JP6919396B2

JP6919396B2 - 事故対応判断装置及び方法

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Publication number: JP6919396B2
Application number: JP2017151278A
Authority: JP
Inventors: 聡福田
Original assignee: Tokyo Electric Power Co Inc; Tokyo Electric Power Co Holdings Inc
Current assignee: Tokyo Electric Power Co Holdings Inc
Priority date: 2017-08-04
Filing date: 2017-08-04
Publication date: 2021-08-18
Anticipated expiration: 2037-08-04
Also published as: JP2019028045A

Description

本発明は、放電クランプが設けられた配電線に襲雷による短絡事故が発生したとき脅威的なリスク無しの事故状況か、それとも脅威的なリスク有りの事故状況かを判断する事故対応判断装置及び方法に関する。

襲雷により雷が配電線に落雷した場合、配電線の３相各相に雷電流が流入し異相間による地絡が短絡へ移行する。３相各相のうち２相または３相が地絡した場合には、大地を経由して２相短絡または３相短絡へ移行する。２相短絡または３相短絡が発生した場合には、変電所で短絡リレー（ＯＣＲ）が動作し短絡事故が発生した配電線を遮断し電力供給を停止する。そして、再閉路により再送電して故障区間を特定するようにしている。

襲雷による短絡事故時の配電設備の影響としては、雷の閃絡による放電クランプ動作が大半であるが、時には耐張碍子破損や配電線の断線が発生していることもある。配電線の断線の場合は、配電線の高圧本線が地上落下することもある。雷の閃絡による放電クランプ動作は脅威的なリスク有りの事故状況ではないが、耐張碍子破損や配電線の断線などの配電線設備の被害は脅威的なリスク有りの事故状況であり、公衆災害や供給支障に大きく影響することから、襲雷時の短絡事故に対しては短絡事故が発生したすべての配電線に対して保守員による巡視を行っている。これは、脅威的なリスク有りの事故状況か否かは、巡視しなければ判別することができないからである。

このように、現状では、襲雷時の短絡事故が発生したすべての配電線に対して保守員による巡視を行っているが、一つの配電線の巡視には約４時間掛かり、人員は保守員２名で対応しているので、脅威的なリスク有りの事故状況か否かを判別するのに時間がかかる。また、襲雷に限らず、短絡事故時は配電線設備の被害による公衆災害を考慮した早回り巡視をするようにしている。

ここで、配電線における事故時の事故原因を判定するものとして、配電線における事故時の波形データを分析して事故原因を判定するようにした配電線事故原因判定システムがある（例えば、特許文献１参照）。これは、波形データに、零相電流、零相電圧、各相電流、各相電圧を含み、零相電流、零相電圧、各相電流、各相電圧の各データを瞬時値から実効値に変換し、各波形データの実効値を一定周期毎に分割し、当該一定周期毎に事故様相を検出し、一定周期毎の事故様相に基づいて、配電線における事故が、１線地絡事故であるか、１線地絡事故以外の事故であるかの事故種別を判定するものである。

特開２０１７−１０６７３２号公報

しかし、雷による配電設備の被害の約７０％が放電クランプ動作であり、放電クランプ動作は、前述したように絶縁破壊等による供給支障・公衆災害への発展は無いことが明らかになっているため脅威的なリスク有りの事故状況ではない。一方、残る約３０％は高圧本線の断線を含む脅威的なリスク有りの事故状況である。

現状では、脅威的なリスクでない放電クランプ動作と脅威的なリスクの配電線設備損壊の選別が容易に判別できないので、短絡事故発生に対しては配電線すべてに対し巡視を行っている。また、巡視の優先順位付けすらできない状況にある。そこで、短絡事故の発生順に時系列での人海戦術で対応している。

特許文献１のものでは、１線地絡事故であるか、１線地絡事故以外の事故（落雷による高圧線断線事故）であるかの事故種別を判定できるが、落雷による高圧線断線事故の検出は、零相電流、零相電圧、各相電流、各相電圧の実効値を計算し一定周期毎に判定表（表１）により事故様相を判定し、一定周期毎の事故様相の遷移を判定表（表４）に基づき検出して１線地絡事故以外の事故（落雷による高圧線断線事故）であることを判定することになるので、その判定のための演算が複雑となる。

本発明の目的は、放電クランプが設けられた配電線に襲雷による短絡事故が発生したとき、放電クランプ動作による脅威的なリスク無しの事故状況か配電線設備の損壊である脅威的なリスク有りの事故状況かの選別を容易に行える事故対応判断装置及び方法を提供することである。

請求項１の発明に係る事故対応判断装置は、放電クランプが設けられた配電線に襲雷による短絡事故が発生したとき配電線の各相電流を入力し零相電流を演算する零相電流演算部と、前記零相電流演算部で得られた零相電流の標準偏差を演算する標準偏差演算部と、前記零相電流演算部で得られた零相電流をフーリエ解析して零相電流に含まれる高調波の振幅を演算するフーリエ解析演算部と、前記零相電流の標準偏差が予め定めた標準偏差閾値以下かつ前記零相電流の高調波振幅が予め定めた高調波振幅閾値以下のときは前記放電クランプ動作による脅威的なリスク無しの事故状況と判断し、それ以外のときは脅威的なリスク有りの事故状況と判断する事故状況判断部とを備えたことを特徴とする。

請求項２の発明に係る事故対応判断装置は、請求項１の発明において、前記短絡事故が発生したとき前記配電線の各相電圧に基づいて２相短絡か３相短絡かを判断する２相短絡３相短絡判別部を設け、前記事故状況判断部は前記２相短絡３相短絡判別部が３相短絡であると判定したときは、前記高調波振幅閾値を大きい値に変更することを特徴とする。

