(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
計測した遮断器の電源側電圧信号及び負荷側電圧信号が正弦波信号の場合には前記電圧信号の零点時刻間隔の平均値の逆数をとって２倍した値を周波数として算出し、前記電圧信号の複数の零点時刻の中から、負から正に変化する零点で最も新しい時刻の値を位相０度の時刻として算出し、かつ、前記電圧信号を周期積分して求めた実効値の√２倍を振幅として算出し、以上の算出値を用いて、位相０度の時刻ｔ＝０として電圧値＝振幅×ｓｉｎ（２π×周波数×ｔ）と前記電圧信号を関数近似し、この近似関数に基づいて現在時刻以降の電圧信号を外挿して現在時刻から一定時間後までの推定した電源側電圧信号及び負荷側電圧信号を得て、前記推定した電源側電圧信号及び負荷側電圧信号の差の絶対値を取った信号である極間電圧の絶対値を推定し、この推定した現在時刻から一定時間後までの極間電圧の絶対値について、あらかじめ設定しておいた閾値以下となる時間領域を現在時刻から一定時間後まで順に探し出し、探し出した時間領域の中であらかじめ設定しておいた長さ以上の時間領域を選び出し、前記長さ以上の時間領域の中間点を目標閉極時刻として決定する目標点検出手段と、
前記遮断器の閉極を行わせる制御信号の出力時刻と、前記遮断器と連動した補助スイッチの動作時刻の差に基づいて、前記遮断器の閉極時間を計測する閉極時間計測手段と、
前記閉極時間計測手段により計測された前回の閉極時間と、現在の環境温度、制御電圧、及び操作圧力に基づいて、次回の閉極時間の予測値である予測閉極時間を予測する閉極時間予測手段と、
閉極指令が入力されると、前記遮断器を前記目標閉極時刻において閉極させるように、前記目標閉極時刻から前記予測閉極時間だけ前の時点で前記制御信号を前記遮断器へ出力する閉極制御手段と
を備えたことを特徴とする電力開閉制御装置。
【請求項２】
前記目標点検出手段は、前記極間電圧を合成した波形に対して、前記遮断器のプレアーク特性に基づいた信号変換、及び前記遮断器の機械的動作バラツキに基づいた信号変換を行った上で前記目標閉極時刻を決定する
ことを特徴とする請求項１記載の電力開閉制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、遮断器等の電力開閉装置の開閉タイミングを制御する電力開閉制御装置に関するもので、特に、送電線投入時に発生する過電圧を抑制する電力開閉制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電力開閉制御装置は、電源側電圧の零点を基準として遮断器を閉極させるタイミングを制御することで、遮断器投入時の過電圧を抑制している。このような電力開閉制御装置は、例えば特許公報第２８９２７１７号に示されている。
【０００３】
例えば、送電線の事故遮断では、健全相に電荷が残留することが知られている。この場合、遮断器の電源側だけでなく、遮断器の負荷側にも送電線条件に応じて様々な電圧が発生する。例えば、分路リアクトル補償送電線の負荷側電圧には、一定周波数の正弦波電圧が発生し、分路リアクトル非補償送電線では、直流電圧が発生する。このような状況下で、遮断器投入時の過電圧を抑制するためには、電源側電圧と負荷側電圧の差が最小となるタイミングに投入されるように遮断器を閉極させればよい。
【０００４】
しかし、このような電力開閉制御装置にあっては、電源側電圧の零点のみを基準としているので、負荷側電圧の状態によっては遮断器投入時の過電圧を抑制できないという欠点があった。
【０００５】
文献「Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ｃｌｏｓｉｎｇ  ｏｎ  Ｓｈｕｎｔ  Ｒｅａｃｔｏｒ  Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｅｄ  Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｌｉｎｅｓ」によれば、電源側電圧と負荷側電圧をそれぞれ計測し、その差である極間電圧の波形パターンを用いて遮断器の投入タイミングを制御する方法について示されている。これによれば、パターンマッチングを用いて電圧波形パターンの零点周期を調べ、最適投入タイミングを予測すると示されている。
