JP2011247769A - 絶縁性能監視装置及び絶縁性能監視方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 電力供給における信頼度及び安全性の向上に寄与する。
【解決手段】 各相電圧判定部は、予め、絶縁抵抗と誘導電圧との間の既知の関係に基づいて、整定され、誘導電圧に対応する電圧に応じて、誘導電圧の有無を示す信号を出力する。各相電圧判定部は、例えば、設定された所定の電圧以下の場合には、誘導電圧無し（すなわち、絶縁性能不良）を示す信号を出力する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、例えば、変電所等の電気所に設置され、多回線の送電線の絶縁性能を監視するための絶縁性能監視装置及び絶縁性能監視方法に関する。

従来より、送電線事故が発生すると、送電線を保護するための継電器が動作し、送電線用の遮断器を遮断し、事故送電線を遮断させる。この場合、送電線停電に伴う供給支障や、健全回線の過負荷を伴うことがあり、供給信頼度が低下するため、事故継続の有無、すなわち、絶縁性能を確認することなく、直ちに強制的に系統電圧を印加して事故送電線を活かす試充電操作を実施し、供給支障及び過負荷解消を含む供給信頼度維持のための復旧操作手法をとっている。

しかしながら、事故が継続していると、再度事故を発生させることとなる。すなわち、永久事故時には、設備損傷の拡大や、瞬時電圧低下等に伴う系統へ悪影響の虞がある。また、断線の場合は、公衆感電の虞がある。また、事故様相や設備形態によっては現地確認が必要な場合があり、試充電はこの現地確認後となり、供給支障解消まで長時間を要することとなる。また、現地確認を行う場合で、外観点検以外の確認が必要なときは、機材の準備や測定等に時間を要するため、供給支障及び過負荷がさらに長期化してしまう。

また、通常の送電作業において、作業終了後、制御所では、送電線に作業用アースや線路充電防止用アースを外したことを電話等でオペレータが作業員から聞き取った後、送電線が健全であるものとして、復旧操作を行っている。しかしながら、作業用アースや線路充電防止用アースの取り外しを失念し、伝達ミス等により、作業用アースや線路充電防止用アースが付いたまま復旧操作を行うと、三相短絡事故となり、試充電や再試充電を実施すると、瞬時電圧低下により広範囲の系統エリア内の需要家に重大な影響を与えることとなる。

このため、事故遮断した回線に誘起された電圧を検出し、この電圧が所定値以上の場合に、再閉路を行う技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

特開昭５９―５９０１１号公報

しかしながら、上記従来技術では、事故回線の他の相の電力線による誘導電圧に基づいて送電線の故障回復を高速度判定することを想定しているので、判定の確実性が低く、依然として、上述したような電力供給における信頼度及び安全性への懸念が残る。

この発明は、前記の課題を解決し、電力供給における信頼度及び安全性の向上に寄与することができる絶縁性能監視装置及び絶縁性能監視方法を提供することを目的としている。

前記の課題を解決するために、請求項１の発明は、第１の回線に第２の回線が併設されている場合の前記第１の回線の絶縁性能を監視するための絶縁性能監視装置であって、前記第１の回線の絶縁抵抗と、前記第２の回線によって前記第１の回線に誘導される誘導電圧との間の関係を示す既知の誘導電圧対絶縁抵抗特性と、計測された前記第１の回線の電圧とに基づいて、前記第１の回線の絶縁性能の良否を示す信号を出力する絶縁性能判定手段を備えたことを特徴としている。

請求項１の発明では、第１の回線の絶縁抵抗と、第２の回線によって第１の回線に誘導される誘導電圧との間の関係を示す既知の誘導電圧対絶縁抵抗特性と、計測された第１の回線の電圧とに基づいて、第１の回線の絶縁性能の良否を示す信号を出力する。

請求項２の発明は、請求項１に記載の絶縁性能監視装置であって、計測された前記第１の回線の電圧が、前記誘導電圧対絶縁抵抗特性に基づいて予め設定された所定の電圧に達しない場合に、誘導電圧無しを示す信号を出力する信号出力手段を備えたことを特徴としている。

請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の絶縁性能監視装置であって、前記絶縁性能判定手段は、停止回線としての前記第１の回線の絶縁抵抗と、充電回線としての前記第２の回線によって停止回線としての前記第１の回線に誘導される誘導電圧との間の関係を示す既知の前記誘導電圧対絶縁抵抗特性と、前記第２の回線が充電状態で計測された停止回線としての前記第１の回線の電圧とに基づいて、前記第１の回線の絶縁性能の良否を示す信号を出力することを特徴としている。

請求項４の発明は、請求項１、２又は３に記載の絶縁性能監視装置であって、前記誘導電圧は、静電誘導電圧、又は静電誘導電圧と電磁誘導電圧との合成であることを特徴としている。

請求項５の発明は、請求項１乃至４のいずれか１に記載の絶縁性能監視装置であって、前記第１の回線と前記第２の回線とのうち少なくとも一方は、複数回線敷設され、前記第１の回線及び前記第２の回線は、ともに複数の電力線を含むことを特徴としている。

