JPH09200963A - 負荷選択遮断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】各送電系統に散在する重要需要家の停電を最小
限にして非重要需要家を選択的に負荷制限することにあ
る。 【解決手段】送電系統から受電した電力を複数の負荷に
供給する需要家において、送電系統から供給される電力
の周波数を検出する周波数リレーと、この周波数リレー
により検出された周波数を基に供給電力の不足の程度を
判別して遮断実行指令を出力する供給不足検出部と、こ
の供給不足検出部により検出された不足の程度に応じて
負荷制限量を設定する負荷制限量設定部と、この負荷制
限量設定部により設定された負荷制限量に基づき受電系
統より各負荷に供給されている現状の電力使用状況から
遮断すべき負荷を選択する遮断負荷選定部と、この遮断
負荷選定部で選定された選定結果を保持し、供給不足検
出部より遮断実行指令が入力されると遮断対象負荷に遮
断信号を出力するプリセット部とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は発電所から送電され
る電力を需要家へ供給する送電系統において、電力供給
不足時に負荷を選択的に遮断する負荷選択遮断装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】発電所から送電された電力を電力需要家
へ供給する場合、経済成長の著しい国では、電力需要の
伸びが大きく、発電電力が追付かないことがしばしばあ
る。従って、送電電力を電力需要家へ供給する配電所に
おいては、電力需要が供給能力を上回る電力供給不足の
状況になると、過負荷による発電機のトリップを防止す
るため、負荷調整が頻繁に行われている。

【０００３】ところで、一般的に用いられている負荷調
整方法としては、電力会社の配電所又は配電会社から電
力需要家への送電系統を系統単位で切離し、送電を中止
することである。

【０００４】恒常的に電力不足の国では、このような送
電中止を一定時間だけ計画的に行っており、これを計画
停電と呼んでいる。図５は、このような負荷調整機能を
備えた電力系統の概略構成例を示すものである。図５に
おいて、Ｇ１，……，Ｇｎは複数の発電所で、これら各
発電所Ｇ１，……，Ｇｎより発電電力がそれぞれ電力需
給調整部門（系統運用部門ともいう）２１に送電され
る。

【０００５】この電力需給調整部門２１では、複数の配
電所２２−１，……，２２−ｍに対して需給能力に応じ
て電力を供給し、さらに各配電所２２−１，……，２２
−ｍから複数の送電系統をそれぞれ通して各送電系統に
繋がる需要家群に電力を供給するようになっている。

【０００６】ここで、配電所２２−１，……，２２−ｍ
において、Ｓ１−１〜Ｓ１−ｎ，……、Ｓｍ−１〜Ｓｍ
−ｎは送電遮断器、２３−１１〜２３−１ｌ，……，２
３−ｍ１〜２３−ｍｌは送電遮断器Ｓｍ−１〜Ｓｍ−ｎ
に繋がる送電系統である。また、配電所２２−１に対応
する送電系統２３−１１〜２３−１ｌには需要家群１−
１〜１−ｉ，２−１〜２−ｊ，……，ｌ−１〜ｌ−ｈ、
……がそれぞれ接続されている。他の配電所に対応する
各送電系統にも同様に需要家群がそれぞれ接続されてい
る。なお、需要家群において、白抜き丸は非重要需要家
を示し、ハッチングを付した丸は重要需要家を示してい
る。

【０００７】このような構成の電力系統において、電力
需要が供給能力を上回る電力供給不足の状況になると、
配電所では系統単位で送電遮断器Ｓを開としている。従
って、その系統から電力の供給を受けている需要家は全
て停電となる。

【０００８】そこで、停電になると重大な支障のでる需
要家は、電力会社からの供給電力がなくても困らないだ
けの容量の自家用発電設備を設けるか、予め停電の予定
が分かる場合には操業や営業を停止するなどの自衛手段
が必要となる。

