JP3546090B2

JP3546090B2 - 高圧架空配電線地絡故障点標定システムと送信機

Info

Publication number: JP3546090B2
Application number: JP05552795A
Authority: JP
Inventors: 渡辺　　誠; 光孝金子; 友則深尾; 典文堀田
Original assignee: Nippon Kouatsu Electric Co; Chubu Electric Power Co Inc
Current assignee: Nippon Kouatsu Electric Co; Chubu Electric Power Co Inc
Priority date: 1995-03-15
Filing date: 1995-03-15
Publication date: 2004-07-21
Anticipated expiration: 2019-07-21
Also published as: JPH08248092A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は高圧架空配電線の地絡故障点標定システムとそれに用いる送信機の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高圧架空配電線路の地絡故障点（事故点）を探査してその位置を標定するには、絶縁抵抗の測定、サーチコイル方式等、線路沿いに移動して故障点を探査する方法が周知である。
【０００３】
ところが、これらの方法では、配電線路沿いに測定機器を移動させて故障点を探査するため、探査時間に長時間を要し、作業効率が悪いという欠点があった。そこで、本願出願人等は探査時間が短縮可能な電流検出型パルスレーダー法による配電線路の故障点標定装置を先に提案した（平成６年電気学会全国大会Ｎｏ．１３９２）。
【０００４】
このパルスレーダー法では、停止配電線路の同じ場所に送信機と測定器を取り付け、停止配電線路に送信機から方形波パルスを印加することで、健全相では分岐点等からの反射波が、事故相では事故点や分岐点等からの反射波がおこり、その反射波がパルス印加点に返ってくる。
【０００５】
この時、事故相の反射波から健全相の反射波を引くと、分岐点等の反射波が取り除かれ事故点からの反射波のみになる。よってパルスを印加してから反射波が返ってくるまでの時間がわかり、この時間と停止配電線内の反射波の伝搬速度とからパルス印加点から故障点までの距離を標定する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このパルスレーダー法は、故障の様相、線路状況によって故障点の放電遅れがあり、それによる誤差が発生するため、正確な故障点の標定ができず、使用が大きく制限されていた。
【０００７】
そこで、更に本願出願人は、故障点から発生する放電サージ電流を配電線の両端で検出する地絡故障点標定方法を新たに提案した。
この放電サージ検出法による地絡故障点標定方法は、停止（停電）された高圧架空配電線路に、送信機により高電圧を３相同時に印加し、故障点で発生した放電によるサージ電流を印加点に設置（接続）した第１の測定器と、停止高圧架空配電線路の他端に設置（接続）した第２の測定器の２カ所で測定すると共に、その到達時間差により故障点を標定するようにしたものである。
【０００８】
ところが、この放電サージ検出法では、送信機から停止高圧架空配電線に対し、方形波の直流パルスを間欠的に印加するようになっていたため、事故様相が抵抗地絡で、例えば地絡抵抗が５００オーム程度の場合は、この抵抗を介して大地に漏れ電流が流れて、配電線路が充電不足となり、故障点における対地間電圧が充分上昇せず、そのため故障点で放電サージが発生しないという欠点があり、実用できないという問題点があった。
【０００９】
