JP5714943B2 - 波形記録装置、及び故障点標定システム - Google Patents

Description

本発明は、送電線路の故障点を標定する技術に関する。

送電線路の故障点を標定する方法の一つに、サージの到達時間差から故障点を標定する到達時間差法がある（下記、特許文献１参照）。到達時間差法を利用して故障点を標定する故障点標定システムは、送電区間の両端に設置された波形記録装置と、波形記録装置と通信可能に接続された解析装置と、からシステム構成されていて、波形記録装置では、サージの検出をトリガにして、電流や電圧の波形を記録している。一方、解析装置は、系統制御部門から送電線の遮断時刻が通知されると、各波形記録装置に指令を与えて送電線の遮断時刻前後の一定時間（例えば、前後１分）内に記録された全ての波形を転送させるとともに、転送された波形を解析してサージの到達時間差を求めて故障点を標定していた。

特開２００４−２２６２４３号公報

例えば、誘導雷が多発して故障に至ったケースでは、故障発生の前後に多数のサージが発生するので、故障発生時刻前後の一定時間内に多数の波形が記録される。そのため、各波形記録装置から解析装置に多数の波形がデータ転送されることとなり、通信時間がどうしても長くなる。また、解析すべき波形の数が多いと、故障点の標定に要する時間が長くなる。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、通信時間の短縮化、標定時間の短縮化を目的とする。

上記の目的を達成するための手段として、第１の発明は、送電区間の両側に設置されて、故障点標定のため波形データを記録する波形記録装置であって、三相の各送電線から各相の電圧、各相の電流を検出する検出センサと、前記検出センサにて検出される各相の電圧、電流をリングバッファ方式で記憶する波形メモリと、時刻を計時する計時部と、不揮発性の記録部と、前記検出センサにて検出した前記各相の電圧、電流に変化が有るか否を検出する変化検出部と、前記変化検出部にて変化が検出されることを条件に、変化が発生した発生時刻前後の各相の電圧、電流の波形データを前記波形メモリから読み出して、前記記録部に対して前記発生時刻の情報と関連付けて記録させる第一記録制御手段と、前記変化が発生した発生時刻後の判定期間内に前記各相の電流を加算した零相電流が第一閾値を超えるか否かの第一判定と、前記判定期間内に三相全ての電圧が、停電検出用の閾値として設定された第二閾値を下回るか否かの第二判定を行う判定手段と、前記判定手段にて判定した判定情報を前記波形データに関連付けて前記記録部に記録させる第二記録制御手段と、を備え、前記変化検出部は、前記各相の電圧又は前記各相の電流に、サージ検出用の閾値として設定された第一基準レベルを超えるサージが重畳することを条件に、サージ検出信号を出力するサージ検出部と、前記各相の電流から算出した零相電流又は各相の電圧から算出した零相電圧である零相信号が、零相信号検出用の閾値として設定された第二基準レベルを越えることを条件に、零相検出信号を出力する零相検出部と、前記各相の電圧の振幅変動又は各相の電流の振幅変動が、振幅変動検出用の閾値として設定された第三基準レベルを上回ることを条件に、振幅変動検出信号を出力する振幅変動検出部と、を備え、前記各検出部から出力される各検出信号のＯＲ条件にて前記変化の有無を検出する。

上記の目的を達成するための手段として、第２の発明は、前記第１の発明に係る波形記録装置と、前記波形記録装置と通信可能に接続された解析装置と、からなる故障点標定システムであって、前記各波形記録装置は、前記記録部に記録された前記波形データのうち、第一判定についてＹＥＳの判定情報が記憶された波形データと、前記第二判定についてＹＥＳの判定情報が記憶された波形データを、発生時刻の情報と共に前記解析装置に転送し、前記解析装置は、前記波形記録装置から転送された前記波形データに基づいて、前記送電区間内における故障点の位置を標定する。

上記発明では、波形記録装置の記録部に波形データと、発生時刻の情報と、判定情報が関連付けて記録される。そのため、判定情報を参照することで、故障点の標定に必要な波形データを選択できる。従って、波形記録装置から解析装置に対して必要な波形データのみ転送することが可能となり、通信時間を短縮化できる。また、解析装置にて、必要な波形データのみ解析すればよいので、標定時間を短縮化できる。また、上記発明では、電圧、電流にサージが重畳する場合以外に、零相信号（零相電圧又は零相電流）が第二基準レベルを超えた場合や、各相の電圧、電流の振幅変動が第三基準レベルを超えた場合にも電圧、電流が記録される。そのため、サージ検出では漏れてしまうポイントでも波形を記録することが可能となる。

