JP6333104B2

JP6333104B2 - 緊急速報を用いる受配電設備の制御システム

Info

Publication number: JP6333104B2
Application number: JP2014153574A
Authority: JP
Inventors: 良輔越智
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2014-07-29
Filing date: 2014-07-29
Publication date: 2018-05-30
Anticipated expiration: 2034-07-29
Also published as: JP2016032346A

Description

この発明は、受配電設備において、外部からの緊急速報（例えば、地震、雷、洪水、津波など）を用いる受配電設備の制御システムに関する。

地震などの災害により停電が起きた時は、非常用発電機を起動して特定の重要な負荷（消火栓、自動火災報知器、スプリンクラー、非常照明、停止できない機器等）に給電し災害による損失を少なくするシステムが実用されている。しかし前記非常用発電機は起動に時間を要し、また起動直後は電圧や周波数が安定せず、短時間の停電を避けることができない。地震による停電の対策として、緊急地震速報を利用する受配電設備の制御システムがある。緊急地震速報とは、地震の発生直後に、各地での強い揺れの到達時刻や震度を予想し、可能な限り素早く知らせる情報のことである。この種の制御システムでは緊急速報（例えば緊急地震速報）を受信したときには停電が発生したか否かに係わらずただちに非常用発電機を起動することにより、実際に地震による停電が発生する前に非常用発電機が安定した運転状態に到達することができ、また重要な設備に対し停電となる前に非常用発電機からの給電状態に切り換えることができるので短時間・長時間を問わず停電の影響を少なくすることができる。(特許文献１第４頁)。また非常用発電機の運転を開始してから時間経過後に停電が発生しなかったときには非常用発電機を停止することによりエネルギ消費を抑制することができる(特許文献１第３頁)。

特開２００９−９５０７３号公報

従来の受配電設備の制御システムは、緊急地震速報を受信したときには非常用発電機を起動して停電に備える処置を行うものであり、予想される地震の強さ、発生場所にかかわらず処置を実行する。しかしながら緊急地震速報を受信した場合であっても実際に生じる地震は強さ及び発生場所が様々であり、地震による停電の可能性は発送電設備の配置状況によって、また需要家の受配電設備の設置場所によって影響を受けると考えられる。また大規模地震が生じた後は余震の頻度が高く多数の緊急地震速報が発表される場合がある。従って従来の様に緊急地震速報を受信する毎に非常用発電機を起動していると非常用発電機に繰返し無用の起動を強いることになり、非常用発電機の故障が生じやすく、保守の費用が嵩むという問題があった。この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、非常用発電機の無用な起動を減少させる緊急速報を用いる受配電設備の制御システムを得るものである。

この発明に係わる緊急速報を用いる受配電設備の制御システムは、緊急事態の種別、発生時刻、発生場所、及び規模を含む緊急速報情報をネットワークを通じて受信する受信部と、発送電設備の出力及び設置場所を記憶する発送電設備データベースと、発送電設備の停止による影響度を算出する影響度算出部と、制御処理部と、非常用発電機を含み、前記制御処理部の制御対象となる受配電設備と、前記受配電設備から電力の供給を受ける負荷設備と、を有し、前記緊急速報情報を受信した場合に、前記影響度算出部は前記緊急速報情報及び前記発送電設備データベースを参照して、停止しているか又は停止すると予想される発送電設備の供給停止電力合計値を求め、前記影響度算出部は前記供給停止電力合計
値に基づいて制御レベル域を区分し、前記受配電設備の設置場所が、区分された前記制御レベル域のどの前記制御レベル域に位置するかにより前記非常用発電機の起動要否を判断し、前記制御処理部を通じて前記非常用発電機を含む前記受配電設備を制御するものである。

この発明の緊急速報を用いる受配電設備の制御システムによれば、地震、雷、洪水、津波などの災害の影響度に応じて非常用発電機の起動を行うので、非常用発電機の無用な起動を減少させることができる。

