特開 2023-151000 負荷分布推定装置、負荷分布推定方法及び負荷分布推定プログラム

(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】P2023151000

(43)【公開日】2023-10-16

(54)【発明の名称】負荷分布推定装置、負荷分布推定方法及び負荷分布推定プログラム

(51)【国際特許分類】

   H02J 3/00 20060101AFI20231005BHJP

【ＦＩ】

H02J3/00 170

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022060381

(22)【出願日】2022-03-31

(71)【出願人】

【識別番号】000173809

【氏名又は名称】一般財団法人電力中央研究所

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】上村 敏

【テーマコード（参考）】

5G066

【Ｆターム（参考）】

5G066AA03

5G066AA05

5G066AE01

5G066AE03

5G066AE09

(57)【要約】

【課題】ＳＶＲが配置された環境下での負荷分布の推定を適切に行なう負荷分布推定装置、負荷分布推定方法及び負荷分布推定プログラムを提供する。
【解決手段】前処理部１０１は、配電線に配置された２つの配電線センサのそれぞれから、各々の位置での有効潮流及び無効潮流の情報を取得し、配電線センサ間に有効潮流の差分及び無効潮流の差分を均等に分布させた潮流モデルを生成する。電圧推定部１０２は、潮流モデルを基に潮流計算を実行して一方の配電線センサの位置での電圧の推定値を求める。タップ位置判定部１０３は、一方の配電線センサによる電圧の測定値と推定値との差分を基に配電線センサ間に配置された配電用自動電圧調整器のタップ位置を判定する。負荷分布推定部１１は、タップ位置判定部１０３により判定されたタップ位置、並びに、配電線センサの各々の位置での有効潮流及び無効潮流の情報を基に配電線センサ間の負荷分布を推定する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

配電線に配置された２つの配電線センサのそれぞれから、各々の位置での有効潮流及び無効潮流の情報を取得し、前記配電線センサ間に前記有効潮流の差分及び前記無効潮流の差分を均等に分布させた潮流モデルを生成する前処理部と、
前記前処理部により生成された前記潮流モデルを基に潮流計算を実行して一方の配電線センサの位置での電圧の推定値を求める電圧推定部と、
前記一方の配電線センサから電圧の測定値を取得し、前記測定値と前記推定値との差分を基に前記配電線センサ間に配置された配電用自動電圧調整器のタップ位置を判定するタップ位置判定部と、
前記タップ位置判定部により判定された前記タップ位置、並びに、２つの前記配電線センサの各々の位置での前記有効潮流及び前記無効潮流の情報を基に前記配電線センサ間の負荷分布を推定する負荷分布推定部と
を備えたことを特徴とする負荷分布推定装置。

【請求項2】

前記２つの配電線センサは、電流の流れる方向にしたがって上流側配電線センサ及び下流側配電線センサを含み、
前記電圧推定部は、前記下流側配電線センサの位置での電圧の推定値を求め、
前記タップ位置判定部は、前記下流側配電線センサから電圧の測定値を取得し、前記測定値と前記推定値との差分を基に前記上流側配電線センサと前記下流側配電線センサとの間に配置された配電用自動電圧調整器のタップ位置を判定し、
前記負荷分布推定部は、前記タップ位置、並びに、前記上流側配電線センサ及び前記下流側配電線センサの各々の位置での前記有効潮流及び前記無効潮流の情報を基に前記上流側配電線センサと前記下流側配電線センサとの間の負荷分布を推定する
ことを特徴とする請求項１に記載の負荷分布推定装置。

【請求項3】

前記タップ位置判定部は、電圧値の範囲と前記タップ位置との対応関係の情報を予め有し、前記対応関係を基に前記測定値と前記推定値との差分に対応する前記タップ位置を判定することを特徴とする請求項１又は２に記載の負荷分布推定装置。

【請求項4】

前記前処理部は、前記電圧センサ間の距離を等分する分割位置までに、前記有効潮流の差分及び前記無効潮流の差分を前記分割位置の数で等分した値ずつ前記有効潮流及び前記無効潮流が減少するように前記潮流モデルを生成することを特徴とする請求項１～３のいずれか一つに記載の負荷分布推定装置。

【請求項5】

配電線に配置された２つの電線センサのそれぞれから、各々の位置での有効潮流及び無効潮流の情報を取得し、前記配電線センサ間に前記有効潮流の差分及び前記無効潮流の差分を均等に分布させた潮流モデルを生成し、
生成した前記潮流モデルを基に潮流計算を実行して一方の配電線センサの位置での電圧の推定値を求め、
前記一方の配電線センサから電圧の測定値を取得し、前記測定値と前記推定値との差分を基に前記配電線センサ間に配置された配電用自動電圧調整器のタップ位置を判定し、
判定した前記タップ位置、並びに、２つの前記配電線センサの各々の位置での前記有効潮流及び前記無効潮流の情報を基に前記配電線センサ間の負荷分布を推定する
ことを特徴とする負荷分布推定方法。

