JPH09200949A - 電線路の温度推定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 風の影響を考慮して監視線路の電線温度を精
度よく推定する。 【解決手段】 監視線路の通電電流に基づく電線温度の
推定値を演算して求め、気温，日射強度等の各気象条件
に基づく監視路線の電線温度の推定値を演算して求め、
各電線温度の推定値を総合して監視線路の温度を推定す
る電線路の温度推定方法において、各電線温度の推定値
を、風の影響を補正して求める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、とくに架空送電線
路等のより線構造の電線路の温度監視に好適な電線路の
温度推定方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、より線構造の架空送電線路等の各
種電線路の温度（電線温度）は、直接測温することがで
きないため、一般に、送電線路に設置した電力用電流変
成器（ＣＴ）の２次出力により通電電流を検出して間接
的に検出される。

【０００３】そして、通電電流が所定のしきい値に達す
ると、送電電流の過大に伴う電線の異常過熱からの保護
を図るため、電流継電器を作動し、遮断器の開放トリッ
プ等により送電を停止等している。

【０００４】しかし、前述のように、電線路の通電電流
を検出するのみでは、実際の電線路の温度を検出するこ
とができず、その現実的な熱的運用状態を監視すること
ができない等の不都合がある。

【０００５】そこで、本出願の出願人は、特願平７−６
７０９０号の出願の明細書及び図面に記載の電線路の温
度監視方法を既に発明している。

【０００６】この既出願の温度監視方法は、監視線路の
通電電流の検出値から監視線路の電線内部の発生熱量に
基づく電線内部温度の推定値を演算して求め、通電電流
に基づく電線温度を推定する。

【０００７】また、気温，日射強度等の各気象条件の検
出値から監視線路の電線表面の発生熱量に基づく電線表
面温度の推定値を演算して求め、各気象条件に基づく電
線温度を推定する。

【０００８】さらに、電線内部温度の推定値と電線表面
温度の推定値との差から監視線路の電線内部と電線表面
との温度差を求め、監視線路の電線表面温度の気温に応
じた設定値に前記温度差を加算し、各電線温度の推定値
を総合して監視線路の温度を求める。

【０００９】この場合、監視線路の通電電流と、気温，
日射等の気象条件とに基づき、監視線路の電線温度が演
算によって推定され、電線温度そのものが検出される。

【００１０】そして、監視線路の温度を気象条件の補正
を加えて推定するため、過電流通電に伴う異常過熱の発
生等が実際の気象条件を考慮した高い精度で監視され
る。

【００１１】ところで、前記の通電電流に基づく電線温
度の推定演算は、つぎの数１の指数関数式〈１〉により
行われる。

【００１２】

【数１】 θin＝｛Δθimax（Ｉn／Ｉmax）^k−θi_n-1｝・［１−exp｛−（ｔ_n−ｔ_n-1 ）／Ｔｉ｝］＋θi_n-1＝（Δθｉ−θi_n-1）・｛１−exp（−Δｔ／Ｔｉ）｝＋ θi_n-1 …〈１〉 式中のｔ_n，ｔ_n-1，…はつぎの各値である。

【００１３】ｔ_n，ｔ_n-1：ｎ回目（今回），_n-1回目
（前回）の演算時刻［分］ Δｔ：演算（サンプリング・制御）の時間間隔（＝ｔ_n
−ｔ_n-1） θi_n，θi_n-1：時刻ｔ_n，ｔ_n-1の推定温度（温度予測
値）［℃］ Ｉn：時刻ｔ_nの電流センサの検出値（計測線路電流値）
［Ａ］ Ｉmax ：通電電流の基準値（公称許容電流値）［Ａ］ Δθｉmax：Ｉmaxにおける飽和温度上昇値［℃］ Ｔｉ：通電電流変化による温度変化時定数 ｋ：電流比による内部発生熱量飽和値補正指数 そして、式中の（Ｉn／Ｉmax）のべき指数ｋは内部発生
熱量飽和値補正指数であり、電線路の場合およそ２前後
の値である。

