JP2003279616A

JP2003279616A - 送電線故障アーク挙動測定装置及び送電線故障原因判別装置

Info

Publication number: JP2003279616A
Application number: JP2002079582A
Authority: JP
Inventors: Tsuneji Ibuki; 恒二伊吹; Hiroshi Maekawa; 洋前川; Masahiko Ishihara; 正彦石原; Tsutomu Yamazaki; 努山崎; Masaaki Hayashi; 雅明林
Original assignee: Chubu Electric Power Co Inc; Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Chubu Electric Power Co Inc; Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2002-03-20
Filing date: 2002-03-20
Publication date: 2003-10-02
Anticipated expiration: 2022-03-20
Also published as: JP3884667B2

Abstract

(57)【要約】【課題】地絡故障時の故障の原因を判別する。【解決手段】送電線３の零相電流を検出する零相電流
検出手段６と、零相電流を記憶する零相電流記憶手段７
と、零相電流の包絡線の近似値を演算する近似値演算手
段８と、故障直前の包絡線の近似値の傾きを検出する近
似値変化抽出手段９と、送電線３の相電圧を検出する相
電圧検出手段１０と、相電圧を記憶する相電圧記憶手段
１１と、相電圧と零相電流から送電線３の故障点で発生
したアークを含む回路における零相電流が零での故障回
路抵抗を演算する故障回路抵抗演算手段１２と、零相電
流が零点となるときの故障回路抵抗の時系列的な推移を
検出する故障回路抵抗抽出手段１３と、包絡線の近似値
の傾きと故障回路抵抗の時間的な変化とから故障点にお
ける故障の原因を判別する故障原因判別手段１４とを備
えたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、送電線の地絡故
障時におけるアーク挙動を検出する送電線故障アーク挙
動測定装置、及びアーク挙動から送電線の故障原因を判
別する送電線故障原因判別装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１8は、例えば中部電力技術開発ニュ
ース７０号、１０月（１９９６）に記載の「送電線故障
原因判別システムの開発」に示された従来の故障電流解
析法を用いた送電線故障原因判別装置における故障原因
判別のフローチャートである。図１8において、雷につ
いては発変電所等の電気所に取り付けた非接触電圧セン
サにより雷サージ電圧を検出して、雷と原因を判定する
（ステップＳ１）。その他の故障については、送電線の
地絡故障時に電気所の接地変圧器の接地抵抗に流れる地
絡電流を変流器（図示せず）で検出する（ステップＳ
２）。次に地絡電流の電流波形を例えばデジタル記録オ
シロに記録する（ステップＳ３）。記録された電流波形
から故障前後３サイクル部分を切り出す（ステップＳ
４）。続いて、電流波形のピーク値を基準とした電流波
形の正規化を行う（ステップＳ５）。そして、切り出し
た電流波形のスペクトル解析をする（ステップＳ６）。
さらに、事故の内容を分析して事故種を判別して（ステ
ップＳ７）、判定結果を出力する（ステップＳ８）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の送電線故障原因
判別装置は以上のように構成されているので、地絡電流
の電流波形をスペクトル解析して故障原因を判別する。
したがって、電力系統の回路構成により決定される要素
が大きい過渡現象時における振動波のスペクトルを観測
しているので、地絡故障時のアーク現象の特徴を抽出す
るのが困難なため、故障原因の判別精度の向上を図るの
が困難であるという問題点があった。この発明は、以上
のような問題点を解消するためになされたもので、地絡
故障時のアーク現象の特徴を抽出することができる送電
線故障アーク挙動測定装置を提供することを目的とした
ものである。さらに、アーク現象の特徴を抽出すること
により故障原因の判別を容易に行うことができる送電線
故障原因判別装置を提供することを目的としたものであ
る。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この発明に係わる送電線
故障アーク挙動測定装置は、送電線の零相電流を検出す
る零相電流検出手段と、零相電流を記憶する零相電流記
憶手段と、零相電流の包絡線の近似値を演算する近似値
演算手段と、故障直前の包絡線の近似値の傾きを検出す
る近似値変化抽出手段とを備えたものである。また、送
電線の相電圧を検出する相電圧検出手段と、相電圧を記
憶する相電圧記憶手段と、送電線の零相電流を検出する
零相電流検出手段と、零相電流を記憶する零相電流記憶
手段と、相電圧と零相電流とから送電線の故障点で発生
したアークを含む回路における零相電流が零点となると
きの故障回路抵抗を演算する故障回路抵抗演算手段と、
零相電流が零点となるときの故障回路抵抗の時系列的な
推移を検出する故障回路抵抗抽出手段とを備えたもので
ある。また、この発明に係わる送電線故障原因判別装置
は、送電線の零相電流を検出する零相電流検出手段と、
零相電流を記憶する零相電流記憶手段と、零相電流の包
絡線の近似値を演算する近似値演算手段と、故障直前の
包絡線の近似値の傾きを検出する近似値変化抽出手段
と、送電線の相電圧を検出する相電圧検出手段と、相電
圧を記憶する相電圧記憶手段と、相電圧と零相電流から
送電線の故障点で発生したアークを含む回路における零
相電流が零での故障回路抵抗を演算する故障回路抵抗演
算手段と、零相電流が零点となるときの故障回路抵抗の
時系列的な推移を検出する故障回路抵抗抽出手段と、包
絡線の近似値の傾きと故障回路抵抗の時間的な変化とか
ら故障点における故障の原因を判別する故障原因判別手
段とを備えたものである。

