JP4744415B2 - 自動再閉路機能付き監視制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、電力系統における送配電線の自動再閉路機能を有する監視制御装置に関する。

従来、送電線および配電線の事故発生時、遮断した遮断器の再投入（これを再閉路という。）は、図９に示すように各電気所９０ａ〜９０ｚの線路ごとに設置され、事故検出用リレー８１ａ〜８１ｚの遮断指令によって起動される再閉路リレー８２ａ〜８２ｚまたは手動操作によって行われている。

このため、送配電線事故時、各電気所の送電線、配電線ごとに再閉路リレーの設置又は手動操作が必要になっている。

従来、監視制御システムによる遮断器の自動閉路操作に関する技術として、たとえば特許文献１では、電力系統における母線事故後または送電線事故時の再発事故後に、予め設定された所定の受信情報に基づいて自動送電の可否を判断し、その判断結果に基づいて送電操作票を自動作成する事故復旧支援サーバと、その事故復旧支援サーバの出力に基づいて母線または送電線を遮断器により自動的に閉路する自動送電指令を出力する監視制御サーバによって、電力系統における母線事故後または送電線事故時の再発事故後に、迅速かつ確実な電力供給を実現し、運用者の業務軽減化を図るというシステムが提案されている。
特開２００２−１０１５５５号公報

ところで、上記の特許文献１の方式は、再閉路後の再発事故に対処するために予め決められた手順に従って系統条件を判定して再閉路指令を出力するものであるが、送配電線事故の自動再閉路時では、再閉路失敗の再停電を回避して、できるだけ速やかに系統を復旧させる必要がある。

本発明は、上述のかかる事情に鑑みてなされたものであり、再閉路時の系統の状態を監視制御所で監視しながら、より早く安全に系統を復旧することのできる自動再閉路機能付き監視制御装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、図１に示すように全電気所の開閉器情報や故障情報を受信し、監視、制御の機能を持つ監視制御装置１に、事故発生時の再閉路機能を持たせるようにした。制御所の監視制御装置１は、複数の電気所９０ａ〜９０ｚを常時監視し、開閉器情報や故障表示等を受信し、監視・制御を行っている。この監視制御装置に自動再閉路機能を装備することにより、送配電線保護リレー遮断事故時に遮断した開閉器へ、監視制御装置から自動で再閉路制御信号を送信するものである。

これにより、各電気所の送電線・配電線ごとの自動再閉路用リレーを省略することができる。また、現地自動再閉路装置故障時等のバックアップとしても使用することができる。さらに、事故発生、再閉路管理、制御管理を一連の処理として行うことができるので、信頼性の向上を図ることができる。

具体的には、本発明に係る再閉路機能付き監視制御装置は、電力系統の監視制御を実行する監視制御装置であって、系統情報を収集する手段と、開閉器の投入順序と投入タイミングの時定数データを保存する手段と、系統事故時に少なくとも母線事故か送配電線の事故かを判定し、送配電線の事故の場合は前記投入順序と時定数に従って開閉器の投入指令を出力する自動再閉路手段と、を備えたことを特徴とする。

本発明では、電力系統の監視制御装置に再閉路機能を持たせ、系統の事故要因によって再閉路の実施、不実施を決定する。特に、母線事故の場合は、当該母線へ供給する受電端開閉器への投入指令を中止することによって、再閉路実行後の構内設備の損壊を未然に防ぐ。

ここで、送配電線とは送電線または配電線を意味する。また、開閉器とは、送電線または配電線の開閉動作を行う機器を意味し、遮断器を含む趣旨である。

本発明に係る再閉路機能付き監視制御装置は、さらに、系統の作業計画または系統操作のインターロック条件を保存する手段を備え、前記自動再閉路手段は、前記作業計画または前記インターロック条件に基づいて投入指令の出力の可否を判定することを特徴とする。

たとえば、インターロック条件として試充電禁止の状態表示がある場合は、そのエリアへの開閉器については、再閉路を実施しないなどである。

電力系統の制御時のインターロック条件と再閉路条件とを組み合わせることによって、不要な再閉路動作を防止して、信頼性の高い電力復旧が可能となる。

本発明に係る再閉路機能付き監視制御装置は、上位開閉器を入りにしてから下位開閉器の上位側送配電線の電圧が所定の値になるまでの立上り時間を計測する手段を備え、前記自動再閉路手段は、当該立上り時間に基づいて前記下位開閉器への投入指令出力の可否を判定することを特徴とする。

本発明では、線路を挟んで上位側の開閉器を入り操作してから下位開閉器の当該線路電圧の立上り時間を計測して、立上りの時間が所定値よりも遅い場合は、それ以降の再閉路を中止する。これによって、完全に短絡あるいは地絡状態に至っていない不安定な故障状態での再閉路を回避することができる。

