JP2005253177A - 変圧器の運用方法、変圧器の運用支援方法、変圧器の運用支援システム - Google Patents

Abstract

【課題】互いに連系された複数の変電所を備える電力供給系統において、一部の変圧器を停止させる減バンク運転を供給信頼度の低下を招くことなく効果的に行えるようにする。
【解決手段】各変圧器の損失特性に基づいて、停止変圧器を選定して、複数の停止パターンを決定する（手順Ａ）。各停止パターンについて、運転する変圧器の負荷の運用目標値を設定する（手順Ｂ）。時期毎の各変電所等の負荷を用いて各停止パターンについて潮流計算を行い（手順Ｃ）、各停止パターンについて、各送電線及び各変圧器の損失から、系統全体の損失を計算する（手順Ｄ）。そして、時期毎に、運用目標値を満足でき、かつ、系統全体の損失が小さくなるような停止パターンを求めて、運転パターンを決定する（手順Ｅ）。運転パターンを参考にしつつ運用目標値と負荷を比較し減バンク運転を実施する。
【選択図】 図２

Description

互いに連系された複数の変電所を備える電力供給系統において一部の変圧器を停止させて運用する方法、並びに、かかる電力系統における変圧器の運用を支援するためのシステムに関する。

電力会社の電力供給系統においては、電力の供給信頼度を確保するため複数の変電所をループ状に接続して連系させた構成が用いられることがある。このように変電所を連系させることにより、電力供給先において、一の変電所からの送電が切れた場合にも、系統連系された他の変電所から送電を行えるので、供給信頼度が向上するのである。

ところで、変圧器は運転時に損失を生じさせるため、損失を低減させる観点からは、電力の供給信頼度を損ねない範囲で、変電所に設けられた変圧器の運転を休止させることが望ましい。そこで、上述のように連系された各変電所が複数の変圧器を有する場合には、変圧器での損失を低減すべく、一部の変圧器を停止させる減バンク運転が行われることがある。

本発明は、上述のように互いに連系された複数の変電所を備える電力供給系統において、一部の変圧器を停止させる減バンク運転を供給信頼度の低下を招くことなく効果的に行えるようにすることを目的とする。

上記の目的を達成するため、請求項１に記載された発明は、互いに連系された複数の変電所を備える電力供給系統における変圧器の運用方法であって、
前記連系された各変電所が有する各変圧器の損失量に基づいて、どの変圧器を停止するかを示す複数の停止パターンを決定する手順と、
前記決定した停止パターンの夫々について、該当する変圧器を停止した場合に、運転する変圧器の負荷の運用目標値を設定する手順と、
前記決定した停止パターンの夫々について、時期毎の各送電線の損失及び各変圧器の損失を決定し、それらを用いて系統全体の損失を時期毎に計算する手順と、
前記設定した負荷の運用目標値と、前記計算した時期毎の系統全体の損失とに基づいて、時期毎に実施すべき前記停止パターンを決定する手順と、を備えることを特徴とする。

また、請求項２に記載された発明は、互いに連系された複数の変電所を備える電力供給系統における変圧器の運用方法であって、前記連系された各変電所が有する各変圧器の損失特性を含む変圧器情報が格納された変圧器情報記憶部と、前記各変電所の時期毎の負荷が格納された負荷情報記憶部とを参照可能なコンピュータが、
前記変圧器情報記憶部に格納された各変圧器の損失特性を参照して、どの変圧器を停止するかを示す複数の停止パターンを決定する手順と、
前記決定した停止パターンの夫々について、該当する変圧器を停止した場合に、運転する変圧器の負荷の運用目標値を設定する手順と、
前記負荷情報記憶部を参照して前記各変電所の時期毎の負荷を取得し、前記決定した停止パターンの夫々について、前記取得した時期毎の負荷を用いて、各送電線及び各変圧器の損失を決定し、それらを用いて系統全体の損失を時期毎に計算する手順と、
前記設定した負荷の運用目標値と、前記計算した時期毎の系統全体の損失とに基づいて、時期毎に実施すべき前記停止パターンを決定する手順と、を実行することを特徴とする。

また、請求項３に記載された発明は、互いに連系された複数の変電所を備える電力供給系統における変圧器の運用を支援するためのシステムであって、
前記連系された各変電所が有する各変圧器の損失特性を含む変圧器情報が格納された変圧器情報記憶部と、
前記各変電所の時期毎の負荷が格納された負荷情報記憶部と、
前記変圧器情報記憶部に格納された各変圧器の損失特性を参照して、どの変圧器を停止するかを示す複数の停止パターンを決定する手段と、
前記決定した停止パターンの夫々について、該当する変圧器を停止した場合に、運転する変圧器の負荷の運用目標値を設定する手段と、
前記負荷情報記憶部を参照して前記各変電所の時期毎の負荷を取得し、前記決定した停止パターンの夫々について、前記取得した時期毎の負荷を用いて、各送電線及び各変圧器の損失を決定し、それらを用いて系統全体の損失を時期毎に計算する手順と、
前記設定した負荷の運用目標値と、前記計算した時期毎の系統全体の損失とに基づいて、時期毎に実施すべき前記停止パターンを決定する手順と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、連系された変電所を備える電力供給系統において一部の変圧器を停止させる減バンク運転を、電力の供給信頼度の低下を招くことなく効果的に行うことが可能となる。

