(57)【要約】【課題】系統事故によって二次電池が単独運転状態となることを確実に検出して、単独運転を防止することにある。【解決手段】配電系統に発生する事故を検出する保護リレー１１と、この保護リレー１１により検出された事故発生配電線の遮断器にトリップ信号を与えて開放するトリップ回路と、前記配電系統内から得られる電圧及び電流情報から求められる事故点情報と二次電池の位置情報から単独運転となる分散電源を選択する分散電源選択回路１７と、この選択された分散電源に運転停止指令を送信する送信器１３ａと、この送信される運転停止指令を分散電源側に伝送する伝送回路１４ａと、前記分散電源側に設けられ伝送回路を通して伝送された運転停止指令を受信する受信器１５ａと、この受信された運転停止指令により分散電源の連系点に設けられた受電用遮断器７を遮断すると共に該分散電源の運転を停止させる分散電源停止回路１８とを備える。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源母線に遮断器を介して接続された配電線に複数の二次電池が分散電源としてそれぞれ受電用遮断器を介して接続された配電系統において、前記配電系統に発生する事故を検出すると前記遮断器にトリップ指令を与える事故検出手段と、この事故検出手段より与えられるトリップ指令により前記遮断器が開放されると配電系統内の電圧及び電流情報から事故点情報と前記二次電池の位置情報を求める演算手段と、前記事故検出手段で検出される事故検出情報と前記演算手段で求められる事故点情報及び前記二次電池の位置情報より単独運転となる分散電源を選択する分散電源選択手段と、この分散電源選択手段により選択された分散電源に運転停止指令を送信する送信手段と、この送信手段より送信される運転停止指令を分散電源側に伝送する伝送手段と、前記分散電源側に設けられ前記伝送手段を通して伝送された運転停止指令を受信する受信手段と、この受信手段により受信された運転停止指令により前記受電用遮断器を遮断すると共に分散電源の運転を停止させる分散電源停止手段とを備えたことを特徴とする２次電池の単独運転防止装置。
【請求項２】
請求項1記載の二次電池の単独運転防止装置において、前記分散電源選択手段は、系統事故要因が除去され前記事故検出手段より前記遮断器へのトリップ指令が解除されると選択された分散電源に運転許可指令を発する機能を有し、前記運転停止手段は前記運転許可指令が前記受信手段により受信され、且つ停止状態にある分散電源側における受電用遮断器の連系点の電圧が正常であることを条件に前記受電用遮断器を投入して運転を再開する機能を有することを特徴とする二次電池の単独運転防止装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載の二次電池の単独運転防止装置において、前記送信手段から前記各分散電源側の受信手段へ伝送される運転停止又は許可指令の伝送手段は、配電ネットワーク用の光ファイバによる伝送路等の敷設済のものを利用することを特徴とする二次電池の単独運転防止装置。
【請求項４】
電源母線に遮断器を介して接続された配電線に複数の二次電池が分散電源としてそれぞれ受電用遮断器を介して接続された配電系統において、前記配電系統に発生する事故を検出すると前記遮断器にトリップ指令を与えて該遮断器を開放する第１のステップと、前記遮断器が開放されると配電系統内の電圧及び電流情報から事故点情報と前記二次電池の位置情報を求める第２のステップと、第１のステップで検出された事故検出情報と第２のステップで求められた事故点情報及び前記二次電池の位置情報より単独運転となる分散電源を選択して該分散電源側に運転停止指令を送信する第３のステップと、第３のステップで送信された運転停止指令を選択された分散電源側で受信すると前記受電用遮断器を遮断すると共に分散電源の運転を停止させる第４のステップにより、分散電源の単独運転を防止することを特徴とする２次電池の単独運転防止方法。
【請求項５】
