JP2000069670A - 三相配電系統における負荷分布推定方法 - Google Patents

三相配電系統における負荷分布推定方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高圧需要家を含めた状態で三相各線間の負荷
分布を高精度に推定する。これにより、変圧器の適切な
相接続替え作業を可能にして作業効率を高める。 【解決手段】 三相配電系統の線路電圧,線電流の測定
値,線間の負荷アドミタンスの関係を、α−β−0座標
法に従ってある相を基準相としてα−β変換し、その結
果から求めたβ相アドミタンスに基づいてある線間の負
荷アドミタンスを推定する。以後、基準相を順次変更し
てα−β変換及び線間の負荷アドミタンス推定を行い、
これらの負荷アドミタンスから各線間の負荷分布を推定
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、三相配電系統の線
路電圧及び線電流を測定し、これらの測定値から電灯負
荷のみならず高圧需要家も含んだ状態での各線間の負荷
分布を高精度に推定するための負荷分布推定方法に関す
る。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】三相配
電系統の稼動効率を向上させるため、電灯負荷用変圧器
の接続相を相接続替えによりバランスさせ、線路電流の
バランスを改善する方法が実施されている。しかしなが
ら、実際の系統には、電灯負荷以外にも高圧配電線に直
接接続されている需要家が存在するため、電灯負荷のみ
をバランスさせても期待どおりの効果が得られないこと
がある。
【0003】また、配電線の各線間の負荷分担を推定す
る場合、三相の線路電流に着目して不平衡率を求め、そ
の値が設定値以上であればアンバランスと判定して変圧
器の相接続替えを行うのが一般的である。しかるに、接
続替えは主に高所での作業が中心となり、多くの労力を
費やして相接続替えを行ったとしても、前述のような理
由でアンバランスが解消されないことが多々あるため、
効率が悪いという問題があった。
【0004】そこで本発明は、三相配電系統の負荷分布
を高精度かつ簡単に推定し、電灯負荷用変圧器の相接続
替え作業を効率よく行えるようにした配電系統における
負荷分布推定方法を提供しようとするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項1記載の発明は、三相配電系統の線路電圧,
線電流の測定値,線間の負荷アドミタンスの関係を、α
−β−0座標法に従ってある相を基準相としてα−β変
換し、その結果から求めたβ相アドミタンスに基づいて
ある線間の負荷アドミタンスを推定し、以後、基準相を
順次変更してα−β変換及び線間の負荷アドミタンス推
定を行い、これらの負荷アドミタンスから各線間の負荷
分布を推定するものである。
【0006】請求項2記載の発明は、線路電圧の測定を
不要としたものであり、三相平衡状態にあると仮定した
ときの各相の線路電圧算出値,線電流の測定値,線間の
負荷アドミタンスの関係を、α−β−0座標法に従って
ある相を基準相としてα−β変換し、その結果から求め
たβ相アドミタンスに基づいてある線間の負荷アドミタ
ンスを推定し、以後、基準相を順次変更してα−β変換
及び線間の負荷アドミタンス推定を行い、これらの負荷
アドミタンスから各線間の負荷分布を推定するものであ
る。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、図に沿って本発明の実施形
態を説明する。図1は、この実施形態が適用される等価
負荷モデル及び測定量を示している。図において、a,
b,cは三相の各相、va,vb,vcは測定点における
各相の対地電圧、ia,ib,icは各相の線電流、1
1,12,13は各線間に接続された負荷である。ここ
では、負荷をΔ形負荷であると仮定しており、それぞれ
の等価アドミタンスをYab,Ybc,Ycaとする。なお、
測定電圧は、対地電圧ではなく線間電圧としてもよい。
図1から、次の関係が得られる。
【0008】
【数1】
【0009】数式1から、3つのアドミタンスYab,Y
bc,Ycaを計算で求めようとしても、良く知られている
ように解くことができず、推定しかできない。そこで発
明者は、推定すべきYが線間にあることに着目し、次の
数式2で定義されるα−β−0座標変換のβ相を利用す
ることを考えた。ここで、α−β−0座標法は周知のよ
うに、次式で定義される。
【0010】
【数2】
【0011】数式2において、Fは電圧vまたは電流i
である。数式2からわかるように、β相電圧vβとb,
c相間の線間電圧vbcとの間には、数式3のような関係
がある。
【0012】
【数3】
【0013】このようにvβはb,c相間の性質を持
ち、同様にしてβ相電流iβにもそれに良く似た性質が
あると考えられるため、β相にはb,c相間のアドミタ
ンスY bcが強く現れることが期待できる。そこで、前述
の数式1をα−β変換すれば、iβに関する以下の数式
4が得られる。
【0014】
【数4】
【0015】数式4からβ相アドミタンスYβ(=iβ
/vβ)を求めると、数式5のようになる。
【0016】
