特許 7506240 保護継電システム、解列判定装置、解列判定方法、及びプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-06-17

(45)【発行日】2024-06-25

(54)【発明の名称】保護継電システム、解列判定装置、解列判定方法、及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   H02H 3/24 20060101AFI20240618BHJP

   H02J 3/38 20060101ALI20240618BHJP

   H02H 3/40 20060101ALI20240618BHJP

【ＦＩ】

H02H3/24

H02J3/38 110

H02H3/40

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2023168581

(22)【出願日】2023-09-28

【審査請求日】2023-09-28

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000146397

【氏名又は名称】株式会社上野製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100112737

【弁理士】

【氏名又は名称】藤田 考晴

(74)【代理人】

【識別番号】100136168

【弁理士】

【氏名又は名称】川上 美紀

(74)【代理人】

【識別番号】100140914

【弁理士】

【氏名又は名称】三苫 貴織

(74)【代理人】

【識別番号】100172524

【弁理士】

【氏名又は名称】長田 大輔

(72)【発明者】

【氏名】井上 光郎

【審査官】山口 大

(56)【参考文献】

【文献】特開平０５－０２２８６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－１８８０９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－２６５９６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－１１２９２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１１６５０５４７９（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０４８３２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－３４１６６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１０－０８４６３５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｈ ３／２４

Ｈ０２Ｊ ３／３８

Ｈ０２Ｈ ３／４０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

分散型電源が接続される電力系統において、前記分散型電源の解列を制御する保護継電システムであって、
電力系統の系統電圧の電圧降下幅が第１設定値以上である場合に事故を検出する第１継電手段と、
系統電圧の電圧降下幅が第１設定値よりも小さい値に設定された第２設定値以上である場合に事故を検出する第２継電手段と、
前記第１継電手段及び前記第２継電手段の事故検出状態に基づいて、前記分散型電源を解列するか否かを判定する解列判定手段と、
を具備し、
前記第２設定値は、前記電力系統に接続される分散型電源の発電電力と前記電力系統のインピーダンスとに応じて事故点に生ずる電圧上昇量に基づいて設定されている保護継電システム。

【請求項2】

前記第２設定値は、前記電力系統の公称電圧の３％以上５％以下の値に設定されている請求項１に記載の保護継電システム。

【請求項3】

前記第１設定値は、前記電力系統の公称電圧の５％より大きく１５％以下の値に設定されている請求項１に記載の保護継電システム。

【請求項4】

分散型電源が接続された１１０ｋＶ以下の電力系統を保護対象とする請求項１に記載の保護継電システム。

【請求項5】

電力系統の系統電流又は系統電圧が所定の動作条件を満たした場合に事故を検出する第３継電手段と、
系統電圧及び系統電流に基づいてインピーダンスを算出し、算出したインピーダンスが予め設定されている設定値範囲内である場合に事故を検出する第４継電手段を備え、
前記解列判定手段は、前記第１継電手段及び前記第２継電手段の少なくともいずれか１つによって事故が検出され、かつ、前記第３継電手段及び前記第４継電手段の少なくともいずれか１つによって事故が検出された場合に、前記分散型電源を解列すると判定する請求項１に記載の保護継電システム。

【請求項6】

前記第１継電手段が作動検出した場合に、第１作動検出出力信号を所定期間保持する第１保持回路と、
前記第２継電手段が作動検出した場合に、第２作動検出出力信号を所定期間保持する第２保持回路と、
前記第３継電手段が作動検出している状態が所定期間維持された場合に第３作動検出出力信号を出力する第１遅延回路と、
前記第４継電手段が作動検出している状態が所定期間維持された場合に第４作動検出出力信号を出力する第２遅延回路と、
を備え、
前記解列判定手段は、前記第１保持回路で保持された前記第１作動検出出力信号又は前記第２保持回路で保持された前記第２作動検出出力信号が出力され、かつ、前記第１遅延回路から出力される前記第３作動検出出力信号又は前記第２遅延回路から出力される前記第４作動検出出力信号が出力されている場合に、前記分散型電源を解列すると判定する請求項５に記載の保護継電システム。

【請求項7】

分散型電源が接続される電力系統において、前記分散型電源の解列を判定する解列判定装置であって、
電力系統の系統電圧の電圧降下幅が第１設定値以上である場合に、第１作動検出信号を出力する第１継電手段、及び、電力系統の系統電圧の電圧降下幅が第１設定値よりも小さい値に設定された第２設定値以上である場合に、第２作動検出信号を出力する第２継電手段と通信するための通信手段と、
前記第１作動検出信号及び前記第２作動検出信号に基づいて、前記分散型電源を解列するか否かを判定する判定手段と
を具備し、
前記第２設定値は、前記電力系統に接続される分散型電源の発電電力と前記電力系統のインピーダンスとに応じて事故点に生ずる電圧上昇量に基づいて設定されている解列判定装置。