請求項６の発明は、第１の回線に第２の回線が併設されている場合の前記第１の回線の絶縁性能を監視するための絶縁性能監視方法であって、前記第１の回線の絶縁抵抗と、前記第２の回線によって前記第１の回線に誘導される誘導電圧との間の関係を示す既知の誘導電圧対絶縁抵抗特性と、計測された前記第１の回線の電圧とに基づいて、前記第１の回線の絶縁性能の良否を示す信号を出力する絶縁性能判定ステップを含むことを特徴としている。

請求項１の発明によれば、第１の回線の絶縁抵抗と、第２の回線によって第１の回線に誘導される誘導電圧との間の関係を示す既知の誘導電圧対絶縁抵抗特性と、計測された第１の回線の電圧とに基づいて、第１の回線の絶縁性能の良否を示す信号を出力するので、電力供給における信頼度及び安全性の向上に寄与することができる。

請求項２の発明によれば、計測された第１の回線の電圧が、予め設定された所定の電圧に達しない場合に、誘導電圧無しを示す信号を出力するので、簡易な構成で、第１の回線の絶縁性能を確実に判定することができる。

請求項３の発明によれば、第１の回線が事故回線、第２の回線が健全回線の場合に、第１の回線の絶縁性能を確実に判定することができる。

請求項４の発明によれば、第１の回線の絶縁抵抗と、静電誘導電圧と電磁誘導電圧との合成との間の関係を用いることによって、一段と正確に、第１の回線の絶縁性能を判定することができる。

請求項５の発明によれば、例えば、送電線の各相の地絡時に、再閉路可否の正確な判定に寄与することができる。

請求項６の発明によれば、第１の回線の絶縁抵抗と、第２の回線によって第１の回線に誘導される誘導電圧との間の関係を示す既知の誘導電圧対絶縁抵抗特性と、計測された第１の回線の電圧とに基づいて、第１の回線の絶縁性能の良否を示す信号を出力するので、電力供給における信頼度及び安全性の向上に寄与することができる。

この発明の一実施の形態による絶縁性能判定方法のシステム構成の概念説明図である。 同絶縁性能判定方法のシステム構成の概念説明図である。 同絶縁性能判定方法のシステム構成の概念説明図である。 同絶縁性能判定方法において用いられる静電誘導電圧対絶縁抵抗の特性を示す図である。 同絶縁性能判定方法において用いられる静電誘導電圧対絶縁抵抗の特性を示す図である。 同絶縁性能判定方法において用いられる誘導電圧対絶縁抵抗の特性を示す図である。 同絶縁性能判定方法において用いられる誘導電圧対絶縁抵抗の特性を示す図である。 同絶縁性能判定方法において用いられる誘導電圧対絶縁抵抗の特性を示す図である。 同絶縁性能判定方法において用いられる誘導電圧対絶縁抵抗の特性を示す図である。 この発明の一実施の形態による絶縁性能判定装置の送電線絶縁性能判定部を示す図である。 この発明の一実施の形態に係る自動復旧装置の試充電可否判定回路を示す図である。 同絶縁性能判定方法において用いられる誘導電圧対絶縁抵抗の特性を求める方法を説明するための説明図であって、２回線送電線の装柱状態を示す図である。 同絶縁性能判定方法において用いられる誘導電圧対絶縁抵抗の特性を求める方法を説明するための説明図であって、２回線送電線の電気影像を示す図である。 同絶縁性能判定方法において用いられる誘導電圧対絶縁抵抗の特性を求める方法を説明するための説明図であって、２回線送電線の静電容量、絶縁抵抗モデルを示す図である。 同絶縁性能判定方法において用いられる誘導電圧対絶縁抵抗の特性を求める方法を説明するための説明図であって、２回線送電線の中線故障モデルを示す図である。 同絶縁性能判定方法において用いられる誘導電圧対絶縁抵抗の特性を求めるための２回線送電線の電位係数の算出例を示す図である。 同絶縁性能判定方法において用いられる誘導電圧対絶縁抵抗の特性を求めるための２回線送電線の静電容量係数及び静電誘導係数の算出例を示す図である。 同絶縁性能判定方法において用いられる誘導電圧対絶縁抵抗の特性を求めるための２回線送電線の静電容量及びリアクタンスの算出例を示す図である。 同絶縁性能判定方法において用いられる誘導電圧対絶縁抵抗の特性を求めるための２回線送電線の誘導電流の算出例を示す図である。 同絶縁性能判定方法において用いられる誘導電圧対絶縁抵抗の特性を求めるための２回線送電線の誘導電圧の算出例を示す図である。 同絶縁性能判定方法において用いられる誘導電圧対絶縁抵抗の特性を求めるための２回線送電線の相互インダクタンスの算出例を示す図である。

