(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源側の三相交流電力系統に調相用コンデンサを遮断器により三相同時に投入する際に生じる突入電流を抑制する突入電流抑制装置であって、
前記遮断器の前記電源側の電圧である電源電圧を計測する電源電圧計測手段と、
前記遮断器に流れる電流である遮断器電流を計測する遮断器電流計測手段と、
前記遮断器電流計測手段により計測された前記遮断器電流に基づいて、前記遮断器の開極後の前記遮断器の前記調相用コンデンサ側の残留電圧の各線間の極性を判別する残留電圧極性判別手段と、
前記残留電圧極性判別手段により判別された前記残留電圧の各線間の極性と前記電源電圧計測手段により計測された前記電源電圧の各線間電圧の極性とがそれぞれ一致する投入位相区間を検出する投入位相区間検出手段と、
前記投入位相区間検出手段により検出された前記投入位相区間の範囲内で前記遮断器を投入する遮断器投入手段と
を備えたことを特徴とする突入電流抑制装置。
【請求項２】
前記残留電圧極性判別手段は、前記遮断器電流の各相電流の極性に基づいて、前記残留電圧の各線間の極性を判別すること
を特徴とする請求項１に記載の突入電流抑制装置。
【請求項３】
電源側の三相交流電力系統に調相用コンデンサを遮断器により三相同時に投入する際に生じる突入電流を抑制する突入電流抑制装置であって、
前記遮断器の前記電源側の電圧である電源電圧を計測する電源電圧計測手段と、
前記遮断器の前記調相用コンデンサ側の電圧である調相用コンデンサ側電圧を計測する調相用コンデンサ側電圧計測手段と、
前記調相用コンデンサ側電圧計測手段により計測された前記調相用コンデンサ側電圧に基づいて、前記遮断器の開極後の前記遮断器の前記調相用コンデンサ側の残留電圧の各線間の極性を判別する残留電圧極性判別手段と、
前記残留電圧極性判別手段により判別された前記残留電圧の各線間の極性と前記電源電圧計測手段により計測された前記電源電圧の各線間電圧の極性とがそれぞれ一致する投入位相区間を検出する投入位相区間検出手段と、
前記投入位相区間検出手段により検出された前記投入位相区間の範囲内で前記遮断器を投入する遮断器投入手段と
を備えたことを特徴とする突入電流抑制装置。
【請求項４】
前記残留電圧極性判別手段は、前記調相用コンデンサ側電圧の各線間の極性に基づいて、前記残留電圧の各線間の極性を判別すること
を特徴とする請求項３に記載の突入電流抑制装置。
【請求項５】
電源側の三相交流電力系統に調相用コンデンサを遮断器により三相同時に投入する際に生じる突入電流を抑制する突入電流抑制装置であって、
前記遮断器の前記電源側の電圧である電源電圧を計測する電源電圧計測手段と、
前記遮断器に流れる電流である遮断器電流を計測する遮断器電流計測手段と、
前記遮断器電流計測手段により計測された前記遮断器電流に基づいて、前記遮断器の開極後の前記遮断器の前記調相用コンデンサ側の残留電圧の各線間の極性が予め設定された極性と一致する開極位相区間を検出する開極位相区間検出手段と、
前記開極位相区間検出手段により検出された前記開極位相区間の範囲内で前記遮断器を開極する遮断器開極手段と、
前記電源側電圧計測手段により計測された前記電源電圧の各線間電圧の極性が前記予め設定された極性と一致する投入位相区間を検出する投入位相区間検出手段と、
前記投入位相区間検出手段により検出された前記投入位相区間で前記遮断器を投入する遮断器投入手段と
を備えたことを特徴とする突入電流抑制装置。
【請求項６】
電源側の三相交流電力系統に調相用コンデンサを遮断器により三相同時に投入する際に生じる突入電流を抑制する突入電流抑制装置であって、
前記遮断器の前記電源側の電圧である電源電圧を計測する電源電圧計測手段と、
前記遮断器の前記調相用コンデンサ側の電圧である調相用コンデンサ側電圧を計測する調相用コンデンサ側電圧計測手段と、
前記調相用コンデンサ側電圧計測手段により計測された前記調相用コンデンサ側電圧に基づいて、前記遮断器の開極後の前記遮断器の前記調相用コンデンサ側の残留電圧の各線間の極性が予め設定された極性と一致する開極位相区間を検出する開極位相区間検出手段と、
前記開極位相区間検出手段により検出された前記開極位相区間の範囲内で前記遮断器を開極する遮断器開極手段と、
前記電源側電圧計測手段により計測された前記電源電圧の各線間電圧の極性が前記予め設定された極性と一致する投入位相区間を検出する投入位相区間検出手段と、
