JP5118439B2 - 電力系統システムにおける停止設備判定方法 - Google Patents

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Description

本発明は、電力系統における設備や機器につい作業を行うのに伴って停止させる必要のある設備である停止設備を自動的に判定するための技術に関する。
電力系統においては、電力流通設備(本明細書では適宜に「設備」と略称する)やそれに関わる開閉機器、保護装置、制御装置などの各種機器について新規設置や増設工事あるいは定期的点検などの各種作業(以下では便宜上、電力系統作業と呼ぶ)が数多く行われる。こうした電力系統作業では、作業計画の作成、停止設備計画の作成、作業計画調整、停止設備操作手順の作成という順で準備作業を行い、そしてこの準備作業で作成された停止設備操作手順に基づいて停止設備の停止操作を行うことで現場作業の安全性を確保しつつ、電力系統作業を実施する。
作業計画は、作業期間や作業内容(作業対象の設備や機器とそれに対する作業の内容など)などを記録したデータであり、電力系統作業を実施する部門により1つの電力系統作業ごとに作成される。作業実施部門としては、工事部門や保守部門があり、新規設置や増設は工事部門が担い、定期点検は保守部門が担うのが通常である。
停止設備計画は、電力系統作業に伴って停止させる必要のある設備である停止設備についての計画である。すなわち電力系統作業を行うに際しては、現場作業の安全確保として作業対象の設備や機器に関係する一定範囲の設備を停止設備として停止(停電)させる必要があり、そのために1つの電力系統作業ごとに停止設備を判定し、その判定に基づいて停止設備計画を作成する。この停止設備計画は、作業停止計画とも呼ばれる。
作業計画調整は、電力系統作業による停止設備の発生と電力系統の運用の関係で作業計画を調整する業務である。すなわち電力系統作業に伴う設備の停止は電力系統の運用に影響することから、作業計画ないしそれに伴う設備停止計画を電力系統の運用に合わせて調整する必要があり、そのためになされるのが作業停止計画調整である。
停止設備操作手順は、電力系統作業に伴う停止設備の操作、つまり電力系統作業の開始時や終了時における設備の停止や復旧のための開閉機器の入り操作や切り操作の手順を指令するデータである。
以上のような電力系統作業に関する準備作業の内、作業計画調整と停止設備操作手順の作成については、かなりコンピュータシステム化が進められ、準備作業をより効率的に行えるようにされている。すなわち作業計画調整については、作業計画調整システムをコンピュータプログラムとして構築し、その作業計画調整システムを用いて作業計画調整をより効率的に行えるようにされている。またまた停止設備操作手順の作成についても、電力系統監視制御システムに組み込まれた機能により作業計画調整データから停止設備操作手順を自動的に作成できるようにすることで、停止設備操作手順の作成をより効率的に行えるようにされている。
しかし、停止設備計画の作成については、コンピュータシステム化が不十分で、停止設備計画の作成に必要な停止設備の判定の多くを人手に頼っており、そのために効率の低い作業となっている。なお、配電系統における設備や機器に関する作業については、その作業に伴う停電範囲をコンピュータシステムで判定する手法が知られている(例えば特許文献2)。しかし、配電系統と電力系統ではその系統構造が大きく異なり、特許文献2に開示のような手法を電力系統で利用することは実際上できない。
特開2005−80471号公報 特開平5−276662号公報
上述のように、停止設備計画の作成については、それに必要な停止設備の判定の多くを人手に頼っていることから、効率の低い作業となっている。本発明は、こうした事情を背景になされたものであり、その課題は、電力系統における設備や機器について工事や点検などの作業を行うのに伴って停止させる必要のある設備である停止設備の自動的な判定を可能とする停止設備判定方法の提供にある。
電力系統の分野では、ノード・ブランチ図を用いる手法が知られている。すなわち、電力系統における開閉機器をブランチとし、開閉機器と開閉機器の間をノードとしたノード・ブランチ図を作成し、そのノード・ブランチ図に基づいて電力系統を解析する手法である。本願の発明者等は、このようなノード・ブランチ図手法に着目した。そしてノード・ブランチ図手法を利用することで電力系統作業に伴う停止設備の判定を自動化することが可能であることを見出し、本発明に至った。
