JPH03264869A - ディジタル故障点標定装置 - 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】 ［発明の目的］ 〈産業上の利用分野〉 本発明は電力系統の事故発生時に、事故点までの距離を
標定するディジタル故障点標定装置に関する。

（従来の技術） 送電線の故障点標定装置としては、事故点て発生するサ
ージを送電線の両端子で受信し、その時間差によって事
故点を標定するサージ受信方式。

及び事故検出後、直ちに送電線にパルスを送出し、その
反射時間を測定するパルスレータ方式等が従来から実用
に供されている。しかし、これらの方式は送電線の両端
子を結ぶ伝送装置が必要てあったり、あるいはパルスを
逃がさないためのブロッキングコイルが必要であったり
して、決して安価なものではない。

しかし、近年はマイクロコンピュータの発達により、系
統の電圧、電流データを使って事故点までの距離を計算
し、安価に故障点標定を行なう方式の研究が盛んに進め
られている。

第８図にマイクロコンピュータを使ったディジタル形故
障点標定装置の一般的な構成図を示す。

第８図において、８１ａ　、　８１ｂは入力変換器であ
り電力系統の各相電圧、各相電流が夫々導入され、その
各入力電気量を適当な大きさの電圧信号に変換する。８
２ａ、８２ｂはフィルタで、入力変換器８１ａ８１ｂの
出力中に含まれる高調波成分を除去する。

８３はサンプル・ホールド回路で、各フィルタ８２ａ。

８２ｂからの出力を所定の間隔てサンプリングする。

８４はＡ／Ｄ変換回路でありサンプル・ホールド回路８
３からの出力をマルチプレクサ８５を介して加えられ、
これをディジタル・データに変換する。８６はダイレク
ト・メモリ・アクセス（ＤＭＡ）回路でＡＩＤ変換回＃
Ｉ８４の入力が導入される。８７はメモリ回路でありＤ
ＭＡ回路８６によってＡ／Ｄ変換回路８４の出力が所定
の番地に書込まれる。８８はリード・オンリ・メモリ（
ＲＯＭ）でありプログラムが内蔵されている。８９は中
央演算処理装置（ＣＰＵ）でありＲＯＭ８８に書かれた
プログラムにしたがい、メモリ回路８７に格納された電
力系統の電圧、電流データを用いて故障点標定の演算を
実行する。８１０は出力回路であり（ＣＰＵ　）　８９
の演算結果に基づき、故障点標定結果を図示しないプリ
ンタやランプに表示する。（ＣＰＵ　）　８９で実行さ
れる演算方式については多くの研究が行なわれているが
、その−例として次式により事故点までの距離標定を行
なう方式が既に提案されている。

＋　　Ｘ １（Ｚｌ−Ｉ） ＩＳＳ 但し　Ｘ　：事故点までの距離 Ｖ　：標定装置設置点電圧 ■、：標定装置設置点電流 Ｉｓ：標定装置設置点の事故前後の 差電流 Ｚ　：送電線の単位長当りのインピ ータンス ■、：虚数部を示す Ｘ　：共役複素数を示す （発明か解決しようとする課題） 上記（１）式を計算する場合、電力系統から一定時間間
隔でサンプリングして得られた電圧、電流の瞬時値デー
タを使い、過去の一定期間にサンプリングされたデータ
を用いる必要がある。例えば毎サンプリング間隔毎に（
１）式の演算を完了できると仮定した場合、第８図に示
される如く、毎サンプリング毎最新データから１サンプ
リング前の電圧、電流データを使って演算結果を得る。

即ち、第９図の（ａ）はサン１リングされた電圧データ
の時系列が、第９図（ｂ）は同じく電流データが夫々示
されており、ｍ時点においてはｍを基準にした１サンプ
ル前までのデータを使用し、ｍ−１時点においてはｍ−
１を基準にした１サンプルまでのデータを使用して夫々
（１）式を計算する。

第１０図は上記手順にしたがい、（１）式を演算した場
合の演算結果の推移を示したものであり、特に点線にて
明示した事故発生区間内をプロットしている。第１０図
において、事故発生直後は演算結果に事故前のデータ及
び事故直後の過渡波形の影響が残るため正確なものは期
待できない。なお演算結果は時間の経過につれて真の値
へと収束していく。そして一定時間経過後、系統事故が
除去されると、演算結果は再び正確な値を示さなくなる
。

したがって第１０図に示される演算結果が得られた場合
、どの値を採用すべきかは大きな問題である。即ち、演
算結果が一点に収束した場合は問題ないか、入力データ
の状態によっては測距結果が真値の近傍て振動するケー
スもあり得る。

