JP2005020873A

JP2005020873A - 配電線の断線検出システム

Info

Publication number: JP2005020873A
Application number: JP2003181329A
Authority: JP
Inventors: Toshinori Sato; 俊憲佐藤; Tatsuya Kuribayashi; 竜也栗林
Original assignee: Tohoku Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Tohoku Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2003-06-25
Filing date: 2003-06-25
Publication date: 2005-01-20

Abstract

【課題】従来公知の配電線の断線検出システムで検出不能であった地絡事故を伴わない断線すなわち配電線導体の錆や応力腐食あるいは素線切れによる断線を自動的に検出すること。
【解決手段】配電線の各区間ごとに設置される各開閉器の２次電流値を収集し、該各区間ごとに実行する当該２次電流に基づく電流差動演算結果を基に断線の発生している区間を検出する機能を備えた配電線の断線検出システム。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、配電系統の断線検出に係り、地絡事故に至る配電線の断線、および配電線導体の錆や応力腐食あるいは素線切れなど地絡事故に移行しない断線を、迅速かつ自動的に検出するシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
高圧配電線では、配電線の故障防止および公衆保安確保の立場から電線の絶縁化が強く要望され、非特許文献１の３２０〜３２１頁で述べられているように、昭和４０年代後半から絶縁電線への切り替えが進められた。また、昭和５１年に改正された「電気設備に関する技術基準」において、新設高圧配電線については、裸電線の使用が禁止されるに至り、現在では全面的に絶縁電線が採用されている。この絶縁電線の採用によって、配電線故障は大幅に減少し、供給信頼度の向上および公衆保安の確保に多大な効果をあげているが、その反面、雷雨時の異相地絡によって、素線が溶断する現象がでてきた。これは、絶縁電線においては、アーク点が絶縁損傷点に固定され移動しないため、配電線が停止する前に、溶断に至る場合があるからである。このほかにも、導体の錆（さび）や応力腐食あるいは素線切れなどにより、断線が起きる場合があり、絶縁電線の断線事故率は裸電線に比べ高いと云われている。いずれの場合も、一度断線を生じると故障区間の発見および復旧に長時間を要し、停電時間が長くなる場合が多く、かつ断線垂下した電線が課電された場合、地絡に至らず送電を継続するおそれがある。
【０００３】
このため、各種の断線検出方法ならびに断線防止策が検討・実施されている。絶縁電線の断線検出および断線につながる素線切れなどの検出について公知の方法は、種々あるが、既存の断線保護方式には大別すると、下記のように三つの方法がある。
【０００４】
（１）配電用変電所のみの情報で断線を検出し、選択遮断する。
【０００５】
（２）断線点より、負荷側で断線を検出し、この情報を配電用変電所に通報し、選択遮断する。
【０００６】
（３）地絡事故発生時、配電用変電所側でこれを検出後、この情報により予め定められた事故点切離し手順情報をもとに、中央装置がテレコン親局経由で子局に対し、順次、開閉器の制御指令を出力し、地絡事故を伴った断線区間を切離す方法。
【０００７】
しかし、配電系の実態として、配電変電所からみた場合に配電線の分岐が多く、保護領域が面的な広がりを持つ事、及び単相負荷も多いことから電圧・電流に不平衡を生じ常時においても残留電圧・電流が存在するなどから、断線検出にあたって複雑な要因も多い。したがって上記の夫々の方式とも下記の如く一長一短を有している。
【０００８】
（１）配電用変電所でのみの情報で保護する方式
この方式は非特許文献１の３２１〜３２２頁に述べられているように、従来、過電流リレー、地絡電流リレーそれぞれ別個のリレーで短絡および地絡現象を検出していたため、雷断線時の断線検出に必要な異相地絡現象が判別できなかったものを雷サージによる零相電圧検出条件も加え、過電流検出条件とのＡＮＤにより、その判別を可能とした方式である。
【０００９】
（２）断線点の負荷側で検出し配電用変電所に通報し、選択遮断する方式
非特許文献２の４９５〜４９７頁に「電線断線区間検出システム」として述べられているように、変電所で感知できない配電線の断線を検出するシステムである。その基本原理は▲１▼区分開閉器近傍の変圧器計測ユニットで変圧器の二次電圧を計測し、この電圧で一次側の断線を検出し、▲２▼断線検出後、事故点標定・切離しシステムへ連係する方法であるが、非特許文献２の図１１〜４５中にも示されているように地絡事故に至る断線のみが検出対象となっている。
【００１０】
（３）配電用変電所側で地絡事故検出後、この情報により中央装置がテレコン親局経由で子局に対し、順次、開閉器の制御指令を出力し、地絡事故区間を切離す方法この方法は、特許文献１で開示されているように地絡事故発生による配電線の断線を検出し、この情報をもとに予め設定された事故検出切離し手順制御のパターンを中央装置からテレコン親局が受け取り子局の当該開閉器の制御により断線事故区間を切離すものである。
【００１１】
