JPS58174863A - 故障点標定方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は２端子よりなる送電線において、故障発生時に
両端子で検出された電圧、電流の計測値を同期をとって
用いて故障点までのインピーダンスを演算することによ
り故障点までの距離を標定する故障点標定方式に関する
。

第１図に示すような電気所Ａ、Ｂが両端にある系統にお
いて故障が発生した場合、電気所ＡまたはＢ点から故障
点までの距離あるいは位置を知ることは、それに引き続
く不良箇所の修復作業等のために必要であり、不可欠な
ものである。そのため、故障点の位置を計測できる装置
が開発されているが、これまでのものは、 （１）故障発生とともに発生する進行波の伝播時間を計
測する。□゛ （２）故障発生とともに人為的に進行波を印加し、その
反射波が受信されるまでの時間を計測する。

（３）商用周波電圧、電流を利用し、インピーダンスを
計測する。

等０方５′）も′）″！８６・　　　煽しかし、（１）
　、　（２１の方式は特殊鉢装置が必要で＾す、かつ高
抵抗接地系あるいは消弧リアクトル系では線路上に発生
する進行波が種々の要因で歪曲されるため、適切な計測
ができ難いとの実績が報告されている。一方、（３）の
方式の場合には、計測装置が第１図のＡ点またはＢ点に
設置されるので、その点における電圧、電流をもとｌど
計測することになる。今、故障が簡単のため、３相短絡
を想定すると第２図の等価回路が成立する。なお、以下
の説明において、電気量はすべてことわらない限りベク
トル量である。第２図の等価回路において、Ｅｓ＝ＥＲ
とすると、回路を流れる電流は故障外のみで正相電流で
ある。故障点にはアーク等による故障抵抗ＲＦが存在し
、そこに両端から流入する故障電流１１＾、Ｉｃｅが流
れることになる。Ａ点における電圧、電流の関係を式で
表わせば、 ■１＾−ＺＡ−ＩＩＡ　十ＲＦ　（ＩＩＡ＋ＩＩＢ）・
・・・・・・・・・・・（１）となり、故障点までの正
相インピーダンスのはがなる。

ス分のみ分離することにより故障点味での距離はりアク
タンスが距離に比例するところから計測でるため、Ｂ端
側のインピーダンス構成がＡ端側と異なれば抵抗分とし
ての扱いはできなくなり誤差を生ずることになる。

実際の場合にはＥｓ　’＝　ＥＲであるところからＩｃ
ｅとＩＩＡの位相が一致することはまずあり得す、誤差
分の補正は困難である。

本発明は以上に鑑み、商用周波電圧、電流を用いて、前
述の（２）式における第２項のような誤差を生じない計
測方式による故障点標定方式を提供することを目的とす
る。

本発明は次のような原理に基づくものである。

いま、Ａ端においてはＢ端の、Ｂ端においてはＡ端の正
相分電圧、電流が計測できたとすると、Ａ端から故障点
までのインピーダンスＺ＾は、また、Ｂ端から故障点ま
でのインピーダンスＺＢは、となる。ここでＺ−Ｚ＾＋
Ｚ日で既知である。次に、お互に他端の正相分電圧、電
流がもう一方の端子に伝達できれば（３）または（４）
式を用いて故障点までのインピーダンスが計測できるこ
とになる。インピーダンスは線路の延線上で同一である
から、距離に換算することは容易である。

これまで他端の電気量を計測する技術は種々発表されて
いるが、両端の同期性を保ちながら計測することは伝送
上の時間遅れのために不可能に近いとされ、できたとし
ても極めて高価にならざるを得す、現実性がないとされ
ていたものである。

光ファイバの応用が進む今日、伝送路の問題は解決され
る時期にきているが、まだ実用上の確証は得られていな
い。本発明はこのような現実を踏　５− まえ、かつ故障点標定の目的と利用のされ方とを考え、
必らずしも瞬時にデータを伝送し合って演算しなければ
ならないものではないとの特徴を利用することにより、
（３）　、　（４）式による演算に使われるデータを伝
送し合って演算式を運用し、故障点標定をしようとする
ものである。

