JP3997205B2 - 分散型電源用転送遮断システム - Google Patents

Description

本発明は、太陽発電装置等の分散型電源が多数並列されている変電所配下の配電系統にて地絡等の事故が発生した場合に、配電用変電所からの送電を遮断するとともに、上記分散型電源を転送遮断により上記配電系統から解列させるようにした分散型電源用転送遮断システムに関する。

最近、工場やビルあるいは一般住宅等の需要家宅に設置された分散型電源、たとえば太陽電池を用いた太陽発電装置、風力発電機、コ・ジェネレータなどの比較的小規模な発電システムを商用電源の配電系統に並列（連系）させる分散型電源システムが普及しつつある（たとえば特許文献１，２参照）。

この分散型電源システムでは、図５の（ａ）に示すように、配電用変電所１Ａの配電配下にある配電系統（配電線）２１にて地絡等の事故が発生した場合に、上記変電所１Ａからの送電を緊急遮断するとともに、その変電所１Ａ配下の配電系統２１内に並列されている分散型電源３１Ａ〜３１Ｃを解列（並列解除）させることが行われる。これは分散型電源の単独運転を防止するためである。

上記解列は、単独運転状態となったことを各分散型電源が自動検出することにより行われるが、検出失敗などの理由により解列しなかったものは、転送遮断により行われる。転送遮断は光回線などの信号伝送路を用いた遠隔遮断制御であって、その遮断制御を指令する転送遮断信号は変電所１Ａ側の遠隔遮断制御装置（転送遮断伝送装置とも呼ばれる）から発信される。遠隔遮断制御装置は、変電所１Ａ側の保護リレー等が事故を検知した後、未解列の転送遮断対象となる分散型電源がある場合に、上記転送遮断信号を配電系統内の設備へ送信する。この一連の動作により、配電系統２１内の各分散型電源３１Ａ〜３１Ｃが事故発生時に全て解列されるようになっている。
特開平１１−８９０９３号公報 特開２０００−３５８３３０号公報

上述した分散型電源用転送遮断システムでは、次のような問題を生じることが本発明者らによってあきらかとされた。すなわち、図５の（ａ）に示すように、配電系統２１が常時運用の状態いわゆる常時系統にある場合、その配電系統２１およびその配電系統２１に並列されている各分散型電源３１Ａ〜３１Ｃはそれぞれ、その配電系統２１に常時配電を行っている変電所１Ａの配下にある。この状態で事故が発生した場合、上述したように、その配電系統２１内のすべての分散型電源３１Ａ〜３１Ｃが転送遮断などにより全て解列される。

一方、同図の（ｂ）に示すように、上記配電系統２１の配電線が作業のために一部区間で一時的に分断される作業時系統では、上記配電系統２１がその作業区間で２系統２１ａ，２１ｂに分割される系統変更が生じる。このような作業時系統でも配電を維持するためには、分割された２系統２１ａ，２１ｂのうち、常時配電の変電所１Ａからの送電が遮断される側の系統２１ｂだけを別の変電所１Ｂに接続する系統変更が臨時に行われる。

ここで、上記作業時系統が形成されているときに、上記２つの分割系統２１ａ，２１ｂの片方（２１ｂ）にて地絡等の事故が発生した場合は、事故発生側の分割系統２１ｂ内にある分散型電源３１Ｂ，３１Ｃだけを解列させればよく、無事故側の分割系統２１ａ内にある分散型電源３１Ａについては、配電の安定化等のために、並列を維持することが望まれる。

ところが、上述した分散型電源用転送遮断システムだと、両方の分割系統２１ａ，２１ｂ内にあるすべての分散型電源３１Ａ〜３１Ｃが転送遮断により、無差別に一斉解列されてしまう。分散型電源３１Ａ〜３１Ｃを解列させる転送遮断信号は、配電系統２１（２１ａと２１ｂ）とは別の通信回線により伝送されるため、作業時の系統変更に係わりなく、常時系統の場合と同条件で各分散型電源３１Ａ〜３１Ｃへ配信されてしまう。このため、無事故側で配電を維持すべき分割系統２１ａ内の分散型電源３１Ａまでもが不要に解列されてしまう、という問題が生じる。

