JP2009243917A

JP2009243917A - 送電線事故点標定装置及び送電線事故点標定方法

Info

Publication number: JP2009243917A
Application number: JP2008087522A
Authority: JP
Inventors: Yushi Tani; 祐志谷
Original assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Current assignee: Chugoku Electric Power Co Inc
Priority date: 2008-03-28
Filing date: 2008-03-28
Publication date: 2009-10-22

Abstract

【課題】送電線の事故点を迅速かつ正確に標定する。
【解決手段】事故点標定システム１は、事故点標定装置２が、インピーダンス情報、送電線の線路亘長（各変電所区間、全長）、リアルタイムの系統情報（発電機の運転状況、系統状況、停電状況）等をＤＢ（Data Base）化しておき、送電線事故が発生した際、その時刻の系統のインピーダンスを計算し、Ｒｙ（Relay：保護リレー）動作情報から事故線路を特定し、当該事故線路のＣＴ（電流）情報、系統のインピーダンス、線路亘長等から事故点を算出するものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、送電線の事故が発生した場合に、事故点を標定するシステムに関する。

従来、送電線で事故が発生した場合、電力会社の制御所において、予め作成されているインピーダンスマップ及び測定器で得られた測定データを参照しながら、手計算で事故点を標定している。この場合、まず、インピーダンスマップに従って短絡線路直前の変電所までのインピーダンスであるバックインピーダンスが計算され、そのバックインピーダンスに基づいて短絡地点の位置が求められる。そして、短絡地点、すなわち、事故点が標定された後、制御所から送電線の担当部署に連絡が行われ、担当者が標定された事故点を中心に送電線の巡視を実施している。
特開平６−３４０２号公報特開２００４−２１５４７８号公報

従来の事故点の標定方法では、手計算のため算出するのに時間がかかる。また、送電線上の各電力設備機器（線路を含む）からなるバックインピーダンスは、発電所の運転状況や系統の切替状況等（各機器の接続構成及び運転状況）に応じて随時変化するものであるが、それらの状況は把握されていない。そのため、インピーダンスマップから各機器のインピーダンスの合計として一律に計算されるバックインピーダンスと、実際のバックインピーダンスとに差異があるので、計算されたバックインピーダンスから標定された事故点が実際の事故点と異なるという問題があった。なお、特許文献１及び２には、電流分流を用いて事故点を標定する方法が開示されている。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、送電線の事故点を迅速かつ正確に標定することにある。

上記課題を解決するために、本発明は、送電線に短絡事故が発生した際に事故点を標定する送電線事故点標定装置であって、前記送電線に電力を供給する発電機と、前記送電線に接続される変圧器と、前記発電機と前記変圧器との間及び前記変圧器間を接続する線路の各インピーダンスを含むインピーダンス情報、並びに、前記各線路の亘長を含む線路亘長情報を予め記憶する記憶部と、前記各発電機、各変圧器及び各線路の接続構成及び運転状況を含む最新の系統情報を取得する系統情報取得手段と、前記送電線に事故が発生した場合に、事故点のある事故線路及び前記事故線路の電流を含む事故情報を取得する事故情報取得手段と、前記記憶部に記憶されたインピーダンス情報及び前記系統情報取得手段によって取得された系統情報に基づいて、前記発電機から前記事故線路直前の母線である直前母線までのインピーダンスであるバックインピーダンスを計算するバックインピーダンス計算手段と、前記事故情報取得手段によって取得された事故情報及び前記バックインピーダンス計算手段によって計算されたバックインピーダンスに基づいて、前記事故線路のうち、前記直前母線から前記事故点までのインピーダンスを計算する事故点インピーダンス計算手段と、前記事故点インピーダンス計算手段によって計算されたインピーダンスと、前記記憶部に記憶されたインピーダンス情報及び線路亘長情報とに基づいて、前記事故線路のうち、前記直前母線から前記事故点までの距離を計算する事故点距離計算手段とを備えることを特徴とする。

