JP2007166870A - 配電線力率推定方法及びそのシステム - Google Patents

Abstract

【課題】配電系統の監視制御、並びに、電圧電流適性判定、電圧調整器整定、負荷融通及びロス軽減等の検討やこれらを考慮した最適系統の検討を力率に基づいて簡単に行うことである。
【解決手段】地区区分、線路亘長、高圧需要比率等の特性情報で分類された配電線コード毎に力率を含む配電線特性情報データが記録されたデータベース７を参照して当該配電線２の前記特性情報の値が近いものを選定して当該配電線２の力率を推定するようにした。
【選択図】図１

Description

本発明は、配電系統内の各配電線の力率を的確に推定するための配電線力率推定方法及びそのシステムに関する。

現在の配電自動化システムにおいては、配電系統の監視制御、並びに、電圧電流適性判定、電圧調整器整定、負荷融通及びロス軽減等の検討やこれらを考慮した最適系統の検討を行っているものであるが、その判定の基礎となるデータとしては、変電所において計測されている当該配電線の電流と可搬式の力率計で測定された力率である。しかしながら、この力率測定は、可搬式の力率計で一日ないし数日の測定を行い、時間帯毎の力率を手動でシステムに設定している状態であり精度に問題があった。また、リアルタイムで力率を測定するためには、沢山の計器が必要であり、実際には困難であるため、リアルタイムの力率が測定されているわけではない。

また、特許文献１には、変電所の送出電圧、電流と配電系統内の各地点の電圧、電流を計測し、それぞれの計測値に矛盾がないように配電線負荷の絶対値や力率を選定することが記載されているが、変電所及び分散型電源からの電力供給量を負荷設備容量で按分し、力率は適当に設定しているものである。

さらに、特許文献２には、変電所出口付近で、配電線の電圧、電流及びその位相差をリアルタイムで計測し、有効電力、無効電力を計算し、その結果により電圧計算を実施している技術が記載されている。

特開２００２−５１４６号公報 特開平７−３０８０３６号公報

配電自動化システムにおいて、配電系統の監視制御、並びに、電圧電流適性判定、電圧調整器整定、負荷融通及びロス軽減等の検討やこれらを考慮した最適系統の検討を行うための判定の基礎となるデータとしては、変電所において計測されている当該配電線の電流及び力率を用いることが望ましい。しかしながら、従来、行われている力率測定は、可搬式の力率計で一日ないし数日の測定を行い、時間帯毎の力率を手動でシステムに設定している状態であり精度に問題があった。また、リアルタイムで力率を測定するためには、沢山の計器が必要であり、実際には困難であるため、リアルタイムの力率が測定されているわけではない。

請求項１記載の発明は、地区区分、線路亘長、高圧需要比率等の特性情報で分類された配電線コード毎に力率を含む配電線特性情報データが記録されたデータベースを参照して当該配電線の前記特性情報の値が近いものを選定して当該配電線の力率を推定するようにした配電線力率推定方法である。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の配電線力率推定方法において、配電線の力率計算要求があったときに、配電線コードが前記データベースに存在するか否かをチェックし、配電線コードが存在する時には当該配電線の有効電力Ｐ、無効電力Ｑの計算式を前記データベースから取得し、配電線コードが存在しない時には、前記配電線特性情報データから特性情報が近似している配電線の有効電力Ｐ、無効電力Ｑの計算式を前記データベースから取得するようにした。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の配電線力率推定方法において、測定データ入力部で配電線の特定部における任意期間の電力を測定データとして入力し、力率相関演算部で前記測定データ入力部で求めた入力値に基づいて回帰分析による力率相関式データを求め、これらの力率相関式データを前記データベースに記録するようにした。

請求項４記載の発明は、請求項３記載の配電線力率推定方法において、測定データ入力部での測定値は、有効電力Ｐと無効電力Ｑとであり、皮相電力Ｓとの力率相関式データＰ＝ａＳ＋ｂおよびＱ＝ｃＳ＋ｄを回帰分析により求めるようにした。

請求項５記載の発明は、配電線の特定部における任意期間の電力を測定データとして入力する測定データ入力部と、この測定データ入力部で求めた入力値に基づいて回帰分析による力率相関式データを求める力率相関演算部と、この力率相関演算部で求めた力率相関式データを地区区分、線路亘長、高圧需要比率等の特性情報で分類して記憶することによりデータベース化された力率相関データ記録部と、負荷記録データベースと配電線負荷推定データベースとよりなる配電自動化システムとよりなる配電線力率推定システムである。

