JP5110946B2 - FAILURE LOCATION DEVICE, FAILURE LOCATION METHOD, AND FAILURE LOCATION PROGRAM - Google Patents
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Description
この発明は、電力系統を構成する送電線に故障が発生した際に複数の観測箇所で測定した瞬低電圧の実測値に基づいて故障点を標定する故障点標定装置、故障点標定方法および故障点標定プログラムに関し、特に、高精度で故障点を標定することができる故障点標定装置、故障点標定方法および故障点標定プログラムに関するものである。 The present invention relates to a failure point locating device, a failure point locating method, and a failure locating method for locating a failure point based on measured values of instantaneous voltage drop measured at a plurality of observation points when a failure occurs in a transmission line constituting the power system. More particularly, the present invention relates to a failure point locating device, a failure point locating method, and a failure point locating program capable of locating a failure point with high accuracy.
電力系統を構成する送電線に故障が発生した場合、電力会社は、故障が発生した場所や範囲を迅速に特定し、故障の早期復旧に努める必要がある。また、故障状況やその影響を解析し、需要家へ透明性のある情報提供を行う必要がある。 When a failure occurs in a transmission line that constitutes an electric power system, an electric power company needs to quickly identify the location and range where the failure has occurred and make an effort to quickly recover from the failure. In addition, it is necessary to analyze the failure situation and its effects and provide transparent information to customers.
このため、送電線には故障点を早期に特定する装置としてフォルトロケータ(以下、FLと呼ぶ)が設置されている。FLは、送電線に故障が発生した場合、変電所から故障点までを「距離」として標定する装置である。FLには、サージ受信形、パルスレーダ形などが存在するが、一般的にはインピーダンス演算形が用いられている。インピーダンス演算形は、送電線の片端子に設置された装置において故障発生時の電圧・電流から故障点までのインピーダンスを求め、故障点を標定する。 For this reason, a fault locator (hereinafter referred to as “FL”) is installed in the transmission line as a device for early identification of the failure point. The FL is a device that standardizes a distance from a substation to a failure point as a “distance” when a failure occurs in a transmission line. The FL includes a surge receiving type, a pulse radar type, and the like, but generally an impedance calculation type is used. The impedance calculation type obtains the impedance from the voltage / current at the time of the failure to the failure point in the device installed at one terminal of the transmission line, and determines the failure point.
しかし、FLは、系統の重要性や投資コストの抑制などの観点から、基幹系統などの高電圧、長距離送電線において設置されることが多く、下位系統を含め全ての送電線に設置されることはない。FLが設置されていない送電線では、落雷位置情報システムや送電線経路図などから故障点範囲の予測が行われるが、広範囲の巡視を要する場合や現場に赴くのが困難な送電線の場合は、故障点の特定に膨大な時間と労力を要する。また、保守コスト削減や既存FLの高経年化なども進みつつあり、簡易に適用可能な新たな故障点標定手法が求められている。 However, FL is often installed on high-voltage, long-distance transmission lines such as the main system from the viewpoint of system importance and investment cost control, and is installed on all transmission lines including subordinate systems. There is nothing. For transmission lines that do not have an FL installed, the failure point range is predicted from the lightning location information system and the transmission line route map, etc., but in the case of transmission lines that require extensive inspections or are difficult to reach the site. It takes a lot of time and effort to identify the failure point. In addition, maintenance cost reduction and aging of existing FL are also progressing, and a new failure location method that can be easily applied is required.
そこで、送電線の故障時に発生する瞬低(瞬時電圧低下)現象に着目し、瞬低時に各観測箇所において測定される瞬低電圧値を用いて故障点を標定する故障点標定手法が開発されている(例えば、非特許文献1および2参照)。この故障点標定手法では、各故障位置に対して各観測箇所における瞬低電圧を計算し、計算した瞬低電圧値と故障発生時に測定された瞬低電圧値の差を評価して故障点の標定を行う。
Therefore, focusing on the instantaneous voltage drop (instantaneous voltage drop) phenomenon that occurs at the time of power line failure, a fault location method has been developed that uses the instantaneous low voltage value measured at each observation point during a voltage drop. (See, for example, Non-Patent
しかしながら、従来の故障点標定手法では、計算した瞬低電圧値と故障発生時に測定された瞬低電圧値の差の2乗和を評価して故障点の標定を行うため、正確に故障点を標定できない場合があるという問題があった。例えば、観測箇所を2ヶ所とし、正しい故障点Xに対する計算値Vc1およびVc2と測定値Vm1およびVm2と差の2乗が(Vc1−Vm1)2=aおよび(Vc2−Vm2)2=bであるとすると、(Vc1−Vm1)2=bおよび(Vc2−Vm2)2=aとなるような別の故障点Yについても2乗和は同じa+bとなり、故障点がXであるかYであるかを特定することができない。 However, the conventional fault location method evaluates the sum of squares of the difference between the calculated instantaneous low voltage value and the instantaneous low voltage value measured at the time of failure, and determines the fault point. There was a problem that it could not be standardized. For example, assuming two observation points, the squares of the difference between the calculated values V c1 and V c2 and the measured values V m1 and V m2 for the correct failure point X are (V c1 −V m1 ) 2 = a and (V c2 − If V m2 ) 2 = b, the sum of squares is also the same a + b for another failure point Y such that (V c1 −V m1 ) 2 = b and (V c2 −V m2 ) 2 = a , It cannot be specified whether the failure point is X or Y.
この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するためになされたものであり、高精度で故障点を標定することができる故障点標定装置、故障点標定方法および故障点標定プログラムを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems caused by the prior art, and provides a failure point locating device, a failure point locating method, and a failure point locating program capable of locating a failure point with high accuracy. For the purpose.