この構成によれば、送電線の短絡事故の発生に際して、各電力設備機器のインピーダンス及び最新の系統情報に基づいて直前の母線から事故点までの距離を計算するので、迅速かつ正確に事故点を標定することができる。

また、本発明は、送電線事故点標定装置であって、前記記憶部が、前記線路ごとに、２つの鉄塔による鉄塔区間で区切られた前記線路の亘長を含む鉄塔情報をさらに予め記憶し、前記事故点距離計算手段によって計算された距離及び前記記憶部に記憶された鉄塔情報に基づいて、前記事故点を含む前記鉄塔区間を特定する手段をさらに備えることを特徴とする。

この構成によれば、直前の母線から事故点までの距離に基づいて事故点を含む鉄塔区間が分かるので、電力会社の担当者が効率よく送電線を巡視することができる。

なお、本発明は、送電線事故点標定方法を含む。その他、本願が開示する課題及びその解決方法は、発明を実施するための最良の形態の欄、及び図面により明らかにされる。

本発明によれば、送電線の事故点を迅速かつ正確に標定することができる。

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態を説明する。本発明の実施の形態に係る事故点標定システム１は、インピーダンス情報、送電線の線路亘長（各変電所区間、全長）、リアルタイム（最新）の系統情報（発電機の運転状況、系統状況、停電状況）等をＤＢ（Data Base）化しておき、送電線事故が発生した際、その時刻の系統のインピーダンスを計算し、Ｒｙ（Relay：保護リレー）動作情報から事故線路を特定し、当該事故線路のＣＴ（電流）情報、系統のインピーダンス、線路亘長等から事故点を算出するものである。これによれば、送電線事故が発生したときに、迅速かつ正確に事故点を算出することができる。ここで、線路は、隣接する変電所の区間（変電所区間）を示す。

≪システムの構成と概要≫
図１は、事故点標定システム１の構成を示す図である。事故点標定システム１は、事故点標定装置２、発電所管理装置３、変電所管理装置４、制御所管理装置５、ネットワーク６及び７を備える。事故点標定装置２は、ネットワーク７を介して制御所管理装置５と通信可能である。また、制御所管理装置５は、ネットワーク６を介して発電所管理装置３及び変電所管理装置４と通信可能である。

事故点標定装置２は、インピーダンス情報、送電線の線路亘長、リアルタイムの系統情報等をＤＢに記憶し、送電線事故が発生した際にＤＢの情報に基づいて事故点を標定する。詳細は、後記する。発電所管理装置３は、発電所に付設され、発電所に係るＲｙ動作情報、ＳＶ情報、オシロ情報等をネットワーク６経由で制御所管理装置５に随時送信する。ここで、Ｒｙ動作情報は、保護リレー（Relay）の動作に関する情報であり、送電線事故の発生を認識し、その線路（変電所区間）を特定するための情報である。ＳＶ情報は、発電所や変電所の給電運用情報であり、特に電力設備機器の動作状態等の接点情報である。オシロ情報は、測定情報であり、例えば、電流値等である。変電所管理装置４は、変電所に付設され、変電所に係るＲｙ動作情報、ＳＶ情報、オシロ情報等をネットワーク６経由で制御所管理装置５に随時送信する。制御所管理装置５は、ネットワーク６を介して発電所管理装置３及び変電所管理装置４からＲｙ動作情報等を受信し、ネットワーク７を介して事故点標定装置２に送信する。事故点標定装置２、発電所管理装置３、変電所管理装置４及び制御所管理装置５は、サーバ用コンピュータによって実現される。図１では、各装置を１台ずつ示したが、複数台あってもよい。

ネットワーク６は、発電所管理装置３、変電所管理装置４及び制御所管理装置５の間を通信可能にする。ネットワーク７は、事故点標定装置２及び制御所管理装置５の間を通信可能にする。ネットワーク６及び７は、電力会社内のＬＡＮ（Local Area Network）やインターネット等の通信回線によって実現される。

