JP2007037354A - 単独運転防止システム - Google Patents

Abstract

【課題】 単独系統発生時の系統内での発電量と負荷量のバランス状態や、諸電気量変動の大小、あるいは分散型電源の連系台数などに影響されることなく、当該系統に連系された全ての分散型電源に対して確実に単独運転を防止でき、また所定の制御仕上がり目標時間を満足することができる単独運転防止システムを提供する。
【解決手段】 変電所１における起動条件が成立後、当該変電所１に設置された中央装置１４から、高圧配電線２への接続を事前に認識しておいた分散型電源３の端末装置５に対して転送遮断信号を送出して転送遮断を行った後、変電所１に設置された強制短絡用遮断器１５に対して強制短絡信号を送出して高圧配電線２の線間電圧を一時的につぶすことによって低圧配電線に連系された全ての分散型電源７の運転を停止させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電力系統に連系する分散型電源が単独運転状態となるのを有効に防止する単独運転防止システムに関する。

電気事業者の発電設備から電力供給される電力系統に対して、大容量回転機などの高圧系分散型電源や、太陽電池、燃料電池などのインバータ型の低圧系分散型電源といった各種の分散型電源が連系されている場合において、配電線における短絡または地絡事故、柱上変圧器の高低圧混触事故等の各種の系統事故が発生すると、変電所に設けた遮断器が開放されて変電所から電力系統への電力供給が遮断される。その際、何ら対策を講じていないときには、電力系統に連系している上記の各分散型電源から負荷に対して電力を供給し続ける、いわゆる単独運転の状態が発生する場合がある。

分散型電源によってこのような単独運転が生じたときには、変電所側では電力系統が遮断されていても、分散型電源の単独運転によって電力供給を受ける電力系統（以下、単独系統という）には有効電力が流れているので、単独運転状態になっていることを知らない作業員が単独系統内で事故の復旧作業などを行うと危険性を伴うことになる。また、単独運転が継続していると、変電所側遮断器の再投入による再閉路にも支障を来す。

そこで、このような分散型電源の単独運転を防止するために、従来より、各分散型電源に対して個別に単独運転検出装置を設置し、この単独運転検出装置で単独運転を検出した場合には、これに応じて当該分散型電源の運転を停止または系統から遮断するようにしている。

この場合の単独運転検出装置における機能としては、単独運転移行時における周波数や電圧位相等の電気量変化を検出することで単独運転を検出する、いわゆる受動方式（例えば、特許文献１参照）と、常時から微量の電気量の変動を電力系統に与えておき、単独運転に移行した際に生じる周波数変化またはそれから計算されるインピーダンス等の変化を検出することで単独運転を検出する、いわゆる能動方式（例えば、特許文献２参照）とがある。

特開平０８−０８２６４６号公報 特開平１０−２４８１６８号公報

ところで、従来の分散型電源の単独運転防止方式では、各分散型電源に対して個別に設置された単独運転検出装置の検出動作に依存しているため、単独系統内で発電量と負荷量がバランスしている場合、あるいは単独系統発生時に諸電気量の変動が少ない場合などには、単独運転を確実に検出できないことがある。特に受動方式では、このような場合には、検出タイミングが遅れて長時間単独運転が継続する恐れがある。一方、能動方式では、分散型電源が多数台連系されているときには、微量の電気量の変動を電力系統に与えるための注入電流の相互干渉によって単独運転検出感度が低下し、同様の問題が発生する恐れがある。

さらに、従来のように、各分散型電源に対して単独運転検出装置を個別に設置した構成の場合には、各分散型電源が単独運転防止装置によって停止または系統から遮断される時間にばらつきが生じ易く、日本電気技術規格委員会（ＪＥＳＣ）の電気設備の技術基準の解釈第１９条（以下、電技解釈１９条と略称する）において規定されている時間（以下、制御仕上がり目標時間という）内に全ての分散型電源を遮断あるいは停止させて単独運転を防止することが難しい。

例えば、太陽電池、燃料電池などの低圧系分散型電源の多数台が柱上変圧器を介して電力系統に連系されている場合において、柱上変圧器の高低圧混触などによって生じる地絡事故に起因して単独運転の状態が発生すると、低圧系各分散型電源による低圧側配電線の電位が３００Ｖや６００Ｖ近傍まで上昇するおそれがある。そして、このような電位上昇が３００Ｖや６００Ｖ近くの場合、電技解釈１９条の規定によれば、事故発生から前者の場合は２秒、後者の場合は１秒以内に高圧配電系統を遮断する必要があるため、当該低圧系分散型電源の単独運転も同様この時間内に防止する必要がある。

しかし、これらの制御仕上がり目標時間はかなり短いので、従来のように、変電所の電源遮断器が開放になって単独運転状態が発生した後、各分散型電源に対して個別に設置された受動方式や能動方式の単独運転検出装置によって単独運転の発生を検出する仕方では、制御仕上がり目標時間内に全ての分散型電源を遮断あるいは停止させることが難しい。