前記投入位相区間検出手段により検出された前記投入位相区間で前記遮断器を投入する遮断器投入手段と
を備えたことを特徴とする突入電流抑制装置。
【請求項７】
電源側の三相交流電力系統に調相用コンデンサを遮断器により三相同時に投入する際に生じる突入電流を抑制する突入電流抑制装置の制御方法であって、
前記遮断器の前記電源側の電圧である電源電圧を計測し、
前記遮断器に流れる電流である遮断器電流を計測し、
計測した前記遮断器電流に基づいて、前記遮断器の開極後の前記遮断器の前記調相用コンデンサ側の残留電圧の各線間の極性を判別し、
判別した前記残留電圧の各線間の極性と計測した前記電源電圧の各線間電圧の極性とがそれぞれ一致する位相区間を検出し、
検出した前記位相区間の範囲内で前記遮断器を投入すること
を含むことを特徴とする突入電流抑制装置の制御方法。
【請求項８】
電源側の三相交流電力系統に調相用コンデンサを遮断器により三相同時に投入する際に生じる突入電流を抑制する突入電流抑制装置の制御方法であって、
前記遮断器の前記電源側の電圧である電源電圧を計測し、
前記遮断器の前記調相用コンデンサ側の電圧である調相用コンデンサ側電圧を計測し、
計測した前記調相用コンデンサ側電圧に基づいて、前記遮断器の開極後の前記遮断器の前記調相用コンデンサ側の残留電圧の各線間の極性を判別し、
判別した前記残留電圧の各線間の極性と計測した前記電源電圧の各線間電圧の極性とがそれぞれ一致する位相区間を検出し、
検出した前記位相区間の範囲内で前記遮断器を投入すること
を含むことを特徴とする突入電流抑制装置の制御方法。
【請求項９】
電源側の三相交流電力系統に調相用コンデンサを遮断器により三相同時に投入する際に生じる突入電流を抑制する突入電流抑制装置の制御方法であって、
前記遮断器の前記電源側の電圧である電源電圧を計測し、
前記遮断器に流れる電流である遮断器電流を計測し、
計測した前記遮断器電流に基づいて、前記遮断器の開極後の前記遮断器の前記調相用コンデンサ側の残留電圧の各線間の極性が予め設定された極性と一致する開極位相区間を検出し、
検出した前記開極位相区間の範囲内で前記遮断器を開極し、
計測した前記電源電圧の各線間電圧の極性が前記予め設定された極性と一致する投入位相区間を検出し、
検出した前記投入位相区間で前記遮断器を投入すること
を含むことを特徴とする突入電流抑制装置の制御方法。
【請求項１０】
電源側の三相交流電力系統に調相用コンデンサを遮断器により三相同時に投入する際に生じる突入電流を抑制する突入電流抑制装置の制御方法であって、
前記遮断器の前記電源側の電圧である電源電圧を計測し、
前記遮断器の前記調相用コンデンサ側の電圧である調相用コンデンサ側電圧を計測し、
計測した前記調相用コンデンサ側電圧に基づいて、前記遮断器の開極後の前記遮断器の前記調相用コンデンサ側の残留電圧の各線間の極性が予め設定された極性と一致する開極位相区間を検出し、
検出した前記開極位相区間の範囲内で前記遮断器を開極し、
計測した前記電源電圧の各線間電圧の極性が前記予め設定された極性と一致する投入位相区間を検出し、
検出した前記投入位相区間で前記遮断器を投入すること
を含むことを特徴とする突入電流抑制装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、遮断器を投入する際に生じる突入電流を抑制する突入電流抑制装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、調相用コンデンサなどの進相負荷を遮断器で投入した場合、投入位相によっては、大きな突入電流が流れることが知られている。日本国内では、コンデンサ容量の６％の直列リアクトルを挿入することで、突入電流の大きさを抑制している。しかし、系統の大容量化に伴って調相用コンデンサの容量が増加し、突入電流が増加する傾向にある。
【０００３】
調相用コンデンサは、負荷の変動に応じて、１日に複数回開閉される。その開閉に用いられる遮断器は、電気的寿命が重要となる。このような遮断器の電気的寿命は、遮断器のアークコンタクト及びノズルの消耗が大きく影響する。また、調相用コンデンサを開閉する遮断器の場合、電気的寿命が決定される条件は、遮断器投入時の先行放電による損耗が支配的となる。
【０００４】
