JP6459518B2

JP6459518B2 - 事故点標定装置

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Publication number: JP6459518B2
Application number: JP2015000832A
Authority: JP
Inventors: 安広児玉; 雅人渡辺; 高橋　昌宏; 昌宏高橋
Original assignee: Tokyo Electric Power Co Inc
Current assignee: Tokyo Electric Power Co Inc
Priority date: 2014-02-04
Filing date: 2015-01-06
Publication date: 2019-01-30
Anticipated expiration: 2035-01-06
Also published as: JP2015165225A

Description

本発明は、送配電線に発生した地絡事故の事故点を特定する事故点標定装置に関する。

送配電線に地絡事故が発生した場合、事故点の区間の両端の開閉器が動作して事故点が送配電線から切り離され停電が発生する。巡視員は、開閉器により切り離された事故区間を巡回し目視点検により事故点を探索する。送配電線の地絡の事故点を探索するものとして、地絡電流発生時に地絡電流波形を周波数解析して地絡電流の共振周波数を求め、求めた共振周波数から事故点を標定するようにしたものがある（例えば、非特許文献１参照）。

これは、下記の（１）式により、共振周波数ｆ、単位長さあたりの線路インダクタンスＬｃ、変圧器側から見たバンク・線路静電容量Ｃｂを基に、事故点までの距離Ｄを算出するものである。

Ｄ＝｛１／（２πｆ）²｝×｛１／（Ｌｃ×Ｃｂ）｝ …（１）
地絡電流の共振周波数ｆは、高速フーリエ変換ＦＦＴなどの周波数解析により算出する。また、単位長さあたりの線路インダクタンスＬｃ、変圧器側から見たバンク・線路静電容量Ｃｂは、送配電線の系統構成から計算した既知の線路定数を用いる。これにより、事故区間内の事故点の特定を容易にしている。

「電中研：研究報告：185016 配電線の間欠孤光地絡における電流波形形状の解明と事故点探査への適用：昭和６０年１２月発行」

しかし、従来のものでは、変電所から事故点までの距離が判明しても、送配電線が分岐回路を有している場合には、分岐回路の分岐点のいずれの先（方向）に事故点があるかが不明であるため、標定箇所が広範囲に及ぶ。

図１０は、従来の事故点標定装置で事故点距離を算出した場合の分岐回路を有した送配電線での事故点箇所の説明図である。図１０において、送配電線１１は分岐回路１１ａ〜１１ｄを有しており、送配電線１１には電圧や電流を計測する測定点１２ａ、１２ｂ、１２ｃが設けられ、変電所の変圧器１３から送配電区間の末端１４までの区間に接続されている負荷に電力を供給している。

このような分岐回路を有した送配電線１１において、変電所１３から事故点までの距離Ｄが事故点標定装置の計算により求められたとしても、事故点の位置に該当するのがｇ１〜ｇ４の４箇所存在する。従って、分岐回路の分岐点のいずれの先に事故点があるかが不明であり、巡視員による事故点の探索範囲が広範囲に及ぶことになる。

また、従来のものでは、単位長さあたりの線路インダクタンスＬｃは送配電線の系統構成から計算した既知の線路定数を用いており、事故点の抵抗成分以外の回路定数成分（事故点インダクタンス）を考慮していないため正確な標定ができない。実際の送配電線では事故点の回路定数成分を推定できないケースも存在する。このため、事故点の回路定数成分を推定できない場合でも、一定範囲まで事故点を絞り込むことが求められる。同様に、バンク・線路静電容量Ｃｂも送配電線の系統構成から計算した既知の線路定数を用いているので、実際の送配電線のバンク・線路静電容量と誤差が生じる場合がある。

本発明の目的は、分岐回路のどの分岐点以降で事故点があるかを判定でき、事故点の位置をより正確に標定できる事故点標定装置を提供することである。

請求項１の発明に係る事故点標定装置は、変圧器から負荷に電力を供給する送配電線に地絡事故が発生したときの地絡電流波形を周波数解析して地絡電流の共振周波数を求める共振周波数演算手段と、前記共振周波数演算手段で求めた共振周波数及び既知の線路定数を用いて変圧器から事故点までの第１事故点距離を演算する第１事故点距離算出手段と、前記共振周波数演算手段で求めた共振周波数及び既知の線路定数を用いて前記送配電線の末端から事故点までの第２事故点距離を演算する第２事故点距離算出手段と、前記第１事故点距離、前記第２事故点距離及び変圧器から前記送配電線の末端までの送配電線距離に基づいて、前記事故点が前記送配電線の分岐回路で発生しているときは事故点インダクタンスによる距離誤差を相殺して前記変圧器または前記送配電線の末端から前記分岐回路の分岐点までの分岐点距離を算出し、前記事故点が前記分岐回路でない箇所で発生しているときは事故点インダクタンスによる距離誤差を相殺して前記変圧器または前記送配電線の末端から前記事故点までの距離を算出する分岐点距離算出手段とを備えたことを特徴とする。

請求項２の発明に係る事故点標定装置は、請求項１の発明において、前記地絡事故の事故点様相に対応して予め事故点インダクタンスを記憶した事故点インダクタンス記憶部と、前記地絡電流波形に基づいて事故点様相を判定しその事故様相に対応する事故点インダクタンスを前記事故点インダクタンス記憶部から取り出す事故点様相判定手段と、前記事故点が前記分岐回路で発生しているときは前記事故点様相判定手段で取り出された事故点インダクタンスを距離に換算し、その換算した距離を前記第１事故点距離または前記第２事故点距離より差し引くことにより、前記変圧器または前記送配電線の末端から事故点までの事故点距離を算出する事故点距離算出手段とを備えたことを特徴とする。

