JP2012005277A

JP2012005277A - 潮流計算機能を備えた無効電力補償装置、およびそのシステムと方法

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Publication number: JP2012005277A
Application number: JP2010138930A
Authority: JP
Inventors: Hideyuki Watabe; 英幸渡部; Takahiro Omori; 隆宏大森; Hidehiko Shimamura; 秀彦島村
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2010-06-18
Filing date: 2010-06-18
Publication date: 2012-01-05
Anticipated expiration: 2030-06-18
Also published as: JP5457949B2

Abstract

【課題】配電系統全体が適正な一定範囲内の電圧を保持するような無効電力補償装置を提供す。
【解決手段】電圧指令基準値１４と配電系統の計測情報に基づいて、配電系統に注入する無効電力を制御することにより配電系統の電圧安定化を図る無効電力補償装置３１であって、さらに、配電系統の配電線路モデルによる潮流計算機能を有した電圧指令補正回路２１を備え、前記電圧指令補正回路２１に前記無効電力補償装置３１の設置点と異なる地点の配電系統の計測情報を入力し、前記配電系統の計測情報に基づいて潮流計算を行い、配電系統全体の電圧が一定範囲内となるように前記電圧指令基準値１４に前記電圧指令補正回路２１の電圧指令補正量の出力で補正を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、配電系統の電圧変動を補償する無効電力補償装置、およびそのシステムと方法に関する。

配電系統（電力系統）においては、配電線路の電圧を負荷変動に影響されることなく安定化させることが重要である。このため、従来では配電変電所の負荷時タップ切替装置（ＬＲＴタップ：Load Ratio control Transfomer、以下、ＬＲＴと略す）による送り出し電圧の調整および、配電線路の必要な箇所に接続された自動電圧調整器（ＳＶＲ：Step Voltage Regulator、以下、ＳＶＲとも表記する）などの電圧調整器により配電線路の電圧安定化を図るようにしている。
上位系統から下位系統へと電力の流れが一方向であるとき、配電系統の電圧はこれを前提に電圧調整機器を設置して、需要家電圧が一定範囲内に保持するよう制御されていた。

しかし、近年、地球温暖化や化石燃料枯渇などの問題からクリーンな自然エネルギー発電や熱効率の高いコジェネレーションシステム（cogeneration system）が注目され、これを可能とする風力発電や太陽光発電などの電源が増加しており、需要家の近くに分散型電源として設置されてきている。
分散型電源が増加すると、電力が上位系統から下位系統に流れるだけではなく、下位系統に接続された分散電源から上位系統への逆潮流を生じることがあり、負荷変動だけではなく、風力発電や太陽光発電等の気候天候により変動する分散型電源出力によっても、電圧変動を考慮する必要がある。

負荷の変動や分散型電源出力による電圧変動が急激になると、ＳＶＲなどの電圧調整器では追従することができなくなるため、近年では無効電力補償装置による無効電力補償システム（ＳＶＣ：Static Var Compensator）を適用することが考えられている。
このように緩やかな負荷変動に対しては配電変電所のＬＲＴやＳＶＲなどの電圧調整器を適用し、急激な負荷変動に対しては無効電力補償装置を適用することで配電線路の電圧安定化制御が図られている。
なお、特許文献１〜３において、無効電力補償装置および無効電力補償方法及びシステムの技術が開示されている。
また、特許文献４において、配電系統の状態推定装置、状態推定方法及びそのプログラムの技術が開示されている。

特開平１１−１５５２３６号公報特開２００１−２８８３５号公報特開２００１−５１７３４号公報特開２００８−１５４４１８号公報

しかしながら、風力発電や太陽光発電などの分散型電源の設置が増大しつつあり、前記したＬＲＴやＳＶＲによる対応では不充分となりつつある。
また、それらに対応するために設置される無効電力補償装置においても、特許文献１〜４に開示された無効電力補償装置やシステムや方法では、無効電力補償装置が電圧指令基準値通りに制御して設置点の電圧は保持できていたとしても、同一配電線路における異なる地点では需要家電圧が一定範囲を逸脱する可能性がある。

そこで、本発明はこのような問題点を解決するもので、その目的とするところは、配電系統全体が適正な一定範囲内の電圧を保持するような無効電力補償装置、およびそのシステムと方法を提供することである。

