JP2009273323A - 配電線地絡電流抑制装置の制御方法、及び配電線地絡電流抑制装置 - Google Patents

Abstract

【課題】系統の状態に応じて補償リアクトルの補償容量を適切に設定し、地絡方向保護継電器を安定して動作させる。
【解決手段】リアクトル４５及び中性点接地抵抗器ＮＧＲ４６を変電所母線５０に設け、リアクトル電流を線路充電電流に応じて第１のＣＴ４５２を介して各フィーダ５１，５２，５３に分配し、ＮＧＲ４６電流を第２のＣＴ４６２を介して各フィーダ５１，５２，５３に均等に分配する地絡電流抑制システムにおいて、配電自動化システム２１から取得した情報に基づき系統切換後の対地静電容量Ｃを求め、対地静電容量Ｃに基づき対地充電電流Ｉ_ｃを求め、対地充電電流Ｉ_ｃに人工地絡試験によって求めた対地充電電流Ｉ_Tを常時系統により求めた充電電流Ｉ_Nで除して求まる比率ｋを乗じてリアクトル電流Ｉ_Lを求め、リアクトル電流Ｉ_Lに対応した補償容量となるようにリアクトル４５の補償容量を設定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、配電線地絡電流抑制装置の制御方法、及び配電線地絡電流抑制装置に関し、とくに系統の状態に応じて補償リアクトルの補償容量を適切に設定するための技術に関する。

配電線の地絡電流を抑制する方法として、系統の中性点をリアクトル接地する方法が知られており、そのリアクトル接地の方式として、変電所で一括して接地する集中リアクトル接地方式と、配電系統に分散させて接地する分散リアクトル接地方式とが知られている（例えば、非特許文献１を参照）。また地絡電流を抑制するために逆位相の電流を配電線に注入して地絡電流を抑制する地絡電流抑制装置（例えば、特許文献１を参照）や、地絡電流を打ち消すように制御するサイリスタ制御可変リアクトル装置（例えば、特許文献２を参照）が知られている。
特開２０００−２６１９５８号公報 特開平１０−２４８１６７号公報 「高圧配電線の保護方式に関する研究（第２報）（分散リアクトル方式の実験結果）」北川稔，黒田允，益田繁雄，技研時報（中国電力）No.57，昭和55年6月，pp.17-44

近年、配電線の地中化が進み、それにともない配電系統の対地充電電流が増大している。対地充電電流が増大すれば、改修工事を行って電気設備技術基準に規定されているＢ種接地工事による接地抵抗値を現状より小さな値とする必要があるが、改修工事に伴う作業負担／費用負担が問題となる。このため、補償リアクトルを設けて対応することが行われている。

しかしながら、作業や事故時等により系統変更が行われて補償容量が変化すると、過補償や不足補償の状態になる可能性があり、地絡方向保護継電器が不動作／誤動作を起こすことが懸念される。このため、系統の状態に応じて補償容量を適切に設定する仕組みが必要とされている。

本発明はこのような背景に鑑みてなされたもので、系統の状態に応じて補償リアクトルの補償容量を適切に設定し、地絡方向保護継電器を安定して動作させることが可能な配電線地絡電流抑制装置の制御方法、及び配電線地絡電流抑制装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための請求項１に記載の発明は、
リアクトル及び中性点接地抵抗器ＮＧＲを夫々接地変圧器を介して変電所母線に設け、前記リアクトルを流れる電流であるリアクトル電流を、線路充電電流に応じて第１のＣＴを介して各フィーダに分配し、前記ＮＧＲを流れる電流を第２のＣＴを介して前記各フィーダに分配する配電線地絡電流抑制装置の制御方法であって、
前記リアクトルに、その補償容量を外部からの制御信号により設定可能な補償容量設定装置を設け、
ＣＰＵ及びメモリを有する情報処理装置に、
配電自動化システムから取得した情報に基づき系統切換後の対地静電容量Ｃを求めるステップと、
前記対地静電容量Ｃに基づき対地充電電流Ｉ_Cを求めるステップと、
前記対地充電電流Ｉ_Cに、人工地絡試験によって求めた対地充電電流Ｉ_Tを常時系統により求めた充電電流Ｉ_Nで除すことにより求められる比率ｋを乗じることにより、リアクトル電流Ｉ_Lを求めるステップと、
前記リアクトル電流Ｉ_Lに対応した補償容量となるように前記リアクトルを設定する前記制御信号を前記補償容量設定装置に送信するステップと
を実行させ、
前記補償容量設定装置に、
前記制御信号に応じて前記リアクトルの補償容量を設定するステップ
を実行させることとする。

また請求項２に記載の発明は、
請求項１に記載の配電線地絡電流抑制装置の制御方法であって、
前記各フィーダに前記第１のＣＴに接続するＺＣＴを設け、
外部からの制御信号により前記各ＺＣＴの前記各フィーダへの巻き付け数を設定可能なリアクトル電流分配装置を設け、
前記情報処理装置に、
配電自動化システムから取得した情報に基づき系統切換後の各フィーダの対地静電容量Ｃ_Fnumを求めるステップと、
前記各フィーダの対地静電容量Ｃ_Fnumに基づき前記各フィーダの対地充電電流Ｉ_CFnumを求めるステップと
前記各フィーダの対地充電電流Ｉ_CFnumに応じた前記リアクトル電流Ｉ_Lが前記各フィーダに供給されるように、前記ＺＣＴを制御する前記制御信号を前記リアクトル電流分配装置に送信するステップと
を実行させることとする。