請求項４記載の二次電池の単独運転防止方法において、系統事故要因が除去され第１のステップより与えられた前記遮断器へのトリップ指令が解除されると選択された分散電源に運転許可指令を発する第５のステップと、この運転許可指令を選択された分散電源側で受信すると停止状態にある分散電源側における受電用遮断器の連系点の電圧が正常であることを条件に前記受電用遮断器を投入する第６のステップにより、停止状態にある分散電源の運転を再開させることを特徴とする二次電池の単独運転防止方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二次電池を配電系統に連系して運用するシステムにおいて、二次電池を含む配電系統の一部が上位の系統から解列されたとき、二次電池から当該配電系統の負荷に電力を供給する単独運転を防止する装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、自家発電設備等の分散電源装置が連系された電力系統においては、系統事故時に分散電源装置の単独運転を継続すると電力供給に対する信頼性及び保安の面で問題があるため、系統事故時には分散電源装置の単独運転を種々の方式により防止するようにしている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
最近、配電系統に分散電源として二次電池を連系して運用するシステムの導入に伴って、該分散電源に対しても系統事故時の単独運転の防止が図られている。
【０００４】
従来の二次電池の単独運転検出方法としては、転送遮断する方法、又は電圧や周波数を監視する方法等が実施されている。これらの方法を図４及び図５を用いて説明する。
【０００５】
図４は、従来の転送遮断による単独運転検出方法を説明するためのシステム構成図である。
【０００６】
図４において、上位の送電系統１に配電用変圧器２を介して配電用変電所母線３が接続され、この配電用変電所母線３に遮断器４を介して配電線５が接続されている。この配電線５には一般的に多数の負荷６が接続されるのに加えて、受電用遮断器７を介して二次電池８が接続される。
【０００７】
一方、配電用変電所では母線３の電圧を電圧変成器９で検出すると共に、各配電線５に流れる電流を電流変成器１０で検出し、これら検出された電圧及び電流を保護リレー１１に入力し、この保護リレー１１が動作するとその出力によりトリップ回路１２を経由して遮断器４へトリップ信号が出力されるようになっている。
【０００８】
また、トリップ回路１２の出力は信号送信器１３により専用線による伝送回路１４を経由して二次電池側に設けられた信号受信器１５へ送られ、受電用遮断器７もトリップすることができるような構成となっている。
【０００９】
このような構成において、配電線５に短絡事故等が発生すると、保護リレー１１は電圧変成器９及び電流変成器１０より入力される電圧及び電流検出信号に基づき、電圧低下や過電流を検出して動作し、その動作出力をトリップ回路１２へ与えることで、トリップ回路１２より遮断器４へトリップ信号を出力し、遮断器４を開放して事故の継続を防止している。
【００１０】
一方、トリップ信号は信号送信器１３より伝送回路１４を経由して信号受信器１５へ送られ、二次電池側の受電用遮断器７もトリップしている。これによって配電線５に接続された二次電池７が事故時に運転継続されることを防止している。
【００１１】
また、図５は従来の電圧や周波数を監視して単独運転の検出方法を説明するためのシステム構成図である。なお、変電所側の構成は省略して示している。
【００１２】
図５において、配電用変電所母線３に遮断器４を介して配電線５が接続され、この配電線５に接続された負荷６に電力が供給される。また、この配電線５には受電用遮断器７を介して二次電池８が接続されている。さらに、二次電池８の受電点の電圧を電圧変成器９ａで検出し、この検出信号を単独運転検出装置１６に入力している。この単独運転検出装置１６は過不足電圧継電器や過不足周波数継電器を備え、電圧や周波数の変動から二次電池８が単独運転状態であると判定すると、その出力を受電用遮断器７にトリップ信号として与える構成となっている。
【００１３】
このような構成において、配電線５内で系統事故が発生し、遮断器４が図示しない保護リレーの動作によりトリップされると、一般的に二次電池８の出力と負荷６の需要電力との間にアンバランスが生じるため、配電線５内では電圧や周波数の変動が現れる。
【００１４】
このとき、電圧変成器９ａで検出した受電点電圧の検出信号が単独運転検出装置１６に入力されると、内部の過不足電圧継電器や過不足周波数継電器により系統電圧や周波数の変動が整定値を超過したことを検出し、単独運転状態であると判定して、受電用遮断器７にトリップ信号を出力する。
【特許文献１】特開平８−１９１８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかし、前者の転送遮断による二次電池の単独運転検出方法では、転送遮断信号の伝送に専用線による伝送回路１４を用いる必要があり、コストが高く、また、将来的に二次電池の台数が増えた場合には多数の専用線を確保するか、高価な大容量の専用線を確保する必要があるなど、経済的に不利である。
【００１６】
