JP6596867B2 - 配電系統管理支援装置 - Google Patents

Description

本発明は、配電系統管理支援装置に関する。

配電系統には様々な計測器が設置されている。これらの計測器は、配電系統に関する様々な物理量を計測し、定期的に計測データをサーバに送信している（例えば特許文献１参照）。

電力会社は、これらの計測データを分析することにより、配電系統の管理に役立てている。

特開２０１４−０３９３７５号公報

しかしながら、計測器から送られてきた計測データから、配電系統に生じている事象を特定することは容易ではない。

例えば、配電系統のある特定の区間における電流値が大きく変化したとしても、短絡や地絡などの事故が発生したためなのか、開閉器の切り替えが起こったことによるものなのか、を特定することは難しい。

本発明は上記課題を鑑みてなされたものであり、配電系統に設置される計測器から送られてくる計測データを用いて、配電系統の管理をより高精度に行うことを可能にすることを一つの目的とする。

一つの側面に係る配電系統管理支援装置は、配電系統の管理を行うために用いられる配電系統管理支援装置であって、前記配電系統における所定の物理量を計測するべく前記配電系統に設置される複数の計測器から、所定時間毎に計測データを取得する計測データ取得部と、前記計測データを日時情報と対応付けて記憶する計測データ記憶部と、前記配電系統の運用状態を表す運用情報を取得する運用情報取得部と、前記運用情報を、前記計測データと対応付けるべく、日時情報と対応付けて記憶する運用情報記憶部と、前記計測データと前記運用情報とが対応するための、前記計測データの日時情報と、前記運用情報の日時情報と、の時刻の差の範囲を設定するための設定入力部と、を備える。

その他、本願が開示する課題、及びその解決方法は、発明を実施するための形態の欄の記載、及び図面の記載等により明らかにされる。

配電系統に設置される計測器から送られてくる計測データを用いて、配電系統の管理をより高精度に行うことが可能になる。

本実施形態に係る配電系統を示す図である。 本実施形態に係る配電系統管理支援装置を示す図である。 本実施形態に係る記憶装置を示す図である。 本実施形態に係る計測データテーブルを示す図である。 本実施形態に係る運用情報テーブルを示す図である。 本実施形態に係る運用情報を示す図である。 本実施形態に係る配電系統の解析内容を示す図である。 本実施形態に係る配電系統の解析内容を示す図である。 本実施形態に係る配電系統の解析内容を示す図である。 本実施形態に係る配電系統の解析内容を示す図である。 本実施形態に係る配電系統の解析内容を示す図である。 本実施形態に係る運用情報の記録方式を示す図である。

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。

本実施形態に係る配電系統１０００の全体構成を図１に示す。本実施形態に係る配電系統１０００は、配電用変電所５００から第１配電線７００ａ及び第２配電線７００ｂが延設されて構成される。

配電用変電所５００は、不図示の上位変電所から送電されてくる電力を、変圧器５１０により変圧した後、母線５２０に接続される第１遮断器（ＣＢ１とも記す）５３０ａ及び第２遮断器（ＣＢ２とも記す）５３０ｂを介して、それぞれ、第１配電線７００ａ及び第２配電線７００ｂに供給する。

第１配電線７００ａは、第１遮断器５３０ａから延設されてなり、第２配電線７００ｂは、第２遮断器５３０ｂから延設されてなる。

第１配電線７００ａ及び第２配電線７００ｂは、それぞれ複数の開閉器３００を有している。図１には、第１配電線７００ａに設けられる３つの開閉器３００が記されており、第１遮断器５３０ａに近い方から順に、これらの開閉器３００を、Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３とも表す。また図１には、第２配電線７００ｂにおいて、第２遮断器５３０ｂに最も近い１つの開閉器３００が記されており、Ｎ９とも表す。

また第１配電線７００ａ及び第２配電線７００ｂは、それぞれ、開閉器３００によって複数の区間に区分されている。

図１には、第１配電線７００ａにおいて、第１遮断器５３０ａに近い順に、第１区間（Ｓ１）から第４区間（Ｓ４）が示されており、第２配電線７００ｂにおいて、第２遮断器５３０ｂに近い順に、第９区間（Ｓ９）と第１０区間（Ｓ１０）が示されている。

