(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも二相の交流電源と負荷との間に接続された遮断器の第１の接触子の電源側電圧である第１の電圧と、上記遮断器の第２の接触子の電源側電圧である第２の電圧とを計測する第１の電圧計測部と、
上記第１の接触子の負荷側電圧である第３の電圧と、上記第２の接触子の負荷側電圧である第４の電圧とを計測する第２の電圧計測部と、
上記第１乃至第４の電圧を用いて、上記第１の接触子の第１の目標閉極時刻及び上記第２の接触子の第２の目標閉極時刻を決定する目標閉極時刻決定部と、
上記第１及び第２の接触子を、上記第１及び第２の目標閉極時刻においてそれぞれ閉極するように制御する閉極制御部とを備えた電力開閉制御装置において、
上記目標閉極時刻決定部は、
上記第１及び第３の電圧を用いて、上記第１の接触子の極間電圧の絶対値及び上記第２の接触子の極間電圧の絶対値の推定を開始する現在時刻以降の上記第１の接触子の極間電圧の絶対値を推定するとともに、上記第２及び第４の電圧を用いて、上記現在時刻以降の上記第２の接触子の極間電圧の絶対値を推定し、
上記第１の目標閉極時刻を、上記第１の接触子の極間電圧の絶対値が所定の第１のしきい値以下である時刻に設定し、
上記第２の接触子の極間電圧の絶対値を、上記第１の目標閉極時刻における上記第１の接触子の極間電圧の絶対値及び上記第１の目標閉極時刻からの経過時間のうちの少なくとも一方に基づいて補正し、上記第２の目標閉極時刻を、上記補正された第２の接触子の極間電圧の絶対値が上記第１のしきい値以下である時刻に設定することを特徴とする電力開閉制御装置。
【請求項２】
上記目標閉極時刻決定部は、上記第１の目標閉極時刻における上記第１の接触子の極間電圧の絶対値に基づいて第１の補正量を設定し、上記第１の補正量を上記第２の接触子の極間電圧の絶対値に加算することにより、上記第２の接触子の極間電圧の絶対値を、上記第１の目標閉極時刻における上記第１の接触子の極間電圧の絶対値に基づいて補正することを特徴とする請求項１記載の電力開閉制御装置。
【請求項３】
上記第１の補正量は、上記第１の目標閉極時刻における上記第１の接触子の極間電圧の絶対値の増加に伴って大きくなるように設定されることを特徴とする請求項２記載の電力開閉制御装置。
【請求項４】
上記目標閉極時刻決定部は、上記第１の目標閉極時刻からの経過時間に基づいて第２の補正量を設定し、上記第２の補正量を上記第２の接触子の極間電圧の絶対値に加算することにより、上記第２の接触子の極間電圧の絶対値を、上記第１の目標閉極時刻からの経過時間に基づいて補正することを特徴とする請求項１乃至３のうちのいずれか１つに記載の電力開閉制御装置。
【請求項５】
上記第２の補正量は、上記第１の目標閉極時刻からの経過時間の増加に伴って大きくなるように設定されることを特徴とする請求項４記載の電力開閉制御装置。
【請求項６】
上記目標閉極時刻決定部は、上記第１の目標閉極時刻における上記第１の接触子の極間電圧の絶対値に基づいて第１の増加率を設定し、上記第１の増加率を上記第２の接触子の極間電圧の絶対値に乗算することにより、上記第２の接触子の極間電圧の絶対値を、上記第１の目標閉極時刻における上記第１の接触子の極間電圧の絶対値に基づいて補正することを特徴とする請求項１記載の電力開閉制御装置。
【請求項７】
上記第１の増加率は、上記第１の目標閉極時刻における上記第１の接触子の極間電圧の絶対値の増加に伴って大きくなるように設定されることを特徴とする請求項６記載の電力開閉制御装置。
【請求項８】
上記目標閉極時刻決定部は、上記第１の目標閉極時刻からの経過時間に基づいて第２の増加率を設定し、上記第２の増加率を上記第２の接触子の極間電圧の絶対値に乗算することにより、上記第２の接触子の極間電圧の絶対値を、上記第１の目標閉極時刻からの経過時間に基づいて補正することを特徴とする請求項１、６又は７記載の電力開閉制御装置。
【請求項９】
上記第２の増加率は、上記第１の目標閉極時刻からの経過時間の増加に伴って大きくなるように設定されることを特徴とする請求項８記載の電力開閉制御装置。
【請求項１０】
上記目標閉極時刻決定部は、上記補正された第２の接触子の極間電圧の絶対値が上記第１のしきい値以下である各時刻において、上記第１の目標閉極時刻における上記第１の接触子の極間電圧の絶対値と、上記補正された第２の接触子の極間電圧の絶対値とに基づいて過電圧抑制効果評価値を算出し、上記第２の目標閉極時刻を、上記各時刻のうち上記過電圧抑制効果評価値が所定のしきい値条件を満たす時刻に決定することを特徴とする請求項１乃至９のうちのいずれか１つに記載の電力開閉制御装置。
【請求項１１】
上記各時刻における上記過電圧抑制効果評価値は、上記第１の目標閉極時刻における上記第１の接触子の極間電圧の絶対値と、上記補正された第２の接触子の極間電圧の絶対値との和であり、
上記しきい値条件は、上記過電圧抑制効果評価値が所定の第２のしきい値以下であることであることを特徴とする請求項１０記載の電力開閉制御装置。
【請求項１２】
上記目標閉極時刻決定部は、上記第２の目標閉極時刻を、上記各時刻のうち上記過電圧抑制効果評価値が最大である時刻に決定することを特徴とする請求項１０記載の電力開閉制御装置。
【請求項１３】
上記各時刻における上記過電圧抑制効果評価値は、上記第１の目標閉極時刻における上記第１の接触子の極間電圧の絶対値と、上記補正された第２の接触子の極間電圧の絶対値との和の逆数であることを特徴とする請求項１２記載の電力開閉制御装置。
【請求項１４】
上記閉極制御部は、上記第１の目標閉極時刻から所定の予測閉極時間だけ前の時刻において、上記第１の接触子を閉極するための第１の閉極制御信号を上記第１の接触子に出力し、上記第２の目標閉極時刻から上記予測閉極時間だけ前の時刻において、上記第２の接触子を閉極するための第２の閉極制御信号を上記第２の接触子に出力することを特徴とする請求項１乃至１３のうちのいずれか１つに記載の電力開閉制御装置。
【請求項１５】
上記閉極時刻決定部は、上記第１の接触子の極間電圧の絶対値及び上記第２の接触子の極間電圧の絶対値を、上記遮断器のプレアーク特性及び動作バラツキ特性に基づいて補正することを特徴とする請求項１乃至１４のうちのいずれか１つに記載の電力開閉制御装置。
【請求項１６】
上記交流電源は三相交流電源であり、
上記第１の電圧計測部は、上記遮断器の第３の接触子の電源側電圧である第５の電圧をさらに計測し、
上記第２の電圧計測部は、上記第３の接触子の負荷側電圧である第６の電圧をさらに計測し、
上記目標閉極時刻決定部は、上記第５及び第６の電圧を用いて、上記第３の接触子の極間電圧の絶対値の推定を開始する現在時刻以降の上記第３の接触子の極間電圧の絶対値を推定し、上記第３の接触子の極間電圧の絶対値を、上記第１の目標閉極時刻における上記第１の接触子の極間電圧の絶対値及び上記第１の目標閉極時刻からの経過時間のうちの少なくとも一方に基づいて補正した後、上記補正された第３の接触子の極間電圧の絶対値を、上記第２の目標閉極時刻における上記補正された第２の接触子の極間電圧の絶対値及び上記第２の目標閉極時刻からの経過時間のうちの少なくとも一方に基づいてさらに補正し、上記第３の接触子の第３の目標閉極時刻を、上記さらに補正された第３の接触子の極間電圧の絶対値が上記第１のしきい値以下である時刻に設定し、
上記閉極制御部は、上記第３の接触子を、上記第３の目標閉極時刻において閉極するように制御することを特徴とする請求項１乃至１５のうちのいずれか１つに記載の電力開閉制御装置。
【請求項１７】
少なくとも二相の交流電源と負荷との間に接続された遮断器の第１の接触子の電源側電圧である第１の電圧と、上記遮断器の第２の接触子の電源側電圧である第２の電圧とを計測する第１の電圧計測部と、
