JP5192425B2 - 電圧自動調整器の制御装置および制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、電圧自動調整器の整定パラメータを設定する電圧自動調整器の制御装置および制御方法に関するものである。

配電系統の電圧は、配電用変電所の変圧器（ＬＲＴ：Load Ratio Tap-changer）のタップ切り替えや電圧自動調整器（ＳＶＲ：Step Voltage Regulator）のタップ切り替えによって制御される。これらの装置には、系統の電圧低下を補償するようにＬＲＴ、ＳＶＲの二次側電圧（出力電圧）を決定する制御装置であるＬＤＣ（Line Drop Compensator）が設置されている。このＬＤＣのパラメータの決定方法として、次のような手法が示されている。

例えば、非特許文献１では、ＳＶＲの通過電流の最大，最小値と力率から、計算式によってＬＤＣのパラメータを求める手法が開示されている。また、特許文献１には、ＬＤＣパラメータの整定範囲を限定し、潮流計算とリアクティブタブサーチ手法（最適化手法）により評価指標を最適にする整定値を求める手法が開示されている。

「線路電圧調整器の進歩と適用」現代の配電技術、電気書院ｐｐ．１２８−１３４（１９７２） 足立堅一著「多変量解析入門―線形代数から多変量解析へ」篠原出版新社（２００５／１２）

特開２００２−５１４６６号公報 特開２００８−１５４４１８号公報

前述の非特許文献１に記載の方法では、系統の力率が時間とともに変化する場合が想定されていない。このため、例えば夜間の進相電流が増加して（力率が進みとなって）系統電圧が上昇するようなフェランチ現象発生系統では、ＬＤＣが適切に電圧を補償することができず、ＳＶＲの電圧調整機能が十分に働かない場合がある。

また、特許文献１に記載の方法では、パラメータ決定のために膨大な潮流計算とパラメータ探索を行う必要があり、良い解を得るために計算時間と計算機能力が必要となる。

このように，フェランチ現象の発生する系統や力率が時間によって変化するような配電系統においては，ＳＶＲのパラメータを適切に設定する実用的な方法は確立されておらず，特にＳＶＲパラメータを設定する実務者にとって困難な問題として残されている状況である。一方で，情報通信技術の進展に伴い，配電系統の計測データが逐次収集される方向にあり，計測値データベースを活用してＳＶＲのパラメータ整定の問題を解決し，ＳＶＲのより高度な活用によって，配電系統の高効率運用や実務者の業務効率化を可能とすることを目指した。

本発明は、電圧自動調整器の整定パラメータを配電系統の計測情報を利用して短時間かつ適切に設定することができる電圧自動調整器の制御装置を提供することを目的とする。

また、本発明は、電圧自動調整器の整定パラメータを配電系統の計測情報を利用して短時間かつ適切に設定することができる電圧自動調整器の制御方法を提供することを目的とする。

本発明はその一面において、配電系統の各時間の電気量の計測値を格納する計測データベースと、配電系統の電圧自動調整器の二次側電圧（以下、出力電圧と言う）の理想値を格納する電圧自動調整器の理想電圧データベースと、電圧自動調整器の整定パラメータを格納する電圧自動調整器の整定パラメータデータベースを有し、前記電圧自動調整器の出力電圧の理想値は前記電気量の計測値を基に計算され、前記電圧自動調整器の整定パラメータは前記電圧自動調整器の出力電圧の理想値と前記電気量の計測値から計算することを特徴とする。

また、本発明は他の一面において、前記電圧自動調整器の整定パラメータを、前記電圧自動調整器の出力電圧の理想値と、配電系統の電気量の計測値との相関を、重回帰分析することによって求めることにある。

また、本発明は他の一面において、前記電圧自動調整器の整定パラメータを、分析対象期間において配電系統の分析対象ノードの電圧上下限値範囲内となるような電圧自動調整器の出力電圧理想値を決定し、電圧自動調整器の出力電圧理想値と、電圧自動調整器を通過する電流実部と電流虚部の関係を重回帰分析することによって求めることにある。

また、本発明は他の一面において、前記電圧自動調整器の整定パラメータを、分析対象期間において配電系統の分析対象ノードの電圧上下限値範囲内となるような電圧自動調整器の出力電圧理想値を決定し、電圧自動調整器の出力電圧理想値と、電圧自動調整器を通過する有効電力と無効電力の関係を重回帰分析することによって求めることにある。

また、本発明は他の一面において、前記配電系統の電気量の計測値の代わりに、状態推定または潮流計算結果を用いることにある。

また、前記配電系統の電気量の計測値は、電圧自動調整器を通過する電流、電流力率、端子電圧および、配電系統ノードの電圧であることにある。

また、本発明は他の一面において、前記配電系統の電気量の計測値は、電圧自動調整器を通過する電流実部、電流虚部、端子電圧および、配電系統ノードの電圧であることにある。

