JP4366263B2 - 区分開閉器を使用した異電源間の無停電切換装置 - Google Patents

Description

本発明は、商用配電線路の一部区間で停電工事等を行う場合において、配電線路の区分開閉器を使用して移動用発電装置側への無停電切換を行う異電源間無停電切換装置に関するものである。

商用配電線路の一部区間で停電工事等を行う場合においては、停電工事区間以降の負荷に電力を供給するために移動用発電装置（移動電源車）を設置し、商用電源側からこの移動用発電装置側に無停電にて切換て救済しようとする負荷側に電力を供給している。
従来、この無停電切換方法としては、特許文献１で示すような手法にて実施されている。すなわち、救済しようとする負荷側先頭の区間開閉器を挟んで、商用電源側と負荷側間に主回路用接続ケーブルと仮設用遮断器よりなるバイパス回路を設け、且つ救済負荷側には移動用発電装置より遮断器を介して出力ケーブルを接続する。その後、バイパス回路と移動用発電装置との同期操作を行ない、同期がとれた状態で発電機遮断器を同期投入、若しくは解放することで無停電切換、若しくは無停電切戻しを実現している。

この無停電切換方法は、区分開閉器は手動で任意に入・切できるため、同期がとれていない状態でも投入操作が可能であることから、非同期投入による事故防止のためにバイパス回路を構成する必要があった。
しかし、特許文献１のものは、バイパス回路を構成するための主回路用接続ケーブルが配電線路の電源側にも必要とし、このケーブルを活線接続するための労力と時間を要し、また、移動用発電装置を区分開閉器の近くに設置しなければならないため、その設置箇所が限定されるという問題点を有していた。そこで、無停電切換・切戻しを実現する方法として、特許文献２や特許文献３が公知となっている。
実公平５−８７６６号公報 特開平６−１５３４２２号公報 特開平１１−１２２８４４号公報

特許文献２は、区分開閉器の電源側配電線にクランプ式電圧電流検出器を取付け、この検出器によって検出した電圧信号を移動用発電装置に伝送して自動位相追従制御を行い、区分開閉器で安全に同期投入ができるようにしたものである。この方法では、移動用発電装置が自動位相追従制御を実行するためには精度の高い信号の伝送が必要となり、伝送の品質を考慮すると有線による伝送手段を採用せざるを得ない。このため、区分開閉器と移動用発電装置との距離は１００ｍ程度に限定される。
特許文献３は、区分開閉器と並列に仮設用開閉器を接続し、電源側と負荷側の同期検定を行って同期可の時に仮設用開閉器の投入インターロックを解除して同期投入を実行するものである。この方法の場合、移動用発電装置に伝送する信号は同期化信号で、電圧の増・減、周波数の増・減、及び同期投入完了のオン・オフのみであるため、高い伝送品質は要求されないことから区分開閉器及び仮設用開閉器と移動用発電装置の離隔距離は３００ｍ程度とることができ、移動用発電装置の設置の自由度が増す。
しかし、その反面、区分開閉器と並列に仮設用開閉器を接続するため、区分開閉器と仮設用開閉器の電源どうし、負荷側どうしをケーブルで接続する必要があって、このケーブル接続に労力と時間を要している。

本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、救済負荷側への主回路用接続ケーブルは移動用発電装置からのケーブルのみとして安全・確実に無停電切換を可能にした装置を提供することにある。

