯Δｖは電圧調整の許容範囲に相当する。従って、目標の電圧範囲ＶＲは、（ｖ_０−Δｖ）〜（ｖ_０＋Δｖ）で規定されている。

【0070】

判別部１５１は、検出電圧ｖ_ｗｕと目標の電圧範囲ＶＲ（ｖ_０±Δｖ）を比較し、図５に示すように、検出電圧ｖ_ｗｕが目標の電圧範囲ＶＲ内であれば（図５の時刻Ｔ_０以前の期間参照）、タップ切換えは不要と判別し、検出電圧ｖ_ｗｕが目標の電圧範囲ＶＲ（ｖ_０±Δｖ）から逸脱すると（図５の時刻Ｔ_０よりも後の期間参照）、タップ切換えが必要と判別する。

【0071】

判別部１５１には、どのタイミングでタップ切換えが必要と判別するかの判別条件が設定されている。タップ切換えのタイミングを決定する代表的な方式として定限時方式と積分方式が知られている。定限時方式は、検出電圧ｖ_ｗｕが電圧範囲ＶＲの限界値を逸脱した時点から逸脱した状態の時間が予め決められた時間ｔ以上経過したときにタップ切換えの動作に移行する方式である。図５は、検出電圧ｖ_ｗｕが電圧範囲ＶＲの限界値を逸脱した時点Ｔ_０から時間ｔが経過するまでその逸脱状態が継続した例で、この例では時点ｔ_１でタップ切換えの動作に移行する。

【0072】

積分方式は、検出電圧ｖ_ｗｕが電圧範囲ＶＲの限界値を逸脱した時点から検出電圧ｖ_ｗが限界値を超えている電圧量を積分し、その積分値が予め決められた閾値以上になったときにタップ切換え動作に移行する方式である。判別部１５１に設定される判別条件は、ユーザが予め固定的に設定してもよく、ユーザが適宜、変更するようにしてもよい。

【0073】

判別部１５１に検出電圧ｖ_ｗｕが目標の電圧範囲ＶＲを逸脱してから所定の時間ｔが経過した時点でタップ切換えの動作に移行する判別条件が設定されている場合、判別部１５１は、例えば、図５に示すように、検出電圧ｖ_ｗｕが時刻Ｔ_０で上限値ｖ_Ｈ０を超えると、時刻Ｔ_０から計時を開始し、その計時時間が所定の時間ｔに達した時刻Ｔ_１でタップ切換えが必要との判別を行う。

【0074】

また、判別部１５１は、タップの切換え方向も判別する。タップの切換え方向とは、検出電圧ｖ_ｗｕを目標の電圧範囲ＶＲに入れる方向にタップを切り換える方向である。すなわち、タップの切換え方向とは、検出電圧ｖ_ｗｕが目標の電圧範囲ＶＲの上限値ｖ_Ｈ０より大きくなった場合は、直列変圧器１１の３個の一次巻線１１１ｕ，１１１ｖ，１１１ｗに供給する調整用の電圧を減少させる方向のタップの切り換えであり、検出電圧ｖ_ｗｕが目標の電圧範囲ＶＲの下限値ｖ_Ｌ０より小さくなった場合は、直列変圧器１１の３個の一次巻線１１１ｕ，１１１ｖ，１１１ｗに供給する調整用の電圧を増加させる方向のタップの切り換えである。

【0075】

そして、判別部１５１は、タップの切換え方向の情報とともにタップ切換えが必要の判別結果を想定切換後電圧算出部１５２に出力する。

【0076】

想定切換後電圧算出部１５２は、判別部１５１からタップの切換え方向とともにタップの切換えが必要の判別結果が入力されると、現在のタップの位置からタップの切換え方向にある１又は２以上のタップについて、実際にタップの切換えを行った場合に想定される検出電圧ｖ_ｗｕの変化値ｖ_ｗｕ’（以下、「想定切換後電圧ｖ_ｗｕ’」という。）を算出する。

【0077】

例えば、現在のタップ位置が「タップ４」にあり、判別部１５１から検出電圧ｖ_ｗｕを減少させる方向のタップ切換えが必要であるという判別結果が入力されると、想定切換後電圧算出部１５２は、タップ１、タップ２、タップ３の各タップ位置について、想定切換後電圧ｖ_ｗｕ’を算出する。また、例えば、現在のタップ位置が「タップ４」にあり、判別部１５１から検出電圧ｖ_ｗｕを増加させる方向のタップ切換えが必要であるという判別結果が入力されると、想定切換後電圧算出部１５２は、タップ５、タップ６、タップ７の各タップ位置について、想定切換後電圧ｖ_ｗｕ’を算出する。

【0078】

なお、判別部１５１は、タップ切換えが必要の判別結果だけを想定切換後電圧算出部１５２に出力し、想定切換後電圧算出部１５２が検出電圧ｖ_ｗｕと目標の電圧範囲ＶＲからタップの切換え方向のタップを判断するようにしてもよい。この場合は、想定切換後電圧算出部１５２は、検出電圧ｖ_ｗｕを電圧範囲ＶＲの限界値ｖ_Ｈ０，ｖ_Ｌ０と比較し、ｖ_Ｈ０＜ｖ_ｗｕであれば、タップの切換え方向は検出電圧ｖ_ｗｕを減少させる方向であると判断し、ｖ_ｗｕ＜ｖ_Ｌ０であれば、タップの切換え方向は検出電圧ｖ_ｗｕを増加させる方向であると判断する。

【0079】

想定切換後電圧算出部１５２には、タップ毎に、想定切換後電圧ｖ_ｗｕ’を算出するための下記の演算式（１）が設定されている。
想定切換後電圧＝切換前電圧＋ｋ×（変圧比を元に算出したタップ切換えによる電圧の変化量）…（１）
但し、０＜ｋ＜１

【0080】

演算式（１）は、電圧調整装置１の電圧調整動作を図３に示すタップ付き変圧器による電圧調整動作と見なした場合、変電所側の電圧ｖ_１（一次電圧ｖ_１）が変化しないと仮定して一次巻線ｍ１の切換先タップの変圧比を元に算出した電圧変化量に、係数ｋ（低減率）を乗じて切換先タップに切り換えた場合の想定切換後電圧を算出する式である。

【0081】

一次巻線ｍ１のタップを切り換えると、切換先タップの変圧ηに基づき電圧調整装置１で調整される需要家側の電圧ｖ_２（二次電圧ｖ_２）が変化するが、実際にタップを切り換えた場合の電圧ｖ_２の変化量は、例えば、電圧調整装置１の入力側のインピーダンスと出力側のインピーダンスのインピーダンス比の変化などの影響を受け、切換先タップの変圧比ηだけで算出した理論上の電圧ｖ_２の変化量よりも減少する。

