配電系統の電圧制御装置およびプログラム
【課題】配電系統全体の電圧を適切に制御できるようにすること。
【解決手段】配電系統の電圧制御装置１０１は、配電系統における複数の制御目標地点の電圧もしくは無効電力を制御する複数の機器を制御することにより当該配電系統全体の電圧制御を行う。計測情報検出部１は、計測器を備えた区分開閉器を通じて配電系統の各所の計測情報を一定の時間間隔で取得する。制御順決定部２は、配電系統の系統構成に基づき、前記配電系統を複数のグループに分け、この分けた複数のグループのうち電源に近いグループに属する機器から優先的に制御が行われるように、前記複数の機器の制御順位を決定する。制御量決定部３は、制御順決定部２により決定された制御順位に従い、前記複数の機器の制御量を、計測情報検出部１により取得された各所の計測情報に基づいて個別に決定する。制御量伝達部４は、制御順決定部２により決定された制御順位に従い、前記複数の機器へ、制御量決定部３により決定された制御量を個別に伝達する。
【解決手段】配電系統の電圧制御装置１０１は、配電系統における複数の制御目標地点の電圧もしくは無効電力を制御する複数の機器を制御することにより当該配電系統全体の電圧制御を行う。計測情報検出部１は、計測器を備えた区分開閉器を通じて配電系統の各所の計測情報を一定の時間間隔で取得する。制御順決定部２は、配電系統の系統構成に基づき、前記配電系統を複数のグループに分け、この分けた複数のグループのうち電源に近いグループに属する機器から優先的に制御が行われるように、前記複数の機器の制御順位を決定する。制御量決定部３は、制御順決定部２により決定された制御順位に従い、前記複数の機器の制御量を、計測情報検出部１により取得された各所の計測情報に基づいて個別に決定する。制御量伝達部４は、制御順決定部２により決定された制御順位に従い、前記複数の機器へ、制御量決定部３により決定された制御量を個別に伝達する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配電系統の電圧制御装置およびプログラムに係り、特に、配電系統における複数の制御目標地点の電圧もしくは無効電力を制御する複数の機器を制御することにより当該配電系統全体の電圧制御を行う電圧制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、配電系統の場合、柱上変圧器以降需要家側の電圧を一定の範囲内に保つため、配電系統に、電圧・無効電力制御機器を導入し、電圧を調整している。この電圧・無効電力制御機器は、通常自律的に動作する。
【０００３】
このような自律型の電圧・無効電力制御機器の例としては、電圧自動調整器（ＳＶＲ），自動投入／開放型調相装置（ＡＰＣ）が挙げられる。
【０００４】
ＳＶＲは、自律制御方式として、機器が設置された場所の電圧と機器の電流および設定した目標地点までのインピーダンスを用いて制御電圧を計算し、制御電圧が目標電圧範囲内となるようタップを調整する方式（ＬＤＣ方式）を採用する機器である。ＡＰＣは、例えば電力用コンデンサ（ＳＣ）や分流リアクトル（ＳｈＲ）などを使用し、ＡＰＣ接続端の電圧と設定した投入電圧・開放電圧とを比較し、比較結果に応じて機器の投入・開放を自律的に判断する機器である。
【０００５】
これらの機器は、あらかじめ設定した目標地点の電圧が一定の範囲内となるよう制御を行う。
【０００６】
また、無効電力制御機器を遠隔操作して、監視対象とする母線電圧を管理範囲内に制御する技術としては、監視点の無効電力と電圧の偏差量積分を行い、無効電力調整装置の制御目標値を遠隔制御するものがある。（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−２５９５５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前述した電圧・無効電力制御機器は、自律制御により制御目標地点の電圧を制御することを目的とする機器である。一般に、配電系統においては、昼夜，季節，構成変更などの負荷の状況に応じて系統の電圧が変化する。また、近年、太陽光発電等の分散型電源が配電系統に配置されているが、分散型電源の出力状況によって、系統内で局所的に電圧が変動することがある。そのため、制御機器の定数を固定とした場合、季節，時間帯によって変動する系統状態に対して目標地点以外の電圧を管理することが難しい。
【０００９】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、配電系統全体の電圧を適切に制御することのできる配電系統の電圧制御装置およびプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様による配電系統の電圧制御装置は、配電系統における複数の制御目標地点の電圧もしくは無効電力を制御する複数の機器を制御することにより当該配電系統全体の電圧制御を行う電圧制御装置であって、前記配電系統の各所の計測情報を一定の時間間隔で取得する計測情報検出手段と、前記配電系統の系統構成に基づき、前記配電系統を複数のグループに分け、この分けた複数のグループのうち電源に近いグループに属する機器から優先的に制御が行われるように、前記複数の機器の制御順位を決定する制御順決定手段と、前記制御順決定手段により決定された制御順位に従い、前記複数の機器の制御量を、前記計測情報検出手段により取得された各所の計測情報に基づいて個別に決定する制御量決定手段と、前記制御順決定手段により決定された制御順位に従い、前記複数の機器へ、前記制御量決定手段により決定された制御量を個別に伝達する制御量伝達手段とを具備することを特徴とする。
【００１１】
本発明の他の態様による配電系統の電圧制御装置は、配電系統における複数の制御目標地点の電圧もしくは無効電力を制御する複数の機器を制御することにより当該配電系統全体の電圧制御を行う電圧制御装置であって、前記配電系統の各所の計測情報を一定の時間間隔で取得する計測情報検出手段と、前記計測情報検出手段により検出された計測情報の過去の履歴から将来の電力の需要状態を推定する系統条件推定手段と、前記系統条件推定手段により推定された需要状態を、前記配電系統の系統構成と共に記憶媒体に保存する系統情報保存手段と、前記系統情報保存手段により保存された配電系統の系統構成に基づき、前記配電系統を複数のグループに分け、この分けた複数のグループのうち電源に近いグループに属する機器から優先的に制御が行われるように、前記複数の機器の制御順位を決定する制御順決定手段と、前記制御順決定手段により決定された制御順位に従い、前記複数の機器の制御量を、前記系統情報保存手段に保存された推定の需要状態に応じて個別に決定する制御量決定手段と、前記制御順決定手段により決定された制御順位に従い、前記複数の機器へ、前記制御量決定手段により決定された制御量を個別に伝達する制御量伝達手段とを具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、配電系統全体の電圧を適切に制御することのできる配電系統の電圧制御装置およびプログラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る配電系統の電圧制御装置を含む配電系統システムの構成の一例を示す構成図。
【図２】計測情報加工部から需要状態推定部へ供給される情報の一例を示す図。
【図３】系統構成把握部からＡＰＣ，ＳＶＲ制御順決定部へ供給される情報の一例を示す図。
【図４】ＡＰＣ，ＳＶＲ制御順決定部からＡＰＣ，ＳＶＲ制御量決定部へ供給される情報一例を示す図。
【図５】配電系統を構成する複数のノードグループを説明するための概念図。
【図６】ＡＰＣの電源からの電気的距離を説明するための概念図。
【図７】需要状態推定部からＡＰＣ，ＳＶＲ制御量決定部へ供給される情報の一例を示す図。
【図８】ＡＰＣ，ＳＶＲ制御量決定部からＡＰＣ制御量伝達部やＳＶＲ制御量伝達部へ供給される情報の一例を示す図。
【図９】個々のＡＰＣ，ＳＶＲの制御順決定から制御量決定までの動作の一例を示すフローチャート。
【図１０】図９中のＳＶＲタップ決定処理の詳細な動作の一例を示すフローチャート。
【図１１】図９中のＡＰＣオンオフ決定処理の詳細な動作の一例を示すフローチャート。
【図１２】同実施形態に係る電圧制御装置の全体の動作の一例を示すフローチャート。
【図１３】本発明の第３の実施形態に係る配電系統の電圧制御装置を含む配電系統システムの構成の一例を示す構成図。
【図１４】同実施形態に係る電圧制御装置の全体の動作の一例を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
【００１５】
（第１の実施形態）
最初に、図１〜図１２を参照して、本発明の第１の実施形態について説明する。
【００１６】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る配電系統の電圧制御装置を含む配電系統システムの構成の一例を示す図である。
【００１７】
図１には、配電用変電所、分散型電源（ＤＧ）、および需要家設備（負荷）を、周知の遮断器、計測器を備えていない区分開閉器、計測器を備えた区分開閉器などを介して配電線で接続された配電系統が示されている。当該配電系統には、複数の制御目標地点の電圧もしくは無効電力を制御する自律型の電圧・無効電力制御機器（以下では、単に「機器」と称す。）の具体例として、複数の自動投入／開放型調相装置（ＡＰＣ）および複数の電圧自動調整器（ＳＶＲ）（以下では、単に「ＡＰＣ，ＳＶＲ」と称す。）が設けられている。
【００１８】
ＳＶＲは、自律制御方式として、機器が設置された場所の電圧と機器の電流および設定した目標地点までのインピーダンスを用いて制御電圧を計算し、制御電圧が目標電圧範囲内となるようタップを調整する方式（ＬＤＣ方式）を採用する機器である。ＡＰＣは、例えば電力用コンデンサ（ＳＣ）や分流リアクトル（ＳｈＲ）などを使用し、ＡＰＣ接続端の電圧と設定した投入電圧・開放電圧とを比較し、比較結果に応じて機器の投入・開放を自律的に判断する機器である。これらの機器は、あらかじめ設定した制御目標地点の電圧が一定の範囲内となるよう制御を行う。
【００１９】
なお、本実施形態では、電圧制御装置１０１が制御を行う対象機器をＡＰＣ，ＳＶＲとしているが、例えばＳＣやＳｈＲなどの機器を対象として制御することも可能である。
【００２０】
配電系統の電圧制御装置１０１は、例えば計測器を備えた区分開閉器を通じて、配電系統の各所の計測情報を一定の時間間隔で取得し、前記複数の機器を遠隔制御することにより、当該配電系統全体の電圧制御を行うものである。なお、本実施形態では、配電系統を構成する複数の機器もしくは複数のノードの状態（電力需要、電圧などの状態）の時間に応じた変化を捉えるにあたり、時間軸上のある時点を“時間断面”もしくは単に“断面”と呼ぶ場合がある。
【００２１】
上記電圧制御装置１０１は、プログラムを実行するプロセッサを備えたコンピュータとして実現することが可能であり、主な機能として、計測情報検出部１、制御順決定部２、制御量決定部３、および制御量伝達部４を有する。
