特許 7599390 単独運転監視装置、単独運転監視システム及び単独運転監視方法

(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】2024-12-05

(45)【発行日】2024-12-13

(54)【発明の名称】単独運転監視装置、単独運転監視システム及び単独運転監視方法

(51)【国際特許分類】

   H02J 3/38 20060101AFI20241206BHJP

   H02J 13/00 20060101ALI20241206BHJP

【ＦＩ】

H02J3/38 180

H02J3/38 110

H02J13/00 311S

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2021136538

(22)【出願日】2021-08-24

(65)【公開番号】P2023031063

(43)【公開日】2023-03-08

【審査請求日】2023-11-08

(73)【特許権者】

【識別番号】000006013

【氏名又は名称】三菱電機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100118762

【弁理士】

【氏名又は名称】高村 順

(72)【発明者】

【氏名】石本 智之

(72)【発明者】

【氏名】高野 富裕

(72)【発明者】

【氏名】河野 俊介

【審査官】田中 慎太郎

(56)【参考文献】

【文献】特開２００９－０６５７９９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０２Ｊ ３／３８

Ｈ０２Ｊ １３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

遮断器と、前記遮断器に接続される配電線と、前記配電線を複数の区間に区分する複数の区分開閉器と、前記複数の区間の少なくとも１つに接続された１又は複数の分散電源とを含む配電系統に適用され、各々が前記複数の区分開閉器のうちの対応する１つに接続され、各々が前記配電系統における前記分散電源の単独運転を監視する単独運転監視装置であって、
各々の前記区分開閉器における変電所側及び負荷側の前記配電線の電圧を監視する監視部と、
前記監視部の監視結果に基づいて前記分散電源が単独運転しているか否かを判定する判定部と、
前記判定部の判定結果に基づいて前記区分開閉器の開閉状態を制御する制御部と、
を備え、
前記区分開閉器が閉状態である場合において、前記分散電源の単独運転が検出された場合、
前記監視部は、前記区分開閉器における両側の電力潮流を監視し、
前記判定部によって前記電力潮流の大きさである潮流量が閾値以上であると判定された場合、
前記制御部は、前記閉状態に制御されている前記区分開閉器を開状態に制御する
ことを特徴とする単独運転監視装置。

【請求項2】

前記監視部による監視結果において、少なくとも片側の電圧が観測された場合、
前記判定部は、前記電圧が観測された区間において、単独運転が行われていると判定する
ことを特徴とする請求項１に記載の単独運転監視装置。

【請求項3】

閉状態から開状態に制御された前記区分開閉器において、規定時間の経過後に少なくとも片側の電圧が観測された場合、
前記制御部は、前記開状態に制御されている前記区分開閉器を閉状態に制御する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の単独運転監視装置。

【請求項4】

遮断器と、前記遮断器に接続される配電線と、前記配電線を複数の区間に区分する複数の区分開閉器と、前記複数の区間の少なくとも１つに接続された１又は複数の分散電源とを含む配電系統に適用され、各々が前記複数の区分開閉器のうちの対応する１つに接続され、各々が前記配電系統における前記分散電源の単独運転を監視する複数の制御装置と、複数の前記制御装置と通信路で接続される中央装置と、を備えた単独運転監視システムであって、
各々の前記制御装置は、前記遮断器の動作情報を前記中央装置から受領すると共に、各々の前記区分開閉器における変電所側及び負荷側の前記配電線の電圧を監視し、その監視結果に基づいて前記分散電源が単独運転しているか否かを判定し、
前記区分開閉器が閉状態である場合において、前記分散電源の単独運転が検出された場合、
各々の前記制御装置は、前記区分開閉器における両側の電力潮流を監視し、前記電力潮流の大きさである潮流量が閾値以上であると判定された場合、対応する前記区分開閉器を開状態に制御する
ことを特徴とする単独運転監視システム。

【請求項5】

閉状態から開状態に制御された前記区分開閉器において、規定時間の経過後に、少なくとも片側の電圧が観測された場合、前記制御装置は、電圧観測情報を前記中央装置へ通知し、
前記中央装置は、前記制御装置から通知された電圧観測情報に基づいて投入する区分開閉器を選定する
ことを特徴とする請求項４に記載の単独運転監視システム。

【請求項6】

前記中央装置は、選定した前記区分開閉器に対する投入指令を対応する制御装置に送信すると共に、投入指令を送信した前記制御装置との間の通信で前記配電線の充電状態を確認し、前記配電線の充電状態が継続している場合には、投入する区分開閉器を選定する処理を繰り返す
ことを特徴とする請求項５に記載の単独運転監視システム。

【請求項7】

遮断器と、前記遮断器に接続される配電線と、前記配電線を複数の区間に区分する複数の区分開閉器と、前記複数の区間の少なくとも１つに接続された１又は複数の分散電源とを含む配電系統に適用され、各々が前記複数の区分開閉器のうちの対応する１つに接続され、各々が前記配電系統における前記分散電源の単独運転を監視する単独運転監視方法であって、
各々の前記区分開閉器における変電所側及び負荷側の前記配電線の電圧を監視する第１ステップと、
前記第１ステップによる監視結果に基づいて前記分散電源が単独運転しているか否かを判定する第２ステップと、
前記区分開閉器が閉状態である場合において、前記第２ステップによって前記分散電源の単独運転が検出された場合、前記区分開閉器における両側の電力潮流を監視する第３ステップと、
前記電力潮流の大きさである潮流量が閾値以上であると判定された場合、前記閉状態に制御されている前記区分開閉器を開状態に制御する第４ステップと、
を含むことを特徴とする単独運転監視方法。