【請求項8】

前記通信手段は、電力系統の系統電流又は系統電圧が所定の動作条件を満たした場合に、第３作動検出信号を出力する第３継電手段、及び、系統電圧及び系統電流に基づいてインピーダンスを算出し、算出したインピーダンスが予め設定されている設定値範囲内である場合に第４作動検出信号を出力する第４継電手段と通信し、
前記判定手段は、前記第１作動検出信号及び前記第２作動検出信号の少なくともいずれか一方が入力され、かつ、前記第３作動検出信号及び前記第４作動検出信号の少なくともいずれか一方が入力された場合に、前記分散型電源を解列すると判定する請求項７に記載の解列判定装置。

【請求項9】

前記第１作動検出信号が入力された場合に、第１作動検出出力信号を所定期間保持する第１保持手段と、
前記第２作動検出信号が入力された場合に、第２作動検出出力信号を所定期間保持する第２保持手段と、
前記第３作動検出信号が入力されている状態が所定期間維持された場合に第３作動検出出力信号を出力する第１遅延手段と、
前記第４作動検出信号が入力されている状態が所定期間維持された場合に第４作動検出出力信号を出力する第２遅延手段と、
を備え、
前記判定手段は、前記第１作動検出出力信号又は前記第２作動検出出力信号が出力され、かつ、前記第３作動検出出力信号又は前記第４作動検出出力信号が出力されている場合に、前記分散型電源を解列すると判定する請求項８に記載の解列判定装置。

【請求項10】

分散型電源が接続される電力系統において、前記分散型電源の解列を判定する解列判定方法であって、
電力系統の系統電圧の電圧降下幅が第１設定値以上である場合に、第１作動検出信号を出力する第１継電手段、及び、電力系統の系統電圧の電圧降下幅が第１設定値よりも小さい値に設定された第２設定値以上である場合に、第２作動検出信号を出力する第２継電手段と通信するステップと、
前記第１作動検出信号及び前記第２作動検出信号に基づいて、前記分散型電源を解列するか否かを判定するステップと
をコンピュータが実行し、
前記第２設定値は、前記電力系統に接続される分散型電源の発電電力と前記電力系統のインピーダンスとに応じて事故点に生ずる電圧上昇量に基づいて設定されている解列判定方法。

【請求項11】

コンピュータを請求項７から９のいずれかに記載の解列判定装置として機能させるためのプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電力系統の保護継電システム、解列判定装置、解列判定方法、及びプログラムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

電力系統に事故が発生した場合には、速やかに事故と判定し、事故の波及を最小限に止め、早期復旧に努めることが必要不可欠である。
一般的に、電力系統には、保護継電装置が設置されており、系統事故と判定した場合には、事故点に関連する遮断器を作動させて、事故点を電力系統から速やかに切り離して安全性を確保している（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００１－２５８１４５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

近年、電力系統には、地球温暖化への対策の観点から、太陽光、風力、水力等の再生可能エネルギーを利用した分散型電源が多数接続されている。このうち、太陽光発電や風力発電などの分散型電源は、日照や風など、天候に左右されやすいため、発電出力変動が生じやすい。

【0005】

これらの分散型電源は、電力系統への接続の簡易性などから、主に、１１０ｋＶ以下の電力系統に接続されることが多い。このため、電力系統の送電容量に対して、分散型電源の発電出力量が比較的大きくなる場合があり、これらの分散型電源の発電出力変動の電力系統への影響は比較的大きなものとなる。
このように、分散型電源が接続される電力系統において、送電線に短絡事故などが生じた場合には、分散型電源が事故時の電力系統の電圧変動及び安定運用に影響を与えることがある。このため、事故点の切り離しだけでなく、分散型電源についても電力系統から速やかに切り離す必要がある。

【0006】

従来、分散型電源の解列は、例えば、系統電流に基づいて事故を判定する主保護用リレーと、系統電圧の電圧降下幅に基づいて事故を判定する不足電圧リレーのアンド条件が成立した場合に行われていた。しかしながら、分散型電源の接続されている電力系統に短絡事故が発生した時の系統電圧の電圧降下幅は、分散型電源が接続されていない場合に比べて小さくなるため、従来の事故検知方法では、不足電圧リレーによって事故と判定することができず、分散型電源を電力系統から切り離すことができないおそれがあった。

