電力系統の高調波計算用パラメータ解析装置及び高調波計算用パラメータ推定方法
【課題】高調波計算用パラメータを精度よく推定し、高調波計算用パラメータの最悪値を推定するに足る精度の高い高調波計算用パラメータ解析装置及び高調波計算用パラメータ推定方法を提供する。
【解決手段】送電側及び負荷側を考慮した実際の電力系統の等価回路４１を用いた回路接続情報を有する解析用ファイル２２と、等価回路４１の高調波計算用パラメータ及び高調波計算用パラメータの値を格納する高調波計算用パラメータファイル２３を用いて解析部４において回路解析を行い、高調波計算用パラメータ中の求解すべき負荷側の高調波電圧・電流推定計算結果の値と実測結果の値とを比較して、実測結果の値と解析結果データの中の負荷側の高調波電圧・電流推定計算結果の値とが所定の関係を満足する値を有する解析結果データ２５をデータベース５から抽出する比較部６とを備えている。
【解決手段】送電側及び負荷側を考慮した実際の電力系統の等価回路４１を用いた回路接続情報を有する解析用ファイル２２と、等価回路４１の高調波計算用パラメータ及び高調波計算用パラメータの値を格納する高調波計算用パラメータファイル２３を用いて解析部４において回路解析を行い、高調波計算用パラメータ中の求解すべき負荷側の高調波電圧・電流推定計算結果の値と実測結果の値とを比較して、実測結果の値と解析結果データの中の負荷側の高調波電圧・電流推定計算結果の値とが所定の関係を満足する値を有する解析結果データ２５をデータベース５から抽出する比較部６とを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力系統の調相設備投入量や高調波電流等の高調波計算用パラメータをより正確に推定する高調波計算用パラメータ解析装置及び高調波計算用パラメータ推定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
需要者側（負荷側）でインバータ機器のような半導体電力変換器が増加して、電力系統における高調波歪の問題が顕著となり、負荷側において電子機器の誤動作、進相コンデンサ損傷等の障害を発生するおそれがある。これに対応して、半導体電力変換器をはじめとする高調波抑制対策ガイドラインの制定や電気料金の力率割引、割増制度導入等により、負荷側における高調波対策は進展しているかに見える。
【０００３】
しかしながら、電力系統における高調波歪の状況は時々刻々変化し、同一地区で、略同一の負荷環境であると予想される場合であっても、２０％程度も高調波歪率が変動している場合が観測されている。高い電力品質を確保して電力供給するため、送電系統側も含めた電力系統全体として、より正確な高調波計算用パラメータの測定又は推定をして、最悪の状況を考慮した設備運用をする必要性はますます増大している。
【０００４】
電力系統における高調波歪を推定するアプローチは、長年にわたりなされてきており、近年、パーソナルコンピュータの劇的な性能向上等とともに回路解析技術が進歩し、安価で容易に電力系統の高調波解析を実施できるようになってきている。
【０００５】
従来から、負荷側における高調波発生の状況を測定又は推定する方法として、ＳＣ開閉法や高調波電流を電力系統に注入する方法が提案されている。また、これらの欠点を改善するものとして、特開平１１−１４６７７号公報（以下、「特許文献１」という。）がある。特許文献１は、簡素化した等価回路を用いて主として負荷側の等価回路を設定し、各回路要素を実測したものを統計的に処理することで、高調波歪の最悪値等を計算により求めている。
【０００６】
特開２０１０−４８７０７号公報（以下、「特許文献２」という。）は、負荷側の回路要素に限らず、送電側の事情を考慮した高調波解析の技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−１４６７７号公報
【特許文献２】特開２０１０−４８７０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１は、送電側には電圧源と変電所の変圧器の等価モデルを置いたのみで、主として負荷側の回路要素に基づいて回路解析して高調波歪を推定するものである。しかしながら、上述したように、負荷側の需要状態が同じであっても、高調波歪に大きな差があることが実測によりわかっている。したがって、特許文献１の等価回路では、高調波歪をより正確に推定するには十分ではない。また、高調波歪の最悪値を予測することについても十分ではない。
【０００９】
特許文献２は、送電側の等価回路として発電機の並入、解列のパターンを回路解析に算入することができるので、並入、解列パターン間の相対的な関係について解析することができる。しかしながら、解析結果と実測値との関係が十分示されておらず、それぞれの解析結果相互の相対的な傾向を知ることはできても、たとえば高調波歪率の最悪値を想定した対策を立てるには不十分である。
【００１０】
このように、従来の方法では、負荷側の高調波の状態を正確に推定するには不十分であり、高調波計算用パラメータの値を決定するのは困難である。しかしながら、上述したように、電力会社は、高調波歪等の最悪値を予測して、高調波歪対策としてどの程度の規模の高調波対策用フィルタを投入するか否か、あるいは設備増強すべきか否か等について判断をしなければならない。
【００１１】
そこで、本発明は、高調波計算用パラメータを精度よく推定する高調波計算用パラメータ解析装置及び高調波計算用パラメータ推定方法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】
【００１２】
上記課題を解決するため、高調波計算用パラメータ解析装置は、送電側及び負荷側を考慮した実際の電力系統の等価回路の接続関係を示すデータを含む解析用ファイル、上記等価回路の回路要素を含む高調波計算用パラメータ及び該高調波計算用パラメータごとに１つ又は２つ以上の高調波計算用パラメータの値を格納する高調波計算用パラメータファイル、並びに負荷側の高調波電圧・電流の実測値である実測結果及び該実測結果の値を格納する実測結果ファイルを記憶する記憶部と、上記解析用ファイルから、データを読み込み、上記高調波計算用パラメータファイルから、上記高調波計算用パラメータごとに１つの高調波計算用パラメータの値を対応させた高調波計算用パラメータデータを順次読み込み、読み込んだ該データ及び該高調波計算用パラメータデータから生成した計算用ファイルを所定の解析プログラムにしたがって回路解析し、高調波計算用パラメータの値を変えた異なる高調波計算用パラメータデータごとに生成した計算用ファイルについて回路解析を繰り返して負荷側の実測可能な高調波電圧・電流推定計算結果を求解する解析部と、上記実測結果の値と、上記解析部から出力される高調波電圧・電流推定計算結果の値とを順次比較して、該実測結果の値と該高調波電圧・電流推定計算結果の値とが所定の関係を満足する高調波電圧・電流推定計算結果を有する高調波計算用パラメータを抽出する比較部とを備えている。
【００１３】
また、本発明に係る高調波計算用パラメータ推定方法は、送電側及び負荷側を考慮した実際の電力系統の等価回路の接続関係を示すデータを含む解析用ファイル、上記等価回路の回路要素を含む高調波計算用パラメータ及び該高調波計算用パラメータごとに１つ又は２つ以上の高調波計算用パラメータの値を格納する高調波計算用パラメータファイル、負荷側の高調波電圧・電流の実測値である実測結果及び該実測結果の値を格納する実測結果ファイルとを記憶し、上記解析用ファイルから、データを読み込み、上記高調波計算用パラメータファイルから、上記高調波計算用パラメータごとに１つの高調波計算用パラメータの値を対応させた高調波計算用パラメータデータを順次読み込み、読み込んだ該データ及び該高調波計算用パラメータから生成した計算用ファイルを所定の解析プログラムにしたがって回路解析し、高調波計算用パラメータの値を変えた異なる高調波計算用パラメータデータごとに、回路解析を繰り返して負荷側の実測可能な高調波電圧・電流推定計算結果を求解し、上記実測結果の値と、上記解析部から出力される高調波電圧・電流推定計算結果の値とを順次比較して、該実測結果の値と該高調波電圧・電流推定計算結果の値とが所定の関係を満足する高調波電圧・電流推定計算結果を有する高調波計算用パラメータを抽出する。
【００１４】
本発明に係る高調波計算用パラメータ解析装置は、送電側及び負荷側を考慮した実際の電力系統の等価回路の接続関係を示すデータを含む解析用ファイル、該等価回路の回路要素を含む高調波計算用パラメータ及び高調波計算用パラメータごとに１つ又は２つ以上の高調波計算用パラメータの値を格納する高調波計算用パラメータファイル、並びに負荷側の基本波皮相電力、高調波電圧、高調波電流及び高調波電圧と高調波電流との位相差の実測結果及び該実測結果の複数の値を格納する実測結果ファイルを記憶する記憶部を備えている。
【００１５】
そして、本発明に係る高調波計算用パラメータ解析装置は、実測結果ファイルを読み込んで、負荷側の基本波皮相電力、高調波電圧、高調波電流及び高調波電圧と高調波電流との位相差のそれぞれの実測結果の値の間の関係から導出される線形近似式に基づく高調波電圧の値及び高調波電流の値をそれぞれ実測結果の値とする新たな実測結果ファイルを生成し、解析用ファイルからデータを読み込み、高調波パラメータファイルの負荷側発生高調波電流の値を０Ａに、送電側高調波電圧と負荷側発生高調波電流との位相差を任意の固定値に設定した高調波計算用パラメータファイルを読み込んで、高調波計算用パラメータごとに１つの高調波計算用パラメータの値を対応させた高調波計算用パラメータデータを順次読み込み、読み込んだデータ及び該高調波計算用パラメータデータから生成した計算用ファイルを所定の解析プログラムにしたがって回路解析し、高調波計算用パラメータの値を変えた異なる高調波計算用パラメータデータごとに生成した計算用ファイルについて回路解析を繰り返して、負荷側の実測可能な高調波電圧・電流推定計算結果を求解する解析部を備えている。
【００１６】
さらに、本発明に係る高調波計算用パラメータ解析装置は、新たな実測結果ファイルの中の実測結果の値と、解析部から出力される高調波電圧・電流推定計算結果の値とを順次比較して、実測結果の値と高調波電圧・電流推定計算結果の値とが所定の関係を満足する高調波電圧・電流推定結果を有する高調波計算用パラメータを抽出する比較部とを備えている。
【００１７】
また、本発明に係る高調波計算用パラメータ推定方法は、送電側及び負荷側を考慮した実際の電力系統の等価回路の接続関係を示すデータを含む解析用ファイル、等価回路の回路要素を含む高調波計算用パラメータ及び高調波計算用パラメータごとに１つ又は２つ以上の高調波計算用パラメータの値を格納する高調波計算用パラメータファイル、並びに負荷側の基本波皮相電力、高調波電圧、高調波電流及び高調波電圧と高調波電流との位相差の実測結果及び該実測結果の複数の値を格納する実測結果ファイルを記憶部に記憶する。
【００１８】
そして、本発明に係る高調波計算用パラメータ推定方法は、実測結果ファイルを読み込んで、負荷側の基本波皮相電力、高調波電圧、高調波電流及び高調波電圧と高調波電流との位相差のそれぞれの実測結果の値の間の関係から導出される線形近似式に基づく高調波電圧の値及び高調波電流の値をそれぞれ実測結果の値とする新たな実測結果ファイルを生成する。
【００１９】
本発明に係る高調波計算用パラメータ推定方法は、解析用ファイルからデータを読み込み、高調波パラメータファイルの負荷側発生高調波電流の値を０Ａに、送電側高調波電圧と負荷側発生高調波電流との位相差を任意の固定値に設定した高調波計算用パラメータファイルを読み込んで、高調波計算用パラメータごとに１つの高調波計算用パラメータの値を対応させた高調波計算用パラメータデータを順次読み込み、読み込んだデータ及び該高調波計算用パラメータデータから生成した計算用ファイルを所定の解析プログラムにしたがって回路解析し、高調波計算用パラメータの値を変えた異なる高調波計算用パラメータデータごとに生成した計算用ファイルについて回路解析を繰り返して、負荷側の実測可能な高調波電圧・電流推定計算結果を求解する。
【００２０】
本発明に係る高調波計算用パラメータ推定方法は、新たな実測結果ファイルの中の実測結果の値と、解析部から出力される高調波電圧・電流推定計算結果の値とを順次比較して、実測結果の値と高調波電圧・電流推定計算結果の値とが所定の関係を満足する高調波電圧・電流推定結果を有する高調波計算用パラメータを抽出する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、負荷側のみでなく、送電側も考慮した実際の電力系統に合わせた等価回路を構成して回路解析するので、より正確に高調波計算用パラメータの推定をすることができる。
【００２２】
高調波計算用パラメータには、実測不可能又は実測困難なものがあるが、高調波計算用パラメータに仮の値を設定し、負荷側の実測可能な高調波電圧・電流を求解する。その求解された高調波電圧・電流の値と実測値との間に所定の関係があれば、その場合の高調波計算用パラメータは、真の値と所定の関係を有すると推定することができる。さらに、仮の値を入れ替えて多くの負荷側の実測可能な高調波電圧・電流を求解することで、実測値に近似する高調波電圧・電流の値が得られれば、その場合の高調波計算用パラメータは、真の値に近似するものと推定することができる。
【００２３】
したがって、より正確に電力系統の高調波計算用パラメータを推定することができる。
【００２４】
また、本発明によれば、負荷側の実測値に基づく線形近似式を用いて、推定すべき高調波計算用パラメータの数を減らすことができるので、さらに精度よく結果を得ることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明が適用された高調波計算用パラメータ解析装置の動作を説明するブロック図である。
【図２】本発明のための実際の電力系統に合わせた等価回路図である。
【図３】従来の簡素化された電力系統の等価回路図である。
【図４】本発明が適用された高調波計算用パラメータ解析装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図５】送電ケーブルの等価回路を含む場合と含まない場合のそれぞれにおいて、本発明が適用された高調波計算用パラメータ解析装置の動作により求めた、負荷側高調波電圧と負荷側高調波電流間の位相差と、負荷側高調波電圧歪率との関係を示す図である。
【図６】本発明が適用された高調波計算用パラメータ解析装置に用いられた実測結果の値及びこれらに対応する高調波電圧・電流推定計算結果を示す図である。
【図７】本発明が適用された高調波計算用パラメータ解析装置の動作により推定された各高調波計算用パラメータの値を示す図である。
【図８】本発明が適用された高調波計算用パラメータ解析装置の動作により求めた負荷側高調波電圧と負荷側高調波電流間の位相差と、負荷側高調波電圧歪率の関係を示すプロット及びこれらの関係を実測したデータをプロットした図である。
【図９】本発明が適用された高調波計算用パラメータ解析装置の変形例の動作を説明するブロック図である。
【図１０】本発明が適用された高調波計算用パラメータ解析装置の変形例の動作を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明が適用された高調波計算用パラメータ解析装置及び高調波計算用パラメータ推定方法について、図面を参照して以下の順序で説明する。
【００２７】
１．本発明の高調波計算用パラメータ解析装置の構成
２．実際の電力系統に合わせた等価回路の構成
３．高調波計算用パラメータ及び高調波電圧・電流推定計算結果の説明
（１）高調波計算用パラメータ
（２）高調波電圧・電流推定計算結果
４．本発明の高調波計算用パラメータ解析装置の動作原理
５．本発明の高調波計算用パラメータ解析装置の動作
６．本発明の高調波計算用パラメータ解析装置による高調波計算用パラメータ推定例と実測値との比較
７．本発明の高調波計算用パラメータ解析装置の変形例。
【００２８】
１．本発明の高調波計算用パラメータ解析装置の構成
図１に示すように、本発明が適用された高調波計算用パラメータ解析装置１は、解析用ファイル２２、高調波計算用パラメータファイル２３及び実測結果ファイル２４を入力する入力部２と、入力部２により入力された各ファイルを記憶する記憶部３とを備えている。また、本発明が適用された高調波計算用パラメータ解析装置１は、記憶部３に記憶された解析用ファイル２２及び高調波計算用パラメータファイル２３を読み込んで回路解析を行う解析部４を備えている。そして、解析部４により解析された解析結果データ２５を順次保存するデータベース５と、解析結果データ２５と実測結果ファイル２４とを比較する比較部６と、比較部６で抽出された解析結果データ２５を出力する出力部７とを備えている。
【００２９】
具体的には、高調波計算用パラメータ解析装置１は、パーソナルコンピュータシステム（以下、ＰＣシステムという。）により実現される。なお、高調波計算用パラメータ解析装置１は、ＰＣシステムに限らず、ワークステーション等その他の計算機システムによっても実現可能である。
【００３０】
ここで、解析用ファイル２２は、送電側及び負荷側を考慮した実際の電力系統の等価回路４１（図２）の接続関係を表す解析用データを含んでいる。高調波計算用パラメータファイル２３は、等価回路４１の回路要素である高調波計算用パラメータ及びその高調波計算用パラメータごとに１つ又は２つ以上の高調波計算用パラメータの値を格納している。実測結果ファイル２４の実測結果は、実測された負荷側の高調波電圧・電流を含んでおり、高調波電圧・電流推定計算結果に対応している。