第１の発明の実施態様として、以下の構成にすることが好ましい。
・前記判定手段は、前記変化が発生した発生時刻前の第一時間帯の前記電圧と前記変化が発生した発生時刻後の第二時間帯における前記電圧の振幅差が、三相全て第三閾値に収まっているか否かを判定する第三判定と、前記変化が発生した発生時刻前の第一時間帯における電圧が、前記第二閾値以下であり、かつ前記変化が発生した発生時刻後の第二時間帯における電圧が健全時の電圧に対応して設定された第四閾値以上である条件を、三相のうちいずれか一つの相でも満たすか否かを判定する第四判定とを行う。このようにすれば、判定材料が増えるので、波形記録装置に記録された波形データが、故障点の標定に必要なデータか、否かの判定精度が高まる。

本発明によれば、波形記録装置から解析装置に波形データを転送する通信時間の短縮できる。また、解析装置にて行う標定時間を短縮化できる。

本発明の実施形態１に適用された故障点標定システムの電気的構成を示すブロック図 波形記録部の電気的構成を示すブロック図 サージ検出部の構成を示すブロック図 サージ検出部によるサージの検出原理を示す図 零相検出部の構成を示すブロック図 零相検出部による零相の検出原理を示す図 振幅変動検出部の構成を示すブロック図 振幅変動検出による振幅変動の検出原理を示す図 二次記録装置に記録される波形データを示す図 第一判定の判定方法を説明する図 第二判定の判定方法を説明する図 第三判定の判定方法を説明する図 第四判定の判定方法を説明する図 二次記録装置の記録内容を示す図 雷故障発生時における故障の除去手順や波形の記録動作を模式的に示した図 インデックスの内容を示す図 判断表を示す図 サージ波形を示す図 故障点の標定原理を示す図

＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を図１ないし図１９によって説明する。
１．故障点標定システムＳＴのシステム構成
故障点標定システムＳＴは、三相の送電線１Ｒ、１Ｓ、１Ｔ（総称して１）により構成された送電線路Ｕにおいて、送電区間Ａ−Ｂにおける故障点の標定を行うものであり、一対の波形記録装置２０Ａ、２０Ｂ（総称して２０）と解析装置１００とからシステム構成されている。

波形記録装置２０Ａ、２０Ｂは送電区間Ａ−Ｂの両側にそれぞれ配置されており、検出センサ３０と、波形記録部４０と、ＧＰＳアンテナ３７と、通信部３９とを備えている。検出センサ３０は、送電線１の各相Ｒ、Ｓ、Ｔの電圧（対地電圧）を非接触で検出する各電界センサ３１Ｒ、３１Ｓ、３１Ｔ（総称して３１）と、各送電線１Ｒ、１Ｓ、１Ｔに流れる各相の電流を非接触で検出する磁界センサ３５Ｒ、３５Ｓ、３５Ｔ（総称して３５）とから構成されている。

波形記録部４０は、図２に示すように、信号処理部４１、波形メモリ４３、変化検出部６０、トリガ制御部５５、ＧＰＳ時計部（本発明の「計時部」に相当）５３、不揮発性の二次記録装置（本発明の「記録部」に相当）４５、及びＣＰＵ（本発明の「第一記録制御手段」、「判定手段」、「第二記録制御手段」に相当）５０とから構成されている。

信号処理部４１は、電界センサ３１、磁界センサ３５から出力される出力信号を信号処理するものであり、６つのセンサに対応して６つの積分器と６つのＡ／Ｄ変換器とを備える。各電界センサ３１Ｒ、３１Ｓ、３１Ｔの出力信号、各磁界センサ３５Ｒ、３５Ｓ、３５Ｔの出力信号は、積分器で積分されると共に、Ａ／Ｄ変換器でアナログ信号からディジタル信号に変換され、波形メモリ４３に入力される。

波形メモリ４３はいわゆるリングバッファであり、入力されたデータを先頭から末尾に順次書き込み、末尾の次は先頭に戻る記録動作（すなわち、入力データを更新しながら一定時間記録する記録動作）を行う。以上のことから、各電界センサ３１Ｒ〜３１Ｔにて検出された各相の電圧、各磁界センサ３５Ｒ〜３５Ｔにて検出された各相の電流が波形メモリ４３に一定時間（この例では、１２秒間）記録される。

変化検出部６０は、図２に示すようにサージ検出部６１と、零相検出部７１と、振幅変動検出部８１の３つの検出部６１、７１、８１から構成されている。サージ検出部６１は各電界センサ３１Ｒ〜３１Ｔ、各磁界センサ３５Ｒ〜３５Ｔごとにそれぞれ設けられている。すなわち、各相の電圧用として３回路と、各相の電流用として３回路の合計６回路設けられている。

各サージ検出部６１は、図３に示すように高域フィルタ６３と比較器６５とから構成されている。高域フィルタ６３は、入力信号から低周波成分を除去して、サージ信号を取りだす機能を果たすものである。また、比較器６５は、サージ信号をサージ検出用の閾値として設定された第１基準レベルＪ１と比較して、第１基準レベルＪ１を超えるレベルのサージ信号が入力された場合に限り、サージ検出信号Ｓ１を出力する機能を果たす。