【００２２】
計測情報検出部１は、計測器を備えた区分開閉器を通じて配電系統の各所の計測情報を一定の時間間隔で取得する機能である。
【００２３】
制御順決定部２は、配電系統の系統構成に基づき、前記複数の機器の制御順位を決定する機能である。
【００２４】
制御量決定部３は、制御順決定部２により決定された制御順位に従い、前記複数の機器の制御量を、計測情報検出部１により取得された各所の計測情報に基づいて個別に決定する機能である。
【００２５】
制御量伝達部４は、制御順決定部２により決定された制御順位に従い、前記複数の機器へ、制御量決定部３により決定された制御量を個別に伝達する機能である。
【００２６】
これらの機能の詳細について以下に説明する。
【００２７】
計測情報検出部１は、線間電圧の計測値を検出する線間電圧検出部５と、相電流の計測値を検出する相電流検出部６と、力率の計測値を検出する力率検出部７と、計測情報加工部８とを有する。
【００２８】
制御順決定部２は、配電系統の系統構成を把握する系統構成把握部９と、個々のＡＰＣ，ＳＶＲの制御順を決定するＡＰＣ，ＳＶＲ制御順決定手段１０とを有する。
【００２９】
制御量決定部３は、電力の需要状態を推定する需要状態推定部１１と、個々のＡＰＣ，ＳＶＲの制御量を決定するＡＰＣ，ＳＶＲ制御量決定部１２とを有する。
【００３０】
制御量伝達部４は、個々のＡＰＣへ制御量を伝達するＡＰＣ制御量伝達部１３と、個々のＳＶＲへ制御量を伝達するＳＶＲ制御量伝達部１４とを有する。
【００３１】
このような構成において、計測情報検出部１は、線間電圧検出部５、相電流検出部６、および力率検出部７により、配電系統の各所に設置されている計測器付き開閉器の計測情報に含まれる線間電圧実効値、相電流実効値、および力率をそれぞれ検出し、計測情報加工部８により、三相の平均値に加工し、加工した情報を制御量決定部３の需要状態推定部１１へ供給する。計測情報加工部８から需要状態推定部１１へ供給される情報は、図２に示されるように、線間電圧三相平均値（Ｖ）、相電流三相平均値（Ａ）、および力率三相平均値（％）を含んでいる。なお、本実施形態では、計測情報検出部１で電圧・電流・力率を検出しているが、代わりに、電圧・有効電力・無効電力を検出するようにしても良い。また、本実施形態では、計測情報加工部８で三相の平均値への加工を行っているが、配電系統の計測器付き開閉器から直接、三相の平均値を得られる場合は、この計測情報加工部８は不要となる。
【００３２】
制御順決定部２は、系統構成把握部９により、配電系統の系統構成を把握し、ＡＰＣ，ＳＶＲ制御順決定部１０により、把握した配電系統の系統構成と当該系統構成における個々の機器の系統上の位置とに基づいて個々のＡＰＣ，ＳＶＲを制御する順位を決定し、決定した順位の情報を制御量決定部３のＡＰＣ，ＳＶＲ制御量決定部１２へ供給する。系統構成把握部９からＡＰＣ，ＳＶＲ制御順決定部１０へ供給される情報は、図３に示されるように、配電線接続情報（配電線内の電線と電柱のつながりを示す情報）、開閉器接続情報（開閉器の投入／開放状態と位置を示す情報）、配電線線種情報（配電線内で使用される電線の線種）、機器位置（配電線内の機器の設置位置を示す情報）、および区間接続情報（開閉器で囲まれた配線区間のつながりを示す情報）を含んでいる。また、ＡＰＣ，ＳＶＲ制御順決定部１０からＡＰＣ，ＳＶＲ制御量決定部１２へ供給される情報は、図４に示されるように、各機器の動作優先順位を整数で表した情報を含んでいる。
【００３３】
ここで、図５および図６を参照して、制御順決定部２のＡＰＣ，ＳＶＲ制御順決定部１０による制御順決定方法について説明する。
【００３４】
ＡＰＣ，ＳＶＲ制御順決定部１０は、配電系統を複数のノードグループに分け、その分けた複数のノードグループのうち電源側に近いノードグループに属する機器から優先的に制御が行われ、且つ、同じノードグループに属する機器では先にＡＰＣの制御が行われ、その後にＳＶＲの制御が行われるように、配電系統内の各機器の制御順位を決定する。
【００３５】
ＡＰＣ，ＳＶＲ制御順決定部１０の動作を以下に説明する。まず、配電系統の各所に設置される個々のＳＶＲを境目にして、当該配電系統を複数のノードグループに分ける。例えば図５に示される配電系統の場合、個々のＳＶＲの位置で分けられた複数のノードグループＧ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４を設ける。電源に近いものから順に制御が行われるよう各ノードグループの順位を決める。
【００３６】
次に、ノードグループの順位に従って、電源に最も近い機器から、電源から最も遠い機器（配電系統の末端に位置する機器）まで、電源に近いものから順に制御が行われるよう、各機器の制御順位を決める。ノードグループ内では、１又は複数のＡＰＣが存在する場合には当該ＡＰＣから先に制御し、最後に、当該ノードグループの終端に位置する１又は複数のＳＶＲを制御するように順位を決める。図５の例では、機器の制御順位は、ＡＰＣ１，ＳＶＲ１，ＳＶＲ２，ＳＶＲ３，ＡＰＣ２の順となる。
【００３７】
また、ノードグループ内には、複数のＡＰＣが存在する場合がある。電源と当該ノードグループの終端のＳＶＲとの間、あるいは当該ノードグループの始端のＳＶＲと終端のＳＶＲとの間の配電線を本線とし、この本線から分岐する配電線を支線とすると、ＡＰＣは本線に接続されたものほか、支線に接続されたものも存在し得る。そのような場合、支線に接続された個々のＡＰＣのうち、電源（あるいはノードグループの始端のＳＶＲ）からの電気的距離が最長のＡＰＣは、電圧に与える影響が最も大きいので、先に制御が行われるようにする。例えば図６のように、本線に接続されたＡＰＣ２のほかに、支線に接続されたＡＰＣ１，ＡＰＣ３が存在し、ＡＰＣ１よりもＡＰＣ３の方が電源からの電気的距離が長い場合、ＡＰＣの制御順位は、ＡＰＣ２，ＡＰＣ３，ＡＰＣ１の順となる。
【００３８】
なお、ノードグループ内の本線に複数のＳＶＲが接続されている場合は、電源（あるいはノードグループの始端のＳＶＲ）からの電気的距離が長いＡＰＣから順に制御が行われるようにする。
【００３９】
また、終端にＳＶＲが無いノードグループ内に複数のＡＰＣが存在する場合も、電源（あるいはノードグループの始端のＳＶＲ）からの電気的距離が長いＡＰＣから順に制御が行われるようにする。
【００４０】
制御量決定部３は、需要状態推定部１１により、計測情報加工部８で加工された計測情報に基づいて配電系統の需要状態を推定し、ＡＰＣ，ＳＶＲ制御量決定部１２により、推定した需要状態に対する個々のＡＰＣ，ＳＶＲの制御量を、ＡＰＣ，ＳＶＲ制御順決定部１０により決定された制御順に従って決定し、決定した個々のＡＰＣ，ＳＶＲの制御量を示す情報をＡＰＣ制御量伝達部１３やＳＶＲ制御量伝達部１４へ供給する。需要状態推定部１１からＡＰＣ，ＳＶＲ制御量決定部１２へ供給される情報は、図７に示されるように、配電系統内ノード電圧（Ｖ）、配電系統内ノード通過電流（Ａ）、配電系統内ノード通過有効電力（Ｗ）、および配電系統内ノード通過無効電力（Ｖａｒ）の情報を含んでいる。また、ＡＰＣ，ＳＶＲ制御量決定部１２からＡＰＣ制御量伝達部１３やＳＶＲ制御量伝達部１４へ供給される情報は、図８に示されるように、ＳＶＲに対してタップ位置を指示する情報や、ＡＰＣに対して投入／開放状態を指示する情報を含んでいる。
【００４１】
制御量伝達部４は、ＡＰＣ制御量伝達部１３により、ＡＰＣ，ＳＶＲ制御量決定部１２から供給されるＡＰＣの制御量を該当するＡＰＣへ伝達し、ＳＶＲ制御量伝達部１４により、ＡＰＣ，ＳＶＲ制御量決定部１２から供給されるＳＶＲの制御量を該当するＳＶＲへ伝達する。
【００４２】
前述のＳＶＲの制御量の決定には、後述する評価関数を用いる。まず、推定した需要状態に対し、制御順決定部２により求められた順位でＡＰＣやＳＶＲを操作し、操作後の電圧や潮流状態を推定する。その推定した状態から評価関数で与えられる評価値を求め、評価値が最良となるまでＡＰＣやＳＶＲを操作する。最終的に評価値が最良となった機器の制御量を決定値とし、求められた制御量は、ＡＰＣ制御量伝達部１３およびＳＶＲ制御量伝達部１４により配電系統のＳＶＲおよびＡＰＣに制御指令と共に伝達される。
【００４３】
なお、本実施形態では、ＡＰＣの制御量としてＡＰＣの投入・開放状態、ＳＶＲの制御量としてＳＶＲのタップ位置を採用しているが、代わりに、ＡＰＣの制御量としてＡＰＣの投入電圧，開放電圧、ＳＶＲの制御量としてＬＤＣ制御の目標電圧やＳＶＲタップ位置の変化量（現在のタップと最良値との差）を採用しても良い。
【００４４】
ここで、評価関数の例について説明する。
【００４５】
評価関数としては、（Ａ）配電区間毎に設定された管理目標電圧と操作後に推定される個々の電圧との差の合計を演算する評価関数と、（Ｂ）配電線の配電ロスの合計を演算する評価関数とがある。また、制約関数としては、（ａ）配電区間毎に設定された所定の電圧管理範囲から逸脱する個々の電圧の逸脱量の合計を演算する制約関数と、（ｂ）前回演算した個々の電圧を基準に設定された所定の電圧管理範囲から逸脱する個々の電圧の逸脱量の合計を演算する制約関数とがある。
【００４６】
これら４つの関数の演算結果を合計したものを最終的な評価値とする。この評価値は、当該評価値が最小となる機器の制御量を求めるために使用される。
【００４７】
上記（Ａ）の評価関数は、次の（１）式で表される。
【数１】
【００４８】
すなわち、管理目標電圧（電圧管理目標値）をＶrefiとし、推定したノードｉごとの電圧Ｖiのずれ量の合計を評価する。
【００４９】
上記（Ｂ）の評価関数は、次の（２）式で表される。
【数２】
【００５０】
すなわち、区間の１配電線（１ブランチ）のロスをＰlossiとし、各配電線を合わせた配電線全体のロスの大きさを評価する。
【００５１】
ここで、上記（１）式，（２）式の２つの評価関数をｆa1，ｆa2とし、それぞれに重みｗ1，ｗ2を乗じ、双方を加算したものを評価関数Ｆaとする。この評価関数Ｆaは、次の（３）式で表わされる。
【００５２】
Ｆa＝ｗ1・ｆa1＋ｗ2・ｆa2 …（３）
この（３）式において、ｗ1をｗ2よりも大きくすることで、ノード電圧が電圧管理目標値に近づく傾向を強くでき、一方、ｗ2をｗ1よりも大きくすることで、配電線ロスが小さくなる傾向を強くできる。このように重みｗ1，ｗ2を調整することにより、制御対象の制御の傾向を設定することができる。
【００５３】
一方で、上記（ａ）の制約関数は、次の（４）式で表される。
【数３】
【００５４】
すなわち、推定したノードｉごとの電圧Ｖｉが、区間に設定された電圧管理範囲Ｖlimを逸脱した場合の逸脱量の合計を評価する。なお、電圧管理範囲Ｖlimを逸脱しない場合、そのノードにおける電圧の逸脱量「Ｖlimi−Ｖi」は０とする。
【００５５】
また、上記（ｂ）の制約関数は、次の（５）式で表される。
【数４】
【００５６】
