JP3653317B2 - High voltage overhead distribution line ground fault location system and measuring instrument - Google Patents
High voltage overhead distribution line ground fault location system and measuring instrument Download PDFInfo
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は高圧架空配電線に発生する地絡故障の故障地点を標定する地絡故障点標定システム並びに同システムに用いる測定器に係るものである。
【0002】
【発明が解決しようとする課題】
停止(停電)された高圧架空配電線路に、高電圧を印加し、故障点で発生した放電による進行波を、停止配電線路の故障点から互いに反対の側の離れた位置に設置・接続した第1の測定器と第2の測定器で受信し、両測定器による前記進行波の受信時間の差に基づいて故障点の標定を行なうようにした高圧架空配電線地絡故障点標定システムでは、上記高圧を印加すると、健全相には線路定数等の線路条件に対応した充電電流等が流れ、故障相には同様の充電電流等に故障点での放電によって発生する進行波が重畳・合成された状態の電流が流れる。
【0003】
この故障相に流れる進行波は、故障点の地絡抵抗が高ければ、該地絡抵抗の影響で小さく制限される。従って、測定者が故障相の上記合成された電流波形の進行波による立上りポイント、つまり進行波の受信時間を測定しようとしても、該立上りポイントの判別がしずらく、受信時間の測定誤差が大きくなり易いという第1の問題点があった。
【0004】
また、測定器による波形取り込みの際、トリガがかかるしきい値を越える以前に、故障点での放電による進行波が発生してトリガがかかった場合には、波形取り込みのタイミングがずれて、メモリへの波形取り込みに失敗し、故障地点の標定作業をやり直さなければならないという第2の問題点があった。
【0005】
そこで、請求項1の発明は、前記第1の問題点を解消できる高圧配電線地絡故障点標定システムを提供することを目的とする。
また、請求項2の発明は、請求項1の高圧配電線地絡故障点標定システムに用いる測定器であって、前記第2の問題点を解消できる測定器を提供することを目的とする。
【0006】
【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、停止配電線路(1)に接続され、該停止配電線路(1)に高電圧を印加する送信機(2)と、前記停止配電線路(1)の故障点(イ)から互いに反対の側に離れた位置(A)(B)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(7)と第2の測定器(13)とを具備し、前記送信機(2)で印加した高電圧が故障点(イ)で発生する放電によって故障点(イ)から伝搬する進行波(ロ)(ロ´)を第1の測定器(7)と第2の測定器(13)で受信し、両測定器(7)(13)による受信時間の差に基づいて測定器(7)(13)から故障点までの距離を標定する高圧架空配電線地絡故障点標定システムにおいて、
前記第1の測定器(7)と第2の測定器(13)で、それぞれ健全相(S相,T相)と故障相(R相)の波形を取り込んで引き算を行ない、引き算した波形に基づいて前記進行波(ロ)(ロ´)の受信時間を測定し、
こうして測定した受信時間から両測定器(7)(13)による受信時間の差を求めるようにした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る。
【0007】
そして請求項2の発明は、各相の波形を一定の間隔(50ns)でサンプリングしたデータを順次上書きして更新する一定の数のアドレスからなるメモリ(22)と、 前記データが所定のしきい値を越えるとトリガ信号を発生する比較器(25)とを備え、
前記トリガ信号が発生した時点からは、前記一定の数より少ないアドレスへの書き込みでメモリ(22)へのデータの取り込みが終了するとともに、
トリガ信号が発生した時点以前の取り込みデータとトリガ信号が発生した以後の取り込みデータを連続的に表示するようにしたことを特徴とする請求項1記載の高圧架空配電線地絡故障点標定システムに用いるための測定器である。
【0008】
【発明の実施の形態】
図1において、1は地絡事故が発生して、図示されてない保護継電装置により事故区間の切離しが行われた3相の停止高圧配電線路、2は停止高圧配電線路1に高電圧を印加するための送信機で停止高圧配電線路1の一端(図示左端)Aと接地との間に挿入接続されている。
【0009】
送信機2の出力端子20A、20B、20Cは、それぞれ接続線3A、3B、3Cを介して前記停止高圧配電線路のR相、S相、T相に接続されている。20Dは接地端子である。4、5、6はそれぞれ接続線3A、3B、3Cに接続された変流器(以下CTと略称する)で、各接続線3A、3B、3Cを流れる電流を検出して第1の測定器7に伝える。
【0010】
停止高圧配電線路1の他端(図示右端)Bは、R相、S相、T相がそれぞれ接続線8A、8B、8Cを介し、3相一括状態で容量が0.1μFの測定用コンデンサ9を通じて接地されている。
【0011】
10、11、12はそれぞれ接続線8A、8B、8Cに接続された変流器(以下CTと略称する)で、各接続線8A、8B、8Cを流れる電流を検出して第2の測定器13に伝える。
【0012】
イはR相に発生した地絡故障点で、図2に示すように、ギャップGと地絡抵抗Rの直列等価回路からなる。実施例では地絡抵抗Rは500Ωである。なお、S相とT相は健全相である。
【0013】
