JP2004015970A

JP2004015970A - 電力系統の復旧方法および装置

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Publication number: JP2004015970A
Application number: JP2002169401A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Shiba; 柴　　正明; Masahiro Oda; 小田　雅寛
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Information and Control Systems Inc
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Information and Control Systems Inc
Priority date: 2002-06-11
Filing date: 2002-06-11
Publication date: 2004-01-15

Abstract

【課題】需要設備等の応急的復旧経路の抽出および選定を効率よく行える電力系統の復旧方法および装置を提供する。
【解決手段】電力系統の設備間の開閉を行う開閉器について、現在「切」状態のもののインピーダンスを大きく、「入」状態のものについては小さく設定して回路計算を行い、需要家設備への電流値が最大となる経路を応急的な復旧経路候補として選定し、処理の効率化を図る。
【効果】復旧するための経路が多数存在する場合において全ての組合せ経路を抽出しておく必要がなくなるため、応急的復旧経路の探索が１回で済むので復旧経路の抽出および選定が効率よく求められる効果がある。
【選択図】　図６

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電力系統の監視制御で系統事故等において電源から需要設備等へ電源供給再開するための応急的な経路を求める電力系統の復旧方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電力系統の系統事故において需要設備等に支障をきたす場合、需要設備等へ電源供給再開のための応急的経路を求める必要がある。電力系統の応急的経路対象設備の接続が多岐にわたる場合、経路が多数存在するため、全ての経路を組合せ探索し経路を選定している。
【０００３】
例えば、特開平５−２５２６６５号公報に記載のように、健全系統内の操作による応援電力の拡大処理が可能か否かを判断し、拡大処理が可能な場合にはその拡大処理を一旦登録し、復旧目標系統作成中の系統状態を事故後の系統状態に初期化した後、登録済の応援電力の拡大処理を行い、停電系統内の負荷送電を判断し、全ての停電系統が復旧できるまで停電系統内の負荷送電を行うという一連の操作を繰り返して復旧目標系統を作成する電力系統の事故復旧方法がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
例えば、特開平５−２５２６６５号公報に記載の従来の技術は、系統事故の発生により電力系統の大規模な停電を伴う場合、復旧を行うために、電源から需要設備等までの応急的復旧経路が多数存在し、その全ての組合せ経路を探索して抽出および選定を行う必要があるため処理性能に問題があった。
【０００５】
本発明の第１の目的は、需要設備等の応急的復旧経路の抽出および選定を効率よく行える電力系統の復旧方法および装置を提供することである。
【０００６】
本発明の第２の目的は、開閉器の操作がなるべく少ない復旧経路を選定できる電力系統の復旧方法および装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、電力系統の設備間の開閉を行う開閉器について、現在「切」状態のもののインピーダンスを大きく、「入」状態のものについては小さく設定して回路計算を行い、需要家設備への電流値が最大となる経路を応急的な復旧経路候補として選定し、処理の効率化を図るものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施例を図１から図６により説明する。図１は、本実施例の電力系統の遠方監視制御システムの構成図である。
【０００９】
図１に示すように、現地の機器，設備は、電源５０に接続された電気所母線１０１，需要家設備６０に接続された電気所母線１０２，需要家設備６１に接続された電気所母線１０４，電気所母線１０１と電気所母線１０４との中間的に配置される電気所母線１０３，電気所母線１０１と電気所母線１０４とを接続する電線に設けられる開閉器１１１，１１８，開閉器１１１の遠方監視制御装置子局１２２，開閉器１１８の遠方監視制御装置子局１２９，電気所母線１０１と電気所母線１０３とを接続する電線に設けられる開閉器１１０，１１３，開閉器１１０，１１３の夫々に設けられる遠方監視制御装置子局１２１，１２４，電気所母線１０１と電気所母線１０２とを接続する電線に設けられる開閉器１１２，開閉器１１２に設けられる遠方監視制御装置子局１２３，電気所母線１０３と電気所母線１０４とを接続する電線に設けられる開閉器１１４〜１１７，開閉器１１４〜１１７の夫々に設けられる遠方監視制御装置子局１２５〜１２８で構成される。ここで、黒く塗られた開閉器は入りの状態を示し、白抜きの開閉器は切りの状態を示している。ここで、開閉器とは、遮断器や断路器である。
