7583885 電圧調整装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-06

(45)【発行日】2024-11-14

(54)【発明の名称】電圧調整装置

(51)【国際特許分類】

   H02J 3/12 20060101AFI20241107BHJP

   H02M 5/04 20060101ALI20241107BHJP

【ＦＩ】

H02J3/12

H02M5/04

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2023147080

(22)【出願日】2023-09-11

【審査請求日】2023-10-31

(73)【特許権者】

【識別番号】000000262

【氏名又は名称】株式会社ダイヘン

(74)【代理人】

【識別番号】100114557

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 英仁

(74)【代理人】

【識別番号】100078868

【弁理士】

【氏名又は名称】河野 登夫

(72)【発明者】

【氏名】前田 博宣

【審査官】新田 亮

(56)【参考文献】

【文献】特開平０８－２０３７５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１１８８２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６０－０８６６１４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｊ ３／１２

Ｈ０２Ｍ ５／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

交流を変電所から負荷に配電する配電線に配置され、複数のタップを有する調整変圧器を有し、配電線の電圧が規定の電圧範囲を逸脱したときに調整変圧器のタップを切り換えて電圧を電圧範囲内に自動的に調整する電圧調整装置であって、
前記タップに関する処理を行う制御部を備え、
前記制御部は、
所定の周期にて１次側電圧と２次側電圧とを取得し、
前記周期に応じて、時系列に並ぶ１次側電圧及び２次側電圧それぞれによる差分を算出し、
算出した差分に基づき、前記タップの切り換えが行われたタイミングを検出し、
現時点における１次側電圧と２次側電圧による電圧比を算出し、
現時点よりも前となる過去の１次側電圧と２次側電圧による電圧比を算出し、
現時点の電圧比から、過去の電圧比を減算することにより、時系列に並ぶ１次側電圧及び２次側電圧それぞれによる差分を算出する
電圧調整装置。

【請求項2】

交流を変電所から負荷に配電する配電線に配置され、複数のタップを有する調整変圧器を有し、配電線の電圧が規定の電圧範囲を逸脱したときに調整変圧器のタップを切り換えて電圧を電圧範囲内に自動的に調整する電圧調整装置であって、
前記タップに関する処理を行う制御部を備え、
前記制御部は、
所定の周期にて１次側電圧と２次側電圧とを取得し、
前記周期に応じて、時系列に並ぶ１次側電圧及び２次側電圧それぞれによる差分を算出し、
算出した差分に基づき、前記タップの切り換えが行われたタイミングを検出し、
現時点における１次側電圧から、現時点よりも前となる過去の１次側電圧を減算した、１次側電圧の変化量を算出し、
現時点における２次側電圧から、現時点よりも前となる過去の２次側電圧を減算した、２次側電圧の変化量を算出し、
２次側電圧の変化量から、１次側電圧の変化量を減算することにより、時系列に並ぶ１次側電圧及び２次側電圧それぞれによる差分を算出する
電圧調整装置。

【請求項3】

前記制御部は、算出した差分の絶対値が、予め定められた閾値を超えた瞬間を、前記タップの切り換えが行われたタイミングとして検出する
請求項１又は請求項２に記載の電圧調整装置。

【請求項4】

前記制御部は、
算出した差分が正の値である場合、１次側に対し、２次側が昇圧されたと判定し、
算出した差分が負の値である場合、１次側に対し、２次側が降圧されたと判定する
請求項１又は請求項２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。

【背景技術】

【0002】

電圧調整装置は、２次巻線が配電線に直列に接続される直列変圧器と、１次巻線が配電線に並列に接続され、２次巻線に複数のタップが設けられた調整変圧器と、該複数のタップを切り換えて直列変圧器の１次巻線に接続するタップ切換器とを備えている（例えば、特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開平１１－３１２６１２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に開示された電圧調整装置は、タップの切り換えが行われたタイミングを効率的に検出する点について考慮されていない。

【0005】

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、タップの切り換えが行われたタイミングを効率的に検出することが可能な電圧調整装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本開示の一態様に係る電圧調整装置は、交流を変電所から負荷に配電する配電線に配置され、複数のタップを有する調整変圧器を有し、配電線の電圧が規定の電圧範囲を逸脱したときに調整変圧器のタップを切り換えて電圧を電圧範囲内に自動的に調整する電圧調整装置であって、前記タップに関する処理を行う制御部を備え、前記制御部は、所定の周期にて１次側電圧と２次側電圧とを取得し、前記周期に応じて、時系列に並ぶ１次側電圧及び２次側電圧それぞれによる差分を算出し、算出した差分に基づき、前記タップの切り換えが行われたタイミングを検出する。

