JP2014225941A - 配電線転負荷システム - Google Patents

Abstract

【課題】 竜巻やダウンバーストなどの局地的な異常気象が発生した場合の停電による影響を抑制する。
【解決手段】 上位系統からの電力を受電して配電線に供給する変電所と、前記配電線に設けられた複数の開閉器と、前記配電線に連系された複数の負荷と、を含む配電系統において、前記配電線のループ切替により前記複数の負荷への配電線路を変更して転負荷を行う配電線転負荷システムであって、前記複数の開閉器によって区分された前記配電線の複数の区間の何れかで発生した局地的な異常気象を検知して、当該異常気象の発生区間を示す発生区間情報を出力する異常気象検知部と、前記発生区間情報に基づいて、前記複数の開閉器を制御して前記配電線のループ切替を行う配電自動化システムと、を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、配電線転負荷システムに関する。

配電線の作業や故障などにより負荷（需要家設備）への配電線路を変更して転負荷を行ったり、その後転負荷を行う前の常時系統の状態に戻したりする際に、負荷を停電させないよう配電線を一旦ループ状態にして切り替えを行うループ切替が行われている。また、配電線に設けられた開閉器を制御することによりこのようなループ切替を自動的に行う配電自動化システムも用いられている。

例えば特許文献１では、配電自動化システムを用いて配電線のループ切替可否判定を行うシステムが開示されている。また、例えば特許文献２では、配電自動化システムを用いて実際に配電線のループ切替を行うシステムが開示されている。

特開２０１２−９０３８６号公報 特開２００９−１７６１７号公報

配電自動化システムを用いることによって、台風などの異常気象により配電線の故障が発生した場合、故障区間を確定し、その情報に基づいて配電線のループ切替を行い、健全区間に電力を供給することができる。しかしながら、この場合、健全区間であっても一時的に停電が発生する。特に、停電範囲に病院などの重要負荷（重要施設）が含まれる場合に影響が大きい。

なお、台風のような広範囲に影響を及ぼす異常気象の場合には、気象情報などにより事前に影響を予測し、重要負荷に対して転負荷などの対策を行うことができる。しかしながら、竜巻やダウンバーストなどの局地的な異常気象の場合には、発生を正確に予測することは困難である。

前述した課題を解決する主たる本発明は、上位系統からの電力を受電して配電線に供給する変電所と、前記配電線に設けられた複数の開閉器と、前記配電線に連系された複数の負荷と、を含む配電系統において、前記配電線のループ切替により前記複数の負荷への配電線路を変更して転負荷を行う配電線転負荷システムであって、前記複数の開閉器によって区分された前記配電線の複数の区間の何れかで発生した局地的な異常気象を検知して、当該異常気象の発生区間を示す発生区間情報を出力する異常気象検知部と、前記発生区間情報に基づいて、前記複数の開閉器を制御して前記配電線のループ切替を行う配電自動化システムと、を備えることを特徴とする配電線転負荷システムである。

本発明の他の特徴については、添付図面及び本明細書の記載により明らかとなる。

本発明によれば、竜巻やダウンバーストなどの局地的な異常気象が発生した場合の停電による影響を抑制することができる。

本発明の一実施形態における配電線転負荷システムの構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態における配電線転負荷システムが適用される配電系統の構成の一例を示すブロック図である。 本発明の一実施形態における配電線転負荷システムの動作を説明するフローチャートである。 図２に示した配電系統において、常時系統の状態の一例を示す図である。 図２に示した配電系統において、異常気象検知時の状態の一例を示す図である。 図２に示した配電系統において、転負荷実行中の状態の一例を示す図である。

本明細書および添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。

＝＝＝配電線転負荷システムの構成＝＝＝
以下、図１および図２を参照して、本発明の一実施形態における配電線転負荷システムの構成について説明する。

まず、配電線転負荷システムが適用される配電系統の構成の一例を図２に示す。図２に示されている配電系統は、変電所Ｔ１、Ｔ２、開閉器Ｓ１ないしＳ７、および負荷（需要家設備）Ｌ１ないしＬ９を含む。なお、図２においては、配電線路を実線で示し、有線または無線による通信路を破線で示している。