上述した課題を解決し、目的を達成するため、請求項1に係る発明は、電力系統を構成する送電線に故障が発生した際に複数の観測箇所で測定した瞬低電圧の実測値に基づいて故障点を標定する故障点標定装置であって、複数の故障位置それぞれに対して各観測箇所における瞬低電圧の計算値を算出する計算値算出手段と、前記計算値算出手段により算出された各観測箇所における計算値と前記実測値との差の標準偏差と各観測箇所における計算値と前記実測値との差の絶対値の平均値の和を評価値として各故障位置に対して算出する評価値算出手段と、前記評価値算出手段により各故障位置に対して算出された評価値が最小となる故障位置を故障点として特定する故障点特定手段とを備えたことを特徴とする。
In order to solve the above-described problems and achieve the object, the invention according to
この請求項1の発明によれば、複数の故障位置それぞれに対して各観測箇所における瞬低電圧の計算値を算出し、算出した各観測箇所における計算値と実測値との差の標準偏差と各観測箇所における計算値と実測値との差の絶対値の平均値の和を評価値として各故障位置に対して算出し、各故障位置に対して算出した評価値が最小となる故障位置を故障点として特定するよう構成したので、瞬低電圧の計算値と実測値の分布様相が一致する故障位置を故障点として特定することができる。
According to the invention of
また、請求項2に係る発明は、上記の発明において、各観測箇所における前記実測値の誤差を評価し、誤差の大きい実測値が観測される観測箇所を特定する誤差大観測箇所特定手段をさらに備え、前記評価値算出手段は、前記誤差大観測箇所特定手段により特定された観測箇所での実測値を除外して評価値を算出することを特徴とする。
Further, the invention according to
この請求項2の発明によれば、各観測箇所における実測値の誤差を評価し、誤差の大きい実測値が観測される観測箇所を特定し、特定した観測箇所での実測値を除外して評価値を算出するよう構成したので、観測箇所での実測誤差の影響を減らすことができる。
According to the invention of
また、請求項3に係る発明は、上記発明において、前記計算値算出手段は、下位系小発電機を電圧源として模擬して計算値を算出することを特徴とする。
The invention according to
この請求項3の発明によれば、下位系小発電機を電圧源として模擬して計算値を算出するよう構成したので、計算値をより正確に算出することができる。 According to the third aspect of the present invention, since the calculated value is calculated by simulating the low-order small generator as a voltage source, the calculated value can be calculated more accurately.
また、請求項4に係る発明は、上記発明において、上位系に故障が発生した場合には、前記複数の観測箇所に上位系の観測箇所を含めることを特徴とする。
The invention according to
この請求項4の発明によれば、上位系に故障が発生した場合には、複数の観測箇所に上位系の観測箇所を含めるよう構成したので、瞬低電圧の計算値と実測値の分布様相をより正確に把握することができる。 According to the fourth aspect of the present invention, when a failure occurs in the upper system, the observation points of the upper system are included in the plurality of observation points. Can be grasped more accurately.
また、請求項5に係る発明は、上記発明において、上位系に故障が発生した場合には、前記複数の観測箇所を上位系の観測箇所のみとすることを特徴とする。
Further, the invention according to
この請求項5の発明によれば、上位系に故障が発生した場合には、複数の観測箇所を上位系の観測箇所のみとするよう構成したので、瞬低電圧の計算値と実測値の分布様相をより正確に把握することができる。
According to the invention of
また、請求項6に係る発明は、上記発明において、前記故障点特定手段により特定される故障点の範囲を限定する故障点範囲限定手段をさらに備え、前記計算値算出手段は、前記故障点範囲限定手段により限定された範囲で複数の故障位置それぞれに対して各観測箇所における瞬低電圧の計算値を算出することを特徴とする。
The invention according to
この請求項6の発明によれば、特定する故障点の範囲を限定し、限定した範囲で複数の故障位置それぞれに対して各観測箇所における瞬低電圧の計算値を算出するよう構成したので、計算量を減らすことができる。
According to the invention of
また、請求項7に係る発明は、上記発明において、前記実測値および計算値として電圧残留率を用いることを特徴とする。
The invention according to
この請求項7の発明によれば、実測値および計算値として電圧残留率を用いるよう構成したので、電圧階級によらない残留電圧の評価を行うことができる。 According to the seventh aspect of the present invention, since the voltage residual ratio is used as the actually measured value and the calculated value, the residual voltage can be evaluated regardless of the voltage class.
また、請求項8に係る発明は、電力系統を構成する送電線に故障が発生した際に複数の観測箇所で測定した瞬低電圧の実測値に基づいて故障点を標定する故障点標定装置による故障点標定方法であって、複数の故障位置それぞれに対して各観測箇所における瞬低電圧の計算値を算出する計算値算出ステップと、前記計算値算出ステップにより算出された各観測箇所における計算値と前記実測値との差の標準偏差と各観測箇所における計算値と前記実測値との差の絶対値の平均値の和を評価値として各故障位置に対して算出する評価値算出ステップと、前記評価値算出ステップにより各故障位置に対して算出された評価値が最小となる故障位置を故障点として特定する故障点特定ステップとを含んだことを特徴とする。
The invention according to
この請求項8の発明によれば、複数の故障位置それぞれに対して各観測箇所における瞬低電圧の計算値を算出し、算出した各観測箇所における計算値と実測値との差の標準偏差と各観測箇所における計算値と実測値との差の絶対値の平均値の和を評価値として各故障位置に対して算出し、各故障位置に対して算出した評価値が最小となる故障位置を故障点として特定するよう構成したので、瞬低電圧の計算値と実測値の分布様相が一致する故障位置を故障点として特定することができる。
According to the invention of
また、請求項9に係る発明は、電力系統を構成する送電線に故障が発生した際に複数の観測箇所で測定した瞬低電圧の実測値に基づいて故障点を標定する故障点標定プログラムであって、複数の故障位置それぞれに対して各観測箇所における瞬低電圧の計算値を算出する計算値算出手順と、前記計算値算出手順により算出された各観測箇所における計算値と前記実測値との差の標準偏差と各観測箇所における計算値と前記実測値との差の絶対値の平均値の和を評価値として各故障位置に対して算出する評価値算出手順と、前記評価値算出手順により各故障位置に対して算出された評価値が最小となる故障位置を故障点として特定する故障点特定手順とをコンピュータに実行させることを特徴とする。
The invention according to
この請求項9の発明によれば、複数の故障位置それぞれに対して各観測箇所における瞬低電圧の計算値を算出し、算出した各観測箇所における計算値と実測値との差の標準偏差と各観測箇所における計算値と実測値との差の絶対値の平均値の和を評価値として各故障位置に対して算出し、各故障位置に対して算出した評価値が最小となる故障位置を故障点として特定するよう構成したので、瞬低電圧の計算値と実測値の分布様相が一致する故障位置を故障点として特定することができる。
According to the invention of
請求項1、8または9の発明によれば、瞬低電圧の計算値と実測値の分布様相が一致する故障位置を故障点として特定するので、高精度で故障点を標定することができるという効果を奏する。
According to the invention of
また、請求項2の発明によれば、観測箇所での実測誤差の影響を減らすので、より高精度で故障点を標定することができるという効果を奏する。
According to the invention of
また、請求項3の発明によれば、計算値をより正確に算出するので、より高精度で故障点を標定することができるという効果を奏する。
According to the invention of
また、請求項4または5の発明によれば、瞬低電圧の計算値と実測値の分布様相をより正確に把握するので、より高精度で故障点を標定することができるという効果を奏する。
Further, according to the invention of
また、請求項6の発明によれば、計算量を減らすので、効率良く故障点を標定することができるという効果を奏する。
Further, according to the invention of
また、請求項7の発明によれば、電圧階級によらない残留電圧の評価を行うので、様々な電圧階級の観測箇所での実測値を用いて故障点を標定することができるという効果を奏する。
Further, according to the invention of
