JP2006014448A - 配電線監視装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、監視・計測結果に対し信頼性向上を目的とした配電線監視装置を提供する。
【解決手段】監視・計測制御に対し電流値情報と複数の判定結果情報を用い、更にその判定処理に対し、計測出力部３を構成し判定部２の判定処理に対し判定制御を実行するよう構成したものである。このように構成すると、例えば二次系統への単相重負荷の接続により発生する一次系統瞬時的な判定出力でなく一定期間計測・監視を行ない判定検出できるため検出誤りが少ない。
【選択図】図１

Description

本発明は、最適な配電系統運用に行なうに必要な配電線状態の情報提供を行なう配電監視装置に関するもので、特に配電線もしくは送電線の電流情報から配電系統を監視し、同配電線の潮流方向ないしは相回転を計測・監視する配電線監視装置に関するものである。

近年の送配電設備・運用に対する設備有効利用やロスミニマム思想から、電力融通及び配電系統運用においては配電系統の最適運用化が叫ばれており、特に配電線ないしは送電線の状態監視による同配電線・送電線の潮流方向や相回転の計測は必要機能とされている。

このような中、従来より三相交流配電線または送電線の潮流方向ないしは相回転の監視に対し、任意の線間電圧もしくは相電圧等の基準電圧信号に対する相電流の位相差による潮流方向の監視、計測、ならびに各相電流の位相差を計測し、相回転を監視・計測する技術を用いた配電線監視装置が構成されている。

しかるに両送配電線情報を計測・監視する場合、いずれの場合も相電流の波形認識、換言すると基準となる前記電圧信号もしくは他相電流とのベクトル関係を計測する必要があり、よって、相電流の位相情報を含む波形認識を行なう必要がある。ここで、従来の手法による相電流の位相情報を含む波形計測手段について記す。相電流の位相差情報検出に関しては計測すべき要素信号となる各相電流のゼロクロス点もしくは波形ピーク点（以後、位相検出点と言う）の検出を行ない、位相検出点より潮流方向判定手段では基準電圧信号に対する相電流の位相差により潮流方向判定を行ない、かつ相回転判定手段においては各相電流の位相検出点の検出順位より相回転を判定し、この計測・監視情報を都度計測・監視情報として出力する構成としている。

図７は従来の配電線監視装置の構成を示すものであり、Ｒ，Ｓ，Ｔは三相交流配電線もしくは送電線を示す。１０１は同送電線の各相電流を計測する変流器、１０２は同送配電線の任意の線間電圧を計測する計器用変圧器（以下、単に変圧器という）、１０３は前記変流器１０１及び変圧器１０２の出力を入力としそれぞれの位相検出点より位相差検出を行なう位相差検出部、１０４は前記位相差検出手段の結果より配電線の状態情報である潮流方向及び相回転を監視・検出する判定部、１０５は前記判定手段の結果を出力する出力部である。

以上のように構成された従来の配電線監視装置１００について、その動作について説明する。

位相差検出部１０３では、変流器１０１及び変圧器１０２から計測された、該当送配電線の対象信号より位相差情報を判定するための位相検出点を計測する。その計測手段は、それぞれの計測波形信号より波形ゼロクロス点もしくは波形ピーク点を検出し、それぞれの検出順位を判定部１０４に出力する。判定部１０４においては、その位相差検出部１０３からの検出結果のみに基づき判定処理を行ない該当送配電線の潮流方向及び相回転を検出し、出力部１０５に検出結果を判定の都度出力するよう構成されたものである。尚、相回転検出に関しては相電流の位相検出点の検出順位により相回転を判定しており、位相差検出部１０３からの位相検出点情報が公知の通り順相関係、つまり一定期間の位相検出点の検出順位が「Ｒ→Ｓ→Ｔ」で相回転を順相と判断し、前記関係が崩れている場合「逆相」と判断する。一方、潮流方向判定においては基準となる任意の線間電圧と任意の相電流との位相差関係を判定し潮流方向を判定する。任意の線間電圧をＴＲ相間電圧Ｖｔｒ及び相電流をＳ相電流とした場合の潮流方向判定を図８に示す。図８に示すように予め設定・規定された潮流方向に対し、線間電圧Ｖｔｒに対し進み位相０〜１８０ｄｅｇで潮流方向「正」と、遅れ「０〜−１８０ｄｅｇ」で「逆」と判断する。そして出力部１０５においては、前述の判定部１０４の判定結果に変化が生じると、都度判定結果を出力するよう構成している。同様の技術として特許文献１に記載の発明がある。
特開昭６３−１６１８０８号公報

