JP7506240B1 - 保護継電システム、解列判定装置、解列判定方法、及びプログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】保護継電システム1は、分散型電源5、6が接続される電力系統2において、分散型電源6の解列を制御する保護継電システム1であって、電力系統2の系統電圧の電圧降下幅が第1設定値以上である場合に作動する第1不足電圧継電器11と、系統電圧の電圧降下幅が第1設定値よりも小さい値に設定された第2設定値以上である場合に作動する第2不足電圧継電器12と、第1不足電圧継電器11及び第2不足電圧継電器12の作動状態に基づいて、分散型電源6を解列するか否かを判定する解列判定装置105と、を具備する。
【選択図】図1
Description
一般的に、電力系統には、保護継電装置が設置されており、系統事故と判定した場合には、事故点に関連する遮断器を作動させて、事故点を電力系統から速やかに切り離して安全性を確保している(例えば、特許文献1参照)。
このように、分散型電源が接続される電力系統において、送電線に短絡事故などが生じた場合には、分散型電源が事故時の電力系統の電圧変動及び安定運用に影響を与えることがある。このため、事故点の切り離しだけでなく、分散型電源についても電力系統から速やかに切り離す必要がある。
本発明の一態様は、分散型電源が接続される電力系統において、前記分散型電源の解列を判定する解列判定装置であって、電力系統の系統電圧の電圧降下幅が第1設定値以上である場合に、第1作動検出信号を出力する第1継電手段、及び、電力系統の系統電圧の電圧降下幅が第1設定値よりも小さい値に設定された第2設定値以上である場合に、第2作動検出信号を出力する第2継電手段と通信するための通信手段と、前記第1作動検出信号及び前記第2作動検出信号に基づいて、前記分散型電源を解列するか否かを判定する判定手段とを具備し、前記第2設定値は、前記電力系統に接続される分散型電源の発電電力と前記電力系統のインピーダンスとに応じて事故点に生ずる電圧上昇量に基づいて設定されている解列判定装置である。
本発明の一態様は、分散型電源が接続される電力系統において、前記分散型電源の解列を判定する解列判定方法であって、電力系統の系統電圧の電圧降下幅が第1設定値以上である場合に、第1作動検出信号を出力する第1継電手段、及び、電力系統の系統電圧の電圧降下幅が第1設定値よりも小さい値に設定された第2設定値以上である場合に、第2作動検出信号を出力する第2継電手段と通信するステップと、前記第1作動検出信号及び前記第2作動検出信号に基づいて、前記分散型電源を解列するか否かを判定するステップとをコンピュータが実行し、前記第2設定値は、前記電力系統に接続される分散型電源の発電電力と前記電力系統のインピーダンスとに応じて事故点に生ずる電圧上昇量に基づいて設定されている解列判定方法である。
本発明の一態様は、コンピュータを上記解列判定装置として機能させるためのプログラムである。
図1は、本実施形態に係る保護継電システム1を備える電力系統2の一構成例を示した全体構成図である。図1には、一例として、1号線3及び2号線4を有する2回線送電の電力系統2が示されている。
1号線3と変電所Dssとを接続する送電線L1には、分散型電源5が接続され、2号線4と変電所Dssとを接続する送電線L2には、分散型電源6が接続されている。なお、図1では、2つの分散型電源5、6が電力系統2に接続している場合を例示しているが、接続する分散型電源の数はこれに限られず、1つでもよいし、3以上であってもよい。
解列判定装置105は、事故検出用装置101、主保護用リレー102、103、及び短絡距離継電器と通信が可能な構成とされており、これらの機器から情報を取得することにより、分散型電源6の解列の要否を判定する。
例えば、主保護用リレー102は、1号線3に流れる系統電流を検出し、検出した系統電流が所定の設定値以上である場合に事故発生と判定し、遮断器8a、8bに対して遮断指令を出力する。これにより、遮断器8a、8bが開放し、事故点が電力系統2から切り離される。更に、主保護用リレー102は、事故発生と判定した場合に、事故発生を示す第3作動検出信号S3を解列判定装置105に出力する。
また、本実施形態では、2つの主保護用リレー102、103を備える場合を例示して説明したが、主保護用リレーの設置台数については一例であり、これに限られない。
例えば、図2に示すように、1号線3の変電所Bss近傍で短絡事故が発生した場合を考える。この場合、系統電流は増加する一方で、系統電圧は低下する。系統電流が増加し、主保護用リレー102の設定値以上の電流値となると、主保護用リレー102により短絡が検出され、1号線3に設置されている遮断器8a、8b及び1号線3に接続される送電線L1の遮断器8eに対して遮断指令が出力される。これにより、遮断器8a、8b、8eが作動し、事故点を含む1号線3全体が電力系統2から切り離される。また、これに伴い、送電線L1に接続されている分散型電源5は単独運転となる為、自らこれを検出して、自ら遮断器9aに遮断指令を出力する。これにより、分散型電源5についても電力系統2から解列される。
したがって、電力系統2における事故発生時において、速やかに分散型電源6を電力系統2から解列できるように解列判定装置105が設置される。
