JPH01302182A - 故障点標定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は高抵抗接地系統の平行２回線の１線地線故障時
における故障点標定装置に関する。

（従来の技術） 従来、送電線の故障点標定にはサージ受信方式、或いは
パルスレーダ方式のように進行波を応用し友ものと、送
電線の電圧、電流ｔ−測測定、故障点までのインピーダ
ンスを求める（インピーダンス演算方式）か、或いは平
行２回線の電流の大きさの比から対象標定区間に対する
故障点までの比企求める（電流比演算方式）かにより故
障点金求める方式がある。前者の進行波を利用したもの
は、通信装置、送電線への信号結合装置等の付帯設備を
必要とし高価なものである。後者のインピーダンス演算
方式或いは電流比演算方式の場合、送を線に通常設けら
れている電圧変成器および変流器よシ得られる電圧およ
び電流等の電気量情報のみで故障点を襟足する几め、前
者のような新友な付帯設備を必要としない。さらに、近
年、マイクロコンビ、−夕全応用し九デジタル計算機技
術の著しい発達により、ソフトウェア処理で複雑な演算
も処理可能な後者方式が特に注目を集めるようになりて
きた。

ここで、インピーダンス演算方式と電流比演算方式につ
いてその基本原理を説明する。

第５図はインピーダンス演算方式の原理説明図である。

第５図において各信号の意味は下記である。

ｘ　：　ＣＴ設置点から故障点までの距離（―）ｉ：故
障時の電流　　　　　　　　　（Ａ）中：故障時の端子
電圧　　　　　　　（Ｖ）（Ｖ） ÷Ｆ：故障時の故障点電圧 Ｒ２：故障点抵抗　　　　　　　　　（Ω）（Ａ） １２：故障時の故障点電流 ２：単位長当りのインピーダンス　　（ルー）Ｆ：故障
点 第５図の点Ｆで１線地絡故障が発生し友場合÷＝ｉ−ｘ
−２＋ｖ、　　　　　　　・・・（１）九＝Ｉ、・Ｒ２
・・・（２） が成立する。今、÷、と略々同位相と考えられる電気量
ｔ−Ｉｐｏｌ　（極性ｔ）と定義する。Ｉｐｏｌの共役
複素数成分（Ｉｐｏｌ”　）　１（１）式の両辺に掛け
て変形し、（３）式を得る。

ＶＩｐｏｌ　−Ｉ−ｘ−Ｚ　Ｉｐｏｌ　＝Ｖ、−１ｐｏ
ｌ　　　　−（３）ここでｖ２とＩｐｏｌが同位相と仮
定すると九＝ｌｖＦＩ”λ、″Ｉｐｏｌ　＝ｌ　Ｉｐｏ
ｌ　１４’λと表わせるので（３）式の右辺は（４）式
で表現される。

ＶＦ　・Ｉ　ｐ　ｏ　１　＝ｌ　ＶＦ　ｌ−ｉ　ｊλ・
１Ｉｐｏｌｌ・ｇ−ｊλ＝　ＩＶ、ｌ・１Ｉｐｏｌ　Ｉ
ｇ’　　　　　　・＝　（４）（４）式は実軸方向の成
分のみであるためその虚数部は零である。

１ｍ　（Ｖ、Ｉｐｏｌ　）＝Ｏ−（５）従って（３）式
の両辺の虚数部をとり、（５）式を代入すると（６）式
を得る。

１ｍ（Ｖ・Ｉｐｏｌ”）−１＋ｎ（Ｉ−ｘ・乞Ｉｐｏｌ
　）＝０　・・１６）（６）式から故障点までの距離Ｘ
は（７）式で与えられる。

（７）式を用いて故障点を標定するのが、インピーダン
ス演算方式の原理である。インピーダンス演算方式の例
としては、特願昭５９−５９５７８号「送電線故障点標
定方式」等があり、これらはすでに開示された技術であ
る。

第６図は電流比演算方式の原理説明図である。

第６図において各記号の意味は下記である。

ｌ：標定対象区間全長（―） ｉｏ、：故障時の自回線零相電流（Ａ）ｉ０２：故障時
の隣回線零相電流（Ａ）※。、：故障時の零相電圧（Ｖ
） ｋ：標定対象区間全長に対する故障点までの比ｉｏｎ　
”故障時の対向端零相電流（Ａ）北。：単位長当りの零
相自己インピーダンス（ルー）壱ｍ：単位長当りの零相
相互インピーダンス（ルー）÷ＯＦ　”故障点零相電圧
（Ｖ） Ｆ：故障点 第６図の点Ｆで１４１地絡故障が発生した場合、故障回
Ｈ＠では０１式が、又健全回線側では（６）式がそれぞ
れ成立する。

