CN1145249C - 配电线路监控装置和方法 - Google Patents

Abstract

一种配电线路监控装置和方法及存储线路监控软件的存储媒体，其可以低成本正确测量配电线路的各区间的负荷，在控制用计算机中，由电压相位收集部收集由开关子单元同时测量得到的电压和相位值，存储在电压相位差文件中。在区间负荷计算部中，计算各区间两端的相位差，并利用电压值和该区间的阻抗，计算区间的通过电流。并将电源侧区间的通过电流和负荷侧区间的通过电流的差作为电源侧区间的区间负荷，存储在区间负荷文件中。

Description

配电线路监控装置和方法

本发明涉及对监控配电线路的技术的改进，特别涉及以低成本正确地测量配电线路的各个区间的负荷的技术。

在以往，作为从供给侧向需求侧传输商业用电力的送配电设备的一部分，设有以向普通的需求侧供给电力为目的的配电线路，这样的配电线路一般是从设在配电用的变电所的变压器的副边侧引出，一直到供给对象的地域，设置在地下管线内或以架空状设在电线杆上。另外，一条配电线路被适当地分割为各个部分(区间)，通过将各区间用常闭开关连接，向配电线路终端供给电力。在这里，常闭开关是指以长时间闭合状态工作的开关，它架设在例如电线杆上。

另外，在很多情况下，从变压器的副边侧引出多根配电线路，在这些配电线路之间，或从互不相同的变电所的变压器引出的配电线路之间，设置有以长时间断开状态工作的开关(称为常开开关)。

该常开开关在不同系统的配电线路区间之间，使电流流过或断开，例如，如果在一边的配电线路区间发生停电，通过将该区间和另一个系统的区间连接的常开开关的“闭合操作”，以能向停电的区间传送电力的状态进行连接。这样，可以从其它的系统向某个配电线路系统停电的区间传送电力，以下称其为“互换”。

在这些常闭开关和常开开关中设有开关子单元。这些开关子单元是用于由控制用计算机进行远程监控的装置，控制用计算机设置在管理运用配电线路的经营场所。开关子单元通过与电力线不同设置的通信线路即传输线路与上述控制用计算机连接。这些开关子单元通过经常向控制用计算机传送配电线路的开关的闭合断开等状态，能够瞬时进行各区间的充电状态、停电状态的判定，并能根据从控制用计算机和操作盘等传来的信号，进行必要的开关的远程控制操作。

在这里，用图16～19说明上述进行配电线路的监控的现有的技术。在该例中，配电线路监控装置包括：对每个开关进行监控的开关子单元、用于收集电力供给侧的变电所的设备状态的变电所子单元、通过这些开关子单元和变电所子单元监控配电线路整体的控制用计算机。

在这里，图16表示各开关子单元的结构，图17表示变电所子单元的结构，图18表示包含开关子单元17和变电所子单元25的配电线路整体的结构，图19表示利用变电所子单元25和开关子单元17监控配电线路的配电线路监控装置。

其中，图16所示开关11具体在图18中相当于常闭开关320和常开开关321。而在图18中，表示的是从FCB221到常开开关321的配电线路F11(32)、和从FCB222到常开开关321的配电线路F12(33)。

如图16所示，在各开关11的两侧连接有6.6KV的高压配电线路(A相12、B相13和C相14)，为了确保向开关11和开关子单元17供给电源，设置有一组控制用变压器15、16，使得只要有任一侧的电源即可动作，将从6.6KV下降到100V的电力，供给用于开关子单元17的电源装置111。

各开关子单元17被赋予用于识别的各个固定的地址，从图19所示控制用计算机34将含有地址的查询用信号通过传送线路113发送，向具有该地址的开关子单元17传送数据请求信息或开关控制请求信息等必要的数据。

其中，在例如接收数据请求信息的该开关子单元17中，开关11的状态通过开关子单元17的输入输出装置18被送入传送数据生成装置110，在变换为一定的传送格式后，送给由网络电路和其驱动器等构成的信号传送装置112，通过传送线路113传送给控制用计算机34。

例如，对于配电线路电压值，通过变频器和模拟数字变换器(以下称为AD变换器)19，将控制用变压器15、16的副边侧的交流电压变换为数字值后，通过信号传送装置112向控制用计算机34传送。另外，输入输出装置18不但能从开关获得信息，而且具有对开关进行开关操作的功能。

另一方面，在图19所示控制用计算机34中，通过配电用变压器(即变电所组(bank))21的副边侧母线和开关连接的配电线路区间的相互连接关系，预先在系统设备数据库38中注册并被保存。在控制用计算机34中，将从开关子单元17传送来的开关的闭合断开的信息由开关闭合断开输入装置36接收，并存储在开关状态文件37中。

对各区间充电即电力来到的状态或停电的判断，是通过启动区间充停电判定装置39，按照下述方式进行的。即，对于各个区间，如果与某一个充电区间连接的闭合状态的开关有一个以上，则区间充停电判定装置39判断该区间为充电，如果完全没有则为停电，这样生成各个配电线路区间的充停电状态，存储在区间充停电文件310中。

