JP2008236897A - 分散電源の運転状況検出装置、電力量計及び配電系統の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】配電系統に接続された分散電源を有する需要家における、分散電源の運転状況の検出装置を提供すると共に、当該検出装置の検出情報に基づいて系統操作時に予期せぬ過負荷等の発生等を回避できる系統の制御を実現する。
【解決手段】商用系統から分散電源を有する需要家に流入又は流出する電力及び／又はその力率を検出し、該力率検出値を予め設定した閾値と比較することにより、検出値が閾値より低い場合に当該需要家の分散電源が発電状態であると判定すると共に、電力検出値に基づいて分散電源の発電電力を推定する。系統の各需要家の当該推定値の情報を収集し、配電系統の各区間の潮流を推定し、当該潮流に基づいて区分開閉器の開閉を制御する。
【選択図】図７

Description

本発明は、配電系統に接続された分散電源を設置した需要家における分散電源の運転を需要家入口における電流・電圧の測定により検出する分散電源運転状況検出装置及び電力量計並びに当該配電系統の制御装置に関する。

従来、自家発電設備は一般的に大口需要家に設置され、その運転状況は、連系する電力系統の電気事業者によって把握されていた。しかし、近年電力自由化の進展等と共に配電系統に接続される商店等の小口事業所を中心に内燃機関等を動力とする小型の発電設備の設置が広く普及している。
このような発電設備の電源は分散電源と呼ばれているが、このような分散電源が配電系統に連系されたことに伴い配電系統の運用上種々の問題が発生している。

上記の問題の一例を図１２により説明する。変電所から遮断機ＣＢを経て配電線（フィーダ）Fが引出される。配電線には電力供給する負荷を区分するために区分開閉器Ｓ１〜Ｓ５が挿入され、各区間の負荷が略均等となるように区分される。
図で区分開閉器Ｓ１〜Ｓ４は常時は投入され、Ｓ５は開路して配電系統を区分しており、５区間（Ｄ１〜Ｄ５）に区分した例を示している。
Ｌ１〜Ｌ５は負荷を示しており、Ｇ１〜Ｇ３は分散電源の発電機を示している。ここで、負荷Ｌ２と負荷Ｌ３、Ｌ４の需要家は分散電源Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３を設置しているものとする。

図の矢印で示すように電力が供給されており、負荷Ｌ２及びＬ５の需要家は分散電源の発電により負荷（Ｌ２、Ｌ５）に電力供給すると共に余剰の発電電力を配電線に送電している。負荷Ｌ３の需要家は分散電源Ｇ２と系統から電力供給されている。Ｌ１、Ｌ４は通常の需要家の負荷である。

図１３は、図１２の変電所と区間Ｄ１〜Ｄ３の一例を示している。変電所１０は送電線２０から受電した特別高圧の電圧を変圧器１１により降圧（通常６ｋｖ）し母線１４を経て遮断器１４を介して複数のフィーダＦ１、Ｆ２（図では２フィーダを例示している）が引出され、所定の地域に電力を供給する。各フィーダには電力計１３が設けられフィーダの送り出し電力を計測する。

配電線には分散電源を設置していない需要家Ａと分散電源を設置している需要家Ｂが接続されている。各需要家は負荷Ｌ（図ではＬ１〜３）が電力を消費し、消費電力を計測する電力量計Ｍが電気事業者の設備として設置されている。分散電源を設置している需要家Ｂの発電機Ｇ（図ではＧ１、Ｇ２）が発電していない場合は、前記電力量計の電力の計測値が各需要家の負荷Ｌの消費電力であり、それらの負荷の総消費電力は変電所の電力計１３が計測するフィーダＦ１の送り出し電力と一致する。

需要家に設置された発電機Ｇが発電している状態では、電力量計Ｍの計測値は負荷Ｌの消費電力と発電機Ｇの発電電力の差となる。また、図１２に示す区間D２、Ｄ５のように発電電力が負荷の消費電力より大である場合には電力計Ｍの消費電力の計測値は負、即ち配電系統に送電する電力の計測値になる。
このように、需要家の分散電源が運転状態の場合には変電所の電力計１３が計測するフィーダＦ１の送り出し電力値は配電系統の負荷の総消費電力値と一致しなくなる。

