JP5513771B2 - 同期検定システム - Google Patents

Description

この発明は、複数の交流電力系統を分離・接続する遮断器を複数台用いた同期検定システムに関する。

１９６０年代後半からの都市の過密化および電力需要の急激な伸びに呼応し、変電設備における開閉機器は空気絶縁方式からＳＦ６ガス絶縁方式へ転換し、現在は後者が主流となっている。ＳＧ６ガス絶縁方式の開閉機器はＧＩＳ（Gas Insulated Switchgear，ガス絶縁開閉装置）と呼ばれている。

この電力用ＧＩＳの遮断器の投入制御において、遮断器両側の電圧を参照して電圧振幅、位相、周波数がある設定範囲となったタイミングで遮断器を投入する同期検定システムは、電力系統に擾乱を与えることなく遮断器を投入する一般的な方法として従来から提案され、実用されている（特許文献１参照）。

従来技術では、同期検定用装置（シンクロチェックリレー）を含む同期回路を実装した盤を制御室に設置して同期検定を行ない、遮断器への投入指令信号を出力している。このような従来の同期検定システムでは、ＧＩＳ制御盤から制御室に対して遮断器両側の電圧信号を出力し、制御室からＧＩＳ制御盤に対して電圧信号が同期するタイミングに合わせて遮断器投入指令信号が出力され、その指令信号により遮断器を投入している。

また、海外の変電所向けのＧＩＳでは、ＧＩＳ制御盤に同期検定装置が実装される例もあるが、この場合でも遮断器本体と遮断器の同期検定装置は１対１の対応であり、遮断器１台に対して専用のＧＩＳ制御盤に同期検定装置が１台実装されて同期検定回路を構成していた。

図４は、従来技術による遮断器投入制御の同期検定システム構成図である。

図４で、並列２系統の主回路１００が、断路器１１１および断路器１１２をそれぞれ介して一つの遮断器１１０により接続されている。遮断器１１０は、計器用変圧器切離し装置（ＶＴ−ＩＤ）１６９を経て計器用変圧器（ＶＴ）１２５、計器用変圧器二次保護用遮断器１２６に順次接続されている。計器用変圧器二次保護用遮断器（ＭＣＣＢ）１２６はさらに、信号線２１１を経て、第１のＧＩＳ制御盤２００ａを通り、第１の制御室５００ａ内の第１の制御盤５０１ａの同期検定用電圧取り込み部に接続されている。

第１のＧＩＳ制御盤２００ａ内に補助継電器３０２、この補助継電器３０２のａ接点３０３、このａ接点で駆動される遮断器投入コイル３０１が配置されている。第１のＧＩＳ制御盤２００ａ内を通る信号線２０１、２０２は、第２のＧＩＳ制御盤２００ｂにも接続されている。

第１のＧＩＳ制御盤２００ａ内で、信号線２０１および２０２はそれぞれ接点７０１，７０２を経て信号線２１０に接続され、さらに、第１の制御室５００ａ内の第１の制御盤５０１ａの同期検定用電圧取り込み部に接続されている。

並列２系統の主回路１００の一方はさらに、計器用変圧器切離し装置１６１、計器用変圧器１２５ａ、計器用変圧器二次保護用遮断器１２６ａを経て、第２のＧＩＳ制御盤２００ｂ内で信号線２０１に接続されている。同様に、主回路１００の他方は、計器用変圧器切離し装置１６２、計器用変圧器１２６ｂ、計器用変圧器二次保護用遮断器１２６ｂを経て、第２のＧＩＳ制御盤２００ｂ内で信号線２０２に接続されている。

