JP4521389B2

JP4521389B2 - 送電線の故障点標定方法、送電線の故障点標定プログラム及びその故障点標定プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能記録媒体

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Publication number: JP4521389B2
Application number: JP2006285844A
Authority: JP
Inventors: 太樹瓜生; 善和大橋; 敬吉永; 裕昭山口; 真衣荒木
Original assignee: Kansai Electric Power Co Inc; Kinkei System Corp
Current assignee: Kansai Electric Power Co Inc; Kinkei System Corp
Priority date: 2006-10-20
Filing date: 2006-10-20
Publication date: 2010-08-11
Anticipated expiration: 2026-10-20
Also published as: JP2008102059A

Description

本発明は、送電線の故障点標定方法、送電線の故障点標定プログラム及びその故障点標定プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能記録媒体に関し、より詳細には、送電線の短絡や地絡等の電気事故時に発生する故障サージの計測波形データを送電端又は受電端において検出して故障点を標定する送電線の故障点標定方法、送電線の故障点標定プログラム及びその故障点標定プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能記録媒体に関する。

従来の第１の送電線の故障点標定方法としては、故障サージの二計測点への到着時間差から故障点を算出する方法がある（特許文献１を参照）。
また、従来の第２の送電線の故障点標定方法としては、故障サージの直接波及び反射波の一計測点への到着時間差から故障点を算出する方法がある（特許文献２を参照）。
特開平０９−２１８２４０号公報特開平１０−３００８０８号公報

従来の第１の故障点標定方法では、故障サージが発生する送電線の送電端及び受電端に故障サージの波形データ記録部を設置する必要があるのでコストが高くなる。特に系統が分岐している場合には、分岐した各経路の送電端及び受電端に波形データ記録部を設置しなければならず、そのコストは高くなる。さらに、故障サージが発生した経路の送電端及び受電端の双方の波形データ記録部のサンプリング時刻を正確に同期させる必要があるが、これは技術的に困難である。

また、従来の第２の送電線の故障点標定方法では、送電線の送電端又は受電端において計測された故障サージの計測波形データから直接波及び最初の反射波の到着時間を特定し、それら到着時間差に基いて故障点を算出する。

しかし、送電線を含む系統が分岐している場合には、それら分岐した経路からの複数の反射波が重なり合った状態で故障サージの計測波形データとして計測される。これにより故障サージの計測波形データから最初の反射波を区別できなくなり、正確な故障点の標定が困難になるおそれがある。

本発明は、送電線を含む系統が分岐している場合においても、送電線の送電端又は受電端において計測した故障サージの波形データに基いて故障点の高精度な標定を低コストで可能にする送電線の故障点標定方法、送電線の故障点標定プログラム及びその故障点標定プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能記録媒体を提供することを目的とする。

請求項１に係る発明は、送電線の電気事故で故障サージが発生した故障点を標定する送電線の故障点標定方法であって、前記送電線の送電端又は受電端において電圧計測部により計測された計測波形データから故障サージ波形データを抽出する故障サージ抽出ステップと、前記送電線における仮想故障点の位置データと、前記仮想故障点において発生すると想定された仮想サージの波形振幅初期値と、前記仮想サージの減衰割合とから構成される仮想サージデータを複数生成する仮想サージ生成ステップと、前記生成された各仮想サージデータに基いて前記送電線の送電端又は受電端における前記仮想サージの波形データをそれぞれ算出する仮想サージ波形算出ステップと、前記抽出した前記故障サージ波形データに対する前記算出された複数の前記仮想サージの波形データの適合度を評価する評価ステップと、前記適合度が最も高い前記仮想サージの前記仮想故障点を前記送電線の故障点とする決定ステップとを備え、前記仮想サージの波形振幅初期値は、前記送電線を含む系統における前記仮想故障点から前記送電端又は受電端までの各経路毎の前記仮想サージの波形振幅初期値であり、前記仮想サージの減衰割合は、前記各経路毎の前記仮想サージの減衰割合であり、前記仮想サージ生成ステップにおいては、遺伝的アルゴリズムを用いて、前記仮想サージデータを前記適合度が高くなるように生成する、送電線の故障点標定方法である。