例えば、解列判定装置105は、コンピュータであり、例えば、CPU(Central Processing Unit:プロセッサ)、主記憶装置(Main Memory)、二次記憶装置(Secondary storage:メモリ)等を備えている。後述する各種機能を実現するための一連の処理は、一例として、プログラムの形式で二次記憶装置などに記憶されており、このプログラムをCPU(プロセッサ)が主記憶装置に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、各種機能が実現される。なお、プログラムは、二次記憶装置に予めインストールされている形態や、非一時的なコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶された状態で提供される形態、有線又は無線による通信手段を介して配信される形態等が適用されてもよい。非一時的なコンピュータ読み取り可能な記憶媒体の一例として、磁気ディスク、光磁気ディスク、CD-ROM、DVD-ROM、半導体メモリなどが挙げられる。
なお、本実施形態では、ソフトウェアの処理によって以下の機能が実現される場合を例示して説明するが、これに限られない。解列判定装置105は、例えば、アナログ電子回路として構成されていてもよく、以下の機能を備える装置として実現されればその詳細な構成については特に限定されない。
より具体的には、判定部20は、第1作動検出出力信号S5又は第2作動検出出力信号S6が入力された場合に、第5作動検出出力信号S9を出力するOR回路(論理和回路)25と、第3作動検出出力信号S7又は第4作動検出出力信号S8が入力されている場合に、第6作動検出出力信号S10を出力するOR回路(論理和回路)26と、第5作動検出出力信号S9及び第6作動検出出力信号S10が入力されている状態において解列判定信号S11を出力するAND回路(論理積回路)27とを備えている。また、AND回路27の後段には、解列判定信号S11を所定期間にわたって保持した転送遮断信号S12を出力する第3保持回路28が設けられている。これにより、解列判定信号S11が出力された場合には、一定期間にわたって転送遮断信号S12が出力されるので、事故点から特定される分散型電源6を解列する遮断器9bに対して転送遮断信号S12を確実に送信して遮断器9bを開放することができる。
上述したように、例えば、電力系統2の1号線3において変電所Bss近傍で短絡事故が発生したと想定する。この場合、1号線3において、変電所Assから変電所Dssの分岐点P1までを第1区間、分岐点P1から事故点までを第2区間とし、第1区間のインピーダンスをZb1、第2区間のインピーダンスをZb2とする。また2号線4において、変電所Assから変電所Dssの分岐点P2までの第1’区間の線路も第1区間とほぼ同等であり、分岐点P2から事故点までの第2’区間の線路も事故点がBss近傍であるため第2区間とほぼ同等であり、それぞれが第1区間のインピーダンスZb1、第2区間のインピーダンスZb2とほぼ同等であるとする。
この場合、分散型電源5、6から分岐点P1,P2に向けて事故電流IgfがL1、L2それぞれIgf/2づつ流れることとなり、例えば、Assから電力系統2の1号線3および2号線4のそれぞれの第1区間、第1’区間に流れる事故電流をIf/2ずつとすると、電力系統2の1号線3の第2区間、および2号線4の第2’区間それぞれに流れる事故電流は(If+Igf)/2となる。
={(Zb1+Zb2)×If/2}+(Zb2×Igf/2) (1)
また、第2設定値は、電力系統2に接続される分散型電源の発電電力と電力系統2のインピーダンスとに基づいて設定するとよく、具体的には、電力系統2の公称電圧の3%以上5%以下の値に設定されるとよい。
2 :電力系統
5、6 :分散型電源
8a~8f :遮断器
9a~9b :遮断器
11 :第1不足電圧継電器(第1継電手段)
12 :第2不足電圧継電器(第2継電手段)
21 :第1保持回路
22 :第2保持回路
23 :第1遅延回路
24 :第2遅延回路
25、26 :OR回路(論理和回路)
27 :AND回路(論理積回路)
28 :第3保持回路
101 :事故検出用装置
102、103:主保護用リレー(第3継電手段)
105 :解列判定装置(解列判定手段)
Ass :変電所
Bss :変電所
Dss :変電所
L1 :送電線
L2 :送電線
S1 :第1作動検出信号
S2 :第2作動検出信号
S3 :第3作動検出信号
S4 :第4作動検出信号
S5 :第1作動検出出力信号
S6 :第2作動検出出力信号
S7 :第3作動検出出力信号
S8 :第4作動検出出力信号
S9 :第5作動検出出力信号
S10 :第6作動検出出力信号
S11 :解列判定信号
S12 :転送遮断信号
Claims (11)
- 分散型電源が接続される電力系統において、前記分散型電源の解列を制御する保護継電システムであって、
電力系統の系統電圧の電圧降下幅が第1設定値以上である場合に事故を検出する第1継電手段と、
系統電圧の電圧降下幅が第1設定値よりも小さい値に設定された第2設定値以上である場合に事故を検出する第2継電手段と、
前記第1継電手段及び前記第2継電手段の事故検出状態に基づいて、前記分散型電源を解列するか否かを判定する解列判定手段と、
