JP3767528B2

JP3767528B2 - 地絡点標定方法および装置

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Publication number: JP3767528B2
Application number: JP2002215968A
Authority: JP
Inventors: 優楯身; 達朗加藤; 康則大野
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2002-07-25
Filing date: 2002-07-25
Publication date: 2006-04-19
Anticipated expiration: 2022-07-25
Also published as: JP2004061142A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は地絡点標定方法および装置に係り、特に、配電線路における地絡点を標定するものに好適な地絡点標定方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
配電線路内に地絡事故が発生した際には、事故区間を早期に切り離す時限順送故障区間区分方式が広く適用されている。そして、配電用変電所の母線に設けたＧＰＤと各フィーダに設けたＺＣＴにより地絡点を検知すると、事故フィーダを特定して、変電所の事故フィーダに繋がる遮断器と、そのフィーダ上の開閉器をトリップさせる。事故点を含む開閉器区間（事故区間）を検出するために、通常は配電用変電所に近い方から開閉器を投入していく。地絡点を含む配電線路に給電させると遮断器と開閉器は再トリップする。このため、最後に投入して変電所に近いほうから順に開閉器を自動投入させ、事故区間の直前の区間まで復電させる。時限順送方式は、故障区間を特定しても地絡箇所までを特定できない。そのため、作業者は事故区間中の地絡点を探索することになる。しかし、一般的に開閉器間の距離は長いので、作業範囲が広くなり、作業者の労力は多大である。また、地絡区間は復旧するまで停電になるので、電力品質の面からも好ましい状況ではない。
【０００３】
作業労力を軽減し復旧時間を短縮するには、事故点標定技術が必要である。地絡点を区間ではなく点で標定することにより、復旧作業者の作業範囲を狭め、復旧時間を短縮できる。現在までに考えられている有力な事故点標定方法としては、地絡時のサージ電流を２地点で測定してサージ電流の到達時間差から地絡点標定する方法（以下、サージ法と呼ぶ）がある。例えば、特開昭６３−２０６６６８号公報参照。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記したサージ法は、サージの伝播速度が既知量であることを前提としているが、実際にはサージの速度は明確ではなく、配電線路の種類や温度で変化する。その結果、標定誤差が拡大してしまう。また、サージ電流は高速に線路上を伝播するので、到達時間を評価するためには測定地点に備える測定器のサンプリング周波数を非常に高く設定する必要がある。サージ速度が２００ｍ／μｓとすると、１μｓの時間差が１００ｍに対応する。さらに、地絡に伴うサージ電流の到達時間差から地絡点を評価するので、測定地点から地絡点を外挿することは原理的に不可能である。