【請求項8】

前記第４ステップによって閉状態から開状態に制御された前記区分開閉器において、規定時間の経過後に少なくとも片側の電圧が観測された場合、前記開状態に制御された区分開閉器を閉状態に制御する第５ステップを更に含む
ことを特徴とする請求項７に記載の単独運転監視方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、配電系統の単独運転を監視する単独運転監視装置、単独運転監視システム及び単独運転監視方法に関する。

【背景技術】

【0002】

商用電源が接続された配電系統において、配電線に設けられている遮断器が開放された場合、通常であれば、配電線は無電圧状態になる。一方、配電線に太陽光発電などの分散電源が接続されている場合、分散電源が配電系統から解列されない状態で運転を継続すると、本来は無電圧であるべき配電線が充電されてしまう。このように、商用電源から切り離された配電系統において、分散電源から供給される電力のみで配電線が充電されている状態を、分散電源が単独運転しているという。

【0003】

配電系統に接続する分散電源には、単独運転を検出するための機能を備えることが義務づけられている。この機能は「単独運転検出機能」と呼ばれる。単独運転検出機能には、能動的方式と受動的方式とがある。受動的方式は、電圧位相又は周波数の急変を探知して単独運転を検出する方式である。ところが、受動的方式には、単独運転を検出できずに、分散電源が運転を継続してしまう場合があるという問題がある。この問題は、配電系統のある区間内で、負荷の電力需要量と分散電源による電力供給量とがバランスしてしまうときに生起する。負荷の電力需要量と分散電源による電力供給量とがバランスしてしまうと、単独運転を検知できるレベルの電圧位相又は周波数の急変が発生しないためである。この問題に対応するため、バックアップ的に能動的方式を併用することが行われている。

【0004】

能動的方式は、無効電力を配電系統に注入することで、負荷の電力需要量と分散電源による電力供給量とのバランスを崩し、単独運転時にのみ周波数変動を引き起こすことを目的としている。しかしながら、無効電力の注入は、配電系統に電圧変動を引き起こすという弊害がある。このため、分散電源の数が増えると、電圧フリッカを引き起こすことが問題視されている。

【0005】

下記特許文献１には、電圧フリッカの発生を抑制する単独運転検出装置が開示されている。この特許文献１では、インバータの出力電圧の変動量をちらつき視感度曲線における１０Ｈｚの変動値であるΔＶ１０に換算し、ΔＶ１０が閾値を超えた場合にパワーコンディショナが出力する無効電力変動量を制限し、正帰還のゲインを実質的に小さくすることで電圧フリッカの発生を抑制している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２０１４－３７４３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

特許文献１に記載の単独運転検出装置は、無効電力変動量の正帰還のゲインを小さくすることで電圧フリッカの発生を抑制するため、単独運転の検出が遅くなるという問題がある。一方、高速で単独運転検出を行うために無効電力出力量の正帰還のゲインを高くした場合、単独運転の検出速度は速くなるが、電圧フリッカを充分に抑制することができず、電力品質が低下するという問題が残る。

【0008】

上記のように、単独運転の検出速度の改善と電圧フリッカの抑制とは、トレードオフの関係にある。何れにせよ、これらの課題は、単独運転の検出に能動的方式を併用することに起因している。このため、能動的方式を併用せずに、受動的方式のみを使用して、配電系統の単独運転を監視することが望まれている。

【0009】

本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、能動的方式を併用せずに、受動的方式のみを使用して、配電系統の単独運転を監視することができる単独運転監視装置を得ることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示に係る単独運転監視装置は、遮断器と、遮断器に接続される配電線と、配電線を複数の区間に区分する複数の区分開閉器と、複数の区間の少なくとも１つに接続された１又は複数の分散電源とを含む配電系統に適用される。単独運転監視装置は、各々が複数の区分開閉器のうちの対応する１つに接続され、各々が配電系統における分散電源の単独運転を監視する。単独運転監視装置は、各々の区分開閉器における変電所側及び負荷側の配電線の電圧を監視する監視部と、監視部の監視結果に基づいて分散電源が単独運転しているか否かを判定する判定部とを備える。

【発明の効果】

【0011】

本開示に係る単独運転監視装置によれば、能動的方式を併用せずに、受動的方式のみを使用して、配電系統の単独運転を監視することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】実施の形態１に係る単独運転監視装置を含む配電系統を模式的に示す図

【図2】実施の形態１の制御装置の構成例を示すブロック図

【図3】実施の形態１の制御装置の機能を実現するハードウェア構成の例を示すブロック図

【図4】実施の形態１の制御装置による単独運転検出の動作フローを示すフローチャート

【図5】実施の形態２に係る単独運転監視システムを含む配電系統を模式的に示す図

【図6】実施の形態２の制御装置の構成例を示すブロック図

【図7】実施の形態２の制御装置による単独運転検出の動作フローを示すフローチャート

【図8】実施の形態３に係る単独運転監視システムを含む配電系統を模式的に示す図

【図9】実施の形態３の制御装置による単独運転検出の動作フローを示すフローチャート

【図10】実施の形態４の制御装置による単独運転解消の制御手法の説明に供する図

【図11】実施の形態４の制御装置による単独運転解消の第１の制御フローを示すフローチャート

【図12】実施の形態４の制御装置による単独運転解消の第２の制御フローを示すフローチャート

【図13】実施の形態５の制御装置による単独運転解消の制御フローを示すフローチャート

【図14】実施の形態５の中央装置による単独運転解消の制御フローを示すフローチャート

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下に添付図面を参照し、本開示の実施の形態に係る単独運転監視装置、単独運転監視システム及び単独運転監視方法について詳細に説明する。

