JP2016136806A - 遮断器の制御装置 - Google Patents

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潔 畑
英治 福田
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英治 福田
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Abstract

【課題】遮断器が遮断された場合の開閉器制御装置を提供する。【解決手段】第1及び第2分散型電源が接続されている電力線における第1及び第2分散型電源の間の第1位置に設けられており、第1位置の電圧に応じて電力線における第1及び第2分散型電源の間を遮断する第1遮断器、を制御する遮断器の制御装置であって、電力線で事故が発生した際に、電力線における第1及び第2分散型電源よりも上流側の第2位置に設けられている第2遮断器が電力線の第2位置を遮断したとき、第1位置の電圧の有無を検出する検出装置と、第1位置の電圧が有ることを検出装置が検出したときに、電力線における第1及び第2分散型電源の間が遮断されるように第1遮断器を制御する制御装置と、を備える。【選択図】図1

Description

本発明は、遮断器の制御装置に関する。
例えば、配電線に設けられ、配電線の電圧が無い場合に開く開閉器が知られている(例えば特許文献1)。
特開2009-65799号公報
ところで、例えば、特許文献1の開閉器を含め、配電線の電圧が無い場合に開く開閉器は、配電線における事故が発生した際に上流側から配電線に対して供給される電力を遮断する遮断器の下流側に設けられることがある。例えば、配電線における遮断器の下流側に対して分散型電源から電力が供給されている場合、配電線で事故が発生して上流側から配電線に対して供給される電力が遮断器によって遮断されているにも関わらず、配電線の電圧が無くならないことがある。この場合、配電線で事故が発生したにも関わらず、開閉器が開かなくなる虞がある。
そこで、本発明は、遮断器が遮断された場合、遮断器の下流側に設けられている第1及び第2分散型電源の間を遮断する遮断器の制御装置を提供することを目的とする。
前述した課題を解決する主たる本発明は、第1及び第2分散型電源が接続されている電力線における前記第1及び第2分散型電源の間の第1位置に設けられており、前記第1位置の電圧に応じて前記電力線における前記第1及び第2分散型電源の間を遮断する第1遮断器、を制御する遮断器の制御装置であって、前記電力線で事故が発生した際に、前記電力線における前記第1及び第2分散型電源よりも上流側の第2位置に設けられている第2遮断器が前記電力線の前記第2位置を遮断したとき、前記第1位置の電圧の有無を検出する検出装置と、前記第1位置の電圧が有ることを前記検出装置が検出したときに、前記電力線における前記第1及び第2分散型電源の間が遮断されるように前記第1遮断器を制御する制御装置と、を備える。
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、遮断器が遮断された場合、遮断器の下流側に設けられている第1及び第2分散型電源の間を遮断することが可能になる。
本実施形態に係る遮断器の制御装置が適用される配電系統の一例を示す図である。 本実施形態に係る遮断器の制御装置のハード構成を示すブロック図である。 本実施形態に係る遮断器の制御装置の機能を示すブロック図である。 本実施形態に係る遮断器の制御装置の動作を示すフローチャートである。
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。
===配電系統===
以下、図1を参照して、本実施形態における配電系統について説明する。図1は、本実施形態に係る遮断器の制御装置が適用される配電系統の一例を示す図である。
配電系統100は、母線L2、配電線L1(電力線)、配電用変圧器101、遮断器CB(第2遮断器)、開閉器SW1乃至SW4(第1遮断器)、需要家10乃至30、開閉制御装置4(遮断器の制御装置)を有する。
