JP5415473B2

JP5415473B2 - 無効電力測定システム

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Publication number: JP5415473B2
Application number: JP2011079598A
Authority: JP
Inventors: 博俊江崎; 健一郎布上
Original assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Current assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Priority date: 2011-03-31
Filing date: 2011-03-31
Publication date: 2014-02-12
Anticipated expiration: 2031-03-31
Also published as: JP2012215422A

Description

この発明は、電気所で各配電線の無効電力を測定する無効電力測定システムに関する。

近年、太陽光発電装置などの分散型電源が電力系統に連系される件数が増大し、将来、さらに大容量の分散型電源装置の連系が想定される。例えば、太陽光発電装置では、電力系統の電圧上昇を所定値以内に収めるために、無効電力を出力する制御や、有効電力の制御が行われている（例えば、特許文献１参照。）。しかし、各電源装置がそれぞれ電圧・無効電力の制御を協調なしに調整すると、系統電圧が上昇する可能性がある。系統電圧が上昇すると、発電機の解列や他機器への悪影響が考えられ、電力会社では、各配電線の電圧・無効電力の計測・監視が必要となる。このためには、膨大な数の測定器が必要となり、コストが増大するため、全配電系統における電圧・無効電力の計測・監視が難しい状況にある。

ところで、電気所では、６ｋＶ母線の電圧および６ｋＶ配電線の電流を測定・監視している。電圧は計器用変成器（ＰＴ）を介して測定し、電流は計器用変流器（ＣＴ）を介して測定する。ＰＴ２次側の電圧およびをＣＴ２次側の電流を測定する場合、継電器盤等に専用の電圧測定プラグ（ＰＴＴ）および電流測定プラグ（ＣＴＴ)を挿入する。

６ｋＶ配電線の無効電力を測定したい場合には、６ｋＶ母線のＰＴＴで電圧を取り込み、測定したい６ｋＶ配電線のＣＴＴで電流を取り込む。例えば、複数の回線の無効電力を測定する場合には、取り込んだ各電流に対応して個別に測定器を設置するか、または、多チャンネルのメモリーハイコーダ等による方法が可能である。

特開２００８−３５６４０号公報

しかし、複数回線の無効電力を測定する方法には、次の課題がある。先に述べたような、取り込んだ各電流に対応して個別に測定器を設置する方法では、複数の測定器を設置するので、設置に手間がかかるうえに、データ改修も個別に実施する必要がある。

一方、多チャンネルのメモリーハイコーダ等を用いる方法では、実際にはメモリーハイコーダ等がそれほど多くのチャンネルを持たず、また測定演算部を複数もつことから、非常に高価である。

さらに、両者の方法では、測定に必要な測定器毎にＰＴＴプラグから配線をして、電圧値を取り込まなければならず、配線の複雑さによる誤測定等の可能性がある。電流についてもＣＴＴプラグから直列に測定器に取り込む必要があり、誤配線によるＣＴＴプラグ挿入時に、継電器の誤動作等の可能性がある。さらに、ＣＴ回路に直列に測定器を接続するため、不意に配線が外れた場合、ＣＴ回路がオープンとなり、継電器の誤動作や不動作、異常電圧の発生等の可能性もある。

この発明の目的は、前記の課題を解決し、複数回線の無効電力を測定する場合に、複数の測定器等を不要にし、複雑な配線を不要にし、また、配線が外れることによる影響が無い無効電力測定システムを提供することにある。

前記の課題を解決するために、請求項１の発明は、電気所の母線に設けられている計器用変圧器と、該母線から分岐された各配電線に設けられている第１の計器用変流器と、遠隔監視制御装置の端子台とを利用する無効電力測定システムであって、前記各第１の計器用変流器の２次側電流を流す前記遠隔監視制御装置の端子台に対して、並列接続が可能な各短絡回路と、前記各短絡回路に設けられ、該各短絡回路の並列接続と開放とを行う各切換手段と、前記各短絡回路が前記遠隔監視制御装置の端子台に並列接続をされたときに、該各短絡回路に流れる電流を計測するために、該各短絡回路が通る第２の計器用変流器と、前記各短絡回路の並列接続を順に行うように前記各切換手段を制御し、１つの短絡回路が並列接続をされたときに、前記第２の計器用変流器から得た２次側電流を基に、該短絡回路が並列接続をされている前記遠隔監視制御装置の端子台を流れる、前記第１の計器用変流器の２次側電流を算出し、算出した該２次側電流と、前記計器用変圧器の２次側電圧とを基に、該第１の計器用変流器が設けられている配電線の無効電力を算出する制御手段と、を備えることを特徴とする無効電力測定システムである。