請求項１記載の発明によれば、地区区分、線路亘長、高圧需要比率等の特性情報で分類された配電線コード毎に力率を含む配電線特性情報データが記録されたデータベースを参照して当該配電線の前記特性情報の値が近いものを選定して当該配電線の力率を推定することから、配電系統の監視制御、並びに、電圧電流適正判定、電圧調整器整定、負荷融通及びロス軽減等の検討やこれらを考慮した最適系統の検討を正確に推定された力率に基づいて行うことができ、制御や検討を正確に行うことができる。

請求項２記載の発明によれば、配電線の力率計算要求があったときに、配電線コードが前記データベースに存在するか否かをチェックし、配電線データが存在する時には当該配電線の有効電力Ｐ、無効電力Ｑの計算式を前記データベースから取得し、配電線データが存在しない時には、前記配電線特性情報データから特性情報が近似している配電線の有効電力Ｐ、無効電力Ｑの計算式を前記データベースから取得するため、配電線毎に的確な基準データを得ることができる。配電線の力率計算要求があったときに当該配電線の力率を測定していなくても力率を精度良く推定できる。

請求項３記載の発明によれば、測定データ入力部で配電線の特定部における任意期間の電力を測定データとして入力し、力率相関演算部で前記測定データ入力部で求めた入力値に基づいて回帰分析による力率相関式データを求め、これらの力率相関式データを前記データベースに記録するようにしたことにより、データベースへのデータの蓄積をきわめて容易に行うことができる。

請求項４記載の発明によれば、皮相電力と有効電力及び無効電力との相関関係を利用して、力率相関式データを求めることができる。リアルタイムで計測している電流値と力率相関式データから配電線力率を正確に推定できる。

請求項５記載の発明によれば、請求項１記載の配電線力率推定方法を、配電線の特定部における任意期間の電力を測定データとして入力する測定データ入力部と、この測定データ入力部で求めた入力値に基づいて回帰分析相関式による力率相関式データを求める力率相関演算部と、この力率相関演算部で求めた力率相関式データを地区区分、線路亘長、高圧需要比率等の特性情報で分類して記憶することによりデータベース化された力率相関データ記録部と、負荷記録データベースと配電線負荷推定データベースとよりなる配電自動化システムとによる簡易な構成のシステムにより実施することができる。

本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。まず、図１において、変電所Ａ、変電所Ｂと表示した変電所１からは、配電線Ａ、配電線Ｂと表示した配電線２を介して多数の需要家に電力が供給されている。これらの配電線２には、力率、有効電力、無効電力測定器３および電流測定器３ａがそれぞれ配設されている。この力率、有効電力、無効電力測定器３には、テレメータ４を介して測定データ入力部５が接続され、電流測定器３ａにはテレメータ４を介して後述する負荷記録データベースが接続されている。この測定データ入力部５には、有効電力Ｐ、無効電力Ｑが任意期間の測定値として入力されているものである。また、前記測定データ入力部５には、力率相関演算部６が接続されている。この力率相関演算部６は、図２に示す皮相電力（電流）Ｓと有効電力Ｐ及び無効電力Ｑとの関係に基づいて定められる力率相関式データ
Ｐ＝ａＳ＋ｂ
Ｑ＝ｃＳ＋ｄ
を演算しているものである。ついで、前記力率相関演算部６は、力率相関データ記録部７に接続されている。力率、有効電力、無効電力測定器３は全ての配電線に配設されなくても良い。また、可搬式力率計を用いて測定した力率から有効電力、無効電力、皮相電力を求め測定データ入力部５に入力しても良い。

ついで、社内の配電自動化システム８と他社の配電自動化システム９とが通信網１０に接続されてそれぞれ設けられている。前記配電自動化システム８は、前記テレメータ４に接続された負荷記録データベース１１と配電線負荷推定データベース１２とを備えている。これらの負荷記録データベース１１と配電線負荷推定データベース１２とは、前記力率相関データ記録部７に接続されている。また、前記配電自動化システム９は、負荷記録データベース１３と配電線負荷推定データベース１４とを備えている。これらの負荷記録データベース１３と配電線負荷推定データベース１４とは、前記通信網１０に接続されている。

このような構成において、力率、有効電力、無効電力測定器３が接続された配電線２の有効電力Ｐと無効電力Ｑとは、任意期間の測定値として測定データ入力部５に入力される。そして、図２に示す皮相電力（電流）Ｓと有効電力Ｐ及び無効電力Ｑとの関係に基づいて、回帰分析により力率相関式データＰ＝ａＳ＋ｂ、Ｑ＝ｃＳ＋ｄが求められ、この力率相関式データは力率相関データ記録部７に記憶されてデータベースを構成する。この力率相関データ記録部７には、測定可能な配電線２のデータが蓄積されるが、そのデータの形としては、例えば、図３、図４に示すデータ１と、データ２とがある。まず、データ１については、配電線コード、配電線名、有効電力計算式、無効電力計算式なる項目よりなるものである。また、データ２は、地区区分、線路亘長、配電線最大電力、高圧需要契約合計、高圧需要比率（高圧需要契約合計／配電線最大電力）、有効電力計算式、無効電力計算式なる項目よりなる。