しかしながら従来構成によると、三相交流配電線もしくは送電線において二次側（低圧配電線側）系統に単相の重負荷、例えば高調波発生負荷や特に力率改善型負荷等が接続されると、二次側系統に発生する電流値に比例した電流が一次側系統にも発生するため、低容量配電線もしくは送電線のような一次側系統に流れる相電流が小さい場合や、また夜間等の前記重負荷接続前の相電流が小さい場合などは、二次側系統への重負荷連係時の過度電流により一次側系統の相電流に影響が現れ、場合によっては一次側電流の正常時の位相関係を崩す、換言すると位相反転状態の電流波形が現れることもある。このような配電系統状態の場合、従来の判定手段によると電圧信号及び他相電流との位相関係を常時計測・監視し潮流方向判定もしくは相回転判定を行ない、位相差検出部の出力結果のみの情報から都度判定結果を出力する構成としており、前述のように二次側系統への重負荷連係時には、過度電流の大きさにより誤判定してしまう時間が発生する問題を有している。送配電系統における潮流方向並びに相回転の配電線情報は、電流・電圧等の他配電線状態要素と異なり刻々と変化するものでなく、同状態の計測・監視については瞬時検出よりも誤検出のない安定化した検出が望まれるものである。

今後の電力自由化を迎え、益々高圧系統への多種発電機源の連係や自己託送による既存配電系統の活用が多くなる中、配電系統の最適運用のためには配電系統の潮流・相回転等を詳細に監視・計測する必要があり、前述の配電系統現象は配電系統運用において一つの課題点としてあげることができる。

本発明は、前述の課題点に対し課題点対策を施した配電線監視装置を提供するものである。

尚、図９、図１０に三相交流配電線にて計測した低圧側系統への重負荷連係前後の各相電流波形を示す。

上記目的を達成するために本発明の配電線監視装置は、三相交流配電線または送電線の電流を計測する電流計測手段と、同配電線もしくは送電線の任意の線間電圧を計測する電圧計測手段と、前記電流計測手段と電圧計測手段の出力から前記電流及び電圧の位相差を計測する位相差検出手段と、位相差検出手段の結果から三相交流配電線または送電線の状態判定を行なう判定手段と、前記判定手段の判定結果を出力する出力手段とを備え、
第１に前記電流計測手段の計測した各相電流値が所定値以上のときのみ潮流方向及び相回転の判定処理を実施させるよう構成した判定制御手段を備えた配電線監視装置。

第２に、所定の時限毎に前記送配電線の状態判定を少なくとも１回以上の所定回数行なわせる第１の時限設定手段と、前記複数回の判定結果が全て同一結果である時に、前記判定結果を出力させる出力制御手段とを備えた配電線監視装置。

第３に、前記判定結果が反転したことを前記判定手段が検出した際に、更に所定の時限毎に判定ロジックを少なくとも１回以上行なわせる第２の時限設定手段と、前記少なくとも１回以上の判定結果が全て前記反転後の判定結果と同じである時に、前記判定手段の判定結果を出力させる出力制御手段とを備えた配電線監視装置。

上記構成によると、
（１）判定制御手段に所定値となる基準電流値以上になる判定ロジックを付加することで、監視装置に用いた波形計測性能、ここでは波形処理に必要な分解能に合わせた相電流の大きさを設定することで、各相電流の位相情報を含む位相検出点の精度を向上させることが可能となり、よって、信頼性の高い配電線監視装置を提供することが可能となる。

（２）一定間隔に複数回の判定処理を実施させること。更にその複数回の判定結果が、予め設定された複数回数全てにおいて同一結果である場合のみ判定結果を出力するよう構成することで、例えば過度電流等による一過性の送配電線状態においても、その一過性の結果を送出することなく、信頼性の高い配電線監視装置を提供することが可能となる。

