JPH10341531A - 変圧器の過負荷監視システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 母線連絡運転が行われる変圧器の過負荷運転
の監視及び制御を安全かつ迅速に行うことのできる変圧
器の過負荷監視システムを提供する。 【解決手段】 変圧器の二次側の電流値を検出する手段
と、検出された変圧器の電流値に基づいて、変圧器の運
転状態が過負荷か否かを判定する手段と、変圧器の運転
状態が過負荷と判定されたとき、過負荷状態での運転許
容時間を算出する手段と、検出された変圧器の電流値と
算出された運転許容時間とに基づいて運転許容範囲を算
出すると共に、この運転許容範囲から過負荷運転開始後
の実際の運転許容範囲の積算値を減算して実際の許容運
転範囲を算出する手段と、算出された実際の許容運転範
囲に基づいて母線連絡運転を継続することが可能か否か
を判定する手段とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電力系統の主回路
から変圧器として、例えば油入変圧器を介して受電する
受電系統より、母線連絡によって他の受電系統に給電す
るに当たり、受電する変圧器の過負荷を監視する変圧器
の過負荷監視システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】図５はこの種の受電系統の一般的な結線
状態を示す単線結線図である。同図において、図示省略
の電力系統の主回路から電気所の第１の閉鎖形開閉装置
（metal-clad type switchgear）が受電する系統に変圧
器１１及び受電遮断器１４が設けられ、電気所の第２の
閉鎖形開閉装置が受電する系統に変圧器１２及び受電遮
断器１５が設けられ、さらに、電気所の内外共通の閉鎖
形開閉装置が受電する系統に変圧器１２及び受電遮断器
１６が設けられている。

【０００３】以下の説明では閉鎖形開閉装置を「メタク
ラ」と略称し、理解を容易にするために第１の閉鎖形開
閉装置を所内Ａメタクラ、変圧器１１を所内Ａ変圧器１
１、受電遮断器１４を所内Ａメタクラ受電遮断器１４と
称する。また、第２の閉鎖形開閉装置を所内Ｂメタク
ラ、変圧器１２を所内Ｂ変圧器１２、受電遮断器１５を
所内Ｂメタクラ受電遮断器１５と称する。同様に、電気
所の内外共通の閉鎖形開閉装置を共通Ｃメタクラ、変圧
器１３を共通Ｃ変圧器１３、受電遮断器１６を共通Ｃメ
タクラ受電遮断器１６と称する。

【０００４】所内Ａメタクラには、所内Ｂメタクラと母
線連絡するための母線連絡遮断器１７、共通Ｃメタクラ
と母線連絡するための母線連絡遮断器１８、等が収納さ
れている。所内Ｂメタクラには、所内Ａメタクラと母線
連絡するための母線連絡遮断器１７、それぞれ電動機Ｍ
に対するフィーダ用遮断器１７ａ，１７ｂ及びＥ設備に
対するフィーダ用遮断器１７ｃ、等が収納されている。
一方、共通Ｃメタクラには、所内Ａメタクラと母線連絡
するための母線連絡遮断器１８、Ｄ設備に対するフィー
ダ用遮断器１８ａ、電動機Ｍに対するフィーダ用遮断器
１８ｂ、等が収納されている。

【０００５】ここで、所内Ａ変圧器１１の二次側電流を
検出するために所内Ａ変圧器用変流器１９が設けられ、
所内Ｂ変圧器１２の二次側電流を検出するために所内Ｂ
変圧器用変流器２０が、共通Ｃ変圧器１３の二次側電流
を検出するために共通Ｃ変圧器用変流器２１がそれぞれ
設けられている。

【０００６】また、所内Ａメタクラには、母線連絡遮断
器１７の負荷側に母線連絡変流器２２が、母線連絡遮断
器１８の負荷側に母線連絡変流器２３がそれぞれ設けら
れている。また、所内Ｂメタクラには、フィーダ用遮断
器１７ａ，１７ｂ，１７ｃの各負荷側にそれぞれフィー
ダ用変流器２２ａ，２２ｂ，２２ｃが設けられている。
さらに、共通Ｃメタクラには、フィーダ用遮断器１８
ａ，１ｂｂの各負荷側にそれぞれフィーダ用変流器２３
ａ，２３ｂが設けられている。