すなわち、推定したノードｉごとのノード電圧Ｖｉが、前回推定を行った断面のノード電圧Ｖioから一定の電圧範囲を持たせた電圧管理範囲Ｖdlimを逸脱した場合の逸脱量を評価する。なお、前回推定を行った断面からの電圧変化が電圧管理範囲Ｖdlimを逸脱しない場合、
そのノードにおける電圧の逸脱量「Ｖdlimi−Ｖi」は０とする。
【００５７】
ここで、上記（４）式，（５）式の２つの制約関数をｆp1，ｆp2とし、それぞれに重みｗp1，ｗp2を乗じ、双方を加算したものを制約関数Ｆpとする。この制約関数Ｆpは、最終的なペナルティ値を示すものであり、次の（６）式で表わされる。
【００５８】
Ｆp＝ｗp1・ｆp1＋ｗp2・ｆp2 …（６）
この（６）式において、ｗp1をｗp2よりも大きくすることで、ノード電圧が電圧管理範囲Ｖlimに収まる傾向を強くでき、一方、ｗp2をｗp1よりも大きくすることで、ノード電圧が電圧管理範囲Ｖdlimに収まる傾向を強くできる。このように重みｗp1，ｗp2を調整することにより、制御対象の制御の傾向を設定することができる。
【００５９】
ここで、上記（３）式の評価関数Ｆaと上記（６）式の制約関数Ｆpの双方を加算したものを、評価関数Ｆとする。評価関数Ｆは、最終的な評価値を示すものであり、次の（７）式で表される。
【００６０】
Ｆ＝Ｆa＋Ｆp …（７）
次に、図９を参照して、個々のＡＰＣ，ＳＶＲの制御順決定から制御量決定までの動作の一例について説明する。
【００６１】
この図９に示される動作においては、個々のＡＰＣ，ＳＶＲの制御量を決定するために、系統に設置されるＳＶＲ，ＡＰＣ毎に制御量に応じた系統の電圧分布や潮流状態を推定し、前述の評価関数を用いた評価値が最良となる制御量を求める。
【００６２】
最初に、制御順決定部２は、配電系統の各所に設置される個々のＳＶＲを境目にして、当該配電系統を複数のノードグループに分ける。具体的には、電源から当該電源に最も近いＳＶＲまでの系統、および、互いに隣接するＳＶＲとＳＶＲとで囲まれた系統のそれぞれを、別々のノードグループとすることにより、配電系統全体をノードグループ化する（ステップＳ１１）。
【００６３】
次に、制御順決定部２は、個々のＡＰＣ，ＳＶＲの系統上の位置に応じて、個々のＡＰＣ，ＳＶＲの制御順をノードグループ毎に決定する（ステップＳ１２）。
【００６４】
次に、制御量決定部３は、個々のＡＰＣ，ＳＶＲの制御量をノードグループ毎に決定するため、次のような一連の処理を行う。
【００６５】
制御量決定部３は、電源から当該電源に最も近いＳＶＲまでのノードグループにＡＰＣが存在するか否かを判定する（ステップＳ１３）。存在しなければ特に何もしないが、存在する場合は、そのＡＰＣをオンにするかオフにするかの決定処理（後述する図１１のＡＰＣオンオフ処理）を行う（ステップＳ１４）。
【００６６】
次に、制御量決定部３は、最も電源に近いＳＶＲを対象とし（ステップＳ１５）、当該ＳＶＲのタップ位置についての決定処理（後述する図１０のＳＶＲタップ決定処理）を行う（ステップＳ１６）。
【００６７】
制御量決定部３は、当該ＳＶＲを基点としたノードグループにＡＰＣが存在するか否かを判定する（ステップＳ１７）。存在しなければ特に何もしないが、存在する場合は、そのＡＰＣをオンにするかオフにするかの決定処理（後述する図１１のＡＰＣオンオフ処理）を行う（ステップＳ１８）。
【００６８】
この後、制御量決定部３は、全てのＳＶＲを評価し終えたか否かを判定する（ステップＳ１９）。全てのＳＶＲを評価し終えていなければ、対象のＳＶＲを次のＳＶＲに変更し（ステップＳ２０）、ステップＳ１６〜Ｓ１８の処理を繰り返す。一方、全てのＳＶＲを評価し終えたならば、当該制御量決定処理を終了する。
【００６９】
次に、図１０を参照して、図９中のＳＶＲタップ決定処理の詳細な動作の一例について説明する。
【００７０】
制御量決定部３は、最初に、所定の記憶領域に設けたカウンタの値を１に設定する（ステップＳ２１）。次に、制御量決定部３は、対象のＳＶＲのタップを電圧下げ方向へ１タップ操作し、評価関数を用いて評価値を算出する（ステップＳ２２）。評価値が改善されたならば、その評価値を所定の記憶領域に格納し（ステップＳ２４）、カウンタの値を１加算し（ステップＳ２５）、ステップＳ２２の処理を繰り返す。一方、評価値が改善されなければ、カウンタの値が２以上であるか否かを判定する（ステップＳ２６）。
【００７１】
制御量決定部３は、カウンタの値が２以上であれば、ＳＶＲのタップの位置を確定し、最終的な評価値のデータを所定の記憶領域に格納する（ステップＳ２７）。一方、カウンタの値が２以上でなければ、カウンタの値を１に再設定する（ステップＳ２８）。次に、制御量決定部３は、対象のＳＶＲのタップを電圧上げ方向へ１タップ操作し、評価値を算出する（ステップＳ２９）。評価値が改善されたならば、その評価値を所定の記憶領域に格納し（ステップＳ３１）、カウンタの値を１加算し（ステップＳ３２）、ステップＳ２９の処理を繰り返す。一方、評価値が改善されなければ、ＳＶＲのタップ位置を確定し、最終的な評価値のデータを所定の記憶領域に格納する（ステップＳ２７）。
【００７２】
次に、図１１を参照して、図９中のＡＰＣオンオフ決定処理の詳細な動作の一例について説明する。
【００７３】
制御量決定部３は、対象のＡＰＣが遮断されていれば投入操作を行い、投入されていれば遮断操作を行い、評価関数を用いて評価値を算出する（ステップＳ３１）。評価値が改善されなければ何もしないが、評価値が改善された場合は、その評価値を所定の記憶領域に格納する。
【００７４】
この後、制御量決定部３は、対象のノードグループに含まれる全てのＡＰＣを評価し終えたか否かを判定する（ステップＳ３４）。評価し終えていなければ、対象のＡＰＣを次のＡＰＣに変更し（ステップＳ３５）、ステップＳ３１〜Ｓ３３の処理を繰り返す。一方、評価し終えたならば、対象のノードグループに含まれる全てのＡＰＣの状態を確定し、最終的な評価値のデータを所定の記憶領域に格納する（ステップＳ３６）。
【００７５】
次に、図１２を参照して、本実施形態に係る電圧制御装置１０１の全体の動作の一例について説明する。
【００７６】
本実施形態に係る電圧制御装置１０１の動作は、計測情報検出処理Ｓ１０１、制御順決定処理Ｓ１０２、制御量決定処理Ｓ１０３、および制御量伝達処理Ｓ１０４から構成される。
【００７７】
計測情報検出処理Ｓ１０１においては、計測情報検出部１の線間電圧検出部５、相電流検出部６、および力率検出部７が、配電線に配置された計測器付き開閉器から計測情報（線間電圧実効値、相電流実効値、力率）を検出する計測情報検出処理を行い（ステップＳ５１）、計測情報検出部１の計測情報加工部８が、検出した計測情報を三相の平均値に加工する三相計測情報加工処理を行う（ステップＳ５２）。なお、本実施形態では、ステップＳ５２で三相の平均値に加工しているが、配電系統の計測器付き開閉器から直接三相の平均値を得られる場合には、この処理は不要である。
【００７８】
制御順決定処理Ｓ１０２においては、制御順決定部２の系統構成把握部９が、配電線の系統構成を把握する系統構成把握処理を行い（ステップＳ５３）、制御順決定部２のＡＰＣ，ＳＶＲ制御順決定部１０が、把握した系統構成と個々のＡＰＣ，ＳＶＲの位置とに基づき、ＡＰＣ，ＳＶＲの制御順位を決定するＡＰＣ，ＳＶＲ制御順位決定処理を行う（ステップＳ５４）。
【００７９】
制御量決定処理Ｓ１０３においては、制御量決定部３の需要状態推定部１１が、計測情報加工処理により加工された計測情報から、配電系統の需要状態を推定する需要状態推定処理を行い（ステップＳ５５）、制御量決定部３のＡＰＣ，ＳＶＲの制御量決定部１２が、ＡＰＣ，ＳＶＲ制御順位決定処理により決定された制御順で、推定した需要状態に対する個々のＡＰＣ，ＳＶＲの制御量を決定するＡＰＣ，ＳＶＲ制御量決定処理を行う（ステップＳ５６）。
【００８０】
制御量伝達処理Ｓ１０４においては、制御量伝達部４のＡＰＣ制御量伝達部１３およびＳＶＲ制御量伝達部１４が、ＡＰＣ，ＳＶＲ制御量決定処理により決定された個々のＡＰＣ，ＳＶＲの制御量を該当するＳＶＲ，ＡＰＣへ制御指令を伝達するＡＰＣ，ＳＶＲ制御量伝達処理を行う（ステップＳ５７）。
【００８１】
なお、本実施形態では、需要状態推定処理Ｓ５５は、制御量決定処理Ｓ１０３の内部処理としているが、ＡＰＣ，ＳＶＲ制御量決定処理Ｓ５６よりも前で且つ計測情報加工処理Ｓ５２よりも後であれば、制御量決定処理Ｓ１０３の外側に存在していても構わない。
【００８２】
また、本実施形態では、系統条件把握処理Ｓ５３は、制御順決定処理Ｓ１０２の内部処理としているが、ＡＰＣ，ＳＶＲ制御順決定処理よりも先であれば、制御順決定処理Ｓ１０２の外側に存在していていも構わない。
【００８３】
このように第１の実施形態によれば、電圧制御装置１０１を、計測情報検出処理を行う計測情報検出部１、制御順決定処理を行う制御順決定部２、制御量決定処理を行う制御量決定部３、および制御量伝達処理を行う制御量伝達部４により構成し、特に制御量決定部３においては評価関数等から得られる評価値を用いて個々のＡＰＣ，ＳＶＲの制御量を決定することにより、配電系統全体の電圧を精度よく目標電圧に近づけることが可能となる。
【００８４】
（第２の実施形態）
次に、図１３および図１４を参照して、本発明の第２の実施形態について説明する。
【００８５】
なお、この第２の実施形態においては、前述の第１の実施形態の構成と共通する部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。以下では、第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００８６】
図１３は、本発明の第２の実施形態に係る配電系統の電圧制御装置を含む配電系統システムの構成の一例を示す図である。
【００８７】
この第２の実施形態では、前述の第１の実施形態における制御順決定部２に含まれる系統構成把握部９と、制御量決定部３に含まれる需要状態推定部１１とを、独立した新たな系統条件推定部１５を構成する要素として配置し、さらに情報保存部１６を設けた構成となっている。
【００８８】
系統条件推定部１５は、系統条件を推定する機能であり、配電系統の系統構成を把握する系統構成把握部９と、電力の需要状態を推定する需要状態推定部１１とを有する。
【００８９】
情報保存部１６は、情報を保存する機能であり、系統条件推定部１５により推定された需要状態と系統構成把握部９により把握された配電系統の系統構成とを記憶媒体に保存する系統情報保存部１７と、ＡＰＣ，ＳＶＲ制御量決定部１２により決定された個々のＡＰＣ，ＳＶＲの制御量を記憶媒体に保存する機器制御量保存部１８とを有する。
【００９０】
このような構成において、計測情報検出部１は、線間電圧検出部５、相電流検出部６、および力率検出部７により、配電系統の各所に設置されている計測器付き開閉器の計測情報に含まれる線間電圧実効値、相電流実効値、および力率をそれぞれ検出し、計測情報加工部８により、三相の平均値に加工し、加工した情報を系統条件推定部１５の需要状態推定部１１へ供給する。なお、本実施形態では、計測情報加工部８で三相の平均値への加工を行っているが、配電系統の計測器付き開閉器から直接、三相の平均値を得られる場合は、この計測情報加工部８は不要となる。