【0007】

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、分散型電源が接続された電力系統の短絡事故発生時において、電力系統から分散型電源を速やかに解列することのできる保護継電システム、解列判定装置、解列判定方法、及びプログラムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の一態様は、分散型電源が接続される電力系統において、前記分散型電源の解列を制御する保護継電システムであって、電力系統の系統電圧の電圧降下幅が第１設定値以上である場合に事故を検出する第１継電手段と、系統電圧の電圧降下幅が第１設定値よりも小さい値に設定された第２設定値以上である場合に事故を検出する第２継電手段と、前記第１継電手段及び前記第２継電手段の事故検出状態に基づいて、前記分散型電源を解列するか否かを判定する解列判定手段と、を具備し、前記第２設定値は、前記電力系統に接続される分散型電源の発電電力と前記電力系統のインピーダンスとに応じて事故点に生ずる電圧上昇量に基づいて設定されている保護継電システムである。
本発明の一態様は、分散型電源が接続される電力系統において、前記分散型電源の解列を判定する解列判定装置であって、電力系統の系統電圧の電圧降下幅が第１設定値以上である場合に、第１作動検出信号を出力する第１継電手段、及び、電力系統の系統電圧の電圧降下幅が第１設定値よりも小さい値に設定された第２設定値以上である場合に、第２作動検出信号を出力する第２継電手段と通信するための通信手段と、前記第１作動検出信号及び前記第２作動検出信号に基づいて、前記分散型電源を解列するか否かを判定する判定手段とを具備し、前記第２設定値は、前記電力系統に接続される分散型電源の発電電力と前記電力系統のインピーダンスとに応じて事故点に生ずる電圧上昇量に基づいて設定されている解列判定装置である。
本発明の一態様は、分散型電源が接続される電力系統において、前記分散型電源の解列を判定する解列判定方法であって、電力系統の系統電圧の電圧降下幅が第１設定値以上である場合に、第１作動検出信号を出力する第１継電手段、及び、電力系統の系統電圧の電圧降下幅が第１設定値よりも小さい値に設定された第２設定値以上である場合に、第２作動検出信号を出力する第２継電手段と通信するステップと、前記第１作動検出信号及び前記第２作動検出信号に基づいて、前記分散型電源を解列するか否かを判定するステップとをコンピュータが実行し、前記第２設定値は、前記電力系統に接続される分散型電源の発電電力と前記電力系統のインピーダンスとに応じて事故点に生ずる電圧上昇量に基づいて設定されている解列判定方法である。
本発明の一態様は、コンピュータを上記解列判定装置として機能させるためのプログラムである。

【発明の効果】

【0009】

分散型電源が接続された電力系統の短絡事故発生時において、電力系統から分散型電源を速やかに解列することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の一実施形態に係る保護継電装置を備える電力系統の一構成例を示した全体構成図である。

【図2】電力系統に短絡事故が発生したときに分散型電源を解列する必要性について説明するための図である。

【図3】本発明の一実施形態に係る解列判定装置が備える機能の一例を示した機能構成図である。

【図4】本発明の一実施形態に係る保護継電システムが備える各構成から出力される信号を示したタイミングチャート図である。

【図5】図１に示した電力系統において事故が発生したときの遮断器の動作状態の一例を示した図である。

【図6】電力系統に複数の分散型電源が接続されている場合の事故発生時における系統電圧の電圧降下について説明するための図である。

【図7】電力系統に分散型電源が接続されていない場合と接続されている場合における短絡事故が発生した瞬間の第１区間及び第２区間における系統電圧の変化を比較して示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下に、本発明の一実施形態に係る保護継電システム、解列判定装置、解列判定方法、及びプログラムについて、図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係る保護継電システム１を備える電力系統２の一構成例を示した全体構成図である。図１には、一例として、１号線３及び２号線４を有する２回線送電の電力系統２が示されている。

【0012】

電力系統２は、例えば、１１０ｋＶ以下の電力系統とされている。図１において、符号Ａｓｓ、Ｂｓｓ、Ｄｓｓは、いずれも変電所を示している。電力系統２には、複数の分散型電源５、６が接続されている。ここで、分散型電源５は、電力系統に事故などが発生することにより、単独運転状態になった場合に、その旨を検出して独自に解列するシステムを備えている。また、分散型電源６は、後述する保護継電システム１からの遮断信号に基づいて電力系統から解列される構成をとる。
１号線３と変電所Ｄｓｓとを接続する送電線Ｌ１には、分散型電源５が接続され、２号線４と変電所Ｄｓｓとを接続する送電線Ｌ２には、分散型電源６が接続されている。なお、図１では、２つの分散型電源５、６が電力系統２に接続している場合を例示しているが、接続する分散型電源の数はこれに限られず、１つでもよいし、３以上であってもよい。

【0013】

電力系統２の１号線３には、事故が発生した際に事故点を電力系統２から切り離すための複数の遮断器８ａ、８ｂが設置され、同様に、２号線４には、遮断器８ｃ、８ｄが設置されている。また、送電線Ｌ１には、１号線３と変電所Ｄｓｓとを切り離すための遮断器８ｅが、送電線Ｌ２には、２号線４と変電所Ｄｓｓとを切り離すための遮断器８ｆが設置されている。更に、分散型電源５を送電線Ｌ１から切り離すための遮断器９ａ、分散型電源６を送電線Ｌ２から切り離すための遮断器９ｂが設置されている。

【0014】

保護継電システム１は、事故検出用装置１０１と、解列判定装置（解列判定手段）１０５とを備えている。また、保護継電システム１は、主保護用リレー（第３継電手段）１０２、１０３と、短絡距離継電器（第４継電手段）（図示略）とを更に備えていてもよい。
解列判定装置１０５は、事故検出用装置１０１、主保護用リレー１０２、１０３、及び短絡距離継電器と通信が可能な構成とされており、これらの機器から情報を取得することにより、分散型電源６の解列の要否を判定する。

