JP2007232485A - 架空地線の損傷区間推定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】架空地線に対して、落雷による損傷可能性の高い区間を推定し、効率的な点検補修を可能とする架空地線の損傷区間推定方法およびそのプログラムを提供する。
【解決手段】落雷の大きさがしきい値以上である場合（ステップＳ１０４においてＹＥＳの場合）、かつ、落雷の位置がいずれかの区間からのしきい距離内に含まれる場合（ステップＳ１０６においてＹＥＳの場合）には、ＣＰＵは、当該区間または当該区間を含む区間群と対応付けてリスク値を積算する（ステップＳ１０８）。そして、ＣＰＵは、積算したリスク値のうち、所定値を超過したリスク値が存在する場合（ステップＳ１１０においてＹＥＳの場合）には、当該所定値を超過したリスク値に対応する区間または区間群に含まれる区間を落雷による損傷可能性が高いと推定する（ステップＳ１１２）。
【選択図】図５

Description

この発明は架空地線の損傷区間推定方法およびそのプログラムに関し、特に落雷標定装置により標定される落雷の大きさおよびその位置に基づいて、損傷可能性の高い区間を推定する技術に関するものである。

電力を輸送する送電線には、落雷による損傷や電気事故を防止するため、架空地線が設けられている。架空地線は、その一端または両端が接地され、接地電位に維持された導体である。そして、架空地線は、送電線の上部に配置され、送電線の雷に対する遮へい効果を発揮する。

この遮へい効果により、送電線に近接した位置に雷が発生した場合には、送電線ではなく架空地線に落雷することが多い。架空地線への落雷により生じる雷電流は、架空地線を介して接地へ放電されるため、送電線への影響（雷事故）を回避できる。

ところで、落雷により生じる雷電流は非常に大きく、架空地線に損傷を与えることも多い。架空地線が損傷すると、その損傷部位から電気事故に進展する可能性もあるため、架空地線を維持管理することは非常に重要である。

特開平１−３２０４８１号公報（特許文献１）には、送電線に落雷が生じた場合に、その落雷を検出し、かつ、その落雷位置を標定する送電線への落雷検知システムが開示されているが、その一端または両端が接地される架空地線では、このような落雷検知システムを適用することは困難である。

また、架空地線への落雷により影響をほとんど生じない送電線側では、架空地線の電位が上昇して架空地線と電力線との間で放電（フラッシオーバ）が生じなければ、架空地線への落雷や落雷位置を検出することはできない。したがって、架空地線に対する落雷を検出することは困難であった。

そのため、たとえば、特開平９−１２１４１８号公報（特許文献２）に開示される架空地線損傷検出器や、特開２００４−２４２４７６号公報（特許文献３）に開示される架空地線状況点検装置などを用いて、落雷による損傷可能性の有無に関わらず、架空地線の全長に対して点検補修が行なわれていた。
特開平１−３２０４８１号公報 特開平９−１２１４１８号公報 特開２００４−２４２４７６号公報

しかしながら、送電線の全長は、一般的に数１０ｋｍ〜数１００ｋｍにもなるため、上述のような架空地線損傷検出器や架空地線状況点検装置などを用いても、架空地線の全長を点検補修するには多くの労力および時間を費やさざるを得なかった。また、架空地線における損傷の多くが、鉄塔などの支持物の間（径間）で生じており、地上から目視で損傷部位を発見することは困難であった。

そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、架空地線に対して、落雷による損傷可能性の高い区間を推定し、効率的な点検補修を可能とする架空地線の損傷区間推定方法およびそのプログラムを提供することである。

この発明によれば、所定間隔毎に配置された支持物により支持され、かつ、隣接する２つの支持物の径間毎に区間が規定される架空地線において、落雷による損傷可能性が高い区間を推定する架空地線の損傷区間推定方法である。この発明に係る架空地線の損傷区間推定方法は、落雷標定装置から落雷の大きさおよびその位置を取得する取得ステップと、取得ステップにおいて取得された落雷の大きさがしきい値以上であるか否かを判断する大きさ判断ステップと、大きさ判断ステップにおいて、落雷の大きさがしきい値以上であると判断されると、区間の各々について、当該落雷の位置が各区間からのしきい距離内に含まれるか否かを判断する距離判断ステップと、距離判断ステップにおいて、落雷の位置がいずれかの区間からのしきい距離内に含まれると判断されると、当該区間または当該区間を含む区間群と対応付けて、当該落雷による損傷可能性を示すリスク値を積算する積算ステップと、積算ステップにおいて積算されたリスク値が所定値を超過した区間または区間群に含まれる区間を、落雷による損傷可能性が高いと推定する推定ステップとからなる。

この発明によれば、落雷標定装置により取得された落雷の大きさおよび落雷位置に基づいて、架空地線の各区間に対して、しきい値以上の大きさをもち、かつ、しきい距離内に生じた落雷を抽出し、その抽出した落雷による架空地線に対する損傷可能性を示すリスク値を区間毎または区間群毎に積算する。そして、積算された区間毎または区間群毎のリスク値に基づいて、損傷可能性が高い区間を定量的に推定する。

そのため、同一の架空地線を構成する複数の区間に対して、損傷可能性が相対的に高い区間、および、損傷可能性が絶対的基準を超過している区間、のいずれの推定も行なうことができる。よって、架空地線の敷設距離が長い場合であっても、優先的に点検補修すべき区間を決定できる。

