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技術 無停電切替移動電源装置

出願人 株式会社明電舎
発明者 田中敬一江南光渋谷忠士
出願日 1993年7月19日 (26年8ヶ月経過) 出願番号 1993-177144
公開日 1995年2月7日 (25年1ヶ月経過) 公開番号 1995-039085
状態 未査定
技術分野 予備電源装置 交流の給配電
主要キーワード 出力増強 移動設備 常用側 原動機駆動 昇圧用変圧器 切替移動 自動電圧制御 配電柱
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1995年2月7日)のものです。
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図面 (5)

目的

停電救済負荷に円滑、確実に無停電切替給電ができるようにした。

構成

区分開閉器PAS−2の電源側にクランプ式電圧電流検出SSを設ける。この検出体SSの検出信号電圧電流信号伝送体32を介して移動電源設備12の信号受信部33に供給される。信号受信部33の出力は電圧電流信号に分けられた後、有効無効電力を得て自動電圧および周波数制御部AVRおよびAFRに供給される。AVRおよびAFRはゲ−ト制御回路45を介して逆変換装置INVに与えられる。INVには直流電源装置46が接続される。INVの出力側昇圧変圧器TF、遮断器CBを経て主回路接続ケ−ブル11にて区分開閉器の活線接続部に接続される。

概要

背景

電気事業者所有する高圧配電線路において、その一部区間改修工事に際し、それより下流側の電源を確保する手段として、一時的に原動機駆動交流発電回路からなる移動電源設備が用いられてきた。この場合、配電線路改修区間より下流側の需要家を無停電救済するためには、配電線と移動電源設備に搭載の交流発電回路間で、一時的に並列運転を行い切替え、切戻しをしている。

上記技術は実開昭63−131551号に基ずく方法が最も普及しており、図4にその構成図を示す。図4に示す高圧配電線路において、区分開閉器PAS−1からPAS−2間が停電工事を必要とするため、PAS−2の負荷側以降を移動電源設備を用いて無停電切替送電復電により一時的に無停電救済負荷に給電する場合を示す。

次に図4の従来例を説明する。配電線上のPAS−2を挟んで電源側および負荷側に電源設備より主回路接続ケ−ブル11をそれぞれ立ち上げ活線接続を行う。移動電源設備12は原動機PM駆動の交流発電機AGを電源とし、その主回路は発電側遮断器52Gとバイパス側遮断器52B、電源側および負荷側断路器DS−S,DS−L、電源側および負荷側コネクタ13、14等から構成されている。なお、AVR自動電圧制御部、AFRは自動周波数制御部、15は発電運転制御切替え部、16は有効電力移行指令部、17は有効電力垂下指令部、18は無効電力移行指令部、19は無効電力垂下指令部、20は自動同期指令部、21は周波数設定器、22は電圧設定器、23a、23b、23cは電圧検出器、24a、24bは電流検出器、25a、25bは有効電力検出器、26a、26bは無効電力検出器、CT1,CT2は計器用変流器、PT1,PT2,PT3は計器用変圧器、27、28は活線接続部である。

次に、無停電源切替操作手順の概要について述べる。

(a)前記主回路接続ケ−ブル11の活線接続確認後、DS−L,DS−Sを閉じて、52Bを手動投入して後、配電線側のPAS−2を開放すれば、電源設備内に常用バイパス回路が形成され、この時点でバイパス回路の電気量が電源設備側で計測されるので、前記電源設備により送電可能範囲内であることが事前確認できる。

(b)次に電源設備の発電回路を始動後、同期投入装置に発電側並列の信号を与えると、前記常用バイパス回路に対して発電回路を同期化制御し、52Gにより両電源は並列投入される。さらに、発電回路のガバナ設定を変更することにより、常用バイパス回路から発電回路に円滑に負荷移行が行え、52Bを遮断すれば、無停電救済負荷は発電回路から給電されたことになる。