本発明は上述の点に鑑みなされたもので、その目的は、低いサンプリング周波数で高精度に地絡点を標定することのできる地絡点標定装置およびその方法を提供するにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の地絡点標定装置は、電力線路と対地間に配置された２つ以上のコンデンサと、該コンデンサに流れる電流波形を計測するための電流センサとを備え、前記電流センサの電流波形の立ち上がり部分の傾きを求めて地絡点を標定することを特徴とする。
【０００６】
また、本発明の地絡点標定装置は、電力線路中に事故区間を判定する事故区間判定装置と、該事故区間判定装置の近傍の前記電力線路と対地間に配置された２つ以上のコンデンサに流れる電流波形を測定する手段と、前記コンデンサに流れる電流波形の立ち上がり部分の傾きを求めて地絡点を標定する手段とを備えていることを特徴とする。
【０００７】
更に、本発明の地絡点標定方法は、電力線路と対地間に配置された２つ以上のコンデンサに流れる電流の波形を検出し、該電流波形の立ち上がり部分の傾きを求めて地絡点を標定することを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図示した実施例に基づいて本発明の地絡点標定について説明する。
【０００９】
図１は本発明の地絡点標定装置を示すもので、該図において、５Ｇおよび５Ｌは地絡点検出装置であり、これらは配電線路１ａ，１ｂ，１ｃに接続されている（地絡点検出装置５Ｇおよび５Ｌは同一の構成となっている）。地絡点検出装置５Ｇ，５Ｌは、配電線路１ａ，１ｂ，１ｃと対地間に繋がる静電容量としてコンデンサ２ａ，２ｂ，２ｃと、地絡時にコンデンサ２ａ，２ｂ，２ｃに流れる電流Ｉａ１，Ｉｂ１，Ｉｃ１，Ｉａ２，Ｉｂ２，Ｉｃ２を測定する電流センサ３と、電流センサ３が検出した電流を記録する波形記録装置４とから概略構成されている。また、地絡時に地絡点検出装置５Ｇ，５Ｌの波形検出装置４が記録する波形またはその特徴量を１箇所に収集するための通信線１０と、そのデータが送信され地絡点を標定する中央処理装置１１が備えられている。
【００１０】
次に、図１と図２に基づき地絡点標定方法について説明する。地絡点検出装置５Ｇ，５Ｌは、常時、配電線路１ａ，１ｂ，１ｃに繋がるコンデンサ２ａ，２ｂ，２ｃに流れる電流Ｉａ１，Ｉｂ１，Ｉｃ１，Ｉａ２，Ｉｂ２，Ｉｃ２を測定し、波形記録装置４に入力する（図２の符号２１）。
【００１１】
波形記録装置４は規定値より小さな電流値は無視し、規定電流値より大きな電流が流れた場合に動作して、その時の電流Ｉａ１，Ｉｂ１，Ｉｃ１，Ｉａ２，Ｉｂ２，Ｉｃ２の波形を記録する。いま、図１の地絡点検出装置５Ｇから距離ｄ１離れた配電線路１ａ上の点Ｐで地絡が発生したとする。その時、地絡点検出装置５Ｇおよび５Ｌのコンデンサ２ａ，２ｂ，２ｃには、地絡前より大きなピーク値をもつ過渡的電流が流れるので、波形記録装置４に地絡直後の過渡的波形が記録される。波形記録装置４は、記録した波形データと地絡点検出装置５Ｇ，５ＬのＩＤ、地絡検出時刻などを通信線１０を介して中央処理装置１１に送信する（図２の符号２２）。ここで、送信する波形は、通信設備の負担を軽くするために地絡点標定に必要な波形の特徴量（波形のピーク値、波形の立ち上がりの傾き、波形の周波数、地絡発生の検出時刻）だけでもよいが、以下では、簡単のためリアルタイムの波形データを送信する例を用いて説明する。
【００１２】
