(57)【要約】【課題】  簡易な構成で安価に、末端を保護することが可能な配電自動化システムを提供する。【解決手段】  定期的に各区分開閉器ＤＭ１〜ＤＭ４による電流値を監視し、配電線１００の基端側に最も近い区分開閉器ＤＭ１から区分開閉器ＤＭ３までの電流値が、予め設定された末端事故電流値だけ変化し、区分開閉器ＤＭ３よりも末端側の区分開閉器ＤＭ４において末端事故電流値だけの電流変化がない場合であって、かつ、短絡リレー２が動作していない場合に、区分開閉器ＤＭ３を遮断させる制御装置３を備える。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の保護区間の配電線を監視してトリップ信号出力などの動作を行う保護継電器と、配電線に配設され配設位置での電流を計測する機能を有する複数の区分開閉器と、を備えた配電自動化システムにおいて、
定期的に前記各区分開閉器による電流値を監視し、配電線の基端側に最も近い区分開閉器から未定の区分開閉器までの電流値が、予め設定された末端事故電流値だけ変化し、前記未定の区分開閉器より末端側の区分開閉器において前記末端事故電流値だけの電流変化がない場合であって、かつ、前記保護継電器が動作していない場合に、前記未定の区分開閉器を遮断させる末端保護手段を備える、ことを特徴とする配電自動化システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、短絡事故などが発生した場合に、自動的に事故区間を特定して開閉器の開閉などを行う配電自動化システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
配電線において短絡事故などが発生した場合に、配電自動化システム（短絡継電器）によって自動的に事故区間を特定して開閉器を開閉制御などすることによって、事故の影響を最小限に抑えることが行われている。ところで、配電系統は、延長されたり変更されたりする場合があり、恒長が長い場所や系統変更された場所に対して、既設・既存の短絡継電器、配電自動化システムでは、末端保護（２φＳ・二相短絡事故に対する保護）ができない場合が生じる。
【０００３】
このため、事故電流を遮断可能なリクローザーを設け、このリクローザーに続いて負荷電流のみ遮断可能な常閉開閉器を介して配電線を複数区間に区分する技術（例えば、特許文献１参照。）や、短絡電流の位相差を検出することで、末端保護を検出する技術（例えば、特許文献２参照。）が知られている
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−０８００５７号公報
【特許文献２】特開昭６２−１８１６２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、特許文献１の技術では、リクローザーと開閉器とにより事故区間を特定して事故復旧するものであり、配電自動化システム、短絡継電器の保護区間外である末端を保護するのには、有効ではない。しかも、リクローザーを配置しなければならず、特に、多くの配電線が配設される多回線系統では、多大な費用を要する。同様に、特許文献２の技術では、保護継電器とは別に、位相差を検出する機能・装置を備える必要があり、多大な費用を要する。
【０００６】
そこでこの発明は、簡易な構成で安価に、末端を保護することが可能な配電自動化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】
【０００７】
前記課題を解決するために、請求項１の発明は、所定の保護区間の配電線を監視してトリップ信号出力などの動作を行う保護継電器と、配電線に配設され配設位置での電流を計測する機能を有する複数の区分開閉器と、を備えた配電自動化システムにおいて、定期的に前記各区分開閉器による電流値を監視し、配電線の基端側に最も近い区分開閉器から未定の区分開閉器までの電流値が、予め設定された末端事故電流値だけ変化し、前記未定の区分開閉器より末端側の区分開閉器において前記末端事故電流値だけの電流変化がない場合であって、かつ、前記保護継電器が動作していない場合に、前記未定の区分開閉器を遮断させる末端保護手段を備える、ことを特徴とする。
【０００８】
