JP2009065799A - 配電系統の故障復旧方法、分散電源の単独運転の判定方法、開閉器の制御装置、および配電自動化システム - Google Patents

Abstract

【課題】分散電源の設置数を制限することなく、既存の設備を利用した低コストの方法で、故障時の単独運転の発生を検出する。また、検出された単独運転状態を簡便に解消する。
【解決手段】時限順送の過程で、区分開閉器ＳＷＩ−１がオフ状態で、変電所側の配電線電圧Ｖ１および負荷側の配電線電圧Ｖ２が共に有電圧のとき、区分開閉器ＳＷＩ−１の制御装置２０は、負荷側の区間ＳＩ−２が分散電源の単独運転区間であると判定する。この場合、区分開閉器ＳＷＩ−１の投入を阻止した上で、中央装置４０の指令により、隣接する無電圧の区間である区間ＳＩ−３を単独運転区間に接続する。これによって、単独運転防止装置を正常に作動させて、単独運転状態を解消する。
【選択図】図３

Description

本発明は、分散電源が接続された配電系統の故障復旧方法に関するものであり、特に分散電源による単独運転の検出とその解消方法とに関する。

近年、省エネルギーなどを目的として、太陽光発電、風力発電、および燃料電池などの分散電源が多く用いられている。多数の分散電源が接続された配電系統では、短絡または地絡などの配電線の故障が生じたとき、通常の配電系統とは異なる状況になる場合がある。

配電系統が故障すると、故障した配電線に設けられた遮断器が遮断状態になるので、故障した配電線への電力の供給が停止する。この結果、通常、配電線は無電圧状態になる。これに対して、多数の分散電源が接続された配電系統では、遮断器が遮断状態となった後も、分散電源の発電量が負荷の消費量とバランスして、分散電源が単独運転を続ける場合がある。単独運転状況が生じると、たとえば、復旧作業を行なう作業員が、単独運転状況を知らないために感電する危険性がある。また、分散電源の周波数維持能力は低いので、復電したときに容易に同期はずれが生じる危険性がある。

そこで、故障時に分散電源を電力系統から切り離すために、分散電源には、受動式、能動式の２種類の単独運転防止装置を備えることになっている。しかし、多数の分散電源が電力系統に連系されると、単独運転防止装置は単独運転を確実に検出できないことがある。具体的には、受動式の単独運転防止装置では、分散電源の発電量と負荷量がバランスすると、停電しても配電線の電流および電圧の変動が少ないために、単独運転状況を検出できない。一方、能動式の場合には、配電線に接続された多数の単独運転防止装置が相互に干渉を起こすために、単独運転の検出感度が低下する。

上記の単独運転防止装置の欠点を補い、単独運転を防止するための一つの手段として、同一配電線や同一区間に接続される分散電源の個数を制限する方法がある。また、他の手段として、配電線の故障が生じたときに、遠隔制御によって、分散電源の引込線を遮断する方法が知られている。

たとえば、特開２００７−３７３５４号公報（特許文献１）に開示されるシステムでは、高圧配電線に接続される分散電源には、個別に、電力系統との連系を遮断する遮断器、端末装置、および通信回線が設けられる。故障発生時には、中央装置は、転送遮断信号を送信して、高圧系統の分散電源を電力系統から遮断する。さらに、低圧配電線に接続される多数の分散電源については、高圧系統の分散電源が遮断された後、配電線を強制短絡して分散電源を停止させる。

また、武内（「分散型電源用転送遮断システムの開発」、平成１８年電気学会電力・エネルギー部門大会講演論文集、ｐ．２５−３〜２５−４（非特許文献１））、および石河ら（「分散型電源用転送遮断システムの高度化」、２００７年電気学会全国大会講演論文集、第６分冊、ｐ．３６９（非特許文献２））は、低圧配電線に接続される多数の分散電源にも適用可能なシステムを開示する。このシステムでは、電力線搬送（ＰＬＣ：Power Line Communication）を利用した比較的安価な方法で、転送遮断信号の送信を可能にする。親局と子局との間の通信は、親局からＩＰ（Internet Protocol）網経由で送信された信号が、柱上に設置されたＰＬＣモデムを介して電力引込線上に搬送されることによって行なわれる。
特開２００７−３７３５４号公報 武内保憲、「分散型電源用転送遮断システムの開発」、平成１８年電気学会電力・エネルギー部門大会講演論文集、社団法人電気学会、２００６年９月、ｐ．２５−３〜２５−４ 石河孝明、他３名、「分散型電源用転送遮断システムの高度化」、２００７年電気学会全国大会講演論文集、社団法人電気学会、２００７年３月、第６分冊、ｐ．３６９

同一配電線や同一区間に接続される分散電源の数を制限することは、分散電源の普及を阻害することになるので望ましくない。また、電力会社の側では、電力需要の増加に備えて新たな電力設備を増強する必要があり、コストの増加に繋がる。

一方、特開２００７−３７３５４号公報（特許文献１）のように、高圧系統の分散電源に対して個別に遠隔制御による遮断システムを設置する方法は、新たに端末装置および通信回線を設けるためのコストがかかる。武内および石河らが開示するように、電力線搬送など既存の通信回線を利用する方法は、専用回線を設けるほどではないけれども、端末設備などを新設するためのコストは避けられない。

本発明の第１の目的は、分散電源の設置数を制限することなく、既存の設備を利用した低コストの方法で、故障時の分散電源の単独運転の発生を検出することである。また、本発明の第２の目的は、検出された単独運転状態を簡便に解消する方法を提供することである。

本発明は、遮断器と、遮断器に接続された配電線と、配電線を複数の区間に区分する複数の開閉器と、複数の区間の少なくとも１つに接続された１または複数の分散電源とを含む配電系統において、配電線の故障によって遮断器が遮断状態となった場合の配電系統の故障復旧方法である。そして、遮断器を再閉路するステップと、遮断器の再閉路後に、遮断器に近接する側から複数の開閉器を順に投入するステップと、複数の開閉器のうち投入される直前の開閉器の両側の配電線電圧を検出するステップと、検出したの両側の配電線電圧がともに有電圧である場合に、投入する直前の開閉器の負荷側の区間が単独運転区間であると判定するステップとを備える。

好ましくは、投入する直前の開閉器の負荷側の区間が単独運転区間である場合に、投入する直前の開閉器の投入を阻止するステップをさらに備える。

また、好ましくは、複数の開閉器のうち第１、第２の開閉器の開閉状態、第１の開閉器の両側の配電線電圧、および第２の開閉器の両側の配電線電圧を検出するステップと、第１、第２の開閉器がオフ状態であり、第１の開閉器の第２の開閉器に近接する側の配電線電圧が有電圧であり、第２の開閉器の第１の開閉器に近接する側の配電線電圧が有電圧である場合に、第１、第２の開閉器の間に単独運転区間が存在すると判定するステップとをさらに備える。

また、好ましくは、複数の区間のうち、互いに隣接する第１、第２の区間のいずれか一方の区間が単独運転区間であり、他方の区間の配電線電圧が無電圧である場合に、第１、第２の区間を区分する開閉器を投入するステップをさらに備える。

また、好ましくは、複数の区間のうち、互いに隣接する第３、第４の区間の両方が単独運転区間である場合に、第３、第４の区間を区分する開閉器を開放するステップをさらに備える。

また、本発明による分散電源の単独運転の判定方法は、遮断器と、遮断器に接続された配電線と、配電線を複数の区間に区分する複数の開閉器と、複数の区間の少なくとも１つに接続された１または複数の分散電源とを含む配電系統において、配電線の故障によって遮断器が遮断状態となった場合の分散電源の単独運転の判定方法である。そして、複数の開閉器のうち第１、第２の開閉器の開閉状態、第１の開閉器の両側の配電線電圧、および第２の開閉器の両側の配電線電圧を検出するステップと、第１、第２の開閉器がオフ状態であり、第１の開閉器の第２の開閉器に近接する側の配電線電圧が有電圧であり、第２の開閉器の第１の開閉器に近接する側の配電線電圧が有電圧である場合に、第１、第２の開閉器の間に１または複数の分散電源が単独運転する単独運転区間が存在すると判定するステップとを備える。

