JP3863123B2 - ３相回路の負荷不平衡解消制御システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、多重直接接地系配電線の負荷不平衡による地絡過電流継電器（ＯＣＧＲ）の誤動作を防止する為の３相回路の負荷不平衡解消制御システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の変流器二次側回路の閉路保護装置は、変流器の二次電流を入力し、閉路保護装置内において、入力された二次電流を所定の電流値と比較することにより、変流器の二次回路が断線あるいは開放したことを検出し、短絡閉路を形成する（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−２０５９９８号公報（第１頁、図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したような従来の装置では、Ａ、Ｂ、Ｃ相の負荷を比較し大きい順に並べ、最大電流を有する相の負荷の一部を最少電流の相に移行させる機能がなく、負荷不平衡により地絡過電流継電器（ＯＣＧＲ）が誤動作するという問題点があった。
【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、地絡過電流継電器（ＯＣＧＲ）が誤動作する原因は、多重直接接地系の中性線と各相の負荷の不平衡によるものである。
【０００６】
この発明の目的は、時々刻々と変化する単相負荷の変化を検出し、単相負荷を相毎に、高速（１〜２サイクル程度、即ち２０〜４０ｍｓ程度）で切り替え、つまり、需要家に対して停電しない時間で切り替え、３相負荷として見た場合、負荷を平衡させることができる３相回路の負荷不平衡解消制御システムを得るものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る３相回路の負荷不平衡解消制御システムは、高圧配電線に設けられた変流器の２次回路に流れる相電流を検出する相電流検出器と、前記変流器の残留回路に流れる零相電流を検出する零相電流検出器と、前記高圧配電線の各相と、高圧及び低圧配電線間に設けられた配電トランスの１次側と接続するための相切替開閉器と、前記零相電流検出器により検出された零相電流が所定の値よりも大きい場合には、前記相電流検出器により検出された各相の相電流に基づいて、最大電流の現れた相の負荷を最少電流が認められた相へ切り替えを行うように制御信号を出力する制御センターと、前記制御信号に基づいて前記相切替開閉器の相切替を制御する相切替子局とを設け、前記制御センターは、前記零相電流検出器により検出された零相電流に対応する相切替制御の制限時間を求め、この制限時間が経過すると、前記変流器の残留回路に接続された地絡過電流継電器が誤動作するという警報信号を出力するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係る３相回路の負荷不平衡解消制御システムについて図面を参照しながら説明する。図１は、この発明の実施の形態１に係る３相回路の負荷不平衡解消制御システムを、多重接地系統における高圧配電系統に適用した場合の構成を示す図である。なお、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
【０００９】
図１において、配電変電所の受電線１は、受電遮断器２に接続されている。主変圧器３は、１次側が受電遮断器２に接続され、２次側がバンク２次遮断器４に接続されている。高圧母線５は、バンク２次遮断器４に接続されている。
【００１０】
また、図１において、フィーダー遮断器６は、高圧母線５に接続されている。第一区間配電線８１から第六区間配電線８６には、それぞれ、区間開閉器９１〜９５が挿入されている。
【００１１】
また、図１において、第一区間配電線８１には、変流器（ＣＴ）７１が接続されている。この変流器（ＣＴ）７１の２次回路には、過電流継電器（ＯＣＲ）７２が設置されている。相電流検出器７３は、過電流継電器（ＯＣＲ）７２に接続されている。また、変流器（ＣＴ）７１の残留回路には、地絡過電流継電器（ＯＣＧＲ）７４が設置されている。零相電流検出器７５は、地絡過電流継電器（ＯＣＧＲ）７４に接続されている。
【００１２】
また、図１において、第二区間配電線８２の配電トランス設置点００１、００２には、単相型あるいは３相型の配電トランス１０１、１０２がそれぞれ接続されている。
【００１３】
同様に、第三区間配電線８３の配電トランス設置点００３、００４には、単相型あるいは３相型の配電トランス１０３、１０４がそれぞれ接続されている。また、第四区間配電線８４の配電トランス設置点００５、００６には、単相型あるいは３相型の配電トランス１０５、１０６がそれぞれ接続されている。第五区間配電線８５の配電トランス設置点００７、００８には、単相型あるいは３相型の配電トランス１０７、１０８がそれぞれ接続されている。第六区間配電線８６の配電トランス設置点００９、０１０には、単相型あるいは３相型の配電トランス１０９、１０１０がそれぞれ接続されている。
【００１４】
さらに、図１において、制御センター（ＣＣ）１１は、計算機等から構成され、相電流検出器７３及び零相電流検出器７５に接続されている。配電トランス１０１〜１０１０の各相切替子局（子局：Ｔ１〜Ｔ１０）１３１〜１３１０は、通信線１２を通じて制御センター（ＣＣ）１１に接続されている。また、相切替開閉器（Ｓ）１４１〜１４１０は、配電トランス設置点００１〜０１０と配電トランス１０１〜１０１０の間にそれぞれ挿入されている。さらに、変流器１５１〜１５１０は、配電トランス１０１〜１０１０の負荷電流を取り込み、相切替子局（Ｔ１〜Ｔ１０）１３１〜１３１０へ出力する。
【００１５】
そして、同一母線５には、配電線は通常、複数本（例えば２本から６本）接続されているのが一般的であり、配電線上の設備は、上記と類似の構成である。制御センター（ＣＣ）１１は、配電線毎に設置されている。
【００１６】
つぎに、この実施の形態１に係る３相回路の負荷不平衡解消制御システムの動作について図面を参照しながら説明する。
【００１７】
制御センター（ＣＣ）１１は、変流器（ＣＴ）７１の２次電流により、切り替え操作が必要な相（Ａ、Ｂ、Ｃ相）を選択する。さらに、切り替え対象の配電トランス１０１〜１０１０を選択し、通信線１２を介して子局１３１〜１３１０へ制御信号を送信し、相切替開閉器１４１〜１４１０を制御する。
【００１８】
なお、配電トランス１０１〜１０１０の電流を取り込んでいる変流器１５１〜１５１０は、設備容量に比し、負荷電流が極端に少ない場合には、制御効果が現われない為、制御の要／否の情報を得るためのものである。
【００１９】
ここで、３相回路の負荷不平衡解消制御システムに使用されている相切替開閉器ついて図面を参照しながら説明する。
【００２０】
図２は、この発明の実施の形態１に係る３相回路の負荷不平衡解消制御システムの相切替開閉器の構成を示す図である。
【００２１】