上記第１の接触子の負荷側電圧である第３の電圧と、上記第２の接触子の負荷側電圧である第４の電圧とを計測する第２の電圧計測部と、
上記第１乃至第４の電圧を用いて、上記第１の接触子の第１の目標閉極時刻及び上記第２の接触子の第２の目標閉極時刻を決定する目標閉極時刻決定部と、
上記第１及び第２の接触子を、上記第１及び第２の目標閉極時刻においてそれぞれ閉極するように制御する閉極制御部とを備えた電力開閉制御装置の制御方法において、
上記目標閉極時刻決定部が、上記第１及び第３の電圧を用いて、上記第１の接触子の極間電圧の絶対値及び上記第２の接触子の極間電圧の絶対値の推定を開始する現在時刻以降の上記第１の接触子の極間電圧の絶対値を推定するとともに、上記第２及び第４の電圧を用いて、上記現在時刻以降の上記第２の接触子の極間電圧の絶対値を推定するステップと、
上記目標閉極時刻決定部が、上記第１の目標閉極時刻を、上記第１の接触子の極間電圧の絶対値が所定の第１のしきい値以下である時刻に設定するステップと、
上記目標閉極時刻決定部が、上記第２の接触子の極間電圧の絶対値を、上記第１の目標閉極時刻における上記第１の接触子の極間電圧の絶対値及び上記第１の目標閉極時刻からの経過時間のうちの少なくとも一方に基づいて補正し、上記第２の目標閉極時刻を、上記補正された第２の接触子の極間電圧の絶対値が上記第１のしきい値以下である時刻に設定するステップとを含むことを特徴とする電力開閉制御装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遮断器の開閉タイミングを制御するための電力開閉制御装置及びその制御方法に関する。特に、本発明は、遮断器を投入するときに発生する過渡的な電圧及び電流を抑制する電力開閉制御装置及びその制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
遮断器などの電力開閉装置において、開路操作に引き続き、例えば１秒以内の短時間内に自動的に閉路操作を行うように制御することを、高速度再閉路という。例えば、大部分が雷による碍子のフラッシオーバー事故である送電線事故の場合は、電源と送電線との間の遮断器を開路することによりいったん事故区間を電源から切り離せば、事故に起因する二次アーク電流は自動的に消滅する。従って、高速度再閉路を行うことにより再び遮断器を閉路しても事故が再発せず、異常なく運転できる。ここで、再閉路時には、遮断器の投入時の過渡的な電圧及び電流の発生を抑制するために、遮断器の閉極時刻を適切に制御する必要がある。【０００３】
例えば、特許文献１記載の電力開閉制御装置は、遮断器の電源側電圧と遮断器の負荷側電圧の各計測波形を関数近似し、近似関数を用いて現在時刻以降の極間電圧を推定する。そして、推定された極間電圧を、遮断器のプレアーク特性及び遮断器の機械的動作バラツキ特性に基づいて補正し、補正後の極間電圧を用いて目標閉極時刻を決定し、決定された目標閉極時刻において遮断器を閉極する。【０００４】
特許文献１において、三相遮断器を各相毎に順次投入するときの各相の目標閉極時刻の決定方法については記載がない。しかしながら、電源と三相平衡の送電線との間の遮断器を各相毎に順次閉極する場合、第２及び第３の投入相の負荷側電圧は、先に投入された相（以下、先行投入相という。）の投入の影響を受けて変動する可能性がある。このため、遮断器の開路による電流遮断直後に推定した第２及び第３の投入相の極間電圧を用いて第２及び第３の投入相の目標閉極時刻をそれぞれ決定し、当該目標閉極時刻に第２及び第３の投入相を閉極すると、遮断器投入時の過渡的な電圧及び電流を抑制できなかった。【０００５】
この問題を解決するために、特許文献２記載の電力開閉制御装置は、第２の投入相以降の後続投入相の閉極時刻領域を算出する際に、先行投入相の投入による遮断器極間電圧の変動を見込み、閉極時刻領域の開始タイミングである閉極制御可能時刻を予め設定した所定の遅延時間分遅らせる。また、特許文献２記載の電力開閉制御装置は、後続投入相の遮断器極間電圧を推定するとき、先行投入相の投入による遮断器極間電圧の変動を見込んで予め設定した遮断器極間電圧最大変動値を適用する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１６８３３５号公報
【特許文献２】特許第４７９９７１２号公報
【特許文献３】特表２００８−５２９２２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献２記載の電力開閉制御装置では、閉極制御可能時刻を遅らせるための遅延時間及び遮断器極間電圧に適用される遮断器極間電圧最大変動値は、あらかじめ先行投入相の投入に起因する遮断器極間電圧の変動量を最大限度に見込んで設定された。このため、上述した遅延時間及び遮断器極間電圧最大変動値が実際に必要とされる値より大きい可能性があり、遮断器投入時の過渡的な電圧及び電流の発生を抑制できない可能性があった。【０００８】
本発明の目的は以上の問題点を解決し、遮断器投入時の過渡的な電圧及び電流の発生を従来技術に比較して確実に抑制できる電力開閉制御装置及びその制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る電力開閉制御装置は、少なくとも二相の交流電源と負荷との間に接続された遮断器の第１の接触子の電源側電圧である第１の電圧と、上記遮断器の第２の接触子の電源側電圧である第２の電圧とを計測する第１の電圧計測部と、上記第１の接触子の負荷側電圧である第３の電圧と、上記第２の接触子の負荷側電圧である第４の電圧とを計測する第２の電圧計測部と、上記第１乃至第４の電圧を用いて、上記第１の接触子の第１の目標閉極時刻及び上記第２の接触子の第２の目標閉極時刻を決定する目標閉極時刻決定部と、上記第１及び第２の接触子を、上記第１及び第２の目標閉極時刻においてそれぞれ閉極するように制御する閉極制御部とを備えた電力開閉制御装置において、上記目標閉極時刻決定部は、上記第１及び第３の電圧を用いて、上記第１の接触子の極間電圧の絶対値及び上記第２の接触子の極間電圧の絶対値の推定を開始する現在時刻以降の上記第１の接触子の極間電圧の絶対値を推定するとともに、上記第２及び第４の電圧を用いて、上記現在時刻以降の上記第２の接触子の極間電圧の絶対値を推定し、上記第１の目標閉極時刻を、上記第１の接触子の極間電圧の絶対値が所定の第１のしきい値以下である時刻に設定し、上記第２の接触子の極間電圧の絶対値を、上記第１の目標閉極時刻における上記第１の接触子の極間電圧の絶対値及び上記第１の目標閉極時刻からの経過時間のうちの少なくとも一方に基づいて補正し、上記第２の目標閉極時刻を、上記補正された第２の接触子の極間電圧の絶対値が上記第１のしきい値以下である時刻に設定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る電力開閉制御装置及びその制御方法によれば、第２の接触子の極間電圧の絶対値を、第１の目標閉極時刻における第１の接触子の極間電圧の絶対値及び第１の目標閉極時刻からの経過時間のうちの少なくとも一方に基づいて補正し、第２の目標閉極時刻を、補正された第２の接触子の極間電圧の絶対値が第１のしきい値以下である時刻に設定するので、遮断器投入時の過渡的な電圧及び電流の発生を従来技術に比較して確実に抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態１に係る電力開閉制御装置１００の構成を示すブロック図である。
【図２】図１の目標閉極時刻決定部９によって実行される目標閉極時刻決定処理の第１の部分を示すフローチャートである。
【図３】図１の目標閉極時刻決定部９によって実行される目標閉極時刻決定処理の第２の部分を示すフローチャートである。