例えば、配電線の基端側（変電所側）から末端側にわたって順に、区分開閉器１〜５が配設されているとする。そして、区分開閉器１から区分開閉器３までの電流値が末端事故電流値だけ変化し、区分開閉器３より末端側の区分開閉器、つまり区分開閉器４、５において末端事故電流値だけの電流変化がない事態が生じたとする。この場合、区分開閉器３、４の間の配電線で短絡事故などが発生したと判断され、かつ、保護継電器が動作していない場合、つまり、短絡事故などの発生箇所が保護継電器による保護区間外（末端）の場合に、末端保護手段によって区分開閉器３が遮断される。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１の発明によれば、配電系統の延長や変更によって既設の（元の）配電自動化システム・保護継電器で保護しきれない配電線の末端が存在し、この末端で短絡事故などが発生したとしても、この事故箇所に最も近い基端側の区分開閉器が遮断さるため、末端を保護することができる。しかも、区分開閉器に備わっている電流計測機能を利用して、遮断の要否を判断し、区分開閉器を遮断するだけの簡易な構成である。つまり、既設の配電自動化システムに末端保護手段を加えるだけで、安価に・低コストで本配電自動化システムを構築することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態に係る配電自動化システムを示す概略構成図である。
【図２】図１のシステムの制御装置による制御アルゴリズムを示す図である。
【図３】図１のシステムの動作パターンを示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、この発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。
【００１２】
図１は、この発明の実施の形態に係る配電自動化システム１を示す概略構成図である。この配電自動化システム１は、短絡事故などが発生した場合に、自動的に事故区間を特定して開閉器の開閉などを行うシステムであり、主として、短絡リレー（過電流リレー）２などの保護継電器と、複数の区分開閉器ＤＭ１〜ＤＭｎ（ｎは整数）と、制御装置（末端保護手段）３とを備えている。
【００１３】
ここで、配電自動化システム１は、後述する末端保護機能を除いて、従来の配電自動化システムと同等のシステムである。つまり、従来の配電自動化システムに末端保護機能を備えたものである。また、この実施の形態では、配電線１００の基端側（変電所１０１側）から後述する第３の区分開閉器ＤＭ３までが、従来の配電自動化システム（短絡リレー２）で保護される通常保護区間であり、第３の区分開閉器ＤＭ３から末端側が従来の配電自動化システムで保護されず、末端保護機能で保護される末端保護区間となっている。すなわち、第３の区分開閉器ＤＭ３までが当初の保護対象区間であり、第３の区分開閉器ＤＭ３から末端側は、配電系統の延長や変更により追加された区間とする。
【００１４】
短絡リレー２は、所定の保護区間、つまり通常保護区間の配電線を監視してトリップ信号出力などの動作を行う、デジタル型の継電器である。すなわち、配電線１００には変流器が設けられ、この変流器の測定結果に基づいて配電線１００への過電流（短絡事故）を検出し、トリップ信号などを出力する。そして、このトリップ信号を受けて、遮断器１０２などが動作するようになっている。
【００１５】
また、配電系統には、短絡リレー２の他に、地絡選択リレー（１０Ｇ）や地絡過電圧リレー（ＯＶＧ）、不足電圧リレー（ＵＶ）、方向地絡リレー（ＤＧ）などの継電器が、必要に応じて設置されている。
【００１６】
区分開閉器ＤＭ１〜ＤＭｎは、配電線１００に配設され、配設位置での電流を計測する機能を有する開閉器である。すなわち、各区分開閉器ＤＭ１〜ＤＭｎには変流器が設けられ、変流器による測定結果（電流値）や後述する動作が、リアルタイムに制御装置３に伝送されるようになっている。また、制御装置３からの制御指令に従って、各区分開閉器ＤＭ１〜ＤＭｎが開閉するようになっている。
【００１７】
そして、配電線１００の変電所１０１側から末端側にわたって順に、区分開閉器ＤＭ１〜ＤＭｎが配設されている。これにより、変電所１０１側から第１の区分開閉器ＤＭ１までが第１の区間、第１の区分開閉器ＤＭ１から第２の区分開閉器ＤＭ２までが第２の区間、第２の区分開閉器ＤＭ２から第３の区分開閉器ＤＭ３までが第３の区間、第３の区分開閉器ＤＭ３から第４の区分開閉器ＤＭ４までが第４の区間、第４の区分開閉器ＤＭ４から第５の区分開閉器ＤＭ５（図示せず）までが第５の区間、などとなっている。
