特許 6226756 電圧制御システム及び電圧制御プログラム

(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】6226756

(24)【登録日】2017年10月20日

(45)【発行日】2017年11月8日

(54)【発明の名称】電圧制御システム及び電圧制御プログラム

(51)【国際特許分類】

   H02J 3/12 20060101AFI20171030BHJP

   H02J 13/00 20060101ALI20171030BHJP

   H02J 3/00 20060101ALI20171030BHJP

【ＦＩ】

   H02J3/12

   H02J13/00 311R

   H02J3/00 170

【請求項の数】6

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2014-8610(P2014-8610)

(22)【出願日】2014年1月21日

(65)【公開番号】特開2015-139253(P2015-139253A)

(43)【公開日】2015年7月30日

【審査請求日】2016年12月2日

(73)【特許権者】

【識別番号】514105011

【氏名又は名称】株式会社東光高岳

(74)【代理人】

【識別番号】100072604

【弁理士】

【氏名又は名称】有我 軍一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100140501

【弁理士】

【氏名又は名称】有我 栄一郎

(72)【発明者】

【氏名】加藤 松吉

【審査官】 田中 慎太郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−２５９５５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１５９７３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１２１３０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０７４６９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０６５７８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１０／０１１４４００（ＵＳ，Ａ１）

(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】

配電系統に配置された複数の電圧調整機器の電圧制御量を制御することにより、当該配電系統全体の電圧制御を行う電圧制御システムであって、
前記配電系統に含まれる複数の計測地点における電圧値を取得する電圧値取得部と、
前記電圧値取得部によって取得された前記電圧値のうち、所定の電圧管理値内から逸脱しているものがあるか否かを判定する電圧判定部と、
前記各電圧調整機器に対する前記電圧制御量の情報を組み合わせてなる複数の組合せパターンを記憶するパターン記憶部と、
前記電圧判定部によって肯定判定された場合に、前記各計測地点における電圧の推定値を前記組合せパターンごとに算出する電圧推定部と、
前記推定値に対する複数の許容範囲を記憶する電圧許容範囲記憶部と、
前記組合せパターンごとに、全ての前記計測地点における前記推定値が前記複数の許容範囲のうちの少なくとも１つに含まれるか否かを判定する電圧許容判定部と、
前記電圧許容判定部によって肯定判定された前記組合せパターンのうち、あらかじめ定められた評価関数による評価値が最も小さくなる組合せパターンを決定する最適パターン決定部と、
前記最適パターン決定部によって決定された前記組合せパターンに基づいて、前記複数の電圧調整機器に前記電圧制御量を設定する電圧制御量設定部と、を備えることを特徴とする電圧制御システム。

【請求項2】

前記電圧許容判定部は、前記複数の許容範囲のうちの１つの許容範囲に全ての前記計測地点における前記推定値が含まれる前記組合せパターンがあるか否かを判定し、否定判定した場合に当該許容範囲の次に値の範囲が広い許容範囲に全ての前記計測地点における前記推定値が含まれる前記組合せパターンがあるか否かを判定することを特徴とする請求項１に記載の電圧制御システム。

【請求項3】

前記電圧制御量が、前記複数の電圧調整機器に設定されている現在のタップ値からの変化量であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電圧制御システム。

【請求項4】

配電系統に配置された複数の電圧調整機器の電圧制御量を制御することにより、当該配電系統全体の電圧制御を行う電圧制御システムとしてコンピュータを機能させるための電圧制御プログラムであって、
前記コンピュータに、
前記配電系統に含まれる複数の計測地点における電圧値を取得する電圧値取得処理と、
前記電圧値取得処理によって取得された前記電圧値のうち、所定の電圧管理値内から逸脱しているものがあるか否かを判定する電圧判定処理と、
前記各電圧調整機器に対する前記電圧制御量の情報を組み合わせてなる複数の組合せパターンを記憶するパターン記憶処理と、
前記電圧判定処理によって肯定判定された場合に、前記各計測地点における電圧の推定値を前記組合せパターンごとに算出する電圧推定処理と、
前記推定値に対する複数の許容範囲を記憶する電圧許容範囲記憶処理と、
前記組合せパターンごとに、全ての前記計測地点における前記推定値が前記複数の許容範囲のうちの少なくとも１つに含まれるか否かを判定する電圧許容判定処理と、
前記電圧許容判定処理によって肯定判定された前記組合せパターンのうち、あらかじめ定められた評価関数による評価値が最も小さくなる組合せパターンを決定する最適パターン決定処理と、
前記最適パターン決定処理によって決定された前記組合せパターンに基づいて、前記複数の電圧調整機器に前記電圧制御量を設定する電圧制御量設定処理と、を実行させることを特徴とする電圧制御プログラム。

【請求項5】

前記電圧許容判定処理は、前記複数の許容範囲のうちの１つの許容範囲に全ての前記計測地点における前記推定値が含まれる前記組合せパターンがあるか否かを判定し、否定判定した場合に当該許容範囲の次に値の範囲が広い許容範囲に全ての前記計測地点における前記推定値が含まれる前記組合せパターンがあるか否かを判定することを特徴とする請求項４に記載の電圧制御プログラム。

【請求項6】

前記電圧制御量が、前記複数の電圧調整機器に設定されている現在のタップ値からの変化量であることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の電圧制御プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電圧制御システム及び電圧制御プログラムに関し、特に、配電系統の電圧を集中的に制御する電圧制御システム及び電圧制御プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

