JP5361963B2 - 配電線における事故方向判別装置 - Google Patents
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Description
本発明は、上記従来の技術に存する問題点を解消して、分散型電源からの逆潮流がある場合においても変電所を基準とした負荷側の地絡か否かを正確に判別して表示することができる配電線における事故方向判別装置を提供することにある。
図6に示すように、変電所11Aと変電所11Bは配電線12によって繋がれており、その途中に遮断器13Aが設けられ、この遮断器13Aには転送遮断装置14Aが設けられている。そして、変電所11AのZCT(零相変流器:図示略)及び配電線12に設けたGPT(接地形計器用変圧器器:図示略)が配電線12に生じる一線地絡事故の零相電圧と零相電流を検出したときに地絡継電器が動作して前記遮断器13Aをトリップし、変電所11Aから配電線12を切り離すようになっている。前記配電線12の他端には別の変電所11B、遮断器13B、保護継電器14Bが接続され、必要に応じて負荷20へ供給する電力を切り換えることが可能な構成になっている。前記配電線12の途中には分散型電源15が配設され、負荷20に電力を供給するようになっている。分散型電源15には遮断器13C及び転送遮断装置14Cが設けられ、転送遮断装置14Aの信号に基づいて、転送遮断装置14Cが動作する。すると、所定時間後に分散型電源15を遮断するようになっている。前記配電線12の途中には第1表示器21及び第2表示器22が図示しない区分開閉器と対応して装着されている。これらの第1表示器21及び第2表示器22は同様に構成されているので、図6において一つの第1表示器21について説明する。
前記結合コンデンサ31a及び変流器32aには第1送電方向判別手段としての第1送電方向判別回路36及び第2送電方向判別手段としての第2送電方向判別回路37が並列に接続されている。前記第1送電方向判別回路36は、常時継続してR相の相電圧Vrと相電流Irの位相差に基づいてR相の配電線の送電方向を判別して記憶するようになっている。前記第2送電方向判別回路37は、前記配電線12が停電されてから再閉路された復電時において新たに送電方向を判別して記憶するようになっている。この実施形態では両判別回路36,37は図7(a)に示すように、R相電圧の位相角0°を基準に遅れ−70°〜進み110°の範囲内に相電流Irの位相が有る場合に、順潮流(K→L)と判別し、無い場合に逆潮流(L→K)と判別する。
前記相電流位相差演算回路44及び相電流位相範囲判定回路45は、分散型電源15からの逆潮流であるのか、変電所11Aから変電所11Bへの切り換えによる逆潮流なのかを判定する。相電流位相差演算回路44は無停電時送電方向判別回路42からの判別信号(逆潮流の種別は不明)が出力された時、その前後における相電流変化分の位相差Δδを演算する。そして、送電方向が変化した前後の相電流変化分の位相差Δδが図9に示す0°〜45°の所定位相範囲内の場合には、分散型電源15からの逆潮流と判定する。又、前記位相差Δδが0°〜45°の所定位相範囲外の場合には、前記相電圧変化分・相電流変化分位相差演算回路46及び変化分位相範囲判定回路47による判定結果から、分散型電源15からの逆潮流であるのか、変電所11Aから変電所11Bへの切り換えによる逆潮流であるのかを判定する。
<ループ>
<逆潮無>
(停電有モードの場合)
配電線12が停電する状態において動作する「停電有モード」では、図1のタイミングチャートに示すように、所定時間後に変電所11Aの遮断器13Aがトリップし、所定時間後に転送遮断装置14Aが動作する。そして、転送遮断装置14C及び遮断器13Cが動作すると所定時間後に分散型電源15が停止し、第1表示器21及び第2表示器22の電源がオフになる。地絡事故から所定時間が経過すると変電所11Aの遮断器13Aが再閉路される。その後、分散型電源15は停止したままに保持される。この停電有モードにおいては、分散型電源15は地絡事故の後に一時単独運転状態となるが一定時間後には停止し、遮断器13Aの再閉路後に起動して運転状態でないことを前提としている。なお、この前提は分散型電源15に関する「電力系統連系技術要件ガイドライン」に沿ったものである。
ステップS1において、第1送電方向判別回路36により常時送電方向の判別が行われる。ステップS2において、地絡検出回路38により地絡事故の発生が検出されると、ステップS3により零相電圧V0と零相電流I0の位相差が演算される。その後、ステップS4において、第1送電方向判別回路36による常時の送電方向が順潮流(K→L)であるか否かが判断される。そして、ステップS4において、Yesと判断された場合には、ステップS5において、第1地絡方向判定回路39により地絡発生位相方向が負荷側(K→L)か否かが判断される。Yesの場合にはステップS6において負荷側地絡「有」を記憶手段に記憶すると共に負荷側地絡事故の表示が行われる。