【０００６】
この文献では、電源側電圧と負荷側電圧をそれぞれ計測し、その差である極間電圧の波形パターンを調べて遮断器の投入タイミングを制御するという概念、及び電圧波形パターンの零点周期を求める方法については記述されているが、最適な閉極タイミングを決定するための具体的実現方法が示されていない。
【０００７】
また、遮断器のプレアーク特性、及び遮断器の機械的動作バラツキ特性を考慮していないので、遮断器の特性によっては、投入時の過電圧を抑制できないという欠点があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上述したような従来の電力開閉制御装置では、電源側電圧の零点のみを基準としているので、負荷側電圧の状態によっては遮断器投入時の過電圧を抑制できないという問題点があった。
【０００９】
また、上述したような別の従来の電力開閉制御装置では、遮断器のプレアーク特性、及び遮断器の機械的動作バラツキ特性を考慮していないので、遮断器の特性によっては、投入時の過電圧を抑制できないという問題点があった。
【００１０】
この発明は、前述した問題点を解決するためになされたもので、最適タイミングで遮断器投入を行うことができ、ひいては送電線投入時に発生する過電圧を抑制することができる電力開閉制御装置を得ることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る電力開閉制御装置は、計測した遮断器の電源側電圧信号及び負荷側電圧信号が正弦波信号の場合には前記電圧信号の零点時刻間隔の平均値の逆数をとって２倍した値を周波数として算出し、前記電圧信号の複数の零点時刻の中から、負から正に変化する零点で最も新しい時刻の値を位相０度の時刻として算出し、かつ、前記電圧信号を周期積分して求めた実効値の√２倍を振幅として算出し、以上の算出値を用いて、位相０度の時刻ｔ＝０として電圧値＝振幅×ｓｉｎ（２π×周波数×ｔ）と前記電圧信号を関数近似し、この近似関数に基づいて現在時刻以降の電圧信号を外挿して現在時刻から一定時間後までの推定した電源側電圧信号及び負荷側電圧信号を得て、前記推定した電源側電圧信号及び負荷側電圧信号の差の絶対値を取った信号である極間電圧の絶対値を推定し、この推定した現在時刻から一定時間後までの極間電圧の絶対値について、あらかじめ設定しておいた閾値以下となる時間領域を現在時刻から一定時間後まで順に探し出し、探し出した時間領域の中であらかじめ設定しておいた長さ以上の時間領域を選び出し、前記長さ以上の時間領域の中間点を目標閉極時刻として決定する目標点検出手段と、前記遮断器の閉極を行わせる制御信号の出力時刻と、前記遮断器と連動した補助スイッチの動作時刻の差に基づいて、前記遮断器の閉極時間を計測する閉極時間計測手段と、前記閉極時間計測手段により計測された前回の閉極時間と、現在の環境温度、制御電圧、及び操作圧力に基づいて、次回の閉極時間の予測値である予測閉極時間を予測する閉極時間予測手段と、閉極指令が入力されると、前記遮断器を前記目標閉極時刻において閉極させるように、前記目標閉極時刻から前記予測閉極時間だけ前の時点で前記制御信号を前記遮断器へ出力する閉極制御手段とを備えたものである。
【００１２】
また、この発明に係る電力開閉制御装置は、前記目標点検出手段が、前記極間電圧を合成した波形に対して、前記遮断器のプレアーク特性に基づいた信号変換、及び前記遮断器の機械的動作バラツキに基づいた信号変換を行った上で前記目標閉極時刻を決定するものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係る電力開閉制御装置について図面を参照しながら説明する。図１は、この発明の実施の形態１に係る電力開閉制御装置の構成を示す図である。なお、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
【００１５】