【0007】

本態様にあたっては、電圧調整装置は、例えば直接切換方式のＳＶＲ（Step Voltage Regulator）であり、複数のタップを含む調整変圧器、コモン端子を含む負荷時タップ切換器、及びこれらタップの切り換えに関する処理を行う制御部を備える。電圧調整装置は、配電線に配置（接続）されるにあたり、１次側の配電線と、２次側の配電線とに接続される。すなわち、負荷時タップ切換器及び調整変圧器が配電線に配置（接続）されるにあたり、負荷時タップ切換器（コモン端子）は１次側の配電線に接続され、調整変圧器（素通しタップ）は２次側の配電線に接続される。制御部は、例えば、１０ｍsec等の所定の周期にて、１次側電圧の値（１次側電圧値）と、２次側電圧の値（２次側電圧値）とを実質的に同時点（同じ検出時点）となるように、１次側及び２次側の配電線それぞれに設けられた計測用変圧器（１次側計測用変圧器（ＰＴ１）、２次側計測用変圧器（ＰＴ２））から取得する。制御部は、取得した１次側電圧値及び２次側電圧値を、取得時点と関連付けて、記憶部に記憶することにより、所定の周期にて実質的に同時点（同じ検出時点）となる１次側電圧値及び２次側電圧値を、時系列に管理するものであってもよい。これら１次側電圧の値（１次側電圧値）及び２次側電圧の値（２次側電圧値）の取得周期（検出周期）は、変電所からの商用電源の周波数におけるハーフサイクルに応じて（ハーフサイクル以上）決定されるものであってもよい。制御部は、所定の周期にて取得した、時系列に並ぶ複数の１次側電圧及び２次側電圧それぞれを用いて、これら１次側電圧及び２次側電圧の時間変化量を示す差分を算出する。制御部は、当該算出した差分に基づき、タップの切り換えが行われたタイミングを検出するため、当該検出精度（タップの切り換えが行われた否かの判定制度）を向上させることができる。

【0008】

本開示の一態様に係る電圧調整装置は、前記制御部は、算出した差分の絶対値が、予め定められた閾値を超えた瞬間を、前記タップの切り換えが行われたタイミングとして検出する。

【0009】

本態様にあたっては、制御部は例えば、記憶部を有するマイコン等により構成されており、当該マイコンの記憶部には、算出した差分との対比に用いられる閾値が、記憶されている。当該閾値は、例えばＳＶＲ等の電圧調整装置の型式、機種又は製品仕様に基づき、予め定められているものであってもよい。制御部は、所定の周期にて１次側電圧値及び２次側電圧値を取得（検出）する都度、当該差分を算出し、算出した差分の絶対値が、閾値を超えた瞬間を、タップの切り換えが行われたタイミングとして検出する。これにより、制御部は、１次側電圧値及び２次側電圧値の取得（検出）タイミングと同期させて、タップの切り換えが行われたタイミングとして検出するため、当該検出精度（タップの切り換えが行われた否かの判定制度）を向上させることができる。

【0010】

本開示の一態様に係る電圧調整装置は、前記制御部は、算出した差分が正の値である場合、１次側に対し、２次側が昇圧されたと判定し、算出した差分が負の値である場合、１次側に対し、２次側が降圧されたと判定する。

【0011】

本態様にあたっては、制御部は、算出した差分の正負を判定し、正の値である場合、１次側から見て（１次側に対し）、２次側が昇圧されたと判定し、負の値である場合、１次側から見て（１次側に対し）、２次側が降圧されたと判定する。このように時系列に並ぶ１次側電圧及び２次側電圧それぞれによる差分の正負に応じて、１次側から見て、２次側が昇圧されたか、又は降圧されたかを効率的に判定することができる。

【0012】

本開示の一態様に係る電圧調整装置は、前記制御部は、現時点における１次側電圧と２次側電圧による電圧比を算出し、現時点よりも前となる過去の１次側電圧と２次側電圧による電圧比を算出し、現時点の電圧比から、過去の電圧比を減算することにより、時系列に並ぶ１次側電圧及び２次側電圧それぞれによる差分を算出する。

【0013】

本態様にあたっては、制御部は、時系列に並ぶ１次側電圧及び２次側電圧それぞれによる差分を算出するにあたり、１次側電圧と２次側電圧による電圧比を用いた電圧比差を算出する。制御部は、所定の周期にて１次側電圧と２次側電圧とを取得しており、これら実質的に同時点にて取得した１次側電圧（Ｖ１）と２次側電圧（Ｖ２）とによる電圧比（Ｖ２／Ｖ１）を算出する。この場合、現時点（今回（[m]サイクル目）の取得）における１次側電圧と２次側電圧による電圧比（Ｖ２(m)／Ｖ１(m)）から、過去（前回（[m-1]サイクル目）の取得）における１次側電圧と２次側電圧による電圧比（Ｖ２(m-1)／Ｖ１(m-1)）を減算することにより、時系列に並ぶ１次側電圧及び２次側電圧それぞれによる差分（電圧比差）を算出する。当該差分は、タップ切り換えが検出される場合（タップ切り換えが行われた場合）、１タップ分の巻数比偏差に準じた値となることが想定される。従って、この１タップ分の巻数比偏差に対し、計測精度や外乱の許容値を考慮して、検出閾値（予め定めれらた閾値）が、決定されるものであってもよい。制御部は、算出した差分（電圧比差）の絶対値が、検出閾値（予め定めれらた閾値）を超える場合、当該閾値を超えた瞬間をタップの切り換えが行われたタイミングとして検出するため、当該検出精度（タップの切り換えが行われた否かの判定制度）を向上させることができる。制御部は、差分（電圧比差）が、正の値である場合、１次側に対し２次側が昇圧されたと判定し、負の値である場合、１次側に対し２次側が降圧されたと判定するものであってもよい。