送信機2は図3に示すように、直流電源14、該直流電源14から給電されて10〜拾数kVの高電圧を発生する昇圧回路15、ダイオード16、昇圧回路15で発生した高電圧を蓄電するコンデンサ17、送信機2から停止高圧架空配電線路1への流入電流を制限する整合抵抗18、コンデンサ17に蓄電した高電圧を整合抵抗18を介して、停止高圧架空配電線路1の各相へ印加するスイッチ19、前記出力端子20A、20B、20Cおよび接地端子20Dを接続して構成してある。
【0014】
図3の送信機2で、スイッチ19を一時的に閉じると、閉じている期間τの幅の高電圧パルスPが接地端子20Dと出力端子20A〜20Cの間に発生する。図4は、このようにして発生した高電圧パルスPの波形を示し、同図(a)は、間隔tをおいて、10kVの高電圧パルスを2回発生させた場合を示し、同図(b)は10kVの高電圧パルスの後で間隔tをおいてより高い15kVの高電圧パルスを発生させた場合を示す。
【0015】
図5は第1の測定器7と第2の測定器13のブロック図で、各測定器7と13は、接続されるCTが図1で説明したように異なり、かつ測定器そのものの構成はソフトも同一構成なので、第1の測定器7についてのみその構成を以下に説明する。
【0016】
21は、CT4、5、6からのアナログ入力を一定の間隔でサンプリングしてディジタル値に変換する3個のA/D変換器、22はA/D変換器21のデータを記憶するメモリで、0番地から262143番地までの8ビットメモリのものが3個、R相、S相、T相用に設けてある。
【0017】
23は20MHzのクロックを発生するクロック発生器、24はクロック発生器23からのクロックを計数して262143になると零に戻るカウンタで、クロックの1周期ごとにカウンタ24の数値が1つずつ増加していき、262143まで計数すると0に戻り再び262143まで計数していく。
【0018】
メモリ22は、カウンタ24の数値をメモリ22のアドレス(番地)に対応させて、A/D変換器21からの波形データを取り込んでいき、カウンタ24が0に戻ると、メモリ22のアドレス(番地)は0に戻って、古いデータの上から上書きしていく(図6(a)(b)参照)。
【0019】
A/D変換器21及びメモリ22はCT4、5、6に対応してR、S、T各相分、合計3相分設けてある。
25は比較器で、A/D変換器21と同様にR、S、Tの各相に対応して3個あり、予め設定した一定のしきい値(トリガレベル)をA/D変換器21の3相のデータのうちどれか1相でも越えた場合にトリガ信号を発生させる。しきい値はノイズで誤動作しない程度のレベルに定めてある。
【0020】
26は比較器25のトリガ信号を受けるとクロック発生器23のクロックを計数し始め、0〜261119まで数値を数えるものである。
また、27はトリガアドレス記憶器で、比較器25からトリガ信号が発生した時のカウンタ24の数値、即ちアドレス(番地)を記憶しておく。
【0021】
メモリ22はトリガ信号が出た時点のアドレスから、カウンタ26によって決まる261120アドレス(番地)分のデータを取り込んで記憶動作を終了するように関連させてある。28はGPS受信器でGPS衛星からの0.1秒毎の信号を受信し、この信号によってカウンタ24の数値を0にリセットすることで、クロックによるメモリ22への波形データの取り込みのタイミングを修正する。
【0022】
つまり、こうすることで、第1の測定器7と第2の測定器13のメモリへの波形データの取り込みのタイミングを同期させ、故障点標定の確度を向上している。
【0023】
なお、このように、基準の時間信号によって、両測定器の時間計数器の動作を同期させる手法は特開昭56−63274号公報で周知である。
次に、29はCPUで、メモリ22に記憶された各相の波形データやトリガアドレス記憶器に記憶されたトリガアドレスに基づいて、各相の波形を表示器30に表示したり、後述する手順で、故障点の位置を標定する演算等を行なう。
【0024】
31は、CPU29の演算プログラムを記憶するプログラムメモリ、32は測定器7を操作するテンキー等のキーボードからなる入力器、33は電源である。
表示器30はディジタルオシロスコープのようにCRTを用いることもできるが本実施例ではX軸(横軸)が640ドットでY軸(縦軸)が480ドットのELディスプレイを使用している。
【0025】
なお、本実施例では20MHz(周期50ns)のクロックを用いており、50nsは進行波(サージ)伝搬距離約12.5mに相当するため、故障点標定の分解能は約12.5mとなる。
【0026】
また、メモリ22へのデータ取り込み量は、262144×50ns≒13msであり、GPSの0.1秒信号で同期をとるのは100mS/13mS=7.6から、7〜8回に1回の頻度でカウンタ24を0リセットして、両測定器7と13の同期をとっている。
【0027】
次に上記実施例の作用を説明する。
図1のように、停止高圧架空配電線路1に送信機2と、第1と第2の測定器7、13等を接続して、故障点標定のための測定を開始する。測定のフローを図7で説明する。
【0028】
先ずステップ100で、測定者は送信機2の電圧(レンジ)の設定をする。
次にステップ101で、測定者が送信機2のスイッチ19を投入することで、停止配電線路1のR、S、T各相に高電圧を印加する。
【0029】
次にステップ102で、R、S、T各相の波形をディジタル値としてメモリ22に取り込む。このときのサンプリングの間隔は前述のようにクロックの周期の50nsであり、メモリ22にはアドレス(番地)0からアドレス(番地)262143まで順にディジタルデータが記憶され、カウンタ24が262143まで計数して0に戻ると、メモリ22のアドレスも0に戻って古いデータの上から上書きをしていく(前述の通り)。
【0030】
A/D変換器21の3相のデータの何れかが一定のしきい値(トリガレベル)を越えると比較器25からトリガ信号が出て、そのときのカウンタ24の数値(トリガアドレス)がトリガアドレス記憶器27に記憶される。同時にカウンタ26が0から計数を始め、261119まで計数する。
