JP5455786B2 - 配電系統断線検出装置，配電系統断線検出システム，検針装置，中継装置，制御装置及び配電系統断線検出方法 - Google Patents

Description

本発明は、配電系統断線検出装置，配電系統断線検出システム，検針装置，中継装置，制御装置及び配電系統断線検出方法に関する。

配電系統で断線が発生すると人間が配電線にふれて感電するなどの事故につながるおそれがある。そのため、断線を早期に検出することは安全面からも重要である。しかしながら、配電線に被覆電線が用いられている場合や、断線した電線が地面に達せずに宙に浮いている場合などは通常と変わらない値が計測されるために、断線故障と判定することが難かしかった。

そこで、配電系統が放射状で運用されている等の場合に、例えば、特開平７−１１３８３８号公報に記載されているように、単相柱上変圧器に電圧センサ子局を設置し、断線地点よりも末端側の地点では、系統電圧が低下する現象が発生するとの配電系統の特性を利用して、電圧センサ子局からの情報に基づいて高圧配電系統の断線区間や断線相を検出する技術が知られている。

また、特開２００７−２８２４５２号公報には、需要家に設置された測定装置で計測した３相電圧から断線有無を判定し、結果を管理所に送信することで、高圧配電系統の断線を発見するシステムが示されている。

特開平７−１１３８３８号公報 特開２００７−２８２４５２号公報

前述の特開平７−１１３８３８号公報に記載の装置では、柱上変圧器地点に電圧測定可能な子局を設置することが必要であり、断線を広範囲の配電系統で検出可能とするためには多くの設備コストが必要となる。また、低圧線の断線を検出，特定することができない。

また、前述の特開２００７−２８２４５２号公報に記載のシステムでは、需要家に三相電圧計測を設置する必要があり、こちらも同様に、断線を広範囲の配電系統で検出可能とするためには多くの設備コストが必要となる。

本発明の目的は、これらの問題点を解決し、比較的に安価なシステム構成で断線を検出することが可能な配電系統断線検出装置，配電系統断線検出システム，検針装置，中継装置，制御装置及び配電系統断線検出方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明では、変圧器に対応する低圧系統の各々で需要家の負荷で消費される電力或いは需要家で受電される電圧に係る情報を集計し、各々の電圧或いは電力に係る情報に基づいて断線箇所或いは断線領域を特定するように構成した。

また、需要家の負荷で消費される電力或いは需要家で受電される電圧に基づいて高圧系統あるいは低圧系統のいずれかの箇所或いは領域で断線が発生したことを示すアラーム情報を生成するように構成した。

また、低圧系統で需要家の負荷で消費される電力を検針すると共に需要家の負荷で消費される電力或いは需要家で受電される電圧に係る情報を検出する検針装置と、断線箇所或いは断線領域を特定する断線箇所判定装置との間の送受信を制御するように構成した。

本発明では、比較的に安価なシステム構成で断線を検出することが可能となる。さらには、断線を広範囲の配電系統で検出可能となる。

配電系統と断線検出装置構成例を示した説明図である。 断線発生時の電圧ベクトル図を示す説明図である。 各検針装置の断線判定閾値の例を示した説明図である。 検針装置の消費電力量の断線判定閾値の計算方法の一例を示した説明図である。 検針装置の構成を示す説明図である。 通信装置の処理機能の構成を示した説明図である。 断線検出プログラムの処理アルゴリズムを示すフローチャートである。 断線検出プログラムの処理アルゴリズムを示すフローチャートである。 断線箇所判定装置の処理機能の構成を示した説明図である。 断線判定処理プログラムの処理アルゴリズムを示すフローチャートである。 断線区間テーブルの例を示す説明図である。 断線個所判定装置の構成例を示す説明図である。

本発明を実施するための形態を以下に図面を用いて説明する。

図１は、本発明の１実施例を示す図である。図１は、例えば６〜２２ｋＶの高圧配電系統（または中圧系統）３００と、例えば１００〜４００Ｖの低圧配電系統３２０と、需要家である負荷３４（３４ａ〜３４ｆ）の電力ネットワークの接続構成を示している。また、需要家の電力使用量を測定する検針装置５０（５０ａ〜５０ｆ）と、中継器３５（３５ａ〜３５ｃ）と、集計センター４１他の通信ネットワークの構成も合わせて示している。高圧配電系統３００は、配電用変電所３０に接続された三相（Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相）の配電線路３１によって電力を供給し、線路のいずれかの二相に接続された変圧器３２（例えば柱上変圧器）によって低圧配電系統３２０と接続されている。低圧配電系統３２０は、低圧線路３３（３３ａ〜３３ｃ），単相の引き込み線３６を介して需要家である負荷３４（３４ａ〜３４ｆ）に接続され、これらの電力ネットワークを介して負荷３４に電力が供給されている。各負荷の受電点には、検針装置５０（５０ａ〜５０ｆ）が設置される。検針装置５０は、通信手段４０（通信路）によって中継器３５と情報交換を可能とし、中継器３５は他の中継器や集計センター４１と通信手段によって情報交換可能である。集計センター４１は、断線箇所判定装置４２，断線箇所表示装置，判定閾値設定装置４４と通信手段によって接続され、各々情報交換を可能とする。