次に、この発明の実施の形態について、図面を用いて詳しく説明する。

図１乃至図３は、この発明の一実施の形態による絶縁性能判定方法のシステム構成の概念説明図、図４及び図５は、同絶縁性能判定方法において用いられる静電誘導電圧対絶縁抵抗の特性を示す図、図６乃至図９は、同絶縁性能判定方法において用いられる誘導電圧対絶縁抵抗の特性を示す図、図１０は、この発明の一実施の形態による絶縁性能判定装置の送電線絶縁性能判定部を示す図、図１１は、この発明の一実施の形態に係る自動復旧装置の試充電可否判定回路を示す図、図１２は、同絶縁性能判定方法において用いられる誘導電圧対絶縁抵抗の特性を求める方法を説明するための説明図であって、２回線送電線の装柱状態を示す図、図１３は、同絶縁性能判定方法において用いられる誘導電圧対絶縁抵抗の特性を求める方法を説明するための説明図であって、２回線送電線の電気影像を示す図、図１４は、同絶縁性能判定方法において用いられる誘導電圧対絶縁抵抗の特性を求める方法を説明するための説明図であって、２回線送電線の静電容量、絶縁抵抗モデルを示す図、図１５は、同絶縁性能判定方法において用いられる誘導電圧対絶縁抵抗の特性を求める方法を説明するための説明図であって、２回線送電線の中線故障モデルを示す図、図１６は、同絶縁性能判定方法において用いられる誘導電圧対絶縁抵抗の特性を求めるための２回線送電線の電位係数の算出例を示す図、図１７は、同絶縁性能判定方法において用いられる誘導電圧対絶縁抵抗の特性を求めるための２回線送電線の静電容量係数及び静電誘導係数の算出例を示す図、図１８は、同絶縁性能判定方法において用いられる誘導電圧対絶縁抵抗の特性を求めるための２回線送電線の静電容量及びリアクタンスの算出例を示す図、図１９は、同絶縁性能判定方法において用いられる誘導電圧対絶縁抵抗の特性を求めるための２回線送電線の誘導電流の算出例を示す図、図２０は、同絶縁性能判定方法において用いられる誘導電圧対絶縁抵抗の特性を求めるための２回線送電線の誘導電圧の算出例を示す図、図２１は、同絶縁性能判定方法において用いられる誘導電圧対絶縁抵抗の特性を求めるための２回線送電線の相互インダクタンスの算出例を示す図である。

図１に示すように、この実施の形態の絶縁性能判定装置２は、電気所としての変電所Ｂ１（Ｂ２，Ｂ３，…）に配置され、電圧測定装置４を介して入力された回線（送電線）Ｌ１（Ｌ２）の誘導電圧に基づいて絶縁性能を判定し、判定結果を自動復旧装置５や遠隔監視制御装置６へ出力する。

変電所Ｂ１は、図２及び図３に示すように、例えば２回線の回線Ｌ１、Ｌ２を介して電力を、変電所Ｂ２へ送る。変電所Ｂ１（Ｂ２）では、回線Ｌ１，Ｌ２には、それぞれ遮断器７が接続されている。なお、図３において、符号Ｇは、架空地線を示す。また、図３において、一方の回線Ｌ１に対応する遮断器７及び計器用変圧器３の図示を省略している。

絶縁性能判定装置２には、回線Ｌ１，Ｌ２の各相の電力線に設置された例えばコンデンサ型の計器用変圧器３から、電圧測定装置４を介して、誘導電圧に対応した電圧が入力される。絶縁性能判定装置２には、例えば、回線Ｌ２に事故が発生すると、事故回線としての回線Ｌ２の健全回線としての回線Ｌ１による誘導電圧が入力される。なお、電圧測定装置４は、例えば、入力変換回路を含んでいても良いし、計器用変圧器３を含めても良い。

自動復旧装置５は、例えば、電力系統の全停を検出すると一定時間経過後に遮断器７を遮断するとともに、遮断器７の事故による遮断から一定時間経過後に、遮断した遮断器７を入操作により自動的に復旧する（再閉路を実施する。）。また、変電所Ｂ１，Ｂ２，…に配置された遠隔監視制御装置６，６，…は、制御所Ａに設けられた中央制御装置２と、ネットワーク９を介して接続可能とされ、遮断器７等の機器を制御する。

絶縁性能判定装置２は、例えば、回線Ｌ１，Ｌ２の各相の電力線に対応する各相電圧判定部（信号出力手段）と、回線Ｌ１，Ｌ２に対応する送電線絶縁性能判定部１２，１２（図１０参照。）とを含んでいる。各相電圧判定部は、予め、既知の絶縁抵抗と誘導電圧との間の関係に基づいて、整定され、誘導電圧に対応する電圧に応じて、誘導電圧の有無を示す信号を出力する。各相電圧判定部は、例えば、計測対象の誘導電圧が、設定された所定の電圧（例えば、最大静電誘導電圧の５０％程度）以下の場合には、誘導電圧無し（すなわち、絶縁性能不良）を示す信号を出力する。なお、入力された電圧が、所定の電圧以上の場合に、誘導電圧有り（すなわち、絶縁性能良）を示す信号を出力するようにしても良い。