また、本発明は他の一面において、前記配電系統の電気量の計測値は、電圧自動調整器を通過する有効電力、無効電力、端子電圧および、配電系統ノードの電圧であることにある。

また、本発明は他の一面において、前記電圧自動調整器の整定パラメータは、通信ネットワークを介して電圧自動調整器の制御部に伝送されることにある。

また、本発明は他の一面において、前記電圧自動調整器の整定パラメータ決定装置は、電圧自動調整器の制御部の機能として設けられることにある。

また、本発明は他の一面において、前記電圧自動調整器の整定パラメータ決定装置は、季節または曜日または時間帯または系統構成の違いなどの条件毎に複数の整定パラメータを有するデータベースを持つことにある。

また、本発明は他の一面において、前記電圧自動調整器の制御部は、季節または曜日または時間帯または系統構成の違いなどの条件毎に複数の整定パラメータを有するデータベースを持ち、日時または外部からの指令に応じて整定パラメータを切り替えることにある。

本発明の望ましい実施態様によれば、配電系統内のセンサの電圧計測データとＳＶＲ出力電圧Ｖｓｖｒ、ＳＶＲ通過有効電力Ｐｓｖｒ、無効電力Ｑｓｖｒに相当する計測データを基にＬＤＣパラメータを決定するアルゴリズムによってＬＤＣのパラメータを決定することで、力率が変化するような系統においても、適切にパラメータを設定することが可能となる。

また、本発明の望ましい実施態様によれば、潮流計算やパラメータ探索を行うことが不要であるため、計算量が少なく、また高速に計算することが可能となる。また、重負荷、軽負荷のような２断面でなく、実際の計測データ履歴を基に年間、週間、２４時間に渡って多数断面の系統状態を考慮してパラメータを決定するため、より実情に即した電圧制御を可能とするパラメータを決定することが可能となる効果がある。

さらに、本発明の望ましい実施態様によれば、配電系統内のセンサの電圧、電流、有効電力、無効電力等の計測データとＳＶＲ出力電圧Ｖｓｖｒ、ＳＶＲ通過有効電力Ｐｓｖｒ、無効電力Ｑｓｖｒに相当する計測データを基にＬＤＣパラメータを決定することで、力率が変化するような系統においても、適切にパラメータを設定することが可能となる。

また、潮流計算や状態推定計算によって配電系統の各ノードの電圧を考慮することができ、また、配電系統に設置するセンサや通信ネットワークの設備を低減することが可能となる。

また、重回帰分析によってパラメータを決定することで、パラメータ探索を行うことが不要であるため、探索時に必要となる潮流計算などの計算量も少なくなり、計算負荷を低減することができると共に高速にパラメータを求めることが可能となる効果がある。

本発明の望ましい実施態様によれば、ＬＤＣパラメータ決定装置を、ＳＶＲの制御部の機能として持たせることで、電圧が最も厳しい地点があらかじめ絞られている場合など、少ないセンサと通信ネットワークでＬＤＣパラメータを計算することが可能となり、蓄積するデータベース量も低減することが可能となる効果がある。

本発明の望ましい実施態様によれば、ＬＤＣパラメータ決定装置で計算された代表的なＬＤＣパラメータの複数セットをＬＤＣに持たせ、適宜切り替えて用いることで、負荷状況や、系統状況が大きく変わった場合にも、ＳＶＲは適切に動作することが可能となり、電圧維持、系統の電圧余裕拡大、高効率運用が可能となる効果がある。

本発明のその他の目的と特徴は、以下に述べる実施形態の中で明らかにする。

本発明の一実施例による電圧自動調整器のパラメータ決定装置を備えた配電系統概要図である。 本発明の一実施例による電圧自動調整器ＳＶＲの構成を示す説明図である。 本発明の一実施例によるＬＤＣパラメータ決定装置の構成図である。 本発明の一実施例によるＬＤＣパラメータ決定アルゴリズムを示すフローチャートである。 本発明の一実施例によるＬＤＣパラメータ決定アルゴリズムを示すフローチャートの処理イメージ図である。 本発明の他の実施例による電圧自動調整器ＳＶＲの整定パラメータ決定手順を説明する例題系統図である。 図６におけるＳＶＲの通過有効電力，無効電力，力率のデータ例図である。 図６のＳＶＲの理想的出力電圧Ｖｓと末端電圧Ｖｒ’のデータ例図である。 図８に示すパラメータをＳＶＲのＬＤＣに設定し、式（１）に従ってＳＶＲ電圧を決定した結果を示す図である。 本発明の他の実施例によるＬＤＣパラメータ決定アルゴリズムを示すフローチャートである。 本発明の一実施例による季節、曜日、時間帯毎のパラメータセットのデータベースの一例である。 本発明の一実施例による系統構成毎のパラメータセットのデータベース例図である。 重回帰分析の観測値Ｐｓｖｒに対するＶｓの理想値をプロットしたグラフである。 重回帰分析の観測値Ｐｓｖｒに対するＶｓの予測値をプロットしたグラフである。 重回帰分析の観測値Ｑｓｖｒに対するＶｓの理想値をプロットしたグラフである。 重回帰分析の観測値Ｑｓｖｒに対するＶｓの予測値をプロットしたグラフである。

