特許 6191229 タップ計画値算出方法及びこれを用いたタップ指令値の決定方法、制御目標値算出方法、並びにタップ計画値算出装置、タップ指令値決定装置、タップ計画値算出プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6191229

(24)【登録日】2017年8月18日

(45)【発行日】2017年9月6日

(54)【発明の名称】タップ計画値算出方法及びこれを用いたタップ指令値の決定方法、制御目標値算出方法、並びにタップ計画値算出装置、タップ指令値決定装置、タップ計画値算出プログラム

(51)【国際特許分類】

   H02J 3/12 20060101AFI20170828BHJP

   H02J 3/00 20060101ALI20170828BHJP

   H02J 13/00 20060101ALI20170828BHJP

【ＦＩ】

   H02J3/12

   H02J3/00 130

   H02J3/00 170

   H02J13/00 301A

【請求項の数】16

【全頁数】24

(21)【出願番号】特願2013-103179(P2013-103179)

(22)【出願日】2013年5月15日

(65)【公開番号】特開2014-225947(P2014-225947A)

(43)【公開日】2014年12月4日

【審査請求日】2016年4月14日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005234

【氏名又は名称】富士電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】小藤 健太郎

【審査官】 桑江 晃

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−２３５６８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２１５３１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２１７３３２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｊ ３／００ − ５／００

Ｈ０２Ｊ １３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

負荷及び分散電源が接続された配電系統の所定位置における電圧を所定電圧範囲内に調整するために設けられたタップ付き変圧器のタップ切換回数を、所定期間に亘り低減させる時系列的なタップ計画値を算出するタップ計画値算出方法であって、
前記所定期間における前記配電系統の各ノードの電圧データに基づいて、前記所定位置における前記電圧を前記所定電圧範囲内に調整することが可能な選択可能タップを前記所定期間内の各時刻について算出するステップと、
前記所定期間における前記タップ付き変圧器のタップ切換回数を低減させる評価項を含む所定のコスト評価関数を用い、該コスト評価関数を最小化するタップ値を前記タップ計画値として算出するステップと、を有し、
前記タップ切換回数を低減させる評価項は、タップ切換段数を少なくするための評価項と、タップ値の急激な変化を抑制するための評価項とを含む、タップ計画値算出方法。

【請求項2】

前記所定期間における前記配電系統の各ノードの電圧データは、前記所定期間内における前記負荷及び前記分散電源の所定の電力データに基づいて算出された前記各時刻における予測電圧値データである請求項１に記載のタップ計画値算出方法。

【請求項3】

前記所定の電力データは、前記負荷及び前記分散電源の予測電力値、統計値及び／又は前記分散電源の発電計画値に基づくデータであり、
前記予測電圧値データは、前記予測電力値に基づくデータからの潮流計算により得られたデータである請求項２に記載のタップ計画値算出方法。

【請求項4】

前記配電系統には、電圧／電流を検出する検出器が設けられ、
前記各ノードの電圧データは、前記検出器で検出された電圧／電流から状態推定を行うことにより算出される請求項１に記載のタップ計画値算出方法。

【請求項5】

前記タップ計画値は、前記コスト評価関数を最小化する最適化計算により算出される請求項１乃至４のいずれか一項に記載のタップ計画値算出方法。

【請求項6】

前記最適化計算は、線形計画法により行われる請求項５に記載のタップ計画値算出方法。

【請求項7】

前記線形計画法は、動的計画法である請求項６に記載のタップ計画値算出方法。

【請求項8】

前記タップ切換回数を低減させる評価項は、時刻ｔと時刻（ｔ−１）におけるタップ値の差から算出される項と、該差の二乗から算出される項の和を含む請求項１乃至７のいずれか一項に記載のタップ計画値算出方法。

【請求項9】

前記コスト評価関数は、時刻ｔにおける前記所定電圧範囲に対する余裕が最大となるときに最小化する項を含む請求項８に記載のタップ計画値算出方法。

【請求項10】

前記コスト評価関数を最小化するタップ値が複数算出されたときには、同一タップ継続時間の合計が最大のものを前記タップ計画値として選択する請求項１乃至９のいずれか一項に記載のタップ計画値算出方法。

【請求項11】

請求項１乃至１０のいずれか一項に記載されたタップ計画値算出方法により算出された前記タップ計画値と、前記所定電圧範囲内で最も電圧余裕が大きくなるタップ最適値と、現在の実際のタップ値であるタップ現在値とを用いて、前記タップ付き変圧器のタップ指令値を決定するタップ指令値の決定方法であって、
前記配電系統の計測値に基づき、前記所定位置における電圧を前記所定電圧範囲内とする前記タップ付き変圧器の選択可能タップ、前記タップ最適値及び前記タップ現在値を取得するとともに、予め算出された前記タップ計画値を取得するステップと、
前記選択可能タップに前記タップ最適値のみが存在するか否かを判定するステップと、
前記選択可能タップに前記タップ最適値のみが存在するときには、前記タップ最適値を前記タップ指令値に選択し、
前記選択可能タップに前記タップ最適値以外に前記タップ現在値及び／又は前記タップ計画値が存在するときには、前記タップ最適値、前記タップ現在値及び前記タップ計画値のうち、中央に位置するタップ値又は重複するタップ値を前記タップ指令値に選択するステップと、を有するタップ指令値の決定方法。

【請求項12】

請求項１乃至１０のいずれか一項に記載されたタップ計画値算出方法により算出された前記タップ計画値を用いて、配電線において生じる電圧降下を補償する線路電圧降下補償器の整定値又はプログラムコントロールによる制御の目標電圧を算出する制御目標値算出方法。

【請求項13】

負荷及び分散電源が接続された配電系統の所定位置における電圧を所定電圧範囲内に調整するために設けられたタップ付き変圧器のタップ切換回数を、所定期間に亘り低減させる時系列的なタップ計画値を算出するタップ計画値算出装置であって、
前記所定期間における前記配電系統の各ノードの電圧データを入力する入力手段と、
該入力手段により入力された前記各ノードの電圧データに基づいて、電圧を調整することが可能な選択可能タップを前記所定期間内の各時刻について算出する選択可能タップ算出手段と、
前記所定期間における前記タップ付き変圧器のタップ切換回数を低減させる評価項を含む所定のコスト評価関数を用い、該コスト評価関数を最小化するタップ値をタップ計画値として算出するタップ計画値算出手段と、を有し、
前記タップ切換回数を低減させる評価項は、タップ切換段数を少なくするための評価項と、タップ値の急激な変化を抑制するための評価項とを含む、タップ計画値算出装置。

【請求項14】

請求項１３に記載されたタップ計画値算出装置により算出された前記タップ計画値のデータを記憶するデータ記憶手段と、
前記配電系統の電圧／電流を検出する検出手段と、
該検出手段により検出された検出データに基づいて、前記電圧を調整する前記タップ付き変圧器の選択可能タップ、前記所定電圧範囲内で最も電圧余裕が大きくなるタップ最適値及び現在の実際のタップ値であるタップ現在値を取得する手段と、
前記データ記憶手段に記憶された前記タップ計画値のデータを読み取り、前記タップ計画値を取得する手段と、
前記選択可能タップに前記タップ最適値のみが存在するか否かを判定する手段と、
前記選択可能タップに前記タップ最適値のみが存在するときには、前記タップ最適値を前記タップ付き変圧器のタップ指令値に選択し、
前記選択可能タップに前記タップ最適値以外に前記タップ現在値及び／又は前記タップ計画値が存在するときには、前記タップ最適値、前記タップ現在値及び前記タップ計画値のうち、中央に位置するタップ値又は重複するタップ値を前記タップ指令値に選択する手段と、を有するタップ指令値決定装置。

【請求項15】

請求項１３に記載されたタップ計画値算出装置により算出された前記タップ計画値のデータを記憶するデータ記憶手段と、
該データ記憶手段に記憶された前記タップ計画値のデータを読み取る手段と、
該読み取り手段により読み取られた前記タップ計画値を用いて、配電線において生じる電圧降下を補償する線路電圧降下補償器の整定値又はプログラムコントロールによる制御の目標電圧を算出する制御目標値算出装置。

