JPH05297053A - 地絡故障点標定方法 - Google Patents

地絡故障点標定方法

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JPH05297053A
JPH05297053A JP10663992A JP10663992A JPH05297053A JP H05297053 A JPH05297053 A JP H05297053A JP 10663992 A JP10663992 A JP 10663992A JP 10663992 A JP10663992 A JP 10663992A JP H05297053 A JPH05297053 A JP H05297053A
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JP10663992A
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Yasuhiro Yamamoto
康弘 山本
Masayasu Takeuchi
雅靖 竹内
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Nissin Electric Co Ltd
Original Assignee
Nissin Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【構成】抵抗接地系3端子単回線送電線の電源端Aから
故障点までの距離を算出し、算出された距離が、当該電
源端Aから回線分岐点Tまでの距離を越えるときには、
他端B,Cでの故障相の電圧VB,VC 及び故障相の電流
IB,IC 、区間TBでの回線の正相インピーダンスZB
、区間TCでの回線の正相インピーダンスZC を用い
て、式 VTB=VB −ZB IB, VTC=VC −ZC IC
の値をそれぞれ計算し、値VTBが値VTCよりも小さなと
き、故障点は区間TBにあると判定し、値VTCが値VTB
よりも小さなとき、故障点は区間TCにあると判定し、
判定されたされた区間において故障点の標定をする。 【効果】電源端及び2つの受電端の情報を用いることに
よって、分岐点以後の故障点が何れの分岐にあるのかを
判断することができるので、故障点の特定が可能にな
り、少ない労力で故障点の探索作業を行うことができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、抵抗接地方式の3端子
系単回線送電線における1線地絡故障点の標定方法に関
する。ここにおいて「単回線送電線」とは、当初から単
回線として設定されたものでもよく、並行2回線送電線
の一方が故障して単回線運用されているものであっても
よい。
【0002】
【従来の技術】変電所間の送電線は、建造物内で保守管
理されている変電所等と比較して、外部に起因する故障
(雷撃による絶縁破壊、あるいは鳥や樹木の接触等)が
不可避である。故障発生時には、故障点探索作業が伴う
が、特に山間部における故障点探索は非常に困難な場合
がある。
【0003】そこで、故障点の位置、範囲を予め計算で
特定(標定)しておけば、その範囲内で故障点を探索す
ればよく、作業の効率化につながる。従来から抵抗接地
送電線における地絡故障点標定方式として直角方向成分
を算定する方式(特公昭58-36743号公報参照)が採用さ
れている。この方式は、端子電圧、端子電流、線路のイ
ンピーダンスから、故障点を特定する方式である。この
方式を、2端子系単回線送電線を例にとって、a相地絡
故障が発生した場合について説明する。図4に示すよう
に、送電端Aと受電端Bとの間に送電線Lが接続され、
送電端Aには電源TRが、受電端Bには負荷LBが接続
されている。 d;送電端Aから受電端Bまでの距離、 xd;送電端Aから故障点までの距離、 Va ;送電端Aにおけるa相電圧、 Ia ;送電端Aにおけるa相電流、 Vaf;故障点におけるa相電圧、 Iaf;故障点におけるa相電流、 Zf ;故障点における地絡インピーダンス とする。x,Vaf、Iaf、Zf は未知の値である。な
お、この明細書において、表記V,Iは、それぞれベク
