JP4731290B2 - 電源供給システム - Google Patents

Description

本発明は、電源供給システムに係り、具体的には、受電している電源系統に異常が発生したときの電源供給の信頼性を確保する電源供給システムに関する。

規制緩和の強まりに応じて、売買電の事業分野においても自由に事業参画が可能になってきている。また、各需要家においても燃料電池、太陽光発電設備を各自設置するケースも増えている。このように、複数の電源が分散して設けられている場合、例えば、需要家が通常受電している電源系統に災害等によって異常が発生した際に、他の正常な電源系統に切り替えて受電できれば、需要家にとって電源の信頼性を向上することができる。

ところで、特許文献１には、新規のエネルギー源を設置するに際して、運用コストや環境負荷（Ｓｏｘ， Ｎｏｘ等)を考慮した最適なエネルギー源を選択する適否判定法が提案されている。しかし、同文献には、通常受電している電源系統に異常が発生した場合の対応策については記載されていない。

特開２００５−１５１７３０号公報

従来は、通常受電している電源系統に異常が発生した場合、その復旧は電源供給側に委ねられており、需要家側は電源供給の復旧を待つしか選択肢が無い。つまり、正常な電源系統が他に複数存在しても、需要家が電源系統を選択できないことから、電源の信頼性を向上することができない。

特に、地震などの大規模災害が発生した場合、比較的広域で電源系統に異常が発生することが考えられ、かつ復旧に時間がかかることが予想される。このような場合、需要家によっては自家発電設備だけでは電源が足りず、他に正常な電源系統があれば、その正常な系統から電源供給を速やかに受けたいという要望がある。

また、大規模災害時には、ライフラインの確保に加えて、消防、警察、役所などの関連救助機関は、人命にかかわる情報を早急に入手したいとの要求があるが、人命にかかわる情報の伝達方法に対して確立された方法はない。

本発明は、現在受電している電源供給系統に異常が発生した場合、他の正常な電源供給系統を需要家が選択して受電可能とすることにより、災害時等の異常時における電源の信頼性を向上することを課題とする。

本発明は、上記の課題を解決するため、複数の電源系統のうちの一つの電源系統を選択して切り替え受電可能な需要家に設けられた需要家端末に冗長化された通信媒体を介して通信可能に設けられたサーバーを備え、前記サーバーは、前記複数の電源系統をそれぞれ構成する複数の発電所及び複数の送配電線に設けられた異常検出装置から冗長化された通信媒体を介して前記複数の電源系統に発生した異常情報を収集し、前記需要家が現在受電している電源系統の正常又は異常を判断し、異常の場合は、前記需要家が受電可能な正常な電源系統に関する情報を前記需要家端末に送信する構成の電源供給システムを構築することを特徴とする。

このように構成することにより、本発明の電源供給システムによれば、需要家端末に受電可能な正常な電源系統に関する情報がサーバーから提供されるから、需要家はその中から一つの正常な電源系統を選択して受電系統を切り替えることにより、速やかに復旧されるので、災害時等の異常時における電源の信頼性を向上することができる。

この場合において、前記サーバーは、前記需要家端末の要求に基づいて、前記需要家が現在受電している電源系統の正常又は異常を判断し、異常の場合は、前記需要家が受電可能な正常な電源系統に関する情報を前記需要家端末に送信するようにすることができる。

また、前記複数の電力系統は、相互に電力を送受可能な電源系統を含んで構成され、前記需要家内に前記複数の電源系統にそれぞれ接続された複数の引込み線の一つを選択して受電する切替器が設けられていることを特徴とする。また、前記サーバーは、前記需要家が現在受電している電源系統が異常の場合、前記異常情報に基づいて正常な前記電源系統により前記需要家の前記引込み線の一つに電力を供給できるか否かを判断するようにすることができる。この場合、前記サーバーは、前記正常な電源系統により前記需要家に供給できる電源能力に関する情報を前記需要家端末に送信するようにすることができる。

さらに、前記サーバーは、前記異常情報に基づいて、当該異常情報に係る電力系統の復旧予想時間を求めて前記需要家端末に送信するようにすることができる。これによれば、需要家は、現在受電している電力系統の復旧が比較的早く、復旧予想時間が短い場合は、正常な電源系統を選択して受電系統を切り替えるか、あるいは現在受電している電力系統の復旧を待つか、選択することができる。

上記の復旧予想時間は、前記各発電所の再起動時間と異常の種類ごとに設定された復旧予想時間が格納されたデータベースを前記サーバーに設け、該サーバーは、前記データベースの内容に基づいて前記復旧予想時間を求めるようにすることができる。また、そのデータベースに前記送配電線の異常の種類ごとに設定された復旧予想時間と前記送配電線の重要度を格納しておき、該データベースの内容に基づいて前記復旧予想時間を求めるようにすることができる。さらに、前記データベースには、同一の前記送配電線に関係する複数の異常に対する前記復旧予想時間の削減情報を設定することができる。つまり、同一の送配電線に複数箇所もしくは二種類以上の損傷が発生したとき、故障に対する復旧作業の共通部分を合理化することにより復旧時間を削減できることから、復旧予想時間の算出を合理的に行うことができる。