以下に添付図面を参照して、この発明に係る故障点標定装置、故障点標定方法および故障点標定プログラムの好適な実施例を詳細に説明する。 Exemplary embodiments of a fault location device, a fault location method, and a fault location program according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
まず、本実施例1に係る故障点標定装置による故障点標定手法の概要について説明する。図1は、本実施例1に係る故障点標定装置による故障点標定手法の概要を説明するための説明図である。ある送電線において故障が発生した場合、その故障付近およびそれより下位系統においては瞬低が発生する。この際、各観測箇所では、オシログラフや瞬低記録装置などからその時の瞬低電圧の実測値を得ることができる。一方、ある特定の故障送電線、故障位置、故障様相に対して複数の地点(観測箇所)の瞬低電圧の計算値を得ることができる。 First, an overview of the failure location method by the failure location system according to the first embodiment will be described. FIG. 1 is an explanatory diagram for explaining an outline of a fault location method by the fault location apparatus according to the first embodiment. When a failure occurs in a certain power transmission line, an instantaneous drop occurs in the vicinity of the failure and in a lower system. At this time, at each observation location, an actual measured value of the instantaneous voltage can be obtained from an oscillograph, an instantaneous voltage recording device, or the like. On the other hand, it is possible to obtain a calculated value of instantaneous voltage drop at a plurality of points (observation points) with respect to a specific failure transmission line, failure location, and failure aspect.
そこで、本実施例1に係る故障点標定装置は、図1に示すように、トリップした遮断器や保護リレーからの情報によって故障送電線と故障様相が与えられた条件下で、瞬低時に各観測箇所で測定される瞬低電圧の実測値(V1,V2,・・・VN)と解析的に算出される瞬低電圧の計算値とを比較し、故障位置を特定する。 Therefore, as shown in FIG. 1, the failure point locating device according to the first embodiment has a fault power transmission line and a failure aspect given by a tripped circuit breaker and information from a protection relay. The measured value (V 1 , V 2 ,... V N ) of the instantaneous voltage that is measured at the observation point is compared with the calculated value of the instantaneous voltage that is analytically calculated to identify the failure location.
具体的には、本実施例1に係る故障標定装置は、故障送電線および故障様相は所与とした上で様々な故障位置において故障点抵抗(アーク抵抗Ra、塔脚抵抗Rr)を推定しながら瞬低電圧を繰返し計算し、実測値と計算値が最も一致する位置を故障点とする。言い換えれば、「どこで故障を発生させれば、各観測箇所の瞬低電圧が得られたような実測値分布になるか」を繰返し計算によって探索し、故障点を標定する。 Specifically, the fault locating apparatus according to the first embodiment provides fault point resistance (arc resistance R a , tower base resistance R r ) at various fault positions with a given fault transmission line and fault mode. While estimating, the instantaneous voltage drop is repeatedly calculated, and the position where the measured value and the calculated value are the best is determined as the failure point. In other words, the search is performed by iterative calculation to determine “where the failure occurs and where the measured value distribution is such that the instantaneous voltage drop at each observation point is obtained”, and the failure point is determined.
次に、本実施例1に係る故障点標定装置の構成について説明する。図2は、本実施例1に係る故障点標定装置の構成を示す機能ブロック図である。同図に示すように、この故障点標定装置100は、故障前電圧算出部110と、故障前電圧記憶部120と、送電線故障データ読込部130と、送電線故障データ記憶部140と、電圧残留率計算値算出部150と、評価部160とを有する。
Next, the configuration of the failure point location apparatus according to the first embodiment will be described. FIG. 2 is a functional block diagram illustrating the configuration of the fault location apparatus according to the first embodiment. As shown in the figure, this
故障前電圧算出部110は、各観測箇所における故障前の電圧を算出し、故障前電圧記憶部120に格納する処理部である。具体的には、この故障前電圧算出部110は、基準となる系統データと故障発生直前の遮断器・送電線のジャンパー入切状態、発電機の個別出力、調相設備投入容量などの情報から、各観測箇所の電圧が適正範囲になるよう発電機出力などを調整し、故障前潮流断面の作成を行う。そして、作成した故障前潮流断面に基づいて潮流計算を行い、各観測箇所における故障前電圧を算出する。故障前電圧記憶部120は、各観測箇所における故障前電圧を記憶する記憶部である。 The pre-failure voltage calculation unit 110 is a processing unit that calculates a pre-failure voltage at each observation location and stores it in the pre-failure voltage storage unit 120. Specifically, the pre-failure voltage calculation unit 110 is based on information such as the reference grid data and the circuit breaker / transmission line jumper on / off status immediately before the failure occurs, the individual output of the generator, and the phase-adjustment equipment input capacity. Then, adjust the generator output etc. so that the voltage at each observation point is within the proper range, and create the tidal current cross section before failure. Then, tidal current calculation is performed based on the created pre-failure tidal current section, and pre-fault voltage at each observation location is calculated. The pre-failure voltage storage unit 120 is a storage unit that stores the pre-failure voltage at each observation location.