好ましくは、距離判断ステップは、落雷が負極性または正極性のいずれであるかに応じて、しきい距離を変化させる。

また好ましくは、積算ステップは、リスク値を各区間の設備形態を示す値に応じて補正する。

さらに好ましくは、各区間の設備形態を示す値は、各区間における架空地線の標高を含む。

さらに好ましくは、各区間の設備形態を示す値は、各区間における架空地線の地上高を含む。

さらに好ましくは、各区間の設備形態を示す値は、各区間の両端における支持物の塔頂差を含む。

また好ましくは、架空地線の点検補修実績を受付け、点検補修作業が行なわれた区間または当該区間を含む区間群に対応付けて積算されているリスク値をリセットするリセットステップをさらに含む。

また、この発明によれば、上述の架空地線の損傷区間推定方法をコンピュータに実行させるためのプログラムである。

この発明によれば、架空地線に対して、落雷による損傷可能性の高い区間を推定し、効率的な点検補修を可能とする架空地線の損傷区間推定方法およびそのプログラムを実現できる。

この発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中の同一または相当部分については、同一符号を付してその説明は繰返さない。

図１は、この発明の実施の形態に従う損傷区間推定方法の対象となる送配電系統１の概略構成図である。

図１を参照して、送配電系統１は、発電所や上位変電所などに設置された送電側変圧器５０と、下位変電所などに設置された受電側変圧器５２と、それらを互いに接続する電力線５６とからなり、送電側変圧器５０から受電側変圧器５２へ電力線５６を介して電力が輸送される。そして、電力線５６は、所定間隔毎に連続的に配置された支持物５４．１，５４．２，・・・，５４．Ｎによって支持される。支持物５４．１，５４．２，・・・，５４．Ｎは、一例として、鉄塔や鉄柱などからなる。そして、電力線５６の上部空間には、架空地線５８が支持物５４．１，５４．２，・・・，５４．Ｎで支持される。架空地線５８は、支持物５４．１，５４．２，・・・，５４．Ｎにおいて、図示しない接地極を介して大地に接地される。

なお、図１においては、一例として、３相３線式で１系統分に相当する３本の電力線５６を図示するが、共通の支持物５４に２系統分、すなわち６本の電力線が敷設されてもよく、その場合には、架空地線も２系統分、すなわち２本の架空地線が敷設される。

さらに、支持物５４．１，５４．２，・・・，５４．Ｎのうち、隣接する２つの支持物の径間毎に区間２，区間３，・・・，区間Ｎのように区間が規定される。そして、このように規定された区間毎に点検補修作業が行なわれる。すなわち、これらの区間が、点検補修作業の対象を定める最小単位となる。したがって、架空地線５８に対する、落雷による損傷可能性の判断は各区間に対して行なえば十分である。なお、以下の説明においては、支持物５４．１，５４．２，・・・，５４．Ｎを総称的に支持物５４と示す場合もある。

図２は、この発明の実施の形態に従う損傷区間推定システム１００の概略構成図である。

図２を参照して、損傷区間推定システム１００は、落雷標定装置２と、推定装置１０とからなる。そして、落雷標定装置２が落雷の大きさおよびその位置を標定し、推定装置１０が落雷標定装置２により標定されたデータに基づいて、架空地線５８の各区間における落雷による損傷可能性を評価する。

落雷標定装置２は、センサ部４．１，４．２，４．３と、解析部６とからなる。センサ部４．１，４．２，４．３は、落雷の検出対象範囲（図示しない）の外縁に配置され、各々が落雷に伴い発生する電磁波を検出する。そして、センサ部４．１，４．２，４．３は、検出した電磁波の時間波形およびその電磁波が到来した角度（方向）を解析部６へ伝送する。

解析部６は、センサ部４．１，４．２，４．３から受けた電磁波の時間波形および電磁波の到来角度に基づいて、落雷の大きさ（雷電流）および落雷の位置を標定する。そして、解析部６は、標定した落雷の大きさおよびその位置を推定装置１０へ出力する。

推定装置１０は、後述するように、落雷標定装置２から受けた落雷の大きさおよびその位置に基づいて、架空地線５８の区間毎に落雷による損傷可能性を示すリスク値を積算し、いずれの区間が落雷による損傷可能性が高いかを推定する。

図３は、落雷標定装置２による落雷標定の原理を説明する図である。
図３を参照して、解析部６は、センサ部４．１，４．２，４．３がそれぞれ検出した電磁波の時間波形に基づいて、特定の雷による電磁波がセンサ部４．１，４．２，４．３のそれぞれに到達するまでに要した時間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３を検出する。そして、解析部６は、電磁波の伝搬速度が同一であるとして、時間Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３のそれぞれに相当する、落雷位置からセンサ部４．１，４．２，４．３までの伝搬距離を算出する。すなわち、解析部６は、センサ部４．１，４．２，４．３を中心とし、それぞれの伝搬距離を半径とする円を地図上に描画する。

また、解析部６は、センサ部４．１，４．２，４．３がそれぞれ検出した電磁波の到来角度θ１，θ２，θ３に基づいて、センサ部４．１，４．２，４．３から見た落雷位置の方向を算出する。

そして、解析部６は、描画したそれぞれの円の交差位置、および、センサ部４．１，４．２，４．３から見た落雷位置の方向の交差位置、との誤差が最小となるような位置を落雷位置と標定する。さらに、解析部６は、センサ部４．１，４．２，４．３が検出した電磁波の大きさを、落雷位置からセンサ部４．１，４．２，４．３までの伝搬距離により補正することで、落雷の大きさを標定する。