配電用変圧器101は、母線L2に供給されている例えば66kVの電圧を6.6kVに降圧して、当該降圧された6.6kVの電圧を配電線L1に供給する。配電用変圧器101の一次側は母線L2に接続され、配電用変圧器101の二次側は配電線L1に接続されている。尚、配電用変圧器101の二次側には、複数の配電線が接続されていることとしてもよいが、説明の便宜上、配電線L1が接続されていることとする。
遮断器CB、開閉器SW1乃至SW4は、配電線L1に設けられており、配電線L1における遮断器CB、開閉器SW1乃至SW4が設けられている位置夫々を開閉する。
需要家10乃至30は、配電線L1における所定位置に設けられる。尚、配電線L1には、需要家が複数設けられているが、説明の便宜上、需要家10乃至30が設けられていることとする。尚、配電線L1における遮断器CBと開閉器SW1との間に需要家が設けられることとしてもよい。
開閉制御装置4は、開閉器SW1乃至SW4を制御する装置である。
===遮断器、開閉器===
以下、図1を参照して、本実施形態における遮断器及び開閉器について説明する。
<遮断器>
遮断器CBは、配電線L1における開閉器SW1乃至SW4よりも上流側に設けられている。遮断器CBは、配電線L1で事故が発生した場合に、配電線L1における遮断器CBが設けられている位置を遮断する。尚、配電線L1での事故とは、例えば、配電線L1における短絡事故、地絡事故等を示す。遮断器CBは、例えば、配電線L1で事故が発生したことを検出する継電器によって制御される。
例えば、配電線L1で事故が発生した場合、遮断器CBは、配電線L1における遮断器CBが設けられている位置(「遮断器位置」とも称する)を遮断する。一方、例えば、配電線L1で事故が発生していない場合、遮断器CBは、配電線L1における遮断器CBが設けられている位置を接続する。
又、遮断器CBは、遮断器位置が遮断されているか接続されているかを示す遮断器情報を出力する。
<開閉器>
開閉器SW1乃至SW4は、配電線L1における遮断器CBよりも下流側に設けられている。尚、配電線L1における開閉器SW1乃至SW4夫々が設けられている位置を第1乃至第4開閉器位置とも称する。開閉器SW1乃至SW4の構成は夫々同様であるので、開閉器SW1の構成についてのみ説明し、開閉器SW2乃至SW4の構成の説明については省略する。
開閉器SW1は、配電線L1における第1開閉器位置の近傍の位置(「第1測定位置」とも称する)の電圧の有無に基づいて、第1開閉器位置を遮断する。尚、第1測定位置は、第1開閉器位置も含むこととしてもよい。尚、開閉器SW2乃至SW4夫々における、開閉器SW1の第1測定位置に対応する位置を夫々、第2乃至第4測定位置とも称する。
例えば、第1測定位置の電圧が無い場合、開閉器SW1は、第1開閉器位置を遮断する。一方、例えば、第1測定位置の電圧が有る場合、開閉器SW1は、第1開閉器位置を接続する。
尚、第1測定位置の電圧が無いとは、例えば、第1測定位置の電圧の値が所定値(0より大きい値)よりも小さいことを示し、第1測定位置の電圧が有るとは、例えば、第1測定位置の電圧の値が当該所定値よりも大きいことを示していることとしてもよい。更に、これらの第1測定位置の電圧の有無については開閉器SW1が判断し、当該判断結果に基づいて開閉器SW1が第1開閉器位置を遮断又は接続することとしてもよい。尚、開閉器SW1は、第1測定位置の電圧を測定し、測定結果に基づいて電圧の有無について判断することとする。又、開閉器SW1は、測定された第1測定位置の電圧の値を示す測定情報を出力することとする。
===需要家===
以下、図1を参照して、本実施形態における需要家について説明する。
需要家10は、配電線L1における開閉器SW1及びSW2の間に接続される。尚、配電線L1における需要家10が接続されている位置を接続位置P1とも称する。需要家10は、変圧器11、負荷14、分散型電源12、単独運転検出装置13を有する。
