JP5892917B2

JP5892917B2 - 配電経路管理装置

Info

Publication number: JP5892917B2
Application number: JP2012273090A
Authority: JP
Inventors: 山本　浩和; 浩和山本
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2012-12-14
Filing date: 2012-12-14
Publication date: 2016-03-23
Anticipated expiration: 2032-12-14
Also published as: JP2014121132A

Description

この発明は、例えば配電設備管理システムなどで電力供給経路の管理に使用される配電経路管理装置に関するものである。

一般に電力会社配電部門が管理する配電設備は、変電所から一般家庭などの需要家に電力を供給するための電線やケーブルなどの線設備と、線設備が取り付けられた電柱および電柱などに設置された変圧器や開閉器などの機器設備等多数の設備があり、これらの設備により網目状に配電路が設けられ、配電路の途中にある開閉器を開閉することで、変電所から需要家への電力供給経路が決定されている。配電設備を維持管理するためには、点検する配電設備を停電させて実施する必要があるが、点検業務は、需要家に供給する電力を可能な限り停電させずに、または停電範囲を可能な限り局所化し、実施する必要がある。このため、電力供給経路がどのようになっているか検索して把握できるとともに、どの開閉器を開くまたは閉じることにより、変電所からの電力供給経路がどのように変化するかシミュレーションにより、停電範囲が最も狭くなる開閉器の開閉状態を見つけ出し、その結果を設備点検の計画として策定する必要があり、種々の装置（システム）が提案されている。例えば、従来、配電系統管理に必要な設備属性のみを管理する設備台帳内に電線と電柱や電線と開閉器の繋がりを属性付加して情報管理し、これらの設備属性データを使用して、変電所から需要家までの電力供給経路をメモリ内で動的に作り出すようにしたものが提案されている。（例えば特許文献１）

特開平９−７０１４１号公報

従来、電力会社配電部門が使用している設備台帳は１０００万レコードを超えるデータがあるため、電力供給経路を認識するために１０００万レコード程度を保有する設備台帳を操作するため時間がかかっており、また、メモリ内で電力供給経路を管理するため、その情報は一時的であり再利用ができなかった。さらに、この方式を電力会社配電部門の設備管理システムに適用しようとすると、設備台帳は配電系統管理に必要な設備属性以外に設備保全に必要なデータも不可欠となり、膨大なデータ量となる設備台帳に設備の繋がり情報も持たせなければならず、処理性能が非常に悪くなることが懸念されていたため適用され難いものであった。また、設備台帳から生成した電力供給経路を一時的にメモリ内で管理しているため、繰り返し電力供給経路をシミュレーションするような場合には、適用が困難であるという課題があった。

この発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、少ないデータ量で配電系統における電力供給経路の検索やシミュレーションの処理性能を向上でき、電力供給経路を効率的に管理することができる配電経路管理装置を得ることを目的とする。

この発明に係る配電経路管理装置は、配電系統を構成する電路の分岐部および末端部と開閉器と変電所とを抽出したノードが登録されるとともに上流側ノードおよび開閉器の開閉データを有しているノード台帳と、上記ノード間を接続する仮想電路としてのブランチが登録されるとともに上流側ノードおよび下流側ノードのデータを有しているブランチ台帳とを備え、上記ノード台帳と上記ブランチ台帳を使用して上記配電系統の電力供給経路を管理することを特徴とするものである。

この発明の配電経路管理装置によれば、配電系統を構成する電路の分岐部および末端部と開閉器と変電所とを抽出したノードが登録されるとともに上流側ノードおよび開閉器の開閉データを有しているノード台帳と、上記ノード間を接続する仮想電路としてのブランチが登録されるとともに上流側ノードおよび下流側ノードのデータを有しているブランチ台帳とを備えており、ノード台帳およびブランチ台帳は配電経路を管理するための必要最低限のデータで構成されているため、データ量が少なく電力供給経路の検索やシミュレーションなどに要する時間が短くなり、電力供給経路の管理作業を効率的に実施することが可能な配電経路管理装置を得ることができる効果がある。