さらに、高圧配電系統に連系された分散型電源も含めて、電力系統を強制的に三相短絡させることによって単独運転を防止することが考えられるが、一般に高圧配電系統に連系された分散型電源は発電容量が大きいため、電力系統を強制短絡するだけでは、短絡電流が増大する。そして、これに対処するために強制短絡用遮断器が大型化したり、高圧配電系統に連系された分散型電源となる発電機が損傷を受けるなどの不具合を生じることが懸念される。

本発明は、上述の各課題を解決するためになされたもので、単独系統内における発電量と負荷量のバランス状態や、単独系統発生時における諸電気量変動の大小、あるいは分散型電源の連系台数などに影響されることなく、確実に単独運転を防止することが可能な単独運転防止システムを提供することを第１の目的とする。

また、本発明は、電力系統に発電容量の異なる各種の分散型電源が連系されている場合でも、制御仕上がり目標時間以内に、全ての分散型電源を遮断あるいは停止させて単独運転を確実に防止することが可能な単独運転防止システムを提供することを第２の目的とする。

さらに、本発明は、分散型電源の単独運転防止のために電力系統を強制的に三相短絡させる場合でも、短絡電流の増大に対処するために遮断器が大型化したり、高圧配電系統に連系された分散型電源が損傷を受けるなどの不具合発生を防止することができ、保安面と経済面で有利な単独運転防止システムを提供することを第３の目的とする。

上記の各目的を達成するために、本発明の単独運転防止システムは、変電所を経由して電力供給される電力系統に対して高圧配電系統に連系された分散型電源と低圧配電系統に連系された分散型電源とが共に連系されている場合の上記各分散型電源の単独運転を防止するシステムであって、上記高圧配電系統の分散型電源に対しては個別に電力系統との連系を遮断する分散型電源遮断器が介在され、また、上記変電所に設けられた変電所遮断器よりも下位側の電力系統には当該電力系統を強制短絡させる強制短絡用遮断器が設けられる一方、上記変電所には、事故検出に応答して単独運転防止の起動信号を出力する保護リレーと、各分散型電源の単独運転防止制御を一括集中的に行う中央装置とが設けられており、この中央装置は、上記保護リレーからの上記起動信号に応答して上記分散型電源遮断器の開放および強制短絡用遮断器の投入を一括して動作させるものであることを特徴としている。

本発明によれば、変電所に設けられた保護リレーから事故検出に応じて起動信号が出力されると、中央装置は、この起動信号に応じて直ちに高圧配電系統に連系された分散型電源に対する転送遮断と低圧配電系統に連系された分散型電源に対する強制短絡とを一括集中的に実施する。このため、電力系統に発電容量の異なる各種の分散型電源が連系されている場合であっても、変電所の保護リレー動作や遮断器を含めたシステム全体の時間協調が容易になる。

したがって、単独系統発生時において、各分散型電源に対して個別に設置された単独運転検出装置によって分散型電源を系統から遮断したり運転を停止したりする従来方式に比べると、単独系統内における発電量と負荷量のバランス状態、単独系統発生時における諸電気量変動の大小、分散型電源の連系台数などに影響されることなく、制御仕上がり目標時間以内に単独系統に属する全ての分散型電源を系統から遮断あるいは停止することができ、全ての分散型電源の単独運転を確実に防止することができる。

さらに、本発明においては、転送遮断対象となる高圧配電系統に連系された分散型電源について、事前に当該高圧配電系統に設けられている遮断器や開閉器の接続状態を認識しておき、低圧配電系統に連系された分散型電源に対する強制短絡を実行する前に、遮断器や開閉器の接続情報に基づいて、高圧配電系統に連系された分散型電源を優先的に電力系統から遮断するので、短絡電流の増大に対処するために強制短絡用遮断器が大型化したり、高圧配電系統に連系された分散型電源となる発電機が損傷するなどの不具合発生を防止することができ、保安面と経済面でも有利となる。

実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１における単独運転防止システムの構成図である。

この実施の形態１において、変電所１の下位側には、この変電所１を経由して電力供給される電力系統となる高圧配電線２が設けられており、この高圧配電線２には、高圧配電系統に連系された大容量回転電機などの分散型電源（以下、高圧系分散型電源という）３がそれぞれ分散型電源遮断器４を介して個別に連系されている。そして、各分散型電源遮断器４に対しては、この遮断器４を駆動する端末装置５が設けられており、各端末装置５は、通信回線６を介して後述する中央装置１４に接続されている。さらに、この高圧配電線２には、低圧配電系統に連系された太陽電池や燃料電池などのインバータ型の多数台の分散型電源（以下、低圧系分散型電源という）７が柱上変圧器８を介して連系されている。

一方、上記の変電所１内には、変電所変圧器１１、保護リレー１２、変電所遮断器１３、デジタルリレーユニット等で構成された中央装置１４、および強制短絡用遮断器１５が設置されている。なお、１８は変電所１内の母線である。