このような状態で、例えば、送電線２０の事故等の何らかの原因で変電所に供給される電力が停止すると、配電線Ｆへの電力供給が停止し、それと同時に当該配電線に連系している分散電源であるＧ１〜Ｇ３は保護装置（分散電源の単独運転防止装置）の動作によって系統から解列（遮断）される。そして分散電源はその特質から直ちに発電を再開し系統に投入することができない。
そのため、系統の電源復旧時の電力供給は上記分散電源の発電電力がない状態で供給することになり、上記の例の場合、事故前と同様に区間Ｄ１〜Ｄ５に電力供給する場合に配電線（フィーダＦ１）が過負荷になることが懸念され、区分開閉器を操作して一部の区間の負荷を他の系統に切替えなければならなくなる。
その場合、適切に負荷の切替えを行なうためには、各区間Ｄ１〜Ｄ５の負荷Ｌ１〜Ｌ５を正確に把握しなければならない。

また、事故復旧時以外でも、例えばＤ４の区間を電気工事のため作業停電とする場合、Ｄ５の区間の負荷を他の系統に切替えなければならない。このときは先ず連系用の開閉器Ｓ５（ループ開閉器）を投入しＤ５区間の負荷を切替える他の系統とループを形成し、次いで作業停電するＤ４の区間の開閉器Ｓ３、Ｓ４を開路し、Ｄ５の区間の負荷を他系統に切替える。
このときに、分散電源の運転時には変電所で計測しているフィーダＦ１の送出し電力の計測値のみでは各区間の電力潮流（電流）を把握することができず、Ｓ５の投入によるループ形成時のループ開閉器における位相差が算出できない。そのため、位相差が所定値を超える場合（通常１０度程度）ループ形成により流れる横流（ループ横流）によって系統が動揺し分散電源が解列する危険があり、それによって配電線が過負荷に陥ること等が懸念される。

この対策として、特許文献１には、変電所で測定される事故直前の配電線の送出し電力と、同じく事故直前の分散電源Ｇ１〜Ｇ３の発電電力の計測値に基づいて各区間の実際の負荷を算出し、それによって各区間の電力潮流を把握することが開示されている。
しかしながら、需要家に設置された分散電源は電気事業者にとってはお客様の設備であり、分散電源を設置している全てのお客様に電気事業者の都合で電気事業者のための余分な計測装置の設置を要請することは困難である。
このように、現実の配電系統の制御においては上記に限らず、種々の不都合が生じている。例えば、配電系統の特定の区間で事故が発生した場合の遮断機ＣＢの再投入、区分開閉器のＳ１、Ｓ２、Ｓ３…の順投等の事故復旧操作時に配電線の送出し電流が過大になり遮断器ＣＢが遮断したり、通常の供給状態においても配電線の区間によっては電圧が規定値以上に低下又は上昇するような不都合が生じている。
特開２００３−６１２４７号公報

本発明は、上記の不都合を解消するため、分散電源を設置している需要家と配電系統の連系点である需要家入口に設置する分散電源の運転状況を把握する検出装置又は同分散電源の運転状況検出機能を有する電力量計を提供する。さらに、各分散電源が設置されている需要家の入口に当該検出装置又は電力量計を設置し、それらの検出結果情報に基づいて区分開閉器で区分された配電線フィーダの区間ごとの電力潮流及び、当該需要家の実際の負荷電力値を推定し、該推定値に基づいて上記不都合を回避した配電系統の制御を実現するものである。

本発明の第１の技術手段は、商用系統から分散電源を有する需要家に流入又は流出する電力の力率を検出し、該力率検出値を予め設定した閾値と比較し、検出値が閾値より低い場合に当該需要家の分散電源が発電状態であると判定する分散電源検出装置を特徴とする。