また、本実施形態に係る配電系統１０００において用いられる遮断器５３０、開閉器３００はいずれも、電流や電圧、力率等の所定の計測データを測定可能な計測器を有しており、所定時間毎（例えば１時間毎あるいは１５分毎）に計測データを配電系統管理支援装置１００に送信する。これらの計測器は時計を有して構成されており、各計測器は所定時刻になると計測データを送信する。このため配電系統管理支援装置１００は、各計測器からほぼ同時刻（例えば±３秒以内）に計測データを取得することができる。

配電系統管理支援装置１００はこれらの計測データを取得すると、日時情報と対応付けて後述する計測データテーブル６３０に記録する。そして配電系統管理支援装置１００は、これらの計測データを用いて例えば各区間で消費される電流を求めたり、配電線７００の電圧特性を求めることができる。

また開閉器３００は、開閉器３００の稼働状態（入、切の状態）を、稼働情報として所定時間毎に配電系統管理支援装置１００に送信している。また遮断器５３０は、遮断器５３０を流れる電流値を、遮断器５３０の稼働状態を表す稼働情報として所定時間毎に配電系統管理支援装置１００に送信している。

また配電線７００に設けられている不図示のリレーも、リレーの稼働状態（ＯＮ、ＯＦＦ）を、稼働情報として配電系統管理支援装置１００に送信している。なおリレーは、所定時間ごとに稼働状態（ＯＮ、ＯＦＦ）を送信する構成でも良いが、本実施形態では、稼働状態がＯＮからＯＦＦに切り替わった時あるいはＯＦＦからＯＮに切り替わった時に、稼働情報を送信する。

そして配電系統管理支援装置１００は、上記の開閉器３００や遮断器５３０、リレー等の配電系統１０００に設置される様々な電力設備から、それぞれ稼働情報を取得して、日時情報と対応付けて、後述する運用情報テーブル６４０に記録している。

次に、本実施形態に係る配電系統管理支援装置１００の構成を図２に示す。

配電系統管理支援装置１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１１０、メモリ１２０、通信装置１３０、記憶装置１４０、入力装置１５０、出力装置１６０、及び記録媒体読取装置１７０を備える。

ＣＰＵ１１０は配電系統管理支援装置１００の全体の制御を司るもので、記憶装置１４０に記憶された制御プログラム６００をメモリ１２０に読み出して実行することにより、配電系統管理支援装置１００としての各種機能を実現する。例えば、計測データ取得部、計測データ記憶部、運用情報取得部、運用情報記憶部、第１情報出力部、第２情報出力部、第３情報出力部、日時情報入力部、運用情報入力部、計測データ入力部、が実現される。

記録媒体読取装置１７０は、記録媒体８００に記録されている制御プログラム６００や各種データの読み取りや書き込みを行うための装置である。読み取られた制御プログラム６００やデータはメモリ１２０や記憶装置１４０に格納される。

記録媒体８００としてはフレキシブルディスクや磁気テープ、光磁気ディスク、半導体メモリ等を用いることができる。

入力装置１５０は、オペレータ等による配電系統管理支援装置１００へのデータ入力等のために用いられる装置でありユーザインタフェースとして機能する。入力装置１５０としては例えばキーボードやマウス等を用いることができる。

例えば配電系統管理支援装置１００を操作するオペレータは、入力装置１５０を用いることで、配電系統１０００の運用状態を表す運用情報を配電系統管理支援装置１００に入力することができる。運用情報としては、例えば、上述したような、配電系統１０００上の各電力設備から送信される稼働情報や、オペレータによって入力される配電系統１０００の運用状態に関するメッセージなどが含まれる。

出力装置１６０は、情報を外部に出力するための装置でありユーザインタフェースとして機能する。出力装置１６０としては例えばディスプレイやプリンタ等を用いることができる。

