电压监视控制系统、电压监视控制装置、测量装置和电压监视控制方法_2

文档序号:9621253阅读:来源:国知局
,但在配电线4-1、4_2上分别经由变压器连接有构成低压系统(电压电平为例如100V?200V)的低压配电线。低压配电线上连接有负载,还连接有太阳能发电装置等分散式电源。即,本实施方式中设定低压系统上连接有分散式电源。但是,本实施方式也可适用于低压系统中不包括分散式电源的情况。再有,以下例如作为分散式电源,以太阳能发电装置作为一个示例来进行说明。另外,所谓配电系统的电压控制,是指高压系统的电压控制。这种配电系统包括电压控制设备1、5、6、本地电压控制装置11、15、16、母线2、断路器3-1、3-2、配电线4-1、4-2和电压潮流测量装置10来构成。
[0022]再有,在图示的例中,连接到母线2的配电线数量例如为2条,但并不限定于此例。另外,所设置的电压控制设备的数量以及电压潮流测量装置10和智能电表12的数量也不限定于图示例。另外,也可以只设置电压潮流测量装置10和智能电表12中的一方。
[0023]MDM(Meter Data Management:电表数据管理)装置13经由通信网络14与智能电表12连接,为了自动查表等,收集由智能电表12测量的测量量,并提供测量量或对测量量作了统计处理后的结果。通信网络14可以是专用网络,也可以使用公共线路。另外,这里将通信网络14与通信网络7是不同的作为前提,但是通信网络14和通信网络7也可以相同。再有,由于MDM装置13收集的测量量独立于本发明的电压控制而设定,并且没有限定,对于MDM装置13的测量量的处理的说明从略。但是,智能电表12除了给MDM装置13发送测量量以外,本实施方式中,如上所述,还对电压的测量值进行统计处理并将处理结果作为测量信息发送给集中电压控制装置8。给集中电压控制装置8发送的测量信息的内容可以由MDM装置13指示给智能电表12,也可以预先设定在智能电表12中。
[0024]集中电压控制装置(电压监视控制装置)8经由通信网络7分别与本地电压控制装置11、15、16、电压潮流测量装置10和智能电表12连接。通信网络7例如是专用的网络,出于对配电系统进行监视控制的目的而设置。集中电压控制装置8例如基于从电压潮流测量装置10发送的测量信息,例如以集中控制周期(例如1小时周期)来确定成为由各本地电压控制装置所控制的目标的指令值,并经由通信网络7分别对各本地电压控制装置独立进行指令。集中电压控制装置8对本地电压控制装置(图1的例子中:本地电压控制装置11、本地电压控制装置15和本地电压控制装置16)指令规定电压范围的电压上限值和电压下限值(以下也称为电压上下限值。)来作为指令值,所述本地电压控制装置控制变压器型电压控制设备(图1的例子中:电压控制设备1、电压控制设备5和电压控制设备6)。
[0025]控制变压器型电压控制设备的各本地电压控制装置基于来自集中电压控制装置8的电压上下限值的指令来控制其控制对象即电压控制设备,从而使得电压保持在该电压上下限值之间。每当接收到来自集中电压控制装置8的电压上下限值的指令,各本地电压控制装置更新并设定电压上限值和电压下限值。例如,基于由集中电压控制装置8指示的电压上下限值,本地电压控制装置11在适用该电压上下限值的集中控制周期的期间内,以比集中控制周期(第一周期)要短的本地控制周期来调整电压控制设备1的控制量(抽头位置的改变量),从而使电压控制设备1的次级侧的电压收敛于该电压上下限值之间(控制目标电压范围内)。
[0026]图2是表示集中电压控制装置8的内部结构的一个示例的图。如图2所示,集中电压控制装置8包括:控制单元20 ;连接到该控制单元20的存储单元27 ;以及连接到控制单元20、存储单元27和通信网络7并与各本地电压控制装置进行通信的发送接收单元26。
[0027]作为功能结构,控制单元20包括电压变动幅度计算单元21、负载发电量预测单元22、负载发电量预测值校正单元23、最佳电压分布确定单元(控制目标电压确定单元)24和电压上下限值确定单元25。电压变动幅度计算单元21基于从电压潮流测量装置10接收的测量信息来算出各点处的电压变动幅度。负载发电量预测单元22例如每隔一个集中控制周期(例如1小时周期)预测次日等的未来的配电系统的负载/发电量分布。负载/发电量相当于从纯负载减去发电量后所得的量。如负载/发电量为正值则为负载量,如为负值则为发电量。再有,关于预测负载/发电量分布的方法将在后文详述。对于集中控制周期的期间内的负载/发电量分布的预测值,负载/发电量预测值校正单元23对于集中控制周期的期间内的负载/发电量分布的预测值,基于紧接在之前的集中控制周期的期间内的负载/发电量分布的实际值与在该期间内的负载/发电量分布的预测值的比较结果进行校正。这里,负载/发电量分布的实际值基于测量信息来算出。
