JP3812423B2 - 負荷開閉器駆動制御装置及びその方法 - Google Patents

負荷開閉器駆動制御装置及びその方法 Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は配電線路における潮流の方向を検出する負荷開閉器駆動制御方法及び負荷開閉器駆動制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、負荷開閉器を制御する制御装置は過電流を検出する過電流検出手段を備え、JIS−C4607規格等で定められた手順により図7が示すように動作を行う。この図7は従来の負荷開閉器を制御する制御装置の動作フローチャートを示す。需要家側で設定値を超過する過電流(又は短絡電流)が発生すると(ステップ101)、負荷開閉器をロックして過電流中の開放を防止する(ステップ102)。変電所の保護継電器が動作して異常発生区間を選択遮断し、当該配電線を切離すことにより停電が発生し(ステップ103)、停電により過電流が消滅した後に事故原因のある需要家の負荷開閉器は開放される(ステップ104)。所定時間経過後、前記配電線が再閉路される(ステップ105)。事故原因のある需要家以外の需要家へ電力が供給され、事故原因のある需要家の引込配電線路は前記負荷開閉器により開放されたままなので、需要家構内は停電が継続される(ステップ106)。その後事故原因を取り除いて、人手により負荷開閉器を投入して復旧する(ステップ107)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の負荷開閉器を制御する制御装置は以上のように動作することから、需要家が電力会社から電力の供給を受けるのみということが前提で規定されたJIS規格等に基づいて前記手順で動作することとなり、自己の分散型電源を備え、商用電源の電力供給と併用して使用する需要家の構外の事故発生時において、分散型電源から配電線側へ過電流の逆潮流が発生し、この過電流により需要家の設備で事故が発生していない健全な配電線路であるにも拘らず負荷開閉器を開放するという課題を有していた。即ち、他の需要家又は電力配電線路中の事故が原因で変電所の遮断器が遮断し、この遮断器が再投入された場合、事故を発生していない分散型電源を設置した需要家の負荷開閉器が開放状態にあるため、前記遮断器が再投入された場合に再び配電線路に電源が供給されているにも拘らず引き続き需要家構内では停電状態が継続するという課題を有する。
【0004】
本発明は前記課題を解消するためになされたもので、構外事故が原因の過電流発生による負荷開閉器の不必要な開放を防止するための負荷開閉器駆動制御方法及びその方法を用いる負荷開閉器駆動制御装置を提案することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る負荷開閉器駆動制御装置は、高圧配電線において、相電圧及び負荷電流を検出する電圧及び電流検出手段と、前記電圧及び電流検出手段で検出された相電圧及び負荷電流の位相差を演算する位相差演算手段と、前記位相差に基づいて前記配電線の潮流方向を決定する潮流方向判定手段と、前記負荷電流が過電流と判断され且つ潮流方向が逆潮流と判断された場合に高圧配電線に設けられる負荷開閉器の開放を阻止する制御手段とを備えるものである。
【0006】
このように本発明においては、相電圧及び負荷電流を検出して当該相電圧及び負荷電流の位相差により潮流方向を決定するので、何れかの原因で配電線が停電し逆潮流の過電流が流れた場合に負荷開閉器の開放動作を阻止でき投入状態を維持することとなり、前記過電流により変電所の遮断器が遮断状態になった後に再投入され、この再投入後に、投入状態を維持した負荷開閉器を介して需要家へ円滑に電力の供給が行われる。
【0007】
