JP2008236992A - 電力系統の安定化システムおよび送電線保護リレー装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 予備の供給ルートがある電力系統の場合に、大掛かりな装置を用いずとも、高速に予備回線を投入することにより、ルート断となる回線に代わって連係を維持し、負荷遮断等を発生させずに安定化を図る装置を提供する。
【解決手段】 １つ以上の特定の回線の遮断器に対する遮断指令条件を入力する入力部と、前記特定の回線のルート断を判定するルート断判定部と、前記ルート断と判定した場合に別の1つ以上の特定の回線の遮断器に投入指令を出す投入指令出力部と、を具備することを特徴とする電力系統の安定化システム
【選択図】図２

Description

本発明は、電力系統において並行2回線系統などで2回線とも遮断されるような事故発生時に、高速に予備回線を投入して、電力供給を続けることにより、安定度維持を図る電力系統の安定化装置に関する。

近年、電力は、人々の生活に欠くことのできないものとなっており、ひとたび停電が発生すると、その社会への影響は大きい。このため、電力の安定供給を図るため、送電ルートの増強や、各種安定度維持対策が施されてきた。しかしながら、電力系統において、図1に示すごとく、遮断器の遮断容量の制約等により環状系統に構成できず、一部の遮断器（図１では遮断器９)を常時開（予備ルート用）として運用している系統が存在する。このような系統において、連係送電線（図１の３）が２回線とも切れた（以下、ルート断）場合、電力の安定供給が保てなくなる。

この対策として、例えば特許文献１に示す方法は、２回線送電線事故が発生した場合でも、極力連係を維持し、高速度再閉路を実施して安定度を維持する方法が示されている。また、連係線が遮断されて分離系統が発生した場合には、分離系統の負荷と発電力の関係から負荷遮断あるいは電源制限（発電機遮断）を実施して、安定度を維持する方法が、特許文献２〜４に示されている。
特開平３−１５００１８号公報 特開平１１−２３４９０５号公報 特開平１１−２１５７１０号公報 特開平２−２６６８３１号公報

しかしながら、上述した特許文献１から４に示す方法は、予備の供給ルートがある場合に、最適な安定化手法とならない場合がある。特許文献１の方法では、２回線送電線事故時に再閉路条件が成立しなかった場合には、２回線遮断（ルート断）となり、連係が断たれてしまう。また、特許文献２〜４は、連係が断たれた後の、各分離系統内の安定化制御方法に関するものであり、安定度を維持するため、負荷遮断等が発生し、少なからず停電が生じる可能性が大きい。本発明の目的は、予備の供給ルートがある電力系統の場合に、大掛かりな装置を用いずとも、高速に予備回線を投入することにより、ルート断となる回線に代わって連係を維持し、負荷遮断等を発生させずに安定化を図る装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、１つ以上の特定の回線の遮断器に対する遮断指令条件を入力する入力部と、前記特定の回線のルート断を判定するルート断判定部と、前記ルート断と判定した場合に別の1つ以上の特定の回線の遮断器に投入指令を出す投入指令出力部と、を具備することを特徴とする電力系統の安定化システムである。

請求項２に係る発明は、遮断器に対する遮断指令に代わり、送電線保護リレー装置の最終遮断条件を入力条件として用い、ルート断判定を行うものである。また、請求項３に係る発明は、送電線保護リレー装置の事故相検出条件を用い、ルート断判定を行うものである。

本発明の安定化システムによれば、連係送電線２回線に亘る事故が発生し、送電線保護リレー装置により２回線とも遮断されて連係が断たれてしまう場合でも、遮断器への遮断指令、または保護リレー装置の最終遮断条件ないし事故検出条件により、連係送電線の遮断器開極が完了する前に高速にルート断判定を行い、予備回線に投入指令を与えるため、ルート断による負荷遮断等が発生しないようにすることができる。また、予備回線で高速に連係が保たれるため、電力系統の安定度も維持することができる。

以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

図１は本発明の概念を示す図である。図1において、３、４、５は送電線ルートを表している。ここでは、各並行2回線送電線とする。１A、１B、１C、１D、１Eは、変電所または開閉所であり、１Aには負荷７が接続されている。８および９は遮断器であり、８は常時閉、９は常時開で運用されている。９を開放運用する理由としては、事故波及の拡大を防止するためや、送電線６の事故時に事故電流が遮断器９の遮断容量を上回ってしまう場合の対策などのためである。