【請求項6】

配電線に配置された２つの電線センサのそれぞれから、各々の位置での有効潮流及び無効潮流の情報を取得し、前記配電線センサ間に前記有効潮流の差分及び前記無効潮流の差分を均等に分布させた潮流モデルを生成し、
生成した前記潮流モデルを基に潮流計算を実行して一方の配電線センサの位置での電圧の推定値を求め、
前記一方の配電線センサから電圧の測定値を取得し、前記測定値と前記推定値との差分を基に前記配電線センサ間に配置された配電用自動電圧調整器のタップ位置を判定し、
判定した前記タップ位置、並びに、２つの前記配電線センサの各々の位置での前記有効潮流及び前記無効潮流の情報を基に前記配電線センサ間の負荷分布を推定する
処理をコンピュータに実行させることを特徴とする負荷分布推定プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、負荷分布推定装置、負荷分布推定方法及び負荷分布推定プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、配電系統では再生可能エネルギー電源（再エネ電源）の大量導入の影響により、電力品質の維持が困難になりつつある。具体的には、再エネ電源の出力変動による短周期の電圧変動、高周波による障害などが発生しており、早期の抑制対策が重要となってきている。また、再エネ電源の増加により、配電系統の短絡容量が増大し、再エネ電源の連系位置の変更や設備対策が求められる。

【0003】

一方、一般配電事業者による配電系統の管理では、これまで、ある時刻断面を切り出した静特性の評価により、設備計画、運用計画及び制御が行われてきた。ただし、ある時刻断面を切り出した静特性の評価では再エネ電源の制御や事故時の挙動を考慮することが難しいため、一般配電事業者による配電系統の管理において、短周期の電圧変動、高調波による障害及び短絡容量の対策を検討することは困難である。

【0004】

このような状況を踏まえて、短周期の電圧変動、高調波による障害及び短絡容量の対策を検討するための配電系統専用の解析を行うための配電系統解析ツールの開発及び高度化が進められている。ただし、配電系統解析ツールの高速化は進んでいるが、活用する際に最も時間と労力がかかるのがデータ入力である。解析対象が大規模な系統の場合、利用者が全てのデータを入力することは困難である。そこで、配電設備データ、需要家データ及び分散型電源データなどの設備データや契約データの入力を自動化するシステムが開発されている。

【0005】

一方、設備データや契約データといった固定的な情報とは異なり、時間変化する各需要家の消費電力データや各需要者の分散型電源の発電出力データは、入力を自動化することが困難であった。時間変化する各需要家の消費電力データや各事業者の分散形電源の発電出力データの入力の自動化を可能とするには、一般送配電事業者が電圧や潮流を観測するために設置しているセンサ内蔵開閉器の計測データを活用することが考えられる。現状、一般送配電事業者の計測データの要素は、電圧、有効潮流及び無効潮流であり、これらは、１０～３０分間隔の周期で計測され、サーバに保存される。ただし、一般送配電事業者の計測データを解析に直接活用するにあたりいくつか問題が存在する。

【0006】

そのうちの１つの問題として、計測される有効潮流と無効潮流は、センサ内蔵開閉器により計測したエリア全体の潮流であり、その中のどの位置に分布しているかがわからないといった問題がある。有効潮流及び無効潮流の分布を、需要家の契約電力や事業者の分散形電源の定格出力の容量比で按分して決めることはできるが、実際には、契約電力に応じて消費しているわけでもなく、分散形電源も定格出力に応じて発電しているわけでもないので、正確な分布が表されてはいない。したがって、この分布を用いて電圧解析しても、センサ内蔵開閉器にて計測した電圧と計算で求めた電圧は一致しない場合がほとんどである。一般送配電事業者の現場では、計測値と解析値が一致しない場合、解析ツールの計算誤差と判断されることが多いが、それは誤りであり実際には入力値が実態とあっていないと考えることができる。

【0007】

そこで、この問題を解決するための技術として、負荷分布を推定したい区間を挟んだ２つのセンサ内蔵開閉器の計測データが一致するように負荷分布を自動的に求める技術が提案されている。この手法で求まった負荷点の位置と負荷量は、あくまでも仮想的に設定したものであるが、実際の配電線の状態をセンサ情報から推定して、解析ツール上にモデル化できるという大きなメリットがある。

