JP3460336B2 - 多端子系送電線における故障点標定方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】この発明は、多端子系送電線等の
電力系統に発生した故障を、一端の電流，電圧をもとに
電流電圧分布を計算することで故障発生点を特定するた
めの故障点標定方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】従来、この種の方式として、図２に示す
ようなものが知られている。これは、図２に示すような
送電線上の各地点における電圧（Ｖ），電流（ｉ）分布
を計算し、下記（１）式の如く故障発生点を標定するも
のである。なお、同図の１は電源、２は電流検出手段と
しての変流器（ＣＴ）、３は電圧検出手段としての変圧
器（ＰＴ）、４は例えば計算機等のディジタル処理装置
からなる故障点標定装置（ＦＬ）を示している。 【０００３】 Ｌ＝ｓ１＋ｓ２＋……＋ｓ（ｘ−１）＋Ｖ０／｛Ｚ１・ｉ１_CT＋（Ｚ０−Ｚ１ ）ｉ０１＋Ｚｍ・ｉ０２｝ ここに、ＬはＦＬ設置点〜故障点の距離（ｓ１，ｓ２…
各区間距離）、Ｖ０は変圧器（検出）電圧、ｉ１_CTは変
流器（検出）の相電流、ｉ０１，ｉ０２は自回線，他回
線の零相電流、Ｚ０，Ｚ１，Ｚｍは（ｘ−１）〜ｘ区間
の正相，零相，相互の各単位長当たりインピーダンスで
ある。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
方法では、平行２回線の送電線の故障点標定には問題は
ないが、特に３端子系を含む多端子系の場合は分岐線に
電流ループができ、電流分布が変わるため誤差要因とな
る。したがって、この発明の課題は特に分岐線がある場
合でも、正確に故障点標定をなし得るようにすることに
ある。 【０００５】 【課題を解決するための手段】 このような課題を解決
するため、この発明では、多端子系送電線の一端の電
流，電圧にもとづき電流，電圧分布を計算することによ
って故障発生点を特定するに当たり、前記送電線を適宜
な区間毎に分割してその各々の距離（亘長）と線路イン
ピーダンスとを予め求めて記憶しておき、下記（１）〜
（４）の手順にて故障点標定を行なうことを特徴として
いる。 （１）故障発生時の電圧，電流からインピーダンスを計
算し、算出したインピーダンスと予め求められた最初の
区間の線路インピーダンスとを比較し、算出インピーダ
ンスが小さいときは最初の区間に故障があるものと判断
し、算出インピーダンスと線路インピーダンスとの比
に、最初の区間の線路亘長を乗じた結果を、電源端から
故障発生点までの距離とし、標定結果とする。 （２）算出したインピーダンスが最初の区間の線路イン
ピーダンスよりも大きいときは、以下の処理を行なう。 （２−１）現在着目している区間の電圧，電流量および
区間内の線路インピーダンスを用いて、送電線上の次区
間の電圧を計算する。 （２−２）分岐端に流れる分流の補正、送電線上の負荷
に流れる電流の補正を行ない、補正後の値を次区間の電
流とする。 （３）前記（２−１），（２−２）項の電圧，電流より
次区間のインピーダンスを算出し、この算出インピーダ
ンスを次区間線路インピーダンスと比較し、算出インピ
ーダンスが大きいときは着目区間を次区間に移して前記