更に本発明の配電線監視装置は、三相交流配電線または送電線の電流を計測する電流計測手段と、同配電線もしくは送電線の任意の線間電圧を計測する電圧計測手段と、前記電流計測手段と電圧計測手段の出力から前記電流及び電圧の位相差を計測する位相差検出手段と、位相差検出手段の結果から三相交流配電線または送電線の状態判定を行なう判定手段と、前記判定手段の判定結果を出力する出力手段とを備え、少なくとも２相以上の相電流と任意の線間電圧との位相差を計測し、潮流方向を判定するよう構成した配電線監視装置であって、
本構成によると、複数相から判定を行なうようにしたものであり、よって配電線事故等により該当する相への影響が発生した場合でも、誤情報の判定結果送出を防ぐことを可能とする構成としたものである。

今後の電力自由化を迎え、益々高圧系統への多種発電機源の連係や自己託送による既存配電系統の活用が多くなる中、以上の発明によると配電系統の最適運用のための配電線状態情報を容易に計測・監視でき、かつ監視情報の信頼性向上を計った配電線監視装置の提供を可能とし、よって最適な送配電線運用を可能とする効果を発揮するものである。

（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１について図１、図２を用いて説明する。尚、図７に示す従来例の機能と同じ機能・要素もしくは公知の技術に関しては、同じ番号の付与もしくは公知であることを示し詳細な説明は省略し、特に本発明に関連す事項を重点に説明する。また、基本的な潮流方向及び相回転の検出については従来例と同じ構成によるものである。

図１は本発明の配電線監視装置１の構成を示すものであり、Ｒ，Ｓ，Ｔは三相交流配電線もしくは送電線を示す。１０１は同送配電線の各相電流を計測する変流器で、１０２は同送配電線の任意の線間電圧を計測する変圧器、１０３は前記変流器１０１及び変圧器１０２の出力を入力としそれぞれの位相検出点より位相差検出を行なう位相差検出部、２は前記位相差検出部１０３及び以降に記載する制御出力部３の結果より配電線の状態情報である潮流方向及び相回転を監視・計測する判定部、１０５は前記判定部２の結果を出力する出力部であり、以上の構成により本発明の配電線監視装置１を構成する。

また図２は制御出力部３の構成を示すものである。４は判定部２に制御信号Ｓを出力するよう構成した制御信号出力部、５は一定間隔Ｔｓで配電線状態を判定するよう制御信号出力部４に制御信号Ｓ１を出力する第１時限設定部、６は判定部２の結果を入力とし、判定結果に変化が生じた場合、間隔Ｔｓより更に短い間隔Ｔａで複数回の判定処理を実施させるよう制御信号出力部４に第２の制御信号Ｓ２を出力する第２時限設定部、７は変流器１０１からの計測信号を入力し各相の電流値が所定値以上である場合に制御信号出力部４に第３の制御信号Ｓ３を出力する第３制御部である。

以上のように構成された本発明の配電線監視装置１に用いた判定部２及び制御出力部３について、その動作の説明を行うことで、併せて配電線監視装置１について説明する。

判定部２は制御信号出力部４からの制御信号Ｓに基づき位相差検出部１０３の情報より配電線状態を判定するよう判定部２を構成したもので、判定部２において予め設定された複数回の判定結果が全て同じである場合に配電線状態を判定・認識し、判定結果を出力部１０５に出力するよう構成している。尚、本実施例においては、少なくとも判定結果に変化が発生後、５回同じ結果である場合に配電線状態に変化「有り」を認識し、潮流方向及び相回転の判定を行ない、判定結果を出力するよう構成した。

次に制御出力部３の機能・動作について説明する。制御信号出力部４は第１時限設定部５、及び第２時限設定部６かつ第３制御部７からの制御信号により判定部２に出力する制御信号Ｓを生成する構成としている。

その動作・機能を図３を基に説明する。図３におけるＡ区間に示す制御信号は前述の第１時限設定部５及び第３制御部７との論理積（ＡＮＤ）条件より生成された制御信号Ｓであり、所定値以上の電流が流れている状態で一定間隔Ｔｓ毎に判定処理を実施するように構成している。本実施例においては一定間隔Ｔｓは１秒とし、所定電流値は１０（Ａ）とした。

次に図３のＢ点に示す制御信号は、第２の制御信号Ｓ２を付加した制御信号Ｓを示すものであり、判定結果に状態変化が発生した場合に更にＴａ間隔による複数回の判定処理を一定間隔Ｔｓ毎に実施させた制御信号を示すものである。尚、本実施例においては、制御信号Ｓ２による判定処理回数は０．１秒毎４回とし、４回の結果が一致した場合に一定間隔Ｔｓ毎の判定結果を認識するようにした。ここで、４回の結果が不一致の場合は状態変化無しとした。また制御信号Ｓ２出力に関しては、判定結果を出力した後、制御信号Ｓ２の出力を停止する構成とした。