【０００５】また、この発明に係わる送電線故障アーク
挙動測定装置は、送電線の零相電圧を検出する零相電圧
検出手段と、送電線の零相電流を検出する零相電流検出
手段と、零相電圧と零相電流とから零相インピーダンス
を演算する零相インピーダンス電圧演算手段と、零相電
流の挙動から期待される零相インピーダンス部分に発生
する電圧と零相電圧との差電圧を演算する差電圧演算手
段と、差電圧の時間的な変化を抽出する差電圧変化抽出
手段とを備えたものである。また、送電線の零相電圧を
検出する零相電圧検出手段と、零相電圧を記憶する零相
電圧記憶手段と、現時点より１サイクル前の零相電圧を
標本電圧として、標本電圧と現時点の零相電圧とを順送
りして、標本電圧と現時点の零相電圧との差である移動
差電圧を各サイクル毎に演算する移動差電圧演算手段
と、移動差電圧の時間的な変化を抽出する移動差電圧変
化抽出手段とを備えたものである。また、送電線の零相
電圧を検出する零相電圧検出手段と、零相電圧を記憶す
る相電圧記憶手段と、故障前の定常時における零相電圧
を標本電圧として設定し、標本電圧と現時点の零相電圧
との差である移動差電圧を、標本電圧を固定して順次各
サイクル毎に演算する移動差電圧演算手段と、移動差電
圧の時間的な変化を検出する移動差電圧変化抽出手段と
を備えたものである。

【０００６】また、この発明に係わる送電線故障原因判
別装置は、送電線の零相電圧を検出する零相電圧検出手
段と、送電線の零相電流を検出する零相電流検出手段
と、零相電圧と零相電流とから零相インピーダンスを演
算する零相インピーダンス電圧演算手段と、零相電流の
挙動から期待される零相インピーダンス部分に発生する
インピーダンス電圧と零相電圧との差電圧を演算する差
電圧演算手段と、差電圧の時間的な変化を抽出する差電
圧変化抽出手段と、現時点より１サイクル前の零相電圧
を標本電圧として、標本電圧と現時点の零相電圧とを順
送りして、標本電圧と現時点の零相電圧との差である移
動差電圧を演算する移動差電圧演算手段と、上記移動差
電圧の時間的な変化を抽出する移動差電圧変化抽出手段
と、差電圧の時間的な変化と移動差電圧の時間的な変化
とから故障の原因を判別する故障原因判別手段とを備え
たものである。

【０００７】さらに、送電線の零相電圧を検出する零相
電圧検出手段と、送電線の零相電流を検出する零相電流
検出手段と、零相電圧と零相電流とから零相インピーダ
ンスを演算する零相インピーダンス電圧演算手段と、零
相電流の挙動から期待される零相インピーダンス部分に
発生する電圧と零相電圧との差電圧を演算する差電圧演
算手段と、差電圧の時間的な変化を抽出する差電圧変化
抽出手段と、故障前の定常時における零相電圧を標本電
圧として設定し、標本電圧と現時点の零相電圧との差で
ある移動差電圧を、標本電圧を固定して順次各サイクル
毎に演算する移動差電圧演算手段と、移動差電圧の時間
的な変化を検出する移動差変化抽出手段と、差電圧の時
間的な変化と移動差電圧の時間的な変化とから故障の原
因を判別する故障原因判別手段とを備えたものである。

【０００８】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は実施の形態
１の構成図、及び図２は零相電流の包絡線の近似値を示
す説明図である。図１において、１は発電所や変電所等
に設置された母線、２は負荷側２ａが母線１に接続され
た変圧器で、電源側２ｂが電源（図示せず）に接続され
ている。３は母線１に接続された送電線、４は母線１に
接続された接地変圧器で、中性点が接地抵抗５を介して
接地されている。６は零相電流検出手段で、接地変圧器
４の中性点に流れる零相電流を検出する。７は零相電流
記憶手段で、零相電流検出手段６で検出した零相電流を
記憶する。８は近似値演算手段で、単一の周波数成分で
振動しながら変化する零相電流ｉの瞬時値を式（１）で
示す包絡線の近似値ｉｔで定義する。なお、式（１）に
おいて、ωは電源電圧角周波数である。例えば、測定さ
れた零相電流ｉが図２に示すような変化をしたとき、式
（１）により計算した包絡線の近似値ｉｔは零相電流ｉ
の包絡線とほぼ一致する。９は近似値変化抽出手段で、
包絡線の近似値ｉｔの傾きを検出する。

【０００９】

【数１】

【００１０】次に動作について説明する。図１及び図２
において、送電線３で地絡事故が発生すると、接地変圧
器４の中性点に零相電流ｉが流れる。零相電流ｉは零相
電流検出器６で検出されて、零相電流記憶手段７に記憶
される。次に、近似値演算手段８では故障が発生する直
前部分における零相電流の包絡線の近似値ｉｔを式
（１）により演算する。式（１）により演算した近似値
ｉｔの計算結果の例を図３に示す。図３（ａ）（ｂ）に
おいて、太線で示したのが包絡線の近似値ｉｔである。
なお、図３（ａ）（ｂ）は、トンビ等の鳥獣接触及び営
巣材接触の実測例から数値計算したものである。図３
（ａ）（ｂ）において、定常時の領域ａ、故障の前兆で
ある領域ｂ、及びフラッシオーバー（故障）の領域ｃに
分けることができる。即ち、領域ｃでは遮断器（図示せ
ず）等を動作させて系統の保護が行われる。図３（ａ）
はトンビ等が接触した場合で、領域ｂの傾きが緩やかで
継続時間が長い（例えば、０．５サイクル以上））場合
は、沿面放電の進展による特徴的な挙動であり、領域ｂ
の傾きが急峻で継続時間が短い（例えば、０．５サイク
ル以下）場合は、一般的に観察されるギャップ放電の特
徴的な挙動であることがわかる。そこで、近似値変化抽
出手段９では、領域ｂの傾きの特徴を抽出する。

【００１１】以上のように、近似値演算手段８で零相電
流ｉの包絡線の近似値ｉｔを演算し、近似値変化抽出手
段９により故障直前である領域ｂの包絡線の傾きを検出
することにより、領域ｂの包絡線の近似値ｉｔの傾きか
ら故障の形態を推定することができる。例えば、領域ｂ
の傾きが緩やかで継続時間が長い（例えば、０．５サイ
クル以上））場合は、沿面放電の進展による特徴的な挙
動であり、領域ｂの傾きが急峻で継続時間が短い（例え
ば、０．５サイクル以下）場合は、一般的に観察される
ギャップ放電の特徴的な挙動であることがわかる。実施
の形態１において、零相電流の包絡線の近似値ｉｔを式
（１）により演算するものについて説明したが、零相電
流のピーク値間を直線で結んだものを包絡線の近似値と
しても同様の効果を期待することができる。

