JP2012170227A - 変圧器タップ調整制御装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】変圧器のタップ制御を行う際に、オペレータの作業負担を軽減してヒューマンエラーを防止すると共に、良好な電力品質を維持することが可能とする。
【解決手段】作業目的に応じてタップ切換操作の態様を設定するタップ切換操作設定手段１１と、設定されたタップ切換操作の態様に基づいて、目標となるタップとなるように変圧器３０のタップを自動的に切り換えるタップ切換制御手段１２とを備えることにより、変圧器３０のタップを目標タップに自動的かつ連続的に切り換える。
【選択図】図１

Description

本発明は、変圧器タップ調整制御装置及びその制御方法に係り、特に作業目的に応じて変圧器のタップを目標タップに自動的かつ連続的に切換可能とした変圧器タップ調整制御装置及びその制御方法に関する。

電気機器には定格電圧が定められており、この定格電圧から外れた状態で運転すると、運転効率が低下するだけではなく、電気機器の寿命が短くなったり、電力損失が増大したりする等の問題がある。このため、供給電圧を適正値に保持すると共に経済的な系統運用を行うために、電力系統各部の電圧や無効電力を調整する必要がある。電力系統の電圧変動は種々の要因により生じるが、その要因として、例えば、電力需要の変動、発電機や変圧器の起動停止、送電系統の切り換え・ループオン・ループオフ、送電系統事故による電圧変動、送電系統の調相設備の入切、変圧器のタップ変更がある。

従来、送電系統の電圧を定格値の範囲内に保つためには、送電系統に配設された変圧器のタップ切換制御を行っていた。そこで、特許文献１の特開２００７−１８９８２１号公報「変電所配電線の送出電圧調整装置」が提案されている。この特許文献１の「変電所配電線の送出電圧調整装置」は、タップ切換器を装備した負荷時タップ切換変圧器と、その２次側に負荷と並列に開閉器を介して接続された調相機と、変圧器の２次電圧を降圧して送出電圧信号として出力する計器用変圧器と、送出電圧信号に基づいて一定条件下にタップ切換器にタップ切換指令を発する制御部と、所定の目標電圧切換時刻に制御部に対して電圧変更指令を発するタイマー部とを備えている。そして、制御部は、電圧変更指令に基づいて開閉器に対して開閉動作指令を発して調相機を投入または遮断することにより、特に電力負荷需要が急変する時間帯に、無効電力調整と送出電圧調整とが別個独立に行われることに起因するタップ切換器の不要な切換動作を防止できるようになっている。

特開２００７−１８９８２１号公報

ところで、従来の変圧器タップ調整制御では、送電系統電圧を常時監視し、送電系統電圧が目標電圧の範囲から逸脱すると、タップ切換器（タップ調整器）を制御することにより、目標電圧の範囲内となるように調整を行っていた。すなわち、送電系統電圧が目標電圧よりも高い場合には、変圧器のタップを１タップずつ下げる操作を行い、送電系統電圧が目標電圧よりも低い場合には、変圧器のタップを１タップずつ上げる操作を行う。

すなわち、変圧器を目標とするタップ数に設定するためには、まず、目標とするタップ数を決定し、所定の事前確認事項を確認する。事前に確認すべき事項は、制御対象となる変圧器の現状タップ数、タップの連続制御が可能であること、２次側遮断器が遮断されていること及び負荷電流が無いことである。そして、目標タップが現状タップよりも高い場合には、１タップ上げ指令であるタップ制御信号を出力して、変圧器のタップを１タップ上げる。一方、目標タップが現状タップよりも低い場合には、１タップ下げ指令であるタップ制御信号を出力して、変圧器のタップを１タップ下げる。このように、現状タップ数が目標タップ数に至るまで、上述したタップ制御処理を繰り返して行い、制御対象となる変圧器を目標とするタップ数に設定する。なお、タップ数の上げ制御又は下げ制御では、１タップずつ操作を行うが、この際、例えば１分間程度のインターバルをおいて、次の処理に移行するようになっている。

