JP2009055705A - 電力系統の同期状態予測システムおよび同期状態予測方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 同期検出継電器が設置されていない場合でも、ループ対象の系統が同期状態にあるかどうかを予測することが可能な電力系統の同期状態予測システムおよび同期状態予測方法を提供する。
【解決手段】 電力系統に２つの常時切り箇所が設けられ、電力系統にループを形成する際に一方のループ入り箇所を閉じてループ入り箇所とするかどうかの良否判定をする電力系統の同期状態予測システムであって、制御所のコンピュータ１３は、ループを形成する一方の系統側と他方の系統側の位相差を、他方の常時切り箇所から得る。この後、コンピュータ１３は、先の位相差を基にして、ループを形成する一方の系統と他方の系統との位相差であり、かつ、一方の常時切り箇所での位相差を算出する。さらに、コンピュータ１３は、算出した位相差と、あらかじめ設定された許容位相差とを比較して、先の良否判定をする。
【選択図】 図２

Description

この発明は、電力系統にループを形成する際にループ対象である系統の同期状態を予測する、電力系統の同期状態予測システムおよび同期状態予測方法に関する。

電力系統内で例えば需要家に対する供給系統を切り替える際などに、一時的に２つの系統から送電するために、系統をループにする場合がある。ループ系統は、複数の系統の送電線路を互いに接続して閉じた状態にしたものであり、例えば２つの系統を用いた送電を可能にする。系統をループにする場合、系統に設置されている同期検出継電器によって２つの系統の位相差と電圧差を計測し、位相差および電圧差の両方が許容範囲であると、つまり、２つの系統が同期している状態にあると、２つの系統をループにする（例えば、特許文献１参照。）。

一方、同期検出継電器が設置されていない場合に２つの系統をループにするときは、過去の潮流記録を用いて担当者が２つの系統の位相差と電圧差を算出して、２つの系統が同期しているかどうかを予測し、問題が無いことを確認した後、２つの系統をループにする。
特開２００３−３１９５４８号公報

前述したように、同期検出継電器が設置されていない場合に、電力系統内の系統をループにするときは、過去の潮流記録を用いることになるが、潮流は常に一定ではなく変化するものである。この結果、例えば電圧の位相差の予測については、潮流記録を用いて算出した値と実測値とには差が発生することになる。つまり、潮流記録を用いて予測した系統の同期状態と、実測値を用いて算出した場合とでは、差異が生じる。こうした状態で、潮流記録を用いて予測した同期状態を基にして、電力系統内の系統をループにすると、継電器の不要な動作や、設備に対する損傷などが懸念される。

この発明の目的は、前記の課題を解決し、同期検出継電器が設置されていない場合でも、ループ対象の系統が同期状態にあるかどうかを予測することが可能な電力系統の同期状態予測システムおよび同期状態予測方法を提供することにある。

前記の課題を解決するために、請求項１の発明は、電力系統に第１および第２の常時切り箇所が設けられ、該電力系統にループを形成する際に該第１の常時切り箇所を閉じてループ入り箇所とするかどうかの良否判定をする電力系統の同期状態予測システムであって、前記ループを形成する一方の系統側と他方の系統側の位相差を、前記第２の常時切り箇所から得る収集手段と、前記収集手段が得た位相差を基にして、前記ループを形成する一方の系統と他方の系統との位相差であり、かつ、前記第１の常時切り箇所での位相差を算出する処理手段とを備え、前記処理手段は、算出した位相差と、あらかじめ設定された許容位相差とを比較して、前記良否判定をすることを特徴とする電力系統の同期状態予測システムである。

請求項１の発明では、ループを形成する一方の系統側と他方の系統側の位相差を、収集手段が第２の常時切り箇所から得る。この後、処理手段は、収集手段が得た位相差を基にして、ループを形成する一方の系統と他方の系統との位相差であり、かつ、第１の常時切り箇所での位相差を算出する。そして、電力系統にループを形成する際に第１の常時切り箇所を閉じてループ入り箇所とすることの良否を、処理手段は、算出した位相差と、あらかじめ設定された許容位相差とを比較して判定する。

