JP2007159188A - 受配電監視制御システム及びその方法 - Google Patents

Abstract

【課題】復旧時の回線容量を超えるような負荷状態のときでも、受電設備の自動復旧機能を解除しなくてもよい受配電監視制御システムを提供することにある。
【解決手段】配電系統から収集した配電系統情報を取込み記憶する系統状態監視部３４と、系統状態監視部３４に記憶されている配電系統情報，設備ＤＢに記憶されている設備データ，過去実績ＤＢに記憶されている過去の実績データを取込み、その時点で事故が発生したとして配電系統における各パターンでの負荷融通系統のシミュレーションを行い自動復旧が可能な受電設備を選定する自動復旧受電設備選定部３２と、自動復旧受電設備選定部３２で選定された受電設備に自動切替機能を有効にする信号を送信する設定結果出力部３５を備えた。
【選択図】図２

Description

本発明は、負荷状態や負荷の重要度を考慮して、受電設備の停電自動復旧機能を稼動させる受配電監視制御システム及びその方法に関する。

都市部などで停電しては困る重要な負荷の受電方式には、常予備方式や二回線受電方式があり、これらの受電方式では、複数の回線から受電しており、１つの回線で事故が発生して停電になっても、負荷側の受電設備が停電を検知し、自動的に事故が発生した回線とは別の回線からの電力供給に高速で切替え、停電時間が短時間となるようにしている。

このような受電方式では、例えば２回線で配電され、複数の負荷が受電設備を介して接続されている場合に、一方の回線（片回線ともいう）が事故などで使えなくなり、健全な片回線に全ての負荷が移っても過負荷にならないように、通常は１回線にはその回線容量の５０％以下の負荷しかのらないような運用になっている。

そして、受電設備がその設備の中で停電検知し、健全な片回線に高速で切替えて短時間で復旧できるようになっている。このため、事故停電が発生して健全停電区間が復旧するまでに、事故区間の確定から融通方法の計算の時間およびマスターステーションとの通信時間が掛かる一般の配電自動化システムと比べて有利な点となっている。

（特許文献１）には、複数の電源を有し、これらの電源の常時並列運用を行う電力系統に適用され、一定時間毎に電源及び負荷系統の電力のサンプリングを行い、複数の電源のうちいずれか一つ以上の電源が停止した時に残りの電源の出力と負荷量とがバランスさせるべく遮断すべき負荷量の演算を行い、この演算結果に基づき負荷の選択遮断を行う負荷選択遮断装置であって、演算機能を上位計算機側で待ち演算に必要な信号を入力する機能及び選択遮断信号を出力する機能をローカル制御装置側で持つ構成とし、ローカル制御装置は、上位計算機から、演算結果及び上位計算機が正常でかつ動作中であるという信号を受信し、上位計算機が正常でかつ動作中であれば、演算結果に基づき負荷の選択遮断を行う手段を有するとともに、上位計算機が正常でないときまたは動作中でないときには、上位計算機が正常でかつ動作中であった時の演算結果に基づき負荷の選択遮断を行う手段を有する負荷選択遮断装置が記載されている。

特開昭６４−１９９１９号公報

従来の技術のように、受電設備が片回線の停電を検知し、自動で別回線に切替える方法では、復旧後に回線容量を超えるような負荷状況だった場合、回線状態が回線容量を超えるような負荷状態であることは認識されないので、停電復旧したとき過負荷が発生してしまうという問題があった。

また、無計画な負荷の追加により、通常状態でも１回線にその負荷容量の５０％以上の負荷がのるような運用となっている普段重負荷の回線では、自動で別回線に切替える方法を実施すると、残りの１回線で過負荷が発生するという問題がある。このため、自動で別回線に切替える復旧時に回線容量を大きく上回るような普段重負荷の回線では、事故時に停電から復旧させると過負荷になるのを避けるため、回線上の一部または全ての受電設備で自動復旧の機能を解除している。そのような回線では、たとえ回線の負荷が軽くなり、自動復旧の機能を有効にしても過負荷が発生しない回線状態になっても、自動復旧機能は解除されたままの状態であるので、事故が発生したときに自動復旧は行われず、復旧まで長時間を要しているという問題があった。