【0082】

例えば、図１に示す電圧調整装置１は、需要家側の電圧（検出電圧ｖ_ｗｕ）を規定の基準電圧（例えば、６６００［Ｖ］）に調整するものとし、電圧調整装置１と等価な図３に示すタップ付き変圧器Ｔのタップ１〜タップ７の変圧比η_ｉ（＝一次電圧ｖ_１／二次電圧ｖ_２）は、η_１：６９００／６６００（≒１．０５）、η_２：６８００／６６００（≒１．０３）、η_３：６７００／６６００（≒１．０２）、η_４：６６００／６６００（≒１．００）、η_５：６５００／６６００（≒０．９８）、η_６：６４００／６６００（≒０．９７）、η_７：６３００／６６００（≒０．９５）に設計されているとする。

【0083】

例えば、現在のタップ位置をタップ４とし、切換先タップをタップｉ（ｉ≠４）とすると、タップ４は、一次電圧ｖ_１がそのまま二次電圧ｖ_２に出力されるが、タップｉは、一次電圧ｖ_１を1／η_ｉに変圧した二次電圧ｖ_２（＝ｖ_１／η_ｉ）が出力される。従って、変電所側の電圧ｖ_１が変化しないと仮定してタップ４をタップ１に切り換えた場合の二次電圧ｖ_２の電圧変化量Δｖ_２をタップ１の変圧比η_ｉを元に算出すると、Δｖ_２＝（ｖ_１／η_ｉ）−ｖ_２＝（ｖ_１／η_ｉ）−ｖ_１となる。

【0084】

しかし、実際にタップをタップ４からタップ１に切り換えた場合の二次電圧ｖ_２の変化量の大きさ｜Δｖ_２’｜は、負荷や発電の変動等による電圧変化を除くと、｜Δｖ_２’｜≦｜Δｖ_２｜となる。すなわち、実際にタップをタップ１に切り換えた場合の二次電圧ｖ_２の変化量Δｖ_２’は、変化量の理論値Δｖ_２に対してΔｖ_２’＝ｋ×Δｖ_２［Ｖ］（但し、０＜ｋ≦１）の関係になる。

【0085】

係数ｋは、タップの変圧比η_ｉ以外のパラメータの変化に基づく二次電圧ｖ_２の変化量の減少分を加味して実際にタップを切り換えた場合に想定される二次電圧ｖ_２'（想定切換後電圧ｖ_２'）を算出する為の係数である。想定切換後電圧算出部１５２には、係数ｋが係数設定部１５３により設定されている。係数ｋは、タップ１〜タップ７に共通であるが、タップ毎に異なる値を設定するようにしてもよい。

【0086】

電圧調整装置１の切換先タップｉ（ｉ＝１，２，…７）の変圧比をη_ｉ、係数をｋとし、一次側の電圧をｖ_１、タップ切換前の二次側の電圧をｖ_２、タップ切換後の二次側を電圧（想定切換後電圧）をｖ_２’とすると、タップｉの想定切換後電圧ｖ_２’を算出する演算式（１）は、
ｖ_２’＝ｖ_２＋ｋ×（ｖ_１／η_ｉ−ｖ_２） …（２）
で表される。

【0087】

従って、例えば、現在のタップ位置が「タップ４」にあり、判別部１５１から検出電圧ｖ_ｗｕを減少させる方向のタップ切換えが必要であるという判別結果が入力されると、想定切換後電圧算出部１５２は、タップ１、タップ２、タップ３の各タップ位置について、上記の演算式（２）を用いて想定切換後電圧ｖ_ｗｕ’（演算式（２）ではｖ_２’）を算出する。

【0088】

例えば、係数ｋが「０．９」に設定されており、タップ切換前の検出電圧ｖ_ｗｕが６７５０［Ｖ］とすると、現在のタップがタップ４の場合、タップ切換前の電圧ｖ_１，ｖ_２は、ｖ_１＝ｖ_２＝６７５０であるから、想定切換後電圧算出部１５２は、６７５０＋０．９×（６７５０／（６９００／６６００）−６７５０）を演算して、タップ１の想定切換後電圧ｖ_ｗｕ１’（添え字の「１」は、タップ番号１に対応することを示す。以下、同じ）≒６４８６［Ｖ］を算出する。また、想定切換後電圧算出部１５２は、６７５０＋０．９×（６７５０／（６８００／６６００）−６７５０）を演算して、タップ２の想定切換後電圧ｖ_ｗｕ２’≒６５７１［Ｖ］を算出する。また、想定切換後電圧算出部１５２は、６７５０＋０．９×（６７５０／（６７００／６６００）−６７５０）を演算して、タップ３の想定切換後電圧ｖ_ｗｕ３’≒６６５９［Ｖ］を算出する。

【0089】

想定切換後電圧算出部１５２は、タップ切換え方向の全てのタップについて想定切換後電圧ｖ_ｕ’を算出すると、その算出結果をタップ切換制御部１５４に入力する。上記の例では、想定切換後電圧算出部１５２は、タップ１，タップ２、タップ３の各タップ位置について想定切換後電圧ｖ_ｗｕ１’〜ｖ_ｗｕ３’を算出すると、その算出結果をタップ番号に対応付けてタップ切換制御部１５４に入力する。

【0090】

係数設定部１５３は、想定切換後電圧算出部１５２に、係数ｋを設定する。係数設定部１５３には係数ｋのディフォルト値（通常は、「１」）が格納されているが、係数設定部１５３は、電圧調整装置１の運転中に、後述する更新演算を行って係数の更新値ｋ’を算出し、その更新値ｋ’で想定切換後電圧算出部１５２に設定されている係数ｋを更新する。係数設定部１５３は、例えば、０．１単位で更新値ｋ’を算出し、想定切換後電圧算出部１５２に設定されている係数ｋを更新する。

【0091】

係数設定部１５３は、係数ｋの更新処理を行うために、図４に示すように、実際の係数ｋ_ｔを算出する係数算出部１５３１と、係数算出部１５３１が算出した実際の係数ｋ_ｔを記憶する係数記憶部１５３２と、係数算出部１５３１が算出した複数の係数ｋ_ｔ１，ｋ_ｔ２，…ｋ_ｔｎの移動平均を演算することにより係数の更新値ｋ’を算出する係数更新値演算部１５３３とを備える。係数算出部１５３１と係数更新値算出部１５３３は、それぞれ本発明に係る「係数算出部」と「係数更新値算出部」に対応するブロックである。