そこで本発明では、一定以上の電圧がかかると閃絡が発生するような地絡状態、具体的には抵抗値が５００オーム以上の高抵抗地絡があっても故障点で確実に放電サージが発生して、故障点の位置の標定ができる高圧架空配電線の地絡故障標定システムとそれに用いる送信機を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために、請求項１の発明は、地絡抵抗が５００オーム以上の高抵抗地絡状態の停止配電線路（１）に接続され、該停止配電線路（１）に緩波頭パルス電圧を印加する送信機（１０）と、前記停止配電線路（１）の故障点（７）から互に反対の側に離れた位置において、停止配電線路（１）にそれぞれ接続した第１の測定器（２１）と第２の測定器（３１）とを具備し、前記送信機（１０）で印加した緩波頭パルス電圧が故障点（７）で発生する放電によって故障点から伝搬する進行波を第１と第２の測定器（２１）（３１）で受信し、両測定器（２１）（３１）による受信時間の差（△ｔ）に基づいて測定器（２１，３１）から故障点（７）までの距離（Ｘ）を標定することを特徴とする高圧架空配電線地絡故障点標定システムであって、
送信機（１０）が、電源（１１）と、電源（１１）から給電されて高電圧をつくる昇圧回路（１２）と、該昇圧回路（１２）の出力で充電される第１のコンデンサ（１４）と、昇圧回路（１２）に設けられ第１のコンデンサ（１４）を充電する電圧をＤＣ１０、１５、２０ｋＶの３種の電圧に切り替えられるようにした切替スイッチと、第１のコンデンサ（１４）の電圧がかかると緩波頭パルス電圧を発生する緩波頭パルス電圧発生回路（２０）と、前記第１のコンデンサ（１４）と緩波頭パルス電圧発生回路（２０）との間に設けられ第１のコンデンサ（１４）の充電完了後に投入されるようにしたスイッチ（１５）とを具備し、更に緩波頭パルス電圧発生回路（２０）が抵抗器（１６）と第２のコンデンサ（１７）の直列回路とからなり、第１のコンデンサ（１４）が完全に充電されてからスイッチ（１５）を閉じると、第１のコンデンサ（１４）の電圧が抵抗器（１６）を通じて第２のコンデンサ（１７）を充電し、第２のコンデンサ（１７）の両端子から緩波頭パルス電圧を出力して前記停止配電線路（１）に印加することを特徴とする高圧架空配電線地絡故障点標定システム。
【００１１】
請求項２記載の発明は、請求項１の高圧架空配電線地絡故障点標定システムに用いる送信機であって、電源（１１）と、電源（１１）から給電されて高電圧をつくる昇圧回路（１２）と、該昇圧回路（１２）の出力で充電される第１のコンデンサ（１４）と、昇圧回路（１２）に設けられ第１のコンデンサ（１４）を充電する電圧をＤＣ１０、１５、２０ｋＶの３種の電圧に切り替えられるようにした切替スイッチと、第１のコンデンサ（１４）の電圧がかかると緩波頭パルス電圧を発生する緩波頭パルス電圧発生回路（２０）と、前記第１のコンデンサ（１４）と緩波頭パルス電圧発生回路（２０）との間に設けられ第１のコンデンサ（１４）の充電完了後に投入されるようにしたスイッチ（１５）とを具備し、更に緩波頭パルス電圧発生回路（２０）が抵抗器（１６）と第２のコンデンサ（１７）の直列回路とからなり、第１のコンデンサ（１４）が完全に充電されてからスイッチ（１５）を閉じると、第１のコンデンサ（１４）の電圧が抵抗器（１６）を通じて第２のコンデンサ（１７）を充電し、第２のコンデンサ（１７）の両端子から緩波頭パルス電圧を出力することを特徴とする送信機である。
【００１３】
【作用】
送信機から停止配電線路に緩波頭パルス電圧を印加すると、緩波頭パルス電圧が故障点の故障の様相に対応した一定値を超えると、故障点で閃絡が生じ放電する。こうして発生した放電サージは、進行波となって故障点から両方向へ離れて進み、第１と第２の測定器で受信されて受信（到達）時間が測定される。受信時間の差と進行波の伝搬速度及び第１と第２の測定器の間の距離とから故障点の位置を標定できる。
【００１４】
電源（例えば、電池）の電圧を昇圧回路で昇圧して第１のコンデンサを充電する。第１のコンデンサが完全に充電されてから、スイッチを閉じると第１のコンデンサの電圧が緩波頭パルス電圧発生回路にかかって、緩波頭パルス電圧を発生する。
【００１５】
第１のコンデンサの電圧が抵抗器を通じて第２のコンデンサを充電して、第２のコンデンサの両端子間に緩波頭パルス電圧を発生する。
【００１６】
【実施例】
図１（ａ）（ｂ）の実施例で、１は地絡事故等が発生して、保護継電装置により事故区間の切離しを行なった停止高圧架空配電線路、２〜６は電柱、７は地絡故障点で、高抵抗８とギャップ９との直列接続からなる等価回路であらわしてある。１０は送信機で、同図（ａ）に示すように、例えば、車載バッテリのような電池１１、電池１１の電圧を昇圧する昇圧回路１２、逆流防止ダイオード１３、第１のコンデンサ１４、スイッチ１５、抵抗器１６、第２のコンデンサ１７、出力端子１８、１９が図示のように接続されている。