請求項３の発明に係る事故点標定装置は、請求項１の発明において、前記変圧器または前記送配電線の末端から所定距離地点で振動波形が発生する地絡事故を発生させて、前記第１事故点距離算出手段で演算して得られた第１事故点距離または前記第２事故点距離算出手段で演算して得られた第２事故点距離と、前記地絡事故を発生させた前記変圧器または前記送配電線の末端からの実際の事故点距離との相関を予め求めておき、その相関式を記憶した相関式記憶部と、前記地絡事故が振動波形の発生する地絡事故であるときは、前記第１事故点距離算出手段で演算した第１事故点距離または前記第２事故点距離算出手段で演算した第２事故点距離を入力し、前記相関式記憶部に記憶した相関式に基づき前記変圧器または前記送配電線の末端から事故点までの実際の事故点距離を推定する事故点距離推定手段とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の事故点標定装置。

請求項４の発明に係る事故点標定装置は、請求項１乃至３のいずれかの発明において、前記共振周波数演算手段で求めた地絡電流の共振周波数、前記地絡電流及び地絡電圧に基づいて変圧器から見たバンク・線路静電容量を算出するバンク・線路静電容量算出手段を設け、前記第１事故点距離算出手段は、前記共振周波数演算手段で求めた共振周波数及びバンク・線路静電容量を用いて変圧器から事故点までの第１事故点距離を算出することを特徴とする。

請求項５の発明に係る事故点標定装置は、請求項１乃至４のいずれかの発明において、変圧器から負荷に電力を供給する送配電線の末端にコンデンサを接続したことを特徴とする。

本発明によれば、変圧器から事故点までの第１事故点距離と、送配電線の末端から事故点までの第２事故点距離との双方を求め、事故点が分岐回路で発生しているときは、事故点インダクタンスによる距離誤差を相殺して、変圧器または送配電線の末端から分岐回路の分岐点までの分岐点距離を算出するので、分岐点距離を正確に算出できる。また、事故点が分岐回路でない箇所で発生しているときは、事故点インダクタンスによる距離誤差を相殺して、変圧器から事故点までの距離を算出するので、事故点インダクタンスによる距離誤差を除去した事故点距離を算出できる。

また、振動波形が発生する地絡事故を発生させたときの第１事故点距離算出手段で演算して得られた第１事故点距離または第２事故点距離算出手段で演算して得られた第２事故点距離と、変圧器または送配電線の末端からの地絡事故を発生させた実際の事故点距離との相関を予め求めてその相関式を記憶しておき、地絡事故が振動波形の発生する地絡事故であるときは、第１事故点距離算出手段で演算した第１事故点距離または第２事故点距離算出手段で演算した第２事故点距離を入力し、相関式に基づき変圧器または送配電線の末端から事故点までの実際の事故点距離を推定するので、事故点インダクタンスによる距離誤差を除去した事故点距離を推定できる。

また、事故点が分岐回路で発生しているときは事故点様相に応じて事故点インダクタンスを距離に換算し、その換算した距離を事故点距離より差し引くので、変圧器または送配電線の末端から事故点までの事故点距離をより正確に算出できる。また、地絡電流の共振周波数、地絡電流及び地絡電圧に基づいて変圧器から見たバンク・線路静電容量を算出するので、変圧器から事故点までの第１事故点距離をより正確に算出できる。

本発明の第１実施形態に係る事故点標定装置のブロック構成図。本発明の第１実施形態に係る事故点標定装置で送配電線の事故に対し事故点距離を算出する場合の説明図。本発明の第２実施形態に係る事故点標定装置のブロック構成図。本発明の第３実施形態に係る事故点標定装置のブロック構成図。振動波形が発生する地絡事故の場合に変圧器から地絡点までのインダクタンスＬｌと事故点インピーダンスＬｇとの間の相関の一例を示すグラフ。（２１）式で求めた変圧器から地絡点までの事故点距離換算インダクタンスＬｌと、（２４）式により第１事故点距離換算インダクタンスＬａを用いて求めた変圧器から地絡点までのインダクタンスＬｌcalとの間の相関の一例を示すグラフ。本発明の第４実施形態に係る事故点標定装置のブロック構成図。本発明の第５実施形態に係る事故点標定装置のブロック構成図。本発明の第６実施形態に係る事故点標定装置のブロック構成図。従来の事故点標定装置で事故点距離を算出した場合の分岐回路を有した送配電線での事故点箇所の説明図

以下、本発明の実施形態を説明する。図１は本発明の第１実施形態に係る事故点標定装置のブロック構成図である。本発明の第１実施形態に係る事故点標定装置は、送配電線に地絡事故が発生したときの地絡電流波形を検出する電流検出器１５と、地絡電流波形の共振周波数を求めその共振周波数と既知の線路定数を用いて事故点を標定する演算装置１６と、演算装置の演算処理結果を出力する出力装置１７とから構成される。

電流検出器１５は測定点１２に設けられ、送配電線に地絡事故が発生したときの地絡電流波形を検出するものであり、電流検出器単体として設けてもよいし、ＩＴ開閉器（電流・電圧センサー付の自動開閉器）の電流センサーを用いてもよい。ＩＴ開閉器はセンサ内蔵のインテリジェントな自動開閉器である。

電流検出器１５で検出された地絡電流波形は、演算装置１６の共振周波数演算手段１８に入力される。共振周波数演算手段１８は、送配電線に地絡事故が発生したときの地絡電流波形を周波数解析して地絡電流の共振周波数ｆを求めるものである。地絡電流の共振周波数ｆは地絡電流波形を高速フーリエ変換ＦＦＴにより周波数解析して求める。