検針装置５０は、各負荷３４の消費電力量，端子電圧などのデータを計測し、測定結果を伝送手段（通信手段）４０を介して中継器３５に送られ、中継器３５は伝送手段（通信手段）４０を介して集計センター４１に送られる。また、検針装置５０は、消費電力量，端子電圧などの計測値が、各検針装置５０毎に設定された値の範囲（閾値内）であった場合に、断線アラームを中継器３５に送る。断線アラームは中継器３５で集計され、そのすべてまたは一部を集計センター４１に送られる。ここで、中継器３５はある負荷のグループ（端末グループ）の情報収集を担当する。集計センター４１で受け取ったデータや断線アラームは、断線箇所判定装置４２に送られ、データを分析することで配電系統での断線有無，断線箇所や、その可能性を計算し、結果を断線箇所表示装置４３に表示する。また、判定閾値設定装置４４では、集計センター４１で受け取ったデータを元に、各負荷３４毎の断線判定閾値を作成する。断線箇所判定装置４２は作成した断線判定閾値を、適宜、各検針装置５０に送信する。閾値の更新タイミングは、例えば従来の閾値から一定量異なる閾値となった場合や、一定期間毎とすればよい。中継器３５は、いくつかの検針装置５０で構成される検針装置グループの断線アラームを収集し、端末グループ３７のうち、一定数以上の検針装置５０から断線アラームが送られてきた場合に高圧系統断線アラームを、一定数以下の検針装置５０から断線アラームが送られてきた場合に低圧系統断線アラームを、集計センター４１に送る。

図１の区間２（３８ｂ）のＶ相の断線地点（事故点）４９で断線が発生した場合、断線地点（事故点）４９より高圧系統末端側（配電用変電所３０と反対側）の区間で、Ｖ相に接続された変圧器（３２ｂ，３２ｃ）に接続される低圧線路３３の電圧は通常より低下する。これにより、各負荷３４設置点の電圧も低下することになる。また、各負荷３４の電圧が低下することにより、各需要家の家電品の多くは停止し、従って各負荷３４の消費電力は著しく低下する。この現象を把握し、集計センター４１に情報が集められることで、系統構成と断線アラームを発生した検針装置５０や中継器３５の関係を照らし合わせることで、断線の発生有無，発生箇所（高圧系統か，低圧系統か），発生区間（３８ａか，３８ｂか、など）を特定することが可能となる。なお、この場合は、変圧器３２ｂ，３２ｃに属する検針装置５０の大半、もしくはいずれかの変圧器に属する検針装置５０から断線アラームが発せられ、また変圧器３２ａに属する検針装置５０からはアラームが発せられないことから、区間２または区間３のＶ相（変圧器３２ａ，３２ｂ，３２ｃが共通に接続する高圧線路の相）に断線が発生したことを判定することができる。中継器３５ｃが担当する端末グループ３７ｃが、ある変圧器３２ｃに接続される低圧系統３３ｃに接続されている検針装置５０をすべて網羅する場合、その変圧器３２ｃに属する低圧線路３３ｃの断線であるか、高圧線路３１の断線であるかを、中継器３５ｃで判定することが可能となる。すなわち、端末グループ３７ｃのうち、一定数以上の検針装置５０から断線アラームが送られてきた場合に高圧線路の断線と、一定数以下の検針装置５０から断線アラームが送られてきた場合に低圧線路の断線と判定すればよい。これは、高圧線路３１の断線の場合、変圧器３２ｃの電圧が低下するために低圧線路３３ｃの電圧も一様に低下するため、端末グループ３７ｃの消費電力量および端子電圧は一様に低下し、従って端末グループ３７ｃ内の大半の検針装置５０は断線アラームを中継器３５ｃに送ることになる。

一方で、低圧線路３３ｃの断線の場合は、端末グループ３７ｃの内、断線の影響のある端末のみアラームを中継器に送ることになる。例えば、引き込み線で断線４８ｃが発生した場合、検針装置５０ｆからはアラームが送られるが、検針装置５０ｅからはアラームは送られてこない。これにより、中継器３５ｃは担当する低圧線路３３ｃの断線と判定することができる。

各需要家に設置した検針装置５０で断線を検出する機構とすることで、従来は系統に設置されたセンサよりも配電用変電所側の断線しか判定することができなかったものが、低圧系統を含む配電線の多くの地点の断線を検出することが可能となる効果がある。

