(57)【要約】【課題】再生可能エネルギーと、蓄電池とを系統の主電源とする系統構成において、配電線に生じた短絡を監視できる短絡監視装置、短絡監視方法、およびプログラムを提供すること。【解決手段】オフグリッド系統で、蓄電池に併設されたパワーコンディショナーが出力する電気を負荷へ供給する配電線の短絡を監視する短絡監視装置は、配電線に流れる電流を示す情報と、配電線の力率角を示す情報を受け付ける受付部と、受付部が受け付けた電流を示す情報に基づいて、電流の変化量を導出する電流変化量導出部と、受付部が受け付けた力率角を示す情報に基づいて、力率角の変化量を導出する力率角変化量導出部と、電流変化量導出部が導出した電流の変化量を示す情報と、力率角変化量導出部が導出した力率角の変化量を示す情報とに基づいて、配電線が短絡しているか否かを判定する判定部とを備える。【選択図】図１０
2020162213.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オフグリッド系統で、蓄電池に併設されたパワーコンディショナーが出力する電気を負荷へ供給する配電線の短絡を監視する短絡監視装置であって、
配電線に流れる電流を示す情報と、前記配電線の力率角を示す情報とを受け付ける受付部と、
前記受付部が受け付けた前記電流を示す前記情報に基づいて、前記電流の変化量を導出する電流変化量導出部と、
前記受付部が受け付けた前記力率角を示す前記情報に基づいて、前記力率角の変化量を導出する力率角変化量導出部と、
前記電流変化量導出部が導出した前記電流の前記変化量を示す情報と、前記力率角変化量導出部が導出した前記力率角の前記変化量を示す情報とに基づいて、前記配電線が短絡しているか否かを判定する判定部と
を備える、短絡監視装置。
【請求項２】
前記判定部は、前記電流の前記変化量を規格化した値を前記パワーコンディショナーが出力する電流の制限値で除算した値と、前記力率角の前記変化量に重み係数を乗算した値との和が変化率閾値より大きい場合に前記配電線が短絡していると判定する、請求項１に記載の短絡監視装置。
【請求項３】
前記重み係数は、三相短絡に基づいて導出される、請求項２に記載の短絡監視装置。
【請求項４】
前記変化率閾値は、過去の実測データに基づいて導出される、請求項２又は請求項３に記載の短絡監視装置。
【請求項５】
前記受付部は、前記配電線が接続している母線に流れる電圧である母線電圧を示す情報を受け付け、
前記短絡監視装置は、
前記受付部が受け付けた前記母線電圧を示す前記情報に基づいて、前記母線電圧の変化量を導出する電圧変化量導出部
を備え、
前記判定部は、前記電圧変化量導出部が導出した前記母線電圧の前記変化量を示す情報に基づいて、前記配電線が短絡しているか否かを判定する、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の短絡監視装置。
【請求項６】
オフグリッド系統で、蓄電池に併設されたパワーコンディショナーが出力する電気を負荷へ供給する配電線の短絡を監視する短絡監視装置が実行する短絡監視方法であって、
配電線に流れる電流を示す情報と、前記配電線の力率角を示す情報とを受け付けるステップと、
前記受け付けるステップで受け付けた前記電流を示す前記情報に基づいて、前記電流の変化量を導出するステップと、
前記受け付けるステップで受け付けた前記力率角を示す前記情報に基づいて、前記力率角の変化量を導出するステップと、
前記電流の前記変化量を示す情報と、前記力率角の前記変化量を示す情報とに基づいて、前記配電線が短絡しているか否かを判定するステップと
を有する、短絡監視方法。
【請求項７】
オフグリッド系統で、蓄電池に併設されたパワーコンディショナーが出力する電気を負荷へ供給する配電線の短絡を監視する短絡監視装置のコンピュータに、
配電線に流れる電流を示す情報と、前記配電線の力率角を示す情報を受け付けるステップと、
前記受け付けるステップで受け付けた前記電流を示す前記情報に基づいて、前記電流の変化量を導出するステップと、
前記受け付けるステップで受け付けた前記力率角を示す前記情報に基づいて、前記力率角の変化量を導出するステップと、
前記電流の前記変化量を示す情報と、前記力率角の前記変化量を示す情報とに基づいて、前記配電線が短絡しているか否かを判定するステップと
を実行させる、プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、短絡監視装置、短絡監視方法、およびプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
配電線で短絡事故が発生した場合には、一般的に、負荷へ供給する電流よりも大きな電流（過電流）が、各電源から短絡点に向かって流れる。
配電用変電所から各配電線へ送り出す分岐部分に、過電流リレー（Ｏｖｅｒ  Ｃｕｒｒｅｎｔ  Ｒｅｌａｙ：  ＯＣＲ）などの過電流を検出する装置が設置されている。ＯＣＲは、設定した閾値より大きな電流がある一定時間流れると短絡事故として検出し、事故が生じている配電線の遮断器を動作させることで配電線の保護を図っている。
【０００３】
配電線での短絡事故を検出する技術に関して、変換器を用いた電力供給システムにおいて、配電線での短絡事故を検出してシステム全体を保護する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。この技術では、保護装置は、母線に高調波（整数次の高調波又は次数間高調波）を供給する高調波供給部と、母線の電圧を測定する電圧測定部と、配電線の電流を測定する電流測定部と、電圧及び電流の測定波形の各々から高調波成分を算出する高調波成分算出部と、電圧及び電流の高調波成分からインピーダンスを算出するインピーダンス算出部と、算出されたインピーダンスに基づいて、配電線に短絡事故が発生したか否かを判定する制御部とを含む。これにより、配電線で発生した短絡事故を検出し、当該配電線を母線から切り離すことができ、システム全体が停電することを防止する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１８−１８３０３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ディーゼル発電機などの回転機を電源から解列し、太陽光、風力などの再生可能エネルギーと、蓄電池とを系統の主電源とする系統構成を考える。このような系統構成は、オフグリッド系統とも呼ばれている。つまり、オフグリッド系統とは、電線を伝って電力会社から家などの需要家に送られる電力網である送配電系統と繋がっていない状態の電力システムのことをいう。
このような電力システムでは、蓄電池にパワーコンディショナー（ＰＣＳ：  Ｐｏｗｅｒ  Ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ）が併設される。ＰＣＳは、蓄電池が出力した直流の電力を直流から交流に変換し、交流に変換した電力を、変圧器へ出力する。変圧器は、ＰＣＳが出力した交流に変換された電力の電圧を調整し、電圧を調整した電力を、母線に出力する。母線には、複数の配電線フィーダが接続されている。複数の配電線の各々には、ＯＣＲが接続されている。配電線には、需要家が接続されている。
仮に、配電線に短絡が生じた場合には、ＰＣＳから、ＰＣＳ容量に対して制限された短絡電流が、変圧器と、母線とを経由して、配電線に供給されるが、この短絡電流は、ＯＣＲに設定されている閾値より小さく、ＯＣＲには、閾値以上の大きな電流が流れないと想定される。このため、ＯＣＲは、短絡事故が発生した場合でも、短絡が発生したことを、検出できないおそれがある。
