(57)【要約】【課題】作業者の対応時間に合わせて最適量の負荷抑制を変圧器に掛けることができるようにした電力設備支援システムを提供する。【解決手段】この電気設備運転支援システムは、負荷変更可能な電力設備の運転状態情報が入力され、該運転状態情報に基づいて負荷運転可能な余裕時間を算出する演算手段を備えている。演算手段は、一定の負荷抑制量を運転状態情報に追加して算出した余裕時間と前記対応時間とを比較し、前記余裕時間が前記対応時間よりも短い場合に、一定の負荷抑制量を前記運転状態情報に追加して余裕時間を算出しなおし、該余裕時間が前記対応時間以上となるまで一定の負荷抑制量を加算し、該余裕時間を算出させた負荷抑制量の総量を表示し、又は該負荷抑制量の総量に基づいて電力設備を運転する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
負荷変更可能な電力設備の運転状態情報が入力され、該運転状態情報に基づいて負荷運転可能な余裕時間を算出する演算手段を備えた電力設備運転支援システムであって、
前記演算手段は、電力設備に負荷を掛ける一定の負荷抑制量を運転状態情報に追加して余裕時間を算出し、該余裕時間が故障発生から応急処置完了までに掛かると予想される対応時間以上となる余裕時間を算出し、該余裕時間を算出させた負荷抑制量の総量を表示し、又は該負荷抑制量の総量に基づいて電力設備を運転することを特徴とする電気設備運転支援システム。
【請求項２】
前記演算手段は、一定の負荷抑制量を運転状態情報に追加して算出した余裕時間と前記対応時間とを比較し、前記余裕時間が前記対応時間よりも短い場合に、一定の負荷抑制量を前記運転状態情報に追加して余裕時間を算出しなおし、該余裕時間が前記対応時間以上となるまで一定の負荷抑制量を加算することを特徴とする請求項１に記載の電力設備支援システム。
【請求項３】
前記余裕時間は、電力設備に負荷を掛ける一定の負荷抑制量が０のときからカウントすることを特徴とする請求項１又は２に記載の電力設備支援システム。
【請求項４】
前記対応時間は、故障発生から応急処置完了までの時間に余裕をもたせた時間であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の電気設備運転支援システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、負荷変更可能な変圧器において、時系列的な予測負荷や予測周囲温度などの運転状態情報から負荷運転可能な余裕時間などを算出する演算手段を備えた電力設備運転支援システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
変電所に設置されている変圧器は、内部を流れる絶縁油などの冷却媒体（以下、主として「絶縁油」という。）によって冷却される。冷却媒体は、複数台の冷却器によって冷却され、変圧器の負荷に応じて冷却器の運転台数が変更される。
【０００３】
そして、変圧器などの機器の運転余裕時間及び劣化度合を予測できるようにした変圧器負荷監視装置についての発明が特許文献１に記載されている。この変圧器負荷監視装置は、図２に示すように、絶縁油が封入された変圧器１１の内部の温度変化をシミュレーションする演算手段２０を備えている。
【０００４】
絶縁油は、変圧器１１内から複数台の冷却器１２（１台のみ図示）へ配管１３を通じて導かれ、冷却された後、変圧器１１に戻され、循環する。冷却器１２にはファン（図示せず）が取り付けられ、配管１３にはポンプ（図示せず）が接続されている。また、変圧器１１の上部には、変圧器１１内の絶縁油の温度を検出する油温度検出器１４が設置され、この油温度検出器１４から油温度検出信号１４ａが出力される。
【０００５】
さらに、変圧器１１には、負荷側（２次、３次出力）の電圧制御を行う負荷時タップ切換器１５が接続され、さらに、この負荷時タップ切換器１５には、負荷時タップ切換器１５のタップ位置を検出し、タップ位置検出信号１６ａとして出力するタップ位置検出器１６が接続されている。また、変圧器１１は、ブッシング１７を介して系統１に接続され、変圧器１１に印加される系統電圧が電圧検出器１８によって検出され、電圧検出器１８から電圧検出信号１８ａが出力される。
