JP2007330080A - 瞬時電圧低下の事象の傾向分析システム及びその方法 - Google Patents

Abstract

【課題】瞬低対策装置の選択を数学的手法に基づいて合理的な選択することである。
【解決手段】電力系統の送配電線設備及び受電先の過去の瞬低実績を記憶する瞬低実績記憶手段と、この瞬低実績記憶手段に記憶された前記瞬低実績のサンプルから統計的手法に基づいて、瞬低の継続時間、電圧低下度の母集団の分布割合と、事象の発生確率を算出する分布割合演算手段と、各種の受電先における瞬低の継続時間と電圧低下度との影響を受ける範囲が特定された影響例を記憶する受電先影響例記憶手段と、瞬低時における電圧低下を補償する瞬低の継続時間の長短に応じて設けられた各種の仕様の瞬低対策装置と、前記受電先影響例記憶手段に記憶された受電先の特性と前記分布割合演算手段で演算された瞬低の継続時間、電圧低下度の母集団の分布割合および事象の発生確率とを参酌していずれかの瞬低対策装置を選択する瞬低対策装置選択手段とよりなる。
【選択図】図２

Description

本発明は、電力系統の送配電線設備及び受電先における瞬低による弊害を合理的に回避するようにした瞬時電圧低下の事象の傾向分析システム及びその方法に関するものである。

従来、電力系統の送配電線設備及び受電先における瞬低が発生する確率を計算してその情報を受電先その他に配信することにより、系統運用者や電力ユーザの負担を軽減し、雷害等に関する判断を容易にするようにした雷害による瞬低予測システムおよび予測方法は、例えば、特許文献１に記載されている。すなわち、特許文献１に記載された発明の構成は、落雷による瞬低を予測するシステムにおいて、過去の落雷データを記憶する過去落雷データ記憶手段と、過去の瞬低データを記憶する過去瞬低データ記憶手段と、気象データと該過去落雷データ記憶手段の記憶内容とを用いて、落雷の位置を予測する落雷移動先予測手段と、該落雷移動先予測手段の予測結果と地理的因子による落雷危険度とを用いて、被害可能性の高い送電線のデータを抽出する被雷送電線抽出手段と、該抽出された送電線のデータと前記過去瞬低データ記憶手段の記憶内容とを用いて、受電先の瞬低確率を計算する瞬低確率計算手段とを備えている落雷による瞬低予測システムおよびその方法である。

特開２００３-９０８８７号公報 電気協同研究第４６巻第３号

特許文献１に記載された発明は、過去の落雷データを記憶する過去落雷データ記憶手段と、過去の瞬低データを記憶する過去瞬低データ記憶手段と、気象データと過去落雷データ記憶手段の記憶内容とを用いて落雷の位置を予測し、その予測結果と地理的因子による落雷危険度とを用いて、被害可能性の高い送電線のデータを抽出し、抽出された送電線のデータと前記過去瞬低データ記憶手段の記憶内容とを用いて、受電先の瞬低を予測するものである。瞬低の発生を予測することによって、雷害に関する判断を容易にすることが可能であるが、その影響を回避するためには人為的手段を必要とするため、ユーザの負担を十分には軽減できない。

このようなことから、図１に示すように、瞬低時にその電源の電圧低下を補償するように機能する瞬低対策装置を需要家構内側に配設したものが実施されている。すなわち、電力会社１から送配電系統２を介して受電先には構内高圧母線３が接続され、この構内高圧母線３には、瞬低の対策を必要としない一般負荷４と低圧／小・中容量の重要負荷５と高圧／大容量の重要負荷６とが接続されているが、前記低圧／小・中容量の重要負荷５の電源側には低圧／小・中容量タイプの瞬低対策装置７が接続され、高圧／大容量の重要負荷６の電源側には高圧／大容量の瞬低対策装置８が接続されている。したがって、図１に示すシステムにおいては、瞬低発生時においても重要負荷５、６に対しては、瞬低対策装置７、８により電圧低下を補償しているものである。このような瞬低対策装置７、８の動作原理は、直列補償方式、並列補償方式等がある。しかしながら、いずれの方式が採用されているにしても、瞬低対策装置７、８の価格は、当然のことながら、低圧／小・中容量タイプのものと高圧／大容量タイプのものとでは大幅に異なる。また、何れの形式の瞬低対策装置７、８においても、補償可能な瞬低の継続時間の長短に応じて価格が大幅に相違する。すなわち、補償可能な瞬低の継続時間が長くなるにしたがって、高価格になるものである。