【0015】

事故検出用装置１０１は、１号線３および２号線４の系統電圧（母線電圧）を検出し、検出した系統電圧に基づいて、１号線３および２号線４の短絡事故発生を検出する。事故検出用装置１０１は、例えば、第１不足電圧継電器（第１継電手段）１１と、第２不足電圧継電器（第２継電手段）１２とを備えている。

【0016】

第１不足電圧継電器１１は、電力系統２の母線電圧である系統電圧の電圧低下幅が第１設定値以上である場合に事故を検出する。具体的には、第１不足電圧継電器１１は、系統電圧の電圧低下幅が第１設定値以上である場合に、事故発生を示す第１作動検出信号Ｓ１を解列判定装置１０５に出力する。ここで、第１不足電圧継電器１１の第１設定値は、例えば、電力系統２の公称電圧の５％より大きく１５％以下の範囲内の値に設定されている。

【0017】

第２不足電圧継電器１２は、系統電圧の電圧低下幅が第１設定値よりも小さい値に設定された第２設定値以上である場合に事故を検出する。具体的には、第２不足電圧継電器１２は、系統電圧の電圧低下幅が第２設定値以上である場合に、事故発生を示す第２作動検出信号Ｓ２を解列判定装置１０５に出力する。第２不足電圧継電器１２の第２設定値は、例えば、電力系統の公称電圧の３％以上５％以下の範囲内の値に設定されている。

【0018】

ここで、事故検出用装置１０１の構成は、上述の構成に限られない。例えば、それぞれ異なる複数の設定値（例えば、第１設定値及び第２設定値）に基づいて事故を検出する１台の不足電圧継電器によって構成されていてもよい。また、事故検出用装置１０１は、不足電圧設定機能と複数のリレー設定機能とを組み合わせた１台または複数台のデジタル型継電器として構成されていてもよい。

【0019】

主保護用リレー１０２、１０３は、例えば、電力系統２の系統電流（送電電流）が所定の設定値以上である場合に事故を検出する交流過電流継電器である。
例えば、主保護用リレー１０２は、１号線３に流れる系統電流を検出し、検出した系統電流が所定の設定値以上である場合に事故発生と判定し、遮断器８ａ、８ｂに対して遮断指令を出力する。これにより、遮断器８ａ、８ｂが開放し、事故点が電力系統２から切り離される。更に、主保護用リレー１０２は、事故発生と判定した場合に、事故発生を示す第３作動検出信号Ｓ３を解列判定装置１０５に出力する。

【0020】

主保護用リレー１０３は、例えば、２号線４に流れる系統電流を検出し、検出した系統電流が所定の設定値以上である場合に事故発生と判定し、遮断器８ｃ、８ｄに対して遮断指令を出力する。これにより、遮断器８ｃ、８ｄが開放し、事故点が電力系統２から切り離される。更に、主保護用リレー１０３は、事故発生と判定した場合に、事故発生を示す第３作動検出信号Ｓ３を解列判定装置１０５に出力する。

【0021】

なお、本実施形態では、主保護用リレー１０２、１０３が系統電流に基づいて事故発生を検出する場合を例示して説明するが、これに限られない。例えば、主保護用リレー１０２、１０３は、系統電圧（母線電圧）に基づいて事故発生を判定することとしてもよいし、系統電圧及び系統電流に基づいて事故発生を判定することとしてもよい。また、事故発生の判定手法についても公知の技術を適宜採用すればよく、例えば、１号線３を流れる電流と２号線４を流れる電流とを逆位相で加えた電流（差電流）が所定値以上である場合に、事故発生と判定することとしてもよい。
また、本実施形態では、２つの主保護用リレー１０２、１０３を備える場合を例示して説明したが、主保護用リレーの設置台数については一例であり、これに限られない。

【0022】

また、短絡距離継電器（図示略）は、系統電圧及び系統電流に基づいてインピーダンスを算出し、算出したインピーダンスが予め設定されている設定値範囲内である場合に事故を検出する。具体的には、短絡距離継電器は、インピーダンスが設定値範囲内である場合に、事故発生を示す第４作動検出信号Ｓ４を出力する。インピーダンスは、事故点までの距離に相関関係を有するので、事故が発生した区間を特定することが可能となる。なお、短絡距離継電器は、一般的に電力系統の事故を検出するための装置として公知であるから、詳細は省略する。保護継電システム１は、複数区間を特定する設定が可能な短絡距離継電器を備えていてもよい。

