JPH071295B2 - デジタル形フオルトロケ−タ - Google Patents
デジタル形フオルトロケ−タInfo
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- JPH071295B2 JPH071295B2 JP26959786A JP26959786A JPH071295B2 JP H071295 B2 JPH071295 B2 JP H071295B2 JP 26959786 A JP26959786 A JP 26959786A JP 26959786 A JP26959786 A JP 26959786A JP H071295 B2 JPH071295 B2 JP H071295B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は送電系統の故障点までの距離を評定するための
デジタル形フオルトロケータに関するものである。
デジタル形フオルトロケータに関するものである。
従来のフオルトロケータでは、特開昭60−204220号に記
載のように、送電線の電圧降下により故障点までの距離
を測定している。また送電線に分岐がある場合にも対処
できるようにするために、分岐負荷電力の配分比を設定
しておき、これとフオルトロケータ設定点の電流，電圧
値とから故障点までの電圧降下を求めそれから距離を算
出する構成をとつている。
載のように、送電線の電圧降下により故障点までの距離
を測定している。また送電線に分岐がある場合にも対処
できるようにするために、分岐負荷電力の配分比を設定
しておき、これとフオルトロケータ設定点の電流，電圧
値とから故障点までの電圧降下を求めそれから距離を算
出する構成をとつている。
上記の従来技術では、系統の電圧降下を基準にして距離
を評定するものであり、無効電力を基準とするものでは
なかつた。
を評定するものであり、無効電力を基準とするものでは
なかつた。
本発明の目的は、系統の無効電力を基準として故障点ま
での距離を算出できるデジタル形フオルトロケータを提
供するにある。
での距離を算出できるデジタル形フオルトロケータを提
供するにある。
上記の目的は、故障発生後のフオルトロケータ設定点の
各相の電流，電圧値をとり込み、これらの値から零相電
流を基準とした故障相の故障点までの無効電力を求め、
また送電線の単位長当たりの線路定数も用いて他相の誘
導電圧で補償した単位長当たりの無効電力を求め、これ
ら求めた無効電力の比から故障点までの距離を評定する
構成とし、更に負荷分岐がある場合には、分岐負荷電流
と線路定数を用いて上記２つの無効電力を補正する構成
とすることにより達成される。
各相の電流，電圧値をとり込み、これらの値から零相電
流を基準とした故障相の故障点までの無効電力を求め、
また送電線の単位長当たりの線路定数も用いて他相の誘
導電圧で補償した単位長当たりの無効電力を求め、これ
ら求めた無効電力の比から故障点までの距離を評定する
構成とし、更に負荷分岐がある場合には、分岐負荷電流
と線路定数を用いて上記２つの無効電力を補正する構成
とすることにより達成される。
故障相の故障点までの無効電力は故障点の電圧と零相電
流（各相電流の和）の間の無効電力として求まり、単位
長当たりの無効電力は故障相の自己及び相互インピーダ
ンスと電流とから容易に求まるから、これらの比をとれ
ば距離の評定ができる。
流（各相電流の和）の間の無効電力として求まり、単位
長当たりの無効電力は故障相の自己及び相互インピーダ
ンスと電流とから容易に求まるから、これらの比をとれ
ば距離の評定ができる。
第２図は本発明のフオルトロケータを設置した電力系統
図であつて、送電線１はここでは単線で示してあるが、
三相交流１回線、あるいはその複数回線である。変流器
2,電圧変成器３は本発明のフオルトロケータ100へ送電
線１の電流，電圧信号をとり込む。ここでは変流器2,電
圧変成器３とも変換比１の理想特性として取り扱う。ま
たフオルトロケータ100は、フイルタ,A/D変換器、及び
プロセツサ等から成つている。電源６からの電力は変圧
器４を介して送電線１へ供給され、変圧器４の中性点は
中性点接地抵抗器５によつて接地されている。P0はフオ
ルトロケータ100の設置点、Ｆは故障点、P1は負荷７の
接続点を示す。フオルトロケータ設置点P0から故障点下
までの距離LFが求めるべき値である。IFは故障点Ｆに流
