變壓器型電壓控制裝置、無功功率調(diào)整型電壓控制裝置、以及配電系統(tǒng)電壓控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及對配電系統(tǒng)的電壓進(jìn)行控制的變壓器型電壓控制裝置、無功功率調(diào)整型電壓控制裝置、以及配電系統(tǒng)電壓控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]配電系統(tǒng)通常包括高壓系統(tǒng)(通常為6600V)和低壓系統(tǒng)(例如100V?200V)而構(gòu)成，一般消費(fèi)者的受電端連接到該低壓系統(tǒng)。電力供應(yīng)商需要將一般消費(fèi)者的受電端上的電壓維持在適宜范圍內(nèi)(例如在接收100V的情況下，將該電壓維持在95V?107V)。因此，電力供應(yīng)商通過對連接到高壓系統(tǒng)的電壓控制設(shè)備(例如LRT(Load Rat1 ControlTransformer:負(fù)載時分接切換變壓器)或SVR(Step Voltage Regulator:自動電壓調(diào)整器)等)的控制量進(jìn)行調(diào)整來維持一般消費(fèi)者的受電端上的適宜電壓。另外，電壓控制設(shè)備利用與其一體化或一起設(shè)置的電壓控制裝置來完成該電壓控制。
[0003]LRT或SVR等變壓器型電壓控制設(shè)備利用基于LDC(Line Drop Compensator:線路壓降補(bǔ)償)控制的分接(tap)操作來改變負(fù)載側(cè)電壓，設(shè)置的目的是為了將負(fù)載側(cè)全域的電壓控制在適宜范圍內(nèi)。這里，LDC控制是指，利用由電壓控制設(shè)備測量到的電壓以及電流信息，基于電流越大、配電線末端的電壓越低的推定，來計(jì)算用于將負(fù)載側(cè)全域的電壓控制在適宜范圍內(nèi)的恰當(dāng)?shù)呢?fù)載側(cè)電壓。另外，為了防止設(shè)備磨損，通常需要將變壓器型電壓控制設(shè)備的分接位置的變更抑制在平均一天30次以下。
[0004]然而，LDC控制的前提是配電系統(tǒng)的負(fù)載分布均勻，S卩，配電系統(tǒng)上各點(diǎn)的電壓隨著時間的推移向同一方向變化。然而，近年來，由于電力使用方式的多樣化、以及利用太陽能發(fā)電等分散型電源的普及，配電系統(tǒng)的負(fù)載分布隨著時間的推移有非均勻且大幅變動的趨勢，因此僅靠電壓控制設(shè)備測量到的電壓和電流信息難以推定整個配電系統(tǒng)的電壓狀況，維持適宜的電壓成為一個問題。
[0005]因此，提出了如下這種結(jié)構(gòu):將配電系統(tǒng)各點(diǎn)上的電壓和電流的測量信息經(jīng)由通信網(wǎng)絡(luò)匯集到所謂的中央裝置(集中電壓控制裝置)來統(tǒng)一掌握，并由中央裝置(集中電壓控制裝置)向各電壓控制裝置指示目標(biāo)電壓(例如參照專利文獻(xiàn)1)。
[0006]此外，為了應(yīng)對伴隨云層流動引起的太陽能發(fā)電量變化而產(chǎn)生的電壓的急劇變動，也對將SVC(Static Var Compensator:靜止型無功功率補(bǔ)償裝置)或太陽能發(fā)電用等的功率調(diào)節(jié)器(下面稱為“PCS(Power Condit1ning System:功率調(diào)節(jié)系統(tǒng))”)等無功功率調(diào)整型電壓控制設(shè)備應(yīng)用到配電系統(tǒng)中進(jìn)行了探討。對于無功功率調(diào)整型電壓控制設(shè)備，若容量(VA)變大，則成本和設(shè)置場所也變大，因此在配電系統(tǒng)中，單個設(shè)備并不適合應(yīng)對較大的電壓變動，大多為了吸收秒單位的電壓變動而使用。
[0007]然而，即使是小容量，也希望通過由中央裝置(集中電壓控制裝置)使多個無功功率調(diào)整型電壓控制設(shè)備進(jìn)行協(xié)同動作，從而也能應(yīng)對例如1分鐘以上的時間級的大電壓變動。例如，若太陽能發(fā)電中必須使用PCS，則也希望通過對多個PCS活用這種協(xié)同控制，從而無需另外設(shè)置SVC等電壓問題的附加對策。