変圧器を投入するときに流れる励磁突入電流を抑制する方法としては、投入抵抗と接点とが直列に接続された抵抗体付き遮断器を遮断器主接点と並列接続した構成の遮断器を用いることが知られている。この遮断器は、抵抗体付き遮断器を遮断器主接点に先行して投入することで、励磁突入電流を抑制する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平２００２-７５１４５号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】“大容量遮断器の特殊遮断条件”，電気学会技術報告，社団法人電気学会，１９９１年，第ＩＩ部，第３８８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、抵抗体付き遮断器の構成された遮断器は大型化することが避けられない。また、調相用コンデンサは、６６ｋＶ又は７７ｋＶなどの電圧階級の電力系統に設置されることが多い。これらの電圧階級では、大半が三相一括操作型の遮断器である。三相一括操作型の遮断器は、三相の全てを同時に投入する。このように、調相用コンデンサを三相同時に投入する場合、突入電流の抑制をすることが困難である。
【０００８】
そこで、本発明の実施形態による目的は、調相用コンデンサを三相同時に投入する際に生じる突入電流を抑制することのできる突入電流抑制装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の実施形態の観点に従った突入電流抑制装置は、電源側の三相交流電力系統に調相用コンデンサを遮断器により三相同時に投入する際に生じる突入電流を抑制する突入電流抑制装置であって、前記遮断器の前記電源側の電圧である電源電圧を計測する電源電圧計測手段と、前記遮断器に流れる電流である遮断器電流を計測する遮断器電流計測手段と、前記遮断器電流計測手段により計測された前記遮断器電流に基づいて、前記遮断器の開極後の前記遮断器の前記調相用コンデンサ側の残留電圧の各線間の極性を判別する残留電圧極性判別手段と、前記残留電圧極性判別手段により判別された前記残留電圧の各線間の極性と前記電源電圧計測手段により計測された前記電源電圧の各線間電圧の極性とがそれぞれ一致する投入位相区間を検出する投入位相区間検出手段と、前記投入位相区間検出手段により検出された前記投入位相区間の範囲内で前記遮断器を投入する遮断器投入手段とを備える。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る遮断器制御装置の適用された電力系統システムの構成を示す構成図。
【図２】１線地絡状態で遮断器に流れる遮断器電流を示す波形図。
【図３】１線地絡状態で遮断器の負荷側に印加される線間電圧を示す波形図。
【図４】１線地絡状態におけるコンデンサ対地電圧を示す波形図。
【図５】本実施形態に係る投入位相検出部による投入位相の検出方法を説明するための電圧波形を示す波形図。
【図６】投入位相と各相の遮断器電流の最大値との相関関係を示すグラフ図。
【図７】本実施形態に係る投入位相で遮断器を投入した場合の投入後の各相の遮断器電流の絶対値を示す波形図。
【図８】本実施形態に係る投入位相で遮断器を投入した場合の先行放電期間の各相の電荷量の推移を示すグラフ図。
【図９】ある投入位相で遮断器を投入した場合の投入後の各相の遮断器電流の絶対値を示す波形図。
【図１０】ある投入位相で遮断器を投入した場合の先行放電期間の各相の電荷量の推移を示すグラフ図。
【図１１】本発明の第２の実施形態に係る遮断器制御装置の適用された電力系統システムの構成を示す構成図。
【図１２】本発明の第３の実施形態に係る遮断器制御装置の適用された電力系統システムの構成を示す構成図。
【図１３】本発明の第４の実施形態に係る遮断器制御装置の適用された電力系統システムの構成を示す構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
【００１２】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る遮断器制御装置１の適用された電力系統システム１０の構成を示す構成図である。なお、以降の図における同一部分には同一符号を付してその詳しい説明を省略し、異なる部分について主に述べる。以降の実施形態も同様にして重複する説明を省略する。
【００１３】
電力系統システム１０は、遮断器制御装置１と、遮断器２と、調相設備３と、電圧検出器４Ｕ，４Ｖ，４Ｗと、電流検出器５Ｕ，５Ｖ，５Ｗと、電源母線６とを備えている。
【００１４】
電源母線６は、電力系統の母線である。電源母線６には、電源から三相交流電力が供給される。
