JP3606777B2 - 過電圧解析支援システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電力用変電所・配電所の設計段階等において実施される過電圧解析業務を、計算機上で支援する過電圧解析支援システムに関するものである。また、故障計算などの電磁界解析支援システムにも適応できるものである。
【０００２】
【従来の技術】
電力用変電所・配電所の過電圧解析業務には、雷過電圧、開閉過電圧、事故時過電圧等の解析があり、この解析を実行するプログラムとしては、従来からＥＭＴＰに代表される過渡解析プログラムが用いられてきた。この過渡解析プログラムを実行するためには、解析対象の設備を表現した解析モデル、およびその解析モデルを決められたフォーマットで記述した解析ソルバーの入力ファイルを作成する必要がある。
解析モデルの作成作業は、例えばＰＳＣＡＤを用いることによって、解析対象設備の等価回路の構成要素を上記解析モデルに対応する部品をもつライブラリから選択して一対一に変換する。つまり、解析の種類、計算刻み幅、パラメータ値等の解析条件に応じて、解析対象の設備を解析モデルの構成要素に一対一に対応する等価回路に変換し直してから、本装置に入力する。
【０００３】
図５は、従来の過電圧解析支援システムのシステム構成図である。図において、１は回路図編集部で、解析対象設備の回路に対して、ユーザが画面上の回路図上から解析モデルの構成要素に一対一に対応する等価回路の各シンボル、デフォルトのパラメータ値等を入力して、回路図データ２を生成して格納する。３は回路図データ２の各シンボルに一対一に対応する解析モデルの構成要素に変換し、解析モデル４を生成して格納する解析モデル生成部である。また、５は解析モデル４から解析実行用入力データ６を作成して格納する解析実行用入力データ作成部である。７は解析実行用入力データ６を読み込んで解析を実行する解析実行部で、解析結果データ８を出力して格納する。解析結果表示部９は、解析結果データ８を画面、プリンタ等に出力する。
このような従来の過電圧解析においては、まず、ユーザが手作業で、解析対象の設備の回路を等価回路に変換してから、本装置に入力する。回路図編集部１は、その等価回路の各シンボルを入力することによって回路図データ２を作成する。解析モデル生成部３は、回路図データ２の各シンボルを解析モデルの構成要素に一対一に変換することにより解析モデル４を生成する。
その後、解析実行用入力データ作成部５が、解析モデル４から解析実行用入力データ６を作成し、解析が実行される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような従来の過電圧解析支援システムにおいては、変電所の単線結線図のような一般的なシンボルで描かれた解析対象設備の回路を、解析モデルの構成要素に一対一に対応するシンボルで構成される等価回路図にユーザが変換する必要があり、習熟していないユーザにとっては、入力が困難であった。また、同じ変電所であるにもかかわらず、雷サージ、開閉サージなど解析の種類が変わると、等価回路が変わってしまうので、最初から入力し直す必要があるといった問題点があった。
さらに、解析プログラムには、分布定数線路の長さが一定値以上でないと解析できないといった解析可能条件があり、この条件を満足する等価回路を自動的に作成できないので、解析を一旦実行しなければ解析不可能であることがわからず、作業効率が低かった。特に、同じ変電所のモデルで計算刻み幅が異なる種類の解析を行う場合には、上記分布定数線路の長さがそのままでは解析できないといった問題点があった。
【０００５】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、第１の目的は、解析対象設備の解析モデル作成を容易にする過電圧解析支援システムを得るものである。