請求項２の発明は、請求項１に記載の電力系統の同期状態予測システムにおいて、前記処理手段は、前記収集手段が得た位相差と共に、前記第１および前記第２の常時切り箇所を含む最小のループ系統内で計測して得た潮流値と、該潮流値を計測した送電線の定数とを用いて、前記第１の常時切り箇所での位相差を算出することを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１または２に記載の電力系統の同期状態予測システムにおいて、前記処理手段は、算出した位相差を基にして、前記ループを形成する系統に設置されている保護継電器の入力電流を算出し、算出した入力電流を基にして前記良否判定をすることを特徴とする。

請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電力系統の同期状態予測システムにおいて、前記処理手段は、前記算出した位相差が前記許容位相差以内であった場合、該算出した位相差を基にして、前記ループを形成する系統に設置されている保護継電器の入力電流を算出し、算出した入力電流を基にして前記良否判定をすることを特徴とする。

請求項５の発明は、電力系統に第１および第２の常時切り箇所が設けられ、該電力系統にループを形成する際に該第１の常時切り箇所を閉じてループ入り箇所とするかどうかの良否判定をする電力系統の同期状態予測方法であって、前記ループを形成する一方の系統側と他方の系統側の位相差を、前記第２の常時切り箇所から収集し、収集した位相差を基にして、前記ループを形成する一方の系統と他方の系統との位相差であり、かつ、前記第１の常時切り箇所での位相差を算出し、算出した位相差と、あらかじめ設定された許容位相差とを比較して、前記良否判定をすることを特徴とする電力系統の同期状態予測方法である。

請求項１および請求項５の発明によれば、第２の常時切り箇所から得た位相差から、ループを形成する際に閉じられる第１の常時切り箇所での位相差を算出するので、同期検出継電器が設置されていない場合でも、ループ対象の系統が同期状態にあるかどうかを予測することができる。また、算出した位相差により、ループ対象の系統が同期状態にあるかどうかを判定することができる。

請求項２の発明によれば、第２の常時切り箇所での位相差と、最小のループ系統内での潮流値と、潮流値を計測した送電線の定数とを用いて、ループを形成する際に閉じられる第１の常時切り箇所での位相差を算出するので、第１の常時切り箇所を閉じて形成されるループ全体の潮流値の計測を不要にすることができる。

請求項３の発明によれば、第２の常時切り箇所での位相差を基にして、ループを形成する系統に設置されている保護継電器の入力電流を算出し、算出した入力電流から良否判定をするので、ループ対象の系統が同期状態にあるかどうかを判定することができる。

請求項４の発明によれば、第２の常時切り箇所での位相差を用いて算出した位相差が許容位相差以内であった場合に、第２の常時切り箇所での位相差を基にして、ループを形成する系統に設置されている保護継電器の入力電流を算出し、算出した入力電流から良否を判定するので、ループ対象の系統が同期状態にあるかどうかを正確に判定することができる。

次に、この発明の実施の形態について、図面を用いて詳しく説明する。この実施の形態による、電力系統の同期状態予測システムは、図１に示すように、制御所に設置されている通信制御装置１１とデータベースサーバ１２とコンピュータ１３を備え、制御所は通信網ＮＷを経由してＤ電気所〜Ｌ電気所とデータの送受信が可能な状態にある。

Ｄ電気所〜Ｌ電気所は、変電所等の設備であり、図２に示すように、３箇所に設置されたＡ発電所〜Ｃ発電所の電力を各系統に送る。なお、図２では、Ｎ１線〜Ｎ２２線が送電線である。Ａ発電所の電力はＭ１変圧器を経てＤ電気所に送られ、Ｂ発電所からの電力はＭ２変圧器を経てＪ電気所に送られ、Ｃ発電所の電力はＭ３変圧器を経てＧ電気所に送られている。Ｄ電気所では、各送電線が遮断器Ｄ１〜Ｄ５を経て母線に接続され、Ｊ電気所では、各送電線が遮断器Ｊ１〜Ｊ５を経て母線に接続され、Ｇ電気所では、各送電線が遮断器Ｇ１〜Ｇ４を経て母線に接続されている。

Ｅ電気所では、各送電線が遮断器Ｅ１〜Ｅ３を経て母線に接続され、また、Ｍ４変圧器と過電流継電器（５１Ｆ）Ｅ１１が設置されている。Ｋ電気所では、各送電線が遮断器Ｋ１〜Ｋ４を経て母線に接続され、また、Ｍ５変圧器と過電流継電器（５１Ｆ）Ｋ１１が設置されている。Ｈ電気所には遮断器Ｈ１が設置され、Ｅ電気所からのＮ１３線とＫ電気所からのＮ１４線が遮断器Ｈ１に接続されている。遮断器Ｈ１は、制御所による制御によって「切」の状態にある。つまり、遮断器Ｈ１は常時切り箇所である。