【００１４】また、前記既出願においてはΔθmax，θi
n を熱量として電線温度を求めているが、温度と熱量と
が比例関係にあるため、この熱量の演算式は実質的には
指数関数式〈１〉と同じである。

【００１５】さらに、前記の気温，日射強度等の気象条
件に基づく電線温度の推定演算も、指数関数式〈１〉と
同様の指数関数式により行える。

【００１６】そして、前記既出願においては通電電流に
基づく電線内部温度と気象条件に基づく電線表面温度と
の温度差を気温に応じた設定温度に加算して監視線路の
温度を推定しているが、気象条件に基づく推定温度を気
温に基づく推定温度θan，日射強度に基づく推定温度θ
snとした場合、推定温度θin，θan，θsnを加算するつ
ぎの数２の推定演算式〈２〉から監視線路の温度θn を
推定しても同様の結果が得られる。

【００１７】

【数２】θn＝θin＋θan＋θsn …〈２〉

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】前記従来の電線路の温
度推定方法の場合、監視線路は屋外に敷設され、その電
線温度が風による熱放散の影響を大きく受けて変動する
にもかかわらず、この影響を考慮しないため、実際には
電線温度の精度の高い推定が行えない問題点がある。

【００１９】また、例えば実際の送電線路にあっては、
その固有抵抗が電線路の温度にしたがって増減変化し、
この変化によって通電電流に基づく監視線路の発熱量が
変わり、電線路の温度がその固有抵抗の温度変化に依存
して変化する。

【００２０】そのため、従来の電線路の温度推定方法の
場合、固有抵抗の温度変化によっても電線温度の推定誤
差が生じ、監視線路の温度を正確に推定できない問題点
がある。

【００２１】本発明は、風の影響を考慮して監視線路の
温度を推定し得るようにすることを目的とする。さらに
は、監視線路の固有抵抗の温度変化に基づく推定誤差を
排除して電線温度を一層正確に推定し得るようにするこ
とを目的とする。

【００２２】

【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めに、請求項１の電線路の温度推定方法の場合、監視線
路の通電電流に基づく電線温度の推定値を演算して求
め、気温，日射強度等の各気象条件に基づく監視線路の
電線温度の推定値を演算して求め、各電線温度の推定値
を総合して監視線路の温度を推定する電線路の温度推定
方法において、各電線温度の推定値を、風の影響を補正
して求める。

【００２３】したがって、通電電流、各気象条件それぞ
れに基づく電線温度の推定値が風による熱放散の影響を
排除して正確に求められ、これらの推定値を総合するこ
とにより、風の影響を排除して精度よく監視線路の温度
が推定される。

【００２４】また、請求項２の電線温度の推定方法にお
いては、通電電流に基づく電線温度の推定値を、風の影
響及び監視線路の固有抵抗の温度変化の影響を補正して
求める。

【００２５】したがって、監視線路の固有抵抗の温度変
化の影響を受ける，通電電流に基づく電線温度の推定値
が、風の影響を排除し、しかも、その固有抵抗の温度変
化に応じた補正を施して求められ、一層正確に監視線路
の温度が推定される。

【００２６】

【発明の実施の形態】本発明の実施の１形態につき、図
１ないし図６を参照して説明する。ここでは、風の影響
及び監視線路の固有抵抗の温度変化の影響の両方の補正
を施し、補正後の各推定値θin，θan，θsnに基づき、
数２の推定演算式〈２〉から監視線路の温度を推定す
る。

【００２７】そして、説明の便宜上、まず、監視線路の
固有抵抗値の温度変化の影響の補正について説明する。
監視線路が送電線路の場合、温度ｔ［℃］における固有
抵抗Ｒｔは、つぎの数３の演算式〈３〉で示される温度
ｔ₀［℃］の定質量抵抗温度係数α_t0［℃^-1］により決
まり、数４の演算式〈４〉で求まる。

