JPS58208675A - 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３端子工ｐ成る送ｔｗにおいて、故障発注時に
両端子で検出さｎた電圧、を流の計測値ケ用いて獣障点
までのインピーダンスを演策することにより故障点１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、Ｃがある系統におい
て故障が発生した場合、電気所Ａ、ＢおよびＣＡから故
障直重での距離あるいは位置を知ることは、そｆＬｖｃ
引き続く不良箇所の修復作業等のために必果てあり、不
可欠なものである。そのため、故障点の位置を計測でき
る装置が開発さ九。

ているが、こ−ｒＬまでのものは。

（イ）故障発生とともに発止する進行波の伝幡時間を開
側する。

１口）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。

Ｉ／Ｑ曲用周波電圧、電流を利用し、インピーダンスを
計測する。

等の方式のものである。

しかし、（イ）、（ロ）の方式は特殊な装置が必要であ
り、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嘔几るため、
適切な計測が′でき難いとの実績が報告さｎている。−
万、（ハ）の方式の聯合には、計測装置が第１図のＡ点
、８戸またに０点に設置畑たるので、その戸における電
圧、を流をもとに計測することになる。今、故障がｔｒ
Ｉ３本のため、）点において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値である。第２
図の等価回路において、Ｅ＝Ｅ−ＦＥとすると、回路Ａ
　　　　　ＢＣ を流ｎる電流は故障分の与で正相電流である。故障点［
にアーク等による故障抵抗Ｒが存在し、そこに両端から
流入する故障電流Ｉ、　　、Ｉ、　　、Ｉ、　　がＡ　
　　　　　Ｂ　　　　　　　Ｃ 流九ることになる。ＡＡにおける電圧、を流の関係を式
で表わせば、 ■ＩＡ：ＺＩ　ＡＩ・Ｉ、Ａ−１−Ｒ，ｆＩ、、＋Ｉ、
。土工、。）・・・・・・（１）となる。これからイン
ピーダンス構成求めると。

となり、故障点までの正相インピーダンスのほかぁｎば
Ｚｌ、のりアクタンス分のみ分離することにより故障点
までの距離はりアクタンスが距離に比例゛するところか
ら計測できることになるが。

るため、Ｂおよびｃ’；ｔｇ＠のインピーダンス構成が
Ａ端側と異方れば、抵抗弁としての扱いにできなくなり
誤差を生ずることｌｃ＆る。

失踪の場合にはＥＡ＃　Ｅ−Ｂ＜であるところからＩ＋
　４　＋　Ｌ　１１およびＩＩＣの各位相が一致するこ
とはまずあり得す、誤差分の補正は困難である。

でらに、Ｂ端からみるインピーダンス構成求めると、 Ｖ、、＝Ｚ、８ａ　Ｉ、＋Ｚ、Ａ、　（Ｉ、Ｂ十Ｉ、。

）＋Ｒ，ＩＩ、Ａ＋Ｉ、ｌｌ＋１．．Ｃ）・・・・・・
・・・・・・（３） ・・・・・・・・・・・・（４） Ｃ端からみたインピーダンスｚｒ−ｆ求めルト。

Ｖｔ　。＝Ｚ＋ｃ　”　ｉ、。＋Ｚ、Ａ２ｆ　１＋　、
＋■、ｃ＋＋Ｒ，＋塙＋Ｉ、、＋Ｉ、。１・・・・・・
・・・・・（５） となり、それぞれインピーダンスを計測するが。

誤差項はｚＡより断然多くなる。

本発明は上記に鑑皐、商用周波電圧、を流を用いて、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端およびＣ端の、Ｂ端において
はＡお工びＣ端の、Ｃ端においてはＡ端およびＢ端の正
相分電圧、電流が計測できたとすると、故障点抵抗を含
まないインピーダンス構成めることができる。すなわち
（１）、（３）および（５）式を使用することに工り各
端子からのインピーダンスをＡ端をＺ、、Ｂ　端をＺ、
、、Ｃ端を４としてあられせば、。

となる。ここで、Ｚ１Ａ＝Ｚ、ＡＩ＋ｚＩＡ２で既知で
ある。

故にお互いに他端の正相分を圧、を流が他端子に伝達で
きれば＋７）　、　＋８）および（９）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
ピーダンスに線路の延線上で同一であるから距離を換算
することは容品である。

