特許 7512730 制御システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-07-01

(45)【発行日】2024-07-09

(54)【発明の名称】制御システム

(51)【国際特許分類】

   H02H 7/26 20060101AFI20240702BHJP

   H02H 3/38 20060101ALI20240702BHJP

【ＦＩ】

H02H7/26 B

H02H7/26 H

H02H7/26 M

H02H3/38 D

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2020122280

(22)【出願日】2020-07-16

(65)【公開番号】P2022018870

(43)【公開日】2022-01-27

【審査請求日】2023-05-16

(73)【特許権者】

【識別番号】000003171

【氏名又は名称】株式会社戸上電機製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100145012

【弁理士】

【氏名又は名称】石坂 泰紀

(74)【代理人】

【識別番号】100171099

【弁理士】

【氏名又は名称】松尾 茂樹

(72)【発明者】

【氏名】大西 健太

(72)【発明者】

【氏名】内倉 延幸

(72)【発明者】

【氏名】高羽 佑介

【審査官】新田 亮

(56)【参考文献】

【文献】特開平１０－０２８３２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５８－１４５０４０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開平０２－１４２３２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭６３－０７３８２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－０２５１５７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｈ ７／２６

Ｈ０２Ｈ ３／３８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

配電用変圧器の二次側に設けられた二次側遮断器を制御する二次側制御ユニットと、
前記配電用変圧器の一次側に設けられた一次側遮断器を制御する一次側制御ユニットと、を備え、
前記二次側制御ユニットは、
前記配電用変圧器の二次側に設けられた地絡センサから、地絡の検出結果を取得する第１地絡情報取得部と、
前記第１地絡情報取得部により取得された地絡の検出結果に基づいて前記二次側遮断器を制御する第１後備保護部と、を有し、
前記一次側制御ユニットは、
前記地絡センサから地絡の検出結果を取得する第２地絡情報取得部と、
前記第２地絡情報取得部が取得した地絡の検出結果に基づいて前記一次側遮断器を制御する第２後備保護部と、を有し、
前記第１後備保護部は、前記第１地絡情報取得部により取得された地絡の検出結果が所定の地絡検知条件を満たした状態が第１時間に亘って継続した場合に前記二次側遮断器を開き、
前記第２後備保護部は、前記第２地絡情報取得部により取得された地絡の検出結果が所定の地絡検知条件を満たした状態が前記第１時間よりも長い第２時間に亘って継続した場合に前記一次側遮断器を開く、制御システム。

【請求項2】

前記地絡センサは、零相電圧センサ及び零相電流センサを含み、
前記第１地絡情報取得部は、零相電圧の検出結果を前記零相電圧センサから取得し、零相電流の検出結果を前記零相電流センサから取得し、
前記第１後備保護部は、前記第１地絡情報取得部が取得した零相電圧が所定レベルを超えた状態が前記第１時間に亘って継続した場合に前記二次側遮断器を開き、
前記二次側制御ユニットは、
前記第１地絡情報取得部が取得した零相電流と零相電圧とに基づいて、前記二次側遮断器の一次側で地絡が生じているか、前記二次側遮断器の二次側で地絡が生じているかを検出する地絡方向検出部と、
前記地絡方向検出部により地絡が前記二次側遮断器の二次側で生じていると判定され、且つ前記第１地絡情報取得部が取得した零相電圧が所定レベルを超えた状態が前記第１時間よりも短い第３時間に亘って継続した場合に前記二次側遮断器を開く第３後備保護部と、を更に有する、請求項１記載の制御システム。

【請求項3】

前記第２地絡情報取得部は、零相電圧の検出結果を前記零相電圧センサから取得し、
前記第２後備保護部は、前記第２地絡情報取得部が取得した零相電圧が所定レベルを超えた状態が前記第２時間に亘って継続した場合に前記一次側遮断器を開く、請求項２記載の制御システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、制御システムに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、変圧器より上位の保護装置と、変圧器より下位の送電線保護装置と、を備え、送電線保護装置に不良が生じた場合に、上位の保護装置からの指令により変圧器より下位の遮断器を遮断するシステムが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００１－３０９５４４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本開示は、配電用変圧器の二次側における地絡に起因する停電範囲の抑制に有効な制御システムを提供する。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の一側面に係る制御システムは、配電用変圧器の二次側に設けられた二次側遮断器を制御する二次側制御ユニットと、配電用変圧器の一次側に設けられた一次側遮断器を制御する一次側制御ユニットと、を備え、二次側制御ユニットは、配電用変圧器の二次側に設けられた地絡センサから、地絡の検出結果を取得する第１地絡情報取得部と、第１地絡情報取得部により取得された地絡の検出結果に基づいて二次側遮断器を制御する第１後備保護部と、を有し、一次側制御ユニットは、地絡センサから地絡の検出結果を取得する第２地絡情報取得部と、第２地絡情報取得部が取得した地絡の検出結果に基づいて一次側遮断器を制御する第２後備保護部と、を有する。