負荷14は、電力負荷であり、配電線L1及び分散型電源12から電力が供給される。
分散型電源12は、発電電力に応じて電力を出力する例えば太陽光発電装置、風力発電装置等である。分散型電源12から出力された電力は、負荷14に供給される。分散型電源12から出力された電力量が、負荷14の消費電力量よりも多い場合、分散型電源12から出力された電力量と負荷14の消費電力量との差分に対応する電力量の電力が、需要家10から配電線L1に対して供給される。尚、需要家10から配電線L1に対して供給される電力を逆潮流とも称する。
単独運転検出装置13は、分散型電源12が単独運転状態であることを検出する。更に、単独運転検出装置13は、分散型電源12が単独運転状態であることが検出された場合、分散型電源12を停止させる。
分散型電源12が単独運転状態であるとは、配電線L1に対して配電用変圧器101から電力が供給されていないにも関わらず、分散型電源12が発電を行っている状態を示す。つまり、分散型電源12が単独運転状態であるとは、遮断器CBが遮断器位置を遮断しているにも関わらず、分散型電源12が発電を行い分散型電源12から出力される電力が例えば負荷14に供給されている状態を示す。分散型電源12が単独運転状態となっている場合、負荷14に供給される電圧の値を所定範囲内(例えば、95V以上107V以下)に維持できなくなる虞があるので、単独運転検出装置13は、分散型電源12の発電を停止させる。
単独運転検出装置13は、例えば所定時間毎に接続位置P1に対して検出信号を出力して、当該検出信号に基づく接続位置P1の電圧及び周波数の変動量に基づいて、分散型電源12が単独運転状態であることを検出する、いわゆる能動方式を用いて単独運転状態を検出することとしてもよい。又、単独運転検出装置13は、例えば接続位置P1の電圧及び周波数の変動を検出し、検出された変動量に基づいて、分散型電源12が単独運転状態であることを検出する、いわゆる受動方式を用いて単独運転状態を検出することとしてもよい。
尚、需要家20及び30の構成は夫々、需要家10の構成と同様である。つまり、変圧器21及び31、負荷24及び34、分散型電源22及び32、単独運転検出装置23及び33の構成は夫々、変圧器11、負荷14、分散型電源12、単独運転検出装置13の構成と同様である。
===単独運転検出装置の検出感度===
以下、図1を参照して、本実施形態における単独運転検出装置の検出感度について説明する。
分散型電源12が単独運転状態であることを検出する単独運転検出装置13の検出感度は、遮断器CBが遮断器位置を遮断した後、配電線L1における接続位置P1に対して電気的に接続されている分散型電源の数が増大するにつれて低下する虞がある。
例えば、遮断器CBが遮断器位置を遮断した後に第1乃至第4開閉器位置が接続された状態(「第1状態」とも称する)における単独運転検出装置13の検出感度は、遮断器CBが遮断器位置を遮断した後に第1乃至第4開閉器位置が遮断された状態(「第2状態」とも称する)における単独運転検出装置13の検出感度よりも低くなることがある。この第1状態の検出感度が第2状態の検出感度よりも低くなることがあるのは、例えば、第1状態において需要家20、30から配電線L1に対して逆潮流により電力が供給されて、当該電力が接続位置P1に供給されることにより、遮断位置が遮断されたことによる接続位置P1の電圧及び周波数の変動量が低下することに基づくものである。又、単独運転検出装置13が能動方式の場合、この第1状態の検出感度が第2状態の検出感度よりも低くなることがあるのは、例えば、出力された検出信号に対する接続位置P1の電圧及び周波数の変動量が、第2状態の場合に比べて第1状態の場合は小さくなることに基づくものである。