上記した（１）の方式は、非特許文献１に記載されている通り動作原理上、広い範囲の保護領域を持つが、反面機械的及び応力腐食による断線等地絡を伴わない断線事故は検出できないという欠点があった。また（２）の方式は、雷断線区間を負荷側で検出でき、事故点標定・切離しシステムと連係しているため、専用の信号伝送路が不用であるなどの利点はあるものの、やはり機械的ならびに応力腐食による断線事故は検出できないことが欠点であった。更に（３）の方法は地絡事故を伴わない断線事故の検出は不可能であるという欠点があった。
【００１２】
【特許文献１】
特開平４−４９８１３号公報
【００１３】
【非特許文献１】
電気学会編：電気設備の診断技術コロナ社刊（１９９３−８−５）
【００１４】
【非特許文献２】
関根泰次監修：配電技術総合マニュアルオーム社刊（１９９１−１１）
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、上記、従来実施されてきた３つの方法の欠点である地絡事故を伴わない断線事故も確実に検出できる配電線の断線検出システムを提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するため、本発明の配電線断線検出システムは、配電線に設置されている開閉器の２次側電流を常時計測、該開閉器のＯＮ／ＯＦＦ状態、当該地点で短絡状態（検出の有無）、地絡状態（検出の有無）情報を取得しているＴＣ子局、当該配電線の配下にある多数の子局より公知のポーリング手法で子局が計測・取得している情報を一定周期でサイクリックに収集するＴＣ親局、および該親局の収集情報の転送を受け、各開閉器間に流入，流出する電流情報をもとに断線が発生している区間の候補（断線発生区間候補）を判別し、これと収集した短絡状態、地絡状態を加味した判定論理処理により短絡や地絡事故として検出されない断線区間を決定し、その断線区間の最も変電所側に近い開閉器に対し、開放指令を発するため、その指令をＴＣ親局に与える手段もしくはステップを有する断線検出装置ＢＬＤＥを備えたことを特徴としている。また当該配電線の変電所と第１開閉器ＳＷ１の間（これを第０区間と称す）、あるいは末端の開閉器（後述する実施例ではＳＷ５）と配電線末端の間（これを末端区間と称す）に発生する断線を検出するため、前者に対しては開閉器ＳＷ１近傍の２次側電圧情報をもとに、後者に対しては配電線の末端の２次側電圧情報をもとに断線を検出する断線検出ユニットＢＬＲＹをそれぞれに設け、その検出情報を当該ＴＣ子局を介して、前記各開閉器の情報を収集したのと同様の手法でＴＣ親局経由で断線検出装置ＢＬＤＥに送り、第０区間及び末端区間で発生した断線を確実に検出できる機能を備えたことが特徴である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の代表的実施例を説明する。図１は本発明を適用する配電系統と本発明の断線検出システムの構成を示す。この図において変電所の配電線出口の遮断器ＣＢから右側が、配電線を示しており、開閉器ＳＷ１〜ＳＷ５により、配電線が６つの区間すなわちＤＬ０、ＤＬ１、ＤＬ２、ＤＬ３、ＤＬ４、ＤＬ５に区分されている場合の例であり、該配電線の区間ＤＬ０、ＤＬ１、ＤＬ２、ＤＬ３、ＤＬ４、およびＤ５のうちの任意個所の断線が発生するときの断線検出の実施方法の一例を説明する。開閉器ＳＷ１にはＴＣ子局ＴＣ１が結ばれており、同様にＳＷ２にはＴＣ２、ＳＷ３にはＴＣ３、ＳＷ４にはＴＣ４、ＳＷ５にはＴＣ５が結ばれる。また、ＴＣ１には区間０で生ずる配電線の断線を検出する断線検出ユニットＢＬＲＹ−１が、そしてＴＣ５には区間ＤＬ５で生ずる配電線の断線を検出する断線検出ＢＬＲＹ−２が夫々接続される。更にＴＣ１〜ＴＣ５の各ＴＣ子局は、変電所に設置されているＴＣ親局ＴＣＭへ各々結ばれる。更にＴＣ親局ＴＣＭは断線検出装置ＢＬＤＥへと結ばれる。
【００１８】
ＴＣ親局ＴＣＭは、接続されている全てのＴＣ子局に対し、図２に示すようにアドレス順にポーリング電文でデータの送信を要求すると、各ＴＣ子局は、自局へのポーリング信号を受信した時点で校正されたクロックタイミングによりサンプリングし、ディジタル量に変換されている当該地点の各相電流（実効値）情報やそのタイミングにおける開閉器のＯＮ／ＯＦＦ状態、短絡・地絡事故の検出の有無などのデータ（これらのデータを一括してデータＡと呼ぶ）を、図２に示す自局データ電文の所定スロットに挿入してＴＣ親局ＴＣＭへ伝送する。
【００１９】
例えば、ＴＣ子局ＴＣ３を例にとって説明すると、各相の電流実効値情報は、ａ相の値を図２のデータスロットＤ３の中味の詳細構成例を示すデータ電文フォーマット中のＴＭ１に、ｂ相の値をＴＭ２へ、ｃ相の値をＴＭ３に挿入する。また、開閉器ＳＷ３のＯＮ／ＯＦＦ情報や、当該個所の短絡リレーによる短絡事故検出の有無、地絡リレーによる地絡事故検出の有無等の情報は、該電文フォーマツト中のスーパーヴィジョン情報スロット（ＳＶスロット）であるＳＶ１〜ＳＶ３のそれぞれの情報に割り当てられたビット位置に挿入することで、上記した機能を達成するようにしている。
【００２０】
同様に、ＴＣ１、ＴＣ２、ＴＣ４およびＴＣ５は、夫々に当該の上記諸情報であるデータＡを、前記電文フォーマットの当該ＴＣ子局に相当のＳＶ１〜ＳＶ３のそれぞれの情報に割当てられたビット位置に挿入するように構成する。
【００２１】