し、かじ、（７）式は第１図に示すようにＡ端子と分岐
膚との間に故障点Ｆがあるときに、Ａ端子からに分岐点
せでのどこにおいても答は１つしかないが、（８）式を
用いるＢ端子の計測で（グＣ端子と分岐ｐ間の長さが十
分あれば第１図のように故障点ＦＩに発生し、た毬合で
も同一値を示すことになる。（９）式を用いる０４子の
計淀Ｉ　ＶＣおいてもＢ端子と分岐点間に故障が発生し
た場合を想定すると同様のことがいえる。こｎはＡ端子
からみた場合、Ａ端子と分岐点以外であった場合にはや
はり同様の問題である。したがって、エリ計測値を正し
く扱いやすぐするためには工夫が必要である。

いま、第１図のＦ点の故障を想定するとが成立する。１
１１１）式に＋７１　、　ｆｌ’ｌｌ　、　＋９＋式を
代入して整理すると、 故に。

■、Ａ−Ｚ１７．・工、Ａ〈■１Ｃ−Ｚ１、・■１．７
〈ｖ１８−Ｚ８．・Ｉ３．・・Ｏｚの関係が成立する。

この呻係全故障点がＢ端子と分岐点間、Ｃ端子と分岐点
間としてそ乳ぞれ整理すると、前者は、 ｖ１３、−Ｚ、、ｅ　Ｉ、８（Ｖ、Ａ−Ｚ、Ａ−１，Ａ
＜＼’＋　（Ｚｌ　ｒ　”　”＋　（”’α３）後者は
、 ＶｌｃｍＺ、。・Ｉ　ｒ　ｃ、　＜Ｖ＋　ＢＺ＋　Ｆ・
”ＩＢ＜■ＩＡ−ＺＩＡ・■、Ａ　　・・−＋１４）と
なり各端子の電圧から、その端子と分岐点間のインピー
ダンスに端子電流をかけたものを引算した値が規則的な
ローテーションを示す特徴が生ずる。

したがって故障点標定に際しては（１２１、（＋３＋　
、σ滲弐を用いた判断に従って１７１　、　＋８１　、
　＋９＋式のどれかを利用すｎは故障点が端的に標定で
きることが判る。

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１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、伝送路の問題に解決づ几
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まえ、かつ故障ｐ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シなけｎばならないものではない
との特徴を利用することにエリ、＋７＋　、　＋８）　
、　（９１式による演算に使わｎるデータ全伝送し合っ
て演算式を運用し、故障点標定を［ようとするものであ
る。

つまり、故障点標定は保護装置ではないので、故障発生
後数分程度遅ｆ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夾兄例にかついて詳細に説明する
。

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

第３図（ａ）は、第１図の回路に８ける故障発生中の計
測値を示すもので、第３図（ｂ）は針側動作を進めるク
ロック信号を示すもので、第３図（Ｃ）。

（ｄ）　、　（ｅ）　、　（ｆ）　、　（ｇ）　、　（
ｈ）はそれぞれＡ端の正相分電圧、を流、Ｂ端の正相分
電圧、ｔ＃ｔ、およびＣ端の正相分電圧、電流を示して
いる。

島３図に示すようにＴ１時点で３相短和か党午したとす
わ、は、その時の正相分電圧、ｔａは第３図（Ｃ）〜（
１ｍ）のような変化を住じ、１゛２時点で故障が各端の
しゃ断器ｍｉこより除去されたとすれは、電圧は元に復
し、′ｆＥＬ流は零となる現象を呈する。

このような現象を各県で計測し、他方の端子でそわぞれ
を受け、／？！ｒ路で別々に計測し、たものを相互の位
相圓詠を鵠確にする計測１直を仰る処理の一実施例を第
４図に示し、以下におし１て説明する。

粥４図Ｃズ３端子Ａ、ｌ：１′！６よＯ・Ｃに投波され
る阪形言ｅ録、伝込装置の一英り例１を示すものであり
１図に２いて１，２はアナ日グーテイジタル変換器（以
下においてはＡ／Ｄ変換器と呼ぶ）、３は比較器、４げ
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は側足・伝送回路、８は系軌箪流を検出する変
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により検出されるら、流９％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。Ａ／Ｄ　ｉ　
％器１゜２は現在でも５ｏｏｏｏ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
速に対象電気音の１５￥時値を計測できるものである。

第４図１こおいてはＡ／Ｄ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Ａ／ｊＪｇ侠器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Ａ
／Ｄ　ｚ　侠器１の出力の処理についてのみ説明する。

Ａ／Ｄ　７換器１の出力信号イはディジタル１直とな、
り比軟器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ｔｒ側し記憶されている
データを出力信号口として比軟器３に出力している。比
軟器３はＡ／Ｌ）変換器１から今回計測値として込られ
てくる出力信号イとサイクリックメモリ５から前回￥ｔ
　ＩＩＩ値として送られてくる出力信号口とを比軟して
両値ぢの麦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１通當遜転では発圧し４＠ない程の褒
１１Ｚの値に設足される。

