JPH06245410A - 無停電切替用移動発電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】移動電源車装置から常用電源に無停電で切り戻
しする際に、配電線路の区分開閉器を用いて安全かつ確
実に行えるようにする共に、並列投入後の両電源間の負
荷移行量が明確に計測確認ができ円滑な負荷移行操作が
行えるようにした。 【構成】区分開閉器ＰＡＳ２の配電線側にクランプ式電
流検出体ＣＩＤを取り付ける。この検出器の検出信号は
電流信号伝送手段ＩＣＴを介して移動電源車装置ＰＰＳ
内の電流信号受信部ＩＲＸに供給する。移動電源車装置
ＰＰＳと区分開閉器ＰＡＳ２の負荷側には接続ケーブル
ＣＡが活線にて接続される。移動電源車装置ＰＰＳ内の
遮断器５２Ｇで同期投入を行う。この同期投入と区分開
閉器ＰＡＳ２の配電線側に設けられたクランプ式電流検
出体ＣＩＤからの信号とのＡＮＤ条件で横流補償強め指
令部ＣＲＤから横流補償回路ＣＲＣに横流補償強めの指
令を与え横流補償効果強めの制御を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は配電線路の一部区間の
改修工事等に際し、負荷側需要家を無停電で救済するに
あたり、交流発電装置を有する移動発電装置を用いて、
配電線側の常用電源と移動発電装置を無停電で円滑に切
り替え、切り戻しをするための無停電切替用移動発電装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電気供給者の所有する逆潮流のない商用
高圧配電線路において、その一部区間の改修工事（例え
ば配電線張り替え、柱上変圧器揚げ替え等）に際し、そ
の工事区間より下流側の電源を確保するための手段の一
つとして原動機駆動の交流発電装置を有する移動電源車
装置（移動発電装置）が用いられている。この場合、工
事区間より下流側にある需要家（無停電負荷側）を無停
電で救済するためには、常用電源側と移動電源車装置側
間を一時的に並列運転を行い無停電で円滑に切り替え、
切り戻しが必要になる。

【０００３】図２は常用電源側と移動電源車装置側間で
並列運転を行う場合の概要を示すものである。図２にお
いて、ＰＡＳ１，ＰＡＳ２は配電線区分開閉器、ＰＰＳ
は移動電源車装置である。移動電源車装置ＰＰＳは原動
機ＰＭ、交流同期発電機ＡＧ、原動機速度調整用ガバナ
ＧＯＶ、発電機電圧調整用自動電圧調整器ＡＶＲ、発電
側遮断器５２Ｇ、横流補償回路ＣＲＣ、周波数設定部Ｆ
Ｓ、電圧設定部ＶＳから構成される。

【０００４】図３は移動電源車装置に要求される並列運
転特性図で、図３（ａ）は原動機ガバナ垂下特性による
有効電力分担説明図、図３（ｂ）は発電電圧横流補償垂
下特性による無効電力分担説明図である。系統並列中の
移動電源車装置側の有効電力分担は図３（ａ）に示すよ
うに、系統周波数特性と、原動機ガバナ垂下特性の交点
で決まり、ガバナ（周波数）設定を変更することによ
り、移動電源車装置側の有効電力分担はＰ１→Ｐ２→Ｐ
３のように変更できる。

【０００５】一方、無効電力分担は、図３（ｂ）に示す
ように、系統電圧特性と発電電圧横流補償垂下特性との
交点で決まり、発電機電圧調整用自動電圧調整器ＡＶＲ
の電圧設定を変更することにより、移動電源車装置側の
無効電力分担はＱ１→Ｑ２→Ｑ３のように変更できる。
なお、並列運転時の無効電力分は負荷側に存在するのみ
ならず、常用電源側電圧に対し、並列投入前設定された
発電電圧との間に差があると、両電源間に無効横流が循
環するため、この横流を抑制するために、発電電圧は横
流補償垂下特性を付加することが必要不可欠となる。常
用電源側の系統周波数は定格値（５０Ｈｚ又は６０Ｈ
ｚ）からの逸脱は殆どなく実質上一定とみなせる。一
方、系統電圧は定格値（６６００Ｖ）に対し、系統負荷
の変動等により時間帯等によっては±３〜４％程度の変
動が生じる可能性がある。

