JP3211355B2 - 変圧器バンク制御方式 - Google Patents

変圧器バンク制御方式

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JP3211355B2
JP3211355B2 JP09571292A JP9571292A JP3211355B2 JP 3211355 B2 JP3211355 B2 JP 3211355B2 JP 09571292 A JP09571292 A JP 09571292A JP 9571292 A JP9571292 A JP 9571292A JP 3211355 B2 JP3211355 B2 JP 3211355B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、プロセスコントローラ
などの制御装置により複数の変圧器バンクをファジィ推
論を用いて最適に制御する変圧器バンク制御方式に関す
る。
【0002】
【従来の技術】水処理施設の配電設備では、各種機械設
備や場内照明設備など低圧負荷に給電するための受電設
備に降圧用の動力変圧器を設置している。
【0003】一般に、水処理施設の稼働状況は社会生活
パターンに相似しており、動力変圧器の負荷状態もほぼ
同様である。また、水処理施設の負荷内容はゲート、バ
ルブなど短時間負荷が多く、連続的負荷が少ない。この
ため、動力変圧器の高負荷状態は一日当たり数時間程度
であり、殆どが低負荷状態である。なお、動力変圧器の
容量計算は需要率などを考慮しているが、低負荷状態に
おいては、動力変圧器容量の50%以下程度が殆どであ
る。
【0004】これらの動力変圧器の内重要なものについ
ては、信頼性確保のため等容量のものを2台設置して冗
長構成としているが、変圧器バンク制御は行わず負荷分
担を常時行っている。即ち、図1のように各系の変圧器
は負荷をA群,B群のように分割して分担し、常時2台
運転を実施している。何れかの動力変圧器が故障した場
合には、故障した動力変圧器に接続された配線用しゃ断
器5A又は5Bを遮断した後、連絡配線用しゃ断器6を
投入し、1台の変圧器で両負荷へ電力供給することとし
冗長化を図っている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このた
めには次のような課題がある。
【0006】(1)各動力変圧器は、A群負荷とB群負
荷合計負荷に給電できる容量をもつ必要がある。
【0007】(2)A群負荷とB群負荷の比率が1:1
とすると、動力変圧器の常時負荷は容量に対して50%
以下となり、変圧器効率の悪い所で運転することとな
る。
【0008】(3)また冗長構成のため容量的には余分
な変圧器の励磁損失が増加する。
【0009】(4)2台の変圧器が必要なため高コスト
化及び設置スペースが増加する。
【0010】本発明は、以上の課題に鑑みなされたもの
であり、ファジィ推論を導入して変圧器運転台数を制御
すると共に変圧器過負荷警報を発生することにより、変
圧器の容量が低減され、コスト低減及び省スペースがは
かられ、高効率運転も可能となり、また励磁損失の減少
で省エネとなる。また変圧器の冗長化もある程度はから
れるという目的を提供する。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明における上記の課
題を解決するための手段は、複数の等容量の変圧器バン
クを2台用いて定常時には各分担負荷に、故障時には1
台で両負荷に電力を供給する受電設備において、前記変
圧器の容量は、常時の分担負荷容量和の1/2のものを
2台設置すると共に、各変圧器を流れる負荷電流を検出
して移動平均値を求める移動平均算出部と、この算出部
によって算出された平均値と前記各変圧器および変圧器
の外部温度とをそれぞれ検出する温度センサーを設け、
これら各温度センサーによって検出された検出信号と移
動平均値とを導入して推論するファジイ推論部を設け、
このファジイ推論部において前記移動平均値と各温度信
号を現象項目として変圧器の運転台数と過負荷状態を推
論し、推論された運転台数値と設定運転台数の上限値及
び下限値と比較し、比較結果に基づいて前記各変圧器の
出力側配線間の連絡用しゃ断器を入切して運転台数制御
を行ない、かつ、前記過負荷状態推論値と設定過負荷状
態値とを比較して推論値大のときに過負荷警報を発する
ことを特徴としたものである。
【0012】
【作用】複数変圧器の負荷電流を夫々変流器を介して移
動平均値算出部へ取込み、10分間程度の移動平均値を
算出し負荷状態信号とする。前記各負荷状態信号と同時
に各温度センサーより得た各変圧器巻線温度と盤外温度
の5入力を現象項目としファジィ推論部へ入力する。フ
ァジィ推論部では、予め設定した3段階のメンバーシッ
プ関数とIF−THEN形式のファジィルールに基づ
き、ルール毎の変圧器運転台数のメンバーシップ値を求
めた後それらの合成値の重心を求め運転台数の推論値と