また、変圧器を充電する際には、励磁突入電流を軽減するため、事前に、オペレータが手動制御によりタップ数を最小値にまで下げた後に、変圧器を充電している。また、変圧器を充電した後は、同一母線に接続されている変圧器と同タップ数に調整した後に、並用操作を行っている。

しかし、変圧器を目標とするタップ数に変更するにあたり、１タップずつ、上げ操作又は下げ操作を行うため制御操作の回数が多くなり、一連の制御操作に多大な時間を要することになる。そして、制御操作を行っている間、オペレータは他の業務に従事することができず、業務が停滞することがあった。さらに、電力設備の更新に伴い、送電系統が増加してゆくことが考えられ、オペレータはタップ制御操作だけではなく他の制御操作にも従事しなければならないため、オペレータの負担が増加し、運転業務がスムーズに進まないという事態が懸念される。

また、タップ制御操作は作業手順が煩雑であるため、従前より誤操作を防止するために可能な限りの対策を講じていたが、誤操作の防止対策をさらに万全とする必要がある。また、作業内容によっては、変圧器を任意のタップにまで制御することが考えられるが、この場合にも多大な作業時間を要するため、作業時間の短縮の行うための措置が望まれていた。

なお、従来の技術では、運転中に変圧器のタップを自動制御する方法は開示されているものの、営業運転前に変圧器のタップを自動制御することに主眼を置いた技術は存在せず、ヒューマンエラーを防止して、良好な電力品質を維持するための技術の開発が望まれていた。

本発明は、かかる問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、変圧器のタップ制御を行う際に、オペレータの作業負担を軽減してヒューマンエラーを防止すると共に、良好な電力品質を維持することが可能な変圧器タップ調整制御装置及びその制御方法を提供することにある。

本発明の変圧器タップ調整制御装置（１０）は、上述した目的を達成するため、作業目的に応じてタップ切換操作の態様を設定するタップ切換操作設定手段（１１）と、設定されたタップ切換操作の態様に基づいて、目標となるタップ数となるようにタップ調整器（２０）を制御して、変圧器（３０）のタップを自動的に切り換えるタップ切換制御手段（１２）とを備えることにより、変圧器（３０）のタップを目標タップに自動的かつ連続的に切り換えることを特徴とする。

ここで、タップ切換操作設定手段（１１）は、変圧器（３０）の充電作業、並用バンクへのタップ併せ作業及び任意タップへの切換作業の中からいずれか１つの作業を設定可能な構成とすることが好ましい。

また、本発明の変圧器タップ調整制御方法は、上述した目的を達成するため、作業目的に応じてタップ切換操作の態様を設定するタップ切換操作設定ステップ（Ｓ１）と、設定されたタップ切換操作の態様に基づいて、目標となるタップ数となるようにタップ調整器を制御して、変圧器のタップを自動的に切り換えるタップ切換ステップ（Ｓ２〜Ｓ７）とを含むことにより、変圧器のタップを目標タップに自動的かつ連続的に切り換えることを特徴とする。

ここで、タップ切換操作設定ステップ（Ｓ２〜Ｓ７）は、変圧器の充電作業、並用バンクへのタップ併せ作業及び任意タップへの切換作業の中からいずれか１つの作業を設定可能であることが好ましい。

また、タップ切換ステップ（Ｓ２〜Ｓ７）は、変圧器の充電作業が設定された際に行うステップとして、タップの連続制御が可能であること、変圧器の１次側遮断器及び２次側遮断器が遮断されていること及び負荷電流が無いことをそれぞれ確認するステップ（Ｓ１１、Ｓ１２）と、オペレータによる制御開始指令出力に基づいて、タップ数が「１」となるように自動制御するステップ（Ｓ１４）とを含み、並用バンクへのタップ併せ作業が設定された際に行うステップとして、タップの連続制御が可能であること、変圧器の２次側遮断器が遮断されていること及び負荷電流が無いことをそれぞれ確認するステップ（Ｓ２１、Ｓ２２）と、オペレータによる制御開始指令出力に基づいて、並用バンクのタップ数と同一のタップ数となるように自動制御するステップ（Ｓ２４）とを含み、任意タップへの切換作業が設定された際に行うステップとして、タップの連続制御が可能であること、変圧器の２次側遮断器が遮断されていること及び負荷電流が無いことをそれぞれ確認するステップ（Ｓ３１、Ｓ３２）と、オペレータによる制御開始指令出力に基づいてと、予め設定された任意のタップ数となるように自動制御するステップ（Ｓ３４）とを含む、構成とすることが可能である。