請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、前記仮想サージ波形算出ステップは、前記送電端又は受電端における前記各経路毎の仮想サージ波形データを演算する経路毎の仮想サージ演算ステップと、演算した前記各経路毎の仮想サージ波形データを合成することによって合成仮想サージ波形データを作成する仮想サージ合成ステップと、前記電圧計測部への入出力で発生すると推定される仮想計測振動データを前記合成仮想サージ波形データに重畳する計測振動重畳ステップと、前記仮想計測波形データから前記仮想サージの波形データを抽出する仮想サージ抽出ステップとを含む、送電線の故障点標定方法である。

請求項３に係る発明は、請求項２に係る発明において、前記仮想サージ抽出ステップが、前記仮想計測波形データを、複素ウェーブレット変換により、所定周波数帯域成分の仮想計測波形データにそれぞれ分解するウェーブレット変換ステップと、分解された各所定周波数帯域成分の仮想計測波形データの絶対値を算出し、それら絶対値を合成することによって前記仮想サージの波形データを演算する合成演算ステップとを含む、送電線の故障点標定方法である。

請求項４に係る発明は、請求項１〜３のいずれかに係る発明において、前記故障サージ抽出ステップは、前記計測された計測波形データを、複素ウェーブレット変換により、所定周波数帯域成分の計測波形データに分解するウェーブレット変換ステップと、前記分解された各所定周波数帯域成分の計測波形データの絶対値を算出し、それら絶対値を合成することによって故障サージ波形データを演算する合成演算ステップとを含む、送電線の故障点標定方法である。

請求項５に係る発明は、請求項１〜４のいずれかに係る発明において、前記遺伝的アルゴリズムの染色体は前記仮想サージデータとし、前記染色体の遺伝子は前記仮想故障点の位置データと前記仮想サージの波形振幅初期値と前記仮想サージの減衰割合とし、それら遺伝子は二進数で表現され、前記仮想サージ生成ステップは、第一世代生成ステップと、世代評価ステップと、成長ステップと、交配ステップと、突然変異ステップとを含み、前記第一世代生成ステップにおいて、第一世代の前記染色体の各遺伝子を乱数として生成し、前記世代評価ステップ、前記成長ステップ、前記交配ステップ及び前記突然変異ステップの一連のステップを繰り返すことにより、前記第一世代から後の次世代の前記染色体の各遺伝子を生成し、前記世代評価ステップにおいて、前記各染色体に基いて前記仮想サージ波形算出ステップと同一処理によって各仮想サージの波形データを作成し、前記仮想サージの波形データの故障サージ波形データに対する適合度を前記評価ステップと同一処理によって評価し、前記成長ステップにおいて、評価された前記適合度に応じて前記各染色体を所定数のグループに分け、適合度の最も低いグループを消滅させ、消滅したグループの染色体の数だけ前記適合度の最も高いグループの染色体の数を増加させ、前記交配ステップにおいて、前記各染色体のペアを設定し、前記ペア間で遺伝子の一部を交換し、前記突然変異ステップにおいて、前記各染色体の遺伝子の一部を変更する、送電線の故障点標定方法である。

請求項６に係る発明は、請求項１〜５のいずれかに係る発明において、前記故障サージ波形データをＳｔ（ｔは故障サージの計測開始時点を含む時間軸上の所定区間における離散時間を示し、Ｓｔは離散時間ｔにおけるサージ波形振幅値を示す）とし、前記仮想サージＸの波形データＤ_Ｘｔ（ｔは故障サージの計測開始時点を含む時間軸上の所定区間における離散時間を示し、Ｄ_Ｘｔは離散時間ｔにおける仮想サージｘのサージ波形振幅値を示す）とするとき、前記適合度Ｈ_Ｘが、
Ｈ_Ｘ＝Σ（Ｄ_Ｘｔ−Ｓｔ）^２／（Σ（Ｓｔ）^２）
（Σ（Ｄ_Ｘｔ−Ｓｔ）^２は故障サージの計測開始時点を含む時間軸上の所定区間にわたる（Ｄ_Ｘｔ−Ｓｔ）^２の総和を示し、Σ（Ｓｔ）^２は前記所定区間にわたる（Ｓｔ）^２の総和を示す）で表される、送電線の故障点標定方法である。