仮に、ＯＣＲに設定する閾値を小さい値に変更した場合には、短絡電流と、負荷電流とを区別ができなくなるおそれがある。
【０００６】
本発明は、前述した点に鑑みてなされたものであり、その目的は、再生可能エネルギーと、蓄電池とを系統の主電源とする系統構成において、配電線に生じた短絡を監視できる短絡監視装置、短絡監視方法、およびプログラムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、オフグリッド系統で、蓄電池に併設されたパワーコンディショナーが出力する電気を負荷へ供給する配電線の短絡を監視する短絡監視装置であって、配電線に流れる電流を示す情報と、前記配電線の力率角を示す情報とを受け付ける受付部と、前記受付部が受け付けた前記電流を示す前記情報に基づいて、前記電流の変化量を導出する電流変化量導出部と、前記受付部が受け付けた前記力率角を示す前記情報に基づいて、前記力率角の変化量を導出する力率角変化量導出部と、前記電流変化量導出部が導出した前記電流の前記変化量を示す情報と、前記力率角変化量導出部が導出した前記力率角の前記変化量を示す情報とに基づいて、前記配電線が短絡しているか否かを判定する判定部とを備える、短絡監視装置である。
本発明の一態様の短絡監視装置において、前記判定部は、前記電流の前記変化量を規格化した値を前記パワーコンディショナーが出力する電流の制限値で除算した値と、前記力率角の前記変化量に重み係数を乗算した値との和が変化率閾値より大きい場合に前記配電線が短絡していると判定する。
本発明の一態様の短絡監視装置において、前記重み係数は、三相短絡に基づいて導出される。
本発明の一態様の短絡監視装置において、前記変化率閾値は、過去の実測データに基づいて導出される。
本発明の一態様の短絡監視装置において、前記受付部は、前記配電線が接続している母線に流れる電圧である母線電圧を示す情報を受け付け、前記短絡監視装置は、前記受付部が受け付けた前記母線電圧を示す前記情報に基づいて、前記母線電圧の変化量を導出する電圧変化量導出部を備え、前記判定部は、前記電圧変化量導出部が導出した前記母線電圧の前記変化量を示す情報に基づいて、前記配電線が短絡しているか否かを判定する。
本発明の一態様は、オフグリッド系統で、蓄電池に併設されたパワーコンディショナーが出力する電気を負荷へ供給する配電線の短絡を監視する短絡監視装置が実行する短絡監視方法であって、配電線に流れる電流を示す情報と、前記配電線の力率角を示す情報とを受け付けるステップと、前記受け付けるステップで受け付けた前記電流を示す前記情報に基づいて、前記電流の変化量を導出するステップと、前記受け付けるステップで受け付けた前記力率角を示す前記情報に基づいて、前記力率角の変化量を導出するステップと、前記電流の前記変化量を示す情報と、前記力率角の前記変化量を示す情報とに基づいて、前記配電線が短絡しているか否かを判定するステップとを有する、短絡監視方法である。
本発明の一態様は、オフグリッド系統で、蓄電池に併設されたパワーコンディショナーが出力する電気を負荷へ供給する配電線の短絡を監視する短絡監視装置のコンピュータに、配電線に流れる電流を示す情報と、前記配電線の力率角を示す情報を受け付けるステップと、前記受け付けるステップで受け付けた前記電流を示す前記情報に基づいて、前記電流の変化量を導出するステップと、前記受け付けるステップで受け付けた前記力率角を示す前記情報に基づいて、前記力率角の変化量を導出するステップと、前記電流の前記変化量を示す情報と、前記力率角の前記変化量を示す情報とに基づいて、前記配電線が短絡しているか否かを判定するステップとを実行させる、プログラムである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の実施形態によれば、再生可能エネルギーと、蓄電池とを系統の主電源とする系統構成において、配電線に生じた短絡を監視できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態の短絡監視装置が適用される電力システムの一例を示す模式図である。
【図２】実施形態の短絡監視装置が適用される電力システムにおいて、太陽電池が停止した場合の一例を示す模式図である。
【図３】短絡事故が発生した場合に生じる現象の例１を示す図である。
【図４】フィーダに短絡事故が発生した場合に生じる現象の例２を示す図である。
【図５】フィーダに短絡事故が発生した場合に生じる現象の例３を示す図である。
【図６】フィーダに短絡事故が発生した場合の相間電圧の波形の一例を示す図である。
【図７】フィーダに短絡事故が発生した場合の相電流の波形の一例を示す図である。
【図８】フィーダに短絡事故が発生した場合の力率角の変化の一例を示す図である。
【図９】二相短絡と三相短絡との短絡事故の前後における相間電圧と、相電流と、力率角との比較例を示す図である。
【図１０】実施形態の短絡監視装置の一例を示す図である。
【図１１】負荷電流と変化率の和との関係の一例を示す図である。
【図１２】負荷電流と変化率との関係の一例を示す図である。
【図１３】実施形態の短絡監視システムの動作の一例を示すシーケンスチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
次に、本実施形態の短絡監視装置、短絡監視方法、およびプログラムを、図面を参照しつつ説明する。以下で説明する実施形態は一例に過ぎず、本発明が適用される実施形態は、以下の実施形態に限られない。
なお、実施形態を説明するための全図において、同一の機能を有するものは同一符号を用い、繰り返しの説明は省略する。
また、本願でいう「ＸＸに基づいて」とは、「少なくともＸＸに基づく」ことを意味し、ＸＸに加えて別の要素に基づく場合も含む。また、「ＸＸに基づいて」とは、ＸＸを直接に用いる場合に限定されず、ＸＸに対して演算や加工が行われたものに基づく場合も含む。「ＸＸ」は、任意の要素（例えば、任意の情報）である。
【００１１】
（実施形態）
（電力システム）
図１は、実施形態の短絡監視装置が適用される電力システムの一例を示す模式図である。
第１の実施形態の電力システム１は、オフグリッド系統である。前述したように、オフグリッド系統とは、電線を伝って電力会社から家などの需要家に送られる電力網である送配電系統と繋がっていない状態の電力システムのことをいう。
電力システム１は、電圧源１０ａと、変圧器２０ａと、ＯＣＲ３０と、短絡監視装置１００と、センサー内蔵自動開閉器用遠方制御器４０−１と、センサー内蔵自動開閉器用遠方制御器４０−２と、センサー内蔵自動開閉器用遠方制御器４０−３と、電流源１０ｂと、変圧器２０ｂとを備える。
電圧源１０ａは、蓄電池１２ａと、ＰＣＳ１４ａとを備える。蓄電池１２ａと、ＰＣＳ１４ａと、変圧器２０ａとは、送配電線ＴＬａによって、母線Ｂと接続される。ＯＣＲ３０と、センサー内蔵自動開閉器用遠方制御器４０−１と、センサー内蔵自動開閉器用遠方制御器４０−２と、センサー内蔵自動開閉器用遠方制御器４０−３とは、フィーダ（配電線）Ｆによって、母線Ｂと接続される。フィーダＦには、需要家が接続される。短絡監視装置１００は、ＯＣＲ３０に併設されている。
電流源１０ｂは、太陽電池１２ｂと、ＰＣＳ１４ｂとを備える。太陽電池１２ｂと、ＰＣＳ１４ｂと、変圧器２０ｂとは、送配電線ＴＬｂによって、母線Ｂと接続される。
【００１２】
