JP7200016B2

JP7200016B2 - 配電バランス監視システム

Info

Publication number: JP7200016B2
Application number: JP2019047460A
Authority: JP
Inventors: 仁中島
Original assignee: 河村電器産業株式会社
Priority date: 2019-03-14
Filing date: 2019-03-14
Publication date: 2023-01-06
Anticipated expiration: 2039-03-14
Also published as: JP2020150729A

Description

本発明は、高圧三相配電線路の相電流を監視する配電バランス監視システムに関する。

高圧配電線路は三相で構成されているが、需要家側の受電設備であるキュービクルに設置される変圧器は三相もあれば単相もある。この高圧配電線路の電圧降下を考えると、電流×配電線の抵抗で発生する電圧に起因するものが主要な原因であり、三相変圧器はＲ，Ｓ，Ｔの三相に接続される為、電流は三相の配電線に一様に流れ、電圧降下は三相で一様に発生する。
しかしながら、単相変圧器は三相のうちの二相間に接続されるため、三相間に電流のアンバランスが発生し、配電線の三相間で電圧降下の不均衡が発生する。このような単相変圧器の設置で発生する電圧不均衡率が高くなると、変電所の設備利用率が悪くなるほか、配電線での送電損失も大きくなるため、対策がとられていた。
この対策としては、例えば特許文献１に開示された柱上変圧器の設置に関する技術がある。特許文献１では、三相それぞれの電圧を時刻別に計測して電圧不平衡が最大となる時刻を特定し、この情報を基に単相変圧器である柱上変圧器の接続相を決定した。

特開２０１７－５８９３号公報

上記特許文献１の技術は、高圧配電線路の相電圧情報のみで判断して柱上変圧器の接続相を調整する技術であった。しかしながら、需要家が設置するキュービクル等の受電設備には、単相変圧器のみで無く三相変圧器も設置されるし、場合によっては太陽光発電設備や蓄電池設備といった自家発電設備も接続される。このような受電設備が接続された高圧配電線路の電圧変動対策を練るには、高圧配電線路の電圧情報だけでは十分でなく、上述したように電圧降下は通電される電流の大きさにより変動するため、個々の需要家での電流情報（電力情報）を加味するのが望ましかった。

そこで、本発明はこのような問題点に鑑み、共通する高圧配電線路から電力が供給される個々の受電設備の電流情報を入手して、高圧配電線路全体の相電流のバランスを把握可能とし、高圧配電線路の相電圧のアンバランスの是正に活用できる配電バランス監視システムを提供することを目的としている。

上記課題を解決する為に、請求項１の発明に係る配電バランス監視システムは、共通の高圧配電線路から電力が供給される個々の受電設備に、当該受電設備に設置されている三相変圧器及び単相変圧器のうち少なくとも単相変圧器の相電流、相電圧のうち少なくとも相電流を計測して受電点情報として外部に送信する計測監視装置を設ける一方、計測監視装置から通信ネットワークを介して個々の受電点情報を入手し、入手した情報を管理する配電管理装置を配置すると共に、受電設備に設置されている単相変圧器の接続相情報、変圧器の定格容量情報を記憶する変圧器情報記憶部を計測監視装置或いは配電管理装置に設け、更に、配電管理装置が入手した相毎の電流情報を含む相情報を表示する表示装置を具備して成ることを特徴とする。
この構成によれば、表示装置には、共通する高圧配電線路に接続されている個々の受電設備の単相変圧器に流れる相電流を含む受電点情報が表示されるため、新たな受電設備を設置する際に単相変圧器を接続する相を判断し易く、相電圧のアンバランスの是正に活用できる。

請求項２の発明は、請求項１に記載の構成において、表示装置が表示する相情報には、変圧器情報記憶部が記憶する単相変圧器の定格容量情報が含まれることを特徴とする。
この構成によれば、実際に流れる電流に加えて、高圧配電線路に接続されている変圧器の容量情報も表示されるため、新たな単相変圧器を設置する際に的確な判断が可能となる。