つまり、故障点標定は保膜装置ではないので、故障発生
後数分程度遅れて結果を得ても何ら支障はない。この時
間的な許容が本発明を現実のものとすることができるも
のである。

以下、本発明を図に示す実施例に基づいて詳細に説明す
る。

第３図は故障発生時の正相分電圧、［流の過渡状態を説
明するための波形による説明図である。

第３図（ａｌは、第１図の回路における故障発生中の計
測値を示すもので、第３図（ｂ）は計測動作を進めるク
ロック信号を示すもので、第３図（Ｃ）　、　（ｄ）　
、　（ｅ）。

（ｆ）はそれぞれＡ端の正相分電圧、電流、Ｂ端の正相
分電圧、ｉｔ流を示している。

第３図に示すように１３時点で３相短絡が発生し　６− だとすれば、その時の正相分電圧、電流は第３図（Ｃ）
〜（ｆ）のような変化を生じ、１２時点で故障が両端の
しゃ断器間により除去されたとすれば、電圧は元に復し
、電流は零となる現象を呈する。

このような現象を両端で計測し、一方の端子でそれを受
け、両端で別々に計測したものを相互の位相関係を明確
にする計測値を得る処理の一実施例を第４図に示し、以
下において説明する。

第４図は両端子Ａ、Ｂに設置される波形記録。

伝送装置の一実施例を示すものであり、図において１．
２はアナログ・ディジタル変換器（以下においてはＮ勺
変換器と呼ぶ）、３は比較器、４はカウンタ、５はサイ
クリックメモリ、６はアンドゲート回路、７は測定・伝
送回路、８は系統電流を検出する変流器、９は系統電圧
を検出する変圧器を示している。変流器８．変圧器９に
より検出される電流、を圧は〜Φ変換器１，２によりク
ロックに同期して同時サンプリングされアナログ−ディ
ジタル変換される。ＮΦ変換器１．２は現在でも５００
００点／秒程度の変換スピードを有する素子を利用する
ことができるので、十分高速に対象電気量の瞬時値を計
測できるものである。第４図においてはＮΦ変換器１以
後の処理回路についてのみ記載されているがＮ巾変換器
２についても同一の処理回路が接続されているが、同一
であるためＡ７’Ｄ変換器１の出力の処理についてのみ
説明する。

ＮΦ変換器１の出力信号はディジタル値となり比較器３
とアンドゲート回路６に伝達される。サイクリックメモ
リ５には前回計測し記憶されているデータを出力信号口
として比較器３に出力している。比較器３はψ変換器１
から今回計測値として送られてくる出力信号イとサイク
リックメモリ５から前回計測値として送られてくる出力
信号口とを比較して両信号の差が設定値を超えた場合に
出力信号ハを出力する。この設定値は、通常運転では発
生し得ない程の変化の値に設定される。

故障でない場合にもこの設定値を超える現象は発生する
が、少なくとも故障時には働くようにしであるので、目
的とする機能は十分発揮するわけである。つまり健全時
での動作は計測結果力月１３るだけで他の現象により検
出される故障がないため利用しないようにすれば良いだ
けである。

比較器３が異常変化を検出すると出力信号ハがカウンタ
４に加えられてカウンタ４が駆動する。

カウンタ４はクロック信号のカウントを開始し、カウン
ト値が一定値以上になるとカウントアツプし、出力信号
二が「０」となる。一方、アンドゲート回路６にはＮΦ
変換器１の出力信号のほかにカウンタ４からの出力信号
二が加えられる。したがってアンドゲート回路６はカウ
ンタ４がカウントアツプして出力信号二が「０」になる
まで入力される出力信号イを出力信号ホとしてサイクリ
ックメモリ５に導びく。これによりサイクリックメモリ
５は出力信号二が出力されるまでＮΦ変換器１の出力信
号イを順次サイクリックに記憶する。

そして出力信号二が出力されるとアンドゲート回路６が
閉じられるため記憶動作を中止する。このため、サイク
リックメモリ５の領域は、比較器３が異常変化を検出し
た時のＡ／Ｄ変換器１の出力信号イの記憶値が新しい計
測値データにより置き換＝　９− えられることのないだけの広さを必要とする。これは、
サンプリング時間とカウンタ４のカウント時間とにより
ｖＩＩ整するこきができる。すなわち、例えばカウンタ
４がカウントアツプする時間が１秒で、〜の変換器１の
変換が５００００．１秒であるとするとサイクリックメ
モリ５の領域は５０００１点以上を必要とする。

