JP2009065796A - 架空送電線の電流容量動的決定装置、これに用いるコンピュータプログラム及び架空送電線の電流容量動的決定方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】
情報処理部が、(1)架空送電線が設置されている送電線ルート上の複数の気象観測点における気温、風速及び日射量を含む気象条件データを入力し、(2)気温、風速及び日射量を含む気象条件の値を変数として架空送電線の電流容量を算出する計算式に個々の気象観測点毎に入力された気象条件データの値を当てはめて当該個々の気象観測点毎に電流容量を算出し(3)算出した個々の気象観測点毎の電流容量のうちの最小値を架空送電線の電流容量として出力する。
【選択図】図6
Description
本発明の第1の実施の形態を図1ないし図7に基づいて説明する。
1.自動給電システム
図1は、全体のシステム構成を示すブロック図である。図1に示すシステムは、電力事業者の給電指令所に設置される自動給電システム11である。自動給電システム11は、各種の発電所201及び変電所202等に設置されている電力関連設備を制御したり、それらの発電所201及び変電所202に必要な情報を提供したりするためのシステムである。
2.電力設備
図1に示す一例では、発電所201として、水力発電所201a、火力発電所201b、原子力発電所201c及び揚水式水力発電所201dが示されている。揚水式水力発電所201dでは、夜間などの電力消費の少ない時間帯に、原子力発電所201cや大規模な火力発電所201bから余剰電力の供給を受けて下部貯水池(下池)から上部貯水池(上池)へ水をくみ上げておき、水力発電の原理でピーク時に発電するシステムを採用している。
3.架空送電線の電流容量の動的決定
架空送電線として用いられる送電線203は、送電電流による発熱により、電線の弛度増加と機械的強度の低下とを来たす。そこで、送電線203に流すことができる電流容量を規定し、その電流容量を超えた電流を流さないようにする必要がある。本実施の形態の自動給電システム11では、そのような電流容量を動的に決定している。以下、架空送電線の電流容量の動的決定手法について説明する。
(1)概要
本実施の形態では、自動給電システム11が有している電子計算機101が、そのコンピュータ機能を用いたデータ処理によって架空送電線の電流容量を動的に決定している。このようなデータ処理は、一例として、電子計算機101の情報処理部が、それらの機器にインストールされているコンピュータプログラムに従ったプロセスを実行することによってなされる。このプロセスは、概略的には、電子計算機101が、
・架空送電線である送電線203が設置されている送電線ルート(図4参照)上の複数の気象観測点a、b、c、…(図4参照)における気温、風速及び日射量を含む気象条件データを電子計算機101又はリアルタイムサーバ103の情報処理部が有しているデータ入力部(図示せず)から入力する第1のステップ
・気温、風速及び日射量を含む気象条件の値を変数として架空送電線の電流容量を算出する計算式に個々の気象観測点毎に入力された気象条件データの値を当てはめて当該個々の気象観測点毎に電流容量を算出する第2のステップ
・算出した個々の気象観測点毎の電流容量のうちの最小値を送電線203の電流容量として情報処理部が有するデータ出力部から出力する第3のステップ
という三つのステップの機能を実行することによって遂行される。以下、第1のステップから第3のステップについて説明する。
(2)第1のステップ
第1のステップで用いられる気象条件データは、本実施の形態では、現実に観測された気象観測データに基づき生成されたデータではなく、気象協会から入手可能な気象観測データに基づき推計するデータである。
a=D+s(A−D)/(r+s) ………(102)
ここで、送電線ルート上の気象観測点aでの現実の観測値をtaとすれば、補正値daは、
da=ta−a ………(103)
となり、a点の推計値paは(104)式で表わされる。