【００１５】
調相設備３は、電源母線６と遮断器２を介して接続されている。調相設備３は、進相負荷である。調相設備（コンデンサバンク）３は、３つの調相用コンデンサ３１Ｕ，３１Ｖ，３１Ｗで構成されている。３つの調相用コンデンサ３１Ｕ，３１Ｖ，３１Ｗは、それぞれＵ相、Ｖ相、及びＷ相の各相に設けられている。調相用コンデンサ３１Ｕ，３１Ｖ，３１Ｗは、中性点非接地である。
【００１６】
遮断器２は、三相を一括で操作する三相一括操作型の遮断器である。遮断器２が投入されると、調相設備３は、電源母線６に投入される。遮断器２が開極されると、調相設備３は、電源母線６と電気的に遮断される。
【００１７】
電圧検出器４Ｕ，４Ｖ，４Ｗは、遮断器２よりも電源側（電源母線６側）の電圧である遮断器電源側電圧を相毎に計測するための計測装置である。電圧検出器４Ｕ，４Ｖ，４Ｗは、それぞれＵ相、Ｖ相、及びＷ相の電圧を計測情報として検出する。電圧検出器４Ｕ，４Ｖ，４Ｗは、検出した遮断器電源側電圧を遮断器制御装置１に出力する。電圧検出器４Ｕ，４Ｖ，４Ｗは、例えば計器用変圧器(ＶＴ,voltage transformer)である。ここでは、電圧検出器４Ｕ，４Ｖ，４Ｗは、電源母線６に設置されているが、遮断器２よりも電源側であれば何処に設置してもよい。
【００１８】
電流検出器５Ｕ，５Ｖ，５Ｗは、遮断器２に流れる電流である遮断器電流を相毎に計測するための計測装置である。電流検出器５Ｕ，５Ｖ，５Ｗは、それぞれＵ相、Ｖ相、及びＷ相の電流を計測情報として検出する。電流検出器５Ｕ，５Ｖ，５Ｗは、例えばＣＴ(current transformer)である。電流検出器５Ｕ，５Ｖ，５Ｗは、検出した遮断器電流を遮断器制御装置１に出力する。ここでは、電流検出器５Ｕ，５Ｖ，５Ｗは、電源側に設置されているが、遮断器２よりも負荷側（調相設備３側）に設置してもよい。また、既存の遮断器を改造する場合には、この遮断器の両側にＣＴが設けられていれば、このＣＴを電流検出器５Ｕ，５Ｖ，５Ｗとして用いることができる。
【００１９】
遮断器制御装置１は、遮断器２を制御する制御装置である。遮断器制御装置１は、電圧検出器４Ｕ，４Ｖ，４Ｗにより検出された遮断器電源側電圧及び電流検出器５Ｕ，５Ｖ，５Ｗにより検出された遮断器電流に基づいて、遮断器２を閉極又は開極する。
【００２０】
遮断器制御装置１は、電圧計測部１１と、残留電圧極性判別部１２と、投入位相検出部１３と、投入指令出力部１４とを備えている。
【００２１】
電圧計測部１１は、電圧検出器４Ｕ，４Ｖ，４Ｗにより検出された遮断器電源側電圧の対地電圧を線間電圧に変換する。電圧計測部１１は、変換した線間電圧を計測する。電圧計測部１１は、計測した遮断器電源側電圧の線間電圧を投入位相検出部１３に出力する。
【００２２】
残留電圧極性判別部１２は、電流検出器５Ｕ，５Ｖ，５Ｗにより検出された遮断器電流に基づいて、遮断器２の開極後に、遮断器２の負荷側に残留する直流電圧（調相用コンデンサ３１Ｕ，３１Ｖ，３１Ｗの残留電圧）の極性を推定する。残留電圧極性判別部１２は、推定した残留電圧の極性を投入位相検出部１３に出力する。
【００２３】
図２及び図３を参照して、残留電圧極性判別部１２による残留電圧の極性の推定方法について説明する。ここでは、１線地絡で遮断器２が開極された場合の残留電圧の極性の推定方法について説明する。なお、定常状態で遮断器２が開極された場合の残留電圧の極性の推定方法も同様に行う。
【００２４】
図２は、１線地絡（Ｗ相地絡）状態で遮断器２に流れる遮断器電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを示す波形図である。図３は、１線地絡（Ｗ相地絡）状態で遮断器２の負荷側に印加される線間電圧Ｖ１ｕｖ，Ｖ１ｖｗ，Ｖ１ｗｕを示す波形図である。図２及び図３において、時刻ｔ０は、遮断器２の開極時点を示している。
【００２５】
まず、Ｕ−Ｖ相間の残留電圧Ｖ１ｕｖの極性を推定する方法について説明する。
【００２６】
残留電圧極性判別部１２は、Ｕ相の遮断器電流Ｉｕに基づいて、Ｕ−Ｖ相間の残留電圧Ｖ１ｕｖの極性を推定する。
【００２７】
残留電圧極性判別部１２は、遮断零点ｔ０直前の遮断器電流Ｉｕの半波の極性を判別する。図２を参照すると、遮断零点ｔ０直前の遮断器電流Ｉｕの半波の極性は、正極である。残留電圧極性判別部１２は、Ｕ−Ｖ相間の残留電圧Ｖ１ｕｖを、判別した遮断器電流Ｉｕの極性と同一の極性と推定する。即ち、残留電圧極性判別部１２は、Ｕ−Ｖ相間の残留電圧Ｖ１ｕｖを正極と推定する。図３を参照すると、Ｕ−Ｖ相間の残留電圧Ｖ１ｕｖは、正極である。従って、図３に示されたＵ−Ｖ相間の残留電圧Ｖ１ｕｖの極性は、残留電圧極性判別部１２による推定結果と一致する。