Ｆ電気所では、各送電線が遮断器Ｆ１、Ｆ２を経て母線に接続されている。遮断器Ｆ１は、制御所による制御によって常時「切」の状態にある。つまり、遮断器Ｆ１は常時切り箇所である。Ｌ電気所では、各送電線が遮断器Ｌ１〜Ｌ３を経て母線に接続され、Ｉ電気所では、各送電線が遮断器Ｉ１、Ｉ２を経て母線に接続されている。

図２では、Ｄ電気所からＥ電気所を経て電力を供給する系統と、Ｊ電気所からＫ電気所を経て電力を供給する系統とがある。

制御所の通信制御装置１１は、通信網ＮＷを経由して、データベースサーバ１２とＤ電気所〜Ｌ電気所との間をデータ伝送可能に接続する。

データベースサーバ１２は、電力系統の中で制御所が管理する各設備や電力に関するデータをデータベース（図示を省略）に記憶している。データベースサーバ１２が記憶しているデータには、定数データがある。定数データは、Ｍ１変圧器〜Ｍ５変圧器の定数としてインピーダンスと、送電線であるＮ１線〜Ｎ２２線の定数としてインピーダンスとを記録したものである。この定数データを図３に示す。図３の定数データは、Ｍ１変圧器〜Ｍ５変圧器のインピーダンスと、Ｎ１線〜Ｎ２２線のインピーダンスとを、パーセントインピーダンス％Ｚで表したものである。そして、Ｍ１変圧器〜Ｍ５変圧器やＮ１線〜Ｎ２２線が交換されたときなどを除いて、パーセントインピーダンス％Ｚは一定の値である。

データベースサーバ１２が記憶しているデータには、継電器データがある。継電器データは、過電流継電器（５１Ｆ）Ｅ１１と過電流継電器（５１Ｆ）Ｋ１１の整定値などを記録したものである。この継電器データを図４に示す。図４の継電器データには、過電流継電器（５１Ｆ）Ｅ１１、Ｋ１１の種類および設置場所、各継電器の整定値およびＣＴ比が記録されている。整定値は、例えば過電流継電器（５１Ｆ）Ｅ１１に設けられている整定用のタップの位置を表すものである。整定値が「５ＴＡＰ」である場合、過電流継電器（５１Ｆ）Ｅ１１への入力が５［Ａ］以上で継電器が動作する。ＣＴ比は、過電流継電器（５１Ｆ）Ｅ１１、Ｋ１１の入力側に接続されている変流器の特性を表すものである。ＣＴ比が「５００／５」である場合、系統に４００［Ａ］の電流が流れると、
４００÷（５００／５）＝４
の算出結果から、過電流継電器の入力電流は４［Ａ］となる。

データベースサーバ１２が記録しているデータには、開閉データがある。開閉データは、Ｄ電気所〜Ｌ電気所の遮断器Ｄ１〜Ｌ３の開閉状態を記録したものである。この開閉データを図５に示す。図５の開閉データには、遮断器Ｄ１〜Ｌ３の「開」または「閉」がそれぞれ記録されている。

制御所のコンピュータ１３は、制御所の担当者によって操作され、各種の処理を行う。この処理として、コンピュータ１３は、制御所が管理する遮断器Ｄ１〜Ｌ３の開閉を行う。つまり、コンピュータ１３は、開閉データ（図５）を用いて遮断器Ｄ１〜Ｌ３の開閉状態を表示し、表示された遮断器が開閉対象として担当者に指定されると、この遮断器の開閉を行う。

コンピュータ１３が行う処理には、電力系統にループを形成する際に、ループ対象の系統の同期状態を予測する同期状態予測処理がある。同期状態を予測する指示がコンピュータ１３に入力されると、コンピュータ１３は図６に示す同期状態予測処理を行う。担当者がコンピュータ１３を操作して、ループ系統を形成するために、常時切り箇所をループ入り箇所にする遮断器と、位相差測定のための遮断器であって、常時切り箇所の遮断器とを指定すると、コンピュータ１３は、これらの指定箇所をループ化データとして受け取る（ステップＳ１）。例えば、図２の電力系統の場合では、図７に示すように、ループ入り箇所として遮断器Ｈ１を指定し、位相差測定のための常時切り箇所として遮断器Ｆ１を指定する。つまり、Ｈ電気所のループ入り箇所を閉じることにより、ループ対象の一方の系統のＥ電気所と、ループ対象の他方の系統のＫ電気所とを接続して、２つの系統をループにする。また、この実施の形態では、Ｈ電気所のループ入り箇所とＦ電気所の常時切り箇所を含む最小のループを最小ループ系統としている。