ここで、共振周波数ｆは、事故点までの線路インダクタンスをＬall、事故点までの静電容量をＣallとすると、（２）式で示される。

ｆ＝１／｛２π（Ｌall×Ｃall）^1/2 ｝ …（２）
事故点までの線路インダクタンスＬallは、（３）式で示される。（３）式において、Ｌc1〜Ｌciは線路区間１〜ｉの線路種別毎の単位長あたりの線路インダクタンス、Ｌgは事故点インダクタンス、ｄ１〜ｄｉは線路区間１〜ｉの距離である。

Ｌall＝Σ（Ｌci×ｄｉ）＋Ｌg …（３）
線路種別毎の単位長あたりの線路インダクタンスＬc1〜Ｌciは、異なる値であるが、説明の便宜のために仮に同じ値であるとする。つまり、Ｌc1〜Ｌciを同じ値Ｌｃに近似すると、事故点までの線路インダクタンスＬallは、（４）式で示される。なお、事故点までの距離Σｄｉをｄ（ｄ＝Σｄｉ）としている。

Ｌall＝Ｌｃ×ｄ＋Ｌg …（４）
また、変圧器側から見た場合の事故点までの静電容量Ｃallは、（５）式で示される。（５）式において、Ｃは変圧器より末端側に接続されている送配電線の静電容量の合計値であるバンク静電容量であり、Ｃc1〜Ｃciは線路区間１〜ｉの単位長あたりの線路静電容量、ｄ１〜ｄｉは線路区間１〜ｉの距離である。なお、地絡事故の場合には事故点静電容量は無視できるので無視している。

Ｃall＝Ｃ＋Σ（Ｃci×ｄｉ） …（５）
バンク静電容量Ｃは、線路静電容量Σ（Ｃci×ｄｉ）よりはるかに大きいので、線路静電容量Σ（Ｃci×ｄｉ）は変圧器側から見た場合には無視できる。従って、変圧器側から見た場合の事故点までの静電容量Ｃallは、（６）式に示すように、バンク静電容量Ｃに近似できる。

Ｃall＝Ｃ …（６）
一方、送配電線の末端側から見た場合の事故点までの静電容量Ｃallにはバンク静電容量Ｃがないので、送配電線の末端側から見た場合の事故点までの静電容量Ｃallは、（７）式に示すように、線路静電容量Σ（Ｃci×ｄｉ）となる。

Ｃall＝Σ（Ｃci×ｄｉ） …（７）
単位長あたりの線路静電容量Ｃc1〜Ｃciは、異なる値であるが、説明の便宜のために仮に同じ値であるとする。つまり、Ｃc1〜Ｃciを同じ値Ｃｃに近似すると、事故点までの線路静電容量Ｃallは、（８）式で示される。なお、事故点までの距離Σｄｉをｄ（ｄ＝Σｄｉ）としている。

Ｃall＝Ｃｃ×ｄ …（８）
次に、共振周波数演算手段１８で求められた地絡電流の共振周波数ｆは、第１事故点距離算出手段１９及び第２事故点距離算出手段２０に入力される。第１事故点距離算出手段１９は、共振周波数演算手段１８で求めた共振周波数ｆ及び既知の線路定数（Ｌｃ、Ｃ）を用いて、（１）式により変圧器から見た第１事故点距離Ｄ１を演算する。第１事故点距離算出手段１９では、単位長あたりの線路インダクタンスＬｃを（１）式のＬｃに代入し、バンク静電容量Ｃを（１）式のＣｂに代入して変圧器から見た第１事故点距離Ｄ１を演算する。

第２事故点距離算出手段２０は、共振周波数演算手段１８で求めた共振周波数ｆ及び既知の線路定数（Ｌｃ、Ｃci）を用いて、（１）式により送配電線の末端から見た第２事故点距離Ｄ２を演算する。第２事故点距離算出手段２０では、単位長あたりの線路インダクタンスＬｃを（１）式のＬｃに代入し、（８）式により求めた線路静電容量Ｃallを、（１）式のＣｂに代入して送配電線の末端から見た第２事故点距離Ｄ２を演算する。

図２は、本発明の第１実施形態に係る事故点標定装置で送配電線の事故に対し事故点距離を算出する場合の説明図である。いま、変圧器１３から送配電線の末端１４までの全長がＤ０であり、分岐点２２から分岐回路１１Ｘを有している送配電線１１を考える。そして、分岐回路１１Ｘの事故点ｇｘで地絡事故が発生したとする。

送配電線１１は、変圧器１３から送配電線の末端１４までの線路区間として、変圧器１３から測定点１２ａまでの距離ｄ１の第１区間、測定点１２ａから測定点１２ｂまでの距離ｄ２の第２区間、測定点１２ｂから分岐点２２までの距離ｄ３の第３区間、分岐点２２から測定点１２ｃまでの距離ｄ４の第４区間、測定点１２ｃから送配電線の末端１４までの距離ｄ５の第５区間を有し、分岐回路１１Ｘの分岐点２２から事故点ｇｘまでの線路区間を第６区間とする。そして、変圧器１３から分岐点２２までの距離をｃ１（ｃ１＝ｄ１＋ｄ２＋ｄ３）、送配電線の末端１４から分岐回路１１Ｘの分岐点２２までの距離をｃ２（ｃ２＝ｄ４＋ｄ５）、分岐点２２から事故点ｇｘまでの距離をｃ３とする。

前述したように、第１事故点距離算出手段１９では、地絡電流の共振周波数ｆ及び既知の線路定数（Ｌｃ、Ｃ）を用いて、（１）式により変圧器１３から見た第１事故点距離Ｄ１を演算する。そのため、事故点インダクタンスＬｇを考慮していないので、変圧器１３から見た第１事故点距離Ｄ１には誤差が生じる。

いま、事故点インダクタンスＬｇを考慮した分岐点２２から事故点ｇｘまでの仮想距離をｄ６とする。この仮想距離ｄ６には、事故点インダクタンスＬｇを距離に換算した事故点インダクタンス換算距離ｄｇが含まれる。第１事故点距離算出手段１９で計算される変圧器１３から見た第１事故点距離Ｄ１は（９）式で示される。