また、本発明による開閉器の制御装置は、遮断器と、遮断器に接続された配電線と、配電線を複数の区間に区分する複数の開閉器と、複数の区間の少なくとも１つに接続された１または複数の分散電源とを含む配電系統において、複数の開閉器にそれぞれ設けられる。そして、対応する開閉器の開閉状態および両側の配電線電圧を検出するための検出部と、遮断器が遮断状態となることによって対応する開閉器の接点がオフ状態であり、両側の配電線電圧が有電圧である場合に、負荷側の区間が単独運転区間であると判定する制御部とを備える。
また、本発明による配電自動化システムは、遮断器と、遮断器に接続された配電線と、配電線を複数の区間に区分する複数の開閉器と、複数の区間の少なくとも１つに接続された１または複数の分散電源とを含む配電系統を制御する。そして、複数の開閉器にそれぞれ設けられた複数の開閉器の制御装置と、複数の開閉器の制御装置を遠隔制御する中央装置とを備える。複数の開閉器の制御装置の各々は、対応する開閉器の接点の開閉状態および両側の配電線電圧を検出する。中央装置は、配電線の故障によって遮断器が遮断状態となったときに、前複数の開閉器のうち、第１、第２の開閉器の開閉状態、第１の開閉器の両側の配電線電圧、および第２の開閉器の両側の配電線電圧を問い合わせる。そして、中央装置は、第１、第２の開閉器がオフ状態であり、第１の開閉器の第２の開閉器に近接する側の配電線電圧が有電圧であり、第２の開閉器の第１の開閉器に近接する側の配電線電圧が有電圧である場合に、第１、第２の開閉器の間に１または複数の分散電源が単独運転する単独運転区間が存在すると判定する。

好ましくは、中央装置は、複数の区間のうち、互いに隣接する第１、第２の区間のいずれか一方の区間が単独運転区間であり、他方の区間の配電線電圧が無電圧の場合に、第１、第２の区間を区分する開閉器の制御装置に、対応する開閉器の投入を指令する。

また、好ましくは、中央装置は、複数の区間のうち、互いに隣接する第３、第４の区間の両方が単独運転区間である場合に、第３、第４の区間を区分する開閉器の制御装置に、対応する開閉器の開放を指令する。

本発明によれば、既存の配電自動化システムを利用して、開閉器の開閉状態および開閉器の両側の配電線電圧を検出することによって、低コストで簡単に分散電源の単独運転区間を判定することができる。また、単独運転区間と隣接する区間との間の開閉器を開放または投入して、分散電源の発電量と負荷の消費量とのバランスを崩す。これによって、分散電源ごとに個別に設けられた単独運転防止装置を正常に機能させることができるので、簡便に単独運転状態を停止させることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、同一または相当する部分には同一の参照符号を付して、その説明を繰り返さない。

［実施の形態１］
図１は、本発明の実施の形態１としての配電自動化システム１を含む配電系統１００の構成を示す説明図である。図１の配電系統１００は、樹枝状の配電系統を模式的に示すものである。

図１を参照して、配電系統１００は、発電所の発電機２から送電線３を介して送電された電力を降圧する配電用変圧器１１と、配電用変圧器１１に接続された母線１２と、母線１２に接続された複数の遮断器ＣＢを含む。配電用変圧器１１、母線１２、および遮断器ＣＢは、変電所に設置される。さらに、配電系統１００は、母線１２から遮断器ＣＢを介して引き出された複数の配電線Ｆと、各配電線Ｆに設けられた複数の区分開閉器ＳＷと、各配電線Ｆを相互に連系するための結合開閉器ＴＳＷとを含む。このように、配電系統１００には、区分開閉器ＳＷと結合開閉器ＴＳＷの２種類の開閉器が設けられる。

上記配電系統１００の構成のうち、遮断器ＣＢは、配電線Ｆに短絡または地絡などの故障が生じたときに、配電線Ｆに供給される電力を遮断する。故障時における遮断器ＣＢの遮断および再閉路を制御するために継電器１４が設けられる。

区分開閉器ＳＷは、電磁石の励磁により閉路し、減磁により開路する接点を有する。通常の送電時は、接点が閉路したオン状態（入状態、投入状態）になる。配電線Ｆの故障時に、配電線電圧が低下すると減磁によって接点が開路して、区分開閉器ＳＷはオフ状態（切状態、開放状態）になる。

この区分開閉器ＳＷによって、配電線Ｆは複数の区間Ｓに分割される。図１の例では、３回線の配電線ＦＩ，ＦＩＩ，ＦＩＩが、母線１２から遮断器ＣＢＩ，ＣＢＩＩ，ＣＢＩＩＩを介してそれぞれ引き出される。そして、引き出された各配電線Ｆは、２個の区分開閉器ＳＷによって、３区間Ｓに分割される。たとえば、第１番目の配電線ＦＩでは、遮断器ＣＢＩに近接する側から、区分開閉器ＳＷＩ−１および区分開閉器ＳＷＩ−２が設置される。これによって、配電線ＦＩは、遮断器ＣＢＩに近接する側から、区間ＳＩ−１、区間ＳＩ−２、区間ＳＩ−３の３区間に分割される。配電線ＦＩＩ，ＦＩＩＩについても同様である。ローマ数字Ｉ，ＩＩ，ＩＩＩによって、回線番号を区別する。

結合開閉器ＴＳＷは、通常はオフ状態で用いられる。結合開閉器ＴＳＷは、配電線の故障時に故障区間を回避して送電するために接点が閉路する。結合開閉器ＴＳＷを介して、複数の配電線Ｆは相互に接続される。図１の例では、区間ＳＩ−２と区間ＳＩＩ−２とは、結合開閉器ＴＳＷ−１を介して接続される。また、区間ＳＩＩ−３と区間ＳＩＩＩ−２とは、結合開閉器ＴＳＷ−２を介して接続される。また、区間ＳＩ−３と区間ＳＩＩＩ−３とは、結合開閉器ＴＳＷ−３を介して接続される。

このような配電系統１００に配備される配電自動化システム１は、複数の区分開閉器ＳＷおよび結合開閉器ＴＳＷのそれぞれに設けられる複数の制御装置２０，３０と、制御装置２０，３０を遠隔制御する中央装置４０と、制御装置２０，３０と中央装置４０との間を接続する通信路である自動化伝送路４１とを含む。親局である中央装置４０に対して、子局である区分開閉器ＳＷの制御装置２０を区分開閉器子局２０と記載し、結合開閉器ＴＳＷの制御装置３０を結合開閉器子局３０と記載する場合がある。なお、自動化伝送路４１には、光ファイバケーブル、メタルケーブルなどが用いられる。通信用の専用線である自動化伝送路４１を用いる代わりに、電力線搬送または無線方式によって中央装置４０と制御装置２０，３０との間の通信を行なってもよい。

図２は、図１における遮断器ＣＢ制御用の継電器１４、区分開閉器ＳＷの制御装置２０、結合開閉器ＴＳＷの制御装置３０、および中央装置４０の構成を示すブロック図である。図２では、複数の制御装置２０，３０を代表して、配電線ＦＩに接続された区分開閉器ＳＷＩ−１の制御装置２０、および結合開閉器ＴＳＷ−３の制御装置３０の構成を示す。

図２を参照して、継電器１４は、故障検出継電器１４ａと、再閉路継電器１４ｂとを含む。このうち、故障検出継電器１４ａは、短絡または地絡などの配電線Ｆの故障を検出する。故障検出のために、配電線Ｆには、過電流および零相電流の測定用に故障電流検出器１６が設置される。また、零相電圧の測定用に母線１２と継電器１４との間に零相変圧器１８が設置される。再閉路継電器１４ｂは、故障時に遮断器ＣＢが遮断状態となった後、再閉路時間Ｚ１の経過後に、遮断器ＣＢを再閉路する。

区分開閉器ＳＷの制御装置２０は、検出部２３と、制御部２４と、通信用のインターフェースである子局通信部２５とを含む。このうち、検出部２３は、区分開閉器ＳＷの接点の開閉状態、および区分開閉器ＳＷの両側の配電線電圧を検出する。配電線電圧を検出するために、区分開閉器ＳＷの両側の配電線と検出部２３との間に、制御用変圧器２２ａ，２２ｂが設置される。制御部２４は、区分開閉器ＳＷの開閉を制御する。制御部２４は、マイクロプロセッサなどを用いて構成される制御回路である。

結合開閉器ＴＳＷの制御装置３０は、区分開閉器ＳＷと同様に、検出部３３と、制御部３４と、子局通信部３５とを含む。検出部３３と結合開閉器ＴＳＷの両側の配電線との間に制御用変圧器３２ａ，３２ｂが設けられる。

中央装置４０は、受信部４３と、中央制御部４４と、通信用のインターフェースである通信部４５と、記憶部４６とを含む。このうち、受信部４３は、通信路１５を介して、遮断器ＣＢの継電器１４から故障の情報を受信する。また、中央制御部４４は、各制御装置２０，３０に指令して、開閉器ＳＷ，ＴＳＷの開閉を制御する。中央制御部４４は、たとえばコンピュータの中央処理装置（ＣＰＵ：Central Processing Unit）である。記憶部４６は、配電系統１００の系統構成を記憶する。記憶部４６は、たとえばコンピュータの記憶装置（メモリ）である。

次に、分散電源の単独運転を判定する方法について説明する。
図３は、分散電源ＤＧ１が接続された配電線ＦＩに地絡故障が生じた例を示す概念図である。図３の例では、区間ＳＩ−２に、分散電源ＤＧ１と負荷ＺＬ１が接続されている。また、区間ＳＩ−３には、負荷ＺＬ２が接続されている。そして、区間ＳＩ−３の故障点５４で、地絡故障が生じたとする。