【0014】

実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る単独運転監視装置を含む配電系統を模式的に示す図である。配電系統１００は、母線１２と、母線１２に接続された遮断器３とを含む。母線１２及び遮断器３は、変電所に設置される。また、配電系統１００は、遮断器３に接続される配電線２と、配電線２に設けられた複数の区分開閉器４とを含む。

【0015】

遮断器３には、継電器１４が接続されている。母線１２と継電器１４との間には、零相変圧器１８が設けられている。また、遮断器３から見て配電線２の側には、電流検出器１６が設けられている。零相変圧器１８は、母線１２における零相電圧を測定する。電流検出器１６は、配電線２における過電流及び零相電流を測定する。

【0016】

遮断器３は、配電系統１００に短絡又は地絡といった事故が生じたときに、配電線２に供給される電力を遮断する。遮断器３の制御は、継電器１４が行う。継電器１４は、遮断器３の遮断及び再閉路を制御する。継電器１４は、事故時において遮断器３が遮断状態となった後、再閉路時間の経過後に、遮断器３を再閉路する。継電器１４は、通信路１５を介して中央装置４０に接続される。中央装置４０は、コンピュータ、記憶装置及び通信装置を有するサーバ装置である。中央装置４０は、継電器１４に指令信号を送信して遮断器３の開閉状態を制御する。

【0017】

区分開閉器４は、電磁石の励磁により閉路し、減磁により開路する接点を有する開閉器である。区分開閉器４によって、配電線２は複数の区間に区分される。配電線２には、分散電源（ＤＧ）６と、負荷（ＺＬ）８とが接続されている。図１に示す分散電源６及び負荷８は一例である。分散電源６及び負荷８の各々は、区分開閉器４によって区分される複数の区間のうちの少なくとも１つに接続される。

【0018】

通常の送電時において、区分開閉器４は、接点が閉路した投入状態になる。一方、配電線２の事故時において、配電線電圧が低下すると、区分開閉器４は、減磁によって接点が開路する。これにより、区分開閉器４は、接点が開路した開放状態になる。

【0019】

各々の区分開閉器４には、制御装置２０が設けられている。また、各々の区分開閉器４の両側には、制御用変圧器２４ａ，２４ｂと、電流検出器２２ａ，２２ｂと、が設けられている。制御用変圧器２４ａ，２４ｂは、区分開閉器４の両側の電圧である配電線電圧を検出するための検出器である。電流検出器２２ａ，２２ｂは、区分開閉器４の両側における電力潮流を検出するための検出器である。なお、以下の記載では、区分開閉器４の両側のうち、区分開閉器４から見て遮断器３がある側を適宜「変電所側」と称し、その反対側を適宜「負荷側」と称する。

【0020】

実施の形態１に係る単独運転監視装置は、区分開閉器４の動作を制御する制御装置２０によって実現される。即ち、制御装置２０は、各々が複数の区分開閉器４のうちの対応する１つに接続され、各々が配電系統１００における分散電源６の単独運転を監視する単独運転監視装置として動作する。

【0021】

図２は、実施の形態１の制御装置の構成例を示すブロック図である。制御装置２０は、監視部２０１と、判定部２０２と、制御部２０３とを備える。

【0022】

監視部２０１は、各々の区分開閉器４における変電所側及び負荷側の電力潮流と、変電所側及び負荷側の配電線の電圧とを監視する。判定部２０２は、監視部２０１の監視結果に基づいて、分散電源６が単独運転しているか否かを判定する。制御部２０３は、判定部２０２の判定結果に基づいて、区分開閉器４の開閉状態を制御する。開状態は、区分開閉器４の接点が開放されている状態である。閉状態は、区分開閉器４の接点が閉じられている状態である。

【0023】

図３は、実施の形態１の制御装置の機能を実現するハードウェア構成の例を示すブロック図である。実施の形態１に係る制御装置２０の機能の一部又は全部を実現する場合には、図３に示されるように、演算を行うプロセッサ３００、プロセッサ３００によって読みとられるプログラムが保存されるメモリ３０２、及び信号の入出力を行うインタフェース３０４を含む構成とすることができる。

【0024】

プロセッサ３００は、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、又はＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）といった演算手段であってもよい。メモリ３０２には、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ＲＯＭ）、ＥＥＰＲＯＭ（登録商標）（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ ＥＰＲＯＭ）といった不揮発性又は揮発性の半導体メモリ、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、ＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）を例示することができる。

【0025】

メモリ３０２には、実施の形態１に係る制御装置２０の機能を実行するプログラムが格納されている。プロセッサ３００は、インタフェース３０４を介して必要な情報を授受し、メモリ３０２に格納されたプログラムをプロセッサ３００が実行し、メモリ３０２に格納されたテーブルをプロセッサ３００が参照することで、所要の演算処理を実施する。区分開閉器４の制御に必要な制御信号は制御装置２０の内部で生成され、プロセッサ３００の制御下でインタフェース３０４を介して区分開閉器４に付与される。これらの処理により、下述する各実施の形態の制御が実施される。プロセッサ３００による演算結果は、メモリ３０２に記憶することができる。