【図４】図２のステップＳ２０において実行される目標閉極時刻候補信号発生処理を示すフローチャートである。
【図５】図４のステップＳ４１において算出される推定電圧信号Ｓ９１ａ及びＳ９２ａと、ステップＳ４２において推定される極間電圧信号Ｓ９３ａとの一例を示すグラフである。
【図６】図４のステップＳ４３において、極間電圧信号Ｓ９３ａを接触子２ａのプレアーク特性に基づいて補正する方法を説明するためのグラフである。
【図７】図４のステップＳ４３において発生される遮断器特性補正信号Ｓ９４ａと、ステップＳ４４において発生される目標閉極時刻候補信号Ｓ９５ａとの一例を示すグラフである。
【図８】図１の送電線３ｂにおいて地絡事故が発生したときに、図４のステップＳ４３において発生される遮断器特性補正信号Ｓ９４ａと、ステップＳ４４において発生される目標閉極時刻候補信号Ｓ９５ａとの一例を示すグラフである。
【図９】図１の送電線３ｂにおいて地絡事故が発生したときに、図４のステップＳ４３において発生される遮断器特性補正信号Ｓ９４ｂと、ステップＳ４４において発生される目標閉極時刻候補信号Ｓ９５ｂとの一例を示すグラフである。
【図１０】図１の送電線３ｂにおいて地絡事故が発生したときに、図４のステップＳ４３において発生される遮断器特性補正信号Ｓ９４ｃと、ステップＳ４４において発生される目標閉極時刻候補信号Ｓ９５ｃとの一例を示すグラフである。
【図１１】図２のステップＳ２３において用いられる先行投入相の目標閉極時刻における極間電圧の絶対値と、後続投入相の極間電圧絶対値の補正量Ｃｖとの間の関係を示すグラフである。
【図１２】図２のステップＳ２３において用いられる先行投入相の目標閉極時刻からの経過時間と、後続投入相の極間電圧絶対値の補正量Ｃｔとの間の関係を示すグラフである。
【図１３】図２及び図３の目標閉極時刻決定処理を実行することによって得られた第２の投入相の遮断器特性補正信号及び後続相極間電圧信号の一例を示すグラフと、目標閉極時刻Ｔ２に第２の投入相が投入されたときの第２の投入相の送電線電圧及び目標閉極時刻Ｔ２ｐに第２の投入相が投入されたときの第２の投入相の送電線電圧を示すグラフである。
【図１４】図２及び図３の目標閉極時刻決定処理を実行することによって得られた第２の投入相の遮断器特性補正信号及び後続相極間電圧信号の別の一例を示すグラフである。
【図１５】本発明の実施の形態２に係る目標閉極時刻決定処理を示すフローチャートである。
【図１６】図１５のステップＳ５１において実行される、Ａ相を第１の投入相に設定する過電圧抑制効果評価値算出処理の第１の部分を示すフローチャートである。
【図１７】図１５のステップＳ５１において実行される、Ａ相を第１の投入相に設定する過電圧抑制効果評価値算出処理の第２の部分を示すフローチャートである。
【図１８】図１５のステップＳ５２において実行される、Ｂ相を第１の投入相に設定する過電圧抑制効果評価値算出処理の第１の部分を示すフローチャートである。
【図１９】図１５のステップＳ５２において実行される、Ｂ相を第１の投入相に設定する過電圧抑制効果評価値算出処理の第２の部分を示すフローチャートである。
【図２０】図１５のステップＳ５３において実行される、Ｃ相を第１の投入相に設定する過電圧抑制効果評価値算出処理の第１の部分を示すフローチャートである。
【図２１】図１５のステップＳ５３において実行される、Ｃ相を第１の投入相に設定する過電圧抑制効果評価値算出処理の第２の部分を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明に係る実施の形態について図面を参照して説明する。なお、同様の構成要素については同一の符号を付している。
【００１３】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る電力開閉制御装置１００の構成を示すブロック図である。図１において、電力開閉制御装置１００は、Ａ／Ｄ変換器６及び７と、メモリ８と、目標閉極時刻決定部９と、閉極時間予測部１０と、閉極制御部１１とを備えて構成される。
【００１４】
図１において、三相交流電源である電源１（以下、電源１という。）からのＡ相、Ｂ相及びＣ相の電源電圧はそれぞれ、遮断器２の接触子２ａ，２ｂ及び２ｃと、三相平衡の分路リアクトル補償付き送電線３ａ，３ｂ及び３ｃとを介して、負荷２０に出力される。接触子２ａ，２ｂ及び２ｃはそれぞれ、閉極制御部１１からの閉極制御信号Ｓ１１ａ，Ｓ１１ｂ及びＳ１１ｃに応答して閉極する。また、電力開閉制御装置１００の上位層の装置によって、送電線３ａ，３ｂ及び３ｃのうちの少なくとも１つにおいて地絡などの故障が検出されると、接触子２ａ，２ｂ及び２ｃは上位層の装置によって開極される。送電線３ａは分路リアクトル補償付き送電線であるので、接触子２ａが開極されると、接触子２ａの負荷側に遮断器２のリアクトルと送電線３ａの静電容量とによって一定周波数の交流電圧が発生する。この交流電圧の周波数は、接触子２ａの電源側の電圧の周波数とは異なる。また、接触子２ｂ及び２ｃの負荷側にも、同様に一定周波数の交流電圧が発生する。
【００１５】
電圧計測部４は、遮断器２の各接触子２ａ，２ｂ及び２ｃの電源側電圧Ｖ１ａ，Ｖ１ｂ及びＶ１ｃを計測し、計測結果をそれぞれ示す計測電圧信号Ｓ４ａ，Ｓ４ｂ及びＳ４ｃを発生してＡ／Ｄ変換器６に出力する。また、電圧計測部５は、遮断器２の各接触子２ａ，２ｂ及び２ｃの負荷側電圧Ｖ２ａ，Ｖ２ｂ及びＶ２ｃを計測し、計測結果をそれぞれ示す計測電圧信号Ｓ５ａ，Ｓ５ｂ及びＳ５ｃを発生してＡ／Ｄ変換器７に出力する。なお、電圧計測部４及び５はそれぞれ、高電圧回路において一般的に用いられる交流電圧計測用センサを備えて構成される。
【００１６】
Ａ／Ｄ変換器６は、計測電圧信号Ｓ４ａ，Ｓ４ｂ及びＳ４ｃを所定のサンプリング間隔Δｔで離散化してメモリ８に出力する。また、Ａ／Ｄ変換器７は、計測電圧信号Ｓ５ａ，Ｓ５ｂ及びＳ５ｃを所定のサンプリング間隔Δｔで離散化してメモリ８に出力する。メモリ８は、最新の所定期間（例えば、電源電圧の７周期分に対応する期間である。）の計測電圧信号Ｓ４ａ，Ｓ４ｂ，Ｓ４ｃ，Ｓ５ａ，Ｓ５ｂ及びＳ５ｃを格納する。さらに、目標閉極時刻決定部９は、電力開閉制御装置１００の上位層の装置から、送電線３ａ，３ｂ及び３ｃのうちの少なくとも１つにおいて地絡などの故障が検出されたことを示す故障検出信号Ｓｆを受信すると、図２を参照して後述する目標閉極時刻決定処理を実行する。これにより、目標閉極時刻決定部９は、メモリ８に格納された計測電圧信号Ｓ４ａ，Ｓ４ｂ，Ｓ４ｃ，Ｓ５ａ，Ｓ５ｂ及びＳ５ｃを用いて、遮断器２を高速度再閉路するための接触子２ａ，２ｂ及び２ｃの目標閉極時刻Ｔａ，Ｔｂ及びＴｃを決定して、閉極制御部１１に出力する。
【００１７】
閉極時間予測部１０は、閉極制御部１１が閉極制御信号Ｓ１１ａを接触子２ａに出力してから接触子２ａが機械的に接触するまでの時間である予測閉極時間Ｔ１０を、公知技術（例えば、特許文献１及び２参照。）を用いて予測し、閉極制御部１１に出力する。なお、接触子２ｂ及び２ｃの予測閉極時間は接触子２ａの予測閉極時間Ｔ１０と同一である。
【００１８】
閉極制御部１１は、電力開閉制御装置１００の上位層の装置からの閉極指令信号Ｓｃに応答して、接触子２ａ，２ｂ及び２ｃを、目標閉極時刻Ｔａ，Ｔｂ及びＴｃにおいてそれぞれ閉極するように、閉極制御信号Ｓ１１ａ，Ｓ１１ｂ及びＳ１１ｃを発生して、接触子２ａ，２ｂ及び２ｃに出力する。具体的には、閉極制御部１１は、目標閉極時刻Ｔａ，Ｔｂ及びＴｃより予測閉極時間Ｔ１０だけ前の時刻Ｔａ−Ｔ１０，Ｔｂ−Ｔ１０及びＴｃ−Ｔ１０において、閉極制御信号Ｓ１１ａ，Ｓ１１ｂ及びＳ１１ｃを接触子２ａ，２ｂ及び２ｃにそれぞれ出力する。これにより、接触子２ａ，２ｂ及び２ｃは、目標閉極時刻Ｔａ，Ｔｂ及びＴｃにおいてそれぞれ閉極される。
【００１９】
