JP2003222650A - 配電線故障点標定方法及び配電線故障点標定システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 配電系統や地絡条件の如何によらず、間欠的
な地絡故障発生地点の特定を可能とする配電線故障点標
定方法及び配電線故障点標定システムを提供する。 【解決手段】 配電線の電源端から最遠の末端観測点Ｐ
_Tで観測された高周波成分のうち電圧レベルが最大の電
圧Ｖ_FTとなる周波数を、標定基準周波数として抽出し、
かつ、各観測点Ｐ_S，Ｐ₁，Ｐ₂で同時刻に観測された高
周波成分の中から、該標定基準周波数に該当する周波数
の電圧Ｖ_FS，Ｖ_F1，Ｖ_F2を、各観測点Ｐ_S，Ｐ₁，Ｐ₂毎
に抽出し、かつ、各観測点Ｐ_S，Ｐ₁，Ｐ₂，Ｐ_Tの距離を
パラメータとして、地絡地点ｔから末端側の複数の観測
点Ｐ₂，Ｐ_Tの前記電圧Ｖ_F2，Ｖ_FTを直線近似した電圧直
線Ｌ_Tと、地絡地点ｔから電源端側の複数の観測点Ｐ_S，
Ｐ₁の電圧Ｖ_FS，Ｖ_F1を直線近似した電圧直線Ｌ_Sと、の
交点の位置を、配電線の地絡地点ｔと特定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、配電線故障点標定
方法及び配電線故障点標定システムに関し、特に、配電
系統において、該配電系統を構成する電気機器の永久的
な故障に至る前に、該配電系統を構成する電気機器の部
分的な絶縁劣化等に起因して間欠的に絶縁破壊を起こし
て地絡電流が流れる間欠的地絡の発生位置を標定するた
めの配電線故障点標定方法及び配電線故障点標定システ
ムに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的に、配電線の地絡故障には、永久
完全地絡故障以外に、永久完全地絡故障の発生の前駆と
なる間欠的な間欠弧光地絡故障が存在している。即ち、
例えば、何らかの原因により、碍子や電線の部分的な絶
縁不良などにより、不完全地絡を生じて、フラッシュオ
ーバが発生する場合がある。かかる場合にあっては、弧
光（アーク）を介して地絡することとなるが、該アーク
電流は、アークの状態によって、一時的に消弧したりす
る。一時的に消弧した場合には、通常、再度、アークが
発生することを意味しており、かかる場合にあっては、
完全地絡の場合に比して、より以上に高い電圧が発生す
ることになる可能性が高い。

【０００３】また、間欠弧光地絡現象の場合において
は、間欠的な衝撃波（サージ波）が生じることになるの
で、もし、変圧器などの固有振動数と一致するがごとき
高周波振動成分が含まれている場合であれば、共振を引
き起こす恐れがある。また、電圧上昇のために、線路及
び該線路に接続された機器の絶縁破壊を引き起こすこと
もある。

【０００４】日本の高圧配電系統の大部分は中性点非接
地系統であり、たとえ、１線に地絡故障が発生したとし
ても、１線地絡電流の値が小さくなるので、地絡故障の
発生を検出することができず、完全な地絡に至る前に、
前述のごとき間欠弧光地絡現象が繰り返されることが多
く見られる。而して、無停電もしくは可能な限り停電時
間を短くして故障点を除去するためには、永久完全地絡
故障の発生に至る前に、かかる間欠弧光地絡故障の発生
地点（故障点）を早期に発見し、故障原因を除去するこ
とが必要である。

【０００５】一方、永久完全地絡が発生した場合には、
変電所に設置されている観測点（即ち、電圧電流検出手
段）が常時観測している零相電圧Ｖ₀と零相電流Ｉ₀とに
基づいて、地絡の発生を検出した際に、一時的に変電所
の遮断器を開放させた後、地絡点を標定するために、電
源側に近い自動開閉器から順次再投入（再閉路）させて
いき、再度、遮断器が開放された時の自動開閉器が存在
する区間のみをロックするようにして、停電区間を最小
限に留める方式が一般的に採られている。

【０００６】しかしながら、間欠的な間欠弧光地絡現象
が発生した場合にあっては、遮断器のトリップまでには
至らない地絡現象や、遮断器のトリップ後に無電圧にな
るため絶縁破壊が消滅するような地絡現象が多くなるた
め、永久完全地絡の場合における前述のごとき方式を適
用しても、間欠弧光地絡現象の発生区間の自動開閉器が
再投入された際には、再閉路成功となり、再遮断されな
くなる場合が多く、間欠弧光地絡区間の特定ができない
状況にある。

【０００７】而して、従来より、永久完全地絡の発生に
至る前に、永久完全地絡発生の前駆となるかかる間欠的
地絡故障の発生を検出して、かつ、かかる間欠的地絡故
障の発生区間を、容易かつ速やかに特定することが可能
となる地絡区間標定方法に関して、種々の提案がなされ
てきている。

【０００８】例えば、特開平８−９４６９８号公報「中
性点非設置高圧配電系統における間欠弧光地絡区間標定
方法及びその標定システム」においては、いわゆるサー
ジ周波数比較法が提案されている。本公報により提案さ
れているサージ周波数比較法は、中性点非接地高圧配電
系統に対して、適当な間隔を置いて、多数の観測点を設
定し、以下の手順に従って、間欠的地絡故障発生区間を
標定せんとするものである。

【０００９】即ち、まず、各前記観測点にて高周波成分
を含む地絡電流を常時監視し、地絡発生に伴う高周波地
絡電流が検出された際に、該検出時点において、多数の
各前記観測点のうち、それぞれ隣接する２つの隣接観測
点における高周波地絡電流の周波数の差分を算出する。
次いで、２つの隣接観測点における高周波地絡電流の周
波数に差が存在していない区間にあっては、地絡が発生
していないものと標定し、２つの隣接観測点における高
周波地絡電流の周波数に差が発生している区間が検出さ
れた場合、該区間が地絡故障発生区間であると標定す
る。

【００１０】即ち、地絡故障発生地点から電源端側にお
いて発生するサージ即ち高周波地絡電流の周波数成分
と、地絡故障発生地点から末端負荷側において発生する
サージ即ち高周波地絡電流の周波数成分と、の双方の周
波数の差分を利用することにより、間欠的な地絡故障発
生地点を特定せんとするものである。

【００１１】また、他の従来技術としては、例えば、特
開平９−１０１３４０号公報「配電系統の間欠地絡位置
標定方法と絶縁劣化監視方法」において提案されている
いわゆるサージ周波数分析法がある。本技術は、地絡発
生に伴うサージ即ち高周波地絡電流を、電源端において
常時監視することにより、地絡故障発生を検出し、か
つ、該高周波地絡電流の周波数成分を抽出することによ
り、該電源端から地絡発生地点までの距離を推定し、も
って、地絡故障発生区間を標定せんとするものである。

【００１２】即ち、地絡故障発生時に、電源端において
観測されるサージ即ち高周波地絡電流の周波数成分が、
配電線の敷設条件にも依存することとなるが、地絡故障
発生地点と電源端までの距離に応じて、異なることを利
用しているものである。更に説明すれば、配電系統の模
擬回路を用いて、地絡故障が生じた時の共振周波数とな
る比較共振周波数を、地絡故障発生区間標定用として必
要とする複数の地絡故障箇所に対応してそれぞれあらか
じめ求めておく。一方、実際に間欠地絡故障が発生した
場合、パルス状の電圧又は電流のサージ波形を電圧セン
サ又は電流センサによって計測して、かかる波形データ
をデジタル波形記録装置にデジタルデータとして記録
し、該波形データを基にデジタル演算によって周波数分
析を行なうことにより、実測共振周波数を求める。而し
て、該実測共振周波数をあらかじめ用意されている前記
比較共振周波数と比較すれば、該実測共振周波数に最も
近い前記比較共振周波数を与える地絡故障位置が、実際
に間欠地絡故障が発生している位置と標定することがで
きるとするものである。

