JP2016013039A - 送電システム、及び送電システムの運転方法 - Google Patents

Abstract

【課題】自然エネルギーを利用して複数回線の送電線で効率的に送電できる送電システム、及び送電システムの運転方法を提供する。
【解決手段】自然エネルギーを利用して電力を発電する発電装置と、前記電力を送電する複数回線の送電線と、前記送電線の各々に設けられ、各送電線の導体温度に相関する物理量を検知する検知部と、前記送電線の一部の回線に事故が生じた場合、事故の生じていない健全回線について、前記検知部で検知した物理量に基づいて、前記導体温度が導体最高許容温度を基準とする所定温度以下となるように前記発電装置の発電を制御する制御部とを備え、前記制御部は、前記物理量に基づいた導体温度が前記所定温度超であるか否かを判定する判定部と、前記判定部で前記導体温度が前記所定温度超であると判定された場合、前記発電装置の発電の出力を下げる発電制御部とを備える送電システム。
【選択図】図１

Description

本発明は、自然エネルギーを利用した送電システム、及び送電システムの運転方法に関する。特に、複数回線の送電線で効率的に送電できる送電システム、及び送電システムの運転方法に関する。

送電線は、事故による停電や、設備点検、補修工事などによる停止の必要性を考慮して、通常時に送電を行う本線と、本線の使用不可時に本線の代わりに送電を行う予備線の２回線の構成としている（非特許文献１参照）。

東京電力株式会社、"系統連系に係る設備設計について＜受電設備（特別高圧＞"、ＩＶ−１ページ、［ｏｎｌｉｎｅ］、平成２５年１２月２６日実施、［平成２６年０６月２４日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｔｅｐｃｏ．ｃｏ．ｊｐ／ｃｏｒｐｏｒａｔｅｉｎｆｏ／ｐｒｏｖｉｄｅ／ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ／ｗｓｃ／ｓｅｔｕｓｅ２−ｊ．ｐｄｆ＞

上記予備線は、本線の事故時など滅多に使用されることがないため、通常時にも利用することが望まれる。つまり、通常時に二回線による送電を行い、どちらか一方の回線が使用不可になった場合に、一回線による送電を行うことが考えられる。この場合、二回線のそれぞれの通電電流の合計が一回線に流れることになり、一回線の許容電流よりも非常に大きな電流が流れて異常過熱し、二回線とも使用不可となる虞がある。通常、送電線は、短時間であれば許容電流よりも大きな電流が流れることを考慮して設計されている（短時間許容電流）。しかし、一回線の許容電流よりも非常に大きな電流が長時間流れる場合、通電電流に伴う送電線の異常過熱が問題となる。

特に、自然エネルギーを利用して発電する場合、発電される電力は不規則に変動することから、各回線に流れる電流量の制御が困難である。そこで、自然エネルギーを利用して複数回線の送電線で送電を行うにあたり、事故時などの対応を考慮して、効率的に送電できるシステム及びそのシステムの運転方法が要望されている。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、本発明の目的の一つは、自然エネルギーを利用して複数回線の送電線で効率的に送電できる送電システム、及び送電システムの運転方法を提供することにある。

本発明の一態様に係る送電システムは、自然エネルギーを利用して電力を発電する発電装置と、前記電力を送電する複数回線の送電線と、検知部と、制御部とを備える。検知部は、前記送電線の各々に設けられ、各送電線の導体温度に相関する物理量を検知する。制御部は、前記送電線の一部の回線に事故が生じた場合、事故の生じていない健全回線について、前記検知部で検知した物理量に基づいて、前記導体温度が導体最高許容温度を基準とする所定温度以下となるように前記発電装置の発電を制御する。さらに、前記制御部は、前記物理量に基づいた導体温度が前記所定温度超であるか否かを判定する判定部と、前記判定部で前記導体温度が前記所定温度超であると判定された場合、前記発電装置の発電の出力を下げる発電制御部とを備える。

本発明の一態様に係る送電システムの運転方法は、自然エネルギーを利用して発電装置で発電された電力を複数回線の送電線で送電するにあたり、以下のステップを行う。
（Ａ）前記送電線の各々について、各送電線の導体温度に相関する物理量を検知する検知ステップ
（Ｂ）前記送電線の一部の回線に事故が生じたことを受信する受信ステップ
（Ｃ）事故の生じていない健全回線について、前記検知ステップで検知した物理量に基づいて、前記導体温度が導体最高許容温度を基準とする所定温度超であるか否かを判定する判定ステップ
（Ｄ）前記判定の結果、前記導体温度が前記所定温度超であると判定された場合、前記導体温度が前記所定温度以下となるように前記発電装置の発電の出力を下げる発電制御ステップ

