JP3899215B2 - 配電系統の事故復旧方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、停電時間を軽減する配電系統の事故復旧方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
配電系統は、配電用変電所から電力需要家まで電力を送る末端の電力系統である。配電系統の送電線は一般にフィーダと呼ばれ、フィーダ遮断器を介して配電用変電所の変圧器2次側母線に接続されている。電力需要家まで至る送電線には、数kmごとに柱上開閉器が設備されており、地絡、短絡等の系統事故が発生した場合、事故区間を切り離すことができるように構成されている。この開閉器を区分開閉器と称している。また、事故区間以降の健全な系統に対して電力を供給することを可能にするため、他のフィーダから電力融通を行えるように、他のフィーダと接続するための連絡用開閉器が設備されている。
【0003】
従来の配電自動化システムにおいては、系統事故が発生した場合、変電所の保護装置が動作し、まず、フィーダ遮断器が開放(オフ)する。これにより、系統電圧が失われたことで、対象フィーダにおける全ての区分開閉器が開放(オフ)となる。その後、回復性事故の回復時間を見込んで数10秒の時限をもってフィーダ遮断器が自動投入され、各区分開閉器は、それぞれ電源側電圧の回復後10秒前後の時限をおきながら、フィーダ遮断器に近い位置の開閉器から順に自動投入される。系統事故が復旧していた場合、これで停電は回復することになるが、系統事故が継続していた場合、事故区間の直前の区分開閉器が投入された時点で再びフィーダ遮断器が開放し健全区間も含め停電する。このとき、どの区分開閉器により再停電したか判断できるので、その後、上記と同様の手順により、事故区間の前の区間まで電力を供給し、回復操作が終了する。以上のような配電系統運用方法を時限順送方式と称しており、広く採用されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
従来の時限順送方式では、系統事故が継続している場合、上記のように、健全な区間が2回停電することになる。したがって、区分開閉器を投入する前に事故が回復しているかどうかを判別し、事故が継続している場合、事故区間の直前の区分開閉器を投入しないようにすることができれば、停電は1回で済むことになる。
【0005】
本発明は、自然に回復する回復性事故と回復せずに継続する永久事故を判別し、回復性事故の場合は再送電により速やかに停電を終わらせ、永久事故の場合は再送電を取り止めることで健全な配電系統区間の再停電を防止することを可能にする配電系統の事故復旧方法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は、遮断器を介して配電用変電所の母線に接続され、配電用送電線の事故区間を切り離すための区分開閉器を各所に設けた配電系統にあって、該送電線の事故発生時には、遮断器を一旦開放し、遮断器の投入後、該母線に近い区分開閉器から順に区分開閉器を投入する配電系統の事故復旧方法において、
各区分開閉器ごとに区分開閉器を投入することで充電される配電用送電線区間に小電流を通流することで当該送電線区間の短絡あるいは地絡のような系統事故点が存在するかどうかを判定する開閉器対応の判定手段を設け、この判定手段によって系統事故点が存在するとの判定の場合、この判定に基づいて、当該区分開閉器の投入を実施しないようにしたことを特徴とする配電系統の事故復旧方法を開示する。
【0010】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図1、図2、及び図3により説明する。
図1は全体構成図である。図の主回路は、配電変電所1の変圧器2次母線2、フィーダ遮断器3、送電線4、区分開閉器5、6、7、及び事故回復判定回路8、9、10から成っており、各事故回復判定回路8、9、10は、それぞれ抵抗等の電流制限素子11、12、13、スイッチ14、15、16で構成されている。また、制御系は、電圧検出器17と電流検出器18の出力から送電線の事故発生を検知してフィーダ遮断器3を遮断し、また復旧操作時はフィーダ遮断器3を投入するフィーダ遮断器制御装置19、電圧検出器20、21、22の出力から送電線4の電圧回復を検出して、それぞれ区分開閉器5、6、7を投入する区分開閉器制御装置23、24、25、区分開閉器投入前にスイッチ14、15、16を投入して電流検出器26、27、28を介して得られる電流値の大きさにより、事故回復を判断する事故回復判定装置29、30、31、及び通信回線32を介して各機器の操作を行う監視制御装置33から成っている。