以下に、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。

図１は、本発明の一実施例による電圧自動調整器のパラメータ決定装置を備えた配電系統概要図であり、配電系統１００と、ＬＤＣパラメータ決定装置１０とそれらを結ぶ通信ネットワーク１９０の構成を示している。配電系統１００は、配電変電所１１０とノード（母線）１２０およびそれらを接続する配電線路１４０、ノード１２０に接続される負荷１５０や発電機１３０、配電線路に設置されるセンサ１７０で構成される。センサ１７０は、線路の電流，流力率，有効電力Ｐ，無効電力Ｑ，ノード電圧Ｖなどを測定し、通信端局１８０、通信ネットワーク１９０を介してＬＤＣパラメータ決定装置１０に情報を送る。電圧調整器であるＳＶＲ３００が、配電系統１００の線路に直列に設置されている。ＳＶＲ３００には制御装置３１０が接続され、ＬＤＣもこの制御装置に含まれている。また、制御装置３１０は、通信端局１８０と接続され、通信ネットワーク１９０を介してＬＤＣパラメータ決定装置１０から情報を受け取る。

センサ１７１は、ＳＶＲ３００を通過する有効電力Ｐｓｖｒ，無効電力Ｑｓｖｒ，電流ＩｓｖｒおよびＳＶＲの出力の電圧測定値Ｖｓｖｒを測定する。

図２は、本発明の一実施例による電圧自動調整器ＳＶＲ３００の構成を示す。ＳＶＲ３００は、単巻変圧器３０１，タップチェンジャ３０２および制御装置３１０で構成される。制御装置３１０の計測部３２０には、線路の電流Ｉｓｖｒを測定するセンサ３１１および電圧Ｖｓｖｒを測定するセンサ３１２が接続される。ＬＤＣ３３０では、計測部３２０で測定された電流，電圧から、有効電力Ｐｓｖｒ，無効電力Ｑｓｖｒ，力率ｃｏｓθを計算する。ＬＤＣ３３０には、ＬＤＣパラメータ決定装置１０で決定されたパラメータＲ，Ｘ，Ｖｒｅｆ（または、Ａｐ，Ａｑ，Ｖｒｅｆ）が設定される。ＲはＳＶＲの通過電流の実部Ｉｒに対する係数、ＸはＳＶＲの通過電流の虚部Ｉｘに対する係数、Ｖｒｅｆは基準電圧である。（ＡｐはＳＶＲの有効電力Ｐｓｖｒに対する係数、ＡｑはＳＶＲの無効電力Ｑｓｖｒに対する係数である。）
次に、ＬＤＣ３３０の計算処理について説明する。まず、式（１）に従って、理想値Ｖｓを計算する。ＳＶＲの出力電圧Ｖｓｖｒがこの理想値Ｖｓより一定値以上小さい状態で一定時間経過すると、ＳＶＲのタップ３０２を上げ方向に変更し、出力電圧を上昇させる。逆に、ＳＶＲの出力電圧Ｖｓｖｒがこの理想値Ｖｓより一定値以上大きい状態で一定時間経過すると、ＳＶＲ３００のタップ３０２を下げ方向に変更し、出力電圧を下降させる。このように、ＬＤＣ３３０は、ＳＶＲ３００の通過電力情報とＬＤＣパラメータを基に、出力電圧の制御を行う
Ｖｓ＝Ｖｒｅｆ＋Ｒ・Ｉｒ＋Ｘ・Ｉｘ
＝Ｖｒｅｆ＋Ａｐ・Ｐｓｖｒ＋Ａｑ・Ｑｓｖｒ………………………………（１）
なお、ＳＶＲの詳細な構成例は、非特許文献１にも詳しく記載されている。

図３は、本発明の一実施例によるＬＤＣパラメータ決定装置１０の構成図である。表示装置１１，キーボードやマウス等の入力手段１２，コンピュータ（ＣＰＵ）１３，通信手段１４，ＲＡＭ１５，および各種データベースがバス線３０に接続されている。データベースとして、潮流計算データ２１，計測データ２２，制御装置整定データ２３，ＳＶＲ理想電圧データ２４，およびプログラムデータ２５がある。コンピュータ（ＣＰＵ）１３は、計算プログラムを実行して表示すべき画像データの指示や、各種データベース内のデータの検索等を行う。ＲＡＭ１５は、表示用の画像データ，潮流計算結果，計測データ一覧，整定パラメータ計算結果，およびＳＶＲ理想電圧計算結果等の計算結果データを一旦格納するメモリである。これらのデータに基き、ＣＰＵ１３によって必要な画像データを生成して、表示装置１１（例えば表示ディスプレイ画面）に表示する。

