JPH11285173A - 配電系統の開閉器制御方法及び分散型電源を備えた配電系統 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 配電変電所と分散型電源からの並列給電を、
事故の復旧後に停電を発生させることなく再開させるこ
と。 【解決手段】 配電変電所１１及び分散型電源１９から
並列的に給電される配電線１３に介装された開閉器（Ｓ
Ｗ２）１５は配電線１３の（Ｆ点での）事故発生時に開
放され、事故の復旧後に再投入される。この再投入にあ
たり、親局１６は開閉器（ＳＷ２）１５の片側には配電
変電所１１から、他方の側には分散型電源１９からの給
電が行われるように他の開閉器１５を制御し、子局１７
は開閉器１５の両側における電圧の周波数差等を演算し
て親局１６経由にて専用子局１９ｄに送信する。専用子
局１９ｄは受信した周波数差等をなくすように同期調整
装置１９ｅを制御し、同期調整制御の終了時にその旨を
親局１６に通信する。これにより、親局１６は子局１７
に開閉器１５を再投入する指令を送信する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の開閉器を直
列に隔置した配電線に配電変電所及び分散型電源から並
列的に給電を行う配電系統の開閉器制御方法及び分散型
電源を有する配電系統に関する。

【０００２】

【従来の技術】配電線に事故が発生した場合にも健全区
間が停電することのない配電系統は極めて重要である。
その従来例を図４を参酌しつつ説明すると、配電系統Ｓ
は配電変電所１内の母線２に接続されていて母線２と配
電線３とを接続又は遮断する遮断器（ＣＢ）４と、配電
線３上に所定の間隔を置いて直列に介装される複数の開
閉器（ＳＷ１〜ＳＷ５）５とを有している。営業所Ｅ内
に設置された親局６は、各開閉器５に隣接配置された複
数の子局（Ｓ１〜Ｓ５）７と通信線８により接続されて
いて、子局７に対して開閉器５の状態の監視・開閉制御
等を実行させるための指令を出力する。

【０００３】一方、子局７は、開閉器５に内蔵された電
圧・電流検出器（図示省略）からの信号に基づいて事故
の発生を検知すると開閉器５を開放するとともに、親局
６に事故が発生したことを通信し、また、事故の復旧後
に親局からの指令を受けて開閉器５を再投入するように
構成されている。

【０００４】この配電系統Ｓには、配電線３に対して配
電変電所１と並列して給電する分散型電源９が設けられ
ている。分散型電源９は、電源９ａと遮断器９ｂを備え
るとともに、遮断器９ｂの配電線３側の電圧をモニター
してこの電圧と自身の発生する電圧とが周波数及び位相
において同期するように調整する同期調整装置（図示省
略）を備え、電圧の周波数及び位相が同期した状態で遮
断器９ｂを閉じて給電を開始するように構成されてい
る。

【０００５】こうした配電系統Ｓにおいて、地絡事故が
Ｆ点で発生すると、子局７のうちＳ１とＳ２が事故区間
Ｌ２を分離すべく開閉器ＳＷ１とＳＷ２とを開放する。
従って、健全区間である区間Ｌ１には配電変電所１から
給電が行われ、区間Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５…には分散型電源
９から給電が継続して行われることになり、全区間の停
電が防止されるようになっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
システムにおいて事故が復旧し配電系統を元の状態（配
電変電所１からの給電と分散型電源９からの並列的な給
電が行われる標準状態）に戻す場合には、先ず開閉器Ｓ
Ｗ１を投入し、次いで分散型電源９の遮断器９ｂを開放
して一度分散型電源９からの給電を停止した後に開閉器
ＳＷ２を投入し、次いで分散型電源９の同期調整装置に
より同期調整した後に開閉器９ｂを投入する必要がある
ため、結果として区間Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５…等に停電が発
生してしまうという問題点があった。このように動作さ
せるのは、開閉器ＳＷ２の開放期間中に配電変電所１と
分散型電源９の給電における電圧間に周波数差及び位相
差が生じるので、この状態（同期していない状態）で開
閉器ＳＷ２を閉じた場合には過電流が流れて機器に悪影
響を及す可能性があるからである。

【０００７】

【発明の概要】本発明は上記問題点に対処するためにな
されたものであり、その目的は、事故が復旧した後に停
電を発生することなく、直ちに配電変電所と分散型電源
による配電線への並列給電を可能にすることにある。