図４は、推定装置１０の概略構成図である。
図４を参照して、推定装置１０は、一例としてコンピュータ２０からなり、コンピュータ２０には、マウス３４と、キーボード３６と、ディスプレイ３８が接続される。

コンピュータ２０は、それぞれバス４０に接続された、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２２と、オペレーティングシステムに送られたプログラムなどを記憶したＲＯＭ（Read Only Memory）２４と、実行されるプログラムをロードし、プログラム実行中のデータを記憶するためのＲＡＭ（Random Access Memory）２６と、ハードディスク（ＨＤＤ:Hard Disk Drive）２８と、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc Read Only Memory）ドライブ３０とを備える。ＣＤ−ＲＯＭドライブ３０には、ＣＤ−ＲＯＭ３２が挿入される。

コンピュータ２０は、後述の図５に示すフローチャートが記述されたプログラムがＣＰＵ２２で実行されることにより、架空地線５８の損傷区間推定処理を実行する。一般的にこのようなプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ３２などの記録媒体に記憶されて流通し、ＣＤ−ＲＯＭドライブ３０などにより記録媒体から読取られてハードディスク２８に一旦記憶される。さらにハードディスク２８からＲＡＭ２６に読出されてＣＰＵ２２により実行される。

また、ハードディスク２８には、推定対象となる支持物５４．１，５４．２，・・・，５４．Ｎの位置、標高、地上高および塔頂差などが予め格納される。

図５は、この発明の実施の形態に従う架空地線の損傷区間推定を実行するためのフローチャートである。

図５を参照して、ＣＰＵ２２は、落雷標定装置２において落雷の標定が行なわれたか否かを判断する（ステップＳ１００）。落雷標定装置２において落雷の標定が行なわれた場合（ステップＳ１００においてＹＥＳの場合）には、ＣＰＵ２２は、落雷標定装置２から落雷の大きさおよびその位置を取得する（ステップＳ１０２）。そして、ＣＰＵ２２は、取得した落雷の大きさがしきい値以上であるか否かを判断する（ステップＳ１０４）。

落雷の大きさがしきい値以上である場合（ステップＳ１０４においてＹＥＳの場合）には、ＣＰＵ２２は、取得した落雷の位置が各区間からのしきい距離内に含まれるか否かを判断する（ステップＳ１０６）。なお、ＣＰＵ２２は、落雷が負極性であるか正極性であるかに応じて、その判断基準となるしきい距離の値を変化させる。

落雷の位置がいずれかの区間からのしきい距離内に含まれる場合（ステップＳ１０６においてＹＥＳの場合）には、ＣＰＵ２２は、当該区間または当該区間を含む区間群と対応付けてリスク値を積算する（ステップＳ１０８）。ここで、ＣＰＵ２２は、各区間における架空地線５８の標高、各区間における架空地線５８の地上高および各区間の両端における支持物５４の塔頂差、を含む設備形態を示す値に応じてリスク値を補正する。

そして、ＣＰＵ２２は、積算したリスク値のうち、所定値を超過したリスク値が存在するか否かを判断する（ステップＳ１１０）。所定値を超過したリスク値が存在する場合（ステップＳ１１０においてＹＥＳの場合）には、ＣＰＵ２２は、当該所定値を超過したリスク値に対応する区間または区間群に含まれる区間を落雷による損傷可能性が高いと推定する（ステップＳ１１２）。

ステップＳ１００においてＮＯの場合、ステップＳ１０４においてＮＯの場合、ステップＳ１０６においてＮＯの場合、ステップＳ１１０においてＮＯの場合またはステップＳ１１２の実行後において、ＣＰＵ２２は、架空地線５８の点検補修作業の実績が与えられたか否かを判断する（ステップＳ１１４）。一方、ユーザは、区間別の点検補修作業の実績を入力する。

点検補修作業の実績が与えられた場合（ステップＳ１１４においてＹＥＳの場合）には、ＣＰＵ２２は、点検補修作業の実施された区間または当該区間を含む区間群に対応付けられて積算されているリスク値をリセットする（ステップＳ１１６）。

そして、ステップＳ１１４においてＮＯの場合、または、ステップＳ１１６の実行後において、ＣＰＵ２２は、処理を終了する。

なお、上述のフローチャートにおいては、落雷標定装置２が落雷を標定する毎に処理を実行する場合について例示したが、これ以外にも、落雷標定装置２により標定された落雷データを一旦蓄積するデータベース装置を介して、バッチ的に処理を実行してもよい。すなわち、落雷標定装置２と接続されたデータベースが標定される落雷データを順次格納し、推定装置１０が当該データベースから所定期間に蓄積された落雷データを一括して受信し、当該受信した落雷データに対して、上述のステップＳ１０４〜Ｓ１０８の処理を繰返し実行するようにしてもよい。

以下、図５に示すフローチャートの要部について詳細に説明する。
（落雷の大きさのしきい値）
図６は、架空地線５８の損傷の有無別に雷事故を生じた雷電流の経験率を示す図である。なお、雷事故とは、架空地線５８に過大な雷電流が生じた結果、架空地線５８の電位が上昇し、架空地線５８と電力線５６との間で放電（フラッシオーバ）が生じた状態を意味し、以下の説明においても同様の意味で使用する。このようなフラッシオーバが生じた場合においては、電力線５６側に過電流、過電圧または地絡電流などが生じるため、電力線５６側の保護リレーにより検出できる。そのため、図６に示す雷事故件数には、フラッシオーバを生じなかった落雷については含まれないことを付言しておく。また、雷電流は、落雷標定装置２により標定された雷電流（落雷の大きさ）である。