【0026】

次に、制御装置２０の動作について説明する。図４は、実施の形態１の制御装置による単独運転検出の動作フローを示すフローチャートである。動作の前提として、配電系統１００に事故が発生したことが想定されている（ステップＳ１１）。配電系統１００に事故が発生すると、遮断器３は開放される。なお、制御装置２０は、零相電圧及び零相電流の計測機能を有しているものとする。零相電圧は、制御用変圧器２４ａ，２４ｂの計測値を用いて求めることができる。また、零相電流は、電流検出器２２ａ，２２ｂの計測値を用いて求めることができる。制御装置２０は、零相電圧及び零相電流の演算値に基づいて、配電系統１００における事故の有無を検出することが可能である。

【0027】

制御装置２０は、区分開閉器４における両側の配電線２の電圧を監視する（ステップＳ１２）。配電線２の電圧の監視は、制御用変圧器２４ａ，２４ｂの検出結果に基づいて行われる。

【0028】

制御装置２０は、配電線２の電圧の監視を始めてから規定時間経過したか否かを判定する（ステップＳ１３）。規定時間が経過していなければ（ステップＳ１３，Ｎｏ）、ステップＳ１２に戻って、電圧の監視が継続される。また、規定時間が経過していれば（ステップＳ１３，Ｙｅｓ）、ステップＳ１４に進む。

【0029】

ステップＳ１４において、少なくとも片側の電圧が観測された場合（ステップＳ１４，Ｙｅｓ）、制御装置２０は、当該電圧が観測された区間において、単独運転が行われていると判定する（ステップＳ１５）。一方、配電線２の両側の何れにも電圧が観測されない場合（ステップＳ１４，Ｎｏ）、制御装置２０は、両側の何れの区間においても、単独運転が行われていないと判定する（ステップＳ１６）。

【0030】

区分開閉器４の両側、即ち変電所側及び負荷側における少なくとも一方の電圧が観測される場合には、当該電圧が観測される側の配電線２が分散電源６の電力によって充電されていることを意味する。従って、図４のフローに従って、配電線２の両側の電圧を個々の制御装置２０が監視することにより、配電線２の全区間における単独運転の有無を検出することができる。

【0031】

なお、図４の制御フローには、中央装置４０による動作が含まれていない。即ち、図４の制御フローは、中央装置４０との間の情報の授受は不要であり、制御装置２０の個々の動作によって完結される。このため、実施の形態１に係る単独運転監視装置によれば、事故発生後、速やかに単独運転の有無を検出することが可能となる。

【0032】

また、事故によって遮断器３が開放されると、その後に中央装置４０の制御によって、再閉路の動作が行われる。従来から、再閉路時に単独運転の監視を行う技術は存在するが、実施の形態１に係る単独運転監視装置は、再閉路の制御が行われる前に、単独運転の検出を行うものである。即ち、実施の形態１に係る単独運転監視装置は、再閉路の制御に合わせて単独運転の検出を行う技術とは、一線を画するものである。

【0033】

以上説明したように、実施の形態１に係る単独運転監視装置は、配電線を複数の区間に区分する複数の区分開閉器と、複数の区間の少なくとも１つに接続された１又は複数の分散電源とを含む配電系統に適用される。単独運転監視装置は、各々が複数の区分開閉器のうちの対応する１つに接続され、各々が配電系統における分散電源の単独運転を監視する。単独運転監視装置は、各々の区分開閉器における変電所側及び負荷側の配電線の電圧を監視し、その監視結果に基づいて分散電源が単独運転しているか否かを判定する。これにより、能動的方式を併用せずに、受動的方式のみを使用して、配電系統の単独運転を検出することが可能となる。

【0034】

また、実施の形態１に係る単独運転監視方法は、配電線を複数の区間に区分する複数の区分開閉器と、複数の区間の少なくとも１つに接続された１又は複数の分散電源とを含む配電系統に適用される。単独運転監視方法を実施する制御装置は、各々が複数の区分開閉器のうちの対応する１つに接続され、各々が配電系統における分散電源の単独運転を監視する。単独運転監視方法には、各々の開閉器における変電所側及び負荷側の配電線の電圧を監視する第１ステップと、第１ステップによる監視結果に基づいて分散電源が単独運転しているか否かを判定する第２ステップとが含まれる。これらの処理ステップにより、能動的方式を併用せずに、受動的方式のみを使用して、配電系統の単独運転を検出することが可能となる。

【0035】

実施の形態２．
図５は、実施の形態２に係る単独運転監視システムを含む配電系統を模式的に示す図である。図５に示す配電系統１００の構成要素は、図１に示すものと同一又は同等である。なお、同一又は同等の構成部には同一の符号を付して示し、重複する説明は省略する。

【0036】

また、図５では、図１に示す構成と比較すると、制御装置２０が制御装置２０Ａに置き替えられている。図５において、複数の制御装置２０Ａは、実施の形態２に係る単独運転監視システム１Ａを構成する。

【0037】

図５において、複数の制御装置２０Ａ同士の間は、通信路４１によって接続されている。通信路４１は、光ファイバケーブル、メタルケーブルなどを用いた有線通信路として構築することができる。また、通信路４１は、電力線搬送又は無線通信を利用する無線通信路として構築してもよい。また、通信路４１の接続形態は任意であり、スター型、リング型、ダブルリング型、メッシュ型、カスケード型、バス型を含む任意の接続形態で接続されていてもよい。

【0038】

図６は、実施の形態２の制御装置の構成例を示すブロック図である。図２に示す制御装置２０と、図６に示す制御装置２０Ａとを比較すると、図６では、更に通信部２０４が設けられている。複数の制御装置２０Ａにおける通信部２０４は、複数の制御装置２０Ａ間で相互に情報交換を行って情報を共有する。