検針装置５０で、消費電力量または端子電圧が閾値内に入った場合に断線アラームを発生することで、消費電力量または端子電圧を集計センター４１で監視する場合に比べて、断線検出に必要な情報伝送量を低減し、伝送手段４０の設備コスト低減、伝送手段（通信手段）４０の伝送路の混雑緩和が可能となる効果がある。また、検針装置５０の計測機能を、電力料金算定のための電力量計の情報と共通とすることが可能であり、検針装置のコスト低減が可能となる効果がある。また、伝送手段を電力量自動検針インフラと共通とすることで、伝送手段の設備コストを低減できる効果がある。また、検針装置５０からのアラームを一端中継器３５で集計することで、中継器３５と集計センター４１の間の伝送情報量を低減し、伝送手段の設備コスト低減、伝送手段（通信手段）４０の伝送路の混雑緩和が可能となる効果がある。

図２は図１の断線地点（事故点）４９で断線が発生した場合の区間１（３８ａ）の線路電圧（１０１ａ）と、区間３（３８ｃ）の線路電圧（１０１ｃ）の様子を示した図である。ここでは高圧系統は非接地系統または高抵抗設置系統の例を示している。区間１では、ＵＶ間，ＶＷ間，ＷＵ間の電圧はほぼ等しく定格電圧近辺の電圧となっている。一方、区間３では、断線したＶ相線路に関わるＵＶ間の電圧とＶＷ間の電圧が、各々Ｖｕｖ→Ｖｕｖ′，Ｖｖｗ→Ｖｖｗ′のように低下することになる。Ｖｕｖ′とＶｖｗ′の比率や大きさは、配電系統の負荷の分布や誘導機負荷の有無によって一概にはわからないが、Ｖｕｖ′とＶｖｗ′のいずれかは１／２以下になる場合が多い。これにより、該当する低圧系統の電圧も通常時の１／２以下となるものが発生し、同様に需要家の負荷も通常時にくらべて著しく低下する。

図３は、図２に示すＵＶ間，ＶＷ間，ＷＶ間の電圧の各々の判定として図１の各検針装置５０の断線判定閾値について示した図である。図３（ａ）は検針装置５０の消費電力量の断線判定閾値を示した図である（１１０）。断線判定閾値は一日の２４時間に渡って最大値Ｐmax，最小値Ｐminが設定される。すなわち時刻（ｈ）に対する最大値Ｐmax，最小値Ｐminが予め記憶されており、逐次読み出すことでこの最大値Ｐmax，最小値Pminが得られる。消費電力またはある単位期間の消費電力量が、Ｐmax以下かつＰmin以上となった場合に、検針装置５０は断線アラームを発生する。ＰmaxおよびＰminは平均的な消費電力１１１に対して小さい値に設定する。同様に、図３（ｂ）は、検針装置５０の端子電圧の断線判定閾値を示した図である（１２０）。断線判定閾値は一日の２４時間に渡って最大値Ｖmax，最小値Ｖminが設定される。同様に時刻（ｈ）に対する最小値Ｖmax，Ｖminが予め記憶されており、逐次読み出すことでこの最大値Ｖmax，最小値Ｖminが得られる。端子電圧またはある単位期間の端子電圧代表値が、Ｖmax以下かつＶmin以上となった場合に、検針装置５０は断線アラームを発生する。ＶmaxおよびＶminは平均的な端子電圧１２１に対して小さい値に設定する。これらの断線判定閾値は、図１に示す判定閾値設定装置４４で計算され、適宜伝送手段（通信手段）４０を介して検針装置に送られることで、更新される。

図４は、検針装置５０の消費電力量の断線判定閾値の計算方法の一例を示した図である。グラフ１３０では、各負荷３４の消費電力平均値１３１と、各時刻毎の負荷の確率分布を算出した場合の９５％値と、Ｐminの値を示している。消費電力はグラフ１３１に示すような確率分布を取るとすると、負荷が小さい場合の９５％値をＰmaxと設定すればよい。すなわち、例えば、過去数ヶ月分の日々のデータを蓄積し、統計的な手法により、この消費電力平均値及び＋９５％〜−９５％の範囲を得る。統計的手法はすでに知られている手法が用いられる。これにより、負荷の消費電力の存在確率が非常に小さい場合にのみ断線アラームを出力することになる。このように、通常ではまれな消費電力パターンとなる場合は、断線のような事故発生の可能性が大きいと考えられるため、断線アラームの確度を高めることが可能となる。Ｐminについては、各時間帯の電圧低下時の電力の代表値、例えば平均値の１／１０など、０より大きい値に設定すればよい。電力が０の場合は、断線ではなく停電と考えられるため、このようなＰminの設定によって停電（需要家の属する系統が停電区間となった場合）と断線を区別して判定することが可能となる。

このように、断線を停電と区別して判定することで、アラーム数を減らすことが可能となる。また、Ｐmaxの設定を負荷の消費電力の確率分布を元に算出することで、通常時と断線時の判定精度を高めることができ、アラーム数を減らすことが可能となる。伝送設備のコスト低減や混雑緩和が可能となる効果がある。また、系統監視を担当する監視員の監視作業や断線確認などの作業負荷低減につながる効果がある。