更に、ＴＣ子局ＴＣ１には、その近傍に区間ＤＬ０の各線間電圧情報を計測しそこでの断線候補の有無、短絡事故の有無、地絡事故の有無、及び当該区間に用いられる変圧器のフューズ断の有無などの諸情報（これらを一括してデータＢと呼ぶ）を検出できる手段を備えた断線検出ユニットＢＬＲＹ−１を設置し、該諸情報も該ＴＣ子局ＴＣ１を介してＴＣ親局ＴＣＭへ伝送できる手段（もしくはステップ）をも具備し、配電線の末端ＬＥＳ１には、区間ＤＬ５における上記と同様の情報、すなわち配電線の末端ＬＥＳ１における各線間電圧情報を計測しそこでの断線候補の有無、短絡事故の有無、地絡事故の有無などの諸情報であるデータＢを検出できる手段（もしくはステップ）を備えた断線検出ユニットＢＬＲＹ−２を設置し、これらの諸情報を例えば前記開閉器ＳＷ５に備えられているＴＣ子局ＴＣ５を介してＴＣ親局ＴＣＭへ伝送できる手段（もしくはステップ）も具備している。
【００２２】
ＴＣ子局ＴＣ１およびＴＣ５における夫々の断線検出ユニットで検出される上記の諸情報（データＢ）は、前記電文フォーマットの当該子局のＳＶ１〜ＳＶ３の前記した情報に割当てられたビット位置以外の空きビット位置に割当てることによって、ＴＣ親局ＴＣＭへ伝送する。
【００２３】
ＴＣ親局ＴＣＭは、上記ポーリングを常時、所定の順で全ＴＣ子局に向けて送信し、これが一巡すると再びこれを繰り返しすことによって、いわゆる時系列的に一定周期Ｔのサイクルでサイクリックに全てのＴＣ子局からデータ（データＡおよびデータＢの双方）を収集することができる。
【００２４】
ＴＣ親局ＴＣＭはまた、必要時にポーリングフォーマットの制御スロットの当該部を用い、特定ＴＣ子局配下の開閉器を選択したり、その子局配下の開閉器のＯＮ／ＯＦＦ制御を行うことができる。このときの選択、制御は公知の２挙動で行うのを基本とする。
【００２５】
該ＴＣ親局ＴＣＭは、このようにして収集された各ＴＣ子局の情報を一時的に、内部の図示は省略している記憶部の該当位置に格納し、断線検出装置ＢＬＤＥより図１の信号線ＳＤＲＱを介しデータの転送要求を受けたときに、信号線ＳＤ経由で該断線検出装置ＢＬＤＥに転送する。また、信号線ＲＶを介して該断線検出装置ＢＬＤＥから断線区間開放の指令を受けたときには、当該の開閉器ＳＷの属するＴＣ子局に対して、当該ポーリング電文フォーマットの制御スロットを用いて、当該の開閉器ＳＷを選択し、制御（開放）する制御指令を転送できるように構成する。
【００２６】
当該ＴＣ子局は、受信するポーリング信号中の制御スロットを解読し、ＴＣ親局ＴＣＭより、自局配下の開閉器が選択され、制御指令を受信していることが解読されたときには、即座に当該開閉器に対する制御を実行するように構成する。
【００２７】
該断線検出装置ＢＬＤＥは、たとえばパソコンあるいはマイクロコンピュータのような情報処理機能を有するハードウェアを主体に構成し、その内部に図１に例示する１１つの処理手段もしくはステップを具備している。
【００２８】
この１１つの処理手段（もしくはステップ）のうち、まずステップ１０は、データ受信処理Ａ手段（もしくはステップ）であり、後述する方法でＴＣ親局ＴＣＭへデータＡ転送要求を出したときに、該ＴＣ親局ＴＣＭから転送される各子局の各相電流実効値情報や、当該開閉器のＯＮ／ＯＦＦ状態、及び当該区間での短絡、地絡事故検出の有無の情報データＡ（本実施例ではデータＡに関わる手段もしくはステップにはその名称の中にＡという文字を含んで表現し、後述するデータＢに関わる手段もしくはステップ名称中に含ませたＢなる文字の意味と区別する）を受信する処理を実行し、さらにそれら個々の情報を該断線検出装置ＢＬＤＥ中の図示していない記憶エリアの当該位置に格納する処理を実行する。そして格納処理の終了後にはステップ１００へ移行する。
【００２９】
ステップ１００は、データ受信処理Ｂ手段（もしくはステップ）であり、後述する方法でＴＣ親局ＴＣＭへデータＢ転送要求を出したときに、該ＴＣ親局ＴＣＭから転送される区間ＤＬ０及び区間ＤＬ５の情報である、夫々の区間の「断線候補の有無の検出結果」の情報、「当該開閉器のＯＮ／ＯＦＦ状態」の情報、「当該区間での短絡、地絡事故検出の有無」の情報、及び「当該変圧器のフューズ断検出の有無」の情報等の、いわゆるデータＢを受信する処理を実行し、さらにそれら個々の情報を該断線検出装置ＢＬＤＥ中の図示していない記憶エリアの当該位置に格納する処理を実行する。
そして格納処理の終了後にはステップ２０への移行処理を実行する。
【００３０】
ステップ２０は、断線検出演算Ａ手段（もしくはステップ）で、当該配電線の区間ＤＬ１、ＤＬ２、ＤＬ３及びＤＬ４の各相毎に同一データサイクルで収集された当該区間へ流入する電流実行値と、流出する電流実効値との電流差動演算処理を実行し（たとえば区間ＤＬ１の場合の断線検出にはＴＣ子局ＴＣ１とＴＣ２から、同一のデータサイクルで収集した同じ相の電流実効値同士の差［＝減算］を演算し）、それらのそれぞれの区間のそれぞれの相毎の演算結果を記憶エリアのそれぞれの当該エリアに一時的に格納する処理を実行する。すなわち、区間ＤＬ１に対する電流差動演算処理の場合は、既に記憶エリアの当該エリアに格納されている区間ＤＬ１における該データサイクルの関連データ、すなわちＴＣ子局ＴＣ１から送られた開閉器ＳＷ１の各相電流実効値Ｉ_１ａ，Ｉ_１ｂ，Ｉ_１ｃ及びＴＣ子局ＴＣ２から送られた開閉器ＳＷ２の各相電流実効値Ｉ_２ａ，Ｉ_２ｂ，Ｉ_２ｃを読み出し、これらを基に下記の式（１）￣（３）により区間ＤＬ１への流入電流と流出電流の電流差動演算を実施し、その結果得た区間ＤＬ１の夫々の相の流入電流と流出電流の電流差ΔＩ_１ａ，ΔＩ_１ｂ，ΔＩ_１ｃを夫々当該の記憶エリアに格納し、これに引き続き区間ＤＬ２〜ＤＬ４についても、上記と同様の手順で電流差動演算処理を実行し、それぞれの演算結果である電流差を夫々当該の記憶エリアに格納し、次ステップであるステップ３０への移行処理を実行する。なお、この電流差動演算は、例えば、断線がａ相で発生しているときには式（１）の右辺ΔＩ_１ａ≒Ｉ_１ａとなり、断線のないときの右辺ΔＩ_１ａ≒０と区別できるので、このΔＩ_１ａを後述する次ステップ３０で基準値Ｋと比較すれば断線の有無の候補を判別可能なことから、このような差動演算処理を行うものである。