地絡故障が生じると、故障検出継電器１４ａは、零相電流および零相電圧を検出して遮断器ＣＢＩを遮断するので、配電線Ｆは停電する。このとき、分散電源ＤＧ１の発電量が負荷ＺＬ１の消費量よりも小さい場合（ＺＬ１＞ＤＧ１）、または分散電源ＤＧ１が運転されていない場合（ＤＧ１＝０）には、各分散電源に備えられた単独運転防止装置が正常に機能するので、単独運転は生じない。一方、負荷ＺＬ１の消費量と分散電源ＤＧ１の発電量とがほぼ等しい（ＺＬ１≒ＤＧ１）場合には、単独運転が生じる。

実施の形態１では、この分散電源の単独運転発生を、いわゆる時限順送方式によって復電する過程において、区分開閉器の制御装置３０が判定する。ここで、時限順送方式は、遮断器ＣＢの継電器１４および区分開閉器ＳＷの制御装置３０が、中央装置４０の制御によらず自律的に動作することによって、故障区間の特定と健全区間への復電とを行うものである。以下では、まず、図３の例を用いて、単独運転が生じていない通常の場合の、時限順送の手順について説明する。

地絡故障によって遮断器ＣＢＩが遮断されるのと同時に、区分開閉器ＳＷＩ−１，ＳＷＩ−２は開路する。このとき、再閉路継電器１４ｂは、遮断器ＣＢが遮断してから再閉路するまでの待機時間である再閉路時間Ｚ１の計測を開始する。再閉路時間Ｚ１の経過後に、再閉路継電器１４ｂは遮断器ＣＢを再閉路する。この結果、区間ＳＩ−１が充電される。

区分開閉器ＳＷＩ−１の制御装置２０は、制御用変圧器２２ａ，２２ｂを介して、変電所側の配電線電圧Ｖ１と、変電所から離反する負荷側の配電線電圧Ｖ２とを監視している。そして、制御装置２０は、遮断器ＣＢＩの再閉路によって配電線電圧Ｖ１が生じてから予め定める投入時限Ｘ１の経過後に、区分開閉器ＳＷＩ−１を閉路させる。この結果、区間ＳＩ−２が充電される。

区分開閉器ＳＷＩ−１と同様に、区分開閉器ＳＷＩ−２の制御装置２０は、変電所側の配電線電圧Ｖ３と、負荷側の配電線電圧Ｖ４とを監視している。そして、制御装置２０は、配電線電圧Ｖ３が生じてから投入時限Ｘ１の経過後に、区分開閉器ＳＷＩ−２を閉路させる。この結果、遮断器ＣＢＩが再閉路してから通算すると、Ｘ１×２の時間の経過後に、区分開閉器ＳＷＩ−２が閉路して、区間ＳＩ−３が充電される。

区間ＳＩ−３には故障点５４があるので、故障検出継電器１４ａは、区分開閉器ＳＷＩ−２の閉路と同時に再び故障を検出する。この結果、故障検出継電器１４ａが遮断器ＣＢＩを遮断する。このとき、再閉路継電器１４ｂは、遮断器ＣＢＩが再閉路してから再び遮断状態となるまでの経過時間（Ｘ１×２）によって、区間ＳＩ−３を故障区間として特定する。また、区分開閉器ＳＷＩ−２の制御装置２０は、区分開閉器ＳＷＩ−２の第１回目の閉路後、予め定める検出時限Ｙ１内に区分開閉器ＳＷＩ−２が開放状態となったことから、区間ＳＩ−３が故障区間であると判定する。そして、区分開閉器ＳＷＩ−２を開放状態でロックする。ここで、検出時限Ｙ１は投入時限Ｘ１より短く設定される。

再々閉路時間Ｚ２の経過後、再閉路継電器１４ｂは、遮断器ＣＢＩを再々閉路する。遮断器ＣＢＩが再々閉路してから、投入時限Ｘ１の経過後、区分開閉器ＳＷＩ−１が閉路するので、区間ＳＩ−２が充電される。区分開閉器ＳＷＩ−１の経過後、さらに投入時限Ｘ１が経過しても、区分開閉器ＳＷＩ−２は開放状態でロックされているので閉路しない。こうして、時限順送方式によって、健全区間ＳＩ−１，ＳＩ−２が復電され、故障区間ＳＩ−３が隔離される。

表１は、区分開閉器ＳＷＩ−１の接点の開閉状態、および両側の配電線電圧について整理したものである。

表１に示すように、上述した単独運転が生じていない通常の時限順送過程では、区分開閉器ＳＷＩ−１の接点の開閉状態および両側の配電線電圧に、(i)〜(iii)の３パターンがある。

パターン(i)は、区分開閉器ＳＷＩ−１の接点がオフ状態であり、両側の配電線電圧Ｖ１，Ｖ２が、ほとんど零電圧となる無電圧の場合である。このパターンは、遮断器ＣＢＩが再閉路する前で、区分開閉器ＳＷＩ−１が開放状態のときに生じる。このときには、制御装置２０は、区分開閉器ＳＷＩ−１は無電圧開放状態であると判定する。

パターン(ii)は、区分開閉器ＳＷＩ−１の接点がオフ状態であり、変電所側の配電線電圧Ｖ１が有電圧であり、負荷側の配電線電圧Ｖ２が無電圧の場合である。このパターンは、遮断器ＣＢＩが再閉路してから投入時限Ｘ１が経過するまでに生じる。このときには、制御装置２０は、投入時限Ｘ１の途中であると判定する。

パターン(iii)は、区分開閉器ＳＷＩ−１の接点がオン状態であり、両側の配電線電圧Ｖ１，Ｖ２が有電圧の場合である。このパターンは、遮断器ＣＢＩが再閉路後に区分開閉器ＳＷＩ−１が閉路してから検出時限Ｙ１が経過するまでの間、または、通常の送電状態のときに生じる。このときには、制御装置２０は、検出時限Ｙ１の途中または通常の送電状態であると判定する。

これに対して、単独運転が発生した場合の時限順送過程では、次のように新たなパターン(iv)が生じる。

すなわち、図３の区間ＳＩ−２で負荷ＺＬ１の消費量と分散電源ＤＧ１の発電量とがほぼ等しい（ＺＬ１≒ＤＧ１）場合、配電線に故障が起きると区間ＳＩ−２で単独運転が発生する。この場合も、分散電源ＤＧ１だけでは配電線電圧が低いために、区分開閉器ＳＷＩ−１，ＳＷＩ−２の電磁石が十分に励磁されず、区分開閉器ＳＷＩ−１〜ＳＷＩ−３は、遮断器ＣＢＩが遮断されるのと同時に開放状態となる。再閉路時間Ｚ１の経過後、まず遮断器ＣＢＩが再閉路されると、区分開閉器ＳＷＩ−１の変電所側の区間ＳＩ−１が充電される。しかも、区分開閉器ＳＷＩ−１の負荷側の区間ＳＩ−２も単独運転のために有電圧となる。

したがって、表１に示すように、区分開閉器ＳＷＩ−１の接点がオフ状態であり、両側の配電線電圧Ｖ１，Ｖ２が有電圧であるというパターン(iv)が生じる。このパターン(iv)は、単独運転の発生時にだけ現われるので、単独運転発生の判定条件として用いることができる。単独運転が発生したか否かの判定は、時限順送の過程で個々の区分開閉器ＳＷの制御装置２０によって行なわれる。

配電自動化システム１では、この単独運転発生の情報が区分開閉器子局２０から中央装置４０へ通知される。通知を受けた中央装置４０の中央制御部４４は、故障した配電線Ｆに関係する開閉器ＳＷ，ＴＳＷの接点の開閉状態、および両側の配電線電圧を子局２０，３０に問い合わせる。問合わせ結果に基いて、中央制御部４４は、配電系統１００全体での単独運転区間の特定と、その解消操作を行なう。単独運転の解消操作は、後述するように分散電源ごとに設けられた単独運転防止装置の存在を前提としたものである。以下、配電自動化システム１を構成する故障検出継電器１４ａ、再閉路継電器１４ｂ、区分開閉器ＳＷの制御装置（区分開閉器子局）２０、結合開閉器ＴＳＷの制御装置（結合開閉器子局）３０、および中央装置４０について、配電線故障が生じた場合の具体的動作について説明する。

図４は、故障検出継電器１４ａの動作を示すフローチャートである。
図２、図４を参照して、故障検出継電器１４ａは、配電線Ｆの電流・電圧の監視を続ける（ステップＳ１０１でＮＯ）。配電線の故障を検出すると（ステップＳ１０１でＹＥＳ）、遮断器ＣＢを遮断する（ステップＳ１０２）。続いて、故障検出継電器１４ａは、再閉路継電器１４ｂおよび中央装置４０へ故障発生を報知する（ステップＳ１０３，Ｓ１０４）。