また請求項３に記載の発明は、
請求項１に記載の配電線地絡電流抑制装置の制御方法であって、
前記リアクトルは、前記補償容量設定装置によりその補償容量を段階的に設定可能であり、
前記情報処理装置は、
前記リアクトル電流Ｉ_Lに対応した補償容量となるように前記リアクトルを設定する前記制御信号を前記補償容量設定装置に送信する前記ステップにおいて、
系統切換により前記リアクトル電流Ｉ_Lに対応する前記補償容量に最も近い補償容量となる前記段階が変化する場合、当該変化後の段階における前記リアクトルの補償容量と系統切換後における前記リアクトル電流Ｉ_Lに対応する補償容量との差の絶対値が所定の正値未満であるか否かを判断し、前記正値未満である場合は前記最も近い補償容量となる前記段階となるように前記リアクトルを設定する前記制御信号を前記補償容量設定装置に送信し、前記正値以上である場合は前記段階を変化させる前記制御信号を送信しないこととする。

また請求項４に記載の発明は、
請求項１に記載の配電線地絡電流抑制装置の制御方法であって、
前記ＮＧＲに、その抵抗値を外部からの制御信号により設定可能な抵抗値設定装置を設け、
前記情報処理装置に、前記リアクトル電流Ｉ_Lに対応した抵抗値となるように前記ＮＧＲを設定する前記制御信号を前記抵抗値設定装置に送信させるステップをさらに含むこととする。

また請求項５に記載の発明は、
請求項４に記載の配電線地絡電流抑制装置の制御方法であって、
前記ＮＧＲは、前記抵抗値設定装置によりその抵抗値を段階的に設定可能であり、
前記リアクトル電流Ｉ_Lに対応した抵抗値となるように前記ＮＧＲを設定する前記制御信号を前記抵抗値設定装置に送信する前記ステップにおいて、前記情報処理装置が、系統切換により前記リアクトル電流Ｉ_Lに対応する前記抵抗値に最も近い抵抗値となる前記段階が変化する場合、当該変化後の段階におけるＮＧＲの抵抗値と系統切換後における前記リアクトル電流Ｉ_Lに対応する抵抗値との差の絶対値が所定の正値未満であるか否かを判断し、前記正値未満である場合は前記最も近い抵抗値となる前記段階となるように前記ＮＧＲを設定する前記制御信号を前記抵抗値設定装置に送信し、前記正値以上である場合は前記段階を変化させる前記制御信号を送信しないこととする。

また請求項６に記載の発明は、
リアクトル及び中性点接地抵抗器ＮＧＲを夫々接地変圧器を介して変電所母線に設け、前記リアクトルを流れる電流であるリアクトル電流を、線路充電電流に応じて第１のＣＴを介して各フィーダに分配し、前記ＮＧＲを流れる電流を第２のＣＴを介して前記各フィーダに均等に分配する配電線地絡電流抑制装置であって、
前記リアクトルはその補償容量を外部からの制御信号により設定可能な補償容量設定装置を備え、
ＣＰＵ及びメモリを有する情報処理装置を備え、
前記情報処理装置は、
配電自動化システムから取得した情報に基づき系統切換後の対地静電容量Ｃを求める対地静電容量算出部と、
前記対地静電容量Ｃに基づき対地充電電流Ｉ_Cを求める対地充電電流算出部と、
前記対地充電電流Ｉ_Cに、人工地絡試験によって求めた対地充電電流Ｉ_Tを常時系統により求めた充電電流Ｉ_Nで除すことにより求められる比率ｋを乗じることにより、リアクトル電流Ｉ_Lを求めるリアクトル電流算出部と、
前記リアクトル電流Ｉ_Lに対応した補償容量となるように前記リアクトルを設定する前記制御信号を前記補償容量設定装置に送信する送信部と、
を有し、
前記補償容量設定装置は、
前記制御信号に応じて前記リアクトルの補償容量を設定する補償容量設定部を有することとする。

また請求項７に記載の発明は、
請求項６に記載の配電線地絡電流抑制装置であって、
前記各フィーダに前記第１のＣＴに接続するＺＣＴを設け、
外部からの制御信号により前記各ＺＣＴの前記各フィーダへの巻き付け数を設定可能なリアクトル電流分配装置を設け、
前記情報処理装置は、配電自動化システムから取得した情報に基づき系統切換後の各フィーダの対地静電容量Ｃ_Fnumを求めるとともに、前記各フィーダの対地静電容量Ｃ_Fnumに基づき前記各フィーダの対地充電電流Ｉ_CFnumを求め、前記各フィーダの対地充電電流Ｉ_CFnumに応じた前記リアクトル電流Ｉ_Lが前記各フィーダに供給されるように、前記ＺＣＴを制御する前記制御信号を前記リアクトル電流分配装置に送信することとする。

また請求項８に記載の発明は、
請求項６に記載の配電線地絡電流抑制装置であって、
前記リアクトルは、前記補償容量設定装置によりその補償容量を段階的に設定可能であり、
前記情報処理装置は、
前記リアクトル電流Ｉ_Lに対応した補償容量となるように前記リアクトルを設定する前記制御信号を前記補償容量設定装置に送信する際、
系統切換により前記リアクトル電流Ｉ_Lに対応する前記補償容量に最も近い補償容量となる前記段階が変化する場合、当該変化後の段階における前記リアクトルの補償容量と系統切換後における前記リアクトル電流Ｉ_Lに対応する補償容量との差の絶対値が所定の正値未満であるか否かを判断し、前記正値未満である場合は前記最も近い補償容量となる前記段階となるように前記リアクトルを設定する前記制御信号を前記補償容量設定装置に送信し、前記正値以上である場合は前記段階を変化させる前記制御信号を送信しないこととする。