【０００７】上記の受電系統において、例えば、所内Ａ
変圧器１１の定格容量は、所内Ａメタクラの定格負荷と
共通Ｃメタクラの定格負荷との和を考慮して選定され、
同様に、共通Ｃ変圧器１３の定格容量も、共通Ｃメタク
ラの定格負荷と所内Ａメタクラの定格負荷との和を考慮
して選定される。従って、通常運用時に過負荷運転され
ることは稀であるため、殆どの場合、変圧器の過負荷監
視はしていなかった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、共通Ｃ変圧
器１３及び所内Ｂ変圧器１２のいずれか一方又は両方が
定期点検あるいは事故等で所内Ａ変圧器１１から給電す
る必要性が生じた場合、所内Ａ変圧器１１が過負荷運転
状態になることがある。この場合、油入変圧器の運転指
針（電気学会技術報告）に基づき、運転員の判断にて負
荷の監視及び制御を行っていた。このため、油入変圧器
の過負荷運転の安全性及び迅速性が必ずしも十分ではな
かった。また、運転員の判断による監視及び制御を前提
としているため変圧器の容量を大きめに選定せざるを得
なかった。

【０００９】本発明は上記の課題を解決するためになさ
れたもので、第１の目的は母線連絡運転が行われる変圧
器の過負荷運転の監視及び制御を安全かつ迅速に行うこ
とのできる変圧器の過負荷監視システムを提供するにあ
る。

【００１０】第２の目的はこの種の変圧器の容量低減を
図り得る変圧器の過負荷監視システムを提供するにあ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
の変圧器の過負荷監視システムは、電力系統の主回路か
ら変圧器を介して受電する受電系統より、母線連絡によ
って他の受電系統に給電するに当たり、変圧器の過負荷
を監視するもので、変圧器の二次側の電流値を検出する
手段と、検出された変圧器の電流値に基づいて、変圧器
の運転状態が過負荷か否かを判定する手段と、変圧器の
運転状態が過負荷と判定されたとき、過負荷状態での運
転許容時間を算出する手段と、検出された変圧器の電流
値と算出された運転許容時間とに基づいて運転許容範囲
を算出すると共に、この運転許容範囲から過負荷運転開
始後の実際の運転許容範囲の積算値を減算して実際の許
容運転範囲を算出する手段と、算出された実際の許容運
転範囲に基づいて母線連絡運転を継続することが可能か
否かを判定する手段と、を備えたものである。

【００１２】本発明の請求項２に記載の変圧器の過負荷
監視システムは、請求項１に記載のものにおいて、母線
連絡された受電系統の電流値を検出する手段と、検出さ
れた変圧器の電流値及び母線連絡された受電系統の電流
値に基づいて負荷低減を実施するか否かを判定するシミ
ュレーション手段を備えたものである。

【００１３】本発明の請求項３に記載の変圧器の過負荷
監視システムは、請求項２に記載のものにおいて、シミ
ュレーション手段によって負荷低減を実施するとき、実
際の負荷低減操作を実行する手段を備えたものである。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明を好適な実施形態に
基づいて詳細に説明する。図１は本発明の一実施形態の
適用対象である受電系統の単線結線図であり、図中、図
５と同一の要素には同一の符号を付してその説明を省略
する。本実施形態では、図中の全ての変流器、すなわ
ち、所内Ａ変圧器用変流器１９，…，２３ｂの出力信号
に基づいて監視処理を実行し、その監視結果に応じてそ
れぞれ斜線で示した所内Ａメタクラ受電遮断器１４、母
線連絡遮断器１７、フィーダ用遮断器１７ｂ，１７ｃ、
母線連絡遮断器１８及びフィーダ用遮断器１８ａを制御
するものである。

【００１５】図２は本発明の一実施形態の概略構成を示
すブロック図である。これは、過負荷監視処理手段１、
シミュレーション手段２、ＣＲＴを有する表示装置４及
び周囲温度を検出する温度センサ５によって構成されて
いる。このうち、過負荷監視処理手段１及びシミュレー
ション手段２は、マイクロコンピュータ３にその機能を
持たせたものである。そして、過負荷監視処理手段１
は、所内Ａ変圧器用変流器１９，…，２３ｂの各出力信
号と、温度センサ５の出力信号とを取込んで処理し、そ
の処理結果に応じて所内Ａメタクラ受電遮断器１４、母
線連絡遮断器１７、フィーダ用遮断器１７ｂ，１７ｃ、
母線連絡遮断器１８及びフィーダ用遮断器１８ａを開閉
制御するようになっている。シミュレーション手段２は
過負荷監視処理手段１の処理に応じて負荷低減のための
シミュレーションを実行するものであり、表示装置４は
受電系統とて併せて、過負荷監視処理手段１及びシミュ
レーション手段２の処理結果を表示するものである。