この発明の実施の形態１における配電経路管理装置の概略構成を示すブロック図である。この発明の実施の形態１における配電経路管理装置の適用される配電経路の一部を示す説明図である。この発明の実施の形態１における配電経路管理装置で作成される配電経路情報を示す説明図である。この発明の実施の形態１における配電経路管理装置の適用される配電設備管理システムが保有の設備台帳を示す説明図である。この発明の実施の形態１における配電経路管理装置のノード台帳のデータ構成を示す説明図である。この発明の実施の形態１における配電経路管理装置のブランチ台帳のデータ構成を示す説明図である。この発明の実施の形態１における配電経路管理装置の設備・ノードマッピング台帳のデータ構成を示す説明図である。この発明の実施の形態１における配電経路管理装置の設備・ブランチマッピング台帳のデータ構成を示す説明図である。この発明の実施の形態２における配電経路管理装置の適用される配電経路の一部を示す説明図である。この発明の実施の形態２における配電経路管理装置で作成される配電経路情報を示す説明図である。この発明の実施の形態２における配電経路管理装置のノード台帳のデータ構成を示す説明図である。この発明の実施の形態２における配電経路管理装置のブランチ台帳のデータ構成を示す説明図である。この発明の実施の形態２における配電経路管理装置の適用される配電経路の一部を示す説明図である。この発明の実施の形態２における配電経路管理装置で作成される配電経路情報を示す説明図である。この発明の実施の形態２における配電経路管理装置のノード台帳のデータ構成を示す説明図である。この発明の実施の形態２における配電経路管理装置のブランチ台帳のデータ構成を示す説明図である。この発明の実施の形態１における配電経路管理装置の電力供給経路生成手段の動作を示すフロー図である。

以下、この発明の実施の形態について説明するが、各図において同一、または相当部分については同一符号を付して説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１における配電経路管理装置の概略構成を示すブロック図、図２はこの発明の実施の形態１における配電経路管理装置の適用される配電経路の一部を示す説明図、図３はこの発明の実施の形態１における配電経路管理装置で作成される配電経路情報を示す説明図、図４はこの発明の実施の形態１における配電経路管理装置の適用される配電設備管理システムが保有の設備台帳を示す説明図、図５はこの発明の実施の形態１における配電経路管理装置のノード台帳のデータ構成を示す説明図、図６はこの発明の実施の形態１における配電経路管理装置のブランチ台帳のデータ構成を示す説明図、図７はこの発明の実施の形態１における配電経路管理装置の設備・ノードマッピング台帳のデータ構成を示す説明図、図８はこの発明の実施の形態１における配電経路管理装置の設備・ブランチマッピング台帳のデータ構成を示す説明図、図１７はこの発明の実施の形態１における配電経路管理装置の電力供給経路生成手段の動作を示すフロー図である。なお、実際の配電経路は多数の設備を要して非常に複雑なため、各説明図においては発明内容がよく分かるように模式的に簡単に図示している。

図１において、台帳データ入力手段１から後で詳しく説明するノード台帳２およびブランチ台帳３ならびに設備・ノードマッピング台帳６および設備・ブランチマッピング台帳７のデータが入力される。このノード台帳２およびブランチ台帳３を使用して、電力供給経路生成手段４にてツリー状の経路データ５が作成される。作成された経路データ５は既存の配電設備管理システム８で使用できるように、設備・ノードマッピング台帳６および設備・ブランチマッピング台帳７を使用して、既存の配電設備管理システム８が保有する設備台帳９の電路設備に対応させて、配電設備管理システム８へ送付する。配電設備管理システム８では、送付された経路データ５と、保有している設備台帳９および地図情報１０を使用して、画面に表示した地図上に配電系統ごとに色を変えるなどして配電経路や開閉器などの設備を表示して、電力供給経路を管理する。