上記送電システム、及び送電システムの運転方法は、自然エネルギーを利用して複数回線の送電線で効率的に送電できる。

実施形態１に係る送電システムを説明する図である。 実施形態１に係る送電システムにおける風力発電装置の発電出力の制御フローを説明する図である。

［本発明の実施形態の説明］
従来、例えば、許容電流が同じ二回線を並設する場合、二回線の一方の送電線で通常の送電を行い、二回線の他方の送電線は予備線として通常の送電は行わず、一方の送電線が使用不可となったときに他方の送電線で送電を行っている。この従来の送電方式では、通常時の一方の送電線による通電電流は、事故時でも他方の送電線で確保することができる。しかし、他方の送電線は、一方の送電線の事故時など滅多に使用されることがないため、余分な運用コストが発生する。

本発明者は、例えば、許容電流が同じ二回線を並設する場合、二回線の双方の送電線で通常の送電を行うことを検討した。従来の送電方式で用いる送電線を送電線Ａ、本実施形態の送電方式で用いる送電線を送電線Ｂとする。送電線Ａの許容電流を１００とすると、通常時でも事故時でも最大１００の通電電流を確保できる。一方、本実施形態の送電方式では二回線の送電線で送電を行うため、送電線Ｂの許容電流を８０としても、通常時では二回線の送電線Ｂの各々に５０の通電電流を流すことで、１００の通電電流を確保することができる。よって、送電線Ｂでは、送電線Ａに比較して送電線のサイズを小さくでき、送電線のコストを低減できる。その上、通常時では二回線の送電線Ｂの各々に最大８０の通電電流を流すことで、合計１６０の通電電流を確保することができる。しかし、二回線の一方の送電線が事故などにより使用不可になった場合、二回線の他方の健全な送電線に送電線Ｂの許容電流を超過した電流が流れる虞がある。例えば、通常時に二回線の送電線Ｂの各々に最大８０の通電電流が流れており、一方の送電線Ｂが使用不可になった場合、他方の健全な送電線Ｂに１６０の通電電流が流れることになる。そうすると、健全な送電線まで異常過熱し、二回線とも使用不可となり送電が停止してしまうことになる。そこで、本発明者は、複数回線による送電を行い、複数回線の一部が事故などにより使用不可になった場合でも、残りの健全な回線で送電を行える送電システム、及びその送電システムの運転方法を検討し、本発明を完成するに至った。以下、本発明の実施形態の内容を列記して説明する。

（１）実施形態に係る送電システムは、自然エネルギーを利用して電力を発電する発電装置と、前記電力を送電する複数回線の送電線と、検知部と、制御部とを備える。検知部は、前記送電線の各々に設けられ、各送電線の導体温度に相関する物理量を検知する。制御部は、前記送電線の一部の回線に事故が生じた場合、事故の生じていない健全回線について、前記検知部で検知した物理量に基づいて、前記導体温度が導体最高許容温度を基準とする所定温度以下となるように前記発電装置の発電を制御する。さらに、前記制御部は、前記物理量に基づいた導体温度が前記所定温度超であるか否かを判定する判定部と、前記判定部で前記導体温度が前記所定温度超であると判定された場合、前記発電装置の発電の出力を下げる発電制御部とを備える。

送電容量は、送電線の許容電流で定まる。許容電流とは、送電線の通電電流による導体の上昇温度と基底温度（送電線の周囲環境条件によって決められる温度で、例えば空中では４０℃）との和が導体最高許容温度を超えない電流を言う。つまり、許容電流は、送電による通電電流によっても、送電線の周囲温度によっても変動する。通常、送電線には、短時間であれば許容電流よりも大きな電流（短時間許容電流）を通電可能な温度（短時間許容温度）が設定されている。送電線の導体温度に相関する物理量に基づいて発電を制御するため、送電線の導体温度が所定温度超となると速やかに発電の出力を下げることができ、健全な送電線に導体最高許容温度を超えて異常過熱するほど長時間に亘って電流が流れることを抑制できる。つまり、健全な送電線の導体温度が導体最高許容温度を超えたとしても、短時間許容温度以下で送電線が異常過熱する前に発電の出力を下げることができ、送電を停止することを抑制できる。特に、自然エネルギーを利用して発電される電力は、不規則に変動するため、送電線に流れる電流量が大きく変動するが、上記構成によれば、発電された電力が不規則な変動電力であっても効率的に送電できる。

（２）実施形態の送電システムの一形態として、前記自然エネルギーが風力で、前記発電装置が風力発電装置であることが挙げられる。

風力エネルギーを利用した送電は、風の強弱が発電量や送電線の基底温度などに大きく影響するため、制御が困難である。例えば、風力エネルギーを利用した発電量は、冬場の風の強い時期に大きくなる傾向にあり、送電線の送電容量は、冬場では送電線の基底温度が低く設定できるため大きくなる傾向にある。そこで、本実施形態の送電システムを用いることで、風力エネルギーを利用して発電された電力を送電するにあたり、送電線の周囲環境温度に応じた送電容量に適合する発電を行え、より効果的に送電を行える。

