(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】2024-11-08
(45)【発行日】2024-11-18
(54)【発明の名称】変圧器制御システム
(51)【国際特許分類】
H02J 3/12 20060101AFI20241111BHJP
H02J 13/00 20060101ALI20241111BHJP
【ＦＩ】
H02J3/12
H02J13/00 311R
H02J13/00 301A
【請求項の数】
8
(21)【出願番号】P 2022566518
(86)(22)【出願日】2020-12-01
(86)【国際出願番号】 JP2020044613
(87)【国際公開番号】W WO2022118363
(87)【国際公開日】2022-06-09
【審査請求日】2023-04-21
(73)【特許権者】
【識別番号】000003078
【氏名又は名称】株式会社東芝
(73)【特許権者】
【識別番号】317015294
【氏名又は名称】東芝エネルギーシステムズ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001634
【氏名又は名称】弁理士法人志賀国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】山守 渉
(72)【発明者】
【氏名】浜松 浩一
(72)【発明者】
【氏名】金田 啓一
(72)【発明者】
【氏名】前田 隆文
【審査官】大濱 伸也
(56)【参考文献】
【文献】特開平１０－３３６８９８（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第２０１８／１５０４６１（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１７－０３４７５２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－１６５６３６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０７－１６９６２４（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－０６０８３７（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０２Ｊ ３／１２
Ｈ０２Ｊ １３／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
電力系統に関する系統情報を検出する検出部と、前記検出部からネットワークを介して前記系統情報を収集し、収集した前記系統情報に基づいて前記電力系統内の母線の電圧である母線電圧の計測と前記電力系統内の各変圧器の運用状態の監視を行う制御部と、
前記母線に接続される変圧器のタップの切り換えを行う切換部と、
を備え、
前記制御部は、計測した前記母線電圧が所定範囲内になるように、前記ネットワークを介して前記切換部に前記タップの切り換えを指示し、
前記制御部は、前記ネットワークを介して前記電力系統内の複数の変圧器の運転を集中的に管理し、前記ネットワークを介して前記複数の変圧器の運転を並列運転と単独運転とのいずれかに切り替え、
現用系の前記制御部と待機系の前記制御部とのうち、現用系の前記制御部は、前記各変圧器の運用状態を常時監視して前記母線電圧が所定範囲内になるように前記ネットワークを介して前記切換部に前記タップの自動切り換えを指示し、待機系の前記制御部は、操作者による手動操作によって上位から送信された操作信号を受信した場合に前記操作信号に基づいて前記ネットワークを介して前記切換部に前記タップの手動切り換えを指示する、
変圧器制御システム。
【請求項2】
電力系統に関する系統情報を検出する検出部と、
前記検出部からネットワークを介して前記系統情報を収集し、収集した前記系統情報に基づいて前記電力系統内の母線の電圧である母線電圧の計測と前記電力系統内の各変圧器の運用状態の監視を行う制御部と、
前記母線に接続される変圧器のタップの切り換えを行う切換部と、
前記ネットワークに接続され、前記制御部との間で前記電力系統に対する機能を分担する機能分担部と、
を備え、
前記制御部は、計測した前記母線電圧が所定範囲内になるように、前記ネットワークを介して前記切換部に前記タップの切り換えを指示し、
前記機能分担部は、前記制御部に異常が発生した場合には、前記タップの切り換えを制御する機能を前記制御部から引き継ぐ、
変圧器制御システム。
【請求項3】
前記制御部は、前記ネットワークを介して前記電力系統内の複数の変圧器の運転を集中的に管理し、前記ネットワークを介して前記複数の変圧器の運転を並列運転と単独運転とのいずれかに切り替える、請求項２に記載の変圧器制御システム。
【請求項4】
現用系と待機系のそれぞれの前記制御部は、前記ネットワークを介して前記検出部から前記系統情報を収集する、請求項１に記載の変圧器制御システム。
【請求項5】
それぞれ現用系と待機系の二系統の前記検出部及び前記切換部を備える、請求項１から４のいずれか一項に記載の変圧器制御システム。
【請求項6】
前記制御部は、前記変圧器の運転が単独運転である場合において前記系統情報に基づいて前記変圧器の並列運転の可否を判定し、並列運転が不可能であると判定した場合には前記単独運転から並列運転への切り替えを禁止する、請求項１から５のいずれか一項に記載の変圧器制御システム。
【請求項7】
前記制御部は、前記系統情報に基づいて並列運転している前記変圧器の数である並列運転数を管理し、前記並列運転数が所定値を超えた場合には、単独運転している前記変圧器の並列運転への移行を禁止する、請求項１から６のいずれか一項に記載の変圧器制御システム。