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
か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ｆＭｔｎは十分発偉するわけである。つまり健全
時での動作は計側鮎釆力Ｓ出るだけで他の椀歇により検
出される故暉刀≦ないため７ＦＩＩ用しないようにすｎ
は艮いだけである。

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に刀０んらｎ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舘し、カウン
ト値が−ホ領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Ａ７’
Ｄ笈換器ｌの出力１Ｌカのはかにカウンタ４からの出力
信号二が加えられる。し／こか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
」になる才で人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に導ひく。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ｔ′Ｉる韮でＡ／Ｄｆ
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、比軟器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えられることのないだけの広さを
必要とよる。これは、サンプリング時間とカラ／り４の
カウント時間とにより調整することができる。すなわち
、例えばカウンタ４がカウントアンプする時間が１秒で
１Ａ／Ｄ変換器ｌの変換が５００００点／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の出力値−ｑ二はアンドゲート回路６のは力
）／ｃ側足・伝送１ｇｌ路７にも加えられる０幽足・伝
送（ロ）路７は出力信号二１こ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ｆ仰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画値データを最初に記憶しているア
ドレスの次力）ら最後に記憶したアドレス丈でＪｌｌｆ
ｉ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。そして異常値の計画値データを
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。それ以後は夜測足童の周期のπ
／２に相当するアドレスに記憶されている計画値データ
をサイクリックメモ″ｖ５から佃出し、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の最後の計画値データまで行なう。ここでπ／２母の
データを利用しようとするのは、例えは荷公陥４８−２
５６７６号公報に示されているようにπ／２母のデータ
を測定すれは相両る測定ｔのそｎぞ右の２末の相を屍平
する装置を備えることにより変流電気量の最大値が検出
てきるからである。そして、この最大値をもとにして各
計測値データの位相−ｔＸ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３端子Ａ。

ＢおよびＣに２ける電圧、電流のサンプリング波形図で
あり、第５図ＣＢ＞　、　（ｂ）はそれぞれ端子Ａに２
ける電圧サンプリング波形■ＩＡ、電流サンプリング波
形１ｘｈ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ＶＩＢ　、
電流サンプリング波形ＩＩＢＭ　５図（ｅ）。

（ｉ）はそれぞれ端子Ｃにおける電圧サンプリング波形
ＶＩＣ，電流サンプリング波形ＩＩＣ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６　ト
！波形ＶＩＡ　、　ＩＩＡ　、　ＶＩＰ　、　ＩＩＢ＄
　ヨヒＶｔｃ。

■ＩＣは第５図（ａ）〜（ｆ）に示すように急激な変化
をする。この変化が第４図ｔこ示す比較器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か計画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ｎている計御１１ａ
テータを１社次ｍみ出しで比較器３す同＠な比較を行な
うため、ＰＡＯ点に２Ｃづ゛る計画値データカ）内部メ
モリの第１査目の領域に記憶ざ゛れ、それ以後はπ／２
憾の計測値データ。

すなわち第５図（ａ）に示すようにＰムトＰム２・ＰＡ
３−の計画値データが内部メモリの第２査目の領域、第
３蕾目の領域、第４査目の領域、−・に記憶される。サ
ンプリング間隔によってはａ常点からＪ良π／２の位置
に記１ｘ値が無い６合もあるがサンプリング間隔を極め
て短くできるので（働えは５００００点／秒）、利用す
る値としては該尚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以内の但相差崗保の２つのサンプ
リング値を利用し、７１１）つその位相差を利用すれは
原正弧波の波高値は算出できるので１、その式からπ／
２だけ駈れた値を作り出すことも可能である。たたし、
その際には電圧と電流は同一時点の針脚」値データｌこ
より位相囲体まで書状しなければならないのは言うまで
もないことである。な２、カウンタ４かカウントアツプ
して出力信号二か「θ」となることにより此戟儲３をロ
ックしで８くことｌこより側足、伝送回路７がサイクリ
ックメモＩ７５の針側ｉＫデータを絖込んでいる期間は
比較器３はロックされている。ぞして＃１足・伝送回路
７かサイクリックメモリ５の計測値データの脱込みを終
了すると出力信号チが出力され比較器３υ）ロックが解
除されるトトモにカウンタ４力Ｓリセツトされ出力信号
二は「１」となる。これによりＡ／Ｄ　Ｋ候器１による
変換とブイクリックメモリ５への記憶か書間されも測定
・伝送回路７は出力信号チを出力すると同時に、伝送機
皺を利用して内部メモリに記憶されている前述の計画値
データを出力信号す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Ｍ１番目の計測値データから順
にデータ１、データ２、−一という顔に送り出す。この
とき、目的のデータであることを他！（受信値）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１ｃｕｉｏを最終データの仮に付けることは容易
で、ある。

