(57)【要約】【課題】  送電系統に事故が発生し発電機を送電系統から切り離している間においても、発電機を無負荷運転に移行させず、エネルギー損失が発生しないようにする。【解決手段】  水車タービン２１により駆動される発電機２２の出力側に、送電系統１２と並列に、二次電池５１を備える二次電池設備５を接続する。送電系統１２の事故を検知する系統事故検知部７０が事故検知信号を発生すると、これを受けて二次電池設備５の充放電動作を制御する保護・制御装置７は、系統遮断器４を動作させて発電機２２を送電系統１２から切り離すと共に、二次電池５１を通常運転モードから、前記発電機２２の出力により強制的に充電させる強制充電モードへ切り換える制御を行う。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
送電系統に接続された発電機に対して並列に、充放電可能な二次電池を備える二次電池設備を接続しておき、
送電系統の事故発生時において発電機を該送電系統から切り離すと共に、前記発電機の出力にて前記二次電池設備の二次電池を強制充電させることを特徴とする電力供給システムにおけるエネルギー損失低減方法。
【請求項２】
前記送電系統の事故復旧後に前記二次電池を放電モードとし、上記強制充電で増加した電池容量分を放電させることを特徴とする請求項1記載の電力供給システムにおけるエネルギー損失低減方法。
【請求項３】
送電系統に接続された発電機と、送電系統の事故を検知する系統事故検知手段と、前記発電機の出力に接続され充放電可能な二次電池を備える二次電池設備と、該二次電池設備の充放電動作を制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記系統事故検知手段が事故を検知したときに、発電機を送電系統から切り離すと共に、
二次電池設備の二次電池を通常運転モードから、前記発電機の出力により強制的に充電させる強制充電モードへ切り換える制御を行うものであることを特徴とする電力供給システム。
【請求項４】
前記発電機が、水力により駆動される発電機であることを特徴とする請求項３記載の電力供給システム。
【請求項５】
送電系統の事故が復旧されたか否かを検知する事故復旧検知手段をさらに備え、
前記制御手段は、前記事故復旧検知手段が事故の復旧を検知したときに、二次電池設備の二次電池を放電モードへ切り換える制御を行うことを特徴とする請求項３記載の電力供給システム。
【請求項６】
二次電池の容量を検知する電池容量検知部をさらに備え、
前記電池容量検知部が、前記放電モードによる放電の継続により電池容量が所定値まで低下したことを検知したときに、
前記制御手段は、二次電池設備の二次電池を放電モードから通常運転モードへ切り換える制御を行うことを特徴とする請求項５記載の電力供給システム。
【請求項７】
前記通常運転モードにおける二次電池の充電電池容量は、前記発電機の出力を所定期間受容し得る空き容量を備えるよう、満充電を示す第１の容量値から所定値だけ低い第２の容量値に設定されており、
前記電池容量検知部が前記第２の容量値を検知したときに、前記制御手段が、二次電池を放電モードから通常運転モードへ切り換えることを特徴とする請求項６記載の電力供給システム。
【請求項８】
二次電池設備の運転情報を記憶するメモリ部をさらに備え、
該メモリ部が記憶している系統事故発生直前の通常運転モードにおける二次電池設備の運転情報に基づいて、前記第２の容量値が設定されることを特徴とする請求項７記載の電力供給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発電機や変圧器等の電気機器と、送電ケーブル等の送電系統とからなる電力供給システムにおいて、送電系統事故が発生した場合に、当該電力供給システムのエネルギー損失を低減することが可能な方法及びシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
通常電力供給システムは、図６に示すように、水力、火力、原子力等を用いて発電を行う発電所８１と、この発生電力を超高圧で送電する送電ケーブル（ＣＶケーブルやＡＣＳＲ）等の送電系統８２と、需要家に配電すべく超高圧から高圧・低圧への変電を行う変電所８３とを備えている。発電所８１には、水力や火力で回転駆動されるタービン（水力発電の場合は水車）８１１と、このタービン８１１の回転軸に直結された発電機８１２と、発電電力を超高圧に昇圧する変圧器８１３と、送電系統８２と発電機８１２との電気的接続状態を切り離し可能とする系統遮断器８１４（実際は特定の送電系統別に系統遮断器は設置される。なお図中点線で示す符号８１５、８１６は、系統遮断器８１４の両側の電流・電圧を計測し保護・制御装置８１７に伝送する計測部を示している）と、該系統遮断器８１４やタービン８１１並びに発電機８１２を制御乃至は保護する保護・制御装置８１７とが備えられている。
【０００３】
前記保護・制御装置８１７は、通常時においては発電所８１の所内系統や送電系統８２、発電機８１２、変圧器８１３の電圧、電流、温度等を監視すると共に、タービン（水車）８１１や発電機８１２の回転数等も監視しつつ、発電機８１２の出力を適宜設定することによりタービン８１１及び発電機８１２を制御する。そして、前記監視対象機器に異常が発生した場合、保護・制御装置８１７は、系統遮断器８１４を開放したり、タービン８１１及び発電機８１２を停止したりする動作制御を行う。
【０００４】
