JP2008157862A - 地絡点標定方法および標定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】力率調整用コンデンサなどの阻害要因が配電線に設置されている場合でも高精度に地絡点を標定する。
【解決手段】配電線２の末端の測定点Ｍ１、Ｍ２およびＭ３に事故検出装置４を接続し、各線と大地間にコンデンサ１１を接続し、電流センサ１２でコンデンサ１１に流れる電流を測定する（６０１）。演算装置１４は、コンデンサ１１に流れる電流波形に基づき地絡時に地絡を検出し、地絡相を特定し、更に電流の立ち上がりの傾きを求める（６０２）。中央装置７は、予め地絡の監視対象となる配電線を予めモデル化し、シミュレーションで地絡距離ｘと、測定点Ｍで地絡相に流れる電流の傾きから算出される特性量との関係を特性量カーブとして計算、保持している（６０５、６０６）。地絡時、中央装置７に送信された測定点Ｍ１、Ｍ２およびＭ３のコンデンサ電流の傾きを所定の演算式に代入して特性量を算出し（６０３）、特性量カーブに代入して地絡距離ｘを標定する（６０４）。
【選択図】図２

Description

本発明は配電線路の地絡標定方法および標定装置に関する。

地絡事故が発生した時に、事故区間を早期に切り離す時限順送故障区間区分方式が広く適用されている。配電用変電所の母線に設けたＧＰＤ（接地形計器用変圧器）と各フィーダに設けたＺＣＴ（零相変流器）により地絡を検知すると、事故フィーダを特定して、変電所の事故フィーダに繋がる遮断器とそのフィーダ上の開閉器をトリップさせる。事故点を含む開閉器区間（事故区間）検出するために、配電用変電所に近い方から開閉器を投入していく。地絡点を含む配電線路に給電させると遮断器と開閉器は再トリップする。このため、最後に投入した開閉器と１つ前に投入した開閉器区間を事故区間として特定できる。

時限順送方式は故障区間を特定できるが、地絡箇所は特定できないので、作業者は事故区間を巡視して目視などで地絡点を探索する。一般的に開閉器間の距離は長いので、探索範囲が広くなり、作業者の労力は多大である。また、地絡区間は復旧するまで停電になるので、電力品質の面からも好ましい状況ではない。

作業労力を軽減し復旧時間を短縮するには、事故点標定技術が必要である。事前シミュレーションを利用した地絡点標定手法としては、特許文献１に開示されている減衰量特性曲線を利用した手法がある。この方法は、標定の対象となる給電線に複数の中継局（測定点）を設け、事故後に給電線の端に低周波交流電流源を接続し、中継局で測定された電流から給電線の減衰量特性曲線を算出する。これを事前に地絡点をいろいろ変えてシミュレーションして求めた減衰量特性曲線と比較することにより、事故点を標定するものである。

他には、特許文献２に開示されているコンデンサ付加方式がある。この方法は、配電線路と対地間に配置されたコンデンサに流れる地絡電流波形から、地絡点を標定する。

特開平２−２５７６９号公報 特開２００４−６１１４２号公報

コンデンサ付加方式は、監視している線路の両端に測定点を設け、測定点においては線路と大地間にコンデンサを接続し、事故時に事故相に接続されたコンデンサに流れる電流の傾きを用いて地絡点を標定することを特徴としている。減衰量特性曲線を用いる標定方式に比べて、コンデンサ付加方式は低周波交流電流源などの標定のための新たな電源が不要で、かつモニタリングしたい区間の端点にのみ測定点を配置すればよいため、地絡点標定が簡素な構成で行える。しかしコンデンサ付加方式は、配電線に力率調整用コンデンサなど配電線の系統定数に影響を与えるものが設置されている場合には、コンデンサ電流が影響を受けて波形の立ち上がりの傾きが変化して標定精度が悪化する。

たとえばコンデンサ付加方式で、力率調整用コンデンサが設置されている場合、付加されている健全相のコンデンサからの放電電流が、力率調整用コンデンサを通して地絡相に流れる。この場合、測定点の地絡相から事故点を見たときのインダクタンスが、力率調整用コンデンサがない場合と異なる。そのため、測定点の事故相に接続されるコンデンサに流れる電流の傾きも変化してしまう。このような、測定点から事故点を見たときに、配電機器によりインダクタンスの変化してしまう現象は、従来、想定していなかった。そのため、各測定点で計測されるコンデンサ電流の傾きかを単に地絡距離を演算する式に代入するのみでは、高い標定精度が得られない場合がある。