（３）風力発電装置を利用する実施形態の送電システムの一形態として、前記風力発電装置は、ピッチ角が可変であるブレードと、前記ブレードを駆動して前記ピッチ角を制御するピッチ角制御部とを備え、前記発電制御部は、前記ピッチ角制御部に前記ピッチ角を駆動して発電の出力を下げるように指令する発電指令部を備えることが挙げられる。

風力発電装置は、風の力でブレードを回し、その回転運動を発電機に伝えて発電するものである。風力発電装置の発電の制御の一形態として、ブレードの取付け角（ピッチ角）を変化させることで、風速に合わせて風の受ける量を調整することが挙げられる。そこで、発電制御部が発電指令部を備えることで、判定部で導体温度が所定温度超であると判定された場合、ピッチ角を調整して発電の出力を素早く下げることができる。

（４）実施形態の送電システムの一形態として、前記検知部は、前記導体温度を検知する温度センサを備えることが挙げられる。

上記構成によれば、送電線の導体温度を確実に把握でき、より正確に発電を制御することができる。

（５）実施形態の送電システムの一形態として、前記送電線は、金属素線を撚り合わせた架空送電線であることが挙げられる。このとき、前記検知部は、前記送電線の導体温度を検知する光ファイバと、前記金属素線に複合され、前記光ファイバを収納する金属管と、前記金属管から光ファイバを取り出す取出し口近傍に該金属管の長手方向に電気的に絶縁する絶縁部とを備えることが挙げられる。

上記構成によれば、送電線が架空送電線である場合でも、光ファイバそのものを温度センサとして、送電線の全長に亘る光ファイバに沿った温度分布をリアルタイムで検知することができる。金属管が光ファイバの取出し口近傍で絶縁部を備えることで、耐電圧性を有することができ、光ファイバを取出し易い。

（６）実施形態の送電システムの運転方法は、自然エネルギーを利用して発電装置で発電された電力を複数回線の送電線で送電するにあたり、以下のステップを行う。
（Ａ）前記送電線の各々について、各送電線の導体温度に相関する物理量を検知する検知ステップ
（Ｂ）前記送電線の一部の回線に事故が生じたことを受信する受信ステップ
（Ｃ）事故の生じていない健全回線について、前記検知ステップで検知した物理量に基づいて、前記導体温度が導体最高許容温度を基準とする所定温度超であるか否かを判定する判定ステップ
（Ｄ）前記判定の結果、前記導体温度が前記所定温度超であると判定された場合、前記導体温度が前記所定温度以下となるように前記発電装置の発電の出力を下げる発電制御ステップ

上記構成によれば、送電線の導体温度に相関する物理量に基づいて発電を制御するため、送電線の導体温度が所定温度超となると速やかに発電の出力を下げることができ、健全な送電線に導体最高許容温度を超えて異常過熱するほど長時間に亘って電流が流れることを抑制できる。つまり、健全な送電線の導体温度が導体最高許容温度を超えたとしても、短時間許容温度以下で送電線が異常過熱する前に発電の出力を下げることができ、送電を停止することを抑制できる。特に、自然エネルギーを利用して発電される電力は、不規則に変動するため、送電線に流れる電流量が大きく変動するが、上記構成によれば、発電された電力が不規則な変動電力であっても効率的に送電できる。

［本発明の実施形態の詳細］
本発明の実施形態の詳細を、以下に説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

〔実施形態１〕
＜送電システム＞
図１を参照して、実施形態１に係る送電システム１を説明する。図１に示す送電システム１は、風力発電装置１０によって発電された電力を変電所２０に複数回線の送電線３０で送電する。実施形態１の送電システム１の主たる特徴とするところは、複数回線の送電線３０の一部の回線に事故が生じた場合、事故の生じていない健全回線について、送電線３０の導体温度に相関する物理量に基づいて、導体温度が導体最高許容温度を基準とする所定温度（以下、閾値と呼ぶ）以下となるように風力発電装置１０の発電を制御する制御部５０とを備えることにある。このとき、事故が生じる前に各送電線に流れていた合計通電電流は、一回線の送電線３０の許容電流を超える。つまり、複数回線の送電線の一部の回線に事故が生じた場合、事故が生じる前の全回線の合計通電電流を事故後の健全回線に通電した場合、健全回線の一回線あたりの通電電流は、その健全回線の一回線あたりの許容電流を超えることになる。

《風力発電装置》
風力発電装置１０は、風を受けて回転するブレード１１と、ブレード１１の付け根を回転軸に連結するハブ１２と、ハブから回転軸を通じて連結された増速機や発電機などを収納するナセル１３と、ブレード１１、ハブ１２、ナセル１３を支え、各種のケーブルの通り道にもなる支柱１４とを備える。風力発電装置１０は、ブレード１１が風を受けて回り、回転軸がブレード１１の回転に同期して回転し、この回転軸を通じて増速機によって回転数を上げて発電機に伝達して発電するものである。つまり、風力エネルギーを回転エネルギーに変換して、電気エネルギーとして取り出す。発電された電力は、発電所（風力発電装置１０）に併設された変電所によって送電に効率のよい電圧に変換し、送電線３０に送り出し、各変電所（図１では変電所２０のみを示す）で徐々に電圧を下げて、家庭や工場に送電する。風力発電装置１０は、発電出力を制御するために、ピッチ角制御部１５やヨー制御部（図示せず）を備える。