を具備し、
前記第2設定値は、前記電力系統に接続される分散型電源の発電電力と前記電力系統のインピーダンスとに応じて事故点に生ずる電圧上昇量に基づいて設定されている保護継電システム。 - 前記第2設定値は、前記電力系統の公称電圧の3%以上5%以下の値に設定されている請求項1に記載の保護継電システム。
- 前記第1設定値は、前記電力系統の公称電圧の5%より大きく15%以下の値に設定されている請求項1に記載の保護継電システム。
- 分散型電源が接続された110kV以下の電力系統を保護対象とする請求項1に記載の保護継電システム。
- 電力系統の系統電流又は系統電圧が所定の動作条件を満たした場合に事故を検出する第3継電手段と、
系統電圧及び系統電流に基づいてインピーダンスを算出し、算出したインピーダンスが予め設定されている設定値範囲内である場合に事故を検出する第4継電手段を備え、
前記解列判定手段は、前記第1継電手段及び前記第2継電手段の少なくともいずれか1つによって事故が検出され、かつ、前記第3継電手段及び前記第4継電手段の少なくともいずれか1つによって事故が検出された場合に、前記分散型電源を解列すると判定する請求項1に記載の保護継電システム。 - 前記第1継電手段が作動検出した場合に、第1作動検出出力信号を所定期間保持する第1保持回路と、
前記第2継電手段が作動検出した場合に、第2作動検出出力信号を所定期間保持する第2保持回路と、
前記第3継電手段が作動検出している状態が所定期間維持された場合に第3作動検出出力信号を出力する第1遅延回路と、
前記第4継電手段が作動検出している状態が所定期間維持された場合に第4作動検出出力信号を出力する第2遅延回路と、
を備え、
前記解列判定手段は、前記第1保持回路で保持された前記第1作動検出出力信号又は前記第2保持回路で保持された前記第2作動検出出力信号が出力され、かつ、前記第1遅延回路から出力される前記第3作動検出出力信号又は前記第2遅延回路から出力される前記第4作動検出出力信号が出力されている場合に、前記分散型電源を解列すると判定する請求項5に記載の保護継電システム。 - 分散型電源が接続される電力系統において、前記分散型電源の解列を判定する解列判定装置であって、
電力系統の系統電圧の電圧降下幅が第1設定値以上である場合に、第1作動検出信号を出力する第1継電手段、及び、電力系統の系統電圧の電圧降下幅が第1設定値よりも小さい値に設定された第2設定値以上である場合に、第2作動検出信号を出力する第2継電手段と通信するための通信手段と、
前記第1作動検出信号及び前記第2作動検出信号に基づいて、前記分散型電源を解列するか否かを判定する判定手段と
を具備し、
前記第2設定値は、前記電力系統に接続される分散型電源の発電電力と前記電力系統のインピーダンスとに応じて事故点に生ずる電圧上昇量に基づいて設定されている解列判定装置。 - 前記通信手段は、電力系統の系統電流又は系統電圧が所定の動作条件を満たした場合に、第3作動検出信号を出力する第3継電手段、及び、系統電圧及び系統電流に基づいてインピーダンスを算出し、算出したインピーダンスが予め設定されている設定値範囲内である場合に第4作動検出信号を出力する第4継電手段と通信し、
前記判定手段は、前記第1作動検出信号及び前記第2作動検出信号の少なくともいずれか一方が入力され、かつ、前記第3作動検出信号及び前記第4作動検出信号の少なくともいずれか一方が入力された場合に、前記分散型電源を解列すると判定する請求項7に記載の解列判定装置。 - 前記第1作動検出信号が入力された場合に、第1作動検出出力信号を所定期間保持する第1保持手段と、
前記第2作動検出信号が入力された場合に、第2作動検出出力信号を所定期間保持する第2保持手段と、
前記第3作動検出信号が入力されている状態が所定期間維持された場合に第3作動検出出力信号を出力する第1遅延手段と、
前記第4作動検出信号が入力されている状態が所定期間維持された場合に第4作動検出出力信号を出力する第2遅延手段と、
を備え、
前記判定手段は、前記第1作動検出出力信号又は前記第2作動検出出力信号が出力され、かつ、前記第3作動検出出力信号又は前記第4作動検出出力信号が出力されている場合に、前記分散型電源を解列すると判定する請求項8に記載の解列判定装置。 - 分散型電源が接続される電力系統において、前記分散型電源の解列を判定する解列判定方法であって、
電力系統の系統電圧の電圧降下幅が第1設定値以上である場合に、第1作動検出信号を出力する第1継電手段、及び、電力系統の系統電圧の電圧降下幅が第1設定値よりも小さい値に設定された第2設定値以上である場合に、第2作動検出信号を出力する第2継電手段と通信するステップと、
前記第1作動検出信号及び前記第2作動検出信号に基づいて、前記分散型電源を解列するか否かを判定するステップと
をコンピュータが実行し、
前記第2設定値は、前記電力系統に接続される分散型電源の発電電力と前記電力系統のインピーダンスとに応じて事故点に生ずる電圧上昇量に基づいて設定されている解列判定方法。 - コンピュータを請求項7から9のいずれかに記載の解列判定装置として機能させるためのプログラム。
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