上記構成の発明では、作業目的に応じてタップ切換操作の態様が設定されると、目標となるタップとなるように変圧器のタップが自動的に切り換えられるので、変圧器のタップ制御を行う際に、オペレータの作業負担を軽減してヒューマンエラーを防止すると共に、良好な電力品質を維持することが可能となる。

すなわち、従来の技術では、オペレータにより１タップずつタップが切り換えられていたが、本発明では、作業目的に応じてタップ切換操作の態様を設定するだけで、自動的に変圧器のタップが切り換えられるため、オペレータによる操作回数が減少し、誤操作の発生を極力防止することができる。さらに、タップ制御が完了するまでの間、オペレータが他の業務を並行して進めることができるため、オペレータの作業負担を軽減して、運転業務をスムーズに進行させることができる。

また、タップ切換操作では、変圧器の充電作業、並用バンクへのタップ併せ作業及び任意タップへの切換作業の中からいずれか１つの作業を設定可能であるため、この点においても、作業内容が明確となり、誤操作を極力防止して、スムーズな運転業務を行うことができる。

さらに、複数の電気所を一括して監視制御する監視制御装置に本発明の機能を実装することにより、電気所毎にそれぞれタップ制御操作を行うための装置を設置する必要がなくなり、電気所で変圧器を増設した場合であっても、新たな設備投資が不要となるため、コストを削減することができる。

また、タップ数を任意に制御する機能を持たせることにより、運転サイドでタップ制御を行うことができ、現地で１タップずつ操作を行う場合と比較して、オペレータの負担が軽減される。

本発明の実施形態に係る変圧器タップ調整制御装置の構成を示す機能ブロック図。 本発明の実施形態に係る変圧器タップ調整制御方法の手順を示すフローチャート（作業目的の選択）。 本発明の実施形態に係る変圧器タップ調整制御方法の手順を示すフローチャート（変圧器の充電作業）。 本発明の実施形態に係る変圧器タップ調整制御方法の手順を示すフローチャート（並用バンクへのタップ併せ作業）。 本発明の実施形態に係る変圧器タップ調整制御方法の手順を示すフローチャート（任意タップへの切換作業）。

以下、図面を参照して、本発明の変圧器タップ調整制御装置及びその制御方法の実施形態を説明する。
＜変圧器タップ調整制御装置＞
図１は変圧器タップ調整制御装置の構成を示す機能ブロック図である。
本発明の実施形態に係る変圧器タップ調整制御装置１０は、例えば、基幹給電制御所等に設置された監視制御装置の機能として実現される装置であり、図１に示すように、タップ切換操作設定手段１１と、タップ切換制御手段１２とを備えている。タップ切換操作設定手段１１は、作業目的に応じてタップ切換操作の態様を設定するための手段であり、タップ切換制御手段１２は、タップ切換操作設定手段１１により設定されたタップ切換操作の態様に基づいて、目標となるタップ数となるようにタップ調整器２０を制御して、変圧器３０のタップを自動的に切り換えるための手段である。

なお、各手段は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等の機能を備えたコンピュータシステムにより実現されるもので、ＲＡＭ等に記憶されたプログラムに従ってＣＰＵ等が動作することにより、各手段の機能が実現される。また、タップ調整器２０は、変圧器３０の巻数比を変更することにより送電電圧を調整するための装置であり、電力設備で一般的に使用されているものを使用することができる。