【0008】

なお、配電系統における負荷分布の推定の技術として以下のような技術が提案されている。例えば、負荷接続点毎の平均実負荷を算出し、ＰＶ発電量と計測電力とから推定時点での実負荷を算出して平均実負荷で按分して実負荷を求め、求めた実負荷からＰＶ発電量を差し引いて負荷接続点毎の負荷を推定する技術が存在する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0009】

【特許文献1】特開２０１３－１６２６６６号公報

【非特許文献】

【0010】

【非特許文献1】田中、上村著、センサー開閉器情報に基づく配電系統の電圧推定法、電力中央研究所報告書、R04011、2005．

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

しかしながら、従来の負荷分布の推定技術では、センサ内蔵開閉器の間に配電用自動電圧調整器（ＳＶＲ：Step Voltage Regulator）が設置されていると負荷分布の推定が困難になるおそれがある。また、無理に負荷分布を推定した場合、センサ内蔵開閉器部の電圧及び潮流が一致しない可能性がある。これは、ＳＶＲには通信機能を有さないものが多く、遠隔からタップ位置を把握することが難しく、ＳＶＲによりどの程度の電圧調整が行われたかを把握することが困難であることを理由とする。そのため、従来の負荷分布の推定技術では、ＳＶＲが配置されている環境では、適切な負荷分布の推定を行なうことが困難であり、配電系統解析ツールの解析の精度が低下して、電力品質を維持することが困難となる。

【0012】

また、発電量と計測電力とから推定時点での実負荷を算出して平均実負荷で按分して求めた実負荷を基に負荷接続点毎の負荷を推定する技術では、ＳＶＲによる電圧調整が考慮されておらず、適切な負荷分布の推定を行なうことが困難である。

【0013】

開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、ＳＶＲが配置された環境下での負荷分布の推定を適切に行なう負荷分布推定装置、負荷分布推定方法及び負荷分布推定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】

【0014】

本願の開示する負荷分布推定装置、負荷分布推定方法及び負荷分布推定プログラムの一つの態様において、前処理部は、配電線に配置された２つの配電線センサのそれぞれから、各々の位置での有効潮流及び無効潮流の情報を取得し、前記配電線センサ間に前記有効潮流の差分及び前記無効潮流の差分を均等に分布させた潮流モデルを生成する。電圧推定部は、前記前処理部により生成された前記潮流モデルを基に潮流計算を実行して一方の配電線センサの位置での電圧の推定値を求める。タップ位置判定部は、前記一方の配電線センサから電圧の測定値を取得し、前記測定値と前記推定値との差分を基に前記配電線センサ間に配置された配電用自動電圧調整器のタップ位置を判定する。負荷分布推定部は、前記タップ位置判定部により判定された前記タップ位置、並びに、２つの前記配電線センサの各々の位置での前記有効潮流及び前記無効潮流の情報を基に前記配電線センサ間の負荷分布を推定する。

【発明の効果】

【0015】

１つの側面では、本発明は、ＳＶＲが配置された環境下での負荷分布の推定を適切に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】図１は、実施例に係る負荷分布推定装置のブロック図である。

【図2】図２は、負荷分布の推定対象である配電線の概略図である。

【図3】図３は、有効潮流の差分及び無効潮流の差分の均等分布を説明するための図である。

【図4】図４は、ＳＶＲのタップ幅と電圧の差分との関係を表す図である。

【図5】図５は、タップ位置の推定処理を説明するための図である。

【図6】図６は、負荷分布の推定結果を説明するための図である。

【図7】図７は、実施例に係る負荷分布推定装置による負荷分布推定処理のフローチャートである。

【図8】図８は、実施例に係る負荷分布推定装置による推定結果をまとめた図である。

【図9】図９は、正確な推定が行えるセンサ内蔵開閉器の間隔の評価結果を示す図である。

【図10】図１０は、負荷分布推定装置のハードウェア構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下に、本願の開示する負荷分布推定装置、負荷分布推定方法及び負荷分布推定プログラムの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施例により本願の開示する負荷分布推定装置、負荷分布推定方法及び負荷分布推定プログラムが限定されるものではない。

【実施例0018】

図１は、実施例に係る負荷分布推定装置のブロック図である。本実施例に係る負荷分布推定装置１は、センサ内蔵開閉器２０に接続される。

【0019】

センサ内蔵開閉器２０は、負荷分布推定装置１による負荷分布の推定対象である配電線に配置される。センサ内蔵開閉器２０は、配置された位置における電圧、有効潮流及び無効潮流を計測する。ただし、センサ内蔵開閉器２０は、配置された位置における電圧、電流及び力率を計測してもよい。その場合、センサ内蔵開閉器２０により取得された計測データにより、有効潮流及び無効潮流が算出可能である。

