JPS6212876A - 送電線の故障点標定システム - 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】 【発明の属する技術分野】

本発明は電力用送電線系統における故障点の位置をより
正確に検知するための故障点判定システムに関するもの
である。

【従来技術とその問題点】

電力用送電線（４ｍ路ともいう）は運転中に線路又は送
電鉄塔に対する雷撃、碍子類の汚損などによる絶縁劣化
、異物の接触、異常電圧による閃絡などにより絶縁破壊
事故に至ることが多い、これらの事故では、通常は遮断
器で一旦、事故電流を断ち、線路を保護した後、再び送
電を継続することが多いが、この送電の再開に当たって
送電線。 碍子等の損傷の有無を確認するため、その発生位置（故
障点）をできる限り正確に知ることが、保守の迅速化、
省力化からも要求されている。 このため、従来から例えば故障直後の送電線にパルス電
圧を送り出しその反射波の到達するまでの時間によって
変電所からの故障点の位置を測定する故障点標定器を変
電所に設けたり、鉄塔に流れる雷撃電流によって動作す
る信号器を各鉄塔に接地し、これらを巡回によって確認
する方法が採用されているが、前者には分岐の多い送電
線では反射波の識別が困難になるという欠点があり、後
者には巡回するまで場所が確認できないことや。 雷電流の値によっては複数個所の信号器が同時に動作す
るので信頌度に乏しいという欠点がある。 また最近では光ファイバを組込んだ架空地線（単に地線
ともいう）を使用し、鉄塔アームに流れる地絡電流を検
知し、この検知信号を光ファイバにより変電所に送信す
る方法や、鉄塔の架空地線側と大地側に流れる電流の差
により事故鉄塔を検知し、同じく光信号で伝送する方法
などが提案されているが、これらの方法では電流検出用
変流器（以下変流器をＣＴとも記す）が非常に大形とな
ることや、各鉄塔にこのような検出装置が必要となる欠
点がある。

【発明の目的】

本発明は、これらの欠点を除き、架空地線を使用し分岐
の多い線路においても適用できる故障点標定システムを
提供することを目的とする。

【発明の要点】

本発明の要点は、送電線、それぞれ接地され該送電線を
絶縁支持する複数の金属塔（鉄塔など）、終端部におい
て接地されるとともに、前記送電線に沿って前記金属塔
を順次電気的に結合する地線（架空地線など）を備えた
送電系統において、前記金属塔のうち少なくとも所定の
複数のものに設けられ、当該の金属塔に接続される地線
の辺の少なくとも１つを流れる電流（以下地線電流とい
う）を検出し咳地線電流に係るデータを求める地線電流
検出手段、又は（及び）当該の金属塔を介し地線と大地
との間を流れる電流（以下鉄塔電流という）を検出し該
鉄塔電流に係るデータを求める鉄塔電流検出手段と、 同様に設けられ、前記地線鉄塔電流検出手段。 鉄塔電流検出手段によって求められた地線電流データ又
は（及び）鉄塔電流データを送信する電流データ送信手
段（信号伝送器など）と、（ｉｔ気所などに設けられ）
！ｆ電流データ送信手段の各々からの前記の電流データ
を受信し、金属塔側のこの電流データの分布から、送電
線の事故位置を標定する共通の故障点標定手段（故障点
標定装置など）とを備えるようにした点、又はさらに前
記地線電流検出手段、鉄塔電流検出手段はそれぞれ検出
した地線電流、鉄塔電流の大きさ又は（及び）その位相
を求める手段（地線ＣＴ、補助補助ＣＴ流電流圧変換器
、Ａ／Ｄ変換器、波形整形器など）であるようにした点
にある。