また、送配電線に係る異常検出は、送配電線に分散して設けられた検出器の位置情報、送配電線の近傍の温度情報、送配電線の近傍に設けた光ファイバー内部での光の位相差変化情報、及び保護リレー動作を含む電流／電圧情報の変化の少なくとも一つによって検出することができる。

さらに、前記サーバーは、前記需要化端末から該需要家が選択した電源系統の連絡が一定時間内にないとき、該需要家に異常があると判断して前記需要家端末に安否確認のメッセージを送信し、該メッセージに対しても応答がないとき関連救助機関に対して連絡するようにすることができる。これによれば、人命にかかわるような事態になった際に関連救助機関に対して、緊急情報が自動的に伝わることになり、災害発生時の人命に関する信頼性向上を図ることができる。

本発明によれば、現在受電している電源供給系統に異常が発生した場合、特に、地震などの大規模災害が発生した場合、比較的広域で電源系統に異常が発生した場合、他の正常な電源供給系統を需要家が選択して受電可能になるから、災害時等の電源の信頼性を向上することができる。

以下、本発明の電源供給システムを実施形態に基づいて説明する。
（実施形態１）
図１に、本発明の一実施形態の電源供給システムの全体構成図を示す。本実施形態は、比較的小口の一般需要家を対象とした電源供給システムである。本実施形態の電源供給システムは、複数（図示例では、２箇所）の発電所Ｇ−１，Ｇ−２備えている。また、発電ユニットＵ−１は、需要家Ａに備えられている小規模発電設備（例えば、燃料電池、太陽光発電設備、風力発電設備など）である。発電所Ｇ−１は複数（図示例では、２系統）の送配電線（以下、電線という。）Ｌ−１、Ｌ−２に接続されている。ここで、送配電線は、送電線及び配電線を含む概念である。発電所Ｇ−２は電線Ｌ−３に接続されている。各電線Ｌ−１〜３は、電柱１５などの配線手段を用いて複数の需要家に電力を供給可能に張り巡らされている。なお、図示例では、簡略のために一つの需要家Ａのみを示しているが、実際には複数の需要家が電線Ｌ−１〜３に接続される。需要家Ａは、各電線Ｌ−１〜３から引込み線を介して電源を引き込み、また発電ユニットＵ−１から電線Ｌ−４を介して電源を引き込み、切替器Ｃ−１を介して一つの電源系統を選択して負荷に電力を供給するようになっている。

各電線Ｌ−１〜４には、適宜、遮断器又は断路器等の開閉器１７が設けられている。また、各発電所Ｇ−１，Ｇ−２には、発電所の異常を検出する異常検出装置２０が設けられ、電線Ｌ−１〜３には電線の異常を検出する異常検出装置２１が設けられている。異常検出装置２１は、各電線Ｌ−１〜３にそれぞれ多数設けられているが、図を簡単にするために各一つの異常検出装置のみを代表的に記載している。

それぞれの異常検出装置２０、２１は、冗長化された通信媒体２２を介してサーバーＳ−１に通信可能に接続されている。さらに、サーバーＳ−１は、通信媒体２４を介して消防、警察、役所などの関連救助機関Ｏ−１と通信可能に接続されている。ここで、冗長化された通信媒体とは、通信の信頼性を確保するために多重化された通信媒体をいい、通信媒体としては、無線又は有線のいずれも適用できる。

図２に、切替器Ｃ−１の詳細構成図を示す。切替器Ｃ−１は、切替スイッチ３１と、制御装置３２と、表示端末３３を備えて構成されている。また、制御装置３２と表示端末３３により、本実施形態の電源供給システムの需要家端末が構成されている。切替スイッチ３１は、電線Ｌ−１〜４に接続された引込み線３４の一つを切り替えて負荷３５に接続するように構成されている。制御装置３２は、切替スイッチ３１を制御するものであり、引込み線３４にそれぞれ設けられた電流変成器３６から電流情報を取り込むとともに、引込み線３４の電圧を検出する不足電圧リレー３７を備えて構成されている。また、制御装置３２は、バッテリーを内蔵することで、停電時でも動作できるようになっている。表示端末３３は、制御装置３２と情報をやり取りするとともに、情報を表示する表示画面やスピーカなどの音の発生器を備えて構成されている。また、制御装置３２は、発電ユニットＵ−１を制御するようになっている。さらに、需要家端末を構成する制御装置３２は、冗長化された通信媒体２３を介してサーバーＳ−１に通信可能に接続されている。

このように構成される電源供給システムの詳細構成を、動作とともに説明する。基本的な機能として、サーバーＳ−１は、発電所Ｇ−１，Ｇ−２と電線Ｌ−１〜３の異常検出装置２０，２１から入手した情報を基にして、発電所Ｇ−１，Ｇ−２の正常・異常、正常時の発電容量、異常時の復旧までの予想時間、電線Ｌ−１〜３の正常・異常、正常時の送電容量、異常時の復旧までの予想時間を求めるようになっている。また、それらの情報を需要家端末である制御装置３２に送信して表示端末３３に出力表示させるようになっている。以下、図３〜図７に示したフローチャートを参照して説明する。