このような構成において、図５に基づいて、力率相関データ記録部７がデータベース化される動作を説明する。まず、力率、有効電力、無効電力測定器３によって、配電負荷測定データが入手される。すなわち、これらの配電負荷測定データは、有効電力時系列データ１５、無効電力時系列データ１６、配電線特性情報データ１７である。配電線力率は、可搬型測定器を用いて１〜数日程度の期間測定するものでも良い。これらの配電負荷測定データの内、有効電力時系列データ１５、無効電力時系列データ１６によりＳ＝√（Ｐ^２＋Ｑ^２）なる皮相電力演算がなされる。ついで、皮相電力、有効電力、無効電力に基づいて、有効・無効電力相関式として、Ｐ＝ａＳ＋ｂ、Ｑ＝ｃＳ＋ｄと回帰分析されて配電線力率計算式としてデータベース登録がなされる。一方、配電線特性情報データ１７は、そのままデータベース登録がなされる。

また、配電線２の電流測定器３ａからは、テレメータ４を介して配電自動化システム８の負荷記録データベース１１にリアルタイムに配電線負荷のデータが送り出されている。

しかして、図６に基づいて力率計算要求による処理フローについて説明する。配電自動化システム８等においては、配電線コード、配電線特性情報データ１８、配電線電流定時計測データ１９、配電線有効・無効電力時系列データ２０を備えている。そして、力率計算要求があると、配電線コード、配電線特性情報データ１８、配電線電流定時計測データ１９に基づき、配電線コードがデータベースにあるか否かがチェックされる。該当配電線２の配電線コードがデータベースにあると、該当配電線２の有効電力・無効電力計算式をデータベースから取得し、定時計測電流値に対応する有効電力Ｐ、無効電力Ｑを、Ｐ＝ａＳ＋ｂ、Ｑ＝ｃＳ＋ｄとして推定計算し、配電線有効・無効電力時系列データ２０とする。

また、配電線コード、配電線特性情報データ１８、配電線電流定時計測データ１９に基づき、配電線コードがデータベースにあるか否かのチェックの結果、該当配電線２の配電線コードがデータベースになければ、配電線特性情報データから特性情報が近似している配電線２の有効電力Ｐ、無効電力Ｑの計算式をデータベースから取得する。これにより、力率を測定していない配電線の力率を精度良く推定できる。

本発明の実施の態様を示すもので、配電線力率推定システムのブロック図である。 皮相電力と有効電力及び無効電力との関係を示すグラフである。 データベースの説明図である。 データベースの説明図である。 配電線力率（有効電力、無効電力）実測データの登録過程を示すフローチャートである。 配電自動化システム等からの力率計算要求による処理を示すフローチャートである。

符号の説明

２ 配電線
７ データベース

Claims (5)

1. 地区区分、線路亘長、高圧需要比率等の特性情報で分類された配電線コード毎に力率を含む配電線特性情報データが記録されたデータベースを参照して当該配電線の前記特性情報の値が近いものを選定して当該配電線の力率を推定するようにしたことを特徴とする配電線力率推定方法。
2. 配電線の力率計算要求があったときに、配電線コードが前記データベースに存在するか否かをチェックし、配電線データが存在する時には当該配電線の有効電力Ｐ、無効電力Ｑの計算式を前記データベースから取得し、配電線データが存在しない時には、前記配電線特性情報データから特性情報が近似している配電線の有効電力Ｐ、無効電力Ｑの計算式を前記データベースから取得するようにしたことを特徴とする請求項１記載の配電線力率推定方法。
3. 測定データ入力部で配電線の特定部における任意期間の電力を測定データとして入力し、力率相関演算部で前記測定データ入力部で求めた入力値に基づいて回帰分析相関式による力率相関式データを求め、これらの力率相関式データを前記データベースに記録するようにしたことを特徴とする請求項１又は２記載の配電線力率推定方法。
4. 測定データ入力部での測定値は、有効電力Ｐと無効電力Ｑとであり、回帰分析により皮相電力Ｓとの力率相関式データを求めるようにしたことを特徴とする請求項３記載の配電線力率推定方法。
5. 配電線の特定部における任意期間の電力を測定データとして入力する測定データ入力部と、この測定データ入力部で求めた入力値に基づいて回帰分析相関式による力率相関式データを求める力率相関演算部と、この力率相関演算部で求めた力率相関式データを地区区分、線路亘長、高圧需要比率等の特性情報で分類して記憶することによりデータベース化された力率相関データ記録部と、負荷記録データベースと配電線負荷推定データベースとよりなる配電自動化システムとよりなることを特徴とする配電線力率推定システム。
   

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