図２において、相切替開閉器１４は、一方の固定側電極端子１４ａと、他方の固定側電極端子１４ｂと、可動側共通電極端子１４ｃとを有する。また、相切替開閉器１４は、固定側電極端子１４ａ側が閉のときに閉じる補助接点と、固定側電極端子１４ｂ側が閉のときに閉じる補助接点を有している。
【００２２】
また、図２において、開閉器本体１４ｄ、１４ｅは、真空スイッチ管や、ＳＦ６ガス管などである。導電性の操作棒１４ｆ、１４ｇは、開閉器本体１４ｄ、１４ｅを開閉させる。また、天秤棒式の導電性の操作棒１４ｈは、開閉器本体１４ｄ、１４ｅを操作する操作部品連結点１４ｉ、１４ｊと、支点１４ｋとを有する。
【００２３】
さらに、図２において、導体１４ｍは、フレキシブル性に富んでいる。保持バネ１４ｎは、バネを固定する固定点１４ｐと、バネの操作棒上の可動側点１４ｑとを有する。また、操作棒１４ｒ、１４ｓは、絶縁性に富んでいる。さらに、可動鉄心１４ｔ、１４ｓは、操作用の電磁石のコイル１４ｖ、１４ｗに吸引される。
【００２４】
図２に示す相切替開閉器１４は、左側（固定側電極端子１４ａ側）の開閉器本体１４ｄが閉じている状態を、右側（固定側電極端子１４ｂ側）の開閉器本体１４ｅが開放している状態を示す。
【００２５】
この場合、固定点１４ｐ及び可動側点１４ｑと保持バネ１４ｎは、トグル機構を構成し、固定側電極端子１４ａ側が閉路、固定側電極端子１４ｂ側が開路状態を保持し、固定側電極端子１４ａ側と固定側電極端子１４ｂ側とが同時に閉路しない構造となっている。
【００２６】
図２において、固定側電極端子１４ａ側を開路、固定側電極端子１４ｂ側を閉路する場合には、コイル１４ｖを励磁することにより、可動鉄心１４ｔが吸引される。そして、絶縁性の高い操作棒１４ｒを介して、この操作棒１４ｈの左側が下がり、トグル機構の固定点１４ｐ、可動側点１４ｑと保持バネ１４ｎが固定側電極端子１４ｂ側を閉路、固定側電極端子１４ａ側を開路させる動作となり、固定側電極端子１４ｂ側の閉路状態を保持することになる。
【００２７】
この相切替開閉器１４によれば、同時に、固定側電極端子１４ａ側と、固定側電極端子１４ｂ側とが閉路することはなく、安全で、かつ確実に、しかも高速で、相切替えを行うことが可能である。
【００２８】
つづいて、３相回路の負荷不平衡解消制御システムに使用されている他の相切替開閉器ついて図面を参照しながら説明する。
【００２９】
図３は、この発明の実施の形態１に係る３相回路の負荷不平衡解消制御システムの他の相切替開閉器の構成を示す図である。
【００３０】
図３に示す相切替開閉器１４’は、開閉器本体１４ｄ、１４ｅを水平に並べたものである。但し、機構は各電極を対向させているので、支点１４ｋを対称に可動部分が作動する。開閉器本体１４ｄを閉路する為には、電磁石のコイル１４ｖを励磁し、可動鉄心１４ｔを吸引して目的を達成することになる。また、開閉器本体１４ｅを閉路する為には、電磁石のコイル１４ｗを励磁し、可動鉄心１４ｕを吸引して目的を達成することになる。なお、図３では、公知のトグル機構は図示していないが保有している。
【００３１】
図４は、図１に示す３相回路の負荷不平衡解消制御システムの一部の詳細構成を示す図である。
【００３２】
図４において、変流器（ＣＴ）７１の２次回路の各相には、過電流継電器（ＯＣＲ）７２Ａ、７２Ｂ、７２Ｃが設置されている。これら過電流継電器（ＯＣＲ）７２Ａ、７２Ｂ、７２Ｃには、各相の相電流検出器７３Ａ、７３Ｂ、７３Ｃがそれぞれ接続されている。また、変流器（ＣＴ）７１の残留回路には、地絡過電流継電器（ＯＣＧＲ）７４が設置されている。この地絡過電流継電器（ＯＣＧＲ）７４には、零相電流検出器７５が接続されている。そして、各相の相電流検出器７３Ａ、７３Ｂ、７３Ｃと、零相電流検出器７５は、制御センター（ＣＣ）１１に接続されている。
【００３３】
図５は、この発明の実施の形態１に係る３相回路の負荷不平衡解消制御システムの相電流検出器、零相電流検出器、及び制御センターの詳細構成を示す図である。
【００３４】
図５において、制御センター（ＣＣ）は、設備データベース１１０と、比較部１１１〜１１３と、出力パターン演算部１１４と、入出力信号伝送部１１５と、警報出力部１１６とを有する。この設備データベース１１０には、配電線毎にトランス形態、容量などの設備データが登録されている。
【００３５】
また、図５において、各相の相電流検出器７３Ａ、７３Ｂ、７３Ｃは、それぞれ、入力端子７３１、７３２と、入力トランス７３３と、出力回路７３４とから構成されている。また、零相電流検出器７５は、入力端子７５１、７５２と、入力トランス７５３と、出力回路７５４とから構成されている。
【００３６】
図６は、この発明の実施の形態１に係る３相回路の負荷不平衡解消制御システムの相切替子局の詳細構成を示す図である。
【００３７】
図６において、相切替子局１３は、信号送受信部１３ａと、開閉器制御部１３ｂと、負荷電流収集部１３ｃとを有する。なお、この相切替子局１３は、マイクロプロセッサ等から構成されている。
【００３８】
信号送受信部１３ａは、通信線１２を通じて制御センター（ＣＣ）１１に接続されている。また、開閉器制御部１３ｂは、出力線を介して各相の相切替開閉器１４ＡＢ、１４ＣＸ、１４ＢＣ、１４ＡＸ、１４ＣＡ、１４ＢＸに接続されている。この開閉器制御部１３ｂは、各相切替開閉器１４ＡＢ〜１４ＢＸのアドレス部と、各相切替開閉器１４ＡＢ〜１４ＢＸを制御する出力リレーを含む。さらに、負荷電流収集部１３ｃは、各相の変流器１５Ａ〜１５Ｃに接続され、配電トランスの負荷電流をオンラインで収集する。
【００３９】
この実施の形態１に係る３相回路の負荷不平衡解消制御システムの制御センターの動作について図面を参照しながら説明する。
【００４０】
図７は、この発明の実施の形態１に係る３相回路の負荷不平衡解消制御システムの制御センターの動作を示すフローチャートである。
【００４１】
ステップ１１０１において、制御センター（ＣＣ）１１は、相電流検出器７３Ａ、７３Ｂ、７３Ｃから、変流器（ＣＴ）７１の２次電流である各相（Ａ、Ｂ、Ｃ相）の相電流を入力する。また、零相電流検出器７５から、零相電流を入力する。
【００４２】
次に、ステップ１１０２において、零相電流が所定の値よりも大きく、相切替えの必要が生じた場合には、各相（Ａ、Ｂ、Ｃ相）の相電流を比較する。制御センター（ＣＣ）１１は、比較部１１１により、Ａ相電流とＢ相電流の大きさを比較する。同様に、比較部１１２により、Ｂ相電流とＣ相電流の大きさを比較する。比較部１１３により、Ｃ相電流とＡ相電流の大きさを比較する。
【００４３】
次に、ステップ１１０３において、相切替の出力パターンを決定する。制御センター（ＣＣ）１１は、出力パターン演算部１１４により、比較部１１１、１１２、１１３の比較結果をさらに比較処理し、最大電流相と最少電流相を判定する。すなわち、不平衡の負荷を何処に切り替えるかを、設備データベース１１０の設備データと、相切替子局１３から上がってくる配電トランスの現在の負荷データ（監視信号）とに基づいて演算する。設備データベース１１０に登録されている、配電線上に設置された配電トランスの単相、３相の区別、容量などと、現場から収集される配電トランスの実際の負荷電流量とに基づいて、出力パターン演算部１１４により、切替え必要量、切替え必要相を幾ら、どの相からどの相へ切り替えるかが演算され、それに合致する最適な相切替の出力パターンが決定される。