図２は、図１の目標閉極時刻決定部９によって実行される目標閉極時刻決定処理の第１の部分を示すフローチャートであり、図３は、図１の目標閉極時刻決定部９によって実行される目標閉極時刻決定処理の第２の部分を示すフローチャートである。図２において、始めに、ステップＳ２０において、目標閉極時刻決定部９は目標閉極時刻候補信号発生処理を実行する。図４は、図２のステップＳ２０において実行される目標閉極時刻候補信号発生処理を示すフローチャートである。
【００２０】
図４のステップＳ４１において、目標閉極時刻決定部９は、メモリ８に格納された計測電圧信号Ｓ４ａ，Ｓ４ｂ，Ｓ４ｃ，Ｓ５ａ，Ｓ５ｂ，Ｓ５ｃに基づいて、故障検出信号Ｓｆの受信時刻ｔｆ（電流遮断時刻）より後の現在時刻ｔｃ以降の推定電圧信号Ｓ９１ａ，Ｓ９１ｂ，Ｓ９１ｃ，Ｓ９２ａ，Ｓ９２ｂ，Ｓ９２ｃをそれぞれ推定する。
【００２１】
ステップＳ４１における推定電圧信号Ｓ９１ａの算出方法の一例を説明する。目標閉極時刻決定部９は、計測電圧信号Ｓ４ａの複数の零点時刻間隔の平均値を算出し、この零点時刻間隔の平均値の逆数を１／２倍することにより、推定電圧信号Ｓ９１ａの周波数を推定する。また、目標閉極時刻決定部９は、計測電圧信号Ｓ４ａのレベルが負から正に変化する零点のうち最も新しい時刻を位相が０度の時刻ｔ０としてメモリ８に記憶し、計測電圧信号Ｓ４ａのレベルが正から負に変化する零点のうち最も新しい時刻の位相が１８０度の時刻ｔ１８０としてメモリ８に記憶する。さらに、目標閉極時刻決定部９は、計測電圧信号Ｓ４ａの極大値の絶対値及び極小値の絶対値の平均値を算出することにより、推定電圧信号Ｓ９１ａの振幅を推定する。そして、目標閉極時刻決定部９は、推定電圧信号Ｓ９１ａを、（算出された振幅）×ｓｉｎ（２π×算出された周波数×ｔ０）と近似する。
【００２２】
目標閉極時刻決定部９は、推定電圧信号Ｓ９１ａと同様に、計測電圧信号Ｓ４ｂ，Ｓ４ｃ，Ｓ５ａ，Ｓ５ｂ，Ｓ５ｃに基づいて、推定電圧信号Ｓ９１ｂ，Ｓ９１ｃ，Ｓ９２ａ，Ｓ９２ｂ，Ｓ９２ｃをそれぞれ推定する。なお、推定電圧信号Ｓ９１ａ，Ｓ９１ｂ，Ｓ９１ｃ，Ｓ９２ａ，Ｓ９２ｂ，Ｓ９２ｃを、系統条件に応じて５０Ｈｚ又は６０Ｈｚと推定してもよい。また、計測電圧信号Ｓ４ｂ，Ｓ４ｃ，Ｓ５ａ，Ｓ５ｂ，Ｓ５ｃをそれぞれ周期積分して振幅の実効値を算出し、算出された実効値を√２倍することにより推定電圧信号Ｓ９１ａ，Ｓ９１ｂ，Ｓ９１ｃ，Ｓ９２ａ，Ｓ９２ｂ，Ｓ９２ｃの振幅を推定してもよい。さらに、行列演算によって推定電圧信号Ｓ９１ａ，Ｓ９１ｂ，Ｓ９１ｃ，Ｓ９２ａ，Ｓ９２ｂ，Ｓ９２ｃの周波数、振幅、位相及び減衰率を直接算出するプロニー（Ｐｒｏｎｙ）法（例えば、特許文献３参照。）を用いて推定電圧信号Ｓ９１ａ，Ｓ９１ｂ，Ｓ９１ｃ，Ｓ９２ａ，Ｓ９２ｂ，Ｓ９２ｃを推定してもよい。
【００２３】
図４に戻り参照すると、ステップＳ４１に続いて、ステップＳ４２において、目標閉極時刻決定部９は、推定電圧信号Ｓ９１ａ及びＳ９２ａに基づいて極間電圧信号Ｓ９３ａを算出し、推定電圧信号Ｓ９１ｂ及びＳ９２ｂに基づいて極間電圧信号Ｓ９３ｂを算出し、推定電圧信号Ｓ９１ｃ及びＳ９２ｃに基づいて極間電圧信号Ｓ９３ｃを算出する。具体的には、目標閉極時刻決定部９は、推定電圧信号Ｓ９１ａとＳ９２ａとの間の差の信号の絶対値信号を、極間電圧信号Ｓ９３ａとして算出する。また、目標閉極時刻決定部９は、極間電圧信号Ｓ９３ａと同様に、極間電圧信号Ｓ９３ｂ及びＳ９３ｃを算出する。
【００２４】
図５は、図４のステップＳ４１において算出される推定電圧信号Ｓ９１ａ及びＳ９２ａと、ステップＳ４２において推定される極間電圧信号Ｓ９３ａとの一例を示すグラフである。図５に示すように、計測電圧信号Ｓ４ａ及びＳ５ａに基づいて、現在時刻ｔｃ以降の極間電圧信号Ｓ９３ａが算出される。
【００２５】
図４に戻り参照すると、ステップＳ４２に続いて、ステップＳ４３において、目標閉極時刻決定部９は、遮断器２のプレアーク特性及び動作バラツキ特性に基づいて極間電圧信号Ｓ９３ａ，Ｓ９３ｂ，Ｓ９３ｃをそれぞれ補正して、遮断器特性補正信号Ｓ９４ａ，Ｓ９４ｂ，Ｓ９４ｃを発生する。
【００２６】
図６は、図４のステップＳ４３において、極間電圧信号Ｓ９３ａを接触子２ａのプレアーク特性に基づいて補正する方法を説明するためのグラフである。一般に、遮断器の接触子は、当該接触子を閉極するための閉極制御信号が入力されてから機械的な動作時間が経過した後に、機械的に接触する。接触子が機械的に接触するタイミングを閉極といい、機械的な動作時間を閉極時間という。また、閉極前に、先行放電によって接触子と電源との間の主回路に、主回路電流が流れ始めることが知られている。この先行放電はプレアークと呼ばれており、主回路電流が流れ始めるタイミングを投入という。ここで、投入のタイミングは、接触子の極間に印加される極間電圧の絶対値に依存している。本実施の形態及び以下の実施の形態において、接触子が投入されるタイミングの特性をプレアーク特性という。同型の遮断器間ではプレアーク特性は実質的に同一であり、遮断器内の接触子間でもプレアーク特性は実質的に同一である。
【００２７】
図６において、耐電圧直線Ｌは、目標閉極時刻ｔ１に接触子２ａを閉極させたときの接触子２ａの耐電圧値を示す。耐電圧直線Ｌの傾きの大きさをｋと表記する。接触子２ａにおいて、極間電圧の絶対値が耐電圧値より低いとき、接触子２ａは投入されない。耐電圧直線Ｌと接触子２ａの極間電圧の絶対値との交点である投入点Ｐｘでは、接触子２ａの耐電圧値が極間電圧の絶対値と等しくなるのでプレアークが発生して接触子２ａは投入される。最適な投入タイミングは、投入時の極間電圧の絶対値が最も低くなるタイミングであるため、以上説明したプレアーク特性を考慮した上で目標閉極時刻を決定する必要がある。
【００２８】
図６の目標閉極時刻ｔ１における極間電圧信号Ｓ９３ａを遮断器２のプレアーク特性に基づいて補正する方法を説明する。図６において、目標閉極時刻ｔ１から１サンプリング間隔Δｔずつ時刻をさかのぼり、各時刻ｔ２，ｔ３，ｔ４において耐電圧直線Ｌの値を極間電圧信号Ｓ９３ａの値と比較する。そして、耐電圧直線Ｌの値が極間電圧信号Ｓ９３ａの値を超えた時刻ｔ４における極間電圧信号Ｓ９３ａの値と、その前の時刻ｔ３における極間電圧信号Ｓ９３ａの値とを内挿することにより、投入点Ｐｘの極間電圧信号Ｓ９３ａの電圧値Ｖｘを算出する。電圧値Ｖｘは、目標閉極時刻ｔ１において接触子２ａを閉極したときの投入時刻における接触子２ａ間の極間電圧の絶対値である。本実施の形態において、電圧値Ｖｘを、時刻ｔ１におけるプレアーク特性を補正後の極間電圧信号Ｓ９３ａの値として採用する。以上説明した処理を全てのサンプリング時刻で実行することにより、プレアーク特性補正後の極間電圧信号Ｓ９３ａを算出する。目標閉極時刻決定部９は、極間電圧信号Ｓ９３ａと同様に、遮断器２のプレアーク特性に基づいて極間電圧信号Ｓ９３ｂ及びＳ９３ｃを補正する。
【００２９】
次に、図４のステップＳ４３において、遮断器２の動作バラツキ特性に基づいて極間電圧信号Ｓ９３ａ，Ｓ９３ｂ，Ｓ９３ｃを補正する方法を説明する。遮断器２の接触子２ａ，２ｂ，２ｃは、遮断器２に固有の機械的な動作バラツキを有している。また、接触子２ａ，２ｂ，２ｃは同一の動作バラツキ特性を有している。本実施の形態において、あらかめ、遮断器２の動作バラツキ時間±Ｅ（ミリ秒）を計測する。そして、プレアーク特性補正後の極間電圧信号Ｓ９３ａ，Ｓ９３ｂ，Ｓ９３ｃに対して、幅２Ｅ（ミリ秒）の最大値フィルタを適用する。具体的には、各サンプリング時刻において、サンプリング時刻の前後２Ｅミリ秒の時間ウィンドウを設定し、当該時間ウィンドウ内のプレアーク特性補正後の極間電圧信号Ｓ９３ａ，Ｓ９３ｂ，Ｓ９３ｃの最大値を抽出して、遮断器特性補正信号Ｓ９４ａ，Ｓ９４ｂ，Ｓ９４ｃを発生する。
【００３０】