【請求項16】

負荷及び分散電源が接続された配電系統のタップ付き変圧器のタップ切換回数を、所定期間に亘り低減させる時系列的なタップ計画値を算出するためにコンピュータを、
前記所定期間における前記配電系統の各ノードの電圧データを入力する入力手段、
該入力手段により入力された前記各ノードの電圧データに基づいて、電圧を調整することが可能な選択可能タップを前記所定期間内の各時刻について算出する選択可能タップ算出手段、
前記所定期間における前記タップ付き変圧器のタップ切換回数を低減させる評価項を含む所定のコスト評価関数を用い、該コスト評価関数を最小化するタップ値をタップ計画値として算出するタップ計画値算出手段、として機能させるためのタップ計画値算出プログラムであって、
前記タップ切換回数を低減させる評価項は、タップ切換段数を少なくするための評価項と、タップ値の急激な変化を抑制するための評価項とを含む、タップ計画値算出プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、タップ計画値算出方法及びこれを用いたタップ指令値の決定方法、制御目標値算出方法、並びにタップ計画値算出装置、タップ指令値決定装置、タップ計画値算出プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、配電系統では、電圧を適正範囲に維持するため、各種電圧調整機器が設置されている。電圧調整機器の一種として、負荷時タップ切換変圧器（ＬＲＴ：Load Ratio Control Transformer）、ステップ式自動電圧調整器（ＳＶＲ：Step Voltage Regulator）等の変圧器の二次巻線に設けられた複数のタップを切り換え、変圧比操作により電圧を調整するタップ付き変圧器が知られている。

【0003】

一方、近年、太陽光発電（ＰＶ:Photovoltaics）や風力発電等の自然エネルギーを活用した分散電源の導入が検討され、開始されている。かかる分散電源は、自然現象に依拠して発電量も変動するため出力が不安定であり、これらの需要家への導入が進むと、既存の配電系統での電圧変動が深刻化する。

【0004】

そこで、監視制御装置が、配電系統内のセンサ及び電圧調整機器と通信手段を介して接続され、監視制御装置で系統及び機器の情報を一括収集し、その情報を元に演算をして制御指令値を導出し、導出した制御指令値を各電圧調整機器に送信し、各電圧調整機器は監視制御装置からの制御指令値に基づいて動作することで配電系統電圧の全体最適化を図る集中電圧制御が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

【0005】

上述のＬＲＴ、ＳＶＲ等のタップ付き変圧器は、特に広範囲、且つ長周期の負荷・分散
型電源出力変動に対する電圧調整に優れており、配電系統の電圧調整において主要な電圧
調整機器と位置づけられている。よって、タップ付き変圧器を用いて配電系統電圧の全体最適化を図ることにより、分散電源も含めた最適化が理論的には可能である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００８−２７８６５８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、上述のタップ付き変圧器は、電圧調整のためのタップ切換が実行されると、タップ切換器の接点の磨耗等により機器寿命が短くなるという問題がある。上述のように、ＰＶ等の分散電源が配電系統に導入されると、電圧変動が頻繁になるため、配電系統電圧の適正範囲に維持するためには、タップ切換回数が多くならざるを得ない。また、上述の特許文献１に記載の集中電圧制御をそのまま導入すると、電圧変動の度に配電系統電圧の全体最適化を図るための各タップ付き変圧器の制御指令値は変化するため、やはりタップ付き変圧器の機器寿命を短くしてしまう。

【0008】

そこで、本発明は、配電系統の電圧を適正範囲に維持しつつ、タップ付き変圧器のタップ切換回数を抑制し、機器寿命を延ばすことができるタップ計画値算出方法及びこれを用いたタップ指令値の決定方法、制御目標値算出方法、並びにタップ計画値算出装置、タップ指令値決定装置、タップ計画値算出プログラムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記目的を達成するため、本発明の一態様に係るタップ計画値算出方法は、負荷及び分散電源が接続された配電系統の所定位置における電圧を所定電圧範囲内に調整するために設けられたタップ付き変圧器のタップ切換回数を、所定期間に亘り低減させる時系列的なタップ計画値を算出するタップ計画値算出方法であって、
前記所定期間における前記配電系統の各ノードの電圧データに基づいて、前記所定位置における前記電圧を前記所定電圧範囲内に調整することが可能な選択可能タップを前記所定期間内の各時刻について算出するステップと、
前記所定期間における前記タップ付き変圧器のタップ切換回数を低減させる評価項を含む所定のコスト評価関数を用い、該コスト評価関数を最小化するタップ値を前記タップ計画値として算出するステップと、を有し、
前記タップ切換回数を低減させる評価項は、タップ切換段数を少なくするための評価項と、タップ値の急激な変化を抑制するための評価項とを含む。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、配電系統の電圧を適正範囲に保ちつつ、タップ付き変圧器のタップ切換回数を低減させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の実施形態に係るタップ計画値算出方法が適用可能な配電系統の一例を示した図である。

【図2】ＬＲＴの概要を説明するための図である。

【図3】本発明の実施形態に係るタップ計画値算出方法及びタップ計画値算出装置により算出されるタップ計画値の説明図である。図３（Ａ）は、タップ計画値を用いない電圧制御の説明図である。図３（Ｂ）は、タップ計画値を用いた電圧制御の説明図である。

【図4】本発明の実施形態に係るタップ計画値算出装置の一例を示した構成図である。

【図5】選択可能タップ、タップ最適値及びタップ計画値を説明するための図である。

【図6】タップ計画値の算出の際、解が複数経路算出された場合の処理方法の一例を示した図である。

【図7】本発明の実施形態に係るタップ計画値算出方法の一例を示した処理フロー図である。

【図8】タップ計画値の算出順序について説明するための図である。

【図9】本発明の実施形態に係るタップ指令値決定装置の一例を示した構成図である。

【図10】タップ最適値、タップ計画値、タップ現在値の内、選択可能タップの中に唯一タップ最適値のみが存在した状態を説明するための図である。

【図11】タップ最適値がタップ指令値となる場合の一例を示す図である。

【図12】タップ最適値がタップ指令値となる場合の一例を示す図である。

【図13】タップ計画値がタップ指令値となる場合の一例を示す図である。

【図14】タップ計画値がタップ指令値となる場合の一例を示す図である。

【図15】タップ現在値がタップ指令値となる場合の一例を示す図である。

【図16】タップ現在値がタップ指令値となる場合の一例を示す図である。

【図17】タップ最適値及びタップ現在値の値がタップ指令値となる場合の一例を示す図である。

【図18】タップ計画値、タップ最適値及びタップ現在値の値がタップ指令値となる場合の一例を示す図である。

【図19】タップ指令値決定装置で実行される処理の一例を示す処理フロー図である。

【図20】本発明の実施形態に係る制御目標値算出装置の一例を示した構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態の説明を行う。

【0013】

図１は、本発明の実施形態に係るタップ計画値算出方法が適用可能な配電系統の一例を示した図である。図１において、監視制御装置１１０が示されており、監視制御装置１１０内に、本実施形態に係るタップ計画値算出装置８０と、タップ指令値決定装置９０と、制御目標値算出装置１００とが示されている。

【0014】

配電系統７０は、負荷５０〜５７に電力を供給するための電力供給系統であり、配電線１０と、ＬＲＴ２０と、ＳＶＲ２１、２２と、センサ３０〜３２と、変圧器４０〜４３と、負荷５０〜５７と、分散電源６０〜６４とを有する。