図１は、本発明の一実施形態である変圧器の運用方法が適用される電力供給系統を示す系統図である。同図に示すように、本実施形態における電力供給系統は、例えば１１０ｋＶの高圧電力を発生する電力供給源１０と、この電力供給源１０から供給された電力を例えば６６ｋＶの電圧に変換する第１変電所２０、第２変電所３０、及び、第３変電所４０とを含んで構成されている。このうち、第１変電所２０と第２変電所３０とは、１１０ｋＶの高圧側送電線４０、６６ｋＶの低圧側母線５０Ａ，５０Ｂ、及び連絡線５２により接続されてループを構成している。

第１変電所２０及び第２変電所３０は、夫々、２つの変圧器２０Ａ、２０Ｂ及び３０Ａ及び３０Ｂを備えており、これらの変圧器の高圧側が高圧側送電線４０に接続され、低圧側が低圧側母線５０Ａ，５０Ｂに接続されることで、変圧器２０Ａ、２０Ｂ，３０Ａ，３０Ｂは互いに連系された構成となっている。本実施形態では、上述のように系統連系された変圧器２０Ａ、２０Ｂ，３０Ａ，３０Ｂの一部を適宜休止させて運用する減バンク運転を行う。

図２は、本実施形態における処理手順を示すフローチャートである。また、図３〜図５は、図２に示す処理の過程で参照される各種情報を示すものであり、図３（ａ），（ｂ）は、夫々、第１変電所２０及び第２変電所３０の各変圧器の負荷と損失との関係を示すグラフであり、図４は、各変圧器の容量、力率、電圧降下率タップ数等の変圧器情報を示す変圧器情報テーブルである。また、図５は、時期毎の各変電所や連絡線５２等の負荷を示す負荷テーブルである。

以下、図２のフローチャートに示す各手順について説明する。
Ａ．停止変圧器の選定
上述の通り、本実施形態では、第１変電所２０及び第２変電所３０が夫々２つの変圧器を有するものとしており、同じ変電所の変圧器を２つとも停止することは供給信頼度確保の観点から許されない。そこで、第１変電所２０及び第２変電所３０の夫々について何れの変圧器を停止すべきかを、図３や図４に例示する各変圧器に関する情報を参照して決定する。

先ず、第１変電所２０については、実際の負荷は５０ＭＷを大きく超えることがないことを考慮して、図３を参照して、５０ＭＷ以下で損失の大きい変圧器２０Ａを停止させる。一方、変電所３０については、両変圧器３０Ａ，３０Ｂの損失特性はほぼ同じであるが、図４に示すように、変圧器３０Ｂの方がタップ数は少なく、これを停止させる方が電圧調整の面で有利であるため、この変圧器３０Ｂを停止させるものとする。

このようにして、停止させる変圧器は、第１変電所２０については変圧器２０Ａ、第２変電所３０については変圧器３０Ｂと決定したので、停止パターンは、
（１）第２変電所３０の変圧器３０Ｂのみを停止
（２）第１変電所２０の変圧器２０Ａのみを停止
（３）第１変電所２０の変圧器２０Ａ及び第２変電所３０の変圧器３０Ｂを停止
の３パターンとなる。

Ｂ．運用目標値の設定
上記の各停止パターン（１）〜（３）について、各変圧器の容量を考慮して負荷の運用目標値を設定する。
停止パターン（１）：第２変電所３０では変圧器３０Ａのみが運転するから、図４を参照して変圧器３０Ａの容量（３０ＭＷ）、力率（０．９５）、電圧降下率（０．９８）を取得し、それらの積に過負荷率（１．５）を掛けて変圧器３０Ａの負荷の運用目標値とする。すなわち、変圧器２０Ｂの負荷の運用目標値は、変圧器容量３０ＭＷ×力率０．９５×電圧降下率０．９８×過負荷率１．５＝４２ＭＷと計算される。

また、本実施形態では、第１変電所２０において低圧側母線５０Ａに事故が発生すると、第２変電所３０の変圧器３０Ａには、事故前の潮流に加えて、低圧側母線５０Ａ，５０Ｂに接続された連絡線５２の潮流が乗る。したがって、第２変電所３０の負荷と、連絡線５２の負荷との和が上述の運用目標値（４２ＭＷ）を超えないことが、停止パターン（１）についての運用条件となる。

