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公開番号2024074592
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-05-31
出願番号2022185856
出願日2022-11-21
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 20060101AFI20240524BHJP(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において、負荷時のタップ切換器4は、タップに関する処理を行う制御部を備える。制御部は、電源側における三相の線間電圧それぞれを示す1次側電圧値及び負荷側における三相の線間電圧それぞれを示す2次側電圧値を取得し、取得した1次側電圧値と2次側電圧値に基づき、三相それぞれにおける検出電圧比率を算出し、タップの切り換えにて決定されるタップ位置に応じた偏差を含む伝達関数行列を用いて、三相それぞれにおける検出電圧比率に対応するタップ位置それぞれを導出する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
三相交流を電源から負荷に配電する配電線に二次巻線が直列に接続される直列変圧器と、
前記配電線に一次巻線が並列に接続された調整変圧器と、
前記調整変圧器の複数の巻線それぞれ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、前記巻線それぞれ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、
前記電源側における三相の線間電圧それぞれを示す１次側電圧値、及び前記負荷側における三相の線間電圧それぞれを示す２次側電圧値を取得し、
前記取得した１次側電圧値と２次側電圧値に基づき、三相それぞれにおける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応じた偏差を含む伝達関数行列を用いて、前記三相それぞれにおける検出電圧比率に対応するタップ位置それぞれを導出する
電圧調整装置。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記伝達関数行列の成分は、前記タップ位置に対する素通しタップからの偏差を含み、
前記偏差に対する係数は、前記直列変圧器の変圧比と、前記調整変圧器における１タップ分の変圧比差とを含む
請求項１に記載の電圧調整装置。
【請求項３】
前記検出電圧比率に対応する算式それぞれは、前記伝達関数行列における複数の成分を含み、
前記算式それぞれに含まれる複数の成分は、前記伝達関数行列における同じ行の成分である
請求項２に記載の電圧調整装置。
【請求項４】
前記調整変圧器の一次巻線がデルタ結線され、前記調整変圧器の二次巻線がＹ結線され、前記直列変圧器の一次巻線がデルタ結線されており、
逆送電状態において、前記伝達関数行列は、以下にて示される
請求項２に記載の電圧調整装置。
TIFF
2024074592000042.tif
27
170
但し、
Ｎｓ：直列変圧器の変圧比
Ｎｔ（ｎｕ）：ｕ相における素通しタップからタップ位置までの偏差
Ｎｔ（ｎｖ）：ｖ相における素通しタップからタップ位置までの偏差
Ｎｔ（ｎｗ）：ｗ相における素通しタップからタップ位置までの偏差
【請求項５】
前記調整変圧器の一次巻線がＶ結線され、前記調整変圧器の二次巻線がＶ結線され、前記直列変圧器の一次巻線がデルタ結線されており、
逆送電状態において、前記伝達関数行列は、以下にて示される
請求項２に記載の電圧調整装置。
TIFF
2024074592000043.tif
27
170
但し、
Ｎｓ：直列変圧器の変圧比
Ｎｔ（ｎｕ）：ｕ相における素通しタップからタップ位置までの偏差
Ｎｔ（ｎｖ）：ｖ相における素通しタップからタップ位置までの偏差
Ｎｔ（ｎｗ）：ｗ相における素通しタップからタップ位置までの偏差
【請求項６】
前記調整変圧器の一次巻線がＶ結線され、前記調整変圧器の二次巻線がＶ結線され、前記直列変圧器の一次巻線がＹ結線されており、
逆送電状態において、前記伝達関数行列は、以下にて示される
請求項２に記載の電圧調整装置。
TIFF
2024074592000044.tif
27
170
但し、
Ｎｓ：直列変圧器の変圧比
Ｎｔ（ｎｕ）：ｕ相における素通しタップからタップ位置までの偏差
Ｎｔ（ｎｖ）：ｖ相における素通しタップからタップ位置までの偏差
Ｎｔ（ｎｗ）：ｗ相における素通しタップからタップ位置までの偏差
【請求項７】
順送電状態における伝達関数行列は、前記逆送電状態の伝達関数行列の逆行列にて示される