一方、送電系統８２に地絡事故等が発生した事故時においては、保護・制御装置８１７により図７の個別動作フローチャートに示すような制御がなされる。なお、図７に示す例は、発電所８１が水力発電所である場合についてのものであり、タービン８１１が水車に相当する。通常時、送電系統８２による変電所８３等に向けた送電が行われ（ステップＳＰ１１）、変圧器８１３、発電機８１２、及び水車８１１は、手動または自動により通常運転がなされる（ステップＳＰ１２）。ここで送電系統８２に事故が発生すると（ステップＳＰ２）、事故波及を阻止するために、保護・制御装置８１７は事故検知後すみやかに事故が発生した送電系統８２に対応する系統遮断器８１４を開放させる。また、変電所８３内の系統遮断器８３１も開放され、事故区間の両側が系統から切り離される（ステップＳＰ３）。この切り離しにより、発電機８１２の負荷が急激に減少することから、水車８１１の回転数が上昇する（ステップＳＰ４１）と共に、発電機８１２の出力電圧及び周波数が上昇する（ステップＳＰ４２）ことになる。なお、これと並行して送電系統８２では、事故の復旧作業が行われる（ステップＳＰ４３）。
【０００５】
上記のような出力電圧及び周波数の上昇を抑制するために、水車８１１の回転数が抑制される。すなわち、調速装置により水車へ取り入れる水量が大幅に制限され（ステップＳＰ４４）、これにより発電機８１２が無負荷運転に移行される（ステップＳＰ５１）。そして前記取水制限により生じた大量の余水は、堰堤や余水路から無効放流されることとなる（ステップＳＰ５２）。
【０００６】
一方、送電系統８２の事故除去を終えると系統遮断器８１４、８３１が投入され（ステップＳＰ６１）、送電系統８２の電圧を確認しつつ（ステップＳＰ６２）、前記調速装置を操作して取水量を増加させ水車８１１の回転数を増加させる（ステップＳＰ７１）と共に、発電機８１２の負荷調整（ステップＳＰ７２）が行われ、適正な発電機出力になるよう制御された上で、変電所８３等に向けた送電が再開され（ステップＳＰ８１）、変圧器８１３、発電機８１２、及び水車８１１は、手動または自動による通常運転に復帰される（ステップＳＰ８２）ものである。
【特許文献１】特開２００１−２８６０７６号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記のような制御を行った場合、事故が発生した送電系統８２が系統遮断器８１４、８３１にて切り離されている間に、当該電力供給システムにおいてエネルギー損失が発生することになる。すなわち、図８のタイムチャートに示すように、送電系統２に事故が発生すると上述の通り発電機８１２が送電系統から切り離されて無負荷運転に移行し、これが事故復旧まで継続することから、この間、上記フローチャートのステップＳＰ５２で示した通り、水車８１１の回転数抑制のための取水制限により生じた大量の余水が、堰堤や余水路から無効放流され続けることになる。この無効放流、つまり本来は水車８１１の回転エネルギーに転換されるべき貯水が、水車８１１に供されることなく無益に放流されることが、エネルギー損失として表出することになる。
【０００８】
従って本発明は、送電系統に事故が発生し発電機を送電系統から切り離している間においても、発電機を無負荷運転に移行させず、例えば上述のような無効放流によるエネルギー損失が発生することのない電力供給システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の請求項１に係る電力供給システムにおけるエネルギー損失低減方法は、送電系統に接続された発電機に対して並列に、充放電可能な二次電池を備える二次電池設備を接続しておき、送電系統の事故発生時において発電機を該送電系統から切り離すと共に、前記発電機の出力にて前記二次電池設備の二次電池を強制充電させることを特徴とするものである。この方法によれば、事故発生時に発電機が送電系統から切り離されても、発電機の出力で二次電池設備の二次電池を強制充電させるようにするので、前記切り離し期間中に発電機は該二次電池を負荷として稼動することとなり、無負荷運転状態に移行させる必要はなくなる。そして切り離し期間中に発電機が発生した電力は、二次電池に充電され、後に放電して活用することが可能となる。
【００１０】
請求項２に係る電力供給システムにおけるエネルギー損失低減方法は、請求項１において、前記送電系統の事故復旧後に前記二次電池を放電モードとし、上記強制充電で増加した電池容量分を放電させることを特徴とする。この方法によれば、事故による切り離し期間中の充電により満充電状態又はこれに近い状態に二次電池が到達している場合に、その充電した電池容量分を放電させることで、当該二次電池に容量的な余裕が回復されるようになる。
【００１１】
本発明の請求項３に係る電力供給システムは、送電系統に接続された発電機と、送電系統の事故を検知する系統事故検知手段と、前記発電機の出力に接続され充放電可能な二次電池を備える二次電池設備と、該二次電池設備の充放電動作を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記系統事故検知手段が事故を検知したときに、発電機を送電系統から切り離すと共に、二次電池設備の二次電池を通常運転モードから、前記発電機の出力により強制的に充電させる強制充電モードへ切り換える制御を行うものであることを特徴とする。このシステムによれば、系統事故検知手段により事故が検知され、発電機が送電系統から切り離されても、発電機の出力で二次電池設備の二次電池を強制充電させるようにするので、前記切り離し期間中に発電機は該二次電池を負荷として稼動することとなり、無負荷運転状態に移行させる必要はなくなる。そして切り離し期間中に発電機が発生した電力は、二次電池に充電され、後に放電して活用することが可能となる。
