JP2021050954A - Power grid monitoring device and method - Google Patents

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Abstract

To provide a power grid monitoring device and method with which it is possible to obtain effects by a simple device structure that make highly accurate locating possible.SOLUTION: Provided is a power grid monitoring device for locating a fault point using surges in a power grid, comprising: first means for measuring a surge waveform propagating through the power grid and obtaining a measured waveform; second means for artificially generating a surge waveform that propagates through the power grid, on the basis of grid composition information of the power grid and fault point information; third means for determining similarity between the measured waveform and the simulated waveform and locating a fault point; and fourth means for outputting the orientation result of the located fault point.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は電力系統における事故点を標定する電力系統監視装置および方法に関する。 The present invention relates to a power system monitoring device and method for determining an accident point in a power system.

電力系統は、電力の安定供給のために多くの機器と制御方法を組み合わすことで構築して、運用されている大規模システムである。電力系統の状態は様々な要因で変化することが知られており、電圧、電流、電力、周波数等の物理量による表記が行われている。系統状態は、系統構成で作られる面的な広がりを持ち、また時間的な変化を伴う。また系統連系する発電と負荷によって大きく変化する。エネルギーの供給は安定であるべきなので、定常状態を維持するように様々な制御機器と制御手法が利用されている。 The power system is a large-scale system that is constructed and operated by combining many devices and control methods for the stable supply of electric power. It is known that the state of the electric power system changes due to various factors, and the notation is made by physical quantities such as voltage, current, electric power, and frequency. The phylogenetic state has an area spread created by the phylogenetic configuration and is accompanied by temporal changes. In addition, it changes greatly depending on the power generation and load connected to the grid. Since the energy supply should be stable, various control devices and methods are used to maintain a steady state.

電力供給に支障をもたらす事故が発生するとき、速やかに事故点(事故が起きた箇所)を特定して、復旧作業を開始することは、供給信頼度を高めるために必須の要請となっている。そして速やかな事故復旧を実現するには、事故内容を速やかに把握することが求められる。しかし現状は、事故が発生した現場で、人による確認作業によって事故点を特定する場合が多い。したがって事故点を特定するまでには、現場へ到着するまでの時間に加えて担当者の作業時間があり、ここには経験、知識、体調などの個人状況が入り込むことになる。 When an accident that interferes with power supply occurs, it is an indispensable request to promptly identify the accident point (where the accident occurred) and start restoration work in order to improve supply reliability. .. And in order to realize prompt accident recovery, it is necessary to promptly grasp the details of the accident. However, at present, in many cases, the accident point is identified by human confirmation work at the site where the accident occurred. Therefore, it takes time for the person in charge to work in addition to the time required to arrive at the site before the accident point is identified, and personal situations such as experience, knowledge, and physical condition are included in this time.

一方、近年になって、ネットワークとデジタル信号処理の進展により、電力系統に設置したセンサで計測した信号が利用できるようになってきている。センサ計測信号を用いて系統状態を推定する技術が多く提案されている。事故点を推定する技術は事故点標定と呼ばれ、サージ方式、周波数方式などの事故点標定方式が提案されている。 On the other hand, in recent years, with the progress of networks and digital signal processing, signals measured by sensors installed in electric power systems have become available. Many techniques for estimating the system state using sensor measurement signals have been proposed. The technique for estimating the accident point is called accident point locating, and an accident point locating method such as a surge method or a frequency method has been proposed.

これらのなかでサージ方式は、線路を伝播するサージの到達時刻を用いて事故点を標定する。サージは進行波に分類されて、光に近い速度で伝播し、またインピーダンスが不整合となる点で反射することが知られている。このサージの波形をAD変換器でサンプリングした計測波形のデジタルデータを用いて、事故点を標定する事故点標定方式がある。 Among these, the surge method defines the accident point using the arrival time of the surge propagating on the track. It is known that surges are classified as traveling waves, propagate at a speed close to that of light, and are reflected at points where impedance mismatches occur. There is an accident point locating method for locating an accident point using digital data of a measurement waveform obtained by sampling the waveform of this surge with an AD converter.

特許文献1は、事故時に発生したサージが線路伝搬に伴い減衰する場合にも精度よく事故点を標定できる方法を提供する。 Patent Document 1 provides a method capable of accurately determining an accident point even when a surge generated at the time of an accident is attenuated due to line propagation.

特開2012−108011号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-108011

特許文献1に記載の技術は、電力系統の事故点で発生して伝播するサージを、線路上の複数箇所で到達時刻を計測して、到達時間差を算出することを基本としている。そして、事故点から計測点までの距離、サージの到達時間差、およびサージの伝播速度を用いて関係式を作ることで、事故点を算出することを原理としている。しかし実用化するには以下の課題がある。 The technique described in Patent Document 1 is based on measuring the arrival time of a surge generated and propagating at an accident point of an electric power system at a plurality of points on a line and calculating the arrival time difference. Then, the principle is to calculate the accident point by creating a relational expression using the distance from the accident point to the measurement point, the arrival time difference of the surge, and the propagation speed of the surge. However, there are the following problems to put it into practical use.

電力系統の計測信号には、ノイズ、高調波、線間クロストーク等により波形が歪むことがあり、サージの到達時刻を精度よく検出するのが困難な場合がある。 The waveform of the measurement signal of the power system may be distorted due to noise, harmonics, crosstalk between lines, etc., and it may be difficult to accurately detect the arrival time of the surge.

複数箇所でサージ到達時間差を計測するには、各箇所の計測装置の時刻同期が必要になる。しかし、例えばGPS(Global Positioning System)の時刻精度はマイクロ秒程度であることが多く、時刻精度を向上するための装置コストが増大する。 In order to measure the surge arrival time difference at multiple locations, it is necessary to synchronize the time of the measuring device at each location. However, for example, the time accuracy of GPS (Global Positioning System) is often about microseconds, which increases the cost of the device for improving the time accuracy.

到達時間差を用いて事故点を算出するには、サージの伝播速度が必要であるが、サージの伝播速度は線種等の条件で変化することが知られている。事前の実験等で測定した伝播速度を利用するならば、伝播速度の変化により測定結果に誤差が発生することがある。あるいは対象系統の線路のサージ伝播速度を計測する手段を用いるならば、装置コストが増大することになる。 In order to calculate the accident point using the arrival time difference, the surge propagation speed is required, but it is known that the surge propagation speed changes depending on the conditions such as the line type. If the propagation speed measured in a preliminary experiment or the like is used, an error may occur in the measurement result due to a change in the propagation speed. Alternatively, if a means for measuring the surge propagation speed of the line of the target system is used, the equipment cost will increase.

線路を伝播するサージは、インピーダンス不整合となる箇所で反射して、方向を反転して進むことが知られている。反射点になるのは線路の分岐点、碍子等の機器であることから、反射波は避けることができない。このため計測波形には、事故点から直接に伝播してくる直接波と、反射点で反射して伝播する反射波が混在する。波形の到達時刻を検出するとき、反射波はノイズとなり検出精度を低下させることがある。 It is known that a surge propagating in a line is reflected at a point where impedance mismatch occurs and travels in the opposite direction. Since the reflection point is a device such as a branch point of a railroad track or an insulator, the reflected wave cannot be avoided. Therefore, the measurement waveform includes a direct wave that propagates directly from the accident point and a reflected wave that is reflected and propagated at the reflection point. When detecting the arrival time of the waveform, the reflected wave becomes noise and may reduce the detection accuracy.

以上のことから本発明においては、簡易な装置構成で精度の高い標定が可能になる効果が得られる電力系統監視装置および方法を得ることを目的とする。 From the above, it is an object of the present invention to obtain a power system monitoring device and method capable of obtaining an effect of enabling highly accurate positioning with a simple device configuration.

以上のことから本発明においては、電力系統におけるサージを用いて事故点を標定する電力系統監視装置であって、電力系統を伝播するサージ波形を計測して計測波形を得る第1の手段、電力系統の系統構成情報と事故点情報に基づいて前記電力系統を伝播するサージ波形を模擬生成し模擬波形を得る第2の手段、計測波形と模擬波形の相似性を判断して事故点を標定する第3の手段、標定した事故点の標定結果を出力する第4の手段、を備えることを特徴とする。 From the above, the present invention is a power system monitoring device for defining an accident point using a surge in the power system, and is a first means for measuring a surge waveform propagating in the power system to obtain a measured waveform, power. The second means of simulating the surge waveform propagating in the power system based on the system configuration information and the accident point information of the system to obtain the simulated waveform, determining the similarity between the measured waveform and the simulated waveform and determining the accident point. It is characterized by comprising a third means, a fourth means for outputting the marking result of the marked accident point.

また本発明は、電力系統におけるサージを用いて事故点を標定する電力系統監視方法であって、電力系統を伝播するサージ波形を計測して計測波形を得、電力系統の系統構成情報と事故点情報に基づいて電力系統を伝播するサージ波形を模擬生成し模擬波形を得、計測波形と模擬波形の相似性を判断して事故点を標定し、標定した事故点の標定結果を出力することを特徴とする。 Further, the present invention is a power system monitoring method for determining an accident point by using a surge in the power system. The surge waveform propagating in the power system is measured to obtain a measurement waveform, and the system configuration information and the accident point of the power system are obtained. Based on the information, the surge waveform propagating in the power system is simulated and generated, the simulated waveform is obtained, the similarity between the measured waveform and the simulated waveform is judged, the accident point is defined, and the localization result of the defined accident point is output. It is a feature.

本発明によれば、簡易な装置構成で精度の高い標定が可能になる効果が得られる。 According to the present invention, it is possible to obtain the effect of enabling highly accurate localization with a simple device configuration.

具体的には、サージ波形の到達時刻を計測する必要はなく、反射波をノイズとして除去する手段は不要であり、サージの伝播速度を設定、あるいは計測する手段は不要である。これらは、いずれも装置構成の簡易化と標定精度の向上に寄与する。 Specifically, it is not necessary to measure the arrival time of the surge waveform, no means for removing the reflected wave as noise is required, and no means for setting or measuring the propagation speed of the surge is required. All of these contribute to the simplification of the device configuration and the improvement of the positioning accuracy.

事故点でサージ発生する場合のサージ伝播の現象を示す図。The figure which shows the phenomenon of surge propagation when a surge occurs at an accident point. 注入点でサージ発生する場合のサージ伝播の現象を示す図。The figure which shows the phenomenon of surge propagation when a surge occurs at an injection point. 本発明の事故点標定の処理手順を示す図。The figure which shows the processing procedure of the accident point setting of this invention. 作図による模擬波形生成の事例を示す図。The figure which shows the example of the simulated waveform generation by drawing. 作図による模擬波形生成の事例を示す図。The figure which shows the example of the simulated waveform generation by drawing. 作図による模擬波形生成の事例を示す図。The figure which shows the example of the simulated waveform generation by drawing. 作図による模擬波形生成の事例を示す図。The figure which shows the example of the simulated waveform generation by drawing. 作図による模擬波形生成の事例を示す図。The figure which shows the example of the simulated waveform generation by drawing. 作図手順においてサージ到達時刻に配置する単発波形の表記例を示す図。The figure which shows the notation example of the single-shot waveform arranged at the surge arrival time in the drawing procedure. 計測波形と模擬波形の相似性の算出方法を説明する図。The figure explaining the calculation method of the similarity of the measured waveform and the simulated waveform. 計測波形と模擬波形の相似性を説明する図。The figure explaining the similarity between the measured waveform and the simulated waveform. 事故点のみに着目したときの事故点と相似性の関係例を示す図。The figure which shows the relation example of the similarity with the accident point when focusing only on the accident point. 事故点標定の処理手順を説明する図。The figure explaining the processing procedure of the accident point setting. 事故点標定の装置構成例を説明する図。The figure explaining the device configuration example of the accident point setting. 事故点標定の表示画面の構成例を説明する図。The figure explaining the configuration example of the display screen of the accident point setting.

