JP6677197B2 - 高調波検出システム - Google Patents
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Description
このため、異常の検出を利用者が認識することができ、作業者が定期的に巡回して監視を行わなくてもよくなり、コストを下げることが可能となる。
また、利用者が、自身が利用する電力線に高調波に関する異常が発生していることを認識できため、利用者内の電気設備を確認することによって、利用者が異常に対処することができる場合もある。
これにより、管理装置において自動で高調波の異常の検出を行うことが可能となる。
これにより、中継器によって、複数の測定器の検出用データを一旦収集してから、管理装置へと送信することができる。
なお、測定器と管理装置の間に中継器が設けられていてもよい。
このように、電力線の電流の波形から基本波および高調波を求めることにより、高調波に関する異常を検出することが出来る。
例えば、閾値を、注意レベルの値、要対処レベルの値、および緊急対処レベルの値に設定し、対処の優先順位を決定することができる。
これによって、測定部によって測定した結果を、その測定部が測定した電力線を利用する利用者に対して知らせることができる。
また、担当していないグループの測定器の検出用データについては、不要データとして除外することができる。
また、担当していないグループの測定器の検出結果データについては、不要データとして除外することができる。
これにより、どの測定器によって異常が検出されたかを特定することができる。
<構成>
(配電網システム10の概要)
図1は、本発明に係る実施の形態における配電網システム10の構成を示すブロック図である。
ブロックAでは、複数のエリアA−1・・・A−nのエリア毎に1つのデータ収集中継器6が設けられており、1つのエリアに設置されている複数のCTセンサ7のデータを1つのデータ収集中継器6が収集しているが、これに限らなくてもよい。1つのエリアに複数のデータ収集中継器6が設けられており、複数のデータ収集中継器6が1つのエリアに設置されている複数のCTセンサ7のデータを分けて収集してもよい。このような場合、複数のCTセンサ7はデータ収集中継器6が担当するグループに分けられており、各々のデータ収集中継器6は、グループに所属する複数のCTセンサ7のデータを収集する。ブロックAでは、1つのデータ収集中継器6が担当する1つのエリアが1つのグループを構成しているともいえる。このように、データ収集中継器6は、エリアに1つだけ設けられていてもよいし、複数設けられていてもよい。
図2は、配電網100におけるデータ収集中継器6およびCTセンサ7の設置場所を示す図である。図2では、送電方向上流側の電柱101と下流側の電柱102が示されており、電柱101と電柱102の間にRSTの3相を構成する3本の幹線として配電線103、104、105が掛け渡されている。電柱101から電柱102の方向に電気が流れる。配電線103がR相の配電線である、配電線104がS相の配電線であり、配電線105がT相の配電線である。また、配電線105からは支線として配電線106、107、108が分岐し、家屋109、110、工場111内の電気設備に繋がっている。
CTセンサ7は、クランプ型であり、配電線(電力線の一例)に着脱可能に設置される。CTセンサ7は、配電線103、104、105、106、107、108のそれぞれに設置されている。配電線106、107は、それぞれスマートメータ8を介して家屋109、110に引き込まれている。配電線108は、スマートメータ8を介して工場111に引き込まれている。家屋109、110、および工場111において、1つのCTセンサ7に対して、1つのスマートメータ8が対応して設けられている。CTセンサ7およびスマートメータ8にはそれぞれ固有のIDが割り当てられ、後述する管理DB54内の設定情報テーブル203によって、CTセンサ7とスマートメータ8の対応関係が特定されている。