図3のステップS1において、第2送電方向判別回路37により復電時の送電方向の判定が行われる。ステップS2において、地絡事故が発生したか否かが地絡検出回路38により確認される。ステップS2において、Yesの場合には、ステップS3において、復電時の送電方向が順潮流(K→L)か否かが判断される。そして、ステップS3においてYesの場合にはステップS4において第1地絡方向判定回路39によって予め判定記憶されていた地絡発生位相方向が負荷側(K→L)か否かが判断される。そして、ステップS4においてYesと判断された場合には、ステップS5において表示灯41による負荷側地絡事故の表示の継続を行う。
(停電無モードの場合)
図15及び図16は配電系統に分散型電源15が連系され、変電所11A,11Bの切り換えが行われず、分散型電源15による逆潮流により送電方向が変化した場合の送電方向の判別と、その補正動作及び地絡事故時の第1表示器21,第2表示器22の変電所11Aを基準とした負荷側地絡の表示動作を示すタイミングチャートである。又、図17は分散型電源15が連系されていないか解列されていて、変電所11Aが変電所11Bに切り換えられた場合の図15及び図16と同様の表示動作を示すタイミングチャートである。
図18のステップS1では変電所方向設定スイッチ43によって変電所方向がK側(変電所11A)にセットされる。ステップ2において、第3送電方向判別回路42によって常時送電方向の判別が行われる。ステップS3において、同じく前記送電方向判別回路42によって送電方向が1秒間継続して変化したか否かが判別され、Yesの場合にはステップS4において相電流位相差演算回路44により送電方向変化前後の相電流変化分の位相差Δδの演算が行われる。そして、ステップS5おいて変化前後の相電流変化分の位相差Δδが45°より大きいか否かが相電流位相範囲判定回路45によって判定される。
図15のステップS1において地絡検出回路38により地絡事故が発生したか否かが検出され、ステップS2において同じく地絡検出回路38により零相電圧と零相電流の演算が行われる。次にステップS3において図18もしくは図19のフローチャートに基づいて行われた処理において送電方向補正回路49の記憶媒体(図示略)に記憶(セット)されている送電方向が無停電時地絡方向判定回路50によって順潮流( K→L) か否かが判断される。Yesの場合にはステップS2において演算した結果、つまり零相電圧と零相電流の位相差が−30°〜150°の位相範囲内の場合には、ステップS4において無停電時地絡方向判定回路50によって負荷側地絡(K→L)と判定し、零相電圧と零相電流の位相差が上記位相範囲外の場合には、電源側地絡(L→K)と判定する。このステップS4においてYesと判断された場合には、ステップS5で表示灯41により負荷側地絡事故の表示が行われる。
分散型電源15からの逆潮流が及ぶ場合と、変電所11A,11Bの切り換え時には有効電力が変化する。有効電力Pは、相電圧V、相電流I、相電圧V及び相電流Iの力率角θとすると、次式で示される。
上式のcosθは90°もしくは−90°で0となり、θ<90°→θ>−90°又はθ>−90°→θ<90°には、プラス→マイナスの値となり、極性が変化することから判定処理上において明確に潮流方向が変化することが捉えられるので、−90°〜90°の範囲に設定した。又、無停電時送電方向判別回路42の記憶媒体には−90°〜90°の位相範囲であった場合には順潮流(K→L)と記憶(セット)され、それ以外は逆潮流(L→K)と記憶(セット)される。
相電流位相差演算回路44及び相電流位相範囲判定回路45と、相電圧変化分・相電流変化分位相差演算回路46及び変化分位相範囲判定回路47とにおいてそれぞれ演算が行われる。そして、無停電時地絡方向判定回路50において変電所11Aから変電所11Bの切り換え時には送電方向補正回路49に記憶(セット)された送電方向が変化した変電所11B方向と、地絡方向とのアンド条件をもって変電所11Bを基準とした負荷側地絡か否かを判定する。反対に、分散型電源15からの逆潮流の場合には、送電方向補正回路49に記憶(セット)された送電方向が変化する前の変電所11A方向としてロックされた送電方向と、地絡方向とのアンド条件をもって変電所11Aを基準とした負荷側地絡か否かを判定する。
(1)上記実施形態では、停電有モードにおいて、第1送電方向判別回路36の判別結果に基づいて、第1地絡方向判定回路39により地絡方向を判定し、この判定結果を記憶する。遮断器13Aが再閉路された後、第2送電方向判別回路37の判別結果に基づいて第2地絡方向判定回路40により地絡方向を判定し、負荷側地絡の場合にそれを表示する。このため、分散型電源15が連系されている系統であっても負荷側地絡を正確に判定して表示することができる。