通信装置１３０は通信を行うための装置である。通信装置１３０は、例えば遮断器５３０や開閉器３００、不図示のリレー等の計測器や電力設備から所定時間毎に送られてくる計測データや稼働情報を受信する。また、通信装置１３０は、インターネット等の通信網を介して他のコンピュータと通信可能に接続されるようにしても良い。

記憶装置１４０は例えばハードディスク装置により構成される。図３に示すように、記憶装置１４０には制御プログラム６００、計測データテーブル６３０、運用情報テーブル６４０が記憶されている。

本実施形態に係る計測データテーブル６３０を図４に示す。計測データテーブル６３０は、遮断器５３０や開閉器３００に設けられている計測器からそれぞれ所定時間毎（図４に示す例では１５分毎）に送信されてくる計測データを、日時情報と対応付けて記憶するテーブルである。なお本実施形態に係る計測データテーブル６３０は、遮断器５３０、開閉器３００から取得した計測データをそれぞれ個別のテーブルにおいて日時情報と対応付けて記録している。

なお計測器によって計測される上記計測データには、電流、電圧、力率、電力等の配電系統１０００における物理量の他、断線の有無を示す情報などを含んでも良い。

また本実施形態に係る運用情報テーブル６４０を図５に示す。運用情報テーブル６４０は、配電系統１０００の運用状態を表す運用情報を、日時情報と対応付けて記憶するテーブルである。上述したように、この運用情報には、配電系統１０００に設置される開閉器３００等の電力設備から送信される電力設備の稼働状態を表す稼働情報、及び配電系統管理支援装置１００を操作するオペレータによって入力される、配電系統１０００の運用状態に関するメッセージ、の少なくともいずれかが含まれる。

図５に示す例では、2014年12月1日の0時と0時15分において、開閉器３００から送られてきた開閉器３００の稼働情報と遮断器５３０から送られてきた遮断器５３０を流れる電流値が運用情報として日時情報と対応付けて記憶されている。

また0時17分には、配電線７００上に設けられるリレー１が作動し、ＯＦＦからＯＮに切り替わったことが記録されている。そして0時21分には、オペレータによって配電系統管理支援装置１００に入力された「Ｓ２で地絡事故発生」とのメッセージが記録されている。

なお、運用情報テーブル６４０に日時情報と対応付けて記録される運用情報の例を図６に示す。配電系統管理支援装置１００は、これらの運用情報を取得すると、時刻情報と対応付けて運用情報テーブル６４０に記録する。

このように、本実施形態に係る配電系統管理支援装置１００は、計測器から送られてくる計測データを日時情報と対応付けて計測データテーブル６３０に記録するとともに、配電系統の運用状態を表す運用情報を日時情報と対応付けて運用情報テーブル６４０に記録している。このため、配電系統管理支援装置１００は、計測データテーブル６３０に記録されている計測データと、運用情報テーブル６４０に記録されている運用情報と、を日時情報によって対応付けることができる。そして配電系統管理支援装置１００は、計測データテーブル６３０と運用情報テーブル６４０とを参照することによって、相互に対応する計測データと運用情報とを特定し、出力することができる。

なお、計測データと運用情報とが対応するとは、計測データに対応づけられた日時情報と運用情報に対応付けられた日時情報とが同一時刻を示す場合の他、時刻の差が所定範囲以内（例えば１０分以内、あるいは３０分以内）のものも含む。また、例えば日時情報により指定される特定の時刻に対して前後所定時間の範囲（例えば前後５分以内、あるいは１５分以内）に含まれる計測データと運用情報は互いに対応する、としてもよい。またこの所定時間の範囲は、配電系統管理支援装置１００への設定入力を行うことにより適宜変更することもできる。

本実施形態によれば、このようにして計測データと運用情報とを対応付けることによって、配電系統１０００に関する様々な分析情報を生成することが可能となり、配電系統１０００の管理をより高精度に行うことが可能になる。

例えば、配電系統管理支援装置１００は、日時情報を指定した日時情報指定入力を入力装置１５０や通信装置１３０から受け付けると、この日時情報指定入力により指定された日時情報に対応する計測データを計測データテーブル６３０から読み出すとともに、この日時情報に対応する運用情報を運用情報テーブル６４０から読み出して、これらの計測データと運用情報とを出力する。