Ｄ１＝ｄ１＋ｄ２＋ｄ３＋ｄ６
＝ｃ１＋ｄ６ …（９）
例えば、事故点ｇｘに事故点インダクタンスＬgの地絡事故が発生した場合は、変圧器１３から事故点ｇｘまでの線路インダクタンスＬallは、（３）式より、（１０）式で求められる。なお、線路区間第１区間、第２区間、第３区間、第６区間において、単位長あたりの線路インダクタンスＬciは同じ値のＬｃとしている。

Ｌall＝Ｌｃ×（ｄ１＋ｄ２＋ｄ３＋ｃ３）＋Ｌｇ
＝Ｌｃ×（ｃ１＋ｃ３）＋Ｌｇ …（１０）
また、事故点インダクタンスＬｇを距離に換算した事故点インダクタンス換算距離ｄｇは、下記の（１１）式で示される。

Ｌｇ＝Ｌｃ×ｄｇ …（１１）
（１１）式を（１０）式に代入すると、（１２）式が得られる。

Ｌall＝Ｌｃ×（ｃ１＋ｃ３＋ｄｇ） …（１２）
すなわち、第１事故点距離算出手段１９は、地絡電流の共振周波数ｆ及び既知の線路定数（Ｌｃ、Ｃ）を用いて、（１）式により変圧器１３から見た第１事故点距離Ｄ１を演算するので、変圧器１３から見た実際の事故点距離ｄx1は、（ｄx1＝ｃ１＋ｃ３）であるが、（１２）式に示すように、変圧器１３から見た第１事故点距離Ｄ１は、（ｃ１＋ｃ３＋ｄｇ）となり、（９）式及び（１２）式から仮想距離ｄ６は（ｃ３＋ｄｇ）となることがわかる。

一方、第２事故点距離算出手段２０においても、前述したように、地絡電流の共振周波数ｆ及び既知の線路定数（Ｌｃ、Ｃci）を用いて、（１）式により送配電線の末端１４から見た第２事故点距離Ｄ２を演算する。そのため、事故点インダクタンスＬｇを考慮していないので、送配電線の末端１４から見た第２事故点距離Ｄ２には誤差が生じる。第２事故点距離算出手段２０で計算される送配電線の末端１４から見た第２事故点距離Ｄ２は（１３）式で示される。

Ｄ２＝ｄ４＋ｄ５＋ｄ６
＝ｃ２＋ｄ６ …（１３）
第２事故点距離算出手段２０の場合も、第１事故点距離算出手段１９の場合と同様に、送配電線の末端１４から事故点ｇｘまでの線路インダクタンスＬallは、（３）式より、（１４）式で求められる。なお、線路区間第４区間、第５区間、第６区間において、単位長あたりの線路インダクタンスＬciは同じ値のＬｃとしている。

Ｌall＝Ｌｃ×（ｄ４＋ｄ５＋ｃ３）＋Ｌｇ
＝Ｌｃ×（ｃ２＋ｃ３）＋Ｌｇ …（１４）
また、事故点インダクタンスＬｇを距離に換算した事故点インダクタンス換算距離ｄｇは、（１１）式で示されるので、送配電線の末端１４から見た線路インダクタンスＬallは（１５）式で示される。

Ｌall＝Ｌｃ×（ｃ２＋ｃ３）＋Ｌｃ×ｄｇ
＝Ｌｃ×（ｃ２＋ｃ３＋ｄｇ） …（１５）
すなわち、送配電線の末端１４から見た実際の事故点距離ｄx2は、（ｄx2＝ｃ２＋ｃ３）であるが、（１５）式に示すように、送配電線の末端１４から見た第２事故点距離Ｄ２は（ｃ２＋ｃ３＋ｄｇ）となり、第２事故点距離算出手段２０の場合も、仮想距離ｄ６は（ｃ３＋ｄｇ）となる。

このように、仮想距離ｄ６には、事故点インダクタンスＬｇを距離に換算した事故点インダクタンス換算距離ｄｇが含まれる。従って、事故点ｇｘが送配電線１１の分岐回路１１Ｘで発生しているときは、第１事故点距離算出手段１９で計算された第１事故点距離Ｄ１、第２事故点距離算出手段２０で計算された第２事故点距離Ｄ２には、事故点インダクタンスＬｇによる距離誤差ｄｇが含まれる。

そこで、分岐点距離算出手段２１では、事故点ｇｘが送配電線１１の分岐回路１１Ｘで発生しているときは、事故点インダクタンスＬｇによる距離誤差を相殺して変圧器１３から分岐回路１１Ｘの分岐点２２までの分岐点距離ｃ１を算出する。

分岐点距離算出手段２１は、まず、事故点ｇｘが送配電線１１の分岐回路１１Ｘで発生しているか否かを判定する。事故点ｇｘが送配電線１１の分岐回路１１Ｘで発生しているか否かの判定は、（１６）式で判定する。

ｄ６＞ε１ …（１６）
ここで、ε１は、想定される事故点インダクタンス換算距離ｄｇ分の距離誤差である。これは、仮想距離ｄ６が想定される事故点インダクタンス換算距離ｄｇ分の距離誤差ε１より大きいときは、分岐回路１１Ｘで事故点ｇｘがあると判定できるからである。変圧器１３から分岐点２２までの分岐点距離ｃ１は、（１７）式で示され、仮想距離ｄ６は（１８）式で示される。