【００１０】
遠方監視制御装置子局１２１〜１２９は、集配信装置１５０を介して監視制御用サーバ１６０と接続され、監視制御用サーバ１６０は、ＬＡＮ１００を介してマンマシンインターフェイス端末１７０及びデータベース１８０と接続されており、現地の機器・設備とともに遠方監視制御システムを構成している。遠方監視制御装置子局１２１〜１２９からの系統の運用状態を表すデータは、データベース１８０に取り込まれ保存され、系統の運用状態はマンマシンインターフェイス端末１７０に表示される。
【００１１】
図２は、監視制御用サーバ１６０の構成の詳細を示す図である。図２に示すように、復旧対象関連設備抽出機能５０２，開閉器インピーダンス及び復旧対象需要設備の負荷量設定機能５０３，回路計算機能５０４，電流値最大ルート抽出機能５０５，復旧ルート決定機能５０６，抽出データ格納ファイル５１１，回路計算データ格納ファイル５１２，回路計算結果格納ファイル５１３，復旧ルート候補格納ファイル５１４で構成されている。復旧対象関連設備抽出機能５０２は、全体の運用状態データから今回処理対象となる電力系統の運用状態データの抽出、各設備の物理的な接続情報の抽出を行い、抽出データ格納ファイル５１１に記憶させる。開閉器インピーダンス設定機能又は復旧対象需要家設備の負荷量設定機能５０３は、抽出データ格納ファイル５１１に記憶されたデータを参照して、後述するように各開閉器のインピーダンス値の設定、又は復旧対象の需要家設備の負荷量、すなわち電流値または電力値の設定を行い、設定した結果を回路計算データ格納ファイル５１２に記憶させる。回路計算機能５０４は、回路計算データ格納ファイル５１２に記憶されたデータを参照して、キルヒホフの法則に基づく回路計算を行い、計算結果を回路計算結果格納ファイル５１３に記憶させる。電流値最大ルート抽出機能５０５は、回路計算結果格納ファイル５１３に記憶されたデータを参照して、電流値が最大となるルートを抽出し、復旧ルート候補格納ファイル５１４に記憶させる。復旧ルート決定機能５０６は、復旧ルート候補格納ファイル５１４に記憶されたデータを参照して復旧ルートの決定を行う。ここで、復旧対象の需要家設備の負荷量として復旧の緊急度を考慮して復旧に緊急を要するものは大きく設定する。
【００１２】
実際の電力系統の構成は複雑かつ大規模であるが、電源が複数箇所に設置された、より広域の電力系統について、簡易的な系統例を示した図３により説明する。図３に示す例では、上位電源３２０〜３２２が設置され、電気所母線３３０〜３３３を介して需要家設備３４１〜３４２へ電力を供給している。
【００１３】
仮に開閉器３０２が地絡や短絡等の事故、あるいは故障した場合は、開閉器３０２は切り状態となって開放されるので、下位側の設備への電力が供給されなくなる。開閉器３０２は故障しているので、使用できないため、需要家設備３４１に電力供給を再開して復旧するためには、上位側の電源３２０，３２２に接続された開閉器３０１，３０７のいずれかを投入すればよい。
【００１４】
図４は、図３に示す電力系統の場合について、電源から需要家設備３４１までの各設備と開閉器の接続を示す経路１から経路１０に開閉器の状態を併せて示した図である。ここで、開閉器３０２が故障のため使用することはできないので、電源３２１から需要家設備３４１までの経路は省略している。又、便宜上電源３２０，３２２はそれぞれＰ１，Ｐ２に、電気所母線３３０，３３１，３３２，３３３は、それぞれＢ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４に置き換えて示している。使用する経路の候補として電源３２０から需要家設備３４１までの経路１〜経路８，電源３２２から需要家設備３４１までの経路９，経路１０のうち、開閉器が「切」となっている数が少ない経路、すなわち系統復旧時に投入操作が少ない経路を選択するのが好ましく、この例では、経路１０を選択するのが好ましい。
【００１５】
このような経路１０を選択するための復旧方法を図５に示す流れ図により説明する。ステップ６０１では、系統の運用状態を表すデータ，機器，電源，電源に接続された電気所母線等電力系統の構成など取り込まれて保存されているデータベース１８０からデータを取り込み、ステップ６０２では、監視対象とする電力系統の全体の運用状態データから今回の事故により処理対象となる電力系統の運用状態データを抽出し、事故により停電となった復旧対象の需要家設備３４１，３４２，上位の電源３２０〜３２２，開閉器３０１〜３０９とその入り切り状態、及び各設備の接続を示す設備接続情報を抽出する。ここで、設備接続情報とは、例えば電気所母線３３０に開閉器３０１，３０２が接続されている等の物理的な状態を表す情報である。