为了进行上述处理，控制用计算机34的传送控制装置35利用存储在系统设备数据库38中所有的开关子单元的地址，以一定周期向所有的开关子单元17传送查询信号，取得所有的开关例如320、321等的状态。

接着说明通过以上处理对停电区间进行检测互换的例子。即当前，当某个配电线路区间例如图18的2区(3、19)发生接地或短路等故障时，一般是设在变电所的再闭路装置31动作，设置在事故发生区间的电源侧即变电所的常闭开关320成为断开状态。由此，包括作为该配电线路的事故区间的2区的相反侧，即所谓负荷侧的区间的3区至5区成为停电状态，连接这些区间的常闭开关320一般为所谓的无电压开放状态。

为了检测这样的状态，控制用计算机34的开关状态输入装置36根据从变电所子单元25和开关子单元17传送来的开关的信息，以一定周期，例如以20秒至30秒左右的周期向开关状态文件37输入开关的状态，根据该开关状态文件37和系统设备数据库38，区间充停电判定装置39制作区间充停电文件310。

在这里，对于图20所示系统，在图21中表示开关状态文件37的结构的一个例子，在图22中表示区间充停电文件的结构的一个例子，在图23中表示系统设备数据库38的结构的一个例子。

另一方面，在控制用计算机34中，对于配电线路送出的电流等，也通过例如电流传感器23和变电所子单元25，以一定周期被配电线路电流收集处理装置314收集，存储在配电线路电流文件315中。然后，区间负荷计算装置317根据该配电线路电流文件315和区间比例分配值文件316，计算所有的区间负荷，存储在区间负荷文件318中。关于比例分配的计算将在后面叙述。

在互换程序制作装置311，对于停电区间中该事故区间2区以外的所谓健全停电区间的3区至5区，生成用于进行互换的开关操作程序，存储在操作程序文件312中。

该开关操作程序是一种用于进行下述操作的操作程序，即例如首先通过使常开开关321“接通操作”使5区成为充电状态，接着使与成为充电状态的5区相接的无电压开放状态的开关“接通操作”，使4区成为充电状态，并依次进行必要的接通操作。这样制作的开关操作程序的结构例子如图24所示。

在这种情况下，作为上述互换操作对象的开关和区间，是以下列基准而被选择。即，上述互换的结果，使得互换源的配电线路即上述例子中的配电线路F12(33)的负荷增大，但即使是互换源的配电线路等，电力量也不能超过供给限度的许可值。因此，为了利用存储在配电线路电流文件315中的互换源配电线路(33)的电流值、和存储在区间负荷文件318中的接收互换侧的配电线路即在上述例子中的F11(32)的各区间负荷，在互换源配电线路33的许可值的范围内进行互换，对互换对象区间和相应的操作对象开关进行选择，将结果存储在操作程序文件312中。

当这样的操作程序被制作出来时，接着远程操作处理装置313从操作程序文件312取出最初的操作对象开关。并从开关状态文件37取出该开关相应的地址，通过传送控制装置35和传送线路113，向相应于该地址的开关子单元传递操作信号。并根据该信号进行开关的接通和断开的操作，从而进行来自其它配电线路的互换，解除停电状态。

但是，为了在事故发生时根据上述程序接收来自例如另一个配电线路33的适当的互换，对于产生事故成为互换对象的配电线路32中的健全的停电区间3区至5区，用控制用计算机34正确把握事故发生前区间的负荷是一个很重要的条件。

即，当实际的负荷大于控制用计算机34控制的互换对象区间的3区至5区的区间负荷时，常开开关321和5区、4区的开关接通产生的互换操作实施会使互换源配电线路33成为超负荷状态，由互换源配电线路33的变电所开关的超负荷的关断，会引起互换源配电线路33的整个区间的新的停电。这样，预先正确地把握配电线路各区间的负荷是一个极为重要的基本条件。

为此，一般在所有的开关上设置用于直接测量通过电流的电流传感器(以下称为CT)，经常以一定的周期测量电流，并通过开关子单元送给控制用计算机。但是，这样的传感器一般价格很贵，在许多开关子单元上都安装需要很高的费用，因此显得不实际。

例如，在这样的情况下，对于配电线路区间负荷，在6.6KVd高压的配电线路装上光传感器等CT进行测量，但此时，由于需要在高电压装置设置CT，因此装置难以实现小型化，不利于成本的下降。

因而，在以往，设置只测量变电所的配电线路引出装置的电流的功能，对于配电线路的各个区间的负荷，通过预先对每个配电线路设定的一定的比例分配率进行推测计算。在这种现有技术中，配电线路引出装置的通过电流例如由配电线路的电流传感器23测量，通过变电所子单元25的AD变换机28从传送数据生成装置26向传送控制装置210传递，通过传送线路113向控制用计算机34传送。

另外，在控制用计算机34中，预先将各配电线路的区间的比例分配值放置在区间比例分配值文件316，将取得的配电线路的电流值存储在配电线路电流文件315。在比例分配的区间负荷计算装置317中，根据区间比例分配值文件316和配电线路电流文件315计算配电线路的各区间的负荷，将其结果存储在区间负荷文件318中。在这里，图25表示配电线路电流文件315的结构的例子，图26表示区间比例分配值文件316的结构的例子，图27表示区间负荷文件318的结构的例子。