請求項７に係る発明は、請求項１〜６のいずれかに係る発明である送電線の故障点標定方法をコンピュータに実行させる送電線の故障点標定プログラムである。

請求項８に係る発明は、請求項１〜６のいずれかに係る発明である送電線の故障点標定方法をコンピュータに実行させる送電線の故障点標定方法プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能記録媒体である。

本発明では、送電線の送電端又は受電端において計測される故障サージ波形データに適合した仮想サージの波形データを遺伝的アルゴリズムによって推定し、その仮想サージの仮想故障点を送電線の故障点とする。この遺伝的アルゴリズムでは、系統が分岐した仮想サージの経路を複数想定し、遺伝子として系統の各経路毎の仮想サージの波形初期値及び減衰割合を用いる。これにより系統が分岐している場合に、送電線の送電端又は受電端で計測した故障サージに適合する仮想サージを正確に推定することができる。

従って、本発明では、系統が分岐している送電線の送電端又は受電端の一箇所で故障サージを計測するだけでその故障サージが発生した故障点を高精度に標定できる低コストで精度が高い送電線の故障点標定方法、送電線の故障点標定プログラム及びその故障点標定プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能記録媒体を提供することができる。

送電線の送電端又は受電端において計測される故障サージは系統の各経路を通過した直接波及び反射波の合成波から構成され、この合成波には電圧計測部への入出力によって計測振動が重畳される。これに対応して、本発明の好適な実施形態では、仮想サージを故障サージ同様の合成波とみなして演算し、その合成波に故障サージ同様の計測振動を重畳する。このように仮想サージの故障サージに対するモデル化をより正確なものにすることで、遺伝的アルゴリズムの演算効率を向上させると共に、精度の高い故障点の標定を可能にする。

本発明の好適な実施形態では、複素ウェーブレット変換により、生成した合成仮想サージ波形データをその位相情報を含んだ精度の高い所定周波数成分に分解することができ、この結果、仮想サージの波形データをより正確に演算できる。

本発明の好適な実施形態では、複素ウェーブレット変換により、計測した計測波形データをその位相情報を含んだ精度の高い所定周波数成分に分解することができ、この結果、故障サージ波形データをより正確に検出できる。

以下、本発明の実施形態を図面に基いて説明する。
図１は本発明の一実施形態である送電線の故障点標定方法を用いる電力系統を示す模式図である。

図１の電力系統は、平行二回線の三相不平衡送電線である送電線（母線）１と、その送電線の送電端Ａ及び受電端Ｂと、その送電線（母線）１から分岐点Ｅ，Ｆにおいてそれぞれ分岐した送電線（分岐線路）２ａ，２ｂと、それら送電線（分岐線路）２ａ，２ｂの各受電端Ｃ，Ｄとを有する。送電端Ａには電圧計測部である計測用変圧器（ＰｏｔｅｎｔｉａｌＴｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ）が装備されている。本実施形態では計測波形データを計測する電圧計測部として計測用変圧器を用いてるが、電圧計測部として電圧分圧器（ＰｏｔｅｎｔｉａｌＤｉｖｉｄｅｒ）を用いてもよい。

送電端Ａの計測用変圧器３には波形データ記録部４と波形データ解析部５とが順次接続されている。波形データ記録部４は計測用変圧器３によって計測された計測波形データを記録する。そして、故障サージが電気事故によって送電線（母線）１の故障点Ｇにおいて発生した場合には、波形データ記録部４は、電気事故発生時間の前後にわたる所定時間範囲の計測波形データを波形データ解析部５に送る。波形データ記録部から計測波形データを送られた波形データ解析部５は、本実施形態である送電線の故障点標定方法を実施することで送電線の故障点を標定する。本実施形態では波形データ記録部４と波形データ解析部５とが送電端Ａの計測用変圧器３に接続されているが、受電端の計測用変圧器に接続されてもよい。

図２は本実施形態である送電線の故障点標定方法を簡略的に示したフローチャート図である。
図２に示すように、本実施形態である送電線の故障点標定方法は、故障サージ抽出ステップＳ１と、仮想サージ生成ステップＳ２と、仮想サージ波形算出ステップＳ３と、評価ステップＳ４と、決定ステップＳ５とを含む。