【００１２】実施の形態２．図４は実施の形態２の構成
図である。図４において、１〜７は実施の形態１のもの
と同様のものである。１０は相電圧検出手段で、送電線
３の相電圧を検出する。１１は相電圧記憶手段で、相電
圧検出手段１０で検出した相電圧を記憶する。１２は故
障回路抵抗演算手段で、相電圧と零相電流とから零相電
流ｉが零点でのアークを含む回路の故障回路抵抗Ｒａを
図５に示すように、横軸を時間ｔとして式（２）により
演算する。

【００１３】

【数２】

【００１４】図５（ａ）はトンビ等が接触したものであ
り、図５（ｂ）は営巣材が接触したものを示す。式
（２）において、Ｖｐ₀は相電圧記憶手段１１に記憶さ
れた相電圧のピーク値、ωは電源電圧角周波数である。
１３は故障回路抵抗抽出手段で、零相電流が零点となる
ときの故障回路抵抗の時系列的な推移を検出する。次に
動作について説明する。図４及び図５において、故障回
路抵抗演算手段１２で相電圧と零相電流ｉとから零相電
流ｉが零点でのアークを含む回路の故障回路抵抗Ｒａを
演算する。次に、故障回路抵抗抽出手段１３は零相電流
が零点となるときの故障回路抵抗の時系列的な推移を検
出する。図５（ａ）（ｂ）ともに時間ｔ１で地絡故障
によりアークが発生しており、図５（ａ）のトンビ等の
接触の場合は、時間ｔ２で故障回路抵抗Ｒａが急激に
減少しているが、図５（ｂ）に示す営巣材接触では故障
回路抵抗Ｒａの急激な変化は観測されない。即ち、故障
回路抵抗抽出手段１３は図５（ａ）のトンビ等の接触の
場合は、故障回路抵抗Ｒａが急激に減少してアークの状
態が変化していることを検出し、図５（ｂ）の営巣材接
触の場合は、故障回路抵抗Ｒａの急激な変化がなくアー
クが安定していることを検出する。

【００１５】以上のように、送電線３の故障点で発生し
たアークを含む回路の故障回路抵抗Ｒａを故障回路抵抗
演算手段１２で演算し、故障回路抵抗抽出手段１３で零
相電流が零点となるときの故障回路抵抗Ｒａの時系列的
な推移を検出することにより、図５（ａ）に示すように
故障回路抵抗Ｒａが急激に減少してアークの状態が変化
している場合は、トンビ等の接触であって沿面放電的な
ものと推定することができる。一方、図５（ｂ）に示す
ように故障回路抵抗Ｒａの変化が少なくてアークの状態
が安定している場合は、営巣材接触であってギャップ放
電的なものと推定することができる。このように、故障
回路抵抗Ｒａの時間的な変化を検出することにより、送
電線３の故障時におけるアークの挙動を把握することが
できる。

【００１６】実施の形態３．図６は実施の形態３の構成
図である。図６において、１〜９は実施の形態１のもの
と同様のものであり、１０〜１３は実施の形態２のもの
と同様のものである。１４は故障原因判別手段で、図３
に示す包絡線の近似値ｉｔの傾きと図５に示す故障回路
抵抗Ｒａの時間的な変化とから、図７に示す故障原因の
分布図により故障点における故障の原因を判別する。な
お、図７の故障原因分布図は、表１に示すように故障原
因となる金属、木、鳥獣及び鳥獣の糞に対応した故障の
状態及びアークの挙動を分類して作成したものである。

【００１７】

【表１】

【００１８】図７において、縦軸は図３（ａ）（ｂ）の
領域ｂにおける包絡線の近似値ｉｔの変化の大、中、小
を示しており、横軸は図５に示す故障回路抵抗Ｒａの変
化の大、中、小を示している。次に動作について説明す
る。図６及び図７において、送電線３で地絡事故が発生
すると、接地変圧器４の中性点に零相電流ｉが流れる。
零相電流ｉは零相電流検出器６で検出されて、零相電流
記憶手段７に記憶される。次に、近似値演算手段８では
故障が発生する直前部分における零相電流の包絡線の近
似値ｉｔを式（１）により演算する。式（１）により演
算した近似値ｉｔの計算結果の例を図３に示す。図３
（ａ）（ｂ）において、太線で示したのが包絡線の近似
値ｉｔである。なお、図３（ａ）（ｂ）は、トンビ等の
接触及び営巣材接触の実測例から数値計算したものであ
る。図３（ａ）（ｂ）において、定常時の領域ａ、故障
の前兆である領域ｂ、及びフラッシオーバ（故障）の領
域ｃに分けることができる。

【００１９】図３（ａ）はトンビ等が接触した場合で、
領域ｂの傾きが緩やかで継続時間が長い（例えば、０．
５サイクル以上））場合は、沿面放電の進展による特徴
的な挙動である。また、図３（ｂ）は鳥獣の営巣材が接
触した場合で、領域ｂの傾きが急峻で継続時間が短い
（例えば、０．５サイクル以下）場合は、一般的に観察
されるギャップ放電の特徴的な挙動であることがわか
る。そこで、近似値変化抽出手段９では、領域ｂの傾き
の特徴を抽出する。一方、故障回路抵抗演算手段１２で
相電圧と零相電流ｉとから零相電流ｉが零点でのアーク
を含む回路の故障回路抵抗Ｒａを演算する。次に、故障
回路抵抗抽出手段１３は零相電流が零点となるときの故
障回路抵抗Ｒａの時系列的な推移を検出する。図５
（ａ）（ｂ）ともに時間ｔ１で地絡故障により閃絡し
てアークが発生しており、図５（ａ）のトンビ等の鳥獣
接触の場合は、時間ｔ２で故障回路抵抗Ｒａが急激に
減少しているが、図５（ｂ）に示す営巣材接触では故障
回路抵抗Ｒａの急激な変化は観測されない。即ち、故障
回路抵抗抽出手段１３は図５（ａ）のトンビ等の鳥獣接
触の場合は、故障回路抵抗Ｒａが急激に減少してアーク
の状態が変化していることを検出し、図５（ｂ）の営巣
材接触の場合は、故障回路抵抗Ｒａの急激な変化がなく
アークが安定していることを検出する。