【００２８】

【数３】 式中のＣは電線路の導電率［％］，ｔ₀は電線路の温度
［℃］である。

【００２９】

【数４】 Ｒｔ＝Ｒｔ₀｛１＋α_t0（ｔ−ｔ₀）｝ …〈４〉

【００３０】式中のＲｔ₀ は温度ｔ₀ ［℃］における固
有抵抗である。そして、演算式〈３〉からも明らかなよ
うに監視線路の温度ｔ₀ ［℃］により定質量抵抗温度係
数α_t0が定まり、この温度係数α_t0によって固有抵抗Ｒ
ｔが左右されるため、監視線路の温度ｔ₀ が変化すれ
ば、温度係数α_t0が変化して固有抵抗Ｒｔが変化する。

【００３１】さらに、固有抵抗Ｒｔの温度変化により監
視線路の通電電流に基づく発熱量が変化してその温度が
変化する。そのため、固有抵抗Ｒｔの温度変化を考慮し
なければ、監視線路の温度を正確に推定することができ
ない。

【００３２】そこで、前記の指数関数式〈１〉に固有抵
抗Ｒｔの温度変化の補正関数式ｆ(Ｒｔ)を加え、指数関
数式〈１〉の固定された温度上昇値Δθｉ，温度変化時
定数Ｔｉを，補正関数式ｆ(Ｒｔ)を含む関数式の温度上
昇値Δθin，温度変化時定数Ｔin に変更したつぎの数
５の指数関数式〈５〉から通電電流に基づく電線温度を
推定し、通電電流に基づく電線温度の推定値（推定温度
θin）を、固有抵抗Ｒｔの温度変化の補正を施して求め
る。

【００３３】

【数５】 θin＝（Δθin−θi_n-1）・｛１−exp（Δｔ／Ｔin）｝＋θi_n-1 …〈５〉 この式〈５〉中の温度上昇値Δθin，温度変化時定数Ｔ
in は補正関数式ｆ(Ｒｔ)を乗数とするつぎの数６の式
〈６ａ〉，〈６ｂ〉で示される。

【００３４】

【数６】 Δθin＝（Ｉn／Ｉmax）²・Δθimax・ｆ(Ｒｔ)・ｆ_i1（Ｗn）…〈６ａ〉 Ｔin＝｛Ｔi／ｆ(Ｒｔ)｝・ｆ_i2（Ｗn）…〈６ｂ〉 なお、関数式〈６ａ〉，〈６ｂ〉のｆ_i1（Ｗn），ｆ_i2
（Ｗn）は後述の風速の補正関数式である。

【００３５】そして、補正関数式ｆ(Ｒｔ)は、実験等に
基づき、具体的には、固有抵抗Ｒｔと前回（時刻ｔ
_n-1 ）の推定温度θi_n-1 とに基づくつぎの数７の式
〈７〉で示されることが判明した。

【００３６】

【数７】 ｆ(Ｒｔ)＝１＋１／｛Ｒｔ／（θ_n-1 −２０）＋１｝…〈７〉 つぎに、風による熱放散に伴う電線温度の補正について
説明する。

【００３７】まず、風による熱放散は予測時点，すなわ
ち時刻ｔ_n の風速Ｗn に依存して変化し、通電電流及び
各気象条件の基づく推定温度θin，θan，θsnそれぞれ
に比較的大きく影響する。

【００３８】一方、気温，日射強度に基づく推定温度θ
an，θsnの演算式は、風による熱放散の影響を無視した
場合、前記指数関数式〈１〉と同様のつぎの数８，数９
の指数関数式〈８〉，〈９〉で示される。