また第２の目的は、解析種類等の解析条件にしたがって、解析モデルを容易に変更できる過電圧解析支援システムを得るものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る過電圧解析支援システムにおいては、解析対象設備の構成要素をシンボルで入力し、これらのシンボルを接続して設備モデルデータを作成する設備モデル編集手段、および解析の種類、各シンボルが持つパラメータ値等の解析条件を入力し、該解析条件に応じて予め定められた変換ルールにしたがって上記各シンボルを上記解析モデルの構成要素に変換することにより、上記設備モデルデータおよび上記解析条件に対応する解析モデルを生成する解析モデル生成手段を備えるものである。
【０００７】
また、解析条件変更時は、該解析条件に応じた変換ルールにしたがって、元の設備モデルデータ内の各シンボルを解析モデルの構成要素に変換することにより、解析モデルを変更するものである。
【０００８】
また、解析モデル生成手段は、解析モデルを生成後、過電圧解析を可能とするための所定のルールにしたがって当該解析モデルが解析可能か否かを判断し、解析不可能と判断した場合には、解析モデル構成要素の統合・分割および変更を行うものである。
【０００９】
また、過電圧解析を可能とするための所定のルール「分布定数線路長＞計算刻み幅×サージ伝播速度×ｎ（ｎは２〜１０程度の正数）」を満たさない線路が存在する場合、解析モデル生成手段は、分岐せずかつ同じサージインピーダンス、サージ伝播速度および抵抗パラメータを持つ二つ以上の隣接する分布定数線路があれば、その二つ以上の分布定数線路を統合して一つの分布定数線路とするものである。
【００１０】
また、所定のルールを満たさない場合、解析モデル生成手段は、当該分布定数線路をπ回路に変換するものである。
【００１１】
また、生成された解析モデルと元の設備モデルデータとの重ね合わせ表示または切り替え表示を行う設備モデル表示連携手段を備えるものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の一形態例である過電圧解析支援システムの構成を示す図で、１０は解析対象回路を解析条件を付加した単線結線図などの一般的なシンボルで入力し、それらを接続して設備モデルデータ２ａを作成および編集して格納する設備モデル編集部である。
１１は設備モデルデータ２ａと上記解析条件とを読み込み、各シンボルを上記解析条件に応じた変換ルール１１ａにしたがって解析モデルの構成要素に変換することにより、解析モデル４を生成して格納する解析モデル生成手段としての解析モデル自動変換部である。また、解析モデル自動変換部１１は、設備モデル編集部１０から上記解析条件の変更を入力した場合は、該解析条件に応じた変換ルール１１ａにしたがって、解析モデルの構成要素の種類および構成を変更する。１２は、解析モデル４とそれに対応する元の設備モデルデータ２ａとを設備モデル編集部１０の表示装置（図示せず）上に表示する設備モデル表示連携部である。
５は生成された解析モデル４から解析実行用入力データ６を生成して格納する解析実行用入力データ作成部、７は解析実行用入力データ６に対して解析を実行する解析実行部で、その解析結果データ８は格納され、解析結果表示部９により出力される。ただし、解析結果表示部９は本発明の構成要素として必須のものではない。
【００１３】
このように構成された過電圧解析支援システムにおける動作について、図２を用いて説明する。
設備モデル編集部１０は、ＣＴ（計器変流器）、遮断器、および断路器といった回路の構成要素を単線結線図などの一般的なシンボルの形で入力し、それらを接続して、設備モデルデータ２ａを生成する。図２（ａ）は、解析対象となる設備を単線結線図用の一般的なシンボルで入力された設備モデルデータ２ａの一例を示す図で、１３ａ，１３ｂはＣＴを表すシンボル、１４は遮断器を表すシンボル、１５は断路器を表すシンボルであり、これらが接続線により接続されている。設備モデル編集部１０は、設備モデルデータ２ａとともに、各シンボルの種類、回路図上での配置位置、各シンボル間の接続関係、各シンボルが持つパラメータ値等の属性情報および解析の種類等の解析条件（以降、属性情報および解析条件をあわせて単に解析条件という）を付加して入力し、管理する。