【請求項8】
前記制御部は、前記系統情報に基づいて前記変圧器の継続運転が困難であると判定した場合には当該変圧器の運転の停止を前記ネットワーク経由で行い、前記系統情報に基づいて並列運転中の前記変圧器の並列運転が困難であると判定した場合には並列運転が困難であると判定された前記変圧器を前記ネットワーク経由で前記変圧器の並列運転から切り離す請求項１から７のいずれか一項に記載の変圧器制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、変圧器制御システムに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、変電所構内に配置される変圧器ごとに制御装置が配置されており、各制御装置は、各変圧器とメタルケーブルで接続されている。そして、各制御装置は、変電所内の電力系統の電気量演算を行い、各変圧器のタップの切り換えを、メタルケーブルを介して行うことで母線電圧の安定化を図っていた。
【0003】
近年の情報通信技術およびデジタル制御技術の進歩に伴って、各装置間のネットワーク化が進んでいる。例えば、変電所向けの変圧器制御システムでは、国際標準規格ＩＥＣ６１８５０の制定に伴い、各装置間の接続がメタルケーブルから通信ケーブルへの技術の転換が提案され、変電所構内のネットワーク化が進みつつある。
【0004】
しかしながら、ネットワークを用いた電力系統内の変圧器の制御に関しては未だ提案されていないのが現状であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開２０１３－１６４７３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
本発明が解決しようとする課題は、ネットワークを用いて電力系統内の母線電圧の安定化を図ることができる変圧器制御システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
実施形態の変圧器制御システムは、検出部と、制御部と、切換部とを持つ。検出部は、電力系統に関する系統情報を検出する。制御部は、前記検出部からネットワークを介して前記系統情報を収集し、収集した前記系統情報に基づいて前記電力系統内の母線の電圧である母線電圧の計測と前記電力系統内の各変圧器の運用状態の監視を行う。切換部は、前記母線に接続される変圧器のタップの切り換えを行う。前記制御部は、計測した前記母線電圧が所定範囲内になるように、前記ネットワークを介して前記切換部に前記タップの切り換えを指示する。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】第１の実施形態の変圧器制御システムの構成図。
【図2】第１の実施形態の変圧器をセンシング対象とするセンシング端末の構成図。
【図3】第１の実施形態の開閉装置をセンシング対象とするセンシング端末の構成図。
【図4】第１の実施形態の計測装置をセンシング対象とするセンシング端末の構成図。
【図5】第１の実施形態のＩＥＤの構成例を示す図。
【図6】第１の実施形態の電力系統の一例を示す図。
【図7】第１の実施形態の変圧器制御システムの制御方法を示す図。
【図8】第１の実施形態における単独運転から並列運転への切り替えの制御方法を示す図。
【図9】第２の実施形態の変圧器制御システムの構成図。
【図10】第１の実施形態の変圧器制御システムの変形例を示す構成図。
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、実施形態の変圧器制御システムを、図面を参照して説明する。
【0010】
（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態の変圧器制御システム１の構成例を示す図である。変圧器制御システム１は、変電所などの電力設備内の電力系統Ｅに含まれる各変圧器１２０のタップの切り換えを、ネットワークＮＷ１を介して制御することで電力系統Ｅを安定化させる。
図１は、第１の実施形態の変圧器制御システム１の構成例を示す図である。変圧器制御システム１は、変電所などの電力設備内の電力系統Ｅに含まれる各変圧器１２０のタップの切り換えを、ネットワークＮＷ１を介して制御することで電力系統Ｅを安定化させる。
【0011】
電力系統Ｅは、母線１１０、変圧器１２０、開閉装置１３０、計測装置１４０などの各種設備を備える。開閉装置１３０は、ガス絶縁開閉装置（Gas Insulated Switchgear)や遮断器、断路器などである。変圧器１２０は、変圧比を切り替えるタップを備える。計測装置１４０は、例えば、計器用変圧器（Voltage Transformer）や計器用変流器（Current Transformer）である。なお、電力系統Ｅでは、二つ以上の変圧器１２０を有している場合が多い。
【0012】
図１に示す変圧器制御システム１は、例えば、複数のセンシング端末２００と、２台のＩＥＤ（Intelligent Electronic Device）３００と、ＴＣ（遠方監視制御装置）４００と、ＨＭＩ（human machine interface）５００と、を備える。
【0013】
複数のセンシング端末２００は、ネットワークＮＷ１に接続される。例えば、複数のセンシング端末２００は、プロセスレベルに配置される。例えば、ネットワークＮＷ１は、例えば、インターネットやＬＡＮ（Local Area Network）、ＷＡＮ（Wide Area Network）等を含む。例えば、ネットワークＮＷ１は、国際標準規格ＩＥＣ６１８５０で規定されているプロセスバスである。複数のセンシング端末２００は、各種設備を介して電力系統Ｅの系統情報を検出する。複数のセンシング端末２００は、検出した系統情報をネットワークＮＷ１を介して各ＩＥＤ３００に送信する。例えば、複数のセンシング端末２００から各ＩＥＤ３００へネットワークＮＷ１を介して送信される系統情報は、デジタルデータである。例えば、センシング端末２００は、マージングユニット（Merging Unit）の機能を備える。