ステップＳ１が終了すると、コンピュータ１３は、データベースサーバ１２の定数データ（図３）と継電器データ（図４）から、ループに必要とするデータを収集する（ステップＳ２）。例えば、図２の電力系統の場合では、図８に示すように、Ｎ５線およびＮ１３線のインピーダンスと、Ｎ１４線、Ｎ２１線・Ｎ２２線、Ｎ１６線およびＮ１５線のインピーダンスと、Ｍ４変圧器およびＭ５変圧器のインピーダンスを定数データ（図３）から収集し、過電流継電器（５１Ｆ）Ｅ１１、Ｋ１１の整定値とＣＴ比を継電器データ（図４）から収集する。つまり、コンピュータ１３は最小ループ系統（図７）のデータをステップＳ２で収集する。

ステップＳ２が終了すると、コンピュータ１３はＦ電気所の遮断器Ｆ１つまり常時切り箇所の位相差θＫを測定する（ステップＳ３）。遮断器Ｆ１は常時切り箇所であるので、コンピュータ１３は、この常時切り箇所において、例えば、Ｅ電気所側の電圧波形とＩ電気所側の電圧波形とから、２つの系統の位相差θＫを測定する。

ステップＳ３が終了すると、コンピュータ１３は最小ループ系統（図７）内の潮流値を計測する（ステップＳ４）。ステップＳ４で、コンピュータ１３は、通信網ＮＷを経由して、該当する電気所で計測された潮流値を収集する。また、ステップＳ４で、コンピュータ１３は、上位系とモニター系を含むデータを表し、かつ、計測した潮流値とステップＳ２で収集したインピーダンスとを表すループ系統データを作成する。この実施の形態では、図９に示すように、ループ対象である２つの系統、つまり、Ｅ電気所を含む系統とＫ電気所を含む系統を上位系とし、また、ループ対象である２つの系統をループ入り箇所で接続してループにする系統を連結系としている。さらに、連結系に並列状態で接続され、常時切り箇所を含む系統をモニター系としている。前述のループ系統データを図１０に示す。このループ系統データでは、上位系および連結系の変圧器および送電線のパーセントインピーダンス％Ｚが記録されている。また、連結系の各送電線の潮流値Ｐが記録されている。潮流値Ｐの単位は［ＭＷ］（メガワット）である。なお、ステップＳ４の段階では、上位系の潮流値Ｐは不明な状態である。

ステップＳ４が終了すると、コンピュータ１３は、ステップＳ３で測定した位相差θＫと、ステップＳ４のループ系統データ（図１０）の潮流値と、同じくループ系統データ（図１０）の送電線および変圧器の定数とを用いて、ループ入り箇所の位相差であるループアングルθＨを予測する（ステップＳ５）。ステップＳ５では図１１に示すように、コンピュータ１３はパーセントインピーダンス％Ｚと潮流値Ｐとの積算値％Ｚ・Ｐをそれぞれ算出する。この後、コンピュータ１３は、位相差θＫを用いて積算値％Ｚ・Ｐの合計（値ＶＡＬ１）を算出し、図１２に示すように、算出結果（値ＶＡＬ１）から上位系の積算値％Ｚ・Ｐ（値ＶＡＬ２）を逆算して予測する。この後、コンピュータ１３は、図１３に示すように、連結系の積算値％Ｚ・Ｐと、上位系の積算値％Ｚ・Ｐ（値ＶＡＬ２）を用いて、ループ系統の積算値％Ｚ・Ｐ（値ＶＡＬ３）を算出する。また、コンピュータ１３は、連結系のパーセントインピーダンス％Ｚと、上位系のパーセントインピーダンス％Ｚを用いて、ループ系統のパーセントインピーダンス％Ｚ（値ＶＡＬ４）を算出する。この後、コンピュータ１３は、ループ系統の積算値％Ｚ・Ｐ（値ＶＡＬ３）とループ系統のパーセントインピーダンス％Ｚ（値ＶＡＬ４）を用いて、ループ入り箇所での位相差であるループアングルθＨを算出する。

