JPH08308110A - 配電系統制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は配電系統自動化システムに関し、特に
配電の送電損失を最小とする配電系統制御装置に関す
る。 【構成】本発明は配電線開閉器を介して接続され得る複
数の配電線区間に対し、前記配電線開閉器の開閉を行う
制御装置において、配電線区間毎に電力供給する場合の
単位負荷当りの配電損失増分量を算出し、該配電損失増
分量に応じて開閉器を制御するようにする。 【効果】配電系統全体の損失ロスを最小とする系統を高
速に算出することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は配電自動化システムに係
わり、特に配電系統の送電損失を最小とする配電系統ロ
スミニマム制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】増加する一途の電力需要に対して電力の
安定供給を確保する上で、配電系統の送電損失の最小化
は最も重要な課題の一つである。配電系統の電力損失を
最小にする方法として、配電系統の全ての開閉器を投入
状態とした場合の配電系統について電力潮流計算を行
い、その電流分布で開閉器の通過電流が最小となる開閉
器を開放状態とする系統を求め、次いでその求めた各々
の系統について再度電力潮流計算を行って開放する開閉
器を決定し、これを順次繰り返して全ての配電線が樹枝
状となるまで繰り返してロスミニマム系統を決定する方
法が知られている。また、特開昭平4−210735 号に記載
の様に、着目した配電系統相互間の連系点を順次移動し
て電力損失を計算し、損失最小となる連系点での系統構
成を採用する提案などがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、樹枝状ないし
網目状に広がる膨大な設備の配電系統を対象に、送電損
失の最小となる系統構成を求めるためには、従来の技術
では膨大な量の計算を必要とする。また送電損失の最小
化のみでなく電圧降下，過負荷等の制約条件を考慮する
必要が有るが従来の技術では、これらについての配慮が
見られない。本発明の目的は、オンライン負荷に基づい
て高速かつ簡単に制約条件を考慮したロスミニマム系統
（配電損失ミニマム系統）を決定してリアルタイムな制
御を可能にし且つ、全ての配電系統に適用できるロスミ
ニマム系統決定方法及び装置を提供する事にある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的は、配電線開閉
器を介して接続され得る複数の配電線区間に対し、この
配電線開閉器の開閉を行う配電系統制御装置において、
配電線区間毎に電力供給する場合の単位負荷当りの配電
損失増分量を算出し、この配電損失増分量に応じて配電
線開閉器の開閉を制御するようにしたものである。

【０００５】さらに、複数の配電線区間のうち特定の配
電線区間に対して第１，第２の配電線区間がこの特定の
配電線開閉器を介して接続されるとき、第１，第２の配
電区間のうちより配電損失増分量の小さい配電線区間を
この特定の配電線区間に対して接続するようにしたもの
である。

【０００６】また、本発明は、ロスミニマム系統決定に
おいて、単位負荷当りの配電ロス増分量が最も小さく、
かつ制約条件を満足する電力供給ルートを逐次決定して
いく本発明により達成される。

【０００７】即ち、ロスミニマム系統決定対象の区間群
を全て電力供給ルート未決定とした初期状態から始め、
各区間に電力供給する場合の単位負荷当りの配電ロス増
分量を算出し、制約条件を満足する最小の電力供給ルー
トを逐次決定していくことにより、ロスミニマム系統を
決定する事ができる。

【０００８】さらに本発明は、より配電損失増分量の小
さい供給ルートについて電力供給を仮定した場合の配電
線電圧降下、さらには、バンク・フィーダ電流の過負
荷、さらには開閉器の通過電流違反が発生しないかとい
う制約条件の判定を行い、この条件を満たす時のみ、こ
の供給ルートで電力供給を決定する事により、電力損失
ミニマムな配電系統を決定するようにしたものである。