〈ピッチ角制御部〉
ピッチ角制御部１５は、ブレード１１の取付け角（ピッチ角）を変化させ、風速に合わせて風の受ける量を調整するものである。ピッチ角制御部１５は、ハブ１２の中に収納されており、ピッチ角を駆動させる駆動装置（図示せず）は、ブレード１１とハブ１２の連結部に設けられている。

〈ヨー制御部〉
ヨー制御部は、ブレード１１、ハブ１２、ナセル１３の向きを風向きに合わせるものである。ヨー制御部は、ハブ１２の中に収納されており、ヨー駆動装置（図示せず）は、ナセル１３と支柱１４の連結部に設けられている。

《送電線》
送電線３０は、発電所（風力発電装置１０）から変電所へ電力を送る送電線であり、複数回線を有する。図１では、風力発電装置１０から変電所２０までを繋ぐ二回線の送電線３０を示す。送電線３０は、布設場所の地形によって空中に架設されたり（架空送電線）、地中に布設されたり（地中送電線）、海底や川底の水底に布設されたり（水底送電ケーブル）様々で、それによって使用される電線・ケーブルの種類も様々である。図１では、送電線の具体例として架空送電線を示している。

架空送電線は、鉄塔などに電線を架設して、電力を空中搬送するものである。架空送電線に使用される電線は、絶縁被覆を有さない裸線であり、金属素線を撚り合わせた導体である。架空送電線として、例えば、鋼心アルミより線（ＡＣＳＲ）、鋼心耐熱アルミ撚線（ＴＡＣＳＲ）、アルミ覆鋼心アルミより線（ＡＣＳＲ／ＡＣ）、硬銅より線（ＰＨ）、硬アルミより線（ＨＡＬ）などが挙げられる。特に、架空送電線として、鋼線材を撚り合わせてなる抗張力部（コア芯）の外周に、アルミニウム線を撚り合わせた鋼心アルミより線（ＡＣＳＲ）が広く用いられている。地中送電線は、洞道や管路などに電線を布設し、電力を地中搬送するものであり、例えばＯＦケーブルやＣＶケーブルなどが挙げられる。水底送電ケーブルは、ＯＦケーブルやソリッドケーブルなどの油浸絶縁ケーブルが挙げられる。

《検知部》
検知部４０は、送電線３０の導体温度に相関する物理量を検知する。導体温度に相関する物理量は、導体温度自体や、送電線３０が架空送電線の場合だと送電線３０の弛度や張力などが挙げられる。検知する物理量の違いによって、検知部４０が異なる。検知する物理量に応じた検知部４０について以下に説明する。

・物理量：導体温度
検知部４０は、導体温度を検知する温度センサ４１を備える。温度センサ４１は、送電線３０の全長に沿って配設してもよいし、送電線３０の長さ方向の少なくとも一箇所に配設してもよい。なお、図１では、送電線３０の導体温度を検知することを説明しているにすぎず、温度センサ４１を誇張して示している。温度センサ４１を送電線３０の全長に亘って配設する場合、温度センサ４１として機能する光ファイバを用いて、オーピサーモ（（株）ジェイ・パワーシステムズの登録商標）などの光ファイバ温度分布計測システム（ＤＴＳ）といった公知の技術を利用することができる。送電線３０の全長に亘って光ファイバに沿った温度分布をリアルタイムで検知することで、送電線３０の導体温度を正確に把握し易い。光ファイバの配設形態としては、送電鉄塔の上部に架設される光ファイバ複合架空地線（ＯＰＧＷ）に類似した構造のものが挙げられる。例えば、送電線が金属素線を撚り合わせた架空送電線の場合、金属素線と共に撚り合わされた金属管に光ファイバを収納することが挙げられる。金属管にはステンレスが好適に利用できる。この場合、耐電圧性を有するために、金属管から光ファイバを取り出す取出し口近傍において、金属管の長手方向に電気的に絶縁する絶縁部を設けることや、金属管にポリエチレンなどの絶縁シースを設けることが挙げられる。他に、送電線がＯＦケーブルやＣＶケーブルなどの地中送電線の場合、光ファイバをケーブルに内蔵させることが挙げられる。

温度センサ４１を送電線３０の長さ方向の少なくとも一箇所に配設する場合、無線式小型温度センサを用いて、ジェイピーサーモ（（株）ジェイ・パワーシステムズの登録商標）などの無線式の温度監視システムといった公知の技術を利用することができる。無線式小型温度センサは、例えば、送電線３０の長手方向に沿って最も熱的負荷がかかる箇所に配設することが挙げられる。温度センサ４１は、送電線３０の長さ方向に等間隔で複数個所配設することが好ましい。温度センサを所望の箇所に分散配置することで、送電線３０の全長に配設する手間が省ける。