【発明の実施例】

以下第１図〜第７図に基づいて本発明の詳細な説明する
。第１図は本発明の一実施例としてのシステムの構成を
示す図、第２図は第１図における信号伝送系統の構成例
を示すブロック図、第３図は第１図の信号伝送器におけ
る信号検出回路の構成例を示す図、第４図は地線電流と
鉄塔電流の位相信号の例を示す図、第５図は各鉄塔部に
おける典型的な線路配置例を示す図、第６図は送電線系
統の基本構成例を示す図、第７図は事故時の地線電流に
対する等価回路例を示す図である。なお各図の説明にお
いて同一の符号は同一または相当部分を示す。 送電線路に流れる電流、故障時の線路電流、地絡電流な
どについては従来から計算、２！！！定が行われており
、また線路端においてこれを計測することは容易である
が、運転時や事故時における地線電流については公表さ
れたものは非常に少ない。 このためまず地線に電流が誘起される過程を検討する。 第５図は通常の２回線送ｉｉ線の典型的な線路配置であ
り、ｌは鉄塔、２〜７は各相の送電線、８は架空地線で
ある。簡単のため送電線の１回線分（例えば２〜４）に
ついて考えると、その送電線２，３．４の各相電流１．
、Ｉｂ、ｒ、により単位長さ当たりの架空地１８には、 ｅ−ω（Ｍａｃ　ｒａ　＋　ＭｂＧＩ　ｂ　＋　Ｍｃｃ
　Ｉ　ｃ　）の電圧が誘起される。ここでＭ　＠Ｇ、　
Ｍ　＞Ｇ、　Ｍ　ＣＧはそれぞれ各相線路２．３．４と
架空地線８との間の相互インダクタンスである。この電
圧ｅにより架空地線８には鉄塔１及び大地Ｇを通して電
流が流れる。 第５図および第６図より判るように架空地ｖＡ８と各相
線路２〜４との距離は等しくないので前記相互インダク
タンスＭｍｃ＋　Ｍｂａ＋　Ｍｃｅの値は相互に異なり
、たとえ各相電流１−、ｒｈ、　　ＩＣが平衡していて
も、地線８には常時電流が流れ得る。 この値は通常は線路電流の数倍〜１０倍の大きさである
。 線路に事故が発生すればその事故電流に応じた誘起電圧
が架空地線に誘起され、特に事故電流に零相分を含む場
合には比較的小さな線路電流でも大きな誘起電圧となる
ことは注意すべきである。 更に事故が雷撃による閃絡や碍子汚損による閃絡のよう
に、送電線が鉄塔に地絡したような場合にはこの地線電
流も鉄塔、架空地線を通して大地へ流れ込む。鉄塔は各
々大地に対して接地抵抗Ｒ。 を有し、架空地線もインピーダンスを有するので、分岐
を有する送電線の架空地線に事故時流れる電流の等価回
路は第７図の如くになる。ここでｅ１１＋６　＋ｘ、、
、、　、　　ｅ　ｆｆ１ｌ＋　　ｅ　ｔｔ、、　、、　
、は鉄塔１間に線路電ＦＥＩ−、Ｉｂ　、Ｉ。により誘
起される電圧でその中ｅ！ｌ＋　　ｅｇｇ−１，、は分
岐線のものを示す、Ｘ１１１００．とＲ１１，、、、、
は各鉄塔間の地線のリアクタンスと抵抗、ＲＴｌｌ、、
、、、は各鉄塔の接地抵抗、Ｒ３Ｉは架空地線８が終端
する電気所の接地抵抗である。 また同図では第２鉄塔（接地抵抗Ｒ？ｌ□の鉄塔）で地
絡事故が発生したとして、この鉄塔に線路から地絡電流
１．が流込むことを示している。 事故時における架空地線の電流分布は第７図に事故の種
類（例えば１線地絡、２線地絡等の別、または地絡地点
が１地点か２地点がの別など）、地絡相、地絡電流に対
する電源の状態（例えば発電機かトランスかの別、中性
点接地の有無、直接接地、抵抗接地、リアクトル接地な
どの別、各部遮断器の遮断の有無など）、事故点の位置
等の条件を入れれば容易に解明することができる。 本発明はこのような原理に基づき、事故時の架空地線電
流の分布を知ることによって事故位置を検知しようとす
るものである。 第１図は本発明の一実施例としてのシステム構成を示し
ている。同図において、９は地線電流検出用のＣＴ（地