≪装置の構成≫
図２は、事故点標定装置２のハードウェア構成を示す図である。事故点標定装置２は、通信部２１、表示部２２、入力部２３、処理部２４及び記憶部２５を備える。通信部２１は、ネットワークを介して他の装置と通信を行う部分であり、ＮＩＣ（Network Interface Card）等によって実現される。表示部２２は、処理部２４からの指示によりデータを表示する部分であり、例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）等によって実現される。入力部２３は、オペレータがデータ（例えば、インピーダンス情報等）を入力する部分であり、キーボードやマウス等によって実現される。処理部２４は、各部間のデータの受け渡しを行うととともに、事故点標定装置２全体の制御を行うものであり、ＣＰＵ（Central Processing Unit）が所定のメモリに格納されたプログラムを実行することによって実現される。記憶部２５は、処理部２４からデータを記憶したり、記憶したデータを読み出したりするものであり、フラッシュメモリやハードディスク装置等の不揮発性記憶装置によって実現される。

なお、発電所管理装置３、変電所管理装置４及び制御所管理装置５も、事故点標定装置２と同様のハードウェア構成を有するものとする。

≪ＤＢの構成≫
図３は、事故点標定装置２の記憶部２５のデータ構成を示す図である。図３（ａ）は、記憶部２５のＤＢ構成を示す。記憶部２５は、ＤＢとしてインピーダンス情報２５１、線路亘長情報２５２、鉄塔情報２５３及び系統情報２５４を備える。インピーダンス情報２５１は、系統内すべての線路、変圧器及び発電機のインピーダンスの値である。線路亘長情報２５２は、送電線の線路のうち、両端を変電所とする各変電所区間及び全区間の亘長の値である。鉄塔情報２５３は、変電所区間ごとの鉄塔の設置状態に関する情報であって、各鉄塔間の亘長及び当該変電所区間の全亘長の値であり、事故点の鉄塔区間を特定するために用いられる。系統情報２５４は、系統の最新状況を特定するための情報であり、発電機の運転・停止、送電線の停電、系統切替等の情報であり、例えば、送電線の１回線が停止している、変圧器が点検のため停止している等を示す情報である。

図３（ｂ）は、鉄塔情報２５３のデータ構成の具体例を示す。所定の変電所間の線路であるＡ線に関する鉄塔情報２５３において、Ａ線がＮｏ．１〜３３の鉄塔からなること及びその各鉄塔間の亘長及び全亘長が示されている。

≪システムの処理≫
図４は、事故点標定システム１の処理を示すフローチャートである。ここでは、事故点標定装置２の処理を中心に説明する。本処理で対象とするのは、短絡事故である。短絡とは、送電線の三相のうち、２回線又は３回線がショートすることである。

事故点標定装置２の処理部２４は、予め、インピーダンス情報、線路亘長情報及び鉄塔情報を取得し、記憶部２５のＤＢに記憶しておく（Ｓ４０１）。各情報の取得は、通信部２１によりネットワーク７を介して行ってもよいし、入力部２３により電力会社のオペレータによる入力操作を受けて行ってもよい。

そして、まず、処理部２４は、系統情報をリアルタイムに取得し、記憶部２５のＤＢに記憶する（Ｓ４０２）。系統情報の取得は、制御所管理装置５が、ネットワーク６経由で発電所管理装置３及び変電所管理装置４からＲｙ動作情報等を受信し、受信した情報に基づいて系統に関する情報を特定し、特定した系統情報をネットワーク７経由で事故点標定装置２に送信したのを受けて、その系統情報を通信部２１が受信することによって行う。「リアルタイムに取得」する方法には、短い周期で定期的に系統情報を受信する、系統に変化があったときにタイムリーに最新の系統情報を受信する等が考えられる。なお、通信部２１がＲｙ動作情報を受信し、処理部２４が、受信した情報に基づいて系統に関する情報を特定し、特定した系統情報を記憶部２５のＤＢに記憶するようにしてもよい。