請求項３の発明に係る事故対応判断装置は、請求項１または請求項２の発明において、前記事故状況判断部が前記脅威的なリスク有りの事故状況と判断したとき、前記零相電流の標準偏差が予め定めた標準偏差閾値を超えかつ前記零相電流の高調波振幅が予め定めた高調波振幅閾値を超えているときは配電線の断線と判断し、それ以外のときは耐張碍子破損と判断する設備損傷判断部を設けたことを特徴とする。

請求項４の発明に係る事故対応判断方法は、放電クランプが設けられた配電線に襲雷による短絡事故を検出したとき配電線の各相電流を入力し零相電流を演算し、前記零相電流の標準偏差を演算し、前記零相電流をフーリエ解析して零相電流に含まれる高調波の振幅を演算し、前記零相電流の標準偏差が予め定めた標準偏差閾値以下かつ前記零相電流の高調波振幅が予め定めた高調波振幅閾値以下のときは前記放電クランプ動作による脅威的なリスク無しの事故状況と判断し、それ以外のときは脅威的なリスク有りの事故状況と判断することを特徴とする。

請求項１の発明によれば、放電クランプが設けられた配電線に襲雷による短絡事故が発生したとき配電線の零相電流の標準偏差を演算するとともに、零相電流に含まれる高調波の振幅を演算し、零相電流の標準偏差及び零相電流の高調波振幅が予め定めたそれぞれの閾値以下のときは放電クランプ動作による脅威的なリスク無しの事故状況と判断し、それ以外のときは脅威的なリスク有りの事故状況と判断するので、複雑な演算を行うことなく脅威的なリスク有りの事故状況か否かの判断を容易に行える。

請求項２の発明によれば、請求項１の発明の効果に加え、短絡事故は２相短絡か３相短絡かを判断し、３相短絡であるときは高調波振幅閾値を大きい値に変更するので、短絡事故時の高調波振幅の大きさが大きい３相短絡の場合であっても放電クランプ動作による脅威的なリスク無しの事故状況であることを識別できる。

請求項３の発明によれば、請求項１または請求項２の発明の効果に加え、脅威的なリスク有りの事故状況と判断したとき、さらに、配電線の断線か耐張碍子破損かの判断をするので、脅威的なリスク有りの事故状況の事故の種別を識別できる。

請求項４の発明によれば、請求項１の発明の効果と同様に、複雑な演算を行うことなく脅威的なリスク有りの事故状況か否かの判断を容易に行える。

放電クランプが設けられた配電線の引留装柱に落雷したときに発生する事故状況の説明図。本発明の第１実施形態に係る事故対応判断装置の構成図。短絡事故が発生したときの配電線の三相電圧、零相電流、零相電流の高調波振幅の波形例１を示す波形図。短絡事故が発生したときの配電線の三相電圧、零相電流、零相電流の高調波振幅の波形例２を示す波形図。短絡事故が発生したときの配電線の三相電圧、零相電流、零相電流の高調波振幅の波形例３を示す波形図。本発明の第１実施形態に係る事故対応判断装置の動作を示すフローチャート。本発明の第２実施形態に係る事故対応判断装置の構成図。短絡事故が発生したときの配電線の三相電圧、零相電流、零相電流の高調波振幅の波形例４を示す波形図。短絡事故が発生したときの配電線の三相電圧、零相電流、零相電流の高調波振幅の波形例５を示す波形図。短絡事故が発生したときの配電線の三相電圧、零相電流、零相電流の高調波振幅の波形例６を示す波形図。短絡事故が発生したときの配電線の三相電圧、零相電流、零相電流の高調波振幅の波形例７を示す波形図。本発明の第２実施形態に係る事故対応判断装置の動作を示すフローチャート。本発明の第３実施形態に係る事故対応判断装置の構成図。本発明の第３実施形態に係る事故対応判断装置の動作を示すフローチャート。

本発明に至った経緯について説明する。襲雷により雷が配電線に落雷した場合、配電線の３相各相に雷電流が流入し異相間による地絡が短絡へ移行し短絡リレーが動作する。短絡リレーは地絡リレーより先に動作するので、地絡が短絡へ移行した場合には、地絡リレーは微地絡を検出するだけであって動作に至らない。短絡事故時の相電流及び相電圧を示す三相短絡波形からは、値の変動を捉えことができる程度であり事故様相毎の特徴を捉える事は困難である。三相の不平衡で発生した微地絡波形（零相電流）は三相の合成であり、短絡相に左右されず、短絡発生後の変動が顕著に表れる。よって、事故設備毎の特徴が顕著に表れるため零相電流の採用に至った。すなわち、襲雷により雷が配電線に落雷した場合の短絡事故は、３相各相に雷電流が流入し異相間による地絡が短絡へ移行することに着目し、配電線の相電流に代えて零相電流Ｉ０の挙動に注目することにした。

また、短絡リレーが動作した後に、再閉路により再送電して故障区間を特定するが、放電クランプが設けられた配電線においては、雷の閃絡による放電クランプ動作が大半であり放電クランプ動作の場合は脅威的なリスク無しの事故状況である。そこで、放電クランプが設けられた配電線に襲雷による短絡事故が発生したとき、放電クランプ動作による脅威的なリスク無しの事故状況か配電線設備の損壊である脅威的なリスク有りの事故状況かを、零相電流の標準偏差及び零相電流に含まれる高調波の振幅に基づいて判断するようにした。これにより複雑な演算を行うことなく脅威的なリスク有りの事故状況か否かの判断を容易に行えるようにした。