【００３１】
入力部２は、解析用データ、高調波計算用パラメータ、実測結果等を本発明に係る高調波計算用パラメータ解析装置１に入力する。入力部は、ＰＣシステムにおけるキーボード及び／又はマウスにより実現される。なお、キーボード、マウス以外にも、モニタ装置のタッチセンサにより入力する場合、ローカル又はネットワーク上の外部補助記憶装置等からの入力によっても実現可能である。
【００３２】
記憶部３は、入力部２により入力された解析用ファイル２２、高調波計算用パラメータファイル２３及び実測結果ファイル２４を、次の処理で読み出すために一時的に記憶する。記憶部３は、ＰＣシステムにおけるハードディスクドライブ等の記憶装置により実現される。なお、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等の一時記憶装置や、ネットワーク上のファイルサーバ等により実現することもできる。
【００３３】
解析部４は、記憶部３にアクセスして、解析用ファイル２２から解析用データを読み込み、高調波計算用パラメータファイル２３から１つの高調波計算用パラメータごとに１つの高調波計算用パラメータの値を組合せた高調波計算用パラメータデータを順次読み込む。解析部４は、これらのデータから計算用ファイルを生成し、この計算用ファイルを、回路解析プログラムであるＥＭＴＰ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｔｒａｎｓｉｅｎｔｓ Ｐｒｏｇｒａｍ）の動作にしたがって回路解析する。そして、１つの高調波計算用パラメータデータに関する解析が終了したら、解析部４は、異なる高調波計算用パラメータの値の組合せを有する他の高調波計算用パラメータデータを記憶部３から読み込み、新たな計算用ファイルを生成して回路解析を繰り返す。解析部４は、ＰＣシステムにおけるＣＰＵ、又はＣＰＵの制御の下数値演算プロセッサ等により実現される。
【００３４】
ここで、回路解析プログラムＥＭＴＰは、ＰＣシステム上で動作する回路シミュレーションツールであり、パワーエレクトロニクス向けに特化されたモデルを備え、電力系統解析を含め広く電力システムの解析に用いられるコンピュータプログラムである。なお、電力系統解析プログラムとしては、回路解析プログラムＥＭＴＰに限らず、他のプログラム、たとえばＭＡＴＬＡＢ（商標）、ＳＰＩＣＥ（Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ Ｐｒｏｇｒａｍ ｗｉｔｈ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｅｍｐｈａｓｉｓ）等さまざまなプログラムを利用することもできる。
【００３５】
データベース５に保存される解析結果データ２５には、高調波計算用パラメータ及びその値並びに負荷側の高調波電圧・電流推定計算結果及びその値が含まれる。データベース５は、ＰＣシステムにおけるハードディスクドライブ等の外部記憶装置により実現される。また、他の記憶装置であってもよく、ネットワーク上のファイルサーバ等により実現することもできる。
【００３６】
比較部６は、記憶部３にアクセスし実測結果ファイル２４から実測結果及びその値を読み込み、データベース５にアクセスし保存されている解析結果データ２５を順次読み込む。そして、実測結果の値と解析結果データ２５の中の高調波電圧・電流推定計算結果の値とを比較して、実測結果の値と解析結果データ２５の中の高調波電圧・電流推定計算結果の値とが所定の関係を満足する値を有する解析結果データ２５を上記データベース５から抽出する。ＰＣシステムにおいては、ＣＰＵの命令にしたがって実行される。
【００３７】
出力部７は、比較部６により抽出された解析結果データ２５の各高調波計算用パラメータの値等を出力する。出力部７は、ＰＣシステムにおけるモニタやプリンタ等の出力装置により実現される。
【００３８】
２．実際の電力系統に合わせた等価回路の構成
図２は、実際の電力系統に合わせた等価回路図を示す。等価回路４１は、第５次高調波を想定した場合のものである。等価回路４１は、送電側において、送電側の高調波電圧Ｖ５を有する送電側高調波電圧源４２と、高圧送電ケーブル及び変電所の変圧器のインピーダンスＸＣを有する送配電回路網４３とを含んでいる。等価回路４１は、負荷側において、需要者の使用状態を表す負荷回路網４４を含んでいる。
【００３９】
送電側高調波電圧源４２は、一方の端子が送配電回路網４３の１つの端子に接続され、他方の端子は接地される。送配電回路網４３の他の１つの端子は、接地され、残りの１つの端子は、負荷回路網４４に接続される。負荷回路網４４の他方の端子は、接地される。
【００４０】
送配電回路網４３は、送配電線の等価インダクタンスＬ１を有するインダクタ４３ａと、変電所の変圧器の等価インダクタンスＬ２を有するインダクタ４３ｂと、高圧送電ケーブルの対地等価静電容量ＣＸを有するキャパシタ４３ｃとを含んでいる。
【００４１】
インダクタ４３ａと、インダクタ４３ｂと、キャパシタ４３ｃとは、一方の端子が互いに接続される。インダクタ４３ａの他方の端子は、送電側高調波電圧源４２に接続され、インダクタ４３ｂの他方の端子は、負荷回路網４４に接続され、キャパシタ４３ｃの他方の端子は、接地される。
【００４２】
負荷回路網４４は、需要者が電力使用することにより発生している負荷側発生高調波電流Ｉ５を有する負荷側発生高調波電流源４５と、需要者における調相設備の合成アドミタンスのうち、直列リアクトルを伴わない合成アドミタンスＹ０を有するＬなし調相設備合成アドミタンス４６と、直列リアクトルを伴う合成アドミタンスＹ１を有するＬあり調相設備合成アドミタンス４７とを含んでいる。静電容量のみで構成されている調相設備を電力系統へ投入した場合には、高調波電圧が拡大する現象は良く知られている。ＪＩＳ規格等においても、高調波拡大防止に効果のある、静電容量に直列に接続する直列リアクトルの規定がなされている。最近の調相設備は、直列リアクトルを伴うことが一般的になってきているが、過去に設置された調相設備の中には、直列リアクトルを伴わないものも多く、正確に高調波計算用パラメータを推定するためには、それぞれをモデル化することが不可欠である。また、負荷回路網４４は、需要その他の要因により変動する高調波電圧歪を低減させるために、変電所の変圧器二次側に投入されるアドミタンスＹｆ１を有する高調波フィルタ１群４８ａと、高調波フィルタ１群４８ａの投入有無を選択するスイッチ４９ａとを含んでいる。さらに、負荷回路網４４は、アドミタンスＹｆ２を有する高調波フィルタ２群４８ｂと、高調波フィルタ２群４８ｂの投入有無を選択するスイッチ４９ｂとを含んでいる。
【００４３】
負荷回路網４４は、負荷側発生高調波電流源４５と、Ｌなし調相設備合成アドミタンス４６と、Ｌあり調相設備合成アドミタンス４７とはすべて並列に接続されて構成される。高調波フィルタ１群４８ａ及びスイッチ４９ａの直列に接続されたものと、高調波フィルタ２群４８ｂ及びスイッチ４９ｂの直列に接続されたものとが、負荷回路網４４にそれぞれ並列に接続される。
【００４４】
なお、上述においては、電力系統の高調波のうち第５次高調波が最も大きいことから、第５次高調波を想定した場合として説明したが、第５次高調波以外の高調波、たとえば第７次高調波等についてもまったく同様の等価回路を利用することができる。以下の説明において、特に断らない限り、第５次高調波についての等価回路を用いた場合の説明である。
【００４５】
３．高調波計算用パラメータ及び高調波電圧・電流推定計算結果の説明
（１）高調波計算用パラメータ
［送電側高調波電圧Ｖ５］
送電側高調波電圧Ｖ５を有する送電側高調波電圧源４２は、送電側、すなわち基幹系統の電圧を表す。たとえば、基幹系統の基本波電圧は、２７５ｋＶである。
【００４６】
［高圧送電ケーブル及び変電所の変圧器のインピーダンスＸＣ］
送配電回路網４３の送配電線の等価インダクタンスＬ１を有するインダクタ４３ａ、変電所の変圧器の等価インダクタンスＬ２を有するインダクタ４３ｂ、及び高圧送電ケーブルの対地等価静電容量ＣＸを有するキャパシタ４３ｃは、それぞれ任意の値とすることができる。基幹系統に高圧送電ケーブルを使用していない場合は、キャパシタ４３ｃの対地等価静電容量ＣＸをゼロと近似することができる。
【００４７】
［負荷側発生高調波電流Ｉ５］
需要者が電力使用することにより発生している負荷側発生高調波電流Ｉ５を有する負荷側発生高調波電流源４５は、電力の需要動向によって変電所二次側に流れる第５次高調波電流である。
【００４８】
［送電側高調波電圧Ｖ５と負荷側発生高調波電流Ｉ５間の位相差θ５］
送電側高調波電圧Ｖ５と需要者が電力使用することにより発生している負荷側発生高調波電流Ｉ５との位相差をθ５とする。
【００４９】
［調相設備合成アドミタンスＹ０、Ｙ１］
需要者（負荷側）における調相設備の合成アドミタンスは、Ｌなし調相設備合成アドミタンス４６とＬあり調相設備合成アドミタンス４７の合成である。
【００５０】
［高調波フィルタＹｆ１、Ｙｆ２］
需要により変動する負荷側の高調波電圧歪を低減させるために、変電所の変圧器二次側において投入されるフィルタのアドミタンスＹｆ１、Ｙｆ２は、電力会社が投入可否を判断するもので、スイッチ４９ａ、４９ｂにより投入有無を選択する。
【００５１】
（２）高調波電圧・電流推定計算結果
［負荷側高調波電圧Ｖｍ５］
変圧器二次側電圧（すなわち、負荷回路網４４の両端電圧）の第５次高調波成分をＶｍ５とする。Ｖｍ５は負荷側の実測可能な高調波電圧であり、回路解析によって求解される。
【００５２】
［負荷側高調波電流Ｉｍ５］
変電所の変圧器二次側から負荷回路網４４に流れる高調波電流のうち第５次高調波成分をＩｍ５とする。Ｉｍ５は負荷側の実測可能な高調波電流であり、回路解析によって求解される。
【００５３】
［Ｖｍ５とＩｍ５の位相差θｍ５］
θｍ５は負荷側の実測可能な、高調波電圧と高調波電流間の位相差である。
【００５４】
４．本発明の高調波計算用パラメータ解析装置の動作原理
本発明に係る高調波計算用パラメータ解析装置１の高調波計算用パラメータ推定精度の有効性を評価するため、従来の高調波計算用パラメータ解析用の等価回路について説明する。
【００５５】
図３は、従来の高調波計算用パラメータ解析用の等価回路図である。従来の等価回路６１は、図２の場合と同様に第５次高調波を想定した場合のものである。従来の等価回路６１は、送電側高調波電圧Ｖ５を有する送電側高調波電圧源６２と、変電所の変圧器の等価インピーダンスＸｔを有するインダクタ６３と、負荷回路網６４とを含んでいる。
【００５６】
送電側高調波電圧源６２は、一方の端子がインダクタ６３の１つの端子に接続され、他方の端子は接地される。インダクタ６３の他の端子は、負荷回路網６４に接続される。負荷回路網６４の他方の端子は、接地される。
【００５７】
この等価回路６１では、変電所の変圧器を１つのインダクタ６３に簡素化しており、図２における送配電回路網４３と相違する。
【００５８】
負荷回路網６４は、需要者が電力使用することにより発生している負荷側発生高調波電流Ｉ５を有する負荷側発生高調波電流源６５と、需要者における調相設備の合成アドミタンスＹＣを有する調相設備合成アドミタンス６６と、需要により変動する高調波歪を低減させるために、変圧器二次側に投入されるアドミタンスＹｆを有する高調波フィルタ６８と、高調波フィルタ６８の投入有無を選択するスイッチ６９とを含んでいる。
【００５９】
負荷回路網６４は、負荷側発生高調波電流源６５と、調相設備合成アドミタンス６６とが並列に接続されて構成される。高調波フィルタ６８及びスイッチ６９の直列に接続されたものが、負荷回路網６４に並列に接続される。
【００６０】
需要者における調相設備の合成アドミタンスＹＣについては、上述したようにＬの有無が一般には不明であり、高調波計算用パラメータとして取り込まれていない点が図２の等価回路４１と異なる。
【００６１】
上述したように、負荷側の回路要素を考慮するのみでは、高調波計算用パラメータの正確な把握は困難であり、負荷状態等が同一条件であっても、高調波電圧歪率として約２０％もの相違が生じる場合がある。また、高圧送電ケーブルを用いた送配電系統と架空電線による送配電系統との高調波電圧歪率の相違を説明することができない。
【００６２】
そこで、図２に示すような送電側及び負荷側を考慮した実際の電力系統の等価回路４１を用いて回路解析を行う。
【００６３】
一般に、コンピュータプログラムによる回路解析は、電圧源やインピーダンス素子等の回路要素に特定の定数を設定して、ある端子間の電圧、ある経路に流れる電流を求めるべき変数とし、変数である電圧、電流を求める。しかしながら、負荷側発生高調波電流Ｉ５のように回路要素、すなわち高調波計算用パラメータの値に未知のものがあると、上述の回路解析を行うことができない。そこで、高調波計算用パラメータに仮の固定値を設定する。また、変数である電圧、電流を実測可能な電圧、電流となるよう選択する。このような回路網について、回路解析を行って変数である電圧、電流、すなわち高調波電圧・電流推定計算結果を求める。そして、異なる仮の固定値を数多く用意して、これらの値を入れ替えて、異なる固定値の組合せによる回路網のそれぞれについて高調波電圧・電流推定結果を求める。求めた高調波電圧・電流推定結果の値を、実測した電圧、電流の値と比較して、それらが等しい又は所定の関係を満たせば、高調波計算用パラメータの値は、真の値に等しい又は所定の関係を満たすと推定することができる。
【００６４】
さらに、発明者は、送電側の回路素子が負荷側の高調波歪等に影響を与えることを検討するうちに、いくつかの高調波計算用パラメータを導入することで、実測値に近い高調波電圧・電流推定値を得られるとの知見を得た。すなわち、送電側高調波電圧Ｖ５と需要者が電力使用することにより発生している負荷側発生高調波電流Ｉ５の間の位相差をθ５とすると、位相差θ５の変化に応じて負荷側高調波電圧Ｖｍ５が変化する。このことを利用して、θ５を０°〜３６０°と変化させて、本発明に係る高調波計算用パラメータ解析装置１は、負荷側高調波電圧Ｖｍ５の最悪値を精度よく推定する。
【００６５】
図５は、負荷側高調波電圧Ｖｍ５と負荷側高調波電流Ｉｍ５間の位相差θｍ５と、負荷側高調波電圧歪率との関係をプロットした図である。図５のうちのプロット１０１は、簡易な等価回路６１（図３）において、位相差θ５を変化させ、他の高調波計算用パラメータ（Ｖ５、Ｉ５、ＹＣ、スイッチ６９をオフ）を固定して、本発明の高調波計算用パラメータ解析装置１を動作させたときに、負荷側高調波電圧Ｖｍ５を高調波電圧歪率としてプロットしたものである。したがって、ここでは高圧送電ケーブルの等価静電容量ＣＸを考慮していない。なお、後述するように、実測値との関係で比較するために、プロットしたのは、位相差θ５ではなく、Ｖｍ５とＩｍ５の間の位相差θｍ５である。
【００６６】
図５に示すように、送電側高調波電圧Ｖ５と負荷側発生高調波電流Ｉ５との間の位相差θ５と負荷側の電圧の高調波歪率の間に一定の関係があり、θｍ５が約９０°程度のときに負荷側高調波電圧歪率が最大、すなわち最悪値になる。
【００６７】
また、発明者は、高圧送電ケーブルで基幹系統配電をしている地域と、架空配電をしている地域とでは、高圧送電ケーブルでの配電を行っている地域の方が、高調波計算用パラメータの誤差が大きいとの知見も得ている。そこで、高圧送電ケーブルを考慮した図２の等価回路４１において対地静電容量ＣＸに適切な値を設定して解析したのが、図５のプロット１０２である。なお、プロット１０２では、他の高調波計算用パラメータについては、プロット１０１の場合の高調波計算用パラメータと同じ値を用いている。
【００６８】
図５のプロット１０１とプロット１０２とでは、プロット１０２の方が、位相差θｍ５の変化（すなわち、θ５の変化）に対して負荷側高調波電圧Ｖｍ５が大きく変化しているのがわかる。つまり、送電側に存在する高圧送電ケーブルの対地静電容量ＣＸにより、負荷側の高調波計算用パラメータが影響を受けていることになる。
【００６９】
上述のとおり、本発明に係る高調波計算用パラメータ解析装置１は、従来、考慮されていなかった、高調波計算用パラメータを等価回路に組み込み、繰り返し回路解析を行うことで、真の値に近い高調波計算用パラメータを抽出し、さらに高調波計算用パラメータの最悪値をも予測する。つまり、従来は、最悪値を示していない実測結果に応じて設備対策を講じて、対策不足を招くことがあったが、本発明による最悪値の認知により、必要にして十分な設備対策を講じることが可能となる。
【００７０】
５．本発明の高調波計算用パラメータ解析装置の動作
図１に示すように、等価回路４１（図２）の回路接続情報を、入力部２であるマウスを利用したＧＵＩによりコンピュータに入力する。コンピュータ処理により接続情報に展開されて、解析用ファイル２２として記憶部３に一時保存される。等価回路４１に高調波計算用パラメータファイル２３を設定する。高調波計算用パラメータファイル２３に格納される高調波計算用パラメータは、以下のとおりとする。
【００７１】
送電側高調波電圧Ｖ５、送配電回路網４３のインピーダンスＸＣ、負荷側発生高調波電流Ｉ５、Ｌなし調相設備合成アドミタンスをＹ０、Ｌあり調相設備合成アドミタンスをＹ１、高調波フィルタ１群のアドミタンスをＹｆ１、高調波フィルタ２群のアドミタンスをＹｆ２とする。
【００７２】