[0028]最佳电压分布确定单元24基于经校正的负载/发电量分布的预测值执行潮流计算,同时考虑到由电压变动幅度计算单元21算出的电压变动幅度,探索使评价配电系统的电压分布的评价函数的值成为最优的最优解,从而确定该集中控制周期的期间内的最佳电压分布和各电压控制设备的最佳控制量。再有,最佳电压分布是指满足约束条件且评价函数成为最佳的系统各点处的电压分布。最佳控制量是指为了实现最佳电压分布而对各电压控制设备指令的控制量,是控制目标电压。可以将该控制目标电压本身作为控制量来指令至各电压控制设备,但如果是变压器型电压控制设备,则要频繁地变更抽头位置,这并不优选。因此,本实施方式中,集中电压控制装置8基于最佳控制量=控制目标电压,按如下方式来规定控制目标范围,并给出控制目标范围的指令。然后,由控制变压器型的各电压控制设备电压的本地电压控制装置来执行控制,以将电压保持在控制目标范围内。
[0029]电压上下限值确定单元25基于所确定的最佳电压分布来确定该集中控制周期的期间内的各本地电压控制装置的控制目标电压范围的上限和下限即电压上下限值,并经由通信网络7将这些值指令到各本地电压控制装置。再有,后文将就电压上下限值确定单元25确定电压上下限值的处理作详细描述,以下为其概述。
[0030]首先,电压上下限值确定单元25从存储单元27取得与预先分配到每个本地电压控制装置的电压控制责任范围相关的信息。这里,电压控制责任范围是配电线4-1或4-2上的范围(或区间),而关于该范围内的电压控制,被分配了该范围的本地电压控制装置或与该装置连接的电压控制设备承担其责任。
[0031]在无功功率控制型的电压控制设备的电源侧(有配电用变压器的一侧、上游侧)存在变压器型电压控制设备的情况下,该电压控制设备将直到该变压器型电压控制设备的变压器的负载侧(下游侧)为止的范围和该电压控制设备的负载侧的范围设为电压控制责任范围,而如果在负载侧还存在其他电压控制设备的情况下,则电压控制责任范围中包括到这些其他电压控制设备的电源侧为止的区域。对于变压器型电压控制设备,例如将该变压器的负载侧设为电压控制责任范围,如果在负载侧存在其他的电压控制设备,则将该电压控制责任范围设为到这些其他电压控制设备的电源侧为止。再有,电压控制责任范围的设定方法不限定于上述的例子。
[0032]另外,在每个电压控制责任范围预先设定了适当电压范围。这个适当电压范围是高压系统应该保持的适当电压范围。求出电压控制设备的最佳电压从而使其进入这个电压控制责任范围的适当电压范围内。最佳电压与适当电压的下限值之差称为电压下限裕量,而适当电压的上限值与最佳电压之差称为电压上限裕量。
[0033]对于控制变压器型电压控制设备的本地电压控制装置,电压上下限值确定单元25基于由最佳电压分布确定单元24求出的最佳电压来确定电压上下限值。
[0034]集中电压控制装置8可以例如由CPU、存储器、硬盘等存储装置和具备通信功能的服务器来构成。控制单元20由根据存储器中存储的控制程序执行控制处理的CPU来实现。存储单元27总括地表示存储器和存储装置等。发送接收单元26表示通信功能。再有,集中电压控制装置8可以设置在例如变电站内。
[0035]接着,就本实施方式的动作进行说明。本实施方式中,集中电压控制装置8以集中控制周期对各本地电压控制装置进行控制。因此,由集中电压控制装置8执行的集中控制不能抑制周期短于集中控制周期的电压变动(短周期变动)。从通信负载的观点以及抽头装置的寿命等考虑,要通过集中控制来甚至消除短周期变动是不现实的,因此,本实施方式中,在最佳电压分布的计算和指令的控制量的计算方面,对于短周期变动量,通过作为裕量加以考虑来抑制因短周期变动而导致的电压偏差(voltage deviat1n)。为了确定适当的裕量,优选的是掌握短周期变动的变动幅度。然而,由集中电压控制装置8取得电压潮流测量装置10和智能电表12所测量(例如每隔1秒)得到的测量数据本身,并由集中电压控制装置8基于这些测量数据求出短周期变动的变动幅度,从通信负载的观点来看是不现实的。因此,本实施方式中,电压潮流测量装置10和智能电表12对测量数据进行统计处理并求出表示变动的变动信息(例如,标准偏差等),将该变动信息包含在测量信息中发送给集中电压控制装置8。集中电压控制装置8基于所接收的测量信息来掌握设置有电压潮流测量装置10和智能电表12的各点处的短周期变动的变动幅度。
[0036]图3是表示本实施方式的电压测量和电压的变动幅度计算的概念的图。图3的上侧示出了电压潮流测量装置10中电压测量的状况,图3的下侧示出了集中电压控制装置8中处理的状况。电压潮流测量装置10每隔一定时间Tp (第二周期)测量各个设置点的电压和潮流,并保存测量数据(电压和潮流)。电压潮流测量装置10每隔统计处理周期Tm(第三周期)(例如1分钟)基于Tm内的测量数据来求出电压的平均值Vmean、潮流的平均值。图3中的X标记表示测量数据。另外,电压潮流测量装置10按下式(1)所示那样求出Tm内的电压的测量数据的标准偏差V σ。再有,假定统计处理周期Tm内的测量数据个数为Nd,Vi表示统计处理周期Tm内的第i个测量数据。另外,下式(1)中的Σ表示从i = 1到i=Np的总和。
V σ = (Σ (Vi — Vmean)2/ (Nd — 1))1/2...(1)
[0037]以下,作为一个示例,说明设为Tp = 1秒、Tm = 60秒(1分钟)时的情况,但Tp、Tm可以设定为任何值,并不限于所示的值。但是,优选的是将Tp设定成可以测量在电压控制中应该考虑的短周期变动。如果Tp = 1秒、Tm = 60秒,则Nd
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