常時の負荷７への電力供給は、発電所２Bより１C、送電線５を経由して供給するルートと、発電所２Aより１B、送電線３、５を経由して供給するルートがある。ここで、送電線３に２回線に亘る事故１０が発生し、２回線遮断（遮断器８が２回線とも開）すると、２Aから負荷７への電源供給ルートが断たれてしまう。そのまま放置すると、２Aは、図示していないが接続している他の負荷などを考慮しても、電源過剰となり、電制（発電機遮断）が必要となり、一方負荷７は電源不足となり一部負荷遮断が必要となるなど、系統の安定度が保てなくなる可能性がある。このときに、本安定化システムにより、高速に遮断器９を投入することにより、２Aより１B、送電線６を介して、負荷７に電源供給するルートが確保できるため、電制や負荷遮断が不要となり、安定度も維持できる。

図２は本発明の第１の実施形態を説明する図であり、変電所１Bを中心に詳細を示したものである。図1で説明済みのものは、同じ符号を付して説明を省略する。図2は、送電線を2回線で示した関係上、遮断器８、９に対応して、1号線側が８１、９１、2号線側が８２、９２と付してある。１１B１、１１B２は、変電所１B側送電線３の保護リレー装置であり、１１C１、１１C２は変電所１C側送電線３の保護リレー装置である。また、１１B３、１１B４は変電所１B側送電線６の保護リレー装置である。１２B１、１２B２は、送電線保護リレー装置１１B１、１１B２より、遮断器８１、８２に出力される遮断指令条件である。この条件は、送電線保護リレー装置の動作によるものの他に、他の保護リレー装置（例えば母線保護リレー装置）や制御装置による遮断指令の条件を含んでいても良い。また、１２B１、12B２の遮断指令条件に当該回線の停止条件（遮断器３相開または送電線断路器開）をORで含めて受け渡すことにすれば、１回線停止状態における残り回線の事故でルート断となる場合も本発明の対象とすることができる。

図3は安定化システム２０のルート断判定の一例を示した図である。送電線保護リレー装置１１B１および１１B２から遮断器の遮断指令と回線停止条件の論理和（OR）をとった１３の出力を安定化システム２０に取込む。ここで２０の入力部は省略している。また、遮断指令等の条件は、必ずしも送電線保護リレー装置から取込むことに限定する必要は無く、その他の保護リレー装置、制御装置など遮断指令のルートにある装置から取込めば良い。次に、ルート断判定部２２の判定方法について説明する。この場合は、2回線合計で２相以上残っていないとルート断と判定する場合で示す。１１B１と１１B２から入力した条件のうち、同名相の条件について、論理積（AND）をとる。このAND条件１４の出力は、該当相が2回線とも遮断されることを意味する。従って、１４の出力を異なる相で組み合わせてANDをとった１５の出力が成立する場合、2回線合計で１相以下しか残らないことを意味する。よって、１５の出力を集めたOR１６の出力が成立するとき、ルート断となることを意味する。よって、ルート断判定が成立して１６の出力が得られた場合、予備回線である遮断器９１と９２に投入指令を出力する。なお、投入指令は送電線保護リレー装置１１B３および１１B４経由で遮断器に出力する例で示しているが、安定化システム２０から遮断器へ直接渡しても良い。また、ルート断判定は送電線保護リレー装置の再閉路条件が、2回線合計で2相以上残っている場合に対応した方法で説明しているが、2回線3相残りを再閉路条件としている場合は、それに対応し、安定化システムのルート断判定条件は、３つのAND１４の条件のうち、ひとつでも成立した場合にルート断判定とする。

以上の手順により、連係線遮断器に遮断指令が出力された段階で、ルート断判定を行い、ルート断となる場合に高速に予備回線に投入指令を与え、安定化を図ることが可能となる。

本発明の第2の実施形態を図４に示す。第1の実施形態と同一要素については、同じ番号を付し、詳細の説明は省略する。図4において、送電線保護リレー装置１１B１、１１B２から取り出す条件として、遮断指令に代わり、最終遮断判定条件とする。最終遮断判定条件は、送電線保護リレー装置内にて隣回線および対向端子の条件を確認して、再閉路条件が成立するか判定した結果であり、この条件を安定かシステム２０で取込んでAND１４の条件で判定することにより、確実にルート断判定が可能である。またルート断判定のロジックがよりシンプルになる。

図５は本発明の第３の実施形態を示す図である。第１の実施形態における送電線保護リレー装置１１B１、１１B２の遮断指令条件に代わり、送電線保護リレー装置の保護区間内事故検出条件を用い、各相別に取込んだものである。第１の実施形態の遮断指令条件と比べると、遮断指令を出力する前段階の条件を用いているため、その分安定化システムの出力を早める効果が期待できる。

本発明の第４の実施形態の特徴としては、第１〜第３の実施形態において、安定化システムから出力する投入指令の条件に、同期並列機能を加えたにある。投入する回線について、母線電圧と線路電圧を入力し、母線電圧と線路電圧の位相差が一定値以内に留まっているなどの一般的な同期投入リレーの条件を加え、同期が取れていることを投入条件にAND条件として加えたものである。