また、分岐線の標定のために分岐線末端に測定点を追加すると、そこに接続したコンデンサの影響を受け、誤差が発生する問題がある。

また、一般に配電線路は幹線と分岐線で構成されるので、コンデンサ付加方式を適用する場合、コンデンサ電流の測定点が３ヶ所以上になる。この場合における標定方法が必要になる。

本発明の目的は、従来技術の問題点に鑑み、地絡時のコンデンサ電流に影響を与える配電機器（例えば、力率調整用コンデンサ）が配電線に設置されている場合、さらには測定点が多数接続されている場合でも、高精度な標定が可能な地絡点標定方式を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明の地絡点標定方法は、配電線路の２地点以上に測定点を設置し、前記測定点で対地間の各相にコンデンサと電流センサを配置し、前記コンデンサを流れる電流波形の傾きに基づいて地絡点を標定する方法において、監視対象となる前記配電線路の２つの測定点を結ぶ全ての経路に対して、予めシミュレーションにより、前記経路で地絡が発生したときに求まる電流波形の傾きから算出される特性量と地絡距離の関係を表す特性量カーブを経路毎に求めておき、地絡時に、前記測定点で計測される電流波形の傾きが最大となる傾きと２番目に大きな傾きとから特性量を算出し、当該経路に対応する前記特性量カーブに、前記最大となる傾きと２番目に大きな傾きとから算出した特性量を代入して地絡点を標定することを特徴とする。

また、本発明の地絡点標定方法は、前記配電線路が幹線および分岐線から成り、前記幹線に少なくとも２地点以上の測定点を設置し、前記分岐線に少なくとも１地点以上の測定点を設置して地絡点を標定することを特徴とする。

前記シミュレーションは力率調整用コンデンサを含む配電線の系統情報に基づいて作成される。

本発明の地絡点標定装置は、配電線路の２地点以上に測定点を設置し、前記測定点で対地間にコンデンサと電流センサを配置し、前記コンデンサを流れる電流波形の傾きに基づいて地絡点を標定する装置において、前記測定点に前記電流波形の立ち上がりの傾きを計算する演算装置と、前記演算装置の計算結果を収集する中央装置とを設け、前記中央装置は、監視対象となる前記配電線路の２つの測定点を結ぶ全ての経路に対して、予めシミュレーションにより、前記経路で地絡が発生したときに求まる電流波形の傾きから算出される特性量と地絡距離の関係を表す特性量カーブを経路毎に求めて記憶しておき、地絡時に事故検出した演算装置で計算される前記電流波形の傾きを受信し、受信した傾きの中から最大の傾きと２番目に大きい傾きを選択し、該傾きを所定の演算式に代入して特性量を算出し、前記最大の傾きおよび２番目に大きい傾きに対応する経路の前記特性量カーブに、前記最大の傾きおよび２番目に大きい傾きとから算出した特性量を代入して地絡点を標定することを特徴とする。

また、本発明の地絡点標定装置において、前記中央装置に前記特性量カーブまたは、そのデータを画面表示することを特徴とする。

本発明の地絡点標定方法によれば、コンデンサ付加方式による地絡点標定において、力率調整用コンデンサなど電流波形に影響を与える配電機器が設置されている場合でも、高精度の標定が可能になる。

図１は、本発明の一実施例による地絡点標定システムの全体構成図である。配電用変電所１から配電線２が設けられている。配電線２は３相であるが、簡単のために単線で略記している。配電線２は分岐点Ｏから分岐線が伸びている。配電線２には、力率調整用コンデンサ８が設置されている。分岐を含めて全て地絡点標定の監視対象とするために、配電線２の幹線の始端および末端、分岐の末端にそれぞれ測定点Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３を配置する。測定点には、事故検出装置４が設けられており、事故検出装置４で測定された事故時の波形データは、事故検出装置４で事故波形の傾きが演算され、それが通信装置５から通信線６を介して中央装置７に伝送される。中央装置７は、傾きのデータに基づき、基準となる測定点を決定し、その測定点から地絡点までの距離で定義される地絡距離ｘを求める。ここで、地絡とは、一線地絡のことを指し、３相の配電線のいずれかの相が大地と導電性の物体で導通された状態を指す。求まる地絡距離ｘは、地絡点標定において最終的に求められる距離である。