ＬＤＣパラメータ決定装置内のメモリには、大きく分けて５つのデータベースが格納される。潮流計算データ２１には、線路１４０のインピーダンスを示す線路定数Ｚ（＝Ｒ＋ｊＸ），負荷・発電量，並びに系統の線路やノードの接続状況を表す系統構成データが記憶されている。計測データ２２には、配電系統１００内のセンサ１７０で計測された各時間断面毎の線路の電流，電流力率，有効電力Ｐ，無効電力Ｑ，負荷や発電量，およびノード電圧Ｖなどの情報が格納される。これらのデータは、通信ネットワーク１９０やＬＤＣパラメータ決定装置１０の通信手段１４を介して伝送される。計測データ２２には、この他に、潮流計算や状態推定計算によって求められた各時間断面毎の線路の電流，電流力率，有効電力Ｐ，無効電力Ｑ，負荷や発電量，およびノード電圧Ｖなどの情報も格納される。制御装置整定データ２３には、計算結果であるＬＤＣの整定パラメータ値であるＲ，Ｘ，Ｖｒｅｆ，Ａｐ，およびＡｑなどが格納される。ＲはＳＶＲの通過電流の実部Ｉｒに対する係数、ＸはＳＶＲの通過電流の虚部Ｉｘに対する係数、Ｖｒｅｆは基準電圧、ＡｐはＳＶＲの有効電力Ｐｓｖｒに対する係数、ＡｑはＳＶＲの無効電力Ｑｓｖｒに対する係数である。ＳＶＲ理想電圧データ２４には、各時刻のＳＶＲ出力電圧の理想値の計算結果が格納される。プログラムデータ２５は、計算プログラムである潮流計算プログラム，状態推定計算プログラム，および重回帰分析プログラムを格納する。これらのプログラムは、必要に応じてＣＰＵ１３に読み出され、計算が実行される。

図４は、本発明の一実施例によるＬＤＣパラメータ決定アルゴリズムを示すフローチャートである。この図に示すＬＤＣパラメータ決定装置１０の計算処理内容について説明する。図には、配電系統内のセンサの電圧計測データとＳＶＲ出力電圧Ｖｓｖｒ，ＳＶＲ通過有効電力Ｐｓｖｒ，および無効電力Ｑｓｖｒに相当する計測データを基に、ＬＤＣパラメータを決定する手順の例を示している。以下、処理の流れを説明する。

まず、ステップＳ１で、処理に必要なデータ読み込みを行う。分析対象とする期間を決め（例えば、過去１週間など、ユーザが指定してもよい）、対象期間の各時間毎のＳＶＲ出力電圧Ｖｓｖｒ，ＳＶＲを通過する電流Ｉｓｖｒ，および力率ｃｏｓθを読み込む。力率ｃｏｓθに代えて、ＳＶＲ通過有効電力，無効電力に相当する計測データ（Ｐｓｖｒ，Ｑｓｖｒ）を読み込んでも良い。Ｉｓｖｒ，ｃｏｓθ（またはＰｓｖｒ，Ｑｓｖｒ）、系統の基準電圧（例えば６．６［ｋＶ］）から、電流の実部Ｉｒと虚部Ｉｘを計算しておく。また、系統の定格電圧（例えば６．６［ｋＶ］）から、線路のＳＶＲ通過有効電力，無効電力に相当する値を計算しておく。

次に、ステップＳ２で、各ノードの電圧上下限値までの電圧余裕の最小値が最大となるようなＳＶＲ出力電圧理想値Ｖｓを求める。これを、対象期間の各時間毎に実施し、ＳＶＲの出力電圧理想値Ｖｓと通過電流Ｉｒ，Ｉｘ（またはＰ，Ｑ）のデータセットを作る。ここで、各時刻毎のＶｓは、例えば式（２）のように計算すればよい。

Ｖｓ＝Ｖｓｖｒ＋△Ｖｓｖｒ
＝Ｖｓｖｒ＋（ＶＵ＋ＶＬ−Ｖｍａｘ−Ｖｍｉｎ）／２……………………（２）
ここで、ＶＵはノードの電圧上限値（高圧換算）、ＶＬはノードの電圧下限値（高圧換算）、Ｖｍａｘは各ノード毎の電圧最大値、Ｖｍｉｎは各ノード毎の電圧最小値を表す。

次に、ステップＳ３で、ＳＶＲ出力電圧理想値Ｖｓと、ＳＶＲを通過する電流実部、虚部（またはＰ，Ｑ）の関係を重回帰分析によって求める。具体的には、式（３）のようにＳＶＲ出力電圧理想値Ｖｓと、ＳＶＲ通過電流Ｉｒ，Ｉｘの関係を定義し、重回帰分析によってパラメータＲ，Ｘ，Ｖｒｅｆを求める。