【００２０】そして、故障原因判別手段１４は、図３に
示す包絡線の近似値ｉｔの傾きと図５に示す故障回路抵
抗Ｒａの時間的な変化とから、図７に示す故障原因の分
布図により故障点における故障の原因を次のように判別
する。なお、故障前電流の「大」、「中」、「小」は図
３の領域ｂの継続時間を示すもので、実測データにより
決定されている。また、故障回路抵抗Ｒａ変化の
「大」、「中」、「小」は例えば図５（ａ）に示すよう
に時間ｔ２での変化であって、実測データに基づいて決
定されている。（１）近似値ｉｔ及び故障回路抵抗Ｒａの変化が共に
「小」であれば、営巣材に使用された金属等の接触が故
障原因であると推定する。（２）近似値ｉｔの領域ｂの継続時間が「中」又は
「小」で、故障回路抵抗Ｒａの変化が「小」であれば、
立木又は営巣材として使用された木片の接触が故障原因
と推定する。（３）近似値ｉｔの領域ｂの継続時間が「大」又は
「中」で、故障回路抵抗Ｒａの変化が「中」又は「小」
であれば、鳥獣の糞の接触が故障原因と推定する。（４）近似値ｉｔの領域ｂの継続時間が「大」「中」
「小」のいずれかで、故障回路抵抗Ｒａの変化が「大」
又は「中」であれば、鳥獣の接触が故障原因と推定す
る。

【００２１】なお、図７において、例えば近似値ｉｔの
領域ｂの継続時間が「小」で、故障回路抵抗Ｒａの変化
が「小」の領域のように故障原因が重なっている場合
は、金属の接触か、木片の接触かのいずれかが故障原因
であると推定する。なお、図７においては故障の原因と
して鳥獣、鳥獣の糞、木片、及び金属について故障回路
抵抗による分類及び故障前電流による分類を行っている
が、プラスチック類、ゴム、その他の絶縁性物質が木片
と類似の特性を示すこと、更に塩分による碍子汚損も糞
による碍子汚損と類似の様相を示す等、原因の分類につ
いては、より広く考えられることは自明である。以上の
ように、近似値演算手段８で零相電流ｉの包絡線の近似
値ｉｔを演算して、近似値変化抽出手段９により故障直
前である領域ｂの包絡線の傾きを検出し、送電線３の故
障点で発生したアークを含む回路の故障回路抵抗Ｒａを
故障回路抵抗演算手段１２で演算して、故障回路抵抗抽
出手段１３で零相電流が零点となるときの故障回路抵抗
の時系列的な推移を検出することにより、包絡線の近似
値ｉｔの傾きと故障回路抵抗Ｒａの時系列的な推移とか
ら、故障点における故障の原因を推定することができ
る。

【００２２】実施の形態４．図８は実施の形態４の構成
図である。図８において、１５は非接地系統の電源、１
６は電源１５と変電所１７との間の送電線、１８は変電
所１７から地絡故障点１８ａまでの送電線、１９は地絡
故障点以遠の送電線、２０は変電所１７に設置された零
相電圧検出手段で、送電線１８，１９の地絡故障時の零
相電圧を検出する。２１は零相電圧記憶手段で、零相電
圧を記憶する。２２は変電所１７に設置された接地変圧
器で、接地抵抗２３を介して接地されている。２４は零
相電流検出手段で、接地変圧器２２の中性点を流れる零
相電流を検出する。２５は零相電流記憶手段で、零相電
流を記憶する。２６は零相インピーダンス電圧演算手段
で、零相電圧と零相電流とから零相インピーダンスを演
算する。２７は差電圧演算手段で、零相電圧と零相電流
の挙動から期待される零相インピーダンス部分に発生す
るインピーダンス電圧との差電圧ΔＶ₀を演算する。２
８は差電圧変化抽出手段で、差電圧ΔＶ₀の時間的な変
化を抽出する。２９〜３１は各送電線１６，１８，１９
の対地間の抵抗及び浮遊容量である。

【００２３】次に動作について説明する。図８におい
て、送電線１８，１９間で地絡事故が発生すると、接地
変圧器２２の中性点に零相電流ｉが流れる。零相電流ｉ
は零相電流検出手段２４により検出されて、零相電流記
憶手段２５に記憶される。一方、零相電圧検出手段２０
により検出された零相電圧は零相電圧記憶手段２１に記
憶される。零相インピーダンス電圧演算手段２６では、
次のようにして零相インピーダンスＺ₀を演算する。一
線地絡故障時における交流回路の電圧、電流間の一般的
な関係として、零相電流ｉと零相電圧Ｖ₀とは式（３）
で表すことができる。式（３）において、ｒ₀は零相イ
ンピーダンスの抵抗分、Ｌ₀は零相インピーダンスのリ
アクトル分、ωは電源電圧角周波数である。ｉ＝Ｖ₀／（ｒ₀＋ｊωＬ₀）・・・（３）図９は零相電圧Ｖ₀を縦軸とし、零相電流ｉを横軸とし
た実データ軌跡図である。図９において、Ｖｐは零相電
圧Ｖ₀の最大値、ｉｒは零相電圧最大値Ｖ₀ のときの零
相電流値、ｉｐは零相電流の最大値、ｉＬは零相電圧
Ｖ₀が零のときの零相電流値である。零相電流の最大値
ｉｐが式（４）、零相電圧最大値Ｖ₀のときの零相電流
値ｉｒが式（５）、及び零相電圧Ｖ₀のときの零相電流
値ｉ_Lが式（６）となる。