地絡相を判定するために、中央処理装置１１では電流Ｉａ１，Ｉｂ１，Ｉｂ２のピーク値を比較する。そして、最も大きいピーク値を持つ電流が流れ込む配電線路を故障相と判定する。図３は、配電線路１ａにて地絡が発生した時に地絡点検出装置５Ｇで計測される各相の電流波形を示したものである。この図から地絡点検出装置５Ｇでは、電流Ｉａ１が最も大きなピーク値を持つので、電流Ｉａ１が流れ込む配電線路１ａを地絡相と判定する。地絡点検出装置５Ｌも同様な方法で地絡相を判定する。地絡点検出装置５Ｌでは、電流Ｉａ２のピーク電流値が最大になるので、配電線路１ａを故障相と判定する。地絡点検出装置５Ｇ，５Ｌのどちらで地絡相を判定しても同一の結果になるので、地絡相を判定するためにどちらか一方の電流波形を評価するだけでもよい。また、地絡相を判別するために健全相を判定してもよい。地絡によって健全相には同相の充電電圧が印加される。地絡点検出装置５Ｇ，５Ｌのコンデンサ２ａ，２ｂ，２ｃの容量が同一ならば、健全相に繋がるコンデンサに流れる過渡電流波形はほぼ一致する。特に、地絡直後はその傾向が強い。そのため、地絡相に繋がるコンデンサに流れる電流波形だけ波形の位相が違うので、その差異を判別しても地絡相を特定できる（図２の符号２３）。
【００１３】
地絡点を標定するために、地絡点検出装置５Ｇ，５Ｌの地絡相に繋がるコンデンサ２ａに流れる電流Ｉａ１とＩａ２から地絡点を標定するに必要な特徴量を抽出する。図４は、地絡点検出装置５Ｇ，５Ｌの波形記録装置４が記録した電流Ｉａ１とＩａ２を表すグラフである。例えば、特徴量を波形の立ち上がりの傾きと考え、電流Ｉａ１の立ち上がりの傾きｇ１、電流Ｉａ２の立ち上がりの傾きｇ２を求める（図２の符号２４）。
【００１４】
地絡点検出装置５Ｇ，５Ｌから事故点Ｐまでの配電線路１ａ，１ｂ，１ｃの静電容量は、コンデンサ２ａ，２ｂ，２ｃに比べてはるかに小さいので無視できる。そのため、地絡直後に地絡した配電線路１ａに繋がるコンデンサ２ａに流れる電流Ｉａ１，Ｉａ２は、「アース→地絡相のコンデンサ→配電線路１ａのインピーダンス（地絡点検出装置５Ｇ，５Ｌから地絡点Ｐまで）→地絡抵抗Ｒｇ→アース」というループ中の線路定数に支配されるので、他の線路定数の影響を考えなくてよい。地絡点検出装置５Ｇ，５Ｌから地絡点Ｐまでの配電線路のインピーダンスをインダクタンスＬ（単位長さ当たり）とするならば、このループは地絡直後は独立したＲＬＣ回路となる。
【００１５】
図５（ａ），（ｂ）はそれらの回路を示している。図５（ａ）が地絡点検出装置５Ｇのコンデンサ２ａを含む回路モデルで、図５（ｂ）が地絡点検出装置５Ｌのコンデンサ２ａを含む回路モデルである。このモデルにおいて、地絡前にコンデンサ２ａに充電されている電圧をＥとすると、電流Ｉａ１，Ｉａ２の立ち上がりの傾きｇ１，ｇ２はそれぞれ次のように表せる。
【００１６】
ｇ１＝Ｅ／（Ｌ×ｄ１），ｇ２＝Ｅ／（Ｌ×ｄ２） …（式１−１）
従って、これらの比をとれば、
ｇ１／ｇ２＝ｄ２／ｄ１ …（式１−２）
と表せる。
そのため、地絡点検出装置５Ｇから５Ｌの距離をｄとすると図１からｄ＝ｄ１＋ｄ２なので、ｄ１／ｄ＝ｄ１／（ｄ１＋ｄ２）＝１／（１＋(ｄ２／ｄ１)）＝１／（１＋（ｇ１／ｇ２））が成立する。それ故、地絡点検出装置５Ｇから地絡点までの距離ｄ１は電流波形の特徴量として抽出した傾きｇ１，ｇ２を用いて次式で表せる（図２の符号２５）。
【００１７】
ｄ１＝ｄ／（１＋（ｇ１／ｇ２）） …（式１−３）