[サーバーＳ−１の処理Ｉ]
サーバーＳ−１は、図３の処理を周期的に実行するようになっている。まず、ステップＳ１において、需要家Ａの切替器Ｃ−１に接続されている電線を判別する。この判別は、別途、メモリ等に記憶しておいた切替器Ｃ−１の制御装置３２から送信された電源系統の接続情報に基づいて実行する。本実施例では、電線Ｌ−１〜３の３本が切替器Ｃ−１に接続されていることから、各電線Ｌ−１〜３について、ステップＳ２〜Ｓ５の処理を実行して終了する。

ステップＳ２では、電源系統の系統構成が格納されているデータベースを検索して、各電線Ｌ−１〜３に接続されている発電所Ｇ−１，Ｇ−２を抽出する。次いで、ステップＳ３において、異常検出装置２０，２１からの異常情報を確認し、発電所Ｇ−１，Ｇ−２及び電線Ｌ−１〜３に異常なものがあるか否かを判断する。この判断で、いずれも正常であるときは、ステップＳ４に進んで、発電所Ｇ−１，Ｇ−２及び電線Ｌ−１〜３の電源供給容量のうち最小容量を電源供給能力と推定して、処理を終了する。

一方、ステップＳ−３における判断で、いずれかの発電所Ｇ−１，Ｇ−２及び電線Ｌ−１〜３に異常があるときは、ステップＳ５に進み、その異常がある電源系統について、発電所と電線の復旧時間のうち最大時間を電源系統の復旧時間と推定する。この図３の処理を実行することによって、需要家Ａに接続された複数の電源系統のうち、需要家が受電可能な正常な電源系統の有無及び電源供給能力などの情報が得られる。つまり、需要家Ａが現在受電している電源系統の正常又は異常を判断できるとともに、異常の場合は、需要家Ａが受電可能な正常な電源系統に関する情報を需要家の切替器Ｃ−１に送信することができる。

ここで、地震などの広域災害により図１の電源系統に異常が発生した場合を想定して具体的な一例を説明する。例えば、
Ｇ−１：正常、発電容量7０ｋＶＡ
Ｇ−２：異常、復旧予測時間1時間
Ｌ−１：異常、復旧予想時間2時間
Ｌ−２：正常、送電容量８０ｋＶＡ
Ｌ−３：正常、送電容量5０ｋＶＡ
であるとき、サーバーＳ−１は、需要家Ａへの電源供給能力が下記であることを演算する。

Ｇ−１→Ｌ−１の系統：異常、復旧予測時間２時間
Ｇ−１→Ｌ−２の系統：正常、電源供給容量７０ｋＶＡ
Ｇ−２→Ｌ−３の系統：異常、復旧予測時間１時間
この結果、需要家Ａが、現在、Ｇ−１→Ｌ−２の系統で受電している場合は、正常であることを判断できる。仮に、需要家Ａが、現在、Ｇ−１→Ｌ−１の系統で受電しているとすれば、復旧までに２時間かかることを予測できる。したがって、需要家Ａが速やかな復旧を望む場合、受電系統をＧ−１→Ｌ−２の系統に切り替える必要がある。

[サーバーＳ−１の処理ＩＩ]
需要家に対する電源系統の切替が必要になったときのサーバーＳ−１における処理を、図４〜図６に示す。サーバーＳ−１は、図４〜図６に示す処理を実施し、各電源系統に関する電源供給情報を求める。

サーバーＳ−１は、災害等の発生情報を複数のルートから受けるようになっている（Ｓ２１〜Ｓ１４）。つまり、（１）サーバーＳ−１が管理している電源系統の範囲である電源管理場所にて災害情報を間接的に受け取る。（２）発電所と電線の異常検出装置２０，２１からの異常情報を受け取る。（３）切替器Ｃ−１から電源系統の異常情報の連絡を受け取る。

サーバーＳ−１は、いずれか異常情報を受け取ることにより、ステップＳ１５以降の処理を実行する。まず、ステップＳ１６〜Ｓ１９にて、発電所の異常確認を実施し、ステップＳ２０〜Ｓ２６にて電線の異常確認を実施する。そして、ステップＳ２７，Ｓ２８にて、需要家Ａの切替器Ｃ−１への電源供給の異常か否かが確認される。切替器Ｃ−1への電源供給が異常であるとき、ステップＳ２９において図３のフローチャートで実施した各電源系統の電源供給情報を分析し、切替器Ｃ−１に電源系統の選択を依頼する。つまり、サーバーＳ−１は、切替器Ｃ−１に電源供給情報を送信して表示端末に表示させて需要家に代替の電源系統に関する情報を提示の上、代替電源系統の選択依頼を実施する。

切替器Ｃ−１に対し代替電源系統の選択依頼を実施した後、一定時間（例えば、１時間）以内に切替器Ｃ−１から連絡があったときは（Ｓ３０）、切替器Ｃ−１からの選択指示に基づいて、代替系統へ切り替えるために開閉器（遮断器又は断路器）１７の操作が必要か確認する(Ｓ３１)。開閉器１７の操作が必要なときは、サーバーＳ−１から操作可能か否か判断し、操作可能な場合はその開閉器１７を投入する（Ｓ３４）。また、サーバーＳ−１から操作できない場合は、所定の操作可能な場所に開閉器１７の操作を依頼する(Ｓ３３)。このようにして、異常時の電源系統の切替操作を終了する。