請求項１の発明では、電気所の母線に設けられている計器用変圧器と、母線から分岐された各配電線に設けられている第１の計器用変流器と、遠隔監視制御装置の端子台とを利用して無効電力を計測する。このために、この発明では、各第１の計器用変流器の２次側電流を流す遠隔監視制御装置の端子台に対して、並列に接続される各短絡回路と、各短絡回路に設けられ、各短絡回路の並列接続と開放とを行う各切換手段と、各短絡回路が遠隔監視制御装置の端子台に並列接続をされたときに、各短絡回路に流れる電流を計測するために、各短絡回路が通る第２の計器用変流器とを備えている。そして、制御手段は、各短絡回路の並列接続を順に行うように各切換手段を制御し、１つの短絡回路が並列接続をされたときに、第２の計器用変流器から得た２次側電流を基に、短絡回路が並列接続をされている遠隔監視制御装置の端子台を流れる、第１の計器用変流器の２次側電流を算出する。この後、制御手段は、算出した２次側電流と、計器用変圧器の２次側電圧とを基に、第１の計器用変流器が設けられている配電線の無効電力を算出する。

請求項２の発明は、請求項１に記載の無効電力測定システムにおいて、前記制御手段は、前記短絡回路が並列接続をされたときに、該短絡回路に流れる電流と、該短絡回路が並列接続をされている遠隔監視制御装置の端子台に流れる２次側電流との分流比をあらかじめ保存し、前記第２の計器用変流器から得た２次側電流と該分流比とから、該短絡回路が並列接続をされている遠隔監視制御装置の端子台を流れる、前記第１の計器用変流器の２次側電流を算出する、ことを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項２に記載の無効電力測定システムにおいて、前記分流比を求めるときに用いられ、前記短絡回路が並列接続をされている遠隔監視制御装置の端子台に着脱可能に取り付けられる第３の計器用変流器を備え、前記制御手段は、前記第３の計器用変流器が計測した電流を用いて前記２次側電流を求め、該２次側電流を用いて前記分流比を算出してあらかじめ保存する、ことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、短絡回路の並列接続をしたときに、各短絡回路が通る第２の計器用変流器の２次側電流を用いて、制御手段が無効電力を算出するので、複数の第２の計器用変流器や制御手段を用いることを不要にすることができる。また、各第１の計器用変流器の２次側電流を流す遠隔監視制御装置の端子台に対して、短絡回路を並列に接続するので、複雑な配線を不要にし、また、遠隔監視制御装置の端子台に対して並列接続をされている短絡回路が外れても、これによる影響が発生することがない。

請求項２の発明によれば、短絡回路に流れる電流と、短絡回路が並列接続をされている遠隔監視制御装置の端子台に流れる２次側電流とを用いて得た分流比から、第１の計器用変流器の２次側電流を算出することを可能にする。

請求項３の発明によれば、遠隔監視制御装置の端子台に対して着脱可能な第３の計器用変流器を用いて分流比を算出するので、配線の接続変更等を不要にして分流比を算出することができる。

この発明の実施の形態１による無効電力測定システムの構成図である。電流が流れる様子を示す図である。電流が流れる様子を示す図である。事前処理の一例を示すフローチャートである。無効電力計測処理の一例を示すフローチャートである。計測のタイミングを説明する説明図である。計測のタイミングを説明する説明図である。

次に、この発明の実施の形態について、図面を用いて詳しく説明する。以下の実施の形態では、電気所が配電用の変電所であり、この発明による無効電力測定システムがこの電気所に設置されている場合を例として説明する。

（実施の形態１）
この実施の形態による無効電力測定システムを図１に示す。図１の無効電力測定システムは、電気所の各設備を利用して無効電力を測定する。ここで、無効電力測定システムが設置されている電気所について説明する。

電気所は、送電線１１からの高圧を変圧器１２で６ｋＶの電圧に降圧し、この６ｋＶの電圧を母線１３に送る。母線１３からは、遮断器１４Ａ〜１４Ｄを介在して、Ａ配電線１５Ａ〜Ｄ配電線１５Ｄが分岐されているので、６ｋＶの電圧はこれらの配電線に送られる。電気所では、需要家に供給される電圧を監視するために、母線１３には計器用変圧器（ＰＴ）２１が接続され、電流を監視するために、Ａ配電線１５Ａ〜Ｄ配電線１５Ｄには計器用変流器２２Ａ〜２２Ｄが接続されている。計器用変圧器２１からの測定可能な電圧が、信号線４１により、遠隔監視制御装置（ＴＣ）３０に加えられ、計器用変流器（ＣＴ）２２Ａ〜２２Ｄからの測定可能な電流が、信号線４２Ａ〜４２Ｄにより、遠隔監視制御装置３０に送られる。計器用変圧器２１からの測定可能な電圧は、計器用変圧器２１のＰＴ比に応じた値であり、計器用変流器（ＣＴ）２２Ａ〜２２Ｄからの測定可能な電流は、計器用変流器２２Ａ〜２２ＤのＣＴ比に応じて流れる。

