JP5485344B2

JP5485344B2 - 監視装置、監視システム

Info

Publication number: JP5485344B2
Application number: JP2012179511A
Authority: JP
Inventors: 將典大矢; 浩一八田
Original assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Current assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Priority date: 2012-08-13
Filing date: 2012-08-13
Publication date: 2014-05-07
Anticipated expiration: 2032-08-13
Also published as: JP2014039375A

Description

本発明は、監視装置、監視システムに関する。

配電線の電圧を所定の範囲内に維持するには、配電系統における電圧や負荷等の分布を高い精度で把握する必要がある。これに関して、近年は系統電気量（電圧，電流，力率など）を計測する計測器を内蔵する計測器内蔵型の開閉器などの導入が進んでおり、この系統電気量の計測値を活用した系統状態推定手法が開発されている。（例えば、特許文献１，２参照）。

特開２０１０−６８６０４号公報特開２０１０−２６３７５４号公報

ところで、近年では、数多くの自然エネルギー（例えば、太陽光）による発電設備が、配電線に接続されている。このような発電設備の発電量は短時間で変化するため、配電線の系統電気量も短時間で変化してしまう。また，電気使用量も短時間で変化してしまうことがあり、これによっても系統電気量は短時間で変化してしまう。したがって、配電線に設けられた複数の監視装置を順次動作させ、各地点での系統電気量を異なるタイミングで取得した場合、配電線の電圧・負荷分布等を精度良く把握することは難しい。

本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、同じタイミングで計測された配電線の複数の地点での系統電気量を、親局に送信することができる監視装置を提供する。

上記目的を達成するため、本発明の一つの側面に係る、電力系統に配設された電力線の複数の地点のそれぞれの系統電気量を計測する複数の計測器のそれぞれに対応して配置される監視装置は、前記複数の地点より上流側の前記電力線に対して所定の信号を出力する信号発生装置が前記所定の信号を出力したか否かを、対応する前記計測器の計測結果に基づいて検出する検出部と、前記信号発生装置が前記所定の信号を出力したことを前記検出部が検出すると、対応する前記計測器の計測結果を取得する取得部と、前記取得部が取得した前記計測結果を、子局である前記監視装置の親局に送信する送信部と、を備え、前記電力線は、三相交流電圧のそれぞれが印加される第１〜第３配線を含み、前記複数の計測器は、前記複数の地点のそれぞれにおける前記第１〜第３配線の系統電気量を計測し、前記信号発生装置は、前記親局からの指示に基づいて、前記複数の地点より上流側の前記第１配線に対し前記所定の信号を出力し、前記検出部は、前記信号発生装置が前記所定の信号を出力したか否かを、対応する前記計測器が計測する前記第１配線の電圧に基づいて検出し、前記取得部は、前記信号発生装置が前記所定の信号を出力したことを前記検出部が検出すると、対応する前記計測器が計測する前記第１〜第３配線の系統電気量を取得する。

同じタイミングで計測された配電線の複数の地点での系統電気量を、親局に送信することができる監視装置を提供することができる。

本発明の一実施形態である遠隔監視制御システム３５が設けられた電力系統１０の概要を示す図である。開閉器３０及び子局５０の詳細を示す図である。信号Ｓ１が重畳された交流電圧Ｖａの波形の一例を示す図である。ＣＰＵ１０２に実現される機能ブロックの一例を示す図である。配電線２２の各地点の系統電気量が取得され、送信される際の処理の一例を示すフローチャートである。

本明細書および添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。
図１は、本発明の一実施形態である遠隔監視制御システム３５が設けられた電力系統１０の概要を示す図である。

電力系統１０には、母線２０，２１、配電線２２，２３、遮断器（ＣＢ：Circuit Breaker）２４〜２７、開閉器３０〜３２、及び遠隔監視制御システム３５が設けられている。

母線２０，２１のそれぞれは、電気所Ａ，Ｂに設けられ、配電線２２，２３（電力線）は、母線２０と母線２１との間を接続する。なお、母線２０，２１の夫々は３本の母線を含み、配電線２２，２３の夫々は、３本の配電線を含むが、ここでは便宜上１本の線で記載している。

遮断器２４は、母線２０と配電線２２との間に設けられ、遮断器２５は、母線２１と配電線２２との間に設けられている。また、遮断器２６は、母線２０と配電線２３との間に設けられ、遮断器２７は、母線２１と配電線２２との間に設けられている。そして、遮断器２４〜２７は、例えば、地絡事故等を検出する継電器（不図示）からの指示や、制御所Ｃに設けられた親局５５からの指示に基づいて、投入または遮断される。