【００９１】
系統条件推定部１５は、需要状態推定部１１により、計測情報加工部８で加工された計測情報を用いて過去の負荷実績を基に将来の数断面先までの電力の需要状態を推定すると共に、系統構成把握部９により、現在の系統構成を把握する。系統条件推定部１５が推定した断面毎の系統条件および把握した需要状態は、情報保存部１６の系統情報保存部１７に保存される。
【００９２】
制御順決定部２は、ＡＰＣ，ＳＶＲ制御順決定部１０により、系統情報保存部１７に保存された配電系統の系統構成と当該系統構成における個々の機器の系統上の位置とに基づいて個々のＡＰＣ，ＳＶＲを制御する順位を決定し、決定した順位の情報を制御量決定部３のＡＰＣ，ＳＶＲ制御量決定部１２へ供給する。
【００９３】
制御量決定部３は、ＡＰＣ，ＳＶＲ制御量決定部１２により、系統情報保存部１７に保存された推定の需要状態に対する個々のＡＰＣ，ＳＶＲの制御量を、ＡＰＣ，ＳＶＲ制御順決定部１０により決定された制御順に従って決定し、決定した個々のＡＰＣ，ＳＶＲの制御量を示す情報を、ＡＰＣ，ＳＶＲ制御順決定部１０により決定された制御順に従って情報保存部１６の機器制御量保存部１８に保存する。
【００９４】
制御量伝達部４は、ＡＰＣ制御量伝達部１３により、機器制御量保存部１８に保存されたＡＰＣの制御量を該当するＡＰＣへ伝達し、ＳＶＲ制御量伝達部１４により、機器制御量保存部１８に保存されたＳＶＲの制御量を該当するＳＶＲへ伝達する。ＡＰＣ制御量伝達部１３およびＳＶＲ制御量伝達部１４がＡＰＣ，ＳＶＲの制御量を伝達するのは、制御量決定部３が数断面分の計算を終了した後である。
【００９５】
なお、本実施形態では、系統情報と機器制御量とを、系統情報保存部１７と機器制御量保存部１８とに分けて保存する構成となっているが、２つの保存部をまとめて１つの保存部に統合してもよい。また、本実施形態では、系統構成と需要状態とを系統情報保存部１７にまとめて保存する構成となっているが、１つの保存部を系統構成保存部と需要状態保存部の２つの保存部に分けてもよい。
【００９６】
次に、図１４を参照して、本実施形態に係る電圧制御装置１０１の全体の動作の一例について説明する。
【００９７】
本実施形態に係る電圧制御装置１０１の動作は、計測情報検出処理Ｓ２０１、系統条件推定処理Ｓ２０２、制御順決定処理Ｓ２０３、制御量決定処理Ｓ２０４、および制御量伝達処理Ｓ２０５から構成される。
【００９８】
計測情報検出処理Ｓ２０１においては、計測情報検出部１の線間電圧検出部５、相電流検出部６、および力率検出部７が、配電線に配置された計測器付き開閉器から計測情報（線間電圧実効値、相電流実効値、力率）を検出する計測情報検出処理を行い（ステップＳ６１）、計測情報検出部１の計測情報加工部８が、検出した計測情報を三相の平均値に加工する三相計測情報加工処理を行う（ステップＳ６２）。なお、本実施形態では、ステップＳ６２で三相の平均値に加工しているが、配電系統の計測器付き開閉器から直接三相の平均値を得られる場合には、この処理は不要である。
【００９９】
系統条件推定処理Ｓ２０２においては、系統条件推定部１５の需要状態推定部１１が、計測情報加工処理により加工された計測情報を用いて過去の負荷実績を基に将来の数断面先までの電力の需要状態を推定する需要状態推定処理を行い（ステップＳ６３）、推定した需要状態を情報保存部１６の系統情報保存部１７に保存し、また、系統条件推定部１５の系統構成把握部９が、現在の系統構成を把握する系統構成把握処理を行い（ステップＳ６４）、把握した系統構成を情報保存部１６の系統情報保存部１７に保存する。
【０１００】
制御順決定処理Ｓ２０３においては、制御順決定部２のＡＰＣ，ＳＶＲ制御順決定部１０が、系統情報保存部１７に保存された系統構成と個々のＡＰＣ，ＳＶＲの位置とに基づき、ＡＰＣ，ＳＶＲの制御順位を決定するＡＰＣ，ＳＶＲ制御順位決定処理を行う（ステップＳ６５）。
【０１０１】
制御量決定処理Ｓ２０４においては、制御量決定部３のＡＰＣ，ＳＶＲの制御量決定部１２が、ＡＰＣ，ＳＶＲ制御順位決定処理により決定された制御順で、系統情報保存部１７に保存された推定の需要状態に対する個々のＡＰＣ，ＳＶＲの制御量を決定するＡＰＣ，ＳＶＲ制御量決定処理を行い（ステップＳ５６）、決定した個々のＡＰＣ，ＳＶＲの制御量を情報保存部１６の機器制御量保存部１８に保存する。
【０１０２】
ＡＰＣ，ＳＶＲ制御量伝達処理Ｓ２０５においては、制御量伝達部４のＡＰＣ制御量伝達部１３およびＳＶＲ制御量伝達部１４が、情報保存部１６の機器制御量保存部１８に保存された個々のＡＰＣ，ＳＶＲの制御量を該当するＳＶＲ，ＡＰＣへ制御指令を伝達するＡＰＣ，ＳＶＲ制御量伝達処理を行う（ステップＳ５７）。
【０１０３】
このように第２の実施形態によれば、電圧制御装置１０１の中に系統条件推定部１５および情報保存部１６を更に設け、数断面前の計測情報と過去の需要実績に応じて機器の制御量を決定し、計算後に該当する機器に対する制御指令を順次行うことにより、前述の第１の実施形態の効果に加え、系統条件推定部１５および制御順決定部２および制御量決定部３の処理時間にかかわらず、適切なタイミングで個々の制御指令を伝達可能な遠隔制御を行うことができるという効果が得られる。
【０１０４】
上述した各実施形態で述べた各種の機能や処理手順は、コンピュータプログラムとして、コンピュータにより読み取り可能な記憶媒体（例えば磁気ディスク，光ディスク，半導体メモリ）に記憶させておき、必要に応じてそれをプロセッサにより読み出して実行するようにしてもよい。また、このようなコンピュータプログラムは、通信媒体を介してあるコンピュータから他のコンピュータに伝送することにより配布することも可能である。
【０１０５】
本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【０１０６】
１…計測情報検出部、２…制御順決定部、３…制御量決定部、４…制御量伝達部、５…線間電圧検出部、６…相電流検出部、７…力率検出部、８…計測情報加工部、９…系統構成把握部、１０…ＡＰＣ，ＳＶＲ制御順決定部、１１…需要状態推定部、１２…ＡＰＣ，ＳＶＲ制御量決定部、１３…ＡＰＣ制御量伝達部、１４…ＳＶＲ制御量伝達部、１５…系統条件推定部、１６…情報保存部、１７…系統情報保存部、１８…機器制御量保存部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配電系統の電圧制御装置およびプログラムに係り、特に、配電系統における複数の制御目標地点の電圧もしくは無効電力を制御する複数の機器を制御することにより当該配電系統全体の電圧制御を行う電圧制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、配電系統の場合、柱上変圧器以降需要家側の電圧を一定の範囲内に保つため、配電系統に、電圧・無効電力制御機器を導入し、電圧を調整している。この電圧・無効電力制御機器は、通常自律的に動作する。
【０００３】
このような自律型の電圧・無効電力制御機器の例としては、電圧自動調整器（ＳＶＲ），自動投入／開放型調相装置（ＡＰＣ）が挙げられる。
【０００４】
ＳＶＲは、自律制御方式として、機器が設置された場所の電圧と機器の電流および設定した目標地点までのインピーダンスを用いて制御電圧を計算し、制御電圧が目標電圧範囲内となるようタップを調整する方式（ＬＤＣ方式）を採用する機器である。ＡＰＣは、例えば電力用コンデンサ（ＳＣ）や分流リアクトル（ＳｈＲ）などを使用し、ＡＰＣ接続端の電圧と設定した投入電圧・開放電圧とを比較し、比較結果に応じて機器の投入・開放を自律的に判断する機器である。
【０００５】
これらの機器は、あらかじめ設定した目標地点の電圧が一定の範囲内となるよう制御を行う。
【０００６】
また、無効電力制御機器を遠隔操作して、監視対象とする母線電圧を管理範囲内に制御する技術としては、監視点の無効電力と電圧の偏差量積分を行い、無効電力調整装置の制御目標値を遠隔制御するものがある。（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−２５９５５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
前述した電圧・無効電力制御機器は、自律制御により制御目標地点の電圧を制御することを目的とする機器である。一般に、配電系統においては、昼夜，季節，構成変更などの負荷の状況に応じて系統の電圧が変化する。また、近年、太陽光発電等の分散型電源が配電系統に配置されているが、分散型電源の出力状況によって、系統内で局所的に電圧が変動することがある。そのため、制御機器の定数を固定とした場合、季節，時間帯によって変動する系統状態に対して目標地点以外の電圧を管理することが難しい。
【０００９】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、配電系統全体の電圧を適切に制御することのできる配電系統の電圧制御装置およびプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一態様による配電系統の電圧制御装置は、配電系統における複数の制御目標地点の電圧もしくは無効電力を制御する複数の機器を制御することにより当該配電系統全体の電圧制御を行う電圧制御装置であって、前記配電系統の各所の計測情報を一定の時間間隔で取得する計測情報検出手段と、前記配電系統の系統構成に基づき、前記配電系統を複数のグループに分け、この分けた複数のグループのうち電源に近いグループに属する機器から優先的に制御が行われるように、前記複数の機器の制御順位を決定する制御順決定手段と、前記制御順決定手段により決定された制御順位に従い、前記複数の機器の制御量を、前記計測情報検出手段により取得された各所の計測情報に基づいて個別に決定する制御量決定手段と、前記制御順決定手段により決定された制御順位に従い、前記複数の機器へ、前記制御量決定手段により決定された制御量を個別に伝達する制御量伝達手段とを具備することを特徴とする。
【００１１】
本発明の他の態様による配電系統の電圧制御装置は、配電系統における複数の制御目標地点の電圧もしくは無効電力を制御する複数の機器を制御することにより当該配電系統全体の電圧制御を行う電圧制御装置であって、前記配電系統の各所の計測情報を一定の時間間隔で取得する計測情報検出手段と、前記計測情報検出手段により検出された計測情報の過去の履歴から将来の電力の需要状態を推定する系統条件推定手段と、前記系統条件推定手段により推定された需要状態を、前記配電系統の系統構成と共に記憶媒体に保存する系統情報保存手段と、前記系統情報保存手段により保存された配電系統の系統構成に基づき、前記配電系統を複数のグループに分け、この分けた複数のグループのうち電源に近いグループに属する機器から優先的に制御が行われるように、前記複数の機器の制御順位を決定する制御順決定手段と、前記制御順決定手段により決定された制御順位に従い、前記複数の機器の制御量を、前記系統情報保存手段に保存された推定の需要状態に応じて個別に決定する制御量決定手段と、前記制御順決定手段により決定された制御順位に従い、前記複数の機器へ、前記制御量決定手段により決定された制御量を個別に伝達する制御量伝達手段とを具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、配電系統全体の電圧を適切に制御することのできる配電系統の電圧制御装置およびプログラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る配電系統の電圧制御装置を含む配電系統システムの構成の一例を示す構成図。