故障サージ抽出ステップＳ１においては、波形データ記録部から送られた計測波形データから故障サージ波形データを抽出する。この故障サージ抽出ステップは、ウェーブレット変換ステップと合成演算ステップとを含む。

ウェーブレット変換ステップにおいては、送られた計測波形データを、複素ウェーブレット変換により、所定周波数帯域成分の計測波形データに分解する。ここで複素ウェーブレット変換におけるマザーウェーブレットとしては、複素Ｍｏｒｌｅｔウェーブレット

（ｘは時間を示し、ｆｂは帯域幅を示し、ｆｃはウェーブレットの中心周波数を示す。）
を用いる。ｆｂ及びｆｃは予め取得した故障サージの計測データに基いて決定される。例えばｆｂは３００ｋＨｚとし、ｆｃは２００〜５００ｋＨｚの周波数帯域において３０ｋＨｚ毎の数値を設定されている。

合成演算ステップにおいては、分解された各所定周波数帯域成分の計測波形データの絶対値を算出し、それら絶対値を合成することによって故障サージ波形データを作成する。作成された故障サージ波形データは図３に実線で示されている。

次いで、仮想サージ生成ステップＳ２及び仮想サージ波形算出ステップＳ３を実行することにより、仮想故障点（例えば図１においてはＧ’で示される）において発生すると想定された仮想サージの波形データを作成する。なお仮想サージの伝送速度は一定とする。

仮想サージ生成ステップＳ２においては仮想サージデータを生成する。仮想サージデータは、遺伝的アルゴリズムにより、故障サージ波形データに対する仮想サージの波形データの適合度が高くなるように生成される。この仮想サージデータは、送電線における仮想故障点Ｇ’の位置データと、仮想故障点Ｇ’において発生すると想定された仮想サージの波形振幅初期値と、仮想サージの減衰割合とから構成されている。

仮想サージの波形振幅初期値は、送電線を含む系統における仮想故障点Ｇ’から送電端Ａまでの各経路毎の送電端Ａにおける仮想サージの波形振幅初期値である。
仮想サージの減衰割合は各経路毎の仮想サージの減衰割合であり、具体的には、各仮想サージが送電端Ａに至った場合の波形振幅値に対する、それら各仮想サージが次に送電端Ａに至った場合の波形振幅値の減衰割合である。ここで各仮想サージは各経路を伝送して送電端Ａに至った後その送電端Ａで反射し、それぞれ送電線上の仮想故障点Ｇ’で反射して再度送電端Ａに戻るように設定される。本実施形態では仮想故障点にて反射して送電端Ａに戻るように設定しているが、本発明はこれに限定されず、仮想故障点Ｇ’以外の受電端や分岐点で反射して送電端Ａに戻るように設定してもよい。

ここで、図１の系統における仮想故障点Ｇ’から送電端Ａまでの各経路としては、仮想サージの直接波及び反射波の複数の経路として４本の経路Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４が想定されている。経路Ｒ１は、送電線（母線）１のみの経路であり、仮想サージが仮想故障点Ｇ’から分岐点Ｅを通って送電端Ａに至る経路（Ｇ’→Ｅ→Ａ）である。経路Ｒ２は、仮想サージが仮想故障点Ｇ’から分岐点Ｆを通って受電端Ｂに至り、受電端Ｂで反射して分岐点Ｆを通って送電端Ａに至る経路（Ｇ’→Ｆ→Ｂ→Ｆ→Ａ）である。経路Ｒ３は、仮想サージが仮想故障点Ｇ’から分岐点Ｅを通って受電端Ｃに至り、受電端Ｃで反射して分岐点Ｅを通って送電端Ａに至る経路（Ｇ’→Ｅ→Ｃ→Ｅ→Ａ）である。経路Ｒ４は、仮想サージが仮想故障点Ｇ’から分岐点Ｆを通って受電端Ｄに至り、受電端Ｄで反射して分岐点Ｆを通って送電端Ａに至る経路である（Ｇ’→Ｆ→Ｄ→Ｆ→Ａ）。これら各経路において送電端Ａに至った後の仮想サージは、送電端Ａで反射して分岐点Ｅを通って仮想故障点Ｇ’に至り、その仮想故障点Ｇ’で反射し分岐点Ｅを通って送電端Ａに戻ることを繰り返す。これら各経路は、各経路を通過して最初に送電端Ａにおいて計測される波形振幅値が所定の振幅値以上であるように設定されている。