【０００９】さらに、本発明は配電系統のフィーダ電流
をオンラインに計測する手段と、配電系統の設備の接続
情報を有し、オンラインにて計測されたフィーダ電流を
もとに配電損失ミニマムな配電系統を決定し、現在の開
閉器入切状態と、配電損失ミニマム後の開閉器入切状態
により、操作すべき開閉器を求める手段と、操作開閉器
の入切制御実施手段により配電損失ミニマムな系統に切
替制御するようにしたものである。

【００１０】

【作用】本発明によれば従来の配電系統の制御と比較し
て、配電損失ミニマムな配電系統を高速に決定すること
ができる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細
に説明する。

【００１２】図１（ａ）は、本発明を概念的に説明する
説明図で、ロスミニ系統決定の対象となる配電系統の基
本的な構成例を示したものである。本図は２配電線より
構成される配電系統であり、変電所フィーダＡの遮断器
（ＦＣＢ）１０２から常時投入状態（常閉）の線路用開
閉器２０２，２０４を経る配電線と、変電所フィーダ
Ｂの遮断器（ＦＣＢ）１０４から常時投入状態（常閉）
の線路用開閉器２１６，２１８を経る配電線と、配電
線、を連系する常時開放状態（常開）の線路用開閉
器２０６，２２０により構成される。

【００１３】そして配電線内の開閉器にて区分された線
路を区間と呼ぶ。

【００１４】本図の系統構成で図１（ｂ）の様に各線路
用開閉器の入切を設定した方が系統全体での配電ロス発
生が小さい場合、ロスミニマム系統状態と呼び、このよ
うなロスミニマム系統を決定することが本発明の制御装
置の目的である。

【００１５】図２は、配電線区間内に負荷が一様に分布
していると仮定した場合の区間内の通過電流分布を示し
たものである。

【００１６】２３は区間への流入電流であり、２４は区
間からの流出電流である。２５は流入電流と流出電流の
差分であり、当区間にて消費される負荷量である。

【００１７】通過電流２６は区間内負荷一様分布の仮定
より本図の様に一次式となる。

【００１８】配電線区間内の線路の抵抗値が一定である
と仮定すると、当区間での配電ロスは数１によって与え
られる。

【００１９】

【数１】

【００２０】Ｉｎ：区間の流入電流 Ｉｍ：区間の流出電流 Ｒ：抵抗値 本発明が対象とする配電系統は図２の様に区間内に負荷
が一様に分布し、区間内の線路の抵抗値が一定と仮定で
きる系統が対象であるが、この仮定は実際の配電系統の
大部分で成立する妥当な仮定であり、この仮定を使用す
ることができる。

【００２１】図３は、図２の状態から新たに接続された
と仮定し得る負荷量Δｉの区間に電力供給を行う場合の
区間内の通過電流分布を示したものである。３３は区間
への流入電流であり、図２に比べΔｉだけ増加する。３
４は区間からの流出電流であり、図２に比べΔｉだけ増
加する。通過電流３６は区間内負荷一様分布の仮定より
図２と同様に一次式となる。

【００２２】図２の状態から新たに負荷量Δｉの区間に
電力供給した場合の当区間での配電ロスは数２によって
与えられる、

【００２３】

【数２】

【００２４】従って負荷量Δｉの区間を新たに電力供給
した場合の当区間での配電ロスの増加値は数３によって
与えられる。

【００２５】

【数３】

【００２６】数３を負荷量Δｉによって割る事により、
数４のように、単位負荷当りの配電ロス増分量を求める
事ができる。

【００２７】

【数４】 単位負荷当りの配電ロス増分量＝数３／Δｉ ＝(Ｉｎ＋Ｉｍ＋Δｉ)・Ｒ …（数４） この式が示すように、電力供給ルートの決定した部分の
電流分布，抵抗値、及び電力供給ルート未決定区間の負
荷量から、単位負荷当りの配電ロス増分量を求める事が
できる。