れ込む電流、ILは負荷７に流れる電流である。
図であつて、送電線１はここでは単線で示してあるが、
三相交流１回線、あるいはその複数回線である。変流器
2,電圧変成器３は本発明のフオルトロケータ100へ送電
線１の電流，電圧信号をとり込む。ここでは変流器2,電
圧変成器３とも変換比１の理想特性として取り扱う。ま
たフオルトロケータ100は、フイルタ,A/D変換器、及び
プロセツサ等から成つている。電源６からの電力は変圧
器４を介して送電線１へ供給され、変圧器４の中性点は
中性点接地抵抗器５によつて接地されている。P0はフオ
ルトロケータ100の設置点、Ｆは故障点、P1は負荷７の
接続点を示す。フオルトロケータ設置点P0から故障点下
までの距離LFが求めるべき値である。IFは故障点Ｆに流
れ込む電流、ILは負荷７に流れる電流である。
いま、Ｆ点においてａ相地絡が発生した場合についての
フオルトロケータ100の動作原理を以下に説明する。電
圧変成器３からの入力信号電圧をVa，Vb，Vc、変流器２
からの入力信号電流をIa，Ib，Icとする。むろんこれら
は、とり込む時間ｔにより変化するｔの関数である。点
P0から故障点Ｆまでの零相電流を基準にした無効電力QF
はこれらの入力信号を用いて でえられる。ただし、Ｔは系統電圧及び電流の周期,tは
時刻，I0は点P0における零相電流であり、 I0＝（1/3）（Ia＋Ib＋Ic） …（２） で与えられる。また、送電線１の線路定数を長さに対し
て一様分布とすると、単位長さ（たとえば1km）当たり
の零相電流を基準にした無効電力Quは で与えられる。ただし、 Vau（ｔ−T/4）＝RaaIa（ｔ−T/4） ＋RabIb（ｔ−T/4）＋RacIc（ｔ−T/4） ＋XaaIa（ｔ）＋XabIb（ｔ）＋XacIc（ｔ） …（４） である。ここに、Raa，Rab，及びRacはａ相,ab相相間及
びac相相間の1km当たりの抵抗値、Xaa，Xab，及びXacは
同じくリアクタンス値である。従つて、求める評定値lF
（km）は lF＝QF／QU …（５） なお三相多回線送電線の場合には、故障相に対する各相
間の誘導電圧を（４）式に従つて誘導線数の分付加すれ
ばよい。またａ相以外のｂ相、あるいはｃ相の故障時に
は、（３）式、及び（４）式に示した相順a,b,cを故障
相に合わせて、相同順で回転した入力信号とすればよ
い。
フオルトロケータ100の動作原理を以下に説明する。電
圧変成器３からの入力信号電圧をVa，Vb，Vc、変流器２
からの入力信号電流をIa，Ib，Icとする。むろんこれら
は、とり込む時間ｔにより変化するｔの関数である。点
P0から故障点Ｆまでの零相電流を基準にした無効電力QF
はこれらの入力信号を用いて でえられる。ただし、Ｔは系統電圧及び電流の周期,tは
時刻，I0は点P0における零相電流であり、 I0＝（1/3）（Ia＋Ib＋Ic） …（２） で与えられる。また、送電線１の線路定数を長さに対し
て一様分布とすると、単位長さ（たとえば1km）当たり
の零相電流を基準にした無効電力Quは で与えられる。ただし、 Vau（ｔ−T/4）＝RaaIa（ｔ−T/4） ＋RabIb（ｔ−T/4）＋RacIc（ｔ−T/4） ＋XaaIa（ｔ）＋XabIb（ｔ）＋XacIc（ｔ） …（４） である。ここに、Raa，Rab，及びRacはａ相,ab相相間及
びac相相間の1km当たりの抵抗値、Xaa，Xab，及びXacは
同じくリアクタンス値である。従つて、求める評定値lF
（km）は lF＝QF／QU …（５） なお三相多回線送電線の場合には、故障相に対する各相
間の誘導電圧を（４）式に従つて誘導線数の分付加すれ
ばよい。またａ相以外のｂ相、あるいはｃ相の故障時に
は、（３）式、及び（４）式に示した相順a,b,cを故障
相に合わせて、相同順で回転した入力信号とすればよ
い。
第１図は、以上の原理に基づいた、本発明のフオルトロ
ケータによる距離lF評定のための処理例の流れを示した
図である。同図において、フイルタ101の入力信号は、
第２図の点P0においてとり込んだ電圧，電流であり、こ
れらの入力信号のサンプリング時に発生する高調波分を
除去して折り返し誤差を防止し、また過度直流分を取り
除いて量子化誤差を小さく抑えるために、商用周波数近
傍のみを通すバンドパスフイルタとする。これは本実施
例ではハードウエアで実現する。
ケータによる距離lF評定のための処理例の流れを示した