CTセンサ7は、図3に示すように、計測部71と、給電部72と、送信部73と、設定部74と、RTC(real time clock)75と、RTC制御部76とを有し、配電線に着脱可能に取り付けることができる。計測部71は、給電部72からの給電により配電線を流れる電流のトレンドを計測する。詳細には、計測部71は、配電線の周囲に着脱可能に取り付けられるコイル部およびコイル部を流れる電流を測定するためのシャント抵抗などを有している。このシャント抵抗の両端の電圧を測定することにより、配電線を流れる電流を検出することができる。
RTC制御部76は、計測部71が電流波形を計測したタイミングの時刻情報をRTC75から取得し、送信部73へと送信する。
また、CTセンサ7は、例えば、6分間隔などで定期的にデータ収集中継器6にセンサID、時刻情報、および検出用データを送信する。
スマートメータ8は、図3に示すように、電力計測部81と、設定部82と、送信部83とを有する、電力計測部81は、需要家Dに供給される電力量を計測する。設定部82は、スマートメータ8に固有のIDを設定する。送信部83は、電力計測部81によって計測された需要家Dにおける利用電力を、電力管理装置51の受信部57aに送信する。また、送信部83は、電力管理装置51に自身のIDを送信する。
スマートフォン9は、図3に示すように、受信部91と、表示部92と、利用料確認入力部93と、送信部94と、を有する。受信部91は、保守管理装置41の送信部44から高調波を検出したことに基づく警告メッセージを受信する。また、受信部91は、電力管理装置51の送信部58bから電力の利用料を受信する。表示部92は、異常通知に基づいて警告メッセージを表示する。利用料確認入力部93は、利用者Gによって電力利用料の問い合わせを行う旨の入力が行われる。送信部94は、電力利用の問い合わせを電力管理装置51の受信部58aに送信する。
図3に示すように、データ収集中継器6は、通信部61と、管理DB62と、通信部63と、を有する。
電力管理センタ5は、図1に示すように、電力管理装置51と、表示部52とを有する。電力管理装置51は、データ収集中継器6から受信した検出用データを用いて配電網における異常の検出を行う。
通信部57は、スマートメータ8と通信を行う。通信部57は、スマートメータ8の送信部83からメータIDまたは電力量を受信する受信部57aを有する。
保守管理センタ4は、電力管理センタ5からの異常検出結果データの通知に基づいて、配電網100の保守管理を行う。すなわち、異常が検出された検出用データを送信したCTセンサ7の設置場所に実際に確認するために作業者を派遣するなどの管理を行う。保守管理センタ4は、図1に示すように、保守管理装置41および表示部42と、を有する。保守管理装置41は、図2に示すように、異常受信部43と送信部44とを有する。異常受信部43は、電力管理装置51の異常通知部563から送信されている検出結果データを受信する。表示部42は、検出結果データを表示し、管理者は、必要な場合には作業者を現場に派遣するなどの対処を行う。送信部44は、異常受信部43が検出結果データを受信し、高調波を検出したCTセンサ7に対応するスマートメータ8に利用者登録がある場合には、その利用者の登録情報を送信先として警告メッセージを送信する。
図1に示すように、第1電力管理センタ2は、第1電力管理装置21と、管理DB(Data base)22と、表示部23とを有する。第1電力管理装置21は、図4に示すように、受信部24aおよび送信部24bが設けられた通信部24を有しており、ブロックの各々に設けられている電力管理センタ5と通信を行う。第1電力管理装置21は、各々の電力管理装置51によって検出された検出結果データを通信部24によって受信し、管理DB22に記憶する。
なお、第2電力管理センタ3は、第1電力管理センタ2と同様の構成であり、図1に示すように、送信部および受信部が設けられた通信部を有する第2電力管理装置31と、管理DB32と、表示部33と、を有する。第2電力管理センタ3は、他のブロックに設けられた電力管理センタ5と通信を行い、電力管理センタ5によって検出された検出結果データを記憶する。
本発明に係る実施の形態における高調波検出システム1の動作について以下に説明する。