以下、図面等を用いて、本発明の実施例について説明する。以下の実施例は本願発明の内容の具体例を示すものであり、本願発明がこれらの実施例に限定されるものではなく、本明細書に開示される技術的思想の範囲内において当業者による様々な変更および修正が可能である。 Hereinafter, examples of the present invention will be described with reference to the drawings and the like. The following examples show specific examples of the contents of the present invention, and the present invention is not limited to these examples, and is by those skilled in the art within the scope of the technical idea disclosed in the present specification. Various changes and modifications are possible.

電力系統の技術は、配電系統と送電系統に分けて説明することがある。以下は、配電系統に着目して説明するが、送電系統にも適用可能な技術である。 Power system technology may be described separately for distribution and transmission systems. The following will focus on the distribution system, but it is a technology that can also be applied to the power transmission system.

なお本発明の説明では、交流の電圧と電流を、単に電圧、電流と呼ぶことがある。 In the description of the present invention, AC voltage and current may be simply referred to as voltage and current.

本発明は、計測手段を用いて採取したサージの計測波形を信号処理することで事故点を標定することを特徴とする。 The present invention is characterized in that an accident point is defined by signal-processing the measurement waveform of a surge collected by using a measuring means.

図1a、図1bを用いて、電力系統のサージ伝播の現象を説明する。ここで図1aは事故点でサージ発生する場合、図1bは注入点でサージ発生する場合を示している。 The phenomenon of surge propagation in the power system will be described with reference to FIGS. 1a and 1b. Here, FIG. 1a shows a case where a surge occurs at an accident point, and FIG. 1b shows a case where a surge occurs at an injection point.

これらの図の横軸は電力系統の線路を示し、事故点Pf(あるいは注入点Pi)、反射点Pr、計測点Psが配置される。縦軸は事故発生後の時間tの経過を示している。サージは、時間経過とともに線路を伝播することから、図中の斜め線として位置と時間の関係が描かれる。以下の説明では、この斜め線を伝播線と呼ぶことにする。 The horizontal axis of these figures indicates the line of the power system, and the accident point Pf (or injection point Pi), the reflection point Pr, and the measurement point Ps are arranged. The vertical axis shows the passage of time t after the accident occurred. Since the surge propagates along the track with the passage of time, the relationship between position and time is drawn as a diagonal line in the figure. In the following description, this diagonal line will be referred to as a propagation line.

サージの発生要因は、事故が発生したときに過渡的な電気現象として事故点Pfで発生して伝播するサージ(図1a)がある。また、何らかのパルス発生手段を用いて線路にパルスを注入することで発生するサージ(図1b)がある。後者は、事故発生とは異なるタイミングで、事故点Pfとは異なる箇所(注入点Pi)で人為的にサージの発生が可能である。 The cause of the surge is a surge (FIG. 1a) that occurs and propagates at the accident point Pf as a transient electrical phenomenon when an accident occurs. In addition, there is a surge (FIG. 1b) generated by injecting a pulse into the line using some kind of pulse generating means. In the latter case, a surge can be artificially generated at a position different from the accident point Pf (injection point Pi) at a timing different from the accident occurrence.

このようにして発生するサージは、線路上に用意する計測点Psにおいて、電圧あるいは電流の波形を計測することによってサージ波形として採取できる。この計測波形は、事故点Pf(あるいは注入点Pi)から計測点Psに直接に到達する直接波Wdと、反射点Prで反射してから計測点Psに到達する反射波Wrで構成される。反射点Prは、電気的なインピーダンス不整合等によりサージが反射する点であり、線路分岐点、碍子、線路末端、等の設備機器、電圧調整機器があり、これらは系統構成情報から事前に把握可能である。また事故点Pf自体も反射点Prになる。なおサージは正負、いずれの極性方向にも発生しうる。また反射波Wrは、反射の前後で振幅が反転(正負が反転)する場合がある。反射による振幅反転(正負が反転)を正しく推定できる場合には、サージ波形の大きさと極性(正負)と位置に着目した信号処理ができる。しかしこれらの極性については、波形振幅の絶対値あるいは二乗値等をとることで反転の有無に関わることなく、サージ波形の大きさと位置に着目することができる。 The surge generated in this way can be collected as a surge waveform by measuring a voltage or current waveform at a measurement point Ps prepared on the line. This measurement waveform is composed of a direct wave Wd that directly reaches the measurement point Ps from the accident point Pf (or injection point Pi) and a reflected wave Wr that reaches the measurement point Ps after being reflected at the reflection point Pr. The reflection point Pr is a point where the surge is reflected due to electrical impedance mismatch, etc., and there are equipment such as line branch points, insulators, line ends, etc., and voltage adjustment equipment, which can be grasped in advance from the system configuration information. It is possible. The accident point Pf itself also becomes the reflection point Pr. The surge can occur in either the positive or negative polar direction. Further, the amplitude of the reflected wave Wr may be inverted (positive or negative is inverted) before and after the reflection. If the amplitude inversion due to reflection (positive / negative is inverted) can be correctly estimated, signal processing can be performed focusing on the magnitude, polarity (positive / negative), and position of the surge waveform. However, with regard to these polarities, the magnitude and position of the surge waveform can be focused on regardless of the presence or absence of inversion by taking the absolute value or the square value of the waveform amplitude.

このようにサージ計測波形は、事故点Pf(あるいは注入点Pi)と反射点Prの位置関係、およびサージの伝播速度、事故の発生時刻、によって関係づけられることになる。 In this way, the surge measurement waveform is related by the positional relationship between the accident point Pf (or injection point Pi) and the reflection point Pr, the surge propagation speed, and the accident occurrence time.

上記を整理すると、事故点Pf(あるいは注入点Pi)の位置とサージ波形は、以下の既知変数と未知変数で関係づけられる。まず既知の変数は、反射点Prと計測点Psの電力系統上における位置である。これに対し、未知の変数は、事故点Pf(あるいは注入点Pi)の位置と事故発生時刻とサージ伝播速度である。 To summarize the above, the position of the accident point Pf (or injection point Pi) and the surge waveform are related by the following known variables and unknown variables. First, the known variables are the positions of the reflection point Pr and the measurement point Ps on the power system. On the other hand, the unknown variables are the position of the accident point Pf (or injection point Pi), the accident occurrence time, and the surge propagation speed.

これらの変数は、着目する現象に応じて異なる表記ができる。例えば事故発生時刻は、計測波形に着目すればサージの到着時刻になる。サージ伝播速度は、計測波形に着目すれば波形の時間幅に換算できる。以下の説明では、これらの用語を適宜に置き換えて利用することがある。 These variables can be expressed differently depending on the phenomenon of interest. For example, the accident occurrence time is the arrival time of the surge when focusing on the measured waveform. The surge propagation speed can be converted into the time width of the waveform by focusing on the measured waveform. In the following description, these terms may be replaced as appropriate.

本発明は、上記変数を用いて、以下に示す図2の処理手順で事故点標定する。 In the present invention, the above variables are used to determine the accident point by the processing procedure shown in FIG. 2 below.

事故点標定の処理では、最初に処理ステップS1において、系統構成情報の入力を行う。系統構成情報に基づいて反射点Prと計測点Psの位置を決めることができる。また、模擬波形生成手段の準備を行う。この準備段階においては、事故点Pf(あるいは注入点Pi)、事故発生時刻、サージ伝播速度を変数として、サージの直接波Wdと反射波Wrを生成する模擬波形生成手段を用意する。また変数の初期値を設定しておく。ここまでの一連の処理は、いわば準備段階ということができる。 In the accident point determination process, first, in the process step S1, the system configuration information is input. The positions of the reflection point Pr and the measurement point Ps can be determined based on the system configuration information. In addition, a simulated waveform generation means is prepared. In this preparatory stage, a simulated waveform generation means for generating the direct wave Wd and the reflected wave Wr of the surge is prepared with the accident point Pf (or injection point Pi), the accident occurrence time, and the surge propagation speed as variables. Also, set the initial value of the variable. The series of processes up to this point can be said to be the preparatory stage.

処理ステップS2では、実際に事故発生を検知するまで待機する。事故発生時には、処理ステップS3においてサージ波形の入力を行う。ここでは、サージの計測波形Wsとしてサージの直接波Wdと反射波Wrが重畳する波形を入力する。 In the process step S2, the process waits until the occurrence of an accident is actually detected. When an accident occurs, a surge waveform is input in processing step S3. Here, as the surge measurement waveform Ws, a waveform in which the surge direct wave Wd and the reflected wave Wr are superimposed is input.

処理ステップS4では、事故点Pfを標定するための探索を実行する。具体的には、処理ステップS41、S42、S43では、予め処理ステップS1において準備した模擬波形生成手段を用いて、事故点を仮設定し、変数として遅延時刻と波形幅を設定して模擬波形Wpを生成する。模擬波形Wpは、これらの変数を可変にして複数組のものが生成される。処理ステップS44で計測波形Wsと模擬波形Wpの相似性を算出する。処理ステップS45では事故点と相似性の関係を記憶する。 In the process step S4, a search for determining the accident point Pf is executed. Specifically, in the processing steps S41, S42, and S43, the accident point is temporarily set by using the simulated waveform generating means prepared in advance in the processing step S1, the delay time and the waveform width are set as variables, and the simulated waveform Wp. To generate. A plurality of sets of simulated waveforms Wp are generated by making these variables variable. In the processing step S44, the similarity between the measured waveform Ws and the simulated waveform Wp is calculated. In the process step S45, the relationship between the accident point and the similarity is stored.

処理ステップS5では、終了条件を判定して満たしていれば探索手順を終了する。満たしていない場合は、適宜上記処理ステップS41、S42、S43の手順を繰り返す。 In the process step S5, if the end condition is determined and satisfied, the search procedure ends. If it is not satisfied, the procedure of the above processing steps S41, S42 and S43 is repeated as appropriate.

本発明の探索手順は、数値解析の手法を用いて解(最も相似性が高くなる変数)を探ることである。このために全探索、最適化計算等の探索の手法を利用する。繰り返しの終了条件としては、例えば繰り返しの回数、あるいは相似性の収束、等を利用する。 The search procedure of the present invention is to search for a solution (variable having the highest similarity) by using a numerical analysis method. For this purpose, search methods such as full search and optimization calculation are used. As the end condition of the repetition, for example, the number of repetitions, the convergence of similarity, and the like are used.

最後に処理ステップS6では、終了条件を満たしたとき、計測波形Wsと模擬波形Wpが最も相似する事故点Pfを標定結果として選定し、処理ステップS7において出力する。標定結果は、事故点Pfの除去作業の担当者に適切に伝達されるように、文字、図形、画像、あるいは音声等を用いて出力する。また途中経過をログデータとして蓄積する。 Finally, in the processing step S6, when the end condition is satisfied, the accident point Pf in which the measured waveform Ws and the simulated waveform Wp are most similar is selected as the localization result and output in the processing step S7. The localization result is output using characters, figures, images, voices, etc. so as to be appropriately transmitted to the person in charge of the accident point Pf removal work. In addition, the progress is accumulated as log data.

