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公開番号2025078456
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-20
出願番号2023191038
出願日2023-11-08
発明の名称電圧調整装置
出願人株式会社ダイヘン
代理人個人,個人
主分類H02J 3/12 20060101AFI20250513BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】変電所が、1次側又は2次側の何れの側に位置するかを判定する電圧調整装置を提供する。
【解決手段】間接切換方式の電圧調整装置100は、交流を変電所から負荷に配電する配電線に2次巻線が直列に接続される直列変圧器11、12と、配電線1u、1vに1次巻線が並列に接続された調整変圧器2と、調整変圧器の1又は複数の巻線が有するタップt1～3を切り換えて選択する切換スイッチTh1～3、ThA～Cを備え、巻線の選択したタップを結線して交流を出力する負荷時タップ切換器3と、を含む。負荷時タップ切換器の制御部61は、タップの切り換えにあたり出力する制御信号に応じてタップの切り換えの開始から完了までの切り換え期間を特定し、特定した切り換え期間内の同じ時点での1次側電圧V1と2次側電圧V2を取得し、取得した1次側電圧と2次側電圧との差分に基づき、変電所が1次側又は2次側の何れの側に位置するかを判定する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
交流を変電所から負荷に配電する配電線に２次巻線が直列に接続される直列変圧器と、
前記配電線に１次巻線が並列に接続された調整変圧器と、
前記調整変圧器の１又は複数の巻線が有するタップを切り換えて選択するための切換スイッチを備え、前記巻線について選択されたタップを結線して交流を出力する負荷時タップ切換器と
を含む間接切換方式の電圧調整装置であって、
前記負荷時タップ切換器は、前記タップに関する処理を行う制御部を備え、
前記タップの切り換えを行うにあたり出力する制御信号に応じて、前記タップの切り換えが開始されてから完了するまでの切り換え期間を特定し、
特定した切り換え期間内における同じ時点での１次側電圧と２次側電圧とを取得し、
取得した１次側電圧と２次側電圧との差分に基づき、前記変電所が、１次側又は２次側のいずれの側に位置するかを判定する
電圧調整装置。
続きを表示（約 1,600 文字）【請求項２】
電圧調整装置は、単相交流用であり、
特定した切り換え期間内における複数時点それぞれにおいて１次側電圧と２次側電圧とを取得し、
取得した複数時点における１次側電圧と２次側電圧とにおいて、前記負荷時タップ切換器が備える限流抵抗が導通される時点での１次側電圧と２次側電圧とを特定し、
限流抵抗が導通される時点の１次側電圧と、限流抵抗が導通される時点の前後いずれかの時点の１次側電圧との差分である１次側差分を導出し、
限流抵抗が導通される時点の２次側電圧と、限流抵抗が導通される時点の前後いずれかの時点の２次側電圧との差分である２次側差分を導出し、
限流抵抗が導通される時点の前後いずれかの時点は、１次側電圧及び２次側電圧にて一致するものであり、
導出した前記１次側差分と、前記２次側差分とに基づいて、前記変電所が、１次側又は２次側のいずれの側に位置するかを判定する
請求項１に記載の電圧調整装置。
【請求項３】
前記１次側差分及び前記２次側差分は、限流抵抗が導通される時点の前の時点と、限流抵抗が導通される時点との差分であり、
前記制御部は、
導出した前記１次側差分に対し、切り換え前のタップ位置に応じた係数を乗算した乗算値を算出し、
前記２次側差分と前記乗算値との差異に基づき、前記変電所が、１次側又は２次側のいずれの側に位置するかを判定する
請求項２に記載の電圧調整装置。
【請求項４】
前記１次側差分及び前記２次側差分は、限流抵抗が導通される時点と、限流抵抗が導通される時点の後の時点との差分であり、
前記制御部は、