ステップＳ５が終了すると、コンピュータ１３は、あらかじめ設定されている許容位相差θＭと、ステップＳ４で算出したループアングルθＨとを比較し、許容位相差θＭに比べて位相差θＨが小さいかどうかを判定する（ステップＳ６）。ステップＳ６でループアングルθＨが許容位相差θＭに比べて大きいと、コンピュータ１３は、「ループ不可」のメッセージを表示して担当者に知らせる（ステップＳ７）。

一方、ステップＳ６でループアングルθＨが許容位相差θＭに比べて同等以下であると、コンピュータ１３は、ループ系統データ（図１３）の積算値％Ｚ・Ｐ（値ＶＡＬ３）とパーセントインピーダンス％Ｚ（値ＶＡＬ４）を用いて、ループ入り箇所を流れるループ潮流つまり過電流継電器への入力電流を算出する（ステップＳ８）。

ステップＳ８が終了すると、コンピュータ１３は、ステップＳ２で収集した継電器データ（図４）の整定値と、ステップＳ８で算出した入力電流値とを比較し、入力電流が整定値に比べて小さいかどうかを判定する（ステップＳ９）。ステップＳ９で入力電流値が整定値に比べて同等以下であると、コンピュータ１３は、「ループ可能」のメッセージを表示して担当者に知らせる（ステップＳ１０）。また、ステップＳ９で入力電流が整定値に比べて大きいと、コンピュータ１３はステップＳ７の処理を行う。

こうして、コンピュータ１３はステップＳ１〜Ｓ１０の同期状態予測処理を行う。

次に、この実施の形態の電力系統の同期状態予測システムを用いた同期状態予測方法について、具体例を用いて説明する。制御所の担当者がコンピュータ１３を操作して、系統をループにするために、同期状態を予測するための指示をコンピュータ１３に入力すると、コンピュータ１３は同期状態予測処理を始める。

ここで従来であると、コンピュータ１３は次のようにして同期状態を調べる。つまり、コンピュータ１３はループにする系統から潮流値Ｐをそれぞれ収集する。例えば電力系統が図１４に示すものであり、「ＮＯ．１２３」のＤＡ連絡線に設置されている遮断器をループ入り箇所とする場合、コンピュータ１３は電力系統の各電気所などから潮流値Ｐを収集して、図１５に示すループ系統データを作成する。このとき、制御所の管理範囲外にある電気所などについては、担当者がコンピュータ１３を操作して、別の制御所から潮流値Ｐを収集する。パーセントインピーダンス％Ｚについては、データベースサーバ１２の継電器データ（図４）を参照するが、制御所の管理範囲外であると、担当者がコンピュータ１３を操作して、別の制御所のデータベースサーバから必要とするパーセントインピーダンス％Ｚをそれぞれ収集する。

この後、コンピュータ１３は、パーセントインピーダンス％Ｚの合計（値４０．２９３）を算出する。また、コンピュータ１３は、パーセントインピーダンス％Ｚと潮流値Ｐとの積算値％Ｚ・Ｐをそれぞれ算出し、この後、積算値％Ｚ・Ｐの合計（値−１５．２９）を算出する。各合計を算出すると、コンピュータ１３は、次の式を用いてループ潮流を算出する。
Σ％Ｚ・Ｐ／Σ％Ｚ＝（−１５．２９）／４０．２９３＝−０．３８
この式では、Σ％Ｚ・Ｐが積算値％Ｚ・Ｐの合計を表し、Σ％Ｚがパーセントインピーダンス％Ｚの合計を表し、ループ潮流を［ＭＷ］の単位と±符号による潮流の向きで表している。ループ潮流が−符号ならＢＤ変電所側が遅れ位相（ＢＨ変電所側→ＢＤ変電所側へループ潮流が流れる）になり、また、＋符号ならＢＤ変電所側が進み位相（ＢＤ変電所側→ＢＨ変電所側へループ潮流が流れる）になり、ループした際の潮流の向きを±符号で表している。さらに、「ＮＯ．１２３」のＤＡ連絡線の電圧が２２［ｋＶ］であるので、コンピュータ１３は、次の式を用いて、［ＭＷ］の単位で表されているループ潮流をアンペア表示に変更する。
ループ潮流［ＭＷ］÷２２［ｋＶ］÷√３
＝（−０．３８）÷２２［ｋＶ］÷√３＝−１０［Ａ］
また、コンピュータ１３は、位相差θＨを次の式で算出する。
Σ％Ｚ・Ｐ／１７．４５＝（−１５．２９）／１７．４５＝−０．９
これらの式の中で、値「１７．４５」は、ラジアンを度に換算する指数である。ラジアンを度に換算するには、
π／１８０＝０．０１７４５
である。例えば、位相差θＨ［度］を算出する式
ΣＰ・％Ｚ÷１７．４５
では、値「０．０１７４５」ではなく「１７．４５」を使っているが、これは、この式中「％Ｚ」を、パーセント法を用いているためである。