【００３１】
Ｉ_１ａ＋Ｉ_２ａ＝ΔＩ_１ａ …… （１）
Ｉ_１ｂ＋Ｉ_２ｂ＝ΔＩ_１ｂ …… （２）
Ｉ_１ｃ＋Ｉ_２ｃ＝ΔＩ_１ｃ …… （３）
ステップ３０は、断線区間候補判別Ａ手段（もしくはステップ）である。このステップ３０では、上記ステップ２０での演算結果である区間ＤＬ１〜区間ＤＬ４の各相毎の電流差を記憶エリアから順次読み出し、それぞれを予めセツトしてある基準値Ｋと大小比較して、該配電線各区間のいずれかの相に、断線もしくはそれに類似した不具合現象（以下、それらを一括して断線候補と称し、それには短絡や地絡事故も含む）が発生しているか否かを判別する処理を行い、それぞれの判別結果を夫々に当該の記憶エリアに記憶する処理を実行し、その終了後に次のステップ４０へ移行する。
【００３２】
ステップ４０は、短絡事故発生有無判別Ａ手段（もしくはステップ）で、前記ステップ１０でＴＣ親局ＴＣＭから転送され、該断線検出装置ＢＬＤＥの記憶エリアの当該位置に格納されている区間ＤＬ１〜区間ＤＬ４のデータＡ情報のうち、最新の各開閉器近傍における短絡事故検出情報ビットを読み出し、現データサイクルにおける各区間のそれぞれの相毎の短絡事故の発生の有無を判別する処理を実行し、夫々の結果を夫々に該当の記憶エリアに記憶する処理を実行し、その終了後に次ステップ４００へ移行する。
【００３３】
該ステップ４００は、短絡事故発生有無判別Ｂ手段（もしくはステップ）であり、上記ステップ１００でＴＣ親局ＴＣＭから転送を受け、該断線検出装置ＢＬＤＥの記憶エリアの当該位置に格納したデータＢ情報のうち０区間ＤＬ０、区間ＤＬ５の最新の記憶情報ビットを読み出し、現データサイクルにおける当該区間のそれぞれの相毎の短絡事故の検出の有無を確認する処理を実行し、夫々の結果を夫々に該当の記憶エリアに記憶する処理を実行し、その終了後に次ステップ５０へ移行する。
【００３４】
ステップ５０は、地絡事故発生有無判別Ａ手段（もしくはステップ）で、前記ステップ１０でＴＣ親局ＴＣＭから転送され、該断線検出装置ＢＬＤＥの記憶エリアの当該位置に格納されているデータＢ情報のうち、最新の各開閉器近傍における地絡事故検出情報ビットを読み出し、現データサイクルにおける当該区間のそれぞれの相毎の地絡事故の発生の有無を判別する処理を実行し、夫々の結果を夫々に該当の記憶エリアに記憶する処理を実行し、その終了後に次ステップ５００へ移行する。
【００３５】
該ステップ５００は、地絡事故発生有無判別Ｂ手段（もしくはステップ）であり、上記ステップ１００でＴＣ親局ＴＣＭから転送を受け、該断線検出装置ＢＬＤＥの記憶エリアの当該位置に格納したデータＢ情報のうち、区間ＤＬ０、区間ＤＬ５の最新の記憶情報ビットを読み出し、現データサイクルにおける当該区間のそれぞれの相毎の地絡事故の検出の有無を確認する処理を実行し、夫々の結果を夫々に該当の記憶エリアに記憶する処理を実行し、その終了後に次ステップ６０へ移行する。
【００３６】
ステップ６０は、断線区間確定処理Ａ手段（もしくはステップ）であり、上記ステップ３０、ステップ４０及びステップ５０での判別結果の情報を基に、当該配電線の各区間の各相のそれぞれにおいて、「短絡や地絡事故には至ってない断線が発生しているか否かを確定する」ための論理演算処理を実行するもので、その具体的な処理フローを図３（ａ）に示す。
【００３７】
配電線の一区間につきａ、ｂ、ｃ相の３つの相に対する確定処理が必要なことから、本実施例ではこのステップ６０を、区間ＤＬ１の各相の断線事故を確定できるステップをはじめ、このほか区間ＤＬ２〜ＤＬ４も含め、各区間の夫々の相に対する確定処理に相当するステップ６１Ａ、６１Ｂ、６１Ｃ、…、６４Ｃの計１２の確定処理ステップ、それら個々のステップの確定結果、断線あり確定に相当するＹＥＳという結果が得られたとき、当該確定結果の記憶エリアに「１」をセットする処理を行うステップ６１ＡＹ，６１ＢＹ，６１ＣＹ、…、６４ＣＹ、及び断線なし確定に相当するＮＯという結果が得られたとき、当該確定結果の記憶エリアに「０」をセツトする処理を行うステップ６１ＡＮ、６１ＢＮ、６１ＣＮ，・…、６４ＣＮの計１２ステップを具備し、合計３６ステップで構成している。
【００３８】
次に、上記ステップ６１Ａの処理内容について、図３（ａ）を用いて少し詳細に説明する。該ステップ６１Ａでは、このデータサイクルにおける前記ステップ３０、ステップ４０及びステップ５０での判別結果として夫々に当該の記憶エリアに記憶されている情報を読み出し、それらの情報を基に該図３（ｂ）に示す論理演算処理を実行して、その結果を出力する。すなわち、もし区間ＤＬ１のａ相に、短絡事故、もしくは地絡事故が起きていないことが確認され、同時に断線区間候補と判定されて入るときには、このステップ６１Ａは短絡、地絡事故に至らない断線があったことを確定したことに相当するＹＥＳという結果を出力するように処理が実行される。反対に、この区間に短絡事故が発生していたり、あるいは地絡事故が発生していたり、あるいはａ相断線事故が発生していなかったときには、短絡もしくは地絡事故に至らない断線が発生してなかったことを確定したことに相当するＮＯという結果を出力するように処理が実行される。