電気所の遠隔監視制御装置３０は端子台３１を備えている。端子台３１は、遠隔監視制御装置３０に対する配線を行う際に用いられる。このために、端子台３１は、入力側の端子３１Ａ〜３１Ｅと、出力側の端子３１Ｅ〜３１Ｊとを備えている。端子台３１の端子３１Ａには、計器用変圧器２１からの信号線４１が接続され、端子３１Ｂ〜３１Ｅには、計器用変流器２２Ａ〜２２Ｄからの信号線４２Ａ〜４２Ｄがそれぞれ接続されている。端子台３１では、入力側の端子３１Ａ〜３１Ｅが、所定長の接続線Ｌ１〜Ｌ５によって、出力側の端子３１Ｆ〜３１Ｊにそれぞれ接続されている。さらに、端子３１Ｆ〜３１Ｊは、配線として信号線Ｌ１１〜Ｌ１５により、変換器３２にそれぞれ接続されている。変換器３２は、端子３１Ｆ〜３１Ｊからのアナログの電圧や電流をディジタルに変換するなどの処理を行う。なお、図１では、変換器３２の次段以降の回路等を省略している。

こうした端子台３１により、電気所の遠隔監視制御装置３０では、計器用変圧器２１の信号線４１が端子３１Ａ、３１Ｆを経て変換器３２に接続されている。また、計器用変流器２２Ａの信号線４２Ａが端子３１Ｂ、３１Ｇを経て変換器３２に接続されている。計器用変流器２２Ｂ〜２２Ｄの信号線４２Ｂ〜４２Ｄも同じようにして変換器３２に接続されている。つまり、端子台３１は、計器用変圧器２１の信号線４１と、計器用変流器２２Ａ〜２２Ｄの信号線４２Ａ〜４２Ｄとを、入力側の端子３１Ａ〜３１Ｅと出力側の端子３１Ｆ〜３１Ｊとで中継して、変換器３２に接続している。

無効電力測定システムは、遠隔監視制御装置３０の端子台３１を利用して無効電力を測定する。このために、無効電力測定システムは無効電力測定装置５０を備えている。無効電力測定装置５０は、変流器５１と、スイッチ（ＳＷ）５２Ａ〜５２Ｄと、インターフェース５３と、制御部５４と、記憶部５５と、表示部５６と、入力部５７とを備えている。また、無効電力測定システムは、遠隔監視制御装置３０の配線に取り付け可能な変流器６０を備えている。

変流器６０は、Ａ配電線１５Ａ〜Ｄ配電線１５Ｄに設けられている計器用変流器２２Ａ〜２２Ｄの２次側にクランプされて用いられるＣＴクランプである。変流器６０は、計器用変流器２２Ａ〜２２Ｄからの電流を測定し、測定結果である２次側電流を無効電力測定装置５０に送る。この２次側電流はＡ配電線１５Ａ〜Ｄ配電線１５Ｄを流れる電流に対応している。この実施の形態では、変流器６０は、遠隔監視制御装置３０の端子台３１と変換器３２との間に配線されている配電線Ｌ１２〜Ｌ１５に対して取り付けられ、図１では配電線Ｌ１５に取り付けられている場合を例示している。

無効電力測定装置５０のインターフェース５３は、入出力される信号のレベル変換等を行う。インターフェース５３は、制御部５４から開閉信号を受け取ると、この信号をスイッチ５２Ａ〜５２Ｄに送る。

インターフェース５３には信号線５３Ａ_１が接続され、信号線５３Ａ_１は、遠隔監視制御装置３０の端子台３１の端子３１Ｆに接続されている。これにより、インターフェース５３は、計器用変圧器２１からの電圧を、２次側母線電圧として信号線５３Ａ_１から受け取る。この２次側母線電圧は、電気所の母線１３の電圧に対応している。インターフェース５３は、２次側母線電圧を受け取ると、このアナログの電圧をディジタルに変換して制御部５４に送る。

インターフェース５３には信号線５３Ａ_２が接続され、信号線５３Ａ_２は変流器６０に接続されている。これにより、インターフェース５３は、変流器６０からの電流を、２次側電流として信号線５３Ａ_２から受け取る。図１では、この２次側電流は、電気所のＤ配電線１５Ｄの電流に対応している。インターフェース５３は、２次側電流を受け取ると、このアナログの電流をディジタルに変換して制御部５４に送る。

インターフェース５３には信号線５３Ａ_３が接続され、信号線５３Ａ_３は変流器５１に接続されている。これにより、インターフェース５３は、変流器５１から後述の分岐電流を受け取ると、このアナログの電流をディジタルに変換して制御部５４に送る。