また、実測可能な負荷側の高調波電圧・電流を高調波電圧・電流推定計算結果とし、負荷側高調波電圧をＶｍ５、負荷側高調波電流をＩｍ５とし、Ｖｍ５とＩｍ５の位相差をθｍ５とする。
【００７３】
上記高調波計算用パラメータのそれぞれに対して、値を設定して入力部２によりコンピュータに入力する。高調波計算用パラメータの値は、各高調波計算用パラメータに対して、１つ又は２つ以上設定する。高調波計算用パラメータとして既知の値があれば、その値を１つだけ入力する。既知の値ではなくても、解析時間短縮のために確からしい値として、その値を１つ入力することもできる。Ｖ５、ＸＣ、Ｉ５、Ｙ０、Ｙ１、Ｙｆ１、Ｙｆ２、θ５のうち、たとえばＶ５として１つの値を入力し、他の高調波計算用パラメータの値としては、２つ以上の値を入力して、以下に述べる繰返し処理により、それらの各高調波計算用パラメータに対する組合せのすべてを回路解析する。入力された高調波計算用パラメータ及びその値は、コンピュータ処理されて、高調波計算用パラメータファイル２３として記憶部３に一時保存される。
【００７４】
負荷側の実測可能な高調波電圧・電流を実測結果として、Ｖｍ５’、Ｉｍ５’及びθｍ５’を設定し、それぞれの実測値を、入力部２によりコンピュータに入力する。コンピュータ処理されて、実測結果及びその値は、実測結果ファイル２４として記憶部３に一時保存される。
【００７５】
解析部４は、解析用ファイル２２の解析用データ及び高調波計算用パラメータファイル２３から１つの高調波計算用パラメータごとに１つの高調波計算用パラメータの値を組合せた高調波計算用パラメータデータを読み込んで、これらのデータから１つの回路解析ごとに計算用ファイルを生成する。解析部４は、この計算用ファイルを回路解析プログラムＥＭＴＰにより回路解析する。
【００７６】
回路解析された結果である解析結果データ２５は、データベース５に保存される。解析結果データ２５には、各高調波計算用パラメータ（すなわち、Ｖ５、ＸＣ、Ｉ５、Ｙ０、Ｙ１、Ｙｆ１、Ｙｆ２、θ５）とその値及び求解した高調波電圧・電流推定計算結果（すなわち、Ｖｍ５、Ｉｍ５及びθｍ５）とその値が含まれる。
【００７７】
比較部６は、データベース５にアクセスし、データベース５に保存された１つ以上の解析結果データ２５を１つずつ順次読み込む。比較部６は、記憶部３にアクセスし、実測結果ファイル２４から実測結果及びその値を読み込む。そして、比較部６は、実測結果の値と、実測結果に相当する解析結果データ２５中の高調波電圧・電流推定計算結果の値とを比較する。具体的には、解析結果データ２５中の求解された高調波電圧・電流推定計算結果Ｖｍ５、Ｉｍ５及びθｍ５の値と、実測結果ファイル２４中のＶｍ５’、Ｉｍ５’及びθｍ５’の値とをそれぞれ比較する。そして、高調波電圧・電流推定計算結果の値と実測結果の値が、所定の条件を満足するときに、その高調波電圧・電流推定計算結果の値を有する解析結果データ２５を抽出する。ここで、所定の条件とは、たとえば高調波電圧・電流推定計算結果の値と実測結果の値との比が所定の範囲内にある場合等であり、具体的には、高調波電圧・電流推定計算結果の値と実測結果の値との比が±１０％以内の場合等である。
【００７８】
なお、解析結果データ２５中の高調波電圧・電流推定計算結果の値と実測結果の値との所定の関係は、上述した高調波電圧・電流推定計算結果の値と実測結果の値との比を±１０％とするものに限るものではなく、±５％や±１％等自由に設定することができるのはいうまでもない。また、高調波電圧・電流推定計算結果の値と実測結果の値との関係は、これらの相対比に限られず、特定の数式を満足する等としてもよい。さらに、複数ある高調波電圧・電流推定計算結果のすべてについて、実測結果の値と所定の関係を満足する必要はなく、高調波電圧・電流推定計算結果のうち少なくとも１つ又は２つの値が、所定の関係を満たす等としてもよく、他の条件を設定することも自由にできる。
【００７９】
出力部７は、抽出された解析結果データ２５を、たとえば、すべての高調波計算用パラメータの値、高調波電圧・電流推定計算結果の値及び実測結果の値を、比較部６内のバッファ領域に一旦蓄積し、別途プリンタ等を用いて出力する。また、たとえば高調波電圧・電流推定計算結果の値と実測結果の値との比が±１０％以内の条件を満足する高調波電圧・電流推定計算結果の値を有する解析結果データ２５にフラグを付与して、データベース５に書き戻し、フラグの付与された解析結果データ２５のみを抽出して、別途データ処理を行うこともできる。
【００８０】
本発明に係る高調波計算用パラメータ解析装置の動作を、図４に示すフローチャートにしたがって以下に説明する。
【００８１】
入力部２（図１）は、ステップＳ１において、解析用ファイル２２を入力し、ステップＳ２において、高調波計算用パラメータファイル２３を入力し、ステップＳ３において、実測結果ファイル２４を入力し、それぞれのファイルを記憶部３（図１）に記憶する。
【００８２】
解析部４（図１）は、ステップＳ４において、記憶部３に記憶された解析用ファイル２２から解析用データを読み込み、高調波計算用パラメータファイル２３から高調波計算用パラメータごとに１つの高調波計算用パラメータの値を対応させた高調波計算用パラメータデータを順次読み込む。そして、読み込んだ解析用データ及び高調波計算用パラメータデータから生成された計算用ファイルを回路解析プログラムＥＭＴＰにしたがって回路解析する。
【００８３】
データベース５（図１）は、ステップＳ５において、ステップＳ４で回路解析された結果である解析結果データ２５を順次保存する。
【００８４】
解析部４は、ステップＳ６において、異なる高調波計算用パラメータの値の組合せの高調波計算用パラメータデータすべてについて回路解析を終了するまで、高調波計算用パラメータデータを読み込み、計算用ファイルを生成して、回路解析を実行することを繰り返す。高調波計算用パラメータファイル２３の各高調波計算用パラメータは、１つ又は２つ以上の高調波計算用パラメータの値を有しており、すべての高調波計算用パラメータの値の組合せについて回路解析を実行する。
【００８５】
たとえば、Ｖ５、ＸＣ、Ｙ０、Ｙ１、Ｙｆ１、Ｙｆ２を固定とし、すなわち、それぞれ１つの高調波計算用パラメータの値を入力し、Ｉ５に適切な値を複数入力する。ここでは、Ｖ５の固定値をＶ５（０）、ＸＣの固定値をＸＣ（０）、Ｙ０の固定値をＹ０（０）、Ｙ１の固定値をＹ１（０）、Ｙｆ１の固定値をＹｆ１（０）、Ｙｆ２の固定値をＹｆ２（０）とする。Ｉ５の値をＩ５（１）、Ｉ５（２）、Ｉ５（３）・・・、Ｉ５（ｎ）とする。また、θ５を０°から３６０°まで１０°きざみで設定するものとする。なお、求解すべき高調波電圧・電流推定計算結果である、負荷側高調波電圧Ｖｍ５をＶｍ５（ｖａｒ）、負荷側高調波電流Ｉｍ５をＩｍ５（ｖａｒ）とし、位相差θｍ５をθｍ５（ｖａｒ）とする。
【００８６】
１回目の回路解析における高調波計算用パラメータの値の組合せである高調波計算用パラメータデータを、｛θ５，Ｉ５，Ｖ５，ＸＣ，Ｙ０，Ｙ１，Ｙｆ１，Ｙｆ２，Ｖｍ５（ｖａｒ），Ｉｍ５（ｖａｒ），θｍ５（ｖａｒ）｝＝｛０°，Ｉ５（１），Ｖ５（０），ＸＣ（０），Ｙ０（０），Ｙ１（０），Ｙｆ１（０），Ｙｆ２（０），Ｖｍ５（ｖａｒ），Ｉｍ５（ｖａｒ），θｍ５（ｖａｒ）｝として、ステップＳ４により計算用ファイル生成し、回路解析を行う。ステップＳ５において、解析結果データ２５（図１）をデータベース５に保存した後、高調波計算用パラメータのうちのＩ５の値をＩ５（２）に入れ替え、他の値はそのままにした高調波計算用パラメータデータをステップＳ４において記憶部３から解析部４に読み込んで解析プログラムＥＭＴＰを実行する。θ５及びＩ５の値のすべての組合せについて回路解析を繰返し実行し、解析結果データ２５をデータベース５に保存する。上述の例の場合には、θ５が３６通り、Ｉ５がｎ通りなので、ステップＳ４とステップＳ５の実行を３６ｎ回繰り返す。３６ｎ通りの回路解析を行ったか否かをステップＳ６において判断して、すべての回路解析が終了したときは、次のステップに移行させる。
【００８７】
なお、上述においては、３６ｎ通りのすべての組合せを回路解析するものとして説明したが、すべての組合せについて回路解析を終了する前に次のステップに移行させることもできる。たとえば回路解析回数に上限を設けることにより実現できる。高調波計算用パラメータの値の数が大きい場合や、Ｙ０等他の高調波計算用パラメータについても２つ以上の値を設定して、回路解析回数が多くなる場合等に結果を早く見たいとき等に設定する。高調波計算用パラメータの値の組合せ数に拘束されず、別途繰返し解析回数を設定（たとえば、高調波計算用パラメータファイル２３中に記述）することもできる。
【００８８】
また、上述においては、θ５及びＩ５の値をすべての値を入力する場合を説明したが、これらの高調波計算用パラメータの値の上限及び下限を設定し、その増分を指定して、高調波計算用パラメータファイル２３の読込みを行うステップＳ４において、増分を反映させて回路解析の繰返し動作をするようなスクリプトを高調波計算用パラメータファイル２３中に記述することによっても実現することができる。たとえば、θ５の最小値を０°、最大値を３６０°、増分を１０°とし、Ｉ５の最小値をＩ５ｍｉｎ、最大値をＩ５ｍａｘ、増分をΔＩ５とすると、高調波計算用パラメータの値として、｛０°／３６０°／１０°，Ｉ５ｍｉｎ／Ｉ５ｍａｘ／ΔＩ５，Ｖ５（０），ＸＣ（０），Ｙ０（０），Ｙ１（０），Ｙｆ１（０），Ｙｆ２（０），Ｖｍ５（ｖａｒ），Ｉｍ５（ｖａｒ），θｍ５（ｖａｒ）｝のように設定することができる。
【００８９】
比較部６は、ステップＳ７において、データベース５から解析結果データ２５を順次読み込み、記憶部３に記憶されている実測結果ファイル２４中の実測結果及びその値を読み込む。そして、解析結果データ２５の中の負荷側の高調波電圧・電流推定計算結果の値と実測結果の値とをそれぞれ比較し、これらが所定の関係を満たす値を有する解析結果データ２５をデータベース５から抽出する。
【００９０】
上述の例においては、解析結果データ２５中のＶｍ５（ｖａｒ）、Ｉｍ５（ｖａｒ）及びθｍ５（ｖａｒ）と、実測結果の値であるＶｍ５’、Ｉｍ５’及びθｍ５’とをそれぞれ比較する。高調波計算用パラメータの値が真の値に等しい又は近似するものと推定されるためには、これらの値のそれぞれが等しいことが望ましい。しかしながら、有限回数の回路解析においては、高調波電圧・電流推定計算結果の値と実測結果の値のすべてが等しい結果になるとは限らない。そこで、解析の結果を見ながら、たとえば求解されたＶｍ５（ｖａｒ）、Ｉｍ５（ｖａｒ）及びθｍ５（ｖａｒ）の値と実測値であるＶｍ５’、Ｉｍ５’及びθｍ５’がそれぞれ±１０％の範囲である場合にそれらの値を有する解析結果データ２５を抽出する。そうすれば、高調波計算用パラメータの値は、真の値との誤差が±１０％程度であると推定できる。このような所定の範囲内にある実測可能な高調波計算用パラメータの値を有する解析結果データ２５を抽出して、そのデータ群の中から、たとえばＩ５の最悪値をさらに抽出することができる。
【００９１】
なお、解析結果データ２５中の高調波電圧・電流推定計算結果の値と実測結果の値との所定の関係は、上述した高調波電圧・電流推定計算結果の値と実測結果の値との比を±１０％とするものに限るものではなく、±５％や±１％等自由に設定することができるのは上述と同様である。また、高調波電圧・電流推定計算結果の値と実測結果の値との関係は、これらの相対比に限られず、特定の数式を満足する等としてもよいのも上述のとおりである。さらに、複数ある高調波電圧・電流推定計算結果のすべてについて、実測結果の値と所定の関係を満足する必要はなく、高調波電圧・電流推定計算結果のうち少なくとも１つ又は２つの値が、所定の関係を満たすとしてもよく、自由に他の条件を設定することもできるのも上述と同様である。
【００９２】
６．本発明の高調波計算用パラメータ解析装置による高調波計算用パラメータ推定例と実測値との比較
図６は、負荷側高調波電圧Ｖｍ５、負荷側高調波電流Ｉｍ５及び位相差θｍ５の値について、実測値と本発明の高調波計算用パラメータ解析装置により推定された値を比較して示す図である。図６の「実測結果」の列に示される値は、実測結果としてのＶｍ５、Ｉｍ５及びθｍ５の値を示している。「推定計算結果」の列に示される値は、図１及び図４の高調波計算用パラメータ解析により得られた解析結果データ２５のうち、実測結果の値との比較により、実測結果の値に最も近い高調波電圧・電流推定計算結果の値を有する解析結果データ２５を抽出したものである。Ｖｍ５、Ｉｍ５及びθｍ５すべてについて略一致する値を有する解析結果データ２５を得ることができなかったため、３つの実測結果のうち少なくとも２つとの差が±５％以下の値を有するか否かを比較後の抽出基準とした。Ｉｍ５については、実測値に対して、＋２６％となったが、Ｖｍ５は略一致しており、θｍ５は、実測値に対して＋３％以内となる解析結果データ２５を得ることができた。
【００９３】
図７は、図６に示す解析結果を有する解析結果データ２５の各高調波計算用パラメータの値である。得られた高調波計算用パラメータは、送電側高調波電圧Ｖ５、負荷側発生高調波電流Ｉ５、Ｖ５とＩ５間の位相差θ５、基本波容量に換算した全調相設備容量、全調相設備容量におけるインダクタＬありの調相設備容量の比率である。なお、ここで、送電側高調波電圧Ｖ５については、２７５ｋＶ系統において実測されている第５次高調波電圧含有率から固定値の８３４Ｖとした。したがって、図７では推定値としているが、実際には実測値に近い値である。
【００９４】
基本波容量に換算した調相設備容量及び調相設備におけるインダクタＬの有無は、設備台帳により管理されている。この実測例の場合においては、台帳管理されている調相設備容量は、８，８４４ｋＶＡであり、インダクタＬの有無の比率は４１％程度であった。本発明の高調波計算用パラメータ解析装置１による推定値は、それぞれ７，０６６ｋＶＡ、２８．７％であるから、推定値と管理台帳のよる値とが大きく乖離している。しかしながら、管理台帳が更新されていない場合も考えられ、解析結果を最悪値としてとらえるべきである。
【００９５】
上述したとおり、送電側高調波電圧Ｖ５と負荷側発生高調波電流Ｉ５の位相差θ５の変動が高調波計算用パラメータに影響を及ぼすと考えられる。そこで、図６の実測結果の値を用い、さらに、θ５、送電側高調波電圧Ｖ５、調相設備容量及びＬあり調相設備比率を図７の値に固定にして、θ５と負荷側発生高調波電流Ｉ５とを未知の高調波計算用パラメータとして、本発明の高調波計算用パラメータ解析装置１により解析した。
【００９６】
図８に示すように、本発明に係る高調波計算用パラメータ解析装置１による高調波計算用パラメータの推定値と実測値とを比較するために、実測できないθ５ではなく、負荷側高調波電圧Ｖｍ５と負荷側高調波電流Ｉｍ５の間の位相差θｍ５との関係で負荷側高調波歪率をプロットした。図８には、変圧器二次側（負荷側）に高調波フィルタを投入していない状態、高調波フィルタ１群を投入した状態、さらに高調波フィルタ２群を投入した状態のそれぞれにおける、θ５（θｍ５）に対する負荷側高調波電圧歪率の推定値をプロットした。また、本発明の高調波計算用パラメータ解析装置１による推定値と実測値とを比較するために、実測値も同時にプロットしている。
【００９７】
図８において、「１４：１５実測投入直前」とは、高調波フィルタ１群を投入する直前の負荷側高調波電圧歪率と、Ｖｍ５とＩｍ５間の位相差θｍ５との関係の実測データをプロットしたものである。「１４：２０実測」とは、高調波フィルタ１群を投入直後の負荷側高調波電圧歪率と位相差θｍ５との関係の実測データをプロットしたものである。「１４：２５実測投入直前」とは、高調波フィルタ１群投入後であって、高調波フィルタ２群投入直前の負荷側高調波電圧歪率と、位相差θｍ５との関係の実測データをプロットしたものである。「１４：３０実測」とは、高調波フィルタ２群投入直後の負荷側高調波電圧歪率と、位相差θｍ５との関係の実測データをプロットしたものである。
【００９８】
これらの実測値において、「１４：２０実測」と「１４：２５実測投入直前」とでは、いずれも高調波フィルタ１群を投入した状態であり、他の負荷条件も一定であると考えられるから本来は同一の値となるべきところが若干相違している。これは、θ５が時間に対して変動しているものと考えられ、θ５に応じて位相差θｍ５及び高調波電圧歪率が変化しているものと考えられる。
【００９９】
また、いずれの実測値についても、本発明の高調波計算用パラメータ解析装置１による推定値とよく一致しているので、推定値としては妥当であると考えられる。
【０１００】
θ５は、実測できない高調波計算用パラメータであるが、上述のように時間的に変化していると考えられ、他の高調波計算用パラメータの値に影響を与えている。本発明に係る高調波計算用パラメータ解析装置１は、θ５を変化させることにより、図８に示すように高調波歪率等、負荷側における高調波計算用パラメータの最悪値を推定し、高調波フィルタの投入効果も予測する。
【０１０１】
そして、本発明に係る高調波計算用パラメータ解析装置１は、送電側の高圧送電ケーブルの対地等価静電容量ＣＸの存在を考慮しているので、実際の電力系統に合った等価回路とすることにより、さらに真の値に近い高調波計算用パラメータの推定値を求める。
【０１０２】
７．高調波計算用パラメータ解析装置の変形例
上述した高調波計算用パラメータ装置は、負荷側発生高調波電流Ｉ５、送電側高調波電圧Ｖ５と負荷側発生高調波電流Ｉ５との位相差θ５、調相設備容量及びＬあり調相設備比率（調相設備合成アドミタンスＹ０、Ｙ１）を推定すべき高調波計算用パラメータとしている。ここで、推定すべき高調波計算用パラメータの数を減らせば、高調波計算用パラメータの精度を上げることができ、計算時間の短縮を図ることが可能となる。