配電線路１に接続させるコンデンサ２に流れる電流が図５の回路で評価できるので、電流波形の特徴量として電流の立が上がりの傾きの代わりに周波数を用いる別の方法もある。例えば、地絡相に繋がるコンデンサ２の通電電流をＦＦＴ（高速フーリエ変換）をすると、そのスペクトルの最大ピークに於ける周波数（以下最大ピーク周波数と呼ぶ）が求まる。線路と対地間の単位長さ当たりの浮遊容量Ｃ′とする時、ｄ≪Ｃ′／Ｃが成立するので、図１の地絡点検出装置５Ｇの地絡相に繋がるコンデンサに流れる電流Ｉａ１の電流の周波数はω＝１／√(Ｃ×Ｌ×ｄ１)となる。従ってωの２乗は地絡点までの距離に逆比例の関係にある。そのため、各測定地点の最大ピーク周波数の２乗の比から地絡点標定することも可能である。図１の場合に於いて、Ｉａ１の基本角周波数をω１，Ｉａ２の基本角周波数をω２とすると、（ω１／ω２）＾２＝Ｌ２／Ｌ１と表せるので、ｄ１は波形の特徴量ω１およびω２を用いて次のように書き表せる。
【００１８】
ｄ１＝ｄ／（１＋（ω１／ω２）＾２） …（式１−４）
以上が地絡点ｄ１を導出する第一の実施例の方法である。
【００１９】
上記の地絡点標定方法に依ると標準的な線路定数を有する分岐のない系統に於いて、５００ｋＨｚのサンプリング周波数で、地絡点検出装置の間の距離ｄが１０００ｍのとき３３ｍ以内の誤差で地絡点標定が可能である。一方、サージ法で同一の精度を求める場合、サージ電流の伝播速度を２００ｍ／μｓとすると、３ＭＨｚ以上のサンプリング周波数が必要であり、本手法の約６倍のサンプリング周波数が必要である。したがって、本実施例によれば、従来よりも低いサンプリング周波数で高精度の地絡点標定が可能である。
【００２０】
地絡抵抗は一般的には未知だが、本手法では（式１−３）から分かるように地絡抵抗と無関係に地絡点が標定できる。さらに、配電線路の線路定数または配電線路に接続させたコンデンサの容量に依存しないで、地絡点を標定できる。そのため、系統構成の変更時に伴う煩雑な手続きは必要でない。また、分岐が複雑な系統であっても、本手法は系統全体に対してローカルな現象を利用して地絡点標定できるので、地絡点検出装置を分岐部に備えることにより、地絡点標定が可能である。同様の理由により地絡点標定の精度を高くできる。また、地絡点検出装置に備える静電容量の大きさを大きくすると、地絡時に地絡相に繋がるコンデンサに流れる電流のピーク電流値が大きくなる。そのため、長い時間スパンで電流の傾きを評価できるので、電流波形の記録を低いサンプリング周波数で実現できる。また、地絡点検出装置の設置間隔を長くしても、立ち上がりの傾きが小さくなり、長い時間スパンで電流の傾きを評価できるようになるので、低いサンプリング周波数でも高精度に地絡点標定が可能となる。
【００２１】
次に、本発明の第二の実施例を説明する。図１の地絡点検出装置５Ｇ，５Ｌでは、配電線路１ａ，１ｂ，１ｃに接続されるコンデンサ２ａ，２ｂ，２ｃの通電電流を測定するために、地絡点検出装置５Ｇ，５Ｌ毎に電流センサ３が３つ必要である。これに対して、本実施例では電流センサを１つにする方法について図６に基づいて説明する。
図６では電流センサを１つにするために、図１の電流センサ３の代わりに、それぞれの電流センサ７によって電流Ｉａ１，Ｉｂ１及び電流Ｉｃ１，Ｉａ２，Ｉｂ２，Ｉｃ２の総和を測定している。その他の構成要素は、図１と同様であるため説明を省略する。
【００２２】