既存の配電設備管理システム８の設備台帳９で管理する設備の中から、「電気の流れ」に注目し、電線や電力ケーブルなどの線設備と、線設備で構成された電路の分岐部と、電路を開閉する開閉器と、線設備や開閉器の設置された電柱を抽出したものを図２に示す。なお、図２では需要家への引込み線については電路とみなさず省略している。図２の中で「電気の流れ」に関与する電路の分岐部および開閉器と、電力の供給源となる変電所および電路の末端部を抽出し、点設備としてノード台帳２に登録する。ただし、電路の分岐部や末端部については設置されている電柱を点設備とし、例えば図２の電柱Ｄのように分岐部と開閉器の両方が電柱に設置されている場合には開閉器が優先される。図２の電路設備が登録されている設備台帳９のデータ構成を図４に示す。設備台帳９では設備ＩＤと設備名称および設備の点検周期などのデータに加え、設備の設置位置情報など設備を管理するうえで必要な種々の属性データを保有しており、１レコードのデータ量が大きくなっている。また、設備台帳９は「電気の流れ」に関係のない変圧器等の種々の設備も登録されており、実際には設備情報が１０００万レコード程度にもなる。

図２の点設備が登録されているノード台帳２のデータ構成を図５に示す。ノード台帳２ではノードＩＤとそのノードＩＤの「電気の流れ」の上流にある上流ノードＩＤおよび開閉器の開閉データのみ保有しており、１レコードのデータ量が小さい。ノード台帳２には上述のとおり、開閉器と変電所および電路の分岐部または末端部が設置された電柱が点設備として格納されており、具体的には、図２に示す変電所ＡがノードＩＤ２０１に、開閉器ＡがノードＩＤ２０２に、電柱ＣがノードＩＤ２０３に、開閉器ＢがノードＩＤ２０４に、電柱ＧがノードＩＤ２０５に割り与えられている。このように「電気の流れ」に注目してノード台帳２を構成することで、「電気の流れ」に影響のない電路設備は全て省くことができ、ノード台帳が格納するノード数は実設備数に比べ格段に少なくできる。実際には１０００万レコード程度あった設備台帳９の設備情報に対して、ノード台帳２のノード数は１０万レコード程度に格段に減少させることができる。

設備台帳９では電線やケーブルなどの線設備は、電柱と電柱を繋ぐ線として管理されている。つまり、電柱で区切られた短い線分として設備台帳で管理されている。「電気の流れ」は電柱上に設置された分岐部および開閉器によってのみ変わるので、「電気の流れ」に変化のない複数の線設備は１本の仮想線設備（ブランチ）と見ることができる。すなわち上記点設備（ノード）間を繋ぐ１本の仮想線設備（ブランチ）として管理する。このブランチが格納されたブランチ台帳３のデータ構成を図６に示す。ブランチ台帳３ではブランチＩＤとそのブランチＩＤの「電気の流れ」の上流側にある上流ノードＩＤおよび下流側にある下流ノードＩＤのデータのみ保有しており、１レコードのデータ量が小さく、格納されたブランチＩＤ数もノード台帳２が保有するノードＩＤ数より若干少ないものとなる。ブランチ台帳３に上流ノードＩＤと下流ノードＩＤを持たせることで、ブランチに対する「電気の流れ」の方向が識別可能となる。

図２に示す配電経路をノード台帳２とブランチ台帳３を使用して求めた配電経路を図３に示す。以上説明のように、設備台帳９よりも格段にデータ量が小さく、かつレコード数の格段に少ないノード台帳２およびブランチ台帳３を使用して、電力供給経路の検索やシミュレーションなどを実施することで、処理時間を大幅に短縮できる。しかし、実際に配電設備管理システム８で使用するためには、配電設備管理システム８が保有する設備台帳９のどの設備が、ノード台帳２のどのノードＩＤに対応し、ブランチ台帳３のどのブランチＩＤに対応しているか、点設備とノードおよび線設備とブランチとの対応付けが必要である。この対応付けを行うのが設備・ノードマッピング台帳６と設備・ブランチマッピング台帳７である。

図７に設備・ノードマッピング台帳６のデータ構成を示す。設備・ノードマッピング台帳６はノードＩＤに対応させて設備台帳９の設備ＩＤのデータが設定されている。具体的には、ノードＩＤ２０１に設備台帳９の設備ＩＤ０００である変電所Ａが、ノードＩＤ２０２に設備台帳９の設備ＩＤ００３である開閉器Ａが、ノードＩＤ２０３に設備台帳９の設備ＩＤ００４である電柱Ｃが、ノードＩＤ２０４に設備台帳９の設備ＩＤ００５である開閉器Ｂが、ノードＩＤ２０５に設備台帳９の設備ＩＤ００９である電柱Ｇが、対応付けされている。