【０００６】
油温度検出信号１４ａやタップ位置検出信号１６ａ、電圧検出信号１８ａは、信号処理器１９の入力側のインターフェース部１９ａに入力される。信号処理器１９は、処理部１９ｂや出力側のインターフェース部１９ｃも備え、処理部１９ｂが各信号を物理量に変換し、運転状態情報２０ａとして出力側のインターフェース部１９ｃから演算手段２０に出力する。
【０００７】
演算手段２０は、エンジニアリングワークステーションのようなコンピュータで、記憶装置を備え、キーボードなどの入力装置、ディスプレイなどの表示装置が接続されている。また、演算手段２０は、変圧器１１の熱等価回路、負荷時タップ切換器１５の熱等価回路、ブッシング１７の熱等価回路によって与えられる微分方程式から、運転状態情報２０ａを基に変圧器１１内部の温度変化をシミュレーションし、変圧器１１、負荷時タップ切換器１５及びブッシング１７の時系列的な温度を推定する。
【０００８】
ここでシミュレーションするためのステップについて、図３を参照しながら説明する。まず、演算処理のスタートに際して、時系列的な予測負荷、予測周囲温度、冷却器運転条件、機器定数、許容損失時間及び限界巻線最高温度を演算手段２０に入力する（Ｓ１）。演算手段２０は、現在の時刻Ｔから計算時間ステップΔｔのｎ倍前の時刻からの実測負荷率と系統電圧の電圧検出信号１８ａとタップ位置検出信号１６ａとから発生損失を求め、この求めた発生損失と冷却器運転台数と油温度検出信号１４ａを基に時刻Ｔまでの各巻線の巻線平均温度をシミュレーションする（Ｓ２）。
【０００９】
そして、演算処理の経過が収斂すると、現在の時刻Ｔを時間ｔ＝０として時刻の初期化を行う（Ｓ３）。その時間ｔ＝０における各巻線平均温度としてシミュレーションの最終値を初期値として設定する。次に、時刻Ｔ（ｔ＝０）での予測負荷、冷却器１２の運転条件及び予測周囲温度を設定する（Ｓ４）。次に、時刻Ｔから時刻（Ｔ＋Δｔ）の間、又は経過時間（ｔ＋Δｔ）に対する各巻線の巻線平均温度の経時変化を計算する（Ｓ５）。
【００１０】
次に、算出した巻線平均温度に対して予測負荷、予測周囲温度及び冷却器１２の運転条件の予測値を基に、現在の時刻Ｔ（時間ｔ＝０）から所定の時間の巻線最高点温度を算出し（Ｓ６）、求められた演算結果を記憶装置に格納する（Ｓ７）。この時刻（計算時刻）（Ｔ＋Δｔ）が予め巻線温度の経時変化を予測しようと定めていた時刻よりも超過していない場合は（Ｓ８でＮＯ）、現在の時刻Ｔ又は経過時間ｔにΔｔを加算して、Ｓ４以降の処理を繰り返す。
【００１１】
また、計算時刻が予測しようと定めていた時間（時刻）を超過した場合には（Ｓ８でＹＥＳ）、変圧器１１の巻線の限界温度に対する異常を予測するとともに、巻線最高点温度から寿命損失を計算して記憶する（Ｓ９）。次に、現在の時刻Ｔ１から所定時刻（時間）までのトレンド及び異常予測時刻Ｔ２までの余裕時間（限界温度に達するまでの余裕時間）、及び運転裕度（現在の負荷率に対して、限界温度になるまでの余裕の負荷率）を表示装置に表示する（Ｓ１０）。
【００１２】
そして、この変圧器負荷監視装置は、変圧器１１、負荷時タップ切換器１５、及びブッシング１７の時系列的な温度を推定することにより、変圧器１１、負荷時タップ切換器１５、及びブッシング１７の限界温度までの運転余裕時間及び劣化度合を予測する。したがって、この変圧器負荷監視装置は、各機器の限界温度までの運転裕度及び余裕時間を運転員や保守員にリアルタイムで支援することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００２−３４１４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