送電線故障データ読込部130は、各観測箇所における瞬低電圧の実測値、トリップした遮断器や保護リレーから特定された故障送電線および故障様相の情報を読み込み、送電線故障データ記憶部140に格納する処理部である。なお、送電線故障データ読込部130は、瞬低電圧の実測値として電圧残留率を読み込む。ここで、電圧残留率は、図3に示すように、瞬低電圧(残留電圧)/基準電圧(定格電圧)で定義される。電圧残留率を用いることによって、電圧階級に依存しない残留電圧の評価が可能となる。送電線故障データ記憶部140は、各観測箇所における電圧残留率の実測値、故障送電線および故障様相の情報を記憶する記憶部である。
The transmission line fault data reading unit 130 reads the measured value of the instantaneous voltage drop at each observation point, the information on the fault transmission line and the fault mode identified from the tripped circuit breaker and the protection relay, and stores them in the transmission line fault
電圧残留率計算値算出部150は、故障送電線および故障様相において故障位置を移動させ、故障点抵抗を推定しながら各観測箇所における電圧残留率の計算値を故障前電圧記憶部120が記憶する故障前電圧を用いて算出する処理部である。
The voltage residual ratio calculation
評価部160は、電圧残留率計算値算出部150により故障位置ごとに算出された電圧残留率の計算値と送電線故障データ記憶部140が記憶する電圧残留率の実測値を比較し、両者が最も一致する故障点抵抗の推定と故障位置の特定を行う処理部である。この評価部160は、電圧残留率の計算値および実測値の分布様相に基づいて両者の一致度を評価することによって故障位置を特定する。
The
図4は、評価部160が電圧残留率の計算値および実測値の一致度を評価するために用いる評価関数を説明するための説明図である。評価部160は、N個の観測箇所における電圧残留率の実測値と計算値の差の標準偏差に実測値と計算値の差の絶対値の平均値を加えた値を評価値Fとしている。図4に示すように、実測値と計算値の差の標準偏差によって、実測値と計算値の「形」の一致度、すなわち、実測値を結んだ折れ線と計算値を結んだ折れ線の形の一致度を評価することができ、実測値と計算値の差の絶対値の平均値によって、実測値と計算値の「間隔」、すなわち、実測値と計算値の一致度を評価することができる。
FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining an evaluation function used by the
具体的には、評価部160は、以下の手順で故障点を特定する。まず、各観測箇所における実測値と計算値の差をとり、「差の平均」を計算する。すなわち、
そして、各観測箇所における実測値と計算値の差が、「差の平均」からどれだけ離れているかを計算し、実測値と計算値の差の標準偏差を計算する。すなわち、
また、実測値と計算値の「間隔」を評価するために、実測値と計算値の差の絶対値の平均値を計算する。すなわち、
以上より、次式で表される評価関数の値が計算される。
そして、この評価関数を最小化することにより、電圧残留率の実測値と計算値の「形」および「間隔」を近づけることができる。すなわち、この評価関数を用いた両者の比較評価を行うことで、両者が最も一致する故障点抵抗を推定し、故障位置を特定することができる。 Then, by minimizing this evaluation function, it is possible to bring the measured value of the voltage residual ratio to the “shape” and “interval” of the calculated values close to each other. That is, by performing comparative evaluation between the two using this evaluation function, it is possible to estimate the failure point resistance that best matches the two and identify the failure location.
次に、本実施例1に係る故障点標定装置100による故障点標定処理の処理手順について説明する。図5は、本実施例1に係る故障点標定装置100による故障点標定処理の処理手順を示すフローチャートである。同図に示すように、この故障点標定処理では、故障前電圧算出部110が、故障前潮流断面を作成し(ステップS1)、作成した故障前潮流断面を用いて各観測箇所の故障前電圧を計算する(ステップS2)。
Next, the process procedure of the fault location process by the
そして、送電線故障データ読込部130が、電圧残留率の実測値、故障送電線および故障様相の情報を読み込み(ステップS3)、送電線故障データ記憶部140に格納する。そして、電圧残留率計算値算出部150が故障位置を移動させながら故障計算により各観測箇所における電圧残留率の計算値を算出し(ステップS4)、評価部160が実測値と計算値の評価値Fを計算して(ステップS5)、評価値Fを最小にする計算値に対応する故障点抵抗、故障位置を特定する(ステップS6)。
Then, the transmission line failure data reading unit 130 reads the measured value of the voltage residual ratio, the information on the failed transmission line and the failure aspect (step S3), and stores them in the transmission line failure
このように、評価部160が実測値と計算値の評価値Fを計算し、評価値Fを最小にする計算値に対応する故障点抵抗、故障位置を特定することによって、故障点を標定することができる。
As described above, the
次に、本実施例1に係る故障点標定装置100の評価結果について説明する。なお、評価に使用した系統は、発電機数:約100機、送電線数:約500、母線数:約450を有する実系統モデルである。また、故障前潮流断面の作成においては、可能な限り故障発生直前の潮流図を採用し、遮断器および送電線のジャンパー入切状態、発電機の個別出力、既知の母線電圧、調相設備容量、総需要を入力データとした。
Next, the evaluation result of the failure
また、送電線故障発生時の電圧残留率を観測する記録装置は、主に66KV(一部110KV)母線に設置されていることから、評価に用いた故障ケースは主に下位系の送電線を対象としている。 In addition, since the recording device for observing the voltage residual rate at the time of transmission line failure is mainly installed on 66KV (partially 110KV) bus, the failure cases used for evaluation are mainly low-order transmission lines. It is targeted.