図１は、放電クランプが設けられた配電線の引留装柱に落雷したときに発生する事故状況の説明図である。三相の配電線１１ａ、１１ｂ、１１ｃは引留装柱の腕金１２に耐張碍子１３ａ、１３ｂ、１３ｃで固定され、放電クランプ１４ａ、１４ｂ、１４ｃに接続される。放電クランプ１４は襲雷による雷撃電流を腕金１２に放電するものであり、頂部で配電線を保持し、その保持部分の配電線の被覆は剥がされている。従って、襲雷があったときは放電クランプ１４の頂部の配電線に落雷し、点線矢印Ａ、Ｂ、Ｃのように放電クランプ１４の側面を通って腕金１２に放電し腕金１２から大地に流れ地絡となる。そして、この地絡は大地を介して異相間の短絡へと移行する。このような放電クランプ１４の動作だけの場合は脅威的なリスク無しの事故状況である。

また、放電クランプ１４からのアーク電流は、風により流され点線矢印Ｄのように配電線１１の弱点部１５に移行し、弱点部１５にアーク電流が集中すると弱点部１５において配電線１１の断線となる。また、耐張碍子１３にアーク電流が集中すると耐張碍子１３が破損する。配電線１１の断線や耐張碍子１３の破損は、地上落下することがあるので、脅威的なリスク有りの事故状況である。

以下、本発明の実施形態を説明する。図２は本発明の第１実施形態に係る事故対応判断装置の構成図である。事故対応判断装置の入力部１６は、短絡リレーの動作信号ｘ及び配電線の三相電流Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃを入力し、短絡リレーの動作信号ｘ及び配電線の三相電流Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃを零相電流演算部１７及び出力部１８に出力する。出力部１８は短絡リレーの動作信号ｘ及び配電線の三相電流Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃを出力装置１９に出力する。出力装置１９は、例えば表示装置や印刷装置あるいは記憶装置などである。

零相電流演算部１７は、短絡リレーの動作信号ｘを入力すると、配電線の三相電流Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃの零相電流Ｉ０を演算し、演算した零相電流Ｉ０を出力部１８を介して出力装置１９に出力するとともに、標準偏差演算部２０及びフーリエ解析演算部２１に出力する。標準偏差演算部２０は零相電流Ｉ０の標準偏差σを演算し、演算した零相電流Ｉ０の標準偏差σを出力部１８を介して出力装置１９に出力するとともに、事故状況判断部２２に出力する。フーリエ解析演算部２１は零相電流Ｉ０をフーリエ解析して零相電流Ｉ０に含まれる高調波の振幅Ｍを演算し、演算した零相電流Ｉ０の高調波振幅Ｍを出力部１８を介して出力装置１９に出力するとともに、事故状況判断部２２に出力する。

事故状況判断部２２は、零相電流Ｉ０の標準偏差σ及び零相電流Ｉ０の高調波振幅Ｍを入力すると、零相電流Ｉ０の標準偏差σが予め定めた標準偏差閾値σＬ以下かつ零相電流Ｉ０の高調波振幅Ｍが予め定めた高調波振幅閾値ＭＬ以下のときは放電クランプ動作による脅威的なリスク無しの事故状況と判断し、それ以外のときは脅威的なリスク有りの事故状況と判断する。その判断結果は出力部１８を介して出力装置１９に出力される。

図３は短絡事故が発生したときの配電線の三相電圧、零相電流、零相電流の高調波振幅の波形例１を示す波形図である。いま時点ｔ０で短絡リレーが動作し短絡事故が発生したとする。図３では三相電圧Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃのうち相電圧Ｖｂ、Ｖｃが短絡した場合を示している。

短絡事故が発生したとき事故対応判断装置の零相電流演算部１７は入力部１６を介して電流検出器で検出された配電線の各相電流Ｉａ、Ｉｂ、Ｉｃを入力し零相電流Ｉ０｛＝１／３（Ｉａ＋Ｉｂ＋Ｉｃ）｝を演算する。標準偏差演算部２０は零相電流演算部１７で得られた零相電流Ｉ０の標準偏差σを演算する。零相電流Ｉ０の標準偏差σは零相電流Ｉ０のばらつきを示す指標である。零相電流Ｉ０の特徴として、配電線の設備被害が軽傷の場合は正弦波を維持するが、高圧本線の断線や耐張碍子の損傷などの場合は値が大きく乱れる特徴がある。その乱れを、零相電流Ｉ０の波形から視覚のみで判断するのは困難であるため、標準偏差σにて定量化することが有効であることに着目し、零相電流Ｉ０の標準偏差σ（母集団）を演算し、零相電流Ｉ０の値のばらつきを定量化した。

フーリエ解析演算部２１は零相電流演算部１７で得られた零相電流Ｉ０をフーリエ解析して零相電流Ｉ０に含まれる高調波の振幅Ｍを演算する。設備被害が軽度（放電クランプ動作）の場合は、零相電流Ｉ０の周波数含有量は商用周波数である５０Ｈｚ帯に突出する。一方、設備に大きな被害（高圧本線の断線や耐張碍子の損傷など）がある場合は高周波が発生する特性がある。その高周波をフーリエ解析にて捉える。そこで、零相電流Ｉ０をフーリエ解析し、零相電流Ｉ０の周波数含有量で事故設備の事故状況を判断する。零相電流Ｉ０の周波数含有量のうち５０Ｈｚ帯は商用周波数の帯域であるので、５０Ｈｚ帯域における零相電流Ｉ０の高調波振幅Ｍは事故状況の判断からは除外する。