【0031】
メモリ22は、トリガ信号の時点(アドレス)からカウンタ26によって、261120アドレス(番地)分のデータを取り込んで、取り込みを終了する。
これらの手順と、GPS信号による0.1秒ごとのカウンタ24の0リセットは図8で明らかである。なお図8は測定器7、13の故障相Rの波形データを示す。
【0032】
トリガ信号は、スイッチ19を投入して、停止配電線路に充電電流が流れる立上り時点で発生している。
次に、メモリ22に取り込んだR、S、T3相の波形データ3波をELディスプレイに表示して、波形の取り込みが成功しているかを確認(ステップ104)し、失敗していた場合は送信機の電圧(レンジ)を変更してスイッチ19を操作する等して再度波形の取り込みを行なう。
【0033】
図9は成功した場合のR、S、T各相の表示波形を示す。この場合、図9の波形から、S、Tの2相は健全相で、R相は故障相であることがわかる。
この場合メモリ22からのデータは、トリガアドレス記憶器27の記憶値(アドレス)から1024アドレス(番地)さかのぼったアドレス(番地)のデータから順に表示される。なお、波形の立上りポイント(図5ではトリガ信号の位置)よりさかのぼって表示するのは、測定器と故障点との距離が近く、比較的低い電圧において放電進行波が発生した場合においても放電進行波の立ち上がり前後の波形を的確に補足して表示できるようにするためである。
【0034】
波形の取り込みに成功した場合には、図5に示す第1の測定器7の3相の波形のうち、故障相であるR相と、健全相であるS相とT相のうちの何れか一方、例えばS相を選択し、選択した相のR相とS相を入力器31で入力する(ステップ105)。
【0035】
CPU28は選択された二つの相の波形データをプログラムメモリ30内の差動演算式によって引き算し、先に選択した2相(R相とS相)の波形と、引き算した差動波形(R−S)とを図10(a)のように表示器30に表示する。
【0036】
なお、表示器30はそのX軸(時間軸)が640ドットしか表示できない。つまり640個のデータしか表示できない。メモリ22に記憶してある262144アドレス(番地)のデータ(取り込み波形全体)を表示するためには、
262144÷640≒410アドレス(番地)
おきのデータ、即ち、取り込んだ全データ内の一部を間引きして、
400アドレス×50ns=20μs
ごとのデータを表示することになる。
【0037】
従って表示したドット間の時間差は20μsもあり、20μsは進行波の伝搬距離約5000mに相当し、1ドットの違いで大きな標定誤差を生じてしまい、測定器から事故点までの距離の標定精度が実用にならない程悪い。
【0038】
そこで、横軸(X軸、時間軸)を徐々に拡大し、放電による進行波の発生点付近を細かいデータ(1番地ごとのデータ、つまりドット間の時間差を50ns)まで拡大表示することで測定器から事故点までの距離を高精度で標定する。
【0039】
なお、CPU29で、故障相Rと健全相Sのディジタルデータの差R−Sを演算して表示器30に表示するのは次の理由による。
図9のR、S、T3相の波形の立上り点付近を拡大図示すると図12のようになる。A点は送信機2から各相に高電圧を印加したことによる停止配電線路への充電電流による波形の立上りで、それ以前の領域1における波形はノイズであり、それ以後の領域2におけるS相とT相つまり健全相の波形はノイズに充電電流による波形が重畳したものである。
【0040】
ところが、故障相のR相では、領域2における波形が、健全相のS相、T相の波形と異なり、B点で立上る小さなこぶQが重畳している。このB点で立上る小さなこぶQが故障点イで発生した放電による進行波をCT4でひろって第1の測定器のメモリ22に取り込んだものである。
【0041】
図13は、この点をより見易くしたもので、円Dは、図9のR相の波形の一部を囲む円Dである。なお、図12と図13は進行波による立上り点Bを見易くするために、こぶQを誇張して図示したものであって、実際にはこれら両図のように故障点での放電で発生する進行波の立上り点Bを故障相の波形から明瞭に確認することは困難である。
【0042】
そこで、本発明では、故障相と健全相の波形データの差(R−S)をCPU30で演算することで、故障点イにおける放電による進行波だけを抽出し、進行波の立上りポイントBを判別し易くしている。
【0043】
図14は図12に示すR相とS相の波形と、その差R−S相の差動波形とを図12に相当する大きさで一部誇張して示したものであり、R−S相として示した差動波形を見ると、進行波の立上り点Bは明瞭に読み取ることができる。
【0044】
ところで、前述のように図10(a)に示すR相(故障相)とS相(健全相)の波形データの差である差動波形は同図のR−S相のようになり、このR−S相に示す差動波形の立上りポイントBが故障点イでの放電による進行波を停止配電線路1の1端Aでひろったものである。
【0045】
そこで、図10(a)の横軸を拡大して立上り点Bの位置を精度良く読み取る手順を次に説明する。
ステップ107で、サージ(進行波)発生点、つまり立上り点Bに時間カーソルを合わせ、カーソルを合わせた立上り点Bのアドレス(番地)をCPU29に入力する。
【0046】
ステップ108で横軸(時間軸)を拡大する。入力器32のキーボードを操作してOKを入力すると波形が拡大表示されるように構成してある。
このR−S相の差動波形の拡大は、1回目の拡大で、サージ発生点、つまり立上り点Bとカーソルで指定した点の前後40個(合わせて80個)分のデータを表示器30の限られた画面に表示する。
【0047】
すなわち、前述のように1ドットずれるごとに変化する量は約400アドレスであるから、
400アドレス×80個(ドット)÷640=50アドレス(番地)
おきのデータ、即ち
50アドレス×50ns=2500ns=2.5μs
ごとのデータを表示器30の画面に表示する(図10(b)参照)。
