(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
配電線にスイッチを介して接続される調相要素と、前記配電線の電圧を所定の範囲に収めるように前記スイッチを制御する制御装置とを備えた調相装置において、
前記制御装置は、
前記配電線の停電を検出したときに停電が検出される直前の前記スイッチの状態を記憶するスイッチ状態記憶部と、
前記配電線の電圧が回復したことを検出したときに、再閉路時の事故探査に必要な時間の間前記スイッチの状態を前記スイッチ状態記憶部に記憶されている状態に復帰させる電圧回復時スイッチ復帰手段と、
を具備している調相装置。
【請求項２】
前記スイッチ状態記憶部は、前記配電線の電圧が検出されているときに前記スイッチの状態を一定のサンプリング周期でサンプリングするスイッチ状態サンプリング手段と、前記配電線の停電を検出したときに前記スイッチ状態サンプリング手段がサンプリングしている最新のスイッチの状態をメモリに記憶して保持するスイッチ状態記憶保持手段とを備えていること、
を特徴とする請求項１に記載の調相装置。
【請求項３】
前記メモリは、書き換えが可能な不揮発性メモリからなり、
前記配電線の停電が検出されたときに前記メモリがスイッチ状態の記憶を完了するまでの間前記スイッチ状態記憶部に電源電圧を与えるバックアップ電源が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の調相装置。
【請求項４】
前記メモリは、揮発性メモリからなり、
前記配電線の停電が検出されてから前記配電線の電圧が回復するまでの間前記スイッチ状態記憶部に電源電圧を与えるバックアップ電源が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の調相装置。
【請求項５】
前記調相要素は、分路リアクトルである請求項１，２，３または４に記載の調相装置。
【請求項６】
前記調相要素は、電力用コンデンサと該コンデンサに直列に接続された直列リアクトルである請求項１，２，３または４に記載の調相装置。
【請求項７】
前記調相要素として、分路リアクトルからなる第１の調相要素と，電力用コンデンサ及び該電力用コンデンサに直列に接続された直列リアクトルからなる第２の調相要素とが設けられ、
前記第１の調相要素及び第２の調相要素のそれぞれに対して前記スイッチが設けられていること、
と特徴とする請求項１，２，３または４に記載の調相装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配電系統の無効電力を調整して、系統の電圧を所定の範囲に収めるように調整する調相装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
配電系統においては、例えば特許文献１に示されているように、調相要素と、調相要素を配電線に接続したり、配電線から切り離したりするスイッチと、配電線の電圧に応じてスイッチを制御する制御装置とを備えた調相装置を設けて、配電線電圧に応じて調相要素の投入及び切り離しを制御することにより、配電線電圧を所定の範囲に収めるように無効電力を調整している。調相要素としては、分路リアクトルや、電力用コンデンサと直列に直列リアクトルを接続したものが用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−１９１０１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
調相装置が接続された配電系統において、事故が発生した際には、変電所の遮断器が開くため、配電線の電圧が無くなる。このとき調相装置のスイッチは無条件で開放され、調相要素は配電線から切り離される。変電所では、事故区間を探査するために、再閉路を実行して、配電系統を区分している区分開閉器を順次投入させることにより、配電線の電圧を復旧させるが、調相装置のスイッチは開かれたままである。そのため、事故の原因が調相装置の内部にある場合、再閉路による事故の探査が正常に行われず、事故区間を特定することができない。その後調相装置内の制御装置は、配電線の電圧を監視して、必要になった時点でスイッチをオン状態にして調相要素を配電線に接続するが、事故の原因が調相装置内にあった場合、スイッチがオン状態にされた時点で事故が再発してしまう。