次に、処理部２４は、通信部２１がＲｙ動作情報及び各電気所（発電所及び変電所）のオシロ情報を受信したか否かを判定する（Ｓ４０３）。Ｒｙ動作情報は、送電線事故の発生時に動作した保護リレーを示す情報であり、Ｒｙ動作情報を受信することによって、所定の変電所間（事故線路）で送電線の事故が発生したと判断することができる。Ｒｙ動作情報等を受信していなかった場合には（Ｓ４０３のＮ）、系統情報の更新処理（Ｓ４０２）を再度行う。

Ｒｙ動作情報等を受信した場合には（Ｓ４０３のＹ）、短絡事故であるか否かを判定する（Ｓ４０４）。具体的には、三相の電流のうち、少なくとも２つの電流値が同じであれば、短絡事故と判断する。短絡事故でない場合には（Ｓ４０４のＮ）、そのまま処理を終了する。

短絡事故の場合には（Ｓ４０４のＹ）、１つの事象に起因する１回線事故であるか否かを判定する（Ｓ４０５）。具体的には、事故が発生した送電線において、１回線のみのＲｙが動作した場合に１回線事故と判断し、２回線ともＲｙが動作した場合に２回線事故と判断する。１回線事故でない、すなわち、２回線以上にそれぞれ異なる事故が発生した場合には（Ｓ４０５のＮ）、事故点が標定できないので、そのまま処理を終了する。

１回線事故である場合には（Ｓ４０５のＹ）、処理部２４は、短絡電流及び基準電圧に基づいて事故点までのインピーダンスを特定する（Ｓ４０６）。まず、三相の短絡電流（Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃ）から二相短絡か、三相短絡かを判定する。具体的には、三相の短絡電流のうち、２つの電流値が同じであれば、二相短絡であり、その同じ値が二相短絡電流になる。一方、三相の短絡電流のうち、３つの電流値とも同じであれば、三相短絡であり、その同じ値が三相短絡電流になる。二相短絡電流は式１で表され、三相短絡電流は式２で表される。
［二相短絡電流］
Ｉ_２φ＝√３／２＊１００／（％Ｚｂ＋％Ｚ）＊Ｉbase ・・・式１
［三相短絡電流］
Ｉ_３φ＝１００／（％Ｚｂ＋％Ｚ）＊Ｉbase ・・・式２

ここで、Ｉ_２φ及びＩ_３φは、短絡電流の測定値である。％Ｚｂは、バックインピーダンスである。ここで、バックインピーダンスとは、発電所（発電機）から短絡線路（事故線路）直前の変電所（母線）までのインピーダンスであり、系統情報２５４が示す電力設備機器の接続構成及び運転状況によって変動する。また、％Ｚは、短絡線路直前の変電所から事故点までのインピーダンスである。また、Ｉbaseは、基準電流であり、式３で表される。
Ｉbase＝１０［ＭＶＡ］／（√３＊Ｖbase）・・・式３

式３において、Ｖbaseは基準電圧であり、送電線の電圧階級によって、例えば、２２、６６、１１０、２２０又は５００［ｋＶ］の値を持つ。式１、式２及び式３から、下記の式４及び式５が導かれるので、短絡電流Ｉ_２φ又はＩ_３φ、基準電圧Ｖbase及びバックインピーダンス％Ｚｂが分かれば、短絡線路における、直前の変電所から事故点までのインピーダンス％Ｚを特定することができる。
［二相短絡の場合のインピーダンス］
％Ｚ＝５００×１０^６／（Ｉ_２φ＊Ｖbase）−％Ｚｂ・・・式４
［三相短絡の場合のインピーダンス］
％Ｚ＝１０００×１０^６／（√３＊Ｉ_３φ＊Ｖbase）−％Ｚｂ・・・式５