回線Ｌ１（Ｌ２）用の送電線絶縁性能判定部１２には、図１０に示すように、回線Ｌ１（Ｌ２）の３相の電力線全てで、誘導電圧無しか否かを示す信号ａ１と、回線Ｌ１（Ｌ２）の３相の電力線に対応する遮断器７が全て「切り」か否かを示す信号ａ２と、回線Ｌ１（Ｌ２）に対応する充電判定装置（不図示）からの電圧有無判定を示す信号ａ３と、回線Ｌ１（Ｌ２）に隣接する回線Ｌ２（Ｌ１）に対応する充電判定装置からの電圧有無判定を示す信号ａ４とが入力され、回線Ｌ１（Ｌ２）の絶縁性能判定結果を示す信号ｂ１が出力される。

ここで、信号ａ１は、回線Ｌ１（Ｌ２）の３相の電力線全てで設定値以下で、「誘導電圧無し」のときに、「１」とする。また、信号ａ２は、回線Ｌ１（Ｌ２）の３相の電力線に対応する遮断器７が全て「切り」の場合に、「１」とする。また、信号ａ３は、例えば、回線Ｌ１（Ｌ２）が事故回線で、回線Ｌ１（Ｌ２）に対応する充電判定装置からの電圧有無判定が無し判定の場合に、「１」とする。また、信号ａ４は、例えば、回線Ｌ１（Ｌ２）に隣接する回線Ｌ２（Ｌ１）が健全回線で、回線Ｌ２（Ｌ１）に対応する充電判定装置からの電圧有無判定が有り判定の場合に、「１」とする。

また、信号ｂ１は、絶縁性能不良判定の場合に、「１」とする。したがって、信号ａ１〜ａ４が全て「１」のときに、信号ｂ１が「１」となる。ここで、信号ａ２、信号ａ３がともに「１」の場合は、回線Ｌ１（Ｌ２）の３相の電力線に対応する遮断器７が全て「切り」で、回線Ｌ１（Ｌ２）に対応する充電判定装置からの電圧有無判定が無し判定であり、回線Ｌ１（Ｌ２）が停止状態と判定される。

多回線回線において、停止回線（事故回線）には、健全回線から静電誘導によって、対地電圧の２０％程度の静電誘導電圧が生じる。また、停電作業時の作業用アースや線路充電防止用アースを取り付けた場合には、０ｋＶとなる。上述した絶縁性能不良判定結果が、再閉路条件として自動復旧装置５（又は再閉路継電装置）に、警報・表示条件として遠隔監視制御装置６に入力されることによって、安全かつ確実な復旧操作が可能となる。

例えば、遠隔監視制御装置６が、ネットワーク９を介して中央制御装置２へ絶縁性能不良判定結果を送り、その表示装置に、絶縁性能不良表示を行わせ、操作禁止警報を出力させることによって、オペレータは、迅速に次善策を講じて対応することができる。また、絶縁性能不良判定結果は、操作禁止ソフトインターロック等のためにも用いられる。また、対向端（受電側の変電所）へ条件を引き渡しても良い。

絶縁性能判定装置２において、各相電圧判定部は、図４及び図５に示すような既知の絶縁抵抗と静電誘導電圧との間の関係に基づいて、予め整定される。この絶縁抵抗と静電誘導電圧との間の関係は、実測値であっても良いし、理論値であっても良い。図４及び図５には、青相地絡の場合の理論値の例が示されている。図５において、折線ｆｂ，ｆｗ，ｆｒは、青相絶縁抵抗Ｒｅａに対応する、それぞれ、青相、白相、赤相の電力線の静電誘導電圧Ｅａ，Ｅｂ，Ｅｃを示している。

静電誘導電圧は、電磁誘導電圧に比べ、十分に大きいことから、図４及び図５に示すような既知の絶縁抵抗と静電誘導電圧との間の関係に基づいて、整定すれば足りるが、必要に応じて、図６と、図７乃至図９とに示す誘導電圧（静電誘導電圧と電磁誘導電圧との合成）との間の関係に基づいて、整定しても良い。

図７乃至図９において、折線ｆｂ１，ｆｗ１，ｆｒ１は、それぞれ、青相、白相、赤相の電力線の静電誘導電圧を示し、折線ｆｂ２，ｆｗ２，ｆｒ２は、それぞれ、青相、白相、赤相の電力線の誘導電圧（静電誘導電圧と電磁誘導電圧との合成）を示している。この場合も、絶縁抵抗と誘導電圧との間の関係は、実測値であっても良いし、理論値であっても良い。図６と、図７乃至図９とには、理論値の例が示されている。

絶縁性能判定装置２は、ＣＰＵ等を含む制御部や、各種制御プログラムやデータが記憶される記憶部を含んでいても良い。この場合、記憶部には、図４及び図５に示すような既知の絶縁抵抗と静電誘導電圧との間の関係や、図６と、図７乃至図９とに示すような既知の絶縁抵抗と誘導電圧（静電誘導電圧と電磁誘導電圧との合成）との間の関係を含む誘導電圧対絶縁抵抗特性情報や設定値等が記憶される。