[0008]由此，在一個配電線上設(shè)置有多個電壓控制設(shè)備的狀況下，為了實(shí)現(xiàn)電壓控制設(shè)備間的協(xié)同動作，也希望將上述結(jié)構(gòu)應(yīng)用到配電系統(tǒng)中，即，在由中央裝置(集中電壓控制裝置)掌握整個配電系統(tǒng)的電壓狀況的基礎(chǔ)上，由中央裝置(集中電壓控制裝置)向各電壓控制裝置發(fā)送適宜的指令。
[0009]然而，由于中央裝置(集中電壓控制裝置)需要定期收集配電系統(tǒng)各點(diǎn)的電壓以及電流信息，其信息量較為龐大，因此為了應(yīng)對數(shù)十秒?數(shù)分鐘內(nèi)有較大的電壓變動的情況，需要光等高速通信網(wǎng)絡(luò)。此外，還需要在中央裝置(集中電壓控制裝置)中設(shè)置高速服務(wù)器等。另外，需要確保、運(yùn)營并維護(hù)中央裝置(集中電壓控制裝置)的設(shè)置場所，并根據(jù)電壓控制設(shè)備等設(shè)備的變更來變更設(shè)備數(shù)據(jù)，在導(dǎo)入時，需要規(guī)模利益，例如需要對每個都道府縣設(shè)置系統(tǒng)的程度。
[0010]另一方面，實(shí)際上需要采用使用了中央裝置(集中電壓控制裝置)的集中電壓控制的配電系統(tǒng)目前并不多，即使預(yù)測今后20年會增加相當(dāng)一部分，預(yù)計(jì)其占整個配電系統(tǒng)的比例仍然是一小部分。
[0011]因此，需要一種不使用中央裝置(集中電壓控制裝置)以及高速通信網(wǎng)絡(luò)，能從小規(guī)模開始、即使達(dá)到大規(guī)模也能使用，并且運(yùn)營維護(hù)成本較小的電壓控制方式。作為該方法，考慮通過以較少的信息量在多個電壓控制裝置之間進(jìn)行通信、從而實(shí)現(xiàn)電壓控制裝置間的協(xié)同動作的自主協(xié)同型配電系統(tǒng)電壓控制裝置。
現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)
[0012]專利文獻(xiàn)1:日本專利特開平11-289663號公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

發(fā)明所要解決的技術(shù)問題
[0013]無論是集中型還是自主協(xié)同型的控制，在SVR等變壓器型電壓控制設(shè)備的下游(負(fù)載側(cè))連接有SVC等無功功率控制型電壓控制設(shè)備的情況下，如何使用變壓器型電壓控制設(shè)備和無功功率控制型電壓控制設(shè)備，從而在維持適宜電壓的基礎(chǔ)上，使無功功率控制型電壓控制設(shè)備確保有余力產(chǎn)生無功功率都是重要課題。希望能有一種不會產(chǎn)生如下情況的電壓控制裝置，即，由動作較快的裝置例如SVC產(chǎn)生的無功功率保持在正或負(fù)的上限值(持續(xù)輸出最大無功功率)，使得SVC對于之后產(chǎn)生的電壓變動無能為力。
解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)手段
[0014]為解決上述課題，實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的，本發(fā)明涉及的變壓器型電壓控制裝置包括:通信處理部，該通信處理部接收無功功率產(chǎn)生數(shù)據(jù)，該無功功率產(chǎn)生數(shù)據(jù)包含由控制無功功率調(diào)整型電壓控制設(shè)備的無功功率調(diào)整型電壓控制裝置發(fā)送的、在一定時間內(nèi)對所述無功功率調(diào)整型電壓控制設(shè)備所產(chǎn)生的無功功率進(jìn)行積分得到的無功功率積分值，以及在該一定時間內(nèi)對所述無功功率調(diào)整型電壓控制設(shè)備所能產(chǎn)生的正最大無功功率以及負(fù)最大無功功率進(jìn)行積分得到的正最大無功功率積分值以及負(fù)最大無功功率積分值;總和計(jì)算部，該總和計(jì)算部利用以指定的計(jì)算周期在指定的接收時間內(nèi)接收到的所述無功功率產(chǎn)生數(shù)據(jù)中的所述無功功率積分值、所述正最大無功功率