図5は、本実施の形態の高調波検出システム1のCTセンサ7の動作を示すフロー図である。
図6は、本実施の形態の高調波検出システム1のデータ収集中継器6の動作を示すフロー図である。
電力管理装置51からデータの受信がない場合、ステップS22において、CTセンサ7からデータの受信があるか否かの判断が行われる。そして、データの受信がある場合、ステップS23において、データ収集中継器6は、受信した測定情報を管理DB62に記憶し、データ収集中継器6の処理が終了する。
設定要求の受信の場合、ステップS25において、受信した設定要求が管理DB62に記憶され、データ収集中継器6の処理が終了する。
図9は、スマートメータ8の動作を示すフロー図である。
スマートメータ8は、ステップS31において、電力量を計測し、ステップS32において、所定時間したと判定されるまで、電力量の計測が繰り返される。すなわち、所定時間が経過するまで、電力量の計測が行われる。ここで、所定時間は、例えば24時間にすることができる。
ステップS32において、所定時間を経過すると、ステップS33において、送信部83が、電力管理装置51の受信部57aへ電力量を送信する。
図10は、本実施の形態の高調波検出システム1の電力管理装置51の動作を示すフロー図である。
において、測定情報を管理DB54に記憶する。ここで、管理DB54に記憶されているテーブルについて説明する。
図15は、管理DBに記録された異常ログである異常管理テーブル207を示す図である。異常管理テーブル207には、エリアコード(A01)と、中継器管理コード(A01_01〜A01_0n, A02_01…)、CTセンサID(001…)、状態、および高調波のレベルが記録されている。状態は、正常または異常を示し、高調波のレベルは、異常の場合の注意レベルが3段階で示されている。
ステップS49において、電力管理装置51は、受信部57aにおいてスマートメータ8から電力量を受信したか否かを判定する。ステップS49において電力量を受信している場合には、ステップS50において、電力管理装置51は、受信した電力量を管理DB54に記憶する。
ステップS51において、電力利用料の問い合わせを受信している場合には、ステップS52において、電力管理装置51は、該当する利用者の電力利用料を管理DB54から取得する。
以下に、ステップS45における配電線の異常判定処理について説明する。
図16は、図10におけるステップS45の高調波の判定処理を示すフロー図である。
ステップS61において、異常判定部56の高調波異常判定部561は、管理DB54から該当するCTセンサ7のパワースペクトルを取得する。高調波異常判定では、全てのCTセンサ7のパワースペクトルを取得する。パワースペクトルは、CTセンサ7の計測部71において電流波形から演算されており、高調波異常判定部561は、基本波と、第3高調波と、第5高調波のパワースペクトルを取得する。図17は、パワースペクトルを示す図である。
これによって、第3高調波によるひずみ率および第5高調波によるひずみ率が算出される。
上記ステップS64、S66、S68、およびS69の後に、処理は、ステップS70へと進み。高調波異常を判定するために取得した全てのデータについて異常の判定を行うまで、ステップS61〜S69が繰り返される。
次に、保守管理装置41の動作について説明する。図19は、保守管理装置41の動作を示すフロー図である。
[他の実施形態]
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
上記実施の形態では、通知装置の一例としてのスマートフォン9に警告メッセージ(通知の一例)を表示させているが、スマートフォン9に限らなくても良く、テレビ、パーソナルコンピュータ等であってもよい。
上記実施の形態では、第1送信部の一例としての送信部44からスマートフォン9に警告メッセージが通知されているが、これに限らなくても良く、電力管理装置51からスマートフォン9に警告メッセージが通知されてもよい。この場合、電力管理装置51の送信部58b(第1送信部の一例)からスマートフォン9に警告メッセージを表示することができ、送信部58bが第1送信部の一例に対応する。