無効電力測定装置５０のスイッチ５２Ａ〜５２Ｄは、インターフェース５３を介在して送られる、制御部５４からの開閉信号によって開閉する。スイッチ５２Ａには信号線５２Ａ_１、５２Ａ_２が接続されている。信号線５２Ａ_１は、変流器５１を通って、遠隔監視制御装置３０の端子台３１の端子３１Ｂに接続され、信号線５２Ａ_２は遠隔監視制御装置３０の端子台３１の端子３１Ｇに接続されている。そして、制御部５４からの開閉信号によってスイッチ５２Ａが閉じると、図２に示すように電流が流れる。なお、図２では、電流の流れに直接関係しない回路等の記載を省略している。図２に示すように、遠隔監視制御装置３０の端子台３１の端子３１Ｂには、Ａ配電線１５Ａの計器用変流器２２Ａからの、測定可能な電流ｉ_Ａ１が流れ込む。この電流ｉ_Ａ１は、端子３１Ｂと端子３１Ｇを経て、変換器３２に送られる。このとき、スイッチ５２Ａが閉じると、端子台３１の端子３１Ｂと端子３１Ｇとの間を接続する接続線Ｌ２には、信号線５２Ａ_１とスイッチ５２Ａと信号線５２Ａ_２とから成る直列回路つまり短絡回路が並列に接続される。

短絡回路が並列接続をされた状態になると、計器用変流器２２Ａからの電流ｉ_Ａ１は、端子台３１の端子３１Ｂで分岐される。そして、一方の電流ｉ_Ａ２が接続線Ｌ２を経て端子３１Ｇに向かって流れ、他方の電流ｉ_Ａ３が短絡回路の信号線５２Ａ_１を流れる。さらに、電流ｉ_Ａ３は、変流器５１を通り、スイッチ５２Ａと信号線５２Ａ_２とを経て、端子台３１の端子３１Ｇに流れ込む。なお、電流ｉ_Ａ２と電流ｉ_Ａ３とは、理想的には同じになる。しかし、接続線Ｌ２と短絡回路との抵抗成分や、端子３１Ｂ、３１Ｇでの、信号線５２Ａ_１と信号線５２Ａ_２と接触状態等によって、電流が同じにならずに変化する場合がある。

端子台３１の端子３１Ｇでは、接続線Ｌ２からの電流ｉ_Ａ２と、短絡回路の信号線５２Ａ_２からの電流とが合流して電流ｉ_Ａ１となる。合流して形成された電流ｉ_Ａ１は、変換器３２に送られる。

一方、スイッチ５２Ａが制御部５４の開閉信号によって開くと、端子台３１の端子３１Ｂと端子３１Ｇとの間の接続線Ｌ２に対する短絡回路の並列接続が、解除される。

同様にして、スイッチ５２Ｂが開閉することで、端子台３１の端子３１Ｃと端子３１Ｈとの間の接続線Ｌ３に対する、信号線５２Ｂ_１とスイッチ５２Ｂと信号線５２Ｂ_２とで形成される短絡回路の並列接続・解除が行われ、スイッチ５２Ｃが開閉することで、端子台３１の端子３１Ｄと端子３１Ｉとの間の接続線Ｌ４に対する、信号線５２Ｃ_１とスイッチ５２Ｃと信号線５２Ｃ_２とで形成される短絡回路の並列接続・解除が行われる。

スイッチ５２Ｄが開閉することで、端子台３１の端子３１Ｅと端子３１Ｊとの間の接続線Ｌ５に対する、信号線５２Ｄ_１とスイッチ５２Ｄと信号線５２Ｄ_２とで形成される短絡回路の並列接続・解除が行われる。図１では、Ｄ配電線１５Ｄの変流器２２Ｄ２次側に変流器６０が取り付けられているので、図３に示すように、スイッチ５２Ｄが閉じると、短絡回路が並列に接続された状態になり、計器用変流器２２Ｄからの電流ｉ_Ｄ１は、端子台３１の端子３１Ｅで分岐される。一方の電流ｉ_Ｄ２が端子３１Ｊに向かって流れ、他方の電流ｉ_Ｄ３が短絡回路の信号線５２Ｄ_１を流れる。さらに、電流ｉ_Ｄ３は、変流器５１を通り、スイッチ５２Ｄと信号線５２Ｄ_２とを経て、端子台３１の端子３１Ｊに流れ込む。この後、端子３１Ｊからの合流した電流ｉ_Ｄ１は変流器６０で計測される。そして、先に述べたように、変流器６０による計測結果が２次側電流として、信号線５３Ａ_２を経てインターフェース５３に送られる。

無効電力測定装置５０の変流器５１は、端子台３１に対して短絡回路の並列接続が行われたときに、この短絡回路の接続で生じる分岐電流を測定する。このために、変流器５１には、信号線５２Ａ_１〜５２Ｄ_１が通されている。この実施の形態では、変流器５１は、スイッチ５２Ａ〜５２Ｄの切り換えにより、信号線５２Ａ_１〜５２Ｄ_１を流れる電流を計測する。変流器５１は、計測した分岐電流を、信号線５３Ａ_３とインターフェース５３とを経て、制御部５４に送る。

無効電力測定装置５０の記憶部５５は、制御部５４の制御によって、制御部５４がインターフェース５３から受け取った信号等のデータを記憶する。表示部５６は、制御部５４の制御によって、制御部５４が行った処理の結果等を表示する。入力部５７は、複数のキーやスイッチを備える装置である。キーやスイッチが操作されると、入力部５７はキーやスイッチの操作結果を制御部５４に送る。