【0015】

配電線１０上には、ＬＲＴ２０と、ＳＶＲ２０、２１と、センサ３０〜３２が設けられており、ＬＲＴ２０より上流側が発電所側であり、下流側が負荷５０〜５７側となっている。配電線１０のＬＲＴ２０よりも下流側にセンサ３０、ＳＶＲ２１、センサ３１、ＳＶＲ２２、センサ３２及び分散電源６４が接続されて設けられている。また、配電線１０は、ＳＶＲ２１とセンサ３１との間にノード１１、センサ３１とＳＶＲ２２との間にノード１２、ＳＶＲ２２とセンサ３２との間にノード１３、センサ３２と分散電源６４との間にノード１４を有する。ノード１１〜１４から、高圧線１１ａ〜１４ａが分岐して接続されており、高圧線１１ａ〜１４ａには変圧器４０〜４３の一次側が接続され、変圧器４０〜４３の二次側に低圧線１１ｂ〜１４ｂが各々接続されている。また、低圧線１１ｂには負荷５０、５１及び分散電源６０、低圧線１２ｂには分散電源６１及び負荷５２、５３、低圧線１３ｂには負荷５４、５５及び分散電源６２、低圧線１４ｂには負荷５６，５７及び分散電源６３が接続されている。

【0016】

ＬＲＴ２０は、発電所側の送電系統からの電圧を変圧して低下させ、負荷５０〜５７側に供給するタップ付き変圧器である。例えば、変圧前の送電系統の電圧が６６ｋＶであり、変圧後の配電線１０の電圧が６．６ｋＶである。

【0017】

センサ３０〜３２は、電圧、電流、位相等を検出可能な検出手段であり、例えば、開閉器として構成されてもよい。本実施形態に係るタップ計画値算出装置８０、タップ指令値決定装置９０及び制御目標値算出装置１００においては、センサ３０〜３２による計測値を利用してよい。

【0018】

ＳＶＲ２１、２２は、配電系統７０の負荷側（ＬＲＴ２０の下流側）に設置され、設置箇所の電圧が適正範囲内に維持されるように電圧の調整を行う電圧調整手段であり、ＬＲＴ２０と同様にタップ付き変圧器の一種である。ＬＲＴ２０及びＳＶＲ２１，２２は、自端の情報に基づく動作も可能であり、本実施形態に係るタップ計画値算出装置８０、タップ指令値決定装置９０及び制御目標値算出装置１００は、センサ３０〜３２の計測情報のみならず、ＬＲＴ２０及びＳＶＲ２１，２２の自端情報もタップ値の算出に利用してよい。

【0019】

変圧器４０〜４３は、高圧線１１ａ〜１４ａの高電圧を低圧に変圧する電圧調整手段であり、例えば、６．６ｋＶを家庭用の１００Ｖの電圧に変圧してもよい。

【0020】

負荷５０〜５７は、配電系統７０の電力供給対象であり、例えば、需要家等で消費される電力である。負荷５０〜５７は、低圧線１１ｂ〜１４ｂに接続され、低圧線１１ｂ〜１４ｂを介して電力の供給を受ける。

【0021】

分散電源６０〜６４は、ＬＲＴ２０より下流側の配電系統７０に設置される電源であり、例えば自然エネルギーを利用した電源が利用される。分散電源６０〜６４としては、一例としてＰＶや風力エネルギーが挙げられる。図１においては、分散電源６０〜６４にＰＶを用いた例が挙げられている。分散電源６０〜６４も、配電線１０に接続されるが、分散電源６０〜６３のように、負荷５０〜５７と同じく低圧線１１ｂ〜１４ｂに接続されてもよいし、分散電源６４のように、高圧線である配電線１０に直接接続されてもよい。分散電源６０〜６４の配電系統１０への接続の方法は、用途に応じて種々の態様とすることができる。

【0022】

監視制御装置１１０は、配電系統７０の電圧制御を行うための装置であり、コンピュータを用いた制御システムとして構成してよい。監視制御装置１１０は、タップ計画値算出装置８０と、タップ指令値決定装置９０と、制御目標値算出装置１００とを備える。

【0023】

タップ計画値算出装置８０は、長周期的にタップ切換が少なくなる時系列的なタップ値を、予測に基づいてタップ計画値として算出するための装置である。タップ計画値算出装置８０により算出されたタップ計画値を監視制御装置１１０の電圧制御に利用することにより、タップ切換回数を長周期的に低減させることができる。なお、タップ計画値算出装置８０の詳細な構成及び機能については後述する。

【0024】

タップ指令値決定装置９０は、監視制御装置１１０が、ＬＲＴ２０及びＳＶＲ２１、２２のようなタップ付き変圧器を用いて配電系統７０の電圧制御を行う際に、各タップ付き変圧器のタップ指令値を決定するための装置である。タップ指令値決定装置９０は、タップ計画値算出装置８０により算出されたタップ計画値も利用し、配電系統７０の電圧を適正範囲に維持しつつタップ切換回数が少なくなるようにタップ指令値を決定する。なお、詳細なタップ指令値決定装置９０の構成及び機能は後述する。

【0025】

制御目標値算出装置１００は、監視制御装置１１０が配電系統７０の電圧制御を行う際の目標電圧、つまり制御目標値を算出するための装置である。具体的には、例えば、配電系統７０に、配電線において生じる電圧降下を補償する線路電圧降下補償器（ＬＤＣ、Line Drop Compensator）（図示せず）が設置され、電圧制御方式として、目標とする電圧を負荷電流に応じて調整するＬＤＣ方式を用いた場合に、ＬＤＣ整定値を算出する。また、電圧制御方式として、予め定められた時間帯毎のパターンに応じて制御されるプログラムコントロール方式が用いられる場合には、その制御目標電圧を算出する。制御目標値算出装置１００は、これらのＬＤＣ整定値、制御目標電圧を算出する際、必要に応じて、タップ計画値算出装置８０で算出されたタップ計画値を用い、これを考慮して制御目標値を算出してよい。なお、制御目標値算出装置１００の構成の詳細については後述する。

【0026】

監視制御装置１１０は、ＬＲＴ２０及びＳＶＲ２１、２２のタップ制御を行うことにより配電系統７０の電圧制御を行うので、ＬＲＴ２０、ＳＶＲ２１、２２と通信可能なデータ通信線１２０が設けられる。また、監視制御装置８０は、電圧等の配電系統７０の計測値を用いて電圧制御を行うので、データ通信線１２０は、センサ３０〜３２とも通信可能に接続構成されている。なお、データ通信線１２０は有線に限らず無線により実現しても構わない。

【0027】

監視制御装置１１０は、タップ計画値算出装置８０、タップ指令値決定装置９０及び制御目標値算出装置１００を用いて配電系統７０の電圧制御を行うため、図１に示すように、監視制御装置１１０は、タップ計画値算出装置８０、タップ指令値決定装置９０及び制御目標値算出装置１００を内蔵して構成されてもよい。一方、タップ計画値算出装置８０、タップ指令値決定装置９０及び制御目標値算出装置１００は、各々の機能を果たすことができれば、必ずしも監視制御装置１１０に内蔵されている必要は無く、別体として構成されてもよい。

【0028】

図２は、ＬＲＴ２０の概要を説明するための図である。ＬＲＴ２０は、配電線１０ａ、１０ｂ、調整変圧器２０１、負荷時タップ切換器２０２、及び駆動機器２０３を含んで構成される。図１における配電線１０は、図２においては、説明の便宜上、ＬＲＴ２０の１次側を配電線１０ａ、２次側を配電線１０ｂとして区別して示している。

【0029】

配電線１０ａは、調整変圧器２０２の１次側に接続される電線であり、送電系統からの電圧が印加される。配電線１０ｂは、調整変圧器２０２の２次側に接続される電線である。調整変圧器２０１は、例えば、１０のタップｔ１〜ｔ１０を有する単巻変圧器である。

【0030】

負荷時タップ切換器２０２は、調整変圧器２０１のタップを切り換える機器である。本実施形態では、負荷時タップ切換器２０２が、例えばタップをタップｔ１０からｔ１方向へと切り換えると、１次側の巻線数が減少し、２次側の巻線数は一定であるので、２次側の巻線比が増加し、２次側の配電線１０ｂの電圧が相対的に上昇する。一方、負荷時タップ切換器２０２が、タップをタップｔ１からｔ１０方向へと切り換えると、１次側の巻線数が増加し、２次側の巻線数は一定であるので、２次側の巻線比が減少し、２次側の配電線１０ｂの電圧は相対的に降圧される。