【0014】
系統情報は、電力系統Ｅの電気量、電力系統Ｅの電力の需給状態、電力系統Ｅの接続状態、電力系統Ｅ内の変圧器１２０の運用状態などの情報を含む。電力系統Ｅの電気量は、電力系統Ｅにおける各母線１１０の電圧レベルや電流レベル、位相角などに関する情報である。電力の需給状態とは、電力系統Ｅの負荷の情報や電力系統Ｅに接続される発電機の発電量などの情報を含む。電力系統Ｅの接続状態とは、電力系統Ｅに含まれる遮断器や断路器の接続情報を含む。変圧器１２０の運用状態は、変圧器１２０が停止しているのか又は作動しているのかを示す情報や、変圧器１２０のタップ電圧、変圧器１２０において現在選択されているタップの情報（以下、「タップ値」という。）などを含む。なお、例えば、タップ値は、変圧比や巻線比などを示す情報であってもよい。
【0015】
例えば、センシング端末２００は、電力系統Ｅ内の設備ごとに対応して設置される。センシング端末２００は、対応する設備をセンシング対象として、そのセンシング対象から情報を受信してもよい。また、センシング端末２００は、ネットワークＮＷ１を介してＩＥＤ３００から得られる指令に基づいて、各開閉装置１３０の開閉制御、各変圧器１２０のタップの切り換え、各変圧器１２０の運用の開始や停止などを制御することができる。以下の説明において、センシング対象が変圧器１２０であるセンシング端末２００を「センシング端末２００ＬＲ」と称する。また、センシング対象が開閉装置１３０であるセンシング端末２００を「センシング端末２００Ｓ」と称する。また、センシング対象が計測装置１４０であるセンシング端末２００を「センシング端末２００Ｍ」と称する。
【0016】
２台のＩＥＤ３００のうち、一方のＩＥＤ３００が現用系であり、他方のＩＥＤが待機系である。以下の説明では、現用系のＩＥＤ３００を「ＩＥＤ３００－１」と称し、待機系のＩＥＤ３００を「ＩＥＤ３００－２」と称する。ただし、第１の実施形態の変圧器制御システム１は、現用系のＩＥＤ３００－１を備えていればよく、待機系のＩＥＤ３００－２を備えなくてもよい。ＩＥＤ３００－１とＩＥＤ３００－２とは、同一の構成を有しており、それぞれを区別しない場合には単にＩＥＤ３００を称する。なお、ＩＥＤ３００は、「制御部」の一例である。現用系と待機系のそれぞれのＩＥＤ３００は、ネットワークＮＷ１を介して系統情報を収集する。
【0017】
ＩＥＤ３００は、ネットワークＮＷ１に接続される。例えば、ＩＥＤ３００は、ベイレベルに配置される。ＩＥＤ３００は、複数のセンシング端末２００からネットワークＮＷ１を介して系統情報を収集する。ＩＥＤ３００は、系統情報に基づいて電力系統Ｅの保護や監視に係る処理を実行する。ＩＥＤ３００は、収集した系統情報に基づいて電力系統Ｅ内の母線１１０の電圧である母線電圧を計測する。また、ＩＥＤ３００は、系統情報に基づいて電力系統Ｅ内の全ての変圧器１２０の制御及び運用状態の監視を行う。例えば、ＩＥＤ３００は、計測した母線電圧が所定範囲内になるようにネットワークＮＷ１及びセンシング端末２００ＬＲを介して電力系統Ｅ内の単独運転中の変圧器のタップの切換制御、あるいは、並列運転中の複数の変圧器のタップの切換を一括して制御する第１の機能を実行する。
【0018】
ＩＥＤ３００は、ネットワークＮＷ２を介してＴＣ４００に接続される。ＩＥＤ３００は、ネットワークＮＷ２を介して系統情報をＴＣ４００に送信してもよい。また、ＩＥＤ３００は、ネットワークＮＷ２を介してＴＣ４００から情報を受信する。ネットワークＮＷ２は、例えば、インターネットやＬＡＮ、ＷＡＮ等を含む。例えば、ネットワークＮＷ２は、国際標準規格ＩＥＣ６１８５０で規定されているステーションバスである。
【0019】
ＴＣ４００は、ネットワークＮＷ２に接続される。また、ＴＣ４００は、ＨＭＩ５００に接続される。例えば、ＴＣ４００は、ステーションレベルに配置される。ＴＣ４００は、ＨＭＩ５００とＩＥＤ３００との間の情報を中継する。なお、冗長化のために、現用系と待機系の２台のＴＣ４００がネットワークＮＷ２に接続されてもよい。なお、ＨＭＩ５００は、ＴＣ４００を介さずにネットワークＮＷ２経由でＩＥＤ３００に接続されてもよい。
【0020】
ＨＭＩ５００は、例えば、ワークステーションやパーソナルコンピュータ等の情報処理装置である。ＨＭＩ５００は、例えば、操作者からの操作を受け付け、その操作に応じた操作信号をＴＣ４００及びネットワークＮＷ２を介してＩＥＤ３００に送信することができる。
【0021】
【0022】
図２に示すように、センシング端末２００ＬＲは、例えば、検出部２１０と、通信部２１１と、切換部２１２と、を備える。
【0023】
検出部２１０は、電力系統Ｅの変圧器１２０からアナログデータを検出する。検出部２１０は、検出したアナログデータをデジタルデータに変換する。例えば、検出部２１０は、変圧器１２０の運用状態、変圧器１２０の２次側電圧、または、母線電圧、及びタップ値などの情報である変圧器情報を示すアナログデータを検出し、そのアナログデータをデジタルデータに変換する。
【0024】
通信部２１１は、ネットワークＮＷ１を介してＩＥＤ３００と情報を送受する。通信部２１１は、検出部２１０で変換された変圧器情報のデジタルデータを、ネットワークＮＷ１を介してＩＥＤ３００に一定周期ごとに、あるいは、状態変化時に送信する。また、通信部２１１は、ＩＥＤ３００からネットワークＮＷ１を介してタップの制御指令を受信すると、その制御指令を切換部２１２に送信する。