このような態様によって、ある特定の日時に配電系統１０００に発生した事象を、計測データによって捉えるだけでなく、その時の開閉器３００の状態やオペレータからのメッセージ等の様々な運用情報によっても捉えることが可能となるため、配電系統１０００の状態をより的確に把握することが可能となる。

また配電系統管理支援装置１００は、運用情報を指定した運用情報指定入力を入力装置１５０や通信装置１３０から受け付けると、この運用情報指定入力により指定された運用情報に対応する日時情報を運用情報テーブル６４０を参照することによって特定し、この日時情報に対応する計測データを計測データテーブル６３０から読み出して出力する。

このような態様によって、例えばある区間で地絡事故が発生した場合に、そのときの計測データがどのように変化したかを容易に把握することが可能となる。

例えば「区間Ｓ２」「地絡事故」のようなメッセージを運用情報指定入力に指定して配電系統管理支援装置１００に入力すると、配電系統管理支援装置１００は、運用情報テーブル６４０を参照することによって２０１４年１２月１日０時２１分を特定し、この時の計測データを計測データテーブル６３０から読み出して出力するようなことができる。

またこのとき、配電系統管理支援装置１００は、運用情報指定入力により指定された運用情報に該当する複数の運用情報が運用情報テーブル６４０に記憶されている場合には、これら複数の運用情報にそれぞれ対応する日時情報を特定し、各日時情報に対応する複数の計測データを計測データテーブル６３０から読み出して、これらの計測データの統計値を求めて出力することもできる。

例えば過去に区間Ｓ２で地絡事故が複数回発生している場合には、配電系統管理支援装置１００は、地絡事故が発生時の電流値の平均値や最大値などの統計値を計算して出力する。このような態様によって、より高度な配電系統１０００の管理を行うことが可能となる。

また配電系統管理支援装置１００は、計測データを指定した計測データ指定入力を入力装置１５０や通信装置１３０から受け付けると、この計測データ指定入力により指定された計測データに対応する日時情報を計測データテーブル６３０を参照することによって特定し、この日時情報に対応する運用情報を運用情報テーブル６４０から読み出して出力することもできる。

このような態様によって、例えば配電系統１０００のある地点（例えばＮ２開閉器３００）を流れる電流値が短時間に変化した場合に、その時に何が起きていたのかを容易に把握することが可能となる。

例えば「Ｎ２」「４０Ａ未満」のような計測データを計測データ指定入力に指定して配電系統管理支援装置１００に入力すると、配電系統管理支援装置１００は、計測データテーブル６３０を参照することによって、例えば２０１３年１０月１５日１３時１５分を特定し、この時の運用情報を運用情報テーブル６４０から読み出して出力するようなことができる。

またこのとき、配電系統管理支援装置１００は、計測データ指定入力により指定された計測データに該当する複数の計測データが計測データテーブル６３０に記憶されている場合には、これら複数の計測データにそれぞれ対応する日時情報を特定し、各日時情報に対応する複数の運用情報を出力することもできる。

例えば、開閉器Ｎ２（３００）を流れる電流値が４０Ａ未満になったことが過去に複数回ある場合には、それぞれその時に何が起きていたのかを容易に把握することが可能になる。

本実施形態に係る配電系統管理支援装置１００は、このように、計測データテーブル６３０に記録されている計測データと、運用情報テーブル６４０に記録されている運用情報と、を様々に組み合わせて用いることによって、配電系統１０００の管理を行う際に用いられる配電系統１０００の分析情報を生成するための様々な処理を行うことができる。以下に図７〜図１１を参照しながら具体的に説明する。

図７及び図８は、本実施形態に係る配電系統管理支援装置１００が、計測データテーブル６３０と運用情報テーブル６４０を用いて配電系統１０００の管理を支援する際の様子を示した図である。

例えば配電系統管理支援装置１００は、計測データテーブル６３０に記録されている計測データと、運用情報テーブル６４０に記録されている運用情報と、を様々に組み合わせて複数の評価軸で系統分析を行うことを可能とし、バンク、フィーダ単位の電圧解析や電圧管理を支援することができる。