【0031】

なお、図２においては、１次側にタップｔ１〜ｔ１０を設けて巻線数を可変とし、１次側で１次側：２次側の巻線比の調整を行っているが、１次側を固定とし、２次側にタップｔ１〜ｔ１０を設けて２次側で巻線比の調整を行ってもよい。更に、１次側と２次側の双方にタップｔ１〜ｔ１０を設け、１次側と２次側のいずれにおいても巻線比の調整を行えるように構成してもよい。また、タップｔ１〜ｔ１０の数も、いずれの構成においても、用途に応じて種々変更することができる。

【0032】

駆動機器２０３は、タップ指令値決定装置９０又はこれを含む監視制御装置１１０からのタップ指令値に基づいて、負荷時タップ切換器２０２にタップの切り換え動作をさせるための機器である。例えば、タップｔ６を選択させるためのタップ指令値Ｓ１が入力されると、駆動機器２０３は、タップｔ６が選択されるよう負荷時タップ切換器２０２を制御する。

【0033】

なお、本実施形態におけるＳＶＲ２１、２２は、ＬＲＴ２０と同様であるため、詳細な
説明は省略する。

【0034】

図３は、本実施形態に係るタップ計画値算出方法及びタップ計画値算出装置８０により算出されるタップ計画値を説明するための図である。

【0035】

図３（Ａ）は、タップ計画値を用いない電圧制御を説明するための図である。図３（Ａ）において、横軸を時刻とし、計測された電圧の時間的変化を示す計測電圧時系列線Ａと、時系列的なタップ段数（タップ値）の変化を示すタップ値時系列線Ｂとが示されている。タップ値は、配電系統７０の電圧を適正範囲内に維持するように変化するため、計測された電圧が高ければ、電圧を低くすべくタップ値が低くなるように動作し、計測電圧が低ければ、電圧を高くすべくタップ値が高くなるように動作する。よって、図３（Ａ）に示すように、タップ値時系列線Ｂは、計測電圧時系列線Ａの変化に応じて切り換わる。そして、領域Ｅに示すように、計測電圧の急峻な変化があれば、タップ値は、その変化に伴い、急峻な変化をする。つまり、領域Ｅ内において、計測電圧に一時的な電圧低下が発生したため、タップ付き変圧器はタップ値を上げることにより電圧を維持しようと制御したが、すぐに電圧低下が収まったため、タップ値を元の値（段数）に戻している。

【0036】

このような短周期的な急峻な変化は、自然エネルギーを利用した分散電源６０〜６４を配電系統７０に接続した場合に顕著となり、また、分散電源６０〜６４のみならず、負荷５０〜５７による電力消費でも発生し得る。例えば、ＰＶの場合には、晴れていて太陽光の照射量が多い場合には発電量が多くなるが、突然空が雲で覆われ、太陽光の照射量が一時的に低下すると、発電量が小さくなる。そして、また雲が無くなり、太陽光の照射量が多くなると、発電量は増加し、図３（Ａ）の領域Ｅに示したような電圧変化となる。このような急峻な電圧変化は、自然エネルギーを利用した分散電源６０〜６４では当然に多くなることが想定されるし、何らかの要因により、電力消費においても同様な変化が起こることもあり得る。

【0037】

このような急峻な電圧変動が頻繁に発生すると、ＬＲＴ２０、ＳＶＲ２１，２２等のタップ付き変圧器による電圧制御は困難となる。なぜなら、変圧器タップは機械式で変圧比を切り換えるため、頻繁に動作させると機器の劣化が早まり、また、変圧器タップの電圧調整幅が短周期的な変動幅に対して大きい場合、瞬間的な電圧変動に応じてタップを切り換えると、タップ動作が多くなるおそれがあるためである。

【0038】

図３（Ｂ）は、タップ計画値を用いた電圧制御を説明するための図である。図３（Ｂ）において、横軸を時刻とし、計測された電圧を示す計測電圧時系列線Ａと、予測された電圧を示す予測電圧時系列線Ｃと、タップ値（タップ段数）の時系列変化を示すタップ値時系列線Ｄとが示されている。予測電圧時系列線Ｃは、配電系統７０の長周期的な電圧変化を予測した時系列線であり、急峻な変化等に左右されずに長周期的な時系列変化を示している。例えば、ＰＶの場合を例にとると、天候、日照時間等が予測できれば、それに応じたＰＶによる発電量も予測することができ、図３（Ｂ）に示した予測電圧時系列線Ｃを算出することが可能となる。

【0039】

図３（Ｂ）において、タップ値時系列線Ｄは、計測電圧時系列線Ａではなく、予測電圧時系列線Ｃの電圧変化に対応させ、予測電圧時系列線Ｃの予測電圧を適正範囲に収めるためのタップ値時系列を示している。よって、領域Ｅにおいても、計測電圧の急峻な変化に応じた急峻なタップ動作は行っておらず、タップ切換回数を１回減少させた時系列線となっている。タップ値時系列線Ｄに従っていても、配電系統７０の電圧が適正範囲内であれば、何ら問題は生ぜず、タップ切換回数を低減させ、タップ付き変圧器の寿命を長くすることができる。

【0040】

よって、本実施形態に係るタップ計画値算出方法及びタップ計画離算出装置８０では、図３（Ｂ）のタップ値時系列線Ｄに相当するタップ計画値を算出する方法及び装置を提供する。また、本実施形態に係るタップ指令値決定方法及びタップ指令値決定装置９０では、かかるタップ計画値を用いた電圧制御の方法及び装置を提供する。

【0041】

図４は、本発明の実施形態に係るタップ計画値算出装置８０の一例を示した構成図である。タップ計画値算出装置８０は、入力部８１と、記憶手段８２と、ノード電圧算出部８３と、選択可能タップ算出部８４と、タップ最適値算出部８５と、タップ計画値算出部８６と、出力部８８とを有する。なお、ノード電圧算出部８３と、選択可能タップ算出部８４と、タップ最適値算出部８５と、タップ計画値算出部８６は、ＣＰＵ（中央処理装置、Central Processing Unit）８７の一部として構成されてもよい。

【0042】

入力部８１は、タップ計画値算出のために必要なデータが入力される箇所であり、入力インターフェースとして機能する。タップ計画値算出のために必要なデータとしては、配電系統７０の各ノード１１〜１４の電圧値の時系列的なデータが必要である。例えば、時刻ｔ＝０から時刻ｔ＝Ｔ（Ｔは自然数）までの所定期間についてのタップ計画値を算出する場合、ｔ＝０〜Ｔの各時刻における各ノード１１〜１４の電圧データが必要である。かかるノード電圧データが取得可能な場合は、入力部８１に入力データとして入力される。一方、ノード電圧を算出するために必要な他のデータも、入力部８１から入力される。入力部８１は、用途に応じて、操作者から直接入力可能なキーボード等の物理的なインターフェースを備えていてもよいし、電気信号的のみ入力可能に構成されていてもよい。

【0043】

記憶手段８２は、入力部８１から入力されたデータを記憶するための手段であり、コンピュータ等に一般的に使用されるメモリが用いられてもよい。

【0044】

ノード電圧算出部８３は、入力部８１に入力されたデータが、各ノード１１〜１４のノード電圧データでなかったときに、ノード電圧を算出するための演算処理手段である。入力部８１又は記憶手段８２からノード電圧算出部８３に送られるデータは、例えば、分散電源６０〜６４の予測電力値データであってもよいし、負荷５０〜５７及び分散電源６０〜６４の電力統計値データであってもよいし、分散電源６０〜６４の発電計画電力値データであってもよい。これらの電力値データから、ノード電圧算出部８３は、潮流計算を行うことにより、各ノード１１〜１４の電圧値を算出する。

【0045】

また、入力部８１又は記憶手段８２からノード電圧算出部８３に送られるデータは、センサ３０〜３２で過去に検出された電圧、電流、位相等のデータであってもよい。かかるセンサ値データから、ノード電圧算出部８３は状態推定を行い、各ノード１１〜１４の電圧を算出することができる。

