JPS62206465A - 架空送電線の故障区間標定装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は架空送電線に鉄塔地絡故障または相間短絡故障
が発生したとき、故障区間を標定するに止まらず、故障
の種類までも判定するようにした架空送電線の故障区間
標定装置に関する。

［従来の技術］ 光ファイバ複合架空地線（以下、０ＰＧＷという）を利
用した従来の架空送電線の故障区間標定装置は、架空地
線の電流を一定区間毎に計測し、隣接した各計測点間の
電流値および位相を送電線途中に設けた端末装置により
、比較・判定を行い、その情報を０ＰＧＷを用いて変電
所等に伝送して故障区間を表示するものであった（例え
ば、森貞夫他ｒＯＰＧＷを利用した故障点標定システム
の開発」、住友電気、１２７号。

ＰＰ１１９−　１２９．　昭和６０年　９月）。

すなわち、架空送電線に地絡や短絡事故が発生すると、
常時とは異なった値および位相の地線電流が流れ、これ
が故障点の前後で値２位相に差があることを利用し、シ
ミュレーション結果から故障時の地線電流の検出器間の
電流値差および位相差を求めて、次のような故障区間標
定のための条件設定を行っている。

条件Ａ：電流値差が１２ａＡ以上（電流値が）１ｂ以下
のとき）、 電流値差がＩ　１ａＡ以上（電流値がＩ２ｂ以下のとき
） 条件Ｂ：位相差がφ１以上 そして、条件ＡあるいはＢを満足する区間を故障区間と
したものである。

これによれば、隣接した検出器の位相および電流値の比
較を行い、その差が判定レベル（しきい値）以上か否か
の判定を行うことになるため、しきい飴の設定がシビア
であり、検出結果がしきい値付近のとき（例えば電流値
差が■１ａ、　Ｉ２ａ近傍のとぎ）、判定ミスが起こる
可能性がある。

また、しきい値を超えた区間全部を故障区間としている
ため、答えが複数個量る場合があり、その場合には標定
結果を１つに絞れないこともあった。

そこで、上記欠点を解消するために、我々は先に、故障
の可能性を表わす指数と、故障の可能性を評価する関数
とを用いて故障区間を標定する装置を提案した。

即ち、故障電流からその電流値と位相とを求める電流値
・位相抽出回路と、区間毎に故障の可能性を表わす複数
の指数を電流値と位相から算出する指数演算回路と、指
数を変数とする事故の可能性を評価する関数を区間毎に
算出する評価関数演算回路とから演算部を構成して、演
算部によって得られる関数の値を０ＰＧＷで中央監視局
に伝送し、関数の値を最大とする区間を故障区間と標定
するものである。

指数の導入は、全区間での最大電流値や最大位相差で検
出値を規格化することにより、全体的。

相対的な判定を可能とする。また、指数を変数とする評
価関数の導入は、各指数の総合的な判断を可能とする。

これにより、しきい値によって良／不良が判定されるの
ではなく、評価関数値の大小で判定を行い、そのうちの
なかで最も大きな値を出した区間が故障を起こしている
と標定するので標定精度が向上し、また各評価関数が故
障の可能性を直接表わすことから、故障区間の候補が複
数量ても、最も故障の可能性が高い区間を１ケ所選ぶこ
とができるようになる。

なお、地絡故障と異なり相間短絡故障は、一般に故障区
間と故障でない区間とで電流値差９位相差の差がともに
小さいため、上記の判定をそのまま用いたのでは区間標
定が難しいという欠点があるが、短絡故障の場合には故
障の可能性を表わす指数と故障の可能性を評価する関数
を用いて故障区間を標定するとき、特に上記差を大きく
するために区間の中で最も電源に近い区間の平均電流と
各々の区間の電流値で決まる指数を導入することによっ
て、上記欠点も解消している。

［発明が解決しようとする問題点］ ところで、送電線の故障時に架空地線を流れる電流は、
■分流成分（本線から架空地線に流入する成分）と■誘
導成分とに分離でき、地絡時には■が、また短絡時は■
が大きくなることが知られている。■と■とは異なる現
象であり、その人ぎさも様相も異なる。