÷。Ａ＝ｉｏ１　　・ｋｌ　１１北。十量。２　・ｋｌ
　　−Ｚｒｎ＋Ｖｏ、　　　　　・・・αカａｐ式＝（
６）式とおいて整理すると（至）式を得る。

１０、−ｋｔ　＜ｉ。−ｚ！！、）＝　１０２＜２−ｋ
）ｌ−ｃ’ｚ０−礼＞＋１（１−ｋ）１・（牙。−テｒ
ｎ）　　・・・（ト）（至）式をｋについて解くとａ◆
式を得る。

０４式には対向端の零相電流ｉ。、が含１れているため
この成分を除去することを考え６４式を変形し。

（イ）式を得る。

＜　ｉｏ、　＋　１０２）ｋ−２ｉｏ２＝　ｉｏ、ｏ−
ｋ＞　　　　・ａｓ今、電気量としてＶｐｏｌ　（極性
量）全定義しα０式の両辺にＶｐｏｌの共役複素数成分
を掛けさらにその実軸方向成分をとると（ト）式を得る
。

Ｒｅ　（（Ｉｏｌ　＋　１０２）”ｖＰ’自−Ｒｅ　（
２・Ｉ０２　・Ｖｐｏｌ”　）＝Ｒ＠　（Ｉ　Ｏ！１　
（１−ｋ　）Ｖｐ　ｏ　１　）　　・・・Ｑｌここで対
向端子の零相電流ｉ。１１が虚軸方向成分（充電々流又
ハリアクドル電流）のみと仮定すると０１式の右辺は零
となりαη式を得る。

Ｒｅ　（（Ｉｏ、＋Ｉｏ２）ｋ−Ｖｐｏｌ　）＝＝Ｒｅ
　（２・Ｉｏ２’Ｖｐｏｌ”　）−Ｑｊ）αη式から標
定対象区間全長に対する故障点までの距離の比には（１
１式で与えられる。

α神式を用いて故障点を標定するのが電流比演算方式の
原理である。電流比演算方式の例としては特開昭６１−
９８１１９ｒ故障点標定装置」が提案されており、これ
もすでに開示され次技術である。

以上説明してき次ように高抵抗接地系統の場合１ａ！地
縁故障に対してはインピーダンス演算方式と電流比演算
方式の二つが現在有効な方式として考案されているが、
両者を比較した場合その精度面から言うと後者の電流比
演算方式が優れているという状況にある。

しかしながら電流比演算方式は永久故障発生時の２回め
の標定、或いは片回線運用時の標定等に対しては演算原
理上適用ができないという問題がある。

本発明は上記問題点を解決するためになされたものであ
り、し中断器条件或いは潮流条件等により系統の運用状
況を推定し、状況に応じ次最適の標定演算方式？：選択
することで、１線地絡故障に対する標定を常に可能とす
る故障点標定装置を提供すること全目的としている。

〔発明の構成〕

（！！題を解決する之めの手段） 上記目的を達成するため本発明では電力系統の電流電圧
情報をもとに自端から故障点までの位置を標定する、高
抵抗接地系の平行２回線送電線用の故障点標定装置にお
いて、自端子にて２回線分の電流、・電圧値を同一時刻
に周期的にサンプリングしてディジタル量に変換する手
段と、系統故障の発生時に故障点までのインピーダンス
金演算して故障点を足める第１の標定演算手段と、系統
故障の発生時に２回線を構成する各回線の零相電流の比
を演算して故障点を定める第２の標定演算手段と、系統
から入力される情報をもとに系統の運用状態を推定し、
前記容筒１及び第２の標定演算手段全切換える手段とか
ら構成し次。

（作用） したがって１線地絡故障発生時に、し中断器情報或いは
潮流の有無等の条件を用いて、系統の運用状態を推定し
もし２回線運用であればより精度のよい標定の可能な電
流比較演算方式とし、又、１回線のみの運用であればイ
ンピーダンス演算方式とすることができる。

（実施例） 以下図面１ｆｒ参照して実施例を説明する。

第４図は本発明による故障点標定装置をマイクｏ　＝ｒ
　ｙ　ｋ’ユータ等を応用したデジタル演算処理装置を
用いて構成した場合のハードウェア構成を含む実施例を
示している。第４図において、１は故障点標定の対象と
なる平行２回線送電線２ｍ。