積分值、以及所述負(fù)最大無功功率積分值，來計(jì)算所述無功功率積分值的總和即無功功率積分值總和、所述正最大無功功率積分值的總和即正最大無功功率積分值總和、以及所述負(fù)最大無功功率積分值的總和即負(fù)最大無功功率積分值總和;余量計(jì)算部，該余量計(jì)算部基于所述正最大無功功率積分值總和以及所述無功功率積分值總和計(jì)算正無功功率余量，并基于所述負(fù)最大無功功率積分值總和以及所述無功功率積分值總和計(jì)算負(fù)無功功率余量；以及余量生成部，該余量生成部在所述正無功功率余量小于正側(cè)閾值的情況下，變更與高壓配電線相連的變壓器型電壓控制設(shè)備的分接位置，使得所述正無功功率余量大于所述正側(cè)閾值，在所述負(fù)無功功率余量小于負(fù)側(cè)閾值的情況下，變更所述變壓器型電壓控制設(shè)備的分接位置，使得所述負(fù)無功功率余量大于所述負(fù)側(cè)閾值。
發(fā)明效果
[0015]根據(jù)本發(fā)明，具有能在維持適宜電壓的基礎(chǔ)上確保無功功率調(diào)整型電壓控制設(shè)備有余力產(chǎn)生無功功率的效果。
【附圖說明】
[0016]圖1是表示實(shí)施方式涉及的配電系統(tǒng)電壓控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的一個示例的圖。
圖2是表示協(xié)同型電壓測量裝置(CVS)的結(jié)構(gòu)的一個例子的圖。
圖3是表示協(xié)同型電壓控制裝置(CVC)的結(jié)構(gòu)的一個例子的圖。
圖4是表示一定時間1內(nèi)無功功率量Q的時間變化的一個示例的圖。
圖5是表示協(xié)同型電壓控制裝置(CVC)的結(jié)構(gòu)的一個例子的圖。
圖6是表示對無功功率產(chǎn)生數(shù)據(jù)進(jìn)行周期性處理的變壓器型的協(xié)同型電壓控制裝置(CVC)的動作的流程圖。
圖7是表示目標(biāo)電壓變更委托的發(fā)出處理的流程圖。
圖8是表示接收到目標(biāo)電壓變更委托的協(xié)同型電壓控制裝置(CVC)的目標(biāo)電壓上下限值的變更處理的流程圖。
圖9是表示協(xié)同型電壓測量裝置(CVS)以及協(xié)同型電壓控制裝置(CVC)之間的通信路徑(邏輯網(wǎng)絡(luò))的一個示例的圖。
圖10是表示協(xié)同型電壓測量裝置(CVS)以及協(xié)同型電壓控制裝置(CVC)之間的中繼方式下的通信的一個示例的圖。
圖11是表示由實(shí)施方式涉及的配電系統(tǒng)電壓控制系統(tǒng)產(chǎn)生的電壓偏離隨著變壓器型的電壓控制設(shè)備的分接位置變更而消除的動作例的示意圖。
圖12是表示電壓偏離在沒有變壓器型的電壓控制設(shè)備的分接位置變更的情況下被消除的動作例的示意圖。
圖13是表示作為比較例的無功功率調(diào)整型的協(xié)同型電壓控制裝置(CVC)不具有無功功率產(chǎn)生余力時的配電系統(tǒng)電壓控制系統(tǒng)的整體動作的一個示例的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面，基于附圖對本發(fā)明涉及的變壓器型電壓控制裝置、無功功率調(diào)整型電壓控制裝置、以及配電系統(tǒng)電壓控制系統(tǒng)的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。另外，本發(fā)明并不由本實(shí)施方式所限定。
[0018]實(shí)施方式.圖1是表示本實(shí)施方式涉及的配電系統(tǒng)電壓控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)的一個示例的圖。圖1中，配電用變壓器1例如設(shè)置在變電站中，包括能在流過負(fù)載電流的狀態(tài)下對次級側(cè)電壓進(jìn)行變更的作為配電用變壓器的LRT(Load Rat1 Control Transformer:負(fù)載時分接切換變壓器)以及通過對該LRT的分接位置進(jìn)行調(diào)整來控制LRT的電壓控制裝置。