【００１３】また、更なる他の従来技術としては、例え
ば、サージ到達時間時間差法がある。本技術は、地絡故
障発生に伴うサージ即ち高周波地絡電流の発生を、電源
端側と末端負荷側の両方で常時監視しており、地絡故障
発生に伴う該サージ即ち高周波地絡電流が発生した場
合、電源端側にて検出された時刻情報と、末端側にて検
出された時刻情報との双方の時刻情報の差分を算出する
ことにより、地絡故障発生地点を標定せんとするもので
ある。即ち、地絡故障発生時に発生するサージ即ち高周
波地絡電流が、電源端に到達するまでの時間と、末端負
荷側に到達するまでの時間との差から、地絡故障発生地
点を特定せんとするものである。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
従来技術にあっては、配電系統において間欠的な地絡故
障現象が発生した場合に、地絡故障発生区間を特定する
ことを可能としてはいるものの、特定された地絡故障発
生区間が広範囲に及ぶ結果を招き、地絡故障原因を容易
にかつ早期に除去するまでには至らず、間欠的な地絡故
障を除去するまでに、かなりの時間を必要としているの
が実情である。

【００１５】即ち、例えば、サージ周波数比較法におい
ては、隣接する２つの観測点における高周波地絡電流の
周波数の差分を求めて、該周波数に差が発生している隣
接観測点間の区間が、地絡故障発生区間であると標定す
るものであり、地絡故障発生地点を探索容易な狭い領域
内に特定せんとする場合にあっては、観測点を、所望の
狭い間隔で、多数配置することが必要となってしまい、
設備投資額の増大を招来するのみでなく、山間部のごと
き配電線の配置状況によっては、現実的に配置が困難に
なる側面を有している。

【００１６】また、サージ周波数分析法やサージ到達時
間時間差法にあっては、共に、地絡故障発生地点から観
測点までの距離の違いに基づいて、地絡故障発生地点を
標定せんとするものであり、特に、後者の場合には、高
精度の時刻同期が必須であり、更に、分岐配電線の場合
における地絡故障点の特定が困難となると共に、原理的
に、短い距離の違いでは周波数や到達時間の差分を摘出
することは困難であり、ある程度の広い範囲までしか地
絡故障発生地点を特定することはできない側面を有して
いる。

【００１７】本発明は、かかる実情に鑑みてなされたも
のであり、永久故障の発生に至る前に、たとえ、間欠的
な地絡故障の発生の場合であっても、あるいは、分岐配
電線のごとき配電系統の場合であっても、地絡故障発生
地点を、できる限り狭い領域内に絞りこんで特定するこ
とを可能にせんとするものである。即ち、線路や碍子な
どの絶縁不良に伴う配電線の地絡故障の中には、前述の
ごとく、永久故障に発展する前に、地絡故障現象が短時
間で消滅して遮断器のトリップまでには至らない地絡故
障事象や、遮断器トリップ後に自然消滅して遮断器再閉
路が成功するような間欠的な地絡故障などの前駆現象を
繰り返す事象があるが、かかる前駆現象（即ち、間欠的
地絡故障）の発生時であっても、地絡故障発生時におい
て配電系統内に発生する電気現象を解析することによ
り、配電線の最遠の位置にある末端側の観測点における
高周波成分に着目して、地絡故障発生地点の位置を、迅
速に探索可能な程度の狭い範囲内に絞り込んで特定せん
とすることを目的とするものである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明に係る配電線故障
点標定方法及び配電線故障点標定システムにおいては、
永久的地絡故障の前駆となる間欠的地絡故障が発生した
場合に、地絡相電圧に重畳する高周波成分を多地点で観
測し、該配電系統における末端側の観測点で観測された
地絡相電圧の高周波成分の中で、ピーク電圧となってい
る周波数成分（即ち、標定基準周波数）を抽出すること
により、該周波数成分の電圧レベルを各観測点毎に抽出
するものである。

【００１９】而して、各観測点の位置関係と該周波数成
分の各電圧レベルとから、各観測点における該周波数成
分の該電圧レベルを測定点の各位置毎にプロットして、
電源端側から各観測点の電圧レベルを直線近似して生成
した電圧直線と末端側から各観測点の電圧レベルを直線
近似して生成した電圧直線との交点を算出することによ
り、地絡故障発生地点（即ち、故障点）の位置を算出し
て、地絡故障発生地点を標定せんとするものである。即
ち、本発明に係る配電線故障点標定方法及び配電線故障
点標定システムは、次のごとき請求項により構成されて
いる。

【００２０】請求項１に記載の発明は、電源電圧波形に
重畳されてくる高周波成分の周波数を観測することがで
きる複数の観測点を、電力の配電を行なう配電線に配設
することにより、該配電線の地絡故障発生地点を標定す
る配電線故障点標定方法において、前記配電線の最遠と
なる末端側に位置する末端観測点において観測される高
周波成分の周波数のうち、電圧レベルが最大となる周波
数を、標定基準周波数として抽出し、かつ、該末端観測
点において観測された前記高周波成分と同時刻に各前記
観測点において観測される高周波成分の中から、前記標
定基準周波数に該当する周波数の電圧レベルを、各前記
観測点毎に抽出し、かつ、前記配電線に対する各前記観
測点の位置関係と抽出された各前記観測点毎の前記標定
基準周波数における各前記電圧レベルとに基づいて、前
記配電線の地絡故障発生地点を標定する配電線故障点標
定方法とすることを特徴とするものである。

【００２１】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の配電線故障点標定方法において、前記配電線に対する
各前記観測点の位置関係と抽出された各前記観測点毎の
前記標定基準周波数における各前記電圧レベルとに基づ
いて、前記配電線の地絡故障発生地点を標定する際に、
各前記観測点の位置関係を示す距離をパラメータとし
て、前記地絡故障発生地点から前記末端観測点側となる
末端側領域に存在する複数の前記各観測点における前記
標定基準周波数の電圧レベルを直線近似して生成された
末端側領域の電圧直線と、前記地絡故障発生地点から電
源端側となる電源端側領域に存在する複数の前記観測点
における前記標定基準周波数の電圧レベルを直線近似し
て生成された電源端側の電圧直線との、２つの電圧直線
が交わる交点の位置を、前記配電線の地絡故障発生地点
と特定する配電線故障点標定方法とすることを特徴とす
るものである。

【００２２】請求項３に記載の発明は、請求項２に記載
の配電線故障点標定方法において、前記地絡故障発生地
点から末端観測点側となる前記末端側領域と、前記地絡
故障発生地点から電源端側となる前記電源端側領域とを
識別する場合、電源端側より、各前記観測点における零
相電流の周波数分布を、一つ手前の前記観測点における
零相電流の周波数分布と順次比較照合していき、該零相
電流の周波数分布の構成要素や電圧レベルの変化が観測
される前記観測点と該観測点の一つ手前の観測点との間
の区間を地絡故障発生区間と判定し、該地絡故障発生区
間よりも末端観測点側となる領域を前記末端側領域と識
別し、該地絡故障発生区間よりも電源端側となる領域を
前記電源端側領域と識別する配電線故障点標定方法とす
ることを特徴とするものである。

【００２３】請求項４に記載の発明は、請求項２又は３
に記載の配電線故障点標定方法において、前記末端側領
域と前記電源端側領域とにおいて、それぞれ、少なくと
も２つ以上の前記観測点を任意に選定し、選定した２つ
以上の各前記観測点における前記標定基準周波数の電圧
レベルを抽出して、前記末端側領域の前記電圧直線と前
記電源端側の前記電圧直線とを生成する配電線故障点標
定方法とすることを特徴とするものである。

【００２４】請求項５に記載の発明は、請求項２乃至４
のいずれかに記載の配電線故障点標定方法において、前
記末端側領域と前記電源端側領域とに、それぞれ２つ以
上の前記観測点が存在していない場合にあっては、地絡
故障発生区間の判別区域に地絡故障点があると判定する
配電線故障点標定方法とすることを特徴とするものであ
る。

【００２５】請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５
のいずれかに記載の配電線故障点標定方法において、電
源電圧波形に重畳されてくる前記高周波成分の周波数か
ら前記標定基準周波数を抽出して解析する際に、ＦＦＴ
解析を適用する配電線故障点標定方法とすることを特徴
とするものである。