【０００５】
本発明の目的は、配電線にスイッチを介して接続される調相要素と、配電線の電圧に応じてスイッチを制御する制御装置とを備えた調相装置に、自己の装置内で発生した事故により系統が停電した際の事故区間の探査を的確に行わせることを可能にする機能を持たせることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、配電線にスイッチを介して接続される調相要素と、配電線の電圧を所定の範囲に収めるようにスイッチを制御する制御装置とを備えた調相装置を対象とする。
【０００７】
本発明においては、上記制御装置に、配電線の停電を検出したときに停電が検出される直前のスイッチの状態を記憶するスイッチ状態記憶部と、配電線の電圧が回復したことを検出したときに、再閉路時の事故探査に必要な時間の間スイッチの状態をスイッチ状態記憶部に記憶されている状態に復帰させる電圧回復時スイッチ復帰手段とを設けた。
【０００８】
上記のように構成すると、調相装置内で発生した事故が原因で変電所が遮断器を開いた後、再閉路を実行した際に、再閉路時の事故探査に必要な時間の間調相装置のスイッチを停電直前の状態に復帰させて、停電の直前に投入状態にあったスイッチを投入状態に戻すことができるため、事故の原因が調相装置の内部にある場合に、その事故の探査を的確に行わせることができ、停電の原因となった調相装置が電圧調整動作を行った際に事故が再発するのを防ぐことができる。
【０００９】
上記スイッチ状態記憶部は、配電線の電圧が検出されているときにスイッチの状態を一定のサンプリング周期でサンプリングするスイッチ状態サンプリング手段と、配電線の停電を検出したときにスイッチ状態サンプリング手段がサンプリングしている最新のスイッチの状態をメモリに記憶して保持するスイッチ状態記憶保持手段とにより構成することができる。
【００１０】
上記メモリとしては、書き換えが可能な不揮発性メモリを用いるのが好ましい。また、制御装置が配電線から電源電圧を得るように構成されている場合には、配電線の停電が検出されたときにメモリがスイッチ状態の記憶を完了するまでの間スイッチ状態記憶部に電源電圧を与えるバックアップ電源を設けておくことが好ましい。
【００１１】
上記メモリとして揮発性メモリを用いることもできる。この場合には、配電線の停電が検出されてから配電線の電圧が回復するまでの間スイッチ状態記憶部に電源電圧を与えるバックアップ電源を設けておく。
【００１２】
上記調相要素は、分路リアクトルでもよく、電力用コンデンサと該電力用コンデンサに直列に接続された直列リアクトルとからなるものでもよい。また分路リアクトルからなる第１の調相要素と，電力用コンデンサ及び該電力用コンデンサに直列に接続された直列リアクトルからなる第２の調相要素とが設けられて、第１の調相要素及び第２の調相要素のそれぞれに対して前記スイッチが設けられる場合にも本発明を適用することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、配電線が停電したときに停電が検出される直前のスイッチの状態を記憶しておいて、配電線の電圧が回復したときに、再閉路時の事故探査に必要な長さに設定された設定時間の間スイッチの状態を記憶部に記憶されている状態に復帰させるようにしたので、調相装置内で発生した事故が原因で変電所が遮断器を開放した後、再閉路を実行した際に、再閉路時の事故探査に必要な時間の間調相装置のスイッチを停電直前の状態に復帰させて、停電の直前に投入状態にあったスイッチを投入状態に戻すことができる。従って、事故の原因が調相装置の内部にある場合に、その事故の探査を的確に行わせることができ、停電の原因となった調相装置が電圧調整動作を行った際に事故が再発するのを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態の構成を概略的に示したブロック図である。