ここで、図４のステップＳ１６〜Ｓ２６の処理の詳細を説明する。サーバーＳ−１は、異常検出装置２０から送信される発電所Ｇ−１，Ｇ−２の異常情報が無ければ、その発電所については正常運転していると判断する。発電所Ｇ−１，Ｇ−２が正常運転している場合の発電容量は予めサーバーＳ−１のデータベースに格納されている。したがって、発電所Ｇ−１，Ｇ−２が正常な場合は、データベース内の情報を利用して発電容量を推測する。

一方、発電所が異常と判断された場合、その発電所の復旧予想時間を算出する。その復旧予想時間は、発電所の異常検出装置２０から入手した事故内容と、予めサーバーＳ−１のデータベースに格納している発電機の事故に対する復旧予想時間テーブル（表１）を照らし合わせて、発電所の復旧予想時間を算出する。

次に、電線Ｌ−１〜３が異常と判断された場合、その電線Ｌ−１〜３の復旧予想時間を算出する。電線Ｌ−１〜３に設置された異常検出装置２１からサーバーＳ−１に異常情報が入力される。電線の異常情報には、電線に設けられた開閉器１７の異常及び位置、電線の倒壊などの異常箇所と異常の内容が含まれている。これらの電線の異常情報に対応させて、サーバーＳ−１のデータベースに復旧予想時間がテーブル（表２、表３）に予め格納されている。

サーバーＳ−１は、入力される異常情報に基づいて、表２，表３の内容とを照らし合わせ、各電線の修理時間、電線の修理の優先順位、各開閉器の修理時間、修理員が修理箇所まで移動する時間を追加して各電線の復旧予想時間を算出する。すなわち、
電線の復旧予想時間＝
対象電線の修理復旧時間＋開閉器の修理時間×故障情報
＋修理員の移動時間＋優先順位の高い送電線の復旧予想時間
電線に故障が発生したときの復旧時間算出の際には、表２に示す各送配電事故に対応する復旧予想時間を照らし合わせたうえで、複数の故障が発生していたときには各々の故障に対する復旧作業の共通部分があるため削減される復旧作業時間の補正の表３のデータとも照らし合わせて、各電線で検出された事故に対応した復旧時間の総和により復旧予想時間を算出する。つまり、同一の電線に複数箇所もしくは二種類以上の損傷が発生したとき、故障に対する復旧作業の共通部分を合理化することにより復旧時間を削減できるから、復旧予想時間の算出を合理的に行うことができる。

[切替器Ｃ−１の処理]
ここで、図７を用いて、需要家端末である切替器Ｃ−１の制御装置３２における処理を説明する。災害発生により需要家Ａの通常の電源系統が異常になってから、需要家Ａが切替の選択を実施する過程を説明する。切替器Ｃ−１において、図７の処理を周期的に実行し、ステップＳ５１にて不足電圧リレー３７又は電流変成器３６の検出電流に基づいて電源系統の異常を判断し、異常の場合はステップＳ５２にてサーバーＳ−１にその旨連絡する。ステップＳ５１の判断が正常の場合は、サーバーＳ−１から指示があるか否かを判断する(Ｓ５８)。サーバーＳ−１から指示が無い場合は処理を終了し、サーバーＳ−１から指示が通常電源系統による供給継続の確認でなければ(Ｓ５９)、ステップＳ５３に進んで、表示端末３３に電源系統の選択依頼を表示する。この選択が一定時間(例えば，１時間)以内になされた場合は(Ｓ５４)、ステップＳ５５に進んでサーバーＳ−１に選択した電源系統を連絡し、切替スイッチ３１を選択した電源系統に切り替える。また、切替器Ｃ−１で制御する発電ユニットＵ−１からの電源供給を選択する場合は、発電ユニットＵ−１に電源供給開始を指示して（Ｓ５７）、処理を終了する。

一方、ステップＳ５９の判断で、サーバーＳ−１からの指示が通常電源系統による供給継続の確認であれば、表示端末３３にその旨表示して通常電源系統による供給継続を確認する（Ｓ６０）。この確認が一定時間(例えば，１時間)以内になされた場合は(Ｓ６１)、ステップＳ６３に進んでサーバーＳ−１にその旨連絡して処理を終了する。

また、ステップＳ５４又はステップＳ６１の判断で、一定時間(例えば，１時間)以内に需要家による代替系統の選択又は通常電源系統による供給継続が確認されない場合は、切替器Ｃ−１の需要化が応答をできないような緊急事態であることをサーバーＳ−１に連絡する（Ｓ６２）。すなわち、サーバーＳ−１から切替器Ｃ−１へ電源系統の切替を依頼したにもかかわらず、一定時間経過しても需要家Ａが切替器Ｃ−１の操作を実施しないとき、何らかの事情で需要家Ａが応答できないことが考えられる。例えば、需要家Ａが人命にかかわる事態になったと判断することができる。そこで、サーバーＳ−１は、需要家Ａに問題あることを関連救助機関Ｏ−１に対して連絡する。つまり、災害の程度により需要家側が人命にかかわる事態に陥った際において、需要家端末よりサーバー経由で公共機関に人命救助に関する情報を連絡することが可能となる。