（特許文献１）に記載の従来の技術は、複数の電源のうちいずれか一つ以上の電源が停止した時に残りの電源の出力と負荷量とがバランスさせるべく遮断すべき負荷量の演算を行い、この演算結果に基づき負荷の選択遮断を行うものであるため、重要な負荷が停電してしまうという問題があり、系統構成を適切に変更して健全な負荷の停電時間を短縮することには配慮されていないものであった。

本発明の第１の目的は、１回線にその負荷容量の５０％以上の負荷がのるような運用となっている普段重負荷の回線でも自動復旧が行える受配電監視制御システム及びその方法を提供することにある。

本発明の第２の目的は、復旧時の回線容量を超えるような負荷状態のときでも、受電設備の自動復旧機能を解除しなくてもよい受配電監視制御システム及びその方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の受配電監視制御システム及びその方法は、配電系統から系統状態情報を収集し、各事故模擬に対して配電系統の遮断器の入り切りを変更して負荷融通系統を作成し、該作成された負荷融通系統に過負荷のチェック，評価関数により系統状態の評価を行って現状自動復旧可能な受電設備を選定し、各受電設備に対し自動復旧機能を有効の設定をすること繰り返し実施し、刻々と変化する負荷状況に合わせてその時点で適切な選定をするものである。

本発明によれば、その時点で事故が起きても自動復旧可能な受電設備の自動復旧機能を有効にするので、負荷群の一部あるいは全部が自動復旧機能により過負荷を起こさずに可能な限り健全負荷の停電時間短縮することができる。

本発明の一実施例である受配電監視制御システムを図１から図４により説明する。図１は、本実施例の受配電系統の構成を示す図、図２は本実施例の受配電監視制御システムを説明する図、図３は、受配電監視制御システムのマスターステーションの処理フロー図、図４は受電設備自動復旧機能の有効無効設定テーブルを示している。

２回線の受配電系統は、例えば図１に示すように構成されている。変電所２０には、２回線用の変電所変圧器９及びフィーダ遮断器１１，変電所変圧器１０及びフィーダ遮断器１２が設けられる。フィーダ遮断器１１には配電線１３が、フィーダ遮断器には配電線
１４が接続され、配電線２回線で電力が供給されている。

配電線１３には、受電設備１ａ，１ｂ，１ｃが引込線２ａ，２ｂ，２ｃによりそれぞれ接続され、配電線１４には、受電設備１ａ，１ｂ，１ｃが引込線３ａ，３ｂ，３ｃによりそれぞれ接続され、配電線１３，１４から受電している。受電設備１ａには、引込線２ａと直列に接続された受電変圧器４ａ，遮断器６ａ，引込線３ａと直列に接続された受電変圧器５ａ，遮断器７ａが設置され、遮断器６ａと遮断器７ａとの間には連絡遮断器８ａが設けられている。同様に、受電設備１ｂには、引込線２ｂと直列に接続された受電変圧器４ｂ，遮断器６ｂ，引込線３ｂと直列に接続された受電変圧器５ｂ，遮断器７ｂが設置され、遮断器６ｂと遮断器７ｂとの間には連絡遮断器８ｂが設けられ、受電設備１ｃには、引込線２ｃと直列に接続された受電変圧器４ｃ，遮断器６ｃ，引込線３ｃと直列に接続された受電変圧器５ｃ，遮断器７ｃが設置され、遮断器６ｃと遮断器７ｃとの間には連絡遮断器８ｃが設けられている。