制御部５４は、無効電力測定に関する制御などを行う。制御部５４は、無効電力を測定するために、事前処理と無効電力計測処理との２つの処理を順に行う。まず、制御部５４は事前処理を行う。制御部５４は、入力部５７から事前処理の開始の指示を受け取ると、図４に示す事前処理を開始し、入力画面を表示する（ステップＳ１）。ステップＳ１で、制御部５４は、表示部５６を制御して、
ａ１．計器用変流器のＣＴ比
ａ２．計器用変圧器のＰＴ比
ａ３．配電線の回線数
を入力するための入力画面を表示する。ステップＳ１の後、制御部５４は、入力部５７から上記ａ１〜ａ３として各値ｘ〜ｚを受け取ると、これらの値を記憶部５５に保存する（ステップＳ２）。ステップＳ２で、次の値が保存される。
ｂ１．計器用変流器のＣＴ比：値ｘ
ｂ２．計器用変圧器のＰＴ比：値ｙ
ｂ３．配電線の回線数：値ｚ

ステップＳ２が終了すると、制御部５４は、配電線を指定するための配電線番号ｎを、
ｎ＝１
にする（ステップＳ３）。ステップＳ３が終了すると、制御部５４は、表示部５６を制御して、配電線番号ｎの配電線に設けられている計器用変流器の信号線（以下、「配電線番号ｎに対応する信号線」という）側に対して、ＣＴクランプつまり変流器６０の取り付け指示を表示する（ステップＳ４）。ここでは、ステップＳ４で配電線番号ｎが番号１であるので、制御部５４は、配電線番号１の配電線、この実施の形態では、Ａ配電線１５Ａに対応する信号線側にＣＴクランプ（変流器６０）を取り付ける指示を表示する。

ステップＳ４が終了し、制御部５４は、ＣＴクランプ（変流器６０）の取り付け完了の入力を入力部５７から受け取ると（ステップＳ５）、配電線番号ｎの配電線には計器用変流器が設けられているので、この計器用変流器の信号線を中継する、遠隔監視制御装置３０の端子台３１の接続線に対して、短絡回路を並列に接続するための無効電力測定装置５０のスイッチ（以下、「配電線番号ｎに対応するスイッチ」という）に、「閉」を表す開閉信号を送る（ステップＳ６）。ステップＳ６により、開閉信号を受け取ったスイッチは閉じる。これにより、端子台３１の該当する接続線に対して短絡回路が接続される。この実施の形態では、制御部５４はステップＳ６でスイッチ５２Ａに対して、「閉」を表す開閉信号を送り、スイッチ５２Ｂ〜５２Ｄに対して、「開」を表す開閉信号を送る。

ステップＳ６が終了すると、制御部５４は、短絡回路が並列に接続された場合に流れる分岐電流（以下、「配電線番号ｎに対応する分岐電流」という）と、配電線の計器用変流器の２次側電流とを計測して、各電流の電流値を保存する（ステップＳ７）。図１では、制御部５４は、ステップＳ７で先の図３と同様に、変流器５１が計測した分岐電流の電流値と、変流器６０が計測した２次側電流の電流値とを記憶部５５に保存する。

ステップＳ７が終了すると、制御部５４は、ステップＳ７で保存した分岐電流の電流値と、２次側電流の電流値とから分流比αｎ（以下、「配電線番号ｎに対応する分流比αｎ」という）を算出して保存する（ステップＳ８）。ステップＳ８で、制御部５４は、次の式を用いて、配電線番号ｎの配電線に対応する分流比αｎを算出する。
分流比αｎ＝（２次側電流の電流値）／（分岐電流の電流値）
ここでは、制御部５４は、配電線番号１の配電線に対応する分流比α１を算出することになる。

ステップＳ８が終了すると、制御部５４は、ステップＳ６で送った、「閉」の開閉信号の代わりに、「開」の開閉信号を送る（ステップＳ９）。ステップＳ９により、電線番号ｎの配電線に対応する、遠隔監視制御装置３０の端子台３１の接続線に対する短絡回路の並列接続が解除される。

ステップＳ９が終了すると、制御部５４は、配電線を指定するための配電線番号を、
ｎ＝ｎ＋１
にし（ステップＳ１０）、この新たな配電線番号ｎと、ステップＳ２で保存した配電線の回線数ｚとを比較し、
ｎ≦ｚ
であるかどうかを判定する（ステップＳ１１）。ステップＳ１１で、配電線番号ｎが配電線の回線数以下であると、制御部５４は処理をステップＳ４に戻す。一方、ステップＳ１１で、配電線番号ｎが配電線の回線数を越えると、制御部５４は、表示部５６を制御して、ＣＴクランプ（変流器６０）の取り外しを表示する（ステップＳ１２）。ステップＳ１１の後、制御部５４は事前処理を終了する。

