JPH06249911A - 地絡故障点標定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】他端が抵抗やインピーダンスで接地されてい
て、従来零相電流分流比演算方法は適用できないとされ
ていた場合に、自端から故障点までの距離を標定する。 【構成】自端から他端までの線路長ｄを整定し、他端の
中性点イーピーダンスＺ′に基づいて、他端の有効零相
電流分＜Ｉ_NX＞を整定しておく。自端での零相電圧、１
Ｌ回線零相電流及び２Ｌ回線零相電流を測定して、１Ｌ
回線零相電流の、零相電圧に対する有効分＜Ｉ₀₁＞、前
記２Ｌ回線零相電流の、零相電圧に対する有効分＜Ｉ₀₂
＞、及び地絡度ρを算出し、式 ｘ＝ｄ（２＜Ｉ_0i＞−ρ＜Ｉ_NX＞）／（＜Ｉ₀₁＞＋＜Ｉ
₀₂＞−ρ＜Ｉ_NX＞） （ｉは１又は２のいずれかをとる）に基づいて地絡故障
点を標定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高抵抗接地系平行２回
線２端子送電線における故障点標定方法に関し、さらに
詳細には、前記送電線において従来から採用されている
零相電流分流比演算方法の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来からの高抵抗接地系平行２回線２端
子送電線における地絡故障点標定方法として、平行２回
線のそれぞれの回線の零相電流Ｉ₀₁，Ｉ₀₂を検出して、
零相電流分流比２Ｉ_0i／（Ｉ₀₁＋Ｉ₀₂）（ｉは１又は２
をとる。）を算出し、この零相電流分流比に基づいて送
電端から地絡故障点までの距離を算出する方法がある。

【０００３】図３は、零相電流分流比演算方法を説明す
るための零相等価回路図であり、平行２回線２端子送電
線１Ｌ，２Ｌの送電端Ａと受電端Ｂの長さをｄとし、送
電端Ａでの１Ｌ回線には零相電流Ｉ₀₁が流れ、２Ｌ回線
には零相電流Ｉ₀₂が流れるものとしている。送電端Ａか
ら距離ｘの１Ｌ回線に地絡故障が発生し、故障点から零
相電流Ｉ_0fが流れ出している。

【０００４】送電端Ａから故障点までの距離ｘは、送電
端Ａの電流情報のみに基づいて次の式により、算出でき
る。 ｘ＝２ｄＩ₀₂／（Ｉ₀₁＋Ｉ₀₂） (1) 上の式が導かれる根拠は、例えば、特開平２−１９７７
９号公報に従来技術として解説されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、受電端Ｂが
抵抗やインピーダンスで接地されていると、前記の零相
電流分流比演算方法は適用できないという欠点がある。
このことを詳しく説明する。図１は、受電端Ｂに中性点
リアクトルＺ′があるときの、一般化された零相電流分
流比演算方法を説明するための零相等価回路図である。
Ｖ₀ ，Ｖ₀ ′，Ｖ_ofは、それぞれ送電端Ａ、受電端Ｂ、
故障点での零相電圧を表わす。この回路の１Ｌ回線にお
いて、 Ｖ_of＝Ｖ₀ −ｘ（Ｚ₀ Ｉ₀₁＋Ｚ_0mＩ₀₂） Ｖ_of＝Ｖ₀ ′−（ｄ−ｘ）（Ｚ₀ Ｉ₀₁′＋Ｚ_0mＩ₀₂′） がなりたつ。ただし、Ｚ₀ は単位距離当たりの零相イン
ピーダンス、Ｚ_0mは単位距離当たりの零相相互インピー
ダンスである。両式を減算すると、 Ｖ₀ −Ｖ₀ ′＝ｘ（Ｚ₀ Ｉ₀₁＋Ｚ_0mＩ₀₂）−（ｄ−ｘ）
（Ｚ₀ Ｉ₀₁′＋Ｚ_0mＩ₀₂′） がなりたつ。また、２Ｌ回線についても同様に、 Ｖ₀ −Ｖ₀ ′＝ｘ（Ｚ₀ Ｉ₀₂＋Ｚ_0mＩ₀₁）−（ｄ−ｘ）
（Ｚ₀ Ｉ₀₂′＋Ｚ_0mＩ₀₁′） がなりたつ。上の両式からＶ₀ ，Ｖ₀ ′を消去すると、 ｘ（Ｚ₀ −Ｚ_0m）（Ｉ₀₁−Ｉ₀₂）＝（ｄ−ｘ）（Ｚ₀ −
Ｚ_0m）（Ｉ₀₁′−Ｉ₀₂′） となり、（Ｚ₀ −Ｚ_0m）を消去できて、 ｘ（Ｉ₀₁−Ｉ₀₂）＝（ｄ−ｘ）（Ｉ₀₁′−Ｉ₀₂′） となる。ｘについて解くと、 ｘ＝（Ｉ₀₂＋Ｉ₀₁′）ｄ／（Ｉ₀₁＋Ｉ₀₁′） (2) となる。ただし、Ｉ₀₂＋Ｉ₀₂′＝０を使った。