【数5】
【0017】数式5の右辺の中で、最大係数は求める線
間負荷アドミタンスYbcにかかる4である。事実、バラ
ンス負荷であれば数式6が成り立つので、数式5は数式
7のようになる。
【0018】
【数6】
【0019】
【数7】
【0020】いま、数式2から、β相に関わりのない相
はa相であることがわかるが、以後の説明を容易にする
ためβ相に関わりのない相を基準相と呼ぶこととする。
従って、線間負荷アドミタンスYbcは、a相を基準相と
する数式2のα−β変換により、数式8のように推定す
ることができる。
【0021】
【数8】
【0022】また、他の線間負荷アドミタンスYca,Y
bcについても、基準相をb相、c相とする数式9、数式
10のα−β変換により、同様の手順で容易に求めるこ
とができる。すなわち、負荷アドミタンスYcaについて
はb相を基準とする数式9に基づき、負荷アドミタンス
bcについてはc相を基準とする数式10に基づいて推
定する。
【0023】
【数9】
【0024】
【数10】
【0025】上記のように、この実施形態では、三相配
電系統の測定点で各相の線路電圧及び線電流を測定し、
これらの測定値と線間の負荷アドミタンスとの関係をα
−β−0座標法に基づきある相を基準相としてα−β変
換し、β相アドミタンスからある線間の負荷アドミタン
スを推定する。同様にして基準相をアダプティブに変更
してα−β変換を行うことにより、各線間の負荷アドミ
タンスを順次推定していくものである。このようにして
三相の各線間の負荷アドミタンスを知ることができれ
ば、負荷分布を推定することは容易である。
【0026】なお、本発明では配電系統における電圧の
測定が必要であり、その測定作業自体が煩雑な場合があ
る。そこで、請求項2に示すように簡易な推定方法とし
て、系統の電圧はバランスしていると仮定すると、周知
のように次の数式11が成立するため、各相の電圧測定
を省略することができる。
【0027】
【数11】
【0028】上記数式11において、Vは定格電圧、a
は数式12に示すとおりである。
【0029】
【数12】
【0030】この場合、各相を基準としたβ相電圧は数
式13のようになり、これらのβ相電圧vβをβ相アド
ミタンスYβの算出に用いれば良い。
【0031】
【数13】
【0032】数式13におけるθの値は、系統の力率を
0.9〜1.0というように適宜仮定して求める。これ
らの数式と実測した各相の線電流とを用いて線間の負荷
アドミタンスひいては線間の負荷分布を推定すればよ
い。
【0033】
【発明の効果】以上述べたように請求項1記載の発明に
よれば、各相の線路電圧及び線電流の測定値にα−β変
換を施してβ相アドミタンスを求めるとともに、これに
基づいてある基準相における線間負荷アドミタンスを推
定し、以後、基準相を順次変更して同様の処理を行うこ
とにより、各線間の負荷アドミタンスを推定することが
できる。これにより、高圧需要家も含めた各線間の負荷
分布を高精度に推定することが可能になる。従って、推
定した負荷分布に基づく変圧器の相接続替え作業を適切
に行うことができ、労力の軽減が期待できる。
【0034】また、請求項2に記載した簡易な推定方法
によれば、各相の電圧測定が不要になるので、負荷分布
推定作業の簡略化、効率向上が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態が適用される等価負荷モデル
及び測定量を示す図である。
【符号の説明】
11,12,13 負荷アドミタンス va,vb,vc 対地電圧 ia,ib,ic 線電流
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 内藤 督 神奈川県川崎市川崎区田辺新田1番1号 富士電機株式会社内 Fターム(参考) 5G066 GA02 GA10

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 三相配電系統の線路電圧,線電流の測定
    値,線間の負荷アドミタンスの関係を、α−β−0座標
    法に従ってある相を基準相としてα−β変換し、その結
    果から求めたβ相アドミタンスに基づいてある線間の負
    荷アドミタンスを推定し、以後、基準相を順次変更して
    α−β変換及び線間の負荷アドミタンス推定を行い、こ
    れらの負荷アドミタンスから各線間の負荷分布を推定す
    ることを特徴とする三相配電系統における負荷分布推定
    方法。
  2. 【請求項2】 三相平衡状態にあると仮定したときの三
    相配電系統の線路電圧算出値,線電流の測定値,線間の
    負荷アドミタンスの関係を、α−β−0座標法に従って
    ある相を基準相としてα−β変換し、その結果から求め
    たβ相アドミタンスに基づいてある線間の負荷アドミタ
    ンスを推定し、以後、基準相を順次変更してα−β変換
    及び線間の負荷アドミタンス推定を行い、これらの負荷
    アドミタンスから各線間の負荷分布を推定することを特
    徴とする三相配電系統における負荷分布推定方法。
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