ここで、気温、風速及び日射量についてそれぞれ考察する。
(3)第2のステップ
図6に示すように、電子計算機101は、ステップS101に続く処理として、送電線203の電流容量を算出する処理を実行する(ステップS102)。つまり、電子計算機101は、ステップS101で推計した気象条件データを計算式に当てはめ、送電線ルート上の各気象観測点a、b、c、…での送電線203の電流容量を算出する。この場合の計算式は次の通りである。
但し、I2Rac:電流による発熱(W/cm)
I:通電電流(A)
Rac:使用温度における交流抵抗(Ω/km)
qs :日射からの吸熱(W/cm)
qr :放射による熱放散(W/cm)
qc :対流による熱放散(W/cm)
ここで、(1)式の左辺は、風の有無にかかわらず、以下による。
但し、β:交直抵抗比
β1 :表皮効果係数
β2 :鉄損係数
Rdc:使用温度における直流抵抗(Ω/km)
Rdc=Rdc(20){1+α(ta −20)}
Rdc(20):周囲温度20℃での直流電気抵抗(Ω/km)
α:定質量抵抗温度係数(/℃)
ta :周囲温度(℃)
qs =Ws Dη1 ………(3)
但し、Ws :日射量(W/cm−2 )
D:電線の外径(cm)
η1 :吸収率0.9
ここで、有風時には(4)式の関係が成り立つ。
但し、hr :放射による熱放散係数
η2 :放射率0.9
hw :風の強制対流による熱放散係数
tc :電線温度(℃)
IβRdc×10−5+Ws Dη1 =πD(hrη2+hw)(tc−ta)………(5)
ここで、吸収率と放射率とは等しいものとすると、η=η1=η2より、
hc:無風時における空気層への熱伝導率及び自然対流による熱放散係数
とすると、以下のように表すことができる。
(1)有風時
θ=tc−ta
ここで、hr は、Stefan-Boltzmanの法則から(13)式で求められる。
Pr:プラントル数
g:重力加速度9.807m/s2
A2,m2 :レイリー数(Gr・Pr)によって定まる定数
ここで、レイノルズ数と電線表面粗度とによって決まる定数については表1、レイリー数によって定まる定数については表2を参照のこと。
(4)第3のステップ
図6に示すように、電子計算機101は、ステップS102に続く処理として、送電線ルート上の個々の気象観測点a、b、c、…で求めた送電線203の電流容量の値のうち、最小値を送電線203の電流容量としてデータ出力部から出力する。こうして、上記第1のステップから第3のステップまでの三つのステップが実行される。
本発明の第2の実施の形態を図8に基づいて説明する。なお、第1の実施の形態と同一部分は同一符号で示し説明も省略する。
6時:16℃
7時:17℃
8時:18℃
を得、9時から12時までの3時間の温度差である3℃を1時間分割して、
9時:19℃
10時:20℃
11時:21℃
を得、12時から15時までの3時間の温度差である3℃を1時間分割して、
12時:22℃
13時:23℃
14時:24℃
15時:25℃
を得る。これが、3時間予報値に基づく1時間等差区分値である。
7時:予報値に基づく1時間等差分割値17℃→見直し値17.7℃
8時:予報値に基づく1時間等差分割値18℃→見直し値18.3℃
を得る(小数点1以下を四捨五入)。
8時:予報値18℃→見直し値18.5℃
を得る(小数点1以下を四捨五入)。
9時:予報値に基づく1時間等差分割値19℃→見直し値20.7℃
10時:予報値に基づく1時間等差分割値20℃→見直し値21.3℃
を得る(小数点1以下を四捨五入)。また、10時過ぎには10時の実績値(ここでは21℃)が発表されるので、同様の手法で11の予報値を見直し、
10時:予報値に基づく1時間等差分割値20℃→見直し値21.5℃
を得る(小数点1以下を四捨五入)。
7時の見直し値:17.7℃
8時の見直し値:18.3℃
を得、7時の実績値が公表される7時半過ぎの時点で、
8時の見直し値:18.5℃
を得、9時の実績値が公表される9時半過ぎの時点で、