【０００６】また、移動電源車装置側の運転特性は、系
統との並列運転時のみならず、単独運転に切り替わった
後の特性も考慮すると、原動機ガバナ垂下特性は発電機
定格負荷（有効電力分）に対して約４％前後、電圧横流
補償垂下特性は発電機定格電流に相当する無効横流に対
して約５〜６％前後が一般的である。常用電源側との並
列運転のみを考慮すると、これらの値は大きい方が望ま
しいが、後述のように並列運転と単独運転状態の区別が
移動電源車装置側で自動検知できない場合は、単独運転
に切り替わった時点での運転特性も考慮すると前記程度
に押えておくことが必要である。

【０００７】図４は移動電源車装置による高圧配電線系
統（常用電源側）の無停電切替回路の構成図で、この図
４において配電線の改修予定区間の下流側にある区分開
閉器ＰＡＳ２の負荷側と移動電源車装置ＰＰＳ側間を接
続ケーブルＣＡで活線接続する。なお、図４において、
ＰＴ１，ＰＴ２は電圧変成器、ＣＴは計器用変流器、Ｃ
ＣＴは横流補償用変流器、ＤＳは断路器、ＳＣは計測回
路である。

【０００８】移動電源車装置ＰＰＳは前述のガバナ垂下
特性と電圧横流補償垂下特性を有しているため、送電時
は同期投入装置ＳＹＤの作用で容易に周波数及び電圧が
系統側に追従した後、電圧位相が合致する付近で常用電
源側に並列投入できるようにしたものである。なお、常
用電源側から移動電源車装置ＰＰＳへの負荷移行は常用
電源側電流情報等が移動電源車装置ＰＰＳで不明のた
め、通常は想定分を移動電源車装置ＰＰＳのガバナ（周
波数）設定を変更して負荷移行している。

【０００９】次に区分開閉器ＰＡＳ２を開放すれば、無
停電救済負荷には移動電源車装置ＰＰＳからの単独送電
になるため、常用電源側の上流側の区分開閉器ＰＡＳ１
を開放すれば、ＰＡＳ１とＰＡＳ２間の配電線路は停電
状態にして改修工事を行うことができる。上記改修工事
終了後、ＰＡＳ１を投入すればＰＡＳ２の電源側まで常
用電源が復電してくる。一方、ＰＡＳ２の負荷側は移動
電源車装置ＰＰＳから無停電救済負荷に送電中であり、
ＰＡＳ２により同期投入を行う必要があるが、そのため
に、公知の電線締付式同期検定器ＳＹの検出部ＶＤ１，
ＶＤ２をＰＡＳ２の電源側及び負荷側の同期の配電線絶
縁被覆上から取付け（締め付け）る。また、光ファイバ
一ケ一ブルで結合された同期検定表示部（図示省略）が
ＰＡＳ２装備の配電柱に仮取り付けされているため、前
記表示部にて配電線電源側電圧と発電側電圧の周波数差
の遅速の状態と位相差の状態変化を逐一目視確認するこ
とができる。なお、公知の電線締付式同期検定器は電圧
の大きさの検出機能を持っていない。

【００１０】従って、ＰＡＳ２を手動で同期投入する前
に、移動電源車装置ＰＰＳの周波数及び電圧を単独送電
中の負荷状態で定格値に再設定した後、ＰＡＳ２装備の
配電柱において前記電線締付式同期検定器の表示部を見
ながら両電源の周波数差が許容内に入りかつ位相差が零
になる付近を見計らってＰＡＳ２を投入することによ
り、単独送電中の移動電源車装置ＰＰＳに対し配電線側
を同期投入ができる。その後、移動電源車装置ＰＰＳの
ガバナ（周波数）設定変更により移動電源車装置側負荷
を配電線側に移行した後、遮断器５２Ｇを遮断すれば配
電線側に無停電復電ができる。

【００１１】上記のように図４に示す従来例では移動電
源車装置出力を一回路分だけ配電線に活線接続し、かつ
電線締付式同期検定器と配電線上の区分開閉器を組み合
わせ使用することにより、配電線側と移動電源車装置間
の無停電切替が原理的に可能となったが、次のような問
題点を持っていた。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】従来例は配電線に移動
電源車装置を並列投入後の配電線側から移動電源車装置
側への負荷移行に際し、配電線側の電流情報等を移動電
源車装置側では計測していないため、想定でしか負荷移
行し得ない。従って、配電線側電源が解列（ＰＡＳ２開
放）したとき、想定分と実負荷分の違いが大きい場合
は、移動電源車装置に切り替わった瞬間周波数及び電圧
の瞬時変動が許容値を越えたり、また、実際には移動電
源車装置に対して過負荷であった場合は、移動電源車装
置に切り替わった途端過負荷トリップとなり、停電事故
に至ることが危惧される。