また振動的な測距結果を平滑化する手法として、例えば
（２）式のような平均化処理が考えられる。

但し　Ｘ　　：平均化後の測距結果 Ｖｌ ｘＩｌｌ−に＝平均化前の測距結果 （サンプリングＩｎ−にての（１） 式の演算結果ン ｎ　：正の整数 本手法により真値に近い安定な測距結果が得られる。

しかし、（２）式にてＸ　　として事故前及び手作−に 故直後の過渡波形の影響が残るものが含まれていると、
平均化処理にて正確なものは期待できない。

系統故障のｎ続時間が短いときは、平均化結果が収束し
きらないうちに、事故データが失われるゲ−スもあり得
る。

本発明は上記問題点を解決するためになされたものであ
り、高精度に故障点までの距離測定が可能なディジタル
故障点標定装置を提供することを目的としている。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明を実施例に対応する第１図を用いて説明する。電
圧、電流のティジタルデータを記憶するメモリ部と、故
障点までの距離Ｘ、を一定周期で演算し、時系列的に記
憶する測距演算部と、過去ｎ個の測距結果（ｘ　　、ｘ
　ｌ−１、・・・、ｘ　ｎ−ｎ　）のル 中から平均値ＸＡＶ。を算出する平均化処理部と、測距
演算部の出力ｘｌＩｌと平均化処理部の出力ＸＡＶｍと
を系統故障検出後からの経過時間に応じて切換える切換
制御部とから構成した。

（作　用〉 測距演算部の出力Ｘｒａは、平均化処理部の出力ｘＡＶ
ｎに比べ、比較的早く定常状態に至る。しかし、演算結
果は多少変動する。他方、平均化処理部の出力ｘＡｖ１
１は測距演算部の出力ｘ１１１に比べ、定常状態に至る
のが遅れる。しかし、演算結果はほとんど変動しない。

本発明では系統故障検出後からの経過時間を測定し、一
定時間以内は測距演算部の出力ｘ１を、一定時間以上は
平均化処理部の出力ＸＡｖｌを最終出力として出力する
。

（実施例） 以下図面を参照して実施例を説明する。第１図は本発明
によるディジタル故障的点標定装置の実施例の構成図で
ある。第１図において１１は系統故障継続中の系統電圧
、電流データＶ、Ｉを全て含んだメモリ部、１２は測距
演算部て、系統電圧。

電流データを使って故障点まての距離を演算する。

１３は平均化処理部で前記（２）式に基づくものである
。１４は切換制御部で、系統故障の継続時間に応じて１
５ａ　、　１５ｂのいずれかに出力許可信号を発する。

１５ａ　、　１５ｂはＡＮＤゲートで切換制御部１４の
信号に応じて測距演算部１２．平均化処理部１３の出力
信号を制御する。

第２図は第１図による演算の効果を説明する測距結果図
である。第２図において曲線（ａ）は測距演算部て故障
点まての距離を演算したもので、最初は過渡的なデータ
を使って演算しているために演算結果は動揺しているが
、故障発生後の１０時間後にほぼ定常状態に至る。たた
し、定常状態でも演算結果は多少変動している。

曲線（１））は測距演算結果を平均化したちのて、故障
発生後のＴ１時間後に定常状態に至るが、この定常状態
での変動は曲線ｆａ）に比して小さい。

本発明では系統故障の１１続時間を測定し、その時間が
第２図のＴ１時間以下であれば測距演算部１２の出力を
、Ｔ１時間以上であれば平均化処理部１３の出力を夫々
用いる。

第３図は実施例のフローチャートである。なお、実施例
では平常時は故障点標定を行なわず、電力系統に故障が
発生した場合に限り椋定を実行するものである。

第３図においてステップＳ３１は故障検出処理を行ない
、例えば系統の不足電圧検出を行なって起動する。前記
Ｓ３１によって故障検出が行なわれるとステンプＳ３２
へ移り、故障継続時間Ｔを測定する。例えば系統電圧を
観測しておき、電圧が一定値以下に低下した時間を計測
する方式が最も簡明である。系統電圧は系統故障発生と
同時に低下し、故障除去後に復旧する。線路側ＰＤ等の
場合のように故障除去後に電圧が零となるような場合、
過電流検出要素を用い、系統故障継続の条件として送電
線の電流値が一定値以上あることを加えることも可能で
ある。