【0046】

選択可能タップ算出部８４は、入力部８１、記憶手段８２又はノード電圧算出部８３で取得された各ノード１１〜１４のノード電圧に基づいて、タップ付き変圧器であるＬＲＴ２０、ＳＶＲ２１、２２の選択可能タップを算出する演算処理手段である。

【0047】

図５は、選択可能タップ、タップ最適値及びタップ計画値を説明するための図である。図５において、横軸は時刻ｔ＝０〜Ｔ、縦軸はタップ付き変圧器のタップ位置を示している。選択可能タップは、ＬＲＴ２０及びＳＶＲ２１、２２が、各々の電圧調整対象となる電圧を適正範囲に維持するために選択可能なタップ位置を意味している。例えば、負荷５０〜５７及び分散電源６０〜６４が接続された低圧線１１ｂ〜１４ｂの電圧を９５〜１０７Ｖの適正範囲内に維持する必要があるときに、その条件を満たす範囲でＬＲＴ２０、ＳＶＲ２１、２２が選択し得るタップ位置である。よって、選択可能タップは、多くの場合において複数存在するし、どのタップを選択しても電圧を適正範囲内に維持できない場合であっても、適正電圧範囲から最も逸脱量の少ないタップを選択するので、最低１つは選択可能タップが存在する。

【0048】

図５において、時刻ｔ＝０〜５において、１つ以上の○印が示されているが、その○印が選択可能タップである。つまり、例えば、時刻ｔ＝１においては、５つの選択可能タップが存在するし、時刻ｔ＝２においては、４つの選択可能タップが存在する。このように、選択可能タップ算出手段８４は、各時刻ｔ＝１〜Ｔにおける選択可能タップを算出する演算処理を行う。

【0049】

図４の説明に戻る。タップ最適値算出部８５は、選択可能タップから、タップ最適値を算出する演算処理手段である。タップ最適値は、各時刻において、適正電圧範囲内において電圧余裕が最大となるタップ値であり、選択可能タップの中央のタップがタップ最適値となる。

【0050】

図５を参照すると、選択可能タップとして示された○印の中に、数字が記載されている。この数字で、０．０と記載されているものが、各時刻ｔ＝１〜５における最適タップである。時刻ｔ＝１においては、５個ある選択可能タップの中央のタップ、つまり上側からも下側からも３番目のタップがタップ最適値となる。時刻ｔ＝４の場合も、同様の考え方で、３個の選択可能タップのうち、中央の上からも下からも２番目のタップをタップ最適値とする。

【0051】

一方、時刻ｔ＝２においては、選択可能タップが４個存在する。この場合には、偶数個の選択可能タップが存在するので、上から２番目か、下から２番目のタップがタップ最適値となるが、適正電圧範囲は電圧値で算出されるので、上から２番目と下から２番目のタップのうち、最も電圧余裕が最大となるタップをタップ最適値とする。ここでは、上から２番目のタップがタップ最適値とされている。同様に、時刻ｔ＝３の場合も、４個の選択可能タップのうち、上から２番目のタップがタップ最適値とされている。

【0052】

また、時刻ｔ＝５においては、１つの選択可能タップしか存在していないので、この場合には、必然的に唯一の選択可能タップがタップ最適値となる。

【0053】

このように、タップ最適値算出部８５は、選択可能タップから、タップ最適値を算出する。なお、図４において、選択可能タップ算出部８４と、タップ最適値算出部８５は、各々別個としているが、選択可能タップが算出されれば、タップ最適値８５は自動的に定まるので、選択可能タップ算出部８４とタップ最適値算出部８５は一体構成としてもよい。

【0054】

図４の説明に戻る。タップ計画値算出部８６は、タップ計画値を算出する演算処理手段である。タップ計画値算出部８６は、選択可能タップ算出部８４で算出された選択可能タップ及びタップ最適値算出部８５で算出されたタップ最適値に基づいて、タップ計画値を算出する。なお、タップ計画値は、図３（Ｂ）で説明したように、所定期間（例えば、時刻ｔ＝１〜Ｔ）において、タップ切換回数を低減させる時系列的なタップ値である。

【0055】

タップ計画値は、例えば（１）、（２）式に示すコスト評価関数を用いることにより算出する。（１）、（２）式において、ｐ_ｔは時刻ｔにおけるタップ数、ｑ_ｔは時刻ｔにおける電圧余裕最大タップ値（最適値）、Ｃ_１〜Ｃ_３は重み係数、Ｔは時刻ステップ数である。また、（２）式は（１）式を一般化した式であり、（１）式における（ｐ_ｔ−ｐ_ｔ−１）に関する第１項及び第３項をｆ（ｐ_ｔ−ｐ_ｔ−１）の関数で表し、ｐ_ｔに関する第２項をｇ（ｐ_ｔ）の関数で表したものである。（２）式の関数f（ｐ_ｔ−ｐ_ｔ−１）は時刻t-1から時刻tにおいて変化するタップ変化ｐ_ｔ−ｐ_ｔ−１についての関数であり、タップ変化ｐ_ｔ−ｐ_ｔ−１の絶対値が小さくなれば関数ｆが小さくなるような性質を持つ。また（２）式の関数ｇ（ｐ_ｔ）は時刻tにおけるタップ位置ｐ_ｔについての関数であり、電圧管理上下限に対する電圧の余裕が大きくなるようなタップ値ｐ_ｔの場合に関数gが小さくなるような性質を持つ。なお、（１）式の重み係数Ｃ_１〜Ｃ_３は、例えば、Ｃ_１＝１、Ｃ_２＝１、Ｃ_３＝０．１といった数が選択される。

【0056】

【数1】

【0057】

具体的には、（１）、（２）式に示すコスト評価関数を最小化するタップ値ｐ_ｔを最適化計算により算出し、算出されたタップ値をタップ計画値とする。

【0058】

（１）式において、大括弧内の１番目及び３番目の評価項は、時刻ｔ及びｔ−１の関係のコストを示し、２番目の評価項は、時刻ｔにおけるコストを示している。そして、１〜３番目の評価項の和をコスト評価関数としている。

【0059】

１番目の評価項は、時刻ｔとｔ−１との間で、タップ切換段数を少なくするという観点からの評価項である。つまり、時刻ｔとｔ−１との間で、タップ値ｐ_ｔとｐ_ｔ−１が同じであれば、１番目の評価項はコストがゼロとなる。

【0060】

２番目の評価項は、電圧を適正範囲に維持し、電圧に余裕を持たせるという観点からの評価項である。つまり、タップ値ｐ_ｔが時刻ｔにおける電圧余裕最大タップ値、時刻ｔにおけるタップ最適値に等しい場合には、２番目の評価項はコストがゼロとなる。

【0061】

３番目の評価項は、時刻ｔ、ｔ−１、ｔ−２といった３つ以上の時刻の間で、全体としてタップ値の急激な変化を抑制するという観点からの評価項である。例えば、任意の３つの時刻間で、２タップ分変化するときに、各時刻で１タップずつ変化すれば１回当たりのタップ変化は１で小さいが、タップ変化の無い時刻と、２タップ分変化した時刻とを含む場合には、全体の変化はともに２タップ分であるが、後者の方が急激なタップ変化を含み、コストがより多く増大する。

【0062】

具体例を挙げると、図５において、時刻ｔ＝２〜４のタップ変化に着目し、ｔ＝２で上から２番目のタップ位置、ｔ＝４で１番下のタップ位置が選択される場合のタップ変化を考える。時刻ｔ＝３において、上から２番目のタップ位置が選択された場合には、ｔ＝３、４での各時刻におけるタップ位置の変化は各々１段分であり、１段分タップ位置が変化するコストは1²であるので、３番目の評価項のコストは、C₃×(1^２+1^２)=0.1×2＝0.2となる。

【0063】

一方、時刻ｔ＝３において、上から３番目のタップ位置が選択された場合には、時刻ｔ＝３におけるタップ位置の変化は２段分、時刻ｔ＝４におけるタップ位置の変化は０段分となる。２段分タップ位置が変化するコストは2²であるので、この場合の３番目の評価項のコストは、C₃×(2^２+0^２)=0.1×4＝0.4となり、0.2よりも大きくなる。