トルを表わすものとする。
【0004】図4の回路は、対象座標法を使えば、図5
のように等価変換される。ここに、 V0 ,V1 ,V2 ;送電端Aにおける零相,正相,逆相
電圧、 I0 ,I1 ,I2 ;送電端Aにおける送電線Lの零相,
正相,逆相電流、 Vof,V1f,V2f;故障点における零相,正相,逆相電
圧、 I0f,I1f,I2f;故障点における送電線Lの零相,正
相,逆相電流 である。
【0005】故障点を流れる零相電流は、等価的に地絡
インピーダンスZfの3倍の値を持つインピーダンス素
子3Zfを流れる。上記の等価回路図(図5)におい
て、 Vof=V0 −xZ0 I0 V1f=V1 −xZ1 I1 V2f=V2 −xZ1 I2 3Zf I0f=Vof+V1f+V2f と表わされる。ここに、Z1 は送電線Lの正相インピー
ダンス、Z0 は送電線Lの零相インピーダンスである。
なお、この明細書において、表記Zは、ベクトルを表わ
すものとする。
【0006】関係式 Va =V0 +V1 +V2 , Ia1=I0 +I1 +I2 を使えば、 3Zf I0f=V0 +V1 +V2 −xZ0 I0 −xZ1 (I1 +I2 ) =Va −x[(Z0 −Z1 )I0 +Z1 Ia1] が導かれる。この式を書き替えると、 Va =3Zf I0f+x[Z1 Ia +(Z0 −Z1 )I0 ] (1) となる。
【0007】この(1) 式において、地絡インピーダンス
Zf の値が実数(純抵抗)であるので、両辺のI0fに対
する直角方向の成分が等しいという関係を利用すれば、
Zfの値に関係なく、故障点の距離xを求めることがで
きる。そのためには、a相電圧Va ,a相電流Ia ,零
相電流I0 が分り、正相インピーダンスZ1 、零相イン
ピーダンスZ0 がすべて分っている必要があるが、これ
らの値は、定数であったり、送電端Aで測定できるもの
である。
【0008】(1) 式の直角方向成分を求めるには、零相
故障電流I0fと送電端Aの零相電流I0 との位相を等し
いと仮定し、零相電流I0 の複素共役I0 * をかけて、
虚数成分Im を求めればよい。その結果、 x=Im 〔Va I0 * 〕/Im 〔{Z1 Ia +(Z0 −Z1 )I0 }I0 * 〕 (2) という式が得られ、故障点の距離xdを求めることがで
きる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】3端子系単回線送電線
に前記の方式を適用することを想定する。図6は、一般
的な3端子系単回線送電線の系統図であり、各端をA
端、B端、C端とし、分岐点をTとする。A端には中性
点接地された電源が接続され、B端、C端には図示して
いないが、負荷又は中性点接地されていない電源が接続
されている。
【0010】故障点はTB間にあるものとする(TC間
にあっても取扱いは同じである)が、送電線の管理者
は、故障点がどこにあるか分からない。管理者は、前記
(2) 式を使用して故障点を探索しようとするが、故障点
の距離はTA間の距離d1 よりも大きくなってしまうの
で、分岐点Tよりも遠くにあることは分かるが、故障点
がTB間、TC間の何れにあるか分からない。
【0011】したがって、TB間、TC間の両方を探索
しなければならず、故障点の探索作業にかかる労力は倍
加する。本発明は、前記の問題に鑑みてなされたもので
あり、抵抗接地した電源端Aを1つ有し、他端B,Cに
は負荷又は中性点接地のない電源を接続した抵抗接地方
式3端子系単回線送電線における1線地絡故障点を標定
する場合において、故障点が分岐点より遠くにあって
も、故障点を正確に標定することができる方法を提供す
ることを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
(1) 請求項1の発明の方法は、電源端Aより故障点まで
の距離を算出し、算出された距離が、当該電源端Aから
回線分岐点Tまでの距離を越えるときには、他端B,C
での故障相の電圧VB,VC 及び故障相の電流IB,IC を
測定し、分岐点Tと端Bとの区間TBでの回線の正相イ
ンピーダンスZB 、分岐点Tと端Cとの区間TCでの回