図２は、電力系統１０の一部のブロックの詳細を示す図である。なお、配電線２２ａ（第１配線），配電線２２ｂ（第２配線），配電線２２ｃ（第３配線）には、三相交流電圧Ｖａ〜Ｖｃのそれぞれが印加される。また、図２においては、遮断器２５や開閉器３１等は適宜省略されている。

開閉器３０〜３２は、計測機能が付加された開閉器であり、配電線２２に流れる電流を遮断可能に配電線２２の各地点に取り付けられている。なお、配電線２３にも、配電線２２の開閉器３０〜３２と同様の開閉器（不図示）が設けられているが、ここでは省略している。

開閉器３０は、図２に示すように、計測器８０ａ〜８０ｃ、およびスイッチ８１を含んで構成される。

計測器８０ａ〜８０ｃは、配電線２２ａ〜２２ｃにおいて、開閉器３０が設置された地点の電圧、電流などを計測する。なお、計測器８０ａ〜８０ｃのそれぞれは、計器用変成器、計器用変流器等を含んで構成される。なお，計測器のなかには，零相変流器のように，配電線２２ａ〜２２ｃについて一括で構成されるものもある（不図示）。

スイッチ８１は、子局５０からの指示に応じて、入り状態、切り状態が変化する。そして、スイッチ８１が切り状態となると、配電線２２ａ〜２２ｃの電流は遮断される。なお、開閉器３１，３２も開閉器３０と同様である。したがって、開閉器３１，３２には、それぞれが設けられた地点の電圧等を計測可能な計測器が含まれている。

遠隔監視制御システム３５（監視システム）は、配電線２２，２３における各地点の電圧、電流、力率を監視するとともに、遮断器２４〜２７、開閉器３０〜３２を制御するシステムである。

＝＝遠隔監視制御システム３５の詳細＝＝
遠隔監視制御システム３５は、信号発生装置４０，４１、子局５０〜５２、親局５５、及び通信回線６０を含んで構成される。

信号発生装置４０は、配電線２２ａにおいて、開閉器３０〜３２の上流側に設けられており、通信回線６０を介して送信される親局５５からの指示に基づいて、配電線２２ａに対して所定の信号を出力する。具体的には、信号発生装置４０は、図３に示すように、電力系統１０の系統周波数（５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ）で変化する配電線２２ａの交流電圧Ｖａに対し、所定の周波数ｆｓ（例えば、系統周波数の２．５倍の周波数）の信号Ｓ１（交流電圧）を重畳させる。図３に示した例では、信号発生装置４０は、時刻ｔ０から時刻ｔ１の期間（例えば、交流電圧Ｖａの２周期の期間）において、信号Ｓ１を出力している。なお、信号発生装置４０は、例えば注入変圧器を用いて信号Ｓ１を交流電圧Ｖａに重畳する。また、配電線２３に設けられた信号発生装置４１も、信号発生装置４０と同様である。

子局５０（監視装置）は、通信回線６０を介して送信される親局５５からの指示に基づいて、開閉器３０の状態を制御するテレコン装置である。また、子局５０は、計測器８０ａの計測結果に基づいて、周波数ｆｓの信号Ｓ１を検出すると、計測器８０ａ〜８０ｃの計測結果を取得し、親局５５に送信する。子局５０は、計測装置１００、記憶装置１０１、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０２、リレー１０３、及び通信ＩＦ（Interface）１０４を含んで構成される。

計測装置１００は、計測器８０ａ〜８０ｃの計測結果（電圧、電流等）から力率等を算定するとともに，これらをデジタル化し、記憶装置１０１に格納する。さらに、計測装置１００は、計測結果をＣＰＵ１０３に出力する。

ＣＰＵ１０２は、記憶装置１０１に格納されたプログラムを実行することにより、子局５０を統括制御し、子局５０における様々な機能を実現する。

リレー１０３は、ＣＰＵ１０２からの指示に基づいて、スイッチ８１の状態を変化させる。

通信ＩＦ１０４は、通信回線６０を介して子局５０と親局５５との間で各種情報、指示のやりとりを行うためのインタフェース装置である。

子局５１，５２は、親局５５からの指示に基づいて、開閉器３１，３２の状態を制御する。さらに、子局５１，５２は、周波数ｆｓの信号Ｓ１を検出すると、開閉器３１，３２の各地点における計測結果を取得し、親局５５に送信する。なお、子局５１，５２の詳細は、子局５０と同様であるため、ここでは詳細な説明は省略する。