【0064】

このように、時刻ｔ＝２〜４の時刻変化の中で、ともにタップ位置の変化は２段分であるが、各時刻で徐々に変化をした１番目の例よりも、急激に変化をした時刻を含む２番目の例の方が、コストが高く評価される。つまり、３番目の評価項においては、演算に用いる項は時刻ｔ、ｔ−１の２時刻分のみであるが、時刻ｔ、ｔ−１、ｔ−２と３時刻分に亘るタップ位置変化をコストとして評価している。演算対象とする時刻が２時刻分であれば、動的計画法を用いることができ、迅速な演算処理が可能となるが、３時刻分となると、演算処理が複雑となり、動的計画法を用いた迅速な演算処理は不可能となる。よって、（１）、（２）式に示すコスト評価関数は、演算処理の迅速さを保ちつつ、３時刻以上に亘るタップ位置の全体的変化をも考慮に入れた評価項と言える。

【0065】

このように、（１）、（２）式に示すコスト評価関数は、時刻ｔにおけるコストと、時刻ｔとｔ−１との間の関係のコストの和であるため、このコスト評価関数の最適化問題は、動的計画法で解くことができる。動的計画法による最適問題の求解はＯ（ＴＰ^２）の計算量であるため、時刻ステップ数が増加しても高速に計算することができる。ここで、Ｏは計算量のオーダを表す関数、Ｐはタップの段数、Ｔは任意の時間を指す。

【0066】

なお、動的計画法は、公知の一般的な動的計画法を用いることができる。また、動的計画法のみならず、他の線形計画法の手法を用いてもコスト評価関数の最小化問題を解くことができるので、他の公知の線形計画法を適用してもよい。

【0067】

図５においては、タップ計画値の算出例も示している。太い○印が、タップ計画値として算出されたタップ値である。図５において、各々の時刻ｔ（又は時刻ｔ−１）における選択可能タップから、次の時刻ｔ＋１（又は時刻ｔ）に遷移する際のコストが、矢印の近くに数字で示されている。タップ値の変化が、時刻ｔ−１とｔとの間で全く無いと遷移の際のコストは０．０となり、１つ段数が変化すると１．１となり、２つ段数が変化すると２．４となり、３つ段数が変化すると３．９となっている。よって、タップ値の変化の少ない方が、１番目と３番目の評価項のコストは低くなる。

【0068】

また、１段分のタップ位置の変化が、２段分変化と１段分変化との間では２．４−１．１＝１．３であり、３段分変化と２段分変化との間では３．９−２．４＝１．５となり、段数変化が急激である方がコストが増大するように設定されている。これにより、同じ段数変化であっても、急激な変化を回避するようにタップ計画値を選択できることは、３番目の評価項の説明で述べた通りである。

【0069】

一方、電圧余裕の観点からは、タップ最適値となるタップ値が、コストが最も低くなるので、選択可能タップの中央にあるタップ最適値が２番目の評価項のコストを低くする。図５に示される通り、○印内が０．０であるタップ最適値か、又はそれよりも１段ずれた位置のタップ値が、タップ計画値として算出されている。

【0070】

このように、電圧を適正範囲に維持するための評価項と、タップ切換回数を低減させるための評価項の両者を含むコスト評価関数を用いることにより、所定期間において、電圧を適正範囲に維持しつつ、タップ切換回数を低減させるタップ計画値を算出することができる。また、コスト評価関数を、時刻ｔとｔ−１との関係の範囲内で構成することにより、動的計画法を用いることができ、高速にタップ計画値を算出することができる。

【0071】

図６は、タップ計画値の算出の際、解が複数経路算出された場合の処理方法の一例を示した図である。図６において、時刻ｔ＝２〜５において、２つのタップ計画値が各々示されている。タップ計画値算出部８５によるタップ計画値算出において、複数経路が解として算出されたときには、タップの滞在時間が最も均等になる経路を選択することが好ましい。図６において、ｔ＝１のタップ計画値と、ｔ＝６のタップ計画値は、タップ値が１段異なっている。そして、その間のｔ＝２〜５において、タップ計画値が２個ずつ存在する。このような場合には、タップ切換回数を最小限とすると、１回だけ下段から上段にタップ値を切り換えることが必要となるが、図６に示すように、ｔ＝１とｔ＝６の間の中央の時刻であるｔ＝３からｔ＝４の時刻でタップ値を切り換えると、ｔ＝３の前で２回のタップ値滞在、ｔ＝４の後で２回のタップ値滞在と、同じタップ値に滞在する時間を等しくすることができる。

【0072】

このように、複数経路が存在する場合には、タップ値切換の前後で同一タップの滞在時間が最も均等になる経路を選択することが好ましい。具体的には、タップが滞在する時間の２乗和が最小となるものを選択する。

【0073】

図４の説明に戻る。出力部８８は、タップ計画値算出部８６で算出されたタップ計画値を出力する手段である。出力部８８は、タップ計画値を電気信号としてタップ指令値決定装置９０に出力してもよいし、タップ計画値算出装置８０がスタンドアロンの単体として構成されている場合には、ディスプレイ等にタップ計画値を出力するように構成してもよい。

【0074】

図７は、本発明の実施形態に係るタップ計画値算出方法の一例を示した処理フロー図である。図７において、今まで説明したのと同様の構成要素については、同一の参照符号を付し、その説明を省略するものとする。

【0075】

ステップＳ１００では、時刻ｔ＝初期時刻とされる。例えば、ｔ＝０と設定してもよい。

【0076】

ステップＳ１１０では、タップ計画値を算出するために必要なデータが読み込まれる。例えば、データとして、負荷５０〜５７及び分散電源６０〜６４の予測電力データが読み込まれてもよい。この場合、予測電力データは、負荷５０〜５７については予測消費電力であり、分散電源については予測出力電力である。なお、データの読み込みは、外部のデータベースから、入力部８１を介して読み込まれ、記憶手段８２に一旦保存される。

【0077】

ステップＳ１２０では、各ノード１１〜１４の電圧値の計算が行われる。電圧値の計算は、ノード電圧算出部８３により行われる。ノード電圧算出部８３は、例えば、読み込んだ予測電力データを用いて、潮流計算によりノード電圧を算出する。

【0078】

ステップＳ１３０では、選択可能タップが計算される。選択可能タップは、選択可能タップ算出部８４により行われる。選択可能タップ算出部８４は、ＬＲＴ２０、ＳＶＲ２１、２２における電圧が所定の適正電圧範囲内となるように、初期時刻における選択可能タップを算出する。なお、選択可能タップを算出した際、タップ最適値算出部８５が同時にタップ最適値を算出するようにしてもよい。

【0079】

ステップＳ１４０では、時刻ｔが所定の終了時刻に達したか否かが判定される。終了時刻に達していないと判定されたとき（ステップＳ１４０；Ｙｅｓ）には、ステップＳ１６０で時刻ｔ＝ｔ＋１とされる。その後、時刻ｔ＋１において、ステップＳ１１０〜Ｓ１３０が繰り返され、時刻ｔ＋１における選択可能タップが算出される。以後、ステップＳ１４０において時刻ｔが終了時刻となるまでステップＳ１１０〜Ｓ１４０及びＳ１６０が繰り返され、初期時刻から終了時刻までの間の所定期間における選択可能タップが算出される。

【0080】

ステップＳ１４０において、時刻ｔが所定の終了時刻に達したと判定されたとき（ステップＳ１４０；Ｎｏ）には、ステップＳ１５０に進む。

【0081】

ステップＳ１５０では、動的計画法により最適解の導出が行われ、タップ計画値が算出される。タップ計画値の算出は、タップ計画値算出部８６により行われる。タップ計画値算出部８６は、初期時刻から終了時刻までの所定期間内における選択可能タップ及びタップ最適値に基づき、（１）、（２）式に示したコスト評価関数を用いて、コスト評価関数を最小化する最適解を算出し、算出された最適解をタップ計画値とする。