【０００９】このように電力供給不足による系統単位で
の送電系統の停電は、需要家に多大な不便を強いるが、
停電により受ける迷惑の程度は需要家により異なる。例
えば、病院や計算センター等、或いは製鉄所、化学工場
等、人命やデータ消失、設備損傷や曝発等の危険が考え
られる需要家にとっては、停電になると非常に困ること
であるが、そのような心配のない需要家にとっては停電
となっても大した影響を及ぼさない。

【００１０】従って、図５と同一部分には同一符号を付
して示す図６に示すように、各配電所２２−１，……，
２２−ｍの送電遮断器Ｓ１−１〜Ｓ１−ｎ，……、Ｓｍ
−１〜Ｓｍ−ｎに繋がる送電系統を重要需要家送電系統
と非重要需要家系送電系統とに分け、極力停電を避けた
い重要需要家を重要需要家送電系統に、停電をしても影
響の少ない非重要需要家を非重要需要家送電系統にそれ
ぞれ接続構成できるならば、送電遮断器を開閉する従来
方式の運用でもよい。

【００１１】しかし、実際には図５に示すように同一系
統に重要需要家と非重要需要家が混在しているので、系
統単位での開閉では重要需要家の停電は回避できない。
このような問題を解消するには、停電もしくは負荷制限
が行われても影響の少ない需要家のみを選択的に負荷制
限すればよい。

【００１２】そこで、容易に考えられ、実際に用いられ
ている手段として選択的負荷調整方式があるが、この方
式は需給調整システムより、何らかの信号伝送手段を用
いて負荷制限してもよい需要家に負荷制限指令を送出
し、その需要家の負荷制限を行うことであるが、信号伝
送手段の構築や需給調整システムの機能強化等の難題が
あり、実現しにくい。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】このように従来の負荷
調整方式では、各配電所に設けられている送電遮断器を
開閉することにより、その送電遮断器に繋がる送電系統
に接続された全ての負荷を遮断するため、各送電系統に
散在する重要需要家の停電を防ぐことができなかった。

【００１４】また、電力会社の需給調整システムから選
択的に負荷調整を行うことも容易なことではない。本発
明の目的は、需給調整システムからの選択的負荷調整が
できない場合でも、各送電系統に散在する重要需要家の
停電を最小限にすることができる負荷選択遮断装置を提
供することである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するため、次のような手段により負荷選択遮断装置を
構成するものである。請求項１に対応する発明は、送電
系統から受電した電力を遮断器をそれぞれ介して複数の
負荷に供給する需要家において、前記送電系統から供給
される予め定められた供給電力に対する電力量の不足を
検出する検出手段と、この供給電力不足検出手段により
検出された不足電力量を基に供給電力の不足の程度を判
別して遮断実行指令を出力する供給不足検出手段と、需
要家のランクに応じて負荷制限量が設定される負荷制限
量設定手段と、この負荷制限量設定手段により設定され
た負荷制限量に基づき前記受電系統より各負荷に供給さ
れている現状の電力使用状況から遮断すべき負荷を選択
する遮断負荷選定手段と、この遮断負荷選定手段で選定
された選定結果を保持し、前記供給不足検出手段より遮
断実行指令が入力されると前記遮断対象負荷に対応する
遮断器に遮断信号を出力する記憶手段とを備える。

【００１６】従って、上記のような構成の負荷選択遮断
装置にあっては、供給電力不足検出手段において、外部
入力信号である周波数低下信号等の供給不足検出信号か
ら現状の電源供給側の過負荷状態とその程度を判別し、
予め設定された過負荷の程度毎の負荷制限量と現在の電
力使用状況から不足の程度毎の遮断負荷を選定して記憶
手段に保持しておき、供給電力不足検出手段より過負荷
の程度別の遮断実行指令が入力されたとき記憶手段に保
持されている選択された負荷に対して遮断信号を出力す
ることにより、送電系統毎の遮断器の開／閉による系統
単位の負荷遮断や需給調整システムからの指令によら
ず、重要需要家と非重要需要家の混在した送電系統にお
いて非重要需要家を選択的に負荷制限を行うことが可能
となる。

