JP2599613B2 - 人工衛星を利用した送電線故障点標定システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、人工衛星から送信される高精度時間信号を
利用し 且つディジタルデータ処理方法を採用した送電
線故障点標定システムに関するものであって、従来のア
ナログ方式による故障点検出精度が高々数キロメートル
であるのに対し、3mないし30mの精度で故障点を標定す
ることを可能にするものである。

（従来の技術） 現在使用されている標定方式は主として、サージ受信
方式とパルスレーダ方式がある。

サージ受信方式を細分化すると電力線返送方式とマイ
クロ波無線返送方式に分けられる。

従来のサージ受信方式の構成と動作を述べると概略下
記の通りである。

最初に電力線返送方式について述べる。

第１図に電力線返送方式（一般に、Ｂ型と呼ぶ）の構
成図を示す。

図中、の個所で落雷等の原因で送電線が断線するト
ラブルが生じたとする。

断線により発生したサージパルスは→および→
へと伝送される。

子局側で受信したサージパルスは→の経路にて、
親局側へ回送される。従って→の信号の返送遅延時
間t3を正確に把握しておかねばならない。親局側では電
気所Ａで受信したサージパルスの時間t1と電気所Ｂで受
信したサージパルスの時間t2＋t3からt3を差し引いた時
間（即ちt2）を比較し、その結果により電気所Ａ（また
はＢ）から破断点迄の距離を算出し自動印字装置等に出
力する。

次にマイクロ波無線返送方式について述べる。

第２図にマイクロ波無線返送方式（一般にマイクロＢ
型と呼ぶ）の構成図を示す。

サージパルスの検出方法は電力線返送方式と同一であ
るが相異点は子局側で受信したサージ信号を親局側へ伝
送する手段としてマイクロ波回線を用いる点である。

この時、マイクロ波回線は12回線程度専有する。次
に、一方のパルスレーダ方式について述べる。

標定パルスを送電線に送信し、故障点から反射される
パルスの時間間隔を測定し故障点距離を標定するもので
ある。

（発明が解決しようとする問題点） 最初にサージ受信方式の欠点について述べる。

サージ受信方式の内電力線返送信号方式の欠点として
は、送電線を回線として使用する為、結合装置が必要で
あることである。

また、当該回線の送電線のうち信号用に使用した相
（３相のうち１相）が故障の場合、信号の授受が不能）
…受信可能な確率は2/3である。

事故時に他のノイズやサージなど多く発生するので信
号が妨害され易く誤標定が生じ易い。

返送回線の伝送遅延時間を正確に把握しておく必要が
ある。（その時々で若干の変差が生じ誤差になる。） 誤差を1km以内に押さえる為には 変差＝1km/300,000km（光速）≒３μSec.以内とする
必要がある。

アナログ方式の為、波形のくずれによる検出時間にも
誤差がある。返送回線が長くなるにつれて、伝送途中で
波形がくずれ、すなわち受信波形の立上がりがなまり、
検出が困難になったり検出誤差が多くなる。

次にマイクロ波返送信号方式の欠点としては、専用の
多重マイクロ波回線を特設する必要がある。

また、回線専有率高く、通例12回線専有する。

保守が大変であり、信号レベル遅延時間の定期チェッ
クやその為の特別な技術（免許が必要）を必要とする。

また、前述と同様に、伝達遅延時間の問題、波形のく
ずれの問題がある。

最後にパルスレーダ方式の欠点について述べる。

送電線の分岐線などによる固定反射が混入し、又、長
距離の故障点の場合、標定パルスが減衰して、標定困難
及び誤差の原因になる。

送電線に標定パルスを結合する為、結合装置が必要で
ある。

なお、パルスレーダ方式は本発明とは根本的に原理異
なる為、その構成等については省略する。

したっがて、本発明の目的は、前述の従来の技術の欠
点を解消し、時間的に極めて正確な、即ち誤差の少ない
送電線故障点標定システムを提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 前述した本発明の目的を達成するために、送電線上に
故障によって発生したサージを受信する親局及び子局
と、 該親局及び子局に設けられサージ信号を検出するサー
ジ検出回路と、 人工衛星からのGPS信号を受信し、10nanosec〜100nan
osecの誤差範囲内でGPSのシステム時間と同期した基準
クロック信号を発生するGPS受信機と、 該GPS受信機からの基準クロック信号を受けて該基準
クロック信号と同期したカウンタ信号を形成するととも
に前記サージ検出回路によって前記サージ信号が受信さ
れたとき前記カウンタ信号をラッチしてそのカウンタ数
に対応するディジタル信号を発生するタイムカウンタ／
タイムベースと、 前記子局または親局に前記ディジタル信号を送信する
モデムと、 前記子局の前記ディジタル信号と親局の前記ディジタ
ル信号とを比較して前記故障の発生点を特定するプロセ
ッサコントローラと、 を備えたことを特徴とする送電線故障点標定システムを
採用したものである。