この発明の実施の形態１における緊急速報を用いる受配電設備の制御システムの全体構成を示すシステム図である。実施の形態１における処理手順を示すシーケンス図である。実施の形態１における緊急地震速報の内容を示す説明図である。実施の形態１における緊急速報の種別とその予測レベルに対応して受配電設備及び負荷設備に対して行う処理を示す説明図である。実施の形態１における発送電設備自動停止影響指数及び影響度を定義する説明図である。実施の形態１における発送電設備自動停止影響指数及び影響度の例を示す説明図である。実施の形態１における安全優先域、停電準備域、及び情報収集域の概念を示す説明図である。実施の形態１において緊急地震速報を受信後、受配電設備に対して実施する処理の内容を示すフローチャートである。

実施の形態１．
図１において、緊急速報システム１は、需要家設備３の外部にあって、緊急速報を人工衛星、インターネット等のネットワーク２を介して各受信機に送信する公共のシステムである。緊急速報の具体的な例としては全国瞬時警報システムにより伝達される地震情報、津波情報、火山情報、気象情報、有事関連情報がある。

以下、主に緊急地震速報をもとに説明するが、他の緊急情報についても同様である。緊急地震速報は、前記地震情報中の一つである。内容は発生時刻、震源地、予測最大震度、予測震度５弱以上の地域名と震度、登録地点の主要動到達予測時刻から成る。緊急地震速報の内容は数秒〜数十秒間隔で逐次更新される。緊急地震速報は、地震を検知してから数秒〜１分程度の間に数回（５〜１０回程度）発表される。第１報は迅速性を優先し、その後提供する情報の精度は徐々に高くなって行く。ほぼ精度が安定したと考えられる時点で最終報が発表され、その地震に対する緊急地震速報の提供は終了する。１点の観測点のみの処理結果によって緊急地震速報を発信した後、所定の時間が経過しても２観測点目の処理が行われなかった場合は雷など地震以外の揺れ（ノイズ）と判断し、発表から数秒〜１０数秒程度でキャンセル報を発信する。

図１において、需要家設備３は、ビル、駅、病院、工場、施設など、電力会社等の商用電源４から買電している需要家の設備であり、受配電監視制御装置３１、受配電設備３２、負荷設備３３から構成される。受配電監視制御装置３１は、需要家設備３内の伝送ネットワークを介して受配電設備３２に関する情報つまり機器状態、保護情報、計測値などを受け取って設備の監視、制御を行う装置である。更に受配電監視制御装置３１は、受信部３１１、停止判定部３１２、影響度算出部３１３、発送電設備データベース３１４、制御対象データベース３１５、制御処理部３１６、故障検出部３１７を含む。停止判定部３１２は、非常用発電機３２１を起動した後、停電が実際は起こらない場合に備えて、非常用発電機３２１を停止するか否かを判定する処理を行う。

影響度算出部３１３は警報に含まれるレベル情報（例えば震度）と震源地情報に基づき発送電設備データベース３１４を参照し自動停止すると予想される発送電設備群の供給停止電力合計値Ｚを算出し、また後述する安全優先域ｄ１、停電準備域ｄ２、及び情報収集域ｄ３を設定する。制御処理部３１６は、影響度算出部３１３の出力を受けて非常用発電機３２１を含む受配電設備３２の各機器を制御する。故障検出部３１７は、商用電源の異常を検出する。発送電設備データベース３１４はこの発明による緊急速報を用いる受配電設備の制御システムが動作に当たって参照する受配電設備の全ての発送電設備の設置地点、供給電力、電力系統上の位置を収録している。

制御対象データベース３１５は受配電設備３２及び負荷設備３３の情報、例えば制御対象である負荷の消費電力、起動に要する時間、用途、複数負荷内の優先順位ならびに緊急速報受信時に制御対象である負荷に対して実施する処理を記憶する。図４は制御対象データベース３１５に記憶された処理内容を示す説明図で、緊急速報の種別とその予測レベルに対応して受配電設備３２及び負荷設備３３に対して行う処理を示す。