変電所Ｔ１およびＴ２は、上位系統から受電した電力を配電線に供給している。また、配電線には、開閉器Ｓ１ないしＳ７が設けられ、これらの開閉器によって配電線が複数の区間に区分されている。そして、負荷Ｌ１ないしＬ９は、これらの区間の何れかにおいて配電線に連系されている。ここで、負荷Ｌ３は、例えば病院であり、配電線転負荷システム１において予め重要負荷として設定されているものとする。

負荷Ｌ１ないしＬ９には、それぞれスマートメータＭ１ないしＭ９が設けられている。また、各スマートメータは、周囲の気圧を測定するための気圧センサ（不図示）を備えている。なお、すべての負荷に気圧センサを備えたスマートメータが設けられている必要はないが、より多くの負荷にこのようなスマートメータを設けることが望ましい。

以上のような配電系統の構成において、配電線転負荷システム１は、配電線のループ切替により負荷への配電線路を変更して転負荷を行うためのシステムであり、配電自動化システム１０を包含するシステムとして構成されている。また、配電線転負荷システム１は、開閉器Ｓ１ないしＳ７、およびスマートメータＭ１ないしＭ９と通信可能になっている。配電線転負荷システム１からは、開閉器Ｓ１ないしＳ７をそれぞれ開閉制御するための制御信号Ｃ１ないしＣ７が送信されている。一方、スマートメータＭ１ないしＭ９の気圧センサによりそれぞれ測定された気圧データＰ１ないしＰ９は、配電線転負荷システム１に送信されている。

次に、配電線転負荷システム１の構成を図１に示す。図１に示されている配電線転負荷システム１は、配電自動化システム１０、異常気象検知部１１、および転負荷報知部１２を含んで構成されている。

異常気象検知部１１には、気圧データＰ１ないしＰ９が入力されている。また、異常気象検知部１１から配電自動化システム１０には、異常気象検知部１１により検知された異常気象の発生区間を示す発生区間情報ＩＮＦａが入力されている。そして、配電自動化システム１０からは、制御信号Ｃ１ないしＣ７が出力されている。さらに、配電自動化システム１０から転負荷報知部１２には、転負荷の実行中であることを示す転負荷情報ＩＮＦｓが入力されている。

＝＝＝配電線転負荷システムの動作＝＝＝
以下、図３を適宜参照して、本実施形態における配電線転負荷システムの動作について説明する。

ここで、図２に示した配電系統において、常時系統の状態の一例を図４に示す。常時系統においては、開閉器Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、およびＳ７が投入され、開閉器Ｓ４ないしＳ６が開放されている。そして、負荷Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ５、およびＬ７には、変電所Ｔ１から電力が供給され、負荷Ｌ４、Ｌ６、Ｌ８、およびＬ９には、変電所Ｔ２から電力が供給される。また、気圧データＰ１ないしＰ９は、いずれも１０２８ｈＰａで安定しているものとする。

異常気象検知部１１は、所定の測定周期ごとに各スマートメータＭｎ（ｎ＝１，２，…，９）から送信される気圧データＰｎを受信し、取得する（Ｓ１１）。また、異常気象検知部１１は、各気圧データＰｎに対して、前回の測定周期と今回の測定周期との差を気圧変化ΔＰｎとして算出する（Ｓ１２）。そして、異常気象検知部１１は、各気圧変化ΔＰｎの絶対値｜ΔＰｎ｜を所定の閾値Ｔｈ（＞０）と比較する（Ｓ１３）。

Ｓ１３において、少なくとも１つのスマートメータＭｋ（１≦ｋ≦９）について｜ΔＰｋ｜≧Ｔｈである場合（Ｓ１３：ＹＥＳ）、当該スマートメータＭｋの周囲の気圧は、急激に上昇または低下していることになる。この場合、異常気象検知部１１は、局地的な異常気象を検知する。また、異常気象検知部１１は、開閉器Ｓ１ないしＳ７によって区分された配電線の区間のうち、スマートメータＭｋを備えた負荷Ｌｋが連系されている区間を異常気象の発生区間と判定する。そして、異常気象検知部１１は、当該区間を示す発生区間情報ＩＮＦａを出力する。

