(57)【要約】【課題】配電線路を接続して高圧配電線路をループ系統や網目系統に構成しても、従来のままの保護方式で故障を生じた配電線路を選択遮断することができる配電線路の接続方法を提供する。【解決手段】複数の配電線路の相互間を接続する配電線路の接続方法であって、正相及び逆相のインピーダンスが低く、零相のインピーダンスが高い零相電流抑制装置を介して配電線路の相互間を接続する。零相電流抑制装置はコモンモードコイルにより構成することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の配電線路相互間を接続する配電線路の接続方法であって、正相及び逆相のインピーダンスが低く、零相のインピーダンスが高い零相電流抑制装置を介して配電線路相互間を接続することを特徴とする配電線路の接続方法。
【請求項２】
零相電流抑制装置の零相インピーダンスを、該零相電流抑制装置により相互間を接続する点から電源までの配電線路の零相インピーダンスより十分に高い値とすることを特徴とする請求項１に記載の配電線路の接続方法。
【請求項３】
零相電流抑制装置がコモンモードコイルであることを特徴とする請求項１又は２に記載の配電線路の接続方法。
【請求項４】
零相電流抑制装置に開閉器を直列に接続し、配電線路相互間の接続を解除可能とすることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の配電線路の接続方法。
【請求項５】
零相電流抑制装置にヒューズを直列に接続し、短絡故障時の保護をすることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の配電線路の接続方法。
【請求項６】
零相電流抑制装置に直列型アクティブフィルタを直列に接続し、このアクティブフィルタにより相互に接続された配電線路間に流れる正相電流と逆相電流を制御することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の配電線路の接続方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高圧配電系統の複数の配電線路を相互に接続する配電線路の接続方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】特開２００２−１２５３１８号公報
【０００３】
配電系統においては、負荷変動による電圧変動の低減とともに、故障時には停電区間の極小化が求められている。負荷の変動や分散電源からの潮流変動があった場合に各配電系統の電流や電圧を安定にし、また、各配電系統の設備利用率を向上させるとともに電力損失を低下させることができる配電系統の潮流制御方法は特開平２００２−１２５３１８号公報に開示されている。この特開平２００２−１２５３１８号公報に示される配電系統の潮流制御方法は、直列型アクティブフィルタを配電線路間に接続し、配電線路間に商用周波数の補正電流を流すことにより各配電線路の潮流を制御するものであり、各配電線路の電流を制御することができ、配電線路の電流を平衡させることにより配電線路の電力損失を低減することができる効果がある。
【０００４】
一般に、配電系統は図６に示すように、主変圧器１の２次側に接続される高圧母線２にそれぞれ遮断器（ＣＢ）３、４、５、６を介して複数の配電線路（フィーダー）７、８、９、１０が接続され、樹枝状の系統が構成されている。配電線路７、８、９、１０に発生する故障には、短絡と地絡があり、短絡に対しては図示しない過電流継電器が、地絡に対しては地絡方向継電器（ＤＧＲ）１１、１２、１３、１４と図示しない地絡過電圧継電器がそれぞれ設置され、これらにより検出される故障の発生したいずれかの配電線路７、８、９、１０の遮断器３、４、５、６をトリップさせる保護装置が設けられている。なお、図中１５、１６、１７、１８は零相電流を検出して地絡方向継電器１１、１２、１３、１４に加える零相変流器であり、図では単線で示してある各配線線路７、８、９、１０が３相３線であって線間に負荷が接続されること、高圧配電系統が非接地であること、各配電線路７、８、９、１０と大地との間に図示しない静電容量と漏洩抵抗が存在することは言うまでもない。
【０００５】
こうした配電系統において、配電線路１０に地絡故障が発生すると、図７に示すように故障の生じた配電線路１０では高圧母線２側から配電線路１０側へ、健全な配電線路７、８、９では配電線路７、８、９側から高圧母線２側へ故障電流が流れる。故障の生じた配電線路１０と健全な配電線路７、８、９とで故障電流の方向が逆であることから地絡方向継電器１１、１２、１３、１４により故障の生じた配電線路１０が識別され、当該配電線路１０の遮断器６が開放されることになる。
【０００６】