【００１７】請求項２に対応する発明は、上記請求項１
に対応する発明の供給不足検出手段は、電力不足の程度
を複数段階に分類して検出する検出部と、この検出部で
検出された電力不足回数をカウントし、予め決められた
回数毎にランク変更信号を発生するカウンタ部と、この
カウンタ部のカウント値が零のときセットされ、且つ前
記検出部で検出された電力不足が所定時間だけ継続した
ことを計測すると共に、前記カウンタ部よりランク変更
信号が入力されると計測時間を変化させるタイマ部と、
このタイマ部より動作指令が入力され、且つ前記カウン
タ部よりランク変更指令を受けるとランクを変更して遮
断実行指令を前記記憶部に与えるランク変更部とから構
成される。

【００１８】従って、請求項２に対応する発明にあって
は、検出部により検出された電力不足の程度に応じて分
類された各段階の電力不足回数をカウントし、そのカウ
ント値が予め定められた回数に達する毎にランク変更信
号をランク変更部に与えると共に、電力不足の継続時間
を計測するタイマ部に与えてランク変更信号の継続時間
のカウント値を変化させるようにしたので、同一ランク
の需要家の負荷制限回数を均等化することが可能とな
り、需要家内部で得ることが可能な供給不足検出信号に
より各送電系統に混在する需要家をその重要度ランクに
応じて選択的に負荷制限することができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面を
参照して説明する。図１は、本発明による負荷選択遮断
装置が設置されるある需要家の受電系統を示すものであ
る。

【００２０】図１において、１は配電所に繋がる送電系
統に変圧器２を介して接続された配電線で、この配電線
１には複数の負荷Ｌ１〜Ｌｎが遮断器ＣＢ１〜ＣＢｎを
介してそれぞれ接続されている。

【００２１】一方、３は負荷選択遮断装置で、この負荷
選択遮断装置３には送電系統に繋がる変圧器２の受電点
側に変流器ＣＴを介して設けられた周波数リレー４の出
力信号と、各負荷Ｌ１〜Ｌｎに供給される電力量を検出
する電力量検出器５の検出信号が入力され、この負荷選
択遮断装置３により選択された負荷に対応する遮断器に
遮断指令が与えられる。

【００２２】ここで、上記周波数リレー４は図２に示す
ように受電電力の周波数が定格周波数に対して−１ｋ
ｚ、−２ｋｚ、−３ｋｚになると、第１段、第２段、第
３段の周波数検出信号を送出するものである。

【００２３】図３は本発明による負荷選択遮断装置の構
成例を示すブロック図である。図３に示すように負荷選
択遮断装置は、負荷制限量設定部３−１と、この負荷制
限量設定部３−１で設定された負荷制限量と現状のある
需要家の受電系統より各負荷毎の消費電力値とが入力さ
れる遮断負荷選定部３−２と、現状のある需要家の受電
系統の周波数リレーにより検出された周波数検出信号が
入力される供給不足検出部３−３及び遮断負荷選定部３
−２で選定された遮断負荷を保持し、且つ供給不足検出
部３−３より送出される遮断実行指令が入力されると、
該当する負荷に対応する遮断器に遮断指令を与えるプリ
セット部３−４とから構成される。

【００２４】上記負荷制限量設定部３−１は、需要家の
ランクに応じて負荷制限量を設定するものである。ま
た、遮断負荷選定部３−２は負荷制限量設定部３−１か
ら与えられた遮断電力と需要家の受電系統から得られる
各負荷毎の使用電力現在値を用いて遮断負荷を選定する
ものである。

【００２５】さらに、供給不足検出部３−３は図４に示
すように周波数リレー４から出力される周波数検出信号
が入力されるカウンタ部３１と、このカウンタ部３１の
カウンタが０のときセットされ、且つ周波数リレー４で
検出された周波数検出信号が入力されるとその出力を所
定時間遅延せしめるタイマー部３２と、このタイマー部
３２より動作指令が入力され、且つカウンタ部３１より
ランクアップ指令を受けるとランクを変更して遮断実行
指令を図３に示すプリセット部３−４に与えるランク変
更部３３とから構成されている。