配電系統においては、電力の需要と供給のバランスが刻々変化しており、安定した品質の電力供給を行うためには、需要家の受電地点における受電電圧を規定の許容範囲に収めて、適正な系統電圧を維持することが重要である。

【0003】

例えば、配電系統の複数の地点に電圧センサを設け、それらの電圧センサで検出された電圧があらかじめ設定された電圧管理値を逸脱した場合に、当該配電系統に設けられた負荷時タップ切換装置付変圧器（ＬＲＴ：Load Ratio control Transformer）やステップ式自動電圧調整器（ＳＶＲ：Step Voltage Regulator）などの電圧調整機器の電圧制御量を決定し、それらの電圧制御量を電圧調整機器に出力して配電系統の電圧適正化をする電圧制御システムが提案されている（例えば、特許文献１、非特許文献１，２参照）。

【0004】

従来の電圧制御システムは、ＬＲＴ、ＳＶＲの各電圧制御量を決定する場合、ＬＲＴ、ＳＶＲの電圧制御量の組合せパターンを作成し、組合せパターンごとに配電系統の各地点の電圧を推定した上で、例えば、以下の式（１．１）に示す評価関数が最小となる組合せパターンを最適な電圧制御量の組合せパターンとして決定することがある。

【0005】

【数1】

【0006】

式（１．１）の評価関数において、Ｄは基準電圧からの偏差、Ｅは上限管理値又は下限管理値からの逸脱度合いに相当するものである。ここで、ρは上限管理値又は下限管理値からの逸脱がある場合に評価関数の評価値Ｆを大きくし、上限管理値又は下限管理値から逸脱するような電圧を生じさせる電圧制御量を除外するためのものである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２０１１−２２９２６７号公報

【非特許文献】

【0008】

【非特許文献1】吉永淳、外5名、「配電系統における集中型電圧制御方式の開発」、平成16年電気学会電力・エネルギー部門大会論文集、2004年08月05日、第15巻、第30号、p. 25-1-25-6

【非特許文献2】「低炭素社会の実現に向けた配電系統の高度化」、電気協同研究会、平成22年、第66巻、第２号、p. 34-45

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

しかしながら、従来の電圧制御システムにおいては以下に述べるような問題がある。例えば図１０（ａ）に示すように、ＬＲＴ、ＳＶＲの電圧制御量の組合せパターンとしてＸとＹの２つのパターンがあり、配電線の各計測地点１〜ｎにおける推定電圧として、図１０（ｂ），（ｃ）に示すような電圧がそれぞれのパターンで得られる場合を例に挙げて、従来の問題点を説明する。

【0010】

なお、図１０では、ａ＝Ｖ_ｘｍｉｎ（計測地点ｘの下限管理値）、ｂ＝Ｖ_ｘｍａｘ（計測地点ｘの上限管理値）、（ａ＋ｂ）／２＝Ｖ_ｘＳ（基準電圧）とし、各値は基準電圧に対する割合（百分率）であるとしている。

【0011】

図１０（ｂ）に示すパターンＸについては、各計測地点の推定電圧の全てが上限管理値よりｘ_１だけ逸脱しているとする。一方、図１０（ｃ）に示すパターンＹについては、計測地点１の推定電圧が上限管理値からｙ_１だけ逸脱し、それ以外の計測地点の推定電圧は基準電圧に等しいとする。

【0012】

ここで、具体的に評価するため、ｎ＝２０、ｂ＝２％、ｘ_１＝１％、ｙ_１＝４％とすると、パターンＸの評価関数の大きさＦ_Ｘは２０ρ＋１８０、パターンＹの評価関数の大きさＦ_Ｙは１６ρ＋３６となる。

【0013】

つまり、ρの値をいくら大きくしてもＦ_ＹはＦ_Ｘよりも小さいため、電圧管理値を大きく逸脱した推定電圧が存在するパターンＹの電圧制御量の組合せパターンが最適パターンとして決定されてしまう。

【0014】

また、計測地点の総数ｎがさらに大きくなると、図１０（ｃ）におけるｙ_１がさらに大きい場合、すなわちｙ_１が上限管理値から大きく外れた場合であっても、パターンＹが最適パターンとして決定されることになる。

【0015】

なお、電圧管理値から逸脱した推定電圧をもたらす組合せパターンをできるだけ除外するには、ρを極力大きくする必要がある。しかしながら、ρを大きくすると、評価関数のρＥの項が大きくなるため、Ｄの項が埋もれてＥの項のみで評価が行われることになり、誤判定につながる場合がある。

【0016】

例えば、図１１（ａ），（ｂ）に示すように、推定電圧が上限管理値から外れた計測地点が１点あり、それ以外の計測地点の推定電圧が電圧管理値内となるような電圧制御量の組合せパターンＸ，Ｙが存在する場合について考察する。

【0017】

ここで、計測地点１における推定電圧の上限管理値からの逸脱の大きさがパターンＸ，Ｙで同じであり、他の計測地点の推定電圧がパターンＸでは基準電圧から僅かにｘ_２だけずれており、パターンＹでは上限管理値付近にあったとすれば、最適パターンはパターンＸとなる。

【0018】

具体的に、ｎ＝４、ｂ＝２％、ｘ_１＝４％、ｘ_２＝１％、ｙ_１＝４％とすると、パターンＸの評価関数の大きさＦ_Ｘは１６ρ＋３９、パターンＹの評価関数の大きさＦ_Ｙは１６ρ＋４８となる。つまり、ρを大きくしてもパターンＸが最適パターンであると判定されることになる。