受配電設備３２は非常用発電機３２１、遮断器３２２、変圧器３２３、遮断器３２４〜３２６を含む。遮断器３２２は、正常時の負荷電流、または事故時の事故電流を開閉する機器である。変圧器３２３は、系統の電圧を変圧する機器である。負荷設備３３は、需要家が運用する負荷となる設備であり、非常用負荷３３１、空調機３３２、照明設備３３３、負荷Ａ３３４、負荷Ｂ３３５、負荷Ｃ３３６を含む。非常用負荷３３１はたとえば消防用設備（消火栓、自動火災報知器、スプリンクラー、非常照明等）である。非常用発電機３２１は非常用負荷３３１、受配電監視制御装置３１その他重要負荷の復旧用電源となる。商用電源４は、通常時に電力会社等が供給する電力を電力線４１を通して需要家設備３に供給する。

図３は緊急地震速報の内容を示す説明図で、項目Ｎｏ.１は予測レベル（例えば震度）、項目Ｎｏ.２は発生時刻、項目Ｎｏ.３は震源地である。項目Ｎｏ.４は警報種別で例えば第一報、第二報、最終報、キャンセル報、復電予想である。

図１において常用時、受配電設備３２は、商用電源４から受電し、負荷設備３３に給電して運用している。受配電監視制御装置３１は、受配電設備３２の情報を制御処理部３１６に伝達し、設備の監視、制御を行う。受信部３１１は通信線２１ａ、２１ｂとネットワーク２を通して緊急速報システム１から緊急地震速報を受信する。

緊急速報システム１から緊急地震速報が発報された場合、例えば、緊急地震速報に含まれる予測レベルがＬｖ５である場合、影響度算出部３１３は、後述する図５の定義に従い、発送電設備が自動停止した場合の影響度を算出し、これを受けて制御処理部３１６は停電前に非常用発電機３２１を起動し非常用負荷３３１および受配電監視制御装置３１の電源を非常用発電機３２１に切り替えるか否かを決定する。ここで地震の予測レベルＬｖは地震の震度と等価であっても良い。また、マグニチュードであっても良い。また、津波の高さであってもよい。故障検出部３１７は、商用電源４からの受電点にて電圧不足または周波数異常を検知し、停電発生を認識する。

停止判定部３１２は非常用発電機３２１が起動された後、故障検出部３１７からの停電復旧情報を得た時、または緊急地震速報のキャンセル報を受信した時、またはキャンセル報でない緊急地震速報を最後に受信してから所定時間が経過したにもかかわらず故障検出部３１７から停電情報が得られない時、停電のおそれが無くなったと判断し、その結果により制御処理部３１６は、非常用負荷３３１および受配電監視制御装置３１の電源を非常用発電機３２１から商用電源４に戻して後、非常用発電機３２１を停止させる。

図２は処理手順を示すシーケンス図で、縦軸は時間軸を示す。シーケンスの各状態を符号Ｓｔｇ１からＳｔｇＮで表すものとする。初期状態Ｓｔｇ１において商用電源４から、受配電設備３２を通して負荷設備３３に給電中であるとする。次にＳｔｇ２において受信部３１１が緊急速報システム１から緊急地震速報を受信したとする。影響度算出部３１３は警報に含まれるレベル情報と震源地情報に基づき発送電設備データベース３１４を参照し自動停止すると予想される発送電設備群の供給停止電力合計値Ｚを算出し、また後述する安全優先域及び停電準備域を設定する。Ｓｔｇ２．１において受配電監視制御装置３１に含まれる影響度算出部３１３は緊急速報システム１からの情報に基づき非常用発電機３２１を起動する。Ｓｔｇ３からＳｔｇ３．１において非常用発電機３２１の起動が開始され、Ｓｔｇ３．２において非常用発電機３２１の電圧が確立する。非常用発電機３２１を起動した場合、受配電監視制御装置３１は自身の電源を非常用発電機３２１からの給電に切り替え、非常用負荷３３１を非常用発電機３２１の負荷に投入する。

非常用発電機３２１を起動した後、故障検出部３１７からの停電復旧情報を得た時、または緊急地震速報のキャンセル報を受信した時、またはキャンセル報でない緊急地震速報を最後に受信してから所定時間が経過したにもかかわらず故障検出部３１７から停電情報が得られない時、図２の停止判定処理３１８に含まれるＳｔｇ４、Ｓｔｇ５、Ｓｔｇ５．１、Ｓｔｇ５．２に従って非常用発電機３２１が停止される。