ところが、上記した従来のものでは、■と■とを一応区
別はしているものの、電流値差等が小さくて標定が難し
いときに、特に■を評価しようとするもので、通常は、
架空地線を流れるいずれか一方の電流を基に評価してい
るため、評価関数の値を最大とする区間であっても、故
障の種類によっては、必ずしも故障区間ではない場合が
あった。

すなわち、故障の種類を全く考慮していないため、故障
区間標定精度は十分ではなかった。

したがって本発明の目的は、前記した従来技術の欠点を
解消して、精度よく故障区間を標定することができ、か
つ故障の種類の判定をも行うことが可能な架空送電線の
故障区間標定装置を提供することである。

Ｆ問題点を解決するための手段］ 上記目的に沿う本発明は、送電線故障時に架空地線を流
れる電流のうち、分流成分と誘導成分とのどちらが支配
的であるかを判定するために、２つの評価関数を用いた
ものである。

即ち、評価関数演算回路を、地絡故障区間で最大値をと
る地絡故障評価関数ｆＥ及び短絡故障区間で最大値をと
る短絡故障評価関数ｆＳを区間毎に指数に基づき算出し
てこれら関数の最大値ｆＥとｆＳとをそれぞれ求める最
大関数演算回路と、噂　　　　咋砿 最大値ｆＥとｆＳとの大きさを比較していずれが大きい
かを検出する比較演算回路とから構成し、最大値の大き
い方をとる区間を故障区間として、また最大値の大ぎい
方をとる故障評価関数から決まる故障の種類を故障の種
類としてそれぞれ標定するようにしたものである。

［作　用］ 故障が鉄塔地絡故障のときは分流成分の方が大きくなっ
てｆＥ＞ｆＳとなるから、ｆＥを示す区間が故障を起こ
していると標定され、ｆＥを算出する評価関数が地絡故
障評価関数であることから、その故障の種類が地絡故障
と判定される。

また、故障が相間短絡故障のときは、逆に誘導耐久　　
　　＾弦 成分の方が大きくなってｆｔ　＜ｆＳとなるから、−軟 ｆＳを示す区間が故障を起こしていると標定され、れ偽
Ｘ ｆＳを算出する評価関数が短絡故障評価関数であること
から、その故障の種類が短絡故障と判定される。

［実施例］ 本発明の実施例を添付図面に基づいて説明すれば以下の
通りである。

図は本発明の架空送電線の故障区間標定装置の実施例を
示す。同図に示す如く、本装置は、地線電流検出部１０
．電流値・位相抽出回路２０．指数演算回路３０．評価
関数演算回路４０より構成する。

上記地線電流検出部１０は、電流センサ１．該センサの
情報を変電所等の中央監視局に伝送する０ＰＧＷ２．光
検出回路３から成り、架空送電線故障時に架空地線を流
れる故障電流を計測する。

検出部１０は送電線の鉄塔の数だけ設置することが望ま
しいが、これより少なくてもよい。電流センザ１は、例
えば、変流器（ＣＴ）と発光ダイオードを用いて、また
、光検出回路３はフォトダイオードとオペアンプを用い
て構成することができる。

電流値・位相抽出回路２０は、各地線電流検出部１０で
一定区間毎に検出された故障電流の波形を解析して電流
値と位相を求めるための回路で、例えばマイクロコンピ
ュータにより構成することができる。

指数演算回路３０及び評価関数演算回路４０は、故障区
間を標定するために次に示す演算を行う回路で、例えば
リニアＩＣまたはマイクロコンピュータを用いて構成す
ることができる。

指数演算回路３０は電流値・位相抽出回路２０で求めた
電流値と位相から区間内の電流値差と位相差を求めた上
、区間毎に故障の可能性を表わす指数として次の５つの
値を算出する。