図である。同図において、フイルタ101の入力信号は、
第２図の点P0においてとり込んだ電圧，電流であり、こ
れらの入力信号のサンプリング時に発生する高調波分を
除去して折り返し誤差を防止し、また過度直流分を取り
除いて量子化誤差を小さく抑えるために、商用周波数近
傍のみを通すバンドパスフイルタとする。これは本実施
例ではハードウエアで実現する。
アナログデジタル変換器（A/D）102は、予め定められた
クロツク周波数によつて、一定間隔で入力信号をサンプ
リングし量子化するものであり、電圧，電流の同時刻の
値をサンプリングしてとり込むためにホールド回路も含
んでおり、これらはすべてハードウエアで実現されてい
る。地絡故障相選別リレー処理（FD）103は、１線地絡
故障相を検出できるものであればよく、たとえば相電圧
不足検出リレーでもよい。これと以下の処理104〜108
は、プロセツサのプログラム処理によつて実行される。
クロツク周波数によつて、一定間隔で入力信号をサンプ
リングし量子化するものであり、電圧，電流の同時刻の
値をサンプリングしてとり込むためにホールド回路も含
んでおり、これらはすべてハードウエアで実現されてい
る。地絡故障相選別リレー処理（FD）103は、１線地絡
故障相を検出できるものであればよく、たとえば相電圧
不足検出リレーでもよい。これと以下の処理104〜108
は、プロセツサのプログラム処理によつて実行される。
故障相判定処理104は、リレー103で検出した量（不足電
圧等）を判定し、故障と判定したときは次の処理105で
その時の入力信号をデータメモリへ格納する。このよう
に判定処理104を行うことによつて、故障なしの場合
の、零相電流が零であるための故障点までの距離の標定
値lFの不定さをなくし、故障相が明確なときのみ標定結
果を有効にすることができる。
圧等）を判定し、故障と判定したときは次の処理105で
その時の入力信号をデータメモリへ格納する。このよう
に判定処理104を行うことによつて、故障なしの場合
の、零相電流が零であるための故障点までの距離の標定
値lFの不定さをなくし、故障相が明確なときのみ標定結
果を有効にすることができる。
フオルトロケータ演算処理106は式（１）〜（５）に基
づく演算を実行し、標定値lFを算出する。ここではたと
えば（１）式の演算は、サンプリング間隔Δtを商用周
波数の30度毎とすると により求められている。（３）式についても同様に、電
圧，電流のサンプル値の積演算を加算する手法によつ
て、目的とする無効電力が容易に得られる。
づく演算を実行し、標定値lFを算出する。ここではたと
えば（１）式の演算は、サンプリング間隔Δtを商用周
波数の30度毎とすると により求められている。（３）式についても同様に、電
圧，電流のサンプル値の積演算を加算する手法によつ
て、目的とする無効電力が容易に得られる。
表示処理107では、いくつかのサンプル値毎の演算結果
である標定値lFについてのばらつきを調べ、標定値lFが
安定したときはその平均値を求めて表示手段へ出力す
る。所定値以上にばらつきがある場合には、過渡応答状
態にあるか、データ誤りなど標定出力として取り扱うの
に不都合なケースが考えられるので、このような場合に
は不安定であることを表示する。
である標定値lFについてのばらつきを調べ、標定値lFが
安定したときはその平均値を求めて表示手段へ出力す
る。所定値以上にばらつきがある場合には、過渡応答状
態にあるか、データ誤りなど標定出力として取り扱うの
に不都合なケースが考えられるので、このような場合に
は不安定であることを表示する。
終了判定器108は演算終了の判定を行うもので、故障相
判定処理104による故障検出後の一定時間の経過を、カ
ウンタ機能によりチエツクする。ここで一定時間として
は、つぎの故障発生を考慮して、0.1〜0.2秒程度のもの
でよい。
判定処理104による故障検出後の一定時間の経過を、カ
ウンタ機能によりチエツクする。ここで一定時間として
は、つぎの故障発生を考慮して、0.1〜0.2秒程度のもの
でよい。
次に、故障点までに負荷が分岐している場合を説明す
る。第３図はその説明図で、分岐負荷８は送電線１のP2
点から分岐しており、負荷電流IL2が流入しているもの
とする。またフオルトロケータ設置点P0から分岐負荷が
接続された点P2間の亘長をl1、分岐点P2から故障点下ま
での亘長をlF2とする。このとき、フオルトロケータ設