此时，区间的负荷通过下式计算：

区间负荷＝(配电线路电流值)×(区间比例分配值(％))/100…(第1式)

区间比例分配值是指在一个配电线路的全负荷中该区间的负荷所占的百分比。

但是，一般来说，与配电线路区间连接的接收电力侧的负荷随着时间随机变化，其值为不确定。因此，对于根据每个区间预先设定的比例分配值进行的上述计算，要正确地把握随时间变化的区间负荷很困难，其结果有时难以进行适当的互换处理。

例如，当预测的停电区间的负荷比实际负荷低时，有可能产生互换源的停电，另一方面，当预测的停电区间的负荷比实际负荷高时，本来可以恢复正常的区间有可能继续停电。

而且，社会对引入多种电源的需求很大，配电线路有时与小容量的分散电源例如利用太阳能发电机等自然力量的发电装置连接。但是，由于测量这些发电机的输出电流的CT比发电机本身价格高，因此实际上极少使用。

其结果，会产生这样的配电线路的引出装置测量的电流值小于与该配电线路连接的所有发电机输出的总和的现象。因此，对于利用配电线路引出电流的测量结果计算每个区间的负荷的现有技术，要正确把握配电线路各区间的负荷是很困难的。

此时，例如，当晴天时某个配电线路发生停电时，与该配电线路连接的发电装置的发电量的表观配电线路负荷变小，这个减少的部分成为超负荷，有可能产生互换源停电。

本发明的目的是解决上述现有技术存在的问题，提供一种以低成本正确地测量配电线路的各区间的负荷的技术，即配电线路监控装置和方法及存储配电线路监控用软件的存储媒体。本发明的另一个目的是通过简易地推测设在区间的太阳能发电机等利用自然力的发电装置的输出，能够正确地把握该区间的负荷。

为了实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

本发明的配电线路监控装置，其特征在于包括：

电压相位测量装置，测量将配电线路分为各区间的各个开关的电压，并使各个开关的相位在各个开关间相互同步后进行测量；

区间阻抗存储单元，预先存储各区间阻抗值；

区间负荷计算装置，根据预先存储的各区间的阻抗值和上述测量的结果，计算区间的通过电流，以及根据通过闭合状态的开关相互连接的各区间的各个通过电流的差，求出区间的负荷，

上述电压相位测量单元通过传送线路与上述区间阻抗存储单元及区间负荷计算装置连接。

本发明的配电线路监控装置，其特征在于包括：

电压测量装置，测量将配电线路分为各区间的各个开关的电压；

区间阻抗存储单元，预先存储各区间阻抗值；

区间负荷计算装置，根据预先存储的各区间的阻抗值和上述测量的结果，计算区间的通过电流，以及根据通过闭合状态的开关相互连接的各区间的各个通过电流的差，求出区间的负荷，

上述电压测量装置通过传送线路与上述区间阻抗存储单元及区间负荷计算装置连接。

而且，根据上述区间负荷计算装置求出的上述负荷，生成用于互换的开关操作程序的装置。

而且，通过向分别监视多个开关的各开关子单元，传送具有配电线路供给的电流的整数倍的频率的同步用信号，来取得上述同步的同步信号发生装置。

所述的配电线路监视控制装置，还包括：通过向分别监视多个开关的各开关子单元无线传送同步用信号，来取得上述同步的装置。

所述的配电线路监控装置，在至少一个上述区间，连接有太阳能发电装置，且包括：

在包含上述区间的配电线路所对应的区域内预先决定的至少一点处，测量上述日照量的日照量测量装置；

根据测量出的上述日照量，计算上述发电装置的输出的发电装置输出计算装置。

本发明的配电线路监控方法，其特征在于，包括以下步骤：

测量将配电线路分为各区间的各个开关的电压，并使各个开关的相位在各个开关间相互同步后进行测量；

区间阻抗存储步骤，预先存储各区间阻抗值；

根据预先存储的各区间的阻抗值和上述测量的结果，计算区间的通过电流，以及根据通过闭合状态的开关相互连接的各区间的各通过电流的差，求出区间的负荷。

所述的配电线路监控方法，包括：根据求出的上述负荷，生成用于互换的开关操作程序的步骤。

所述的配电线路监控装置，包括：通过向分别监视多个开关的各开关子单元、传送具有配电线路供给的电流的整数倍的频率的同步用信号，来得到上述的同步的步骤。

所述的配电线路监控装置，在至少一个上述区间，连接有上述太阳能发电装置，且包括：

在包含上述区间的配电线路所对应的区域内预先决定的至少一点处，测量上述日照量的步骤；

根据测量出的上述日照量，计算上述发电装置的输出的步骤。

在本发明中，即使不在所有的开关设置CT，也可以低成本和高精度地求出随时间变化的区间的负荷。具体来说，根据将区间负荷和线路电容分为两部分、向各个电力接收侧(流入侧)和供给侧(流出侧)集中的模式，使用电力的流入侧和流出侧的电压值、相位差和两端间的阻抗，可以计算流过区间的电力。而且，各区间固有的负荷可以根据电源侧区间的电流和负荷侧区间的电流的差来计算。这样求出的区间的负荷与以往的比例分配计算求出的值相比，精度大大提高，另外，如果利用能够从开关子单元的控制用变压器中容易地取出的低压电源，计算配电线路区间负荷的话，可以使装置小型化并大幅降低成本。