【0092】

係数算出部１５３１は、上述した演算式（１）と、実際にタップ切換をしたときの電圧ｖ_ｗｕ’の検出値を用いて、実際の係数ｋ_ｔｊ（ｊは、何回目の算出かを示す回数値）を算出し、係数記憶部１５３２に一時記憶する。そして、係数更新値演算部１５３３は、算出した複数個の実際の係数ｋ_ｔｊの予め設定された平均回数の移動平均を演算することにより係数の更新値ｋ’を算出する。係数更新値演算部１５３３は、例えば、０．１単位で更新値ｋ’を算出する。

【0093】

図３に示す、電圧調整装置１の等価的なタップ付き変圧器Ｔにおいて、タップを切り換える前の一次電圧と二次電圧をそれぞれｖ_１，ｖ_２、実際にタップを切り換えた後の二次電圧をｖ_２ｔ’、切り換えたタップｉの変圧比をη_ｉとする。係数算出部１５３１は、現在のタップからタップｉに実際にタップ切換えを行ったときの実際の係数ｋ_ｔを、
ｋ_ｔ＝｜（ｖ_２ｔ’−ｖ_２）／（ｖ_１／η_ｉ−ｖ_２）｜ …（３）
の演算式（３）を用いて算出する。

【0094】

演算式（３）の分母（ｖ_１／η_ｉ−ｖ_２）は、タップｉの変圧比η_ｉに基づく電圧の変化量の理論値Δｖ_２である。一方、演算式（３）の分子（ｖ_２ｔ’−ｖ_２）は、実際にタップ位置をタップｉに切り換えたときの二次電圧ｖ_２の変化量Δｖ_２ｔ（実測値）である。演算式（３）は、タップ切換えを行った場合の電圧の変化量の理論値Δｖ_２に対する実際の電圧の変化量Δｖ_２ｔの比率を求める演算式である。

【0095】

負荷や発電の変動等による電圧変化を除くと、Δｖ_２ｔ≦Δｖ_２となるので、ｋ_ｔ≦１となるが、実測値Δｖ_２ｔがΔｖ_２＜Δｖ_２ｔとなる場合、係数算出部１５３１は、ｋ_ｔ＝１として扱う。係数算出部１５３１は、算出した実際の係数ｋ_ｔを一時的に係数記憶部１５３２に保存しながら、実際の係数ｋ_ｔの算出処理を繰り返す。そして、係数更新値演算部１５３３は、予め決められた期間毎に、予め決められたｎ個分の係数ｋ_ｔｊ（ｊ＝１，２，…ｎ）の移動平均値ｋ_ａｖｅ＝（ｋ_ｔ１＋ｋ_ｔ２＋…＋ｋ_ｔｎ）／ｎを演算し、その演算結果を係数の更新値ｋ’とする。なお、予め決められた期間内に得られた係数ｋ_ｔｊの個数がｎ個以下の場合は、係数設定部１５３は、得られた個数について係数ｋ_ｔｊの移動平均値ｋ_ａｖｅ’＝（ｋ_ｔ１＋ｋ_ｔ２＋…＋ｋ_ｔｒ）／ｒ（ｒ＜ｎ）を演算し、その演算結果を係数の更新値ｋ’とする。

【0096】

係数設定部１５３は、係数の更新値ｋ’を取得する毎にその更新値ｋ’を想定切換後電圧算出部１５２に入力する。想定切換後電圧算出部１５２は、係数設定部１５３から係数の更新値ｋ’が入力されると、現在設定されている係数ｋを係数ｋ’に変更する。

【0097】

本実施の形態では、係数ｋを電圧調整装置１の運転中に自動的に更新する構成としているが、係数ｋを予め決められた固定値としてもよい。また、ユーザが係数ｋを固定値とするか更新値とするかを選択可能にしてもよい。この場合は、係数ｋを固定値とするか更新値とするかを選択するための係数フラグ（例えば、０：固定値、１：更新値のフラグ）を係数記憶部１５３２に記憶しておき、ユーザがその係数フラグの値を設定するようにすればよい。

【0098】

係数設定部１５３は、係数フラグの値が「固定値」に対応する値に設定されていると、例えば、電圧調整装置１の運転開始時に固定値の係数ｋを想定切換後電圧算出部１５２に設定する。また、係数設定部１５３は、係数フラグの値が「更新値」に対応する値が設定されていると、電圧調整装置１の運転中に、上述した更新演算を行って係数の更新値ｋ’を算出し、その更新値ｋ’で想定切換後電圧算出部１５２に設定されている係数ｋを更新する。

【0099】

タップ切換制御部１５４は、想定切換後電圧算出部１５２から入力される１又は２以上の想定切換後電圧ｖ_ｗｕ’から切換先タップを決定する。例えば、想定切換後電圧算出部１５２からタップ１〜タップ３の想定切換後電圧ｖ_ｗｕ１’，ｖ_ｗｕ２’，ｖ_ｗｕ３’（添え字の数字は対応するタップ番号である。）が入力されている場合、タップ切換制御部１５４は、各想定切換後電圧ｖ_ｗｕ１’，ｖ_ｗｕ２’，ｖ_ｗｕ３’を目標の電圧範囲ＶＲと比較し、目標の電圧範囲ＶＲ内でかつ目標電圧ｖ_０に最も近い想定切換後電圧ｖ_ｕ’に対応するタップを切換先タップに決定する。例えば、想定切換後電圧ｖ_ｗｕ３’が目標の電圧範囲ＶＲ内にあり、かつ、目標電圧ｖ_０に最も近い場合、タップ切換制御部１５４は、想定切換後電圧ｖ_ｗｕ３’に対応するタップ３を切換先タップに決定する。

【0100】

そして、タップ切換制御部１５４は、タップ切換器１３にタップ位置を切換先タップに切り換えるタップ切換制御信号を出力する。タップ切換制御信号は、タップ切換器１３内の複数個のスイッチング素子（第１のタップ切換回路１３１１、第２のタップ切換回路１３１２及び限流回路１３３のスイッチング素子）とスイッチ回路１３２の電磁接触器ＭＣ１，ＭＣ２のオン／オフを制御する制御信号である。

【0101】

タップ切換制御部１５４は、例えば、切換先タップをタップ３に決定すると、第１のタップ切換回路１３１１に対してタップ３に対応する組合せのサイリスタＴｈ２（１）、ＴｈＣ（１）（図２参照）だけをオンにする第１のオン／オフ制御信号と、第２のタップ切換回路１３１２に対してタップ３に対応する組合せのサイリスタＴｈ２（２）、ＴｈＣ（２）だけをオンにする第２のオン／オフ制御信号と、第１，第２のオン／オフ制御信号に同期して限流回路１３３の２個のスイッチング素子ＴｈＳ（１），ＴｈＳ（２）をオンにする第３のオン／オフ制御信号と、を含むタップ切換制御信号をタップ切換器１３に出力する。