【0014】

本開示の一態様に係る電圧調整装置は、前記制御部は、現時点における１次側電圧から、現時点よりも前となる過去の１次側電圧を減算した、１次側電圧の変化量を算出し、現時点における２次側電圧から、現時点よりも前となる過去の２次側電圧を減算した、２次側電圧の変化量を算出し、２次側電圧の変化量から、１次側電圧の変化量を減算することにより、時系列に並ぶ１次側電圧及び２次側電圧それぞれによる差分を算出する。

【0015】

本態様にあたっては、制御部は、時系列に並ぶ１次側電圧及び２次側電圧それぞれによる差分を算出するにあたり、１次側電圧及び２次側電圧それぞれにおける、現時点（今回（[m]サイクル目）の取得）における電圧値（Ｖ１(m)、Ｖ２(m)）に対する、過去（前回（[m-1]サイクル目）の取得）における電圧値（Ｖ１(m-1)、Ｖ２(m-1)）からの変化量を算出する。すなわち、制御部は、現時点（今回（[m]サイクル目）の取得）における１次側電圧（Ｖ１(m)）から、過去（前回（[m-1]サイクル目）の取得）における１次側電圧（Ｖ１(m-1)）を減算することにより、１次側電圧における変化量（ΔＶ１）を算出する。制御部は、現時点（今回（[m]サイクル目）の取得）における２次側電圧（Ｖ２(m)）から、過去（前回（[m-1]サイクル目）の取得）における２次側電圧（Ｖ２(m-1)）を減算することにより、２次側電圧における変化量（ΔＶ２）を算出する。制御部は、２次側電圧における変化量（ΔＶ２）から、１次側電圧における変化量（ΔＶ１）を減算することにより、時系列に並ぶ１次側電圧及び２次側電圧それぞれによる差分（電圧変化量差）を算出する。制御部は、算出した差分（電圧変化量差）の絶対値が、検出閾値（予め定めれらた閾値）を超える場合、当該閾値を超えた瞬間をタップの切り換えが行われたタイミングとして検出する。当該検出閾値（予め定めれらた閾値）は、定格電圧印加時のステップ電圧を基準として、決定されるものであってもよい。このように算出した差分（電圧変化量差）及び検出閾値（予め定めれらた閾値）を用いることにより、タップの切り換えに関する検出精度（タップの切り換えが行われた否かの判定制度）を向上させることができる。更に、制御部は、差分（電圧変化量差）が、正の値である場合、１次側に対し２次側が昇圧されたと判定し、負の値である場合、１次側に対し２次側が降圧されたと判定するものであってもよい。

【発明の効果】

【0016】

タップの切り換えが行われたタイミングを効率的に検出する電圧調整装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】実施形態１に係る電圧調整装置の構成例を示すブロック図である。

【図2】制御部の処理手順（電圧比差）を示すフローチャートである。

【図3】実施形態２に係る制御部の処理手順（電圧変化量差）を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0018】

（実施形態１）
以下、実施の形態について、図面に基づいて説明する。図１は、実施形態１に係る電圧調整装置１の構成例を示すブロック図である。電圧調整装置１は、例えば直接切換方式のＳＶＲ（Step Voltage Regulator）であり、単相又は３相の配電線１００に配置される。本実施形態において、電圧調整装置１は、単相の配電線１００に配置されるものにて説明するが、後述するとおり、３相の配電線１００に配置された場合においても各線間電圧に基づき各種の演算処理を行う。電圧調整装置１（SVR＝Step Voltage Regulator）は、順送電状態において、紙面左側の電源側（変電所）から供給される単相交流又は３相交流の電圧を調整し、紙面右側の負荷側へ、配電線１００を介して単相交流又は３相交流を配電する。電圧調整装置１は、逆送電状態において、紙面右側の負荷側から供給される単相交流又は３相交流の電圧を調整し、紙面左側の電源側（変電所）へ、配電線１００を介して単相交流又は３相交流を配電する。

【0019】

電圧調整装置１が配置される配電線１００は、１次側の配電線１００と、２次側の配電線１００とを含み、すなわち、電圧調整装置１は、１次側の配電線１００と、２次側の配電線１００との間に介在して配置されるものとなる。本実施形態においては、電圧調整装置１が含む調整変圧器２の１次側（負荷時タップ切換器３のコモン端子ｔｃ）に接続される配電線１００を１次側とし、調整変圧器２の２次側（負荷時タップ切換器３の素通しタップ）に接続される配電線１００を２次側とする。１次側の配電線１００には、１次側電圧の値（１次側電圧値）を検出する計測用変圧器ＰＴ（１次側計測用変圧器）が、接続されている。２次側の配電線１００には、２次側電圧の値（２次側電圧値）を検出する計測用変圧器ＰＴ（２次側計測用変圧器）が、接続されている。配電線１００には電源である変電所（電力を供給する源変電所）が接続されるものとなるが、変電所が１次側に接続され、負荷が２次側に接続されることが、電圧調整装置１の配置における初期設定として想定される。