【図２】本発明の実施形態で用いるスイッチ状態検出部の構成例を示した回路図である。
【図３】本発明の他の実施形態の構成を概略的に示したブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態の構成を示したもので、同図において、１ｕないし１ｗは、Ｕ，Ｖ，Ｗ三相の配電線である。配電線１ｕ，１ｖ及び１ｗは変電所２に設けられた変圧器の二次側に遮断器を介して接続されている。配電線１ｕないし１ｗの途中には、配電線を複数の区間に区分する区分開閉器３ｕないし３ｗが挿入されている。
【００１６】
４ｕないし４ｗは調相要素としての三相の分路リアクトルで、それぞれの一端は接地され、他端はスイッチ５ｕないし５ｗを通して配電線１ｕないし１ｗに接続されている。６は、配電線の電圧を所定の範囲に収めるようにスイッチ５ｕないし５ｗを制御する制御装置で、分路リアクトル４ｕないし４ｗと、スイッチ５ｕないし５ｗと、制御装置６とにより調相装置７が構成されている。
【００１７】
制御装置６は、配電線の電圧を検出する電圧検出部８と、電圧検出部８により検出された配電線電圧を所定の範囲に収めるようにスイッチ５ｕないし５ｗを制御するスイッチ制御部９と、配電線が停電したときに停電直前のスイッチ５ｕないし５ｗの状態を記憶するスイッチ状態記憶部１０と、配電線の電圧が回復したときにスイッチ５ｕないし５ｗの状態をスイッチ状態記憶部１０に記憶されている状態に復帰させる電圧回復時スイッチ復帰手段１１と、配電線が停電したときにスイッチ状態記憶部１０に電源電圧を与えるバックアップ電源１２とを備えている。
【００１８】
電圧検出部８は、三相の配電線のうちの２相の相間電圧を降圧する変圧器を備えていて、該変圧器の出力から配電線電圧を検出する。
【００１９】
スイッチ５ｕないし５ｗは、可動接点及び固定接点と、オン状態になる際に励磁される投入コイルとを有する電磁式のスイッチからなっていて、スイッチ制御部９から投入コイルに励磁電流が供給されているときに可動接点が固定接点に接触してオン状態になり、投入コイルへの励磁電流の供給が停止したときに可動接点が固定接点から開離してオフ状態になる。
【００２０】
スイッチ制御部９は、電圧検出部８を構成する変圧器から電源電圧を得て動作するように構成される。スイッチ制御部９は、電圧検出部８を通して配電線１ｕないし１ｗの電圧を監視して、分路リアクトル４ｕないし４ｗを配電線に接続する必要があるときにスイッチ５ｕないし５ｗの投入コイルに励磁電流を流してこれらのスイッチをオン状態にし、分路リアクトル４ｕないし４ｗを配電線から切り離す必要があるときに投入コイルへの励磁電流の供給を停止してこれらのスイッチをオフ状態にする。スイッチ５ｕないし５ｗの投入コイルへの励磁電流の供給は、電圧検出部８に設けられている変圧器の出力電圧を電源電圧として行われる。したがって、配電線１ｕないし１ｗが停電したときには、スイッチ５ｕないし５ｗが無条件でオフ状態にされる。
【００２１】
スイッチ制御部９は、電圧検出部８により検出される配電線電圧を監視して、配電線電圧を設定された範囲に保つように分路リアクトルの接続及び切り離しを制御すべく、スイッチ５ｕないし５ｗのオンオフを制御する。例えば、スイッチ制御部９は、フェランチ現象などにより配電線電圧が第１の設定値を超えたときにスイッチ５ｕないし５ｗの投入コイルに励磁電流を与えてスイッチ５ｕないし５ｗをオン状態にする。これにより分路リアクトル４ｕないし４ｗを配電線に接続して配電線に遅れ電流を流し、配電線電圧を低下させる。スイッチ制御部９は、配電線電圧が第１の設定値よりも低い値に設定された第２の設定値よりも低くなったときにスイッチ５ｕないし５ｗの投入コイルへの励磁電流の供給を停止して、これらのスイッチをオフ状態にし、分路リアクトル４ｕないし４ｗを配電線から切り離す。スイッチ制御部９は、これらの動作を繰り返すことにより、配電線の電圧を第１の設定値と第２の設定値との間に収めるように、スイッチ５ｕないし５ｗのオンオフを制御する。