前記の課題を解決して、本発明の目的を達成するために、以下のように構成した。
すなわち、電圧指令基準値と配電系統の測情報に基づいて、配電系統に注入する無効電力を制御することにより配電系統の電圧安定化を図る無効電力補償装置であって、さらに、配電系統の配電線路モデルによる潮流計算機能を有した電圧指令補正回路を備え、前記電圧指令補正回路に前記無効電力補償装置の設置点と異なる地点の配電系統の計測情報を入力し、前記配電系統の計測情報に基づいて潮流計算を行い、配電系統全体の電圧が一定範囲内となるように前記電圧指令基準値に前記電圧指令補正回路の電圧指令補正量の出力で補正を行う。

かかる構成により、配電系統の複数の異なる地点の計測情報に基づいて配電線路の潮流計算を行い、配電系統全体の電圧を推定できて、それに基づく電圧指令量で電圧指令基準値を補正して、無効電力補償装置が配電系統に無効電力を注入し、系統全体の電圧が一定範囲内に保持される。

本発明によれば、配電系統全体が適正な一定範囲内の電圧を保持するような無効電力補償装置、およびそのシステムと方法を提供できる。

本発明の実施形態の無効電力補償装置と配電系統の関連を示す構成図である。本発明の実施形態における電圧指令基準値への補正量を計算する方法を示すフローチャートである。本発明の実施形態における電圧指令補正回路の動作を説明するための、配電系統の第１の電圧特性を示す図である。本発明の実施形態における電圧指令補正回路の動作を説明するための、配電系統の第２の電圧特性を示す図である。本発明の実施形態における電圧指令補正回路の動作を説明するための、配電系統の第３の電圧特性を示す図である。比較例として無効電力補償装置と配電系統の関連の構成を示す参考図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
（第１の実施形態）
図１は、配電系統（電力系統）と本発明の潮流計算機能を備えた無効電力補償装置の実施形態との関連を示す構成図である。なお、以下において、潮流計算機能を備えた無効電力補償システムの説明も兼ねる。
図１における配電系統は、配電変電所１から配電線路２を介して、各負荷５に電力が供給されている。また、配電系統の末端であるＣ_１点には無効電力補償装置３１の出力が接続され、中間地点にはＳＶＲである電圧調整器（ＳＶＲ電圧調整器とも表記する）３が接続されている。また、この末端までの間には分岐負荷となる箇所に開閉器４が設けられている。
配電系統の電圧安定化のための手段としては、配電変電所１のＬＲＴ（不図示）による送り出し電圧の調整、ＳＶＲ電圧調整器３（電圧調整器３）のタップ制御による調整、無効電力補償装置３１による電圧制御がある。

なお、ＬＲＴ（不図示）による送り出し電圧の調整、ＳＶＲ電圧調整器３のタップ制御による調整は、交流電力の本来の電圧そのものに着目した調整であるが、無効電力補償装置３１は無効電力を供給（補償）し、交流電力の位相（電圧と電流の位相関係）を合わせる（改善する）ことにより、電圧を適正化する調整方法である。
この無効電力補償装置３１による無効電力補償は電圧指令補正回路２１からの出力である電圧指令補正量に基づいて行なわれる。

なお、無効電力補償装置３１と電圧指令補正回路２１を併せたものが、本発明のひとつの実施形態である「潮流計算機能を備えた無効電力補償装置」である。
また、無効電力補償装置３１を無効電力補償手段として、電圧指令補正回路２１を電圧指令補正手段として捉えることもできる。このとき、無効電力補償手段と電圧指令補正手段を併せたものが、本発明のひとつの実施形態である「潮流計算機能を備えた無効電力補償システム」である。
次に、この無効電力補償装置３１と電圧指令補正回路２１について、順に説明する。

＜無効電力補償装置・手段＞
無効電力補償装置の構成について図１を参照して説明する。また、無効電力補償手段の説明も兼ねる。
図１において、一点鎖線３１で囲んだ無効電力補償装置３１は、変換装置９、電圧検出回路１０、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御回路１１、電流制御回路１２、電圧制御回路１３、電圧指令基準値１４、演算器１５、演算器１６を備えて構成される。
電圧検出回路１０は配電系統のＣ_２点の電圧を計器用変成器６で変換された電圧を検出する。また検出した電圧値を電圧指令補正回路２１に伝える。
電圧指令基準値１４は、配電系統のＣ_２点における目標電圧を基準値として指令し、出力する。