ここに、保護リレー１２は、変流器１６および変成器１７の検出出力を取り込んで系統事故の発生の有無を監視し、事故検出に応答して変電所遮断器１３に遮断信号ｅ２を出力するとともに、中央装置１４に対して単独運転防止のための起動信号ｅ１を出力するようになっている。また、強制短絡用遮断器１５は、中央装置１４から与えられる強制短絡信号により高圧配電線２に三相短絡を発生させるものである。

上記の中央装置１４は、分散型電源３，７の単独運転防止制御を一括集中的に行うもので、所定の制御プログラムをインストールすることにより、その内部に事前演算部１４１、事後演算部１４２、および第１，第２の内部タイマ１４３，１４４が構成されている。

事前演算部１４１は、各高圧系分散型電源３に設けられた分散型電源遮断器４や図示しない高圧配電線に設置された開閉器の入／切状態などの接続情報を収集するものであり、また、事後演算部１４２は、事前演算部１４１で収集された接続情報を参照して高圧系分散型電源３の転送遮断を実行するとともに、強制短絡用遮断器１５を動作させて高圧配電線２を三相短絡させるものである。

また、第１内部タイマ１４３は、転送遮断信号の出力タイミングを決定するものであり、また、第２内部タイマ１４４は、強制短絡信号の出力タイミングを決定するものである。この場合、分散型電源遮断器４による転送遮断が完了する時刻よりも、強制短絡用遮断器１５による強制短絡が完了する時刻の方が幾分遅れるように、各内部タイマ１４３，１４４がカウントアップするタイミングが予め調整されている。

次に、上記構成を備えた単独運転防止システムにおいて、各分散型電源３，７の単独運転防止制御の動作について、図２に示すフローチャート、および図３に示すタイムチャートを参照して説明する。なお、符号Ｓは各処理ステップを意味する。

まず、中央装置１４の事前演算部１４１は、単独運転防止制御の対象となる電力系統に含まれる分散型電源遮断器４や図示しない高圧配電線に設置された開閉器の設置状態、およびこれらの機器の入／切状態などの接続情報を計測して収集する（Ｓ１１）。

この場合、電力系統に含まれる高圧系分散型電源の遮断器の設置状態は、基本的に需要家側の情報となり、電気事業者の配電自動化システムには原則取り込まれないため、これら機器の接続情報は、中央装置１４と各端末装置５とを結ぶ専用の通信回線６を用いて収集される。図１に示す例では２台の分散型電源遮断器４の接続情報が通信回線６を介して中央装置１４の事前演算部１４１に収集される。なお、電気事業者の電力系統に含まれる遮断器や開閉器の接続情報については、配電自動化システムなどから収集することができる。

次いで、事前演算部１４１は、上記Ｓ１１で収集したデータに基づき、高圧配電線２に連系されている高圧系分散型電源３の接続状態を認識し、これを転送遮断の対象として接続認識テーブルにセットする（Ｓ１２）。こうして生成された最新の接続認識テーブルは、予め事後演算部１４２へ受け渡される。そして、接続認識テーブルの更新周期をカウントし、更新周期が経過すると（Ｓ１３）、再びＳ１１に移行する。

高圧配電線２における短絡事故や地絡事故、あるいは柱上変圧器８の高低圧混触事故などの系統事故が発生すると、変電所１に設けられた保護リレー１２が変流器１６や変成器１７の検出出力に基づいて系統事故等の発生を検出する。次いで、保護リレー１２は、事故検出に応じてリレー演算の実行を開始するとともに内部タイマを起動する（図３の時刻ｔ０）。

保護リレー１２は、内部タイマによってカウントされるカウント値が所定時間Ｔｓを経過した時点で系統事故等が継続していれば中央装置１４に対して起動信号ｅ１を出力する（図３の時刻ｔ１）。その後、保護リレー１２は変電所遮断器１３に対して遮断信号ｅ２を出力し（図３の時刻ｔ６）、これによって変電所遮断器１３が開放される（図３の時刻ｔ２）。

中央装置１４の事後演算部１４２は、保護リレー１２からの起動信号ｅ１に応答して、単独運転防止制御のシーケンスを起動する。すなわち、中央装置１４の事後演算部１４２は、高圧系分散型電源３を転送遮断するための演算を開始するとともに、転送遮断信号の出力タイミングを計時する第１内部タイマ１４３のカウントを開始する。さらに、この処理に並行して、事後演算部１４２は、強制短絡用遮断器１５により高圧配電線２を三相短絡させるための演算を開始するとともに、強制短絡信号の出力タイミングを計時する第２内部タイマ１４４のカウントを開始する。

続いて、事後演算部１４２は、第１内部タイマ１４３がカウントアップすると、接続認識テーブルに基づき、高圧系分散型電源３を転送遮断するための転送遮断信号を出力する（Ｓ２２）。この転送遮断信号は、通信回線６を経由して端末装置５に送信されるので、この転送遮断信号を受信した端末装置５は、分散型電源遮断器４を開放する（図３の時刻ｔ３）。