【０１０３】
本発明の高調波計算用パラメータ解析装置の変形例は、負荷側発生高調波電流Ｉ５が変電所の変圧器二次側を通過する基本波皮相電力Ｐ１に比例するとの測定結果に基づく知見に基づいて動作する。具体的には、本発明の高調波計算用パラメータ解析装置の変形例では、基本波皮相電力Ｐ１を０ＶＡに仮定することにより、負荷側発生高調波電流Ｉ５を０Ａと仮定している。また、負荷側発生高調波電流Ｉ５が０Ａと仮定しているから、位相差θ５を考慮する必要がない。さらに、本発明の高調波計算用パラメータ解析装置の変形例では、実際の測定結果に基づいて、基本波皮相電力Ｐ１は、負荷側高調波電圧Ｖｍ５及び負荷側高調波電流Ｉｍ５とそれぞれ線形近似することができる。つまり、基本波皮相電力Ｐ１が０ＶＡと仮定したときの負荷側高調波電圧Ｖｍ５（０）及び負荷側高調波電流Ｉｍ５（０）を線形近似式から計算できる。したがって、基本波皮相電力Ｐ１が０ＶＡと仮定したときの回路解析をすることによって、基本波皮相電力Ｐ１や負荷側発生高調波電流Ｉ５の値に依存しない調相設備容量及びＬあり調相設備比率（調相設備合成アドミタンスＹ０、Ｙ１）のみを推定すべき高調波計算用パラメータとすることができる。
【０１０４】
図９を参照して、以下詳細に説明する。図９に示す高調波計算用パラメータ推定装置１ａの構成は、図１に示したものと基本的には同じである。
【０１０５】
図９に示す本発明が適用された高調波計算用パラメータ解析装置１ａは、解析用ファイル２２ａ、高調波計算用パラメータファイル２３ａ及び実測結果ファイル２４ａを入力する入力部２ａと、入力部２ａにより入力された各ファイルを記憶する記憶部３ａとを備えている。
【０１０６】
高調波計算用パラメータ解析装置１ａは解析部４ａを備えているが、解析部４ａの動作は、以下のように図１に示す高調波計算用パラメータ解析装置１と次の点で異なっている。
【０１０７】
実測結果ファイル２４ａには、基本波皮相電力Ｐ１、負荷側高調波電圧Ｖｍ５、負荷側高調波電流Ｉｍ５及びＶｍ５とＩｍ５との位相差θｍ５の各実測データが複数格納されている。そして、解析部４ａは、記憶部３ａに記憶された実測結果ファイル２４ａを読み込んで、Ｐ１とＶｍ５、及びＰ１とＩｍ５のそれぞれの実測値の間の線形近似式を位相差θｍ５又は位相差θｍ５の範囲（以下、単に位相差θｍ５という。）ごとに計算する。この２つの線形近似式から、解析部４ａは、Ｐ１＝０ＶＡと仮定したときの負荷側高調波電圧Ｖｍ５及び負荷側高調波電流Ｉｍ５を計算して、それぞれ実測結果の値Ｖｍ５（０）及びＩｍ５（０）として、修正実測結果ファイル２７ａを生成する。
【０１０８】
また、解析部４ａは、読み込んだ高調波計算用パラメータファイル２３ａの負荷側発生高調波電流Ｉ５を０Ａ、θ５を０°と仮定した修正高調波計算用パラメータファイル２６ａを生成する。なお、θ５の値自体は推定計算上、意味をもたないので、０°以外の任意の値とすることができる。
【０１０９】
解析部４ａは、生成された修正高調波計算用パラメータファイル２６ａと、読み込んだ解析ファイル２２ａ中のデータとにより生成された計算用ファイルを解析プログラムＥＭＴＰによって回路解析する。
【０１１０】
なお、上述では、解析部４ａにおいて、負荷側発生高調波電流Ｉ５を０Ａ、θ５を０°に仮定した修正高調波計算用パラメータファイル２６ａを生成することとしたが、入力部２ａに入力する負荷側発生高調波電流Ｉ５を０Ａ、θ５を０°とあらかじめ仮定した高調波計算用パラメータファイル２３ａを入力部１ａに入力してもよい。
【０１１１】
また、図１の場合と同様に、高調波計算用パラメータ解析装置１ａは、解析部４ａにより解析された解析結果データ２５ａを順次保存するデータベース５ａと、解析結果データ２５ａと修正実測結果ファイル２７ａとを比較する比較部６ａと、比較部６ａで抽出された解析結果データ２５ａを出力する出力部７ａとを備えている。
【０１１２】
比較部６ａは、解析結果データ２５ａ中の高調波電圧・電流推定計算結果Ｖｍ５及びＩｍ５のそれぞれの値と、修正実測結果ファイル２７ａ中の実測結果Ｖｍ５（０）及びＩｍ５（０）のそれぞれの値とを比較して所定の関係を満たすものを抽出し、そのデータを出力部７ａにより出力する。なお、所定の関係とは、高調波電圧・電流推定計算結果の値と実測結果の値との比が±１０％以内の条件を満足する関係であってもよく、±５％や±１％等自由に設定することができる。また、これらの相対比に限られず、特定の数式を満足する等としてもよいのも上述のとおりである。等価回路については、図２に示すものと同じものを用いることはいうまでもない。
【０１１３】
次に、改良された高調波計算用パラメータ解析装置１ａの動作を、図１０のフローチャートにしたがって以下に説明する。
【０１１４】
入力部２ａは、ステップＳ１１において、解析用ファイル２２ａを入力し、ステップＳ１２において、高調波計算用パラメータファイル２３ａを入力し、ステップＳ１３において、実測結果ファイル２４ａを入力し、それぞれのファイルを記憶部３ａに記憶する。
【０１１５】
解析部４ａは、ステップＳ１４において、記憶部３ａに記憶された実測結果ファイル２４ａから実測結果を読み込み、実測結果の複数の値に基づいて、位相差θｍ５ごとに、基本波皮相電力Ｐ１と高調波電圧Ｖｍ５、基本波皮相電力Ｐ１と高調波電流Ｉｍ５それぞれの線形近似式を計算する。
【０１１６】
さらに、解析部４ａは、ステップＳ１５において、高調波計算用パラメータファイル２３ａを読み込んで、負荷側発生高調波電流Ｉ５に０Ａを、位相差θ５に０°と仮定する。そして、解析部４ａは、新たな高調波計算用パラメータファイルを修正高調波計算用パラメータファイル２６ａとして生成する。さらに、解析部４ａは、ステップＳ１４において生成された線形近似式に基づいて、基本波皮相電力Ｐ１＝０ＶＡと仮定したときの負荷側高調波電圧Ｖｍ５及び負荷側高調波電流Ｉｍ５のそれぞれの値を計算して、その値であるＶｍ５（０）及びＩｍ５（０）をＶｍ５及びＩｍ５の実測結果の値として実測結果ファイルに設定した修正実測結果ファイル２７ａを生成する。
【０１１７】
解析部４ａは、ステップＳ１６において、記憶部３ａに記憶された解析用ファイル２２ａから解析用データを読み込み、修正高調波計算用パラメータファイル２６ａから高調波パラメータごとに１つの高調波計算用パラメータの値を対応させた高調波計算用パラメータデータを順次読み込む。そして、読み込んだ解析用データ及び高調波計算用パラメータデータから生成された計算用ファイルを回路解析プログラムＥＭＴＰにしたがって回路解析を行う。
【０１１８】
データベース５ａは、ステップＳ１７において、ステップＳ１６で回路解析された結果である解析結果データ２５ａを順次保存する。
【０１１９】
解析部４ａは、ステップＳ１８において、異なる高調波計算用パラメータの値の組合せの高調波計算用パラメータデータすべてについて回路解析を終了するまで、高調波計算用パラメータデータを読み込み、計算用ファイルを生成して、回路解析を実行することを繰り返す。
【０１２０】
比較部６ａは、ステップＳ１９において、解析結果データ２５ａ内のＶｍ５及びＩｍ５の値と修正実測結果ファイル２７ａ内のＶｍ５（０）及びＩｍ５（０）の値とをそれぞれ比較して所定の関係を満たす解析結果データ２５ａを抽出する。
【０１２１】
上述のように高調波計算用パラメータ推定装置１ａを動作させれば、負荷側発生高調波電流Ｉ５を直接推定することなく、アドミタンスＹ０、Ｙ１、すなわち調相設備容量とそのリアクトル接続容量比率（Ｙ０とＹ１との比率）を推定することができる。
【０１２２】
なお、上述で推定計算されるのは、調相設備合成アドミタンスＹ０、Ｙ１である。これらの値は、負荷側の高調波電圧Ｖｍ５、高調波電流Ｉｍ５や発生高調波電流Ｉ５とは無関係に定まる定数であり、負荷側の条件には依存しない。所望の基本波皮相電力Ｐ１に対応する高調波電圧歪、すなわちＶｍ５については、ステップ１４で求めた線形近似式により、θｍ５を変数として手計算によって求めることもできるし、推定したＹ０、Ｙ１を既知の値の高調波計算用パラメータとして固定し、図１に示す高調波計算用パラメータ推定装置１によって、θ５を可変することによって、図８のような特性図を描いて、最悪値を推定することも可能である。
【０１２３】
以上説明したように、本発明の高調波計算用パラメータ解析装置によれば、負荷側の基本波皮相電力、高調波電圧、高調波電流及びこれらの位相差の実測値に基づく線形近似式を用いて、推定すべき高調波計算用パラメータの数を減らすことにより、より精度よく結果を得ることができるようになる。また、推定すべき高調波計算用パラメータの数を減らすことで、高調波計算用パラメータの値の組合せの数が減少するので、結果を得るための時間を短縮することができる。
【０１２４】
なお、本発明は、上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることはもちろんである。
【符号の説明】
【０１２５】
１、１ａ 高調波計算用パラメータ解析装置、２、２ａ 入力部、３、３ａ 記憶部、４、４ａ 解析部、５、５ａ データベース、６、６ａ 比較部、７、７ａ 出力部、２２、２２ａ 解析用ファイル、２３、２３ａ 高調波計算用パラメータファイル、２４、２４ａ 実測結果ファイル、２５、２５ａ 解析結果データ、２６ａ 修正高調波計算用パラメータファイル、２７ａ 修正実測結果ファイル、４１ 等価回路、４２ 送電側高調波電圧源、４３ 送配電回路網、４３ａ インダクタ、４３ｂ インダクタ、４３ｃ キャパシタ、４４ 負荷回路網、４５ 負荷側発生高調波電流源、４６ Ｌなし調相設備合成アドミタンス、４７ Ｌあり調相設備合成アドミタンス、４８ａ 高調波フィルタ１群、４８ｂ 高調波フィルタ２群、４９ａ スイッチ、４９ｂ スイッチ、６１ 従来の等価回路、６２ 送電側高調波電圧源、６３ インダクタ、６４ 負荷回路網、６５ 負荷側発生高調波電流源、６６ 調相設備合成アドミタンス、６８ 高調波フィルタ、６９ スイッチ、１０１ プロット、１０２ プロット、２０１ 実測値、２０２ 解析結果（フィルタなし）、２０３ 解析結果（フィルタ１群）、２０４ 解析結果（フィルタ２群）、Ｓ１−Ｓ７ ステップ、Ｓ１１−Ｓ１９ ステップ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力系統の調相設備投入量や高調波電流等の高調波計算用パラメータをより正確に推定する高調波計算用パラメータ解析装置及び高調波計算用パラメータ推定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
需要者側（負荷側）でインバータ機器のような半導体電力変換器が増加して、電力系統における高調波歪の問題が顕著となり、負荷側において電子機器の誤動作、進相コンデンサ損傷等の障害を発生するおそれがある。これに対応して、半導体電力変換器をはじめとする高調波抑制対策ガイドラインの制定や電気料金の力率割引、割増制度導入等により、負荷側における高調波対策は進展しているかに見える。
【０００３】
しかしながら、電力系統における高調波歪の状況は時々刻々変化し、同一地区で、略同一の負荷環境であると予想される場合であっても、２０％程度も高調波歪率が変動している場合が観測されている。高い電力品質を確保して電力供給するため、送電系統側も含めた電力系統全体として、より正確な高調波計算用パラメータの測定又は推定をして、最悪の状況を考慮した設備運用をする必要性はますます増大している。
【０００４】
電力系統における高調波歪を推定するアプローチは、長年にわたりなされてきており、近年、パーソナルコンピュータの劇的な性能向上等とともに回路解析技術が進歩し、安価で容易に電力系統の高調波解析を実施できるようになってきている。
【０００５】
従来から、負荷側における高調波発生の状況を測定又は推定する方法として、ＳＣ開閉法や高調波電流を電力系統に注入する方法が提案されている。また、これらの欠点を改善するものとして、特開平１１−１４６７７号公報（以下、「特許文献１」という。）がある。特許文献１は、簡素化した等価回路を用いて主として負荷側の等価回路を設定し、各回路要素を実測したものを統計的に処理することで、高調波歪の最悪値等を計算により求めている。
【０００６】
特開２０１０−４８７０７号公報（以下、「特許文献２」という。）は、負荷側の回路要素に限らず、送電側の事情を考慮した高調波解析の技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−１４６７７号公報
【特許文献２】特開２０１０−４８７０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１は、送電側には電圧源と変電所の変圧器の等価モデルを置いたのみで、主として負荷側の回路要素に基づいて回路解析して高調波歪を推定するものである。しかしながら、上述したように、負荷側の需要状態が同じであっても、高調波歪に大きな差があることが実測によりわかっている。したがって、特許文献１の等価回路では、高調波歪をより正確に推定するには十分ではない。また、高調波歪の最悪値を予測することについても十分ではない。
【０００９】
特許文献２は、送電側の等価回路として発電機の並入、解列のパターンを回路解析に算入することができるので、並入、解列パターン間の相対的な関係について解析することができる。しかしながら、解析結果と実測値との関係が十分示されておらず、それぞれの解析結果相互の相対的な傾向を知ることはできても、たとえば高調波歪率の最悪値を想定した対策を立てるには不十分である。
【００１０】
このように、従来の方法では、負荷側の高調波の状態を正確に推定するには不十分であり、高調波計算用パラメータの値を決定するのは困難である。しかしながら、上述したように、電力会社は、高調波歪等の最悪値を予測して、高調波歪対策としてどの程度の規模の高調波対策用フィルタを投入するか否か、あるいは設備増強すべきか否か等について判断をしなければならない。
【００１１】
そこで、本発明は、高調波計算用パラメータを精度よく推定する高調波計算用パラメータ解析装置及び高調波計算用パラメータ推定方法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】
【００１２】
上記課題を解決するため、高調波計算用パラメータ解析装置は、送電側及び負荷側を考慮した実際の電力系統の等価回路の接続関係を示すデータを含む解析用ファイル、上記等価回路の回路要素を含む高調波計算用パラメータ及び該高調波計算用パラメータごとに１つ又は２つ以上の高調波計算用パラメータの値を格納する高調波計算用パラメータファイル、並びに負荷側の高調波電圧・電流の実測値である実測結果及び該実測結果の値を格納する実測結果ファイルを記憶する記憶部と、上記解析用ファイルから、データを読み込み、上記高調波計算用パラメータファイルから、上記高調波計算用パラメータごとに１つの高調波計算用パラメータの値を対応させた高調波計算用パラメータデータを順次読み込み、読み込んだ該データ及び該高調波計算用パラメータデータから生成した計算用ファイルを所定の解析プログラムにしたがって回路解析し、高調波計算用パラメータの値を変えた異なる高調波計算用パラメータデータごとに生成した計算用ファイルについて回路解析を繰り返して負荷側の実測可能な高調波電圧・電流推定計算結果を求解する解析部と、上記実測結果の値と、上記解析部から出力される高調波電圧・電流推定計算結果の値とを順次比較して、該実測結果の値と該高調波電圧・電流推定計算結果の値とが所定の関係を満足する高調波電圧・電流推定計算結果を有する高調波計算用パラメータを抽出する比較部とを備えている。
【００１３】
また、本発明に係る高調波計算用パラメータ推定方法は、送電側及び負荷側を考慮した実際の電力系統の等価回路の接続関係を示すデータを含む解析用ファイル、上記等価回路の回路要素を含む高調波計算用パラメータ及び該高調波計算用パラメータごとに１つ又は２つ以上の高調波計算用パラメータの値を格納する高調波計算用パラメータファイル、負荷側の高調波電圧・電流の実測値である実測結果及び該実測結果の値を格納する実測結果ファイルとを記憶し、上記解析用ファイルから、データを読み込み、上記高調波計算用パラメータファイルから、上記高調波計算用パラメータごとに１つの高調波計算用パラメータの値を対応させた高調波計算用パラメータデータを順次読み込み、読み込んだ該データ及び該高調波計算用パラメータから生成した計算用ファイルを所定の解析プログラムにしたがって回路解析し、高調波計算用パラメータの値を変えた異なる高調波計算用パラメータデータごとに、回路解析を繰り返して負荷側の実測可能な高調波電圧・電流推定計算結果を求解し、上記実測結果の値と、上記解析部から出力される高調波電圧・電流推定計算結果の値とを順次比較して、該実測結果の値と該高調波電圧・電流推定計算結果の値とが所定の関係を満足する高調波電圧・電流推定計算結果を有する高調波計算用パラメータを抽出する。
【００１４】
本発明に係る高調波計算用パラメータ解析装置は、送電側及び負荷側を考慮した実際の電力系統の等価回路の接続関係を示すデータを含む解析用ファイル、該等価回路の回路要素を含む高調波計算用パラメータ及び高調波計算用パラメータごとに１つ又は２つ以上の高調波計算用パラメータの値を格納する高調波計算用パラメータファイル、並びに負荷側の基本波皮相電力、高調波電圧、高調波電流及び高調波電圧と高調波電流との位相差の実測結果及び該実測結果の複数の値を格納する実測結果ファイルを記憶する記憶部を備えている。
