JPH01242974A - 人工衛星を利用した送電線故障点標定システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、人工衛星から送信される高精度時間信号を利
用し　且つディジタルデータ処理方法を採用した送電線
故障点標定システムに関するものであって、従来のアナ
グロ方式による故障点検出精度が高々数キロメートルで
あるのに対し、数メートルの精度で故障点を標定するこ
とを可能にするものである。

〈従来の技術） 現在使用されている標定方式は主として、サージ受信方
式とパルスレーダ方式がある。

サージ受信方式を細分化すると電力線返送方式とマイク
ロ波無線返送方式に分けられる。

従来のサージ受信方式の構成と動作を述べると概略下記
の通りである。

最初に電力線返送方式について述べる。

第１図に電力線返送方式（−最に、Ｂ型と呼ぶ）の構成
図を示す。

図中、■の個所で落雷等の原因で送電線が断線するトラ
ブルが生じたとする。

断線により発生したサージパルスは■→■および■→■
へと伝送される。

子局側で受信したサージパルスは■→■の経路にて、親
局側へ回送される。従って■→■の信号の返送遅延時間
Ｌ３を正確に把握しておかねばならない、親局側では電
気所Ａで受信したサージパルスの時間Ｌ１と電気所Ｂで
受信したサージパルスの時間ｔ２＋ｔ３からＬ３を差し
引いた時間（即ちｔ２）を比較し、その結果により電気
所Ａ（またはＢ）から破談点迄の距離を算出し自動印字
装置等に出力する。

次にマイクロ波無線返送方式について述べる。

第２図にマイクロ波無線返送方式（一般にマイクロＢ型
と呼ぶ）の構成図を示す。

サージパルスの検出方法は電力線返送方式と同一である
が相異点は子局側で受信したサージ信号を親局側へ伝送
する手段としてマイクロ波回線を用いる点である。

この時、マイクロ波回線は１２回線程度専有する。

次に、一方のパルスレーダ方式について述べる。

標定パルスを送電線に送信し、故障点から反射されるパ
ルスの時間間隔を測定し故障点距離を標定するものであ
る。

（発明が解決しようとする問題点） 最初にサージ受信方式の欠点について述べる。

サージ受信方式の内型力線返送信号方式の欠点としては
、送電線を回線として使用する為、結合装置が必要であ
ることである。

また、当該回線の送電線のうち信号用に使用した相（３
相のうち１相）が故障の場合、信号の授受が不能）・・
・受信可能な確率は２／３である。

事故時に他のノイズやサージなど多く発生するので信号
が妨害され易く誤標定が生じ易い。

返送回線の伝送遅延時間を正確に把握しておく必要があ
る。（その時々で若干の変差が生じ誤差になる６） 誤差を１　ｋｍ以内に押さえる為には 変差＝　１　ｋａ＋　／　３００．０００　ｋＩｎ　（
光速）　’＝　３　、ｃｚｓｅｃ。

以内とする必要がある。

アナグロ方式の為、波形のくずれによる検出時間にも誤
差がある。返送回線が長くなるにつれて、伝送途中で波
形がくずれ、すなわち受信波形の立上がりがなまり、検
出が困難になったり検出誤差が多くなる。

次にマイクロ波返送信号方式の欠点としては、専用の多
重マイクロ波回線を特設する必要がある。

また、回線専有率高く、通例１２回線専有する。

保守が大変であり、信号レベル遅延時間の定期チエツク
やその為の特別な技術（免許が必要）を必要とする。

また、前述と同様に、伝達遅延時間の問題、波形のくず
れの問題がある。

最後にパルスレーダ方式の欠点について述べる。

送電線の分岐線などによる固定反射が混入し、又、長距
離の故障点の場合、標定パルスが減衰して、標定困難及
び誤差の原因になる。

送電線に標定パルスを結合する為、結合装置が必要であ
る。

なお、パルスレーダ方式は本発明とは根本的に原理具な
る為、その構成等については省略する。

したつがて、本発明の目的は、前述の従来の技術の欠点
を解消し、時間的に極めて正確な、即ち誤差の少ない送
電線故障点標定システムを提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 前述の本発明の目的を達成するために、本発明は親局及
び子局とを有し、親局及び子局には破断によって生じる
サージ電圧を検出するサージ検出回路と、所定の周期パ
ルスとリセット信号を人工衛星の電波を介して供給する
ＧＰＳ受信機と、ＧＰＳ受信機からの信号により１秒毎
にリセットされかつＧＰＳ受信機からの所定の周期のパ
ルスをバイナリコードのディジタル信号に変換するタイ
ムカウンタ／タイムベースと、それぞれが設けられてお
り、子局から親局にはモデルを介してタイムカウンタ／
タイムベースで発生したディジタル信号が送信され、親
局のプロセッサコントローラでディジタル信号が比較さ
れ、破断点までの距離が測定されることを特徴とする送
電線故障点標定システムを採用したものである。