そして、図６は、実際の架空地線５８の全長に対する点検補修作業の結果、発見された区間毎の損傷と、当該区間において雷事故を過去に生じさせた雷電流との関係を示す図である。具体的には、図６の横軸は、雷事故を生じさせた雷電流（落雷標定装置２による標定値）を示し、縦軸は、母集団に含まれる区間数のうち、対応する横軸で示される雷電流を生じたことのある区間数の割合（経験率）を示す。すなわち、一例として、母集団が１００区間である場合において、雷電流が１００ｋＡにおける経験率が５０％以上であるとすると、５０区間においては、過去に１００ｋＡ以上の雷電流をもつ落雷により雷事故が発生したことを意味する。

図６においては、全体で１３０区間からなる実際の架空地線５８に対する点検補修結果に基づいて、「素線切れ」の有無、および、「溶損」の有無の観点から各区間をそれぞれグループ分けし、各グループについて、落雷（１４９７回）に対する雷電流の経験率を調査した結果である。なお、「素線切れ」が発生していたのは全体（１３０区間）のうち１０区間、であり、「溶損」が発生していたのは全体（１３０区間）のうち２６区間であった。また、「素線切れ」および「溶損」は、それぞれ独立に発生するので、「素線切れ」および「溶損」のグループは、全区間の中からそれぞれ別々に分類した。

図６を参照して、「素線切れ発生」、「素線切れ無」、「溶損発生」および「溶損無」のいずれについても、雷電流が９０ｋＡまでは経験率が１００％である。すなわち、損傷の有無に関わらず、いずれの区間にも雷電流９０ｋＡまでの落雷が生じていることを意味する。したがって、雷電流が９０ｋＡ以下の落雷については、架空地線に対して損傷を与える可能性が低いことを意味する。

また、雷電流が９０ｋＡを超えると、「素線切れ無」および「溶損無」の経験率は、「素線切れ発生」および「溶損発生」の経験率に比較して低くなっている。これは、過去に大きな雷電流が生じた頻度が低いので、損傷の発生がないと理解することもできる。したがって、過去に生じた雷電流の大きさに依存して、損傷発生の有無に有意差があると認められる。

上述のような検討に基づいて、この発明の実施の形態における落雷のしきい値は、一例として９０ｋＡとし、取得した落雷の大きさがこのしきい値以上であるか否かを判断する（図５のステップＳ１０４）。

（しきい距離）
図７は、区間ｍに対して、落雷の位置が各区間からのしきい距離内に含まれるか否かを判断する処理を説明するための図である。

図７を参照して、支持物５４．ｌおよび支持物５４．ｍの径間に規定される区間ｍを中心として、しきい距離内の領域が定義される。区間ｍは、平面上で見ると、支持物５４．ｌと支持物５４．ｍとを結ぶ略直線となるので、しきい距離内の領域は長円形状となる。そして、この長円形状の領域内に落雷位置が含まれるか否かが判断される（図５のステップＳ１０６）。さらに、落雷が負極性または正極性のいずれであるかに応じて、しきい距離を変化、すなわち長円形の内径を変化させる。

図８は、負極性および正極性の別に、落雷の電荷量の統計的な頻度分布を示す図である。

図８を参照して、対数−対数座標において、電荷量と累積頻度分布とは、一次関数の関係となる。そして、この一次関数（相間関数）を決定し、累積頻度分布が５０％となる電荷量（電荷量の中間値）を求めると、負極性の落雷においては９Ｃ（クーロン）となり、正極性の落雷においては９５Ｃ（クーロン）となる。すなわち、統計的に見ると、正極性の落雷のもつ電荷量（エネルギー）は、負極性の落雷に比較して、約１０倍程度大きいと判断できる。

したがって、正極性の落雷は、架空地線５８からより離れた位置に生じたとしても、架空地線５８に損傷を与える可能性が相対的に高いと言える。そこで、図７に示すように、落雷が負極性または正極性のいずれであるかに応じて、しきい距離を変化させ、負極性の落雷に比較して、正極性の落雷を検出する領域を拡大する。

なお、負極性または正極性は、気象条件などにより雷雲中に蓄積される電荷に応じて決定され、一般的に、夏場の落雷は負極性が多く、冬場の落雷は正極性が多い。

図９は、架空地線５８から落雷位置までの距離別に発生した雷事故件数を示す図である。なお、図９における「落雷位置との距離」は、架空地線５８と落雷位置との平面上の最短距離である。

図９を参照して、負極性落雷は、ほぼ落雷位置との距離が５００ｍ以下の範囲である場合において、雷事故を生じている。そのため、負極性落雷に対するしきい距離は、６００ｍとすれば十分であると言える。さらに、落雷標定装置２の標定誤差および支持物５４の位置誤差などを考慮して、２００ｍのマージンを付加し、この発明の実施の形態における負極性落雷に対するしきい距離は、一例として８００ｍとする。

一方、正極性落雷は、有効な数を収集することができなかったので、図８に示す雷エネルギーの差異などに基づいて、負極性落雷の約２倍のしきい距離、すなわち１２００ｍを採用する。さらに、負極性落雷の場合と同様に、２００ｍのマージンを付加し、この発明の実施の形態における正極性落雷に対するしきい距離は、一例として１４００ｍとする。

