JP4969340B2 - 監視制御システム - Google Patents

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Description

本発明は、配電用変電所に対して上位の運転機関システム(制御所システム)と下位の配電自動化システムとの間のインターロック技術に係り、特に配電母線の情報を共有することによってインターロック制御を実行する監視制御システムおよび方法に関する。
従来の制御所システムは配電自動化システムなど他の運転機関のシステムとは管轄を分担し独立して監視制御を行っていた。このため機器操作時のインターロックはなく、人間系の連絡に頼るなど、双方の情報がないことにより自動化の範囲が限られていた。
たとえば、上位系の連係変圧器(以下、変圧器を「Tr」という)が過負荷のため、どこかの配電用Trが負荷制限で停電した場合、下位系の配電自動化システムでは余力のある付近の配電用Trから復旧していた。このため、上位系の連係Trが再び過負荷になり、配下の配電用Trのどこかが新たに負荷制限され停電してしまうなど、上位系システムと連係がないための問題が生じる可能性があった。
これに対し、両システム間で監視データ、制御データの受け渡しを行い、インターロック制御等の処理を行う手法も考えられるが、制御所システムと配電自動化システムの計算データを毎回交換するのはシステムが異なる本質的なデータの相違、データ変換処理の能力やトラフィックの増大により簡単には連係できないという問題がある。
たとえば、配電線は常時放射状で運転されており、配電線の作業や事故のときの配電線の転負荷、常時系統への戻し操作は、顧客設備を停電させないように負荷のシフト元、シフト先の配電線をループ状態にして行うループ切替が一般的に行われている。
このループ切替を行う際に双方の配電線がループ可能な系統状態であるか否かを判断する必要がある。常時系統では、どの配電線母線がどの上位系統に属しているかは運転員が覚えていたり、配電自動化システムに記憶させておくことが可能であるが、台風等による多重事故時などは、上位系統でも複雑な系統変更が行われるので、誤って相差角の差の大きい異系統の配電母線同士を接続してループした開閉器を焼損したり、過電流が動作することによって停電が発生するなどのヒューマンエラーが生じる虞があった。
また、従来、たとえば配電用Tr2台でそれぞれ6回線の配電線で運用している変電所において、1台のTrが故障した場合など、健全なTrの空き容量で、故障したTrが供給していた配電線のうち、最大の電力を供給できる配電線の組み合わせを算出して配電線遮断器を投入したり、特定の順番で空き容量の許すまで配電線遮断器を入れたりするやり方をとっていた。
しかしながら、このやり方では、事故が重なると本来逆送できない配電線に電気を送り、逆送できる配電線に電気を送れなかったりして効率的に停電を解消できないという問題があった。
さらに、常時同一上位系統から供給されている2つの配電母線から出るシフト元、シフト先の配電線をループした際、片方の配電母線が上位系の操作により異系統へ振り替えられることにより配電線に過電流が流れ不要な停電を起こす虞があった。
また、上位系の再試充電禁止送電線の再閉路失敗やTrの重故障などにより配電母線が停電したような場合に、従来はいろいろな事故の発生を想定して常に一定時間(たとえば、上位系低速再閉路成功時の配電母線充電までの最大時間として3分)を待って、配電線の逆送操作を実施していたため、顧客の停電時間が長くなっていた。
また、上位系の送電線事故等により配電母線が停電したような場合に、送電線が低速再閉路で送電成功した場合に、まだ配電母線に電気が届いていない場合は、その配電線に所属する配電線の不要な逆送操作を行ってしまう虞もあった。
さらに、上位系の過負荷遮断、SSC遮断、UF遮断などで配電母線が停電したような場合、たとえば原因となった過負荷設備に停電した配電母線と同一の影響を与える別の負荷母線から配電線逆送で復旧すると過負荷設備がまた過負荷になって過負荷遮断が発生し、不要な停電を繰り返す可能性もあった。
なお、操作できない開閉器の操作手順を作成してしまうことを防止できる配電自動化システムの切替ルート検索方式については、たとえば特許文献1に記載されているが、上位系との連係については開示されていない。
特開平10−75532号公報