【００１６】次に、本実施形態の動作を、具体例として
所内Ｂ変圧器１２及び共通Ｃ変圧器１３が定期点検ある
いは事故によってトリップし、このために所内Ａ変圧器
１１から受電し、所内Ａメタクラが母線連絡により所内
Ａメタクラ又は共通Ｃメタクラの電力を確保する場合に
ついて、マイクロコンピュータ３の具体的処理手順を示
す図３のフローチャートに従って説明する。

【００１７】最初に、マイクロコンピュータ３に動作電
力が供給されると、ステップ101 にて、運転許容範囲を
記憶するメモリの値ｙを「０」にクリアし、処理回数を
計数するカウンタの値ｉを「１」にセットする。ステッ
プ102 では所内Ａ変圧器用変流器１９によって検出され
る電流値Ｉ（ｉ）、温度センサ５によって検出された周
囲温度Ｋ（ｉ）を１分間隔で読取って運転状態を確認す
る。

【００１８】次に、ステップ103 では、電流値Ｉ（ｉ）
と所内Ａ変圧器用変流器１９の二次定格電流Ｉ（ｒ）と
を比較し、これらの間にＩ（ｉ）≧Ｉ（ｒ）の関係があ
れば所内Ａ変圧器１１の運転状態は過負荷であると判定
し、この関係が成立しないときは所内Ａ変圧器１１の運
転状態は正常と判定してステップ104 の処理に進む。ス
テップ104 では処理回数を計数するカウンタの値ｉを
「１」インクリメントし、ステップ105 にてその値ｉが
「３０」以下か否かを判定する。もし、「３０」以下で
あればステップ102 の処理に戻り、「３０」を超えてお
ればステップ101の処理に戻る。

【００１９】一方、ステップ103 で過負荷と判定された
場合には、ステップ106 にて負荷率と周囲温度に対応付
けられた変圧器の運転指針による時間の制約と、過負荷
耐量による時間の制約とを比較し、どちらか一方の厳し
い条件で運転許容時間Ｔ（ｉ）を選定する。続いて、ス
テップ107 では検出された電流値Ｉ（ｉ）と運転許容時
間Ｔ（ｉ）とを乗算して現状の運転許容範囲ｙ（ｉ）を
求め、これをメモリに格納する。そして、ステップ108
にて、運転許容範囲ｙ（ｉ）から、過負荷運転の開始か
ら現時点より１分前までの運転許容範囲の積算値ｙを減
算して、実際の運転許容範囲を求め、これを新たな運転
許容範囲ｙ（ｉ）としてメモリに格納すると共に、運転
許容範囲ｙ（ｉ）を表示する。

【００２０】次に、ステップ109 では、電流値Ｉ（ｉ）
を所内Ａ変圧器用変流器１９の二次定格電流Ｉ（ｒ）で
除算して負荷率を算出すると共に、運転許容範囲ｙ
（ｉ）を電流値Ｉ（ｉ）で除算して実際の運転許容時間
を算出し、これらを表示装置４に表示する。続いて、ス
テップ110 において、実祭の運転許容時間が「０」より
大きいか否か、すなわち、実際の運転許容範囲ｙ（ｉ）
が「＋」か否かを判別し、「＋」であれば継続して過負
荷運転は可能と判定し、「＋」でなければ過負荷運転は
不可能と判定する。ここで、過負荷運転が不可能と判定
された場合には、ステップ114 にて過負荷運転許容時間
を逸脱していることを運転員に知らせ、ステップ111 以
下の処理を実行する。過負荷運転が可能と判定した場
合、あるいは、過負荷運転が不可能であることを運転員
に知らせた場合には、ステップ111 にて、現在の運転許
容範囲ｙ（ｉ）と、１分前までの運転許容範囲の積算値
ｙとを加算して現状の運転許容範囲の積算値ｙとして記
憶し、その一方で処理回数を計数するカウンタの値ｉを
「１」インクリメントする。

【００２１】次に、運転許容範囲の積算値ｙに基づいて
負荷低減操作を実施するか否かを判定し、実施する必要
がなければステップ102 の処理に戻り、実施する必要が
ある場合にはステップ113 にて負荷低減を実施してステ
ップ102 の処理に戻る。ステップ113 にて負荷低減を実
施する場合には、シミュレーション手段２によってシミ
ュレーションを実行することによって最適な負荷低減操
作を実行する。

【００２２】なお、運転許容範囲の積算値は、過負荷運
転でない状態が３０分以上継続した時にゼロにリセット
される。また、上述した処理のうち、ステップ102 によ
る運転状態の確認結果、ステップ108 によって算出され
た許容範囲ｙ（ｉ）、ステップ109 によって算出された
運転許容時間及びステップ113 による負荷低減の実施状
態が表示装置４のＣＲＴ画面に表示される。