また、本発明に係る負荷開閉器駆動制御装置は必要に応じて、前記潮流方向判定手段が、前記相電圧を基準とする前記負荷電流の位相が−90度から90度の範囲である場合に順潮流とし、前記範囲外の場合に逆潮流と決定するものである。このように本発明においては、相電圧に対して負荷電流の位相が−90度から90度の範囲であるか否かにより配電線の潮流方向を決定して負荷開閉器の開放動作を制限するようにしているので、負荷電流の乱れ等により位相ずれが生じたとしても、潮流方向をより正確に判別できることとなり、電力再供給が確実に行われる。
【0008】
また、本発明に係る負荷開閉器駆動制御方法は、高圧配電線において、相電圧及び負荷電流を検出し、前記検出された相電圧及び負荷電流の位相差を演算し、前記位相差に基づいて前記配電線の潮流方向を決定し、前記負荷電流が過電流と判断され且つ潮流方向が逆潮流と判断された場合に高圧配電線に設けられる負荷開閉器の開放を阻止するものである。
また、本発明に係る負荷開閉器駆動制御方法は必要に応じて、前記相電圧を基準とする前記負荷電流の位相が−90度から90度の範囲である場合に順潮流とし、前記範囲外の場合に逆潮流と決定するものである。
【0009】
また、本発明に係る負荷開閉器駆動制御装置は、高圧配電線において、各相電圧又は線間電圧及び負荷電流を検出する電圧及び電流検出手段と、前記電圧及び電流検出手段で検出された複数の相電圧又は線間電圧及び負荷電流より前記配電線の電力を演算する電力演算手段と、前記電力の正負に基づいて前記配電線の潮流方向を決定する潮流方向判定手段と、前記負荷電流が過電流と判断され且つ潮流方向が逆潮流と判断された場合に高圧配電線に設けられる負荷開閉器の開放を阻止する制御手段とを備えるものである。
【0010】
このように本発明においては、各相電圧又は線間電圧及び負荷電流を検出して相電圧又は線間電圧及び負荷電流より電力を求めて潮流方向を決定するので、波形歪の影響を受けることなしに潮流方向を確実に決定でき、当該潮流方向と過電流検出手段とを共に用いることで過電流事故が構内又は構外のどちらか一方で発生したかを正確に特定でき、構外事故に起因する過電流事故による負荷開閉器の不必要な開放動作を防止することができ、構内の停電状態を確実に防ぐこととなり、変電所の遮断器の再投入後に、前記開放を阻止された負荷開閉器を介して需要家へ確実且つ円滑に電力の供給が行われる。
【0011】
また、本発明に係る負荷開閉器駆動制御方法は、高圧配電線において、各相電圧又は線間電圧及び負荷電流を検出し、前記検出された複数の相電圧又は線間電圧及び負荷電流より前記配電線の負荷電力を演算し、前記負荷電力の正負に基づいて前記配電線の潮流方向を決定し、前記負荷電流が過電流と判断され且つ潮流方向が逆潮流と判断された場合に高圧配電線に設けられる負荷開閉器の開放を阻止するものである。
【0012】
【発明の実施の形態】
(本発明の第1の実施形態)
以下、本発明の第1の実施形態に係る負荷開閉器駆動制御方法を適用する負荷開閉器駆動制御装置について図1ないし図4に基づいて説明する。この図1は本実施の形態に係る負荷開閉器駆動制御装置のブロック回路構成図、図2は図1における負荷開閉器内の詳細回路構成図、図3は相電圧と負荷電流との位相による潮流方向の判断図、図4は自家発電装置を有する需要家の場合の動作説明図である。
【0013】
前記各図において本実施形態に係る負荷開閉器駆動制御装置は、引込配電線210中に配設され、当該引込配電線210を開閉及び通電する負荷開閉器100と、この引込配電線210に通電される相電圧及び負荷電流を検出する検出部1と、この検出部1で検出された相電圧及び負荷電流の各値に基づいてこの相電圧及び負荷電流の位相差を演算する位相差演算手段2と、この位相差に基づいて引込配電線210に通電される電力潮流の方向を決定する潮流方向判定手段3と、前記引込配電線210上に過電流が発生した場合に、当該過電流を検出する過電流検出手段4と、この判定された電力潮流の方向に基づいて検出された過電流の過電流検出方向を選択判別する過電流方向判別手段5と、前記負荷電流が過電流と判断され且つ潮流方向が逆潮流と判断された場合に引込配電線210に設けられる負荷開閉器100の開閉駆動を行う開閉駆動手段7に開放駆動を阻止するように制御する駆動制御手段6を備える構成である。