【００３９】
そして、これに続くステップ６１Ｂ、６１Ｃ、・・・…、６４Ｃの各ステップも、同様の処理手法で実現でき、当該区間の当該相について、同様の目的を果たし得ることは容易に類推できるところである。
【００４０】
もちろん、これらの処理ステップの後には、夫々上記で当該のステップ６１ＢＹ、６１ＢＮ、あるいはステップ６１ＣＹ、６１ＣＮ、・・…、あるいはステップ６４ＣＹ、６４ＣＮへの移行処理が実行され、ステップ６４ＣＹもしくはステップ６４ＣＮの処理終了後に、次のステップ６００へ移行する。
【００４１】
該ステップ６００は断線区間確定処理Ｂ手段（もしくはステップ）であり、上記ステップ１００、ステップ４００、ステップ５００での夫々の処理結果に基づき記憶エリアに格納されている当該情報を読み出し、それらの情報を基に、当該配電線の区間ＤＬ０もしくは区間ＤＬ５の各相のそれぞれにおいて、短絡や地絡事故には至ってなく、かつまた当該変圧器にフューズ断が発生してない状態で、断線区間が発生したか否かを確定するための処理を実行する。
【００４２】
図３（ａ）は、上記ステップ６００の具体的な構成を示している。このステップ６００は、区間ＤＬ０及び区間ＤＬ５においてａ、ｂ、ｃ相の３つについて確認する処理が必要なことから、区間ＤＬ０の断線区間を確定する処理に相当する図中のステップ６００Ａ、６００Ｂ、６００Ｃ及び区間ＤＬ５の断線区間を確定する処理に相当する図中のステップ６０５Ａ、６０５Ｂ、６０５Ｃの６つの確認ステップを備えて構成した。また、それらの個々の確認の結果、ＹＥＳの結果が得られたときにそれぞれの当該結果の記憶エリアに「１」をセットする処理を行うステップ６００ＡＹ、６００ＢＹ、６００ＣＹ、６０５ＡＹ、６０５ＢＹ、６０５ＣＹの計６ステップ、およびＮＯの結果が得られたときに「０」をセットする処理を行うステップの６００ＡＮ、６００ＢＮ、６００ＣＮ、６０５ＡＮ、６０５ＢＮ、６０５ＣＮの計６ステップも具備し、合計１８ステップで該ステップ６００を構成している。
【００４３】
なお、本実施例の上記ステップ６００Ａ、６００Ｂ、６００Ｃ、６０５Ａ、６０５Ｂ、６０５Ｃは、図３（ｃ）に示す論理演算処理で実現している。これは、該ステップ６００Ａ、６００Ｂ、６００Ｃ、６０５Ａ、６０５Ｂ、６０５ＣがデータＢを対象に断線を検出するようにしているためで、この点がデータＡを対象に断線を検出していた前記実施例における対応するステップ６１Ａ、６１Ｂ、６１Ｃ、…、６４Ｃが、図３（ｂ）のような論理演算処理手段で実現していた点と異なる点である。そしてこのステップ６００の処理終了後には、次ステップ７００へ移行する処理を実行する。
【００４４】
ステップ７００は、断線区間開放指令転送ＡＢ手段（もしくはステップ）で、上記ステップ６０及びステップ６００での確定結果を基に、配電線の区間ＤＬ１〜ＤＬ４については、短絡や地絡事故には至ってない断線事故が発生している区間や相があるときには、ＴＣ親局ＴＣＭに対して、開放指令を与えるべき当該ＴＣ子局、開閉器の情報を転送する処理を実行し、また、配電線の区間ＤＬ０もしくは区間ＤＬ５については、短絡や地絡事故には至ってなく、当該変圧器にフューズ断が発生してない状態で、断線事故が発生している区間や相があるときには、ＴＣ親局ＴＣＭに対して、開放指令を与えるべき当該ＴＣ子局、開閉器の情報を転送する処理を実行し、その処理の終了後に、このデータサイクルの断線ＡＢ検出の一連の処理を終了し、次のデータサイクルの処理に備え待機するため、ステップ１０の冒頭部へ移行する。
【００４５】
本実施例では、前記の如く区間ＤＬ０の断線候補は開閉器ＳＷ１近傍の各線間電圧情報を基に、そして区間ＤＬ５の断線候補検出は配電線末端ＬＥＳ１側の各線間電圧情報を基に、夫々検出している。そして、開閉器ＳＷ１もしくは配電線末端ＬＥＳ１近傍の各線間電圧情報を基に断線を検出するときに、夫々の近傍に設置される当該の変圧器（図示は省略）のフューズ断を、夫々の当該配電線の断線と判定してしまうことを避けるため、それら当該変圧器のフューズ断検出の情報も入力するように構成している。次に、この機能を果たす断線検出ユニットＢＬＲＹ−１及びＢＬＲＹ−２についての実施例を説明する。これら両ユニットは共に、専用ハードウェアもしくはマイクロコンピュータを主体に構成できるが、本実施例では後者の構成による場合の例を述べる。その内部には、図４に例示する処理手段（もしくはステップ）８０を具備しており、それを下記の１２のステップから構成する場合の例で説明する。
【００４６】
まず、冒頭のステップ８１では、配電線の当該個所の各線間電圧実効値情報であるＶａｂ，Ｖｂｃ，Ｖｃａを取り込み、ユニット内の記憶部の当該エリアに格納する。そして、この処理が終了した後、次のステップ８２へ移行する処理を実行するよう構成している。
【００４７】
該ステップ８２では、該各線間電圧Ｖａｂ、Ｖｂｃ、Ｖｃａを当該記憶エリアから読み出し、夫々を予めセツトしてある基準値Ｖｋと比較し、Ｖｋと同じ、あるいはＶｋより小さいと判定された場合には当該相に断線が発生している可能性があるので断線候補と判定しＹＥＳ方向の次ステップ８２Ｙへ分岐する処理を実行し、逆にＶより大きいと判定された場合には当該相に断線の発生がないと判定しＮＯ方向の次ステップ８２Ｎへ分岐する。
【００４８】
該ステップ８２Ｙでは、前ステップにて当該相が断線候補であったと判定されたので、記憶エリアの当該ビット位置に「１」をセットする処理を実行する。一方、該ステップ８２Ｎでは、当該相での断線発生はないと判定されたので、上記当該ビット位置に「０」をセットする。そして、ステップ８２Ｙ、及びステップ８２Ｎはまた、上記の処理を終了後、次のステップ８３に移行する。