【００４４】
『Ａ相電流とＢ相電流の差』＞『Ｂ相電流とＣ相電流の差』＞『Ｃ相電流とＡ相電流の差』という関係である場合には、例えば、「Ａ相とＣ相を入れ替え」の相切替の出力パターンを選択する。図８は、他の相切替の出力パターンの例を示す図である。
【００４５】
次に、ステップ１１０４において、制御センター（ＣＣ）１１は、入出力信号伝送部１１５により、決定された相切替の出力パターンに基づいて、対象となった配電トランスに設けられた相切替開閉器に対応する相切替子局１３対して、制御信号を出力して相切替制御を速やかに実施する。なお、相切替制御が完了すると、警報出力部１１６の時限回路（タイマ）をリセットする。この相切替制御の完了の判断は、零相電流検出器７５から入力する零相電流が小さくなったときである。
【００４６】
ここで、具体的な相切替制御について、図９を参照しながら説明する。
【００４７】
図９は、この発明の実施の形態１に係る３相回路の負荷不平衡解消制御システムを、多重接地系統における高圧配電系統に適用した場合の現在相負荷と更新相負荷を示す図である。
【００４８】
図９において、左側欄に現在相負荷、右側欄に不平衡解消の為の相切替えを実施した結果（更新相負荷）を、それぞれ示す。また、相電流は、相電圧６．６ｋＶ（線間１１．４ｋＶ）とした場合で、１００パーセント負荷時を表わす。また、零相電流は、各相の電流位相夫々、１２０度が保たれている。
【００４９】
さらに、図９において、配電トランス設置点００３、００４及び００６の単相トランスの切替えを実施したことを示す。即ち、配電トランス設置点００３では、Ａ相において現在、単相１００ｋＶＡ＋３相５０ｋＶＡ、Ｃ相において現在、単相０ｋＶＡ＋３相５０ｋＶＡの負荷を、更新後は、Ａ相には、単相０ｋＶＡ＋３相５０ｋＶＡへ、Ｃ相には、単相１００ｋＶＡ＋３相５０ｋＶＡへ切り替えたことを示す。
【００５０】
図９に示すように、相負荷の切替えを行うことにより、零相分電流（３Ｉ０）は、５９．２Ａから０．９Ａへと、大幅に改善される。また、地絡過電流継電器（ＯＣＧＲ）７４の保護機能は、初期の目標通り発揮できることになる。
【００５１】
次に、ステップ１１０５において、制御センター（ＣＣ）１１は、警報出力部１１６により、相切替制御を開始すると同時に時限回路（タイマ）を駆動し、制限時間を監視する。すなわち、動作時間特性に基づき、検出された零相電流から制限時間を求め、この制限時間が経過すると、地絡過電流継電器（ＯＣＧＲ）が誤動作するという警報信号を出力する。
【００５２】
図１０は、負荷の相切替え完了迄の制限時間と零相電流の関係を、地絡過電流継電器（ＯＣＧＲ）の特性を考慮して示す図である。
【００５３】
図１０では、変流器（ＣＴ）７１の２次定格電流を、例えば５Ａ＝１（Ｐ．Ｕ．：パーユニット）とし、地絡過電流継電器（ＯＣＧＲ）７４の動作電流セット値が０．１（Ｐ．Ｕ．）の場合の許容残留電流（ＯＣＧＲに流入する電流）を０．０５（Ｐ．Ｕ．）としたときの動作時間特性の例を示す。
【００５４】
この動作時間特性は、残留回路電流、つまり零相電流の大きさに対応している。この動作時間特性内に、相切替を制御すれば、地絡過電流継電器（ＯＣＧＲ）の誤動作を防止できる。即ち、相切替え制御がこの動作時間特性よりも遅れると、地絡過電流継電器（ＯＣＧＲ）が誤動作することになる。
【００５５】
地絡過電流継電器（ＯＣＧＲ）の一般的な動作時間は、動作電流セット値の１５０％で４秒、２００％で１．５秒の反限時特性の過電流リレーが使用されている。従って、実際の不平衡解消制御、つまり相切替え制御は、１〜３秒程度の時間で実行することになる。
【００５６】
図１１から図１４までは、配電トランスの接続例を示す図である。
【００５７】
図１１は、ある負荷点に単相トランスが設置されている場合の相切替開閉器の設置方法を示す図である。
【００５８】
図１１において、高圧３相負荷線と低圧単相負荷線の間に、単相の配電トランス１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃが接続されている。低圧単相負荷線の各相には、単相負荷１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃが接続されている。また、相切替開閉器１４ＡＢ、１４ＣＸ、１４ＢＣ、１４ＡＸ、１４ＣＡ、１４ＢＸは、それぞれ高圧３相負荷線と単相の配電トランス１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃの間に挿入されている。
【００５９】
また、図１１において、相切替子局１３は、制御線を通じて相切替開閉器１４ＡＢ、１４ＣＸ、１４ＢＣ、１４ＡＸ、１４ＣＡ、１４ＢＸに接続され、監視線を通じて配電トランス１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃの負荷電流を監視するための変流器（ＣＴ）１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃに接続されている。
【００６０】
相切替開閉器１４ＡＢ、１４ＣＸ、１４ＢＣ、１４ＡＸ、１４ＣＡ、１４ＢＸは、夫々Ａ、Ｂ、Ｃ相にも接続可能であり、またＣ、Ａ、Ｂ相に切り替える事も、全てＡ相、或はＢ相、或はＣ相に集中することも可能である。
【００６１】
図１１において、制御センター（ＣＣ）１１から相切替開閉器に対する制御信号は相切替子局１３に送られてくる。この相切替子局１３からは、制御線を介して、該当の相切替開閉器の切替指令を出す。
【００６２】
例えば、現在、高圧３相負荷線のＡ相に接続されている配電トランス１０Ａの接続をＣ相へ変更する場合は、相切替開閉器１４ＣＸのｂ側端子からａ側端子へ切替えを行う信号を制御センター（ＣＣ）１１から相切替子局１３に対して送信する事により、その目的を達成する事が出来る。
【００６３】
図１２は、図１１から単相トランスを１つ除外した場合の配電トランスの接続例を示す図である。
【００６４】
図１２において、単相の配電トランス１０Ｃ（及びその周辺機器）以外は図１１と同一の為、説明は省略する。
【００６５】
図１３は、ある負荷点に単相トランス３台と３相トランス１台が設置されている場合の相切替開閉器の設置方法を示す図である。
【００６６】
図１３において、高圧３相負荷線と低圧単相負荷線の間の単相の配電トランス１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃの接続は、図１１と同様である。高圧３相負荷線と低圧３相負荷線の間に、３相の配電トランス１０ＡＢＣが接続されている。低圧３相負荷線には、３相負荷１６ＡＢＣが接続されている。
【００６７】
この場合、低圧単相負荷線と低圧３相負荷線とは、図１３に示すように、分離しておく必要がある。なんとなれば、相切替えで相順が変ると、３相負荷１６ＡＢＣでは３相電動機の回転方向が逆となり、重大問題が発生する危険がある為である。
【００６８】
図１３における動作については、図１１の場合と同様な為、説明は省略する。
【００６９】
図１４は、図１３から単相トランスを１つ除外した場合の配電トランスの接続例を示す図である。