【0039】

次に、実施の形態２に係る単独運転監視システム１Ａの動作について説明する。図７は、実施の形態２の制御装置による単独運転検出の動作フローを示すフローチャートである。動作の前提として、配電系統１００に事故が発生したことが想定されている。

【0040】

実施の形態１の動作との相違点は、実施の形態２に係る制御装置２０Ａは、事故遮断機能を有している点である。実施の形態２の動作では、事故が発生すると制御装置２０Ａによって事故が検出される（ステップＳ２１）。事故が検出されると、遮断器３が動作する前に、事故地点に最も近い変電所側の区分開閉器４が動作して、当該区分開閉器４の接点が開放される。この動作は、「高速遮断」と呼ばれる。

【0041】

実施の形態１の制御装置２０と同様に、実施の形態２の制御装置２０Ａは、零相電圧及び零相電流の計測機能を有している。配電系統１００において、地絡事故が起こった場合、制御装置２０Ａは、零相電流によって地絡事故を検出し、零相電圧によって、地絡事故の方向を検出することができる。また、各々の制御装置２０Ａは、地絡事故方向の判定結果を共有することにより、自身が事故地点に最も近い変電所側に配置されていることを認識することができる。以下、この事故地点に最も近い変電所側に位置する区分開閉器４を「第１の区分開閉器」と呼ぶ。また、第１の区分開閉器の動作を制御する制御装置２０Ａを「第１の区分開閉器の制御装置」と呼ぶ。

【0042】

第１の区分開閉器の制御装置は、第１の区分開閉器における負荷側の電圧を監視する（ステップＳ２２）。負荷側の電圧の監視は、制御用変圧器２４ｂの検出結果に基づいて行われる。

【0043】

第１の区分開閉器の制御装置は、負荷側の電圧の監視を始めてから規定時間経過したか否かを判定する（ステップＳ２３）。規定時間が経過していなければ（ステップＳ２３，Ｎｏ）、ステップＳ２２に戻って、電圧の監視が継続される。また、規定時間が経過していれば（ステップＳ２３，Ｙｅｓ）、ステップＳ２４に進む。

【0044】

第１の区分開閉器において、負荷側の電圧が観測された場合（ステップＳ２４，Ｙｅｓ）、第１の区分開閉器の制御装置は、負荷側の区間において、単独運転が行われていると判定する（ステップＳ２５）。一方、負荷側の電圧が観測されていない場合（ステップＳ２４，Ｎｏ）、第１の区分開閉器の制御装置は、負荷側の区間において、単独運転が行われていないと判定する（ステップＳ２６）。

【0045】

なお、第１の区分開閉器の制御装置による単独運転の有無に関する判定結果は、制御装置２０Ａ間で共有される。

【0046】

第１の区分開閉器が開放している状態において、第１の区分開閉器の負荷側において、電圧が観測される場合には、第１の区分開閉器の負荷側の配電線２が分散電源６の電力によって充電されていることを意味する。従って、図７のフローに従って、第１の区分開閉器の負荷側の電圧を、第１の区分開閉器の制御装置が監視することにより、第１の区分開閉器の負荷側の区間における単独運転の有無を検出することができる。

【0047】

なお、図７の制御フローには、中央装置４０による動作が含まれていない。即ち、図７の制御フローは、中央装置４０との間の情報の授受は不要であり、第１の区分開閉器の制御装置の動作によって完結される。このため、実施の形態２に係る単独運転監視システム１Ａによれば、事故発生後、速やかに単独運転の有無を検出することが可能となる。

【0048】

また、実施の形態２に係る単独運転監視システム１Ａを構成する各々の制御装置２０Ａは、事故遮断機能を有しているので、事故地点の早期発見が可能である。これにより、実施の形態１と比べて、単独運転の検出制御を速やかに行うことができるので、単独運転の早期検出が可能となる。

【0049】

また、事故によって遮断器３及び区分開閉器４が開放されると、その後に中央装置４０の制御によって、再閉路の動作が行われる。従来から、再閉路時に単独運転の監視を行う技術は存在するが、実施の形態２に係る単独運転監視システム１Ａは、再閉路の制御が行われる前に、単独運転の検出を行うものである。即ち、実施の形態２に係る単独運転監視システム１Ａは、再閉路の制御に合わせて単独運転の検出を行う技術とは、一線を画するものである。

【0050】

以上説明したように、実施の形態２に係る単独運転監視システムは、配電線を複数の区間に区分する複数の区分開閉器と、複数の区間の少なくとも１つに接続された１又は複数の分散電源とを含む配電系統に適用される。単独運転監視システムを構成する複数の制御装置は、各々が複数の区分開閉器のうちの対応する１つに接続され、各々が配電系統における分散電源の単独運転を監視する。配電系統に事故が生じた場合、事故地点に最も近い変電所側に位置する区分開閉器である第１の区分開閉器の動作を制御する制御装置は、第１の区分開閉器の負荷側の電圧を監視し、その監視結果に基づいて、第１の区分開閉器の負荷側の区間における分散電源の単独運転の有無を判定する。これにより、能動的方式を併用せずに、受動的方式のみを使用して、配電系統の単独運転を検出することが可能となる。

【0051】

実施の形態３．
図８は、実施の形態３に係る単独運転監視システムを含む配電系統を模式的に示す図である。図８に示す配電系統１００の構成要素は、図５に示すものと同一又は同等である。なお、同一又は同等の構成部には同一の符号を付して示し、重複する説明は省略する。

【0052】

また、図８では、図５に示す構成と比較すると、複数の制御装置２０Ａ同士の間、及び中央装置４０と複数の制御装置２０Ａとの間が、通信路４２によって接続されている。図８において、中央装置４０及び複数の制御装置２０Ａは、実施の形態３に係る単独運転監視システム１Ｂを構成する。