【０００６】この式には、受電端Ｂにおける電流Ｉ₀₁′
が入っているので、送電端Ａから故障点までの距離ｘ
は、送電端Ａの電流情報のみに基づいて求めることはで
きない（受電端Ｂが非接地である場合にはＩ₀₁′＝Ｉ₀₂
であることにより(1) 式が導かれる）。そこで、本発明
の目的は、上述の技術的課題を解決し、受電端Ｂが接地
されている場合でも零相電流分流比演算方法を使用する
ことができる地絡故障点標定方法を提供することであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めの請求項１記載の地絡故障点標定方法は、自端から他
端までの線路長ｄを整定し、他端の中性点イーピーダン
スＺ′に基づいて、他端の有効零相電流分＜Ｉ_NX＞を整
定し、自端での零相電圧、１Ｌ回線零相電流及び２Ｌ回
線零相電流を測定し、前記１Ｌ回線零相電流の、零相電
圧に対する有効分＜Ｉ₀₁＞、前記２Ｌ回線零相電流の、
零相電圧に対する有効分＜Ｉ₀₂＞、及び地絡度ρを算出
し、式 ｘ＝ｄ（２＜Ｉ₀₂＞−ρ＜Ｉ_NX＞）／（＜Ｉ₀₁＞＋＜Ｉ
₀₂＞−ρ＜Ｉ_NX＞） に基づいて地絡故障点を標定する方法である。

【０００８】

【作用】前記(2) 式を次のように書換え、 ｘ（Ｉ₀₁＋Ｉ₀₁′）＝ｄ（Ｉ₀₂＋Ｉ₀₁′） その両辺にＶ₀ ^* （ ^*は複素共役を表わす）を乗じる
と、 ｘ（Ｉ₀₁Ｖ₀ ^* ＋Ｉ₀₁′Ｖ₀ ^* ）＝ｄ（Ｉ₀₂Ｖ₀ ^* ＋Ｉ
₀₁′Ｖ₀ ^* ） となる。この式の実部をとると、 ｘ（Ｒｅ〔Ｉ₀₁Ｖ₀ ^* 〕＋Ｒｅ〔Ｉ₀₁′Ｖ₀ ^* 〕）＝ｄ
（Ｒｅ〔Ｉ₀₂Ｖ₀ ^* 〕＋Ｒｅ〔Ｉ₀₁′Ｖ₀ ^* 〕）(3) となる。この(3) 式のＲｅ〔Ｉ₀₁′Ｖ₀ ^* 〕を送電端Ａ
の電流情報で表わすことを考える。受電端Ｂで、 Ｉ₀₁′＋Ｉ₀₂′＝−Ｖ₀ ′／３Ｚ′ が成り立ち、Ｉ₀₂′＝−Ｉ₀₂であるから、上の式は、 Ｉ₀₁′＝Ｉ₀₂−Ｖ₀ ′／３Ｚ′ となる。両辺にＶ₀ ^* を乗じると、 Ｉ₀₁′Ｖ₀ ^* ＝Ｉ₀₂Ｖ₀ ^* −Ｖ₀ ′Ｖ₀ ^* ／３Ｚ′ となり、実部をとると、 Ｒｅ〔Ｉ₀₁′Ｖ₀ ^* 〕＝Ｒｅ〔Ｉ₀₂Ｖ₀ ^* 〕−Ｒｅ〔Ｖ
₀ ′Ｖ₀ ^* ／３Ｚ′〕 ここで、高抵抗接地系を仮定しているので、Ｖ₀ ′＝Ｖ
₀ と近似できる。すると、 Ｒｅ〔Ｉ₀₁′Ｖ₀ ^* 〕＝Ｒｅ〔Ｉ₀₂Ｖ₀ ^* 〕−｜Ｖ₀ ｜
² Ｒｅ〔１／３Ｚ′〕 となる。この右辺第２式を−Ｃ｜Ｖ₀ ｜と表す。