蓄電池１２ａは、充電を行うことで電気を貯え、くり返し使用することができる電池（二次電池）である。蓄電池１２ａとして、鉛蓄電池、ニッケル水素蓄電池、リチウムイオン電池、レドックスフロー電池などを適用できる。蓄電池１２ａは、貯えた電気を、ＰＣＳ１４ａへ出力する。
ＰＣＳ１４ａは、蓄電池１２ａと、送電線ＴＬａによって接続される。ＰＣＳ１４ａは、蓄電池１２ａが出力した電気（放電電力）を取得し、取得した電気を、直流から交流に変換する。ＰＣＳ１４ａは、交流へ変換した電気を、変圧器２０ａへ出力する。
また、ＰＣＳ１４ａは、蓄電池１２ａが出力した電気を、電力系統へ送電するために、出力抑制を行う。
仮に、フィーダＦに短絡事故が発生した場合には、ＰＣＳ１４ａは、蓄電池１２ａの出力容量に対して制限された短絡電流を、変圧器２０ａに出力する。例えば、ＰＣＳ１４ａが出力する短絡電流は、蓄電池１２ａの出力容量に対して、１．１倍から１．５倍に制限されている。以下、ＰＣＳ１４ａが出力する短絡電流の蓄電池１２ａの出力容量に対する倍率を、「制限倍率」という。
変圧器２０ａは、ＰＣＳ１４ａと、送電線ＴＬａによって接続される。変圧器２０ａは、ＰＣＳ１４ａが出力した交流電力の電圧を、電力系統へ送電するために変換し、電圧を変換した交流電力を、母線Ｂへ出力する。
太陽電池１２ｂは、光起電力効果を利用し、光エネルギーを電力に変換する電力機器である。太陽電池１２ｂは、光起電力効果によって光を即時に電力に変換して、光を電力に変換することによって得られた電力を、ＰＣＳ１４ｂへ、出力する。
ＰＣＳ１４ｂは、太陽電池１２ｂと、送電線ＴＬｂによって接続される。ＰＣＳ１４ｂは、太陽電池１２ｂが出力した電力を取得し、取得した電力を、直流から交流に変換する。ＰＣＳ１４ｂは、交流へ変換した電気を、変圧器２０ｂへ出力する。
また、ＰＣＳ１４ｂは、太陽電池１２ｂが出力した電気を、電力系統へ送電するために、出力抑制を行う。
仮に、フィーダＦに短絡事故が発生した場合には、ＰＣＳ１４ｂは、太陽電池１２ｂの出力容量に対して制限された短絡電流を、変圧器２０ｂに出力する。例えば、ＰＣＳ１４ｂが出力する短絡電流は、太陽電池１２ｂの出力容量に対して、１．１倍から１．５倍に制限されている。
変圧器２０ｂは、ＰＣＳ１４ｂと、送電線ＴＬｂによって接続される。変圧器２０ｂは、ＰＣＳ１４ｂが出力した交流電力の電圧を、電力系統へ送電するために変換し、電圧を変換した交流電力を、母線Ｂへ出力する。
母線Ｂは、受変電設備の主回路になる導体である。母線Ｂは、高圧受電の需要家においては、変圧器二次側から配電用遮断器に至るまでの電線路をいう。母線Ｂへは、変圧器２０ａと、変圧器２０ｂとから、交流電力が供給される。母性Ｂは、変圧器２０ａと、変圧器２０ｂとから供給された交流電力を、フィーダＦへ出力する。
【００１３】
ＯＣＲ３０は、母線Ｂと、フィーダＦを介して接続される。ＯＣＲ３０は、母線ＢからフィーダＦを介して供給される交流電力に基づいて、電流を検出する。また、ＯＣＲ３０は、設定した閾値より大きな電流が、フィーダＦにある一定時間流れた場合に、そのフィーダＦに短絡事故が発生していると判定し、短絡事故が生じているフィーダＦの遮断器を動作させる。
また、ＯＣＲ３０は、力率角を検出し、検出した電流を示す情報ととともに、検出した力率角を示す情報を、短絡監視装置１００へ出力する。
ＯＣＲ３０は、短絡監視装置１００が出力する短絡発生通知を受信し、受信した短絡発生通知に含まれる短絡事故が発生したことを示す情報を取得する。ＯＣＲ３０は、取得した短絡事故が発生したことを示す情報に基づいて、ＯＣＲ３０と接続しているフィーダＦの遮断器を動作させる。
電圧センサー５０は、母線Ｂに印加されている電圧である母線電圧を測定し、測定した母線電圧を示す情報を、母線Ｂへ重畳する。母線Ｂに重畳された母線電圧を示す情報は、フィーダＦへ送信される。
センサー内蔵自動開閉器用遠方制御器４０−１と、センサー内蔵自動開閉器用遠方制御器４０−２と、センサー内蔵自動開閉器用遠方制御器４０−３との各々は、その端子間の導通（投入）と、絶縁（開放）とを切替可能である。センサー内蔵自動開閉器用遠方制御器４０−１と、センサー内蔵自動開閉器用遠方制御器４０−２と、センサー内蔵自動開閉器用遠方制御器４０−３との各々は、フィーダＦの事故からの復旧に対応する場合に、所定の条件下で開放から投入へ自動的に切替える。事故の一例は、短絡である。また、フィーダＦの地絡などの事故が発生した場合、変電所の遮断器がリレーによって開放になり、センサー内蔵自動開閉器用遠方制御器４０−１と、センサー内蔵自動開閉器用遠方制御器４０−２と、センサー内蔵自動開閉器用遠方制御器４０−３との各々も開放になる。また、センサー内蔵自動開閉器用遠方制御器４０−１と、センサー内蔵自動開閉器用遠方制御器４０−２と、センサー内蔵自動開閉器用遠方制御器４０−３との各々は、変電所の遮断器の再投入によって所定の方向から電力供給を受けた場合にタイマーが作動し、タイマーが所定の時間の経過を検出した場合に投入に切替わる。
ここで、夜間、雨天などであることによって、太陽電池１２ｂが停止した場合を考える。
図２は、実施形態の短絡監視装置が適用される電力システムにおいて、太陽電池が停止した場合の一例を示す模式図である。
夜間、雨天などであることによって、太陽電池１２ｂが停止した場合には、電流源１０ｂから変圧器２０ｂへ、交流へ変換した電気が出力されない。つまり、夜間、雨天などである場合には、太陽電池１２ｂは、光エネルギーが少ないため、光エネルギーを電力に変換することによって得られる電力も少ないため、停止する。
太陽電池１２ｂが停止すると、電圧源１０ａからフィーダＦに、電力が供給される。この場合、電流源１０ｂからフィーダＦに供給される電力は省略できるため、電圧源１０ａからフィーダＦに電力が供給されるとして説明を続ける。
太陽電池１２ｂが停止し、且つ電圧源１０ａからフィーダＦに電力が供給されている状態で、フィーダＦの短絡点ＳＰで短絡が発生した場合について説明する。換言すれば、電圧源１０ａからフィーダＦに電力が供給されている状態で、フィーダＦに短絡事故が発生した場合について説明する。
なお、本実施形態では、地絡事故が発生した場合には、地絡電流は、事故点から接地形計器用変圧器(Earthed Voltage Tran-sformer: EVT）を介して、地絡リレーを通過する経路であるため、ディーゼルの連系や解列によらない。このため、既存の設備で、地絡事故の検出や、遮断が可能であるため、説明を省略する。
また、母線Ｂにディーゼルが接続されている場合、つまり、ディーゼルが母線Ｂに接続されている場合や、ディーゼルと、蓄電池１２ａと、太陽電池１２ｂとが、母線Ｂに並列に接続されている場合には、ディーゼルから、ＯＣＲ３０で検出可能な短絡電流が流れるため、既存の設備で、地絡事故の検出や、遮断が可能であるため、説明を省略する。
電圧源１０ａから供給される短絡電流Ｉｓは、高圧電圧の定格値を３．３ｋＶとした際，式（１）で表される。
【００１４】
Ｉｓ＝（蓄電池の出力容量［ｋＶＡ］）／（√３×３．３［ｋＶ］）×（制限倍率）  （１）
【００１５】
仮に、蓄電池１２ａの出力容量を８ＭＷｈとし、ＰＣＳ１４ａから変圧器２０ａへ供給される電流の蓄電池１２ａの容量に対する制限倍率を、１．１と仮定する。式（１）へ上記の数値を代入することによって、Ｉｓ＝１５４［Ａ］が得られる。つまり、フィーダＦに短絡事故が発生した場合には、配電線ＴＬａにＩｓ＝１５４［Ａ］の短絡電流が流れると想定される。以下、短絡電流Ｉｓを、電流制限値ＩＬと呼ぶ場合もある。