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、系統で配電母線の状態を上位の制御所システムと下位の配電自動化システムとでリアルタイムに共有することによって上位系の状態あるいは復旧操作段階に関わらず、下位系において復旧可能な箇所を適切に復旧操作することのできる監視制御システムおよび方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明に係わる監視制御システムは、配電用変電所より上位系の監視制御を行う制御所システムと下位系である配電系統を自動的に復旧させる配電自動化処理を実行する配電自動化システムとを含む監視制御システムであって、前記制御所システムから出力される該制御所システムの動作状態または上位の系統状態に関する情報を母線情報として保存する母線情報保存手段を備え、前記配電自動化システムは、前記配電母線情報に基づいて配電自動化処理を実行することを特徴とする。
また、本発明に係る監視制御方法は、配電用変電所より上位系の監視制御を行う制御所システムと下位系である配電系統を自動的に復旧させる配電自動化処理を実行する配電自動化システムとによって系統事故の復旧処理を実行する監視制御方法であって、上位系の状態と下位系の状態をそれぞれ配電母線に割付けて、該配電母線状態を監視制御システムと配電自動化システムの両方で監視することによって、系統を復旧させることを特徴とする。
ここで、母線情報とは、母線と1対1に関連付けることのできる情報を意味し、たとえば、母線に対応して設けられている配電用変圧器などと関連付けられている場合も含む趣旨である。したがって、この関連付けは、直接的に関連付けられている場合のみならず、間接的に関連付けられている場合も含む。
本発明では、上位系の監視制御を行う制御所システムと配電自動化システムとの間で互いに他システムで系統復旧処理に必要となる情報を配電母線の情報としてアサインして共有化を図るので、計算結果を都度交換するのに比べて効率的である。
また、配電母線のポジションを用いてテレコンフォーマットで受け渡しを行うようにすれば、各システムが夫々接続している遠方のデータ収集装置(遠方監視制御装置)と同一フォーマットで受け渡すことができ、そのポジションの一つとして扱うことができる。このため、共有データの種類が増えたとしても、サブコミ伝送などによって受け渡しができ、共有データの追加、変更、削除時の処理が煩雑にならず、設定ミスの発生を防止することができる。
なお、母線情報としては、各母線の接続されている電源識別情報、応援(負荷付)禁止、復旧禁止、他バンクループ禁止、上位系復旧中、上位系復旧不可、および、母線が繋がっている電源の相差角の各情報のうち少なくともいずれか一つを含む。
上位系のこれらの情報を配電自動化システムで使用することによって、配電系統の復旧処理を確実、かつ迅速に行うことができる。
また、母線情報保存手段は、前記配電自動化システムから出力される該配電自動化システムの動作状態または下位の系統状態に関する情報を母線情報として保存し、当該母線情報は、応援(負荷付)禁止、復旧禁止、他バンクループ禁止の各情報のうち少なくとも一つを含むようにしてもよい。
配電自動化システムの情報を上位系に通知したり、他の配電自動化システムと共有化を図ったりすることによって、確実な復旧処理を実行することができる。
また、本発明に係る監視制御システムでは、制御所システム、配電自動化システム、および遠方の機器のデータを収集するデータ収集装置の夫々と通信を行う制御中継装置を備え、この制御中継装置は、前記母線情報保存手段と、制御所システムまたは前記配電自動化システムの一方から母線情報の更新があったときにそれを状変として検知して、他方のシステムへ状変の発生を通知する状変処理手段とを備えたことを特徴とする。
本発明では、制御所システムと配電自動化システムとの間に制御中継装置を配置して、一方から母線情報の更新があったときは他方へ状変通知することによって、他方における復旧処理の開始を迅速に行うことができる。
たとえば、上位系復旧中の状態では、下位の配電自動化システムは復旧処理を待機しているが、上位系統で復旧することができなくなったときに、上位系復旧不可を母線情報として書込み、これを状変処理手段が検知して、配電自動化システムへ通知することによって、遅滞なく下位系統の事故復旧を開始することができる。