【0006】

第１後備保護部は、第１地絡情報取得部により取得された地絡の検出結果が所定の地絡検知条件を満たした状態が第１時間に亘って継続した場合に二次側遮断器を開き、第２後備保護部は、第２地絡情報取得部により取得された地絡の検出結果が所定の地絡検知条件を満たした状態が第１時間よりも長い第２時間に亘って継続した場合に一次側遮断器を開いてもよい。

【0007】

地絡センサは、零相電圧センサ及び零相電流センサを含み、第１地絡情報取得部は、零相電圧の検出結果を零相電圧センサから取得し、零相電流の検出結果を零相電流センサから取得し、第１後備保護部は、第１地絡情報取得部が取得した零相電圧が所定レベルを超えた状態が第１時間に亘って継続した場合に二次側遮断器を開き、二次側制御ユニットは、第１地絡情報取得部が取得した零相電流と零相電圧とに基づいて、二次側遮断器の一次側で地絡が生じているか、二次側遮断器の二次側で地絡が生じているかを検出する地絡方向検出部と、地絡方向検出部により地絡が二次側遮断器の二次側で生じていると判定され、且つ第１地絡情報取得部が取得した零相電圧が所定レベルを超えた状態が第１時間よりも短い第３時間に亘って継続した場合に二次側遮断器を開く第３後備保護部と、を更に有していてもよい。

【0008】

第２地絡情報取得部は、零相電圧の検出結果を零相電圧センサから取得し、第２後備保護部は、第２地絡情報取得部が取得した零相電圧が所定レベルを超えた状態が第２時間に亘って継続した場合に一次側遮断器を開いてもよい。

【発明の効果】

【0009】

本開示によれば、配電用変圧器の二次側における地絡に起因する停電範囲の抑制に有効な制御システムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】柱上配電塔システムの構成を例示する模式図である。

【図2】一次側制御ユニット及び二次側制御ユニットの機能的な構成を例示するブロック図である。

【図3】一次側制御ユニット及び二次側制御ユニットのハードウェア構成を例示するブロック図である。

【図4】第１の後備保護手順を例示するフローチャートである。

【図5】第２の後備保護手順を例示するフローチャートである。

【図6】第３の後備保護手順を例示するフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

【0012】

〔柱上配電塔システム〕
本実施形態に係る柱上配電塔システムは、電柱等の柱上において変圧を行うシステムである。例えば柱上配電塔システム１は、発電所等の電源設備から送電された電力を、配電用に降圧させて需要家設備に供給する。一例として、柱上配電塔システム１は、７０００Ｖ超（例えば２２０００Ｖ又は３３０００Ｖ）の特別高圧を、６００～７０００Ｖ（例えば６６００Ｖ）に降圧させる。以下、柱上配電塔システム１の構成においては、電源設備側を「一次側」といい、需要家設備側を「二次側」という。図１に示すように、柱上配電塔システム１は、配電用変圧器１０と、一次側遮断器２０と、二次側遮断器３０と、子局４０と、制御電源５０とを備える。

【0013】

配電用変圧器１０は、一次側の配電線９１に接続された一次側巻線１１と、二次側の配電線９２に接続された二次側巻線１２とを有し、一次側巻線１１と二次側巻線１２との巻数比に応じて配電線９１の電圧を配電線９２の電圧に降圧する。配電用変圧器１０は、制御指令に従って、複数のタップのオン・オフを切り替えることにより、一次側巻線１１と二次側巻線１２との巻数比を変更する。