蓄電池１２ａと、太陽電池１２ｂとが、母線Ｂに並列に接続されたオフグリッド系統において、太陽電池１２ｂが発電した電力を使用しないで、蓄電池１２ａに貯められた電力を、フィーダＦへ供給する場合が、最も厳しい条件であると想定される。つまり、蓄電池１２ａに貯められた電力を、フィーダＦへ供給する場合が、フィーダＦに短絡事故が発生した場合に、その短絡事故の検出が難しいを想定される。このため、本実施形態では、太陽電池１２ｂが発電した電力を使用しないで、蓄電池１２ａに貯められた電力が、フィーダＦに供給される場合について説明を続ける。
仮に、ＯＣＲ３０に、短絡事故が発生したことを検出するための整定値として、３４５［Ａ］が設定されていた場合には、その整定値は、前述した短絡電流Ｉｓ（＝１５４［Ａ］）よりも大きい。ＯＣＲ３０は、フィーダＦに短絡事故が発生した場合でも、短絡事故が発生したことを検出できない。
本実施形態では、ＯＣＲ３０に併設された短絡監視装置１００が、フィーダＦに短絡事故が発生しているか否かを判定する。
短絡監視装置１００は、フィーダＦに重畳されている電圧の測定結果を受信し、受信した電圧の測定結果を受け付ける。短絡監視装置１００は、ＯＣＲ３０が出力した電流を示す情報と、力率角を示す情報とを受信し、受信した電流を示す情報と、力率角を示す情報とを受け付ける。
短絡監視装置１００は、受け付けた電圧を示す情報に基づいて、電圧の変化量を導出する。短絡監視装置１００は、導出した電圧の変化量を示す情報に基づいて、短絡事故が発生しているか否かを判定する。
短絡監視装置１００は、短絡事故が発生していると判定した場合に、受け付けた電流を示す情報に基づいて、電流の変化量を導出する。短絡監視装置１００は、受け付けた力率角を示す情報に基づいて、力率角の変化量を導出する。短絡監視装置１００は、導出した電流の変化量を示す情報と、力率角の変化量を示す情報とに基づいて、短絡事故が発生しているフィーダＦを特定する。
【００１６】
ここで、図３から図５を参照して、フィーダＦに短絡事故が発生した場合に生じる現象について説明する。
図３は、短絡事故が発生した場合に生じる現象の例１を示す図である。
図３は、母線Ｂと、フィーダＦとの各々に短絡事故が発生した場合の系統電圧の変化を示す。図３において、横軸は時間であり、縦軸は電圧である。図３において、破線より左が、短絡事故が発生する前であり、右が、短絡事故が発生した後を示す。短絡事故が発生する前の電源電圧と比較して、短絡事故は発生した後は、母線Ｂに短絡事故が発生した場合と、フィーダＦに短絡事故が発生した場合との各々で、振幅が低下することが分かる。さらに、配電線末端で短絡事故が発生した場合と、母線で短絡事故が発生した場合とを比較すると、母線で短絡事故が発生した場合の方が、振幅の低下量が大きいことが分かる。
【００１７】
図４は、フィーダに短絡事故が発生した場合に生じる現象の例２を示す図である。
図４は、フィーダＦに短絡事故が発生した場合の電流の変化を示す。図４において、横軸は時間であり、縦軸は電流である。図４において、破線より左が、短絡事故が発生する前であり、破線より右が、短絡事故が発生した後を示す。
短絡事故が発生する前の負荷電流と比較して、短絡事故が発生した後の短絡電流は、振幅が増加していることが分かる。これは、フィーダＦに短絡事故が発生した場合に、ＰＣＳ１４ａが、蓄電池１２ａの出力容量と、制限倍率とに基づいて、短絡電流を抑えるが、抑えられた短絡電流は、負荷電流よりも大きいためである。
【００１８】
図５は、フィーダに短絡事故が発生した場合に生じる現象の例３を示す図である。
図５は、フィーダＦのａ相とｂ相との相間二相短絡事故が発生した場合の力率角の変化を示す。図５には、短絡事故が発生する前のａ相の相電圧ｖａと、ｂ相の相電圧ｖｂと、ａ相とｂ相との相間電圧ｖａｂと、ｂ相とｃ相との相間電圧ｖｂｃと、ｃ相とａ相との相間電圧ｖｃａとが、破線で示されている。
さらに、図５には、短絡事故が発生した後のａ相の相電圧ｖａと、ｂ相の相電圧ｖｂと、ａ相とｂ相との相間電圧ｖａｂと、ｂ相とｃ相との相間電圧ｖｂｃと、ｃ相とａ相との相間電圧ｖｃａとが、実線で示されている。
二相短絡事故と、三相短絡事故とにおいて、各相それぞれで、相電圧と相電流とで力率角が変化するのが分かる。つまり、実線で示されるＩａと、破線で示されるＩａとを比較すると変化していることが分かる。
【００１９】
図６は、フィーダに短絡事故が発生した場合の相間電圧の波形の一例を示す図である。図６に示される例では、重負荷におけるａ相とｂ相との間の二相短絡事故が発生した場合のシミュレーションの結果が示される。図６において、破線よりも左が、短絡事故が発生する前（定常状態）の相間電圧の波形であり、破線よりも右が、短絡事故が発生した後（短絡状態）の相間電圧の波形である。
図６によれば、ａ相とｂ相との間で短絡事故が発生した場合には、ａ相とｂ相との相間電圧が低下するのが分かる。したがって、相間電圧の低下が検出された場合に、短絡事故が発生したと判断できる。
ここでは、ａ相とｂ相との間で短絡事故が発生した場合に、ａ相とｂ相との相間電圧が低下する場合について示したが、ｂ相とｃ相との間で短絡事故が発生した場合と、ｃ相とａ相との間で短絡事故が発生した場合とについても同様である。ｂ相とｃ相との間で短絡事故が発生した場合には、ｂ相とｃ相との相間電圧が低下する。ｃ相とａ相との間で短絡事故が発生した場合には、ｃ相とａ相との相間電圧が低下する。
しかし、相間電圧の低下が検出されたことによって、短絡事故が発生したことを判定する場合に、相間電圧は、母線に印加された電圧を測定することで検出されるため、相間電圧の低下が検出されただけでは、短絡事故が発生したフィーダＦを特定することができない。さらに、相間電圧の低下が検出されたことによって、短絡事故が発生したことを判定する場合には、優先選択遮断が必要になる。
【００２０】
図７は、フィーダに短絡事故が発生した場合の相電流の波形の一例を示す図である。図７に示される例では、重負荷におけるａ相とｂ相との間の二相短絡事故が発生した場合のシミュレーションの結果が示される。図７において、破線よりも左が、短絡事故が発生する前（定常状態）の相電流の波形であり、破線よりも右が、短絡事故が発生した後（短絡状態）の相電流の波形である。
図７によれば、ａ相とｂ相との間で短絡事故が発生した瞬間に、ａ相の相電流と、ｂ相の相電流と、ｃ相の相電流との電流振幅が増加するが、その後、ＰＣＳ１４ａの制御によって、ａ相の相電流と、ｂ相の相電流と、ｃ相の相電流とのいずれかの電流振幅が増加したままとなることが分かる。したがって、ａ相の相電流と、ｂ相の相電流と、ｃ相の相電流とが増加した場合に、短絡事故が発生したと判断できる。
ここでは、ａ相とｂ相との間で短絡事故が発生した瞬間に、ａ相の相電流と、ｂ相の相電流と、ｃ相の相電流との電流振幅が増加する場合について示したが、ｂ相とｃ相との間で短絡事故が発生した場合と、ｃ相とａ相との間で短絡事故が発生した場合とについても同様である。つまり、ｂ相とｃ相との間で短絡事故が発生した瞬間に、ａ相の相電流と、ｂ相の相電流と、ｃ相の相電流との電流振幅が増加するが、その後、ＰＣＳ１４ａの制御によって、ａ相の相電流と、ｂ相の相電流と、ｃ相の相電流とのいずれかの電流振幅が増加したままとなる。ｃ相とａ相との間で短絡事故が発生した瞬間に、ａ相の相電流と、ｂ相の相電流と、ｃ相の相電流との電流振幅が増加するが、その後、ＰＣＳ１４ａの制御によって、ａ相の相電流と、ｂ相の相電流と、ｃ相の相電流とのいずれかの電流振幅が増加したままとなる。