第２のＧＩＳ制御盤２００ｂ内には、第１のＧＩＳ制御盤２００ａと同様に、補助継電器３０２、ａ接点３０３、遮断器投入コイル３０１が配置されている。

第２のＧＩＳ制御盤２００ｂは、図４に示すように、第２の制御室５００ｂ内の第２の制御盤５０１ｂに接続されている。

計器用変圧器切離し装置１６９と計器用変圧器二次保護用遮断器１２６の閉極状態において、計器用変圧器１２５の二次電圧が、信号線２１１を通して第１の制御室５００ａへ供給される。計器用変圧器切離し装置１６１または計器用変圧器切離し装置１６２の閉極状態において、計器用変圧器１２５ａまたは計器用変圧器１２５ｂの二次電圧が、信号線２０１または信号線２０２から信号線２１０を通して第１の制御室５００ａへ供給される。第１の制御室５００ａに設けられた同期検定用装置（シンクロチェックリレー）を含む同期回路を実装した第１の制御盤５０１ａで、これらの遮断器両側の電圧を取り込み、電圧信号が同期するタイミングに合わせて遮断器投入指令信号が第１の制御室５００ａから第１のＧＩＳ制御盤２００ａへ出力され、第１のＧＩＳ制御盤２００ａに実装された補助継電器３０２を励磁し、この補助継電器３０２のａ接点３０３で遮断器投入コイル３０１を駆動することにより遮断器１１０を投入する。

同母線に接続される他の遮断器の投入においても、前記遮断器１１０と同様の構成である。

特開２００８−１５３０３７号公報

変電所の実運用状態における遮断器の投入制御は、通常、制御室に設置される制御装置からの投入指令信号により行なわれるが、これらの制御システムでは、何らかの要因によりこれら上位制御装置が故障した場合でも遮断器を正常に投入することができる構成とすることが要求される。

従来のシステムにおいてはこの点が不十分であり、ＧＩＳ現場制御盤での遮断器投入時の同期検定までは考慮されていないため、同期検定システムの故障時に遮断器を同期投入することができなかった。

さらに、近年のＧＩＳの縮小化に伴いＧＩＳ制御盤も縮小化する中で、同期検定装置を全てのＧＩＳ制御盤へ各１個ずつ収納することは物理的に困難であり且つ、大幅なコストアップとなってしまう問題がある。

本発明は、上述のような課題を解決するためになされるものであり、１台の同期検定装置で複数の遮断器を投入制御することで、高い信頼性と高い経済性を有する遮断器の同期検定システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る同期検定システムは、それぞれで複数の交流電力系統を分離・接続可能な複数の遮断器と、前記複数の遮断器のそれぞれに接続されて投入しようとする遮断器を予め選択するとともに、同期検定起動信号を出す複数の遮断器投入操作スイッチと、前記複数の遮断器のうちの一つの遮断器を投入する際に、当該一つの遮断器に対する前記同期検定起動信号と、当該一つの遮断器の両側の電圧とが入力されて、当該一つの遮断器の両側電圧の周波数と、位相と、電圧とが所定の設定範囲となったタイミングで前記一つの遮断器に対して投入指令信号を出力する、前記複数の遮断器に共通の１台の同期検定装置と、前記選択された一つの遮断器について、前記同期検定装置に前記同期検定起動信号が送られ前記選択された一つの遮断器の同期検定を行なう一方、前記複数の遮断器のうち選択されていない遮断器については、前記選択された一つの遮断器の投入動作が終了するまで前記同期検定起動信号をブロックして、前記同期検定装置に前記同期検定起動信号が送られないようにする先着優先手段と、を有する。

本発明によれば、同期検定装置用の入出力信号選択回路を設けることにより、１台の同期検定装置で複数の遮断器を投入制御することができ、それにより、高い信頼性と高い経済性を有する遮断器の同期検定システムを実現できる。

本発明に係る同期検定システムの一実施の形態の全体ブロック図。 図１のＡ部の一つの詳細拡大図。 図１のＢ部の一つの詳細拡大図。 従来の同期検定システムの全体ブロック図。

以下、本発明に係る同期検定システムの実施の形態について、図１ないし図３を参照して説明する。ここで、図４に示す従来技術と同じまたは類似の部分には共通の符号を付して重複説明は省略する。