【0014】
前記検出部1は、R・T各相の引込配電線210R、210T上に配設されるOCR(過電流ロックリレー)15aと、R相の引込配電線210Rに巻回される変流器(CT)12aから出力される負荷電流Iを出力する負荷電流検出出力端子12bと、前記R相の引込配電線210Rに電圧検出用コンデンサ13a及び13cの直列回路が接続され、この電圧検出用コンデンサ13cの端子間に生じる各電圧を相電圧Vとして検出する相電圧検出部13bとを備える構成である。
【0015】
前記位相差演算手段2、潮流方向判定手段3、過電流検出手段4、過電流方向判別手段5及び駆動制御手段6は、前記負荷開閉器100の密閉容器外に配設される制御装置(SOG継電器)300として構成される。
前記負荷開閉器100は、可動接点61R、61S、61Tを開閉駆動する開閉駆動手段7及び前記検出部1が密閉容器内に収納され、この密閉容器の側壁には検出部1で検出された零相電流I0、零相電圧V0、OCR(過電流ロックリレー)15aからの信号、負荷電流I、相電圧Vを前記制御装置300へ送信する信号ケーブル51が接続される開閉器側コネクタ10と、前記制御装置300からの制御信号を送信する制御装置側コネクタ60とが配設される構成である。
【0016】
次に、前記構成に基づく本実施形態に係る負荷開閉器駆動制御方法の過電流事故に対する保護動作について説明する。
図4中に示すように需要家の構内において自家発電装置206が設置されており、通常の受電時には構外の引込分岐点201の高圧架空配電線200から構内の第1柱の責任分界点202(保安上の責任分界点)、負荷開閉器(区分開閉器)100、PCT204及び主遮断装置205を介して負荷207へ電力が順方向潮流として供給される。
【0017】
まず、検出部1で検出された変流器(CT)12aからのR相の各引込配電線210Rの負荷電流Iと相電圧検出部13bからのR相の各引込配電線210Rの相電圧Vとに基づいて位相差を位相差演算手段2で演算する。
この位相差演算手段2で求めたR相の相電圧Vと負荷電流Iとの位相差に基づいて潮流方向判定手段3が電力潮流の方向を順方向潮流か、又は逆方向潮流かを判断する。前記判断は図3に示すように、相電圧を基準0度とし、その相電圧に対する電流の位相が−90度より90度までの範囲にある場合は順潮流であり、前記相電圧に対する電流の位相が−90度より90度までの範囲にない場合は逆潮流であると判断する。
【0018】
例えば、潮流方向判定手段3が順方向潮流と判断し、高圧架空配電線200から需要家側が給電を受けている場合において構内過電流事故(図4に示す)が発生したとすると、過電流検出手段4からの信号と前記潮流方向とに基づいて過電流方向判別手段5が過電流の方向を判別して設定する。この設定された過電流方向が構内(需要家側)の場合は、前記JIS−C4607規格等に基づいた手段で駆動制御手段6により開閉駆動手段7が負荷開閉器100の可動接点61R、61S、61Tを駆動させて開放状態とし、前記設定された過電流方向が構外(電力会社側)の場合は、投入状態を保持する。
【0019】
また、例えば図4に示す他の需要家で事故が発生し、変電所の遮断器が遮断して電力会社配電線200が停電した場合に、自家発電装置206を有する需要家から、自家発電装置206の電力が配電線200側へ流出する。
これを前記潮流方向判定手段3が逆方向潮流と判断し、過電流検出手段4からの信号と前記潮流方向とに基づいて過電流方向判別手段5が過電流の方向を判別して設定する。この設定された過電流方向が構外(電力会社側)の場合は、負荷開閉器100の投入状態を保持する。
【0020】
