JPH0619409B2 - 直流送電系の故障点標定装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜発明の分野＞ この発明は、直流送電線の短絡事故（地絡事故）の発生
点の位置を送電端側で検出する直流送電系の故障点標定
装置に関する。

＜発明の背景＞ 故障点標定装置としては、マーレーループ法やバーレー
ループ法のように、線路を含むブリツジ形の回路を構成
し、その平衡条件から故障点までの距離を求めるものが
良く知られている。この種の装置では、ブリツジ形測定
回路を平衡させるような測定操作が必要で、直流送電系
において、その電流値の変化から瞬時にかつ直接的に故
障点を標定することはできなかつた。

＜発明の目的＞ この発明の目的は、直流送電線の短絡事故の発生をその
電流値の急激な変化から即座に検出するとともに、その
電流値の変化に基づいて事故発生点までの送電線の距離
を速かに算出することができるようにした直流送電系の
故障点標定装置を提供することにある。

＜発明の構成＞ 上記の目的を達成するために、この発明の故障点標定装
置は、直流送電線の送電端側でその電流値を所定周期で
連続的にサンプリングする手段と、サンプリングされる
上記電流値の変化を常時監視して上記送電線の短絡事故
の発生を検出する手段と、事故発生が検出されたとき、
その事故により上記電流値が急増しつつある過渡状態に
おいて、サンプリングされる３点以上の上記電流値と既
知であるサンプリング周期、送電端側の電圧値および上
記送電線の単位長さ当りのインピーダンスに基づいて、
第１次線形近似された微分解析演算によつて上記事故点
までの上記送電線の長さを算出する手段とで構成したこ
とを特徴とする。

＜実施例の説明＞ まず第１図、第２図に従つて本発明の故障点標定の原理
を説明する。

第１図において、１は直流電源を示し、２は送電線を示
す。送電線２の単位長さ当りの抵抗およびインダクタン
スをそれぞれｒおよびｌとする。図のように送電端から
距離ｘの点で送電線２が地絡した場合、その故障点の抵
抗をＲｆとすると、送電端から見た抵抗Ｒおよびインダ
クタンスＬは次式のようになる。

Ｒ＝ｒｘ＋Ｒｆ ……(1) Ｌ＝ｌｘ ……(2) このＲＬ回路において、送電端の電圧をｖとし、流れる
電流をｉとすると、次の微分方程式が成立する。

第２図は上述の地絡事故の発生による電圧ｖと電流ｉの
変化の一例を示している。事故は時点Ｔで発生し、その
後上述のＲＬ回路に電流が流れ、電流ｉが指数的に急激
に増加している。また後述するように電源１は定電圧化
されていて、電圧ｖはほとんど変化しない。

この発明の装置では、所定周期△ｔで電流ｉをサンプリ
ングしている。そのサンプリング時点をｔ_１，ｔ_２，ｔ
_３，……と表わし、対応するサンプル値をｉ_１，ｉ_２，
ｉ_３，……とする。また相前後する２点の電流サンプル
値の差ｉ_２−ｉ_１，ｉ_３−ｉ_１，……を電流変化△
ｉ_２，△ｉ_３，……とする。そして、この電流変化△ｉ
_ｎを常時監視し、△ｉ_ｎが予め設定した基準値Ｋを越え
ると、送電線２に地絡を生じたものと判定する。その
後、以下に述べる原理で地絡点を標定する。

上述の各サンプル時点ｔ_１，ｔ_２，ｔ_３，……での電圧
ｖをそれぞれｖ_１，ｖ_２，ｖ_３，……と表わすと、(3)
式の微分方程式について次のような第１次の線形近似が
成立する。

(4)＋(5)より 同様にｔ_２，ｔ_３について、 (8)式に(2)式を代入して整理すると、 (9)式において、サンプリング周期△ｔおよび送電線２
の単位長インダクタンス１は既知であるので、電流ｉお
よび電圧ｖの３点のサンプル値ｉ_１，ｉ_２，ｉ_３および
ｖ_１，ｖ_２，ｖ_３から故障点までの距離ｘを算出するこ
とができる。

この発明では上記の標定演算をさらに次のように簡略化
する。現在の直流送電系では、電源１はサイリスタなど
による定電圧整流器によつて構成されており、第２図に
示したように、地絡が生じても電圧ｖはほとんど変化し
ない。その安定化された出力電圧をＶと表わし、(9)式
におけるv₁，v₂，v₃をそれぞれＶとすると、次式のよう
に変形できる。

つまり、連続した３点の電流サンプル値ｉ_１，ｉ_２，ｉ
_３から距離ｘを算出することができる。(10)式におい
て、 と表わすと、次式のように整理できる。

ｘ＝Ｊ×Ｑ（ｉ_１，ｉ_２，ｉ_３） …(13) つまり、３点の電流サンプル値ｉ_１，ｉ_２，ｉ_３によつ
て求まる変数Ｑに定数Ｊを掛けるという簡単な演算で、
故障点までの距離ｘを算出することができる。