また、一般的には配電線の遮断器は配電線の送り出し点にのみ設けられており、実際の事故は配電線の末端で発生することが多く、図示していない区分開閉器により停電区間が末端近傍に限定されているにもかかわらず、同じ配電線の停電区間外の二次電池が必要以上にトリップされるなどの可能性が生じる。
【００１７】
また、後者の電圧や周波数の監視による二次電池の単独運転検出方法では、負荷６の需要電力と、二次電池８の出力がバランスしている状態で単独運転が発生した場合、配電線５の電圧、周波数の変化がないため、これを検出することが困難であるという問題があった。
【００１８】
一方、能動方式と呼ばれる単独運転検出方式で、二次電池の出力を常時微小に変化させておき、その状態で配電線に表れる電圧や周波数を観測することにより、二次電池の単独運転を検出する方式もあるが、検出精度は向上するものの、多数の二次電池が配電線の近傍に配置されている場合には、相互の干渉により単独運転検出の誤動作や誤不動作の可能性があり、また、微小とは言え、常時出力変動させることによる電力品質に対する影響も懸念される。
【００１９】
本発明の目的は、系統事故によって二次電池が単独運転状態となることを確実に検出して、単独運転を防止することができる経済的に有利な二次電池の単独運転防止装置及び単独運転防止方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明は上記目的を達成するため、次のような手段により二次電池の単独運転防止装置を構成する。
【００２１】
請求項１に対応する発明は、電源母線に遮断器を介して接続された配電線に複数の二次電池が分散電源としてそれぞれ受電用遮断器を介して接続された配電系統において、前記配電系統に発生する事故を検出すると前記遮断器にトリップ指令を与える事故検出手段と、この事故検出手段より与えられるトリップ指令により前記遮断器が開放されると配電系統内の電圧及び電流情報から事故点情報と前記二次電池の位置情報を求める演算手段と、前記事故検出手段で検出される事故検出情報と前記演算手段で求められる事故点情報及び前記二次電池の位置情報より単独運転となる分散電源を選択する分散電源選択手段と、この分散電源選択手段により選択された分散電源に運転停止指令を送信する送信手段と、この送信手段より送信される運転停止指令を分散電源側に伝送する伝送手段と、前記分散電源側に設けられ前記伝送手段を通して伝送された運転停止指令を受信する受信手段と、この受信手段により受信された運転停止指令により前記受電用遮断器を遮断すると共に分散電源の運転を停止させる分散電源停止手段とを備える。
【００２２】
請求項２に対応する発明は、請求項1に対応する発明の二次電池の単独運転防止装置において、前記分散電源選択手段は、系統事故要因が除去され前記事故検出手段より前記遮断器へのトリップ指令が解除されると選択された分散電源に運転許可指令を発する機能を有し、前記運転停止手段は前記運転許可指令が前記受信手段により受信され、且つ停止状態にある分散電源側における受電用遮断器の連系点の電圧が正常であることを条件に前記受電用遮断器を投入して運転を再開する機能を有する。
【００２３】
請求項３に対応する発明は、請求項１又は請求項２に対応する発明の二次電池の単独運転防止装置において、前記送信手段から前記各分散電源側の受信手段へ伝送される運転停止又は許可指令の伝送手段は、配電ネットワーク用の光ファイバによる伝送路等の敷設済のものを利用する。
【００２４】
請求項４に対応する発明は、電源母線に遮断器を介して接続された配電線に複数の二次電池が分散電源としてそれぞれ受電用遮断器を介して接続された配電系統において、前記配電系統に発生する事故を検出すると前記遮断器にトリップ指令を与えて該遮断器を開放する第１のステップと、前記遮断器が開放されると配電系統内の電圧及び電流情報から事故点情報と前記二次電池の位置情報を求める第２のステップと、第１のステップで検出された事故検出情報と第２のステップで求められた事故点情報及び前記二次電池の位置情報より単独運転となる分散電源を選択して該分散電源側に運転停止指令を送信する第３のステップと、第３のステップで送信された運転停止指令を選択された分散電源側で受信すると前記受電用遮断器を遮断すると共に分散電源の運転を停止させる第４のステップにより、分散電源の単独運転を防止する。
【００２５】