また、事後演算部１４２は、上記動作に並行して、第２内部タイマ１４４がカウントアップすると、これに応じて強制短絡用遮断器１５に対して強制短絡信号を出力する（Ｓ２３）。これによって、強制短絡用遮断器１５が動作して高圧配電線２の三相短絡を発生させる。その結果、高圧配電線２の各相線間電圧がほとんど零となり、当該高圧配電線２に柱上変圧器８を介して連系する全ての低圧配電線も線間電圧がつぶれる。

ここで、低圧系分散型電源７は、太陽電池や燃料電池などのインバータ型電源が主流のため、強制短絡用遮断器１５によって強制的に三相短絡が発生されて線間電圧がつぶれると、低圧系分散型電源７が備えるゲートブロックなどのインバータ保護機能や転流失敗によって瞬時に停止する。これにより、低圧系分散型電源７の単独運転が防止される（図３の時刻ｔ４）。

このように、強制短絡用遮断器１５によって高圧配電線２を強制的に三相短絡させることで低圧系分散型電源７は直ちに停止するため、当該低圧系分散型電源７については、高圧系分散型電源３のように個別に遮断器や端末装置、通信回線などを設ける必要がなく、経済的にも有利である。特に、低圧系分散型電源７が数百台など多数台が連系されるような場合には一層有利となる。

引き続いて、中央装置１４は、強制短絡信号を出力してから安全性が確保される一定時間後に、強制短絡用遮断器１５に対して開放信号を出力する（Ｓ２４）。その理由は、強制短絡用遮断器１５を閉じて短絡状態のままにしておくと、事故復旧後に変電所遮断器１３が再度投入されたときには、強制短絡用遮断器１５を介して大きな短絡電流が流れて危険であるが、この実施の形態１のように、一定時間後に強制短絡用遮断器１５を開放することで系統復旧操作を支障なく行うことができ、高圧配電線２への迅速な再送電が可能になる。

このような保護リレー１２および中央装置１４による単独運転防止制御において、時間的な観点に着目すると、この実施の形態１では、分散型電源遮断器４による転送遮断が完了する時点（図３の時刻ｔ３）よりも、強制短絡用遮断器１５による高圧配電線２の強制短絡が完了する時点（図３の時刻ｔ４）の方が幾分遅れるように、第１，第２内部タイマ１４３，１４４によって転送遮断信号が出力されるタイミングと強制短絡信号が出力されるタイミングとが予め調整されている。しかも、保護リレー１２が系統事故を検出した時点（図３の時刻ｔ０）から系統内の全ての分散型電源３，７が遮断および停止される時点（図３の時刻ｔ４）まで要する時間が、制御仕上がり目標時間Ｔｃ内に収まるように、システム全体の時間協調が図られている。

すなわち、保護リレー１２が変電所遮断器１３を開放して単独系統が発生する時刻ｔ２、転送遮断が完了する時刻ｔ３、強制短絡が完了する時刻ｔ４、および制御仕上がり目標時間Ｔｃの終了時刻ｔ５の間で、必ずｔ２＜ｔ３＜ｔ４＜ｔ５の関係が成立するように、第１，第２内部タイマ１４３，１４４がカウントアップする値を予め設定することによって時間協調が図られている。さらに具体的には、変電所１の保護リレー１２の動作時間、中央装置１４の演算時間、変電所遮断器１３の開放時間、通信回線６の伝送遅延時間、端末装置５の動作時間、分散型電源遮断器４の開放時間、強制短絡用遮断器１５の投入時間など総合的に考慮して第１，第２内部タイマ１４３，１４４がカウントアップする値を予め調整することによって時間協調が図られる。

この場合、図３から分かるように、保護リレー１２は、変電所遮断器１３に対して遮断信号ｅ２を出力する時点（図３の時刻ｔ６）よりも早い時点（図３の時刻ｔ１）で起動信号ｅ１を出力する。また、中央装置１４は、保護リレー１２により変電所遮断器１３が開放されて分散型電源３，７に単独運転状態が発生する時点（図３の時刻ｔ２）より前の段階、つまり、ここでは保護リレー１２から起動信号ｅ１を受信した時点（図３の時刻ｔ１）から直ちに高圧系分散型電源３の転送遮断および低圧系分散型電源７を強制停止させる制御シーケンスを開始する。

したがって、この実施の形態１では、従来のように単独運転状態が発生してから単独運転防止の制御を開始するよりも、単独運転防止制御のシーケンスが開始されるタイミングが時間的に前倒しされている。このため、保護リレー１２が系統事故を検出したときから系統内の全ての分散型電源３，７の単独運転が停止されるまでに要する時間が、制御仕上がり目標時間Ｔｃ内に収まるように時間協調を行うことが容易になる。

また、柱上変圧器８の高低圧混触によって単独系統が発生し、低圧系分散型電源７による電位上昇が３００Ｖや６００Ｖ近くの場合には、電技解釈１９条の規定により、事故発生から前者の場合は２秒、後者の場合は１秒以内に全ての分散型電源３，７を停止あるいは遮断して単独運転を防止する必要があるが、これらの制御仕上がり目標時間はかなり短いものなので、従来の個別の受動方式や能動方式では、その要件を満足させることが難しい。