（２）項の処理を行なう。 （４）前記（３）項において算出インピーダンスが次区
間線路インピーダンスよりも小さい場合は、算出インピ
ーダンスと次区間線路インピーダンスとの比に次区間線
路亘長を乗じた結果を、故障発生点までの距離とする。
ただし、ここで算出した距離は、次区間の起点（区間の
うち、電源端寄りの側を起点とする）からの値とする。 【０００６】 【作用】標定送電線を予め複数の区間に区切り、区間毎
に電圧，電流計算を実施することにより、送電線の線種
変化に起因する線路インピーダンス変化等の系統定数の
変化による影響を最小限にする。また、故障電流の分岐
線への分流がある場合でも、分流電流を所定のアルゴリ
ズムによって推測し、電流に対する補正量として考慮す
ることにより、分岐線への故障電流分流に起因する誤差
を軽減する。 【０００７】 【実施例】図１はこの発明の実施例を説明するための概
念図で、ＦＬ（故障点標定装置）４による演算処理を説
明するものである。まず、図１に示すように、線路１
Ｌ，２Ｌを複数の区間に区分けし、各区間における線路
インピーダンスＺ１１〜Ｚ１（ｘ＋１），Ｚ２１〜Ｚ２
（ｘ＋１）を既知の定数としてＦＬ４内のメモリに設定
する。なお、図中の各量は全て交流量であり複素数であ
るが、そのための記号は省略している。また、区分けの
方法としては、線路インピーダンス等が変化する点，分
岐点または負荷設置点を境とする方法や一定の距離（鉄
塔）毎に区切る方法などがある。 【０００８】 次に、ＦＬ４はＣＴ２Ａ，２Ｂおよび変
圧器（図１では図示を省略している）により、ｉ１Ｌ，
ｉ２Ｌ，Ｖ１１，Ｖ１２の値を入力され、これらの値か
ら次式（１）の演算を行なう。演算値ｓは、仮標定値と
言える。 ｓ＝Ｉｍ[Ｖ１１]／Ｉｍ[Ｚ１１’・ｉ１Ｌ] …（１） ただし、Ｚ１１’＝Ｚ１１／ｓ１であり、Ｉｍ[ ]は[
]内のベクトル虚数分をとることを意味している。 【０００９】そして、上記（１）式で求めたｓがｓ１以
下ならば、第１区間で事故があったものとして、ｓを最
終出力とする。つまり、上記（１）式は故障発生時の電
圧，電流比からインピーダンスを計算することを示して
おり、またｓをｓ１と比較することは、この算出したイ
ンピーダンスを予め求められた最初の区間の線路インピ
ーダンス（Ｚ１１）と比較することに相当している。 【００１０】ｓがｓ１よりも大きいときは、次式
（２），（３）により、次区間の電圧を求める。例え
ば、第２区間は、次式のようになる。 Ｖ１２＝Ｖ１１−Ｚ１１・ｉ１Ｌ …（２） Ｖ２２＝Ｖ２１−Ｚ２１・ｉ２Ｌ …（３） 【００１１】一般には、第ｋ−１区間の電圧，電流より
第ｋ区間の電圧を求めるには、次式による。 Ｖ１（ｋ）＝Ｖ１（ｋ−１）−Ｚ１（ｋ−１）・ｉ１（ｋ−１） …（４） Ｖ２（ｋ）＝Ｖ２（ｋ−１）−Ｚ２（ｋ−１）・ｉ２（ｋ−１） …（５） なお、ｉ１（ｋ−１），ｉ２（ｋ−１）は、区間がＦＬ
設置点より分岐線までの間であれば、ＣＴ２Ａ，２Ｂの
計測電流であり、それ以外ならば次項で説明する処理を
した後の電流（図１ではｉ１Ｌ’，ｉ２Ｌ’相当）であ
る。 【００１２】第ｋ区間の起点（ｋ−１とｋの境）に分岐
線があり、かつ、Ｖ１（ｋ−１），Ｖ２（ｋ−１）が分
かっているときは、分岐線に流れる電流（ｉ分）は、オ
ームの法則を利用して、次の（６）式のように求められ