図５は、再閉路継電器１４ｂの動作を示すフローチャートである。再閉路継電器１４ｂは、再閉路時間Ｚ１、再々閉路時間Ｚ２の計測を行なう。さらに、故障区間を特定する。ここで、故障区間を特定するために、遮断器ＣＢに近接する側から、区間Ｓに区間番号を順に付す。遮断器ＣＢに隣接する区間Ｓの区間番号は１である。そして、故障区間の区間番号を故障区間番号ｎということにする。後述するように、故障区間番号ｎは１に初期設定され、時限順送の過程で、遮断器ＣＢの再閉路後、投入時限Ｘ１が経過するごとに１ずつカウントアップされる。

図２、図５を参照して、再閉路継電器１４ｂは、故障検出継電器１４ａから故障発生の情報を受信すると（ステップＳ２０１）、再閉路時間Ｚ１が経過したかを判定する（ステップＳ２０２）。再閉路時間Ｚ１が経過すると（ステップＳ２０２でＹＥＳ）、再閉路継電器１４ｂは、遮断器ＣＢを再閉路する（ステップＳ２０３）。

遮断器ＣＢの再閉路（ステップＳ２０３）後、再閉路継電器１４ｂは、故障区間を特定するため、故障区間番号ｎを１に初期設定する（ステップＳ２０４）。その後、故障検出継電器１４ａから故障情報を受信したかを確認するステップＳ２０５に移る。

故障検出継電器１４ａから故障発生の情報を受信をせずに（ステップＳ２０５でＮＯ）、経過時間ｔが投入時限Ｘ１を経過しない場合（ステップＳ２０６でＮＯ）、ステップＳ２０５に戻って処理を繰り返す。

故障検出継電器１４ａから故障発生の情報を受信をせずに（ステップＳ２０５でＮＯ）、遮断器ＣＢの再閉路からの経過時間ｔが投入時限Ｘ１を経過した場合（ステップＳ２０６でＹＥＳ）、再閉路継電器１４ｂは、故障区間番号ｎをカウントアップする（ステップＳ２０７）。故障区間番号ｎをカウントアップ（ステップＳ２０７）した後、再閉路後の経過時間ｔが最終遮断確認時間Ｔｍａｘを経過しない場合は（ステップＳ２０８でＮＯ）、ステップＳ２０５に戻って処理を繰り返す。

故障区間番号ｎのカウントアップ（ステップＳ２０７）後、経過時間ｔが最終遮断確認時間Ｔｍａｘを経過すると（ステップＳ２０８でＹＥＳ）、処理が終了する。この場合は、故障が一時的なものであり、遮断器ＣＢを再閉路したときには、故障が解消している。

一方、ステップＳ２０５で故障発生を受信した場合（ステップＳ２０５でＹＥＳ）、再閉路継電器１４ｂは、故障区間番号ｎを中央装置４０に報知する（ステップＳ２０９）。ここで、故障区間番号ｎが１の場合（ステップＳ２１０でＹＥＳ）は、遮断器ＣＢに隣接する区間Ｓ−１が故障区間であるので、再閉路継電器１４ｂは、遮断器ＣＢを再々閉路することなく、処理が終了する。

これに対して、故障区間番号ｎが１でない場合（ステップＳ２１０でＮＯ）、すなわち、遮断器ＣＢに隣接する区間Ｓ−１が故障区間でない場合には、再閉路継電器１４ｂは、さらに再々閉路時間Ｚ２が経過したか否かを判定する（ステップＳ２１１）。再々閉路時間Ｚ２が経過すると（ステップＳ２１１でＹＥＳ）、再閉路継電器１４ｂは、遮断器ＣＢを再々閉路して（ステップＳ２１２）、処理を終了する。

図６は、配電線故障時の区分開閉器子局２０の動作を示すフローチャートである。
図２、図６を参照して、遮断器ＣＢが遮断状態となると同時に区分開閉器ＳＷが無電圧開放状態となるので、区分開閉器子局２０の検出部２３は、区分開閉器ＳＷの接点がオフ状態であることを検知する（ステップＳ３０１）。さらに、検出部２３は、区分開閉器ＳＷの両側の配電線電圧を検出する（ステップＳ３０２）。検出結果から、変電所側の電圧が無電圧である場合には（ステップＳ３０３でＮＯ）、ステップＳ３０２に戻って、配電線電圧の検出を続ける。

変電所側の配電線電圧が有電圧であり（ステップＳ３０３でＹＥＳ）、負荷側の配電線電圧が有電圧である（ステップＳ３０４でＹＥＳ）場合には、制御部２４は、負荷側の区間が単独運転区間であると判定する（ステップＳ３０５）。この場合、表１のパターン(iv)に該当する。制御部２４は、単独運転区間に送電しないように区分開閉器ＳＷの閉路を阻止する（ステップＳ３０６）。そして、単独運転の発生を親局である中央装置４０に通知して、処理が終了する。

変電所側の配電線電圧が有電圧であり（ステップＳ３０３でＹＥＳ）、負荷側の配電線電圧が無電圧である（ステップＳ３０４でＮＯ）場合には、ステップＳ３０８に進む。

ステップＳ３０８で、投入時限Ｘ１が経過していない場合は（ステップＳ３０８でＮＯ）、検出部２３によって区分開閉器ＳＷの変電所側の配電線電圧を検出し（ステップＳ３０９）、制御部２４は変電所側の配電線電圧が有電圧であるかを判定する（ステップＳ３１０）。これらのステップＳ３０９，Ｓ３１０は投入時限Ｘ１が経過するまで繰り返される。

ここで、投入時限Ｘ１が経過するまでに、変電所側の配電線電圧が無電圧になった場合は（ステップＳ３１０でＮＯ）、制御部２４は、区分開閉器ＳＷの変電所側の区間が故障区間であると判定する。この場合、制御部２４は、区分開閉器ＳＷを開放状態でロックして（ステップＳ３１１）、処理が終了する。

投入時限Ｘ１が経過した場合は（ステップＳ３０８でＹＥＳ）、制御部２４は、区分開閉器ＳＷを投入する（ステップＳ３１２）。その後、検出部２３によって区分開閉器ＳＷの接点の開閉状態を検出し（ステップＳ３１３）、制御部２４は接点が再度開放状態となったかを判定する（ステップＳ３１４）。これらのステップＳ３１３，Ｓ３１４は、検出時限Ｙ１が経過するまで繰り返される（ステップＳ３１５でＮＯ）。

ここで、検出時限Ｙ１の経過前に、区分開閉器ＳＷの接点が再度開放状態となった場合には（ステップＳ３１４でＹＥＳ）、制御部２４は、区分開閉器ＳＷの負荷側の区間が故障区間であると判定する。この場合、制御部２４は、区分開閉器ＳＷを開放状態でロックして（ステップＳ３１１）、処理が終了する。

区分開閉器ＳＷの接点が開放せずに（ステップＳ３１４でＮＯ）、検出時限Ｙ１が経過した場合には（ステップＳ３１５でＹＥＳ）、処理は正常に終了する。

図７は、中央装置４０から問合わせを受信した場合の、区分開閉器子局２０および結合開閉器子局３０の動作を示すフローチャートである。

図７のフローチャートの処理は、図２の区分開閉器子局２０および結合開閉器子局３０の制御部２４，３４が、子局通信部２５，３５を介して、接点・電圧状態の問合わせを中央装置４０から受信することによって開始される（ステップＳ４０１）。問合わせを受信すると、制御部２４，３４は、検出部２３，３３によって、開閉器ＳＷ，ＴＳＷの接点の開閉状態、および両側の配電線電圧を検出する（ステップＳ４０２）。そして、制御部２４，３４は、子局通信部２５，３５を介して、検出結果を中央装置４０に送信して、処理が終了する（ステップＳ４０３）。

図８は、配電線故障時の中央装置４０の動作を示すフローチャートである。
図８のフローチャートの処理は、図２の中央装置４０の中央制御部４４が、継電器１４または区分開閉器子局２０からの情報を受信することによって開始される（ステップＳ５０１）。次のステップＳ５０２で、中央制御部４４は受信内容を判定する。単独運転発生を受信した場合はステップＳ５０３に進み、故障区間を受信した場合はステップＳ５０９に進む。

まず、中央制御部４４が、通信部４５を介して、単独運転発生の情報を受信した場合について説明する。図６のステップＳ３０６で説明したように、単独運転発生の情報は、時限順送の過程で区分開閉器子局２０によって中央装置４０に送信される。

単独運転発生を受信すると、中央制御部４４は、通信部４５を介して、区分開閉器子局２０および結合開閉器子局３０に対応する開閉器ＳＷ，ＴＳＷの接点の開閉状態および両側の配電線電圧を問い合わせる（ステップＳ５０３）。問い合わせ結果を受信すると（ステップＳ５０４）、中央制御部４４は、問合わせ結果と記憶部４６に記憶している配電系統の系統構成とを照合して単独運転区間を判定する（ステップＳ５０５）。単独運転区間が複数存在する場合もある。