【００２６】請求項７に記載の発明は、請求項１乃至６
のいずれかに記載の配電線故障点標定方法に基づいて動
作する配電線の故障点標定手段を備えている配電線故障
点標定システムとすることを特徴とするものである。

【００２７】

【発明の実施の形態】本発明に係る配電線故障点標定方
法及び配電線故障点標定システムの実施形態の一例につ
いて、以下に図面を参照しながら説明する。図１は、本
発明に係る配電線故障点標定方法を適用する配電系統の
一例を、観測点及び地絡故障発生地点と共に、示してい
る配電系統構成図である。また、図２は、図１に示す配
電系統構成図の各観測点にて観測されるサージ即ち高周
波成分の標定基準周波数（スペクトルレベル）における
電圧レベルに関する特性を説明するための模式図であ
る。

【００２８】図１に示すごとく、電源端Ｓから、配電線
ｌにより、末端の負荷である末端負荷Ｔまで給電されて
いる状態にある簡単な配電系統において、電源端Ｓ及び
末端負荷Ｔ側の近傍それぞれに、地絡故障発生時におけ
るサージ即ち高周波成分の電圧レベルを測定することが
できる観測点Ｐ_S及びＰ_Tを備え、更に、該配電線ｌの途
中の適当な位置に、観測点Ｐ₁，Ｐ₂を敷設して、各観測
点においても、地絡故障発生時におけるサージ即ち高周
波成分の電圧レベルを測定することとしている。

【００２９】即ち、各観測点Ｐ_S，Ｐ₁，Ｐ₂，Ｐ_Tにおい
ては、３相からなる配電系における各相電圧、各相電
流、零相電圧、零相電流及び電柱ＣＴからの電柱漏洩電
流の計９種類の波形データを常時監視していて、地絡故
障の発生に伴うサージ状の高周波成分が検出測定された
場合には、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉ
ｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）により算出される高精度の時刻情
報と共に保存することが可能とされている。

【００３０】なお、図１においては、配電線ｌの途中に
敷設されている観測点がＰ₁及びＰ₂の２箇所のみの場合
を例示しているが、本発明は、かかる場合に限るもので
はなく、地絡発生地点を特定するための標定精度を向上
させるために、更に多数の観測点を敷設することとして
も勿論構わない。

【００３１】ここに、配電線ｌの途中に敷設される観測
点Ｐ₁，Ｐ₂及び末端負荷Ｔの観測点Ｐ_Tの設置間隔は、
電源端Ｓの観測点Ｐ_sから、順次、それぞれ、ａ₁（ｋ
ｍ），ａ₂（ｋｍ），ａ₃（ｋｍ）となっているものとす
る。また、ここで、間欠的な地絡故障の発生地点である
地絡地点ｔは、観測点Ｐ₁と観測点Ｐ₂との間の区間に存
在しているものとする。

【００３２】図２は、図１に示す地絡地点ｔにおいて地
絡故障が発生した場合における高周波成分の電圧レベル
の模様を示すものであり、図２においては、横軸に、電
源端の給電位置から各観測点までの位置を示す距離を、
また、縦軸には、地絡故障発生時に末端観測点Ｐ_Tにお
いて観測された地絡相電圧に重畳された高周波成分のう
ち、電圧レベルが最高の値となる周波数成分である標定
基準周波数と同一の周波数における各観測点の電圧レベ
ルを示している。

【００３３】前述のごとく、地絡地点ｔにてかかる地絡
故障が発生した場合にあっては、該配電線ｌに配設され
ている各観測点Ｐ_s，Ｐ₁，Ｐ₂，Ｐ_Tにおいて観測される
電圧・電流には、地絡故障発生時のサージ状の高周波成
分が重畳してくるが、かかるサージ状の高周波成分が検
出された場合、サージ状の高周波成分を含む各相電圧、
各相電流、零相電圧、零相電流及び電柱ＣＴからの電柱
漏洩電流の各観測波形は、各観測点Ｐ_s，Ｐ₁，Ｐ₂，Ｐ_T
において時刻情報と共に一旦記憶されることになる。

【００３４】かかるサージ状の高周波成分が検出され、
記憶された場合、該配電線ｌの配電系統にそれぞれ敷設
されている各観測点Ｐ_s，Ｐ₁，Ｐ₂，Ｐ_Tからは、地絡標
定演算装置ＦＣＤ（Ｆａｕｌｔ Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏ
ｎ Ｄｅｖｉｃｅ）に対して、記憶されている高周波成
分を含む各観測波形が、高精度の時刻情報と共に、別途
配設されている通信部と専用の通信線を介して、自動的
に送信される。

【００３５】ここで、通信線を介して、かかる高周波成
分を含む各観測波形が送信されてきた地絡標定演算装置
ＦＣＤにおいては、まず、地絡故障が発生した配電系統
である該配電線ｌの末端に位置している末端負荷Ｔ側近
傍の末端観測点Ｐ_Tにおいて観測された各観測波形か
ら、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）を介して、低周波数成
分を除去した後、各電圧波形に重畳されているサージ状
の高周波成分の周波数分布を、例えば、ＦＦＴ（Ｆａｓ
ｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）により解析
し、該高周波成分の各周波数スペクトラムとそれぞれの
電圧レベルとを算出する。

【００３６】次に、算出された各周波数スペクトラムの
中から、ピーク電圧レベルＶ_FTを示している周波数を、
地絡した配電線と同相である地絡相電圧に重畳されてい
るサージ状の高周波成分と判定すると共に、該周波数
を、地絡故障発生地点を標定するための標定基準周波数
Ｆ_sとして抽出する。ここに、末端観測点Ｐ_Tにおいて観
測された該標定基準周波数Ｆ_sは、地絡地点ｔにて流れ
る地絡電流に重畳されている高周波成分を含んでいるも
のであり、両者の間に相関があることが、後述するごと
く、フィールド試験やシミュレーションの結果、判明し
ている。かかる判明結果は、該標定基準周波数Ｆ_sを利
用することにより、地絡故障発生地点を特定することが
可能であることを示している。

【００３７】即ち、該配電線ｌに配設されているその他
の各観測点Ｐ_s，Ｐ₁，Ｐ₂において、同様に、地絡した
配電線と同相の地絡相電圧に重畳されているサージ状の
高周波成分の周波数分布を、例えば、ＦＦＴ（Ｆａｓｔ
Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）により解析
し、該高周波成分の各周波数スペクトラムとそれぞれの
電圧レベルとを算出し、末端観測点Ｐ_Tにおいて抽出さ
れたピーク電圧レベルＶ_{F T}を示す標定基準周波数Ｆ_sと
同一の周波数における各観測点Ｐ_s，Ｐ₁，Ｐ₂それぞれ
の電圧レベルＶ_FS，Ｖ_F1，Ｖ_F2を抽出する。

【００３８】かかる標定基準周波数Ｆ_Sにおける各観測
点それぞれの電圧レベルの大きさＶ_F（即ち、Ｐ_s，
Ｐ₁，Ｐ₂，Ｐ_Tそれぞれにおける電圧レベルＶ_FS，
Ｖ_F1，Ｖ_F2，Ｖ _FT）を、地絡相電圧として、比較する
と、末端観測点Ｐ_T及び電源端観測点Ｐ_Sから、それぞ
れ、地絡地点ｔに向って、距離に略比例して、徐々に、
漸減していくＶ字型となる特性を示すことが、後述のご
とく、フィールド試験及びシミュレーションの結果によ
り、判明している。

【００３９】而して、例えば、図１に示すように、各観
測点Ｐ₁及びＰ₂の間にある配電区間において、地絡故障
が発生している場合にあっては、末端観測点Ｐ_T及び電
源端観測点Ｐ_Sのそれぞれの電圧レベルＶ_FT及びＶ_FSか
ら、それぞれ各観測点Ｐ₂及びＰ₁の各電圧レベルＶ_F2及
びＶ_F1に向って、図２に示すごとく、それぞれ直線Ｌ_S
及びＬ_Tにより直線近似して外挿することにより、直線
Ｌ_Sと直線Ｌ_Tとの交点ｃが、略、地絡地点ｔを示してい
ることになる。