親局５５は、通信回線６０を介して遮断器２４〜２７、子局５０〜５２、及び信号発生装置４０，４１に対し各種指示を送信するテレコン装置である。さらに、親局５５は、子局５０〜５２から各地点の電圧等の情報を取得する。

＝＝ＣＰＵ１０３に実現される機能ブロックの一例について＝＝
図４は、子局５０が、計測器８０ａ〜８０ｃの計測結果を取得し、親局５５に送信する際に、ＣＰＵ１０３に実現される機能ブロックの一例を示す図である。なお、子局５１，５２に含まれるＣＰＵ（不図示）にも、図４と同様の機能ブロックが実現される。

ＣＰＵ１０３は、検出部２００、取得部２０１、記憶部２０２、送信部２０３、及び制御部２０４を含んで構成されている。

検出部２００は、計測装置１００を介して出力される計測器８０ａの計測結果に基づいて、信号発生装置４０から信号Ｓ１が出力されたか否かを検出する。具体的には、検出部２００は、計測器８０ａで計測された配電線２２ａの電圧の周波数を解析し、周波数ｆｓの成分のレベル（パワー）が所定以上ある場合、信号Ｓ１が出力されたことを検出する。

取得部２０１は、検出部２００が信号Ｓ１を検出すると、計測器８０から出力される電圧、電流、及び力率を取得し、データＤ１として記憶部２０２に格納する。

送信部２０３は、親局５５からの指示に基づいて、記憶部２０２に格納されたデータＤ１を親局５５に送信する。

制御部２０４は、親局５５からの指示に基づいて、スイッチ８１の状態が変化するよう、リレー１０３を制御する。

＝＝計測値送信処理の一例＝＝
図５は、子局５０〜５２が配電線２２の各地点の系統電気量を取得し、親局５５に送信する際に各子局で実行される処理の一例を示すフローチャートである。

ここでは、各子局のＣＰＵが図４で示した機能ブロックを実現するよう、親局５５は、各子局に対して所定の指示を送信していることとする。また、親局５５は、信号発生装置４０が信号Ｓ１を出力する指示を送信している。

まず、検出部２００は、対応する計測器（例えば、子局５０に対応する計測器は、計測器８０）が計測した配電線２２ａの電圧を解析し、信号Ｓ１が出力されたか否かを検出する（Ｓ１００）。そして、検出部２００が信号Ｓ１を検出した場合（Ｓ１００：ＹＥＳ）、取得部２０１は、対応する計測器で計測された配電線２２の電圧、電流、力率を取得し、記憶部２０２にデータＤ１として格納する（Ｓ１０１）。また、送信部２０３は、親局５５から、データＤ１の送信指示が有ると（Ｓ１０２：ＹＥＳ）、計測結果を示すデータＤ１を親局５５に送信する（Ｓ１０３）。

以上、本発明の一実施形態である遠隔監視制御システム３５について説明した。子局５０〜５２は、信号Ｓ１を検出すると、配電線２２の各地点における電圧等を取得する。そして、子局５０〜５２は、親局５５からの送信指示に応じて、取得した電圧等のデータを順次親局５５に送信する。つまり、子局５０〜５２は、同じタイミング（同時刻）で計測された配電線２２の複数の地点での電圧等を、親局５５に送信することができる。このため、制御所Ｃにおける作業者は、配電線２２の電圧・負荷分布を高い精度で把握することが可能となる。

また、子局５０〜５２が検出する信号としては、一般的な電力線通信（ＰＬＣ：Power Line Communication）に用いられる信号でも良い。しかしながら、一般的な電力線通信では、複雑な変調方式（例えば、スペクトラム拡散変調方式）が用いられているため、使用する機器が高価になる。本実施形態では、信号Ｓ１は、周波数ｆｓの信号であるため、安価な構成で子局５０〜５２、及び信号発生装置４０等を実現できる。

また、配電線２２においては、系統周波数の整数倍（特に奇数倍）の高調波が発生することがある。このため、信号Ｓ１の周波数ｆｓを系統周波数の整数倍とすると、検出部２００が誤って信号Ｓ１を検出してしまうことがある。しかしながら、本実施形態では、信号Ｓ１の周波数ｆｓを、系統周波数の２．５倍の周波数（次数間の周波数）としている。したがって、親局５５が指示したタイミングで子局５０〜５２は各地点の系統電気量を取得することができる。