こうして、コンピュータ１３は、
ループ潮流：−１０［Ａ］
位相差θＨ：−０．９［度］
を得る。ここで、コンピュータ１３は、位相差θＨが「−０．９」［度］であり、あらかじめ設定された許容位相差θＭに比べて小さいと判定する。

一方、ＢＤ変電所に設置されている過電流継電器（５１Ｆリレー）は、
整定値：５ＴＡＰ
ＣＴ比：５００／５
である。つまり、ＢＤ変電所側のＤＡ連絡線に５００［Ａ］以上の電流が流れると入力電流が５［Ａ］となり、ＢＤ変電所の過電流継電器（５１Ｆリレー）が動作する。ＢＤ変電所側のＤＡ連絡線の潮流Ｐ［ＭＷ］はループ前で値「−２．９」であるので、この潮流Ｐをアンペア表示に変更すると、
（−２．９）÷２２［ｋＶ］÷√３＝−７６［Ａ］
となる。先に算出したループ潮流の値が−１０［Ａ］であるので、ループ中の潮流は６６［Ａ］となり、入力電流が０．６６［Ａ］であるので、ＢＤ変電所の過電流継電器（５１Ｆリレー）は動作しないと判定する。

また、ＢＨ変電所に設置されている過電流継電器（５１Ｆリレー）は、
整定値：４ＴＡＰ
ＣＴ比：５００／５
である。つまり、ＢＨ変電所側のＤＡ連絡線に４００［Ａ］以上の電流が流れると入力電流が４［Ａ］となり、ＢＨ変電所の過電流継電器（５１Ｆリレー）が動作する。ＢＨ変電所側のＤＡ連絡線の潮流Ｐ［ＭＷ］はループ前で値「２．９」であるので、この潮流Ｐをアンペア表示に変更すると、
（２．９）÷２２［ｋＶ］÷√３＝７６［Ａ］
となる。先に算出したループ潮流の値が−１０［Ａ］であるので、ループ中の潮流は８６［Ａ］となり、入力電流が０．８６［Ａ］であるので、ＢＨ変電所の過電流継電器（５１Ｆリレー）は動作しないと判定する。

これにより、コンピュータ１３は、「ループ可能」と判定する。

こうした従来の手法に対して、この実施の形態では次のようにしている。つまり、図１６に示すように、コンピュータ１３は、ループ入り箇所と常時切り箇所を含む、最小ループ系統内の潮流値を計測する。図１６の電力系統では、「ＮＯ．１２３」のＤＡ連絡線に設置されている遮断器をループ入り箇所とし、ＢＦ変電所の遮断器（６７ＣＢ）を常時切り箇所とする。コンピュータ１３は、電力系統の最小ループ系統内から潮流値Ｐを収集して、図１７に示すループ系統データを作成する。このとき、図１６の矢印Ｉで示す箇所からＤＢ幹線、ＤＣ幹線、ＤＤ幹線などを経て矢印IIまでの箇所が上位系であり、この上位系については、潮流値Ｐを収集しない。なお、矢印Ｉで示す箇所からＤＡ連絡線などを経て矢印IIまでの箇所が連結系であり、矢印Ｉで示す箇所からＢＦ変電所などを経て矢印IIまでの箇所がモニター系である。

コンピュータ１３は、パーセントインピーダンス％Ｚについては、データベースサーバ１２の継電器データ（図４）を参照して収集するが、例えば上位系が管理範囲外であると、上位系の制御所のデータベースサーバからパーセントインピーダンス％Ｚを収集する。また、コンピュータ１３は、常時切り箇所の位相差θＫを測定する。このときの位相差θＫを−０．９（度）とする。