このように本実施形態に係る負荷開閉器駆動制御方法によれば、検出部1において停電発生時に相電圧V及び負荷電流Iを検出して位相差演算手段2及び潮流方向判定手段3において相電圧V及び負荷電流Iの位相差により潮流方向を決定し、過電流方向判別手段5においてこの潮流方向と過電流検出手段4からの信号とより過電流方向を検出するので、過電流事故が構内又は構外のどちらか一方で発生したかを特定でき、構外での事故に起因した過電流による負荷開閉器100の開放動作を防止することができることとなり、変電所の遮断器の再投入後において、前記開放を阻止された負荷開閉器を介して需要家へ確実に電力の供給が行われる
なお、本実施形態に係る負荷開閉器駆動制御方法を適用する負荷開閉器駆動制御装置においては、検出部1でR相の相電圧及び負荷電流を検出して位相差演算手段2でこのR相の相電圧及び負荷電流の位相差を求めて潮流方向判定手段3でこの位相差により潮流方向を決定しているが、R相の代わりにR相以外のS相又はT相の相電圧及び負荷電流を検出して位相差演算手段2でこのS相又はT相の相電圧及び負荷電流の位相差を求めて潮流方向判定手段3でこの位相差により潮流方向を決定することもできる。
【0021】
また、本実施形態に係る負荷開閉器駆動制御方法を適用する負荷開閉器駆動制御装置においては、検出部1で検出した相電圧及び負荷電流をFFT(FastFourier Transform)を用いたフィルターにより波形歪を除去した後に位相差演算手段2でこのフィルターを通した後の相電圧及び負荷電流の位相差を求めて、潮流方向判定手段3で前記位相差により潮流方向を決定することもできる。
また、本実施形態に係る負荷開閉器駆動制御方法を適用する負荷開閉器駆動制御装置においては、過電流の発生及び逆潮流時に負荷開閉器100を開放させないように制御する構成としたが、需要家の構内で過電流又は地絡事故が発生し、負荷開閉器100が開放した場合に、この構内に設置される自家発電装置206を前記負荷開閉器100の開放と共に停止させることもできる。
また、本実施形態に係る負荷開閉器駆動制御方法を適用する負荷開閉器駆動制御装置においては、短絡事故以外の過電流発生時、例えば何らかの理由で変電所の遮断器が遮断した場合に需要家の構内に配設された自家発電装置206から配電線側へ過電流が逆潮流として流れる時などにも適用可能である。
【0022】
(本発明の第2の実施形態)
以下、本発明の第2の実施形態に係る負荷開閉器駆動制御方法を適用する負荷開閉器駆動制御装置について図5に基づいて説明する。この図5は本実施の形態に係る負荷開閉器駆動制御装置のブロック回路構成図である。
前記各図において本実施形態に係る負荷開閉器駆動制御装置は、前記弟1の実施形態に係る負荷開閉器駆動制御装置と同様に構成され、この構成中における前記検出部1で検出された相電圧及び負荷電流の各値に基づいてこの相電圧及び負荷電流の位相差を演算する位相差演算手段2に代えて、前記検出部1で検出された複数の相電圧及び負荷電流より電力を演算する電力演算手段20を備える構成である。
【0023】
前記検出部1は、前記弟1の実施形態に係る負荷開閉器駆動制御における検出部1と同様に構成され、この構成に加えて、前記T相の引込配電線210Tに巻回される変流器(CT)12aから検出される負荷電流Iを出力する負荷電流検出出力端子12bと、前記S相及びT相の引込配電線210S及び210Tの各々に分岐して電圧検出用コンデンサ13a及び13cの直列回路が接続され、この電圧検出用コンデンサ13cの端子間に生じる各電圧を相電圧Vとして検出する相電圧検出部13bとを備える構成である。
前記電力演算手段20は、前記検出部1で検出されたのS相、R相及びT相の相電圧及びR相及びT相の負荷電流より電力を演算するものである。
【0024】
次に、前記構成に基づく本実施形態に係る負荷開閉器駆動制御方法の過電流事故に対する保護動作について説明する。
まず、検出部1で検出された負荷電流検出出力端子12bからのR相及びT相の各引込配電線210R及び210Tの負荷電流Ir及びItと相電圧検出部13bからのR相、S相及びT相の各引込配電線210R、210S及び210Tの相電圧Vr、Vs及びVtとに基づいて前記電力演算手段20が以下の式より電力を計算する。P=(Vr−Vs)・Ir+(Vs―Vt)・It
