JP6552715B2 - 断線検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、断線検出装置に関し、特に、配電変電所から変圧器を介して需要家の負荷設備に配電を行う配電系統における断線を検出する断線検出装置に関する。

配電変電所から各需要家まで電力を配電する配電系統において、配電線の断線は、公衆災害に至る恐れがある重大な故障である。切断された配電線が地面等に接触しない場合、または配電線が被覆されている場合などでは、保護装置の計測値に異常が現れないため、配電系統における断線箇所の検出が困難であった。

上記の問題の対策として、近年導入が進んでいるスマートメーターを活用して断線の有無または断線箇所を検出する方法が提案されている。ここで、スマートメーターとは、各需要家において負荷設備の前段（変圧器側）に設置される通信機能を備えた検針端末である。遠隔からスマートメーターと通信を行うことによって、当該スマートメーターから電力使用量を取得することができる。

配電線が断線すると、断線した箇所から負荷側で電圧が降下（以下、電圧降下という）する。そして、当該電圧降下に応じてスマートメーターが計測する電圧値も降下し、更に電圧値が降下するとスマートメーターの動作自体が停止する。このような現象を利用して、スマートメーターを活用して断線の検出を行うことが可能となる。

従来、高圧配電系統における断線の発生区間を特定する技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１では、配電系統の低需要家に設置された検針装置（スマートメーターに相当）の電力量または電圧の測定値が断線可能性を示す範囲となった場合において、アラーム情報を検針装置から集計センターに送信し、アラーム情報に係る検針装置が属する端末グループまたは柱状変圧器を特定し、これらの情報を断線箇所データベースと照合することによって、高圧配電系統における断線の発生区間を特定している。

また、通信が途絶えた場合に迂回経路を探索して通信を確保する技術が開示されている（例えば、特許文献２参照）。特許文献２では、無線通信ネットワークを介してゲートウェイサーバに情報を送信する情報収集システムにおいて、電柱の傾斜に応じた状態変化を検出する傾斜検出センサ（スマートメーターに相当するが、電力の計測機能はない）が、通信が途絶えた場合に迂回経路を探索して通信を確保している。

また、停電を検知する技術が開示されている（例えば、特許文献３参照）。特許文献３では、停電発生時にスマートメーターから情報が発信できなくなる事情を利用して、日常的に通信エラーが発生するような要因がない場合において、そのスマートメーターは停電していると判定している。

特開２０１１−２５０５８０号公報 特開２００６−２１７７０４号公報 特開２０１３−１４６１１５号公報

特許文献１では、停電時にスマートメーターがアラーム情報を送信可能とするためには、スマートメーターに停電時用の電池を搭載する必要があり、費用がかかるという問題がある。

特許文献２では、スマートメーターによるマルチホップ無線通信の迂回経路を形成するためにはある程度の時間を要するが、断線の検出のような早期の検出が必要な場合において迂回経路の形成は適さない。

マルチホップ無線通信では、スマートメーターは近隣の他のスマートメーターを経由して集約装置と通信を行うが、通信上位（集約装置側）のスマートメーターの通信が異常である場合は当該スマートメーターを経由する通信下位のスマートメーターは停電していなくても集約装置と通信することができない。特許文献３では、スマートメーターの通信の有無によって停電か否かを判定しているが、通信経路（通信トポロジ）を考慮していないため、通信上位のスマートメーターが通信できなければ、通信下位のスマートメーターが正常に稼働していたとしても停電と誤判定されるという問題がある。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、配電系統における断線を精度良く検出することが可能な断線検出装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明による断線検出装置は、配電変電所から変圧器を介して複数の需要家の負荷設備に配電を行う配電系統における断線を検出する断線検出装置であって、各需要家の負荷設備の前段に設けられた通信機能付検針端末と通信可能に接続され、通信機能付検針端末で計測された計測データを、通信機能付検針端末からマルチホップ無線通信によって受信する通信部と、マルチホップ無線通信における計測データに基づいて、各通信機能付検針端末の通信トポロジを分析する通信トポロジ分析部と、通信部の通信状況に基づいて、配電系統における断線に関する状況を判定する断線判定部とを備え、通信トポロジ分析部は、通信部が計測データを受信することができなかった通信機能付検針端末のうち通信トポロジにおいて最も通信部側である最上位に存在する通信機能付検針端末について停電可能性ありと判定し、停電可能性ありと判定された通信機能付検針端末よりも下位に存在する通信機能付検針端末について状態不明と判定する。

本発明によると、断線検出装置は、配電変電所から変圧器を介して複数の需要家の負荷設備に配電を行う配電系統における断線を検出する断線検出装置であって、各需要家の負荷設備の前段に設けられた通信機能付検針端末と通信可能に接続され、通信機能付検針端末で計測された計測データを、通信機能付検針端末からマルチホップ無線通信によって受信する通信部と、マルチホップ無線通信における計測データに基づいて、各通信機能付検針端末の通信トポロジを分析する通信トポロジ分析部と、通信部の通信状況に基づいて、配電系統における断線に関する状況を判定する断線判定部とを備え、通信トポロジ分析部は、通信部が計測データを受信することができなかった通信機能付検針端末のうち通信トポロジにおいて最も通信部側である最上位に存在する通信機能付検針端末について停電可能性ありと判定し、停電可能性ありと判定された通信機能付検針端末よりも下位に存在する通信機能付検針端末について状態不明と判定するため、配電系統における断線を精度良く検出することが可能となる。

