JP2009183122A - 配電線補償リアクトル自動制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】系統状態が変化しても最適な補償リアクトル量の事前設定を可能とし、配電線の事故発生時、その配電線の対地静電容量に流れる電流の抑制効果に優れた配電線補償リアクトルシステムを提供すること。
【解決手段】 配電線母線の接地変圧器の中性点とアース間に設けられリアクトル量調整可能な可変補償リアクトル手段と、配電線の区間別対地静電容量の情報を保存する手段と、配電線の系統状態情報を入力する手段と、当該系統状態により配電線毎の対地静電容量を算出する手段と、当該対地静電容量に対応した補償リアクトル量を算出する手段と、当該補償リアクトル量を前記可変補償リアクトル手段のリアクトル量として設定する制御手段と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、変電所から配電線の地絡事故時、配電線と対地間に存在する静電容量を介した対地電流を可能な限り抑制するための配電線補償リアクトルの自動制御システムに関する。

従来、配電系統における対地静電容量の大きい系統では、地絡事故発生時、前記静電容量に流れる電流を保安上適切な値に抑制するため、図８ａに示す方式が考えられている。図８ａは、架空配電線路の途中へ配電線路（５ａ，５ｂ，５ｃ）毎に補償リアクトル１を分散設置する分散リアクトル方式である。また、近年、都市部配電系統の地中化により、これらの対地静電容量は増大しており、地絡事故発生時の保安面において限界に達する恐れがあるが、上記分散リアクトル方式は、地中ケーブル主体の系統では設置スペースなどの問題により適用が困難である。また、補償度合いの不適合による不要動作と想定される事例も発生している。

これらの対策として、たとえば、このリアクトルを１式とした母線一括で接地変圧器３と補償リアクトル１を設けて補償する集中リアクトル接地方式(図８ｂ)なども考えられる。

しかしながら、上記のいずれの構成も、系統状態に変化があると、それにともなって補償リアクトルのリアクトル量を変更する必要があり、手間と負担が過大となる。特許文献１には、常時においてはリアクトルによる補償率を低めに設定し、事故発生時の故障電流に基づいてサイリスタを制御してリアクトル容量を変え、事故発生時に補償の過不足によって生じる無効分電流を抑制するという技術が記載されているが、サイリスタ制御量を演算しサイリスタを制御するまでの間、補償の過不足によって生じる無効分電流が事故点に流入するという問題点がある。
特開平７−３２２４８７号公報

本発明は上述のかかる事情に鑑みてなされたものであり、系統状態が変化しても最適な補償リアクトル量の事前設定を可能とし、配電線の事故発生時、その配電線の対地静電容量に流れる電流の抑制効果に優れた配電線補償リアクトルシステムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係わる配電線毎に設けられ、配電線母線の接地変圧器の中性点｛２次側オープンデルタ回路（零相回路）｝とアース間に設けられリアクトル量調整可能な可変補償リアクトル手段と、配電線の区間別対地静電容量の情報を保存する手段と、配電線の系統状態情報を入力する手段と、当該系統状態により配電線毎の対地静電容量を算出する手段と、当該対地静電容量に対応した補償リアクトル量を算出する手段と、当該補償リアクトル量を前記可変補償リアクトル手段のリアクトル量として設定する制御手段と、を備えたことを特徴とする。

本発明では、配電線の区間別対地静電容量の情報を保存しておいて、配電線の系統状態情報を入力して当該系統状態により配電線毎の対地静電容量を算出すると共に当該対地静電容量に対応した補償リアクトル量を算出して、当該補償リアクトル量を可変補償リアクトル手段のリアクトル量として設定する。これによって、系統状態変更ごとにリアクトル量を自動調整して最適な補償を実現する。