図７は、図４のステップＳ４３において発生される遮断器特性補正信号Ｓ９４ａと、ステップＳ４４において発生される目標閉極時刻候補信号Ｓ９５ａとの一例を示すグラフである。図７に示すように、目標閉極時刻決定部９は、極間電圧信号Ｓ９３ａを遮断器２のプレアーク特性に基づいて補正した後に、遮断器２の動作バラツキ特性に基づいてさらに補正して、遮断器特性補正信号Ｓ９４ａを算出する。
【００３１】
図４に戻り参照すると、ステップＳ４３に続いてステップＳ４４において、目標閉極時刻決定部９は、遮断器特性補正信号Ｓ９４ａ，Ｓ９４ｂ，Ｓ９４ｃをそれぞれ所定のしきい値Ｖｔｈと比較して、当該比較結果を示す目標閉極時刻候補信号Ｓ９５ａ，Ｓ９５ｂ，Ｓ９５ｃを発生して図２の目標時刻決定処理に戻る。具体的には、目標閉極時刻決定部９は、遮断器特性補正信号Ｓ９４ａがしきい値Ｖｔｈより大きいときはローレベルの目標閉極時刻候補信号Ｓ９５ａを発生する一方、目標閉極時刻候補信号Ｓ９５ａがしきい値Ｖｔｈ以下であるときはハイレベルの目標閉極時刻候補信号Ｓ９５ａを発生する。また、目標閉極時刻決定部９は、目標閉極時刻候補信号Ｓ９５ａと同様に、目標閉極時刻候補信号Ｓ９５ｂ及びＳ９５ｃを発生する。
【００３２】
図８は、図１の送電線３ｂにおいて地絡事故が発生したときに、図４のステップＳ４３において発生される遮断器特性補正信号Ｓ９４ａと、ステップＳ４４において発生される目標閉極時刻候補信号Ｓ９５ａとの一例を示すグラフである。また、図９は、図１の送電線３ｂにおいて地絡事故が発生したときに、図４のステップＳ４３において発生される遮断器特性補正信号Ｓ９４ｂと、ステップＳ４４において発生される目標閉極時刻候補信号Ｓ９５ｂとの一例を示すグラフである。さらに、図１０は、図１の送電線３ｂにおいて地絡事故が発生したときに、図４のステップＳ４３において発生される遮断器特性補正信号Ｓ９４ｃと、ステップＳ４４において発生される目標閉極時刻候補信号Ｓ９５ｃとの一例を示すグラフである。以下、各目標閉極時刻候補信号Ｓ９５ａ，Ｓ９５ｂ，Ｓ９５ｃにおいて、電圧レベルがハイレベルである期間を閉極時刻領域という。
【００３３】
図２に戻り参照すると、ステップＳ２０に続いてステップＳ２１において、目標閉極時刻決定部９は、目標閉極時刻候補信号Ｓ９５ａ，Ｓ９５ｂ，Ｓ９５ｃに基づいて、最も早い閉極時刻領域を抽出し、抽出された閉極時刻領域を含む目標閉極時刻候補信号に対応する相を第１の投入相に設定し、抽出された閉極時刻領域内の中点を第１の投入相の目標閉極時刻Ｔ１に設定する。ここで、第１の投入相は、Ａ相、Ｂ相及びＣ相のうち最初に投入される相である。次に、ステップＳ２２において、目標閉極時刻決定部９は、目標閉極時刻Ｔ１における第１の投入相の遮断器特性補正信号の振幅Ａ１を検出する。振幅Ａ１は、第１の投入相の投入時の極間電圧の絶対値である。
【００３４】
さらに、ステップＳ２３において、目標閉極時刻決定部９は、第１の投入相以外の２つの相の各遮断器特性補正信号をそれぞれ、目標閉極時刻Ｔ１からの経過時間と、振幅Ａ１とに基づいて補正して、２つの後続相極間電圧信号を発生する。本願の発明者らは、後続投入相の極間電圧の絶対値は、先行投入相の投入時の極間電圧の絶対値の増加に伴って大きくなるという新たな知見を得た。さらに、本願の発明者らは、後続投入相の極間電圧の絶対値は、先行投入相の目標閉極時刻からの経過時間の増加に伴って大きくなるという新たな知見を得た。これは、先行投入相の投入に伴って、後続相の負荷側電圧の周波数及び位相が変動するためである。
【００３５】
図１１は、図２のステップＳ２３において用いられる先行投入相の目標閉極時刻における極間電圧の絶対値と、後続投入相の極間電圧絶対値の補正量Ｃｖとの間の関係を示すグラフである。ここで、先行投入相の目標閉極時刻における極間電圧の絶対値は、先行投入相の投入時の極間電圧の絶対値である。図１１において、補正量Ｃｖは次式で表される。
【００３６】
Ｃｖ＝αｖ×先行投入相の目標閉極時刻における極間電圧の絶対値
【００３７】
本実施形態において、補正量Ｃｖの傾きαｖは、あらかじめ実験又はシミュレーションによって決定される。例えば、傾きαｖが１であり、先行投入相の目標閉極時刻における極間電圧の絶対値が０．３（ＰＵ）であるとき、補正量Ｃｖは０．３（ＰＵ）となる。
【００３８】
図１２は、図２のステップＳ２３において用いられる先行投入相の目標閉極時刻からの経過時間と、後続投入相の極間電圧絶対値の補正量Ｃｔとの間の関係を示すグラフである。図１２において、補正量Ｃｔは次式で表される。
【００３９】
Ｃｔ＝αｔ×先行投入相の目標閉極時刻からの経過時間
【００４０】
本実施形態において、補正量Ｃｔの傾きαｔは、あらかじめ実験又はシミュレーションによって決定される。例えば、Ｃｔが０．０１（ＰＵ／ミリ秒）であり、先行投入相の目標閉極時刻からの経過時間が１０（ミリ秒）であるとき、補正量Ｃｔは０．１（ＰＵ）となる。
【００４１】
図２のステップＳ２３において、目標閉極時刻決定部９は、第１の投入相以外の２つの相の各遮断器特性補正信号に、目標閉極時刻Ｔ１からの経過時間に依存する補正量Ｃｔと、振幅Ａ１に対応する補正量Ｃｖとを加算することにより、各遮断器特性補正信号を補正して、２つの後続相極間電圧信号を発生する。
【００４２】
次に、図２のステップＳ２４において、目標閉極時刻決定部９は、２つの後続相極間電圧信号をそれぞれしきい値Ｖｔｈと比較して、２つの後続相目標閉極時刻候補信号を発生する。ステップＳ２４における処理は、ステップＳ４４における処理と同様である。さらに、ステップＳ２５において、目標閉極時刻決定部９は、２つの後続相目標閉極時刻候補信号に基づいて、目標閉極時刻Ｔ１より後の最も早い閉極時刻領域を抽出し、抽出された閉極時刻領域を含む後続相目標閉極時刻候補信号に対応する相を第２の投入相に設定し、抽出された閉極時刻領域内の中点を第２の投入相の目標閉極時刻Ｔ２に設定し、残りの相を第３の投入相に設定する。なお、ステップＳ２５において、２つの後続相目標閉極時刻候補信号に基づいて、目標閉極時刻Ｔ１より後の最も早い閉極時刻領域を抽出できなかったときは、ステップＳ２１に戻り、目標閉極時刻候補信号Ｓ９５ａ，Ｓ９５ｂ，Ｓ９５ｃに基づいて、次に早い閉極時刻領域を抽出して、ステップＳ２１以降の処理を実行する。
【００４３】
ステップＳ２５に続いて、図３のステップＳ２６において、目標閉極時刻決定部９は、目標閉極時刻Ｔ２における第２の投入相の後続相極間電圧信号の振幅Ａ２を検出する。次に、ステップＳ２７において、目標閉極時刻決定部９は、第３の投入相の後続相極間電圧信号を、目標閉極時刻Ｔ２からの経過時間と、振幅Ａ２とに基づいて補正する。ステップＳ２７における処理は、ステップＳ２３における処理と同様である。ステップＳ２７に続いてステップＳ２８において、目標閉極時刻決定部９は、補正後の第３の投入相の後続相極間電圧信号をしきい値Ｖｔｈと比較して、第３の投入相の後続相目標閉極時刻候補信号を発生する。
【００４４】
さらに、ステップＳ２９において、目標閉極時刻決定部９は、第３の投入相の後続相目標閉極時刻候補信号に基づいて、目標閉極時刻Ｔ２より後の最も早い閉極時刻領域を抽出し、抽出された閉極時刻領域内の中点を第３の投入相の目標閉極時刻Ｔ３に設定する。なお、ステップＳ２９において、目標閉極時刻決定部９は、第３の投入相の後続相目標閉極時刻候補信号に基づいて、目標閉極時刻Ｔ２より後の最も早い閉極時刻領域を抽出できなかったときは、ステップＳ２１に戻り、目標閉極時刻候補信号Ｓ９５ａ，Ｓ９５ｂ，Ｓ９５ｃに基づいて、次に早い閉極時刻領域を抽出して、ステップＳ２１以降の処理を実行する。最後に、ステップＳ３０において、目標閉極時刻決定部９は、目標閉極時刻Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３を、Ａ相、Ｂ相、Ｃ相の各目標閉極時刻Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃに置き換えて、閉極制御部１１に出力し、目標閉極時刻決定処理を終了する。