図５は、検針装置５０の構成を説明する図である。各需要家の負荷３４は低圧配電線路の引き込み線３６から電力の供給を受ける。検針装置５０は測定装置５２と通信装置５１で構成される。なお集計センター４１にも通信装置５１と同等の機能が内蔵されている。例えば、伝送手段（通信手段）４０はＩＥＥＥ８０２−３準拠のＬＡＮであり、通信装置５１，中継器３５及び集計センター４１の間通信が可能なように構成される。もちろんインターネットや無線ＬＡＮ等の他の通信プロトコルであっても良いのはもちろんである。測定装置５２は、電圧測定装置５４で端子電圧を、電流測定装置５３で電流を測定し、測定した電圧および電流から電力量Ｐを計算する。通信装置５１は、測定装置５２より電力量Ｐの情報を受け取り、伝送手段（伝送線路）４０を介して中継器３５または集計センター（集計装置）４１に伝送する。また、通信装置５１は引き込み線３６の電圧を電圧測定装置５５によって測定し、その電圧値Ｖを伝送手段（伝送線路）４０を介して中継器３５または集計センター（集計装置）４１に伝送する場合もある。また、通信装置５１は、断線検出アラームの発生機能を持ち、図４で説明したような判定基準に従って、断線検出アラームを伝送手段（伝送線路）４０を介して中継器３５または集計センター（集計装置）４１に伝送する。このような構成とすることで、通信装置５１は断線検出アラームを発生することが可能となる。通信装置５１は測定装置５２から電力量情報を通信手段によって受け取っても良いし、測定装置のメータ表示値をカメラと画像処理機能によって読みとっても良い。

通信装置５１と測定装置５２を分けることで、既存の検針端末５２に通信装置５１を付加することで断線検出を可能とすることができる効果がある。

図６は通信装置５１の処理機能の構成を示した説明図である。コンピュータ（ＣＰＵ）１１，通信手段Ａ１２，通信手段Ｂ１３，ＲＡＭ１４，各種データベース（断線閾値データ１５，プログラムデータ１６）がバス線１７に接続されている。コンピュータ（ＣＰＵ）１１は、計算プログラムを実行して電力量や電圧値が断線閾値範囲内にあるかどうかの判定や、断線閾値の更新を行う。ＲＡＭ１４は通信送受信データ（電力量，電圧，閾値データ）の一次保存，断線判定結果データを一旦格納するメモリーであり、ＣＰＵ１１によって通信手段Ａより電力量や電圧値や断線閾値情報を受け取り、断線判定結果を生成して通信手段Ｂ１３に渡す。断線閾値データ１５には、断線判定に用いる閾値データ（各時間毎の電力上下限を表すＰmaxｔ，Ｐminｔ、各時間毎の電圧上下限を表すＶmaxｔ，Ｖminｔ）を格納する。また、プログラムデータ１６には断線検出プログラムを格納する。このプログラムは、必要に応じてＣＰＵ１１に読み出され、計算実行される。

図７は、断線検出プログラムの処理フローについて示したものである。ここでは、電力量の測定データから断線を判定する処理および判定に用いる閾値情報を授受する処理について示す。まず始に、受信信号が電気量信号であればステップS７０１に分岐し、閾値変更信号であればステップS７０５に分岐する。テップＳ７０１では、電力量情報受信を待っている処理を行い、電力量を受信するとステップＳ７０２に処理を移す。ステップＳ７０２では受信した値が電力値（例えばｋＷ値）の場合、規定時刻ｔの間の電力の積算を行い、電力量Ｐｔ（例えばｋＷｈ）に変換する処理を行う。ステップＳ７０３では、電力量Ｐｔが閾値の範囲であるかどうか判定を行う。Ｐminｔ＜Ｐｔ＜Ｐmaxｔであれば、ステップＳ７０４に進み、断線アラームを中継器３５または集計センター４１に送る。閾値範囲外であれば、ステップＳ７０１に戻る。一方で、ステップＳ７０５では、閾値変更信号受診待ち処理を行う。閾値変更信号を受診するとステップＳ７０６に進み、断線閾値データベース１５のＰmaxｔ，Ｐminｔを変更する。なお、図７のフローは所定時間が経過すると終了し、その後、再度、Ｓｔａｒｔから始まる。

図８は、断線検出プログラムの処理フローについて示したものである。ここでは、電圧の測定データから断線を判定する処理および判定に用いる閾値情報を授受する処理について示す。まず始めに受信信号が電圧信号であればステップＳ８０１に分岐し、閾値変更信号であればステップＳ８０５に分岐する。ステップＳ８０１では、電圧情報受信を待っている処理を行い、電圧情報を受信するとステップＳ８０２に処理を移す。ステップＳ８０２では規定時刻ｔの間の電圧代表値の算出を行い（例えば平均値を算出し代表値とするなど）、電圧代表値Ｖｔ（を求める処理を行う。ステップＳ８０３では、電圧代表値Ｖｔが閾値の範囲であるかどうか判定を行う。Ｖminｔ＜Ｖｔ＜Ｖmaxｔであれば、ステップＳ８０４に進み、断線アラームを中継器３５または集計センター４１に送る。閾値範囲外であれば、ステップＳ８０１に戻る。一方で、ステップＳ８０５では、閾値変更信号受診待ち処理を行う。閾値変更信号を受診するとステップＳ８０６に進み、断線閾値データベース１５のＶmaxｔ，Ｖminｔを変更する。なお、図８のフローは所定時間が経過するに終了し、その後、再度、Ｓｔａｒｔから始まる。