これに対して、この実施の形態１では、上述のように変電所１の保護リレー１２の動作時間、変電所遮断器１３の開放時間、通信回線６の伝送遅延時間、端末装置５の動作時間、分散型電源遮断器４の開放時間、強制短絡用遮断器１５の投入時間など総合的に考慮して、転送遮断と強制短絡のタイミングを決めているので、制御仕上がり目標時間Ｔｃ内で全ての分散型電源３，７を停止あるいは遮断して単独運転を防止することができる。

さらに、高圧系分散型電源３は発電容量が大きいので、強制短絡用遮断器１５で高圧配電線２を強制短絡するだけでは、高圧系分散型電源３からの短絡電流が増大し、これに対処するために強制短絡用遮断器１５が大型化したり、高圧系分散型電源３となる発電機が損傷を受けるなどの不具合を生じる恐れがある。

これに対して、この実施の形態１では、前述したように、高圧系分散型電源３の遮断器４の遮断完了後（図３の時刻ｔ３）に強制短絡用遮断器１５を動作させて高圧配電線２を三相短絡させるため（図３の時刻ｔ４）、高圧系分散型電源３から強制短絡用遮断器１５に大きな短絡電流が流れる恐れはない。したがって、強制短絡用遮断器１５の大型化や、高圧系分散型電源３となる発電機が損傷を受けるなどの不具合発生を無くすことができ、保安面と経済面でも有利となる。

なお、上記の実施の形態１では、系統事故の検出から全ての分散型電源３，７の遮断および運転停止を行うまでに要する時間が制御仕上がり目標時間Ｔｃ内に収まるようにするために、保護リレー１２が変電所遮断器１３に対して遮断信号ｅ２を出力する時点（図３の時刻ｔ６）よりも早い時点（図３の時刻ｔ１）で起動信号ｅ１を出力している。

しかし、系統事故の検出から全ての分散型電源３，７の遮断および運転停止を行うまでに要する時間が、制御仕上がり目標時間Ｔｃ内に十分に収まるだけの時間的な余裕があるときには、例えば図４のタイムチャートに示すように、保護リレー１２が系統事故を検出した時点（図４の時刻ｔ０）から所定時間Ｔｕが経過して変電所遮断器１３に遮断信号ｅ２を出力するタイミング（図４の時刻ｔ６）に合わせて、保護リレー１２から中央装置１４に対して起動信号ｅ１を送出することも可能である。なお、この場合も当然ながら、図３の場合と同様、ｔ２＜ｔ３＜ｔ４＜ｔ５の関係を満足するように、単独運転防止制御全体の時間協調を図る必要がある。

また、上記の実施の形態１では、中央装置１４は、第２内部タイマ１４４がカウントアップすると、強制短絡用遮断器１５に対して直ちに強制短絡信号を出力するようにしているが、さらに安全を確保するためには、中央装置１４に対して変電所遮断器１３が開放されたことを示す遮断器開信号を取り込むようにし、第２内部タイマ１４４がカウントアップし、かつ、上記遮断器開信号が入力されたときにのみ中央装置１４から強制短絡信号を強制短絡用遮断器１５に出力されように、つまり、両者のＡＮＤ条件が満たされるときにのみ強制短絡用遮断器１５に対して強制短絡信号が与えられるようにしてもよい。

このようにすれば、変電所遮断器１３が閉状態のままであるのに、不意に強制短絡信号が強制短絡用遮断器１５に出力されて三相短絡が発生し、このため高圧配電線２を経由して強制短絡用遮断器１５に大きな短絡電流が流れて危険になるといった不具合を確実に防止することができる。

また、図１に示した実施の形態１では、理解を容易にするために、２台の高圧系分散型電源３が分散型電源遮断器４を介して一つの高圧配電線２に連系されている単純な構成を例にとって説明したが、現実には、系統の切り替え等によって転送遮断対象となる高圧系分散型電源３が変化する。

例えば、図５に示すように、３台の高圧系分散型電源３（ＤＧ１〜ＤＧ３）が分散型電源遮断器４（ＣＢＧ１〜ＣＢＧ３）、区分開閉器ＳＷ１〜ＳＷ６、連系開閉器ＳＷＣなどを介して高圧配電線２に連系されている場合において、通常状態で区分開閉器ＳＷ２が入、連系開閉器ＳＷＣが切となっているときには、転送遮断対象の高圧系分散型電源３はＤＧ１とＤＧ２であるが、区分開閉器ＳＷ２が切、連系開閉器ＳＷＣが入になると、転送遮断対象の高圧系分散型電源３はＤＧ１とＤＧ３になる。

