(57)【要約】【課題】事故のほとんどが地絡事故である非接地系の絶縁化されている配電線における配電線用の遮断器を少なくできる配電線１遮断器方式の配電方式を提供すること。【解決手段】変圧器の配電線用の母線と複数の配電線を持つ変電所と各配電線に配電自動化用の開閉器を備えた配電システムに対して、変圧器と母線間に母線への電源の供給を活殺する１式の遮断器と、配電線毎に、配電線の至近端での短絡事故時のある電流以上流れた場合、自動開放されるヒューズ式負荷開閉器とを変電所に設け、さらに配電線の引き出し口の直後に、配電線お地絡事故や遠端での短絡時の小電流を遮断できる第１の配電線開閉器を設ける。【選択図】図１
2009189084.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非接地の変圧器と、該変圧器を通して供される電力を受電する母線と、該母線に繋がる複数の配電線と、を有する配電システムであって、
前記変圧器と前記母線との間に設けられた遮断器と、
各配電線の引き出し口近傍に設けられ配電線の地絡事故や遠端での短絡時の電流を遮断可能な配電線開閉器と、
配電線ごとに設けられ電流が所定値以上流れたときに自動開放されるヒューズ式負荷開閉器であって前記配電線開閉器の遮断容量範囲以上の電流を遮断可能なヒューズ式負荷開閉器と、
各配電線の電気データを測定するための配電線用変成器と、
前記配電線用変成器を介して収集した電気データをもとに保護動作を実行する地絡方向保護継電装置および配電線用過電流保護継電装置と、
母線の電気データを測定するための母線用変成器と、
前記母線用変成器を介して収集した電気データをもとに保護動作を実行する母線用過電流保護継電装置と、を備え、
前記配電線用過電流保護継電装置は、前記配電線開閉器が遮断できる容量範囲で動作するように設定されていることを特徴とする配電システム。
【請求項２】
前記母線用過電流保護継電装置は、前記配電線用過電流保護継電装置の動作領域も含む領域で動作し、当該動作領域で動作する場合は、該配電線用過電流保護継電装置よりも遅く動作するように設定されていることを特徴とする請求項１記載の配電システム。
【請求項３】
各配電線の前記配電線開閉器を再閉路する配電線用再閉路装置と、前記母線の遮断器を再閉路する母線用再閉路装置と、を備え、
前記母線用再閉路装置は前記配電線用再閉路装置よりも早く再閉路動作することを特徴とする請求項１または２記載の配電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、非接地系の変電所変圧器に対して適用可能な配電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の配電システムの構成例を図４に示す。変電所１において、上位系から供給される電力を変圧する変圧器３は配電用母線２に繋がり、母線２は、それぞれ断路器（図示せず）と遮断器１０ａ，１０ｂ，１０ｃを介して配電線１Ｆ，２Ｆ，３Ｆと接続している。
【０００３】
また、配電線１Ｆには、配電用開閉器７ａ，７ａ１，７ａ２が間隔を取って設置されている。同様に、配電線２Ｆには、７ｂ，７ｂ１が設置され、配電線３Ｆには、７ｃ，７ｃ１が設置されている。また、配電線１Ｆと配電線２Ｆ間には連系開閉器７ａｂが設けられている。
【０００４】
この配電システムの保護方法としては、一般に各配電線に挿入された計器用変成器２０ａ，２０ｂ，２０ｃを介して入力される電気信号に基づいて動作する過電流保護継電装置１１ａ，１１ｂ，１１ｃと地絡方向保護継電装置１２ａ，１２ｂ，１２ｃによりそれぞれ遮断器１０ａ，１０ｂ，１０ｃをトリップすることによって事故箇所を分離し、その後、再閉路装置１４ａ，１４ｂ，１４ｃによって自動的に遮断器１０ａ，１０ｂ，１０ｃを入り制御して、復電している。
【０００５】
具体的には、たとえば配電線１Ｆの開閉器７ａ１と７ａ２間に事故が発生した場合、短絡時には過電流保護継電装置１１ａにより、地絡時には地絡方向保護継電装置１２ｂにより事故を検出し、該当の遮断器１０ａを開放制御する。そして、予め設定された時間が経つと、前記再閉路装置１４ａにより、前記開放された遮断器１０ａを投入して事故を発生した配電線１Ｆに電源を供給する。
【０００６】