【0019】

しかしながら、パターンＸの上限管理値から逸脱した推定電圧ｘ_１が、パターンＹの推定電圧ｙ_１より若干大きい場合、パターンＸのＥ，Ｄは共に若干大きな値となる。Ｅについてはその大きさにρが乗じられたものとなるため、ρを大きくするとパターンＸの評価関数の大きさＦ_ＸがパターンＹの評価関数の大きさＦ_Ｙよりも大きくなり、パターンＹが最適パターンとして判定されてしまうことになる。

【0020】

具体的に、ｘ_１が０．１％大きく、ｘ_１＝４．１％となったとすると、パターンＸの評価関数の大きさＦ_Ｘは１６．８１ρ＋４０．２１となり、ρが１０以上であると、パターンＹが最適パターンであると判定されることになる。すなわち、ρを余り大きくすると誤判定される場合が生じることになる。

【0021】

また、このような若干の差は計測誤差や計算誤差によっても発生するため、それらの誤差が拡大されて評価され、最適な電圧制御量の組合せパターンの判定を誤ることにもなり得る。以上の理由から、ρを余り大きくできないことが分かる。

【0022】

本発明は、上述のような問題を解決するためになされたものであり、電圧管理値から大きく逸脱する推定電圧を与える電圧制御量の組合せパターンを、最適パターンとして誤判定することを低減できる電圧制御システム及び電圧制御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】

【0023】

本発明に係る電圧制御システムは、配電系統に配置された複数の電圧調整機器の電圧制御量を制御することにより、当該配電系統全体の電圧制御を行う電圧制御システムであって、前記配電系統に含まれる複数の計測地点における電圧値を取得する電圧値取得部と、前記電圧値取得部によって取得された前記電圧値のうち、所定の電圧管理値内から逸脱しているものがあるか否かを判定する電圧判定部と、前記各電圧調整機器に対する前記電圧制御量の情報を組み合わせてなる複数の組合せパターンを記憶するパターン記憶部と、前記電圧判定部によって肯定判定された場合に、前記各計測地点における電圧の推定値を前記組合せパターンごとに算出する電圧推定部と、前記推定値に対する複数の許容範囲を記憶する電圧許容範囲記憶部と、前記組合せパターンごとに、全ての前記計測地点における前記推定値が前記複数の許容範囲のうちの少なくとも１つに含まれるか否かを判定する電圧許容判定部と、前記電圧許容判定部によって肯定判定された前記組合せパターンのうち、あらかじめ定められた評価関数による評価値が最も小さくなる組合せパターンを決定する最適パターン決定部と、前記最適パターン決定部によって決定された前記組合せパターンに基づいて、前記複数の電圧調整機器に前記電圧制御量を設定する電圧制御量設定部と、を備えることを特徴とする。

【0024】

この電圧制御システムによると、全ての計測地点における推定電圧が複数の許容範囲のうちの少なくとも１つに含まれるか否かを判定することにより、電圧管理値から大きく逸脱する推定電圧を与える電圧制御量の組合せパターンを、最適パターンとして誤判定することを低減できる。

【0025】

この電圧制御システムにおいては、前記電圧許容判定部は、前記複数の許容範囲のうちの１つの許容範囲に全ての前記計測地点における前記推定値が含まれる前記組合せパターンがあるか否かを判定し、否定判定した場合に当該許容範囲の次に値の範囲が広い許容範囲に全ての前記計測地点における前記推定値が含まれる前記組合せパターンがあるか否かを判定するものであってもよい。

【0026】

この電圧制御システムによると、電圧逸脱の許容範囲を順次広げて最適パターンを決定するため、電圧管理値から大きく逸脱する推定電圧を与える電圧制御量の組合せパターンを効率的に除外することができる。

【0027】

この電圧制御システムにおいては、前記電圧制御量が、前記複数の電圧調整機器に設定されている現在のタップ値からの変化量であってもよい。

【0028】

この電圧制御システムによると、複数の電圧調整機器のタップ値を制御することにより、配電系統全体の電圧制御を行うことができる。

【0029】

また、本発明に係る電圧制御プログラムは、配電系統に配置された複数の電圧調整機器の電圧制御量を制御することにより、当該配電系統全体の電圧制御を行う電圧制御システムとしてコンピュータを機能させるための電圧制御プログラムであって、前記コンピュータに、前記配電系統に含まれる複数の計測地点における電圧値を取得する電圧値取得処理と、前記電圧値取得処理によって取得された前記電圧値のうち、所定の電圧管理値内から逸脱しているものがあるか否かを判定する電圧判定処理と、前記各電圧調整機器に対する前記電圧制御量の情報を組み合わせてなる複数の組合せパターンを記憶するパターン記憶処理と、前記電圧判定処理によって肯定判定された場合に、前記各計測地点における電圧の推定値を前記組合せパターンごとに算出する電圧推定処理と、前記推定値に対する複数の許容範囲を記憶する電圧許容範囲記憶処理と、前記組合せパターンごとに、全ての前記計測地点における前記推定値が前記複数の許容範囲のうちの少なくとも１つに含まれるか否かを判定する電圧許容判定処理と、前記電圧許容判定処理によって肯定判定された前記組合せパターンのうち、あらかじめ定められた評価関数による評価値が最も小さくなる組合せパターンを決定する最適パターン決定処理と、前記最適パターン決定処理によって決定された前記組合せパターンに基づいて、前記複数の電圧調整機器に前記電圧制御量を設定する電圧制御量設定処理と、を実行させることを特徴とする。

