JP2580738B2

JP2580738B2 - 故障点標定装置

Info

Publication number: JP2580738B2
Application number: JP63255795A
Authority: JP
Inventors: 九二男岡田; 耕一杉山; 公春金丸; 順一皆藤
Original assignee: Hitachi Cable Ltd
Current assignee: Hitachi Cable Ltd
Priority date: 1988-10-13
Filing date: 1988-10-13
Publication date: 1997-02-12
Anticipated expiration: 2012-02-12
Also published as: JPH02103478A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は送電線路の故障点標定装置に係り、特に、架
空地線電流を監視する形式の故障点標定装置に関する。

［従来の技術］送電線で故障が発生したときは、迅速に復旧させる必
要性から、故障点を短時間で標定することが重要であ
る。この点で、超高圧系統には、サージ受信方式やパル
スレーダ方式等の故障点標定装置（F.L）が設置されて
効果を上げている。

ここで、サージ受信方式とは、故障発生時のサージ波
を送電線路両端で受信し、両者の受信時刻差が故障点か
らのサージの伝搬時間差に一致することを利用して、故
障点を標定するものである。

またパルスレーダ方式とは、故障発生時にパルスを送
電端より送り、故障点からのパルス反射時間差が、故障
点までの距離に比例することを利用して、故障点を標定
するものである。

いずれの方式もサージ波やパルス波等の高周波を対象
としているため、商用周波数成分は、結合装置で除去し
ている。

しかし、上述した従来の方式では次のような欠点あっ
た。

（１）いずれの方式も電力線等の高電圧部の電圧情報を
検出し処理する必要があるため、高電圧部に高価な計器
用変圧器（PT）や分圧器（PD）を設置しなければなら
ず、経済的ではなかった。

（２）かかるPTやPDは、実用上送電線路両端あるいは片
端の送変電所近傍に設置できるのみで、途中の分岐点等
には設置できないため、標定される対象となる区間距離
が相当長距離となり、精度上問題があった。

（３）従来のサージ受信方式では、受信した高周波信号
をすべて故障サージと判断し、その判断に基づき故障点
を標定していた。このため、無関係な場所への落雷等で
発生する誘導サージと区別することが困難であって、こ
れが誤標定の原因となっていた。

（４）一方、従来のパルスレーダ方式では、電力線の全
相にブロッキングコイル（BC）や結合コンデンサ（CC）
を設置する必要があり、これまた高価であって経済的で
はなく、また、線路が複雑な系統構成をとっている場合
には、分岐点等での反射の影響を受けたりして標定精度
が低下し、事実上適用できなかった。

［発明が解決しようとする課題］このように、従来のサージ受信方式あるいはパルス受
信方式では、極めて高圧化、複雑化した今日の送電線路
への適用には明らかに限界がある。

そこで、新たに、送電線路において電力線に併設され
ている架空地線を流れる電流を所定間隔離れて検出し、
その到達時間差により事故点を標定しようとする方式が
既に提案されている（特開昭61−278769号公報）。

かかる方式によれば、架空地線に簡易な検出器を設置
すればよく、高価PTやPDを高電圧部に設置する必要がな
いため経済的であり、また設置箇所も送電線路の両端あ
るいは片端に限定されないため、高精度の事故点標定を
なしうる可能性を含んでいる。

しかしながら、単純に架空地線を流れる電流を検出し
ただけでは十分ではない。前述のとおり、故障サージの
他に誘導サージも混同して検出してしまい誤標定を招く
からである。

本発明の目的は、かかる問題を解決することのできた
新規な故障点標定装置を提供することにあり、架空地線
電流を常時監視し、この電流の商用周波成分から故障を
検知することにより、故障点サージを確実に記録し、こ
の記録波形に基づいて故障点を標定することによって、
前記した従来技術の欠点を解消し、信頼性の高い故障点
標定装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］本発明の故障点標定装置は、送電線路の標定すべき区
間の両端に設置され、各端の架空地線に流れる電流をそ
れぞれ検出する電流センサと、これら電流センサで検出
したセンサ電流情報を光信号として伝送するセンサ情報
伝送路と、このセンサ情報伝送路より伝送されて来る伝
送電流情報から商用周波成分とサージ成分とを取り出す
フィルタと、この商用周波成分を入力して平滑にする平
滑回路と、トリガレベルを出力するトリガレベル回路
と、上記平滑回路から出力される平滑にれた商用周波成
分と上記トリガレベル回路からのトリガレベルを比較し
て、平滑にされた商用周波成分がトリガレベルよりも高
いとトリガ信号を出力する比較器と、上記サージ成分の
波形を常時読み込んで常に新しい波形を記憶すると共
に、この読み込みを上記トリガ信号の発生時刻から所定
時間後に停止させ、故障時刻を含むこの時刻前後の各端
のサージ電流波形を記憶するメモリと、故障時刻前後の
各端のサージ成分の発生時刻差を上記メモリから読み出
して、これにより故障距離を演算する演算部とを備えた
ことにある。