好ましくは、再閉路対象の受電端開閉器に前記立上り時間の初期値を設定する手段と、 前記受電端開閉器ごとに立上り時間を計測して、当該計測時間に基づいて前記初期値を変更する手段と、前記受電端開閉器の線路側に接続される電力設備の更新時に前記立上り時間を初期値にリセットする手段と、を備えるようにすると良い。これにより、立上り時間を系統の実態に合った適切な値に設定することができる。

本発明によれば、事故発生監視と再閉路制御の処理を監視制御装置で実行することにより、電力系統の広範囲の事故情報や開閉器の制御インターロック条件と組み合わせて信頼性の高い再閉路処理が可能となる。

また、各電気所の送電線・配電線ごとの自動再閉路リレーを削減することができコストダウンを図ることができる。

以下、本発明の実施の形態を説明する。図２は本実施の形態による監視制御装置１の自動再閉路機能のブロック図である。監視制御装置１が有する従来の監視制御機能については、説明を割愛する。なお、本自動再閉路機能は、高速再閉路・中速再閉路の不成功後に動作する低速再閉路を対象としたものである。

図２において、監視制御装置１の自動再閉路手段（機能）１０は、系統の開閉器状態情報および送電線や機器の故障情報を入力して事故の発生を監視する事故発生監視手段１１、事故の発生によって遮断器がトリップした場合は再閉路処理を実行する再閉路起動手段１２、開閉器の投入時間等のデータを管理する再閉路定数管理手段１３、開閉器へ投入信号を出力する再閉路投入信号送信手段１４、および、投入信号送信後の系統情報によって再閉路の成功、失敗を判定する再閉路投入結果判定手段１５を有している。各手段１０〜１５は、ＣＰＵのプログラムとして実現可能な機能である。

また、監視制御装置１には、再閉路時の開閉器の投入順序、インターロック条件のほか、種々の定数等の管理データが保存されている。管理データとしては、再閉路の準備完了時間、無電圧時間、条件不成立時間、再閉路方式、全停遮断有無設定、送／受電端設定などがある。これらのデータは、監視制御装置１に設けられた図示しない表示装置の監視制御画面を通して設定入力される。

次に図３を用いて上記の構成を有する監視制御装置１の自動再閉路機能の動作を説明する。なお、以下の説明において、送電線を対象に説明するが配電線についても同様に適用可能である。

まず、事故発生監視手段１１によって、送電線の事故情報を収集し事故発生を検出すると、再閉路起動手段１２を起動する（Ｓ１０３）。このとき、前回の送電線の遮断器の「入」制御から準備完了時間を経過していない場合は（Ｓ１０１、Ｓ１０２）、再閉路処理を実施せず、再閉路未実施（ＦＴ）表示及びベル警報の鳴動処理を実行する（Ｓ１０８）。

一方、再閉路起動手段１２を起動した場合は、再閉路手順に従って該当する遮断器の無電圧時間をカウントし（Ｓ１０４）、再閉路方式による条件（例えば低速再閉路の対象か否か）の確認を実行して（Ｓ１０５）、条件ＯＫならば、再閉路投入信号送信手段１４により再閉路指令を送信する（Ｓ１０６）。その後、監視機能によって収集した遮断器の状態等をもとに自動再閉路が成功したか否かを判定し（Ｓ１０７）、再閉路成功の場合は、次の起動を待つ。一方、上位の遮断器がトリップするなど再閉路失敗の場合は、その旨の表示とベル警報出力を行う（Ｓ１０８）。
以上の処理を開閉器区分ごとに行う。

（実施例１）
本発明は監視制御装置１の自動再閉路機能による広範囲な系統復旧を可能にするものである。以下、電源端送電線の２回線事故のケースについて図４を用いて具体的に説明する。

予め事故前の系統を記憶しておき、電源端送電線遮断の事故（２回線事故）により広範囲な停電事故となった場合、装置１内に設定された全停遮断対象開閉器情報や送・受電端設定情報をもとに、電源側からの送電復旧を実施する。広範囲な事故でも電源側からの復旧を監視制御装置１が認識でき、停電復旧の状態管理により質の高い復旧が可能となる。

また、事故前に電源であった側の送電線で再閉路不成功となった場合でも、常時「切」個所（事故前「切」系統）からの復旧も可能となる。この場合、常時「切」個所から復旧しても健全系統に影響を与えないことを確認するため、シミュレーションによって可否を判定し問題がなければ再閉路し復旧処理を行う。