第２の技術手段は、需要家に流入又は流出する電力及びその力率を検出し、該力率検出値により需要家の分散電源が発電状態であることを検出した際の前記電力の検出値に基づいて当該需要家の分散電源の発電電力を推定することを特徴とする。

第３の技術手段は、分散電源が発電状態であることを検出した時に、当該検出時の前後に検出した前記電力の検出値の差から分散電源の発電電力を推定することを特徴とする。

第４の技術手段は、分散電源の発電状態が検出されてない時の前記電力の検出値に基づいて需要家の平均負荷電力を推定し、分散電源が運転しているときの前記の電力の検出値との差によってリアルタイムに分散電源の発電電力を推定することを特徴とする。

第５の技術手段は、前記負荷電力の推定が、所定時間内の前記電力の検出値の平均値であることを特徴とする。

第６の技術手段は、前記力率の検出値は所定時間内の力率測定値の平均値であることを特徴とする。

第７の技術手段は、前記分散電源運転状況検出装置が通信機能を備えたことを特徴とする。

第８の技術手段は、前記分散電源運転状況検出装置を備えた電力量計を特徴とする。

第９の技術手段は、配電系統に接続された分散電源を有する各需要家と系統との連系点に前記第７の技術手段の分散電源運転状況検出装置を設置し、前記各需要家の分散電源の発電電力の情報を収集し、当該情報と少なくとも当該配電系統の送り出し電力に基づいて、該配電系統に挿入された電力供給区間を区分する区分開閉器によって区分された各供給区間における電力潮流を推定し、前記区分開閉器の開閉を制御することを特徴とする。

第１０の技術手段は、前記電力潮流の推定に基づいて、配電系統をループ接続する際に投入する前記区分開閉器における系統の位相差を検出し前記ループ接続の可否を決定することを特徴とする。

本発明により、需要家設備に格別な測定装置の設置を要請することなく、電気事業者が管理する電力量計が設置される需要家と系統との連系点に本発明の分散電源運転状況検出装置を併設することにより、又は電力量計に当該装置を内蔵／併設することにより、需要家の分散電源の発電の有無及び／又は発電電力などの運転状況を検出することが可能となる。

さらに、検出した上記発電電力を営業所等の配電系統を制御する制御所に収集し、配電系統の区分開閉器で区分された各供給区間の電力潮流の状況、需要家の実際の負荷電力の状況を把握することが可能であり、系統の末端あるいは中途等における電圧の低下／上昇を未然に防ぐことができる。
また、事故復旧操作時など分散電源の解列状態における変電所の遮断機の再投入、区分開閉器の順投などの系統の制御操作において、予期しない過負荷による配電線の遮断器や開閉器の予期せぬ遮断等を回避することができる。
さらに、電力潮流を推定できるので、配電系統の負荷の切り替えなどの際の系統のループ操作において、投入するループ開閉器における位相差を正確に把握することが可能となり、ループ時の系統の動揺による分散電源の解列等を回避することができる。

第１図は、本発明が実施される配電系統の１部を示した図である。図１は前記図１３に例示した配電系統における分散電源が設置された需要家Ｂに本発明に係る通信機能を備えた分散電源の運転状況検出装置を内蔵した電力量計１を設置すると共に、電気事業者の営業所等の制御所１５が当該電力量計により検出される分散電源の発電電力等の運転状況と、変電所から電力計１３によって計測される各フィーダの送り出し電力とを収集し当該配電系統を制御する例を示している。

図２は、本発明に係る分散電源の運転状況の検出原理を検証するために、分散電源が設置された需要家における分散電源の発電電力と系統から当該需要家への供給電力及びその力率の測定状況を説明した図である。４軒の各需要家に対し図に示すように、需要家と系統との連系点（需要家入口）に需要家に供給される電力及びその力率の測定器を設置すると共に、需要家の分散電源である発電機の接続点に発電電力と力率の測定器を設置した。
当該需要家は柱上変圧器を経て低圧（電圧）で受電しており、複数の負荷機器を有し、系統及び上記発電機の発電電力によってこれらの負荷に電力供給をする。
なお、当該分散電源は、定格出力０．８ｋｗの同期発電機を駆動する発電設備であり、発電時にエンジンを冷却水で冷却することにより、加熱された冷却水（温水）を給湯に利用する給湯設備を併設した発電設備である。