導出した前記１次側差分に対し、切り換え後のタップ位置に応じた係数を乗算した乗算値を算出し、
前記２次側差分と前記乗算値との差異に基づき、前記変電所が、１次側又は２次側のいずれの側に位置するかを判定する
請求項２に記載の電圧調整装置。
【請求項５】
電圧調整装置は、三相交流用であり、
前記制御部は、
素通しタップ間でのタップの切り換えを行う制御信号に応じて、前記タップの切り換えが開始されてから完了するまでの切り換え期間を特定し、
特定した切り換え期間内における複数時点それぞれにおいて１次側電圧と２次側電圧とを取得し、
複数時点それぞれにおいて、同じ時点での１次側電圧と２次側電圧との差分を算出し、
算出した差分に基づき、前記変電所が、１次側又は２次側のいずれの側に位置するかを判定する
請求項１に記載の電圧調整装置。
【請求項６】
前記制御部は、
複数時点それぞれにおける１次側電圧と２次側電圧との差分それぞれの内、絶対値が最大となる最大差分を特定し、
特定した最大差分に基づき、前記変電所が、１次側又は２次側のいずれの側に位置するかを判定する
請求項５に記載の電圧調整装置。
【請求項７】
前記制御部は、
特定した切り換え期間内において、前記配電線の系統に流れる電流値を取得し、
取得した電流値、及び差分に基づき、前記変電所が、１次側又は２次側のいずれの側に位置するかを判定する
請求項５に記載の電圧調整装置。
【請求項８】
前記制御部は、
前記配電線に流れる電流が順潮流である場合において、
差分が、正の値となる場合、前記変電所は１次側に位置すると判定し、
差分が、負の値となる場合、前記変電所は２次側に位置すると判定し、
前記配電線に流れる電流が逆潮流である場合において、
差分が、正の値となる場合、前記変電所は２次側に位置すると判定し、
差分が、負の値となる場合、前記変電所は１次側に位置すると判定する
請求項５に記載の電圧調整装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、電圧調整装置に関する。
続きを表示（約 4,400 文字）【背景技術】
【０００２】
電圧調整装置は、２次巻線が配電線に直列に接続される直列変圧器と、１次巻線が配電線に並列に接続され、２次巻線に複数のタップが設けられた調整変圧器と、該複数のタップを切り換えて直列変圧器の１次巻線に接続するタップ切換器とを備えている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開平１１－３１２６１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に開示された電圧調整装置は、電源となる変電所が、１次側又は２次側のいずれの側に位置するかを効率的に判定する点について考慮されていない。
【０００５】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、変電所が、１次側又は２次側のいずれの側に位置するかを効率的に判定することが可能な電圧調整装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一態様に係る電圧調整装置は、交流を変電所から負荷に配電する配電線に２次巻線が直列に接続される直列変圧器と、前記配電線に１次巻線が並列に接続された調整変圧器と、前記調整変圧器の１又は複数の巻線が有するタップを切り換えて選択するための切換スイッチを備え、前記巻線について選択されたタップを結線して交流を出力する負荷時タップ切換器とを含む間接切換方式の電圧調整装置であって、前記負荷時タップ切換器は、前記タップに関する処理を行う制御部を備え、前記タップの切り換えを行うにあたり出力する制御信号に応じて、前記タップの切り換えが開始されてから完了するまでの切り換え期間を特定し、特定した切り換え期間内における同じ時点での１次側電圧と２次側電圧とを取得し、取得した１次側電圧と２次側電圧との差分に基づき、前記変電所が、１次側又は２次側のいずれの側に位置するかを判定する。
【０００７】
