JP2012052979A - 平行2回線送電線の線路定数測定方法及び保護制御計測装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】測定対象とする平行2回線の送電線101A〜Cと102A〜102Cの両端に、その電気量を取り込む保護制御計測装置110と、両端の保護制御計測装置110において電気量取り込みを同時刻に行うための時刻同期手段112と、両端の保護制御計測装置110から取り込んだ電気量から線路の定数を算出する線路定数算出手段113を設ける。線路定数算出手段113は、平行2回線の送電線路をコモンモードとディファレンシャルモードにモード分解することで1回線の送電線路モデルとして取り扱い、2つの1回線送電線モデルとして算出した線路定数を、モード合成によって平行2回線送電線モデルに復元することで、平行2回線送電線の線路定数を算出する。
【選択図】図1
Description
(1)平行2回線の送電線路のそれぞれについて、定常運用における少なくとも2つ以上の異なる時点で取り込んだ電気量を線路定数算出手段の入力とする。
(2) 線路定数算出手段において、平行2回線の送電線路をコモンモードとディファレンシャルモードにモード分解することで1回線の送電線路モデルとして取り扱う。
(3) 2つの1回線送電線モデルとして算出した線路定数を、モード合成によって平行2回線送電線モデルに復元することで、平行2回線送電線の線路定数を算出する。
(1) 平行2回線の送電線路をコモンモードとディファレンシャルモードにモード分解する1回線送電線モデル化処理部。
(2) 2つの1回線送電線モデルのそれぞれについて、線路定数を算出する1回線送電線モデル線路定数算出処理部。
(3) 2つの1回線送電線モデルとして算出した線路定数を、モード合成によって平行2回線送電線モデルに復元する2回線送電線モデル復元化処理部。
図1は、実施例1に係る送電線定数測定方法を組み込んだ保護制御計測装置110の全体構成を示す配置図である。101A,101B,101Cは第1の被定数測定送電線、102A,102B,102Cは第2の被定数測定送電線を示している。1031,1032は変流器、1041,1042は計器用変圧器である。105はA電気所とB電気所の保護制御計測装置を結ぶ通信回線である。図2に示すように、第1の被定数測定送電線1および第2の被定数測定送電線2の送電線は、鉄塔の左右に対称形に振り分けて配置されている。
(1) 平行2回線の送電線路をコモンモードとディファレンシャルモードにモード分解する1回線送電線モデル化処理部
(2) 2つの1回線送電線モデルのそれぞれについて、線路定数を算出する1回線送電線モデル線路定数算出処理部
(3) 2つの1回線送電線モデルとして算出した線路定数を、モード合成によって平行2回線送電線モデルに復元する2回線送電線モデル復元化処理部
次に、本実施例の作用を説明する。まず、ステップS1にてt1時点での電気量を取り込む。この電気量はとくに零相分を含む必要はないことから、任意の時点で取り込んだ電気量でよい。次にステップS2で零相分を含む電圧あるいは電流が発生しているか監視を行う。
(1) 1回線送電線モデル化処理、
(2) 1回線送電線モデル線路定数算出処理、
(3) 2回線送電線モデル復元化処理、
を順に行うことにより、自己インピーダンスYs,Zsおよび相互インピーダンスYm,Zmの未知数を得る。以下、これら処理について説明する。
図2に示すように、平行2回線送電線の送電線配置の相反性と物理的左右対称性から、送電線1Lおよび2Lの線路定数は完全に独立なものとはならず、インピーダンスZ=R+jX(Ω/km)とアドミタンスY=jB(Ω−1/km)は、以下の式で表される。
この1回線送電線モデルの線路定数を算出するには、種々な手段が採用できる。各種の線路定数の算出手段については、実施例2以降に具体的に説明する。