(c)この時点でDS−Sを開放し、配電線上のPAS−1を開放すれば、PAS−1とPAS−2間の配電線路は区間停電による改修工事を行うことができる。

(d)工事終了後、PAS−1を投入すれば常用電源はPAS−2の電源側まで復電する。この状態で主回路接続ケ−ブル11の接続状況を確認後、DS−Sを投入し、電源設備の同期投入装置に常用側並列の信号を与えると、単独送電中の交流発電回路を同期化制御し、52Bにより両電源は並列投入される、さらに、発電回路のガバナ設定を変更することにより、発電回路から、常用バイパス回路に円滑に負荷移行が行え、52Gを遮断すれば無停電救済負荷は配電線側常用電源に無停電で復電できる。

上述のように従来例は配電線側常用電源に対し、一時的に移動電源設備の発電回路を円滑に無停電切替え、切戻しができたが、次に述べるような問題点があった。

概要

無停電救済負荷に円滑、確実に無停電切替給電ができるようにした。

区分開閉器PAS−2の電源側にクランプ式電圧電流検出SSを設ける。この検出体SSの検出信号電圧電流信号伝送体32を介して移動電源設備12の信号受信部33に供給される。信号受信部33の出力は電圧電流信号に分けられた後、有効無効電力を得て自動電圧および周波数制御部AVRおよびAFRに供給される。AVRおよびAFRはゲ−ト制御回路45を介して逆変換装置INVに与えられる。INVには直流電源装置46が接続される。INVの出力側昇圧変圧器TF、遮断器CBを経て主回路接続ケ−ブル11にて区分開閉器の活線接続部に接続される。

目的

この発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、移動電源設備側から配電線側に活線接続する主回路接続ケ−ブルは区分開閉器の負荷側のみとし、移動電源設備から配電線側への無停電切戻しにあたっては配電線路の区分開閉器を用いることにより、無停電救済負荷に円滑、確実に無停電切替給電ができるようにした無停電切替移動電源装置を提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
5件

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請求項1

区分開閉器を有する配電線から無停電救済負荷電力を供給する際に、前記区分開閉器より負荷側の区間を一時的に他の電源を用いて無停電救済するものにおいて、前記区分開閉器電源側に取り付けたクランプ式電圧電流検出体からの検出信号を受信する受信部を設け、この受信部で受信した信号が供給される自動周波数制御部および自動電圧制御部を設け、両制御部からの制御信号で制御される逆変換装置を設け、この逆変換装置の入力側に直流電源装置を接続するとともに前記逆変換装置の出力を変圧器で昇圧したものを遮断器にて前記区分開閉器負荷側の活線接続部に接続した移動電源設備であって、前記配電線と前記移動電源設備間で無停電切替え、切戻し並びに単独送電ができるようにしたことを特徴とする無停電切替移動電源装置

請求項2

単独送電中の移動電源設備から配電線側に無停電切戻しができるように、移動電源設備を配電線電源に対し自動同期追従運転を行い、前記区分開閉器により手動操作同期投入できるようにしたことを特徴とする請求項1に記載の無停電切替移動電源装置。

請求項3

移動電源設備は逆変換装置出力の電圧電流のみならずクランプ式電圧電流検出体により配電線側電圧電流も検出し、両電源同期投入後の、配電線側から移動電源設備側へあるいは移動電源設備側から配電線側への有効電力分、また無効電力分の負荷移行を行って両電源間で無停電切替え、切戻しができる構成としたことを特徴とする請求項1に記載の無停電切替移動電源装置。

技術分野

0001

この発明は商用高圧配電線一部区間改修工事に際し、改修区間より下流側にある需要設備を無停電救済するために、一時的に電源供給可能な移動電源設備を用いて、配電線側と移動電源設備間を無停電で円滑に切替え、切戻しをするようにした無停電切替移動電源装置に関する。

背景技術

0002

電気事業者所有する高圧配電線路において、その一部区間の改修工事に際し、それより下流側の電源を確保する手段として、一時的に原動機駆動交流発電回路からなる移動電源設備が用いられてきた。この場合、配電線路改修区間より下流側の需要家を無停電救済するためには、配電線と移動電源設備に搭載の交流発電回路間で、一時的に並列運転を行い切替え、切戻しをしている。