地絡点標定のために電流波形の傾きを評価する部分は地絡直後の電流値であるが、図３から分かるように地絡直後の健全相に繋がるコンデンサに流れる電流Ｉｃ１，Ｉｂ１は地絡相に繋がるコンデンサに流れる電流Ｉａ１に比べて無視できるほど小さい。そのため、電流センサ７で測定した電流を近似的にＩａ１と見なせる。２地点で測定した電流の傾きを用いて、（式１−３）に依り地絡点標定できる。この方法では地絡相を判定する必要がないので、地絡点標定の手続きを簡素化できる。
【００２３】
次に本発明の第三の実施例を説明する。第一の実施例では地絡点検出装置５Ｇおよび５Ｌの間に地絡点がある場合の地絡点標定を説明した。本実施例には地絡点検出装置５Ｇおよび５Ｌからの外挿による地絡点標定について図７に基づき説明する。図７の構成は図１に於ける地絡点Ｐの位置のみが変化しており、それ以外は同様の構成を備えている。
【００２４】
この実施例における地絡点の標定方法を説明する。いま、地絡点Ｐで地絡が発生したとする。コンデンサ２ａ，２ｂ，２ｃには、地絡前より大きなピーク値を有する地絡電流が流れるので、波形記録装置４は、コンデンサ２ａ , ２ｂ , ２ｃに流れる電流Ｉａ１，Ｉｂ１及び電流Ｉｃ１，Ｉａ２，Ｉｂ２，Ｉｃ２を電流センサ３に依って測定し記録する。
【００２５】
地絡相を見出すために、波形記録装置４に記録された電流波形のピーク値を比較する。ピーク値が一番大きな電流が流れたコンデンサに繋がる配電線路を地絡相と判定する。図７の場合だと地絡点検出装置５Ｇでは電流Ｉａ１、地絡点検出装置５Ｌでは電流Ｉａ２が一番大きなピーク値を有するので、配電線路１ａが地絡していると判定できる。
【００２６】
地絡点標定するために、地絡相に繋がるコンデンサに流れる電流Ｉａ１，Ia2の立ち上がりの傾きを求める。Ｉａ１の立ち上がりの傾きをｇ１，Ｉａ２の立ち上がりの傾きをｇ２とする。第一の実施例と同様にコンデンサ２ａから配電線路１ａに流れる電流Ｉａの波形がコンデンサ２ａと、配電線路１ａと、地絡抵抗Ｒｇで決まると仮定すると、再び図５のような等価回路で表せる。
【００２７】
したがって、
ｇ１＝Ｅ／（Ｌ×ｄ１）、ｇ２＝Ｅ／（Ｌ×ｄ２） …（式２−１）
と表せる。これらの比をとると、ｇ１／ｇ２＝ｄ２／ｄ１となる。そのため、図７からｄ＝ｄ１−ｄ２なので、ｄ２／ｄ＝ｄ２／（ｄ１−ｄ２）＝１／（（ｄ１／ｄ２）−１）＝１／（（ｇ２／ｇ１）−１）が成立する。それ故、地絡点検出装置５Ｌから地絡点までの距離ｄ２は次式で表せる。
【００２８】
ｄ２＝ｄ／（（ｇ２／ｇ１）−１） …（式２−２）
以上が地絡点Ｐからの距離ｄ２を導出する第三の実施例の方法である。第三の実施例では、地絡点検出装置５Ｌより負荷側に地絡点を設けたが、地絡点検出装置５Ｇより電源側に地絡点を設けても、同様の方法で地絡点標定が可能である。本手法では、地絡点標定に用いる地絡点検出装置５Ｇ，５Ｌの間の距離ｄに対して２５％以内の誤差で地絡点を標定可能である。
【００２９】
次に、この実施例の効果について述べる。波形の計測地点と地絡点が図７の関係にあるとき、従来法であるサージ法は使えない。サージ電流の地絡点検出装置５Ｇおよび５Ｌへの到達時間差が地絡点を変化させても変わらないからである。
本実施例では、配電線路１ａ，１ｂ，１ｃ上に地絡点検出装置５Ｇ，５Ｌを２つ以上設けると、地絡点検出装置５Ｇ，５Ｌを配電線路１ａ，１ｂ，１ｃの末端に設けなくても、その配電線路１ａ，１ｂ，１ｃすべての領域における地絡点の標定ができる。そのため、サージ法に比べて地絡点検出装置５Ｇ，５Ｌの設置台数を少なくできる。
本実施例においても、地絡抵抗やその他の回路定数に依存せずに地絡点を標定できるので、標定精度が良くなる。
【００３０】