また、本発明にかかわる配電線補償リアクトル自動制御システムは、配電線毎に設けられ、配電線母線の接地変圧器の中性点とアース間に設けられリアクトル量調整可能な可変補償リアクトル手段と、配電線の系統状態情報を入力する手段と、その系統状態により配電線毎の対地静電容量を算出する演算手段と、演算した情報を送信する送信手段と、を有する伝送装置と、前記伝送装置から送られてくる配電線毎の対地静電容量を受信する受信手段と、対地静電容量と補償リアクトルとの関係データを入力する手段と、当該関係データに基づいて前記受信した対地静電容量に対応する補償リアクトル量を算出する演算手段と、当該補償リアクトル量を前記可変補償リアクトル手段のリアクトル量として設定する制御手段と、を有するリアクトル自動制御装置と、を備えたことを特徴とする。

本発明では、系統状態に基づいて母線から見た対地静電容量を計算する伝送装置からこの計算結果をリアクトル自動制御装置へ送る。リアクトル自動制御装置では、対地静電容量と補償リアクトルとの関係式を保存しておいて、この関係式に基づいて補償リアクトル量を算出する。これにより、遠隔で収集した系統状態情報によって最適なリアクトル量を自動設定することができる。また、リアクトル量算出パラメータをリアクトル自動制御装置側で入力できるので、リアクトル装置の変更等に柔軟に対応できる。

ここで、伝送装置とは、系統に設けられた開閉器の開閉状態の収集機能があれば足り、配電系統自動制御装置、配電自動化システム、配電線遠方監視制御システムなども含む趣旨である。

なお、事故発生時の保護特性を高めるために、上記の可変補償リアクトル手段は、変電所の母線に設けられた接地変圧器の中性点から配電線毎の零相変流器を通してアース接地するとよい。

また、同様な効果を有する別の実現方法として、可変補償リアクトル手段は、夫々一端は配電線毎に設けられた接地変圧器の中性点に接続され、他の一端は配電線毎に設けられた零相変流器を通してアース接地されるように形成してもよい。

本発明に係るプログラムは、配電線毎に設けられ、配電線母線の接地変圧器の中性点とアース間に設けられリアクトル量調整可能な可変補償リアクトル手段を制御するためのプログラムであって、配電線の区間別対地静電容量の情報を保存する処理と、配電線の系統状態情報を入力する処理と、当該系統状態により配電線毎の対地静電容量を算出する処理と、当該対地静電容量に対応した補償リアクトル量を算出する処理と、当該補償リアクトル量を前記可変補償リアクトル手段のリアクトル量として設定する処理と、をコンピュータに実行させることを特徴とする。

本発明によれば、配電線毎にリアクトル量可変の可変補償リアクトル手段を設け、また、配電線区分ごとに対地静電容量を保存しておきて、系統状態にもとづいて母線から見た対地静電容量を計算すると共に補償リアクタンスを演算し、これによって可変補償リアクトル手段のリアクトル量を制御するので、系統状態の変化ごとに最適のリアクトル量の設定が可能となる。

以下、本発明の実施の形態を説明する。図１，図２は、夫々第１の実施の形態による補償リアクトル自動制御システムの構成図と概要図であり、一般的な配電変電所を例にしている。図３は、各装置の機能構成図である。

配電線補償リアクトル自動制御システムは、可変の補償リアクトル１を有する補償リアクトルシステム３０と、この補償リアクトル１を自動制御するリアクトル自動制御装置１２と、この装置１２にリアクトルを自動制御するための配電線５ａ，５ｂ，５ｃの状態に対応した対地静電容量の情報を与える配電系統自動制御装置または配電自動化システム（以降、配自装置という。）１１から構成されている。
なお、対地静電容量の情報を与える装置は、配自装置とは別に装置を設けてもよい。