以上のことから、各電界センサ３１にて検出された各相の電圧、各磁界センサ３５にて検出された各相の電流に対して第１基準レベルＪ１を超えるレベルのサージが重畳している場合には、各サージ検出部６１からトリガ制御部５５に対してサージ検出信号Ｓ１が出力される構成となっている。尚、サージ検出信号Ｓ１は、サージ信号が第１基準レベルＪ１を超えた時刻（本発明の変化が発生した発生時刻に相当）Ｔに出力される（図４参照）。

零相検出部７１は、電圧用と電流用で２回路設けられており、図５に示すように乗算器７２と、加算器７３と、高域フィルタ７４と、比較器７５とから構成されている。乗算器７２は、零相検出部７１の入力段にあって、三相の各入力信号（電圧信号、電流信号）に所定の加算比率で乗算する演算処理を行う。加算器７３は、乗算処理後の信号を加算することにより、三相の入力信号から零相信号、すなわち零相電圧と零相電流を求める機能を担う。高域フィルタ７４は、零相信号から低周波成分（ＤＣ成分）を除去する機能を果たす。比較器７５は、零相信号を第２基準レベルＪ２と比較して、第２基準レベルＪ２を超えるレベルの零相信号が入力された場合に、零相検出信号Ｓ２を出力する機能を果たす。

以上のことから、零相信号（零相電流又は零相電圧）のレベルが零相信号検出用の閾値として設定された第２基準レベルＪ２を超える場合には、零相検出部７１からトリガ制御部５５に対して零相検出信号Ｓ２が出力される。尚、零相検出信号Ｓ２は、零相信号が第２基準レベルＪ２を超えた時刻（本発明の変化が発生した発生時刻に相当）Ｔに、出力される（図６参照）

振幅変動検出部８１は、サージ検出部６１と同様に、各相の電圧用として３回路と、各相の電流用として３回路の合計６回路設けられている。各振幅変動検出部８１は、図７に示すように、全波整流回路８３と、微分回路８５と、比較器８７とから構成されている。全波整流回路は、入力信号を全波整流して、波高値信号（整流信号）を出力する。微分回路８５は、波高値信号を微分して波高値微分信号を出力する。また、比較器８７は、波高値微分信号を、振幅変動検出用の閾値として設定された第三基準レベルＪ３と比較して、第三基準レベルＪ３を超えるレベルの波高値微分信号が入力された場合に限り、振幅変動検出信号Ｓ３を出力する機能を果たす。

以上のことから、各電界センサ３１にて検出された各相の電圧の振幅変化率、各磁界センサ３５にて検出された各相の電流の振幅変化率が第三基準レベルＪ３を超える場合には、各振幅変動検出部８１からトリガ制御部５５に対して振幅変動検出信号Ｓ３が出力される。尚、振幅変動検出信号Ｓ３は、波高値微分信号が第三基準レベルＪ３を超えた時刻（本発明の変化が発生した発生時刻に相当）Ｔに、出力される（図８参照）

トリガ制御部５５には、各サージ検出部６１の出力するサージ検出信号Ｓ１と、各零相検出部７１の出力する零相検出信号Ｓ２と、各振幅変動検出部８１の出力する振幅変動検出信号Ｓ３と、ＧＰＳ時計部５３にて計時される時刻情報Ｓ４が入力される構成となっている。

そして、トリガ制御部５５は、各検出信号Ｓ１〜Ｓ３のＯＲ条件（論理和条件）に従って、波形記録を指示するトリガ信号Ｓ５をＣＰＵ５０に出力する。具体的には、各検出信号Ｓ１〜Ｓ３の立ち上がりを検出して、ＣＰＵ５０に対して波形記録を指示するトリガ信号Ｓ５を出力する。

また、トリガ制御部５５は、ＣＰＵ５０に対してトリガ信号Ｓ５を出力する時に、ＧＰＳ時計部５３から各検出信号Ｓ１〜Ｓ３の立ち上がり時刻Ｔの情報を取得して、ＣＰＵ５０に対して出力する。

これにより、例えば、サージ検出部６１からサージ検出信号Ｓ１が出力された場合には、トリガ制御部５５からＣＰＵ５０に対してトリガ信号Ｓ５と共に、サージ検出信号Ｓ１の立ち上がり時刻（サージ信号が第１基準レベルＪ１を超えた時刻）Ｔの情報が出力されることとなる。また、零相検出部７１から零相検出信号Ｓ２が出力された場合には、トリガ制御部５５からＣＰＵ５０に対してトリガ信号Ｓ５と共に、零相検出信号Ｓ２の立ち上がり時刻（零相信号が第２基準レベルＪ２を超えた時刻）Ｔの情報が出力されることとなる。また、振幅変動検出部８１から振幅変動検出信号Ｓ３が出力された場合には、トリガ制御部５５からＣＰＵ５０に対してトリガ信号Ｓ５と共に、振幅変動検出信号Ｓ３の立ち上がり時刻（波高値微分信号が第三基準レベルＪ３を超えた時刻）Ｔの情報が出力されることとなる。