＜変圧器のタップ調整制御（作業目的の選択）＞
図２は作業目的の選択制御の手順を示すフローチャートである。
変圧器３０のタップ調整制御では、図２に示すように、まず初めに、タップ切換制御の対象となる変圧器３０及び作業目的を設定する（Ｓ１）。そして、当該変圧器３０に対するタップ切換制御の作業目的に応じて、対応するタップ切換制御を行う。すなわち、変圧器３０の充電作業であれば（Ｓ３）、変圧器３０の充電作業におけるタップ切換制御を行い（Ｓ３）、並用バンクへのタップ併せ作業であれば（Ｓ４）、並用バンクへのタップ併せ作業におけるタップ切換制御を行い（Ｓ５）、任意タップへの切換作業であれば（Ｓ６）、任意タップへの切換作業におけるタップ切換制御を行う（Ｓ７）。なお、タップ切換制御の対象となる変圧器３０はオペレータの指示に基づく入力信号により設定され、当該変圧器３０に対するタップ切換制御の作業目的はオペレータの指示に基づく入力信号により設定される。この際、オペレータは、制御板等を構成する入力装置により指示入力を行う。

＜変圧器のタップ調整制御（変圧器の充電作業）＞
図３は変圧器の充電作業における変圧器タップ調整制御の手順を示すフローチャートである。
変圧器３０の充電作業が設定されると、図３に示すように、先行シミュレーションを行い（Ｓ１１）、タップの連続制御が可能であること、変圧器３０の１次側遮断器及び２次側遮断器が遮断されていること及び負荷電流が無いことをそれぞれ確認する（Ｓ１２）。ここで、先行シミュレーションのいずれかの条件が満たされていないと、先行シミュレートエラーを通知して（Ｓ１５）、処理を終了する。

一方、先行シミュレートの結果判断処理（Ｓ１２）において、すべての条件を満たしていると判断された場合には、オペレータによる制御開始指令の出力を待って（Ｓ１３）、変圧器タップ調整制御装置１０の機能により、タップ数が「１」となるようにタップ調整器２０を自動制御する（Ｓ１４）。なお、所定時間内にオペレータによる制御開始指令の出力が無い場合には、変圧器３０のタップ調整制御を行わないものとして、処理を終了する。また、図示しないが、タップ数が「１」となるようにタップ調整器２０が自動制御されると、遮断していた１次側遮断器を「入」に変更する。

＜変圧器のタップ調整制御（並用バンクへのタップ併せ作業）＞
図４は並用バンクへのタップ併せ作業における変圧器タップ調整制御の手順を示すフローチャートである。
並用バンクへのタップ併せ作業が設定されると、図４に示すように、先行シミュレーションを行い（Ｓ２１）、タップの連続制御が可能であること、変圧器３０の２次側遮断器が遮断されていること及び負荷電流が無いことをそれぞれ確認する（Ｓ２２）。ここで、いずれかの条件が満たされていないと、先行シミュレートエラーを通知して（Ｓ２５）、処理を終了する。

一方、先行シミュレートの結果判断処理（Ｓ２２）において、すべての条件を満たしていると判断された場合には、オペレータによる制御開始指令の出力を待って（Ｓ２３）、変圧器タップ調整制御装置１０の機能により、並用バンクのタップ数と同一のタップ数となるようにタップ調整器２０を自動制御する（Ｓ２４）。なお、所定時間内にオペレータによる制御開始指令の出力が無い場合には、変圧器３０のタップ調整制御を行わないものとして、処理を終了する。また、図示しないが、並用バンクのタップ数と同一のタップ数となるようにタップ調整器２０が自動制御されると、遮断していた２次側遮断器を「入」に変更する。

＜変圧器のタップ調整制御（任意タップへの切換作業）＞
図５は任意タップへの切換作業における変圧器タップ調整制御の手順を示すフローチャートである。
任意タップへの切換作業が設定されると、図５に示すように、先行シミュレーションを行い（Ｓ３１）、タップの連続制御が可能であること、変圧器３０の２次側遮断器が遮断されていること及び負荷電流が無いことをそれぞれ確認する（Ｓ３２）。ここで、いずれかの条件が満たされていないと、先行シミュレートエラーを通知して（Ｓ３５）、処理を終了する。