【0020】

負荷分布推定装置１は、図１に示すように、タップ位置推定部１０及び負荷分布推定部１１を有する。さらに、タップ位置推定部１０は、前処理部１０１、電圧推定部１０２及びタップ位置判定部１０３を有する。

【0021】

前処理部１０１は、有効潮流及び無効潮流の計測データを２つのセンサ内蔵開閉器２０から取得する。そして、前処理部１０１は、取得した有効潮流及び無効潮流の計測データを用いてタップ位置推定のための前処理を行う。以下に、前処理部１０１による処理の詳細ついて説明する。

【0022】

図２は、負荷分布の推定対象である配電線の概略図である。配電線３は、変電所４から出力された電力を各負荷に供給する。配電線３には、例えば、２つのセンサ内蔵開閉器２０が配置される。ここで、変電所４に近い側のセンサ内蔵開閉器２０が保持する電圧、有効潮流及び無効潮流を計測する配電線センサを、上流側配電線センサ２１とする。また、変電所４から遠い側のセンサ内蔵開閉器２０が保持する配電線センサを、下流側配電線センサ２２とする。図２では、センサ内蔵開閉器２０が有する上流側配電線センサ２１及び下流側配電線センサ２２を図示した。また、配電線３における２つのセンサ内蔵開閉器２０の間には、ＳＶＲ３０が配置される。ここで、配電線３の上流側配電線センサ２１と下流側配電線センサ２２との間の線路定数は、Ｒ＋ｊＸである。このＲ＋ｊＸは、配電線３のこの間のインピーダンスにあたる。上流側配電線センサ２１と下流側配電線センサ２２との間の距離が短くなるほど、インピーダンスは小さくなる。そして、インピーダンスが小さいほど、負荷分布の変化による電圧の変化が小さいため、推定誤差が大きくなる。

【0023】

本実施例では、前処理部１０１は、上流側配電線センサ２１から、電圧の計測値としてＶ１、有効潮流の計測値としてＰ１及び無効潮流の計測値としてＱ１を取得する。また、前処理部１０１は、下流側配電線センサ２２から、電圧の計測値としてＶ２、有効潮流の計測値としてＰ２及び無効潮流の計測値としてＱ２を取得する。

【0024】

次に、前処理部１０１は、上流側配電線センサ２１により計測された有効潮流の計測値と下流側配電線センサ２１により計測された有効潮流の計測値との差分を求める。ここで、有効潮流の差分をＰＬとすると、前処理部１０１は、ＰＬ＝Ｐ１－Ｐ２として有効潮流の差分を求める。

【0025】

また、前処理部１０１は、上流側配電線センサ２１により計測された無効潮流の計測値と下流側配電線センサ２１により計測された無効潮流の計測値との差分を求める。ここで、有効潮流の差分をＱＬとすると、前処理部１０１は、ＱＬ＝Ｑ１－Ｑ２として無効潮流の差分を求める。

【0026】

次に、前処理部１０１は、ＳＶＲ３０が設置されていないと仮定して、有効潮流の差分及び無効潮流の差分をセンサ間に均等分布させる。ここで、センサ間とは、上流側配電線センサ２１と下流側配電線センサ２２との間を指す。図３は、有効潮流の差分及び無効潮流の差分の均等分布を説明するための図である。一例として、有効潮流の差分及び無効潮流の差分をセンサ間の３箇所に均等分布させる場合、前処理部１０１は、有効潮流の差分及び無効潮流の差分のそれぞれの３分の１を求める。ここで、有効潮流の差分がＰＬであり、無効潮流の差分がＱＬの場合、前処理部１０１は、ＰＬ／３及びＱＬ／３を求める。そして、前処理部１０１は、上流側配電線センサ２１と下流側配電線センサ２２との間の経路を６等分した１つ目、３つ目、５つ目の３箇所の位置２０１～２０３で有効潮流がＰＬ／３ずつ減り、無効潮流がＱＬ／３ずつ減るとする。ここで、６等分とは、上流側配電線センサ２１から位置２０１まで、位置２０１から位置２０１と位置２０２との中間まで、位置２０１と位置２０２との中間から位置２０２まで、位置２０２から位置２０２と位置２０３との中間まで、位置２０２と位置２０３との中間から位置２０３まで、位置２０３から下流側配電線センサ２２の６つの区間に分けることを指す。

