JP2013110936A - 送電線自動復旧システム - Google Patents

Abstract

【課題】試充電によって電力系統へ与えるショックなどのリスクを低減できる送電線自動復旧システムを提供する。
【解決手段】送電線Ｌの受電端側に設置されたＦＬ機能付自動復旧装置２０は、受電端母線Ｂ₁の第２の母線電圧Ｖ₂および送電線Ｌの受電端側を流れる第２の線路電流Ｉ₂に基づいて事故点インピーダンスＺを算出する事故点インピーダンス算出回路２１と、算出された事故点インピーダンスＺに基づいて送電線事故の事故点が送電線Ｌの中間点よりも遠いか否かを判定する事故点判定回路２２と、事故点判定回路２２が「事故点が送電線の中間点よりも遠い」と判定した場合に、送電線Ｌの送電端側に設置された自動復旧装置１０よりも早く送電線Ｌの試充電を実施するための遮断器投入信号発生回路２３および遮断器投入信号出力回路２４とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、ループ状電力系統において送電線事故後に送電線を試充電するのに好適な送電線自動復旧システムに関する。

従来、送電線事故後に送電線を試充電するために自動復旧装置（ＡＲＥ）が使用されているが、ループ状電力系統では、各送電線において送電端（短絡容量が大きい方の母線側）と受電端（短絡容量が小さい方の母線側）とを予め設定し、事故点に拘わらず送電端側の自動復旧装置から送電線の試充電を行っている。

なお、下記の特許文献１には、多端子送電系統において先行端休止に拘わらず再閉路可能とするように、送電線端子毎に再閉路投入する順序を設定し、系統の運用状態（片端切など）によって各端子の投入順序（先行および後続）を入れ替えるようにした、保護継電装置の再閉路回路が開示されている。

特開２０００−１２５４６０号公報

しかしながら、事故点が送電線の送電端の近傍（特に、送電端の至近端）である場合には、送電端側の自動復旧装置から試充電を行うと、試充電によって電力系統へ与えるショック（電圧低下、発電機安定度低下および変電機器へ与える影響）などのリスクが高まるという問題があった。

なお、上記の特許文献１に開示された保護継電装置の再閉路回路は、先行端の運用および休止（系統状態の変化）によって各端子の投入順序を入れ替えるものであり、事故点によって各端子の投入順序を入れ替えるものではないため、上述した問題を解決することはできない。

本発明の目的は、試充電によって電力系統へ与えるショックなどのリスクを低減することができる送電線自動復旧システムを提供することにある。

本発明の送電線自動復旧システムは、ループ状電力系統において送電線事故後に送電線（Ｌ）を試充電するための送電線自動復旧システムであって、前記送電線の一端側に設置された第１の自動復旧装置（１０）と、前記送電線の他端側に設置された第２の自動復旧装置（２０）とを具備し、前記第２の自動復旧装置が、前記送電線の前記他端側の電圧（Ｖ₁；Ｖ₂）および該送電線の前記他端側を流れる線路電流（Ｉ₁；Ｉ₂）に基づいて算出した事故点インピーダンス（Ｚ）が所定の値よりも大きいと、前記第１の自動復旧装置よりも早く前記送電線の試充電を実施するための手段（２１〜２４）を備えることを特徴とする。
ここで、前記第２の自動復旧装置の第２の整定値が、前記第１の自動復旧装置の第１の整定値よりも小さく設定されており、前記第２の自動復旧装置が、前記電圧および前記線路電流に基づいて前記事故点インピーダンスを算出するための事故点インピーダンス算出手段（２１）と、該事故点インピーダンス算出手段によって算出された前記事故点インピーダンスに基づいて前記送電線事故の事故点が前記送電線の中間点よりも遠いか否かを判定するための事故点判定手段（２２）と、該事故点判定手段が「事故点が送電線の中間点よりも遠い」と判定した場合に、前記送電線の無電圧状態が前記第２の整定値による時間以上継続すると該送電線の試充電を実施するための試充電実施手段（２３，２４）とを備えてもよい。
前記事故点判定手段が、前記事故点インピーダンス算出手段によって算出された前記事故点インピーダンスが前記送電線の線路インピーダンス（ＺＬ）の半分の値よりも大きいと、「事故点が送電線の中間点よりも遠い」と判定してもよい。
前記第２の自動復旧装置の前記第２の整定値が、前記送電線に設置された遮断器の性能に応じて設定される整定値と同じであってもよい。