Ｖｓ＝Ｖｒｅｆ＋Ｒ・Ｉｒ＋Ｘ・Ｉｘ
＝Ｖｒｅｆ＋Ｒ・Ｉｃｏｓθ＋Ｘ・Ｉｓｉｎθ………………………………（３）
重回帰分析では、ＶｓとＩｘの相関係数としてＲが、ＶｓとＩｘの相関係数としてＸが、オフセットとしてＶｒｅｆが計算される。重回帰分析の具体的な計算方法は、例えば、非特許文献２などに記載してあるアルゴリズムに従って計算すればよい。

図５は、以上のような、図４のＬＤＣパラメータ決定アルゴリズムを示すフローチャートの処理イメージ図である。ステップＳ１で取り込む計測値のイメージを図５（ａ）に示す。ここでは、ノードの電圧値は、ＳＶＲの出力電圧Ｖｓｖｒと、末端電圧Ｖ１、Ｖ２を処理対象とする。また、ある時刻を対象としたＳＶＲ出力電圧理想値Ｖｓの計算結果イメージを図５（ｂ）に示す。ここでは、Ｖｓｖｒ、Ｖ１、Ｖ２の中で、Ｖｓｖｒが最も高く、Ｖ２が最も低い。ここで、ＳＶＲの電圧調整を（離散的ではなく）連続的可能であるとすると、Ｖｓｖｒと電圧上限値の差、電圧下限値とＶ２の差が等しくなるようにＶｓｖｒを△Ｖｓｖｒほど（ＳＶＲの電圧調整機能で）変化させることができ、このときＶ１、Ｖ２も△Ｖｓｖｒほど同様に変化すると近似的に見なすことができる。このときのＳＶＲ出力電圧が理想的電圧Ｖｓに相当する。この計算を対象とする各時刻毎に実施することで、図５（ｃ）に示すように、各時刻毎のＶｓが得られる。これと、図５（ｄ）に示すような、各時刻毎のＩｒ、Ｉｘを対象にして、重回帰分析でおのおのの相関を求める。重回帰分析の結果のイメージを図５（ｅ）に示す。ＶｓとＩｒの近似直線の傾きとして（相関係数として）Ｒが、ＶｓとＩｘの近似直線の傾きとして（相関係数として）Ｘが、直線のＹ軸切片として（オフセットとして）Ｖｒｅｆが得られる。

以上のように、図４，図５を用いて説明した処理フローでは、ＬＤＣのパラメータとして、Ｒ、Ｘ、Ｖｒｅｆを求める方法を説明したが、パラメータとしてＡｐ、Ａｑ、Ｖｒｅｆを用いる場合もＩｒ、Ｉｘの代わりにＰｓｖｒ，Ｑｓｖｒを用いることで、同様に求められる。例えば、ステップＳ３で、式（１）の後半に示したように、ＳＶＲ出力電圧理想値Ｖｓと、ＳＶＲ通過電流Ｐｓｖｒ，Ｑｓｖｒの関係を定義し、重回帰分析によってパラメータＡｐ，Ａｑ，Ｖｒｅｆを求める。重回帰分析では、ＶｓとＰｓｖｒの相関係数としてＡｐが、ＶｓとＱｓｖｒの相関係数としてＡｑが、オフセットとしてＶｒｅｆが計算される。

このようなアルゴリズムによってＬＤＣのパラメータを決定することで、力率が変化するような系統においても、適切にパラメータを設定することが可能となる。また、潮流計算やパラメータ探索を行うことが不要であるため、計算量が少なく、また高速に計算することが可能となる。また、重負荷、軽負荷のような２断面でなく、実際の計測データ履歴を基に年間、週間、２４時間に渡って多数断面の系統状態を考慮してパラメータを決定するため、より実情に即した電圧制御を可能とするパラメータを決定することが可能となる。

次に、ＳＶＲ出力電圧理想値Ｖｓと、ＳＶＲ通過電流Ｐｓｖｒ、Ｑｓｖｒの関係を定義し、重回帰分析によってパラメータＡｐ、Ａｑ、Ｖｒｅｆを求める例題について説明する。

図６は、本発明の他の実施例による電圧自動調整器ＳＶＲの整定パラメータ決定手順を説明する例題系統図である。ここでは、ＳＶＲから、配電線路を経由して、負荷に電力を供給する系統構成である。計測データは、１日分（２４時間分）を対象としてＬＤＣパラメータを求める。

図７は、図６におけるＳＶＲの通過有効電力，無効電力，力率のデータ例図であり、ＳＶＲの通過有効電力Ｐｓｖｒ，無効電力Ｑｓｖｒ，および力率ｃｏｓθを図７（ａ）（ｂ）に示す。一日の内で、Ｐｓｖｒ，Ｑｓｖｒ，およびｃｏｓθとも大きく変化している。