ＣＰＵ５０は、波形記録装置２０の全体を制御するものであり、以下に説明する波形記録処理、判定フラグの付与処理、通信処理の３つの処理を行う。

（１）波形記録処理
波形記録処理は、トリガ信号Ｓ５の入力を条件に、電界センサ３１で検出した各相Ｒ、Ｓ、Ｔの電圧波形、磁界センサ３５で検出した各相Ｒ、Ｓ、Ｔの電流波形を二次記録装置４５に記録させるものである

具体的には、ＣＰＵ５０はトリガ信号Ｓ５が入力されると、まず、波形メモリ４３にアクセスする。そして、ＣＰＵ５０は、波形メモリ４３から必要な時間帯の波形データを読み出す。すなわち、トリガ信号Ｓ５に付加された立ち上がり時刻（以下、トリガ時刻とも言う）Ｔを含む前後約３６０ｍｓ（前１２０ｍｓ、後２４０ｍｓ）の電圧波形のデータ（三相全て）、電流波形のデータ（三相全て）をそれぞれ読み出す（図９参照）。そして、ＣＰＵ５０は、読み出した波形データ（電圧波形、電流波形のデータ）を、トリガ信号Ｓ５に付加されたトリガ時刻Ｔの情報と共に二次記録装置４５に記録させる。尚、ＣＰＵ５０が行う波形記録処理により、本発明の「第一記録制御手段」の果たす処理機能が実現されている。

（２）判定フラグの付与処理
この実施形態では、二次記録装置４５に各波形データを記録させる時に、ＣＰＵ５０が「第一判定」、「第二判定」、「第三判定」、「第四判定」の４つの判定を行って、判定結果に応じた判定フラグを各波形データに付加するようにしている。

「第一判定」では、トリガ時刻Ｔから約３秒間（本発明の「判定期間」に相当）に、零相電流が、零相電流検出用の閾値として設定された第一閾値Ｈ１を上回るかどうかが判定される。具体的に説明すると、ＣＰＵ５０は、各磁界センサ３５により検出される各相Ｒ、Ｓ、Ｔの電流のデータを、トリガ時刻Ｔから約３秒間取得する。

尚、判定期間をトリガ時刻Ｔから約３秒としているのは、日本国内の送電系統のほとんどが、故障発生から保護継電器（図略）が作動するまでの時間が約３秒以内であることから、保護継電器が作動していれば、トリガ時刻から約３秒以降は、事故区間は送電系統から切り離されているので、３秒以降のデータをとっても、あまり意味がないからである。尚、保護継電器とは、電流値、電圧値や周波数の変動を検出することにより送電区間における故障を検出して、遮断器を動作させることにより、故障区間を送電系統から切り離すものである。

そして、各相Ｒ、Ｓ、Ｔの電流のデータから零相電流を求めて、それを第一閾値Ｈ１と比較し、零相電流がトリガ時刻Ｔから約３秒間に第一閾値Ｈ１を上回るか否かを判定する（図１０参照）。

そして、ＣＰＵ５０は、零相電流が第一閾値Ｈ１を上回る場合にはＹＥＳと判定し、判定対象の波形データに対して判定フラグ「１」を付与する。一方、下回る場合にはＮＯと判定し、判定対象の波形データに対して判定フラグ「０」を付与する。この第一判定を行うことで、トリガ時刻Ｔから３秒以内に、送電区間Ａ−Ｂ内において「故障電流（地絡電流）」が流れたかどうかが分かる。

尚、第一閾値Ｈ１は、変電所にて設定される零相電流検知レベルと同レベルかそれより低いレベルに設定することが好ましい。例えば、故障時に中性点接地抵抗器に流れる故障電流が１００Ａの系統である場合、変電所にて設定される零相電流検出レベルが２５Ａとすると、第一閾値Ｈ１を２５Ａかそれ以下の２４Ａに設定するとよい。

「第二判定」では、トリガ時刻Ｔから約３秒間（本発明の「判定期間」に相当）に、電圧が、停電検出用の閾値として設定された第二閾値Ｈ２を下回るかどうかを判定する。具体的に説明すると、ＣＰＵ５０は各電界センサ３１により検出される各相Ｒ、Ｓ、Ｔの電圧のデータを、トリガ時刻Ｔから約３秒間取得する。

そして、各相Ｒ、Ｓ、Ｔの電圧のデータを第二閾値Ｈ２と比較し、いずれか一つの相でも電圧が第二閾値Ｈ２を下回ればＹＥＳと判定し、判定対象の波形データに対して判定フラグ「１」を付与する。一方、３相全て電圧が第二閾値Ｈ２を上回っていればＮＯと判定し、判定対象の波形データに対して判定フラグ「０」を付与する。この第二判定を行うことで、トリガ時刻Ｔから３秒以内に、送電区間Ａ−Ｂ内にて「停電」があったか、どうかが分かる（図１１参照）。