配電系統管理支援装置１００を用いることによって可能となる系統分析の例としては、配電系統１０００の状態（開閉器３００の入、切の組み合わせ）の出現頻度順に配電線７００の電圧特性を分析するケースや、電圧上下限の余裕が少ない順に配電線７００の電圧特性を分析するケース、事故によるリレー動作の有無や負荷変動に対する系統運用者の系統操作情報などの系統状態変化情報を用いて分析するケース、年末年始、大型連休、祭りの日等の特定の日に限定して分析するケースや、夏季、冬季等の季節別に分析するケース、標準系統の場合の電圧特性と事故時系統の場合の電圧特性とを比較するケース、などがある。

図９には、配電系統１０００内の各開閉器３００の入、切の組み合わせ別に、配電系統１０００の電圧特性を求める場合の例を示す。

図９において、「状態１」は、Ｎ１〜Ｎ３の開閉器３００が共に「入」の場合を示す。また「状態２」は、Ｎ１、Ｎ２の開閉器３００は「入」であるが、Ｎ３の開閉器３００は「切」であり、区間Ｓ４が他フィーダへ転負荷されている場合を示す。

このような場合、状態１と状態２とを区別せずに計測データから電圧特性を作成してしまうと、電圧特性を正しく分析することが困難になるが、本実施形態のように、運用情報を考慮することにより、正しく分析を行うことが可能となる。

次に図１０には、開閉器３００の入切の組み合わせの頻度別に配電系統１０００の分析を行う場合を示す。図１０において、「状態１」〜「状態４」のそれぞれは、開閉器３００の入、切の組み合わせが異なる。

配電系統管理支援装置１００は運用情報テーブル６４０を参照することによって、図１０（Ａ）に示すように、各状態の頻度を求めることができる。そしてオペレータは、「状態１」よりも「状態２」の方が高頻度であることがわかると、配電系統１０００の開閉器３００の入、切の組み合わせとして、「状態２」を標準状態にするように配電系統１０００の運用を変更することも可能となる。

また図１０（Ｂ）に示すように、配電系統管理支援装置１００は、「状態１」〜「状態４」のぞれぞれの場合別に、系統データテーブル６３０から系統データを読み出して、配電系統１０００の電圧余裕を算出することができる。そして「状態３」の祭りの日には電圧余裕が少なくなることを明らかにすることができる。

次に図１１には、上記のような分析情報を生成する際に、配電系統管理支援装置１００が、系統データテーブル６３０から読み出す系統データを選別する際の様子を示す。

図１１には、配電系統１０００における開閉器３００の入、切の状態が「Ｓ０」から順次「Ｓ１」「Ｓ２」「Ｓ３」「Ｓ４」に変更される際に、状態「Ｓ１」から「Ｓ２」までの期間においてＣＢ１〜ＣＢ２間がループ状態となっているため、この期間に計測された計測データを除外することを示している。

このような態様により、より高度な配電系統１０００の管理を行うことが可能となる。

なお、図５に示したように、運用情報テーブル６４０には配電系統１０００内の各開閉器３００の入切の状態が記録されるが、図１２に示すように「標準状態」として定めた開閉器３００の入切の組み合わせ（図１２における「状態１」）を基準とした差分によって、配電系統１０００内の各開閉器３００の入切の状態を記録するようにしても良い。

このような態様によって、運用情報テーブル６４０に記録されるデータ量を削減することが可能となる。

以上、本実施形態に係る配電系統管理支援装置１００について説明したが、本実施形態に係る配電系統管理支援装置１００によれば、配電系統１０００に設置される計測器から送られてくる計測データを用いて、配電系統１０００の管理をより高精度に行うことが可能になる。特に近年、配電系統１０００への計測器の導入が進んでおり、これらの計測器によって定期的に収集される計測データの配電線電圧管理への利活用を促進することが可能となる。

例えば全ての計測データ、運用情報を長期間記録し、必要なデータを抽出、分析することで、高精度な配電線電圧解析、電圧管理を行うことが可能になる。また多面的な評価軸で系統分析を行い、バンクやフィーダ単位の電圧解析、電圧管理の支援が可能になる。

