JP3899215B2 - 配電系統の事故復旧方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【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)

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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