【0025】
切換部２１２は、変圧器１２０のタップを切り換える。具体的には、切換部２１２は、制御指令に基づいて変圧器１２０のタップを切り換えることで変圧器１２０の変圧比を変調整する。
【0026】
【0027】
検出部２２０は、開閉装置１３０の開閉状態を検出する。検出部２２０は、検出した開閉装置１３０の開閉状態をデジタルデータに変換する。
【0028】
通信部２２１は、ネットワークＮＷ１を介してＩＥＤ３００と情報を送受する。通信部２２１は、検出部２２０で変換されたデジタルデータを、ネットワークＮＷ１を介してＩＥＤ３００に一定周期ごとに、あるいは、状態変化時に送信する。また、通信部２２１は、ＩＥＤ３００からネットワークＮＷ１を介して開閉装置１３０を導通状態（オン状態）にする開閉（オン／オフ）制御指令を受信すると、その開閉装置１３０を導通状態にする開閉（オン／オフ）制御指令を開閉制御部２２２に送信する。通信部２２１は、ＩＥＤ３００からネットワークＮＷ１を介して開閉装置１３０を遮断状態（オフ状態）にする遮断指令を受信すると、その遮断指令を開閉制御部２２２に送信する。
【0029】
開閉制御部２２２は、開閉装置１３０を導通状態にする開閉（オン／オフ）制御指令を受信した場合には、センシング対象の開閉装置１３０を導通状態に切り替える。開閉制御部２２２は、遮断指令を受信した場合には、センシング対象の開閉装置１３０を遮断状態に切り替える。
【0030】
【0031】
検出部２３０は、計器用変成器や計測設備・装置である計測装置１４０の計測値を示すアナログデータを検出する。検出部２３０は、検出したアナログデータをデジタルデータに変換する。
【0032】
通信部２３１は、ネットワークＮＷ１を介してＩＥＤ３００と情報を送受する。通信部２３１は、検出部２３０で変換されたデジタルデータを、ネットワークＮＷ１を介してＩＥＤ３００に一定周期ごとに、あるいは、状態変化時に送信する。
【0033】
【0034】
図５に示すように、ＩＥＤ３００は、通信部３１０と、通信部３２０と、情報処理部３３０と、を備える。これらの構成要素は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等のハードウェアプロセッサがプログラム（ソフトウェア）を実行することにより実現される。また、これらの構成要素のうち一部または全部は、ＬＳＩ（Large Scale Integrated circuit）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等のハードウェア（回路部；circuitryを含む）によって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。プログラムは、予めＨＤＤ（Hard Disk Drive）やフラッシュメモリ等の記憶装置（非一過性の記憶媒体を備える記憶装置）に格納されていてもよいし、ＤＶＤやＣＤ－ＲＯＭ等の着脱可能な記憶媒体（非一過性の記憶媒体）に格納されており、記憶媒体がドライブ装置に装着されることで記憶装置にインストールされてもよい。記憶装置は、例えば、ＨＤＤ、フラッシュメモリ、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read Only Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、またはＲＡＭ（Random Access Memory）等により構成される。
【0035】
通信部３１０は、ネットワークＮＷ１に接続されており、ネットワークＮＷ１を介して各センシング端末２００と情報を送受する。
【0036】
通信部３２０は、ネットワークＮＷ２に接続されており、ネットワークＮＷ２及びＴＣ４００を介してＨＭＩ５００と情報を送受する。
【0037】
情報処理部３３０は、通信部３１０から得られた各種デジタル信号である系統情報に基づいて電力系統Ｅに含まれる複数の変圧器１２０を集中制御する。情報処理部３３０は、系統情報に基づいて母線電圧を計測する。そして、情報処理部３３０は、母線電圧が第１設定値と第２設定値との範囲内になるように、ネットワークＮＷ１を介してタップの切り換えを制御する。なお、第２設定値は、第１設定値よりも小さい値であってもよいし第１設定値と同一の値であってもよい。例えば、情報処理部３３０は、計測した母線電圧が第１設定値を超えた場合には、変圧器１２０の変圧比を下げる制御指令を、ネットワークＮＷ１を介してセンシング端末２００ＬＲに送信することで、センシング端末２００ＬＲに変圧器１２０のタップの切り換えを指示して変圧器１２０の２次電圧、または、母線電圧を下げる。また、情報処理部３３０は、計測した母線電圧が第２設定値を下回った場合には、変圧器１２０の変圧比を上げる制御指令を、ネットワークＮＷ１を介してセンシング端末２００ＬＲに送信することでセンシング端末２００ＬＲに変圧器１２０のタップの切り換えを指示してタップ電圧を上げる。
【0038】
情報処理部３３０は、ネットワークＮＷ１を介して電力系統Ｅ内の複数の変圧器１２０の運転を集中的に管理し、系統情報に基づいて開閉装置１３０の開閉状態や各変圧器１２０の運転状態を確認することで、複数の変圧器１２０の運転が並列運転か単独運転かを判定する。例えば、情報処理部３３０は、ネットワークＮＷ１を介して開閉装置１３０の開閉状態を遮断状態又は導通状態に制御したり、複数の変圧器１２０の運転を制御したりすることで、複数の変圧器１２０の運転を並列運転と単独運転とのいずれかに切り替える指示を行う。
【0039】