［作用］本発明の故障点標定装置において、送電線路の標定す
べき区間の両端における架空地線に流れる電流は、電流
センサでセンサ電流情報として常時検出され、センサ情
報伝送路を光の形で通ってフィルタに伝送される。伝送
されて来た伝送電流情報は、フィルタで商用周波成分と
サージ成分とに分けられ、商用周波成分はトリガ発生器
に導かれる。またサージ成分は新情報として電流波形の
形でメモリに読み込まれて記憶され、その代わり古い情
報は次々にメモリから消え去り、メモリ内には常に新し
い情報が記憶される。

今、標定すべき区間内で送電線路の故障があったとす
ると、メモリに読み込まれる両電流波形にサージ変化が
生じることになるが、同じくトリガ発生器に導かれる商
用周波成分が大きく変化する。こうして商用周波成分の
大きな変化情報に基づいて故障があるとトリガが発生
し、トリガ発生器からメモリに加えられる。

トリガがメモリに加えられる一定時間経過した後、サ
ージ成分波形の読み込みが停止されるため、メモリ内に
は故障時刻前後の各端のサージ波形が記憶される。

そして、これらのサージ波形は演算部に導かれ、両端
での発生時刻差から故障距離が演算される。

［実施例］以下、本発明の実施例を第１図〜第４図を用いて説明
する。

第２図は、本発明の故障点標定装置例を、標定すべき
区間l_oに取り付けたシステム構成図を示す。基本原理は
サージ伝搬時間と故障距離の相関を利用した従来のサー
ジ受信方式をそのまま採用している。したがって、全相
にブロッキングコイル等の結合装置が不要となり、分岐
等の影響を受けない。

同図において、鉄塔3,3間に架設された送電線路１の
全長を標定すべき区間l_oとしている。なお4,4は変電所
である。上記区間l_oの両端には架空地線２の地線の各端
に流れる電流を検出する電流センサ51,61がそれぞれ設
置されている。

標定すべき区間l_oは図示例のように鉄塔3,3間に限定
されるものではなく、標定精度を向上させるためにl_oよ
りも狭い区間，すなわち一の鉄塔３と鉄塔3,3間の任意
の中間部との間、または送電線路１の任意の区間であっ
てもよい。これらの場合も同様にセンサが設置される。

標定装置は、一方の電流センサ51を含む子局５と他方
の電流センサ61を含む親局６とから主に構成される。

子局５は子局内の電流センサ51で検出したセンサ電流
情報をE/O変換器52により光信号に変換して光ファイバ1
2を介して親局６に送る。この場合、架空地線２を光フ
ァイバ複合架空地線（OPGW）でもって構成しておけば、
内蔵されている光ファイバをそのまま利用することがで
き、別途光ファイバケーブルを布設する必要がないため
便宜である。もっとも、そうではなくして架空地線２に
別途添架された光ファイバケーブルを利用する等しても
よいことは言うまでもない。光ファイバを利用すること
によって伝送途中での電気的誘導が排除される。

親局６に送られた子局側の光信号を親局内で再びO/E
変換器64により電気信号に変換して標定回路65へ導く。
親局６の側でも同様に親局内の電流センサ61で検出した
センサ電流情報をE/O変換器62により光信号に変換し光
ファイバ63を介して標定回路65へ導く。標定回路65へは
電気信号として導くために前段に設けたO/E変換器64に
よって光信号を再び電気信号に変換している。電流セン
サ61から標定回路65までの距離が短い場合には、親局６
内で用いている光ファイバ63及びこの両端に設けたE/O,
O/E変換器62,64を省略することもできる。なお、ここで
は、電流センサ51,61から検出する架空地線電流情報を
アナログ伝送的に扱っているが、デイジタル伝送的に扱
うこともできる。