【００１２】
上記構成において、発電機の駆動源については特に制限はなく、水力、火力、原子力等、各種形式のものを採用することができる。しかし発電機が、請求項４に係る電力供給システムのように、水力により駆動される発電機である場合、特に無効放流の問題を解消できるので好適な用途である。また送電系統とは、代表的にはＣＶケーブルやＯＦケーブル等で構成される地中送電線路、ＡＣＳＲ等で構成される架空送電線路等を指す。また系統事故検知手段としても特に制限はなく、パルス式や光ファイバ式の各種事故点探知方法、事故区間検知方法等、送電線路の事故点を計測し得る様々な方法を採用することができる。さらに二次電池としては、各種の電力貯蔵用二次電池を用いることが可能であり、例えば電力貯蔵用リチウムイオン二次電池、ＮＡＳ（ナトリウム−硫黄）二次電池、亜鉛−ハロゲン二次電池、レドックスフロー形二次電池等を用いることができる。
【００１３】
請求項５に係る電力供給システムは、請求項３において、送電系統の事故が復旧されたか否かを検知する事故復旧検知手段をさらに備え、前記制御手段は、前記事故復旧検知手段が事故の復旧を検知したときに、二次電池設備の二次電池を放電モードへ切り換える制御を行うことを特徴とする。この構成によれば、事故復旧検知手段からの検知信号に応じて、事故による切り離し期間中の充電により満充電状態又はこれに近い状態に二次電池が到達している場合に、その充電した電池容量分を自動的に放電させるようにすることができ、当該二次電池に容量的な余裕が回復されるようになる。
【００１４】
請求項６に係る電力供給システムは、請求項５において、二次電池の容量を検知する電池容量検知部をさらに備え、前記電池容量検知部が、前記放電モードによる放電の継続により電池容量が所定値まで低下したことを検知したときに、前記制御手段は、二次電池設備の二次電池を放電モードから通常運転モードへ切り換える制御を行うことを特徴とする。この構成によれば、電池容量検知部が検知した電池容量に応じて、放電モードから通常運転モードへの移行を、自動的に行わせることができるようになる。
【００１５】
請求項７に係る電力供給システムは、請求項６において、前記通常運転モードにおける二次電池の充電電池容量は、前記発電機の出力を所定期間受容し得る空き容量を備えるよう、満充電を示す第１の容量値から所定値だけ低い第２の容量値に設定されており、前記電池容量検知部が前記第２の容量値を検知したときに、前記制御手段が、二次電池を放電モードから通常運転モードへ切り換えることを特徴とする。この構成によれば、二次電池の放電が、発電機の出力を所定期間受容し得る空き容量を備える段階（第２の容量値）に至るまで確実に為されるようにすることができる。
【００１６】
請求項８に係る電力供給システムは、請求項７において、二次電池設備の運転情報を記憶するメモリ部をさらに備え、該メモリ部が記憶している系統事故発生直前の通常運転モードにおける二次電池設備の運転情報に基づいて、前記第２の容量値が設定されることを特徴とする。かかる構成によれば、メモリ部に記憶されている運転情報に基づいて、系統事故発生直前の運転状態に当該二次電池設備を復帰させることが容易に行えるようになる。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１に係る電力供給システムにおけるエネルギー損失低減方法によれば、発電機が送電系統から切り離されている期間中、発電機は二次電池を負荷として稼動するので実質的に大きな負荷変動が生じることはなく、また切り離し期間中に発電機が発生した電力は二次電池に充電され、後に放電して活用されるので、事実上エネルギー損失が発生しないようにすることができる。すなわち、例えば水力発電の場合、前記切り離し期間中でも水車に供給する水量を調速装置により制限する必要はなく、従って無効放流も無用となることから、当該電力供給システムにおけるエネルギー損失の発生を抑止することができるという効果を奏する。
【００１８】
請求項２に係る電力供給システムにおけるエネルギー損失低減方法によれば、二次電池が事故による切り離し期間中に充電した電池容量分を放電させることで、当該二次電池に容量的な余裕が回復されるようになり、送電系統に新たな事故等が発生した場合でも、再び発電機出力を吸収できるようになり、事故時におけるエネルギー損失発生防止対策がより強化できるようになる。
【００１９】
請求項３に係る電力供給システムによれば、上記した通り、発電機が送電系統から切り離されている期間中、発電機は二次電池を負荷として稼動するので実質的に大きな負荷変動が生じることはなく、また切り離し期間中に発電機が発生した電力は二次電池に充電され、後に放電して活用されるので、事実上エネルギー損失が発生しないようにすることができる。
【００２０】
請求項４に係る電力供給システムによれば、発電機が水力により駆動される発電機である場合、発電機の送電系統からの切り離し期間中に無効放流をする必要はなくなり、エネルキー損失の問題を顕著に改善できるようになる。
【００２１】
請求項５に係る電力供給システムによれば、事故復旧検知手段からの検知信号に基づいて放電が行われ、二次電池に容量的な余裕が回復されるようになり、送電系統に新たな事故等が発生した場合でも、再び発電機出力を吸収できる状態が自動的に構築されるようになり、事故時におけるエネルギー損失発生防止対策がより強化できるようになる。
【００２２】