0003

上記技術は実開昭63−131551号に基ずく方法が最も普及しており、図4にその構成図を示す。図4に示す高圧配電線路において、区分開閉器PAS−1からPAS−2間が停電工事を必要とするため、PAS−2の負荷側以降を移動電源設備を用いて無停電切替送電復電により一時的に無停電救済負荷に給電する場合を示す。

0004

次に図4の従来例を説明する。配電線上のPAS−2を挟んで電源側および負荷側に電源設備より主回路接続ケ−ブル11をそれぞれ立ち上げ活線接続を行う。移動電源設備12は原動機PM駆動の交流発電機AGを電源とし、その主回路は発電側遮断器52Gとバイパス側遮断器52B、電源側および負荷側断路器DS−S,DS−L、電源側および負荷側コネクタ13、14等から構成されている。なお、AVR自動電圧制御部、AFRは自動周波数制御部、15は発電運転制御切替え部、16は有効電力移行指令部、17は有効電力垂下指令部、18は無効電力移行指令部、19は無効電力垂下指令部、20は自動同期指令部、21は周波数設定器、22は電圧設定器、23a、23b、23cは電圧検出器、24a、24bは電流検出器、25a、25bは有効電力検出器、26a、26bは無効電力検出器、CT1,CT2は計器用変流器、PT1,PT2,PT3は計器用変圧器、27、28は活線接続部である。

0005

次に、無停電源切替操作手順の概要について述べる。

0006

(a)前記主回路接続ケ−ブル11の活線接続確認後、DS−L,DS−Sを閉じて、52Bを手動投入して後、配電線側のPAS−2を開放すれば、電源設備内に常用バイパス回路が形成され、この時点でバイパス回路の電気量が電源設備側で計測されるので、前記電源設備により送電可能範囲内であることが事前確認できる。

0007

(b)次に電源設備の発電回路を始動後、同期投入装置に発電側並列の信号を与えると、前記常用バイパス回路に対して発電回路を同期化制御し、52Gにより両電源は並列投入される。さらに、発電回路のガバナ設定を変更することにより、常用バイパス回路から発電回路に円滑に負荷移行が行え、52Bを遮断すれば、無停電救済負荷は発電回路から給電されたことになる。

0008

(c)この時点でDS−Sを開放し、配電線上のPAS−1を開放すれば、PAS−1とPAS−2間の配電線路は区間停電による改修工事を行うことができる。

0009

(d)工事終了後、PAS−1を投入すれば常用電源はPAS−2の電源側まで復電する。この状態で主回路接続ケ−ブル11の接続状況を確認後、DS−Sを投入し、電源設備の同期投入装置に常用側並列の信号を与えると、単独送電中の交流発電回路を同期化制御し、52Bにより両電源は並列投入される、さらに、発電回路のガバナ設定を変更することにより、発電回路から、常用バイパス回路に円滑に負荷移行が行え、52Gを遮断すれば無停電救済負荷は配電線側常用電源に無停電で復電できる。

0010

上述のように従来例は配電線側常用電源に対し、一時的に移動電源設備の発電回路を円滑に無停電切替え、切戻しができたが、次に述べるような問題点があった。

発明が解決しようとする課題

0011

(a)高圧配電線路に移動電源設備12から一時的に給電するための準備作業で最も時間と労力を要しているのが、主回路接続ケ−ブル11を配電線路に活線接続するための作業である。しかるに、従来例では主回路接続ケ−ブル11が配電線区分開閉器負荷側のみケ−ブル接続する場合に比べ、倍に近い時間と労力を要していた。従って、使用者側からは主回路接続ケ−ブル11を負荷側のみで無停電切替送電可能な移動電源設備が要望されていた。

0012

(b)配電線上の区分開閉器PAS−2を挟んで移動電源設備12内にバイパス回路を引込むため、区分開閉器PAS−2と電源設備内にバイパス回路で閉ル−プが形成されると、各相インピダンスアンバランス(活線接続部や電源設備コネクタ部接触抵抗のアンバランスも含め)に起因する零相循環電流が流れ、前記区分開閉器PAS−2が地絡トリップ付(例えばGR付PAS)の場合、零相電流の値如何で不必要トリップしてしまい、移動電源設備バイパス回路から配電線側に復電できず(区分開閉器が前記零相電流で不必要トリップしてしまう)結果として無停電救済ができないことが生じていた。なお、高圧需要家における構内第1柱は通常地絡トリップ付区分開閉器を使用する場合が多いため、このポイントにおいて、移動電源設備で対象需要家を無停電救済する場合に特に問題になっていた。