第１図は本発明の要部となる標定回路65の一例を示
す。親局内には伝送されてO/E変換器64,64により電気信
号に変換されて標定区間l_o両端における２つの架空地線
電流を標定回路65に導く。標定回路65に導かれた各電流
をサージ用フィルタ651,651に入力してサージ成分を取
り出すと共に、親局側の架空地線電流を商用周波用フィ
ルタ652に入力して商用周波成分を取り出す。２つのサ
ージ成分をメモリ656に読み込み連続的にそれらの波形
を記憶させる。この波形記憶は新しい波形が入る毎に古
い波形が押し出されていくように常に最新のサージ成分
波形がメモリ容量分記憶される。

また、商用周波成分をトリガ発生器650に供給する。
トリガ発生器650では商用周波成分を平滑回路653で平滑
にして、トリガレベル回路654から出力されるトリガレ
ベルと共に比較器655に加える。平滑された商用周波成
分がトリガレベルよりも高いと比較器655より出力され
るトリガ信号をメモリ656と演算部657に加える。トリガ
信号を加えられたメモリ656は、トリガ信号発生時刻か
ら所定時間後、その読み込みを停止する。読み込みが停
止されてメモリ656内に記憶された電流波形をトリガ信
号に同期させて演算部657に読み出し、その波形に基づ
いて後述するように故障点を標定し、その標定結果を出
力装置658に供給する。

以上のように標定回路65は構成される。ところで、こ
の回路例では子局５側の電流情報を親局６内に伝送して
からサージ成分を取り出すようにしているが、子局５内
にサージ用フィルタ651を設けて、ここでサージ成分を
取り出してから親局６へ伝送することも可能である。ま
た、商用周波の信号処理として、商用周波用フィルタ65
2と平滑回路653とを用いているが、平滑回路653の時定
数を、商用周波数の周期と同程度に選定すれば、商用周
波用フィルタ652を省略することができる。

さて次に、上記のような機能を有する標定装置の作用
を第３図，第４図を用いて説明する。第３図は故障前後
の架空地線電流波形を示したもので、第３図（ａ）は原
波形を示している。この原波形を標定回路65の商用周波
用フィルタ652（第１図）に入力すると、第３図（ｂ）
のように商用周波成分のみの波形となり、故障後は故障
電流の影響で電流値igは大きくなる。これを平滑回路65
3に加えると、第３図（ｄ）のように故障後のレベルは
高くなる。このレベルがトリガレベル回路654の出力で
あるトリガレベルより高くなると、比較器655が作動す
る。したがって、トリカレベル回路654の出力を適正な
値に設定することにより、故障時に比較器655を必ず作
動させることが可能となる。

一方、標定すべき区間l_oの両端で検出して種々変換伝
送されて来た地線電流をサージ用フィルタ651に入力す
ると、第３図（ｃ）に示すようにサージ成分のみが取り
出される。これを親局6,子局５別に描くと第４図に示す
通りとなる。即ち、第４図（ａ）は親局６側の電流セン
サ61で検出された親局側波形であり、第４図（ｂ）は子
局５側の電流センサ51で検出された子局側波形である。
また、第４図（ｃ）は子局側波形（第４図（ｂ））を光
ファイバ12で伝送後、親局内で再現した子局側再現波形
である。したがって、親局６内では第４図（ａ），
（ｃ）に示す波形が検出されることになる。

ここで、第４図をもとにして第２図に示す故障点まで
の距離ｘを求めてみる。

親局側波形，子局側波形および子局側再現波形のサー
ジ到達時刻をそれぞれt_fa，t_fb,t′_fbとすると、第１図
との関連で、これらの間には次の関係が成立する。

時間系では但し、Δt_a，Δt_bは故障発生後サージが電流センサ6
1,51に到達するまでの時間、Δt_oは小局側波形を光ファ
イバ12で親局側へ伝送するのに要する時間である。

また、距離系では但し、V_o，V_sはそれぞれ光ファイバ中の光伝搬速度
（２×10⁸m/s（ガラス））、架空地線上のサージ伝搬
速度（３×10¹⁸m/S）であり、l_o′は光ファイバの長
さである。

（１），（２）式をまとめると、故障点までの距離Ｘ
は、として求まる。ここで光ファイバ長が区間距離に等し
い、すなわち、l_o＝l_o′と仮定すると、（３）式はと表わすことができる。