以上の説明から明らかなように、本発明は計測波形Wsと模擬波形Wpの類似を、相似性という指標で評価する。相似性は、後述するように、波形の位置(時刻)、波形幅(時間幅)に依存しない波形の類似を表す数値として算出する。したがって適切な条件を付加すれば、波形の相関性算出、波形のパタンマッチング、等の技術用語に言い換えることが可能である。 As is clear from the above description, the present invention evaluates the similarity between the measured waveform Ws and the simulated waveform Wp using an index called similarity. As will be described later, the similarity is calculated as a numerical value representing the similarity of the waveform regardless of the position (time) and the waveform width (time width) of the waveform. Therefore, if appropriate conditions are added, it can be paraphrased into technical terms such as waveform correlation calculation and waveform pattern matching.

本発明は、サージの直接波Wdと反射波Wrを組み合わせた模擬波形Wpを作ることを特徴の一つとしている。模擬波形Wpの作り方としては、作図による方法と、数式による方法がある。どちらも同じサージ伝播を表す方法であり互換性がある。 One of the features of the present invention is to create a simulated waveform Wp by combining the direct wave Wd of the surge and the reflected wave Wr. There are two methods for creating the simulated waveform Wp: a drawing method and a mathematical method. Both are compatible methods that represent the same surge propagation.

以下の実施例の説明では、まず作図による方法を、図3aから図3eを用いて原理説明して、そのあとで数式による方法を説明する。 In the following description of the embodiment, first, the method by drawing will be described in principle with reference to FIGS. 3a to 3e, and then the method by mathematical formula will be described.

作図による模擬波形生成について、図3aから図3eを用いて説明する。まず図3aは、事故点Pfと計測点Psが異なる場合の模擬波形Wpの生成方法を図示している。ここでは事故点Pfの前方(右)方向と後方(左)方向にそれぞれ複数の反射点Prがあり、計測点Psは事故点Pfの後方に隣接して存在しているものとする。この位置関係の場合には計測点Psには時刻t1、t2、t3にサージ計測がされることになる。従って逆に言えば、時刻t1、t2、t3にサージ波形として直接波Wd、反射波Wrが現れる模擬波形Wpを作成し、これが計測波形Wsと相似関係にあれば事故点をPfに特定することができる。なおこの表記において、実線は直接波Wdの伝搬経路、点線は反射波Wrの伝搬経路を表している。 The simulated waveform generation by drawing will be described with reference to FIGS. 3a to 3e. First, FIG. 3a illustrates a method of generating a simulated waveform Wp when the accident point Pf and the measurement point Ps are different. Here, it is assumed that there are a plurality of reflection points Pr in the front (right) direction and the rear (left) direction of the accident point Pf, and the measurement points Ps exist adjacent to the rear of the accident point Pf. In the case of this positional relationship, surge measurement is performed at the measurement points Ps at times t1, t2, and t3. Therefore, conversely, a simulated waveform Wp in which the direct wave Wd and the reflected wave Wr appear as surge waveforms at times t1, t2, and t3 is created, and if this is similar to the measured waveform Ws, the accident point is specified in Pf. Can be done. In this notation, the solid line represents the propagation path of the direct wave Wd, and the dotted line represents the propagation path of the reflected wave Wr.

図3bは、計測点が2か所ある場合の模擬波形Wpの生成方法を図示している。ここでは事故点Pfの前方(右)方向と後方(左)方向にそれぞれ複数の反射点Prと複数の計測点Psが存在している。この位置関係の場合には前方の計測点Ps1には時刻t2、t4にサージ計測がされ、後方の計測点Ps2には時刻t1、t3、t5にサージ計測がされることになる。従って逆に言えば、時刻t1、t2、t3、t4、t5にサージ波形として直接波Wd1、Wd2、反射波Wrが現れる模擬波形Wp1、Wp2を作成し、これらが計測波形Wsと相似関係にあれば事故点をPfに特定することができる。 FIG. 3b illustrates a method of generating a simulated waveform Wp when there are two measurement points. Here, there are a plurality of reflection points Pr and a plurality of measurement points Ps in the front (right) direction and the rear (left) direction of the accident point Pf, respectively. In the case of this positional relationship, surge measurement is performed at time t2 and t4 at the front measurement point Ps1, and surge measurement is performed at time t1, t3 and t5 at the rear measurement point Ps2. Therefore, conversely, simulated waveforms Wp1 and Wp2 in which direct waves Wd1, Wd2 and reflected waves Wr appear as surge waveforms at times t1, t2, t3, t4 and t5 are created, and these have a similar relationship with the measured waveform Ws. For example, the accident point can be specified in Pf.

図3cは、事故点Pfと計測点Psが同じ場合の模擬波形Wpの生成方法を図示している。この例は、一般的には計測点Psは例えば変電所内の母線に設置されるが、その母線において事故が発生した場合を想定している。ここでは事故点Pfと計測点Psが同じ場所に位置しており、これらの前方(右)方向と後方(左)方向にそれぞれ複数の反射点Prが存在している。この位置関係の場合には計測点Psには時刻t1、t2、t3、t4、t5にサージ計測がされることになる。従って逆に言えば、時刻t1、t2、t3、t4、t5にサージ波形として直接波Wd、反射波Wrが現れる模擬波形Wpを作成し、これらが計測波形Wsと相似関係にあれば事故点をPfに特定することができる。 FIG. 3c illustrates a method of generating a simulated waveform Wp when the accident point Pf and the measurement point Ps are the same. In this example, the measurement point Ps is generally installed on a bus in a substation, for example, but it is assumed that an accident occurs on the bus. Here, the accident point Pf and the measurement point Ps are located at the same location, and a plurality of reflection points Pr exist in each of the front (right) direction and the rear (left) direction. In the case of this positional relationship, surge measurement is performed at the measurement points Ps at times t1, t2, t3, t4, and t5. Therefore, conversely, a simulated waveform Wp in which the direct wave Wd and the reflected wave Wr appear as surge waveforms at times t1, t2, t3, t4, and t5 is created, and if these are similar to the measured waveform Ws, the accident point is determined. It can be specified as Pf.

以上のケース(図3aから図3c)は、電力系統における事故発生時に事故点標定を行う図1aのケース(事故点でサージ発生する場合)を想定している。これに対し、図1bのケース(注入点でサージ発生する)は、事故継続中に人工的にパルス注入する場合であり、図3dに模擬波形の生成方法を図示している。 The above cases (FIGS. 3a to 3c) assume the case of FIG. 1a (when a surge occurs at the accident point) in which the accident point is determined when an accident occurs in the power system. On the other hand, the case of FIG. 1b (surge occurs at the injection point) is a case of artificially injecting a pulse during the continuation of the accident, and FIG. 3d illustrates a method of generating a simulated waveform.

図3dの例では、注入点Piと計測点Psは例えば事故発生現場近傍の作業場所であって、ほぼ同一地点に設定されており、前方の事故点を含む複数の反射点及び後方の反射点からの反射波が順次得られる。なおこの場合には、注入点Piと計測点Psは同じ場所にあることからすべてが反射波となるが、最初のサージを直接波Wdとして取り扱う。この位置関係の場合には計測点Psには時刻t1、t2、t3、t4、t5にサージ計測がされることになる。従って逆に言えば、時刻t1、t2、t3、t4、t5にサージ波形として直接波Wd、反射波Wrが現れる模擬波形Wpを作成し、これらが計測波形Wsと相似関係にあれば事故点をPfに特定することができる。 In the example of FIG. 3d, the injection point Pi and the measurement point Ps are, for example, work places near the accident site, which are set to substantially the same point, and a plurality of reflection points including the front accident point and the rear reflection point. The reflected waves from are sequentially obtained. In this case, since the injection point Pi and the measurement point Ps are at the same location, all of them are reflected waves, but the first surge is treated as a direct wave Wd. In the case of this positional relationship, surge measurement is performed at the measurement points Ps at times t1, t2, t3, t4, and t5. Therefore, conversely, a simulated waveform Wp in which the direct wave Wd and the reflected wave Wr appear as surge waveforms at times t1, t2, t3, t4, and t5 is created, and if these are similar to the measured waveform Ws, the accident point is determined. It can be specified as Pf.

図3eの例では、基本的には図3aと同じ系統構成であり各点の位置は同じであるが、反射点Prf1の前方と後方では送電線路の線種が異なっている。このため、計測点Psにおける前方からの反射波は線種の違いによる伝搬速度の変化により、図3aよりも遅れて反射波Wr3が到来する。この場合にあっても、線種の違いによる伝搬速度の変化を考慮した模擬波形を作成することで、上述したケースと同様の相似関係の確認により事故点の標定が可能である。 In the example of FIG. 3e, the system configuration is basically the same as that of FIG. 3a, and the positions of the points are the same, but the line types of the power transmission lines are different in front of and behind the reflection point Prf1. Therefore, the reflected wave from the front at the measurement point Ps arrives at the reflected wave Wr3 later than that in FIG. 3a due to the change in the propagation speed due to the difference in the line type. Even in this case, by creating a simulated waveform that takes into account the change in propagation velocity due to the difference in line type, it is possible to determine the accident point by confirming the similarity relationship as in the case described above.

上記の各ケースは、いずれも、横軸は電力系統の線路に沿った事故点Pf、反射点Pr、計測点Psの位置を示して、縦軸は時間tの経過を示している。図中の斜め線は、線路位置(横軸)と時間(縦軸)の関係を持つサージの伝播線である。時間軸tは、事故の発生時刻を原点として、それ以降の時間経過を作図している。 In each of the above cases, the horizontal axis indicates the positions of the accident point Pf, the reflection point Pr, and the measurement point Ps along the line of the electric power system, and the vertical axis indicates the passage of time t. The diagonal line in the figure is a surge propagation line having a relationship between the line position (horizontal axis) and time (vertical axis). The time axis t plots the passage of time after the accident occurrence time as the origin.

上記表示によれば、サージの伝播速度が速いほど伝播線の勾配は水平に近くなり、到達時刻が早くなる。逆に伝播速度が遅いほど伝播線の勾配は急になり、到達時刻が遅くなる。伝播速度は波形の時間幅に換算出来て、サージの伝播速度が速いほど波形幅(時間幅)は短くなり、サージの伝播速度が遅いほど波形幅(時間幅)は長くなる。 According to the above display, the faster the surge propagation speed, the closer the gradient of the propagation line is to horizontal, and the earlier the arrival time. On the contrary, the slower the propagation speed, the steeper the gradient of the propagation line and the later the arrival time. The propagation speed can be converted into the time width of the waveform. The faster the propagation speed of the surge, the shorter the waveform width (time width), and the slower the propagation speed of the surge, the longer the waveform width (time width).

サージは、事故点Pf(あるいは注入点Pi)から系統の両側に向かって進む直接波Wdと、反射点Prで方向を逆転して進む反射波Wrがある。これらのサージが計測点Psを通過するとき、単発のサージ波形として計測される。そこで、直接波Wdと反射波Wrが計測点Psに到着する時刻にサージの単発波形を配置することで、複数の単発波形を組み合わせた模擬波形Wpを作る。なおサージは正負いずれにも発生し得、かつ反射波Wrは、反射点で振幅(正負)が反転することがある。そこでサージや反射波の絶対値あるいは二乗値をとり、正負に依存せずに、利用する方法がある。 The surge includes a direct wave Wd that travels from the accident point Pf (or injection point Pi) toward both sides of the system, and a reflected wave Wr that travels in the opposite direction at the reflection point Pr. When these surges pass the measurement point Ps, they are measured as a single surge waveform. Therefore, by arranging the single-shot waveform of the surge at the time when the direct wave Wd and the reflected wave Wr arrive at the measurement point Ps, a simulated waveform Wp that combines a plurality of single-shot waveforms is created. The surge can occur in both positive and negative directions, and the amplitude (positive and negative) of the reflected wave Wr may be inverted at the reflection point. Therefore, there is a method of taking the absolute value or the square value of the surge or the reflected wave and using it without depending on the positive or negative.