【００４０】かかる漸減特性は、配電系統条件や地絡故
障発生地点や地絡故障発生モード（地絡時の接地時間や
地絡時の接地抵抗値など）の如何に関わらず、保持され
るものであり、いかなる場合においても、定量的な地絡
故障発生位置を特定することが可能であると共に、従来
技術における場合よりも、遥かに狭い範囲内に、地絡故
障位置を標定することが可能となる。

【００４１】更には、電源端Ｓ側近傍の電源端観測点Ｐ
_Sと末端負荷Ｔ側近傍の末端観測点Ｐ_Tとの間に配設する
観測点の設置個数を、地絡故障発生地点として特定すべ
き範囲を規定するような区間数に応じて配設する必要は
なく、極端な場合にあっては、地絡故障が発生する恐れ
がある配電系統の区間を挟むように、その外側にそれぞ
れ２つの観測点さえ配置すれば（即ち、地絡故障発生地
点よりも電源端側に位置する電源端側領域と地絡故障発
生地点よりも末端負荷側に位置する末端側領域とに、そ
れぞれ、２つずつの観測点さえ配置すれば）、電源端観
測点Ｐ_Sと末端観測点Ｐ_Tとからそれぞれの観測点までを
直線近似するＶ字型の電圧直線を得ることが可能とな
る。もって、かかる直線近似された２つの電圧直線の交
点を求めることにより、地絡故障発生地点を特定するこ
とが可能であり、観測点の設置コストを大幅に削減する
ことが可能となる。

【００４２】即ち、本発明に係る配電線故障点標定方法
においては、少なくとも、地絡故障発生地点に対して、
電源端Ｓ側の電源端側領域及び末端負荷Ｔ側の末端側領
域のそれぞれにおいて、各２つ以上の観測点が存在して
いる限り、地絡故障発生地点を精度良く特定することが
可能な「地絡故障距離標定区域」とすることができる。

【００４３】一方、地絡故障発生地点に対して、電源端
Ｓ側の電源端側領域及び末端負荷Ｔ側の末端側領域のそ
れぞれに２つ以上の観測点が存在しない場合にあって
は、地絡故障の発生地点が存在している区間として判別
することが可能な「地絡故障区間判定区域」とすること
ができる。

【００４４】即ち、「地絡故障距離標定区域」以外の
「地絡故障区間判定区域」の区域にあっては、図２に示
すごとき地絡故障点に対する電源端Ｓ側及び末端負荷Ｔ
側の地絡相電圧スペクトルレベルに関する各測定点毎の
傾斜電圧直線Ｌ_S及びＬ_Tを得ることができないため、従
来技術と同様に、本発明に係る配電線故障点標定方法に
おいては、零相電流による地絡故障発生地点の区間の判
定のみを行なうこととなる。

【００４５】次に、配電系統における地絡故障発生地点
を標定する際の地絡故障点標定手順について、図３を用
いて、更に説明する。ここに、図３は、本発明に係る配
電線故障点標定方法における地絡故障発生地点を標定す
るための基本的な標定手順の流れを示すフローチャート
である。

【００４６】図３において、まず、配電系統における地
絡故障が発生している故障発生区間を仮に判定する（ス
テップＳ１）。即ち、ステップＳ１においては、各観測
点における零相電流Ｉ₀を、あらかじめ定められた時間
と電流レベルとに基づいて検出した後、各観測点におけ
る零相電流Ｉ₀の高周波成分に対して、故障開始ポイン
トから任意の時間分だけＦＦＴ解析を行なう。ここで、
ＦＦＴ解析の窓関数は、例えば、２ｍｓ（５０ｋＨｚサ
ンプリングの場合で、１００ポイント）とする。

【００４７】更に、電源端側より、各観測点毎の零相電
流Ｉ₀の周波数分布を順次比較していき、零相電流Ｉ₀の
周波数分布の構成要素（即ち、周波数成分）や電圧レベ
ルの変化が観測される観測点の手前（即ち、電源端側）
の区間を地絡故障発生区間として判定する。而して、地
絡故障発生地点が存在していると判定された地絡故障発
生区間よりも末端観測点側となる末端側領域と、地絡故
障発生区間よりも電源端観測点側となる電源端側領域と
の２つの領域に、配電線の各観測点を２分する。

【００４８】かかる地絡故障発生区間において、前記電
源端側領域及び前記末端側領域にそれぞれ２つ以上の観
測点が存在していない場合にあっては（ステップＳ２の
ＮＯ）、地絡故障点の距離を標定することができず、地
絡故障発生区間の判別区域に地絡故障点があるとする区
間判定即ち「地絡故障区間判定区域」の判定のみとする
（ステップＳ８）。

【００４９】一方、ステップＳ２において、前記電源端
側領域及び前記末端側領域にそれぞれ２つ以上の観測点
が存在していると判定された場合（ステップＳ２のＹＥ
Ｓ）、標定基準周波数Ｆ_Sを選定する（ステップＳ
３）。ステップＳ３においては、まず、零相電流Ｉ₀よ
り判定された地絡故障発生区間がある配電線ｌ上で、地
絡故障発生区間よりも末端側の領域である末端側領域に
あって、かつ、最も遠方に存在している末端観測点を選
定して、選定された末端観測点の３相電圧波形を、例え
ば、２００Ｈｚを遮断周波数とするハイパスフィルタに
より、フィルタ処理して、交流電源周波数の５０Ｈｚ成
分を、３次高調波成分まで含めて除去する。

【００５０】更に、地絡故障時間が短い間欠的な地絡現
象が発生していた場合にあっては、波形観測のみでは、
地絡相の判別が困難であるため、交流電源周波数の低周
波成分を除去した３相分の電圧波形を、故障開始ポイン
トから任意の時間だけＦＦＴ解析する。而して、各相に
おいて、電圧レベルが最大となっている周波数を、暫定
標定基準周波数Ｆ_S′として選定する。

【００５１】次に、各観測点における相電圧スペクトル
レベルを算出する（ステップＳ４）。即ち、零相電流Ｉ
₀の様相が異なる観測点の区間として特定された地絡故
障発生区間の前後（即ち、前記電源端側領域及び前記末
端側領域の双方）に、それぞれ、少なくとも２つ以上の
観測点（合計４つ以上の観測点）を選定した後、選定さ
れた各観測点における３相の電圧波形を、末端観測点の
場合と同様に、例えば、２００Ｈｚを遮断周波数とする
ハイパスフィルタにより、フィルタ処理して、交流電源
周波数の５０Ｈｚ成分を、３次高調波成分まで含めて除
去する。

【００５２】更に、交流電源周波数の低周波成分を除去
した３相分の電圧波形に関して、該電圧波形と同時に収
集されている時刻情報により、末端観測点の時刻と同一
時刻に、各観測点の電圧波形の同期合わせをした後、故
障開始ポイントから任意の時間だけＦＦＴ解析し、暫定
標定基準周波数Ｆ_S′における相電圧スペクトルレベル
を抽出する。

【００５３】次に、ステップＳ４において抽出された各
観測点の相電圧スペクトルレベルに基づいて、横軸に、
選定された各観測点の位置を示す距離を、縦軸に、各観
測点毎の相電圧スペクトルレベルを示す特性グラフを、
各相毎に作成する（ステップＳ５）。

【００５４】更に、３相の各相毎に特性グラフとして作
成されている３つの特性グラフの中から、前記地絡故障
発生区間に向って、相電圧スペクトルレベルが低下して
いる傾向を示す特性グラフの相を、地絡配電線と同相に
ある地絡相と判別し、該地絡相の暫定標定基準周波数Ｆ
_S′を、地絡電流と同相にある標定基準周波数Ｆ_Sと認定
すると共に、該相電圧スペクトルレベルを、地絡故障発
生地点を特定するための地絡相電圧Ｖ_Fと認定する（ス
テップＳ６）。