事故状況判断部２２は短絡事故が脅威的なリスク無しの事故状況であるか、脅威的なリスク有りの事故状況であるかを判断するものであり、零相電流Ｉ０の標準偏差σが予め定めた標準偏差閾値σＬ以下かつ零相電流Ｉ０の高調波振幅Ｍが予め定めた高調波振幅閾値ＭＬ以下のときは放電クランプ動作による脅威的なリスク無しの事故状況と判断し、それ以外のときは脅威的なリスク有りの事故状況と判断する。

標準偏差閾値σＬは、予め脅威的なリスク無しの事故状況である場合の複数の零相電流Ｉ０の標準偏差σ、脅威的なリスク有りの事故状況である場合の複数の零相電流Ｉ０の標準偏差σを求めて、これらのデータに基づいて標準偏差閾値σＬを定める。また、零相電流Ｉ０のばらつきが小さいときは脅威的なリスク無しの事故状況である場合が多く、零相電流Ｉ０のばらつきが大きいときは脅威的なリスク有りの事故状況である場合が多い。これは、放電クランプ動作のように脅威的なリスク無しの事故状況である場合は短絡事故後においてインピーダンス変動がなく、一方、断線や耐張碍子損傷のように脅威的なリスク有りの事故状況の場合は短絡事故後においてインピーダンス変動があるからである。以上のようなことを考慮に入れて、本発明の第１実施形態では標準偏差閾値σＬは予め１０に設定する。

零相電流Ｉ０の高調波振幅閾値ＭＬについても標準偏差閾値σＬの場合と同様に、予め脅威的なリスク無しの事故状況である場合の複数の高調波振幅Ｍ、脅威的なリスク有りの事故状況である場合の複数の高調波振幅Ｍを求めておき、これらのデータに基づいて高調波振幅閾値ＭＬを定める。また、各周波数領域での高調波振幅Ｍが小さいときは脅威的なリスク無しの事故状況である場合が多く、各周波数領域での高調波振幅Ｍが大きいときは脅威的なリスク有りの事故状況である場合が多い。これは、放電クランプ動作のように脅威的なリスク無しの事故状況である場合は高調波成分が重畳することが少なく、一方、断線や耐張碍子損傷のように脅威的なリスク有りの事故状況の場合は高調波成分が重畳することが多いからである。さらに、２相短絡事故の場合と３相短絡事故の場合とでは３相短絡事故の場合が高調波成分が重畳することが多いが、判断基準として厳しい閾値とするために、２相短絡事故の場合に適用できる高調波振幅閾値ＭＬを採用する。以上のようなことを考慮に入れて、本発明の第１実施形態では零相電流Ｉ０の高調波振幅閾値ＭＬを予め１．５［Ａ］に設定する。なお、前述したように、零相電流Ｉ０の周波数含有量のうち５０Ｈｚ帯は商用周波数の帯域であるので、５０Ｈｚ帯域における零相電流Ｉ０の高調波振幅Ｍは事故状況の判断からは除外する。

図３において、零相電流Ｉ０の標準偏差σは４．６２であり標準偏差閾値σＬ（＝１０）より小さく、零相電流Ｉ０の高調波振幅Ｍは、商用周波数の帯域である５０Ｈｚ帯域を除外した各周波数帯域において高調波振幅閾値ＭＬ（１．５［Ａ］）より小さい。従って、標準偏差σが予め定めた標準偏差閾値σＬ以下かつ高調波振幅Ｍが予め定めた高調波振幅閾値ＭＬ以下であるので、事故状況判断部２２は短絡事故が脅威的なリスク無しの事故状況であると判断する。

図４は短絡事故が発生したときの配電線の三相電圧、零相電流、零相電流の高調波振幅の波形例２を示す波形図である。いま時点ｔ０で短絡リレーが動作し短絡事故が発生したとする。図４では三相電圧Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃのうち相電圧Ｖａ、Ｖｂが短絡した場合を示している。図４において、零相電流Ｉ０の標準偏差σは１０．７３であり標準偏差閾値σＬ（＝１０）より大きく、零相電流Ｉ０の高調波振幅Ｍは、商用周波数の帯域である５０Ｈｚ帯域を除外した各周波数帯域において高調波振幅閾値ＭＬ（１．５［Ａ］）より大きい。従って、標準偏差σが予め定めた標準偏差閾値σＬ以下かつ高調波振幅Ｍが予め定めた高調波振幅閾値ＭＬ以下ではないので、事故状況判断部２２は短絡事故が脅威的なリスク有りの事故状況であると判断する。

図５は短絡事故が発生したときの配電線の三相電圧、零相電流、零相電流の高調波振幅の波形例３を示す波形図である。いま時点ｔ０で短絡リレーが動作し短絡事故が発生したとする。図５では三相電圧Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃのうち相電圧Ｖａ、Ｖｃが短絡した場合を示している。図５において、零相電流Ｉ０の標準偏差σは５．６３であり標準偏差閾値σＬ（＝１０）より小さいが、零相電流Ｉ０の高調波振幅Ｍは、商用周波数の帯域である５０Ｈｚ帯域を除外した各周波数帯域において高調波振幅閾値ＭＬ（１．５［Ａ］）より大きい。従って、標準偏差σが予め定めた標準偏差閾値σＬ以下かつ高調波振幅Ｍが予め定めた高調波振幅閾値ＭＬ以下ではないので、事故状況判断部２２は短絡事故が脅威的なリスク有りの事故状況であると判断する。