線の正相インピーダンスZC を用いて、式 VTB=VB −ZB IB, (3) VTC=VC −ZC IC (4) の値をそれぞれ計算し、値VTBが値VTCよりも小さなと
き、故障点は区間TBにあると判定し、値VTCが値VTB
よりも小さなとき、故障点は区間TCにあると判定し、
前記のように判定されたされた区間において故障点の標
定をする方法である。 (2) 請求項2の発明の方法は、算出された距離が、当該
電源端Aから回線分岐点Tまでの距離を越えるときに
は、端A,B,Cでの故障相の電圧VA,VB,VC 及び故
障相の電流IA,IB,IC 、分岐点Tと端Aとの区間TA
での回線の正相インピーダンスZA 、分岐点Tと端Bと
の区間TBでの回線の正相インピーダンスZB 、分岐点
Tと端Cとの区間TCでの回線の正相インピーダンスZ
C を用いて、式 VTA=VA −ZA IA, (5) VTB=VB −ZB IB, (6) VTC=VC −ZC IC (7) の値をそれぞれ計算し、値|VB −VA |が値|VC −
VA |よりも大きなとき、故障点は区間TBにあると判
定し、値|VB −VA |が値|VC −VA |よりも小さ
なとき、故障点は区間TCにあると判定し、前記のよう
に判定されたされた区間において故障点の標定をする方
法である。
【0013】
【作用】図1,図2を参照しながら説明する。図2は発
明の適用対象である抵抗接地方式3端子系単回線送電線
回路を示している。電源端Aと受電端B、受電端Cとの
間にT形3相回線が設けられており、電源端Aと分岐点
Tとの間の距離はd1 、受電端Bと分岐点Tとの間の距
離はd2 、受電端Cと分岐点Tとの間の距離はd3 とす
る。回線の正相インピーダンスは電源端Aと分岐点Tと
の間はZA 、受電端Bと分岐点Tとの間はZB 、受電端
Cと分岐点Tとの間はZC とする。
【0014】電源端Aの正相電圧はVA 、受電端Bの正
相電圧はVB 、受電端Cの正相電圧はVC 、分岐点の正
相電圧はVT とする。電源端Aから正相電流IB+IC が
流れ出し、受電端Bには正相電流IB が、受電端Cには
正相電流IC が流れ出すものとする。受電端Bの電圧V
B は、電源端Aの電圧VA 、正相インピーダンスZA,Z
B ZC 、電流IB ,電流IC を使って VB =VA −(−IB −IC )ZA +IB ZB (8) と表される。また、受電端Cの電圧VC は、 VC =VA −(−IB −IC )ZA +IC ZC (9) と表される。
【0015】また、受電端Bからみると、分岐点の電圧
VTBは、 VTB=VB −IB ZB (10) 受電端Cからみると、分岐点の電圧VTCは、 VTC=VC −IC ZC (11) と表される。故障がないとき、(10)(11)式の両者は当然
等しくなっている。
【0016】また、電源端Aからみると、分岐点の電圧
VTAは、 VTA=VA −(−IB −IC )ZA となる。ところが、図1に示したように区間TBで地絡
故障が起こり、地絡電流Ifが流れ出すと、受電端Bの
電圧VB は、 VB =VA −(−IB −IC +If)ZA +(IB −If)xZB +IB (1−x)ZB (12) 受電端Cの電圧VC は、 VC =VA −(−IB −IC +If)ZA +IC ZC (13) となる。
【0017】地絡故障が起こったことを知らずに、分岐
点の電圧VTBを(10)式に基づいて計算すると、 VTB=VB −IB ZB =VA −(−IB −IC +If)ZA +(IB −If)xZB +IB (1−x)ZB −IB ZB =VA −(−IB −IC +If)ZA −IfxZB (14) となり、分岐点の電圧VTCを(11)式に基づいて計算すると、 VTC=VC −IC ZC =VA −(−IB −IC +If)ZA +IC ZC −IC ZC =VA −(−IB −IC +If)ZA (15) となる。
【0018】また、電源端Aからみると、分岐点の電圧
VTAは、 VTA=VA −(−IB −IC +If)ZA (16) となる。(14)式と(15)式との差VTC−VTBをとると、項
IfxZB が残る。この項は故障電流に基づく項であ
り、抵抗接地した電源端Aが1つ設置されているので、