【0014】

一次側遮断器２０は、配電用変圧器１０の一次側に設けられている。例えば一次側遮断器２０は、配電線９１と配電用変圧器１０との間に設けられており、配電線９１と配電用変圧器１０とが接続された一次側接続状態と、配電線９１と配電用変圧器１０とが遮断された一次側遮断状態とを切り替える。

【0015】

一次側遮断器２０は、電流センサ２１と、ガス遮断器２２とを有する。電流センサ２１は、配電線９１と配電用変圧器１０との間における各相の電流を検出する。ガス遮断器２２は、制御指令に従って、上記一次側接続状態と上記一次側遮断状態とを切り替える。

【0016】

二次側遮断器３０は、配電用変圧器１０の二次側に設けられている。例えば二次側遮断器３０は、配電用変圧器１０と配電線９２との間に設けられており、配電用変圧器１０と配電線９２とが接続された二次側接続状態と、配電用変圧器１０と配電線９２とが遮断された二次側遮断状態とを切り替える。

【0017】

二次側遮断器３０は、地絡センサ３１と、電流センサ３４と、ガス遮断器３５とを有する。地絡センサ３１は、配電用変圧器１０の二次側における地絡を検出する。例えば地絡センサ３１は、零相電圧センサ３２及び零相電流センサ３３を含む。零相電圧センサ３２は、配電用変圧器１０と配電線９２との間における零相電圧を検出する。零相電圧は、配電用変圧器１０と配電線９２との間における各相電圧の合成に相当する。零相電流センサ３３は、配電用変圧器１０と配電線９２との間における零相電流を検出する。零相電流は、配電用変圧器１０と配電線９２との間における各相電流の合成に相当する。

【0018】

電流センサ３４は、配電用変圧器１０と配電線９２との間における各相の電流を検出する。ガス遮断器３５は、制御指令に従って、上記二次側接続状態と上記二次側遮断状態とを切り替える。

【0019】

子局４０は、配電用変圧器１０と、一次側遮断器２０と、二次側遮断器３０とを制御する制御システムである。制御電源５０は、配電線９１の電力により、子局４０の動作電力を生成する。子局４０は、変圧制御ユニット１００と、二次側制御ユニット３００と、一次側制御ユニット２００とを備える。

【0020】

変圧制御ユニット１００は、配電用変圧器１０により配電線９２の電圧を調節する。例えば変圧制御ユニット１００は、ネットワーク回線ＮＷを介して親局４００と接続されており、親局４００からの指令に従って、配電用変圧器１０により配電線９２の電圧を調節する。一例として、変圧制御ユニット１００は、配電用変圧器１０の上記複数のタップのオン・オフを切り替えることによって配電線９２の電圧を調節する。

【0021】

変圧制御ユニット１００は、柱上配電塔システム１の状態を親局４００に送信してもよい。柱上配電塔システム１の状態の具体例としては、電流センサ２１，３４、地絡センサ３１の検出結果、ガス遮断器２２の状態（一次側接続状態又は一次側遮断状態）、ガス遮断器３５の状態（二次側接続状態又は二次側遮断状態）、及び配電用変圧器１０の状態（例えば複数のタップのオン・オフ状態）等が挙げられる。

【0022】

二次側制御ユニット３００は、二次側遮断器３０を制御する。例えば二次側制御ユニット３００は、配電用変圧器１０の二次側に設けられた地絡センサ３１から地絡の検出結果を取得し、取得した地絡の検出結果に基づいて二次側遮断器３０を制御する。地絡センサ３１による地絡の検出結果に基づくことで、配電用変圧器１０の二次側における地絡の発生に応じて地絡箇所を電力系統から遮断することができる。

【0023】

ここで、二次側遮断器３０の不具合により、地絡箇所を電力系統から遮断できない場合には、一次側遮断器２０により地絡箇所を電力系統から遮断することが必要となる。仮に、一次側遮断器２０により地絡箇所を電力系統から遮断できないと、一次側遮断器２０よりも更に上位まで遡らなければ地絡箇所を電力系統から遮断することができず、停電範囲が拡大してしまうためである。

【0024】

一次側遮断器２０により地絡箇所を電力系統から遮断するためには、二次側制御ユニット３００から一次側制御ユニット２００に遮断指令を出力し、これに応じ一次側制御ユニット２００により一次側遮断器２０を開いて地絡箇所を電力系統から遮断することが考えられる。しかしながら、二次側制御ユニット３００に不具合が生じている場合、一次側制御ユニット２００への遮断指令を出力することができず、一次側遮断器２０により地絡箇所を電力系統から遮断することが困難となる。