本発明の第１は、商用電源と負荷間に有する区分開閉器を解放し、解放された区分開閉器以降の負荷に対して移動用発電装置を配設し、商用電源と移動用発電装置間で無停電にて電力を切換え切戻しを行うものにおいて、
前記区分開閉器の配設された電柱に同期制御装置と区分開閉器の誤動作を防止するための誤操作防止装置を取付け、同期制御装置は少なくとも相回転確認部、電圧差確認部、周波数差確認部、位相差確認部、現在の負荷電力を演算する電力算出部及び無線伝送装置を有し、誤操作防止装置には、前記区分開閉器の操作紐を取り込む巻き取りドラム、ラチェット機構及び電磁石を有して前記同期制御装置による同期完了信号で区分開閉器のロック状態を解除するロック解除部と、区分開閉器の投入完了信号を前記移動用発電装置に通知する投入完了通知手段を設け、且つ前記移動用発電装置に同期制御装置の無線伝送装置との信号の授受を行うための無線伝送装置を設けると共に、前記区分開閉器の商用電源側配電線に非接触式電圧・電流センサを取付け、区分開閉器の救済側配電線に非接触式電圧センサを取付け、非接触式電圧・電流センサと非接触式電圧センサの各検出電圧信号を前記同期制御装置の相回転確認部、電圧差確認部、周波数差確認部及び位相差確認部にそれぞれ導入し、これら確認部は無線伝送装置を介して移動用発電装置と各信号の授受を行って同期操作を実行し、電圧、周波数、位相が許容範囲内となったとき前記誤操作防止装置のロック解除部に同期完了信号を送出してロック解除し、このロック解除時にロック解除部の巻き取りドラムにより区分開閉器の操作紐を取り込むことにより区分開閉器を投入操作し、投入完了通知手段が投入完了信号を無線伝送装置を介して移動用発電装置に通知するよう構成したことを特徴としたものである。

本発明の第２は、前記同期制御装置と移動用発電装置との間に無線中継器を介在させたことを特徴としたものである。

本発明の第３は、前記同期制御装置の電圧差確認部に電圧補正部を設け、検出電圧を基準電圧に補正することを特徴としたものである。

本発明の第４は、移動用発電装置内に自動負荷移行・解列制御部を設け、前記移動用発電装置は、前記誤動作防止装置の投入完了通知手段からの区分開閉器の投入操作完了信号をもとに前記自動負荷移行・解列制御部を介して負荷の取り込み、若しくは負荷の解列を行なうことを特徴としたものである。

本発明の第５は、前記同期制御装置と移動用発電装置の各無線伝送装置と無線中継器にそれぞれＩＤ番号を付与したことを特徴としたものである。

本発明の第６は、前記電圧・電流センサと電圧センサは非接触式のセンサであることを特徴としたものである。

以上のとおり、本発明によれば、次のような効果を有するものである。
（１）移動用発電装置内に従来のような電力用のバイパス回路を構成する必要がないため、移動用発電装置を区分開閉器の近くに設置する必要がなく、設置の自由度が高まる。また、バイパス回路構成用のケーブルや開閉器が不要となる。
（２）区分開閉器と並列に仮設開閉器の設置が不要となるため、活線状態での電線被覆を剥ぐ作業が不要となり、且つ重量物である仮設開閉器を電柱に取り付ける作業が不要となるため、準備作業が大幅に短縮される。
（３）誤操作防止装置によって区分開閉器による安全同期投入（又は同期解放）が可能となる。また、この誤操作防止装置はラチェット機構と電磁ロック機構による簡単な構造であるにも拘わらず、同期完了以外での区分開閉器の投入操作は確実にロックできる。
（４）無線伝送装置間を伝送する検出された電圧信号等は直接伝送するものではなく、８ビット程度の少量のデジタルデータを伝送するのみであるため、高い精度のデータ伝送は不要であり、無線により容易に長距離（数百ｍ〜１ｋｍ程度）の伝送ができ、区分開閉器と移動発電装置との離隔距離を大きくとることができる。
（５）電圧・電流センサ並びに電圧センサは非接触式であるため、絶縁操作棒を使用して安全に配電線に取り付けることができる。また、電圧補正手段を設けることにより、天候等による計測誤差が生じても基準電圧への補正ができ、所望する許容範囲内での同期操作を行うことができる。
（６）障害物の影響により同期制御装置と移動用発電装置とが直接通信できなくとも、無線中継器を使用することによって無線伝送が可能であり、データ量が少ないことにより伝送遅れの影響もなく同期操作ができる。