図6は、本実施例1に係る故障点標定装置100の評価に用いた故障データを示す図である。同図に示すように、故障データは、19のケースについて故障が発生した送電線の電圧階級、その故障の様相、瞬低電圧が観測された箇所数を表している。この観測箇所数は故障の規模によってばらつきはあるものの、観測された実測値は全て計算に使用している。なお、上記ケースにおける実際の故障位置は、既存FLや事後巡視によって得られており、本実施例1に係る故障点標定装置100による標定結果の評価を行うことが可能である。
FIG. 6 is a diagram illustrating failure data used for the evaluation of the failure
図7は、本実施例1に係る故障点標定装置100による故障点標定結果を示す図である。なお、ここでは、送電線を20分割(5%刻み)して計算値を算出し、故障点標定装置100が特定した故障点と実際の故障位置との差を標定誤差としている。
FIG. 7 is a diagram illustrating a fault location result by the
図7より、実際の故障位置との標定誤差が2km以内となったものは、全19ケース中11ケースであった。FLの標定誤差は、電圧階級および送電線距離などにも拠るが一般的に1〜2km程度である。したがって、故障点標定装置100は、精度よく標定を行うと評価することができる。
As shown in FIG. 7, 11 cases out of 19 cases have a positioning error within 2 km from the actual failure position. The orientation error of FL is generally about 1 to 2 km although it depends on the voltage class and the transmission line distance. Therefore, the failure
なお、故障点標定に使用した系統モデルには、主に下位系に連系されている小水力発電機や特高の発電機などは含まれていない。系統データとしても、図8(a)に示すような静的負荷モデル(定インピーダンス負荷)として扱われるなど、これらの連系は簡略化されている。しかし、実際の発電機は図8(b)のように内部電圧とリアクタンスで構成されるため、これらの発電機が多く連系された系統において故障が発生した場合、標定結果に与える影響は無視できなくなる。 Note that the system model used for fault location does not include small hydropower generators or extra high power generators that are mainly linked to lower systems. The grid data is also simplified as it is treated as a static load model (constant impedance load) as shown in FIG. However, since an actual generator is composed of internal voltage and reactance as shown in Fig. 8 (b), if a failure occurs in a system in which many of these generators are connected, the effect on the orientation result is ignored. become unable.
図9は、小発電機の連系を模擬した場合としない場合で電圧残留率を比較した結果を示す図ある。なお、ここでの電圧残留率の計算は、小発電機の連系有無による比較が目的であるため、実故障データとして得られている故障送電線、故障様相、故障位置を用いて算出している(ただし、故障点抵抗は考慮していない)。図9より、小発電機の連系を模擬した場合は、その連系付近の観測箇所の電圧残留率が模擬しない場合に比べ、実測値に近い値に維持されていることが分かる。また、故障点標定装置100は電圧残留率の実測値と計算値を比較するものである。そのため、図9のように小発電機の連系によって電圧残留率の計算値が変化すれば標定結果にも影響を与える。
FIG. 9 is a diagram illustrating a result of comparing the voltage residual ratios with and without simulating interconnection of a small generator. Note that the calculation of the voltage residual ratio here is based on the comparison with the presence or absence of interconnection of small generators, so it is calculated using the fault transmission line, fault mode, and fault location obtained as actual fault data. (However, failure point resistance is not considered). From FIG. 9, it can be seen that when the interconnection of the small generator is simulated, the voltage residual ratio at the observation location near the interconnection is maintained at a value close to the actually measured value as compared with the case where the voltage residual rate is not simulated. Further, the failure
そこで、図6において小発電機の連系が考えられる12ケースについてこれを模擬し、故障点標定を行った。その結果、図10に示すように、多くのケースにおいて標定精度の向上が見られた。これは、小発電機の考慮によって、電圧残留率の計算値が適切に算出され、実測値により近づいたためと考えられる。したがって、標定精度の向上には小発電機の連系を始め、系統データの正確な模擬が必要不可欠であると考えられる。 Therefore, in FIG. 6, 12 cases where interconnection of small generators can be considered were simulated, and fault location was performed. As a result, as shown in FIG. 10, improvement in the orientation accuracy was observed in many cases. This is considered to be due to the fact that the calculated value of the voltage residual ratio was appropriately calculated and brought closer to the actually measured value by considering the small generator. Therefore, it is thought that accurate simulation of system data is indispensable for improving the orientation accuracy, including the interconnection of small generators.
上述してきたように、本実施例1では、評価部160が、観測箇所の電圧残留率の実測値と計算値の差の標準偏差に電圧残留率の実測値と計算値の差の絶対値の平均値を加えた評価値Fを各故障位置に対して算出し、評価値Fが最小となる故障位置を故障点として標定することとしたので、各観測箇所で得られた電圧残留率の実測値分布に「形」および「間隔」が最も一致する故障点を標定することができ、高精度で故障点を標定することができる。
As described above, in the first embodiment, the
観測箇所から得られる実測値には、観測装置の故障や取り込みエラーなどにより大きな誤差が含まれる可能性がある。このような誤差を含んだ実測値は、計算値との適切な比較ができないため、標定結果にも影響を及ぼすことになる。そこで、本実施例2では、誤差の多い実測値を特定し、特定した実測値に対応する観測箇所の測定結果を標定には用いないようにする故障点標定装置について説明する。 The actual measurement value obtained from the observation location may include a large error due to a failure of the observation device or an acquisition error. The actual measurement value including such an error cannot be appropriately compared with the calculated value, and thus affects the orientation result. Therefore, in the second embodiment, a failure point locating device that identifies actual measurement values with many errors and prevents the measurement results of the observation points corresponding to the identified actual measurement values from being used for the orientation will be described.