Ifは流出することとなり(If>0)、VTC>VTBと
なる。
【0019】もし、区間TCで地絡故障(図示せず)が
起こり、地絡電流Ifが流れ出すと、同様の式の導出を
行えばVTC<VTBとなる。したがって、(10)式と(11)式
をそれぞれ計算し、それらの差をとることによって故障
のあった点が区間TBであるのか区間TCであるのかを
判定することができる。
【0020】また、(14)式と(16)式とから、VTB−VT
A,VTC−VTAを求めると、 VTB−VTA=−IfxZB VTC−VTA=0 となり、|VTB−VTA|>|VTC−VTA|となっている
ので、区間TBで地絡故障が起こっていることを裏付け
ることができる。
【0021】区間TBにあると判定された後は、直角成
分方式を用いて、式 (xd2 −d1 )Im 〔{Z1BIa +(Z0B−Z1B)I0 }I0 * 〕 =Im 〔Va I0 * 〕 −d1 Im 〔{ZA Ia +(Z0A−Z1A)I0 }I0 * 〕 (17) により故障点を計算することができる。
【0022】区間TCにあると判定された後は、直角成
分方式を用いて、式 (yd3 −d1 )Im 〔{Z1CIa +(Z0C−Z1C)I0 }I0 * 〕 =Im 〔Va I0 * 〕 −d1 Im 〔{ZA Ia +(Z0A−Z1A)I0 }I0 * 〕 (18) により故障点を計算することができる。ここに、yd3
は区間TCにある分岐点Cから故障点までの距離、Z1B
は区間TBにおける正相インピーダンス、Z0Bは区間T
Bにおける零相インピーダンスス、Z1Aは区間TAにお
ける正相インピーダンス、Z0Aは区間TAにおける零相
インピーダン、Z1Cは区間TCにおける正相インピーダ
ンス、Z0Cは区間TCにおける零相インピーダンスであ
る。
【0023】
【実施例】以下、この発明の故障点標定方法を添付図面
に基いて詳細に説明する。なお、前述した図1,図2と
共通するものについて同じ符号を使用する。図3は一般
的な3端子単回線送電線、及びこの発明に係る故障点標
定方法に適用される故障点算定装置を示す図であり、3
端子単回線送電線(以下3端子系と略称する)Lは、電
源端A側に高抵抗Rにより接地された電源TRを配置
し、受電端B側に負荷LB、受電端C側に非接地電源L
Cを配置している。故障点算定装置1は電源端A側に配
置されている。なお、負荷LBの配置し,中性点を接地
していない電源の配置はこの逆でもよく、さらに受電端
B、受電端Cともに負荷を配置してもよく、受電端B、
受電端Cともに中性点を接地していない電源を配置して
もよい。
【0024】上記3端子系Lには、電源端A側における
回線Lのa相、b相及びc相に接続される変流器CT1
a,1b,1c、及び電源端A側の母線に接続され、線
間電圧を検出するトランス2、が接続されている。
【0025】故障点算定装置1には、進相器3を通して
読み取った各相電圧・電流、零相電圧・電流、正相電圧
・電流、逆相電圧・電流を所定レベルの電圧信号に変換
する補助トランス4、補助トランス4で変換された電圧
信号を所定電気角(例えば30度)毎にサンプリングする
サンプルホールド回路5、A/D変換器6、受電端B,
Cにおける測定値のデータを無線、光等を通して受信す
る受信器12、A/D変換器6により変換されたディジ
タル値、及び受信器12を通して読み取った受電端B,
Cにおける測定値のディジタル値を格納するデータメモ
リ7、上記ディジタル値に基づいて地絡故障を検出する
地絡故障検出部8(例えば64リレーにより構成され
る)、3端子系の区間ATの正相インピーダンスZ1Aの
値、零相インピーダンスZ0Aの値、区間BTの正相イン
ピーダンスZ1Bの値、零相インピーダンスZ0Bの値、、
区間CTの正相インピーダンスZ1Cの値、零相インピー
ダンスZ0Cの値を定数として格納しているインピーダン
スメモリ11、地絡故障検出部8からの故障点算出指令
信号に応じて、インピーダンスメモリ11に格納してい
る各インピーダンスと、データメモリ7に格納されてい
る各相電圧・電流、零相電圧・電流、正相電圧・電流、
逆相電圧・電流、受信器12を通して読み取った受電端
B及びCにおける各相電圧・電流、零相電圧・電流、正