例えば、複数の変圧器１２０が並列運転している場合において、複数の変圧器１２０のいずれかに異常が発生した場合には、情報処理部３３０は、ネットワークＮＷ１を介して複数の変圧器１２０を単独運転に切り替えさせる。情報処理部３３０は、複数の変圧器１２０を単独運転に切り替えた後に、異常がある変圧器１２０の運転を停止させてもよい。なお、例えば、情報処理部３３０は、ネットワークＮＷ１を介して収集した系統情報に含まれる各変圧器１２０の運転状態に基づいて、各変圧器１２０が正常か否かを判定する。また、例えば、複数の変圧器１２０が単独運転している場合において、複数の変圧器１２０のいずれかに異常が発生した場合には、情報処理部３３０は、ネットワークＮＷ１を介して異常が発生した単独運転中の変圧器１２０に接続されている負荷（例えば電力を供給する送電線等）を健全な他の変圧器１２０（以下、「健全変圧器」という。）の負荷として移すことができる。そして、情報処理部３３０は、複数の変圧器１２０を並列運転に切り替えた後に、異常がある変圧器１２０の運転を停止させてもよい。
【0040】
情報処理部３３０は、系統情報に基づいて単独運転中の変圧器１２０を並列運転に切り替えることができるか否かを判定し、並列運転への切り替えが不可能であると判定した場合には単独運転から並列運転への切り替えを禁止する。例えば、並列運転への切り替えが不可能である場合とは、ＩＥＤ３００、センシング端末２００やネットワークＮＷ１などに異常が発生した場合や並列運転を行う変圧器１２０の数に制限がある場合等である。
【0041】
情報処理部３３０は、系統情報に基づいて並列運転中の変圧器１２０の数である並列運転数を管理し、その並列運転数が予め設定された所定値に到達した場合には、単独運転している変圧器１２０の並列運転への移行を禁止してもよい。これにより、情報処理部３３０は、予め設定された台数を超えて変圧器１２０が並列運転されることを防止することができる。また、情報処理部３３０は、系統情報に基づいて変圧器１２０の継続運転が困難であると判定した場合には当該変圧器１２０の運転の停止をネットワークＮＷ１経由で行い、系統情報に基づいて変圧器１２０の並列運転が困難であると判定した場合には、負荷（例えば電力を共有する送電線等）を残りの健全変圧器に移した上で、並列運転が困難と判定された変圧器１２０を並列運転中の変圧器群から切り離して停止させる。また、情報処理部３３０は、系統情報に基づいて変圧器１２０の並列運転が困難であると判定した場合には、負荷を分散させた上で変圧器１２０の並列運転から単独（分離）運転への切替をネットワークＮＷ１経由で行ってもよい。
変圧器１２０の継続運転が困難である場合とは、例えば、変圧器１２０に異常が発生した場合である。変圧器１２０の並列運転が困難である場合とは、並列運転中の変圧器１２０に異常が発生した場合である。
変圧器１２０の継続運転が困難である場合とは、例えば、変圧器１２０に異常が発生した場合である。変圧器１２０の並列運転が困難である場合とは、並列運転中の変圧器１２０に異常が発生した場合である。
【0042】
情報処理部３３０は、変圧器１２０の運転が単独運転である場合において系統情報に基づいて変圧器１２０の並列運転の可否を判定し、並列運転が不可能であると判定した場合には単独運転から並列運転への切り替えを禁止してもよい。情報処理部３３０は、系統情報に基づいて並列運転している変圧器１２０の数である並列運転数を管理し、その並列運転数が所定値を超えた場合には、単独運転している変圧器１２０の並列運転への移行を禁止してもよい。
【0043】
以下において、図６に示す変電所構内にある電力系統Ｅに適用される変圧器制御システム１の構成例を説明する。
【0044】
図４に示す電力系統Ｅは、例えば、２つの母線１１０－１，１１０－２と、２台の変圧器１２０－１，１２０－２と、２０台の開閉装置１３０－１～１３０－２０と、４台の計測装置１４０－１～１４０－４と、を備える。
【0045】
母線１１０－１は、甲母線１１０－１ａと乙母線１１０－１ｂとを含む二重母線方式の母線である。母線１１０－２は、甲母線１１０－２ａと乙母線１１０－２ｂとを含む二重母線方式の母線である。例えば、母線１１０－１が２７５［ｋＶ］系統の母線であり、母線１１０－２が５００［ｋＶ］系統の母線である。
【0046】
変圧器１２０－１と変圧器１２０－２とは、電圧階級の異なる母線１１０－１と母線１１０－２との間に接続される。変圧器１２０－１と変圧器１２０－２とは、互いに並列に接続が可能である。
【0047】
開閉装置１３０－１は、変圧器１２０－１と変圧器１２０－２との間の甲母線１１０－１ａに直列に接続されている。開閉装置１３０－１が遮断状態である場合には、甲母線１１０－１ａは２つの甲母線１１１，１１２に分離される。開閉装置１３０－２は、変圧器１２０－１と変圧器１２０－２との間の乙母線１１０－１ｂに直列に接続されている。開閉装置１３０－２が遮断状態である場合には、乙母線１１０－１ｂは、２つの乙母線１１３，１１４に分離される。なお、変圧器１２０－１及び変圧器１２０－２が並列運転である場合には、開閉装置１３０－１と開閉装置１３０－２とはともに導通状態である。変圧器１２０－１及び変圧器１２０－２がともに単独運転である場合には、例えば開閉装置１３０－１と開閉装置１３０－２とはともに遮断状態である。
【0048】
開閉装置１３０－３は、変圧器１２０－１と変圧器１２０－２との間の甲母線１１０－２ａに直列に接続されている。開閉装置１３０－３は、甲母線１１０－２ａを２つの甲母線１１５，１１６に分離可能である。開閉装置１３０－４は、変圧器１２０－１と変圧器１２０－２との間の乙母線１１０－２ｂに直列に接続されている。開閉装置１３０－４は、乙母線１１０－２ｂを２つの乙母線１１７，１１８に分離可能である。
【0049】
開閉装置１３０－５は、甲母線１１１と乙母線１１３との間に接続されている。開閉装置１３０－６は、甲母線１１２と乙母線１１４との間に接続されている。
【0050】