図２に本発明の地絡点標定手法の概略のフローチャートを、図１２に従来法のものを示し対比的に説明する。どちらも標定手法はコンデンサ付加方式である。コンデンサ付加方式では、事故監視区間の両端に測定点を設け、測定点の配電線とアース間の各相にコンデンサを接続し、事故時のコンデンサ電流を測定するために、コンデンサに電流センサを備える構成となる。

従来法では、地絡発生時に、監視区間両端の測定点における、地絡相に接続されるコンデンサ電流を測定し（７０１）、それらのコンデンサ電流の傾きを算出する（７０２）。監視区間両端で算出されたコンデンサ電流の傾きを所定の演算式に代入することにより、測定点から地絡点までの距離である地絡距離ｘを得る（７０３）。

一方、本発明では対象となる配電線を、汎用過渡現象解析プログラムなどを利用してモデル化する。そして、中央装置７のシミュレーションにより、地絡発生時の２の測定点の傾きから定まる特性量と地絡距離とを結びつける特性量カーブを予め全て算出し（６１０）、それを記録しておく（６１１）。図１の例では、測定点Ｍ１〜Ｍ２、Ｍ１〜Ｍ３、Ｍ２〜Ｍ３に対応する特性量カーブＫ１２、Ｋ１３、Ｋ２３を算出し、記録する。

地絡発生時に、監視区間両端の測定点における、地絡相に接続されるコンデンサ電流を測定し（６０１）、それらのコンデンサ電流の立ち上がりの傾きを算出する（６０２）。測定点Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３で得られる傾きのうち、最大の傾きと、２番目に大きい傾きを選択する（６０３）。選択した２つの傾きを後述する所定の演算式に代入し、特性量を得る（６０４）。最大の傾きと、２番目に大きい傾きの波形が測定されると、この２測定点の経路に対応する特性量カーブに、該特性量を代入して標定距離ｘを得る（６０５）。

本発明は、従来法と、（６０１）、（６０２）で共通であるが、その他の部分で異なる。従来法は、配電線の線路定数に関係なく、地絡時に測定点で求まる傾きを所定の演算式に代入して地絡点を標定していたため、力率調整用コンデンサが設置された配電線においては誤差が大きくなった。本発明は、シミュレーションで予め特性量カーブを算出しておくことにより、特性量カーブに系統固有情報が付与されるため、配電線の線路定数に精度が依存されずに地絡点を標定できる。

図３は配電線に接続された事故検出装置の構成図である。事故検出装置４は、線路２ａ、２ｂ、２ｃと対地間に繋がるコンデンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃと、地絡時にコンデンサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃに流れる電流Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃを測定する電流センサ１２と、演算装置１４から構成される。

このように構成される事故検出装置４は、電流Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃいずれかの瞬時値が予め定められた所定値より大きい場合に地絡と判定し、電流Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃのピーク値が最大となるコンデンサに接続された相を地絡相と判定する。

地絡相に接続されたコンデンサに流れる電流波形の立ち上がりの傾きを後述する方法により導出し、そのデータを中央装置７に送信する。

例えば、図１の地絡が、配電線２ｂ相で発生した場合には、測定点Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３の事故検出装置４で検出される電流の瞬時値は、過渡的に大きくなるため、閾値判定することにより、地絡を検出できる。更に電流のピーク値としては、Ｉｂが最大となるため、２ｂ相で地絡が発生したと判定できる。地絡相判定後、測定点Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３の事故検出装置４において、事故相に接続されたコンデンサ電流Ｉｂの立ち上がりの傾きを算出し、通信装置５と通信線６を介して、傾きのデータを中央装置７に送信する。

事故検出装置４は図４に示す構成でもよい。図４の事故検出装置４は、Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃの電流の総和Ｉｃｏを測定する電流センサ１３を備えている。この事故検出装置４では、図３のような各相に接続されたコンデンサの電流を測定する電流センサ１２は省略されている。

本発明の地絡点標定のためには、地絡直後の地絡相に接続されるコンデンサの電流波形の立ち上がりの傾きを評価する必要がある。地絡直後の健全相に繋がるコンデンサに流れる電流は、地絡相に繋がるコンデンサに流れる電流に比べて無視できるほど小さい。そのため図４のように、電流センサ１３で測定した電流Ｉｃｏを近似的に事故相のコンデンサを流れる電流として近似できる。