置点P0から負荷分岐点P2間の無効電力は負荷電流IL2の
成分によるものも発生するためこれを補償しておく必要
がある。これは系統を三相としたとき、まず（１）式を
次の式（７）に変更することである； ただし、右辺第２項，第３項が分岐負荷による補正項で
あり、またR1は区間L1の正相抵抗，X1は区間L1の正相リ
アクタンス，IL2は分岐負荷正相電流である。また、
（４）式は（８）式に変更する。
る。第３図はその説明図で、分岐負荷８は送電線１のP2
点から分岐しており、負荷電流IL2が流入しているもの
とする。またフオルトロケータ設置点P0から分岐負荷が
接続された点P2間の亘長をl1、分岐点P2から故障点下ま
での亘長をlF2とする。このとき、フオルトロケータ設
置点P0から負荷分岐点P2間の無効電力は負荷電流IL2の
成分によるものも発生するためこれを補償しておく必要
がある。これは系統を三相としたとき、まず（１）式を
次の式（７）に変更することである； ただし、右辺第２項，第３項が分岐負荷による補正項で
あり、またR1は区間L1の正相抵抗，X1は区間L1の正相リ
アクタンス，IL2は分岐負荷正相電流である。また、
（４）式は（８）式に変更する。
ただしａは120°遅延（時間にしてT/3）を与える演算子
で、a2IL2はIL2の240度遅れの値、aIL2はIL2の120度遅
れの値を示す。
で、a2IL2はIL2の240度遅れの値、aIL2はIL2の120度遅
れの値を示す。
（７）式及び（８）式ではどちらも負荷への流入電流I
L2を用いるが、これは予め負荷運用値のデータとしてプ
ロセツサ内に設定しておくか、フオルトロケータ標定対
象相以外の電流によつて推定すればよい。この後者の推
定は、例えばａ相故障時の標定時では、フオルトロケー
タ設置点P0におけるｂ相電流Ibとｃ相電流から、 IL2＝k2（−Ib−Ic） …（９） により求める。ただし、k2はフオルトロケータ設置点P0
の電流に対する分岐負荷電流IL2の分流率である。ま
た、第４図に示すように、負荷電流IL，IL2値を負荷設
置電気所から直接伝送路21,22を介して伝送し、これを
とり込むよう構成してもよい。なお、（７）式及び
（８）式を用いた距離lFの算出値は、 lF＞l1 のときのみ有効であることは言うまでもない。
L2を用いるが、これは予め負荷運用値のデータとしてプ
ロセツサ内に設定しておくか、フオルトロケータ標定対
象相以外の電流によつて推定すればよい。この後者の推
定は、例えばａ相故障時の標定時では、フオルトロケー
タ設置点P0におけるｂ相電流Ibとｃ相電流から、 IL2＝k2（−Ib−Ic） …（９） により求める。ただし、k2はフオルトロケータ設置点P0
の電流に対する分岐負荷電流IL2の分流率である。ま
た、第４図に示すように、負荷電流IL，IL2値を負荷設
置電気所から直接伝送路21,22を介して伝送し、これを
とり込むよう構成してもよい。なお、（７）式及び
（８）式を用いた距離lFの算出値は、 lF＞l1 のときのみ有効であることは言うまでもない。
分岐負荷が多数存在する場合には、第３図以降の説明と
同様に、各分岐区間毎の無効電力から分岐負荷による成
分を取除くことによつて目的とする標定が可能である。
また、第４図において、負荷８の分岐線に故障が発生し
たときの標定は負荷７に流れる電流ILの値を用いて
（７）式，（８）式,9（式）と同様の演算を行うことに
よつて目的とする値を得ることができる。
同様に、各分岐区間毎の無効電力から分岐負荷による成
分を取除くことによつて目的とする標定が可能である。
また、第４図において、負荷８の分岐線に故障が発生し
たときの標定は負荷７に流れる電流ILの値を用いて
（７）式，（８）式,9（式）と同様の演算を行うことに
よつて目的とする値を得ることができる。
本発明によれば、負荷電流の影響を受けることなく、無
効電力を基準として故障点を標定できるという効果があ
る。
効電力を基準として故障点を標定できるという効果があ
る。
第１図は本発明の一実施例の処理フロー図、第２図，第
３図，第４図は本発明のフオルトロケータを設置した送
電系統図である。 １……送電線、７……負荷、８……分岐負荷、100……
フオルトロケータ、P0……設置点、Ｆ……故障点。
３図，第４図は本発明のフオルトロケータを設置した送
電系統図である。 １……送電線、７……負荷、８……分岐負荷、100……