【００５５】而して、ステップＳ６で判別された地絡相
に関する特性グラフに基づいて、地絡故障発生区間より
も電源端側の前記電源端側領域にある２つ以上の観測点
と、末端観測点側の前記末端側領域にある２つ以上の観
測点における、各相電圧スペクトルレベル即ち地絡相電
圧Ｖ_Fの値を、それぞれ、直線近似して得られた２つの
電圧直線（前記電源端側領域の電圧直線と前記末端側領
域の電圧直線）の交点を算出する。算出された交点を地
絡故障発生地点の標定距離として標定する（ステップＳ
７）。

【００５６】かかる手順により、前記電源端側領域及び
前記末端側領域のそれぞれの領域において、少なくとも
２つ以上の観測点が存在している限り、地絡故障発生区
間よりも遙かに狭い範囲となる地絡故障発生地点の位置
（距離）を、略正確に特定することが可能となる。

【００５７】なお、地絡相電圧に重畳されている高周波
成分を解析するＦＦＴ解析の解析範囲については、地絡
時間が数ｍｓ程度と短い範囲の場合には、地絡時間以内
のＦＦＴ解析範囲であれば、充分、地絡相の高周波成分
を抽出することが可能であり、電源端から最遠端となる
末端側の観測点における各高周波成分のうち、ピーク電
圧を有する高周波成分を標定基準周波数Ｆ_Sとして特定
することができる。一方、地絡時間よりも長いＦＦＴ解
析範囲とした場合、地絡終了時の影響が大きくなり、標
定基準周波数Ｆ_Sの特定が困難になる。而して、ＦＦＴ
の解析範囲は、標定基準周波数Ｆ_Sが抽出可能な最小範
囲である数ｍｓ程度とすることが望ましい。

【００５８】次に、本発明に係る配電線故障点標定方法
に関するフィールド試験を実施する評価結果について、
図４乃至図１０を用いて説明する。ここに、図４は、本
フィールド試験における配電線故障点標定システムの構
成の実施例を示すシステム構成図であり、図５は、本発
明に係る配電線故障点標定システムの構成の他の例を示
すシステム構成図であり、図６は、図４に示す配電線故
障点標定システムにおける配電線路をモデル化して示し
ている概念図である。なお、図４においては、地絡故障
点を標定するための演算を行なう地絡標定演算装置ＦＣ
Ｄ ４０を、営業所１０ａ内に設置されている親装置３
０とは別に設置する例を示しているが、図５において
は、地絡故障点を標定する演算も営業所１０ａ内に設置
されている親装置３０により行なうことを可能とし、地
絡標定演算装置（ＦＣＤ）を別に設置することを不要と
する例を示している。

【００５９】図４又は図５に示すごとく、変電所１０の
配電ＣＢ（Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｂｒｅａｋｅｒ）１１から
の配電線ｌには、適当な間隔をおいて、地絡故障を検出
するための観測端末装置ＩＤ１ ２１，ＩＤ２ ２２，
…，ＩＤ５ ２５が接続されていて、配電線ｌに発生す
る地絡故障発生時の電圧・電流の波形観測が行なわれる
ように構成されている。一方、変電所１０を管轄する営
業所１０ａの事務所内には、各観測端末装置ＩＤ１ ２
１，ＩＤ２ ２２，…，ＩＤ５ ２５から、専用の通信
線３０ａを介して、送信されてくる地絡故障発生時の電
圧・電流の波形データを収集して、図４においては、地
絡標定演算装置ＦＣＤ ４０に送信するための親装置３
０が、一方、図５においては、地絡故障点を標定する機
能までも有している親装置３０が、設置されている。な
お、図４及び図５に示す親装置３０は、前記通信線３０
ａを介して、各観測端末装置ＩＤ１ ２１，ＩＤ２ ２
２，…，ＩＤ５ ２５の制御も司っている。

【００６０】また、図４に示すように、親装置３０と遠
隔地に設置された地絡標定演算装置ＦＣＤ ４０との間
は、本フィールド試験の実施例においては、ＰＨＳ回線
を介した無線回線で相互接続されており、地絡標定演算
装置ＦＣＤ ４０は、親装置３０の監視制御を行なった
り、あるいは、親装置３０にて収集された波形データを
地絡標定演算装置ＦＣＤ ４０に送信させたりしてい
る。

【００６１】ここで、該フィールド試験における配電線
ｌをモデル化して示すと、図６に示す通りであり、観測
端末装置ＩＤ１ ２１，ＩＤ２ ２２，ＩＤ３ ２３
は、変電所１０の配電ＣＢ１１から、それぞれ、０.２
３ｋｍ、４.３７ｋｍ、５.９６ｋｍの位置に観測点とし
て配設されており、更に、観測端末装置ＩＤ３ ２３の
先の配電ＣＢ１１から６.３４ｋｍ離れた位置で、２つ
の配電線に分岐されて、一方の分岐配電線ｌ₁には、分
岐位置から０.５６ｋｍ離れて、観測端末装置ＩＤ４
２４が配置され、他方の分岐配電線ｌ₂には、分岐位置
から６.５８ｋｍ離れて、観測端末装置ＩＤ５ ２５が
配置されている。即ち、本フィールド試験における配電
系統においては、前述した図１における電源端側近傍に
配置した電源端観測点Ｐ_Sは、観測端末装置ＩＤ１ ２
１に相当し、一方、最遠の末端負荷Ｔ側近傍に配置した
末端観測点Ｐ_Tは、観測端末装置ＩＤ５ ２５に相当し
ている。

【００６２】また、地絡地点ｔは、観測端末装置ＩＤ２
２２と観測端末装置ＩＤ３ ２３との配線区間の間に
存在しているものとし、模擬接地装置を用いて、該地絡
地点ｔにおいて擬似的に地絡故障を発生させている。こ
こで、該模擬接地装置は、接地時間と接地抵抗とを制御
可能とするものであり、任意に設定することができる所
定の時間の間、所定の接地抵抗を介して、擬似的に接地
することにより、地絡故障を発生させることが可能なも
のである。もって、かかる各種の擬似的地絡故障発生時
における地絡地点ｔの標定結果を評価試験している。

【００６３】また、観測端末装置ＩＤ１ ２１，ＩＤ２
２２，…，ＩＤ５ ２５は、すべて同一の構成からな
っており、例えば、図７に示すごとき構成からなってい
る。ここに、図７は、観測端末装置の構成の一例を示す
ブロック構成図である。図７に示すごとく、観測端末装
置ＩＤｉ ２ｉ（ｉ＝１乃至５）は、いずれも、ＡＣ１
００Ｖ又はバッテリにより給電される電源基板７により
動作するものであり、故障区間表示機能付き開閉器ＦＴ
ＡＳ２からの３つの各相電圧及び電流，零相電圧及び零
相電流更には電柱ＣＴ３からの電柱漏洩電流の計９種類
の波形データをサンプリング周波数５０ｋＨｚで常時観
測し、トランス基板４を介して、計測基板５に搭載され
ている信号処理装置ＤＳＰｊ（ｊ＝１乃至３）の制御に
より信号処理されて、メモリに一旦格納される。

【００６４】また、ＧＰＳアンテナ１を介して、ＧＰＳ
衛星からの高精度（誤差１０μｓ以内）の時刻情報が、
ＧＰＳレシーバ１ａにて受信されて、計測基板５内の時
刻制御部に供給されており、観測された波形データと共
に、該時刻情報がメモリに格納されている。而して、各
観測端末装置ＩＤ１ ２１，ＩＤ２ ２２，…，ＩＤ５
２５でそれぞれ観測された波形データに関する時刻同
期を確保するようにしている。

【００６５】また、計測基板５内のメモリには、配電線
ｌの地絡故障が発生した際に、観測された波形データ
を、それぞれ数十秒（例えば１０〜３０秒）間保存させ
ることができる。一方、メモリに格納された観測波形デ
ータは、通信基板６に搭載されているＣＰＵの制御に基
づいて、自動的に取り出されて、データ信号に変換され
て、通信線３０ａを介して、図４又は図５に示す営業所
１０ａ内に設置されている親装置３０に送信される。こ
こで、親装置３０においては、図４にあっては、受信さ
れたデータ信号を地絡故障点を標定するための演算を行
なう地絡標定演算装置ＦＣＤ ４０に送信し、該地絡標
定演算装置ＦＣＤ ４０にて地絡故障点の位置を標定す
るが、図５にあっては、当該親装置３０自身にて地絡故
障点を標定する演算を行ない、地絡故障点の位置を標定
する。