【００２８】図４は、本発明によるロスミニマム系統決
定のフローチャートである。

【００２９】先ずロスミニマム系統決定対象配電区間群
の中で、フィーダＣＢの負荷側の区間を除く全ての区間
を電力供給ルート未決定状態とする（Ｓ４１）。

【００３０】すなわち、全ての線路用開閉器を仮想的に
切状態とする。次に電力供給ルート決定済区間に対し
て、切状態の線路用開閉器を介して接続する電力供給ル
ート未決定区間について数４を用いて単位負荷当りの配
電ロス増分量を求める(Ｓ４２)。

【００３１】そして、次に最も単位負荷当りの配電ロス
増分量が小さい電力供給ルートを候補ルートとして取り
出す（Ｓ４３）。

【００３２】候補ルートの供給を仮定した場合に、バン
ク・フィーダの過負荷，配電線の電圧降下違反，線路用
開閉器の通過電流違反が発生しないか、すなわち制約条
件のチェックを行う（Ｓ４４）。

【００３３】制約条件を満足する場合は、候補ルートを
ロスミニマムな電力供給ルートとして採用し、当該ルー
ト上の線路用開閉器を仮想的に入状態とする（Ｓ４
５）。

【００３４】尚、制約条件を満足しない場合は、次に配
電ロス増分量が小さい電力供給ルートを候補ルートとし
て取り出す。

【００３５】全ての区間について電力供給ルートが決定
したかを判定（Ｓ４６）し、決定であれば終了とする。
この結果、ロスミニマム系統状態での各線路用開閉器の
入切状態が決定している。

【００３６】また、電力供給ルート未決定の区間が残っ
ていれば、上記処理を繰り返す。

【００３７】図５は、図１の配電系統に対して、図４の
ロスミニマム系統決定処理を適用した場合のロスミニマ
ム系統決定過程を示したものである。

【００３８】先ず初期状態図５（ａ）では全ての線路用
開閉器を仮想的に切り状態とし、点線内の区間について
電力供給ルートが未決定である。

【００３９】単位負荷当りの配電ロス増分値が最小で制
約条件を満足する供給ルート（開閉器２０２入り）につ
いて供給を決定し図５（ｂ）の状態を得る。

【００４０】同様に供給ルート（開閉器２２０入り）に
ついて供給を決定し図５（ｃ）の状態を得る。

【００４１】同様に供給ルート（開閉器２０６入り）に
ついて供給を決定し図５（ｄ）の状態を得る。

【００４２】最後に供給ルート（開閉器２１６入り）に
ついて供給を決定し、ロスミニマムな最終系統図５
（ｅ）を得る。

【００４３】図６から図１０は、より一般的なネットワ
ーク構成を持つ配電系統でのロスミニマム系統決定過程
を示したものである。図６にて丸印は区間を表わし、丸
印内の数値はその区間の負荷量を示す。

【００４４】区間の上部の数字は区間に付けたＮo.を示
す。

【００４５】丸印内のＡ，Ｂ，Ｃはそれぞれフィーダ
Ａ，Ｂ，Ｃの負荷側の区間を示す。

【００４６】区間どうしをつなぐ線分は開閉器を表わ
す。

【００４７】図６はロスミニマム系統決定の初期状態で
あり、全ての開閉器は仮想的に切り状態であり、電力供
給が決定しているのはフィーダＡ，Ｂ，Ｃの負荷側区間
のみである。

【００４８】区間の近辺のＡ−１０という様な表記は、
その区間へ電力供給した場合に最もロス増分量が小さい
フィーダと、その時の単位負荷当りの配電ロス増分量を
示したものである。すべての区間には表記していないが
図７の＃７区間のように前述した算出方法によって、そ
れぞれのフィーダからの配電ロス増分量がそれぞれの区
間について求められる。