図４の事故検出装置の動作としては、地絡時に電流Ｉｃｏの閾値判定により、地絡を検出し、電流Ｉｃｏの立ち上がりの傾きを通信線で中央装置７に送信する。図4の事故検出装置を用いることにより、検出装置当たりの電流センサの数を１つにすることができる。更に地絡後の事故相の判定が不要になる。

以降の説明では、図３の事故検出装置を想定して、事故相に接続されたコンデンサ電流の傾きを利用して、事故点標定を行う手法を説明する。しかし、図４の事故検出装置を用いる場合には、コンデンサ電流の総和Ｉｃｏの傾きを利用した標定手法に置き換えればよい。

図５は事故検出装置における処理を表すフローチャートである。コンデンサを流れる電流Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃは常時測定されており（２０２）、地絡を検出しなければ、測定を継続する。地絡を検出した場合（２０３）は、地絡相の波形データを取得する（２０４）。取得した電流Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃのピーク値を、演算装置１４が比較して、最も大きいピーク値を持つ電流が流れる相を事故相と判定する（２０５）。

次に、地絡相に接続されるコンンデンサ電流の傾きを求める（２０６）。図６に測定点Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３の事故相に接続されたコンデンサ電流の傾きｇ１、ｇ２、ｇ３の例を示す。電流の傾きは事故直後の立ち上がりの傾きを指す。傾きは、例えば、電流のピーク値を100％としたとき、立ち上がり電流の10％と90％を結ぶ直線の傾きとして算出できる。

また、地絡相のコンデンサ電流の傾きを求めるために、いくつかのパラメータで表せるフィッティング関数を使って、コンデンサ電流の立ち上がりの部分を最小２乗法によって同定することもできる。フィッティング関数の一例を（１）式に示す。
Ｉ（ｔ）＝ｘ１・ｔ・ｅｘｐ（−ｘ２・ｔ） （１）
ここで、地絡時はｔ＝０で、ｘ１、ｘ２は最小２乗法によって定まる値である。傾きｇは、上式をｔ＝０で微分することによって、（２）式により表せる。
ｇ＝ｄＩ（ｔ＝０）／ｄｔ＝ｘ１ （２）
図７に事故相のコンデンサ電流の実測データ（丸印）をフィッティング関数で同定した例を示す。

このように算出された傾きは、中央装置７に送信される（２０７）。

中央装置７で、事故検出装置４からの地絡相に接続されるコンデンサ電流の傾きに基づき地絡点標定するためには、電流の傾きから計算される特性量と地絡距離との対応関係を表す特性量カーブを予め算出しておく必要がある。

図８は特性量カーブの算出方法を示すフローチャートである。本フローチャートに基づき、特性量カーブの算出方法を説明する。

まず、実系統に相当する図１に示すような解析対象の配電線があるときに、解析対象の配電線の系統情報を収集する。系統情報とは、配電線の単位長さ当たりの抵抗値、太さ、長さなどの情報や、配電線に接続されている力率調整用コンデンサなどの配電機器の容量、接続位置、配電線の電圧など、解析対象としている配電線のモデルを作成するために必要な線路定数のことである（３０１）。収集手段としては、例えば、中央装置を図示していない配電自動化システムと連係させ、配電線の設備情報が記録されているデータベースにアクセスすることにより上記系統情報を入手してもよい。

汎用過渡現象解析プログラムに系統情報を入力して、図１に示す分岐が一つあり、端点が３つあるような解析対象である配電線に対して、図１７に示すような系統モデルを作成する。この系統モデルは、地絡シミュレーションを実施するために解析対象の配電線に対して次のステップで作成される。

まず、解析対象の配電線を、Ｎ１からＮｎのｎ個のノードに分割する。ノードは、系統情報を参照し、分岐している点または線種が変更している点に設ける。また、同一線種の配電線路であっても、適度な長さ（電柱区間数本分）に区切ってノードを設ける。図１７の例では図１の解析対象を１２個のノードで分割している。