図１において、１は主回路、２は遮断器、３は送電線、４は電源側電圧計測手段、５は負荷側電圧計測手段、６は補助スイッチ、７は電源側電圧、８は負荷側電圧である。なお、電源側電圧計測手段４としては、高電圧回路において一般的な交流電圧測定用センサを使用する。また、負荷側電圧計測手段５としては、高電圧回路において交流電圧及び直流電圧成分が直接測定可能なセンサを使用する。
【００１６】
また、同図において、１０は目標点検出手段、１１は閉極時間予測手段、１２は閉極制御手段、１３は環境温度計測手段、１４は制御電圧計測手段、１５は操作圧力計測手段、１６は閉極時間計測手段、１７は目標閉極時刻、１８は予測閉極時間、１９は閉極指令、２０は制御信号である。
【００１７】
また、同図において、目標点検出手段１０は、電源側電圧計測手段４により計測された電源側電圧７と、負荷側電圧計測手段５により計測された負荷側電圧８から、目標閉極時刻１７を出力する。
【００１８】
閉極時間計測手段１６は、遮断器２の閉極を行わせる制御信号２０と、遮断器２の可動接触子と連動した補助スイッチ６から、遮断器２の閉極時間を計測する。
【００１９】
閉極時間予測手段１１は、閉極時間計測手段１６により算出された前回閉極時の閉極時間と、環境温度計測手段１３により計測された環境温度と、制御電圧計測手段１４により計測された制御電圧と、操作圧力計測手段１５により計測された操作圧力から、次回閉極時における遮断器２の閉極時間の予測値である予測閉極時間１８を出力する。
【００２０】
閉極制御手段１２は、閉極指令１９が入力されると、遮断器２を目標閉極時刻１７において閉極させるように、目標閉極時刻１７から予測閉極時間１８だけ前の時点で制御信号２０を出力する。
【００２１】
つぎに、この実施の形態１に係る電力開閉制御装置の動作について図面を参照しながら説明する。
【００２２】
図２は、この発明の実施の形態１に係る電力開閉制御装置の目標点検出手段の動作を示すフローチャートである。
【００２３】
ステップ１０１において、電源側電圧７及び負荷側電圧８のアナログ信号は、Ａ／Ｄ変換器により所定のサンプリング間隔で離散化し、一定時間分の電圧信号を記憶する。
【００２４】
次に、ステップ１０２において、得られた電圧信号について符号が負から正、または正から負に変化した点である複数の零点時刻を検出し、記憶する。
【００２５】
次に、ステップ１０３において、電圧信号が正弦波信号であるか直流信号であるかを判別する。例えば、記憶された複数の零点時刻間の時間間隔をすべて算出する。全ての時間間隔が一定範囲内にあれば、ゼロを中心として一定周波数で振動しているとして正弦波信号であるとみなす。それ以外の場合は直流信号であるとみなす。電圧信号を高速フーリエ変換（ＦＦＴ）して、各周波数に対するパワー密度を算出し、ある周波数範囲内のパワーが一定値以上であれば正弦波信号、そうでなければ直流信号であるとみなしてもよい。
【００２６】
次に、ステップ１０４において、正弦波信号であった場合は、信号の周波数・位相・振幅をそれぞれ算出する。例えば、ステップ１０２で記憶した複数の零点時刻から零点時刻間隔の平均値を求める。正弦波信号では半周期毎に零点が得られるので、零点時刻間隔の平均値の逆数をとって２倍した値を周波数とすればよい。位相については、ステップ１０２で記憶した複数の零点時刻の中から、負から正に変化する零点で最も新しい時刻の値を位相０度の時刻として記憶しておく。振幅については、電圧信号を周期積分して実効値を求め、√２倍を振幅とすればよい。以上の算出値を用いると位相０度の時刻ｔ＝０として電圧信号は、電圧値＝振幅×ｓｉｎ（２π×周波数×ｔ）と近似できる。
【００２７】
一方、ステップ１０５において、直流信号であった場合は、例えば電圧信号の時間平均値を直流振幅として算出する。
【００２８】
次に、ステップ１０６において、現在時刻から一定時間後までの極間電圧信号を推定する。図３に時間波形グラフの一例を示している。図３では負荷側電圧が正弦波信号であるとした。図３において、２０６が現在時刻、計測した電源側電圧が２０１、計測した負荷側電圧が２０２である。ステップ１０４において２０１及び２０２の正弦波信号が関数近似されているので、近似関数を用いて現在時刻以降の電圧信号を外挿し、推定した電源側電圧２０３、推定した負荷側電圧２０４を得る。そして、電源側電圧信号２０３と負荷側電圧信号２０４の差の絶対値を取った信号である極間電圧の絶対値２０５を算出する。