本発明の目的、特徴、態様、および利点は、以下の詳細な説明と添付図面とによって、より明白となる。

本発明の実施の形態１による配電系統の構成の一例を示す図である。 本発明の実施の形態１による断線検出装置の構成の一例を示すブロック図である。 本発明の実施の形態１による配電線構成データの一例を示す図である。 本発明の実施の形態１による変圧器データの一例を示す図である。 本発明の実施の形態１による通信機能付検針端末データの一例を示す図である。 本発明の実施の形態１による通信機能付検針端末の通信先を示すデータの一例を示す図である。 本発明の実施の形態１による通信トポロジの一例を示す模式図である。 本発明の実施の形態１による断線検出装置の動作の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１による通信エラーが発生した場合における通信トポロジの一例を示す模式図である。 本発明の実施の形態１による変圧器別状態判定部の動作の一例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態３による断線検出装置の構成の一例を示すブロック図である。 本発明の実施の形態３による断線検出装置の動作の一例を示すフローチャートである。

本発明の実施の形態について、図面に基づいて以下に説明する。

＜実施の形態１＞
＜配電系統の構成＞
まず、配電系統の構成について説明する。図１は、本発明の実施の形態１による配電系統の構成の一例を示す図である。

図１に示すように、配電変電所１の１次側（電源側）は、送電線を介して発電所（図示せず）と接続されている。配電変電所１の２次側には、配電線２が接続されている。配電線２は、分岐点３で複数の配電線２に枝分かれしながら放射状に広がるように設けられている。このように、配電系統は放射状の構造となっており、配電変電所１側から分岐点３を介して配電線２を辿っていくと、最終的には末端４に到達する。配電線２には、多数の変圧器５が接続されている。各変圧器５の２次側は、需要家６と接続されている。

なお、本実施の形態１において、分岐点３および末端４は、電柱であるものとする。また、変圧器５は、電柱上に設置された柱上変圧器であるものとする。

配電線２において、電力は３相交流（Ｒ，Ｓ，Ｔ）で配電される。本実施の形態１では、変圧器５の電源側（配電変電所１側）は３相のうちのいずれか２相と接続され、負荷側（需要家６側）に単相交流（すなわち、Ｒ−Ｓ，Ｓ−Ｔ，Ｔ−Ｒのいずれか）で電力の供給を行うものとする。

各需要家６は、負荷設備８の前段（変圧器５側）に通信機能付検針端末７を備えている。ここで、通信機能付検針端末７とは、いわゆるスマートメーターのことであり、遠隔に設置された断線検出装置１１などの装置と相互に通信することが可能な検針器である。通信機能付検針端末７は、需要家６に電力が供給され、かつ通信障害がない限り、断線検出装置１１と相互に通信することが可能である。

なお、通信機能付検針端末７と断線検出装置１１との通信は、マルチホップ無線方式によって、必要に応じて周囲の他の通信機能付検針端末７を経由し、通信集約装置９を介して行われるものとする。通信集約装置９は、複数の通信機能付検針端末７と通信することができ、各通信機能付検針端末７で計測された電力値および電圧値の情報と、各通信機能付検針端末７におけるマルチホップ無線通信の通信トポロジの情報とを集約し、集約した情報を、例えば光回線１０などの通信手段を介して断線検出装置１１に送信することが可能である。

＜断線検出装置の構成＞
次に、断線検出装置１１の構成について説明する。図２は、断線検出装置１１の構成の一例を示すブロック図である。

図２に示すように、断線検出装置１１は、通信部１２と、データ格納部１３と、通信トポロジ分析部１４と、メーター別状態判定部１５と、変圧器別状態判定部１６と、断線判定部１７と、入力部１８と、出力部１９とを備えている。

通信部１２は、例えばネットワークインターフェース装置で実現される。通信部１２は、通信集約装置９を介して、通信機能付検針端末７に対して電圧値データおよび電力値データ（これらのデータを総称して計測データともいう）の送信要求を行い、通信機能付検針端末７からの電圧値データおよび電力値データの受信の有無（通信状況）を確認する。

データ格納部１３は、例えば磁気ディスク装置で実現される。データ格納部１３は、配電線構成データ、変圧器データ、通信機能付検針端末データ、通信トポロジデータ、および通信機能付検針端末７で計測され通信部１２が受信した電圧値データおよび電流値データなどを格納している。なお、配電線構成データ、変圧器データ、通信機能付検針端末データ、および通信トポロジデータについては後述する。

通信トポロジ分析部１４は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）およびＤＲＡＭ（Dynamic Random Access Memory）を備えている。通信トポロジ分析部１４は、メーター別状態判定部１５から通信トポロジの分析要求を受ける。