また第二判定において、３相全ての電圧が第二閾値Ｈ２を下回ったときに、ＹＥＳ判定（停電検出）するようにしているのは、どれか１相の電圧のみで判断した場合にはセンサに着雪や雨水が付いた時に検出値が変動して誤動作する恐れがあり、そうした誤動作を避けるためである。

尚、第二閾値Ｈ２は、図１１にて示すように健全時の電圧の３０％〜５０％に設定することが好ましい。これは、複数回線がある場合、ある回線が停電しても、他回線が停電していない場合には、他回線の影響を受け、停電した回線の電圧がゼロボルトにならないケースがあるためである。

「第三判定」では、トリガ時刻Ｔの前後で電圧の振幅に変動がないか、判定される。具体的に説明すると、ＣＰＵ５０は、トリガ時刻前の数サイクル分の第一時間帯（ただし直近の１サイクルを除く）ＴＡの電圧波形のデータと、トリガ時刻Ｔ後の数サイクル分の第二時間帯（ただし直近の１サイクル（２０ｍｍｓ）は除く）ＴＢの電圧波形のデータを波形メモリ４３より取得する（図１２参照）。尚、直近の１サイクルを除くのは、サージ波形が影響し、正確な振幅の判定が困難であるからである。

そして、第一時間帯ＴＡにおける電圧の振幅と第二時間帯ＴＢにおける電圧の振幅を比較し、三相全てについて、振幅差が第三閾値Ｈ３内に収まっていれば、ＹＥＳと判定し、判定対象の波形データに対して判定フラグ「１」を付与する。一方、振幅差が第三閾値Ｈ３を超える相が一つでもあれば、ＮＯ判定がされ、判定対象の波形データに対して判定フラグ「０」が付与される。この第三判定を行うことで、送電区間Ａ−Ｂに「故障に至らない誘導雷」が発生したかどうかが分かる。

尚、第三閾値Ｈ３は、図１２にて示すように、健全時の電圧に対してマイナス１０％〜プラス１０％の電圧値に設定することが好ましい。というのも、系統に故障が起きていなければ、両時間帯ＴＡ、ＴＢにおける電圧の振幅は同じであり、振幅差はゼロになるので、第三閾値Ｈ３を健全時の電圧に対して１％〜３％程度に設定することも考えられる。しかし、そうした設定にすると、検出センサ３０側で計測誤差があった場合に、本来であれば、「０」の判定フラグを立てるべきところ、「１」の判定フラグを立てるといった誤判定をする恐れがあるが、本設定にしておけば、そのような誤判定を回避できる。

「第四判定」では、トリガ時刻Ｔの前後における電圧の振幅について、以下の判定を行う。具体的に説明すると、ＣＰＵ５０は、図１３に示すように、トリガ時刻前の数サイクル分の第一時間帯（ただし直近の１サイクルを除く）ＴＡの電圧のデータと、トリガ時刻Ｔ後の数サイクル分の第二時間帯（ただし直近の１サイクルは除く）ＴＢの電圧波形のデータ、波形メモリ４３より取得する。

そして、ＴＡ区間における電圧が第二閾値Ｈ２以下であり、かつＴＢ区間における電圧が第四閾値Ｈ４以上である条件を、三相のうちいずれか一相でも満たすかどうかについて、判定を行う。

ここで、第二閾値Ｈ２は、図１３に示すように停電検出用として設定された閾値であり、健全時の電圧の３０％〜５０％に設定されている。また、第四閾値は、図１３に示すように健全時の電圧に対応して設定しており、具体的には検出センサ３０側の計測誤差を考慮して、健全時の電圧の９０％に設定してある。以上のことから、この第四判定を行うことで、トリガ時刻Ｔの前後で、送電区間Ａ−Ｂが停電状態から健全状態に切り換ったか、すなわち送電区間Ａ−Ｂ内にて線路を入り切りする遮断器（図略）が「投入」されたか、どうかが分かる。

そして、トリガ時刻で遮断器が投入された場合、すなわちＴＡ区間における電圧が第二閾値Ｈ２以下であり、かつＴＢ区間における電圧が第四閾値Ｈ４以上である条件を三相のうちいずれか一相でも条件を満たす場合には、判定対象の波形データに判定フラグ「１」を付与する（判定ＹＥＳ）。一方、それ以外の場合には、判定対象の波形データに判定フラグ「０」を付与する（判定ＮＯ）。

そして、ＣＰＵ５０は、（１）波形記録処理を行うごとに、（２）の４つの判定を行い、判定結果に応じた判定フラグを、各波形データに付与する処理を行う。これにより、二次記録装置４５には、波形データ（電圧波形のデータ、電流波形のデータ）と共に、トリガ時刻Ｔの時刻情報と、４つの判定結果（４つの判定フラグ）が関連付けて記録されることとなる（図１４参照）。尚、ＣＰＵ５０が行う判定フラグの付与処理により、本発明の「判定手段」、「第二記録制御手段」の果たす処理機能が実現されている。