相電圧・電流、逆相電圧・電流を要素として前出(2) 式
の演算を行って電源端Aから故障点までの距離を算出
し、算出された電源端Aから故障点までの距離が電源端
Aから分岐点Tまでの距離d1 よりも大きな場合に、前
出(3) (4) 式の演算又は(5) (6) (7) 式の演算を行って
故障点が区間TBにあるのか、区間TCにあるのかを判
定し、区間TBにあれば(17)式、区間TCにあれば(18)
式に基づいて分岐点T以後の故障点を算出する演算部
9、並びに演算部9により算出された故障点等の情報を
表示する表示部10が設けられている。
【0026】また、受電端Bには、受電端B側における
回線Lのa相、b相及びc相に接続される変流器CT1
4a,14b,14c、電源端A側の母線に接続され、
線間電圧を検出するトランス15、上記変流器CT14
a,14b,14c、トランス15により測定された各
相電圧・電流に基づいて、零相電圧・電流、正相電圧・
電流、逆相電圧・電流を検出し、検出されたデータを無
線、光等を通して送信する送信器13が設けられてい
る。
【0027】送信器13には、零相電圧・電流、正相電
圧・電流、逆相電圧・電流を検出する進相器、データを
ディジタル変換するためのサンプルホールド回路、A/
D変換器が内蔵されている。このサンプルホールド回路
及び故障点算定装置1のサンプルホールド回路5の間に
は、演算誤差を発生させないよう、後述するようにサン
プリング同期が採られている。
【0028】また、受電端Cには、受電端C側における
回線Lのa相、b相及びc相に接続される変流器CT1
6a,16b,16c、電源端A側の母線に接続され、
線間電圧を検出するトランス17、上記変流器CT16
a,16b,16c、トランス17により測定された各
相電圧・電流に基づいて、零相電圧・電流、正相電圧・
電流、逆相電圧・電流を検出し、検出されたデータを無
線、光等を通して送信する送信器18が設けられてい
る。
【0029】送信器18には、零相電圧・電流、正相電
圧・電流、逆相電圧・電流を検出する進相器、データを
ディジタル変換するためのサンプルホールド回路、A/
D変換器が内蔵されている。このサンプルホールド回路
及び故障点算定装置1のサンプルホールド回路5の間に
は、演算誤差を発生させないよう、後述するようにサン
プリング同期が採られている。
【0030】上記故障点算定装置1の動作は次のとおり
である。地絡故障検出部8が故障を検出すると、演算部
9に故障点標定動作を開始させる。演算部9はデータメ
モリ7に格納されている故障検出相に対応する電流、電
圧データを取り出す。演算部9は、上記各データを取り
込み、電源端Aの故障相電流IA 、故障相電圧VA 、受
電端Bの故障相電流IB ,故障相電圧VB 、受電端Bの
故障相電流IB ,故障相電圧VB を検出する。そして例
えば、既に示した(3) (4) 式に絶対値をつけたもの VTB=|VB −IB ZB | (19) VTC=|VC −IC ZC | (20) に代入して、電源端Aから故障点までの距離xを数値計
算し、算出された電源端Aから故障点までの距離xが電
源端Aから分岐点Tまでの距離d1 よりも大きな場合
に、前出(3) (4) 式の演算を行って故障点が区間TBに
あるのか、区間TCにあるのかを判定し、区間TBにあ
れば(17)式、区間TCにあれば(18)式に基づいて分岐点
T以後の故障点を算出することができる。勿論、前出
(5) (6) (7) 式の演算を行って故障点を算出してもよ
い。
【0031】なお、上記送信器13,18、受信器12
間のデータの伝送にあたっては、高速、高信頼性が要求
される。したがって、データ伝送方式として、例えばP
CM伝送方式を用い、通信路も大容量のものを用いるこ
とが好ましい。特に、受電端Aのデータと電源端Bのデ
ータとのサンプリング同期を正確にとらなければ、演算
結果に誤差が生じるので、データ伝送中に生じるサンプ
リング時間差を正確に測定し補正するいわゆるSP同期
制御技術(送信器13、受信器12間で信号を往復さ
せ、その往復にかかった時間を測定してサンプリング時
間差を求める技術。三菱電機技報Vol.63,No.8,1989,p.