【００４９】
該ステップ８３では、ステップ８２Ｙもしくはステップ８２Ｎの記憶エリアへのセット処理が当該の全ての線間電圧について終了したか否かを判定し、終了（ＹＥＳの）しているときには、次ステップ８４への移行、終了してない（ＮＯの）ときには、前記ステップ８２の冒頭部へ移行する。
【００５０】
該ステップ８４は、前に触れた当該変圧器の各相にフューズ断が発生しているか否かを検出処理であり、前記ステップ８１で記憶された最新の各線間電圧情報Ｖａｂ、Ｖｂｃ、Ｖｃａを記憶エリアの当該位置から読み出し、夫々予めセットしてある基準値Ｖｆと比較し、Ｖｆと同じ、あるいはＶｆより小さいと判定された場合には該変圧器の当該相にフューズ断が発生している可能性があると判定しＹＥＳ方向の次ステップ８４Ｙへ分岐する処理を実行し、逆にＶｆより大きいと判定された場合には該変圧器の当該相にフューズ断が発生してないと判定しＮＯ方向の次ステップ８４Ｎへ分岐する。
【００５１】
該ステップ８４Ｙでは、前ステップにて該変圧器の当該相でフューズ断があったと判定されたので、記憶エリアの当該ビット位置に「１」をセットする処理を実行する。一方、該ステップ８４Ｎでは、該変圧器の当該相でフューズ断の発生はないと判定されたので、上記当該ビット位置に「０」をセットする処理を実行する。そして、ステップ８４Ｙ、及びステップ８４Ｎはまた、上記の処理を終了後、次のステップ８５に移行する。
【００５２】
該ステップ８５では、前記ステップ８４Ｙもしくはステップ８４Ｎの処理が当該の線間電圧全てについて終了したか否かを判定し、終了（ＹＥＳの）しているときには、次ステップ８６への移行、終了してない（ＮＯの）ときには、前記ステップ８４の冒頭部へ移行する。
【００５３】
該ステップ８６では、図示してない短絡検出リレー等から入力端子へ与えられる情報の信号レベルから、当該区間で短絡事故が発生しているか否かの情報を受取り、短絡事故が発生しているときには記憶エリアの当該ビットに「１」を、逆に発生してないときには「０」をセットする処理を実行し、次ステップ８７へ移行する。
【００５４】
該ステップ８７では、図示してない地絡検出リレー等から入力端子へ与えられる情報の信号レベルから、当該区間で地絡事故が発生しているか否かの情報を受取り、地絡事故が発生しているときには記憶エリアの当該ビットに「１」を、逆に発生してないときには「０」をセットする処理を実行し、次ステップ８８へ移行する。
【００５５】
該ステップ８８では、以上の各ステップでの処理結果として記憶されている最新の、各相の「断線候補の有無」情報、「短絡事故発生の有無」情報、「地絡事故発生の有無」情報、及び「変圧器のフューズ断検出の有無」情報を、夫々記憶エリアの当該位置より読み出して前記した当該ＴＣ子局に転送する処理を実行し、その終了後に前記ステップ８１の冒頭に移行する処理を実行する。
【００５６】
上記のようにして、断線検出ユニットＢＬＲＹ−１もしくはＢＬＲＹ−２は夫々配電線の区間ＤＬ０もしくは区間ＤＬ５の断線検出に関わる情報を収集し、当該のＴＣ子局ＴＣ１、もしくはＴＣ５に収集情報を転送するので、断線検出装置ＢＬＤＥは、前記図２で説明したＴＣシステムによるデータ収集の方法により、ＴＣ親局ＴＣＭ、及びＴＣ子局を介して、これらデータＢの情報の転送を受けることができる。
【００５７】
以上の説明により、本発明が図１の配電線の任意区間の任意相で発生する短絡事故や地絡事故に至らない断線を、その発生直後のデータサイクルの経過時間程度の早期時間内に、確実に検出し、かつその断線のあった区間を確実に該配電系統から切離すことができることを開示した。したがって、本発明は当初狙いとしたことを達成できることが明らかである。
【００５８】
以上では、配電線に分岐のない系統のケースにおける本発明の実施例について説明したが、実際の配電系統では、１つの開閉器から複数の開閉器に分岐する場合がある。本発明は、そのような配電系統の場合でも基本的には同様の手法にて短絡や地絡事故に至らない断線事故を検出することが可能である。以下、図５（ａ）にて示した区間内の分岐前の箇所ｆ１で事故が発生した場合及び図５（ｂ）にて示した区間内の分岐後の箇所ｆ２で事故が発生した場合に、本発明の方式が断線を検出するケースの実施例を示す。
【００５９】
これらのケースの場合には、図１のステップ２０（断線検出演算Ａ）の詳細を示す前掲の演算式（１）〜（３）を次に述べるように変更することにより、対処できる。
【００６０】
最初に図５（ａ）に示すように開閉器ＳＷ１０の後で配電線が２つに分岐する構成の配電系統における任意の地点で短絡や地絡事故に至らない断線事故が発生したケースの場合は、該開閉器ＳＷ１０の分岐後の配電線に設置される２つの分岐配電線の開閉器を夫々ＳＷ２０及びＳＷ５０とするとき、該３つの開閉器ＳＷ１０、ＳＷ２０及びＳＷ５０で閉じられた区間に発生する断線事故を検出することになるので、前記した演算式（１）〜（３）の処理を以下の３つの式に置き換えることにより、その検出が可能となる。
【００６１】
Ｉ_１０ａ＋Ｉ_２０ａ＋Ｉ_５０ａ＝ΔＩ_１０ａ …… （１０）
Ｉ_１０ｂ＋Ｉ_２０ｂ＋Ｉ_５０ｂ＝ΔＩ_１０ｂ …… （２０）
Ｉ_１０ｃ＋Ｉ_２０ｃ＋Ｉ_５０ｃ＝ΔＩ_１０ｃ …… （３０）