・物理量：弛度
送電線３０は、隣り合う送電鉄塔間（径間）に一定の弛み（弛度）を有して架設される。弛度とは、送電線３０の支持点（送電鉄塔側の端部）が同一の高さの場合には、支持点と送電線の最下点（最も弛んだ位置）との差のことを言う。送電線３０は導体温度によって膨張収縮するため、送電線３０の長さが送電線３０の線膨張係数に応じて実長から変化する。この実長からの変化は弛度に大きく影響を及ぼす。そこで、送電線３０の弛度を検出することで、送電線３０の導体温度を把握することができる。

検知部は、隣り合う送電鉄塔に架設される送電線の弛度を検知するものであり、送電線の弛み部を撮影する撮影部と、撮影部による撮影画像を表示する表示部と、撮影画像を処理して弛度を演算する弛度演算部と、弛度演算部で得られた弛度に基づいて送電線の導体温度を演算する温度演算部とを備えることが挙げられる。撮影部は、カメラを用いることができ、例えば送電鉄塔の所定位置に固定することが挙げられる。撮影部は、撮影方向や角度などを調整可能な調整部と、遠隔操作で調整部を制御できる調整制御部とを備えることが挙げられる。調整制御部は、表示部に表示される撮影画像を見ながら調整部を制御すればよい。例えば、夏季の送電線の最下点と冬季の送電線の最下点を視野に捉えるようにカメラの撮影方向などを調整する。弛度演算部は、例えば、その視野画像における送電線の最下点の位置を画像処理により求めて簡易的に弛度とすることができる。温度演算部は、予め求めておいた送電線の導体温度と弛度との相関関係を用いて、この相関関係と弛度演算部によって得られた弛度から、その弛度を有する送電線の導体温度を算出する。上記送電線の導体温度と弛度との相関関係は、記憶部に記憶しておけばよい。

・物理量：張力
送電線３０は、隣り合う送電鉄塔間に一定の張力を有して架設される。送電線３０の張力と上述した弛度とは相関しており、送電線３０の導体温度の上昇により弛度が大きくなると張力が小さくなり、送電線３０の導体温度の下降により弛度が小さくなると張力が大きくなる。そこで、送電線３０の張力を検出することで、送電線３０の導体温度を把握することができる。検知部は、隣り合う送電鉄塔に架設される送電線の支持する張力を検知するものであり、ロードセルなどを用いることができる。検知された張力から送電線の導体温度を算出するにあたり、予め求めておいた送電線の導体温度と張力との相関関係を記憶部に記憶しておけばよい。

《制御部》
制御部５０は、二回線の送電線のうち一方の送電線に事故が生じた場合、事故の生じていない健全な送電線について、検知部４０で検知した物理量に基づいて、導体温度が導体最高許容温度を基準とする所定温度（閾値）以下となるように風力発電装置の発電を制御する。送電線３０の導体最高許容温度とは、送電線３０に連続通電を行っても送電線３０を保持して支障のない温度のことである。二回線の送電線のうち一方の送電線に事故が生じた場合、二回線の各々の送電線３０に流れていた電流が、他方の健全な送電線３０に流れることになり、送電線３０の導体最高許容温度を超過した電流が送電線３０に流れることがある。通常、送電線には、短時間であれば許容電流よりも大きな電流（短時間許容電流）を通電可能な温度（短時間許容温度）が設定されているが、長時間となると送電線３０が異常過熱し、二回線とも使用不可となり送電が停止してしまう。そこで、事故の生じていない健全な送電線について、制御部５０による制御を行うことで、送電の停止を抑制できる。以下の説明では、事故の生じていない健全な送電線３０に対しての制御について説明する。

制御部５０は、判定部５１と発電制御部５２とを備える。上記閾値とは、導体最高許容温度自体である場合と、導体最高許容温度よりも若干低い特定温度である場合とがある。閾値については、以下の判定部の説明で詳述する。

〈判定部〉
判定部５１は、検知部４０で検知された物理量に基づいた導体温度が閾値超であるか否かを判定する。判定に供する閾値は、使用する送電線３０に応じた値を記憶部（図示せず）に記憶しておけばよい。閾値は、送電線３０の導体最高許容温度程度が挙げられる。上記閾値は、例えば、送電線３０の導体最高許容温度の−１０℃以上＋５℃以下、さらに−５℃以上導体最高許容温度以下が挙げられる。