【００１４】
解析モデル自動変換部１１は設備モデルデータ２ａとそれに付加された解析条件とを読み込んで、該設備モデルデータ２ａの各シンボルを該解析条件にあった解析モデルの構成要素に変換する。
図２（ｂ）は、図２（ａ）に示した設備モデルデータ２ａを解析モデルの構成要素に一対一に対応する等価回路に変換した図であり、解析条件として遮断器１５が閉状態である場合を示している。図２（ａ）におけるＣＴ１３ａ，１３ｂ、遮断器１４、および断路器１５が、それぞれ分布定数線路１６ａ，１６ｂ、１７、およびスイッチ１８の等価回路のシンボルに変換されている。ここで、例えば遮断器１４が分布定数線路１７に変換されているのは、遮断器には、「その状態が閉状態である場合は１つの分布定数線路に変換する」という変換ルール１１ａが定められており、解析モデル自動変換部１１が、この変換ルール１１ａにしたがって遮断器１４を分布定数線路１７に変換したからである。
【００１５】
また、遮断器に対する変換ルール１１ａとして、「雷過電圧解析であり、遮断器の定格が５００ｋＶ未満であれば、２個の分布定数線路と２個の対地静電容量と１個の極間静電容量とに変換する」、「雷過電圧解析であり、遮断器の定格が５００ｋＶ以上であれば、２個の分布定数線路と３個の対地静電容量と２個の極間静電容量とに変換する」が定められている。
図２（ｃ）は、図２（ａ）の設備モデルデータ２ａの遮断器１５が開状態であり、定格が５００ｋＶ未満である場合に上記変換ルール１１ａに従って変換した等価回路であり、遮断器１５が、２個の分布定数線路１７ａ、２個の対地静電容量１７ｂ、および１個の極間静電容量１７ｃに変換されている。これに対して、図２（ｄ）は図２（ａ）の設備モデルデータ２ａの遮断器１５が開状態であり、定格が５００ｋＶ以上である場合に上記変換ルールに従って変換した等価回路であり、遮断器１５が、２個の分布定数線路１７ａ、３個の対地静電容量１７ｂ、および２個の極間静電容量１７ｃに変換されている。
上記のようにして、設備モデルデータ２ａの各シンボルを変換ルール１１ａによって等価回路の構成要素にそれぞれ変換した後、従来と同様、その等価回路の構成要素に一対一に対応する解析モデルの構成要素に変換することにより、解析モデル４が生成される。
その後、解析実行用入力データ作成部５は、生成された解析モデル４から解析実行用入力データ６を作成し、解析実行部７に入力されて解析が実行される。
なお、設備モデル編集部１０は、従来通り、等価回路のシンボルの形でも入力可能であり、設備モデルデータ２ａが等価回路のシンボルの形で入力されている場合、解析モデル自動変換部１１は、該シンボルに一対一に対応する解析モデルの構成要素に変換するという変換ルール１１ａに従うことにより、求める解析モデル４を生成する。但し、この場合は解析条件を入力する必要がない。
【００１６】
以上のように、解析モデル自動変換部１１は、同じ遮断器のシンボルであっても、その開閉状態や定格、解析の種類などの解析条件に応じて、解析モデルの構成要素に変換するので、解析条件に変更があっても、設備モデルデータ２ａを最初から入力しなおす必要がない。
設備モデル表示連携部１２は、生成した解析モデル４を元の設備モデルデータ２ａと関連づけて表示装置上に表示する。図３は、図２（ａ）で示した設備モデルデータ２ａと、図２（ｃ）で示した、当該遮断器１５が開状態で定格が５００ｋＶ未満である場合に生成された解析モデル４とを重ね合わせて表示した例を示している。
このように、ユーザは生成された解析モデル４を解析を実行する前に確認することができ、解析モデルの事前チェックや不要な解析の実行回避が可能となり、解析時間が大幅に短縮できる。また、元の設備モデルデータ２ａと関連づけて表示できるので、熟練者でなくとも容易にチェックが行える。