ここで、開閉器SW1乃至SW4は、前述したように、第1乃至第4測定位置の電圧の値に基づいて遮断する。例えば、需要家10乃至30で逆潮流が発生していない場合、遮断位置が遮断された後、第1乃至第4測定位置の電圧の値が所定値より小さくなって、開閉器SW1乃至SW4は遮断する。一方、例えば、需要家10乃至30で逆潮流が発生しており、且つ、当該逆潮流の量が所定量よりも多い場合、遮断位置が遮断された後、第1乃至第4測定位置の電圧の値が所定値より小さくならずに、開閉器SW1乃至SW4の何れかが遮断しないことがある。
以上より、単独運転検出装置13の検出感度を向上させるためには、遮断位置が遮断された時、第1乃至第4開閉器位置が遮断されるように開閉器SW1乃至SW4を制御する必要がある。
===開閉制御装置===
以下、図2及び図3を参照して、本実施形態における開閉制御装置について説明する。図2は、本実施形態に係る遮断器の制御装置のハード構成を示すブロック図である。図3は、本実施形態に係る遮断器の制御装置の機能を示すブロック図である。
開閉制御装置4は、CPU(Central Processing Unit)41、通信装置42、記憶装置43、表示装置44、入力装置45を有する。CPU41は、記憶装置43に記憶されているプログラムを実行することにより開閉制御装置4の各種機能を実現し、開閉制御装置4を統括制御する。記憶装置43には、前述のプログラム、各種情報が記憶されている。表示装置44は、開閉制御装置4の情報を表示するディスプレイである。入力装置45は、開閉制御装置4に対して情報を入力するための例えばキーボード、マウス等である。通信装置42は、通信線L101、L102を介して遮断器CB、開閉器SW1乃至SW4との間で通信を行う。
開閉制御装置4は、更に、事故検出部46、電圧判定部47(検出装置)、制御部48(制御装置)(「開閉制御装置4の各種機能」とも称する)を有する。尚、開閉制御装置4の各種機能は、記憶装置43に記憶されているプログラムのCPU41による実行により実現される。
事故検出部46は、遮断器CBから出力される遮断器情報を受信して、当該遮断器情報に基づいて、配電線L1で事故が発生したことを検出する。例えば、遮断器位置が遮断されていることを遮断器情報が示している場合、事故検出部46は、配電線L1で事故が発生したことを検出する。一方、例えば、遮断位置が接続されていることを遮断器情報が示している場合、事故検出部46は、配電線L1で事故が発生したことを検出しない。
電圧判定部47は、配電線L1で事故が発生したことを事故検出部46が検出した場合、第1乃至第4測定位置夫々の電圧の有無を判定する。電圧判定部47は、開閉器SW1乃至SW4から送信される測定情報を受信して、受信した測定情報が示す第1乃至第4測定位置の電圧に基づいて、第1乃至第4測定位置夫々の電圧の有無を判定する。
例えば、第1測定位置の電圧の値が所定値(0より大きい値)よりも小さい場合、第1測定位置の電圧が無いと電圧判定部47が判定し、第1測定位置の電圧の値が当該所定値よりも大きい場合、第1測定位置の電圧が有ると電圧判定部47が判定することとしてもよい。尚、電圧判定部47は、第1測定位置の電圧の有無の判定と同様にして、第2乃至第4測定位置の電圧の有無の判定を行うこととしてもよい。又、電圧判定部47が第1乃至第4測定位置夫々の電圧の有無を判定する構成は、開閉器SW1が第1測定位置の電圧の有無を判断する構成と同様であることとしてもよい。
制御部48は、電圧判定部47の判定結果に基づいて、開閉器SW1乃至SW4を制御する。制御部48は、第1乃至第4測定位置における電圧が有ると電圧判定部47に判定された測定位置に対応する第1乃至第4開閉器位置が遮断されるように、開閉器SW1乃至SW4を制御する。
例えば、第1測定位置における電圧が有ると電圧判定部47に判定された場合、制御部48は、第1開閉器位置が遮断されるように開閉器SW1を制御する。つまり、この場合、制御部48は、開閉器SW1を開く。又、例えば、第2乃至第4測定位置夫々における電圧が有ると電圧判定部47に判定された場合、制御部48は、開閉器SW2乃至SW4を開く。