【００４９】図６の状態でフィーダＡは区間１を選択
後、区間２，５のうち区間２へ電力供給するのが配電ロ
ス増分量が最も小さい。

【００５０】同様にフィーダＢは区間１４及び区間１５
へ電力供給するのが配電ロス増分量が最も小さい。

【００５１】フィーダＣは区間１１に供給するのが配電
ロス増分量が小さい。

【００５２】次にフィーダＣから区間８，１３，１６へ
供給する場合の配電ロス増分値は等しいが、この場合フ
ィーダＣ以外の他のフィーダから供給する場合の配電ロ
ス増分値（図示せず）が最も大きい区間８へのフィーダ
Ｃによる電力供給を優先する。

【００５３】以上の区間への電力供給が決定した状態が
図７である。

【００５４】図７では、一部区間の電力供給が決定済の
為、各区間へのフィーダからの供給時の配電ロス増分量
は再計算する。

【００５５】図７の状態でフィーダＡは区間５へ電力供
給するのが、またフィーダＢは区間１２へ電力供給する
のが、またフィーダＣは区間１６へ電力供給するのが配
電ロス増分量が最も小さい。

【００５６】以上の区間への電力供給が決定した状態が
図８である。

【００５７】図８の状態でフィーダＡは区間３へ電力供
給するのが、またフィーダＢは区間９へ電力供給するの
が、またフィーダＣは区間１３へ電力供給するのが配電
ロス増分量が最も小さい。

【００５８】以上の区間への電力供給が決定した状態が
図９である。

【００５９】図９の状態でフィーダＡは区間６へ電力供
給するのが、またフィーダＣは区間４，区間１０，区間
７へ電力供給するのが配電ロス増分量が最も小さい。

【００６０】以上の区間への電力供給が決定し、全区間
への電力供給ルートが決定しロスミニマム系統が決定し
た状態が図１０である。

【００６１】そして、本発明の配電系統制御装置におい
ては、配電系統を決定する場合、即ち、最も配電ロス増
分量の小さい供給ルートについて当該電力供給を仮定し
た場合の配電線電圧降下，バンク・フィーダ電流の過負
荷，線路開閉器の通過電流違反が発生しないかという制
約条件の判定を行い、制約条件を満たす場合のみ、当該
供給ルートによる電力供給を決定する手段を設けること
により、制約条件を満足したロスミニマムな配電系統を
決定する事ができるようになる。

【００６２】さらに本発明の配電系統制御装置において
は、配電系統のフィーダ電流をオンラインに計測する手
段と、配電系統の設備の接続情報を有し、オンラインに
て計測されたフィーダ電流をもとにロスミニマムな配電
系統を決定し、現在の開閉器入切状態と、ロスミニマム
後の開閉器入切状態より、操作すべき開閉器を求める手
段を備えることにより、操作開閉器の入切制御実施手段
により、ロスミニマムな系統に切替制御する事ができる
ようになる。

【００６３】また、上述した配電系統制御装置は、実際
の配電方法の開閉器を制御することを目的として構成す
るようにしても、かつ、仮想的な開閉器の制御用シュミ
レーターとして用いることもできるのは言うまでもな
い。

【００６４】

【発明の効果】本発明によれば、全ての配電系統につい
て、過負荷，電圧降下，通過電流の制約条件を満足しな
がら、系統全体での配電線ロスの発生を最小とするロス
ミニマム系統を高速にかつ、簡単に決定する事ができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】ロスミニマム系統決定の対象となる配電系統の
構成例である。

【図２】配電線区間内の通過電流分布を示す図。

【図３】新たな負荷量を供給する場合の配電線区間内の
通過電流分布を示す図。

【図４】ロスミニマム系統決定のフローチャート。

【図５】ロスミニマム系統決定過程を示す図。

【図６】本発明の一実施例を示す図。

【図７】本発明の一実施例を示す図。

【図８】本発明の一実施例を示す図。

【図９】本発明の一実施例を示す図。

【図１０】本発明の一実施例を示す図。

【符号の説明】

２３…区間の流入電流、２４…区間の流出電流、２５…
流入電流と流出電流の差分、２６…通過電流、１０２，
１０４…変電所フィーダ遮断器（ＦＣＢ）、２０２，２
０４，２０６，２１６，２１８，２２０…線路用開閉
器。