10時の見直し値:20.7℃
11時の見直し値:21.3℃
を得、10時の実績値が公表される10時半過ぎの時点で、
11時の見直し値:21.5℃
を得ることができる。
本発明の第3の実施の形態を図9に基づいて説明する。なお、第1の実施の形態と同一部分は同一符号で示し説明も省略する。
a、b、c、…:気象観測点
Claims (12)
- データを入力するためのデータ入力部とデータを出力するためのデータ出力部とを有して情報処理を実行する情報処理部と、
前記情報処理部が、架空送電線が設置されている送電線ルート上の複数の気象観測点における気温、風速及び日射量を含む気象条件データを前記データ入力部から入力する手段と、
前記情報処理部が、気温、風速及び日射量を含む気象条件の値を変数として架空送電線の電流容量を算出する計算式に前記個々の気象観測点毎に入力された気象条件データの値を当てはめて当該個々の気象観測点毎に電流容量を算出する手段と、
前記情報処理部が、前記算出した個々の気象観測点毎の電流容量のうちの最小値を前記架空送電線の電流容量として前記データ出力部から出力する手段と、
を備える架空送電線の電流容量動的決定装置。 - 前記計算式は、
・I :電流容量(A)
・D :送電線の外径(cm)
・ta :周囲温度(℃)
・tc :送電線の電線温度(℃)
・β :交直抵抗比
・Rdc:使用温度における直流抵抗(Ω/km)
・有風時のK:
・hr :放熱による熱放散係数
・θ :tc −ta
・Ws :日射量(W/cm2 )
・η :放射率
・hw :風の強制対流による熱放散係数
・無風時のK:
・hr :放熱による熱放散係数
・θ :tc −ta
・Ws :日射量(W/cm2 )
・η :放射率
・hc :無風時における空気層への熱伝導及び自然対流による熱放散係数
である請求項1記載の架空送電線の電流容量動的決定装置。 - 前記情報処理部が、前記個々の気象観測点を囲む少なくとも三箇所で観測された気象観測データに基づいて気温、風速及び日射量を含む気象条件基礎データを生成する手段と、
前記情報処理部が、前記生成した気象条件基礎データについて対応する前記気象観測点からの距離に応じた按分値で前記データ入力部から入力する気象条件データを推計する手段と、
を備える請求項1又は2記載の架空送電線の電流容量動的決定装置。 - 前記情報処理部が、前記気象観測点で実測された気温、風速及び日射量を含む気象条件データと対応する前記推計された気象条件データとの差に基づく補正値を前記個々の気象観測点毎に記憶する補正値データベースを参照し、前記推計した気象条件データの値を補正する手段を備える、請求項3記載の架空送電線の電流容量動的決定装置。
- 前記補正値データベースは、前記気象観測点で実測された気温、風速及び日射量を含む気象条件データと対応する前記推計された気象条件データとの差の値を変動させる変動要因毎に前記補正値を記憶しており、
前記情報処理部は、前記入力部に入力された前記変動要因に応じた補正値を前記補正値データベースから選択して前記推計した気象条件データの値を補正する、
請求項4記載の架空送電線の電流容量動的決定装置。 - 前記情報処理部が、前記個々の気象観測点を囲む少なくとも三箇所で予報された気象予報データに基づいて気温、風速及び日射量を含む気象予測基礎データを生成する手段と、
前記情報処理部が、前記生成した気象予測基礎データについて対応する前記気象観測点からの距離に応じた按分値で前記データ入力部から入力する気象予測データを推計する手段と、
前記情報処理部が、前記推計した気象予測データと当該気象予測データ以前の前記推計された気象条件データとの差に基づいて当該気象予測データを修正し、前記データ入力部から入力する気象条件データとして用いる手段と、
を備える請求項3ないし5のいずれか一記載の架空送電線の電流容量動的決定装置。 - 前記情報処理部が、前記個々の気象観測点を含む地域の気象予報データに基づいて気温、風速及び日射量を含む気象予測データを生成する手段と、