図６は本発明の第１実施形態に係る事故対応判断装置の動作を示すフローチャートである。まず、短絡事故が発生したか否かを判断する（Ｓ１）。短絡事故が発生したことは短絡リレーが動作したことで検出される。短絡事故が発生したときは零相電流を演算する（Ｓ２）。零相電流は零相電流演算部１７で演算する。次に、標準偏差演算部２０で零相電流の標準偏差を演算し（Ｓ３）、フーリエ解析演算部２１で零相電流に含まれる高調波の振幅を演算する（Ｓ４）。そして、事故状況判断部２２により標準偏差は閾値以下か否かが判定され（Ｓ５）、閾値以下であるときは、さらに高調波振幅偏差は閾値以下か否かが判定される（Ｓ６）。標準偏差及び高調波振幅偏差の双方がそれぞれの閾値以下であるときは、脅威的なリスク無しの事故状況であると判断する（Ｓ７）。一方、ステップＳ５、Ｓ６の判定で、閾値以下でないときは脅威的なリスク有りの事故状況であると判断する（Ｓ８）。

本発明の第１実施形態によれば、放電クランプ１４が設けられた配電線１１に襲雷による短絡事故が発生したとき、配電線１１の零相電流Ｉ０の標準偏差σを演算するとともに、零相電流Ｉ０に含まれる高調波の振幅Ｍを演算し、零相電流Ｉ０の標準偏差σが標準偏差σＬ以下かつ零相電流Ｉ０の高調波振幅Ｍが予め定めたそれぞれの高調波振幅閾値ＭＬ以下のときは、放電クランプ動作による脅威的なリスク無しの事故状況と判断し、それ以外のときは脅威的なリスク有りの事故状況と判断するので、複雑な演算を行うことなく脅威的なリスク有りの事故状況か否かの判断を容易に行える。すなわち、短絡事故発生時の不平衡により発生した微地絡波形（零相電流Ｉ０）を活用し、脅威的なリスク有りの事故状況か否かの判定を行うので、保守員による早急な対処が必要なものとそうでないものの選別が行える。

次に、本発明の第２実施形態を説明する。図７は本発明の第２実施形態に係る事故対応判断装置の構成図である。この第２実施形態は、図２に示した第１実施形態に対し、短絡事故が発生したとき配電線１１の各相電圧に基づいて２相短絡か３相短絡かを判断する２相短絡３相短絡判別部２３を設け、２相短絡３相短絡判別部２３が３相短絡であると判定したときは、事故状況判断部２２は高調波振幅閾値を大きい値に変更するようにしたものである。図２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。

図７において、２相短絡３相短絡判定部２３は入力部１６から短絡リレーの動作信号ｘを入力すると配電線の三相電圧Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃを入力し、三相電圧Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃに基づいて２相短絡か３相短絡かを判断する。短絡リレーが動作して短絡事故が発生してから所定時間（例えば、５０００[ｍｓ]）内において、三相電圧Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃのうちいずれか２相の電圧が健全時電圧より小さい値である状態があるときは２相短絡であると判断する。例えば、図３乃至図５においては、地絡事故が発生してから所定時間（例えば、５０００[ｍｓ]）内において、短絡した２相の電圧が健全時電圧より小さい値となっている。一方、短絡事故が発生してから所定時間（例えば、５０００[ｍｓ]）内において、三相電圧Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃのすべてがほぼ同じ値の電圧となった状態があるときは３相短絡であると判断する。２相短絡であるか３相短絡であるかの判定結果は、事故状況判断部２２に出力されるとともに出力部１８を介して出力装置１９に出力される。

事故状況判断部２２は２相短絡３相短絡判別部２３が３相短絡であると判定したときは、高調波振幅閾値ＭＬを大きい値に変更する。すなわち、高調波振幅閾値ＭＬを１．５［Ａ］から２［Ａ］に変更する。これは、前述したように、２相短絡事故の場合と３相短絡事故の場合とでは３相短絡事故の場合が高調波成分が重畳することが多いので、３相短絡事故時の高調波振幅の大きさが大きい場合であっても、放電クランプ動作による脅威的なリスク無しの事故状況であることを識別できるようにするためである。これにより、３相短絡事故の場合であっても、放電クランプ動作による脅威的なリスク無しの事故状況であることを識別できる。高調波振幅閾値ＭＬを２［Ａ］としたのは、予め３相短絡事故の場合の脅威的なリスク無しの事故状況である複数の高調波振幅Ｍ、及び３相短絡の場合の脅威的なリスク有りの事故状況である複数の高調波振幅Ｍを求めておき、これらのデータに基づいて定めたものである。

図８は短絡事故が発生したときの配電線の三相電圧、零相電流、零相電流の高調波振幅の波形例４を示す波形図である。いま時点ｔ０で短絡リレーが動作し短絡事故が発生したとする。短絡事故が発生してから所定時間（例えば、５０００[ｍｓ]）内において、三相電圧Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃのすべてがほぼ同じ値の電圧となった状態があるので、２相短絡３相短絡判別部２３は、この短絡事故は３相短絡事故であると判定する。そこで、事故状況判断部２２は高調波振幅閾値ＭＬを１．５［Ａ］から２［Ａ］に変更する。

図８において、零相電流Ｉ０の標準偏差σは７．５９であり標準偏差閾値σＬ（＝１０）より小さく、零相電流Ｉ０の高調波振幅Ｍは、商用周波数の帯域である５０Ｈｚ帯域を除外した各周波数帯域において高調波振幅閾値ＭＬ（２［Ａ］）より小さい。従って、標準偏差σが予め定めた標準偏差閾値σＬ以下かつ高調波振幅Ｍが予め定めた高調波振幅閾値ＭＬ以下であるので、事故状況判断部２２は短絡事故が脅威的なリスク無しの事故状況であると判断する。