【0082】

なお、最適解の算出は、動的計画法を用いて行うようにしてよい。また、タップ計画値の具体的な算出方法は、図４乃至図６を用いて説明した通りであるので、その詳細な説明を省略する。

【0083】

また、以上説明した本実施形態に係るタップ計画値算出方法及びタップ計画算出装置８０は、コンピュータにプログラムを実行させることにより実現可能であり、これらの処理をコンピュータに実施させるためのコンピュータプログラムとして構成することが可能である。コンピュータプログラムは、例えば、図４のタップ計画値算出装置８０の記憶部８２に保存され、ＣＰＵ８７により実行されてもよい。

【0084】

図８は、配電系統において多段にタップ付き変圧器が設置されている場合にタップ計画値の算出順序について説明するための図である。

【0085】

図８において、配電系統７１が示されている。配電系統７１は、ＬＲＴ２５と、母線１５と、ＳＶＲ２６〜２８と、ＳＶＣ（Static Var Compensator）１３０〜１３４とを備える。ＬＲＴ２５の下流に母線１５が接続され、母線１５に配電線１６、１７が並列接続されている。配電線１６上にはＳＶＲ２６、２８が設置され、ＳＶＲ２６の上流側にＳＶＣ１３０、下流側にＳＶＣ１３２、ＳＶＲ２８の下流側にＳＶＣ１３４が設けられて配電線１６に接続されている。また、配電線１７上にはＳＶＲ２７が設置され、ＳＶＲ２７の上流側にＳＶＣ１３１、下流側にＳＶＣ１３３が設けられ、それぞれ配電線１７に接続されている。

【0086】

また、ＬＲＴ２５の制御範囲ＦがＳＶＣ１３０、１３１であり、ＳＶＲ２６の制御範囲ＧがＳＶＣ１３２であり、ＳＶＲ２７の制御範囲ＨがＳＶＣ１３３であり、ＳＶＲ２８の制御範囲ＩがＳＶＣ１３４であることが各々示されている。更に、ＬＲＴ制御範囲Ｆは第１階層、ＳＶＲ２６の制御範囲Ｇ及びＳＶＲ２７の制御範囲Ｈが第２階層、ＳＶＲ２８の制御範囲Ｉが第３階層であることが示されている。

【0087】

なお、図８においては、ＬＲＴ２５、ＳＶＲ２６〜２８の制御対象として、ＳＶＣ１３０〜１３４が接続された例が示されているが、これらは、図１の負荷５０〜５７、分散電源６０〜６４と同等であり、負荷／分散電源１３０〜１３４と置き換えてもよい。図８においては、便宜上、ＳＶＣ１３０〜１３４が設けられている例を挙げて説明する。

【0088】

配電系統７１は放射状に形成されているため、制御範囲は、図８に示す通り、階層的に構成される。このような階層的な制御範囲を有する配電系統７１においては、上位側の制御範囲から下位側の制御範囲に順にタップ計画値を算出すればよい。つまり、最初に第１階層のＬＲＴ２５のタップ計画値を算出し、次に、第２階層のＳＶＲ２６、２７のタップ計画値を算出し、最後に第３階層のＳＶＲ２８のタップ計画値を算出すればよい。配電系統７１の下流側は、上流側の電圧変動等の影響を受けるため、上流側の電圧が定まらないと、下流側の電圧を定めることができない。よって、タップ計画値の算出においても、上位の制御範囲から下位側の制御範囲に順に算出するようにする。

【0089】

図９は、本発明の実施形態に係るタップ指令値決定装置の一例を示した構成図である。タップ指令値決定装置９０は、タップ計画値算出装置８０にて得られたタップ計画値を利用し、オンラインでＬＲＴ２０及びＳＶＲ２１、２２のタップ指令値を導出して配電系統７０の電圧制御を行う。タップ指令値決定装置９０は、入力部９１と、タップ計画値取得部９２と、タップ現在値取得部９３と、選択可能タップ算出部９４と、タップ最適値算出部９５と、タップ指令値決定部９６と、出力部９７とを有する。

【0090】

入力部９１は、センサ３０〜３２で検出した配電系統７０の所定位置における電圧、電流、位相等の計測値が入力される入力手段である。その他、入力部９１は、予め算出されたタップ計画値のデータが入力されてもよい。

【0091】

タップ計画値取得部９２は、タップ計画値算出装置８０で算出されたタップ計画値を取得する手段である。タップ計画値取得部９２は、予めタップ計画値を保存するメモリ等の記憶手段として構成されてもよいし、タップ計画値算出装置８０からタップ計画値をリアルタイムに読み取るデータ読み取り手段として構成されてもよい。

【0092】

タップ現在値取得部９３は、タップ現在値を取得する手段であり、データ通信線１２０を用いて、又は時刻ｔ−１における制御結果から、タップ付き変圧器であるＬＲＴ２０、ＳＶＲ２１、２２の時刻ｔにおけるタップ現在値を取得する。

【0093】

選択可能タップ算出部９４は、センサ３０〜３２で検出された電圧、電流、位相等の時刻ｔ−１における計測値から、時刻ｔにおける選択可能タップを算出する演算処理手段である。

【0094】

タップ最適値算出部９５は、選択可能タップ算出部９４で算出された選択可能タップに基づき、時刻ｔにおけるタップ最適値を算出する演算処理手段である。

【0095】

タップ指令値決定部９６は、選択可能タップの中から、タップ最適値、タップ計画値、タップ現在値のいずれかをタップ指令値として選択決定するための演算処理手段である。なお、タップ指令値決定部９５によるタップ指令値の決定方法の詳細は後述する。

【0096】

出力部９７は、タップ指令値決定部９６で選択決定されたタップ指令値を出力する手段である。具体的には、出力部９７は、データ通信線１２０に接続され、データ通信線１２０を介してタップ指令値を送信し、タップ付き変圧器であるＬＲＴ２０、ＳＶＲ２１、２２のタップ制御を行う。

【0097】

次に、図１０乃至図１９を参照して、タップ指令値決定装置９０によるタップ指令値決定方法について説明する。具体的には、選択可能タップ算出部９４で算出された選択可能タップ、タップ最適値算出部９５で算出されたタップ最適値、及びタップ計画値手段部９２で取得されたタップ計画値と、タップ現在値取得部９３で取得されたタップ現在値とに基づいて、タップの指令値（ＬＲＴ２０、ＳＶＲ２１、２２に選択させるタップの位置）の決定方法（選択方法）について説明する。なお、タップ現在値とは、ＬＲＴ２０、ＳＶＲ２１、２２における現時点のタップ位置を示す値であり、時刻ｔのタップ指令値を定めようとする場合には、時刻ｔ−１におけるタップ位置を意味する。タップ現在値をタップ指令値として選択し続ければ、タップ切換回数は最小となる。但し、負荷５０〜５７の消費電力、各分散型電源６０〜６４の発電電力は時々刻々と変化するため、現時点でタップ現在値を選択しても、各地点電圧が適正範囲に維持できるとは限らない。即ち選択可能タップの中にタップ現在値が含まれるとは限らない。

【0098】

図１０は、タップ最適値、タップ計画値、タップ現在値の内、選択可能タップの中に唯一タップ最適値のみが存在した状態を説明するための図である。図１０においては、例えば、選択可能タップはｔ３〜ｔ５であり、タップ現在値はタップｔ２であり、タップ最適値はタップｔ４であり、タップ計画値はタップｔ６であることとする。このような場合、タップ最適値をタップ指令値として選択する。なぜならば、選択可能タップでないタップ候補値を選択すると、各地点の電圧が適正範囲を維持できないためである。