絶縁性能判定装置２においては、例えば、計測された誘導電圧を取得する電圧情報取得処理や、取得した電圧情報と記憶部に記憶された誘導電圧対絶縁抵抗特性情報とに基づいて、回線Ｌ１（Ｌ２）の各相の電力線の絶縁性能を判定する各相絶縁性能判定処理、上述したような回線Ｌ１（Ｌ２）について絶縁性能を判定する回線絶縁性能判定処理等が実行される。なお、入力された各種パラメータに基づいて、誘導電圧対絶縁抵抗特性を求める特性導出処理も実行可能としても良い。

また、この実施の形態の自動復旧装置５は、最後段に配置された、図１１に示すような試充電可否判定回路１３を含んでいる。試充電可否判定回路１３は、絶縁性能判定装置２から出力された絶縁性能判定結果を示す信号ａ５（ｂ１）の反転と、従来の試充電実施可否を示す信号ａ６とが入力され、試充電実施可否を示す信号ｂ２が出力される。信号ａ５は、絶縁性能不良判定の場合に、「１」とする。また、信号ａ６は、試充電実施可の場合に、「１」とする。したがって、信号ａ５が「０」、信号ａ６が「１」のときに、信号ｂ２が「１」となる。

なお、対向端（受電側の変電所）に、電圧測定装置（計器用変圧器３を含めても良い。）が設置されている場合は、この電圧測定装置を介して誘導電圧に対応した電圧を絶縁性能判定装置２に入力するようにしても良い。この場合、自端の既設の電圧測定装置と合わせて不足の相の電力線に対応する分のみ新設するようにしても良い。

また、片端が接地形変圧器で接地されている場合、建設時に回線の電磁誘導電圧を測定しておき、検査時に健全相の負荷電流及び電磁誘導電圧を測定し、前回記録との比較で、絶縁性能を判定することができる。

次に、絶縁抵抗と静電誘導電圧との間の関係を、理論的に求める方法について述べる。図１２は、送電線が撚架されている場合に、送電側端部の区間（例えば、亘長Ｌａ＝１３２００ｍ）における各電力線の配置状態（装柱状態）、中間部の区間（例えば、亘長Ｌａ＝１８２００ｍ）における各電力線の配置状態、受電側端部の区間（例えば、亘長Ｌａ＝９５００ｍ）における各電力線の配置状態を、左側から順に例示している。

送電側端部の区間では、回線Ｌ１においては、上から赤相の電力線ｔｒ１、白相の電力線ｔｗ２、青相の電力線ｔｂ３が配置され、回線Ｌ２においては、上から青相の電力線ｔｂ４、白相の電力線ｔｗ５、赤相の電力線ｔｒ６が配置されている。なお、ｔｅは、架空地線を示している。

また、中間部の区間では、回線Ｌ１においては、上から青相の電力線ｔｂ１、赤相の電力線ｔｒ２、白相の電力線ｔｗ３が配置され、回線Ｌ２においては、上から赤相の電力線ｔｒ４、青相の電力線ｔｂ５、白相の電力線ｔｗ６が配置されている。

受電側端部の区間では、回線Ｌ１においては、上から白相の電力線ｔｗ１、青相の電力線ｔｂ２、赤相の電力線ｔｒ３が配置され、回線Ｌ２においては、上から白相の電力線ｔｗ４、赤相の電力線ｔｒ５、青相の電力線ｔｂ６が配置されている。

ここで、電力線ｔｒ１，ｔｂ４（電力線ｔｂ１，ｔｒ４、電力線ｔｗ１，ｔｗ４）は、離隔ｗ１で配置され、電力線ｔｗ２，ｔｗ５（電力線ｔｒ２，ｔｂ５、電力線ｔｂ２，ｔｒ５）は、離隔ｗ２で配置され、電力線ｔｂ３，ｔｒ６（電力線ｔｗ３，ｔｗ６、電力線ｔｒ３，ｔｂ６）は、離隔ｗ３で配置されている。また、電力線ｔｂ３，ｔｒ６（電力線ｔｗ３，ｔｗ６、電力線ｔｒ３，ｔｂ６）は、地表から高さｈの位置に配置され、電力線ｔｂ３，ｔｗ２（電力線ｔｗ３，ｔｒ２、電力線ｔｒ３，ｔｂ２）、電力線ｔｒ６，ｔｗ５（電力線ｔｗ６，ｔｂ５、電力線ｔｂ６，ｔｒ５）、電力線ｔｗ２，ｔｒ１（電力線ｔｒ２，ｔｂ１、電力線ｔｂ２，ｔｗ１）、電力線ｔｗ５，ｔｂ４（電力線ｔｂ５，ｔｒ４、電力線ｔｒ５，ｔｗ４）は、それぞれ、離隔Ｄで配置されている。また、架空地線ｔｅは、地表からｈｅの位置に配置されている。

さらに、例として、Ｄ＝４．５ｍ、ｗ１＝６．６ｍ、ｗ２＝１２ｍ、ｗ３＝８．４ｍ、ｈ＝１６ｍ、ｈｅ＝２９．９ｍ、架空地線ｔｅの半径ｒｅ＝０．００６１ｍ、電力線の導体半径ｒ＝０．０１１１５ｍとして、計算を実行する。なお、全亘長Ｌは、（Ｌａ＋Ｌｂ＋Ｌｃ＝４０９００ｍ）となる。