【0020】

電圧調整装置１は、負荷時タップ切換器３、調整変圧器２、電圧調整指令回路５、及び制御部４を含む。負荷時タップ切換器３は、コモン端子ｔｃと、ｎ個のタップ端子ｔｎ（ｎは、タップの番号（ｔ１、ｔ２、ｔ３・・・ｔｎ）を示す）と、コモン端子ｔｃとｎ個のタップ端子ｔｎのいずれかを接続する接触子とを有し、コモン端子ｔｃに１次側の配電線１００が接続されている。負荷時タップ切換器３は、負荷が接続された状態でコモン端子ｔｃに接続するタップ端子ｔｎを切り換えることにより、１次側電圧又（V1）は２次側電圧（V2）を調整する。ｎ個のタップ端子ｔｎの内、いずれかのタップ端子ｔｎ（本実施形態では）が、素通しタップ（本実施形態における図示ではタップ４）として機能する。当該素通しタップには、巻線を介することなく、配電線１００（２次側の配電線１００）が接続される。

【0021】

調整変圧器２は、複数個のタップ（ｔ１～ｔｎ）を有する単巻変圧器で構成されている。調整変圧器２のタップ付き巻線の一方端は、負荷時タップ切換器３の第１タップ端子ｔｎ（ｔ１）に接続されている。タップ付き巻線の他方端は、他方の配電線１００に接続、又は中性点Ｎに接続されるものであってもよい。タップ付き巻線の一方端寄りの部分の所定の位置から（ｎ－１）個のタップが引き出され、それぞれ負荷時タップ切換器３の第２タップ端子ｔｎ（ｔ２）から第ｎタップ端子ｔｎに接続されている。また、タップ付き巻線の第ｒタップ（１＜ｒ＜ｎ：本図ではタップ４）の位置は、素通しタップの位置となっており、その位置に２次側の配電線１００が接続されている。負荷時タップ切換器３は、コモン端子ｔｃと、ｎ個のタップ端子ｔｎと、コモン端子ｔｃとｎ個のタップ端子ｔｎのいずれかを接続する接触子とを有し、コモン端子ｔｃに１次側の配電線１００が接続されている。負荷時タップ切換器３は、負荷が接続された状態でコモン端子ｔｃに接続するタップ端子ｔｎを切り換えることにより、１次側電圧又は２次側電圧を調整する。

【0022】

電圧調整指令回路５は、電圧調整継電器５１及び計器用変圧器５２を含む。電圧調整指令回路５は、２次側電圧を監視し、２次側電圧が２次側の目標電圧範囲（不感帯）から逸脱すると、２次側電圧を目標電圧範囲内に収めるための昇降圧信号（電圧調整指令）を出力する。電圧調整装置１は、１次側電圧を監視する１次側の電圧調整装置１と、２次側電圧を監視する２次側の電圧調整装置１とを含むものであってもよい。電圧調整継電器５１は、例えば、９０リレーで構成されている。電圧調整継電器５１は、継電器両端の電圧を検出し、その検出電圧が目標電圧範囲から外れている場合にタップの切り換えを指示する昇降圧信号（電圧調整指令）を生成し、制御部４に出力する。計器用変圧器５２は、１次巻線に高圧が印加されると、２次巻線から高圧を巻線比に応じた低圧に変成して出力する。計器用変圧器５２は、２次側の計測用変圧器ＰＴ（２次側計測用変圧器）として機能する。

【0023】

制御部４は、例えばマイコン等により構成され、不図示のＣＰＵ（Central Processing Unit）及び、ＲＯＭ又はＲＡＭ等の記憶部を有する。ＲＯＭ等の記憶部に予め記憶された制御プログラムに従って、電圧の調整を制御する。一時的に発生した情報はＲＡＭに記憶されるものであってもよい。制御部４は、電圧調整指令回路５（電圧調整継電器５１）から出力された昇降圧信号（電圧調整指令）を取得し、当該昇降圧信号に応じて、負荷時タップ切換器３に対し、タップ切り換えに関する処理を行う。制御部４は、１次側又は２次側に配置された計測用変圧器ＰＴそれぞれが、実質的に同時点にて計測した１次側電圧（V1）及び２次側電圧（V2）を取得し、取得した１次側電圧及び２次側電圧の値を取得時点（検出時点）と共に記憶部に記憶する。

【0024】

制御部４は、１次側（１次側電圧値：V1）と２次側（２次側電圧値：V2）の電圧比差、又は電圧変化量差を常時計測し、その変化量(傾き)が閾値を超えた瞬間をタップ切換と判断することで、正確なタップ切換タイミングを検出する。制御部４は、例えば、計測用変圧器ＰＴから１０ｍsec等の所定の周期にて１次側電圧の値（１次側電圧値）及び２次側電圧の値（２次側電圧値）を取得し、取得時点と関連付けて記憶部に記憶する。