上記実施の形態では、高調波が検出された場合、警告メッセージを利用者Gに通知することによって、配電線に異常が生じていることを利用者に通知しているが、警告メッセージに限らなくても良く、例えば、音、光などであってもよく、要するに、異常が生じていることが利用者Gに通知されればよい。
上記実施の形態では、スマートメータ8のメータIDを介して、CTセンサ7と利用者Gの連絡先が紐付けられているが、これに限らなくても良く、CTセンサ7の設置時に利用者Gの連絡先も管理DB54に設定するようにしてもよい。要するに、高調波が検出された場合に、高調波を検出したCTセンサ7から、そのCTセンサ7が設置されている配電線の電力の利用者Gの連絡先を導くことができればよい。
上記実施の形態では、上記電力管理装置51は、例えば、県などの単位で設けられていると説明したが、これに限られるものではなく、所定の変電所から送信されている区域若しくは、市や町などの市町村の区域の単位で設けられていてもよい。また、電力管理装置51は、例えばキュービクルに設けられていてもよい。
上記実施の形態の高調波検出システム1では、CTセンサ7の測定情報がデータ収集中継器6に一旦収集されてから、電力管理装置51に送信されているが、これに限らなくても良い。
上記実施の形態の高調波検出システム1では、CTセンサ7でパワースペクトルが算出され、電力管理装置51でパワースペクトルから高調波異常の検出処理が行われているが、これに限らなくても良い。
上記実施の形態では、第3高調波および第5高調波の基本波に対する含有率を算出しているが、どちらか一方だけでもよい。更に、高調波異常判定部561は、第7高調波以上の高調波の含有率を算出して、高調波の検出を行ってもよい。
上記実施の形態では、(式1)を用いてひずみ率を算出し、ひずみ率が所定の閾値を超えている場合に高調波が含まれていると判定しているが、これに限らなくてもよく、基本波に高調波が含まれていることが検出できさえすればよい。
また、n次の高調波の実効値の基本波の実効値に対する割合が予め設定された所定閾値以上の場合に第n高調波が含まれていると判定してもよい。
上記実施の形態では、電力管理装置51に異常判定部56が設けられており、電力管理装置51で異常の判定が行われているが、これに限らなくても良い。
例えば、図21に示すように、データ収集中継器6´に、高調波異常判定部561および異常登録部562を有する異常判定部56´が設けられ、データ収集中継器6で異常の判定が行われてもよい。
また、CTセンサ7に、高調波異常判定部561が設けられ、CTセンサ7で異常の判定が行われてもよい。このような構成のCTセンサ7´が図22に示されている。CTセンサ7´には、高調波異常判定部561および異常登録部562を有する異常判定部56´´と、管理DB77とが設けられている。
そして、データ収集中継器6および電力管理装置51は、検出結果をセンサIDおよび時刻情報と関連付けて記憶する。
上記実施の形態では、CTセンサ7にRTC75およびRTC制御部76が設けられているが、RTC75およびRTC制御部76がCTセンサ7に設けられておらず、データ収集中継器6にRTC75およびRTC制御部76が設けられていてもよい。すなわち、上記実施の形態では、CTセンサ7から時刻情報がデータ収集中継器6に送信されているが、これに限らず、データ収集中継器6がCTセンサ7からデータを受信した際にデータに時刻情報を付与してもよい。
図23は、RTC75およびRTC制御部76が設けられていないCTセンサ7´´と、RTC75およびRTC制御部76が設けられたデータ収集中継器6´´を示すブロック図である。
また、データ収集中継器6´´の送信部63bは、中継器管理コード、センサID、事項情報、および検出用データを電力管理装置51に送信する。
上記実施の形態では、電力管理装置51が、第2送信部の一例としての異常通知部563を有しており、電力管理装置51が異常の報知を行っているが、上記(H−1)で述べたように、データ収集中継器6において異常の判定を行う場合には、データ収集中継器6が異常通知部563を有していても良い。また、上記(H−2)で述べたように、CTセンサ7において異常の判定を行う場合には、CTセンサ7が異常通知部563を有していてもよい。
なお、異常の報知としては、保守管理センタ4に通報するだけに限らず、光や音を発しても良い。
上記実施の形態では、高調波検出システムの制御方法および高調波検出方法として、図5、図6、図9、図10、図16、および図19に示すフローチャートに従って、制御方法および異常検出方法を実施する例を挙げて説明したが、これに限定されるものではない。
また、高調波検出プログラムの一つの利用形態は、インターネット等の伝送媒体、光・電波・音波などの伝送媒体中を伝送し、コンピュータにより読みとられ、コンピュータと協働して動作する態様であってもよい。
なお、以上説明したように、高調波検出はソフトウェア的に実現してもよいし、ハードウェア的に実現しても良い。
2 :第1電力管理センタ
3 :第2電力管理センタ
4 :保守管理センタ
5 :電力管理センタ
6 :データ収集中継器(中継器の一例)
6´ :データ収集中継器(中継器の一例)
6´´ :データ収集中継器(中継器の一例)
7 :CTセンサ(測定器の一例)
7´ :CTセンサ(測定器の一例)
7´´ :CTセンサ(測定器の一例)
8 :スマートメータ
9 :スマートフォン(通知装置の一例)
10 :配電網システム
21 :第1電力管理装置
22 :管理DB
23 :表示部
24 :通信部
24a :受信部
24b :送信部
31 :第2電力管理装置
32 :管理DB
33 :表示部
41 :保守管理装置(保守装置の一例)
42 :表示部
43 :異常受信部
44 :送信部(第1送信部の一例)
51 :電力管理装置(管理装置の一例)
52 :表示部
53 :通信部
53a :受信部
53b :送信部
54 :管理DB(記憶部の一例)
55 :通信部
55b :送信部
56 :異常判定部
56´ :異常判定部
56´´ :異常判定部
57 :通信部
57a :受信部
58 :通信部
58a :受信部
58b :送信部
61 :通信部
61a :受信部
62 :管理DB
63 :通信部
63a :受信部
63b :送信部
71 :計測部(測定部の一例)
72 :給電部
73 :送信部
74 :設定部
75 :RTC
76 :RTC制御部
77 :管理DB
81 :電力計測部
82 :設定部
83 :送信部
91 :受信部
92 :表示部
93 :利用料確認入力部
94 :送信部
100 :配電網
101 :電柱
102 :電柱
103 :配電線(電力線の一例)
104 :配電線(電力線の一例)
105 :配電線(電力線の一例)
106 :配電線(電力線の一例)
107 :配電線(電力線の一例)
108 :配電線(電力線の一例)
109 :家屋
110 :家屋
111 :工場
201 :設定情報テーブル
202 :測定情報テーブル
203 :設定情報テーブル
204 :測定情報テーブル
205 :位置情報管理テーブル
206 :利用者管理テーブル
207 :異常管理テーブル
561 :高調波異常判定部(高調波検出部の一例)
562 :異常登録部
563 :異常通知部(第2送信部の一例、送信部の一例)
Claims (16)
- 配電網を構成する電力線の所定位置に設置され、前記電力線の電流に関するデータの測定を行う測定部と、
前記電流に関するデータの全部または一部のデータを検出用データとして用いて、高調波の検出を行う高調波検出部と、
前記電力線によって供給される電力の利用者によって所有され、前記高調波が検出された際に、前記電力線に異常が生じていることを前記利用者に通知する通知装置と、
前記測定部と、前記通知の送信先である前記通知装置とを関連付けて記憶する記憶部と、
前記電力線に供給された電力量を検出するスマートメータと、を備え、
前記記憶部は、
前記測定部の識別情報と、前記測定部が設置された前記電力線の電力を測定する前記スマートメータに固有の識別情報とを関連付けて記憶し、
前記スマートメータに固有の識別情報と、前記スマートメータを所有する前記利用者の前記通知装置とを関連付けて記憶する、