なお、高調波振幅閾値ＭＬが１．５［Ａ］であるとすると、零相電流Ｉ０の高調波振幅Ｍは、商用周波数の帯域である５０Ｈｚ帯域を除外した各周波数帯域において高調波振幅閾値ＭＬ（１．５［Ａ］）より大きいので、標準偏差σが予め定めた標準偏差閾値σＬ以下かつ高調波振幅Ｍが予め定めた高調波振幅閾値ＭＬ以下である条件を満たさないので、事故状況判断部２２は短絡事故が脅威的なリスク有りの事故状況であると判断することになる。このように、３相短絡であるときは高調波振幅閾値を大きい値に変更するので、短絡事故時の高調波振幅の大きさが大きい３相短絡の場合であっても放電クランプ動作による脅威的なリスク無しの事故状況であることを識別できる。

図９は短絡事故が発生したときの配電線の三相電圧、零相電流、零相電流の高調波振幅の波形例５を示す波形図である。いま時点ｔ０で短絡リレーが動作し短絡事故が発生したとする。短絡事故が発生してから所定時間（例えば、５０００[ｍｓ]）内において、三相電圧Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃのすべてがほぼ同じ値の電圧となった状態があるので、２相短絡３相短絡判別部２３は、この短絡事故は３相短絡事故であると判定する。そこで、事故状況判断部２２は高調波振幅閾値ＭＬを１．５［Ａ］から２［Ａ］に変更する。

図９において、零相電流Ｉ０の標準偏差σは１２．７４であり標準偏差閾値σＬ（＝１０）より大きく、零相電流Ｉ０の高調波振幅Ｍは、商用周波数の帯域である５０Ｈｚ帯域を除外した各周波数帯域において高調波振幅閾値ＭＬ（２［Ａ］）より大きい。従って、標準偏差σが予め定めた標準偏差閾値σＬ以下かつ高調波振幅Ｍが予め定めた高調波振幅閾値ＭＬ以下である条件を満たさないので、事故状況判断部２２は短絡事故が脅威的なリスク有りの事故状況であると判断する。

図１０は短絡事故が発生したときの配電線の三相電圧、零相電流、零相電流の高調波振幅の波形例６を示す波形図である。いま時点ｔ０で短絡リレーが動作し短絡事故が発生したとする。短絡事故が発生してから所定時間（例えば、５０００[ｍｓ]）内において、三相電圧Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃのすべてがほぼ同じ値の電圧となった状態があるので、２相短絡３相短絡判別部２３は、この短絡事故は３相短絡事故であると判定する。そこで、事故状況判断部２２は高調波振幅閾値ＭＬを１．５［Ａ］から２［Ａ］に変更する。

図１０において、零相電流Ｉ０の標準偏差σは１１．９０であり標準偏差閾値σＬ（＝１０）より大きく、零相電流Ｉ０の高調波振幅Ｍは、商用周波数の帯域である５０Ｈｚ帯域を除外した各周波数帯域において高調波振幅閾値ＭＬ（２［Ａ］）より小さいが、標準偏差σが予め定めた標準偏差閾値σＬ以下かつ高調波振幅Ｍが予め定めた高調波振幅閾値ＭＬ以下である条件を満たさないので、事故状況判断部２２は短絡事故が脅威的なリスク有りの事故状況であると判断する。

図１１は短絡事故が発生したときの配電線の三相電圧、零相電流、零相電流の高調波振幅の波形例７を示す波形図である。いま時点ｔ０で短絡リレーが動作し短絡事故が発生したとする。短絡事故が発生してから所定時間（例えば、５０００[ｍｓ]）内において、三相電圧Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃのすべてがほぼ同じ値の電圧となった状態があるので、２相短絡３相短絡判別部２３は、この短絡事故は３相短絡事故であると判定する。そこで、事故状況判断部２２は高調波振幅閾値ＭＬを１．５［Ａ］から２［Ａ］に変更する。

図１１において、零相電流Ｉ０の標準偏差σは２２．４４であり標準偏差閾値σＬ（＝１０）より大きく、零相電流Ｉ０の高調波振幅Ｍは、商用周波数の帯域である５０Ｈｚ帯域を除外した各周波数帯域において高調波振幅閾値ＭＬ（２［Ａ］）より大きい。従って、標準偏差σが予め定めた標準偏差閾値σＬ以下かつ高調波振幅Ｍが予め定めた高調波振幅閾値ＭＬ以下である条件を満たさないので、事故状況判断部２２は短絡事故が脅威的なリスク有りの事故状況であると判断する。

図１２は本発明の第２実施形態に係る事故対応判断装置の動作を示すフローチャートである。図６に示した第１実施形態の動作を示すフローチャートに対し、３相短絡事故か否かを判定するステップＳ９及び３相短絡事故であるときは高調波振幅値の閾値を大きい値とするステップＳ１０を追加して設けたものである。図６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。

まず、短絡事故が発生したか否かを判断し（Ｓ１）、短絡事故が発生したときは零相電流を演算し（Ｓ２）、さらに、零相電流の標準偏差を演算し（Ｓ３）、零相電流に含まれる高調波の振幅を演算する（Ｓ４）。

そして、短絡事故は３相短絡事故であるか否かを判定する（Ｓ９）。これは、短絡事故が発生してから所定時間（例えば、５０００[ｍｓ]）内において、三相電圧Ｖａ、Ｖｂ、Ｖｃのすべてがほぼ同じ値の電圧となった状態があるか否かで判定される。