【００１７】
実施の形態２．
なお、上記実施の形態１においては、解析モデル自動変換部１１の機能として、設備モデルデータ２ａの各シンボルを、各シンボルごとに定められた変換ルール１１ａに従って、解析条件に応じた解析モデルの構成要素に変換するものについて説明したが、生成された解析モデル４が解析可能か否かを所定のルールに従って判断し、不可能と判断した場合は解析モデルの構成要素の種類を変更したり、構成要素を統合・分割する機能を付加することによって、さらに解析が効率よく実行できる。
図４（ａ）は、解析モデル自動変換部１１によって生成された解析モデル４の一例を示す図である。図中の１９ａ〜１９ｆは解析モデルの構成要素の一つである分布定数線路を表す図形で、図形内の数字は線路長を表す。
生成された解析モデル４が過電圧解析実行可能か否かと判断するルールの一つに、「分布定数線路長＞サージ伝播速度×計算刻み幅×ｎ」があり、このルールを満足しない場合は、解析モデル４を変更する必要がある。
【００１８】
ここで、サージ伝播速度×計算刻み幅×ｎ＝１．０とすると、図４（ａ）の例では、分布定数線路１９ａ，１９ｃ，１９ｅの線路長がそれぞれ０．３，０．７，０．３であるので上記ルールを満足していない。そこで、解析モデル自動変換部１１は、分布定数線路１９ａ，１９ｃ，１９ｅが解析不可能と判断して、分布定数線路１９ａとそれに隣接する分布定数線路１９ｂとを統合することによって、線路長１．５（＝０．３＋１．２）の一つの分布定数線路に変換する。同様に、分布定数線路１９ｅとそれに隣接する分布定数線路１９ｄとを統合することによって、線路長１．５の一つの分布定数線路に変換する。これは、分岐せず、かつ同じサージインピーダンス、サージ伝播速度、および抵抗のパラメータを持つ隣接する分布定数線路ならば、それらを統合し、同じパラメータでそれらの線路長を加算した線路長を持つ一つの分布定数線路にすることができるからである。
【００１９】
しかし、分布定数線路１９ｃについては、統合できる分布定数線路が存在しない。そこで、解析モデル自動変換部１１は、この分布定数線路１９ｃをπ回路に変換する。π回路におけるリアクタンスＬの値とコンデンサのＣの値は、分布定数線路のサージインピーダンスＺとサージ伝播速度ｖとから、次式で決定される。
Ｌ＝Ｚ／ｖ
Ｃ＝（１／Ｚ）×ｖ
図４（ｂ）は、図４（ａ）に示した解析モデル４を上記の処理で解析可能となるように変換した場合の解析モデルを示す。分布定数線路１９ａ，１９ｂが統合されて線路長１．５の分布定数線路２０ａに、分布定数線路１９ｄ，１９ｅが統合されて線路長１．５の分布定数線路２０ｂに変換されている。また、分布定数線路１９ｃはπ回路２０ｃに変換されている。
以上のように、生成された解析モデル４が所定のルールにしたがって解析不可能と判断した場合は、解析実行前に解析可能な解析モデルに自動変換するようにしたので、解析効率がさらに向上する。
【００２０】
【発明の効果】
この発明は、以上説明したように構成されているので、以下に示すような効果を奏する。
【００２１】
解析対象設備をシンボルの形で入力できるようにし、解析条件に応じた変換ルールにしたがって上記各シンボルを解析モデルの構成要素に変換するようにしたので、設備モデルデータ作成のための入力が容易になるとともに、その作業時間を大幅に短縮できる。
【００２２】
また、解析条件変更時は、元の設備モデルデータ内の各シンボルを、当該変更された解析条件に応じた変換ルールにしたがって解析モデルの構成要素に変換することにより解析モデルを変更するので、設備モデルデータのシンボルを入力し直すことなく解析モデルを変更できる。
【００２３】
また、生成された解析モデルが解析不可能であれば、解析を可能とする所定のルールにしたがって、各構成要素の統合・分割や種類の変更を行うようにしたので、不要な解析実行を回避することができ、作業効率が向上する。