しかし、ａ相の相電流と、ｂ相の相電流と、ｃ相の相電流とが増加した場合に、短絡事故が発生したと判断する場合には、負荷電流と、短絡電流との差を検出できないおそれがある。
【００２１】
図８は、フィーダに短絡事故が発生した場合の力率角の変化の一例を示す図である。図８に示される例では、重負荷におけるａ相とｂ相との間の二相短絡事故が発生した場合のａ相の相電圧と、ａ相の相電流とのシミュレーションの結果が示される。図８において、破線よりも左が、短絡事故が発生する前（定常状態）の力率角であり、破線よりも右が、短絡事故が発生した後（短絡状態）の力率角である。
図８によれば、ａ相とｂ相との間で短絡事故が発生した場合には、力率角が変化することが分かる。したがって、力率角が変化した場合に、短絡事故が発生したと判断できる。
ここでは、ａ相とｂ相との間で短絡事故が発生した場合に、力率角が変化する場合について示したが、ｂ相とｃ相との間で短絡事故が発生した場合と、ｃ相とａ相との間で短絡事故が発生した場合についても同様である。つまり、ｂ相とｃ相との間で短絡事故が発生した場合には、力率角が変化する。ｃ相とａ相との間で短絡事故が発生した場合には、力率角が変化する。
しかし、力率角が変化した場合に、短絡事故が発生したと判断する場合には、軽負荷時には、位相の変化が小さいため、検出された位相の精度が悪いおそれがある。
図６から図８によれば、相間電圧の変化に基づいて、短絡事故が発生したか否かを判定でき、相電流の変化と、力率角の変化とに基づいて、短絡事故が発生したフィーダＦを特定できることが分かる。つまり、相間電圧の低下が検出された場合に、短絡事故が発生したと判断できる。さらに、ａ相の相電流と、ｂ相の相電流と、ｃ相の相電流とが増加したことが検出され、且つ力率角の変化が検出されたフィーダＦを特定することによって、短絡事故が発生したフィーダＦを特定できる。
【００２２】
図９は、二相短絡と三相短絡との短絡事故の前後における相間電圧と、相電流と、力率角との比較例を示す図である。
図９には、軽負荷時と、重負荷時との各々について、相間電圧（電圧［Ｖ］）と、相電流（電流［Ａ］）と、力率角（力率角［°］）とが示される。具体的には、相間電圧（電圧［Ｖ］）に関して、短絡事故の前の相間電圧（前）と、短絡事故の後の相間電圧（後）と、短絡事故の前後の相間電圧の変化量（変化）とか示される。また、相電流（電流［Ａ］）に関して、短絡事故の前の相電流（前）と、短絡事故の後の相電流（後）と、短絡事故の前後の相電流の変化量（変化）とか示される。また、力率角（力率角［°］）に関して、短絡事故の前の力率角（前）と、短絡事故の後の力率角（後）と、短絡事故の前後の力率角の変化量（変化）とか示される。
図９によれば、相間電圧については、短絡事故の前後の相間電圧の変化量は、重負荷と比較して軽負荷の方が小さく、軽負荷同士を比較すると、三相短絡の方が短絡事故の前後の相間電圧の変化量が小さいことが分かる。
相電流については、短絡事故の前後の相電流の変化量は、軽負荷と比較して重負荷の方が小さく、重負荷同士を比較すると、二相短絡の方が短絡事故の前後の相電流の変化量が若干小さいことが分かる。
力率角については、短絡事故の前後の力率角の変化量は、軽負荷と比較して重負荷の方が小さく、重負荷同士を比較すると、三相短絡の方が短絡事故の前後の力率角の変化量が小さいことが分かる。
以上から、重負荷時に、三相短絡が発生した場合に、短絡事故の前後の相間電圧の変化量と、相電流の変化量と、力率角の変化量が小さいため、三相短絡の検出が難しいことが分かる。
以下、電力システム１に含まれる短絡監視装置１００について説明する。
【００２３】
（短絡監視装置１００）
図１０は、実施形態の短絡監視装置の一例を示す図である。短絡監視装置１００は、パーソナルコンピュータ、サーバー、又は産業用コンピュータ等の装置によって実現される。短絡監視装置１００は、通信部１０５と、記憶部１１０と、情報処理部１３０と、各構成要素を図１０に示されているように電気的に接続するためのアドレスバスやデータバスなどのバスライン１５０とを備える。
通信部１０５は、通信モジュールによって実現される。具体的には、通信部１０５は、有線通信を行うデバイスによって構成される。通信部１０５は、ＯＣＲ３０、電圧センサー５０などの外部の装置と通信する。具体的には、通信部１０５は、電圧センサー５０が母線Ｂへ重畳した電圧を示す情報を、フィーダＦから受信し、受信した電圧を示す情報を、情報処理部１３０へ出力する。また、通信部１０５は、ＯＣＲ３０が出力した電流を示す情報と、力率角を示す情報とを受信し、受信した電流を示す情報と、力率角を示す情報とを、情報処理部１３０へ出力する。また、通信部１０５は、情報処理部１３０が出力した短絡事故発生通知を取得し、取得した短絡事故発生通知を、ＯＣＲ３０へ送信する。
また、通信部１０５は、ワイファイ（登録商標）等の無線通信技術で無線通信を行う無線デバイスによって構成されてもよい。通信部１０５は、電圧センサー５０と、ＯＣＲ３０と無線で通信してもよい。
【００２４】
記憶部１１０は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、フラッシュメモリ、またはこれらのうち複数が組み合わされたハイブリッド型記憶装置などにより実現される。記憶部１１０には、情報処理部１３０により実行されるプログラム１１１と、アプリ１１２とが記憶される。
プログラム１１１は、例えば、オペレーティングシステムであり、ユーザやアプリケーションプログラムとハードウェアの中間に位置し、ユーザやアプリケーションプログラムに対して標準的なインターフェースを提供すると同時に、ハードウェアなどの各リソースに対して効率的な管理を行う。
アプリ１１２は、短絡監視装置１００に、電圧センサー５０が送信した電圧を示す情報を受信させる。アプリ１１２は、短絡監視装置１００に、受信させた電圧を示す情報を受け付けされる。アプリ１１２は、短絡監視装置１００に、受け付けさせた電圧を示す情報に基づいて、電圧の変化量を導出させる。アプリ１１２は、短絡監視装置１００に、導出させた電圧の変化量を示す情報に基づいて、短絡事故が発生したか否かを判定させる。
アプリ１１２は、短絡監視装置１００に、フィーダＦに流れる電流を示す情報と、フィーダＦの力率角を示す情報を受け付けさせる。アプリ１１２は、短絡監視装置１００に、受け付けさせた電流を示す情報に基づいて、電流の変化量を導出させる。アプリ１１２は、短絡監視装置１００に、受け付けさせた力率角を示す情報に基づいて、力率角の変化量を導出させる。
アプリ１１２は、短絡監視装置１００に、導出させた電流の変化量を示す情報と、導出させた力率角の変化量を示す情報とに基づいて、フィーダＦが短絡しているか否かを判定させる。アプリ１１２は、短絡監視装置１００に、フィーダＦが短絡しているか否かの判定結果に基づいて、短絡事故が発生していると判定させた場合に、短絡事故が発生したことを示す情報を含み、ＯＣＲ３０を宛先とする短絡発生通知を作成させ、作成させた短絡発生通知を、送信させる。
【００２５】
情報処理部１３０の全部または一部は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などのプロセッサが記憶部１１０に格納されたプログラム１１１とアプリ１１２とを実行することにより実現される機能部（以下、ソフトウェア機能部と称する）である。なお、情報処理部１３０の全部または一部は、ＬＳＩ（Large Scale Integration）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、またはＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）などのハードウェアにより実現されてもよく、ソフトウェア機能部とハードウェアとの組み合わせによって実現されてもよい。