ステップＳ３３ではメモリ四Ｉ＠１１に既に記・臆され
た系統の電圧、主流を使って（１）式による測距演算を
実行する。本演算は、例えば電圧、電流データの各サン
プリング間隔毎に一定周期で演算されており、メモリ回
路１１内には最新演算結果がらＮ回前の演算結果まてが
（ｘｌ、ｘＩＩｌ−１，ｘｌｌ−２゜・・・、ｘＩｌ−
Ｎ）として記憶されている。ステップＳ３３の演算が終
了するとステップＳ３４に移り、過去０回（ｎ≦Ｎ）の
演算結果の平均化 また、前記ステップＳ３５では、故障継続時間Ｔが一定
時ＥＴ　１より大か否かを判定する。そしてＴ≧Ｔ１の
ときはステップ３３６にてＸＡｖｌｍを最終結果として
出力する。またＴ＜Ｔ１のときステップＳ３７にてＸｌ
を最終結果として出力する。

上記実施例によれば系統故障の継続時間が長くても短く
ても、その時間に応じて最適な結果が得られることにな
り、従来の如く測距演算の出力ｘ０のみを用いた場合に
比して、著しく測距出力の精度を向上させることができ
る。

上記実施例によれば平均化処理として（２）式の例を示
したが、本発明はこれに限定されるものでなく、例えば
（３）式等 ｘ　　　　＝＝−（ｘ　　　−１−ｘ　　　　）　　　
　　　・・・・・・（３）ＡＶＩＩ　　　２　　　ｒｍ
　　　　ｌｌｌ−６いかなる関数形に対しても適用でき
る。

ス、非平均化処理として測距結果Ｘｒａをそのまま出力
する例を示したが、例えば（４）式等、−１ ｘ−−（ｘ＋ｘ）　　　　　　　　・・・・・・（４）
ｒｇ　　　２　　　　ｒｎ　　　　ｔｎ−を簡単な関数
形のものに対しても適用できる。

そして、故障継続時間測定は上記実施例に限定されず、
従来のインピーダンス継電器相当の機能を準備し、送電
線のインピーダンスか所定の範囲内に入ったことを条件
に、系統故障と判定する方式もあり得る。本発明では系
統故障の継続時間検出にいかなる方式も採用し得るもの
である。

例えば、測距結果の時間平均をみて最適値相当を選択す
る方法もあり得る。以下第４図を用いて説明する。なお
、第３図と図番号が同じものは同じ処理を示す。ステッ
プ３３１　、８３３の後、ステップＳ４１では過去Ｎ回
の演算結果のうちの最大のものＸ　　と、最少のものｘ
ｌｎとの差ｘＩｌａｘａｘ Ｘ、。が所定値により小か否かを判定する。そしてステ
ップＳ４１にてｘｎａｘ　　”１ｎ≦にのとき、ステッ
プＳ３４　、　Ｓ３６に移る。また、ステップＳ４１に
てＸ、ａｘ　　”ｍｉｎ　＞ｋのとき、ステップＳ３７
に移る。ここで上記にはε１％とε２ｋｍｌとの大きい
方の値を選ぶ。（例　ε１＝１．ε２＝２）即ち、平均
化は測距結果のバラク：Ｉｒ（ｘ　　とａＸ ｘｍｉｎの差）が小さいとき効果的であり、バラツキが
大きいときは過渡的なデータを含んている可能性がある
ので逆効果となり、非平均化データの方が有効である。

第５図は他の実施例のフローチャートである。

ステップＳ３１　、　Ｓ３３　、　Ｓ３４の後、ステラ
７Ｓ５１では過去Ｎ回の平均化結果のうちの最大のらの
をｘＡｖｌａｘと、最少のものＸ　　　との差ｘＡＶｍ
ａｘ＾ｖｌｌＩｎ ｘＡＶｍｉｎが所定値により小が否がを判定する。

そしてステップＳ５１にてｘ　　　　−ｘ　　　　≦に
＾νｔａａｘ　　　ＡＶｉ＋ｎ のとき、ステップ３３６に移る。またステップ８５１に
てｘＡＶｎａｘ　　　ＡＶｌｎ　＞ｋのとき、ステラ１
　Ｘ ５３７に移る。

即ち、平均化した結果がバラツキが小さいときのみ平均
化データを採用しようとするものである。

第６図は他の実施例のフローチャートである。

ステップ３３１　、　Ｓ３２　、　Ｓ３４の後、ステッ
プＳ６１では過去Ｎ回の最大Ｘ　　と最少Ｘ１ｌｌＩｎ
の差を算出印ａＸ し１ΔＸ１とおく。ステップ５６２では平均化後の値ｘ
ＡＶに対し、最大Ｘ　　　と最少Ｘ　　、の差＾Ｖ印ａ
Ｘ　　　　　＾Ｖｎｚｎ を算出し１ΔｘＡＶ　’とおく。ステップｓ６３にて前
記１ΔＸＡＶＩが１Δｘ１より小か否かを判定する。