前記情報処理部が、前記生成した気象予測データと当該気象予測データ以前の前記推計された気象条件データとの差に基づいて当該気象予測データを修正し、前記データ入力部から入力する気象条件データとして用いる、
請求項3ないし5のいずれか一記載の架空送電線の電流容量動的決定装置。 - データを入力するためのデータ入力部とデータを出力するためのデータ出力部とを有して情報処理を実行するコンピュータにインストールされ、当該コンピュータに、
架空送電線が設置されている送電線ルート上の複数の気象観測点における気温、風速及び日射量を含む気象条件データを前記データ入力部から入力する機能と、
気温、風速及び日射量を含む気象条件の値を変数として架空送電線の電流容量を算出する計算式に前記個々の気象観測点毎に入力された気象条件データの値を当てはめて当該個々の気象観測点毎に電流容量を算出する機能と、
前記算出した個々の気象観測点毎の電流容量のうちの最小値を前記架空送電線の電流容量として前記データ出力部から出力する機能と、
を実行させる機械読み取り可能なコンピュータプログラム。 - 前記計算式は、
・I :電流容量(A)
・D :送電線の外径(cm)
・ta :周囲温度(℃)
・tc :送電線の電線温度(℃)
・β :交直抵抗比
・Rdc:使用温度における直流抵抗(Ω/km)
・有風時のK:
・hr :放熱による熱放散係数
・θ :tc −ta
・Ws :日射量(W/cm2 )
・η :放射率
・hw :風の強制対流による熱放散係数
・無風時のK:
・hr :放熱による熱放散係数
・θ :tc −ta
・Ws :日射量0.1(W/cm2 )
・η :放射率
・hc :無風時における空気層への熱伝導及び自然対流による熱放散係数
である請求項8記載のコンピュータプログラム。 - データを入力するためのデータ入力部とデータを出力するためのデータ出力部とを有して情報処理を実行する情報処理部が、架空送電線が設置されている送電線ルート上の複数の気象観測点における気温、風速及び日射量を含む気象条件データを前記データ入力部から入力するステップと、
前記情報処理部が、気温、風速及び日射量を含む気象条件の値を変数として架空送電線の電流容量を算出する計算式に前記個々の気象観測点毎に入力された気象条件データの値を当てはめて当該個々の気象観測点毎に電流容量を算出するステップと、
前記情報処理部が、前記算出した個々の気象観測点毎の電流容量のうちの最小値を前記架空送電線の電流容量として前記データ出力部から出力するステップと、
を備える架空送電線の電流容量動的決定方法。 - 前記計算式は、
・I :電流容量(A)
・D :送電線の外径(cm)
・ta :周囲温度(℃)
・tc :送電線の電線温度(℃)
・β :交直抵抗比
・Rdc:使用温度における直流抵抗(Ω/km)
・有風時のK:
・hr :放熱による熱放散係数
・θ :tc −ta
・Ws :日射量(W/cm2 )
・η :放射率
・hw :風の強制対流による熱放散係数
・無風時のK:
・hr :放熱による熱放散係数
・θ :tc −ta
・Ws :日射量(W/cm2 )
・η :放射率
・hc :無風時における空気層への熱伝導及び自然対流による熱放散係数
である請求項10記載の架空送電線の電流容量動的決定方法。 - 前記個々の気象観測点に設置されて当該気象観測点における気温、風速及び日射量を含む気象条件の値をセンシング可能なセンサの出力を取り込む第2の情報処理部が、前記取り込んだ気象条件の値に基づく気象条件データを生成するステップと、
前記第2の情報処理部が、データ通信網を介して前記生成した気象条件データを送信出力するステップと、
前記第1の情報処理部が、前記データ通信網を介して送信された前記気象条件データを前記データ入力部から入力する気象条件データとして取り込むステップと、
を備える請求項10又は11記載の架空送電線の電流容量動的決定方法。
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