在本发明中，可以根据开关的电压简单地求出区间的通过电流和负荷。

在本发明中，由于能够正确地求出事故发生前的区间的负荷，并据此生成用于互换的开关操作程序，所以能够进行高精度的合适的自动互换处理。

在本发明中，通过以具有配电电流的整数倍频率的信号为基准，可以使正确地测定通过各开关的电压的相位变得容易。例如，在将这样的同步用信号从控制用计算机向各开关子单元发送时，发送可以采用用于监控的传送线路等。而且，被传送的同步用信号可以是配电线路供给的电流的频率即商用频率的整数倍，具体的频率最好是例如与用于监控的通信中用的其它的频率不同的带域。而且，如果用开关子单元测量该同步用信号和配电线路供给的电压的相位的差，则可以得到各区间两端的开关相互间的相位差。

在本发明中，由于相位测量用的同步信号是无线传送，所以可不需要网络电缆等物理的传送线路，能提高系统结构和成本的自由度。

在本发明中，可以通过低成本的装置测量推定与配电线路区间连接的小容量的发电机等的输出，再加上根据相位差等计算出的配电线路区间的负荷，可以容易地推定计算该区间消耗的正确的负荷。例如，考虑太阳能发电机的情况，一条配电线路在地理上被限定分布在狭窄的区域，可以认为该区域内的日照量几乎相同，而且发电机的输出与日照量成比例。因此，如果将区域内各发电机的日照量和发电输出的关系预先在控制用计算机中注册，则可以根据测定的日照量计算和推定各个发电机的输出，上述日照量是在代表该区域的至少一点即代表与配电线路对应的区域的一点来测定的。

本发明的效果：

如上所述，根据本发明，由于能够提供低成本且正确地测量配电线路的各区间的负荷的技术，即提供配电线路监控装置和方法及存储配电线路监控用软件的存储媒体，所以可以改善送配电的可靠性。

以下参照附图详细说明本发明的实施例：

图1是表示本发明的第1实施例的控制用计算机的结构的功能框图；

图2是表示本发明的第1实施例的开关子单元的结构的框图；

图3是表示本发明的第1实施例的开关子单元的结构的功能框图；

图4是表示配电线路各区间上的电压和相位的分布状况的概念图；

图5是在本发明的第1实施例中计算配电线路的各个区间的负荷的模式的例子的概念图；

图6是在本发明的第1实施例中根据同步信号测量相位的状态的概念图；

图7是表示本发明的第1实施例的电压相位值文件的结构的例图；

图8是表示本发明的第1实施例的区间阻抗文件的结构例图；

图9是在本发明的第2实施例中包括太阳能发电机的配电线路的结构的框图；

图10是在本发明的第2实施例中具有日照量传感器的变电所子单元的结构的功能框图；

图11是本发明的第2实施例的控制用计算机的结构的框图；

图12是本发明的第2实施例的发电机的输出特性的例图；

图13是表示本发明的第2实施例的配电线路的大体结构的框图；

图14是表示本发明的第2实施例的发电机输出值文件的结构例图；

图15是表示本发明的第2实施例的发电机所属区间文件的结构例图；

图16是现有技术中开关和开关子单元的结构的功能框图；

图17是现有技术和本发明的第1实施例的变电所子单元的结构的功能框图；

图18是现有的配电线路监控装置的配电线路的结构的框图；

图19是现有技术的控制用计算机的结构的功能框图；

图20是现有的配电线路监控装置的一个例子的配电线路的大体结构的框图；

图21是现有的配电线路监控装置的一个例子的开关状态文件的结构例图；

图22是现有的配电线路监控装置的一个例子的区间充停电状态文件的结构例图；

图23是现有的配电线路监控装置的一个例子的系统设备数据库的结构例图；

图24是现有的配电线路监控装置的一个例子的的操作程序文件的结构例图；

图25是现有的配电线路监控装置的一个例子的配电线路电流文件的结构例图；

图26是现有的配电线路监控装置的一个例子的区间比例分配值文件的结构例图；

图27是现有的配电线路监控装置的一个例子的区间负荷文件的结构例图。

以下参照附图说明本发明的多个实施例。本发明的实施例一般可考虑为通过用嵌入的程序等软件控制具有外围设备的处理器即计算机来实现。

此时的软件包括本说明书中记载的用于实现动作的程序编码和必要的数据，与上述现有技术共同的部分采用在现有技术中说明的方案。另外，该软件通过利用构成计算机的CPU等处理装置、主存储器和HDD等存储装置、操作盘和键盘等输入装置、显示器和打印机等输出装置等物理资源，来实现本发明和实施例的作用和效果。

但是，用于实现本发明和实施例的具体的软件和硬件的结构可以有很多种。例如，程序所使用的OS(操作系统)、形式、方法、语言有多种，而单单是存储上述软件的CD-ROM的存储媒体即可构成本发明的一种实施形态。