本発明では、このようにして送電線が運用されている状態の異なる複数時点の電気量を取り込んで、2回線送電線線路を、上述のように、二つの仮想的な1回線送電線に見立てて、線路定数を算出することができる。その結果、平行2回線送電線を、仮想的に2つの1回線送電線モデルに置き換えることにより、1回線送電線の線路定数算出手段と同様の手段で、2回線送電線の線路定数を、算出することが可能となる。
実施例1の構成において、1回線送電線モデルの線路定数算出処理を行うにあたり、送電線をπ型等価回路モデルとして考える方法について示す。ここで送電線は、ねん架していないことを想定する。当然ながら以下得られる一般解は、ねん架している場合にもあてはまる。
図5に実施例2の処理フローを示す。すなわち、図4のステップSn+1において、(2)の線路定数を算出するにあたり、線路定数を算出する1回線送電線モデルとして、π型等価回路モデルを適用したものである。
送電線をπ型等価回路モデルと考える方法を平行2回線送電線に適用することができ、従来の2回線送電線に設置する保護制御計測装置で必要であった送電線に関連する整定計算を大幅に省力化できる。
実施例3として、前記実施例1の構成において、送電線を下記のような分布定数回路と考える方法について示す。
この実施例3は、前記実施例1で説明した処理のうち、1回線送電線モデルの線路定数算出処理ステップSn+1の「(2) 1回線送電線モデルの線路定数算出処理」において、線路定数を算出する1回線送電線モデルとして、分布定数回路モデルを適用したものである。
図6に実施例3の処理フローを示す。
本実施例は、前記図4の線路定数算出処理フローのステップSn+1「(2) 1回線送電線モデルの線路定数算出処理」に、(F)式、(G)式を適用したものであり、これにより前記実施例2と同様に線路定数を算出することができる。その結果、送電線を分布定数回路モデルと考える方法を平行2回線送電線に適用することができ、従来の2回線送電線に設置する保護制御計測装置で必要であった送電線に関連する整定計算を大幅に省力化できる。
実施例4の構成を図7に示す。前記実施例3に対して、零相分検出手段114の具体例として、送電線事故状態検出手段115を設ける。なお、他の構成は、実施例1〜3と同様である。
本実施例における電流電圧事故波形のタイムチャートを図8に示す。t1時点は事故発生前の電気量、t2時点は送電線内部の事故発生時の電気量、t3時点は事故検出後遮断器が送電線を開放し再閉路するまでの電気量、t4時点は系統事故が復旧した電気量を示す。
本実施例によれば、送電線内部事故中あるいは復旧中の電気量を取り込むことで、零相成分を含む電気量を利用できることから、線路定数算出手段の演算精度が向上することが期待できる。なお、系統事故中あるいは復旧中に線路定数を算出できた場合に、その時点で該当する保護リレーの整定値を変更することは、本装置の演算処理速度が速くなれば可能となる。
実施例5の構成を図10に示す。この実施例5は、前記実施例1の変形例であって、線路定数算出手段113において算出した線路定数が、予め定めた範囲内に入っていない場合は、算出結果を破棄する線路定数検定手段116を設けたものである。すなわち、線路定数算出手段113は、実施例1乃至実施例3に示す式を用いるが、取り込んだ電気量によって演算誤差が大きくなる、あるいは演算が収束せずに物理的にありえない値を算出結果とする可能性がある。そこで、この実施例5では、あらかじめ物理的にありえる線路定数の範囲を線路定数検定手段116内に組み込んでおく。
このような構成を有する実施例5では、図11に示すフローチャートのステップ1からステップSn+1のように、前記実施例1と同様にして、線路定数であるアドミッタンス及びインピーダンス行列を求める。その後、ステップSn+2において、線路定数算出手段113からの結果を線路定数検定手段116に入力して、計算で得られた線路定数の値が予め設定された範囲内にあるか否かを検定する。検定結果が、範囲内である場合には、ステップSn+3において算出された線路定数を確定し、範囲外である場合は、ステップSn+4において算出結果を破棄する。
このように実施例5においては、演算誤差や収束しない演算結果を排除することが可能になるので、高精度な線路定数を求めることが可能となる。