停止パターン（２）：第１変電所２０では変圧器２０Ｂのみを運転するから、図４を参照して、変圧器２０Ｂの容量（６０ＭＷ）、力率（０．９５）、電圧降下率（０．９８）を取得し、変圧器２０Ｂの負荷の運用目標値を、変圧器容量６０ＭＷ×力率０．９５×電圧降下率０．９８×過負荷率１．５＝８４ＭＷと計算する。

停止パターン（２）において、高圧側送電線４０に事故が発生すると、第１変電所２０の変圧器２０Ｂには、事故前の潮流に加えて、高圧側送電線４０の潮流が乗る。したがって、第１変電所２０の負荷と高圧側送電線４０の負荷との和が、上記の運用目標値（８４ＭＷ）を超えないことが停止パターン（２）についての第１の運用条件となる。

また、停止パターン（２）において第１変電所２０の変圧器２０Ｂに事故が発生すると、第２変電所３０の２台の変圧器３０Ａ，３０Ｂには、事故前の潮流に加えて、第１変電所２０の潮流が乗る。したがって、変圧器３０Ａ，３０Ｂについてもの負荷の運用目標値を設定し、第１変電所２０の負荷と第２変電所３０の負荷の和が、その運用目標値を超えないことが必要である。図３のテーブルを参照して、変圧器３０Ａ，３０Ｂの合計容量は５５ＭＷ、力率は０．９５、電圧降下率は０．９８であるから、変圧器３０Ａ，３０Ｂの運用目標値は５５×０．９５×１．５×０．９８＝７７ＭＷと計算される。したがって、第１変電所２０の負荷と第２変電所３０の負荷の和がこの上記の運用目標値（７７ＭＷ）を超えないことが停止パターン（２）についての第２の運用条件となる。

そして、上記した第１及び第２の運用条件の双方を満たすことが、停止パターン（２）についての運用条件となる。

停止パターン（３）：この停止パターンでは、第１変電所２０の変圧器２０Ｂと、第２変電所３０の変圧器３０Ａを運転するが、第１発電所２０の変圧器２０Ｂに事故が発生すると、第２発電所３０の変圧器３０Ａには、事故前の潮流に加えて、第１発電所２０の潮流が乗る。第２発電所３０の変圧器３０Ａの運用目標値は、変圧器容量３０ＭＷ×力率０．９５×電圧降下率０．９８×過負荷率１．５＝４２ＭＷと計算されるから、第１変電所２０の負荷と第２変電所３０の負荷の和がこの運用目標値（４２ＭＷ）を超えないことが停止パターン（３）についての運用条件となる。

Ｃ．潮流計算
図５に示す負荷テーブルを参照して、期間毎の負荷情報を取得し、上記各停止パターン（１）〜（３）について、各送電線を通る有効電力と無効電力、及び、各変圧器の負荷を周知の潮流計算手法により期間毎に計算する。

Ｄ．損失計算
上記各停止パターン（１）〜（３）について、潮流計算で求めた各送電線の有効電力及び無効電力と、各送電線の抵抗値から送電線損失が計算され、また、各変圧器の負荷から、図３に示すような負荷−負荷損失特性を参照して、各変圧器の損失が求められる。そして、各停止パターン（１）〜（３）について系統全体の損失が計算される。
図６は、上記のように計算された各停止パターン（１）〜（３）について期間毎の損失を示す損失テーブルである。ただし、上記Ｂ．運用目標値の決定の処理において、各パターンの運用条件を満足できないと判定された場合は「実施不可」と示している。

Ｅ．運転パターン設定
図６に例示する損失テーブルから、期間毎に損失が最小となる停止パターンを決定する。なお、図６には、期間毎に最小の損失を丸で囲んで示している。こうして期間毎に決定した停止パターンから、図７に例示する運転パターンテーブルが生成される。

図８は、上記の運用方法の実施を支援するためのシステムの構成を示す。本システムは、コンピュータ１００及びデータベース１０２を備えており、データベース１０２には、図３〜図５に示すようなテーブルが記憶されている。すなわち、データベース１０２が本発明における変圧器情報記憶部及び負荷情報記憶部に相当する。その他、データベース１０２には、図１に示すような電力供給系統の構成を表す情報や各送電線の抵抗値などの上記手順Ａ〜Ｅの処理で必要な情報が記憶されている。なお、データベース１０２はコンピュータ１０に内蔵されたハードディスク装置などの記憶装置上に設けられてもよいし、コンピュータ１００とネットワーク経由で接続されたサーバー上に設けられてもよい。コンピュータ１００は、データベース１０２に記録されたテーブルを参照して、図２に示す手順Ａ〜Ｄの処理を実行し、その処理結果を、例えば図７に示すような運転パターンテーブルとしてディスプレイ装置１００ａに出力する。