ステップS3において送電方向が1秒間継続して変化した場合には、大方の場合において送電方向が変化したことを判定することができる。しかし、レアケースにおいては、設定された1秒以下の場合においても変電所11A,11Bの切り換えによる逆潮流と分散型電源15からの逆潮流の場合が考えられる。すなわち、変電所11Aから変電所11Bへの切り換えの場合は、例えば変電所11Bからの潮流が分散型電源15の出力の大小によって第1表示器21へ到達したりしなかったりするため、分散型電源15の出力の大小が1秒以内に変動する場合において短時間(1秒以下)に送電方向が切り換わることがある。又、分散型電源15からの逆潮流の場合は、例えば第1表示器21が分散型電源15の連系点と負荷20との間に設置されている場合において、分散型電源15の出力変動ないしは負荷20の電力消費の変化によって短時間(1秒以下)に送電方向が切り換わることがある。従って、所定設定時間の1秒以下の場合においても変電所11A,11Bの切り換えによる逆潮流か分散型電源15からの逆潮流かを判別することにより判別精度を向上することができる。
ステップS3でNoとなった場合にはステップS15において電圧変化分ΔVが3V、電流変化分ΔIが3Aを超えるか否かという位相以外の電圧及び電流を判別要素として用いているため、位相差が一定でない状態での相電圧及び相電流から変化分位相範囲判定回路47を用いて位相差ΔV−ΔIが90°以上か否かを演算することとなる。そのために設定回数以上の変化があったか否かを確認することとした。確認する理由としては、ステップS3において送電方向が1秒間継続しておらず、短時間に位相が変化している状態の相電圧及び相電流から位相差∠ΔV−ΔIを判別しようとするために、判別する所定判別時間内(例えば本実施例では変化前後各40ms)において、判定精度を向上するために設定回数を定め、多い回数の条件をセットするようにした。なお、ステップ3において、Yesの場合には送電方向が1秒間継続しているためステップS7において位相差∠ΔV−ΔIが変化することは無いが前述したステップS17と同様の処理を行なってもよい。
○ 前記相電流位相範囲判定回路45の所定位相範囲を、0°〜45°に代えて、0°〜40°又は0°〜50°に設定してもよい。
○ 前記第1送電方向判別回路36を前記第3送電方向判別回路42に置き換えてもよい。
Claims (3)
- 配電線の相電圧及び相電流を検出する第1検出手段と、
前記配電線の零相電圧及び零相電流を検出する第2検出手段と、
前記相電圧と相電流の位相差に基づいて前記配電線の送電方向を判別する送電方向判別手段と、
前記零相電圧の電圧値と、零相電流の電流値に基づいて地絡事故を検出する地絡検出手段と、
前記送電方向が切り換わったときにおけるその前後の相電流変化分の位相差を演算するための相電流位相差演算手段と、
前記送電方向が切り換わったときにおけるその前後の相電圧変化分と相電流変化分の位相差を演算する相電圧変化分・相電流変化分位相差演算手段と、
前記相電流位相差演算手段により演算された位相差が予め設定された所定位相範囲内にあるか否かを判定するための相電流位相範囲判定手段と、
前記相電圧変化分・相電流変化分位相差演算手段により得られた位相差が予め設定された所定位相範囲内にあるか否かを判定する変化分位相範囲判定手段と
により構成され、
前記相電流位相範囲判定手段及び前記変化分位相範囲判定手段による判定結果に基づいて、前記送電方向の補正を行う送電方向補正手段と、
前記地絡事故が検出されたとき、前記送電方向補正手段により補正された送電方向と、前記零相電圧及び前記零相電流の位相差とに基づいて前記地絡事故の方向を判定する無停電時地絡方向判定手段と、
前記無停電時地絡方向判定手段が地絡事故の方向を負荷側と判定したとき、所定の表示を行う表示手段と
を備えた配電線における事故方向判別装置。 - 請求項1において、前記相電圧と相電流の変化分を演算するとともに、それらの演算結果が所定の設定範囲を超えたか否かを判定する相電圧変化分・相電流変化分演算判定手段を更に設け、前記送電方向判別手段は、該送電方向判別手段により判別された送電方向が予め設定された設定時間を継続して変化したか否かを判定する継続時間判定機能を備え、設定時間が継続した場合には、前記相電流位相差演算手段の処理動作に移行し、一方、継続しなかった場合には、相電圧変化分・相電流変化分演算判定手段により前記相電圧と相電流の変化分を演算するとともに、それらの演算結果が所定の設定範囲を超えたか否かを判定し、その判定結果が設定範囲を超えたと判定された場合には、前記相電圧変化分・相電流変化分位相差演算手段の演算結果に基づいて、前記変化分位相範囲判定手段により相電圧と相電流の変化分の位相差が所定の設定範囲を超えるか否かを判定し、その判定結果が設定範囲を超えた場合は、分散型電源からの逆潮流と判定し、超えていない場合には、変電所の切り換えによる逆潮流と判定する機能を備えたことを特徴とする配電線における事故方向判別装置。
- 請求項1又は2において、前記送電方向判別手段は、電源側である変電所の方向を設定するための変電所方向設定手段を備えた配電線における事故方向判別装置。
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