变压器型电压控制装置、无功功率调整型电压控制装置、以及配电系统电压控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及对配电系统的电压进行控制的变压器型电压控制装置、无功功率调整型电压控制装置、以及配电系统电压控制系统。
【背景技术】
[0002]配电系统通常包括高压系统(通常为6600V)和低压系统(例如100V?200V)而构成，一般消费者的受电端连接到该低压系统。电力供应商需要将一般消费者的受电端上的电压维持在适宜范围内(例如在接收100V的情况下，将该电压维持在95V?107V)。因此，电力供应商通过对连接到高压系统的电压控制设备(例如LRT(Load Rat1 ControlTransformer:负载时分接切换变压器)或SVR(Step Voltage Regulator:自动电压调整器)等)的控制量进行调整来维持一般消费者的受电端上的适宜电压。另外，电压控制设备利用与其一体化或一起设置的电压控制装置来完成该电压控制。
[0003]LRT或SVR等变压器型电压控制设备利用基于LDC(Line Drop Compensator:线路压降补偿)控制的分接(tap)操作来改变负载侧电压，设置的目的是为了将负载侧全域的电压控制在适宜范围内。这里，LDC控制是指，利用由电压控制设备测量到的电压以及电流信息，基于电流越大、配电线末端的电压越低的推定，来计算用于将负载侧全域的电压控制在适宜范围内的恰当的负载侧电压。另外，为了防止设备磨损，通常需要将变压器型电压控制设备的分接位置的变更抑制在平均一天30次以下。
[0004]然而，LDC控制的前提是配电系统的负载分布均匀，S卩，配电系统上各点的电压随着时间的推移向同一方向变化。然而，近年来，由于电力使用方式的多样化、以及利用太阳能发电等分散型电源的普及，配电系统的负载分布随着时间的推移有非均匀且大幅变动的趋势，因此仅靠电压控制设备测量到的电压和电流信息难以推定整个配电系统的电压状况，维持适宜的电压成为一个问题。
[0005]因此，提出了如下这种结构:将配电系统各点上的电压和电流的测量信息经由通信网络汇集到所谓的中央装置(集中电压控制装置)来统一掌握，并由中央装置(集中电压控制装置)向各电压控制装置指示目标电压(例如参照专利文献1)。
[0006]此外，为了应对伴随云层流动引起的太阳能发电量变化而产生的电压的急剧变动，也对将SVC(Static Var Compensator:静止型无功功率补偿装置)或太阳能发电用等的功率调节器(下面称为“PCS(Power Condit1ning System:功率调节系统)”)等无功功率调整型电压控制设备应用到配电系统中进行了探讨。对于无功功率调整型电压控制设备，若容量(VA)变大，则成本和设置场所也变大，因此在配电系统中，单个设备并不适合应对较大的电压变动，大多为了吸收秒单位的电压变动而使用。
[0007]然而，即使是小容量，也希望通过由中央装置(集中电压控制装置)使多个无功功率调整型电压控制设备进行协同动作，从而也能应对例如1分钟以上的时间级的大电压变动。例如，若太阳能发电中必须使用PCS，则也希望通过对多个PCS活用这种协同控制，从而无需另外设置SVC等电压问题的附加对策。
[0008]由此，在一个配电线上设置有多个电压控制设备的状况下，为了实现电压控制设备间的协同动作，也希望将上述结构应用到配电系统中，即，在由中央装置(集中电压控制装置)掌握整个配电系统的电压状况的基础上，由中央装置(集中电压控制装置)向各电压控制装置发送适宜的指令。
[0009]然而，由于中央装置(集中电压控制装置)需要定期收集配电系统各点的电压以及电流信息，其信息量较为庞大，因此为了应对数十秒?数分钟内有较大的电压变动的情况，需要光等高速通信网络。此外，还需要在中央装置(集中电压控制装置)中设置高速服务器等。另外，需要确保、运营并维护中央装置(集中电压控制装置)的设置场所，并根据电压控制设备等设备的变更来变更设备数据，在导入时，需要规模利益，例如需要对每个都道府县设置系统的程度。