ここで、ステップＳ５０５での単独運転区間の判定方法は、複数の区分開閉器ＳＷおよび結合開閉器ＴＳＷのうち、第１、第２の２個の開閉器の接点の開閉状態および両側の配電線電圧に着目したものである。第１、第２の開閉器は区分開閉器ＳＷ、結合開閉器ＴＳＷのいずれであってもよく、必ずしも隣接している必要はない。また、第１の開閉器は、第２の開閉器よりも変電所側に設置されているとする。

この場合、中央制御部４４は、第１、第２の開閉器がオフ状態であり、第１の開閉器の負荷側の配電線電圧が有電圧であり、第２の開閉器の変電所側の配電線電圧が有電圧である場合に、第１、第２の開閉器の間の区間に単独運転区間が存在すると判定する。言い換えると、オフ状態の２つの開閉器の間に有電圧の区間があれば、その区間は単独運転区間であると判定されることになる。

次のステップＳ５０６で、中央制御部４４は、単独運転区間の判定結果に基いて単独運転解消操作ステップＳ５０６を行なう。

図９は、図８の単独運転解消操作ステップＳ５０６の処理の流れを示すフローチャートである。図３、図９を参照して、単独運転解消操作ステップＳ５０６では、隣接する２区間に着目して単独運転の解消を行なう。隣接する２区間が共に単独運転区間である場合（ステップＳ６０１でＹＥＳ）と、単独運転区間と無電圧の区間とが隣接する場合（ステップＳ６０１でＮＯ、ステップＳ６０３でＹＥＳ）とで、処理が異なる。

隣接する２区間が共に単独運転区間である場合には（ステップＳ６０１でＹＥＳ）、図２の中央制御部４４は、こららの２区間を区分する区分開閉器ＳＷを開放するように、区分開閉器子局２０に指令する（ステップＳ６０２）。隣接する２区間の一方が単独運転区間で、他方の区間の配電線電圧が無電圧の場合には（ステップＳ６０３でＹＥＳ）、中央制御部４４は、これらの２区間を区分する区分開閉器ＳＷを投入するように、区分開閉器子局２０に指令する（ステップＳ６０４）。したがって、複数の単独運転区間が連続している場合には、これらの複数の区間を接続している区分開閉器ＳＷが開放される。また、単独の区間で単独運転状態が継続している場合には、隣接する無電圧の区間が単独運転区間に接続される。

分散電源の単独運転は、分散電源の発電機出力と負荷電力とがバランスしているときに生じる。そこで、上述のように、単独運転区間と隣接する区間との間の区分開閉器ＳＷを投入または開放するように操作することによって、発電機出力と負荷電力とのバランスを崩す。これによって、分散電源ごとに設けられた単独運転防止装置を正常に作動させて、分散電源を電力系統から切り離して単独運転を解消することができる。

再び図２、図８を参照して、単独運転解消操作（ステップＳ５０６）の後、中央制御部４４は、単独運転発生を送信した区分開閉器子局２０に区分開閉器ＳＷの投入を指令して（ステップＳ５０７）、処理が終了する。時限順送の途中で単独運転の発生が検知された場合には、区分開閉器ＳＷの投入が区分開閉器子局２０によって阻止されている（図６のステップＳ３０５参照）。この阻止を解除するため、ステップＳ５０７で、中央制御部４４は、区分開閉器ＳＷの投入を指令する。

ここで、ステップＳ５０６とステップＳ５０７との間に、中央制御部４４が、子局２０，３０に接点の開閉状態および配電線電圧を問い合わせるステップと、問合わせ結果に基いて、単独運転が解消されたかを判定するステップとを挿入してもよい。

次に、図２の中央制御部４４が、受信部４３を介して、再閉路継電器１４ｂから故障区間の情報を受信した場合について説明する。図５のステップＳ２０９で説明したように、故障区間の情報は、再閉路継電器１４ｂによって中央装置４０に送信される。中央制御部４４は、故障区間を回避して、配電線Ｆの末端寄りの健全区間に送電するために、結合開閉器ＴＳＷを開放するように結合開閉器子局３０に指令する。

具体的に図２、図８を参照して、中央制御部４４は、故障区間の情報を受信すると、記憶部４６に記憶している配電系統の系統構成とを照合して、結合開閉器ＴＳＷが故障区間に隣接しているか否かを判定する（ステップＳ５０９）。故障区間に隣接していない場合には（ステップＳ５０９でＮＯ）、中央制御部４４は、結合開閉器ＴＳＷを投入するように、該当する結合開閉器子局３０に指令して（ステップＳ５１０）、処理が終了する。

ここで、上記ステップＳ５１０の遠隔制御と異なり、結合開閉器子局３０の自律的な制御によって、結合開閉器ＴＳＷを閉路するようにしてもよい。この場合、結合開閉器子局３０は、予め定める投入時限Ｘ２の間、結合開閉器ＴＳＷに隣接する区間が無電圧となっている場合に、結合開閉器ＴＳＷを投入する。

次に、上述の配電自動化システム１を図３の配電系統１００に適用した場合について、配電系統１００の故障復旧手順を説明する。

図１０は、図３に示す例で分散電源ＤＧ１が単独運転している場合について、配電自動化システム１の制御動作を示すタイムチャートである。図１０において、横軸は時間を示し、縦軸は、上から順に、故障検出継電器１４ａの動作、再閉路継電器１４ｂの動作、遮断器ＣＢＩの接点の開閉状態、区分開閉器ＳＷＩ−１，ＳＷＩ−２の接点の開閉状態、区分開閉器子局２０の動作、結合開閉器ＴＳＷ−３の接点の開閉状態、結合開閉器子局３０に動作、および中央装置４０の動作を示す。以下、主として図１０を参照し、適宜、図３〜図９を参照して、図３の配電系統１００の故障復旧手順を説明する。

時刻ｔ１以前の通常の送電状態では、遮断器ＣＢＩは通電状態であり、区分開閉器ＳＷＩ−１，ＳＷＩ−２はオン状態であり、結合開閉器ＴＳＷ−３はオフ状態である。

図１０の時刻ｔ１において、故障検出継電器１４ａが故障を検出する（図４のステップＳ１０１でＹＥＳ）。故障検出検電器１４ａは、時刻ｔ２に遮断器ＣＢＩを遮断するとともに、再閉路継電器１４ｂおよび中央装置４０に故障発生を通知する。区分開閉器ＳＷＩ−１，ＳＷＩ−２は、時刻ｔ２で遮断器ＣＢＩが遮断されるのと同時に無電圧開放状態となる。故障発生の通知を受けた再閉路継電器１４ｂは、再閉路時間Ｚ１の計時を行なう（図５のステップＳ２０２）。

再閉路時間Ｚ１が経過した時刻ｔ３に、再閉路継電器１４ｂは遮断器ＣＢＩを再閉路する。図３では、区間ＳＩ−２に連系された分散電源ＤＧ１が単独運転を行なっているので、時刻ｔ３に遮断器ＣＢＩが再閉路すると、区分開閉器ＳＷＩ−１の両側で配電線電圧が検出される（図６のステップＳ３０３でＹＥＳ、ステップＳ３０４でＹＥＳ）。区分開閉器ＳＷＩ−１の子局２０は、区分開閉器ＳＷＩ−１の投入を阻止し（図６のステップＳ３０５）、単独運転発生を中央装置４０に通知する（図６のステップＳ３０６）。

中央装置４０は、単独運転の発生を受信すると（図８のステップＳ５０１，Ｓ５０２）、区分開閉器ＳＷＩ−１，ＳＷＩ−２の子局２０、および結合開閉器ＴＳＷ−３に、接点の開閉状態と区分開閉器の両側の配電線電圧を問い合わせる（図８のステップＳ５０３）。子局２０，３０は、接点・電圧状態を回答する（図７のステップＳ４０３）。具体的に図３の場合には、問合わせの時点で、区間ＳＩ−１、ＳＩＩＩ−３は充電状態であり、区間ＳＩ−２が単独運転区間である。また、区間ＳＩ−３は未充電の状態である。したがって、子局２０，３０の回答内容は、区分開閉器ＳＷＩ−１，ＳＷＩ−２および結合開閉器ＴＳＷ−３の接点は、いずれもオフ状態であるという内容になる。また、配電線電圧について、電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ６は有電圧であり、電圧Ｖ４，Ｖ５は無電圧であるという内容になる。

中央装置４０は、問合わせ結果に基いて、単独運転区間を判定する（図８のステップＳ５０５）。具体的に図３の場合には、オフ状態の区分開閉器ＳＷＩ−１の負荷側の電圧Ｖ２が有電圧であり、オフ状態の区分開閉器ＳＷＩ−２の変電所側の電圧Ｖ３が有電圧であるので、区間ＳＩ−２は単独運転区間であると判定される。

