特許ウォッチ

公開番号2024039328
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-03-22
出願番号2022143796
出願日2022-09-09
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 20060101AFI20240314BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】タップ位置を効率的に導出する電圧調整装置を提供する。
【解決手段】電圧調整装置100は、交流を電源から負荷に配電する配電線1u、1vに2次巻線112、122が直列に接続される直列変圧器11、12と、配電線に1次巻線111、121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20a、20bが有するタップt1～t3を切り換えて選択する切換スイッチTh1～ThCを備え、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3と、を含む。負荷時タップ切換器は、制御部を備える。制御部は、電源側の電圧を示す1次側電圧値及び負荷側の電圧を示す2次側電圧値を取得し、取得した1次側電圧値と2次側電圧値との検出電圧比率を算出し、タップの切り換えで決定されるタップ位置に対応する調整変圧器の巻数比による偏差を含む伝達関数を用いて、検出電圧比率に対応するタップ位置を導出する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
交流を電源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、
前記制御部は、
前記電源側の電圧を示す１次側電圧値、及び前記負荷側の電圧を示す２次側電圧値を取得し、
前記取得した１次側電圧値と２次側電圧値との検出電圧比率を算出し、
前記タップの切り換えにて決定されるタップ位置に対応する前記調整変圧器の巻数比による偏差を含む伝達関数を用いて、前記検出電圧比率に対応するタップ位置を導出する
電圧調整装置。
続きを表示（約 620 文字）【請求項２】
前記伝達関数は、前記直列変圧器の個数、及び前記直列変圧器の巻数比を含む
請求項１に記載の電圧調整装置。
【請求項３】
前記伝達関数は、前記タップ位置の個数に応じた複数の定数として定義され、
前記制御部は、算出した前記検出電圧比率に最も近接する定数のタップ位置を、前記取得した１次側電圧値及び２次側電圧値の検出時点におけるタップ位置として導出する
請求項２に記載の電圧調整装置。
【請求項４】
順送電状態において、前記伝達関数は、１／（１－Ｋ・Ｎｓ・Ｎｔ（ｎ））にて示される
請求項３に記載の電圧調整装置。
但し、
Ｋ：直列変圧器の個数
Ｎｓ：直列変圧器の巻数比
Ｎｔ（ｎ）：調整変圧器における素通しに対する偏差
ｎ：タップ位置
【請求項５】
逆送電状態において、前記伝達関数は、１－Ｋ・Ｎｓ・Ｎｔ（ｎ）にて示される
請求項４に記載の電圧調整装置。
但し、
Ｋ：直列変圧器の個数
Ｎｓ：直列変圧器の巻数比
Ｎｔ（ｎ）：調整変圧器における素通しに対する偏差
ｎ：タップ位置
【請求項６】
前記調整変圧器は、１つの巻線を有する単巻変圧器、又は複数の巻線を有する複巻変圧器である
請求項１から請求項５のいずれか１項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 2,900 文字）【背景技術】
【０００２】
いわゆる間接切換方式による電圧調整装置は、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。
【０００３】
タップ切換器は、直列変圧器の１次巻線に接続するタップを切り換えるための切換スイッチと、タップ切換を行う過程でタップ間に流れる矯絡電流を制限する限流抵抗器等の限流素子と、該限流素子のタップ間への接続及び切り離しを行う矯絡用スイッチとを有する。限流抵抗器及び矯絡用スイッチは直列に接続されている。タップ切換器は、切換スイッチ及び矯絡用スイッチを所定のシーケンスでオンオフすることにより、調整変圧器から直列変圧器の１次巻線に印加する調整電圧の大きさ及び極性を切り換える。
【０００４】
限流抵抗器及び矯絡用スイッチの直列回路には、機械接点を有する電磁接触器等の開閉器が並列に接続されている（特許文献１参照）。この開閉器は、切換スイッチが制御不能になった場合及び配電線における短絡事故等の原因によってタップ切換器に大電流が流れた場合に閉路されるようになっている。この場合の機械接点としては、電源喪失の場合に閉路されるようにｂ接点（常閉接点）が用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
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】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に開示された開閉器は、タップ位置を効率的に導出する観点について考慮されていない。
【０００７】
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、タップ位置を効率的に導出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】
【０００８】
本開示の一態様に係る電圧調整装置は、交流を電源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、前記制御部は、前記電源側の電圧を示す１次側電圧値、及び前記負荷側の電圧を示す２次側電圧値を取得し、前記取得した１次側電圧値と２次側電圧値との検出電圧比率を算出し、前記タップの切り換えにて決定されるタップ位置に対応する前記調整変圧器の巻数比による偏差を含む伝達関数を用いて、前記検出電圧比率に対応するタップ位置を導出する。
【０００９】
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前記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、例えば順送電状態の電圧調整装置における電源側の１次側電圧値（入力側電圧値）と、負荷側の２次側電圧値（出力側電圧値）との比率は、伝達関数により示される。伝達関数は、タップを切り替えることにより決定されるタップ位置にて特定される調整変圧器（タップ付変圧器）の巻数比を用いた偏差を含むため、当該伝達関数によって算出される値は、巻数比に応じて異なるものとなる。当該偏差は、負荷時タップ切換器が出力する電圧が０となる素通しとなるタップ位置（素通しタップ）を０とし、当該０に対する偏差であってもよい。制御部は、取得した１次側電圧値及び２次側電圧値の比率となる検出電圧比率を算出する。制御部は、伝達関数の値が、算出した検出電圧比率に最も近接するとなるように、当該伝達関数の変数として含まれる巻数比を用いた偏差を導出し、当該偏差に対応するタップ位置を、現時点（１次側電圧値及び２次側電圧値の検出時点）におけるタップ位置として決定する。制御部は、当該現時点におけるタップ位置を決定するにあたり、記憶部に記憶されているタップ位置テーブルを参照するものであってもよい。間接切換方式による電圧調整装置においては、１次側と２次側の電圧比には一定の法則性があるため、電源側電圧（１次側電圧）が変動するとタップ毎の負荷側電圧（２次側電圧）は変動し、タップ位置を１タップ毎に切り換えた際の電圧（１タップ電圧）は、一様にならないことが想定される。すなわち、本態様における電圧調整装置においては、例えば１タップ電圧を１００Ｖ又は６７Ｖ等と正規化した上での計算によっては最適な目標タップ位置に到達することが困難であり、現時点におけるタップ位置をより効率的に検出することが求められる。これに対し、１次側電圧値と２次側電圧値との比率を示し、かつタップ位置にて特定される調整変圧器（タップ付変圧器）の巻数比を用いた偏差を、変数として含む多項式から成る伝達関数を用いることにより、効率的に現時点におけるタップ位置を決定することができる。すなわち、間接切換方式の電圧調整装置を当該伝達関数によって制御モデル化し、電源側電圧（１次側電圧）及び負荷側電圧（２次側電圧）の比率に最も近くなる伝達関数となるタップ位置を、現時点におけるタップ位置として導出（検出）することができる。これにより、例えば、ＳＶＲ（Step Voltage Regulator）、ＴＶＲ（Thyristor Voltage Regulator）又はＬＶＲ（Low Voltage Regulator）等において、電圧調整指令の出力状態等を用いたタップ位置の検出に関する処理を不要とすることができる。
【００１０】
本開示の一態様に係る電圧調整装置は、前記伝達関数は、前記直列変圧器の個数、及び前記直列変圧器の巻数比を含む。
（【００１１】以降は省略されています）

関連特許