図９は断線箇所判定装置４２の処理機能の構成を示した説明図である。コンピュータ（ＣＰＵ）２１，通信手段２２，ＲＡＭ２３，各種データベース（断線区間判定テーブルデータ２４，アラーム属性データ２５，プログラムデータ２６）がバス線２７に接続されている。コンピュータ（ＣＰＵ）２１は、計算プログラムを実行して断線箇所や断線相の特定を行う。ＲＡＭ２３は通信送受信データ（断線アラーム）の一次保存、断線判定結果データを一旦格納するメモリーであり、ＣＰＵ２１によって通信手段２２より断線アラーム情報を受け取り、断線箇所判定結果を生成してＲＡＭ２３に格納する。断線区間判定テーブルデータ２４には、断線アラームの有無とアラーム発生があった高圧系統区間３８と、アラーム発生があった検針装置５０の属する変圧器３２が接続される相の組合せから、断線を判定するための参照テーブルである断線区間判定テーブルを格納する。また、アラーム属性データには、断線区間判定テーブルを作成するために必要な情報、例えば検針装置５０と負荷３４（需要家）と変圧器３２の対応データベースや、変圧器３２とそれが接続される高圧系統の接続相の対応データベースなどを格納する。また、プログラムデータ２６には断線判定処理プログラムを格納する。このプログラムは、必要に応じてＣＰＵ１１に読み出され、計算実行される。

図１０は、断線判定処理プログラムの処理フローについて示したものである。ステップＳ１００１では、まず断線区間判定テーブルをデータベースより読み込む。ステップＳ１００２では、断線アラームの発生を待っている処理を行う。断線アラームが発生した場合、ステップＳ１００３でまず断線アラームが発生した検針装置５０（需要家）が属する変圧器３２（以下アラーム変圧器）を特定する。次にステップＳ１００４でアラーム変圧器の接続相で最も配電用変電所側の変圧器を特定する。次に、ステップＳ１００５で断線区間判定テーブルに条件を照らし合わせることにより断線箇所候補を抽出する。次にステップＳ１００６で各相毎に断線の可能性の大きい区間または断線可能性が中程度の区間および相を抽出し、断線箇所と判定する。アラーム変圧器が１箇所の場合は、低圧系統の断線と判定する（ステップＳ１００７）。ステップＳ１００８では、断線箇所候補を表示装置を介してユーザに表示する。

図１１に断線区間テーブルの例を示す。ＵＶ相に関するテーブル２５１では、区間２のように高圧配電系統３００のＵ相，Ｖ相から低圧配電系統３２０の単相が形成されているものに対しており、各区間のＵ，Ｖ，Ｗ相と、断線アラームが発生したアラーム変圧器の番号（Ｔｒ．Ｎo.）の組合せに対し、断線の可能性を示している。ここで、Ｔｒ．Ｎo.はアラーム変圧器のうち、最も配電用変電所側に位置する変圧器の番号、○は断線可能性大、△は断線可能性中程度、×は断線可能性小、−は不明を表す。

ＵＷ相に関するテーブル２５２では、区間１ないし区間３のように高圧配電系統３００のＶ相とＷ相から低圧配電系統３２０の単相が形成されているものに対している。アラーム変圧器に該当する行をに対して、断線可能性のある区間および相を見つけることで、断線発生区間および相と、断線可能性の確度を把握することが可能となる。すなわち、検針装置５０からの断線アラームをテーブル２５１及びテーブル２５２に照らし合わせ、その結果でアンド（論理積）をとれば断線箇所あるいは断線可能性大の領域が特定できる。

図１２は、断線個所判定装置４２の別の実現方法を示す。配電系統において、断線点より末端側に太陽光発電などの分散型電源が接続されている場合に、断線発生時にも系統の電圧が分散型電源によって維持される場合が発生する。その場合、系統の各相の電圧が低下しないなど電気的な変化が小さいことで、確実に断線であると判定することが困難になる場合がある。そのような場合、断線個所判定装置４２から、系統に設置されているＳＶＲやＳＶＣのような電圧制御装置３４０を動作させて電圧状態を変化させて系統の潮流を変化させたり、太陽光発電装置３５０の出力を変化させるかもしくは停止させて潮流を変化させることで、断線判定をより確実にすることが可能となる。