本発明の送電線自動復旧システムは、以下に示す効果を奏する。
（１）事故点から遠い方の自動復旧装置から試充電を実施させることができるため、試充電によって電力系統へ与えるショックなどのリスクを低減することができる。
（２）電力系統へ与えるショックを抑えることができるため、機器損壊防止、電圧低下の軽減および発電機脱落の防止を図ることができる。

本発明の一実施例による送電線自動復旧システムについて説明するための図である。 図１に示したＦＬ機能付自動復旧装置２０の構成を示すブロック図である。 図１に示した自動復旧装置１０およびＦＬ機能付自動復旧装置２０の動作について説明するための図である。 図１に示したＦＬ機能付自動復旧装置２０を送電線Ｌの送電端に設置するとともに図１に示した自動復旧装置１０を送電線Ｌの受電端に設置した場合の自動復旧装置１０およびＦＬ機能付自動復旧装置２０の動作について説明するための図である。

上記の目的を、受電端母線の母線電圧および送電線の受電端側を流れる線路電流に基づいて事故点インピーダンスを算出し、算出した事故点インピーダンスに基づいて事故点が送電線の中間点よりも遠いか否かを判定し、「事故点が送電線の中間点よりも遠い」と判定すると送電線の送電端側の自動復旧装置よりも早く試充電を実施する機能を送電線の受電端側の自動復旧装置に備えさせることにより実現した。

以下、本発明の送電線自動復旧システムの実施例について図面を参照して説明する。
本発明の一実施例による送電線自動復旧システムは、図１に示すように、送電線Ｌの送電端側（送電端母線Ｂ₁側）に設置された自動復旧装置１０と、送電線Ｌの受電端側（受電端母線Ｂ₂側）に設置されたＦＬ機能付自動復旧装置２０とを具備する。

自動復旧装置１０は、送電線Ｌの事故発生後に送電端母線Ｂ₁に設置された第１の計器用変成器ＰＤ₁から入力される第１の母線電圧Ｖ₁と送電線Ｌの送電端側に設置された第１の変流器ＣＴ₁から入力される第１の線路電流Ｉ₁とに基づいて試充電動作を行うものであり、整定値（無電圧時間）が６５ｓと従来の自動復旧装置の整定値＝６０ｓ（送電線Ｌの送電端側に設置された第１の遮断器１₁の性能に応じて設定される。）よりも長く設定されている点で、従来の自動復旧装置と異なる。

ＦＬ機能付自動復旧装置２０は、送電線Ｌの事故発生後に受電端母線Ｂ₂に設置された第２の計器用変成器ＰＤ₂から入力される第２の母線電圧Ｖ₂と送電線Ｌの受電端側に設置された第２の変流器ＣＴ₂から入力される第２の線路電流Ｉ₂とに基づいて試充電動作を行う点と、整定値（無電圧時間）が６０ｓ（送電線Ｌの受電端側に設置された第２の遮断器１₂の性能に応じて設定される。）に設定されている点とでは、従来の自動復旧装置と同様である。
しかし、ＦＬ機能付自動復旧装置２０は、距離継電器と同様にして送電線Ｌの事故時に第２の母線電圧Ｖ₂と第２の線路電流Ｉ₂とに基づいて事故点インピーダンスＺ（＝Ｖ₂／Ｉ₂）を算出し、算出した事故点インピーダンスＺに基づいて事故点が送電線Ｌの中間点よりも遠いか否かを判定し、「事故点が送電線Ｌの中間点よりも遠い」と判定した場合には第２の遮断器１₂を投入して自動復旧装置１０よりも早く送電線Ｌの試充電を実施する点で、従来の自動復旧装置と異なる。

そのため、ＦＬ機能付自動復旧装置２０は、図２に示すように、事故点インピーダンス算出回路２１と、事故点判定回路２２と、遮断器投入信号発生回路２３と、遮断器投入信号出力回路２４とを備える。

ここで、事故点インピーダンス算出回路２１は、第２の母線電圧Ｖ₂を第２の線路電流Ｉ₂で割ることにより事故点インピーダンスＺ（＝Ｖ₂／Ｉ₂）を算出する。

事故点判定回路２２は、事故点インピーダンス算出回路２１によって算出された事故点インピーダンスＺが送電線Ｌの送電端母線Ｂ₁から受電端母線Ｂ₂までの線路インピーダンスＺＬの半分の値（＝ＺＬ／２）よりも大きいか否かを調べ、事故点インピーダンスＺが線路インピーダンスＺＬの半分の値よりも大きい（Ｚ＞ＺＬ／２）場合には「事故点が送電線Ｌの中間点よりも遠い」と判定し、一方、事故点インピーダンスＺが線路インピーダンスＺＬの半分の値以下である（Ｚ≦ＺＬ／２）場合には「事故点が送電線Ｌの中間点よりも近い」と判定する。