【００１３】単独送電中の移動電源車装置に配電線側区
分開閉器で同期投入する際、配電線側系統周波数は定格
値（５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ）からの逸脱は無視できる
程小さいが、系統電圧は定格値（６６００Ｖが一般的）
から時間帯等により±３％〜４％程度の変動が生じ得
る。しかし、同期投入前に、移動電源車装置側から配電
線側同期投入用区分開閉器電源側の電圧値を確認するこ
とは容易ではない。すなわち移動電源車装置は前記ガバ
ナ垂下特性並びに電圧横流補償垂下特性が付加された状
態で単独送電の運転状態で定格周波数、定格電圧に再設
定すれば周波数差は極く少ない状態にあるため、容易に
位相合わせ確認が行える。しかし、電圧差は移動電源車
装置の発電電圧の設定誤差等も加味すると容易に４％〜
５％もある状況になり得る。この状態でも位相合わせ確
認には無関係なため配電線側区分開閉器で同期投入した
とすると、両電源の電圧差に基づく無効横流が流れ、前
記した移動電源車装置側に前記５〜６％程度の横流補償
垂下特性が付加されていても、その補償の度合からみて
無効横流の値は容易に発電機定格電流相当に匹敵する程
度になってしまい、これが送電中の負荷電流に重畳され
ると発電機に対して過電流となり移動電源車装置側の遮
断器をトリップする等の正常な運用方法から逸脱した運
転になる危険性を持っていた。

【００１４】この場合、系統と並列運転中は移動電源車
装置の発電電圧の横流垂下特性を極端に大きくすれば前
記程度の電圧差を有して同期投入した場合でも、横流を
実用上支障ない程度に制限することが可能である。しか
し、従来では移動電源車装置側ではいつの瞬間から配電
線側区分開閉器投入により並列運転に入ったか判別でき
ないため、並列投入前から横流補償垂下特性を極端に大
きくしておくことはできない。並列投入前、すなわち単
独運転中から横流補償垂下特性を極端に大きくした場合
は単独運転中の負荷側に含まれる無効電力分の違いで発
電電圧の変動率が許容範囲を大幅に逸脱してしまう結果
になる。前記系統と移動電源車装置が並列運転時におい
て系統電圧変動幅と移動電源車装置の横流補償垂下特性
の違いにもとずく両電源間の無効横流の抑制効果を比較
したものが図５である。図５において線分Ａは標準的な
横流補償垂下特性、線分Ｂは系統並列中の強め横流補償
垂下特性である。

【００１５】この発明は上記の事情に鑑みてなされたも
ので、移動電源車装置から常用電源に無停電で切り戻し
する際に、配電線路の区分開閉器を用いて安全かつ確実
に行えるようにする共に、並列投入後の両電源間の負荷
移行量が明確に計測確認ができ円滑な負荷移行操作が行
えるようにした無停電切替用移動発電装置を提供するこ
とを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】この発明は上記の目的を
達成するために、第１発明は、常用電源から給電されて
いる配電線のある区間を無停電で切り替えて負荷に給電
するものにおいて、配電線のある区間に介挿された区分
開閉器と、前記区分開閉器の電源側に取り付けられ、出
力に電流信号を得るクランプ式電流検出器と、この検出
器からの電流信号が入力される受信部、内燃機関による
原動機駆動の交流発電装置、常用電源側に交流発電装置
を同期投入する装置および前記受信部からの電流信号を
受信したときに横流補償特性を強め制御にされる横流補
償回路を備えた移動発電装置と、この移動発電装置の出
力を前記配電線上の区分開閉器の負荷側に接続する接続
体とを設けたことを特徴とするものである。