図１は本発明に係る同期検定システムの一実施の形態の全体ブロック図であり、図２は図１のＡ部の一つの詳細拡大図、図３は図１のＢ部の一つの詳細拡大図である。

並列２系統の主回路１００は、断路器１１１および断路器１１２をそれぞれ介して一つの遮断器１１０により接続されている。遮断器１１０は、計器用変圧器切離し装置１６９を経て計器用変圧器１２５、計器用変圧器二次保護用遮断器１２６に順次接続されている。計器用変圧器二次保護用遮断器１２６はさらに、信号線８０１を経て、第１のＧＩＳ制御盤２００ａ内のａ接点２１３を経て信号線２０４に接続されている。

第１のＧＩＳ制御盤２００ａ内で、信号線２０１および２０２はそれぞれ補助接点８０２、２１２を経て、さらにａ接点２１３を経て信号線２０３に接続されている。信号線２０１および２０２は、第２のＧＩＳ制御盤２００ｂに取り込まれた母線側計器用変圧器１２５ａ、１２５ｂの二次電圧を全ＧＩＳ制御盤へ共通に渡すための信号線である。

第１のＧＩＳ制御盤２００ａ内を通る信号線２０１、２０２，２０３、２０４は、第２のＧＩＳ制御盤２００ｂにも連絡している。

第１のＧＩＳ制御盤２００ａ内に、補助継電器３０２、この補助継電器３０２のａ接点３０３、このａ接点で駆動される遮断器投入コイル３０１が配置されている。

並列２系統の主回路１００の一方はさらに、計器用変圧器切離し装置１６１、計器用変圧器１２５ａ、計器用変圧器二次保護用遮断器１２６ａを経て、第２のＧＩＳ制御盤２００ｂ内で信号線２０１に接続されている。同様に、主回路１００の他方は、計器用変圧器切離し装置１６２、計器用変圧器１２５ｂ、計器用変圧器二次保護用遮断器１２６ｂを経て、第２のＧＩＳ制御盤２００ｂ内で信号線２０２に接続されている。

図１では第１のＧＩＳ制御盤２００ａは１回線分のみを図示しているが、同様の回路が並列に接続されており、複数の遮断器１１０を対象とした同期検定システムを構成している。

同期検定装置７００は第２のＧＩＳ制御盤２００ｂのみに実装されている。

信号線２０３、２０４は、遮断器１１０両側の電圧信号を同期検定装置７００へ供給するための信号線であって、遮断器１１０を投入する場合は断路器１１１または１１２の補助接点８０２または２１２の入切状態に従い、母線電圧を示す信号線２０１または２０２のいずれかを供給する構成となっている。

信号線２０５は、同期検定起動信号を同期検定装置７００へ供給するための信号線あって、信号線２０６は、同期検定中断信号を同期検定装置７００へ供給するための信号線である。

制御電源６０１＋（プラス側）、６０１−（マイナス側）の間に、遮断器１１０の遮断器投入コイル３０１を駆動するための回路が構成されており、回路の構成要素は、遠方直接制御権切替スイッチ６１０、遮断器投入制御ＯＮ／ＯＦＦスイッチ６１１、ＧＩＳ制御盤の遮断器投入操作スイッチ６１２、同期検定用の補助継電器６１３〜６１８、遮断器１１０の遮断器投入コイル３０１、遮断器投入コイル３０１を駆動するための補助継電器３０２である。

信号線２０７＋と信号線２０７−は、いずれか１台の遮断器の同期検定が起動した時にＤＣ電源を全ＧＩＳ制御盤へ渡すための信号線である。

つぎに、本実施の形態における遮断器の同期検定システムの遮断器投入動作について説明する。

ＧＩＳ制御盤２００ａの遮断器１１０を、遮断器投入操作スイッチ６１２を用いて投入する場合、スイッチ６１０を（直接）の位置に切り替え、スイッチ６１１を「ＯＮ」にする。これにより、同期投入しようとする遮断器が選択され、補助継電器６１５、６１４が励磁される。この補助継電器６１５の励磁によりａ接点２１３が「ＯＮ」し、当該回線の遮断器１１０の両側の電圧が同期検定装置７００へ供給される。