■ｑｅ１（ΔＩ）＝−０５１（ΔＩ）＝ΔＩ／Ｉｍａｘ
■ｑ０２（Δφ）＝ｏｓ２（ΔＩ）−Δφ／１８０゜■
ｇｅ３（Δｌ１１）−ΔＩｐ／ＩｍａＸ■ｈｓ　　（１
，Ｉｓ） ただし、Ｇ（Ｚ）：変数２が大きい程大きい値をとる関
数 ｈｓ（Ｉ　、　Ｉ　Ｑ：　Ｉ　＝　Ｉｓ／２のとき最大
値をとる関数 変数として ΔＩ、Δφ：各区間内の電流値■と 位相φの変化量 ΔＩｐ：電流ピークの大きさ ■ｍ：区間平均電流値 Ｉｍａ×：全区間中の最大電流値 ■ｎ：最大負荷時の常時誘導電流 ＩＳ：区間の中で最も電源に近い 区間の平均電流 １１、Ｉ２　　＋区間の始めと終りの点の電流値このよ
うな指数を導入したのは、隣接した計測点間の電流値差
や位相差を、しきい値と比較する方法では、個別的、具
体的な判定しかできないけれども、全区間での最大電流
値や最大位相差で検出値を規格化することによって、全
体的、相対的な判定を可能とするためである。

また、■の電流値差指数、■の位相差指数に加えて弛に
３種類のピーク指数を導入したのは、故障と相関のある
指数の数が多いほど標定精度が向上するからであり、■
のビーク指数は地線電流検出部１０で得られる電流値及
び位相から特に地絡故障相関の高い要素の１つとして引
き出したものである。

■の電流値係数指数は差を強調するためであり、また、
■のｈｓ　　（Ｉ、ｉｓ　）指数も同じく故障区間とし
ての差を強調するためのもので、特に短絡故障区間の電
流値がｈｓ　　（１，Ｉｓ）付近となることを利用して
いる。短絡故障区間の電流値がｈｓ　　（１，ｉｓ　）
付近となることは、短絡故障時に架空地線を流れる電流
分布を、分布定数回路を仮定して計算した結果から得１
＝ものである。

上記評価関数演算回路４０は最大関数演算回路４と比較
演算回路５から成る。

最大関数演算回路４は、更に上記５つの指数を変数とす
る事故の可能性を示す、地絡故障区間で最大値をとる地
絡故障評価関数ｆＥと、短絡故障区間で最大値をとる短
絡故障評価関数ｆＳとを計算して、それらの最大値ｆＥ
とｆＳとをそれぞれ求める地絡故障評価関数演算回路６
と短絡故障評価関数演算回路７とから成る。ｆＥとｆＳ
とは区間毎に次式で算出される。

ｆｂ　・ｌｑｅ＋　Ｃ’１Ｔ−）子ｑｅ１（Δψ）＋ｌ
ｅｓ　（ｂＴ、ｐつｂｆ＋　（１／Ｌ−〕このような指
数の結合式を含む評価関数を導入したのは、各指数を総
合的に判断するためである。

また、２種類の評価関数を用いたのは、既述したように
送電線の故障時に架空地線を流れる電流が、分流成分と
誘導成分とに分類でき、地絡時には分流成分が大きくな
り、短絡時には誘導成分が太きくなることから、分流成
分項ｇｅ３（ΔＩｐ）を含む地絡故障評価関数と誘導成
分項ｈｓ　　（１，ＩＳ　）を含む短絡故障評価関数と
を並列的、同時的に求めてこの大小によって分流成分と
誘導成分とのどちらかが支配的かを判定するためである
。

また、比較演算回路５は最大値ｆＥとｆＳとの大きさを
比較して、ｆＥ＞ｆＳのときは地絡故障と、ｆｐ　＜ｆ
Ｓのときは短絡故障と、故障の種類を判定すると共に、
大きい方の最大値をとる区間を故障区間と標定する。

この比較の判定論理は、例えば、 Ｒ＝ｆＥ／ｆＳとして Ｒ≧２のときは地絡故障、 Ｒ≦０．５のときは短絡故障、 ２＜Ｒ＜０．５のときは不明 とするものである。

かくして各区間毎に計測した故障電流は０ＰＧＷ２を介
して中央監視局に伝送され、ここで２つの評価関数の値
を求めて、その最大値の大きい方をとる区間を故障区間
と標定し、また最大値の大きい方をとる故障評価関数か
ら決まる故障の種類を、標定した故障区間の故障の種類
と判定する。