なお、サーバーＳ−１が間接的に需要家Ａが被災した情報を入手したときに、切替器Ｃ−１を介して需要家Ａに対して安否確認を実施することができる。そして、安否確認の結果、需要家Ａが人命にかかわる事態になったと判断できるときは、サーバーＳ−１はその旨を関連救助機関Ｏ−１に連絡することができる。

ここで、電源系統の切替に関する具体的な一例を説明する。需要家Ａは通常は発電所Ｇ−１、電線Ｌ−１の系統で電源供給を受けているとする。そして、災害が発生したときの発電所と電線の状況は、例えば、以下に例の状況とする。

Ｇ−１：正常、発電容量7０ｋＶＡ
Ｇ−２：異常、復旧予測時間1時間
Ｌ−１：異常、復旧予想時間2時間
Ｌ−２：正常、送電容量８０ｋＶＡ
Ｌ−３：正常、送電容量5０ｋＶＡ
Ｕ−１：正常、電源供給容量１０ｋＶＡ
災害発生により需要家Ａが現在受電している電源系統が異常になったことを、サーバーＳ−１が確認した後、需要家Ａに対する電源供給情報として下記の情報を切替器Ｃ−１に連絡する。また、切替器Ｃ−１は発電ユニットＵ−１から電源供給情報を入手する。

Ｇ−１→Ｌ−１の系統：異常、復旧予測時間２時間
Ｇ−１→Ｌ−２の系統：正常、電源供給容量７０ｋＶＡ
Ｇ−２→Ｌ−３の系統：異常、復旧予測時間１時間
切替器Ｃ−１は表示端末３３にサーバーＳ−１から送信された電源供給情報を表示し、需要家Ａに対して電源系統の切替の選択を要求する。このとき、表示画面並びに切替器Ｃ−１に設置されるスピーカを通して音（音声及びビープ音含む）を発生させることで要求する。これに応答して、需要家Ａが切替器Ｃ−１を操作して、電源系統の切替の選択を実施する。上記の例で、Ｇ−１→Ｌ−２の系統が選択されたとすると、切替器Ｃ−１の制御装置３２は切替スイッチ３１をＬ−２からの受電に切替える。また、サーバーＳ−１に対して、需要家ＡはＧ−１→Ｌ−２の電源系統からの受電を要求していることを連絡する。これに応答して、サーバーＳ−１は、需要家Ａに対してＧ−１→Ｌ−２の電源系統からの電源供給を実施するために、その系統を構成する断路器又は遮断器などの開閉器１７を投入する。サーバーＳ−１がそれらの開閉器１７を操作できない場合は、操作できる機関に指示する。なお、選択された電源系統が発電ユニットＵ−１の場合、切替器Ｃ−１は発電ユニットＵ−１に対して発電の実施を連絡する。

以上説明したように、本実施形態によれば、需要家端末である切替器Ｃ−１に受電可能な正常な電源系統に関する情報がサーバーＳ−１から提供されるから、需要家はその中から一つの正常な電源系統を選択して受電系統を切り替えることにより、速やかに復旧されるので、災害時等の異常時における電源の信頼性を向上することができる。

つまり、従来の電力会社の送電に加えて、分散型電源が一般に普及され、複数の発電所と複数の送電線の中から需要家が選択して電源供給を受けられる社会が構成された状況にて、災害発生などにより通常時に需要家が選択していた電源供給が遮断されたときに、需要家がサーバーから電源供給に関しての情報を受け取り、端末を操作することにより需要家の要求に応じた電源供給を受け取ることができるようになる。これにより、災害時における電源供給の信頼性を向上させることが可能になる。

また、サーバーＳ−１は、切替器Ｃ−１の要求に基づいて、需要家が現在受電している電源系統の正常又は異常を判断し、異常の場合は、需要家が受電可能な正常な電源系統に関する情報を需要家に連絡するようにしているから、需要家は速やかに異常の対応を検討することができる。

さらに、サーバーＳ−１は、異常な電力系統の復旧予想時間を求めて需要家に連絡しているから、需要家は、現在受電している電力系統の復旧が比較的早く、復旧予想時間が短い場合は、正常な電源系統を選択して受電系統を切り替えるか、あるいは現在受電している電力系統の復旧を待つか、選択することができる。
（実施形態２）
上記実施形態１は、比較的小口の一般需要家を対象とした電源供給システムに適用した例であるが、本発明はこれに限らず、いわゆる大口の需要家を対象とした電源供給システムに適用できることは言うまでもない。

図８は、大口の需要家を対象とした電源供給システムの系統構成図である。本実施形態は、電源系統の電圧レベルや電力量が大きくなるだけで、本質的には図１の実施形態と同一であることから、同一の符号を付して説明を省略する。
（実施形態３）
次に、上記実施形態１，２の電源供給システムに適用する電線Ｌ−１〜３の異常検出装置２１及び復旧予想時間算出方法の具体的な実施例について説明する。