事故が発生していない通常の状態では、図１に示すように、フィーダ遮断器１１，１２、遮断器６ａ，７ａ，６ｂ，７ｂ，６ｃ，７ｃは閉状態で、連絡遮断器８ａ，８ｂ，８ｃは開状態となっている。

受電設備１ａ，１ｂ，１ｃにはそれぞれ負荷が接続されており、遮断器６ａには負荷
Ａ１５ａが、遮断器７ａには負荷Ｂ１６ａが、遮断器６ｂには負荷Ｃ１５ｂが、遮断器
７ｂには負荷Ｄ１６ｂが、遮断器６ｃには負荷Ｅ１５ｃが、遮断器７ｃには負荷Ｆ１６ｃがそれぞれ接続され、各負荷に電力が供給されている。

このような状態で、仮に配電線１３で事故が発生した場合は、フィーダ遮断器１１が遮断されて開状態となり、配電線１３に接続されている負荷は停電となる。この事故により配電線１３の電圧が低下し、この事故は図示しない保護継電装置により検知され、配電線１３に接続されている遮断器６ａ，６ｂ，６ｃは遮断され開状態となる。

ここで、連絡遮断器８ａ，８ｂ，８ｃは、遮断器６ａ，６ｂ，６ｃが負荷側の事故で遮断されたのではないこと、保護継電装置により遮断器６ａ，６ｂ，６ｃに掛かる電圧が低下したことを検知して投入され閉状態となる。これにより負荷Ａ１５ａ，負荷Ｃ１５ｂ，負荷Ｅ１５ｃには、配電線１４側から電力が供給される。これが高速で行われるので、無停電に近い短時間で電力が供給されるようになっている。

本実施例の受配電監視制御システムには、図２に示すように、マスターステーション
３０が設けられている。

マスターステーション３０には、自動復旧受電設備選定部３２，系統状態監視部３４，設定結果出力部３５が設けられている。系統状態監視部３４は、配電系統から収集した電圧電流や遮断器，開閉器の入り切り状態などの配電系統情報をリアルタイムで取込み、記憶させる。自動復旧受電設備選定部３２は、設備データベース３１（以下設備ＤＢ３１という）に記憶されている設備データ，過去実績データベース３３（以下過去実績ＤＢ３３という）に記憶されている過去の実績データを取込み、系統状態監視部３４からの配電系統の情報から、その時点で事故が発生したとして、配電系統における各パターンのシミュレーションを行う。この配電系統における各パターンのシミュレーションにより、その時点で事故が発生しても自動復旧が可能で適切な受電設備を選定する。

自動復旧受電設備選定部３２のシミュレーション結果は、設定結果出力部３５に送られ、設定結果出力部３５から自動復旧機能が有効である選定された受電設備へは自動切替機能を有効にする信号を、自動復旧機能が無効である選定された受電設備へは自動復旧機能を無効にする信号を送信する。

自動復旧受電設備選定部３２では、図３に示す処理フローによりシミュレーションが行われる。

ステップ４１で、設備ＤＢ３１からの設備データと、系統状態監視部３４から取得した配電系統のデータと、過去実績ＤＢ３３からの過去実績データを使用して配電系統モデルの作成を行い、計算の対象となる配電系統モデルを作成する。計算に使用する負荷データを作成するときに、現在の負荷情報だけでなく過去実績ＤＢ３３から、例えば先週の同じ曜日の負荷カーブを取得する。負荷データを作成する曜日が休日である場合は、過去実績ＤＢ３３から最も近い過去の休日の負荷カーブを取得する。

過去実績ＤＢ３３から取得した負荷カーブを用いて現時点以降の負荷変化を予測し、現在時刻から設定された時間、例えば４時間以内の最大負荷の値を求め、計算に使用する負荷とする。