情報処理部１３０は、例えば、受付部１３１と、電圧変化量導出部１３２と、電流変化量導出部１３３と、力率角変化量導出部１３４と、判定部１３５として機能する。
【００２６】
受付部１３１は、通信部１０５が出力した電圧を示す情報を取得し、取得した電圧を示す情報を受け付ける。受付部１３１は、受け付けた電圧を示す情報を、電圧変化量導出部１３２へ出力する。
受付部１３１は、通信部１０５が出力した電流を示す情報と、力率角を示す情報とを取得し、取得した電流を示す情報と、力率角を示す情報とを受け付ける。受付部１３１は、受け付けた電流を示す情報を、電流変化量導出部１３３へ出力する。受付部１３１は、受け付けた力率角を示す情報を、力率角変化量導出部１３４へ出力する。
電圧変化量導出部１３２は、受付部１３１が出力した電圧を示す情報を取得し、取得した電圧Ｖ２を示す情報と、その電圧Ｖ２を示す情報より前に取得した電圧Ｖ１を示す情報とに基づいて、電圧の変化量ΔV（Ｖ２−Ｖ１）を導出する。例えば、電圧変化量導出部１３２には、電圧を示す情報が、０．１ｓなどの所定の周期で、受付部１３１から出力される。電圧変化量導出部１３２は、導出した電圧の変化量ΔVを示す情報を、判定部１３５へ出力する。
【００２７】
電流変化量導出部１３３は、受付部１３１が出力した電流を示す情報を取得し、取得した電流Ｉ２を示す情報と、その電流Ｉ２を示す情報より前に取得した電流Ｉ１を示す情報とに基づいて、電流の変化量ΔＩを導出する。例えば、電流変化量導出部１３３には、電流を示す情報が、０．１ｓなどの所定の周期で、受付部１３１から出力される。具体的には、電流変化量導出部１３３は、電流Ｉ２を規格化し、規格化した電流である規格化電流Ｉ２ｒｍｓを導出する。電流変化量導出部１３３は、電流Ｉ１を規格化し、規格化した電流である規格化電流Ｉ１ｒｍｓを導出する。電流変化量導出部１３３は、規格化電流Ｉ２ｒｍｓと、規格化電流Ｉ１ｒｍｓとの差ΔＩｒｍｓ（Ｉ２ｒｍｓ−Ｉ１ｒｍｓ）を導出する。電流変化量導出部１３３は、導出した差ΔＩｒｍｓを、ＰＣＳ１４ａの電流制限値ＩＬで除算することによって、電流の変化量ΔＩを導出する。つまり、電流変化量導出部１３３は、式（１）から、電流の変化量ΔＩを導出する。
【００２８】
ΔＩ＝ΔＩｒｍｓ／ＩＬ      （１）
【００２９】
電流変化量導出部１３３は、導出した電流の変化量ΔＩを示す情報を、判定部１３５へ出力する。
力率角変化量導出部１３４は、受付部１３１が出力した力率角を示す情報を取得し、取得した力率角θ２を示す情報と、その力率角θ２を示す情報より前に取得した力率角θ１を示す情報とに基づいて、力率角の変化量Δｓｉｎθを導出する。例えば、力率角変化量導出部１３４には、力率角を示す情報が、０．１ｓなどの所定の周期で、受付部１３１から出力される。具体的には、力率角変化量導出部１３４は、式（２）から、力率角の変化量Δｓｉｎθを導出する。
Δｓｉｎθ＝ｓｉｎθ２−ｓｉｎθ１      （２）
力率角変化量導出部１３４は、導出した力率角の変化量Δｓｉｎθを示す情報を、判定部１３５へ出力する。
【００３０】
判定部１３５は、電圧変化量導出部１３２が出力した電圧の変化量ΔVを示す情報を取得する。判定部１３５は、電流変化量導出部１３３が出力した電流の変化量ΔＩを示す情報を取得する。判定部１３５は、力率角変化量導出部１３４が出力した力率角の変化量Δｓｉｎθを示す情報を取得する。
判定部１３５は、取得した電圧の変化量ΔVを示す情報に基づいて、短絡事故が発生しているか否かを判定する。具体的には、判定部１３５は、電圧の変化量ΔＶが、式（４）を満たすか否かを判定する。判定部１３５は、電圧の変化量ΔＶが、式（４）を満たす場合には、短絡事故が発生したと判定し、式（４）を満たさない場合には、短絡事故が発生していないと判定する。
【００３１】
ΔＶ＞閾値α      （４）
【００３２】
ここで、閾値αについては、定格電圧に対して所定の割合を減少させた値である。例えば、閾値αを、定格電圧に対して、２５％減少させた値としてもよい。
【００３３】
判定部１３５は、取得した電流の変化量ΔＩを示す情報と、力率角の変化量Δｓｉｎθを示す情報とに基づいて、フィーダＦに短絡事故が発生しているか否かを判定する。具体的には、判定部１３５は、電流の変化量ΔＩと、重み係数ｋに力率角の変化量Δｓｉｎθを乗算した結果との和が、閾値β未満であるか否かを判定する。つまり、判定部１３５は、式（５）を満たすか否かを判定する。
【００３４】
ΔＩ＋ｋ×Δｓｉｎθ＞閾値β      （５）
【００３５】
判定部１３５は、式（５）を満たす場合には、短絡監視装置１００が設置されているフィーダＦに短絡事故が発生していると判定し、式（５）を満たさない場合には、フィーダＦに短絡事故が発生していないと判定する。
ここで、閾値βについて説明する。閾値βは、実測値に基づいて、導出される。
図１１は、負荷電流と変化率の和との関係の一例を示す図である。ここで、変化率の和は、式（５）に示されるΔＩ＋ｋ×Δｓｉｎθの計算結果である。
図１１には、短絡事故が発生していない場合の負荷電流［Ａ］と変化率の和との二つの関係（以下「フィーダＡ」、「フィーダＢ」という）を示す。さらに、図１１には、ａ相と、ｂ相との二相短絡が発生した場合の負荷電流と変化率の和との関係（以下「二相短絡（ａｂ間）」という）と、三相短絡が発生した場合の負荷電流と変化率との和との関係（以下「三相短絡」という）とを示す。
短絡事故が発生していない場合の負荷電流と変化率の和との関係において、フィーダＡは母線ＢにＤＧ（ディーゼル発電機）が接続され、そのＤＧが電力を供給した場合を示し、フィーダＢは母線Ｂに接続された蓄電池１２ａが電力を供給した場合を示す。フィーダＡと、フィーダＢとは、実測値から得られるものである。例えば、半年から一年程度の実測値から得られる。つまり、フィーダＡと、フィーダＢとは、定常状態の変動分を示す。
図１１によれば、フィーダＡと、フィーダＢとによって示される変化率の和と比較して、二相短絡（ａｂ間）と、三相短絡とによって示される変化率の和が大きいことが分かる。つまり、短絡事故が発生することによって、変化率の和が大きくなる。
また、二相短絡（ａｂ間）によって示される変化率の和と比較して、三相短絡によって示される変化率の和が小さいことが分かる。
そこで、本実施形態では、フィーダＡと、フィーダＢとによって示される変化率の和より大きく且つ三相短絡によって示される変化率の和より小さくなるように、閾値βを設定する。本実施形態では、一例として、図１１に示されるように、（０，０．５）と、（１５４，０）との二点を通る直線で、閾値βを設定する。負荷電流を「Ｉ」とした場合、閾値βは、β＝−０．００３Ｉ＋０．５で表される。
ここでは、（０，０．５）と、（１５４，０）との二点を通る直線で、閾値βを設定する場合について説明したが、この例に限られない。例えば、（０，０．５）と、（０、１２０）との二点を通る直線で、閾値βを設定してもよいし、（０，１）と、（０、１５４）との二点を通る直線で、閾値βを設定してもよい。つまり、フィーダＡと、フィーダＢとによって示される変化率の和より大きく且つ三相短絡によって示される変化率の和より小さくなる直線であればよい。また、閾値βは、所定の条件が成立にした場合に変更してもよい。
【００３６】
ここで、重み係数ｋについて説明する。
