JP3002650B2 - 電力系統の雷故障判定 - Google Patents

電力系統の雷故障判定

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JP3002650B2
JP3002650B2 JP9119845A JP11984597A JP3002650B2 JP 3002650 B2 JP3002650 B2 JP 3002650B2 JP 9119845 A JP9119845 A JP 9119845A JP 11984597 A JP11984597 A JP 11984597A JP 3002650 B2 JP3002650 B2 JP 3002650B2
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信孝 福井
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    • Y04S10/50Systems or methods supporting the power network operation or management, involving a certain degree of interaction with the load-side end user applications

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、電力系統に発生
する種々の事故から雷故障を識別する電力系統の雷故障
判定に関する。
【0002】
【従来の技術】電力系統は、近年、都市の高度化や社会
全般の多様化などにより、規模の拡大、ケーブル系およ
び併架送電線路の増加、電源の大量化や偏在化によって
複雑化の傾向にある。そのため、事故発生時の系統の動
きは多種多様な形態を呈するようになっている。
【0003】一方、電力供給の安定と信頼性の確保は重
要な課題となっており、事故発生の予防や事故発生時に
迅速な復旧操作を行うことが必要とされている。
【0004】ところで、電力系統の故障の内、落雷が原
因となっているものは、全体の約7割を占めている。そ
のため、系統には雷撃から守るための耐雷設計が施され
ているが、耐雷設計の基準を定めるに当たって重要な要
素は、その電力設備の経過地域における襲雷頻度であ
る。
【0005】このようなことから、雷撃故障の故障原因
の調査や点検などを行っており、この調査や点検は、従
来、巡視により行っていた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな巡視による方法では、例えば、人里離れた山岳地帯
にルートが定められた送電線の巡視には、多大の労力と
費用を要するという問題があった。
【0007】そこで、この発明の課題は、多大の労力と
費用を要する巡視に依らずに雷故障を識別できるように
することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、この発明では、母線に発生するサージを検出する電
圧サージセンサを設け、そのセンサが検出するサージの
発生のタイミングと、系統の保護リレーが動作するタイ
ミングとを比較し、その比較結果に基づいて雷故障を判
定するという方法を採用したのである。
【0009】このような方法では、系統事故が雷により
発生すると、まず、送電線には雷によるサージが発生
し、送電線の短絡・地絡が起こる。そして、その短絡・
地絡を保護リレーが検出して遮断器を作動し送電を停止
する。そのため、雷事故では、雷によるサージの発生以
降に保護リレーが動作する。
【0010】一方、雷以外の系統事故では、雷によるサ
ージが発生しないため、送電線には、保護リレーの動作
後に遮断器の動作によるサージ電圧が発生することにな
る。
【0011】このため、サージの発生タイミングと保護
リレーの動作タイミングとを比較することで、雷による
系統故障を識別できる。
【0012】このとき、母線に発生するサージを検出す
る電圧サージセンサと、前記電圧サージセンサが検出す
母線の電圧サージを監視し、電圧サージ(高周波サー
ジ)を検出してトリガ信号を発生する電圧サージ判定回
路と、前記判定回路からトリガ信号が入力された際に、
そのトリガ信号の入力されるより所定の時間前の上記電
圧サージセンサの測定データを時刻とともに記録する第
1のメモリ手段と、上記母線電圧を監視し、母線電圧の
変動を検出してトリガ信号を発生する起動手段と、前記
起動手段からトリガ信号が入力された際に、そのトリガ
信号の入力されるより所定時間前の上記系統の保護リレ
の動作信号を時刻とともに記録する第2のメモリ手段
と、前記第1と第2のメモリ手段の記録に基づいて電圧
サージセンサの測定データの発生時刻と系統の保護リレ