ステップＳ９の判定で３相短絡事故でないと判定されたときは、標準偏差は閾値以下か否かが判定され（Ｓ５）、閾値以下であるときは、さらに高調波振幅偏差は閾値以下か否かが判定される（Ｓ６）。この場合の高調波振幅偏差の閾値は変更されない閾値である。標準偏差及び高調波振幅偏差の双方がそれぞれの閾値以下であるときは、脅威的なリスク無しの事故状況であると判断する（Ｓ７）。一方、ステップＳ５、Ｓ６の判定で、閾値以下でないときは脅威的なリスク有りの事故状況であると判断する（Ｓ８）。

ステップＳ９の判定で３相短絡事故であると判定されたときは、高調波振幅値の閾値を大きい値に変更する（Ｓ１０）。そして、標準偏差は閾値以下か否かが判定され（Ｓ５）、閾値以下であるときは、さらに高調波振幅偏差は変更した閾値以下か否かが判定される（Ｓ６）。標準偏差及び高調波振幅偏差の双方がそれぞれの閾値以下であるときは、脅威的なリスク無しの事故状況であると判断する（Ｓ７）。一方、ステップＳ５、Ｓ６の判定で、閾値以下でないときは脅威的なリスク有りの事故状況であると判断する（Ｓ８）。

第２実施形態によれば、第１実施形態の発明の効果に加え、短絡事故は２相短絡か３相短絡かを判断し、３相短絡であるときは高調波振幅閾値を大きい値に変更するので、短絡事故時の高調波振幅の大きさが大きい３相短絡の場合であっても放電クランプ動作による脅威的なリスク無しの事故状況であることを識別できる。

次に、本発明の第３実施形態を説明する。図１３は本発明の第３実施形態に係る事故対応判断装置の構成図である。この第３実施形態は、図７に示した第２実施形態に対し、事故状況判断部２２が脅威的なリスク有りの事故状況と判断したとき、脅威的なリスク有りの事故状況が配電線の断線か耐張碍子破損かを判断する設備損傷判断部２４を設けたものである。図７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。

図１３において、設備損傷判断部２４は、事故状況判断部２２による事故状況の判断結果を入力し、事故状況の判断結果が脅威的なリスク有りである場合には、標準偏差演算部２０から零相電流Ｉ０の標準偏差σを入力するとともにフーリエ解析演算部２１から零相電流Ｉ０の高調波振幅Ｍを入力する。なお、事故状況判断部２２による事故状況の判断結果には、短絡事故が３相短絡であるか否かの情報も含まれている。そして、設備損傷判断部２４は、零相電流Ｉ０の標準偏差σが予め定めた標準偏差閾値σＬを超えかつ零相電流Ｉ０の高調波振幅Ｍが予め定めた高調波振幅閾値ＭＬを超えているか否かを判断する。

設備損傷判断部２４は、零相電流Ｉ０の標準偏差σが標準偏差閾値σＬを超えかつ零相電流Ｉ０の高調波振幅Ｍが高調波振幅閾値ＭＬを超えているときは配電線の断線と判断し、それ以外のときは耐張碍子破損と判断する。脅威的なリスク有りの事故状況のうち配電線の断線の場合は、零相電流Ｉ０のばらつきが大きく、かつ高調波振幅Ｍが大きいからである。

２相短絡で脅威的なリスク有りの事故状況であると判断された図４において、零相電流Ｉ０の標準偏差σは１０．７３であり標準偏差閾値σＬ（＝１０）より大きく、零相電流Ｉ０の高調波振幅Ｍは、商用周波数の帯域である５０Ｈｚ帯域を除外した各周波数帯域において高調波振幅閾値ＭＬ（１．５［Ａ］）より大きい。従って、標準偏差σが予め定めた標準偏差閾値σＬを超えかつ高調波振幅Ｍが予め定めた高調波振幅閾値ＭＬを超えているので、設備損傷判断部２４は脅威的なリスク有りの事故状況は電線の断線であると判断する。

２相短絡で脅威的なリスク有りの事故状況であると判断された図５において、零相電流Ｉ０の標準偏差σは５．６３であり標準偏差閾値σＬ（＝１０）より小さく、零相電流Ｉ０の高調波振幅Ｍは、商用周波数の帯域である５０Ｈｚ帯域を除外した各周波数帯域において高調波振幅閾値ＭＬ（１．５［Ａ］）より大きい。従って、標準偏差σが予め定めた標準偏差閾値σＬを超えかつ高調波振幅Ｍが予め定めた高調波振幅閾値ＭＬを超えている条件を満たしていないので、設備損傷判断部２４はこの場合の脅威的なリスク有りの事故状況は耐張碍子破損であると判断する。

３相短絡で脅威的なリスク有りの事故状況であると判断された図９において、零相電流Ｉ０の標準偏差σは１２．７４であり標準偏差閾値σＬ（＝１０）より大きく、零相電流Ｉ０の高調波振幅Ｍは、商用周波数の帯域である５０Ｈｚ帯域を除外した各周波数帯域において高調波振幅閾値ＭＬ（２［Ａ］）より大きい。従って、標準偏差σが予め定めた標準偏差閾値σＬを超えかつ高調波振幅Ｍが予め定めた高調波振幅閾値ＭＬを超えているので、設備損傷判断部２４は脅威的なリスク有りの事故状況は電線の断線であると判断する。

３相短絡で脅威的なリスク有りの事故状況であると判断された図１０において、零相電流Ｉ０の標準偏差σは１１．９０であり標準偏差閾値σＬ（＝１０）より大きく、零相電流Ｉ０の高調波振幅Ｍは、商用周波数の帯域である５０Ｈｚ帯域を除外した各周波数帯域において高調波振幅閾値ＭＬ（２［Ａ］）より小さい。従って、標準偏差σが予め定めた標準偏差閾値σＬを超えかつ高調波振幅Ｍが予め定めた高調波振幅閾値ＭＬを超えている条件を満たしていないので、設備損傷判断部２４はこの場合の脅威的なリスク有りの事故状況は耐張碍子破損であると判断する。