図７は安全優先域、警戒域及び情報収集域の概念を示す説明図である。緊急地震速報を受信した場合、影響度算出部３１３は、予測レベルＬｖが例えば５以上の震源地があれば図７に示すように震源地７０１を中心とする円形の安全優先域ｄ１を設定する。又は、予測レベルＬｖが例えば５以上の地点を中心とする円形の領域を安全優先域ｄ１としても良い。安全優先域ｄ１は震度５以上が予想される領域であり、安全優先域ｄ１に含まれる地点では、発送電設備は各設備が緊急地震速報を受信した場合、自動的に発送電を停止すると想定する。安全優先域ｄ１の半径は安全を考慮して定めるが、例えば５０ｋｍでもよい。緊急地震速報の内容からＬｖが５以上の震源地が複数あると判断した場合、安全優先域ｄ１は複数設定しても良い。この場合、複数の安全優先域ｄ１のいずれかに属する領域を合成安全優先域とする。合成安全優先域の形状は円形に限定されない。

図５は発送電設備自動停止影響度Ｘを定義する説明図である。Ｚは図７に示す安全優先域ｄ１に入る、つまり自動停止すると想定される発送電設備群の供給停止電力合計値、すなわち緊急速報情報に示される事態により失われることが予想される供給電力を示す。発送電設備自動停止影響度Ｘは、Ｚの値により決定される。Ａ１〜Ａ３は、閾値である。閾値Ａ１〜Ａ３及び各閾値に対応するＸの値Ｘ１〜Ｘ３は過去の災害において生じた発送電設備の停止状況に基づき定めても良い。

図６は発送電設備自動停止影響度Ｘの例であって、前記の予想される発送電設備の供給停止電力合計値Ｚが５００万ｋＷ未満であれば発送電設備自動停止影響度Ｘは１００となる。Ｚが５００万ｋＷ以上、１０００万ｋＷ未満であればＸは３００となり、１０００万ｋＷ以上、１５００万ｋＷ未満であればＸは５００となる。

再び図７において、ｄ２は停電準備域であり、安全優先域ｄ１の外側に設定され、安全優先域ｄ１の外周から [Ｘ＊Ｙ]ｋｍ広げた領域である。Ｘは図５に示す発送電設備自動停止影響度である。Ｙは比例定数であり、過去の災害において生じた発送電設備の停止状況に基づき定めても良い。Ｙは例えば１でも良い。例えば災害発生地にて震度５以上の地震が発生し、自動停止する発電所の供給停止電力合計値Ｚ＝１３００万ｋＷだった場合、Ｘ＝５００ｋｍとなる。従って、ｄ２はｄ１外周の境界線から［５００ｋｍ＊１]広げた領域となる。

ｄ３は情報収集域であって、発送電設備データベース３１４に含まれる全ての発送電設備の設置場所及び前記制御対象データベースに含まれる設置場所を含む領域を包含する領域から前記安全優先域ｄ１及び前記停電準備域ｄ２を除いた残りの領域である。影響度算出部３１３は、緊急地震速報を受信する度に、前記安全優先域ｄ１、停電準備域ｄ２、及び情報収集域ｄ３を設定する。影響度算出部３１３が前記安全優先域ｄ１及び停電準備域ｄ２を設定するのに要する時間は緊急地震速報を受信した時刻から強い揺れが到達すると予想される時刻の間よりも短いことが望ましい。なお、７０２Ａ〜７０２Ｃは受配電設備、７０３−１から７０３−ｎは発送電設備、７０４−１〜７０４−３は境界である。