遮断器投入信号発生回路２３は、「事故点が送電線Ｌの中間点よりも遠い」旨の判定結果を示す事故点判定結果信号（たとえば、ハイレベルの信号）が事故点判定回路２２から入力されると、第２の遮断器１₂を投入させるための第２の遮断器投入信号Ｓ₂を発生したのちに遮断器投入信号出力回路２４に出力する。

遮断器投入信号出力回路２４は、第２の母線電圧Ｖ₂が０Ｖとなった時点から整定値＝６０ｓ以上継続する（すなわち、無電圧状態が６０ｓ以上継続する）と、遮断器投入信号発生回路２３から入力される第２の遮断器投入信号Ｓ₂を第２の遮断器１₂に出力する。
これにより、図３（ａ）に示すように、第２の遮断器投入信号Ｓ₂によって第２の遮断器１₂が投入されて、送電線Ｌの試充電が実施される。
このとき、送電線Ｌの送電端側に設置された自動復旧装置１０は、整定値＝６５ｓとＦＬ機能付自動復旧装置２０の整定値＝６０ｓよりも長く設定されているため、従来の自動復旧装置と同様に、ＦＬ機能付自動復旧装置２０による試充電実施後の受電動作を行う。

一方、「事故点が送電線Ｌの中間点よりも近い」旨の判定結果を示す事故点判定結果信号（たとえば、ロウレベルの信号）が事故点判定回路２２から入力された場合には、遮断器投入信号発生回路２３は第２の遮断器投入信号Ｓ₂を発生しない。

したがって、この場合には、自動復旧装置１０が第１の母線電圧Ｖ₁が０Ｖとなった時点から整定値＝６５ｓ以上継続する（すなわち、無電圧状態が６５ｓ以上継続する）と、第１の遮断器１₁を投入させるための第１の遮断器投入信号Ｓ₁を第１の遮断器１₁に出力する。
これにより、図３（ｂ）に示すように、第１の遮断器投入信号Ｓ₁によって第１の遮断器１₁が投入されて、送電線Ｌの試充電が実施される。
このとき、ＦＬ機能付自動復旧装置２０は、従来の自動復旧装置と同様に、自動復旧装置１０による試充電実施後の受電動作を行う。

以上の説明では、自動復旧装置１０を送電線Ｌの送電端側に設置するとともにＦＬ機能付自動復旧装置２０を送電線Ｌの受電端側に設置したが、図４（ａ），（ｂ）に示すようにＦＬ機能付自動復旧装置２０を送電線Ｌの送電端側に設置するとともに自動復旧装置１０を送電線Ｌの受電端側に設置してもよい。

この場合には、ＦＬ機能付自動復旧装置２０の事故点インピーダンス算出回路２１は、第１の母線電圧Ｖ₁を第１の線路電流Ｉ₁で割ることにより事故点インピーダンスＺ（＝Ｖ₁／Ｉ₁）を算出する。

事故点判定回路２２は、事故点インピーダンス算出回路２１によって算出された事故点インピーダンスＺが線路インピーダンスＺＬの半分の値（＝ＺＬ／２）よりも大きいか否かを調べ、事故点インピーダンスＺが線路インピーダンスＺＬの半分の値よりも大きい（Ｚ＞ＺＬ／２）場合には「事故点が送電線Ｌの中間点よりも遠い」と判定し、一方、事故点インピーダンスＺが線路インピーダンスＺＬの半分の値以下である（Ｚ≦ＺＬ／２）場合には「事故点が送電線Ｌの中間点よりも近い」と判定する。

遮断器投入信号発生回路２３は、「事故点が送電線Ｌの中間点よりも遠い」旨の判定結果を示す事故点判定結果信号（たとえば、ハイレベルの信号）が事故点判定回路２２から入力されると、第１の遮断器１₁を投入させるための第１の遮断器投入信号Ｓ₁を発生したのちに遮断器投入信号出力回路２４に出力する。