（３）通信処理
通信処理は次に説明する解析装置１００との間にて必要なデータを送受信する処理である。通信処理は、次に説明する解析装置１００の説明と合わせて行う。

解析装置１００は図１に示すように演算制御部１１０と、通信部１１５と、図略のモニタとから構成されている。解析装置１００は、波形記録装置２０Ａと波形記録装置２０Ｂから転送される波形データやトリガ時刻Ｔの情報に基づいて、送電区間Ａ−Ｂにおける故障点の標定を行うものである。

以下、具体的な事例を挙げて、故障点の標定手順を説明する。
今、送電区間Ａ−Ｂの近隣にて雷が発生し、１１時５９分００秒から１２時００分００秒の間に送電区間Ａ−Ｂにて地絡故障が発生し、１２時００分００秒の時点で遮断器が作動して送電が一時遮断され、１２時００分３０秒にて再閉路されたとする（図１５参照）。この間、送電線路Ｕには雷サージが多数入り込み、地絡時には地絡電流が流れる。また、遮断器の入り切りにより、電圧が変動する。そのため、各波形記録装置２０Ａ、２０Ｂには、多数の波形データが記録されることになる。

さて、送電が遮断されると、系統制御部門から解析装置１００に遮断時刻の情報（この例では、１２時００分００秒）が、通知される。すると、解析装置１００は、通信網を介して、各波形記録装置２０Ａ、２０Ｂに、遮断時刻である１２時００分００秒の前後一分間に、二次記録装置４５に記録されたデータのインデックスを要求する。

ここでいう、インデックスとは、二次記録装置４５に記録されたデータからトリガ時刻Ｔの情報と判定フラグＦの情報を一覧にまとめた表である。

各波形記録装置２０Ａ、２０ＢのＣＰＵ５０は、解析装置１００側からインデックスの要求指令を受けると、それに応答して、遮断時刻である１２時００分００秒の前後一分間に二次記録装置４５に記録されたデータのインデックスを作製する（図１６参照）。各波形記録装置２０Ａ、２０Ｂはインデックスを作製すると、それを解析装置１００に転送する。

解析装置１００では、各波形記録装置２０Ａ、２０Ｂから送信されたインデックスを受信すると、解析（故障点の標定の解析）に必要な波形データを、図１７の判断表に基づいて判断する。

本判断表では、第一判定について判定フラグが立っている（フラグ「１」）のパターンと、第二判定について判定フラグが立っている（フラグ「１」）のパターンと、全判定ともに判定フラグが立っていない（フラグ「０」）パターンの３パターンが解析に必要なデータであると判断し、それ以外のパターンは解析に不要と判断することにしている。

さて、この例では、図１６中の番号３〜番号６の４つが、図１７の判断表の条件を満たしている。従って、解析装置１００から各波形記録装置２０Ａ、２０Ｂに対して、番号３〜番号６の４つの波形データを転送する旨の指令が通信網を介して送信される。

すると、各波形記録装置２０Ａ、２０Ｂから解析装置１００に対して番号３〜番号６の４つの波形データが、トリガ時刻Ｔの情報と共にそれぞれ送信される。

解析装置１００は、各波形記録装置２０Ａ、２０Ｂから波形データを受信すると、次の手順に従って故障点を標定する。まず、両波形記録装置２０Ａ、２０Ｂから受信した各波形データを、ハイパスフィルタに通してサージ波形をそれぞれ抽出する。そして、各サージ波形の立ち上がり時刻（基準レベルを横切る時刻）ｔａ、ｔｂを求める(図１８）。

そして、各サージ波形の立ち上がり時刻ｔａ、ｔｂの値を、下記の（１）式に代入してサージの到達時間差Δｔを求め、それを（２）式に代入することで、波形記録装置２０Ａから故障点Ｇまでの距離Ｌａを求める（図１９参照）。

Δｔ＝ｔｂ−ｔａ・・・・・・・・・・（１）
Ｌａ＝１／２（Ｌ−Ｖ×Δｔ）・・・・（２）
Ｌは波形記録装置間の距離であり、Ｖはサージの伝搬速度である。

そして、この例では、解析装置１００に取り込まれた波形データは番号３〜番号６の４組あり、更に各波形データには、電圧波形と電流波形の２種が含まれている。従って、解析装置１００では、４組２種の各波形データについてそれぞれ上記演算を行って故障点Ｇの標定（波形記録装置２０Ａから故障点Ｇまでの距離Ｌａを求めること）を行い、全組全種の波形データについて故障点Ｇの標定が完了すると、その結果をモニタに表示する。

以上説明したように、本実施形態では、波形記録装置２０Ａ、２０Ｂの二次記録装置４５に、波形データと、トリガ時刻Ｔの情報と、判定フラグＦが関連付けて記録されている。そのため、判定フラグＦを参照することで、故障点Ｇの標定に必要な波形データを選択できる。従って、各波形記録装置２０Ａ、２０Ｂから解析装置１００に対して必要な波形データのみ転送することが可能となり、通信時間を短縮化できる。また、解析装置１００にて、必要な波形データのみ解析すればよいので、故障点Ｇの標定時間を短縮化できる。