通信トポロジ分析部１４は、通信部１２を介して、各通信集約装置９に対して通信トポロジデータの送信要求を行い、各通信集約装置９の配下の通信トポロジデータを各通信集約装置９から受信する。そして、通信トポロジ分析部１４は、通信集約装置９から受信した通信トポロジデータと、メーター別状態判定部１５が各通信機能付検針端末７から電圧値データおよび電力値データを受信する受信状況とに基づいて通信トポロジの分析を行い、メーター別状態判定部１５が電圧値データおよび電力値データを受信することができなかった通信機能付検針端末７について、状態を「停電可能性あり」と「状態不明」とのいずれかに分ける。

メーター別状態判定部１５は、例えばＣＰＵおよびＤＲＡＭを備えている。メーター別状態判定部１５は、変圧器別状態判定部１６から各通信機能付検針端末７の状態の判定要求を受ける。

メーター別状態判定部１５は、通信部１２および通信集約装置９を介して、各通信機能付検針端末７に対して電圧値データおよび電力値データの送信要求を行い、各通信機能付検針端末７から電圧値データおよび電力値データを受信する。また、メーター別状態判定部１５は、通信トポロジ分析部１４に対して通信トポロジの分析要求を行い、分析結果として各通信機能付検針端末７の端末番号および状態（「停電可能性あり」、「状態不明」）を通信トポロジ分析部１４から受信する。そして、メーター別状態判定部１５は、受信したこれらのデータに基づいて、各通信機能付検針端末７の状態の判定を行う。

変圧器別状態判定部１６は、例えばＣＰＵおよびＤＲＡＭを備えている。変圧器別状態判定部１６は、断線判定部１７から各変圧器５の状態の判定要求を受ける。変圧器別状態判定部１６は、メーター別状態判定部１５による判定結果に基づいて、各変圧器５の状態の判定を行う。

断線判定部１７は、例えばＣＰＵおよびＤＲＡＭを備えている。断線判定部１７は、変圧器別状態判定部１６による判定結果に基づいて断線の有無および断線箇所（配電系統における断線に関する状況）を判定し、検出結果を出力部１９に出力する。

入力部１８は、例えばモニタ、キーボード、およびマウスを備えている。断線検出装置１１の運用者（以下、単に運用者という）は、入力部１８を操作することによって種々のデータを入力する。入力部１８で入力されたデータは、データ格納部１３に格納される。なお、入力部１８がネットワークインターフェース装置を備えている場合は、例えば、設備管理を行う外部の装置と通信して受信したデータをデータ格納部１３に格納するようにしてもよい。

出力部１９は、例えばディスプレイ装置、印刷装置、磁気ディスク装置を備えており、断線判定部１７で判定された断線の有無および断線箇所の情報を、例えばディスプレイ装置に表示する。なお、出力部１９がネットワークインターフェース装置を備えている場合は、外部の装置に対して断線の有無および断線箇所の情報を送信するようにしてもよい。

＜配電系統のデータ形式＞
次に、配電系統の構造などを表すデータ形式について説明する。図３は、配電線構成データの一例を示す図である。

配電線構成データとは、配電線２と、当該配電線２の両端に接続された電柱とを関連付けるデータである。図３に示すように、配電線構成データは、配電線２を一意に識別する配電線番号と、当該配電線２の電源側（配電変電所１側）に接続された電柱を識別する電源側電柱番号と、当該配電線２の負荷側（需要家６側）に接続された電柱を識別する負荷側電柱番号とを含んでいる。

図３において、配電線２の電源側が電柱ではなく配電変電所１である場合、電源側電柱番号は「Ｓ／Ｓ」と示される。また、同一の電源側電柱番号が複数存在する場合において、当該電源側電柱番号の電柱は分岐点３に相当する。負荷側電柱番号にのみ現れる電柱は、末端４に相当する。

図４は、変圧器データの一例を示す図である。

図４に示すように、変圧器データは、変圧器５を一意に識別する変圧器番号と、当該変圧器５が設置されている電柱を識別する電柱番号と、当該変圧器５の配電線２に対する接続相（Ｒ−Ｓ，Ｓ−Ｔ，Ｔ−Ｒのいずれか）とを含んでいる。

図５は、通信機能付検針端末データの一例を示す図である。

図５に示すように、通信機能付検針端末データは、通信機能付検針端末７を一意に識別する端末番号と、当該通信機能付検針端末７と接続している変圧器５を識別する変圧器番号とを含んでいる。

上記の図３〜５で説明した配電線構成データ、変圧器データ、および通信機能付検針端末データは、運用者が入力部１８から入力してデータ格納部１３に記憶されているものとする。なお、入力部１８がネットワークインターフェース装置を備えている場合は、外部の配電系のシステム（例えば、配電監視制御システムまたは配電設備管理システム）から配電線構成データ、変圧器データ、および通信機能付検針端末データを取得してデータ格納部１３に格納するようにしてもよい。