【００２２】
スイッチ状態記憶部１０は、電圧検出部８を通して配電線電圧を監視して、配電線が停電したことを検出したときに、停電が検出される直前のスイッチ５ｕないし５ｗの状態（オン状態にあるか、オフ状態にあるか）を記憶する。スイッチ状態記憶部１０は、例えば図示のように、配電線の電圧が検出されているときに、スイッチ５ｕないし５ｗに対してそれぞれ設けられたスイッチ状態検出部２０ｕないし２０ｗにより検出されるスイッチ５ｕないし５ｗの状態（スイッチ５ｕないし５ｗがオン状態にあるかオフ状態にあるか）を一定のサンプリング周期でサンプリングするスイッチ状態サンプリング手段１３と、電圧検出部８の出力から配電線の停電を検出したときにスイッチ状態サンプリング手段１３がサンプリングしているスイッチ５ｕないし５ｗの最新の状態を記憶して保持するスイッチ状態記憶保持手段１４とにより構成することができる。スイッチ状態記憶保持手段１４は、メモリ１５と、電圧検出部８の出力から配電線の停電が検出されたときにスイッチ状態サンプリング手段１３がサンプリングしているスイッチ５ｕないし５ｗの状態をメモリ１５に書き込むスイッチ状態書込み手段１６とにより構成することができる。本実施形態では、スイッチ状態サンプリング手段１３及びスイッチ状態記憶保持手段１４が同じマイクロプロセッサにより構成される。
【００２３】
図２を参照すると、スイッチ状態検出部２０ｕないし２０ｗの構成例が示されている。この例では、スイッチ５ｕないし５ｗと同じようにオンオフ動作をする補助スイッチ２１ｕないし２１ｗが、スイッチ５ｕないし５ｗにそれぞれ設けられ、直流電源２２ｕないし２２ｗの出力電圧がそれぞれ補助スイッチ２１ｕないし２１ｗを通してリレーの励磁コイル２３ｕないし２３ｗの両端に印加されている。励磁コイル２３ｕないし２３ｗが設けられたリレーは常開接点２３uaないし２３waを有し、これらの接点２３uaないし２３waが、スイッチ状態サンプリング手段１３及びスイッチ状態記憶保持手段１４を構成するマイクロプロセッサ（ＭＰＵ）２５の所定の入力ポートに接続されている。
【００２４】
本実施形態では、スイッチ５ｕないし５ｗがそれぞれオン状態になったときに補助スイッチ２１ｕないし２１ｗがオン状態になる。これにより、励磁コイル２３ｕないし２３ｗが励磁され、接点２３uaないし２３waがオン状態になる。またスイッチ５ｕないし５ｗがそれぞれオフ状態になったときに補助スイッチ２１ｕないし２１ｗがオフ状態になり、これにより、励磁コイル２３ｕないし２３ｗが消磁されて、接点２３uaないし２３waがオフ状態になる。マイクロプロセッサ２５により構成されるスイッチ状態サンプリング手段１３は、各サンプルタイミングが到来する毎に接点２３uaないし２３waの状態を見に行って、接点２３uaがオン状態であるときにそれぞれスイッチ５ｕないし５ｗがオン状態にあると判定し、接点２３uaがオフ状態であるときにそれぞれスイッチ５ｕないし５ｗがオフ状態にあると判定する。これらの判定結果は、スイッチ状態記憶保持手段１４により記憶される。
【００２５】
この例では、補助スイッチ２１ｕないし２１ｗと、直流電源２２ｕないし２２ｗと、リレーの励磁コイル２３ｕないし２３ｗとにより、スイッチ状態検出部２０ｕないし２０ｗが構成されている。
【００２６】
図２において、直流電源２２ｕないし２２ｗは、電圧検出部８に設けられている変圧器を通して配電線から取り出した交流電圧を整流する整流回路により構成することができる。
【００２７】
なお、図２に示した例では、補助スイッチ２１ｕないし２１ｗ及び励磁コイル２３ｕないし２３ｗに対してそれぞれ個別に直流電源２２ｕないし２２ｗを設けているが、補助スイッチ２１ｕないし２１ｗ及び励磁コイル２３ｕないし２３ｗに対して共通に一つの直流電源を設けるようにしてもよい。
【００２８】
補助スイッチ２１ｕないし２１ｗは、スイッチ５ｕないし５ｗの投入コイルにより電磁的に駆動されるものでもよく、スイッチ５ｕないし５ｗと機械的に連動して、スイッチ５ｕないし５ｗがオン状態になったときにオン状態（またはオフ状態）になり、スイッチ５ｕないし５ｗがオフ状態になったときにオフ状態（またはオン状態）になるように設けられたものでもよい。