【図２】計測情報加工部から需要状態推定部へ供給される情報の一例を示す図。
【図３】系統構成把握部からＡＰＣ，ＳＶＲ制御順決定部へ供給される情報の一例を示す図。
【図４】ＡＰＣ，ＳＶＲ制御順決定部からＡＰＣ，ＳＶＲ制御量決定部へ供給される情報一例を示す図。
【図５】配電系統を構成する複数のノードグループを説明するための概念図。
【図６】ＡＰＣの電源からの電気的距離を説明するための概念図。
【図７】需要状態推定部からＡＰＣ，ＳＶＲ制御量決定部へ供給される情報の一例を示す図。
【図８】ＡＰＣ，ＳＶＲ制御量決定部からＡＰＣ制御量伝達部やＳＶＲ制御量伝達部へ供給される情報の一例を示す図。
【図９】個々のＡＰＣ，ＳＶＲの制御順決定から制御量決定までの動作の一例を示すフローチャート。
【図１０】図９中のＳＶＲタップ決定処理の詳細な動作の一例を示すフローチャート。
【図１１】図９中のＡＰＣオンオフ決定処理の詳細な動作の一例を示すフローチャート。
【図１２】同実施形態に係る電圧制御装置の全体の動作の一例を示すフローチャート。
【図１３】本発明の第３の実施形態に係る配電系統の電圧制御装置を含む配電系統システムの構成の一例を示す構成図。
【図１４】同実施形態に係る電圧制御装置の全体の動作の一例を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
【００１５】
（第１の実施形態）
最初に、図１〜図１２を参照して、本発明の第１の実施形態について説明する。
【００１６】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る配電系統の電圧制御装置を含む配電系統システムの構成の一例を示す図である。
【００１７】
図１には、配電用変電所、分散型電源（ＤＧ）、および需要家設備（負荷）を、周知の遮断器、計測器を備えていない区分開閉器、計測器を備えた区分開閉器などを介して配電線で接続された配電系統が示されている。当該配電系統には、複数の制御目標地点の電圧もしくは無効電力を制御する自律型の電圧・無効電力制御機器（以下では、単に「機器」と称す。）の具体例として、複数の自動投入／開放型調相装置（ＡＰＣ）および複数の電圧自動調整器（ＳＶＲ）（以下では、単に「ＡＰＣ，ＳＶＲ」と称す。）が設けられている。
【００１８】
ＳＶＲは、自律制御方式として、機器が設置された場所の電圧と機器の電流および設定した目標地点までのインピーダンスを用いて制御電圧を計算し、制御電圧が目標電圧範囲内となるようタップを調整する方式（ＬＤＣ方式）を採用する機器である。ＡＰＣは、例えば電力用コンデンサ（ＳＣ）や分流リアクトル（ＳｈＲ）などを使用し、ＡＰＣ接続端の電圧と設定した投入電圧・開放電圧とを比較し、比較結果に応じて機器の投入・開放を自律的に判断する機器である。これらの機器は、あらかじめ設定した制御目標地点の電圧が一定の範囲内となるよう制御を行う。
【００１９】
なお、本実施形態では、電圧制御装置１０１が制御を行う対象機器をＡＰＣ，ＳＶＲとしているが、例えばＳＣやＳｈＲなどの機器を対象として制御することも可能である。
【００２０】
配電系統の電圧制御装置１０１は、例えば計測器を備えた区分開閉器を通じて、配電系統の各所の計測情報を一定の時間間隔で取得し、前記複数の機器を遠隔制御することにより、当該配電系統全体の電圧制御を行うものである。なお、本実施形態では、配電系統を構成する複数の機器もしくは複数のノードの状態（電力需要、電圧などの状態）の時間に応じた変化を捉えるにあたり、時間軸上のある時点を“時間断面”もしくは単に“断面”と呼ぶ場合がある。
【００２１】
上記電圧制御装置１０１は、プログラムを実行するプロセッサを備えたコンピュータとして実現することが可能であり、主な機能として、計測情報検出部１、制御順決定部２、制御量決定部３、および制御量伝達部４を有する。
【００２２】
計測情報検出部１は、計測器を備えた区分開閉器を通じて配電系統の各所の計測情報を一定の時間間隔で取得する機能である。
【００２３】
制御順決定部２は、配電系統の系統構成に基づき、前記複数の機器の制御順位を決定する機能である。
【００２４】
制御量決定部３は、制御順決定部２により決定された制御順位に従い、前記複数の機器の制御量を、計測情報検出部１により取得された各所の計測情報に基づいて個別に決定する機能である。
【００２５】
制御量伝達部４は、制御順決定部２により決定された制御順位に従い、前記複数の機器へ、制御量決定部３により決定された制御量を個別に伝達する機能である。
【００２６】
これらの機能の詳細について以下に説明する。
【００２７】
計測情報検出部１は、線間電圧の計測値を検出する線間電圧検出部５と、相電流の計測値を検出する相電流検出部６と、力率の計測値を検出する力率検出部７と、計測情報加工部８とを有する。
【００２８】
制御順決定部２は、配電系統の系統構成を把握する系統構成把握部９と、個々のＡＰＣ，ＳＶＲの制御順を決定するＡＰＣ，ＳＶＲ制御順決定手段１０とを有する。
【００２９】
制御量決定部３は、電力の需要状態を推定する需要状態推定部１１と、個々のＡＰＣ，ＳＶＲの制御量を決定するＡＰＣ，ＳＶＲ制御量決定部１２とを有する。
【００３０】
制御量伝達部４は、個々のＡＰＣへ制御量を伝達するＡＰＣ制御量伝達部１３と、個々のＳＶＲへ制御量を伝達するＳＶＲ制御量伝達部１４とを有する。
【００３１】
このような構成において、計測情報検出部１は、線間電圧検出部５、相電流検出部６、および力率検出部７により、配電系統の各所に設置されている計測器付き開閉器の計測情報に含まれる線間電圧実効値、相電流実効値、および力率をそれぞれ検出し、計測情報加工部８により、三相の平均値に加工し、加工した情報を制御量決定部３の需要状態推定部１１へ供給する。計測情報加工部８から需要状態推定部１１へ供給される情報は、図２に示されるように、線間電圧三相平均値（Ｖ）、相電流三相平均値（Ａ）、および力率三相平均値（％）を含んでいる。なお、本実施形態では、計測情報検出部１で電圧・電流・力率を検出しているが、代わりに、電圧・有効電力・無効電力を検出するようにしても良い。また、本実施形態では、計測情報加工部８で三相の平均値への加工を行っているが、配電系統の計測器付き開閉器から直接、三相の平均値を得られる場合は、この計測情報加工部８は不要となる。
【００３２】
制御順決定部２は、系統構成把握部９により、配電系統の系統構成を把握し、ＡＰＣ，ＳＶＲ制御順決定部１０により、把握した配電系統の系統構成と当該系統構成における個々の機器の系統上の位置とに基づいて個々のＡＰＣ，ＳＶＲを制御する順位を決定し、決定した順位の情報を制御量決定部３のＡＰＣ，ＳＶＲ制御量決定部１２へ供給する。系統構成把握部９からＡＰＣ，ＳＶＲ制御順決定部１０へ供給される情報は、図３に示されるように、配電線接続情報（配電線内の電線と電柱のつながりを示す情報）、開閉器接続情報（開閉器の投入／開放状態と位置を示す情報）、配電線線種情報（配電線内で使用される電線の線種）、機器位置（配電線内の機器の設置位置を示す情報）、および区間接続情報（開閉器で囲まれた配線区間のつながりを示す情報）を含んでいる。また、ＡＰＣ，ＳＶＲ制御順決定部１０からＡＰＣ，ＳＶＲ制御量決定部１２へ供給される情報は、図４に示されるように、各機器の動作優先順位を整数で表した情報を含んでいる。
【００３３】
ここで、図５および図６を参照して、制御順決定部２のＡＰＣ，ＳＶＲ制御順決定部１０による制御順決定方法について説明する。
【００３４】
ＡＰＣ，ＳＶＲ制御順決定部１０は、配電系統を複数のノードグループに分け、その分けた複数のノードグループのうち電源側に近いノードグループに属する機器から優先的に制御が行われ、且つ、同じノードグループに属する機器では先にＡＰＣの制御が行われ、その後にＳＶＲの制御が行われるように、配電系統内の各機器の制御順位を決定する。
【００３５】
ＡＰＣ，ＳＶＲ制御順決定部１０の動作を以下に説明する。まず、配電系統の各所に設置される個々のＳＶＲを境目にして、当該配電系統を複数のノードグループに分ける。例えば図５に示される配電系統の場合、個々のＳＶＲの位置で分けられた複数のノードグループＧ１，Ｇ２，Ｇ３，Ｇ４を設ける。電源に近いものから順に制御が行われるよう各ノードグループの順位を決める。
【００３６】
次に、ノードグループの順位に従って、電源に最も近い機器から、電源から最も遠い機器（配電系統の末端に位置する機器）まで、電源に近いものから順に制御が行われるよう、各機器の制御順位を決める。ノードグループ内では、１又は複数のＡＰＣが存在する場合には当該ＡＰＣから先に制御し、最後に、当該ノードグループの終端に位置する１又は複数のＳＶＲを制御するように順位を決める。図５の例では、機器の制御順位は、ＡＰＣ１，ＳＶＲ１，ＳＶＲ２，ＳＶＲ３，ＡＰＣ２の順となる。
【００３７】
また、ノードグループ内には、複数のＡＰＣが存在する場合がある。電源と当該ノードグループの終端のＳＶＲとの間、あるいは当該ノードグループの始端のＳＶＲと終端のＳＶＲとの間の配電線を本線とし、この本線から分岐する配電線を支線とすると、ＡＰＣは本線に接続されたものほか、支線に接続されたものも存在し得る。そのような場合、支線に接続された個々のＡＰＣのうち、電源（あるいはノードグループの始端のＳＶＲ）からの電気的距離が最長のＡＰＣは、電圧に与える影響が最も大きいので、先に制御が行われるようにする。例えば図６のように、本線に接続されたＡＰＣ２のほかに、支線に接続されたＡＰＣ１，ＡＰＣ３が存在し、ＡＰＣ１よりもＡＰＣ３の方が電源からの電気的距離が長い場合、ＡＰＣの制御順位は、ＡＰＣ２，ＡＰＣ３，ＡＰＣ１の順となる。
【００３８】
なお、ノードグループ内の本線に複数のＳＶＲが接続されている場合は、電源（あるいはノードグループの始端のＳＶＲ）からの電気的距離が長いＡＰＣから順に制御が行われるようにする。
【００３９】
また、終端にＳＶＲが無いノードグループ内に複数のＡＰＣが存在する場合も、電源（あるいはノードグループの始端のＳＶＲ）からの電気的距離が長いＡＰＣから順に制御が行われるようにする。
【００４０】