[0019]配電用變壓器1的次級側(cè)連接有母線29，母線29上連接有配電線2。配電線2是高壓系統(tǒng)(電壓水平為6600V)的高壓配電線。配電線2的一端經(jīng)由斷路器3與母線29相連。另外，圖1中為了簡化圖示，繪制成僅一根配電線2與母線29相連。通常，與配電用變壓器的次級側(cè)的母線相連的配電線的數(shù)量為多根。多根配電線能分別采用同樣的結(jié)構(gòu)。
[0020]配電線2上連接有協(xié)同型電壓測量裝置(CVS:Cooperative Voltage Sensor:協(xié)同電壓傳感器)8、10、17、21。協(xié)同型電壓測量裝置((^3)8、10、17、21能分別測量其設(shè)置位置(自端)上的電壓。另外，本實(shí)施方式中，配電系統(tǒng)的電壓控制不使用電流測量值，而僅使用電壓測量值來完成。這是因?yàn)?，隨著近年來太陽能發(fā)電等分散型電源的普及，根據(jù)測量點(diǎn)的不同，電流測量值可能會非常小，因而電流測量值可能會包含非常大的誤差。協(xié)同型電壓測量裝置(0^)8、10、17、21分別經(jīng)由例如網(wǎng)絡(luò)電纜31與通信網(wǎng)絡(luò)30相連。
[0021 ] 配電線2上連接有例如電壓降補(bǔ)償用的SVR(Step Voltage Regulator:自動電壓調(diào)整器)6作為電壓控制設(shè)備。SVR6與對其進(jìn)行控制的協(xié)同型電壓控制裝置(CVC:Cooperative Voltage Controller)7相連。協(xié)同型電壓控制裝置(CVC)7能與SVR6—體或一起設(shè)置。協(xié)同型電壓控制裝置(CVC)7通過調(diào)整SVR6的控制量，具體而言，通過調(diào)整分接位置來控制SVR6。SVR6在配電線2上自身的設(shè)置位置(自端)上測量例如電壓和電流這雙方。協(xié)同型電壓控制裝置(CVC)7經(jīng)由例如網(wǎng)絡(luò)電纜31與通信網(wǎng)絡(luò)30相連。
[0022]配電線2上連接有例如靜止型無功功率補(bǔ)償裝置(SVC:Static Var Compensator)22作為電壓控制設(shè)備。靜止型無功功率補(bǔ)償裝置(SVC)22與對其進(jìn)行控制的協(xié)同型電壓控制裝置(CVC)23相連。協(xié)同型電壓控制裝置(CVC)23能與靜止型無功功率補(bǔ)償裝置(SVC)22一體或一起設(shè)置。協(xié)同型電壓控制裝置(CVC)23通過調(diào)整靜止型無功功率補(bǔ)償裝置(SVC)22的控制量，具體而言，通過調(diào)整無功功率輸出來控制靜止型無功功率補(bǔ)償裝置(SVC)22。靜止型無功功率補(bǔ)償裝置(SVC)22在配電線2上自身的設(shè)置位置(自端)上測量例如電壓和電流這雙方。協(xié)同型電壓控制裝置(CVC) 23經(jīng)由例如網(wǎng)絡(luò)電纜31與通信網(wǎng)絡(luò)30相連。
[0023]配電線2的線路上設(shè)置有開關(guān)器15。在開關(guān)器15閉合的狀態(tài)下，配電線2上開關(guān)器15的上游側(cè)(配電用變壓器1所在一側(cè)、即電源側(cè))和下游側(cè)(負(fù)載側(cè))處于電連接的狀態(tài)，而在開關(guān)器15斷開的狀態(tài)下，下游側(cè)變?yōu)榕c上游側(cè)斷開的狀態(tài)。開關(guān)器15與連接控制裝置(CC:Connect1n Controller) 16相連。連接控制裝置(CC) 16經(jīng)由例如網(wǎng)絡(luò)電纜31與通信網(wǎng)絡(luò)30相連。連接控制裝置(CC)16在開關(guān)器15斷開的狀態(tài)下，將后述的協(xié)同型電壓控制裝置(CVC)12、19之間的通信切斷，而在開關(guān)器15閉合的狀態(tài)下，對協(xié)同型電壓控制裝置(CVC)12、19之間的通信進(jìn)行中繼。即，連接控制裝置(CC)16具有切斷通信的功能和中繼通信的功能，從而將開關(guān)器15的開關(guān)狀態(tài)反映到協(xié)同型電壓控制裝置(CVC)12、19之間的通信路徑中。
[0024]配電線2經(jīng)由變壓器4與電壓比配電線2低的配電線32相連，配電線32例如連接有協(xié)同型