本態様にあたっては、電圧調整装置は、直列変圧器、調整変圧器、及び負荷時タップ切換器を含み、負荷時タップ切換器は、調整変圧器のタップを切り換えて選択するための切換スイッチと、切換スイッチをオン又はオフしてタップを切り換える制御を行う制御部を備える。これにより、負荷時タップ切換器の制御部が、調整変圧器のタップを切り換えることにより、配電線の電圧を調整することができる。制御部は、電圧調整装置に接続される電源の側における電圧を示す１次側電圧値と、電圧調整装置に接続される負荷の側における電圧を示す２次側電圧値とを、取得する。例えば、電源が単相電源である場合、配電線は、ｕ相の配電線と、ｖ相の配電線とを含み、これら配電線の間には、計測用変圧器が設けられているものであってもよい。計測用変圧器は、配電線における電源側及び負荷側の双方に設けられている。制御部は、電源側及び負荷側の双方の計測用変圧器から出力される１次側電圧値及び２次側電圧値を取得する。直列変圧器、調整変圧器及び負荷時タップ切換器を含む電圧調整装置は、間接切換方式を用いるものであり、例えば、ＴＶＲ（Thyristor Voltage Regulator）又はＬＶＲ（Low Voltage Regulator）等にて構成される。
電圧調整装置の制御部は、監視電圧である２次側電圧が不感帯を逸脱した際、調整変圧器に制御信号（電圧調整指令）を出力することにより、タップの切り換えを行う。電圧調整装置の制御部は、当該制御信号（電圧調整指令）の出力を開始してから終了までの出力期間に相当する期間として、タップの切り換えが開始されてから完了するまでの切り換え期間を特定する。電圧調整装置の制御部は、当該特定した切り換え期間中において、同じ時点での１次側電圧と２次側電圧とを取得する処理を、例えば、１０ｍsec等の所定の周期にて実行する。これら１次側電圧の値（１次側電圧値）及び２次側電圧の値（２次側電圧値）の取得周期（検出周期）は、変電所からの商用電源の周波数におけるハーフサイクルに応じて（ハーフサイクル以上）決定されるものであってもよい。例えば、商用電源の周波数が６０Ｈｚの場合、取得周期（検出周期）は１６．６６７ｍsecであり、商用電源の周波数が５０Ｈｚの場合、取得周期（検出周期）は２０ｍsecであってもよい。当該取得周期（検出周期）によって取得及び検出される１次側電圧値及び２次側電圧値それぞれは、複数の時点（例えば１２周期（サイクル））にて取得した実効値（RMS：root mean square value）の平均値であってもよい。この場合、電圧調整装置（制御部）は、１次側電圧値及び２次側電圧値の検出都度、移動平均処理を行うことにより、これら１次側電圧値及び２次側電圧値それぞれにおいて平均化された実効値を算出し、算出した値を各種の演算処理に用いるものであってもよい電圧調整装置の制御部は、制御信号（電圧調整指令）が出力される期間にて特定されるタップの切り換え期間（タップの切り換えが開始されてから完了するまでの期間）において、実質的に同時点にて取得（検出）した１次側電圧と２次側電圧との差分に基づき、変電所が、１次側又は２次側のいずれの側に位置するかを判定する。間接切換方式の電圧調整装置は、点弧回路等を含むＯＬＴＣ（on-load tap changers）回路を制御及び保護する目的で、制御部がＯＬＴＣ電圧を計測しており、タップ切り換えの際に開閉制御される各交流スイッチ（サイリスタ等）は、当該制御部により制御される。従って、制御部は、当該制御部自身の制御信号と、ＯＬＴＣ電圧の計測値により、タップ切り換え状態と、その際の電圧を認識することができる。間接切換方式を用いる電圧調整装置が、単相の電圧を調整する場合、ＯＬＴＣ電圧と重畳電圧は同相であり限流抵抗（橋絡抵抗）の抵抗値も一定の定数となり、タップ選択状態での１次側と２次側の電圧は、タップ位置毎に定数を掛けた比例関係となるため、変圧比（N(t)）も比較的に平易となり、制御部の演算負荷が過度となることが抑制される。このように間接切換方式の電圧調整装置において変電所方向判定を行うことにより、変電所が１次側又は２次側のいずれの側に位置するかを効率的に判定する電圧調整装置を提供することができる。
