JPH0712878A - 送電線故障点標定方式 - Google Patents

送電線故障点標定方式

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JPH0712878A
JPH0712878A JP17731093A JP17731093A JPH0712878A JP H0712878 A JPH0712878 A JP H0712878A JP 17731093 A JP17731093 A JP 17731093A JP 17731093 A JP17731093 A JP 17731093A JP H0712878 A JPH0712878 A JP H0712878A
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JP
Japan
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transmission line
terminal
fault point
voltage
current
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Application number
JP17731093A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Shimonaga
弘 下永
Yasuhiro Kurosawa
保広 黒沢
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Toshiba Corp
Kyushu Electric Power Co Inc
Original Assignee
Toshiba Corp
Kyushu Electric Power Co Inc
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 分布容易により生じる充電電流の影響をなく
し、高精度に故障点を判別できるようにする。 【構成】 故障点を挟む2端子の一方端子Aの電圧
A ,電流IA と他方端子Jの電圧VJ ,電流IJ 及び
電圧VJ の時間微分量VJ ′,電流IJ の時間微分量I
J ′とから交流電気量WA =[VA −VJ +(R・IJ
+(L・IJ ′)]を得る第1の手段と、交流電気量U
A =[IA +IJ −(G・VJ +C・VJ ′)]を得る
第2の手段と、前記第1,第2の各手段で得られた電気
量WA ,UA とから、 を得る第3の手段と、前記第3の手段で得た電気量TA
をもとにA端子から故障点までの距離、 を得る第4の手段とからなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、洩れキャパシタンスが
無視し得ない送電線の故障点を全端子の電圧,電流を用
いて判別する送電線故障点標定方式に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、送電線の故障点標定方式としてサ
ージ受信方式,パルスレーダ方式があり、近年はインピ
ーダンス測定方式が適用されてきている。前者は高価な
送電線への信号結合装置を要するのに対し、後者は電圧
変成器,電流変流器により得られる電圧,電流をディジ
タルデータに変換してインピーダンスを求め、故障点迄
の距離を測定するものである。この方式として、1端子
の電圧,電流で判定する方式(特公昭58−29471
号)と2端子の電圧,電流を使う方式(「送電線の故障
点標定器」法貴,木谷著、昭和32年オーム社)があ
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記特後者の方式では
故障点を挟む両端子の電圧,電流を使って、両端子の電
圧に故障点迄の線路電圧降下を考慮して求めた両端子の
故障点電圧が等しくなることを用いたものである。図8
はその原理を示す図であり、故障点電圧VF を消去する
と(1) 式のようになる。
【数6】 (1) 式は充電電流を考慮していない。したがって、充電
電流が無視し得ない程度存在する系統の場合は、誤差が
生じることとなる。本発明は上記事情に鑑みてなされた
ものであり、送電線の分布容量により生じる充電電流の
影響をなくし、高精度に故障点判定の可能な送電線故障
点標定方式を提供することを目的としている。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項1に係る
送電線故障点標定方式は、送電線の故障点を標定する送