【００７０】
この場合も、低圧単相負荷線と低圧３相負荷線とは分離しておく必要がある。図１４における動作は、図１１の場合と同様な為、説明は省略する。
【００７１】
さて、前述した図９の例の場合は、配電トランス設置点００３、００４及び００６とも設備形態が図１４の場合である。
【００７２】
配電トランス設置点００３及び００４は、相切替え前は、１００ｋＶＡ単相トランス１０ＡはＡ相に、５０ｋＶＡ単相トランス１０ＢはＢ相に、５０ｋＶＡ３相用トランス１０ＡＢＣは各相に接続されていた。しかし、零相電流が大きすぎ、相切替えの必要が生じた為、単相トランス１０ＡのＡ相の１００ｋＶＡをそのまま、Ｃ相へ切り替えたことを示している。
【００７３】
また、配電トランス設置点００６は、切り替え前は５０ｋＶＡの単相トランス１０Ａ、１０ＢがＡ相とＢ相に、５０ｋＶＡ３相用トランス１０ＡＢＣが各相に接続されていた。この接続を、Ａ相の５０ｋＶＡ単相トランス１０ＡをＣ相に切り替えたことを示している。
【００７４】
なお、相切替開閉器を２台直列に使用しているのは、Ａ相からＢ相へ、またはＣ相への切り替えが任意に可能とする為の必要、且つ最小限の手段である。
【００７５】
この実施の形態１に係る３相回路の負荷不平衡解消制御システムで使用している相切替開閉器１４、１４’は、負荷電流を開閉する能力を持つ２つの開閉器を有し、この開閉器の一方が閉路すると他方は必ず開路となる機械的なインターロック構造を有している為、ある相から他の相への切替えが、信頼性を高くする事が可能となり、相負荷の不平衡を容易に且つ、安心して行う事が出来、地絡過電流継電器（ＯＣＧＲ）の誤動作を防止することができる。
【００７６】
また、相切替開閉器１４、１４’を２台直列に使用しているので、３相回路の或相の負荷を他の相への切替えに留まることなく、もう一つの相への切替えも容易に且つ、信頼高く切替えることができる。
【００７７】
また、相負荷の切り替えを実施するに当たり、各相電流を比較し、最大電流の現れた相の負荷を最少電流が認められた相へ切り替えを行うようにしている為、確実に３相回路の不平衡を解消することができる。
【００７８】
さらに、切替えを要する最大電流の現れた相の電流により、地絡過電流継電器（ＯＣＧＲ）の動作時間特性と協調を採り、地絡過電流継電器が誤動作する前に、所定の不平衡を解消する制御を行うことができる。
【００７９】
【発明の効果】
この発明に係る３相回路の負荷不平衡解消制御システムは、以上説明したとおり、最大電流の現れた相の負荷を最少電流が認められた相へ切り替え、確実に３相回路の不平衡を解消することができ、地絡過電流継電器（ＯＣＧＲ）の誤動作を防止することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１に係る３相回路の負荷不平衡解消制御システムを、多重接地系統における高圧配電系統に適用した場合の構成を示す図である。
【図２】 この発明の実施の形態１に係る３相回路の負荷不平衡解消制御システムの相切替開閉器の構成を示す図である。
【図３】 この発明の実施の形態１に係る３相回路の負荷不平衡解消制御システムの他の相切替開閉器の構成を示す図である。
【図４】 図１に示す３相回路の負荷不平衡解消制御システムの一部の詳細構成を示す図である。
【図５】 この発明の実施の形態１に係る３相回路の負荷不平衡解消制御システムの相電流検出器、零相電流検出器、及び制御センターの詳細構成を示す図である。
【図６】 この発明の実施の形態１に係る３相回路の負荷不平衡解消制御システムの相切替子局の詳細構成を示す図である。
【図７】 この発明の実施の形態１に係る３相回路の負荷不平衡解消制御システムの制御センターの動作を示すフローチャートである。
【図８】 この発明の実施の形態１に係る３相回路の負荷不平衡解消制御システムの相切替の出力パターンの例を示す図である。
【図９】 この発明の実施の形態１に係る３相回路の負荷不平衡解消制御システムを、多重接地系統における高圧配電系統に適用した場合の現在相負荷と更新相負荷を示す図である。
【図１０】 この発明の実施の形態１に係る３相回路の負荷不平衡解消制御システムの負荷の相切替え完了迄の制限時間と零相電流の関係を示す図である。
【図１１】 ある負荷点に単相トランスが設置されている場合の相切替開閉器の設置方法を示す図である。
【図１２】 図１１から単相トランスを１つ除外した場合の配電トランスの接続例を示す図である。
【図１３】 ある負荷点に単相トランス３台と３相トランス１台が設置されている場合の相切替開閉器の設置方法を示す図である。
【図１４】 図１３から単相トランスを１つ除外した場合の配電トランスの接続例を示す図である。
【符号の説明】
１ 受電線、２ 受電遮断器、３ 主変圧器、４ バンク２次遮断器、５ 高圧母線、６ フィーダー遮断器、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ 配電トランス、１１制御センター（ＣＣ）、１３ 相切替子局、１４、１４’ 相切替開閉器、７１ 変流器（ＣＴ）、７２、７２Ａ、７２Ｂ、７２Ｃ 過電流継電器（ＯＣＲ）、７３、７３Ａ、７３Ｂ、７３Ｃ 相電流検出器、７４ 地絡過電流継電器（ＯＣＧＲ）、７５ 零相電流検出器、１１０ 設備データベース、１１１、１１２、１１３ 比較部、１１４ 出力パターン演算部、１１５ 入出力信号伝送部、１１６ 警報出力部。
【発明の属する技術分野】
この発明は、多重直接接地系配電線の負荷不平衡による地絡過電流継電器（ＯＣＧＲ）の誤動作を防止する為の３相回路の負荷不平衡解消制御システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の変流器二次側回路の閉路保護装置は、変流器の二次電流を入力し、閉路保護装置内において、入力された二次電流を所定の電流値と比較することにより、変流器の二次回路が断線あるいは開放したことを検出し、短絡閉路を形成する（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−２０５９９８号公報（第１頁、図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したような従来の装置では、Ａ、Ｂ、Ｃ相の負荷を比較し大きい順に並べ、最大電流を有する相の負荷の一部を最少電流の相に移行させる機能がなく、負荷不平衡により地絡過電流継電器（ＯＣＧＲ）が誤動作するという問題点があった。
【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、地絡過電流継電器（ＯＣＧＲ）が誤動作する原因は、多重直接接地系の中性線と各相の負荷の不平衡によるものである。
【０００６】