続いて、中央装置４０は、単独運転解消操作を行なう（図８のステップＳ５０６）。具体的に図３では、隣接する区間ＳＩ−２，ＳＩ−３のうち、区間ＳＩ−２が単独運転区間であり、区間ＳＩ−３の配電線電圧がほとんど零電圧の無電圧状態である。そこで、中央装置４０は、時刻ｔ４で区間ＳＩ−２と区間ＳＩ−３とを区分する区分開閉器ＳＷＩ−２を投入する。そうすると、分散電源ＤＧ１に対して、負荷ＺＬ１とＺＬ２が接続されることになるので、分散電源ＤＧ１の発電量と、負荷ＺＬ１，ＺＬ２の消費量のバランスが崩れる（ＤＧ１＜ＺＬ１＋ＺＬ２）。この結果、分散電源ＤＧ１に設けられた単独運転防止装置が正常に機能するようになって、分散電源ＤＧ１は配電系統１００から切り離されて、単独運転が解消する。この後、時刻ｔ５で、中央装置４０は、区分開閉器ＳＷＩ−２を開放してオフ状態に戻す。時刻ｔ３から単独運転解消操作が完了する時刻ｔ５までは、区分開閉器ＳＷＩ−１の投入時限Ｘ１の間に行なわれる。

投入時限Ｘ１が経過した時刻ｔ６に、中央装置４０は区分開閉器ＳＷＩ−１を投入するように対応する区分開閉器子局２０に指令する（図８のステップＳ５０７）。この指令に基いて、区分開閉器子局２０が区分開閉器ＳＷＩ−１の投入阻止を解除することによって、区分開閉器ＳＷＩ−１がオン状態になる。なお、中央装置４０の指令によらずに、区分開閉器子局２０は、投入時限Ｘ１の経過後に、自律的に区分開閉器ＳＷＩ−１を投入してもよい。時刻ｔ６以降の手順は、通常の時限順送と同様である。

時刻ｔ６から投入時限Ｘ１が経過した時刻ｔ７になると、区分開閉器ＳＷＩ−２がオン状態になり、故障区間である区間ＳＩ−３が充電される。この結果、故障検出継電器１４ａは、故障を検出して（図４のステップＳ１０１）、時刻ｔ８に遮断器ＣＢＩを遮断する。遮断器ＣＢＩが遮断状態になると、区分開閉器ＳＷＩ−１，ＳＷＩ−２は無電圧開放状態となる。ここで、検出時限Ｙ１以内に区分開閉器ＳＷＩ−２が無電圧開放状態となったので、区分開閉器ＳＷＩ−２の子局２０は、区分開閉器ＳＷＩ−２をオフ状態でロックする。

故障検出継電器１４ａから故障発生の通知を受けた再閉路継電器１４ｂは、遮断器ＣＢＩが再閉路した時刻ｔ３から再び遮断状態となる時刻ｔ８までの経過時間に基いて故障区間を特定し、中央装置４０に報知する。また、再閉路継電器１４ｂは、再々閉路時間Ｚ２の計時を開始する。

再々閉路時間Ｚ２が経過した時刻ｔ９に、再閉路継電器１４ｂは、遮断器ＣＢＩを再々閉路する。時刻ｔ９から投入時限Ｘ１が経過した時刻ｔ１０になると、区分開閉器ＳＷＩ−１がオン状態になって、健全区間である区間ＳＩ−２までの送電が完了する。

図１１は、分散電源ＤＧ１が接続された配電線Ｆ１に地絡故障が生じた他の例を示す概念図である。図１１は、区間ＳＩ−３に代えて、区間ＳＩ−１に故障点５４が生じた点において、図３と異なる。配電系統１００の構成は図３と図１１とで共通する。図１１においても、分散電源ＤＧ１の発電量と負荷ＺＬ１の消費量がバランスして、区間ＳＩ−２で単独運転が生じているとする。

図１２は、図１１における配電自動化システム１の制御動作を示すタイムチャートである。図１２において、横軸は時間を示し、縦軸は、上から順に、故障検出継電器１４ａの動作、再閉路継電器１４ｂの動作、遮断器ＣＢＩの接点の開閉状態、区分開閉器ＳＷＩ−１，ＳＷＩ−２の接点の開閉状態、区分開閉器子局２０の動作、結合開閉器ＴＳＷ−３の接点の開閉状態、結合開閉器子局３０に動作、および中央装置４０の動作を示す。以下、主として図１２を参照し、適宜、図４〜図９、図１１を参照して、図１１の配電系統１００の故障復旧手順について説明する。

図１２の時刻ｔ１で故障が発生してから、再閉路時間Ｚ１が経過する時刻ｔ３までは、図１０と同様であるので説明を繰り返さない。

時刻ｔ３で、再閉路継電器１４ｂによって遮断器ＣＢＩが再閉路すると、故障区間である区間ＳＩ−１が充電される。故障検出継電器１４ａは故障を検出して（図４のステップＳ１０１）、時刻ｔ４に遮断器ＣＢＩを遮断する。このとき、区分開閉器ＳＷＩ−１の子局２０は、投入時限Ｘ１内に変電所側の配電線電圧Ｖ１が有電圧から無電圧に戻ったことを検知して、区分開閉器ＳＷＩ−１をオフ状態でロックする。

故障検出継電器１４ａから故障発生の通知を受けた再閉路継電器１４ｂは、時刻ｔ３からｔ４までの経過時間から故障区間が区間ＳＩ−１であると特定して、故障区間を中央装置４０へ報知する（図５のステップＳ２０９）。中央装置４０は、故障区間を受信すると（図８のステップＳ５０１，Ｓ５０２）、故障区間ＳＩ−１を回避して健全区間ＳＩ−２，ＳＩ−３に送電するために、結合開閉器ＴＳＷ−３の子局３０に結合開閉器ＴＳＷの投入を指令する（図８のステップＳ５１０）。ここで、結合開閉器ＴＳＷ−３を介して電力を逆送する場合には、配電線電圧Ｖ１が負荷側電圧になり、配電線電圧Ｖ２が電源側電圧になる。すなわち、変電所側および負荷側は、電力を順送する場合と逆送する場合とで反対になる。

時刻ｔ５に結合開閉器ＴＳＷ−３が投入されると、区間ＳＩ−２が単独運転区間であるので、区分開閉器ＳＷＩ−２の両側で電圧が検出される（図６のステップＳ３０３でＹＥＳ、ステップＳ３０４でＹＥＳ）。区分開閉器ＳＷＩ−２の子局２０は、区分開閉器ＳＷＩ−２の投入を阻止し（図６のステップＳ３０５）、単独運転発生を中央装置４０に通知する（図６のステップＳ３０６）。

中央装置４０は、単独運転の発生を受信すると（図８のステップＳ５０１，Ｓ５０２）、区分開閉器ＳＷＩ−１，ＳＷＩ−２の子局２０、および結合開閉器ＴＳＷ−３に、接点の開閉状態と区分開閉器の両側の配電線電圧を問い合わせる（図８のステップＳ５０３）。子局２０，３０は、接点・電圧状態を回答する（図７のステップＳ４０３）。具体的に図１１の場合には、問合わせの時点で、区間ＳＩ−３、ＳＩＩＩ−３は充電状態であり、区間ＳＩ−２が単独運転区間である。また、遮断器ＣＢは遮断状態であり、区間ＳＩ−１は未充電の状態である。したがって、子局２０，３０の回答内容は、区分開閉器ＳＷＩ−１，ＳＷＩ−２の接点はオフ状態であり、結合開閉器ＴＳＷ−３の接点はオン状態であるという内容になる。また、配電線電圧について、電圧Ｖ２〜Ｖ６は有電圧であり、電圧Ｖ１は無電圧であるという内容になる。

中央装置４０は、問合わせ結果に基づいて、単独運転区間を判定する（図８のステップＳ５０５）。具体的に図１１の場合には、オフ状態の区分開閉器ＳＷＩ−１の変電所側の電圧Ｖ２が有電圧であり、オフ状態の区分開閉器ＳＷＩ−２の負荷側の電圧Ｖ３が有電圧であるので、区間ＳＩ−２は単独運転区間であると判定される。

続いて、中央装置４０は、単独運転解消操作を行なう（図８のステップＳ５０６）。具体的に図１１では、区間ＳＩ−１が故障区間で零電圧であり、区間ＳＩ−２が単独運転区間であり、区間ＳＩ−３は逆送によって充電されている。この場合、区分開閉器ＳＷＩ−１を投入しても単独運転の解消が可能であるけれども、故障区間に送電を繰り返すことは好ましくない。そこで、逆送の途中で単独運転発生を検知した場合には、一旦、時刻ｔ６でオン状態の結合開閉器ＴＳＷ−３を開放して、復電されていた区間ＳＩ−３を無電圧状態に戻す。そして、中央装置４０は、時刻ｔ７で単独運転区間の区間ＳＩ−２と無電圧の区間ＳＩ−３とを区分する区分開閉器ＳＷＩ−２を投入する。そうすると、分散電源ＤＧ１に対して、負荷ＺＬ１とＺＬ２が接続されることになるので、分散電源ＤＧ１の発電量と、負荷ＺＬ１，ＺＬ２の消費量のバランスが崩れる（ＤＧ１＜ＺＬ１＋ＺＬ２）。この結果、分散電源ＤＧ１に設けられた単独運転防止装置が機能するようになって、分散電源ＤＧ１は配電系統１００から切り離されて、単独運転が解消する。