（実施例） 次に、図面を参照して本発明を説明する。

最初に、本発明の送電線故障点標定システムの原理につ
いて第３図のブロックダイヤグラムを参照して説明する
。

送ｔｍの故障によって発生したサージパルスは、当該送
電線の両端に個別に設置した時計（衛星からのタイミン
グ信号に同期している親局と子局）を用いてサージパル
スの到着時刻を計測する。−方（子局）で計測した到着
時刻は他方（親局）に適当な伝達手段で伝えられ比較さ
れる。

この伝達手段は、従来の方式の如く到着時刻を計測する
ための検出パルスの伝送ではなく、既に計測された到着
時刻情報を単に伝達するだけなので、口頭、電話、無線
等いかなる方法をも使用することができる。

第３図のブロックダイヤグラムでは子局が遠隔、無人で
あることを考慮してモデム付電話によるディジタル通信
を用いている。

送電線の全長をＬとし、サージ到着時刻差を△ｔとする
と、親局から送電線故障点までの長さＸは次式で求めら
れる。

χ＝Ｌ＋Δｔｃ／２　　（ｃ：光速） 次に、この方式における人工衛星タイミング信号との同
期について述べる。

高精度な基準時間を維持している地上局からのアップリ
ンクによって制御された信号を人工衛星から地上へ送信
し、その信号を受信しているユーザーが広域にわたって
同期を確立できるタイムトランスファーシステム（時間
伝達システム）がある、現在本システムとしては米国が
打ち上げたＧｐｓ衛星（Ｇｌｏｖａｌ　Ｐｏｓｉｔｉｏ
ｎｉｎｇ　５ｙｓｔｅｒａ、全地球測位システム）がこ
れに該当する。

ユーザーはこの信号を受信することによって、自分の発
振器を同期させる。

以下ＧＰＳ衛星に関する時間同期について述べる。

ＧＰＳ衛星信号との同期は以下の通りとなる。

ＧＰＳ衛星からはＣ／Ａコード（Ｃｏａｒｓｅ　Ａｃｑ
ｕｉｓｉｔｉｏｎ　Ｃｏｄｅ）及びＰコード（Ｐｒｅｃ
ｉｓｊｏｎ　Ｃｏｄｅ）と呼ばれる符号化情報が送られ
ているが、このうち民間向けにはＣ／Ａコードが今日、
利用可能である。

これ等のコードはＧＰＳ衛星に搭載されている原子時計
を基準とした発振器で生成されたもので、この信号と同
期をとることによって高精度の時計を実現することがで
きる。

Ｃ／Ａコードは１，０２３ビツト、周期１ｍ５ｅｃの符
号を１，５７２．４２ＭＨ２の搬送波に位相変調して送
信されている。

衛星とＧＰＳ受信機との間の電波の伝播遅延、電離層と
大気による遅延等は衛星から送信されてくる衛星軌道要
素と補正モデル、パラメータを用いて受信機内で補正さ
れ、安定且つ高精度の時間同期を維持することができる
。

衛星からのＣ／Ａコードとの同期は、受信機内蔵の時計
を基準とする発振器によって生成された当該衛星と同じ
Ｃ／Ａコードのビットパターンを受信Ｃ／Ａコードと掛
は合わせ（相関器にがける）、受信機内の発振器の位相
をずらすことによって出力が最大になるようにマツチン
グさせる。

この位相補正量は上述の遅延誤差の他に受信機の時計の
誤差も含んでいる。この時計の誤差は位相補正量と上述
の遅延誤差が計測及び計算によって既知であるから、求
めることができ、これによって受信機内の時計は補正さ
れ１０ｎａｎｏｓｅｃ　〜１ｏＯｎａｎｏｓｅｃの誤差
でＧＰＳのシステム時間と同期することができる。

上述の補正によって安定化された時計を持ったＧＰＳ受
信機は、基準クロックとして用いられ、任意の周波数の
信号をクロック用に発生して利用することが可能である
。

次に、　カウンタ、タイムベースとＧＰＳ受信機タイミ
ングパルスとの同期について述べる。

カウンタのタイムベースは、カウンタの分解能に応じた
カウント周波数を発生する。例えば１ＱＯｎａｎｏｓｅ
ｃ（１０−’５ｅｃ）の分解能を得る為には少なくとも
１０ＭＨ２のカウント周波数を発生しなければならない
、このカウント周波数の信号は分周器又は逓倍器によっ
て、ＧＰＳ受信機からの基準パルスと同じ周波数に変換
され、その位相及び周波数がタイムインタバルカウンタ
によって基準パルスと比較される。この結果をタイムベ
ースにフィードバックすることによって安定した高精度
同期を維持する。