【0023】

解列判定装置１０５は、例えば、第１不足電圧継電器１１、第２不足電圧継電器１２、主保護用リレー１０２、１０３、短絡距離継電器による事故検出状態に基づいて分散型電源を解列するか否かを判定する。具体的には、第１不足電圧継電器１１から出力される第１作動検出信号Ｓ１、第２不足電圧継電器１２から出力される第２作動検出信号Ｓ２、主保護用リレー１０２、１０３から出力される第３作動検出信号Ｓ３、短絡距離継電器から出力される第４作動検出信号Ｓ４に基づいて、分散型電源を解列するか否かを判定する。より具体的には、解列判定装置１０５は、第１作動検出信号Ｓ１及び第２作動検出信号Ｓ２の少なくともいずれか１つが入力され、かつ、第３作動検出信号Ｓ３及び第４作動検出信号Ｓ４の少なくともいずれか１つが入力された場合に、電力系統２に接続されている分散型電源を解列する。なお、複数の分散型電源が電力系統２に接続されている場合には、解列判定装置１０５は、予め設定されているアルゴリズムに従って１又は複数の分散型電源を解列することとしてもよい。

【0024】

次に、電力系統２に短絡事故が発生した場合に、分散型電源を解列する必要性について図２を参照して説明する。
例えば、図２に示すように、１号線３の変電所Ｂｓｓ近傍で短絡事故が発生した場合を考える。この場合、系統電流は増加する一方で、系統電圧は低下する。系統電流が増加し、主保護用リレー１０２の設定値以上の電流値となると、主保護用リレー１０２により短絡が検出され、１号線３に設置されている遮断器８ａ、８ｂ及び１号線３に接続される送電線Ｌ１の遮断器８ｅに対して遮断指令が出力される。これにより、遮断器８ａ、８ｂ、８ｅが作動し、事故点を含む１号線３全体が電力系統２から切り離される。また、これに伴い、送電線Ｌ１に接続されている分散型電源５は単独運転となる為、自らこれを検出して、自ら遮断器９ａに遮断指令を出力する。これにより、分散型電源５についても電力系統２から解列される。

【0025】

事故点を含む１号線３全体が電力系統２から切り離されると、電力系統２は２号線４のみとなる。ここで、仮に、分散型電源６が電力系統２に接続されたままの状態が維持された場合を想定すると、例えば、図２に示すように、２号線４において、分散型電源６で発電した電力Ｐｃｇの一部である電力Ｐｃが２号線４の変電所Ｂｓｓに供給され、残りの電力Ｐｃｇ－Ｐｃが２号線４の変電所Ａｓｓに供給されることとなる。そして、変電所Ｂｓｓでの負荷に比べて分散型電源６の出力電力Ｐｃｇが著しく大きい場合、２号線におけるＡ区間（変電所Ａｓｓから変電所Ｄｓｓの分岐点までの区間）で送電線の熱容量を超過する可能性がある。したがって、電力系統２の安全性を確保するためには、電力系統２における事故発生時において、分散型電源６を解列する必要がある。
したがって、電力系統２における事故発生時において、速やかに分散型電源６を電力系統２から解列できるように解列判定装置１０５が設置される。

【0026】

図３は、解列判定装置１０５が備える機能の一例を示した機能構成図である。
例えば、解列判定装置１０５は、コンピュータであり、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ：プロセッサ）、主記憶装置（Ｍａｉｎ Ｍｅｍｏｒｙ）、二次記憶装置（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｓｔｏｒａｇｅ：メモリ）等を備えている。後述する各種機能を実現するための一連の処理は、一例として、プログラムの形式で二次記憶装置などに記憶されており、このプログラムをＣＰＵ（プロセッサ）が主記憶装置に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、各種機能が実現される。なお、プログラムは、二次記憶装置に予めインストールされている形態や、非一時的なコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶された状態で提供される形態、有線又は無線による通信手段を介して配信される形態等が適用されてもよい。非一時的なコンピュータ読み取り可能な記憶媒体の一例として、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、半導体メモリなどが挙げられる。
なお、本実施形態では、ソフトウェアの処理によって以下の機能が実現される場合を例示して説明するが、これに限られない。解列判定装置１０５は、例えば、アナログ電子回路として構成されていてもよく、以下の機能を備える装置として実現されればその詳細な構成については特に限定されない。

【0027】

解列判定装置１０５は、例えば、第１作動検出信号Ｓ１が入力された場合に、第１作動検出出力信号Ｓ５（オン状態）を所定期間保持する第１保持回路２１と、第２作動検出信号Ｓ２が出力された場合に、第２作動検出出力信号（オン状態）Ｓ６を所定期間保持する第２保持回路２２とを備えている。また、解列判定装置１０５は、第３作動検出信号Ｓ３が出力されている状態が所定期間維持された場合に第３作動検出出力信号Ｓ７を出力する第１遅延回路２３と、第４作動検出信号Ｓ４が出力されている状態が所定期間維持された場合に第４作動検出出力信号Ｓ８を出力する第２遅延回路２４とを備えている。