なお、異常気象検知部１１は、気圧変化ΔＰｋの正負で場合分けして異常気象を検知してもよい。例えば気圧の急激な上昇によりΔＰｋ≧Ｔｈ（＞０）である場合には、異常気象検知部１１は、ダウンバーストを検知する。一方、例えば気圧の急激な低下によりΔＰｋ≦−Ｔｈ（＜０）である場合には、異常気象検知部１１は、竜巻を検知する。また、局所的な地域ごとの気象情報の提供サービスが利用できる場合には、異常気象検知部１１は、気圧センサによって測定される気圧データに代えて、または当該気圧データに追加して、提供される気象情報を用いて局地的な異常気象を検知してもよい。

ここで、図２に示した配電系統において、異常気象検知時の状態の一例を図５に示す。図５において、気圧データＰ１のみが９９０ｈＰａに急激に低下している。この場合、異常気象検知部１１は、負荷Ｌ１の地域における局地的な異常気象（竜巻）を検知する。そして、異常気象検知部１１は、負荷Ｌ１が連系されている開閉器Ｓ１−Ｓ３間の区間を異常気象の発生区間と判定し、当該区間を示す発生区間情報ＩＮＦａを出力する。

異常気象検知部１１が異常気象を検知すると、配電自動化システム１０は、転負荷の禁止条件が成立しているか否かを判定する（Ｓ１４）。転負荷の禁止条件としては、例えば配電線の作業時における試充電禁止要請などがあり、安全面から自動的に転負荷されないようにロックすることができる。

また、配電自動化システム１０は、発生区間情報ＩＮＦａに基づいて、検知された異常気象により、予め設定された重要負荷Ｌ３が停電する可能性があるか否かを判定する（Ｓ１５）。具体的には、配電自動化システム１０は、重要負荷Ｌ３への配電線路に異常気象の発生区間が含まれる場合に、重要負荷Ｌ３が停電する可能性があると判定する。

そして、転負荷の禁止条件が成立しておらず、重要負荷Ｌ３が停電する可能性があると判定した場合（Ｓ１４：ＮＯ、かつＳ１５：ＹＥＳ）には、配電自動化システム１０は、配電線のループ切替により重要負荷Ｌ３への配電線路を変更して転負荷を行う（Ｓ１６）。さらに、転負荷報知部１２は、配電自動化システム１０から出力される転負荷情報ＩＮＦｓに応じて、転負荷を行っていることをアラーム（警報）などで制御所に報知し（Ｓ１６）、Ｓ１１に戻って処理を繰り返す。一方、転負荷の禁止条件が成立している場合（Ｓ１４：ＹＥＳ）、または検知された異常気象により重要負荷Ｌ３が停電する可能性がない場合（Ｓ１５：ＮＯ）には、ループ切替（転負荷）を行わず、そのままＳ１１に戻って処理を繰り返す。

図５に示した例においては、変電所Ｔ１から開閉器Ｓ１およびＳ３を経由して重要負荷Ｌ３に電力が供給されており、この重要負荷Ｌ３への配電線路に異常気象の発生区間（開閉器Ｓ１−Ｓ３間）が含まれている。そのため、配電自動化システム１０は、異常気象検知部１１が検知した異常気象により重要負荷Ｌ３が停電する可能性があると判定する。したがって、試充電禁止要請などの転負荷の禁止条件が成立していなければ、配電自動化システム１０は、異常気象により開閉器Ｓ１−Ｓ３間で故障が発生しても重要負荷Ｌ３が停電しないように転負荷を行う。

具体的には、例えば図６に示すように、配電自動化システム１０は、開閉器Ｓ４を投入し、開閉器Ｓ３を開放して、変電所Ｔ２から開閉器Ｓ２およびＳ４を経由して重要負荷Ｌ３に電力が供給されるようにループ切替を行う。なお、この場合、負荷Ｌ２およびＬ５にも、変電所Ｔ２から電力が供給されるようになる。これにより、開閉器Ｓ１−Ｓ３間で故障が発生しても、負荷Ｌ１は停電し得るものの、重要負荷Ｌ３は停電せず、停電による影響を最小限に抑えることができる。