本发明和实施例的功能的一部分可以用LSI等物理的电子线路来实现。如上所述，采用计算机实现本发明和实施例的形式有多种多样，所以利用实现本发明和实施例所包含的各种功能的假想电路单元，说明本发明和实施例。

在各图中，与以前已出现或已说明的部件相同的部件，用同一符号表示，并省略其说明。

1.第1实施例

第1实施例表示以低成本且正确地测量配电线路的各区间的负荷的例子。

1-1、第1实施例的构成

第1实施例是对被从变电所引出的各开关划分为区间的配电线进

行监控的配电线路监控装置，将图1所示控制用计算机52通过通信网络等传送线路113(图1和图2)，与对应于变电所而设置的变电所子单元25(图2)、和对应于各开关而设置的各开关子单元41(图2)连接。

在这里，图3是表示本实施例的开关子单元41的结构的框图如

图所示，第1实施例的开关子单元41是在图16所示现有的开关子单元17的结构的基础上，设置同步检测装置42和电压相位测量器43。该开关子单元41的作用是根据从控制用计算机52(图1)送来的同步信号，测量各开关(图2的320等)的配电线路电压相位和同步用信号的相位差，并测量配电线路电压值。

图1是表示第1实施例的控制用计算机52的结构的功能框图，该控制用计算机52与图19所示现有的控制用计算机34的结构相比，用电压相位收集装置54、电压相位值文件55、区间阻抗文件56和相位差的区间负荷计算装置57，来代替区间比例分配值文件316和比例分配的区间负荷计算装置317。该控制用计算机52用于收集开关间的相位差和电压值，测量通过区间的电流。另外，控制用计算机34还具有同步信号发生器58。

即，开关子单元41的电压相位测量器43(图3)是用于测量将配电线路划分为各区间的各个开关的电压，并测量各个开关的相位的测量装置。控制用计算机52的同步信号发生器58和开关子单元41的同步检测装置42是通过从控制用计算机52向分别监视多个开关的各开关子单元传送同步信号，来得到上述同步的装置，上述同步信号具有的频率是配电线路供给的电流的频率的整数倍。

控制用计算机52的区间阻抗文件56和相位差的区间负荷计算装置57是这样一种装置：根据对于预先存储在区间阻抗文件56中的各区间的阻抗值、和由开关子单元41测量、由电压相位收集装置54收集的相位等的测量结果，计算各区间的通过电流，并根据由闭合状态的开关而相互连接的各区间的通过电流的差，计算各个区间的负荷。

互换程序制作装置311是一种根据求出的上述负荷、生成用于互换的开关操作程序、保存在操作程序文件312的装置，远程操作处理装置313是一种根据保存在操作程序文件312中的开关操作程序，向该开关子单元41传送开关闭合操作等信号的装置。

1-2.第1实施例的作用

具有上述结构的第1实施例具有下列作用。

1-2-1.计算的原理和作用的概略

首先，在第1实施例中，说明计算各区间的通过电流，根据这些通过电流计算各区间的负荷的计算原理，并概要说明基于这些原理的第1实施例的作用。

即，对于各开关，通过设在开关子单元41的控制用变压器15、16能够容易地取出低压电源。通过利用该低压电源计算各配电线路区间的负荷，能够实现装置的小型化和大幅降低成本。另一方面，在配电线路中，用于系统的结构不是环状而是树状，配电线路上的电压、相位的分布朝着配电线路的终端侧区间相位延迟按照θ1＜θ2＜θ3增大，而电压的绝对值按照V1＞V2＞V3有变小的趋势。图4表示它的一般的状态。

对于配电线路的一个区间，通过将区间负荷和线路分为两部分、向电力供给接收侧(流入侧)和供给侧(流出侧)集中的模式，能够计算流动的电力。图5表示它的形态。

即利用电力的流入侧和流出侧的电压值、相位差和两端间的阻抗，流过两端间的电力可表示为如下形式： $P=\frac{V_1\·V_2\·\mathrm{SIN}({\mathrm{\θ}}_1-{\mathrm{\θ}}_2)}{Z^2/X}+\frac{V_1^2-V_1\·V_2\mathrm{COS}({\mathrm{\θ}}_1-{\mathrm{\θ}}_2)}{Z^2/R}$ (第2式) $Q=\frac{{-V}_1\·V_2\·\mathrm{SIN}({\mathrm{\θ}}_1-{\mathrm{\θ}}_2)}{Z^2/R}+\frac{V_1^2-V_1\·V_2\mathrm{COS}({\mathrm{\θ}}_1-{\mathrm{\θ}}_2)}{Z^2/X}$ (第3式)

在这里，

P：流过区间的有效电力

Q：流过区间的无效电力

V1：流入侧电压

V2：流出侧电压

θ1：相对基准的流入侧电压相位

θ2：相对基准的流出侧电压相位

R：流入侧—流出侧间的阻抗值

X：流入侧—流出侧间的电感值

Z²：R^2+X^2

流过区间的电流值可按下述公式计算。 $I=\sqrt{{(P/V_1)}^2+{(Q/V_1)}^2}$ (第4式)