【００１７】第２発明は前記クランプ式電流検出器と移
動発電装置間は信号伝送体で接続したことを特徴とする
ものである。

【００１８】第３発明は前記接続体は区分開閉器の負荷
側に接続される主回路接続ケーブルからなることを特徴
とする。

【００１９】

【作用】配電線側区分開閉器の電源側に設けられたクラ
ンプ式電流検出体からの検出信号を移動発電装置内に取
り込み、負荷移行前の配電線側負荷量を把握することに
よる配電線側解列後の発電電源過負荷の事前防止と、配
電線側から発電電源側への適正な負荷移行を行う際の目
安にする。さらに配電線と移動発電装置間を発電側遮断
器又は配電線側区分開閉器により同期投入すると、遮断
器投入状態信号とクランプ式電流検出体による配電線側
電流検出信号のＡＮＤ条件で瞬時に発電電圧横流補償垂
下特性を極端に大きくし、横流効果を強める制御を行
う。これにより、過大横流にもとずく移動発電装置の過
電流トリップ等を防止できる。また、クランプ式電流検
出器で検出した出力信号は信号伝送体で移動発電装置に
入力されるので伝送体に電力ケーブルのような径の太い
ものは必要なく無線による信号伝送でもよい。さらに、
主回路接続ケーブルは負荷側のみの使用でよい。

【００２０】

【実施例】以下この発明の実施例を図面に基づいて説明
するに当たり、図４と同一部分は同一符号を付して示
す。図１において、配電線側区分開閉器ＰＡＳ２の電源
側に、クランプ式電流検出体ＣＩＤを取り付ける。この
検出体ＣＩＤで検出した電流信号は電流信号伝送手段Ｉ
ＣＴを介して移動電源車装置ＰＰＳ内に配電線電流信号
を取り込む。取り込まれた信号は電流信号受信部ＩＲＸ
で受信される。この受信信号は横流補償強め指令部ＣＲ
Ｄに入力される。この指令部ＣＲＤは横流補償回路ＣＲ
Ｃに与えられて、横流を強める働きをする。なお、ＨＳ
Ｃは配電線側計測回路、ＧＳＣは発電側計測回路、ＣＮ
は出力コネクタ、ＩＣＮは活線接続部である。前記電流
信号伝送手段ＩＣＴとしては、クランプ式電流検出体Ｃ
ＩＤに光電流センサ（磁界検出式）を用いた場合には、
光ファイバケーブルとなり、空心コイル（ＬＥＤ発光
式）を用いた場合には、光ファイバケーブルによる他、
乾電池を電流検出体に内蔵し、無線で電流情報を送信す
ることができる。

【００２１】上記電流信号を基に、配電線と移動電源車
装置ＰＰＳ間の並列運転時における発電電圧横流補償垂
下特性を強め制御に用いるとともに負荷移行前の配電線
側負荷量を把握することによる配電線側解列後の移動電
源車装置過負荷の事前防止と配電線側から移動電源車装
置側への適正な負荷移行を行う際の目安にすることがで
きる。

【００２２】次に上記実施例の動作を述べる。まず、配
電線に移動電源車装置ＰＰＳの遮断器５２Ｇにより同期
投入すると、遮断器投入と前記クランプ式電流検出体Ｃ
ＩＤによる配電線側電流検出のＡＮＤ条件で瞬時に発電
電圧横流補償垂下特性を極端に大きくし横流補償効果を
強める制御を行う。この結果、同期投入時の両電源間の
電圧差が多少大きい場合や、並列運転中に系統電圧が変
動した場合にも、横流補償効果を強めたため、両電源間
に生じる無効横流を極めて有効に抑制する。

【００２３】また、移動電源車装置側に配電線側電流信
号を取り込んだため、同期投入後は、移動電源車装置側
計測回路で配電線電圧を計測していることになるため、
結果として移動電源車装置側で配電線側の分担している
有効電力が計測できることになる。この電力を移動電源
車装置側に移行すべく原動機ガバナ設定を変更すれば適
正な負荷移行操作が行えるとともに、負荷移行量が事前
に判明するため配電線側を解列したら移動電源車装置が
過負荷トリップしてしまうような事態を避けることがで
きる。

【００２４】上記負荷移行完了後、配電線上の区分開閉
器ＰＡＳ２を開放すれば、移動電源車装置は単独運転に
なるが、当然前記クランプ式電流検出体による配電線電
流信号もゼロになるため、この時点で横流補償垂下特性
も単独運転時実用上支障のない程度に復帰される。