【００１５】
そして、本発明に係る高調波計算用パラメータ解析装置は、実測結果ファイルを読み込んで、負荷側の基本波皮相電力、高調波電圧、高調波電流及び高調波電圧と高調波電流との位相差のそれぞれの実測結果の値の間の関係から導出される線形近似式に基づく高調波電圧の値及び高調波電流の値をそれぞれ実測結果の値とする新たな実測結果ファイルを生成し、解析用ファイルからデータを読み込み、高調波パラメータファイルの負荷側発生高調波電流の値を０Ａに、送電側高調波電圧と負荷側発生高調波電流との位相差を任意の固定値に設定した高調波計算用パラメータファイルを読み込んで、高調波計算用パラメータごとに１つの高調波計算用パラメータの値を対応させた高調波計算用パラメータデータを順次読み込み、読み込んだデータ及び該高調波計算用パラメータデータから生成した計算用ファイルを所定の解析プログラムにしたがって回路解析し、高調波計算用パラメータの値を変えた異なる高調波計算用パラメータデータごとに生成した計算用ファイルについて回路解析を繰り返して、負荷側の実測可能な高調波電圧・電流推定計算結果を求解する解析部を備えている。
【００１６】
さらに、本発明に係る高調波計算用パラメータ解析装置は、新たな実測結果ファイルの中の実測結果の値と、解析部から出力される高調波電圧・電流推定計算結果の値とを順次比較して、実測結果の値と高調波電圧・電流推定計算結果の値とが所定の関係を満足する高調波電圧・電流推定結果を有する高調波計算用パラメータを抽出する比較部とを備えている。
【００１７】
また、本発明に係る高調波計算用パラメータ推定方法は、送電側及び負荷側を考慮した実際の電力系統の等価回路の接続関係を示すデータを含む解析用ファイル、等価回路の回路要素を含む高調波計算用パラメータ及び高調波計算用パラメータごとに１つ又は２つ以上の高調波計算用パラメータの値を格納する高調波計算用パラメータファイル、並びに負荷側の基本波皮相電力、高調波電圧、高調波電流及び高調波電圧と高調波電流との位相差の実測結果及び該実測結果の複数の値を格納する実測結果ファイルを記憶部に記憶する。
【００１８】
そして、本発明に係る高調波計算用パラメータ推定方法は、実測結果ファイルを読み込んで、負荷側の基本波皮相電力、高調波電圧、高調波電流及び高調波電圧と高調波電流との位相差のそれぞれの実測結果の値の間の関係から導出される線形近似式に基づく高調波電圧の値及び高調波電流の値をそれぞれ実測結果の値とする新たな実測結果ファイルを生成する。
【００１９】
本発明に係る高調波計算用パラメータ推定方法は、解析用ファイルからデータを読み込み、高調波パラメータファイルの負荷側発生高調波電流の値を０Ａに、送電側高調波電圧と負荷側発生高調波電流との位相差を任意の固定値に設定した高調波計算用パラメータファイルを読み込んで、高調波計算用パラメータごとに１つの高調波計算用パラメータの値を対応させた高調波計算用パラメータデータを順次読み込み、読み込んだデータ及び該高調波計算用パラメータデータから生成した計算用ファイルを所定の解析プログラムにしたがって回路解析し、高調波計算用パラメータの値を変えた異なる高調波計算用パラメータデータごとに生成した計算用ファイルについて回路解析を繰り返して、負荷側の実測可能な高調波電圧・電流推定計算結果を求解する。
【００２０】
本発明に係る高調波計算用パラメータ推定方法は、新たな実測結果ファイルの中の実測結果の値と、解析部から出力される高調波電圧・電流推定計算結果の値とを順次比較して、実測結果の値と高調波電圧・電流推定計算結果の値とが所定の関係を満足する高調波電圧・電流推定結果を有する高調波計算用パラメータを抽出する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、負荷側のみでなく、送電側も考慮した実際の電力系統に合わせた等価回路を構成して回路解析するので、より正確に高調波計算用パラメータの推定をすることができる。
【００２２】
高調波計算用パラメータには、実測不可能又は実測困難なものがあるが、高調波計算用パラメータに仮の値を設定し、負荷側の実測可能な高調波電圧・電流を求解する。その求解された高調波電圧・電流の値と実測値との間に所定の関係があれば、その場合の高調波計算用パラメータは、真の値と所定の関係を有すると推定することができる。さらに、仮の値を入れ替えて多くの負荷側の実測可能な高調波電圧・電流を求解することで、実測値に近似する高調波電圧・電流の値が得られれば、その場合の高調波計算用パラメータは、真の値に近似するものと推定することができる。
【００２３】
したがって、より正確に電力系統の高調波計算用パラメータを推定することができる。
【００２４】
また、本発明によれば、負荷側の実測値に基づく線形近似式を用いて、推定すべき高調波計算用パラメータの数を減らすことができるので、さらに精度よく結果を得ることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明が適用された高調波計算用パラメータ解析装置の動作を説明するブロック図である。
【図２】本発明のための実際の電力系統に合わせた等価回路図である。
【図３】従来の簡素化された電力系統の等価回路図である。
【図４】本発明が適用された高調波計算用パラメータ解析装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【図５】送電ケーブルの等価回路を含む場合と含まない場合のそれぞれにおいて、本発明が適用された高調波計算用パラメータ解析装置の動作により求めた、負荷側高調波電圧と負荷側高調波電流間の位相差と、負荷側高調波電圧歪率との関係を示す図である。
【図６】本発明が適用された高調波計算用パラメータ解析装置に用いられた実測結果の値及びこれらに対応する高調波電圧・電流推定計算結果を示す図である。
【図７】本発明が適用された高調波計算用パラメータ解析装置の動作により推定された各高調波計算用パラメータの値を示す図である。
【図８】本発明が適用された高調波計算用パラメータ解析装置の動作により求めた負荷側高調波電圧と負荷側高調波電流間の位相差と、負荷側高調波電圧歪率の関係を示すプロット及びこれらの関係を実測したデータをプロットした図である。
【図９】本発明が適用された高調波計算用パラメータ解析装置の変形例の動作を説明するブロック図である。
【図１０】本発明が適用された高調波計算用パラメータ解析装置の変形例の動作を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明が適用された高調波計算用パラメータ解析装置及び高調波計算用パラメータ推定方法について、図面を参照して以下の順序で説明する。
【００２７】
１．本発明の高調波計算用パラメータ解析装置の構成
２．実際の電力系統に合わせた等価回路の構成
３．高調波計算用パラメータ及び高調波電圧・電流推定計算結果の説明
（１）高調波計算用パラメータ
（２）高調波電圧・電流推定計算結果
４．本発明の高調波計算用パラメータ解析装置の動作原理
５．本発明の高調波計算用パラメータ解析装置の動作
６．本発明の高調波計算用パラメータ解析装置による高調波計算用パラメータ推定例と実測値との比較
７．本発明の高調波計算用パラメータ解析装置の変形例。
【００２８】
１．本発明の高調波計算用パラメータ解析装置の構成
図１に示すように、本発明が適用された高調波計算用パラメータ解析装置１は、解析用ファイル２２、高調波計算用パラメータファイル２３及び実測結果ファイル２４を入力する入力部２と、入力部２により入力された各ファイルを記憶する記憶部３とを備えている。また、本発明が適用された高調波計算用パラメータ解析装置１は、記憶部３に記憶された解析用ファイル２２及び高調波計算用パラメータファイル２３を読み込んで回路解析を行う解析部４を備えている。そして、解析部４により解析された解析結果データ２５を順次保存するデータベース５と、解析結果データ２５と実測結果ファイル２４とを比較する比較部６と、比較部６で抽出された解析結果データ２５を出力する出力部７とを備えている。
【００２９】
具体的には、高調波計算用パラメータ解析装置１は、パーソナルコンピュータシステム（以下、ＰＣシステムという。）により実現される。なお、高調波計算用パラメータ解析装置１は、ＰＣシステムに限らず、ワークステーション等その他の計算機システムによっても実現可能である。
【００３０】
ここで、解析用ファイル２２は、送電側及び負荷側を考慮した実際の電力系統の等価回路４１（図２）の接続関係を表す解析用データを含んでいる。高調波計算用パラメータファイル２３は、等価回路４１の回路要素である高調波計算用パラメータ及びその高調波計算用パラメータごとに１つ又は２つ以上の高調波計算用パラメータの値を格納している。実測結果ファイル２４の実測結果は、実測された負荷側の高調波電圧・電流を含んでおり、高調波電圧・電流推定計算結果に対応している。
【００３１】
入力部２は、解析用データ、高調波計算用パラメータ、実測結果等を本発明に係る高調波計算用パラメータ解析装置１に入力する。入力部は、ＰＣシステムにおけるキーボード及び／又はマウスにより実現される。なお、キーボード、マウス以外にも、モニタ装置のタッチセンサにより入力する場合、ローカル又はネットワーク上の外部補助記憶装置等からの入力によっても実現可能である。
【００３２】
記憶部３は、入力部２により入力された解析用ファイル２２、高調波計算用パラメータファイル２３及び実測結果ファイル２４を、次の処理で読み出すために一時的に記憶する。記憶部３は、ＰＣシステムにおけるハードディスクドライブ等の記憶装置により実現される。なお、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等の一時記憶装置や、ネットワーク上のファイルサーバ等により実現することもできる。
【００３３】
解析部４は、記憶部３にアクセスして、解析用ファイル２２から解析用データを読み込み、高調波計算用パラメータファイル２３から１つの高調波計算用パラメータごとに１つの高調波計算用パラメータの値を組合せた高調波計算用パラメータデータを順次読み込む。解析部４は、これらのデータから計算用ファイルを生成し、この計算用ファイルを、回路解析プログラムであるＥＭＴＰ（Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｔｒａｎｓｉｅｎｔｓ Ｐｒｏｇｒａｍ）の動作にしたがって回路解析する。そして、１つの高調波計算用パラメータデータに関する解析が終了したら、解析部４は、異なる高調波計算用パラメータの値の組合せを有する他の高調波計算用パラメータデータを記憶部３から読み込み、新たな計算用ファイルを生成して回路解析を繰り返す。解析部４は、ＰＣシステムにおけるＣＰＵ、又はＣＰＵの制御の下数値演算プロセッサ等により実現される。
【００３４】
ここで、回路解析プログラムＥＭＴＰは、ＰＣシステム上で動作する回路シミュレーションツールであり、パワーエレクトロニクス向けに特化されたモデルを備え、電力系統解析を含め広く電力システムの解析に用いられるコンピュータプログラムである。なお、電力系統解析プログラムとしては、回路解析プログラムＥＭＴＰに限らず、他のプログラム、たとえばＭＡＴＬＡＢ（商標）、ＳＰＩＣＥ（Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ Ｐｒｏｇｒａｍ ｗｉｔｈ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｅｍｐｈａｓｉｓ）等さまざまなプログラムを利用することもできる。
【００３５】
データベース５に保存される解析結果データ２５には、高調波計算用パラメータ及びその値並びに負荷側の高調波電圧・電流推定計算結果及びその値が含まれる。データベース５は、ＰＣシステムにおけるハードディスクドライブ等の外部記憶装置により実現される。また、他の記憶装置であってもよく、ネットワーク上のファイルサーバ等により実現することもできる。
【００３６】
比較部６は、記憶部３にアクセスし実測結果ファイル２４から実測結果及びその値を読み込み、データベース５にアクセスし保存されている解析結果データ２５を順次読み込む。そして、実測結果の値と解析結果データ２５の中の高調波電圧・電流推定計算結果の値とを比較して、実測結果の値と解析結果データ２５の中の高調波電圧・電流推定計算結果の値とが所定の関係を満足する値を有する解析結果データ２５を上記データベース５から抽出する。ＰＣシステムにおいては、ＣＰＵの命令にしたがって実行される。
【００３７】
出力部７は、比較部６により抽出された解析結果データ２５の各高調波計算用パラメータの値等を出力する。出力部７は、ＰＣシステムにおけるモニタやプリンタ等の出力装置により実現される。
【００３８】
２．実際の電力系統に合わせた等価回路の構成
図２は、実際の電力系統に合わせた等価回路図を示す。等価回路４１は、第５次高調波を想定した場合のものである。等価回路４１は、送電側において、送電側の高調波電圧Ｖ５を有する送電側高調波電圧源４２と、高圧送電ケーブル及び変電所の変圧器のインピーダンスＸＣを有する送配電回路網４３とを含んでいる。等価回路４１は、負荷側において、需要者の使用状態を表す負荷回路網４４を含んでいる。
【００３９】
送電側高調波電圧源４２は、一方の端子が送配電回路網４３の１つの端子に接続され、他方の端子は接地される。送配電回路網４３の他の１つの端子は、接地され、残りの１つの端子は、負荷回路網４４に接続される。負荷回路網４４の他方の端子は、接地される。
【００４０】
送配電回路網４３は、送配電線の等価インダクタンスＬ１を有するインダクタ４３ａと、変電所の変圧器の等価インダクタンスＬ２を有するインダクタ４３ｂと、高圧送電ケーブルの対地等価静電容量ＣＸを有するキャパシタ４３ｃとを含んでいる。
【００４１】
インダクタ４３ａと、インダクタ４３ｂと、キャパシタ４３ｃとは、一方の端子が互いに接続される。インダクタ４３ａの他方の端子は、送電側高調波電圧源４２に接続され、インダクタ４３ｂの他方の端子は、負荷回路網４４に接続され、キャパシタ４３ｃの他方の端子は、接地される。
【００４２】
負荷回路網４４は、需要者が電力使用することにより発生している負荷側発生高調波電流Ｉ５を有する負荷側発生高調波電流源４５と、需要者における調相設備の合成アドミタンスのうち、直列リアクトルを伴わない合成アドミタンスＹ０を有するＬなし調相設備合成アドミタンス４６と、直列リアクトルを伴う合成アドミタンスＹ１を有するＬあり調相設備合成アドミタンス４７とを含んでいる。静電容量のみで構成されている調相設備を電力系統へ投入した場合には、高調波電圧が拡大する現象は良く知られている。ＪＩＳ規格等においても、高調波拡大防止に効果のある、静電容量に直列に接続する直列リアクトルの規定がなされている。最近の調相設備は、直列リアクトルを伴うことが一般的になってきているが、過去に設置された調相設備の中には、直列リアクトルを伴わないものも多く、正確に高調波計算用パラメータを推定するためには、それぞれをモデル化することが不可欠である。また、負荷回路網４４は、需要その他の要因により変動する高調波電圧歪を低減させるために、変電所の変圧器二次側に投入されるアドミタンスＹｆ１を有する高調波フィルタ１群４８ａと、高調波フィルタ１群４８ａの投入有無を選択するスイッチ４９ａとを含んでいる。さらに、負荷回路網４４は、アドミタンスＹｆ２を有する高調波フィルタ２群４８ｂと、高調波フィルタ２群４８ｂの投入有無を選択するスイッチ４９ｂとを含んでいる。
【００４３】
負荷回路網４４は、負荷側発生高調波電流源４５と、Ｌなし調相設備合成アドミタンス４６と、Ｌあり調相設備合成アドミタンス４７とはすべて並列に接続されて構成される。高調波フィルタ１群４８ａ及びスイッチ４９ａの直列に接続されたものと、高調波フィルタ２群４８ｂ及びスイッチ４９ｂの直列に接続されたものとが、負荷回路網４４にそれぞれ並列に接続される。
【００４４】
なお、上述においては、電力系統の高調波のうち第５次高調波が最も大きいことから、第５次高調波を想定した場合として説明したが、第５次高調波以外の高調波、たとえば第７次高調波等についてもまったく同様の等価回路を利用することができる。以下の説明において、特に断らない限り、第５次高調波についての等価回路を用いた場合の説明である。
【００４５】
３．高調波計算用パラメータ及び高調波電圧・電流推定計算結果の説明
（１）高調波計算用パラメータ
［送電側高調波電圧Ｖ５］
送電側高調波電圧Ｖ５を有する送電側高調波電圧源４２は、送電側、すなわち基幹系統の電圧を表す。たとえば、基幹系統の基本波電圧は、２７５ｋＶである。
【００４６】
［高圧送電ケーブル及び変電所の変圧器のインピーダンスＸＣ］
送配電回路網４３の送配電線の等価インダクタンスＬ１を有するインダクタ４３ａ、変電所の変圧器の等価インダクタンスＬ２を有するインダクタ４３ｂ、及び高圧送電ケーブルの対地等価静電容量ＣＸを有するキャパシタ４３ｃは、それぞれ任意の値とすることができる。基幹系統に高圧送電ケーブルを使用していない場合は、キャパシタ４３ｃの対地等価静電容量ＣＸをゼロと近似することができる。
【００４７】
［負荷側発生高調波電流Ｉ５］
需要者が電力使用することにより発生している負荷側発生高調波電流Ｉ５を有する負荷側発生高調波電流源４５は、電力の需要動向によって変電所二次側に流れる第５次高調波電流である。
【００４８】
［送電側高調波電圧Ｖ５と負荷側発生高調波電流Ｉ５間の位相差θ５］