なお上述した実施の形態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、改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。

例えば、配電系統１０００の管理を行うための分析情報として、上述した以外にも、分散型電源連系審査、配電線電圧特性検討、電圧上下限裕度検討、柱上変圧器タップ検討、電圧調整器の整定値検討、増設検討などの電圧解析、電圧管理も含まれる。

１００ 配電系統管理支援装置
１１０ ＣＰＵ
１２０ メモリ
１３０ 通信装置
１４０ 記憶装置
１５０ 入力装置
１６０ 出力装置
１７０ 記録媒体読取装置
３００ 開閉器
５００ 配電用変電所
５１０ 変圧器
５２０ 母線
５３０ 遮断器
６００ 制御プログラム
６３０ 計測データテーブル
６４０ 系統情報データテーブル
７００ 配電線
８００ 記録媒体
１０００ 配電系統

Claims (7)

1. 配電系統の管理を行うために用いられる配電系統管理支援装置であって、
   前記配電系統における所定の物理量を計測するべく前記配電系統に設置される複数の計測器から、所定時間毎に計測データを取得する計測データ取得部と、
   前記計測データを日時情報と対応付けて記憶する計測データ記憶部と、
   前記配電系統の運用状態を表す運用情報を取得する運用情報取得部と、
   前記運用情報を、前記計測データと対応付けるべく、日時情報と対応付けて記憶する運用情報記憶部と、
   前記計測データと前記運用情報とが対応するための、前記計測データの日時情報と、前記運用情報の日時情報と、の時刻の差の範囲を設定するための設定入力部と、
   を備えることを特徴とする配電系統管理支援装置。
2. 請求項１に記載の配電系統管理支援装置であって、
   日時情報を指定した日時情報指定入力を受け付ける日時情報入力部と、
   前記日時情報指定入力により指定された前記日時情報に対応する計測データを、前記日時情報に対応する運用情報とともに出力する第１情報出力部と、
   を備えることを特徴とする配電系統管理支援装置。
3. 請求項１又は２に記載の配電系統管理支援装置であって、
   運用情報を指定した運用情報指定入力を受け付ける運用情報入力部と、
   前記運用情報指定入力により指定された前記運用情報に対応する日時情報を特定し、前記日時情報に対応する計測データを出力する第２情報出力部と、
   を備えることを特徴とする配電系統管理支援装置。
4. 請求項３に記載の配電系統管理支援装置であって、
   前記第２情報出力部は、前記運用情報指定入力により指定された前記運用情報に該当する複数の運用情報が前記運用情報記憶部に記憶されている場合には、前記複数の運用情報にそれぞれ対応する日時情報を特定し、前記日時情報にそれぞれ対応する複数の計測データの統計値を求め、前記統計値を出力する
   ことを特徴とする配電系統管理支援装置。
5. 請求項１〜４の何れかに記載の配電系統管理支援装置であって、
   計測データを指定した計測データ指定入力を受け付ける計測データ入力部と、
   前記計測データ指定入力により指定された前記計測データに対応する日時情報を特定し、前記日時情報に対応する運用情報を出力する第３情報出力部と、
   を備えることを特徴とする配電系統管理支援装置。
6. 請求項５に記載の配電系統管理支援装置であって、
   前記第３情報出力部は、前記計測データ指定入力により指定された前記計測データに該当する複数の計測データが前記計測データ記憶部に記憶されている場合には、前記複数の計測データにそれぞれ対応する日時情報を特定し、前記日時情報にそれぞれ対応する複数の運用情報を出力する
   ことを特徴とする配電系統管理支援装置。
7. 請求項１〜６のいずれかに記載の配電系統管理支援装置であって、
   前記運用情報取得部が取得する前記運用情報には、前記配電系統に設置される電力設備から送信される、前記電力設備の稼働状態を表す稼働情報、及び前記配電系統管理支援装置を操作するオペレータによって入力される、前記配電系統の運用状態に関するメッセージ、の少なくともいずれかが含まれる
   ことを特徴とする配電系統管理支援装置。

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