の動作時刻とを比較し、雷故障を判定する判別手段と
からなる構成を採用すれば、電圧サージ判定回路からト
リガ信号が入力された際に、そのトリガ信号の入力され
るより所定時間前の上記電圧サージセンサの測定データ
を時刻とともに第1のメモリ手段に記録しておくことに
よって電圧サージが発生してから電圧サージ判定回路が
電圧サージを検出するまでの時間遅れに無関係に電圧サ
ージの発生時刻を記録することができる。同様に、起動
手段からトリガ信号が入力されるより所定時間前の上記
系統の保護リレーの動作信号を時刻とともに第2のメモ
リ手段に記録することにより、時間遅れに無関係に保護
リレーの動作開始時刻を記録することができる。
【0013】そのため、これらのメモリ手段の記録に基
づいて電圧サージセンサの測定データの発生時刻と系統
の保護リレーの動作時刻とを比較すれば、正確に雷事故
の判定ができる。
【0014】このとき、メモリ手段をデータを繰り返し
順次更新しながら記録できるようにすれば、メモリの容
量を小さくできる。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面に基づいて説明することにする。
【0016】図1に、この発明に係る雷故障を判定する
判定方法を用いた雷故障検出装置の一実施形態を示す。
【0017】この雷故障検出装置は、非接触型の電圧サ
ージセンサ1、電圧サージ測定装置2、母線電圧検出用
PD3、保護リレー検出器4、入力変換器5、自動オシ
ロ6とで構成されている。
【0018】前記電圧サージセンサ1は、母線Mの三相
の各相b,w,rに対して設けられる図2に示すような
3個の電界検出C分圧型センサからなり、静電容量によ
る分圧で電圧サージを測定する。
【0019】各センサは、例えば図3及び図4で示すよ
うに、塔体7に取り付けられ、各相の電圧を検出する位
置に配置されている。また、この各センサ1は、同軸ケ
ーブルでもって電圧サージ測定装置2に接続されてい
る。
【0020】前記電圧サージ測定装置2は、図5に示す
ように、センサアンプ9、加算回路10、A/D変換器
11、電圧サージ判定回路12、サージ用メモリ回路
(第1のメモリ回路)13などで構成されており、三相
の各電圧値を加算することで対地間の零相電圧V0 を算
出してトリガ信号Tを生成する。
【0021】そのため、センサアンプ9は、各センサ1
ごとに設けられており、測定電圧を増幅して加算回路1
0とA/D変換器11に出力する。
【0022】加算回路10は入力された各相b,w,r
の測定電圧を加算することで、前述したとおり対地間零
相電圧V0 を算出する。また、算出した前記零相電圧出
力V0 を電圧サージ判定回路12とA/D変換器11へ
出力する。
【0023】電圧サージ判定回路12は、一種のウイン
ドレベルコンパレータで、図6に示すように、検出レベ
ルと前記零相電圧出力V0 の電圧サージを比較すること
により、電圧サージの発生を検出する。
【0024】すなわち、母線Mの各相b,w,rに電圧
サージが発生すると、その母線M電圧に基づく前記零相
電圧出力V0 の電圧サージ波形をレベルによって検出す
ることができ、この電圧サージ波形を検出するとその検
出信号をトリガ信号Tをサージ用メモリ回路13に出力
する。
【0025】A/D変換器11は、算出された前記零相
電圧出力V0 を順次デジタル値に変換し、その波形デー
タをサージ用メモリ回路13に出力する。
【0026】サージ用メモリ回路13は、この形態の場
合、図5に示すように、リングバッファ構造となった1
0個のメモリユニットで構成されている。各ユニットは
A/D変換された数十ミリsec程度の波形データを記
憶できる容量となっており、それぞれ入力データを繰り
返し更新しながら記録できるようになっている。
【0027】すなわち、各ユニットは、メモリコントロ
ーラ回路(図示せず)によってA/D変換器11の出力
を記憶するユニットを選択できるようになっている。つ
まり、一つのユニットに対して常時A/D変換器11の
出力の書き込みを行い、その書き込み中のユニットに対
する書き込みを電圧サージ判定回路12からトリガ信号
Tが出力されると禁止して書き込んだデータを保存す
る。そして、他のユニットに切り換えて書き込みを行う
ことにより、同時に10個の波形の測定データを時刻と
ともに記録できるようになっている。
【0028】このとき、測定データとともに記録される
前記時刻データは、後述するように自動オシロ6から供
給され、自動オシロ6と同じ時間ドメインによってデー
タを記録できるようになっており、精度の向上が図れる
ようにしてある。
【0029】また、この前記測定回路2は、光ファイバ
ケーブルで自動オシロ6と接続されており、自動オシロ
6からの定期的なポーリングによって前記時刻とともに