また、本実施形態では、第一判定の判定フラグＦが立った場合と第二判定の判定フラグＦが立った場合に加えて、全判定について判定フラグＦが立たない場合も、故障点の標定に必要なデータと判断することにしている。このようにすることで、波形記録装置２０に記録された波形データが、故障点の標定に必要なデータか、否かの判定精度が高まる。

故障点の標定に必要なデータは、故障発生時刻の前後のデータである。従って、第一判定で判定フラグＦが立った場合（故障電流検知）と、第二判定で判定フラグＦが立った場合（停電検知）の２パターンを「要（必要）」判定しておけば、故障点の標定に必要なデータを、基本的には取得できる。

しかし、例えば、故障発生時の故障電流（零相電流）の大きさは系統の構成や故障発生場所、故障の程度により様々である。そのため、第一閾値Ｈ１の設定いかんで、故障が発生していても、故障電流（零相電流）が閾値Ｈ１を下回るケースがある。この場合、故障発生時刻の少し前に記録された波形データは第一判定、第二判定共にＮＯ判定され、判定フラグＦは立たない。そのため、故障点の標定から除外されてしまう。

この点、全判定についてフラグが立たない場合を「要」と判断すれば、故障発生時刻の少し前に記録された波形データは、通常電圧や電流が動揺しているので、第三判定では「ＮＯ」判定され、また、遮断器の投入もないので、第四判も「ＮＯ」判定される。従って、４つの判定フラグが全て「０」になり、上記ケースを「要（必要）」に含めることが可能となるからである。

また、故障点Ｇの標定精度を高めるには、故障発生時刻に近い時間帯の電圧波形、電流波形を記録することが好ましい。一方、サージ検出部６１だけでトリガ（波形記録指示）をかけるようにしておくと、故障発生時刻に近い時間帯であっても、第１基準レベルＪ１を超えるレベルのサージが検出されない限り、波形は記録されない。

この点、本実施形態では、サージ検出部６１に加えて零相検出部７１、振幅変動検出部８１を設けてある。そのため、各相の電圧、電流が動揺したり、不平衡になった場合（故障発生時刻付近では電圧、電流が動揺し易く、また不平衡になり易い）には、零相検出部７１、振幅変動検出部８１がそれを検出してトリガがかかり、波形が記録される。従って、故障発生時刻に近い時間帯において、サージ検出部６１だけのトリガでは取りこぼしてしまうタイミングで波形（それに含まれるサージ）を記録することが可能となり、故障点Ｇの標定精度が高まる。

また、サージ検出部６１に加えて零相検出部７１、振幅変動検出部８１を設けることで、次のメリットがある。送電系統にて発生する故障には、上記した雷害の外に鳥獣害や樹木の接触がある。

雷害の場合、送電線路Ｕに比較的大きな雷サージが侵入する。そのため、サージ検出部６１にてサージが検出され易く、波形が記録され易い。一方、鳥獣害や樹木接触の場合は、雷害時に比べてサージが小さい。そのため、サージが検出され難く、波形が記録され難い。

この点、零相検出部７１や振幅変動検出部８１を設けるようにしておけば、故障発生に伴って電圧、電流が動揺し、また不平衡が生じた場合には、零相検出部７１や振幅変動検出部８１にてトリガがかかり、波形（それに含まれる小さなサージ）が記録される。従って、鳥獣害や樹木接触のように大きなサージが発生し難い故障であっても、故障点Ｇの標定が可能になる。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

（１）実施形態１では、変化検出部６０を、サージ検出部６１と、零相検出部７１と、振幅変動検出部８１と、から構成したが、零相検出部７１と振幅変動検出部８１を廃止して、サージ検出部６１だけにすることも可能である。

（２）実施形態１では、第一判定と、第二判定と、第三判定と、第四判定を行うものを例示したが、第一判定と、第二判定のみ行うようにしてもよい。また、実施形態１では判定期間をトリガ時刻Ｔから約３秒としたが、判定期間は「３秒」に限定されるものではなく、それ以下の時間（例えば、２秒や１秒）に設定してもよい。

（３）実施形態１では、波形データの要否判断（故障点の標定に必要かどうかの判断）を、解析装置１００にて行う例を説明した。要否判断は判断表に従うものであればよく、例えば、解析装置１００を操作するオペレータが判断してもよく、また、波形記録装置２０で判断してもよい。また、上記実施形態１では、第一判定の判定フラグＦが立った場合と、第二判定の判定フラグＦが立った場合と、全判定について判定フラグＦが立たない場合の３パターンについて、故障点の標定に必要なデータと判断するようにしたが、第一判定の判定フラグＦが立った場合と、第二判定の判定フラグＦが立った場合の２パターンだけを、故障点の標定に必要なデータと判断してもよい。