本発明は、このようにして計測点Psで観測される直接波Wdと反射波Wrの組み合わせを、模擬波形Wpとして生成することを特徴とする。 The present invention is characterized in that the combination of the direct wave Wd and the reflected wave Wr observed at the measurement point Ps in this way is generated as a simulated waveform Wp.

前記したように本発明において、図中の伝播線の勾配がサージの伝播速度に相当する。したがって系統構成の情報から線種の違いが判るとき、線種の違いによる伝播速度の変化を、伝播線の勾配の変化として反映できる。このとき線種による伝播速度の変化の比率が、伝播線の勾配の変化の比率として作図できればよいので、伝播速度が定量的にわかっている必要はない。 As described above, in the present invention, the gradient of the propagation line in the figure corresponds to the propagation speed of the surge. Therefore, when the difference in line type can be understood from the information of the system configuration, the change in the propagation speed due to the difference in the line type can be reflected as the change in the gradient of the propagation line. At this time, since it is sufficient that the ratio of the change in the propagation speed depending on the line type can be drawn as the ratio of the change in the gradient of the propagation line, it is not necessary to know the propagation speed quantitatively.

図4に、上記の作図手順においてサージ到達時刻に配置する単発波形の表記例を示す。図4には、インパルス状の波形、正弦波状の波形、一部逆極性を含む正弦波状の波形、三角波が例示され、本発明の作図ではこれらの波形はどのようなものであってもよい。 FIG. 4 shows a notation example of a single-shot waveform arranged at the surge arrival time in the above drawing procedure. FIG. 4 exemplifies an impulse-like waveform, a sinusoidal waveform, a sinusoidal waveform including a part of reverse polarity, and a triangular wave, and these waveforms may be any in the drawing of the present invention.

実際に観測されるサージの波形は複雑な形状をしているが、本発明では後述するようにサージの単発波形ではなく、直接波Wdと反射波Wrの複数の波の組み合わせを波形として扱う。このため、模擬波形Wpの生成に用いる単発波形が計測波形Wsと類似している必要はない。例えば、デルタ関数として知られる瞬時の波形、方形波、三角波等の波形が利用できる。これらの単発波形の振幅と波形幅は限定するものではない。単発波形の波形幅は、狭くするほど時間軸方向の分解能が高くなるが、一方で適宜な時間幅を持たせるほうが安定した結果が得られる。また単発波形の振幅は、伝播距離が長くなるほど減衰するとして変化させても良い。 The waveform of the surge actually observed has a complicated shape, but in the present invention, a combination of a plurality of waves of the direct wave Wd and the reflected wave Wr is treated as a waveform instead of a single-shot waveform of the surge as described later. Therefore, the single-shot waveform used to generate the simulated waveform Wp does not have to be similar to the measured waveform Ws. For example, an instantaneous waveform known as a delta function, a square wave, a triangular wave, or the like can be used. The amplitude and waveform width of these single-shot waveforms are not limited. The narrower the waveform width of the single-shot waveform, the higher the resolution in the time axis direction, but on the other hand, it is better to have an appropriate time width to obtain stable results. Further, the amplitude of the single-shot waveform may be changed as it is attenuated as the propagation distance becomes longer.

本発明は、計測波形Wsと模擬波形Wpに含まれる直接波Wdと反射波Wrの時間的な位置関係の類似、言い換えれば直接波Wdと反射波Wrの時間間隔の類似を、両者を比較することで相似性として算出する。この相似性の算出に用いる、計測波形Wsおよび模擬波形Wpの波形幅(時間幅)は限定するものではない。例えば適宜な個数の単発波形が含まれるように、波形幅を任意に設定しても良い。あるいは、標定する線路範囲とサージ伝播速度を暫定的に設定して、その条件からサージの伝播時間を算出して、その時間に届くサージが含まれるように、計測波形Wsおよび模擬波形Wpの波形幅(時間幅)を設定しても良い。このとき線路範囲に含まれる反射点の個数、伝播距離に伴うサージの減衰等を考慮に入れて波形幅(時間幅)を設定しても良い。 The present invention compares the similarity of the temporal positional relationship between the direct wave Wd and the reflected wave Wr contained in the measured waveform Ws and the simulated waveform Wp, in other words, the similarity of the time interval between the direct wave Wd and the reflected wave Wr. It is calculated as similarity. The waveform width (time width) of the measured waveform Ws and the simulated waveform Wp used for calculating this similarity is not limited. For example, the waveform width may be arbitrarily set so as to include an appropriate number of single-shot waveforms. Alternatively, the line range to be targeted and the surge propagation speed are provisionally set, the surge propagation time is calculated from the conditions, and the waveforms of the measured waveform Ws and the simulated waveform Wp are included so that the surge reaching that time is included. The width (time width) may be set. At this time, the waveform width (time width) may be set in consideration of the number of reflection points included in the line range, the attenuation of the surge due to the propagation distance, and the like.

次に、模擬波形Wpの作り方として、数式による方法を説明する。 Next, as a method of creating a simulated waveform Wp, a method using a mathematical formula will be described.

前記した作図による模擬波形Wpの生成手順を、数式を用いて表記することで、プログラム等を用いて模擬波形Wpを生成することができる。このため前記した作図のなかでサージ伝播を示す伝播線を、線路方向と時間方向に関わる一次式として数式化する。反射点Pr、計測点Psは、線路位置として設定する。計測点Psと伝播線(一次式)の交点が到着時刻となり、その時刻にサージ(直接波と反射波)の単発波形を配置することで、模擬波形Wpを生成する。また反射点Prと伝播線(一次式)の交点で、逆向きに進む反射波の伝播線(一次式)を生成する。 By describing the procedure for generating the simulated waveform Wp by the above drawing using a mathematical formula, the simulated waveform Wp can be generated by using a program or the like. Therefore, in the above-mentioned drawing, the propagation line showing surge propagation is mathematically expressed as a linear expression related to the line direction and the time direction. The reflection point Pr and the measurement point Ps are set as line positions. The intersection of the measurement point Ps and the propagation line (primary formula) is the arrival time, and a simulated waveform Wp is generated by arranging a single waveform of surge (direct wave and reflected wave) at that time. Further, at the intersection of the reflection point Pr and the propagation line (primary equation), a propagation line (primary equation) of the reflected wave traveling in the opposite direction is generated.

これらの数式化において、事故点Pfは未知変数として扱う。そして計測波形Wsと模擬波形Wpの相似性の指標を用いて、最も相似性が高くなる事故点を決定する。 In these mathematical formulas, the accident point Pf is treated as an unknown variable. Then, the accident point with the highest similarity is determined by using the index of similarity between the measured waveform Ws and the simulated waveform Wp.

以下、模擬波形Wpの生成手順の一例を示す。 An example of the procedure for generating the simulated waveform Wp is shown below.

まず標定の計算に利用する変数と条件を設定する。ここでは、線路位置xについて、始点は適宜に設定する。時刻tについて、初期値は適宜に設定する。反射点の位置r(i)、(i=1〜M)について、系統構成情報に基づいて設定する。計測点の位置m(k)、(k=1〜N)について、系統構成情報に基づいて設定する。 First, set the variables and conditions used for the calculation of the orientation. Here, the starting point is appropriately set for the line position x. The initial value of the time t is set appropriately. The positions r (i) and (i = 1 to M) of the reflection points are set based on the system configuration information. The positions m (k) and (k = 1 to N) of the measurement points are set based on the system configuration information.

次に標定計算に用いる変数(未知数)を用意する。ここでは事故点の位置をFs、サージ到着時刻をTs、サージ伝播速度をVsとする。ただし、ここでサージ到着時刻Tsは、最初のサージが到着する時刻であり、前記した事故発生時刻からの換算値である。 Next, a variable (unknown number) used for the orientation calculation is prepared. Here, the position of the accident point is Fs, the surge arrival time is Ts, and the surge propagation speed is Vs. However, here, the surge arrival time Ts is the time when the first surge arrives, and is a converted value from the above-mentioned accident occurrence time.

上記の記号を用いてサージ伝播の伝播線を定式化する一例を(1)式に示す。なお、複数のサージ伝播式を組み合わせて表記するにはマトリクス形式で表記する方法があるが、ここでは省略する。 An example of formulating the propagation line of surge propagation using the above symbols is shown in Eq. (1). There is a method of expressing a combination of a plurality of surge propagation expressions in a matrix format, but this is omitted here.

Figure 2021050954
Figure 2021050954

また、(1)式のサージ伝播式を用いて模擬波形を生成するため以下のルールを用意する。これらのルールは、「事故点Pfから線路の両方向に向かってサージ波形を伝播させる。」、「サージ波形と反射点Prの交点で向きを反転した反射波Wrを生成する。」、「サージ波形と計測点Psの交点に時間幅を持った単発波形を置く。」といったものである。 In addition, the following rules are prepared to generate a simulated waveform using the surge propagation equation in Eq. (1). These rules "propagate the surge waveform from the accident point Pf in both directions of the line", "generate a reflected wave Wr whose direction is reversed at the intersection of the surge waveform and the reflection point Pr", and "surge waveform". And a single-shot waveform with a time width is placed at the intersection of the measurement points Ps. "

サージ波形と反射点Prの交点時刻Trは、サージ伝播式S(t)と反射点Prの位置r(i)を等号でつないで時刻tについて解くことで得られる。この交点時刻から、逆向きに進む新たな反射波Wrのサージ伝播式を作り、再び反射点Prとの交点時刻の算出を繰り返す。 The intersection time Tr of the surge waveform and the reflection point Pr can be obtained by connecting the surge propagation equation S (t) and the position r (i) of the reflection point Pr with an equal sign and solving the time t. From this intersection time, a surge propagation equation of a new reflected wave Wr traveling in the opposite direction is created, and the calculation of the intersection time with the reflection point Pr is repeated again.

サージ波形と計測点Psの交点時刻Tmは、サージ伝播式S(t)と計測点Psの位置m(k)を等号でつないで時刻tについて解くことで得られる。この結果を用いて、交点の時刻Tmに単発波形を配置することで模擬波形Wpを生成する。 The intersection time Tm of the surge waveform and the measurement point Ps can be obtained by connecting the surge propagation equation S (t) and the position m (k) of the measurement point Ps with an equal sign and solving the time t. Using this result, a simulated waveform Wp is generated by arranging a single waveform at the time Tm at the intersection.

ここでもし、計測波形Wsに計測誤差が無く、また模擬波形生成に用いる系統構成情報に誤差が無ければ、計測波形Wsと模擬波形Wpを組み合わせて解析的に解くことで事故点Pf(あるいは注入点Pi)を算出できる。しかし実用的には、計測波形には計測誤差が含まれて、また模擬波形生成に用いる系統構成情報には誤差が含まれるので解析的には解けないことが多い。 Here, if there is no measurement error in the measured waveform Ws and there is no error in the system configuration information used for generating the simulated waveform, the accident point Pf (or injection) can be solved analytically by combining the measured waveform Ws and the simulated waveform Wp. Point Pi) can be calculated. However, practically, the measurement waveform contains a measurement error, and the system configuration information used for generating the simulated waveform contains an error, so that it is often impossible to solve it analytically.

そこで本発明は、計測波形Wsと模擬波形Wpに含まれる誤差を考慮するために、前記したように時間幅を持った単発波形を配置したうえで、相似性の指標を用いて数値計算的に事故点Pf(あるいは注入点Pi)を探索する。 Therefore, in the present invention, in order to consider the error included in the measured waveform Ws and the simulated waveform Wp, a single waveform having a time width is arranged as described above, and then numerically calculated using a similarity index. Search for the accident point Pf (or injection point Pi).