記録された測定データを伝送するようになっている。な
お、このようにしてデータが読み出されると、サージ用
メモリ回路13のユニットは書き込み禁止が解除され、
再びデータの書き込みができる。
【0030】一方、自動オシロ6には、図1に示すよう
に、入力変換器5を介して母線電圧検出用PD3と保護
リレー接点検出器4とが接続されている。
【0031】前記母線電圧検出用PD3は、周知のごと
く母線Mの電圧を検出するためのもので、図では示して
いないが、母線Mの各相b,w,rごとに設けられてい
る。
【0032】保護リレー検出器4は、この形態では、例
えば、光アイソレータなどで構成された検出器で、保護
リレー14の接点に接続されている。そして、母線Mへ
の送電の停止を行う遮断器15と接続される保護リレー
14の動作信号を検出する。
【0033】入力変換器5は、トランシーバー機能を有
するもので、前記両信号を離れた自動オシロ6へ伝送す
るのに適した信号に変換する。
【0034】自動オシロ6は、図1に示すように、光イ
ンターフェース16と入力変換器用インターフェース1
7を備え、前記両インターフェース16,17によって
受信された信号は処理部18に入力される。
【0035】処理部18は、図7に示すように、入力部
19、制御部20、事故メモリ部21(第2のメモ
リ)、起動検出部22、時計回路23、外部通信インタ
ーフェース部24で構成されている。
【0036】入力部19は、母線電圧検出用PD受信用
のAC入力チャンネル25、保護リレー検出器出力受信
用のON/OFF入力チャンネル26、電圧サージ判定
回路出力受信用の受信用シリアルI/O27とからなっ
ている。
【0037】AC入力チャンネル25はフィルタ回路2
8、アナログマルチプレクサ29からなり、複数の母線
電圧検出用PD3からの検出信号を受信する。また、前
記マルチプレクサ29は、A/D変換器11を介して事
故メモリ部21と起動検出部22と接続されている。
【0038】ON/OFF入力チャンネル26は、例え
ば、波形成形回路で、デジタルマルチプロセッサ30と
接続されており、複数の保護リレー検出器4の出力を受
信できるようになっている。また、前記マルチプレクサ
30は、事故メモリ部21と起動検出部22と接続され
ている。
【0039】受信用シリアルI/O27は、送信用シリ
アルI/O31と接続され、制御部20に制御されて受
信信号を送信用シリアルI/O31へ出力する。
【0040】制御部20は、CPU、ROM、RAMな
どからなるマイクロコンピュータで構成され、前記コン
ピュータは、データ格納用メモリ32を備えている。そ
して、通信制御、データ制御、パネルスイッチや表示デ
ィスプレイの制御など自動オシロ6全体の制御の他、雷
故障判定を行うプログラムも備えている。
【0041】事故メモリ部21は、アナログチャンネル
用事故前メモリ33とON/OFFチャンネル用事故前
メモリ34とからなっている。前記両メモリ33,34
はリングバッファ構造となっており、入力信号を繰り返
し記録する。さらに、前記メモリ33,34は、起動検
出部22と接続されており、起動検出部22からのトリ
ガ信号T’で記録した信号を保持し、その保持した信号
を制御部20のデータ格納用メモリ32へ転送する。
【0042】起動検出部22は、図8に示すように、
「相電圧低下」、「線間電圧低下」、「零相電圧上
昇」、「電流上昇」、「ON/OFF変化」、「時刻起
動」、「手動起動」・・・の一つあるいはそれら複数の
要素を起動要素として検出し、トリガ信号T’を出力す
る。この形態の場合、「相電圧低下」、「線間電圧低
下」、「零相電圧上昇」などから母線Mの電圧の変動を
検出し、トリガ信号T’を出力する。
【0043】また、起動検出手法としては、図9に示す
ように、2サイクルのデータを用いて実効値を演算し、
オーバー、アンダーの設定値と比較することにより、ト
リガ信号T’を出力する。
【0044】時計回路23は、日付と時刻管理を行うリ
アルタムクロックで、X−talによる発振回路を備え
ており、図7に示すように、時刻同期信号として年、
日、時、分、秒、ミリ秒データをデータ格納用メモリ3
2と電圧サージ測定回路2に出力する。このように同じ
時刻データをデータ格納用メモリ32と電圧サージ測定
回路2に出力することにより、データ格納用メモリに格
納されるデータと電圧サージ測定回路2に記録されるデ
ータを同じ精度の時刻データによって記録できるように
してある。
【0045】外部通信インターフェース部24は、測定
データを外部、例えば、電力センターなどのホストコン
ピュータに伝送するためのものである。
【0046】この形態は、以上のように構成されてお
り、電圧サージセンサ1は常時母線Mのサージを測定す
る。そして、サージの発生の有無に関わらず、その測定