ところで、一般的に落雷標定装置２から出力される落雷位置のデータは、緯度および経度であるので、各支持物５４についての緯度および経度データが予め測定され、コンピュータ２０に格納される。そして、ＣＰＵ２２は、落雷位置と各支持物５４との緯度および経度の差に基づいて距離を算出する。そのため、各支持物５４の位置データ（緯度および経度）は、できるだけ正確に測定しておくことが望ましい。なお、緯度および経度データから平面上の距離を算出する際には、計量法に規定されるように地球の扁平率の補正を加える必要がある。

（リスク値積算および損傷区間推定）
上述したように、落雷位置がいずれかの区間のしきい距離内にある場合においては、当該区間または当該区間を含む区間群と対応付けて、リスク値を積算する。

図１０は、積算されるリスク値の一例を示す図である。なお、図１０は、一例として、区間毎にリスク値を積算する場合を示す。

図１０を参照して、落雷標定装置２により標定される各落雷について、上述した処理が繰返し実行され、しきい値以上の大きさをもち、かつ、いずれかの区間のしきい距離内にある落雷についてのリスク値が順次蓄積されていく（図５のステップＳ１０８）。そのため、落雷の発生に伴い、区間または区間群のリスク値は累積され、やがて所定の損傷境界値を超過するようになる。

そして、定期的または逐次的に、積算された区間毎または区間群毎のリスク値を損傷境界値と比較することで、損傷リスクの高い、すなわち損傷可能性が高い区間を推定することができる（図５のステップＳ１１２）。

一般的に電力線の点検補修作業を行なう場合には、電力線を開放し、無電圧状態にする必要がある。このような無電圧状態を実現するためには、需要家に対する供給影響が生じないように、計画的な運用変更が必要である。そのため、電力線の点検補修作業は、予め定められた点検補修周期（たとえば５年毎）で行なわれる。

したがって、この発明の実施の形態に従う損傷区間推定方法によれば、このような点検補修期間の直前に、損傷可能性が高い、すなわち点検対象とすべき区間を一斉に抽出し、効率的に点検補修作業を行なうことができる。

図１０に示すように、そのリスク値が損傷境界値を超過している区間を点検対象として抽出する。なお、特許文献２および３に示されるような架空地線損傷検出器を用いる場合には、準備作業に時間および労力を要するので、離散的に架空地線５８の区間を点検補修するより、連続した区間を点検補修する方が効率的である場合も多い。そこで、図１０に示すように、その一部にリスク値が損傷境界値に到達していない区間が含まれていても、一群の連続した区間を点検対象として抽出してもよい。

図１１は、点検補修作業の実施に応じてリセットされたリスク値を示す図である。
図１１を参照して、ユーザは、点検対象として抽出した区間の点検補修作業が完了すると、キーボード３６やマウス３４などを用いて、その実績をコンピュータ２０に与える。すると、ＣＰＵ２２は、入力された点検補修作業が実施された区間または当該区間を含む区間群に対応付けて蓄積されているリスク値をリセットし、ゼロとする（図５のステップＳ１１６）。

すなわち、点検補修作業により、当該区間が損傷していないことの確認、または、当該区間の損傷の回復がなされるので、リスク値は一旦ゼロとされ、再度リスク値の蓄積が開始される。

上述したように、リスク値に応じて、点検補修作業を優先的に実施すべき区間が抽出されるため、架空地線５８を構成する各区間の点検補修時期が互いに異なるようになるが、落雷毎により蓄積され、かつ、点検補修によりリセットされるリスク値を用いることで、架空地線５８の維持管理が容易かつ確実に実現できる。

なお、上述した損傷境界値としては絶対的な一定値を用いてもよいが、１つの送配電線において、相対的にリスク値が高い区間を推定するような場合においては、各区間で積算されたリスク値に応じて、変動するような損傷境界値を用いてもよい。たとえば、各区間で積算されたリスク値の総平均値を算出し、この総平均値を損傷境界値に採用することで、全区間に対して、平均値以上のリスク値をもつ区間を推定することもできる。

また、上述したように、実際の点検補修作業は、連続した区間群の単位で実施する方が効率的である場合が多いので、複数の区間で構成される区間群に対して、各区間のリスク値を当該区間群の単位でまとめて積算するようにしてもよい。このような構成によると、点検対象が区間群の単位で決定できるので、実際の点検補修作業により好適となる。

（設備形態によるリスク値の補正）
リスク値は、各区間における架空地線５８の標高、各区間の架空地線５８の地上高および各区間の両端における支持物５４の塔頂差を含む設備形態を示す値に応じて補正される。具体的には、１回の落雷あたり、標高補正係数、地上高補正係数および塔頂差補正係数を乗じた値がリスク値として積算される。そのため、各区間に対応付けて積算されるリスク値は、積算対象である落雷の総数に標高補正係数、地上高補正係数および塔頂差補正係数を乗じた値となる。

（標高補正）
従来の経験則および統計的な調査から、支持物５４の標高が高い場合には、雷事故の頻度が高いことが知られている。そこで、この発明の実施の形態においては、各区間における架空地線５８の標高に応じた標高補正係数でリスク値を補正する。

標高別の雷事故比率および標高補正係数を表１に示す。

表１は、実際に発生した雷事故の件数を支持物５４の標高別に分類し、かつ、標高別の支持物５４の設置数で規格化（除算）することで、標高別の雷事故比率を導出したものである。そして、１０００ｍ以上の雷事故比率を１．００（基準）とし、各標高における相対的な雷事故比率を算出した。なお、対象とした雷事故の件数は、３８５１６件である。