遮断器投入信号出力回路２４は、第１の母線電圧Ｖ₁が０Ｖとなった時点から整定値＝６０ｓ以上継続する（すなわち、無電圧状態が６０ｓ以上継続する）と、遮断器投入信号発生回路２３から入力される第１の遮断器投入信号Ｓ₁を第１の遮断器１₁に出力する。
これにより、図４（ａ）に示すように、第１の遮断器投入信号Ｓ₁によって第１の遮断器１₁が投入されて、送電線Ｌの試充電が実施される。
このとき、送電線Ｌの受電端側に設置された自動復旧装置１０は、整定値＝６５ｓとＦＬ機能付自動復旧装置２０の整定値＝６０ｓよりも長く設定されているため、従来の自動復旧装置と同様に、ＦＬ機能付自動復旧装置２０による試充電実施後の受電動作を行う。

一方、「事故点が送電線Ｌの中間点よりも近い」旨の判定結果を示す事故点判定結果信号（たとえば、ロウレベルの信号）が事故点判定回路２２から入力された場合には、遮断器投入信号発生回路２３は第１の遮断器投入信号Ｓ₁を発生しない。

したがって、この場合には、自動復旧装置１０が第２の母線電圧Ｖ₂が０Ｖとなった時点から整定値＝６５ｓ以上継続する（すなわち、無電圧状態が６５ｓ以上継続する）と、第２の遮断器１₂を投入させるための第２の遮断器投入信号Ｓ₂を第２の遮断器１₂に出力する。
これにより、図４（ｂ）に示すように、第２の遮断器投入信号Ｓ₂によって第２の遮断器１₂が投入されて、送電線Ｌの試充電が実施される。
このとき、ＦＬ機能付自動復旧装置２０は、従来の自動復旧装置と同様に、自動復旧装置１０による試充電実施後の受電動作を行う。

１₁，１₂ 第１および第２の遮断器
１０ 自動復旧装置
２０ ＦＬ機能付自動復旧装置
２１ 事故点インピーダンス算出回路
２２ 事故点判定回路
２３ 遮断器投入信号発生回路
２４ 遮断器投入信号出力回路
Ｂ₁，Ｂ₂ 送電端側および受電端母線
Ｌ 送電線
ＰＤ₁，ＰＤ₂ 第１および第２の計器用変成器
ＣＴ₁，ＣＴ₂ 第１および第２の変流器
Ｖ₁，Ｖ₂ 第１および第２の母線電圧
Ｉ₁，Ｉ₂ 第１および第２の線路電流
Ｓ₁，Ｓ₂ 第１および第２の遮断器投入信号
Ｚ 事故点インピーダンス
ＺＬ 線路インピーダンス

Claims (4)

1. ループ状電力系統において送電線事故後に送電線（Ｌ）を試充電するための送電線自動復旧システムであって、
   前記送電線の一端側に設置された第１の自動復旧装置（１０）と、
   前記送電線の他端側に設置された第２の自動復旧装置（２０）とを具備し、
   前記第２の自動復旧装置が、前記送電線の前記他端側の電圧（Ｖ₁；Ｖ₂）および該送電線の前記他端側を流れる線路電流（Ｉ₁；Ｉ₂）に基づいて算出した事故点インピーダンス（Ｚ）が所定の値よりも大きいと、前記第１の自動復旧装置よりも早く前記送電線の試充電を実施するための手段（２１〜２４）を備える、
   ことを特徴とする、送電線自動復旧システム。
2. 前記第２の自動復旧装置の第２の整定値が、前記第１の自動復旧装置の第１の整定値よりも小さく設定されており、
   前記第２の自動復旧装置が、
   前記電圧および前記線路電流に基づいて前記事故点インピーダンスを算出するための事故点インピーダンス算出手段（２１）と、
   該事故点インピーダンス算出手段によって算出された前記事故点インピーダンスに基づいて前記送電線事故の事故点が前記送電線の中間点よりも遠いか否かを判定するための事故点判定手段（２２）と、
   該事故点判定手段が「事故点が送電線の中間点よりも遠い」と判定した場合に、前記送電線の無電圧状態が前記第２の整定値による時間以上継続すると該送電線の試充電を実施するための試充電実施手段（２３，２４）とを備える、
   ことを特徴とする、請求項１記載の送電線自動復旧システム。
3. 前記事故点判定手段が、前記事故点インピーダンス算出手段によって算出された前記事故点インピーダンスが前記送電線の線路インピーダンス（ＺＬ）の半分の値よりも大きいと、「事故点が送電線の中間点よりも遠い」と判定することを特徴とする、請求項２記載の送電線自動復旧システム。
4. 前記第２の自動復旧装置の前記第２の整定値が、前記送電線に設置された遮断器の性能に応じて設定される整定値と同じであることを特徴とする、請求項２または３記載の送電線自動復旧システム。

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