演算器１６は、電圧指令補正回路２１からの出力である電圧指令補正量と、電圧指令基準値１４の出力である電圧指令基準値とを合算する演算をする。
演算器１５は演算器１６の出力値から電圧検出回路１０の検出した電圧値を引き算する演算をする。
電圧制御回路１３は、演算器１５の演算した出力値に基づき、電流制御回路１２へ信号を出力する。
電流制御回路１２は、電圧制御回路１３の出力信号と、変換装置９から配電系統のＣ_１点に流れる電流を計器用変流器７によって検出された電流値とに基づき、ＰＷＭ制御回路１１へ信号を出力する。
ＰＷＭ制御回路１１は、電流制御回路１２の電流値に係る出力値に基づき、変換装置９を制御するパルス幅制御信号（ＰＷＭ信号）を形成し、変換装置９に出力する。

変換装置９は複数のスイッチング素子（ＩＧＢＴ(Insulated Gate Bipolar Transistor)等）（不図示）と大容量のコンデンサ（電力容量と静電容量が大きい、電力容量としては概ね数１００ＫＶＡ以上）（不図示）を備え、前記したＰＷＭ制御回路１１に制御されるとともに、配電系統のＣ_１点に出力が接続されている。変換装置９はＰＷＭ制御回路１１の制御信号で制御されることによって、前記大容量のコンデンサとＣ_１点における配電系統との間で電気的に相互作用を及ぼす。この際、前記大容量のコンデンサの作用により、無効電力が等価的に発生し、配電系統のＣ_１点において、無効電力が補償され、電圧が回復（上昇）する。

なお、この前記大容量のコンデンサの作用による無効電力の発生は、ＰＷＭ制御回路１１の制御信号で可変であるので、電圧指令補正回路２１の電圧指令補正量、電圧指令基準値１４、計器用変成器６による配電系統のＣ_２点の電圧値、計器用変流器７によって検出された配電系統のＣ_１点へ流れ込む電流値を反映して、適正に制御すれば配電系統のＣ_１点の電圧が所望の値に補償される。
なお、配電系統のＣ_１点とＣ_２点とは、実質的に同一地点であり、Ｃ点とも表記する。

＜電圧指令補正回路・手段＞
次に、電圧指令補正回路２１の構成について説明する。また、電圧指令補正手段の説明も兼ねる。
電圧指令補正回路２１は、その出力である電圧指令補正量が前記した無効電力補償装置３１の制御に関わるように、無効電力補償装置３１へ接続されている。
電圧指令補正回路２１は、プログラムデータ２２、潮流計算・電圧推定計算データベース２３、潮流計算回路２４、演算処理を行うＣＰＵ（Central Processing Unit）２５、演算メモリとしてのＲＡＭ（Random Access Memory）２６、異地点の計測情報を取り込むための通信手段２７、整定操作や表示を行う整定表示回路２８を備えて構成される。

また、プログラムデータ２２には潮流計算プログラムと電圧推定計算プログラムが備えられている。
また、潮流計算・電圧推定計算データベース２３には、線路インピーダンス定数（線路定数Ｚ）、負荷量、発電量、系統構成などの情報が入力されて備えられている。
また、潮流計算回路２４には、潮流計算、電圧推定計算、最適基準電圧計算の機能が備えられている。

以上により、電圧指令補正回路２１には、あらかじめ潮流計算、電圧推定計算データベース２３となる線路インピーダンス定数、負荷量、発電量、系統（配電系統）構成などの情報を入力しておき、代表測定点の計測情報を使用して、潮流計算回路２４により潮流計算と、あらかじめ設定しておいた系統全体の各ノードの電圧推定計算が、可能なように構成してある。
なお、これらを「配電線路モデルによる潮流計算」もしくは「配電線路モデルによる潮流計算機能」と表記する。また、「配電線路モデル」を「配電線モデル」と称することもある。したがって、「配電線モデルによる潮流計算」と表記することもある。
また、配電線路２における符号２は、線路インピーダンス２を表すこともある。
また、以上の計測情報を取り込み過程や計算過程において、通信手段２７、整定表示回路２８、ＲＡＭ２６、ＣＰＵ２５が活用される。

