JP2013085403A - 停電復旧支援方法および停電復旧支援システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】停電復旧支援システム11は、各停電した負荷設備のそれぞれについて停電前の消費電力を取得とする停電前消費電力取得手段23、電力系統の系統周波数許容下限値と停電発生後の系統周波数から現在時点での復旧可能電力を算出する復旧可能電力算出手段24、各停電した負荷設備の停電前消費電力を順次加算することで復旧電力を算出するとともに、その復旧電力算出過程で停電前消費電力の1つを加算する都度、その時点での復旧電力が復旧可能電力を超えないか判定しながら復旧対象負荷設備を選出する復旧対象負荷設備選出手段25、および選出の各復旧対象負荷設備について復旧を実行する復旧実行手段26を備える。
【選択図】図2
Description
また電力系統では、送電設備に事故を生じて電力供給が絶たれた場合、電力供給回復時の電力供給力不足による系統周波数の過剰低下を防ぐために、前述のような系統保護装置の作動による負荷設備の停電を生じる。
こうした系統周波数の安定化のための系統保護装置の作動で停電を生じた場合には、その停電原因が解消して、系統保護装置の作動が解除された後に、停電の復旧が行われる。
従来、この停電復旧作業は、主に人手に頼って行われていた。すなわち、停電している複数の負荷設備からまず1つを選び、作業員が遮断器を操作して当該負荷設備を系統に接続させ、それからその接続時点での系統周波数が系統周波数許容下限値を下回らないかを作業員が確認し、系統周波数が系統周波数許容下限値を下回っていないことを条件に、次の負荷設備について同様の復旧操作を行うというようにして復旧作業が進められていた。
なお、停電の復旧支援については、特許文献1や特許文献2に開示の技術が知られ、また系統周波数の推定などについては、特許文献3に開示の技術が知られている。
こうした停電復旧の迅速性という観点からすると、特許文献1〜特許文献3において関連技術は開示されてはいるものの、前述のような主に人手に頼る従来の停電復旧法は不十分であり、より迅速な復旧を可能とする停電復旧支援技術の開発が求められる。
すなわち、電力系統に接続された負荷設備に生じる停電の復旧を支援する停電復旧支援方法において、コンピュータが停電を生じた各停電負荷設備のそれぞれについて停電前消費電力を取得する停電前消費電力取得過程と、前記電力系統における系統周波数許容下限値と停電発生後の系統周波数から復旧実行時点での復旧可能電力を算出する復旧可能電力算出過程と、前記各停電負荷設備の停電前消費電力によって復旧電力を算出し、当該復旧電力が前記復旧可能電力を超えるか否かを判定することにより復旧対象負荷設備を選出する復旧対象負荷設備選出過程と、当該復旧対象負荷設備選出過程で選出の各復旧対象負荷設備について、順次に復旧を実行する過程と、を行う。
また、本発明の停電復旧支援システムは、電力系統に接続される負荷設備に生じる停電の復旧を支援する停電復旧支援システムであって、停電を生じた各停電負荷設備のそれぞれについて停電前の消費電力を取得とする停電前消費電力取得手段と、前記電力系統における系統周波数許容下限値と停電発生後の系統周波数から復旧実行時点での復旧可能電力を算出する復旧可能電力算出手段と、前記各停電負荷設備の停電前消費電力によって復旧電力を算出し、当該復旧電力が前記復旧可能電力を超えるか否かを判定することにより復旧対象負荷設備を選出する復旧対象負荷設備選出手段と、当該復旧対象負荷設備選出手段で選出の各復旧対象負荷設備について、順次に復旧を実行する復旧実行手段と、を備える。
なお、以下の説明においては、本実施形態の停電復旧支援システムと停電復旧支援方法の説明を兼ねる。
図1は、本発明の実施形態の停電復旧支援システム11と電力系統1との関連を示す図である。
図1における電力系統1は、給電指令所2と支店4とがそれぞれ監視・制御する範囲を分担する場合を示している。また、「給電指令所2」と表記した場合において、符号2で示したものが「給電指令所」を示すものではなく、前記したように、「給電指令所」が監視・制御する範囲を示すものである。また、「支店4」についても同様の意味を表記している。
なお、一般的に電力系統1は、電力供給の制御の観点からは、中央給電指令所/基幹給電制御所(不図示)の制御範囲(12、13、14、15)、給電制御所/制御所(不図示)の制御範囲(16、17、15R)、営業所(支店4)の制御範囲(16S、17S)などとして階層化されて運用されることが多いが、階層化されていることは本発明を実施するために必須の運用形態では無い。