図12は保護制御計測装置110を送電線の故障点標定装置とした実施例6の構成を示す。すなわち、本発明の保護制御計測装置110に公知の故障点評定手段117を組み込み、この故障点評定手段117に線路定数算出手段113によって得られた線路定数を、電気量取込手段111で取得した各時点の電気量と共に入力するものである。
このような構成の実施例6の動作は、図13のフローチャートに示すように、ステップS1からステップSn+1までは前述までの実施例と同じである。その後、ステップSn+1の線路定数算出手段113の算出結果を故障点標定機能117に入力し、ステップSn+2では、故障点評定手段117が線路定数算出手段113の出力を用いて故障点評定の整定値を補正あるいは再設定する。
故障点標定のアルゴリズムは種々提案されてきており距離リレーのように線路のインピーダンスを測距するもの、電流の分布を求めるものなどがあるが、いずれも正しい線路の定数が必要となる。
図14は、保護制御計測装置110を送電線の保護を行う距離リレー装置とした実施例8の構成を示す。すなわち、本発明の保護制御計測装置110に公知の距離リレー118を組み込み、この距離リレー118に線路定数算出手段113によって得られた線路定数を、電気量取込手段111で取得した各時点の電気量と共に入力するものである。
このような構成の実施例7の動作は、図15のフローチャートに示すように、ステップS1からステップSn+1までは前述までの実施例と同じである。その後、ステップSn+1の線路定数算出手段113の算出結果を距離リレー118に入力し、ステップSn+2では、距離リレー118が線路定数算出手段113の出力を用いて距離リレー118の線路定数に関わる整定値を補正あるいは再設定する。
距離リレーのアルゴリズムは種々提案されてきているが、いずれも正しい線路の定数が必要となる。従来の距離リレーでは、線路定数を求めるために前述したCarson-Polarczhek法を利用した計算をコンピュータでオフラインで行うか、あるいは送電線建設時に実測をしたデータを用いるかなどして装置の運用開始前に動作範囲を整定していた。運用後は、整定変更を行わずに固定で運用するのが一般的であった。本実施例によれば、事前に従来方法で整定しておいた場合でも、運用後に実際の潮流から線路定数が求められ再整定を自動的に行えることから精度の高い距離リレーを得ることができる。
図16は、本発明の保護制御計測装置110を送電線の保護を行う電流差動リレー装置とした場合の構成である。すなわち、本発明の保護制御計測装置110に充電電流補償機能を有する電流差動リレー119を組み込み、この電流差動リレー119に対して線路定数算出手段113によって得られた線路定数を、電気量取込手段111で取得した各時点の電気量と共に入力するものである。
このような構成の実施例8の動作は、図17のフローチャートに示すように、ステップS1からステップSn+1までは前述までの実施例と同じである。その後、ステップSn+1の線路定数算出手段113の算出結果を電流差動リレー119に入力し、ステップSn+2では、電流差動リレー119が線路定数算出手段113の出力を用いて、充電電流の補償値を補正あるいは再設定する。
従来、長距離送電線やケーブル系の保護を行う電流差動リレーの整定には、送電線の充電電流を補償した整定を行うのが一般的であり、線路のアドミッタンスと端子の電圧から充電電流を求めていた。アドミッタンスの計算は、前述の例のように線路の幾何学的配置から求められていたが、労力が多く精度にも課題があった。本実施例によれば、事前に従来方法で整定しておいた場合でも、運用後に実際の線路アドミッタンスから充電電流が求められ、再整定を自動的に行えることから、精度の高い電流差動リレーを得ることができる。
102A,102B,102C:送電線2
1031:変流器1
1032:変流器2
1041:計器用変圧器1
1042:計器用変圧器2
105:通信回線
110:保護制御計測装置
111:電気量取込手段
112:時刻同期手段
113:2回線送電線線路定数算出手段