仮想サージ生成ステップＳ２の遺伝的アルゴリズムにおいては、図４に示されるように、仮想サージデータを染色体（遺伝子型）とし、仮想故障点の位置データと、各経路の仮想サージの波形振幅初期値と、各経路の仮想サージの減衰割合とを染色体の各遺伝子（図４において、Ｇ１は仮想故障点の位置データを示し、Ｇ２〜Ｇ５は各経路の仮想サージの波形振幅初期値を示し、Ｇ６〜Ｇ９は各経路の仮想サージの減衰割合を示す）として設定されている。それら各遺伝子は図４に示されるように二進数で表現される。例えば各遺伝子が１バイトとすると、本実施形態では経路が４本あるので、染色体は９バイトとなる。ここで生成される遺伝子（染色体）の世代数は所定の指定世代数に指定され、染色体の数ｎは所定の６の倍数になるように予め設定されている。

仮想サージ生成ステップＳ２は、図５に示されるように、第一世代生成ステップＳ２１と、世代評価ステップＳ２２と、成長ステップＳ２３と、交配ステップＳ２４と、突然変異ステップＳ２５と、指定世代数確認ステップ２６とを含む。第一世代の染色体の各遺伝子は第一世代生成ステップＳ２１において乱数発生器によって生成される。第一世代から後の次世代の染色体の各遺伝子は、世代評価ステップＳ２２と、成長ステップＳ２３、交配ステップＳ２４及び突然変異ステップＳ２５の一連のステップを繰り返すことによって生成される。

世代評価ステップＳ２２において、現世代の各染色体である仮想サージデータに基いて各仮想サージの波形データを作成し、次いで、各仮想サージの波形データの故障サージ波形データに対する各適合度を評価する。各仮想サージの波形データは、現世代の各染色体である各仮想サージデータを用いて仮想サージ波形算出ステップＳ３と同一の処理によって作成される。上記各適合度は評価ステップＳ４と同一の処理によって評価される。

成長ステップＳ２３においては、各染色体を、故障サージ波形データに対する各仮想サージの波形データの各適合度に応じて所定数のグループに分け、適合度の最も低いグループの染色体を消滅させ、消滅したグループの染色体の数だけ適合度の最も高いグループの染色体の数を増加させる。例えば図６に示されるように、染色体を上記適合度の高い順に上位グループ、中位グループ、下位グループの３つに分け、下位グループを消滅させ、上位グループを倍に増加させる。

交配ステップＳ２４においては、各染色体のペアを設定し、ペア間で遺伝子の一部を交換する。各染色体のペアは任意に設定され、それら各ペア間で遺伝子を、例えば図７に示すように二分の一の確率で交換する。即ち各遺伝子が１バイト（８ビット）として９バイトである染色体においては各世代の染色体のペア間で遺伝子毎に平均４ビットを交換する。

突然変異ステップＳ２５においては、各染色体の遺伝子の一部を、交配ステップの交換確率より低い確率で変更する。図８に示されるように、例えば八分の一の確率、即ち遺伝子毎に平均１ビットを変更する場合、遺伝子における１ビットの「０」を「１」に、又は、「１」を「０」に変更（反転）する。

指定世代数確認ステップ２６においては、世代数が指定世代数であるか否かを確認する。指定世代数確認ステップ２６により、世代数が指定世代数になるまで、世代評価ステップＳ２２と、成長ステップＳ２３、交配ステップＳ２４及び突然変異ステップＳ２５の一連のステップが繰り返される。

仮想サージ波形算出ステップＳ３においては、上記仮想サージ生成ステップＳ２において生成された各仮想サージデータに基いて上記送電端Ａにおける仮想サージの波形データをそれぞれ算出する。仮想サージ波形算出ステップＳ３は、図９に示されるように、経路毎の仮想サージ演算ステップＳ３１と、仮想サージ合成ステップＳ３２と、計測振動重畳ステップＳ３３と、仮想サージ抽出ステップＳ３４とを含む。