また、電力系統の階層化範囲に合わせて、システムを分割して監視・制御することも可能であり、図1に示す自動給電システム10についても、複数のシステムに分割され、かつ停電復旧支援システム11が何れかのシステムに、または複数のシステムに機能分割して実装されていても構わない。
複数の発電機12から発電された電力は、母線13に供給され、母線13から送電線14を介して、変圧器15に送られている。複数の変圧器15においては、給電、配電に適切な電圧に変換している。
また、変圧器15で変換された電力は、変圧器15Rへ給電を行うとともに、変圧器15Rにおいて、再度、適切な電圧に変換される。
また、変電所が設けられ、それらの変電所が負荷設備17Sとなっている。なお、負荷設備17Sへの配電系統には系統保護装置16Sが備えられている。
図1において、停電復旧支援システム11は、電力系統1による給電を制御する自動給電システム10に組み込むようにして設けられている。そして、電力系統1に接続の負荷設備17Sに系統保護装置16Sの作動により遮断器が接続を遮断することで発生する停電の復旧を支援するのに機能する。
停電復旧支援の概略は、まず電力系統1における系統周波数許容下限値と停電発生後の電力系統1の系統周波数から現在時点での復旧可能電力を求める。
それから復旧可能電力の範囲で復旧対象とする負荷設備を停電中の複数の負荷設備17Sから選出する。
これらの処理により、高い確度で系統周波数の安定性を確保できる復旧手順の推測が得られるので、それにしたがって復旧を自動的に実行し、さらに、残りの停電した負荷設備があれば、それらについても同様の処理を繰り返すようにする。
なお、自動給電システム10が取得した、「発電機出力」や「系統周波数」の情報および信号は、停電復旧支援システム11にも送られ、共有されている。
また、停電復旧支援システム11は、負荷設備17、17Sである変電所の系統保護装置16、16Sの下に設けられた遮断器(図示を省略)を投入・遮断する「負荷投入指令」の信号を、各遮断器に送っている。
前記した停電復旧支援機能のために停電復旧支援システム11は、停電前消費電力取得手段23、復旧可能電力算出手段24、復旧対象負荷設備選出手段25、復旧実行手段26、および系統周波数監視手段27を備えている。
停電前消費電力P1の取得は、例えば自動給電システム10(図1)が保持している消費電力データを取得することで行われる。
すなわち電力系統1では、そこに接続の各負荷設備17Sについて常時的な消費電力計測を行い、それにより各負荷設備17Sの消費電力データを自動給電システム10などに保持しているのが通常であるので、その消費電力データを利用して停電前消費電力取得手段23が各停電した負荷設備17Sの停電前消費電力を取得する。
なお、以上は「停電を生じた各停電負荷設備のそれぞれについて停電前消費電力を取得する停電前消費電力取得過程、手段」に相当する。
なお、以上は「電力系統における系統周波数許容下限値と停電発生後の系統周波数から復旧実行時点での復旧可能電力を算出する復旧可能電力算出過程、手段」に相当する。
復旧対象負荷設備の選出では、まず複数の停電した負荷設備17Sについて復旧の優先順位を求める。この処理は、電力系統1に接続の各負荷設備17Sについて予め定められている電力供給優先度にしたがって復旧の優先順位を決めるようにして行うことができる。
そしてこの判定で復旧可能電力超過と判定されると、その時点までに停電前消費電力の加算の対象となった停電した負荷設備までを復旧対象負荷設備として選定する。
したがって復旧指令には、復旧対象として選出された負荷設備とそれらの復旧順位についてのデータが含まれることになる。
なお、以上の動作を行う復旧実行手段(過程)26は、「復旧対象負荷設備選出過程で選出の各復旧対象負荷設備について、順次に復旧を実行する手段、過程」に相当する。
なお、負荷設備17Sの消費電力に対して、複数の発電機12の合計の供給電力に余裕があるか否かの判定は、電力系統1の系統周波数の監視による。無負荷状態を含め、供給電力に余裕がある場合には、系統周波数は所定の周波数(例えば50Hz、60Hz)に保たれているが、負荷設備17Sの消費電力が多くなり、複数の発電機12の合計の供給電力に余裕が無くなるにつれ、系統周波数は所定の周波数から低下し、さらには系統周波数許容下限値を下回る状態にもなる。したがって、系統周波数を監視することによって、供給電力に余裕があるか否かの判定ができる。
次に、停電復旧支援システム11でなされる停電復旧支援処理、つまり停電復旧支援システム11で実行される停電復旧支援方法の一実施形態について説明する。
図3Aと図3Bは、本実施形態の停電復旧支援処理における処理の流れを示したフローチャートである。フローチャートがステップS101〜S116の各処理過程を含んでいて長いので、図3Aと図3Bに分離して図示している。なお、図3Aと図3Bのフローをつなぐものとして経由点P1、P2、P3を設定している。各経由点を通り、フロー処理が進行する。