閾値を導体最高許容温度とする場合、使用する送電線３０の導体最高許容温度を記憶部に記憶する。判定部５１は、送電線３０の導体温度が導体最高許容温度超であるか否かを判定し、導体温度が導体最高許容温度であると判定した場合、その結果を後述する発電制御部５２に送信する。発電制御部５２は、判定部５１の判定結果を受信してから風力発電装置１０の発電の出力を下げるため、この下げた発電の出力が送電線３０の送電容量に反映されて導体温度が導体最高許容温度以下となるまでに若干のタイムラグが生じることがある。よって、発電制御部５２による発電の出力の低下が送電線３０の導体温度の低下に反映されるまでに、送電線３０の導体温度が導体最高許容温度超である状態で連続通電されることになる。しかし、送電線３０には短時間許容温度が設定されているため、閾値を導体最高許容温度とした場合であっても、発電制御部５２が、判定部５１による判定結果（導体温度が導体最高許容温度超である）を受信してから速やかに発電の出力の制御を行えば問題はない。

閾値を導体最高許容温度よりも若干低い特定温度とする場合、使用する送電線３０の導体最高許容温度未満で導体最高許容温度の−１０℃以上、好ましくは−５℃以上の温度を記憶部に記憶する。上記特定温度とすることで、事故直後には導体最高許容温度を超過した電流が送電線３０に流れたとしても、その後事故が生じた送電線が復旧するまでは、健全な送電線３０が導体最高許容温度を超えることを抑制できる。

〈発電制御部〉
発電制御部５２は、判定部５１で送電線３０の導体温度が上記閾値超であると判定された場合、風力発電装置１０の発電の出力を下げる。このとき、送電線３０の導体温度と風力発電装置１０の発電の出力との相関関係を予め求めておき、この相関関係を基に、発電の出力を制御する。発電制御部５２は、風力発電装置１０の発電の出力を下げる一形態として、ピッチ角制御部１５にピッチ角を駆動して発電の出力を下げるように指令する発電指令部５３を備える。発電制御部は、他に、ヨー制御部（図示せず）にブレード１１、ハブ１２、ナセル１３の向きを制御して発電の出力を下げるように指令する指令部（図示せず）を備えることが挙げられる。また、送電線３０の送電容量が、複数台の風力発電装置による発電の合計出力である場合、いずれかの風力発電装置の発電を停止することも挙げられる。

＜送電システムの運転方法＞
上述した送電システム１の運転方法について説明する。送電システム１の運転方法は、風力発電装置１０で発電された電力を二回線の送電線で送電するにあたり、一方の送電線で事故が生じたとき、事故が生じていない他方の健全な送電線３０が異常過熱しないように、風力発電装置１０の出力を制御する。送電システム１の運転方法は、以下の検知ステップと、受信ステップと、判定ステップと、発電制御ステップとを備える。図２に示す風力発電装置１０の発電の出力の制御フローチャートを参照して、各ステップの具体的な処理を以下に説明する。

《検知ステップ》
検知ステップは、二回線の送電線の各々について、各送電線３０の導体温度に相関する物理量を検知する。導体温度に相関する物理量は、導体温度自体や、送電線３０が架空送電線の場合だと送電線３０の弛度や張力などが挙げられる。検知する物理量に応じた検知部４０を選択して、物理量を検知すればよい。物理量の検知は、連続的に行ってもよいし、断続的に一定間隔で行ってもよい。

検知した物理量が導体温度以外の場合、予め求めておいた送電線３０の導体温度と物理量との相関関係Ａを用いて、この相関関係Ａと検知した物理量とから、その物理量における導体温度を算出する。送電線３０の導体温度と物理量との相関関係Ａは、記憶部に記憶しておく。

《受信ステップ》
受信ステップは、二回線のどちらかの送電線に事故が生じた場合、事故が生じた送電線と事故が生じていない送電線との情報を受信する。事故が生じていない送電線の情報の受信は、事故が生じた情報の受信がないことをもって代えることができる。同時に、事故が生じた送電線を遮断し、事故が生じていない健全な送電線に送電する（送電線の切替ステップ）。

《判定ステップ》
判定ステップは、事故が生じていない健全な送電線３０について、検知部４０で検知した物理量に基づいた送電線３０の導体温度（信号）を有線又は無線を介して判定部５１で取得する（ステップＳ１）。取得した物理量に基づいて、送電線３０の導体温度が導体最高許容温度を基準とする所定温度（閾値）超であるか否かを判定する（ステップＳ２）。導体温度が閾値超と判定した場合、その判定結果（信号）を発電制御部５２に送信する。導体温度が閾値以下と判定した場合、何も行わず、再び検知部４０で検知した物理量に基づいた送電線３０の導体温度を取得する。

《発電制御ステップ》
発電制御ステップは、判定部５１による判定結果（導体温度が閾値超である）を受信し、導体温度が閾値以下となるように風力発電装置１０の発電の出力を下げる（ステップＳ３）。風力発電装置１０の発電の出力を下げる一形態として、ブレード１１のピッチ角を制御することが挙げられる。例えば、ピッチ角を大きくすることでブレード１１の回転数が低減し、発電の出力を下げることができる。