【００４５】
従って、第１の投入相がＡ相であり、第２の投入相がＢ相であるとき、目標閉極時刻決定部９は以下のように目標閉極時刻Ｔａ及びＴｂを決定する。まず始めに、目標閉極時刻決定部９は、計測電圧信号Ｓ４ａ及びＳ５ａを用いて、現在時刻ｔｃ以降の接触子２ａの極間電圧の絶対値（推定電圧信号Ｓ９１ａ）を推定し、計測電圧信号Ｓ４ｂ及びＳ５ｂを用いて、現在時刻ｔｃ以降の接触子２ｂの極間電圧の絶対値（推定電圧信号Ｓ９１ｂ）を推定する。そして、接触子２ａの目標閉極時刻Ｔａを、接触子２ａの極間電圧の絶対値（遮断器特性補正信号Ｓ９４ａ）がしきい値Ｖｔｈ以下である時刻に設定する。さらに、接触子２ｂの極間電圧の絶対値（遮断器特性補正信号Ｓ９４ｂ）を、目標閉極時刻Ｔａにおける接触子２ａの極間電圧の絶対値Ａ１及び目標閉極時刻Ｔａからの経過時間に基づいて補正し、接触子２ｂの目標閉極時刻Ｔｂを、補正された接触子２ｂの極間電圧の絶対値（後続相極間電圧信号）がしきい値Ｖｔｈ以下である時刻に設定する。
【００４６】
ここで、目標閉極時刻決定部９は、目標閉極時刻Ｔａにおける接触子２ａの極間電圧の絶対値（遮断器特性補正信号Ｓ９４ａ）に基づいて補正量Ｃｖを設定し、目標閉極時刻Ｔａからの経過時間に基づいて補正量Ｃｔを設定し、補正量Ｃｖ及びＣｔを接触子２ｂの極間電圧の絶対値（遮断器特性補正信号Ｓ９４ａ）に加算することにより、接触子２ｂの極間電圧の絶対値を補正する。また、補正量Ｃｖは、目標閉極時刻Ｔａにおける接触子２ａの極間電圧の絶対値（遮断器特性補正信号Ｓ９４ａ）の増加に伴って大きくなるように設定される。さらに、補正量Ｃｔは、目標閉極時刻Ｔａからの経過時間の増加に伴って大きくなるように設定される。
【００４７】
図１３は、図２及び図３の目標閉極時刻決定処理を実行することによって得られた第２の投入相の遮断器特性補正信号及び後続相極間電圧信号の一例を示すグラフと、目標閉極時刻Ｔ２に第２の投入相が投入されたときの第２の投入相の送電線電圧及び目標閉極時刻Ｔ２ｐに第２の投入相が投入されたときの第２の投入相の送電線電圧を示すグラフである。
【００４８】
従来技術に係る電力開閉制御装置は、例えば、図１３の第２の投入相の遮断器特性補正信号のレベルが最初にしきい値Ｖｔｈ以下になる期間Ｗｐの中点を、第２の投入相の目標閉極時刻Ｔ２ｐとして採用した。一方、本実施の形態によれば、目標閉極時刻決定部９は、図２のステップＳ２３において、図１３の第２の投入相の遮断器特性補正信号を、目標閉極時刻Ｔ１からの経過時間と、振幅Ａ１とに基づいて補正して第２の投入相の後続相極間電圧信号を発生し、後続補正信号のレベルが最初にしきい値Ｖｔｈ以下になる期間Ｗの中点を、第２の投入相の目標閉極時刻Ｔ２として採用する。
【００４９】
図１３において、第２の投入相の遮断器特性補正信号の期間Ｗｐ内の極小値は、第２の投入相の後続相極間電圧信号においてしきい値Ｖｔｈより大きくなるので、目標閉極時刻Ｔ２ｐにおいて第２の投入相を閉極すると、第１の投入相の投入に伴う第２の投入相の極間電圧の絶対値の増加に伴って、過電圧が発生する。ここで、所定の過電圧抑制しきい値より高い送電線電圧を、過電圧という。過電圧抑制しきい値は、定格電源電圧より低い。本実施形態によれば、目標閉極時刻Ｔ２ｐに代えて、後続相極間電圧信号のレベルがしきい値Ｖｔｈ以下になる目標閉極時刻Ｔ２において第２の投入相を閉極するので、従来技術に比較して三相不平衡となる期間を短くし、投入時の極間電圧が小さい時刻に閉極でき、確実に過電圧を抑制できる。
【００５０】
特許文献２記載の電力開閉制御装置では、投入順序が第２の投入相以降の後続投入相である場合に、目標閉極時刻領域（例えば、図１３の期間Ｗである。）の開始時刻を、先行投入相の投入による遮断器極間電圧の変動を見込み、所定の最大変動量から算出して予め設定する所定の遅延時間だけ遅らせて、目標閉極時刻領域を狭めた。そして、狭められた目標閉極時刻領域内の所定の時刻において後続投入相を閉極した。すなわち、先行投入相の投入時の極間電圧の絶対値に依存せずに、固定の最大の遅延時間を用いた。従って、後続投入相の閉極機会を逸する可能性があった。また、目標閉極時刻領域の期間長が上述した所定の遅延時間より短い場合は、目標閉極時刻領域自体を設定できなくなり、第２の投入相の目標閉極時刻を決定できなかった。これに対して、本実施の形態によれば、先行投入相の目標閉極時刻における極間電圧の絶対値に基づいて後続投入相の極間電圧絶対値の補正量Ｃｖを設定するので、従来技術に比較して、後続投入相の目標閉極時刻を適切に決定できる。
【００５１】
さらに、特許文献２記載の電力開閉制御装置では、先行投入相の目標閉極時刻からの経過時間に依存せずに、固定の遮断器極間電圧最大変動値を用いた。しかしながら、実際は、先行投入相の投入に伴って後続相の極間電圧の周波数及び位相が変動すると、先行投入相の目標閉極時刻からの経過時間の増加に伴って、後続投入相の極間電圧の変動量は大きくなる。従って、特許文献２記載の電力開閉制御装置によれば、先行投入相の目標閉極時刻からの経過時間によっては、後続投入相の投入時の過電圧及び過電流を抑制できない可能性があった。これに対して、本実施の形態によれば、先行投入相の目標閉極時刻における極間電圧の絶対値に基づいて、後続投入相の極間電圧絶対値の補正量Ｃｖを設定するので、先行投入相の閉極に伴って後続相の極間電圧の周波数及び位相が変動しても、先行投入相の目標閉極時刻からの経過時間によらずに、過電圧及び過電流を抑制できる。
【００５２】
以上説明したように、本実施の形態によれば、先行投入相の閉極後の後続投入相の負荷側電圧の変動を含む遮断器特性補正信号を、先行投入相の閉極時の極間電圧の絶対値及び先行投入相の目標閉極時刻からの経過時間に基づいて補正し、補正後の後続相極間電圧信号を用いて後続相の目標閉極時刻を決定する。従って、先行投入相の閉極に伴って、後続投入相の負荷側電圧の電圧値及び周波数が変動しても、後続投入相の閉極時に発生する過電圧を抑制できる。また、本実施の形態によれば、先行投入相の閉極時刻からの経過時間が小さく、かつ、閉極時の極間電圧がしきい値電圧Ｖｔｈより小さい目標閉極時刻において後続投入相を投入できるので、送電線投入時に発生する過電圧を抑制できる。
【００５３】
なお、本実施の形態において、ステップＳ２１、Ｓ２５及びＳ２９において、閉極時刻領域内の中点を目標閉極時刻に設定したが、本発明はこれに限られない。例えば、閉極時刻領域内の極間電圧の絶対値が最小になる時刻を目標閉極時刻に設定してもよい。また、第１の投入相の遮断器特性補正信号及び後続投入相の後続相極間電圧信号において、しきい値Ｖｔｈ以下の極小値を検出し、検出された極小値を与える時刻を目標閉極時刻に設定してもよい。この場合は、第１の投入相の遮断器特性補正信号及び後続投入相の後続相極間電圧信号各サンプリング時刻において、当該サンプリング時刻における極間電圧の絶対値から、１つ前のサンプリング時刻における極間電圧の絶対値を引いた差分値を算出する。そして、算出された差分値が負の値から正の値に変化する時刻を検出することにより、上述した極小値を検出すればよい。
【００５４】
図１４は、図２及び図３の目標閉極時刻決定処理を実行することによって得られた第２の投入相の遮断器特性補正信号及び後続相極間電圧信号の別の一例を示すグラフである。図１４において、遮断器特性補正信号が最小になる時刻を後続投入相の目標閉極時刻として採用する従来技術に係る電力開閉制御装置によって決定された第２の投入相の目標閉極時刻Ｔ２ｐを示す。図１４に示すように、目標閉極時刻Ｔ２ｐにおける第２の投入相の後続相極間電圧信号の電圧値はしきい値Ｖｔｈより大きくなるので、目標閉極時刻Ｔ２ｐにおいて第２の投入相を閉極すると、過電圧が発生する。これに対して、本実施の形態によれば、第２の投入相は、第２の投入相の後続相極間電圧信号の電圧値がしきい値Ｖｔｈ以下である目標閉極時刻Ｔ２において閉極されるので、過電圧は発生しない。