この電力演算手段20で求めた電力に基づいて潮流方向判定手段3が電力潮流の方向を順方向潮流か、又は逆方向潮流かを判断する。この電力が正の値である場合は順調流であり、負の値の場合は逆潮流である。以下、OCR(過電流ロックリレー)15aに代えて、負荷電流Ir及びItを過電流検出手段4の入力信号とする過電流事故に対する保護動作は第1の実施形態と同様である。
【0025】
このように本実施形態に係る負荷開閉器駆動制御方法によれば、検出部1において停電発生時に各相電圧V及び負荷電流Iを検出して電力演算手段20及び潮流方向判定手段3において相電圧V及び負荷電流Iより電力を求めて潮流方向を決定し、過電流方向判別手段5においてこの潮流方向と過電流検出手段4からの信号とにより過電流方向を検出するので、波形歪の影響を受けることなしに潮流方向を確実に決定でき、過電流事故が構内又は構外のどちらか一方で発生したかを特定でき、構外への過電流による負荷開閉器100の不必要な開放動作を防止することができ、構内の停電状態を確実に防ぐこととなり、変電所の遮断器の再投入後に開放を阻止された負荷開閉器100を介して需要家へ確実且つ円滑に電力の供給が行われる。
【0026】
なお、本実施形態に係る負荷開閉器駆動制御方法を適用する負荷開閉器駆動制御装置においては、検出部1でR相、S相及びT相の相電圧とR相及びT相の負荷電流とを検出して電力演算手段20でこの相電圧及び負荷電流の電力を求めて潮流方向判定手段3でこの電力により潮流方向を決定しているが、図6に示すように電圧検出用コンデンサ13a、13c及び相電圧検出部13bに代えて前記引込配電線210R、引込配電線210S及び引込配電線210Tに接続される変圧器13dから検出される線間電圧を出力する線間電圧検出部13eを備え、この線間電圧検出部13eを用いてR相及びS相の線間電圧VrsとS相及びT相の線間電圧Vstとを検出し、電力演算手段20でこの線間電圧及び負荷電流より電力(P=Vrs・Ir+Vst・It)を求めて潮流方向判定手段3でこの電力により潮流方向を決定することもできる。
【0027】
【発明の効果】
以上のように本発明においては、相電圧及び負荷電流を検出して当該相電圧及び負荷電流の位相差により潮流方向を決定するので、何れかの原因で配電線が停電し逆潮流の過電流が流れた場合に負荷開閉器の開放動作を阻止でき投入状態を維持することとなり、前記過電流により変電所の遮断器が遮断状態になった後に再投入され、この再投入後に、投入状態を維持した負荷開閉器を介して需要家へ円滑に電力の供給が行われるという効果を奏する。
【0028】
また、本発明においては、相電圧に対して負荷電流の位相が−90度から90度の範囲であるか否かにより配電線の潮流方向を決定して負荷開閉器の開放動作を制限するようにしているので、負荷電流の乱れ等により位相ずれが生じたとしても、確実な潮流方向をより正確に判別できることとなり、電力再供給が確実に行われる。
【0029】
また、本発明においては、各相電圧又は線間電圧及び負荷電流を検出して相電圧又は線間電圧及び負荷電流より電力を求めて潮流方向を決定するので、波形歪の影響を受けることなしに潮流方向を確実に決定でき、当該潮流方向と過電流検出手段とを共に用いることで過電流事故が構内又は構外のどちらか一方で発生したかを正確に特定でき、構外事故に起因する過電流による負荷開閉器の不必要な開放動作を防止することができ、構内の停電状態を確実に防ぐこととなり、変電所の遮断器の再投入後に、前記開放を阻止された負荷開閉器を介して需要家へ確実且つ円滑に電力の供給が行われる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態に係る負荷開閉器駆動制御装置のブロック回路構成図である。
【図2】図1における負荷開閉器内の詳細回路構成図である。
【図3】相電圧と負荷電流との位相による潮流方向の判断図である。
【図4】自家発電装置を有する需要家の場合の動作説明図である。