図３は、上記需要家に設置した測定器の記録を示す図である。図３Ａは需要家入口における有効電力、図３Ｂは同電力の力率の瞬時値を１分間隔で検出した記録、図３Ｃは該力率測定値の１０分間の記録の平均値、図３Ｄは発電機（分散電源）の発電電力である。
発電機の発電電力の記録において負の電力を消費している状態が記録されているが、これは前記のように当該発電設備が給湯設備を併設しており、給湯設備の凍結防止用のヒータ電力の消費及び設備の制御用電力の消費が記録されているものである。（本記録は１２月の記録）。

図３Ａにおいて、需要家入口の有効電力測定値に針状のピークが多数記録されているが、これは電動機負荷の断続運転における投入時の瞬時的な起動電流に起因するものであり、これと対応して図３Ｂの力率測定値にも同様の針状ピークが記録されている。
図３Ｃの１０分間平均の力率測定値では瞬時値の針状ピークが除去されている。
なお、分散電源の発電機Ｇの発電電力の力率測定値は略１００％付近であった。これは、図３Ｄの記録から理解できるように、需要家に設置される発電機は高効率で運転されるので殆どの場合、高効率の定格出力付近で運転され、さらに、発電機が同期発電機の場合、定格出力付近で高効率運転するため、力率は必然的に１００％で運転される。
なお、燃料電池等の直流電力を発電する発電設備では、ＤＣ／ＡＣコンバータを介して供給され、また、誘導発電機による発電設備の場合もＡＣ／ＡＣコンバータを介して供給されるので、これらの発電設備からも通常力率１００％で電力供給されることとなる。

図３Ｂ又は図３Ｃの力率測定値の記録と図３Dの発電機Ｇの発電電力の記録を対比することにより以下の事実が観測できる。
つまり、図３Ｂ又は図３Ｃの力率測定値の力率変動の記録と発電機の運転／停止の記録が対応していることである。
上記の事項に加え、需要家の負荷の種類／特性は多少の負荷電力の変動があったとしても略一定、つまり、需要家の負荷の力率は略一定と考えられる。

図４は以上の点を説明する図である。需要家の負荷Ｌには有効電力Ｐｌ、無効電力Ｑｌが供給されなければならない。分散電源の発電機Ｇの停止状態のときはこの有効電力Ｐｌ、無効電力Ｑｌはすべて系統から供給される。
発電機Ｇが出力Ｐｇで発電を開始すると、系統から供給される有効電力はＰｓ＝Ｐｌ−Ｐｇとなるが、発電機Ｇは前述のように力率１００％、つまり無効電力Ｑ＝０に制御（キューゼロ制御）され、無効電力を供給しないため系統からは負荷の全無効電力Ｑｓ＝Ｑｌが供給されるため、需要家入口における力率測定値は低下する。

上記の事実から、需要家入口における力率測定値が所定の閾値以下に低下している場合は当該需要家に設置された分散電源が発電状態であることが検出できる。
当該需要家の負荷電力は図３Ａの測定値から平均１ｋｗ前後、力率の測定値は略７０〜９５％で安定した値あることが読み取れる。これに対して分散電源の発電機の出力は定格出力の略０．８ｋｗ程度であり、負荷電力の８０％に及んでいる。この状況で分散電源が発電を開始した場合、分散電源からの無効電力供給が零とすれば計算上力率は１０％〜３０％程度に低下する。
図３Ｂ、Ｃでは、１０％〜６０％超で変動しているが、これは、系統の電圧変動及び発電機電圧の変動に伴い分散電源の同期発電機が一時的に無効電力を供給するものと考えられる。しかし基本的には前述のとおり分散電源の発電設備はゼロキュー制御をしているので、需要家入口の力率測定値は大きく低下している。
図３Ｂ、３Ｃで閾値を６５％に設定し判定した結果、夫々の需要家における判定の正答率は図５のとおりで、平均９５％であった。なお、この閾値は負荷の特性を考慮して適切に設定される設計値である。