【0099】

次に選択可能タップの中に、タップ最適値、タップ計画値、タップ現在値の何れか複数
のタップ候補値が存在した場合について説明する。

【0100】

まず、図１１に示すように、中央に位置するタップ候補値がタップ最適値の場合を考える。ここでは、例えば、選択可能タップはｔ２〜ｔ６であり、タップ現在値はタップｔ３であり、タップ最適値はタップｔ４であり、タップ計画値はタップｔ５であることとする。この場合、タップ現在値と比較し、現時点での最適値（タップ最適値）と、長期的な最適値（タップ計画値）が同一タップ方向（タップｔ１０の方向、例えば降圧方向）にあることから、タップ最適値、タップ計画値のいずれかを選択すべきである。タップ計画値を選択すべきか否かについては今後の推移を見て判断することとし、本ケースでは現時点での最適値であるタップ最適値を選択する。なお、図１１では、タップ最適値、タップ計画値がタップｔ１０方向（降圧方向）にあることしたが、例えば、図１２に示すように、タップｔ１方向（昇圧方向）にある場合であっても、同様である。つまり、図１２の場合であっても、現時点での最適値であるタップ最適値を選択する。

【0101】

次に、図１３に示すように、中央に位置するタップ候補値がタップ計画値の場合を考える。なお、以下の図１３等では、便宜上各値（例えば、タップ最適値）に対するタップの位置（例えば、ｔ５等）は省略する。この場合、タップ現在値と比較し、現時点での最適値（タップ最適値）と、長期的な最適値（タップ計画値）が同一タップ方向にあることから、タップ最適値、タップ計画値のいずれかを選択すべきである。タップ最適値を選択すると長期的に見て過制御となり、タップ切換回数が増大する可能性があることから、本ケースでは長期的な最適値であるタップ計画値を選択する。また、図１４の場合も図１３の場合と同様に、長期的な最適値であるタップ計画値を選択する。

【0102】

最後に、図１５、１６に示すように、中央に位置するタップ候補値がタップ現在値の場合を考える。この場合、現時点での最適値（タップ最適値）と、長期的な最適値（タップ計画値）が異なるタップ方向にあり、トレンドが判断できないことからタップ現在値を選択する。

【0103】

以上の結果をまとめると、選択可能タップの中に、タップ最適値、タップ計画値、タップ現在値の何れか複数のタップ候補値が存在した場合、タップ最適値、タップ計画値、タップ現在値の内、タップ位置が中央に位置するタップ候補値を選択する。つまり、ＬＲＴ２０の２次側の電圧を最も高くする値と、ＬＲＴ２０の２次側の電圧を最も低くする値との間の値が選択される。なお、ここでは、図１１〜図１６では、選択可能タップの中に、タップ最適値、タップ計画値、タップ現在値の３つが含まれていることとしたが、例えば、選択可能タップの中に、タップ計画値及びタップ現在値のうちの何れか一方の値と、タップ最適値との２つが含まれている場合も同様であり、３つの中の中央のタップ値を選択する。

【0104】

なお、図１７、１８に示すように、選択可能タップの中に、タップ最適値、タップ計画値、タップ現在値の何れか複数が存在し、そのタップ候補値の内、２つ以上が同一のタップ値に重なっている場合は、重なったタップ候補値を中央値とみなして、そのタップ候補値を選択する。つまり、例えば、図１７の場合には、タップ最適値、タップ現在値がタップ指令値として選択される。また、図１８の場合には、タップ最適値、タップ計画値及びタップ現在値の総てが同一のタップ値に重なっているので、重なったタップ候補値を中央値とみなし、タップ最適値、タップ計画値及びタップ現在値をタップ指令値として選択する。

【0105】

図１９は、タップ付き変圧器に対し、タップ指令値決定装置９０がタップ指令値Ｓ１を出力する際に実行する処理の一例を示す処理フロー図である。なお、図１９では、ＬＲＴ２０を制御対象としている例について説明する。

【0106】

ステップＳ２００では、選択可能タップ算出部９４で選択可能タップ、タップ最適値算出部９５でタップ最適値、タップ計画値取得部９２でタップ計画値、タップ現在値取得部９３でタップ現在値が各々取得される。

【0107】

ステップＳ２１０では、タップ指令値決定部９６が、選択可能タップ（選択可能なタップの切り換え範囲）にタップ最適値のみが存在するか否かを判定する。選択可能タップにタップ最適値のみが存在する場合（ステップＳ２１０；Ｙｅｓ）には、ステップＳ２２０に進み、タップ最適値をタップ指令値として選択する。

【0108】

一方、ステップＳ２１０において、選択可能タップにタップ最適値以外の値が存在する場合（ステップＳ２１０；Ｎｏ）には、ステップＳ２３０に進み、タップ指令値決定部９６は、タップ最適値、タップ計画値、タップ現在値に同じ値（重複値）があるか否かを判定する。そして、重複値がない場合（ステップＳ２３０；Ｎｏ）には、ステップＳ２４０に進み、タップ指令値決定部９６は、タップ最適値のタップ位置、タップ計画値のタップ位置、タップ現在値のタップ位置のうち、中央のタップ位置の値をタップ指令値として選択する。

【0109】

一方、ステップＳ２３０において、重複値があると判定された場合（ステップＳ２３０；Ｙｅｓ）には、ステップＳ２５０に進み、タップ指令値決定部９６は、重複値の値をタップ指令値として選択する。そして、出力部９７は、タップ指令値決定部９６で選択されたタップ指令値を出力する（ステップＳ２６０）。この結果、タップ指令値決定装置９０からの出力により、ＬＲＴ２０は、タップ指令値Ｓ１で指定されるタップを選択することになる。

【0110】

なお、ここでは、ＬＲＴ２０のタップ指令値を出力する例について説明したが、ＳＶＲ２１、２２のタップ指令値を出力する場合も同様である。つまり、ＬＲＴ２０を制御対象とする場合と同様の処理を実行し、各々のタップ指令値をＳＶＲ２１、２２のそれぞれに出力する。このため、ＳＶＲ２１、２２も、タップ指令値で指定されるタップを選択することになる。

【0111】

このように、本実施形態に係るタップ指令値決定方法によれば、タップ計画値を利用して、電圧を適正範囲内に維持しつつ、タップ切換回数を低減する電圧制御を行うことができる。

【0112】

図２０は、本発明の実施形態に係る制御目標値算出装置１００の一例を示した構成図である。制御目標値算出装置１００は、入力部１０１と、タップ計画値取得部１０２と、制御目標値算出部１０３と、出力部１０４とを備える。

【0113】

入力部１０１は、制御目標値の算出に必要なデータが入力される入力手段である。また、入力部１０１は、タップ計画値のデータも入力可能である。

【0114】

タップ計画値取得部１０２は、タップ計画値算出装置８０により算出されたタップ計画値を取得する手段であり、タップ計画値のデータを保存する記憶手段、又はタップ計画値算出装置８０のタップ計画値データを読み取る読み取り手段として構成されてよい。

【0115】

制御目標値算出部１０３は、タップ計画値取得部１０２で取得されたタップ計画値を利用しつつ、監視制御装置１１０の制御目標を算出する演算処理手段である。具体的には、監視制御装置１１０の電圧制御方式がＬＤＣ方式の場合には、タップ計画値を考慮したＬＤＣ整定値を算出し、プラグラマブルコントロール方式の場合には、タップ計画値を考慮した目標電圧を算出する。

【0116】

出力部１０４は、算出した制御目標値を出力する手段であり、例えば、監視制御装置１１０の制御目標値として出力する。

【0117】

このように、本実施形態に係る制御目標値算出装置１００によれば、タップ計画値を利用した制御目標値算出方法を実施することができる。

【0118】

以上、本発明の好ましい実施形態について詳説したが、本発明は、上述した実施形態に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施形態に種々の変形及び置換を加えることができる。

【符号の説明】

【0119】

１０、１６、１７ 配電線
１５ 母線
２０、２５ ＬＲＴ
２１、２２、２６、２７、２８ ＳＶＲ
３０〜３２ センサ
４０〜４３ 変圧器
１１ａ〜１４ａ 高圧線
１１ｂ〜１４ｂ 低圧線
５０〜５７ 負荷
６０〜６４ 分散電源
７０、７１ 配電系統
８０ タップ計画値算出装置
９０ タップ指令値決定装置
１００ 制御目標値算出装置
１１０ 監視制御装置
１２０ データ通信線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】