本発明は、後述するように、模擬波形Wpを生成して計測波形Wsと模擬波形Wpの相似性を算出する手順を、全探索あるいは最適化計算を用いて繰り返し計算することで、最も相似性が高くなる事故点を決定する。 In the present invention, as will be described later, the procedure of generating the simulated waveform Wp and calculating the similarity between the measured waveform Ws and the simulated waveform Wp is repeatedly calculated by using a full search or an optimization calculation to obtain the most similarity. Determine the accident point where is high.

ここで模擬波形Wpの時間幅に特に制約はなく、直接波Wdと反射波Wrが適宜に組み合わされているように設定する。このため、時間幅を固定設定する方法、あるいは適宜の個数の直接波Wdと反射波Wrが含まれるように自動的に時間幅を設定する方法、等を利用して良い。計算範囲が短ければ計算負荷は軽減するが標定精度は低下し、逆に時間幅が長ければ計算負荷は増加するが標定精度は向上する傾向にある。 Here, the time width of the simulated waveform Wp is not particularly limited, and the direct wave Wd and the reflected wave Wr are set to be appropriately combined. Therefore, a method of fixing the time width, a method of automatically setting the time width so that an appropriate number of direct wave Wd and reflected wave Wr are included, and the like may be used. If the calculation range is short, the calculation load is reduced but the localization accuracy is reduced, and conversely, if the time width is long, the calculation load is increased but the localization accuracy tends to be improved.

この探索手順の計算過程として、正しく事故点Pf(あるいは注入点Pi)が求められるときに計測波形Wsと模擬波形Wpの相似性は最も高くなり、それ以外では相似性が低くなる、分布特性が得られる。例えば線路位置を横軸、相似性を縦軸とすれば、事故点位置において最も相似性が高くなる凸型の分布特性が得られる。この分布特性を、事故点決定の根拠として、あるいは事故点決定の精度として表記することができる。 In the calculation process of this search procedure, when the accident point Pf (or injection point Pi) is correctly obtained, the similarity between the measured waveform Ws and the simulated waveform Wp is the highest, and otherwise the similarity is low. can get. For example, if the track position is on the horizontal axis and the similarity is on the vertical axis, a convex distribution characteristic having the highest similarity at the accident point position can be obtained. This distribution characteristic can be expressed as the basis for determining the accident point or as the accuracy of determining the accident point.

次に計測波形Wsと模擬波形Wpの間の相似性を算出することについて説明する。 Next, the calculation of the similarity between the measured waveform Ws and the simulated waveform Wp will be described.

本発明は、計測波形Wsと模擬波形Wpの相似性を算出する手順を備える。幾何学の分野では、二つの図形の類似を考えるときに、図形の向きと大きさに関わらない指標として「相似」という用語が使われる。本発明は、計測波形Wsと模擬波形Wpの類似を、波形の始点と幅(時間幅)に関わらない類似を考えるため、相似性として算出する。そして本発明は、事故点が正しく標定できたときに計測波形Wsと模擬波形Wpの相似性が最も高くなることを利用して、事故点を決定する。 The present invention includes a procedure for calculating the similarity between the measured waveform Ws and the simulated waveform Wp. In the field of geometry, when considering the similarity between two figures, the term "similarity" is used as an index regardless of the orientation and size of the figures. In the present invention, the similarity between the measured waveform Ws and the simulated waveform Wp is calculated as a similarity in order to consider the similarity regardless of the start point and width (time width) of the waveform. Then, the present invention determines the accident point by utilizing the fact that the similarity between the measured waveform Ws and the simulated waveform Wp becomes the highest when the accident point can be correctly defined.

図5を用いて、計測波形Wsと模擬波形Wpの相似性を算出することについて説明する。ここでは、計測波形Wsの時系列情報をX(t)、模擬波形Wpの時系列情報をY(t)で表記している。計測波形X(t)は波として計測されているが、模擬波形Y(t)は事故点に基づく模擬波形であり、波到達時刻と伝搬速度(波形幅)を含むインパルス列として表記されている。 The calculation of the similarity between the measured waveform Ws and the simulated waveform Wp will be described with reference to FIG. Here, the time-series information of the measured waveform Ws is represented by X (t), and the time-series information of the simulated waveform Wp is represented by Y (t). The measured waveform X (t) is measured as a wave, but the simulated waveform Y (t) is a simulated waveform based on the accident point and is expressed as an impulse train including the wave arrival time and the propagation velocity (waveform width). ..

図5に示すように計測波形Wsと模擬波形Wpを、時間tの時系列信号X(t)とY(t)で表す。ここで時間tは離散的なサンプリング時刻を示す。したがって離散的なサンプリングの順番に置き換えても良い。相似性の算出方法の例を以下の(2)、(3)、(4)式に示す。ここで記号Σ(シグマ)は時間tについての加算を示す。 As shown in FIG. 5, the measured waveform Ws and the simulated waveform Wp are represented by time-series signals X (t) and Y (t) at time t. Here, the time t indicates a discrete sampling time. Therefore, it may be replaced in the order of discrete sampling. Examples of the similarity calculation method are shown in the following equations (2), (3), and (4). Here, the symbol Σ (sigma) indicates addition for time t.

Figure 2021050954
Figure 2021050954

(2)式に示す相似性1は、設定した時間幅T(t=0〜T)の中で、同一時刻のX(t)とY(t)の掛け算を、時間軸方向に繰り返して足し算することで、相似性を算出する。この式は、相関性の算出式と同等であり、両者が類似するほど大きな値が得られる。したがって事故点Pfと相似性の関係を算出して、最も相似性が高くなるときに、正しく事故点Pfが算出できていることになる。 Similarity 1 shown in equation (2) is the addition of X (t) and Y (t) at the same time repeatedly in the time axis direction within the set time width T (t = 0 to T). By doing so, the similarity is calculated. This formula is equivalent to the formula for calculating the correlation, and the more similar the two are, the larger the value can be obtained. Therefore, the relationship between the accident point Pf and the similarity is calculated, and when the similarity is the highest, the accident point Pf can be calculated correctly.

Figure 2021050954
Figure 2021050954

(3)式に示す相似性2は、相似性1の算出式の変形であり、同一時刻のX(t)とY(t)を正値に変換してから相似性を算出する場合を示す。正値をとるには二乗する方法、絶対値を取る方法等があり。ここでは絶対値をとる方法を示している。この計算式は、反射波の振幅(正負)が反転する場合にも、位置関係に着目した相似性を算出することができる。 The similarity 2 shown in the equation (3) is a modification of the calculation equation of the similarity 1, and shows a case where the similarity is calculated after converting X (t) and Y (t) at the same time into positive values. .. There are methods such as square and absolute value to take a positive value. Here, the method of taking an absolute value is shown. This calculation formula can calculate the similarity focusing on the positional relationship even when the amplitude (positive or negative) of the reflected wave is inverted.

Figure 2021050954
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(4)式に示す相似性3は、設定した時間幅の中で、同一時刻のX(t)とY(t)の差分を二乗する計算を、時間軸法に繰り返して足し算することで相似性を算出する。二乗するのは正値を作るためであり、代わりに絶対値をとっても良い。この式の分母は二乗誤差の算出式と同等であり、両者が類似するほど小さな値になるので、その逆数をとって相似性として用いる式を示している。 Similarity 3 shown in equation (4) is similar by repeating the calculation of squared the difference between X (t) and Y (t) at the same time within the set time width and adding them repeatedly to the time axis method. Calculate sex. The square is to create a positive value, and the absolute value may be taken instead. The denominator of this formula is equivalent to the formula for calculating the squared error, and the smaller the value is, the smaller the value is, so the formula used as the similarity is shown by taking the reciprocal of the value.

本発明は、サージの単発波形の相似性を評価するものではなく、直接波Wdと反射波Wrが組み合わされた波形を模擬波形Wpとして評価対象とする。このため、模擬波形Wpの生成に用いる単発波形は、計測波形Wsに含まれる単発波形と相似している必要はない。例えば模擬波形Wpを作るための単発波形を0と1の2値の方形波としても良い。このとき、例えば(3)式の相似性2は、模擬波形が1の範囲で計測波形を加算すればよく(5)式で示すような簡易な計算になる。 The present invention does not evaluate the similarity of a single-shot waveform of a surge, but evaluates a waveform in which a direct wave Wd and a reflected wave Wr are combined as a simulated waveform Wp. Therefore, the single-shot waveform used to generate the simulated waveform Wp need not be similar to the single-shot waveform included in the measured waveform Ws. For example, the single-shot waveform for creating the simulated waveform Wp may be a binary square wave of 0 and 1. At this time, for example, the similarity 2 of the equation (3) can be a simple calculation as shown by the equation (5) by adding the measured waveforms in the range where the simulated waveform is 1.

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上記は、複数の計測手段から得られる計測波形Wsを用いて相似性を算出する式に拡張できる。このとき、計測点k(k=1〜N)で計測波形Xi(t)を採取して、計測点k(k=1〜N)に対応する模擬波形Yk(t)を生成する。そして、計測波形Xk(t)と模擬波形Yk(t)を用いて相似性を算出する。(1)、(2)、(3)式を拡張した時の相似性の算出式の例を(6)(7)(8)式に示す。 The above can be extended to an equation for calculating similarity using measurement waveforms Ws obtained from a plurality of measurement means. At this time, the measurement waveform Xi (t) is collected at the measurement point k (k = 1 to N) to generate the simulated waveform Yk (t) corresponding to the measurement point k (k = 1 to N). Then, the similarity is calculated using the measured waveform Xk (t) and the simulated waveform Yk (t). Examples of the calculation formulas for similarity when the formulas (1), (2), and (3) are extended are shown in the formulas (6), (7), and (8).

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これらの式中で、記号Π(パイ)は計測点k(k=1〜N)についての積を表し、記号Σ(シグマ)は時間t(t=0〜T)についての加算を示す。複数の計測波形を用いて相似性を算出することは、ランダムなノイズ成分をキャンセルして、事故点標定の精度が向上する効果がある。 In these equations, the symbol Π (pi) represents the product for the measurement points k (k = 1 to N), and the symbol Σ (sigma) represents the addition for the time t (t = 0 to T). Calculation of similarity using a plurality of measurement waveforms has the effect of canceling random noise components and improving the accuracy of accident point determination.

次に、波形の始点と幅(時間幅)を考慮した相似性の算出方法を説明する。本発明は、図6に示すように事故点、サージ到着時刻、サージ伝播速度を変数として相似性を算出する。ここでは、波として示される計測波形X(t)と、インパルス列として示される模擬波形Y(t)が事故点に基づく模擬波形として重ね表示されている。またここでは、波の到達時刻と伝搬速度(波形幅)を考慮して重ね表示されている。従って、模擬波形Y(t)の変数は、事故点までの距離、到達時刻、伝搬速度(波形幅)である。 Next, a method of calculating similarity in consideration of the start point and width (time width) of the waveform will be described. In the present invention, as shown in FIG. 6, the similarity is calculated by using the accident point, the surge arrival time, and the surge propagation speed as variables. Here, the measurement waveform X (t) shown as a wave and the simulated waveform Y (t) shown as an impulse train are superimposed and displayed as a simulated waveform based on the accident point. In addition, here, the wave arrival time and the propagation velocity (waveform width) are taken into consideration and displayed in an overlapping manner. Therefore, the variables of the simulated waveform Y (t) are the distance to the accident point, the arrival time, and the propagation speed (waveform width).

これら変数のうち、事故点は、模擬波形Y(t)のサージの発生個所になる。 Of these variables, the accident point is the location where the surge of the simulated waveform Y (t) occurs.