【0025】

これに対し、一次側制御ユニット２００は、二次側制御ユニット３００を介さずに、二次側の地絡センサ３１から地絡の検出結果を取得し、取得した地絡の検出結果に基づいて一次側遮断器２０を制御する。これにより、地絡センサ３１から地絡の検出結果を取得することと、取得した地絡の検出結果に基づき遮断器を制御することとが、一次側制御ユニット２００及び二次側制御ユニット３００の二系統で独立して実行される。このため、一次側制御ユニット２００が故障した場合、及び二次側制御ユニット３００が故障した場合のいずれにおいても、地絡箇所を電力系統から切り離すことができる。

【0026】

以下、二次側制御ユニット３００及び一次側制御ユニット２００の構成をより具体的に例示する。図２に示すように、二次側制御ユニット３００は、機能上の構成（以下、「機能ブロック」という。）として、地絡情報取得部３１１と、後備保護部３１２と、地絡方向検出部３１３と、後備保護部３１４と、電流情報取得部３１５と、過電流保護部３１６とを有する。

【0027】

地絡情報取得部３１１（第１地絡情報取得部）は、地絡センサ３１から地絡の検出結果を取得する。例えば地絡情報取得部３１１は、零相電圧の検出結果を零相電圧センサ３２から取得し、零相電流の検出結果を零相電流センサ３３から取得する。

【0028】

後備保護部３１２（第１後備保護部）は、地絡情報取得部３１１により取得された地絡の検出結果に基づいて二次側遮断器３０を制御する。例えば後備保護部３１２は、地絡情報取得部３１１により取得された地絡の検出結果が所定の地絡検知条件を満たした状態が第１長さの時間（第１時間）に亘って継続した場合に二次側遮断器３０を開き、二次側接続状態を二次側遮断状態に切り替える。一例として、後備保護部３１２は、地絡情報取得部３１１が取得した零相電圧が所定レベルを超えた状態が第１長さの時間に亘って継続した場合に二次側遮断器３０を開く。

【0029】

地絡方向検出部３１３は、地絡情報取得部３１１が取得した零相電流と零相電圧とに基づいて、二次側遮断器３０の一次側で地絡が生じているか、二次側遮断器３０の二次側で地絡が生じているかを検出する。例えば地絡方向検出部３１３は、零相電流の位相と零相電圧の位相との関係に基づいて、二次側遮断器３０の一次側で地絡が生じているか、二次側遮断器３０の二次側で地絡が生じているかを検出する。

【0030】

後備保護部３１４（第３後備保護部）は、地絡情報取得部３１１により地絡が二次側遮断器３０の二次側で生じていると判定され、且つ地絡情報取得部３１１が取得した零相電圧が所定レベルを超えた状態が第１長さよりも短い第２長さの時間（第３時間）に亘って継続した場合に二次側遮断器３０を開き、二次側接続状態を二次側遮断状態に切り替える。

【0031】

電流情報取得部３１５は、電流センサ３４から電流の検出結果を取得する。過電流保護部３１６は、電流情報取得部３１５が取得した電流の検出結果に基づいて二次側遮断器３０を制御する。例えば過電流保護部３１６は、電流情報取得部３１５が取得した電流の検出結果が所定の過電流検知条件を満たした状態が所定長さの時間に亘って継続した場合に二次側遮断器３０を開き、二次側接続状態を二次側遮断状態に切り替える。これにより、二次側遮断器３０の二次側における相間短絡の発生に応じて短絡箇所を電力系統から遮断することも可能となる。

【0032】

一次側制御ユニット２００は、機能ブロックとして、地絡情報取得部２１１と、後備保護部２１２と、電流情報取得部２１３と、過電流保護部２１４とを有する。地絡情報取得部２１１（第２地絡情報取得部）は、二次側制御ユニット３００を介さずに、地絡センサ３１から地絡の検出結果を取得する。例えば地絡情報取得部２１１は、零相電圧の検出結果を零相電圧センサ３２から取得する。