そして、事故点を含む線路全体の亘長Ｌａ及びインピーダンス％Ｚａ（＝Ｒａ）、直前の変電所から事故点までのインピーダンス％Ｚ（＝Ｒ）に基づいて、直前の変電所から事故点までの距離Ｌを特定する（Ｓ４０７）。具体的には、距離Ｌは、式６によって求められる。
Ｌ＝Ｌａ＊Ｒ／Ｒａ・・・式６

さらに、鉄塔情報２５３及び距離Ｌに基づいて、事故点を含む鉄塔区間を特定する（Ｓ４０８）。例えば、図３（ｂ）に示す鉄塔情報２５３の下で距離Ｌ＝３００ｍとすれば、１５０＜３００＜３５０（＝１５０＋２００）であるから、事故点を含む鉄塔区間はＮｏ．２〜３であると特定することができる。

図５は、送電線の構成例を示す図である。同図において、送電線Ｙは、発電機Ｇ１及びＧ２、変圧器Ｔｒ１、Ｔｒ２及びＴｒ３、線路Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３及びＬ４を備え、発電機Ｇ２が停止し、線路Ｌ３の途中に事故が発生し、その事故点をＸとする。この場合、事故点標定装置２の処理部２４は、リアルタイムの系統情報２５４により発電機Ｇ２の停止を認識できる。また、バックインピーダンス％Ｚｂは、Ｇ１、Ｌ１、Ｔｒ１、Ｌ２及びＴｒ２からなるインピーダンスとして計算できる。次に、バックインピーダンス％Ｚｂ、短絡電流及び基準電圧に基づいて、変圧器Ｔｒ２から事故点Ｘまでのインピーダンス％Ｚを計算できる（式４又は式５による）。そして、変圧器Ｔｒ２・Ｔｒ３間の距離Ｌａ及びインピーダンス％Ｚａと、インピーダンス％Ｚとから、変圧器Ｔｒ２から事故点Ｘまでの距離Ｌを計算できる（式６による）。

以上本発明の実施の形態について説明したが、図１に示す事故点標定装置２内の各部を機能させるために、処理部２４で実行されるプログラムをコンピュータにより読み取り可能な記録媒体に記録し、その記録したプログラムをコンピュータに読み込ませ、実行させることにより、本発明の実施の形態に係る事故点標定装置が実現されるものとする。なお、プログラムをインターネット等のネットワーク経由でコンピュータに提供してもよいし、プログラムが書き込まれた半導体チップ等をコンピュータに組み込んでもよい。

以上説明した本発明の実施の形態によれば、送電線事故の発生に際して、各電力設備機器のインピーダンス、最新の系統情報等に基づいて直前の変電所から事故点までの距離を計算するので、迅速かつ正確に事故点を標定することができる。また、直前の変電所から事故点までの距離に基づいて事故点を含む鉄塔区間が分かるので、電力会社の担当者が効率よく送電線を巡視することができる。

≪その他の実施の形態≫
以上、本発明を実施するための最良の形態について説明したが、上記実施の形態は本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。例えば、上記実施の形態では、事故点標定装置２が発電所管理装置３及び変電所管理装置４からＲｙ動作情報等を受信するために、制御所管理装置５を経由するように記載したが、制御所管理装置５を経由することなく、事故点標定装置２と、発電所管理装置３及び変電所管理装置４とを通信可能にするネットワークを介して直接Ｒｙ動作情報等を受信するようにしてもよい。

事故点標定システム１の構成を示す図である。事故点標定装置２のハードウェア構成を示す図である。事故点標定装置２の記憶部２５のデータ構成を示す図であり、（ａ）は記憶部２５のＤＢ構成を示し、（ｂ）は鉄塔情報２５３のデータ構成の具体例を示す。事故点標定システム１の処理を示すフローチャートである。送電線の構成例を示す図である。