【0027】

その後、前処理部１０１は、センサ間で均等配分した有効潮流及び無効潮流の情報を電圧推定部１０２へ出力する。また、前処理部１０１は、上流側配電線センサ２１による電圧の計測値であるＶ１及び下流側配電線センサ２２による電圧の計測値であるＶ２の情報を電圧推定部１０２へ出力する。

【0028】

ここで、本実施例では３つの位置で分割する場合を例に説明したが、分割位置の数はこれに限らず特に制限はない。例えば、分割位置は１０個などでもよく、分割位置の数が大きい方が上流側配電線センサ２１と下流側配電線センサ２２との間の距離を広げることができる可能性がある。ただし、分割位置が多くなるほど、次の電圧推定部１０２による潮流計算が煩雑になる可能性が高く、分割位置の数は求められるセンサ間の距離や潮流計算による負荷の許容範囲などに基づいて決定されることが好ましい。

【0029】

電圧推定部１０２は、センサ間に均等配分された有効潮流及び無効潮流の情報の入力を前処理部１０１から受ける。また、電圧推定部１０２は、上流側配電線センサ２１による電圧の計測値であるＶ１及び下流側配電線センサ２２による電圧の計測値であるＶ２の情報の入力を前処理部１０１から受ける。次に、電圧推定部１０２は、潮流計算を行って、ＳＶＲ３０が存在しない場合の下流側配電線センサ２２の位置での推定電圧を算出する。

【0030】

例えば、図３に示すように、有効潮流の差分と無効潮流との差分が位置２０１～２０３に均等分布された場合、電圧推定部１０２は、縦軸が電圧を表し横軸が位置を表すグラフにおいて、電圧が一次関数的に変化すると推定する。すなわち、電圧推定部１０２は、上流側配電線センサ２１の位置と計測された電圧であるＶ１とを表す点２１１を通過し、位置２０１～２０３のそれぞれで有効電力及び無効電力がＰＬ／３及びＱＬ／３ずつ減る一次関数２３３により電圧の変化が表されると推定する。そして、電圧推定部１０２は、一次関数２３３における下流側配電線センサ２２の位置に対応する電圧を推定電圧であるＶ２ｍｉｎとして求める。

【0031】

その後、電圧推定部１０２は、算出した推定電圧であるＶ２ｍｉｎの情報をタップ位置判定部１０３へ出力する。また、電圧推定部１０２は、下流側配電線センサ２２による電圧の計測値であるＶ２の情報をタップ位置判定部１０３へ出力する。

【0032】

タップ位置判定部１０３は、推定電圧であるＶ２ｍｉｎの情報の入力を電圧推定部１０２から受ける。また、タップ位置判定部１０３は、下流側配電線センサ２２による電圧の計測値であるＶ２の情報の入力を電圧推定部１０２から受ける。そして、タップ位置判定部１０３は、下流側配電線センサ２２による電圧の計測値であるＶ２と推定電圧であるＶ２ｍｉｎとの差分であるΔＶを求める。すなわち、タップ位置判定部１０３は、ΔＶ＝Ｖ２－Ｖ２ｍｉｎを計算する。

【0033】

図４は、ＳＶＲのタップ幅と電圧の差分との関係を表す図である。タップ位置判定部１０３は、例えば、図４に示すようなＳＶＲ３０のタップ幅と電圧の差分との関係を表す情報を予め保持する。図４は、ＳＶＲ３０が３段の切り替え動作を行う装置の場合のＳＶＲ３０のタップ幅と電圧の差分との対応関係の一例である。図４におけるＶｓｖｒは、ＳＶＲ３０のタップ幅を表す。

【0034】

そして、タップ位置判定部１０３は、下流側配電線センサ２２による電圧の計測値であるＶ２と推定電圧であるＶ２ｍｉｎとの差分であるΔＶがいずれの区分に属するかを確認して、ＳＶＲ３０のタップ位置を推定する。

【0035】

図５は、タップ位置の推定処理を説明するための図である。例えば、図５に示すように、下流側配電線センサ２２による電圧の計測値であるＶ２と推定電圧であるＶ２ｍｉｎとの差分であるΔＶが２Ｖｓｖｒの場合で説明する。この場合、タップ位置判定部１０３は、１．５Ｖｓｖｒ≦ΔＶ＜２．５Ｖｓｖｒであることから、ＳＶＲ３０の位置を２段と推定する。

【0036】

その後、タップ位置判定部１０３は、推定したＳＶＲ３０のタップ位置の情報を負荷分布推定部１１へ出力する。

【0037】

負荷分布推定部１１は、ＳＶＲ３０の推定されたタップ位置の情報の入力をタップ位置判定部１０３から受ける。負荷分布推定部１１は、ＳＶＲ３０の推定されたタップ位置を固定して、負荷分布推定を行う。