【0048】
2回目の拡大はサージ発生点とカーソルで指定した点の前後32個(合わせて64個)分のデータを表示器30の限られた画面に表示する。すなわち、1ドットずれるごとに変化する量は50アドレスであるから、
50アドレス×64個(ドット)÷640≒5アドレス(番地)
おきのデータ、即ち
5アドレス×50ns=250ns
ごとのデータを表示器30の画面に表示する(特に図示しない)。
【0049】
3回目の拡大はサージ発生点とカーソルで指定した点の前後64個(合わせて128個)分のデータを表示器30の限られた画面に表示する。
すなわち、1ドットごとに変化する量が5アドレスであるから、
5アドレス×128個(ドット)÷640=1アドレス(番地)
ごとのデータを表示器30の画面に表示する(図10(c)参照)。
【0050】
上述のように、R−S相の差動波形の時間軸を徐々に拡大するようにした理由は、ドット間の抜けているデータが多いので、カーソルで指定したサージ発生点が真のサージ発生点とずれていた場合に、一気に時間軸を拡大すればサージ発生点が画面から外れてしまって見失う虞れがあるため、それを防止する目的で段階的に行なうものである。
【0051】
ステップ109では、R−S相の差動波形が最大拡大になったことを確認して次のステップへ進む。
なお、前記時間軸を拡大する手順は、周知のディジタルオシロスコープにおける時間軸の拡大操作と同様である。
【0052】
また上記各ステップでは、第1の測定器7の操作手順を主に説明したが、第2の測定器13についても同様の操作手順を踏んで前記図10(a)(b)(c)に相当する図11(a)(b)(c)の波形を得て次のステップへ進む。
【0053】
次にステップ110で、第1の測定器7の表示である図10(c)のB点、つまり進行波の立上り点に時間軸のカーソルを合わせて、測定器7の入力器32のキーボードを操作してOKを入力すると、B点が基準点である0アドレス(番地)から何番目のアドレス(番地)にあるかが表示器30に表示される。同様に第2の測定器13の時間軸のカーソルを表示画面のB´点に合わせ、B´点が基準点である0アドレス(番地)から何番目のアドレス(番地)にあるかを測定器13の表示器に表示させる。このようにして第1の測定器7と第2の測定器13に表示された進行波の立上り点BとB´点のアドレス(番地)は、故障点イでの放電による進行波がそれぞれ第1と第2の測定器7、13に到達した時間に対応している。
【0054】
そこでステップ111では、第1の測定器7と第2の測定器13は相互に立上り点B点とB´点のアドレスを問い合わせてそのアドレスを入力し、ステップ112で故障点までの距離を計算して表示する。
【0055】
つまり、第1の測定器7で得たB点のアドレスを第2の測定器13へ、第2の測定器13で得たB´点のアドレスを第1の測定器7へそれぞれ入力する。これらのアドレスの入力は各測定器7、13の入力器32のキーボードを操作して入力する。
【0056】
第1の測定器7では、進行波ロが高圧配電線路1の一端に到達したB点のアドレスと、進行波ロ´が高圧配電線路1の他端に到達したB´点のアドレスとから、進行波ロの到達時間は
(B点のアドレス)×(クロックの周期50ns) …… 1
で求められ、進行波ロ´の到達時間は
(B´点のアドレス)×(クロックの周期50ns) …… 2
で求められる。
【0057】
従って(1)式の到達時間と(2)式の到達時間の差が進行波到達時間差となり、故障点までの距離Xは、両測定器7、13間の距離と進行波伝搬速度を用いて次の(3)式で求めることができる。
【0058】
X={(測定器間の距離)−(進行波到達時間差)×(伝搬速度)}÷2…… 3
なお、故障点イが各測定器に近い場合には
(進行波到達時間差)>0
であり、各測定器から遠い場合には
(進行波到達時間差)<0
である。
【0059】
また、進行波の伝搬速度は、測定器等の接続が完了した時点で、停止高圧配電線路1を伝って一方の測定器から他方の測定器へ到達する進行波の到達時間と両測定器間の距離を予め計測しておいて、進行波の伝搬速度を求めておく。
【0060】
【発明の効果】
請求項1の発明では、故障相と健全相とで波形の引き算をして進行波だけを取り出して進行波の受信時間を測定するため、熟練を必要とせず、現場作業者が測定する場合でも故障点の標定を精度良く行なえる。
【0061】
また、請求項2の発明では、メモリに放電による進行波が発生する以前の波形も取り込んで記憶し、進行波発生後の波形とともに連続的に表示するため、測定器と故障点の距離が近くて比較的低い電圧で放電による進行波が発生するような場合でも、進行波の立上りポイント前後の波形を取り込み表示でき、波形の取り込みミスが少なくなる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の電気的接続を示す略図である。
【図2】図1の実施例における地絡故障点の等価回路である。
【図3】図1の実施例に用いる送信機の電気回路図である。
【図4】図3の送信機の高電圧出力パルス波形で同図(a)と(b)は異なる態様を示す図である。
【図5】図1の実施例に用いる測定器のブロック図である。
【図6】図5の測定器のメモリを説明する図で、(a)はリングカウンタ様の構成を、(b)は各アドレスごとの8ビットのメモリの配列を示す図である。
【図7】本発明の実施例の作用を説明するフローチャートである。
【図8】本発明の実施例における故障相の波形と、その波形をメモリに取り込んだときのメモリアドレスとの関係等を説明する線図である。
【図9】本発明の実施例で、停止配電線路に高電圧を印加したときの各相の電流波形を示す線図である。
【図10】本発明の実施例で、停止配電線路に高電圧を印加したときの故障相(R相)と健全相(S相)の電流波形と両相(R相とS相)の波形の差の波形を第1の測定器で受信した信号を示す図で、(a)は波形の全体図、(b)はその一部を時間軸を拡大して示す図、(c)はより大きく時間軸を拡大した図である。