また、例えば工事などで配電系統の構造が変更された場合において、運用者は、入力部１８から配電線構成データ、変圧器データ、および通信機能付検針端末データの追加・変更を行う。なお、入力部１８がネットワークインターフェース装置を備えている場合は、外部の配電系のシステムから、追加・変更する配電線構成データ、変圧器データ、および通信機能付検針端末データを取得するようにしてもよい。

＜通信経路のデータ形式＞
次に、通信経路の構造などを表すデータ形式について説明する。図６は、通信機能付検針端末７の通信先を示すデータの一例を示す図である。

図６に示すように、通信機能付検針端末７の通信先を示すデータは、通信機能付検針端末７を一意に識別する端末番号と、当該通信機能付検針端末７の通信先となる他の通信機能付検針端末７または通信集約装置９を識別する通信先番号とを含んでいる。

図６の例では、端末番号Ｐ１０００００３１の通信機能付検針端末７は、自身のデータを通信先番号Ｐ１０００００２１の通信機能付検針端末７に送信し、端末番号Ｐ１０００００２１の通信機能付検針端末７は、端末番号Ｐ１０００００３１の通信機能付検針端末７のデータを通信先番号Ｐ１０００００１１の通信機能付検針端末７に送信し、端末番号Ｐ１０００００１１の通信機能付検針端末７は、端末番号Ｐ１０００００３１の通信機能付検針端末７のデータを通信先番号Ｃ１０００１の通信集約装置９に送信していることを示している。すなわち、端末番号Ｐ１０００００３１の通信機能付検針端末７は、自身のデータを、端末番号Ｐ１０００００２１の通信機能付検針端末７、および端末番号Ｐ１０００００１１の通信機能付検針端末７を経由して通信集約装置９に送信している。

このように、上述のマルチホップ無線方式は、通信機能付検針端末７が他の通信機能付検針端末７を経由して通信集約装置９に無線通信する方式である。図７は、図６に示す通信機能付検針端末７の通信先を示すデータを用いて通信トポロジを模式的に示している。図７において、例えば通信機能付検針端末７Ｋは、当該通信機能付検針端末７Ｋの計測データを通信機能付検針端末７Ｅに送信する。次に、通信機能付検針端末７Ｅは、通信機能付検針端末７Ｋの計測データと、通信機能付検針端末７Ｅを経由した旨の情報とを通信機能付検針端末７Ａに送信する。次に、通信機能付検針端末７Ａは、通信機能付検針端末７Ｋの計測データと、通信機能付検針端末７Ｅを経由した旨の情報と、通信機能付検針端末７Ａを経由した旨の情報とを通信集約装置９に送信する。これにより、通信集約装置９は、通信機能付検針端末７Ｋの計測データと、当該通信機能付検針端末７Ｋの計測データが通信機能付検針端末７Ｅおよび通信機能付検針端末７Ａの順に経由した旨の情報とを受信することになる。このようにして、通信集約装置９は、マルチホップ無線通信の通信トポロジを集約している。

＜動作＞
次に、断線検出装置１１の動作について説明する。図８は、断線検出装置１１が断線の検出を行う動作の一例を示すフローチャートである。なお、図８に示す動作は、予め定められた周期（例えば１０分ごと）で行われるものとする。

ステップＳ１１において、通信トポロジ分析部１４は、通信トポロジを分析する。具体的には、通信トポロジ分析部１４は、通信集約装置９から受信した通信トポロジデータと、メーター別状態判定部１５が各通信機能付検針端末７から電圧値データおよび電力値データを受信する受信状況とに基づいて通信トポロジを分析する。そして、通信トポロジ分析部１４は、通信できなかった（メーター別状態判定部１５が電圧値データおよび電力値データを受信することができなかった）通信機能付検針端末７のうち通信トポロジにおいて最も通信集約装置９に近い最上位（通信上位）に存在する通信機能付検針端末７を特定する。このとき特定した通信機能付検針端末７の状態は、「停電可能性あり」と判定される。また、「停電可能性あり」と判定された通信機能付検針端末７よりも通信下位に存在する通信機能付検針端末７は停電しているか否か不明であるため、当該通信機能付検針端末７の状態は「状態不明」と判定される。

図９は、通信エラーが発生した場合における通信トポロジの一例を示す模式図である。図９において、黒塗りで示されている通信機能付検針端末７Ｅ、通信機能付検針端末７Ｊ、通信機能付検針端末７Ｋ、通信機能付検針端末７Ｑ、および通信機能付検針端末７Ｒは、メーター別状態判定部１５が通信部１２および通信集約装置９を介して電圧値データおよび電力値データを受信することができなかった（通信部１２がデータの受信を確認することができなかった）通信機能付検針端末７であることを示している。