系統保護装置16、16Sの作動がなければ(No)、経由点P3を通り、処理終了(「終了」S117)となる。また、系統保護装置16、16Sの作動があれば(Yes)、ステップS102に進む。
具体的には、現在の系統周波数が系統周波数許容下限値以上であるか否かを判定する。系統周波数許容下限値未満であれば(No)、系統周波数許容下限値以上となるまでステップS103の処理を繰り返す。また、系統周波数許容下限値以上(Yes)と判定されればステップS104に進む。
なお、系統周波数許容下限値以上となるまでステップS103の処理を繰り返すのは、複数の発電機12において、停止していた発電機12(図1)が回復し、供給電力が増加する場合があるからである。
停電した負荷設備が複数の場合(Yes)には、ステップS106に進む。
停電した負荷設備が1つの場合(No)には、ステップS107に進む。
具体的には、ステップS106の優先順位付けにおける最上位の停電した負荷設備の停電前消費電力から復旧電力を求める。
具体的には、ステップS107で求めた復旧電力が復旧可能電力を超えない状況であるか、否か判定する。復旧可能電力超過と判定された場合(No)は、経由点P2を通り、後記するステップS115の「新たな復旧対象設備があるか?」に行く。また、復旧可能電力非超過と判定された場合(Yes)は、ステップS109に進む。
復旧要求があれば(Yes)、ステップS110に進む。なければ(No)経由点P2を通り、後記するステップS115の「新たな復旧対象設備があるか?」に行く。
具体的には、復旧指令における復旧対象負荷設備について、復旧指令における復旧優先順位にしたがって、順に該当の遮断器に復旧実行手段26が負荷投入指令を出すことで停電を復旧させる。
ステップS112における系統周波数監視処理では、ステップS111の復旧実行処理で各停電した負荷設備が順に復旧される都度、系統周波数監視手段27が自動給電システム10(図1)から系統周波数データを取得し、その系統周波数が許容下限値を下回るか否かを判定する。系統周波数が許容下限値を下回る状態を生じれば(Yes)、ステップS114に進む。
一方、ステップS112の系統周波数監視処理で系統周波数が許容下限値を下回る状態が生じなければ(No)、ステップS113に進む。
具体的には、系統周波数監視手段27(図2)が復旧実行手段26(図2)に復旧停止指令を出力し、これにより復旧実行処理が停止される。また復旧停止処理では、復旧可能電力算出手段24(図2)に復旧可能電力再算出指令が出力され、これにより経由点P2を通り、後記するステップS115の「新たな復旧対象設備があるか?」に行く。
未復旧停電した負荷設備がなければ(No)、処理終了(「終了」S117)となる。
未復旧停電した負荷設備があれば(Yes)、経由点P2を通って、次に述べるステップS115の「新たな復旧対象設備があるか?」に行く。
新たな停電設備(復旧対象設備)がなければ(No)、前記したステップS103に戻る。ステップS103以降は前述した通りである。
また、新たな停電設備(復旧対象設備)があれば(Yes)、ステップS116の「新たな停電負荷設備を復旧対象設備に追加」に進む。
そして、停電前消費電力を算出するためにステップS102に戻る。ステップS102以降は前述した通りである。
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、これは代表的な例に過ぎず、本発明は、その趣旨を逸脱することのない範囲で様々な形態で実施することができる。
例えば以上の実施形態では、復旧の実行を自動的に行うようにしていたが、これは必ずしも必要でなく、復旧対象の選出までは自動で行い、復旧の実行は手動による形態とすることも可能である。
以上、実施形態の構成や、処理・判定のステップ(過程)を説明したが、このような、構成や方法をとる理由について、更に補足説明する。
系統周波数に直接的に影響するようなレベルで発生した停電の復旧において最も大切なことは、系統周波数の安定性を確保できるようにすることである。つまり、系統周波数の許容範囲、具体的には許容下限値を守ることが不可欠的な条件になるということである。
こうした停電復旧にあって、できるだけ多くの負荷設備について、できるだけ早く復旧を行えるようにするという迅速復旧を実現するには、高い確度で系統周波数の安定性を確保できる復旧手順を計算機システムにより推測し、その推測にしたがって復旧を進めるようにするのが有効である。
