[發明專利]變壓器型電壓控制裝置、無功功率調整型電壓控制裝置、以及配電系統電壓控制系統

有效

• 申請號: 201380078783.9
• 申請日: 2013-08-12
• 公開（公告）號: CN105453364B
• 公開（公告）日: 2018-01-23
• 發明（設計）人: 板屋伸彥
• 申請（專利權）人: 三菱電機株式會社
• 主分類號: H02J3/16
• 分類號: H02J3/16;H02J13/00
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司31100
• 代理人: 熊風

技術領域

本發明涉及對配電系統的電壓進行控制的電壓控制技術，特別涉及變壓器型電壓控制裝置、無功功率調整型電壓控制裝置、以及配電系統電壓控制系統。

背景技術

配電系統通常包括高壓系統(通常為6600V)和低壓系統(例如100V～200V)而構成，一般消費者的受電端連接到該低壓系統。電力供應商需要將一般消費者的受電端上的電壓維持在適宜范圍內(例如在接收100V的情況下，將該電壓維持在95V～107V)。因此，電力供應商通過對連接到高壓系統的電壓控制設備(例如LRT(Load Ratio Control Transformer：負載時分接切換變壓器)或SVR(Step Voltage Regulator：自動電壓調整器)等)的控制量進行調整來維持一般消費者的受電端上的適宜電壓。另外，電壓控制設備利用與其一體化或一起設置的電壓控制裝置來完成該電壓控制。

LRT或SVR等變壓器型電壓控制設備利用基于LDC(Line Drop Compensator：線路壓降補償)控制的分接(tap)操作來改變負載側電壓，設置的目的是為了將負載側全域的電壓控制在適宜范圍內。這里，LDC控制是指，利用由電壓控制設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，來計算用于將負載側全域的電壓控制在適宜范圍內的恰當的負載側電壓。另外，為了防止設備磨損，通常需要將變壓器型電壓控制設備的分接位置的變更抑制在平均一天30次以下。

然而，LDC控制的前提是配電系統的負載分布均勻，即，配電系統上各點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、以及利用太陽能發電等分散型電源的普及，配電系統的負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備測量到的電壓和電流信息難以推定整個配電系統的電壓狀況，維持適宜的電壓成為一個問題。

因此，提出了如下這種結構：將配電系統各點上的電壓和電流的測量信息經由通信網絡匯集到所謂的中央裝置(集中電壓控制裝置)來統一掌握，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電壓(例如參照專利文獻1)。

此外，為了應對伴隨云層流動引起的太陽能發電量變化而產生的電壓的急劇變動，也對將SVC(Static Var Compensator：靜止型無功功率補償裝置)或太陽能發電用等的功率調節器(下面稱為“PCS(Power Conditioning System：功率調節系統)”)等無功功率調整型電壓控制設備應用到配電系統中進行了探討。對于無功功率調整型電壓控制設備，若容量(VA)變大，則成本和設置場所也變大，因此在配電系統中，單個設備并不適合應對較大的電壓變動，大多為了吸收秒單位的電壓變動而使用。

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)使多個無功功率調整型電壓控制設備進行協同動作，從而也能應對例如1分鐘以上的時間級的大電壓變動。例如，若太陽能發電中必須使用PCS，則也希望通過對多個PCS活用這種協同控制，從而無需另外設置SVC等電壓問題的附加對策。

由此，在一個配電線上設置有多個電壓控制設備的狀況下，為了實現電壓控制設備間的協同動作，也希望將上述結構應用到配電系統中，即，在由中央裝置(集中電壓控制裝置)掌握整個配電系統的電壓狀況的基礎上，由中央裝置(集中電壓控制裝置)向各電壓控制裝置發送適宜的指令。

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各點的電壓以及電流信息，其信息量較為龐大，因此為了應對數十秒～數分鐘內有較大的電壓變動的情況，需要光等高速通信網絡。此外，還需要在中央裝置(集中電壓控制裝置)中設置高速服務器等。另外，需要確保、運營并維護中央裝置(集中電壓控制裝置)的設置場所，并根據電壓控制設備等設備的變更來變更設備數據，在導入時，需要規模利益，例如需要對每個都道府縣設置系統的程度。

另一方面，實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目前并不多，即使預測今后20年會增加相當一部分，預計其占整個配電系統的比例仍然是一小部分。

因此，需要一種不使用中央裝置(集中電壓控制裝置)以及高速通信網絡，能從小規模開始、即使達到大規模也能使用，并且運營維護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行通信、從而實現電壓控制裝置間的協同動作的自主協同型配電系統電壓控制裝置。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本專利特開平11-289663號公報