また次の変数であるサージが計測点に到着する時刻は、模擬波形Y(t)の始点時刻になる。波形の始点時刻をSaとすれば、模擬波形Y(t)の時系列信号をY(t−Sa)と表記できる。 The time when the surge, which is the next variable, arrives at the measurement point is the start point time of the simulated waveform Y (t). If the start point time of the waveform is Sa, the time-series signal of the simulated waveform Y (t) can be expressed as Y (t—Sa).

最後の変数であるサージの伝播速度は、波形幅に反映する。伝播速度をSvとすれば、模擬波形Y(t)の時系列信号をY(Sv・t)と表記できる。伝播速度Svが大きければ(伝播速度が早ければ)模擬波形Y(t)の時刻を早回しすることに相当して波形幅は短くなり、逆に伝播速度Svが小さければ(伝播速度が遅ければ)模擬波形Y(t)の時刻を遅く回すことに相当して波形幅が長くなる。 The last variable, the surge propagation velocity, is reflected in the waveform width. If the propagation speed is Sv, the time-series signal of the simulated waveform Y (t) can be expressed as Y (Sv · t). If the propagation speed Sv is large (if the propagation speed is fast), the waveform width becomes short corresponding to accelerating the time of the simulated waveform Y (t), and conversely if the propagation speed Sv is small (if the propagation speed is slow) ) The waveform width becomes longer corresponding to delaying the time of the simulated waveform Y (t).

このように本発明は、計測波形X(t)と模擬波形Y(t)の波形全体を対象にして相似性を算出するため、ノイズ、波形歪み等による影響が小さくなる。言い換えれば、本発明の計算手順自体が、ノイズ除去の効果を持っている。このため計測波形に対するノイズ除去、周波数フィルタ等の前処理は必要とせず、あるいは使う場合にも簡易な計算で良く、処理負荷の軽減に効果がある。 As described above, in the present invention, since the similarity is calculated for the entire waveforms of the measured waveform X (t) and the simulated waveform Y (t), the influence of noise, waveform distortion, and the like is reduced. In other words, the calculation procedure itself of the present invention has the effect of removing noise. Therefore, noise removal for the measured waveform and preprocessing such as a frequency filter are not required, or even when using it, a simple calculation is sufficient, which is effective in reducing the processing load.

次に、数値計算による探索手順について説明する。計測波形X(t)と模擬波形Y(t)が最も相似する事故点を数値計算で探索するため、未知変数として、事故点、サージ到着時刻、サージ伝播速度を用意する。 Next, the search procedure by numerical calculation will be described. In order to search for the accident point where the measured waveform X (t) and the simulated waveform Y (t) are most similar by numerical calculation, the accident point, surge arrival time, and surge propagation speed are prepared as unknown variables.

図7に、上記変数のうち事故点のみに着目したときの事故点と相似性の関係を例示する。事故点と相似性の関係は、正しく事故点を設定した時に最も相似性が高くなり、その周辺になるほど相似性が低下することで、事故点を中心にした分布特性となる。同様に、三つの未知変数と相似性の関係についても、正しく推定できたときに模擬波形と計測波形の相似性が最も高くなることを利用して、変数の値を数値計算で決定する。 FIG. 7 illustrates the relationship between the accident point and the similarity when focusing only on the accident point among the above variables. The relationship between the accident point and the similarity is the highest when the accident point is set correctly, and the similarity decreases toward the vicinity of the accident point, resulting in a distribution characteristic centered on the accident point. Similarly, regarding the relationship between the three unknown variables and the similarity, the value of the variable is determined by numerical calculation by utilizing the fact that the similarity between the simulated waveform and the measured waveform becomes the highest when it can be estimated correctly.

なお上記説明において、模擬波形Wpの生成には既知情報である系統構成情報と未知情報である事故点情報を用いている。ここで系統構成情報とは、反射点を含む系統構成の情報であり、事故点情報とは未知変数である事故点、サージ到着時刻、サージ伝播速度である。そのうえで模擬波形Wpの生成においては事故点を複数仮設定し、サージ到着時刻、サージ伝播速度を未知数とする複数の模擬波形Wpを得たものである。 In the above description, the system configuration information which is known information and the accident point information which is unknown information are used to generate the simulated waveform Wp. Here, the system configuration information is information on the system configuration including the reflection point, and the accident point information is the accident point, surge arrival time, and surge propagation speed, which are unknown variables. Then, in the generation of the simulated waveform Wp, a plurality of accident points are provisionally set, and a plurality of simulated waveforms Wp in which the surge arrival time and the surge propagation speed are unknown are obtained.

上記の各処理は、図2のフローチャートの中で実現することができる。なお本発明は数値計算による探索の方法を限定するものではなく、全探索、あるいは高速化のため最適化計算等の計算方法を利用することができる。この探索方法は、計算負荷、探索結果の妥当性、探索手順の安定性、等を考慮して決めることになる。 Each of the above processes can be realized in the flowchart of FIG. The present invention does not limit the search method by numerical calculation, and a calculation method such as an optimization calculation can be used for a full search or for speeding up. This search method will be determined in consideration of the calculation load, the validity of the search result, the stability of the search procedure, and the like.

例えば全探索手法で探索する場合は、上記の未知変数である事故点位置、サージの到着時刻、サージの伝播速度を変化させながら繰り返し計算する3重ループを作り、それぞれのループ内で相似性を算出して、最も相似性が高くなるときの変数を検出する。このように変数の取り得る範囲を網羅してループ計算する方法は、計算負荷は高くなるが、探索に漏れがなく、結果の妥当性と安定性に優れる。 For example, when searching by the full search method, create a triple loop that repeatedly calculates while changing the above-mentioned unknown variables, the accident point position, the surge arrival time, and the surge propagation speed, and determine the similarity within each loop. Calculate and detect the variable with the highest similarity. The method of performing loop calculation covering the range of variables that can be taken in this way increases the calculation load, but there is no omission in the search, and the validity and stability of the result are excellent.

また本発明は最適化計算の手法と手順を限定するものではない。例えばPSO(粒子群最適化手法)を本発明への適用する場合は、事故点位置、サージの到着時刻、サージの伝播速度を座標軸とする空間上に、解候補を設定して、最も相似性が高くなる解候補を探索することになる。そして探索の繰り返し計算に、何らかの終了条件を用意することで探索終了を判断して、繰り返し計算を終了して結果を出力する。最適化計算を利用することで、全探索に比べて計算負荷が軽減できる効果が得られる。 Further, the present invention does not limit the method and procedure of the optimization calculation. For example, when applying PSO (particle swarm optimization method) to the present invention, solution candidates are set in a space whose coordinate axes are the position of the accident point, the arrival time of the surge, and the propagation speed of the surge, and the most similarity is achieved. Will be searched for solution candidates that increase. Then, the end of the search is determined by preparing some end condition for the iterative calculation of the search, the iterative calculation is completed, and the result is output. By using the optimization calculation, the effect of reducing the calculation load can be obtained as compared with the full search.

実施例1では、本発明の全体的な説明と、主に図1aの事故点でサージを発生する場合を中心にして説明をしている。これに対し、実施例2では、図1bのパルス注入を実施する場合について詳細に説明する。 In the first embodiment, the overall description of the present invention and the case where a surge is generated at the accident point in FIG. 1a will be mainly described. On the other hand, in the second embodiment, the case where the pulse injection of FIG. 1b is performed will be described in detail.

なおパルス注入による手法は、事故発生後これを除去できずに事故継続している段階において、作業者が現場付近に到着し、事故点の詳細位置を特定するための現場探索の場面で使用されることが多い。 The pulse injection method is used in the scene of site search to identify the detailed position of the accident point when the worker arrives near the site at the stage where the accident cannot be removed after the accident occurs and the accident continues. Often.

本発明の実施例の一つとして、事故発生後に外部装置を用いて線路にパルス注入することでサージを発生させて事故点を標定することができる。 As one of the embodiments of the present invention, a surge can be generated and an accident point can be defined by injecting a pulse into a line using an external device after an accident occurs.

この方法では、パルス注入点Piがサージの発生個所になり、事故点Pfはサージの反射点Prとなる。そして、パルス注入点Piで発生して伝播するサージについて前記と同様に模擬波形Wpを生成して、計測波形Wsと模擬波形Wpとの相似性を探索することで事故点を標定することができる。 In this method, the pulse injection point Pi becomes the surge generation point, and the accident point Pf becomes the surge reflection point Pr. Then, a simulated waveform Wp is generated for the surge generated and propagated at the pulse injection point Pi in the same manner as described above, and the accident point can be defined by searching for the similarity between the measured waveform Ws and the simulated waveform Wp. ..

この方法は、事故発生後に、線路の適宜箇所をパルス注入点としてサージを発生する。本発明は、パルスを注入する原理、装置構成、作業方法等を限定するものではない。電極接触、電磁誘導、等の手段を用いてパルス注入してサージを発生することができる。また、線路に設置されているSVR、SVC、開閉器、等の機器をスイッチングすることでサージを発生することができる。これらの機器を利用して、事故発生後に限ることなく、健全時の適宜なタイミングでサージの発生と計測をして、系統状態の変化を検出するために利用しても良い。 In this method, after an accident occurs, a surge is generated at an appropriate point on the line as a pulse injection point. The present invention does not limit the principle of injecting a pulse, the device configuration, the working method, and the like. A surge can be generated by injecting a pulse by means such as electrode contact or electromagnetic induction. In addition, a surge can be generated by switching devices such as SVRs, SVCs, switches, etc. installed on the track. These devices may be used not only after the occurrence of an accident but also to detect changes in the system state by generating and measuring surges at appropriate timings when they are healthy.

本発明は、図8に示す処理フロー手順を用いて事故点Pfを標定する。 The present invention defines the accident point Pf using the processing flow procedure shown in FIG.

まず処理ステップS11において、対象とする線路にパルス注入点Piと計測点Psを設置する。なお両者は同一箇所でも良いが、この手法が適用される場面では、現場に設置されるのがよい。 First, in the processing step S11, the pulse injection point Pi and the measurement point Ps are set on the target line. Both may be installed at the same location, but in situations where this method is applied, it is better to install them at the site.

次に処理ステップS12では、パルスを注入して、計測波形Wsを採取する。 Next, in the processing step S12, a pulse is injected and the measurement waveform Ws is collected.

次に処理ステップS13では、設置したパルス注入点と計測点、および対象とする系統構成の情報に基づいて模擬波形Wpを生成する。この処理は、図2の処理ステップS4の処理を適用して実現可能である。 Next, in the processing step S13, a simulated waveform Wp is generated based on the information of the set pulse injection point and measurement point, and the target system configuration. This process can be realized by applying the process of process step S4 of FIG.

最後に処理ステップS14において計測波形Wsと模擬波形Wpの相似性を用いて事故点を標定する。この処理は、図2の処理ステップS6、S7の処理を適用して実現可能である。 Finally, in the processing step S14, the accident point is defined by using the similarity between the measured waveform Ws and the simulated waveform Wp. This process can be realized by applying the processes of the process steps S6 and S7 of FIG.

本発明の実施例2による事故点標定方式によれば、「事故発生後に、事故点の標定が可能」、「任意の箇所をパルス注入点および計測点として設定できる」、「複数回の標定の作業を繰り返して、事故点の絞り込むことが可能になる」、「線路に設置されているSVR、SVC、開閉器、等の既存機器を、パルス注入(サージ発生)の手段として利用することができる」などの効果を得ることができる。 According to the accident point setting method according to the second embodiment of the present invention, "the accident point can be set after the accident occurs", "any point can be set as a pulse injection point and a measurement point", and "a plurality of times of setting". By repeating the work, it becomes possible to narrow down the accident points. ”“ Existing equipment such as SVRs, SVCs, switches, etc. installed on the track can be used as a means of pulse injection (surge generation). ] And other effects can be obtained.