【００２６】以上はある需要家に設置される負荷選択遮
断装置であるが、他の全ての需要家に対しても前述と全
く同様に構成された負荷選択遮断装置が設置されるもの
である。

【００２７】次に上記のように構成された負荷選択遮断
装置の作用を述べる。いま、図１に示すある需要家の受
電系統において、電力供給不足により発電機が過負荷運
転状態になると、系統周波数は定格周波数を維持するこ
とができず、定格周波数以下の周波数になる。すると、
周波数リレー４は周波数の低下を図２に示すようにその
程度に応じて検出し、その検出信号は負荷選択遮断装置
３に入力される。この例では定格周波数より１Ｈｚだけ
周波数が低下すると第１段の検出信号が、２Ｈｚだけ周
波数が低下すると第２段の検出信号が、３Ｈｚだけ周波
数が低下すると第３段の検出信号がそれぞれ出力され
る。

【００２８】一方、負荷選択遮断装置３において、上記
周波数検出信号及び現在の使用電力値を受けると、図３
に示すように供給不足検出部３−３では周波数低下検出
信号が入力され、電力の供給不足の発生を検知すると同
時に内部の図４に示すカウンタ部３１により発生回数が
カウントされる。

【００２９】また、遮断負荷選択部３−２では現在の使
用電力値を受けると、負荷制限量設定部３−１で設定さ
れた負荷制限量と現状のある需要家の受電系統より各負
荷毎の消費電力値とを用いて必要且つ十分なだけの遮断
負荷を選定する。この場合、負荷制限量設定部３−１は
需要家のランク（停電が発生したときに受ける影響の程
度）に応じて負荷制限量が設定される。この負荷制限量
としては、遮断電力（ＫＷ）若しくは調整率（％）で与
えられるものであり、調整率（％）で与えられた場合に
は下記の式で遮断電力に換算できる。

【００３０】 遮断電力（ｋｗ）＝現在の受電電力（ｋｗ）×調整率 この際、遮断負荷選定部３−２において、遮断したくな
い負荷と遮断しても良い負荷があれば、各負荷毎に優先
度を設定し、この優先度を考慮した選定がなされる。

【００３１】このように遮断負荷選定部３−２では、供
給電力の不足の程度、つまり周波数リレー４の第１段、
第２段、第３段の検出信号が入力された際に遮断すべき
負荷が選定され、プリセット部３−４にプリセットされ
る。

【００３２】ここで、図４に示す供給不足検出部３−３
のカウンタ部３１とタイマー部３２の役割について説明
する。同一ランクの需要家間で検出装置である周波数リ
レー４の微小な誤差等により必ずしも均等に負荷制限が
行われるとは限らない。すなわち、同一ランクの他の需
要家より多少周波数が低くならないと周波数低下を検出
しない周波数リレーの場合には、この需要家は常に負荷
制限から免れることになり、実質的には一つ上のランク
の需要家と同じ便益（第１段での調整ではなく、第２段
で初めて負荷制限がかかる等）を受けることになる。

【００３３】上記カウンタ部３１及びタイマー部３２
は、このような不具合を解消して全ての需要家が均等に
負荷制限を行えるようにするためのものである。すなわ
ち、周波数リレー４から出力される第１段乃至第３段の
周波数検出回数、つまり供給電力の不足発生回数を別々
のカウンタでカウントする。そして、供給電力の不足が
発生し、負荷制限すべき需要家があるにもかかわらず、
たまたま同一ランクの他の需要家が先に負荷制限した場
合には、結果的に負荷制限を行わなかった需要家を次の
不足発生時には先に負荷制限を実施した需要家に優先し
て負荷制限を行わせるようにする。。