請求項６に係る電力供給システムによれば、電池容量検知部が検知した電池容量に応じて、放電モードから通常運転モードへの移行を自動的に行わせることが可能となるので、マニュアルで運転移行動作を行う必要がなくなり、システムの運用に際しての省人化を図ることができる。
【００２３】
請求項７に係る電力供給システムによれば、二次電池の放電が、発電機の出力を所定期間受容し得る空き容量を備える段階（第２の容量値）に至るまで確実に為されるので、当該電力供給システムが、新たな送電系統事故等に対応し得る体制に確実かつ速やかに復元させることができるようになる。
【００２４】
請求項８に係る電力供給システムによれば、メモリ部に記憶されている運転情報に基づいて、系統事故発生直前の運転状態に当該二次電池設備を復帰させることが容易に行えるので、通常最適状態で運転されている事故直前の状態に二次電池の運転状態を復元できるようになり、システムの運用効率をより向上させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の一実施形態につき、図面に基づいて説明する。
図１は、本発明にかかる電力供給システム１の全体構成を示すシステム構成図である。該電力供給システム１は、水力発電を行う発電所１１と、この発生電力を超高圧で送電する送電ケーブルからなる送電系統１２と、需要家に配電すべく超高圧から高圧・低圧への変電を行う変電所１３とを備えている。発電所１１には、水力を用いて発電を行う発電部２と、発電部２で発電した電力を送電用の超高圧に昇圧する変圧部３と、送電系統１２と発電部２（発電機２２）との電気的接続状態を切り離し可能とする系統遮断器４と、前記発電部２に対し送電系統１２と並列に接続され、発電部２が発生する電力にて充電可能とされると共に、送電系統１２に対して充電されている電力を放電可能とされている二次電池設備５と、発電所１１の所内における電気系統である所内系統部６と、以上の各部を制御乃至は保護する保護・制御装置（制御手段）７と、送電系統１２における地絡事故等の事故を検知する系統事故検知手段７０とが備えられている。
【００２６】
発電部２は、水力で回転駆動される水車タービン２１と、この水車２１の回転軸に直結された発電機２２とを備えている。水車タービン２１には図示省略の調速装置やその他の保護装置が付設されており、該水車タービン２１の回転数や温度等に異常が発生した場合に、水車タービン２１に供給される水の水圧や流量が調整できるよう構成されている。また発電機２２の出力側には、該発電機２２に何らかの異常（出力電圧・電流、回転子の回転数、発電機温度等の異常）が発生した場合に、この発電機２２を他の系統（送電系統や二次電池設備や所内系統）から切り離す同期遮断器２３が接続されている。
【００２７】
変圧部３は、発電部２で発電した電力を例えば６６ｋＶ〜２７５ｋＶの送電用超高圧に昇圧する変圧器３０を備えている。そして該変圧器３０の両端には、変圧器３０に何らかの異常（出力電圧・電流、変圧器温度等の異常）が発生した場合に、この変圧器３０を他の系統から切り離す変圧器用遮断器３１、３２が接続されている。
【００２８】
系統遮断器４は、例えば空気遮断器、ガス遮断器、或いは真空遮断器等の高電圧線路用開閉装置が用いられ、前記系統事故検知手段７０により送電系統１２の事故が検知された場合に開放され、送電系統１２から発電部２（発電機２２）を切り離すものである。
【００２９】
二次電池設備５は、発電機２２が発生する電力により充放電動作を行う、電力貯蔵用リチウムイオン二次電池等からなる二次電池５１と、発電機２２が発生する交流電力を直流電力に変換して二次電池５１へ送ることを可能にすると共に、二次電池５１が放電した直流電力を交流に変換して送電系統１２へ送電することを可能にする交直変換器５２とを備えている。そして交直変換器５２及び二次電池５１の入出力端には、これらの機器に何らかの異常が発生した場合に、交直変換器５２及び／又は二次電池５１を他の系統から切り離す二次電池用遮断器５３、５４が接続されている。
【００３０】
所内系統６は、発電所１１の所内各種電気設備・電気機器（図示省略）のための電気系統であって、これら電気設備・電気機器に何らかの異常が発生した場合に、他の系統から切り離す所内系統用遮断器６１、６２が接続されている。
【００３１】
系統事故検知手段７０は、パルス式や光ファイバ式の各種事故点探知方法、事故区間検知方法等、送電線路の事故点を検知可能なシステムからなり、落雷や暴風雨等による断線や、ケーブルの絶縁破壊等により送電系統１２に発生した事故を検知し、かかる事故検知情報を保護・制御装置７に送信するものである。
【００３２】
保護・制御装置７は、発電所１１内の発電部２、変圧部３、系統遮断器４、二次電池設備５、及び所内系統６の動作を制御すると共に、これらを保護するための制御を行う。図２は、該保護・制御装置７の機能を説明するための機能ブロック図である。この保護・制御装置７は、水車制御部７１、発電機制御部７２、変圧器制御部７３、電池容量検知部を備える二次電池制御部７４、交直変換器制御部７５、系統遮断器制御部７６、所内系統制御部７７、事故復旧検知部７８、及び運転情報メモリ部７９を備えている。
【００３３】