補償リアクトルシステム３０は、受電した電圧を配電線用の電圧に変換する変圧器７の下に配電線用の母線６と、複数の配電線５ａ，５ｂ，５ｃと、この配電線毎に挿入されるＺＣＴ４ａ，４ｂ，４ｃと、このＺＣＴをそれぞれ貫通して接地される可変補償リアクトル１ａ，１ｂ，１ｃで構成される。この可変補償リアクトル１ａ，１ｂ，１ｃの一端はそれぞれ断路器８ａ，８ｂ，８ｃを介してＺＣＴ４ａ，４ｂ，４ｃを通して接地され、他端は断路器８ａ，８ｂ，８ｃの他の接点を介して、母線に接続した接地変圧器３の中性点に接続されている。

リアクトル自動制御装置１２は、図３に示すように、配自装置１１からの情報を授受する伝送手段２４ｂと、その情報が停止したとき手動で設定する設定手段２３ｂと、この情報を記憶する記憶手段２２ｂと、この情報より補償リアクトル１の量を算出する演算手段２１ｂと、算出したリアクトル量で補償リアクトル１を制御する制御手段２６ｂとで構成される。配自装置１１は、配電線の区間毎の対地静電容量を設定する設定手段２３ａと、配電系統のリアルタイムの系統状態を配電線遠方監視制御システム１００などから入力する入力手段２５ａと、両手段２３ａ，２５ａから入力した情報を記憶しておく記憶手段２２ａと、同じく両手段から入力した情報から配電線路別の区間数や対地静電容量を算出する演算手段２１ａと、算出した情報をリアクトル自動制御装置１２に伝送する伝送手段２４ａとで構成される。

次に、図３，図４を用いて補償リアクトルシステム３０の作用を説明する。補償リアクトル１は、後述するリアクトル自動制御装置１２により各配電線５ａ，５ｂ，５ｃの対地静電容量に見合う補償リアクトルの量が予め設定されている。この状態で配電線の一つ５ａに地絡事故が発生すると、通常時は、配電線の３相にある対地静電容量に流れる対地電流（零相電流）の和は、零であるのが、一相がある抵抗を持って地絡すると、この零相電流が３相のバランスが崩れた分、対地電流が増大することになる。しかしながら、可変補償リアクトル１ａ〜１ｃは、一端が接地変圧器３の中性点と接続し、他端が各配電線の零相変流器４ａ〜４ｃを貫通して接地されているため、その対地静電容量に基づいて定められたリアクトル量に応じて各配電線に流れる事故電流を抑制することができる。

図２ｂに他の実施例を示す。本実施例の構成は、配電線毎に接地変圧器３ａ〜３ｃと可変の補償リアクトル１ａ〜１ｃを設け、補償リアクトル１ａ〜１ｃの一端は接地変圧器３ａ〜３ｃの中性点とそれぞれ接続し、他端は各配電線の零相変流器４ａ〜４ｃを貫通して接地にしたものである。
本補償リアクトルシステム３０Ａは、上述の図２ａに示す実施例と同様の動作を行う。

次に配電系統自動制御装置１１と制御装置１２の動作を図４に基いて説明する。
配電系統自動制御装置１１は、設定手段２３ａにより各配電線５ａ，５ｂ，５ｃに設置された開閉器１１１，１１２，・・・，１３３の各線路区間別の対地静電容量を入力し記憶手段２２ａに予め設定しておく（Ｆ１）。

また、開閉器１１１，１１２，・・・，１３３の開閉状態を配電線遠方監視制御システム１００などから入力手段２５ａを介して常時入力する（Ｆ１）。この開閉状態の情報により各配電線５ａ，５ｂ，５ｃの区間数などの系統状態を検知し、事前に設定して記憶手段２２ａに保存されている各線路区間の対地静電容量とこの区間数の情報により演算手段２１ａで変電所９から電源を供給しているところまでの配電線路別の対地静電容量を算出する（Ｆ３）。この動作を初期時と、系統変更時の対地静電容量の変化時や、開閉器の入切状態の変化時にも（Ｆ２）、前記ステップＦ３の更新処理を実行すると共に、リアクトル自動制御装置１２に伝送手段２４ａを介して自動伝送する（Ｆ４）。