【0030】

この電圧制御プログラムによると、全ての計測地点における推定電圧が複数の許容範囲のうちの少なくとも１つに含まれるか否かを判定することにより、電圧管理値から大きく逸脱する推定電圧を与える電圧制御量の組合せパターンを、最適パターンとして誤判定することを低減できる。

【0031】

この電圧制御プログラムにおいては、前記電圧許容判定処理は、前記複数の許容範囲のうちの１つの許容範囲に全ての前記計測地点における前記推定値が含まれる前記組合せパターンがあるか否かを判定し、否定判定した場合に当該許容範囲の次に値の範囲が広い許容範囲に全ての前記計測地点における前記推定値が含まれる前記組合せパターンがあるか否かを判定するものであってもよい。

【0032】

この電圧制御プログラムによると、電圧逸脱の許容範囲を順次広げて最適パターンを決定するため、電圧管理値から大きく逸脱する推定電圧を与える電圧制御量の組合せパターンを効率的に除外することができる。

【0033】

この電圧制御プログラムにおいては、前記電圧制御量が、前記複数の電圧調整機器に設定されている現在のタップ値からの変化量であってもよい。

【0034】

この電圧制御プログラムによると、複数の電圧調整機器のタップ値を制御することにより、配電系統全体の電圧制御を行うことができる。

【発明の効果】

【0035】

本発明によれば、全ての計測地点における推定電圧が複数の許容範囲のうちの少なくとも１つに含まれるか否かを判定することにより、電圧管理値から大きく逸脱する推定電圧を与える電圧制御量の組合せパターンを、最適パターンとして誤判定することを低減できる電圧制御システム及び電圧制御プログラムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0036】

【図1】本発明の実施形態としての電圧制御システムの構成図である。

【図2】本発明の実施形態としての電圧制御システムの電圧制御部が実行する処理を説明するためのフローチャートである。

【図3】図２のフローチャートにおけるステップＳ５の処理を詳細に説明するためのフローチャートである。

【図4】図２のフローチャートにおけるステップＳ６の処理を詳細に説明するためのフローチャートである。

【図5】本発明の実施形態としての電圧制御システムの動作を説明するための配電系統モデルの構成図である。

【図6】本発明の実施形態としての電圧制御システムを用いて計測した電圧値の一例を示すグラフである。

【図7】本発明の実施形態としての電圧制御システムを用いて算出した推定電圧を示すグラフである。

【図8】本発明の実施形態としての電圧制御システムを用いて算出した評価値を組合せパターンごとに示すグラフである。

【図9】本発明の実施形態としての電圧制御システムを用いて算出した、基準電圧の±２％を超える計測地点の数を組合せパターンごとに示すグラフである。

【図10】電圧制御量の組合せパターンの一例を示す説明図である。

【図11】電圧制御量の組合せパターンの他の例を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0037】

以下、本発明に係る電圧制御システム及び電圧制御プログラムの実施形態について、図面を用いて説明する。

【0038】

＜電圧制御システム＞
まず、本発明の実施形態としての電圧制御システムの構成について説明する。図１に示すように、本実施形態の電圧制御システムは、配電用変電所に設けられる負荷時タップ切換装置付変圧器（ＬＲＴ）２００を介して、配電線Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３に三相交流を配電するような配電系統の電圧制御を行うものである。なお、図１では配電線の本数を３つとしているが、本発明はこれに限定されず、配電線の本数は２つ以下であっても４つ以上であってもよい。

【0039】

配電線Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３には複数の計測地点が設けられている。そして、配電線Ｆ１の計測地点には電圧センサ４０１ａ〜４０１ｆ、配電線Ｆ２の計測地点には電圧センサ４０２ａ〜４０２ｅ、配電線Ｆ３の計測地点には電圧センサ４０３ａ〜４０３ｄがそれぞれ配置されている。電圧センサの配置箇所及び個数は図１の例に限定されない。

【0040】

周知のように、配電線には長さに比例した電気抵抗があるため、配電線を流れる電流に比例した電圧降下が発生することは避けられない。また、近年、家庭用太陽光発電（ＰＶ：Photovoltaic power generation）システムをはじめとする分散型電源が普及しつつあり、このような分散型電源の導入により、配電系統に逆潮流が発生する状況が見られるようになってきている。

【0041】

このため、配電線の途中に電圧調整機器を介在させて適宜昇圧補正あるいは降圧補正を行う必要がある。具体的には、電圧調整機器は、遠隔地にある需要家へ電気事業法で定められている１０１±６Ｖの電圧を供給することが可能となる程度まで電圧を昇圧又は降圧して配電線Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３に給電するようになっている。

【0042】

ここで、電圧調整機器としては、上記のＬＲＴ２００に加えて、ステップ式自動電圧調整器（ＳＶＲ）、静止形無効電力補償装置（ＳＶＣ）、電力用コンデンサ（ＳＣ）などが挙げられる。ＳＶＲやＬＲＴは、タップ切換で電圧を離散的に可変するものである。

【0043】

配電線Ｆ１においては、電圧調整機器としてのＳＶＲ３０１ａが電圧センサ４０１ｂと４０１ｃの間に介挿され、ＳＶＲ３０１ｂが電圧センサ４０１ｄと４０１ｅの間に介挿されている。また、配電線Ｆ２においては、ＳＶＲ３０２ａが電圧センサ４０２ｂと４０２ｃの間に介挿されている。