【0011】
監視制御装置33は、通信回線32を介して、遮断器制御装置19への遮断器3の投入指令/開放指令、区分開閉器制御装置23〜25への開閉器5〜7の投入指令/開放指令(但し、母線に近い順の開閉器から順次投入を行う)、判定装置29〜31への判定スイッチ14〜16の投入指令/開放指令を送出する。更に監視制御装置33は、制御装置19、23〜25、29〜31の各検出信号や操作結果を示す信号を、通信回線32を介して取り込む。
尚、監視制御装置33が集中的に監視及び制御する上記のやり方のほかに、各制御装置19、23〜25、29〜31が自律分散的に自己判断して、対応する機器を直接に制御する例もある。この場合、監視制御装置33は、全体的なことに関するもののみの監視制御を負担する。勿論、自律分散的な場合にあっても、監視制御装置は、できるだけ多くの各制御指令を受け取るようにすることが好ましい。全体監視制御にかかわる情報として利用できるためである。
以下では、監視制御装置33が集中的に監視制御するやり方を前提として説明する。
【0012】
図2は事故回復判定装置29、30、31の内、29を代表させて、その内部構成を示しており、演算処理回路29a、記憶回路29b、通信インタフェース回路29c、入力回路29d、及び出力回路29eで構成されている。記憶回路29bには、演算処理回路29aが担う演算処理手順を予め記憶させておき、演算処理回路29aは、演算処理回路29bに記憶されている演算処理手順に従って図3にフロー図で示す処理を実行する。すなわち、処理41で監視制御装置33からの事故回復判定動作指令を、通信回線32及び通信インターフェース回路29cを介して受信し、事故回復判定動作を開始する。次に処理42で出力回路29eを介して操作信号c1を出力することで事故回復判定回路8のスイッチ14をオン操作し、処理43で電流検出器26、入力回路29dを介して事故回復判定回路8の電流i1を検出し、処理44で電流i1の大きさを判定し送電線の浮遊容量の充電電流以上の電流が流れている場合、事故が継続しているものと判定し、判定処理が終了すると処理45でスイッチ14をオフ操作し、その後、処理46で通信インタフェース29cを介して判定結果を監視制御装置33に送る。監視制御装置33では、事故が継続しているとの判定結果の場合、区分開閉器5の投入操作を阻止するための指令を区分開閉器制御装置23に送信する。
【0013】
ここで、送電線において線間短絡あるいは地絡のような系統事故が発生した場合を考える。系統事故は、樹木の一時接触などのように、フィーダ遮断器を開放し事故点への電圧印加を一旦停止するとアークが消滅し絶縁特性を回復する回復性事故と、金属物接触のように回復しない永久事故がある。図4に示す従来システムにおいて区分開閉器5、6の間の送電線で永久事故が発生した場合のフィーダ遮断器および各区分開閉器の動作を考える。そのために、まず、図5及び図6により事故時の回路現象を説明する。図5は線間短絡の例であり、短絡している相間を循環電流i4が流れる。図5においては、系統を3相回路で表わしており、図中の記号は各相を添え字a、b、cで示している。また、34は中性点接地抵抗、35、36は系統の浮遊容量である。図6は、地絡の場合であり、中性点接地抵抗34を介して地絡電流i5が流れる。図7の(1)、(2)、(3)はそれぞれフィーダ遮断器3の動作、事故電流i4、i5および区分開閉器5の動作を波形で表現したものであり、遮断器および開閉器については、Highは投入状態(オン状態)、Lowは開放状態(オフ状態)を表している。事故発生時点をt1とすると、図4のフィーダ遮断器制御装置19が事故を検知し、波形(1)のようにフィーダ遮断器3を開放する。その後、系統電圧が失われるので、区分開閉器制御装置23、24、25により各区分開閉器5、6、7がそれぞれ開放される。波形(3)は区分開閉器5の動作を示している。その後、各制御装置は復旧操作を開始し、フィーダ遮断器3は回復性事故の回復時間を見込み、30秒程度の時限をおいてt2の時点で投入される。区分開閉器5は電源側電圧の回復後、10秒程度の時限をおいて波形(3)に示すようにt3の時点で投入されるが、永久事故の場合、再びフィーダ遮断器3が開放する。その後、上記の一連の動作を繰り返すが、2回目の投入では、1回目の投入時、区分開閉器5を投入した時点でフィーダ遮断器3が再度遮断されたことから事故区間が分かっているので、復旧操作はフィーダ遮断器3の投入までで終了する。以上のように、従来システムでは、事故区間から電源側の健全系統が2回停電することになる。
【0014】