次のリアクトル自動制御装置１２では、伝送手段２４ｂを介して受信した配電線路別対地静電容量を記憶手段２２ｂに記憶するとともに、演算手段２１ｂで配電線路別補償リアクトル量を算出し、制御手段２６ｂにより補償リアクトル１をその算出値になるよう制御する（Ｆ５，Ｆ７）。

通常時は、上記の動作を行うが、配自装置１１とリアクトル自動制御装置１２間の伝送が停止した場合に対応するよう配自装置１１から配電線路別区間数や対地静電容量も伝送させ、記憶手段２２ｂに記憶しておく。そして、配自装置１１からの伝送が停止したときに系統状態の変化があった場合、設定手段２３ｂを介して各配電線の区間数を手動で設定することにより、自動時と同様 演算手段２１ｂで配電線路別対地静電容量を算出し、その値から補償リアクトル量を算出してバックアップ制御を行う。

本実施の形態によれば、系統構成の変化に応じて配電線の静電容量を任意の補償率で回線毎に補償できるので、事故点に流入する故障電流・ＺＣＴを通過する故障電流ともに、何れの回線で発生した事故であってもＣ分とＬ分とをキャンセルし、無効分電流を小さくすることが可能であり、配電線事故時の故障電流を抑制できる。

本発明の第２の実施の形態として、図５にシステム概要図を、図６に各構成装置の機能構成図を示す。

図５に示すように、補償リアクトルシステム３０は第１の実施の形態と同様であり、その補償リアクトル１を自動制御する装置として、配電系統自動制御装置あるいは配電自動化システム１１とそのシステムから変電所を遠方監視制御する変電所遠方監視制御装置１３とで構成される。配自装置１１の構成は、第１の実施の実施の形態と同様である。遠方監視制御装置１３は、一般的な遠方の制御所と変電所９の間で機器の監視制御をするもので、制御所間との制御および監視情報を伝送する伝送手段２４ｃと、監視制御の処理を行う処理手段２７ｃと、制御出力する制御手段２６ｃと、機器からの状態や計測の情報を入力する監視手段２８ｃとで構成される。

次に、図６と図７を用いて動作を説明する。第１の実施形態の動作との主な相違点は、配自装置１１の演算手段２１ａで、配電線路別の対地静電容量を算出することに加えて、配電線路別の補償リアクトル量も算出し、変電所遠方監視制御装置１３を介した補償リアクトル１の制御を行う数値制御やタップ制御などの手順の処理も行うようにしたことである（Ｆ１５）。初期時および系統変更時にこの手順を持って変電所遠方監視制御装置１３の伝送手段２４ｃを介し、処理手段２７ｃによって上記ステップＦ１５の処理を実行し、制御手段２６ｃを介してタップ値の変更指令や数値制御信号を出力して補償リアクトル１を自動制御する（Ｆ１７）。

以上、本実施の形態によれば、地下ケーブルなどの対地静電容量が大きい配電線においても、配電線毎に適切な補償リアクトル量を自動制御することができ、また、系統状態の初期時や変化時に事前にその補償リアクトル量を設定しておくことができるため、１線地絡事故発生時に、対地静電容量を介して配電線に流れる対地電流を抑制することが可能になる。

本発明は、上述の実施の形態に限定されず種々変形して実施することができる。たとえば、上記は配電線ごとに可変補償リアクトル手段を設け、そのリアクトル量を系統状態に基づいて自動設定する場合について説明したが、バンク一括で可変補償リアクトル手段を設け、そのリアクトル量を自動設定する場合にも適用できることは明白である。

本発明は、電力系統における地絡事故の監視に利用することができる。

本発明の第１の実施の形態による補償リアクトル自動制御システムの構成図である。 本発明および他の実施例の補償リアクトルシステムを使用した補償リアクトル自動制御システムの概要図である。 図１の各装置の機能構成図である。 図１のシステムの機能および情報の流れ図である。 本発明の第２の実施の形態による補償リアクトル自動制御システムの概要図である。 図５の各装置の機能構成図である。 図５のシステムの機能および情報の流れ図である。 従来技術による各種の補償リアクトル方式図である。