【図11】本発明の実施例で、停止配電線路に高電圧を印加したときの故障相(R相)と健全相(S相)の電流波形と両相(R相とS相)の波形の差の波形を第2の測定器で受信した信号を示す図で、(a)は波形の全体図、(b)はその一部を時間軸を拡大して示す図、(c)はより大きく時間軸を拡大した図である。
【図12】図9の波形図の先頭部を拡大した図である。
【図13】図9の故障相(R相)の波形の一部を拡大誇張して示す図である。
【図14】図9の波形図のうち故障相(R相)と健全相(S相)をそのまま示し、更に、R相の波形からS相の波形を引き算したR−S相の差動波形を示す線図である。
【符号の説明】
1 停止配電線路
2 送信機
7、13 測定器
22 メモリ
25 比較器
イ 故障点
ロ、ロ´ 進行波(サージ)
A、B 位置
R相 故障相
S相、T相 健全相[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a ground fault fault locating system for locating a fault point of a ground fault occurring in a high-voltage overhead distribution line, and a measuring instrument used in the system.
[0002]
[Problems to be solved by the invention]
A high voltage is applied to a stopped (power failure) high-voltage overhead distribution line, and a traveling wave due to a discharge generated at the point of failure is installed and connected to a position on the opposite side from the point of failure of the stopped distribution line. In the high voltage overhead distribution line ground fault fault location system, which is received by the first measuring instrument and the second measuring instrument, and the fault location is determined based on the difference in reception time of the traveling wave by the two measuring instruments. When the above high voltage is applied, a charging current corresponding to the line condition such as the line constant flows in the healthy phase, and a traveling wave generated by the discharge at the failure point is superimposed and synthesized on the same charging current in the failure phase. Current flows.
[0003]
If the ground fault resistance at the failure point is high, the traveling wave flowing in the fault phase is limited to be small due to the influence of the ground fault resistance. Therefore, even if the measurer attempts to measure the rising point of the failure current phase due to the traveling wave of the synthesized current waveform, that is, the reception time of the traveling wave, it is difficult to determine the rising point, and the measurement error of the reception time is large. There was a first problem that it was easy to become.
[0004]
In addition, if a trigger occurs due to a traveling wave generated by a discharge at the failure point before the trigger trigger threshold is exceeded when the waveform is captured by the measuring instrument, the timing of waveform capture is shifted and the memory There was a second problem in that the waveform acquisition to the point failed, and the fault location operation had to be redone.