例えば、図５（ａ）の３つの開閉器ＳＷ１０、ＳＷ２０及びＳＷ５０の範囲内の分岐前の箇所ｆ１でｃ相断線が発生した場合には、上記式（３０）の右辺が当該配電区間への流入電流に等しいΔＩ_１０ｃ≒Ｉ_１０ｃとなり、断線のない平常時の結果であるΔＩ_１０ｃ≒０とは異なることから、前記ステップ２０を構成する要素演算処理ステップの電流差動演算の数式内容を、上記のように分岐数を考慮した数式に変更することで対応できる。
【００６２】
同様に、図５（ｂ）の３つの開閉器ＳＷ１０、ＳＷ２０及びＳＷ５０の範囲内の分岐後の箇所ｆ２でｃ相断線が発生した場合には、上記式（３０）の右辺が当該配電区間への流入電流Ｉ_１０ｃより小さくなり、また０ともならない、すなわち０＜ΔＩ_１０ｃ≦Ｉ_１０ｃとなり、これも断線のない平常時の結果であるΔＩ_１０ｃ≒０と異なることから、前記ステップ２０を構成する要素演算処理ステップの電流差動演算の数式内容を上記のように分岐数を考慮した数式に変更することで対応できる。
【００６３】
上記では分岐の数が２つのケースを説明したが、その分岐数は任意の場合でも上記の式の左辺を最大分岐ケースの電流項の分だけ備えておき、そのときの配電系統の運用状態における分岐数に見合った電流項のみを計算できるように当該電流項の採否を制御して演算することで実現できる。
【００６４】
また、このように配電線に分岐がある場合、系統の運用状態よっては分岐先の開閉器が、配下の系統の作業停電等で「開」となって運用されるケースも想定される。そのような場合でも、あらかじめ断線検出装置ＢＬＤＥに、その配電系統の開閉器のＯＮ／ＯＦＦ情報が常に収集されているので、この開閉器のＯＮ／ＯＦＦ情報を用い、当該開閉器の電流情報を０に制御することにより断線発生の有無の検出を行うことができる。
【００６５】
また本発明は、短絡や地絡事故に至らない断線を検出を目的としてきたが、図１のステップ６０（断線区間確定処理Ａ）及びステップ６００（断線区間確定処理Ｂ）において実施された論理処理を変更することにより、短絡や地絡事故に至ってしまった断線事故をも検出することも可能である。すなわち前記実施例の場合、図３（ｂ）及び（ｃ）に記載されている論理処理において、当該区間短絡及び当該区間地絡を断線区間候補から除外するような論理判定処理を行っていたが、当該区間短絡及び当該区間地絡を断線区間候補除外の論理条件から削除することにより、該断線事故をも検出することが可能となる。
【００６６】
以上では、配電用変電所の配下に１つの配電線系統のみがある場合の本発明の実施例について説明したが、配下に独立する配電線系統が複数ある場合にも、夫々の配電線系統からの情報を断線検出装置ＢＬＤＥが夫々の配電線に対応するＴＣ親局を介して並行的に受渡しできるように構成することによって実施可能である。
【００６７】
更に、上記した本発明の実施例では区間ＤＬ０及び区間ＤＬ５に発生する断線を区間ＤＬ１〜ＤＬ４と異なる方法での本発明実施例を説明したが、区間ＤＬ０の変電所側にＴＣ子局（例えばＴＣ０）を、また配電線の末端ＬＥＳ１にＴＣ子局（例えばＴＣ６）を設置し、夫々、前記ＴＣ子局ＴＣ１〜ＴＣ４と同様の情報を収集させ、且つ該断線検出装置ＢＬＤＥで電流差動演算を行わせることにより、全区間同一手法で断線発生を検出できるようにすることも可能である。
【００６８】
本発明の断線検出システムによる断線の検出及び該断線区間の開放制御に要する合計時間の概略値を以下に説明する。ただし、本発明の実施例で前記したＴＣ親局及びＴＣ子局には、電力会社の配電用テレコンで通常用いられていると同等水準の技術を用いることとし、一つの配電線の区間数を通常考えられる最大の数である５０区間とする。まず、本発明の実施例で述べた前記図２の伝送フォーマットの上り，下りの情報伝送ビットの構成は上記電力会社の配電用テレコンと同等技術で実現する場合、
▲１▼ＴＣ親局からのポーリング情報（下り情報）が、アドレスが初送、連送分を加え１６ビット、それに制御信号も初送、連送分の１６ビットを加えた３２ビットで構成できる。
【００６９】
▲２▼各ＴＣ子局あたり一つのアドレス情報と、三つのＳＶデータ情報、及び四つのＴＭデータ情報より構成される該各ＴＣ子局上り情報が、アドレス情報＝同期ワード１１ビット＋初送アドレスワード１１ビット＋連送アドレスワード１１ビット＝３３ビットと、三つのＳＶデータ情報の３ワード分＝１１ビット×２^初送 ^・ ^連送×３ワード＝６６ビット、及び四つのＴＭデータ情報＝１１ビット×２^初送 ^・ ^連送×４ワード＝８８ビットとを合計した１８７ビットで構成できる。
【００７０】
次に、ひとつの配電線の最大区間数である５０区間の全てのＴＣ子局から当該子局情報を収集し、次のフレームでその断線結果の判断及びその判断結果に基づく開放制御とを行う本発明によれば、最悪ケースでも２フレームのデータサイクル相当長の時間内で、配下の任意区間に発生する断線を判定し、開放制御できるので、ＴＣシステムの伝送速度を２４００ビット／秒とするとき、本発明の断線検出システムによる断線区間の検出、及び当該区間の開放制御に要する時間は、
（１／２４００）^秒／ ^ビット×５０^局×（３３＋１８７）^ビット×２^フレーム＝９．２^秒
以下の所要時間である事がわかる。
【００７１】
この９．２秒なる時間は、配電線保護リレーで通常適用されている再閉路時間である１５秒より、十分小さな値なので、本発明が、当初目的とした迅速な断線検出及び開放制御の自動化システムとして実用性の高いことが理解される。
【００７２】
また、電気電流差動演算に用いた各開閉器の２次電流実効値の開閉器ごとのサンプリング時間差の最大値は、１区間内の分岐数が５であるところで断線が起こるケースを想定しても、高々、