経路毎の仮想サージ演算ステップＳ３１においては、送電端Ａにおける各経路毎の仮想サージ波形データを演算する。これら仮想サージ波形データは送電端Ａに到着する仮想サージの波形振幅値の時系列データである。送電端Ａに最初に到着した仮想サージの波形振幅値は、遺伝子である各経路毎の仮想サージの波形振幅初期値である。２回目以降に送電端Ａに到着する仮想サージの波形振幅値は、遺伝子である各経路毎の仮想サージの減衰割合を前回の波形振幅値に積算することによって算出される。仮想サージが送電端Ａに最初に到着する第１回到着時間は、仮想故障点Ｇ’の位置データから送電端Ａまでの各経路の長さを求め、次いで、それら各経路の長さと仮想サージの所定伝送速度とから算出した各経路毎の仮想サージの伝送時間である。２回目以降に送電端Ａに到着する仮想サージの到着時間は次のように算出される。まず送電端Ａから分岐点Ｅを通って仮想故障点Ｇ’に至り、再び分岐点Ｅを通って送電端Ａに戻る往復経路の長さを求め、その往復経路の長さと仮想サージの所定伝送速度とから往復経路の仮想サージの伝送時間を算出する。この伝送時間と第１回到着時間との和を各仮想サージの送電端Ａへの各第２回到着時間とする。以後、同様に前回の到着時間に往復経路の仮想サージの伝送時間を加算して、その加算値を仮想サージの送電端Ａへの新たな到着時間とする。図３に各経路Ｒ１〜Ｒ４毎の仮想サージ波形データ、即ち送電線Ａにおける仮想サージの波形振幅値を示す。

仮想サージ合成ステップＳ３２においては、演算した各経路毎の仮想サージ波形データを時系列上に沿って合成することにより合成仮想サージ波形データを作成する。

次いで、計測振動重畳ステップＳ３３において、計測用変圧器３への入出力で発生すると推定される仮想計測振動データを上記合成仮想サージ波形データに重畳することにより、仮想計測波形データを作成する。具体的には、上記合成仮想サージ波形データを計測用変圧器３のモデル回路を表す伝達関数に入力し、そのモデル回路からの出力値を仮想計測波形データとする。このモデル回路を表す伝達関数は、回路シミュレータにより、記録された計測用変圧器３への故障サージの入出力データに基いて予め作成されている。

仮想サージ抽出ステップＳ３４において、作成された仮想計測波形データから仮想サージの波形データを抽出する。この仮想サージ抽出ステップＳ３４は、ウェーブレット変換ステップと合成演算ステップとを含む。

ウェーブレット変換ステップにおいては、作成された仮想計測波形データを、複素ウェーブレット変換により、所定周波数帯域成分の仮想計測波形データに分解する。ここで複素ウェーブレット変換におけるマザーウェーブレットは故障サージ抽出ステップＳ１のウェーブレット変換ステップと同一の複素Ｍｏｒｌｅｔウェーブレットを同一条件で用いる。

合成演算ステップにおいては、分解された各所定周波数帯域成分の仮想計測波形データの絶対値を算出し、それら絶対値を合成することによって仮想サージの波形データを作成する。作成された仮想サージの波形データは図３に破線で示されている。

評価ステップＳ４においては、抽出した故障サージ波形データに対する算出された複数の仮想サージの波形データの適合度を評価する。この適合度は以下のように表される。

各仮想サージＸｎ（ｎは仮想サージを区別するための番号であり、１から所定の６の倍数までの自然数である。）の各適合度をＨ_Ｘｎは、故障サージ波形データをＳｔ（ｔは故障サージの計測開始時点を含む時間軸上の所定区間における離散時間を示し、Ｓｔは離散時間ｔにおけるサージ波形振幅値を示す）とし、仮想サージＸｎの波形データＤ_Ｘｎｔ（ｔは故障サージの計測開始時点を含む時間軸上の所定区間における離散時間を示し、Ｄ_Ｘｎｔは離散時間ｔにおける仮想サージｘのサージ波形振幅値を示す）として、
Ｈ_Ｘｎ＝Σ（Ｄ_Ｘｎｔ−Ｓｔ）^２／（Σ（Ｓｔ）^２）
と表される。ここでΣ（Ｄ_Ｘｎｔ−Ｓｔ）^２は故障サージの計測開始時点を含む時間軸上の所定区間にわたる（Ｄ_Ｘｎｔ−Ｓｔ）^２の総和を示し、Σ（Ｓｔ）^２は前記所定区間にわたる（Ｓｔ）^２の総和を示している。