[0005]
Accordingly, an object of the invention of claim 1 is to provide a high-voltage distribution line ground fault fault location system that can eliminate the first problem.
The second aspect of the invention is to provide a measuring instrument used for the high-voltage distribution line ground fault fault location system according to the first aspect, which can solve the second problem.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the object, the invention of claim 1 includes a transmitter (2) connected to the stop distribution line (1) and applying a high voltage to the stop distribution line (1), and the stop distribution line ( 1) a first measuring device (7) and a second measuring device (13) respectively connected to the stop distribution line (1) at positions (A) and (B) separated from each other on the opposite side from the failure point (a). ), And the traveling wave (b) (b ') propagated from the failure point (b) by the discharge generated at the failure point (b) by the high voltage applied by the transmitter (2) is first measured. The distance between the measuring device (7) and the second measuring device (13), and the distance from the measuring device (7) (13) to the failure point is determined based on the difference in reception time between the measuring devices (7) and (13). In the high-voltage overhead distribution line ground fault location system
In the first measuring device (7) and the second measuring device (13), the waveforms of the healthy phase (S phase, T phase) and the fault phase (R phase) are taken and subtracted, respectively, and the subtracted waveforms are obtained. Based on the measurement time of the traveling wave (b) (b '),
The high voltage overhead distribution line ground fault fault location system is characterized in that the difference between the reception times of the two measuring devices (7) and (13) is obtained from the reception time thus measured.
[0007]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a memory (22) having a predetermined number of addresses for sequentially overwriting and updating data obtained by sampling a waveform of each phase at a predetermined interval (50 ns), and the data has a predetermined threshold. A comparator (25) for generating a trigger signal when the value is exceeded,
From the time when the trigger signal is generated, the writing of data into the memory (22) is completed by writing to addresses smaller than the certain number, and
2. The high voltage overhead distribution line ground fault fault location system according to claim 1, wherein captured data before the trigger signal is generated and captured data after the trigger signal is generated are continuously displayed. It is a measuring instrument for use.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In FIG. 1, reference numeral 1 is a three-phase stop high-voltage distribution line in which a fault has occurred and a fault relay section is separated by a protective relay device (not shown), and 2 is a high voltage applied to the stop high-voltage distribution line 1. A transmitter for application is inserted and connected between one end (the left end in the figure) A of the stop high-voltage distribution line 1 and the ground.
[0009]
The
[0010]
The other end (right end in the figure) B of the stop high-voltage distribution line 1 is a measuring capacitor 9 having a capacity of 0.1 μF in a three-phase collective state in which the R-phase, S-phase, and T-phase are respectively connected via
[0011]
[0012]
A is a ground fault point generated in the R phase, and consists of a series equivalent circuit of a gap G and a ground fault resistance R as shown in FIG. In the embodiment, the ground fault resistance R is 500Ω. The S phase and the T phase are healthy phases.
[0013]
As shown in FIG. 3, the
[0014]
In the
[0015]
FIG. 5 is a block diagram of the first
[0016]
[0017]
23 is a clock generator that generates a 20 MHz clock, 24 is a counter that counts the clocks from the
[0018]
The
[0019]
The A /
[0020]
26 receives the trigger signal of the
[0021]
The
[0022]
That is, by doing this, the timing of waveform data fetching into the memory of the
[0023]
A method for synchronizing the operations of the time counters of both measuring devices with a reference time signal is well known in Japanese Patent Laid-Open No. 56-63274.
Next, 29 is a CPU, which displays the waveform of each phase on the
[0024]
The
[0025]
In this embodiment, a clock of 20 MHz (period 50 ns) is used, and 50 ns corresponds to a traveling wave (surge) propagation distance of about 12.5 m. Therefore, the resolution of fault location is about 12.5 m.
[0026]
The amount of data fetched into the
[0027]
Next, the operation of the above embodiment will be described.
As shown in FIG. 1, the
[0028]
First, in step 100, the measurer sets the voltage (range) of the
Next, in step 101, the measurer turns on the
[0029]
Next, in
[0030]
When any of the three-phase data of the A /
[0031]
The
These procedures and the zero reset of the
[0032]
The trigger signal is generated at the time when the
Next, the R, S, and T3 phase waveform data captured in the
[0033]
FIG. 9 shows the display waveforms of the R, S, and T phases when successful. In this case, it can be seen from the waveform in FIG. 9 that the two phases S and T are healthy phases and the R phase is a failure phase.
In this case, the data from the
[0034]
If the waveform acquisition is successful, one of the three phases of the waveform of the
[0035]
The
[0036]
The
262144 ÷ 640 ≒ 410 address (address)
Every other data, that is, a part of all the imported data is thinned out,
400 addresses x 50 ns = 20 μs
Each data will be displayed.
[0037]
Therefore, the time difference between the displayed dots is as much as 20 μs, and 20 μs corresponds to a traveling distance of traveling wave of about 5000 m. A difference of 1 dot causes a large positioning error, and the positioning accuracy of the distance from the measuring instrument to the accident point is high. It is so bad that it is not practical.