【００１６】
ステップ６０３では、ステップ６０２で抽出した開閉器の入り切り状態により各開閉器にインピーダンス値を設定する。例えば、図３に示す例のように開閉器が両方とも「切」状態であればインピーダンス値を大きく設定し、片方のみが「切」状態であればインピーダンス値は中間の値に、両方とも「入」状態であればインピーダンス値を小さく設定する。又、その開閉器が遠方監視制御可能かどうかによってインピーダンス値に差異を持たせる。すなわち、開閉器の入り切り状態が同じでも遠方監視制御が可能な場合は、インピーダンス値は小さめに設定し、遠方監視制御が不可の場合は、インピーダンス値は大きめに設定される。
【００１７】
このように、開閉器の入り切り状態に、遠方監視制御可否の種別を加味して、開閉器の入り切り状態が同一であった場合でも、インピーダンス値の差異ができるような設定しているので、遠方操作可能な開閉器を使用する経路を選定することが可能となる。
【００１８】
ステップ６０４では、図４に示す経路１から経路１０上の全ての開閉器を「入」状態とした系統情報を作成する。これは「切」状態となっている開閉器は電流が流れないが、抽出した開閉器全てにインピーダンス値を設定して「切」状態となっている開閉器にも電流を流して回路計算を行えるようにするためである。
【００１９】
ステップ６０４では、作成した系統情報とステップ６０３で設定したインピーダンス値を入力として、キルヒホフの法則に基づく回路計算を行う。ステップ６０５では、キルヒホフの法則に基づく回路計算により各開閉器３０１〜３０９を流れる電流値が求め、ステップ６０５で、その電流値が最大となるルートを抽出して、復旧ルート候補を決定する。
【００２０】
図６は、図３に示す電力系統の開閉器をインピーダンス値に置き換え、電力系統をモデル化した図である。このように電源Ｐ２に接続される開閉器３０７′，電気所母線Ｂ４，開閉器３０８′の経路はインピーダンスの設定が最少となるため、回路計算を行った場合、電流値の結果は最大電流値となる結果が得られる。
【００２１】
そこで、ステップ６０５の処理では、この電流値を用いて電源から需要家設備までの複数の経路の中から最大電流値となる経路を選定する。そのため、まず電源Ｐ１，Ｐ２に接続する開閉器３０１，開閉器３０１′，開閉器３０７，開閉器３０７′の電流値を比較する。この場合、開閉器３０７′が最大電流値となっているため、開閉器３０７′を選択する。次に、開閉器３０７′に接続する電気所母線Ｂ４には、開閉器３０６′，開閉器３０５、開閉器３０８′が接続されているので、これらの各開閉器の電流値を更に比較する。この場合、開閉器３０８′が最大電流値となっているため開閉器３０８′を選択する。開閉器３０８′には需要家設備Ｌ１が接続されているため、ここで処理を終了する。このように電源から各分岐において最大電流値をもつ１方向を選択することを繰り返して需要家設備まで探索した開閉器、設備を最大電流値の経路として選定する。
【００２２】
ステップ６０６の処理では、ステップ６０５の処理にて、最大電流値となる経路を復旧ルート候補として選定したが、さらに送電線設備の活線作業経路等を考慮した評価条件に基づいて最終的な復旧経路を選定する。
【００２３】
以上の説明では、事故の場合で説明したが、設備の保守や改修を行う場合も同様な経路の選定が行われる。又、復旧を行うための経路の例を説明したが、事故推定設備、すなわち事故の発生要因箇所と予想される設備に対して試充電、すなわち事故推定設備を加圧し再度リレーが動作した場合、その加圧した設備を事故設備として特定する操作を行うために使用する試充電を行う場合の経路を求めることもでき、この時は復旧を行うための経路の需要家設備を事故推定設備に置き換えて経路を求める。すなわち、充電部分から事故候補区間に至る経路に設置されている開閉器のうち開放されているものに大きなインピーダンス値を与えて回路計算を行い経路を求める。
【００２４】
【発明の効果】
本発明によれば、復旧するための経路が多数存在する場合において全ての組合せ経路を抽出して決定する必要がなく、応急的な復旧経路を１回の探索で行えるので、効率よく復旧経路の抽出および選定が行える効果がある。また、開閉器の操作がなるべく少ないものを選定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である電力系統の遠方監視制御システムの構成図である。
【図２】監視制御サーバーの構成の詳細を示す図である。
【図３】広域の電力系統について簡易的な系統例を示した図である。
【図４】電源から需要家設備までの各設備と開閉器の接続を示す経路及び開閉器の状態を示す図である。
【図５】復旧方法を流れ図である。
【図６】電力系統の開閉器をインピーダンス値に置き換え、電力系統をモデル化した図である。
【符号の説明】
１００…ＬＡＮ、１０１〜１０４，３３０〜３３３…電気所母線、１１０〜
１１８，３０１〜３０９…開閉器、１２１〜１２９…遠方監視制御装置子局、
１５０…集配信装置、１６０…監視制御用サーバー、１７０…マンマシンインターフェイス端末、３２０〜３２２…上位電源、３４１，３４２…需要家設備。