２ｂＦｉそれぞれの送電線に設置された変流器、３は電
圧変成器％４＆＃４ｂはそれぞれの送電線のし中断器の
開閉状態を知る九めのし中断器のノ母レフト条件、５は
本発明の故障点標定装置、６は入力電気量のレベルを変
換する入力変換器、７Ｆ′１入力電気量の高調波成分を
除去し基本波成分を抽出するフィルタ回路（ＦＩＬ）、
８はサンプルホールド回路（Ｓ／Ｈ）、９はマルチプレ
クサ回路（ＭＰＸ）、１０はアナログ量をデジタル量に
変換するＡＤ変換回路（Ａ／Ｄ　）、１１は入力インタ
ーフェイス回路、１２ｆｌランダムアクセスメモリ（Ｒ
ＡＭ　）、１３はソフトウェア−算を制御する中央演算
回路（ＣＰＵ）、１４は演算プログラムを収納するリー
ドオンリメモリ（ＲＯＭ）、１５は出力インターフェイ
ス回路、１６は出力回路を示している。

これらのハードウェアの構成はマイコン応用のデジタル
演算処理装置では一般的なものである几め、以下簡単に
応動を説明し、詳細な説明は省略する。

電力系統の電気量は、変流器２ａｅ２ｂ、電圧変成器３
を介して、故障点標定装置５へ導入される。故障点標定
装置５に導入された電気量は、入力変換器６、フィルタ
回路７、サンプルホールド回路８、マルチブレフサ回路
９、ＡＤ変換回路１０を順番に介してデジタル量に変換
され、ランダムアクセスメモリ１２に記憶される。同じ
く故障点標定装置５に導入されたしゃ断器のパレット条
件４ｍ、４ｂＦｉ入力インターフエイス回路１１を介し
てランダムアクセスメモリ１２に記憶される。中央演算
回路１３はランダムアクセスメモリ１２に記憶されたこ
れらの情報を用い、リードオンリメモリ１４に記憶され
ている後述するソフトウェア演算処理を実行し、故障点
を標定する。標定結果は出力インターフェイス回路１５
を介して出力回路１６へ導入し、外部に表示される。

第１図は第４図の故障点標定装ｆ５に納められている本
発明の一実施例を示す機能ブロック図である。

第１図にふ・いて、２１Ｆｉ１線地絡故障検ｄ条件で故
障検出リレーの組み合わせ等によ、！Ｍｆｉｉ地絡故障
を検出した場合に出力を生ずるものである。

具体的には短絡内部故障を検出する短絡距離リレー囚と
地絡内部故障を検出する地絡方向リレー（Ｂｌを用いて
Ａ不動作かりＢ動作の条件でｌ＃！地絡故障を判別し、
更に各相電圧の最小電圧和を検出して故障相を選別する
等の方法により構成されるものであるが、ここではその
具体的な内容を限定するものではなく１線地絡故障を検
出できるものであればよい。２２は自回線のし中断器の
パレット条件（し中断器が投入されている場合に出力を
生ずる）２３は隣回線のしゃ断器のパレット条件（２２
に同じ）２４．２７．２８はアンド回路、２５は出力を
遅延させるタイマー回路、２６はＮＯＴ回路、２９は前
述した工形標定演算回路、３０は同じく前述し念ｚ形標
定演算回路を示している。

このような構成において、標定対象区間に故障が発生し
た場合の応動を以下に説明する。

（１）２回線運用時の１線地絡故障に対する標定２回線
運用時は両回線のし中断器が「入」の状態にある。従っ
て自回線し中断器パレット条件２２及び隣回線し中断器
パレット条件２３が１１″となり、ＡＮＤ回路２４の条
件が成立する。

タイマー回路２５は後で説明する時限（′１１を有して
いるが、この時限はこの場合特に問題とはならずアンド
回路２４の出力によシタイマー回路２５の出力が１″に
なっていると考えてさしつかえない。さて１線地路故障
である次め１１ｓ地絡故障検出条件２１が１１″となっ
ており、タイマー回路２５の出力とのアンド回路２７の
条件が成立し、Ｉ０形標定演算回路２９によシ故障点標
定が行なわれる。即ち、両回線のし中断器が「入」の条
件にょシ標定原理上適用可能でしかも精度面でも優れて
いる工。形標定演算回路が選択されたことになる。

（ｉ）２回線運用時の１線地絡永久故ｆ！ｉｌ’ｌ：対
する再閉路投入時の２回目の標定 ２回線運用であるが系統保護機能の働きによシ故障発生
回線のし中断器が「切」となる。