したがって、前述したように、中央装置１４の事前演算部１４１において、単独運転防止のために、転送遮断対象となる分散型電源遮断器４や開閉器の接続情報を計測して収集し、こうして収集した接続情報に基づいて高圧系分散型電源３の接続状態を認識すること（図２のＳ１１，Ｓ１２）は、このような系統の切り替え等によって転送遮断対象となる高圧系分散型電源３が変化する場合にも柔軟に対処できるために有効である。すなわち、図５の例では、区分開閉器ＳＷ１〜ＳＷ６、連系開閉器ＳＷＣ、分散型電源遮断器４（ＣＢＧ１〜ＣＢＧ３）のそれぞれの入／切の接続情報を収集し、これらの接続情報に基づいて高圧系分散型電源３の接続状態を接続認識テーブルにセットする。なお、このような接続認識のための具体的な手法としては、グラフ理論に基づく探索アルゴリズムとして既に周知である、深さ優先探索などを用いることができる。

実施の形態２．
図６は本発明の実施の形態２における単独運転防止システムの構成図であり、図１に示した実施の形態１と対応する構成部分には同一の符号を付す。

上記の実施の形態１では、強制短絡用遮断器１５が変電所１内に設置されているが、低圧系分散型電源７が変電所１から電気的距離の遠い地点（例えば、変電所１から１０ｋｍ以上離れているような地点）に集中しているような場合には、図６に示すように、その低圧系分散型電源７の近傍に強制短絡用遮断器１５、および端末装置５が設置される。そして、端末装置５が通信回線６を介して中央装置１４に接続されている。

この実施の形態２における中央装置１４における単独運転防止制御のフローチャートは、図２に示した場合と基本的に同じであるが、中央装置１４の制御動作のタイムチャートが図３に示した場合と一部変わってくる。

すなわち、図７に示すように、強制短絡用遮断器１５を作動させて低圧系分散型電源７を停止させるために中央装置１４が強制短絡信号を通信回線６を介して端末装置５に出力するため、強制短絡制御の部分に強制短絡信号を送信する場合の伝送遅延時間と、端末装置５の動作時間とが余分に必要となる。

しかしながら、この実施の形態２の場合でも、系統事故の検出から全ての分散型電源３，７の遮断および運転停止を行うまでに要する時間が、制御仕上がり目標時間Ｔｃ内に収まるように、第１，第２内部タイマ１４３，１４４がカウントアップするまでのカウント値を調整し、かつ、単独系統が発生する時刻ｔ２、転送遮断が完了する時刻ｔ３、強制短絡が完了する時刻ｔ７、および制御仕上がり目標時間Ｔｃの終了時刻ｔ５の間で、ｔ２＜ｔ３＜ｔ７＜ｔ５の関係を満足させる。
その他の構成、および作用効果は、実施の形態１の場合と同様であるから、ここでは詳しい説明は省略する。

実施の形態３．
図８は本発明の実施の形態３における単独運転防止システムの構成図であり、図１に示した実施の形態１と対応する構成部分には同一の符号を付す。

上記の実施の形態１では、系統内に高圧系分散型電源３と低圧系分散型電源７とが共存する場合であったが、この実施の形態３では、系統内に高圧系分散型電源３のみが存在し、低圧系分散型電源７は存在しない。したがって、高圧配電線２を強制的に三相短絡させて低圧系分散型電源７を停止させる必要がないので、これに併せて強制短絡用遮断器１５が省略されている。

この実施の形態３の単独運転防止システムでは、高圧系分散型電源３の単独運転を防止するには、分散型電源遮断器４を転送遮断するだけでよいので、中央装置１４においては、強制短絡信号の出力タイミングをカウントする第２内部タイマ１４４が省略されている。したがって、中央装置１４における単独運転防止制御のフローチャートは図９に示すようになり、また、中央装置１４の制御動作のタイムチャートは図１０に示すようになる。

つまり、図９に示すフローチャートにおいて、中央装置１４の事前演算部１４１の動作は、実施の形態１の場合と同じであるが、事後演算部１４２においては、低圧系分散型電源７の単独運転を防止する必要がないため、これに併せて強制短絡用遮断器１５により高圧配電線２を強制短絡する処理ステップ（Ｓ２３、Ｓ２４）が省略されている。同様に、図１０のタイムチャートにおいては、強制短絡用遮断器１５により高圧配電線２を強制短絡させる処理が省かれている。

ただし、この実施の形態３の場合においても、系統事故の検出から全ての高圧系分散型電源３が転送遮断されるまでに要する時間が制御仕上がり目標時間Ｔｃ内に収まるように、第１内部タイマ１４３がカウントアップするまでのカウント値を調整し、かつ、単独系統が発生する時刻ｔ２、転送遮断が完了する時刻ｔ３、および制御仕上がり目標時間Ｔｃの終了時刻ｔ５の間で、ｔ２＜ｔ３＜ｔ５の関係を満足させる。
その他の構成、および作用効果は、実施の形態１の場合と同様であるから、ここでは詳しい説明は省略する。

実施の形態４．
図１１は本発明の実施の形態４における単独運転防止システムの構成図であり、図１に示した実施の形態１と対応する構成部分には同一の符号を付す。

上記の実施の形態１では、系統内に高圧系分散型電源３と低圧系分散型電源７とが共存する場合であったが、この実施の形態４では、系統内に低圧系分散型電源７のみが存在し、高圧系分散型電源３は存在しない。したがって、高圧系分散型電源３による単独運転を防止するために当該電源３を転送遮断する必要がないので、これに併せて分散型電源遮断器４、端末装置５、通信回線６が省略されている。