【０００９】Ｃ＝｜Ｖ₀ ｜Ｒｅ〔１／３Ｚ′〕 (3) 式は、 ｘ（Ｒｅ〔Ｉ₀₁Ｖ₀ ^* 〕＋Ｒｅ〔Ｉ₀₂Ｖ₀ ^* 〕−｜Ｖ₀
｜Ｃ）＝ｄ（２Ｒｅ〔Ｉ₀₂Ｖ₀ ^* 〕−｜Ｖ₀ ｜Ｃ） と書ける。両辺を｜Ｖ₀ ｜で割ると、 ｘ（Ｒｅ〔Ｉ₀₁Ｖ₀ ^* ／｜Ｖ₀ ｜〕＋Ｒｅ〔Ｉ₀₂Ｖ₀ ^* ／｜Ｖ₀ ｜〕−Ｃ） ＝ｄ（２Ｒｅ〔Ｉ₀₂Ｖ₀ ^* ／｜Ｖ₀ ｜〕−Ｃ） (4) となる。左辺の第１項は、送電端Ａの１Ｌ回線零相電流
の、零相電圧に対する有効分を表しこれを＜Ｉ₀₁＞と書
く。左辺の第２項は、送電端Ａの２Ｌ回線零相電流の、
零相電圧に対する有効分を表しこれを＜Ｉ₀₂＞と書く。
Ｃは補正量であり、系統電圧公称値Ｅ（例えば６．６ｋ
Ｖの系統であれば、Ｅ＝６．６ｋＶ／√３である）を使
用すると、 Ｃ＝（｜Ｖ₀ ｜／Ｅ）×Ｒｅ〔Ｅ／３Ｚ′〕 と表される。Ｒｅ〔Ｅ／３Ｚ′〕は、受電端Ｂの有効電
流分であり整定値として設定される値でありこれを＜Ｉ
_NX＞と書く。｜Ｖ₀ ｜／Ｅは地絡度を示し、これをρと
書く。

【００１０】Ｃ＝ρ＜Ｉ_NX＞ (4) 式は、結局、 ｘ＝ｄ（２＜Ｉ₀₂＞−ρ＜Ｉ_NX＞）／（＜Ｉ₀₁＞＋＜Ｉ
₀₂＞−ρ＜Ｉ_NX＞） となる。したがって、受電端ＢにインピーダンスＺ′が
中性点接地されているときでも、１Ｌ回線の地絡故障点
までの距離ｘを求めることができる。

【００１１】２Ｌ回線の地絡故障点までの距離ｘは、同
様にして ｘ＝ｄ（２＜Ｉ₀₁＞−ρ＜Ｉ_NX＞）／（＜Ｉ₀₁＞＋＜Ｉ
₀₂＞−ρ＜Ｉ_NX＞） により求めることができる。上の説明では送電端Ａから
故障点までの距離を求めていたが、受電端Ｂで電圧、電
流を検出し、受電端Ｂから故障点までの距離を求めるよ
うにしてもよい。この場合、受電端Ｂから故障点までの
距離ｙは、次のようにして表される。

【００１２】 ｙ＝ｄ（２＜Ｉ₀₂′＞−ρ＜Ｉ_NX′＞）／（＜Ｉ₀₁′＞
＋＜Ｉ₀₂′＞−ρ＜Ｉ_NX′＞） ここで、各値は、図１を参照して、 ＜Ｉ_NX′＞＝Ｒｅ〔Ｅ（Ｚ＋Ｒ）／３ＺＲ〕， ＜Ｉ₀₁′＞＝Ｒｅ〔Ｉ₀₁′Ｖ₀ ^* ／｜Ｖ₀ ｜〕， ＜Ｉ₀₂′＞＝Ｒｅ〔Ｉ₀₂′Ｖ₀ ^* ／｜Ｖ₀ ｜〕， ρ＝｜Ｖ₀ ｜／Ｅ Ｚ：送電端Ａの中性点リアクトル で定義されるものである。

【００１３】

【実施例】以下実施例を示す添付図面によって詳細に説
明する。図２は、それぞれの送電線１Ｌ，２Ｌの送電端
Ａに設けられた変流器ＣＴと、母線に設けられた接地変
圧器ＧＰＴとに接続された故障点標定装置１を示すブロ
ック図である。

【００１４】故障点標定装置１には、接地変圧器ＧＰＴ
の検出電圧である零相電圧Ｖ₀ と、変流器ＣＴの残留回
路からの検出電流である零相電流Ｉ₀₁，Ｉ₀₂とが入力さ
れている。零相電圧Ｖ₀ と零相電流Ｉ₀₁，Ｉ₀₂とは、補
助変圧器１２、サンプルホールド回路１３、Ａ／Ｄ変換
回路１４を通してディジタル化されて故障検出回路１５
に供給され、ここにおいて、零相電圧Ｖ₀ と零相電流Ｉ
₀₁，Ｉ₀₂との位相関係により当該送電線に地絡故障が起
こったかどうか判別される。

【００１５】一方、系統電圧公称値Ｅと、受電端Ｂでの
中性点インピーダンスの値Ｚ′との比＜Ｉ_NX＞＝Ｒｅ
〔Ｅ／３Ｚ′〕が、整定値として、整定値メモリ１７に
記憶されている。メモリ１６は、零相電圧Ｖ₀ と零相電
流Ｉ₀₁，Ｉ₀₂のディジタル値を蓄積するメモリである。