まず、電位係数を算出する。このため、電気影像法を適用する。図１３に示すように、地表面に対して対称に、回線Ｌ１の赤相の電力線ｔｒ１、白相の電力線ｔｗ２、及び青相の電力線ｔｂ３、回線Ｌ２の青相の電力線ｔｂ４、白相の電力線ｔｗ５、及び赤相の電力線ｔｒ６、架空地線ｔｅの電気影像として、電力線ｔｒ１ｍ、電力線ｔｗ２ｍ、電力線ｔｂ３ｍ、電力線ｔｂ４ｍ、電力線ｔｗ５ｍ、電力線ｔｒ６ｍ、架空地線ｔｅｍを配置する。例えば、ｗ３６ｍは、電力線ｔｂ３と電力線ｔｒ６ｍとの距離を示す。

回線Ｌ１の電力線ｔｒ１の電位Ｖ１は、電力線ｔｒ１、電力線ｔｗ２、電力線ｔｂ３、電力線ｔｂ４、電力線ｔｗ５、電力線ｔｒ６、及び架空地線ｔｅの電荷を、それぞれ、Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６，Ｑｅとして、式（１）のように表わされる。

Ｖ１＝Ｐ１１×Ｑ１＋Ｐ１２×Ｑ２＋Ｐ１３×Ｑ３＋Ｐ１４×Ｑ４＋Ｐ１５×Ｑ５
＋Ｐ１６×Ｑ６＋Ｐ１ｅ×Ｑｅ （１）

同様にして、回線Ｌ１の電力線ｔｗ２、電力線ｔｂ３、回線Ｌ２の電力線ｔｂ４、電力線ｔｗ５、電力線ｔｒ６、架空地線ｔｅの電位Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４，Ｖ５，Ｖ６，Ｖｅは、それぞれ、式（２）、式（３）、式（４）、式（５）、式（６）、式（７）のように表わされる。

Ｖ２＝Ｐ２１×Ｑ１＋Ｐ２２×Ｑ２＋Ｐ２３×Ｑ３＋Ｐ２４×Ｑ４＋Ｐ２５×Ｑ５
＋Ｐ２６×Ｑ６＋Ｐ２ｅ×Ｑｅ （２）

Ｖ３＝Ｐ３１×Ｑ１＋Ｐ３２×Ｑ２＋Ｐ３３×Ｑ３＋Ｐ３４×Ｑ４＋Ｐ３５×Ｑ５
＋Ｐ３６×Ｑ６＋Ｐ３ｅ×Ｑｅ （３）

Ｖ４＝Ｐ４１×Ｑ１＋Ｐ４２×Ｑ２＋Ｐ４３×Ｑ３＋Ｐ４４×Ｑ４＋Ｐ４５×Ｑ５
＋Ｐ４６×Ｑ６＋Ｐ４ｅ×Ｑｅ （４）

Ｖ５＝Ｐ５１×Ｑ１＋Ｐ５２×Ｑ２＋Ｐ５３×Ｑ３＋Ｐ５４×Ｑ４＋Ｐ５５×Ｑ５
＋Ｐ５６×Ｑ６＋Ｐ５ｅ×Ｑｅ （５）

Ｖ６＝Ｐ６１×Ｑ１＋Ｐ６２×Ｑ２＋Ｐ６３×Ｑ３＋Ｐ６４×Ｑ４＋Ｐ６５×Ｑ５
＋Ｐ６６×Ｑ６＋Ｐ６ｅ×Ｑｅ （６）

Ｖｅ＝Ｐｅ１×Ｑ１＋Ｐｅ２×Ｑ２＋Ｐｅ３×Ｑ３＋Ｐｅ４×Ｑ４＋Ｐｅ５×Ｑ５
＋Ｐｅ６×Ｑ６＋Ｐｅｅ×Ｑｅ （７）

電位係数Ｐ１１は、式（８）のように求められる。

Ｐ１１＝（１／２πε_０）（ｌｎ（２（ｈ＋２Ｄ）／ｒ）
＝２（ｌｎ（２（ｈ＋２Ｄ）／ｒ）×９×１０^９
＝１．５１４×１０^１１ （８）

また、電位係数Ｐ１２は、式（９）のように求められる。

Ｐ１２＝（１／２πε_０）（ｌｎ（ｗ１２ｍ／ｗ１２））
＝９．５２×１０^１０ （９）

他の電位係数についても同様にして算出され、図１６に示すような値が得られる。

次に、静電容量係数及び静電誘導係数を算出する。式（１）〜式（７）から、電荷Ｑ１，Ｑ２，Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ６について、式（１０）〜式（１５）のように表わされる。