データは、電圧サージ測定装置2によってデジタル値に
変換し、波形データとして時刻とともにサージ用メモリ
回路13に記録する。同様に、母線電圧検出用PD3は
母線電圧を測定しており、その測定信号は自動オシロ6
によってデジタル値に変換し、波形データとしてアナロ
グチャンネル用事故前メモリ33に記録する。また、保
護リレー検出器4も保護リレー14の接点から保護リレ
ー14の動作信号を検出し、ON/OFFチャンネル用
事故前メモリ34に記録する。
【0047】いま、例えば、鉄塔などに落雷事故が発生
すると、送電線には雷による電圧サージが発生し、送電
線の短絡・地絡が起こる。このため、まず、母線Mの電
圧サージが電圧サージ検出センサ1によって測定され
る。測定された電圧サージは、電圧サージ測定装置2の
加算回路10によって対地間零相電圧V0 が算出され、
その算出された零相電圧V0 から電圧サージ判定回路1
2が図6に示すような電圧サージ波形を検出し、トリガ
信号Tを出力する。
【0048】このように、電圧サージ判定回路12がト
リガ信号Tを出力すると、サージ用メモリ回路13はメ
モリユニットに対する書き込みを禁止して書き込んだデ
ータとその発生時刻とを保存する。保存した前記データ
と発生時刻は定期的なポーリングによって自動オシロ6
へ伝送される。
【0049】また、このとき、母線電圧検出用PD3も
母線Mから電圧サージを測定しており、その測定信号は
自動オシロ6によってデジタル値に変換され、波形デー
タとしてアナログチャンネル用事故前メモリ33に記録
される。同時に、その測定信号によって起動検出部22
からトリガ信号T’が出力され、前記メモリ33によっ
て記録されたデータがその発生時刻とともにデータ格納
用メモリ32に保存される。
【0050】次に、このように送電線に短絡・地絡が起
こると、その短絡・地絡を保護リレー14が検出し、接
点を閉じて遮断器15を動作させ送電を停止する。この
ため、接点を閉じたことが保護リレー検出器4によって
検出され、入力変換器5を介して自動オシロ6に入力さ
れ、ON/OFFチャンネル用事故前メモリ34に記録
される。
【0051】その結果、データ格納用メモリ32に記録
された雷サージと前記動作信号とをその記録された時刻
に基づいて比較すると、図10(a)に示すように、電
圧サージの検出後に前記動作信号を検出することができ
る。
【0052】他方、雷以外の事故で送電線に短絡・地絡
が起こると、その短絡・地絡を保護リレー14が検出
し、接点を閉じて遮断器15を動作させて送電を停止す
る。このため、接点を閉じたことが保護リレー検出器4
によって検出され、入力変換器5を介して自動オシロ6
に入力され、ON/OFFチャンネル用事故前メモリ3
4に記録される。
【0053】このとき、遮断器15が動作して送電を停
止すると、この遮断器15の動作により送電線に電圧サ
ージが起こる。この電圧サージは、電圧サージセンサ1
に測定され、前述したように、零相電圧V0 から図6に
示すような電圧サージ波形を検出し、電圧サージ判定回
路12がトリガ信号Tを出力する。そのため、サージ用
メモリ回路13はメモリユニットに対する書き込みを禁
止し、書き込んだデータとその発生時刻とを保存して自
動オシロ6へ伝送する。
【0054】また、このとき、母線電圧検出用PD3も
母線Mから電圧サージを測定し、その測定データは自動
オシロ6によって、波形データとしてアナログチャンネ
ル用事故前メモリ33に記録される。同時に、起動検出
部22に入力され、トリガ信号T’が出力される。その
ため、前記メモリ部によって記録されたデータがその発
生時刻とともにデータ格納用メモリ32に保存される。
【0055】その結果、データ格納用メモリ32に記録
された電圧サージと前記動作信号とをその記録された時
刻に基づいて比較すると、図10(b)に示すように、
前記動作信号の検出後に電圧サージを検出することがで
きる。
【0056】したがって、このように、電圧サージの発
生と保護リレー14の動作タイミングでもって雷故障を
判定することができる。
【0057】このため、雷故障を多大の労力と費用を要
する巡視に依らずに簡単に識別できる。
【0058】また、サージ用メモリ回路13に、電圧サ
ージ判定回路12からトリガ信号Tが入力されると、そ
のトリガ信号Tの入力されるより所定時間前の上記電圧
サージセンサ1の測定データを時刻とともに記録するこ
とにより、電圧サージが発生してから電圧サージ判定回
路12が電圧サージを検出するまでの時間送れに無関係
に電圧サージの発生時刻を記録することができる。
【0059】同様に、事故メモリ部21に、起動検出部
22からトリガ信号T’が入力されると、前記動作信号
を時刻とともに記録するようにしたことにより、動作信