本発明は以上のような問題を鑑みてなされたもので、その主目的は、配電用変電所配下の配電系統が作業等のために臨時に系統変更された場合でも、地絡等の事故が発生したときに解列させる分散型電源を、そのときの系統状態に応じて必要最小限に抑えることができるようにし、これにより事故による影響を常に最小化できるようにした分散型電源用転送遮断システムを提供することにある。

本発明の手段は、分散型電源が多数並列されている変電所配下の配電系統にて地絡等の事故が発生した場合に、配電用変電所からの送電を遮断するとともに、上記分散型電源を転送遮断信号による遠隔制御で上記配電系統から解列させるようにした分散型電源用転送遮断システムにおいて、上記転送遮断信号の送信側である遠隔遮断制御装置は、
上記分散型電源の位置情報と上記系統内の開閉器状態情報を繰り返し取得して、新しく取得した情報に更新しながら記憶し、この記憶情報に基づいて各分散型電源がそれぞれどの変電所のどの配電線配下にあるかを個別に識別する分散型電源識別手段と、
上記系統内で事故が発生したときに上記識別手段による識別に基づいて転送遮断対象となる分散型電源を選別する転送対象選別手段と、
この選別手段により選別された分散型電源に対して転送遮断信号を送信する転送遮断発信手段と、を備え、
各分散型電源はそれぞれ系統並列用開閉器および引込線を配電系統に並列させられ、その系統並列用開閉器はＰＬＣ（電力線通信）モデム付転送遮断装置により制御され、ＰＬＣモデム付転送遮断装置は上記転送遮断信号を引込線のＰＬＣを介して受信することにより分散型電源を解列制御するとともに、その解列状態を示す解列信号を上記遠隔遮断制御装置へ返信し、
上記転送遮断信号及び解列信号の伝送ルートが、光回線等の長距離通信回線による広域伝送路と、配電線路と需要家宅間の引込線区間によって形成されているＰＬＣによるローカル伝送路とによって構成され、
上記転送遮断発信手段は、上記選別手段により選別された転送遮断対象の分散型電源のうち、解列したことを通知する解列信号を送信してこないものに対して選択的に転送遮断信号を送信することを特徴とする。

さらに、本発明では上記手段の好適な実施形態として、次の手段を備えることが好ましい。

上記広域伝送路をＩＰ網および／またはＶＰＮを用いて構成したことを特徴とする手段。

上記ＰＬＣモデム付転送遮断装置は解列信号をブロードキャスト送信するように構成されていることを特徴とする手段。

配電用変電所配下の配電系統が作業等のために臨時に系統変更された場合でも、地絡等の事故が発生したときに解列させる分散型電源を、そのときの系統状態に応じて必要最小限に抑えることができ、これにより事故による影響を常に最小化することができる。

図１は、本発明に係る分散型電源用転送遮断システムの概要を略式図で示す。同図において、配電用変電所１Ａの配電配下にある配電系統（配電線）２１には、多数の分散型電源３１Ａ〜３１Ｃが並列されている。分散型電源３１Ａ〜３１Ｃはたとえば太陽発電装置等の小規模発電システムであって、需要家宅３０Ａ〜３０Ｃに設置されている。各分散型電源３１Ａ〜３１Ｃはそれぞれ、系統並列用開閉器３２および電力引込線２２を介して上記配電系統２１に接続されている。なお、１Ｂは作業時系統のときに接続されることがある別の配電用変電所で、同図に示す常時系統では配電系統２１から切り離されている。

系統並列用開閉器３２はＰＬＣモデム付転送遮断装置３３により開閉制御される。この転送遮断装置３３は、常時系統の配電用変電所１Ａ側に設置された遠隔遮断制御装置（転送遮断伝送装置）１１から送信される転送遮断信号を受信して系統並列用開閉器３２の開閉制御を行う。この開閉制御により分散型電源の並列／解列の制御が行われる。制御結果は遠隔遮断制御装置１１へ返信する。解列を行った場合は解列信号を返信する。

遠隔遮断制御装置１１と分散型電源３１Ａ〜３１Ｃの間は信号伝送路が形成されている。この信号伝送路は、光回線を用いた長距離通信回線による広域伝送路とＰＬＣ（電力線通信）によるローカル伝送路とを用いて構築されている。広域伝送路は、配電系統２１の配電線路に沿って敷設された既設光回線（私設専用線）５１と、ＩＰ網および／またはＶＰＮ５２とを用いて構築されている。また、ローカル伝送路を形成するＰＬＣは、配電線路と需要家宅３０Ａ〜３０Ｃ間の引込線２２区間にて形成されている。