このように導出した雷事故比率によると、雷事故比率が標高に略比例することがわかる。この発明の実施の形態においては、表１に示す雷事故比率に基づいて「標高補正係数」を決定した。そして、架空地線５８の各区間の標高に応じて、表１に示す標高補正係数を乗じた値をリスク値として採用する。そのため、ある区間のしきい範囲内に１つの落雷が生じた場合において、当該区間の標高が１０００ｍ以上であれば、積算されるリスク値は「１．００」となり、一方、当該区間の標高が１００ｍ未満であれば、積算されるリスク値は「０．２０」となる。

このように、区間の標高に応じて、積算するリスク値を変化させることで、より実際の落雷に近い損傷可能性を表すことができる。

なお、架空地線５８の１つの区間における標高は一定ではないので、この発明の実施の形態においては、その区間を規定する２つの支持物５４の平均標高値を区間の代表標高値とする。

図１２は、支持物５４で規定される各区間の概略断面図である。
図１２を参照して、一例として、支持物５４．ｋ，５４．ｌ，５４．ｍ，５４．ｎが順に配置された区間ｌ，ｍおよびｎを示す。区間ｍについてみると、両端の支持物５４．ｌ，５４．ｍの標高は、それぞれＧＬｌ，ＧＬｍである。そのため、区間ｍの標高は、これらの平均値である、（ＧＬｌ＋ＧＬｍ）／２と決定される。そして、この決定された区間ｍの標高を表１に示す標高補正係数に適用して、区間ｍの標高補正係数を決定する。以下、他の区間についても同様である。

なお、各区間の両端に配置される支持物５４の平均標高値を用いる方法に代えて、区間全長にわたって平均した標高値を用いてもよい。

（地上高補正）
架空地線５８による遮へい効果の特性から、支持物５４の地上高に応じて、架空地線５８に近接して発生した雷を吸引する効果を生じる。そこで、この発明の実施の形態においては、架空地線５８の地上高に応じた地上高補正係数で補正したリスク値を用いる。

図１３は、支持物５４の吸引半径を説明するための図である。
図１３を参照して、地上高がそれぞれｈａ，ｈｂ（ｈａ＜ｈｂ）である支持物５４ａおよび５４ｂを比較する。支持物５４ａおよび５４ｂの塔頂は、それぞれ敷設された架空地線５８により接地電位に維持される。一方、支持物５４ａおよび５４ｂが設置される地表面も接地電位である。そのため、いずれも接地電位に維持される、地表面と支持物５４の塔頂との間の距離、すなわち支持物５４の地上高に応じて、架空地線５８の遮へい効果も変化する。

その結果、架空地線５８に近接して発生した雷を、電力線ではなく自身に吸引できる範囲（吸引半径）も支持物５４の地上高に応じて変化する。そして、地上高ｈａ＜ｈｂであるため、支持物５４ｂにおける吸引半径は、支持物５４ａにおける吸引半径に比較して大きくなる。そのため、架空地線５８から見ると、地上高が高いほど雷の直撃を受けやすくなることを意味する。

このような吸引半径は、地上高ｈが２５ｍ以上であれば、（ｈ／２５）^０．５に比例することが知られている。そこで、この発明の実施の形態においては、表２に示すように、この吸引半径に基づいた地上高補正係数を用いる。

このように、各区間における架空地線５８の地上高に応じて、積算するリスク値を変化させることで、より実際の落雷による損傷可能性を表すことができる。

なお、各区間における架空地線５８の地上高は一定ではないので、この発明の実施の形態においては、その区間を規定する２つの支持物５４の平均標高値を区間の代表標高値とする。

再度、図１２を参照して、区間ｍについてみると、両端の支持物５４．ｌ，５４．ｍの地上高は、それぞれｈｌ，ｈｍである。そのため、区間ｍの地上高は、これらの平均値である、（ｈｌ＋ｈｍ）／２と決定される。そして、この決定された区間ｍの地上高を表２に示す地上高補正係数に適用して、区間ｍの地上高補正係数を決定する。以下、他の区間についても同様である。

なお、各区間の両端に配置される支持物５４の平均地上高を用いる方法に代えて、区間全長にわたって平均した地上高を用いてもよい。

（塔頂差補正）
従来の経験則および統計的な調査から、隣接する支持物５４の塔頂差、すなわち架空地線５８が配置されている高低差が大きいほど、落雷を受ける確率が高いことが知られている。

たとえば、再度、図１２を参照して、支持物５４．ｍは、隣接する支持物５４．ｌおよび５４．ｎに比較して、その塔頂が高い。そのため、支持物５４．ｌ，５４．ｍ，５４．ｎで支持される架空地線５８の経路の断面形状は凸状となり、そのピークは支持物５４．ｍの塔頂に位置する。この形状に起因して、支持物５４．ｍに落雷が生じる確率は、他の支持物５４．ｌおよび５４．ｎに比較して高くなる。

そこで、この発明の実施の形態においては、各区間の両端における支持物５４の塔頂差に応じた塔頂差補正係数で補正したリスク値を用いる。

このように支持物５４の塔頂差に応じた塔頂差補正係数の一例を表３に示す。

なお、表３は、実際に発生した雷事故を支持物５４の塔頂差別に分類した結果に基づいて、導出したものである。以下、再度図１２を参照して、区間ｍの塔頂差補正係数を決定する手順について説明する。