単独運転の解消後、中央装置４０は、時刻ｔ８で区分開閉器ＳＷＩ−２を開放してオフ状態に戻す。この後、中央装置４０は、時刻ｔ９で結合開閉器ＴＳＷ−３の子局３０に結合開閉器ＴＳＷ−３を投入するように指令して、区間ＳＩ−３が復電する。さらに、中央装置４０は、時刻ｔ１０で区分開閉器ＳＷＩ−２の子局２０に区分開閉器ＳＷＩ−２を投入するように指令して、区間ＳＩ−２を復電する。こうして、故障区間ＳＩ−１が配電系統から切り離され、健全区間ＳＩ−２，ＳＩ−３への復電が完了する。

以上のとおり、実施の形態１の配電自動化システム１によれば、区分開閉器ＳＷの自律的な時限順送の過程および逆送動作の過程において、区分開閉器ＳＷの制御装置２０は、接点の開閉状態と両側の配電線電圧から、分散電源が単独運転しているか否かを簡便に判定することができる。この結果、単独運転が発生していると判定されば、制御装置２０は、区分開閉器ＳＷを投入しないように制御することによって、単独運転区間への送電を阻止することができる。

現状の配電系統では、通常、故障時の故障区間の特定と健全区間への復電に時限順送方式が用いられる。したがって、実施の形態１によれば、現状の配電自動化システムにほとんど変更を加えない安価な方法で、単独運転区間の判定が可能になる。

また、配電自動化システム１の中央装置４０は、区分開閉器ＳＷおよび結合開閉器ＴＳＷに接点の開閉状態および両側の配電線電圧を問い合わせた結果から、分散電源が単独運転している区間を判定する。そして、判定結果に基いて、中央装置４０は、分散電源が単独運転している区間と隣接する区間との間の区分開閉器ＳＷを投入または開放するように指令する。これによって、分散電源の発電量と負荷の消費量とのバランスを崩し、分散電源ごとに設けられた単独運転防止装置を正常に機能させるという簡便な方法で、単独運転状態を停止させることができる。

［実施の形態２］
実施の形態２は、実施の形態１の変形例である。実施の形態２では、配電線の故障発生直後に、配電自動化システム１ａの中央装置４０ａが、故障が発生した配電線に接続された区分開閉器ＳＷおよび結合開閉器ＴＳＷに、接点の開閉状態および両側の配電線電圧を問合わせる。そして、中央装置４０ａは、問合わせ結果に基いて単独運転発生区間を判定して、単独運転の解消操作を行なう。すなわち、実施の形態２は、遮断器ＣＢの再閉路時間内に分散電源による単独運転の状態は解消させてから、通常の時限順送による故障区間の特定と健全区間への復電とを行うものである。以下、図１３〜図１５を参照して詳しく説明する。

図１３は、本発明の実施の形態２における配電自動化システム１ａの中央装置４０ａの動作を示すフローチャートである。図１３のフローチャートは、以下の第１〜第３の点で、図８に示す中央装置４０ａのフローチャートと異なる。なお、同一のステップについては、同一の参照符号を付し、説明を繰り返さない。

図２、図１３を参照して、第１に、図８の受信内容を判定するステップＳ５０２では、中央制御部４４が区分開閉器子局２０から単独運転発生の情報を受信した場合にステップＳ５０３に進んでいた。これに代わって、図１３の受信内容を判定するステップＳ５０２ａでは、中央制御部４４が故障検出継電器１４ａから故障発生を受信した場合にステップＳ５０３に進む。故障発生を受信した後、中央制御部４４は、配電線の故障発生直後の時限順送を開始するまでに、単独運転区間を判定するステップＳ５０５と、単独運転を解消するステップＳ５０６を完了させる。

第２に、図１３のフローチャートは、単独運転を解消するステップＳ５０６の前に、中央制御部４４が単独運転区間の有無を判断するステップＳ５０６ａをさらに含む。図１３では、単独運転区間が存在する場合（ステップＳ５０６ａでＹＥＳ）、単独運転を解消するステップＳ５０６に進む。単独運転区間が存在しない場合には（ステップＳ５０６ａでＮＯ）、処理が終了する。

第３に、図１３のフローチャートでは、図８の区分開閉器ＳＷの投入を指令するステップＳ５０７を含まない。図１３のステップＳ５０３〜ステップＳ５０６は、遮断器ＣＢを再閉路する前の再閉路時間Ｚ１内に完了するので、時限順送の開始時には、単独運転は解消している。したがって、あらためて中央制御部４４が、区分開閉器ＳＷの投入を指令する必要がない。

図１４は、分散電源ＤＧ１，ＤＧ２が接続された配電線Ｆ１に地絡故障が生じた例を示す概念図である。図１４は、区間ＳＩ−３に分散電源ＤＧ２をさらに含む点において図１１と異なる。さらに、図１４の例では、分散電源ＤＧ１，ＤＧ２の発電量の合計と負荷ＺＬ１，ＺＬ２の消費量の合計とがほぼ等しく（ＤＧ１＋ＤＧ２≒ＺＬ１＋ＺＬ２）、単独運転が区間ＳＩ−２，ＳＩ−３で生じているものとする。さらに、地絡故障によって遮断器ＣＢＩが遮断状態となった後、区分開閉器ＳＷＩ−１は無電圧開放状態になるけれども、区分開閉器ＳＷＩ−２はオン状態を維持するものとする。

図１５は、図１４における配電自動化システム１ａの制御動作を示すタイムチャートである。図１５において、横軸は時間を示し、縦軸は、上から順に、故障検出継電器１４ａの動作、再閉路継電器１４ｂの動作、遮断器ＣＢＩの接点の開閉状態、区分開閉器ＳＷＩ−１，ＳＷＩ−２の接点の開閉状態、区分開閉器子局２０の動作、結合開閉器ＴＳＷ−３の接点の開閉状態、結合開閉器子局３０に動作、および中央装置４０ａの動作を示す。以下、主として図１５を参照し、適宜、図４〜図７、図９、図１３、図１４を参照して、図１４の配電系統１００の故障復旧手順について説明する。

図１５の時刻ｔ１での故障発生後、時刻ｔ２で故障検出継電器１４ａが遮断器ＣＢが遮断して、中央装置４０ａに故障発生を通知するまでは、図１０と同様であるので、説明を繰り返さない。

中央装置４０ａは、故障検出継電器１４ａから故障発生を受信すると（図１３のステップＳ５０１，Ｓ５０２ａ）、区分開閉器ＳＷＩ−１，ＳＷＩ−２の子局２０、および結合開閉器ＴＳＷ−３に、接点の開閉状態と区分開閉器の両側の配電線電圧を問い合わせる（図１３のステップＳ５０３）。子局２０，３０は、接点・電圧状態を回答する（図７のステップＳ４０３）。具体的に図１４の場合には、区分開閉器ＳＷＩ−１および結合開閉器ＴＳＷ−３はオフ状態、区分開閉器ＳＷＩ−２の接点はオン状態である。また、配電線電圧について、電圧Ｖ２〜Ｖ６は有電圧であり、電圧Ｖ１は無電圧である。

中央装置４０ａは、問合わせ結果に基いて、単独運転区間を判定する（図１３のステップＳ５０５）。具体的に図１４の場合には、オフ状態の区分開閉器ＳＷＩ−１の負荷側の電圧Ｖ２が有電圧であり、オフ状態の結合開閉器ＴＳＷ−３の電源側の電圧Ｖ３が有電圧であるので、区間ＳＩ−２、ＳＩ−３は単独運転区間であると判定される。

続いて、中央装置４０ａは、単独運転解消操作を行なう（図１３のステップＳ５０６）。具体的に図１４の場合には、区間ＳＩ−２および区間ＳＩ−３が単独運転区間であり、両区間を区分する区分開閉器ＳＷＩ−２はオン状態である。そこで、中央装置４０ａは、時刻ｔ３で区分開閉器ＳＷＩ−２を開放するように、区分開閉器ＳＷＩ−２の子局２０に指令する。分散電源ＤＧ１，ＤＧ２の発電量と負荷ＺＬ１，ＺＬ２の消費量がバランスしていたけれども（ＤＧ１＋ＤＧ２≒ＺＬ１＋ＺＬ２）、区分開閉器ＳＷＩ−２を開放させることによってバランスが崩れる。これによって、分散電源ＤＧ１，ＤＧ２の単独運転防止装置が正常に機能して単独運転が解消する。以上の故障発生を受信してから（ステップＳ５０１，Ｓ５０２ａ）単独運転を解消する（ステップＳ５０６）までの処理は、再閉路時間Ｚ１内に完了する。

再閉路時間Ｚ１が経過する時刻ｔ４に、再閉路継電器１４ｂによって、遮断器ＣＢＩが再閉路する。これ以降のステップは、通常の時限順送過程と同様である。遮断器ＣＢＩの再閉路によって故障区間ＳＩ−１が充電されるので、故障検出継電器１４ａは、時刻ｔ５で再び遮断器ＣＢＩを遮断する。このとき、区分開閉器ＳＷＩ−１の子局２０は、投入時限Ｘ１内に変電所側の配電線電圧Ｖ１が有電圧から無電圧に戻ったことを検知して、区分開閉器ＳＷＩ−１をオフ状態でロックする。