電線故障点標定方式において、故障点を挟む2端子の一
方端子Aの電圧VA ,電流IA と他方端子Jの電圧
J ,電流IJ 及び電圧VJ の時間微分量VJ ′,電流
J の時間微分量IJ ′とから交流電気量WA =[VA
−VJ +(R・IJ+(L・IJ ′)]を得る第1の手
段と、交流電気量UA =[IA +IJ −(G・VJ +C
・VJ ′)]を得る第2の手段と、前記第1,第2の各
手段で得られた電気量WA ,UA とから
【数7】 を得る第3の手段と、前記第3の手段で得た電気量TA
をもとにA端子から故障点までの距離
【数8】 を得る第4の手段とからなる。本発明の請求項2に係る
送電線故障点標定方式は、請求項1の第1,第2,第3
の手段での演算を下記のようにした。即ち、端子A,端
子Jの電圧,電流の時刻tm のサンプリング値をvAm
Am,vJm,iJmとするとき、
【数9】 本発明の請求項3に係る送電線故障点標定方式は、請求
項2において第3の手段での演算内容を下記とした。
【数10】 本発明の請求項4に係る送電線故障点標定方式は、3端
子送電線に適用する送電線故障点標定方式において、請
求項1における第1,第2の手段の前段に第5の手段を
設け、分岐点との間で故障点を挟まない各端子の線路定
数から下記電気量を演算して、第1,第2の手段に導入
するようにした。
【数11】VJ =VB −(RB ・IB +LB ・IB ′) (VJ =VC −(RC ・IC +LC ・IC ′)) IJ =IB −(GB ・VB +CB ・VB ′)+IC −(GC ・VC +GC ・VC ′)
【作用】本発明の標定方式の作用は各請求項に共通であ
るため、その詳細は実施例の項で述べるが、その基本は
全端子の電圧,電流を使って故障点迄の距離を測定しよ
うとするものである。即ち、故障点を挟む両端子の各々
の端子電圧から各々の側の線路降下分電圧を差し引いた
故障点電圧が等しいことを用いて距離を測定しようとす
る方式である。しかし、インピーダンス分だけで線路降
下電圧を測定しようとすると、線路の分布容量の影響が
無視されてしまう。そこで各請求項では距離測定の基準
となる端子のもう一方の端子の電圧と線路の両端子全区
間の分布容量とから充電電流を算出して故障点電流を補
償し、故障点迄の距離を正確に算出している。なお、請
求項2は具体的な演算内容を示し、請求項3はベクトル
量UA の2乗を求める演算内容を示す。更に請求項4で
は3端子への適用例である。
【0005】
【実施例】図1は本発明に係る送電線故障点標定方式を
説明する一実施例のハードウェアを示す構成図である。
先ずA端子のみ説明する。1は対象となる送電線、2A
は変流器、3Aは変成器、4Aは変流器2Aの電流出力
と電圧変成器3Aの電圧出力とを入力して夫々適当なレ
ベルに変換する入力変換回路、5AはA端子の電流,電
圧をサンプリングするサンプリング保持回路、6Aは5
Aの電流,電圧出力をアナログディジタル変換する回
路、7AはA端子(自端子)の伝送制御回路でA端子と
J端子のサンプリング同期制御処理を行ない、5Aのサ
ンプリング保持回路(S/H)の同時サンプリング制御
信号を生成する。8AはA端子の電流,電圧データを相
手J端子に送信し、J端子からの電流,電圧データを受
信制御する伝送インターフェース、9Aは事故前後のデ
ータ(自端子及び相手端子の)を収集する記憶装置(R
AM)、10Aは9Aからの事故前後のA端子及びJ端子
の同回路で得られたデータを用いて図2に説明する標定
演算を実施する演算回路(CPU)、11Aは表示回路で
あり、相手端子も同様に構成されシンボルをJとしてい
る。なお、入力変換回路4Aの出力は電流をIA ,電流
A と記す(J端子についても同様)。
【0006】図2は演算回路10Aで行なう標定演算の内
容を示す図であり、本発明の請求項1に対応するもので
ある。先ず、第1の手段1では、A端子の電流,電圧I
A ,VA 、J端子の電流,電圧IJ ,VJ を使って、
(2) 式の交流電気量WA を算出する。又、第2の手段2
では、線路定数(G(コンダクタンス),C(キャパシ
タンス)とするとき、(3) 式の交流電気量UA を算出す
る。
【数12】 WA =[VA −VJ +(R・IJ +L・IJ ′)] ………(2) UA =[IA +IJ −(G・VJ +C・VJ ′)] ………(3) 但し、R:A−J間送電線の抵抗 L:A−J間送電線のインダクタンス IJ ′:J端子の電流を時間微分した量 以上の示式は以下の4端子回路方程式から誘導される。
図8に示す故障点FとA端子の間には(4) 式の関係が成