こうして、事前処理により、制御部５４は、無効電力を計測するために必要な値として、
ｂ１．計器用変流器のＣＴ比：値ｘ
ｂ２．計器用変圧器のＰＴ比：値ｙ
ｂ３．配電線の回線数：値ｚ
ｂ４．分流比：値α１、…、αｚ
を記憶部５５に保存する。こうした事前処理では、短絡回路を並列に接続した後は、計算式を用いて、上記ｂ４の分流比αｎを容易に得ることができる。

事前処理が終了して所定時間が経過すると、制御部５４は次の無効電力計測処理を行う。制御部５４は、図５に示す無効電力計測処理を開始すると、配電線を指定するための配電線番号ｎを、
ｎ＝１
にする（ステップＳ２１）。

ステップＳ２１が終了すると、制御部５４は、配電線番号ｎに対応するスイッチに、「閉」を表す開閉信号を送る（ステップＳ２２）。ステップＳ２２により、開閉信号を受け取ったスイッチが閉じる。これにより、遠隔監視制御装置３０の端子台３１の該当する接続線対して、短絡回路が並列に接続される。図１では、制御部５４は、先の図２に示すようにスイッチ５２Ａに対して、「閉」を表す開閉信号を送り、スイッチ５２Ｂ〜５２Ｄに対して、「開」を表す開閉信号を送る。

ステップＳ２２が終了すると、遠隔監視制御装置３０の端子台３１の該当する接続線に対して、短絡回路が並列に接続された状態になるので、制御部５４は、短絡回路の信号線を流れて変流器５１が計測する、所定サイクルの分岐電流であって、配電線番号ｎに対応する分岐電流を、記憶部５５に保存する。同時に、制御部５４は、計器用変圧器２１からの、所定サイクルの２次側母線電圧を記憶部５５に保存する（ステップＳ２３）。図１では、先の図２に示すように、遠隔監視制御装置３０の端子台３１の接続線Ｌ２に対して、短絡回路が並列に接続された状態になる。制御部５４は、短絡回路の信号線５２Ａ_１を流れて変流器５１が計測する分岐電流の、所定サイクルの電流値と、計器用変圧器２１からの２次側母線電圧の、所定サイクルの電圧値を記憶部５５に保存する。

ステップＳ２３が終了すると、制御部５４は、ステップＳ２３で保存した分岐電流と２次側母線電圧とを基に、配電線番号ｎの配電線の無効電力を算出して記憶部５５に保存する（ステップＳ２４）。ステップＳ２４で、制御部５４は次のようにして配電線番号ｎの配電線の無効電力を算出する。

まず、制御部５４は、事前処理で保存している計器用変圧器２１のＰＴ比と、ステップＳ２３で計測して保存した、計器用変圧器２１からの２次側母線電圧とから、母線１３の電圧を算出する。そして、制御部５４は、算出した電圧を母線電圧として記憶部５５に保存する。

次に、制御部５４は、事前処理で算出した、配電線番号ｎの分流比と、ステップＳ２３で計測した、配電線番号ｎに対応する分岐電流とから、配電線番号ｎに対応する配電線に設けられている計器用変流器からの、測定可能な電流（以下、「配電線番号ｎに対応する測定可能な電流」という）を算出する。続いて、制御部５４は、事前処理で保存している、計器用変流器のＣＴ比と、先に算出した、配電線番号ｎに対応する測定可能な電流とから、配電線番号ｎの配電線を流れる電流を算出する。そして、制御部５４は、算出した電流を配電線番号ｎの配電線電流として記憶部５５に保存する。

この後、制御部５４は、母線電圧の実効値と、配電線番号ｎの配電線電流の実効値との積から、配電線番号ｎの配電線での皮相電力を算出する。また、制御部５４は、母線電圧の瞬時の電圧値と、配電線番号ｎの配電線電流の瞬時の電流値との積を平均して、配電線番号ｎの配電線での有効電力を算出する。そして、制御部５４は、配電線番号ｎの配電線での皮相電力と有効電力とから、次の式を用いて、

を算出する。

こうして、制御部５４は、ステップＳ２４で無効電力を算出する。

ステップＳ２４が終了すると、ステップＳ２２で「閉」を表す開閉信号を送った、配電線番号ｎに対応するスイッチに対して、「開」を表す開閉信号を送る（ステップＳ２５）。図１では、制御部５４は、先の図２に示すようにスイッチ５２Ａに対して、「開」を表す開閉信号を送る。これにより、接続線Ｌ２に対して並列に接続されていた短絡回路が切り離される。

ステップＳ２５が終了すると、制御部５４は、処理を終了するかどうかを判定する（ステップＳ２６）。ステップＳ２６では、
ｃ１．２次側母線電圧の計測の途中でエラーが発生した
ｃ２．分岐電流の計測の途中でエラーが発生した
ｃ３．入力部５７に対して計測ストップの指示が入力された
という終了条件が発生したときに、制御部５４は処理を終了すると判定する。