0013

この発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、移動電源設備側から配電線側に活線接続する主回路接続ケ−ブルは区分開閉器の負荷側のみとし、移動電源設備から配電線側への無停電切戻しにあたっては配電線路の区分開閉器を用いることにより、無停電救済負荷に円滑、確実に無停電切替給電ができるようにした無停電切替移動電源装置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

0014

この発明は上記の目的を達成するために、第1発明は、区分開閉器を有する配電線から無停電救済負荷に電力を供給する際に、前記区分開閉器より負荷側の区間を一時的に他の電源を用いて無停電救済するものにおいて、前記区分開閉器電源側に取り付けたクランプ式電圧電流検出体からの検出信号を受信する受信部を設け、この受信部で受信した信号が供給される自動周波数制御部および自動電圧制御部を設け、両制御部からの制御信号で制御される逆変換装置を設け、この逆変換装置の入力側に直流電源装置を接続するとともに前記逆変換装置の出力を変圧器で昇圧したものを遮断器にて前記区分開閉器負荷側の活線接続部に接続した移動電源設備であって、前記配電線と前記移動電源設備間で無停電源切替え、切戻し並びに単独送電できるようにしたことを特徴とするものである。

0015

第2発明は、単独送電中の移動電源設備から配電線側に無停電切戻しができるように、移動電源設備を配電線電源に対し自動同期追従運転を行い、前記区分開閉器により手動操作同期投入できるようにしたことを特徴とするものである。第3発明は、移動電源設備は逆変換装置出力の電圧電流のみならずクランプ式電圧電流検出体により配電線側電圧電流も検出し、両電源同期投入後の、配電線側から移動電源設備側へあるいは移動電源設備側から配電線側への有効電力分、また無効電力分の負荷移行を行って両電源間で無停電切替え、切戻しができる構成としたことを特徴とするものである。

0016

配電線の一部区間を停電改修工事等を行うに際して、それよりも下流側の負荷を一時的に移動電源設備で無停電救済するのに際し、移動電源設備から配電線に区分開閉器負荷側のみに活線接続することにより、配電線側と移動電源設備側とで円滑、安全に無停電切替え、切戻しができるようになる。また、配電線上の区分開閉器電源側に一時的に取り付けたクランプ式電圧電流検出体からの電圧電流信号を逆変換装置の制御指令に用いることにより、単独送電中の逆変換装置出力に対して、配電線上の区分開閉器を用いて同期投入(無停電復電)並びに円滑な負荷移行を可能にした。

0017

以下この発明の実施例を図面に基づいて説明するに、図4と同一部分には同一符号を付して述べる。図1において、SSはクランプ式電圧電流検出体で、この検出体SSには信号送信部31が取り付けられる。信号送信部31には電圧電流信号伝送体32の一端が接続される。信号伝送体32の他端には移動電源設備12に設けられる信号受信部33に接続される。以下移動電源設備12の構成について述べる。

0018

信号受信部33には電流検出器34と電圧検出器35が設けられる。両検出器34、35の出力は有効電力検出器36と無効電力検出器37に導入される。電流検出器38は変流器CT1に接続され、電圧検出器39は計器用変圧器PT1に接続される。両検出器38、39の出力は有効電力検出器40と無効電力検出器41に導入される。

0019

有効、無効電力検出器36、37と40、41の出力は接点群42を介して有効、無効電力移行指令部16、18および有効、無効電力垂下指令部17、19に導入される。なお、自動同期指令部20には電圧検出部35、39、43の出力が導入される。上記指令部16から20の出力は接点群44を介してAFRとAVRに導入される。AFRとAVRの出力はゲ−ト制御回路45を介して電力半導体素子を用いた自励式逆変換装置INV(インバ−タと称す)に供給される。46は直流電源装置、47は前記接点群42と44を制御するインバ−タ運転制御切替え指令部である。インバ−タの出力端昇圧用変圧器TFを介して交流遮断器CBの一端に接続され、その他端は断路器DSを介して接続コネクタ14に接続される。