【００２８】
同様にして、残留電圧極性判別部１２は、遮断零点ｔ０直前の遮断器電流Ｉｖの半波の極性の判別結果に基づいて、Ｖ−Ｗ相間の残留電圧Ｖ１ｖｗの極性を推定する。また、残留電圧極性判別部１２は、遮断零点ｔ０直前の遮断器電流Ｉｗの半波の極性の判別結果に基づいて、Ｗ−Ｕ相間の残留電圧Ｖ１ｗｕの極性を推定する。
【００２９】
ここで、遮断器電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの各相の極性に基づいて、残留電圧Ｖ１ｕｖ，Ｖ１ｖｗ，Ｖ１ｗｕの各線間の極性を推定することについての利点を説明する。
【００３０】
図４は、図２及び図３の１線地絡（Ｗ相地絡）状態と同一の状態におけるコンデンサ対地電圧（遮断器２の負荷側の相電圧）Ｖｖ，Ｖｕ，Ｖｗを示す波形図である。
【００３１】
定常状態で遮断器２が電流を遮断した場合、遮断零点直前の各相の遮断器電流の半波の極性（正極又は負極）と遮断零点直後の各相のコンデンサ対地電圧（残留電圧の相電圧）の極性は一致する。これは、調相用コンデンサ３１Ｕ，３１Ｖ，３１Ｗを流れる電流の位相が電源電圧の位相よりも９０度進んでいるためである。
【００３２】
しかし、図４に示すように、一線地絡状態で遮断器２が電流を遮断した場合、各相において、遮断零点ｔ０直前の遮断器電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの半波の極性と残留電圧（遮断零点直後のコンデンサ対地電圧）Ｖｖ，Ｖｕ，Ｖｗは必ずしも一致しない。
【００３３】
これに対し、上述したように、遮断零点ｔ０直前の遮断器電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの各相の極性と残留電圧Ｖ１ｕｖ，Ｖ１ｖｗ，Ｖ１ｗｕの各線間の極性とは一致する。このため、一線地絡で遮断器２が事故電流を遮断した場合でも、残留電圧極性判別部１２は、遮断器電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗに基づいて、残留電圧Ｖ１ｕｖ，Ｖ１ｖｗ，Ｖ１ｗｕの各線間の極性を推定することができる。
【００３４】
投入位相検出部１３は、電圧計測部１１により計測された遮断器電源側電圧の線間電圧及び残留電圧極性判別部１２により推定された線間の残留電圧に基づいて、遮断器２を投入する投入位相を検出する。
【００３５】
図５を参照して、投入位相検出部１３による投入位相の検出方法について説明する。
【００３６】
投入位相検出部１３は、Ｕ−Ｖ相間の遮断器電源側電圧Ｖｕｖの極性とＵ−Ｖ相間の残留電圧Ｖ１ｕｖの極性が一致する区間Ｔｕｖを検出する。投入位相検出部１３は、Ｖ−Ｗ相間の遮断器電源側電圧Ｖｖｗの極性とＶ−Ｗ相間の残留電圧Ｖ１ｖｗの極性が一致する区間Ｔｕｖを検出する。投入位相検出部１３は、Ｗ−Ｕ相間の遮断器電源側電圧Ｖｗｕの極性とＷ−Ｕ相間の残留電圧Ｖ１ｗｕの極性が一致する区間Ｔｗｕを検出する。
【００３７】
投入位相検出部１３は、それぞれの相間において検出した区間Ｔｕｖ，Ｔｖｗ，Ｔｗｕが全て重なる区間Ｔｃを検出する。投入位相検出部１３は、検出した区間Ｔｃを目標投入位相範囲とする。目標投入位相範囲Ｔｃは、遮断器２を投入する時点（投入位相）の目標とする範囲である。投入位相検出部１３は、検出した目標投入位相範囲Ｔｃを投入指令出力部１４に出力する。
【００３８】
投入指令出力部１４は、投入位相検出部１３により検出された目標投入位相範囲Ｔｃで、遮断器２を投入するように、遮断器２に投入指令を出力する。これにより、遮断器２は、目標投入位相範囲Ｔｃ内の時点で投入される。
【００３９】
図６は、図５に示す残留電圧Ｖ１ｕｖ，Ｖ１ｖｗ，Ｖ１ｗｕ及び遮断器電源側電圧Ｖｕｖ，Ｖｖｗ，Ｖｗｕの条件下で遮断器２を投入した場合における投入位相と各相の遮断器電流の最大値との相関関係を示すグラフ図である。グラフＩｕｍａｘは、Ｕ相の遮断器電流の最大値を示している。グラフＩｖｍａｘは、Ｖ相の遮断器電流の最大値を示している。グラフＩｗｍａｘは、Ｗ相の遮断器電流の最大値を示している。
【００４０】
図６における遮断器２の投入条件は、電源母線６の定格電圧を６６ｋＶ、調相用コンデンサ３１Ｕ，３１Ｖ，３１Ｗのコンデンサ容量を１２０ＭＶＡ、コンデンサ容量の６％の直列リアクトル有り、調相用コンデンサ３１Ｕ，３１Ｖ，３１Ｗを中性点非接地、３相同時投入としている。