【００６６】更には、図５に示す配電線故障点標定シス
テムの場合にあっては、親装置３０と各観測端末装置Ｉ
Ｄｉ ２ｉ（ｉ＝１乃至５）との効率的な伝送方式を確
立するために、図７に示す観測端末装置ＩＤｉ ２ｉと
図５に示す親装置３０との機能配備を以下に示すごとく
配分することにより、地絡故障点が標定される配電線故
障点標定システムを構成することも可能である。即ち、
地絡故障の発生が検出されたことを示す観測端末装置Ｉ
Ｄｉ ２ｉ（ｉ＝１乃至５のいずれか）からの地絡故障
検出情報（ＧＰＳシステムによる高精度の時刻情報が付
加されている）を受信した親装置３０は、直ちに、全て
の観測端末装置ＩＤｉ ２ｉ（ｉ＝１乃至５のすべて）
に対して、各観測端末装置ＩＤｉ２ｉに備えられている
メモリの上書きを禁止することを指示するメモリロック
指令を送信する。該メモリロック指令を受信した各観測
端末装置ＩＤｉ ２ｉは、それぞれに備えられている前
記メモリの上書きを禁止すると共に、メモリロック状態
にされた前記メモリに保存されている各波形に対して、
交流電源周波数（５０Ｈｚ）及びその高調波成分からな
る周波数成分を除去するフィルタリング処理を施した
後、ＦＦＴ解析処理を施す。

【００６７】親装置３０は、全観測端末装置ＩＤｉ ２
ｉに零相電流解析要求を行ない、全観測端末装置ＩＤｉ
２ｉから受信したそれぞれの零相電流解析結果に基づ
いて、故障区間を判定し、標定基準周波数を選定する観
測端末装置ＩＤｉ ２ｉに対して、各相電圧解析結果
（標定基準周波数）の要求を行なう。該各相電圧解析結
果（標定基準周波数）の要求を受信した観測端末装置Ｉ
Ｄｉ２ｉは、各相電圧波形をフィルタリング処理及びＦ
ＦＴ解析処理した解析結果から、標定基準周波数を親装
置３０に返送する。

【００６８】各相電圧波形の解析結果（標定基準周波
数）を受信した親装置３０は、故障区間を含む電源端側
と末端側との各観測端末装置ＩＤｉ ２ｉに対して、そ
れぞれ各相電圧解析結果（標定基準周波数の電圧レベ
ル）の要求を行なう。該各相電圧解析結果（標定基準周
波数の電圧レベル）の要求を受信した各観測端末装置Ｉ
Ｄｉ ２ｉは、各相電圧波形をフィルタリング処理及び
ＦＦＴ解析処理した解析結果から標定基準周波数の電圧
レベルを親装置３０に返送する。而して、親装置３０に
おいては、返送されてきた各相電圧波形の解析結果（標
定基準周波数の電圧レベル）に基づいて、地絡故障点を
算出し、標定することができる。

【００６９】かかる構成において、地絡抵抗を０オー
ム、地絡時間を１０ｍｓ、サンプリング周波数５０ｋＨ
ｚとした観測条件で、重畳されてくるサージの高周波成
分を観測し、ＦＦＴ解析した結果を図８及び図９に示
す。ここに、図８は、末端負荷Ｔ側近傍にある末端観測
点Ｐ_Tである観測端末装置ＩＤ５ ２５における地絡相
電圧波形から電源周波数成分５０Ｈｚを除去した後の地
絡相の電圧波形を示す電圧波形図であり、図９は、図８
の地絡相の電圧波形に関するＦＦＴ周波数解析結果であ
る電圧スペクトル分布を示すスペクトル分布図である。

【００７０】図８に示すように、故障発生時の電気現象
として、擬似的に地絡故障を発生せしめると、観測端末
装置ＩＤ５ ２５における地絡相電圧に高周波成分が重
畳されることになり、図示していないが、該配電系統に
配置されている観測端末装置ＩＤ１ ２１，ＩＤ２ ２
２，ＩＤ３ ２３，ＩＤ４ ２４の各観測点にも、同様
に高周波成分が重畳されている状態になる。

【００７１】また、図９に示すように、観測端末装置Ｉ
Ｄ５ ２５における地絡相電圧に重畳されている高周波
成分のＦＦＴ解析の結果、最も電圧レベルが高い値を示
す標定基準周波数Ｆ_sは、１,１７１Ｈｚであり、電圧値
は、約２７９Ｖであった。

【００７２】標定基準周波数Ｆ_sとした算出された１,１
７１Ｈｚにおける観測端末装置ＩＤ１ ２１，ＩＤ２
２２，ＩＤ３ ２３，ＩＤ４ ２４の各観測点の地絡相
電圧の電圧レベルをそれぞれ算出して、地絡故障発生地
点からの相対距離をパラメータとしてプロットすると、
図１０のごとき地絡相電圧Ｖ_Fがプロットされる。

【００７３】ここに、図１０は、地絡故障発生地点から
の位置をパラメータとして各観測点における標定基準周
波数Ｆ_sの地絡相電圧Ｖ_Fの実測電圧レベルを示す模式図
である。図１０に示すように、各観測点における標定基
準周波数の地絡相電圧Ｖ_Fの電圧レベルは、地絡故障発
生地点に向って漸減していく傾向を示している。即ち、
前述の図２と全く同様に、標定基準周波数Ｆ_sの地絡相
電圧Ｖ_Fの電圧レベルは、Ｖ字形特性を有する様相を呈
しており、電源端側と末端負荷側との２つの電圧直線の
交点即ちＶ字の尖端部が、地絡故障発生地点の位置と、
略一致していることが確認できた。

【００７４】また、図示していないが、地絡抵抗を２０
０オーム、地絡時間を１０ｍｓ、サンプリング周波数５
０ｋＨｚとした場合、地絡抵抗を２００オーム、地絡時
間を５０ｍｓ、サンプリング周波数５０ｋＨｚとした場
合、あるいは、地絡抵抗を３００オーム、地絡時間を５
０ｍｓ、サンプリング周波数５０ｋＨｚとした場合な
ど、地絡抵抗の値を変化させた場合であっても、あるい
は、地絡時間を変化させた場合であっても、観測端末装
置ＩＤ５ ２５における地絡相電圧波形から算出される
標定基準周波数Ｆ_sが、前述の図８の場合とは異なり、
いずれも、約１,０２５Ｈｚの近辺の値となるものの、
前記図１０に示す場合と同様に、各観測点における標定
基準周波数Ｆ_sの約１,０２５Ｈｚの地絡相電圧Ｖ_Fの電
圧レベルは、地絡故障発生地点に向って漸減していくＶ
字型傾向を示し、かつ、前記図１０に示す場合と略同一
の位置が、地絡故障発生地点として特定されている結果
が得られている。

【００７５】即ち、本発明に係る配電線故障点標定方法
によれば、地絡時間や地絡抵抗などの地絡条件の相違に
は依存することなく、地絡故障発生地点を略正しく特定
していることを確認することができた。また、分岐配電
線などの配電系統を変化させた場合であっても、略同様
の結果が得られており、配電系統にも依存することな
く、略正確に、地絡故障発生地点を特定することができ
た。

【００７６】次に、図６に示す配電系統モデルを用い
て、地絡時間や地絡抵抗などの地絡現象をモデル化し
て、電磁過渡現象解析プログラムＥＭＴＰによってシミ
ュレーションした場合の評価結果について、図８乃至図
１０に示すフィールド試験結果と対比させた形で、以下
に説明する。