【0102】

タップ切換器１３は、タップ切換制御部１５４から上記のタップ切換制御信号が入力されると、まず、第３のオン／オフ制御信号によりサイリスタＴｈＳ（１），ＴｈＳ（２）をオンにして第１のタップ切換回路１３１１に限流抵抗Ｒ（１）を並列に接続し、第２のタップ切換回路１３１２に限流抵抗Ｒ（２）を並列に接続する。次に、タップ切換器１３は、第１，第２のタップ切換回路１３１１，１３１２の全てのスイッチング素子をオフに切り換えた後、第１のオン／オフ制御信号より第１のタップ切換回路１３１１のサイリスタＴｈ２（１）、ＴｈＣ（１）だけをオン状態にし、第２のオン／オフ制御信号より第２のタップ切換回路１３１２のサイリスタＴｈ２（２）、ＴｈＣ（２）だけをオン状態にするように切り換える。そして、タップ切換器１３は、４個のサイリスタが完全にオン状態になると、第３のオン／オフ制御信号によりサイリスタＴｈＳ（１），ＴｈＳ（２）をオフにして第１のタップ切換回路１３１１から限流抵抗Ｒ（１）を切り離し、第２のタップ切換回路１３１２から限流抵抗Ｒ（２）を切り離す。

【0103】

このタップ切換動作により、タップ切換器１３の出力端（ｃ１−ｄ）から直列変圧器１１に調整用電圧ｖ_ａ２１（添え字の「ａ２１」は、入力端ａ２と入力端ａ１との間に誘起された電圧であることを示す。）が出力され、タップ切換器１３の出力端（ｃ２−ｄ）から直列変圧器１１に調整用の電圧ｖ_ｂ２１（添え字の「ｂ２１」は、入力端ｂ２と入力端ｂ１との間に誘起された電圧であることを示す。）が出力される。直列変圧器１１では、調整用電圧ｖ_ａ２１が直列に接続された一次巻線１１１ｖ，１１１ｗの両端に印加され、調整用電圧ｖ_ｂ２１が直列に接続された一次巻線１１１ｕ，１１１ｖの両端に印加される。

【0104】

タップ切換制御部１５４は、基本的に目標の電圧範囲ＶＲ内でかつ目標電圧ｖ_０に最も近い想定切換後電圧ｖ_ｗｕ’に対応するタップを切換先タップに決定するが、切換先の対象となるタップが現在のタップ位置に隣接していない位置関係（現在のタップ位置と切換先の対象となるタップの間に１以上のタップが存在する関係）にある場合は、モード設定部１５５により設定される飛越タップ切換えに関するモードに従って切換先タップを決定する。

【0105】

現在のタップ位置に隣接していない位置関係にあるタップを切換先タップに決定すると、切換先タップへのタップ切換えは、現在のタップ位置と切換先タップの間に存在する１以上のタップを飛び越して切り換える飛越タップ切換えとなる。モード設定部１５５は、飛越タップ切換えを許容するか否かのモードを設定する。また、モード設定部１５５は、飛越タップ切換えを許容する場合、１回の飛越タップ切換えで変化するタップ数の上限を設定する。

【0106】

飛越タップ切換えを許容しないモード（飛越タップ切換禁止モード）は、切換先タップが現在のタップ位置から２以上離れたタップ位置にある場合（切換先タップが現在のタップ位置の隣のタップではない場合）でも１タップずつタップ位置を変化させて切換先タップにタップ切換えを行うモードである。一方、飛越タップ切換えを許容するモード（飛越タップ切換モード）は、切換先タップが現在のタップ位置から２以上離れたタップ位置にある場合は、１回のタッフ切換えによって切換先タップにタップ切換えを行うモードである。

【0107】

モード設定部１５５は、飛越タップ切換えを許容するか否かを示すフラグ（例えば、０：飛越タップ切換禁止モード、１：飛越タップ切換許容モード）を記憶する記憶部１５５１を有しており、その記憶部１５５１には「０」のディフォルト値が記憶されている。ユーザは、図示省略の操作部からフラグの値を「１」に書き換えることにより、飛越タップ切換モードを設定することができる。また、記憶部１５５１には、飛越タップ切換えで変化するタップ数の上限である変化タップ数上限Ｎ_Ｔも記憶され、「１」のディフォルト値が記憶されている。従って、記憶部１５５１は、本発明に係る変化タップ数上限格納部に対応するブロックである。ユーザは、図示省略の操作部から、例えば、１〜６の範囲内で記憶部１５５１に記憶されている変化タップ数上限Ｎ_Ｔを書き換えることにより、所望の変化タップ数上限Ｎ_Ｔを設定することができる。

【0108】

なお、変化タップ数上限Ｎ_Ｔが「１」の場合は、現在のタップ位置から隣のタップにタップ切換えをすることを意味している。従って、変化タップ数上限Ｎ_Ｔに「１」が設定されている場合は、実質的に飛越タップ切換禁止モードによるタップ切換えと同じタップ切換え処理となる。また、例えば、変化タップ数上限Ｎ_Ｔに「３」が設定されている場合は、現在のタップ位置と切換先タップの間に２個以下のタップが存在していると、１回のタップ切換えで現在のタップ位置から３番目にある切換先タップにタップ切換えが行われるが、現在のタップ位置と切換先タップの間に３個以上のタップが存在していると、１回のタップ切換えでは現在のタップ位置から３番目にあるタップまでしかタップ切換えが行われない。

【0109】

次に、図６のフローチャートを用いて、電圧調整装置１の電圧調整処理を説明する。

【0110】

高圧配電線Ｕ，Ｖ，Ｗにおける実際の電圧変動は多種多様であり、その電圧変動に応じた電圧調整装置１の電圧調整動作も多種多様になるので、以下の説明では、図５に示すケースを例に、高圧配電線Ｕ，Ｖ，Ｗの線間電圧ｖ_ｗｖが目標の電圧範囲ＡＲを逸脱したときの電圧調整の処理手順の一例について説明する。

【0111】

図５は、目標の電圧範囲ＶＲに入っていた電圧検出器１４の検出電圧ｖ_ｗｕが上昇し、時刻Ｔ_０で電圧範囲ＶＲの上限値ｖ_Ｈ０を超えた後、電圧範囲ＶＲを逸脱した状態が所定の時間ｔ以上継続する様子を示した例である。図６に示すフローチャートの処理手順では、定限時方式により電圧調整開始のタイミングを検出し、そのタイミングで電圧調整処理を開始する。また、電圧調整処理では、タップ切換器１３の７個のタップのうち、現在のタップよりも降圧するタップの中から想定切換後電圧ｖ_ｗｕ’が電圧範囲ＶＲの目標電圧Ｖ_０に最も近くなるタップを切換先タップに決定し、タップ切換器１３のタップをその切換先タップに切り換えて検出電圧ｖ_ｗｕを自動的に目標の電圧範囲ＶＲ内に調整する。