【００２４】

【数３】

【００２５】そして、式（５）から式（７）が得られ
る。また、式（４）及び式（７）から式（８）が得られ
る。さらに、式（５）及び式（６）から式（９）が得ら
れる。この得られた式（８）（９）により、見かけの抵
抗分ｒ₀及び見かけのインダクタンスＬ₀が計算できる。

【００２６】

【数４】

【００２７】この結果、零相インピーダンスＺ₀を式
（１０）として求めることができる。Ｚ₀＝ｒ₀＋ｊωＬ₀ ・・・（１０）この様にして求められた零相インピーダンスＺ₀から、
差電圧演算手段２７において、零相電流の挙動から期待
されるインピーダンス部分に発生するインピーダンス電
圧ｉＺ₀の瞬時値を式（１１）で演算し、式（１２）に
より零相電流の挙動から期待される零相インピーダンス
部分に発生するインピーダンス電圧と零相電圧Ｖ₀との
差電圧ΔＶ₀を演算する。

【００２８】

【数５】

【００２９】式（１２）による計算結果を図１０に示
す。図１０において、差電圧ΔＶ₀は故障点のアークの
特性を反映しているので、差電圧変化抽出手段２８で時
間的変化を抽出することによりアークの挙動が分かるの
で、故障原因の推定を行うことができる。故障原因は、
例えば差電圧ΔＶ₀の二乗の平方根を計算して時間的な
変化を抽出することにより推定することができる。差電
圧ΔＶ₀の二乗の平方根の値が急激に減少している場合
は、実施の形態２において故障回路抵抗Ｒａの変化で判
断したのと同様に、トンビ等の鳥獣接触であって沿面放
電的なものと推定することができる。一方、ΔＶ₀の二
乗の平方根の時間的な変化が少ない場合は、営巣材接触
であってギャップ放電的なものと推定することができ
る。このように、差電圧ΔＶ₀の二乗の平方根の時間的
な変化を抽出することにより、送電線１８，１９の故障
時におけるアークの挙動を把握することができる。従っ
て、例えば図１０に示す故障の場合は、差電圧の急激な
変化がなくアークが安定しているので、営巣材接触で
あってギャップ放電的なものと推定することができる。
以上のように、零相電流の挙動から期待される零相イン
ピーダンス部分に発生するインピーダンス電圧と零相電
圧との差電圧を差電圧演算手段27で演算し、差電圧の時
間的な変化を差電圧変化抽出手段28で抽出することによ
り、トンビ等の鳥獣接触であって沿面放電的なものか、
又は営巣材接触であってギャップ放電的なものかを推定
することができる。

【００３０】実施の形態５．図１１は実施の形態５の構
成図である。図１１において、１５，１６，１８〜２
３，２９〜３１は実施の形態４のものと同様のものであ
る。３２は２０〜２３，３３，３４が設置された変電所
である。３３は移動差電圧演算手段で、現時点の１サイ
クル前の零相電圧を標本電圧として、標本電圧と現時点
の零相電圧とを順次に順送りして、標本電圧と現時点の
零相電圧との差である移動差電圧を各サイクル毎に演算
する。３４は移動差電圧変化抽出手段で、移動差電圧演
算手段３３で演算された移動差電圧から故障前の前駆現
象及びフラッシオーバ現象（故障）を検出する。次に動
作について説明する。図１２は故障前後の零相電圧の差
である移動差電圧を示す説明図である。図１１及び図１
２において、零相電圧検出手段２０は常に零相電圧を検
出している。検出された零相電圧は零相電圧記憶手段２
１に記憶される。そして移動差電圧演算手段３３では零
相電圧記憶手段２１に記憶された零相電圧を用いて、現
時点の１サイクル前の零相電圧を標本電圧として設定す
る。そして、標本電圧と現時点の零相電圧との差である
移動差電圧ΔＶを演算する。この場合、標本電圧の設定
は１サイクル毎に順次に順送りして各サイクル毎に移動
差電圧ΔＶを演算する。この演算結果を図１２に示す。
図１２において、移動差電圧でΔＶがａ点で立ち上がっ
て前駆現象が表れて、ｂ点でフラッシオーバーしている
ことが分かる。移動差電圧変化抽出手段３４では、例え
ば移動差電圧ΔＶの二乗の平方根を計算して時間的な変
化を抽出することにより、地絡事故時のアークの挙動を
検出することができる。以上のように、現時点の１サイ
クル前の零相電圧を標本電圧として設定して、標本電圧
と現時点の零相電圧との差である移動差電圧ΔＶを演算
し、標本電圧の設定を１サイクル毎に順次に順送りして
各サイクル毎に移動差電圧ΔＶを演算し、移動差電圧変
化抽出手段３４で、例えば移動差電圧ΔＶの二乗の平方
根を計算して時間的な変化を抽出することにより、地絡
事故時のアークの挙動を検出することができる。

【００３１】実施の形態６．図１３は実施の形態６の構
成図である。図１３において、１５，１６，１８〜２３
は実施の形態４のものと同様のものであり、２９〜３１
は実施の形態５のものと同様のものである。３５は２０
〜２３，３６，３７が設置された変電所である。３６は
移動差電圧演算手段で、地絡故障前の定常時における零
相電圧を標本電圧として設定し、標本電圧と現時点の零
相電圧との差である移動差電圧を、標本電圧を固定して
から順次各サイクル毎に演算する。３７は移動差電圧変
化抽出手段で、移動差電圧演算手段３６で演算された移
動差電圧から故障前の前駆現象及びフラッシオーバ現象
を検出する。