【０００８】かかる目的を達成するための本発明の特徴
は、配電変電所及び分散型電源から並列的に給電される
配電線と、配電線に介装されるとともに配電線の事故発
生時に開放され事故復旧後に再投入される開閉器とを備
えた配電系統の開閉器制御方法において、開閉器の再投
入を、開閉器の片側に配電変電所から給電し、且つ開閉
器の他方の側に分散型電源から給電し、開閉器の両側お
ける電圧の周波数差及び位相差を検出し、周波数差及び
位相差をなくすように分散型電源を調整制御し、この同
期制御が終了した時点に行うようにしたことにある。

【０００９】この特徴によれば、事故によって開放され
た開閉器の両側の電圧間に周波数差及び位相差が生じて
いない状態を作り出すことができるため、過大な電流を
発生させることなく開閉器の投入が可能となる。従っ
て、分散型電源を一旦遮断する必要がなくなるので、事
故の復旧後に停電を発生させることなく配電変電所と分
散型電源による配電線への並列給電を再開できる。

【００１０】尚、前記特徴を有する制御方法は、前記開
閉器に隣接配置した子局に前記電圧の周波数差及び位相
差を検出させ、前記分散型電源に隣接配置した専用子局
に前記子局の検出した周波数差及び位相差を通信により
受信させるとともに同周波数差及び位相差に基づいて前
記分散型電源の調整制御を実行させることによって達成
することができる。

【００１１】本発明の他の特徴は、配電変電所及び分散
型電源から並列的に給電される配電線と、配電線に所定
の間隔をもって介装された複数の開閉器と、開閉器を親
局から通信線を介して送られる指令に基づいて監視又は
開閉制御する子局とを有し、配電変電所と分散型電源の
間の配電線に事故が発生したときに同区間に存する開閉
器の少なくとも一つを子局によって開放するように構成
した分散型電源を備えた配電系統において、親局と通信
線を介して接続されて前記親局との通信を同通信線を介
して行う専用子局を前記分散型電源に隣接して設置し、
専用子局には、通信線を介して通信される周波数差及び
位相差に関する所定の情報に応じてこの周波数差及び位
相差をなくすように分散型電源の周波数及び位相を調整
する手段および周波数と位相の調整終了時に調整終了信
号を親局に通信する手段とを備えさせ、前記子局には、
事故の発生により開放された開閉器の配電変電所側及び
分散型電源側の電圧を各々検出して両電圧の周波数差及
び位相差を演算する手段、この演算結果を親局に通信す
る手段、及び親局から通信される所定の指令に基づいて
開閉器を投入する手段とを備えさせ、更に親局には、子
局から通信された演算結果を所定の情報として専用子局
に通信する手段、専用子局からの調整終了信号を所定の
指令として子局に通信する手段とを備えさせ、開閉器の
両側における電圧間の位相及び周波数の同期調整が終了
した状態で開閉器を投入するように構成したことにあ
る。

【００１２】本発明の他の特徴によれば、子局が事故発
生により開放した開閉器の配電変電所側及び分散型電源
側の電圧を各々検出し、両電圧の周波数差及び位相差を
演算して親局に通信する。親局はこれを分散型電源に隣
接して設置した専用子局に通信する。専用子局は親局経
由で通信された子局で演算された周波数差及び位相差に
基づいて分散型電源の周波数及び位相を調整し、調整終
了時に調整終了信号を親局に戻す。親局はこの調整信号
に基づいて子局に開閉器を投入するための指令を通信す
る。従って、本発明の他の特徴を有する配電系統は、事
故の復旧後に配電変電所と分散型電源からの並列給電の
再開を停電を発生させることなく行い得る。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１に示された本発明の実施形態
である配電系統（配電システム）１０は、配電変電所１
１内の母線１２に接続され母線１２と配電線１３とを接
続又は遮断して配電変電所１１から配電線１３への給電
を制御する遮断器（ＣＢ）１４、配電線１３上に所定の
間隔を置いて直列に介装される複数の開閉器（ＳＷ１〜
ＳＷ５）１５、営業所内に設置された親局１６、親局１
６に通信線１８を介して接続されるとともに各開閉器１
５に隣接配置された子局（Ｓ１〜Ｓ５）１７、及び接続
線１９ｂを介して配電線３の点Ａに接続されていて配電
線３に配電変電所１１と並列的に（同時に）給電する分
散型電源１９とを含んで構成されている。