このとき、仮に配電線路９が図８に示すように配電線路１０に接続されていたとすると、故障電流は故障の生じた配電線路１０に接続された配電線路９からも故障点に向かって流れることになる。そのため、故障電流は配電線路９、１０では高圧母線２側から配電線路９、１０側へ、健全な配電線路７、８では配電線路７、８側から高圧母線２側へ流れることとなり、配電線路９が健全であることを識別することができないという不都合が生じる。この不都合を避けるため、従来は高圧配電線路をループ系統や網目系統に構成することができないものとされ、樹枝状系統とされていた。そのため、故障時等には逆送等の手段で停電区間の最小化を図るのであるが、停電後に開閉器を操作して新たな樹枝状系統を構成した後再送電することが必要となり、再送電までに手間と時間がかかるという問題があった。
【０００７】
また、特開平２００２−１２５３１８号公報に示される配電系統の潮流制御方法は、直列型アクティブフィルタを配電線路間に接続し、各配電線路間に補正電流を流して各配電線路の潮流を最適に制御することにより、設備利用率を向上させるとともに配電線路の電力損失を低減する有用なものであるが、直列型アクティブフィルタが零相電流も伝送するため、前記のような地絡方向継電器１１、１２、１３、１４と地絡過電圧継電器による保護方式のままでは故障の生じた配電線路と健全な配電線路を識別することができず、故障を生じた配電線路を選択遮断できないという問題があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記した従来の問題点を解決し、配電線路を接続して高圧配電線路をループ系統や網目系統に構成しても、従来のままの保護方式で故障を生じた配電線路を選択遮断することができる配電線路の接続方法を提供するためになされたものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するためになされた本発明の配電線路の接続方法は、複数の配電線路相互間を接続する配電線路の接続方法であって、正相及び逆相のインピーダンスが低く、零相のインピーダンスが高い零相電流抑制装置を介して配電線路相互間を接続することを特徴とするものである。
なお、零相電流抑制装置の零相インピーダンスを、該零相電流抑制装置により相互間を接続する点から電源までの配電線路の零相インピーダンスより十分に高い値とすることが好ましく、零相電流抑制装置はコモンモードコイルとすることができる。また、零相電流抑制装置に開閉器を直列に接続して配電線路相互間の接続を解除可能とすること、あるいは、零相電流抑制装置にヒューズを直列に接続して短絡故障時の保護をすることができ、さらに、零相電流抑制装置に直列型アクティブフィルタを直列に接続してこのアクティブフィルタにより相互に接続された配電線路間に流れる正相電流と逆相電流を制御するようにすることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態について具体的に説明する。
図１は第１の実施の形態を示すものであって、図６に示すような一般的な配電系統の配電線路７、８間、配電線路８、９間及び配電線路９、１０間をそれぞれ零相電流抑制装置１９、２０、２１を介して接続したものであり、このように配電線路間を適宜接続することによって配電系統をループ系統や網目系統に構成することができる。図１では保護装置、負荷、配電線路７、８、９、１０と大地との間に存在する静電容量や漏洩抵抗等は省略してある。
【００１１】
零相電流抑制装置１９、２０、２１は例えば図２に示すような、共通のコア２２上に３個のコイル２３、２４、２５を巻回して構成したコモンモードコイルとすることができ、あるいは、図３に示すような、単相変圧器２６、２７、２８から構成して各変圧器２６、２７、２８の二次巻線を並列接続したうえ終端インピーダンス２９で終端したものとすることができる。このように構成した零相電流抑制装置１９、２０、２１の各コイル２３、２４、２５あるいは各変圧器２６、２７、２８の一次巻線の一端ａ、ｂ、ｃと他端ａ’、ｂ’、ｃ’を、それぞれ配電線路７、８、９の３相の各線と、これに相互に接続される配電線路８、９、１０の同相の３相の各線に接続するものである。
【００１２】
前記のように、零相電流抑制装置１９、２０、２１を介して配電線路７、８間、配電線路８、９間及び配電線路９、１０間をそれぞれ接続すれば、零相電流抑制装置１９、２０、２１を介して各配電線路７、８、９、１０の間に正相及び逆相電流が流れ、各配電線路７、８、９、１０に流れる正相及び逆相の電流は平均化される方向に変化する。また、接続点における各配電線路の電圧も平均化されることになる。接続点より下流の負荷から電源側を見ると、相互に接続されている配電線路７、８、９、１０が並列に接続されていることになり、配電線路７、８、９、１０における損失が低減されることになる。
【００１３】
零相電流抑制装置１９、２０、２１を介して配電線路７、８間、配電線路８、９間及び配電線路９、１０間をそれぞれ接続した状態で、配電線路１０に地絡故障が発生すると、図４に示すように故障の生じた配電線路１０では高圧母線２側から配電線路１０側へ故障電流が流れる。このとき、配電線路１０に接続されている配電線路９から故障点に向けて流れる故障電流は零相電流抑制装置２１により抑制されることになる。零相電流抑制装置２１の零相インピーダンスが配電線路９の電源までの零相インピーダンスより十分に高い値であれば、配電線路９から故障点に向けて流れる故障電流は無視することができる。これにより、配電線路９でも配電線路９側から高圧母線２側へ故障電流が流れるので、従来の保護方式のままでも故障の生じた配電線路１０を選択遮断することができ、配電系統をループ系統や網目系統に構成することが可能となる。