【００２３】図４は表示装置４の表示画面例である。こ
こで、通常時は所内電源系統監視画面３１の系統図と併
せて負荷状態と遮断器の入、切状態が分かるようになっ
ている。いま、所内Ａ変圧器１１が過負荷になると、電
力、電流、負荷率といった数値の色が変化し、過負荷で
あることが表示される。

【００２４】次に、過負荷監視ウィンドウ３２が自動的
に表示される。このウィンドウには１分間隔毎に過負荷
状態と運転継続可能時間の計算結果が可視表示される。
さらに、連絡母線で接続されている所内Ｂメタクラ及び
共通Ｃメタクラについても、負荷抑制ウィンドウ３３
ａ，３３ｂにて負荷状態が表示され、負荷低減のための
シミュレーションが行われ、かつ、このシミュレーショ
ンの結果を踏まえて実際に負荷抑制が行われる。負荷抑
制を行った結果は速やかに所内電源系統監視画面に反映
される。

【００２５】かくして、本実施形態によれば変圧器の過
負荷運転の監視及び制御が厳密に行われ、変圧器の監視
及び制御が安全、かつ、迅速に行われる。

【００２６】また、上記実施形態によれば、電気所内の
全ての変圧器において母線連絡によるバックアップの形
態を採用することにより、新設される号機毎に変圧機の
容量を低減することができ、変圧器のコンパクト化によ
るコスト低減も可能となる。

【００２７】

【発明の効果】以上の説明によって明らかなように、本
発明の請求項１に記載の変圧器の過負荷監視システムに
よれば、変圧器の運転状態が過負荷と判定されたとき、
過負荷状態での運転許容時間を算出し、かつ、運転許容
範囲を算出すると共に、この運転許容範囲から過負荷運
転開始後の実際の運転許容範囲の積算値を減算して実際
の許容運転範囲を算出し、この実際の許容運転範囲に基
づいて母線連絡運転を継続することが可能か否かを判定
するので、母線連絡が行われる変圧器の過負荷運転の監
視及び制御を安全かつ迅速に行うことができる。

【００２８】また、本発明の請求項２または３に記載の
変圧器の過負荷監視システムによれば、母線連絡された
受電系統の電流値に基づいて負荷低減を実施するか否か
を判定するシミュレーション手段を備え、その結果によ
って負荷低減を実施することができるので、母線連絡運
転を行う受電系統の変圧器の容量低減を図り得るという
効果も得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の適用対象である受電系統
の単線結線図。

【図２】本発明の一実施形態の概略構成を示すブロック
図。

【図３】図２に示した実施形態を構成するマイクロコン
ピュータの具体的処理手順を示したフローチャート。

【図４】図２に示した実施形態を構成する表示装置の表
示画面例。

【図５】母線連絡運転をする受電系統の一般的な結線状
態を示す単線結線図。

【符号の説明】

１ 過負荷監視処理手段 ２ シミュレーション手段 ３ マイクロコンピュータ ４ 表示装置 ５ 温度センサ １１，１２，１３ 変圧器 １４，１５，１６ 受電遮断器 １７，１８ 母線連絡遮断器 １７ａ，１７ｂ，１７ｃ，１８ａ，１８ｂ フィーダ用
遮断器

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電力系統の主回路から変圧器を介して受電
   する受電系統より、母線連絡によって他の受電系統に給
   電するに当たり、前記変圧器の過負荷を監視するシステ
   ムであって、 前記変圧器の二次側の電流値を検出する手段と、 検出された前記変圧器の電流値に基づいて、前記変圧器
   の運転状態が過負荷か否かを判定する手段と、 前記変圧器の運転状態が過負荷と判定されたとき、過負
   荷状態での運転許容時間を算出する手段と、 検出された前記変圧器の電流値と算出された前記運転許
   容時間とに基づいて運転許容範囲を算出すると共に、こ
   の運転許容範囲から過負荷運転開始後の実際の運転許容
   範囲の積算値を減算して実際の許容運転範囲を算出する
   手段と、 算出された実際の許容運転範囲に基づいて母線連絡運転
   を継続することが可能か否かを判定する手段と、 を備えた変圧器の過負荷監視システム。
2. 【請求項２】母線連絡された受電系統の電流値を検出す
   る手段と、 検出された前記変圧器の電流値及び母線連絡された前記
   受電系統の電流値に基づいて負荷低減を実施するか否か
   を判定するシミュレーション手段と、 を備えた請求項１に記載の変圧器の過負荷監視システ
   ム。
3. 【請求項３】前記シミュレーション手段によって負荷低
   減を実施するとき、実際の負荷低減操作を実施する手段
   を備えた請求項２に記載の変圧器の過負荷監視システ
   ム。