【００７７】ここに、図１１は、ＥＭＴＰによるシミュ
レーションの際に用いた配電系統のモデルを示す模式図
であり、図６に示すフィールド試験のモデルと略同一の
配電系統モデル図となっている。即ち、各観測点を構成
する観測端末装置ＩＤ１ ２１，ＩＤ２ ２２，ＩＤ３
２３は、変電所１０の配電ＣＢ１１から、それぞれ、
０.２３ｋｍ、４.３７ｋｍ、５.９６ｋｍの位置に観測
点として配設されており、更に、観測端末装置ＩＤ３
２３の先の配電ＣＢ１１から６.３４ｋｍ離れた位置
で、２つに分岐されて、一方の分岐配電線ｌ₁には、分
岐位置から０.５６ｋｍ離れて、他の観測点を構成する
観測端末装置ＩＤ４ ２４が配置され、他方の分岐配電
線ｌ₂には、分岐位置から６.５８ｋｍ離れて、もう一つ
の観測点を構成する観測端末装置ＩＤ５ ２５が配置さ
れている。

【００７８】即ち、本フィールド試験における配電系統
においては、前述した図１における電源端側近傍に配置
した電源端観測点Ｐ_Sは、観測端末装置ＩＤ１ ２１に
相当し、一方、最遠の末端負荷Ｔ側近傍に配置した末端
観測点Ｐ_Tは、観測端末装置ＩＤ５ ２５に相当してい
る。

【００７９】また、地絡地点ｔは、観測端末装置ＩＤ２
２２と観測端末装置ＩＤ３ ２３との配線区間の間に
存在しているものとし、地絡抵抗Ｒｇを介して高速スイ
ッチングＳｗにより、間欠アーク地絡を擬似的に発生さ
せている。

【００８０】また、図８及び図９に示すフィールド試験
に対応させて、同じ地絡条件、例えば、地絡抵抗を０オ
ーム、地絡時間を１０ｍｓ、サンプリング周波数５０ｋ
Ｈｚとした条件下における地絡電流の電流波形と、末端
観測点である観測端末装置ＩＤ５ ２５の地絡相電圧の
電圧波形、及び、地絡電流の周波数スペクトル分布と、
観測端末装置ＩＤ５ ２５の地絡相電圧の周波数スペク
トル分布とを、シミュレーションした結果を、それぞ
れ、図１２及び図１３に示している。

【００８１】ここで、図１２は、地絡電流の電流波形と
観測端末装置ＩＤ５ ２５の地絡相電圧の電圧波形とを
示す模式図であり、図１２（Ａ）には、地絡電流の電流
波形を示し、図１２（Ｂ）には、観測端末装置ＩＤ５
２５の地絡相電圧の電圧波形を示している。図１２
（Ａ）及び（Ｂ）にそれぞれ示すように、地絡発生時に
おいては、地絡電流にも、また、末端側の観測端末装置
ＩＤ５ ２５の地絡相電圧にも、共に、類似した高周波
成分が重畳していて、末端側の観測端末装置ＩＤ５ ２
５にて観測される地絡相電圧は、故障発生地点を流れる
地絡電流と何らかの相関関係を有していることが判る。

【００８２】また、図１３は、図１２に示す各電流・電
圧波形に関してＦＦＴ解析を施した結果を示すものであ
り、地絡電流の周波数スペクトル分布と観測端末装置Ｉ
Ｄ５２５の地絡相電圧の周波数スペクトル分布とをそれ
ぞれ示す模式図であり、図１３（Ａ）には、地絡電流の
周波数スペクトル分布を示し、図１３（Ｂ）には、観測
端末装置ＩＤ５ ２５の地絡相電圧の周波数スペクトル
分布を示している。

【００８３】図１３（Ａ）及び（Ｂ）に示すごとく、地
絡電流に重畳している高周波成分のうちピーク電流値を
示す周波数Ｆ_iと、末端側の観測点である観測端末装置
ＩＤ５ ２５の地絡相電圧に重畳している高周波成分の
うちピーク電圧値を示す周波数即ち標定基準周波数Ｆ_S
とのそれぞれの周波数は、全く同じ値の１,７５８Ｈｚ
であり、両者の間には、明らかな相関があることを示し
ている。

【００８４】また、図１３に示す周波数分布と図９に示
すフィールド試験における周波数分布とは、標定基準周
波数Ｆ_Sの値に若干の相違はあるものの、略同じ分布を
示しており、本シミュレーションの正当性が証明されて
いる。

【００８５】更に、本ＥＭＴＰによるシミュレーション
結果として、標定基準周波数Ｆ_Sにおける各観測点の地
絡相電圧Ｖ_Fの電圧レベルと地絡故障発生地点との関係
を算出すると、図１４に示すごとく、フィールド試験結
果である図１０の場合と略同じ結果が得られる。ここ
に、図１４は、地絡故障発生地点からの各観測点の位置
をパラメータとして、各観測点における標定基準周波数
の地絡相電圧の電圧レベルに関するシミュレーション結
果を示す模式図である。図１４に示すごとく、シミュレ
ーション結果においても、図１０と同様に、各観測点に
おける地絡相電圧に重畳している標定基準周波数Ｆ_Sの
電圧レベル即ち地絡相電圧Ｖ_Fは、電源端側にある電源
端側領域の各観測点、末端負荷側にある末端側領域の各
観測点の双方において、共に、地絡故障発生点（故障
点）に向って漸減するＶ字型の特性を示す傾向を有して
いる。

【００８６】即ち、図１４に示すシミュレーション結果
における地絡故障発生地点から観測点までの距離と該観
測点における標定基準周波数Ｆ_Sの電圧レベルＶ_Fとは、
図１０に示すフィールド試験の場合と同様に、略比例す
る関係にあることを示している。而して、電源端側領域
の各観測点における前記電圧レベルＶ_Fを直線近似して
生成された電圧直線と末端側領域各観測点における前記
電圧レベルＶ_Fを直線近似して生成された電圧直線との
交点を、地絡故障発生地点と特定することができること
を示している。

【００８７】なお、各種の条件を変化させた場合のシミ
ュレーション結果としては、図示していないが、分岐や
フィーダの有無などの配電系統の条件変更や故障発生個
所、地絡故障条件（地絡抵抗や地絡時間など）の変更あ
るいは負荷側の条件（負荷種別や数量や接続形態など）
の変更によって、高周波成分のスペクトル分布は変化す
ることになるが、地絡故障の発生地点を示す地絡地点ｔ
に向って、標定基準周波数Ｆ_sの地絡相電圧Ｖ_Fが漸減す
るＶ字型の特性を示す点に関しては、何ら変わることな
く、保持される特性を示している。もって、地絡故障発
生時の電気現象のうち、標定基準周波数Ｆ_Sの電圧レベ
ル即ち地絡相電圧Ｖ_Fに着目することにより、地絡故障
発生地点に関する定量的な位置関係の標定が可能である
ことを、シミュレーション結果及びフィールド試験結果
の双方から、確認することができた。

【００８８】

【発明の効果】本発明に係る配電線故障点標定方法及び
配電線故障点標定システムによれば、地絡故障発生位置
の特定のために必要とする観測点として、地絡故障発生
地点よりも電源側と地絡故障発生地点よりも末端側との
それぞれに、少なくとも２つの観測点さえ存在していれ
ば、永久地絡故障に至る前に、間欠的な地絡故障発生地
点の位置を、早急に探索可能なより狭い範囲内に限定す
ることができる。

【００８９】而して、かかる地絡故障発生地点に存在し
ている碍子や線路の状態を点検すれば良いので、間欠的
な地絡故障であっても、地絡故障発生原因を、容易に、
かつ、迅速に発見することが可能であるため、作業員の
労力も大幅に軽減することができる。従って、地絡故障
の再発防止対策を迅速に講じることにより、永久地絡故
障を未然に防ぐことができるため、顧客サービスの一層
の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る配電線故障点標定方法を適用す
る配電系統の一例を、観測点及び地絡故障発生地点と共
に、示している配電系統構成図である。