次に解析対象の配電線の系統情報に基づき配電線の電源および変圧器、他フィーダのＣをモデルに加える。他フィーダのＣは、他の配電線のケーブルの浮遊容量であり、他の配電線のケーブルの長さの積算値から推定する。図１７の例では66kVの三相交流電源に変圧器を接続して電圧を6.6kVに降圧させ、この変圧器の低圧側に他フィーダのＣを接続し、さらに変圧器の低圧側に配電線路を接続している。

次に解析対象に接続されている力率調整用コンデンサなどの配電機器を系統情報に基づきモデルに加える。図１７の例では、ノードＮ４に力率調整用コンデンサを接続している。

最後に解析対象の配電線の測定点Ｍ１〜Ｍｍの位置を参照し、標定用コンデンサを系統モデルに追加する。図１７の例では、ノードＮ１、Ｎ９、Ｎ１２に標定用コンデンサを接続している。以上のように、系統情報に基づき系統モデルを作成する（３０２）。

次にシミュレーションで算出すべき特性量カーブの数Ｎｃを求める。２の測定点を最短で結ぶ経路に対して１つの特性量カーブが必要となるので、測定点の数をＭとすると、Ｎｃ＝Ｍ(Ｍ−１)／２の特性量カーブを算出する必要がある。図１の例では、Ｍ＝３なので、Ｎｃ＝３となる。即ち、測定点間Ｍ１〜Ｍ２、Ｍ１〜Ｍ３、Ｍ２〜Ｍ３のそれぞれに対して、特性量カーブＫ１２、Ｋ１３、Ｋ２３を求める必要がある（３０３）。

測定点間Ｍ１〜Ｍ２の特性量カーブＫ１２とは、測定点Ｍ１とＭ２を最短距離で結ぶ配電線に対する特性量カーブのことである。Ｍ１とＭ２を最短距離に結ぶ配電線とは、Ｍ１−Ｏ−Ｍ２という経路上の配電線のことで、分岐線Ｏ−Ｍ３を含まない。

作成されたモデルにおいて、経路Ｍ１−Ｏ−Ｍ２上で、何点か地絡シミュレーションを行うために、地絡点Ｘ１、Ｘ２、…、Ｘｎを決定する（３０４）。地絡点は、経路の基点（Ｍ１）からの距離で表される。地絡点Ｘｉにおいて、シミュレーションで地絡を発生させる（３０５）。シミュレーションで計算された測定点Ｍ１およびＭ２の地絡相に接続されるコンデンサ電流から、それぞれの立ち上がり電流の傾きｇ１、ｇ２を求める（３０６）。立ち上がり電流の傾きｇ１、ｇ２を次式に代入して地絡点Ｘiに対応する特性量Ｋｉを求める（３０６）。
Ｋ＝１／（１＋ｇ１／ｇ２） （３）
上記の手続きを繰り返すことにより、地絡点Ｘ１、Ｘ２、…、Ｘｎに対応する特性量Ｋ１、Ｋ２、…、Ｋｎが（３）式から算出される。これらを用いて、Ｍ１を基点とする地絡距離と特性量との関係を表す特性量カーブＫ１２が求まる。

同様に、経路Ｍ１−Ｏ−Ｍ３に対して、Ｍ１を基点とする地絡距離と特性量との関係を表す系統特性量Ｋ１３は、測定点Ｍ１、Ｍ３でのコンデンサ電流の傾きｇ１、ｇ３を利用して（４）式を用いて求められる。
Ｋ＝１／（１＋ｇ１／ｇ２） （４）
更に、経路Ｍ２−Ｏ−Ｍ３に対して、Ｍ２を基点とする地絡距離と特性量との関係を表す系統特性量Ｋ２３は、測定点Ｍ２、Ｍ３でのコンデンサ電流の傾きｇ１、ｇ３を利用して（５）式を用いて求められる（３０８）。
Ｋ＝１／（１＋ｇ２／ｇ３） （５）
図９に特性量カーブＫ１２、Ｋ１３、Ｋ２３を示す。特性量カーブである図９（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は図８の手続きによって作成され、横軸が標定距離ｘ、縦軸が特性量Ｋのグラフである。丸印がシミュレーションで得た地絡点と、それに対応する特性量である。地絡点は測定点を基点として地絡距離として表現されている。例えば同図(a)においては、測定点Ｍ１が基点であり、地絡点は測定点Ｍ１からの距離（地絡距離）として、プロットされている。特性量カーブは、配電線の線種や太さ、長さ、或いは、配電線に配置されている力率調整用コンデンサの容量や数、位置などの配電機器の定数で決定される配電線に固有なカーブとなる。