114:零相分検出手段
115:送電線事故状態検出手段
116:線路定数検定手段
117:故障点標定手段
118:距離リレー
119:差動リレー
Claims (14)
- 平行2回線の送電線路の定数を測定する線路定数測定方法において、
平行2回線の送電線路のそれぞれについて、定常運用における少なくとも2つ以上の異なる時点で取り込んだ電気量を線路定数算出手段の入力とし、
線路定数算出手段において、平行2回線の送電線路をコモンモードとディファレンシャルモードにモード分解することで1回線の送電線路モデルとして取り扱い、2つの1回線送電線モデルとして算出した線路定数を、モード合成によって平行2回線送電線モデルに復元することで、平行2回線送電線の線路定数を算出することを特徴とする線路定数測定方法。 - 測定対象とする平行2回線の送電線路の両端に設置され送電線両端の電気量を取り込む電気量取込手段と、
前記電気量取込手段における電気量取り込みを同時刻に行うための時刻同期手段と、
前記線路をπ型等価回路または分布定数回路として、前記電気量取込手段において取り込んだ電気量から線路の定数を、アドミッタンス及びインピーダンス行列として算出する線路定数算出手段とを備えた保護制御計測装置において、
前記線路定数算出手段が、
(1) 平行2回線の送電線路をコモンモードとディファレンシャルモードにモード分解する1回線送電線モデル化処理部
(2) 2つの1回線送電線モデルのそれぞれについて、線路定数を算出する1回線送電線モデル線路定数算出処理部
(3) 2つの1回線送電線モデルとして算出した線路定数を、モード合成によって平行2回線送電線モデルに復元する2回線送電線モデル復元化処理部
を備えていることを特徴とする保護制御計測装置。 - 前記線路定数算出手段として、保護制御装置に取り込む電気量に零相成分が一定値以上含まれていることを検出する零相分検出手段を設け、零相分が一定値以上となったことを条件に前記線路定数算出手段を起動することを特徴とする請求項5から8のいずれかに記載の保護制御計測装置。
- 前記零相分検出手段を線路事故中あるいは線路開放中を検出する線路事故状態検出手段から構成し、この線路事故状態検出手段からの検出結果に従って、前記電気量取込手段が電気量を取り込む時点の内少なくとも一つ以上は線路事故中あるいは線路開放中の時点であることを特徴とする請求項9に記載の保護制御計測装置。
- 前記平行2回線の線路定数算出手段の出力側に、前記線路定数算出手段が算出した線路定数が予め定めた範囲内に入っていない場合は算出結果を破棄する線路定数検定手段を設けたことを特徴とする請求項5から9のいずれかに記載の保護制御計測装置。
- 前記平行2回線の線路定数算出手段の出力側に、前記線路定数算出手段の算出結果により故障点標定における線路定数に関わる整定値を補正あるいは再設定する故障点評定手段を設けたことを特徴とする請求項5から9のいずれかに記載の保護制御計測装置。
- 前記平行2回線の線路定数算出手段の出力側に、前記線路定数算出手段の算出結果により測距性能に関わる整定値を補正あるいは再設定する距離リレーを設けたことを特徴とする請求項5から9のいずれかに記載の保護制御計測装置。
- 前記平行2回線の線路定数算出手段の出力側に、前記線路定数算出手段の算出結果により充電電流補償機能に関わる整定値を補正あるいは再設定する送電線電流差動リレーを設けたことを特徴とする請求項5から9のいずれかに記載の保護制御計測装置。
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JP2014126374A (ja) * | 2012-12-25 | 2014-07-07 | Kyoto Univ | 故障点標定装置 |
CN116937540A (zh) * | 2023-06-13 | 2023-10-24 | 天津大学 | 一种基于无相位量测的多环中压配电网线路参数辨识方法 |
-
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