る。 ｉ分＝｛Ｖ２（ｋ）−Ｖ１（ｋ）｝／（Ｚ１分＋Ｚ２分） …（６） これより、第ｋ区間の電流は、次式（７），（８）より
求まる。 ｉ１（ｋ）＝ｉ１（ｋ−１）＋ｉ分 …（７） ｉ２（ｋ）＝ｉ２（ｋ−１）−ｉ分 …（８） 【００１３】一方、区間ｋの終わりに分岐負荷があると
きは、そこに流れる負荷電流ｉＬ（ｋ）を考慮して、 ｉ１（ｋ）→ｉ１（ｋ）−ｉＬ（ｋ） とする。 【００１４】また、第ｋ区間に分岐線がないか、あって
も片回線のみであったり、平行２回線でも分岐端の片回
線がＣＢ（しゃ断器）が開放状態であったりして、故障
電流の分流が起こり得ない状態では、式（６）〜（８）
の演算は不要である。すなわち、 ｉ１（ｋ）＝ｉ１（ｋ−１） ｉ２（ｋ）＝ｉ２（ｋ−１） である。 【００１５】以上のようにして求めた第ｋ区間の電圧，
電流にもとづき、（１）式と同様の（９）式を計算す
る。 ｓ＝Ｉｍ｛Ｖ１（ｋ）｝／Ｉｍ｛Ｚ１（ｋ）’・ｉ１（ｋ）｝ …（９） ただし、Ｚ１（ｋ）’＝Ｚ１（ｋ）／ｓ（ｋ） （ｓ（ｋ）：第ｋ区間の線路亘長） そして、算出したｓがｓ（ｋ）以上ならば上記と同様の
処理を次区間に移す一方、ｓがｓ（ｋ）以下ならば次の
（１０）式で示すＬを最終出力（標定結果）とする。 Ｌ＝ｓ１＋ｓ２＋…＋ｓ（ｋ−１）＋ｓ …（１０） 【００１６】以上、説明を分かり易くするため、送電線
を図１の如き単相イメージで説明して来た。しかし、実
際は３相なので電圧，電流は３相の各相電圧，電流およ
び零相電圧，電流に分かれ、インピーダンスも正相，零
相，回線間相互に分かれるので、それぞれの処理とその
組み合わせ処理とを行なう必要がある。例えば、式
（１），（９）は、次式のようになる。 ｓ＝Ｉｍ｛Ｖ１相｝／Ｉｍ｛Ｚ１正’・ｉ１相＋（Ｚ１零’−Ｚ１正’）・ ｉ１零＋Ｚ１相・ｉ２零｝ …（１１） 【００１７】上記（１１）式に示すｓは、区間ｋを起点
としたときの標定距離を示し、Ｚ１正’＝Ｚ１正／ｓ
（ｋ），Ｚ１零’＝Ｚ１零／ｓ（ｋ），Ｚ１相’＝Ｚ１
相／ｓ（ｋ）であり、 Ｚ１正：１Ｌの区間ｋの正相インピーダンス Ｚ１零：１Ｌの区間ｋの零相インピーダンス Ｚ１相：１Ｌの区間ｋの回線間相互インピーダンス Ｖ１相：１Ｌの区間ｋの相電圧 ｉ１相：１Ｌの区間ｋの相電流 ｉ１零：１Ｌの区間ｋの零相電流 ｉ２零：２Ｌの区間ｋの零相電流 である。 【００１８】先の（２），（３）式については、次のよ
うになる。 Ｖ１相（ｋ＋１）＝Ｖ１相−｛Ｚ１正・ｉ１相＋（Ｚ１零−Ｚ１正） ・ｉ１零＋Ｚ１相・ｉ２零｝ …（１２） ここに、Ｖ１相（ｋ＋１）：１Ｌの区間（ｋ＋１）の相
電圧とする。また、（６）式については、次のようにな
る。 ｉ分＝｛（Ｖ２相−Ｖ２零）−（Ｖ１相−Ｖ１零）｝／（Ｚ１分正＋Ｚ２分正 ）｝＋（Ｖ２零−Ｖ１零）／（Ｚ１分零＋Ｚ２分零） …（１３） 【００１９】上記（１３）式に示す各記号の意味は、下
記の通りである。 Ｚ１分正：１Ｌ分岐線の正相インピーダンス Ｚ２分正：２Ｌ分岐線の正相インピーダンス Ｚ１分零：１Ｌ分岐線の零相インピーダンス Ｚ２分零：２Ｌ分岐線の零相インピーダンス Ｖ２相 ：１Ｌ区間ｋの相電圧 Ｖ１零 ：１Ｌ区間ｋの零相電圧 Ｖ２零 ：２Ｌ区間ｋの零相電圧 なお、Ｖ１零，Ｖ２零はＶ１相，Ｖ２相の３相和より求
まる量である。 【００２０】区間ｋの起点に分岐があり、式（１３）に
より分岐線に流れる相電流（ｉ分）が算出できていると