変電所では、ファンが停止したり冷却塔の設備が停止したりするなど変圧器１１周りの機器にトラブルが発生（故障）すると、トラブル発生の情報が電力設備から離れた監視制御箇所に通報されるとともに、変圧器１１は、５０〜７０％の負荷で運転され、転負荷又は系統切換によって応急処置がとられる。そして、トラブルの対応者が出動し、その対応者は故障した機器を予備機に切り替え、修理する。
【００１５】
ところが、変圧器１１の負荷は、トラブル発生の情報が制御所に通報されてから作業者が修理を完了するまでの対応時間に応じて掛けられるべきであるにもかかわらず、特許文献１に記載された変圧器負荷監視装置では、変圧器１１の負荷抑制量が算出されないため、対応時間が短い場合は、転負荷量を少なくすることができるにもかかわらず、必要以上の負荷を他設備へ転負荷する場合があるため、結果、操作の所要時間が長くなる。そうすると、変圧器１１は、短命化したり、他の機器に余計な負荷を掛けたりしてしまう。要するに、従来の電力設備支援システムでは、対応時間に合わせて適切な負荷が変圧器１１に掛けられていない。
【００１６】
そこで、本発明は、作業者の対応時間に合わせて最適量の負荷抑制を変圧器に掛けることができるようにした電力設備支援システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明に係る電気設備運転支援システムは、負荷変更可能な電力設備の運転状態情報が入力され、該運転状態情報に基づいて負荷運転可能な余裕時間を算出する演算手段を備えた電力設備運転支援システムであって、前記演算手段は、電力設備に負荷を掛ける一定の負荷抑制量を運転状態情報に追加して余裕時間を算出し、該余裕時間が故障発生から応急処置完了までに掛かると予想される対応時間以上となる余裕時間を算出し、該余裕時間を算出させた負荷抑制量の総量を表示し、又は該負荷抑制量の総量に基づいて電力設備を運転することを特徴としている。
【００１８】
この電気設備運転支援システムによれば、電力設備に負荷を掛ける一定の負荷抑制量を運転状態情報に追加して余裕時間を算出し、この余裕時間が故障発生から応急処置完了までに掛かると予想される対応時間以上となるまで負荷抑制量を加算することにより、対応時間に合わせた必要最小限の負荷を電力設備に掛けることができる。なお、「対応時間以上となるまで」とは、余裕時間が対応時間と同時間又は対応時間をわずかに越える時間という意味である。
【００１９】
また、前記本発明に係る電気設備運転支援システムにおいて、前記演算手段は、一定の負荷抑制量を運転状態情報に追加して算出した余裕時間と前記対応時間とを比較し、前記余裕時間が前記対応時間よりも短い場合に、一定の負荷抑制量を前記運転状態情報に追加して余裕時間を算出しなおし、該余裕時間が前記対応時間以上となるまで一定の負荷抑制量を加算することが好ましい。
【００２０】
この電気設備運転支援システムによれば、演算手段が余裕時間と対応時間のどちらの時間が長いかを判定し、余裕時間が短ければ一定の負荷抑制量を加算して余裕時間を算出しなおし、この算出しなおされた余裕時間と対応時間のどちらの時間が長いかを判定し、またも、余裕時間が短ければ一定の負荷を加算して余裕時間を算出しなおすというようにループすることで、最小の負荷抑制量の総量を算出することができる。
【００２１】
また、前記本発明に係る電気設備運転支援システムにおいて、前記余裕時間は、電力設備に負荷を掛ける一定の負荷抑制量が０のときからカウントしてもよい。この電気設備運転支援システムによれば、電力設備に負荷を掛けないで算出した余裕時間についても、対応時間と比較することができる。
【００２２】
また、前記本発明に係る電気設備運転支援システムにおいて、前記対応時間は、故障発生から応急処置完了までの時間に余裕をもたせた時間であることが好ましい。この電気設備運転支援システムによれば、負荷抑制量を当初、下げておいて、後で調整するなどフレキシブルに対応することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、故障発生から応急処置完了までに掛かると予想される対応時間に合わせた必要最小限の負荷抑制量の総量を表示し、又は該負荷抑制量に基づいて電力設備を運転することができる電気設備運転支援システムが提供されることにより、電気設備を短命化させたり、他の機器に余計な負荷を掛けたりしないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係る電気設備運転支援システムによる演算処理を示すフローチャートである。