[0038]
Therefore, the horizontal axis (X axis, time axis) is gradually enlarged, and the vicinity of the point where the traveling wave is generated by the discharge is enlarged and displayed up to detailed data (data for each address, that is, the time difference between dots is 50 ns). The distance from the vessel to the accident point is determined with high accuracy.
[0039]
The
FIG. 12 is an enlarged view of the vicinity of the rising point of the R, S, and T3 phase waveforms in FIG. Point A is the rise of the waveform due to the charging current to the stop distribution line due to the application of a high voltage from the
[0040]
However, in the R phase of the fault phase, the waveform in the
[0041]
FIG. 13 makes this point easier to see, and the circle D is a circle D surrounding a part of the R-phase waveform of FIG. 9. 12 and 13 exaggerate the hump Q in order to make it easy to see the rising point B caused by the traveling wave. Actually, as shown in these two figures, it is generated by the discharge at the failure point. It is difficult to clearly confirm the rising point B of the traveling wave from the waveform of the fault phase.
[0042]
Therefore, in the present invention, the
[0043]
14 partially exaggerates the R-phase and S-phase waveforms shown in FIG. 12 and the difference R-S-phase differential waveform in a size corresponding to FIG. When the differential waveform shown as the phase is seen, the rising point B of the traveling wave can be clearly read.
[0044]
By the way, as described above, the differential waveform that is the difference between the waveform data of the R phase (failure phase) and the S phase (healthy phase) shown in FIG. The rising point B of the differential waveform shown in the R-S phase is the traveling wave due to the discharge at the failure point a obtained at one end A of the stop distribution line 1.
[0045]
A procedure for accurately reading the position of the rising point B by enlarging the horizontal axis in FIG.
In
[0046]
In step 108, the horizontal axis (time axis) is enlarged. When the keyboard of the input device 32 is operated to input OK, the waveform is enlarged and displayed.
The RS-phase differential waveform is enlarged for the first time, and the data for 40 points (80 in total) before and after the surge occurrence point, that is, the rising point B and the point designated by the cursor are displayed on the
[0047]
In other words, as described above, the amount that changes every time one dot is shifted is about 400 addresses.
400 addresses x 80 (dots) / 640 = 50 addresses (addresses)
Every other data, that is, 50 addresses × 50 ns = 2500 ns = 2.5 μs
Each data is displayed on the screen of the display 30 (see FIG. 10B).
[0048]
In the second enlargement, the data for 32 points (64 in total) before and after the surge occurrence point and the point designated by the cursor are displayed on the limited screen of the
50 addresses x 64 (dots) ÷ 640 ≒ 5 addresses (address)
Every other data,
Each data is displayed on the screen of the display 30 (not particularly shown).
[0049]
In the third enlargement, the data for 64 points (total 128) before and after the surge occurrence point and the point designated by the cursor are displayed on a limited screen of the
That is, since the amount of change for each dot is 5 addresses,
5 addresses x 128 (dots) / 640 = 1 address (address)
Each data is displayed on the screen of the display 30 (see FIG. 10C).
[0050]
As described above, the reason why the time axis of the differential waveform of the RS phase is gradually expanded is that there is a lot of missing data between dots, so the surge occurrence point specified by the cursor is the true surge occurrence. If there is a deviation from the point, if the time axis is expanded at once, there is a possibility that the point of occurrence of the surge will be off the screen and lose its sight, so this is done in stages in order to prevent it.
[0051]
In step 109, it is confirmed that the differential waveform of the RS phase has been maximized, and the process proceeds to the next step.
The procedure for expanding the time axis is the same as the time axis expanding operation in a known digital oscilloscope.
[0052]
In each of the above steps, the operation procedure of the
[0053]
Next, in step 110, the time axis cursor is set to the point B in FIG. 10C, that is, the rising point of the traveling wave, which is the display of the
[0054]
Therefore, in
[0055]
That is, the address of the point B obtained by the
[0056]
In the
The traveling time of the traveling wave b ′ is (B ′ point address) × (clock period 50 ns) 2
Is required.
[0057]
Therefore, the difference between the arrival time of the expression (1) and the arrival time of the expression (2) is the traveling wave arrival time difference, and the distance X to the failure point is determined by using the distance between the measuring
[0058]
X = {(distance between measuring instruments) − (traveling wave arrival time difference) × (propagation speed)} / 2 = 2
When the failure point A is close to each measuring instrument (traveling wave arrival time difference)> 0
If it is far from each measuring device (traveling wave arrival time difference) <0
It is.
[0059]
The propagation speed of the traveling wave is determined as follows: the traveling time of the traveling wave that reaches the other measuring device from one measuring device through the stopped high-voltage distribution line 1 and the distance between the two measuring devices when the connection of the measuring device or the like is completed. Is measured in advance, and the propagation speed of the traveling wave is obtained.
[0060]
【The invention's effect】
In the invention of claim 1, since the subtraction of the waveform between the failure phase and the healthy phase and taking out only the traveling wave to measure the traveling wave reception time, no skill is required, and even when a field worker measures it. The fault location can be accurately determined.