ここで、電圧判定部47は、第1乃至第4測定位置について所定の順序に従って、電圧の有無を判定することとする。所定の順序とは、例えば、上流側から下流側に向かう順序(「第1順序」とも称する)、つまり、第1測定位置、第2測定位置、第3測定位置、第4測定位置の順序であることとしてもよい。又、所定の順序は、例えば、分散型電源12、22、32夫々の発電容量に基づいて定められており、当該順序を示す情報が入力装置45を介して開閉制御装置4に入力されることとしてもよい。
又、制御部48は、電圧が有ることを電圧判定部47が判定する毎に、電圧が有ると電圧判定部47に判定された測定位置に対応する開閉器を開くこととしてもよい。又、制御部48による開閉器SW1乃至SW4の開閉の制御は、例えば、制御部48から開閉器SW1乃至SW4に送信させる制御信号に基づいて行われることとしてもよい。
===動作===
以下、図4を参照して、本実施形態における開閉制御装置の動作について説明する。図4は、本実施形態に係る遮断器の制御装置の動作を示すフローチャートである。
事故検出部46が配電線L1で事故が発生したことを検出した場合、開閉制御装置4は、開閉器SW1から受信した測定情報に基づいて、第1乃至第4測定位置の電圧を確認する(S1)。開閉制御装置4は、第1乃至第4測定位置の電圧の有無を判定する(S2)。例えば、第1乃至第4測定位置全ての電圧が無いと判定された場合(S2のNO)、開閉制御装置4は、制御動作を終了する。例えば、第1乃至第4測定位置の電圧の内の何れかにおいて電圧が有ると判定された場合(S2のYES)、開閉制御装置4は、電圧が有ると判定された測定位置に対応する開閉器を開いた(S3)後、S1の動作及びS2の判断を再度行う。
尚、前述したように、開閉制御装置4が、第1乃至第4測定位置について所定の順序に従って、電圧の有無を判定し、電圧が有ることを判定する毎に、電圧の有ると判定された測定位置に対応する開閉器を開くこととしてもよい。
前述したように、開閉器制御装置4は、例えば開閉器SW2を制御する。開閉器SW2は、分散型電源12及び22が接続されている配電線L1における分散型電源12及び22の間の第2開閉器位置に設けられている。開閉器SW2は、第2測定位置の電圧に応じて配電線L1における分散型電源12及び22の間の第2開閉器位置を遮断する。開閉器制御装置4は、電圧判定部47、制御部48を有する。電圧判定部47は、配電線L1で事故が発生した際に、配電線L1における分散型電源12及び22よりも上流側の遮断器位置に設けられている遮断器CBが配電線L1の遮断器位置を遮断したとき、第2測定位置の電圧の有無を判定(検出)する。第2測定位置の電圧が有ることを電圧判定部47が判定(検出)したときに、制御部48は、第2開閉器位置が遮断されるように開閉器SW2を制御する。配電線L1で事故が発生した際に、第2開閉器位置を確実に遮断することができる。よって、例えば、配電線L1における開閉器SW2の下流側から上流側に向かって、逆潮流に基づく電力が供給されるのが防止される。従って、例えば、単独運転検出装置13の検出感度を向上させることができる。又、配電線L1で事故が発生した際に、分散型電源12、22、32の発電を確実に停止させることができるので、事故対応のために配電線L1に関する作業を行う作業員による感電事故が引き起こされるのを防止することができる。又、単独運転検出装置13の感度を向上させるために、配電系統100において煩雑な制御を行う必要がないために、配電系統100を制御するためのコストを低減させることができる。