【００２９】
図２に示した例では、スイッチ５ｕないし５ｗがオン状態及びオフ状態になったときに接点２３uaないし２３waがオン状態及びオフ状態になるようにしたが、接点２３uaないし２３waは、スイッチ５ｕないし５ｗがオン状態にあるときと、オフ状態にあるときとで異なる状態をとるように設ければよく、スイッチ５ｕないし５ｗがオン状態及びオフ状態になったときにそれぞれ接点２３uaないし２３waがオフ状態及びオン状態になるように構成してもよい。
【００３０】
図１の電圧回復時スイッチ復帰手段１１は、電圧検出部８の出力から、停電していた配電線の電圧が回復したことが検出されたたときに、再閉路時の事故探査に必要な長さに設定された設定時間の間スイッチの状態をスイッチ状態記憶部に記憶されている状態に復帰させる手段であり、配電線の電圧が回復したときに、メモリ１５に記憶されている停電直前のスイッチ５ｕないし５ｗの状態を読み出して、読み出したスイッチの状態をスイッチ制御部９に与える。このときスイッチ制御部９は、スイッチ５ｕないし５ｗを電圧回復時スイッチ復帰手段１１から与えられた状態にするように、スイッチ５ｕないし５ｗの投入コイルへの励磁電流の供給を制御する。即ち、電圧回復時スイッチ復帰手段１１は、停電の直前にスイッチ５ｕないし５ｗがオン状態にあったときに、配電線電圧が回復すると同時にスイッチ５ｕないし５ｗをオン状態にし、停電の直前にスイッチ５ｕないし５ｗがオフ状態にあったときには、配電線電圧が回復した際にスイッチ５ｕないし５をオフ状態のままにする。
【００３１】
再閉路時の事故の探査は変電所２側で行われる。変電所は、系統で事故が発生したことを検出したときに遮断器を一旦開いた後、一定の時間を置いて遮断器を再投入して「再閉路」を行う。再閉路が行われると、配電系統に設けられている各区分開閉器の子局（図示せず。）が電源側の配電線の電圧を検出した時点で各区分開閉器を投入する。このようにして、一連の区分開閉器が順次投入されていき、投入された区分開閉器よりも負荷側の区間に電圧が印加されていく。変電所では、系統の区分開閉器が順次閉じられていく過程で、再度事故が検出されるか否かを見ることにより事故が生じた区間を探査し、再度事故を検出したときに、その事故が検出された際に閉じられた区分開閉器につながる区間で事故が発生していると判定して、その事故区間を切り離した状態で配電系統への通電を回復させる。変電所が事故探査を行うのに要する時間は予め分かっているので、その時間を「再閉路時の事故探査に必要な時間」として電圧回復時スイッチ復帰手段１１に設定しておく。一般には、再投入時に、配電系統に設けられている一連の区分開閉器３ｕないし３ｗを順次投入していく過程で、ある区間への通電が再開されてから次の区間への通電が再開されるまでの時間を「再閉路時の事故探査に必要な時間」とすることができる。
【００３２】
メモリ１５としては、不揮発性メモリ（ＲＯＭ）及び揮発性メモリ（ＲＡＭ）のいずれを用いてもよいが、不揮発性メモリを用いる場合には、ＥＰＲＯＭまたはＥＥＰＲＯＭのような書き換えが可能な不揮発性メモリを用いることが好ましい。
【００３３】
メモリ１５として、書き換えが可能な不揮発性メモリを用いる場合には、配電線の停電が検出されたときにメモリ１５がスイッチ状態の記憶を完了するまでの間、少なくともスイッチ状態記憶部１０に電源電圧を与えるバックアップ電源１２を設けておく。
【００３４】
またメモリ１５として揮発性メモリを用いる場合には、配電線の停電が検出されてから電圧が回復するまでの間少なくともスイッチ状態記憶部１４に電源電圧を与えるバックアップ電源１２を設けておく。
【００３５】
バックアップ電源１２は、電圧検出部８を通して印加される電圧により充電されるバッテリを電源としたものでもよく、電圧検出部８を通して印加される電圧により充電されるキャパシタを電源としたものでもよい。
【００３６】