制御量決定部３は、需要状態推定部１１により、計測情報加工部８で加工された計測情報に基づいて配電系統の需要状態を推定し、ＡＰＣ，ＳＶＲ制御量決定部１２により、推定した需要状態に対する個々のＡＰＣ，ＳＶＲの制御量を、ＡＰＣ，ＳＶＲ制御順決定部１０により決定された制御順に従って決定し、決定した個々のＡＰＣ，ＳＶＲの制御量を示す情報をＡＰＣ制御量伝達部１３やＳＶＲ制御量伝達部１４へ供給する。需要状態推定部１１からＡＰＣ，ＳＶＲ制御量決定部１２へ供給される情報は、図７に示されるように、配電系統内ノード電圧（Ｖ）、配電系統内ノード通過電流（Ａ）、配電系統内ノード通過有効電力（Ｗ）、および配電系統内ノード通過無効電力（Ｖａｒ）の情報を含んでいる。また、ＡＰＣ，ＳＶＲ制御量決定部１２からＡＰＣ制御量伝達部１３やＳＶＲ制御量伝達部１４へ供給される情報は、図８に示されるように、ＳＶＲに対してタップ位置を指示する情報や、ＡＰＣに対して投入／開放状態を指示する情報を含んでいる。
【００４１】
制御量伝達部４は、ＡＰＣ制御量伝達部１３により、ＡＰＣ，ＳＶＲ制御量決定部１２から供給されるＡＰＣの制御量を該当するＡＰＣへ伝達し、ＳＶＲ制御量伝達部１４により、ＡＰＣ，ＳＶＲ制御量決定部１２から供給されるＳＶＲの制御量を該当するＳＶＲへ伝達する。
【００４２】
前述のＳＶＲの制御量の決定には、後述する評価関数を用いる。まず、推定した需要状態に対し、制御順決定部２により求められた順位でＡＰＣやＳＶＲを操作し、操作後の電圧や潮流状態を推定する。その推定した状態から評価関数で与えられる評価値を求め、評価値が最良となるまでＡＰＣやＳＶＲを操作する。最終的に評価値が最良となった機器の制御量を決定値とし、求められた制御量は、ＡＰＣ制御量伝達部１３およびＳＶＲ制御量伝達部１４により配電系統のＳＶＲおよびＡＰＣに制御指令と共に伝達される。
【００４３】
なお、本実施形態では、ＡＰＣの制御量としてＡＰＣの投入・開放状態、ＳＶＲの制御量としてＳＶＲのタップ位置を採用しているが、代わりに、ＡＰＣの制御量としてＡＰＣの投入電圧，開放電圧、ＳＶＲの制御量としてＬＤＣ制御の目標電圧やＳＶＲタップ位置の変化量（現在のタップと最良値との差）を採用しても良い。
【００４４】
ここで、評価関数の例について説明する。
【００４５】
評価関数としては、（Ａ）配電区間毎に設定された管理目標電圧と操作後に推定される個々の電圧との差の合計を演算する評価関数と、（Ｂ）配電線の配電ロスの合計を演算する評価関数とがある。また、制約関数としては、（ａ）配電区間毎に設定された所定の電圧管理範囲から逸脱する個々の電圧の逸脱量の合計を演算する制約関数と、（ｂ）前回演算した個々の電圧を基準に設定された所定の電圧管理範囲から逸脱する個々の電圧の逸脱量の合計を演算する制約関数とがある。
【００４６】
これら４つの関数の演算結果を合計したものを最終的な評価値とする。この評価値は、当該評価値が最小となる機器の制御量を求めるために使用される。
【００４７】
上記（Ａ）の評価関数は、次の（１）式で表される。
【数１】
【００４８】
すなわち、管理目標電圧（電圧管理目標値）をＶrefiとし、推定したノードｉごとの電圧Ｖiのずれ量の合計を評価する。
【００４９】
上記（Ｂ）の評価関数は、次の（２）式で表される。
【数２】
【００５０】
すなわち、区間の１配電線（１ブランチ）のロスをＰlossiとし、各配電線を合わせた配電線全体のロスの大きさを評価する。
【００５１】
ここで、上記（１）式，（２）式の２つの評価関数をｆa1，ｆa2とし、それぞれに重みｗ1，ｗ2を乗じ、双方を加算したものを評価関数Ｆaとする。この評価関数Ｆaは、次の（３）式で表わされる。
【００５２】
Ｆa＝ｗ1・ｆa1＋ｗ2・ｆa2 …（３）
この（３）式において、ｗ1をｗ2よりも大きくすることで、ノード電圧が電圧管理目標値に近づく傾向を強くでき、一方、ｗ2をｗ1よりも大きくすることで、配電線ロスが小さくなる傾向を強くできる。このように重みｗ1，ｗ2を調整することにより、制御対象の制御の傾向を設定することができる。
【００５３】
一方で、上記（ａ）の制約関数は、次の（４）式で表される。
【数３】
【００５４】
すなわち、推定したノードｉごとの電圧Ｖｉが、区間に設定された電圧管理範囲Ｖlimを逸脱した場合の逸脱量の合計を評価する。なお、電圧管理範囲Ｖlimを逸脱しない場合、そのノードにおける電圧の逸脱量「Ｖlimi−Ｖi」は０とする。
【００５５】
また、上記（ｂ）の制約関数は、次の（５）式で表される。
【数４】
【００５６】
すなわち、推定したノードｉごとのノード電圧Ｖｉが、前回推定を行った断面のノード電圧Ｖioから一定の電圧範囲を持たせた電圧管理範囲Ｖdlimを逸脱した場合の逸脱量を評価する。なお、前回推定を行った断面からの電圧変化が電圧管理範囲Ｖdlimを逸脱しない場合、
そのノードにおける電圧の逸脱量「Ｖdlimi−Ｖi」は０とする。
【００５７】
ここで、上記（４）式，（５）式の２つの制約関数をｆp1，ｆp2とし、それぞれに重みｗp1，ｗp2を乗じ、双方を加算したものを制約関数Ｆpとする。この制約関数Ｆpは、最終的なペナルティ値を示すものであり、次の（６）式で表わされる。
【００５８】
Ｆp＝ｗp1・ｆp1＋ｗp2・ｆp2 …（６）
この（６）式において、ｗp1をｗp2よりも大きくすることで、ノード電圧が電圧管理範囲Ｖlimに収まる傾向を強くでき、一方、ｗp2をｗp1よりも大きくすることで、ノード電圧が電圧管理範囲Ｖdlimに収まる傾向を強くできる。このように重みｗp1，ｗp2を調整することにより、制御対象の制御の傾向を設定することができる。
【００５９】
ここで、上記（３）式の評価関数Ｆaと上記（６）式の制約関数Ｆpの双方を加算したものを、評価関数Ｆとする。評価関数Ｆは、最終的な評価値を示すものであり、次の（７）式で表される。
【００６０】
Ｆ＝Ｆa＋Ｆp …（７）
次に、図９を参照して、個々のＡＰＣ，ＳＶＲの制御順決定から制御量決定までの動作の一例について説明する。
【００６１】
この図９に示される動作においては、個々のＡＰＣ，ＳＶＲの制御量を決定するために、系統に設置されるＳＶＲ，ＡＰＣ毎に制御量に応じた系統の電圧分布や潮流状態を推定し、前述の評価関数を用いた評価値が最良となる制御量を求める。
【００６２】
最初に、制御順決定部２は、配電系統の各所に設置される個々のＳＶＲを境目にして、当該配電系統を複数のノードグループに分ける。具体的には、電源から当該電源に最も近いＳＶＲまでの系統、および、互いに隣接するＳＶＲとＳＶＲとで囲まれた系統のそれぞれを、別々のノードグループとすることにより、配電系統全体をノードグループ化する（ステップＳ１１）。
【００６３】
次に、制御順決定部２は、個々のＡＰＣ，ＳＶＲの系統上の位置に応じて、個々のＡＰＣ，ＳＶＲの制御順をノードグループ毎に決定する（ステップＳ１２）。
【００６４】
次に、制御量決定部３は、個々のＡＰＣ，ＳＶＲの制御量をノードグループ毎に決定するため、次のような一連の処理を行う。
【００６５】
制御量決定部３は、電源から当該電源に最も近いＳＶＲまでのノードグループにＡＰＣが存在するか否かを判定する（ステップＳ１３）。存在しなければ特に何もしないが、存在する場合は、そのＡＰＣをオンにするかオフにするかの決定処理（後述する図１１のＡＰＣオンオフ処理）を行う（ステップＳ１４）。
【００６６】
次に、制御量決定部３は、最も電源に近いＳＶＲを対象とし（ステップＳ１５）、当該ＳＶＲのタップ位置についての決定処理（後述する図１０のＳＶＲタップ決定処理）を行う（ステップＳ１６）。
【００６７】
制御量決定部３は、当該ＳＶＲを基点としたノードグループにＡＰＣが存在するか否かを判定する（ステップＳ１７）。存在しなければ特に何もしないが、存在する場合は、そのＡＰＣをオンにするかオフにするかの決定処理（後述する図１１のＡＰＣオンオフ処理）を行う（ステップＳ１８）。
【００６８】
この後、制御量決定部３は、全てのＳＶＲを評価し終えたか否かを判定する（ステップＳ１９）。全てのＳＶＲを評価し終えていなければ、対象のＳＶＲを次のＳＶＲに変更し（ステップＳ２０）、ステップＳ１６〜Ｓ１８の処理を繰り返す。一方、全てのＳＶＲを評価し終えたならば、当該制御量決定処理を終了する。
【００６９】
次に、図１０を参照して、図９中のＳＶＲタップ決定処理の詳細な動作の一例について説明する。
【００７０】
制御量決定部３は、最初に、所定の記憶領域に設けたカウンタの値を１に設定する（ステップＳ２１）。次に、制御量決定部３は、対象のＳＶＲのタップを電圧下げ方向へ１タップ操作し、評価関数を用いて評価値を算出する（ステップＳ２２）。評価値が改善されたならば、その評価値を所定の記憶領域に格納し（ステップＳ２４）、カウンタの値を１加算し（ステップＳ２５）、ステップＳ２２の処理を繰り返す。一方、評価値が改善されなければ、カウンタの値が２以上であるか否かを判定する（ステップＳ２６）。
【００７１】
制御量決定部３は、カウンタの値が２以上であれば、ＳＶＲのタップの位置を確定し、最終的な評価値のデータを所定の記憶領域に格納する（ステップＳ２７）。一方、カウンタの値が２以上でなければ、カウンタの値を１に再設定する（ステップＳ２８）。次に、制御量決定部３は、対象のＳＶＲのタップを電圧上げ方向へ１タップ操作し、評価値を算出する（ステップＳ２９）。評価値が改善されたならば、その評価値を所定の記憶領域に格納し（ステップＳ３１）、カウンタの値を１加算し（ステップＳ３２）、ステップＳ２９の処理を繰り返す。一方、評価値が改善されなければ、ＳＶＲのタップ位置を確定し、最終的な評価値のデータを所定の記憶領域に格納する（ステップＳ２７）。
【００７２】
次に、図１１を参照して、図９中のＡＰＣオンオフ決定処理の詳細な動作の一例について説明する。
【００７３】
制御量決定部３は、対象のＡＰＣが遮断されていれば投入操作を行い、投入されていれば遮断操作を行い、評価関数を用いて評価値を算出する（ステップＳ３１）。評価値が改善されなければ何もしないが、評価値が改善された場合は、その評価値を所定の記憶領域に格納する。
【００７４】
この後、制御量決定部３は、対象のノードグループに含まれる全てのＡＰＣを評価し終えたか否かを判定する（ステップＳ３４）。評価し終えていなければ、対象のＡＰＣを次のＡＰＣに変更し（ステップＳ３５）、ステップＳ３１〜Ｓ３３の処理を繰り返す。一方、評価し終えたならば、対象のノードグループに含まれる全てのＡＰＣの状態を確定し、最終的な評価値のデータを所定の記憶領域に格納する（ステップＳ３６）。
【００７５】
次に、図１２を参照して、本実施形態に係る電圧制御装置１０１の全体の動作の一例について説明する。
【００７６】
本実施形態に係る電圧制御装置１０１の動作は、計測情報検出処理Ｓ１０１、制御順決定処理Ｓ１０２、制御量決定処理Ｓ１０３、および制御量伝達処理Ｓ１０４から構成される。
【００７７】
計測情報検出処理Ｓ１０１においては、計測情報検出部１の線間電圧検出部５、相電流検出部６、および力率検出部７が、配電線に配置された計測器付き開閉器から計測情報（線間電圧実効値、相電流実効値、力率）を検出する計測情報検出処理を行い（ステップＳ５１）、計測情報検出部１の計測情報加工部８が、検出した計測情報を三相の平均値に加工する三相計測情報加工処理を行う（ステップＳ５２）。なお、本実施形態では、ステップＳ５２で三相の平均値に加工しているが、配電系統の計測器付き開閉器から直接三相の平均値を得られる場合には、この処理は不要である。