【００４１】
投入位相θａは、投入位相検出部１３により検出された目標投入位相範囲Ｔｃの中心を示している。
【００４２】
図６に示すように、投入位相θａで遮断器２を投入した場合の各相の遮断器電流の最大値は、投入位相θｂで遮断器２を投入した場合の各相の遮断器電流の最大値の約２分の１から約３分の１に抑制されている。
【００４３】
図７は、図６の投入位相θａで遮断器２を投入した場合の投入後の各相の遮断器電流の絶対値Ｉａｕ，Ｉａｖ，Ｉａｗを示す波形図である。図８は、図６の投入位相θａで遮断器２を投入した場合の先行放電期間ＴＤａの各相の電荷量Ｑａｕ，Ｑａｖ，Ｑａｗの推移を示すグラフ図である。先行放電期間ＴＤａは、１．９１ミリ秒である。
【００４４】
図９は、図６の投入位相θｂで遮断器２を投入した場合の投入後の各相の遮断器電流の絶対値Ｉｂｕ，Ｉｂｖ，Ｉｂｗを示す波形図である。図１０は、図６の投入位相θｂで遮断器２を投入した場合の先行放電期間ＴＤｂの各相の電荷量Ｑｂｕ，Ｑｂｖ，Ｑｂｗの推移を示すグラフ図である。先行放電期間ＴＤｂは、４．７０ミリ秒である。
【００４５】
図８及び図１０に示すグラフは、投入時の遮断器２の極間距離と先行放電が発生する電圧との関係を同じ条件にしたものである。
【００４６】
図８及び図１０に示すように、投入位相θａでの遮断器２の投入による各相の電荷量Ｑａｕ，Ｑａｖ，Ｑａｗは、各相で電荷量のばらつきはあるが、投入位相θｂでの遮断器２の投入による各相の電荷量Ｑｂｕ，Ｑｂｖ，Ｑｂｗと比較して、約１０分の１に減少している。
【００４７】
本実施形態によれば、三相一括操作型の遮断器２により、調相用コンデンサ３１Ｕ，３１Ｖ，３１Ｗで構成された調相設備３を投入しても、投入する際に生じる突入電流を抑制することができる。
【００４８】
調相用コンデンサ３１Ｕ，３１Ｖ，３１Ｗの開閉を行う遮断器２の電気的寿命は、アークコンタクト及びノズルの消耗による要因が大きく影響し、投入時の先行放電による損耗が支配的となる。また、アークコンタクトの損耗は、通電電荷量の増加に伴って大きくなる。遮断器制御装置１であれば、調相設備３の投入時に位相制御をすることで、遮断器２のアークコンタクトの損耗を低減することができる。従って、遮断器２の電気的寿命を延ばすことができる。
【００４９】
また、遮断器制御装置１であれば、遮断器２の負荷側に残留する直流電圧の大きさを計測しなくても、この直流電圧の極性を判別することで、次に遮断器２を投入する突入電流を抑制するための最適な投入位相を決定することができる。
【００５０】
（第２の実施形態）
図１１は、本発明の第２の実施形態に係る遮断器制御装置１Ａの適用された電力系統システム１０Ａの構成を示す構成図である。
【００５１】
電力系統システム１０Ａは、図１に示す第１の実施形態に係る電力系統システム１０において、遮断器制御装置１を遮断器制御装置１Ａに代え、電流検出器５Ｕ，５Ｖ，５Ｗを電圧検出器６Ｕ，６Ｖ，６Ｗに代えたものである。その他の点は、第１の実施形態と同様である。
【００５２】
電圧検出器６Ｕ，６Ｖ，６Ｗは、遮断器２よりも負荷側（調相設備３側）の電圧である負荷側電圧を相毎に計測するための計測装置である。電圧検出器６Ｕ，６Ｖ，６Ｗは、それぞれＵ相、Ｖ相、及びＷ相の電圧を計測情報として検出する。電圧検出器６Ｕ，６Ｖ，６Ｗは、検出した負荷側電圧を遮断器制御装置１Ａに出力する。電圧検出器６Ｕ，６Ｖ，６Ｗは、例えば計器用変圧器である。
【００５３】
遮断器制御装置１Ａは、第１の実施形態に係る遮断器制御装置１において、残留電圧極性判別部１２を残留電圧極性判別部１２Ａに代えたものである。その他の点は、第１の実施形態と同様である。
【００５４】
残留電圧極性判別部１２Ａは、電圧検出器６Ｕ，６Ｖ，６Ｗにより検出された負荷側電圧の対地電圧を線間電圧に変換する。残留電圧極性判別部１２Ａは、変換した線間電圧を計測する。
【００５５】
遮断器２が開極されると、残留電圧極性判別部１２Ａは、計測した負荷側電圧の線間電圧に基づいて、遮断器２の負荷側に残留する線間の直流電圧（調相用コンデンサ３１Ｕ，３１Ｖ，３１Ｗの残留電圧）の極性を推定する。残留電圧極性判別部１２Ａは、推定した残留電圧の極性を投入位相検出部１３に出力する。
【００５６】
残留電圧の極性の推定方法は、次のように行う。
【００５７】