【００５５】
実施の形態２．
図１５は、本発明の実施の形態２に係る目標閉極時刻決定処理を示すフローチャートである。図１５において、始めに、ステップＳ２０において目標閉極時刻決定部９は、図４の目標時刻候補信号発生処理を実行する。次に、ステップＳ５１において、目標閉極時刻決定部９は、Ａ相を第１の投入相に設定する過電圧抑制効果評価値算出処理を実行する。図１６は、図１５のステップＳ５１において実行される、Ａ相を第１の投入相に設定する過電圧抑制効果評価値算出処理の第１の部分を示すフローチャートであり、図１７は、図１５のステップＳ５１において実行される、Ａ相を第１の投入相に設定する過電圧抑制効果評価値算出処理の第２の部分を示すフローチャートである。
【００５６】
図１６のステップＳ６０において、目標閉極時刻決定部９は、Ａ相を第１の投入相に設定し、目標閉極時刻候補信号Ｓ９５ａに基づいて閉極時刻領域を抽出し、抽出された閉極時刻領域のうちの１つの閉極時刻領域を選択し、選択された閉極時刻領域内の中点をＡ相の目標閉極時刻Ｔａに設定する。次に、ステップＳ６１において、目標閉極時刻決定部９は、目標閉極時刻ＴａにおけるＡ相の遮断器特性補正信号Ｓ９４ａの振幅Ａ１を検出する。
【００５７】
さらに、ステップＳ６２において、目標閉極時刻決定部９は、Ｂ相及びＣ相の各遮断器特性補正信号Ｓ９４ｂ，Ｓ９４ｃをそれぞれ、目標閉極時刻Ｔａからの経過時間と、振幅Ａ１とに基づいて補正して、２つの後続相極間電圧信号を発生する。次に、ステップＳ６３において、目標閉極時刻決定部９は、２つの後続相極間電圧信号をそれぞれしきい値Ｖｔｈと比較して、２つの後続相目標閉極時刻候補信号を発生する。さらに、ステップＳ６４において、目標閉極時刻決定部９は、Ｂ相を第２の投入相に設定し、Ｂ相の後続相目標閉極時刻候補信号に基づいて目標閉極時刻Ｔａより後の閉極時刻領域を抽出し、抽出された閉極時刻領域のうちの１つの閉極時刻領域を選択し、選択された閉極時刻領域内の中点をＢ相の目標閉極時刻Ｔｂに設定する。続いて、目標閉極時刻決定部９は、ステップＳ６５において、目標閉極時刻ＴｂにおけるＢ相の後続相極間電圧信号の振幅Ａ２を検出し、ステップＳ６６において、Ｃ相の後続相極間電圧信号を、目標閉極時刻Ｔｂからの経過時間と、振幅Ａ２とに基づいて補正する。
【００５８】
ステップＳ６６に続いてステップＳ６７において、目標閉極時刻決定部９は、補正後のＣ相の後続相極間電圧信号をしきい値Ｖｔｈと比較して、Ｃ相の後続相目標閉極時刻候補信号を発生する。次に、図１７のステップＳ６８において、目標閉極時刻決定部９は、Ｃ相の後続相目標閉極時刻候補信号に基づいて、目標閉極時刻Ｔｂより後の閉極時刻領域を抽出し、抽出された閉極時刻領域のうちの１つの閉極時刻領域を選択し、選択された閉極時刻領域内の中点をＣ相の目標閉極時刻Ｔｃに設定する。さらに、ステップＳ６９において、目標閉極時刻決定部９は、目標閉極時刻Ｔｃにおける補正後のＣ相の後続相極間電圧信号の振幅Ａ３を検出する。
【００５９】
次に、目標閉極時刻決定部９は、ステップＳ７０において、振幅Ａ１，Ａ２及びＡ３の総和である過電圧抑制効果評価値を算出し、ステップＳ７１において、目標閉極時刻Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃ及び過電圧抑制効果評価値をメモリ８に格納する。さらに、ステップＳ７２において、選択されているＣ相の閉極時刻領域がＣ相の後続相目標閉極時刻候補信号における最後の閉極時刻領域であるか否かを判断し、ＹＥＳのときはステップＳ７３に進む一方、ＮＯのときはステップＳ６８に戻る。ステップＳ７３において、目標閉極時刻決定部９は、選択されているＢ相の閉極時刻領域が、Ｂ相の後続相目標閉極時刻候補信号における最後の閉極時刻領域であるか否かを判断し、ＹＥＳのときはステップＳ７４に進む一方、ＮＯのときはステップＳ６４に戻る。また、ステップＳ７４において、目標閉極時刻決定部９は、選択されているＡ相の閉極時刻領域が、Ａ相の遮断器特性補正信号Ｓ９４ａにおける最後の閉極時刻領域であるか否かを判断し、ＹＥＳのときは図１５の目標閉極時刻決定処理に戻る一方、ＮＯのときはステップＳ６０に戻る。
【００６０】
なお、ステップＳ６０，Ｓ６４，Ｓ６８における各処理は、図２のステップＳ２１における処理と同様である。また、ステップＳ６２，Ｓ６６における各処理は、図２のステップＳ２３における処理と同様である。さらに、ステップＳ６３，Ｓ６７における処理は、図２のステップＳ２４における処理と同様である。図１６及び図１７の過電圧抑制効果評価値算出処理によれば、目標閉極時刻決定部９は、Ａ相が第１の投入相であるときの全ての投入順序及び目標閉極時刻Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃの組み合わせにおいて、過電圧抑制効果評価値を算出し、メモリ８に格納する。
【００６１】
図１５に戻り参照すると、ステップＳ５１に続いてステップＳ５２において、目標閉極時刻決定部９は、Ｂ相を第１の投入相に設定する過電圧抑制効果評価値算出処理を実行する。図１８は、図１５のステップＳ５２において実行される、Ｂ相を第１の投入相に設定する過電圧抑制効果評価値算出処理の第１の部分を示すフローチャートであり、図１９は、図１５のステップＳ５２において実行される、Ｂ相を第１の投入相に設定する過電圧抑制効果評価値算出処理の第２の部分を示すフローチャートである。図１８及び図１９の処理は、図１６及び図１７の処理において、Ａ相、Ｂ相及びＣ相を、Ｂ相、Ｃ相及びＡ相にそれぞれ置き換えたものである。図１８及び図１９の処理は、図１６及び図１７の処理と同様であるので説明を省略する。目標閉極時刻決定部９は、図１８及び図１９の処理を実行することにより、Ｂ相が第１の投入相であるときの全ての投入順序及び目標閉極時刻Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃの組み合わせにおいて、過電圧抑制効果評価値を算出し、メモリ８に格納する。
【００６２】
図１５に戻り参照すると、ステップＳ５２に続いてステップＳ５３において、目標閉極時刻決定部９は、Ｃ相を第１の投入相に設定する過電圧抑制効果評価値算出処理を実行する。図２０は、図１５のステップＳ５３において実行される、Ｃ相を第１の投入相に設定する過電圧抑制効果評価値算出処理の第１の部分を示すフローチャートであり、図２１は、図１５のステップＳ５３において実行される、Ｃ相を第１の投入相に設定する過電圧抑制効果評価値算出処理の第２の部分を示すフローチャートである。図２０及び図２１の処理は、図１６及び図１７の処理において、Ａ相、Ｂ相及びＣ相を、Ｃ相、Ａ相及びＢ相にそれぞれ置き換えたものである。図２０及び図２１の処理は、図１６及び図１７の処理と同様であるので説明を省略する。目標閉極時刻決定部９は、図２０及び図２１の処理を実行することにより、Ｃ相が第１の投入相であるときの全ての投入順序及び目標閉極時刻Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃの組み合わせにおいて、過電圧抑制効果評価値を算出し、メモリ８に格納する。最後に、図１５のステップＳ５４において、目標閉極時刻決定部９は、メモリ８に格納された目標閉極時刻Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃの組み合わせのうち、過電圧抑制効果評価値が最小になる組み合わせを、閉極制御部１１に出力して、目標閉極時刻決定処理を終了する。