【００１４】各子局１７は、図２に詳細を示したよう
に、開閉器１５の配電変電所１１側（点１５ａ）におけ
る電圧を検出する第１検出器１７ａと、開閉器１５の他
方の側（開閉器ＳＷ１〜ＳＷ３にあっては分散型電源１
９側、即ち点１５ｂ）における電圧を検出する第２検出
器１７ｂとが接続されたマルチプレクサ１７ｃ、マルチ
プレクサ１７ｃからの信号をＡＤ変換するＡＤコンバー
タ１７ｄ、ＡＤコンバータ１７ｄからの信号を入力して
種々の演算を実行するＣＰＵ１７ｅ、通信線１８上の信
号をＣＰＵ１７ｅに取込み、又はＣＰＵ１７ｅの演算結
果を通信線１８上に送出するためのデータ通信回路１７
ｆ、及びＣＰＵ１７ｅからの信号を増幅して開閉器１５
を開閉する出力回路１７ｇ等を備えている。子局１７
は、通信線１８を介して受信する親局１６からの指令に
応じて開閉器１５の状態の監視・開閉制御等を実行し、
また、通信線１８を介して所定の情報（事故情報等）を
親局に送信する。

【００１５】図１に示した分散型電源１９は、発電機や
バッテリ等の電源１９ａ、電源１９ａと配電線のＡ点と
を接続する接続線１９ｂに直列に介装された遮断器１９
ｃ、遮断器１９ｃの配電線３側（Ａ点側）の電圧をモニ
ターして同電圧と電源１９ａが発生する電圧とが位相及
び周波数において同期するように調整する同期調整装置
１９ｅ、遮断器１９ｃ及び同期調整装置１９ｅに指示を
与える専用子局１９ｄを備えている。専用子局１９ｄは
通信線２０を介して親局１６と接続されており、内部構
成においては子局１７と同様なマイクロコンピュータ、
通信回路、及び入・出力回路等を含む制御回路を含むも
のである。

【００１６】次に、以上のように構成された配電系統１
０の作動について説明すると、この配電系統１０におい
ては、通常時は配電変電所１１の遮断器（ＣＢ）１４を
投入して配電線１３に給電する。同時に（並列的に）分
散型電源１９を運転するとともに遮断器１９ｃを投入し
て配電線１３に給電する。

【００１７】この状態において、例えば配電線１３のＦ
点に事故（地絡事故、短絡事故）が発生すると、子局Ｓ
１及び子局Ｓ２が開閉器１５内に内蔵されているセンサ
（図示省略）により検出される電流・電圧に基づいて子
局Ｓ１，Ｓ２単独で（又は親局１６と協同して）、開閉
器ＳＷ１と開閉器ＳＷ２間（以下、区間Ｌ２といい、他
の区間についても図示に従う。）に事故が発生したこと
を認識し、開閉器ＳＷ１，ＳＷ２をそれぞれ開放して事
故区間Ｌ２を他の健全区間から分離する。従って、これ
以降は区間Ｌ１には配電変電所１１から給電が継続さ
れ、区間Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５，…には分散型電源１９から
給電が継続される。

【００１８】尚、上記した事故区間の検出方法（どの区
間で事故が発生したかの認識手法）は周知であるが、例
えば「各子局１７が、配電線の零相電圧、零相電流及び
負荷電流を検出し、これらに基づき事故点が各開閉器１
５より見て電源側か負荷側かを検出して記憶し、親局１
６がこれらの子局１７の記憶情報を通信により得て事故
区間を特定する」方法等が採用される。

【００１９】事故が復旧した場合には、（操作員が親局
に指示を与える等により）親局１６が通信線１８を介し
て子局Ｓ１に指示を与え、子局Ｓ１は指示に従い開閉器
ＳＷ１を再投入する。開閉器ＳＷ１が投入されると、開
閉器ＳＷ２の配電変電所１１側（図２における点１５ａ
側）には配電変電所１１からの給電に基づく電圧が印加
される。また、開閉器ＳＷ２の分散型電源１９側（点１
５ｂ側）には分散型電源１９からの給電に基づく電圧が
印加されている。そこで、親局１６は子局Ｓ２に対し開
閉器ＳＷ２の両側（開閉器ＳＷ２の一端である点１５ａ
と他端である点１５ｂの両端）の電圧の周波数差及び位
相差を演算するように指示を与える。