【0033】

後備保護部２１２（第２後備保護部）は、地絡情報取得部２１１が取得した地絡の検出結果に基づいて一次側遮断器２０を制御する。例えば後備保護部２１２は、地絡情報取得部２１１により取得された地絡の検出結果が所定の地絡検知条件を満たした状態が第１長さよりも長い第３長さの時間（第２時間）に亘って継続した場合に一次側遮断器２０を開き、一次側接続状態を一次側遮断状態に切り替える。一例として、後備保護部２１２は、地絡情報取得部２１１が取得した零相電圧が所定レベルを超えた状態が第３長さの時間に亘って継続した場合に一次側遮断器２０を開く。

【0034】

電流情報取得部２１３は、電流センサ２１から電流の検出結果を取得する。過電流保護部２１４は、電流情報取得部２１３が取得した電流の検出結果に基づいて一次側遮断器２０を制御する。例えば過電流保護部２１４は、電流情報取得部２１３が取得した電流の検出結果が所定の過電流検知条件を満たした状態が所定長さの時間に亘って継続した場合に一次側遮断器２０を開き、一次側接続状態を一次側遮断状態に切り替える。これにより、一次側遮断器２０の二次側における相間短絡の発生に応じて短絡箇所を電力系統から遮断することも可能となる。

【0035】

図３は、一次側制御ユニット２００及び二次側制御ユニット３００のハードウェア構成を例示するブロック図である。二次側制御ユニット３００は、通信機能を有するコンピュータであり、回路３９０を有する。回路３９０は、プロセッサ３９１と、メモリ３９２と、ストレージ３９３と、入出力ポート３９４と、通信ポート３９５とを含む。ストレージ３９３は、例えば不揮発性の半導体メモリ等、コンピュータによって読み取り可能な記憶媒体を有する。ストレージ３９３は、地絡センサ３１から地絡の検出結果を取得し、取得した地絡の検出結果に基づいて二次側遮断器３０を制御することを二次側制御ユニット３００に実行させるためのプログラムを記憶している。ストレージ３９３は、例えば、上記各機能ブロックを二次側制御ユニット３００に構成させるためのプログラムを記憶している。

【0036】

メモリ３９２は、ストレージ３９３の記憶媒体からロードしたプログラム及びプロセッサ３９１による演算結果を一時的に記憶する。プロセッサ３９１は、メモリ３９２と協働して上記プログラムを実行することで、二次側制御ユニット３００の各機能ブロックを構成する。入出力ポート３９４は、プロセッサ３９１からの指令に応じて二次側遮断器３０との間で電気信号の入出力を行う。通信ポート３９５は、プロセッサ３９１からの指令に従って、変圧制御ユニット１００との間で情報通信を行う。

【0037】

一次側制御ユニット２００は、通信機能を有するコンピュータであり、回路２９０を有する。回路２９０は、プロセッサ２９１と、メモリ２９２と、ストレージ２９３と、入出力ポート２９４と、通信ポート２９５とを含む。ストレージ２９３は、地絡センサ３１から地絡の検出結果を取得し、取得した地絡の検出結果に基づいて一次側遮断器２０を制御することを一次側制御ユニット２００に実行させるためのプログラムを記憶している。ストレージ２９３は、例えば、上記各機能ブロックを一次側制御ユニット２００に構成させるためのプログラムを記憶している。

【0038】

メモリ２９２は、ストレージ２９３の記憶媒体からロードしたプログラム及びプロセッサ２９１による演算結果を一時的に記憶する。プロセッサ２９１は、メモリ２９２と協働して上記プログラムを実行することで、一次側制御ユニット２００の各機能ブロックを構成する。入出力ポート２９４は、プロセッサ２９１からの指令に応じて一次側遮断器２０及び二次側遮断器３０との間で電気信号の入出力を行う。通信ポート２９５は、プロセッサ２９１からの指令に従って、変圧制御ユニット１００との間で情報通信を行う。
なお、一次側制御ユニット２００及び二次側制御ユニット３００は、必ずしもプログラムにより各機能ブロックを構成するものに限られない。例えば一次側制御ユニット２００及び二次側制御ユニット３００の各機能ブロックは、専用の論理回路又はこれを集積したＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）により構成されていてもよい。

【0039】

〔後備保護制御手順〕
続いて、柱上配電塔システム１による後備保護方法の一例として、一次側制御ユニット２００及び二次側制御ユニット３００が実行する後備保護手順を説明する。この制御手順は、第１の後備保護手順と、第２の後備保護手順と、第３の後備保護手順とを含む。これらの後備保護手順は、並行して実行される。以下、各後備保護手順を詳細に例示する。