以上の判定制御手段により、予め設定された回数において状態変化後の判定結果が全て同じ結果を判定部２で検出した場合に、判定結果を配電線状態情報として出力するよう構成した。

以上の構成によると、例えば二次系統への単相重負荷の接続により発生する一次系統の一過性の状態変化に関しても、瞬時的な判定出力でなく一定期間計測・監視を行ない判定・検出を行なうよう構成しているため、検出誤りの少ない潮流方向検出及び相回転検出機能を持つ配電線監視装置の提供が可能となる。

次に第２の実施例について説明する。

（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２について図１、図４を用いて説明する。尚、図７に示す従来例の機能と同じ機能・要素もしくは公知の技術に関しては、同じ番号の付与もしくは公知であることを示し詳細な説明は省略し、特に本発明に関連する事項を重点に説明する。また、基本的な潮流方向の検出については従来例と同じ構成によるものである。

なお、図１については実施の形態１と同様なので省略する。図４は判定部２における判定ロジックの流れを示すフロー図である。

図４に示すように基本的には任意の線間電圧ないしは相電圧及び基本となる相電流の位相検出点を位相差検出部１０３に基本検出点として検出する。尚、本実施例においては線間電圧Ｖｔｒ及び相電流に関してはＳ相電流Ｉｓとしている。判定部２においては、位相検出部１０２より出力された基本検出点より図４のフロー図に示すように、潮流方向に状態変化の発生「有／無」を監視する。次に潮流方向に状態変化を検出した場合、図４のフロー図に示すように他相電流と線間電圧Ｖｔｒとの位相検出点の監視を行なうようにしている。本発明においては、一旦Ｓ相電流Ｉｓの監視状態に変化が発生すると、Ｒ相電流Ｉｓ及びＴ相電流Ｉｔのそれぞれの電流における線間電圧Ｖｔｒとの位相検出点を監視し、三相電流全てに潮流方向に変化が生じている判定を行なった場合に潮流方向の状態変化を検出し、出力部１０５に判定結果を出力する構成としている。図５に線間電圧ＶｔｒとＲ相電流Ｉｒ、及び図６に同電圧ＶｔｒとＴ相電流Ｉｔによる潮流方向判定関係を示す。

以上の構成によると、例えば一線地絡事故等の配電系統への影響及び二次系統への単相重負荷の接続により発生する一次系統の一過性の状態変化に関しても、三相電流全ての情報より潮流方向を判定する構成としているため、検出誤りの少ない潮流方向検出機能を持つ配電線監視装置の提供が可能となる。

本実施例においては基準となる電圧信号においては相電圧を用い、また前述の変流器１０１及び変圧器１０２を例えば光センサ等による送配電系統の充電部に非接触により、それぞれの計測が可能なセンシングデバイスを用い構成し、絶縁信頼性面においても高信頼性が期待できる配電線監視装置を構成した。

本発明の配電線監視装置は、送配電線の潮流方向や相回転を容易な構成で、かつ判定出力情報の確度を上げた信頼性の高い判定情報を提供するものであり、送配電線の状態監視を行なう判定ロジック、もしくは機能手段として有用である。

本発明の実施の形態１における配電線監視装置の構成図 本発明の実施の形態１に用いた制御出力部の構成図 本発明の実施の形態１に用いた制御出力部の出力信号図 本発明の実施の形態２に用いた潮流方向判定フロー図 線間電圧ＶｔｒとＲ相電流Ｉｒによる潮流方向判定関係図 線間電圧ＶｔｒとＴ相電流Ｉｔによる潮流方向判定関係図 従来の配電線監視装置の構成図 線間電圧ＶｔｒとＳ相電流Ｉｓによる潮流方向判定関係図 単相重負荷接続前の三相交流配電線における各相電流図 単相重負荷接続時の三相交流配電線における各相電流図

符号の説明

１ 配電線監視装置
２ 判定部
３ 制御出力部
４ 制御信号出力部
５ 第１時限設定部
６ 第２時限設定部
７ 第３制御部
１０１ 変流器（ＣＴ）
１０２ 変圧器
１０３ 位相差検出部
１０４ 判定部
１０５ 出力部

Claims (7)