以下、図４（ｂ）を用いて復旧手順の処理内容を説明する。
（ステップ１）事故遮断［(1)(2)］により(1)(2)に対し再閉路手段を起動する。
（ステップ２）停電した範囲内の設定されている全停遮断対象開閉器に対し遮断の制御を実施し再閉路を起動する。［(3)〜(7)］
（ステップ３）(1)(2)遮断器を投入を実施した後、(3)(4)遮断器を投入する。

条件：(1)(2)は、送電端設定により母線電圧有、線路電圧無
(3)は受電端設定により線路電圧有、母線電圧無
(4)は受電端設定により線路電圧有、母線電圧有
なお、(4)については、シミュレーションにより同期を確認する。

（ステップ４）(5)(6)遮断器を順次投入
（ステップ５）(7)を投入実施。
以上の手順によって、再閉路を実行する。

なお、波及事故防止を目的とし、(3)の遮断器投入により再閉路投入が不成功となった場合、Ｂ(変)構内の事故と判断し、(4)の遮断器を投入しない。

また、(1)(2)の投入が不成功となった場合、Ｅ(変)の遮断器に対し、投入を実施し、順次(5)(6)(7)の遮断器を投入する。通常の再閉路装置であれば(1)(2)の投入が不成功となった時点で復旧を断念するが、監視制御装置１経由であれば別の電源ルートＥ(変)からの復旧が可能となる。

さらに監視制御装置１の収集する監視情報において、構内故障の表示（試充電禁止項目該当の表示）があれば該当電気所への充電を禁止する目的から再閉路を起動しないのが良い。たとえば、Ｂ(変)の構内故障表示がある場合は、(1)(2)遮断器は再閉路投入するが、(3)(4)遮断器は再閉路を起動しない等である。これにより、(3)(4)の上位系送電線までは給電が可能となる。

以上、本実施の形態によれば、監視制御装置から再閉路指令を送信するので、現在各電気所の送電線ごとに設置されている再閉路装置を省略でき、設置費用や保守費用が不要となる。あるいは、現地再閉路装置のバックアップとして使用することもできる。

また、監視制御装置に自動再閉路機能を装備することにより、広範囲な事故でも電源側からの復旧を認識でき、停電復旧の状態管理により質の高い復旧が可能となる。また、事故前の電源側送電線で再閉路不成功となった場合でも、常時「切」個所（事故前「切」系統）から復旧しても健全系統に影響を与えないことをシミュレーション手段で確認した後に、常時「切」個所の別系統からの復旧も可能となる。

さらに、広範囲な停電の自動復旧において、自動復旧完了や停電したままの負荷（供給先）・設備の状況により異なった警報・表示を行うことにより、復旧状況を容易に認識することができる。

また、電気所構内の事故等は送信されてきた情報が、試充電禁止項目に設定された情報が伝送されてきておれば試充電を禁止とする（再閉路を実施しない）。更に、試充電回数が制限されている場合も充電判定により、試充電回数を管理することで試充電による事故拡大を防止することを可能とする。

再閉路に関する定数データは、監視制御装置で管理することで一元管理が可能になり、変更が生じた場合でも現地に行くことなく、監視制御装置の定数データの設定を変更することで即時に変更の対応ができる。

同様に、従来、条件の変更やロジック変更が生じた場合は、すべての各電気所設置の装置に対して、改造が必要となったり、条件を取り込みのためのケーブル布設工事や変更作業が必要となるが、監視制御装置に自動再閉路機能を装備しておくことにより、変更が生じた場合は監視制御装置のソフトウェアの変更のみで対応が可能となる。
また、現状、再閉路装置が設置されていない箇所にも再閉路機能が対応可能となる。

次に、第２の実施の形態を説明する。
本実施の形態は、送電端の遮断器の投入指令もしくは、投入指令後の遮断器「入」の状変通知から、受電端の線路電圧の立上りの時間を計測し、この時間が所定時間よりも長い場合は、投入を禁止するというものである。

第１の実施の形態との構成の相違は、図５に示すように電圧立上り時間監視手段１６、電圧立上り時間判定値管理手段１７および電圧立上り時間データファイル２２を追加したことである。

次に図６〜図８を用いて上記の構成を有する監視制御装置１の動作を説明する。
まず、図７において、ある再閉路対象の受電側遮断器に対して、上位の送電側遮断器が切りから入り状態になったときに（Ｓ２０１）、タイマを起動する（Ｓ２０２）。そして、
電圧立上り時間データファイル２２を参照して、当該受電側遮断器の判定値を抽出して、タイマ値と比較する。図６は、電圧立上り時間データファイル２２のデータ構成例である。遮断器ＩＤごとに判定値が格納されており、またタイマの実測データが所定個数保存可能になっている。ここで、判定値とは、受電側遮断器において送電側遮断器が投入されてから所定の電圧になるまでの監視時間で、この判定値を超えると線路に異常があるとみなす基準となる値である。