【0038】

具体的には、負荷分布推定部１１は、上流側配電線センサ２１を内蔵するセンサ内蔵開閉器２０及び下流側配電線センサ２２を保持するセンサ内蔵開閉器２０から、それぞれの地点の電圧、有効潮流及び無効潮流の情報を受信する。次に、負荷分布推定部１１は、上流側配電線センサ２１により計測された有効電力と下流側配電線センサ２２により計測された有効電力との差分を算出する。また、負荷分布推定部１１は、上流側配電線センサ２１により計測された無効電力と下流側配電線センサ２２により計測された無効電力との差分を算出する。

【0039】

次に、負荷分布推定部１１は、上流側配電線センサ２１と下流側配電線センサ２２との間の経路を等分割する３つの分割位置である仮想の負荷の点に求めた差分を均等分布させた場合を仮定する。ただし、負荷分布推定部１１は、差分の情報や差分を均等分布させた場合の情報を前処理部１０１から取得してもよい。

【0040】

次に、負荷分布推定部１１は、上流側配電線センサ２１及び下流側配電線センサ２２により計測された有効潮流及び無効潮流の値を固定し、且つ、ＳＶＲ３０の推定されたタップ位置を固定した状態で潮流計算を行う。負荷分布推定部１１は、潮流計算で求めた有効潮流及び無効潮流が、上流側配電線センサ２１及び下流側配電線センサ２２のそれぞれの位置における有効潮流及び無効潮流に一致するように負荷の位置及び負荷量を調整する。そして、負荷分布推定部１１は、潮流計算で求まる下流側配電線センサ２２の位置の電圧と下流側配電線センサ２２により計測された電圧とが一致する負荷の分布を推定する。

【0041】

具体的には、負荷分布推定部１１は、負荷を均等分布された状態から段階的に負荷が上流側配電線センサ２１の側に寄っていく複数のパターン及び段階的に負荷が下流側配電線センサ２２の側に寄っていく複数のパターンを保持する。そして、負荷分布推定部１１は、パターンを切り替えることで負間の分布を推定する。

【0042】

例えば、潮流計算で求まる下流側配電線センサ２２の位置の電圧が下流側配電線センサ２２により計測された電圧よりも小さい場合、負荷分布推定部１１は、負荷を上流側配電線センサ２１の側に段階的に移動させるように負荷分布のパターンを切り替えていく。逆に、潮流計算で求まる下流側配電線センサ２２の位置の電圧が下流側配電線センサ２２により計測された電圧よりも大きい場合、負荷分布推定部１１は、負荷を下流側配電線センサ２２の側に段階的に移動させるように負荷分布のパターンを切り替えていく。パターンを切り替えていき、潮流計算で求まる下流側配電線センサ２２の位置の電圧と下流側配電線センサ２２により計測された電圧との大小関係が反転したところで、負荷分布推定部１１は、パターンの切り替えを停止する。そして、負荷分布推定部１１は、反転した際のパターンの負荷分布と一つ前の切り替えのパターンの負荷分布とを、電圧の差の比率で合成した結果を負荷分布の推定結果とする。

【0043】

図６は、負荷分布の推定結果を説明するための図である。負荷分布推定部１１は、例えば、位置２２１での有効潮流がＰＬＡ且つ無効潮流がＱＬＡとなり、位置２２２での有効潮流がＰＬＢ且つ無効潮流がＱＬＢとなり、位置２２３での有効潮流がＰＬＣ且つ無効潮流がＱＬＣとなるように負荷分布を推定する。

【0044】

負荷分布推定部１１は、負荷分布の推定結果を表示装置に表示させて配電系統解析ツールを用いて配電系統の解析を行う作業者に負荷分布の推定結果を通知する。他にも、負荷分布推定部１１は、負荷分布の推定結果の情報を、配電系統解析ツールを実行する解析装置に入力してもよい。

【0045】

図７は、実施例に係る負荷分布推定装置による負荷分布推定処理のフローチャートである。次に、図７を参照して、実施例に係る負荷分布推定装置１による負荷分布推定処理の流を説明する。

【0046】

前処理部１０１は、上流側配電線センサ２１及び下流側配電線センサ２２から有効電力及び無効電前を受信する。そして、前処理部１０１は、ＳＶＲ３０が設置されていない条件において上流側配電線センサ２１と下流側配電線センサ２２との間の有効電力及び無効電力の差分を算出する（ステップＳ１）。