【００１６】演算部１８は、故障検出回路１５が地絡故
障を検出した時点で、メモリ１６から故障直後のデータ
を取り出し、１Ｌ回線零相電流の、零相電圧に対する有
効分＜Ｉ₀₁＞、２Ｌ回線零相電流の、零相電圧に対する
有効分＜Ｉ₀₂＞、及び地絡度ρを次の式に基づいてそれ
ぞれ算出する。 ＜Ｉ₀₁＞＝Ｒｅ〔Ｉ₀₁Ｖ₀ ^* ／｜Ｖ₀ ｜〕 ＜Ｉ₀₂＞＝Ｒｅ〔Ｉ₀₂Ｖ₀ ^* ／｜Ｖ₀ ｜〕 ρ＝｜Ｖ₀ ｜／Ｅ そして、式 ｘ＝ｄ（２＜Ｉ₀₂＞−ρ＜Ｉ_NX＞）／（＜Ｉ₀₁＞＋＜Ｉ
₀₂＞−ρ＜Ｉ_NX＞） の演算を行い、１Ｌ回線における故障点までの距離を求
める。同様に ｘ＝ｄ（２＜Ｉ₀₁＞−ρ＜Ｉ_NX＞）／（＜Ｉ₀₁＞＋＜Ｉ
₀₂＞−ρ＜Ｉ_NX＞） の演算を行い、２Ｌ回線における故障点までの距離を求
める。

【００１７】演算部１８の標定出力は表示部１９に入力
され、故障回線と、故障点までの距離が表示される。こ
のようにして、受電端Ｂが抵抗やインピーダンスで接地
されていても、１Ｌ回線零相電流の零相電圧に対する有
効分、２Ｌ回線零相電流の零相電圧に対する有効分及び
地絡度に基づいて故障位置を簡単に知ることができる。

【００１８】整定される数値例をあげると次のようにな
る。 Ｅ＝７７／√３〔ｋＶ〕， Ｚ′＝６０＋ｊ３９５．３〔Ω〕， Ｅ／３Ｚ′＝１６．７−ｊ１０９．８〔Ａ〕， ＜Ｉ_NX＞＝Ｒｅ〔Ｅ／３Ｚ′〕＝１６．７〔Ａ〕

【００１９】

【発明の効果】以上のように本発明の地絡故障点標定方
法によれば、他端が抵抗やインピーダンスで接地されて
いて、従来零相電流分流比演算方法は適用できないとさ
れていた場合に、自端から他端までの線路長ｄを整定
し、他端の中性点イーピーダンスＺ′に基づいて、他端
の有効零相電流分＜Ｉ_NX＞を整定しておけば、自端での
零相電圧、１Ｌ回線零相電流及び２Ｌ回線零相電流を測
定するだけで、地絡故障点を標定することができるとい
う効果が得られる。

【００２０】したがって、送電線の故障点の探索が容易
になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】受電端Ｂに中性点リアクトルＺ′があるとき
の、一般化された零相電流分流比演算方法を説明するた
めの零相等価回路図である。

【図２】送電線１Ｌ，２Ｌの送電端Ａに設けられた変流
器ＣＴと、母線に設けられた接地変圧器ＧＰＴとに接続
された故障点標定装置１を示すブロック図である。

【図３】零相電流分流比演算方法を説明するための零相
等価回路図である。

【符号の説明】

１Ｌ，２Ｌ 高抵抗接地系平行２回線２端子送電線 Ａ 送電端 Ｂ 受電端 Ｚ′ 中性点イーピーダンス

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】高抵抗接地系平行２回線２端子送電線の自
   端から地絡故障点までの距離ｘを標定する方法におい
   て、 自端から他端までの線路長ｄを整定し、 他端の中性点イーピーダンスＺ′に基づいて、他端の有
   効零相電流分＜Ｉ_NX＞を整定し、 自端での零相電圧、１Ｌ回線零相電流及び２Ｌ回線零相
   電流を測定し、 前記１Ｌ回線零相電流の、零相電圧に対する有効分＜Ｉ
   ₀₁＞、前記２Ｌ回線零相電流の、零相電圧に対する有効
   分＜Ｉ₀₂＞、及び地絡度ρを算出し、式 ｘ＝ｄ（２＜Ｉ_0i＞−ρ＜Ｉ_NX＞）／（＜Ｉ₀₁＞＋＜Ｉ
   ₀₂＞−ρ＜Ｉ_NX＞） （ｉは１又は２のいずれかをとる）に基づいて地絡故障
   点を標定することを特徴とする地絡故障点標定方法。