図８は緊急地震速報を受信後、受配電設備に対して実施する処理の内容を設定するまでのフローチャートであり、ステージＳ１からＳ１２で構成される。Ｓ２において受信部３１１が緊急地震速報を受信した場合、Ｓ３において影響度算出部３１３は前記緊急地震速報中に震度５以上の地点はあるかを判定し、有る場合はＳ４、Ｓ５において震度５以上のＮ個の地点の震度と座標を得る。ここでＮは１でも良い。Ｓ６においてＮ個の地点の震度と座標の情報から震源地７０１を中心とするＮ個の円形の安全優先域ｄ１を設定する。それぞれの安全優先域ｄ１の半径と中心座標を得て、Ｎ個の地点に関する安全優先域を重ね合わせた合成安全優先域を得る。Ｓ７において合成安全優先域内に存在する全ての発送電設備の出力を集計して供給停止電力合計値Ｚを得る。供給停止電力合計値Ｚから発送電設備自動停止影響度Ｘを算出する。
Ｓ８において影響度算出部３１３は発送電設備自動停止影響度ＸとパラメータＹから次の領域を設定する。すなわち震度５以上が予想される領域を安全優先域ｄ１とし、ｄ１の外周から [Ｘ＊Ｙ]ｋｍ広げた領域を停電準備域ｄ２とし、発送電設備データベース３１４に含まれる全ての発送電設備の設置地点を包含する領域からｄ１及びｄ２を除いた領域を情報収集域ｄ３とする。

Ｓ９において影響度算出部３１３は自身を含む受配電監視制御装置３１がｄ１にあるか、ｄ２にあるか、ｄ３にあるかを判別する。ｄ１またはｄ２にある場合はＳ１０またはＳ１１において影響度算出部３１３は非常用発電機３２１を起動し、非常用負荷３３１および自身を含む受配電監視制御装置３１の電源を非常用発電機３２１に切り替え、非常用負荷３３１以外の負荷を遮断して停電に備える。Ｓ９において影響度算出部３１３は自身を含む受配電監視制御装置３１が情報収集域ｄ３にあると判断した場合はＳ１２において非常用発電機３２１を起動しない事とする。いずれの場合もＳ２に戻って受信部３１１は引き続き待機して緊急地震速報の発報に備える。

Ｓ１０またはＳ１１において非常用発電機３２１を起動した後、故障検出部３１７からの停電復旧情報を得た時、または緊急地震速報のキャンセル報を受信した時、またはキャンセル報でない緊急地震速報を最後に受信してから所定時間が経過したにもかかわらず故障検出部３１７から停電情報が得られない時は、非常用発電機３２１は停止され、非常用負荷３３１及び受配電監視制御装置３１を含む全ての負荷は商用電源４に接続される。

前記実施の形態１では影響度算出部３１３を含む受配電監視制御装置３１と、受配電設備３２ならびに負荷設備３３が同一の場所にあるものとしたが、これに限らず影響度算出部３１３を含む受配電監視制御装置３１は受配電設備３２ならびに負荷設備３３と別の場所にあっても良い。この場合、受配電監視制御装置３１が情報収集域ｄ３にある時は受配電監視制御装置３１は非常用発電機３２１から電力の供給を受ける必要はない。

また前記実施の形態１では影響度算出部３１３を含む受配電監視制御装置３１、受配電設備３２、及び負荷設備３３がそれぞれ１組設けられていたが、これに限らず一組の受配電監視制御装置３１と複数組の受配電設備３２ならびに負荷設備３３が対応して設けられていても良い。この場合、一組の受配電監視制御装置３１が複数組の受配電設備３２ならびに負荷設備３３に対してそれぞれの組が安全優先域ｄ１、停電準備域ｄ２、及び情報収集域ｄ３のいずれに含まれるかに基づいてそれぞれの組が有する非常用発電機３２１及び負荷の制御を行う。

また前記実施の形態１では受配電監視制御装置３１、受配電設備３２、及び負荷設備３３は需要家設備３を構成して同一の組織、つまり需要家の管理下にあるが、これに限らず受配電監視制御装置３１を電力会社など需要家とは別の組織が運用しても良い。