ところで、地絡故障評価関数単独で評価する場合には、
分流成分のみが評価されることになってしまい、分流成
分と誘導成分とが、たまたま一致すれば故障区間の標定
に誤りはないが、現象も異なり、大きさも、様相も異な
る両者が一致することは稀であり、生じた故障が相間短
絡故障のときは故障区間以外の区間を故障と標定する虞
れが大きい。また、反対に、短絡故障評価関数単独で評
価する場合にも、短絡故障のときは問題はないが、地絡
故障のときには故障区間以外の区間を故障と標定する傾
向が大である。

ところが、この評価では同時に地絡故障評価と短絡故障
評価とが行われ、それらの評価値の高い方が送電線に生
じた故障の種類と判定するので、上）ホしたような虞れ
や傾向がなくなり、故障の種類に関らず精度の高い区間
標定がなされる。

［発明の効果］ 以上要するに本発明によれば、送電線故障時に架空地線
を流れる電流のうち、分流成分と誘導成分とのどちらが
支配的であるかを判定するための２つの評価関数を用い
たことにより、包括的あるいは個別的な故障電流に基づ
いて標定していた従来のものと異なって、故障区間の標
定を間違えることがなくなり、故障区間標定精度を可及
的に向上させることができる。また、併わせで送電線の
故障の種類も判定することができるという優れた効果を
発揮する。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例に係る架空送電線の故障区間標定
装置のブロック構成図である。 図中、４０は評価関数演算回路、２は０ＰＧＷ、４は最
大関数演算回路、５は比較演算回路である。 特許　出願人東京電力株式会社

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）一定区間毎に計測した架空地線を流れる故障電流
   を光ファイバ複合架空地線を用いて変電所等の中央監視
   局に伝送して、故障電流の電流値と位相とから区画毎に
   故障の可能性を表わす指数を求め、この求めた指数を、
   これを変数とする故障の可能性を評価する関数を区間毎
   に算出する評価関数演算回路に導いて、この回路で算出
   した関数の値を最大とする区間を故障区間と標定する架
   空送電線の故障区間標定装置において、上記評価関数演
   算回路を、上記指数に基づき地絡故障区間で最大値をと
   る地絡故障評価関数及び短絡故障区間で最大値をとる短
   絡故障評価関数を区間毎に算出してこれら関数の最大値
   をそれぞれ求める最大関数演算回路と、両最大値を比較
   していずれが大きいかを検出する比較演算回路とから構
   成し、最大値の大きい方をとる故障評価関数から決まる
   故障の種類を故障の種類と、最大値の大きい方をとる区
   間を故障区間と標定するようにしたことを特徴とする架
   空送電線の故障区間標定装置。
2. （２）上記地絡故障評価関数ｆ＿Ｅ及び短絡故障評価関
   数ｆ＿Ｓが、それぞれ次の形をとることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の架空送電線の故障区間標定装
   置。 ｆ＿Ｅ＝｛ｇ＿ｅ＿１（ΔＩ）＋ｇ＿ｅ＿２（Δφ）＋
   ｇ＿ｅ＿３（ΔＩｐ）｝×ｇ＿４（Ｉ／Ｉｍ） ｆ＿Ｓ＝｛ｇ＿Ｓ＿１（ΔＩ）＋ｇ＿Ｓ＿２（Δφ）＋
   ｈ＿Ｓ（Ｉ、Ｉ＿Ｓ）｝×ｇ＿４（Ｉ／Ｉｍ） ただし、ｇ（ｚ）：変数ｚが大きい程大きい値をとる関
   数 ｈ＿Ｓ（Ｉ、Ｉ＿Ｓ）：Ｉ＝Ｉ＿Ｓ＿／＿２のとき最大
   値をとる関数 変数として ΔＩ、Δφ：各区間内の電流値Ｉと位相φの変化量 ΔＩｐ：電流ピークの大きさ Ｉｍ：区間平均電流値