また、内挿と外挿を組み合わせることにより、さらに標定精度を向上できる可能性がある。図８は配電線路１を一括して単線で表し、地絡点検出装置を簡略化して記号◎で表した系統を示している。地絡点検出装置５ｅおよび５ｆの間で地絡が発生した場合、地絡点検出装置５ｅおよび５ｆからの内挿による地絡点標定の結果と、地絡点検出装置５ｄおよび５ｅの外挿による地絡点標定を平均して精度を高くする方法が実現できる。
【００３１】
次に本発明の第四の実施例を説明する。本実施例は分岐がある場合の地絡点評定方法について図９に基づき説明する。図９では配電線路１を簡単のため単線で表している。通信線は配電線路と平行に配置させ中央処理装置と接続されているが、実施例１と同様の役割なので簡単のためここでは図示しない。
【００３２】
配電線路１は０点で分岐している。０点から分岐するすべての配電線路１上に地絡点検出装置５ａ，５ｂ，５ｃが備えられている。地絡点検出装置５ａ，５ｂ，５ｃの構成は、図１で説明した地絡点検出装置と同様の構成であるが、ここでは簡略化して記号◎で表示している。０点から地絡点検出装置５ａまでの距離をａ、０点から地絡点検出装置５ｂまでの距離をｂ、０点から地絡点検出装置５ｃまでの距離をｃと定義する。
【００３３】
Ｏ点から地絡点検出装置５に至る経路の何処かで地絡が発生したとする。一般性を損なわずにＯ点から５ａ上の配電線路上に、Ｏ点からΔａの距離の位置に地絡点があると考えてよい。地絡相を判別するために、地絡点検出装置５の中に備えた波形記録装置４を参照して、配電線路に接続させたコンデンサ２に流れる各相に流れ込む電流波形を比較する。ピーク値の一番大きな電流が流れるコンデンサ２が繋がる相を地絡相と判定する。地絡点標定するためには、Ｏ点からどの経路に故障があるのか判定し、Ｏ点から事故点までの距離を求める必要がある。そのため、地絡点検出装置５ａ，５ｂ，５ｃの各地絡相に繋がるコンデンサに流れる電流の立ち上がりの傾きを求める。いま、それらの傾きがそれぞれｇａ，ｇｂ，ｇｃであるとする。ここで、
ｂ／ａ＜ｇａ／ｇｂかつｃ／ａ＜ｇａ／ｇｃ …（式３−１）
ならば、Ｏ点と５ａの間に地絡点があると判定できる。そのため、
ａ−Δａ：ｂ＋Δａ：ｃ＋Δａ＝１／ｇａ：１／ｇｂ：１／ｇｃ…（式３−２）
が成り立つので、Δａが次式により求められる。
【００３４】
Δａ＝（ａｇａ−ｂｇｂ）／（ｇａ＋ｇｂ） …（式３−３）
Δａ＝（ｃｇｃ−ｂｇｂ）／（ｇｂ−ｇｃ） …（式３−４）
Δａ＝（ａｇａ−ｃｇｃ）／（ｇａ＋ｇｃ） …（式３−５）
（式３−３），（式３−４），（式３−５）の何れでΔａを求めてもよい。
（式３−１）が成立しない時は、「５ａ，５ｂ，５ｃ」を「５ｂ，５ｃ，５ａ」または「５ｃ，５ａ，５ｂ」に置き換えて、（３−１）からの処理に従いΔａを求める。
【００３５】
次にこの実施例の効果について述べる。本実施例の方法に従うことにより、図９のように分岐点Ｏを囲むように地絡点検出装置がある場合には分岐した配電線路を含めて地絡点評定できる。分岐点近傍に地絡点検出装置を配置しないで地絡点標定可能なので、分岐を含めて地絡点標定する場合にも地絡点検出装置の数を減らすことが可能になる。
【００３６】
第一の実施例から第四の実施例は２地点以上の測定地点からの地絡点標定方法について説明した。次に、１つの測定地点から地絡点標定する実施例について説明する。
【００３７】