【００２４】
また、分布定数線路長＞計算刻み幅×サージ伝播速度×ｎ（ｎは２〜１０程度の正数）」を満たさない線路が存在する場合、分岐せずかつ同じサージインピーダンス、サージ伝播速度および抵抗パラメータを持つ二つ以上の隣接する分布定数線路があれば、その二つ以上の分布定数線路を統合して一つの分布定数線路とするので、解析不可能な解析モデルを解析実行前に解析可能なモデルに変更することができ、確実に解析を行うことができる。
【００２５】
また、生成された解析モデルが解析を可能とする所定のルールを満たさない場合は、π回路に変換するので、確実に解析可能な解析モデルを生成することができる。
【００２６】
また、生成した解析モデルと元の設備モデルデータとを重ね合わせて表示、または切り替えて表示するようにしたので、ユーザが解析モデルを容易に確認でき、ユーザが意図しない解析を実行せずに済むので、解析時間が短縮できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の一形態例である過電圧解析支援システムを示す構成図である。
【図２】過電圧解析対象の設備モデルデータとその解析モデルとを示す図である。
【図３】設備モデルデータと解析モデルとの重ね合わせ表示を示す図である。
【図４】生成された解析モデルの変更例を示す図である。
【図５】従来の過電圧解析支援システムを示す構成図である。
【符号の説明】
２ａ 設備モデルデータ、４ 解析モデル、１０ 設備モデル編集部、
１１ 解析モデル生成手段としての解析モデル自動変換部、
１１ａ 変換ルール、１２ 設備モデル表示連携部。

Claims (6)

1. 解析対象の設備に対応する解析モデルを生成し、該解析モデルを用いて過電圧解析を行う過電圧解析支援システムにおいて、
   上記解析対象設備の構成要素をシンボルで入力し、これらのシンボルを接続して上記設備のモデルデータを作成する設備モデル編集手段、および解析の種類、各シンボルが持つパラメータ値等の解析条件を入力し、該解析条件に応じて予め定められた変換ルールにしたがって上記各シンボルを上記解析モデルの構成要素に変換することにより、上記設備モデルデータおよび上記解析条件に対応する解析モデルを生成する解析モデル生成手段を備えたことを特徴とする過電圧解析支援システム。
2. 解析条件変更時は、該解析条件に応じた変換ルールにしたがって、元の設備モデルデータ内の各シンボルを解析モデルの構成要素に変換することにより、解析モデルを変更することを特徴とする請求項１記載の過電圧解析支援システム。
3. 解析モデル生成手段は、解析モデルを生成後、過電圧解析を可能とするための所定のルールにしたがって当該解析モデルが解析可能か否かを判断し、解析不可能と判断した場合には、解析モデル構成要素の統合・分割および変更を行うようにしたことを特徴とする請求項１または２記載の過電圧解析支援システム。
4. 過電圧解析を可能とするための所定のルール「分布定数線路長＞計算刻み幅×サージ伝播速度×ｎ（ｎは２〜１０程度の正数）」を満たさない線路が存在する場合、解析モデル生成手段は、分岐せずかつ同じサージインピーダンス、サージ伝播速度および抵抗パラメータを持つ二つ以上の隣接する分布定数線路があれば、その二つ以上の分布定数線路を統合して一つの分布定数線路とすることを特徴とする請求項３記載の過電圧解析支援システム。
5. 所定のルールを満たさない場合、解析モデル生成手段は、当該分布定数線路をπ回路に変換することを特徴とする請求項３または４記載の過電圧解析支援システム。
6. 生成された解析モデルと元の設備モデルデータとの重ね合わせ表示または切り替え表示を行う設備モデル表示連携手段を備えたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の過電圧解析支援システム。

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