【００３４】ここで、その動作を図４により説明する。
供給電力の不足が発生すると周波数リレー４より周波数
低下検出信号がカウンタ部３１及びタイマー部３２にそ
れぞれ入力される。このとき負荷制限を実施した需要家
の負荷選択遮断装置では、供給不足検出部３−３のカウ
ンタ部３１がリセットされ、実施しなかった需要家の負
荷選択遮断装置では、供給不足検出部３−３のカウンタ
部３１がカウントアップ（＋１）される。

【００３５】このとき負荷制限を実施した需要家の負荷
選択遮断装置においては、供給不足検出部３−３のカウ
ンタ部３１がリセットされ、カウンタが０になるとタイ
マー部３２がセットされる。従って、タイマー部３２よ
りランク変更部３３にある遅延時間後に出力信号が与え
られるので、その間に他の需要家の負荷制限により供給
不足が解消される。これにより、供給不足発生時にも他
の需要家より遮断実行指令が出にくくなる。

【００３６】このようにすれば、同一ランクの需要家の
負荷制限回数を均等化することができる。以上のように
需要家内部で得ることの可能な供給不足検出信号により
各送電系統に混在する需要家をその重要度ランクに応じ
て選択的に負荷制限することができる。

【００３７】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、送電
系統毎の遮断器の開閉による系統単位の負荷遮断や電気
所の需給調整システムからの指令では選択的負荷調整が
できない場合でも、各送電系統に散在する重要需要家の
停電を最小限にして非重要需要家を選択的に負荷制限す
ることができる負荷選択遮断装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による負荷選択遮断装置が適用されたあ
る需要家の受電系統図。

【図２】図１に示す周波数リレーの周波数検出手段の説
明図。

【図３】本発明による負荷選択遮断装置の実施の形態を
示すブロック図。

【図４】同実施の形態における供給不足検出部の内部構
成を示すブロック図。

【図５】負荷調整機能を備えた電力系統の概略構成例を
示す図。

【図６】需要家の配列構成を考慮した負荷調整機能を備
えた電力系統の概略構成例を示す図。

【符号の説明】

１……配電線、２……変圧器、３……負荷選択遮断装
置、４……周波数リレー、３−１……負荷制限量設定
部、３−２……遮断負荷選定部、３−３……供給不足検
出部、３−４……プリセット部、３１……カウンタ部、
３２……タイマー部、３３……ランク変更部。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 送電系統から受電した電力を遮断器をそ
   れぞれ介して複数の負荷に供給する需要家において、前
   記送電系統から供給される予め定められた供給電力に対
   する電力量の不足を検出する検出手段と、この供給電力
   不足検出手段により検出された不足電力量を基に供給電
   力の不足の程度を判別して遮断実行指令を出力する供給
   不足検出手段と、需要家のランクに応じて負荷制限量が
   設定される負荷制限量設定手段と、この負荷制限量設定
   手段により設定された負荷制限量に基づき前記受電系統
   より各負荷に供給されている現状の電力使用状況から遮
   断すべき負荷を選択する遮断負荷選定手段と、この遮断
   負荷選定手段で選定された選定結果を保持し、前記供給
   不足検出手段より遮断実行指令が入力されると前記遮断
   対象負荷に対応する遮断器に遮断信号を出力する記憶手
   段とを備えたことを特徴とする負荷選択遮断装置。
2. 【請求項２】 供給不足検出手段は、電力不足の程度を
   複数段階に分類して検出する検出部と、この検出部で検
   出された電力不足回数をカウントし、予め決められた回
   数毎にランク変更信号を発生するカウンタ部と、このカ
   ウンタ部のカウント値が零のときセットされ、且つ前記
   検出部で検出された電力不足が所定時間だけ継続したこ
   とを計測すると共に、前記カウンタ部よりランク変更信
   号が入力されると計測時間を変化させるタイマ部と、こ
   のタイマ部より動作指令が入力され、且つ前記カウンタ
   部よりランク変更指令を受けるとランクを変更して遮断
   実行指令を前記記憶部に与えるランク変更部とから構成
   されたことを特徴とする請求項１記載の負荷選択遮断装
   置。