【図２】変電所の構成を示す概略図である。
【図３】従来の電気設備運転支援システムによる演算処理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】
【００２５】
本発明に係る電力設備運転支援システムの一実施形態について主として図１を参照しながら説明する。この電力設備支援システムは、変電所などにおける電気設備、例えば変圧器に付帯するファンや冷却塔の設備が停止するなど機器にトラブルが発生（故障）したときに、変電所から遠く離れた制御所で勤務している作業者が変電所まで出動し、故障した機器を修理するまでの対応時間に合わせて、変圧器に必要最小限最の負荷で運転を続行することができるようにする。
【００２６】
そのため、この電力設備支援システムにおいては、背景技術で説明した「限界温度に達するまでの余裕時間を算出するシミュレーション」を利用する。すなわち、このシミュレーションにおいて算出した余裕時間に負荷抑制量を追加して余裕時間を算出し、この余裕時間が故障発生から応急処置完了までに掛かると予想される対応時間Ｔ以上になっているかを比較する。以下、詳細に説明する。
【００２７】
変電所における変圧器１１には、冷却器１２などが接続されているが、この冷却器１２に付帯したファンや冷却塔の設備が停止するなど機器にトラブルが発生（故障）する場合がある。そのトラブルが発生した変電所やトラブルの状況などが、その変電所から離れた制御所に通報され、変電所で勤務している作業者がその変電所に出動する。
【００２８】
制御所には演算手段２０が設置され、その演算手段２０が最小限の負荷抑制量の総量Σｐを算出する。ただし、作業者が携帯型コンピュータを携行し、その携帯型コンピュータがシミュレーションしてもよい。いずれにしても、この電力設備運転支援システムは、図１に示したステップによって必要最小限の負荷抑制量の総量Σｐを算出する。
【００２９】
すなわち、まず、従来と同様、演算処理のスタートに際して、時系列的な予測負荷、予測周囲温度、冷却機器運転条件、機器定数、許容損失時間及び限界巻線最高温度（運転状態情報）が信号処理器１９から演算手段２０（図２参照）に入力される（Ｓ１）。そして、現在の時刻Ｔから計算時間ステップΔｔのｎ倍前の時刻からの実測負荷率と系統電圧とタップ位置とから発生損失を求め、これと冷却器１２の運転台数と油温度検出信号１４ａとを基に現在の時刻Ｔまでの各部位の温度をシミュレーションする（Ｓ２）。
【００３０】
次に、負荷抑制量Δｐを加算するが、演算手段２０の記憶装置に過去の負荷抑制量Δｐが格納されている場合があるため、負荷抑制量Δｐのループカウントをリセットする（Ｓ３）。そして、まず、負荷抑制量Δｐ＝０として（Ｓ４）、換言すれば、負荷抑制量Δｐを運転状態情報に追加しないで負荷運転可能な余裕時間（背景技術では「限界温度に達するまでの余裕時間」と記載）を算出する。
【００３１】
すなわち、負荷抑制量ΔｐのループカウントＮ＝０とし（Ｓ５）、演算手段２０は、現在の時刻Ｔを時間ｔ＝０として時刻の初期化を行い（Ｓ６）、現在の時刻Ｔ（ｔ＝０）での予測負荷、冷却器１２の運転条件及び予測周囲温度を設定する（Ｓ７）。
【００３２】
次に、演算手段２０は、現在の時刻Ｔから時刻（Ｔ＋Δｔ）の間、又は経過時間（ｔ＋Δｔ）に対する各巻線の巻線平均温度の径時変化を計算し（Ｓ８）、算出した巻線平均温度に対して負荷抑制量Δｐを加算した運転状態情報の予測値を基に、現在の時刻Ｔ（時間ｔ＝０）から所定の時間の巻線最高点温度を算出し（Ｓ９）、この巻線最高点温度を記憶装置に格納する（Ｓ１０）。
【００３３】