1. 三相交流配電線または送電線の電流を計測する電流計測手段と、同配電線もしくは送電線の任意の線間電圧を計測する電圧計測手段と、前記電流計測手段と電圧計測手段の出力とから前記電流及び電圧の位相差を計測する位相差検出手段と、位相差検出手段の結果から三相交流配電線または送電線の状態判定を行なう判定手段と、前記判定手段の判定結果を出力する出力手段とを備え、
   前記電流計測手段の計測した各相電流値が所定値以上のときのみ潮流方向の判定処理を実施させるよう構成した判定制御手段を備えた配電線監視装置。
2. 三相交流配電線または送電線の電流を計測する電流計測手段と、同配電線もしくは送電線の任意の線間電圧を計測する電圧計測手段と、前記電流計測手段と電圧計測手段の出力とから前記電流及び電圧のそれぞれの位相差を計測する位相差検出手段と、位相差検出手段の結果から三相交流配電線または送電線の状態判定を行なう判定手段と、前記判定手段の判定結果を出力する出力手段とを備え、
   前記電流計測手段の計測した各相電流値が所定値以上のときのみ相回転の判定処理を実施させるよう構成した判定制御手段を備えた配電線監視装置。
3. 三相交流配電線または送電線の電流を計測する電流計測手段と、同配電線もしくは送電線の任意の線間電圧を計測する電圧計測手段と、前記電流計測手段と電圧計測手段の出力とから前記電流及び電圧のそれぞれの位相差を計測する位相差検出手段と、位相差検出手段の結果から三相交流配電線または送電線の状態判定を行なう判定手段と、前記判定手段の判定結果を出力する出力手段とを備え、
   所定の時限毎に前記潮流方向の判定を少なくとも１回以上の所定回数行なわせる第１の時限設定手段と、前記複数回の判定結果が全て同一結果である時に、前記判定結果を出力させる出力制御手段とを備えた配電線監視装置。
4. 三相交流配電線または送電線の電流を計測する電流計測手段と、前記電流計測手段の出力から各相電流の位相差を計測する位相差検出手段と、位相差検出手段の結果から三相交流配電線または送電線の相回転を判定する相回転判定手段と、前記判定手段の判定結果を出力する出力手段とを備え、
   所定の時限毎に前記相回転の判定を少なくとも１回以上の所定回数に行なわせる第１の時限設定手段と、前記複数回の判定結果が全て同一結果である時に、前記判定結果を出力させる出力制御手段とを備えた配電線監視装置。
5. 三相交流配電線または送電線の電流を計測する電流計測手段と、同配電線もしくは送電線の任意の線間電圧を計測する電圧計測手段と、前記電流計測手段と電圧計測手段の出力とから前記電流及び電圧のそれぞれの位相差を計測する位相差検出手段と、位相差検出手段の結果から三相交流配電線または送電線の潮流方向を判定する判定手段と、前記判定手段の判定結果を出力する出力手段とを備え、
   前記潮流方向が反転したことを前記判定手段が検出した際に、更に所定の時限毎に潮流方向の判定を少なくとも１回以上行なわせる第２の時限設定手段と、前記少なくとも１回以上の判定結果が全て前記反転後の潮流方向と同じである時に、前記判定手段の判定結果を出力させる出力制御手段とを備えた配電線監視装置。
6. 三相交流配電線または送電線の電流を計測する電流計測手段と、前記電流計測手段の出力から各相電流の位相差を計測する位相差検出手段と、位相差検出手段の結果から三相交流配電線または送電線の相回転を判定する相回転判定手段と、前記判定手段の判定結果出力する出力手段とを備え、
   前記相回転が反転したことを前記判定手段が検出した際に、更に所定の時限毎に相回転の判定を少なくとも１回以上行なわせる第２の時限設定手段と、前記少なくとも１回以上の判定結果が全て前記反転後の相回転と同じである時に、前記判定手段の判定結果を出力させる出力制御手段とを備えた配電線監視装置。
7. 三相交流配電線または送電線の電流を計測する電流計測手段と、前記電流計測手段の出力から各相電流の位相差を計測する位相差検出手段と、位相差検出手段の結果から三相交流配電線または送電線の相回転を判定する相回転判定手段と、前記判定手段の判定結果を出力する出力手段とを備え、
   前記判定手段において、少なくとも２相以上の相電流と任意の線間電圧との位相差を計測し、潮流方向を判定するよう構成した請求項１，３，５に係わる配電線監視装置。

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