【0112】

（ステップＳ１）制御部１５の判別部１５１は、電圧検出器１４が検出した検出電圧ｖ_ｗｕを読み込む。

【0113】

（ステップＳ２）判別部１５１は、検出電圧ｖ_ｗｕと目標の電圧範囲ＶＲ（ｖ_Ｌ０〜ｖ_Ｈ０）を比較し、検出電圧ｖ_ｗｕが目標の電圧範囲ＶＲを逸脱したか否かを判別する。具体的には、判別部１５１は、検出電圧ｖ_ｗｕが電圧範囲ＶＲの上限値ｖ_Ｈ０（＝ｖ_０＋Δｖ）より大きいか否かと、検出電圧ｖ_ｗｕが下限値ｖ_Ｌ０（＝ｖ_０−Δｖ）より小さいか否かを判別し、ｖ_Ｈ０＜ｖ_ｗｕ又はｖ_ｗｕ＜ｖ_Ｌ０であれば、検出電圧ｖ_ｗｕは目標の電圧範囲ＶＲを逸脱したと判別する。判別部１５１は、検出電圧ｖ_ｗｕがｖ_Ｌ０≦ｖ_ｗｕ≦ｖ_Ｈ０を満たす（検出電圧ｖ_ｗｕは目標の電圧範囲ＶＲ内）と判別した場合は（ステップＳ２：Ｎ）、ステップＳ１の処理に戻り、検出電圧ｖ_ｗｕがｖ_Ｈ０＜ｖ_ｗｕ又はｖ_ｗｕ＜ｖ_Ｌ０を満たす（検出電圧ｖ_ｗｕは目標の電圧範囲ＶＲ外）と判別した場合は（ステップＳ２：Ｙ）、ステップＳ３の処理に進む。

【0114】

（ステップＳ３）判別部１５１は、予め決められた一定の時間ｔ（図５参照）を計時する。すなわち、判別部１５１は、検出電圧ｖ_ｗｕが目標の電圧範囲ＶＲが逸脱した時点Ｔ_０から一定の時間ｔが経過した時点Ｔ_１でステップＳ４に進み、ステップＳ４以降のタップ切換え処理を行う。

【0115】

（ステップＳ４）判別部１５１は、検出電圧ｖ_ｗｕを目標の電圧範囲ＶＲ内に入れる方向のタップを選定する。判別部１５１、例えば、現在のタップ位置がタップ４で、ｖ_Ｈ０＜ｖ_ｗｕであると判別すると、タップ４よりも降圧になるタップ１〜タップ３が検出電圧ｖ_ｗｕを目標の電圧範囲ＶＲ内に入れる方向のタップであると判別する。また、判別部１５１は、ｖ_ｗｕ＜ｖ_Ｌ０であると判別すると、タップ４よりも昇圧になるタップ５〜タップ７が検出電圧ｖ_ｗｕを目標の電圧範囲ＶＲ内に入れる方向のタップであると判別する。図５の例では、ｖ_Ｈ０＜ｖ_ｗｕであるので、判別部１５１は、切換先タップの候補としてタップ１〜タップ３を選定する。

【0116】

（ステップＳ５）想定切換後電圧算出部１５２は、判別部１５１が選定した１又は２以上のタップについて、各タップに切り換えた場合の想定切換後電圧ｖ_ｗｕ’を算出する。例えば、判別部１５１が選定したタップがタップ１，タップ２，タップ３である場合、想定切換後電圧算出部１５２は、タップ１〜タップ３の各タップについて、想定切換後電圧ｖ_ｗｕ１’，ｖ_ｗｕ２’，ｖ_ｗｕ３’を算出する。

【0117】

想定切換後電圧算出部１５２は、タップ１の電圧比η_１、タップ切換前の一次電圧ｖ_１、タップ切換前の二次電圧ｖ_２、想定切換後電圧算出部１５２に設定されている係数ｋを用いて、ｖ_２＋ｋ×（ｖ_１／η_１−ｖ_２）の演算をすることにより、タップ切換え後の二次電圧ｖ_２’、すなわち、実際にタップ１に切り換えた場合の想定切換後電圧ｖ_ｗｕ１’を算出する。同様に、想定切換後電圧算出部１５２は、ｖ_２＋ｋ×（ｖ_１／η_２−ｖ_２）の演算をすることにより、実際にタップ２に切り換えた場合の想定切換後電圧ｖ_ｗｕ２’を算出し、ｖ_２＋ｋ×（ｖ_１／η_３−ｖ_２）の演算をすることにより、実際にタップ３に切り換えた場合の想定切換後電圧ｖ_ｗｕ３’を算出する。

【0118】

（ステップＳ６）タップ切換制御部１５４は、想定切換後電圧算出部１５２が算出した１又は２以上の想定切換後電圧ｖ_ｗｕ’の中から目標の電圧範囲ＶＲ内にあるタップを切換先タップの候補として選定する。例えば、想定切換後電圧算出部１５２が算出した想定切換後電圧ｖ_ｗｕ’がタップ１〜３に対して算出した３個の想定切換後電圧ｖ_ｗｕ１’，ｖ_ｗｕ２’，ｖ_ｗｕ３’の場合、タップ切換制御部１５４は、各想定切換後電圧ｖ_ｗｕ１’，ｖ_ｗｕ２’，ｖ_ｗｕ３’が電圧範囲ＶＲの上限値ｖ_Ｈ０（＝ｖ_０＋Δｖ）より大きいか否かと、検出電圧ｖ_ｗｕが下限値ｖ_Ｌ０（＝ｖ_０−Δｖ）より小さいか否かを判別する。

【0119】

そして、タップ切換制御部１５４は、３個の想定切換後電圧ｖ_ｗｕ１’，ｖ_ｗｕ２’，ｖ_ｗｕ３’の中の一つだけがｖ_Ｌ０≦ｖ_ｗｕ’≦ｖ_Ｈ０を満たす場合、切換先タップの候補としてその想定切換後電圧ｖ_ｗｕ’に対応するタップを選定する。例えば、図７（ａ）に示すように、想定切換後電圧ｖ_ｗｕ３’だけがｖ_Ｌ０≦ｖ_ｗｕ３’≦ｖ_Ｈ０を満たす場合、タップ切換制御部１５４は、想定切換後電圧ｖ_ｗｕ３’に対応するタップ３を選定する。