【００２０】一方、子局Ｓ２のＣＰＵ１７ｅは図３のフ
ローチャートに示されたプログラムを所定時間毎にステ
ップ３００から実行していて、前述した親局１６からの
指示を受けると親局１６からの指示の有無を判定するス
テップ３０５を「Ｙｅｓ」と判定し、ステップ３１０に
進む。

【００２１】ＣＰＵ１７ｅは、ステップ３１０において
開閉器ＳＷ２の両側に生じている電圧を第１，第２検出
器１７ａ，１７ｂからマルチプレクサ１７Ｃ及びＡＤコ
ンバータ１７ｄを介して入力する。次いで、ステップ３
１５に進み各入力電圧をフーリエ変換し、ステップ３２
０にてフーリエ変換結果に基づいて各入力電圧の周波数
と位相を演算する。

【００２２】続いて、ＣＰＵ１７ｅはステップ３２５へ
と進み、これら２つの電圧の周波数差及び位相差を演算
し、次のステップ３３０において演算結果を通信データ
に変換し、ステップ３３５に進んで通信データを通信線
１８に出力して親局１６に送信する。その後、ＣＰＵ１
７ｅはステップ３４０に進み、親局１６から調整終了信
号（又は、開閉器投入信号）を受取っているか否かを判
定する。現時点では親局１６からは調整終了信号が通信
されていないので、ステップ３１０に戻って以上の動作
を繰返す。

【００２３】再び、図１を参照すると、親局１６は子局
Ｓ２から送信されてきた電圧の周波数差及び位相差に関
する情報を分散型電源１９の専用子局１９ｄに通信線２
０を介して送信する。この情報を受信した専用子局１９
ｄは、受信した周波数差と位相差が小さくなるように
（差がなくなるように）、電源（発電機，インバータ）
１９ａを制御すべく同期調整装置１９ｅに指令を発し、
同期調整装置１９ｅが同期調整を開始する。

【００２４】この時点においては同期調整制御が開始さ
れた直後であるため、専用子局１９ｄが調整終了信号を
親局１６に送出することはない。従って、子局Ｓ２は前
述の図３に示したステップ３４０にて「Ｎｏ」と判定し
てステップ３１０〜ステップ３３５を繰返して定期的に
周波数差及び位相差に関する情報を親局１６に送信す
る。従って、親局１６はこの周波数差及び位相差に関す
る情報を専用子局１９ｄに定期的に送信する。

【００２５】所定の時間が経過して、同期調整装置１９
ｅが同期を完了すると、同期調整装置１９ｅが専用子局
１９ｄに同期完了信号を出力し、これを受けた専用子局
１９ｄは通信線２０を介して親局１６に同期調整終了信
号を送出する。親局１６は、この同期調整終了信号を子
局Ｓ２に送出する。

【００２６】同期調整終了信号を受けた子局Ｓ２のＣＰ
Ｕ１７ｅは、図３のフローチャートのステップ３４０を
「Ｙｅｓ」と判定してステップ３４５へと進み、開閉器
ＳＷ２を再投入する。こうして、配電系統が標準状態へ
と復帰し、配電線１３の全区間に渡る配電変電所１１及
び分散型電源１９からの給電が、事故の復旧後に停電を
発生することなく再開される。

【００２７】以上は、区間Ｌ２におけるＦ点において事
故が発生した場合について説明したが、本実施形態の配
電系統（配電システム）１０は区間Ｌ１又は区間Ｌ３
（即ち、配電変電所１１と分散型電源１９間の何れかの
区間）において事故が発生した場合にも同様に作動す
る。例えば、区間Ｌ１で事故が発生した場合には、子局
Ｓ１、親局１６及び専用子局１９ｄが通信して開閉器Ｓ
Ｗ１の両端の電圧周波数差と位相差を消失せしめてから
開閉器ＳＷ１を再投入する。また、区間Ｌ３で事故が発
生した場合には、子局Ｓ３、親局１６及び専用子局１９
ｄが通信して開閉器ＳＷ３の両端の電圧周波数と位相差
を消失せしめてから開閉器ＳＷ３を再投入する。