以下、図１２を用いて詳細に説明する。情報を断線ケースシミュレーション部３３３は、系統構成データベース３３１と検針装置所属データベース３３２のデータを参照可能な構成とする。断線ケースシミュレーション部３３３のシミュレーション結果は断線区間判定テーブルデータ２４に格納される。断線区間判定テーブルデータ２４のデータは、断線判定部３３６から参照可能とする。また、天候情報データベース３３４に格納されたリアルタイムの日射情報は断線判定部３３６から参照可能とする。開閉器センサ情報収集装置３３５からのアラーム信号は断線判定部３３６に送られる。また集計センター４１からのアラーム信号も断線判定部３３６に送られる。断線判定部３３６は配電系統に設置された電圧制御装置３４０や太陽光発電装置３５０に制御指令を送る。また、断線判定部３３６の判定結果は、断線箇所表示装置（判定結果表示装置）４３に送られる。

系統構成データベース３３１には、系統の各区間の接続関係や線路インピーダンスや各区間の変圧器３２に接続される負荷の大きさなど、系統解析に必要な情報が格納される。検針装置所属データベース３３２には変圧器３２に接続される端末グループ（検針装置）３６がどれであるかなどの対応関係が格納される。断線ケースシミュレーション部３３３では、これらのデータベースを元にした配電系統解析モデルの回路シミュレーションを行うことで、各区間の各相で断線が発生した各々の場合に対して、各相間電圧値を計算する。なお、配電系統解析は例えばＥＭＴＰ（Electro Magnetic Transients Program）やＡＴＰ（Alternative Transients Program）など一般的に用いられている系統解析プログラムを利用することで可能となる。計算された相間電圧から、端末グループ（各検針装置）３７がアラームを発生するか否かを決定する。すなわち、端末グループ（各検針装置）３７毎に設定された閾値よりも、端末グループ（各検針装置）３７が接続された負荷３４の接続される変圧器３２が設置されている配電系統の相間の電圧が低ければ、端末グループ（各検針装置）３７からアラームが発生されるものとする。このように計算された断線点とその時の端末グループ（各検針装置）３７からのアラーム有無の組合せは、断線区間判定テーブルデータ２４にセットされる。断線判定部３３６は集計センター４１から端末グループ（各検針装置）３７からのアラームを受け取り、断線区間判定テーブルデータ２４と照合して断線点候補（断線個所，断線区間）を抽出し、断線箇所表示装置（判定結果表示装置）４３にその結果を表示する。また、アラームを受け取って断線区間判定データテーブルデータ２４と照合しても、該当する断線パターンが存在しない場合、ＳＶＲやＳＶＣのような電圧制御装置３４０に制御量変更指令（例えば、ＳＶＲであればタップ変更指令、ＳＶＣであれば無効電力出力変更指令）を与えて、系統の電圧状態を変化させて系統の潮流を変化させたり、太陽光発電装置３５０に出力量変化指令を与えるｔか、停止指令を与えて発電量を変更させて潮流を変化させる。系統状態が変わることによって、端末グループ（各検針装置）３７からのアラームパターンが変わった場合、再度断線判定を行う。このとき、天候情報データベース３３４より日射のある地域の太陽光発電装置３５０のみに制御指令を送る。断線判定部３３６は、集計センター４１からのアラーム信号の他に、開閉器センサ情報収集装置３３５からのアラーム信号によっても断線判定を開始する。開閉器センサ情報収集装置３３５は、開閉器に流れる電流の向きが反転したり、単位時間の電流変化量が一定値以上の場合に、断線の可能性があるとしてアラームを発生する。

以上のような機能により、断線点より末端側に太陽光発電などの分散型電源が接続されている場合にも、確実に断線を検出することが可能となる効果がある。

なお、本発明で、消費電力量に基づいて断線検出を行う理由は、需要家に設置される検針装置（需要家の消費電力量を含む電気情報を収集する装置）の電力情報は、消費電力量（Ｗｈ）のみである場合が想定されるためであり、これによって消費電力量のみ出力する検針端末であっても、断線判定，断線個所判定を可能とする効果がある。

また、配電系統では、断線した配電線の個所と、消費電力量の関係は単純にはわからないのが一般的である。断線した線路の末端側でも、電力が供給される場合が普通に存在する。そのため、各検針装置の消費電力の変化や、変化した検針装置の配置状況から、断線可能性のある配電線エリアを特定することを可能とする効果がある。

また、本発明には、停電（開閉器開放による、三相とも電圧印加されない状態）との違いを判定可能である効果がある。停電では、停電エリアの各需要家の消費電力は必ず０（Ｗ）となる。一方で、断線の場合は、通常の消費と大差ない需要家、電圧が大きく低下するので定インピーダンス負荷（白熱電球など）のみが動作して消費電力が０ではないにしろ通常より著しく低下する需要家、ほぼ０となる需要家、が混在する状況となる。停電となる単位の配電区間の中に、上記需要家が混在している場合は、停電ではなく断線を疑うことを可能とする効果がある。