立する。又、J端子と故障点の間には同様に(5) 式が成
立する。本式については4端子網の回路方程式から自明
である。そして(4) 式,(5) 式の各々から故障点電圧V
F を求めると、(6) 式,(7) 式となり、両式からVF
消去すると(8) 式となる。
【0007】
【数13】
【0008】ここで通常の送電線線路長ではλy ,λx
<<1であり、かつR<<ωL,G<<ωCであること
から、(8) 式は(9) 式を考慮して(10)式となる。ここに
(10)式の分子のZ・IJ ・jsin(γy)はサージインピー
ダンスの線路降下電圧分で分母のVJ ・jsin(γy)/Z
は線路の充電電流分相当である。実際の演算は(11)式,
(12)式にて求めればよい。
【数14】 以上のよように4端子回路方程式からWA ,UA が導き
出されることが明らかになった。更に(10)式の分子,分
母に分母の共役複素数をかけて(13)式を得る。この(13)
式は第3の手段の演算内容である。第3の手段で得た量
A をもとに、第4の手段にて(14)式を得る。
【数15】
【0009】図3は以上の実施例を更にサンプリング時
系列の具体的な示式を使った実施例を示すものであり、
請求項2に対応するものである。演算量WA ,UA の電
流,電圧の時間微分量の近似計算は特公平3−1449
88号に記載されている示式を適用すれば容易に算出で
きる。以下具体的に示す。図3の第1の手段1では端子
A,端子Jの電圧,電流の時刻tm のサンプリング値を
Am,iAm,vjm,ijmとする時、(15)式を算出し、第
2の手段2では(16)式を算出する。そして第3の手段3
では第1の手段と第2の手段で得られた電気量um ,w
m から(13)式相当の電気量を(17)式の演算式に基づいて
得る。
【数16】 (13)式の分子はベクトルWA とUA のベクトル積に相当
する値である。即ち、
【数17】 WA =a+jb, UA * =(c+jd)* =c−jd Im [(WA )・(UA * ] =Im [a・c+b・d+j(b・c−a・d)] =b・c−a・d …………………(18) から明らかである。又、分母はベクトルUA の絶対値の
2乗になる。又、ベクトル値,ベクトルの絶対値の計算
については、電気計算臨時増刊(1980年9月)11
7頁に詳述されているので割愛する。更に第4の手段で
は第3の手段で求めた値の逆正接を算出し、対象となる
送電線の(14)式で示す予め設定された区間長lkm,伝
播定数γから故障点迄の距離を算出する。
【0010】図4は第3の手段でのベクトル量を求める
変形例を示し、本発明の請求項3に対応する。図4では
第3の手段のみを示した。本変形例はベクトル量uの絶
対値の2乗を求める手段のみを異にしたものであり、そ
の他は前記実施例の場合と同様である。即ち、ベクトル
量の2乗としてuAm 2 +uAm-n 2 を用いたものである。
以上に示すように送電線の充電電流の影響を低減するた
めに、(10)式の波線で示す部分す補償項を入れることを
本発明では提案しているが、その効果を具体的な数値で
説明する。3相交流電源の中性点が抵抗器を介して接地
されている抵抗系送電線に一線地絡事故が発生した時の
等価回路を図5に示す。図の等価回路はクラーク座標の
(α,β,0)量で表している。但し、一線地絡事故で
はβ量=0である。図中の電流値I0 ,Iαは3相(I
a ,Ib ,Ic )で以下のように与えられる。同図にお
いてA−F間(シンボルAの添字),J−F間(シンボ
ルJの添字)のα成分のインピーダンス,アドミタンス
は次のとおりである。又、0成分はα成分の添字に0を
入れればよい。又、添字BはA,J端子の電源インピー
ダンスを示す。又、事故点抵抗はRF で示す。
【0011】
【数18】 今100%の地絡(事故点抵抗RF が略零)事故が発生
するとA,J端子の零相電圧は略等しく、健全時の相電
圧レベルになる。以上のことを踏まえて電圧階級が11
0kVで中性点電流が完全地絡で100Aに制限される
50km送電線線路長の具体例を以下に示す。
【数19】
【0012】以上のように補償することによる効果が非
常に大きいことがわかる。以上の本発明は2端子の構成
を説明してきたが、同様の考え方で3端子送電線にも本
発明を適用できることは明らかである。図7に本発明を
3端子送電線に適用する場合の実施例を示す。同図の分
岐点電圧,電流を求める第5の手段を説明するために、
以下図6の回路を用いて説明する。3端子送電線におい
て、分岐点との間で事故点を挟まない端子B,端子Cの
電圧VB ,VC 、電圧の時間微分量VB ′,VC ′と、