符号の説明

１事故点標定システム
２事故点標定装置２
２４処理部
２５記憶部
２５１インピーダンス情報
２５２線路亘長情報
２５３鉄塔情報
２５４系統情報

Claims

送電線に短絡事故が発生した際に事故点を標定する送電線事故点標定装置であって、
前記送電線に電力を供給する発電機と、前記送電線に接続される変圧器と、前記発電機と前記変圧器との間及び前記変圧器間を接続する線路の各インピーダンスを含むインピーダンス情報、並びに、前記各線路の亘長を含む線路亘長情報を予め記憶する記憶部と、
前記各発電機、各変圧器及び各線路の接続構成及び運転状況を含む最新の系統情報を取得する系統情報取得手段と、
前記送電線に事故が発生した場合に、事故点のある事故線路及び前記事故線路の電流を含む事故情報を取得する事故情報取得手段と、
前記記憶部に記憶されたインピーダンス情報及び前記系統情報取得手段によって取得された系統情報に基づいて、前記発電機から前記事故線路直前の母線である直前母線までのインピーダンスであるバックインピーダンスを計算するバックインピーダンス計算手段と、
前記事故情報取得手段によって取得された事故情報及び前記バックインピーダンス計算手段によって計算されたバックインピーダンスに基づいて、前記事故線路のうち、前記直前母線から前記事故点までのインピーダンスを計算する事故点インピーダンス計算手段と、
前記事故点インピーダンス計算手段によって計算されたインピーダンスと、前記記憶部に記憶されたインピーダンス情報及び線路亘長情報とに基づいて、前記事故線路のうち、前記直前母線から前記事故点までの距離を計算する事故点距離計算手段と、
を備えることを特徴とする送電線事故点標定装置。
請求項１に記載の送電線事故点標定装置であって、
前記記憶部は、前記線路ごとに、２つの鉄塔による鉄塔区間で区切られた前記線路の亘長を含む鉄塔情報をさらに予め記憶し、
前記事故点距離計算手段によって計算された距離及び前記記憶部に記憶された鉄塔情報に基づいて、前記事故点を含む前記鉄塔区間を特定する手段
をさらに備えることを特徴とする送電線事故点標定装置。
送電線に短絡事故が発生した際に、コンピュータによって事故点を標定する送電線事故点標定方法であって、
前記コンピュータは、
前記送電線に電力を供給する発電機と、前記送電線に接続される変圧器と、前記発電機と前記変圧器との間及び前記変圧器間を接続する線路の各インピーダンスを含むインピーダンス情報、並びに、前記各線路の亘長を含む線路亘長情報を予め記憶部に記憶するステップと、
前記各発電機、各変圧器及び各線路の接続構成及び運転状況を含む最新の系統情報を取得する系統情報取得ステップと、
前記送電線に事故が発生した場合に、事故点のある事故線路及び前記事故線路の電流を含む事故情報を取得する事故情報取得ステップと、
前記記憶部に記憶されたインピーダンス情報及び前記系統情報取得ステップによって取得された系統情報に基づいて、前記発電機から前記事故線路直前の母線である直前母線までのインピーダンスであるバックインピーダンスを計算するバックインピーダンス計算ステップと、
前記事故情報取得ステップによって取得された事故情報及び前記バックインピーダンス計算ステップによって計算されたバックインピーダンスに基づいて、前記事故線路のうち、前記直前母線から前記事故点までのインピーダンスを計算する事故点インピーダンス計算ステップと、
前記事故点インピーダンス計算ステップによって計算されたインピーダンスと、前記記憶部に記憶されたインピーダンス情報及び線路亘長情報とに基づいて、前記事故線路のうち、前記直前母線から前記事故点までの距離を計算する事故点距離計算ステップと、
を実行することを特徴とする送電線事故点標定方法。
請求項３に記載の送電線事故点標定方法であって、
前記コンピュータは、
前記線路ごとに、２つの鉄塔による鉄塔区間で区切られた前記線路の亘長を含む鉄塔情報を予め前記記憶部に記憶するステップと、
前記事故点距離計算ステップによって計算された距離及び前記記憶部に記憶された鉄塔情報に基づいて、前記事故点を含む前記鉄塔区間を特定するステップ
をさらに実行することを特徴とする送電線事故点標定方法。