計測器が設置されていない線路を巡視して事故点探索することは人手と時間がかかる作業になる。これに対して本発明の実施例2に係るパルス注入による事故点標定方式は、事故発生後の事故点探索に必要となる人手と時間を削減する効果がある。 It is a laborious and time-consuming task to patrol the track where the measuring instrument is not installed and search for the accident point. On the other hand, the accident point locating method by pulse injection according to the second embodiment of the present invention has an effect of reducing manpower and time required for searching for an accident point after an accident occurs.

実施例3では、反射点Prの取り扱いについて説明する。これは反射点Prが新たに発生し、あるいは消滅することの取り扱いである。 In Example 3, the handling of the reflection point Pr will be described. This is the handling of the new generation or disappearance of the reflection point Pr.

前記したように、サージの反射点Prとなるインピーダンス不整合箇所には、分岐点、碍子等がある。さらに加えて、何らかの理由で反射点Prが発生、消滅することがある。例えば、経年劣化による特性変化で、絶縁抵抗が低下する箇所が新たな反射点Prとして発生する場合がある。また一時的な他物接触によってインピーダンス不整合が発生・消滅する場合がある。このような反射点Prの生成、消滅は、何らかの系統状態の変化を示唆しているとして、事故に至らずとも、供給信頼性の低下を招く懸念として事前のアラームとして利用することができる。 As described above, the impedance mismatched points that serve as the reflection points Pr of the surge include branch points, insulators, and the like. In addition, the reflection point Pr may be generated or extinguished for some reason. For example, a portion where the insulation resistance decreases may occur as a new reflection point Pr due to a change in characteristics due to aged deterioration. In addition, impedance mismatch may occur or disappear due to temporary contact with another object. It is possible to use it as a prior alarm as a concern that the supply reliability may be lowered even if an accident does not occur, because the generation and disappearance of the reflection point Pr suggests some change in the system state.

本発明は、反射点Prの生成、消滅をサージ計測波形Wsの変化から検出することが可能である。本発明の事故点標定技術は、「反射点が生成、消滅した箇所を標定する」、「反射点が生成、消滅する状況において、発生した事故点を標定する」ことに適用可能である。 According to the present invention, the generation and disappearance of the reflection point Pr can be detected from the change in the surge measurement waveform Ws. The accident point locating technique of the present invention can be applied to "positioning a place where a reflection point is generated and disappearing" and "setting an accident point that has occurred in a situation where a reflection point is generated and disappearing".

以下に、パルス注入方式を利用した標定方法を説明する。この場合の方法1は、アラーム出力することである。 The localization method using the pulse injection method will be described below. Method 1 in this case is to output an alarm.

現在の計測波形と事前の計測波形を比較して、事故発生はないものの反射点の変化を検出した時、新たに反射点が発生したと判断する。そして新たな反射点の箇所を、前記の事故点標定方式を用いて算出する。 When the current measurement waveform is compared with the previously measured waveform and a change in the reflection point is detected although no accident has occurred, it is determined that a new reflection point has occurred. Then, the location of the new reflection point is calculated using the above-mentioned accident point positioning method.

例えば一時的な樹木接触により新たな反射点が発生する場合があり、接触を繰り返すことで事故が発生する懸念がある。事故原因を未然に除去するために、新たな反射点の発生をアラームとして出力することができる。 For example, a new reflection point may be generated due to temporary contact with a tree, and there is a concern that an accident may occur due to repeated contact. In order to eliminate the cause of the accident, the occurrence of a new reflection point can be output as an alarm.

この場合の方法2は、事故後の事故点絞り込みである。事故発生の検出後に、パルス注入方式でサージの計測波形を採取して、新たに発生した反射点の箇所を、前記の事故点標定を用いて標定する。繰り返してパルス注入して事故点標定することで、徐々に事故点を絞り込むことができる。 Method 2 in this case is narrowing down the accident points after the accident. After the occurrence of the accident is detected, the measurement waveform of the surge is collected by the pulse injection method, and the location of the newly generated reflection point is defined by using the above-mentioned accident point mapping. By repeatedly injecting pulses and determining the accident point, the accident point can be gradually narrowed down.

本発明の実施例3では、模擬波形全体の相似性を利用して事故点標定するので、模擬波形の生成に幾つかの反射点が欠落、あるいは追加していても、標定が可能である。 In the third embodiment of the present invention, the accident point is determined by utilizing the similarity of the entire simulated waveform, so that the determination can be performed even if some reflection points are missing or added to the generation of the simulated waveform.

実施例4では、模擬波形Wpの発生及び事故点標定に係る演算処理を高速化計算させることについて説明する。 In the fourth embodiment, it will be described that the calculation process related to the generation of the simulated waveform Wp and the accident point determination is speeded up and calculated.

本発明の事故点標定方式は、事故点と、事故発生時刻(サージ到着時刻)と、サージ伝播速度を変数として、終了条件を満たすまで相似性を繰り返し計算する。この繰り返し計算は、最適化計算を利用して実現できる。最適化計算の方法を限定するものではないが、例えばPSO(粒子群最適化手法)がある。 In the accident point positioning method of the present invention, the similarity is repeatedly calculated with the accident point, the accident occurrence time (surge arrival time), and the surge propagation speed as variables until the end condition is satisfied. This iterative calculation can be realized by using the optimization calculation. Although the method of optimization calculation is not limited, there is, for example, PSO (particle swarm optimization method).

簡単のためサージ到着時刻を0とすれば、事故点とサージ伝播速度の二つが未知の変数とする。繰り返し計算のなかで変数(事故点とサージ伝播速度)を設定して、前記した方法で模擬波形を生成し、計測波形との相似性を算出する。そして相似性が最も高くなる二つの変数(事故点とサージ伝播速度)を探索する。繰り返し計算の終了条件として、相似性が一定値よりも大きくなったとき、相似性の変化が一定値より小さくなったとき、あるいは繰り返し計算回数が一定値以上になったとき、等の判定を行う。 For the sake of simplicity, if the surge arrival time is set to 0, the accident point and the surge propagation speed are two unknown variables. Variables (accident point and surge propagation speed) are set in the iterative calculation, a simulated waveform is generated by the method described above, and the similarity with the measured waveform is calculated. Then, the two variables with the highest similarity (accident point and surge propagation velocity) are searched. Judgment is made as the end condition of the iterative calculation, such as when the similarity becomes larger than a certain value, when the change in similarity becomes smaller than a certain value, or when the number of repeated calculations becomes more than a certain value. ..

実施例5では、本発明の電力系統監視装置の装置構成について説明する。特に子局とサーバの間でデータ伝送する構成について説明する。 In the fifth embodiment, the device configuration of the power system monitoring device of the present invention will be described. In particular, a configuration for data transmission between the slave station and the server will be described.

図9に本発明を実施する電力系統監視装置の装置構成例を示す。装置構成は、処理時間、コスト、伝送データ量、等の基準に基づいて決めることになる。 FIG. 9 shows an example of a device configuration of a power system monitoring device for carrying out the present invention. The device configuration will be determined based on criteria such as processing time, cost, amount of transmitted data, and the like.

図9では、電力系統の計測点(図示の例では、センサ付き開閉器の設置点を示している)で波形を計測し、例えばネットワークなどを介して計測波形データをサーバ側に得、所定の処理結果を画面表示する。 In FIG. 9, the waveform is measured at the measurement point of the power system (in the illustrated example, the installation point of the switch with a sensor is shown), and the measurement waveform data is obtained on the server side via a network or the like, and a predetermined value is obtained. Display the processing result on the screen.

本発明を実施する装置構成について検討するときに、これを実現する主要な要素機能は、計測波形の入力手段、模擬波形の生成手段、相似性の算出手段、並びに最も相似性が高くなる事故点を決定する手段であるといえる。 When examining the device configuration for carrying out the present invention, the main elemental functions for realizing this are the measurement waveform input means, the simulated waveform generation means, the similarity calculation means, and the accident point at which the similarity is highest. It can be said that it is a means to determine.

これらの手段は、子局と拠点サーバ、に分散して配置することができる。ここで拠点サーバとは、例えば配電自動化システムのような集中型の監視制御装置を示す。分散配置の方法は、装置コスト、処理時間等を考慮して決めることになる。また分散配置する場合は、両者間でデータ授受するためのデータ伝送手段を用意する。 These means can be distributed and arranged in the slave station and the base server. Here, the base server refers to a centralized monitoring and control device such as a power distribution automation system. The distributed arrangement method will be determined in consideration of the device cost, processing time, and the like. In the case of distributed arrangement, a data transmission means for exchanging data between the two is prepared.

構成例の一つとして、子局側に上記手段の全てを配置する方法がある。この構成は、標定結果のみを拠点サーバ側に伝送すれば良く、データ伝送量を削減できる。また、模擬波形の生成を拠点サーバ側で実施して子局側に伝送することで、子局側の処理負荷を軽減することができる。 As one of the configuration examples, there is a method of arranging all of the above means on the slave station side. In this configuration, only the localization result needs to be transmitted to the base server side, and the amount of data transmission can be reduced. Further, the processing load on the slave station side can be reduced by generating the simulated waveform on the base server side and transmitting it to the slave station side.

別の構成例として、子局側で計測した波形データを拠点サーバ側に伝送し、サーバ側で計測波形と模擬波形を用いた標定を実施する方法がある。この構成は、サーバ側の計算能力を活用した信号処理が可能になり、子局側の負担を軽減できる。また複数箇所で計測したサージ波形を集約することで、標定精度の向上を実現することができる。 As another configuration example, there is a method in which the waveform data measured on the slave station side is transmitted to the base server side, and the server side performs the standardization using the measured waveform and the simulated waveform. This configuration enables signal processing that utilizes the computing power of the server side, and can reduce the burden on the slave station side. Further, by aggregating the surge waveforms measured at a plurality of points, it is possible to improve the positioning accuracy.

また、上記の子局と拠点サーバを利用しないで、可搬型の事故点標定装置として構成する方法がある。パルス注入手段を備えることで、事故後の任意の箇所でサージを発生させて、事故点を標定する。事故発生近傍での詳細な探索に利用できるほか、事故復旧作業後の事故点除去の確認のために利用する。パルス注入方法としては、電極を電線に接触させる方法がある。計測波形を採取するためには、電極を電線に接触させる方法がある。作業性を高めるため、パルス注入点と計測点を同一箇所にして計測波形を採取することができる。そして近隣の反射点の情報を用いて模擬波形を生成して、計測波形と模擬波形の相似性を用いた事故点標定を実施できる。可搬型の装置とすることで、事故発生後の任意のタイミングと任意の場所を設定して標定を繰り返して、事故点を徐々に絞り込むことができる。 Further, there is a method of configuring as a portable accident point locating device without using the above-mentioned slave station and base server. By providing the pulse injection means, a surge is generated at an arbitrary point after the accident and the accident point is defined. It can be used for detailed search in the vicinity of the accident, and also for confirming the removal of accident points after accident recovery work. As a pulse injection method, there is a method of bringing an electrode into contact with an electric wire. In order to collect the measurement waveform, there is a method of bringing the electrode into contact with the electric wire. In order to improve workability, the measurement waveform can be collected by setting the pulse injection point and the measurement point at the same point. Then, a simulated waveform can be generated using the information of the reflection points in the vicinity, and the accident point can be determined using the similarity between the measured waveform and the simulated waveform. By making it a portable device, it is possible to set an arbitrary timing and an arbitrary place after an accident occurs and repeat the positioning to gradually narrow down the accident points.

実施例6では、標定結果の出力、使い方について説明する。 In the sixth embodiment, the output of the localization result and how to use it will be described.