【0120】

なお、図７は、タップ切換制御部１５４が切換先タップの候補を選定する方法を説明するための図である。図７において、時刻Ｔ１は、想定切換後電圧ｖ_ｗｕ’が算出される時点を示し、Ｐ１は、検出電圧ｖ_ｗｕのレベル（現在のタップ位置がタップ４の場合のレベル）を示している。また、Ｐ２〜Ｐ４は、タップ１〜タップ３の想定切換後電圧ｖ_ｗｕ１’，ｖ_ｗｕ２’，ｖ_ｗｕ３’のレベルを示している。例えば、図７（ａ）のＰ２は、現在のタップ４をタップ３に切り換えた場合に想定される検出電圧ｖ_ｗｕ３’のレベル（変化点）を示している。Ｐ３，Ｐ４についても同様である。

【0121】

図７（ａ）は、想定切換後電圧ｖ_ｗｕ３’だけが目標の電圧範囲ＶＲ内に入るケースを示したものであり、このケースでは、想定切換後電圧ｖ_ｗｕ３’に対応するタップ３が切換先タップに選定されることになる。

【0122】

また、タップ切換制御部１５４は、３個の想定切換後電圧ｖ_ｗｕ１’，ｖ_ｗｕ２’，ｖ_ｗｕ３’の中の複数個がｖ_Ｌ０≦ｖ_ｗｕ’≦ｖ_Ｈ０を満たす場合、切換先タップの候補にそれらの想定切換後電圧ｖ_ｗｕ’に対応するタップを選定する。例えば、図７（ｂ）に示すように、想定切換後電圧ｖ_ｗｕ３’と想定切換後電圧ｖ_ｗｕ２’がｖ_Ｌ０≦ｖ_ｗｕ３’≦ｖ_Ｈ０、ｖ_Ｌ０≦ｖ_ｗｕ２’≦ｖ_Ｈ０、を満たす場合、タップ切換制御部１５４は、想定切換後電圧ｖ_ｗｕ３’に対応するタップ３と想定切換後電圧ｖ_ｗｕ２’に対応するタップ２を選定する。

【0123】

また、タップ切換制御部１５４は、３個の想定切換後電圧ｖ_ｗｕ１’，ｖ_ｗｕ２’，ｖ_ｗｕ３’の中のいずれもｖ_Ｌ０≦ｖ_ｗｕ’≦ｖ_Ｈ０を満たさない場合、切換先タップの候補が存在しないと判断する。このようなケースとしては、例えば、ｖ_Ｈ０＜ｖ_ｗｕ１’＜ｖ_ｗｕ２’＜ｖ_ｗｕ３’又はｖ_ｗｕ１’＜ｖ_ｗｕ２’＜ｖ_ｗｕ３’＜ｖ_Ｌ０の場合がある。

【0124】

（ステップＳ７）タップ切換制御部１５４は、切換先タップの候補が存在するか否かを判別する。切換先タップの候補が存在する場合、すなわち、タップ切換制御部１５４が切換先タップの候補を選定できた場合は（ステップＳ７：Ｙ）、タップ切換制御部１５４は、ステップＳ８の処理に進み、切換先タップの候補が存在しない場合、すなわち、タップ切換制御部１５４が切換先タップの候補が存在しないと判断した場合は（ステップＳ７：Ｎ）、タップ切換制御部１５４は、ステップＳ９の処理に進む。

【0125】

（ステップＳ８）タップ切換制御部１５４は、選定した切換先タップの候補のうち、目標電圧ｖ_０に最も近い想定切換後電圧ｖ_ｗｕ’を有するタップを切換先タップに決定する。例えば、タップ切換制御部１５４がタップ３とタップ２を切換先タップの候補に選定している場合（図７（ｂ）のケース参照）、タップ切換制御部１５４は、タップ３の想定切換後電圧ｖ_ｗｕ３’の目標電圧ｖ_０との差分Δｖ_３（＝│ｖ_ｗｕ３’−ｖ_０│）と、タップ２の想定切換後電圧ｖ_ｗｕ２’の目標電圧ｖ_０との差分Δｖ_２（＝│ｖ_ｗｕ２’−ｖ_０│）を算出し、差分Δｖの小さいタップを切換先タップに決定する。すなわち、タップ切換制御部１５４は、Δｖ_２＜Δｖ_３であれば、タップ２を切換先タップに決定し、Δｖ_３＜Δｖ_２であれば、タップ３を切換先タップに決定する。図７（ｂ）のケースでは、Δｖ_２＜Δｖ_３であるので、タップ２が切換先タップに決定されることになる。

【0126】

なお、選定した切換先タップの候補が１つしかない場合、タップ切換制御部１５４は、そのタップを切換先タップに決定する。図７（ａ）のケースでは、タップ３だけが切換先タップの候補に選定されるので、タップ５が切換先タップに決定されることになる。

【0127】

（ステップＳ９）タップ切換制御部１５４は、切換先タップの候補が選定されないので、最小の切換数で目標の電圧範囲ＶＲの限界値に最も近くなるタップを切換先タップに決定する。例えば、ｖ_Ｈ０＜ｖ_ｗｕ１’＜ｖ_ｗｕ２’＜ｖ_ｗｕ３’の場合、想定切換後電圧ｖ_ｗｕ１’が目標の電圧範囲ＶＲの上限値ｖ_Ｈ０に最も近くなるので、タップ切換制御部１５４は、タップ１を切換先タップに決定する。また、ｖ_ｗｕ１’＜ｖ_ｗｕ２’＜ｖ_ｗｕ３’＜ｖ_Ｌ０の場合、想定切換後電圧ｖ_ｗｕ３’が目標の電圧範囲ＶＲの下限値ｖ_Ｌ０に最も近くなるので、タップ切換制御部１５４は、タップ３を切換先タップに決定する。

【0128】

（ステップＳ１０）タップ切換制御部１５４は、飛越タップ切換禁止モードが設定されているか否かを判別する。タップ切換制御部１５４は、例えば、飛越タップ切換えを許容するか否かを示すフラグを参照し、例えば、「０」に設定されていると、飛越タップ切換禁止モードが設定されていると判別し、「１」に設定されていると、飛越タップ切換禁止モードは設定されていないと判別する。タップ切換制御部１５４は、飛越タップ切換禁止モードが設定されていると判別すると（ステップＳ１０：Ｎ）、ステップＳ１２の処理に進み、飛越タップ切換禁止モードが設定されていないと判別すると（ステップＳ１０：Ｙ）、ステップＳ１１の処理に進む。