また請求項９に記載の発明は、
請求項６に記載の配電線地絡電流抑制装置であって、
前記ＮＧＲはその抵抗値を外部からの制御信号により設定可能な抵抗値設定装置を備え、
前記情報処理装置は、前記リアクトル電流Ｉ_Lに対応した抵抗値となるように前記ＮＧＲを設定する前記制御信号を前記抵抗値設定装置に送信する送信部を有することとする。

また請求項１０に記載の発明は、
請求項９に記載の配電線地絡電流抑制装置であって、
前記ＮＧＲは、前記抵抗値設定装置によりその抵抗値を段階的に設定可能であり、
前記リアクトル電流Ｉ_Lに対応した抵抗値となるように前記ＮＧＲを設定する前記制御信号を前記抵抗値設定装置に送信する際、前記情報処理装置は、系統切換により前記リアクトル電流Ｉ_Lに対応する前記抵抗値に最も近い抵抗値となる前記段階が変化する場合、当該変化後の段階におけるＮＧＲの抵抗値と系統切換後における前記リアクトル電流Ｉ_Lに対応する抵抗値との差の絶対値が所定の正値未満であるか否かを判断し、前記正値未満である場合は前記最も近い抵抗値となる前記段階となるように前記ＮＧＲを設定する前記制御信号を前記抵抗値設定装置に送信し、前記正値以上である場合は前記段階を変化させる前記制御信号を送信しないこととする。

本発明によれば、系統の状態に応じて補償リアクトルの補償容量を適切に設定し、地絡方向保護継電器を安定して動作させることができる。

図１に実施形態として説明する、電力系統の監視制御を行うシステム（以下、系統監視制御システム１と称する。）の概略を示している。同図に示すように、電力会社の営業所２では配電自動化システム２１及び遠方制御装置統合親局（以下、遠制統合親局２２と称する。）が稼働している。

このうち遠制統合親局２２は、配電系統５に設けられている遠方制御装置子局（以下、遠制子局３２と称する。）に中継局３３及び通信線３４を介して通信可能に接続している。遠制統合親局２２は、配電自動化システム２１からの指令に応じて遠制子局３２に制御信号を送信し、開閉器や遮断器の状態を制御する。

一方、配電自動化システム２１は、通信装置（以下、営業所ＤＸ２３と称する。）、制御所３に設けられている通信装置（以下、制御所ＤＸ３１と称する。）、及び変電所４に設けられている通信装置（以下、ＴＣ４０と称する。）を介し、変電所４に設けられている情報処理装置（以下、地絡電流抑制制御装置４１と称する。）と通信可能に接続している。

変電所４には、配電系統から各相のフィーダ５１，５２，５３が引き込まれ、各フィーダ５１，５２，５３は変流器(以下、ＣＴ６１，６２，６３と称する。）を介して変電所４内の母線（以下、変電所母線５０と称する。）に接続している。
各フィーダ５１，５２，５３には零相変流器（以下、ＺＣＴ７１，７２，７３と称する。）が接続している。変電所母線５０には、接地変圧器（以下、ＧＴＲ４４と称する。）を介してリアクトル４５及び中性点抵抗器ＮＧＲ（以下、ＮＧＲ４６と称する。）が接続している。
リアクトル４５を流れる電流（以下、リアクトル電流と称する。）は、線路充電電流に応じて変流器（以下、第１のＣＴ４５２と称する。）及びＺＣＴ７１，７２，７３を介して各フィーダ５１，５２，５３に分配される。またＮＧＲ４６を流れる電流(以下、ＮＧＲ電流と称する。）は、変流器（以下、第２のＣＴ４６２と称する。）及びＺＣＴ７１，７２，７３を介して各フィーダ５１，５２，５３に均等に分配される。
なお、リアクトル４５とともにＮＧＲ４６を併用しているのは、図示しない地絡方向継電器（ＤＧＲ）の動作エネルギー不足の解消とリアクトルの完全補償によって相電圧が不安定になるのを解消するためである。

以上に説明した変電所４内の構成は分散リアクトル接地方式に相当し、前述した非特許文献１に詳述される集中リアクトル分割接地方式に相当する。

図１に示すように、リアクトル４５には地絡電流抑制制御装置４１からの制御信号に応じてリアクトル４５の補償容量を設定する補償容量設定装置４５１が設けられている。またＮＧＲ４６には、地絡電流抑制制御装置４１からの制御信号に応じてＮＧＲ４６の抵抗値を設定する抵抗値設定装置４６１が設けられている。さらに第１のＣＴ４５２及びＺＣＴ７１，７２，７３には、地絡電流抑制制御装置４１からの制御信号に応じて、各フィーダ５１，５２，５３の対地充電電流に応じたリアクトル電流を各フィーダ５１，５２，５３に分配する、リアクトル電流分配装置４５５が設けられている。

図２Ａにリアクトル４５及びＮＧＲ４６の詳細な構成を示している。同図に示すように、リアクトル４５は接地変圧器４４１を介して変電所母線５０に結合されている。またＮＧＲ４６は接地変圧器４４２を介して変電所母線５０に結合されている。

同図に示すように、リアクトル４５は配線用遮断器（以下、ＭＣＢ４５３と称する。）によって接続／切断される複数のリアクトル素子４５４を備え、ＭＣＢ４５３の状態（接続／切断）切替(以下、タップ切替と称する。）により、リアクトル素子４５４の接続段数（以下、タップ段数と称する。）を段階的に切り替えることができる。すなわちリアクトル４５の補償容量は、タップ切替により段階的に設定することができる（例えば、３．８、７．６、１５．２、３０．４（ｋＶＡ））。
なお、後述するようにＭＣＢ４５３の動作状態（接続／切断）（すなわちタップ段数）は補償容量設定装置４５１が地絡電流抑制制御装置４１からの制御信号に応じて制御する。

ＮＧＲ４６は、配線用遮断器（以下、ＭＣＢ４６３と称する。）によって接続／切断される可変抵抗器４６４を備えている。すなわち可変抵抗器４６４の抵抗値は、タップ切替により段階的に設定することができる（例えば、２．５、３、４、５、６、１２（Ω））。
なお、後述するように、ＭＣＢ４６３の動作状態（接続／切断）及び可変抵抗器４６４の設定値（タップ段数）はＮＧＲ設定装置４６１が地絡電流抑制制御装置４１からの制御信号に応じて制御する。

図２Ｂにフィーダ５１及びＺＣＴ７１の詳細な構成を示している。なお、同図では一例としてフィーダ５１及びＺＣＴ７１周辺の構成を示しているが、他のフィーダ５２，５３及びＺＣＴ７２，７３の構成も基本的に同じである。同図に示すように、ＺＣＴ７１には、フィーダ５１のＺＣＴ７１への巻き付け数（ターン数）を切り替える、機械式又は半導体スイッチで構成される切替スイッチ７１１が設けられている。同図においてＣＴ７１２は接続確認用の変流器、ＣＴ７１３は短絡確認用の変流器である。またスイッチ７１４は短絡用のスイッチである。

リアクトル電流分配装置４５５による巻き付け数の切り替えは、まずスイッチ７１４を閉じ、ＣＴ７１２，７１３で短絡を確認した後、スイッチ７１１を開くことにより行われる。なお、同図では、巻き付け数を１〜６回の範囲で切替可能としているが、切替範囲はこれに限られない。

地絡電流抑制制御装置４１は、例えば、図３に示すハードウエアを備えた情報処理装置（コンピュータ）である。同図に示す情報処理装置１０は、ＣＰＵ１１、主記憶装置１２（ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory））、ハードディスク等の外部記憶装置１３、キーボードやマウスなどの入力装置１４、液晶ディスプレイ等の表示装置やプリンタ等の印字装置などである表示装置１５、ＴＣ４０や補償容量設定装置４５１及び抵抗値設定装置４６１と通信するための通信インタフェース１６を備える。

図４に地絡電流抑制制御装置４１の機能を示す。同図に示す各機能は、情報処理装置１０のハードウエアによって、もしくは、情報処理装置１０のＣＰＵ１１が、主記憶装置１２又は外部記憶装置１３に記憶されているプログラムを読み出して実行することによって実現される。

同図に示すように、地絡電流抑制制御装置４１は、系統情報記憶部４１１、系統切換情報取得部４１２、対地静電容量算出部４１３、対地充電電流算出部４１４、リアクトル電流算出部４１５、タップ段数候補算出部４１６、抵抗値候補算出部４１７、巻き付け数算出部４１８、補償容量設定部４１９、抵抗値設定部４２０、及び巻き付け数設定部４２１を有している。

系統情報記憶部４１１は、系統に関する情報（以下、系統情報と称する。）を記憶する。なお、系統情報とは現在の配電系統の状態を特定する情報である。系統情報には、例えば配電系統を構成している配電線に関する情報（配電線の形態（架空、地中等）、種類、静電容量、亘長等）、開閉器や遮断器の状態（接続／切断）を示す情報などが含まれる。

＜処理説明＞
次に系統監視制御システム１の動作について図５に示すフローチャートとともに説明する。なお、以下の説明において、符号の前に付した「Ｓ」の文字はステップを意味する。

配電自動化システム２１は、系統切換があると（Ｓ５１１：ＹＥＳ）、系統切換に関する情報（以下、切替情報と称する。）を地絡電流抑制制御装置４１に送信する（Ｓ５１２）。
ここで切替情報とは、系統切換前の系統情報に基づいて、系統切換後の現在の系統情報を生成可能な情報である。系統情報には、例えば、系統切換に際して行われた開閉器や遮断器の状態変更に関する情報が含まれる。
配電自動化システム２１から切替情報が送られてくると地絡電流抑制制御装置４１の系統切換情報取得部４１２はこれを受信して記憶する（Ｓ５１３、Ｓ５１４）。

次に地絡電流抑制制御装置４１の対地静電容量算出部４１３は、系統情報記憶部４１１が記憶している系統情報、及び系統切換情報取得部４１２が記憶している切替情報に基づいて、開閉器や遮断器の状態に変更があった配電線が接続しているバンクの配電線に関する情報を集計し（Ｓ５１５）、集計した情報に基づき関係する各バンクの対地静電容量Ｃを求める（Ｓ５１６）（図７を参照）。
また地絡電流抑制制御装置４１の対地充電電流算出部４１４は、求めた対地静電容量Ｃに基づき系統切換後の対地充電電流Ｉ_cを求める。
一方、地絡電流抑制制御装置４１のリアクトル電流算出部４１５は、対地充電電流算出部４１４によって求められた対地充電電流Ｉ_cに対応するリアクトル電流Ｉ_Lを求める（Ｓ５１７）。

次に地絡電流抑制制御装置４１のタップ段数候補算出部４１６が、対地静電容量算出部４１３が求めた対地静電容量Ｃに基づきリアクトル４５のタップ段数の候補を求める。また地絡電流抑制制御装置４１の抵抗値候補算出部４１７が、ＮＧＲ４６のタップ段数の候補を求める（Ｓ５１８）。
次に地絡電流抑制制御装置４１の巻き付け数算出部４１８が、Ｓ５１７で求めたリアクトル電流Ｉ_Lに基づき各フィーダ５１，５２，５３のＺＣＴ７１，７２，７３への巻き付け数を求める（Ｓ５１９）。

Ｓ５２０では、地絡電流抑制制御装置４１の補償容量設定部４１９が、Ｓ５１８で求めたリアクトル４５のタップ段数候補ｎ_tempと現在設定されているリアクトル４５のタップ段数ｎ_pとを比較することにより、リアクトル４５のタップ段数を変更するか否かを判断する。そしてタップ段数を変更する場合には（Ｓ５２０：ＹＥＳ）、地絡電流抑制制御装置４１は補償容量設定装置４５１にタップ段数の変更を指示する制御信号を出力する（Ｓ５２１）。一方、タップ段数を変更しない場合には（Ｓ５２０：ＮＯ）、Ｓ５２２に進む。

Ｓ５２２では、地絡電流抑制制御装置４１の抵抗値候補算出部４１７が、Ｓ５１８で求めた抵抗値候補と現在のＮＧＲ４６の抵抗値とを比較することにより、ＮＧＲ４６のタップ段数を変更するか否かを判断する。ＮＧＲ４６のタップ段数を変更する場合には（Ｓ５２２：ＹＥＳ）、抵抗値候補算出部４１７が抵抗値設定装置４６１にタップ段数の変更を指示する制御信号を出力する（Ｓ５２３）。一方、タップ段数を変更しない場合には（Ｓ５２２：ＮＯ）、Ｓ５１３に戻る。

Ｓ５２４では、地絡電流抑制制御装置４１の巻き付け数設定部４２１が、Ｓ５１９で求めた巻き付け数と現在の各フィーダ５１，５２，５３のＺＣＴ７１，７２，７３への巻き付け数とを比較することにより、巻き付け数を変更するか否かを判断する。巻き付け数を変更する場合には（Ｓ５２４：ＹＥＳ）、巻き付け数設定部４２１はリアクトル電流分配装置４５５に巻き付け数の変更を指示する制御信号を出力する（Ｓ５２５）。一方、巻き付け数を変更しない場合には（Ｓ５２４：ＮＯ）、Ｓ５１３に戻る。

＜具体的な計算方法＞
まず図５のＳ５１６における対地静電容量Ｃの具体的な計算方法について説明する。地絡電流抑制制御装置４１の対地静電容量算出部４１３は、系統情報記憶部４１１が記憶している系統情報と、系統切換情報取得部４１２が記憶している切替情報とに基づいて、配電線の対地静電容量Ｃを次のようにして求める。例えば配電線が導体周囲を絶縁体で被覆した地中線である場合、１線あたりの対地静電容量Ｃを次式から求める。

なお、上式において、Ｄは地中線（電力ケーブル）の絶縁体外径、ｄは導体径、εは絶縁体の誘電率である。

また例えば架空配電線が図６に示す形態である場合、対地静電容量算出部４１３は対地静電容量Ｃを次式から求める。

また例えば対地静電容量Ｃは電力線の提供業者等が公表している電力ケーブルの公称値から求めることもできる。

なお、形態を把握できない配電線の対地静電容量Ｃを他の配電線の実測値の平均値から求めてもよい。対地静電容量を計算により求めた場合、需要家宅への引込線や顧客設備側の対地静電容量が反映されていないため、実際の対地静電容量との間に差が生じることがある。そのような場合には、計算により求めた対地静電容量と人工地絡試験の実測値との差分を求め、これを各区間の亘長の比率で按分し、按分した値を対応する各区間の対地静電容量の計算結果に加算するようにしてもよい。図７に集計及び対地静電容量Ｃの算出例を示す。

＜対地充電電流及びリアクトル電流の求め方＞
図５のＳ５１６における対地充電電流Ｉ_cは、系統電圧をＥ、Ｃを対地静電容量、Ｃ_Fnumを配電自動化システム２１から取得される各フィーダの対地静電容量（numはフィーダの数）とすると次式から求めることができる。

またＳ５１７におけるリアクトル電流Ｉ_Lは、例えば次式から求めることができる。

＜タップ段数候補の求め方＞
図５のＳ５１８におけるタップ段数候補は例えば次のようにして求める。まず地絡電流抑制制御装置４１のタップ段数候補算出部４１６は、Ｓ５１７で求めたリアクトル電流Ｉ_Lをリアクトルタップの容量切替間隔ΔＩ_Lで除してその商ｎ（整数）と剰余ａを求める。

そしてタップ段数候補算出部４１６は、次式に従いタップ候補ｎ_tempを求める。

＜リアクトルのタップ段数を変更するか否かの判断＞
図５のＳ５１９のタップ段数を変更するか否かの判断について説明する。地絡電流抑制制御装置４１の補償容量設定部４１９は、系統切換によりリアクトル電流Ｉ_Ｌに対応する補償容量に最も近い補償容量となるタップ段数が変化する場合、当該変化後の段階におけるリアクトルの補償容量と系統切換後におけるリアクトル電流Ｉ_Ｌに対応する補償容量との差の絶対値が所定の正値未満であるか否かを判断し、正値未満である場合は最も近い補償容量となる段階となるようにリアクトルを設定する制御信号を補償容量設定装置に送信し、正値以上である場合は段階を変化させる制御信号を送信しないようにする。

例えば、補償容量設定部４１９は、タップ段数候補算出部４１６により求めたタップ候補ｎ_tempと現在設定されているタップ段数ｎ_pとを比較することにより、タップ段数を変更するか否かの判断を行う。具体的には、補償容量設定部４１９は、ｎ_tempがｎ_pよりも１だけ大きい場合、すなわち補償容量を増加させる必要がある場合は次の(1)に従って新たなタップｎ_newを決定する。また補償容量設定部４１９は、ｎ_tempがｎ_pよりも１だけ小さい場合、すなわち補償容量を減少させる必要がある場合には次の(2)に従って新たなタップｎ_newを決定する。上記(1)、(2)のいずれにも該当しない場合、補償容量設定部４１９は新たなタップｎ_newをｎ_tempとする(3)。

以上によりタップ段数に変更が生じる場合、すなわち、上式においてｎ_new＝ｎ_tempとなる場合、補償容量設定部４１９は補償容量設定装置４５１にタップ段数をｎ_tempとする旨の制御信号を補償容量設定装置送信する。一方、タップ段数に変更が生じない場合、すなわちｎ_new＝ｎ_pとなる場合、補償容量設定部４１９はタップ段数を変化させるような制御信号を補償容量設定装置４５１に送信しない。

なお、ｎ_tempとｎ_pとの差が１である場合（(1)又は(2)の場合）において、剰余が所定の条件を満たす場合にのみタップ段数を切り替えるようにしているのは、タップ段数の切替が過度に行われるのを防ぐためである。

＜抵抗値候補の求め方＞
図５のＳ５１８における抵抗値候補は例えば次のようにして求める。まず地絡電流抑制制御装置４１の抵抗値候補算出部４１７が、ＮＧＲ４６にバンクの全充電電流の１／２〜１／４程度が流れるとした場合の抵抗値Ｒを求める。例えば抵抗値候補算出部４１７は、Ｓ５１７で求めたリアクトル電流Ｉ_Lと系統電圧Ｅとに基づき次式から抵抗値候補Ｒ_optを求める。

次に抵抗値設定部４２０はｎ（ｎ＝１，２，３）をタップ数とし、Ｒ_ｎをタップ数をｎとしたときのＮＧＲ４６の抵抗値とするとき、次式を満たす最小のｎをタップ数候補として決定する。

＜ＮＧＲのタップ段数を変更するか否かの判断＞
図５のＳ５２１における、ＮＧＲ４６のタップ段数を変更するか否かの判断について説明する。地絡電流抑制制御装置４１の抵抗値設定部４２０は、系統切換によりリアクトル電流Ｉ_Lに対応する抵抗値に最も近い抵抗値となる段階が変化する場合、当該変化後の段階におけるＮＧＲ４６の抵抗値と系統切換後におけるリアクトル電流Ｉ_Lに対応する抵抗値との差の絶対値が所定の正値未満であるか否かを判断し、正値未満である場合は最も近い抵抗値となる段階となるようにＮＧＲ４６を設定する制御信号を抵抗値設定装置に送信し、正値以上である場合は段階を変化させる制御信号を送信しないようにする。

具体的には、抵抗値設定部４２０は、抵抗値候補算出部４１７により求めた抵抗値候補Ｒoptと、現在設定されている抵抗値Ｒｐとを比較することにより、タップ段数を変更するか否かの判断を行う。すなわち、抵抗値候補Ｒoptを２倍した値から現在の抵抗値Ｒｐを引いた差が０以上である場合には、タップ段数を変更せず（Ｒ_new＝Ｒ_p）、上記差が負となる場合は、タップ段数を変更する（Ｒ_new＝Ｒ_p）。

＜フィーダのＺＣＴへの巻き付け数の求め方＞
図５のＳ５１９における各フィーダ５１，５２，５３のＺＣＴ７１，７２，７３への巻き付け数の算出は、例えば次のようにして行う。まず次式から全リアクトル電流Ｉ_L2を求める。

なお、ΔＩ_Lはリアクトルタップの容量切替間隔ΔＩ_Lであり、ｎ_newはＳ５１９で求めた新たなタップ段数である。
ここで第１のＣＴ４５２の一次側と二次側の電流比（二次側電流／一次側電流）を１／３０とすると、第１のＣＴ４５２の二次側の電流値は

となる。
一方、各フィーダ５１，５２，５３の対地充電電流は次式から求まる。

従って、各フィーダ５１，５２，５３のＺＣＴ７１，７２，７３への巻き付け数ｍは、次式から求めることができる。

ところで、以上によれば、配電自動化システム２１から取得した情報に基づきリアクトル電流Ｉ_Lを求め、リアクトル電流Ｉ_Lに対応した補償容量となるようにリアクトル４５の補償容量を自動的に設定することができる。このため、系統切換後の配電系統５の状態に応じてリアクトル４５の補償容量を適切に設定することができる。これにより系統切換後も地絡方向保護継電器を安定して動作させることができる。

また系統切換によりリアクトル電流Ｉ_Lに対応する補償容量に最も近い補償容量となるタップ段数が変化する場合に、当該変化後のタップ段数における補償容量と系統切換後のリアクトル電流Ｉ_Lに対する補償容量との差の絶対値が所定の正値未満である場合にのみタップ段数の切替が行われるようにしたので、タップ段数が過度に切替わるのを防ぐことができ、制御の安定化やリアクトル４５の長寿命化が図られる。

また系統切換によりリアクトル電流Ｉ_Lに対応する抵抗値に最も近い抵抗値となるタップ段数が変化する場合に、変化後のタップ段数における抵抗値と系統切換後におけるリアクトル電流Ｉ_Lに対応する抵抗値との差の絶対値が所定の正値未満である場合にのみ、タップ段数の切替が行われるようにしたので、タップ段数が過度に切替わるのを防ぐことができ、制御の安定化やＮＧＲ４６の長寿命化が図られる。

また配電自動化システム２１から取得した情報に基づきフィーダ５１，５２，５３のＺＣＴ７１，７２，７３への巻き付け数を適切に設定することができる。

なお、以上の実施形態の説明は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。

系統監視制御システム１を含む電力系統の概略図である。 リアクトル４５及びＮＧＲ４６の詳細な構成を示す図である。 フィーダ５１及びＺＣＴ７１の詳細な構成を示す図である。 地絡電流抑制制御装置４１のハードウエア構成の一例を示す図である。 地絡電流抑制制御装置４１の機能を示す図である。 系統切換に際し系統監視システム１で行われる処理を説明するフローチャートである。 架空配電線の形態の一例を示す図である。 配電線区間データ及び対地静電容量Ｃの計算例である。