線ＣＴという〉で、鉄塔１の両側（当該鉄塔に接続され
る地線８の各辺）に設けられている。１０は地線電流の
大きさやその位相などからなる電流データを伝送するの
に用いられる光ファイバで、地線８内に組込まれたもの
でも、また別に設けられたものでも良い、１１は前記電
流データを線路端の電気所内に設けられた故障点標定装
置１２に伝送するための信号伝送器である。この信号伝
送器１１は前記のＣＴ９を介し、地線電流値やその位相
などのデータを作成するとともに、光ファイバ１０を介
しそのデータ伝送を行うための手段を内蔵している。前
記故障点標定装置１２は、鉄塔に設けられた信号伝送器
１１と通信制御を行い１該伝送器１１に同期信号を送っ
たり、信号伝送器１１から前記電流データを受信すると
ともに、受信したデータを分析することにより、故障点
を標定する機能を持っている。 この故障点標定装置１２には、第１図のように、さらに
電気所に設けられた線路電流測定用の電流変成器１３や
線路電圧測定用の電圧変成器１４の信号などの他に、系
統内各部の遮断器の開、閉動作状況な戸の系統構成条件
を与えることも有効である。 このような電気所で測定される系統故障データや系統の
構成条件についてのデータを故障点標定装置１２に与え
れば、信号伝送器１１から送られてくる電流データだけ
から判断するよりも、判定に利用するデータが豊富にな
るので、より正確な標定が可能になる。 第１図ではすべての鉄塔１に地線ＣＴ９．信号伝送器１
１を設けている。これらの機器は鉄塔１ごとに設けるこ
とが望ましいが、標定対象となる故障点を特定鉄塔とせ
ず、区間内として標定するのであれば、全鉄塔の中、何
個所かの鉄塔１を選んで、地線ＣＴ９．信号伝送器１１
を設けることも可能であり、このようにすれば経済的に
システムを構成できる。 第２図は第１図の中で故障点標定装置１２と信号“　　
伝送器１１との間の信号伝送系統を示したものである。 各伝送器１１．装置１２（これらを一括して装置１１ま
たは１２という）間のデータ伝送には電気絶縁の容易な
光ファイバ１０が用いられており、信号の送り方には、
光ファイバ１０の伝送距離との関係から、順番に隣りの
装置１１まで送り、増幅してから次の装置１１又は１２
に送ることも可能であるし、また伝送距離が数−であれ
ば、光信号を分岐しながら送信することも可能である。 このような信号伝送の方法としては色々な方法が利用で
きる０例えば第２図では分波合波器２１が用いられてお
り、この場合、標定装置１２からはλ１の波長の光信号
を送り、他方信号伝送器１１からはλ８の波長の光信号
を送ることにより、上り回線と下り回線の信号を分離す
ることができる。このように分波合波器２１を用いれば
、故障点標定装置１２が必要とするタイミングで、信号
伝送器１１の持っている電流値データや位相データを受
信することができる。 第３図は信号伝送器１１の中に設けられた、地線電流及
び鉄塔電流の電流値と位相を検出する回路の構成図を示
す、同図において９　（９１，９２）はそれぞれ鉄塔１
に結合される両側（左右ともいう）の各地線８の辺（地
線辺）　８１．８２の電流を検出する地線ＣＴ　、　９
Ａ（９Ａ１〜９Ａ３）は補助ＣＴで、補助ＣＴ９Ａ１，
９Ａ２はそれぞれ各地線ＣＴ９１，９２より出力される
地線電流の検出値をそのまま、また補助ＣＴ９Ａ３はそ
の２つの１次巻線にそれぞれ前記２つの地線ＣＴ９１，
９２の電流検出値を相殺し合う極性で流すことにより９
両者の差を取り当該の鉄塔電流の検出値として、それぞ
れ対応する電流・電圧変換器３２に与える。このように
して該変換器３２は地線、鉄塔多電流の検出値を電子回
路で処理のしゃすい電圧信号に変換する。 ３０は増幅器で、前記の電圧信号を所定の信号幅を持っ