【図２】 図１に示す配電系統構成図の各観測点にて観
測されるサージ即ち高周波成分の標定基準周波数におけ
る電圧レベルに関する特性を説明するための模式図であ
る。

【図３】 本発明に係る配電線故障点標定方法における
地絡故障発生地点を標定するための基本的な標定手順の
流れを示すフローチャートである。

【図４】 本フィールド試験における配電線故障点標定
システムの構成の実施例を示すシステム構成図である。

【図５】 本発明に係る配電線故障点標定システムの構
成の他の例を示すシステム構成図である。

【図６】 図４に示す配電線故障点標定システムにおけ
る配電線路をモデル化して示している概念図である。

【図７】 観測端末装置の構成の一例を示すブロック構
成図である。

【図８】 末端観測点である観測端末装置における地絡
相電圧波形から電源周波数成分５０Ｈｚを除去した後の
地絡相の電圧波形を示す電圧波形図である。

【図９】 図８の地絡相の電圧波形に関するＦＦＴ周波
数解析結果である電圧スペクトル分布を示すスペクトル
分布図である。

【図１０】 地絡故障発生地点からの位置をパラメータ
として各観測点における標定基準周波数の地絡相電圧の
実測電圧レベルを示す模式図である。

【図１１】 ＥＭＴＰによるシミュレーションの際に用
いた配電系統のモデルを示す模式図である。

【図１２】 地絡電流の電流波形と観測端末装置ＩＤ５
２５の地絡相電圧の電圧波形とを示す模式図である。

【図１３】 地絡電流の周波数スペクトル分布と観測端
末装置ＩＤ５ ２５の地絡相電圧の周波数スペクトル分
布とをそれぞれ示す模式図である。

【図１４】 地絡故障発生地点からの各観測点の位置を
パラメータとして、各観測点における標定基準周波数の
地絡相電圧の電圧レベルに関するシミュレーション結果
を示す模式図である。

【符号の説明】

１…ＧＰＳアンテナ、１ａ…ＧＰＳレシーバ、２…故障
区間表示機能付き開閉器ＦＴＡＳ、３…電柱ＣＴ、４…
トランス基板、５…計測基板、６…通信基板、７…電源
基板、１０…変電所、１０ａ…営業所、１１…配電Ｃ
Ｂ、２１…観測端末装置ＩＤ１、２２…観測端末装置Ｉ
Ｄ２、２３…観測端末装置ＩＤ３、２４…観測端末装置
ＩＤ４、２５…観測端末装置ＩＤ５、３０…親装置、３
０ａ…通信線、４０…地絡標定演算装置、Ｆ_i…ピーク
電流値を示す周波数、Ｆ_S…標定基準周波数、Ｆ_S′…暫
定標定基準周波数、ｌ…配電線、ｌ₁，ｌ₂…分岐配電
線、Ｌ_S，Ｌ_T…直線、Ｐ_S，Ｐ₁，Ｐ₂，Ｐ_T…観測点、Ｒ
ｇ…地絡抵抗、Ｓ…電源端、Ｓｗ…高速スイッチング、
Ｔ…末端負荷、Ｖ_F…地絡相電圧、Ｖ_F1，Ｖ_F2，Ｖ_FS…
電圧レベル、Ｖ_FT…ピーク電圧レベル、ｔ…地絡地点。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 文彦 宮城県仙台市青葉区一番町三丁目７−１ 東北電力株式会社内 (72)発明者 芦立 秀一 宮城県仙台市青葉区一番町三丁目７−１ 東北電力株式会社内 (72)発明者 堀越 和宏 宮城県仙台市青葉区一番町三丁目７−１ 東北電力株式会社内 (72)発明者 三戸部 義博 宮城県仙台市泉区明通三丁目９番 通研電 気工業株式会社内 (72)発明者 室内 雄大 宮城県仙台市泉区明通三丁目９番 通研電 気工業株式会社内 (72)発明者 神林 哲朗 宮城県仙台市泉区明通三丁目９番 通研電 気工業株式会社内 (72)発明者 佐藤 貴浩 宮城県仙台市泉区明通三丁目９番 通研電 気工業株式会社内 (72)発明者 阿部 純 岩手県岩手郡雫石町第32地割字下平 大崎 電気工業株式会社内 (72)発明者 上平 幸雄 岩手県岩手郡雫石町第32地割字下平 大崎 電気工業株式会社内 Ｆターム(参考） 2G033 AA01 AB01 AC02 AC08 AD18 AD21 AE05 AF01 AF04 AF05 AG09 AG14

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電源電圧波形に重畳されてくる高周波成
   分の周波数を観測することができる複数の観測点を、電
   力の配電を行なう配電線に配設することにより、該配電
   線の地絡故障発生地点を標定する配電線故障点標定方法
   において、前記配電線の最遠となる末端側に位置する末
   端観測点において観測される高周波成分の周波数のう
   ち、電圧レベルが最大となる周波数を、標定基準周波数
   として抽出し、かつ、該末端観測点において観測された
   前記高周波成分と同時刻に各前記観測点において観測さ
   れる高周波成分の中から、前記標定基準周波数に該当す
   る周波数の電圧レベルを、各前記観測点毎に抽出し、か
   つ、前記配電線に対する各前記観測点の位置関係と抽出
   された各前記観測点毎の前記標定基準周波数における各
   前記電圧レベルとに基づいて、前記配電線の地絡故障発
   生地点を標定することを特徴とする配電線故障点標定方
   法。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の配電線故障点標定方法
   において、前記配電線に対する各前記観測点の位置関係
   と抽出された各前記観測点毎の前記標定基準周波数にお
   ける各前記電圧レベルとに基づいて、前記配電線の地絡
   故障発生地点を標定する際に、各前記観測点の位置関係
   を示す距離をパラメータとして、前記地絡故障発生地点
   から前記末端観測点側となる末端側領域に存在する複数
   の前記各観測点における前記標定基準周波数の電圧レベ
   ルを直線近似して生成された末端側領域の電圧直線と、
   前記地絡故障発生地点から電源端側となる電源端側領域
   に存在する複数の前記観測点における前記標定基準周波
   数の電圧レベルを直線近似して生成された電源端側の電
   圧直線との、２つの電圧直線が交わる交点の位置を、前
   記配電線の地絡故障発生地点と特定することを特徴とす
   る配電線故障点標定方法。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の配電線故障点標定方法
   において、前記地絡故障発生地点から末端観測点側とな
   る前記末端側領域と、前記地絡故障発生地点から電源端
   側となる前記電源端側領域とを識別する場合、電源端側
   より、各前記観測点における零相電流の周波数分布を、
   一つ手前の前記観測点における零相電流の周波数分布と
   順次比較照合していき、該零相電流の周波数分布の構成
   要素や電圧レベルの変化が観測される前記観測点と該観
   測点の一つ手前の観測点との間の区間を地絡故障発生区
   間と判定し、該地絡故障発生区間よりも末端観測点側と
   なる領域を前記末端側領域と識別し、該地絡故障発生区
   間よりも電源端側となる領域を前記電源端側領域と識別
   することを特徴とする配電線故障点標定方法。
4. 【請求項４】 請求項２又は３に記載の配電線故障点標
   定方法において、前記末端側領域と前記電源端側領域と
   において、それぞれ、少なくとも２つ以上の前記観測点
   を任意に選定し、選定した２つ以上の各前記観測点にお
   ける前記標定基準周波数の電圧レベルを抽出して、前記
   末端側領域の前記電圧直線と前記電源端側の前記電圧直
   線とを生成することを特徴とする配電線故障点標定方
   法。
5. 【請求項５】 請求項２乃至４のいずれかに記載の配電
   線故障点標定方法において、前記末端側領域と前記電源
   端側領域とに、それぞれ２つ以上の前記観測点が存在し
   ていない場合にあっては、地絡故障発生区間の判別区域
   に地絡故障点があると判定することを特徴とする配電線
   故障点標定方法。
6. 【請求項６】 請求項１乃至５のいずれかに記載の配電
   線故障点標定方法において、電源電圧波形に重畳されて
   くる前記高周波成分の周波数から前記標定基準周波数を
   抽出して解析する際に、ＦＦＴ解析を適用することを特
   徴とする配電線故障点標定方法。
7. 【請求項７】 請求項１乃至６のいずれかに記載の配電
   線故障点標定方法に基づいて動作する配電線の故障点標
   定手段を備えていることを特徴とする配電線故障点標定
   システム。