JP3969509B2 - 三相配電系統における負荷分布推定方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、三相配電系統の線路電圧及び線電流を測定し、これらの測定値から電灯負荷のみならず高圧需要家も含んだ状態での各線間の負荷分布を高精度に推定するための負荷分布推定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
三相配電系統の稼動効率を向上させるため、電灯負荷用変圧器の接続相を相接続替えによりバランスさせ、線路電流のバランスを改善する方法が実施されている。
しかしながら、実際の系統には、電灯負荷以外にも高圧配電線に直接接続されている需要家が存在するため、電灯負荷のみをバランスさせても期待どおりの効果が得られないことがある。
【０００３】
また、配電線の各線間の負荷分担を推定する場合、三相の線路電流に着目して不平衡率を求め、その値が設定値以上であればアンバランスと判定して変圧器の相接続替えを行うのが一般的である。しかるに、接続替えは主に高所での作業が中心となり、多くの労力を費やして相接続替えを行ったとしても、前述のような理由でアンバランスが解消されないことが多々あるため、効率が悪いという問題があった。
【０００４】
そこで本発明は、三相配電系統の負荷分布を高精度かつ簡単に推定し、電灯負荷用変圧器の相接続替え作業を効率よく行えるようにした配電系統における負荷分布推定方法を提供しようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、三相配電系統の線路電圧，線電流の測定値，線間の負荷アドミタンスの関係を、α−β−０座標法に従ってある相を基準相としてα−β変換し、その結果から求めたβ相アドミタンスを３で除算することにより、ある線間の負荷アドミタンスを推定し、以後、基準相を順次変更してα−β変換及び線間の負荷アドミタンス推定を行い、これらの負荷アドミタンスから各線間の負荷分布を推定するものである。
【０００６】
請求項２記載の発明は、線路電圧の測定を不要としたものであり、三相平衡状態にあると仮定したときの三相配電系統の線路電圧算出値，線電流の測定値，線間の負荷アドミタンスの関係を、α−β−０座標法に従ってある相を基準相としてα−β変換し、その結果から求めたβ相アドミタンスを３で除算することにより、ある線間の負荷アドミタンスを推定し、以後、基準相を順次変更してα−β変換及び線間の負荷アドミタンス推定を行い、これらの負荷アドミタンスから各線間の負荷分布を推定するものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
図１は、この実施形態が適用される等価負荷モデル及び測定量を示している。図において、ａ，ｂ，ｃは三相の各相、ｖa，ｖb，ｖcは測定点における各相の対地電圧、ｉa，ｉb，ｉcは各相の線電流、１１，１２，１３は各線間に接続された負荷である。ここでは、負荷をΔ形負荷であると仮定しており、それぞれの等価アドミタンスをＹab，Ｙbc，Ｙcaとする。
なお、測定電圧は、対地電圧ではなく線間電圧としてもよい。図１から、次の関係が得られる。
【０００８】
【数１】
数式１から、３つのアドミタンスＹab，Ｙbc，Ｙcaを計算で求めようとしても、良く知られているように解くことができず、推定しかできない。
そこで発明者は、推定すべきＹが線間にあることに着目し、次の数式２で定義されるα−β−０座標変換のβ相を利用することを考えた。
ここで、α−β−０座標法は周知のように、次式で定義される。
【００１０】
【数２】
数式２において、Ｆは電圧ｖまたは電流ｉである。
数式２からわかるように、β相電圧ｖβとｂ，ｃ相間の線間電圧ｖbcとの間には、数式３のような関係がある。
【００１２】
【数３】
このようにｖβはｂ，ｃ相間の性質を持ち、同様にしてβ相電流ｉβにもそれに良く似た性質があると考えられるため、β相にはｂ，ｃ相間のアドミタンスＹbcが強く現れることが期待できる。
そこで、前述の数式１をα−β変換すれば、iβに関する以下の数式４が得られる。
【００１４】
【数４】
数式４からβ相アドミタンスＹβ（＝iβ／ｖβ）を求めると、数式５のようになる。
【００１６】
【数５】
数式５の右辺の中で、最大係数は求める線間負荷アドミタンスＹbcにかかる４である。