第１図中の演算部657では（４）式に基づいて故障点
が標定される。

なお、l_o≒l_o′とならない場合、例えば情報伝送路と
して架空地線添架光ケーブルを使用することによりl_o＜
l_o′となった場合には、l_o′を含む（３）式に基づき標
定を行うようにすればよい。

次に、第４図に示すサージ波形のメモリへの記憶時間
について説明する。前述したように故障が発生すると、
比較器655により、メモリ656にトリガ信号が入力する
が、この時刻は第４図（ａ）中のt_faに相当し、これよ
りΔt_m2時間後に読み込みを停止すれば、全記憶時間Δt
_m0との差から故障前の記憶時間Δt_m1が定まる。Δt_m1，
Δt_m2を余裕を持った長さに設定しておけば、比較器655
の出力時刻と、t_faの時刻とに誤差が生じたとしても、
故障サージ波形を確実に記憶させることができる。

このように本実施例では、架空地線に流れる電流の商
用周波成分から、故障発生時刻を検出できるため、この
時刻前後のサージ波形を標定に必要な時間幅だけメモリ
に記憶させることができる。その結果、故障発生時に瞬
時に処理する必要に迫られることがなく、故障発生後十
分な時間をかけて精度の高い故障点の標定を行うことが
できる。

また、故障サージのみを確実に記録するので、従来装
置の誤動作の最大要因であった誘導サージの影響を受け
ない。

なお、上記実施例では分岐のない送電線路を標定区間
として述べたが、分岐のある送電線路であっても、分岐
部に電流センサを設置すれば、分岐部のサージ反射の影
響を受けることなく、標定することが可能である。

［発明の効果］本発明は、上述のとおり構成されているので、次に記
載する効果を奏する。

本発明の故障点標定装置においては、送電線路故障時
に大幅に変動する商用周波成分から故障発生時刻を検知
して、記憶手段に記憶されるサージ成分波形を故障時刻
の前後に亘って確実に記憶するため、誘導サージに惑わ
されることなく、故障サージを確実に把握でき、したが
って、信頼性の高い故障点の標定ができる。また、大地
電位とほぼ同一電位にある架空地線に流れる電流を故障
情報として活用しているため、高電圧部の情報が不要で
あり、したがって高価な高電圧部情報処理装置が不要と
なる。

さらに、センサ電流情報を光信号として伝送するた
め、電気的誘導障害を受けず、また標定すべき区間の両
端のサージ成分の発生時刻差から故障距離を求めるよう
にしたので、標定の信頼性を一層向上することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る故障点標定装置の要部例を示すブ
ロック構成図、第２図は本発明の故障点標定装置の一実
施例を示すシステム構成図、第３図は故障発生時の架空
地線電流波形及びその処理波形を示す波形図、第４図は
架空地線電流に含まれるサージ成分を示す波形図であ
る。図中、12はセンサ情報伝送路としての光ファイバ、51,6
1は電流センサ、650は検知手段としてのトリガ発生器、
651,652は取出手段であって、651はサージ用フィルタ、
652は商用周波用フィルタ、656はメモリ、657は標定手
段である演算部である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者皆藤順一茨城県日立市日高町５丁目１番１号日立電線株式会社電線研究所内 (56)参考文献特開昭60−169775（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−180278（ＪＰ，Ａ) 特公昭58−11582（ＪＰ，Ｂ２)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】送電線路の標定すべき区間の両端に設置さ
れ、各端の架空地線に流れる電流をそれぞれ検出する電
流センサと、これら電流センサで検出したセンサ電流情
報を光信号として伝送するセンサ情報伝送路と、このセ
ンサ情報伝送路より伝送されて来る伝送電流情報から商
用周波成分とサージ成分とを取り出すフィルタと、この
商用周波成分を入力して平滑にする平滑回路と、トリガ
レベルを出力するトリガレベル回路と、上記平滑回路か
ら出力される平滑にれた商用周波成分と上記トリガレベ
ル回路からのトリガレベルを比較し、平滑にされた商用
周波成分がトリガレベルよりも高いとトリガ信号を出力
する比較器と、上記サージ成分の波形を常時読み込んで
常に新しい波形を記憶すると共に、この読み込みを上記
トリガ信号の発生時刻から所定時間後に停止させ、故障
時刻を含むこの時刻前後の各端のサージ電流波形を記憶
するメモリと、故障時刻前後の各端のサージ成分の発生
時刻差を上記メモリから読み出して、これにより故障距
離を演算する演算部とを備えたことを特徴とする故障点
標定装置。