【0047】

次に、前処理部１０１は、算出した差分を上流側配電線センサ２１と下流側配電線センサ２２との間に均等に分布させた場合の、各分割点における有効電力及び無効電力を算出する（ステップＳ２）。その後、前処理部１０１は、有効電力及び無効電力の差分を上流側配電線センサ２１と下流側配電線センサ２２との間に均等に分布させた場合の情報を電圧推定部１０２へ出力する。

【0048】

電圧推定部１０２は、有効電力及び無効電力の差分を上流側配電線センサ２１と下流側配電線センサ２２との間に均等に分布させた場合の情報の入力を前処理部１０１から受ける。そして、電圧推定部１０２は、潮流計算を行って下流側配電線センサ２２の位置の推定電圧を求める（ステップＳ３）。その後、電圧推定部１０２は、下流側配電線センサ２２の位置の推定電圧の情報をタップ位置判定部１０３へ出力する。

【0049】

タップ位置判定部１０３は、下流側配電線センサ２２の位置の推定電圧の情報の入力を電圧推定部１０２から受ける。次に、タップ位置判定部１０３は、下流側配電線センサ２２による電圧の計測値と推定電圧との差分を算出する（ステップＳ４）。

【0050】

次に、タップ位置判定部１０３は、下流側配電線センサ２２による電圧の計測値と推定電圧との差分とＳＶＲ３０のタップ幅との関係から、ＳＶＲ３０のタップ位置を推定する（ステップＳ５）。その後、タップ位置判定部１０３は、推定したＳＶＲ３０のタップ位置の情報を負荷分布推定部１１へ出力する。

【0051】

負荷分布推定部１１は、タップ位置判定部１０３により推定されたＳＶＲ３０のタップ位置の情報を取得する。そして、負荷分布推定部１１は、推定されたＳＶＲ３０のタップ位置を設定して、潮流計算を繰り替えして上流側配電線センサ２１と下流側配電線センサ２２との間の負荷分布を推定する（ステップＳ６）。

【0052】

ここで、本実施例では、下流側配電線センサ２２の位置における電圧の推定値と測定値とを用いてＳＶＲ３０のタップ位置を推定したが、逆に、上流側配電線センサ２１の位置における電圧の推定値と測定値とを用いてＳＶＲ３０のタップ位置を推定してもよい。

【0053】

次に、本実施例に係る負荷分布推定装置１による負荷分布の推定の評価結果について説明する。図８は、実施例に係る負荷分布推定装置による推定結果をまとめた図である。

【0054】

ここでは、有効性を評価する条件として、ＳＶＲ３０を２つのセンサ内蔵開閉器２０の間の配電線３の中央に設定し、センサ内蔵開閉器２０の間の距離を２ｋｍとし、ＳＶＲ３０のタップ位置を６９００Ｖに固定した状態で、配電線３の全体の負荷量及び負荷力率を変化させた。

【0055】

本来、負荷分布の推定であるため、負荷分布の推定精度を比較すべきであるが、実際の配電線３における負荷点は、３つの仮想の負荷点よりも数が多く、一致していることの比較が困難である。そこで、負荷分布が正しく推定できていれば、センサ内蔵開閉器２０により計測された電圧、有効潮流及び無効潮流の値と、推定された負荷分布とした場合に算出されるセンサ内蔵開閉器２０の位置における電圧、有効潮流及び無効潮流の値とが一致するはずである。そこで、ここでの精度検証では、推定された負荷分布とした場合の、センサ内蔵開閉器２０の位置における電圧、有効潮流及び無効潮流の値で評価を行った。

【0056】

図８における表４０１は、上流側配電線センサ２１を有するセンサ内蔵開閉器２０の位置における評価結果である。また、表４０２は、下流側配電線センサ２２を有するセンサ内蔵開閉器２０の位置における評価結果である。表４０１及び４０２の数字は、全体の負荷量（４０００ｋＷ～－４０００ｋＷ）、負荷力率（遅れ８５％、１００％、進み８５％）を変化させて推定した全ての場合の最大誤差を表す。電圧の誤差は６６００Ｖに対する百分率、潮流の誤差は配電線３の全体負荷の皮相電力に対する百分率である。

【0057】

グラフ４０１及び４０２に示すように、いずれの位置でもタップ位置推定部１０によるタップ位置の推定結果は、６９００Ｖとなり正しく推定されていた。また、いずれの位置でもセンサ内蔵開閉器２０による測定結果との誤差は、電圧、有効潮流及び無効潮流のいずれも十分小さい。電圧は、末端側センサの方の誤差が大きいが、それでも０．１３％であり、高圧電圧において約８．６Ｖ程度であり非常に小さい。