ｃ１＝（Ｄ１−Ｄ２＋Ｄ０）／２ …（１７）
ｄ６＝Ｄ１−ｃ１ …（１８）
（１７）式及び（１８）式を（１６）式に代入すると、（１９）式が得られる。

ｄ６＝（Ｄ１＋Ｄ２−Ｄ０）／２＞ε１ …（１９）
つまり、分岐点距離算出手段２１は、事故点ｇｘが送配電線１１の分岐回路１１Ｘで発生しているか否かの判定を、（１９）式で判定する。

事故点が送配電線１１の分岐回路１１Ｘで発生していると判定したときは、分岐点距離ｃ１、ｃ２を求める。変圧器１３から分岐点２２までの分岐点距離ｃ１は（１７）式から既に算出されている。送配電線の末端１４から分岐点２２までの分岐点距離ｃ２は（２０）式で算出する。

ｃ２＝Ｄ０−ｃ１ …（２０）
（１７）式及び（２０）式には、事故点インダクタンス換算距離ｄｇを含む仮想距離ｄ６がないので、事故点インダクタンスＬｇによる距離誤差を相殺できる。従って、事故点インダクタンスＬｇによる距離誤差を除去した分岐点距離ｃ１、ｃ２を算出できる。

一方、分岐点距離算出手段２１は、（１９）式により、事故点ｇｘが送配電線１１の分岐回路１１Ｘでない箇所（送配電線１１の本線）で発生していると判定したときは、分岐点２２が事故点ｇｘであると判断する。これにより、事故点インダクタンスＬｇによる距離誤差を相殺した変圧器１３から事故点ｇｘまでの距離を算出できる。

分岐点距離算出手段２１は、このようにして算出した変圧器１３から分岐回路１１Ｘの分岐点２２までの分岐点距離ｃ１、送配電線の末端１４から分岐点２２までの分岐点距離ｃ２、変圧器１３または送配電線の末端１４から事故点ｇｘまでの距離を出力装置１７に出力する。出力装置１７は、印刷装置、表示装置、記憶装置、通信装置などである。

次に、本発明の第２実施形態を説明する。図３は、本発明の第２実施形態に係る事故点標定装置のブロック構成図である。この第２実施形態は、図１に示した第１実施形態に対し、地絡事故の事故点様相に対応して予め事故点インダクタンスを記憶した事故点インダクタンス記憶部２３と、地絡電流波形に基づいて事故点様相を判定しその事故様相に対応する事故点インダクタンスを事故点インダクタンス記憶部２３から取り出す事故点様相判定手段２４と、事故点が分岐回路で発生しているときは変圧器から事故点までの分岐点距離を算出する事故点距離算出手段２５とを追加して設けたものである。

すなわち、第１実施形態では、事故点が分岐回路で発生しているときは分岐点２２までの分岐点距離ｃ１しか分からない。そこで、第２実施形態では、事故点までの分岐点距離を算出するようにしたものである。図１と同一要素には、同一符号を付し重複する説明は省略する。

事故点インダクタンス記憶部２３には、地絡事故の事故点様相に対応して予め事故点インダクタンスＬｇが記憶されている。地絡事故の事故点様相には、例えば、樹木が電線に接触して地絡事故が発生したもの、金属同士が接触して地絡事故が発生したもの（腕金に電線が接触、パンザーマストに電線が接触など）、飛来物が電線に接触して地絡事故が発生したもの、動物が電線に接触して地絡事故が発生したものなどがある。このような地絡事故の事故様相によって事故点インダクタンスＬｇは異なった値となる。

過去の地絡事故データから、送配電線の箇所によって発生し易い地絡事故の様相が予め分かっている。すなわち、特定の分岐回路の分岐点の先で発生した地絡事故の場合には、特定の事故様相の地絡事故が多く発生していることが過去の地絡事故データから分かっている。そこで、過去の地絡事故データに基づき、分岐点に対応付けて予め事故点インダクタンスＬｇを事故点インダクタンス記憶部２３に記憶しておく。

また、地絡電流波形は、地絡事故の様相によって異なった特有の波形となる。事故点様相判定手段２４は、電流検出器１５で検出された地絡電流を入力し、地絡電流波形に基づいて事故点様相を判定する。そして、その事故様相に対応する事故点インダクタンスＬｇを事故点インダクタンス記憶部２３から取り出し事故点距離算出手段２５に出力する。

事故点距離算出手段２５は、分岐点距離算出手段２１から事故点ｇｘが分岐回路で発生しているとの通知を入力すると、事故点様相判定手段２４で取り出された事故点インダクタンスＬｇを距離に換算する。事故点インダクタンスＬｇの距離への換算は、（１１）式に基づいて事故点インダクタンス換算距離ｄｇを算出することで行う。そして、事故点距離算出手段２５は、求めた事故点インダクタンス換算距離ｄｇを第１事故点距離Ｄ１または第２事故点距離Ｄ２より差し引く（減算する）ことで、変圧器１３または送配電線の末端１４から事故点ｇｘまでの分岐点距離ｃ１、ｃ２を算出する。

本発明の第２実施形態では、事故点ｇｘが分岐回路で発生しているときは、事故点様相に応じて事故点インダクタンスを距離に換算し、その換算した事故点インダクタンス換算距離ｄｇを事故点距離Ｄ１、Ｄ２より差し引く（減算する）ことで、変圧器１３または送配電線の末端１４から事故点ｇｘまでの事故点距離ｄx1（＝ｃ１＋ｃ３）、ｄx2（＝ｃ２＋ｃ３）をより正確に算出できる。

次に、本発明の第３実施形態を説明する。図４は、本発明の第３実施形態に係る事故点標定装置のブロック構成図である。この第３実施形態は、図１に示した第１実施形態に対し、第１事故点距離算出手段で演算して得られた第１事故点距離または第２事故点距離算出手段で演算して得られた第２事故点距離と、変圧器または送配電線の末端からの実際の事故点距離との相関を示す相関式を予め記憶した相関式記憶部２８と、第１事故点距離算出手段で演算した第１事故点距離または第２事故点距離算出手段で演算した第２事故点距離を入力し、相関式記憶部２８に記憶した相関式に基づき変圧器または送配電線の末端から事故点までの実際の事故点距離を推定する事故点距離推定手段２９とを追加して設けたものである。