フロントページの続き (72)発明者 内田 隆志 茨城県日立市大みか町五丁目２番１号 株 式会社日立製作所大みか工場内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】配電線開閉器を介して接続され得る複数の
   配電線区間に対し、前記配電線開閉器の開閉を行う配電
   系統制御装置において、 前記配電線区間毎に電力供給する場合の単位負荷当りの
   配電損失増分量を算出し、 該配電損失増分量に応じて前記配電線開閉器の開閉を制
   御することを特徴とする配電系統制御装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の配電系統制御装置におい
   て、 前記複数の配電線区間のうち特定の配電線区間に対して
   第１，第２の配電線区間が前記配電線開閉器を介して接
   続され得るとき、該第１，第２の配電線区間のうちより
   配電損失増分量の小さい配電線区間を前記特定の配電線
   区間に対して接続することを特徴とする配電系統制御装
   置。
3. 【請求項３】請求項２記載の配電系統制御装置におい
   て、より配電損失増分量の小さい供給ルートについて当
   該電力供給を仮定した場合の配電線電圧降下、さらに、
   又はバンク・フィーダ電流の過負荷、さらに、又は線路
   開閉器の通過電流違反が発生しないかという制約条件の
   判定を行い、制約条件を満たす場合のみ、前記配電線開
   閉器による当該供給ルートで電力供給を決定する事によ
   り、制約条件を満足し電力損失ミニマムな配電系統を決
   定する事を特徴とする配電系統制御装置。
4. 【請求項４】請求項第２項、または第３項の配電系統制
   御装置において、配電系統のフィーダ電流をオンライン
   に計測する手段と、配電系統の設備の接続情報を有し、
   オンラインにて計測されたフィーダ電流をもとに配電損
   失ミニマムな配電系統を決定し、現在の開閉器入切状態
   と、配電損失ミニマム後の開閉器入切状態より、操作す
   べき開閉器を求める手段と、操作開閉器の入切制御実施
   手段により、配電損失ミニマムな系統に切替制御する事
   を特徴とする配電系統制御装置。
5. 【請求項５】配電系統制御装置において、配電損失ミニ
   マム系統決定対象区間群を初期状態として全て電力供給
   ルート未決定の状態とし、各区間に電力供給する場合の
   単位負荷当りの配電損失増分量を算出し、最も配電損失
   増分量の小さい供給ルートについて逐次電力供給を決定
   する事により、配電損失ミニマムな配電系統を決定する
   事を特徴とする配電系統制御装置。
6. 【請求項６】請求項５記載の配電系統制御装置におい
   て、最も配電損失増分量の小さい供給ルートについて当
   該電力供給を仮定した場合の配電線電圧降下、さらに又
   はバンク・フィーダ電流の過負荷、さらに又は線路開閉
   器の通過電流違反が発生しないかという制約条件の判定
   を行い、制約条件を満たす場合のみ、当該供給ルートに
   よる電力供給を決定する事により、制約条件を満足し配
   電損失ミニマムな配電系統を決定する事を特徴とする配
   電系統制御装置。
7. 【請求項７】請求項第５項又は第６項の配電系統制御装
   置において、配電系統のフィーダ電流をオンラインに計
   測する手段と、配電系統の設備の接続情報を有し、オン
   ラインにて計測されたフィーダ電流をもとに配電損失ミ
   ニマムな配電系統を決定し、現在の開閉器入切状態と、
   配電損失ミニマム後の開閉器入切状態より、操作すべき
   開閉器を求める手段と、操作開閉器の入切制御実施手段
   により、配電損失ミニマムな系統に切替制御する事を特
   徴とする配電系統制御装置。