Ｓ１３において、すべてのスマートメータＭｋについて｜ΔＰｋ｜＜Ｔｈである場合（Ｓ１３：ＮＯ）、各スマートメータの周囲の気圧は安定しており、異常気象検知部１１は、局地的な異常気象を検知しない。また、異常気象検知部１１は、異常気象が発生している区間がないことを示す発生区間情報ＩＮＦａを出力する。

そして、現在転負荷実行中の状態であれば（Ｓ１７：ＹＥＳ）、配電自動化システム１０は、図４に示したループ切替（転負荷）を行う前の常時系統の状態に戻す（Ｓ１８）。さらに、転負荷報知部１２は、例えばアラームを消すことなどによって常時系統の状態に復帰したことを制御所に報知し（Ｓ１８）、Ｓ１１に戻って処理を繰り返す。一方、現在常時系統の状態であれば（Ｓ１７：ＮＯ）、そのままＳ１１に戻って処理を繰り返す。

前述したように、図１に示した配電線転負荷システム１において、異常気象検知部１１により検知された局地的な異常気象の発生区間を示す発生区間情報ＩＮＦａを配電自動化システム１０に入力し、この発生区間情報ＩＮＦａに基づいて、配電線に設けられた開閉器Ｓ１ないしＳ７を開閉制御して配電線のループ切替を行うことによって、負荷Ｌ１ないしＬ９への配電線路を変更して転負荷を行い、竜巻やダウンバーストなどの局地的な異常気象が発生した場合の停電による影響を抑制することができる。

また、負荷Ｌ１ないしＬ９のそれぞれに気圧センサを設けることによって、多数の測定点で測定された気圧データＰ１ないしＰ９の変化に基づいて、局地的な異常気象を検知することができる。

また、負荷Ｌ１ないしＬ９のそれぞれに気圧センサを備えたスマートメータＭ１ないしＭ９を設けることによって、各スマートメータの通信機能を用いて送信された気圧データＰ１ないしＰ９を配電線転負荷システム１で受信し、それらの変化に基づいて、局地的な異常気象を検知することができる。

また、予め設定された重要負荷Ｌ３への配電線路に異常気象の発生区間が含まれる場合に、重要負荷Ｌ３が停電する可能性があると判定し、配電線のループ切替により重要負荷Ｌ３への配電線路を変更して転負荷を行うことによって、異常気象の発生区間で故障が発生しても重要負荷Ｌ３が停電しないようにして、停電による影響を最小限に抑えることができる。

また、ループ切替（転負荷）を行った後に異常気象検知部１１が異常気象を検知しなくなった場合には、自動的に常時系統の状態に戻すことができる。

また、配電線の作業時における試充電禁止要請などにより転負荷の禁止条件が成立している場合には、安全面から自動的に転負荷されないようにロックすることができる。

また、転負荷を行った場合には、転負荷を行っていることをアラーム（警報）などで制御所に報知することができる。

なお、上記実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。

１ 配電線転負荷システム
１０ 配電自動化システム
１１ 異常気象検知部
１２ 転負荷報知部
Ｔ１、Ｔ２ 変電所
Ｓ１〜Ｓ７ 開閉器
Ｌ１〜Ｌ９ 負荷（需要家設備）
Ｍ１〜Ｍ９ スマートメータ（気圧センサ）

前述した課題を解決する主たる本発明は、上位系統からの電力を受電して配電線に供給する変電所と、前記配電線に設けられた複数の開閉器と、前記配電線に連系された複数の負荷と、を含む配電系統において、前記配電線のループ切替により前記複数の負荷への配電線路を変更して転負荷を行う配電線転負荷システムであって、前記複数の開閉器によって区分された前記配電線の複数の区間の何れかで発生した局地的な異常気象を検知して、当該異常気象の発生区間を示す発生区間情報を出力する異常気象検知部と、前記発生区間情報に基づいて、前記複数の開閉器を制御して前記配電線のループ切替を行う配電自動化システムと、を備え、前記複数の負荷のそれぞれには、周囲の気圧を所定の測定周期毎に測定して気圧データを送信する気圧センサが設けられ、前記異常気象検知部は、前回の測定周期における気圧データに対する今回の測定周期における気圧データが、正の所定値以上である場合は前記異常気象としてダウンバーストを検知し、負の所定値以下である場合は前記異常気象として竜巻を検知することを特徴とする配電線転負荷システムである。