事実、バランス負荷であれば数式６が成り立つので、数式５は数式７のようになる。
【００１８】
【数６】
【数７】
いま、数式２から、β相に関わりのない相はａ相であることがわかるが、以後の説明を容易にするためβ相に関わりのない相を基準相と呼ぶこととする。
従って、線間負荷アドミタンスＹbcは、ａ相を基準相とする数式２のα−β変換により、数式８のように推定することができる。
【００２１】
【数８】
また、他の線間負荷アドミタンスＹca，Ｙbcについても、基準相をｂ相、ｃ相とする数式９、数式１０のα−β変換により、同様の手順で容易に求めることができる。すなわち、負荷アドミタンスＹcaについてはｂ相を基準とする数式９に基づき、負荷アドミタンスＹbcについてはｃ相を基準とする数式１０に基づいて推定する。
【００２３】
【数９】
【数１０】
上記のように、この実施形態では、三相配電系統の測定点で各相の線路電圧及び線電流を測定し、これらの測定値と線間の負荷アドミタンスとの関係をα−β−０座標法に基づきある相を基準相としてα−β変換し、β相アドミタンスからある線間の負荷アドミタンスを推定する。同様にして基準相をアダプティブに変更してα−β変換を行うことにより、各線間の負荷アドミタンスを順次推定していくものである。
このようにして三相の各線間の負荷アドミタンスを知ることができれば、負荷分布を推定することは容易である。
【００２６】
なお、本発明では配電系統における電圧の測定が必要であり、その測定作業自体が煩雑な場合がある。
そこで、請求項２に示すように簡易な推定方法として、系統の電圧はバランスしていると仮定すると、周知のように次の数式１１が成立するため、各相の電圧測定を省略することができる。
【００２７】
【数１１】
上記数式１１において、Ｖは定格電圧、ａは数式１２に示すとおりである。
【００２９】
【数１２】
この場合、各相を基準としたβ相電圧は数式１３のようになり、これらのβ相電圧ｖβをβ相アドミタンスＹβの算出に用いれば良い。
【００３１】
【数１３】
数式１３におけるθの値は、系統の力率を０．９〜１．０というように適宜仮定して求める。これらの数式と実測した各相の線電流とを用いて線間の負荷アドミタンスひいては線間の負荷分布を推定すればよい。
【００３３】
【発明の効果】
以上述べたように請求項１記載の発明によれば、各相の線路電圧及び線電流の測定値にα−β変換を施してβ相アドミタンスを求めるとともに、これに基づいてある基準相における線間負荷アドミタンスを推定し、以後、基準相を順次変更して同様の処理を行うことにより、各線間の負荷アドミタンスを推定することができる。これにより、高圧需要家も含めた各線間の負荷分布を高精度に推定することが可能になる。
従って、推定した負荷分布に基づく変圧器の相接続替え作業を適切に行うことができ、労力の軽減が期待できる。
【００３４】
また、請求項２に記載した簡易な推定方法によれば、各相の電圧測定が不要になるので、負荷分布推定作業の簡略化、効率向上が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態が適用される等価負荷モデル及び測定量を示す図である。
【符号の説明】
１１，１２，１３ 負荷アドミタンス
ｖa，ｖb，ｖc 対地電圧
ｉa，ｉb，ｉc 線電流
Claims (2)
- 三相配電系統の線路電圧，線電流の測定値，線間の負荷アドミタンスの関係を、α−β−０座標法に従ってある相を基準相としてα−β変換し、その結果から求めたβ相アドミタンスを３で除算することにより、ある線間の負荷アドミタンスを推定し、以後、基準相を順次変更してα−β変換及び線間の負荷アドミタンス推定を行い、これらの負荷アドミタンスから各線間の負荷分布を推定することを特徴とする三相配電系統における負荷分布推定方法。
- 三相平衡状態にあると仮定したときの三相配電系統の線路電圧算出値，線電流の測定値，線間の負荷アドミタンスの関係を、α−β−０座標法に従ってある相を基準相としてα−β変換し、その結果から求めたβ相アドミタンスを３で除算することにより、ある線間の負荷アドミタンスを推定し、以後、基準相を順次変更してα−β変換及び線間の負荷アドミタンス推定を行い、これらの負荷アドミタンスから各線間の負荷分布を推定することを特徴とする三相配電系統における負荷分布推定方法。
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