この発明の目的は、時々刻々と変化する単相負荷の変化を検出し、単相負荷を相毎に、高速（１〜２サイクル程度、即ち２０〜４０ｍｓ程度）で切り替え、つまり、需要家に対して停電しない時間で切り替え、３相負荷として見た場合、負荷を平衡させることができる３相回路の負荷不平衡解消制御システムを得るものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る３相回路の負荷不平衡解消制御システムは、高圧配電線に設けられた変流器の２次回路に流れる相電流を検出する相電流検出器と、前記変流器の残留回路に流れる零相電流を検出する零相電流検出器と、前記高圧配電線の各相と、高圧及び低圧配電線間に設けられた配電トランスの１次側と接続するための相切替開閉器と、前記零相電流検出器により検出された零相電流が所定の値よりも大きい場合には、前記相電流検出器により検出された各相の相電流に基づいて、最大電流の現れた相の負荷を最少電流が認められた相へ切り替えを行うように制御信号を出力する制御センターと、前記制御信号に基づいて前記相切替開閉器の相切替を制御する相切替子局とを設け、前記制御センターは、前記零相電流検出器により検出された零相電流に対応する相切替制御の制限時間を求め、この制限時間が経過すると、前記変流器の残留回路に接続された地絡過電流継電器が誤動作するという警報信号を出力するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係る３相回路の負荷不平衡解消制御システムについて図面を参照しながら説明する。図１は、この発明の実施の形態１に係る３相回路の負荷不平衡解消制御システムを、多重接地系統における高圧配電系統に適用した場合の構成を示す図である。なお、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
【０００９】
図１において、配電変電所の受電線１は、受電遮断器２に接続されている。主変圧器３は、１次側が受電遮断器２に接続され、２次側がバンク２次遮断器４に接続されている。高圧母線５は、バンク２次遮断器４に接続されている。
【００１０】
また、図１において、フィーダー遮断器６は、高圧母線５に接続されている。第一区間配電線８１から第六区間配電線８６には、それぞれ、区間開閉器９１〜９５が挿入されている。
【００１１】
また、図１において、第一区間配電線８１には、変流器（ＣＴ）７１が接続されている。この変流器（ＣＴ）７１の２次回路には、過電流継電器（ＯＣＲ）７２が設置されている。相電流検出器７３は、過電流継電器（ＯＣＲ）７２に接続されている。また、変流器（ＣＴ）７１の残留回路には、地絡過電流継電器（ＯＣＧＲ）７４が設置されている。零相電流検出器７５は、地絡過電流継電器（ＯＣＧＲ）７４に接続されている。
【００１２】
また、図１において、第二区間配電線８２の配電トランス設置点００１、００２には、単相型あるいは３相型の配電トランス１０１、１０２がそれぞれ接続されている。
【００１３】
同様に、第三区間配電線８３の配電トランス設置点００３、００４には、単相型あるいは３相型の配電トランス１０３、１０４がそれぞれ接続されている。また、第四区間配電線８４の配電トランス設置点００５、００６には、単相型あるいは３相型の配電トランス１０５、１０６がそれぞれ接続されている。第五区間配電線８５の配電トランス設置点００７、００８には、単相型あるいは３相型の配電トランス１０７、１０８がそれぞれ接続されている。第六区間配電線８６の配電トランス設置点００９、０１０には、単相型あるいは３相型の配電トランス１０９、１０１０がそれぞれ接続されている。
【００１４】
さらに、図１において、制御センター（ＣＣ）１１は、計算機等から構成され、相電流検出器７３及び零相電流検出器７５に接続されている。配電トランス１０１〜１０１０の各相切替子局（子局：Ｔ１〜Ｔ１０）１３１〜１３１０は、通信線１２を通じて制御センター（ＣＣ）１１に接続されている。また、相切替開閉器（Ｓ）１４１〜１４１０は、配電トランス設置点００１〜０１０と配電トランス１０１〜１０１０の間にそれぞれ挿入されている。さらに、変流器１５１〜１５１０は、配電トランス１０１〜１０１０の負荷電流を取り込み、相切替子局（Ｔ１〜Ｔ１０）１３１〜１３１０へ出力する。
【００１５】
そして、同一母線５には、配電線は通常、複数本（例えば２本から６本）接続されているのが一般的であり、配電線上の設備は、上記と類似の構成である。制御センター（ＣＣ）１１は、配電線毎に設置されている。
【００１６】
つぎに、この実施の形態１に係る３相回路の負荷不平衡解消制御システムの動作について図面を参照しながら説明する。
【００１７】
制御センター（ＣＣ）１１は、変流器（ＣＴ）７１の２次電流により、切り替え操作が必要な相（Ａ、Ｂ、Ｃ相）を選択する。さらに、切り替え対象の配電トランス１０１〜１０１０を選択し、通信線１２を介して子局１３１〜１３１０へ制御信号を送信し、相切替開閉器１４１〜１４１０を制御する。
【００１８】
なお、配電トランス１０１〜１０１０の電流を取り込んでいる変流器１５１〜１５１０は、設備容量に比し、負荷電流が極端に少ない場合には、制御効果が現われない為、制御の要／否の情報を得るためのものである。
【００１９】
ここで、３相回路の負荷不平衡解消制御システムに使用されている相切替開閉器ついて図面を参照しながら説明する。
【００２０】
図２は、この発明の実施の形態１に係る３相回路の負荷不平衡解消制御システムの相切替開閉器の構成を示す図である。
【００２１】
図２において、相切替開閉器１４は、一方の固定側電極端子１４ａと、他方の固定側電極端子１４ｂと、可動側共通電極端子１４ｃとを有する。また、相切替開閉器１４は、固定側電極端子１４ａ側が閉のときに閉じる補助接点と、固定側電極端子１４ｂ側が閉のときに閉じる補助接点を有している。
【００２２】
また、図２において、開閉器本体１４ｄ、１４ｅは、真空スイッチ管や、ＳＦ６ガス管などである。導電性の操作棒１４ｆ、１４ｇは、開閉器本体１４ｄ、１４ｅを開閉させる。また、天秤棒式の導電性の操作棒１４ｈは、開閉器本体１４ｄ、１４ｅを操作する操作部品連結点１４ｉ、１４ｊと、支点１４ｋとを有する。
【００２３】
さらに、図２において、導体１４ｍは、フレキシブル性に富んでいる。保持バネ１４ｎは、バネを固定する固定点１４ｐと、バネの操作棒上の可動側点１４ｑとを有する。また、操作棒１４ｒ、１４ｓは、絶縁性に富んでいる。さらに、可動鉄心１４ｔ、１４ｓは、操作用の電磁石のコイル１４ｖ、１４ｗに吸引される。
【００２４】
図２に示す相切替開閉器１４は、左側（固定側電極端子１４ａ側）の開閉器本体１４ｄが閉じている状態を、右側（固定側電極端子１４ｂ側）の開閉器本体１４ｅが開放している状態を示す。
【００２５】
この場合、固定点１４ｐ及び可動側点１４ｑと保持バネ１４ｎは、トグル機構を構成し、固定側電極端子１４ａ側が閉路、固定側電極端子１４ｂ側が開路状態を保持し、固定側電極端子１４ａ側と固定側電極端子１４ｂ側とが同時に閉路しない構造となっている。
【００２６】
図２において、固定側電極端子１４ａ側を開路、固定側電極端子１４ｂ側を閉路する場合には、コイル１４ｖを励磁することにより、可動鉄心１４ｔが吸引される。そして、絶縁性の高い操作棒１４ｒを介して、この操作棒１４ｈの左側が下がり、トグル機構の固定点１４ｐ、可動側点１４ｑと保持バネ１４ｎが固定側電極端子１４ｂ側を閉路、固定側電極端子１４ａ側を開路させる動作となり、固定側電極端子１４ｂ側の閉路状態を保持することになる。
【００２７】