ＰＬＣは、光回線等の通信専用線に比べて伝送速度等に劣るが、引込線２２区間だけの短距離通信に限って用いる場合には、安定かつ高信頼の伝送を行わせることができる。このＰＬＣを引込線２２区間にて使用することにより、需要家宅ごとに通信専用線を引き込む工事を省略できる。この工事およびそれらの保守は対象数が多いために非常に大掛かりになるが、引込線２２によるＰＬＣにより不要にすることができる。

配電系統２１の配電線と引込線２２の接続点には、上記広域伝送路と上記ローカル伝送路間での信号伝達を媒介するために、伝送媒体変換器（メディア・コンバータ）が設置されている。配電線路が架空線の場合、その伝送媒体変換器は柱上設置される。

遠隔遮断制御装置１１は配電系統２１および分散型電源３１Ａ〜３１Ｃの状態を定常的に監視する。系統２１内にて地絡等の事故が発生した場合、その事故発生は変電所１Ａ側の保護リレー動作等により検知されるが、このような検知に基づいて遠隔遮断制御装置１１は系統２１内での事故発生を認知する。

配電系統２１にて事故が発生した場合、変電所１Ａはその配電系統２１への送電を臨時に遮断する。これとともに、その事故発生を認知した遠隔遮断制御装置１１は、上記配電系統２１に並列されている分散型電源のうち未解列のものに対して転送遮断信号を送信する。

転送遮断信号の送信側である遠隔遮断制御装置１１は、ＩＰ網および／またはＶＰＮ５２を介して営業所７０等などと情報のやり取りを行えるように通信接続されている。これにより、上記分散型電源３１Ａ〜３１Ｃの位置情報および上記系統２１内の開閉器状態情報を取得することができる。取得した情報は逐次更新しながら記憶する。

この記憶情報に基づいて各分散型電源がそれぞれどの変電所のどの配電線配下にあるかを個別に識別する。そして、上記系統３１内で事故が発生したときには、上記識別に基づいて転送遮断対象となる分散型電源を選別し、この選別した分散型電源に対して転送遮断信号を選択的に送信する。この場合、転送遮断信号は解列されていない分散型電源だけに送信され、すでに解列されている分散型電源については動作の重複を避けるために、転送遮断信号の送信は行わない。

図２は、上記遠隔遮断制御装置１１の要部における実施形態を機能別ブロック図で示す。同図は主に通信および制御系統に着目した図であって、上記遠隔遮断制御装置１１は、メディア・コンバータ（Ｍ／Ｃ）１２、分散型電源情報取得手段１３、分散型電源識別手段１４、転送遮断対象選別手段１５、および転送遮断発信手段１６などを備える。メディア・コンバータ１２は一種の通信Ｉ／Ｆ（インターフェイス）であって、このＩ／Ｆを介してＶＰＮ５２等への通信アクセスが行われる。

分散型電源情報取得手段１３は、ＶＰＮ５２に自動アクセスして上記分散型電源３１（３１Ａ〜３１Ｃ）の位置情報と上記系統２１内の開閉器状態情報を取得する。これらの情報は、たとえば需要家宅３０（３０Ａ〜３０Ｃ）の位置や設備情報、配電系統２１の線路構成などを記憶している営業所７０のデータベースなどを定期的にアクセスして取得する。取得した情報はデータベース形式で記憶される。記憶情報は新しく取得した情報に常時更新される。

分散型電源識別手段１４は、上記情報取得手段１３により取得および記憶された情報に基づいて、各分散型電源３１がそれぞれどの変電所のどの配電線配下にあるかを個別に識別する。転送遮断対象選別手段１５は、配電用変電所１Ａ内の保護リレー（Ｒｙ）動作情報などに基づいて上記配電系統２１内での事故発生が検知されたときに動作し、上記識別手段１４による識別に基づいて転送遮断対象すなわち解列制御対象となる分散型電源３１を選別する。選別結果はリスト形式の情報で出力される。