因此，为了达到测量各开关的配电线路电压和相位的功能，在开关子单元41设置电压相位测量器43和同步检测装置42，将它们的测量结果输入控制用计算机52，该控制用计算机52预先将所有区间的阻抗注册在区间阻抗文件56中，根据上述第2式至第4式计算流过各区间的电流值。某个区间固有的负荷可以通过计算对相邻区间计算出的电流值的差来计算出。即可以将电源侧区间电流和负荷侧区间电流的差看作该电源侧区间的负荷。

此时，为了得到区间两端的相位差，需要取得用于用两个开关同时进行相位测量的正确的同步。为此，在第1实施例中，利用设在各开关子单元41和控制用计算机52间的用于监控的传送线路113，传送与监控中使用的通信用的使用频率不同带域的测量同步用信号，用各开关子单元测量该同步用信号和配电线路供给电压的相位差，得到各区间两端的开关相互间的相位差。该同步用信号是频率为配电线路供给的电压的频率即商用频率的整数倍的信号。

1-2-2.相位测量

即为了得到上述的同步，同步信号发生器58产生与控制用计算机52供给的商用电源51同步但为其整数倍的频率的交流电压信号，在传送线路113重叠。在开关子单元41接收该信号，由同步检测装置42根据从控制用计算机52的同步信号发生器58传送的同步用信号，检测同步用时间，将其通知电压相位测量器43。

在电压相位测量器43中，通过传送数据生成装置110，将与通过电源装置111得到的高压配电线路相位相同、根据控制用变压器15、16的变压比而变压的副边侧低压电压(以下称为电源电压)的相位、和测量的电压值，由信号传送装置112向控制用计算机52传送。这样的电压的相位和相位差例如可以通过测量电源电压的零点和同步用信号的零点的时间差来求出。

图6表示其系统。该图是表示在开关子单元41中，根据同步用信号测量电源电压的电压和相位的状态的概略图。即，根据从传送线路113传送来的同步用信号的波形72，同步检测装置42检测其零点。电压相位测量器43除了测量作为测量对象的电源电压V，还测量由同步检测装置42检测出的同步用信号的零点和电源电压的零点的偏差，作为相位角θ。这样测量出的电压和相位的信息，经过传送线路113传送给控制用计算机52。

1-2-3.根据测量结果的计算

在控制用计算机52中，由电压相位收集装置54收集由各区间两端的开关子单元41同时一起测量得到的电压和相位值，存储在电压相位差文件55中。在这里，图7表示在电压相位值文件55存储的相位角的状态，图8表示区间阻抗文件56的结构。

在相位差的区间负荷计算装置57中，根据阻抗文件56和电压相位值文件55，计算各区间两端的相位差，并利用电压值和该区间的阻抗，根据第2式～第4式，计算区间的通过电流。然后，将通过闭合状态的开关连接的变电所侧即电源侧区间的通过电流和负荷侧区间的通过电流的差，作为电源侧区间的区间负荷，存储在区间负荷文件318中。

1-2-4.互换程序的制作

通过利用该区间负荷文件318，互换程序制作装置311根据各区间的正确的负荷，可以生成没有过量或不足的适当的互换程序，进行最适合的互换。其结果，例如，可以避免因将停电区间的负荷预测的比实际的低而导致的互换源的停电的问题，并可以避免因将停电区间的负荷预测的比实际的高而导致的本应可以恢复却持续停电的问题。

1-2-5.同步的其它的例子

为了得到开关子单元的同步，可以考虑用无线传送数字数据。为了从发送局向接收局传送数字数据，可以利用对例如来自发送局的标记或间隔(space)信号进行调制，并加载到载波用的电波上的技术。

此时，具体来说，为了使发送局和接收局同步，可考虑先发送一定期间的间隔信号，接着发送标记信号。将这样的技术用于第1实施例时，可以用开关子单元接收从发送局传送来的最初的间隔信号，在接收最初的标记信号的时刻，可用各开关子单元测量与配电线路供给电压的零点的时间差。

1-3.第1实施例的效果

如上所述，在第1实施例中，即使不在所有的开关设置CT，可以低成本和高精度地求出随时间变化的区间的负荷。具体来说，根据将区间负荷和线路电容分为两部分，向各个电力接收侧(流入侧)和供给侧(流出侧)集中的模式，利用电力的流入侧和流出侧的电压值、相位差和两端间的阻抗，可以计算流过区间的电力，另外，可以根据电源侧区间的电流和负荷侧区间的电流的差计算各区间固有的负荷。这样求出的区间的负荷与现有的比例分配计算求出的值相比精度大为提高，而且通过利用可以从开关子单元的控制用变压器容易地取出的低压电压来计算配电线路区间负荷，能够实现装置的小型化和大幅降低成本。