【００１４】
図５は第２の実施の形態を示すもので、配電線路７、８間に零相電流抑制装置１９と直列型のアクティブフィルタ３０が直列に接続してある。図５では、零相電流抑制装置１９は図２に示す構成のものとしてある。アクティブフィルタ３０自体は高調波を除去するためのフィルタとして知られているものと同じであり、配電線路８に接続されて交流電源を直流に変換するコンバータ３１、コンバータ３１の直流電力を交流電力に変換するインバータ３２、インバータ３２の波形を整えるフィルタ３３、配電線路間に電流を加える変圧器３４、インバータ３２の直流入力側に接続されるコンデンサ３５から構成されている。なお、コンバータ３１はインバータ３２の電源を生成するためのものであり、配電線路７に接続してもよいことは言うまでもない。
【００１５】
図示していないが配電線路７、８には電流、電圧のセンサーが、アクティブフィルタ３０には電流、電圧のセンサーと演算装置が設けてあり、配電線路７、８を相互に接続した点における配電線路７からの供給電流と配電線路８からの供給電流に差がある場合には補正電流を演算してアクティブフィルタを動作させ、配電線路７からの供給電流と配電線路８からの供給電流をバランスさせる。配電線路７または８に地絡故障が生じた場合には零相電流抑制装置１９が相互に接続された配電線路７、８間に流れる故障電流を抑制し、第１の実施の形態の場合と同様に従来の保護方式のままで故障の生じた配電線路７又８を選択遮断することができ、この第２の実施の形態によっても配電系統をループ系統や網目系統に構成することが可能となる。
【００１６】
第１の実施の形態では、零相電流抑制装置を通して相互に接続された配電線路間に電流が流れて各配電線路に流れる電流が平均化されるのであるが、その平均化の程度は各配電線路のインピーダンスに依存するものである。また、配電線路の容量に差がある場合にはそのまま平均化されたのでは不都合となることがある。この第２の実施の形態によれば、アクティブフィルタ３０により配電線路間で電流を移行させてそれぞれの配電線路の電流を最適に分配することができる利点がある。
【００１７】
零相電流抑制装置は図２乃至４に示すように、コモンモードコイルあるいは３個の単相変圧器により構成することができる。コモンモードコイルは極めて簡単な構成であり、一方、３個の単相変圧器とした場合には配置の自由度が増すとともに終端インピーダンスにより零相電流抑制装置の特性を調整することができる利点がある。また、零相電流抑制装置に開閉器を直列に接続し、配電線路相互間の接続を解除可能としておけば、故障時等に配電系統の構成を変更するのが容易になり、短絡故障時の保護協調については、零相電流抑制装置に限流ヒューズ等の開閉器を直列に接続することにより容易に達成可能である。なお、零相電流抑制装置が接続された系統に地絡故障が生じた場合には、前記開閉器を開路することにより地絡故障の継続を防止し、健全な配電線路への影響を防止することが可能になる。
【００１８】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の配電線路の接続方法によれば、零相電流抑制装置を介して配電線路間を接続することにより、従来のような保護方式のままでループ系統や網目系統に配電系統を構成することができる。これにより、故障時には停電区間の極小化のための配電線路の系統の構成変更が容易になり、負荷電流を分散させ、配電線路の設備利用率を向上させるとともに配電線路の電力損失を低減できるという優れた効果がある。よって本発明は従来の問題点を解消した配電線路の接続方法を提供するものとして、その工業的価値は極めて大なるものがある。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態を示す系統図である。
【図２】零相電流抑制装置の例を示す構成図である。
【図３】零相電流抑制装置の別の例を示す構成図である。
【図４】第１の実施の形態における故障電流の流れを示す図である。
【図５】第２の実施の形態を示す要部のブロック図である。
【図６】一般的な配電線路の系統の構成を示す図である。
【図７】一般的な配電線路の系統における故障電流の流れを示す図である。
【図８】配電線路相互間を接続した場合の故障電流の流れを示す図である。
【符号の説明】
１  主変圧器
２  高圧母線
３、４、５、６  遮断器
７、８、９、１０  配電線路
１１、１２、１３、１４  地絡方向継電器
１５、１６、１７、１８  零相変流器
１９、２０、２１  零相電流抑制装置
２２  コア
２３、２４、２５  コイル
２６、２７、２８  単相変圧器
２９  終端インピーダンス
３０  アクティブフィルタ
３１  コンバータ
３２  インバータ
３３  フィルタ
３４  変圧器
３５  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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