ステップ４２で、ステップ４１で作成した配電系統モデルを使用して事故模擬を行う。事故模擬の種類としては、変電所変圧器事故，変電所遮断器−受電設備間の回線事故，受電設備内遮断器より負荷側の事故があり、変電所変圧器事故は変圧器の両端の遮断器をトリップし、変電所遮断器−受電設備間の回線事故はフィーダ遮断器をトリップして、各事故模擬を１つずつ実施する。事故模擬は、トリップする遮断器を遮断して開状態にしてから負荷側を停電させる。但し、受電設備内遮断器より負荷側の事故により受電設備内遮断器をトリップするのは本実施例では対象外としている。

ステップ４３で、負荷融通系統の作成を行う。このステップでは、配電系統の遮断器の入り切りにより系統構成を変更して停電の負荷に電力を供給するのに適切な系統構成を作成する。

ステップ４４で、過負荷のチェックを行う。このステップでは、ステップ４３で作成した系統構成のいずれかの箇所で過負荷が発生していないかのチェックを行い、過負荷が発生している場合は、ステップ４３に戻る。

過負荷が発生していない場合は、ステップ４５で系統状態の評価を行う。この評価では、数１に示す評価関数を用いて系統状態を評価する。
（数１）
ｆ＝Σ（Ｌｒ×Ｐｆ） （１）
ここで、Ｌｒ＝復旧できた負荷値（Ａ）、Ｐｆ＝重要度係数であり、Ｐｆは、一般企業・家庭で１.０ 、重要施設で１.１ 、優先契約施設で１.２ など事前に各負荷に決めてある係数を使用する。

ステップ４３からステップ４５を繰り返し、遮断器の入り切り状態の各組合せについて負荷融通の系統構成を作成する。ステップ４６で、数１で示す評価関数の値が予め設定された規定値を超えるか、計算回数が予め設定された規定値を超えるか、全ての遮断器の入り切り状態について負荷融通の系統構成が作成されたかの計算終了条件を判断し、計算終了条件が満たされた場合には、ステップ４７に移行する。

ステップ４７で、評価関数の値が最も高かった系統構成を適切な復旧時の負荷融通系統構成として選定し、ステップ４８で、事故時に選定した負荷融通系統構成に制御するために、各受電設備の自動切換機能の有効，無効情報を自動復旧受電設備選定部３２或いは設定結果出力部３５の有効無効設定テーブルにセットする。

図４に、有効無効設定テーブルの例を示す。有効無効設定テーブル６０には、事故模擬６１の欄と選定受電設備６２の欄が設けられており、例えば変電所変圧器９，変電所変圧器１０，回線Ａ，回線Ｂなどの事故模擬６１のそれぞれに対して受電設備１ａ，１ｂ，
１ｃなどの選定された受電設備６２が有効か無効かの計算結果をセットしている。ここで、最終の選定は、安全サイドとするため、有効のＡＮＤをとってセットしている。

ステップ４９で、全ての事故模擬が終了したか否かを判断し、終了していなければステップ４２に戻り、終了していれば、ステップ５０で、有効無効設定テーブル６０にセットされている情報に従い、各受電設備へ自動切換機能の有効，無効設定を送信する。

このシミュレーションは、設定された時間間隔で行われ、現在の系統状態を反映した適切な受電設備の自動切替を可能にしている。

本実施例によれば、その回線が重負荷なため、事故時に自動的に復旧させると過負荷が生じるのを避けるため、受電設備の自動復旧機能を解除しておく必要がなくなり、事故が発生した場合に回線上の一部あるいは全部の負荷が自動復旧でき、復旧時間を短縮することができる。又、負荷の重要度が高いものほど優先的に復旧できる確率を高くすることができるようになる。特に、過負荷が発生しやすく、複数回線受電方式を採用している地域に適用すると有効である。

又、配電系統の状態により復旧できる負荷が変化するが、配電系統のリアルタイムな情報で事故模擬を行っているので、現在の配電系統状態に合わせた自動復旧できる箇所を選定できる。又、各受電設備に自動復旧させる箇所を事前に設定できるので、光通信などの高速に通信機器を使用しなくてもよく、使用する通信経路の自由度を確保できる。