フオルトロケータ、P0……設置点、Ｆ……故障点。
Claims (5)
- 【請求項１】送電線の地絡が発生した故障相を検出する
故障相検出手段と、その設置点の電圧及び電流値から上
記故障相の故障点までの零相電流を基準とした無効電力
を算出する第１デジタル演算手段と、上記設置点の電流
値と送電線の線路定数とから送電線単位長当りの零相電
流を基準とした無効電力を算出する第２デジタル手段
と、上記故障点までの無効電力を上記単位長当りの無効
電力で割ることによつて故障点までの距離を算出する第
３デジタル手段とを設けたことを特徴とするデジタル形
フオルトロケータ。 - 【請求項２】前記第1,第２及び第３手段による故障点ま
での距離算出が相異る時刻に対して所定の回数実行され
るように制御する制御手段と、上記所定の回数算出され
た距離のばらつきが予め定めた範囲内にあるときに上記
算出された距離の平均値を算出してこれを表示手段へ出
力する第４デジタル手段を設けたことを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載のデジタル形フオルトロケータ。 - 【請求項３】前記第１及び第２デジタル手段は、送電線
に分岐負荷がある場合に、前記設置点の電圧，電流値か
ら算出した無効電力から、上記分岐負荷に流入する分岐
電流により生じた無効電力分を差引いた値を無効電力値
として出力するように構成したことを特徴とする特許請
求の範囲第１項もしくは第２項記載のデジタル形フオル
トロケータ。 - 【請求項４】前記第１及び第２デジタル手段を、前記分
岐電流の値を、前記設置点に於る故障相以外の相の電流
値から推定する構成としたことを特徴とする特許請求の
範囲第３項記載のデジタル形フオルトロケータ。 - 【請求項５】送電線の各負荷点から前記設置点へ当該負
荷への流入電流値を送信する伝送手段を設け、前記第１
及び第２デジタル手段は上記伝送手段により送られた各
負荷の流入電流値を用いて無効電力の補正を行う構成と
したことを特徴とする特許請求の範囲第３項記載のデジ
タル形フオルトロケータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26959786A JPH071295B2 (ja) | 1986-11-14 | 1986-11-14 | デジタル形フオルトロケ−タ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26959786A JPH071295B2 (ja) | 1986-11-14 | 1986-11-14 | デジタル形フオルトロケ−タ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63124970A JPS63124970A (ja) | 1988-05-28 |
| JPH071295B2 true JPH071295B2 (ja) | 1995-01-11 |
Family
ID=17474579
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26959786A Expired - Lifetime JPH071295B2 (ja) | 1986-11-14 | 1986-11-14 | デジタル形フオルトロケ−タ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH071295B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP3723224B1 (en) | 2019-04-08 | 2023-08-23 | Hitachi Energy Switzerland AG | Time domain distance protection based on polarity comparison for power transmission lines |
-
1986
- 1986-11-14 JP JP26959786A patent/JPH071295B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63124970A (ja) | 1988-05-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |