JP2012016120A - 受電端送電線の切替装置及び方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ループを形成していない系統であっても無停電で切り替えることができる受電端送電線の切替装置を提供することである。
【解決手段】受電端までは２本の送電線１４ａ、１４ｂのいずれか１本で受電し、受電端からは１本の電力線１６で負荷に電力を供給する受電設備の２本の送電線１４ａ、１４ｂの切り替えに先立ち、受電設備に設けられた二次電池２３からの直流をインバータ２４で交流に変換して負荷１８に交流電力を供給し、系統解列部２７は、インバータ２４から負荷１８に供給される交流電力が増加し、送電線から負荷１８に供給される交流電力が零となったとき受電端の遮断器１７を開き、系統並列部２８は、２本の送電線１４ａ、１４ｂの切替が完了した後にインバータ２４の出力電圧と電力系統の受電端電圧との同期を確認して受電端の遮断器１７を閉じ、負荷１８を電力系統に並列させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、受電端までは２本の送電線のいずれか１本で受電し、受電端からは１本の電力線で負荷に電力を供給する受電設備の２本の送電線の切り替えを行う受電端送電線の切替装置及び方法に関する。

一般に、電力系統においては送電線の保守点検のために送電を停止する際には、別の送電線から電力を供給するようにしている。その際に、停電が発生しないように、常用と予備用の２本の送電線を用意し、通常時は、常用の送電線で電力を供給し、常用の送電線を停止するときは予備用の送電線で電力を供給するようにしている。

常用の送電線から予備用の送電線に切り替える際に、停電が発生しないように、２本の送電線を負荷変電所の母線を介して接続してループを形成し、そのループ切替時におけるループ潮流を抑制し、切替中の短絡事故等による停電範囲の拡大を防ぐようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開平７−５９２７６号公報

しかし、特許文献１のものでは、ループを形成した系統では無停電で送電線の切り替えを行うことができるが、ループを形成していない系統の場合には無停電で切り替えることができない。

図３は、ループを形成していない系統の受電端送電線の一例を示す系統図である。一次送電線１１は遮断器１２ａ、１２ｂを介して２本の母線１３ａ、１３ｂに接続され、さらに、２本の母線１３ａ、１３ｂからそれぞれ複数組の２本の送電線１４ａ、１４ｂが引き出されている。２本の送電線１４ａ、１４ｂには開閉器１５ａ、１５ｂが設けられ、１本の電力線１６に接続されている。電力線１６は受電端遮断器１７を介して負荷１８に接続されている。

通常時は、常用の送電線１４ａの開閉器１５ａが閉じており、予備用の送電線１４ｂの開閉器１５ｂは開いており、常用の送電線１４ａから電力線１６により負荷１８に電力が供給されている。このように、受電端までは２本の送電線１４ａ、１４ｂのいずれか１本で受電し、受電端からは１本の電力線１６で負荷１８に電力を供給する。

このようなループを形成していない系統で、常用の送電線１４ａから送電線１４ｂに切り替えを行う場合、開閉器１５ａを開いてから開閉器１５ｂを閉じることになる。従って、開閉器１５ａを開いてから開閉器１５ｂを閉じるまでの間において、負荷１８は必ず停電することになる。そこで、ループを形成していない系統であっても無停電で系統の切り替えを行えることが要請されている。

本発明の目的は、ループを形成していない系統であっても無停電で切り替えることができる受電端送電線の切替装置及び方法を提供することである。

請求項１の発明に係る受電端送電線の切替装置は、受電端までは２本の送電線のいずれか１本で受電し、前記受電端からは１本の電力線で負荷に電力を供給する受電設備の前記２本の送電線の切り替えを行う受電端送電線の切替装置において、前記受電設備に設けられた二次電池と、前記２本の送電線の切り替えに先立ち前記二次電池からの直流を交流に変換して前記負荷に交流電力を供給するインバータと、前記インバータから前記負荷に供給される交流電力が増加し前記送電線から負荷に供給される交流電力が零となったとき前記受電端の遮断器を開く系統解列部と、前記２本の送電線の切り替えが完了した後に前記インバータの出力電圧と前記電力系統の受電端電圧との同期を確認して前記受電端の遮断器を閉じる系統並列部とを備えたことを特徴とする。

請求項２の発明に係る受電端送電線の切替方法は、受電端までは２本の送電線のいずれか１本で受電し、前記受電端からは１本の電力線で負荷に電力を供給する受電設備の前記２本の送電線の切替時に、前記２本の送電線の切り替えに先立ち前記受電設備に設けられた二次電池からの直流をインバータにより交流に変換して前記負荷に交流電力を供給し、前記インバータから前記負荷に供給される交流電力が増加し前記送電線から負荷に供給される交流電力が零となったとき前記受電端の遮断器を開き、前記２本の送電線の切り替えが完了した後に前記インバータの出力電圧と前記電力系統の受電端電圧との同期を確認して前記受電端の遮断器を閉じることを特徴とする。

本発明によれば、２本の送電線の切り替えに先立ち受電設備に設けられた二次電池からの直流をインバータにより交流に変換して負荷に交流電力を供給し、インバータから負荷に供給される交流電力が増加し送電線から負荷に供給される交流電力が零となったとき受電端の遮断器を開き、２本の送電線の切り替えが完了した後にインバータの出力電圧と電力系統の受電端電圧との同期を確認して受電端の遮断器を閉じるので、無停電で負荷に電力を供給できる。

本発明の実施の形態に係る受電端送電線の切替装置を非ループ系統の受電端送電線に適用した場合の構成図。 本発明の実施の形態に係る受電端送電線の切替方法の一例を示すフローチャート。 ループを形成していない系統の受電端送電線の一例を示す系統図。

以下、本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る受電端送電線の切替装置を非ループ系統の受電端送電線に適用した場合の構成図である。

一次送電線１１は遮断器１２ａ、１２ｂを介して２本の母線１３ａ、１３ｂに接続され、さらに、２本の母線１３ａ、１３ｂからそれぞれ複数組の２本の送電線１４ａ、１４ｂが引き出されている。２本の送電線１４ａ、１４ｂには開閉器１５ａ、１５ｂが設けられ、１本の電力線１６に接続されている。電力線１６は受電端遮断器１７を介して負荷１８に接続されている。

受電端の遮断器１７の上流側の電力線１６には受電端電圧を検出するための電圧変成器１９が設けられ、電圧変成器１９で検出された受電端電圧は、無停電切替装置２２に入力される。また、受電端の遮断器１７の下流側には負荷電圧を検出するための電圧変成器２０及び負荷電流を検出する電流変成器２１が設けられ、電圧変成器２０で検出された負荷電圧、及び電流変成器２１で検出された負荷電流も無停電切替装置２２に入力される。

無停電切替装置２２は、負荷１８への電力の供給を停止することなく無停電で２本の送電線１４ａ、１４ｂを切り替えるものである。通常時は、常用の送電線１４ａの開閉器１５ａが閉じており、予備用の送電線１４ｂの開閉器１５ｂは開いており、常用の送電線１４ａから電力線１６により負荷１８に電力が供給されている。この状態から、例えば、常用の送電線１４ａの保守点検を行う場合には、常用の送電線１４ａを停止して予備用の送電線１４ｂに切り替えることになるが、無停電切替装置２２は、その際に、負荷１８への電力の供給を停止することなく無停電で切り替えを行う。

無停電切替装置２２は二次電池２３を有し、送電線１４ａ、１４ｂの切り替えの際には、二次電池２３に蓄電された直流電力をインバータ２４により交流電力に変換して負荷１８に供給する。まず、２本の送電線の切り替えに先立ち、インバータ２４を起動して二次電池２３からの直流を交流に変換して負荷１８に交流電力を供給する。

インバータ２４は制御装置２５で制御される。受電端電圧は電圧変成器１９で検出され位相同期回路２６に入力され、位相同期回路２６は受電端電圧の位相と同期した位相を検出し制御装置２５に入力する。制御装置２５はインバータ２４の出力電圧が位相同期回路２６で検出した受電端電圧の位相と同期するようにインバータ２４を制御する。これにより、負荷１８には、送電線１４ａから電力線１６及び遮断器１７を介して交流電力が供給されるとともに、インバータ２４からも交流電力が供給される。インバータ２４から負荷１８に供給される交流電力が増加するにつれて、送電線１４ａから負荷１８に供給される交流電力が減少する。

系統解列部２７は、電流変成器２１で検出された負荷電流、すなわち送電線１４ａから負荷１８に供給される電流を入力し、送電線１４ａから負荷１８に供給される電流が零となったか否か、つまり、送電線１４ａから負荷１８に供給される交流電力が零となった否かを判定する。そして、送電線１４ａから負荷１８に供給される交流電力が零となったときは、受電端の遮断器１７を開く。これにより、負荷１８には送電線１４ａから交流電力が供給されなくなるが、インバータ２４から交流電力が負荷１８に供給されるので、負荷１８への電力供給が停止することはない。この場合、インバータ２４は位相同期回路２６で検出された受電端電圧の位相と同期した位相で出力電圧を制御するので、インバータ２４の出力電圧と電力系統の受電端電圧とは同期している。

この状態で、開閉器１５ａを開いてから開閉器１５ｂを閉じることになる。これにより、２本の送電線１４ａ、１４ｂの切り替えが行われ、送電線１４ｂから負荷１８に交流電力が供給される系統切替が完了する。系統並列部２８は、電圧変成器２０で検出された負荷電圧を入力するとともに、電圧変成器１９で検出された電力系統の受電端電圧を入力する。電圧変成器２０で検出された負荷電圧はインバータ２４の出力電圧である。系統並列部２８は、インバータ２４の出力電圧と電力系統の受電端電圧との同期を確認して受電端の遮断器１７を閉じる。これにより、負荷１８には送電線１４ｂから交流電力が供給されることになる。送電線１４ｂから負荷１８に交流電力が供給されるようになると、インバータ２４を停止する。なお、二次電池２３を充電する必要があるときは、送電線１４ｂから供給される交流電力をインバータ２４で直流電力に変換して二次電池に２３に充電する。

図２は、本発明の実施の形態に係る受電端送電線の切替方法の一例を示すフローチャートである。まず、２本の送電線１４ａ、１４ｂの切り替え予定があるかどうかを判断する（Ｓ１）。送電線１４ａ、１４ｂの切り替え予定がないときは処理を終了する。一方、送電線１４ａの保守や点検などで送電線１４ａ、１４ｂの切り替え予定があるときは、二次電池２３からの直流をインバータ２４で交流に変換して負荷に交流電力を供給する（Ｓ２）。

次に、送電線１４ａから負荷１８に供給される交流電力が零になったかどうかを判定する（Ｓ３）。これは、インバータ２４から負荷１８に交流電力が供給され始めると、送電線１４ａから負荷１８に供給される交流電力が減少し、零になったときは負荷１８への交流電力をすべてインバータ２４で賄っていることになるからである。

送電線１４ａから負荷１８に供給される交流電力が零になったときは、受電端の遮断器１７を開く（Ｓ４）。これは、送電線１４ａから負荷１８に供給される交流電力が零のときには受電端遮断器１７を遮断しても、負荷１８にはインバータ２３から交流電力の供給を受けているので停電とならないからである。

次に、２本の送電線１４ａ、１４ｂの切り替えは完了したか否かを判断する（Ｓ５）。常用の送電線１４ａから予備用の送電線１４ｂへの系統切替が完了したかどうか、つまり、開閉器１５ａを開き開閉器１５ｂを閉じたかどうかを判断する。２本の送電線１４ａ、１４ｂの切り替えが完了したときは、インバータ２４の出力電圧と電力系統の受電端電圧との同期を確認してから受電端の遮断器を閉じる（Ｓ６）。インバータ２４は位相同期回路２６で検出された受電端電圧の位相と同期した位相で、制御部２５により出力電圧が制御されているので、通常は、インバータ２４の出力電圧と電力系統の受電端電圧とは同期しているが、受電端遮断器１７を閉じるときは、一応、インバータ２４の出力電圧と電力系統の受電端電圧との同期を確認する。

受電端の遮断器１７が閉じられると、負荷１８には送電線１４ｂから交流電力が供給されることになるので、インバータ２４を停止する（Ｓ７）。なお、二次電池２３を充電する必要があるときは、送電線１４ｂから供給される交流電力をインバータ２４で直流電力に変換して二次電池に２３に充電することになる。

本発明の実施の形態によれば、受電端までは２本の送電線１４ａ、１４ｂのいずれか１本で受電し、受電端からは１本の電力線１６で負荷１８に電力を供給する受電設備の２本の送電線１４ａ、１４ｂの切り替えに先立ち、受電設備に設けられた二次電池２３からの直流をインバータ２４により交流に変換して負荷１８に交流電力を供給し、負荷１８にインバータ２４からすべての交流電力が供給されるようになってから、送電線１４ａ、１４ｂの系統切替を行うので、負荷１８に供給する電力が停電することがない。

そして、系統切替が行われた後に、インバータの出力電圧と電力系統の受電端電圧との同期を確認して受電端の遮断器１７を閉じるので、負荷１８の電力系統への並列も円滑に行え、無停電で負荷１８に電力を供給できる。

１１…一次送電線、１２…遮断器、１３…母線、１４…送電線、１５…開閉器、１６…電力線、１７…受電端の遮断器、１８…負荷、１９…電圧変成器、２０…電圧変成器、２１…電流変成器、２２…無停電切替装置、２３…二次電池、２４…インバータ、２５…制御部、２６…位相同期回路、２７…系統解列部、２８…系統並列部

Claims (2)

1. 受電端までは２本の送電線のいずれか１本で受電し、前記受電端からは１本の電力線で負荷に電力を供給する受電設備の前記２本の送電線の切替を行う受電端送電線の切替装置において、
   前記受電設備に設けられた二次電池と、
   前記２本の送電線の切り替えに先立ち前記二次電池からの直流を交流に変換して前記負荷に交流電力を供給するインバータと、
   前記インバータから前記負荷に供給される交流電力が増加し前記送電線から負荷に供給される交流電力が零となったとき前記受電端の遮断器を開く系統解列部と、
   前記２本の送電線の切替が完了した後に前記インバータの出力電圧と前記電力系統の受電端電圧との同期を確認して前記受電端の遮断器を閉じる系統並列部とを備えたことを特徴とする受電端送電線の切替装置。
2. 受電端までは２本の送電線のいずれか１本で受電し、前記受電端からは１本の電力線で負荷に電力を供給する受電設備の前記２本の送電線の切替を行う受電端送電線の切替方法において、
   前記２本の送電線の切り替えに先立ち前記受電設備に設けられた二次電池からの直流をインバータにより交流に変換して前記負荷に交流電力を供給し、
   前記インバータから前記負荷に供給される交流電力が増加し前記送電線から負荷に供給される交流電力が零となったとき前記受電端の遮断器を開き、
   前記２本の送電線の切替が完了した後に前記インバータの出力電圧と前記電力系統の受電端電圧との同期を確認して前記受電端の遮断器を閉じることを特徴とする受電端送電線の切替方法。

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