その後、遮断器投入操作スイッチ６１２をＯＮすると、補助継電器６１３が励磁されることによりａ接点６２６が「ＯＮ」し、補助継電器６１７が励磁されることでａ接点６２７が「ＯＮ」し、信号線２０５を通して同期検定装置７００へ同期検定起動信号を入力する。

さらに、補助継電器６１５が励磁された時点でａ接点６２１が「ＯＮ」し、信号線２０７＋、２０７−へＤＣ電源が供給される。これにより、全ＧＩＳ制御盤の補助継電器６１８が励磁され、ｂ接点６２５が「ＯＦＦ」して、全ＧＩＳ制御盤の補助継電器６１７の励磁をブロックする。ただし、遮断器投入の当該制御盤については、補助継電器６１５のｂ接点６３５により、当該遮断器用回路のみ補助継電器６１８が励磁されないため、投入制御が可能となる。

これにより、当該遮断器１１０が投入完了または当該遮断器の制御権が喪失するまで、当該遮断器以外の同期検定起動信号が入力できなくなり、１台の同期検定装置７００で複数の遮断器１１０の同期検定を行なうことができる。

また、多重操作を防止する方法として、各制御盤に実装された遮断器投入制御ＯＮ／ＯＦＦスイッチ６１１に鍵付スイッチを適用し、遮断器操作時には１個の鍵のみ用いることもできる。

さらに、両方式を兼用することが可能であることは言うまでもない。

次に、同期検定装置７００が起動して、遮断器１１０が投入するまでの機能について説明する。

補助継電器６１７のａ接点６２７による同期検定装置７００への起動信号入力後、同期検定装置７００の動作がスタートし、電圧振幅、位相、周波数がある設定範囲となったタイミングで出力される投入指令信号にて遮断器１１０を投入し、遮断器投入動作完了となる。

この同期検定装置７００の動作スタートから遮断器１１０が投入完了するまでの間にスイッチ６１０またはスイッチ６１１の操作が行なわれた場合は、当該遮断器の制御権が喪失したこととみなされ、スイッチ６１０、６１１の状態を補助継電器６１４にて判別する。これにより、制御権有無を監視することが可能となり、補助継電器６１４のｂ接点６２９により、信号線２０６を通して同期検定装置７００へ同期検定中断信号を入力することができる。

この際、補助継電器６１４のａ接点６３０により補助継電器６１７の励磁を解除し、補助継電器６１７のａ接点６２７が「ＯＦＦ」することで同期検定装置７００への同期検起動信号の入力を中断している。

前述同様、同期検定装置７００の動作スタートから遮断器１１０が投入完了するまでの間に計器用変圧器切離し装置１６９、１６１、１６２、計器用変圧器二次保護用遮断器１２６、１２６ａ、１２６ｂ、補助継電器６１６を組み合わせて計器用変圧器切離し装置および計器用変圧器二次保護用遮断器の状態監視回路を構成する。それにより、計器用変圧器切離し装置または計器用変圧器二次保護用遮断器が開極の時に、補助継電器６１６のａ接点６３１により、信号線２０６を通して同期検定装置７００へ同期検定中断信号を入力することができる。この際、補助継電器６１６のｂ接点６３２により補助継電器６１７の励磁を解除し、補助継電器６１７のａ接点６２７が「ＯＦＦ」することで、同期検定装置７００への同期検定起動信号の入力を中断している。

なお、本実施の形態で示した同期検定システムは、ＧＩＳ制御盤からの遮断器投入操作の一例であり、制御室からの投入指令によるＧＩＳ制御盤での遮断器同期検定回路にも適用できる。

以上説明したように、本実施の形態では、全回線に補助継電器６１８を実装しこの補助継電器の電源用盤間渡りの信号線を設け、選択された遮断器のみの両側電圧だけを同期検定装置７００に供給する回路および、同一母線に接続された複数の遮断器の同時操作をブロックする回路を構成することにより、１台の同期検定装置７００のみで複数の遮断器１１０を投入制御することが可能である。