図８は、図６のＳＶＲの理想的出力電圧Ｖｓと末端電圧Ｖｒ’を示す。各時刻でＶｓ，Ｖｒ’の大きい方と電圧上限の差と、Ｖｓ，Ｖｒ’の小さい方と電圧下限の差が等しくなるように、Ｖｓが計算されていることが分かる。

このＶｓと、図７のＰｓｖｒ，Ｑｓｖｒの相関係数を、重回帰分析で求めた結果、おのおのの相関係数ＡｐとＡｑとＶｒｅｆは次のように得られた。

Ａｐ＝０．２
Ａｑ＝０．１
Ｖｒｅｆ＝６５４３［Ｖ］
また，図１３（ａ）〜図１３（ｄ）に，重回帰分析の観測値（Ｐｓｖｒ，Ｑｓｖｒに対するＶｓ：「Ｖｓの理想値」としてプロット）と，重回帰分析結果による予測値（回帰式により予測された値：「Ｖｓの予測値」としてプロット）のグラフを示す。観測値と予測値は一定範囲内の値におさまっており，分析結果が妥当であることが分かる。

図９は、図８に示すパラメータをＳＶＲのＬＤＣに設定し、式（１）に従ってＳＶＲ電圧を決定した結果を示す図である。ここで、ＳＶＲのタップ幅は１００Ｖとしている。ＳＶＲ出力電圧、系統末端電圧とも電圧上下限範囲内に収まっていることが分かる。

図１０は、本発明の他の実施例によるＬＤＣパラメータ決定アルゴリズムを示すフローチャートである。配電系統内のセンサの電圧，電流，有効電力，および無効電力等の計測データと、ＳＶＲ出力電圧Ｖｓｖｒ，ＳＶＲ通過有効電力Ｐｓｖｒ，および無効電力Ｑｓｖｒに相当する計測データを基に、ＬＤＣパラメータを決定する手順の例を示している。以下、処理の流れを説明する。

まず、ステップＳ１で、処理に必要なデータ読み込みを行う。分析対象とする期間を決め（例えば、過去１週間など、ユーザが指定してもよい）、対象期間の各時間毎のＳＶＲ出力電圧Ｖｓｖｒ，ＳＶＲを通過する電流Ｉｓｖｒ，力率ｃｏｓθ，各計測地点の電圧，有効電力，無効電力，電流，力率等の情報も読み込む。あるいは、ＳＶＲを通過する電流Ｉｓｖｒ，力率ｃｏｓθに代えて、ＳＶＲ通過有効電力，無効電力に相当する計測データ（Ｐｓｖｒ、Ｑｓｖｒ）を読み込んでも良い。これらのデータを基に、系統の状態推定を行い、各ノードの電圧を求める。

状態推定のアルゴリズムについては、例えば特許文献２に示されるアルゴリズムを用いて計算すればよい。もしくは、ＳＶＲの通過Ｐ，Ｑを各ノードに接続される負荷の契約容量の比率で案分し、その負荷データとＳＶＲ出力電圧データから、潮流計算によって各ノードの電圧値を求めてもよい。

潮流計算のアルゴリズムについても、例えば特許文献２に示されるアルゴリズムを用いて計算すればよい。

また、Ｉｓｖｒ，ｃｏｓθまたはＰｓｖｒ，Ｑｓｖｒ，およびＳＶＲ出力電圧の大きさ（例えば６．６［ｋＶ］）から、電流の実部Ｉｒと虚部Ｉｘを計算しておく。

このように、各ノードの電圧が求められたので、各ノードの電圧値を電圧計測値と見なす。あとは、図４と同様に、ステップ２、ステップ３の処理を行えばよい。

このようなアルゴリズムによってＬＤＣのパラメータを決定することで、力率が変化するような系統においても、適切にパラメータを設定することが可能となる。また、潮流計算や状態推定計算によって配電系統の各ノードの電圧を考慮することができ、また、配電系統に設置するセンサや通信ネットワークの設備を低減することが可能となる。また、重回帰分析によってパラメータを決定することで、パラメータ探索を行うことが不要であるため、探索時に必要となる潮流計算などの計算量も少なくなり、計算負荷を低減することができると共に高速にパラメータを求めることが可能となる。

このように、ＬＤＣの各パラメータは、ＬＤＣパラメータ決定装置１０で計算され、ＳＶＲ３００のＬＤＣ３３０に送られ、整定パラメータとして設定される。

このＬＤＣパラメータ決定装置１０は、ＳＶＲ３００の制御装置３１０の機能として持たせてもよい。すなわち、ＬＤＣパラメータ決定装置１０がＳＶＲ３００に設置されてもよい。

このように構成することで、例えば電圧が最も厳しい地点があらかじめ絞られている場合など、少ないセンサと通信ネットワークでＬＤＣパラメータを計算する事が可能となる。また、蓄積するデータベース量も低減することが可能となる。