この時刻（計算時刻）（Ｔ＋Δｔ）が予め巻線温度の径時変化を予測しようと定めていた時刻よりも超過していない場合は（Ｓ１１でＮＯ）、現在の時刻Ｔ又は経過時間ｔにΔｔを加算して、計算時刻が予測しようと定めていた時間（時刻）を超過するまでＳ７からＳ１１の処理を繰り返す。計算時刻が予測しようと定めていた時間（時刻）を超過した場合（Ｓ１１でＹＥＳ）、変圧器１１の巻線の限界温度に対する異常を予測するとともに、巻線最高点温度から寿命損失を計算して記憶する（Ｓ１２）。
【００３４】
次に、現在の時刻Ｔから所定時刻（時間）までのトレンド及び変圧器１１が焼損しない負荷運転可能な余裕時間（限界温度に達するまでの余裕時間）、及び運転裕度（現在の負荷率に対して、限界温度になるまでの余裕の負荷率）を表示装置に表示する（Ｓ１３）。
【００３５】
次に、トラブル発生から作業者が作業現場で応急処置を完了するまでの予想時間を対応時間Ｔとして入力装置から演算手段２０に入力する（Ｓ１４）。この対応時間Ｔは、作業者が制御所から作業現場まで移動する時間を含むため、道路事情などを考慮して長めに入力することが好ましい（安全率の加味）。
【００３６】
そして、演算手段２０は、余裕時間が対応時間Ｔよりも長いか短いかを判定する（Ｓ１５）。余裕時間が対応時間Ｔよりも短い場合は（Ｓ１５においてＮＯ）、ループカウントが１となり（Ｎ＝０＋１）（Ｓ１６）、負荷抑制量Δｐを運転状態情報に追加して（Ｓ５）、余裕時間を算出する。すなわち、運転状態情報に負荷抑制量Δｐを加算して、前記Ｓ６からＳ１１及びＳ１２からＳ１５の処理をする。
【００３７】
そして、Ｓ１４において、余裕時間が対応時間Ｔよりも、またも短い場合は、ループカウントが２となり（Ｎ＝１＋１）（Ｓ１５）、前記Ｓ５において負荷抑制量Δｐ×２の負荷抑制量２Δｐを前記運転状態負荷情報に加算して、Ｓ６からＳ１４の処理によって余裕時間を算出する。
【００３８】
このように、Ｓ１４において、余裕時間が現地対応時間Ｔよりも短い間は（Ｓ１４においてＮＯ）、Ｓ１５においてＮ＝２，３，４，…と加算され、負荷抑制量Δｐが次第に大きくなる。余裕時間が現地対応時間よりも長くなると（Ｓ１４においてＹＥＳ）、現状から所定時刻（時間）までのトレンド、余裕時間（対応時間）、負荷抑制量の総量Σｐが表示装置に表示される（Ｓ１６）。なお、負荷抑制量の総量Σｐは、負荷抑制量ΔｐにＮを掛けることによって算出される。
【００３９】
そして、負荷抑制量の総量Σｐに基づいて、変圧器に必要最小限の負荷が掛けられる。この負荷抑制量の総量Σｐは、対応時間Ｔに基づいて算出されるため、必要以上の負荷が掛けられないようになっている。また、負荷抑制量の総量Σｐに基づいて、６０００Ｖ系統の負荷を他の変電所に変更する転負荷、又は１１０ｋＶ系統もしくは６万Ｖ系統に切り替える系統切換にも対応する。いずれにしても、作業者は、負担が軽減されることにより、余裕をもって、あるいは柔軟に現地対応することができる。
【００４０】
なお、負荷抑制量Δｐを小さくすれば、負荷抑制量の総量を細かく算出することができる一方、ループ回数が多くなる。したがって、負荷抑制量Δｐは、トラブルの状況に合わせて設定されることが好ましい。
【００４１】
なお、本発明は、前記実施の形態に限定することなく種々変更することができる。すなわち、前記の実施形態では、Ｓ１４において、余裕時間が対応時間よりも短い場合について説明したが、余裕時間が対応時間よりも長い場合は、Ｓ１５からＳ５に流れるループなしで、Ｓ１６に移行することはいうまでもない。
【００４２】
また、運転状態情報として説明した時系列的な予測負荷や予測周囲温度などは例示であって、変電所の設備に応じて適宜、追加、変更することができる。また、対応時間Ｔの安全率は、フレキシブルに変更することができるようにＳ１３において入力することが好ましいが、別のステップで入力してもよい。
【符号の説明】
【００４３】
１１………変圧器
２０………演算手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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