本発明中の閾値の範囲の設定については、どの値にするのが適切かは、配電線の各区間（開閉器で区切られた区間）の負荷の特性によって異なるため、各需要家の最低負荷の実績値より小さく、０％でない値とすればよい。または、パラメータチューニングによって、大きい値であれば誤検出が多く、小さい値であれば未検出となる場合が多くなため、まず各需要家の平均消費電力量の５０％としておき、実運用の中で誤検出との兼ね合いで小さくしていけばよい。

また、本発明の判定閾値設定装置と断線箇所判定装置との関係は、判定閾値設定装置は各需要家毎の消費電力量の低下程度に応じてアラームを出す閾値を決定し、各端末や中継器に閾値を設定する装置である。ここの閾値は、過去の各需要家の消費電力実績値を元に決定すればよい。

また、本発明の中継器については、中継器でいくつかの需要家の情報（アラームなど）を見比べることで、中央に送るアラームを決定する機能を持たせている。例えば、すべての需要家の消費電力が０であれば、「停電もしくは２相以上の断線」、と判断してそのアラームを中央に送る。中継器が柱上変圧器につながるすべての需要家からの信号を中継しているならば、低圧線路の断線の場合判断可能なものもあり、その場合「低圧線路の断線」としてアラームを送ればよい。このように中継器でアラームを取捨選択したりまとめることで中継器からセンター側の通信量を削減できる効果がある。

一般家庭などの需要家の電力量計の測定値を元に、高圧および低圧配電系統の断線発生有無および断線発生箇所を判定する断線検出機能として活用することができる。また、災害時に断線有無を近隣住民に警告する緊急情報提供システム、断線を見つけた人からのコールセンターへの情報提供と合わせて断線箇所を特定するコールセンター支援システム、断線を考慮して停電区間を決定する配電自動化システムの機能として活用することが可能となる。

以上説明したとおり、本実施例の特徴をまとめると、各需要家に設置した検針装置５０で断線を検出する機構とすることで、従来は系統に設置されたセンサよりも配電用変電所側の断線しか判定することができなかったものが、低圧系統を含む配電線の多くの地点の断線を検出することが可能となる。

また、検針装置５０で、消費電力量または端子電圧が閾値内に入った場合に断線アラームを発生することで、消費電力量または端子電圧を集計センター４１で監視する場合に比べて、断線検出に必要な情報伝送量を低減し、伝送手段４０の設備コスト低減、伝送手段（通信手段）４０の伝送路の混雑緩和が可能となる。また、検針装置５０の計測機能を、電力料金算定のための電力量計の情報と共通とすることが可能であり、検針装置のコスト低減が可能となる。また、伝送手段を電力量自動検針インフラと共通とすることで、伝送手段の設備コストを低減できる。また、検針装置５０からのアラームを一端中継器３５で集計することで、中継器３５と集計センター４１の間の伝送情報量を低減し、伝送手段の設備コスト低減、伝送手段（通信手段）４０の伝送路の混雑緩和が可能となる。

また、断線を停電と区別して判定することで、アラーム数を減らすことが可能となる。また、Ｐmaxの設定を負荷の消費電力の確率分布を元に算出することで、通常時と断線時の判定精度を高めることができ、アラーム数を減らすことが可能となる。伝送設備のコスト低減や混雑緩和が可能となる効果がある。また、系統監視を担当する監視員の監視作業や断線確認などの作業負荷低減につながる。

また、通信装置と測定装置を分けることで、既存の検針端末に通信装置を付加することで断線検出を可能とすることができる。

１０ 中央制御装置
３０ 配電用変電所
３１ 配電線路
３２ 変圧器
３３ 低圧線路
３４ 負荷（需要家）
３５ 中継器
３６ 引き込み線
３７ 端末グループ
３８ 高圧系統区間
４０ 伝送手段
４１ 集計センター
４２ 断線箇所判定装置
４３ 断線箇所表示装置
４４ 判定閾値設定装置
４８，４９ 断線地点
５０ 検針装置
３００ 高圧配電系統
３２０ 低圧配電系統
３３１ 系統構成データベース
３３２ 検針装置所属データベース
３３３ 断線ケースシミュレーション部
３３４ 天候情報データベース
３３５ 開閉器センサ情報収集装置
３３６ 断線判定部
３４０ 電圧制御装置
３５０ 太陽光発電装置

Claims (18)