図１２は、負荷電流と変化率との関係の一例を示す図である。
図１２には、二相短絡が発生した場合の負荷電流［Ａ］と電流の変化量ΔＩの変化率との関係（以下「ΔＩ（二相短絡）」という）と、二相短絡が発生した場合の負荷電流［Ａ］と力率角の変化量Δｓｉｎθの変化率との関係（以下「Δｓｉｎθ（二相短絡）」という）を示す。
さらに、図１２には、三相短絡が発生した場合の負荷電流［Ａ］と電流の変化量ΔＩの変化率との関係（以下「ΔＩ（三相短絡）」という）と、三相短絡が発生した場合の負荷電流［Ａ］と力率角の変化量Δｓｉｎθの変化率との関係（以下「Δｓｉｎθ（三相短絡）」という）を示す。
短絡事故が発生していない場合には、負荷電流［Ａ］に対して、電流の変化量ΔＩの変化率と力率角の変化量Δｓｉｎθの変化率とも、ほぼ零になると想定される。
図１２によれば、短絡事故が発生していない場合と比較して、ΔＩ（二相短絡）と、Δｓｉｎθ（二相短絡）と、ΔＩ（三相短絡）と、Δｓｉｎθ（三相短絡）ともに、変化率が大きいことが分かる。つまり、短絡事故が発生することによって、変化率が大きくなる。
図１２によれば、ΔＩ（二相短絡）と、Δｓｉｎθ（二相短絡）とによって示される変化率と比較して、ΔＩ（三相短絡）と、Δｓｉｎθ（三相短絡）とによって示される変化率が小さいことが分かる。
そこで、本実施形態では、短絡事故が発生していない場合の変化率より大きく且つΔＩ（三相短絡）と、Δｓｉｎθ（三相短絡）とによって示される変化率より小さくなるように、重み係数ｋを設定する。本実施形態では、一例として、図１２に示されるように、ΔＩ（三相短絡）の傾きを、Δｓｉｎ（三相短絡）の傾きで除算した値を、重み係数ｋとする。つまり、重み係数ｋは、三相短絡に基づいて、導出される。図１０に戻り説明を続ける。
判定部１３５は、前述した式（４）に示す条件を満たす場合には、短絡事故が発生したと判定する。判定部１３５は、短絡事故が発生したと判定した場合に、式（５）に示す条件を満たすか否かを判定し、満たすと判定した場合、短絡監視装置１００が設置されているフィーダＦに、短絡事故が発生したと判定する。判定部１３５は、短絡事故が発生したと判定した場合に、短絡事故が発生したことを示す情報を含み、ＯＣＲ３０を宛先とする短絡事故発生通知を作成し、作成した短絡事故発生通知を、通信部１０５へ出力する。
【００３７】
（短絡監視システムの動作）
図１３は、実施形態の短絡監視システムの動作の一例を示すシーケンスチャートである。
（ステップＳ１）
電圧センサー５０は、母線Ｂの電圧を測定する。
（ステップＳ２）
電圧センサー５０は、測定した母線Ｂの電圧を示す情報を、短絡監視装置１００へ送信する。
（ステップＳ３）
短絡監視装置１００の通信部１０５は、電圧センサー５０が送信した電圧を示す情報を受信し、受信した電圧を示す情報を、情報処理部１３０へ出力する。
（ステップＳ４）
ＯＣＲ３０は、フィーダＦを流れる電流と、力率角とを測定する。
（ステップＳ５）
ＯＣＲ３０は、測定した電流を示す情報と、力率角を示す情報とを、短絡監視装置１００へ送信する。
【００３８】
（ステップＳ６）
短絡監視装置１００の通信部１０５は、ＯＣＲ３０が送信した電流を示す情報と、力率角を示す情報とを受信し、受信した電流を示す情報と、力率角を示す情報とを、情報処理部１３０へ出力する。
（ステップＳ７）
短絡監視装置１００の受付部１３１は、通信部１０５が出力した電圧の測定結果を取得し、取得した電圧の測定結果を受け付ける。受付部１３１は、受け付けた電圧の測定結果を、電圧変化量導出部１３２へ出力する。
電圧変化量導出部１３２は、受付部１３１が出力した電圧を示す情報を取得し、取得した電圧Ｖ２を示す情報と、その電圧Ｖ２を示す情報より前に取得した電圧Ｖ１を示す情報とに基づいて、電圧の変化量ΔVを導出する。電圧変化量導出部１３２は、導出した電圧の変化量ΔVを示す情報を、判定部１３５へ出力する。
（ステップＳ８）
短絡監視装置１００の受付部１３１は、通信部１０５が出力した電流を示す情報と、力率角を示す情報とを取得し、取得した電流を示す情報と、力率角を示す情報とを受け付ける。受付部１３１は、受け付けた電流を示す情報を、電流変化量導出部１３３へ出力する。
電流変化量導出部１３３は、受付部１３１が出力した電流を示す情報を取得し、取得した電流Ｉ２を示す情報と、その電流Ｉ２を示す情報より前に取得した電流Ｉ１を示す情報とに基づいて、電流の変化量ΔＩを導出する。電流変化量導出部１３３は、導出した電流の変化量ΔＩを示す情報を、判定部１３５へ出力する。
（ステップＳ９）
短絡監視装置１００の受付部１３１は、受け付けた力率角を示す情報を、力率角変化量導出部１３４へ出力する。
力率角変化量導出部１３４は、受付部１３１が出力した力率角を示す情報を取得し、取得した力率角θ２を示す情報と、その力率角θ２を示す情報より前に取得した力率角θ１を示す情報とに基づいて、力率角の変化量Δｓｉｎθを導出する。力率角変化量導出部１３４は、導出した力率角の変化量Δｓｉｎθを示す情報を、判定部１３５へ出力する。
【００３９】
（ステップＳ１０）
判定部１３５は、電圧変化量導出部１３２が出力した電圧の変化量ΔVを示す情報を取得する。判定部１３５は、電流変化量導出部１３３が出力した電流の変化量ΔＩを示す情報を取得する。判定部１３５は、力率角変化量導出部１３４が出力した力率角の変化量Δｓｉｎθを示す情報を取得する。
判定部１３５は、取得した電圧の変化量ΔVを示す情報に基づいて、短絡事故が発生しているか否かを判定する。
判定部１３５は、取得した電流の変化量ΔＩを示す情報と、力率角の変化量Δｓｉｎθを示す情報とに基づいて、フィーダＦに短絡事故が発生しているか否かを判定する。
判定部１３５は、電圧の変化量ΔVを示す情報に基づいて、短絡事故が発生したと判定し、且つ電流の変化量ΔＩを示す情報と、力率角の変化量Δｓｉｎθを示す情報とに基づいて、フィーダＦに短絡事故が発生したと判定した場合には、短絡事故が発生したことを示す情報を含み、ＯＣＲ３０を宛先とする短絡事故発生通知を作成し、作成した短絡事故発生通知を、通信部１０５へ出力する。
（ステップＳ１１）
通信部１０５は、情報処理部１３０が出力した短絡事故発生通知を取得し、取得した短絡事故発生通知を、ＯＣＲ３０へ送信する。
（ステップＳ１２）
ＯＣＲ３０は、短絡監視装置１００が送信した短絡事故発生通知を受信する。
（ステップＳ１３）
ＯＣＲ３０は、受信した短絡事故発生通知に含まれる短絡事故が発生したことを示す情報に基づいて、遮断器を動作する。
【００４０】
前述した実施形態では、オフグリッド系統の一例として、太陽電池と、蓄電池とを系統の主電源とする場合について説明したが、この限りでない。例えば、風力発電と、蓄電池とを系統の主電源としてもよいし、地熱発電と、蓄電池とを系統の主電源としてもよいし、水力発電と、蓄電池とを系統の主電源としてもよいし、バイオマス発電と、蓄電池とを系統の主電源としてもよい。また、主電源の系統数は、二個に限らず、三個以上としてもよい。
前述した実施形態では、短絡監視装置１００がＯＣＲ３０に併設されている場合について説明したが、この限りでない。例えば、短絡監視装置１００が、ＯＣＲ３０に併設されずに、フィーダＦに接続されてもよい。この場合、短絡監視装置１００は、フィーダＦに、電流を示す情報と、力率角を示す情報とを出力し、ＯＣＲ３０は、短絡監視装置１００がフィーダＦに出力した電流を示す情報と、力率角を示す情報とを受信する。
前述した実施形態では、母線ＢにフィーダＦが一本接続されている場合について説明したが、この限りでない。例えば、母線ＢにフィーダＦが複数本接続されていてもよい。