このように従来は、配電線における事故点や変電所の変圧器の設置方式を区別せずに配電システムが構築されていたので、配電線の遠端での短絡事故時や非接地系での配電線の地絡事故では、事故電流が小さいにもかかわらず、至近端の配電線の事故や母線の事故時を想定して大電流用の遮断器が用いられていた。
【０００７】
しかしながら、近年  配電線網および配電自動化システムが充実してきており，上位系からの復旧より配電自動化システムを使った復旧の方が早い場合がある。また配電線は、絶縁化されており、地絡事故と短絡事故の比率は、だいたい６：１程度である。さらに、至近端短絡事故となると稀頻度なケースとなり、併せて試充電を行っても短絡の場合不成功の確立が高い。このため、すべての配電線に高価な遮断器を装備するのは、過剰設備に近く、経済的でなく、保守にも費用が掛かる。一方、万一に備えてクリティカルな条件での保護の信頼性が要求される。
【特許文献１】特開平６−８６４５１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上述のかかる事情に鑑みてなされたものであり、非接地系の絶縁化されている配電系統において、配電線用の遮断器を削減して経済的かつ信頼性のある配電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】
上記目的を達成するため、本発明に係わる配電システムは、変圧器の配電線用の母線と複数の配電線を持つ変電所と各配電線に配電自動化用の開閉器を備えた配電システムであって、前記変圧器と前記母線間に１式の遮断器と、前記配電線毎に、ある電流以上流れると自動開放されるヒューズ式負荷開閉器とを変電所に備え、前記配電線の引き出し口の近傍に、小電流を遮断できる配電線開閉器（実施の形態の第１の開閉器に対応）を備える。
【００１０】
すなわち、非接地系で、しかも絶縁化された配電線では、事故のほとんどが地絡事故であり、その地絡事故時の地絡電流は小さく、まれに発生する短絡事故での遠端事故においては、短絡電流が小さいため、これらの事故時は、この小電流を遮断できるだけの遮断容量を有する配電線開閉器によって遮断し、配電線の至近端での短絡事故時は、ヒューズ式負荷開閉器により遮断し、母線の事故時や前記事故時の後備保護としては、母線に装備した遮断器で行う。
【００１１】
また、本発明に配電システムは、さらに、母線を保護するために母線に挿入される計器用変成器（母線用変成器）とこれを介した母線用過電流保護継電装置と、各配電線の地絡事故および短絡事故時の保護のために計器用変成器（配電線用変成器）とこれを介した地絡方向保護継電装置と配電線用過電流保護継電装置とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
本発明では、前記配電線の地絡事故時と遠端の短絡事故時の電流が小さい場合、配電線開閉器の開放制御を地絡方向保護継電装置と配電線用過電流保護継電装置により行い、配電線の至近端での短絡事故の電流が大きい場合、前記ヒューズ式負荷開閉器で自律的に遮断し、母線の事故時は、前記母線用過電流保護継電装置で前記遮断器を開放制御することにより、配電システムのあらゆる事故に対して最適な位置の開閉器を開放制御することができる。
【００１３】
この保護方式について、さらに具体的な特徴を述べると、配電線用過電流保護継電装置の動作時間特性を配電線開閉器が遮断できる範囲の特性にし、ヒューズ式負荷開閉器の動作時間特性をこの配電線開閉器が遮断できない電流以上を遮断する特性とし、さらに、母線用過電流保護継電装置の時限特性をヒューズ式負荷開閉器の動作時間特性より遅くした特性とする。
【００１４】
すなわち、絶縁化された配電線での稀に発生する短絡事故時の最適な開閉器を遮断するために、配電線の遠端での短絡事故での電流が小さい場合は、各配電線の装備された前記配電線用過電流保護継電装置により前記配電線開閉器を遮断制御し、配電線のこれ以上の電流の短絡事故時には、前記ヒューズ式負荷開閉器により遮断し、配電線の短絡事故でない場合は、母線の事故として前記母線の過電流保護継電装置により前記母線の遮断器を開放制御する。
【００１５】