したがって上記課題を解決するために本発明では、電力系統における設備や機器に対し作業を行うのに伴って停止させる必要のある設備である停止設備を自動的に判定するための停止設備判定方法について、作業対象の設備や機器を含む電力系統図から、開閉機器をブランチ、開閉機器と開閉機器の間の設備や機器をノードとし、前記ブランチの全てを入りの接続状態としたノード・ブランチ図を生成させる第1ステップ、前記ノード・ブランチ図上で前記作業対象の設備や機器に対応する作業対象ノードや作業対象ブランチに隣接する作業対象ノード隣接ブランチや作業対象ブランチ隣接ノードを基準に、当該作業対象ノード隣接ブランチや作業対象ブランチ隣接ノードの1つ先のブランチを切りの非接続状態とする第2ステップ、および前記第2ステップによりブランチを切りの非接続状態とした状態前記ノード・ブランチ図のノードについて充停電判定を行うことで停電ノードを求め、その停電ノードの設備や機器を停止設備として求める第3ステップを含むことを特徴としている。
こうした本発明による停止設備判定方法は、コンピュータプログラム化して実施されることになる。その場合、停止設備判定方法を記述したコンピュータプログラムは、電力系統作業の準備作業にかかわる複数の部門、具体的には作業計画作成を担う部門、作業計画調整を担う部門、停止設備操作手順作成を担う部門のいずれでも使用することができる。
このため本発明では、電力系統における設備や機器に対し行う作業に関して作業計画申請するのに用いられる作業計画申請システム、電力系統における設備や機器に対し行う作業に関して申請される複数の作業計画について調整するのに用いられる作業計画調整システム、および電力系統における設備や機器に対し作業を行うのに伴って停止させる必要のある設備である停止設備に対する操作手順を作成できるようにされている電力系統監視制御システムのいずれかにおいて、上記停止設備判定方法を実行できるようにするものとしている。
上記のような本発明によれば、電力系統における設備や機器について作業を行うのに伴って停止させる必要のある設備である停止設備の自動的な判定が可能となり、これにより停止設備の判定についても効率的に処理を行えるようになり、電力系統作業に関する準備作業の効率化をより一層向上させることができる。
以下、本発明を実施するための形態について説明する。図1に示すのは、電力系統における情報管理や系統運用にかかわるシステムにあって電力系統作業の準備作業に関連する部分のシステムの構成である。ここではこのシステムを仮に電力系統作業準備用システムと呼ぶ。電力系統作業準備用システム1は、作業計画を作成して申請する部門に設置される複数の作業計画申請端末2(2a、2b、〜2n)、作業計画の調整を行う部門(これは系統運用部門が兼ねるのが通常である)に設置される作業計画調整システム3、および系統運用部門に設置される電力系統監視制御システム4を含む。そして作業計画申請端末2と作業計画調整システム3は、ネットワーク5を介して接続され、電力系統監視制御システム4は、ネットワーク6を介して各電気所7(A電気所7a、B電気所7b、〜Z電気所7c)の電力系統(図示を省略)に接続され、それら電力系統おける各機器の遠隔操作を行えるようにされている。
本発明による停止設備判定方法は、これらのシステムのいずれにも適用することができるが、第1の実施形態では停止設備判定方法を記述したコンピュータプログラムである停止設備判定プログラム8を作業計画申請端末2に実装させるようにしている。
作業計画申請端末2は、作業計画作成・申請部門(部門工事部門や保守部門)が電力系統作業の作業計画申請データ11を作成し、その作業計画申請データ11により作業計画調整部門に作業計画を申請するのに用いられ、作業計画申請システムを構成する。上述のように本実施形態では作業計画申請端末2で停止設備判定方法を実行できるようにしていることから、作業計画の作成と同時的に停止設備の判定がなされる。したがって作業計画申請端末2で作成される作業計画申請データ11には、停止設備計画データも含ませることになる。
図2に、作業計画申請端末2の表示画面で表示された状態の作業計画申請データ11の例を示す。この例の作業計画申請データ11は、電力系統作業の開始日時と終了日時を記録する作業期間記録欄12、電力系統作業の対象となる電気所、設備、機器および作業内容を記録する作業内容記録欄13、それに後述するようにして判定される停止設備に関する停止設備計画を記録する停止設備計画記録欄(図示を省略)を含む。