転送遮断発信手段１６は、転送遮断対象に選別された分散型電源３１に対して転送遮断信号を送信する。この転送遮断信号は、既設光回線５１、ＩＰ網および／またはＶＰＮ５２、引込線２２によるＰＬＣ回線を介して、転送遮断対象の分散型電源３１へ伝送される。伝送された遮断信号は、転送遮断対象の分散型電源３１が設置されている需要家宅３０のＰＬＣモデム付転送遮断装置３３で受信処理される。

自宛の転送遮断信号を受信したＰＬＣモデム付転送遮断装置３３は、系統並列用開閉器３２を切制御して分散型電源３１を解列する。そして、解列を行ったことを示す解列信号を送信元へ返信する。解列信号は、引込線２２によるＰＬＣ回線、既設光回線５１、ＩＰ網および／またはＶＰＮ５２を介して遠隔遮断制御装置１１へ伝送される。

遠隔遮断制御装置１１は、上記解列信号により解列が完了した分散型電源を認識するとともに、その解列が完了した分散型電源を転送遮断対象の選別リストから除く。このリストに残った分散型電源を対象に転送遮断信号を送信し続けることにより、最終的に、転送遮断対象の分散型電源３１をすべて解列させる。

この場合、上記解列信号の返信は、系統変更などにより送信元が必ずしも一定でない場合もある。この場合にも対処するためには、周辺にあるすべての遠隔遮断制御装置１１へ向けて解列信号をブロードキャスト送信（同報送信）するようにしておけばよい。

ＰＬＣ回線、既設光回線５１の間には、光通信Ｉ／Ｆ４２とＰＬＣモデム４３による伝送媒体変換器（メディア・コンバータ）４１が設置されている。この変換器４１は、前述したように配電線と引込線２２の間に設置されている。

図３は、上記遠隔遮断制御装置１１の要部における動作フローチャートを示す。同図にも示すように、上記遠隔遮断制御装置１１は、定期的に分散型電源の位置情報と柱上開閉器情報を取得することにより、事故時に転送遮断対象となる分散型電源を自動認識して記憶する（Ｓ１１，Ｓ１２）。これとともに、配電線の保護リレー（Ｒｙ）動作情報などによって配電系統の事故発生を監視する（Ｓ１３）。

配電系統に事故が生じると、転送遮断対象となる分散型電源側のＰＬＣモデム付転送遮断装置から送信されてくる解列信号を受信し、記憶している転送遮断対象と照合する（Ｓ１４，Ｓ１５）。そして、転送遮断対象のうち、解列していないものがある場合には、その対象に向けて転送遮断信号を送信することを繰り返す（Ｓ１６，Ｓ１７）。これにより、最終的に、転送遮断対象となった分散型電源だけをすべて解列させる。

上述した構成および動作によれば、図４の（ａ）に示すように、配電系統２１が一体に連続している常時系統では、その配電系統２１内のいずれかにて地絡等の事故が発生した場合に、あらかじめ取得した記憶情報に基づく識別および選別に基づき、その配電系統２１内のすべての分散型電源３１Ａ〜３１Ｃを転送遮断対象とする。これにより、この場合は、配電系統２１内のすべての分散型電源３１Ａ〜３１Ｃが解列させられる。

また、同図の（ｂ）に示すように、配電系統２１内の配電線が作業のために一部区間で一時的に分断される作業時系統では、上記配電系統２１がその作業区間を挟んで２系統２１ａ，２１ｂに分割される状態が生じる。このような作業時系統でも配電を維持するためには、分割された２系統２１ａ，２１ｂのうち、常時配電の変電所１Ａからの送電が遮断される側の系統２１ｂを別の変電所１Ｂに接続する系統変更が臨時に行われる。

この作業時系統において、上記２つの分割系統２１ａ，２１ｂの片方（２１ｂ）にて地絡等の事故が発生した場合は、あらかじめ取得した記憶情報に基づく識別および選別に基づき、事故発生側の分割系統２１ｂ内にある分散型電源３１Ｂ，３１Ｃだけを転送遮断対象とする。これにより、この場合は、事故発生側の分割系統２１ｂ内にある分散型電源３１Ｂ，３１Ｃだけが解列させられる。無事故側の分割系統２１ａ内にある分散型電源３１Ａについてはそのまま並列を維持する。

以上のように、配電用変電所配下の配電系統が作業等のために臨時に系統変更された場合でも、地絡等の事故が発生したときに解列させる分散型電源すなわち転送遮断対象を、そのときの系統状態に応じて必要最小限に設定することができる。これにより、事故による影響を常に最小化させることができる。