風力発電装置１０の発電の出力の制御は、例えば以下のように行う。まず、送電線３０の通電電流が最大となる冬季を基に基底温度（送電線３０の周囲環境条件による温度）を設定し、そのときの送電線３０の通電電流（すなわち、発電の出力）とその通電電流による温度の上昇（導体温度）との相関関係Ｂを予め求めておく。冬季を基に設定した基底温度は、送電線３０の布設現場での最低の観測温度とすることが好適であるが、この布設現場における冬季の平均気温としてもよい。この相関関係Ｂは、送電線３０の導体温度を変化させるにあたり、発電の出力をどれだけ変化させる必要があるかを把握するための相対的な関係である。例えば、送電線３０の導体温度を１００℃（現在の導体温度）から８０℃（目標温度）に変化させるにあたり、送電線３０の導体温度を２０℃下げるために発電の出力をどれだけ下げる必要があるかを把握するものである。この相関関係Ｂから、検知した物理量に基づいた送電線３０の導体温度から目標温度となるための発電の出力変更幅（目標出力）を求める。この目標温度は、例えば、送電線３０の閾値未満でその閾値近傍の温度とすることが挙げられる。つまり、送電線３０の導体温度が導体最高許容温度を超過することなく、かつ送電線３０の送電容量の近い送電を行うことができる温度とすることが好ましい。この目標温度は、例えば、送電線３０の導体最高許容温度の−１０℃以上＋５℃以下、さらに−５℃以上導体最高許容温度以下が挙げられる。次に、風速毎の発電の出力とピッチ角との相関関係Ｃを予め求めておき、上記目標出力となるためのピッチ角を求める。そして、求めたピッチ角を制御して、風力発電装置１０の発電の出力を下げる。上記相関関係Ｂや相関関係Ｃは、記憶部に記憶しておけばよい。相関関係Ｂと相関関係Ｃは、それぞれ個別に求めておいてもよいし、二つの相関関係を合成して、風速毎のピッチ角と導体温度との相関関係を求めておいてもよい。

風力発電装置１０は、定格風速において発電の出力は定格出力となる。風力発電装置１０は、通常、ナセル１３の頂上に設置された風向風速計（図示せず）で風の状態を常に検知している。そして、この風の状態に合わせて、発電の出力を定格出力に維持しようと、ピッチ角制御やヨー制御を自動的に調整し、風力発電を効率的に行っている。例えば、定格風速以下の場合は、発電の出力が大きくなるようにピッチ制御やヨー制御を自動的に行い、定格風速超の場合は、発電の出力が小さくなるようにピッチ制御やヨー制御を自動的に行う。ここでは、風力発電装置１０の発電の定格出力は、送電線３０の通電電流が最大になると推測される値を上記相関関係Ｂから求めて、その値を設定しておく。具体的には、送電線３０の導体温度が導体最高許容温度近傍となるような出力とする。

上述した発電制御ステップで発電の出力を下げたあとは、送電線３０の導体温度が閾値以下である間は、風力発電装置１０が、ピッチ角制御やヨー制御により自動で発電の出力を上げて上記定格出力に近づけるように制御する。そして、風力発電装置１０の発電の出力が上がり過ぎて送電線３０の導体温度が閾値超とならないように、事故が生じた送電線が復旧するまで、健全な送電線３０について、上述した検知ステップと、判定ステップと、発電制御ステップとを繰り返す。

以上に説明した実施形態の送電システム１、及び送電システム１の運転方法によれば、通常時には、全回線の合計通電電流が一回線の許容電流を超えるため、従来に比較して送電線の利用率を高めることができる。そして、送電線の一部の回線に事故が生じ、事故前の全回線の合計通電電流を事故後の健全回線に通電するにあたり、健全な送電線３０の導体温度に相関する物理量に基づいて発電を制御する。そのため、送電線３０の導体温度が所定温度超となると速やかに発電の出力を下げることができ、健全な送電線３０に導体最高許容温度を超えて異常過熱するほど長時間に亘って電流が流れることを抑制できる。つまり、健全な送電線３０の導体温度が導体最高許容温度を超えたとしても、短時間許容温度以下で送電線が異常過熱する前に発電の出力を下げることができ、送電を停止することを抑制できる。特に、風力発電装置によって発電される不規則な変動電力であっても、効率的に送電できる。風力発電装置による発電量は、冬季の風の強い時期に大きくなる傾向にある。また、送電線３０の送電容量は、冬季では基底温度（送電線の周囲環境条件によって決められる温度基準）が低く設定できるため大きくなる傾向にある。よって、上記実施形態の送電システム１、及び送電システム１の運転方法によれば、発電された電力が不規則な変動電力であっても、送電線３０の周囲環境温度に応じた送電容量に適合する発電が行えるため、効率的に送電できる。