ＬＤＣパラメータ決定装置１０で計算されたＬＤＣパラメータは、随時ＬＤＣ３３０に設定することができるが、あらかじめ代表的なパラメータセットをＬＤＣ３３０に持たせておいてもよい。例えば、平日用のパラメータと、休日用のパラメータセットを２パターンＬＤＣ３３０に持たせておき、曜日によってＬＤＣ３３０内でパラメータを切り替えてもよい。また、季節毎に切り替えたり、昼と夜とで切り替えてもよい。もしくは系統構成毎に切り替えてもよい。

以下，季節、曜日、時間帯毎のＬＤＣパラメータを求める手法について説明する。

配電系統内には，力率，有効電力，無効電力及び電圧を２４時間に渡って連続的に測定する測定計器が設けられ，図７（ａ），（ｂ）に示すような測定データが年間を通して得られる。このデータから，図８に示すVsのような，SVRの二次側電圧の理想的制御値を求める。これらの計測データおよび計算値を基に重回帰分析によってＬＤＣパラメータを決定することになる。実際には，年間，週間，２４時間に渡って多数断面の系統状態を考慮してパラメータを決定することがより実情に即した電圧制御を可能とするために，例えば図１１に示すように，季節，曜日，時間帯に分けてそれぞれのＬＤＣパラメータを決定することが望ましい。図１１の例は，本発明の一実施例によるＬＤＣ３３０に持たせる季節、曜日、時間帯毎のパラメータセットのデータベース例図であり，１年間を１１月〜４月（冬季を含む），５月（ゴールデンウイークを含む），６月〜１０月（夏季を含む）の３つに区分すると共に，曜日を平日と休日に，１日を８時〜１８時と１８時〜８時にそれぞれ区分する場合を示している。

次に，この図１１の最上段の１１月〜４月の平日８時〜１８時の場合のＬＤＣパラメータを決定する手順を説明する。分析対象データとして，１１月〜４月の平日８時〜１８時の，配電系統内の有効電力，無効電力，ＳＶＲ二次側電圧，系統電圧測定値データを用意する。このデータは，例えば図７（ａ），（ｂ）のような時系列データから，８時〜１８時のデータを抽出して１１月〜４月の平日について時系列に並べたデータを，有効電力，無効電力，ＳＶＲ二次側電圧，系統内の各地点の電圧の測定値について作成し，測定値データとして用いればよい。このデータに対して，図４，５，１０で前述のように説明した処理を行うことで，ＬＤＣパラメータである，Ｒ０．２１，Ｘ０．１４，Ｖｒｅｆ６５００の値を決定することができる。

このような手順を順次行うことにより，図１１に示す３区分の季節のＬＤＣパラメータを決定することができる。

図１２は、本発明の一実施例による系統構成毎のパラメータセットのデータベース例図である。これらのパラメータは、ＬＤＣパラメータ決定装置１０で決定した値を随時設定しても良いし、あらかじめ操作員がＬＤＣパラメータ決定装置１０の出力表示を基に設定しておいてもよい。ＬＤＣ３３０には、カレンダー，タイマー機能を持たせておき、該当時刻になったときにＬＤＣパラメータを変更すればよい。また、系統構成パターンについては、操作員が系統構成パターンを随時ＬＤＣ３３０に設定してもよいし、配電自動化システムのような配電系統の監視制御システムからの遠隔指令によって切り替えても良い。

このようにすることで、負荷状況や、系統状況が大きく変わった場合にも、ＳＶＲは適切に動作することが可能となり、電圧維持，系統の電圧余裕拡大，および高効率運用が可能となる効果がある。

配電系統の計測情報計測データを基に、配電系統に設置されたＳＶＲや配電用変電所ＬＲＴのＬＤＣパラメータを決定する支援システムとして活用することができる。また、自動的にＬＤＣのパラメータを設定する、自動整定システムとして活用することができる。また、電圧品質を考慮した自動化システムの機能として活用することができる。また、ＳＶＲや配電用変電所のＬＤＣの高機能ＬＤＣとして活用することが可能となる。

１０…ＬＤＣパラメータ決定装置、１１…表示装置、１２…キーボードやマウス等の入力手段、１３…コンピュータ（ＣＰＵ）、１４…通信手段、１５…ＲＡＭ、２１…潮流計算データ、２２…計測データ、２３…制御装置整定データ、２４…ＳＶＲ理想電圧データ、２５…プログラムデータ、１００…配電系統、１１０…配電変電所、１２０…ノード、１３０…発電機、１４０…配電線路、１５０…負荷、１７０…センサ、１８０…通信端局、１９０…通信ネットワーク、３００…電圧自動調整器（ＳＶＲ）、３０１…単巻変圧器、３０２…タップチェンジャ、３１０…制御装置、３１１…電流センサ、３１２…電圧センサ、３２０…制御装置の計測部。