図１に示した制御装置６において、スイッチ制御部９，スイッチ状態記憶部１０及び電圧回復時スイッチ復帰手段１１はマイクロプロセッサに所定のプログラムを実行させることにより構成することができる。この場合、スイッチ制御部９，スイッチ状態記憶部１０及び電圧回復時スイッチ復帰手段１１を共通のマイクロプロセッサを用いて構成してもよく、スイッチ制御部９とスイッチ状態記憶部１０とを別のマイクロプロセッサを用いて構成してもよい。電圧回復時スイッチ復帰手段１１は、スイッチ制御部９を構成するマイクロプロセッサを用いて構成してもよく、スイッチ状態記憶部１０を構成するマイクロプロセッサにより構成してもよい。
【００３７】
調相装置７が接続された配電系統において、事故が発生した際には、変電所２の遮断器が開くため、配電線１ｕないし１ｗの電圧が無くなる。調相装置のスイッチ５ｕないし５ｗは、配電線の電圧を電源として投入コイルに励磁電流が流されることによりオン状態にされるため、配電線の電圧が無くなると、スイッチ５ｕないし５ｗは無条件でオフ状態にされ、分路リアクトル（調相要素）４ｕないし４ｗは配電線から切り離される。変電所では、事故区間を探査するために、再閉路を実行して、配電系統を区分している区分開閉器を順次投入させることにより、配電線の電圧を復旧させるが、調相装置７のスイッチ５ｕないし５ｗは開かれたままである。そのため、事故の原因が調相装置７の内部にある場合、再閉路による事故の探査が正常に行われず、事故区間を特定することができない。その後調相装置７内の制御装置６は、配電線の電圧を監視して、必要になった時点でスイッチ５ｕないし５ｗをオン状態にして分路リアクトルを配電線に接続するが、事故の原因が調相装置内にあった場合、スイッチ５ｕないし５ｗがオン状態にされた時点で事故が再発してしまう。
【００３８】
これに対し、上記実施形態のように構成しておくと、調相装置７内で発生した事故が原因で変電所２が遮断器を開放した後、再閉路が実行された際に、再閉路時の事故探査に必要な時間の間調相装置７のスイッチ５ｕないし５ｗを停電直前の状態に復帰させて、停電の直前に投入状態にあったスイッチを投入状態に戻すことができるため、事故の原因が調相装置の内部にある場合に、その事故の探査を的確に行わせることができ、停電の原因となった調相装置が電圧調整動作を行った際に事故が再発するのを防ぐことができる。
【００３９】
上記の実施形態では、配電系統を流れる無効電力を調整する調相要素として、分路リアクトルを用いたが、図３に示すように、電力用コンデンサ１８ｕないし１８ｗと、これらのコンデンサにそれぞれ直列に接続された直列リアクトル１９ｕないし１９ｗとを調相要素として用いる場合にも本発明を適用することができる。
【００４０】
また分路リアクトルを第１の調相要素とし，電力用コンデンサ及び該電力用コンデンサに直列に接続された直列リアクトルを第２の調相要素として、第１の調相要素及び第２の調相要素のそれぞれに対して、上記スイッチ５ｕないし５ｗに相当するスイッチを設ける場合にも本発明を適用することができる。
【符号の説明】
【００４１】
１ｕないし１ｗ  配電線
２  変電所
３ｕないし３ｗ  区分開閉器
４ｕないし４ｗ  分路リアクトル
５ｕないし５ｗ  スイッチ
６  制御装置
７  調相装置
８  電圧検出部
９  スイッチ制御部
１０  スイッチ状態記憶部
１１  電圧回復時スイッチ復帰手段
１２  バックアップ電源
１３  スイッチ状態サンプリング手段
１４  スイッチ状態記憶保持手段
１５  メモリ
１６  スイッチ状態書込み手段
１８ｕないし１８ｗ  電力用コンデンサ
１９ｕないし１９ｗ  直列リアクトル
２０ｕないし２０ｗ  スイッチ状態検出部
２１ｕないし２１ｗ  補助接開閉器
２２ｕないし２２ｗ  直流電源
２３ｕないし２３ｗ  リレーの励磁コイル
２３uaないし２３wa  リレーの接点
【図１】
0005448173.tif 000002
【図２】
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【図３】
0005448173.tif 000004