【0025】

電圧比差は、Δa_21(m)として定義し、下記（１）式にて示される。ここで、ｍは周期的に電圧値を取得する際のサイクルを示す。

【0026】

【数1】

【0027】

すなわち、電圧比差（Δa_21 (m)）は、今回（m）取得した１次側（１次側電圧値：V1）と２次側（２次側電圧値：V2）の実行値（RMS）において、２次側電圧値を１次側電圧値で除算した値から、前回（m-1）取得した２次側電圧値を１次側電圧値で除算した値を減算したものである。当該実行値（直近１サイクルの実行値）は、一定時間の実行値平均、フィルタ計算した値等の電圧データに基づくものであればよい。

【0028】

上述した（１）式では、タップ切換を検出すると電圧比差（Δa_21 (m)）は1タップ分の巻数比偏差に準じた値となるため、これに計測精度や外乱の許容値を考慮して検出閾値を決定するものであってもよい。例えば１タップ分の巻数比偏差が0.005で、許容範囲を20%とする場合、電圧比差が絶対値で0.004以上（検出閾値）の変化があれば、タップ切換として検出する。このときの符号が正の場合は、１次側から見て２次側を昇圧、負の場合は降圧したものとして検知できる。従って、制御部４は、導出した電圧比差（Δa_21 (m)）の絶対値が、検出閾値（例えば0.004）以上となる場合、タップ切換として検出（タップ切り換えにおける電気的な切り換えタイミングとして検出）するものであってもよい。更に、制御部４は、導出した電圧比差（Δa_21 (m)）が、正の場合は１次側から見て２次側を昇圧したと判定し、負の場合は１次側から見て２次側を降圧したと判定する。

【0029】

電圧変化量差は、ΔΔV_21RMS(m)として定義し、下記（２）式にて示される。ここで、ｍは周期的に電圧値を取得する際のサイクルを示す。

【0030】

【数2】

【0031】

すなわち、電圧変化量差（ΔΔV_21RMS (m)）は、今回に対する前回の２次側電圧値の実行値（RMS）における変化量から、今回に対する前回の１次側電圧値の実行値（RMS）における変化量を減算したものである。当該実行値（直近１サイクルの実行値）は、一定時間の実行値平均、フィルタ計算した値等の電圧データに基づくものであればよい。

【0032】

上述した（２）式の場合は、定格電圧印加時のステップ電圧を基準として、同様に閾値を決定することができる。例えば定格電圧が6600V、定格ステップ電圧が100V、許容電圧範囲を6000から7200Vとした場合、ステップ電圧換算の許容範囲は9.1%≒600/6600となり、絶対値で91Vrms以上（検出閾値）の変化があれば、タップ切換として検出する。従って、制御部４は、導出した電圧変化量差（ΔΔV_21RMS (m)）の絶対値が、検出閾値（91Vrms）以上となる場合、タップ切換として検出（タップ切り換えにおける電気的な切り換えタイミングとして検出）するものであってもよい。更に、制御部４は、導出した電圧変化量差（ΔΔV_21RMS (m)）が、正の場合は１次側から見て２次側を昇圧したと判定し、負の場合は１次側から見て２次側を降圧したと判定する。電圧変化量差を用いた処理の流れについては、実施形態２にて詳述する。

【0033】

このように、制御部４は、所定の周期にて取得した１次側電圧と２次側電圧とによる比率又は変化量を算出する。その上で、制御部は、今回算出した比率又は変化量と、前回算出した比率又は変化量とに基づき、タップの切り換えが行われている際中であるか否かを判定する。ＳＶＲ等の電圧調整装置１において、負荷時タップ切換器３は機械接点を用いるものであり、タップ切り換えにおける電気的な切り換えタイミングを、タップ切り換えの機構的動作から特定することが困難となる。すなわち、タップ切り換えの信号（昇降圧信号：３４Ｍ信号）が負荷時タップ切換器３に出力されることにより、タップ切り換えの機構的動作が行われる期間が２秒（２[ｓ]）程度に対し、切り換え前後のタップが橋絡中の状態（橋絡抵抗導通中）となるのは、５０[ｍsec]の極めて短い期間となる。これに対し、制御部４は、例えば１０[ｍsec]等の所定の周期にて常時計測している１次側電圧と２次側電圧とによる比率又は変化量（傾き）に基づき、当該比率又は変化量（傾き）が予め定められた閾値を超えた瞬間を、タップの切り換えが行われたと判断することで、タップ切り換えにおける電気的な切り換えタイミングを精度良く検出することができる。