カウンタ４の出力信号二はアンドゲート回路６のほかに
測定・伝送回路７にも加えられる。測定・伝送回路７は
出力信号二によりサイクリックメモリ５の記憶動作が停
止したことを通知されることになるので、出力信号二を
受けたことによりサイクリックメモリ５に記憶されてい
る計測値データを最初に記憶しているアドレスの次から
最後に記憶したアドレスまで順次スキャンニングしつつ
比較器３で検出したと同様に前回値と今回値の比較によ
り異常変化が発生した時の計測値データを探索する。そ
して異常値の計測値データを検出すると、それを内部メ
モリ（図示せず）の第１番目のメモリ領域に記憶する。

それ以後は、被測定量の１０− 周期のπ／２に和尚するアドレスに記憶されている計測
値データをサイクリックメモリ５から抽出し、前述の内
部メモリに順次格納していく。この動作をサイクリック
メモリ５の最後の計測値データまで行なう。ここでπ々
毎のデータを利用しようとするのは、例えば特公昭４８
−２５６７６号公報に示されているようにπ／２毎のデ
ータを測定すれば、相隣る測定量のそれぞれの２乗の和
を開平する装置を備えることにより交流電気量の最大値
が検出できるからである。そして、この最大値をもとに
して各計測値データの位相を求めることができる。

第５図は以上の動作を説明するための両端子Ａ。

Ｂにおける電圧、電流のサンプリング波形図であり、第
５図（ａ）　、　（ｂ）はそれぞれ端子人における電圧
サンプリング波形■１＾、電流サンプリング波形１１＾
を示しており、第５図（Ｃ）　、　（ｄ）はそれぞれ端
子Ｂにおける電圧サンプリング波形ＶＩ８１を流サンプ
リング波形ＩＩＢを示している。第５図（ａ）に示すよ
うにＰＡＯ点で異常が発生すると各波形ｖ１＾＋　ＩＩ
Ａ、Ｖｉａ。

ＩＩＢは第５図（ａ）〜（ｄ）に示すように急激な変化
をする。この変化が第４図に示す比較器３で検出されて
、カウンタ４にて設定された時間だけそれ以後の各波形
のサンプリング値が計測値データとしてそれぞれ自己の
サイクリックメモリ５に記憶される。測定・伝送回路７
はサイクリックメモリ５に記憶されている計測値データ
を順次読み出して比較器３と同様な比較を行なうため、
ＰＡｏ点における計測値データが内部メモリの第１番目
の領域に記憶され、それ以後はπ／２毎の計測値データ
、すなわち第５図（ａ）に示すようにＰＡＩ　、　ＰＡ
２　、　ＰＡＩ・・・・・・の計測値データが内部メモ
リの第２番目の領域、第３番目の領域、第４番目の領、
・・・・・・に記憶される。

サンプリング間隔によっては異常点から丁度π／２の位
置に記憶値が無い場合もあるが、サンプリング間隔を極
めて短くできるので（例えば５００００点／秒）、利用
する値としては該当時間の前後の数値の平均値でも十分
利用できる。あるいはπ以内の位相差関係の２つのサン
プリング値を利用し、かつその位相差を利用すれば、原
正弦波の波高値は算出できるので、その式からπ／２だ
け離れた値を作り出すことも可能である。ただし、その
際には電圧と電流は同一時点の計測値データにより位相
関係まで再現しなければならないのは言うまでもないこ
とである。なお、カウンタ４がカウントアツプして出力
信号二が「０」となることにより比較器３をロックして
おくことにより、測定・伝送回路７がサイクリックメモ
リ５の計測値データを読込んでいる期間は比較器３はロ
ックされている１そして測定・伝送回路７がサイクリッ
クメモリ５の計測値データの読込みを終了すると出力信
号４が出力され比較器３のロックが解除されるとともに
カウンタ４がリセットされ出力信号二は「１」となる。

