JP5311372B2 - 配電線電圧調整方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、配電線電圧を調整する方法及びこの方法を実施するために用いる配電線電圧調整装置に関するものである。

配電系統において、系統負荷の力率が遅れ力率の場合には、送電端の電圧より配電線の末端側の電圧が低くなっており、配電線の電圧分布は、送電端から線路の末端側（受電端）に向って電圧が徐々に低くなっていく分布となる。これに対し、系統負荷の力率が進み力率である場合には、フェランチ効果により、逆に送電端の電圧よりも受電端の電圧の方が高くなり、配電線の電圧分布は、送電端から受電端側に向うに従って、電圧が高くなっていく分布となる。

工場等の需要家は、力率の改善のために配電線に進相コンデンサを接続しているが、重負荷時には電動機等の誘導負荷が多く配電線に接続されていて、系統負荷全体としては遅れ力率となっているため、送電端の電圧より受電端の電圧が高くなる電圧分布となることはなく、特に問題は生じない。しかし、夜間や休日のように、大口の需要家が稼働を停止している軽負荷時には、配電線に接続されたままになっている進相コンデンサのために系統負荷の力率が進み力率となり、これにより配電線の電圧分布が、送電端電圧よりも受電端の電圧の方が高くなる電圧分布となって、受電端側で電圧が過度に高くなる事態が生じる。

そこで、特許文献１に示されているように、配電線に沿って設定した複数の設置点に、設置点の配電線電圧に応じて分路リアクトルの投入及び開放を行う自律型の電圧調整装置を設置して、軽負荷時に分路リアクトルを配電線に投入することにより設置点の配電線電圧を下げ、重負荷時には分路リアクトルを開放することにより設置点の電圧を上昇させて、配電線電圧の電圧分布を改善することが行われている。
特開平１１−３３２１０３号公報

配電線に沿って設定した複数の設置点にそれぞれ分路リアクトルを備えた自律型の電圧調整装置を設置して、分路リアクトルを投入したり開放したりして電圧調整を行う場合、従来は、各電圧調整装置に設ける電圧調整継電器の限時特性を定限時特性としていたため、同一配電線内で複数の分路リアクトルが同時に投入されることがあった。同一配電線内で複数の分路リアクトルが同時に投入されると、系統負荷の力率が一気に遅れ力率となるため、分路リアクトルが即座に開放される。このようにして分路リアクトルが開放されると、系統の力率が進み力率となるため、分路リアクトルが再度投入され、分路リアクトルの投入と開放とが繰り返されるチャタリング現象が発生することがある。

上記のように、分路リアクトルの投入及び開放により電圧調整を行う複数の自律型の電圧調整装置を配電線の複数の設置点にそれぞれ設置して、各設置点の電圧を調整する従来の電圧調整方法では、複数の分路リアクトルが同時に投入される事態が生じることがあり、このような事態が生じると、分路リアクトルの投入と開放とが繰り返されて系統が不安定になるという問題があった。

なお同一配電線内の複数の設置点に設置された分路リアクトルが同時に投入されることがないようにする試みとして、各電圧調整装置に乱数発生器を設けて、発生させた乱数に基づいて、各設置点の電圧調整装置の整定値を変化させる方法が提案されている。

しかしながら、このような方法によった場合でも、設置点間の電圧偏差と乱数による整定値の差が一致した場合は同時投入となってしまう。

本発明の目的は、同一配電線に複数の自律型の電圧調整装置を設置して配電線電圧の調整を行う場合に、複数の分路リアクトルが同時に投入される事態が生じるのを防ぐことができるようにした配電線電圧調整方法及び配電線電圧調整装置を提供することにある。

本発明は、設置点の配電線電圧を検出して昇圧指令及び降圧指令を発生する電圧調整継電器と分路リアクトルとを備えた自律型の電圧調整装置を、同じ配電線に距離を隔てて設定した複数の設置点のそれぞれに設置して、各設置点に設置された電圧調整装置の電圧調整継電器が降圧指令を発生したときにその設置点の分路リアクトルを配電線に投入し、各設置点に設置された電圧調整継電器が昇圧指令を発生したときにその設置点の分路リアクトルを配電線から開放することにより配電線の電圧を許容範囲内に保つように調整する配電線電圧調整方法を対象とする。

本発明においては、各電圧調整装置に設ける電圧調整継電器として積分動作型の電圧調整継電器を用いて、すべての電圧調整装置で、分路リアクトルの投入動作を行う際の整定値を等しくし設定しておくことにより、配電線で電圧変動が生じたときに、電圧偏差が最も大きい設置点に設置された電圧調整装置から順に分路リアクトルの投入動作を行わせる。

また本発明は、設置点の配電線電圧を検出して昇圧指令及び降圧指令を発生する電圧調整継電器と分路リアクトルとを備えて電圧調整継電器が降圧指令を発生したときに分路リアクトルを配電線に投入し、電圧調整継電器が昇圧指令を発生したときに分路リアクトルを配電線から開放するように構成された自律型の電圧調整装置を、同じ配電線に距離を隔てて設定した複数の設置点のそれぞれに設置して、配電線の電圧を許容範囲内に保つように調整する配電線電圧調整装置を対象とする。