決定ステップＳ５において、適合度が最も高い仮想サージの仮想故障点Ｇ’を送電線の故障点とする。

以下に図１の電力系統において本実施形態の送電線の故障点標定方法を用いて故障点を標定した結果を示す。ここで上記電力系統においてＡＥ間距離は２．２３２ｋｍであり、ＥＦ間距離は７．０００ｋｍであり、ＦＢ間距離は２．７３８ｋｍであり、ＣＥ間距離は１．２９５ｋｍであり、ＤＦ間距離は０．３１８ｋｍであり、故障点Ｇから送電端Ａまでの距離は６．７ｋｍであり、仮想サージの伝送速度は０．２８６ｋｍ／μｓである。また遺伝的アルゴリズムにおいては染色体数を３０とし、指定世代数を１００としている。標定の結果、最も高い適合度は９２．８％であり、その適合度を示した仮想サージの仮想故障点Ｇ’の位置データは６．７ｋｍであった。

なお本実施形態ではウェーブレット変換ステップのマザーウェーブレットとして、複素Ｍｏｒｌｅｔを用いたが、本発明はこれに限定されず、他の複素ウェーブレット（例えば複素Ｇａｕｓｓｉａｎウェーブレット、複素周波数Ｂ−スプラインウェーブレット、複素Ｓｈａｎｎｎｏｎウェーブレット）を用いてもよい。

本発明の一実施形態である送電線の故障点標定方法を用いる電力系統を示す模式図である。本実施形態の送電線の故障点標定方法を簡略的に示したフローチャート図である。本実施形態の送電線の故障点標定方法によって抽出された故障サージ波形データ及び仮想サージの波形データを示すグラフ図である。本実施形態の遺伝的アルゴリズムにおいて用いられる染色体及び遺伝子のデータ構造を示す模式図である。本実施形態の遺伝的アルゴリズムを簡略的に示したフローチャート図である。本実施形態の遺伝的アルゴリズムの成長ステップを説明する簡略図である。本実施形態の遺伝的アルゴリズムの交配ステップを説明する簡略図である。本実施形態の遺伝的アルゴリズムの突然変異ステップを説明する簡略図である。本実施形態の仮想データ波形算出ステップを簡略的に示したフローチャート図である。