これによりＮΦ変換器１による変換とサイクリックメモ
リ５への記憶が再開される。

測定・伝送回路７は出力信号チを出力すると同時に、伝
送機能を利用して内部メモリに記憶されている前述の計
測値データを出力信号りとして他端に順次出力する。第
６図は出力信号りの伝送フォーマットの一例を示すもの
で、内部メモリに記憶された第１番目の計測値データか
ら順にデータ＝１３− １、データ２．・・・・・・という順に送り出す。この
とき、目的のデータであることを他端（受信側）が識別
できるようにするために、スタート情報１ｄＮＯを先頭
に付与することは可能である。同様にデータの終了を通
知する１ｄＮｏを最終データの後に付けることは容易で
ある。

この情報を受信した側では自端で計測した計測値データ
も同様に処理して他端に伝送することができる。このよ
うにして得られた他端の計測値データと自端の計測値デ
ータとの関係は同一順番の各計測値データは同一時点に
おいて得られたものとなる。したがってこれらの値およ
び関係から第３図（ａ）に示す電圧ＶＩＡ　、　Ｖｉａ
　、電流：ＩＩＡ　、：　ｌＩ＋ｅの相対位相及び波高
値は算出することができるので、これらを演算する装置
を構築すれば第３式、第４式で表わされる演算が可能と
なり、目的のインピーダンスが計測でき、距離測定に利
用できることになる。

以上の説明においては３相短絡を例にとって正相インピ
ーダンスの算出を説明してきたが、他の＝１４＝ 故障時には特有の対称分が発生するので、故障に合わせ
て対称分を選択すれば、それらのインピーダンスは全べ
て距離に比例する項と、例えば中性点接地抵抗のように
既知の項とで表わされるので、距離に比例する項のみ利
用することにより距離の標定か可能となるものである。

一般的には故障Ｊこ合わせた対称分を選択し、自端子の
該当対称分電圧、電流ベクトル値をＶＡ、Ｉ＾、他端子
の該当対称分電圧、電流ベクトル値をＶｓ　、　Ｉ日１
両端子間）３インピーダンスをＺとすると、自端子より
故障点までのインピーダンスＺ＾は、 から求めることができる。

なお、２端子の場合に交互に送受信することにより距離
を各端子で演算し、知る方式として説明してきたが、全
然無関係な受信箇所に両端子より送信し、そこで両端子
の計測値データを知り、演算することにより距離を求め
るようにすることも可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は２端子１回線の送電線のモデル図、第２図は第
１図の系統のＦ点に３相短絡故障発生時における対称座
標法による正相分回路の表現図。 第３図は該故障発生時の正相分電圧、を流の過渡状態を
説明するための波形による説明図、第４図は本発明によ
る故障点標定方式を実現するために両端子に設置される
波形記録、伝送装置の一実施例、第５図は第４図の実施
例による装置の動作を説明するための波形図、第６図は
他端に伝送される信号の伝送フォーマットを示している
。 １．２・・・アナログ・ディジタル変換器、３・・・比
較器、４・・・カウンタ、５・・・サイクリックメモリ
。 ６・・・アンドゲート回路、７・・・測定・伝送回路。 ７ｔ　　　　　　　　　　Ｔｚ 特開昭５８−１’／４８Ｇ３（６） −ｆ４　　　問 ユ土

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）２端子よりなる送電線において、両端子の交流電圧
   信号、交流電流信号をそれぞれサンプリングして得られ
   る各種計測値を別々に所定のサンプリング回数分だけサ
   イクリックに記憶させ、事故発生時には、記憶された各
   種計測値毎に事故発生を示す特異点をそれぞれ検出し、
   該特異点を基準として記憶された各種計測値から同期し
   た各計測値を求め、この求められた各計測値の相対位相
   を算出することによりベクトル値を作り、自端子の電圧
   、電流ベクトル値を■、＾、工＾、他端子の電圧。 電流ベクトル値をｖＢ　ｅ　より　＋両端子間インピー
   ダンスを２とした場合に、自端子より故障点までのイン
   ピーダンスＺＡを、 から求め、この求められたインピーダンスをもとに故障
   点までの距離を標定することを特徴とする故障点標定方
   式。