本発明の第５の実施形態を図６に示す。送電線保護リレー装置として、マイクロプロセッサを用いたディジタルリレーが一般的となってきており、その演算能力を利用して、安定化システムの機能を、送電線保護リレー装置１１B３および１１B４内に取込んだ構成である。機能としては、実施例１〜４と代わるところはない。この方法であると、装置の追加なしで、容易に安定化システム機能の追加、設置が可能となる。

本発明の第６の実施形態を図７に示す。図７において、遮断器１７は母線連絡または母線区分の遮断器であり、常時開で運用されている。また他の実施例と違う点は、遮断器９１と９２は常時閉で運用されていることにある。安定化システムはルート断が発生すると判定すると、遮断器１７に対して挿入指令を出力する。これにより、送電線６を介して連係が確保され、安定化を図ることができる。

他の実施例としては、投入指令を与える遮断器が遠方にある場合、例えば、図１において、遮断器９は閉で運用されているが、送電線６の変電所１A側の遮断器が開で運用されているケース。変電所１Bに設置した安定化システムが送電線３のルート断判定をして、送電線６の１A側の遮断器に投入指令を与えるため、伝送系を介して投入指令を１A側の遮断器に与える方法が考えられる。

その他、ルート断判定を省略、または切換によりバイパスする回路を設けておき、連係送電線３に事故が発生した場合は、ルート断の可能性有無に係わらず、すぐに予備ルートである送電線６の遮断器９を投入する方法もある。このことにより、少しでも早く投入し、連係を確保することを優先することができる。

本発明の概念を示す図 本発明の第１の実施形態を表した図 第１の実施形態のルート断判定の詳細例を示した図 第２の実施形態を示した図 第３の実施形態を示した図 第５の実施形態を示した図 第６の実施形態を示した図

符号の説明

１A、１B、１C、１D、１E 変電所／開閉所
２A、２B 発電所
３ 連係送電線
４、５、６ 送電線
７ 負荷
８、９ 遮断器
１０ 事故
１１B１、１１B２ 送電線保護リレー装置
１１C１、１１C2 送電線保護リレー装置
１１B３、１１B４ 送電線保護リレー装置
２０ 安定化システム
２１ 入力部
２２ ルート断判定部
２３ 投入指令出力部
１３、１６ 論理和（OR）
１４、１５ 論理積（AND）
１７ 母線連絡または母線区分遮断器
８１、８２、９１、９２ 送電線遮断器

Claims (9)

1. １つ以上の特定の回線の遮断器に対する遮断指令条件を入力する入力部と、前記特定の回線による供給ルート断（以下ルート断と称す。）を判定するルート断判定部と、前記ルート断と判定した場合に別の1つ以上の特定の回線の遮断器に投入指令を出す投入指令出力部と、を具備することを特徴とする電力系統の安定化システム。
2. １つ以上の特定の回線の送電線保護リレー装置の最終遮断判定条件を入力する入力部と、前記特定の回線のルート断を判定するルート断判定部と、前記ルート断と判定した場合に別の1つ以上の特定の回線の遮断器に投入指令を出す投入指令出力部と、を具備することを特徴とする電力系統の安定化システム。
3. １つ以上の特定の回線の送電線保護リレー装置の事故検出条件を入力する入力部と、前記特定の回線のルート断を判定するルート断判定部と、前記ルート断と判定した場合に別の1つ以上の特定の回線の遮断器に投入指令を出す投入指令出力部と、を具備することを特徴とする電力系統の安定化システム。
4. 請求項１乃至３に記載の電力系統の安定化システムにおいて、前記１つ以上の特定の回線の停止条件をルート断判定条件に追加したことを特徴とする、電力系統の安定化システム。
5. 請求項１乃至４に記載の電力系統の安定化システムにおいて、前記投入する別の１つ以上の特定回線の遮断器に同期並列機能を付加したことを特徴とする、電力系統の安定化システム。
6. 請求項１乃至５に記載の電力系統の安定化システムを装置内に収納したことを特徴とする、送電線保護リレー装置。
7. 請求項１乃至６に記載の電力系統の安定化システムにおいて、投入する別の１つ以上の特定の回線の遮断器を、母線連絡または母線区分の遮断器とすることを特徴とする電力系統の安定化システム。
8. 請求項１乃至７に記載の電力系統の安定化システムにおいて、前記投入指令を、通信回線を介して遠方の遮断器に与えることを特徴とする、電力系統の安定化システム。
9. 請求項１乃至８に記載の電力系統の安定化システムにおいて、前記ルート断判定部を省略またはバイパスする回路を設けたことを特徴とする、電力系統の安定化システム。

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