まず、本実施例2に係る故障点標定装置の構成について説明する。図11は、本実施例2に係る故障点標定装置の構成を示す機能ブロック図である。なお、ここでは説明の便宜上、図2に示した各部と同様の役割を果たす機能部については同一符号を付すこととしてその詳細な説明を省略する。図11に示すように、この故障点標定装置200は、図2に示した故障点標定装置100と比較して、評価部160の代わりに評価部260を有し、実測値評価部270を新たに有する。
First, the configuration of the fault location apparatus according to the second embodiment will be described. FIG. 11 is a functional block diagram illustrating the configuration of the fault location apparatus according to the second embodiment. Here, for convenience of explanation, functional units that play the same functions as the respective units shown in FIG. As shown in FIG. 11, the failure
実測値評価部270は、各観測箇所における電圧残留率の実測値と計算値の差の標準偏差に基づいて各観測箇所の実測値の精度を評価し、誤差の大きい実測値を特定する処理部であり、特定した実測値に対応する観測箇所を評価部260に通知する。なお、計算値としては、故障発生後の巡視などによって得られた実故障データ(故障送電線、故障様相、故障位置)から電圧残留率計算値算出部150を用いて計算した値を使用する。
The actual measurement
図12は、誤差の大きい実測値の特定例を示す図である。同図では、電圧残留率の実測値と計算値の差が2σ(σは標準偏差)以上である観測箇所が誤差の大きい観測箇所として特定されている。 FIG. 12 is a diagram illustrating a specific example of an actually measured value with a large error. In the figure, an observation point where the difference between the measured value and the calculated value of the voltage residual ratio is 2σ (σ is a standard deviation) or more is specified as an observation point with a large error.
評価部260は、評価部160と同様に、電圧残留率の計算値および実測値の分布様相に基づいて両者の一致度を評価するが、実測値評価部270から通知された観測箇所を除いて評価値Fを計算する。このように、誤差の大きい実測値を除いて評価値Fを計算することによって、より高精度で故障点を標定することができる。
Similar to the
図13は、本実施例2に係る故障点標定装置200による故障点標定結果を示す図である。同図において、「選別前」の欄が誤差の大きい観測箇所を除くことなく評価値Fを計算した場合を示し、「選別後」の欄が誤差の大きい観測箇所を除いて評価値Fを計算した場合を示す。
FIG. 13 is a diagram illustrating a fault location result by the
同図に示すように、ケース[4]、[9]において標定精度の向上が見られる。これは、誤差の大きい実測値を取り除くことによって電圧残留率の計算値を実測値により近づけることができたためと考えられる。 As shown in the figure, improvement in the orientation accuracy is seen in cases [4] and [9]. This is considered to be because the calculated value of the voltage residual ratio can be made closer to the actually measured value by removing the actually measured value having a large error.
一方、ケース[16]においては標定精度の向上が見られなかった。これは、除外された観測箇所が、この故障(電圧残留率の分布様相)を特徴づけるものであったためと考えられる。このような観測箇所は、故障点を探索する上で大きな手がかりとなるため、その除外可否については注意が必要であり、1回の精度評価で除外対象とするのではなく、この評価の蓄積により判断することが重要である。 On the other hand, in case [16], no improvement in orientation accuracy was observed. This is thought to be because the excluded observation points were characteristic of this failure (distribution aspect of the voltage residual ratio). Such observation points are a great clue in searching for failure points, so it is necessary to be careful about whether or not they can be excluded, and it is not excluded from a single accuracy evaluation. It is important to judge.
また、実測値の評価には標準偏差を用いているため、除外箇所を特定する場合には十分な量の実測値が必要である。観測箇所が少ない場合には誤差の大きい観測箇所の除外によって更に実測値が少なくなることもあり、精度向上が見られない場合もある。そのため、比較的実測値の少ない下位系の故障ケースでは観測箇所の除外は行わないようにすることも必要である。 In addition, since standard deviation is used for evaluation of actual measurement values, a sufficient amount of actual measurement values are required when specifying an excluded portion. When there are few observation points, the actual measurement value may be further reduced by excluding observation points with large errors, and accuracy may not be improved. For this reason, it is necessary not to exclude observation points in the case of a subordinate fault case with relatively few actual measurement values.
上述してきたように、本実施例2では、実測値評価部270が誤差の大きい実測値および観測箇所を特定し、評価部260が誤差の大きい観測箇所を除いて評価値Fを計算することとしたので、より高精度で故障点を標定することができる。
As described above, in the second embodiment, the actual measurement
なお、本実施例2では、誤差の多い実測値に対応する観測箇所を特定し、それらの観測箇所の測定結果をその後の標定には用いないようにする場合について説明したが、電圧残留率の計算値を算出しながら誤差の大きい実測値を特定することによって、誤差の大きい観測箇所を除外しながら故障点を標定するようにすることもできる。 In the second embodiment, the observation points corresponding to the actually measured values with many errors are specified, and the measurement results at those observation points are not used for the subsequent orientation. By specifying the actual measurement value with a large error while calculating the calculated value, it is possible to determine the failure point while excluding the observation point with the large error.
また、図7では、下位系の故障ケースにおいて比較的標定精度のよい結果が得られたものの、上位系の故障ケース、特にケース[5]については大きな誤差を生じている。これは、500kv送電線故障を下位系母線の実測値を用いて標定しているため、その分布様相を的確に捉えることができなかったためと考えられる。 Further, in FIG. 7, although a relatively good result of the positioning accuracy was obtained in the failure case of the lower system, a large error has occurred in the failure case of the upper system, particularly case [5]. This is considered to be because the distribution aspect could not be accurately grasped because the 500 kv transmission line failure was standardized using the measured value of the lower bus.