サーバーＳ−１が入手する電線Ｌ−１、Ｌ−２、Ｌ−３の異常検出装置２１及び復旧予想時間算出方法について、図９に示す電線Ｌの構成を例に説明する。図９に示すように、電線Ｌは複数の電柱１５に架け渡して配設され、適宜、断路器又は遮断器などの開閉器１７で区切られている。各開閉器１７には、故障検出器ＡＡ，ＢＢ，ＣＣが設けられている。また、各電柱１５には、故障検出器ａ〜ｈが設けられている。なお、電線Ｌを暗渠などに配設する場合は、故障検出器ａ〜ｈを暗渠のマンホールなど、メンテナンスが可能な場所に設ける。各故障検出器ＡＡ，ＢＢ，ＣＣ、及びａ〜ｈは、有線又は無線の冗長化された通信媒体２２を介して、サーバーＳ−１と通信を可能に構成されている。また、配線Ｌの復旧予想時間の算出は、開閉器１７で区切られた範囲Ｌ−１００、Ｌ−２００のように、区切りごとに行う。

故障検出器ａ〜ｈは、正常時は正常信号、故障時には故障の種別を表す信号を発信する。この正常又は異常の信号を隣接する故障検出器に通信を利用して送信する。隣接した故障検出器は、自身で検出した正常又は異常の信号に、受信した他の故障検出器の正常又は異常の信号を追加して、受信した故障検出器とは別の故障検出器に送信する。このようにして、最終的にサーバーＳ−１に正常又は異常の集積信号を送信する。一方、開閉器１７に設置されている故障検出器ＡＡ，ＢＢ，ＣＣは、正常時には正常信号を、故障時には故障の種別を表す信号をサーバーＳ−１に送信する。

サーバーＳ−１は、故障検出器ａ〜ｈのうち，サーバーＳ−１が接続されている故障検出器から入手する正常又は異常の集積信号、並びに故障検出器ＡＡ，ＢＢ，ＣＣから入手する正常又は異常の信号を基にして、サーバーＳ−１のデータベースに格納されている表２、表３のデータと照らし合わせて、前述の式に基づいて各電線の復旧予想時間を算出する。

また、複数の故障が発生していたときには、各々の故障に対する復旧作業の共通部分があるため削減される復旧作業時間の補正の表３のデータとも照らし合わせて、各送電線で検出された事故に対応した復旧時間の総和にて送電線の復旧予想時間を算出する。例えば、市街地の地上に敷設されている電線にて故障が発生し、各故障検出器にて検出した内容が下記の場合における算出法を説明する。

故障検出器ａ〜ｄが設置されており、aが正常、ｂが断線、ｃが電線温度異常、ｄが断路器開の異常情報がサーバーＳ−１に入力されたとする。この場合、表２の値と照らし合わせて、この電線は市街地の地上に敷設されていることから、市街地の地上の復旧予想時間と照らし合わせる。その結果、故障検出器a(0時間（正常）)＋故障検出器b(10時間)＋故障検出器ｃ(5時間)＋故障検出器ｄ(1時間)＝１６時間が、単純合計の復旧予想時間となる。ここで、故障要因が複数にまたがっているので、表３の補正表に従い、−６時間の補正がかかる。よって、電線の復旧予想時間は１６時間−６時間＝１０時間と推定できる。

また、別の例で説明する。設定状態は下記とする。

電線修理時間：Ｌ−１００：１時間、Ｌ−２００：２時間
開閉器の修理時間：ＡＡ：５時間、ＢＢ：５時間、ＣＣ：５時間
電線修理の優先順位：Ｌ−１００：２番、Ｌ−２００：１番
修理員の移動時間：Ｌ−１００：２時間、Ｌ−２００：３時間
開閉器の故障検出器の状態：ＡＡ：故障、ＢＢ：正常、ＣＣ：正常
この状態において、Ｌ−１００の復旧予想時間を算出する。サーバーＳ−１は、修理の優先順位が高い電線Ｌ−２００から復旧予想時間を計算する。Ｌ−２００の復旧予想時間は、Ｌ−２００の電線修理復旧時間（２時間）＋修理員がＬ−２００まで移動する時間（3時間）＝５時間と推測する。

一方、Ｌ−１００の復旧予想時間は、Ｌ−１００の電線修理復旧時間（1時間）＋ＡＡの修理時間（５時間）×１（異常）＋修理員がＬ−１００まで移動する時間（2時間）＋Ｌ−２００の復旧予想時間（5時間）＝１３時間と推測する。

図９における故障検出器ａ〜ｈは、各検出器の位置情報、保護リレー動作を含む電流／電圧情報の変化、電線の近傍の温度情報、光ファイバーを利用した異常検出などのいずれか一つ又はそれらの組合せにより電線Ｌの異常を検出する。

例えば、各検出器の位置情報から電線Ｌの異常を検出する方法は、電柱や地下埋設電線の時はマンホールなどメンテナンスが可能な場所に設置された故障検出器各々がＧＰＳなどで緯度、経度を検出し、通常の位置から変動があったときに隣接する検出器から緯度、経度の情報を入手し、隣接した検出器間の距離を算出する。この算出した距離が敷設されている電線の予め登録しておいた長さからある一定の割合以上大きい時には断線が発生したと判断する。