これに対し、図1の発明を適用したシステムにおいては、事故発生時、図8、図9に示すように、区分開閉器5を投入する前に事故回復判定回路8が動作し、電流制限素子11(図では11a)を介して、電流i6、i7が流れる。本システムにおいて、区分開閉器5、6の間の送電線で永久事故が発生した場合のフィーダ遮断器3および区分開閉器5の動作を考える。図10の(1)、(2)、(3)、(4)はそれぞれフィーダ遮断器3の動作、事故電流i6、i7、区分開閉器5、および事故回復判定用スイッチ14の動作を波形で表現したものであり、スイッチ類の動作はHighは投入状態(オン状態)、Lowは開放状態(オフ状態)を表している。事故発生時点をt1とすると、図1のフィーダ遮断器制御装置19が事故を検知し、図10の波形(1)のようにフィーダ遮断器3を開放する。その後、系統電圧が失われるので、区分開閉器制御装置23、24、25により各区分開閉器5、6、7がそれぞれ開放される。波形(3)は区分開閉器5の動作を表わしている。次に各制御装置は復旧操作を開始する。フィーダ遮断器3は回復性事故の回復時間を見込み、30秒程度の時限をおいてt2の時点で投入される。その後、波形(4)に示すようにスイッチ14が投入され、事故回復判定装置29が電流検出器26を介して得た電流値の大きさにより事故の回復を判定する。この場合、事故電流が流れるので、区分開閉器5の投入はロックされる。従って、健全区間の停電は1回のみで復旧操作が完了する。
【0015】
図11、図12、図13は、本発明の変形例であり、図11は図1に対し、各事故回復判定回路29に電圧検出器51、52、53を追加したものとなっている。したがって、図12に示す事故回復判定回路29の内部構成も電圧v1検出を追加した入力回路29fを用いている。更に、処理手順についても、処理47、48のように事故回復判定回路29の電圧も判定するようにしている。地絡事故の場合、系統の事故相電圧が低下するので、これにより、地絡事故を検出することができる。特に、図14、図15に示すような非接地系統では、中性点接地抵抗は無く、零相電圧検出回路37により、高抵抗接地されているだけなので、地絡電流は微弱であり、本変形例のように、相電圧の低下により事故継続を判定するのが効果的である。
【0016】
【発明の効果】
本発明によれば、区分開閉器を投入する前に事故が回復しているかどうかを判別し、事故が継続している場合、事故区間の直前の区分開閉器を投入しないようにすることができるので、配電系統の事故復旧操作時における健全区間の停電は1回で済むことになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の事故復旧システム例を示す図である。
【図2】本発明の事故回復判定装置の実施態様図である。
【図3】図2の判定装置の処理フローを示す図である。
【図4】従来の事故復旧システムを示す図である。
【図5】線間短絡事故例を示す図である。
【図6】地絡事故例を示す図である。
【図7】従来例での制御タイムチャートを示す図である。
【図8】本発明での線間短絡事故例を示す図である。
【図9】本発明での地絡事故例を示す図である。
【図10】本発明の制御タイムチャートを示す図である。
【図11】本発明の事故復旧システムの他の例を示す図である。
【図12】本発明の事故回復判定装置の実施態様図である。
【図13】そのフローチャートである。
【図14】本発明の事故復旧システムの線間短絡事故への適用例図である。
【図15】本発明の事故復旧システムの地絡事故への適用例図である。
【符号の説明】
1 配電用変電所
2 母線
3 遮断器
4 配電用送電線
5〜7 区分開閉器
8〜10 事故回復判定回路
14〜16 スイッチ
19 遮断器制御装置
23〜25 区分開閉器制御装置
29〜31 事故回復判定装置
33 監視制御装置
Claims (1)
- 遮断器を介して配電用変電所の母線に接続され、配電用送電線の事故区間を切り離すための区分開閉器を各所に設けた配電系統にあって、該送電線の事故発生時には、遮断器を一旦開放し、遮断器の投入後、該母線に近い区分開閉器から順に区分開閉器を投入する配電系統の事故復旧方法において、
各区分開閉器ごとに区分開閉器を投入することで充電される配電用送電線区間に小電流を通流することで当該送電線区間の短絡あるいは地絡のような系統事故点が存在するかどうかを判定する開閉器対応の判定手段を設け、この判定手段によって系統事故点が存在するとの判定の場合、この判定に基づいて、当該区分開閉器の投入を実施しないようにしたことを特徴とする配電系統の事故復旧方法。
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