【００１８】
制御装置３は、定期的に各区分開閉器ＤＭ１〜ＤＭｎによる電流値を監視し、第１の区分開閉器ＤＭ１から未定のある区分開閉器までの電流値が、予め設定された末端事故電流値だけ変化し、このある区分開閉器より末端側の区分開閉器において末端事故電流値だけの電流変化がない場合であって、かつ、短絡リレー２などが動作していない場合に、このある区分開閉器を遮断させる、という末端保護機能を有する装置である。
【００１９】
すなわち、通常、負荷電流は、末端側に行くほど減少するため、各区分開閉器ＤＭ１〜ＤＭｎでの電流値が同じになることはない。また、末端保護区間を保護するという末端保護機能のみを考慮すると、事故電流（２φＳ・二相短絡電流）が小さいところでも保護が可能となる。つまり、事故電流と負荷電流と短絡リレー２の整定値とは、次の関係を有する。
【００２０】
事故電流＜負荷電流＜配電線整定値
【００２１】
一方、末端保護区間で事故が生じた場合、電源側（変電所１０１側）から事故点までは、同等の事故電流（２φＳ・二相短絡電流）が流れ、事故点から末端には電流が流れない。つまり、事故が生じた場合、変電所１０１側から事故点までの区分開閉器ＤＭ１〜ＤＭｎでは、事故電流が計測され、事故点から末端までの区分開閉器ＤＭ１〜ＤＭｎでは、事故電流が計測されないことになり、これにより、事故区間を判定するものである。
【００２２】
そこで、末端で短絡事故などが発生した場合の事故電流（末端事故電流値）を予め算出し、この算出結果に負荷インピーダンスなどを考慮して整定値を設定し、この整定値で各区分開閉器ＤＭ１〜ＤＭｎが動作するようになっている。ここで、整定値は、系統変更ごとに設定され、最小短絡電流（末端事故電流値）よりも小さい値に設定されている。そして、例えば１秒のサンプリング周期で、上記のような判断を行って、要件を満たす場合には、該当する区分開閉器ＤＭ１〜ＤＭｎに遮断指令を伝送するものである。
【００２３】
さらに、誤動作・誤判断を防止するために、全区分開閉器ＤＭ１〜ＤＭｎで電流値が急変（急増、急減）しているか否か（フェールセーフ）を判断する。一方、末端保護機能は、末端保護区間を保護するためのみであり、通常保護区間については、配電自動化システム１・短絡リレー２の通常・従前の機能によって保護される。このため、上記の要件を満たす場合であっても、短絡リレー２などが動作している場合には、末端保護機能によっては区分開閉器ＤＭ１〜ＤＭｎを遮断しない。
【００２４】
このような制御装置３は、図２に示すようなタイミング・時限で判断、制御処理を行う。まず、この実施の形態では、１秒のサンプリング周期で上記のように、次の要件を満たすか否かを監視・チェックする。すなわち、
【００２５】
要件Ｃ１：事故点から末端側のすべての区分開閉器ＤＭ１〜ＤＭｎが動作していない。
【００２６】
要件Ｃ２：全区分開閉器ＤＭ１〜ＤＭｎの電流値が急変している（ΔＩ＝０．５Ａ程度）。
【００２７】
要件Ｃ３：事故点から変電所１０１側のすべての区分開閉器ＤＭ１〜ＤＭｎが動作している。
【００２８】
要件Ｃ４：短絡リレー２などが動作していない。
【００２９】
という要件Ｃ１〜Ｃ４をすべて満たすか否かを判断する。
【００３０】
そして、要件を満たす場合には、該当する区分開閉器ＤＭ１〜ＤＭｎに対して、時限後（例えば２秒後）に遮断指令を伝送する。これにより、事故発生から約３秒後に該当の区分開閉器ＤＭ１〜ＤＭｎが遮断・トリップするものである。ここで、該当する区分開閉器ＤＭ１〜ＤＭｎとは、事故点に最も近い変電所１０１側の区分開閉器ＤＭ１〜ＤＭｎであり、要件Ｃ３において、動作している区分開閉器ＤＭ１〜ＤＭｎのうちで最も末端側の区分開閉器ＤＭ１〜ＤＭｎである。
【００３１】
次に、このような構成の配電自動化システム１の作用などについて説明する。ここで、図１に示すように、短絡リレー２の整定値が６００Ａ−５Ａ、末端事故電流値が３９０Ａ、各区分開閉器ＤＭ１〜ＤＭｎの整定値が３８０Ａ、変電所１０１側の最大負荷電流が４００Ａ、末端側の最大負荷電流が１００Ａとする。
【００３２】