請求項１記載の発明は、電力系統の送配電線設備及び受電先の過去の瞬低実績を記憶する瞬低実績記憶手段と、この瞬低実績記憶手段に記憶された前記瞬低実績のサンプルから統計的手法に基づいて、瞬低の継続時間、電圧低下度の母集団の分布割合と、事象の発生確率を算出する分布割合演算手段と、各種の受電先における瞬低の継続時間と電圧低下度との影響を受ける範囲が特定された影響例を記憶する受電先影響例記憶手段と、瞬低時における電圧低下を補償する瞬低の継続時間の長短に応じて設けられた各種の仕様の瞬低対策装置と、前記受電先影響例記憶手段に記憶された受電先の特性と前記分布割合演算手段で演算された瞬低の継続時間、電圧低下度の母集団の分布割合および事象の発生確率とを参酌していずれかの瞬低対策装置を選択する瞬低対策装置選択手段とよりなる瞬時電圧低下の事象の傾向分析システムである。

請求項２記載の発明は、電力系統の送配電線設備及び受電先の過去の瞬低実績を瞬低実績記憶手段に記憶させ、この瞬低実績記憶手段に記憶された前記瞬低実績のサンプルから統計的手法に基づいて、瞬低の継続時間、電圧低下度の母集団の分布割合と、事象の発生確率を分布割合演算手段により算出し、受電先影響例記憶手段に各種の受電先における瞬低の継続時間と電圧低下度との影響を受ける範囲が特定された影響例を記憶させ、瞬低対策装置選択手段により瞬低時における電圧低下を補償する瞬低の継続時間の長短に応じて設けられた各種の仕様の瞬低対策装置から前記受電先影響例記憶手段に記憶された受電先の特性と前記分布割合演算手段で演算された瞬低の継続時間、電圧低下度の母集団の分布割合および事象の発生確率とを参酌していずれかの瞬低対策装置を選択するようにした瞬時電圧低下の事象の傾向分析方法である。

本発明は、瞬低対策装置選択手段により受電先影響例記憶手段に記憶された受電先の特性と分布割合演算手段で演算された瞬低の継続時間と電圧低下度との母集団の分布割合および事象の発生確率とを参酌して瞬低対策装置を選択するようにしたので、統計的手法に基づく瞬低の影響の度合いを定めて最も合理的な瞬低対策装置を選ぶことができ、これにより、許容できる確率の範囲内で瞬低の影響を許容しつつ安価な設備費で瞬低対策を行うことができる。

本発明の実施の態様を図面に基づいて説明する。送配電線系統２の回路網の一例は、例えば、図１に示した従来の例と同様であるものとする。このような送配電線系統２において、落雷等の原因により瞬低が発生することがあり、その瞬低対策を行わなければならないニーズがある。非特許文献２（電気共同研究第４６巻第３号）には昭和期の瞬低が発生した事象が全国平均として記載されているが、この特許文献２によれば、殆どの瞬低が「継続時間：０．１５秒以下（約８割）」、「電圧低下度：６０％以下（約９割）」である。しかしながら、これらの事象は、あくまで指標に過ぎず、状態は一様でないため、実際にはその傾向の把握が難しいものである。そこで、本実施の態様においては、このような事象の傾向を統計的手法に基づいて定量的に分析する手法の開発を意図しているものである。

まず、過去の瞬低実績を入手する。この過去の瞬低実績は、実績サンプルとして電力系統の送配電線設備及び受電先の過去の瞬低実績を記憶する瞬低実績記憶手段に記憶されているものである。正規分布の理論を用いることで、実績サンプル（＝標本サンプル）から母集団（＝過去および将来の全事象）の推測が可能となり、推測した母集団から、任意の事象の分布割合を算出し、それを発生確率として定量評価する。これにより、将来の事象について、定量評価することが可能になり、また、特異値（実績の）の評価も可能となる。

ここで、正規分布における任意の事象の分布割合算出について数式を用いて次に説明する。まず、過去の実績データＸｎ（実績サンプル）から、サンプル数ｎとして平均値μ、標準偏差σを算出する。

これにより、近似の正規分布関数（平均μ、分散σ^２）が次式のように得られる。

これを標準化（平均値を０、トータル積分値を１と）するには、z＝（ｘ−μ）／σとする。これにより、標準正規分布関数（平均０、分散１）は、

となり、標準正規累積分布関数（平均０、分散１）は、

となり、これを計算することによって、正規分布における任意の事象の分布割合が算出される。

また、二つの事象の同時発生確率について数式を用いて次に説明する。まず、
・事象Ａ：継続時間がａ秒以下の瞬低
・事象Ｂ：電圧低下度がｂ％以下の瞬低
とすると、各々の事象の発生確率Ｐ（Ａ）およびＰ（Ｂ）は、上式によって算出される。また、事象Ａの条件下で事象Ｂが発生する確率をＰ（Ｂ｜Ａ）とすると、事象Ａと事象Ｂが同時に発生する確率Ｐ（Ａ∩Ｂ）は、
Ｐ（Ａ∩Ｂ）＝Ｐ（Ｂ｜Ａ）Ｐ（Ａ）
となり、任意の事象の同時発生確率として算出できる。もし、事象Ａと事象Ｂとの相関を判断した結果、互いに独立である場合は、
Ｐ（Ａ∩Ｂ）＝Ｐ（Ａ）Ｐ（Ｂ）
となり、同様に算出できる。