次に、　サージ検出パルスの到着時刻の計測について述
べる。

サージ到着を検出して発生したイベントパルスは、その
時のカウンタのカウント数をラッチし、マイクロプロセ
ッサの演算を行わせしめる。マイクロプロセッサはラッ
チされた数を読出し、子局の場合は、親局への適当な通
信手段で伝達し、親局の場合は自分の計測したカウント
数と子局から受けたカウント数との差をとって、これに
カウント周波数の周期を乗じて到着時刻差を得る。

得られた到着時刻差から前述の公式を用いて故障点の位
１が評定され、プリンタ、通信回線又はその他の装置へ
出力される。

次に、前述の原理にしたがった具体的な実施例を第４区
を参照して説明する。

本システム（１０）は以下の構成を有する。

（１）サージ検出回路（１２） 送電線より伝送される高電圧のサージ信号をＴＴＬレベ
ル等の弱電回路が受は入れられるレベルに変換する。

（２）ＧＰＳ受信機（１４） １０ｎｓｅｃ（１００ＭＨ２）〜１００ｎ１００ｎ５ｅ
ｃ（ＩＯの周期パルスとＩＨｚのリセット信号をタイム
カウンタに供給する。

〈３）タイムカウンタ／タイムベース（］６）ＧＰＳ受
信機より送られるＩＯ２のリセットパルスで１秒毎に初
期状態にリセットされ、１０ｎｓｅ１０ｎ５ｅｃ（１０
０〜１００ｎ１００ｎ５ｅｃ（ＩＯの周期パルスをバイ
ナリコード等のディジタル信号に変換する。

（４）モデム（１８） 子局側のタイムカウンタでディジタル化された信号を通
信回線を通して親局側に転送する。

（５）プロセッサコントローラ（２０）親局および子局
のタイムカウンタでディジタル量に変換された信号を比
較演算して送電線の破断点までの距離を割り出し出力装
置に情報を送出する。

（６）出力袋！（２２） プリンタ、ＣＲＴ等、破断点までの距離を記録又はモニ
タする。

（発明の効果） 本発明の効果は以下の通りである。

通信回線は１回線で済み、安価でありしかも専用線でな
くても良い。

サージパルスの到着時間が判るデータであれば、いかな
る形態でも構わないので通信方式の種類を問わない。

通信回線故障時には予め計測結果をメモリー等に保存し
ておき、回線復旧後ゆっくり伝送できる。

タイムベースの精度は１０ｎａｎｏｓｅｃ〜１００ｎａ
ｎｏｓｅｃで高精度の標定能力（３ｍ〜３０ｍの標定精
度）を持つ。

子局からサージ検出パルスを回送させる必要がないので
従来のシステムの如き、回送パルスの変形、伝送遅延補
正の問題などが無く、高精度のタイミング計測が可能で
ある。

本システムが従来の方式と比較して画期的な相違点は下
記の通り、 従来の方式では子局で受信したサージパルスを親局へ伝
送する手段として送電線又はマイクロ波回線を利用して
いる。

結果としては子局−親局間の距離を事前にいかに正確に
測長しておいても伝送の過程で必ず距離補正エラーが介
在する。

本方式では上記の誤差発生を防ぐ目的でサージパルスを
受信した直後に受信時間信号をＢｉｎａｒｙＣｏｄｅ等
のディジタル量に変換し、このディジタル信号を子局か
ら親局へ伝送することにより、伝送によって発生ずる補
正誤差を未然に防いでいる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、従来の方式を示す概略図である
９第３図は、本発明の原理を示す概略図である。第４図
は、本発明のシステムを示すブロックダイヤグラムであ
る。 １２・・・サージ検出回路。 １４・・・ＧＰＳ受信機。 １６・・・タイムカウンタ／タイムベース。 １８・・・モデム。 ２０・・・プロセッサコントローラ。 ２２・・・出力装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、親局及び子局とを有し、親局及び子局には破断によ
   って生じるサージ電圧を検出するサージ検出回路と、所
   定の周期パルスとリセット信号を人工衛星の電波を介し
   て供給するＧＰＳ受信機と、ＧＰＳ受信機からの信号に
   より１秒毎にリセットされかつＧＰＳ受信機からの所定
   の周期のパルスをバイナリコードのディジタル信号に変
   換するタイムカウンタ／タイムベースと、がそれぞれ設
   けられており、子局から親局にはモデムを介してタイム
   カウンタ／タイムベースで発生したディジタル信号が送
   信され、親局のプロセッサコントローラでディジタル信
   号が比較され、破断点までの距離が測定されることを特
   徴とする送電線故障点標定システム。