【0040】

（第１の後備保護手順）
第１の後備保護手順は、二次側制御ユニット３００により実行される。図４に示すように、二次側制御ユニット３００は、まずステップＳ０１，Ｓ０２を実行する。ステップＳ０１では、地絡情報取得部３１１が、地絡センサ３１から地絡の検出結果を取得する。例えば地絡情報取得部３１１は、零相電圧の検出結果を零相電圧センサ３２から取得し、零相電流の検出結果を零相電流センサ３３から取得する。ステップＳ０２では、地絡情報取得部３１１が取得した零相電圧が所定レベルを超えているか否かを地絡方向検出部３１３が確認する。

【0041】

ステップＳ０２において零相電圧が所定レベルを超えていると判定した場合、二次側制御ユニット３００はステップＳ０３を実行する。ステップＳ０３では、地絡情報取得部３１１が取得した零相電流が所定レベルを超えているか否かを地絡方向検出部３１３が確認する。

【0042】

ステップＳ０３において零相電流が所定レベルを超えていると判定した場合、二次側制御ユニット３００はステップＳ０４，Ｓ０５を実行する。ステップＳ０４では、地絡方向検出部３１３が、二次側遮断器３０の一次側で地絡が生じているか、二次側遮断器３０の二次側で地絡が生じているかを、地絡情報取得部３１１が取得した零相電流と零相電圧とに基づいて検出する。ステップＳ０５では、二次側遮断器３０の二次側で地絡が生じていると地絡方向検出部３１３が判定したか否かを、後備保護部３１４が確認する。

【0043】

ステップＳ０２において零相電圧が所定レベルを超えていないと判定した場合、ステップＳ０３において零相電流が所定レベルを超えていないと判定した場合、及びステップＳ０５において二次側遮断器３０の二次側で地絡が生じていないと判定した場合、二次側制御ユニット３００はステップＳ０６を実行する。ステップＳ０６では、経過時間を表すタイマー変数（以下、「第１タイマー」という。）を後備保護部３１４がクリアする（例えばゼロにする）。

【0044】

ステップＳ０５において二次側遮断器３０の二次側で地絡が生じていると判定した場合、二次側制御ユニット３００はステップＳ０７，Ｓ０８を実行する。ステップＳ０７では、後備保護部３１４が第１タイマーをカウントアップする。ステップＳ０８では、第１タイマーが上記第２長さの時間（第３時間）に達したか否かを後備保護部３１４が確認する。

【0045】

ステップＳ０８において第１タイマーが第２長さの時間に達していないと判定した場合、二次側制御ユニット３００は処理をステップＳ０１に戻す。以後、地絡が二次側遮断器３０の二次側で生じていると判定され、且つ零相電圧が所定レベルを超えた状態が、第２長さの時間に亘って継続しない限り、ステップＳ０１からステップＳ０７が繰り返される。

【0046】

ステップＳ０８において第１タイマーが第２長さの時間に達したと判定した場合、二次側制御ユニット３００はステップＳ０９を実行する。ステップＳ０９では、後備保護部３１４が二次側遮断器３０を開き、二次側接続状態を二次側遮断状態に切り替える。以上で第１の後備保護手順が完了する。

【0047】

（第２の後備保護手順）
第２の後備保護手順は、二次側制御ユニット３００により実行される。図５に示すように、二次側制御ユニット３００は、まずステップＳ１１，Ｓ１２を実行する。ステップＳ１１では、地絡情報取得部３１１が地絡センサ３１から地絡の検出結果を取得する。例えば地絡情報取得部３１１は、零相電圧の検出結果を零相電圧センサ３２から取得する。ステップＳ１２では、地絡情報取得部３１１が取得した零相電圧が所定レベルを超えているか否かを後備保護部３１２が確認する。なお、地絡方向検出部３１３は、ステップＳ０１において取得された零相電圧が所定レベルを超えているか否かを確認してもよい。この場合、ステップＳ１１を省略可能である。

【0048】

ステップＳ１２において零相電圧が所定レベルを超えていないと判定した場合、二次側制御ユニット３００はステップＳ１３を実行する。ステップＳ１３では、経過時間を表すタイマー変数（以下、「第２タイマー」という。）を後備保護部３１２がクリアする（例えばゼロにする）。