【０００８】
本開示の一態様に係る電圧調整装置は、単相交流用であり、特定した切り換え期間内における複数時点それぞれにおいて１次側電圧と２次側電圧とを取得し、取得した複数時点における１次側電圧と２次側電圧とにおいて、前記負荷時タップ切換器が備える限流抵抗が導通される時点での１次側電圧と２次側電圧とを特定し、限流抵抗が導通される時点の１次側電圧と、限流抵抗が導通される時点の前後いずれかの時点の１次側電圧との差分である１次側差分を導出し、限流抵抗が導通される時点の２次側電圧と、限流抵抗が導通される時点の前後いずれかの時点の２次側電圧との差分である２次側差分を導出し、限流抵抗が導通される時点の前後いずれかの時点は、１次側電圧及び２次側電圧にて一致するものであり、導出した前記１次側差分と、前記２次側差分とに基づいて、前記変電所が、１次側又は２次側のいずれの側に位置するかを判定する。
【０００９】
本態様にあたっては、間接切換方式を用いる電圧調整装置は、単相交流用として構成される。電圧調整装置の制御部は、制御信号（電圧調整指令）が出力される期間にて特定されるタップの切り換え期間において、所定の周期にて１次側電圧と２次側電圧とを取得することにより、複数時点における１次側電圧及び２次側電圧を取得する。電圧調整装置の制御部は、これら取得した複数時点における１次側電圧及び２次側電圧を、取得時点と関連付けて、制御部を構成するマイコン等の記憶部に記憶するものであってもよい。間接切換方式を用いる電圧調整装置において、タップ切り換えの共通動作として、タップ間短絡
を防止するために限流抵抗のみが導通されるシーケンス（処理過程）が存在する。このとき、限流抵抗による電圧降下は、直列変圧器の変圧比を掛けた値として、１次と２次との間（１次・２次間）に重畳される。電圧調整装置の制御部は、タップ切り換え際に開閉制御（オンオフ制御）するサイリスタ等の交流スイッチそれぞれを順次に開閉するにあたり、限流抵抗のみを導通させる状態とするように交流スイッチそれぞれを開閉するための制御信号を出力する。電圧調整装置の制御部は、限流抵抗のみを導通させる状態とする制御信号の出力時での１次側電圧と２次側電圧とを、限流抵抗が導通される時点の１次側電圧と２次側電圧として特定する。その上で、当該限流抵抗が導通される時点の前後における、いずれかの時点の１次側電圧と２次側電圧を特定する。この際、限流抵抗が導通される時点の前後いずれかの時点は、１次側電圧及び２次側電圧にて一致するものである。
すなわち、電圧調整装置の制御部は、限流抵抗が導通される時点の前の１次側電圧及び２次側電圧を特定、又は限流抵抗が導通される時点の後の１次側電圧及び２次側電圧を特定する。これら限流抵抗が導通される時点の前後の１次側電圧及び２次側電圧は、限流抵抗及び切り換え前後のいずれかのタップも導通される状態であり、すなわち限流抵抗のみが導通させる状態とは、異なる状態である。電圧調整装置の制御部は、限流抵抗が導通される時点の１次側電圧と、限流抵抗が導通される時点の前後いずれかの時点の１次側電圧との差分である１次側差分を導出する。電圧調整装置の制御部は、限流抵抗が導通される時点の前後いずれかの時点（１次側差分を導出する際に用いた、前後いずれかの時点の１次側電圧と同時点）の２次側電圧との差分である２次側差分を導出する。電圧調整装置の制御部は、導出した１次側差分と、２次側差分とに基づいて、変電所が、１次側又は２次側のいずれの側に位置するかを判定するため、変電所方向判定を効率的に行うことができる。
【００１０】
本開示の一態様に係る電圧調整装置は、前記１次側差分及び前記２次側差分は、限流抵抗が導通される時点の前の時点と、限流抵抗が導通される時点との差分であり、前記制御部は、導出した前記１次側差分に対し、切り換え前のタップ位置に応じた係数を乗算した乗算値を算出し、前記２次側差分と前記乗算値との差異に基づき、前記変電所が、１次側又は２次側のいずれの側に位置するかを判定する。
（【００１１】以降は省略されています）

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