【００２９】
次に、ステップ１０７において、現在時刻から一定時間後までの目標閉極時刻を推定する。図４にその一例を示している。図４において、信号３０４は各時間における極間電圧の絶対値を表しており、この値が小さくなる時刻が最適な閉極タイミングとなる。そこで、極間電圧の絶対値信号３０４に対して、あらかじめ設定しておいた閾値Ａ（３０１）以下となる時間領域を前から順に探していく。閾値Ａ以下となる時間領域は領域Ａ〜領域Ｇである。これらの中であらかじめ設定しておいた長さ以上の時間領域を選び出す。ここでは、領域Ｅのみが選ばれたとする。最後に、この領域Ｅの中間点である３０３を目標閉極時刻１７として選ぶ。閾値Ａであらかじめ設定しておいた長さ以上の時間領域が無かった場合は、閾値Ａよりも高い閾値Ｂ（３０２）に変更して同様の処理を行う。また、図４では、図示している時間範囲が短いため目標閉極時刻１７は３０３の１つしか選ばれていないが、実際においては現在時刻から一定時間内に複数の目標閉極時刻１７が選ばれる。そこで、これら全てを目標閉極時刻１７であるとして記憶しておく。
【００３０】
次に、ステップ１０８において、目標閉極時刻１７の更新を行う。目標点検出処理は一定時間毎に繰り返し行われるため、処理を行うたびに前回の目標点検出処理で算出された目標閉極時刻１７を更新する必要がある。最新の結果が正しいとみなし、前回の目標点検出処理で算出された目標閉極時刻を全て消去し、今回の処理で算出された目標閉極時刻１７で全て書きかえる処理を行う。
【００３１】
つづいて、図１に示す閉極時間計測手段１６の動作について説明する。
【００３２】
遮断器２の可動接触子と連動して動作する補助スイッチ６の動作時刻と制御信号２０が出力された時刻の差をとることにより閉極時間を算出する。なお、閉極時間計測手段１６として補助スイッチ６を用いるものとしたが、遮断器２の可動接触子駆動部回転軸にロータリーエンコーダ等による回転角計測手段を設け、これから得られる可動接触子の位置信号によって閉極時間を算出するようにしてもよい。回転角計測手段を設けることによって、遮断器機構部の動作が容易にモニターできるという効果が得られる。
【００３３】
次に、図１に示す閉極時間予測手段１１の動作について説明する。
【００３４】
遮断器２の閉極時間変動は、環境温度、制御電圧、及び操作圧力といった環境条件に依存し、同型遮断器に対して共通の変動時間補正が可能である部分と、接点摩耗、経時変化、及び微小な個体差等の遮断器個々の状態変化によって変動し、個別に補正を必要とする部分に分離することができる。そこで、次回閉極時における遮断器２の閉極時間の予測値である予測閉極時間について、環境温度、制御電圧、及び操作圧力の環境条件に基づいた補正時間ΔＴ１と、過去の動作履歴に基づいた補正時間ΔＴ２により補正を行う。
【００３５】
具体的には、あらかじめ一定の環境温度、制御電圧、及び操作圧力条件において閉極時間の平均値である基準閉極時間Ｔ０を計測しておく。また、あらかじめ環境温度、制御電圧、及び操作圧力条件を変化させて閉極させ、その時の閉極時間の平均値について、基準閉極時間Ｔ０に対する差分値としてテーブルに記憶させておく。
【００３６】
運用時には、環境温度計測手段１３により計測された環境温度と、制御電圧計測手段１４により計測された制御電圧と、操作圧力計測手段１５により計測された操作圧力に基づき、テーブルの最も近い値から内挿して、環境条件に基づいた補正時間ΔＴ１を算出する。
【００３７】
さらに、閉極時間計測手段１６によって得られた実際の閉極時間と、その動作時における予測閉極時間について、過去ｎ回（例えば、過去１０回）についての誤差を求め、誤差に重み付けをして過去の動作履歴に基づいた補正時間ΔＴ２を算出する。すなわち、過去ｉ回目の動作における誤差に重み係数ｗ（ｉ）を乗じて過去ｎ回分にわたり加算し、補正時間ΔＴ２を算出する。
ΔＴ２＝Σ｛ｗ（ｉ）×（実際の閉極時間（ｉ）−予測閉極時間（ｉ））｝
（ｉ＝１〜ｎ）
重み係数ｗ（ｉ）は総和が１となるようにする。重み係数については、閉極時間の変動に対する応答性をよくするために直近のデータに対する係数を大きくするのが望ましい。
【００３８】
以上の値を用いて予測閉極時間１８を算出する。
【００３９】