特别是，在第1实施例中，由于可以求出事故即将发生前的区间的负荷，并根据它制作用于互换的适当的开关操作步骤，所以能够进行高精度的合适的自动互换处理。

另外，在第1实施例中，通过以具有配电的电流整数倍的频率的信号为基准，可以容易地正确测定通过各开关的电压的相位。

如果通过上述的无线通信实现开关子单元41间的同步，则可不需要网络等物理的传送线路，从而提高系统结构和成本的自由度。

2.第2实施例

第2实施例是通过计算利用了太阳能等自然力的发电装置的输出，正确地把握区间的负荷的例子。在第2实施例中的发电机，不是指变电所的供给侧的发电机，而是指设在变电所需求侧的太阳能发电机等的发电机。

2-1.第2实施例的构成

第2实施例具有与第1实施例大致相同的结构，但在配电线路的2区和4区(图9)，设置有相互间特性不同的太阳能发电机91、92，作为自然力的发电装置。

第2实施例的变电所子单元251(图10)是在第1实施例和现有技术的变电所子单元25的结构的基础上，增加了日照量测定器的日照量传感器81、数字变换器82。这些日照量传感器81和数字变换器82是一种测量上述自然力的装置。通过对应于包含与发电装置连接的区间的配电线路的区域内预先决定的至少一点，来测量上述自然力。

即，其中的日照量传感器81是通过将日照量变换为电信号而进行测定的装置，数字变换器82是将上述电信号变换为数字信号的装置。

第2实施例的控制用计算机521(图11)除了具有第1实施例的控制用计算机52的结构(图1)，还具有日照量取入处理装置93、日照量和发电量的对应值文件94、发电机所属区间文件97。其中日照量取入处理装置93是根据变电所子单元251测量的日照量，分别计算各太阳能发电机91、92的输出的装置。

对应值文件94是一种根据以下设定的日照量和发电机输出的对应关系式，存储从日照量取入处理装置93调出的函数、和日照量取入处理装置93参照的数值的对应表等的文件。在这里，图12(a)、(b)分别是表示发电机G1和G2的输出特性和日照量的关系的一般的特性图，各发电机的输出即发电量在用G1、G2表示时，分别表示为如下形式：

公式3

G1＝F1(a)    (第5式)

G2＝F2(a)    (第6式)

其中，a：表示日照量

发电机所属区间文件97是记录各发电机91、92属于哪个区间，即与哪个区间连接的文件。第2实施例的控制用计算机521是用区间负荷计算装置96代替第1实施例的相位差的区间负荷计算装置57。

该区间负荷计算装置96不但与第1实施例同样地进行相位差的区间负荷的计算，还参照发电机输出值文件95和发电机所属区间文件97，输出加上了与该区间连接的发电机的输出值的区间的负荷。

2-2.第2实施例的作用

上述第2实施例具有以下的作用。首先，配电线路引出电流在变电所子单元251，被CT即电流传感器23测量。其次，与该太阳能发电机连接的配电线路所设置的区域的日照量，被在变电所子单元251设置的日照量传感器81测定，其输出值经过数字变换器82变换后，通过传送数据生成装置26和传送控制装置210等的作用，从变电所子单元251以一定周期例如每10秒向控制用计算机521传送。

控制用计算机521的日照量取入处理装置93利用日照量和发电量的对应值文件94，根据上述第5式和第6式，计算各发电机91、92的输出值G1、G2，将其结果存储在发电机输出值文件95中。

区间负荷计算装置96根据相位差的区间负荷计算装置的计算结果，进而通过发电机所属区间文件97判定该区间存在的发电机，将该发电机的输出值从发电机输出值文件95取出，加上计算出的区间负荷，计算出正确的区间负荷，存储在区间负荷文件38中。

即当将各区间负荷的推定值用L1、L2、L3、L4表示时，正确的区间消费负荷P1、P2、P3、P4由下式计算。

公式4

P1＝L1       (第7式)

P2＝L2-G1    (第8式)

P3＝L3       (第9式)

P4＝L4-G4    (第10式)

第2实施例的各发电机G1、G2如图13所示，分别与配电线路F11的2区和4区连接时，发电机输出值文件95具有图14所示的结构，发电机所属区间文件97具有图15所示的结构。

这样，通过正确把握包括利用了自然力的发电装置的发电量的真正的区间的负荷，例如将在晴天发生的停电变为阴天发电装置的发电量减少的状态，能避免减少的部分成为超负荷，产生互换源停电的问题。反之，也能避免虽然在晴天发电装置的发电量够用，但为了慎重将区间的负荷预测过多，使本来能够恢复的区间的停电延长的问题。

2-3.第2实施例的效果

如上所述，在第2实施例中，能够通过低成本的装置测量推断与配电线路区间连接的小容量的发电机等的输出，根据配电线路区间负荷的测量值，容易地推断计算在该区间消耗的真的负荷。

3.其它的实施例

本发明不限于上述实施例，也包括下面列举的其它的实施例。例如，用怎样的形式和方法测量开关的电压和相位，根据测量结果计算通过电流的具体的算法等都是自由的，而且，据此生成用于互换的开关操作程序的方法和操作程序的形式等都是可自由决定的。

而且，在例如第2实施例中，是以太阳能发电机为对象，但如同在例如设置了风力发电机且与配电线路连接的情况那样，在使用利用了自然力的其它种类的发电装置的情况也得到同样的作用和效果。