この相切替開閉器１４によれば、同時に、固定側電極端子１４ａ側と、固定側電極端子１４ｂ側とが閉路することはなく、安全で、かつ確実に、しかも高速で、相切替えを行うことが可能である。
【００２８】
つづいて、３相回路の負荷不平衡解消制御システムに使用されている他の相切替開閉器ついて図面を参照しながら説明する。
【００２９】
図３は、この発明の実施の形態１に係る３相回路の負荷不平衡解消制御システムの他の相切替開閉器の構成を示す図である。
【００３０】
図３に示す相切替開閉器１４’は、開閉器本体１４ｄ、１４ｅを水平に並べたものである。但し、機構は各電極を対向させているので、支点１４ｋを対称に可動部分が作動する。開閉器本体１４ｄを閉路する為には、電磁石のコイル１４ｖを励磁し、可動鉄心１４ｔを吸引して目的を達成することになる。また、開閉器本体１４ｅを閉路する為には、電磁石のコイル１４ｗを励磁し、可動鉄心１４ｕを吸引して目的を達成することになる。なお、図３では、公知のトグル機構は図示していないが保有している。
【００３１】
図４は、図１に示す３相回路の負荷不平衡解消制御システムの一部の詳細構成を示す図である。
【００３２】
図４において、変流器（ＣＴ）７１の２次回路の各相には、過電流継電器（ＯＣＲ）７２Ａ、７２Ｂ、７２Ｃが設置されている。これら過電流継電器（ＯＣＲ）７２Ａ、７２Ｂ、７２Ｃには、各相の相電流検出器７３Ａ、７３Ｂ、７３Ｃがそれぞれ接続されている。また、変流器（ＣＴ）７１の残留回路には、地絡過電流継電器（ＯＣＧＲ）７４が設置されている。この地絡過電流継電器（ＯＣＧＲ）７４には、零相電流検出器７５が接続されている。そして、各相の相電流検出器７３Ａ、７３Ｂ、７３Ｃと、零相電流検出器７５は、制御センター（ＣＣ）１１に接続されている。
【００３３】
図５は、この発明の実施の形態１に係る３相回路の負荷不平衡解消制御システムの相電流検出器、零相電流検出器、及び制御センターの詳細構成を示す図である。
【００３４】
図５において、制御センター（ＣＣ）は、設備データベース１１０と、比較部１１１〜１１３と、出力パターン演算部１１４と、入出力信号伝送部１１５と、警報出力部１１６とを有する。この設備データベース１１０には、配電線毎にトランス形態、容量などの設備データが登録されている。
【００３５】
また、図５において、各相の相電流検出器７３Ａ、７３Ｂ、７３Ｃは、それぞれ、入力端子７３１、７３２と、入力トランス７３３と、出力回路７３４とから構成されている。また、零相電流検出器７５は、入力端子７５１、７５２と、入力トランス７５３と、出力回路７５４とから構成されている。
【００３６】
図６は、この発明の実施の形態１に係る３相回路の負荷不平衡解消制御システムの相切替子局の詳細構成を示す図である。
【００３７】
図６において、相切替子局１３は、信号送受信部１３ａと、開閉器制御部１３ｂと、負荷電流収集部１３ｃとを有する。なお、この相切替子局１３は、マイクロプロセッサ等から構成されている。
【００３８】
信号送受信部１３ａは、通信線１２を通じて制御センター（ＣＣ）１１に接続されている。また、開閉器制御部１３ｂは、出力線を介して各相の相切替開閉器１４ＡＢ、１４ＣＸ、１４ＢＣ、１４ＡＸ、１４ＣＡ、１４ＢＸに接続されている。この開閉器制御部１３ｂは、各相切替開閉器１４ＡＢ〜１４ＢＸのアドレス部と、各相切替開閉器１４ＡＢ〜１４ＢＸを制御する出力リレーを含む。さらに、負荷電流収集部１３ｃは、各相の変流器１５Ａ〜１５Ｃに接続され、配電トランスの負荷電流をオンラインで収集する。
【００３９】
この実施の形態１に係る３相回路の負荷不平衡解消制御システムの制御センターの動作について図面を参照しながら説明する。
【００４０】
図７は、この発明の実施の形態１に係る３相回路の負荷不平衡解消制御システムの制御センターの動作を示すフローチャートである。
【００４１】
ステップ１１０１において、制御センター（ＣＣ）１１は、相電流検出器７３Ａ、７３Ｂ、７３Ｃから、変流器（ＣＴ）７１の２次電流である各相（Ａ、Ｂ、Ｃ相）の相電流を入力する。また、零相電流検出器７５から、零相電流を入力する。
【００４２】
次に、ステップ１１０２において、零相電流が所定の値よりも大きく、相切替えの必要が生じた場合には、各相（Ａ、Ｂ、Ｃ相）の相電流を比較する。制御センター（ＣＣ）１１は、比較部１１１により、Ａ相電流とＢ相電流の大きさを比較する。同様に、比較部１１２により、Ｂ相電流とＣ相電流の大きさを比較する。比較部１１３により、Ｃ相電流とＡ相電流の大きさを比較する。
【００４３】
次に、ステップ１１０３において、相切替の出力パターンを決定する。制御センター（ＣＣ）１１は、出力パターン演算部１１４により、比較部１１１、１１２、１１３の比較結果をさらに比較処理し、最大電流相と最少電流相を判定する。すなわち、不平衡の負荷を何処に切り替えるかを、設備データベース１１０の設備データと、相切替子局１３から上がってくる配電トランスの現在の負荷データ（監視信号）とに基づいて演算する。設備データベース１１０に登録されている、配電線上に設置された配電トランスの単相、３相の区別、容量などと、現場から収集される配電トランスの実際の負荷電流量とに基づいて、出力パターン演算部１１４により、切替え必要量、切替え必要相を幾ら、どの相からどの相へ切り替えるかが演算され、それに合致する最適な相切替の出力パターンが決定される。
【００４４】
『Ａ相電流とＢ相電流の差』＞『Ｂ相電流とＣ相電流の差』＞『Ｃ相電流とＡ相電流の差』という関係である場合には、例えば、「Ａ相とＣ相を入れ替え」の相切替の出力パターンを選択する。図８は、他の相切替の出力パターンの例を示す図である。
【００４５】
次に、ステップ１１０４において、制御センター（ＣＣ）１１は、入出力信号伝送部１１５により、決定された相切替の出力パターンに基づいて、対象となった配電トランスに設けられた相切替開閉器に対応する相切替子局１３対して、制御信号を出力して相切替制御を速やかに実施する。なお、相切替制御が完了すると、警報出力部１１６の時限回路（タイマ）をリセットする。この相切替制御の完了の判断は、零相電流検出器７５から入力する零相電流が小さくなったときである。
【００４６】
ここで、具体的な相切替制御について、図９を参照しながら説明する。
【００４７】
図９は、この発明の実施の形態１に係る３相回路の負荷不平衡解消制御システムを、多重接地系統における高圧配電系統に適用した場合の現在相負荷と更新相負荷を示す図である。
【００４８】
図９において、左側欄に現在相負荷、右側欄に不平衡解消の為の相切替えを実施した結果（更新相負荷）を、それぞれ示す。また、相電流は、相電圧６．６ｋＶ（線間１１．４ｋＶ）とした場合で、１００パーセント負荷時を表わす。また、零相電流は、各相の電流位相夫々、１２０度が保たれている。
【００４９】
さらに、図９において、配電トランス設置点００３、００４及び００６の単相トランスの切替えを実施したことを示す。即ち、配電トランス設置点００３では、Ａ相において現在、単相１００ｋＶＡ＋３相５０ｋＶＡ、Ｃ相において現在、単相０ｋＶＡ＋３相５０ｋＶＡの負荷を、更新後は、Ａ相には、単相０ｋＶＡ＋３相５０ｋＶＡへ、Ｃ相には、単相１００ｋＶＡ＋３相５０ｋＶＡへ切り替えたことを示す。
【００５０】