ここで、図２に示すものは、縦軸を電圧低下度（％）とし、横軸を対数メモリによる瞬低継続時間（ｍｓｅｃ）として過去の実績データＸｎ（実績サンプル）をプロットしたものである。そして、図１に示す瞬低対策装置７、８により補償される補償範囲の例を太枠により示す。ここで、過去の実績データＸｎ（実績サンプル）に基づいて求められた母集団の正規分布は、一点鎖線により例示的に図示されている。

つぎに、図３に示すものは、非特許文献２（電気共同研究第４６巻第３号）に記載された瞬低の影響例であり、縦軸に電圧低下度（％）、横軸に瞬低継続時間（ｍｓｅｃ）がとられ、インバータモータ、電磁開閉器、高圧放電ランプ、パソコン、ワープロ、医療用電気機器、不足電圧継電器等が例示され、凡例に示すように、太線の外側の領域は「影響なし」の領分であり、斜線の内側部分は「影響あり」の領分である。このような瞬低の影響例は、受電先影響例記憶手段として認識されるものである。そして、瞬低時における電圧低下を補償する瞬低の継続時間の長短に応じて設けられた各種の仕様の瞬低対策装置７、８から前記受電先影響例記憶手段に記憶された受電先の特性と前記分布割合演算手段で演算された瞬低の継続時間と電圧低下度との母集団の分布割合および事象の発生確率とを参酌していずれかの瞬低対策装置を選択し、このような動作をする手段が瞬低対策装置選択手段と認識される。

このように、統計的手法によって事象の分布割合および発生確率を算出することで、事象の傾向を定量的に評価することができる。そして、母集団の分布割合および事象の発生確率と図３に示す瞬低の影響例とをリンクさせれば、ビジュアルで評価することができる。この場合、分布割合および発生確率が低い機器については、殆ど影響なしと判断して対策不要とすることが合理的にできる。

とくに、各受電先の瞬低対策装置７、８の選択に当たっては、必要とする仕様のものを合理的に選択することができ、必要とする信頼度をもって最も経費がかからない状態でシステム構成を行うことができる。

電力系統の送配電線設備及び受電先における電圧の瞬低対策を施した従来の一例を示す系統図である。 本発明の実施の態様を示すもので、縦軸を電圧低下度（％）とし、横軸を対数メモリによる瞬低継続時間（ｍｓｅｃ）として過去の実績データＸｎ（実績サンプル）をプロットした図表である。 瞬低の影響例を受電先毎の特性に応じて示した図表である。

符号の説明

７ 瞬低対策装置
８ 瞬低対策装置

Claims (2)

1. 電力系統の送配電線設備及び受電先の過去の瞬時電圧低下（以下、瞬低と称する）実績を記憶する瞬低実績記憶手段と、この瞬低実績記憶手段に記憶された前記瞬低実績のサンプルから統計的手法に基づいて、瞬低の継続時間、電圧低下度の母集団の分布割合と、事象の発生確率を算出する分布割合演算手段と、各種の受電先における瞬低の継続時間と電圧低下度との影響を受ける範囲が特定された影響例を記憶する受電先影響例記憶手段と、瞬低時における電圧低下を補償する瞬低の継続時間の長短に応じて設けられた各種の仕様の瞬低対策装置と、前記受電先影響例記憶手段に記憶された受電先の特性と前記分布割合演算手段で演算された瞬低の継続時間、電圧低下度の母集団の分布割合および事象の発生確率とを参酌していずれかの瞬低対策装置を選択する瞬低対策装置選択手段とよりなることを特徴とする瞬時電圧低下の事象の傾向分析システム。
2. 電力系統の送配電線設備及び受電先の過去の瞬低実績を瞬低実績記憶手段に記憶させ、この瞬低実績記憶手段に記憶された前記瞬低実績のサンプルから統計的手法に基づいて、瞬低の継続時間、電圧低下度の母集団の分布割合と、事象の発生確率を分布割合演算手段により算出し、受電先影響例記憶手段に各種の受電先における瞬低の継続時間と電圧低下度との影響を受ける範囲が特定された影響例を記憶させ、瞬低対策装置選択手段により瞬低時における電圧低下を補償する瞬低の継続時間の長短に応じて設けられた各種の仕様の瞬低対策装置から前記受電先影響例記憶手段に記憶された受電先の特性と前記分布割合演算手段で演算された瞬低の継続時間、電圧低下度の母集団の分布割合および事象の発生確率とを参酌していずれかの瞬低対策装置を選択するようにしたことを特徴とする瞬時電圧低下の事象の傾向分析方法。
   
   

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