作業計画調整システム3は、作業計画申請端末2から申請されてくる作業計画の調整を行うのに用いられる。一例として、作業計画調整システム3は、その時までに受け付けた複数の作業計画申請データ11の全てについて、図3に示す例のような作業線表15を作成して表示する。また作業計画調整では、作業線表15に載せられた各作業計画とそれに伴う各停止設備計画の組み合わせを系統運用計画と照らし合わせて作業時予想潮流図などを作成し、それにより電力系統の系統信頼度上の問題がないかを確認しながら各電力系統作業の日程を調整して最終的な停止設備計画を決定することになるが、これら一連の作業を作業計画調整システム3により自動的に行わせる場合もある。こうした作業計画調整システム3では、作業計画調整データ16が作成され、この作業計画調整データ16は電力系統監視制御システム4に渡される。
電力系統監視制御システム4は、作業計画調整システム3から受け取った作業計画調整データ16に基づいて停止設備操作手順データを作業管理票・指令操作手順データ17として作成し、その作業管理票・指令操作手順データ17に基づいて各電気所7の停止設備に対する操作を行う。図4に、電力系統監視制御システム4の表示画面で表示された状態の作業管理票・指令操作手順データ17における指令操作手順データの例を示す。この例の指令操作手順データには、操作日を記録する操作日記録欄18、操作対象の電気所、設備、機器および操作内容を記録する操作内容記録欄19を含む。
以下では作業計画申請端末2に実装してある停止設備判定プログラム8を用いてなされる停止設備判定について説明する。図5に停止設備判定における処理の流れを示す。停止設備判定処理では、まず作業対象の設備や機器を含む電力系統図からノード・ブランチ図を生成させる(ステップ101)。電力系統図の例を図6に示す。図6の電力系統図は、A電気所、B電気所およびC電気所を含む電力系統についてのものである。図中の□記号は、CB開閉機器(遮断器)であり、○記号は、LS開閉機器(断路器)である。こうした電力系統図は、電力系統監視制御システム4がデータベース(図示せず)として有しおり、そのデータベースから得ることができる。
図7は、図6の電力系統図からA電気所の電力系統を抜き出した電力系統図である。このA電気所電力系統図には、電流を遮断したり断路(切替)したりすることで停止対象の設備を電力系統から切り離す機能を有する開閉機器が含まれ、また開閉機器と開閉機器の間を結ぶノードが含まれる。具体的には開閉機器として、送電線設備の開閉機器B−S11〜B−S14、B−S21〜B−S24、母線連絡設備の開閉機器B−T11〜B−T13、B−T21〜B−T23、B−T31〜B−T33、B−T41、変圧器設備の開閉機器B−H11〜B−H15、B−H21〜B−H25が含まれ、ノードとして、送電線設備のノードN−S11〜N−S13、N−S21〜N−S23、母線連絡設備のノードN−T11、N−T12、N−T21、N−T22、N−T31、N−T32、変圧器設備のノードN−H11〜N−H13、N−H21〜N−H23、母線設備のノードN−B11〜N−B14、N−B21、N−B22が含まれる。
図8に、図7のA電気所電力系統図から生成されるノード・ブランチ図を示す。このノード・ブランチ図は、図7におけるノードをそのままノードとし、ノード間に介在する開閉機器をブランチとし、全てのブランチを入りの接続状態として生成したものである。図8では、ノードとブランチ(開閉機器)のそれぞれに図7におけるのと同一の符号を付してある。
図5に戻る。ステップ101に続くステップ102では、ノード・ブランチ図上で特定のブランチを切りの非接続状態とする処理を行う。具体的には、電力系統作業の対象である設備や機器に対応するノードやブランチである作業対象ノードや作業対象ブランチに隣接するブランチやノードである作業対象ノード隣接ブランチや作業対象ブランチ隣接ノードを基準に、当該作業対象ノード隣接ブランチや作業対象ブランチ隣接ノードの1つ先のブランチを切りの非接続状態とする。この処理を、図7の電力系統図におけるA変電所の変圧器1号の1次側甲LS開閉機器B−H11が作業対象機器である場合(ケース1)と、それぞれA変電所に含まれるAB送電線1号設備の甲LS開閉機器B−S13、変圧器1号設備の1次側甲LS開閉機器B−H11、変圧器1号設備の1次側CB開閉機器B−H13、132kV甲母線連絡設備のB側LS開閉機器B−T23のそれぞれが1つの電力系統作業における作業対象機器である場合(ケース2)を例として、さらに具体的に説明する。
図9に示すノード・ブランチ図は、ケース1の場合であり、作業対象の1次側甲LS開閉機器B−H11に対応するブランチB−H11に波線を重ねて示してある。この作業対象機器に対応するブランチB−H11に隣接する作業対象ブランチ隣接ノードを探索すると、それらは、ノードN−B11とノードN−H11となる。また作業対象ブランチ隣接ノードN−B11について1つ先のブランチを探索すると、それらは、ブランチB−S13、B−S23、B−T11、B−T21となり、作業対象ブランチ隣接ノードN−H11について同じく1つ先のブランチを探索すると、それらは、ブランチB−H12とB−H13となる。こうして作業対象ブランチ隣接ノードの1つ先のブランチを求めたら、それらを切りの非接続状態にする。図9中では、非接続状態とするブランチに×マークを重ねて示してある。