[0061]
According to the second aspect of the present invention, since the waveform before the traveling wave is generated and stored in the memory is stored and continuously displayed together with the waveform after the traveling wave is generated, the distance between the measuring instrument and the failure point is short. Even when a traveling wave due to discharge is generated at a relatively low voltage, the waveforms before and after the rising point of the traveling wave can be captured and displayed, and there is an advantage that waveform capturing errors are reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing electrical connections in an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an equivalent circuit of a ground fault point in the embodiment of FIG.
FIG. 3 is an electric circuit diagram of a transmitter used in the embodiment of FIG. 1;
FIGS. 4A and 4B are diagrams showing different modes of the high voltage output pulse waveform of the transmitter of FIG.
FIG. 5 is a block diagram of a measuring instrument used in the embodiment of FIG.
6A and 6B are diagrams for explaining the memory of the measuring device in FIG. 5, in which FIG. 6A shows a ring counter-like configuration, and FIG. 6B shows an array of 8-bit memory for each address.
FIG. 7 is a flowchart illustrating the operation of the embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a diagram for explaining a relationship between a failure phase waveform and a memory address when the waveform is taken into a memory according to an embodiment of the present invention;
FIG. 9 is a diagram showing a current waveform of each phase when a high voltage is applied to the stop distribution line in the embodiment of the present invention.
FIG. 10 is a diagram illustrating current waveforms of a fault phase (R phase) and a healthy phase (S phase) and waveforms of both phases (R phase and S phase) when a high voltage is applied to a stopped distribution line in the embodiment of the present invention. The figure which shows the signal which received the waveform of the difference of 1 with the 1st measuring device, (a) is the whole figure of a waveform, (b) is a figure which expands and shows the time axis, (c) is more It is the figure which expanded the time axis greatly.
FIG. 11 shows a current waveform of a fault phase (R phase) and a healthy phase (S phase) and a waveform of both phases (R phase and S phase) when a high voltage is applied to the stop distribution line in the embodiment of the present invention. The figure which shows the signal which the waveform of the difference of (2) received with the 2nd measuring device, (a) is the whole figure of a waveform, (b) is the figure which expands and shows the time axis, (c) is more It is the figure which expanded the time axis greatly.
12 is an enlarged view of the beginning of the waveform diagram of FIG. 9;
13 is an enlarged exaggerated view of a part of the failure phase (R phase) waveform of FIG. 9;
14 shows the failure phase (R phase) and the healthy phase (S phase) as they are in the waveform diagram of FIG. 9, and further, the R-S phase differential waveform obtained by subtracting the S phase waveform from the R phase waveform. FIG.
[Explanation of symbols]
1 Stop
A, B Position R phase Fault phase S phase, T phase Healthy phase
Claims (2)
前記第1の測定器(7)と第2の測定器(13)で、それぞれ健全相(S相,T相)と故障相(R相)の波形を取り込んで引き算を行ない、引き算した波形に基づいて前記進行波(ロ)(ロ´)の受信時間を測定し、
こうして測定した受信時間から両測定器(7)(13)による受信時間の差を求めるようにした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。The transmitter (2) connected to the stop distribution line (1) and applying a high voltage to the stop distribution line (1) and away from the failure point (b) of the stop distribution line (1) The first measuring device (7) and the second measuring device (13) respectively connected to the stop distribution line (1) at the positions (A) and (B) were applied by the transmitter (2). The first measuring device (7) and the second measuring device (13) receive the traveling wave (b) (b ') propagating from the failure point (b) due to the discharge generated at the failure point (b). In the high-voltage overhead distribution line ground fault fault location system that determines the distance from the measurement instrument (7) (13) to the fault point based on the difference in reception time between the two measuring instruments (7) and (13),
In the first measuring device (7) and the second measuring device (13), the waveforms of the healthy phase (S phase, T phase) and the fault phase (R phase) are taken and subtracted, respectively, and the subtracted waveforms are obtained. Based on the measurement time of the traveling wave (b) (b '),
A high-voltage overhead distribution line ground fault fault location system characterized in that a difference in reception time between the two measuring devices (7) and (13) is obtained from the reception time thus measured.
前記トリガ信号が発生した時点からは、前記一定の数より少ないアドレスへの書き込みでメモリ(22)へのデータの取り込みが終了するとともに、
トリガ信号が発生した時点以前の取り込みデータとトリガ信号が発生した以後の取り込みデータを連続的に表示するようにしたことを特徴とする請求項1記載の高圧架空配電線地絡故障点標定システムに用いるための測定器。A memory (22) consisting of a fixed number of addresses for sequentially overwriting and updating data sampled at a fixed interval (50 ns) of the waveform of each phase, and generating a trigger signal when the data exceeds a predetermined threshold A comparator (25)
From the time when the trigger signal is generated, the writing of data into the memory (22) is completed by writing to addresses smaller than the certain number, and
2. The high voltage overhead distribution line ground fault fault location system according to claim 1, wherein the captured data before the trigger signal is generated and the captured data after the trigger signal is generated are continuously displayed. Measuring instrument for use.
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