図１０は第五の実施例の構成図である。地絡点標定装置５はコンデンサ２ａ，２ｂ，２ｃと、電流センサ３と、波形記録装置４から構成される。コンデンサ２ａ，２ｂ，２ｃは、配電線路１ａ，１ｂ，１ｃと対地間に接続される。コンデンサ２ａ，２ｂ，２ｃに流れる電流を測定する電流センサ３は、波形記録装置４に接続される。また、地絡点標定装置５の近傍には、零相電流を測定するために電流センサ６が配電線路１ａ，１ｂ，１ｃに設けられる。電流センサ６も波形記録装置４に接続される。また、図示しないが、配電用変電所では、電圧センサを備えて配電線路１ａ，１ｂ，１ｃの各配電線路の対地電圧を測定しているものとする。
【００３８】
次に、地絡点標定方法について述べる。いま、配電線路１ａのＰ点で地絡が発生したとする。コンデンサ２ａ，２ｂ，２ｃにはピーク値の大きな電流が流れるので、波形記録装置４は電流センサ３が検出する電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃおよび電流センサ３が検出する波形を記録する。また、配電用変電所では、地絡時の対地電圧波形を記録する。
【００３９】
地絡相を判定するために、電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃのピーク値を比較して、最も大きなピーク値をもつ電流が流れるコンデンサに繋がる配電線路を地絡相と判定する。図１０の場合であると電流Ｉａが最も大きなピーク値をもつので、配電線路１ａを地絡相と判定する。
【００４０】
地絡の方向判定をするためには、電流センサ３の波形を評価する。地絡が地絡点検出装置５より負荷側で発生した場合、電流センサ６が検出する零相電流は図示しない変電所に繋がる他の配電線路が有する静電容量による充電電流および放電電流の和である。一方、電源側に地絡点がある場合、電流センサ６が検出する零相電流は配電線路１の事故点より負荷側の線路が有する静電容量の放電電流を検出する。静電容量が大きいほど零相電流が大きくなるので、地絡検出装置より負荷側で地絡が発生した場合は電源側で地絡が発生した場合に比べて、はるかに大きなピーク値を有する電流を検出する。また、静電容量が大きいと波形の周期が長くなる。したがって、例えばピーク電流値または周波数成分を評価することにより地絡方向を判定できる。図１０の場合、電流センサ６では高速フーリエ変換した時の最大ピーク周波数が低くピーク値の大きい過渡的電流波形が観測されるので、地絡点検出装置５より負荷側で地絡が発生していると判定する。
【００４１】
地絡点検出装置５から地絡点Ｐまでの距離を測定するためには、地絡相に繋がるコンデンサ２ａに流れる電流波形Ｉａの立が上がりの傾きｇと、配電用変電所で測定される地絡相の地絡直前の対地瞬時電圧の絶対値Ｅと、配電線路の単位長さ当たりのインダクタンスＬを用いる。
【００４２】
Ｉａの電流の立が上がりの傾きｇは地絡点検出装置５から地絡点Ｐまでの距離をｄとするとｇ＝Ｅ／（Ｌ×ｄ）で表せる。従って、地絡点Ｐは
ｄ＝Ｅ／（Ｌ×ｇ） …（式４−１）
として標定できる。
【００４３】
上述した方法では地絡の方向判定をするために、電流センサ６を用いているが、地絡の方向が明らかな場合電流センサ６は必要でない。例えば、地絡点検出装置５を配電線路の端点に備える場合がそうである。また、地絡距離を検出するために図示しない配電用変電所に対地電圧を測定する電圧センサを備えることとしたが、地絡は電圧がピークの時に発生すると仮定すれば、Ｅ＝定格電圧／√２として地絡点標定すればよいので、電圧センサも省略できる。
【００４４】