＜計測情報の選定＞
次に、配電系統の計測情報の選定について説明する。図１では、無効電力補償装置の設置端であるＣ点（Ｃ_１点、Ｃ_２点）の他に、配電変電所近傍のＡ点と配電線路の中間にあたるＢ点に電圧、電流を計測するセンサ８を接続し、また分岐系統のある開閉器４の開閉器状態や、ＳＶＲ電圧調整器３のタップ値などを計測情報として、電圧指令補正回路２１に通信手段２７を介して入力する構成としている。
ここで、配電系統全体の電圧の推定にあたっては、電圧、電流を計測するセンサ８は少なくとも２箇所以上として、また出来るだけ配電変電所近傍、末端近傍となる箇所を選定して、センサ８を設置することにより、配電系統全体の電圧が推定できるようになる。

また、対象の配電系統内に、比較的大きな分岐負荷がある場合には、分岐点の開閉器状態を入力することで、分岐負荷の有無を潮流計算に反映することができる。また、ＳＶＲ電圧調整器３などが接続されている場合には、そのタップ値を入力することで、変圧比を含めて電圧推定することが可能となる。
なお、これらの計測情報の選定は、対象となる配電系統毎に異なるため、入力する計測情報を配電系統データと合わせて、整定表示回路２８などにて設定できるようにしておくことで、異なる配電系統においても適用が可能である。

また、図１の構成によれば、配電系統の異地点の計測情報としては、Ａ点における電圧、電流、Ｂ点における電圧、電流、また分岐系統となる開閉器４の開閉状態、また配電変電所１と無効電力補償装置３１の接続点であるＣ点の間に設置されたＳＶＲ電圧調整器３のタップ値としている。
なお、潮流計算の精度を向上させるためには、計測情報をより多くしたほうが良いが、計測のためのセンサ８の設置や、通信に係るコストが大きくなる問題があり、少ない計測点数で、かつ配電系統全体の潮流が把握できるような計測点を選定することが望ましい。
図１では、このコストの観点からも考慮して、配電変電所１に近いＡ点、系統の末端である無効電力補償装置３１の設置点であるＣ点、系統の中間にあるＢ点を計測点とすることで、少ないコストで系統全体に渡る潮流計算が可能な構成を選択している。

＜電圧指令基準値の補正方法＞
次に、電圧指令基準値の補正方法の一例について説明する。
図２のフローチャートは、電圧指令基準値の補正量を計算する方法の一例である。
まず、ステップＳ３１で、各地点の計測値収集を行う。
次に、ステップＳ３２で、あらかじめ入力しておいた配電系統データと、前記計測情報を使用して潮流計算を行う。
次に、ステップＳ３３で、対象の配電系統の各ノードにおける電圧状態の推定計算を行う。

次に、ステップＳ３４で、ステップＳ３３での計算結果と、あらかじめ設定しておいた電圧上限値とを比較して、電圧上限での逸脱点があるか否かを判定する。
電圧上限での逸脱点がある（Ｙｅｓ）場合にはステップＳ３５Ｙに進む。
電圧上限での逸脱点がない（Ｎｏ）場合にはステップＳ３５Ｎに進む。

まず、ステップＳ３５Ｙ（ステップＳ３４で上限での逸脱点がある（Ｙｅｓ）場合）に進んだ場合においては、ステップＳ３３での計算結果と、あらかじめ設定しておいた電圧下限値とを比較して、電圧下限での逸脱点があるか否かを判定する。
電圧下限での逸脱点がない（Ｎｏ）場合にはステップＳ３６に進む。
電圧下限での逸脱点がある（Ｙｅｓ）場合にはステップＳ３７に進む。

まず、ステップＳ３６（ステップＳ３５Ｙで下限での逸脱点がない（Ｎｏ）場合）に進んだ場合においては、ステップＳ３３での計算結果が上限の逸脱点のみで、下限での逸脱点が無い場合に相当するので、電圧指令補正量を下降方向になるように電圧指令補正量計算を行う。

また、ステップＳ３７（ステップＳ３５Ｙで下限での逸脱点がある（Ｙｅｓ）場合）に進んだ場合においては、ステップＳ３３での計算結果が上限、および下限での逸脱点が共に存在する場合に相当するので、上昇方向にも下降方向にも補正は適切でないとの判断で補正は行わない。したがって、電圧指令補正量０とする。

ステップＳ３４においてＮｏとなって、ステップＳ３５Ｎに進んだ場合においては、ステップＳ３３での計算結果と、あらかじめ設定しておいた電圧下限値とを比較して、下限での逸脱点があるか否かを判定する。
電圧下限での逸脱点がある（Ｙｅｓ）場合にはステップＳ３８に進む。
電圧下限での逸脱点がない（Ｎｏ）場合にはステップＳ３９に進む。