【0044】

なお、電圧センサ４０１ａ〜４０１ｆ，４０２ａ〜４０２ｅ，４０３ａ〜４０３ｄは、各計測地点に設置された開閉器に内蔵されたものであってもよい。

【0045】

本実施形態の電圧制御システムは、電圧調整機器としてのＬＲＴ２００及びＳＶＲ３０１ａ，３０１ｂ，３０２ａの電圧制御量を制御することにより、配電系統全体の電圧制御を行うための電圧制御部１００を備えている。

【0046】

電圧制御部１００は、後述する電圧制御プログラムを実行するプロセッサを備えたコンピュータとして実現することが可能であり、電圧値取得部１０１、電圧判定部１０２、パターン記憶部１０３、電圧推定部１０４、電圧許容範囲記憶部１０５、電圧許容判定部１０６、最適パターン決定部１０７、及び、電圧制御量設定部１０８を有する。

【0047】

電圧値取得部１０１は、電圧センサ４０１ａ〜４０１ｆ，４０２ａ〜４０２ｅ，４０３ａ〜４０３ｄで計測された複数の計測地点における電圧値を所定の時間間隔で取得するようになっている。ここで、電圧センサ４０１ａ〜４０１ｆ，４０２ａ〜４０２ｅ，４０３ａ〜４０３ｄで計測される電圧値は、三相の各線間に現れる線間電圧であり、例えば三相分を平均した線間電圧三相平均値（Ｖ）である。

【0048】

なお、電圧値取得部１０１が取得する電圧値は、電圧センサの計測値の瞬時値であってもよいが、電圧センサの計測値を計測地点ごとに所定時間にわたって平均化処理した値であってもよい。

【0049】

電圧判定部１０２は、電圧値取得部１０１によって取得された電圧値のうち、所定の電圧管理値内から逸脱しているもの（以下、逸脱電圧値ともいう）があるか否かを判定するようになっている。ここで、電圧管理値は、基準電圧の±１％の値であるとする。例えば、基準電圧が６６００Ｖの場合には、電圧管理値は６６００Ｖ±６６Ｖとなる。

【0050】

パターン記憶部１０３は、ＬＲＴ２００及びＳＶＲ３０１ａ，３０１ｂ，３０２ａに対する電圧制御量の情報を組み合わせてなる複数の組合せパターンを記憶するようになっている。例えば、電圧制御量は、ＬＲＴ２００及びＳＶＲ３０１ａ，３０１ｂ，３０２ａのタップ値、あるいは現在のタップ値からの変化量（以下、タップ切換量ともいう）である。なお、パターン記憶部１０３は、上記の複数の組合せパターンを生成して記憶するものであってもよい。

【0051】

電圧推定部１０４は、電圧判定部１０２によって電圧管理値内から逸脱した電圧値があると判定されたことを条件として、各計測地点における電圧の推定値（以下、推定電圧ともいう）を組合せパターンごとに算出するようになっている。なお、パターン記憶部１０３は、電圧推定部１０４で算出された推定電圧を記憶するようになっている。

【0052】

電圧許容範囲記憶部１０５は、推定電圧に対する複数の許容範囲を記憶するようになっている。ここで、複数の許容範囲は互いに相違しているものとする。なお、電圧許容範囲記憶部１０５は、上記の複数の許容範囲を生成して記憶するものであってもよい。

【0053】

電圧許容判定部１０６は、組合せパターンごとに、全ての計測地点における推定電圧が上記の複数の許容範囲のうちの少なくとも１つに含まれるか否かを判定するようになっている。

【0054】

例えば、電圧許容判定部１０６は、複数の許容範囲のうちの１つの許容範囲に全ての計測地点における推定電圧が含まれる組合せパターンがあるか否かを判定し、否定判定した場合に当該許容範囲よりも値の範囲が広い許容範囲に全ての計測地点における推定電圧が含まれる組合せパターンがあるか否かを判定するようになっている。特に、電圧許容判定部１０６は、最も狭い許容範囲から一段階ずつ許容範囲を広げながら、許容範囲ごとに全ての計測地点における推定電圧が含まれる組合せパターンがあるか否かを判定するようになっていることが望ましい。

【0055】

なお、電圧許容範囲記憶部１０５は、電圧許容判定部１０６によって、全ての計測地点における推定電圧が上記の複数の許容範囲のうちの少なくとも１つに含まれると判定された組合せパターンを逸脱電圧許容パターンとして記憶するようになっている。

【0056】

最適パターン決定部１０７は、上記の逸脱電圧許容パターンのうち、式（１．１）の評価関数による評価値Ｆが最も小さくなる組合せパターンを決定するようになっている。ここで、式（１．１）の評価関数におけるρの値は、１０未満の正の値、より好ましくは１程度の値であるとする。

【0057】

電圧制御量設定部１０８は、最適パターン決定部１０７によって決定された組合せパターンに基づいて、ＬＲＴ２００及びＳＶＲ３０１ａ，３０１ｂ，３０２ａに電圧制御量を設定するようになっている。具体的には、電圧制御量設定部１０８は、タップ切換信号を発生させて、ＬＲＴ２００及びＳＶＲ３０１ａ，３０１ｂ，３０２ａのタップ値を制御するようになっている。