また、図１０に示すように、電線Ｌが設置される電柱又は暗渠において、メンテナンスにより地上とアクセスできる場所、ＧＰＳからの通信可能、なおかつ次の位置基準点まで電線が曲がらず敷設されている場所に位置基準点ＡＡ、ＢＢを設置する。また、電線Ｌの通る暗渠においてメンテナンスにより地上とアクセスできる場所に故障検出器a〜hを設置する。そして、位置基準点ＡＡ、ＢＢは、ＧＰＳなどにより緯度、経度を検出する。故障検出器a〜hは位置基準点ＡＡ、ＢＢから発信される電波の強さを検出する。位置基準点ＡＡ、ＢＢの位置が移動したとき、各故障検出器a〜hは基準点からの電波の強さが予め登録されていた強さからある一定割合以上小さいときに、電線Ｌに断線が発生したと判断する。

図９における故障検出器ａ〜ｈは、各検出器の電線近傍の温度情報に基づいて電線の異常を検出することができる。つまり、故障検出器ａ〜ｈを電線近傍に温度センサーを設置することにより構成する。そして、予め電流と温度のグラフを検出器に設定しておき、電流値と温度の実測値が逸脱したことにより電線異常を検出する。

また、電線近傍に多数の温度センサーを設置し、各温度センサーにより検出された温度に基づいて電線の温度分布を検出し、局所的に温度勾配があるときに電線に異常が発生したと検出する。

図９における故障検出器ａ〜ｈは、光ファイバーを利用して構成できる。つまり、図１１（ａ）又は（ｂ）に示すように、電線Ｌを構成する導体５１の表面又は保護皮膜５２の表面に光ファイバー５３を併設する。そして、図１２に示すように光ファイバー５３の一端から位相角θ１の光を入力し、他端から出力される光の位相角θ２を測定する。θ２の計測値が予め設定されている値から逸脱したときに電線異常を検出する。

図１における故障検出装置２１の他の実施例として、各配線Ｌ−１〜３の送電容量を用いて電線の異常を検出することができる。つまり、サーバーＳ−１のデータベースに、送電線Ｌ−１〜３の正常時における送電容量を予め格納しておく。そして、異常検出時に故障検出装置２１で計測された各電線の送電容量とデータベース内の基準値をと比較して、正常又は異常を検出できる。

本発明の一実施形態の電源供給システムの全体構成図である。 一実施形態の需要家端末を構成する切替器の構成図である。 一実施形態のサーバの処理Ｉの内容を示すフローチャートである。 一実施形態のサーバの処理ＩＩの内容を示すフローチャートである。 一実施形態のサーバの処理ＩＩの内容を示すフローチャートである。 一実施形態のサーバの処理ＩＩの内容を示すフローチャートである。 一実施形態の切替器の処理内容を示すフローチャートである。 本発明の他の実施形態の電源供給システムの全体構成図である。 電線Ｌの異常検出装置の例を説明する図である。 電線に設置した故障検出器の位置情報を利用して電線の異常を検出する実施例を説明するための図である。 電線の異常を検出する光ファイバーを電線に併設した実施例の図である。 電線に併設した光ファイバーを利用して電線の異常を検出する原理を説明するための図である。

符号の説明

Ｇ−１，Ｇ−２ 発電所
Ｌ−１〜４ 送配電線
Ｕ−１ 発電ユニット
Ｓ−１ サーバー
Ｃ−１ 切替器
Ａ 需要家
１５ 電柱
１７ 開閉器
２０、２１ 異常検出装置
２２，２３，２４ 通信媒体

Claims (18)