【００３２】次に動作について説明する。図１３におい
て、零相電圧検出手段２０は常に零相電圧を検出してい
る。そして、検出された零相電圧は零相電圧記憶手段２
１に記憶される。移動差電圧演算手段３６では零相電圧
記憶手段２１に記憶された零相電圧を用いて、地絡故障
前の定常時における零相電圧を標本電圧として設定す
る。そして、移動差電圧演算手段３６は標本電圧と現時
点の零相電圧との差である移動差電圧を、標本電圧を固
定してから順次各サイクル毎に演算する。この演算結果
を図１４に示す。零相電圧の変動が緩やかな場合は、実
施の形態５の手法を用いると図１５に示すように前駆現
象の立ち上がりが顕著に表れないので、前駆現象を把握
するの困難である。しかし、この実施の形態６のように
標本電圧を固定することにより、前駆現象の泰上がりが
顕著に表れるので、前駆現象を容易に把握することがで
きる。移動差電圧変化抽出手段３７では、例えば移動差
電圧ΔＶの二乗の平方根を計算して時間的な変化を抽出
することにより、地絡事故時のアークの挙動を検出する
ことができる。以上のように、地絡故障前の定常時にお
ける零相電圧を標本電圧として設定し、標本電圧と現時
点の零相電圧との移動差電圧ΔＶを演算することによ
り、故障直前の前駆現象を零相電圧の変化として抽出す
ることができるので、地絡事故時のアークの挙動を検出
することができる。

【００３３】実施の形態７．図１６は実施の形態７の構
成図である。図１６において、１５，１６，１８〜３１
は実施の形態４のものと同様のものであり、３３，３４
は実施の形態５のものと同様のものである。３８は２０
〜２８，３３，３４，３９が設置された変電所である。
３９は故障原因判別手段で、差電圧変化抽出演算手段２
８で抽出された差電圧ΔＶ₀の時間的な変化と、移動差
電圧変化抽出手段３４で検出された故障前の前駆現象及
びフラッシオーバ現象（故障）とから、故障原因の判別
を行う。次に動作について説明する。図１６において、
送電線１８，１９間で地絡事故が発生すると、接地変圧
器２２の中性点に零相電流ｉが流れる。零相電流ｉは零
相電流検出手段２４により検出されて、零相電流記憶手
段２５に記憶される。一方、零相電圧検出手段２０によ
り検出された零相電圧は零相電圧記憶手段２１に記憶さ
れる。零相インピーダンス電圧演算手段２６では、実施
の形態４と同様にして式（１０）に示す零相インピーダ
ンスＺ₀を演算する。この様にして求められた零相イン
ピーダンスＺ₀から、差電圧演算手段２７において、零
相電流の挙動から期待されるインピーダンス部分に発生
するインピーダンス電圧ｉＺ₀ の瞬時値を式（１１）
で演算し、式（１２）により零相電流の挙動から期待さ
れる零相インピーダンス部分に発生するインピーダンス
電圧と零相電圧Ｖ₀との差電圧ΔＶ₀を演算する。

【００３４】式（１２）による計算結果を図１０に示
す。図１０において、差電圧ΔＶ₀は故障点のアークの
特性を反映しているので、差電圧変化抽出手段２８で時
間的変化を抽出することによりアークの挙動が分かる。
一方、移動差電圧演算手段３３では零相電圧記憶手段２
１に記憶された零相電圧を用いて、現時点の１サイクル
前の零相電圧を標本電圧として設定する。そして、標本
電圧と現時点の零相電圧との差である移動差電圧ΔＶを
演算する。この場合、標本電圧の設定は１サイクル毎に
順次に順送りして各サイクル毎に移動差電圧ΔＶを演算
する。この演算結果を図１２に示す。図１２において、
移動差電圧ΔＶがａ点で立ち上がって前駆現象が現れ
て、ｂ点でフラッシオーバしていることが分かる。移動
差電圧変化抽出手段３４では、例えば移動差電圧ΔＶの
二乗の平方根を計算して時間的な変化を抽出する。故障
原因判別手段３９は差電圧変化抽出演算手段２８で抽出
された差電圧ΔＶ₀の時間的な変化と、移動差電圧変化
抽出手段３４で検出された故障前の前駆現象及びフラッ
シオーバ現象（故障）とから、故障原因の判別を行う。
例えば、差電圧ΔＶ₀の二乗の平方根を計算して時間的
な変化を抽出することにより、急激に減少している場合
はトンビ等の鳥獣の接触であって沿面放電的なものと推
定することができる。一方、ΔＶ₀の二乗の平方根の時
間的な変化が少ない場合は営巣材接触であってギャップ
放電的なものと推定することができる。以上のように、
故障原因判別手段において差電圧変化抽出演算手段で抽
出された差電圧の時間的な変化と、移動差電圧変化抽出
手段で検出された故障前の前駆現象とから、故障原因の
判別を行う。

【００３５】実施の形態８．図１７は実施の形態８の構
成図である。図１７において、１５，１６，１８〜３１
は実施の形態４のものと同様のものであり、３６，３７
は実施の形態６のものと同様のものである。４０は２０
〜２８，３６，３７，４１が設置された変電所である。
４１は故障原因判別手段で、差電圧変化抽出演算手段２
８で抽出された差電圧ΔＶ₀の時間的な変化と、移動差
電圧変化抽出手段３４で検出された故障前の前駆現象及
びフラッシオーバ現象（故障）とから、故障原因の判別
を行う。次に動作について説明する。図１７において、
送電線１８，１９間で地絡事故が発生すると、接地変圧
器２２の中性点に零相電流ｉが流れる。零相電流ｉは零
相電流検出手段２４により検出されて、零相電流記憶手
段２５に記憶される。一方、零相電圧検出手段２０によ
り検出された零相電圧は零相電圧記憶手段２１に記憶さ
れる。零相インピーダンス電圧演算手段２６では、実施
の形態４と同様にして式（１０）に示す零相インピーダ
ンスＺ₀を演算する。この様にして求められた零相イン
ピーダンスＺ₀から、差電圧演算手段２７において、零
相電流の挙動から期待されるインピーダンス部分に発生
する電圧ｉＺ₀の瞬時値を式（１１）で演算し、式（１
２）により零相電流の挙動から期待される零相インピー
ダンス部分に発生するインピーダンス電圧と零相電圧Ｖ
₀との差電圧ΔＶ₀を演算する。