２０Ａ、２０Ｂ・・・波形記録装置
４０・・・波形記録部
３１・・・電界センサ（本発明の「検出センサ」に相当）
３５・・・磁界センサ（本発明の「検出センサ」に相当）
４１・・・信号処理部
４３・・・波形メモリ
４５・・・二次記録装置（本発明の「記録部」に相当）
５０・・・ＣＰＵ（本発明の「第一記録制御手段」、「判定手段」、「第二記録制御手段」に相当）
５３・・・ＧＰＳ時計部（本発明の「計時部」に相当）
５５・・・トリガ制御部
６０・・・変化検出部
６１・・・サージ検出部
７１・・・零相検出部
８１・・・振幅変動検出部
１００・・・解析装置
ＳＴ・・・故障点標定システム
Ｓ１・・・サージ検出信号
Ｓ２・・・零相検出信号
Ｓ３・・・振幅変動検出信号

Claims (4)

1. 送電区間の両側に設置されて、故障点標定のため波形データを記録する波形記録装置であって、
   三相の各送電線から各相の電圧、各相の電流を検出する検出センサと、
   前記検出センサにて検出される各相の電圧、電流をリングバッファ方式で記憶する波形メモリと、
   時刻を計時する計時部と、
   不揮発性の記録部と、
   前記検出センサにて検出した前記各相の電圧、電流に変化が有るか否を検出する変化検出部と、
   前記変化検出部にて変化が検出されることを条件に、変化が発生した発生時刻前後の各相の電圧、電流の波形データを前記波形メモリから読み出して、前記記録部に対して前記発生時刻の情報と関連付けて記録させる第一記録制御手段と、
   前記変化が発生した発生時刻後の判定期間内に前記各相の電流から算出した零相電流が零相電流検出用の閾値として設定された第一閾値を超えるか否かの第一判定と、前記判定期間内に三相全ての電圧が停電検出用の閾値として設定された第二閾値を下回るか否かの第二判定を行う判定手段と、
   前記判定手段にて判定した判定情報を、前記波形データに関連付けて、前記記録部に記録させる第二記録制御手段と、を備え、
   前記変化検出部は、
   前記各相の電圧又は前記各相の電流に、サージ検出用の閾値として設定された第一基準レベルを超えるサージが重畳することを条件に、サージ検出信号を出力するサージ検出部と、
   前記各相の電流から算出した零相電流又は各相の電圧から算出した零相電圧である零相信号が、零相信号検出用の閾値として設定された第二基準レベルを越えることを条件に、零相検出信号を出力する零相検出部と、
   前記各相の電圧の振幅変動又は各相の電流の振幅変動が、振幅変動検出用の閾値として設定された第三基準レベルを上回ることを条件に、振幅変動検出信号を出力する振幅変動検出部と、を備え、
   前記各検出部から出力される各検出信号のＯＲ条件にて前記変化の有無を検出することを特徴とする波形記録装置。
2. 前記判定手段は、前記変化が発生した発生時刻前の第一時間帯の電圧と前記変化が発生した発生時刻後の第二時間帯における電圧の振幅差が、三相全て第三閾値に収まっているか否かを判定する第三判定と、
   前記変化が発生した発生時刻前の第一時間帯における電圧が前記第二閾値以下であり、かつ前記変化が発生した発生時刻後の第二時間帯における電圧が健全時の電圧に対応して設定された第四閾値以上である条件を、三相のうちいずれか一つの相でも満たすか否かを判定する第四判定と、を行うことを特徴とする請求項１に記載の波形記録装置。
3. 送電区間の両側に設置された請求項１又は請求項２に記載の波形記録装置と、
   前記各波形記録装置と通信可能に接続された解析装置と、からなる故障点標定システムであって、
   前記各波形記録装置は、前記記録部に記録された前記波形データのうち、第一判定についてＹＥＳの判定情報が記憶された波形データと、前記第二判定についてＹＥＳの判定情報が記憶された波形データを、発生時刻の情報と共に前記解析装置に転送し、
   前記解析装置は、前記波形記録装置から転送された前記波形データに基づいて、前記送電区間内における故障点の位置を標定することを特徴とする故障点標定システム。
4. 送電区間の両側に設置された請求項２に記載の波形記録装置と、
   前記各波形記録装置と通信可能に接続された解析装置と、からなる故障点標定システムであって、
   前記各波形記録装置は、前記記録部に記録された前記波形データのうち、第一判定についてＹＥＳの判定情報が記憶された波形データと、前記第二判定についてＹＥＳの判定情報が記憶された波形データと、前記第一判定〜前記第四判定について全判定ともＮＯの判定情報が記憶された波形データを、発生時刻の情報と共に前記解析装置に転送し、
   前記解析装置は、前記波形記録装置から転送された前記波形データに基づいて、前記送電区間内における故障点の位置を標定することを特徴とする故障点標定システム。

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