ΔｘＡＶ’が１ΔＸ１より小のときステラ７Ｓ３６へ、
１ΔＸＡＶＩが１Δｘ１より大のときステラ１３３７へ
進む。即ち、平均化データと非平均化データとでバラツ
キの小さい方を選択する。

第７図はまた他の実施例のフローチャートである。ステ
ップＳ３１．　Ｓ３３．　Ｓ３４の後、ステラ７Ｓ７１
では平均化データＸＡｖ１ｍか非平均化データの最大ｘ
１１ａＸと最少Ｘ　　の間に入るか否かを判定す陽１ｎ る。上記を満たすときステップ３３６へ、満たさないと
きステップＳ３７へ進む。これは平均化データｘＡＶｎ
＋を非平均化データＸ、のバラツキより小のときのみ採
用しようとするものである。

実施例では平均化処理として（２）式の例を示したか、
本発明はこれに限定されるものでなく、例えば（５）式
等に対しても適用できる。

系統故障の継続時間Ｔが所定時間Ｔ１より大のとき ｋ　　　−ｋ　　　−−・−・・−＝ｋ　　　　＝１／
ｎ　　　−−−−−・（６）０　　　　１　　　　　　
　　　　　ｎ−１また、ＴがＴ１より小のとき に＝１．ｋ　　＝・・・・・・＝ｋ　　＝０　・・・（
７）０　　　　１　　　　　　ｎ−１ のようにすることも可能である。

本実施例では故障点標定の原理式を（１）式として説明
したが、これに限定されるものではなく、故障点までの
距離に比例するものであれば何らさしつかいないことは
勿論である。

更にまた上記実施例では、故障検出を行なったときに測
距演算を実行するよにしたが、本発明はこれのみに限定
されるものではない。例えば第３図におけるステップＳ
３２ないしＳ３５を常時実行し、ステップＳ３５の不等
式成立条件と故障検出の条件とのアンド条件をとって、
距離ｘＡｖＩＩを最終結果として出力するようにしても
よい。

［発明の効果］ 以上説明した如く、本発明によれば系統故障の継続時間
または測距演算結果の最大値と最小値の差に応じて測距
演算部の非平均化出力と平均化処理部の出力とを切換制
御するように構成したので、事故発生中のデータを有効
に使い、最も信頼てきる演算結果を用いた高精度な故障
点標定を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるディジタル故障点標定装置の一実
施例の機能ブロック図、第２図は第１図の演算の効果を
示す測距結果図、第３図は動作説明のフローチャート、
第４図、第５図、第６図及び第７図は本発明の他の実施
例のフローチャート、第８図はディジタル故障点標定装
置の一般的な構成図、第９図は電圧及び電流のサンプリ
ングとこれらを使った演算の仕方を示す図、第１０図は
測距演算結果の時間的推移を示す図である。 １１・・・メモリ部　　　　　１２・・・測距演算部１
３・・・平均化処理部　　　１４・・・切換制御部１５
ａ　、　１５ｂ　・・・＾ＮＤゲート４１ａ　、　４１
ｂ・・・入力変換器 ４２ａ　、　４２ｂ・・・フィルタ ４３・・・サンプルホール ４４・・・Ａ／Ｄ変換回路 ４６・・・ＤＨ八 ４８・・・ＲＯＭ ４１０・・・出力回路 ド回路 ４５・・・マルチプレクサ ４７・・・メモリ回路 ４９・・・ＣＰｕ 帛１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電力系統からの電圧、電流のディジタルデータを用いて
   故障点までの距離を計算するディジタル故障点標定装置
   において、前記ディジタルデータを記憶するメモリ部と
   、故障点までの距離ｘ＿ｍを一定周期で演算し、時系列
   的に記憶する測距演算部と、過去ｎ個の測距結果（ｘ＿
   ｍ、ｘ＿ｍ＿−＿１、…、ｘ＿ｍ＿−＿ｎ）の中から平
   均値ｘ＿Ａ＿Ｖ＿ｍを算出する平均化処理部と、測距演
   算部の出力ｘ＿ｍと平均化処理部の出力ｘ＿Ａ＿Ｖ＿ｍ
   とを系統故障検出後からの経過時間に応じて切換える切
   換制御部とを備えたことを特徴とするディジタル故障点
   標定装置。