図６は、上記事項の図解である。図においてＷ１、Ｗ２は需要家入口の測定電力を示しており、Ｐｇは分散電源の発電機Ｇの発電電力の測定値、Ｐｌ、Ｑｌは負荷の有効電力、無効電力を示している。図示のとおり、分散電源の発電機Ｇが運転を開始すると、需要家入口の力率測定値は、Ｃｏｓθ１からＣｏｓθ２に低下することになる。
なお、破線で示したＰｇ’、Ｗ２’、Ｐｓ’は、分散電源の発電電力が需要家の負荷を上回り系統へ発電電力の一部を送電している状態（逆潮）で、需要家入口の電力計の計測値は負の値を計測する場合を示している。この場合、分散電源が運転状態であることは明らかである。

図６に示すように、力率の測定値により分散電源の運転を検出することにより、当該運転開始を検出した前後の需要家入口の電力測定値の差から分散電源の発電電力を推定することができる。
また、力率測定値から分散電源の運転を確認した場合、分散電源の通常の運転状況から発電機の定格出力付近で運転しているものとして発電機の定格出力を発電電力として推定しても配電線の過負荷等を考慮する系統運用には充分活用できる。

さらに、分散電源の運転状態が検出されない状態における需要家入口の電力測定値から当該需要家の実際の平均負荷電力を求めることができ、当該平均値に基づいて分散電源の運転を検出している際の入口電力の測定値との差からリアルタイムで分散電源の発電出力を推定することができる。
このように、分散電源の発電電力を推定できるので、これらの検出値を収集し系統の各区間における需要家の実際の負荷電力及び潮流の現状を把握することができ、事故復旧、負荷切替え等の際の系統の制御を的確に行なうことができる。

図７は、本発明の分散電源運転状況検出装置３０の一例を示す図である。図において３１は需要家の受電端の電圧検出部、３２は需要家に供給される電流検出部、３３は需要家に供給される電力演算部、３４は前記電圧電流の位相差により需要家に供給される前記電力の力率演算部、３５は予め設定された閾値と前記力率の演算結果を比較し分散電源の運転の有無を検出する力率比較部、３６は前記比較部が分散電源の運転を検出しない間の所定期間の電力演算値を平均し平均負荷電力を推定する平均負荷演算部、３７は前記力率比較部が分散電源の運転を検出した際に分散電源の出力を推定する分散電源出力演算部、３８は力率演算の際の平均時間の設定、力率比較部の閾値設定、平均負荷演算における期間設定、分散電源出力推定の手法の設定などの各種設定を入力する設定操作部、３９は各検出部、演算部の検出値、演算値、各種設定値を記憶する記憶部、４０は各種検出値、演算結果等を連絡する通信部、４１は必要により各種検出値等を表示する表示部、４２は各構成部を制御する制御部である。
なお、分散電源の発電電力を推定しない場合には、電力演算部３３、平均負荷演算部３６、分散電源出力演算部３７を省略することができる。
また、本実施例に電力量演算部を追加することにより分散電源運転状況検出機能を有した電力量計として構成することもできる。あるいは、電子式電力量計の制御ソフトに前記分散電源運転状況検出機能を付加することによって同様の電力量計として構成することができる。

分散電源出力演算部３７の設定は、前述したように当該需要家に設置された分散電源の特性や運転形態に応じ、例えば発電機の定格出力としたり、力率比較部３５による分散電源の運転検出時前後の電力演算部３３の電力演算値の差としたり、平均負荷演算部が演算した平均負荷電力値と電力演算部が演算した電力値の差としてリアルタイムで発電出力を推定する等の手法を１又は複数設定することができる。
平均負荷演算部３６の設定は、系統運用上生じる問題は軽負荷時と重負荷時では異なるので、平均負荷電力を推定する時間帯に対応して期間設定をすることができる。
力率比較部３５の設定は、前記実測の例では６５％に設定したが、需要家の負荷の特性に対応して最適値が設定される。また、力率演算における平均値を得る時間についても同様であり、需要家の負荷の特性に応じて最適値が設定される。例えば、主要な負荷が抵抗負荷であるような場合は平均値を演算する必要がないこともある。