以上説明したように、本実施形態によれば、各変圧器の損失を考慮して決定した変圧器の各停止パターンについて、供給信頼度が確保できるように変圧器の運用目標値を設定したうえで、その運用目標値を満足し、かつ、系統全体での損失が小さくなるような停止パターンを時期毎に選定する。したがって、本実施形態の運用方法によれば、電力の供給信頼度を確保しつつ、損失が小さく抑えられるように変圧器の減バンク運用を行うことができる。

本発明の一実施形態である変圧器の運用方法が適用される電力供給系統を示す系統図である。 本実施形態における処理手順を示すフローチャートである。 図３（ａ），（ｂ）は、夫々、第１変電所及び第２変電所の各変圧器の負荷と損失との関係を示すグラフである。 各変圧器の容量、力率、電圧降下率タップ数等の変圧器情報を示す変圧器情報テーブルである。 時期毎の各変電所や連絡線等の負荷を示す負荷テーブルである。 各停止パターンについて期間毎に計算された損失を示す損失テーブルである。 図６の損失テーブルに基づいて生成される運転パターンテーブルである。 本実施形態の運用方法の実施を支援するためのシステムの構成を示す図である。

符号の説明

１０ 電力供給源
２０ 第１変電所
２０Ａ，２０Ｂ 変圧器
３０ 第２変電所
３０Ａ，３０Ｂ 変圧器
４０ 高圧側送電線
５０Ａ，５０Ｂ 低圧側母線
１００ コンピュータ
１０２ データベース

Claims (3)

1. 互いに連系された複数の変電所を備える電力供給系統における変圧器の運用方法であって、
   前記連系された各変電所が有する各変圧器の損失量に基づいて、どの変圧器を停止するかを示す複数の停止パターンを決定する手順と、
   前記決定した停止パターンの夫々について、該当する変圧器を停止した場合に、運転する変圧器の負荷の運用目標値を設定する手順と、
   前記決定した停止パターンの夫々について、時期毎の各送電線の損失及び各変圧器の損失を決定し、それらを用いて系統全体の損失を時期毎に計算する手順と、
   前記設定した負荷の運用目標値と、前記計算した時期毎の系統全体の損失とに基づいて、時期毎に実施すべき前記停止パターンを決定する手順と、を備えることを特徴とする方法。
2. 互いに連系された複数の変電所を備える電力供給系統における変圧器の運用を支援する方法であって、前記連系された各変電所が有する各変圧器の損失特性を含む変圧器情報が格納された変圧器情報記憶部と、前記各変電所の時期毎の負荷が格納された負荷情報記憶部とを参照可能なコンピュータが、
   前記変圧器情報記憶部に格納された各変圧器の損失特性を参照して、どの変圧器を停止するかを示す複数の停止パターンを決定する手順と、
   前記決定した停止パターンの夫々について、該当する変圧器を停止した場合に、運転する変圧器の負荷の運用目標値を設定する手順と、
   前記負荷情報記憶部を参照して前記各変電所の時期毎の負荷を取得し、前記決定した停止パターンの夫々について、前記取得した時期毎の負荷を用いて、各送電線及び各変圧器の損失を決定し、それらを用いて系統全体の損失を時期毎に計算する手順と、
   前記設定した負荷の運用目標値と、前記計算した時期毎の系統全体の損失とに基づいて、時期毎に実施すべき前記停止パターンを決定する手順と、を実行することを特徴とする方法。
3. 互いに連系された複数の変電所を備える電力供給系統における変圧器の運用を支援するためのシステムであって、
   前記連系された各変電所が有する各変圧器の損失特性を含む変圧器情報が格納された変圧器情報記憶部と、
   前記各変電所の時期毎の負荷が格納された負荷情報記憶部と、
   前記変圧器情報記憶部に格納された各変圧器の損失特性を参照して、どの変圧器を停止するかを示す複数の停止パターンを決定する手段と、
   前記決定した停止パターンの夫々について、該当する変圧器を停止した場合に、運転する変圧器の負荷の運用目標値を設定する手段と、
   前記負荷情報記憶部を参照して前記各変電所の時期毎の負荷を取得し、前記決定した停止パターンの夫々について、前記取得した時期毎の負荷を用いて、各送電線及び各変圧器の損失を決定し、それらを用いて系統全体の損失を時期毎に計算する手順と、
   前記設定した負荷の運用目標値と、前記計算した時期毎の系統全体の損失とに基づいて、時期毎に実施すべき前記停止パターンを決定する手順と、を備えることを特徴とする変圧器運用支援システム。
   
   

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