【0053】

図８において、通信路４２は、光ファイバケーブル、メタルケーブルなどを用いた有線通信路として構築することができる。また、通信路４２は、電力線搬送又は無線通信を利用する無線通信路として構築してもよい。また、通信路４２の接続形態は任意であり、スター型、リング型、ダブルリング型、メッシュ型、カスケード型、バス型を含む任意の接続形態で接続されていてもよい。

【0054】

次に、実施の形態３に係る単独運転監視システム１Ｂの動作について説明する。図９は、実施の形態３の制御装置による単独運転検出の動作フローを示すフローチャートである。動作の前提として、配電系統１００に事故が発生したことが想定されている（ステップＳ３１）。配電系統１００に事故が発生すると、遮断器３は開放される。

【0055】

各々の制御装置２０Ａは、遮断器３の動作情報を中央装置４０から受領する（ステップＳ３２）。これにより、制御装置２０Ａは、遮断器３が動作した情報を早期に入手することができる。

【0056】

図９において、ステップＳ１２～Ｓ１６の動作は、実施の形態１と同様であり、重複する説明は省略する。

【0057】

区分開閉器４の両側、即ち変電所側及び負荷側における少なくとも一方の電圧が観測される場合には、当該電圧が観測される側の配電線２が分散電源６の電力によって充電されていることを意味する。従って、図９のフローに従って、配電線２の両側の電圧を個々の制御装置２０Ａが監視することにより、配電線２の全区間における単独運転の有無を検出することができる。

【0058】

なお、図９のステップＳ１２～Ｓ１６の制御フローには、中央装置４０による動作が含まれていない。即ち、図９のステップＳ１２～Ｓ１６の制御フローは、中央装置４０との間の情報の授受は不要であり、制御装置２０Ａの個々の動作によって完結される。このため、実施の形態３に係る単独運転監視システム１Ｂによれば、事故発生後、速やかに単独運転の有無を検出することが可能となる。

【0059】

また、実施の形態３に係る単独運転監視システム１Ｂによれば、遮断器３の動作情報を中央装置４０から直接受領するので、事故の発生を速やかに把握することができる。これにより、実施の形態１と比べて、単独運転の検出制御を速やかに行うことができるので、単独運転の早期検出が可能となる。

【0060】

また、事故によって遮断器３及び区分開閉器４が開放されると、その後に中央装置４０の制御によって、再閉路の動作が行われる。従来から、再閉路時に単独運転の監視を行う技術は存在するが、実施の形態３に係る単独運転監視システム１Ｂは、再閉路の制御が行われる前に、単独運転の検出を行うものである。即ち、実施の形態３に係る単独運転監視システム１Ｂは、再閉路の制御に合わせて単独運転の検出を行う技術とは、一線を画するものである。

【0061】

以上説明したように、実施の形態３に係る単独運転監視システムは、配電線を複数の区間に区分する複数の区分開閉器と、複数の区間の少なくとも１つに接続された１又は複数の分散電源とを含む配電系統に適用される。複数の制御装置及び複数の制御装置と通信路で接続される中央装置は、単独運転監視システムを構成する。複数の制御装置は、各々が複数の区分開閉器のうちの対応する１つに接続され、各々が配電系統における分散電源の単独運転を監視する。各々の制御装置は、遮断器の動作情報を中央装置から受領すると共に、各々の区分開閉器における変電所側及び負荷側の配電線の電圧を監視し、その監視結果に基づいて分散電源が単独運転しているか否かを判定する。これにより、能動的方式を併用せずに、受動的方式のみを使用して、配電系統の単独運転を検出することが可能となる。

【0062】

実施の形態４．
実施の形態１～３では、分散電源の単独運転の有無を検出する制御手法について説明した。実施の形態４では、単独運転の検出後に単独運転を解消する制御手法について説明する。なお、実施の形態４に係る制御手法は、実施の形態１と同様に、各々の制御装置２０の個々の動作によって単独運転の解消を図るものである。

【0063】

図１０は、実施の形態４の制御装置による単独運転解消の制御手法の説明に供する図である。図１０では、個々の区分開閉器４、分散電源６及び負荷８を識別するため、区分開閉器４については添字ａ，ｂ，ｃを付し、分散電源６及び負荷８については添字ａ，ｂを付して示している。

【0064】

図１０の上段部には、破線の枠Ａ１で示される区間において、単独運転が継続していることが示されている。前述したように、負荷の電力需要量と分散電源による電力供給量とがバランスしてしまうと、単独運転検出機能がうまく働かず、単独運転が継続してしまうおそれがある。この平衡状態を解消するには、電力需要量と電力供給量との間のバランスを崩せばよい。そのため、区分開閉器４において、電流潮流の大きさである潮流量が閾値以上である場合には、当該区分開閉器４を開放する。図１０の中段部に示す例では、区分開閉器４ａ，４ｂ，４ｃ共に、閾値以上の潮流量があり、区分開閉器４ａ，４ｂ，４ｃが開状態に制御されている。

【0065】

現実的には、閾値以上の潮流量が観測される区分開閉器４を開放することにより、単独運転が解消されると考えられる。その一方で、偶然的に単独運転が解消されないことも考慮しておく必要がある。図１０の中段部に示す例では、単独運転が継続している区間の区分開閉器４ａ，４ｂ，４ｃを開放したのにも関わらず、破線の枠Ａ２で示される区分開閉器４ａ，４ｂの区間において、単独運転が継続していることが示されている。