残留電圧極性判別部１２Ａは、計測した負荷側電圧の線間電圧に基づいて、遮断零点直前の負荷側電圧の線間電圧の極性を判別する。残留電圧極性判別部１２Ａは、極性を判別した線間電圧と同じ線間の残留電圧の極性を、判別した極性と同一の極性と推定する。残留電圧極性判別部１２Ａは、全ての線間に対して、このように残留電圧の極性の推定を行う。
【００５８】
遮断器制御装置１Ａは、第１の実施形態と同様に、残留電圧極性判別部１２Ａにより推定された残留電圧の極性を用いて、遮断器２を投入する。即ち、投入位相検出部１３は、電圧計測部１１により計測された遮断器電源側電圧の線間電圧及び残留電圧極性判別部１２Ａにより推定された線間の残留電圧に基づいて、遮断器２を投入する投入位相を検出する。投入指令出力部１４は、投入位相検出部１３により検出された投入位相に基づいて、遮断器２を投入する。
【００５９】
本実施形態によれば、遮断器電流を計測する電流検出器５Ｕ，５Ｖ，５Ｗの代わりに、負荷側電圧を計測するための電圧検出器６Ｕ，６Ｖ，６Ｗを設けることで、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００６０】
（第３の実施形態）
図１２は、本発明の第３の実施形態に係る遮断器制御装置１Ｂの適用された電力系統システム１０Ｂの構成を示す構成図である。
【００６１】
電力系統システム１０Ｂは、図１に示す第１の実施形態に係る電力系統システム１０において、遮断器制御装置１を遮断器制御装置１Ｂに代えたものである。その他の点は、第１の実施形態と同様である。遮断器制御装置１Ｂの基本的な構成は、第１の実施形態に係る遮断器制御装置１と同様である。
【００６２】
遮断器制御装置１Ｂは、電圧計測部１１と、投入位相検出部１３Ｂと、投入指令出力部１４と、電流極性判別部１５と、開極位相検出部１６と、開極指令出力部１７とを備えている。
【００６３】
電流極性判別部１５は、電流検出器５Ｕ，５Ｖ，５Ｗにより検出された遮断器電流の各相の極性を判別する。電流極性判別部１５は、判別した遮断器電流の各相の極性を開極位相検出部１６に出力する。
【００６４】
開極位相検出部１６は、電流極性判別部１５により判別された遮断器電流の各相の極性に基づいて、予め設定された位相と同一となる開極位相を検出する。開極位相検出部１６は、検出した開極位相を開極指令出力部１７に出力する。
【００６５】
開極指令出力部１７は、開極位相検出部１６により検出された開極位相の時点で遮断器２が電流遮断するように、開極指令を遮断器２に出力する。開極指令出力部１７は、開極位相検出部１６で検出された開極位相で遮断器２を開極することで、遮断器２の開極位相は、予め設定された位相と常に同一の位相となる。
【００６６】
電圧計測部１１は、第１の実施形態で説明したように、計測した遮断器電源側電圧の線間電圧を投入位相検出部１３Ｂに出力する。
【００６７】
投入位相検出部１３Ｂは、電圧計測部１１により計測された遮断器電源側電圧の線間電圧に基づいて、遮断器２の投入の際に生じる突入電流を抑制する最適な投入位相（又は目標投入位相範囲）を検出する。投入位相検出部１３Ｂは、検出した投入位相を投入指令出力部１４に出力する。
【００６８】
ここで、開極位相検出部１６及び開極指令出力部１７により、遮断器２が開極される位相は常に同じである。このため、遮断器２の開極後に、遮断器２の負荷側（調相設備３）に残留する直流電圧（残留電圧）の極性も常に同じである。従って、遮断器２の開極後の残留電圧の極性を予め設定することができる。よって、投入位相検出部１３Ｂは、遮断器電源側電圧を計測すれば、第１の実施形態と同様に、遮断器２の投入の際に生じる突入電流を抑制する最適な投入位相（又は目標投入位相範囲）を検出することができる。
【００６９】
投入指令出力部１４は、投入位相検出部１３Ｂにより検出された投入位相（又は目標投入位相範囲Ｔｃ）で、遮断器２を投入するように、遮断器２に投入指令を出力する。
【００７０】
本実施形態によれば、開極位相検出部１６及び開極指令出力部１７により、遮断器２の電流遮断時点を予め設定された時点にすることができる。これにより、調相設備３の残留電圧の極性も予め設定した極性とすることができる。
【００７１】
従って、遮断器制御装置１Ｂは、調相設備３の残留電圧の極性を推定しなくても、遮断器電源側電圧に基づいて、遮断器２の投入位相を制御することで、第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００７２】
（第４の実施形態）