このとき、母線用過電流保護継電装置は、前記配電線用過電流保護継電装置の動作領域も含む領域で動作し、当該動作領域で動作する場合は、該配電線用過電流保護継電装置よりも遅く動作するように動作特性を整定するのが好ましい。これにより、母線用過電流保護継電装置を配電線用過電流保護継電装置のバックアップとして機能させることができる。
【００１６】
また、本発明に係わる配電システムは、さらに停電回復用に各配電線の前記配電線開閉器を再閉路する再閉路装置と前記母線の遮断器を再閉路する再閉路装置とを備えたことを特徴とする。
【００１７】
本発明では、配電線での地絡事故および遠端の短絡事故による配電線開閉器を該当する配電線用保護継電装置で開放制御されたものを所定時間後（たとえば３０秒後）に配電線の再閉路装置により自動投入し、配電自動化設備の順次投入装置により順次配電線の開閉器を自動投入して回復させる動作を行わせることができる。また、前記遮断器の事故開放時は、母線用再閉路装置により配電線用再閉路装置よりも早い所定時間後（たとえば３秒後）に開放された遮断器を自動投入する。これにより母線用過電流保護継電装置が配電線用過電流保護継電装置のバックアップとして動作したときでも、円滑に停電復旧を行うことができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、非接地系の絶縁化された複数の配電線に対して共通の遮断器と、配電線引き出し口直後の第１番目の配電線開閉器を比較的開閉容量のあるもので構成することができるので、経済性、保守性の良い配電システムが構築できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態による多配電線１遮断器方式の配電システムの回線構成図である。
【００２０】
この図において、変電所１の構成として、変圧器３と配電線用の母線２との間に遮断器４が設けられ、母線２に接続される各配電線への引き出し口には、配電線の事故電流に基づいて予め計算された所定値以上の電流が流れると開放するヒューズ式負荷開閉器（以下ＦＤＣと略す）５ａ，５ｂ，５ｃが設けられている。配電線側の開閉器は、すべて配電線より電源が供給されると所定の時限をもって投入され、電源の供給が無くなれば開放されるものである。また、開閉器には、配電自動化設備として、電源が供給されると所定の時限をもって投入される機能と、その投入直後に再停電したときは、その投入した区間に事故が継続していると判定して、次の電源供給を受けても開閉器を投入しない事故区間検出ロック機能を持っている。また、一部の開閉器には、同じく配電自動化システムより遠方から開閉制御できる機能も有している。これらの機能を持つ開閉器の中で、配電線引き出し口から最初の開閉器すなわち第１の開閉器６ａ，６ｂ，６ｃとしては、遠端の事故電流を遮断できる遮断容量を有する開閉器（以下ＡＳと呼ぶ）を用い、それ以降の開閉器７ａ１，７ａ２，７ｂ１，７ｃ１などは、電流遮断容量を考慮しない従来の開閉器（以降ＤＭと呼ぶ）を用いる。
【００２１】
変電所１側の保護システムの構成としては、前記遮断器４と変圧器３間に挿入した計器用変成器２０を介して過電流保護継電装置（以下ＯＣｍと略す）１０と、事故復旧用の再閉路装置（以下ＲＥＣｍと略す）１２が装備されている。各配電線には、母線２と前記ＦＤＳ５ａ，５ｂ，５ｃの間の計器用変成器２０ａ，２０ｂ，２０ｃを介して過電流保護継電装置（以下ＯＣｆと略す）１０ａ，１０ｂ，１０ｃと地絡方向保護継電装置（以下ＤＧと略す）１１ａ，１１ｂ，１１ｃと再閉路装置（以下ＲＥＣｆと略す）１２ａ，１２ｂ，１２ｃがそれぞれ装備されている。
【００２２】
次に、図１と図２の遮断順序表を用いて事故ケース別に上記の配電システムの動作を説明する。
【００２３】
ケース１として、配電線１Ｆに地絡事故が発生した場合、該当配電線のＤＧ１１ａにより地絡事故を検出し、前記ＡＳ６ａを開放制御する。この開放により該当配電線１Ｆで電源を供給されている全ＤＭ７ａ１，７ａ２，・・が励磁する電源がないため開放される。この自動復旧は、該当のＲＥＣｆ１２ａにより、たとえば３０秒後に、開放されたＡＳ６ａを投入し、再閉路動作を実行する。すなわち、すべての配電線の地絡事故発生時は、変電所１の引き出し口の最初のＡＳ６ａ，または６ｂ，または６ｃがＤＧ１１ａ，１１ｂ，１１ｃにより開放され事故箇所を分離させる。
【００２４】