予測閉極時間＝Ｔ０＋ΔＴ１＋ΔＴ２
【００４０】
次に、図１に示す閉極制御手段１２の動作について説明する。
【００４１】
閉極指令１９が入力されると、遮断器２を目標点検出手段１０により得られた目標閉極時刻１７において閉極させるように制御信号２０を出力する。閉極時間予測手段１１により得られた予測閉極時間１８は、制御信号２０が出力されてから遮断器２が閉極するまでの時間の予測値であるので、目標閉極時刻１７において閉極させるには、目標閉極時刻１７から予測閉極時間１８だけ前の時点で制御信号２０を出力すればよい。
【００４２】
目標閉極時刻１７は複数点記憶されているので、それぞれの値を読み出して予測閉極時間１８との差を取り、制御信号出力時刻の候補を算出する。制御信号出力時刻の候補の中で、現在時刻よりも後にあり、かつ最も現在時刻に近い時刻を一つえらびだし、制御信号出力時刻とする。そして、制御信号出力時刻において制御信号２０を出力する。
【００４３】
なお、この動作においては閉極指令１９が入力されてから、制御信号２０が出力されるまでの制御遅れ時間についての制限がない。例えば、高速再閉路のような責務においては、制御遅れ時間の最大値を規定することがある。負荷側電圧８が正弦波信号であり、その周波数が電源側電圧７の周波数に近い場合は目標閉極時刻１７の出現時間間隔が大きくなるので、場合によっては制御遅れ時間の最大値以内に制御信号出力時刻の候補が存在しないことも想定される。
【００４４】
よって、制御遅れ時間について最大値をあらかじめ設定しておき、この最大値以内に制御信号出力時刻の候補が存在しない場合は、強制的に制御信号２０を出力するように動作してもよい。あるいは、現在時刻から予測閉極時間１８以降に存在し、かつ最も直近の電源側電圧７の零点を目標閉極時刻１７として制御信号２０を出力するように動作してもよい。この場合は最適目標とはならないが、投入電圧は最悪でも負荷側電圧８のピーク値となるので、想定される過電圧の最悪条件を回避することが可能となる。
【００４５】
すなわち、この実施の形態１に係る電力開閉制御装置は、遮断器２の電源側電圧と負荷側電圧の測定波形を関数近似し、この近似関数を用いて現在時刻以降の極間電圧を合成した波形から目標閉極時刻１７を決定する目標点検出手段１０と、前記遮断器２の閉極を行わせる制御信号２０の出力時刻と、前記遮断器２と連動した補助スイッチ６の動作時刻の差に基づいて、前記遮断器２の閉極時間を計測する閉極時間計測手段１６と、前記閉極時間計測手段１６により計測された前回の閉極時間と、現在の環境温度、制御電圧、及び操作圧力に基づいて、次回の閉極時間の予測値である予測閉極時間１８を予測する閉極時間予測手段１１と、閉極指令１９が入力されると、前記遮断器２を前記目標閉極時刻１７において閉極させるように、前記目標閉極時刻１７から前記予測閉極時間１８だけ前の時点で前記制御信号２０を前記遮断器２へ出力する閉極制御手段１２等で構成したものである。
【００４６】
この構成によれば、正確に極間電圧を予測した上で目標閉極時刻１７が決定できるので、最適タイミングで遮断器投入を行えるという効果がある。よって、送電線投入時に発生する過電圧を抑制することができ、系統や機器にとって有害な現象の発生を防止する装置が提供できる。
【００４７】
なお、上記の実施の形態１は遮断器２が単相であることを前提としたが、三相個別動作の遮断器についても、上記構成を各相毎に備えることで適用可能であることは言うまでもない。
【００４８】
実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係る電力開閉制御装置について図面を参照しながら説明する。図５は、この発明の実施の形態２に係る電力開閉制御装置の目標点検出手段の動作を示すフローチャートである。なお、構成は、上記実施の形態１と同様である。
【００４９】
図５に示すように、図２と比較して、プレアーク補正（ステップ４０１）と、動作バラツキ補正（ステップ４０２）を新たに追加し、ステップ１０７の目標閉極時刻推定を一部改変して目標閉極時刻推定（ステップ４０３）としたものである。
【００５０】
目標点検出手段１０の動作を説明する。ステップ１０１〜１０６、及び１０８の処理は、前記実施の形態１と同様である。