特性量カーブを実験的に求めるには、監視対象となる配電線で人工地絡を起こす必要があり、事実上不可能である。そのため、前述したようにシミュレーションにより、特性量カーブを求めることになる。

図１３は特性量カーブの別の求め方を説明するフローチャートである。まず、配電線基本パターンのモデルを作成する。図１４に配電線の基本パターンの例を示す。二重丸は測定点の位置を表している。配電線の基本パターンは２つの測定点と分岐のない配電線から成る。同図(a)は力率調整用コンデンサ８が設置されていないパターンである。また、同図(b)は１つだけ力率調整用コンデンサが設置されているパターン、同図(c)は複数の力率調整用コンデンサ８が設置されているパターン、同図（d）は多数の力率調整用コンデンサ８が設置されているパターンである。

実際には、力率調整用コンデンサ８の位置や容量もパラメータとされ、さまざまなモデルが作成される（８１０）。配電線の基本パターンのモデルに対して、特性量カーブをシミュレーションで算出する（８１１）。算出された特性量カーブは、力率調整用コンデンサの数、容量、位置などの算出条件とともにデータベースに記録される（８１２）。なお、記録されるときは、特性量カーブの横軸の地絡距離は、測定点間の距離で規格化しておく。以上の作業を実施しておくことにより、監視の対象となる固有の系統ごとにモデルを作成し、シミュレーションするという作業が不要になる。

図1の配電線を例に特性量カーブの求め方を説明する。まず対象系統の亘長(ｄ１、ｄ２、ｄ３)などの系統情報を収集する（８０１）。次に対象系統の２の測定点の経路（Ｍ１−Ｏ−Ｍ２、Ｍ１−Ｏ−Ｍ３、Ｍ２−Ｏ−Ｍ３）を把握する（８０２）。各経路に対して、最も近い配電線の基本パターンに対応する特性量カーブを特性量カーブのデータベースを参照して選択する（８０３）。経路Ｍ１−Ｏ−Ｍ２およびＭ１−Ｏ−Ｍ３には、力率調整用コンデンサ８が一つ設置された配電線であるから、力率調整用コンデンサ８の位置も考慮して図１４のパターン２に類似した特性量カーブＫ１２、Ｋ１３が割り当てられる。経路Ｍ２−Ｏ−Ｍ３には、力率調整用コンデンサ８がないので、パターン１に対応した特性量カーブＫ２３が割り当てられる。実際には、パターン１およびパターン４に対応する特性量カーブは線形近似できる。経路に力率調整用コンデンサがない場合または均等に多数導入されていることが分かった段階で、それらの経路に対して特性量カーブとして線形近似を割り当ててもよい。

割り当てられた特性量カーブＫ１２、Ｋ１３、Ｋ２３の横軸（地絡距離）に、それぞれｄ１＋ｄ２、ｄ１＋ｄ３、ｄ２＋ｄ３を乗じることにより、図９のような特性量カーブを割り当てることができる（８１２）。

以上のようにして算出された特性量カーブは中央装置７に記録される。特性量カーブは中央装置のモニタ画面で確認できる。図１５は特性量カーブのモニタ画面で、画面上の配電線のリスト９０１の中から、確認したい配電線を選択することにより、選択した配電線の形状がグラフィカルに表示される（９０２）。二重丸は測定点、丸は電柱を表す。測定点にはユニークな名前が表示される。同図の例では、測定点にＭ１、Ｍ２、Ｍ３という名前が表示されている。画面上の特性量カーブボタン９０３を押すことにより、表示されている配電線の全ての特性量カーブ９０４、９０５、９０６が表示される。特性量カーブの表示では、特性量カーブを表す名称と、特性量カーブの基点と終点が示される。

次に図1の系統で実際に地絡が発生した場合の標定方法について説明する。地絡が発生した場合、事故前に比べて過渡的に大きなコンデンサ電流が流れることを利用して、事故検出装置４は閾値判定により測定点Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３で地絡を検出する。次に、事故検出装置４は、各相のコンデンサ電流の大きさを調べ、最も大きいピーク電流が流れるコンデンサが接続されている相を事故相と判定し、測定点Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３における事故相のコンデンサ電流の立ち上がりの傾きｇ１、ｇ２、ｇ３を求める。これら傾きは通信線６を使って中央装置７に送信される。