この実施の形態４の単独運転防止システムでは、高圧配電線２を強制短絡させて低圧系分散型電源７の動作を停止させるだけでよいので、中央装置１４においては、高圧系分散型電源３の接続状態を認識するための事前演算部１４１が省略され、また、転送遮断信号の出力タイミングをカウントする第１内部タイマ１４３も省略されている。

したがって、中央装置１４における単独運転防止制御のフローチャートは図１２に示すようになり、また、保護リレー１２および中央装置１４の動作のタイムチャートは図１３に示すようになる。

つまり、図１２に示すフローチャートにおいて、中央装置１４の事後演算部１４２においては、高圧系分散型電源３の単独運転を防止する必要がないため、これに併せて分散型電源遮断器４を転送遮断する処理ステップ（Ｓ２２）が省略されている。同様に、図１３に示すタイムチャートにおいても、分散型電源遮断器４を転送遮断する処理が省かれている。

ただし、この実施の形態４の場合においても、系統事故の検出から全ての低圧系分散型電源７の動作が停止されるまでに要する時間が制御仕上がり目標時間Ｔｃ内に収まるように、第２内部タイマ１４４がカウントアップするまでのカウント値を調整し、かつ、単独系統が発生する時刻ｔ２、強制短絡が完了する時刻ｔ４、および制御仕上がり目標時間Ｔｃの終了時刻ｔ５の間で、ｔ２＜ｔ４＜ｔ５の関係を満足させる。
その他の構成、および作用効果は、実施の形態１の場合と同様であるから、ここでは詳しい説明は省略する。

実施の形態５．
図１４は本発明の実施の形態５における単独運転防止システムの構成図であり、図１１に示した実施の形態４と対応する構成部分には同一の符号を付す。

上記の実施の形態４では、強制短絡用遮断器１５が変電所１内に設置されているが、低圧系分散型電源７が変電所１から電気的距離の遠い地点（例えば、変電所１から１０ｋｍ以上離れているような地点）に集中しているような場合には、図１４に示すように、その低圧系分散型電源７の近傍に強制短絡用遮断器１５、および端末装置５が設置される。そして、端末装置５が通信回線６を介して中央装置１４に接続されている。

この実施の形態５において、変電所１の中央装置１４における制御動作のフローチャートは、図１２に示した場合と基本的に同じであるが、タイムチャートが図１３に示した場合と一部変わってくる。

すなわち、図１５に示すように、強制短絡用遮断器１５を作動させて低圧系分散型電源７を停止させるために中央装置１４が強制短絡信号を通信回線６を介して端末装置５に出力するため、強制短絡制御の部分に強制短絡信号を送信する場合の伝送遅延時間と、端末装置５の動作時間とが余分に必要となる。

しかしながら、この実施の形態５の場合でも、系統事故の検出から全ての低圧系分散型電源７の動作が停止されるまでに要する時間が制御仕上がり目標時間Ｔｃ内に収まるように、第２内部タイマ１４４がカウントアップするまでのカウント値を調整し、かつ、単独系統が発生する時刻ｔ２、強制短絡が完了する時刻ｔ８、および制御仕上がり目標時間Ｔｃの終了時刻ｔ５の間で、ｔ２＜ｔ８＜ｔ５の関係を満足させる。
その他の構成、および作用効果は、実施の形態４の場合と同様であるから、ここでは詳しい説明は省略する。

実施の形態６．
図１６は本発明の実施の形態６における単独運転防止システムの要部を示す構成図であり、図１に示した実施の形態１と対応する構成部分には同一の符号を付す。

上記の各実施の形態１〜５では、変電所１よりも下位側の高圧配電線２における短絡や地絡事故、あるいは柱上変圧器８の高低圧混触事故などの系統事故によって単独系統が発生する場合について説明したが、変電所１の変電所変圧器１１よりも上位側の事故によって単独系統が発生する場合もある。例えば、図１６において、変電所変圧器１１よりも上位系統の事故によって変電所変圧器１１の一次側に設けた遮断器１９が開放されると単独系統が発生する。このようなときには、単独系統の範囲が実施の形態１〜５で示した場合よりもはるかに広くなる。

そこで、このような場合に対処するため、上記の各実施の形態１〜５に対してさらに次のような機能を追加することが好ましい。すなわち、中央装置１４は、変電所１の一次側の遮断器１９が閉状態から開状態に切り替わったときに、その切り替わり信号を起動信号として受信するようにする。その後は、各実施の形態１〜５に応じた制御フローチャート（図２、図９、図１２）に従って、単独運転防止制御のシーケンスが実施される。

この場合、実施の形態１〜３のように、中央装置１４の事前演算部１４１において、転送遮断対象となる高圧系分散型電源３の接続認識を必要とする場合（Ｓ１２）には、母線１８に連系された全ての高圧配電線２ａ〜２ｎについて単独系統発生条件を考慮して接続情報を入手しておく必要がある。