【0049】

ステップＳ１２において零相電圧が所定レベルを超えていると判定した場合、二次側制御ユニット３００はステップＳ１４，Ｓ１５を実行する。ステップＳ１４では、後備保護部３１２が第２タイマーをカウントアップする。ステップＳ１５では、第２タイマーが上記第１長さの時間（第１時間）に達したか否かを後備保護部３１２が確認する。

【0050】

ステップＳ１５において第２タイマーが第１長さの時間に達していないと判定した場合、二次側制御ユニット３００は処理をステップＳ１１に戻す。以後、零相電圧が所定レベルを超えた状態が、第１長さの時間に亘って継続しない限り、ステップＳ１１からステップＳ１５が繰り返される。

【0051】

ステップＳ１５において第２タイマーが第１長さの時間に達したと判定した場合、二次側制御ユニット３００はステップＳ１６を実行する。ステップＳ１６では、後備保護部３１２が二次側遮断器３０を開き、二次側接続状態を二次側遮断状態に切り替える。以上で第２の後備保護手順が完了する。

【0052】

（第３の後備保護手順）
第３の後備保護手順は、一次側制御ユニット２００により実行される。図６に示すように、一次側制御ユニット２００は、まずステップＳ２１，Ｓ２２を実行する。ステップＳ２１では、地絡情報取得部２１１が地絡センサ３１から地絡の検出結果を取得する。例えば地絡情報取得部２１１は、零相電圧の検出結果を零相電圧センサ３２から取得する。ステップＳ２２では、地絡情報取得部２１１が取得した零相電圧が所定レベルを超えているか否かを後備保護部２１２が確認する。

【0053】

ステップＳ２２において零相電圧が所定レベルを超えていないと判定した場合、一次側制御ユニット２００はステップＳ２３を実行する。ステップＳ２３では、経過時間を表すタイマー変数（以下、「第３タイマー」という。）を後備保護部２１２がクリアする（例えばゼロにする）。

【0054】

ステップＳ２２において零相電圧が所定レベルを超えていると判定した場合、一次側制御ユニット２００はステップＳ２４，Ｓ２５を実行する。ステップＳ２４では、後備保護部２１２が第３タイマーをカウントアップする。ステップＳ２５では、第３タイマーが上記第３長さの時間（第２時間）に達したか否かを後備保護部２１２が確認する。

【0055】

ステップＳ２５において第３タイマーが第３長さの時間に達していないと判定した場合、一次側制御ユニット２００は処理をステップＳ２１に戻す。以後、零相電圧が所定レベルを超えた状態が、第３長さの時間に亘って継続しない限り、ステップＳ２１からステップＳ２５が繰り返される。

【0056】

ステップＳ２５において第３タイマーが第３長さの時間に達したと判定した場合、一次側制御ユニット２００はステップＳ２６を実行する。ステップＳ２６では、後備保護部２１２が一次側遮断器２０を開き、一次側接続状態を一次側遮断状態に切り替える。以上で第３の後備保護手順が完了する。

【0057】

〔本実施形態の効果〕
以上に説明したように、子局４０は、配電用変圧器１０の二次側に設けられた二次側遮断器３０を制御する二次側制御ユニット３００と、配電用変圧器１０の一次側に設けられた一次側遮断器２０を制御する一次側制御ユニット２００と、を備え、二次側制御ユニット３００は、配電用変圧器１０の二次側に設けられた地絡センサ３１から、地絡の検出結果を取得する地絡情報取得部３１１と、地絡情報取得部３１１により取得された地絡の検出結果に基づいて二次側遮断器３０を制御する後備保護部３１２と、を有し、一次側制御ユニット２００は、地絡センサ３１から地絡の検出結果を取得する地絡情報取得部２１１と、地絡情報取得部２１１が取得した地絡の検出結果に基づいて一次側遮断器２０を制御する後備保護部２１２と、を有する。