図１３は、本発明の第４の実施形態に係る遮断器制御装置１Ｃの適用された電力系統システム１０Ｃの構成を示す構成図である。
【００７３】
電力系統システム１０Ｃは、図１２に示す第３の実施形態に係る電力系統システム１０Ｂにおいて、遮断器制御装置１Ｂを遮断器制御装置１Ｃに代え、電流検出器５Ｕ，５Ｖ，５Ｗを第２の実施形態に係る電圧検出器６Ｕ，６Ｖ，６Ｗに代えたものである。その他の点は、第３の実施形態と同様である。
【００７４】
遮断器制御装置１Ｃは、図１２に示す第３の実施形態に係る遮断器制御装置１Ｂにおいて、電圧極性判別部１５を電圧極性判別部１５Ｃに、開極位相検出部１６を開極位相検出部１６Ｃに代えたものである。その他の点は、第３の実施形態と同様である。
【００７５】
電圧極性判別部１５Ｃは、電圧検出器６Ｕ，６Ｖ，６Ｗにより検出された負荷側電圧の対地電圧を線間電圧に変換する。電圧極性判別部１５Ｃは、変換した線間電圧を計測する。電圧極性判別部１５Ｃは、計測した負荷側電圧の各線間の極性を判別する。電圧極性判別部１５Ｃは、判別した負荷側電圧の各線間の極性を開極位相検出部１６Ｃに出力する。
【００７６】
開極位相検出部１６Ｃは、電圧極性判別部１５Ｃにより判別された負荷側電圧の各線間の極性に基づいて、予め設定された位相と同一となる開極位相を検出する。開極位相検出部１６Ｃは、検出した開極位相を開極指令出力部１７に出力する。
【００７７】
開極指令出力部１７は、開極位相検出部１６Ｃにより検出された開極位相の時点で遮断器２が電流遮断するように、開極指令を遮断器２に出力する。開極指令出力部１７は、開極位相検出部１６Ｃで検出された開極位相で遮断器２を開極することで、遮断器２の開極位相は、予め設定された位相と常に同一の位相となる。
【００７８】
電圧計測部１１、投入位相検出部１３Ｂ、及び投入指令出力部１４により遮断器２を投入する動作については、第３の実施形態と同様である。
【００７９】
本実施形態によれば、電流検出器５Ｕ，５Ｖ，５Ｗの代わりに電圧検出器６Ｕ，６Ｖ，６Ｗを用いても、第３の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００８０】
なお、各実施形態において、対地電圧（相電圧）を検出する電圧検出器４Ｕ，４Ｖ，４Ｗを用いたが、線間電圧を検出する電圧検出器を用いてもよい。この場合において、電圧計測部１１は、対地電圧を線間電圧に変換する演算を省略することができる。また、図５に示す投入位相の決定方法と実質的に同一の方法により投入位相を決定するのであれば、遮断器制御装置１において、線間電圧を必ずしも演算しなくてもよい。
【００８１】
また、各実施形態において、残留電圧極性判別部１２は、各相の遮断器電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗに基づいて、各線間の残留電圧Ｖ１ｕｖ，Ｖ１ｖｗ，Ｖ１ｗｕの極性を推定したが、定常状態における遮断器２による電流遮断であれば、第１の実施形態で説明したように、各相の遮断器電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗに基づいて、各相の残留電圧を推定することができる。この場合において、遮断器電源側の各相電圧の極性と推定した各相の残留電圧の極性とが全ての相において一致する区間を、遮断器２を投入する目標投入位相範囲とすることで、各実施形態と同様に、遮断器２の突入電流を抑制することができる。
【００８２】
さらに、各実施形態では、遮断器２を三相一括操作型の遮断器としたが、３台の単相遮断器を各相に設け、３相同時に投入しても、同様の作用効果を得ることができる。
【００８３】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組合せにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００８４】
１…遮断器制御装置、２…遮断器、３…調相設備、４Ｕ，４Ｖ，４Ｗ…電圧検出器、５Ｕ，５Ｖ，５Ｗ…電流検出器、６…電源母線、１０…電力系統システム、１１…電圧計測部、１２…残留電圧極性判別部、１３…投入位相検出部、１４…投入指令出力部、３１Ｕ，３１Ｖ，３１Ｗ…調相用コンデンサ。
【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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