【0034】

タップ切り換えの前後では一時的に橋絡抵抗が導通する。このとき、負荷電流による橋絡抵抗の電圧降下は、タップ切り換え自体の電圧変化量差や電圧比変化量の閾値を上回ることもある。更に３相である場合はこれらのタイミングには相毎にズレもあるので、閾値検出だけでタップ切換判定をした場合、実際には１回のタップ切換動作を連続で複数回検出してしまう可能性がある。これに対し、特定のサイクル数の中で複数回閾値検出した場合は、１回の検出として判定するものであってもよい。当該特定のサイクル数は、負荷時タップ切換器３の実力値又は製品仕様等によって決定されるものであってもよい。例えば切換時間の実測値が80から100msecの負荷時タップ切換器３に対しては、60Hzなら６サイクル、50Hzなら５サイクルとするものであってもよい。上記のように複数回閾値検出した場合、何れの負荷時タップ切換器３も、初めの閾値検出は橋絡抵抗の導通であり、最後の閾値検出は切換完了となる。このように、制御部４は、初めから最後までを一連のタップ切換動作として検出する。

【0035】

図２は、制御部４の処理手順（電圧比差）を示すフローチャートである。制御部４は、ＲＯＭ等の記憶部に予め格納されている制御プログラム（プログラム製品）に従って、負荷時タップ切換器３の運用中に本処理を実行する。

【0036】

制御部４は、１次側電圧値及び２次側電圧値を取得する（Ｓ１０１）。制御部４は、実質的に同時点にて取得した１次側電圧値及び２次側電圧値を、取得時点を関連付けて、記憶部に記憶する。このように取得時点を関連付けて記憶することにより、取得した１次側電圧値及び２次側電圧値における経時変化を把握することができる。

【0037】

制御部４は、電圧比差を算出する（Ｓ１０２）。制御部４は、１次側電圧値及び２次側電圧値を取得（検出）する都度、１次側（１次側電圧値：Ｖ１）と２次側（２次側電圧値：Ｖ２）の電圧比（Ｖ２／Ｖ１）を常時計測（算出）している。制御部４は、１次側電圧値及び２次側電圧値の取得（検出）に併せて、算出した電圧比を当該算出時点（１次側電圧値及び２次側電圧値の検出時点）と関連付けて、記憶部に記憶するものであってもよい。これにより、１次側電圧値及び２次側電圧値の検出周期（サンプリング周期）に同期させて、１次側電圧値及び２次側電圧値の電圧比の変化履歴を保存管理することができる。制御部４は、前述した（１）式を用いて、今回検出（[m]サイクル目）した１次側電圧値及び２次側電圧値の電圧比と、前回検出（[m-1]サイクル目）した１次側電圧値及び２次側電圧値の電圧比との差異である電圧比差（Δa_21 (m)）を算出する。

【0038】

制御部４は、電圧比差の絶対値が閾値を超えたか否かを判定する（Ｓ１０３）。閾値は、制御部４を構成するマイコンが備える記憶部に記憶されており、１タップ分の巻数比偏差に計測精度や外乱の許容値を考慮して決定されるものであってもよい。この際、例えば１タップ分の巻数比偏差が0.005で、許容範囲を20%とする場合、閾値（検出閾値）は、0.004（0.004=0.005*(1-0.2)）とするものであってもよい。制御部４は、電圧比差の絶対値を算出し、当該絶対値（電圧比差の絶対値）が、閾値（検出閾値）を超えたか否かを判定する。当該電圧比差の絶対値と、閾値との対比に関しては、電圧比差の絶対値が閾値以上であるか否かにて判定するものであってもよい。

【0039】

電圧比差の絶対値が閾値を超えていない場合（Ｓ１０３：ＮＯ）、制御部４は、タップの切り換えは行われていないと判定する（Ｓ１０３１）。電圧比差の絶対値が閾値を超えていない場合、制御部４は、タップの切り換えは行われていないと判定し、再度Ｓ１０１から実行すべくループ処理を行う。

【0040】

電圧比差の絶対値が閾値を超えた場合（Ｓ１０３：ＹＥＳ）、制御部４は、タップの切り換えは行われたと判定する（Ｓ１０４）。電圧比差の絶対値が閾値を超えた場合、制御部４は、今回の１次側電圧値及び２次側電圧値の取得（検出）タイミングにおいて、タップの切り換えが、行われたと判定する。すなわち、制御部４は、電圧比差の絶対値が閾値を超えたと判定した瞬間を、タップの切り換えが行われたタイミングとして検出（タップ切り換えにおける電気的な切り換えタイミングとして検出）する。制御部４は、当該閾値との対比に用いた電圧比差の算出元である１次側電圧値及び２次側電圧値における、２つの検出時点（検出周期における今回（m）のサイクル、前回（m-1）のサイクル）にて定まる期間（前回（m-1）の検出時点から今回（m）の検出時点）に含まれる瞬間を、タップの切り換えが行われたタイミングとして検出するものであってもよい。制御部４は、このようにタップの切り換えを検出した場合、変電所が１次側又は２次側のいずれの側に位置するかを判定（変電所方向判定）する処理を行うものであってもよい。