符号の説明

１ 系統監視制御システム
２ 営業所
２１ 配電自動化システム
２２ 遠制統合親局
３ 制御所
３２ 遠制子局
３３ 中継局
３４ 通信線
４ 変電所
４０ ＴＣ
４１ 地絡電流抑制制御装置
４１１ 系統情報記憶部
４１２ 系統切換情報取得部
４１３ 対地静電容量算出部
４１４ 対地充電電流算出部
４１５ リアクトル電流算出部
４１６ タップ段数候補算出部
４１７ 抵抗値候補算出部
４１８ 巻き付け数算出部
４１９ 補償容量設定部
４２０ 抵抗値設定部
４２１ 巻き付け数設定部
４４ ＧＴＲ
４５ リアクトル
４５１ 補償容量設定装置
４５２ 第１のＣＴ
４５３ ＭＣＢ
４５４ リアクトル素子
４５５ リアクトル電流分配装置
４６ ＮＧＲ
４６１ 抵抗値設定装置
４６２ 第２のＣＴ
５ 配電系統
５０ 変電所母線
５１，５２，５３ フィーダ
６１，６２，６３ ＣＴ
７１，７２，７３ ＺＣＴ

Claims (10)

1. リアクトル及び中性点接地抵抗器ＮＧＲを夫々接地変圧器を介して変電所母線に設け、前記リアクトルを流れる電流であるリアクトル電流を、線路充電電流に応じて第１のＣＴを介して各フィーダに分配し、前記ＮＧＲを流れる電流を第２のＣＴを介して前記各フィーダに分配する配電線地絡電流抑制装置の制御方法であって、
   前記リアクトルに、その補償容量を外部からの制御信号により設定可能な補償容量設定装置を設け、
   ＣＰＵ及びメモリを有する情報処理装置に、
   配電自動化システムから取得した情報に基づき系統切換後の対地静電容量Ｃを求めるステップと、
   前記対地静電容量Ｃに基づき対地充電電流Ｉ_Cを求めるステップと、
   前記対地充電電流Ｉ_Cに、人工地絡試験によって求めた対地充電電流Ｉ_Tを常時系統により求めた充電電流Ｉ_Nで除すことにより求められる比率ｋを乗じることにより、リアクトル電流Ｉ_Lを求めるステップと、
   前記リアクトル電流Ｉ_Lに対応した補償容量となるように前記リアクトルを設定する前記制御信号を前記補償容量設定装置に送信するステップと
   を実行させ、
   前記補償容量設定装置に、
   前記制御信号に応じて前記リアクトルの補償容量を設定するステップ
   を実行させること
   を特徴とする配電線地絡電流抑制装置の制御方法。
2. 請求項１に記載の配電線地絡電流抑制装置の制御方法であって、
   前記各フィーダに前記第１のＣＴに接続するＺＣＴを設け、
   外部からの制御信号により前記各ＺＣＴの前記各フィーダへの巻き付け数を設定可能なリアクトル電流分配装置を設け、
   前記情報処理装置に、
   配電自動化システムから取得した情報に基づき系統切換後の各フィーダの対地静電容量Ｃ_Fnumを求めるステップと、
   前記各フィーダの対地静電容量Ｃ_Fnumに基づき前記各フィーダの対地充電電流Ｉ_CFnumを求めるステップと
   前記各フィーダの対地充電電流Ｉ_CFnumに応じた前記リアクトル電流Ｉ_Lが前記各フィーダに供給されるように、前記ＺＣＴを制御する前記制御信号を前記リアクトル電流分配装置に送信するステップと
   を実行させること
   を特徴とする配電線地絡電流抑制装置の制御方法。
3. 請求項１に記載の配電線地絡電流抑制装置の制御方法であって、
   前記リアクトルは、前記補償容量設定装置によりその補償容量を段階的に設定可能であり、
   前記情報処理装置は、
   前記リアクトル電流Ｉ_Lに対応した補償容量となるように前記リアクトルを設定する前記制御信号を前記補償容量設定装置に送信する前記ステップにおいて、
   系統切換により前記リアクトル電流Ｉ_Lに対応する前記補償容量に最も近い補償容量となる前記段階が変化する場合、当該変化後の段階における前記リアクトルの補償容量と系統切換後における前記リアクトル電流Ｉ_Lに対応する補償容量との差の絶対値が所定の正値未満であるか否かを判断し、前記正値未満である場合は前記最も近い補償容量となる前記段階となるように前記リアクトルを設定する前記制御信号を前記補償容量設定装置に送信し、前記正値以上である場合は前記段階を変化させる前記制御信号を送信しないこと
   を特徴とする配電線地絡電流抑制装置の制御方法。
4. 請求項１に記載の配電線地絡電流抑制装置の制御方法であって、
   前記ＮＧＲに、その抵抗値を外部からの制御信号により設定可能な抵抗値設定装置を設け、
   前記情報処理装置に、前記リアクトル電流Ｉ_Lに対応した抵抗値となるように前記ＮＧＲを設定する前記制御信号を前記抵抗値設定装置に送信させるステップをさらに含むこと
   を特徴とする配電線地絡電流抑制装置の制御方法。
5. 請求項４に記載の配電線地絡電流抑制装置の制御方法であって、
   前記ＮＧＲは、前記抵抗値設定装置によりその抵抗値を段階的に設定可能であり、