図９に示すように、相負荷の切替えを行うことにより、零相分電流（３Ｉ０）は、５９．２Ａから０．９Ａへと、大幅に改善される。また、地絡過電流継電器（ＯＣＧＲ）７４の保護機能は、初期の目標通り発揮できることになる。
【００５１】
次に、ステップ１１０５において、制御センター（ＣＣ）１１は、警報出力部１１６により、相切替制御を開始すると同時に時限回路（タイマ）を駆動し、制限時間を監視する。すなわち、動作時間特性に基づき、検出された零相電流から制限時間を求め、この制限時間が経過すると、地絡過電流継電器（ＯＣＧＲ）が誤動作するという警報信号を出力する。
【００５２】
図１０は、負荷の相切替え完了迄の制限時間と零相電流の関係を、地絡過電流継電器（ＯＣＧＲ）の特性を考慮して示す図である。
【００５３】
図１０では、変流器（ＣＴ）７１の２次定格電流を、例えば５Ａ＝１（Ｐ．Ｕ．：パーユニット）とし、地絡過電流継電器（ＯＣＧＲ）７４の動作電流セット値が０．１（Ｐ．Ｕ．）の場合の許容残留電流（ＯＣＧＲに流入する電流）を０．０５（Ｐ．Ｕ．）としたときの動作時間特性の例を示す。
【００５４】
この動作時間特性は、残留回路電流、つまり零相電流の大きさに対応している。この動作時間特性内に、相切替を制御すれば、地絡過電流継電器（ＯＣＧＲ）の誤動作を防止できる。即ち、相切替え制御がこの動作時間特性よりも遅れると、地絡過電流継電器（ＯＣＧＲ）が誤動作することになる。
【００５５】
地絡過電流継電器（ＯＣＧＲ）の一般的な動作時間は、動作電流セット値の１５０％で４秒、２００％で１．５秒の反限時特性の過電流リレーが使用されている。従って、実際の不平衡解消制御、つまり相切替え制御は、１〜３秒程度の時間で実行することになる。
【００５６】
図１１から図１４までは、配電トランスの接続例を示す図である。
【００５７】
図１１は、ある負荷点に単相トランスが設置されている場合の相切替開閉器の設置方法を示す図である。
【００５８】
図１１において、高圧３相負荷線と低圧単相負荷線の間に、単相の配電トランス１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃが接続されている。低圧単相負荷線の各相には、単相負荷１６Ａ、１６Ｂ、１６Ｃが接続されている。また、相切替開閉器１４ＡＢ、１４ＣＸ、１４ＢＣ、１４ＡＸ、１４ＣＡ、１４ＢＸは、それぞれ高圧３相負荷線と単相の配電トランス１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃの間に挿入されている。
【００５９】
また、図１１において、相切替子局１３は、制御線を通じて相切替開閉器１４ＡＢ、１４ＣＸ、１４ＢＣ、１４ＡＸ、１４ＣＡ、１４ＢＸに接続され、監視線を通じて配電トランス１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃの負荷電流を監視するための変流器（ＣＴ）１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃに接続されている。
【００６０】
相切替開閉器１４ＡＢ、１４ＣＸ、１４ＢＣ、１４ＡＸ、１４ＣＡ、１４ＢＸは、夫々Ａ、Ｂ、Ｃ相にも接続可能であり、またＣ、Ａ、Ｂ相に切り替える事も、全てＡ相、或はＢ相、或はＣ相に集中することも可能である。
【００６１】
図１１において、制御センター（ＣＣ）１１から相切替開閉器に対する制御信号は相切替子局１３に送られてくる。この相切替子局１３からは、制御線を介して、該当の相切替開閉器の切替指令を出す。
【００６２】
例えば、現在、高圧３相負荷線のＡ相に接続されている配電トランス１０Ａの接続をＣ相へ変更する場合は、相切替開閉器１４ＣＸのｂ側端子からａ側端子へ切替えを行う信号を制御センター（ＣＣ）１１から相切替子局１３に対して送信する事により、その目的を達成する事が出来る。
【００６３】
図１２は、図１１から単相トランスを１つ除外した場合の配電トランスの接続例を示す図である。
【００６４】
図１２において、単相の配電トランス１０Ｃ（及びその周辺機器）以外は図１１と同一の為、説明は省略する。
【００６５】
図１３は、ある負荷点に単相トランス３台と３相トランス１台が設置されている場合の相切替開閉器の設置方法を示す図である。
【００６６】
図１３において、高圧３相負荷線と低圧単相負荷線の間の単相の配電トランス１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃの接続は、図１１と同様である。高圧３相負荷線と低圧３相負荷線の間に、３相の配電トランス１０ＡＢＣが接続されている。低圧３相負荷線には、３相負荷１６ＡＢＣが接続されている。
【００６７】
この場合、低圧単相負荷線と低圧３相負荷線とは、図１３に示すように、分離しておく必要がある。なんとなれば、相切替えで相順が変ると、３相負荷１６ＡＢＣでは３相電動機の回転方向が逆となり、重大問題が発生する危険がある為である。
【００６８】
図１３における動作については、図１１の場合と同様な為、説明は省略する。
【００６９】
図１４は、図１３から単相トランスを１つ除外した場合の配電トランスの接続例を示す図である。
【００７０】
この場合も、低圧単相負荷線と低圧３相負荷線とは分離しておく必要がある。図１４における動作は、図１１の場合と同様な為、説明は省略する。
【００７１】
さて、前述した図９の例の場合は、配電トランス設置点００３、００４及び００６とも設備形態が図１４の場合である。
【００７２】
配電トランス設置点００３及び００４は、相切替え前は、１００ｋＶＡ単相トランス１０ＡはＡ相に、５０ｋＶＡ単相トランス１０ＢはＢ相に、５０ｋＶＡ３相用トランス１０ＡＢＣは各相に接続されていた。しかし、零相電流が大きすぎ、相切替えの必要が生じた為、単相トランス１０ＡのＡ相の１００ｋＶＡをそのまま、Ｃ相へ切り替えたことを示している。
【００７３】
また、配電トランス設置点００６は、切り替え前は５０ｋＶＡの単相トランス１０Ａ、１０ＢがＡ相とＢ相に、５０ｋＶＡ３相用トランス１０ＡＢＣが各相に接続されていた。この接続を、Ａ相の５０ｋＶＡ単相トランス１０ＡをＣ相に切り替えたことを示している。
【００７４】
なお、相切替開閉器を２台直列に使用しているのは、Ａ相からＢ相へ、またはＣ相への切り替えが任意に可能とする為の必要、且つ最小限の手段である。
【００７５】
この実施の形態１に係る３相回路の負荷不平衡解消制御システムで使用している相切替開閉器１４、１４’は、負荷電流を開閉する能力を持つ２つの開閉器を有し、この開閉器の一方が閉路すると他方は必ず開路となる機械的なインターロック構造を有している為、ある相から他の相への切替えが、信頼性を高くする事が可能となり、相負荷の不平衡を容易に且つ、安心して行う事が出来、地絡過電流継電器（ＯＣＧＲ）の誤動作を防止することができる。
【００７６】
また、相切替開閉器１４、１４’を２台直列に使用しているので、３相回路の或相の負荷を他の相への切替えに留まることなく、もう一つの相への切替えも容易に且つ、信頼高く切替えることができる。
【００７７】