1. 市街地へ電力を供給する電源供給システムであって、
   複数の電源系統のうちの一つの電源系統を選択して切り替え受電可能な需要家に設けられた需要家端末に対して、冗長化された通信媒体を介して通信可能に設けられたサーバーを備え、前記サーバーは、前記複数の電源系統をそれぞれ構成する複数の発電所及び複数の送配電線に設けられた異常検出装置から冗長化された通信媒体を介して前記複数の電源系統に発生した異常情報を収集し、前記需要家が現在受電している電源系統の正常又は異常を判断し、異常の場合は、前記需要家が受電可能な正常な電源系統に関する情報を前記需要家端末に送信することを特徴とする電源供給システム。
2. 請求項１に記載の電源供給システムにおいて、
   前記サーバーは、前記需要家端末の要求に基づいて、前記需要家が現在受電している電源系統の正常又は異常を判断し、異常の場合は、前記需要家が受電可能な正常な電源系統に関する情報を前記需要家端末に送信することを特徴とする電源供給システム。
3. 請求項１に記載の電源供給システムにおいて、
   前記複数の電源系統は、相互に電力を送受可能な電源系統を含んで構成され、
   前記需要家内に前記複数の電源系統にそれぞれ接続された複数の引込み線の一つを選択して受電する切替器が設けられてなることを特徴とする電源供給システム。
4. 請求項３に記載の電源供給システムにおいて、
   前記サーバーは、前記需要家が現在受電している電源系統が異常の場合、前記異常情報に基づいて正常な前記電源系統により前記需要家の前記引込み線の一つに電力を供給できるか否かを判断することを特徴とする電源供給システム。
5. 請求項３に記載の電源供給システムにおいて、
   前記サーバーは、前記正常な電源系統により前記需要家に供給できる電源供給能力に関する情報を前記需要家端末に送信することを特徴とする電源供給システム。
6. 請求項１に記載の電源供給システムにおいて、
   前記サーバーは、異常の種類ごとに設定された復旧予想時間が格納されたデータベースを有し、該データベースの内容に基づいて前記異常情報に係る電力系統の復旧予想時間を求めて前記需要家端末に送信することを特徴とする電源供給システム。
7. 請求項６に記載の電源供給システムにおいて、
   前記データベースには、前記各発電所の再起動時間と異常の種類ごとに設定された復旧予想時間が格納されていることを特徴とする電源供給システム。
8. 請求項６に記載の電源供給システムにおいて、
   前記データベースには、前記送配電線の異常の種類ごとに設定された復旧予想時間と前記送配電線の重要度が格納されていることを特徴とする電源供給システム。
9. 請求項６に記載の電源供給システムにおいて、
   前記データベースには、同一の前記送配電線に関係する複数の異常に対する前記復旧予想時間の削減情報が設定されていることを特徴とする電源供給システム。
10. 請求項１に記載の電源供給システムにおいて、
    前記送配電線に係る前記異常検出装置は、前記送配電線に分散して設けられた検出器の位置情報、前記送配電線の近傍の温度情報、前記送配電線の近傍に設けた光ファイバー内部での光の位相差変化情報、及び保護リレー動作を含む電流／電圧情報の変化の少なくとも一つによって前記送配電線の異常を検出することを特徴とする電源供給システム。
11. 請求項１に記載の電源供給システムにおいて、
    前記送配電線に係る前記異常検出装置は、前記送配電線を支持する電柱もしくは前記送配電線が敷設された暗渠の地上に設置された位置検出器であり、
    該位置検出器は、ＧＰＳと通信して自己の緯度／経度を求め、予め記憶されている基準位置との差が閾値を越えたことにより前記送配電線の損傷を検出することを特徴とする電源供給システム。
12. 請求項１に記載の電源供給システムにおいて、
    前記送配電線に係る前記異常検出装置は、前記送配電線を支持する電柱もしくは前記送配電線が敷設された暗渠の地上に設置された複数の位置検出器であり、
    前記位置検出器は、前記位置検出器相互間の距離が予め記憶された基準距離との偏差が閾値を越えたことにより前記送配電線の損傷を検出することを特徴とする電源供給システム。
13. 請求項１に記載の電源供給システムにおいて、
    前記送配電線に係る前記異常検出装置は、前記送配電線を支持する電柱もしくは前記送配電線が敷設された暗渠の地上に設置された複数の位置検出器であり、該位置検出器が移動したときに、他の位置検出器の移動方向と異なる方向に移動した位置検出器の位置で前記送配電線の損傷が発生したことを検出することを特徴とする電源供給システム。
14. 請求項１に記載の電源供給システムにおいて、
    前記送配電線に係る前記異常検出装置は、前記送配電線を支持する電柱もしくは前記送配電線が敷設された暗渠の地上に設置された電波を発信する位置検出器と、該位置検出器から発信された電波を検出する電波検出器とを備えて構成され、前記電波検出器にて受信する電波の大きさが予め記憶された閾値未満に低下したときに当該位置検出器の位置で前記送配電線の損傷が発生したことを検出することを特徴とする電源供給システム。
15. 請求項１に記載の電源供給システムにおいて、
    前記送配電線に係る前記異常検出装置は、前記送配電線を支持する電柱もしくは前記送配電線が敷設された暗渠の地上に前記送配電線もしくはその近傍の温度を計測する検出器を設置し、予め記憶された範囲の通常値上限より温度の計測値が大きくなったことで前記送配電線の損傷が発生したことを検出することを特徴とする電源供給システム。
16. 請求項１に記載の電源供給システムにおいて、
    前記送配電線に係る前記異常検出装置は、前記送配電線に併走させて光ファイバーを通し、前記送配電線を支持する電柱もしくは前記送配電線が敷設された暗渠の地上に光の発信器と受信器を設置し、受信器にて受信された光の位相が予め記憶されていた値より変化したことで前記送配電線の損傷が発生したことを検出することを特徴とする電源供給システム。
17. 請求項２に記載の電源供給システムにおいて、
    前記需要家端末は、現在受電している電源系統が異常のとき、前記サーバーから送信された受電可能な正常な複数の電源系統に関する情報を表示画面に表示し、前記需要家に対して音声及び警報などの音並びに画面表示により前記受電可能な複数の電源系統の一つの選択を要求し、該選択に基づいて前記切替器により電源系統を切替え、前記サーバーに対して該需要家が選択した電源系統を連絡することを特徴とする電源供給システム。
18. 請求項１７に記載の電源供給システムにおいて、
    前記サーバーは、前記需要化端末から該需要家が選択した電源系統の連絡が一定時間内にないとき、該需要家に異常があると判断して前記需要家端末に安否確認のメッセージを送信し、該メッセージに対しても応答がないとき関連救助機関に対して連絡することを特徴とする電源供給システム。

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