【００５１】
図６を用いて、遮断器２の特性について説明する。遮断器２を投入する際には、接触子の機械的な接触（閉極）前に先行放電によって主回路電流が流れ始めることが知られている。この先行放電を『プレアーク』と呼び、主回路電流が流れ始める瞬間を投入と読んでいる。投入時刻は遮断器２の接触子間に印加される電圧である極間電圧の絶対値に依存しており、同型遮断器についてはその特性は同一である。
【００５２】
図６に示した耐電圧直線５０１は、目標閉極時刻Ａ（５０２）に閉極させた遮断器における、ある時刻での接触子間の耐電圧値を示している。ある時刻において耐電圧値よりも極間電圧の絶対値が低い場合は、接触子間の耐電圧が上回っているため投入されないが、耐電圧直線と極間電圧の交点である図中の５０３では、接触子間の耐電圧が極間電圧に等しくなるのでプレアークが発生して、投入が行われる。最適投入タイミングは、投入電圧が最も低くなる瞬間であるため、このようなプレアーク特性を考慮した上で目標閉極時刻１７を決定する必要がある。
【００５３】
また、遮断器２には機械的な動作バラツキがあることが知られており、環境温度、制御電圧、操作圧力が一定条件においても、閉極時間は一定の広がりを持った正規分布状となる。例えば、目標閉極時刻Ｂ（５０４）に閉極させると、実際の閉極時刻が５０５に示した最小値から５０６に示した最大値となる可能性がある。例えば、５０５に示した閉極時刻であった場合は、投入時刻Ｂは５０７となり、高い投入電圧となってしまう。最適投入タイミングは、投入電圧が最も低くなる瞬間であるため、このような動作バラツキ特性を考慮した上で目標閉極時刻１７を決定する必要がある。
【００５４】
以上のような特性を考慮し、ステップ４０１のプレアーク補正の処理では、遮断器２のプレアーク特性を考慮して極間電圧の絶対値信号を補正した信号を求める。具体的な補正方法としては、耐電圧直線の方向に射影した信号への変換を行う。
【００５５】
図７を用いて変換の一例を説明する。図７において、耐電圧直線６０６の傾きをｋとする。電圧値ゼロの点６０１から開始して、耐電圧直線６０６上で１サンプリングずつ前の位置に移動していき、極間電圧の絶対値信号の値を超えた点６０２と、１点後ろの６０３との値を内挿することで交点６０４の値が得られる。この交点６０４の電圧値は、時刻６０１におけるプレアーク補正の結果であるので、交点６０４の電圧値と等しく、時刻６０１にあたる点６０５がプレアーク補正信号となる。これを全てのサンプリング点で繰り返し、図８中の極間電圧の絶対値７０１に対するプレアーク補正信号７０２を得る。
【００５６】
次に、ステップ４０２の動作バラツキ補正の処理では、プレアーク補正処理で得られたプレアーク補正信号７０２に対して、さらに遮断器２の動作バラツキによる補正を行った信号を求める。予め適用する遮断器機種毎に最大動作バラツキ時間±Ｅｍｓｅｃを計測しておくものとする。
【００５７】
図８に一例を示している。最大動作バラツキ時間が±Ｅｍｓｅｃである場合、プレアーク補正信号７０２に対して幅２Ｅｍｓｅｃの最大値フィルタを適用すればよい。最大値フィルタとは、フィルタ幅内の信号の最大値を出力するフィルタのことである。本処理を行った動作バラツキ補正信号を７０３に示す。この信号７０３は、Ｅ＝１ｍｓｅｃとした時の結果である。動作バラツキ補正信号７０３は、ある目標閉極時刻を狙って閉極させたときに、遮断器２の動作バラツキによって発生する可能性のある最大電圧値を示している。
【００５８】
次に、ステップ４０３の目標閉極時刻推定の処理について説明する。図８に一例を示している。動作バラツキ補正信号７０３は、極間電圧の絶対値にプレアーク特性及び動作バラツキ特性を考慮した信号であり、この値が小さくなる時刻が最適な閉極タイミングとなる。そこで、動作バラツキ補正信号７０３に対して、あらかじめ設定しておいた閾値７０５以下となる時間領域を前から順に探していく。この閾値７０５以下となる時間領域は、図８中では領域Ａ〜領域Ｃとなる。それぞれの領域において中間点を目標閉極時刻として選ぶ。例えば、領域Ｂにおける目標閉極時刻は７０６である。
【００５９】
また、図８では、図示している時間範囲が短いため目標閉極時刻は７０６の１つしか選ばれていないが、実際においては現在時刻から一定時間内に複数の目標閉極時刻が選ばれる。そこで、これら全てを目標閉極時刻であるとして記憶しておく。