以上、本発明をその代表的な実施例に基づいて説明したが、本発明は上述した以外にも種々の態様が可能である。たとえば、転送遮断信号や解列信号の伝送手段とくに需要家宅に近い部分いわゆるラストワンマイルについては、ＰＬＣ以外の有線方式あるいはＰＨＳや無線ＬＡＮなどの無線方式を利用してもよい。

配電用変電所配下の配電系統が作業等のために臨時に系統変更された場合でも、地絡等の事故が発生したときに解列させる分散型電源を、そのときの系統状態に応じて必要最小限に抑えることができ、これにより事故による影響を常に最小化することができる。

本発明に係る分散型電源用転送遮断システムの概要を示す略式図である。 本発明の構成要部をなす遠隔遮断制御装置の一実施形態を示す機能別ブロック図である。 遠隔遮断制御装置の要部における動作フローチャートである。 本発明による分散型電源用転送遮断システムの動作を配電系統の状態別に示す略式図である。 従来の分散型電源用転送遮断システムの動作を配電系統の状態別に示す略式図である。

符号の説明

１Ａ 配電用変電所（常時系統用）
１Ｂ 配電用変電所（作業時系統用）
１１ 遠隔遮断制御装置（転送遮断伝送装置）
１２ メディア・コンバータ（通信Ｉ／Ｆ）
１３ 分散型電源情報取得手段
１４ 分散型電源識別手段
１５ 転送遮断対象選別手段
１６ 転送遮断発信手段
２１ 配電系統（配電線）
２２ 引込線
３０Ａ〜３０Ｃ 需要家宅
３１，３１Ａ〜３１Ｃ 分散型電源
３２ 系統並列用開閉器
３３ ＰＬＣモデム付転送遮断装置
４１ 伝送媒体変換器（メディア・コンバータ）
４２ 光通信Ｉ／Ｆ
４３ ＰＬＣモデム
５１ 既設光回線（私設専用線）
５２ ＩＰ網および／またはＶＰＮ

Claims (3)

1. 分散型電源が多数並列されている変電所配下の配電系統にて地絡等の事故が発生した場合に、配電用変電所からの送電を遮断するとともに、上記分散型電源を転送遮断信号による遠隔制御で上記配電系統から解列させるようにした分散型電源用転送遮断システムにおいて、上記転送遮断信号の送信側である遠隔遮断制御装置は、
   上記分散型電源の位置情報と上記系統内の開閉器状態情報を繰り返し取得して、新しく取得した情報に更新しながら記憶し、この記憶情報に基づいて各分散型電源がそれぞれどの変電所のどの配電線配下にあるかを個別に識別する分散型電源識別手段と、
   上記系統内で事故が発生したときに上記識別手段による識別に基づいて転送遮断対象となる分散型電源を選別する転送対象選別手段と、
   この選別手段により選別された分散型電源に対して転送遮断信号を送信する転送遮断発信手段と、を備え、
   各分散型電源はそれぞれ系統並列用開閉器および引込線を配電系統に並列させられ、その系統並列用開閉器はＰＬＣ（電力線通信）モデム付転送遮断装置により制御され、ＰＬＣモデム付転送遮断装置は上記転送遮断信号を引込線のＰＬＣを介して受信することにより分散型電源を解列制御するとともに、その解列状態を示す解列信号を上記遠隔遮断制御装置へ返信し、
   上記転送遮断信号及び解列信号の伝送ルートが、光回線等の長距離通信回線による広域伝送路と、配電線路と需要家宅間の引込線区間によって形成されているＰＬＣによるローカル伝送路とによって構成され、
   上記転送遮断発信手段は、上記選別手段により選別された転送遮断対象の分散型電源のうち、解列したことを通知する解列信号を送信してこないものに対して選択的に転送遮断信号を送信することを特徴とする分散型電源用転送遮断システム。
2. 請求項１において、上記広域伝送路をＩＰ網および／またはＶＰＮを用いて構成したことを特徴とする分散型電源用転送遮断システム。
3. 請求項１または２において、上記ＰＬＣモデム付転送遮断装置は解列信号をブロードキャスト送信するように構成されていることを特徴とする分散型電源用転送遮断システム。

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