この後、コンピュータ１３は、図１８に示すように、パーセントインピーダンス％Ｚの合計（１４．９３８）を算出する。また、コンピュータ１３は、パーセントインピーダンス％Ｚと潮流値Ｐとの積算値％Ｚ・Ｐをそれぞれ算出する。この後、コンピュータ１３は、図１９に示すように、常時切り箇所の位相差０．９（度）を用いて、次の式から積算値％Ｚ・Ｐの合計（値ＶＡＬ１１）を算出する。
Σ％Ｚ・Ｐ＝１７．４５×位相差＝１７．４５×０．９＝−１５．７１
この後、コンピュータ１３は、算出した積算値％Ｚ・Ｐの合計（値ＶＡＬ１１）である−１５．７１を用いて、次の式から上位系の積算値％Ｚ・Ｐ（値ＶＡＬ１２）を逆算して予測する。
−１５．７１−（最小ループ系統内の％Ｚ・Ｐの合計）
＝−１５．７１−（０．００−２４．６−３４．３６−１．６５−６．３６＋
１６．６３＋２２．３８＋２３．１３）
＝−１０．８９
こうして上位系の積算値％Ｚ・Ｐ（値ＶＡＬ１２）を算出すると、コンピュータ１３は、図２０に示すように、上位系および連結系から成るループ系統のループ系統データを得る。この後、コンピュータ１３は、このループ系統データ（図２０）を用い、先に説明した手法によりループ潮流や位相差を算出する。つまり、コンピュータ１３は、次の式を用いてループ潮流を算出する。
Σ％Ｚ・Ｐ／Σ％Ｚ＝（−１６．５８）／４０．２９３＝−０．４１［ＭＷ］
さらに、コンピュータ１３は、次の式を用いて、［ＭＷ］の単位で表されているループ潮流をアンペア表示に変更する。
ループ潮流［ＭＷ］÷２２［ｋＶ］÷√３
＝（−０．４１）÷２２［ｋＶ］÷√３＝−１１［Ａ］
また、コンピュータ１３は、位相差θＨを次の式で算出する。
Σ％Ｚ・Ｐ／１７．４５＝（−１６．５８）／１７．４５＝−０．９
先に従来の手法で得た位相差θＨが−０．９（度）であり、これに対して、この実施の形態で得た位相差θＨが−０．９（度）であるので、この実施の形態により、高精度で位相差θＨを得ることができる。

こうして、コンピュータ１３は、
ループ潮流：−１１［Ａ］
位相差θＨ：−０．９［度］
を得る。ここで、コンピュータ１３は、位相差θＨが「−０．９」［度］であり、あらかじめ設定された許容位相差θＭに比べて小さいと判定する。

一方、ＢＤ変電所に設置されている過電流継電器（５１Ｆリレー）は、
整定値：５ＴＡＰ
ＣＴ比：５００／５
である。ＢＤ変電所側のＤＡ連絡線の潮流Ｐ［ＭＷ］はループ前で値「−２．９」であるので、この潮流Ｐをアンペア表示に変更すると、
（−２．９）÷２２［ｋＶ］÷√３＝−７６［Ａ］
となる。先に算出したループ潮流の値が−１１［Ａ］であるので、ループ中の潮流は６５［Ａ］となり、入力電流が０．６５［Ａ］であるので、ＢＤ変電所の過電流継電器（５１Ｆリレー）は動作しないと判定する。

また、ＢＨ変電所に設置されている過電流継電器（５１Ｆリレー）は、
整定値：４ＴＡＰ
ＣＴ比：５００／５
である。ＢＨ変電所側のＤＡ連絡線の潮流Ｐ［ＭＷ］はループ前で値「２．９」であるので、この潮流Ｐをアンペア表示に変更すると、
（２．９）÷２２［ｋＶ］÷√３＝７６［Ａ］
となる。先に算出したループ潮流の値が−１１［Ａ］であるので、ループ中の潮流は８７［Ａ］となり、入力電流が０．８７［Ａ］であるので、ＢＨ変電所の過電流継電器（５１Ｆリレー）は動作しないと判定する。