図１は本発明の構成概略図を示したものである。１は配電線の区分開閉器で、電柱２上に設置されている。区分開閉器１には、この開閉器を入り切りするためのレバー１ａが設けられ、その一端には入用の操作紐１ｂが接続され、他端には切用の操作紐１ｃが接続されており、操作紐１ｂを引っ張ることによってレバー１ａは支軸を中心として時計方向に移動して開閉器を投入する。また、操作紐１ｃを引っ張ることによりレバー１ａは支軸を中心として反時計方向に回動して開閉器を開路する。
３は同期制御装置で、この同期制御装置３は相回転、電圧差、周波数差、位相差、電力算出及び無線による送受信装置などを有して電柱２に取り付けられる。また、この同期制御装置３には、充電器や蓄電池が内蔵されており、更に、配電線電流表示器、センサ電源表示灯及び電源表示灯等が配設されている。４は誤操作防止装置で、区分開閉器１の誤操作を防止するためのものであって電柱２に固定用ベルトを介して取り付けられる。
５及び６はそれぞれ電圧・電流センサで、電池等電源が内蔵された非接触式のものが用いられる。各センサ５，６は、区分開閉器１と商用電源側、すなわち、停電工事区間側に配設されるが、例えば、電圧・電流センサ５は白相に、電圧，電流センサ６は赤相に活線状態にてそれぞれ絶縁操作棒を使用して配電線に取り付けられ、検出された各出力は同期制御装置３に入力される。

７及び８はそれぞれ電圧センサで、アルカリ電池等の内蔵された非接触式のものが用いられる。各センサ７，８は、区分開閉器１より見て救済する負荷側に配設されるが、例えば、電圧センサ７は白相に、電圧センサ８は赤相に活線状態にてそれぞれ絶縁操作棒を使用して配電線に取り付けられ、検出された各出力は同期制御装置３に入力される。
９は無線中継器、１０は移動用発電装置である移動電源車で、この移動電源車１０には送受信器よりなる無線伝送装置を有し、同期制御装置３とは無線中継器９を介して信号の授受が行われる。また、移動電源車１０の発電機出力は、図示省略された遮断器を介して救済負荷側の配電線に活線接続される。なお、無線中継器９は、同期制御装置３の取り付け位置と配置される移動電源車１０との距離を大にするためのものであって、工事場所によっては必ずしも必要とはしない。

図２は、同期制御装置３の機能構成図を示したものである。１１は相回転確認部で、電圧・電流センサ５，６の各電圧検出部５ａ，６ａの検出信号と電圧センサ７，８の各検出電圧信号をそれぞれ導入して電源側と負荷側の相回転状態を検相する。相回転が確認されたときには、その確認信号と同期開始信号とが論理積回路１２に出力され、論理条件成立時には電圧差確認部１３と周波数差確認部１４及び位相差確認部１５にそれぞれ論理信号が出力される。各確認部１３〜１５には、電圧・電流センサ５によって検出された電圧信号と電圧センサ７によって検出された電圧信号とが入力されている。また、電圧差確認部１３には送受信器よりなる無線伝送装置１９を介して移動電源車１０の発電機出力電圧信号が入力され、周波数差確認部１４には電源車からの発電機の出力周波数信号が入力されている。
１６は論理積回路で、各確認部１３〜１５において、それぞれの差分が許容範囲内となったときに各確認信号を論理積回路１６に出力する。論理積回路１６は、論理条件成立時に同期完了信号を誤操作防止装置４のロック解除部に出力し、誤操作防止用のロックを解除する。
電圧・電流センサ５及び６によって検出された電圧電流信号は、電力積算部１７に出力されて現在の電力使用状況を把握し、その結果を電力表示部１８で表示すると共に、無線伝送装置１９を介して移動電源車１０にも伝送される。