開閉装置１３０－７は、甲母線１１５と乙母線１１７との間に接続されている。開閉装置１３０－８は、甲母線１１６と乙母線１１８との間に接続されている。
【0051】
開閉装置１３０－９は、変圧器１２０－１と甲母線１１１及び乙母線１１３との間に接続されている。開閉装置１３０－１０は、変圧器１２０－１と甲母線１１５及び乙母線１１７との間に接続されている。
【0052】
開閉装置１３０－１１は、変圧器１２０－２と甲母線１１２及び乙母線１１４との間に接続されている。開閉装置１３０－１２は、変圧器１２０－２と甲母線１１６及び乙母線１１８との間に接続されている。
【0053】
開閉装置１３０－１３（例えば、断路器）は、開閉装置１３０－９と甲母線１１１との間に接続される。開閉装置１３０－１４（例えば、断路器）は、開閉装置１３０－９と乙母線１１３との間に接続される。
【0054】
開閉装置１３０－１５（例えば、断路器）は、開閉装置１３０－１１と甲母線１１２との間に接続される。開閉装置１３０－１６（例えば、断路器）は、開閉装置１３０－１１と乙母線１１４との間に接続される。
【0055】
開閉装置１３０－１７（例えば、断路器）は、開閉装置１３０－１０と甲母線１１５との間に接続される。開閉装置１３０－１８（例えば、断路器）は、開閉装置１３０－１０と乙母線１１７との間に接続される。
【0056】
開閉装置１３０－１９（例えば、断路器）は、開閉装置１３０－１２と甲母線１１６との間に接続される。開閉装置１３０－２０（例えば、断路器）は、開閉装置１３０－１２と乙母線１１８との間に接続される。
【0057】
計測装置１４０－１は、甲母線１１１の電圧を計測する計器用変圧器である。計測装置１４０－２は、乙母線１１３の電圧を計測する計器用変圧器である。計測装置１４０－３は、甲母線１１２の電圧を計測する計器用変圧器である。計測装置１４０－４は、乙母線１１４の電圧を計測する計器用変圧器である。なお、計測装置１４０は、母線１１０－２に対しても接続されているが、説明の便宜上、母線１１０－２に接続されている計測装置１４０の説明を省略する。
【0058】
変圧器制御システム１は、２台のセンシング端末２００ＬＲ－１，２００ＬＲ－２と、２台のセンシング端末２００Ｍ－１～２００Ｍ－１２と、６台のセンシング端末２００Ｓ－１～２００Ｓ－１２と、を備える。
【0059】
センシング端末２００ＬＲ－１は、変圧器１２０－１をセンシング対象として、タップの切り換えや変圧器１２０－１の運用状態の検出を行う。センシング端末２００ＬＲ－２は、変圧器１２０－２をセンシング対象として、タップの切り換えや変圧器１２０－２の運用状態の検出を行う。
【0060】
センシング端末２００Ｓ－ｋ（ｋ＝１、２、…１２）は、開閉装置１３０－ｋをセンシング対象として開閉装置１３０－ｋの開閉状態の検出や開閉装置１３０－ｋの開閉を行う。
【0061】
センシング端末２００Ｍ－１は、計測装置１４０－１及び計測装置１４０－２をセンシング対象として計測装置１４０－１及び計測装置１４０－２の計測値の検出を行う。センシング端末２００Ｍ－２は、計測装置１４０－３及び計測装置１４０－４をセンシング対象として計測装置１４０－３及び計測装置１４０－４の計測値の検出を行う。
【0062】
以下に、図６の示す電力系統Ｅの各変圧器１２０を制御する変圧器制御システム１の制御方法の一例を、図７を用いて説明する。なお、図７では、変圧器１２０－１と変圧器１２０－２とが並列運転している場合を例として説明する。
【0063】
センシング端末２００Ｍ－１は、計測装置１４０－１及び計測装置１４０－２の各計測値をＡＤ変換し、ＡＤ変換したデジタルデータを、ネットワークＮＷ１を介してＩＥＤ３００に常時送信している。ＩＥＤ３００－１は、現用系として動作しており、ネットワークＮＷ１を介して得られたデジタルデータを収集し（ステップＳ１０１）、そのデジタルデータに基づいて母線１１０－１の母線電圧を常時計測する（ステップＳ１０２）。ＩＥＤ３００－１は、計測した母線電圧が事前に設定された第１設定値と第２設定値との間の所定範囲内か否かを判定する。例えば、ＩＥＤ３００－１は、計測した母線電圧が第１設定値を超えたか否かを判定する（ステップＳ１０３）。ＩＥＤ３００－１は、計測した母線電圧が第１設定値を超えていない場合には、母線電圧が第２設定値を下回っているか否かを判定する（ステップＳ１０４）。
【0064】
ＩＥＤ３００－１は、ステップＳ１０３の判定の結果、計測した母線電圧が第１設定値を超えている場合には、変圧器１２０の変圧比を下げる制御指令をネットワークＮＷ１を介してセンシング端末２００ＬＲ－１及びセンシング端末２００ＬＲ－２に送信する（ステップＳ１０５）。これにより、ＩＥＤ３００－１は、各センシング端末２００ＬＲに対して変圧器１２０－１及び変圧器１２０－２のタップの切り換えを指示し、タップ値を上げる制御を行う。具体的には、センシング端末２００ＬＲ－１は、ステップＳ１０５によって送信された制御指令を受信すると、変圧器１２０－１のタップを切り換えてタップ値を下げる。また、センシング端末２００ＬＲ－２は、ステップＳ１０５によって送信された制御指令を受信すると、変圧器１２０－２のタップを切り換えてタップ値を下げる。
【0065】
ステップＳ１０４において、ＩＥＤ３００－１は、計測した母線電圧が第２設定値を下回った場合には、変圧器１２０の変圧比を上げる制御指令を、ネットワークＮＷ１を介してセンシング端末２００ＬＲ－１及びセンシング端末２００ＬＲ－２に送信する（ステップＳ１０６）。これにより、ＩＥＤ３００－１は、各センシング端末２００ＬＲに対して変圧器１２０－１及び変圧器１２０－２のタップの切り換えを指示して、タップ値を上げる制御を行う。具体的には、センシング端末２００ＬＲ－１は、ステップＳ１０６によって送信された制御指令を受信すると、変圧器１２０－１のタップを切り換えてタップ値を上げる。また、センシング端末２００ＬＲ－２は、ステップＳ１０６によって送信された制御指令を受信すると、変圧器１２０－２のタップを切り換えてタップ値を上げる。