符号の説明

１，１ａ，１ｂ，１ｃ 補償リアクトル
２ 接地抵抗
３ 接地変圧器
４，４ａ，４ｂ，４ｃ 零相変流器
５ａ，５ｂ，５ｃ 配電線
６ 母線
７ 変圧器
８ａ，８ｂ，８ｃ 断路器
９ 変電所
１１ 配電系統自動制御装置または配電自動化システム
１２ リアクトル自動制御装置
１３ 変電所遠方監視制御装置
１５，１５ａ，１５ｂ，１５ｃ 遮断器（ＣＢ）
２１ａ，２１ｂ 演算手段
２２ａ，２２ｂ 記憶手段
２３ａ，２３ｂ 設定手段
２４ａ，２４ｂ，２４ｃ 伝送手段
２５ａ 入力手段
２６ｂ，２６ｃ 制御手段
２７ｃ 処理手段
２８ｃ 監視手段
３０，３０Ａ 補償リアクトルシステム
４０ 他の機器
１００ 配電線遠方監視制御システム
１１１，・・・１３３ 開閉器

Claims (5)

1. 配電線母線の接地変圧器の２次側オープンデルタ回路（零相回路）（以下、接地変圧器の中性点という。）とアース間に設けられリアクトル量調整可能な可変補償リアクトル手段と、
   配電線の区間別対地静電容量の情報を保存する手段と、
   配電線の系統状態情報を入力する手段と、
   当該系統状態により配電線毎の対地静電容量を算出する手段と、
   当該対地静電容量に対応した補償リアクトル量を算出する手段と、
   当該補償リアクトル量を前記可変補償リアクトル手段のリアクトル量として設定する制御手段と、
   を備えたことを特徴とする配電線補償リアクトル自動制御システム。
2. 配電線母線の接地変圧器の中性点とアース間に設けられリアクトル量調整可能な可変補償リアクトル手段と、
   配電線の系統状態情報を入力する手段と、その系統状態により配電線毎の対地静電容量を算出する演算手段と、演算した情報を送信する送信手段と、を有する伝送装置と、
   前記伝送装置から送られてくる配電線毎の対地静電容量を受信する受信手段と、対地静電容量と補償リアクトルとの関係データを入力する手段と、当該関係データに基づいて前記受信した対地静電容量に対応する補償リアクトル量を算出する演算手段と、当該補償リアクトル量を前記可変補償リアクトル手段のリアクトル量として設定する制御手段と、を有するリアクトル自動制御装置と、
   を備えたことを特徴とする配電線補償リアクトル自動制御システム。
3. 前記可変補償リアクトル手段は、配電線ごとに設けられ、変電所の母線に設けられた接地変圧器の中性点から前記配電線毎の零相変流器を通してアース接地されていることを特徴とする請求項１または２記載の配電線補償リアクトル自動制御システム。
4. 前記可変補償リアクトル手段は、配電線ごとに設けられ、夫々一端は配電線毎に設けられた接地変圧器の中性点に接続され、他の一端は配電線毎に設けられた零相変流器を通してアース接地されていることを特徴とする請求項１または２記載の配電線補償リアクトル自動制御システム。
5. 配電線母線の接地変圧器の中性点とアース間に設けられリアクトル量調整可能な可変補償リアクトル手段を制御するためのプログラムであって、
   配電線の区間別対地静電容量の情報を保存する処理と、
   配電線の系統状態情報を入力する処理と、
   当該系統状態により配電線毎の対地静電容量を算出する処理と、
   当該対地静電容量に対応した補償リアクトル量を算出する処理と、
   当該補償リアクトル量を前記可変補償リアクトル手段のリアクトル量として設定する処理と、
   をコンピュータに実行させるためのプログラム。

Images