前述した課題を解決する主たる本発明は、上位系統からの電力を受電して配電線に供給する変電所と、前記配電線に設けられた複数の開閉器と、前記配電線に連系された複数の負荷と、を含む配電系統において、前記配電線のループ切替により前記複数の負荷への配電線路を変更して転負荷を行う配電線転負荷システムであって、前記複数の開閉器によって区分された前記配電線の複数の区間の何れかで発生した局地的な異常気象を検知して、当該異常気象の発生区間を示す発生区間情報を出力する異常気象検知部と、前記発生区間情報に基づいて、前記複数の開閉器を制御して前記配電線のループ切替を行う配電自動化システムと、を備え、前記複数の負荷のそれぞれには、周囲の気圧を所定の測定周期毎に測定して気圧データを送信する気圧センサが設けられ、前記異常気象検知部は、前回の測定周期における気圧データに対する今回の測定周期における気圧データが、正の所定値以上である場合は前記異常気象としてダウンバーストを検知し、負の所定値以下である場合は前記異常気象として竜巻を検知し、前記配電線のループ切替を行った後に、前記前回の測定周期における気圧データに対する前記今回の測定周期における気圧データが、前記正の所定値より小さい場合と前記負の所定値より大きい場合に、前記複数の負荷への配電線路を前記配電線のループ切替を行う前の状態に戻すことを特徴とする配電線転負荷システムである。

Claims (7)

1. 上位系統からの電力を受電して配電線に供給する変電所と、
   前記配電線に設けられた複数の開閉器と、
   前記配電線に連系された複数の負荷と、
   を含む配電系統において、前記配電線のループ切替により前記複数の負荷への配電線路を変更して転負荷を行う配電線転負荷システムであって、
   前記複数の開閉器によって区分された前記配電線の複数の区間の何れかで発生した局地的な異常気象を検知して、当該異常気象の発生区間を示す発生区間情報を出力する異常気象検知部と、
   前記発生区間情報に基づいて、前記複数の開閉器を制御して前記配電線のループ切替を行う配電自動化システムと、
   を備えることを特徴とする配電線転負荷システム。
2. 請求項１に記載の配電線転負荷システムであって、
   前記複数の負荷のそれぞれには、周囲の気圧を測定して気圧データを送信する気圧センサが設けられ、
   前記異常気象検知部は、前記気圧データの変化に基づいて、前記異常気象を検知して前記発生区間情報を出力することを特徴とする配電線転負荷システム。
3. 請求項２に記載の配電線転負荷システムであって、
   前記複数の負荷のそれぞれには、前記気圧センサを備えたスマートメータが設けられていることを特徴とする配電線転負荷システム。
4. 請求項１ないし請求項３の何れかに記載の配電線転負荷システムであって、
   前記配電自動化システムは、前記複数の負荷のうち予め設定された重要負荷への配電線路に前記異常気象の発生区間が含まれる場合に、前記配電線のループ切替を行って前記重要負荷への配電線路を変更することを特徴とする配電線転負荷システム。
5. 請求項１ないし請求項４の何れかに記載の配電線転負荷システムであって、
   前記配電自動化システムは、前記配電線のループ切替を行った後に前記異常気象検知部が前記異常気象を検知しなくなった場合に、前記複数の負荷への配電線路を前記配電線のループ切替を行う前の状態に戻すことを特徴とする配電線転負荷システム。
6. 請求項１ないし請求項５の何れかに記載の配電線転負荷システムであって、
   前記配電自動化システムは、転負荷の禁止条件が成立している場合には、前記配電線のループ切替を行わないことを特徴とする配電線転負荷システム。
7. 請求項１ないし請求項６の何れかに記載の配電線転負荷システムであって、
   転負荷を行っていることを報知する転負荷報知部をさらに備えることを特徴とする配電線転負荷システム。

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