【００６０】
このような構成によれば、遮断器特性を考慮して目標閉極時刻１７を決定するようにしたので、最適タイミングで遮断器投入を行えるという効果がある。よって、送電線投入時に発生する過電圧を抑制することができ、系統や機器にとって有害な現象の発生を防止する装置が提供できる。
【００６１】
実施の形態３．
この発明の実施の形態３に係る電力開閉制御装置について図面を参照しながら説明する。図９は、この発明の実施の形態３に係る電力開閉制御装置の構成を示す図である。
【００６２】
上記実施の形態１に係る電力開閉制御装置においては、負荷側ＰＴ５として直流成分が直接測定可能なものを使用していたが、この実施の形態３では、例えばコンデンサ分圧型計器用変圧器のような電荷放電がなく、かつ直流成分が測定できない負荷側電圧計測手段８０１を使用しても、上記実施の形態１と同様の効果が得られるように構成したものである。
【００６３】
図９において、図１の実施の形態１と比較して、電荷放電がなく、かつ直流成分が測定できない負荷側電圧計測手段８０１と、変流器８０２により測定される主回路電流８０３を用いて、直流電圧を推定する直流電圧推定手段８０５を追加したものである。
【００６４】
図１０に動作の一例を示す。負荷側電圧計測手段８０１により測定された信号が負荷側電圧９０１、変流器８０２により測定された信号８０３が主回路電流９０２である。送電線３は分路リアクトル補償されておらず、遮断後の負荷側に電荷が残留し、負荷側電圧の真値が直流電圧となる例を示している。負荷側電圧計測手段８０１は直流電圧が測定できないので、負荷側電圧９０１は遮断直後に一定の時定数をもった減衰信号として観測されることになる。
【００６５】
負荷側電圧９０１および主回路電流９０２については、常に現在時刻から一定時間前までのデータを記憶しておく。そして、補助スイッチ６が閉から開へ変化するのを検知すると、一定時間経過した時点でデータの記憶を停止する。これにより、図１０に示したような遮断時刻９０３前後の信号を記憶することができる。以下の処理ではこの記憶データを使用する。
【００６６】
まず、主回路電流９０２において電流ゼロとなる点である遮断時刻９０３を見つける。次に、負荷側電圧９０１について、遮断時刻９０３から一定時間の電圧値の複数サンプリング点を用いて関数近似する。直流成分があった場合は、遮断直後に一定の時定数で電圧値が減衰する様子が観測されるので、例えば、電圧値＝Ｋ×ｅｘｐ（−α×時間）について前記複数サンプリング点を最小自乗近似してＫ、αを求め、近似関数９０５を作成する。得られた近似関数９０５より、遮断時刻９０３における電圧値を求め、直流電圧推定値９０４とする。
【００６７】
そして、目標点検出手段１０は、図２中の負荷側電圧側のステップ１０５において直流振幅を算出していた処理に代わり、この直流電圧推定値９０４を用いるようにすればよい。
【００６８】
いままでの説明では、送電線３が分路リアクトル非補償であり、負荷側電圧が直流電圧となる例を示したが、送電線３が分路リアクトル補償されている場合においては、負荷側電圧は直流電圧ゼロであり正弦波信号となる。この場合、近似関数９０５は、Ｋ＝０、すなわち電圧値＝０と推定されるので、同様の処理で扱うことができる。
【００６９】
なお、電源側電圧計測手段４については、遮断器２を開閉する状況下において直流成分は通常ゼロ値であるので、電圧計測手段の種類に関らず、上記処理を行う必要はない。
【００７０】
このような構成によれば、電荷放電がなく、かつ直流成分が測定できない電圧計測手段を使用しても、遮断後に残留している負荷側電圧の直流成分値がわかるようになるので、最適タイミングで遮断器投入を行う装置を容易に構成できるという効果がある。
【００７１】
【発明の効果】