ステップＳ２６で処理が終了でなければ、制御部５４は、配電線を指定するための配電線番号を、
ｎ＝ｎ＋１
にし（ステップＳ２７）、この新たな配電線番号ｎと、事前処理で保存した配電線の回線数ｚとを比較して
ｎ≦ｚ
であるかどうかを判定する（ステップＳ２８）。ステップＳ２８で、配電線番号ｎが回線数以下であると、制御部５４は処理をステップＳ２４に戻す。

一方、ステップＳ２８で、配電線番号ｎが回線数を越えると、制御部５４は、配電線を指定するための配電線番号を、
ｎ＝１
にし（ステップＳ２９）、処理をステップＳ２４に戻す。これにより、計測が回線数ｚの配電線を１周すると、最初の配電線から計測を繰り返す。

ステップＳ２９では、制御部５４が処理をステップＳ２４に戻すタイミングを、スイッチ５２Ａ〜５２Ｄの特性に応じて、次のようにしている。スイッチ５２Ａ〜５２Ｄが瞬時切換の可能なタイプである場合、この実施の形態では図６に示すように、例えばＡ配電線の計測が終了すると、つまり、所定サイクルの電流取込が終了すると、直ちにＢ配電線の計測を行うことが可能である。この結果、Ａ配電線１５Ａ〜Ｄ配電線１５Ｄの計測を最少の時間で連続的に行うことができる。

一方、スイッチ５２Ａ〜５２Ｄが切換時間を持つタイプである場合、この実施の形態では図７に示すように、例えばＡ配電線の計測が終了すると、切換時間に応じた遅延時間、電流の例えば１サイクル（ｃｙｃｌｅ）の遅延時間の経過後に、Ｂ配電線の計測を行う。この結果、スイッチ５２Ａ〜５２Ｄの切換時間に応じて、Ａ配電線１５Ａ〜Ｄ配電線１５Ｄを１周するための計測時間が変化することになるが、切換時間を電流のサイクルで調整するので、切換時間を持つタイプのスイッチを利用可能にする。

次に、この実施の形態による無効電力測定システムの動作について、図１のＡ配電線１５Ａ〜Ｄ配電線１５Ｄを例として説明する。作業者が電気所で無効電力の計測を行う場合、無効電力測定装置５０を遠隔監視制御装置３０に接続する。このために、作業者は、無効電力測定装置５０の信号線５２Ａ_１〜５２Ｄ_１を遠隔監視制御装置３０の端子台３１の端子３１Ｂ〜３１Ｅに接続し、無効電力測定装置５０の信号線５２Ａ_２〜５２Ｄ_２を遠隔監視制御装置３０の端子台３１の端子３１Ｇ〜３１Ｊに接続する。これらの接続により、無効電力測定装置５０のスイッチ５２Ａ〜５２Ｄが遠隔監視制御装置３０の端子台３１の接続線Ｌ２〜Ｌ５に並列に接続される。また、作業者は、信号線５３Ａ_１を無効電力測定装置５０の端子台３１の端子３１Ｆに接続する。この接続により、無効電力測定装置５０は計器用変圧器２１から２次側母線電圧を受け取る。

無効電力測定装置５０の接続が終了すると、作業者は、無効電力測定装置５０の入力部５７を操作して、事前処理の開始を入力する。無効電力測定装置５０は事前処理の開始の指示を受け取ると事前処理を行う。これにより、無効電力測定装置５０は、Ａ配電線１５Ａの２次側に、変流器６０であるＣＴクランプを接続するための指示を、表示部５６に表示する。作業者がＣＴクランプ（変流器６０）の接続を終了し、取り付け完了を無効電力測定装置５０に入力すると、遠隔監視制御装置３０の端子台３１の接続線Ｌ１２に流れる電流と、接続線Ｌ２に並列に接続されている短絡回路、つまり信号線５２Ａ_１とスイッチ５２Ａと信号線５２Ａ_２とから成る直列回路に流れる電流とを計測し、計測した２つの電流から分流比を算出して保存する。

この後、無効電力測定装置５０は、次の配電線であるＢ配電線１５Ｂの２次側に、ＣＴクランプ（変流器６０）を接続するための指示を、表示部５６に表示する。無効電力測定装置５０はこうした処理を、Ｄ配電線１５Ｄに対応する分流比を算出して保存するまで繰り返す。

すべてのＡ配電線１５Ａ〜Ｄ配電線１５Ｄに対応する分流比の算出と保存が終了すると、無効電力測定装置５０は、ＣＴクランプ（変流器６０）の取り外しを表示部５６に表示して、事前処理を終了する。

この後、所定時間が経過すると、つまり、作業者がＣＴクランプ（変流器６０）の取り外しを終了した頃になると、無効電力測定装置５０は、次の無効電力計測処理を行う。これにより、無効電力測定装置５０は、Ａ配電線１５Ａ〜Ｄ配電線１５Ｄの無効電力を自動的に計測して保存する。