本発明によれば、母線情報として、上位系統と下位系統の状態情報を共有することによって、互いに他の系統状態を系統復旧の判定条件に取り入れて、迅速かつ確実にそれぞれの系統の復旧処理を行うことができる。
図1は本発明の実施の形態による監視制御システム1の機能ブロック図である。この図で、監視制御システム1は、上位系を監視制御する制御所システム10と配電系統を監視し自動的に事故復旧を行う配電自動化システム50から構成されている。
制御所システム10は、現地の操作員等と連絡をとって機器の監視データを入力する入力手段15、上位系統の監視制御処理を実行する演算手段12、配電自動化システム50と通信を行う伝送手段13、および、配電母線の情報(配電母線情報、以下「母線情報」とい)を保存する母線情報保存手段14を有している。
一方、配電自動化システム50は、テレコン子局3と通信を行うためのテレコン通信手段51、配電系統の事故復旧処理等を実行する演算手段52、制御所システム10と通信を行う伝送手段53、および、母線情報を保存する母線情報保存手段54を有している。
なお、図示しないが、両システム10,50は監視制御に必要な他の情報を保存する手段も有している。
次に、上記の構成を有する監視制御システム1の動作を説明する。
制御所システム10と、配電自動化システム50は、夫々のシステムで把握している系統状態を母線情報に集約して互いに相手システムへ送信する。この情報は、夫々のシステムの伝送手段13,53を介して相手システムへ送られ、夫々の母線情報保存手段54,14に保存される。
具体的には、配電自動化システム50は、配電母線ごとにその母線から出ている配電線がループ状態にあるか否かを示すループ中情報などを制御所システム10へ送り、制御所システム10は、上位の系統状態によって応援禁止、復旧禁止、母線に接続されている上位電源などの情報を配電自動化システム50へ送信する。
図2は、母線情報保存手段14,54に保存されている情報の一例である。上述の各状態情報の識別番号(ステータス番号)や電源の相差角などの情報が配電母線の識別情報(母線ID)に関連付けられて保存される。
図3は、ステータス番号と各番号に対応した状態項目との関連付けを保存するステータステーブルの一例であり、ここで例として掲げた項目は配電自動化システム50の復旧操作を制約するためのものである。ここで、負荷付禁止(または「応援禁止」という)とは、連係Tr、送電線路が過負荷のとき、過負荷遮断による停電発生を防止するため、過負荷の設備を電源とする6KV母線(配電母線)に新たな負荷を付けないようにするための状態情報である。復旧禁止とは、連係Tr等が過負荷等になって送電線の遮断に伴う配電線が停電したとき、配電線の逆送電により新たな過負荷遮断を防止するために当該配電母線を復旧を禁止するための状態情報である。
また、他バンクループ禁止とは、上位系統の切替操作により配電母線の上位系統が変わるような場合、並行して配電線ループを行うと配電線で異系統ループとなり停電が発生する可能性があるので、これを防止するため当該操作時は他バンク(他の配電母線)とのループを禁止するための状態情報である。上位系復旧中とは、上位系統事故時に上位系統の復旧を優先するため、配電側での復旧操作開始を待たせるための状態情報である。上位系復旧不可とは、上位系統で復旧することができなくなったときに配電側の復旧に任せて早期停電解消を図るために上位系復旧不可を通知するための状態情報である。
一方、配電自動化システム50から制御所システム10へ通知して、制御所システムの復旧操作手順を制約するための情報として、負荷付禁止、復旧禁止、他バンクループ禁止などがある。
配電自動化システム50と制御所システム10は、上記の母線情報を共有することによって監視制御を実行する。なお、自システムで管理している情報と、他システムから受け取った母線情報は、一体として管理しても良いし、別々に管理するようにしてもよい。
以下、母線情報を用いた監視制御処理について説明する。
(1)復旧禁止及び負荷付(応援)禁止情報の共有による切替防止処理(図4)
図4を用いて、配電変電所上位の連係TrXが過負荷になり、下位の配電用変電所Bを負荷遮断したケースを例に制御所システム10から配電自動化システム50への情報整理伝送を説明する。
過負荷になった設備(TrX)の負荷範囲の配電母線A,Cに応援禁止(または負荷付禁止という)をアサインし、負荷遮断した配電母線Bには復旧禁止をアサインする。これにより、配電自動化システム50の自動復旧または手動復旧にインターロックをかける。