Ｑ１＝Ｋ１１×Ｖ１＋Ｋ１２×Ｖ２＋Ｋ１３×Ｖ３＋Ｋ１４×Ｖ４＋Ｋ１５×Ｖ５
＋Ｋ１６×Ｖ６ （１０）

Ｑ２＝Ｋ２１×Ｖ１＋Ｋ２２×Ｖ２＋Ｋ２３×Ｖ３＋Ｋ２４×Ｖ４＋Ｋ２５×Ｖ５
＋Ｋ２６×Ｖ６ （１１）

Ｑ３＝Ｋ３１×Ｖ１＋Ｋ３２×Ｖ２＋Ｋ３３×Ｖ３＋Ｋ３４×Ｖ４＋Ｋ３５×Ｖ５
＋Ｋ３６×Ｖ６ （１２）

Ｑ４＝Ｋ４１×Ｖ１＋Ｋ４２×Ｖ２＋Ｋ４３×Ｖ３＋Ｋ４４×Ｖ４＋Ｋ４５×Ｖ５
＋Ｋ４６×Ｖ６ （１３）

Ｑ５＝Ｋ５１×Ｖ１＋Ｋ５２×Ｖ２＋Ｋ５３×Ｖ３＋Ｋ５４×Ｖ４＋Ｋ５５×Ｖ５
＋Ｋ５６×Ｖ６ （１４）

Ｑ６＝Ｋ６１×Ｖ１＋Ｋ６２×Ｖ２＋Ｋ６３×Ｖ３＋Ｋ６４×Ｖ４＋Ｋ６５×Ｖ５
＋Ｋ６６×Ｖ６ （１５）

算出した電位係数と、式（１０）〜式（１５）とから、静電容量係数Ｋ１１，Ｋ２２，…，静電誘導係数Ｋ１２，Ｋ１３，…として、図１７に示すような値が得られる。さらに、静電容量Ｃ４１，Ｃ４２，…や、対応するリアクタンスの値として、図１８に示すような値が得られる。

一般に、図１４に示すように、回線Ｌ１の赤相の電力線ｔＡ１、白相の電力線ｔＢ２、及び青相の電力線ｔＣ３、回線Ｌ２の青相の電力線ｔａ４、白相の電力線ｔｂ５、及び赤相の電力線ｔｃ６が配置されている場合に、回線Ｌ２の各電力線間、電力線対地間、及び回線Ｌ２と回線Ｌ１との各電力線間に、それぞれ、静電容量Ｃ４５，Ｃ４６，Ｃ５６，Ｃ４４，Ｃ５５，Ｃ６６，Ｃ１４，Ｃ１５，Ｃ１６、…が存在しているものとする。また、回線Ｌ２の青相の電力線ｔａ４、白相の電力線ｔｂ５、及び赤相の電力線ｔｃ６の絶縁抵抗をそれぞれ、Ｒｅａ，Ｒｅｂ，Ｒｅｃとする。なお、回線Ｌ１の赤相の電力線ｔＡ１、白相の電力線ｔＢ２、及び青相の電力線ｔＣ３の対地電位を、それぞれ、ＥＡ，ＥＢ，ＥＣとする。例えば、回線Ｌ２の白相の電力線ｔｂ５に地絡事故が発生したものとすると、図１５に示すように、電力線ｔｂ５の絶縁抵抗Ｒｅｂが監視対象とされる。

回線Ｌ１の赤相の電力線ｔＡ１によって、回線Ｌ２の電力線ｔａ４，ｔｃ６間に誘導される誘導電流ＩｃａＡ、電力線ｔｂ５，ｔｃ６間に誘導される誘導電流ＩｂｃＡ、電力線ｔａ４，ｔｂ５間に誘導される誘導電流ＩａｂＡを、図１４に示す回路について、キルヒホッフの法則を適用して求めると、図１９に示すような値が得られる。さらに、回線Ｌ１の赤相の電力線ｔＡ１によって、回線Ｌ２の電力線ｔａ４、電力線ｔｂ５、電力線ｔｃ６に誘導される誘導電圧ＥａＡ，ＥｂＡ，ＥｃＡを求めると、図２０に示すような値が得られる。

次に、回線Ｌ１の白相の電力線ｔＢ２によって、回線Ｌ２の電力線ｔａ４，ｔｃ６間に誘導される誘導電流ＩｃａＢ、電力線ｔｂ５，ｔｃ６間に誘導される誘導電流ＩｂｃＢ、電力線ｔａ４，ｔｂ５間に誘導される誘導電流ＩａｂＢを、図１９に示すように求め、回線Ｌ１の白相の電力線ｔＢ２によって、回線Ｌ２の電力線ｔａ４，ｔｂ５，ｔｃ６に誘導される誘導電圧ＥａＢ，ＥｂＢ，ＥｃＢを、図２０に示すように求める。