こうして、この実施の形態によれば、同期検出継電器が設置されていなくても、送電線定数、変圧器の定数、潮流値および常時切り箇所の位相差を用いて、２つの系統を接続するループ入り箇所の位相差を、実測値との差を少なくして得ることができる。この結果、この位相差を用いて２つの系統の同期状態を予測することにより、ループ不可であるかどうかを判断することを可能にする。また、この実施の形態によれば、同期検出継電器が設置されていなくても、実測値との差を少なくした位相差を得ることができるので、この位相差を用いて、実測値との差を少なくした、保護継電器への入力電流を得ることができる。この結果、これらの位相差と入力電流を用いて２つの電力系統の同期状態を予測することにより、ループ可能であるかどうかを正確に判定することを可能にする。さらに、この実施の形態によれば、上位系の潮流値を収集する必要がないので、上位系に管理範囲外の電気所があっても、この電気所から潮流値Ｐを得るための処理を不要にすることができる。

以上、この発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、この発明に含まれる。例えば、電力系統は図２や図１４の構成に限られるものではない。

この発明による電力系統の同期状態予測システムを示す構成図である。 電力系統を説明する図である。 定数データの一例を示す図である。 継電器データの一例を示す図である。 開閉データの一例を示す図である。 同期状態予測処理を示すフローチャートである。 電力系統でのループ入り箇所と常時切り箇所を示す図である。 データ収集の様子を示す図である。 各系統を説明する図である。 ループ系統データを示す図である。 ループ系統データを示す図である。 ループ系統データを示す図である。 ループ系統データを示す図である。 この発明による同期状態予測方法と対比される従来の手法を説明するための電力系統を示す図である。 この発明による同期状態予測方法と対比される従来の手法を説明するためのループ系統データを示す図である。 この発明による同期状態予測方法を説明するための電力系統を示す図である。 この発明による同期状態予測方法を説明するためのループ系統データを示す図である。 この発明による同期状態予測方法を説明するためのループ系統データを示す図である。 この発明による同期状態予測方法を説明するためのループ系統データを示す図である。 この発明による同期状態予測方法を説明するためのループ系統データを示す図である。

符号の説明

１１ 通信制御装置
１２ データベースサーバ
１３ コンピュータ（収集・処理手段）

Claims (5)

1. 電力系統に第１および第２の常時切り箇所が設けられ、該電力系統にループを形成する際に該第１の常時切り箇所を閉じてループ入り箇所とするかどうかの良否判定をする電力系統の同期状態予測システムであって、
   前記ループを形成する一方の系統側と他方の系統側の位相差を、前記第２の常時切り箇所から得る収集手段と、
   前記収集手段が得た位相差を基にして、前記ループを形成する一方の系統と他方の系統との位相差であり、かつ、前記第１の常時切り箇所での位相差を算出する処理手段と、
   を備え、前記処理手段は、算出した位相差と、あらかじめ設定された許容位相差とを比較して、前記良否判定をすることを特徴とする電力系統の同期状態予測システム。
2. 前記処理手段は、前記収集手段が得た位相差と共に、前記第１および前記第２の常時切り箇所を含む最小のループ系統内で計測して得た潮流値と、該潮流値を計測した送電線の定数とを用いて、前記第１の常時切り箇所での位相差を算出することを特徴とする請求項１に記載の電力系統の同期状態予測システム。
3. 前記処理手段は、算出した位相差を基にして、前記ループを形成する系統に設置されている保護継電器の入力電流を算出し、算出した入力電流を基にして前記良否判定をすることを特徴とする請求項１または２に記載の電力系統の同期状態予測システム。
4. 前記処理手段は、前記算出した位相差が前記許容位相差以内であった場合、該算出した位相差を基にして、前記ループを形成する系統に設置されている保護継電器の入力電流を算出し、算出した入力電流を基にして前記良否判定をすることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電力系統の同期状態予測システム。
5. 電力系統に第１および第２の常時切り箇所が設けられ、該電力系統にループを形成する際に該第１の常時切り箇所を閉じてループ入り箇所とするかどうかの良否判定をする電力系統の同期状態予測方法であって、
   前記ループを形成する一方の系統側と他方の系統側の位相差を、前記第２の常時切り箇所から収集し、
   収集した位相差を基にして、前記ループを形成する一方の系統と他方の系統との位相差であり、かつ、前記第１の常時切り箇所での位相差を算出し、
   算出した位相差と、あらかじめ設定された許容位相差とを比較して、前記良否判定をする、
   ことを特徴とする電力系統の同期状態予測方法。

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