まず、ステップＳ３８（ステップＳ３５Ｎで下限での逸脱点がある（Ｙｅｓ）場合）に進んだ場合においては、ステップＳ３３での計算結果が下限の逸脱点のみで、上限での逸脱点がない場合に相当するので、電圧指令補正量を上昇方向になるように電圧指令補正量計算を行う。

また、ステップＳ３９（ステップＳ３５Ｎで下限での逸脱点がない（Ｎｏ）場合）に進んだ場合においては、ステップＳ３３での計算結果が上限、および下限での逸脱点が共にない場合に相当するので、既に適正範囲にあることになり、上昇方向にも下降方向にも補正は必要がないと判断して補正は行わない。したがって、電圧指令補正量０とする。

なお、ステップＳ３６〜Ｓ３９の各ステップにおいて、電圧指令補正量が決定され出力された後はステップＳ３１に戻り、所定時間の経過後に再びステップＳ３１からスタートして繰り返される。

図２のフローチャートは以上の通りである。
このように、電圧指令補正機能を有効とするための電圧上限値と電圧下限値とを適切に設定しておくことで、系統の状態変化に応じて必要なときに補正機能が加わるようにしている。
また、通常では電圧指令の補正は、急峻な応答を必要としないことが多いことから、基準電圧指令値に補正量を緩やかに加える際には、電圧指令補正回路の補正量出力部に一次遅れ回路などを設置することが有効である。
以上のフローチャートで行った判定方法を理解しやすくするために、次に幾つかの配電系統の電圧特性例を示す。

＜配電系統における第１の電圧特性＞
図３は、配電系統における第１の電圧特性であり、一般的な配電系統の電圧特性例を示したものでもある。縦軸に電圧値を、横軸に配電変電所からの距離を示している。
図３の配電系統における電圧特性においては、Ａ点からＢ、Ｃ点における電圧値が適正電圧の範囲内にあることがわかる。
なお、Ａ点とＢ点の間にある変化点はＳＶＲ電圧調整器３の変圧比により２次側以降の電圧が上昇方向にあることを示している。

＜配電系統における第２の電圧特性＞
次に、図４に配電系統における第２の電圧特性を示す。図４は、図３と同様に配電系統の電圧特性を示したものであり、縦軸や横軸は図３と同じである。
図４におけるＣ点の電圧は、図３と同一であるものの、Ａ点およびＢ点での電圧は、図３（図４における二点鎖線部）と比べて上昇しており、特にＳＶＲ電圧調整器付近（電圧逸脱点４０１）では適正電圧を逸脱していることがわかる。

配電系統における電圧の計測情報が不充分な無効電力補償装置（図６）では、設置点であるＣ点の電圧が電圧指令基準値通りに制御されており、ＳＶＲ電圧調整器付近（電圧逸脱点４０１）での電圧逸脱を認識することができないため、図４の状態で無効電力補償装置の電圧制御が保持されることになる。
このような電圧変動は、近年増加している風力発電や太陽光発電などの分散型電源による逆潮流によるものから局所的に系統電圧が上昇する現象であり、今後の分散型電源の大量導入により懸念されている課題である。

＜配電系統における第３の電圧特性＞
次に、図５に配電系統における第３の電圧特性を示す。図４に対し、図５は無効電力補償装置３１（図１）に前述した電圧指令補正回路２１（図１）を設け、電圧指令基準値１４（図１）を最適に補正した結果を示したものである。
Ａ点、Ｂ点の計測情報とＳＶＲ電圧調整器３（図１）のタップ値などから、配電系統全体の潮流計算をした結果、ＳＶＲ電圧調整器付近（電圧逸脱点４０１（図４））で電圧が上限値を逸脱したことを認識し、無効電力補償装置３１（図１）の電圧指令基準値１４（図１）に電圧下降方向の補正を加えて制御した結果を示している。

図５では、Ｃ点の電圧指令基準を下降側に補正することにより、図４にて逸脱していたＳＶＲ電圧調整器付近の電圧が適正範囲内に入っていることがわかる。
このように、本発明の無効電力補償装置では、無効電力補償装置の設置点と異なる地点の計測情報を用いることにより、系統全体の電圧を考慮して、最適な電圧制御ができる効果がある。