また、相負荷の切り替えを実施するに当たり、各相電流を比較し、最大電流の現れた相の負荷を最少電流が認められた相へ切り替えを行うようにしている為、確実に３相回路の不平衡を解消することができる。
【００７８】
さらに、切替えを要する最大電流の現れた相の電流により、地絡過電流継電器（ＯＣＧＲ）の動作時間特性と協調を採り、地絡過電流継電器が誤動作する前に、所定の不平衡を解消する制御を行うことができる。
【００７９】
【発明の効果】
この発明に係る３相回路の負荷不平衡解消制御システムは、以上説明したとおり、最大電流の現れた相の負荷を最少電流が認められた相へ切り替え、確実に３相回路の不平衡を解消することができ、地絡過電流継電器（ＯＣＧＲ）の誤動作を防止することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１に係る３相回路の負荷不平衡解消制御システムを、多重接地系統における高圧配電系統に適用した場合の構成を示す図である。
【図２】 この発明の実施の形態１に係る３相回路の負荷不平衡解消制御システムの相切替開閉器の構成を示す図である。
【図３】 この発明の実施の形態１に係る３相回路の負荷不平衡解消制御システムの他の相切替開閉器の構成を示す図である。
【図４】 図１に示す３相回路の負荷不平衡解消制御システムの一部の詳細構成を示す図である。
【図５】 この発明の実施の形態１に係る３相回路の負荷不平衡解消制御システムの相電流検出器、零相電流検出器、及び制御センターの詳細構成を示す図である。
【図６】 この発明の実施の形態１に係る３相回路の負荷不平衡解消制御システムの相切替子局の詳細構成を示す図である。
【図７】 この発明の実施の形態１に係る３相回路の負荷不平衡解消制御システムの制御センターの動作を示すフローチャートである。
【図８】 この発明の実施の形態１に係る３相回路の負荷不平衡解消制御システムの相切替の出力パターンの例を示す図である。
【図９】 この発明の実施の形態１に係る３相回路の負荷不平衡解消制御システムを、多重接地系統における高圧配電系統に適用した場合の現在相負荷と更新相負荷を示す図である。
【図１０】 この発明の実施の形態１に係る３相回路の負荷不平衡解消制御システムの負荷の相切替え完了迄の制限時間と零相電流の関係を示す図である。
【図１１】 ある負荷点に単相トランスが設置されている場合の相切替開閉器の設置方法を示す図である。
【図１２】 図１１から単相トランスを１つ除外した場合の配電トランスの接続例を示す図である。
【図１３】 ある負荷点に単相トランス３台と３相トランス１台が設置されている場合の相切替開閉器の設置方法を示す図である。
【図１４】 図１３から単相トランスを１つ除外した場合の配電トランスの接続例を示す図である。
【符号の説明】
１ 受電線、２ 受電遮断器、３ 主変圧器、４ バンク２次遮断器、５ 高圧母線、６ フィーダー遮断器、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ 配電トランス、１１制御センター（ＣＣ）、１３ 相切替子局、１４、１４’ 相切替開閉器、７１ 変流器（ＣＴ）、７２、７２Ａ、７２Ｂ、７２Ｃ 過電流継電器（ＯＣＲ）、７３、７３Ａ、７３Ｂ、７３Ｃ 相電流検出器、７４ 地絡過電流継電器（ＯＣＧＲ）、７５ 零相電流検出器、１１０ 設備データベース、１１１、１１２、１１３ 比較部、１１４ 出力パターン演算部、１１５ 入出力信号伝送部、１１６ 警報出力部。
Claims (3)
- 高圧配電線に設けられた変流器の２次回路に流れる相電流を検出する相電流検出器と、
前記変流器の残留回路に流れる零相電流を検出する零相電流検出器と、
前記高圧配電線の各相と、高圧及び低圧配電線間に設けられた配電トランスの１次側と接続するための相切替開閉器と、
前記零相電流検出器により検出された零相電流が所定の値よりも大きい場合には、前記相電流検出器により検出された各相の相電流に基づいて、最大電流の現れた相の負荷を最少電流が認められた相へ切り替えを行うように制御信号を出力する制御センターと、
前記制御信号に基づいて前記相切替開閉器の相切替を制御する相切替子局とを備え、
前記制御センターは、前記零相電流検出器により検出された零相電流に対応する相切替制御の制限時間を求め、この制限時間が経過すると、前記変流器の残留回路に接続された地絡過電流継電器が誤動作するという警報信号を出力する
ことを特徴とする３相回路の負荷不平衡解消制御システム。 - 高圧配電線に設けられた変流器の２次回路に流れる相電流を検出する相電流検出器と、
前記変流器の残留回路に流れる零相電流を検出する零相電流検出器と、
前記高圧配電線の各相と、高圧及び低圧配電線間に設けられた配電トランスの１次側と接続するための相切替開閉器と、
前記零相電流検出器により検出された零相電流が所定の値よりも大きい場合には、前記相電流検出器により検出された各相の相電流に基づいて、最大電流の現れた相の負荷を最少電流が認められた相へ切り替えを行うように制御信号を出力する制御センターと、
前記制御信号に基づいて前記相切替開閉器の相切替を制御する相切替子局とを備え、
前記相切替開閉器は、第１の相切替開閉器と第２の相切替開閉器が直列に接続され、前記高圧配電線の第１相から第２相へ、又は第１相から第３相へ切り替え、
前記制御センターは、前記零相電流検出器により検出された零相電流に対応する相切替制御の制限時間を求め、この制限時間が経過すると、前記変流器の残留回路に接続された地絡過電流継電器が誤動作するという警報信号を出力する
ことを特徴とする３相回路の負荷不平衡解消制御システム。 - 高圧配電線に設けられた変流器の２次回路に流れる相電流を検出する相電流検出器と、
前記変流器の残留回路に流れる零相電流を検出する零相電流検出器と、
前記高圧配電線の各相と、高圧及び低圧配電線間に設けられた配電トランスの１次側と接続するための相切替開閉器と、
前記零相電流検出器により検出された零相電流が所定の値よりも大きい場合には、前記相電流検出器により検出された各相の相電流に基づいて、最大電流の現れた相の負荷を最少電流が認められた相へ切り替えを行うように制御信号を出力する制御センターと、
前記制御信号に基づいて前記相切替開閉器の相切替を制御する相切替子局とを備え、
前記相切替開閉器は、第１の相切替開閉器と第２の相切替開閉器が直列に接続され、前記高圧配電線の第１相から第２相へ、又は第１相から第３相へ切り替え、
前記第１及び第２の相切替開閉器は、それぞれ第１の端子、第２の端子、及び共通端子を有し、
前記第１の相切替開閉器の第１及び第２の端子が前記高圧配電線の第１及び第２相にそれぞれ接続され、
前記第２の相切替開閉器の第１及び第２の端子が前記高圧配電線の第３相及び前記第１の相切替開閉器の共通端子にそれぞれ接続され、前記第２の相切替開閉器の共通端子が前記配電トランスの１次側に接続され、
前記制御センターは、前記零相電流検出器により検出された零相電流に対応する相切替制御の制限時間を求め、この制限時間が経過すると、前記変流器の残留回路に接続された地絡過電流継電器が誤動作するという警報信号を出力する
ことを特徴とする３相回路の負荷不平衡解消制御システム。
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