更に再閉路機能の働きにニジし中断器を投入していく場
合、故障が継続している（永久故障）ために再度故障モ
ードとなるが、この故障に対する標定を考える。

自回線の故障モードを想定すると、系統保護機能の働き
Ｋより自回線しゃ断器が「切」となるため自回線しゃ断
器パレット条件２２が＊Ｏｎとなり、アンド回路２４の
条件不成立によ少タイマー回路２５は一旦リセットされ
ている。この状況において、再閉路機能の働きによシ自
回線し中断器が投入されると、自回線し中断器・ンレソ
ト条件２２が′″ｌ′となってくるため、アンド回路２
４が再度成立し、タイマー回路２５が起動する。

タイマー回路２５の出力が１”となるまでには時限σ）
の時間を要する。

一方１線地絡故障検出条件２１は自回線し中断器パレッ
ト条件２２とほぼ同時に成立するため１線地絡故障検出
条件２１とＮＯＴ回路２６によるアンド回路２８０条件
が成立し、Ｚ形標定演算回路３０により故障点標定か行
なわれる。

即ち、自端（先行端）シ中断器投入直後の故障に対して
は、後述するように対向端（後続端）のし中断器が未投
入であるために、Ｉ０形標定演算が原理上適用できない
ために２形標定演算回路が選択されたことになる。

ここでタイマー回路２５の時限（Ｔ）の意味を説明する
。

この時限（Ｔｌは高抵抗接地系統の再閉路方式に起因す
るものである。高抵抗接地系統においては故障発生時、
故障の種類によらず３相のし中断器を開放する方式が一
般的である。

従って再閉路方式としては背後電源のある端子側のし中
断器を先に投入しく先行端子投入）残った端子側は送電
線側の電圧と母線側の電圧を同期検定した後に投入する
（後続端子投入）いわゆる同時再閉路方式又は送電線電
圧ありと母線電圧なしにて投入する方式を採用している
。つまシ先行端子のし中断器投入タイミングと後□続端
子のし中断器投入タイミングは同期検定するための時限
又は送電線電圧が確立したことを確認する時限だけずれ
ていることになる。故障点標定装置の場合、原理的に電
源端側（通常先行端側）に設置される。

従って自端側（先行端側）のし中断器が投入された時点
では対向端側（後続端側）のし中断器は未投入の状態で
あるためＩ形標定演算は原理上適用できない。

後続端側のし中断器が投入された時点ではじめて工。形
標定演算が可能となる。以上のことからタイマー回路２
５の時限ＦＴ＋は、同期検定又は送電線電圧確認による
先行端子と後続端子のし中断器投入時間差以上にて設定
されるべきものである。もし伺らかの要因で後続端子側
に故障点標定装置が設置される場合にはこのタイマー回
路の時限（Ｔ）は零としてよいことは言うまでもない。

０１１）片口線（自回ａｌ）運用中の１線地絡故障に対
する標定 隣回線が休止であるため、隣回線し中断器パレット条件
２３は０”となりアンド回路２４の条件が不成立のため
タイマー回路２５の出力は０″となっている。従って１
線地絡故障検出条件２１とＮＯＴ回路２６によるアンド
回路２８の条件が成立し２形標定演算回路３０によシ故
障点標定か行なわれる。即ち、隣回し中断器「切」によ
シＩ０形標定演算が原　　１浬上できないために２形標
定演算回路が選択されたことＫなる。ここでし中断器パ
レット条件であるが、休止端においてもし中断器の点検
等によシし中断器が「人」の状態となることも考えられ
る。従ってし中断器／４レット条件２２．２３に対して
は図示しない断路器の条件をＡＮＤで構成した方がよい
。更に片口　　１線運用はあらかじめ知ることができる
ものだ　　コから運転員の操作によシ片口線運用モード
を設定し、２形標定演算に固定するように構成しても勿
論かまわない。　　　　　　　　　　　１第２図は本発
明の他の実施例を示す機能ブロック図である。第２図に
おいて３１は自回線の対向　　１端し中断器のパレット
条件、３２Ｆｉ隣回線の対向　　（端し中断器のパレッ
ト条件であシ、その他は第１図の同一番号を符したもの
と同一機能である。第１図の実施例との相違は下記の通
シである。

（１）シ中断器パレット条件が自端子のみならず対向端
を含めて全て導入されている。

（２）　　タイマー回路２５が削除されている。

第１図の実施例において、タイマー回路２５が必要であ
った理由は対向端のし中断器の情報が得られていなかっ
たために他ならない。対向端のし中断器が投入されるタ
イミングをタイマー回ｊ８によシ推定していたものであ
る。従って本実施例によれば、全端子のし中断器パレッ
ト条件がよシ正５１１に得られるため、第１図の実施例
と同等以上の幼果が得られることは云うまでもない。