送電側高調波電圧Ｖ５と需要者が電力使用することにより発生している負荷側発生高調波電流Ｉ５との位相差をθ５とする。
【００４９】
［調相設備合成アドミタンスＹ０、Ｙ１］
需要者（負荷側）における調相設備の合成アドミタンスは、Ｌなし調相設備合成アドミタンス４６とＬあり調相設備合成アドミタンス４７の合成である。
【００５０】
［高調波フィルタＹｆ１、Ｙｆ２］
需要により変動する負荷側の高調波電圧歪を低減させるために、変電所の変圧器二次側において投入されるフィルタのアドミタンスＹｆ１、Ｙｆ２は、電力会社が投入可否を判断するもので、スイッチ４９ａ、４９ｂにより投入有無を選択する。
【００５１】
（２）高調波電圧・電流推定計算結果
［負荷側高調波電圧Ｖｍ５］
変圧器二次側電圧（すなわち、負荷回路網４４の両端電圧）の第５次高調波成分をＶｍ５とする。Ｖｍ５は負荷側の実測可能な高調波電圧であり、回路解析によって求解される。
【００５２】
［負荷側高調波電流Ｉｍ５］
変電所の変圧器二次側から負荷回路網４４に流れる高調波電流のうち第５次高調波成分をＩｍ５とする。Ｉｍ５は負荷側の実測可能な高調波電流であり、回路解析によって求解される。
【００５３】
［Ｖｍ５とＩｍ５の位相差θｍ５］
θｍ５は負荷側の実測可能な、高調波電圧と高調波電流間の位相差である。
【００５４】
４．本発明の高調波計算用パラメータ解析装置の動作原理
本発明に係る高調波計算用パラメータ解析装置１の高調波計算用パラメータ推定精度の有効性を評価するため、従来の高調波計算用パラメータ解析用の等価回路について説明する。
【００５５】
図３は、従来の高調波計算用パラメータ解析用の等価回路図である。従来の等価回路６１は、図２の場合と同様に第５次高調波を想定した場合のものである。従来の等価回路６１は、送電側高調波電圧Ｖ５を有する送電側高調波電圧源６２と、変電所の変圧器の等価インピーダンスＸｔを有するインダクタ６３と、負荷回路網６４とを含んでいる。
【００５６】
送電側高調波電圧源６２は、一方の端子がインダクタ６３の１つの端子に接続され、他方の端子は接地される。インダクタ６３の他の端子は、負荷回路網６４に接続される。負荷回路網６４の他方の端子は、接地される。
【００５７】
この等価回路６１では、変電所の変圧器を１つのインダクタ６３に簡素化しており、図２における送配電回路網４３と相違する。
【００５８】
負荷回路網６４は、需要者が電力使用することにより発生している負荷側発生高調波電流Ｉ５を有する負荷側発生高調波電流源６５と、需要者における調相設備の合成アドミタンスＹＣを有する調相設備合成アドミタンス６６と、需要により変動する高調波歪を低減させるために、変圧器二次側に投入されるアドミタンスＹｆを有する高調波フィルタ６８と、高調波フィルタ６８の投入有無を選択するスイッチ６９とを含んでいる。
【００５９】
負荷回路網６４は、負荷側発生高調波電流源６５と、調相設備合成アドミタンス６６とが並列に接続されて構成される。高調波フィルタ６８及びスイッチ６９の直列に接続されたものが、負荷回路網６４に並列に接続される。
【００６０】
需要者における調相設備の合成アドミタンスＹＣについては、上述したようにＬの有無が一般には不明であり、高調波計算用パラメータとして取り込まれていない点が図２の等価回路４１と異なる。
【００６１】
上述したように、負荷側の回路要素を考慮するのみでは、高調波計算用パラメータの正確な把握は困難であり、負荷状態等が同一条件であっても、高調波電圧歪率として約２０％もの相違が生じる場合がある。また、高圧送電ケーブルを用いた送配電系統と架空電線による送配電系統との高調波電圧歪率の相違を説明することができない。
【００６２】
そこで、図２に示すような送電側及び負荷側を考慮した実際の電力系統の等価回路４１を用いて回路解析を行う。
【００６３】
一般に、コンピュータプログラムによる回路解析は、電圧源やインピーダンス素子等の回路要素に特定の定数を設定して、ある端子間の電圧、ある経路に流れる電流を求めるべき変数とし、変数である電圧、電流を求める。しかしながら、負荷側発生高調波電流Ｉ５のように回路要素、すなわち高調波計算用パラメータの値に未知のものがあると、上述の回路解析を行うことができない。そこで、高調波計算用パラメータに仮の固定値を設定する。また、変数である電圧、電流を実測可能な電圧、電流となるよう選択する。このような回路網について、回路解析を行って変数である電圧、電流、すなわち高調波電圧・電流推定計算結果を求める。そして、異なる仮の固定値を数多く用意して、これらの値を入れ替えて、異なる固定値の組合せによる回路網のそれぞれについて高調波電圧・電流推定結果を求める。求めた高調波電圧・電流推定結果の値を、実測した電圧、電流の値と比較して、それらが等しい又は所定の関係を満たせば、高調波計算用パラメータの値は、真の値に等しい又は所定の関係を満たすと推定することができる。
【００６４】
さらに、発明者は、送電側の回路素子が負荷側の高調波歪等に影響を与えることを検討するうちに、いくつかの高調波計算用パラメータを導入することで、実測値に近い高調波電圧・電流推定値を得られるとの知見を得た。すなわち、送電側高調波電圧Ｖ５と需要者が電力使用することにより発生している負荷側発生高調波電流Ｉ５の間の位相差をθ５とすると、位相差θ５の変化に応じて負荷側高調波電圧Ｖｍ５が変化する。このことを利用して、θ５を０°〜３６０°と変化させて、本発明に係る高調波計算用パラメータ解析装置１は、負荷側高調波電圧Ｖｍ５の最悪値を精度よく推定する。
【００６５】
図５は、負荷側高調波電圧Ｖｍ５と負荷側高調波電流Ｉｍ５間の位相差θｍ５と、負荷側高調波電圧歪率との関係をプロットした図である。図５のうちのプロット１０１は、簡易な等価回路６１（図３）において、位相差θ５を変化させ、他の高調波計算用パラメータ（Ｖ５、Ｉ５、ＹＣ、スイッチ６９をオフ）を固定して、本発明の高調波計算用パラメータ解析装置１を動作させたときに、負荷側高調波電圧Ｖｍ５を高調波電圧歪率としてプロットしたものである。したがって、ここでは高圧送電ケーブルの等価静電容量ＣＸを考慮していない。なお、後述するように、実測値との関係で比較するために、プロットしたのは、位相差θ５ではなく、Ｖｍ５とＩｍ５の間の位相差θｍ５である。
【００６６】
図５に示すように、送電側高調波電圧Ｖ５と負荷側発生高調波電流Ｉ５との間の位相差θ５と負荷側の電圧の高調波歪率の間に一定の関係があり、θｍ５が約９０°程度のときに負荷側高調波電圧歪率が最大、すなわち最悪値になる。
【００６７】
また、発明者は、高圧送電ケーブルで基幹系統配電をしている地域と、架空配電をしている地域とでは、高圧送電ケーブルでの配電を行っている地域の方が、高調波計算用パラメータの誤差が大きいとの知見も得ている。そこで、高圧送電ケーブルを考慮した図２の等価回路４１において対地静電容量ＣＸに適切な値を設定して解析したのが、図５のプロット１０２である。なお、プロット１０２では、他の高調波計算用パラメータについては、プロット１０１の場合の高調波計算用パラメータと同じ値を用いている。
【００６８】
図５のプロット１０１とプロット１０２とでは、プロット１０２の方が、位相差θｍ５の変化（すなわち、θ５の変化）に対して負荷側高調波電圧Ｖｍ５が大きく変化しているのがわかる。つまり、送電側に存在する高圧送電ケーブルの対地静電容量ＣＸにより、負荷側の高調波計算用パラメータが影響を受けていることになる。
【００６９】
上述のとおり、本発明に係る高調波計算用パラメータ解析装置１は、従来、考慮されていなかった、高調波計算用パラメータを等価回路に組み込み、繰り返し回路解析を行うことで、真の値に近い高調波計算用パラメータを抽出し、さらに高調波計算用パラメータの最悪値をも予測する。つまり、従来は、最悪値を示していない実測結果に応じて設備対策を講じて、対策不足を招くことがあったが、本発明による最悪値の認知により、必要にして十分な設備対策を講じることが可能となる。
【００７０】
５．本発明の高調波計算用パラメータ解析装置の動作
図１に示すように、等価回路４１（図２）の回路接続情報を、入力部２であるマウスを利用したＧＵＩによりコンピュータに入力する。コンピュータ処理により接続情報に展開されて、解析用ファイル２２として記憶部３に一時保存される。等価回路４１に高調波計算用パラメータファイル２３を設定する。高調波計算用パラメータファイル２３に格納される高調波計算用パラメータは、以下のとおりとする。
【００７１】
送電側高調波電圧Ｖ５、送配電回路網４３のインピーダンスＸＣ、負荷側発生高調波電流Ｉ５、Ｌなし調相設備合成アドミタンスをＹ０、Ｌあり調相設備合成アドミタンスをＹ１、高調波フィルタ１群のアドミタンスをＹｆ１、高調波フィルタ２群のアドミタンスをＹｆ２とする。
【００７２】
また、実測可能な負荷側の高調波電圧・電流を高調波電圧・電流推定計算結果とし、負荷側高調波電圧をＶｍ５、負荷側高調波電流をＩｍ５とし、Ｖｍ５とＩｍ５の位相差をθｍ５とする。
【００７３】
上記高調波計算用パラメータのそれぞれに対して、値を設定して入力部２によりコンピュータに入力する。高調波計算用パラメータの値は、各高調波計算用パラメータに対して、１つ又は２つ以上設定する。高調波計算用パラメータとして既知の値があれば、その値を１つだけ入力する。既知の値ではなくても、解析時間短縮のために確からしい値として、その値を１つ入力することもできる。Ｖ５、ＸＣ、Ｉ５、Ｙ０、Ｙ１、Ｙｆ１、Ｙｆ２、θ５のうち、たとえばＶ５として１つの値を入力し、他の高調波計算用パラメータの値としては、２つ以上の値を入力して、以下に述べる繰返し処理により、それらの各高調波計算用パラメータに対する組合せのすべてを回路解析する。入力された高調波計算用パラメータ及びその値は、コンピュータ処理されて、高調波計算用パラメータファイル２３として記憶部３に一時保存される。
【００７４】
負荷側の実測可能な高調波電圧・電流を実測結果として、Ｖｍ５’、Ｉｍ５’及びθｍ５’を設定し、それぞれの実測値を、入力部２によりコンピュータに入力する。コンピュータ処理されて、実測結果及びその値は、実測結果ファイル２４として記憶部３に一時保存される。
【００７５】
解析部４は、解析用ファイル２２の解析用データ及び高調波計算用パラメータファイル２３から１つの高調波計算用パラメータごとに１つの高調波計算用パラメータの値を組合せた高調波計算用パラメータデータを読み込んで、これらのデータから１つの回路解析ごとに計算用ファイルを生成する。解析部４は、この計算用ファイルを回路解析プログラムＥＭＴＰにより回路解析する。
【００７６】
回路解析された結果である解析結果データ２５は、データベース５に保存される。解析結果データ２５には、各高調波計算用パラメータ（すなわち、Ｖ５、ＸＣ、Ｉ５、Ｙ０、Ｙ１、Ｙｆ１、Ｙｆ２、θ５）とその値及び求解した高調波電圧・電流推定計算結果（すなわち、Ｖｍ５、Ｉｍ５及びθｍ５）とその値が含まれる。
【００７７】
比較部６は、データベース５にアクセスし、データベース５に保存された１つ以上の解析結果データ２５を１つずつ順次読み込む。比較部６は、記憶部３にアクセスし、実測結果ファイル２４から実測結果及びその値を読み込む。そして、比較部６は、実測結果の値と、実測結果に相当する解析結果データ２５中の高調波電圧・電流推定計算結果の値とを比較する。具体的には、解析結果データ２５中の求解された高調波電圧・電流推定計算結果Ｖｍ５、Ｉｍ５及びθｍ５の値と、実測結果ファイル２４中のＶｍ５’、Ｉｍ５’及びθｍ５’の値とをそれぞれ比較する。そして、高調波電圧・電流推定計算結果の値と実測結果の値が、所定の条件を満足するときに、その高調波電圧・電流推定計算結果の値を有する解析結果データ２５を抽出する。ここで、所定の条件とは、たとえば高調波電圧・電流推定計算結果の値と実測結果の値との比が所定の範囲内にある場合等であり、具体的には、高調波電圧・電流推定計算結果の値と実測結果の値との比が±１０％以内の場合等である。
【００７８】
なお、解析結果データ２５中の高調波電圧・電流推定計算結果の値と実測結果の値との所定の関係は、上述した高調波電圧・電流推定計算結果の値と実測結果の値との比を±１０％とするものに限るものではなく、±５％や±１％等自由に設定することができるのはいうまでもない。また、高調波電圧・電流推定計算結果の値と実測結果の値との関係は、これらの相対比に限られず、特定の数式を満足する等としてもよい。さらに、複数ある高調波電圧・電流推定計算結果のすべてについて、実測結果の値と所定の関係を満足する必要はなく、高調波電圧・電流推定計算結果のうち少なくとも１つ又は２つの値が、所定の関係を満たす等としてもよく、他の条件を設定することも自由にできる。
【００７９】
出力部７は、抽出された解析結果データ２５を、たとえば、すべての高調波計算用パラメータの値、高調波電圧・電流推定計算結果の値及び実測結果の値を、比較部６内のバッファ領域に一旦蓄積し、別途プリンタ等を用いて出力する。また、たとえば高調波電圧・電流推定計算結果の値と実測結果の値との比が±１０％以内の条件を満足する高調波電圧・電流推定計算結果の値を有する解析結果データ２５にフラグを付与して、データベース５に書き戻し、フラグの付与された解析結果データ２５のみを抽出して、別途データ処理を行うこともできる。
【００８０】
本発明に係る高調波計算用パラメータ解析装置の動作を、図４に示すフローチャートにしたがって以下に説明する。
【００８１】
入力部２（図１）は、ステップＳ１において、解析用ファイル２２を入力し、ステップＳ２において、高調波計算用パラメータファイル２３を入力し、ステップＳ３において、実測結果ファイル２４を入力し、それぞれのファイルを記憶部３（図１）に記憶する。
【００８２】
解析部４（図１）は、ステップＳ４において、記憶部３に記憶された解析用ファイル２２から解析用データを読み込み、高調波計算用パラメータファイル２３から高調波計算用パラメータごとに１つの高調波計算用パラメータの値を対応させた高調波計算用パラメータデータを順次読み込む。そして、読み込んだ解析用データ及び高調波計算用パラメータデータから生成された計算用ファイルを回路解析プログラムＥＭＴＰにしたがって回路解析する。
【００８３】
データベース５（図１）は、ステップＳ５において、ステップＳ４で回路解析された結果である解析結果データ２５を順次保存する。
【００８４】
解析部４は、ステップＳ６において、異なる高調波計算用パラメータの値の組合せの高調波計算用パラメータデータすべてについて回路解析を終了するまで、高調波計算用パラメータデータを読み込み、計算用ファイルを生成して、回路解析を実行することを繰り返す。高調波計算用パラメータファイル２３の各高調波計算用パラメータは、１つ又は２つ以上の高調波計算用パラメータの値を有しており、すべての高調波計算用パラメータの値の組合せについて回路解析を実行する。
【００８５】
たとえば、Ｖ５、ＸＣ、Ｙ０、Ｙ１、Ｙｆ１、Ｙｆ２を固定とし、すなわち、それぞれ１つの高調波計算用パラメータの値を入力し、Ｉ５に適切な値を複数入力する。ここでは、Ｖ５の固定値をＶ５（０）、ＸＣの固定値をＸＣ（０）、Ｙ０の固定値をＹ０（０）、Ｙ１の固定値をＹ１（０）、Ｙｆ１の固定値をＹｆ１（０）、Ｙｆ２の固定値をＹｆ２（０）とする。Ｉ５の値をＩ５（１）、Ｉ５（２）、Ｉ５（３）・・・、Ｉ５（ｎ）とする。また、θ５を０°から３６０°まで１０°きざみで設定するものとする。なお、求解すべき高調波電圧・電流推定計算結果である、負荷側高調波電圧Ｖｍ５をＶｍ５（ｖａｒ）、負荷側高調波電流Ｉｍ５をＩｍ５（ｖａｒ）とし、位相差θｍ５をθｍ５（ｖａｒ）とする。
【００８６】
１回目の回路解析における高調波計算用パラメータの値の組合せである高調波計算用パラメータデータを、｛θ５，Ｉ５，Ｖ５，ＸＣ，Ｙ０，Ｙ１，Ｙｆ１，Ｙｆ２，Ｖｍ５（ｖａｒ），Ｉｍ５（ｖａｒ），θｍ５（ｖａｒ）｝＝｛０°，Ｉ５（１），Ｖ５（０），ＸＣ（０），Ｙ０（０），Ｙ１（０），Ｙｆ１（０），Ｙｆ２（０），Ｖｍ５（ｖａｒ），Ｉｍ５（ｖａｒ），θｍ５（ｖａｒ）｝として、ステップＳ４により計算用ファイル生成し、回路解析を行う。ステップＳ５において、解析結果データ２５（図１）をデータベース５に保存した後、高調波計算用パラメータのうちのＩ５の値をＩ５（２）に入れ替え、他の値はそのままにした高調波計算用パラメータデータをステップＳ４において記憶部３から解析部４に読み込んで解析プログラムＥＭＴＰを実行する。θ５及びＩ５の値のすべての組合せについて回路解析を繰返し実行し、解析結果データ２５をデータベース５に保存する。上述の例の場合には、θ５が３６通り、Ｉ５がｎ通りなので、ステップＳ４とステップＳ５の実行を３６ｎ回繰り返す。３６ｎ通りの回路解析を行ったか否かをステップＳ６において判断して、すべての回路解析が終了したときは、次のステップに移行させる。
【００８７】
なお、上述においては、３６ｎ通りのすべての組合せを回路解析するものとして説明したが、すべての組合せについて回路解析を終了する前に次のステップに移行させることもできる。たとえば回路解析回数に上限を設けることにより実現できる。高調波計算用パラメータの値の数が大きい場合や、Ｙ０等他の高調波計算用パラメータについても２つ以上の値を設定して、回路解析回数が多くなる場合等に結果を早く見たいとき等に設定する。高調波計算用パラメータの値の組合せ数に拘束されず、別途繰返し解析回数を設定（たとえば、高調波計算用パラメータファイル２３中に記述）することもできる。
【００８８】