又、配電系統全体のオンライン情報や過去の実負荷実績情報も加味し判定することにより、過負荷を起こさずに事故時復旧率ができるだけ高く、かつ重要負荷を優先して復旧することができる。

本発明の一実施例である受配電系統の構成図である。 本実施例の受配電監視制御システムの全体構成図である。 受配電監視制御システムのマスターステーションの処理フロー図である。 受電設備自動復旧機能の有効無効設定テーブルを示す図である。

符号の説明

１…受電設備、２，３…引込線、４，５…受電変圧器、６，７…遮断器、８…連絡遮断器、９，１０…変電所変圧器、１１，１２…フィーダ遮断器、１３，１４…配電線、１５，１６…負荷。

Claims (6)

1. 配電系統から収集した配電系統情報を取込み記憶する系統状態監視部と、該系統状態監視部に記憶されている配電系統情報，設備ＤＢに記憶されている設備データ，過去実績
   ＤＢに記憶されている過去の実績データを取込み、その時点で事故が発生したとして配電系統における各パターンでの負荷融通系統のシミュレーションを行い自動復旧が可能な受電設備を選定する自動復旧受電設備選定部と、該自動復旧受電設備選定部で選定された受電設備に自動切替機能を有効にする信号を送信する設定結果出力部を備えた受配電監視制御システム。
2. 設備ＤＢからの設備データと、系統状態監視部から取得した配電系統のデータと、過去実績ＤＢからの過去実績データを用いて配電系統モデルを作成し、該作成された配電系統モデルを使用して行われる各事故模擬に対して配電系統の遮断器の入り切りを変更して負荷融通系統を作成し、該作成された負荷融通系統の過負荷チェック、評価関数により系統状態の評価を行って復旧時の負荷融通系統構成を選定し、該選定された復旧時の負荷融通系統構成に制御するために各受電設備の自動切替機能の有効，無効を設定テーブルにセットする自動復旧受電設備選定部を備えた受配電監視制御システム。
3. 設備ＤＢからの設備データと、系統状態監視部から取得した配電系統のデータと、過去実績ＤＢからの過去実績データを用いて配電系統モデルを作成し、該作成された配電系統モデルを使用して行われる各事故模擬に対して配電系統の遮断器の入り切りを変更して停電の負荷に電力を供給する系統構成を作成し、該作成された系統構成の過負荷チェック、評価関数により系統状態の評価を行って復旧時の負荷融通系統構成を選定する自動復旧受電設備選定部を備え、前記選定された復旧時の負荷融通系統構成に制御するために、事故模擬のそれぞれに対して各受電設備の自動切替機能の有効，無効を設定テーブルにセットする受配電監視制御システム。
4. 前記模擬事故が変電所変圧器事故又は変電所遮断器と受電設備間の回線事故であって、前記変電所変圧器事故の場合は変圧器の両端の遮断器をトリップし、前記変電所遮断器と受電設備間の回線事故の場合はフィーダ遮断器をトリップして事故模擬を行う請求項１から３のいずれかに記載の受配電監視制御システム。
5. 評価関数を用いて重要施設，優先契約施設を優先的に自動復旧機能を有効に設定する請求項１から３のいずれかに記載の受配電監視制御システム。
6. 設備ＤＢからの設備データと、系統状態監視部から取得した配電系統のデータと、過去実績ＤＢからの過去実績データを用いて配電系統モデルを作成し、該作成された配電系統モデルを使用して行われる各事故模擬に対して配電系統の遮断器の入り切りを変更して負荷融通系統を作成し、該作成された負荷融通系統に過負荷が発生していない場合は、評価関数により系統状態の評価を行って復旧時の負荷融通系統構成を選定し、該選定された復旧時の負荷融通系統構成に制御するために各受電設備の自動切替機能の有効，無効を設定テーブルにセットする受配電監視制御方法。
   

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