【0028】

そして、解列判定装置１０５は、第１作動検出出力信号Ｓ５又は第２作動検出出力信号Ｓ６が入力され、かつ、第３作動検出出力信号Ｓ７又は第４作動検出出力信号Ｓ８が入力されている場合に、分散型電源を解列すると判定する判定部２０を備える。
より具体的には、判定部２０は、第１作動検出出力信号Ｓ５又は第２作動検出出力信号Ｓ６が入力された場合に、第５作動検出出力信号Ｓ９を出力するＯＲ回路（論理和回路）２５と、第３作動検出出力信号Ｓ７又は第４作動検出出力信号Ｓ８が入力されている場合に、第６作動検出出力信号Ｓ１０を出力するＯＲ回路（論理和回路）２６と、第５作動検出出力信号Ｓ９及び第６作動検出出力信号Ｓ１０が入力されている状態において解列判定信号Ｓ１１を出力するＡＮＤ回路（論理積回路）２７とを備えている。また、ＡＮＤ回路２７の後段には、解列判定信号Ｓ１１を所定期間にわたって保持した転送遮断信号Ｓ１２を出力する第３保持回路２８が設けられている。これにより、解列判定信号Ｓ１１が出力された場合には、一定期間にわたって転送遮断信号Ｓ１２が出力されるので、事故点から特定される分散型電源６を解列する遮断器９ｂに対して転送遮断信号Ｓ１２を確実に送信して遮断器９ｂを開放することができる。

【0029】

次に、本実施形態に係る保護継電システム１の動作について図４を参照して説明する。図４は、保護継電システム１が備える各構成から出力される信号を示したタイミングチャートを示した図である。

【0030】

例えば、図２、図４に示すように、時刻Ｔ０において、１号線３の変電所Ｂｓｓ近傍で短絡事故が発生し、系統電流が主保護用リレー１０２の設定値以上の電流値となると、上述したように、主保護用リレー１０２により短絡が検出され、遮断器８ａ、８ｂ、８ｅに遮断指令が出力される。これにより、事故点が電力系統２から切り離される。これに伴い、分散型電源５は単独運転となる為、自らこれを検出して、自ら遮断器９ａにも遮断指令を出力する。これにより、分散型電源５についても電力系統２から解列される。

【0031】

また、主保護用リレー１０２によって過電流検出がされると、主保護用リレー１０２から事故発生を示す第３作動検出信号（オン信号）Ｓ３が解列判定装置１０５に出力される。更に、上記短絡事故発生により、系統電圧の電圧低下幅が第２不足電圧継電器１２の第２設定値以上となると、第２不足電圧継電器１２が事故を検出し、事故発生を示す第２作動検出信号（オン信号）Ｓ２が解列判定装置１０５に出力される。解列判定装置１０５の第２保持回路２２は、第２作動検出信号Ｓ２を受け、第２作動検出出力信号（オン信号）Ｓ６を出力する。

【0032】

なお、詳細は後述するが、ここでは、系統電圧の電力低下幅は第１不足電圧継電器１１の第１設定値以上までは増加しない場合を想定している。このため、第１不足電圧継電器１１は、作動せず、よって第１作動検出信号Ｓ１は出力されていない状態、すなわち、オフ信号を示している。

【0033】

続いて、主保護用リレー１０２から第３作動検出信号Ｓ３が出力されてから所定の期間経過後である時刻Ｔ１において、第１遅延回路２３から第３作動検出出力信号（オン信号）Ｓ７が出力される。これにより、時刻Ｔ１において、ＡＮＤ回路２７から解列判定信号Ｓ１１が出力される。これにより、第３保持回路２８からは解列判定信号Ｓ１１を所定期間にわたって保持する転送遮断信号Ｓ１２が出力される。この転送遮断信号Ｓ１２は、分散型電源６を電力系統２から切り離すための遮断器９ｂに対して送信される。これにより、遮断器９ｂが作動し、分散型電源６が電力系統２から切り離され（図５参照）、２号線４の第Ａ区間（図２参照）の過負荷を解消することが可能となる。

【0034】

その後、短絡事故が解消し、時刻Ｔ２において、系統電圧及び系統電流が通常の値に復帰すると、主保護用リレー１０２の作動検出条件を満たさなくなる。これにより、解列判定装置１０５には主保護用リレー１０２から第３作動検出信号Ｓ３が出力されなくなる。換言すると、第３作動検出信号Ｓ３は、オン状態からオフ状態に変化する。同様に、第２不足電圧継電器１２も作動検出条件を満たさないことにより、解列判定装置１０５には第２作動検出信号Ｓ２が出力されなくなる。換言すると、第２作動検出信号Ｓ２は、オン状態からオフ状態に変化する。

【0035】

これにより、ＡＮＤ回路２７から出力される解列判定信号Ｓ１１もオフ状態となる。ここで、解列判定信号Ｓ１１がオフ状態に変化しても、第３保持回路２８は所定期間にわたって転送遮断信号Ｓ１２を保持する。これにより、事故が解消しても転送遮断信号Ｓ１２が出力され続けるので、例えば、確実に分散型電源６の遮断器９ｂを作動させて開放を維持することが可能となる。これにより、電力系統２から分散型電源６の遮断を継続することが可能となり、電力系統２の安定性を確保することが可能となる。