0020

次に上記のように構成された実施例について述べる。インバ−タは、その出力に得られた交流出力を得た後、昇圧変圧器TFにより配電線側電圧とマッチングをとって、交流遮断器CB、断路器DSを経て高圧配電線と連係運転したり、配電線負荷に単独送電できる。

0021

また、計器用変圧器PT1,PT3および計器用変流器CT1を設けることにより、インバ−タ昇圧側出力を計測し、配電線側電源に対して、交流遮断器CBを用いてインバ−タ昇圧側出力の同期投入を可能ならしめるとともに配電線上の区分開閉器PAS−2の電源側にクランプ式電圧電流検出体SSを設け、その出力を電圧電流信号伝送体32(光ファイバ−ケ−ブルまたは無線式による)を経て移動電源設備側で受信することにより、単独送電中のインバ−タ昇圧側出力に対して、配電線側電源を線路上の区分開閉器PAS−2を用いて同期投入を可能ならしめている。

0022

次にインバ−タの制御について述べる。インバ−タは自動電圧制御部AVRと自動周波数制御部AFRを有し、移動電源設備12のみからの単独送電時は電圧、周波数設定信号に基づき定電圧、定周波数制御を行いまた並列投入時は自動同期指令に基づき配電線電源に対し電圧および位相合わせを行うところの自動同期追従制御、そして同期投入後の配電線側からインバータ昇圧側へ、あるいはインバ−タ昇圧側から配電線側へ有効電力並びに無効電力移行制御を行っている。

0023

なお、配電線側とインバ−タ昇圧側が並列運転中はインバ−タ昇圧側出力の有効電力に対して周波数垂下特性を有し。無効電力分に対しては電圧垂下特性を有している。これら垂下特性によりインバ−タ昇圧側出力は配電線電源に対し、安定した並列運転が行えると共に、配電線側からインバ−タ昇圧側へ、あるいはインバ−タ昇圧側から配電線側へ有効電力分および無効電力分移行が円滑に行える。図2図3に配電線側周波数および電圧とインバ−タ昇圧側周波数および電圧垂下特性によりインバ−タ昇圧側がそれぞれ有効電力分と無効電力分に対する負荷分担を示しているものである。図2配電線系統と並列運転中に配電線側周波数に対してインバ−タ昇圧側周波数増指令を与えると、交点P1→P2→P3に、従ってインバ−タ昇圧側が分担する有効電力分が増加することを示している。また、図3は配電線系統と並列運転中に配電線電圧に対してインバ−タ昇圧側電圧増指令を与えると、交点Q1→Q2→Q3に、従ってインバ−タ昇圧側が分担する無効電力(遅相側)分が増加することを示している。

0024

次に上記実施例の動作について配電線路上の区分開閉器PAS−2の負荷側に主回路接続ケ−ブル11を活線接続すると遮断器CBを挟んで両電源側の電圧が計器用変圧器PT1,PT3で検出できるため、インバ−タ昇圧側出力の電圧および位相を配電線側に合わせるべく自動同期指令をインバ−タに与えることにより、容易に配電線にインバ−タ昇圧側出力を、遮断器CBにより同期投入することができる。

0025

インバ−タ昇圧側出力を配電線に同期投入後、配電線上の区分開閉器PAS−2の電源側に取り付けたクランプ式電圧電流検出体SSからの電圧電流信号を受信しているため、これにより配電線側が区開閉器PAS−2を介して無停電救済負荷に給電中の有効電力分と無効電力分が検出されるため、インバ−タのAFRおよびAVRにこれら配電線側の有効電力分、無効電力分移行指令を与えて、インバ−タ昇圧側に負荷移行することができる。なお、配電線側がPAS−2を介して給電中の有効電力分、無効電力分がインバ−タ側の運転前に事前に確認できるため、過負荷状態での無停電切替も事前に防止できる。