また、上述においては、θ５及びＩ５の値をすべての値を入力する場合を説明したが、これらの高調波計算用パラメータの値の上限及び下限を設定し、その増分を指定して、高調波計算用パラメータファイル２３の読込みを行うステップＳ４において、増分を反映させて回路解析の繰返し動作をするようなスクリプトを高調波計算用パラメータファイル２３中に記述することによっても実現することができる。たとえば、θ５の最小値を０°、最大値を３６０°、増分を１０°とし、Ｉ５の最小値をＩ５ｍｉｎ、最大値をＩ５ｍａｘ、増分をΔＩ５とすると、高調波計算用パラメータの値として、｛０°／３６０°／１０°，Ｉ５ｍｉｎ／Ｉ５ｍａｘ／ΔＩ５，Ｖ５（０），ＸＣ（０），Ｙ０（０），Ｙ１（０），Ｙｆ１（０），Ｙｆ２（０），Ｖｍ５（ｖａｒ），Ｉｍ５（ｖａｒ），θｍ５（ｖａｒ）｝のように設定することができる。
【００８９】
比較部６は、ステップＳ７において、データベース５から解析結果データ２５を順次読み込み、記憶部３に記憶されている実測結果ファイル２４中の実測結果及びその値を読み込む。そして、解析結果データ２５の中の負荷側の高調波電圧・電流推定計算結果の値と実測結果の値とをそれぞれ比較し、これらが所定の関係を満たす値を有する解析結果データ２５をデータベース５から抽出する。
【００９０】
上述の例においては、解析結果データ２５中のＶｍ５（ｖａｒ）、Ｉｍ５（ｖａｒ）及びθｍ５（ｖａｒ）と、実測結果の値であるＶｍ５’、Ｉｍ５’及びθｍ５’とをそれぞれ比較する。高調波計算用パラメータの値が真の値に等しい又は近似するものと推定されるためには、これらの値のそれぞれが等しいことが望ましい。しかしながら、有限回数の回路解析においては、高調波電圧・電流推定計算結果の値と実測結果の値のすべてが等しい結果になるとは限らない。そこで、解析の結果を見ながら、たとえば求解されたＶｍ５（ｖａｒ）、Ｉｍ５（ｖａｒ）及びθｍ５（ｖａｒ）の値と実測値であるＶｍ５’、Ｉｍ５’及びθｍ５’がそれぞれ±１０％の範囲である場合にそれらの値を有する解析結果データ２５を抽出する。そうすれば、高調波計算用パラメータの値は、真の値との誤差が±１０％程度であると推定できる。このような所定の範囲内にある実測可能な高調波計算用パラメータの値を有する解析結果データ２５を抽出して、そのデータ群の中から、たとえばＩ５の最悪値をさらに抽出することができる。
【００９１】
なお、解析結果データ２５中の高調波電圧・電流推定計算結果の値と実測結果の値との所定の関係は、上述した高調波電圧・電流推定計算結果の値と実測結果の値との比を±１０％とするものに限るものではなく、±５％や±１％等自由に設定することができるのは上述と同様である。また、高調波電圧・電流推定計算結果の値と実測結果の値との関係は、これらの相対比に限られず、特定の数式を満足する等としてもよいのも上述のとおりである。さらに、複数ある高調波電圧・電流推定計算結果のすべてについて、実測結果の値と所定の関係を満足する必要はなく、高調波電圧・電流推定計算結果のうち少なくとも１つ又は２つの値が、所定の関係を満たすとしてもよく、自由に他の条件を設定することもできるのも上述と同様である。
【００９２】
６．本発明の高調波計算用パラメータ解析装置による高調波計算用パラメータ推定例と実測値との比較
図６は、負荷側高調波電圧Ｖｍ５、負荷側高調波電流Ｉｍ５及び位相差θｍ５の値について、実測値と本発明の高調波計算用パラメータ解析装置により推定された値を比較して示す図である。図６の「実測結果」の列に示される値は、実測結果としてのＶｍ５、Ｉｍ５及びθｍ５の値を示している。「推定計算結果」の列に示される値は、図１及び図４の高調波計算用パラメータ解析により得られた解析結果データ２５のうち、実測結果の値との比較により、実測結果の値に最も近い高調波電圧・電流推定計算結果の値を有する解析結果データ２５を抽出したものである。Ｖｍ５、Ｉｍ５及びθｍ５すべてについて略一致する値を有する解析結果データ２５を得ることができなかったため、３つの実測結果のうち少なくとも２つとの差が±５％以下の値を有するか否かを比較後の抽出基準とした。Ｉｍ５については、実測値に対して、＋２６％となったが、Ｖｍ５は略一致しており、θｍ５は、実測値に対して＋３％以内となる解析結果データ２５を得ることができた。
【００９３】
図７は、図６に示す解析結果を有する解析結果データ２５の各高調波計算用パラメータの値である。得られた高調波計算用パラメータは、送電側高調波電圧Ｖ５、負荷側発生高調波電流Ｉ５、Ｖ５とＩ５間の位相差θ５、基本波容量に換算した全調相設備容量、全調相設備容量におけるインダクタＬありの調相設備容量の比率である。なお、ここで、送電側高調波電圧Ｖ５については、２７５ｋＶ系統において実測されている第５次高調波電圧含有率から固定値の８３４Ｖとした。したがって、図７では推定値としているが、実際には実測値に近い値である。
【００９４】
基本波容量に換算した調相設備容量及び調相設備におけるインダクタＬの有無は、設備台帳により管理されている。この実測例の場合においては、台帳管理されている調相設備容量は、８，８４４ｋＶＡであり、インダクタＬの有無の比率は４１％程度であった。本発明の高調波計算用パラメータ解析装置１による推定値は、それぞれ７，０６６ｋＶＡ、２８．７％であるから、推定値と管理台帳のよる値とが大きく乖離している。しかしながら、管理台帳が更新されていない場合も考えられ、解析結果を最悪値としてとらえるべきである。
【００９５】
上述したとおり、送電側高調波電圧Ｖ５と負荷側発生高調波電流Ｉ５の位相差θ５の変動が高調波計算用パラメータに影響を及ぼすと考えられる。そこで、図６の実測結果の値を用い、さらに、θ５、送電側高調波電圧Ｖ５、調相設備容量及びＬあり調相設備比率を図７の値に固定にして、θ５と負荷側発生高調波電流Ｉ５とを未知の高調波計算用パラメータとして、本発明の高調波計算用パラメータ解析装置１により解析した。
【００９６】
図８に示すように、本発明に係る高調波計算用パラメータ解析装置１による高調波計算用パラメータの推定値と実測値とを比較するために、実測できないθ５ではなく、負荷側高調波電圧Ｖｍ５と負荷側高調波電流Ｉｍ５の間の位相差θｍ５との関係で負荷側高調波歪率をプロットした。図８には、変圧器二次側（負荷側）に高調波フィルタを投入していない状態、高調波フィルタ１群を投入した状態、さらに高調波フィルタ２群を投入した状態のそれぞれにおける、θ５（θｍ５）に対する負荷側高調波電圧歪率の推定値をプロットした。また、本発明の高調波計算用パラメータ解析装置１による推定値と実測値とを比較するために、実測値も同時にプロットしている。
【００９７】
図８において、「１４：１５実測投入直前」とは、高調波フィルタ１群を投入する直前の負荷側高調波電圧歪率と、Ｖｍ５とＩｍ５間の位相差θｍ５との関係の実測データをプロットしたものである。「１４：２０実測」とは、高調波フィルタ１群を投入直後の負荷側高調波電圧歪率と位相差θｍ５との関係の実測データをプロットしたものである。「１４：２５実測投入直前」とは、高調波フィルタ１群投入後であって、高調波フィルタ２群投入直前の負荷側高調波電圧歪率と、位相差θｍ５との関係の実測データをプロットしたものである。「１４：３０実測」とは、高調波フィルタ２群投入直後の負荷側高調波電圧歪率と、位相差θｍ５との関係の実測データをプロットしたものである。
【００９８】
これらの実測値において、「１４：２０実測」と「１４：２５実測投入直前」とでは、いずれも高調波フィルタ１群を投入した状態であり、他の負荷条件も一定であると考えられるから本来は同一の値となるべきところが若干相違している。これは、θ５が時間に対して変動しているものと考えられ、θ５に応じて位相差θｍ５及び高調波電圧歪率が変化しているものと考えられる。
【００９９】
また、いずれの実測値についても、本発明の高調波計算用パラメータ解析装置１による推定値とよく一致しているので、推定値としては妥当であると考えられる。
【０１００】
θ５は、実測できない高調波計算用パラメータであるが、上述のように時間的に変化していると考えられ、他の高調波計算用パラメータの値に影響を与えている。本発明に係る高調波計算用パラメータ解析装置１は、θ５を変化させることにより、図８に示すように高調波歪率等、負荷側における高調波計算用パラメータの最悪値を推定し、高調波フィルタの投入効果も予測する。
【０１０１】
そして、本発明に係る高調波計算用パラメータ解析装置１は、送電側の高圧送電ケーブルの対地等価静電容量ＣＸの存在を考慮しているので、実際の電力系統に合った等価回路とすることにより、さらに真の値に近い高調波計算用パラメータの推定値を求める。
【０１０２】
７．高調波計算用パラメータ解析装置の変形例
上述した高調波計算用パラメータ装置は、負荷側発生高調波電流Ｉ５、送電側高調波電圧Ｖ５と負荷側発生高調波電流Ｉ５との位相差θ５、調相設備容量及びＬあり調相設備比率（調相設備合成アドミタンスＹ０、Ｙ１）を推定すべき高調波計算用パラメータとしている。ここで、推定すべき高調波計算用パラメータの数を減らせば、高調波計算用パラメータの精度を上げることができ、計算時間の短縮を図ることが可能となる。
【０１０３】
本発明の高調波計算用パラメータ解析装置の変形例は、負荷側発生高調波電流Ｉ５が変電所の変圧器二次側を通過する基本波皮相電力Ｐ１に比例するとの測定結果に基づく知見に基づいて動作する。具体的には、本発明の高調波計算用パラメータ解析装置の変形例では、基本波皮相電力Ｐ１を０ＶＡに仮定することにより、負荷側発生高調波電流Ｉ５を０Ａと仮定している。また、負荷側発生高調波電流Ｉ５が０Ａと仮定しているから、位相差θ５を考慮する必要がない。さらに、本発明の高調波計算用パラメータ解析装置の変形例では、実際の測定結果に基づいて、基本波皮相電力Ｐ１は、負荷側高調波電圧Ｖｍ５及び負荷側高調波電流Ｉｍ５とそれぞれ線形近似することができる。つまり、基本波皮相電力Ｐ１が０ＶＡと仮定したときの負荷側高調波電圧Ｖｍ５（０）及び負荷側高調波電流Ｉｍ５（０）を線形近似式から計算できる。したがって、基本波皮相電力Ｐ１が０ＶＡと仮定したときの回路解析をすることによって、基本波皮相電力Ｐ１や負荷側発生高調波電流Ｉ５の値に依存しない調相設備容量及びＬあり調相設備比率（調相設備合成アドミタンスＹ０、Ｙ１）のみを推定すべき高調波計算用パラメータとすることができる。
【０１０４】
図９を参照して、以下詳細に説明する。図９に示す高調波計算用パラメータ推定装置１ａの構成は、図１に示したものと基本的には同じである。
【０１０５】
図９に示す本発明が適用された高調波計算用パラメータ解析装置１ａは、解析用ファイル２２ａ、高調波計算用パラメータファイル２３ａ及び実測結果ファイル２４ａを入力する入力部２ａと、入力部２ａにより入力された各ファイルを記憶する記憶部３ａとを備えている。
【０１０６】
高調波計算用パラメータ解析装置１ａは解析部４ａを備えているが、解析部４ａの動作は、以下のように図１に示す高調波計算用パラメータ解析装置１と次の点で異なっている。
【０１０７】
実測結果ファイル２４ａには、基本波皮相電力Ｐ１、負荷側高調波電圧Ｖｍ５、負荷側高調波電流Ｉｍ５及びＶｍ５とＩｍ５との位相差θｍ５の各実測データが複数格納されている。そして、解析部４ａは、記憶部３ａに記憶された実測結果ファイル２４ａを読み込んで、Ｐ１とＶｍ５、及びＰ１とＩｍ５のそれぞれの実測値の間の線形近似式を位相差θｍ５又は位相差θｍ５の範囲（以下、単に位相差θｍ５という。）ごとに計算する。この２つの線形近似式から、解析部４ａは、Ｐ１＝０ＶＡと仮定したときの負荷側高調波電圧Ｖｍ５及び負荷側高調波電流Ｉｍ５を計算して、それぞれ実測結果の値Ｖｍ５（０）及びＩｍ５（０）として、修正実測結果ファイル２７ａを生成する。
【０１０８】
また、解析部４ａは、読み込んだ高調波計算用パラメータファイル２３ａの負荷側発生高調波電流Ｉ５を０Ａ、θ５を０°と仮定した修正高調波計算用パラメータファイル２６ａを生成する。なお、θ５の値自体は推定計算上、意味をもたないので、０°以外の任意の値とすることができる。
【０１０９】
解析部４ａは、生成された修正高調波計算用パラメータファイル２６ａと、読み込んだ解析ファイル２２ａ中のデータとにより生成された計算用ファイルを解析プログラムＥＭＴＰによって回路解析する。
【０１１０】
なお、上述では、解析部４ａにおいて、負荷側発生高調波電流Ｉ５を０Ａ、θ５を０°に仮定した修正高調波計算用パラメータファイル２６ａを生成することとしたが、入力部２ａに入力する負荷側発生高調波電流Ｉ５を０Ａ、θ５を０°とあらかじめ仮定した高調波計算用パラメータファイル２３ａを入力部１ａに入力してもよい。
【０１１１】
また、図１の場合と同様に、高調波計算用パラメータ解析装置１ａは、解析部４ａにより解析された解析結果データ２５ａを順次保存するデータベース５ａと、解析結果データ２５ａと修正実測結果ファイル２７ａとを比較する比較部６ａと、比較部６ａで抽出された解析結果データ２５ａを出力する出力部７ａとを備えている。
【０１１２】
比較部６ａは、解析結果データ２５ａ中の高調波電圧・電流推定計算結果Ｖｍ５及びＩｍ５のそれぞれの値と、修正実測結果ファイル２７ａ中の実測結果Ｖｍ５（０）及びＩｍ５（０）のそれぞれの値とを比較して所定の関係を満たすものを抽出し、そのデータを出力部７ａにより出力する。なお、所定の関係とは、高調波電圧・電流推定計算結果の値と実測結果の値との比が±１０％以内の条件を満足する関係であってもよく、±５％や±１％等自由に設定することができる。また、これらの相対比に限られず、特定の数式を満足する等としてもよいのも上述のとおりである。等価回路については、図２に示すものと同じものを用いることはいうまでもない。
【０１１３】
次に、改良された高調波計算用パラメータ解析装置１ａの動作を、図１０のフローチャートにしたがって以下に説明する。
【０１１４】
入力部２ａは、ステップＳ１１において、解析用ファイル２２ａを入力し、ステップＳ１２において、高調波計算用パラメータファイル２３ａを入力し、ステップＳ１３において、実測結果ファイル２４ａを入力し、それぞれのファイルを記憶部３ａに記憶する。
【０１１５】
解析部４ａは、ステップＳ１４において、記憶部３ａに記憶された実測結果ファイル２４ａから実測結果を読み込み、実測結果の複数の値に基づいて、位相差θｍ５ごとに、基本波皮相電力Ｐ１と高調波電圧Ｖｍ５、基本波皮相電力Ｐ１と高調波電流Ｉｍ５それぞれの線形近似式を計算する。
【０１１６】
さらに、解析部４ａは、ステップＳ１５において、高調波計算用パラメータファイル２３ａを読み込んで、負荷側発生高調波電流Ｉ５に０Ａを、位相差θ５に０°と仮定する。そして、解析部４ａは、新たな高調波計算用パラメータファイルを修正高調波計算用パラメータファイル２６ａとして生成する。さらに、解析部４ａは、ステップＳ１４において生成された線形近似式に基づいて、基本波皮相電力Ｐ１＝０ＶＡと仮定したときの負荷側高調波電圧Ｖｍ５及び負荷側高調波電流Ｉｍ５のそれぞれの値を計算して、その値であるＶｍ５（０）及びＩｍ５（０）をＶｍ５及びＩｍ５の実測結果の値として実測結果ファイルに設定した修正実測結果ファイル２７ａを生成する。
【０１１７】
解析部４ａは、ステップＳ１６において、記憶部３ａに記憶された解析用ファイル２２ａから解析用データを読み込み、修正高調波計算用パラメータファイル２６ａから高調波パラメータごとに１つの高調波計算用パラメータの値を対応させた高調波計算用パラメータデータを順次読み込む。そして、読み込んだ解析用データ及び高調波計算用パラメータデータから生成された計算用ファイルを回路解析プログラムＥＭＴＰにしたがって回路解析を行う。
【０１１８】
データベース５ａは、ステップＳ１７において、ステップＳ１６で回路解析された結果である解析結果データ２５ａを順次保存する。
【０１１９】
解析部４ａは、ステップＳ１８において、異なる高調波計算用パラメータの値の組合せの高調波計算用パラメータデータすべてについて回路解析を終了するまで、高調波計算用パラメータデータを読み込み、計算用ファイルを生成して、回路解析を実行することを繰り返す。
【０１２０】
比較部６ａは、ステップＳ１９において、解析結果データ２５ａ内のＶｍ５及びＩｍ５の値と修正実測結果ファイル２７ａ内のＶｍ５（０）及びＩｍ５（０）の値とをそれぞれ比較して所定の関係を満たす解析結果データ２５ａを抽出する。
【０１２１】
上述のように高調波計算用パラメータ推定装置１ａを動作させれば、負荷側発生高調波電流Ｉ５を直接推定することなく、アドミタンスＹ０、Ｙ１、すなわち調相設備容量とそのリアクトル接続容量比率（Ｙ０とＹ１との比率）を推定することができる。
【０１２２】
なお、上述で推定計算されるのは、調相設備合成アドミタンスＹ０、Ｙ１である。これらの値は、負荷側の高調波電圧Ｖｍ５、高調波電流Ｉｍ５や発生高調波電流Ｉ５とは無関係に定まる定数であり、負荷側の条件には依存しない。所望の基本波皮相電力Ｐ１に対応する高調波電圧歪、すなわちＶｍ５については、ステップ１４で求めた線形近似式により、θｍ５を変数として手計算によって求めることもできるし、推定したＹ０、Ｙ１を既知の値の高調波計算用パラメータとして固定し、図１に示す高調波計算用パラメータ推定装置１によって、θ５を可変することによって、図８のような特性図を描いて、最悪値を推定することも可能である。
【０１２３】
以上説明したように、本発明の高調波計算用パラメータ解析装置によれば、負荷側の基本波皮相電力、高調波電圧、高調波電流及びこれらの位相差の実測値に基づく線形近似式を用いて、推定すべき高調波計算用パラメータの数を減らすことにより、より精度よく結果を得ることができるようになる。また、推定すべき高調波計算用パラメータの数を減らすことで、高調波計算用パラメータの値の組合せの数が減少するので、結果を得るための時間を短縮することができる。