このように、停電した母線には逆送による復旧を許可しない「復旧禁止」情報を共有し、過負荷設備配下の健全母線には「負荷付(応援)禁止」情報を共有して不要な停電を回避することができる。
(2)配電線ループ切り替え中の上位系ループ切替防止処理(図5)
配電部門の操作で配電自動化システムから配電母線CとDがループ切替のため開閉器cでループされた場合、母線C−Dのループ中がアサインされ、制御システムの上位系のループ操作などにインターロックをかける。
このように、制御所システム10でしか分からない情報を母線あるいは母線間の情報として配電自動化システムに伝え、配電自動化システムしか分からない情報を母線あるいは母線間の情報として制御所システムに伝えることで、相互に安全操作、自動制御が可能となる。
(3)配電母線の電源系統情報の共有による切替防止処理(図6)
図6に示すように、制御所システム10は、母線情報として、母線ごとに接続先の上位電源系統、相差角を配電自動化システム50へ送り、配電自動化システム50はこの情報を用いて、相差角の差が所定値以上ある異なる電源系統の配電母線同士の接続を禁止するようにする。
それぞれの配電母線に系統識別情報(常時○○系統、現在XX系統)、相差角(常時、現在)などを付与することで、ループ切替ができないことや、今復旧できても戻し操作が停電切替になることなどが事前に分かり、安全に操作可能になる。
(4)配電母線の電源容量不足時の逆送優先復旧処理(図7)
図7の例で、配電用変圧器2台TrX,TrYでそれぞれ多回線の配電線で運用している変電所で、1台の変圧器TrXが故障した場合、開閉器v−wを投入することにより配電母線Wは配電母線Vを応援できるが容量的に1回線しか応援できないとする。この上位系統の構成を母線情報とし配電自動化システム50へ送り、配電自動化システム50では、後述する最適送電形態の算出処理によって、通過電流、電圧降下計算を実行する。
その結果、配電自動化システム50は、たとえば、配電線B,Cはそれぞれ配電線D,Eより復旧し、配電線Aに対しては上位系統から送電するという最適形態を算出して系統構成を制御する。
このように、空き容量が無い場合は、先に逆送計算をして、逆送できない配電線の配電線遮断器を入れて復旧することで、効率的な復旧が可能となる。
(5)上位系ループ切り替え中の配電線ループ切替防止処理(図8)
このケースは、上記(2)と逆のケースである。図8に示すように、上位系統がループ中のときに、下位がループ切替を行うと、配電線に過電流が流れ、不要な停電を引き起こす可能性があるが、このような場合、制御所システム10は、母線情報として上位系統ループ中のステータスを配電自動化システム50へ送り、配電自動化システム50は、この情報をもとに、下位のループ制御を禁止する。
このように、上位系ループ中の情報を2つの配電母線に付与して配電自動化システムが共有することで、上位系のループ切替を待って安全に配電線の操作が可能となると共に本ケースでの自動復旧も可能となる。
(6)上位系復旧不可情報共有による不要な逆送操作開始待ちの停電時間削減処理
上位系の再試充電禁止送電線の再閉路失敗や変圧器の重故障などにより配電母線が停電したような場合は、従来は上位系で現場巡視をしないと復旧できなかったが、このようなケースでは即座に上位系復旧可の情報を共有して、すぐに配電線の逆送を開始することで、顧客の停電時間を短くすることが可能となる。
(7)上位系復旧中情報共有による不要な逆送操作回避処理
上位系の送電線事故などにより配電母線が停電したような場合に、送電線が低速再閉路で送電成功した場合、配電母線に電気が届いていなくても、上位系復旧中という情報をその配電母線に付与し、その配電母線に所属する配電線の不要な逆送を回避する。
逆操作中に配電母線側から電気が送られると、DM(連系開閉器)が順送で自動投入されるため、逆送操作を中断する必要がある。本来の電源供給側から送る方がDMの特性上、復旧時間が短くなるので原型復旧優先、順送優先が可能となる。
(8)停電操作中情報の共有による不要な逆送回避処理
上位系が負荷遮断操作を実施している直前に、その配電バンクから応援をしないように停電操作中情報を共有することにより不要な逆送手順操作の回避を行うことができる。
(最適送電形態の算出処理)
次に、配電自動化システム50において、母線情報を用いて最適な送電形態を算出する処理について図9を用いて説明する。