第１のステップとして、隣接する支持物５４の各々に対して塔頂差を算出する。具体的には、支持物５４．ｋと支持物５４．ｌとの塔頂差Δｈｋｌ，支持物５４．ｌと支持物５４．ｍとの塔頂差Δｈｌｍ，支持物５４．ｍと支持物５４．ｎとの塔頂差Δｈｍｎをそれぞれ算出する。なお、塔頂差Δｈｋｌ＝（標高ＧＬｋ＋地上高ｈｋ）−（標高ＧＬｌ＋地上高ｈｌ）であり、他も同様である。

第２のステップとして、区間ｍの両端に配置される支持物５４．ｌおよび５４．ｍにおける塔頂差補正係数をそれぞれ導出する。具体的には、表３を参照して、支持物５４．ｌの塔頂差ΔｈｋｌおよびΔｈｌｍに相当する塔頂差補正係数をそれぞれ決定し、決定された塔頂差補正係数を加算した値を支持物５４．ｌの塔頂差補正係数とする。すなわち、（支持物５４．ｌの塔頂差補正係数）＝（塔頂差Δｈｋｌに相当する塔頂差補正係数）＋（塔頂差Δｈｌｍに相当する塔頂差補正係数）となる。また、支持物５４．ｍについても同様である。

第３のステップとして、上述の第２のステップにおいて導出された支持物５４．ｌおよび５４．ｍにおける塔頂差補正係数の平均値を区間ｍにおける塔頂差補正係数として採用する。すなわち、（区間ｍにおける塔頂差補正係数）＝｛（支持物５４．ｌの塔頂差補正係数）＋（支持物５４．ｍの塔頂差補正係数）｝／２である。

以下同様にして、第１〜第３のステップに従い、各区間における塔頂差補正係数が決定される。

このように、各区間の両端における支持物５４の塔頂差に応じて、積算するリスク値を変化させることで、より実際の落雷に近い損傷可能性を表すことができる。

（補正係数による推定精度への効果）
上述のように、標高補正係数、地上高補正係数および塔頂差補正係数からなる設備形態に応じた補正係数を乗じたリスク値を採用することによる推定精度の検証を行なった。

図１４は、過去の落雷実績に基づいて、この発明の実施の形態に従う損傷区間推定方法に基づくリスク値により推定される損傷区間と、当該落雷が実際に生じた区間との誤差を示す図である。そして、図１４においては、上述の設備形態を示す値に応じて補正した場合（設備形態補正有）と補正しなかった場合（設備形態補正無）とについて比較した。

図１４を参照して、検証した複数の落雷（７６個）に対して、推定誤差が０、すなわち推定した損傷区間と実際の落雷区間とが一致したのは、設備形態補正を行なわない場合には３２個であったのに対して、設備形態補正を行なった場合には３５個に増加している。また、推定誤差が１区間であった場合も同様に増加している。

その結果、推定誤差が０または１区間であるケースが全体に示す比率は、設備形態補正を行なわない場合には７４％であったのに対して、設備形態補正を行なった場合には８０％に増加している。

このように、設備形態を示す値に応じて補正することで、より実際の落雷に近いリスク値を表すことができ、架空地線の損傷区間をより高精度で推定できることが示される。

なお、設備形態を示す値に応じた補正値は、支持物５４の構造変更や位置変更などの設備形態についての変更が生じない限り不変である。そのため、図５のステップＳ１０８の実行する毎に各補正係数を算出する必要はなく、支持物５４の位置、標高、地上高および塔頂差などが入力または変更された際に、各補正係数の算出を行なってもよい。その場合においては、その算出した各補正係数は、コンピュータ２０のハードディスク２８などに格納される。

（推定精度検証）
図１５は、この発明の実施の形態に従う損傷区間推定方法を実際の架空地線に適用し、当該架空地線の点検補修結果と比較した結果を示す図である。

図１５を参照して、一例として、損傷境界値を「２．００」とし、蓄積されたリスク値が当該損傷境界値を超過した区間を損傷可能性が高い区間として推定した。そして、損傷可能性が高い区間として推定された区間を含む連続した区間群を点検対象として抽出した。

一方、架空地線５８の全区間について行なった点検補修作業に基づいて、実際に損傷していた区間に対応付けて、その損傷内容を示す記号を付した。なお、図１５において、「△」は架空地線の素線切れがあったことを示し、「☆」は架空地線の溶損および溶損の原因であるアーク痕があったことを示す。

図１５によると、実際に損傷していた区間は、この発明の実施の形態に従う損傷区間推定方法により損傷可能性が高い区間として推定された区間と極めてよく一致している。一部、推定された区間以外の区間において損傷の発生が見られるが、そのような区間のリスク値も損傷境界値に近接している。

したがって、この発明の実施の形態に従う損傷区間推定方法によれば、極めて高い精度で、架空地線の損傷可能性が高い区間を推定できる。

なお、この発明の実施の形態においては、設備形態を示す値として、標高、地上高および塔頂差を例示したが、これ以外にも設備形態に応じた値を用いることができる。

この発明の実施の形態によれば、落雷標定装置により取得された落雷の大きさおよび落雷位置に基づいて、架空地線の各区間に対して、しきい値以上の大きさをもち、かつ、しきい距離内に生じた落雷を抽出し、その抽出した落雷による架空地線に対する損傷可能性を示すリスク値を区間毎または区間群毎に積算する。そして、積算された区間毎または区間群毎のリスク値に基づいて、損傷可能性が高い区間を定量的に推定する。