   前記リアクトル電流Ｉ_Lに対応した抵抗値となるように前記ＮＧＲを設定する前記制御信号を前記抵抗値設定装置に送信する前記ステップにおいて、前記情報処理装置が、系統切換により前記リアクトル電流Ｉ_Lに対応する前記抵抗値に最も近い抵抗値となる前記段階が変化する場合、当該変化後の段階におけるＮＧＲの抵抗値と系統切換後における前記リアクトル電流Ｉ_Lに対応する抵抗値との差の絶対値が所定の正値未満であるか否かを判断し、前記正値未満である場合は前記最も近い抵抗値となる前記段階となるように前記ＮＧＲを設定する前記制御信号を前記抵抗値設定装置に送信し、前記正値以上である場合は前記段階を変化させる前記制御信号を送信しないこと
   を特徴とする配電線地絡電流抑制装置の制御方法。
6. リアクトル及び中性点接地抵抗器ＮＧＲを夫々接地変圧器を介して変電所母線に設け、前記リアクトルを流れる電流であるリアクトル電流を、線路充電電流に応じて第１のＣＴを介して各フィーダに分配し、前記ＮＧＲを流れる電流を第２のＣＴを介して前記各フィーダに均等に分配する配電線地絡電流抑制装置であって、
   前記リアクトルはその補償容量を外部からの制御信号により設定可能な補償容量設定装置を備え、
   ＣＰＵ及びメモリを有する情報処理装置を備え、
   前記情報処理装置は、
   配電自動化システムから取得した情報に基づき系統切換後の対地静電容量Ｃを求める対地静電容量算出部と、
   前記対地静電容量Ｃに基づき対地充電電流Ｉ_Cを求める対地充電電流算出部と、
   前記対地充電電流Ｉ_Cに、人工地絡試験によって求めた対地充電電流Ｉ_Tを常時系統により求めた充電電流Ｉ_Nで除すことにより求められる比率ｋを乗じることにより、リアクトル電流Ｉ_Lを求めるリアクトル電流算出部と、
   前記リアクトル電流Ｉ_Lに対応した補償容量となるように前記リアクトルを設定する前記制御信号を前記補償容量設定装置に送信する送信部と、
   を有し、
   前記補償容量設定装置は、
   前記制御信号に応じて前記リアクトルの補償容量を設定する補償容量設定部
   を有すること
   を特徴とする配電線地絡電流抑制装置。
7. 請求項６に記載の配電線地絡電流抑制装置であって、
   前記各フィーダに前記第１のＣＴに接続するＺＣＴを設け、
   外部からの制御信号により前記各ＺＣＴの前記各フィーダへの巻き付け数を設定可能なリアクトル電流分配装置を設け、
   前記情報処理装置は、配電自動化システムから取得した情報に基づき系統切換後の各フィーダの対地静電容量Ｃ_Fnumを求めるとともに、前記各フィーダの対地静電容量Ｃ_Fnumに基づき前記各フィーダの対地充電電流Ｉ_CFnumを求め、前記各フィーダの対地充電電流Ｉ_CFnumに応じた前記リアクトル電流Ｉ_Lが前記各フィーダに供給されるように、前記ＺＣＴを制御する前記制御信号を前記リアクトル電流分配装置に送信すること
   を特徴とする配電線地絡電流抑制装置。
8. 請求項６に記載の配電線地絡電流抑制装置であって、
   前記リアクトルは、前記補償容量設定装置によりその補償容量を段階的に設定可能であり、
   前記情報処理装置は、
   前記リアクトル電流Ｉ_Lに対応した補償容量となるように前記リアクトルを設定する前記制御信号を前記補償容量設定装置に送信する際、
   系統切換により前記リアクトル電流Ｉ_Lに対応する前記補償容量に最も近い補償容量となる前記段階が変化する場合、当該変化後の段階における前記リアクトルの補償容量と系統切換後における前記リアクトル電流Ｉ_Lに対応する補償容量との差の絶対値が所定の正値未満であるか否かを判断し、前記正値未満である場合は前記最も近い補償容量となる前記段階となるように前記リアクトルを設定する前記制御信号を前記補償容量設定装置に送信し、前記正値以上である場合は前記段階を変化させる前記制御信号を送信しないこと
   を特徴とする配電線地絡電流抑制装置。
9. 請求項６に記載の配電線地絡電流抑制装置であって、
   前記ＮＧＲはその抵抗値を外部からの制御信号により設定可能な抵抗値設定装置を備え、
   前記情報処理装置は、前記リアクトル電流Ｉ_Lに対応した抵抗値となるように前記ＮＧＲを設定する前記制御信号を前記抵抗値設定装置に送信する送信部を有すること
   を特徴とする配電線地絡電流抑制装置。
10. 請求項９に記載の配電線地絡電流抑制装置であって、
    前記ＮＧＲは、前記抵抗値設定装置によりその抵抗値を段階的に設定可能であり、
    前記リアクトル電流Ｉ_Lに対応した抵抗値となるように前記ＮＧＲを設定する前記制御信号を前記抵抗値設定装置に送信する際、前記情報処理装置は、系統切換により前記リアクトル電流Ｉ_Lに対応する前記抵抗値に最も近い抵抗値となる前記段階が変化する場合、当該変化後の段階におけるＮＧＲの抵抗値と系統切換後における前記リアクトル電流Ｉ_Lに対応する抵抗値との差の絶対値が所定の正値未満であるか否かを判断し、前記正値未満である場合は前記最も近い抵抗値となる前記段階となるように前記ＮＧＲを設定する前記制御信号を前記抵抗値設定装置に送信し、前記正値以上である場合は前記段階を変化させる前記制御信号を送信しないこと
    を特徴とする配電線地絡電流抑制装置。

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