水車制御部７１は、発電部２の水車タービン２１及びその付帯設備（調速装置等）に設置されている水圧・水量計、回転数計、温度計等から送信されてくるセンサ情報に基づいて該水車タービン２１の動作状況を監視し、動作異常が発生した場合、水車タービン２１及び／又はその付帯設備の動作を停止させる停止信号を生成して送信し、異常発生部位の動作を停止させる。なお、動作異常に至る前駆段階で警報信号を発生したり、前記停止信号と同時に停止報知信号を生成し、適宜な報知手段で動作停止を流布したりする機能を具備させることが望ましい（以下で説明する他の制御部においても同様）。また水車制御部７１は、予め記憶された動作プログラムに基づいて、若しくは図示省略の操作指令部等からの操作信号に基づいて、水車タービン２１の回転速度や温度等を制御する制御信号を生成し、該制御信号を所要部位に送信して水車タービン２１及びその付帯設備の動作制御を行い、さらにこれらの起動・停止動作制御も行う。
【００３４】
発電機制御部７２は、発電機２２に設置されている回転子の回転数計、固定子・回転子巻線の温度計、出力電圧・電流計等から送信されてくるセンサ情報に基づいて該発電機２２の動作状況を監視し、動作異常が発生した場合、開放動作信号を生成して同期遮断器２３に対して送信し、同期遮断器２３を開放させて発電機２２を系統から切り離す。また発電機制御部７２は、予め記憶された動作プログラムに基づいて、若しくは操作指令部等からの操作信号に基づいて、発電機２２の出力電圧・電流や温度等を制御する制御信号を生成し、該制御信号を所要部位に送信して発電機２２の動作制御を行い、さらに発電機２２の起動・停止動作制御も行う。
【００３５】
変圧器制御部７３は、変圧器３０に設置されている温度計、出力電圧・電流計等から送信されてくるセンサ情報に基づいて該変圧器３０の動作状況を監視し、異常昇温等の動作異常が発生した場合、開放動作信号を生成して変圧器用遮断器３１、３２に対して送信し、これら変圧器用遮断器３１、３２を開放させて変圧器３０を系統から切り離す。また変圧器制御部７３は、予め記憶された動作プログラムに基づいて、若しくは操作指令部等からの操作信号に基づいて、変圧器３０の変圧比（出力電圧）や温度等を制御する制御信号を生成し、該制御信号を所要部位に送信して変圧器３０の動作制御を行い、さらに変圧器３０の起動・停止動作制御も行う。
【００３６】
二次電池制御部７４は、二次電池５１に設置されている温度計、出力電圧・電流計等から送信されてくるセンサ情報に基づいて該二次電池５１の動作状況を監視し、異常昇温等の動作不良が発生した場合、開放動作信号を生成して二次電池用遮断器５３に対して送信し、この二次電池用遮断器５３を開放させて二次電池５１を系統から切り離す。また二次電池制御部７４は、予め記憶された動作プログラムに基づいて、若しくは操作指令部等からの操作信号に基づいて、二次電池５１の充放電電圧や温度等を制御する制御信号を生成し、該制御信号を所要部位に送信して二次電池５１の動作制御を行い、さらに二次電池５１の起動・停止動作制御も行う。
【００３７】
加えて二次電池制御部７４は、前記系統事故検知手段７０から事故検知情報が発信され、後述の系統遮断器制御部７６により系統遮断器４が開放されたときに、二次電池５１の運転モードを通常運転モード（後記で詳述する）から強制充電モードに切り換える切り換え信号を生成して二次電池設備５へ送信し、二次電池５１が発電機２２の出力で強制的に充電されるよう制御する。さらに二次電池制御部７４は、二次電池５１の電池容量を監視する機能（電池容量検知部）を備え、二次電池５１の充放電動作に伴う電池容量の変動に応じて、充電・放電動作の切り換え信号を生成し、二次電池５１を充電モード若しくは放電モードに動作制御することが可能とされている。
【００３８】
交直変換器制御部７５は、交直変換器５２に設置されている温度計、入出力電圧・電流計等から送信されてくるセンサ情報に基づいて該交直変換器５２の動作状況を監視し、何等かの動作異常が発生した場合、開放動作信号を生成して二次電池用遮断器５３、５４に対して送信し、これら二次電池用遮断器５３、５４を開放させて交直変換器５２を系統から切り離す。また交直変換器制御部７５は、予め記憶された動作プログラムに基づいて、若しくは操作指令部等からの操作信号に基づいて、交直変換器５２の出力電圧・電流や温度等を制御する制御信号を生成し、該制御信号を所要部位に送信して交直変換器５２の動作制御を行い、さらに交直変換器５２の起動・停止動作制御も行う。
【００３９】
系統遮断器制御部７６は、送電系統１２の事故を検知する系統事故検知手段７０から事故検知情報の送信があった場合、系統遮断器制御部７６は開放動作信号を生成して系統遮断器４に対して送信し、該系統遮断器４を開放させて発電所１１の所内機器、つまり発電部２、変圧部３、二次電池設備５、及び所内系統６を送電系統１２から切り離す。また系統遮断器制御部７６は、予め記憶された動作プログラムに基づいて、若しくは操作指令部等からの操作信号に基づいて、系統遮断器４の投入、開放、若しくは系統切り換え等の制御も行う。
【００４０】
所内系統制御部７７は、発電所１１の所内における電気機器等に設置されている各種センサ類から送信されてくるセンサ情報に基づいて該電気機器等の動作状況を監視し、何等かの動作異常が発生した場合、開放動作信号を生成して所内系統用遮断器６１、６２に対して送信し、これら所内系統用遮断器６１、６２を開放させて前記電気機器類を系統から切り離す。また所内系統制御部７７は、予め記憶された動作プログラムに基づいて、若しくは操作指令部等からの操作信号に基づいて、所内系統遮断器６１、６２の投入、開放、若しくは系統切り換え等の制御も行う。
【００４１】
事故復旧検知部（事故復旧検知手段）７８は、送電系統１２に発生した事故が復旧したか否かを、例えば復旧後の送電系統１２に試験電圧を印加し正常な線路電圧が検知されたかに基づいて検知し、正常復旧が確認された場合に復旧確認信号を生成し、これを前記二次電池制御部７４へ送信する。二次電池制御部７４は該復旧確認信号を受けて、二次電池５１の動作モードを切り換える。