【０１２４】
なお、本発明は、上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることはもちろんである。
【符号の説明】
【０１２５】
１、１ａ 高調波計算用パラメータ解析装置、２、２ａ 入力部、３、３ａ 記憶部、４、４ａ 解析部、５、５ａ データベース、６、６ａ 比較部、７、７ａ 出力部、２２、２２ａ 解析用ファイル、２３、２３ａ 高調波計算用パラメータファイル、２４、２４ａ 実測結果ファイル、２５、２５ａ 解析結果データ、２６ａ 修正高調波計算用パラメータファイル、２７ａ 修正実測結果ファイル、４１ 等価回路、４２ 送電側高調波電圧源、４３ 送配電回路網、４３ａ インダクタ、４３ｂ インダクタ、４３ｃ キャパシタ、４４ 負荷回路網、４５ 負荷側発生高調波電流源、４６ Ｌなし調相設備合成アドミタンス、４７ Ｌあり調相設備合成アドミタンス、４８ａ 高調波フィルタ１群、４８ｂ 高調波フィルタ２群、４９ａ スイッチ、４９ｂ スイッチ、６１ 従来の等価回路、６２ 送電側高調波電圧源、６３ インダクタ、６４ 負荷回路網、６５ 負荷側発生高調波電流源、６６ 調相設備合成アドミタンス、６８ 高調波フィルタ、６９ スイッチ、１０１ プロット、１０２ プロット、２０１ 実測値、２０２ 解析結果（フィルタなし）、２０３ 解析結果（フィルタ１群）、２０４ 解析結果（フィルタ２群）、Ｓ１−Ｓ７ ステップ、Ｓ１１−Ｓ１９ ステップ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送電側及び負荷側を考慮した実際の電力系統の等価回路の接続関係を示すデータを含む解析用ファイル、該等価回路の回路要素を含む高調波計算用パラメータ及び該高調波計算用パラメータごとに１つ又は２つ以上の高調波計算用パラメータの値を格納する高調波計算用パラメータファイル、並びに負荷側の高調波電圧・電流の実測値である実測結果及び該実測結果の値を格納する実測結果ファイルを記憶する記憶部と、
上記解析用ファイルから、上記データを読み込み、上記高調波計算用パラメータファイルから、上記高調波計算用パラメータごとに１つの高調波計算用パラメータの値を対応させた高調波計算用パラメータデータを順次読み込み、読み込んだ該データ及び該高調波計算用パラメータデータから生成した計算用ファイルを所定の解析プログラムにしたがって回路解析し、高調波計算用パラメータの値を変えた異なる高調波計算用パラメータデータごとに生成した計算用ファイルについて回路解析を繰り返して、負荷側の実測可能な高調波電圧・電流推定計算結果を求解する解析部と、
上記実測結果の値と、上記解析部から出力される高調波電圧・電流推定計算結果の値とを順次比較して、該実測結果の値と該高調波電圧・電流推定計算結果の値とが所定の関係を満足する高調波電圧・電流推定結果を有する高調波計算用パラメータを抽出する比較部とを備える高調波計算用パラメータ解析装置。
【請求項２】
上記高調波計算用パラメータは、送電側高調波電圧と負荷側発生高調波電流との位相差を含むことを特徴とする請求項１記載の高調波計算用パラメータ解析装置。
【請求項３】
上記実際の電力系統に合わせた等価回路は、送電ケーブルの等価回路を含むことを特徴とする請求項１又は２記載の高調波計算用パラメータ解析装置。
【請求項４】
上記高調波計算用パラメータは、送電側高調波電圧、負荷側発生高調波電流、送電側高調波電圧と負荷側発生高調波電流との位相差、調相設備容量及び該調相設備容量のうちのリアクトル接続容量比率を含むことを特徴とする請求項１〜３いずれか１項記載の高調波計算用パラメータ解析装置。
【請求項５】
送電側及び負荷側を考慮した実際の電力系統の等価回路の接続関係を示すデータを含む解析用ファイル、該等価回路の回路要素を含む高調波計算用パラメータ及び該高調波計算用パラメータごとに１つ又は２つ以上の高調波計算用パラメータの値を格納する高調波計算用パラメータファイル、並びに負荷側の高調波電圧・電流の実測値である実測結果及び該実測結果の値を格納する実測結果ファイルを記憶部に記憶し、
上記解析用ファイルから、上記データを読み込み、上記高調波計算用パラメータファイルから、上記高調波計算用パラメータごとに１つの高調波計算用パラメータの値を対応させた高調波計算用パラメータデータを順次読み込み、読み込んだ該データ及び該高調波計算用パラメータデータから生成した計算用ファイルを所定の解析プログラムにしたがって回路解析し、高調波計算用パラメータの値を変えた異なる高調波計算用パラメータデータごとに生成した計算用ファイルについて回路解析を繰り返して負荷側の実測可能な高調波電圧・電流推定結果を求解し、
上記実測結果の値と、上記解析部から出力される高調波電圧・電流推定計算結果の値とを順次比較して、該実測結果の値と該高調波電圧・電流推定計算結果の値とが所定の関係を満足する高調波電圧・電流推定結果を有する高調波計算用パラメータを抽出する高調波計算用パラメータ推定方法。
【請求項６】
送電側及び負荷側を考慮した実際の電力系統の等価回路の接続関係を示すデータを含む解析用ファイル、該等価回路の回路要素を含む高調波計算用パラメータ及び該高調波計算用パラメータごとに１つ又は２つ以上の高調波計算用パラメータの値を格納する高調波計算用パラメータファイル、並びに負荷側の基本波皮相電力、高調波電圧、高調波電流及び高調波電圧と高調波電流との位相差の実測結果及び該実測結果の複数の値を格納する実測結果ファイルを記憶する記憶部と、
上記実測結果ファイルを読み込んで、上記負荷側の基本波皮相電力、高調波電圧、高調波電流及び高調波電圧と高調波電流との位相差のそれぞれの実測結果の値の間の関係から導出される線形近似式に基づく高調波電圧の値及び高調波電流の値をそれぞれ実測結果の値とする新たな実測結果ファイルを生成し、上記解析用ファイルから上記データを読み込み、該高調波パラメータファイルの負荷側発生高調波電流の値を０Ａに、送電側高調波電圧と負荷側発生高調波電流との位相差を任意の固定値に設定した上記高調波計算用パラメータファイルを読み込んで、上記高調波計算用パラメータごとに１つの高調波計算用パラメータの値を対応させた高調波計算用パラメータデータを順次読み込み、読み込んだ該データ及び該高調波計算用パラメータデータから生成した計算用ファイルを所定の解析プログラムにしたがって回路解析し、高調波計算用パラメータの値を変えた異なる高調波計算用パラメータデータごとに生成した計算用ファイルについて回路解析を繰り返して、負荷側の実測可能な高調波電圧・電流推定計算結果を求解する解析部と、
上記新たな実測結果ファイルの中の実測結果の値と、上記解析部から出力される高調波電圧・電流推定計算結果の値とを順次比較して、該実測結果の値と該高調波電圧・電流推定計算結果の値とが所定の関係を満足する高調波電圧・電流推定結果を有する高調波計算用パラメータを抽出する比較部とを備える高調波計算用パラメータ解析装置。
【請求項７】
上記高調波計算用パラメータは、送電側高調波電圧、調相設備容量及び該調相設備容量のうちのリアクトル接続容量比率を含むことを特徴とする請求項６記載の高調波計算用パラメータ解析装置。
【請求項８】
送電側及び負荷側を考慮した実際の電力系統の等価回路の接続関係を示すデータを含む解析用ファイル、該等価回路の回路要素を含む高調波計算用パラメータ及び該高調波計算用パラメータごとに１つ又は２つ以上の高調波計算用パラメータの値を格納する高調波計算用パラメータファイル、並びに負荷側の基本波皮相電力、高調波電圧、高調波電流及び高調波電圧と高調波電流との位相差の実測結果及び該実測結果の複数の値を格納する実測結果ファイルを記憶部に記憶し、
上記実測結果ファイルを読み込んで、上記負荷側の基本波皮相電力、高調波電圧、高調波電流及び高調波電圧と高調波電流との位相差のそれぞれの実測結果の値の間の関係から導出される線形近似式に基づく高調波電圧の値及び高調波電流の値をそれぞれ実測結果の値とする新たな実測結果ファイルを生成し、
上記解析用ファイルから上記データを読み込み、上記高調波パラメータファイルの負荷側発生高調波電流の値を０Ａに、送電側高調波電圧と負荷側発生高調波電流との位相差を任意の固定値に設定した該高調波計算用パラメータファイルを読み込んで、上記高調波計算用パラメータごとに１つの高調波計算用パラメータの値を対応させた高調波計算用パラメータデータを順次読み込み、読み込んだ該データ及び該高調波計算用パラメータデータから生成した計算用ファイルを所定の解析プログラムにしたがって回路解析し、高調波計算用パラメータの値を変えた異なる高調波計算用パラメータデータごとに生成した計算用ファイルについて回路解析を繰り返して、負荷側の実測可能な高調波電圧・電流推定計算結果を求解し、
上記新たな実測結果ファイルの中の実測結果の値と、上記解析部から出力される高調波電圧・電流推定計算結果の値とを順次比較して、該実測結果の値と該高調波電圧・電流推定計算結果の値とが所定の関係を満足する高調波電圧・電流推定結果を有する高調波計算用パラメータを抽出する高調波計算用パラメータ推定方法。
【請求項１】
送電側及び負荷側を考慮した実際の電力系統の等価回路の接続関係を示すデータを含む解析用ファイル、該等価回路の回路要素を含む高調波計算用パラメータ及び該高調波計算用パラメータごとに１つ又は２つ以上の高調波計算用パラメータの値を格納する高調波計算用パラメータファイル、並びに負荷側の高調波電圧・電流の実測値である実測結果及び該実測結果の値を格納する実測結果ファイルを記憶する記憶部と、
上記解析用ファイルから、上記データを読み込み、上記高調波計算用パラメータファイルから、上記高調波計算用パラメータごとに１つの高調波計算用パラメータの値を対応させた高調波計算用パラメータデータを順次読み込み、読み込んだ該データ及び該高調波計算用パラメータデータから生成した計算用ファイルを所定の解析プログラムにしたがって回路解析し、高調波計算用パラメータの値を変えた異なる高調波計算用パラメータデータごとに生成した計算用ファイルについて回路解析を繰り返して、負荷側の実測可能な高調波電圧・電流推定計算結果を求解する解析部と、
上記実測結果の値と、上記解析部から出力される高調波電圧・電流推定計算結果の値とを順次比較して、該実測結果の値と該高調波電圧・電流推定計算結果の値とが所定の関係を満足する高調波電圧・電流推定結果を有する高調波計算用パラメータを抽出する比較部とを備える高調波計算用パラメータ解析装置。
【請求項２】
上記高調波計算用パラメータは、送電側高調波電圧と負荷側発生高調波電流との位相差を含むことを特徴とする請求項１記載の高調波計算用パラメータ解析装置。
【請求項３】
上記実際の電力系統に合わせた等価回路は、送電ケーブルの等価回路を含むことを特徴とする請求項１又は２記載の高調波計算用パラメータ解析装置。
【請求項４】
上記高調波計算用パラメータは、送電側高調波電圧、負荷側発生高調波電流、送電側高調波電圧と負荷側発生高調波電流との位相差、調相設備容量及び該調相設備容量のうちのリアクトル接続容量比率を含むことを特徴とする請求項１〜３いずれか１項記載の高調波計算用パラメータ解析装置。
【請求項５】
送電側及び負荷側を考慮した実際の電力系統の等価回路の接続関係を示すデータを含む解析用ファイル、該等価回路の回路要素を含む高調波計算用パラメータ及び該高調波計算用パラメータごとに１つ又は２つ以上の高調波計算用パラメータの値を格納する高調波計算用パラメータファイル、並びに負荷側の高調波電圧・電流の実測値である実測結果及び該実測結果の値を格納する実測結果ファイルを記憶部に記憶し、
上記解析用ファイルから、上記データを読み込み、上記高調波計算用パラメータファイルから、上記高調波計算用パラメータごとに１つの高調波計算用パラメータの値を対応させた高調波計算用パラメータデータを順次読み込み、読み込んだ該データ及び該高調波計算用パラメータデータから生成した計算用ファイルを所定の解析プログラムにしたがって回路解析し、高調波計算用パラメータの値を変えた異なる高調波計算用パラメータデータごとに生成した計算用ファイルについて回路解析を繰り返して負荷側の実測可能な高調波電圧・電流推定結果を求解し、
上記実測結果の値と、上記解析部から出力される高調波電圧・電流推定計算結果の値とを順次比較して、該実測結果の値と該高調波電圧・電流推定計算結果の値とが所定の関係を満足する高調波電圧・電流推定結果を有する高調波計算用パラメータを抽出する高調波計算用パラメータ推定方法。
【請求項６】
送電側及び負荷側を考慮した実際の電力系統の等価回路の接続関係を示すデータを含む解析用ファイル、該等価回路の回路要素を含む高調波計算用パラメータ及び該高調波計算用パラメータごとに１つ又は２つ以上の高調波計算用パラメータの値を格納する高調波計算用パラメータファイル、並びに負荷側の基本波皮相電力、高調波電圧、高調波電流及び高調波電圧と高調波電流との位相差の実測結果及び該実測結果の複数の値を格納する実測結果ファイルを記憶する記憶部と、
上記実測結果ファイルを読み込んで、上記負荷側の基本波皮相電力、高調波電圧、高調波電流及び高調波電圧と高調波電流との位相差のそれぞれの実測結果の値の間の関係から導出される線形近似式に基づく高調波電圧の値及び高調波電流の値をそれぞれ実測結果の値とする新たな実測結果ファイルを生成し、上記解析用ファイルから上記データを読み込み、該高調波パラメータファイルの負荷側発生高調波電流の値を０Ａに、送電側高調波電圧と負荷側発生高調波電流との位相差を任意の固定値に設定した上記高調波計算用パラメータファイルを読み込んで、上記高調波計算用パラメータごとに１つの高調波計算用パラメータの値を対応させた高調波計算用パラメータデータを順次読み込み、読み込んだ該データ及び該高調波計算用パラメータデータから生成した計算用ファイルを所定の解析プログラムにしたがって回路解析し、高調波計算用パラメータの値を変えた異なる高調波計算用パラメータデータごとに生成した計算用ファイルについて回路解析を繰り返して、負荷側の実測可能な高調波電圧・電流推定計算結果を求解する解析部と、
上記新たな実測結果ファイルの中の実測結果の値と、上記解析部から出力される高調波電圧・電流推定計算結果の値とを順次比較して、該実測結果の値と該高調波電圧・電流推定計算結果の値とが所定の関係を満足する高調波電圧・電流推定結果を有する高調波計算用パラメータを抽出する比較部とを備える高調波計算用パラメータ解析装置。
【請求項７】
上記高調波計算用パラメータは、送電側高調波電圧、調相設備容量及び該調相設備容量のうちのリアクトル接続容量比率を含むことを特徴とする請求項６記載の高調波計算用パラメータ解析装置。
【請求項８】
送電側及び負荷側を考慮した実際の電力系統の等価回路の接続関係を示すデータを含む解析用ファイル、該等価回路の回路要素を含む高調波計算用パラメータ及び該高調波計算用パラメータごとに１つ又は２つ以上の高調波計算用パラメータの値を格納する高調波計算用パラメータファイル、並びに負荷側の基本波皮相電力、高調波電圧、高調波電流及び高調波電圧と高調波電流との位相差の実測結果及び該実測結果の複数の値を格納する実測結果ファイルを記憶部に記憶し、
上記実測結果ファイルを読み込んで、上記負荷側の基本波皮相電力、高調波電圧、高調波電流及び高調波電圧と高調波電流との位相差のそれぞれの実測結果の値の間の関係から導出される線形近似式に基づく高調波電圧の値及び高調波電流の値をそれぞれ実測結果の値とする新たな実測結果ファイルを生成し、
上記解析用ファイルから上記データを読み込み、上記高調波パラメータファイルの負荷側発生高調波電流の値を０Ａに、送電側高調波電圧と負荷側発生高調波電流との位相差を任意の固定値に設定した該高調波計算用パラメータファイルを読み込んで、上記高調波計算用パラメータごとに１つの高調波計算用パラメータの値を対応させた高調波計算用パラメータデータを順次読み込み、読み込んだ該データ及び該高調波計算用パラメータデータから生成した計算用ファイルを所定の解析プログラムにしたがって回路解析し、高調波計算用パラメータの値を変えた異なる高調波計算用パラメータデータごとに生成した計算用ファイルについて回路解析を繰り返して、負荷側の実測可能な高調波電圧・電流推定計算結果を求解し、
上記新たな実測結果ファイルの中の実測結果の値と、上記解析部から出力される高調波電圧・電流推定計算結果の値とを順次比較して、該実測結果の値と該高調波電圧・電流推定計算結果の値とが所定の関係を満足する高調波電圧・電流推定結果を有する高調波計算用パラメータを抽出する高調波計算用パラメータ推定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−１０８０８５（Ｐ２０１２−１０８０８５Ａ）
【公開日】平成２４年６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２８６８６（Ｐ２０１１−２８６８６）
【出願日】平成２３年２月１４日（２０１１．２．１４）
【出願人】（０００００３６８７）東京電力株式会社 (2,580)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月７日（２０１２．６．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月１４日（２０１１．２．１４）
【出願人】（０００００３６８７）東京電力株式会社 (2,580)
【Ｆターム（参考）】
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