図３は誤動作防止装置４の構成図を示したもので、この誤操作防止装置４の動作用の電源は同期制御装置３より供給される。
２０は電磁石用のコイルで、常時はロックされた状態で誤動作を防止しているが、同期制御装置の論理積回路１６の出力信号によって励磁され、可動片２１を図面上方向に吸引する。２２はロック用ホィールで、その外円周部には任意の間隔を有して切欠部２２ａが形成されて回転軸２４に固定されている。２３は爪部で、この爪部２３の一端側は軸２３ａによって回動自在に軸支され、他端側には爪２３ｂが設けられ、常時はばね２３ｃの働きによってホィールの切欠部２２ａと係合している。そして、これら２１〜２３によってラチェット機構よりなるロック解除部を構成している。
一端がロック用ホィール２２に固着した回転軸２４の他端は、オイルレスベアリング等の軸受け２５を貫通して巻き付けドラム２６に固着される。この巻き付けドラム２６には区分開閉器１の操作紐１ｂ又は１ｃが例えば１巻きにされて図面下方側に導出され、その先端は作業者が操作可能位置にまで垂れ下がっている。２７はドラムカバー、２８は本体カバー、２９は固定用ベルト、３０は投入完了通知部となる押しボタンスイッチで、区分開閉器の投入完了時にこのスイッチを押圧し、無線伝送装置１９を介して移動電源車１０側に知らせる。３１はコネクターで、このコネクターを通して同期制御装置３と電気的に接続され、同期制御装置より動作用の電源を得る。そして、これら２０〜３１によって構成された誤操作防止装置４は、固定用ベルト２９を介して電柱２に固定される。

次にその動作を説明する。
停電工事に先立って商用電源と移動電源車との無停電切換えのための準備作業が実施される。電圧・電流センサ５と電圧センサ７を区分開閉器１を挟んで配電線の白相に取付け、電圧・電流センサ６と電圧センサ８を配電線の赤相に取り付ける。この取り付けは、各センサが非接触式であるため、活線状態での電線被覆を剥ぐ作業が不要となり、絶縁操作棒を使用して安全に取り付けることができる。
次に、停電工事区間最終の区分開閉器の電柱２に同期制御装置３と誤操作防止装置４とを取り付け、各センサの出力端をコネクター等を介して同期制御装置３に接続して電源入りの確認や相回転状態を確認する。検相の結果、逆相時には赤相を取付けし直す。また、無線中継器９と移動電源車のアンテナ立てや、電源或いは制御電源の投入、及び各部の通信テスト、無線中継器モデムの動作確認等の無停電切換に必要とするあらゆる準備を実施した後に、移動電源車の高圧ケーブル各相を電圧センサ７，８の白相と赤相に合わせて活線接続する。これにより、移動電源車１０の発電機遮断器５２Ｇまで商用電源が加圧されるので、移動電源車の発電機ＡＧを始動して電源車側にて発電機と商用電源との同期をとり、投入許容範囲となったときに発電機遮断器５２Ｇを投入する。そして、同期制御装置３から伝送される配電線電力が０に近くなるまで移動電源車のガバナーを制御して負荷を移動電源車側に徐々に取り込む。
移動電源車側への負荷取り込みが完了したら、停電工事区間最終の区分開閉器１に待機している作業者に無線等の通知手段によって完了通知を行い、作業者が区分開閉器１を開放操作して停電工事を開始する。