次に、地絡相に繋がるコンデンサに流れる電流の周波数に着目して地絡点を求める他の方法を説明する。図１０の場合Ｉａをフーリエ変換すると、スペクトルのピーク周波数ｆは共振周波数に等しいので、ｆ＝１／｛２π√(Ｃ×Ｌ×ｄ)｝と表せる。従って地絡点ｄは既知量である配電線路と対地に繋げるＣおよび配電線路の単位長さ当たりのインダクタンスＬを用いて
ｄ＝（２πｆ）＾２／（Ｌ×Ｃ） …（式４−２）
として評定できる。
【００４５】
次にこの実施例の効果について説明する。サージ法では少なくとも２地点でサージを検出する必要があったが、本実施例では単一の測定地点から地絡点を標定できるので、装置を低コストで構成することができる。
【００４６】
【発明の効果】
本発明の地絡点標定方法によれば地絡時の地絡相に繋がるコンデンサに流れる電流の立ち上がりの傾きを評価するので、コンデンサの大きさまたは測定地点間隔を長くすることにより、サンプリング周波数を低くすることができる。
【００４７】
また、測定地点から地絡点までの距離の比が分かるので、地絡点の内挿だけでなく外挿も可能である。
【００４８】
更に地絡抵抗，回路定数，線路に接続させる静電容量などの回路定数の情報が原理的に必要ないので、高精度に地絡点標定できる。さらに、地絡点標定がローカルに処理できるので、分岐のある系統も精度の良い標定が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施例の地絡点を内挿で標定する方法を表す図である。
【図２】本発明の第一の実施例における処理の流れを示すフローチャートである。
【図３】本発明の第一の実施例に於ける地絡点検出装置のコンデンサに流れる電流波形を表すグラフである。
【図４】本発明の第一の実施例に於いて異なる２地点の地絡点検出装置の地絡相に繋がるコンデンサに流れる電流波形を表すグラフである。
【図５】本発明の第一の実施例の地絡時に測定電流が感じる回路モデルである。
【図６】本発明の第二の実施例の地絡点を内挿で標定する方法を表す図である。
【図７】本発明の第三の実施例である地絡点を外挿で評定する方法を表す図である。
【図８】本発明の外挿と内挿による地絡点標定方法を表す実施例である。
【図９】本発明の第四の実施例である分岐がある場合の地絡点標定方法を表す図である。
【図１０】本発明の第五の実施例である１地点からの地絡点標定方法を表す図である。
【符号の説明】
１，１ａ，１ｂ，１ｃ…配電線路、２ａ，２ｂ，２ｃ…コンデンサ、３…電流センサ、４…波形記録装置、５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ，５ｅ，５ｆ，５Ｇ，５Ｌ…地絡点検出装置、１０…通信線、１１…中央処理装置。

Claims

電力線路と対地間に配置された２つ以上のコンデンサと、該コンデンサに流れる電流波形を計測するための電流センサとを備え、
前記電流センサが検出した電流波形の立ち上がり部分の傾きを求めて地絡点を標定することを特徴とする地絡点標定装置。
電力線路と対地間に配置された２つ以上のコンデンサに流れる電流の波形を検出し、該電流波形の立ち上がり部分の傾きを求めて地絡点を標定することを特徴とする地絡点標定方法。
電力線路中に事故区間を判定する事故区間判定装置と、該事故区間判定装置の近傍の前記電力線路と対地間に配置された２つ以上のコンデンサに流れる電流波形を測定する手段と、前記コンデンサに流れる電流波形の立ち上がり部分の傾きを求めて地絡点を標定する手段とを備えていることを特徴とする地絡点標定装置。