そこで、ケース[5]において新たに故障発生時の上位系(220kv,500kv)実測値を含め、故障点標定を行った。その結果、図14に示す通り、標定精度の向上が見られた。これは、上位系実測値を含めることにより、評価する実測値数が増えたため、その分布様相を捉え易くやすくなったためと考えられる。 Therefore, in the case [5], the fault location is newly performed including the actually measured value of the upper system (220 kv, 500 kv) at the time of occurrence of the fault. As a result, as shown in FIG. 14, improvement in the orientation accuracy was observed. This is probably because the number of actually measured values to be evaluated has increased by including the host system actually measured values, making it easier to grasp the distribution aspect.
また、図15および図16は、事後解析的に電圧残留率の計算値を算出し、実測値と比較したものである。図15は、上位系実測値を含めた場合を示し、図16は、上位系実測値のみの場合を示す。これらの図を比較すると、上位系実測値のみの場合は実測値と計算値が非常に近い値を示している。したがって、上位系に事故が発生した場合には、上位系実測値のみで故障点標定を行うことにより、図14に示すように更なる標定精度の向上を図ることができる。このように、標定精度の向上には故障電圧階級付近の実測値を用いることが有効であると考えられる。 FIGS. 15 and 16 show the post-analytical calculation of the calculated voltage residual ratio and compare it with the actual measurement. FIG. 15 shows a case where the higher system actual measurement value is included, and FIG. 16 shows a case where only the upper system actual measurement value is included. Comparing these figures, the measured value and the calculated value are very close in the case of only the higher-order measured value. Therefore, when an accident occurs in the host system, the fault location is determined using only the host system actually measured values, thereby further improving the orientation accuracy as shown in FIG. As described above, it is considered effective to use an actual measurement value in the vicinity of the fault voltage class in order to improve the orientation accuracy.
図17は、本実施例1および2に係る故障点標定装置100および200による故障点標定結果をまとめて示す図である。同図において、「向上方策前」の欄は故障点標定装置100による故障点標定結果を示し、「向上方策」の欄は小発電機模擬(小発電機)、誤差の大きい観測箇所の除外(選別)、上位系実測値の使用(上位系)のうち追加した精度向上策を示し、「向上方策後」の欄は「向上方策」の欄に示した精度向上策を追加した場合の故障点標定結果を示している。ただし、故障を特徴づける観測箇所は除外の対象としていない。図17に示すように、全19ケース中15ケースにおいて標定誤差が2km以内となり、既存FLとほぼ同程度の標定結果が得られている。
FIG. 17 is a diagram collectively showing the failure point location results by the failure
なお、本実施例1および2では、故障点標定装置について説明したが、故障点標定装置が有する構成をソフトウェアによって実現することで、同様の機能を有する故障点標定プログラムを得ることができる。そこで、この故障点標定プログラムを実行するコンピュータについて説明する。 In the first and second embodiments, the failure point locating device has been described. However, a failure point locating program having the same function can be obtained by realizing the configuration of the failure point locating device with software. Therefore, a computer that executes this fault location program will be described.
図18は、本実施例1および2に係る故障点標定プログラムを実行するコンピュータの構成を示す機能ブロック図である。同図に示すように、このコンピュータ300は、RAM310と、CPU320と、HDD330と、LANインタフェース340と、入出力インタフェース350と、DVDドライブ360とを有する。
FIG. 18 is a functional block diagram illustrating the configuration of a computer that executes the fault location program according to the first and second embodiments. As shown in the figure, the
RAM310は、プログラムやプログラムの実行途中結果などを記憶するメモリであり、CPU320は、RAM310からプログラムを読み出して実行する中央処理装置である。HDD330は、プログラムやデータを格納するディスク装置であり、LANインタフェース340は、コンピュータ300をLAN経由で他のコンピュータに接続するためのインタフェースである。入出力インタフェース350は、マウスやキーボードなどの入力装置および表示装置を接続するためのインタフェースであり、DVDドライブ360は、DVDの読み書きを行う装置である。
The
そして、このコンピュータ300において実行される故障点標定プログラム311は、DVDに記憶され、DVDドライブ360によってDVDから読み出されてコンピュータ300にインストールされる。あるいは、この故障点標定プログラム311は、LANインタフェース340を介して接続された他のコンピュータシステムのデータベースなどに記憶され、これらのデータベースから読み出されてコンピュータ300にインストールされる。そして、インストールされた故障点標定プログラム311は、HDD330に記憶され、RAM310に読み出されてCPU320によって実行される。
The
また、本実施例1および2では、故障点標定装置が故障送電線および故障様相の情報を外部から入力する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、故障点標定装置が瞬低電圧から故障送電線および故障様相を特定する場合にも同様に適用することができる。すなわち、電圧残留率の計算値を算出する際に、未知数として故障点抵抗、故障位置の他に故障様相および故障送電線を加えることによって故障様相および故障送電線を推定しながら故障位置を特定することもできる。ただし、未知数の数を増やすと計算量が増えるため、故障点の範囲をある程度限定し、限定した範囲で詳細に故障位置を特定するといったことが必要となる。 Further, in the first and second embodiments, the case where the failure point locating device inputs information on the failure transmission line and the failure aspect from the outside has been described. However, the present invention is not limited to this, and the failure point locating device. However, the present invention can be similarly applied to the case where the faulty transmission line and the fault appearance are identified from the instantaneous low voltage. That is, when calculating the calculated value of the voltage residual ratio, the fault location is specified while estimating the fault mode and the fault transmission line by adding the fault mode and fault transmission line in addition to the fault point resistance and fault location as unknowns. You can also. However, if the number of unknowns is increased, the amount of calculation increases. Therefore, it is necessary to limit the range of failure points to some extent and specify the failure location in detail within the limited range.
例えば、本実施例1および2では、電圧残留率の計算値を算出する際に送電線を20分割して順番に計算することとしたが、最初により少ない分割で故障位置をスクリーニング(限定)し、スクリーニングした範囲でより細かく送電線を分割して計算値を算出することによって、効率良く電圧残留率の計算値を算出することができる。 For example, in the first and second embodiments, when calculating the calculated value of the voltage residual ratio, the transmission line is divided into 20 parts and calculated in order. However, the failure location is screened (limited) with fewer divisions first. By dividing the transmission line more finely within the screened range and calculating the calculated value, the calculated value of the voltage residual ratio can be calculated efficiently.