この方式は、被融通区間群に対する各予備フィーダからの融通を逐次決定していく方式である。
負荷融通形態の決定処理において、まず、被融通区間を決定するが、このとき母線情報が復旧禁止となっている場合は、当該母線に繋がるフィーダは対象外とする(S101)。次に予備フィーダを決定し予備力を計算する(S102)。このとき、負荷付(応援)禁止箇所は対象外とする。
そして、予備フィーダごとの融通可能区間の判定を行い(S103)、最適な融通ルートを選定する(S105)。また、仮系統状態を設定して(S105)、通過電流のチェックと電圧効果のチェックを行い(S106、S107)、融通可能か否かを判定する(S108)。そして、融通不可の場合は(S108で「否」)、再びステップS104に戻って処理を繰り返す。一方、ステップS108で「可」の場合は、これを最適な融通ルートと決定し(S109)、次に、融通不能な場合があるか否かを判定して(S111)、融通不能が無ければ、全区間実施したか否かを判定して、全区間実施していなければ、ステップS104に戻って処理を繰り返し、全区間実施済みならば終了する。
一方、ステップS111で融通不能な場合が有れば、融通不能発生時の処理を実施して(S110)ステップS104に戻る。
以上説明したように、本実施の形態によれば、上位系システムのどこが過負荷になっても上位系の復旧操作途中であっても現在の系統で各配電用Trあるいは配電母線がどういう状態にあるのかをリアルタイムに伝送することで復旧可能な箇所を適切に復旧処理できるようになる。また、配電線ループ中の情報を2つの配電母線に付与して上位系が共有することで、配電線のループ切替を待って安全に上位系の操作をすることができ、このケースでの自動復旧も可能となる。
このため、夜間など人間系の連絡がとりにくい場合でも配電自動化システムがこれらの情報をもとに復旧手順を作成し復旧することができるようになる。
次に、本発明の第2の実施の形態を説明する。
図10は、本実施の形態による監視制御システム1の機能ブロック図である。
この図において、監視制御システム1は、制御所システム10、配電自動化システム50、および、両システム10,50の間に設けられ両システムと通信を行う制御中継装置30から構成されている。
また、制御中継装置30は、遠方のテレコン子局3と通信を行うテレコン通信処理手段31、制御所システム10と通信を行う制御所通信処理手段22、配電自動化システム50と通信を行う配自システム通信処理手段33、母線情報を含む機器情報を保存する機器情報保存手段34、および、機器情報保存手段34のデータ更新状況を監視し、更新が行われたときに、予め定められた送信先へ通知する状変処理手段35を有している。
なお、制御所システ10と、配電自動化システム50は、この制御中継装置30を介して、遠方の子局3との間で制御指令、監視データの伝送を実行する。
次に、上記の構成を有する監視制御システム1の動作を説明する。
いま、上位系統が事故等によって停電状態となり、その復旧を実行する場合、制御所システム10から上位系復旧中のデータが制御中継装置30に送られる。このデータは、制御所通信処理手段32で受信され、機器情報保存手段34に書き込まれる。
一方、状変処理手段35は、常時、機器情報保存手段34のデータの更新状態を監視しており、この書込みによってデータに変化のあったことを検知して、配自システム通信処理手段33を介して事前に設定された通知先である配電自動化システム50へ状変を通知する。
この状変通知は、母線情報にポジションが割り当てられ、テレコンフォーマットで行われる。このため、配電自動化システム50は、他の監視制御対象機器と同様の処理によって、この状変通知を処理することができる。
配電自動化システム50は、母線情報として、上位系復旧中というステータスを確認すると、その母線に接続する遮断器の開閉動作を禁止状態にする。
その後、制御所システム10は、上位系復旧操作の完了によって、制御中継装置30の上位系復旧中のステータスをリセットする。状変処理手段35は、このリセット動作を検知すると、配電自動化システム50へ状変通知を行い、配電自動化システム50は、禁止状態を解除して、配電系統の操作が必要な場合はその操作を実行する。
一方、上位系復旧操作が失敗に終わった場合は、制御所システム10は、制御中継装置30へ上位系復旧不可の通知を行う。これによって、機器情報保存手段34のデータが更新されると、状変処理手段35によって、即座に配自システム通信処理手段33を介して配電自動化システム50に上位系復旧不可通知が行われる。