（実施例） 次に、図面を参照して本発明を説明する。

最初に、本発明の送電線故障点標定システムの原理に
ついて第３図のブロックダイヤグラムを参照して説明す
る。

送電線の故障によって発生したサージパルスは、当該
送電線の両端に個別に設置した時計（衛星からのタイミ
ング信号に同期している親局と子局）を用いてサージパ
ルスの到着時刻を計測する。一方（子局）で計測した到
着時刻は他方（親局）に適当な伝達手段で伝えられ比較
される。

この伝達手段は、従来の方式の如く到着時刻を計測す
るための検出パルスの伝送ではなく、既に計測された到
着時刻情報を単に伝達するだけなので、口頭、電話、無
線等いかなる方法をも使用することができる。

第３図のブロックダイヤグラムでは子局が遠隔、無人
であることを考慮してモデム付電話によるディジタル通
信を用いている。

送電線の全長をＬとし、サージ到着時刻差を△ｔとす
ると、親局から送電線故障点までの長さＸは次式で求め
られる。

Ｘ＝Ｌ＋△tc/2（c:光速） 次に、この方式における人工衛星タイミング信号との
同期について述べる。

高精度な基準時間を維持している地上局からのアップ
リンクによって制御された信号を人工衛星から地上へ送
信し、その信号を受信しているユーザーが広域にわたっ
て同期を確立できるタイムトランスファーシステム（時
間伝達システム）がある。現在本システムとしては米国
が打ち上げたGPS衛星（Gloval Positioning System,全
地球測位システム）がこれに該当する。

ユーザーはこの信号を受信することによって、自分の
発振器を同期させる。

以下GPS衛星に関する時間同期について述べる。

GPS衛星信号との同期は以下の通りとなる。

GPS衛星からはC/Aコード（Coarse Acquisition Cod
e）及びＰコード（Precision Code）と呼ばれる符号化
情報が送られているが、このうち民間向けにはC/Aコー
ドが今日、利用可能である。

これ等のコードはGPS衛星に搭載されている原子時計
を基準とした発振器で生成されたもので、この信号と同
期をとることによって高精度の時計を実現することがで
きる。

C/Aコードは1,023ビット、周期1mSecの符号を1,572.4
2MHZの搬送波に位相変調して送信されている。

衛星とGPS受信機との間の電波の伝播遅延、電離層と
大気による遅延等は衛星から送信されてくる衛星軌道要
素と補正モデル．パラメータを用いて受信機内で補正さ
れ、安定且つ高精度の時間同期を維持することができ
る。

衛星からのC/Aコードとの同期は、受信機内蔵の時計
を基準とする発振器によって生成された当該衛星と同じ
C/Aコードのビットパターンを受信C/Aコードと掛け合わ
せ（相関器にかける）、受信機内の発振器の位相をずら
すことによって出力が最大になるようにマッチングさせ
る。この位相補正量は上述の遅延誤差の他に受信機の時
計の誤差も含んでいる。この時計の誤差は位相補正量と
上述の遅延誤差が計測及び計算によって既知であるか
ら、求めることができ、これによって受信機内の時計は
補正され10nanosec〜100nanosecの誤差でGPSのシステム
時間と同期することができる。

上述の補正によって安定化された時計を持ったGPS受
信機は、基準クロックとして用いられ、任意の周波数の
信号をクロック用に発生して利用することが可能であ
る。

次に、カウンタ．タイムベースとGPS受信機タイミン
グパルスとの同期について述べる。

カウンタのタイムベースは、カウンタの分解能に応じ
たカウント周波数を発生する。例えば100nanosec（10^-7
Sec）の分解能を得る為には少なくとも10MHZのカウント
周波数を発生しなければならない。このカウント周波数
の信号は分周器又は逓倍器によって、GPS受信機からの
基準パルスと同じ周波数に変換され、その位相及び周波
数がタイムインタバルカウンタによって基準パルスと比
較される。この結果をタイムベースにフィードバックす
ることによって安定した高精度同期を維持する。