そのため、同一の架空地線を構成する複数の区間に対して、損傷可能性が相対的に高い区間、および、損傷可能性が絶対的基準を超過している区間、のいずれの推定も行なうことができる。よって、架空地線の敷設距離が長い場合であっても、優先的に点検補修すべき区間を決定でき、効率的な点検補修を実現できる。

また、この発明の実施の形態によれば、雷電流の大きさに応じて、架空地線を損傷させる可能性のある落雷を抽出する。そのため、大量に発生する大小さまざまな落雷のうち、必要な落雷だけを選別することになり、不要な演算処理を省略することができるため、すべての落雷に対して処理を実行する場合に比較して、より高速な処理を実現できる。

また、この発明の実施の形態によれば、各区間の架空地線の標高、各区間における架空地線５８の地上高および各区間の両端における支持物５４の塔頂差を含む設備形態を示す値に応じて、リスク値を補正する。そのため、架空地線の敷設状況に応じて変化する落雷による損傷可能性を、より実際の落雷に近いものとして表すことができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明の実施の形態に従う損傷区間推定方法の対象となる送配電系統の概略構成図である。 この発明の実施の形態に従う損傷区間推定システムの概略構成図である。 落雷標定装置による落雷標定の原理を説明する図である。 推定装置の概略構成図である。 この発明の実施の形態に従う架空地線の損傷区間推定を実行するためのフローチャートである。 架空地線の損傷の有無別に雷事故を生じた雷電流の経験率を示す図である。 区間に対して、落雷の位置が各区間からのしきい距離内に含まれるか否かを判断する処理を説明するための図である。 負極性および正極性の別に、落雷の電荷量の統計的な頻度分布を示す図である。 架空地線から落雷位置までの距離別に発生した雷事故件数を示す図である。 積算されるリスク値の一例を示す図である。 点検補修作業の実施に応じてリセットされたリスク値を示す図である。 支持物で規定される各区間の概略断面図である。 支持物の吸引半径を説明するための図である。 過去の落雷実績に基づいて、この発明の実施の形態に従う損傷区間推定方法に基づくリスク値により推定される損傷区間と、当該落雷が実際に生じた区間との誤差を示す図である。 この発明の実施の形態に従う損傷区間推定方法を実際の架空地線に適用し、当該架空地線の点検補修結果と比較した結果を示す図である。

符号の説明

１ 送配電系統、２ 落雷標定装置、４．１，４．２，４．３ センサ部、６ 解析部、１０ 推定装置、２０ コンピュータ、２８ ハードディスク（ＨＤＤ）、３０ ＣＤ−ＲＯＭドライブ、３４ マウス、３６ キーボード、３８ ディスプレイ、４０ バス、５０ 送電側変圧器、５２ 受電側変圧器、５４，５４．１，５４．２，・・・，５４．Ｎ，５４ａ，５４ｂ 支持物、５６ 電力線、５８ 架空地線、１００ 損傷区間推定システム。

Claims (8)

1. 所定間隔毎に配置された支持物により支持され、かつ、隣接する２つの前記支持物の径間毎に区間が規定される架空地線において、落雷による損傷可能性が高い区間を推定する架空地線の損傷区間推定方法であって、
   落雷標定装置から落雷の大きさおよびその位置を取得する取得ステップと、
   前記取得ステップにおいて取得された落雷の大きさがしきい値以上であるか否かを判断する大きさ判断ステップと、
   前記大きさ判断ステップにおいて、前記落雷の大きさが前記しきい値以上であると判断されると、前記区間の各々について、当該落雷の位置が各区間からのしきい距離内に含まれるか否かを判断する距離判断ステップと、
   前記距離判断ステップにおいて、前記落雷の位置がいずれかの区間からの前記しきい距離内に含まれると判断されると、当該区間または当該区間を含む区間群と対応付けて、当該落雷による損傷可能性を示すリスク値を積算する積算ステップと、
   前記積算ステップにおいて積算された前記リスク値が所定値を超過した区間または区間群に含まれる区間を、落雷による損傷可能性が高いと推定する推定ステップとからなる、架空地線の損傷区間推定方法。
2. 前記距離判断ステップは、前記落雷が負極性または正極性のいずれであるかに応じて、前記しきい距離を変化させる、請求項１に記載の架空地線の損傷区間推定方法。
3. 前記積算ステップは、前記リスク値を各区間の設備形態を示す値に応じて補正する、請求項１または２に記載の架空地線の損傷区間推定方法。
4. 前記各区間の設備形態を示す値は、各区間における前記架空地線の標高を含む、請求項３に記載の架空地線の損傷区間推定方法。
5. 前記各区間の設備形態を示す値は、各区間における前記架空地線の地上高を含む、請求項３または４に記載の架空地線の損傷区間推定方法。
6. 前記各区間の設備形態を示す値は、各区間の両端における前記支持物の塔頂差を含む、請求項３〜５のいずれか１項に記載の架空地線の損傷区間推定方法。
7. 前記架空地線の点検補修実績を受付け、点検補修作業が行なわれた区間または当該区間を含む区間群に対応付けて積算されている前記リスク値をリセットするリセットステップをさらに含む、請求項１〜６のいずれか１項に記載の架空地線の損傷区間推定方法。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の架空地線の損傷区間推定方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。

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