き、次式から１Ｌ区間ｋに流れる相電流ｉ１（ｋ），２
Ｌ区間ｋに流れる相電流ｉ２（ｋ）を求める。 ｉ１（ｋ）＝ｉ１（ｋ−１）＋ｉ分 ｉ２（ｋ）＝ｉ２（ｋ−１）−ｉ分 その他は、単線の場合と同様である。なお、以上では主
として地絡故障について説明したが、この発明は、短絡
故障についても同様にして適用することができる。 【００２１】 【発明の効果】この発明によれば、標定送電線を予め複
数の区間に区切り、区間毎に電圧，電流計算を実施する
ようにしているので、送電線の線種変化に起因する線路
インピーダンス変化等の系統定数の変化の影響を最小限
にすることができる利点が得られる。また、故障電流の
分岐線への分流がある場合でも、分流電流を所定のアル
ゴリズムによって推測し、電流に対する補正量として考
慮するようにしたので、分岐線への故障電流分流に起因
する誤差を軽減することができる。

【図面の簡単な説明】 【図１】この発明の実施例を説明するための概念図であ
る。 【図２】従来例を示す説明図である。 【符号の説明】 １…電源、２，２Ａ，２Ｂ…変流器（ＣＴ）、３…変圧
器（ＰＴ）、４…故障点標定装置（ＦＬ）。

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】一端子のみが電源端である多端子系送電線
   の該電源端の電流，電圧にもとづき電流，電圧分布を計
   算することによって故障発生点を特定するに当たり、 前記送電線を適宜な区間毎に分割してその各々の距離
   （亘長）と線路インピーダンスとを予め求めて記憶して
   おき、下記（１）〜（４）の手順にて故障点標定を行な
   うことを特徴とする多端子系送電線における故障点標定
   方法。 （１）故障発生時の電圧，電流からインピーダンスを計
   算し、算出したインピーダンスと予め求められた最初の
   区間の線路インピーダンスとを比較し、算出インピーダ
   ンスが小さいときは最初の区間に故障があるものと判断
   し、算出インピーダンスと線路インピーダンスとの比
   に、最初の区間の線路亘長を乗じた結果を、電源端から
   故障発生点までの距離とし、標定結果とする。 （２）算出したインピーダンスが最初の区間の線路イン
   ピーダンスよりも大きいときは、以下の処理を行なう。 （２−１）現在着目している区間の電圧，電流量および
   区間内の線路インピーダンスを用いて、送電線上の次区
   間の電圧を計算する。 （２−２）平行２回線運用時に隣回線との間に分岐端を
   介して流れる分流の補正、送電線上の負荷に流れる電流
   の補正を行ない、補正後の値を次区間の電流とする。 （３）前記（２−１），（２−２）項の電圧，電流より
   次区間のインピーダンスを算出し、この算出インピーダ
   ンスを次区間線路インピーダンスと比較し、算出インピ
   ーダンスが大きいときは着目区間を次区間に移して前記
   （２）項の処理を行なう。 （４）前記（３）項において算出インピーダンスが次区
   間線路インピーダンスよりも小さい場合は、算出インピ
   ーダンスと次区間線路インピーダンスとの比に次区間線
   路亘長を乗じた結果を、故障発生点までの距離とする。
   ただし、ここで算出した距離は、次区間の起点（区間の
   うち、電源端寄りの側を起点とする）からの値とする。