【0041】

制御部４は、電圧比差が正の値であるか否かを判定する（Ｓ１０５）。電圧比差が正の値である場合（Ｓ１０５：ＹＥＳ）、制御部４は、１次側に対し２次側が昇圧されたと判定する（Ｓ１０６）。電圧比差が正の値でない場合（Ｓ１０５：ＮＯ）、制御部４は、１次側に対し２次側が降圧されたと判定する（Ｓ１０５１）。電圧比差が正の値でない場合、すなわち電圧比差が負の値である場合、制御部４は、１次側に対し２次側が降圧されたと判定する。このように、制御部４は、電圧比差の正負判定を行い、正の値である場合、１次側から見て（１次側に対し）、２次側が昇圧されたと判定し、負の値である場合、１次側から見て（１次側に対し）、２次側が降圧されたと判定する。

【0042】

制御部４は、Ｓ１０３１、Ｓ１０６、又はＳ１０５１の処理の実行後、再度Ｓ１０１からの処理を実行すべく、ループ処理を行う。これにより、制御部４は、１次側電圧値及び２次側電圧値の取得（検出）タイミングと同期させて、すなわち、これら電圧値の検出周期（サンプリング周期）に応じて、タップ切り換えが発生したか否かの判定（タップ切り換え有無判定）を周期的に継続して行うことができる。

【0043】

本実施形態において、電圧調整装置１は、単相の配電線１００に配置されるものにて説明したが、これに限定されず、電圧調整装置１は、３相の配電線１００に配置されるものであってもよい。この場合（３相の場合）、電圧調整装置１は、三相交流における線間電圧（UV,VW,WU）それぞれの電圧調整を行うにあたり、これら線間電圧（UV,VW,WU）それぞれに応じたタップ位置を同じとする三相一括切換を行う。従って、制御部４は、３相における線間電圧（UV,VW,WU）それぞれのうち、いずれかの線間電圧における、時系列に並ぶ１次側電圧及び２次側電圧それぞれによる差分を算出することにより、タップの切り換えが行われたタイミングを検出するものであってもよい。

【0044】

又は、制御部４は、３相における線間電圧（UV,VW,WU）それぞれにおいて、時系列に並ぶ１次側電圧及び２次側電圧それぞれによる差分を算出し、算出した線間電圧（UV,VW,WU）それぞれの差分に基づき、タップの切り換えが行われたタイミングを検出するものであってもよい。このように３相における線間電圧（UV,VW,WU）それぞれの差分を用いて判定する場合、これら差分それぞれによる判定結果が全て一致した場合、当該一致した結果に基づき、タップの切り換えが行われたタイミングを検出するものであってもよい。すなわち、制御部４は、これら差分それぞれによる判定結果が、タップの切り換えが実施されたと示す場合、タップの切り換えが行われた判定するものであってもよい。又は、制御部４は、これら差分それぞれによる判定結果において、いずれか２つの差分による判定結果が、タップの切り換えが実施されたと示す場合、タップの切り換えが行われた判定するものであってもよい。このように３相における線間電圧（UV,VW,WU）それぞれの差分を用いて判定することにより、外乱等に対する影響を低減させ、判定精度を向上させることが期待される。

【0045】

（実施形態２）
図３は、実施形態２に係る制御部４の処理手順（電圧変化量差）を示すフローチャートである。制御部４は、ＲＯＭ等の記憶部に予め格納されている制御プログラム（プログラム製品）に従って、負荷時タップ切換器３の運用中に本処理を実行する。

【0046】

制御部４は、１次側電圧値及び２次側電圧値を取得する（Ｓ２０１）。制御部４は、所定の周期にて、実質的に同じ検出時点となる１次側電圧値及び２次側電圧値を取得し、取得した１次側電圧値及び２次側電圧値と、取得時点（検出時点）とを関連付けて、マイコンの記憶部に記憶している。

【0047】

制御部４は、電圧変化量差を算出する（Ｓ２０２）。制御部４は、現時点（今回（[m]サイクル目）の取得）における１次側電圧（Ｖ１(m)）から、過去（前回（[m-1]サイクル目）の取得）における１次側電圧（Ｖ１(m-1)）を減算することにより、１次側電圧における変化量（ΔＶ１）を算出する。制御部４は、現時点（今回（[m]サイクル目）の取得）における２次側電圧（Ｖ２(m)）から、過去（前回（[m-1]サイクル目）の取得）における２次側電圧（Ｖ２(m-1)）を減算することにより、２次側電圧における変化量（ΔＶ２）を算出する。制御部４は、前述した（２）式を用いて、２次側電圧における変化量（ΔＶ２）から、１次側電圧における変化量（ΔＶ１）を減算することにより、時系列に並ぶ１次側電圧及び２次側電圧それぞれによる差分である、電圧変化量差（ΔΔV_21RMS (m)）を算出する。