上述した実施形態の送電システム１では、架空送電線（図１を参照）を例に挙げて説明したが、架空送電線以外にも、地中送電線や水底ケーブル送電にも適用できる。

また、上述した実施形態の送電システム１では、二回線の送電線３０で送電を行い、一方の送電線３０で事故が生じたときを例に挙げて説明したが、二回線以外にも、３回線以上の複数回線の送電線で送電を行うこともできる。回線数が多くなる程、事故が生じた送電線に流れていた電流を流せる健全な送電線の数が多くなるため、各送電線の許容電流を大きくすることができる。この理由は、例えば、送電線の許容電流を１００とすると、二回線の送電線で送電を行い、一方の送電線に事故が生じて、他方の健全な送電線で送電を行う場合、健全な送電線には、最大２００の通電電流が流れることになる。一方、三回線の送電線で送電を行い、一回線の送電線で事故が生じて、残りの二回線の健全な送電線で送電を行う場合、事故が生じた送電線に流れていた電流を残りの二回線の健全な送電線に分流できるため、健全な送電線にはそれぞれ最大１５０の通電電流が流れることになる。つまり、事故時における健全な送電線の短時間許容電流を超過することがない範囲であれば、事故時における健全な送電線の通電電流を大きくすることができるため、送電線の許容電流を大きくすることができる。

上述した実施形態の送電システム１では、風力発電装置１０によって発電された電力の送電を例に挙げて説明したが、風力発電以外にも、自然エネルギーを利用して発電された電力の送電を行うことができる。自然エネルギーを利用した発電は、例えば、自然エネルギーが太陽光であり、発電装置が太陽光発電装置であることが挙げられる。太陽光発電装置は、太陽電池アレイと、接続箱と、パワーコンディショナとを備える。複数の太陽電池アレイから出力される直流電力は接続箱で集約され、さらに複数の接続箱から出力される直流電力は集約されてパワーコンディショナに供給される。パワーコンディショナに供給された電力は、直流から所定の交流に変換されて複数回線の送電線で送電される。太陽光発電装置の場合、発電制御部は、判定部による判定結果（導体温度が所定温度超である）を受信し、導体温度が所定温度以下となるように太陽光発電装置の発電の出力を下げる。太陽光発電装置の発電を下げる一形態として、例えば、複数の太陽電池アレイの一部を切り離すことが挙げられる。

本発明の送電システムは、自然エネルギーを利用して発電された電力の複数回線の送電線による送電に利用可能である。本発明の送電システムの運転方法は、自然エネルギーを利用して複数回線の送電線で効率的に送電する送電システムの運転に利用可能である。

１ 送電システム
１０ 風力発電装置
１１ ブレード １２ ハブ １３ ナセル １４ 支柱
１５ ピッチ角制御部
２０ 変電所
３０ 送電線
４０ 検知部 ４１ 温度センサ
５０ 制御部 ５１ 判定部 ５２ 発電制御部 ５３ 発電指令部

Claims (6)

1. 自然エネルギーを利用して電力を発電する発電装置と、
   前記電力を送電する複数回線の送電線と、
   前記送電線の各々に設けられ、各送電線の導体温度に相関する物理量を検知する検知部と、
   前記送電線の一部の回線に事故が生じた場合、事故の生じていない健全回線について、前記検知部で検知した物理量に基づいて、前記導体温度が導体最高許容温度を基準とする所定温度以下となるように前記発電装置の発電を制御する制御部とを備え、
   前記制御部は、
   前記物理量に基づいた導体温度が前記所定温度超であるか否かを判定する判定部と、
   前記判定部で前記導体温度が前記所定温度超であると判定された場合、前記発電装置の発電の出力を下げる発電制御部とを備える送電システム。
2. 前記自然エネルギーが風力で、前記発電装置が風力発電装置である請求項１に記載の送電システム。
3. 前記風力発電装置は、ピッチ角が可変であるブレードと、前記ブレードを駆動して前記ピッチ角を制御するピッチ角制御部とを備え、
   前記発電制御部は、前記ピッチ角制御部に前記ピッチ角を駆動して発電の出力を下げるように指令する発電指令部を備える請求項２に記載の送電システム。
4. 前記検知部は、前記導体温度を検知する温度センサを備える請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の送電システム。
5. 前記送電線は、金属素線を撚り合わせた架空送電線であり、
   前記検知部は、
   前記送電線の導体温度を検知する光ファイバと、
   前記金属素線に複合され、前記光ファイバを収納する金属管と、
   前記金属管から光ファイバを取り出す取出し口近傍に該金属管の長手方向に電気的に絶縁する絶縁部とを備える請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の送電システム。
6. 自然エネルギーを利用して発電装置で発電された電力を複数回線の送電線で送電するにあたり、以下のステップを行う送電システムの運転方法。
   （Ａ）前記送電線の各々について、各送電線の導体温度に相関する物理量を検知する検知ステップ
   （Ｂ）前記送電線の一部の回線に事故が生じたことを受信する受信ステップ
   （Ｃ）事故の生じていない健全回線について、前記検知ステップで検知した物理量に基づいて、前記導体温度が導体最高許容温度を基準とする所定温度超であるか否かを判定する判定ステップ
   （Ｄ）前記判定の結果、前記導体温度が前記所定温度超であると判定された場合、前記導体温度が前記所定温度以下となるように前記発電装置の発電の出力を下げる発電制御ステップ

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