【００２５】次に配電線側へ無停電復電させるために
は、従来と同様に単独送電状態における移動電源車装置
の周波数及び電圧を定格値に再設定したのち、配電線上
の区分開閉器ＰＡＳ２により同期投入を行えば、投入前
の両電源の電圧差（前記したように主に配電線側電圧変
動のために生じる）に基づく無効横流がクランプ式電流
検出体により検出される。この検出信号により発電電圧
の横流補償垂下特性を極端に大きくする側に切り替える
ため、前記理由で生じる無効横流は大幅に抑制される。
このために、従来例のように過大横流にもとずく発電側
過電流トリップを防止できるとともに、移動電源車装置
の分担有効電力（発電電力計）のみに着目して、ガバナ
設定変更により配電線側へ負荷移行すればよい。

【００２６】

【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
以下のような効果が得られる。

【００２７】（１）配電系統のある限定された区間を交
流発電機回路からなる移動電源車装置から一時的に給電
する場合において、移動電源車装置と配電線の主回路接
続ケーブルは配電線上の区分開閉器負荷側に活線接続す
ることにより両電源間を無停電で切替え、切り戻しがで
きる。

【００２８】（２）配電線と移動電源車装置の並列投入
前に、配電線側電気量として電流のみをクランプ式電流
検出体により信号伝送手段を用いて移動電源車装置側に
取り込むことにより、並列投入後の両電源間の負荷移行
量が明確に計測確認できるため、円滑な負荷移行操作が
行える。

【００２９】（３）配電線側区分開閉器と発電側遮断器
を用いた両電源の同期投入、解列操作にも拘わらず、配
電線電流検出信号と発電側遮断器状態信号により移動電
源車装置側で両電源が並列中か解列されたか確実に判別
することができる。

【００３０】（４）並列投入後の配電側から移動電源車
装置側への負荷移行の状況を計測しているから解列後の
発電側過負荷トリップの防止ができるとともに、適正負
荷移行操作が行える。

【００３１】（５）移動電源車装置が配電線と並列中の
判別ができるため、並列期間中のみ発電電圧の横流補償
効果を大幅に強めるため、配電線側電圧変動により並列
投入時に両電源間に電圧差があっても両電源間に循環す
る無効横流を急激に減少させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例を示す回路構成図である。

【図２】配電線と移動電源車装置間で並列運転を行うと
きの概要を示す説明図である。

【図３】配電系統と並列運転に必要な移動電源車装置特
性を示すもので、（ａ）は原動機ガバナ垂下特性による
有効電力分担説明図、（ｂ）は発電電圧横流補償垂下特
性による無効電力分担説明図である。

【図４】従来例を示す回路構成図である。

【図５】系統電圧変動時発電電圧横流補償垂下特性の違
いによる無効横流抑制比較説明図である。

【符号の説明】

ＰＰＳ…移動電源車装置 ＣＲＤ…横流補償強め指令部 ＩＲＸ…電流信号受信部 ＳＹＤ…同期投入装置 ＩＣＴ…電流信号伝送手段 ＣＩＤ…クランプ式電流検出体 ＣＲＣ…横流補償回路 ＨＳＣ…配電線側計測回路 ＧＳＣ…発電側計測回路 ＰＡＳ１，ＰＡＳ２…区分開閉器

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 常用電源から給電されている配電線のあ
   る区間を無停電で切り替えて負荷に給電するものにおい
   て、配電線のある区間に介挿された区分開閉器と、前記
   区分開閉器の電源側に取り付けられ、出力に電流信号を
   得るクランプ式電流検出器と、この検出器からの電流信
   号が入力される受信部、内燃機関による原動機駆動の交
   流発電装置、常用電源側に交流発電装置を同期投入する
   装置および前記受信部からの電流信号を受信したときに
   横流補償特性を強め制御にされる横流補償回路を備えた
   移動発電装置と、この移動発電装置の出力を前記配電線
   上の区分開閉器の負荷側に接続する接続体とを備えたこ
   とを特徴とする無停電切替用移動発電装置。
2. 【請求項２】 前記クランプ式電流検出器と移動発電装
   置間は信号伝送体で接続したことを特徴とする請求項１
   記載の無停電切替用移動発電装置。
3. 【請求項３】 前記接続体は区分開閉器の負荷側に接続
   される主回路接続ケーブルからなることを特徴とする請
   求項１記載の無停電切替用移動発電装置。