【0129】

（ステップＳ１１）タップ切換制御部１５４は、ステップＳ８，Ｓ９で決定した切換先タップをタップの切換方向にある現在のタップ位置の隣のタップに変更する。例えば、現在のタップ位置がタップ４で、決定された切換先タップがタップ７の場合、タップ切換制御部１５４は、切換先タップをタップ切換え方向にあるタップ４の隣のタップ５に変更する。

【0130】

（ステップＳ１２）タップ切換制御部１５４は、タップの飛び越しがあるか否かを判別する。タップ切換制御部１５４は、現在のタップ位置のタップ番号と切換先タップのタップ番号の差分を算出し、差分が２以上であるか否かを判別することにより、タップの飛び越しがあるか否かを判別する。例えば、現在のタップ位置がタップ４で、切換先タップがタップ６の場合、タップ番号の差分は「２」であるから、タップ切換制御部１５４は、タップの飛び越しがあると判別する。一方、切換先タップがタップ５の場合、タップ番号の差分は「１」であるから、タップ切換制御部１５４は、タップの飛び越しはないと判別する。

【0131】

タップ切換制御部１５４は、タップの飛び越しがあると判別した場合（ステップＳ１２：Ｙ）、ステップＳ１３の処理に進み、タップの飛び越しがないと判別すると（ステップＳ１２：Ｎ）、ステップＳ１５の処理に進む。

【0132】

（ステップＳ１３）タップ切換制御部１５４は、タップの飛越数が、モード設定部１５５により設定された変化タップ数上限Ｎ_Ｔ以内であるか否かを判別する。タップ切換制御部１５４は、算出した現在のタップ位置のタップ番号と切換先タップのタップ番号の差分ΔＮ（タップの飛越数）と変化タップ数上限Ｎ_Ｔを比較し、ΔＮ≦Ｎ_Ｔであれば、タップの飛越数ΔＮは変化タップ数上限Ｎ_Ｔ以内であると判別し、Ｎ_Ｔ＜ΔＮであれば、タップの飛越数ΔＮは変化タップ数上限Ｎ_Ｔよりも大きいと判別する。

【0133】

例えば、変化タップ数上限Ｎ_Ｔ＝３が設定されており、切換先タップがタップ６の場合、タップ切換制御部１５４は、現在のタップ４と切換先タップ６のタップ番号の差分ΔＮ＝２を算出する。タップ切換制御部１５４は、差分ΔＮ＝２と変化タップ数上限Ｎ_Ｔ＝３を比較し、ΔＮ≦Ｎ_Ｔであるので、タップの飛越数ΔＮは変化タップ数上限Ｎ_Ｔ以内であると判別する。

【0134】

タップ切換制御部１５４は、タップの飛越数ΔＮがタップ飛越数Ｎ_Ｔ以内であると判別した場合（ステップＳ１３：Ｙ）、ステップＳ１５の処理に進み、タップの飛越数ΔＮが変化タップ数上限Ｎ_Ｔより大きいと判別した場合（ステップＳ１３：Ｎ）、ステップＳ１４の処理に進む。

【0135】

（ステップＳ１４）タップ切換制御部１５４は、切換先タップを現在のタップ位置から変化タップ数上限Ｎ_Ｔだけ離れたタップに変更する。例えば、変化タップ数上限Ｎ_Ｔ＝３が設定されており、現在のタップがタップ５、切換先タップがタップ１の場合、ΔＮ＝４、Ｎ_Ｔ＜ΔＮであるので、タップ切換制御部１５４は、切換先タップを現在のタップ５からＮ_Ｔ＝３だけ離れたタップ２に変更する。

【0136】

（ステップＳ１５）タップ切換制御部１５４は、タップ切換制御信号をタップ切換回路１３１に出力してタップを切換先タップに切り換える。タップ切換制御部１５４は、第１のタップ切換回路１３１１に対して、決定した切換先タップに対応する組合せのサイリスタだけをオンにする第１のオン／オフ制御信号を出力する。また、タップ切換制御部１５４は、第２のタップ切換回路１３１２に対して、その切換先タップに対応する組合せのサイリスタだけをオンにする第２のオン／オフ制御信号を出力する。また、タップ切換制御部１５４は、第１，第２のオン／オフ制御信号に同期して限流回路１３３の２個のスイッチング素子のオン／オフを制御する第３のオン／オフ制御信号を限流回路１３３に出力する。

【0137】

タップ切換器１３は、第３のオン／オフ制御信号によりサイリスタＴｈＳ（１），ＴｈＳ（２）をオンにして第１のタップ切換回路１３１１に限流抵抗Ｒ（１）を並列に接続し、第２のタップ切換回路１３１２に限流抵抗Ｒ（２）を並列に接続する。次に、タップ切換器１３は、第１，第２のタップ切換回路１３１１，１３１２の全てのスイッチング素子をオフに切り換えた後、第１，第２のオン／オフ制御信号より第１，第２のタップ切換回路１３１１の切換先タップに対応する組合せのサイリスタだけをオン状態にするように切り換える。そして、タップ切換器１３は、第１，第２のタップ切換回路１３１１のサイリスタの切換えが終了すると、第３のオン／オフ制御信号によりサイリスタＴｈＳ（１），ＴｈＳ（２）をオフにして第１のタップ切換回路１３１１から限流抵抗Ｒ（１）を切り離し、第２のタップ切換回路１３１２から限流抵抗Ｒ（２）を切り離す。

【0138】

このタップ切換動作により、電圧調整装置１のタップ位置が切換先タップに切り換えられ、検出電圧ｖ_ｗｕ’は、切換先タップの想定切換後電圧ｖ_ｗｕ’に調整される。例えば、図７（ａ）のケースでは、現在のタップ４がタップ３に切り換えられ、Ｐ１のレベルの電圧ｖ_ｗｕ’がＰ２のレベルの電圧ｖ_ｗｕ’に調整される。

【0139】

なお、図６のフローチャートにおいて、電源オフや処理終了の割り込みにより処理は終了する。

【0140】

図６のフローチャートでは、切換先タップを決定してから飛越タップ禁止モードの有無を判別し、飛越タップ禁止モードが設定されていない場合は、タップを１つずつ切り換えるタップ切換処理に変更しているが、例えば、ステップＳ３から電圧調整処理に移行すると、まず、飛越タップ禁止モードが設定されているか否かを判別するようにしてもよい。このような処理にした場合は、飛越タップ禁止モードが設定されていない場合にステップＳ４以降の処理に進み、飛越タップ禁止モードが設定されている場合は、現在のタップからタップ切換え方向にある隣のタップを切換先タップに設定してステップＳ１５の処理に進むようにすればよい。