【００３６】式（１２）による計算結果を図１０に示
す。図１０において、差電圧ΔＶ₀は故障点のアークの
特性を反映しているので、差電圧変化抽出手段２８で時
間的変化を抽出することによりアークの挙動が分かる。
一方、移動差電圧演算手段３６は定常時における標本電
圧と現時点の零相電圧との差である移動差電圧を、標本
電圧を固定してから順次各サイクル毎に演算する。移動
差電圧変化抽出手段３７では、例えば移動差電圧ΔＶの
二乗の平方根を計算して時間的な変化を抽出することに
より、地絡事故時のアークの挙動を検出することができ
る。差電圧ΔＶが急激に減少している場合はトンビ等の
鳥獣の接触であって沿面放電的なものと推定することが
できる。一方、ΔＶの二乗の平方根の時間的な変化が少
ない場合は営巣材接触であってギャップ放電的なものと
推定することができる。さらに、図１４において、移動
差電圧ΔＶが立ち上がって前駆現象が現れて、ａ点でフ
ラッシオーバしていることが分かる。以上のように、故
障原因判別手段４１において差電圧の時間的な変化と移
動差電圧の時間的な変化とから故障の原因を判別を行う
ことができる。

【００３７】

【発明の効果】この発明によれば、近似値演算手段で零
相電流の包絡線の近似値を演算し、近似値変化抽出手段
により故障直前である領域の包絡線の傾きを検出するこ
とにより、各領域の包絡線の近似値の傾きから故障の形
態を推定することができる。また、送電線の故障点で発
生したアークを含む回路の故障回路抵抗を故障回路抵抗
演算手段で演算し、故障回路抵抗抽出手段で零相電流が
零点となるときの故障回路抵抗の時系列的な推移を検出
することにより、送電線の故障時におけるアークの挙動
を把握することができる。また、近似値演算手段で零相
電流の包絡線の近似値を演算して、近似値変化抽出手段
により故障直前である領域の包絡線の傾きを検出し、送
電線の故障点で発生したアークを含む回路の故障回路抵
抗を故障回路抵抗演算手段で演算して、故障回路抵抗抽
出手段で零相電流が零点となるときの故障回路抵抗の時
系列的な推移を検出することにより、包絡線の近似値の
傾きと故障回路抵抗の時系列的な推移とから、故障点に
おける故障の原因を推定することができる。

【００３８】また、零相電流の挙動から期待される零相
インピーダンス部分に発生するインピーダンス電圧と零
相電圧との差電圧を差電圧演算手段で演算し、差電圧の
時間的な変化を差電圧変化抽出手段で抽出することによ
り、トンビ等の鳥獣接触であって沿面放電的なものか、
又は営巣材接触であってギャップ放電的なものかを推定
することができる。また、現時点の１サイクル前の零相
電圧を標本電圧として設定して、標本電圧と現時点の零
相電圧との差である移動差電圧を演算し、標本電圧の設
定を１サイクル毎に順次に順送りして各サイクル毎に移
動差電圧を演算し、移動差電圧変化抽出手段３４で、例
えば移動差電圧の二乗の平方根を計算して時間的な変化
を抽出することにより、地絡事故時のアークの挙動を検
出することができる。また、地絡故障前の定常時におけ
る零相電圧を標本電圧として設定し、標本電圧と現時点
の零相電圧との移動差電圧を演算することにより、故障
直前の前駆現象を零相電圧の変化として抽出することが
できるので、地絡事故時のアークの挙動を検出すること
ができる。また、故障原因判別手段において差電圧変化
抽出演算手段で抽出された差電圧の時間的な変化と、移
動差電圧変化抽出手段で検出された故障前の前駆現象と
から、故障原因の判別を行う。さらに、故障原因判別手
段４１において差電圧の時間的な変化と移動差電圧の時
間的な変化とから故障の原因を判別を行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態１の構成図である。

【図２】図１の零相電流の包絡線の近似値を示す説明
図である。

【図３】図１の近似値ｉｔの計算結果を示す説明図で
ある。

【図４】この発明の実施の形態２の構成図である。

【図５】図４の故障回路抵抗の計算結果を示す説明図
である。

【図６】この発明の実施の形態３の構成図である。

【図７】図６の故障原因の分布図を示す説明図であ
る。

【図８】この発明の実施の形態４の構成図である。

【図９】図８の零相電圧と零相電流との実データ軌跡
を示す説明図である。

【図１０】図８の零相電流の挙動から期待される零相
インピーダンス部分に発生する電圧と零相電圧との差電
圧の計算結果を示す説明図である。

【図１１】この発明の実施の形態５の構成図である。

【図１２】図１１の故障前後の零相電圧の差である移
動差電圧を示す説明図である。

【図１３】この発明の実施の形態６の構成図である。

【図１４】図１３の故障前後の零相電圧の差である移
動差電圧を示す説明図である。

【図１５】図１４の元の零相電圧を実施の形態５の手
法を用いた場合の故障前後の零相電圧の差である移動差
電圧を示す説明図である。

【図１６】この発明の実施の形態７の構成図である。

【図１７】この発明の実施の形態８の構成図である。

【図１８】従来の故障電流解析法を用いた送電線故障
原因判別装置における故障原因判別のフローチャートで
ある。

【符号の説明】

３，１６，１８，１９送電線、６，２４零相電流検
出手段、７，２５零相電流記憶手段、８近似値演算
手段、９近似値変化抽出手段、１０相電圧検出手
段、１１相電圧記憶手段、１２故障回路抵抗演算手
段、１３故障回路抵抗変化抽出手段、１４，３９，４
１故障原因判別手段、２０零相電圧検出手段、２１
零相電圧記憶手段、２６零相インピーダンス電圧演
算手段、２７差電圧演算手段、２８差電圧変化抽出
手段、３３，３６移動差電圧演算手段、３４，３７
移動差電圧変化抽出手段。