【図5】本発明の第2の実施形態に係る負荷開閉器駆動制御のブロック回路構成図である。
【図6】本発明の第2の実施形態に係る負荷開閉器駆動制御のブロック回路構成図である。
【図7】従来の負荷開閉器を制御する制御装置の動作フローチャートである。
【符号の説明】
1 検出部
2 位相差演算手段
3 潮流方向判定手段
4 過電流検出手段
5 過電流方向判別手段
6 駆動制御手段
7 開閉駆動手段
10 開閉器側コネクタ
12a 変流器
12b 負荷電流検出出力端子
13a、13c 電圧検出用コンデンサ
13b 相電圧検出部
13d 変圧器
13e 線間電圧検出部
14a 零相変流器
14b 零相電流検出部
14c 分圧コンデンサ
14d 零相電圧検出部
15a OCR(過電流ロックリレー)
15b 過電流検出出力端子
20 電力演算手段
51 信号ケーブル
60 制御装置側コネクタ
61、61R、61S、61T 可動接点
62、62R、62S、62T 固定接点
100 負荷開閉器
210、210R、210S、210T 引込配電線
200 高圧架空配電線
201 引込分岐点
202 構内の第1柱の責任分界点
204 PCT
205 主遮断装置
206 自家発電装置
207 負荷
300 制御装置

Claims (6)

  1. 高圧配電線において、相電圧及び負荷電流を検出する電圧及び電流検出手段と、
    前記電圧及び電流検出手段で検出された相電圧及び負荷電流の位相差を演算する位相差演算手段と、
    前記位相差に基づいて前記配電線の潮流方向を決定する潮流方向判定手段と、
    前記負荷電流が過電流と判断され且つ潮流方向が逆潮流と判断された場合に高圧配電線に設けられる負荷開閉器の開放を阻止する制御手段とを備えることを
    特徴とする負荷開閉器駆動制御装置。
  2. 前記請求項1記載の負荷開閉器駆動制御装置において、
    前記潮流方向判定手段が、前記相電圧を基準とする前記負荷電流の位相が−90度から90度の範囲である場合に順潮流とし、前記範囲外の場合に逆潮流と決定することを
    特徴とする負荷開閉器駆動制御装置。
  3. 高圧配電線において、相電圧及び負荷電流を検出し、
    前記検出された相電圧及び負荷電流の位相差を演算し、
    前記位相差に基づいて前記配電線の潮流方向を決定し、
    前記負荷電流が過電流と判断され且つ潮流方向が逆潮流と判断された場合に高圧配電線に設けられる負荷開閉器の開放を阻止することを
    特徴とする負荷開閉器駆動制御方法。
  4. 前記請求項3記載の負荷開閉器駆動制御方法において、
    前記相電圧を基準とする前記負荷電流の位相が−90度から90度の範囲である場合に順潮流とし、前記範囲外の場合に逆潮流と決定することを
    特徴とする負荷開閉器駆動制御方法。
  5. 高圧配電線において、各相電圧又は線間電圧及び負荷電流を検出する電圧及び電流検出手段と、
    前記電圧及び電流検出手段で検出された複数の相電圧又は線間電圧及び負荷電流より前記配電線の負荷電力を演算する電力演算手段と、
    前記負荷電力の正負に基づいて前記配電線の潮流方向を決定する潮流方向判定手段と、
    前記負荷電流が過電流と判断され且つ潮流方向が逆潮流と判断された場合に高圧配電線に設けられる負荷開閉器の開放を阻止する制御手段とを備えることを
    特徴とする負荷開閉器駆動制御装置。
  6. 高圧配電線において、各相電圧又は線間電圧及び負荷電流を検出し、
    前記検出された複数の相電圧又は線間電圧及び負荷電流より前記配電線の負荷電力を演算し、
    前記負荷電力の正負に基づいて前記配電線の潮流方向を決定し、
    前記負荷電流が過電流と判断され且つ潮流方向が逆潮流と判断された場合に高圧配電線に設けられる負荷開閉器の開放を阻止することを
    特徴とする負荷開閉器駆動制御方法。
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