ここで、作業対象ブランチ隣接ノードについての「1つ先のブランチ」とは、作業対象ブランチ隣接ノードに直接的に接続するブランチであり、作業対象ノード隣接ブランチについての「1つ先のブランチ」とは、作業対象ノード隣接ブランチに1つのノードだけを介して接続するブランチである。
図10に示すノード・ブランチ図は、ケース2の場合であり、作業対象のLS開閉機器B−S13、LS開閉機器B−H11、CB開閉機器B−H13、LS開閉機器B−T23のそれぞれに対応するブランチB−S13、B−H11、B−H13、B−T23に波線を重ねて示してある。これらの作業対象機器に対応するブランチB−S13、B−H11、B−H13、B−T23それぞれについて隣接する作業対象ブランチ隣接ノードを探索する。その結果、ブランチB−S13の作業対象ブランチ隣接ノードは、ノードN−S13、N−B11となり、ブランチB−H11の作業対象ブランチ隣接ノードは、ノードN−B11、N−H11となり、ブランチB−H13の作業対象ブランチ隣接ノードは、ノードN−H11、N−H12となり、ブランチB−T23の作業対象ブランチ隣接ノードは、ノードN−T22、N−B13となる。
またこれらの作業対象ブランチ隣接ノードについて1つ先のブランチを探索すると、ノードN−S13の1つ先のブランチは、ブランチB−S12、B−S14となり、ノードN−B11の1つ先のブランチは、ブランチB−S13、B−S23、B−T11、B−T21となり、ノードN−B11の1つ先のブランチは、ブランチB−S13、B−S23、B−T11、B−T21となり、ノードN−H11の1つ先のブランチは、ブランチB−H12、B−H13となり、ノードN−H12の1つ先のブランチは、ブランチB−H14となり、ノードN−T22の1つ先のブランチは、ブランチB−T22となり、ノードN−B13の1つ先のブランチは、ブランチB−H21となる。こうして作業対象ブランチ隣接ノードの1つ先のブランチを求めたらそれらを切りの非接続状態にする。図10中では、図9と同様に、非接続状態とするブランチに×マークを重ねて示してある。
図5に戻る。ステップ102に続くステップ103では、ブランチを切りの非接続状態とした状態の図9や図10のノード・ブランチ図について充停電判定を行うことで停電ノードを求め、その停電ノードから停止設備を求める。図9の場合、充停電判定によりノードN−B11、N−H11が停電ノード(黒塗りで示してある)として求まり、したがってこれらのノードに対応する132kVA甲母線設備と変圧器1号設備が停止設備として求まる。また図10の場合、充停電判定によりノードN−S13、N−B11、N−H11、N−H12、N−T21、N−T22、N−B13が停電ノードとして求まり、したがってこれらのノードに対応するAB送電線1号構内設備と132kVA甲母線設備、132kVA母線連絡設備、変圧器1号設備、132kV甲母線連絡設備、132kVB甲母線設備のそれぞれが停止設備として求まる。ここで、充停電判定は電力系統の分野で広く知られている手法であるのでその説明は省略する。
以上のようにして停止設備の判定がなされたら、その結果に基づいて停止設備計画の作成を行うことになる。この場合の停止設備計画には、停止設備の判定がコンピュータプログラムにより上述のようにしてなされることから、停止設備の停止操作のために切りとする開閉機器についてのデータを電子データとして含ませることが可能である。そのデータは、図9のノード・ブランチ図の場合であれば、図11に示す例のようになり、図10のノード・ブランチ図の場合であれば、図12に示す例のようになる。図11と図12は、それぞれ図7の電力系統図に対応しており、そこでは停止設備の停止操作のために切りとする開閉機器が×マークを重ねることで示されている。このような停止設備計画作成処理も作業計画申請端末2に実装してある停止設備計画作成用のコンピュータプログラムを用いてなすようにするのが通常である。
図13に示すのは、第2の実施形態における電力系統作業準備用システム21の構成である。第2の実施形態では、作業計画調整システム3に停止設備判定プログラム8を実装させるようにしている。この他の構成などについては第1の実施形態と同様なので、説明を省略する。
図14に示すのは、第3の実施形態における電力系統作業準備用システム22の構成である。第3の実施形態では、電力系統監視制御システム4に停止設備判定プログラム8を実装させるようにしている。この他の構成などについては第1の実施形態と同様なので、説明を省略する。