図１０に中央装置の処理を表すフローチャートを示す。中央装置７では、通常、事故検出装置４からの検出信号を待ちながら待機する（５０１）。地絡の検出信号が着信しなければ待機を続ける。地絡の検出信号を受信した場合（５０２）、中央装置７は、図1における測定点Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３の事故検出装置４から、地絡相におけるコンデンサ電流の傾きデータｇ１、ｇ２、ｇ３を、通信線６を介して取得する（５０３）。特性量カーブＫ１２、Ｋ１３、Ｋ２３のなかで適切な特性量カーブを選択するために、傾きｇ１、ｇ２、ｇ３のなかで、最も大きい傾きと、２番目に大きい傾きを選択する（５０４）。傾きの大きさは、距離に反比例するので、最大の傾きと、２番目に大きい傾きを選択することは、地絡点に近い２の測定点の計測データを用いることを意味する。地絡点に近い測定点のデータの選択は、標定精度を高くする効果がある。

傾きｇ１、ｇ２が選択された場合（５０５）、式（３）へ代入して特性量Ｋを求め（５０８）、その特性量Ｋを特性量カーブＫ１２へ代入して測定点Ｍ１からの標定距離ｘを得る（５１１）。

傾きｇ１、ｇ３が選択された場合（５０６）、式（４）へ代入して特性量Ｋを求め（５０９）、その特性量Ｋを特性量カーブＫ１３へ代入して測定点Ｍ１からの標定距離ｘを得る（５１２）。傾きｇ２、ｇ３が選択された場合（５０７）、式（５）へ代入して特性量Ｋを求め（５１０）、その特性量Ｋを特性量カーブＫ２３へ代入して測定点Ｍ２からの標定距離ｘを得る（５１３）。

図１１は特性量を系統特性量カーブＫ２３に当てはめて標定距離を算出している例を示す。白丸はシミュレーションで予め求めた特性量と地絡距離の関係である。地絡距離は、測定点Ｍ２からの距離として表されている。シミュレーションで求めた特性量（白丸）から、実測された特性量を補間することにより、地絡距離を算出する。

以上のように、事前に分岐のある系統をソフトウェア上でモデル化し、シミュレーションにより２つの測定点間の特性量カーブを全て予め求めておく。実際に地絡が発生したときには、事故検出装置４の地絡相に接続されているコンデンサの電流の立ち上がりの傾きを用いて、地絡点を標定できる。ここでは、３つの測定点がある場合の例を述べたが、任意の数の測定点がある場合でも同様の方法によって地絡点を標定できる。

図１６に標定結果を中央装置のモニタ画面で表した例を示す。事故発生リスト９１０には、事故発生日時、変電所、配電線、標定結果の項目がある。標定結果は、標定点の隣接柱として最終的に記載される。隣接電柱とは、標定結果即ち標定点に最近接の、電源側の電柱と末端側の電柱のことである。同図の事故発生リストのNo.1に対応する地絡点標定結果では、電源側の隣接中がＰ１柱、末端側の隣接中がＰ２柱となっている。即ち、電柱Ｐ１とＰ２の間で地絡が発生していると地絡点標定されたことを表している。電柱名称は、中央装置が既存の配電線のデータベースを参照することにより把握される。事故の詳細情報を知りたい場合には、その事故事象を事故発生リスト９１０から選択することにより、その事故が発生した配電線の形状および地絡点が表示される（９１１）。同図ではNo.1の事故事象が選択された例を示している。地絡点標定結果である隣接柱のＰ１柱、Ｐ２柱に対応する電柱は、電柱のシンボルが色付きで表示され、地絡点を迅速に把握できる。また、地絡点標定に利用した特性量カーブ９１２が表示される。特性量カーブ９１２には、標定の基点と終点が示され、どこの測定点の測定データから地絡点が標定されたのか分かるようになっている。同図の例では、基点がＭ２、終点がＭ３になっているので、測定点Ｍ２およびＭ３の計測値と、特性量カーブＫ２３を利用して、地絡点が標定されたことが分かる。