故障検出継電器１４ａから故障発生の通知を受けた再閉路継電器１４ｂは、時刻ｔ４からｔ５までの経過時間から故障区間が区間ＳＩ−１であると特定して、故障区間を中央装置４０ａへ報知する（図５のステップＳ２０９）。中央装置４０ａは、故障区間を受信すると（図８のステップＳ５０１，Ｓ５０２ａ）、時刻ｔ６に結合開閉器ＴＳＷ−３の子局３０に結合開閉器ＴＳＷの投入を指令する（図８のステップＳ５１０）。

結合開閉器ＴＳＷ−３が投入されてから投入時限Ｘ１が経過した時刻ｔ７に、区分開閉器ＳＷＩ−２がオン状態になる。こうして、故障区間ＳＩ−１が隔離され、健全区間ＳＩ−２，ＳＩ−３が復電される。

以上のとおり、実施の形態２の配電自動化システム１ａによっても、現状の時限順送方式をほとんど変更しない安価な方法で、分散電源による単独運転区間の判定と、単独運転の解消が実現できる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものでないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の実施の形態１としての配電自動化システム１を含む配電系統１００の構成を示す説明図である。 図１における遮断器ＣＢ制御用の継電器１４、区分開閉器ＳＷの制御装置２０、結合開閉器ＴＳＷの制御装置３０、および中央装置４０の構成を示すブロック図である。 分散電源ＤＧ１が接続された配電線ＦＩに地絡故障が生じた例を示す概念図である。 故障検出継電器１４ａの動作を示すフローチャートである。 再閉路継電器１４ｂの動作を示すフローチャートである。 配電線故障時の区分開閉器子局２０の動作を示すフローチャートである。 中央装置４０から問合わせを受信した場合の、区分開閉器子局２０および結合開閉器子局３０の動作を示すフローチャートである。 配電線故障時の中央装置４０の動作を示すフローチャートである。 図８の単独運転解消操作ステップＳ５０６の処理の流れを示すフローチャートである。 図３に示す例で分散電源ＤＧ１が単独運転している場合について、配電自動化システム１の制御動作を示すタイムチャートである。 分散電源ＤＧ１が接続された配電線Ｆ１に地絡故障が生じた他の例を示す概念図である。 図１１における配電自動化システム１の制御動作を示すタイムチャートである。 、本発明の実施の形態２における配電自動化システム１ａの中央装置４０ａの動作を示すフローチャートである。 分散電源ＤＧ１，ＤＧ２が接続された配電線Ｆ１に地絡故障が生じた例を示す概念図である。 図１４における配電自動化システム１ａの制御動作を示すタイムチャートである。

符号の説明

１，１ａ 配電自動化システム、１４ 継電器、２０ 区分開閉器子局（区分開閉器ＳＷの制御装置）、３０ 結合開閉器子局（結合開閉器ＴＳＷの制御装置）、２３，３３ 検出部、２４，３４ 制御部、４０，４０ａ 中央装置、１００ 配電系統、ＤＧ１，ＤＧ２ 分散電源、Ｆ 配電線、ステップＳ 区間、ＳＷ 区分開閉器、ＴＳＷ 結合開閉器。

Claims (10)

1. 遮断器と、前記遮断器に接続された配電線と、前記配電線を複数の区間に区分する複数の開閉器と、前記複数の区間の少なくとも１つに接続された１または複数の分散電源とを含む配電系統において、前記配電線の故障によって前記遮断器が遮断状態となった場合の配電系統の故障復旧方法であって、
   前記遮断器を再閉路するステップと、
   前記遮断器の再閉路後に、前記遮断器に近接する側から前記複数の開閉器を順に投入するステップと、
   前記複数の開閉器のうち投入される直前の開閉器の両側の配電線電圧を検出するステップと、
   検出した両側の配電線電圧がともに有電圧である場合に、前記直前の開閉器の負荷側の区間が単独運転区間であると判定するステップとを備える、配電系統の故障復旧方法。
2. 前記直前の開閉器の負荷側の区間が単独運転区間である場合に、前記直前の開閉器の投入を阻止するステップをさらに備える、請求項１に記載の配電系統の故障復旧方法。
3. 前記複数の開閉器のうち第１、第２の開閉器の開閉状態、前記第１の開閉器の両側の配電線電圧、および前記第２の開閉器の両側の配電線電圧を検出するステップと、
   前記第１、第２の開閉器がオフ状態であり、前記第１の開閉器の前記第２の開閉器に近接する側の配電線電圧が有電圧であり、前記第２の開閉器の前記第１の開閉器に近接する側の配電線電圧が有電圧である場合に、前記第１、第２の開閉器の間に単独運転区間が存在すると判定するステップとをさらに備える、請求項１または２に記載の配電系統の故障復旧方法。
4. 前記複数の区間のうち、互いに隣接する第１、第２の区間のいずれか一方の区間が単独運転区間であり、他方の区間の配電線電圧が無電圧である場合に、前記第１、第２の区間を区分する開閉器を投入するステップをさらに備える、請求項１〜３のいずれか１項に記載の配電系統の故障復旧方法。
5. 前記複数の区間のうち、互いに隣接する第３、第４の区間の両方が単独運転区間である場合に、前記第３、第４の区間を区分する開閉器を開放するステップをさらに備える、請求項１〜４のいずれか１項に記載の配電系統の故障復旧方法。
6. 遮断器と、前記遮断器に接続された配電線と、前記配電線を複数の区間に区分する複数の開閉器と、前記複数の区間の少なくとも１つに接続された１または複数の分散電源とを含む配電系統において、前記配電線の故障によって前記遮断器が遮断状態となった場合の分散電源の単独運転の判定方法であって、
   前記複数の開閉器のうち第１、第２の開閉器の開閉状態、前記第１の開閉器の両側の配電線電圧、および前記第２の開閉器の両側の配電線電圧を検出するステップと、
   前記第１、第２の開閉器がオフ状態であり、前記第１の開閉器の前記第２の開閉器に近接する側の配電線電圧が有電圧であり、前記第２の開閉器の前記第１の開閉器に近接する側の配電線電圧が有電圧である場合に、前記第１、第２の開閉器の間に前記１または複数の分散電源が単独運転する単独運転区間が存在すると判定するステップとを備える、分散電源の単独運転の判定方法。
7. 遮断器と、前記遮断器に接続された配電線と、前記配電線を複数の区間に区分する複数の開閉器と、前記複数の区間の少なくとも１つに接続された１または複数の分散電源とを含む配電系統において、前記複数の開閉器にそれぞれ設けられた開閉器の制御装置であって、
   対応する開閉器の開閉状態および両側の配電線電圧を検出するための検出部と、
   前記遮断器が遮断状態となることによって対応する開閉器の接点がオフ状態であり、両側の配電線電圧が有電圧である場合に、負荷側の区間が単独運転区間であると判定する制御部とを備える、開閉器の制御装置。
8. 遮断器と、前記遮断器に接続された配電線と、前記配電線を複数の区間に区分する複数の開閉器と、前記複数の区間の少なくとも１つに接続された１または複数の分散電源とを含む配電系統を制御する配電自動化システムであって、
   前記複数の開閉器にそれぞれ設けられた複数の開閉器の制御装置と、
   前記複数の開閉器の制御装置を遠隔制御する中央装置とを備え、
   前記複数の開閉器の制御装置の各々は、対応する開閉器の接点の開閉状態および両側の配電線電圧を検出し、
   前記中央装置は、前記配電線の故障によって前記遮断器が遮断状態となったときに、前記複数の開閉器のうち、第１、第２の開閉器の開閉状態、前記第１の開閉器の両側の配電線電圧、および前記第２の開閉器の両側の配電線電圧を問い合わせ、前記第１、第２の開閉器がオフ状態であり、前記第１の開閉器の前記第２の開閉器に近接する側の配電線電圧が有電圧であり、前記第２の開閉器の前記第１の開閉器に近接する側の配電線電圧が有電圧である場合に、前記第１、第２の開閉器の間に前記１または複数の分散電源が単独運転する単独運転区間が存在すると判定する、配電自動化システム。
9. 前記中央装置は、前記複数の区間のうち、互いに隣接する第１、第２の区間のいずれか一方の区間が単独運転区間であり、他方の区間の配電線電圧が無電圧の場合に、前記第１、第２の区間を区分する開閉器の制御装置に、対応する開閉器の投入を指令する、請求項８に記載の配電自動化システム。
10. 前記中央装置は、前記複数の区間のうち、互いに隣接する第３、第４の区間の両方が単独運転区間である場合に、前記第３、第４の区間を区分する開閉器の制御装置に、対応する開閉器の開放を指令する、請求項８または９に記載の配電自動化システム。

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