高調波検出システム。 - 前記高調波が検出された場合に、前記電力線によって供給される電力の利用者の登録が存在するとき、前記通知装置に前記高調波の検出に関する情報を送信する第1送信部を更に備えた、
請求項1に記載の高調波検出システム。 - 前記測定部を有し、前記検出用データを送信する測定器と、
前記高調波検出部を有し、前記検出用データを受信する管理装置と、を更に備えた、
請求項1または2に記載の高調波検出システム。 - 前記測定器は、複数の電力線の各々に設置されており、
前記複数の前記測定器から送信された前記検出用データを受信し、前記管理装置に送信する中継器を更に備えた、
請求項3に記載の高調波検出システム。 - 前記測定部を有し、前記検出用データを送信する測定器と、
前記高調波検出部を有し、前記検出用データを受信し、前記高調波検出部による検出結果に関する検出結果データを送信する中継器と、
前記検出結果データを受信する管理装置と、を備えた、
請求項1または2に記載の高調波検出システム。 - 前記測定部と、前記高調波検出部と、を有し、前記高調波検出部による高調波の検出結果に関する検出結果データを送信する測定器と、
前記検出結果データを受信する管理装置と、を更に備えた、
請求項1または2に記載の高調波検出システム。 - 前記高調波検出部が前記高調波を検出した場合に、前記電力線を保守する保守装置に、前記高調波検出部による検出結果に関する検出結果データを送信する第2送信部を更に備え、
前記第1送信部は、前記保守装置に設けられている、
請求項2に記載の高調波検出システム。 - 前記検出用データは、前記電力線の電流の基本波および前記基本波に対する高調波の情報を含む、
請求項1〜7のいずれかに記載の高調波検出システム。 - 前記基本波および前記高調波に関する情報は、前記基本波および前記高調波のパワースペクトルであり、
前記高調波検出部は、前記基本波に対する前記高調波の比率が予め設定された閾値以上の場合、前記基本波に前記高調波が含まれていると判定する、
請求項8に記載の高調波検出システム。 - 前記閾値は、段階的に値が大きくなるように複数設定されており、
前記高調波検出部は、大きい閾値を超える程、前記高調波による異常の程度が大きいと判定する、
請求項9に記載の高調波検出システム。 - 前記基本波に対する高調波の情報は、前記基本波に対する3次高調波と5次高調波の情報を少なくとも含む、
請求項8に記載の高調波検出システム。 - 前記中継器は、複数設けられており、
複数の前記測定器は、複数のグループに分けられ、
各々の前記中継器は、各々の前記グループに属する複数の前記測定器から前記測定器の識別情報と前記検出用データを受信し、前記測定器の識別情報と前記検出用データとともに、前記中継器の識別情報を前記管理装置に送信し、
前記管理装置は、前記検出用データを前記測定器の識別情報および前記中継器の識別情報と関連付けて記憶する記憶部を有する、
請求項4に記載の高調波検出システム。 - 前記測定器は、複数設けられており、
前記中継器は、複数設けられており、
複数の前記測定器は、複数のグループに分けられ、
各々の前記中継器は、各々の前記グループに属する複数の前記測定器から前記測定器の識別情報と前記検出用データを受信し、前記測定器の識別情報と前記検出結果データとともに、前記中継器の識別情報を前記管理装置に送信し、
前記管理装置は、前記検出結果データを前記測定器の識別情報および前記中継器の識別情報と関連付けて記憶する記憶部を有する、
請求項5に記載の高調波検出システム。 - 前記管理装置は、前記測定器の識別情報と前記検出結果データと関連付けて記憶する記憶部を有する、
請求項6に記載の高調波検出システム。 - 前記検出用データまたは前記高調波検出部による検出結果に関する検出結果データを時刻情報と関連付けて記憶する記憶部を更に備えた、
請求項1に記載の高調波検出システム。 - 前記高調波検出部が前記高調波を検出した場合に、前記電力線を保守する保守装置に、前記高調波検出部による検出結果に関する検出結果データを送信する送信部を更に備えた、
請求項1に記載の高調波検出システム。
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