フロントページの続き (72)発明者前川洋東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内 (72)発明者石原正彦東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内 (72)発明者山崎努愛知県名古屋市緑区大高町字北関山20番地の１中部電力株式会社電力技術研究所内 (72)発明者林雅明愛知県名古屋市緑区大高町字北関山20番地の１中部電力株式会社電力技術研究所内Ｆターム(参考） 2G015 AA00 AA15 BA00 BA05 CA05 2G033 AA02 AB01 AC02 AD11 AE04 AF05 AG00 AG12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】送電線の零相電流を検出する零相電流検
出手段と、上記零相電流を記憶する零相電流記憶手段
と、上記零相電流の包絡線の近似値を演算する近似値演
算手段と、故障直前の上記包絡線の近似値の傾きを検出
する近似値変化抽出手段とを備えたことを特徴とする送
電線故障アーク挙動測定装置。
【請求項２】送電線の相電圧を検出する相電圧検出手
段と、上記相電圧を記憶する相電圧記憶手段と、上記送
電線の零相電流を検出する零相電流検出手段と、上記零
相電流を記憶する零相電流記憶手段と、上記相電圧と上
記零相電流とから上記送電線の故障点で発生したアーク
を含む回路における上記零相電流が零点となるときの故
障回路抵抗を演算する故障回路抵抗演算手段と、上記零
相電流が零点となるときの上記故障回路抵抗の時系列的
な推移を検出する故障回路抵抗抽出手段とを備えたこと
を特徴とする送電線故障アーク挙動測定装置。
【請求項３】送電線の零相電流を検出する零相電流検
出手段と、上記零相電流を記憶する零相電流記憶手段
と、上記零相電流の包絡線の近似値を演算する近似値演
算手段と、故障直前の上記包絡線の近似値の傾きを検出
する近似値変化抽出手段と、上記送電線の相電圧を検出
する相電圧検出手段と、上記相電圧を記憶する相電圧記
憶手段と、上記相電圧と上記零相電流から上記送電線の
故障点で発生したアークを含む回路における上記零相電
流が零での故障回路抵抗を演算する故障回路抵抗演算手
段と、上記零相電流が零点となるときの上記故障回路抵
抗の時系列的な推移を検出する故障回路抵抗抽出手段
と、上記包絡線の近似値の傾きと上記故障回路抵抗の時
間的な変化とから上記故障点における故障の原因を判別
する故障原因判別手段とを備えたことを特徴とする送電
線故障原因判別装置。
【請求項４】送電線の零相電圧を検出する零相電圧検
出手段と、上記送電線の零相電流を検出する零相電流検
出手段と、上記零相電圧と上記零相電流とから零相イン
ピーダンスを演算する零相インピーダンス電圧演算手段
と、上記零相電流の挙動から期待される上記零相インピ
ーダンス部分に発生する電圧と上記零相電圧との差電圧
を演算する差電圧演算手段と、上記差電圧の時間的な変
化を抽出する差電圧変化抽出手段とを備えたことを特徴
とする送電線故障アーク挙動測定装置。
【請求項５】送電線の零相電圧を検出する零相電圧検
出手段と、上記零相電圧を記憶する零相電圧記憶手段
と、現時点より１サイクル前の上記零相電圧を標本電圧
として、上記標本電圧と現時点の上記零相電圧とを順送
りして、上記標本電圧と現時点の上記零相電圧との差で
ある移動差電圧を各サイクル毎に演算する移動差電圧演
算手段と、上記移動差電圧の時間的な変化を抽出する移
動差電圧変化抽出手段とを備えたことを特徴とする送電
線故障アーク挙動測定装置。
【請求項６】送電線の零相電圧を検出する零相電圧検
出手段と、上記零相電圧を記憶する相電圧記憶手段と、
故障前の定常時における上記零相電圧を標本電圧として
設定し、上記標本電圧と現時点の上記零相電圧との差で
ある移動差電圧を、上記標本電圧を固定して順次各サイ
クル毎に演算する移動差電圧演算手段と、上記移動差電
圧の時間的な変化を検出する移動差電圧変化抽出手段と
を備えたことを特徴とする送電線故障アーク挙動測定装
置。
【請求項７】送電線の零相電圧を検出する零相電圧検
出手段と、上記送電線の零相電流を検出する零相電流検
出手段と、上記零相電圧と上記零相電流とから零相イン
ピーダンスを演算する零相インピーダンス電圧演算手段
と、上記零相電流の挙動から期待される上記零相インピ
ーダンス部分に発生する電圧と上記零相電圧との差電圧
を演算する差電圧演算手段と、上記差電圧の時間的な変
化を抽出する差電圧変化抽出手段と、現時点より１サイ
クル前の上記零相電圧を標本電圧として、上記標本電圧
と現時点の上記零相電圧とを順送りして、上記標本電圧
と現時点の上記零相電圧との差である移動差電圧を演算
する移動差電圧演算手段と、上記標本電圧と現時点の上
記零相電圧との差である移動差電圧を演算する移動差電
圧演算手段と、上記移動差電圧の時間的な変化を抽出す
る移動差電圧変化抽出手段と、上記差電圧の時間的な変
化と上記移動差電圧の時間的な変化とから故障の原因を
判別する故障原因判別手段とを備えたことを特徴とする
送電線故障原因判別装置。
【請求項８】送電線の零相電圧を検出する零相電圧検
出手段と、上記送電線の零相電流を検出する零相電流検
出手段と、上記零相電圧と上記零相電流とから零相イン
ピーダンスを演算する零相インピーダンス電圧演算手段
と、上記零相電流の挙動から期待される上記零相インピ
ーダンス部分に発生する電圧と上記零相電圧との差電圧
を演算する差電圧演算手段と、上記差電圧の時間的な変
化を抽出する差電圧変化抽出手段と、故障前の定常時に
おける上記零相電圧を標本電圧として設定し、上記標本
電圧と現時点の上記零相電圧との差である移動差電圧
を、上記標本電圧を固定して順次各サイクル毎に演算す
る移動差電圧演算手段と、上記移動差電圧の時間的な変
化を検出する移動差変化抽出手段と、上記差電圧の時間
的な変化と上記移動差電圧の時間的な変化とから故障の
原因を判別する故障原因判別手段とを備えたことを特徴
とする送電線故障原因判別装置。