図９に示すように、電圧値データおよび電力値データを受信することができなかった通信機能付検針端末７Ｅ、通信機能付検針端末７Ｊ、通信機能付検針端末７Ｋ、通信機能付検針端末７Ｑ、および通信機能付検針端末７Ｒのうち、通信機能付検針端末７Ｅは最も通信集約装置９に近いため停電している可能性が高く、「停電可能性あり」と判定する。一方、他の通信機能付検針端末７Ｊ、通信機能付検針端末７Ｋ、通信機能付検針端末７Ｑ、および通信機能付検針端末７Ｒは、停電している可能性がある通信機能付検針端末７Ｅを経由して通信しようとするため、停電しているかどうかに関わらず通信することができない。従って、通信機能付検針端末７Ｊ、通信機能付検針端末７Ｋ、通信機能付検針端末７Ｑ、および通信機能付検針端末７Ｒは、「状態不明」であると判定する。

図８に戻り、ステップＳ１２において、メーター別状態判定部１５は、各通信機能付検針端末７の状態を判定する。具体的には、メーター別状態判定部１５は、各通信機能付検針端末７から受信した電圧値データを分析して、予め定められた閾値以下まで電圧降下した通信機能付検針端末７を特定し、当該特定した通信機能付検針端末７は「電圧降下」していると判定する。なお、閾値の設定は、一般的に電圧異常と考えられる値、例えば正常な電圧値の９割に設定する。閾値は、事前に設定（デフォルトで設定）してもよく、運用者が入力部１８からパラメータとして入力して設定するようにしてもよい。

メーター別状態判定部１５は、ステップＳ１１において通信トポロジ分析部１４によって「停電可能性あり」および「状態不明」と判定されず、かつ上記の「電圧降下」と判定しなかった通信機能付検針端末７は「正常」であると判定する。

上記より、各通信機能付検針端末７は、「停電可能性あり」、「状態不明」、「電圧降下」、または「正常」のいずれかの状態であると判定される。

ステップＳ１３において、変圧器別状態判定部１６は、各変圧器５の状態を判定する。具体的には、変圧器別状態判定部１６は、データ格納部１３に記憶されている通信機能付検針端末データ（図５参照）に基づいて、各変圧器５に接続している通信機能付検針端末７を特定する。そして、変圧器別状態判定部１６は、図１０に示す動作に従って各変圧器５の状態を判定する。

図１０は、変圧器別状態判定部１６の動作の一例を示すフローチャートである。

ステップＳ２１において、変圧器別状態判定部１６は、変圧器５に接続している通信機能付検針端末７のうち「正常」であると判定された通信機能付検針端末７が１台でも存在するか否かを判断する。「正常」であると判定された通信機能付検針端末７が１台でも存在する場合は、ステップＳ２２に移行する。一方、「正常」であると判定された通信機能付検針端末７が１台も存在しない場合は、ステップＳ２３に移行する。

ステップＳ２２において、変圧器別状態判定部１６は、「正常」であると判定された通信機能付検針端末７に接続している変圧器５は「正常」であると判定する。

ステップＳ２３において、変圧器別状態判定部１６は、変圧器５に接続している通信機能付検針端末７のうち「電圧降下」していると判定された通信機能付検針端末７が１台でも存在するか否かを判断する。「電圧降下」していると判定された通信機能付検針端末７が１台でも存在する場合は、ステップＳ２４に移行する。一方、「電圧降下」していると判定された通信機能付検針端末７が１台も存在しない場合は、ステップＳ２５に移行する。

ステップＳ２４において、変圧器別状態判定部１６は、「電圧降下」していると判定された通信機能付検針端末７に接続している変圧器５は「電圧降下」していると判定する。

ステップＳ２５において、変圧器別状態判定部１６は、変圧器５に接続している通信機能付検針端末７のうち「停電可能性あり」と判定された通信機能付検針端末７が１台でも存在するか否かを判断する。「停電可能性あり」と判定された通信機能付検針端末７が１台でも存在する場合は、ステップＳ２６に移行する。一方、「停電可能性あり」と判定された通信機能付検針端末７が１台も存在しない場合は、ステップＳ２７に移行する。

ステップＳ２６において、変圧器別状態判定部１６は、「停電可能性あり」と判定された通信機能付検針端末７に接続している変圧器５は「停電」していると判定する。

ステップＳ２７において、変圧器別状態判定部１６は、変圧器５の状態は「不明」であると判定する。

図８に戻り、ステップＳ１４において、断線判定部１７は、配電系統における断線を判定する。具体的には、断線判定部１７は、変圧器別状態判定部１６が判定した各変圧器５の状態に基づいて、配電系統における停電および電圧降下の分布図（または分布表）を作成し、これらの分布が断線によるものであるか否かを判定する。

より具体的には、断線判定部１７は、図４に示す変圧器データに含まれる接続相に基づいて、配電系統の一部の末端側において、例えばＲ相に接続する変圧器５（図４において、接続相がＲ−ＳまたはＴ−Ｒの変圧器５）が停電または電圧降下を示していれば、当該変圧器５の電源側でＲ相が断線していると判定する。

また、上記一部の末端側で停電または電圧降下を示す変圧器５のうち最も電源側の変圧器５から電源側に遡って正常を示す変圧器５が存在する場合において、断線判定部１７は、２台の変圧器５（停電または電圧降下を示す最も電源側の変圧器５、および正常を示す変圧器５）の間に断線箇所が存在すると判定する。