＜電圧指令基準値が頻繁に変動した場合＞
図１に示した実施形態と、図２に示した電圧指令補正量計算によれば、最適な電圧指令基準値を求めることができるが、一方で、電圧指令基準値１４が頻繁に変動した場合の系統への影響も考慮しなければならない。例えば、配電系統のそれぞれ異なる地点（Ａ点、Ｂ点、Ｃ点、開閉器４、電圧調整器３）からの計測情報は、それぞれ通信手段２７を介して、入力されることから、必ずしも同時刻の計測情報であるとは限らない。これらの計測情報を使用して、電圧指令基準値１４を頻繁に補正させた場合に、無効電力補償装置３１の出力変動と干渉して、系統へ悪影響を与えてしまうことも考えられる。

これに対し、配電系統全体の電圧が一定範囲内に保持する目的からは、電圧指令基準値１４の補正は、電圧が一定範囲を逸脱するときに機能すれば良く、電圧指令基準値１４を頻繁に変更する必要性は無い。従って、これらの諸条件を電圧指令補正回路２１に与えておくことで、従来における固定、またはタイムスケジュール切替などの半固定で、ある電圧指令基準値１４に対して、必要時にのみ電圧指令補正量を加えることにより、前述した干渉による系統への影響を防止できる。

＜比較例＞
図６は比較例としての、無効電力補償装置（無効電力補償システム）と配電系統との関連の構成を示す参考図である。
この無効電力補償装置（無効電力補償システム）は、図６に示すように、無効電力補償装置における変換装置９を配電線路２に接続して、接続点であるＣ点の配電線路電圧を電圧指令基準値１４となるように無効電力補償している。この無効電力補償装置の演算器１５は、計器用変成器６と電圧検出回路１０により検出した接続点であるＣ点の電圧と、電圧指令基準値１４とを比較し、その差分に対応した偏差値を電圧制御回路１３に入力して、偏差値に基づいた無効電力補償量を演算している。この必要な無効電力補償量は、電流制御回路１２、ＰＷＭ回路１１を介して無効電力補償装置（図１の一点鎖線３１内の回路に相当）に与えられる構成としている。

しかしながら、分散型電源が大量に導入された状況下において、配電線路全体の需要家電圧を一定範囲内に保持しようとした場合には、電圧調整機器の設置点での電圧は指令値通りであったとしても、配電系統の異なる地点の需要家電圧が、一定範囲を超えることもありうる。

（その他の実施形態）
以上において、配電系統の配電線路モデルによる潮流計算機能があり、本発明を主にその機能を有した電圧指令補正回路を備えた無効電力補償装置として、装置の観点から説明したが、本発明をその機能を有した電圧指令補正手段を備えた無効電力補償システムとしても有用である。

また、計測情報の地点は図１に示した箇所に限定されることではない。より多くの配電系統の地点でもよく、またより少ない地点でもよい。また、計測情報としての開閉器４の開閉器状態や電圧調整器３のタップ値があるが、その他の機器を用いた場合に、その計測情報を用いてもよい。

また、電圧指令補正回路２１を構成するプログラムデータ２２として、潮流計算プログラムと電圧推定計算プログラムを例示したが、これ以外のプログラムを備える場合もあり、有用となることがある。

また、電圧指令補正回路２１を構成する潮流計算・電圧推定計算データベース２３として、線路定数Ｚ、負荷量、発電量、系統構成を潮流計算プログラムと電圧推定計算プログラムを例示したが、これ以外のデータを備える場合もあり、有用となることがある。

また、電圧指令補正回路２１を構成する潮流計算回路２４として、潮流計算、電圧推定計算、最適基準電圧計算の機能を例示したが、これ以外の機能を備える場合もあり、有用となることがある。

また、電圧指令補正回路２１を構成する要素としてＲＡＭ２６、ＣＰＵ２５、通信手段２７、整定表示回路２８の回路、手段を例示したが、これ以外の要素を必要に応じて備える場合もあり、有用となることがある。

また、無効電力補償装置３１を構成する要素として、変換装置９、電圧検出回路１０、ＰＷＭ制御回路１１、電流制御回路１２、電圧制御回路１３、電圧指令基準値１４、演算器１５、演算器１６の回路、装置を例示したが、これ以外の回路、装置を必要に応じて備える場合もあり、有用となることがある。また計器用変流器７、もしくは計器用変成器６を無効電力補償装置３１を構成する要素として含める場合もある。