【００４２】
運転情報メモリ部７９は、二次電池設備５の稼動状況（放電電圧や電池容量）、及び送電系統１２の線路電圧等を記憶するものである。そして運転情報メモリ部７９は、事故直前における二次電池設備５、送電系統１２の運転データを前記二次電池制御部７４へ送り、二次電池制御部７４は該運転データを二次電池５１の動作モード切り換えに際しての参照情報として活用する。
【００４３】
変電所１３は、送電系統１２を介して発電所１１と電気的に接続されており、通常発電所１１から離間した電力需要地の近辺に設置される。この変電所１３内にも系統遮断器１３１が備えられており、送電系統１２に事故が発生した場合、発電所１１の系統遮断器４と共に動作して事故が生じた送電系統１２を切り離すことができるように構成されている。なお、前記系統遮断器１３１は、発電所１１の系統遮断器４と共に保護・制御装置７で制御するようにしても良い。
【００４４】
以上の通り構成された本発明に係る電力供給システム１の動作について説明する。図３は、当該電力供給システム１の動作を端的に示したタイムチャートである。図３に基づいて大略を説明すると、送電系統１２に事故が発生していない場合（時刻ｔ１）、発電機２２は定格運転が行われ一定の出力電圧を発生する一方で、二次電池５１は任意運転（通常運転モード）が継続される。この通常運転モードにつき、図３のタイムチャートでは簡略化のため一定の放電運転が行われているよう表示しているが、実際は例えば負荷が少ない深夜等に発電機２２の出力で二次電池５１を充電し、負荷が大きいときに送電系統１２に放電するというような充放電動作が行われている。そしてこの通常運転モードでの二次電池５１の電池容量は、電池定格容量よりも所定値だけ低い充電状態になるよう設定されている。すなわち、満充電状態（第１の容量値）Ａ１よりも所定値だけ低い第２の容量値（例えば満充電の６０〜７０％程度の容量値）Ａ２に落ち着かせるよう、二次電池５１の充放電動作が手動又は自動運転で行われている。つまり、一定の余裕容量Ａ３を備えた状態で、通常運転モードによる運転が継続されている。
【００４５】
次に送電系統１２に事故が発生した場合（時刻ｔ２）、発電機２２は系統遮断器４により送電系統１２から切り離されるものの、発電機２２の出力により二次電池５１を充電させる強制充電モードに移行されるので発電機２２は無負荷状態に陥ることはなく、従って事故前と同様な定格運転が継続される。そして強制充電モードへ移行と共に前記余裕容量Ａ３に対する充電が開始される。もし事故復旧前に二次電池５１が満充電状態（第１の容量値）Ａ１になったならば（時刻ｔ３）、待機運転がなされることになる。
【００４６】
その後事故が復旧し、系統遮断器４を投入して送電系統１２に発電機２２が再接続されると（時刻ｔ４）、二次電池５１は強制充電モードから放電モードへ切り換えられ、二次電池５１から送電系統１２への放電が開始される。そして一定時間放電が行われ、二次電池５１の電池容量が第２の容量値Ａ２まで達すると（時刻ｔ５）、上記のような一方的な放電を行う放電モードは解除され、二次電池５１は例えば負荷状態に応じて充放電を繰り返す通常運転モードに復帰されるものである。
【００４７】
以上が本発明に係る電力供給システム１の動作の大略であるが、以下、図４に示す当該電力供給システム１の各部の動作を表す動作ブロック図、図５に示す運転状態の移行状況を表す動作フローチャートに基づいて、図２の機能ブロック図、図３のタイムチャートを参照しつつ電力供給システム１の動作を詳細に説明する。
【００４８】
通常時、発電機２２は定格運転を行い、その発生電力は送電系統１２により他の変電所１３等に向けて送電される（ステップＳ１１）。この間、変圧部３の変圧器３０、発電部２の水車タービン２１及び発電機２２は、手動または自動により通常運転がなされ（ステップＳ１２）、また二次電池設備５の二次電池５１も、通常運転モードで動作される（ステップＳ１３）。従って、この時点では保護・制御装置７の水車制御部７１、発電機制御部７２、変圧器制御部７３、二次電池制御部７４、及び交直変換器制御部７５は、それぞれ予め記憶された動作プログラム（前記通常運転モードにおける動作プログラム）に基づいて、若しくは操作指令部等からの操作信号に基づいて、これらの機器の動作を制御する制御信号を生成し、動作制御を行う。もしこれらの機器に個別的な何らかの異常が発生した場合、前記水車制御部７１、発電機制御部７２、変圧器制御部７３、二次電池制御部７４、及び交直変換器制御部７５は、開放動作信号等を生成して、それぞれ同期遮断器２３、変圧器用遮断器３１、３２、二次電池用遮断器５３、５４、及び所内系統用遮断器６１、６２を開放し、或いは停止信号を生成して、異常が生じた機器を系統から切り離したり、水車タービン２１等の動作を停止させたりする。
【００４９】
このとき、図５に示すように、メモリ動作Ｔ１が常時行われる。このメモリ動作Ｔ１は、発電機２２の出力電圧・電流、その周波数等が図示省略のセンサで検知され、その情報が逐次（例えば数秒単位）保護・制御装置７の運転情報メモリ部７９に取り込まれて記憶される動作であり、事故が発生した場合に、その事故発生直前の発電機２２の運転状況を保護・制御装置７に記憶させておくことを目的としている。
【００５０】