Claims (13)

1. 配電系統に設置された電圧自動調整器の制御装置であって、
   前記配電系統の各時間の電気量の計測値を格納する計測データベース、
   前記計測データベースに格納されている前記電圧自動調整器の出力電圧を含む電気量の計測値に基いて、前記電圧自動調整器の出力電圧の理想値を計算する出力電圧理想値計算手段、
   前記出力電圧理想値計算手段によって得られた前記配電系統の前記電圧自動調整器の出力電圧の前記理想値を格納する理想電圧データベース、
   前記電圧自動調整器の整定パラメータを格納する整定データベース、並びに
   前記電圧自動調整器の出力電圧の前記理想値と前記配電系統の電気量の前記計測値との相関を重回帰分析することによって、前記電圧自動調整器の前記整定パラメータを求めるパラメータ決定手段
   を備えたことを特徴とする電圧自動調整器の制御装置。
2. 請求項１において、前記パラメータ決定手段は、
   分析対象期間内で配電系統の分析対象ノードの電圧上下限値範囲内となるような電圧自動調整器の出力電圧理想値を決定する理想値決定手段と、
   この出力電圧理想値と、電圧自動調整器を通過する電流実部と電流虚部との関係を重回帰分析することによって、電圧自動調整器の前記整定パラメータを求める手段を備えたことを特徴とする電圧自動調整器の制御装置。
3. 請求項１または２において、前記パラメータ決定手段は、
   分析対象期間内で配電系統の分析対象ノードの電圧上下限値範囲内となるような電圧自動調整器の出力電圧理想値を決定する理想値決定手段と、
   この出力電圧理想値と、電圧自動調整器を通過する有効電力と無効電力の関係を重回帰分析することによって、電圧自動調整器の前記整定パラメータを求める手段を備えたことを特徴とする電圧自動調整器の制御装置。
4. 請求項２または３において、前記理想値決定手段を、各ノードの電圧上下限値までの電圧余裕の最小値が最大となるように、電圧自動調整器の出力電圧理想値を決定するように構成したことを特徴とする電圧自動調整器の制御装置。
5. 請求項１〜４のいずれかにおいて、配電系統の電気量の計測値の代わりに、状態推定または潮流計算結果を用いるように構成したことを特徴とする電圧自動調整器の制御装置。
6. 請求項１〜４のいずれかにおいて、配電系統の電気量の計測値は、電圧自動調整器を通過する電流，電流力率，端子電圧，または配電系統ノードの電圧であることを特徴とする電圧自動調整器の制御装置。
7. 請求項１〜４のいずれかにおいて、配電系統の電気量の計測値は、電圧自動調整器を通過する電流実部，電流虚部，端子電圧，または配電系統ノードの電圧であることを特徴とする電圧自動調整器の制御装置。
8. 請求項１〜４のいずれかにおいて、配電系統の電気量の計測値は、電圧自動調整器を通過する有効電力，無効電力，端子電圧，または配電系統ノードの電圧であることを特徴とする電圧自動調整器の制御装置。
9. 請求項１〜８のいずれかにおいて、電圧自動調整器の前記整定パラメータを、通信ネットワークを介して電圧自動調整器の制御部に伝送するように構成したことを特徴とする電圧自動調整器の制御装置。
10. 請求項１〜８のいずれかにおいて、電圧自動調整器の前記パラメータ決定手段を、電圧自動調整器の制御部に設けたことを特徴とする電圧自動調整器の制御装置。
11. 請求項１〜１０のいずれかにおいて、電圧自動調整器の前記パラメータ決定手段は、季節，曜日，時間帯，または系統構成の違いによって異なる複数の整定パラメータを有するデータベースを備えたことを特徴とする電圧自動調整器の制御装置。
12. 請求項１１において、日時または外部からの指令に応じて整定パラメータを切り替えるパラメータ切替手段を備えたことを特徴とする電圧自動調整器の制御装置。
13. 配電系統に設置された電圧自動調整器の制御方法であって、
    配電系統の各時間の電気量の計測値を計測データベースに格納するステップ、
    前記計測データベースに格納されている前記電圧自動調整器の出力電圧を含む電気量の計測値に基いて、前記電圧自動調整器の出力電圧の理想値を計算する出力電圧理想値計算ステップ、
    前記出力電圧理想値計算ステップにおいて計算された前記配電系統の前記電圧自動調整器の出力電圧の前記理想値を理想電圧データベースに格納するステップ、
    前記電圧自動調整器の整定パラメータを整定データベースに格納するステップ、並びに
    前記電圧自動調整器の出力電圧の前記理想値と前記配電系統の電気量の前記計測値との相関を重回帰分析することによって、前記電圧自動調整器の前記整定パラメータを求めるパラメータ決定ステップ
    を備えたことを特徴とする電圧自動調整器の制御方法。

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