する。と同時に、ルール毎の変圧器過負荷状態のメンバ
ーシップ値を求めた後それらの合成値の重心を求め過負
荷状態の推論値とする。前記運転台数推定値を設定運転
台数上・下限値と比較し運転台数の制御を行う。また、
前記過負荷状態推定値を設定過負荷状態値と比較し過負
荷警報を発生する。
【0013】
【実施例】次に、本発明の一実施例を図1により説明す
る。
【0014】図1において、1A,1Bは遮断器であ
り、2A,2Bは配電盤で、夫々動力変圧器3A,3B
と巻線温度センサ4A,4Bを収納している。前記動力
変圧器3A,3Bの容量は(負荷A群容量+負荷B群容
量)/2で等容量とする。5A,5Bは夫々配線用しゃ
断器であり、6は連絡用配線用しゃ断器である。7A,
7Bは負荷A群,B群である。8は盤外温度センサであ
る。9A,9Bは変流器で各系の負荷電流を取り込む。
【0015】10は移動平均値算出部であり、前記変流
器9A,9Bより夫々負荷電流を取り込み各負荷電流の
10分間程度の移動平均値、即ち負荷状態を算出する。
【0016】11はファジィ推論部であり、各負荷状態
信号,各巻線温度信号,盤外温度信号を入力とし、ファ
ジィルール(制御ルール)に従い運転台数推論値X及び
過負荷状態推論値Yを夫々算出する。
【0017】12A,12Bは比較部であり、夫々前記
運転台数推論値Xを運転台数上限設定値A,下限設定値
Bと比較し1台運転指令あるいは2台運転指令を送出す
る。1台運転の場合は変圧器3A,3Bを交互制御する
よう連絡用配線用しゃ断器6と配線用しゃ断器5A,5
Bを制御する。また、13も比較部であり、前記過負荷
状態推論値Yを過負荷上限設定値Cと比較し過負荷警報
を発する。
【0018】次に、信号の流れと処理につき説明する。
各変圧器3A,3Bへの一次側流入電流は夫々変流器9
A,9Bを介して負荷電流の移動平均値算出部10へ送
られ夫々移動平均値即ち負荷状態が求められ、ファジィ
推論部11へ送られる。
【0019】また、変圧器3A,3Bの巻線温度が夫々
温度センサ4A,4Bによって検出されファジィ推論部
11へ送られる。
【0020】また、同時に変圧器収納盤外の温度を温度
センサ8により検出してファジィ推論部11へ送る。
【0021】前記ファジィ推論部11では前記の5つの
入力信号、即ち両動力変圧器3A,3B夫々の負荷状態
信号,巻線温度信号及び盤外温度信号を現象項目とし、
変圧器台数を原因項目とするIF−THEN形式のファ
ジィルールを設け、各ルール毎の変圧器台数成立度合を
求め各ルールより得た結果の論理和(最大値)を取り、
その重心計算を行い原因項目である変圧器運転台数を推
論し、その推論値Xを比較部12A及び12Bへ出力す
る。なお、現象項目の一つとして移動平均値を用いたこ
とは、負荷電流をそのまま使用すると、負荷の瞬時変動
などのように変圧器の損傷にまで至らない一過性変動に
よる不要なしゃ断器動作を防止するために10分程度の
移動平均値としたものである。また、他の現象項目とし
ての変圧器の巻線温度と外気温度(盤外温度)について
は、変圧器に過負荷電流が流れてもても、変圧器の耐過
負荷状態(熱容量)は、気候による外気温度によっても
異なるので、変圧器の熱容量を最大限に利用して運転を
出来るだけ長くし、効率よく行えるようにしたものであ
【0022】比較部12A,12Bでは、予め設定して
ある変圧器運転台数上限値A,下限値Bと夫々前記変圧
器運転台数推論値Xとを比較し、推論値Xが上限値Aよ
り大きければ比較部12Aより2台運転指令を送出し、
下限値Bより小さければ比較部12Bより1台運転指令
を送出する。
【0023】また、前記ファジィ推論部11では、前記
5入力信号を現象項目とし、変圧器過負荷状態を原因項
目とするIF−THEN形式のファジィルールを設け、
各ルール毎の過負荷状態の成立度合を求め、各ルールよ
り得た結果の論理和(最大値)をとり、その重心計算を
行い原因項目である過負荷状態を推論し、その推論値Y
を比較部13へ出力する。
【0024】比較部13では、予め設定してある過負荷
状態設定値Cと過負荷状態推論値Yを比較し、推論値Y
が設定値Cより大きければ比較部13より過負荷警報を
送出する。
【0025】以下に、ファジィ推論について説明する。
【0026】ファジィ推論に用いる定数を次のように定
義する。
【0027】 現象項目;IA1:変圧器3Aの負荷状態,IA2:変圧
器3Bの負荷状態 TA1:変圧器3Aの巻線温度,TA2:変圧器3Bの巻
線温度 TB :盤外温度 原因項目;N :変圧器運転台数, OV:変圧
器の過負荷状態 また、現象項目及び原因項目の変数については3段階の
三角形メンバーシップ関数を規定し、そのファジィラベ
ルをL,M,Sとし、その意味は次の通りである。
【0028】 IA1,IA2:負荷状態 (L:多い,M:中位,S:
少ない) TA1,TA2:巻線温度 (L:高い,M:中位,S:
低い) TB :盤外温度 (L:高い,M:中位,S:
低い) N :運転台数 (L:多い,M:中位,S:
少ない) OV :過負荷状態(L:多い,M:中位,S:
少ない) 更に、ルールマトリックスを表1,表2の通りとする。
【0029】
【表1】
【0030】
【表2】
【0031】表1に対応して、ファジィルールとして
(1)〜(n)式を構成する。
【0032】
【数1】 IF IA1 is L AND TA1 is M AND TB is L THEN N is L …(1)
【0033】
【数2】 IF IA2 is L AND TA2 is M AND TB is L THEN N is L …(2)・・・
【0034】
【数3】 IF IA1 is M AND TA1 is S AND TB is S THEN N is S …(n−1)
【0035】
【数4】 IF IA2 is M AND TA2 is L AND TB is M THEN N is M …(n) また、表2に対応して、ファジィルールとして(1′)
〜(n′)式を構成する。
【0036】
【数5】 IF IA1 is L AND TA1 is L AND TB is M THEN OV is L …(1′)
【0037】
【数6】 IF IA2 is L AND TA2 is L AND TB is M THEN OV is L …(2′)・・・
【0038】
【数7】 IF IA1 is M AND TA1 is L AND TB is L THEN OV is M …(n′−1)
【0039】
【数8】 IF IA2 is M AND TA2 is L AND TB is L THEN OV is M …(n′) これらのルールのIF部分は条件部、THEN部分は結
論部である。
【0040】これらのルール群を用いた推論方法として
は例えばMINI−MAX法を適用する。
【0041】即ち、推論は次のように進める。先ず現象
項目の各変数IA1,IA2,TA1,TA2,TBの入力
値に対し、各ファジィ集合のメンバーシップ値(成立度
合)を求める。更に、ルール毎に成立度合の小さい値を
求め、そのルールの満たされる度合とする。次に、その
成立度合を用いて夫々結論部N及びOVのファジィ集合
を切る。最後に、夫々各ルールからの結果の論理和をと
り、その重心位置を夫々出力値N,OVとする。
【0042】
【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
は複数の変圧器の負荷状態,巻線温度,および盤外温度
を基にファジィ推論で求めた変圧器運転台数推論値と過
負荷警報推論値を求め、夫々設定運転台数上下限値及び
設定過負荷警報値と比較し運転台数の制御及び過負荷警
報の発生を行うことにより、変圧器容量を低減しコスト
ダウン,省スペースを図ると共に、高効率運転が可能と
なり、また励磁損失の減少で省エネルギーが図られ、変
圧器の冗長化もある程度も行われるという優れた効果を
有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の構成図。
【図2】変圧器負荷状態のメンバーシップ関数:I
1,IA2
【図3】変圧器巻線温度のメンバーシップ関数:T
1,TA2
【図4】盤外温度のメンバーシップ関数:TB
【図5】変圧器運転台数のメンバーシップ関数:N
【図6】変圧器過負荷状態のメンバーシップ関数:OV
【符号の説明】
1A,1B…しゃ断器 2A,2B…配電盤 3A,3B…変圧器 4A,4B…巻線温度センサー 5A,5B…配線用しゃ断器 6…連絡用配線用しゃ断器 7A,7B…負荷A群,B群 8…盤外温度センサー 10…移動平均算出部 11…ファジィ推論部 12A,12B,13…比較部

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数の等容量の変圧器バンクを2台用い
    て定常時には各分担負荷に、故障時には1台で両負荷に
    電力を供給する受電設備において、前記変圧器の容量は、常時の分担負荷容量和の1/2の
    ものを2台設置すると共に、各変圧器を流れる負荷電流
    を検出して移動平均値を求める移動平均算出部と、この
    算出部によって算出された平均値と前記各変圧器および
    変圧器の外部温度とをそれぞれ検出する温度センサーを
    設け、これら各温度センサーによって検出された検出信
    号と移動平均値とを導入して推論するファジイ推論部を
    設け、このファジイ推論部において前記移動平均値と各
    温度信号を現象項目として変圧器の運転台数と過負荷状
    態を推論し、推論された運転台数値と設定運転台数の上
    限値及び下限値と比較し、比較結果に基づいて前記各変
    圧器の出力側配線間の連絡用しゃ断器を入切して運転台
    数制御を行ない、かつ、前記過負荷状態推論値と設定過
    負荷状態値とを比較して推論値 大のときに過負荷警報を
    発することを特徴とした変圧器バンク制御方式。
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