停電工事が終了した場合には切戻し作業が実行される。
電柱２に取り付けられた誤操作防止装置４では、区分開閉器１の閉路（投入）時には操作紐１ｃが取り込まれ、切換作業前においては図３で示す点線の位置に導出されているが、切換作業に当たって作業者はその操作紐１ｃを巻き付けドラム２６に１巻き程度巻き込んで待機している。
切戻し時には停電工事区間の区分開閉器が投入されていることから、商用電源の電圧は、開路状態となっている区分開閉器１の端部にまで印加されている。
準備が完了したら同期開始信号を論理積回路１２に出力する。論理積回路１２は相回転が一致していることを条件に同期開始信号を各確認部１３〜１５に出力する。電圧差確認部１３には電圧補正信号が入力されているが、これはセンサ５と７が非接触式であるため配電線の種類やサイズの相違、或いは天候によって生ずる計測誤差を補正するためのもので、センサの検出電圧を基準電圧となる例えば６６００Ｖに補正するものである。勿論、検出精度がよければ必要でない。
確認部１３、１４の電圧差、周波数差信号は、無線伝送装置１９にてデジタル信号に変換され、無線中継器９を介して移動電源車の無線伝送装置１０ａにモデムを通して伝送される。また、移動電源車１０からは、同様にして同一ルートを通って各確認部に送出される。移動電源車１０には、自動負荷移行・解列制御部、電圧増減制御部、周波数増減制御部及び電力表示部が無線伝送装置を介して接続されており、同期制御装置３からの電圧差信号や周波数差信号に基づいてＡＶＲとガバナーを制御しつつ移動電源車側の電圧と周波数を調整する。

商用電源と移動電源車との同期が所定誤差内に入ると論理積回路１６が同期完了信号を誤操作防止装置４のロック解除部に出力し、その電磁石のコイル２０を励磁する。したがって、可動片２１はばね２３ｃに抗して上方に引き上げられて爪２３ｂと切欠部２２ａとの係合が解かれて巻き付けドラム２６を回動自由状態とする。作業者はこの状態時に操作紐１ｂを引っ張ることにより区分開閉器１を投入する。
なお、切換操作中に電圧、周波数、位相が許容範囲から外れた場合には誤操作防止装置４は再度電磁ロックが掛り、操作紐の引っ張りは防止される。
区分開閉器１の投入が完了すると、押しボタンスイッチ３０を押圧することによって投入完了信号を移動電源車１０側に送信し、移動電源車はこれを受信することにより自動負荷移行・解列制御部を介して負荷を徐々に電源車側から商用電源側に戻し、発電機遮断器を解放することによって解列操作を自動的に行ない、移動電源車による救済負荷側への電力供給は終了する。

図４は複数の配電線で同時に停電工事を行う場合の例を示したものである。
切換え、切戻し対象となる区分開閉器が、例えば１−１に対して移動電源車１０−１の設置場所が比較的近距離で可能の場合には、無線中継器を不要として誤操作防止装置を含む同期制御装置３−１は移動電源車１０−１との信号の授受を直接行う。また、対象となる区分開閉器が１−４の場合には、移動電源車１０−４の配置場所が近くになく、また、通信障害物等が存在する場合には無線中継器９−１と９−２を配置して同期制御装置３−４と信号の授受を行う。この場合、同期制御装置３−４がマスターＭとなってスレーブＳとなる無線中継器９−１との信号の授受を行ない、次に無線中継器９−１と９−２間は無線中継器９−１がマスターＭとなってスレーブＳとなる無線中継器９−２との信号の授受を行う。更に、無線中継器９−２と移動電源車１０−４間は、無線中継器９−２がマスターＭとなり、移動電源車１０−４がスレーブＳとなって信号の授受を行う。
なお、図４のように、各機器の送受信器（無線伝送装置）が複数近接して信号の授受を行った場合に混信の惧れが生ずる。そのような混信防止のために、隣接するエリアの送受信器にはＩＤ−１，ＩＤ−２，ＩＤ−３のように異なるＩＤ番号（識別ラベル）が付与されている。ただし、同期制御装置３に対しては原則としてＩＤ−０，ＩＤ−１の２種類のみとされる。
図４のように、無線中継器を介在させることにより同期制御装置３と移動電源車１０との配置距離を１ｋｍ以上に延ばすことが容易となり、移動電源車の設置場所の自由度を高めることができる。