本発明の一実施例における地絡点標定装置の構成図。 本発明の地絡点標定手法の概略を説明するフローチャート。 事故検出装置の構成図。 事故検出装置の他の構成図。 事故検出装置における処理を示すフローチャート。 各測定点の事故相に接続されたコンデンサ電流の傾きを示す説明図。 電流波形の実測値と最小二乗法により求めた基本関数の波形のグラフ。 特性量カーブの算出方法を示すフローチャート。 特性量カーブを表す説明図。 中央装置の処理を示すフローチャート。 地絡時の特性量を特性量カーブに当てはめて標定距離を算出する説明図。 従来法の地絡点標定手法の概略を説明するフローチャート。 特性量カーブの別の求め方を説明するフローチャート。 特性量カーブを算出するための配電線の基本パターンを示す説明図。 特性量カーブを表示する中央装置のモニタ画面を表す図。 標定結果を表示する中央装置のモニタ画面を表す図。 汎用過渡現象解析プログラムで作成する系統モデルの一例を表す図。

符号の説明

１…配電用変電所、２…幹線、３…分岐線、４…事故検出装置、５…通信装置、６…通信線、７…中央装置、８…力率調整用コンデンサ、１１…コンデンサ、１２…電流センサ、１４…演算装置、Ｍ１〜Ｍ３…測定点。

Claims (8)

1. 配電線路の２地点以上に測定点を設置し、前記測定点で対地間の各相にコンデンサと電流センサを配置し、前記コンデンサを流れる電流波形の傾きに基づいて地絡点を標定する地絡点標定方法において、
   監視対象となる前記配電線路の２つの測定点を結ぶ全ての経路に対して、予めシミュレーションにより、前記経路で地絡が発生したときに求まる電流波形の傾きから算出される特性量と地絡距離の関係を表す特性量カーブを経路毎に求めておき、
   地絡時に、前記測定点で計測される電流波形の傾きが最大となる傾きと２番目に大きな傾きとから特性量を算出し、当該経路に対応する前記特性量カーブに、前記最大となる傾きと２番目に大きな傾きとから算出した特性量を代入して地絡点を標定することを特徴とする地絡点標定方法。
2. 請求項１において、前記配電線路が幹線および分岐線から成り、前記幹線に少なくとも２地点以上の測定点を設置し、前記分岐線に少なくとも１地点以上の測定点を設置することを特徴とする地絡点標定方法。
3. 請求項１または２において、前記シミュレーションは力率調整用コンデンサを含む配電線の系統情報に基づいて行われることを特徴とする地絡点標定方法。
4. 配電線路の２地点以上に測定点を設置し、前記測定点で対地間にコンデンサと電流センサを配置し、前記コンデンサを流れる電流波形の傾きに基づいて地絡点を標定する地絡点標定装置において、
   前記測定点に前記電流波形の立ち上がりの傾きを計算する演算装置と、前記演算装置の計算結果を収集する中央装置とを設け、
   前記中央装置は、監視対象となる前記配電線路の２つの測定点を結ぶ全ての経路に対して、予めシミュレーションにより、前記経路で地絡が発生したときに求まる電流波形の傾きから算出される特性量と地絡距離の関係を表す特性量カーブを経路毎に求めて記憶しておき、地絡時に事故検出した演算装置で計算される前記電流波形の傾きを受信し、受信した傾きの中から最大の傾きと２番目に大きい傾きを選択し、該傾きを所定の演算式に代入して特性量を算出し、前記最大の傾きおよび２番目に大きい傾きに対応する経路の前記特性量カーブに、前記最大の傾きおよび２番目に大きい傾きとから算出した特性量を代入して地絡点を標定することを特徴とする地絡点標定装置。
5. 請求項４において、前記配電線路が幹線および分岐線から成り、前記幹線に少なくとも２地点以上の測定点を設置し、前記分岐線に少なくとも１地点以上の測定点を設置することを特徴とする地絡点標定装置。
6. 請求項４または５において、前記電流センサは前記配電線路の各相に設けたコンデンサ毎に、または各相を一括して設けることを特徴とする地絡点標定装置。
7. 請求項４、５または６において、前記配電線路のモデルは、少なくとも２つの測定点が配置された配電線からなり、前記測定点間における力率調整用コンデンサの数（０を含む）、位置及び容量をパラメータとした基本パターンモデルで表されることを特徴とする地絡点標定装置。
8. 請求項４、５、６または７において、前記中央装置に前記特性量カーブまたは、そのデータを画面表示することを特徴とする地絡点標定装置。

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