一方、先行シミュレートの結果判断処理（Ｓ３２）において、すべての条件を満たしていると判断された場合には、オペレータによる制御開始指令の出力を待って（Ｓ３３）、変圧器タップ調整制御装置１０の機能により、予め設定された任意のタップ数となるようにタップ調整器２０を自動制御する（Ｓ３４）。なお、所定時間内にオペレータによる制御開始指令の出力が無い場合には、変圧器３０のタップ調整制御を行わないものとして、処理を終了する。

本発明の変圧器タップ調整制御装置１０及びその制御方法は、変圧器３０の充電作業、並用バンクへのタップ併せ作業及び任意タップへの切換作業において、変圧器３０のタップを目標タップに自動的かつ連続的に切り換えるために利用することができる。

１０ 変圧器タップ調整制御装置
１１ タップ切換操作設定手段
１２ タップ切換制御手段
２０ タップ調整器
３０ 変圧器

Claims (5)

1. 変圧器（３０）のタップを目標タップに自動的かつ連続的に切り換えるための変圧器タップ調整制御装置（１０）であって、
   作業目的に応じてタップ切換操作の態様を設定するタップ切換操作設定手段（１１）と、
   前記設定されたタップ切換操作の態様に基づいて、目標となるタップとなるように前記変圧器（３０）のタップを自動的に切り換えるタップ切換制御手段（１２）と、を備えた、ことを特徴とする変圧器タップ調整制御装置。
2. 前記タップ切換操作設定手段（１１）は、変圧器（３０）の充電作業、並用バンクへのタップ併せ作業及び任意タップへの切換作業の中からいずれか１つの作業を設定できる、ことを特徴とする請求項１に記載の変圧器タップ調整制御装置。
3. 変圧器（３０）のタップを目標タップに自動的かつ連続的に切り換えるための変圧器タップ調整制御方法であって、
   作業目的に応じてタップ切換操作の態様を設定するタップ切換操作設定ステップ（Ｓ１）と、
   前記設定されたタップ切換操作の態様に基づいて、目標となるタップとなるように前記変圧器（３０）のタップを自動的に切り換えるタップ切換ステップ（Ｓ２〜Ｓ７）とを含む、ことを特徴とする変圧器タップ調整制御方法。
4. 前記タップ切換操作設定ステップ（Ｓ２〜Ｓ７）は、変圧器（３０）の充電作業、並用バンクへのタップ併せ作業及び任意タップへの切換作業の中からいずれか１つの作業を設定可能である、ことを特徴とする請求項３に記載の変圧器タップ調整制御方法。
5. 前記タップ切換ステップ（Ｓ２〜Ｓ７）は、
   前記変圧器（３０）の充電作業が設定された際に行うステップとして、タップの連続制御が可能であること、前記変圧器（３０）の１次側遮断器及び２次側遮断器が遮断されていること及び負荷電流が無いことをそれぞれ確認するステップ（Ｓ１１、Ｓ１２）と、オペレータによる制御開始指令出力に基づいて、タップ数が１となるように自動制御するステップ（Ｓ１４）とを含み、
   前記並用バンクへのタップ併せ作業が設定された際に行うステップとして、タップの連続制御が可能であること、前記変圧器（３０）の２次側遮断器が遮断されていること及び負荷電流が無いことをそれぞれ確認するステップ（Ｓ２１、Ｓ２２）と、オペレータによる制御開始指令出力に基づいて、並用バンクのタップ数と同一のタップ数となるように自動制御するステップ（Ｓ２４）とを含み、
   前記任意タップへの切換作業が設定された際に行うステップとして、タップの連続制御が可能であること、前記変圧器（３０）の２次側遮断器が遮断されていること及び負荷電流が無いことをそれぞれ確認するステップ（Ｓ３１、Ｓ３２）と、オペレータによる制御開始指令出力に基づいて、予め設定された任意のタップ数となるように自動制御するステップ（Ｓ３４）とを含む、ことを特徴とする請求項４に記載の変圧器タップ調整制御方法。