Claims

複数の電源，送電線，変圧器，電気所母線、これらの設備間の開閉を行う開閉器，需要家設備を備えた電力系統において、前記電源の１つから需要家設備への電力の供給が行えなくなった場合は、前記開閉器の開閉状態，遠方監視制御の可否に基づいてインピーダンス値を設定し、回路計算を行って電源から需要家設備までの電流値が最大となる経路を復旧ルート候補として選定することを特徴とする電力系統の復旧方法。
電源，需要家設備に接続された電気所母線間を接続する電線に設けられる開閉器の遠方監視制御装置子局と集配信装置を介して接続された監視制御用サーバ、該監視制御用サーバとＬＡＮを介して接続されたマンマシンインターフェイス端末及びデータベースとを備え、全体の運用状態データから今回処理対象となる電力系統の運用状態データの抽出及び各設備の物理的な接続情報の抽出を行い、抽出された各開閉器のインピーダンス値を設定し、キルヒホフの法則に基づく回路計算を行い、該回路計算結果から電流値が最大となるルートを抽出して、復旧ルートの決定を行うことを特徴とする電力系統の復旧方法。
前記需要家設備の代りに事故設備候補を設定し、充電部分から事故設備候補に至る経路に設置されている開閉器のうち開放されているものに大きなインピーダンス値を与えて回路計算を行い、事故設備を特定するために試充電のルート探索を行う請求項１又は２に記載の電力系統の復旧方法。
復旧対象である需要家設備の負荷量を設定して前記回路計算を行うものであって、前記負荷量は復旧に緊急を要するものは大きい値に設定する請求項１又は２に記載の電力系統の復旧方法。
電源，需要家設備に接続された電気所母線間を接続する電線に設けられる開閉器の遠方監視制御装置子局と集配信装置を介して接続された監視制御用サーバ、該監視制御用サーバとＬＡＮを介して接続されたマンマシンインターフェイス端末及びデータベースとを備えた電力系統の復旧装置であって、前記監視制御用サーバが、全体の運用状態データから今回処理対象となる電力系統の運用状態データの抽出及び各設備の物理的な接続情報の抽出を行う復旧対象関連設備抽出機能，各開閉器のインピーダンス値を設定する開閉器インピーダンス設定機能，キルヒホフの法則に基づく回路計算を行う回路計算機能，電流値が最大となるルートを抽出する電流値最大ルート抽出機能，復旧ルートの決定を行う復旧ルート決定機能を備えていることを特徴とする電力系統の復旧装置。