また、上記一部の末端側で停電または電圧降下を示す変圧器５のうち最も電源側の変圧器５から電源側に遡って正常を示す変圧器５が存在しない場合において、断線判定部１７は、停電または電圧降下を示す最も電源側の変圧器５よりも電源側に断線箇所が存在すると判定する。

以上のことから、本実施の形態１によれば、需要家６の負荷設備８での使用電力量を収集するために設置された通信機能付検針端末を利用して、配電系統における断線の有無および断線箇所を精度良く検出することが可能となる。また、通信機能付検針端末からの通信応答の有無に基づいて断線箇所を検出するため、通信機能付検針端末に停電時に通信を行うための電池を搭載する必要がない。従って、断線箇所の検出を安価に行うことが可能である。断線検出装置１１が断線ありと判定した場合において、運用者は、断線箇所に作業員を早急に派遣したり、感電または火災などの公衆災害を未然に防ぐために開閉器を開いたり、別の手段で断線箇所の周辺をさらに詳細に調査したりすることが可能となる。

＜実施の形態２＞
本発明の実施の形態２は、予め指定した変圧器５について状態の判定対象から除外することを特徴としている。その他の構成は、実施の形態１と同様であるため、ここでは説明を省略する。以下では、本実施の形態２による断線検出装置は、図２に示す断線検出装置１１であるものとして説明する。

例えば、故障または工事などによって停電となっている変圧器５について、当該変圧器５を識別する変圧器番号を停止中変圧器データとしてデータ格納部１３に予め記憶しておく。

次に、本実施の形態２による断線検出装置１１の動作について説明する。なお、本実施の形態２による断線検出装置１１の動作は、図８のステップＳ１３の処理に特徴を有しており、以下では図８のステップＳ１３の処理について説明する。その他の処理（図８のステップＳ１１、ステップＳ１２、およびステップＳ１４）については、実施の形態１と同様であるため、ここでは説明を省略する。

図８のステップＳ１３において、変圧器別状態判定部１６は、データ格納部１３に予め記憶しておいた停止中変圧器データを参照して、停電と分かっている変圧器５を状態の判定対象から除外する。

なお、停止中変圧器データとして記憶されていた変圧器５が充電状態となった場合（すなわち、停電から復帰した場合）は、当該変圧器５を識別する変圧器番号を停止中変圧器データから削除する。

以上のことから、本実施の形態２によれば、工事または故障などによって事前に停電と分かっている変圧器５について状態の判定対象から除外することによって、断線の誤判定を防ぐことが可能である。従って、断線の検出精度を向上させることが可能となる。

＜実施の形態３＞
＜構成＞
まず、本発明の実施の形態３による断線検出装置の構成について説明する。図１１は、本実施の形態３による断線検出装置２０の構成の一例を示すブロック図である。

図１１に示すように、本実施の形態３による断線検出装置２０は、断線時電圧降下分布推定部２１を備えることを特徴としている。その他の構成は、実施の形態１による断線検出装置１１（図２参照）と同様であるため、ここでは説明を省略する。

断線時電圧降下分布推定部２１は、例えばＣＰＵおよびＤＲＡＭを備えている。断線時電圧降下分布推定部２１は、データ格納部１３に格納されている直前の正常時（停電および電圧降下がない時）の通信機能付検針端末７の電力値データに基づいて、配電系統の各箇所で断線した場合における電圧降下の分布を推定する。

＜動作＞
次に、断線検出装置２０の動作について説明する。図１２は、断線検出装置２０が断線の検出を行う動作の一例を示すフローチャートである。なお、図１２に示す動作は、予め定められた周期（例えば１０分ごと）で行われるものとする。また、図１２のステップＳ３１〜ステップＳ３３は、図８のステップＳ１１〜ステップＳ１３に対応しているため、ここでは説明を省略する。以下では、ステップＳ３４およびステップＳ３５について説明する。

ステップＳ３４において、断線時電圧降下分布推定部２１は、配電系統の各箇所で断線した場合における電圧降下の分布を推定する。具体的には、断線時電圧降下分布推定部２１は、データ格納部１３に格納されている配電線構成データ（図３参照）、変圧器データ（図４参照）、通信機能付検針端末データ（図５参照）、通信トポロジデータ、および直前の正常時の通信機能付検針端末７の電力値データに基づいて、配電系統の各箇所で断線した場合における電圧降下の分布を推定する。

ここで、電圧降下の分布の推定方法の一例を説明する。例えば、配電線２の末端で変圧器５が３相３線（Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相）のうちＲ相およびＳ相に接続している場合において、電源側でＲ相が断線すると当該変圧器５（Ｒ相およびＳ相に接続している変圧器５、以下、Ｒ−Ｓ変圧器５という）は停電する。しかし、Ｒ−Ｓ変圧器５の負荷側（電源側とは反対方向）に、Ｒ相およびＴ相に接続している変圧器５（以下、Ｒ−Ｔ変圧器５という）が存在する場合において、電源側でＲ相が断線してもＳ相およびＴ相間の電圧が残るため、当該Ｒ−Ｔ変圧器５は電圧降下するが停電しないことがある。このような現象を、各変圧器５における直前の電力値データを使って推定する。