【0036】

次に、電力系統２の１号線３に分散型電源５が接続され、２号線４に分散型電源６が接続され、Ｄｓｓ近傍に分散型電源５、６が接続されている場合において、事故が発生した直後であって、遮断器８ａ、８ｂ、８ｅ、９ａ（Ａｓｓ、Ｂｓｓ，Ｄｓｓ，Ｅ_ＰＳ）が開放される前の状態における系統電圧の電圧降下について図６を参照して説明する。
上述したように、例えば、電力系統２の１号線３において変電所Ｂｓｓ近傍で短絡事故が発生したと想定する。この場合、１号線３において、変電所Ａｓｓから変電所Ｄｓｓの分岐点Ｐ１までを第１区間、分岐点Ｐ１から事故点までを第２区間とし、第１区間のインピーダンスをＺｂ１、第２区間のインピーダンスをＺｂ２とする。また２号線４において、変電所Ａｓｓから変電所Ｄｓｓの分岐点Ｐ２までの第１’区間の線路も第１区間とほぼ同等であり、分岐点Ｐ２から事故点までの第２’区間の線路も事故点がＢｓｓ近傍であるため第２区間とほぼ同等であり、それぞれが第１区間のインピーダンスＺｂ１、第２区間のインピーダンスＺｂ２とほぼ同等であるとする。
この場合、分散型電源５、６から分岐点Ｐ１，Ｐ２に向けて事故電流ＩｇｆがＬ１、Ｌ２それぞれＩｇｆ／２づつ流れることとなり、例えば、Ａｓｓから電力系統２の１号線３および２号線４のそれぞれの第１区間、第１’区間に流れる事故電流をＩｆ／２ずつとすると、電力系統２の１号線３の第２区間、および２号線４の第２’区間それぞれに流れる事故電流は（Ｉｆ＋Ｉｇｆ）／２となる。

【0037】

これにより、母線の系統電圧は、事故点の電圧を０Ｖとすると以下の通りとなる。

【0038】

Ｖ＝（Ｚｂ１×Ｉｆ／２）＋｛Ｚｂ２×（Ｉｆ＋Ｉｇｆ）／２｝
＝｛（Ｚｂ１＋Ｚｂ２）×Ｉｆ／２｝＋（Ｚｂ２×Ｉｇｆ／２） （１）

【0039】

図７は、電力系統２に分散型電源５、６が接続されていない場合と接続されている場合の事故発生時における第１区間（第１’区間）及び第２区間（第２’区間）における系統電圧の変化を比較して示した図である。図７において、点線は電力系統２に分散型電源５、６が接続されていない状態の系統電圧の電圧変化を示したグラフであり、実線は電力系統２に分散型電源５、６が接続されている状態の系統電圧の電圧変化を示したグラフである。分散型電源５、６が接続されている場合には、分岐点Ｐ１（Ｐ２）において電圧が上昇し、上昇したところから事故点に向けて一定の割合で電圧が低下する。この分散型電源５、６による電圧上昇量ΔＶｐ（＝Ｚｂ２×Ｉｇｆ／２）は、分散型電源５、６から電力系統２に流れる事故電流Ｉｇｆに依存する。すなわち、電圧上昇量ΔＶｐは、分散型電源５、６の発電電力が大きいほど大きな値をとることとなる。また、系統電圧の電圧降下量ΔＶも電圧上昇量ΔＶｐ、換言すると、電力系統２に接続されている分散型電源５、６の発電電力に応じて増減することとなる。

【0040】

以上から、第２不足電圧継電器１２については、電力系統２に接続され得る全ての分散型電源の発電電力を考慮し、それらの発電電力と電力系統２のインピーダンスとを考慮した条件で作動検出できる不足電圧継電器を採用するとよい。具体的には、電力系統２の公称電圧の３％以上５％以下の値に設定されていることが好ましい。

【0041】

以上説明してきたように、本実施形態に係る保護継電システム１によれば、電力系統２の系統電圧の電圧降下幅が第１設定値以上である場合に事故を検出する第１不足電圧継電器１１と、系統電圧の電圧降下幅が第１設定値よりも小さい値に設定された第２設定値以上である場合に事故を検出する第２不足電圧継電器１２と、第１不足電圧継電器１１及び第２不足電圧継電器１２の事故検出状態に基づいて、分散型電源６を解列するか否かを判定する解列判定装置１０５と、を備える。
また、第２設定値は、電力系統２に接続される分散型電源の発電電力と電力系統２のインピーダンスとに基づいて設定するとよく、具体的には、電力系統２の公称電圧の３％以上５％以下の値に設定されるとよい。

【0042】

このような構成を備えることにより、電力系統２に分散型電源が接続されている状態であるか否かにかかわらず、電力系統２に事故が発生した場合には、速やかに電力系統２に接続されている分散型電源を解列することが可能となる。また、設定値の異なる２つの不足電圧継電器を設ければよいため、簡素な構成により、分散型電源の解列を判定することが可能となる。