【0058】

＜電圧制御プログラム＞
次に、本実施形態の電圧制御システムを用いた電圧制御方法について説明する。図２〜図４は、電圧制御部１００が実行する電圧制御プログラムのフローチャートである。なお、以下では簡単のために、図５に示す配電系統モデル３００を用いて、本実施形態の電圧制御システムによる電圧制御方法を説明する。

【0059】

配電系統モデル３００は、ＬＲＴの二次母線から配電線が２回線引き出され、各回線の途中にＳＶＲが接続されたものであるとする。１〜１６は電圧管理をする地点（計測地点ｘ）を表しており、各計測地点ｘには電圧センサが設置されるとともに、計測地点４，５の間と計測地点１２，１３の間にそれぞれＳＶＲが設置されているとする。ただし、計測地点１，９の電圧センサは同じ母線に接続されているため、計測地点１，９で計測される電圧は同一値となる。

【0060】

まず、ステップＳ１で電圧値取得部１０１は、複数の計測地点１〜１６に設置された電圧センサにより計測された電圧値を取得する。

【0061】

図６に計測された電圧値（以下、計測電圧ともいう）の一例を示す。ここで、計測電圧は基準電圧で規格化されている。図６によると、１６の計測地点ｘのうち、６つの計測地点（計測地点１，９〜１３）の計測電圧のみが基準電圧の±１％の電圧管理値内に収まっている。

【0062】

次に、ステップＳ２で電圧判定部１０２は、ステップＳ１で取得された各計測地点ｘにおける計測電圧のうち、電圧管理値から逸脱しているものを検出する。この検出方法としては、例えば次の２つの方法がある。

【0063】

１つ目の方法は、電圧管理値を逸脱した計測電圧の出現回数を各計測地点ｘでカウントし、その出現回数があらかじめ定められた所定回数に到達した場合に、電圧の逸脱があったと判定する方法である。２つ目の方法は、計測電圧の電圧管理値からの逸脱量を各計測地点ｘで積分し、その積分値があらかじめ定められた所定値に到達した場合に、計測電圧の逸脱があったと判定する方法である。

【0064】

これらステップＳ１，Ｓ２の処理は、所定間隔の定周期で繰り返される（例えば１分間）。

【0065】

次に、ステップＳ３で電圧判定部１０２は、ステップＳ２で計測電圧の逸脱が検出されたか否かを判定する。ステップＳ３で否定判定がなされた場合には処理を終了し、肯定判定がなされた場合にはステップＳ４に進む。

【0066】

ステップＳ４で電圧推定部１０４は、各計測地点ｘにおける推定電圧を組合せパターンごとに算出する。表１にＬＲＴと２つのＳＶＲのそれぞれのタップ切換量の組合せパターンを示す。表１のテーブルは、パターン記憶部１０３に記憶されている。表１において、「０」はタップ切換がない状態、「１」は１タップ分昇圧された状態、「−１」は１タップ分降圧された状態を示している。

【0067】

表１に示した例では、ＬＲＴ、ＳＶＲの現在のタップ値から±１タップ分を切換するものとしている。１タップ分の電圧調整幅は約１．５％である。なお、現在のタップ値からの変化分は上記の±１タップ分に限定されず、±２タップ分以上であってもよい。

【0068】

【表1】

【0069】

ステップＳ４で電圧推定部１０４は、表１の各組合せパターンに対応する推定電圧を各計測地点ｘに関して算出する。図７に、図６の計測電圧（パターンＰ１）に対してパターンＰ６とパターンＰ１６をそれぞれ適用した場合の推定電圧を示す。

【0070】

例えば、パターンＰ６に注目すれば、ＳＶＲの上流側にある計測地点１〜４の推定電圧は、図６に示したパターンＰ１の計測電圧と同一となり、ＳＶＲの下流側にある計測地点５〜８の推定電圧は、パターンＰ１の計測電圧から１タップ分昇圧された値となる。一方、ＳＶＲの上流側にある計測地点９〜１２の推定電圧は、パターンＰ１の計測電圧と同一となり、ＳＶＲの下流側にある計測地点１３〜１６の推定電圧は、パターンＰ１の計測電圧から１タップ分降圧された値となる。

【0071】

次に、ステップＳ５で電圧許容判定部１０６は、組合せパターンごとに全ての推定電圧が、下記の表２に示す許容ランクｋによりランク付けされた複数の許容範囲のうちの少なくとも１つに含まれるか否かを判定する。

【0072】

一例として、電圧許容判定部１０６による上記の判定に用いる許容ランクｋの総数ＮＲをＮＲ＝５とした場合の、各許容ランクの下限許容値Ｖ_{ｘＬｐｕｋ}と上限許容値Ｖ_{ｘＨｐｕｋ}を表２に示す。表２のテーブルは、電圧許容範囲記憶部１０５に記憶されている。表２においては下位の許容ランクほど許容範囲が広く設定されている。なお、許容ランクの総数ＮＲ、下限許容値Ｖ_{ｘＬｐｕｋ}、上限許容値Ｖ_{ｘＨｐｕｋ}は表２に示された値に限定されず、配電系統の運用状況に応じた値に設定されていることが望ましい。

【0073】

ステップＳ５で否定判定がなされた場合には処理を終了し、肯定判定がなされた場合にはステップＳ６に進む。なお、ステップＳ５の処理の詳細については後述する。

【0074】

【表2】

【0075】

ステップＳ６で最適パターン決定部１０７は、全ての計測地点ｘにおける推定電圧が許容ランクｋに含まれる組合せパターンのうち、式（１．１）の評価関数による評価値Ｆが最も小さくなる組合せパターンを決定する。なお、ステップＳ６の処理の詳細については後述する。