図10に、本発明の事故点標定の結果を表示する画面構成例を示す。ここでは、復旧作業担当者に対して、事故点の標定結果、標定結果の根拠、および標定の精度を提示する例を示している。 FIG. 10 shows an example of a screen configuration for displaying the result of accident point determination of the present invention. Here, an example is shown in which the person in charge of restoration work is presented with the result of locating the accident point, the basis of the scoring result, and the accuracy of scoring.

相似性が最も高くなる事故点を決定する探索手順の経過データを一時的に記憶して提示することで、標定の根拠を示すことができる。多くの場合、事故点の位置と相似性の関係は、最も相似性が高くなる事故点を中心にした分布特性となる。この事故点と相似性の関係を提示することは、標定結果を利用する作業者に、標定の根拠と精度を示して、解釈を助けることになる。 The basis of the orientation can be shown by temporarily storing and presenting the progress data of the search procedure for determining the accident point having the highest similarity. In many cases, the relationship between the position of the accident point and the similarity is a distribution characteristic centered on the accident point where the similarity is highest. Presenting the relationship between the accident point and the similarity will help the operator who uses the orientation result to show the basis and accuracy of the orientation and help the interpretation.

また本発明は、上記と同様に探索手順の経緯を用いて、何らかの理由で事故点標定が不可であると判定する条件を用意して、その判定結果と根拠を提示することができる。このために、事故点標定が不可になる判定条件として、「計測波形の歪み、ノイズが大きく、標定精度が得られない」、「線路に反射点がなく、直接波と反射波が重畳した計測波形、模擬波形が得られない」、「線路に反射点が極めて多数あり反射波が重なり合って平均化した波形になる」等を用意する。 Further, in the present invention, using the background of the search procedure as described above, it is possible to prepare a condition for determining that the accident point determination is impossible for some reason, and present the determination result and the basis. For this reason, the judgment conditions that make it impossible to determine the accident point are "distortion of the measurement waveform, large noise, and localization accuracy cannot be obtained" and "measurement in which there are no reflection points on the line and direct waves and reflected waves are superimposed. Prepare waveforms, simulated waveforms cannot be obtained, "there are an extremely large number of reflection points on the line, and the reflected waves overlap to form an averaged waveform."

本発明は、上記条件を用いて標定不可について判定する。この判定に用いる閾値は、事前に固定設定してもよく、あるいは対象系統の特性に合わせて設定しても良い。事故点の標定結果とともに標定の可不可の判断結果を出力することで、復旧作業の進め方の指針として利用することができる。 The present invention determines that immobilization is impossible using the above conditions. The threshold value used for this determination may be fixedly set in advance, or may be set according to the characteristics of the target system. It can be used as a guideline for how to proceed with restoration work by outputting the result of determining whether or not the accident point can be set along with the result of setting the accident point.

実施例7では、事故点の有無の判定について説明する。本発明による事故点標定を用いて、対象系統の事故点の有無を判定することについて説明する。 In the seventh embodiment, determination of the presence or absence of an accident point will be described. It will be described that the presence or absence of the accident point of the target system is determined by using the accident point setting by this invention.

前記したパルス注入による事故点標定は、パルス注入によって発生するサージの直接波と、線路にある反射点からの反射波と、事故点で反射してくる反射波を計測波形として採取する。一方、模擬波形は、パルス注入する注入点と、系統構成情報から設定する反射点に、事故点を変数として組み合わせることで生成する。模擬波形の生成時に事故点を設定しなければ、健全な線路を伝播するサージ波形を生成できる。 In the above-mentioned accident point determination by pulse injection, the direct wave of the surge generated by the pulse injection, the reflected wave from the reflection point on the line, and the reflected wave reflected at the accident point are collected as measurement waveforms. On the other hand, the simulated waveform is generated by combining the injection point for pulse injection and the reflection point set from the system configuration information with the accident point as a variable. If the accident point is not set when generating the simulated waveform, a surge waveform propagating through a healthy line can be generated.

計測波形が、事故点を設定せずに作成した模擬波形と相似性が最も高くなる場合には、対象とする線路は健全(事故点がない)と判定する。これらの判定結果を出力することで、復旧作業の必要性の判断を支援することができる。 When the measured waveform has the highest similarity to the simulated waveform created without setting the accident point, it is determined that the target line is sound (no accident point). By outputting these determination results, it is possible to support the determination of the necessity of restoration work.

このように事故点標定を用いて事故点の有無を判定する方法は、「事故復旧作業による事故点除去の確認」、「開閉器等を用いて切り離した部分系統内の支障(事故点)有無の確認」等に利用可能である。 In this way, the method of determining the presence or absence of an accident point using the accident point marking is "confirmation of accident point removal by accident recovery work" and "presence or absence of obstacles (accident points) in the partial system separated by using a switch or the like". It can be used for "confirmation of" etc.

例えば、事故発生時に開閉器等を用いて系統から切り離した部分系統(あるいはマイクログリッド)について、停電復旧を試みる前に、該系統内に事故点が無い、もしくは事故点除去済みであることを確認するために、上記の手順を利用することができる。 For example, for a partial system (or microgrid) that was separated from the system using a switch when an accident occurred, it was confirmed that there were no accident points in the system or that the accident points had been removed before attempting to recover from a power failure. The above procedure can be used to do so.

このように本発明は、事故後に復電開始するために、対象とする系統に事故点がないことを確認する方法として利用できる。 As described above, the present invention can be used as a method for confirming that there is no accident point in the target system in order to start power recovery after the accident.

Claims (13)

電力系統におけるサージを用いて事故点を標定する電力系統監視装置であって、
電力系統を伝播するサージ波形を計測して計測波形を得る第1の手段、
前記電力系統の系統構成情報と事故点情報に基づいて前記電力系統を伝播するサージ波形を模擬生成し模擬波形を得る第2の手段、
前記計測波形と前記模擬波形の相似性を判断して事故点を標定する第3の手段、
標定した前記事故点の標定結果を出力する第4の手段、
を備えることを特徴とする電力系統監視装置。
A power system monitoring device that uses surges in the power system to identify accident points.
The first means of measuring the surge waveform propagating in the power system to obtain the measured waveform,
A second means for simulating a surge waveform propagating in the power system based on the system configuration information and the accident point information of the power system and obtaining the simulated waveform.
A third means for determining the similarity between the measured waveform and the simulated waveform and determining the accident point,
A fourth means of outputting the marking result of the marked accident point,
A power system monitoring device characterized by being equipped with.
請求項1に記載の電力系統監視装置であって、
前記第1の手段は、電力系統における事故点で生じたサージ波形を計測して計測波形を得ることを特徴とする電力系統監視装置。
The power system monitoring device according to claim 1.
The first means is a power system monitoring device characterized in that a surge waveform generated at an accident point in a power system is measured to obtain a measured waveform.
請求項1に記載の電力系統監視装置であって、
電力系統にサージを注入するとともに、前記第1の手段は注入したサージによるサージ波形を計測することを特徴とする電力系統監視装置。
The power system monitoring device according to claim 1.
A power system monitoring device characterized in that a surge is injected into a power system and the first means measures a surge waveform due to the injected surge.
請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の電力系統監視装置であって、
前記計測波形および模擬波形は、単発波形が複数個時系列的に組み合わされた波形列であることを特徴とする電力系統監視装置。
The power system monitoring device according to any one of claims 1 to 3.
The measurement waveform and the simulated waveform are power system monitoring devices characterized in that they are a waveform sequence in which a plurality of single-shot waveforms are combined in a time series.
請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の電力系統監視装置であって、
前記系統構成情報とは既知である反射点を含む系統構成の情報であり、事故点情報とは未知変数である事故点、サージ到着時刻、サージ伝播速度であることを特徴とする電力系統監視装置。
The power system monitoring device according to any one of claims 1 to 4.
The system configuration information is information on the system configuration including known reflection points, and the accident point information is a power system monitoring device characterized by unknown variables such as an accident point, a surge arrival time, and a surge propagation speed. ..
請求項5に記載の電力系統監視装置であって、
前記模擬波形の生成においては事故点を複数仮設定し、サージ到着時刻、サージ伝播速度を未知数とする複数の模擬波形を得ることを特徴とする電力系統監視装置。
The power system monitoring device according to claim 5.
A power system monitoring device characterized in that a plurality of accident points are temporarily set in the generation of the simulated waveform, and a plurality of simulated waveforms in which the surge arrival time and the surge propagation speed are unknown are obtained.
請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の電力系統監視装置であって、
前記電力系統の系統構成情報には、反射点の情報を含むとともに、新たに生成あるいは消滅した反射点の有無を判定する手段を備えることを特徴とする電力系統監視装置。
The power system monitoring device according to any one of claims 1 to 6.
The power system monitoring device is characterized in that the system configuration information of the power system includes information on reflection points and includes means for determining the presence or absence of newly generated or disappeared reflection points.
請求項1から請求項7のいずれか1項に記載の電力系統監視装置であって、
前記第2の手段および前記第3の手段で構成される処理装置と、前記第1の手段、または前記第4の手段の間にデータの伝送手段を備えて両者間でデータ交換することを特徴とする電力系統監視装置。
The power system monitoring device according to any one of claims 1 to 7.
A processing device composed of the second means and the third means is provided with a data transmission means between the first means or the fourth means, and data is exchanged between the two means. Power system monitoring device.
請求項1から請求項8のいずれか1項に記載の電力系統監視装置であって、
前記第4の手段は、前記事故点の標定結果と、標定結果の推定精度を併せて出力することを特徴とする電力系統監視装置。
The power system monitoring device according to any one of claims 1 to 8.
The fourth means is a power system monitoring device characterized in that the grounding result of the accident point and the estimation accuracy of the grounding result are output together.
請求項1から請求項9のいずれか1項に記載の電力系統監視装置であって、
前記第4の手段は、前記事故点の標定結果として、事故点、サージ到達時刻、サージ伝播速度を出力することを特徴とする電力系統監視装置。
The power system monitoring device according to any one of claims 1 to 9.
The fourth means is a power system monitoring device characterized in that the accident point, surge arrival time, and surge propagation speed are output as the determination result of the accident point.
電力系統におけるサージを用いて事故点を標定する電力系統監視方法であって、
電力系統を伝播するサージ波形を計測して計測波形を得、
前記電力系統の系統構成情報と事故点情報に基づいて前記電力系統を伝播するサージ波形を模擬生成し模擬波形を得、
前記計測波形と前記模擬波形の相似性を判断して事故点を標定し、
標定した前記事故点の標定結果を出力することを特徴とする電力系統監視方法。
A power system monitoring method that uses surges in the power system to identify accident points.
Obtain the measured waveform by measuring the surge waveform propagating in the power system.
Based on the system configuration information and the accident point information of the power system, a surge waveform propagating in the power system is simulated and generated to obtain a simulated waveform.
Judging the similarity between the measured waveform and the simulated waveform, the accident point is defined, and
A power system monitoring method characterized by outputting the marking result of the marked accident point.
請求項11に記載の電力系統監視方法であって、
前記模擬波形を得るために、電力系統上の位置と時間の平面上でサージの伝搬経路を作図することを特徴とする電力系統監視方法。
The power system monitoring method according to claim 11.
A power system monitoring method characterized in that a surge propagation path is drawn on a plane of position and time on the power system in order to obtain the simulated waveform.
請求項11に記載の電力系統監視方法であって、
前記模擬波形を得るために、既知である系統構成情報と未知である事故点情報による数式を用いる数値解析手法を実行することを特徴とする電力系統監視方法。
The power system monitoring method according to claim 11.
A power system monitoring method characterized by executing a numerical analysis method using a mathematical formula based on known system configuration information and unknown accident point information in order to obtain the simulated waveform.
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