另外，例如可以对开关不测量相位而测量电压，根据该电压简单地求出通过的电流和负荷。此时的计算公式如下所示。

公式5 $I=\frac{V_1-V_2}{\sqrt{R^2+X^2}}$ (第11式)

其中：

V1：流入侧电压

V2：流出侧电压

R：流入侧—流出侧间的电阻值

X：流入侧—流出侧间的阻抗值。

本发明的效果：

如上所述，根据本发明，由于能够提供低成本且正确地测量配电线路的各区间的负荷的技术，即提供配电线路监控装置和方法及存储配电线路监控用软件的存储媒体，所以可以改善送配电的可靠性。

Claims (14)

1.一种配电线路监控装置，其特征在于包括：

电压相位测量装置，测量将配电线路分为各区间的各个开关的电压，并使各个开关的相位在各个开关间相互同步后进行测量；

区间阻抗存储单元，预先存储各区间阻抗值；

区间负荷计算装置，根据预先存储的各区间的阻抗值和上述测量的结果，计算区间的通过电流，以及根据通过闭合状态的开关相互连接的各区间的各个通过电流的差，求出区间的负荷，

上述电压相位测量单元通过传送线路与上述区间阻抗存储单元及区间负荷计算装置连接。

2.一种配电线路监控装置，其特征在于包括：

电压测量装置，测量将配电线路分为各区间的各个开关的电压；

区间阻抗存储单元，预先存储各区间阻抗值；

区间负荷计算装置，根据预先存储的各区间的阻抗值和上述测量的结果，计算区间的通过电流，以及根据通过闭合状态的开关相互连接的各区间的各个通过电流的差，求出区间的负荷，

上述电压测量装置通过传送线路与上述区间阻抗存储单元及区间负荷计算装置连接。

3.根据权利要求1或2所述的配电线路监控装置，其特征在于包括：根据上述区间负荷计算装置求出的上述负荷，生成用于互换的开关操作程序的装置。

4.根据权利要求1或3所述的配电线路监控装置，其特征在于具有：通过向分别监视多个开关的各开关子单元，传送具有配电线路供给的电流的整数倍的频率的同步用信号，来取得上述同步的同步信号发生装置。

5.根据权利要求4所述的配电线路监视控制装置，其特征在于包括：通过向分别监视多个开关的各开关子单元无线传送同步用信号，来取得上述同步的装置。

6.根据权利要求1或2所述的配电线路监控装置，其特征在于，在至少一个上述区间，连接有太阳能发电装置，且包括：

在包含上述区间的配电线路所对应的区域内预先决定的至少一点处，测量上述日照量的日照量测量装置；

根据测量出的上述日照量，计算上述发电装置的输出的发电装置输出计算装置。

7.根据权利要求3所述的配电线路监控装置，其特征在于，在至少一个上述区间，连接有太阳能发电装置，且包括：

在包含上述区间的配电线路所对应的区域内预先决定的至少一点处，测量上述日照量的日照量测量装置；

根据测量出的上述日照量，计算上述发电装置的输出的发电装置输出计算装置。

8.根据权利要求4所述的配电线路监控装置，其特征在于，在至少一个上述区间，连接有太阳能发电装置，且包括：

在包含上述区间的配电线路所对应的区域内预先决定的至少一点处，测量上述日照量的日照量测量装置；

根据测量出的上述日照量，计算上述发电装置的输出的发电装置输出计算装置。

9.根据权利要求5所述的配电线路监控装置，其特征在于，在至少一个上述区间，连接有太阳能发电装置，且包括：

在包含上述区间的配电线路所对应的区域内预先决定的至少一点处，测量上述日照量的日照量测量装置；

根据测量出的上述日照量，计算上述发电装置的输出的发电装置输出计算装置。

10.一种配电线路监控方法，其特征在于，包括以下步骤：

测量将配电线路分为各区间的各个开关的电压，并使各个开关的相位在各个开关间相互同步后进行测量；

区间阻抗存储步骤，预先存储各区间阻抗值；

根据预先存储的各区间的阻抗值和上述测量的结果，计算区间的通过电流，以及根据通过闭合状态的开关相互连接的各区间的各通过电流的差，求出区间的负荷。

11.根据权利要求10所述的配电线路监控方法，其特征在于，包括：根据求出的上述负荷，生成用于互换的开关操作程序的步骤。

12.根据权利要求10或11所述的配电线路监控方法，其特征在于包括：通过向分别监视多个开关的各开关子单元、传送具有配电线路供给的电流的整数倍的频率的同步用信号，来得到上述的同步的步骤。

13.根据权利要求10或11所述的配电线路监控方法，其特征在于，在至少一个上述区间，连接有上述太阳能发电装置，且包括：

在包含上述区间的配电线路所对应的区域内预先决定的至少一点处，测量上述日照量的步骤；

根据测量出的上述日照量，计算上述发电装置的输出的步骤。

14.根据权利要求12所述的配电线路监控方法，其特征在于，在至少一个上述区间，连接有上述太阳能发电装置，且包括：

在包含上述区间的配电线路所对应的区域内预先决定的至少一点处，测量上述日照量的步骤；

根据测量出的上述日照量，计算上述发电装置的输出的步骤。

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