前述した実施形態では、フィーダＦに、センサー内蔵自動開閉器用遠方制御器４０−１と、センサー内蔵自動開閉器用遠方制御器４０−２と、センサー内蔵自動開閉器用遠方制御器４０−３とが接続されている場合について説明したが、この限りでない。例えば、フィーダＦに接続されるセンサー内蔵自動開閉器用遠方制御器の数は、１個−２個でもよいし、４個以上でもよい。
前述した実施形態では、短絡監視装置１００が、電圧を示す情報に基づいて、短絡事故が発生したと判定した場合に、電流を示す情報と、力率角を示す情報とに基づいて、短絡事故が発生したフィーダＦを特定する場合について説明したが、この例に限られない。例えば、短絡監視装置１００は、電圧を示す情報に基づいて、短絡事故が発生したか否かを判定することなく、電流を示す情報と、力率角を示す情報とに基づいて、短絡事故が発生したフィーダＦを特定してもよい。このように構成することによって、母線電圧を測定する処理を省略できる。
前述した実施形態では、高圧電圧の定格値を３．３ｋＶとした場合について説明したが、この例に限られない。例えば、高圧電圧の定格値を６．６ｋＶとした場合にも適用できる。
【００４１】
本実施形態の短絡監視装置１００によれば、蓄電池１２ａや、太陽電池１２ｂとを主電源とした系統構成、例えば、オフグリッド構成において、電力系統に生じる電流変化に加え、電圧変化や力率角の変化に着目することで、短絡事故が発生した場合に、負荷電流と短絡電流との判別を行う。このため、短絡事故が発生した配電線を特定でき、確実な短絡保護に寄与できる。従来では、ディーゼル発電機のような回転機電源がない電力系統であるオフグリッド系統では、短絡電流が小さくなるため、電流変化で短絡を検知する従来の保護協調ロジックでは短絡事故の検出が困難であった。
【００４２】
＜構成例＞
一構成例として、オフグリッド系統で、蓄電池に併設されたパワーコンディショナーが出力する電気を負荷へ供給する配電線の短絡を監視する短絡監視装置であって、配電線に流れる電流を示す情報と、配電線の力率角を示す情報を受け付ける受付部と、受付部が受け付けた電流を示す情報に基づいて、電流の変化量を導出する電流変化量導出部と、受付部が受け付けた力率角を示す情報に基づいて、力率角の変化量を導出する力率角変化量導出部と、電流変化量導出部が導出した電流の変化量を示す情報と、力率角変化量導出部が導出した力率角の変化量を示す情報とに基づいて、配電線が短絡しているか否かを判定する判定部とを備える、短絡監視装置である。
一構成例として、判定部は、電流の変化量を規格化した値をパワーコンディショナーが出力する電流の制限値で除算した値と、力率角の変化量に重み係数を乗算した値との和が変化率閾値より大きい場合に配電線が短絡していると判定する。
一構成例として、重み係数は、三相短絡に基づいて導出される。
一構成例として、変化率閾値は、過去の実測データに基づいて導出される。
一構成例として、受付部は、配電線が接続している母線に流れる電圧である母線電圧を示す情報を受け付け、短絡監視装置は、受付部が受け付けた母線電圧を示す情報に基づいて、母線電圧の変化量を導出する電圧変化量導出部を備え、判定部は、電圧変化量導出部が導出した母線電圧の変化量を示す情報に基づいて、配電線が短絡しているか否かを判定する。
【００４３】
以上、実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、組合せを行うことができる。これら実施形態は、発明の範囲や要旨に含まれると同時に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
なお、上述した短絡監視装置１００は、コンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、各機能ブロックの機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録する。この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、ＣＰＵが実行することで実現してもよい。ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳ(Operating System)や周辺機器などのハードウェアを含むものとする。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭなどの可搬媒体のことをいう。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」は、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスクなどの記憶装置を含む。
【００４４】
さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、短時間の間、動的にプログラムを保持するものを含んでいてもよい。短時間の間、動的にプログラムを保持するものは、例えば、インターネットなどのネットワークや電話回線などの通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線である。
また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」には、サーバーやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。また、上記プログラムは、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよい。また、上記プログラムは、プログラマブルロジックデバイスを用いて実現されるものであってもよい。プログラマブルロジックデバイスは、例えば、ＦＰＧＡ(Field Programmable Gate Array)である。
【００４５】
なお、上述の短絡監視装置１００は内部にコンピュータを有している。そして、上述した短絡監視装置１００の各処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。
ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリなどをいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしてもよい。
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。
さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。
【符号の説明】
【００４６】
１…電力システム、１０ａ…電圧源、１０ｂ…電流源、１２ａ…蓄電池、１２ｂ…太陽電池、１４ａ、１４ｂ…ＰＣＳ、２０ａ、２０ｂ…変圧器、３０…ＯＣＲ、４０−１、４０−２、４０−３…センサー内蔵自動開閉器用遠方制御器、５０…電圧センサー、１００…短絡監視装置、１０５…通信部、１１０…記憶部、１１１…プログラム、１１２…アプリ、１３０…情報処理部、１３１…受付部、１３２…電圧変化量導出部、１３３…電流変化量導出部、１３４…力率角変化量導出部、１３５…判定部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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