配電自動化システム50は、この通知を受信すると、直ちに開閉動作禁止状態を解除して、復旧処理を実行する。
以上、上位系事故時の、上位系復旧中、上位系復旧不可というステータス変化に伴う監視制御システム1の動作を説明した。応援禁止や復旧禁止など他のステータスの変化についても同様な状変処理によって、配電自動化システム50に通知され対応する処理が行われる。
本実施の形態によれば、制御中継装置を介して、母線情報に他の監視制御対象の機器等同様にポジションを付与しテレコンフォーマットを用いて復旧処理やインターロックに関係する情報をやり取りするので、制御所システムや配電自動化システムの機能を大幅に変更する必要がなく、上位系と下位系とのデータの受け渡しが可能とり、配電自動化システムは迅速、正確に復旧処理を行うことができる。また、情報の変更についてもテレコンのポジション変更と同様に扱うことができるので、変更時の設定ミスを削減することができる。
本発明の第1の実施の形態による監視制御システムの機能ブロック図である。 図1の母線情報保存手段に保存されている配電母線情報のデータ例である。 図1の母線情報保存手段に保存されているステータステーブルのデータ例である。 第1の実施の形態による復旧禁止及び負荷付(応援)禁止情報の共有による切替防止処理の説明図である。 第1の実施の形態による配電線ループ切り替え中の上位系ループ切替防止処理の説明図である。 第1の実施の形態による配電母線の電源系統情報の共有による切替防止処理の説明図である。 第1の実施の形態による配電母線の電源容量不足時の逆送優先復旧処理の説明図である。 第1の実施の形態による上位系ループ切り替え中の配電線ループ切替防止処理の説明図である。 図1の配電自動化システム50の演算手段52で実行される最適融通ルート選定処理の手順を示すフローチャートである。 本発明の第2の実施の形態による監視制御システムの機能ブロック図である。
符号の説明
1 監視制御システム
3 テレコン子局
4 配電母線
5 変圧器
6 開閉器
10 制御所システム
12,52 演算手段
13,53 伝送手段
14,54 母線情報保存手段
15 入力手段
30 制御中継装置
31 テレコン通信処理手段
32 制御所通信処理手段
33 配自システム通信処理手段
34 機器情報保存手段
35 状変処理手段
50 配電自動化システム
51 テレコン通信手段

Claims (3)

  1. 配電用変電所より上位系の監視制御を行う制御所システムと下位系である配電系統を自動的に復旧させる配電自動化処理を実行する配電自動化システムとを含む監視制御システムにおいて、
    前記配電自動化システムは、
    前記制御所システムから出力される該制御所システムの動作状態または上位の系統状態に関する情報であって、復旧禁止および負荷付禁止を含む情報を母線情報として保存する母線情報保存手段を備え、
    母線の情報が復旧禁止となっている場合は、当該母線に繋がるフィーダは対象外にして被融通区間を決定すると共に、負荷付禁止箇所は対象外として予備フィーダを決定した後、予備フィーダごとの融通可能区間の判定を行い、融通ルートを選定して、通過電流のチェックと電圧降下のチェックを行い融通可能か否かを判定し、融通可能な場合は、これを最適融通ルートと決定する負荷融通形態の決定処理を実行することを特徴とすることを特徴とする監視制御システム。
  2. 前記監視制御システムは、前記制御所システム、前記配電自動化システム、および遠方の機器のデータを収集するデータ収集装置の夫々と通信を行う制御中継装置を備え、
    前記制御中継装置は、
    母線の情報を含む機器情報を保存する機器情報保存手段と、
    前記制御所システムまたは前記配電自動化システムの一方から母線情報の更新があったときにそれを状変として検知して、他方のシステムへ状変の発生を通知する状変処理手段と、
    を備えたことを特徴とする請求項に記載の監視制御システム。
  3. 母線の情報にはポジションが割付けられており、前記状変処理手段は、テレコンフォーマットで状変の発生を通知することを特徴とする請求項2に記載の監視制御システム。
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