た信号に増幅する。３１はＡ／Ｄ変換器で、増幅器３０
を介し増幅された電圧をディジタル信号に変換しデータ
バス３５を介して、マイクロコンピュータシスーテム　
（以下ＣＰＵと略す）３４に与える。 このようにＣＰＵ３４に与えられた地線電流及び鉄塔電
流の瞬時値は乗算や平均化などの演算処理により、地線
電流値及び鉄塔電流値として読み込まれる。 また一方墳幅器３０の出力は、波形整形器３３を介して
矩形波状の信号とし、同様にＣＰＵ３４に与えられてい
るので、地線辺８１．８２の地線電流および鉄塔電流の
相互の位相関係を、その波形の立ち上り時点又は立ち下
り時点の相互関係から計測することが可能である。第４
図はこのような位相関係をモデル的に示している。同図
（１１，（２１，１３１はそれぞれ補助ＣＴ　９Ａ１．
９Ａ２及び９Ａ３に対応して波形整形器３３から出力さ
れる地線電流及び鉄塔電流の位相を示す信号（位相信号
という）　ＰＨＩ　、　Ｐ）＋２及びＰＨ３の各波形を
示す。 同図上人は位相検出の基準（時）点で、この基準点Ａは
、例えば故障点標定装置１２から送られてきた基準点で
も良いし、他の鉄塔ｌから送られてきた基準点を用いて
も良い、基準点Ａを定める信号を信号伝送器１１が受信
すると、第３図のＣＰＵ３４は各位相信号ＰＨＩ、ＰＨ
２，ＰＨ３用の各タイマを起動し、各波形の立ち上がり
時点で、それぞれこの各タイマを停止することにより、
それらの波形の各位相情報ΔＴ（ΔＴ１〜ΔＴ’ｓ）を
読み取ることが可能になる。 送電線系統に地絡事故が生じた時の故障標定は次のよう
な形で行うことが可能である。第１図において、鉄塔に
送電線からの地絡が発生すると、その鉄塔には事故電流
が流れる。この電流の一部は鉄塔の接点抵抗を通って電
気所に還流するが、一般に鉄塔の接点抵抗は事故電流の
すべてを流すには十分低くないので、地線側にもかなり
の量の事故電流が分流する。このため事故鉄塔に近い他
の鉄塔にも一部の事故電流が流れ込み、同様に大地を通
って電気所に還流して行く、事故点から離れた鉄塔の地
線には送電線と誘導結合された電流が流れるが、この値
は事故電流に比べ、故障条件によっても異なるが、数分
の１に減少する。このため事故点付近の地線電流は大き
く、しかも鉄塔から大地に分流する鉄塔電流が大きくな
る。また位相的に見ると、事故鉄塔を中心として事故電
流が左、右の地線辺を介して分流するため事故鉄塔を境
として、位相的に反転するという特徴がある。 このため、すでに述べたように第３図のような方法によ
って、地線電流と鉄塔電流の大きさおよびそれらの位相
情報を計測し、第１図の故障点標定装置１２に集め、各
鉄塔１相互間のこれらのデータを比較すれば、容易に故
障点を標定することが可能となる。 第１図の系統には分岐線を示していないが、全く同じ方
法によって、分岐線としての地線の電流値１分岐線側の
鉄塔の電流値及びそれらの位相データも集めれば、分岐
線を含めて故障点を標定することが可能である。 またすでに述べたように、地線電流又は鉄塔電流の電流
値の分布だけからでも、あるいはそれらの位相の分布だ
けからでも故障点を標定することが可能であるので、電
流の大きさか位相のいずれか一方のデータを用いても良
い。 また位相データは、すべての鉄塔を同一の基準点から計
測しても良いし、隣接鉄塔間の位相差をデータとしても
良いことは当然である。なお以上の説明では故障点標定
装置１２を電気所に設けたが、これを一部の鉄塔などに
配置しても特に支障はない。 なお、鉄塔電流を測定するために鉄骨脚に変流器を設け
ても良いが、一般に脚は４本あり、しがも大型鉄骨で変
流器が大きくなったり、あるいは変流器を相互接続する
回路にノイズが入ったりするので、故障点標定システム
を構成する上から考えると不利になる。