【0076】

次に、ステップＳ７で電圧制御量設定部１０８は、表１のテーブルを参照して、ステップＳ６で決定された組合せパターンに対応するタップ値をＬＲＴ、ＳＶＲに設定することにより、ＬＲＴ、ＳＶＲのタップ切換を行う。

【0077】

これらステップＳ３〜Ｓ７の処理は所定間隔の定周期で実施される。なお、図２は、ステップＳ１，Ｓ２の処理間隔とステップＳ３〜Ｓ７の処理間隔とが相違するものとして示しているが、これらの処理間隔は同じでもよい。

【0078】

＜逸脱電圧許容判定処理＞
図３は、図２のフローチャートのステップＳ５の処理の詳細を示すフローチャートである。

【0079】

ステップＳ１１で電圧許容判定部１０６は、組合せパターンＰｉの総数ＮＰ、許容ランクｋの総数ＮＲを定義する。

【0080】

次に、ステップＳ１２で電圧許容判定部１０６は、パターン番号ｉとランク番号ｋの値をいずれも１に設定する。

【0081】

次に、ステップＳ１３で電圧許容判定部１０６は、電圧許容範囲記憶部１０５に記憶されている表２のテーブルを参照して、許容ランクｋの許容範囲の上下限値である上限許容値Ｖ_{ｘＨｐｕｋ}及び下限許容値Ｖ_{ｘＬｐｕｋ}を読み込む。

【0082】

次に、ステップＳ１４で電圧許容判定部１０６は、ステップＳ４で組合せパターンＰｉに関して算出された各計測地点ｘにおける推定電圧をパターン記憶部１０３から読み込む。

【0083】

次に、ステップＳ１５で電圧許容判定部１０６は、各計測地点ｘにおける推定電圧と、許容ランクｋの上限許容値Ｖ_{ｘＨｐｕｋ}及び下限許容値Ｖ_{ｘＬｐｕｋ}との比較を行う。具体的には、電圧許容判定部１０６は、各計測地点ｘにおける推定電圧が下限許容値Ｖ_{ｘＬｐｕｋ}以上かつ上限許容値Ｖ_{ｘＨｐｕｋ}以下であるか否かを判定する。

【0084】

ステップＳ１５で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１６に進み、否定判定がなされた場合にはステップＳ１７に進む。

【0085】

ステップＳ１６で電圧許容判定部１０６は、許容ランクｋの許容範囲内に全ての推定電圧が含まれる組合せパターンＰｉを逸脱電圧許容パターンとして、電圧許容範囲記憶部１０５に記憶する。これらステップＳ１５，Ｓ１６の処理により、許容ランクｋの許容範囲を超える推定電圧が含まれる組合せパターンを除外し、許容ランクｋの許容範囲を満足する組合せパターンのみを抽出することが可能となる。

【0086】

ステップＳ１７で電圧許容判定部１０６は、全ての組合せパターンＰｉについてステップＳ１５の判定処理が行われたか否かを判定する。ステップＳ１７で肯定判定がなされた場合にはステップＳ１９に進み、否定判定がなされた場合にはステップＳ１８に進む。

【0087】

ステップＳ１８で電圧許容判定部１０６は、パターン番号ｉをインクリメントし、ステップＳ１４に戻る。

【0088】

ステップＳ１９で電圧許容判定部１０６は、許容ランクｋの許容範囲内に全ての推定電圧が含まれる逸脱電圧許容パターンが１つ以上存在したか否かを判定する。ステップＳ１９で肯定判定がなされた場合にはステップＳ６に進み、否定判定がなされた場合にはステップＳ２０に進む。

【0089】

ステップＳ２０で電圧許容判定部１０６は、全ての許容ランクｋについてステップＳ１３〜Ｓ１９の処理が行われたか否かを判定する。ステップＳ２０で肯定判定がなされた場合には処理を終了し、否定判定がなされた場合にはステップＳ２１に進む。これにより、最大の許容範囲を満足する組合せパターンが存在しない場合には、最適パターンはないと判断されることになる。

【0090】

ステップＳ２１で電圧許容判定部１０６は、ランク番号ｋをインクリメントし、ステップＳ１３に戻る。

【0091】

＜最適パターン決定処理＞
図４は、図２のフローチャートのステップＳ６の処理の詳細を示すフローチャートである。

【0092】

ステップＳ３１で最適パターン決定部１０７は、許容ランクｋの許容範囲内に全ての推定電圧が含まれる逸脱電圧許容パターンが複数存在したか否かを判定する。ステップＳ３１で肯定判定がなされた場合にはステップＳ３２に進み、否定判定がなされた場合にはステップＳ３４に進む。

【0093】

ステップＳ３２で最適パターン決定部１０７は、複数の逸脱電圧許容パターンのそれぞれから得られた推定電圧に対して、式（１．１）の評価関数を用いて評価値Ｆを算出する。

【0094】

ステップＳ３３で最適パターン決定部１０７は、複数の逸脱電圧許容パターンのうち、式（１．１）の評価関数による評価値Ｆが最も小さくなる組合せパターンを最適パターンとして決定し、ステップＳ７に進む。

【0095】

なお、ステップＳ３３で最適パターン決定部１０７は、評価値Ｆが最も小さくなる逸脱電圧許容パターンが複数存在する場合には、式（１．２）のＥの値が最も小さい逸脱電圧許容パターンを最適パターンとして決定する。