図８に設備・ブランチマッピング台帳７のデータ構成を示す。設備・ブランチマッピング台帳７は設備台帳９の線設備全てに対して、ブランチＩＤと上流設備ＩＤおよび接続ノードＩＤのデータが設定されている。具体的には、図８に示すとおりであり、ブランチＩＤについての説明は省略するが、特に上流設備ＩＤは同一のブランチに複数の線設備があるとき、下流側の設備ＩＤに上流側にある設備ＩＤを設定するものであり、同一ブランチ内の線設備の「電気の流れ」が明確となる。また、接続ノードＩＤの設定は線設備の上流または下流にノードがある場合に設定されるもので、電線Ａである設備ＩＤ０１０には上流側の接続ノードＩＤ２０１が、電線Ｂである設備ＩＤ０１１には下流側の接続ノードＩＤ２０２が、電線Ｃである設備ＩＤ０１２には上流側にノードＩＤ２０４があり下流側にノードＩＤ２０３が存在するが、このような場合にはどちらのノードＩＤを設定してもよいが、図８では上流側の接続ノードＩＤ２０４が設定されている。以下同様に設定され、電線Ｆである設備ＩＤ０１５には上流側も下流側もノードに接続されていないため接続ノードＩＤ無し「−」である。

次に図１７にもとづき電力供給経路生成手段４の動作について説明する。配電設備管理システム８では地図情報１０を使用して画面（図示せず）に地図を表示させ、表示された地図上に点設備である電柱や開閉器および線設備である電線を表示させて管理している。この表示された設備の内で一例として図２に示す電線Ｆが選択され、その電線Ｆに対する電力供給経路を求める場合について説明する。図１７のステップ１０１において、配電設備管理システム８で電線Ｆが選択されると、電線Ｆの設備ＩＤ０１５が配電設備管理システム８から電力供給経路生成手段４に送られ、電力供給経路生成手段４が設備ＩＤ０１５を取得する。ステップ１０２において、取得した設備ＩＤ０１５が線設備かどうかを設備・ノードマッピング台帳６および設備・ブランチマッピング台帳７を検索して探す。電線Ｆは線設備であるから、ステップ１０３において、図８に示す設備・ブランチマッピング台帳７を使用して設備ＩＤ０１５が含まれるブランチＩＤ３０４が得られる。ステップ１０４において、図６に示すブランチ台帳３を使用してブランチＩＤ３０４の上流ノードＩＤ２０４と下流ノードＩＤ２０５を得る。以上により得られたブランチＩＤ３０４とノードＩＤ２０４およびノードＩＤ２０５は経路データ５に保存される。以下においてもノードＩＤやブランチＩＤが得られた都度、順次「電気の流れ」順になるように経路データ５に保存される。ステップ１０５において、上流ノードＩＤ２０４をノードＩＤ２０４に置き換える。

ステップ１０７において、図５に示すノード台帳２を使用してノードＩＤ２０４の上流ノードＩＤ２０２を得る。ステップ１０８において、上流ノードＩＤは「−」ではないためステップ１０９に進む。ステップ１０９において、図６に示すブランチ台帳３を使用して上流ノードＩＤ２０２で下流ノードＩＤ２０４のブランチＩＤ３０２を得る。ステップ１０５に戻り、上流ノードＩＤ２０２をノードＩＤ２０２に置き換える。ステップ１０７において、図５に示すノード台帳２を使用してノードＩＤ２０２の上流ノードＩＤ２０１を得る。ステップ１０８において上流ノードＩＤは「−」ではないためステップ１０９に進む。ステップ１０９において、図６に示すブランチ台帳３を使用して上流ノードＩＤ２０１で下流ノードＩＤ２０２のブランチＩＤ３０１を得る。ステップ１０５に戻り上流ノードＩＤ２０１をノードＩＤ２０１に置き換える。ステップ１０７において、図５に示すノード台帳２を使用してノードＩＤ２０１の上流ノードＩＤ無し「−」を得る。ステップ１０８において、上流ノードＩＤは「−」のため検索処理は終了し、図３に示すノード２０１からブランチ３０１→ノード２０２→ブランチ３０２→ノード２０４→ブランチ３０４を経由してノード２０５に至る配電経路情報が経路データ５に生成される。