【００１７】
電池１１の電圧は、１２Ｖ、第１のコンデンサ１４の容量は２μＦ、抵抗器１６の抵抗値は１００オーム、第２のコンデンサ１７の容量は０．５μＦである。
また、抵抗器１６と第２のコンデンサ１７は緩波頭パルス電圧発生回路２０を構成している。昇圧回路１２は図示されていない手動の切替スイッチを有し、この切替スイッチを切り替えることで、第１のコンデンサ１４を充電する電圧をＤＣ１０、１５、２０ｋＶの３種の電圧に切替えられるようにしてある。なお、端子１８は配電線路１のＲ、Ｓ、Ｔの三相に接続する。
【００１８】
２１と３１はそれぞれ停止高圧架空配電線路１の両端近くに設置した第１と第２の測定器で、車両に載置されて車両と共に移動できるようにしてある。
２２は配電線路１の抵抗地絡部分である故障点７で発生した放電サージの進行波をＣＴ２３でひろって測定器２１に伝える接続ケーブルである。
【００１９】
３２は同様に故障点７で発生した放電サージの進行波をＣＴ３３でひろって測定器３１に伝える接続ケーブルである。
２４と３４はＣＴ２３とＣＴ３３でそれぞれ検出した進行波の信号から演算・標定をする標定演算器、２５と３５は進行波の到達（受信）時間差を得るための基準時間発生器で、例えばＧＰＳ衛星（ＧｌｏｖａｌＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅｍ，全地球測位システム）の信号によって、一定時間毎にリセットされることで時間の較正を行なっている。
【００２０】
測定器２１と３１は何れも同様の構成で、２０ＭＨｚのクロックを計数することで、故障点７からの放電サージの進行波の到達（受信時間）を測定する。なお、第２の測定器３１の測定値データは有線４０又は無線で第１の測定器２１へ送信される。第１の測定器はこのデータを基に故障点を標定する。
【００２１】
故障点７からの進行波の到達時間の差つまり時間差と、第１と第２の測定器の距離つまりＣＴ２３とＣＴ３３間の距離（以下２点間の距離という）と進行波の伝搬速度から、測定器から故障点までの距離Ｘは
Ｘ＝｛（２点間の距離）−（時間差）×（伝搬速度）｝÷２
で計算できる。なお、故障点が第１の測定器に近いときは（時間差）＞０であり、第２の測定器に近い場合には（時間差）＜０である。
【００２２】
図２に送信機の出力電圧波形を示す。図１（ｂ）の第１のコンデンサ１４が完全に充電されたあと、手動又は自動的にスイッチ１５が閉じ（ＯＮ）、図２のように緩波頭パルス電圧が発生して配電線路に印加される。そして、線路の故障点７のギャップ９で放電がおきる電圧に達すると、放電サージによる進行波が故障点７から第１と第２の測定器の方へと伝搬してＣＴ２３とＣＴ３３とに受信される。
【００２３】
このときの受信波形の一例を図３に示す。符号イで示す波形が第２の測定器の、符号ロで示す波形が第１の測定器の受信波形で、時間差△ｔはこの場合で、１．７６μｓである。
【００２４】
図４は第１と第２の測定器の要部のブロック図である。メモリ４９にはクロック４１のカウンタ４２のアドレス信号により、常にデータ書込みが行なわれており、ＣＴ４７（これは前記図１（ａ）のＣＴ２３とＣＴ３３に相当する）より進行波のデータが入力される。トリガ信号が出力した時よりカウンタ４４が動作し、７１６８アドレス分のデータ量がメモリ４９に書き込まれて、以後データは書き込まれない。
【００２５】
ＣＰＵ５０はトリガアドレス記憶器４６とメモリ４９よりデータ（メモリデータはトリガアドレスより１０２４戻って、そこから８１９２）を読み込み、表示器５２に進行波の波形を表示する。測定者はキーボードを操作して故障点から第１又は第２の測定器までの進行波の到達時間差△ｔを読み取る。
【００２６】
又、第１の測定器２１のカウンタ４２はＧＰＳ３からのリセット信号により、同期している。これをタイムチャートで表すと図５になり、フローチャートで表すと図６である。
【００２７】
そして上記進行波の測定器への到着時間の差△ｔと進行波の伝搬速度ｖを測定し、両測定器間の距離Ｌから前述のように第１、第２の測定器から故障点までの距離Ｘを算定する。