３相短絡で脅威的なリスク有りの事故状況であると判断された図１１において、零相電流Ｉ０の標準偏差σは２２．４４であり標準偏差閾値σＬ（＝１０）より大きく、零相電流Ｉ０の高調波振幅Ｍは、商用周波数の帯域である５０Ｈｚ帯域を除外した各周波数帯域において高調波振幅閾値ＭＬ（２［Ａ］）より大きい。従って、標準偏差σが予め定めた標準偏差閾値σＬを超えかつ高調波振幅Ｍが予め定めた高調波振幅閾値ＭＬを超えているので、設備損傷判断部２４は脅威的なリスク有りの事故状況は電線の断線であると判断する。

図１４は本発明の第３実施形態に係る事故対応判断装置の動作を示すフローチャートである。図１２に示した第２実施形態の動作を示すフローチャートに対し、脅威的なリスク有りの事故状況と判断されたとき、さらに、配電線の断線か耐張碍子破損かの判断するステップＳ１１〜ステップＳ１３を追加して設けたものである。図１２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。

まず、短絡事故が発生したか否かを判断し（Ｓ１）、短絡事故が発生したときは零相電流を演算し（Ｓ２）、さらに、零相電流の標準偏差を演算し（Ｓ３）、零相電流に含まれる高調波の振幅を演算する（Ｓ４）。そして、短絡事故は３相短絡事故であるか否かを判定する（Ｓ９）。ステップＳ９の判定で３相短絡事故でないと判定されたときは、標準偏差は閾値以下か否かが判定され（Ｓ５）、閾値以下であるときは、さらに高調波振幅偏差は閾値以下か否かが判定される（Ｓ６）。この場合の高調波振幅偏差の閾値は変更されない閾値である。標準偏差及び高調波振幅偏差の双方がそれぞれの閾値以下であるときは、脅威的なリスク無しの事故状況であると判断する（Ｓ７）。一方、ステップＳ５、Ｓ６の判定で、閾値以下でないときは脅威的なリスク有りの事故状況であると判断する（Ｓ８）。

ステップＳ８にて、脅威的なリスク有りの事故状況であると判断されたときは、
零相電流の標準偏差が予め定めた標準偏差閾値を超えかつ零相電流の高調波振幅が予め定めた高調波振幅閾値を超えているか否かを判断する（Ｓ１１）。そして、零相電流の標準偏差が閾値を超えかつ零相電流の高調波振幅が閾値を超えているときは配電線の断線と判断する（Ｓ１２）。一方、ステップＳ１１の判断で、零相電流の標準偏差が閾値を超えかつ零相電流の高調波振幅が閾値を超えている条件を満たしていないときは、耐張碍子破損と判断する（Ｓ１３）。

第３実施形態によれば、第１実施形態または第２実施形態の効果に加え、事故状況判断部２２が脅威的なリスク有りの事故状況と判断したとき、さらに、設備機器損傷判断部２４は配電線の断線か耐張碍子破損かの判断をするので、脅威的なリスク有りの事故状況の事故の種別を識別できる。

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…配電線
１２…腕金
１３…耐張碍子
１４…放電クランプ
１５…弱点部
１６…入力部
１７…零相電流演算部
１８…出力部
１９…出力装置
２０…標準偏差演算部
２１…フーリエ解析演算部
２２…事故状況判断部
２３…２相短絡３相短絡判別部
２４…設備損傷判断部

Claims

放電クランプが設けられた配電線に襲雷による短絡事故が発生したとき配電線の各相電流を入力し零相電流を演算する零相電流演算部と、
前記零相電流演算部で得られた零相電流の標準偏差を演算する標準偏差演算部と、
前記零相電流演算部で得られた零相電流をフーリエ解析して零相電流に含まれる高調波の振幅を演算するフーリエ解析演算部と、
前記零相電流の標準偏差が予め定めた標準偏差閾値以下かつ前記零相電流の高調波振幅が予め定めた高調波振幅閾値以下のときは前記放電クランプ動作による脅威的なリスク無しの事故状況と判断し、それ以外のときは脅威的なリスク有りの事故状況と判断する事故状況判断部とを備えたことを特徴とする事故対応判断装置。
前記短絡事故が発生したとき前記配電線の各相電圧に基づいて２相短絡か３相短絡かを判断する２相短絡３相短絡判別部を設け、前記２相短絡３相短絡判別部が３相短絡であると判定したときは、前記事故状況判断部は前記高調波振幅閾値を大きい値に変更することを特徴とする請求項１に記載の事故対応判断装置。
前記事故状況判断部が前記脅威的なリスク有りの事故状況と判断したとき、前記零相電流の標準偏差が予め定めた標準偏差閾値を超えかつ前記零相電流の高調波振幅が予め定めた高調波振幅閾値を超えているときは配電線の断線と判断し、それ以外のときは耐張碍子破損と判断する設備損傷判断部を設けたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の事故対応判断装置。
放電クランプが設けられた配電線に襲雷による短絡事故を検出したとき配電線の各相電流を入力し零相電流を演算し、
前記零相電流の標準偏差を演算し、
前記零相電流をフーリエ解析して零相電流に含まれる高調波の振幅を演算し、
前記零相電流の標準偏差が予め定めた標準偏差閾値以下かつ前記零相電流の高調波振幅が予め定めた高調波振幅閾値以下のときは前記放電クランプ動作による脅威的なリスク無しの事故状況と判断し、
それ以外のときは脅威的なリスク有りの事故状況と判断することを特徴とする事故対応判断方法。