請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の構成において、計測監視装置は、単相変圧器に加えて受電設備に設置されている三相変圧器の相電流を計測して配電管理装置に送信し、表示装置は、三相変圧器の電流を加えた相毎の電流情報を表示することを特徴とする。
この構成によれば、単相に加えて三相変圧器に流れる電流も表示されることで、高圧配電線路に流れる実際の電流を把握でき、相バランスの監視に役立つ。

請求項４の発明は、請求項１乃至３の何れかに記載の構成において、計測監視装置は、高圧配電線路から供給される順方向電流に加えて、需要家の発電設備で発電されて高圧配電線路に逆潮流される逆方向電流も計測して外部に送信することを特徴とする。
この構成によれば、高圧配電線路から需要家に供給される電流に加えて、需要家から高圧配電線路に逆潮流される電流も把握でき、電路の監視に役立つ。

請求項５の発明は、請求項１乃至４の何れかに記載の構成において、計測監視装置は、計測した値から一定時間の平均値を算出する平均値算出部を有し、計測監視装置が配電管理装置に送信する受電点情報は、一定時間毎の平均値データであることを特徴とする。
この構成によれば、高圧配電線路の電流に一時的な変動が発生しても排除でき、線路状況を的確に把握できる。

本発明によれば、表示装置には、共通する高圧配電線路に接続されている個々の受電設備の単相変圧器に流れる相電流を含む受電点情報が表示されるため、新たな受電設備を設置する際に単相変圧器を接続する相を判断し易く、相電圧のアンバランスの是正に活用できる。

本発明に係る配電バランス監視システムの一例を示す構成図である。高圧配電線路の説明図である。表示装置の表示例を示す説明図である。表示装置の他の表示例を示す説明図である。

以下、本発明を具体化した実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明に係る配電バランス監視システムの一例を示す構成図であり、１は計測監視装置、２は電力会社或いは配電管理会社等が管理する配電管理装置としてのクラウドサーバ（以下、単に「サーバ」と称する。）、３は表示装置ある。尚、Ａは受電設備であるキュービクルＡを示している。
計測監視装置１はキュービクルＡ毎に設置され、通信ネットワークＮを介してサーバ２と通信を実施し、表示装置３は通信ネットワークＮを介してサーバ２から情報を入手して特定の配電線路の相情報を表示する。

計測監視装置１は図１のブロック図で示すように、別途設けたセンサを介して変圧器の相毎の電流を計測する電流計測部１１、相電圧を計測する電圧計測部１２、計測した電流情報，電圧情報から電力、力率等を演算し、更に計測監視装置１を制御する計測監視装置ＣＰＵ１３、サーバ２と通信する計測監視装置通信ＩＦ１４等を備えている。
計測監視装置ＣＰＵ１３は、高圧を低圧に変換するキュービクルＡ内の三相及び単相の全ての変圧器の相電流、相電圧情報を入手し、電力，力率を演算し、計測した電流、電圧情報と共に受電点情報としてサーバ２に送信する。
このとき、計測監視装置ＣＰＵ１３は、計測した相電流データ、相電圧データに対して３０分等所定時間の平均値を算出し、算出した平均値データを相電流情報、相電圧情報としてサーバ２へ送信する。またこのデータを基に電力等が演算される。
尚、サーバ２へ送信する情報は設置されている単相変圧器に関する情報だけでも良い。

サーバ２は、個々のキュービクルＡに設置されている単相変圧器の接続相の情報に加えて、単相変圧器及び三相変圧器の定格容量、更には製造メーカーの識別コード情報等を蓄積する変圧器情報記憶部２１、各計測監視装置１から収集した受電点情報を蓄積するキュービクル情報記憶部２２、サーバ２を制御するサーバＣＰＵ２３、計測監視装置１及び表示装置３と通信するサーバ通信ＩＦ２４等を備えている。
サーバＣＰＵ２３は、計測監視装置１から送信された受電点情報を共通する高圧配電線路毎にグループ化して管理し、表示装置３からの要求に従い蓄積しているデータを所定のフォームに整理して送信する。