請求項５に対応する発明は、請求項４に対応する発明の二次電池の単独運転防止方法において、系統事故要因が除去され第１のステップより与えられた前記遮断器へのトリップ指令が解除されると選択された分散電源に運転許可指令を発する第５のステップと、この運転許可指令を選択された分散電源側で受信すると停止状態にある分散電源側における受電用遮断器の連系点の電圧が正常であることを条件に前記受電用遮断器を投入する第６のステップにより、停止状態にある分散電源の運転を再開させる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、分散電源選択手段により系統事故区間に該当する分散電源のみを選択して、共用の伝送手段経由で単独運転の運転停止や復帰の指令を出すことができるので、安価にして二次電池が単独運転になることを高精度で防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００２８】
図1は、本発明の第１の実施形態である二次電池の単独運転防止装置を示す構成図で、図４と同一要素については同一の符号を付して説明する。
【００２９】
図1において、上位の送電系統１に配電用変圧器２を介して配電用変電所母線３が接続され、この配電用変電所母線３に遮断器４を介して配電線５が接続されている。この配電線５には需要家毎に受電用遮断器７を介して負荷母線２４が接続され、この負荷母線２４に負荷６が接続されると共に、二次電池８が接続される。
【００３０】
一方、配電用変電所では母線３の電圧を電圧変成器９で検出すると共に、変電所母線３より各配電線５に流れる電流を電流変成器１０で検出し、これら検出された電圧及び電流を保護リレー１１に入力し、この保護リレー１１が動作するとその出力によりトリップ回路１２を経由して遮断器４へトリップ信号が出力されるようになっている。
【００３１】
また、トリップ回路１２の出力は分散電源選択回路１７に与えられ、この分散電源選択回路１７の出力は信号送信器１３ａにより伝送回路１４ａに送られる。
この伝送回路１４ａは、近年導入が進んでいる配電ネットワーク用の光ファイバ等による高速な伝送路であり、敷設済の一つの伝送路がそのまま使用可能である。
【００３２】
このような伝送回路１４ａに送信された信号送信器１３ａの出力信号は、各需要家にそれぞれ対応して設けられた信号受信器１５ａにより受信され、この信号受信器１５ａで受信した信号は分散電源停止回路１８に送られ、この分散電源停止回路１８より受電用遮断器７および二次電池８へ出力されるようになっている。
【００３３】
この場合、信号送信器１３ａ及び信号受信器１５ａは、当然のことながら従来の構成とは異なり、光信号を電気信号に、また電気信号を光信号に変換する変換部等を備えていることは言うまでもない。
【００３４】
他方、１９は変電所側に設けられた配電自動化の中央演算装置であり、この中央演算装置１９は、図示していない配電用開閉器の子局より伝送回路１４ａを通して信号受信器１５ｂ経由で得た信号を入力とし、中央演算装置１９の演算出力は分散電源選択回路１７へ与えられる。
次に上記のように構成された二次電池の単独運転防止装置の作用を述べる。
いま、配電系統５内で地絡や短絡などの事故が発生すると、電圧変成器９及び電流変成器１０を経由して得た電圧及び電流の変化より保護リレー１１は事故の発生を検出すると共に、そのフィーダを特定し、該当する遮断器４にトリップ回路１２を経由して遮断指令を与える。これにより、遮断器４が開放されて事故の継続が防止される点については従来と同一である。
【００３５】
このとき配電自動化の中央演算装置１９は、配電線５内の図示しない配電用開閉器の子局より伝送回路１４ａ、信号受信器１５ｂ経由で配電系統内の電圧及び電流の情報や事故点情報を得ることができる。
【００３６】
また、分散電源選択回路１７では、トリップ回路１２からの事故情報、中央演算装置１９からの事故点情報及び内部に保有する二次電池８の位置情報より単独運転となる二次電池を選択し、信号送信器１３ａより伝送回路１４ａ、信号受信器１５ａを経由して該当する二次電池８に対応する分散電源停止回路１８に運転停止指令が送られる。これにより、この分散電源停止回路１８は、受電用遮断器７をトリップすると共に、単独運転となる二次電池８の運転を停止させる。
【００３７】
このように本実施形態によれば、分散電源選択回路１７で動作精度の高い保護リレー１１の動作による事故情報、中央演算装置１９からの事故点情報及び内部に保有する二次電池８の位置情報などの情報にもとづいて単独系統となる二次電池８のみを選択し、該当する二次電池８に対応する分散電源停止回路１８に運転停止指令を与えて受電用遮断器７をトリップし、二次電池８を配電系統より切離すようにしたので、確実な動作を期待できる上に、停止させる範囲も必要最小限に限定できる。
また、伝送回路１４ａは敷設済の高速伝送路を利用するので、専用回線などの必要が無く二次電池の台数が増えても低コストで実現できる。