本発明においては、各電圧調整装置に設けられている電圧調整継電器が積分動作型の電圧調整継電器からなり、すべての設置点に設置された電圧調整装置で、分路リアクトルの投入動作を行う際の整定値が等しく設定されている。

上記のように、積分動作型の電圧調整継電器と分路リアクトルとを有する自律型の電圧調整装置を同じ配電線の複数の設置点にそれぞれ設置して、すべての電圧調整装置で、分路リアクトルの投入動作を行う際の整定値を等しく設定しておくと、配電線電圧が許容範囲を超えてから分路リアクトルが投入されるまでの動作時限は、その設置点の電圧偏差が大きければ大きいほど短くなるため、軽負荷時に受電端の配電線電圧が送電端の配電線電圧よりも高くなる電圧分布が生じたときには、必ず配電線電圧がより高い設置点に設置された電圧調整装置から順に（一般には、受電端に最も近い位置に設置された電圧調整装置から順に）分路リアクトルを投入することになり、複数の分路リアクトルが同時に投入される事態が生じるのを確実に防ぐことができる。

本発明によれば、積分動作型の電圧調整継電器と分路リアクトルとを有する自律型の電圧調整装置を同じ配電線の複数の設置点にそれぞれ設置して、すべての電圧調整装置で分路リアクトルの投入動作を行う際の整定値を同一としたので、同一の配電線に設置された複数の分路リアクトルが同時に投入される事態が生じるのを確実に防ぐことができ、配電系統を不安定な状態にすることなく、分路リアクトルを用いて電圧調整を行うことができる。

以下図面を参照して本発明の好ましい実施形態を詳細に説明する。
図１（Ａ）において、１は電源となる変電所２に送電端が接続された配電線、３は配電線に接続された負荷、４ａ及び４ｂはそれぞれ配電線１に距離を隔てて設定された第１及び第２の設置点Ｐa及びＰbに設置された第１及び第２の電圧調整装置である。図示の例では、配電線１の端末部（受電端）を第２の設置点Ｐｂとしている。配電系統には更に自動電圧調整装置（ＳＶＲ）が設置されるが、自動電圧調整装置の図示は省略されている。

図２に示したように、各電圧調整装置は、例えば、設置点の配電線電圧Ｖを計器用電圧変成器ＶＴを通して検出する積分動作型電圧調整継電器（９０リレー）ＲＹと、開閉装置ＳＷを通して配電線１に接続された分路リアクトルＳｈＲと、積分動作型電圧調整継電器ＲＹから与えられる昇圧指令及び降圧指令に応じて開閉装置ＳＷを制御する制御装置ＣＣとを備えている。

配電線には、各設置点の基準電圧が設定され、基準電圧の上下にそれぞれ不感帯（電圧変動の許容範囲）の上限及び下限を規定する上限側整定値及び下限側整定値が設定されている。本発明では、各設置点の基準電圧を等しく設定する。積分動作型電圧調整継電器ＲＹは、設置点の配電線電圧が基準電圧の上に設定された不感帯の上限側整定値を超えているときに、配電線電圧と上限側設定値との差分を積算する積分動作を行って、その積算値が設定値に達したときに降圧指令を発生する。また配電線電圧が基準電圧の下に設定された不感帯の下限側整定値を下回っているときに、下限側整定値と配電線電圧との差分を積算する積分動作を行って、その積算値が設定値に達したときに昇圧指令を発生する。

図３に示した曲線ａは、積分動作型電圧調整継電器ＲＹの動作時限特性を示したもので、同図の縦軸は動作時限ｔを示し、横軸は配電線電圧と基準電圧との差の電圧（偏差電圧）を示している。図３の直線ｂは、定時限型の電圧調整継電器の動作時限特性を示している。図３から明らかなように、積分動作型電圧調整継電器の動作時限は、偏差電圧が小さいときに長く、偏差電圧が大きくなって行くに従って、短くなっていく。

本発明においては、各設置点に設置される積分型電圧調整継電器が降圧指令を発生する際の整定値を同一とすることにより、すべての設置点に設置されている電圧調整装置が分路リアクトルの投入動作を行う際の整定値を等しく設定する。等しく設定する整定値は、各設置点における基準電圧と、該基準電圧の上に設定される動作不感帯と、積分動作時間（各設置点で配電線電圧が不感帯を超えてから分路リアクトルの投入動作が行なわれるまでの時間）とである。本実施形態では、分路リアクトルの開放動作を行う際の整定値もすべての電圧調整装置で等しく設定しておくものとする。

配電系統の軽負荷時に、図１（Ｂ）のように、配電線電圧が基準電圧を超えたとする。このとき送電端からの距離が近い設置点Ｐaの配電線電圧と基準電圧との偏差よりも、受電端側の設置点Ｐbの配電線電圧と基準電圧との偏差の方が高くなるため、各電圧調整装置で電圧調整継電器として積分動作型のものが用いられていて、すべての電圧調整装置の整定値が等しく設定されている場合には、必ず配電線電圧がより高い設置点Ｐbにある電圧調整継電器が先に降圧指令を発生し、設置点Ｐbにある分路リアクトルが先に配電線に投入される。