【0058】

配電用変圧器１０の二次側における地絡に起因する停電範囲を抑制するためには、可能な限り、配電用変圧器１０の上位まで遡らない範囲で地絡箇所を電力系統から遮断する必要がある。二次側遮断器３０の不具合により、二次側制御ユニット３００が地絡箇所を電力系統から遮断することができない場合、二次側制御ユニット３００から一次側制御ユニット２００に遮断指令を出力し、これに応じ一次側制御ユニット２００により一次側遮断器２０を開いて地絡箇所を電力系統から遮断することが考えられる。しかしながら、二次側制御ユニット３００に不具合が生じている場合、一次側制御ユニット２００への遮断指令を出力することができず、一次側遮断器２０よりも更に上位まで遡らなければ地絡箇所を電力系統から遮断することができず、停電範囲が拡大する可能性がある。

【0059】

これに対し、子局４０によれば、配電用変圧器１０の二次側に設けられた地絡センサ３１から地絡の検出結果を取得することと、取得した地絡の検出結果に基づき遮断器を制御することとが、二次側制御ユニット３００及び一次側制御ユニット２００の二系統で独立して実行される。このため、一次側制御ユニット２００が故障した場合、及び二次側制御ユニット３００が故障した場合のいずれにおいても、地絡箇所を電力系統から切り離すことができる。従って、子局４０は、配電用変圧器１０の二次側における地絡に起因する停電範囲の抑制に有効である。

【0060】

後備保護部３１２は、地絡情報取得部３１１により取得された地絡の検出結果が所定の地絡検知条件を満たした状態が第１時間に亘って継続した場合に二次側遮断器３０を開き、後備保護部２１２は、地絡情報取得部２１１により取得された地絡の検出結果が所定の地絡検知条件を満たした状態が第１時間よりも長い第２時間に亘って継続した場合に一次側遮断器２０を開いてもよい。この場合、一次側制御ユニット２００と、二次側制御ユニット３００とが互いに独立して遮断器を制御する本制御システムにおいても、配電用変圧器１０の二次側における地絡に対しては二次側遮断器３０を優先的に作動させることができる。従って、配電用変圧器１０の二次側における地絡に起因する停電範囲の抑制に更に有効である。

【0061】

地絡センサ３１は、零相電圧センサ３２及び零相電流センサ３３を含み、地絡情報取得部３１１は、零相電圧の検出結果を零相電圧センサ３２から取得し、零相電流の検出結果を零相電流センサ３３から取得し、後備保護部３１２は、地絡情報取得部３１１が取得した零相電圧が所定レベルを超えた状態が第１時間に亘って継続した場合に二次側遮断器３０を開き、二次側制御ユニット３００は、地絡情報取得部３１１が取得した零相電流と零相電圧とに基づいて、二次側遮断器３０の一次側で地絡が生じているか、二次側遮断器３０の二次側で地絡が生じているかを検出する地絡方向検出部３１３と、地絡方向検出部３１３により地絡が二次側遮断器の二次側で生じていると判定され、且つ地絡情報取得部３１１が取得した零相電圧が所定レベルを超えた状態が第１時間よりも短い第３時間に亘って継続した場合に二次側遮断器３０を開く後備保護部３１４と、を更に有していてもよい。この場合、二次側遮断器３０の一次側で地絡が生じている場合に比較して、二次側遮断器３０の二次側で地絡が生じている場合に、二次側遮断器３０が短い時限で作動するので、二次側遮断器３０の後備保護をより確実に図ることができる。

【0062】

地絡情報取得部２１１は、零相電圧の検出結果を零相電圧センサ３２から取得し、後備保護部２１２は、地絡情報取得部２１１が取得した零相電圧が所定レベルを超えた状態が第２時間に亘って継続した場合に一次側遮断器２０を開いてもよい。この場合、地絡情報取得部２１１が取得する情報を零相電圧レベルに絞ることで、システムの簡素化を図ることができる。

【0063】

以上、実施形態について説明したが、本開示は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。

【符号の説明】

【0064】

１０…配電用変圧器、２０…一次側遮断器、３０…二次側遮断器、３１…地絡センサ、３２…零相電圧センサ、３３…零相電流センサ、４０…子局（制御システム）、２００…一次側制御ユニット、２１１…地絡情報取得部（第２地絡情報取得部）、２１２…後備保護部（第２後備保護部）、３００…二次側制御ユニット、３１１…地絡情報取得部（第１地絡情報取得部）、３１２…後備保護部（第１後備保護部）、３１３…地絡方向検出部、３１４…後備保護部（第３後備保護部）。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】