この発明に係わる緊急速報を用いる受配電設備の制御システムは、緊急事態の種別、発生時刻、発生場所、及び規模を含む緊急速報情報をネットワークを通じて受信する受信部と、発送電設備の出力及び設置場所を記憶する発送電設備データベースと、発送電設備の停止による影響度を算出する影響度算出部と、制御処理部と、非常用発電機を含み、前記制御処理部の制御対象となる受配電設備と、前記受配電設備から電力の供給を受ける負荷設備と、を有し、前記緊急速報情報を受信した場合に、前記影響度算出部は前記緊急速報情報及び前記発送電設備データベースを参照して、停止しているか又は停止すると予想される発送電設備の供給停止電力合計値を求め、前記影響度算出部は前記供給停止電力合計値に基づいて制御レベル域を区分し、前記受配電設備の設置場所が、区分された前記制御レベル域のどの前記制御レベル域に位置するかにより前記非常用発電機の起動要否を判断し、前記制御処理部を通じて前記非常用発電機を含む前記受配電設備を制御するため、非常用発電機の無用な起動を減少させることにより保守の費用が低減される。なお、この発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１緊急速報システム、
２ネットワーク、２１ａ〜２１ｄ通信線、
３需要家設備、３１受配電監視制御装置、
３１１受信部、３１２停止判定部、
３１３影響度算出部、３１４発送電設備データベース、
３１５制御対象データベース、３１６制御処理部、
３１７故障検出部、３１８停止判定処理、
３２受配電設備、３２１非常用発電機、
３２２遮断器、３２３変圧器、
３２４〜３２６遮断器、３３負荷設備、
３３１非常用負荷、３３２空調機、
３３３照明設備、３３４負荷Ａ、
３３５負荷Ｂ、３３６負荷Ｃ、
４商用電源、４１電力線、
７０１震源地、７０２Ａ受配電設備、
７０２Ｂ受配電設備、７０２Ｃ受配電設備、
７０３−１発送電設備、７０３−２発送電設備、
７０３−３発送電設備、７０３−ｎ発送電設備、
７０４−１境界７０４−２境界
７０４−３境界
ｄ１安全優先域、ｄ２停電準備域
ｄ３情報収集域

Claims

緊急事態の種別、発生時刻、発生場所、及び規模を含む緊急速報情報をネットワークを通じて受信する受信部と、
発送電設備の出力及び設置場所を記憶する発送電設備データベースと、
発送電設備の停止による影響度を算出する影響度算出部と、
制御処理部と、
非常用発電機を含み、前記制御処理部の制御対象となる受配電設備と、
前記受配電設備から電力の供給を受ける負荷設備と、
を有し、
前記緊急速報情報を受信した場合に、前記影響度算出部は前記緊急速報情報及び前記発送電設備データベースを参照して、停止しているか又は停止すると予想される発送電設備の供給停止電力合計値を求め、
前記影響度算出部は前記供給停止電力合計値に基づいて制御レベル域を区分し、前記受配電設備の設置場所が、区分された前記制御レベル域のどの前記制御レベル域に位置するかにより前記非常用発電機の起動要否を判断し、前記制御処理部を通じて前記非常用発電機を含む前記受配電設備を制御する、緊急速報を用いる受配電設備の制御システム。
前記制御レベル域は、安全優先域、停電準備域、及び情報収集域を有し、
前記安全優先域は、その領域内にある発送電設備が停止され、前記非常用発電機を起動する領域であり、
前記停電準備域は、その領域内にある発送電設備が停止されないで、前記非常用発電機を起動する領域であり、
前記情報収集域は、その領域内にある発送電設備が停止されないで、前記非常用発電機を起動しない領域であることを特徴とする請求項1記載の緊急速報を用いる受配電設備の制御システム。
前記安全優先域の境界外側に前記停電準備域があり、前記停電準備域の境界外側に前記情報収集域があり、前記停電準備域の前記安全優先域の境界からの隔たり距離は、前記発送電設備の供給停止電力合計値に基づいて決定されることを特徴とする請求項２記載の緊急速報を用いる緊急速報を用いる受配電設備の制御システム。
前記停電準備域の前記安全優先域の境界からの隔たり距離は、前記発送電設備の供給停止電力合計値の拡大に従って拡大することを特徴とする請求項３記載の緊急速報を用いる受配電設備の制御システム。
前記緊急事態の種別は、地震又は津波であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の緊急速報を用いる受配電設備の制御システム。