これにより配電線電圧が低下し、設置点Ｐaの配電線電圧が許容範囲内（不感帯内）に入れば設置点Ｐaにある電圧調整継電器は降圧指令を発生しないため、設置点Ｐaにある分路リアクトルは配電線に投入されない。設置点Ｐbの分路リアクトルが投入されてもなお設置点Ｐaの配電線電圧が許容範囲（不感帯）を超えている場合には、所定の時間後に設置点Ｐａの電圧調整継電器が降圧指令を発生し、設置点Ｐaにある分路リアクトルが配電線に投入される。

系統の負荷が増大して、設置点Ｐa，Ｐbの配電線電圧が許容範囲を下回ると、配電線電圧がより低い方の設置点に設置された電圧調整継電器から先に昇圧指令を発生し、電圧調整継電器から昇圧指令が発生した設置点の分路リアクトルが配電線から切り離される。

各設置点の電圧調整装置に設ける電圧調整継電器として、図３の直線ｂのような動作時限特性を有する定時限型の電圧調整継電器を用いた場合には、軽負荷時に配電線電圧が大きく上昇したときに、設置点Ｐa及びＰbの分路リアクトルが同時に投入されることがあり得る。軽負荷時に設置点Ｐa及びＰbの分路リアクトルが同時に投入されると、配電系統の負荷の力率が一気に遅れ力率になるため、設置点Ｐa及びＰbの電圧が低下し、これらの設置点の分路リアクトルが開放される。これにより系統負荷の力率が再び進み力率となるため、設置点Ｐa及びＰbの分路リアクトルが同時に投入される。このような動作が繰り返されると、系統の電圧が激しく変動して系統が不安定になり、好ましくない。

これに対し、本発明では、各設置点に設置する電圧調整継電器として積分特性を有するものを用いて、各設置点の電圧調整装置の調整動作に積分特性を持たせるとともに、すべての設置点の電圧調整継電器が分路リアクトルの投入動作を行う際の整定値を同一としたため、必ず、配電線電圧がより高い設置点に設置されている分路リアクトルから先に投入することができ、複数の分路リアクトルが同時に投入されて系統が不安定になるのを確実に防ぐことができる。

上記の実施形態では、配電線１に２つの設置点を設定しているが、３以上の設置点を相互間に距離を隔てて設定する場合にも本発明を適用することができるのはもちろんである。

（Ａ）は本発明の実施形態の構成例を概略的に示した単線結線図、（Ｂ）は（Ａ）の配電線の電圧分布を示した電圧分布図である。 本実施形態において各設置点に設置する電圧調整装置の構成例を示したブロック図である。 電圧調整継電器の動作時限特性の一例を示したグラフである。

符号の説明

１ 配電線
２ 変電所
３ 負荷
４ａ，４ｂ 電圧調整装置
ＳｈＲ 分路リアクトル
ＲＹ 積分型電圧調整継電器
ＣＣ 制御装置
ＳＷ 開閉装置

Claims (2)

1. 設置点の配電線電圧を検出して昇圧指令及び降圧指令を発生する電圧調整継電器と分路リアクトルとを備えた自律型の電圧調整装置を、同じ配電線に距離を隔てて設定した複数の設置点のそれぞれに設置して、各設置点に設置された電圧調整装置の電圧調整継電器が降圧指令を発生したときにその設置点の分路リアクトルを配電線に投入し、各設置点に設置された電圧調整継電器が昇圧指令を発生したときにその設置点の分路リアクトルを配電線から開放することにより配電線の電圧を許容範囲内に保つように調整する配電線電圧調整方法において、
   各電圧調整装置に設ける電圧調整継電器として積分動作型の電圧調整継電器を用いて、すべての電圧調整装置で分路リアクトルの投入動作を行う際の整定値を等しく設定しておくことにより、前記配電線で電圧変動が生じたときに、電圧偏差が最も大きい設置点に設置された電圧調整装置から順に分路リアクトルの投入動作を行わせること、
   を特徴とする配電線電圧調整方法。
2. 設置点の配電線電圧を検出して昇圧指令及び降圧指令を発生する電圧調整継電器と分路リアクトルとを備えて前記電圧調整継電器が降圧指令を発生したときに前記分路リアクトルを配電線に投入し、前記電圧調整継電器が昇圧指令を発生したときに前記分路リアクトルを配電線から開放するように構成された自律型の電圧調整装置を、同じ配電線に距離を隔てて設定した複数の設置点のそれぞれに設置して、配電線の電圧を許容範囲内に保つように調整する配電線電圧調整装置において、
   各電圧調整装置に設けられている電圧調整継電器は、積分動作型の電圧調整継電器からなり、
   すべての設置点に設置された電圧調整装置で、分路リアクトルの投入動作を行う際の整定値が等しく設定されていること、
   を特徴とする配電線電圧調整装置。

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