【００７８】
制御順決定処理Ｓ１０２においては、制御順決定部２の系統構成把握部９が、配電線の系統構成を把握する系統構成把握処理を行い（ステップＳ５３）、制御順決定部２のＡＰＣ，ＳＶＲ制御順決定部１０が、把握した系統構成と個々のＡＰＣ，ＳＶＲの位置とに基づき、ＡＰＣ，ＳＶＲの制御順位を決定するＡＰＣ，ＳＶＲ制御順位決定処理を行う（ステップＳ５４）。
【００７９】
制御量決定処理Ｓ１０３においては、制御量決定部３の需要状態推定部１１が、計測情報加工処理により加工された計測情報から、配電系統の需要状態を推定する需要状態推定処理を行い（ステップＳ５５）、制御量決定部３のＡＰＣ，ＳＶＲの制御量決定部１２が、ＡＰＣ，ＳＶＲ制御順位決定処理により決定された制御順で、推定した需要状態に対する個々のＡＰＣ，ＳＶＲの制御量を決定するＡＰＣ，ＳＶＲ制御量決定処理を行う（ステップＳ５６）。
【００８０】
制御量伝達処理Ｓ１０４においては、制御量伝達部４のＡＰＣ制御量伝達部１３およびＳＶＲ制御量伝達部１４が、ＡＰＣ，ＳＶＲ制御量決定処理により決定された個々のＡＰＣ，ＳＶＲの制御量を該当するＳＶＲ，ＡＰＣへ制御指令を伝達するＡＰＣ，ＳＶＲ制御量伝達処理を行う（ステップＳ５７）。
【００８１】
なお、本実施形態では、需要状態推定処理Ｓ５５は、制御量決定処理Ｓ１０３の内部処理としているが、ＡＰＣ，ＳＶＲ制御量決定処理Ｓ５６よりも前で且つ計測情報加工処理Ｓ５２よりも後であれば、制御量決定処理Ｓ１０３の外側に存在していても構わない。
【００８２】
また、本実施形態では、系統条件把握処理Ｓ５３は、制御順決定処理Ｓ１０２の内部処理としているが、ＡＰＣ，ＳＶＲ制御順決定処理よりも先であれば、制御順決定処理Ｓ１０２の外側に存在していていも構わない。
【００８３】
このように第１の実施形態によれば、電圧制御装置１０１を、計測情報検出処理を行う計測情報検出部１、制御順決定処理を行う制御順決定部２、制御量決定処理を行う制御量決定部３、および制御量伝達処理を行う制御量伝達部４により構成し、特に制御量決定部３においては評価関数等から得られる評価値を用いて個々のＡＰＣ，ＳＶＲの制御量を決定することにより、配電系統全体の電圧を精度よく目標電圧に近づけることが可能となる。
【００８４】
（第２の実施形態）
次に、図１３および図１４を参照して、本発明の第２の実施形態について説明する。
【００８５】
なお、この第２の実施形態においては、前述の第１の実施形態の構成と共通する部分には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。以下では、第１の実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００８６】
図１３は、本発明の第２の実施形態に係る配電系統の電圧制御装置を含む配電系統システムの構成の一例を示す図である。
【００８７】
この第２の実施形態では、前述の第１の実施形態における制御順決定部２に含まれる系統構成把握部９と、制御量決定部３に含まれる需要状態推定部１１とを、独立した新たな系統条件推定部１５を構成する要素として配置し、さらに情報保存部１６を設けた構成となっている。
【００８８】
系統条件推定部１５は、系統条件を推定する機能であり、配電系統の系統構成を把握する系統構成把握部９と、電力の需要状態を推定する需要状態推定部１１とを有する。
【００８９】
情報保存部１６は、情報を保存する機能であり、系統条件推定部１５により推定された需要状態と系統構成把握部９により把握された配電系統の系統構成とを記憶媒体に保存する系統情報保存部１７と、ＡＰＣ，ＳＶＲ制御量決定部１２により決定された個々のＡＰＣ，ＳＶＲの制御量を記憶媒体に保存する機器制御量保存部１８とを有する。
【００９０】
このような構成において、計測情報検出部１は、線間電圧検出部５、相電流検出部６、および力率検出部７により、配電系統の各所に設置されている計測器付き開閉器の計測情報に含まれる線間電圧実効値、相電流実効値、および力率をそれぞれ検出し、計測情報加工部８により、三相の平均値に加工し、加工した情報を系統条件推定部１５の需要状態推定部１１へ供給する。なお、本実施形態では、計測情報加工部８で三相の平均値への加工を行っているが、配電系統の計測器付き開閉器から直接、三相の平均値を得られる場合は、この計測情報加工部８は不要となる。
【００９１】
系統条件推定部１５は、需要状態推定部１１により、計測情報加工部８で加工された計測情報を用いて過去の負荷実績を基に将来の数断面先までの電力の需要状態を推定すると共に、系統構成把握部９により、現在の系統構成を把握する。系統条件推定部１５が推定した断面毎の系統条件および把握した需要状態は、情報保存部１６の系統情報保存部１７に保存される。
【００９２】
制御順決定部２は、ＡＰＣ，ＳＶＲ制御順決定部１０により、系統情報保存部１７に保存された配電系統の系統構成と当該系統構成における個々の機器の系統上の位置とに基づいて個々のＡＰＣ，ＳＶＲを制御する順位を決定し、決定した順位の情報を制御量決定部３のＡＰＣ，ＳＶＲ制御量決定部１２へ供給する。
【００９３】
制御量決定部３は、ＡＰＣ，ＳＶＲ制御量決定部１２により、系統情報保存部１７に保存された推定の需要状態に対する個々のＡＰＣ，ＳＶＲの制御量を、ＡＰＣ，ＳＶＲ制御順決定部１０により決定された制御順に従って決定し、決定した個々のＡＰＣ，ＳＶＲの制御量を示す情報を、ＡＰＣ，ＳＶＲ制御順決定部１０により決定された制御順に従って情報保存部１６の機器制御量保存部１８に保存する。
【００９４】
制御量伝達部４は、ＡＰＣ制御量伝達部１３により、機器制御量保存部１８に保存されたＡＰＣの制御量を該当するＡＰＣへ伝達し、ＳＶＲ制御量伝達部１４により、機器制御量保存部１８に保存されたＳＶＲの制御量を該当するＳＶＲへ伝達する。ＡＰＣ制御量伝達部１３およびＳＶＲ制御量伝達部１４がＡＰＣ，ＳＶＲの制御量を伝達するのは、制御量決定部３が数断面分の計算を終了した後である。
【００９５】
なお、本実施形態では、系統情報と機器制御量とを、系統情報保存部１７と機器制御量保存部１８とに分けて保存する構成となっているが、２つの保存部をまとめて１つの保存部に統合してもよい。また、本実施形態では、系統構成と需要状態とを系統情報保存部１７にまとめて保存する構成となっているが、１つの保存部を系統構成保存部と需要状態保存部の２つの保存部に分けてもよい。
【００９６】
次に、図１４を参照して、本実施形態に係る電圧制御装置１０１の全体の動作の一例について説明する。
【００９７】
本実施形態に係る電圧制御装置１０１の動作は、計測情報検出処理Ｓ２０１、系統条件推定処理Ｓ２０２、制御順決定処理Ｓ２０３、制御量決定処理Ｓ２０４、および制御量伝達処理Ｓ２０５から構成される。
【００９８】
計測情報検出処理Ｓ２０１においては、計測情報検出部１の線間電圧検出部５、相電流検出部６、および力率検出部７が、配電線に配置された計測器付き開閉器から計測情報（線間電圧実効値、相電流実効値、力率）を検出する計測情報検出処理を行い（ステップＳ６１）、計測情報検出部１の計測情報加工部８が、検出した計測情報を三相の平均値に加工する三相計測情報加工処理を行う（ステップＳ６２）。なお、本実施形態では、ステップＳ６２で三相の平均値に加工しているが、配電系統の計測器付き開閉器から直接三相の平均値を得られる場合には、この処理は不要である。
【００９９】
系統条件推定処理Ｓ２０２においては、系統条件推定部１５の需要状態推定部１１が、計測情報加工処理により加工された計測情報を用いて過去の負荷実績を基に将来の数断面先までの電力の需要状態を推定する需要状態推定処理を行い（ステップＳ６３）、推定した需要状態を情報保存部１６の系統情報保存部１７に保存し、また、系統条件推定部１５の系統構成把握部９が、現在の系統構成を把握する系統構成把握処理を行い（ステップＳ６４）、把握した系統構成を情報保存部１６の系統情報保存部１７に保存する。
【０１００】
制御順決定処理Ｓ２０３においては、制御順決定部２のＡＰＣ，ＳＶＲ制御順決定部１０が、系統情報保存部１７に保存された系統構成と個々のＡＰＣ，ＳＶＲの位置とに基づき、ＡＰＣ，ＳＶＲの制御順位を決定するＡＰＣ，ＳＶＲ制御順位決定処理を行う（ステップＳ６５）。
【０１０１】
制御量決定処理Ｓ２０４においては、制御量決定部３のＡＰＣ，ＳＶＲの制御量決定部１２が、ＡＰＣ，ＳＶＲ制御順位決定処理により決定された制御順で、系統情報保存部１７に保存された推定の需要状態に対する個々のＡＰＣ，ＳＶＲの制御量を決定するＡＰＣ，ＳＶＲ制御量決定処理を行い（ステップＳ５６）、決定した個々のＡＰＣ，ＳＶＲの制御量を情報保存部１６の機器制御量保存部１８に保存する。
【０１０２】
ＡＰＣ，ＳＶＲ制御量伝達処理Ｓ２０５においては、制御量伝達部４のＡＰＣ制御量伝達部１３およびＳＶＲ制御量伝達部１４が、情報保存部１６の機器制御量保存部１８に保存された個々のＡＰＣ，ＳＶＲの制御量を該当するＳＶＲ，ＡＰＣへ制御指令を伝達するＡＰＣ，ＳＶＲ制御量伝達処理を行う（ステップＳ５７）。
【０１０３】
このように第２の実施形態によれば、電圧制御装置１０１の中に系統条件推定部１５および情報保存部１６を更に設け、数断面前の計測情報と過去の需要実績に応じて機器の制御量を決定し、計算後に該当する機器に対する制御指令を順次行うことにより、前述の第１の実施形態の効果に加え、系統条件推定部１５および制御順決定部２および制御量決定部３の処理時間にかかわらず、適切なタイミングで個々の制御指令を伝達可能な遠隔制御を行うことができるという効果が得られる。
【０１０４】
上述した各実施形態で述べた各種の機能や処理手順は、コンピュータプログラムとして、コンピュータにより読み取り可能な記憶媒体（例えば磁気ディスク，光ディスク，半導体メモリ）に記憶させておき、必要に応じてそれをプロセッサにより読み出して実行するようにしてもよい。また、このようなコンピュータプログラムは、通信媒体を介してあるコンピュータから他のコンピュータに伝送することにより配布することも可能である。
【０１０５】
本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【０１０６】
１…計測情報検出部、２…制御順決定部、３…制御量決定部、４…制御量伝達部、５…線間電圧検出部、６…相電流検出部、７…力率検出部、８…計測情報加工部、９…系統構成把握部、１０…ＡＰＣ，ＳＶＲ制御順決定部、１１…需要状態推定部、１２…ＡＰＣ，ＳＶＲ制御量決定部、１３…ＡＰＣ制御量伝達部、１４…ＳＶＲ制御量伝達部、１５…系統条件推定部、１６…情報保存部、１７…系統情報保存部、１８…機器制御量保存部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配電系統における複数の制御目標地点の電圧もしくは無効電力を制御する複数の機器を制御することにより当該配電系統全体の電圧制御を行う電圧制御装置であって、