【0043】

また、電力系統２に接続される分散型電源の台数が増減した場合には、その変更に併せて、第１不足電圧継電器１１及び第２不足電圧継電器１２の少なくともいずれかの設定値を分散型電源の出力などを考慮して適切な値に更新すればよい。このように、本実施形態に係る保護継電システム１によれば、分散型電源の増減に対して柔軟に対応することが可能となる。

【0044】

また、本実施形態によれば、解列判定装置１０５は、第１不足電圧継電器１１及び第２不足電圧継電器１２の少なくともいずれか１つが事故を検出し、かつ、主保護用リレー１０２、１０３又は短絡距離継電器の少なくとも１つが事故を検出した場合に、分散型電源を解列させる旨の判定をする。このように、系統電圧及び系統電流の両方の変化に基づいて分散型電源の解列を判定するので、誤判定を低減でき、判定精度を向上させることが可能となる。

【0045】

また、本実施形態によれば、解列判定装置１０５は、第１不足電圧継電器１１が事故を検出した場合、換言すると、第１作動検出信号Ｓ１が入力された場合に、第１作動検出出力信号Ｓ５を所定期間保持する第１保持回路２１と、第２不足電圧継電器１２が事故を検出した場合、換言すると、第２作動検出信号Ｓ２が入力された場合に、第２作動検出出力信号Ｓ６を所定期間保持する第２保持回路２２とを備える。更に、解列判定装置１０５は、主保護用リレー１０２又は１０３が事故を検出している状態が所定期間維持された場合、換言すると、第３作動検出信号Ｓ３が所定期間入力されている場合に、第３作動検出出力信号Ｓ７を出力する第１遅延回路２３と、短絡距離継電器が事故を検出している状態が所定期間維持された場合、換言すると、第４作動検出信号Ｓ４が所定期間入力されている場合に、第４作動検出出力信号Ｓ８を出力する第２遅延回路２４とを備える。そして、解列判定装置１０５は、第１作動検出出力信号Ｓ５又は第２作動検出出力信号Ｓ６が入力され、かつ、第３作動検出出力信号Ｓ７又は第４作動検出出力信号Ｓ８が入力されている場合に、分散型電源を解列すると判定する。

【0046】

このように、第１保持回路２１及び第２保持回路２２を備えることにより、瞬時の電圧低下でも捉えることが可能となり、作動検出感度を向上させることが可能となる。また、第１遅延回路２３及び第２遅延回路２４を用いることにより、過電流の状態が一定期間維持された場合に過電流検出を行うこととしている。これにより、事故の誤判定を抑制することが可能となる。

【0047】

以上、本発明について実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。発明の要旨を逸脱しない範囲で上記実施形態に多様な変更又は改良を加えることができ、該変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれる。また、上記実施形態を適宜組み合わせてもよい。

【符号の説明】

【0048】

１ ：保護継電システム
２ ：電力系統
５、６ ：分散型電源
８ａ～８ｆ ：遮断器
９ａ～９ｂ ：遮断器
１１ ：第１不足電圧継電器（第１継電手段）
１２ ：第２不足電圧継電器（第２継電手段）
２１ ：第１保持回路
２２ ：第２保持回路
２３ ：第１遅延回路
２４ ：第２遅延回路
２５、２６ ：ＯＲ回路（論理和回路）
２７ ：ＡＮＤ回路（論理積回路）
２８ ：第３保持回路
１０１ ：事故検出用装置
１０２、１０３：主保護用リレー（第３継電手段）
１０５ ：解列判定装置（解列判定手段）
Ａｓｓ ：変電所
Ｂｓｓ ：変電所
Ｄｓｓ ：変電所
Ｌ１ ：送電線
Ｌ２ ：送電線
Ｓ１ ：第１作動検出信号
Ｓ２ ：第２作動検出信号
Ｓ３ ：第３作動検出信号
Ｓ４ ：第４作動検出信号
Ｓ５ ：第１作動検出出力信号
Ｓ６ ：第２作動検出出力信号
Ｓ７ ：第３作動検出出力信号
Ｓ８ ：第４作動検出出力信号
Ｓ９ ：第５作動検出出力信号
Ｓ１０ ：第６作動検出出力信号
Ｓ１１ ：解列判定信号
Ｓ１２ ：転送遮断信号

【要約】

【課題】分散型電源が接続された電力系統の短絡事故発生時において、電力系統から分散型電源を速やかに解列すること。
【解決手段】保護継電システム１は、分散型電源５、６が接続される電力系統２において、分散型電源６の解列を制御する保護継電システム１であって、電力系統２の系統電圧の電圧降下幅が第１設定値以上である場合に作動する第１不足電圧継電器１１と、系統電圧の電圧降下幅が第１設定値よりも小さい値に設定された第２設定値以上である場合に作動する第２不足電圧継電器１２と、第１不足電圧継電器１１及び第２不足電圧継電器１２の作動状態に基づいて、分散型電源６を解列するか否かを判定する解列判定装置１０５と、を具備する。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】