こうして、この実施の形態によれば、次の効果を達成することができる。従来、複数の配電線に対して、回線数分の計測器、または、１台の計測器と回線数分の計器用変流器が必要であり、複数台の計測器を使用する場合は、同期が取れる機能も必要であった。これに対して、この実施の形態によれば、スイッチの切り換えで、順次に電流を取り込むため、計測する計器用変流器および測定器（無効電力測定装置５０）を１つにすることができる。また、この実施の形態によれば、必要とする計測器（無効電力測定装置５０）が１つであるので、計測器には同期機能を不要にすることができ、コスト面でも有利となる。さらに、この実施の形態によれば、必要とする計測器（無効電力測定装置５０）が１つであるので、この計測器に対する配線を簡単化することができる。

この実施の形態によれば、計器用変流器の２次電流を端子台等から並列に取り込むため、ＣＴＴプラグを不要にすることができる。また、遠隔監視制御装置３０と無効電力測定装置５０との間の配線である計測用配線が不意に外れたとしても、計器用変流器から遠隔監視制御装置３０の端子台３１までのＣＴ回路がオープンになることがないので、継電器の誤動作、異常電圧の発生が防止できる。

この実施の形態によれば、遠隔監視制御装置３０に対する接続後は無効電力測定装置５０が自動で無効電力の計測を行うので、計測方法がシンプルであり、計測器（無効電力測定装置５０）の取り扱いや接続などが容易である。

（実施の形態２）
この実施の形態では、事前処理と無効電力計測処理とを次のようにしている。なお、この実施の形態では、先に説明した実施の形態１と同一もしくは同一と見なされる構成要素には、それと同じ参照符号を付けて、その説明を省略する。

先の実施の形態では、無効電力測定装置５０は事前処理を行った後で無効電力計測処理を行った。もし後日に計測を再び行う場合には、再度、事前処理と無効電力計測処理を行うが、この実施の形態では、１度、事前処理を行った後では、記憶部５５に記憶している分流比α１、…、αｚを再利用する。つまり、無効電力測定装置５０が入力部５７に入力された、最初の事前処理の開始の指示を保存する。そして、事前処理の開始の指示が２回目になると、事前処理を省略し、前回の事前処理で保存した上記ｂ１〜ｂ４の値を利用して、無効電力計測処理を直ちに行う。

この実施の形態によれば、同じ電気所で計測を繰り返す場合には、事前処理を１度だけ行うので、次回からは、無効電力の計測に必要とする時間を短縮することができる。

１３母線
１５Ａ〜１５ＤＡ配電線〜Ｄ配電線
２１計器用変圧器
２２Ａ〜２２Ｄ計器用変流器（第１の計器用変流器）
３０遠隔監視制御装置
３１端子台
４１、４２Ａ〜４２Ｄ信号線
５０無効電力測定装置
５１変流器（第２の計器用変流器）
５２Ａ〜５２Ｄスイッチ（切換手段）
５３インターフェース（制御手段）
５４制御部（制御手段）
５５記憶部（制御手段）
５６表示部（制御手段）
５７入力部（制御手段）
５８出力部（制御手段）

Claims

電気所の母線に設けられている計器用変圧器と、該母線から分岐された各配電線に設けられている第１の計器用変流器と、遠隔監視制御装置の端子台とを利用する無効電力測定システムであって、
前記各第１の計器用変流器の２次側電流を流す前記遠隔監視制御装置の端子台に対して、並列接続が可能な各短絡回路と、
前記各短絡回路に設けられ、該各短絡回路の並列接続と開放とを行う各切換手段と、
前記各短絡回路が前記遠隔監視制御装置の端子台に並列接続をされたときに、該各短絡回路に流れる電流を計測するために、該各短絡回路が通る第２の計器用変流器と、
前記各短絡回路の並列接続を順に行うように前記各切換手段を制御し、１つの短絡回路が並列接続をされたときに、前記第２の計器用変流器から得た２次側電流を基に、該短絡回路が並列接続をされている前記遠隔監視制御装置の端子台の接続線を流れる、前記第１の計器用変流器の２次側電流を算出し、算出した該２次側電流と、前記計器用変圧器の２次側電圧とを基に、該第１の計器用変流器が設けられている配電線の無効電力を算出する制御手段と、
を備えることを特徴とする無効電力測定システム。
前記制御手段は、前記短絡回路が並列接続をされたときに、該短絡回路に流れる電流と、該短絡回路が並列接続をされている遠隔監視制御装置の端子台に流れる２次側電流との分流比をあらかじめ保存し、前記第２の計器用変流器から得た２次側電流と該分流比とから、該短絡回路が並列接続をされている遠隔監視制御装置の端子台を流れる、前記第１の計器用変流器の２次側電流を算出する、
ことを特徴とする請求項１に記載の無効電力測定システム。
前記分流比を求めるときに用いられ、前記短絡回路が並列接続をされている遠隔監視制御装置の端子台に着脱可能に取り付けられる第３の計器用変流器を備え、
前記制御手段は、前記第３の計器用変流器が計測した電流を用いて前記２次側電流を求め、該２次側電流を用いて前記分流比を算出してあらかじめ保存する、ことを特徴とする請求項２に記載の無効電力測定システム。