変圧器５に接続している各通信機能付検針端末７で計測した電力値の合計を、当該変圧器５の電力値とする。例えば、上記のＲ−Ｓ変圧器５における直前の電力値が２０ｋＷ、Ｒ−Ｔ変圧器５における直前の電力値が３０ｋＷであったとする。このとき、同じ抵抗の負荷が電力値の比率に応じて並列に接続されているものと仮定する。すなわち、Ｒ−Ｓ変圧器５：Ｒ−Ｔ変圧器５＝２０：３０の比率で、同じ抵抗の負荷が並列に接続されているものとする。

ここで、Ｒ−Ｓ変圧器５の手前でＲ相が断線する場合を想定する。当該断線箇所から負荷側の全電力値５０ｋＷのうちの２／５を消費するＲ−Ｓ変圧器５の２次側の抵抗は３／５Ｒ（Ｒは断線箇所から負荷側の抵抗値を想定）、残電圧は３／５Ｖ（Ｖは正常時の電圧）と仮定する。一方、断線箇所から負荷側の全電力値５０ｋＷのうちの３／５を消費するＲ−Ｔ変圧器５の２次側の抵抗は２／５Ｒ、残電圧は２／５Ｖと仮定する。このような簡易な仮定を利用して、配電系統の各箇所の各相で１線断線が生じた場合における電圧降下の分布を推定する。ただし、当該推定で利用する通信機能付検針端末７の電力値は、停電または電圧降下が生じる直前の正常な状態における値を使う必要がある。

上記では、簡単のために、断線している相に接続し、かつ接続相が異なる変圧器５が断線箇所よりも末端側に各１台存在する場合を一例として説明したが、同相の変圧器５が２台以上存在する場合は、同相の各変圧器５が互いに並列に接続しているものとして、同相の変圧器５を集約して１台の変圧器５とみなして計算することによって、上記と同様の推定が可能である。

ステップＳ３５において、断線判定部１７は、配電系統における断線を判定する。具体的には、断線判定部１７は、変圧器別状態判定部１６が判定した各変圧器５の状態に基づいて、配電系統における停電および電圧降下の分布表（以下、分布表という）を作成する。また、断線判定部１７は、ステップＳ３４において断線時電圧降下分布推定部２１が推定した電圧降下の分布に基づいて、配電系統の各箇所の各相における断線時の電圧降下の分布推定表（以下、分布推定表）を作成する。そして、断線判定部１７は、分布表と分布推定表とを照合して、両者の類似度から断線の有無および断線箇所を判定する。

ただし、停電は電圧降下によって引き起こされるため、ある変圧器５について照合する場合において、分布表では停電を示し、分布推定表では電圧降下を示していれば、当該変圧器５の状態は一致していると判定する。

断線判定部１７は、ある変圧器５について分布表と分布推定表とを照合した結果、一致または予め定められた閾値以上に類似していれば（類似度が閾値以上であれば）断線ありと判定し、一致または最も類似している断線ケースに該当する断線箇所を断線箇所の第一候補として出力部１９に提示する。また、断線判定部１７は、その他の断線ケースを類似度が高い順に並べ替え、類似度が高い順に断線箇所の候補として出力部１９に提示する。

なお、断線判定部１７は、全ての断線ケースの類似度が閾値未満である場合において、断線なしと判定する。また、閾値は、事前に設定（デフォルトで設定）してもよく、運用者が入力部１８からパラメータとして入力して設定するようにしてもよい。

以上のことから、本実施の形態３によれば、配電系統の各箇所の各相で１線断線が生じた場合における電圧降下の分布を推定することによって、断線の検出精度を向上させることが可能となる。また、断線検出装置２０が断線ありと判定した場合において、運用者は、断線箇所に作業員を早急に派遣したり、感電または火災などの公衆災害を未然に防ぐために開閉器を開いたり、別の手段で断線箇所の周辺をさらに詳細に調査したりすることが可能となる。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

本発明は詳細に説明されたが、上記した説明は、すべての態様において、例示であって、この発明がそれに限定されるものではない。例示されていない無数の変形例が、この発明の範囲から外れることなく想定され得るものと解される。

１ 配電変電所、２ 配電線、３ 分岐点、４ 末端、５ 変圧器、６ 需要家、７ 通信機能付検針端末、８ 負荷設備、９ 通信集約装置、１０ 光回線、１１ 断線検出装置、１２ 通信部、１３ データ格納部、１４ 通信トポロジ分析部、１５ メーター別状態判定部、１６ 変圧器別状態判定部、１７ 断線判定部、１８ 入力部、１９ 出力部、２０ 断線検出装置、２１ 断線時電圧降下分布推定部。

Claims (13)