また、強制短絡用遮断器１５ａ〜１５ｎは、原則上、変電所１の母線１８に連系された全ての高圧配電線２ａ〜２ｎに個別に設置されるが、上位側の事故で単独系統が発生した場合には、中央装置１４から系統内に存在する全ての強制短絡用遮断器１５ａ〜１５ｎに対して強制短絡信号を送信する必要はなく、系統内に存在するいずれか一つの強制短絡用遮断器、例えば１５ａに強制短絡信号を出力して三相短絡状態とすれば十分である。

すなわち、系統内に存在するいずれか一つの強制短絡用遮断器例えば１５ａに強制短絡信号を出力して三相短絡状態とすれば、母線１８に連系された系統内の全ての高圧配電線２ａ〜２ｎの各相線間電圧がほとんど零となり、当該高圧配電線２ａ〜２ｎに接続するすべての低圧配電線も線間電圧がつぶれるので、低圧系分散型電源７の動作を瞬時に停止させ、単独運転を防止することができる。
なお、変電所変圧器１１と母線１８との間の位置に強制短絡用遮断器を設置して強制短絡を行う構成としても同様な効果が得られる。

なお、本発明は上記の実施の形態１〜６で示した構成に限定されるものではなく、本発明の趣旨に沿って各種の変形を加えることが可能である。

本発明の実施の形態１における単独運転防止システムの構成図である。 同システムにおける中央装置の制御動作を示すフローチャートである。 同システムにおける保護リレーおよび中央装置の制御動作を示すタイムチャートである。 同システムにおける保護リレーおよび中央装置の制御動作の変形例を示すタイムチャートである。 高圧配電線に連系された分散型電源の系統切り替えの説明図である。 本発明の実施の形態２における単独運転防止システムの構成図である。 同システムにおける保護リレーおよび中央装置の制御動作を示すタイムチャートである。 本発明の実施の形態３における単独運転防止システムの構成図である。 同システムにおける中央装置の制御動作を示すフローチャートである。 同システムにおける保護リレーおよび中央装置の制御動作を示すタイムチャートである。 本発明の実施の形態４における単独運転防止システムの構成図である。 同システムにおける中央装置の制御動作を示すフローチャートである。 同システムにおける保護リレーおよび中央装置の制御動作を示すタイムチャートである。 本発明の実施の形態５における単独運転防止システムの構成図である。 同システムの保護リレーおよび中央装置の制御動作を示すタイムチャートである。 本発明の実施の形態６における単独運転防止システムの要部を示す構成図である。

符号の説明

１ 変電所、２，２ａ〜２ｎ 高圧配電線、３ 高圧系分散型電源、
４ 分散型電源遮断器、５ 端末装置、６ 通信回線、７ 低圧系分散型電源、
８ 柱上変圧器、１１ 変電所変圧器、１３ 変電所遮断器、１４ 中央装置、
１５，１５ａ〜１５ｎ 強制短絡用遮断器。

Claims (5)

1. 変電所を経由して電力供給される電力系統に対して高圧配電系統に連系された分散型電源と低圧配電系統に連系された分散型電源とが共に連系されている場合の上記各分散型電源の単独運転を防止するシステムであって、上記高圧配電系統の分散型電源に対しては個別に電力系統との連系を遮断する分散型電源遮断器が介在され、また、上記変電所に設けられた変電所遮断器よりも下位側の電力系統には当該電力系統を強制短絡させる強制短絡用遮断器が設けられる一方、上記変電所には、事故検出に応答して単独運転防止の起動信号を出力する保護リレーと、各分散型電源の単独運転防止制御を一括集中的に行う中央装置とが設けられており、この中央装置は、上記保護リレーからの上記起動信号に応答して上記分散型電源遮断器の開放および強制短絡用遮断器の投入を一括して動作させるものであることを特徴とする単独運転防止システム。
2. 上記中央装置は、上記保護リレーから与えられる起動信号に応じて制御仕上がり目標時間内に単独系統内の全ての分散型電源が電力系統から遮断または停止されるように時間協調を行うものであることを特徴とする請求項１記載の単独運転防止システム。
3. 上記中央装置は、上記高圧配電系統に連系された分散型電源を優先的に転送遮断し、その後に上記低圧配電系統に連系された分散型電源に対する強制短絡を実行するシーケンス制御を行うものであることを特徴とする請求項２記載の単独運転防止システム。
4. 上記中央装置は、単独運転防止のために高圧配電系統に連系された分散型電源に対して設けられた上記分散型電源遮断器を転送遮断するのに先立って、その転送遮断対象となる分散型電源に対する遮断器や単独系統の途中に存在する開閉器の接続認識を行うものであることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の単独運転防止システム。
5. 上記低圧配電系統に連系された分散型電源が、変電所から電気的に離れた地点に集中して配置されている場合には、これらの分散型電源に近接して上記強制短絡用遮断器が設置される一方、上記中央装置は通信回線を介して上記強制短絡用遮断器に強制短絡信号を出力して転送遮断を実行させるものであることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の単独運転防止システム。

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