ただし、第２図の発明は第１図の発明に比べて対向端の
しゃ断器の情報を必要とする。通常の送α線においては
対向端子は数１０ｋｍ程も遠方にあるためこの距離を介
してし中断器情報を自端子へ天送する手段が本実施例に
は不可欠である。もし頂定対象区間に設置されている系
統保護装＃等（デジタル電流差動装置等が該当）から対
向端子のし中断器情報が容易に得られる場合には、本実
施例は有効なものとなる。

第３図は本発明の更に他の実施例を示す機能ブロック図
である。第３図において３３は自回線の潮流条件（有時
”１″）３４は隣回線の潮流条件（有時”１”）であシ
、その他は第１図の同一番号を符したものと同一機能で
ある。

第１図の実施例との相違点は下記の通ルである。

（１）シ中断器ノンレット条件のかわシに潮流条件を導
入している。

（２）　　タイマー回路２５が削除されている。

潮流条件３３．３４は送を線に常時流れている負荷電流
の有無を検出するものであシ、これは例えば過を流リレ
ーの原理によりすでに導入している電気量を用いて容易
に構成できる。

本実施例は潮流が流れている場合には少なくとも送電線
の両端のし中断器が投入されそおシ、運用状態にあるこ
とを利用して、し中断器の・ンレクト条件の代わシとし
て潮流条件を使うように構成したものである。従って本
実施例によれば前述の他の実施例に比べて、し中断器情
報を取り込まないでも路間等の効果が得られるという利
点がある。

ただし、潮流は運用されている系統に全て存在するとは
言えず、又あったとしてもそのレベルによっては潮流検
出に使用するリレーの検出レベル以下の場合に誤判定と
なるため本方式を実施するにあたっては適用される送電
線の運用状態を検討する必要がある。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明では既に開示されている技
術であ゛る２形標定演算方式とＩ０形標定演算方式を用
いて、し中断器情報あるいは潮流情報等から系統の運用
状態を推定し、その運用状態における最適の演算方式を
選択して標定するように構成したために、永久故障時の
２回目の標定あるいは片口線運用時の標定に対しても常
に故障点を正確に標定することが可能となり、しかもサ
ージ受信方式・ぐルスレーダ方式のように高価を付帯設
備を必要としない故障点標定装置を提供できる。

ζこで本発明では！。形標定演算方式が原理上適用でき
ない場合に、Ｚ形標定演算方式を用いることとしている
が、２形標定演算方式にしても、Ｉ０形標定演算方式よ
り多少精度面で劣るとはいうものの、実用上は十分な精
度を有しているため本発明の効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す機能ブロック図、＃！２
■は本発明の他の実施例を示す機能ブロック図、第３図
は更に他の実施例の機能ブロック図、第４図は本発明を
デジタル演算処理装置を用いて構成した場合のハードウ
ェア構成図、第５図はインピーダンス演算方式の原理説
明図、第６図は電流比演算方式の原理説明図である。 ２１・・・１線地絡故障検出条件、 ２２・・・自回線し中断器・ｆレット条件、２３・・・
隣回線し中断器・ｆレット条件、２４．２７．２８・・
・アンド回路、 ２５・・・タイマー回路、　２６・・・ＮＯＴ回路、２
９・・弓。形標定演算回路、３０・・・２形標定演算回
路、３１・・・自回線対向端し中断器／４レット条件、
３２・・・隣回線対向端しゃ断器・ｆレット条件、３３
・・・自回線潮流条件、３４・・・隣回線潮流条件。 代理人　弁理士　　則　近　憲　佑 同　　　　　第子丸　　　健

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電力系統の電流、電圧情報をもとに自端から故障点まで
   の位置を標定する、高抵抗接地系の平行２回線送電線用
   の故障点標定装置において、自端子にて２回線分の電流
   、電圧値を同一時刻に周期的にサンプリングしてディジ
   タル量に変換する手段と、系統故障の発生時に故障点ま
   でのインピーダンスを演算して故障点を定める第１の標
   定演算手段と、系統故障の発生時に２回線を構成する各
   回線の零相電流の比を演算して故障点を定める第２の標
   定演算手段と、系統から入力される情報をもとに系統の
   運用状態を推定し前記各第１及び第２の標定演算手段を
   切換える手段とを備えたことを特徴とする故障点標定装
   置。