以上のように、本発明に係る故障点標定装置、故障点標定方法および故障点標定プログラムは、電力系統を構成する送電線の故障位置の特定に有用であり、特に、FLが設置されていない送電線に故障が発生した場合に適している。 As described above, the failure point locating device, the failure point locating method, and the failure point locating program according to the present invention are useful for specifying the failure position of the transmission line constituting the power system, and in particular, the FL is not installed. Suitable when a failure occurs in the transmission line.
100,200 故障点標定装置
110 故障前電圧算出部
120 故障前電圧記憶部
130 送電線故障データ読込部
140 送電線故障データ記憶部
150 電圧残留率計算値算出部
160,260 評価部
270 実測値評価部
300 コンピュータ
310 RAM
311 故障点標定プログラム
320 CPU
330 HDD
340 LANインタフェース
350 入出力インタフェース
360 DVDドライブ
100, 200 Fault location device 110 Pre-failure voltage calculation unit 120 Pre-failure voltage storage unit 130 Transmission line failure
311
330 HDD
340 LAN interface 350 I /
Claims (9)
複数の故障位置それぞれに対して各観測箇所における瞬低電圧の計算値を算出する計算値算出手段と、
前記計算値算出手段により算出された各観測箇所における計算値と前記実測値との差の標準偏差と各観測箇所における計算値と前記実測値との差の絶対値の平均値の和を評価値として各故障位置に対して算出する評価値算出手段と、
前記評価値算出手段により各故障位置に対して算出された評価値が最小となる故障位置を故障点として特定する故障点特定手段と
を備えたことを特徴とする故障点標定装置。 A failure point locating device for locating a failure point based on measured values of instantaneous low voltage measured at a plurality of observation points when a failure occurs in a transmission line constituting the power system,
A calculated value calculating means for calculating a calculated value of the instantaneous voltage drop at each observation point for each of a plurality of failure positions;
The calculated value calculation means calculated value and the actual measurement value and the evaluation value of the sum of the average value of the absolute value of the difference and the standard deviation of the difference between the measured and calculated values at each observation point of at each observation point calculated by Evaluation value calculation means for calculating for each failure position as,
A failure point locating device comprising: a failure point specifying unit that specifies, as a failure point , a failure position having a minimum evaluation value calculated for each failure location by the evaluation value calculating unit.
前記評価値算出手段は、前記誤差大観測箇所特定手段により特定された観測箇所での実測値を除外して評価値を算出することを特徴とする請求項1に記載の故障点標定装置。 An error large observation point specifying means for evaluating an error of the actual measurement value at each observation point and specifying an observation point where the actual measurement value with a large error is observed is further provided,
The failure point locating apparatus according to claim 1, wherein the evaluation value calculating unit calculates an evaluation value by excluding an actual measurement value at an observation point specified by the large error observation point specifying unit.
前記計算値算出手段は、前記故障点範囲限定手段により限定された範囲で複数の故障位置それぞれに対して各観測箇所における瞬低電圧の計算値を算出することを特徴とする請求項1〜5のいずれか一つに記載の故障点標定装置。 Further comprising failure point range limiting means for limiting the range of failure points specified by the failure point specifying means;
6. The calculated value calculating means calculates a calculated value of an instantaneous voltage drop at each observation point for each of a plurality of failure positions within a range limited by the failure point range limiting means. The fault location apparatus as described in any one of these.
複数の故障位置それぞれに対して各観測箇所における瞬低電圧の計算値を算出する計算値算出ステップと、
前記計算値算出ステップにより算出された各観測箇所における計算値と前記実測値との差の標準偏差と各観測箇所における計算値と前記実測値との差の絶対値の平均値の和を評価値として各故障位置に対して算出する評価値算出ステップと、
前記評価値算出ステップにより各故障位置に対して算出された評価値が最小となる故障位置を故障点として特定する故障点特定ステップと
を含んだことを特徴とする故障点標定方法。 A failure point locating method by a failure point locating device for locating a failure point based on measured values of instantaneous low voltage measured at a plurality of observation points when a failure occurs in a transmission line constituting the power system,
A calculated value calculating step for calculating a calculated value of instantaneous voltage drop at each observation point for each of a plurality of failure positions;
The calculated value evaluation value sum of the average value of the absolute value of the difference between the calculated value and the measured value of the standard deviation and each observation point of the difference between the calculated value and the measured value at each observation point calculated by the calculating step An evaluation value calculating step for calculating for each failure position as
A failure point locating method comprising: a failure point specifying step of specifying, as a failure point , a failure position having a minimum evaluation value calculated for each failure location in the evaluation value calculating step.
複数の故障位置それぞれに対して各観測箇所における瞬低電圧の計算値を算出する計算値算出手順と、
前記計算値算出手順により算出された各観測箇所における計算値と前記実測値との差の標準偏差と各観測箇所における計算値と前記実測値との差の絶対値の平均値の和を評価値として各故障位置に対して算出する評価値算出手順と、
前記評価値算出手順により各故障位置に対して算出された評価値が最小となる故障位置を故障点として特定する故障点特定手順と
をコンピュータに実行させることを特徴とする故障点標定プログラム。 A fault location program that locates a fault point based on measured values of instantaneous voltage drop at a plurality of observation points when a fault occurs in a transmission line constituting the power system,
A calculation value calculation procedure for calculating a calculation value of instantaneous voltage drop at each observation point for each of a plurality of failure positions;
The calculated value calculation procedure calculated value and the actual measurement value and the evaluation value of the sum of the average value of the absolute value of the difference and the standard deviation of the difference between the measured and calculated values at each observation point of at each observation point calculated by As an evaluation value calculation procedure to calculate for each failure position,
A failure point locating program that causes a computer to execute a failure point specifying procedure for specifying, as a failure point , a failure position having a minimum evaluation value calculated for each failure location by the evaluation value calculation procedure.
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