【0066】
センシング端末２００ＬＲ－１は、変圧器１２０－１のタップを切り換えた後、変圧器１２０－１のタップ値を取り込み、ネットワークＭＷ１を介してＩＥＤ３００に送信する。同様に、センシング端末２００ＬＲ－２は、変圧器１２０－２のタップを切り換えた後、変圧器１２０－２のタップ値を取り込み、ネットワークＭＷ１を介してＩＥＤ３００に送信する。
【0067】
ＩＥＤ３００－１は、ネットワークＭＷ１を介して変圧器１２０－１及び変圧器１２０－２のそれぞれのタップ値の情報を収集し、収集したタップ値の情報に基づいて変圧器１２０－１及び変圧器１２０－２のそれぞれのタップの切り替わりを確認する（ステップＳ１０７）。ＩＥＤ３００－１は、変圧器１２０のタップの切り替わりが確認できない場合には、その変圧器１２０に異常が発生していると判定してもよい。
【0068】
変圧器１２０－１及び変圧器１２０－２がともに単独運転している場合には、ＩＥＤ３００－１は、センシング端末２００Ｍ－１からの計測値に基づいて甲母線１１１又は乙母線１１３の母線電圧が所定範囲内になるようにネットワークＮＷ１を介してセンシング端末２００ＬＲ－１に制御指令を送信する。同様に、ＩＥＤ３００－１は、センシング端末２００Ｍ－２からの計測値に基づいて甲母線１１２又は乙母線１１４の母線電圧が所定範囲内になるようにネットワークＮＷ１を介してセンシング端末２００ＬＲ－２に制御指令を送信する。これにより、ＩＥＤ３００－１は、単独運転している変圧器１２０－１及び変圧器１２０－２の各タップ値を独立して制御し、母線の安定化を図ることができる。
【0069】
以下に、変圧器１２０－１及び変圧器１２０－２の単独運転から並列運転への切り替えの制御方法の一例を、図８を用いて説明する。図８は、第１の実施形態における単独運転から並列運転への切り替えの制御方法を示す図である。
【0070】
ＩＥＤ３００－１は、ネットワークＮＷ１を介してセンシング端末２００ＬＲ－１及びセンシング端末２００ＬＲ－２から各変圧器１２０－１及び変圧器１２０－２の各タップ値の情報を収集する（ステップＳ２０１）。ＩＥＤ３００－１は、各タップ値がずれている場合には、ネットワークＮＷ１を介してセンシング端末２００ＬＲ－１及びセンシング端末２００ＬＲ－２と通信して各タップ値を揃える（ステップＳ２０２）。例えば、ＩＥＤ３００－１は、変圧器１２０－１のタップ値の方が高い場合には、変圧器１２０－１のタップ値を下げて変圧器１２０－２のタップ値と同一になるように、センシング端末２００ＬＲ－１に制御指令を送信する。
【0071】
ＩＥＤ３００－１は、変圧器１２０－１のタップ値と変圧器１２０－２のタップ値とが揃うと、センシング端末２００Ｓ－１及びセンシング端末２００Ｓ－２に対して開閉装置１３０を導通状態にする開閉（オン／オフ）制御指令を送信する（ステップＳ２０３）。これにより、センシング端末２００Ｓ－１は、開閉装置１３０を導通状態にする開閉（オン／オフ）制御指令を受信すると開閉装置１３０－１を遮断状態から導通状態に切り替える。センシング端末２００Ｓ－２は、開閉装置１３０を導通状態にする開閉（オン／オフ）制御指令を受信すると開閉装置１３０－２を遮断状態から導通状態に切り替える。したがって、変圧器１２０－１及び変圧器１２０－２の運転が単独運転から並列運転に切り替えられる。なお、ＩＥＤ３００－１は、単独運転から並列運転への切り替えの契機が変圧器１２０－１及び変圧器１２０－２のいずれかの異常の発生である場合には、ステップＳ２０３の後に、ネットワークＮＷ１を介して異常が発生した変圧器１２０を停止させる。ここで、停止とは、例えば、開閉装置１３０－９あるいは開閉装置１３０－１１を遮断状態に切り替えることである。
【0072】
以上説明した変圧器制御システム１では、ＩＥＤ３００とセンシング端末２００ＬＲとがネットワークＮＷ１を介して接続される。そして、ＩＥＤ３００は、母線電圧が所定範囲内になるようにネットワークＮＷ１を介して及びセンシング端末２００ＬＲに変圧器１２０のタップの切り換えを指示することで、ネットワークＮＷ１を用いて電力系統Ｅ内の母線電圧の安定化を図ることができる。また、１台のＩＥＤ３００で全台数の変圧器１２０を一括で制御することが可能となるため、メタルケーブルを含めたハードウェアが削減される。
【0073】
なお、第１の実施形態において、現用系のＩＥＤ３００－１と待機系のＩＥＤ３００－２とのうち、一方のＩＥＤ３００（例えば、ＩＥＤ３００－１）は、計測した母線電圧が所定範囲内になるようにネットワークＮＷ１を介して変圧器１２０タップの切り換えを制御し、他方のＩＥＤ３００（例えば、ＩＥＤ３００－２）は、上位から操作信号を受信した場合に操作信号に基づいてネットワークＮＷ１を介して変圧器１２０のタップの切り換えを制御しても良い。例えば、ＩＥＤ３００－１は、系統情報に基づいて自動で変圧器１２０のタップを切り換える。一方、ＩＥＤ３００－２は、操作者が変圧器１２０を切り替える手動操作を行った場合に、変圧器１２０のタップを切り換える。したがって、例えば、ＩＥＤ３００－２は、ＨＭＩ５００からネットワークＮＷ２を介しタップ値を上げる操作信号を受信した場合には、センシング端末２００ＬＲに対してタップ値を上げる制御指令をネットワークＮＷ１を介して送信する。一方、例えば、ＩＥＤ３００－２は、ＨＭＩ５００からネットワークＮＷ２を介しタップ値を下げる操作信号を受信した場合には、センシング端末２００ＬＲに対してタップ値を下げる制御指令をネットワークＮＷ１を介して送信する。これにより、操作者の手動によっても変圧器１２０のタップを切り換えることができる。