【００３９】

【数８】 θan＝（Ａn−θa_n-1）・｛１−exp（−Δｔ／Ｔa）｝＋θa_n-1 …〈８〉

【数９】 θsn＝（Δθsmax・Ｓn−θs_n-1）・［１−exp｛−（ｔ_n−ｔ_n-1）／Ｔs ｝ ］＋θs_n-1＝（Δθs−θs_n-1）・｛１−exp（−Δｔ／Ｔs）｝＋θs_n-1 …〈９〉 両指数関数〈８〉，〈９〉中のθa_n-1，θs_n-1，…はつ
ぎの各値である。

【００４０】θan，θa_n-1：時刻ｔ_n，ｔ_n-1の気温に基
づく推定温度［℃］ Ｓsn，Ｓs_n-1：時刻ｔ_n，ｔ_n-1の日射に基づく推定温度
［℃］ Ａn ：時刻ｔ_nの計測気温［℃］ Ｓn ：時刻ｔ_nの計測日射強度［ＫＷ／ｍ²］ Δθsmax：日射強度飽和温度上昇値 Ｔa ：気温変化による温度変化時定数 Ｔs ：日射強度変化による温度変化時定数

【００４１】そして、数１，数８，数９の各指数関数式
〈１〉，〈８〉，〈９〉において、温度上昇値Δθi，
Δθsの時刻ｔ_nの値Δθin，Δθsn 及び時定数Ｔi，Ｔ
a，Ｔs の時刻ｔ_nの値Ｔin，Ｔan，Ｔsn は、いずれも
同時刻ｔ_n の風速Ｗn ［ｍ／ｓ］に対してほぼ図６の実
線の特性を有することが実験等によって判明した。

【００４２】そこで、各推定温度θin，θan，θsnを求
める指数関数式〈１〉，〈８〉，〈９〉の温度上昇値Δ
θi，Δθs，温度変化時定数Ｔi，Ｔa，Ｔs それぞれに
風の影響の補正関数式を乗算し、風の影響を補正して排
除する。

【００４３】すなわち、通電電流に基づく推定温度θin
については、指数関数式〈５〉の温度上昇値Δθin，温
度変化時定数Ｔinを、指定関数式〈１〉の温度上昇値Δ
θi，温度変化時定数Ｔi に式〈６ａ〉，〈６ｂ〉の風
速Ｗn の補正関数式ｆ_i1（Ｗn），ｆ_i2（Ｗn）を乗算し
た関数式とし、指数関数式〈５〉から求める。

【００４４】また、気温に基づく推定温度θanについて
は、指数関数式〈８〉の温度変化時定数Ｔa に風速Ｗn
の補正関数式ｆa（Ｗn）を乗算したつぎの数１０の指数
関数式〈１０〉から求める。

【００４５】

【数１０】 θan＝（Ａn−θa_n-1）・［１−exp｛−Δｔ／（Ｔa・ｆa(Ｗn)）｝］＋θa _n-1 ＝（Ａn−θa_n-1）・｛１−exp（−Δｔ／Ｔn）｝＋θa_n-1 …〈１０〉

【００４６】さらに、日射強度に基づく推定温度θsnに
ついては、指数関数式〈９〉の温度上昇値Δθs ， 温
度変化時定数Ｔs に風速Ｗn の補正関数式ｆ_s1（Ｗ
n），ｆ_s2（Ｗn）を 乗算したつぎの数１１の指数関数
式〈１１〉から求める。

【００４７】

【数１１】 θsn＝Δθs・ｆ_s1（Ｗn）・［１−exp｛−Δｔ／（Ｔs・ｆ_s2（Ｗn））｝ ］＋θs_n-1 …〈１１〉

【００４８】そして、各補正関数式ｆ_i1（Ｗn）〜ｆ_s2
（Ｗn）は、実験等に基づき、それぞれ風速Ｗn に基づ
くつぎの数１２の式〈１２ａ〉，〈１２ｂ〉，…，〈１
２ｅ〉で示されることが判明した。