【0141】

以上説明したように、本実施の形態に係る電圧調整装置１によれば、タップを切り換える場合、タップ切換え方向にある１又は２以上のタップについて、実際にタップを切り換えた場合に想定される想定切換後電圧ｖ_ｗｕ’を算出し、その算出結果から切換先タップを決定するようにしているので、最も適切なタップを切換先タップに選定することができ、最適な電圧調整をすることができる。

【0142】

また、切換先タップが現在のタップ位置から離れている場合でも１回の飛越タップ切換えにより迅速かつ最適な電圧調整をすることができる。さらに、タップの切り換え回数を可及的に低減して少ないタップの切換数で最適な電圧調整ができるので、タップ切換えによる限流抵抗の発熱を抑制することができる。

【0143】

なお、上記の実施の形態では、順送の場合について説明したが、逆送の場合でも同様の考え方でタップ切換え方向にある１以上のタップについて想定切換後電圧ｖ_ｗｕ’を算出し、その想定切換後電圧ｖ_ｗｕ’を用いて切換先タップを決定し、現在のタップを切換先タップに切り換えることによりタップを最適なタップに制御することができる。

【0144】

逆送の場合は、図３に示す等価的にタップ付き変圧器Ｔの二次巻線ｍ２に変電所から高圧が供給され、一次巻線ｍ１のタップを切り換えることにより一次巻線ｍ１から出力される電圧が調整されることになる。順送の場合は、タップ付き変圧器Ｔの二次電圧ｖ_２を目標電圧ｖ_０に調整するので、タップ１〜タップ３が降圧タップとして電圧調整動作をし、タップ５〜タップ７が昇圧タップとして電圧調整動作をしていたが、逆送の場合は、タップ付き変圧器Ｔの一次電圧ｖ_１を目標電圧ｖ_０に調整するので、タップ１〜タップ３が昇圧タップとして電圧調整動作をし、タップ５〜タップ７が降圧タップとして電圧調整動作をする点が異なる。

【0145】

逆送の場合は、図３に示すタップ付き変圧器Ｔの一次電圧ｖ_１を調整することになるので、
ｖ_１’＝ｖ_１＋ｈ×（ｖ_２×η_ｉ−ｖ_１） …（４）
の演算式（４）を用いて、実際にタップを切り換えた場合に想定される一次電圧ｖ_１’（想定切換後電圧ｖ_１’）を算出すればよい。そして、その想定切換後電圧ｖ_１’を用いて、上述した順送時のタップ切換えと同様の処理により電圧調整をするとよい。

【0146】

演算式（４）式において、η_ｉは、切換先タップｉ（ｉ＝１，２，…７）の変圧比、ｈは、逆送時の切換先タップｉの係数、ｖ_１は、電圧調整装置１の一次側の電圧、ｖ_２は、タップ切換前の電圧調整装置１の二次側の電圧、ｖ_１’は、タップ切換後の電圧調整装置１の一次側の電圧（想定切換後電圧）である。

【0147】

また、逆送時の係数ｈを自動更新する場合は、
ｈ_ｉｔ＝｜（ｖ_１ｔ’−ｖ_１）／（ｖ_２×η_ｉ−ｖ_１）｜ …（５）
の演算式（５）を用いて、実際の係数ｈ_ｉｔを算出し、予め決められた期間毎に、予め決められたｎ個分の係数ｈ_ｉｔの移動平均値ｈ_ｉａｖｅ＝（ｈ_ｉｔ１＋ｈ_ｉｔ２＋…＋ｈ_ｉｔｎ）／ｎを演算して係数の更新値ｈ_ｉ’を求めるとよい。そして、その更新値ｈ_ｉ’を用いて逆送時の電圧調整における各タップｉの係数ｈ_ｉを自動更新するようにすればよい。

【0148】

演算式（５）式において、ｖ_１，ｖ_２は、タップを切り換える前の電圧調整装置１の一次側の電圧と二次側の電圧、ｖ_２ｔ’は、実際にタップを切り換えた後の電圧調整装置１の二次側の電圧、η_ｉは、切り換えたタップｉの変圧比である。

【0149】

逆送時の場合も、実際にタップを切り換えた場合に想定される想定切換後電圧を算出し、その算出結果から切換先タップを決定するようにしているので、上述した順送時の場合と同様に、最も適切なタップを切換先タップに選定することができ、最適な電圧調整を迅速に行うことができる。

【0150】

また、切換先タップが現在のタップ位置から離れている場合でも１回の飛越タップ切換えにより迅速かつ最適な電圧調整をすることができる。さらに、タップの切り換え回数を可及的に低減して少ないタップの切換数で最適な電圧調整ができるので、タップ切換えによる限流抵抗の発熱を抑制することができる。

【0151】

上記の実施の形態では、三相の高圧配電線に使用される電圧調整装置について説明したが、本発明は、単相の配電線に使用される電圧調整装置にも適用可能であり、低圧配電線に使用される電圧調整装置にも適用可能である。また、上記の実施の形態では、間接切換方式の電圧調整装置について説明したが、本発明は、直接切換方式の電圧調整装置にも適用可能である。さらに、本発明に係る電圧調整装置は、配電線路の電圧調整に限定されるものではなく、他の用途の電圧調整にも適用することができる。

【符号の説明】

【0152】

１ 電圧調整装置
１１ 直列変圧器
１１ｕ，１１ｖ，１１ｗ Ｕ，Ｖ，Ｗ相の直列変圧器
１１１ｕ，１１１ｖ，１１１ｗ 直列変圧器の一次巻線
１１２ｕ，１１２ｖ，１１２ｗ 直列変圧器の二次巻線
１２ 調整変圧器
１２ｕｖ，１２ｖｗ 変圧器
１２１ｕｖ，１２１ｖｗ 変圧器の一次巻線
１２２ｕｖ，１２２ｖｗ 変圧器の二次巻線
１３ タップ切換器
１３１ タップ切換回路
１３１１ 第１のタップ切換回路
１３１２ 第２のタップ切換回路
１３２ スイッチ回路
ＭＣ１，ＭＣ２ 電磁接触器
１３３ 限流回路
１３３１ 第１の限流回路
１３３２ 第２の限流回路
Ｒ 限流抵抗器
ＴｈＳ スイッチング素子
１４ 電圧検出器
１５ 制御部
１５１ 判別部
１５２ 想定切換後電圧算出部
１５３ 係数設定部
１５３１ 係数算出部
１５３２ 係数記憶部
１５３３ 係数更新値演算部
１５４ タップ切換制御部
１５５ モード設定部
１５５１ 記憶部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】