また、配電線が三相交流送電用の配電線である場合、信号発生装置４０は、３本のうちの１本の配電線にのみ信号Ｓ１を出力すればよい。

また、子局５０〜５２は、配電線２２の各地点の系統電気量を取得できるだけでなく、各地点に設けられた開閉器３０〜３２も制御することが可能である。

なお、上記実施例は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物も含まれる。

例えば、信号発生装置４０は母線２０に設けられ、信号Ｓ１を母線２０に対して出力しても良い。

１０電力系統
２０，２１母線
２２，２３配電線
２４〜２７遮断器（ＣＢ）
３０〜３２開閉器
４０，４１信号発生装置
５０〜５２子局
５５親局
６０通信回線
８０ａ〜８０ｃ計測器
８１スイッチ
１００計測装置
１０１記憶装置
１０２ＣＰＵ
１０３リレー
１０４通信ＩＦ
２００検出部
２０１取得部
２０２記憶部
２０３送信部
２０４制御部

Claims

電力系統に配設された電力線の複数の地点のそれぞれの系統電気量を計測する複数の計測器のそれぞれに対応して配置される監視装置であって、
前記複数の地点より上流側の前記電力線に対して所定の信号を出力する信号発生装置が前記所定の信号を出力したか否かを、対応する前記計測器の計測結果に基づいて検出する検出部と、
前記信号発生装置が前記所定の信号を出力したことを前記検出部が検出すると、対応する前記計測器の計測結果を取得する取得部と、
前記取得部が取得した前記計測結果を、子局である前記監視装置の親局に送信する送信部と、
を備え、
前記電力線は、
三相交流電圧のそれぞれが印加される第１〜第３配線を含み、
前記複数の計測器は、
前記複数の地点のそれぞれにおける前記第１〜第３配線の系統電気量を計測し、
前記信号発生装置は、
前記親局からの指示に基づいて、前記複数の地点より上流側の前記第１配線に対し前記所定の信号を出力し、
前記検出部は、
前記信号発生装置が前記所定の信号を出力したか否かを、対応する前記計測器が計測する前記第１配線の電圧に基づいて検出し、
前記取得部は、
前記信号発生装置が前記所定の信号を出力したことを前記検出部が検出すると、対応する前記計測器が計測する前記第１〜第３配線の系統電気量を取得すること、
を特徴とする監視装置。
請求項１に記載の監視装置であって、
前記信号発生装置は、
前記親局からの指示に基づいて、前記電力系統における所定の系統周波数とは異なる所定の周波数の信号を前記所定の信号として出力し、
前記検出部は、
対応する前記計測器で計測された系統電気量の前記所定の周波数成分に基づいて、前記信号発生装置が前記所定の信号を出力したか否かを検出すること、
を特徴とする監視装置。
請求項２に記載の監視装置であって、
前記所定の周波数は、
前記系統周波数の整数倍の周波数とは異なる周波数であること、
を特徴とする監視装置。
請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の監視装置であって、
前記電力線の前記複数の地点のそれぞれに設けられた開閉器の状態を、前記親局からの指示に基づいて制御する制御部を更に備えること、
を特徴とする監視装置。
電力系統に配設された電力線の複数の地点のそれぞれの系統電気量を計測する複数の計測器のそれぞれに対応して配置される監視装置と、
前記複数の地点より上流側の前記電力線に対して所定の信号を出力する信号発生装置と、
子局である前記監視装置の親局と、
を備え、
前記監視装置は、
前記信号発生装置が前記所定の信号を出力したか否かを、対応する前記計測器の計測結果に基づいて検出する検出部と、
前記信号発生装置が前記所定の信号を出力したことを前記検出部が検出すると、対応する前記計測器の計測結果を取得する取得部と、
前記取得部が取得した前記計測結果を、前記親局に送信する送信部と、
を含み、
前記電力線は、
三相交流電圧のそれぞれが印加される第１〜第３配線を含み、
前記複数の計測器は、
前記複数の地点のそれぞれにおける前記第１〜第３配線の系統電気量を計測し、
前記信号発生装置は、
前記親局からの指示に基づいて、前記複数の地点より上流側の前記第１配線に対し前記所定の信号を出力し、
前記検出部は、
前記信号発生装置が前記所定の信号を出力したか否かを、対応する前記計測器が計測する前記第１配線の電圧に基づいて検出し、
前記取得部は、
前記信号発生装置が前記所定の信号を出力したことを前記検出部が検出すると、対応する前記計測器が計測する前記第１〜第３配線の系統電気量を取得すること、
を特徴とする監視システム。