【００３０】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成されているので、昇圧した高い電圧で第１のコンデンサに充電し、その充電電圧を印加回路を通して配電線に緩波頭パルス電圧を印加することにより、停止配電線においても故障点で放電を起こし、放電サージを検出できるようになった。
【００３１】
そして、印加される緩波頭パルスと進行波とは波形が異なるため、閃絡性の抵抗地絡を検出できるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例で（ａ）は全体の略図、（ｂ）は送信機の回路図である。
【図２】本発明の実施例における送信機の出力波形を示す線図である。
【図３】本発明の実施例の放電サージの進行波の受信波形の図である。
【図４】本発明の実施例における測定器のブロック図である。
【図５】本発明の実施例のタイムチャートである。
【図６】本発明の実施例のフローチャートである。
【符号の説明】
１停止配電線路
７故障点
１０送信機
１１電源
１２昇圧回路
１４コンデンサ
１５スイッチ
１６抵抗器
１７コンデンサ
２０緩波頭パルス電圧発生回路
２１、３１測定器
△ｔ受信時間の差
Ｘ距離

Claims

地絡抵抗が５００オーム以上の高抵抗地絡状態の停止配電線路（１）に接続され、該停止配電線路（１）に緩波頭パルス電圧を印加する送信機（１０）と、前記停止配電線路（１）の故障点（７）から互に反対の側に離れた位置において、停止配電線路（１）にそれぞれ接続した第１の測定器（２１）と第２の測定器（３１）とを具備し、前記送信機（１０）で印加した緩波頭パルス電圧が故障点（７）で発生する放電によって故障点から伝搬する進行波を第１と第２の測定器（２１）（３１）で受信し、両測定器（２１）（３１）による受信時間の差（△ｔ）に基づいて測定器（２１，３１）から故障点（７）までの距離（Ｘ）を標定する高圧架空配電線地絡故障点標定システムであって、
送信機（１０）が、電源（１１）と、電源（１１）から給電されて高電圧をつくる昇圧回路（１２）と、該昇圧回路（１２）の出力で充電される第１のコンデンサ（１４）と、昇圧回路（１２）に設けられ第１のコンデンサ（１４）を充電する電圧をＤＣ１０、１５、２０ｋＶの３種の電圧に切り替えられるようにした切替スイッチと、第１のコンデンサ（１４）の電圧がかかると緩波頭パルス電圧を発生する緩波頭パルス電圧発生回路（２０）と、前記第１のコンデンサ（１４）と緩波頭パルス電圧発生回路（２０）との間に設けられ第１のコンデンサ（１４）の充電完了後に投入されるようにしたスイッチ（１５）とを具備し、更に緩波頭パルス電圧発生回路（２０）が抵抗器（１６）と第２のコンデンサ（１７）の直列回路とからなり、第１のコンデンサ（１４）が完全に充電されてからスイッチ（１５）を閉じると、第１のコンデンサ（１４）の電圧が抵抗器（１６）を通じて第２のコンデンサ（１７）を充電し、第２のコンデンサ（１７）の両端子から緩波頭パルス電圧を出力して前記停止配電線路（１）に印加することを特徴とする高圧架空配電線地絡故障点標定システム。
請求項１の高圧架空配電線地絡故障点標定システムに用いる送信機であって、電源（１１）と、電源（１１）から給電されて高電圧をつくる昇圧回路（１２）と、該昇圧回路（１２）の出力で充電される第１のコンデンサ（１４）と、昇圧回路（１２）に設けられ第１のコンデンサ（１４）を充電する電圧をＤＣ１０、１５、２０ｋＶの３種の電圧に切り替えられるようにした切替スイッチと、第１のコンデンサ（１４）の電圧がかかると緩波頭パルス電圧を発生する緩波頭パルス電圧発生回路（２０）と、前記第１のコンデンサ（１４）と緩波頭パルス電圧発生回路（２０）との間に設けられ第１のコンデンサ（１４）の充電完了後に投入されるようにしたスイッチ（１５）とを具備し、更に緩波頭パルス電圧発生回路（２０）が抵抗器（１６）と第２のコンデンサ（１７）の直列回路とからなり、第１のコンデンサ（１４）が完全に充電されてからスイッチ（１５）を閉じると、第１のコンデンサ（１４）の電圧が抵抗器（１６）を通じて第２のコンデンサ（１７）を充電し、第２のコンデンサ（１７）の両端子から緩波頭パルス電圧を出力することを特徴とする送信機。