（１／２４００）^秒／ ^ビット×（５＋１）^局×（３３＋１８７）^ビット＝０．５５^秒
程度であり、かつ通常最も多い串差状の縦続区間のケースでは、
（１／２４００）^秒／ ^ビット×（１＋１）^局×（３３＋１８７）^ビット＝０．１８^秒
である。これらいずれのケースでも、実用上差し支えない値である。
【００７３】
【発明の効果】
本発明により、導体腐食や錆びなどに起因して生じる、いわゆる地絡事故に至らない配電線の断線の発生区間を迅速、確実に自動検出でき、開放制御できるので、配電線運用の安全性を大幅に改善でき、人身事故も未然に防止できる効果がある。本発明はまた、適用される配電線の分岐の有無や分岐数の多少に関わらず、共通的な手法により配電線断線検出システムを実現できるので、システム構成の標準化が可能で、かつその保守の標準化も可能な効果がある。
【００７４】
更に、本発明は、本発明を適用する配電系の運用開始後に、周辺地域の電力負荷需要の増加に伴い、当該配電線の区間増設や、分岐数増設がある場合でも、当初より最大区間に対する処理手段、及び最大分岐数に対応する処理手段を設け、それらの未設分に関する処理を未設の期間は有効にしないように予め設定し、増設後に有効にするよう設定変更することで対処できるので、可拡張性に富むと同時に、それらへの対応が経済的に達成できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】配電系統の断線検出を行なう本発明による断線検出システムの実施例を示す図。
【図２】ＴＣ親局とＴＣ子局間のポーリング伝送の説明図。
【図３】ステップ６０（断線区間確定処理Ａ）及びステップ６００（断線区間確定処理Ｂ）の実施例を示す図。
【図４】ステップ８０（断線検出ユニット）の処理手段の実施例を示す図。
【図５】配電線に分岐のある区間を有する場合の説明図。

Claims

配電線の各区間ごとに設置される各開閉器の２次電流値を収集し、該各区間ごとに実行する当該２次電流に基づく電流差動演算結果を基に断線の発生している区間を検出する機能を備えた配電線の断線検出システム。
請求項１に記載の配電線の断線検出システムにおいて、該配電線の前記各開閉器の設置地点における短絡故障検出情報、及び地絡故障検出情報を収集し、該収集情報と前記電流差動演算結果を基に断線の発生している区間を検出する機能を備えた配電線の断線検出システム。
請求項１に記載の配電線の断線検出システムにおいて、配電線の各区間ごとに設置される各開閉器の２次電流値を、該開閉器に対応して設置される伝送子局を経由して、常時一定周期で伝送親局に収集し該伝送親局内部に一時的に記憶する機能を有するように構成した情報収集手段、該伝送親局の記憶する該各開閉器から収集した２次電流値情報を、該伝送親局に対し与える転送要求に基づき転送を受けて内部に一時的に記憶する機能、該記憶情報を読み出して該各区間ごとに実行する当該２次電流に基づく電流差動演算結果を基に断線の発生している区間を検出する機能、該検出結果の情報を基に該断線区間の中の最も変電所側に近い開閉器を判別する機能、及び該開閉器に開放指令を発するための情報を前記伝送親局に報知する機能を有するように構成した断線検出手段、及び該断線検出装置より前記開閉器への開放指令情報の報知を受けて当該の伝送子局に対し該開閉器の選択、開放指令を送信し、これを受信した該伝送子局が該開閉器を開放する機能を有するように構成した情報配信・制御手段を備えた配電線の断線検出システム。
請求項１に記載の配電線の断線検出システムにおいて、配電線の各区間ごとに設置される各開閉器の２次電流値、該配電線の該開閉器設置点の短絡故障検出情報、及び地絡故障検出情報を、該開閉器に対応して設置される伝送子局を経由して、常時一定周期で伝送親局に収集し該伝送親局内部に一時的に記憶する機能を有するように構成した情報収集用伝送手段、該伝送親局の記憶する該各開閉器から収集した２次電流値情報、該配電線の該開閉器設置点の短絡故障検出情報、及び地絡故障検出情報を、該伝送親局に対し与える転送要求に基づき転送を受けて内部に一時的に記憶する機能、該記憶情報を読み出して該各区間ごとに実行する当該２次電流に基づく電流差動演算結果と、該２次電流値と同時刻に収集され、記憶された該配電線の該開閉器設置点の短絡故障検出情報、及び地絡故障検出情報を基に断線の発生している区間を検出する機能、該検出結果の情報を基に該断線区間の中の最も変電所側に近い開閉器を判別する機能、及び該開閉器に開放指令を発するための情報を前記伝送親局に報知する機能を有するように構成した断線検出手段、及び該断線検出装置より前記開閉器への開放指令情報の報知を受けて当該の伝送子局に対し該開閉器の選択、開放指令を送信し、これを受信した該伝送子局が該開閉器を開放する機能を有するように構成した情報配信・伝送制御用手段を備えた配電線の断線検出システム。
請求項１に記載の配電線の断線検出システムにおいて、該配電系統の変電所と第１番目の開閉器ＳＷ１との間の第０区間（ＤＬ０）、もしくは最末端の開閉器と該配電線末端部との間の第Ｍ区間（ＤＬＭ）の、夫々の当該開閉器の２次側の電圧情報を基に、当該区間に発生する断線を検出する機能、該検出結果を当該の伝送子局を経由して、常時一定周期で伝送親局にその他の区間の前記２次電流情報と共に収集し該親局内部に一時的に記憶する機能を有するように構成した情報収集手段を備えた請求項１に記載の配電線の断線検出システム。
請求項５に記載の配電線の断線検出システムにおいて、各区間の当該開閉器近傍に設置される変圧器付設フューズ断線を、配電線断線と識別可能な手段を備えた配電線の断線検出システム。