電流IB ,IC 、電流の時間微分量IB ′,IC ′、及
び分岐点Jと端子B間の線路定数(RB ,LB ,GB
B )と分岐点Jと端子C間の線路定数(RC ,LC
C ,CC )とから(19)式となる。
【数20】 VJ =VB −(RB ・IB +LB ・IB ′) …………(19) (VJ =VC −(RC ・IC +LC ・IC ′) IJ =−IJB−IJC −IJB=IB −(GB B +CB ・VB ′) −IJC=IC −(GC C +CC ・VC ′) …………(20) 上式に基づいて分岐点Jの電圧VJ ,電流IJ が算出で
きることは明らかである。即ち、A−J間に事故点Fが
存在する2端子回路構成で(5) 式に同上(19)式,(20)式
を代入すればそのまま当てはめることができる。後の標
定計算は2端子構成そのまま当てはめることができる。
即ち、第1の手段から第4の手段迄は図2で示す実施例
と同様である。
【0013】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば送
電線の線路長が比較的長いか電圧階級が高く対地キャパ
シタンスが線路のインダクタンスに比して無視できない
程大きい場合に、事故電流から算出される充電電流を減
じて、故障点迄の距離を正確に計測できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の構成図。
【図2】本発明の実施例を説明するブロック図。
【図3】本発明の他の実施例を説明する図。
【図4】本発明の他の実施例を説明する図。
【図5】本発明の効果を説明する一線地絡の等価回路
図。
【図6】本発明の更に他の実施例の構成図。
【図7】3端子送電線に適用する場合の図。
【図8】本発明の対象を説明する回路図。
【符号の説明】
1 送電線 2A 変流器 3A 変成器 4A 入力変換回路 5A サンプリング保持回路 6A アナログ・ディジタル変換回路 7A 伝送制御回路 8A 伝送インターフェース 9A RAM 10A CPU 11A 表示回路

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 送電線の故障点を標定する送電線故障点
    標定方式において、故障点を挟む2端子の一方端子Aの
    電圧VA ,電流IA と他方端子Jの電圧VJ,電流IJ
    及び電圧VJ の時間微分量VJ ′,電流IJ の時間微分
    量IJ ′とから交流電気量WA =[VA −VJ +(R・
    J +(L・IJ ′)]を得る第1の手段と、交流電気
    量UA =[IA +IJ −(G・VJ +C・VJ ′)]を
    得る第2の手段と、前記第1,第2の各手段で得られた
    電気量WA ,UA とから、 【数1】 を得る第3の手段と、前記第3の手段で得た電気量TA
    をもとにA端子から故障点までの距離、 【数2】 を得る第4の手段とからなることを特徴とする送電線故
    障点標定方式。
  2. 【請求項2】 端子A,端子Jの電圧,電流の時刻tm
    のサンプリング値をvAm,iAm,vJm,iJmとすると
    き、第1,第2及び第3の各手段では下記の電気量を演
    算することを特徴とする請求項1記載の送電線故障点標
    定方式。 【数3】
  3. 【請求項3】 第3の手段では下記電気量を演算するこ
    とを特徴とする請求項2記載の送電線故障点標定方式。 【数4】
  4. 【請求項4】 3端子送電線に適用する送電線故障点標
    定方式において、第1,第2の手段の前段に第5の手段
    を設け、分岐点との間で故障点を挟まない各端子の線路
    定数から下記電気量を演算して、第1,第2の手段に導
    入することを特徴とする請求項1記載の送電線故障点標
    定方式。 【数5】VJ =VB −(RB ・IB +LB ・IB ′) (VJ =VC −(RC ・IC +LC ・IC ′)) IJ =IB −(GB ・VB +CB ・VB ′)+IC −(GC ・VC +GC ・VC ′)
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009131501A1 (en) * 2008-04-23 2009-10-29 Telefonaktiebolaget L M Ericsson (Publ) Method for transmission line analysis
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