表示装置３は、各種情報を表示する表示部３１、表示する内容を設定するための操作部３２、表示装置を制御する表示装置ＣＰＵ３３、サーバ２と通信する表示装置通信ＩＦ３４等を有し、操作部３２の操作によりサーバ２から入手した情報が表示部３１に表示される。この表示装置３は、例えばパーソナルコンピュータが使用される。尚、表示装置はサーバ２と一体に構成しても良い。

図２は高圧配電線路Ｆの説明図であり、変電所５と計測監視装置１が取り付けられている個々のキュービクルＡとの関係を示している。変電所５からは、例えば６６００ボルト三相（Ｒ，Ｓ，Ｔ相）の高圧配電線路Ｆが架空配設（又は地中配設）され、この高圧配電線路Ｆに需要家のキュービクルＡが個々に接続されて電力が供給される。キュービクルＡでは、設置されている三相変圧器或いは単相変圧器で１００Ｖ／２００Ｖに変換されて、需要家の個々の負荷に供給される。
ここでは、一例としてＪ１，Ｊ２，Ｊ４の３つの需要家を示し、共通する高圧配電線路Ｆから個々に電力を供給している状態を示している。

図２に示すように、需要家Ｊ１のキュービクルＡには単相変圧器が２台、三相変圧器が１台設置され、需要家Ｊ２のキュービクルＡには単相変圧器、三相変圧器がそれぞれ１台設置され、需要家Ｊ４のキュービクルＡには単相変圧器が１台、三相変圧器が２台設置されている。但し、この需要家Ｊ４では太陽光発電設備６、蓄電池設備７がそれぞれ三相変圧器に接続（三相第１変圧器Ｍ１に太陽光発電設備６が接続され、三相第２変圧器Ｍ２に蓄電池設備７が接続）され、系統への逆潮流が実施されるよう構成されている。
これら個々のキュービクルＡに設置されている変圧器の定格容量、単相変圧器の接続相の情報はサーバ２の変圧器情報記憶部２１に予め登録され記憶されている。
尚、サーバ２とキュービクルメーカのデータサーバとリンクさせて、変圧器の製造データを入手して変圧器情報記憶部２１に蓄積させても良い。

そして図３は、このように変圧器が接続された高圧配電線路Ｆに対して構築された配電バランス監視システムの表示装置３の表示例を示している。図３では、キュービクルＡ毎（需要家毎）の変圧器の定格容量、接続相、計測した変圧器の相電流を表示した場合を示している。但し、表示されている電流情報は、例えば３０分間の平均電流（デマンド電流）であり、このデータは３０分毎に計測監視装置１において演算されて送信される。

この表示において、需要家Ｊ４の三相第１変圧器Ｍ１は電流の符号が反転しており、逆潮流が発生していることが認識できる。計測監視装置１から送信される電流情報は順方向の電流データだけで無く、逆方向の電流データも符号が反転されて送信され、反転した符号から需要家Ｊ４では太陽光発電による逆潮流が発生していることがわかる。更に、表示から各変圧器の容量、単相変圧器の接続相を把握できる。
また、図３に示すように、変電所に近いキュービクルＡから順に相電流情報を表示することができ、この表示により受電点での相電圧を予想でき、相電圧のアンバランスの是正に役立てることができる。尚、別途入手している変圧器の相電圧情報を表示させてもよい。

図４は表示装置３の他の表示を示し、共通する高圧配電線路Ｆに接続された単相変圧器と三相変圧器の定格容量の合計値と計測した相電流の合計値を表示している。
この表示から供給元における相バランス状況が一目で把握でき、新たな単相変圧器を設置する場合はＳ相の電流が最も多いため、Ｒ－Ｔ相間が概略好ましいことが把握できる。
但し、図３の表示からは、変電所に近い場所に新たなキュービクルを設置する場合は、Ｓ相、Ｔ相の電流が多いことから、Ｒ－Ｓ相間、或いはＲ－Ｔ相間でも良いことがわかる。