すなわち、第３実施形態は、第２実施形態と同様に、分岐点２２までの分岐点距離ｃ１に加え、事故点までの分岐点距離を算出できるようにしたものである。図１と同一要素には、同一符号を付し重複する説明は省略する。

相関式記憶部２８には、第１事故点距離算出手段１９で演算して得られた第１事故点距離Ｄ１または第２事故点距離算出手段２０で演算して得られた第２事故点距離Ｄ２と、変圧器１３または送配電線１１の末端１４からの実際の事故点距離ｄx1（＝ｃ１＋ｃ３）、ｄx2（＝ｃ２＋ｃ３）との相関を示す相関式が予め記憶されている。この相関式は、変圧器または送配電線の末端から所定距離地点で地絡事故を発生させて、得られたデータから取得した。以下の説明では、変圧器から所定距離地点で地絡事故を発生させた場合、つまり、第１事故点距離算出手段１９で演算して得られた第１事故点距離Ｄ１と、変圧器１３からの実際の事故点距離ｄx1（＝ｃ１＋ｃ３）との相関を示す相関式を求める場合について説明する。

前述したように、地絡事故の事故点様相には、樹木が電線に接触して地絡事故が発生したもの、金属同士が接触して地絡事故が発生したもの（腕金に電線が接触、パンザーマストに電線が接触など）、飛来物が電線に接触して地絡事故が発生したもの、動物が電線に接触して地絡事故が発生したものなどがある。そこで、変圧器から所定距離地点で各種の事故点様相の地絡事故を発生させて、変圧器から地絡点までのインダクタンスＬｌと事故点インピーダンスＬｇとのデータを取得した。その結果、事故様相として、金属同士が接触して地絡事故が発生した場合には、つまり、振動波形が発生する地絡事故の場合に変圧器から地絡点までのインダクタンスＬｌと事故点インピーダンスＬｇとの間に相関があることが判明した。

図５は、振動波形が発生する地絡事故の場合に、変圧器から地絡点までのインダクタンスＬｌと事故点インピーダンスＬｇとの間の相関の一例を示すグラフである。変圧器から地絡点までのインダクタンスＬｌは、地絡点と配電線の線種が既知であることから単位長さあたりの線路インダクタンスＬｃは既知である。また、地絡点までの事故点距離ｄｘも既知である。よって、図５の横軸の変圧器から地絡点までのインダクタンスＬｌは（２１）式で求めた。

Ｌｌ＝Ｌｃ×ｄｘ …（２１）
また、図５の縦軸の事故点インダクタンスＬｇは、第１事故点距離算出手段１９で算出された第１事故点距離Ｄ１をインダクタンスＬａ（Ｌａ＝Ｄ１×Ｌｃ）に換算し、（２２）式に示すように、第１事故点距離換算インダクタンスＬａから（２１）式で求めた変圧器から地絡点までのインダクタンスＬｌを減算することで求めた。

Ｌｇ＝Ｌａ−Ｌｌ …（２２）
図５から分かるように、振動波形が発生する地絡事故の場合には、事故点インピーダンスＬｇは、（２３）式に示すように、変圧器から地絡点までのインダクタンスＬｌの一次関数に近似できることが分かる。（２３）式のα、βは定数である。

Ｌｇ＝α×Ｌｌ＋β …（２３）
（２２）式及び（２３）式から事故点インピーダンスＬｇを消去すると、変圧器から地絡点までのインダクタンスＬｌは、（２４）式に示すように、第１事故点距離換算インダクタンスＬａの関数で示される。

Ｌｌ＝（Ｌａ−β）／（１＋α） …（２４）
第１事故点距離算出手段１９で演算して得られた第１事故点距離Ｄ１を第１事故点距離換算インダクタンスＬａ（Ｌａ＝Ｄ１×Ｌｃ）に換算して、（２４）式に代入すると、変圧器から地絡点までのインダクタンスＬｌが得られる。そして、変圧器から地絡点までのインダクタンスＬｌ（Ｌｌ＝ｄx1×Ｌｃ）を変圧器１３からの事故点距離ｄx1（＝Ｌｌ／Ｌｃ）に換算する。これにより、第１事故点距離Ｄ１から実際の事故点距離ｄx1（＝ｃ１＋ｃ３）を求めることができる。（２４）式に、（Ｌａ＝Ｄ１×Ｌｃ）、（Ｌｌ＝ｄx1×Ｌｃ）を代入して、距離の式にすると（２５）式が得られる。この（２５）式を相関式とし、相関式記憶部２８に記憶しておく。

ｄx1＝（Ｄ１−β／Ｌｃ）／（１＋α） …（２５）
図６は、（２１）式で求めた変圧器から地絡点までの事故点距離換算インダクタンスＬｌと、（２４）式により第１事故点距離換算インダクタンスＬａを用いて求めた変圧器から地絡点までのインダクタンスＬｌcalとの間の相関の一例を示すグラフである。横軸は（２１）式で求めた事故点距離換算インダクタンスＬｌであることから、実際の事故点距離の真値に近い値であり、縦軸は（２４）式により第１事故点距離換算インダクタンスＬａを用いて求めた変圧器から地絡点までのインダクタンスＬｌcalであることから、多少の誤差が含まれる。図６に示すように、多少のばらつきはあるが、（２４）式により第１事故点距離換算インダクタンスＬａを用いて求めた変圧器から地絡点までのインダクタンスＬｌcalは、（２１）式で求めた変圧器から地絡点までの事故点距離換算インダクタンスＬｌにほぼ等しい。このことから、（２４）式により第１事故点距離換算インダクタンスＬａを用いて変圧器から地絡点までのインダクタンスＬｌを求めてもよいことが分かる。