図８は、本実施例の動作を説明するフローチャートである。Ｓ１で電圧・電流の検出値を取得し、Ｓ２で上記電圧電流の位相差θを検出すると共に力率（Ｃｏsθ）を検出する。Ｓ３で検出した力率の瞬時値を平均化するか否かを判断し、平均化する（ＹＥＳ）場合Ｓ４で予め設定された平均化の時間を取得し、Ｓ５で平均化処理し、Ｓ６で当該力率値が予め設定した閾値以下か否かを判断し、設定値以下（ＹＥＳ）の場合にＳ７で分散電源が発電中であると判定する。所定値以下でない（ＮＯ）場合には分散電源は停止中と判定する。
Ｓ３で力率検出値を平均化しない（ＮＯ）場合にはＳ６にスキップし前記閾値と比較する。

次に、このようにしてＳ７で分散電源が発電中であると判定された際に、分散電源の発電電力の推定を行なう場合は次のステップに進む。
Ｓ８で電力演算をしているか否かを判断する。前述したように系統の分散電源の設置状況によっては、分散電源の運転を確認すれば分散電源が定格出力で運転しているものと推定する場合には必ずしも電力演算をしなくても良い。Ｓ１６はこのケースを示している。
Ｓ９では平均負荷電力の演算値を取得するか否かを判断する。前述のように分散電源の発電電力をリアルタイムで推定する必要がなければ、必ずしも平均負荷電力の演算をしなくても良い。
Ｓ９で取得する（ＹＥＳ）場合には、Ｓ１０で平均負荷電力演算値Ｐｌ０を取得し、Ｓ１１でリアルタイムの電力演算値（測定値）Ｐｓを取得し、Ｓ１２でＰｇ＝Ｐｌ０−Ｐｓを演算しリアルタイムの分散電源の発電出力と推定する。
Ｓ９で平均負荷電力の演算をしない又は演算結果を取得しない場合、S１３で分散電源の運転を検出した直前の電力演算値Ｐｌを取得し、Ｓ１４で同検出直後の電力演算値Ｐｓを取得し、Ｓ１５でＰｇ＝Ｐｌ−Ｐｓを分散電源の発電出力と推定する。

図９は実施例１に示した分散電源運転状況検出装置を分散電源が設置された各需要家入口（系統との連系点）に設置し、少なくとも当該検出装置の分散電源運転状況の検出情報を収集し、当該情報に基づいて配電系統を制御する制御装置の一例を示す図である。
配電系統制御装置５０は、電気事業者の営業所等の制御所において変電所に設置した各フィーダの送り出し電力、電圧／電流の検出値と共に、通信機能を介して前記分散電源運転状況検出装置の検出情報を収集する。

５１は変電所及び／又は分散電源運転状況検出装置と連絡する通信部、５２は分散電源運転状況の取得部で例えば前記実施例１の各検出部の検出結果又は各演算部の演算結果の情報を取得する。
５３は変電所で検出されたフィーダの送り出し電力／電圧・電流の取得部、５４は分散電源の発電電力情報と変電所の前記送り出し電力／電流に基づいて各フィーダの各区間における潮流を推定する潮流演算部、５５は同様に分散電源が解列した場合の各区間の潮流を推定する解列時潮流演算部である。
５５の解列時潮流推定の演算例としては、５２の分散電源運転状況取得部で取得したフィーダの各分散電源の発電出力と５３のフィーダ送り出し電力取得部で取得した当該フィーダの電力／電流との合計値を各区間に等分して推定する。この解列時の各区間の潮流推定値に基づき、５４の潮流演算部は５２で取得した当該区間内の各分散電源の発電出力を減算して潮流の現状を推定する。
５６は負荷切替え時等にループ対象となるフィーダの特性情報（抵抗・リアクタンス）及び当該フィーダの潮流推定値を取得し、ループ開閉器における位相差を演算する位相演算部、５７は前記位相差が予め設定した基準値以内の場合にループ投入を可とするループ判定部である。基準値は、フィーダの分散電源の特性に応じて定められる設計事項であるが、通常位相差が１０度程度以上の場合、ループ接続による横流に伴う系統の動揺によって分散電源が解列する事例が報告されている。