まず、制御装置３において、上記のように１秒のサンプリング周期で、各区分開閉器ＤＭ１〜ＤＭｎの動作や電流値などが監視される。そして、末端保護区間である第４の区間で事故が発生した場合、図１、３に示すように、第１の区分開閉器ＤＭ１〜第３の区分開閉器ＤＭ３が動作し（要件Ｃ３）、第４の区分開閉器ＤＭ４以降は不動作（要件Ｃ１）となる。また、全区分開閉器ＤＭ１〜ＤＭｎにおいて電流値が急変し（要件Ｃ２）、さらに、短絡リレー２などは不動作となる（要件Ｃ４）。つまり、上記の全要件Ｃ１〜Ｃ４を満たした状態となり、制御装置３によって第３の区分開閉器ＤＭ３に対して、時限後に遮断指令が伝送され、第３の区分開閉器ＤＭ３が遮断・トリップされる。これにより、末端が保護される（第３の区分開閉器ＤＭ３から変電所１０１側の配電線１００が保護される）ものである。
【００３３】
同様に、末端保護区間である第５の区間で事故が発生した場合、図３に示すように、第１の区分開閉器ＤＭ１〜第４の区分開閉器ＤＭ４が動作し（要件Ｃ３）、第５の区分開閉器ＤＭ５以降は不動作（要件Ｃ１）となる。また、全区分開閉器ＤＭ１〜ＤＭｎにおいて電流値が急変し（要件Ｃ２）、さらに、短絡リレー２などは不動作となる（要件Ｃ４）。つまり、上記の全要件Ｃ１〜Ｃ４を満たした状態となり、制御装置３によって第４の区分開閉器ＤＭ４が遮断・トリップされ、末端が保護される。
【００３４】
一方、通常保護区間で事故が発生した場合、例えば、第３の区間で事故が発生した場合、図３に示すように、第１の区分開閉器ＤＭ１と第２の区分開閉器ＤＭ２とが動作する。しかし、末端保護機能による保護対象外であり、配電自動化システム１・短絡リレー２の通常・従前の機能によって保護されるため、上記のような区分開閉器ＤＭ１〜ＤＭｎの遮断は行われない。
【００３５】
また、図３に示すように、負荷電流によって第１の区分開閉器ＤＭ１と第２の区分開閉器ＤＭ２とが動作した場合であっても、第３の区分開閉器ＤＭ３が不動作で末端保護機能による保護対象外であり、しかも、全区分開閉器ＤＭ１〜ＤＭｎでの電流値が急変していないため、上記のような区分開閉器ＤＭ１〜ＤＭｎの遮断は行われないものである。
【００３６】
以上のように、この配電自動化システム１によれば、配電系統の延長や変更によって既設の（元の）配電自動化システム・保護リレーで保護しきれない配電線１００の末端が存在し、この末端で短絡事故などが発生したとしても、この事故箇所に最も近い基端側の区分開閉器ＤＭ１〜ＤＭｎが遮断さるため、この区分開閉器ＤＭ１〜ＤＭｎから変電所１０１側の配電線１００を保護することができる。つまり、短絡リレー２などに対するバックアップが可能となる。
【００３７】
しかも、区分開閉器ＤＭ１〜ＤＭｎに備わっている電流計測機能を利用して、遮断の要否を判断し、区分開閉器ＤＭ１〜ＤＭｎを遮断するだけの簡易な構成である。つまり、既設の配電自動化システム１に、制御装置３の上記のような判断要素・プログラムを追加するだけで、安価に・低コストで本配電自動化システム１を構築することが可能となる。
【００３８】
また、リクローザーなどの過電流保護装置を別途設置する必要がないため、費用を大きく削減することができる。しかも、リクローザーなどを設置した場合、リクローザー以降の配電線に対して電流を再送して事故点・事故区間を特定する必要があるが、この配電自動化システム１によれば、このような再試送が不要なため、迅速な保護、復旧が可能となる。さらに、各区分開閉器ＤＭ１〜ＤＭｎに対する整定値を拡大設定することで、電力系統の変更や延長などに対して柔軟に対応することが可能となる。
【００３９】
以上、この発明の実施の形態について説明したが、具体的な構成は、上記の実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、この発明に含まれる。例えば、上記の実施の形態では、監視周期を１秒、遮断時限を２秒としているが、電力系統や短絡リレー２の動作などに応じて、確実、安全に末端を保護できる時間に設定すればよい。また、制御装置３による判断、制御（末端保護手段）を他の装置、システムに備えてもよい。
【符号の説明】
【００４０】
１        配電自動化システム
２        短絡リレー（保護継電器）
３        制御装置（末端保護手段）
ＤＭ１〜ＤＭ４  区分開閉器
１００    配電線
【図１】
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【図２】
2013093963.tif 000004
【図３】
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