本発明の実施形態を示すシステム構成図。 同期制御装置の接続構成図。 誤動作防止装置の構成図。 他の実施形態を示すシステム構成図。

符号の説明

１…区分開閉器
１ｂ，１ｃ…操作紐
２…電柱
３…同期制御装置
４…誤操作防止装置
５…電圧・電流センサ
６…電圧・電流センサ
７…電圧センサ
８…電圧センサ
９…無線中継器
１０…移動用発電装置（移動電源車）
１１…相回転確認部
１２…第１の論理積回路
１３…電圧差確認部
１４…周波数差確認部
１５…位相差確認部
１６…第２の論理積回路
１７…電力算出部
１８…電力表示部
１９…無線伝送装置
２０…電磁石用コイル
２１…巻き取りドラム
３０…押しボタンスイッチ

Claims (5)

1. 商用電源と負荷間に有する区分開閉器を解放し、解放された区分開閉器以降の負荷に対して移動用発電装置を配設し、商用電源と移動用発電装置間で無停電にて電力を切換え切戻しを行うものにおいて、
   前記区分開閉器の配設された電柱に同期制御装置と区分開閉器の誤動作を防止するための誤操作防止装置を取付け、同期制御装置は少なくとも相回転確認部、電圧差確認部、周波数差確認部、位相差確認部、現在の負荷電力を演算する電力算出部及び無線伝送装置を有し、誤操作防止装置には、前記区分開閉器の操作紐を取り込む巻き取りドラム、ラチェット機構及び電磁石を有して前記同期制御装置による同期完了信号で区分開閉器のロック状態を解除するロック解除部と、区分開閉器の投入完了信号を前記移動用発電装置に通知する投入完了通知手段を設け、且つ前記移動用発電装置に同期制御装置の無線伝送装置との信号の授受を行うための無線伝送装置を設けると共に、前記区分開閉器の商用電源側配電線に非接触式電圧・電流センサを取付け、区分開閉器の救済側配電線に非接触式電圧センサを取付け、非接触式電圧・電流センサと非接触式電圧センサの各検出電圧信号を前記同期制御装置の相回転確認部、電圧差確認部、周波数差確認部及び位相差確認部にそれぞれ導入し、これら確認部は無線伝送装置を介して移動用発電装置と各信号の授受を行って同期操作を実行し、電圧、周波数、位相が許容範囲内となったとき前記誤操作防止装置のロック解除部に同期完了信号を送出してロック解除し、このロック解除時にロック解除部の巻き取りドラムにより区分開閉器の操作紐を取り込むことにより区分開閉器を投入操作し、投入完了通知手段が投入完了信号を無線伝送装置を介して移動用発電装置に通知するよう構成したことを特徴とした区分開閉器を使用した異電源間の無停電切換装置。
2. 前記同期制御装置と移動用発電装置との間に無線中継器を介在させたことを特徴とした請求項１記載の区分開閉器を使用した異電源間の無停電切換装置。
3. 前記同期制御装置の電圧差確認部に電圧補正部を設け、検出電圧を基準電圧に補正することを特徴とした請求項１又は２記載の区分開閉器を使用した異電源間の無停電切換装置。
4. 前記移動用発電装置内に自動負荷移行・解列制御部を設け、前記移動用発電装置は、前記誤動作防止装置の投入完了通知手段からの区分開閉器の投入操作完了信号をもとに前記自動負荷移行・解列制御部を介して負荷の取り込み、若しくは負荷の解列を行なうことを特徴とした請求項１乃至３記載の何れか１項の区分開閉器を使用した異電源間の無停電切換装置。
5. 前記同期制御装置と移動用発電装置の各無線伝送装置と無線中継器にそれぞれＩＤ番号を付与したことを特徴とした請求項２乃至４記載の何れか１項の区分開閉器を使用した異電源間の無停電切換装置。

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