【0096】

さらに、Ｅの値が最も小さくなる逸脱電圧許容パターンが複数存在する場合には、最適パターン決定部１０７は、式（１．３）のＤの値が最も小さい逸脱電圧許容パターンを最適パターンとして決定する。

【0097】

さらに、Ｄの値が最も小さくなる逸脱電圧許容パターンが複数存在する場合には、最適パターン決定部１０７は、例えばパターン番号ｉが最も小さい逸脱電圧許容パターンを最適パターンとして決定する。

【0098】

ステップＳ３４で最適パターン決定部１０７は、許容ランクｋの許容範囲内に全ての推定電圧が含まれる逸脱電圧許容パターンが１つのみ存在するため、その逸脱電圧許容パターンを最適パターンとして決定し、ステップＳ７に進む。

【0099】

＜計算結果＞
次に、本実施形態の電圧制御システム及び電圧制御プログラムを用いた計算結果について、図５〜図９を参照しながら説明する。

【0100】

図６に示した計測電圧の例では、基準電圧の±１％の値の電圧管理値から逸脱した計測電圧を示す計測地点が存在しているので、電圧制御部１００による電圧制御処理が行われることになる。

【0101】

図８は、図６の計測電圧に対して、表１に示した組合せパターンＰｉを適用した場合における評価関数の評価値Ｆを示している。図８によると、評価値Ｆが最も小さい組合せパターンはパターンＰ１６であり、次いでパターンＰ６となる。それらの組合せパターンに関する評価値Ｆは、パターンＰ１６については０．００２１であり、パターンＰ６については０．００２３である。

【0102】

また、図７及び図９に示すように、パターンＰ１６については基準電圧から±２％を越える計測地点（図５における計測地点１５，１６）の個数は２個であり、一方、パターンＰ６については０個である。なお、本例では、全ての計測地点ｘの推定電圧が基準電圧から±１％以内となる組合せパターンは存在しない。

【0103】

従来の方法は、評価関数の評価値Ｆの大きさのみで組合せパターンの良否を判定していたため、図６の計測電圧に対してはパターンＰ１６を最適パターンとして決定する。しかしながら、上記のようにパターンＰ１６の場合、基準電圧から±２％を越える計測地点が２箇所存在している。

【0104】

これに対して、本発明の電圧制御システム及び電圧制御プログラムは、表２に示す許容ランク１（逸脱電圧値の許容範囲は基準電圧から±２％以内）を満たす組合せパターンＰ６を最適パターンとして決定する。

【0105】

本例の場合は許容ランク１を満足する組合せパターンが１つしか存在しないが、許容ランク１を満足する組合せパターンが複数存在する場合には、それらの組合せパターンから評価関数の評価値Ｆが最も小さくなる組合せパターンを最適パターンとして決定することになる。

【0106】

なお、本例では、電圧制御部１００による電圧制御処理が行われても管理電圧である基準電圧から±１％を越える計測地点が存在するので、タップ切換完了後に再度ステップＳ３〜Ｓ６の電圧制御処理が開始されることになる。しかしながら、タップ切換完了後の各計測地点ｘにおける計測電圧がパターンＰ６による推定電圧と一致した状態であれば、電圧制御量の最適値はパターンＰ６のタップ切換量であり、そのタップ切換量に対応するタップ値が維持されることになる。

【0107】

以上の結果から、従来の方法では、基準電圧から大きく逸脱する推定電圧を与えるような組合せパターンを最適と決定する場合があるが、本発明の電圧制御システム及び電圧制御プログラムは、そのような組合せパターンを除外するため、基準電圧から大きく逸脱しない推定電圧で、かつ最適な推定電圧を与える組合せパターンを適切に選択することができる。

【0108】

以上説明したように、本発明によれば、全ての計測地点における推定電圧が複数の許容範囲のうちの少なくとも１つに含まれるか否かを判定することにより、電圧管理値から大きく逸脱する推定電圧を与える電圧制御量の組合せパターンを、最適パターンとして誤判定することを低減できる。

【0109】

また、本発明によれば、式（１．１）の評価関数におけるρの値が十分低い値に設定されているため、推定電圧の僅かな相違や計測誤差などに影響されずに最適パターンの誤判定を低減することができる。

【0110】

また、本発明によれば、最も狭い電圧逸脱の許容範囲に全ての推定電圧が含まれる組合せパターンがない場合には、次に広い許容範囲に全ての推定電圧が含まれる組合せパターンがあるか否かを調べる。このようにして、電圧逸脱の許容範囲を順次広げて最適パターンを決定するため、電圧管理値から大きく逸脱する推定電圧を与える電圧制御量の組合せパターンを効率的に除外することができる。

【0111】

また、本発明によれば、複数の電圧調整機器のタップ値を制御することにより、配電系統全体の電圧制御を行うことができる。

【符号の説明】

【0112】

１００ 電圧制御部
１０１ 電圧値取得部
１０２ 電圧判定部
１０３ パターン記憶部
１０４ 電圧推定部
１０５ 電圧許容範囲記憶部
１０６ 電圧許容判定部
１０７ 最適パターン決定部
１０８ 電圧制御量設定部
２００ ＬＲＴ（電圧調整機器）
３００ 配電系統モデル
３０１ａ，３０１ｂ，３０２ａ ＳＶＲ（電圧調整機器）
４０１ａ〜４０１ｆ，４０２ａ〜４０２ｅ，４０３ａ〜４０３ｄ 電圧センサ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】