請求項４から請求項６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 3,000 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、二次巻線が配電線に直列に接続される直列変圧器と、一次巻線が配電線に並列に接続され、二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一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、直列変圧器の一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一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、三相交流を電源から負荷に配電する配電線に二次巻線が直列に接続される直列変圧器と、前記配電線に一次巻線が並列に接続された調整変圧器と、前記調整変圧器の複数の巻線それぞれ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、前記巻線それぞれ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、前記電源側における三相の線間電圧それぞれを示す１次側電圧値、及び前記負荷側における三相の線間電圧それぞれを示す２次側電圧値を取得し、前記取得した１次側電圧値と２次側電圧値に基づき、三相それぞれにおける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応じた偏差を含む伝達関数行列を用いて、前記三相それぞれにおける検出電圧比率に対応するタップ位置それぞれを導出する。
【０００９】
本態様にあたっては、三相の交流電圧を配電する配電線に設けられる電圧調整装置は、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、三相における配電線（ｕ相、ｖ相、ｗ相）それぞれ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。電源側の配電線は、Ｕ相の配電線、Ｖ相の配電線及びＷ相の配電線を含み、これら配電線の間には、計測用変圧器が設けられている。電源側の計測用変圧器それぞれにより、電源側のＵＶ相間の線間電圧値（ＵＶ）、ＶＷ相間の線間電圧値（ＶＷ）、及びＷＵ相間の線間電圧値（ＷＵ）が計測（検出）される。又、負荷側の配電線は、ｕ相の配電線、ｖ相の配電線及びｗ相の配電線を含み、これら配電線の間には、計測用変圧器が設けられている。負荷側の計測用変圧器それぞれにより、負荷側のｕｖ相間の線間電圧値（ｕｖ）、ｖｗ相間の線間電圧値（ｖｗ）、及びｗｕ相間の線間電圧値（ｗｕ）が計測（検出）される。制御部は、各相それぞれに接続される電源側の計測用変圧器、及び負荷側の計測用変圧器から、三相の線間電圧それぞれを示す１次側電圧値及び２次側電圧値を取得し、三相それぞれにおける検出電圧比率を算出する。ＵＶ相の検出電圧比率は、ｕｖ相間の線間電圧値（ｕｖ）の絶対値を、ＵＶ相間の線間電圧値（ＵＶ）の絶対値にて除算（｜ｕｖ｜／｜ＵＶ｜）することにより算出される。ＶＷ相の検出電圧比率は、ｖｗ相間の線間電圧値（ｖｗ）の絶対値を、ＶＷ相間の線間電圧値（ＶＷ）の絶対値にて除算（｜ｖｗ｜／｜ＶＷ｜）することにより算出される。ＷＵ相の検出電圧比率は、ｗｕ相間の線間電圧値（ｗｕ）の絶対値を、ＷＵ相間の線間電圧値（ＷＵ）の絶対値にて除算（｜ｗｕ｜／｜ＷＵ｜）することにより算出される。制御部は、算出したＵＶ相、ＶＷ相及びＷＵ相の検出電圧比率と、タップの切り換えにて決定されるタップ位置に応じた偏差を含む伝達関数行列とを用いて、調整変圧器における各層のタップ位置それぞれを導出する。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、１タップ電圧を所定値に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となり、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、各相における線間電圧において、１次側電圧値と２次側電圧値との比率と、タップの切り換えにて決定されるタップ位置に応じた偏差（素通しタップからの偏差）を含む伝達関数行列と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、伝達関数行列を用いて制御モデル化し、当該制御モデルにおいて電源側電圧（１次側電圧）及び負荷側電圧（２次側電圧）の比率に最も近接するように対応するタップ位置を、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、前記伝達関数行列の成分は、前記タップ位置に対する素通しタップからの偏差を含み、前記偏差に対する係数は、前記直列変圧器の変圧比と、前記調整変圧器における１タップ分の変圧比差とを含む。
（【００１１】以降は省略されています）

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