以上の説明は、第１事故点距離算出手段１９で演算して得られた第１事故点距離Ｄ１と、変圧器１３からの実際の事故点距離ｄx1（＝ｃ１＋ｃ３）との相関を示す相関式を求める場合について説明したが、第２事故点距離算出手段２０で演算して得られた第２事故点距離Ｄ２と、送配電線１１の末端１４からの実際の事故点距離ｄx2（＝ｃ２＋ｃ３）との相関を示す相関式を求める場合も同様である。その場合の相関式は、（２６）式で示される。

ｄx2＝（Ｄ２−β／Ｌｃ）／（１＋α） …（２６）
このように、第３実施形態では、変圧器または送配電線の末端から所定距離地点で振動波形が発生する地絡事故を発生させて、第１事故点距離算出手段１９で演算して得られた第１事故点距離Ｄ１または第２事故点距離算出手段２０で演算して得られた第２事故点距離Ｄ２と、地絡事故を発生させた変圧器または送配電線の末端からの実際の事故点距離ｄx1、ｄx2との相関を予め相関式として求めておき、相関式記憶部２８に記憶しておく。そして、事故点距離推定手段２９は、地絡事故が振動波形の発生する地絡事故であるときは、第１事故点距離算出手段１９で演算した第１事故点距離Ｄ１または第２事故点距離算出手段２０で演算した第２事故点距離Ｄ２を入力し、相関式記憶部２８に記憶した相関式に基づき変圧器または送配電線の末端から事故点までの実際の事故点距離を推定する。これにより、第２実施形態と同様に、事故点インダクタンスによる距離誤差を除去した事故点距離を推定できる。

次に、本発明の第４実施形態を説明する。図７は、本発明の第４実施形態に係る事故点標定装置のブロック構成図である。この第４実施形態は、図１に示した第１実施形態に対し、地絡電圧を検出する電圧検出器２６とバンク・線路静電容量算出手段２７とを追加して設け、バンク・線路静電容量算出手段２７は、共振周波数演算手段１８で求めた地絡電流の共振周波数ｆ、電流検出器１５で検出した地絡電流及び電圧検出器２６で検出した地絡電圧に基づいて変圧器１３から見たバンク・線路静電容量Ｃｂを算出し、第１事故点距離算出手段１９は、共振周波数演算手段１８で求めた共振周波数ｆ及びバンク・線路静電容量Ｃｂを用いて、変圧器１３から事故点ｇｘまでの第１事故点距離Ｄ１を算出するようにしたものである。図１と同一要素には、同一符号を付し重複する説明は省略する。

地絡事故の発生時に続流が発生する場合は、電流検出器１５で地絡電流の続流が検出され、電圧検出器２６で地絡電流の続流による地絡電圧が検出される。バンク・線路静電容量算出手段２７は、電流検出器１５で検出された地絡電流の続流の電流値Ｉｇ、電流検出器１５で検出された地絡電流の続流の電圧値Ｖｇ、共振周波数演算手段１８で求めた地絡電流の共振周波数ｆに基づいて、下記の（２７）式によりバンク・線路静電容量Ｃｂを算出する。

Ｃｂ≒Ｉｇ／２πｆ×Ｖｇ …（２７）
（２７）式で算出されたバンク・線路静電容量Ｃｂは、地絡電流の続流の電流値Ｉｇ、地絡電流の続流の電圧値Ｖｇ、地絡電流の共振周波数ｆに基づいて、算出されたバンク・線路静電容量Ｃｂであるので、変圧器１３から事故点ｇｘまでの実際のバンク・線路静電容量Ｃｂである。従って、第１事故点距離算出手段１９は、（２７）式で算出されたバンク・線路静電容量Ｃｂを用いて第１事故点距離Ｄ１を計算するので、第１事故点距離Ｄ１は、誤差の少ないものとなる。これにより、既存のバンク・線路静電容量Ｃｂの誤差による影響を除去したより正確な変圧器１３から事故点ｇｘまでの第１事故点距離Ｄ１を算出できる。なお、地絡事故が間欠地絡などの事故であり、地絡電流の続流が発生しない場合は、第１実施形態と同様に、送配電線の系統構成から計算した既知の線路定数を用いることになる。

次に、本発明の第５実施形態を説明する。図８は、本発明の第５実施形態に係る事故点標定装置のブロック構成図である。この第５実施形態は、図１に示した第１実施形態に対し、図３に示した事故点インダクタンス記憶部２３、事故点様相判定手段２４、事故点距離算出手段２５、及び図７に示した電流検出器２６、バンク・静電容量算出手段２７を追加して設けたものである。これらの要素は、図３及び図７と同じであるので重複する説明は省略する。

本発明の第５実施形態では、図３に示した第２実施形態の効果及び図７に示した第４実施形態の効果の双方の効果を有する。すなわち、事故点インダクタンス換算距離ｄｇを事故点距離Ｄ１、Ｄ２より差し引く（減算する）ことで、変圧器１３または送配電線の末端１４から事故点ｇｘまでの事故点距離ｃ１＋ｃ３、ｃ２＋ｃ３をより正確に算出でき、既存のバンク・線路静電容量Ｃｂの誤差による影響を除去した変圧器１３から事故点ｇｘまでのより正確な第１事故点距離Ｄ１を算出できる。

次に、本発明の第６実施形態を説明する。図９は、本発明の第６実施形態に係る事故点標定装置のブロック構成図である。この第６実施形態は、図１に示した第１実施形態に対し、図４に示した相関記憶部２８、事故点距離推定手段２９、及び図７に示した電流検出器２６、バンク・静電容量算出手段２７を追加して設けたものである。これらの要素は、図４及び図７と同じであるので重複する説明は省略する。