この発明に係る電力開閉制御装置は、以上説明したとおり、計測した遮断器の電源側電圧信号及び負荷側電圧信号が正弦波信号の場合には前記電圧信号の零点時刻間隔の平均値の逆数をとって２倍した値を周波数として算出し、前記電圧信号の複数の零点時刻の中から、負から正に変化する零点で最も新しい時刻の値を位相０度の時刻として算出し、かつ、前記電圧信号を周期積分して求めた実効値の√２倍を振幅として算出し、以上の算出値を用いて、位相０度の時刻ｔ＝０として電圧値＝振幅×ｓｉｎ（２π×周波数×ｔ）と前記電圧信号を関数近似し、この近似関数に基づいて現在時刻以降の電圧信号を外挿して現在時刻から一定時間後までの推定した電源側電圧信号及び負荷側電圧信号を得て、前記推定した電源側電圧信号及び負荷側電圧信号の差の絶対値を取った信号である極間電圧の絶対値を推定し、この推定した現在時刻から一定時間後までの極間電圧の絶対値について、あらかじめ設定しておいた閾値以下となる時間領域を現在時刻から一定時間後まで順に探し出し、探し出した時間領域の中であらかじめ設定しておいた長さ以上の時間領域を選び出し、前記長さ以上の時間領域の中間点を目標閉極時刻として決定する目標点検出手段と、前記遮断器の閉極を行わせる制御信号の出力時刻と、前記遮断器と連動した補助スイッチの動作時刻の差に基づいて、前記遮断器の閉極時間を計測する閉極時間計測手段と、前記閉極時間計測手段により計測された前回の閉極時間と、現在の環境温度、制御電圧、及び操作圧力に基づいて、次回の閉極時間の予測値である予測閉極時間を予測する閉極時間予測手段と、閉極指令が入力されると、前記遮断器を前記目標閉極時刻において閉極させるように、前記目標閉極時刻から前記予測閉極時間だけ前の時点で前記制御信号を前記遮断器へ出力する閉極制御手段とを備えたので、最適タイミングで遮断器投入を行うことができ、送電線投入時に発生する過電圧を抑制することができ、系統や機器にとって有害な現象の発生を防止することができるという効果を奏する。
【００７２】
また、この発明に係る電力開閉制御装置は、以上説明したとおり、前記目標点検出手段が、前記極間電圧を合成した波形に対して、前記遮断器のプレアーク特性に基づいた信号変換、及び前記遮断器の機械的動作バラツキに基づいた信号変換を行った上で前記目標閉極時刻を決定するので、最適タイミングで遮断器投入を行うことができ、送電線投入時に発生する過電圧を抑制することができ、系統や機器にとって有害な現象の発生を防止することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１に係る電力開閉制御装置の構成を示す図である。
【図２】  この発明の実施の形態１に係る電力開閉制御装置の目標点検出手段の動作を示すフローチャートである。
【図３】  この発明の実施の形態１に係る電力開閉制御装置の動作を示すタイミングチャートである。
【図４】  この発明の実施の形態１に係る電力開閉制御装置の動作を示すタイミングチャートである。
【図５】  この発明の実施の形態２に係る電力開閉制御装置の目標点検出手段の動作を示すフローチャートである。
【図６】  この発明の実施の形態２に係る電力開閉制御装置の動作を示すタイミングチャートである。
【図７】  この発明の実施の形態２に係る電力開閉制御装置の動作を示すタイミングチャートである。
【図８】  この発明の実施の形態２に係る電力開閉制御装置の動作を示すタイミングチャートである。
【図９】  この発明の実施の形態３に係る電力開閉制御装置の構成を示す図である。
【図１０】  この発明の実施の形態３に係る電力開閉制御装置の動作を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
１  主回路、２  遮断器、３  送電線、４  電源側電圧計測手段、５  負荷側電圧計測手段、６  補助スイッチ、１０  目標点検出手段、１１  閉極時間予測手段、１２  閉極、１３  環境温度計測手段、１４  制御電圧計測手段、１５  操作圧力計測手段、１６  閉極時間計測手段、８０５  直流電圧推定手段。
【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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【図９】
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【図１０】
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