なお、ステップ１０１において、点設備である例えば開閉器Ｂの設備ＩＤ００５を取得した場合には、ステップ１０２で線設備ではないためステップ１０６に進み、ステップ１０６において、図７に示す設備・ノードマッピング台帳６を使用して設備ＩＤ００５のノードＩＤ２０４が取得され、ステップ１０７に進む。ステップ１０７以降は上記〔００１８〕での説明と同様であるので省略する。

経路データ５に生成されたノード・ブランチによる配電経路情報はそのまま配電設備管理システム８に送付しても、配電設備管理システム８では使用できないため、ステップ１１０において、図７に示す設備・ノードマッピング台帳６および図８に示す設備・ブランチマッピング台帳７を使用して、ノード・ブランチによる配電経路情報を設備ＩＤによる配電経路情報に変換する。具体的な変換動作説明は単純に置き換えるのみであり省略するが、変換済みの設備ＩＤによる配電経路情報は、設備ＩＤ０００から設備ＩＤ０１０→設備ＩＤ０１１→設備ＩＤ００３→設備ＩＤ０１３→設備ＩＤ００５→設備ＩＤ０１４→設備ＩＤ０１５→設備ＩＤ０１６を経由して設備ＩＤ００９に至るものとなる。ステップ１１１において、設備ＩＤによる配電経路情報を配電設備管理システム８へ送付する。配電設備管理システム８では送付された設備ＩＤによる配電経路情報を使用して、例えば画面の地図上に表示された該当設備の表示色を変えるかまたは強調表示することで、どのような電力供給経路になっているか、明確に分かるよう画面表示する。

なお、データの受け渡し時に必要となる設備・ノードマッピング台帳６および設備・ブランチマッピング台帳７は配電設備管理システム８側に持つようにしてもよい。
以上のように、保有データ量が小さくレコード数も少ないノード台帳２およびブランチ台帳３を使用することで、電力供給経路の検索やシミュレーションなどの処理速度の速い配電経路管理装置が得られる効果がある。

実施の形態２．
図９はこの発明の実施の形態２における配電経路管理装置の適用される配電経路の一部を示す説明図、図１０はこの発明の実施の形態２における配電経路管理装置で作成される配電経路情報を示す説明図、図１１はこの発明の実施の形態２における配電経路管理装置のノード台帳のデータ構成を示す説明図、図１２はこの発明の実施の形態２における配電経路管理装置のブランチ台帳のデータ構成を示す説明図、図１３はこの発明の実施の形態２における配電経路管理装置の適用される配電経路の一部を示す説明図、図１４はこの発明の実施の形態２における配電経路管理装置で作成される配電経路情報を示す説明図、図１５はこの発明の実施の形態２における配電経路管理装置のノード台帳のデータ構成を示す説明図、図１６はこの発明の実施の形態２における配電経路管理装置のブランチ台帳のデータ構成を示す説明図である。上記実施の形態１では、開閉器Ａおよび開閉器Ｂが何れも（閉）の状態について説明したが、実際の配電系統においては開閉器が（開）の状態もあり、かつ開閉器の開閉状態によって「電気の流れ」が大幅に変化する。また、設備管理システム８では、開閉器の開閉状態を切り替えながら設備点検のための停電範囲を検討し、停電範囲が最小となる設備の点検計画を立案する業務がある。実施の形態２ではこのような開閉器の開閉状態が変わる場合について説明する。