次に、この発明に係る故障点標点装置の具体的実施例を
説明する。

第３図において、交流電源１１が定電圧整流器１２で直
流に変換され、送電線２に電圧安定化された直流電力が
供給される。送電線２の送電端側には遮断器３と電流検
出器４とが設けられている。電流検出器４はホール素子
などを用いたもので、送電線２上の直流電流の大きさを
検出する。これの検出出力はＡ／Ｄ変換器５でデイジタ
ル信号に変換され、コンピユータに伝送される。この間
の信号伝送は、光フアイバを用いて光信号で行なうと良
い。

上記コンピユータはＣＰＵ８・メモリ９・入出力装置１
０という一般の構成に加えて、Ａ／Ｄ変換器５からの電
流値ｉを取り込むためのＤＭＡインターフエイス６と、
定数設定器７を備える。定数設定器７には、故障発生を
弁別するための上記定数Ｋや、上記(11)式の定数Ｊ（サ
ンプリング周期△ｔ、整流器１２の出力電圧Ｖ、送電線
２の単位長インダクタンス１）を予め設定しておく。

第４図は上記ＣＰＵ８による処理内容を示す。

以下、このフローチヤートに従つて本装置の動作を順次
説明する。

最初のステツプ１００で、設定された周期△ｔのサンプ
リングタイミングを待ち、所定のタイミングになると次
のステツプ１０１に進み、ＤＭＡインターフエイス８を
介してその時点ｔ_ｎの電流値ｉ_ｎを取り込み、メモリ９
の所定エリアに一時記憶する。次のステツプ１０２で、
今回のサンプル値ｉ_ｎと前回のサンプル値ｉ_n-1との差
△ｉ_ｎを演算する。次のステツプ１０３で、△ｉ_ｎと定
数Ｋとの大小比較を行ない、故障発生の監視を行なう。
△ｉ_ｎ＜Ｋのときは正常と判断し、以上のステツプ１０
０→１０１→１０２→１０３を繰り返す。

ステツプ１０３で△ｉ_ｎ≧Ｋとなつたとき、故障が発生
したものと判断し、ステツプ１０４に進む。ステツプ１
０４では、最新のサンプル値ｉ_ｎと、前回のサンプル値
ｉ_n-1と、前々回のサンプル値ｉ_n-2とに基づいて、上記
(12)式に示す変数Ｑを演算する。次のステツプ１０５
で、変数Ｑと設定された定数Ｊとから(13)式に従つて故
障点までの距離を算出し、入出力装置１０から適宜な信
号形態で出力する。その後最初のステツプ１００に戻
り、以上の処理を繰り返す。

＜発明の効果＞ 以上詳細に説明したように、この発明に係る直流送電系
の故障点標定装置によれば、電流値のサンプリング手段
およびマイクロコンピユータなどによる演算手段といつ
た簡単な構成で、直流送電線の短絡事故が発生したと
き、その直後に故障点の位置を自動的かつ正確に検出す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の装置の原理を説明するための直流送
電系の等価回路図、第２図は同じく短絡故障による電流
・電圧の変化を示す図、第３図はこの発明の一実施例に
よる故障点標定装置の構成図、第４図は第３図における
ＣＵＰ８の処理内容を示すフローチヤートである。 １……直流電源、１１……交流電源、１２……定電圧整
流器、２……送電線、３……遮断器、４……電流検出
器、５……Ａ／Ｄ変換器、６……ＤＭＡインターフエイ
ス、７……定数設定器、８……ＣＰＵ、９……メモリ、
１０……入出力装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】直流送電線の送電端側でその電流値を所定
   周期で連続的にサンプリングする手段と、 サンプリングされる上記電流値の変化を常時監視して上
   記送電線の短絡事故の発生を検出する手段と、 事故発生が検出されたとき、その事故により上記電流値
   が急増しつつある過渡状態において、サンプリングされ
   る３点以上の上記電流値と既知であるサンプリング周
   期、送電端側の電圧値および上記電線の単位長さ当たり
   のインピーダンスに基づいて、第１次線形近似された微
   分解析演算によって上記事故点までの上記送電線の長さ
   を算出する手段とを備え、 上記故障点までの送電線の長さを算出する手段が、電流
   サンプリング周期と送電線の送電端電圧および送電線の
   単位長さ当たりのインダクタンスによって定まる定数
   と、上記サンプリングされる３点以上の電流値によって
   規定される変数とを乗算する演算手段によって構成され
   ていることを特徴とする、 直流送電系の故障点標定装置。