これらの処理により、高い確度で系統周波数の安定性を確保できる復旧手順の推測が得られるので、これにしたがって復旧を実行し、それから残り停電した負荷設備があれば、それらについても同様の処理を繰り返すようにする。
具体的な方法とシステムは、前記(課題を解決するための手段)において、示した方法と、システムである。
このような停電復旧支援方法を実行するための停電復旧支援システムにおける前記復旧対象負荷設備選出手段は、停電中の前記負荷設備について復旧の優先順位を求め、その優先順位で前記停電前消費電力の加算を行うように構成される。
2 給電指令所
4 支店
10 自動給電システム
11 停電復旧支援システム
12 発電機
13 母線
14 送電線
15、15R 変圧器
16、16S 系統保護装置
17、17S 負荷設備
23 停電前消費電力取得手段
24 復旧可能電力算出手段
25 復旧対象負荷設備選出手段
26 復旧実行手段
27 系統周波数監視手段
Claims (8)
- 電力系統に接続された負荷設備に生じる停電の復旧を支援する停電復旧支援方法において、
コンピュータが停電を生じた各停電負荷設備のそれぞれについて停電前消費電力を取得する停電前消費電力取得過程と、
前記電力系統における系統周波数許容下限値と停電発生後の系統周波数から復旧実行時点での復旧可能電力を算出する復旧可能電力算出過程と、
前記各停電負荷設備の停電前消費電力によって復旧電力を算出し、当該復旧電力が前記復旧可能電力を超えるか否かを判定することにより復旧対象負荷設備を選出する復旧対象負荷設備選出過程と、
当該復旧対象負荷設備選出過程で選出の各復旧対象負荷設備について、順次に復旧を実行する過程と、
を行うことを特徴とする停電復旧支援方法。 - 前記復旧対象負荷設備選出過程が、
前記停電前消費電力取得過程で取得の前記各停電負荷設備の停電前消費電力を順次加算することで復旧電力を算出するとともに、その復旧電力算出過程で前記停電前消費電力の1つを加算する都度、その時点での復旧電力が前記復旧可能電力を超えるか否かを判定し、当該判定で復旧可能電力超過と判定されると、その時点までに停電前消費電力の加算の対象となった停電負荷設備までを復旧対象負荷設備として選出する過程であることを特徴とする請求項1に記載の停電復旧支援方法。 - 前記停電負荷設備について復旧の優先順位を求め、当該優先順位にしたがって、順次に前記停電前消費電力の加算を行うことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の停電復旧支援方法。
- 前記復旧を実行する過程において、系統周波数を監視し、系統周波数が前記系統周波数許容下限値を下回ると、前記復旧実行を停止することを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載の停電復旧支援方法。
- 電力系統に接続される負荷設備に生じる停電の復旧を支援する停電復旧支援システムであって、
停電を生じた各停電負荷設備のそれぞれについて停電前の消費電力を取得とする停電前消費電力取得手段と、
前記電力系統における系統周波数許容下限値と停電発生後の系統周波数から復旧実行時点での復旧可能電力を算出する復旧可能電力算出手段と、
前記各停電負荷設備の停電前消費電力によって復旧電力を算出し、当該復旧電力が前記復旧可能電力を超えないかを判定することにより復旧対象負荷設備を選出する復旧対象負荷設備選出手段と、
当該復旧対象負荷設備選出手段で選出の各復旧対象負荷設備について、順次に復旧を実行する復旧実行手段と、
を備えることを特徴とする停電復旧支援システム。 - 前記復旧対象負荷設備選出手段が、
前記停電前消費電力取得手段で取得の前記各停電負荷設備の停電前消費電力を順次加算することで復旧電力を算出するとともに、その復旧電力算出過程で前記停電前消費電力の1つを加算する都度、その時点での復旧電力が前記復旧可能電力を超えるか否かを判定し、当該判定で復旧可能電力超過と判定されると、その時点までに停電前消費電力の加算の対象となった停電負荷設備までを復旧対象負荷設備として選出する手段であることを特徴とする請求項5に記載の停電復旧支援システム。 - 前記復旧対象負荷設備選出手段は、停電中の前記負荷設備について復旧の優先順位を求め、当該優先順位で前記停電前消費電力の加算を行うことを特徴とする請求項5または請求項6に記載の停電復旧支援システム。
- 系統周波数監視手段をさらに備え、
前記復旧実行手段による復旧実行に際して、系統周波数を監視し、系統周波数が前記系統周波数許容下限値を下回ると、前記復旧実行を停止することを特徴とする請求項5乃至請求項7のいずれか一項に記載の停電復旧支援システム。
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