p.27-31 参照)を採用することが好ましい。
【0032】なお、本発明は上記の実施例に限定される
ものではなく、例えば電源端A、受電端B,Cにそれぞ
れ送信機を設置してデータの伝送をさせ、電源端Aから
も受電端B,Cからも離れた場所に受信器12を含む故
障点算定装置1を設置することも可能である。その他本
発明の要旨を変更しない範囲内において、種々の変更を
施すことが可能である。
【0033】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、電源端及
び2つの受電端の情報を用いることによって、分岐点以
後の故障点が何れの分岐にあるのかを判断することがで
きるので、故障点の特定が可能になり、少ない労力で故
障点の探索作業を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理を説明するための、3端子単回線
送電線の故障相等価回路図である。
【図2】本発明の原理を説明するための、3端子単回線
送電線の故障相等価回路図である。
【図3】3端子単回線送電線における故障点標定方法に
適用される故障点算定装置を示す図である。
【図4】一般的な2端子単回線送電線の回路図である。
【図5】故障点を計算するための等価回路図である。
【図6】一般的な3端子単回線送電線の回路図である。
【符号の説明】
1 故障点算定装置 9 演算部 L 抵抗接地方式3端子単回線送電線 A 電源端 B 受電端 C 受電端

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】抵抗接地した電源端Aを1つ有し、他端B
    及びCには負荷又は中性点接地のない電源を接続した抵
    抗接地方式3端子系単回線送電線における1線地絡故障
    点を標定する方法であって、 電源端Aより故障点までの距離を算出し、 他端B,Cでの故障相の電圧VB,VC 及び故障相の電流
    IB,IC を測定し、 算出された距離が、当該電源端Aから回線分岐点Tまで
    の距離を越えるときには、分岐点Tと端Bとの区間TB
    での回線の正相インピーダンスZB 、分岐点Tと端Cと
    の区間TCでの回線の正相インピーダンスZC を用い
    て、式 VTB=VB −ZB IB, VTC=VC −ZC IC の値をそれぞれ計算し、 値VTBが値VTCよりも小さなとき、故障点は区間TBに
    あると判定し、 値VTCが値VTBよりも小さなとき、故障点は区間TCに
    あると判定し、 前記のように判定されたされた区間において故障点の標
    定をすることを特徴とする地絡故障点標定方法。
  2. 【請求項2】抵抗接地した電源端Aを1つ有し、他端B
    及びCには負荷又は中性点接地のない電源を接続した抵
    抗接地方式3端子系単回線送電線における1線地絡故障
    点を標定する方法であって、 電源端Aより故障点までの距離を算出し、 電源端Aでの故障相の電圧VA 及び故障相の電流IA を
    測定し、 他端B,Cでの故障相の電圧VB,VC 及び故障相の電流
    IB,IC を測定し、 算出された距離が、当該電源端Aから回線分岐点Tまで
    の距離を越えるときには、分岐点Tと端Aとの区間TA
    での回線の正相インピーダンスZA 、分岐点Tと端Bと
    の区間TBでの回線の正相インピーダンスZB 、分岐点
    Tと端Cとの区間TCでの回線の正相インピーダンスZ
    C を用いて、式 VTA=VA −ZA IA, VTB=VB −ZB IB, VTC=VC −ZC IC の値をそれぞれ計算し、 値|VB −VA |が値|VC −VA |よりも大きなと
    き、故障点は区間TBにあると判定し、 値|VB −VA |が値|VC −VA |よりも小さなと
    き、故障点は区間TCにあると判定し、 前記のように判定されたされた区間において故障点の標
    定をすることを特徴とする地絡故障点標定方法。
JP10663992A 1992-04-24 1992-04-24 地絡故障点標定方法 Pending JPH05297053A (ja)

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