図９において、図２と異なる部分は開閉器Ｂが（開）であり、電線Ｃは電線Ｈを介して変電所Ｂに接続され、変電所Ｂの配電系統になっている点である。図９の開閉器Ｂのように開閉器が（開）の状態の場合には、１台の開閉器に対して連なった２個のノードＩＤが与えられる。具体的には図１０に示すように開閉器Ｂ（開）に対してノード２０４とノード２０７が与えられている。２個連なっているノードは、その間に「電気の流れ」が無いことを示し、ノードが１個の場合は「電気の流れ」があることを表現している。なお、ノード２０６は変電所Ｂに与えられている。図１０の場合のノード台帳２を図１１に示し、ブランチ台帳３を図１２に示す。このように図１０に示す電力供給経路は、ブランチ３０１、ノード２０２、ブランチ３０２、ノード２０４、ブランチ３０４、およびノード２０５がノード２０１で示される変電所Ａからの配電系統に属し、ブランチ３０３およびノード２０７がノード２０６で示される変電所Ｂからの配電系統に属していることが分かる。

図１３は図９の状態から、開閉器Ａが（閉）から（開）に変更され、開閉器Ｂが（開）から（閉）に変更された状態を示している。図１３の場合には、図１４に示すように、開閉器Ａ（開）に対してノード２０２とノード２０３の連なった２個のノードが与えられ、開閉器Ｂ（閉）に対して１個のノード２０４が与えられている。また、ブランチ３０２も「電気の流れ」が変わり、上流ノードＩＤ２０４で下流ノードＩＤ２０３となる。図１４の場合のノード台帳２を図１５に示し、ブランチ台帳３を図１６に示す。このように図１４に示す電力供給経路は、ブランチ３０１およびノード２０２がノード２０１で示される変電所Ａからの配電系統に属し、ブランチ３０３、ノード２０４、ブランチ３０４、ノード２０５、ブランチ３０２およびノード２０３がノード２０６で示される変電所Ｂからの配電系統に属していることが分かる。

以上説明のとおり、開閉器が（閉）のときは、１台の開閉器に対して１個のノードを与え、開閉器が（開）のときは、１台の開閉器に対して連なった２個のノードを与えて、開閉器の開閉状態によりノードを増減させ、増減したノードに連結するブランチも「電気の流れ」を示す上流ノードＩＤと下流ノードＩＤを変更することで、設備台帳９だけでは表現できない「電気の流れ」を簡易に表現することが可能となり、計画業務で使用されるシミュレーションなども容易に実施できるようになる。
なお、この発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１台帳データ入力手段、２ノード台帳、３ブランチ台帳、４電力供給経路生成手段、５経路データ、６設備・ノードマッピング台帳、７設備・ブランチマッピング台帳、８配電設備管理システム、９設備台帳、１０地図情報。

Claims

配電系統を構成する電路の分岐部および末端部と開閉器と変電所とを抽出したノードが登録されるとともに上流側ノードおよび開閉器の開閉データを有しているノード台帳と、上記ノード間を接続する仮想電路としてのブランチが登録されるとともに上流側ノードおよび下流側ノードのデータを有しているブランチ台帳とを備え、上記ノード台帳と上記ブランチ台帳を使用して上記配電系統の電力供給経路を管理することを特徴とする配電経路管理装置。
上記ノード台帳は開閉器が開いた状態の場合には、該開いた開閉器に対して２個のノードが登録されていることを特徴とする請求項１に記載の配電経路管理装置。
上記ノード台帳のノードと既存の配電設備管理システムが保有する設備台帳中の点設備との対応付けを行う設備・ノードマッピング台帳を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の配電経路管理装置。
上記設備・ノードマッピング台帳を使用して、上記既存の配電設備管理システムで点設備を指示することにより、該指示された設備に対する電力供給経路を求めることを特徴とする請求項３に記載の配電経路管理装置。
上記ブランチ台帳のブランチと既存の配電設備管理システムが保有する設備台帳中の線設備との対応付けを行う設備・ブランチマッピング台帳を備えたことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の配電経路管理装置。
上記設備・ブランチマッピング台帳を使用して、上記既存の配電設備管理システムで線設備を指示することにより、該指示された線設備に対する電力供給経路を求めることを特徴とする請求項５に記載の配電経路管理装置。