【0074】
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態の変圧器制御システム１Ａについて説明する。以下の説明において、第１の実施形態で説明した内容と同様の機能を有する部分については、同様の名称および符号を付するものとし、その機能に関する具体的な説明は省略する。
次に、第２の実施形態の変圧器制御システム１Ａについて説明する。以下の説明において、第１の実施形態で説明した内容と同様の機能を有する部分については、同様の名称および符号を付するものとし、その機能に関する具体的な説明は省略する。
【0075】
図９は、第２の実施形態の変圧器制御システム１Ａの構成例を示す図である。変圧器制御システム１Ａは、図１に示した第１の実施形態の変圧器制御システム１と比較すると、待機系のＩＥＤ３００－２ではなく、ＩＥＤ３００とは独立して動作するＩＥＤ６００を備える点が異なる。ＩＥＤ６００は、変圧器制御システム１Ａの構成内において、ＩＥＤ３００とは別に、他の制御や監視を行うことを主に配置される。例えば、ＩＥＤ３００が第１の実施形態で説明した電力系統Ｅ内のすべての変圧器１２０を一括して制御する第１の機能を実行し、ＩＥＤ６００が第１の機能とは異なる第２の機能を実行する。
【0076】
図９に示す変圧器制御システム１Ａは、例えば、複数のセンシング端末２００と、ＩＥＤ３００と、ＴＣ４００と、ＨＭＩ５００と、ＩＥＤ６００と、を備える。ＩＥＤ６００は、「機能分担部」の一例である。
【0077】
ＩＥＤ６００は、ネットワークＮＷ１に接続される。例えば、ＩＥＤ６００は、ベイレベルに配置される。ネットワークＮＷ１に接続される変圧器制御システム１Ａにおいて、ＩＥＤ３００とは別に分散配置されるＩＥＤ６００は、複数のセンシング端末２００からネットワークＮＷ１を介して系統情報を収集する。ＩＥＤ６００は、ＩＥＤ３００との間で電力系統Ｅに対する第１の機能と第２の機能とを分担して、ＩＥＤ３００とは独立して動作する。例えば、ＩＥＤ６００は、第２の機能として開閉装置１３０－５～１３０－８の開閉状態を制御する機能を有する。ここで、ＩＥＤ６００は、第１の機能を有しているが、ＩＥＤ３００が正常に動作している場合には第１の機能を実行せずに、第２の機能を実行する。ＩＥＤ３００に異常が発生すると、ＩＥＤ３００からネットワークＮＷ２を介してＩＥＤ６００に異常の発生が通知される。ＩＥＤ６００は、ＩＥＤ３００から異常の発生の通知を受け取ると、ＩＥＤ３００の機能を引き継いで実行する。例えば、ＩＥＤ６００は、ＩＥＤ３００に異常が発生すると、第１の機能と、第１の機能（タップ制御）と共にＩＥＤ６００が主として実行している第２の機能とを実行する。なお、ＩＥＤ３００とＩＥＤ６００とは相互監視してもよい。
【0078】
なお、変圧器制御システム１Ａにおける変圧器１２０の制御方法は、図７と同様の処理であるため、説明を省略する。変圧器制御システム１Ａにおける単独運転から並列運転への切り替え方法は、図８と同様の処理であるため、説明を省略する。ＩＥＤ３００に異常が発生した場合には、ＩＥＤ６００は、第２の機能に加えて、図７に示す変換器制御機能や図８に示す単独運転から並列運転への切り替えを行う。
【0079】
以上説明した第２の実施形態の変圧器制御システム１Ａは、第１の実施形態の変圧器制御システム１と同様の効果を奏する他、ＩＥＤ３００に異常が発生した場合であっても待機系のＩＥＤ３００を用いることなく第１の機能を継続して実行することができる。
【0080】
上記各実施形態では、現用系と待機系との二系統のセンシング端末２００を備えてもよい。
【0081】
また、第１の実施形態の変圧器制御システム１は、第２の実施形態で説明したＩＥＤ６００を更に備えてもよい。また、ＩＥＤ６００の待機系を更に備えてもよい。
【0082】
上記各実施形態の変圧器制御システム１，１Ａは、ネットワークＮＷ３を介してＴＣ４００に接続される給電所（又は制御所）７００が接続される。図１０は、給電所７００を備えた変圧器制御システム１Ｂの一例である。変圧器制御システム１Ｂでは、ＴＣ４００は、変電所構外に配置されている給電所７００（系統運用）に配置の計算機システムと接続される。ＩＥＤ３００は、変電所構内に配置の系統・設備・装置の運用状態をＴＣ４００経由で給電所７００に通知すると共に、給電所７００からの各種指令により変電所構内に配置の機器の開閉制御や、変圧器１２０のタップ制御を行う。開閉制御やタップ制御などの各種制御は、「遠方制御方式」と「直接制御方式」のうちいずれかで実施される。「遠方制御方式」とは、ＴＣ４００経由で給電所７００の遠方に配置された計算機システムからの制御が可能な方式である。「直接制御方式」とは、変電所構内に配置のＨＭＩ５００からの制御が可能な方式ある。例えば、「遠方制御方式」と「直接制御方式」のうちいずれか制御権が与えられ、その制御権が与えられた方式で、開閉制御やタップ制御などの各種制御が実施される。例えば、この制御権は、スイッチなどによって「遠方制御方式」と「直接制御方式」とのいずれかに切り替え可能である。なお、ＨＭＩ５００とＴＣ４００とは、一体構成であってもよいし、それぞれ分離して配置されてもよい。
【0083】
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、ネットワークＮＷ１を介して収集した系統情報に基づいて計測した母線電圧が所定範囲内になるようにネットワークＮＷ１を介して切換部２１２と通信して変圧器１２０のタップの切り換えを制御することにより、ネットワークＮＷ１を用いて電力系統Ｅ内の母線電圧の安定化を図ることができる。
【0084】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】