そして、タイマ値がこの判定値よりも小さい間は（Ｓ２０３で「ＹＥＳ」）、線路電圧が所定値以上になったか否かを監視して（Ｓ２０４）、所定値以上になった場合は、タイマを停止して（Ｓ２０５）、そのタイマ値を電圧立上り時間データファイル２２に保存する（Ｓ２０６）。その後タイマをリセットして（Ｓ２０７）、ステップＳ２０１に戻る。

一方、ステップＳ２０３において、タイマ値が判定値以上になると（Ｓ２０３で「ＮＯ」）、線路に異常があるとしてエラー出力を行い（Ｓ２０８）、当該受電側遮断器の再閉路を禁止する（Ｓ２０９）。

次に、この判定値の管理方法を図８を用いて説明する。電圧立上り時間判定値管理手段１７は、周期的に起動される。同手段１７は、起動されると、まず、初回設定か否かを判定し（Ｓ３０１）、初回設定の場合は、初期値として大きめに設定された値を判定値としてセットする（Ｓ３０３）。一方、初回設定で無い場合は（Ｓ３０１で「ＮＯ」）、次に上位側線路に関して設備変更があったか否かを判定し（Ｓ３０２）、設備変更があった場合も判定値として初期値をセットする（Ｓ３０３）。

ステップＳ３０２で設備変更が無い場合は、電圧立上り時間データファイル２２に保存されているタイマの実測データが所定の個数以上か否かを判定して（Ｓ３０４）、所定個数以上の場合は、計測値の平均値にマージンを加えた値を判定値としてセットする（Ｓ３０５）。以上の手順によって、受電側での電圧立上り時間を監視する。

以上のように受電端の遮断器を動作させるときに、送電端の遮断器を入りにしてから受電端で電圧が所定の値に立ち上がるまでの時間を計測するので、電力設備の故障等によって完全に短絡状態に至っていないような故障が発生している場合に、遮断器の投入動作を中止することによって、再閉路処理の信頼性を向上させることができる。

また、設備の追加、変更時には定数を初期値にして、実績に合わせて調整変更していくため、変更の都度計算をする必要が無く、系統の実態に合った定数を自動的に蓄積していくことができる。

本発明による自動再閉路機能付き監視制御装置のシステム概要図である。 本発明の第１の実施の形態による監視制御装置の機能ブロック図である。 本発明の第１の実施の形態による自動再閉路機能の動作手順の説明図である。 本発明の実施例１による電源端送電線の２回線事故のケースの説明図である。 本発明の第２の実施の形態による自動再閉路機能付き監視制御装置の機能ブロック図である。 図５の電圧立上り時間データの構成例である。 図５の電圧立上り時間監視手段の処理手順を示すフローチャートである。 図５の電圧立上り時間判定値管理手段の処理手順を示すフローチャートである。 従来の技術による自動再閉路装置のシステム概要図である。

符号の説明

１ 再閉路機能付き監視制御装置
１０ 自動再閉路手段
１１ 事故発生監視手段
１２ 再閉路起動手段
１３ 再閉路定数管理手段
１４ 再閉路投入信号送信手段
１５ 再閉路投入結果判定手段
１６ 電圧立上り時間監視手段
１７ 電圧立上り時間判定値管理手段
２１ 再閉路定数データベース（ＤＢ）
２２ 電圧立上り時間データファイル

Claims (3)

1. 系統情報を収集する手段と、開閉器の投入順序と投入タイミングの時定数データを保存する手段と、系統事故時に少なくとも母線事故か送配電線の事故かを判定し、送配電線の事故の場合は前記投入順序と時定数に従って開閉器の投入指令を出力する自動再閉路手段と、を有し、電力系統の監視制御を実行する監視制御装置であって、
   上位開閉器を入りにしてから下位開閉器の上位側送配電線の電圧が所定の値になるまでの立上り時間を計測する手段を備え、
   前記自動再閉路手段は、当該立上り時間に基づいて前記下位開閉器への投入指令出力の可否を判定することを特徴とする再閉路機能付き監視制御装置。
2. 再閉路対象の受電端開閉器に前記立上り時間の初期値を設定する手段と、
   前記受電端開閉器ごとに立上り時間を計測して、当該計測時間に基づいて前記初期値を変更する手段と、
   前記受電端開閉器の送配電線側に接続される電力設備の更新時に前記立上り時間を初期値にリセットする手段と、
   を備えたことを特徴とする請求項１記載の再閉路機能付き監視制御装置。
3. 系統の作業計画または系統操作のインターロック条件を保存する手段を備え、
   前記自動再閉路手段は、前記作業計画または前記インターロック条件に基づいて投入指令の出力の可否を判定することを特徴とする請求項１または２に記載の再閉路機能付き監視制御装置。

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