符号の説明

１…送電線（母線）
２ａ，２ｂ…送電線（分岐線路）
３…計測用変圧器
４…波形データ記録部
５…波形データ解析部

Claims

送電線の電気事故で故障サージが発生した故障点を標定する送電線の故障点標定方法であって、
前記送電線の送電端又は受電端において電圧計測部により計測された計測波形データから故障サージ波形データを抽出する故障サージ抽出ステップと、
前記送電線における仮想故障点の位置データと、前記仮想故障点において発生すると想定された仮想サージの波形振幅初期値と、前記仮想サージの減衰割合とから構成される仮想サージデータを複数生成する仮想サージ生成ステップと、
前記生成された各仮想サージデータに基いて前記送電線の送電端又は受電端における前記仮想サージの波形データをそれぞれ算出する仮想サージ波形算出ステップと、
前記抽出した前記故障サージ波形データに対する前記算出された複数の前記仮想サージの波形データの適合度を評価する評価ステップと、
前記適合度が最も高い前記仮想サージの前記仮想故障点を前記送電線の故障点とする決定ステップとを備え、
前記仮想サージの波形振幅初期値は、前記送電線を含む系統における前記仮想故障点から前記送電端又は受電端までの各経路毎の前記仮想サージの波形振幅初期値であり、
前記仮想サージの減衰割合は、前記各経路毎の前記仮想サージの減衰割合であり、
前記仮想サージ生成ステップにおいては、遺伝的アルゴリズムを用いて、前記仮想サージデータを前記適合度が高くなるように生成する、送電線の故障点標定方法。
前記仮想サージ波形算出ステップは、
前記送電端又は受電端における前記各経路毎の仮想サージ波形データを演算する経路毎の仮想サージ演算ステップと、
演算した前記各経路毎の仮想サージ波形データを合成することによって合成仮想サージ波形データを作成する仮想サージ合成ステップと、
前記電圧計測部への入出力で発生すると推定される仮想計測振動データを前記合成仮想サージ波形データに重畳することにより仮想計測波形データを作成する計測振動重畳ステップと、
前記仮想計測波形データから前記仮想サージの波形データを抽出する仮想サージ抽出ステップとを含む、請求項１に記載の送電線の故障点標定方法。
前記仮想サージ抽出ステップは、
前記仮想計測波形データを、複素ウェーブレット変換により、所定周波数帯域成分の仮想計測波形データにそれぞれ分解するウェーブレット変換ステップと、
分解された各所定周波数帯域成分の仮想計測波形データの絶対値を算出し、それら絶対値を合成することによって前記仮想サージの波形データを演算する合成演算ステップとを含む、請求項２に記載の送電線の故障点標定方法。
前記故障サージ抽出ステップは、
前記計測された計測波形データを、複素ウェーブレット変換により、所定周波数帯域成分の計測波形データに分解するウェーブレット変換ステップと、
前記分解された各所定周波数帯域成分の計測波形データの絶対値を算出し、それら絶対値を合成することによって故障サージ波形データを演算する合成演算ステップとを含む、請求項１〜３のいずれかに記載の送電線の故障点標定方法。
前記遺伝的アルゴリズムの染色体は前記仮想サージデータとし、
前記染色体の遺伝子は前記仮想故障点の位置データと前記仮想サージの波形振幅初期値と前記仮想サージの減衰割合とし、それら遺伝子は二進数で表現され、
前記仮想サージ生成ステップは、第一世代生成ステップと、世代評価ステップと、成長ステップと、交配ステップと、突然変異ステップとを含み、
前記第一世代生成ステップにおいて、第一世代の前記染色体の各遺伝子を乱数として生成し、
前記世代評価ステップ、前記成長ステップ、前記交配ステップ及び前記突然変異ステップの一連のステップを繰り返すことにより、前記第一世代から後の次世代の前記染色体の各遺伝子を生成し、
前記世代評価ステップにおいて、前記各染色体に基いて前記仮想サージ波形算出ステップと同一処理によって各仮想サージの波形データを作成し、前記仮想サージの波形データの故障サージ波形データに対する適合度を前記評価ステップと同一処理によって評価し、
前記成長ステップにおいて、評価された前記適合度に応じて前記各染色体を所定数のグループに分け、適合度の最も低いグループを消滅させ、消滅したグループの染色体の数だけ前記適合度の最も高いグループの染色体の数を増加させ、
前記交配ステップにおいて、前記各染色体のペアを設定し、前記ペア間で遺伝子の一部を交換し、
前記突然変異ステップにおいて、前記各染色体の遺伝子の一部を変更する、請求項１〜４のいずれかに記載の送電線の故障点標定方法。
前記故障サージ波形データをＳｔ（ｔは故障サージの計測開始時点を含む時間軸上の所定区間における離散時間を示し、Ｓｔは離散時間ｔにおけるサージ波形振幅値を示す）とし、前記仮想サージＸの波形データＤ_Ｘｔ（ｔは故障サージの計測開始時点を含む時間軸上の所定区間における離散時間を示し、Ｄ_Ｘｔは離散時間ｔにおける仮想サージｘのサージ波形振幅値を示す）とするとき、前記適合度Ｈ_Ｘは、
Ｈ_Ｘ＝Σ（Ｄ_Ｘｔ−Ｓｔ）^２／（Σ（Ｓｔ）^２）
（Σ（Ｄ_Ｘｔ−Ｓｔ）^２は故障サージの計測開始時点を含む時間軸上の所定区間にわたる（Ｄ_Ｘｔ−Ｓｔ）^２の総和を示し、Σ（Ｓｔ）^２は前記所定区間にわたる（Ｓｔ）^２の総和を示す）で表される、請求項１〜５のいずれかに記載の送電線の故障点標定方法。
請求項１〜６のいずれかに記載の送電線の故障点標定方法をコンピュータに実行させる送電線の故障点標定プログラム。
請求項１〜６のいずれかに記載の送電線の故障点標定方法をコンピュータに実行させる送電線の故障点標定方法プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能記録媒体。