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、これらは代表的な例に過ぎず、本発明は、その趣旨を逸脱することのない範囲で様々な形態で実施することができる。例えば上記各実施形態では電力系統作業準備用システムが作業計画調整システムと電力系統監視制御システムを含む場合としていたが、これに限られず、作業計画調整システムの機能を電力系統監視制御システムに組み込むようにしてもよい。
第1の実施形態における電力系統作業準備用システムの構成を示す図である。 作業計画申請データの例を示す図である。 作業線表の例を示す図である。 指令操作手順データの例を示す図である。 停止設備判定における処理の流れを示す図である。 電力系統図である。 図6の電力系統図からの部分電力系統図である。 図7の電力系統図から生成されるノード・ブランチ図である。 1つの例による停止設備判定をイメージ化して示すノード・ブランチ図である。 他の例による停止設備判定をイメージ化して示すノード・ブランチ図である。 1つの例における停止設備の停止操作に関するデータを示す図である。 他の例における停止設備の停止操作に関するデータを示す図である。 第2の実施形態における電力系統作業準備用システムの構成を示す図である。 第3の実施形態における電力系統作業準備用システムの構成を示す図である。
符号の説明
1 電力系統作業準備用システム
2 作業計画申請端末
3 作業計画調整システム
4 電力系統監視制御システム
B−H11〜B−H15 ブランチ(開閉機器)
B−H21〜B−H25 ブランチ(開閉機器)
B−S11〜B−S14 ブランチ(開閉機器)
B−S21〜B−S24 ブランチ(開閉機器)
B−T11〜B−T13 ブランチ(開閉機器)
B−T21〜B−T23 ブランチ(開閉機器)
B−T31〜B−T33 ブランチ(開閉機器)
B−T41 ブランチ(開閉機器)
N−B11〜N−B14 ノード
N−B21、N−B22 ノード
N−H11〜N−H13 ノード
N−H21〜N−H23 ノード
N−S11〜N−S13 ノード
N−S21〜N−S23 ノード
N−T11、N−T12 ノード
N−T21、N−T22 ノード
N−T31、N−T32 ノード

Claims (4)

  1. 電力系統における設備や機器に対し作業を行うのに伴って停止させる必要のある設備である停止設備を自動的に判定するための停止設備判定方法であって、
    作業対象の設備や機器を含む電力系統図から、開閉機器をブランチ、開閉機器と開閉機器の間の設備や機器をノードとし、前記ブランチの全てを入りの接続状態としたノード・ブランチ図を生成させる第1ステップ、前記ノード・ブランチ図上で前記作業対象の設備や機器に対応する作業対象ノードや作業対象ブランチに隣接する作業対象ノード隣接ブランチや作業対象ブランチ隣接ノードを基準に、当該作業対象ノード隣接ブランチや作業対象ブランチ隣接ノードの1つ先のブランチを切りの非接続状態とする第2ステップ、および前記第2ステップによりブランチを切りの非接続状態とした状態前記ノード・ブランチ図のノードについて充停電判定を行うことで停電ノードを求め、その停電ノードの設備や機器を停止設備として求める第3ステップを含むことを特徴とする停止設備判定方法。
  2. 電力系統における設備や機器に対し行う作業に関して作業計画申請するのに用いられる作業計画申請システムにおいて、
    請求項1に記載の停止設備判定方法を実行して前記作業に必要な停止設備を求めるプログラムを備え、求めた停止設備に基づいて前記作業計画を作成することを特徴とする作業計画申請システム。
  3. 電力系統における設備や機器に対し行う作業に関して申請される複数の作業計画について調整するのに用いられる作業計画調整システムにおいて、
    請求項1に記載の停止設備判定方法を実行して前記作業に必要な停止設備を求めるプログラムを備え、求めた停止設備に基づいて複数の前記作業計画について調整することを特徴とする作業計画調整システム。
  4. 電力系統における設備や機器に対し作業を行うのに伴って停止させる必要のある設備である停止設備に対する操作手順を作成できるようにされている電力系統監視制御システムにおいて、
    請求項1に記載の停止設備判定方法を実行して前記作業に要する停止設備を求めるプログラムを備え、求めた停止設備に基づいて前記操作手順を作成することを特徴とする電力系統監視制御システム。
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