また二次電池設備５（二次電池５１）はこのとき通常運転モードＴ２とされ、先に説明した通り、一定の余裕容量Ａ３を備えた第２の容量値Ａ２をベース値とする運転がなされる。さらに、もう一方のメモリ動作Ｔ３も常時行われる。このメモリ動作Ｔ３は、二次電池５１の出力電圧・電流、電池容量、放電時における交直変換器５２により変換された交流電力の周波数等が図示省略のセンサで検知され、その情報が逐次（例えば数秒単位）保護・制御装置７の運転情報メモリ部７９に取り込まれて記憶される動作であり、事故が発生した場合に、その事故発生直前の二次電池設備５の運転状況を保護・制御装置７に記憶させておくことを目的としている。
【００５１】
ここで送電系統１２に事故が発生すると（ステップＳ２）、系統事故検知手段７０が直ちにこれを検知し、その事故検知情報が保護・制御装置７に送信される。この事故検知情報を受けて、系統遮断器制御部７６は開放動作信号を生成して系統遮断器４（及び変電所１３の系統遮断器１３１）に送り、系統遮断器４（及び系統遮断器１３１）を開放させて、発電部２、変圧部３、及び二次電池設備５が、送電系統１２から切り離される。これにより事故区間の両側が系統から切り離される（ステップＳ３）。なおこの際も、変圧器３０、水車タービン２１及び発電機２２は、手動または自動により通常運転が継続されている（ステップＳ２１）。
【００５２】
このような切り離しが行われると、通常ならば発電機２２の負荷が急激に減少することから、水車タービンの回転数が上昇して発電機２２の出力電圧及び周波数が上昇することになるが、本実施形態では発電機２２に送電系統１２と並列に二次電池設備５が接続されているので、送電系統１２が切り離されても、発電機２２は二次電池設備５に対して出力可能とされ、その二次電池５１を負荷として駆動し得るように構成されている。すなわち、系統遮断器４が開放され事故が発生した送電系統１２が切り離されると、保護・制御装置７の二次電池制御部７４は、二次電池設備５を通常運転モードから強制充電モードへ切り換える切り換え信号を生成し、二次電池設備５の運転状態を変化させる（ステップＳ４１）。具体的には、発電機２２の事故前の負荷に相当する電力量による充電を二次電池設備５に行わせるもので、交直変換器５２はこのような発電機２２の出力交流電圧を直流に変換し、二次電池５１はこれを充電することとされる（ステップＳ４２）。
【００５３】
かかる動作により、水車タービン２１及び発電機２２は事故前と同じ負荷での運転を継続することができるようになる（ステップＳ４３）。そして図３に示すように、二次電池５１の余裕容量Ａ３に対する充電が開始される。
【００５４】
このような事故発生から強制充電モードへの切り換えまでの制御ロジックを図５に基づいて説明すると、系統事故検知手段７０が事故を検知した「動作」状態であって、且つ系統遮断器４が開放されている「切」の状態かを監視し（判定ステップＣ１）、両条件が満足された場合に送電系統１２が切り離されるべき事故が生じたと判定する系統事故判定Ｔ４を行い（このとき二次電池制御部７４が強制充電モードへ切り換える切り換え信号を生成する）、二次電池設備５が通常運転モードＴ２から強制充電モードＴ５へ移行される。このとき、メモリ動作Ｔ１は事故直前に記憶した発電機２２の出力電圧・電流、周波数情報を発電機２２の「事故前データ」として所定の関連情報を付加して運転情報メモリ部７９に記憶させる。またメモリ動作Ｔ３は、前記通常運転モードＴ２における二次電池５１の出力電圧・電流、電池容量、周波数等の最後のデータを、二次電池設備５の「事故前データ」として所定の関連情報を付加して運転情報メモリ部７９に記憶させる。これら「事故前データ」は、後述の復帰動作の際に参照されることとなる。
【００５５】
図４に戻り、上記の如き強制充電モードでの運転が為されている間に、雷撃による地絡電流の自然消滅の場合もあるが、事故ケーブルを除いて新たなケーブルを割り入れる等して事故を復旧させる、事故除去作業が行われる（ステップＳ５１）。そして事故除去が完了すると、発電所１１の系統遮断器４及び変電所の系統遮断器１３１が投入され（ステップＳ５２）、送電系統１２に試験電圧を印加する等して線路の健全性が確認される（ステップＳ５３）。
【００５６】
線路の健全性が確認されたか否かは、保護・制御装置７の事故復旧検知部７８で判断され（若しくは事故復旧を示す識別信号が入力され）、試験電圧の印加により送電系統１２の耐電圧性が良好であることが確認された場合等に、事故復旧検知部７８は正常復旧が確認されたとして復旧確認信号を生成し、これを二次電池制御部７４へ送信する。二次電池制御部７４はかかる復旧確認信号を受けて、二次電池５１の動作モードを強制充電モードから放電モードへ切り換える切り換え信号を生成し、これを二次電池設備５へ送信する。このような切り換え信号を受けて、二次電池設備５の二次電池５１は放電動作を開始すると共に、交直変換器５２は二次電池５１から放電される直流電圧を交流に変換して、送電系統１２へ送電する動作を開始する（ステップＳ６１）。この際、変圧器３０、水車タービン２１及び発電機２２は、変わらず手動または自動（発電機２２の「事故前データ」による一定運転、または水量の変化に応じた運転）により通常運転が継続されている（ステップＳ６２）。
【００５７】
ここで強制充電モードから放電モードへの切り換えまでの制御ロジックを図５に基づいて説明すると、強制充電モードＴ５に移行後、系統遮断器４が投入されて「入」の状態であり、送電系統１２の線路電圧が正常値であることを示す「有」の状態であって、且つ系統事故検知手段７０が事故を検知しておらず「動作」状態にない３条件が揃っているかが監視される（判定ステップＣ２）。そして、これら３条件が満足された場合に送電系統１２の事故除去が完了したと判定する事故除去判定Ｔ６を行い（このとき二次電池制御部７４が強制充電モードから放電モードへ切り換える切り換え信号を生成する）、二次電池設備５が強制充電モードＴ５から放電モードＴ８へ移行される。