又、上流側の分散型電源と当該上流側の分散型電源に隣り合っている下流側の分散型電源と当該上流側及び下流側の分散型電源の間に設けられている開閉器とを含む組み合わせは、配電線L1の上流側から下流側に亘って複数設けられている。つまり、開閉器SW2と分散型電源12及び22の組み合わせと、開閉器SW3と分散型電源22及び32の組み合わせとが、配電線L1の上流側から下流側に亘って設けられている。電圧判定部47は、第1乃至第4測定位置夫々の電圧の有無を所定の順序に従って判定(検出)する。制御部48は、第1乃至第4測定位置の電圧が有ることを電圧判定部47が判定(検出)したとき、当該判定された測定位置に対応する開閉器位置が遮断されるように、開閉器SW1乃至SW4を制御する。よって、例えば、遮断位置が遮断された後に電圧の値が所定値より小さくなりにくい測定位置の電圧の有無が、優先的に検出されるようにすることができる。尚、遮断位置が遮断された後に電圧の値が所定値より小さくなりにくい測定位置については、配電線L1に接続されている各分散型電源の発電容量等に基づいて定められることとしてもよい。従って、検出感度が低下しやすい単独運転検出装置の検出感度を向上させることができる。よって、配電系統100において分散型電源12、22、32が単独運転状態となるのを確実に防止することができる。
尚、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。
尚、上記実施形態においては、電圧判定部47が第1乃至第4測定位置について所定の順序に従って、電圧の有無を判定することについて説明したが、これに限定されるものではない。例えば、CPU41としてマルチプロセッサが用いられており、電圧判定部47が第1乃至第4測定位置の電圧の有無を並列的に判定することとしてもよい。更に、電圧判定部47の判定結果に基づいて、制御部48が開閉器SW1乃至SW4を同時に制御することとしてもよい。つまり、例えば、第1及び第3測定位置の電圧が有ると電圧判定部47が判定した場合、制御部48は、開閉器SW1及びSW3に対して同時に制御信号としての遮断信号を出力して開閉器SW1及びSW3を同時に開くこととしてもよい。この場合、配電線L1に対して複数設けられている単独運転検出装置13、23、33の検出感度を比較的短時間で向上させることができる。
尚、上記の実施形態は、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。
4 開閉制御装置
10、20、30 需要家
12、22、32 分散型電源
13、23、33 単独運転検出装置
14、24、34 負荷
41 CPU
42 通信装置
43 記憶装置
44 表示装置
45 入力装置
46 事故検出部
47 電圧判定部
48 制御部
100 配電系統
CB 遮断器
SW1〜SW4 開閉器

Claims (4)

  1. 第1及び第2分散型電源が接続されている電力線における前記第1及び第2分散型電源の間の第1位置に設けられており、前記第1位置の電圧に応じて前記電力線における前記第1及び第2分散型電源の間を遮断する第1遮断器、を制御する遮断器の制御装置であって、
    前記電力線で事故が発生した際に、前記電力線における前記第1及び第2分散型電源よりも上流側の第2位置に設けられている第2遮断器が前記電力線の前記第2位置を遮断したとき、前記第1位置の電圧の有無を検出する検出装置と、
    前記第1位置の電圧が有ることを前記検出装置が検出したときに、前記電力線における前記第1及び第2分散型電源の間が遮断されるように前記第1遮断器を制御する制御装置と、
    を備えたことを特徴とする遮断器の制御装置。
  2. 前記検出装置は、前記第1位置における電圧が所定値より大きい場合、前記第1位置に電圧があるものとして検出する
    ことを特徴とする請求項1に記載の遮断器の制御装置。
  3. 前記第1及び第2分散型電源と前記第1遮断器との組み合わせが前記電力線に複数設けられている場合、前記検出装置は、前記電力線の上流側から下流側へ向かう順序で、複数の前記第1位置の夫々における電圧の有無を検出する
    ことを特徴とする請求項1に記載の遮断器の制御装置。
  4. 前記第1及び第2分散型電源と前記第1遮断器との組み合わせが前記電力線に複数設けられている場合、前記検出装置は、複数の前記第1位置の電圧の有無を並列的に検出する
    ことを特徴とする請求項1に記載の遮断器の制御装置。
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