【００４９】

【数１２】 ｆ_i1（Ｗn）＝α₁ ／（Ｗn＋β₁ ）＋γ₁ …〈１２ａ〉 ｆ_i2（Ｗn）＝α₂ ／（Ｗn＋β₂ ）＋γ₂ …〈１２ｂ〉 ｆa（Ｗn）＝α₃ ／（Ｗn＋β₃）＋γ₃ …〈１２ｃ〉 ｆ_s1（Ｗn）＝α₄ ／（Ｗn＋β₄）＋γ₄ …〈１２ｄ〉 ｆ_s2（Ｗn）＝α₅ ／（Ｗn＋β₅）＋γ₅ …〈１２ｅ〉 各式中のα₁〜α₅，β₁〜β₅，γ₁〜γ₅はそれぞれ定数
であり、電線の種類によって異なり、実験等によって得
られている適当な値に設定される。

【００５０】そして、指数関数式〈５〉，〈１０〉，
〈１１〉により通電電流，気温，日射強度に基づく電線
温度の推定値（推定温度θin，θan，θsn）を求め、そ
れらを推定演算式〈２〉により加算して総合し、６１０
mm² の銅心アルミより線ＡＣＳＲの監視線路の温度θn
を推定したところ、その通電電流，日射強度，風速，気
温が図２，図３，図４，図５の実線ハ，ニ，ホ，ヘに示
すように変化する条件下のおいて、図１に示す結果が得
られた。

【００５１】同図において、太線イが風の影響及び監視
線路の固有抵抗の温度変化の影響を補正して推定した監
視線路の温度であり、細線ロはその実測温度である。そ
して、図１からも明らかなように風の影響及び監視線路
の固有抵抗の温度変化の影響を考慮することにより、極
めて高精度に監視線路の温度を推定することができる。

【００５２】また、推定演算式〈２〉により各推定θi
n，θan，θsnを加算する代わりに、前記既出願のよう
に電線の内部温度，表面温度を求めて総合し、監視線路
の温度を推定してもよいのは勿論である。

【００５３】

【発明の効果】本発明は、以下に記載する効果を奏す
る。まず、通電電流，各気象条件に基づく各電線温度の
推定値を、風の影響を補正して求めたため、風による熱
放散の影響を排除して監視線路の電線温度を正確に求め
て推定することができ、監視線路の熱的運用状態を精度
よく監視して異常過熱発生時の保守，制御等を行うこと
ができる。

【００５４】また、通電電流に基づく電線温度の推定値
を、風の影響だけでなく監視線路の固有抵抗の温度変化
の影響をも補正して求めると、通電電流に基づく電線温
度をより高精度に推定することができ、監視線路の電線
温度を一層正確に求めて推定することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の１形態の監視線路の電線温度の
推定値と実測値の比較説明図である。

【図２】図１の監視線路の通電電流の変化の説明図であ
る。

【図３】図１の監視線路の日射強度の変化の説明図であ
る。

【図４】図１の監視線路の風速の変化の説明図である。

【図５】図１の監視線路の温度の変化の説明図である。

【図６】図１の推定値の演算パラメータの風速変化の特
性図である。

【符号の説明】

イ 監視線路の温度の推定値 ロ 監視線路の温度の実測値

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 監視対象の電線路（以下監視線路とい
   う）の通電電流に基づく電線温度の推定値を演算して求
   め、 気温，日射強度等の各気象条件に基づく前記監視線路の
   電線温度の推定値を演算して求め、 前記各電線温度の推定値を総合して前記監視線路の温度
   を推定する電線路の温度推定方法において、 前記各電線温度の推定値を、風の影響を補正して求める
   ことを特徴とする電線路の温度推定方法。
2. 【請求項２】 通電電流に基づく電線温度の推定値を、
   風の影響及び監視線路の固有抵抗の温度変化の影響を補
   正して求めることを特徴とする請求項１記載の電線路の
   温度推定方法。