【発明の効果】

以上の説明から明らかなように本発明によれば架空地線
又は（及び）鉄塔の電流の大きさのデータ又は（及び）
位相データを電気所に集め、送電系統上の地線電流や位
相変化の分布から故障点を標定するようにシステムを構
成したので、種々の故障あるいは分岐線を持った複雑な
送電系統でも、正確に故障点を標定でき、送電系統の保
守作業を容易にすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例としてのシステムの構成を示
す図、第２図は第１図における信号伝送系統の構成例を
示すブロック図、第３図は第１図の信号伝送器における
信号検出回路の構成例を示す図、第４図は地線電流と鉄
塔電流の位相信号の例を示す図、第５図は各鉄塔部にお
ける典型的な線路配置例を示す図、第６図は送電線系統
の基本構成例を示す図、第７図は事故時の地線電流に対
する等価回路例を示す図である。 １：鉄塔、２〜７：送ｔ＆ｌｉ１．８：架空地線（地線
）　、８１．８２　ｊ地線辺、９　（９１，９２）　　
ｊ地線ＣＴ。 ９Ａ（９Ａ１〜９Ａ３）　：補助ｃ’ｒ、ｔｏ：光ファ
イバ、１１：信号伝送器、１２：故障点標定装置、２１
：分波合波器、３１７Ａ／Ｄ変換器、３２：電流・電圧
変換器、３３：波形整形器、ＰＨ（ＰＨＩ−Ｐ）１３）
　ｉ位相信号、３４：マイクロコンピュータシステム　
（ＣＰＵ）、Ａ：基準点、八Ｔ（ΔＴ、〜△Ｔ３）：位
相情報。 ｙ 第５図 オ６図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）送電線、それぞれ接地され該送電線を絶縁支持する
   複数の金属塔、終端部において接地されるとともに、前
   記送電線に沿って前記金属塔を順次電気的に結合する地
   線を備えた送電系統において、前記金属塔のうち少なく
   とも所定の複数のものに設けられ、当該の金属塔に接続
   される地線の辺の少なくとも１つを流れる電流（以下地
   線電流という）を検出し該地線電流に係るデータを求め
   る地線電流検出手段、又は（及び）当該の金属塔を介し
   地線と大地との間を流れる電流（以下鉄塔電流という）
   を検出し該鉄塔電流に係るデータを求める鉄塔電流検出
   手段と、 同様に設けられ、前記地線鉄塔電流検出手段、鉄塔電流
   検出手段によって求められた地線電流データ又は（及び
   ）鉄塔電流データを送信する電流データ送信手段と、 該電流データ送信手段の各々からの前記の電流データを
   受信し、金属塔別のこの電流データの分布から、送電線
   の事故位置を標定する共通の故障点標定手段とを備えた
   ことを特徴とする送電線の故障点標定システム。 ２）特許請求の範囲第１項に記載のシステムにおいて、
   前記地線電流検出手段は検出した地線電流の大きさ又は
   （及び）その位相を求める手段であり、前記鉄塔電流検
   出手段は検出した鉄塔電流の大きさ又は（及び）その位
   相を求める手段であることを特徴とする送電線の故障点
   標定システム。