【００６３】
以上説明したように、本実施の形態によれば、目標閉極時刻決定部９は、先行投入相の投入に伴って後続投入相の負荷側電圧が変動することに起因する後続投入相の極間電圧の絶対値の変動を、先行投入相の目標閉極時刻からの経過時間と、先行投入相の目標閉極時刻における極間電圧値の絶対値とに基づいて補正する。さらに、目標閉極時刻決定部９は、各相の目標閉極時刻の全ての組み合わせにおいて過電圧抑制効果評価値を算出して、過電圧抑制効果評価値が最小になるときの目標閉極時刻の組み合わせを閉極制御部１１に出力する。従って、先行投入相の閉極から後続相の閉極までの経過時間ができるだけ小さく、かつ、投入時の極間電圧の絶対値の総和が最小になる目標閉極時刻Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃにおいて各相を閉極できるので、送電線投入時に発生する過電圧を抑制できる。
【００６４】
また、先行投入相の投入時の極間電圧の絶対値に比例する補正量Ｃｖを用いて後続投入相の遮断器特性補正信号を補正するので、先行投入相の投入時の極間電圧の絶対値が小さいほど過電圧抑制効果評価値は小さくなる。このため、従来技術に比較して、各後続投入相の投入時の極間電圧の絶対値を小さくできる。
【００６５】
なお、本実施の形態において、目標閉極時刻決定部９は、全ての投入順序及び目標閉極時刻Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃの組み合わせにおいて、過電圧抑制効果評価値を算出したが、本発明はこれに限られない。図１５の目標閉極時刻決定処理において、目標閉極時刻決定部９は、最初に所定のしきい値以下の過電圧抑制効果評価値が得られた目標閉極時刻Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃの組み合わせを、閉極制御部１１に出力してもよい。
【００６６】
また、本実施の形態において、振幅Ａ１，Ａ２及びＡ３の総和を過電圧抑制効果評価値として用いたが、本発明はこれに限られない。振幅Ａ１，Ａ２及びＡ３の総和の逆数を過電圧抑制効果評価値として用いてもよい。この場合、目標閉極時刻決定部９は、過電圧抑制効果評価値が最大になる目標閉極時刻Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃの組み合わせを、閉極制御部１１に出力する。
【００６７】
また、上記各実施の形態において、補正量Ｃｖは、先行投入相の目標閉極時刻における極間電圧の絶対値に比例したが、本発明はこれに限られない。あらかじめ、実験又はシミュレーションによって、先行投入相の目標閉極時刻における極間電圧の絶対値に関する補正量Ｃｖの関数を推定し、推定された関数を用いて補正量Ｃｖを決定してもよい。なお、後続投入相の極間電圧の絶対値は、先行投入相の投入時の極間電圧の絶対値の増加に伴って大きくなるので、好ましくは、補正量Ｃｖは、先行投入相の目標閉極時刻における極間電圧の絶対値に関する単調増加関数である。
【００６８】
さらに、上記各実施の形態において、補正量Ｃｔは、先行投入相の目標閉極時刻からの経過時間に比例したが、本発明はこれに限られない。あらかじめ、実験又はシミュレーションによって、先行投入相の目標閉極時刻からの経過時間に関する補正量Ｃｔの関数を推定し、推定された関数を用いて補正量Ｃｔを決定してもよい。なお、後続投入相の極間電圧の絶対値は、先行投入相の目標閉極時刻からの経過時間の増加に伴って大きくなるので、好ましくは、補正量Ｃｔは、先行投入相の目標閉極時刻からの経過時間に関する単調増加関数である。
【００６９】
またさらに、上記各実施の形態において、補正量Ｃｖ及びＣｔを用いたが、本発明はこれに限られない。補正量Ｃｖ及びＣｔのうちの一方のみを用いてもよい。
【００７０】
また、上記各実施の形態において、目標閉極時刻決定部９は、補正量Ｃｖ及びＣｔを後続投入相の極間電圧の絶対値に加算したが、本発明はこれに限られない。目標閉極時刻決定部９は、先行投入相の投入時の極間電圧の絶対値に対する後続投入相の極間電圧の絶対値の増加率Ｍｖを算出し、算出された増加率を後続投入相の極間電圧の絶対値に乗算してもよい。なお、後続投入相の極間電圧の絶対値は、先行投入相の投入時の極間電圧の絶対値の増加に伴って大きくなるので、好ましくは、増加率Ｍｖは、先行投入相の目標閉極時刻における極間電圧の絶対値に関する単調増加関数である。
【００７１】
さらに、目標閉極時刻決定部９は、先行投入相の目標閉極時刻からの経過時間に対する後続投入相の極間電圧の絶対値の増加率Ｍｔを算出し、算出された増加率を後続投入相の極間電圧の絶対値に乗算してもよい。なお、後続投入相の極間電圧の絶対値は、先行投入相の目標閉極時刻からの経過時間の増加に伴って大きくなるので、好ましくは、増加率Ｍｔは、先行投入相の目標閉極時刻からの経過時間に関する単調増加関数である。また、目標閉極時刻決定部９は、増加率Ｍｖ及びＭｔのうちの少なくとも一方を、投入相の極間電圧の絶対値に乗算してもよい。
【００７２】
なお、増加率Ｍｖ及びＭｔを用いる場合、第１の投入相がＡ相であり、第２の投入相がＢ相であるとき、目標閉極時刻決定部９は以下のように目標閉極時刻Ｔａ及びＴｂを決定する。目標閉極時刻決定部９は、目標閉極時刻Ｔａにおける接触子２ａの極間電圧の絶対値（遮断器特性補正信号Ｓ９４ａ）に基づいて増加率Ｍｖを設定し、目標閉極時刻Ｔａからの経過時間に基づいて増加率Ｍｔを設定し、増加率Ｍｖ及びＭｔを接触子２ｂの極間電圧の絶対値（遮断器特性補正信号Ｓ９４ａ）に乗算することにより、接触子２ｂの極間電圧の絶対値を補正する。ここで、増加率Ｍｖは、目標閉極時刻Ｔａにおける接触子２ａの極間電圧の絶対値（遮断器特性補正信号Ｓ９４ａ）の増加に伴って大きくなるように設定される。さらに、増加率Ｍｔは、目標閉極時刻Ｔａからの経過時間の増加に伴って大きくなるように設定される。
【００７３】
またさらに、上記各実施の形態において、送電線３ａ，３ｂ及び３ｃは、分路リアクトル補償付き送電線であったが、本発明はこれに限られず、分路リアクトル非補償送電線であってもよい。この場合、遮断器２の遮断後の負荷側電圧Ｖ２ａ，Ｖ２ｂ及びＶ２ｃは、遮断時の電源側電圧Ｖ１ａ，Ｖ１ｂ及びＶ１ｃに依存する直流電圧になる。また、遮断後の負荷側電圧Ｖ２ａ，Ｖ２ｂ及びＶ２ｃは、遮断前の電源側電圧Ｖ１ａ，Ｖ１ｂ及びＶ１ｃに基づいて、公知技術を用いて推定できる。
【００７４】
また、上記各実施の形態において、三相交流電源である電源１を例に挙げて本発明を説明したが、本発明はこれに限られず、少なくとも二相の多相交流電源に適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
以上説明したように、本発明に係る電力開閉制御装置及びその制御方法によれば、第２の接触子の極間電圧の絶対値を、第１の目標閉極時刻における第１の接触子の極間電圧の絶対値及び第１の目標閉極時刻からの経過時間のうちの少なくとも一方に基づいて補正し、第２の目標閉極時刻を、補正された第２の接触子の極間電圧の絶対値が第１のしきい値以下である時刻に設定するので、遮断器投入時の過渡的な電圧及び電流の発生を従来技術に比較して確実に抑制できる。
【符号の説明】
【００７６】
１  電源、２  遮断器、２ａ，２ｂ，２ｃ  接触子、３ａ，３ｂ，３ｃ  送電線、４，５  電圧計測部、６，７  Ａ／Ｄ変換器、８  メモリ、９  目標閉極時刻決定部、１０  閉極時間予測部、１１  閉極制御部。
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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