次に、回線Ｌ１の青相の電力線ｔＣ３によって、回線Ｌ２の電力線ｔａ４，ｔｃ６間に誘導される誘導電流ＩｃａＣ、電力線ｔｂ５，ｔｃ６間に誘導される誘導電流ＩｂｃＣ、電力線ｔａ４，ｔｂ５間に誘導される誘導電流ＩａｂＣを、図１９に示すように求め、回線Ｌ１の青相の電力線ｔＣ３によって、回線Ｌ２の電力線ｔａ４，ｔｂ５，ｔｃ６に誘導される誘導電圧ＥａＣ，ＥｂＣ，ＥｃＣを、図２０に示すように求める。次に、算出した誘導電圧を相毎に合成する。こうして、例えば、図４に示すような、絶縁抵抗と誘導電圧との関係が得られる。

次に、絶縁抵抗と誘導電圧（静電誘導電圧と電磁誘導電圧との合成）との間の関係を、理論的に求める方法について述べる。

相互インダクタンスＭ１４は、単位長さ当たり、式（１６）のように求められる。

Ｍ１４＝（μ_０／２π）（ｌｎ（ｗ１４ｍ^２／ｗ１^２）
＝８１３．４×１０^―９ （１６）

他の相互インダクタンスＭ１５，Ｍ１６，…についても、図２１に示すような値が得られる。亘長分の相互インダクタンスについても同図に示すように求め、図６に示すように、電磁誘導電圧が算出される。

こうして、この実施の形態の構成によれば、停止回線の絶縁抵抗と、健全回線によって停止回線に誘導される誘導電圧との間の関係を示す既知の誘導電圧対絶縁抵抗特性と、計測された誘導電圧とに基づいて、停止回線の絶縁性能の良否を判定するので、事故点への試充電を回避し、設備損傷の拡大及び系統への悪影響を防止することができ、供給支障及び過負荷を早期に解消することができる。

また、復旧操作の際に、アース外しの確認を行うことができる。また、設備事故後の絶縁性能の自動判定を瞬時に遠隔地において行うことができる。また、断線時の試充電可否判定を行うことができるので、公衆感電を防止することができ、安全かつ確実な復旧操作を行うことができる。

また、絶縁性能自動判定により、運転側の切り分け操作で、故障区間の判定を行うことができるので、復旧の迅速化に寄与することができる。また、絶縁性能を迅速に判定できるので、操作ステップを軽減し、オペレータ（当直員）の負担を軽減することができる。また、絶縁性能判定結果に基づいて、停電回線の絶縁劣化を早期発見することができる。

こうして、電力供給における信頼度及び安全性の向上に寄与することができる。

以上、この発明の実施の形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があってもこの発明に含まれる。例えば、上述した実施の形態では、事故回線において、１相地絡の場合について述べたが、これに限らず２相、３相地絡の場合にも適用できる。また、２回線の場合について述べたが、これに限らず、３回線以上の多回線の場合にも適用できる。

回線として、送電線のほか、変電所母線及び多回線配電線にも適用できる。

２ 絶縁性能判定装置（絶縁性能監視装置、絶縁性能判定手段）
１２ 送電線絶縁性能判定部
Ｌ１，Ｌ２ 回線（第１の回線、第２の回線）

Claims (6)

1. 第１の回線に第２の回線が併設されている場合の前記第１の回線の絶縁性能を監視するための絶縁性能監視装置であって、
   前記第１の回線の絶縁抵抗と、前記第２の回線によって前記第１の回線に誘導される誘導電圧との間の関係を示す既知の誘導電圧対絶縁抵抗特性と、計測された前記第１の回線の電圧とに基づいて、前記第１の回線の絶縁性能の良否を示す信号を出力する絶縁性能判定手段を備えた
   ことを特徴とする絶縁性能監視装置。
2. 計測された前記第１の回線の電圧が、前記誘導電圧対絶縁抵抗特性に基づいて予め設定された所定の電圧に達しない場合に、誘導電圧無しを示す信号を出力する信号出力手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の絶縁性能監視装置。
3. 前記絶縁性能判定手段は、停止回線としての前記第１の回線の絶縁抵抗と、充電回線としての前記第２の回線によって停止回線としての前記第１の回線に誘導される誘導電圧との間の関係を示す既知の前記誘導電圧対絶縁抵抗特性と、前記第２の回線が充電状態で計測された停止回線としての前記第１の回線の電圧とに基づいて、前記第１の回線の絶縁性能の良否を示す信号を出力することを特徴とする請求項１又は２に記載の絶縁性能監視装置。
4. 前記誘導電圧は、静電誘導電圧、又は静電誘導電圧と電磁誘導電圧との合成であることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の絶縁性能監視装置。
5. 前記第１の回線と前記第２の回線とのうち少なくとも一方は、複数回線敷設され、前記第１の回線及び前記第２の回線は、ともに複数の電力線を含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１に記載の絶縁性能監視装置。
6. 第１の回線に第２の回線が併設されている場合の前記第１の回線の絶縁性能を監視するための絶縁性能監視方法であって、
   前記第１の回線の絶縁抵抗と、前記第２の回線によって前記第１の回線に誘導される誘導電圧との間の関係を示す既知の誘導電圧対絶縁抵抗特性と、計測された前記第１の回線の電圧とに基づいて、前記第１の回線の絶縁性能の良否を示す信号を出力する絶縁性能判定ステップを含む
   ことを特徴とする絶縁性能監視方法。

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