【0066】

枠Ａ２で示される区間においては、区分開閉器４ａの負荷側、及び区分開閉器４ｂの変電所側において電圧が観測される。これらの区分開閉器４ａ，４ｂのうち、変電所側及び負荷側のうちの少なくとも片側の電圧が観測される区分開閉器４ｂを投入する。このときの状態が、図１０の下段部に示されている。区分開閉器４ｂの投入によって、負荷の接続状態が変わるので、平衡状態を確実に崩すことができる。これにより、単独運転を確実に解消することができる。

【0067】

上述した制御フローを図１１及び図１２に示している。図１１は、実施の形態４の制御装置による単独運転解消の第１の制御フローを示すフローチャートである。図１２は、実施の形態４の制御装置による単独運転解消の第２の制御フローを示すフローチャートである。

【0068】

まず、図１１のフローチャートについて説明する。図１１のフローチャートは、個々の制御装置２０によって実施される。

【0069】

図１１の制御フローは、単独運転を検知することから開始される（ステップＳ４１）。ステップＳ４１の処理は、図４、図７又は図９のフローチャートの全体に対応しており、これらのうちの何れかの処理が用いられる。次に、制御装置２０は、区分開閉器４における両側の電力潮流を監視する（ステップＳ４２）。制御装置２０は、電力潮流の大きさである潮流量を閾値と比較する（ステップＳ４３）。潮流量が閾値以上である場合（ステップＳ４４，Ｙｅｓ）、制御装置２０は、区分開閉器４を開放して開状態に制御する（ステップＳ４５）。一方、潮流量が閾値未満である場合（ステップＳ４４，Ｎｏ）、図１１の制御フローを終了する。

【0070】

次に、図１２のフローチャートについて説明する。図１２のフローチャート処理も個々の制御装置２０によって実施される。なお、ステップＳ４１～Ｓ４５までの処理については、図１１と同じであり、重複する内容の説明は省略する。

【0071】

ステップＳ４５における処理の後、即ち区分開閉器４が開状態とされた後、規定時間の経過を判断する（ステップＳ４６）。規定時間が経過していなければ（ステップＳ４６，Ｎｏ）、規定時間の経過まで待機する。規定時間が経過していれば（ステップＳ４６，Ｙｅｓ）、ステップＳ４７に進む。

【0072】

ステップＳ４７において、区分開閉器４の変電所側及び負荷側のうちで少なくとも片側の電圧が観測された場合（ステップＳ４７，Ｙｅｓ）、制御装置２０は、当該電圧が観測された区分開閉器４を投入して閉状態に制御する（ステップＳ４８）。一方、当該電圧が観測されない場合（ステップＳ４７，Ｎｏ）、図１２の制御フローを終了する。

【0073】

なお、図１１及び図１２のフローチャートにおいて、ステップＳ４２の処理は、監視部２０１によって実施される。また、ステップＳ４４，Ｓ４６，Ｓ４７における判定処理は、判定部２０２によって実施される。また、ステップＳ４５，Ｓ４８の処理は、制御部２０３によって実施される。

【0074】

なお、図１１及び図１２のステップＳ４３では、潮流量と閾値とが等しいときを“Ｙｅｓ”と判定しているが、“Ｎｏ”と判定してもよい。即ち、潮流量と閾値とが等しいときを“Ｙｅｓ”又は“Ｎｏ”の何れで判定してもよい。

【0075】

図１１及び図１２の制御フローには、中央装置４０による動作が含まれていない。即ち、図１１及び図１２の制御フローは、中央装置４０との間の情報の授受は不要であり、制御装置２０の個々の動作によって完結される。このため、実施の形態４に係る制御手法を用いれば、単独運転の検出後、速やかに単独運転の解消を図ることが可能となる。

【0076】

以上説明したように、実施の形態４に係る単独運転監視装置は、区分開閉器が閉状態である場合において、分散電源の単独運転が検出された場合、区分開閉器における両側の電力潮流を監視し、電力潮流の大きさである潮流量が閾値以上であると判定された場合、閉状態に制御されている区分開閉器を開状態に制御する。閾値以上の潮流量が観測される区分開閉器を開放することにより、電力需要量と電力供給量との間のバランスを崩すことができる。これにより、単独運転監視装置に具備される受動的方式による単独運転検出機能を有効に働かせることができ、単独運転の速やかな解消を図ることができる。

【0077】

また、実施の形態４に係る単独運転監視装置は、閉状態から開状態に制御された区分開閉器において、規定時間の経過後に少なくとも片側の電圧が観測された場合、開状態に制御されている区分開閉器を閉状態に制御するようにしてもよい。この制御によれば、偶然的に単独運転が解消されない場合であっても、電力需要量と電力供給量との間のバランスを崩すことができる。これにより、単独運転を確実に解消することができる。

【0078】

また、実施の形態４に係る単独運転監視方法は、実施の形態１に係る単独運転監視方法における第２ステップによって分散電源の単独運転が検出された場合、以下の第３及び第４ステップによる処理が含まれていてもよい。第３ステップでは、閉状態である区分開閉器における両側の電力潮流が監視される。第４ステップでは、第３ステップによって電力潮流の大きさである潮流量が閾値以上であると判定された場合、閉状態に制御されている区分開閉器が開状態に制御される。この制御により、電力需要量と電力供給量との間のバランスを崩すことができる。これにより、単独運転監視装置に具備される受動的方式による単独運転検出機能を有効に働かせることができ、単独運転の速やかな解消を図ることができる。