次のケース２として、配電線の遠端Ｂでの短絡事故発生時は、短絡電流がＡＳで開放できる電流の場合、つまり、図３ａのインピーダンス・時間特性グラフに示す事故点までの距離が長く、そこまでのインピーダンスが大きい場合、すなわち、図３ｂの電流・時間特性グラフに示す短絡電流がＡＳの最大遮断電流Ｌより小さい場合、ＯＣｆ１０ａの時限特性Ｃ３によりこのＡＳが最初に開放制御される。一方、復旧動作は、ケース１と同様にＲＥＣｆ１２ａで実行する。このように、図３ａで示す配電線のインピーダンスが大きくなる遠端での短絡事故時は、事故の配電線のＡＳを開放することで事故を回避する。
【００２５】
ケース３として配電線の至近端Ａでの短絡事故発生時は、配電線のインピーダンスが小さく、すなわち、前記ＡＳの最大遮断電流Ｌより短絡電流が大きいため、このＡＳでは遮断せず、ＦＤＣ５ａが図３ａ，３ｂに示す時限特性Ｃ２により自律的に開放する。この開放により、該当する配電線１Ｆの電源供給が停止するため全開閉器が開放される。この復旧動作は、ヒューズ式なので自動復旧はできない。このため配電自動化システムからの復旧動作の一つを図１で説明する。至近端Ａでの事故が継続した場合、配電線１Ｆの事故区間以降の電源を復旧させるため、電源が供給されている健全な配電線２Ｆと事故中の配電線１Ｆの渡りのＤＭ７ａｂを投入して１Ｆの健全区間の電源を供給する。このとき、事故区間Ａに装備されたＤＭ７ａ１は、逆の向きから供給される電源では、開放状態を維持するため事故点Ａの区間には、電源が供給されず、平常時と同じ電源の向きで供給される。それ以降のＤＭ７ａ２等は、電源が供給されることにより自動投入されて、次々と復旧していく。
【００２６】
ケース４として変電所１の母線２の短絡事故や、ケース２および３が不動作で事故を回避できなかった場合、ＯＣｍ１０が図３ａ，図３ｂに示す時限特性Ｃ１により事故を検出し、遮断器４を開放する。復旧は、ＲＥＣｍ１２によりたとえば３秒後、前記遮断器４を投入し、配電線側の復電は、前記配電自動化の動作で復旧する。
【００２７】
以上、本実施の形態によれば、非接地系の絶縁化された配電線に従来装備される高価な遮断器を安価なヒューズ式負荷開閉器と小容量の電流を遮断できる開閉器に代え、母線に１式の遮断器を装備することにより低コストな設備形態となり、保護および監視制御する保護継電装置や遠方監視制御装置の容量なども少なくなり、その保守点検などもコストも軽減できる。またケース７としてヒューズ式負荷開閉器を省略し、至近端事故時は、母線の遮断器を開放させ、全ＡＳと全ＤＭを切らずに３秒後に送電する方式でさらに低コストの設備形成が可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明は、電力系統における配電変電所設備に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第１の実施の形態による送電線システムの回線構成図である。
【図２】図１の回線構成図の動作順序表である。
【図３】図１の各保護継電装置の動作時限特性図であり、図３ａは、インピーダンスと動作時間との関係、図３ｂは、電流と動作時間との関係を表す。
【図４】従来の回線構成図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  変電所
２  母線
３  変圧器
４  遮断器
５ａ，５ｂ，５ｃ  ヒューズ負荷開閉器
６ａ，６ｂ，６ｃ  小容量電流開放型開閉器
７ａ１，７ａ２，７ｂ１，７ｃ１  一般開閉器
１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ  過電流保護継電装置
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ  地絡方向継電装置
１２，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ  再閉路装置
２０，２０ａ，２０ｂ，２０ｃ  計器用変成器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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