５８は同様にフィーダの潮流と特性情報に基づいて各区間（区分開閉器）における電圧値を演算する電圧演算部である。５９は基準値等の各種設定値、データ等の設定操作部、６０は分散電源運転状況関連以外の従来から収集されている各種の系統状態（区分開閉器の開閉情報、事故情報、保護装置の動作状況、事故区間、作業停電予定、負荷切替えその他）に関する系統情報取得部である。
６１は、各演算結果、設定値、収集情報等の各種情報等の記憶部、６２はこれらの演算、判定結果、各種情報に基づいて各フィーダの遮断器ＣＢ、区分開閉器Ｓの操作を指令する操作指令部、６３は区分開閉器の開閉状態等の系統の状態を示す表示部、６４はこれら各部を制御する制御部である。

ここで、上記実施例のループ開閉器の位相演算部５６及びループ可否を判定するループ判定部５７について説明を補足する。
図１０Ａは配電線（フィーダ）の送り出し電圧Vｓと末端（ループ開閉器）における電圧Ｖｒの位相関係を示す図であり、フィーダを流れる電流Ｉによりフィーダの抵抗ＲとリアクタンスＸによる電圧降下でＶｓとＶｒに位相差φが生じることを示している。図１０Ｂは負荷電流ＩＦ１のフィーダＦ１と、同ＩＦ２のフィーダＦ２との間で一部負荷を切替えるためにループ接続する場合を示した図であり、ループ点の開閉器（ループ開閉器）Ｓｔを投入してループを形成する。
図１０Ｃは当該フィーダＦ１とＦ２のループ点である開閉器Ｓｔにおける電圧Ｖｒ１、Ｖｒ２の位相関係を示す図である。図示のようにループ点ではＶｒ１とＶｒ２には位相差φが生じ、これによりＶｒ１−Ｖｒ２の電圧差が発生しており、開閉器Ｓｔの投入によりループ横流が流れる。このループ横流は位相差が大きくなれば大となり、ループ横流の影響により系統が動揺し、分散電源の発電機が追随できなくなって解列することがある。
なお、図１０は送り出し電圧と末端電圧に位相差が生じることを説明するための図であり、各フィーダの区間に電流値の相違等は反映していない。

図１１は、上記実施例によるループ開閉器Ｓｔのループ操作を説明するフローチャートである。
Ｓ２０で、操作指令部６２が選択したループ操作対象の開閉器ＳｔとそのフィーダＦ１、Ｆ２の情報を取得する。Ｓ２１で各フィーダＦ１、Ｆ２の送り出し電力／電流を取得し、Ｓ２２で当該フィーダＦ１、Ｆ２における需要家の分散電源の発電出力の推定値を取得し、Ｓ２３で分散電源解列時の各区間の潮流を推定する（解列時潮流演算部５５）。Ｓ２４で前記推定値に分散電源の発電出力推定値を減算して各区間の潮流の現状を推定（潮流演算部５６）し、Ｓ２５で前記推定値とフィーダの抵抗・リアクタンスに基づいて前記図１０Ｃに示すループ開閉器における位相差を演算する（位相演算部５６）。Ｓ２６で演算した位相差が基準値内か否かを判断し基準値内（ＹＥＳ）であれば当該開閉器が投入操作される（ループ判定部５７）。基準値内でない場合（ＮＯ）であればループ不可の情報に基づき前記操作指令部６２で他のループ箇所（開閉器）が選定される。