次に、サージ検出パルスの到着時刻の計測について述
べる。

サージ到着を検出して発生したイベントパルスは、そ
の時のカウンタのカウント数をラッチし、マイクロプロ
セッサの演算を行わせしめる。マイクロプロセッサはラ
ッチされた数を読出し、子局の場合は、親局への適当な
通信手段で伝達し、親局の場合は自分の計測したカウン
ト数と子局から受けたカウント数との差をとって、これ
にカウント周波数の周期を乗じて到着時刻差を得る。

得られた到着時刻差から前述の公式を用いて故障点の
位置が評定され、プリンタ、通信回線又はその他の装置
へ出力される。

次に、前述の原理にしたがった具体的な実施例を第４
図を参照して説明する。

本システム（10）は以下の構成を有する。

（１）サージ検出回路（12） 送電線より伝送される高電圧のサージ信号をTTLレベ
ル等の弱電回路が受け入れられるレベルに変換する。

（２）GPS受信機（14） 10nsec（100MHZ）〜100nsec（10MHZ）の周期パルスと
1HZのリセット信号をタイムカウンタに供給する。

（３）タイムカウンタ／タイムベース（16） GPS受信機より送られる1HZのリセットパルスで１秒毎
に初期状態にリセットされ、10nsec（100MHZ）〜100nse
c（10MHZ）の周期パルスをバイナリコード等のディジタ
ル信号に変換する。

（４）モデム（18） 子局側のタイムカウンタでディジタル化された信号を
通信回線を通して親局側に転送する。

（５）プロセッサコントローラ（20） 親局および子局のタイムカウンタでディジタル量に変
換された信号を比較演算して送電線の破断点までの距離
を割り出し出力装置に情報を送出する。

（６）出力装置（22） プリンタ、CRT等、破断点までの距離を記録又はモニ
タする。

（発明の効果） 本発明の効果は以下の通りである。

通信回線は１回線で済み、安価でありしかも専用線で
なくても良い。

サージパルスの到着時間が判るデータであれば、いか
なる形態でも構わないので通信方式の種類を問わない。

通信回線故障時には予め計測結果をメモリー等に保存
しておき、回線復旧後ゆっくり伝送できる。

タイムベースの精度は10nanosec〜100nanosecで高精
度の標定能力（3m〜30mの標定精度）を持つ。

子局からサージ検出パルスを回送させる必要がないの
で従来のシステムの如き、回送パルスの変形、伝送遅延
補正の問題などが無く、高精度のタイミング計測が可能
である。

本システムが従来の方式と比較して画期的な相違点は
下記の通り、 従来の方式では子局で受信したサージパルスを親局へ
伝送する手段として送電線又はマイクロ波回線を利用し
ている。

結果としては子局−親局間の距離を事前にいかに正確
に測長しておいても伝送の過程で必ず距離補正エラーが
介在する。

本方式では上記の誤差発生を防ぐ目的でサージパルス
を受信した直後に受信時間信号をBinary Code等のディ
ジタル量に変換し、このディジタル信号を子局から親局
へ伝送することにより、伝送によって発生する補正誤差
を未然に防いでいる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、従来の方式を示す概略図であ
る。第３図は、本発明の原理を示す概略図である。第４
図は、本発明のシステムを示すブロックダイヤグラムで
ある。 12……サージ検出回路， 14……GPS受信機， 16……タイムカウンタ／タイムベース， 18……モデム， 20……プロセッサコントローラ， 22……出力装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 寺島 晃 東京都三鷹市井の頭１―26―20 (72)発明者 小沢 正明 東京都保谷市新町４―12―21 (56)参考文献 特開 昭56−63274（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−206668（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】送電線上に故障によって発生したサージを
   受信する親局及び子局と、 該親局及び子局に設けられサージ信号を検出するサージ
   検出回路と、 人工衛星からのGPS信号を受信し、10nanosec〜100nanos
   ecの誤差範囲内でGPSのシステム時間と同期した基準ク
   ロック信号を発生するGPS受信機と、 該GPS受信機からの基準クロック信号を受けて該基準ク
   ロック信号と同期したカウンタ信号を形成するとともに
   前記サージ検出回路によって前記サージ信号が受信され
   たとき前記カウンタ信号をラッチしてそのカウンタ数に
   対応するディジタル信号を発生するタイムカウンタ／タ
   イムベースと、 前記子局または親局に前記ディジタル信号を送信するモ
   デムと、 前記子局の前記ディジタル信号と親局の前記ディジタル
   信号とを比較して前記故障の発生点を特定するプロセッ
   サコントローラと、 を備えたことを特徴とする送電線故障点標定システム。