このように、共通する高圧配電線路Ｆに接続されている個々のキュービクルＡの単相変圧器に流れる相電流を含む相情報が表示装置３に表示されるため、新たなキュービクルＡを設置する際の単相変圧器を接続する相を判断し易く、相電圧のアンバランスの是正に活用できる。
また、実際に流れる電流に加えて、高圧配電線路Ｆに接続されている変圧器の容量情報も表示されるため、新たな単相変圧器を設置する際に的確な判断が可能となるし、三相変圧器に流れる電流も合わせて表示させることで、高圧配電線路Ｆに流れる実際の全電流を把握することもでき、相バランスの監視に役立つ。
更に、高圧配電線路Ｆから需要家に供給される電流に加えて、需要家から高圧配電線路に逆潮流される電流も把握でき、電路の監視に役立つ。
また、表示装置３に表示される計測値は、３０分等一定時間の平均値であるため、高圧配電線路Ｆの電流に一時的な変動が発生しても排除でき、線路状況を的確に把握できる。

尚、上記実施形態では、変圧器情報記憶部２１をサーバ２に設けているが、各計測監視装置１に設けて計測監視装置１が担当しているキュービクルＡの変圧器の相情報、容量情報等をそれぞれに記憶させて、計測値と共に相情報等の関連するデータをサーバ２に送信するよう構成しても良い。また、表示装置３には電流情報を表示しているが、算出した電力情報を表示させても良い。
また、図４に示す表示を行った場合、表示装置３の表示部３１に「新規単相変圧器は、Ｒ－Ｔ相間への接続が望ましい。」とメッセージを表示させても良い。このようなメッセージの表示は、個々の相電流情報から好ましい２相を選択するプログラムをサーバ２に設けることで実施できる。
更に、キュービクルの形態を採らない高圧受電設備にも計測監視装置１は設置でき、上記配電バランス監視システムを容易に構成できる。

１・・計測監視装置、２・・クラウドサーバ（配電管理装置）、３・・表示装置、１１・・電流計測部、１２・電圧計測部、１３・・計測監視装置ＣＰＵ（平均値算出部）、２１・・変圧器情報記憶部、２２・・キュービクル情報記憶部、２３・・サーバＣＰＵ、３１・・表示部、３２・・操作部、Ａ・・キュービクル（受電設備）、Ｆ・高圧配電線路、Ｎ・・通信ネットワーク。

Claims

共通の高圧配電線路から電力が供給される個々の受電設備に、当該受電設備に設置されている三相変圧器及び単相変圧器のうち少なくとも単相変圧器の相電流、相電圧のうち少なくとも相電流を計測して受電点情報として外部に送信する計測監視装置を設ける一方、
前記計測監視装置から通信ネットワークを介して個々の前記受電点情報を入手し、入手した情報を管理する配電管理装置を配置すると共に、
前記受電設備に設置されている前記単相変圧器の接続相情報、変圧器の定格容量情報を記憶する変圧器情報記憶部を前記計測監視装置或いは前記配電管理装置に設け、
更に、前記配電管理装置が入手した相毎の電流情報を含む相情報を表示する表示装置を具備して成ることを特徴とする配電バランス監視システム。
前記表示装置が表示する前記相情報には、前記変圧器情報記憶部が記憶する単相変圧器の定格容量情報が含まれることを特徴とする請求項１記載の配電バランス監視システム。
前記計測監視装置は、単相変圧器に加えて受電設備に設置されている三相変圧器の相電流を計測して前記配電管理装置に送信し、
前記表示装置は、三相変圧器の電流を加えた相毎の電流情報を表示することを特徴とする請求項１又は２記載の配電バランス監視システム。
前記計測監視装置は、高圧配電線路から供給される順方向電流に加えて、需要家の発電設備で発電されて前記高圧配電線路に逆潮流される逆方向電流も計測して外部に送信することを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の配電バランス監視システム。
前記計測監視装置は、計測した値から一定時間の平均値を算出する平均値算出部を有し、
前記計測監視装置が前記配電管理装置に送信する前記受電点情報は、一定時間毎の平均値データであることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の配電バランス監視システム。