本発明の第６実施形態では、図４に示した第３実施形態の効果及び図７に示した第４実施形態の効果の双方の効果を有する。すなわち、第１事故点距離算出手段で演算して得られた第１事故点距離または第２事故点距離算出手段で演算して得られた第２事故点距離と、変圧器または送配電線の末端からの実際の事故点距離との相関を示す予め用意した相関式に基づき変圧器または送配電線の末端から事故点までの実際の事故点距離を推定するので、変圧器１３または送配電線の末端１４から事故点ｇｘまでの事故点距離ｃ１＋ｃ３、ｃ２＋ｃ３をより正確に算出でき、既存のバンク・線路静電容量Ｃｂの誤差による影響を除去した変圧器１３から事故点ｇｘまでのより正確な第１事故点距離Ｄ１を算出できる。

前述したように、送配電線の末端側から見た場合の事故点までの静電容量Ｃallにはバンク静電容量Ｃがないので、送配電線の末端側から見た場合の事故点までの静電容量Ｃallは、（７）式に示すように、線路静電容量Σ（Ｃci×ｄｉ）となり、（６）式で示す変圧器側から見た場合の静電容量Ｃall（＝Ｃ）より小さいものとなる。特に、送配電線の末端の近傍に事故点ｇｘが発生した場合には、送配電線の末端側から見た場合の事故点までの静電容量Ｃallは非常に小さいものとなる。

送配電線の末端側から見た場合の事故点までの静電容量Ｃallが非常に小さいと、事故電流も小さいものとなるので、送配電線の末端側から見た場合の事故電流を測定できるように、送配電線の末端１４にコンデンサＣｘを接続する。これにより、送配電線の末端側から見た場合の事故点までの静電容量Ｃallが大きくなり、送配電線の末端側から見た場合の事故電流を大きくすることができ、送配電線の末端近傍の電流検出器１６での事故電流の検出が容易にできる。

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１１…送配電線、１２…測定点、１３…変圧器、１４…送配電線の末端、１５…電流検出器、１６…演算装置、１７…出力装置、１８…共振周波数演算手段、１９…第１事故点距離算出手段、２０…第２事故点距離算出手段、２１…分岐点距離算出手段、２２…分岐点、２３…事故点インダクタンス記憶部、２４…事故点様相判定手段、２５…事故点距離算出手段、２６…電圧検出器、２７…バンク・線路静電容量算出手段、２８…相関式記憶部、２９…事故点距離推定手段

Claims

変圧器から負荷に電力を供給する送配電線に地絡事故が発生したときの地絡電流波形を周波数解析して地絡電流の共振周波数を求める共振周波数演算手段と、
前記共振周波数演算手段で求めた共振周波数及び既知の線路定数を用いて変圧器から事故点までの第１事故点距離を演算する第１事故点距離算出手段と、
前記共振周波数演算手段で求めた共振周波数及び既知の線路定数を用いて前記送配電線の末端から事故点までの第２事故点距離を演算する第２事故点距離算出手段と、
前記第１事故点距離、前記第２事故点距離及び変圧器から前記送配電線の末端までの送配電線距離に基づいて、前記事故点が前記送配電線の分岐回路で発生しているときは事故点インダクタンスによる距離誤差を相殺して前記変圧器または前記送配電線の末端から前記分岐回路の分岐点までの分岐点距離を算出し、前記事故点が前記分岐回路でない箇所で発生しているときは事故点インダクタンスによる距離誤差を相殺して前記変圧器または前記送配電線の末端から前記事故点までの距離を算出する分岐点距離算出手段とを備えたことを特徴とする事故点標定装置。
前記地絡事故の事故点様相に対応して予め事故点インダクタンスを記憶した事故点インダクタンス記憶部と、
前記地絡電流波形に基づいて事故点様相を判定しその事故様相に対応する事故点インダクタンスを前記事故点インダクタンス記憶部から取り出す事故点様相判定手段と、
前記事故点が前記分岐回路で発生しているときは前記事故点様相判定手段で取り出された事故点インダクタンスを距離に換算し、
その換算した距離を前記第１事故点距離または前記第２事故点距離より差し引くことで、前記変圧器または前記送配電線の末端から事故点までの事故点距離を算出する事故点距離算出手段とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の事故点標定装置。
前記変圧器または前記送配電線の末端から所定距離地点で振動波形が発生する地絡事故を発生させて、前記第１事故点距離算出手段で演算して得られた第１事故点距離または前記第２事故点距離算出手段で演算して得られた第２事故点距離と、前記地絡事故を発生させた前記変圧器または前記送配電線の末端からの実際の事故点距離との相関を予め求めておき、その相関式を記憶した相関式記憶部と、
前記地絡事故が振動波形の発生する地絡事故であるときは、前記第１事故点距離算出手段で演算した第１事故点距離または前記第２事故点距離算出手段で演算した第２事故点距離を入力し、前記相関式記憶部に記憶した相関式に基づき前記変圧器または前記送配電線の末端から事故点までの実際の事故点距離を推定する事故点距離推定手段とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の事故点標定装置。
前記共振周波数演算手段で求めた地絡電流の共振周波数、前記地絡電流及び地絡電圧に基づいて変圧器から見たバンク・線路静電容量を算出するバンク・線路静電容量算出手段を設け、前記第１事故点距離算出手段は、前記共振周波数演算手段で求めた共振周波数及びバンク・線路静電容量を用いて変圧器から事故点までの第１事故点距離を算出することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の事故点標定装置。
変圧器から負荷に電力を供給する送配電線の末端にコンデンサを接続したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の事故点標定装置。