0026

上記の負荷移行完了後、配電線上のPAS−2を手動開放すれば、インバ−タ昇圧側出力は単独運転により、無停電救済負荷はインバ−タ昇圧側出力で単独送電される。この時点で配電線上のPAS−1も開放すれば、PAS−2以後は無停電給電のまま、PAS−1〜PAS−2間は停電して線路の改修工事ができる。

0027

次に配電線側の改修工事などが終了して、PAS−1を再投入し、PAS−2の電源側まで配電線側が復電してきた場合を示す。この場合、クランプ式電圧電流検出体SSからの電圧信号を基準としてインバ−タ側に自動同期指令を与えることにより、インバ−タ昇圧側は無停電救済負荷に給電している状態で自動同期追従運転を行う。この状態で配電線上のPAS−2を手動投入すれば、負荷給電中のインバ−タ昇圧側に配電線を同期投入したことになる。以後はインバ−タ昇圧出力側で検出している有効電力分、無効電力分に基づき移行指令をインバ−タに与えれば、配電線側に負荷移行する。この時点でインバ−タ昇圧側遮断器CBを開放すれば、配電線側に円滑、安全に無停電復電が実現できることになる。

0028

上記実施例では直流電源装置として原動機駆動の交流発電機出力を整流して用いたが直流発電機を用いてもよくその他静止電源として燃料電池電力貯蔵電池等も使用可能である。特に燃料電池や電力貯蔵電池の場合は従来の原動機駆動の回転形電源装置に対して騒音対策排気ガス対策上非常に有利になる。また、直流電源装置として原動機駆動の回転機を用いた場合、交流出力を使用する場合は、電源周波数によって定まる回転数で駆動することを要したが、直流を得る場合は原動機として機械的、出力的に最適な回転数が選定でき燃費の向上や同一原動機を用いて出力増強を図ることができる。また、上記理由から移動設備に自走式車両を使用した場合は、自走式車両の走行用エンジン駐車中直流電源装置の駆動源に切替えて使用することも実用的になる。

発明の効果

0029

以上述べたように、この発明によれば、以下のような効果が得られる。

0030

(1)配電線上の区分開閉器電源側に一時的に取り付けたクランプ式電圧電流検出体からの電圧電流信号をインバ−タの制御指令に用いることにより、単独送電中のインバ−タ昇圧側出力に対して、配電線上の区分開閉器を用いて同期投入(無停電復電)並びに円滑な負荷移行が可能になった
(2)配電線の一部区間を停電改修工事等を行うに際して、それよりも下流側の負荷を一時的に移動電源設備で無停電救済するのに際し、移動電源設備から配電線に立ち上げる主回路接続ケ−ブルは、配電線取り付けの区分開閉器負荷側のみに活線接続することにより、配電線側と移動電源設備側とで円滑、安全に無停電切替え、切戻しができるようになる。

0031

(3)配電線上の区分開閉器は配電柱上に取り付けられ、かつその開閉装柱下方より引組操作により手動操作するものが大半である。従って、必要な投入条件インタロックに入れることができる電気信号による同期投入と異なり、例えば、区分開閉器の誤操作等によりインバ−タ昇圧側と配電線側が非同期投入され、両電源間に異常電流が流れた場合でも、インバ−タは瞬時にゲ−ト遮断されて損傷に至らず保護が可能である。

図面の簡単な説明

0032

図1この発明の一実施例を示す構成説明図である。
図2インバ−タ昇圧側周波数垂下特性と負荷分担を述べる説明図である。
図3インバ−タ昇圧側電圧垂下特性と負荷分担を述べる説明図である。
図4従来例を示す構成説明図である。

--

0033

PAS−1,PAS−2…区分開閉器
INV…自励式逆変換装置
AVR…自動電圧制御部
AFR…自動周波数制御部
SS…クランプ式電圧電流検出体
TF…昇圧用変圧器
CB…交流遮断器
DS…断路器
CT1…計器用変流器
PT1,PT3…計器用変圧器
11…主回路接続ケ−ブル
12…移動電源設備
32…電圧電流信号伝送体
33…信号受信部
45…ゲ−ト制御回路
46…直流電源装置
47…INV運転制御切替指令

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