【0079】

また、実施の形態４に係る単独運転監視方法は、更に、閉状態から開状態に制御された区分開閉器において、規定時間の経過後に少なくとも片変電所側の電圧が観測された場合、当該区分開閉器を閉状態に制御する第５ステップが含まれていてもよい。この制御により、偶然的に単独運転が解消されない場合であっても、電力需要量と電力供給量との間のバランスを崩すことができる。これにより、単独運転を確実に解消することができる。

【0080】

実施の形態５．
次に、単独運転の検出後に単独運転を解消する実施の形態５の制御手法について説明する。なお、実施の形態５の制御手法は、各々の制御装置２０と中央装置４０とが連係して単独運転の解消を図るものである。

【0081】

図１３は、実施の形態５の制御装置による単独運転解消の制御フローを示すフローチャートである。図１４は、実施の形態５の中央装置による単独運転解消の制御フローを示すフローチャートである。

【0082】

まず、図１３のフローチャートについて説明する。図１３のフローチャート処理は、個々の制御装置２０によって実施される。なお、ステップＳ４１～Ｓ４６までの処理については、図１２と同じであり、重複する内容の説明は省略する。

【0083】

ステップＳ４６における処理の後、即ち区分開閉器４が開状態とされた後、規定時間が経過した場合、ステップＳ５１に進む。ステップＳ５１では、区分開閉器４の変電所側及び負荷側のうちで少なくとも片側の電圧が観測された場合（ステップＳ５１，Ｙｅｓ）、制御装置２０は、その旨の情報である電圧観測情報を中央装置４０へ通知する（ステップＳ５２）。一方、変電所側及び負荷側のうちの何れの電圧も観測されない場合（ステップＳ５１，Ｎｏ）、図１３の制御フローを終了する。

【0084】

図１４のフローチャートに進み、中央装置４０は制御装置２０から電圧観測情報を受領する（ステップＳ６１）。中央装置４０は、制御装置２０から通知された電圧観測情報に基づいて、投入する区分開閉器４を選定する（ステップＳ６２）。中央装置４０は、ステップＳ６２で選定された区分開閉器４に対する投入指令を対応する制御装置２０に送信する（ステップＳ６３）。中央装置４０は、投入指令を送信した制御装置２０との間の通信で配電線２の充電状態を確認する（ステップＳ６４）。配電線２の充電状態が継続している場合（ステップＳ６５，Ｙｅｓ）、単独運転は解消されていないとして、ステップＳ６２からの処理を繰り返す。一方、配電線２の充電状態が継続していない場合（ステップＳ６５，Ｎｏ）、図１４の制御フローを終了する。

【0085】

なお、図１４のステップＳ６４では、制御装置２０との間で通信を行って、配電線２の充電状態を確認しているが、制御装置２０から規定時間内に応答がない場合には、単独運転が解消していると判断してもよい。

【0086】

実施の形態５に係る単独運転監視システムにおいて、中央装置４０は、１又は複数の制御装置２０から通知された電圧観測情報に基づいて投入する区分開閉器４を選定する。また、一般的に、中央装置４０の演算能力は、制御装置２０の演算能力よりも優れている。従って、各々の制御装置２０が個々に区分開閉器４を投入する実施の形態４と比べて、単独運転の解消により適した区分開閉器４の選定が可能となる。

【0087】

以上説明したように、実施の形態５に係る単独運転監視システムは、区分開閉器が閉状態である場合において、分散電源の単独運転が検出された場合、各々の制御装置は、区分開閉器における両側の電力潮流を監視し、電力潮流の大きさである潮流量が閾値以上であると判定された場合、対応する区分開閉器を開状態に制御する。閾値以上の潮流量が観測される区分開閉器を開放することにより、電力需要量と電力供給量との間のバランスを崩すことができる。これにより、単独運転監視装置に具備される受動的方式による単独運転検出機能を有効に働かせることができ、単独運転の速やかな解消を図ることができる。

【0088】

また、実施の形態５に係る単独運転監視システムは、閉状態から開状態に制御された区分開閉器において、規定時間の経過後に、少なくとも片側の電圧が観測された場合、制御部は、電圧観測情報を中央装置へ通知する。中央装置は、制御装置から通知された電圧観測情報に基づいて投入する区分開閉器を選定する。また、中央装置は、選定した区分開閉器に対する投入指令を対応する制御装置に送信すると共に、投入指令を送信した制御装置との間の通信で配電線の充電状態を確認する。更に中央装置は、配電線の充電状態が継続している場合には、投入する区分開閉器を選定する処理を繰り返す。これらの制御によれば、偶然的に単独運転が解消されない場合であっても、電力需要量と電力供給量との間のバランスを崩すことができる。これにより、単独運転を確実に解消することができる。

【0089】

以上の実施の形態に示した構成は、一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、実施の形態同士を組み合わせることも可能であるし、要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

【符号の説明】

【0090】

１Ａ，１Ｂ 単独運転監視システム、２ 配電線、３ 遮断器、４，４ａ，４ｂ，４ｃ 区分開閉器、６，６ａ，６ｂ 分散電源、８，８ａ，８ｂ 負荷、１２ 母線、１４ 継電器、１５，４１，４２ 通信路、１６，２２ａ，２２ｂ 電流検出器、１８ 零相変圧器、２０，２０Ａ 制御装置、２４ａ，２４ｂ 制御用変圧器、４０ 中央装置、１００ 配電系統、２０１ 監視部、２０２ 判定部、２０３ 制御部、２０４ 通信部、３００ プロセッサ、３０２ メモリ、３０４ インタフェース。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】