【００５８】
一方、二次電池設備５では、強制充電モードＴ５に移行後に二次電池５１が満充電状態に至ったか否かの監視が行われる（判定ステップＣ３）。もし、強制充電モードＴ５の最中に満充電に達したら（図３のタイムチャートｔ３）、強制充電を保留する待機運転モードＴ７とされる。このような制御は、二次電池制御部７４が備える前述の電池容量検知部が、所定の電池容量値を検知したか否かによりなされる。なお、かかる待機運転モードＴ７になると、発電機２２は無負荷運転に移行せざるを得ないので、二次電池５１の前記余裕容量Ａ３は、事故復旧に通常要する期間中は満充電に至らない容量に設定しておくことが望ましい。なお、強制充電モードＴ５の期間中に満充電に至らない場合は（判定ステップＣ３が満足されない場合）、強制充電動作が継続されることになる。
【００５９】
再び図４に戻って、二次電池設備５が放電モードへ移行された後、二次電池制御部７４の電池容量検知部で二次電池５１の電池容量が監視される（ステップＳ７１）。この際、前述の通り運転情報メモリ部７９に記憶されている二次電池設備５の「事故前データ」が参照され、事故前の二次電池５１の電池容量（つまり図３のタイムチャートに示した第２の容量値Ａ２）との比較がなされる。そして二次電池５１の電池容量が、事故前の電池容量値に達したならば、二次電池制御部７４は二次電池設備５を放電モードから通常運転モードへ切り換える切り換え信号を生成し、二次電池設備５へ送信する（ステップＳ７２）。この切り換え信号を受けて、二次電池設備５は事故前に行われていた通常運転モードに復帰される（ステップＳ７３）。
【００６０】
なお、強制充電モードから放電モードへの移行（ステップＳ６１）後からは、送電系統１２は、発電機２２の発電電力を他の変電所１３へ送電する通常送電を開始する（ステップＳ８１）。一方、変圧器３０、水車タービン２１及び発電機２２は、従前通り手動または自動により通常運転が継続される（ステップＳ８２）。
【００６１】
放電モードから通常運転モードへの切り換えまでの制御ロジックを図５に基づいて説明すると、放電モードＴ８への移行後、メモリ動作Ｔ３において記憶されている通常運転モードＴ２における二次電池５１の出力電圧・電流、電池容量、周波数等の最後のデータ（事故前データ）を参照し、二次電池５１の電池容量が事故前の電池容量まで減少（放電）されたか否かが監視される（監視動作Ｔ９）。そして、事故前の電池容量まで減少したことが確認されると、二次電池設備５は放電モードＴ８から通常運転モードＴ２へ切り替えられるものである。
【００６２】
以上説明した通り、本実施形態にかかる電力供給システムによれば、送電系統１２に事故が発生し、発電機２２が送電系統１２から切り離されても、二次電池設備５の二次電池５１を実質的な負荷として、発電機２２は通常運転を継続することができる。そして、二次電池５１を負荷としていた期間中に充電した電力を、復旧後に自動的に放電させることができる。従って、事故発生時においても水車タービン２１を通常通りに駆動できることから無効放流等を行わずとも良く、発電機２２が送電系統１２から切り離されている期間中にエネルギー損失が発生することを抑止できる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明にかかる電力供給システムの一実施形態の全体構成を示すシステム構成図である。
【図２】上記実施形態における保護・制御装置の機能を説明するための制御ブロック図である。
【図３】実施形態にかかる電力供給システムの動作を示すタイムチャートである。
【図４】実施形態にかかる電力供給システムの各部の動作を説明するための動作ブロック図である。
【図５】実施形態にかかる電力供給システムの制御ロジックを説明するための動作フローチャートである。
【図６】従来の電力供給システムの全体構成を示すシステム構成図である。
【図７】従来の電力供給システムの各部の動作を説明するための動作ブロック図である。
【図８】従来の電力供給システムの動作を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００６４】
１      電力供給システム
１１    発電所
１２    送電系統
１３    変電所
２      発電部
２１    水車タービン
２２    発電機
２３    同期遮断器
３      変圧部
３０    変圧器
３１、３２    変圧器用遮断器
４、１３１    系統遮断器
５      二次電池設備
５１    二次電池
５２    交直変換器
５３、５４    二次電池用遮断器
６      所内系統
６１、６２    所内系統用遮断器
７      保護・制御装置（制御手段）
７０    系統事故検知部（系統事故検知手段）
７４    二次電池制御部（二次電池の運転モード切り換え制御部）
７８    事故復旧検知部（事故復旧検知手段）
７９    運転情報メモリ部（メモリ部）
【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】
2005229702.tif 000007
【図６】
2005229702.tif 000008
【図７】
2005229702.tif 000009
【図８】
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