【0048】

制御部４は、電圧変化量差の絶対値が閾値を超えたか否かを判定する（Ｓ２０３）。閾値は、制御部４を構成するマイコンが備える記憶部に記憶されており、定格電圧印加時のステップ電圧（１タップ分のステップ電圧）を基準として決定されるものであってもよい。この際、例えば定格電圧が6600V、定格ステップ電圧が100V、許容電圧範囲を6000から7200Vとした場合、ステップ電圧換算の許容範囲は9.1%≒600/6600となり、閾値（検出閾値）は、91Vrmsとするものであってもよい。制御部４は、電圧変化量差の絶対値を算出し、当該絶対値（電圧変化量差の絶対値）が、閾値（検出閾値）を超えたか否かを判定する。当該電圧変化量差の絶対値と、閾値との対比に関しては、電圧比差の絶対値が閾値以上であるか否かにて判定するものであってもよい。

【0049】

電圧変化量差の絶対値が閾値を超えていない場合（Ｓ２０３：ＮＯ）、制御部４は、タップの切り換えは行われていないと判定する（Ｓ２０３１）。電圧変化量差の絶対値が閾値を超えていない場合、制御部４は、タップの切り換えは行われていないと判定し、再度Ｓ１０１から実行すべくループ処理を行う。

【0050】

電圧変化量差の絶対値が閾値を超えた場合（Ｓ２０３：ＹＥＳ）、制御部４は、タップの切り換えは行われたと判定する（Ｓ２０４）。電圧変化量差の絶対値が閾値を超えた場合、制御部４は、今回の１次側電圧値及び２次側電圧値の取得（検出）タイミングにおいて、タップの切り換えが、行われたと判定する。すなわち、制御部４は、電圧変化量差の絶対値が閾値を超えたと判定した瞬間を、タップの切り換えが行われたタイミングとして検出（タップ切り換えにおける電気的な切り換えタイミングとして検出）する。制御部４は、当該閾値との対比に用いた電圧変化量差の算出元である１次側電圧値及び２次側電圧値における、２つの検出時点（検出周期における今回（m）のサイクル、前回（m-1）のサイクル）にて定まる期間（前回（m-1）の検出時点から今回（m）の検出時点）に含まれる瞬間を、タップの切り換えが行われたタイミングとして検出するものであってもよい。

【0051】

制御部４は、電圧変化量差が正の値であるか否かを判定する（Ｓ２０５）。電圧変化量差が正の値である場合（Ｓ２０５：ＹＥＳ）、制御部４は、１次側に対し２次側が昇圧されたと判定する（Ｓ２０６）。電圧変化量差が正の値でない場合（Ｓ２０５：ＮＯ）、制御部４は、１次側に対し２次側が降圧されたと判定する（Ｓ２０５１）。電圧変化量差が正の値でない場合、すなわち電圧変化量差が負の値である場合、制御部４は、１次側に対し２次側が降圧されたと判定する。このように、制御部４は、電圧変化量差の正負判定を行い、正の値である場合、１次側から見て（１次側に対し）、２次側が昇圧されたと判定し、負の値である場合、１次側から見て（１次側に対し）、２次側が降圧されたと判定する。

【0052】

制御部４は、Ｓ２０３１、Ｓ２０６、又はＳ２０５１の処理の実行後、再度Ｓ２０１からの処理を実行すべく、ループ処理を行う。これにより、制御部４は、１次側電圧値及び２次側電圧値の取得（検出）タイミングと同期させて、すなわち、これら電圧値の検出周期（サンプリング周期）に応じて、タップ切り換えが発生したか否かの判定（タップ切り換え有無判定）を周期的に継続して行うことができる。

【0053】

今回開示された実施形態は全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

【0054】

特許請求の範囲に記載されている複数の請求項に関して、引用形式に関わらず、相互に組み合わせることが可能である。特許請求の範囲では、複数の請求項に従属する多項従属請求項が記載されている。特許請求の範囲では、多項従属請求項に従属する多項従属請求項は記載されていないが、多項従属請求項に従属する多項従属請求項を記載してもよい。

【符号の説明】

【0055】

１ 電圧調整装置、 ２ 調整変圧器、 ３ 負荷時タップ切換器、 ｔｃ コモン端子、 ｔｎ タップ端子(タップ)、 ４ 制御部（記憶部を含むマイコン）、 ５ 電圧調整指令回路、 ５１ 電圧調整継電器、 ５２ 計器用変圧器、 １００ 配電線、 ＰＴ 計測用変圧器

【要約】      （修正有）

【課題】タップの切り換えが行われたタイミングを効率的に検出することが可能な電圧調整装置を提供する。
【解決手段】電圧調整装置１は、交流を変電所から負荷に配電する配電線１００に配置され、複数のタップを有する調整変圧器２を有し、配電線の電圧が規定の電圧範囲を逸脱したときに調整変圧器２のタップを切り換えて電圧を電圧範囲内に自動的に調整する。電圧調整装置１はさらに、前記タップに関する処理を行う制御部４を備え、前記制御部４は、所定の周期にて１次側電圧と２次側電圧とを取得し、前記周期に応じて、時系列に並ぶ１次側電圧及び２次側電圧それぞれによる差分を算出し、算出した差分に基づき、前記タップの切り換えが行われたタイミングを検出する。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】