【００２８】尚、上記した実施形態においては、Ｆ点の
事故が復旧した場合に、先に開閉器ＳＷ１を投入し同期
調整後にＳＷ２を投入したが、先に開閉器ＳＷ２を投入
し同期調整後にＳＷ１を投入してもよい。即ち、本発明
の特徴は、最終的に配電変電所１１からの給電と分散型
電源１９からの給電とを重畳させる状態となった開閉器
１５を投入する際に、同開閉器１５の両側（両端）にお
ける電圧周波数差及び位相差をなくしておくように機能
することにあるため、その状態に到るまでの他の開閉器
１５の制御自体に対しては種々の手法を採用しうるもの
である。

【００２９】更に、上記実施形態においては、専用子局
１９ｄから同期調整終了信号受けた親局１６は直ちに子
局Ｓ２に同期調整終了信号を送出して開閉器ＳＷ２を投
入するように構成したが、親局１６が同期調整終了信号
受けた後に操作員による確認を待ち、操作員が開閉器Ｓ
Ｗ２の再投入を許可する信号を入力したときに、子局Ｓ
２に同期調整終了信号（この場合は、開閉器投入信号）
を送出するように構成することもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の配電系統に係る実施形態の概略図で
ある。

【図２】 図１に示した子局の内部回路図である。

【図３】 図２に示した子局のＣＰＵが実行するプログ
ラムを示すフローチャートである。

【図４】 従来における配電系統の概略図である。

【符号の説明】

１１…配電変電所、１２…母線、１３…配電線、１４…
遮断器、１５…開閉器、１６…親局、１７…子局、１８
…通信線、１９…分散型電源、１９ａ…電源、１９ｄ…
専用子局、１９ｅ…同期調整装置、２０…通信線

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】配電変電所及び分散型電源から並列的に給
   電される配電線と、前記配電線に介装されるとともに前
   記配電線の事故発生時に開放され事故復旧後に再投入さ
   れる開閉器とを備えた配電系統の開閉器制御方法におい
   て、 前記開閉器の再投入を、 前記開閉器の片側に前記配電変電所から給電し、且つ前
   記開閉器の他方の側に前記分散型電源から給電し、 前記開閉器の両側における電圧の周波数差及び位相差を
   検出し、 前記周波数差及び位相差をなくすように前記分散型電源
   を調整制御し、この同期制御が終了した時点に行うよう
   にしたことを特徴とする配電系統の開閉器制御方法。
2. 【請求項２】請求項１に記載の配電系統の開閉器制御方
   法において、 前記開閉器に隣接配置した子局が前記電圧の周波数差及
   び位相差を検出し、 前記分散型電源に隣接配置した専用子局が前記子局の検
   出した周波数差及び位相差を通信により受信するととも
   に同周波数差及び位相差に基づいて前記分散型電源の調
   整制御を実行することを特徴とする配電系統の開閉器制
   御方法。
3. 【請求項３】配電変電所及び分散型電源から並列的に給
   電される配電線と、前記配電線に所定の間隔をもって介
   装された複数の開閉器と、前記開閉器を親局から通信線
   を介して送られる指令に基づいて監視又は開閉制御する
   子局とを有し、前記配電変電所と前記分散型電源の間の
   前記配電線に事故が発生したときに同区間に存する前記
   開閉器の少なくとも一つを前記子局によって開放するよ
   うに構成した分散型電源を備えた配電系統において、 前記親局と通信線を介して接続されて前記親局との通信
   を同通信線を介して行う専用子局を前記分散型電源に隣
   接して設置するとともに、 前記専用子局は、前記通信線を介して通信される周波数
   差及び位相差に関する所定の情報に応じて同周波数差及
   び位相差をなくすように前記分散型電源の周波数及び位
   相を調整する手段とこの同期調整の終了時に調整終了信
   号を前記親局に通信する手段とを有し、 前記子局は、事故の発生により開放した前記開閉器の前
   記配電変電所側及び前記分散型電源側の電圧を各々検出
   して両電圧の周波数差及び位相差を演算する手段と同演
   算結果を前記親局に通信する手段と前記親局から通信さ
   れる所定の指令に基づいて前記開閉器を投入する手段と
   を有し、 前記親局は、前記子局から通信された前記演算結果を前
   記所定の情報として前記専用子局に通信する手段と前記
   専用子局からの調整終了信号を前記所定の指令として前
   記子局に通信する手段とを有し、 前記開閉器の前記配電変電所側及び前記分散型電源側の
   電圧間の位相及び周波数の同期調整が終了した状態で前
   記開閉器を投入するように構成したことを特徴とする分
   散型電源を備えた配電系統。