1. 配電変電所（１）から変圧器（５）を介して複数の需要家（６）の負荷設備（８）に配電を行う配電系統における断線を検出する断線検出装置（１１）であって、
   各前記需要家（６）の前記負荷設備（８）の前段に設けられた通信機能付検針端末（７）と通信可能に接続され、前記通信機能付検針端末（７）で計測された計測データを、前記通信機能付検針端末（７）からマルチホップ無線通信によって受信する通信部（１２）と、
   前記マルチホップ無線通信における前記計測データに基づいて、各前記通信機能付検針端末（７）の通信トポロジを分析する通信トポロジ分析部（１４）と、
   前記通信部（１２）の通信状況に基づいて、前記配電系統における断線に関する状況を判定する断線判定部（１７）と、
   を備え、
   前記通信トポロジ分析部（１４）は、前記通信部（１２）が前記計測データを受信することができなかった前記通信機能付検針端末（７）のうち前記通信トポロジにおいて最も前記通信部（１２）側である最上位に存在する前記通信機能付検針端末（７）について停電可能性ありと判定し、前記停電可能性ありと判定された前記通信機能付検針端末（７）よりも下位に存在する前記通信機能付検針端末（７）について状態不明と判定することを特徴とする、断線検出装置。
2. 前記配電系統において、前記配電変電所（１）から前記変圧器（５）までの送電は３相交流で行われ、
   前記変圧器（５）の前記配電変電所（１）側は、３相のうちのいずれか２相と接続されていることを特徴とする、請求項１に記載の断線検出装置。
3. 前記通信部（１２）が受信した前記計測データに含まれる電圧値データと、前記通信トポロジ分析部（１４）による前記通信トポロジの分析結果とに基づいて、各前記通信機能付検針端末（７）の状態を判定するメーター別状態判定部（１５）をさらに備え、
   前記メーター別状態判定部（１５）は、前記電圧値データに基づいて、予め定められた閾値以下の電圧を計測した前記通信機能付検針端末（７）について電圧降下していると判定することを特徴とする、請求項２に記載の断線検出装置。
4. 前記メーター別状態判定部（１５）は、前記電圧降下していると判定せず、かつ前記通信トポロジ分析部（１４）で前記停電可能性ありおよび前記状態不明と判定されない前記通信機能付検針端末（７）について正常であると判定することを特徴とする、請求項３に記載の断線検出装置。
5. 前記メーター別状態判定部（１５）による前記通信機能付検針端末（７）の判定結果に基づいて、各前記変圧器（５）の状態を判定する変圧器別状態判定部（１６）をさらに備えることを特徴とする、請求項４に記載の断線検出装置。
6. 前記変圧器別状態判定部（１６）は、前記メーター別状態判定部（１５）で前記正常であると判定された前記通信機能付検針端末（７）に接続されている前記変圧器（５）について正常であると判定することを特徴とする、請求項５に記載の断線検出装置。
7. 前記変圧器別状態判定部（１６）は、前記メーター別状態判定部（１５）で前記正常であると判定されず前記電圧降下していると判定された前記通信機能付検針端末（７）に接続されている前記変圧器（５）について電圧降下していると判定することを特徴とする、請求項６に記載の断線検出装置。
8. 前記変圧器別状態判定部（１６）は、前記メーター別状態判定部（１５）で前記正常および前記電圧降下していると判定されず前記停電可能性ありと判定された前記通信機能付検針端末（７）に接続されている前記変圧器（５）について停電していると判定することを特徴とする、請求項７に記載の断線検出装置。
9. 前記変圧器別状態判定部（１６）は、前記メーター別状態判定部（１５）で前記正常、前記電圧降下している、および前記停電可能性ありのいずれにも判定されない前記通信機能付検針端末（７）に接続されている前記変圧器（５）について不明であると判定することを特徴とする、請求項８に記載の断線検出装置。
10. 前記断線判定部（１７）は、前記変圧器別状態判定部（１６）による前記変圧器（５）の状態から作成した前記配電系統における前記停電および前記電圧降下の分布に基づいて、前記配電系統における断線の有無および断線箇所を判定することを特徴とする、請求項８に記載の断線検出装置。
11. 前記変圧器別状態判定部（１６）は、予め定められた前記変圧器（５）の状態は判定しないことを特徴とする、請求項５に記載の断線検出装置。
12. 前記正常時における前記通信機能付検針端末（７）の最新の前記計測データに含まれる電力値データに基づいて、前記配電系統の予め定められた箇所を断線した場合の前記配電系統における電圧降下の分布を推定する断線時電圧降下分布推定部（２１）をさらに備えることを特徴とする、請求項１０に記載の断線検出装置。
13. 前記断線判定部（１７）は、前記変圧器別状態判定部（１６）による前記変圧器（５）の状態から作成した前記配電系統における前記停電および前記電圧降下の分布と、前記断線時電圧降下分布推定部（２１）で推定された前記配電系統における電圧降下の分布との類似度が予め定められた閾値以上である場合において、前記断線ありと判定することを特徴とする、請求項１２に記載の断線検出装置。

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