さらに、多重選択を防止する機能としては、遮断器投入制御ＯＮ／ＯＦＦスイッチ６１１を鍵付スイッチとし、１個の鍵で運用することにより、１台の同期検定装置７００のみで複数の遮断器１１０を投入制御することも可能であり、上述の電気的ブロック回路を併用できる。

また、計器用変圧器二次側の計器用変圧器切離し装置および計器用変圧器二次保護用遮断器の状態監視機能を付随することで、より高い信頼性を有する遮断器の同期検定システムを提供することができる。

１００ ・・・ 主回路
１１０ ・・・ 遮断器
１１１，１１２ ・・・ 断路器
１２５、１２５ａ、１２５ｂ ・・・ 計器用変圧器（ＶＴ）
１２６、１２６ａ、１２６ｂ ・・・ 計器用変圧器二次保護用遮断器（ＭＣＣＢ）
１６１、１６２、１６９ ・・・ 計器用変圧器切離し装置（ＶＴ−ＩＤ）
２００ａ，２００ｂ ・・・ ＧＩＳ制御盤
２０１〜２０６、２０７＋、２０７−、２１０，２１１ ・・・ 信号線
２１２ ・・・ 補助接点
２１３ａ ・・・ 接点
３０１ ・・・ 遮断器投入コイル
３０２ ・・・ 補助継電器
３０３ ・・・ ａ接点
５００ａ ・・・ 第１の制御室
５００ｂ ・・・ 第２の制御室
５０１ａ ・・・ 第１の制御盤
５０１ｂ ・・・ 第２の制御盤
６０１＋、６０１− ・・・ 制御電源
６１０ ・・・ 遠方直接制御権切替スイッチ
６１１ ・・・ 遮断器投入制御ＯＮ／ＯＦＦスイッチ
６１２ ・・・ 遮断器投入操作スイッチ
６１３〜６１８ ・・・ 補助継電器
６２１、６２６、６２７、６３０、６３１ ・・・ ａ接点
６２５、６２９、６３２、６３５ ・・・ ｂ接点
７００ ・・・ 同期検定装置
７０１，７０２ ・・・ 接点
８０１ ・・・ 信号線
８０２ ・・・ 補助接点

Claims (4)

1. それぞれで複数の交流電力系統を分離・接続可能な複数の遮断器と、
   前記複数の遮断器のそれぞれに接続されて投入しようとする遮断器を予め選択するとともに、同期検定起動信号を出す複数の遮断器投入操作スイッチと、
   前記複数の遮断器のうちの一つの遮断器を投入する際に、当該一つの遮断器に対する前記同期検定起動信号と、当該一つの遮断器の両側の電圧とが入力されて、当該一つの遮断器の両側電圧の周波数と、位相と、電圧とが所定の設定範囲となったタイミングで前記一つの遮断器に対して投入指令信号を出力する、前記複数の遮断器に共通の１台の同期検定装置と、
   前記選択された一つの遮断器について、前記同期検定装置に前記同期検定起動信号が送られ前記選択された一つの遮断器の同期検定を行なう一方、前記複数の遮断器のうち選択されていない遮断器については、前記選択された一つの遮断器の投入動作が終了するまで前記同期検定起動信号をブロックして、前記同期検定装置に前記同期検定起動信号が送られないようにする先着優先手段と、
   を有する同期検定システム。
2. 前記同期検定に必要な入力信号を増幅する補助継電器をさらに有し、
   前記先着優先手段は前記補助継電器の接点を用いた先着優先回路を含むことを特徴とする請求項１に記載の同期検定システム。
3. 前記先着優先手段は、多重操作を防止するための起動用鍵付スイッチを備えること、を特徴とする請求項１に記載の同期検定システム。
4. 前記同期検定中に、同期検定を強制的に中断する手段をさらに有することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の同期検定システム。

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