号が発生してから起動検出部22が動作信号を検出する
までの時間送れに無関係に動作信号の発生時刻を記録す
ることができる。
【0060】このように、電圧サージと前記動作信号の
発生時刻を別々のトリガ信号T,T’で記録するように
したことにより、図11に示すように、全記録時間のメ
モリを準備しなくとも前記起動検出部22の前後に発生
する電圧サージを記録できる。このため、メモリの容量
を小さくできる。
【0061】また、このような、電圧サージの発生タイ
ミングと保護リレーの動作タイミングとを比較するとい
う簡単なアルゴリズムで雷による系統故障を簡単に識別
できるので、この形態のように自動オシロ6のマイクロ
コンピュータに電圧サージセンサの測定データの発生時
刻と系統の保護継電器の動作時刻とを比較し、雷故障を
判定する判別手段を設けて自動判定させることができ
る。
【0062】また、前記データをホストコンピュータに
送信してホストコンピュータで判定を行うようにするこ
ともできる。
【0063】
【発明の効果】この発明は、以上のような方法により、
多大の労力と費用を要する巡視に依らずに簡単に雷故障
を識別できる判定方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態のブロック図
【図2】電圧サージセンサの説明図
【図3】電圧サージセンサの説明図
【図4】電圧サージセンサの使用状態を示す図
【図5】電圧サージセンサ測定装置のブロック図
【図6】電圧サージセンサ測定装置の作用図
【図7】自動オシロのブロック図
【図8】自動オシロの作用説明図
【図9】自動オシロの作用説明図
【図10】(a),(b)雷故障判定の説明図
【図11】実施形態の記録時間を説明するための図
【符号の説明】
1 電圧サージセンサ 2 電圧サージ測定装置 3 母線電圧検出用PD 4 保護リレー検出器 5 入力変換器 6 自動オシロ 12 電圧サージ判定回路 13 サージ用メモリ回路 14 保護リレー 15 遮断機 21 事故部メモリ 22 起動検出部 23 時計回路 33 アナログチャンネル用事故前メモリ 34 ON/OFFチャンネル用事故前メモリ M 母線 T,T’トリガ信号
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 荒金 昌克 名古屋市緑区大高町字北関山20番地の1 中部電力株式会社技術開発本部電力技 術研究所内 (72)発明者 渡辺 弘行 名古屋市緑区大高町字北関山20番地の1 中部電力株式会社技術開発本部電力技 術研究所内 (72)発明者 甲田 利廣 上田市大字大屋字下月夜平206番地の1 中部電力株式会社上田電力センター内 (72)発明者 福井 信孝 松任市今平町432番地 株式会社北計工 業開発センター内 (72)発明者 小林 茂樹 大阪市平野区加美北1丁目22番17号 近 計システム内 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01R 31/00 H02H 9/04 H02J 13/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 母線に発生するサージを検出する電圧
    ージセンサを設け、そのセンサが検出するサージの発生
    のタイミングと、系統の保護リレーが動作するタイミン
    グとを比較し、その比較結果に基づいて雷故障を判定す
    る判定方法。
  2. 【請求項2】 母線に発生するサージを検出する電圧サ
    ージセンサと、前記電圧サージセンサが検出する母線の
    電圧サージを監視し、電圧サージ(高周波サージ)を検
    出してトリガ信号を発生する電圧サージ判定回路と、前
    記判定回路からトリガ信号が入力された際に、そのトリ
    ガ信号の入力されるより所定の時間前の上記電圧サージ
    センサの測定データを時刻とともに記録する第1のメモ
    リ手段と、上記母線電圧を監視し、母線電圧の変動を検
    出してトリガ信号を発生する起動手段と、前記起動手段
    からトリガ信号が入力された際に、そのトリガ信号の入
    力されるより所定時間前の上記系統の保護リレーの動作
    信号を時刻とともに記録する第2のメモリ手段と、前記
    第1と第2のメモリ手段の記録に基づいて電圧サージセ
    ンサの測定データの発生時刻と系統の保護リレーの動作
    時刻とを比較し、雷故障を判定する判別手段とからな
    故障検出装置。
JP9119845A 1997-05-09 1997-05-09 電力系統の雷故障判定 Expired - Fee Related JP3002650B2 (ja)

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