以上のように、本発明により従来取得できなかった需要家に設置された分散電源の運転状況の取得に基づいて、配電系統の各フィーダの各区間における電流・電圧、潮流を演算し、さらにループ点（開閉器）における位相差を演算しループ開閉器の投入可否等の情報を判断して、事故復旧、作業停電、負荷切替え等の際、上記遮断器・区分開閉器の操作指令部６２が変電所の遮断機や各フィーダの区分開閉器、ループ開閉器の操作指令を行なうので、系統の操作／制御において予期せざる過負荷区間の発生、電圧の低下／上昇、運転中の分散電源の解列等の異常事態の発生を回避することができる。

本発明を適用した配電系統の説明図である。 分散電源を設置した需要家の電力、力率、分散電源の発電電力の測定の説明図である。 図２の測定結果を示す図である。 分散電源の発電の説明図である。 力率変動と分散電源の発電の関連を示す図表である。 力率変動を説明するベクトル図である。 本発明の実施例１のブロック図である。 実施例１の動作を説明するフローチャートである。 本発明の実施例２のブロック図である。 ループ開閉器の位相差の説明図である。 実施例２の動作の一例を説明するフローチャートである。 従来技術の問題点の説明図である。 従来の配電系統の説明図である。

符号の説明

１０…変電所、１４…変電所母線、１５…制御所、Ｆ…配電線フィーダ、ＣＢ…遮断器、Ｓ…区分開閉器、Ｌ…負荷、Ｇ…発電機、Ｐｌ…負荷有効電力、Ｑｌ…負荷無効電力、Ｐｇ…分散電源発電出力、３０…分散電源運転状況検出装置、３１…電圧検出部、３２…電流検出部、３３…電力演算部、３４…力率演算部、３５…力率比較部、３６…平均負荷演算部、３７…分散電源出力演算部、５０…配電系統制御装置、５２…分散電源運転状況取得部、５３…フィーダ送り出し電力取得部、５４…潮流演算部、５５解列時潮流演算部、５６…位相演算部、５７…ループ判定部、５８…ループ演算部。

Claims (10)

1. 商用系統から分散電源を有する需要家に流入又は流出する電力の力率を検出し、該力率検出値を予め設定した閾値と比較し、検出値が閾値より低い場合に当該需要家の分散電源が発電状態であると判定することを特徴とする需要家の分散電源運転状況検出装置。
2. 需要家に流入又は流出する電力及びその力率を検出し、該力率検出値により需要家の分散電源が発電状態であることを検出した際の前記電力の検出値に基づいて当該需要家の分散電源の発電電力を推定することを特徴とする請求項１に記載の分散電源運転状況検出装置。
3. 分散電源が発電状態であることを検出した時に、当該検出時の前後に検出した前記電力の検出値の差から分散電源の発電電力を推定することを特徴とする請求項２に記載の分散電源運転状況検出装置。
4. 分散電源の発電状態が検出されていないときの前記電力の検出値に基づいて需要家の平均負荷電力を推定し、分散電源が運転をしている時の前記電力の検出値との差によってリアルタイムに分散電源の発電電力を推定することを特徴とする請求項２に記載の分散電源運転状況検出装置。
5. 前記負荷電力の推定は、所定時間内の前記電力の検出値の平均値であることを特徴とする請求項４に記載の分散電源運転状況検出装置。
6. 前記力率の検出値は所定時間内の力率検出値の平均値であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の分散電源運転状況検出装置。
7. 通信機能を備えたことを特徴とする請求項１〜６に記載の分散電源運転状況検出装置。
8. 請求項１〜７に記載の分散電源運転状況検出装置を備えたことを特徴とする電力量計。
9. 配電系統に接続された分散電源を有する各需要家と系統との連系点に請求項７に記載の分散電源検出装置を設置し、前記各需要家の分散電源の発電電力の情報を収集し、当該情報と少なくとも当該配電系統の送り出し電力に基づいて、該配電系統に挿入された電力供給区間を区分する区分開閉器によって区分された各供給区間における電力潮流を推定し、前記区分開閉器の開閉を制御することを特徴とする配電系統制御装置。
10. 前記電力潮流の推定に基づいて、配電系統をループ接続する際に投入する前記区分開閉器における系統の位相差を検出し前記ループ接続の可否を決定することを特徴とする請求項９に記載の配電系統制御装置。

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