[0010]另一方面，实际上需要采用使用了中央装置(集中电压控制装置)的集中电压控制的配电系统目前并不多，即使预测今后20年会增加相当一部分，预计其占整个配电系统的比例仍然是一小部分。
[0011]因此，需要一种不使用中央装置(集中电压控制装置)以及高速通信网络，能从小规模开始、即使达到大规模也能使用，并且运营维护成本较小的电压控制方式。作为该方法，考虑通过以较少的信息量在多个电压控制装置之间进行通信、从而实现电压控制装置间的协同动作的自主协同型配电系统电压控制装置。
现有技术文献专利文献
[0012]专利文献1:日本专利特开平11-289663号公报
【发明内容】
发明所要解决的技术问题
[0013]无论是集中型还是自主协同型的控制，在SVR等变压器型电压控制设备的下游(负载侧)连接有SVC等无功功率控制型电压控制设备的情况下，如何使用变压器型电压控制设备和无功功率控制型电压控制设备，从而在维持适宜电压的基础上，使无功功率控制型电压控制设备确保有余力产生无功功率都是重要课题。希望能有一种不会产生如下情况的电压控制装置，即，由动作较快的装置例如SVC产生的无功功率保持在正或负的上限值(持续输出最大无功功率)，使得SVC对于之后产生的电压变动无能为力。
解决技术问题所采用的技术手段
[0014]为解决上述课题，实现发明目的，本发明涉及的变压器型电压控制装置包括:通信处理部，该通信处理部接收无功功率产生数据，该无功功率产生数据包含由控制无功功率调整型电压控制设备的无功功率调整型电压控制装置发送的、在一定时间内对所述无功功率调整型电压控制设备所产生的无功功率进行积分得到的无功功率积分值，以及在该一定时间内对所述无功功率调整型电压控制设备所能产生的正最大无功功率以及负最大无功功率进行积分得到的正最大无功功率积分值以及负最大无功功率积分值;总和计算部，该总和计算部利用以指定的计算周期在指定的接收时间内接收到的所述无功功率产生数据中的所述无功功率积分值、所述正最大无功功率积分值、以及所述负最大无功功率积分值，来计算所述无功功率积分值的总和即无功功率积分值总和、所述正最大无功功率积分值的总和即正最大无功功率积分值总和、以及所述负最大无功功率积分值的总和即负最大无功功率积分值总和;余量计算部，该余量计算部基于所述正最大无功功率积分值总和以及所述无功功率积分值总和计算正无功功率余量，并基于所述负最大无功功率积分值总和以及所述无功功率积分值总和计算负无功功率余量；以及余量生成部，该余量生成部在所述正无功功率余量小于正侧阈值的情况下，变更与高压配电线相连的变压器型电压控制设备的分接位置，使得所述正无功功率余量大于所述正侧阈值，在所述负无功功率余量小于负侧阈值的情况下，变更所述变压器型电压控制设备的分接位置，使得所述负无功功率余量大于所述负侧阈值。
发明效果
[0015]根据本发明，具有能在维持适宜电压的基础上确保无功功率调整型电压控制设备有余力产生无功功率的效果。
【附图说明】
[0016]图1是表示实施方式涉及的配电系统电压控制系统的结构的一个示例的图。
图2是表示协同型电压测量装置(CVS)的结构的一个例子的图。
图3是表示协同型电压控制装置(CVC)的结构的一个例子的图。
图4是表示一定时间1内无功功率量Q的时间变化的一个示例的图。
图5是表示协同型电压控制装置(CVC)的结构的一个例子的图。
图6是表示对无功功率产生数据进行周期性处理的变压器型的协同型电压控制装置(CVC)的动作的流程图。
图7是表示目标电压变更委托的发出处理的流程图。
图8是表示接收到目标电压变更委托的协同型电压控制装置(CVC)的目标电压上下限值的变更处理的流程图。
图9是表示协同型电压测量装置(CVS)以及协同型电压控制装置(CVC)之间的通信路径(逻辑网络)的一个示例的图。
图10是表示协同型电压测量装置(CVS)以及协同型电压控制装置(CVC)之间的中继方式下的通信的一个示例的图。
图11是表示由实施方式涉及的配电系统电压控制系统产生的电压偏离随着变压器型的电压控制设备的分接位置变更而消除的动作例的示意图。
图12是表示电压偏离在没有变压器型的电压控制设备的分接位置变更的情况下被消除的动作例的示意图。