【００３８】
さらに、受動方式の単独運転検出装置で見られる、需給バランスによる誤不動作の可能性が低く、能動方式の単独運転検出装置のような相互の干渉による誤動作、誤不動作の可能性も低く、電力品質へ影響を与える懸念がないという効果を有する。
【００３９】
図２は、本発明の第２の実施形態を示す二次電池の単独運転防止装置の構成図で、図１と同一要素には同一符号を付してその説明を省略し、ここでは異なる点について述べる。
【００４０】
第２実施形態では、変電所側の分散電源選択回路１７に系統事故要因が除去されて保護リレー１１の復帰によりトリップ回路１２経由で遮断器４に出されるトリップ指令が解除されると、選択された分散電源に運転許可指令を発する機能を付加し、また各需要家にそれぞれ対応して設けられる運転停止回路として、上記運転許可指令を信号受信器１５ａにより受信し、且つ二次電池８の系統接続点に設けられた電圧変成器９ａで検出される電圧信号が正常であることを条件に受電用遮断器７を投入して二次電池８の運転を再開する運転再開判定機能を持たせた運転停止回路２０を設けたものである。
【００４１】
この運転再開判定機能は、例えば図３のように構成される。即ち、電圧変成器９で検出される電圧信号が入力される電圧復帰判定回路２１と、この電圧復帰判定回路２１の出力と信号受信器１５ａで受信した信号が入力される運転再開受信回路２２と、これら電圧復帰判定回路２１、運転再開受信回路２２の出力が入力されるＡＮＤ回路２３とを備え、このＡＮＤ回路２３のアンド条件が成立すると、受電用遮断器７及び二次電池８に投入及び運転再開指令を与えるようにすることで、実現している。
【００４２】
このような構成の二次電池の単独運転防止装置において、配電系統内の事故要因が除去されて、保護リレー１１がリセットされると、トリップ回路１２は遮断器４にトリップを解除する指令を与えると同時に、分散電源選択回路１７にも復帰信号を送る。
分散電源選択回路１７では、中央演算装置１９からの信号で異常が無いことを確認の上、停止指令を出していた二次電池８の運転停止回路２０に対して復帰の指令を信号送信器１３ａ、伝送回路１４ａ、信号受信器１５ａ経由で送る。
運転停止回路２０では、図３に示すように運転再開受信回路２２で受信した復帰指令および、電圧復帰判定回路２１で判定した自端の電圧が正常であることのＡＮＤ条件の成立により、受電用遮断器７へ投入指令を与えると同時に、二次電池８に運転再開指令を与える。
【００４３】
このように事故原因が除去されて、配電系統が正常状態に戻った場合には、速やかに二次電池を系統に並列し、運転状態に復帰させることがきるという効果を有する。
本発明によれば、従来の受動方式の欠点である二次電池と負荷の需給バランスや、多数の能動方式による単独運転検出装置間の干渉などの影響を受けずに、単独運転状態となる二次電池にトリップ／運点停止指令を送り、単独運転を防止できる。さらに、系統事故が除去されて復旧する場合には、速やかに二次電池を系統に並列し、運転状態に復帰できるという効果を有する。
この効果、特にコスト面の効果を生かすためには、本発明の適用により、従来の単独運転検出装置の一部を省略できるか、料金割引を行うなどの制度・運用上のしくみの導入を行い、あらかじめ二次電池の所有者との契約により二次電池を系統側の指令で運転／停止可能にしておくことが有効である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す二次電池の単独運転防止装置の構成図。
【図２】本発明の第２の実施形態を示す二次電池の単独運転防止装置の構成図。
【図３】同実施形態における運転再開判定回路の詳細を示すブロック図。
【図４】従来の二次電池の単独運転防止装置の一例を示す構成図。
【図５】従来の二次電池の単独運転防止装置の他の例を示す構成図。
【符号の説明】
【００４５】
１…上位送電系統、２…配電用変圧器、３…配電用変電所母線、４…遮断器、５…配電線、６…負荷、７…受電用遮断器、８…二次電池、９…電圧変成器、１０…電流変成器、１１…保護リレー、１２…トリップ回路、１３…信号送信器、１４…伝送回路、１５…信号受信器、１６…単独運転検出装置、１７…分散電源選択回路、１８…分散電源停止回路、１９…中央演算装置、２０…運転再開判定機能を有する分散電源停止回路、２１…電圧復帰判定回路、２２…運転再開受信回路、２３…ＡＮＤ回路、２４…負荷母線
【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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