【0058】

次に、タップ位置推定部１０が万一タップ位置を間違って推定した場合の誤差を求め、誤差がどれくらい増えるかを評価する。例えば、１タップずれた６８００Ｖと誤って推定した場合、末端側センサの電圧の誤差は約２％（=高圧電圧で約１３２Ｖ）となる。また、２タップずれた６７００Ｖと誤った場合は約３．５％（=高圧電圧で約２３１Ｖ）となる。また、３タップずれた６６００Ｖと誤った場合は約５％（=高圧電圧で約３３０Ｖ）となる。以上より、タップ位置推定部１０がタップ位置を正しく推定できれば、推定結果を用いて求められるセンサ内蔵開閉器２０の位置における電圧、有効潮流、無効潮流が計測値と一致し、負荷分布推定結果が良好であるといえる。

【0059】

図９は、正確な推定が行えるセンサ内蔵開閉器の間隔の評価結果を示す図である。ここでは、センサ内蔵開閉器２０の間の負荷の偏りを、均等分布、始端集中及び末端集中の３つのパターンとして、タップ位置推定部１０がタップ位置を正しく推定で来た場合のセンサ内蔵開閉器２０の間の最大の距離を計測した。表５０１～５０３のいずれも、縦の欄で配電線３の全体負荷有効電力を表し、横の欄で負荷力率を表す。表中の数字は、タップ位置を正しく推定できたセンタ間距離の最大値を表す。距離の単位はｋｍである。表中の数字が大きい方が、センサ内蔵開閉器２０の間の距離が長くてもタップ位置が正確に推定できることを表し、数字が小さいほどセンサ内蔵開閉器２０の間の距離を短くしないと正確に推定することが困難となることを表す。

【0060】

表５０１～５０３で示されるように、一部の極端なケースでは、センサ内蔵開閉器２０の間の距離が２ｋｍ以下となったが、多くのケースではセンサ内蔵開閉器２０の間の距離を２ｋｍとすれば推定可能であることが分かる。

【0061】

以上に説明したように、本実施例に係る負荷分布推定装置は、ＳＶＲが設置されていない条件で配電線センサ間の有効潮流及び無効潮流を均等に分布させた状態を仮定して下流側配電線センサの電圧を推定する。そして、負荷分布推定装置は、下流側配電線センサの電圧の計測値と推定値とを比較してＳＶＲのタップの位置を推定する。その後、負荷分布推定装置は、推定したタップ位置を用いて配電線センサ間の負荷分布を推定する。

【0062】

これにより、ＳＶＲのタップ位置を精度よく推定することができ、負荷分布の推定精度を向上させることができる。そして、その推定した負荷分布を用いて配電系統の解析を行うことで、配電系統解析ツールの解析の精度が向上し、電力品質を維持することが可能となる。

【0063】

（ハードウェア構成）
図１０は、負荷分布推定装置のハードウェア構成図である。図１０に示すように、本実施例に係る負荷分布推定装置１は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）９１、メモリ９２、ハードディスク９３及びネットワークインタフェース９４を有する。ＣＰＵ９１は、バスを介してメモリ９２、ハードディスク９３及びネットワークインタフェース９４に接続される。

【0064】

ネットワークインタフェース９４は、負荷分布推定装置１と外部装置との間の通信のためのインタフェースである。例えば、ネットワークインタフェース９４は、ＣＰＵ９１とセンサ内蔵開閉器２０との間の通信を中継する。

【0065】

ハードディスク９３は、補助記憶装置である。ハードディスク９３は、図１に例示した、前処理部１０１、電圧推定部１０２及びタップ位置判定部１０３を含むタップ位置推定部１０及び負荷分布推定部１１の機能を実現するためのプログラムを含む各種プログラムを格納する。

【0066】

メモリ９２は、主記憶装置である。メモリ９２は、例えば、ＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）を用いることができる。

【0067】

ＣＰＵ９１は、ハードディスク９３から各種プログラムを読み出してメモリ９２上に展開して実行する。これにより、ＣＰＵ９１は、１に例示した、前処理部１０１、電圧推定部１０２及びタップ位置判定部１０３を含むタップ位置推定部１０及び負荷分布推定部１１の機能を実現することができる。

【符号の説明】

【0068】

１ 負荷分布推定装置
１０ タップ位置推定部
１１ 負荷分布推定部
２０ センサ内蔵開閉器
２１ 上流側配電線センサ
２２ 下流側配電線センサ
３０ ＳＶＲ
１０１ 前処理部
１０２ 電圧推定部
１０３ タップ位置判定部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】