图13是表示作为比较例的无功功率调整型的协同型电压控制装置(CVC)不具有无功功率产生余力时的配电系统电压控制系统的整体动作的一个示例的示意图。
【具体实施方式】
[0017]下面，基于附图对本发明涉及的变压器型电压控制装置、无功功率调整型电压控制装置、以及配电系统电压控制系统的实施方式进行详细说明。另外，本发明并不由本实施方式所限定。
[0018]实施方式.图1是表示本实施方式涉及的配电系统电压控制系统的结构的一个示例的图。图1中，配电用变压器1例如设置在变电站中，包括能在流过负载电流的状态下对次级侧电压进行变更的作为配电用变压器的LRT(Load Rat1 Control Transformer:负载时分接切换变压器)以及通过对该LRT的分接位置进行调整来控制LRT的电压控制装置。
[0019]配电用变压器1的次级侧连接有母线29，母线29上连接有配电线2。配电线2是高压系统(电压水平为6600V)的高压配电线。配电线2的一端经由断路器3与母线29相连。另外，图1中为了简化图示，绘制成仅一根配电线2与母线29相连。通常，与配电用变压器的次级侧的母线相连的配电线的数量为多根。多根配电线能分别采用同样的结构。
[0020]配电线2上连接有协同型电压测量装置(CVS:Cooperative Voltage Sensor:协同电压传感器)8、10、17、21。协同型电压测量装置((^3)8、10、17、21能分别测量其设置位置(自端)上的电压。另外，本实施方式中，配电系统的电压控制不使用电流测量值，而仅使用电压测量值来完成。这是因为，随着近年来太阳能发电等分散型电源的普及，根据测量点的不同，电流测量值可能会非常小，因而电流测量值可能会包含非常大的误差。协同型电压测量装置(0^)8、10、17、21分别经由例如网络电缆31与通信网络30相连。
[0021 ] 配电线2上连接有例如电压降补偿用的SVR(Step Voltage Regulator:自动电压调整器)6作为电压控制设备。SVR6与对其进行控制的协同型电压控制装置(CVC:Cooperative Voltage Controller)7相连。协同型电压控制装置(CVC)7能与SVR6—体或一起设置。协同型电压控制装置(CVC)7通过调整SVR6的控制量，具体而言，通过调整分接位置来控制SVR6。SVR6在配电线2上自身的设置位置(自端)上测量例如电压和电流这双方。协同型电压控制装置(CVC)7经由例如网络电缆31与通信网络30相连。
[0022]配电线2上连接有例如静止型无功功率补偿装置(SVC:Static Var Compensator)22作为电压控制设备。静止型无功功率补偿装置(SVC)22与对其进行控制的协同型电压控制装置(CVC)23相连。协同型电压控制装置(CVC)23能与静止型无功功率补偿装置(SVC)22一体或一起设置。协同型电压控制装置(CVC)23通过调整静止型无功功率补偿装置(SVC)22的控制量，具体而言，通过调整无功功率输出来控制静止型无功功率补偿装置(SVC)22。静止型无功功率补偿装置(SVC)22在配电线2上自身的设置位置(自端)上测量例如电压和电流这双方。协同型电压控制装置(CVC) 23经由例如网络电缆31与通信网络30相连。
[0023]配电线2的线路上设置有开关器15。在开关器15闭合的状态下，配电线2上开关器15的上游侧(配电用变压器1所在一侧、即电源侧)和下游侧(负载侧)处于电连接的状态，而在开关器15断开的状态下，下游侧变为与上游侧断开的状态。开关器15与连接控制装置(CC:Connect1n Controller) 16相连。连接控制装置(CC) 16经由例如网络电缆31与通信网络30相连。连接控制装置(CC)16在开关器15断开的状态下，将后述的协同型电压控制装置(CVC)12、19之间的通信切断，而在开关器15闭合的状态下，对协同型电压控制装置(CVC)12、19之间的通信进行中继。即，连接控制装置(CC)16具有切断通信的功能和中继通信的功能，从而将开关器15的开关状态反映到协同型电压控制装置(CVC)12、19之间的通信路径中。
[0024]配电线2经由变压器4与电压比配电线2低的配电线32相连，配电线32例如连接有协同型