また、図２の電圧指令基準値１４の補正方法のフローチャートにおいて、電圧の逸脱点の有無を判定するにあたり、「電圧上限逸脱点あり？（Ｓ３４）」を「電圧下限逸脱点あり？（Ｓ３５Ｙ）、（Ｓ３５Ｎ）」より先に行っていたが、上限と下限の順番を逆にして判定してもよい。

また、図２の電圧指令基準値１４の補正方法のフローチャートにおいて、ステップＳ３７においては、電圧の上限と下限を共に逸脱しているので補正はできないとして、「電圧指令補正量０」としているが、電圧の上限の逸脱量と電圧の下限の逸脱量を比較して、より逸脱が軽減されるような補正を行ってもよい。

また、図２の電圧指令基準値１４の補正方法のフローチャートにおいて、ステップＳ３９においては、電圧の上限と下限を共に逸脱していないので適正電圧の範囲にあり、補正の必要はないとして、「電圧指令補正量０」としているが、電圧の上限に近い値と、電圧の下限に近い値を比較して、逸脱の危険性が軽減されるような補正を行ってもよい。

以上説明したように、本発明によれば、配電線路の電圧変動に基づいて、配電線路に注入する無効電力を制御するとした場合に、無効電力補償装置の設置点だけでなく、配電系統の複数の異なる地点の計測情報に基づいて配電線路の潮流計算を行い、系統全体の電圧が一定範囲内を保持するための、最適な無効電力を補償する。
このように、本発明の無効電力補償装置では、無効電力補償装置の設置点と異なる地点の計測情報を用いることにより系統全体の電圧を考慮して、最適な電圧制御ができる効果がある。

１配電変電所
２配電線路、線路インピーダンス
３ＳＶＲ電圧調整器、電圧調整器
４開閉器
５負荷
６計器用変成器
７計器用変流器
８センサ
９変換装置
１０電圧検出回路
１１ＰＷＭ制御回路
１２電流制御回路
１３電圧制御回路
１４電圧指令基準値
１５、１６演算器
２１電圧指令補正回路、電圧指令補正手段
２２プログラムデータ
２３潮流計算・電圧推定計算データベース
２４潮流計算回路
２５ＣＰＵ
２６ＲＡＭ
２７通信手段
２８整定表示回路
３１無効電力補償装置、無効電力補償手段
４０１電圧逸脱点

Claims

電圧指令基準値と配電系統の計測情報に基づいて、配電系統に注入する無効電力を制御することにより配電系統の電圧安定化を図る無効電力補償装置であって、
さらに、
配電系統の配電線路モデルによる潮流計算機能を有した電圧指令補正回路を備え、
前記電圧指令補正回路に前記無効電力補償装置の設置点と異なる地点の配電系統の計測情報を入力し、前記配電系統の計測情報に基づいて潮流計算を行い、配電系統全体の電圧が一定範囲内となるように前記電圧指令基準値に前記電圧指令補正回路の電圧指令補正量の出力で補正を行うことを特徴とする潮流計算機能を備えた無効電力補償装置。
電圧指令基準値と配電系統の計測情報に基づいて、配電系統に注入する無効電力を制御することにより配電系統の電圧安定化を図る無効電力補償システムであって、
さらに、
配電系統の配電線路モデルによる潮流計算機能を有した電圧指令補正手段を備え、
前記電圧指令補正手段に前記無効電力補償手段の設置点と異なる地点の配電系統の計測情報を入力し、前記配電系統の計測情報に基づいて潮流計算を行い、配電系統全体の電圧が一定範囲内となるように前記電圧指令基準値に前記電圧指令補正手段の電圧指令補正量の出力で補正を行うことを特徴とする潮流計算機能を備えた無効電力補償システム。
電圧指令基準値と配電系統の計測情報に基づいて、配電系統に注入する無効電力を制御することにより配電系統の電圧安定化を図る無効電力補償方法であって、
さらに、
配電系統の配電線路モデルによる潮流計算機能を有した電圧指令補正手段を備え、
前記電圧指令補正手段に前記無効電力補償手段の設置点と異なる地点の配電系統の計測情報を入力し、前記配電系統の計測情報に基づいて潮流計算を行い、配電系統全体の電圧が一定範囲内となるように前記電圧指令基準値に前記電圧指令補正手段の電圧指令補正量の出力で補正を行うことを特徴とする潮流計算機能を備えた無効電力補償方法。