前記配電系統の各所の計測情報を一定の時間間隔で取得する計測情報検出手段と、
前記配電系統の系統構成に基づき前記配電系統を複数のグループに分け、この分けた複数のグループのうち電源に近いグループに属する機器から優先的に制御が行われるように、前記複数の機器の制御順位を決定する制御順決定手段と、
前記制御順決定手段により決定された制御順位に従い、前記複数の機器の制御量を、前記計測情報検出手段により取得された各所の計測情報に基づいて個別に決定する制御量決定手段と、
前記制御順決定手段により決定された制御順位に従い、前記複数の機器へ、前記制御量決定手段により決定された制御量を個別に伝達する制御量伝達手段と
を具備することを特徴とする配電系統の電圧制御装置。
【請求項２】
配電系統における複数の制御目標地点の電圧もしくは無効電力を制御する複数の機器を制御することにより当該配電系統全体の電圧制御を行う電圧制御装置であって、
前記配電系統の各所の計測情報を一定の時間間隔で取得する計測情報検出手段と、
前記計測情報検出手段により検出された計測情報の過去の履歴から将来の電力の需要状態を推定する系統条件推定手段と、
前記系統条件推定手段により推定された需要状態を、前記配電系統の系統構成と共に記憶媒体に保存する系統情報保存手段と、
前記系統情報保存手段により保存された配電系統の系統構成に基づき、前記配電系統を複数のグループに分け、この分けた複数のグループのうち電源に近いグループに属する機器から優先的に制御が行われるように、前記複数の機器の制御順位を決定する制御順決定手段と、
前記制御順決定手段により決定された制御順位に従い、前記複数の機器の制御量を、前記系統情報保存手段に保存された推定の需要状態に応じて個別に決定する制御量決定手段と、
前記制御順決定手段により決定された制御順位に従い、前記複数の機器へ、前記制御量決定手段により決定された制御量を個別に伝達する制御量伝達手段と
を具備することを特徴とする配電系統の電圧制御装置。
【請求項３】
前記制御量決定手段は、少なくとも、配電区間毎に設定された管理目標電圧と操作後に推定される個々の電圧との差の合計を演算する評価関数と、配電線の配電ロスの合計を演算する評価関数とを用いて、個々の制御量を決定することを特徴とする請求項１又は２に記載の電圧制御装置。
【請求項４】
前記制御量決定手段は、更に、配電区間毎に設定された所定の電圧管理範囲から逸脱する個々の電圧の逸脱量の合計を演算する制約関数と、前回演算した個々の電圧を基準に設定された所定の電圧管理範囲から逸脱する個々の電圧の逸脱量の合計を演算する制約関数とを用いて、個々の制御量を決定することを特徴とする請求項３に記載の電圧制御装置。
【請求項５】
配電系統における複数の制御目標地点の電圧もしくは無効電力を制御する複数の機器を制御することにより当該配電系統全体の電圧制御を行うコンピュータに、
前記配電系統の各所の計測情報を一定の時間間隔で取得する計測情報検出機能と、
前記配電系統の系統構成に基づき、前記配電系統を複数のグループに分け、この分けた複数のグループのうち電源に近いグループに属する機器から優先的に制御が行われるように、前記複数の機器の制御順位を決定する制御順決定機能と、
前記制御順決定機能により決定された制御順位に従い、前記複数の機器の制御量を、前記計測情報検出機能により取得された各所の計測情報に基づいて個別に決定する制御量決定機能と、
前記制御順決定機能により決定された制御順位に従い、前記複数の機器へ、前記制御量決定機能により決定された制御量を個別に伝達する制御量伝達機能と
を実現させるためのプログラム。
【請求項６】
配電系統における複数の制御目標地点の電圧もしくは無効電力を制御する複数の機器を制御することにより当該配電系統全体の電圧制御を行うコンピュータに、
前記配電系統の各所の計測情報を一定の時間間隔で取得する計測情報検出機能と、
前記計測情報検出機能により検出された計測情報の過去の履歴から将来の電力の需要状態を推定する系統条件推定機能と、
前記系統条件推定機能により推定された需要状態を、前記配電系統の系統構成と共に記憶媒体に保存する系統情報保存機能と、
前記系統情報保存機能により保存された配電系統の系統構成に基づき、前記配電系統を複数のグループに分け、この分けた複数のグループのうち電源に近いグループに属する機器から優先的に制御が行われるように、前記複数の機器の制御順位を決定する制御順決定機能と、
前記制御順決定機能により決定された制御順位に従い、前記複数の機器の制御量を、前記系統情報保存機能に保存された推定の需要状態に応じて個別に決定する制御量決定機能と、
前記制御順決定機能により決定された制御順位に従い、前記複数の機器へ、前記制御量決定機能により決定された制御量を個別に伝達する制御量伝達機能と
を実現させるためのプログラム。
【請求項１】
配電系統における複数の制御目標地点の電圧もしくは無効電力を制御する複数の機器を制御することにより当該配電系統全体の電圧制御を行う電圧制御装置であって、
前記配電系統の各所の計測情報を一定の時間間隔で取得する計測情報検出手段と、
前記配電系統の系統構成に基づき前記配電系統を複数のグループに分け、この分けた複数のグループのうち電源に近いグループに属する機器から優先的に制御が行われるように、前記複数の機器の制御順位を決定する制御順決定手段と、
前記制御順決定手段により決定された制御順位に従い、前記複数の機器の制御量を、前記計測情報検出手段により取得された各所の計測情報に基づいて個別に決定する制御量決定手段と、
前記制御順決定手段により決定された制御順位に従い、前記複数の機器へ、前記制御量決定手段により決定された制御量を個別に伝達する制御量伝達手段と
を具備することを特徴とする配電系統の電圧制御装置。
【請求項２】
配電系統における複数の制御目標地点の電圧もしくは無効電力を制御する複数の機器を制御することにより当該配電系統全体の電圧制御を行う電圧制御装置であって、
前記配電系統の各所の計測情報を一定の時間間隔で取得する計測情報検出手段と、
前記計測情報検出手段により検出された計測情報の過去の履歴から将来の電力の需要状態を推定する系統条件推定手段と、
前記系統条件推定手段により推定された需要状態を、前記配電系統の系統構成と共に記憶媒体に保存する系統情報保存手段と、
前記系統情報保存手段により保存された配電系統の系統構成に基づき、前記配電系統を複数のグループに分け、この分けた複数のグループのうち電源に近いグループに属する機器から優先的に制御が行われるように、前記複数の機器の制御順位を決定する制御順決定手段と、
前記制御順決定手段により決定された制御順位に従い、前記複数の機器の制御量を、前記系統情報保存手段に保存された推定の需要状態に応じて個別に決定する制御量決定手段と、
前記制御順決定手段により決定された制御順位に従い、前記複数の機器へ、前記制御量決定手段により決定された制御量を個別に伝達する制御量伝達手段と
を具備することを特徴とする配電系統の電圧制御装置。
【請求項３】
前記制御量決定手段は、少なくとも、配電区間毎に設定された管理目標電圧と操作後に推定される個々の電圧との差の合計を演算する評価関数と、配電線の配電ロスの合計を演算する評価関数とを用いて、個々の制御量を決定することを特徴とする請求項１又は２に記載の電圧制御装置。
【請求項４】
前記制御量決定手段は、更に、配電区間毎に設定された所定の電圧管理範囲から逸脱する個々の電圧の逸脱量の合計を演算する制約関数と、前回演算した個々の電圧を基準に設定された所定の電圧管理範囲から逸脱する個々の電圧の逸脱量の合計を演算する制約関数とを用いて、個々の制御量を決定することを特徴とする請求項３に記載の電圧制御装置。
【請求項５】
配電系統における複数の制御目標地点の電圧もしくは無効電力を制御する複数の機器を制御することにより当該配電系統全体の電圧制御を行うコンピュータに、
前記配電系統の各所の計測情報を一定の時間間隔で取得する計測情報検出機能と、
前記配電系統の系統構成に基づき、前記配電系統を複数のグループに分け、この分けた複数のグループのうち電源に近いグループに属する機器から優先的に制御が行われるように、前記複数の機器の制御順位を決定する制御順決定機能と、
前記制御順決定機能により決定された制御順位に従い、前記複数の機器の制御量を、前記計測情報検出機能により取得された各所の計測情報に基づいて個別に決定する制御量決定機能と、
前記制御順決定機能により決定された制御順位に従い、前記複数の機器へ、前記制御量決定機能により決定された制御量を個別に伝達する制御量伝達機能と
を実現させるためのプログラム。
【請求項６】
配電系統における複数の制御目標地点の電圧もしくは無効電力を制御する複数の機器を制御することにより当該配電系統全体の電圧制御を行うコンピュータに、
前記配電系統の各所の計測情報を一定の時間間隔で取得する計測情報検出機能と、
前記計測情報検出機能により検出された計測情報の過去の履歴から将来の電力の需要状態を推定する系統条件推定機能と、
前記系統条件推定機能により推定された需要状態を、前記配電系統の系統構成と共に記憶媒体に保存する系統情報保存機能と、
前記系統情報保存機能により保存された配電系統の系統構成に基づき、前記配電系統を複数のグループに分け、この分けた複数のグループのうち電源に近いグループに属する機器から優先的に制御が行われるように、前記複数の機器の制御順位を決定する制御順決定機能と、
前記制御順決定機能により決定された制御順位に従い、前記複数の機器の制御量を、前記系統情報保存機能に保存された推定の需要状態に応じて個別に決定する制御量決定機能と、
前記制御順決定機能により決定された制御順位に従い、前記複数の機器へ、前記制御量決定機能により決定された制御量を個別に伝達する制御量伝達機能と
を実現させるためのプログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１１−２２９２６７（Ｐ２０１１−２２９２６７Ａ）
【公開日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−９６２６６（Ｐ２０１０−９６２６６）
【出願日】平成２２年４月１９日（２０１０．４．１９）
【出願人】（０００１６４４３８）九州電力株式会社 (245)
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（０００２２１０９６）東芝システムテクノロジー株式会社 (117)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月１９日（２０１０．４．１９）
【出願人】（０００１６４４３８）九州電力株式会社 (245)
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【出願人】（０００２２１０９６）東芝システムテクノロジー株式会社 (117)
【Ｆターム（参考）】
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