1. 高圧系統と、前記高圧系統から複数の変圧器を介して接続される前記変圧器の各々に対応する低圧系統とで構成される配電系統における断線箇所或いは領域を特定する配電系統断線検出装置において、前記変圧器に対応する低圧系統の各々で需要家の負荷で消費される電力或いは需要家で受電される電圧に係る情報に基づいて前記電力或いは前記電圧が所定範囲でない場合に異常である旨を示す情報を生成する端末と、前記異常である旨を示す情報を集計する集計手段と、前記需要家において所定の時間帯における平均的な消費電力量の５０％以下で０％より大きい消費電力量を前記範囲としての閾値として設定する判定閾値設定手段と、前記各々の電圧或いは電力に係る情報に基づいて前記断線箇所或いは断線領域を特定する断線箇所判定手段を有することを特徴とする配電系統断線検出装置。
2. 請求項１において、前記高圧系統は三相であり、前記低圧系統は単相であることを特徴とする配電系統断線検出装置。
3. 請求項１において、前記所定範囲は可変であることを特徴とする配電系統断線検出装置。
4. 請求項３において、前記所定範囲は時刻と共に変化することを特徴とする配電系統断線検出装置。
5. 請求項４において、前記所定範囲は過去の実績から統計処理によって得られることを特徴とする配電系統断線検出装置。
6. 請求項１において、前記判定閾値設定装置は、前記電力或いは前記電圧の過去の実績に応じて前記範囲を決めて、前記端末に、前記範囲を送信することを特徴とする配電系統断線検出装置。
7. 請求項１において、断線箇所或いは領域に応じて発生する電気的な事象を格納する判定テーブルを有し、前記断線箇所或いは領域は、前記各々の電圧或いは電力に係る情報を前記判定テーブルに照らしあわせて特定されることを特徴とする配電系統断線検出装置。
8. 請求項１において、前記判定テーブルのデータを系統構成データベースおよび検針装置所属データベースの情報をもとに系統解析によって作成する断線ケースシミュレーション部を有することを特徴とする配電系統断線検出装置。
9. 請求項１において、前記系統以外から供給される電力にも基づいて、前記断線箇所或いは領域を特定することを特徴とする配電系統断線検出装置。
10. 請求項９において、前記系統以外から供給される電力は、太陽光或いは風力をエネルギー源として生成されることを特徴とする配電系統断線検出装置。
11. 請求項１において、前記断線箇所或いは断線領域は、前記高圧系統と前記低圧系統のうちから特定されることを特徴とする配電系統断線検出装置。
12. 請求項１において、定インピーダンス負荷と定電力負荷とが混在する需要家に設置された検針装置によって前記電力或いは前記電圧が検出されることを特徴とする配電系統断線検出装置。
13. 請求項１において、前記検出される断線箇所或いは断線領域として、断線区間または断線相であることを特徴とする配電系統断線検出装置。
14. 高圧系統と、前記高圧系統から複数の変圧器を介して接続される前記変圧器の各々に対応する低圧系統とで構成される配電系統における断線箇所或いは領域を特定する配電系統断線検出システムにおいて、前記変圧器に対応する低圧系統の各々で需要家の負荷で消費される電力或いは需要家で受電される電圧に係る情報に基づいて前記電力或いは前記電圧が所定範囲でない場合に異常である旨を示す情報を生成する端末と、前記異常である旨を示す情報を集計する集計手段と、前記需要家において所定の時間帯における平均的な消費電力量の５０％以下で０％より大きい消費電力量を前記範囲としての閾値として設定する判定閾値設定手段と、前記情報に基づいて前記断線箇所或いは断線領域を特定する断線箇所判定装置を有することを特徴とする配電系統断線検出システム。
15. 高圧系統と、前記高圧系統から複数の変圧器を介して接続される前記変圧器の各々に対応する低圧系統とで構成される配電系統における断線箇所或いは領域を特定する配電系統断線検出方法であって、前記変圧器に対応する低圧系統の各々で需要家の負荷で消費される電力或いは需要家で受電される電圧に係る情報に基づいて前記電力或いは前記電圧が所定範囲でない場合に異常である旨を示す情報を生成及び集計し、前記需要家において所定の時間帯における平均的な消費電力量の５０％以下で０％より大きい消費電力量を前記範囲としての閾値として設定し、前記情報に基づいて前記断線箇所或いは断線領域を特定することを特徴とする配電系統断線検出方法。
16. 高圧系統と、前記高圧系統から複数の変圧器を介して接続される前記変圧器の各々に対応する低圧系統とで構成される配電系統における制御装置において、前記変圧器に対応する低圧系統の各々で需要家の負荷で消費される電力或いは需要家で受電される電圧に係る情報を集める集計手段と、前記各々の電圧或いは電力に係る情報に基づいて断線箇所或いは断線領域を特定する断線箇所判定を行う断線箇所判定手段と、前記断線箇所判定に基づいて前記高圧系統或いは前記低圧系統に設置されている電圧制御装置または分散型電源に制御量変更指令を送る指令手段を有することを特徴とする制御装置。
17. 請求項１６記載の制御装置と連系し、前記低圧系統で需要家の負荷で消費される電力を検針する検針装置において、前記需要家の負荷で消費される電力或いは需要家で受電される電圧に基づいて前記高圧系統あるいは前記低圧系統のいずれかの箇所或いは領域で断線が発生したことを示すアラーム情報を生成することを特徴とする検針装置。
18. 請求項１６記載の制御装置と連系し、所定の情報を転送する中継装置において、前記低圧系統で需要家の負荷で消費される電力を検針すると共に前記需要家の負荷で消費される電力或いは需要家で受電される電圧に係る情報を検出する検針装置と、断線箇所或いは断線領域を特定する断線箇所判定装置との間の送受信を制御することを特徴とする中継装置。

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