この情報を受信した側では目端で計測したＢ間借データ
も同様に処理して他端に伝送すると２電できる。このよ
うｌこして得られた他端の計測値ノータと目端の計測値
データとの９４］ＪｇｆＳは１ｉｆｆｊ−１一番の各計
測値データは四一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２よび関係力）ら第３図（ａ）に示
す電圧ＶＩＡ　、　ＶＩＢ　、およびＶＩＣ％流ＩＩＡ
　、　ＩＩＢおよびＩｌｃの相刈但相及び波高値は算出
することかできるので、これらを＄算する装置を構築す
れは（７）　、　（８）　、　（９）　、　（１２）　
、　（１３）　。

（１４）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創建にオリ用できることにな
る。

以上の実施例の説明に２いては事故発生を示す特典点を
検出し、この特異点を基準としてそれ取入の所定個数の
ｆｆｔｆｔ側御データめるようにしたが、事故復旧を示
す特異点を恢出し、この特異点を基恵としてそれ以前に
記憶された針脚」値データを同期をとって利用すること
も可動である。すなわち、事故復旧時には第３図の時間
Ｔ２に示Ｔように計ＩＩＩ値データが変化するので第４
図の比較器３で検出することができる。そして比較器３
からは事故発生時と事故復旧時の両方に２いて信号ハが
出力されるので、カウンタ４を信号ハをカウントする＆
［として信号ハを２個カウントしたときに信号二をＩＯ
”とするような構成とする。このような構成によれは事
故復旧時にアンドゲート回路６が閉状態となり、サイク
リックメモリ５はＩＰ故復旧時の計測値データを記憶し
たところで停止する。

したがって事故復旧時の計６１１」値データによる特異
点８基準としてそれ以前に記憶されている＃ｆ測値デー
タを同期をとって用いるようにすわはよい。

なお、事故復旧を示す特異点を基準にする場合には事故
発生を示す特典点を基準にする場合にくらべて計測値デ
ータに＠まれる２ｇｉ杖分が少ないので正確な故障点標
定を行なう、ことかできる。

以上の説明においては３相短籟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、他の故障時には％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
すれは、それらのインピーダンスは全へて距離に比例す
る項と、例えは中性点接地抵抗のように既仰の項とで表
わされるので、距離に比例する項のみ利用することによ
り距離の標足が可動となるものである。なお、３＃Ａ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、九る方式として説明してきたか、奮然無関係な受
信箇所に各端子より送信し、そこでも端子の計測値デー
タを知り、演算することにより距逢を求めるようにする
ことも可能であるし、どこ力Ａ１端子の６に他の２端子
の情報を集中的に集め演算することにより距離を求める
ようにすることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は３端子１回剥の迭Ｘ祿のモデル図、第２図は第
１図の糸軌の下点の３相短絡故障宛午時における対称座
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、１流の過渡状＋２！−を説明するための
波形による説明−、第４図は本発明による故商点裸足方
式を実親するために各端子に設置さイ９．る阪形記ｖ−
１伝込裟鳳の一笑元例、第５図Ｃば第４図の笑流汐りに
よる装置の動作を説明するための鼓形図、第６凶に他端
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・ディジタルに％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、７：６１１！足・伝送回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 】）３端子Ａ、Ｂ、Ｃよりなる送電線において。 各端子の交流電圧、を流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記憶させ、事故発生時（まｆ
   ｃは事故復旧時）には記憶さｆだ各種計測値毎に事故発
   生＠たに事故復旧）を示す特異点を基準として記憶さ−
   １１，た各種計測値から同期した各計測値を求め、この
   求めらｔ″Ｌｆｃ各計測値各相測値相全算出することに
   よりベクトル値を作り、３端子Ａ、Ｂ、Ｃのｔｉ、ＴＬ
   流ベクトル値をそれぞｎＶ　、　Ｉ　、　Ｖ　、　Ｉ　
   、Ｖ　、　Ｉ　　各端子かう分ｔｆｊｔＡｔＡ　　　　
   　Ａ、　　　　　ＩＩ　　　　　Ｂ　　　　　（’：　
   　　　　ＣでのインピーダンスをＺ、、　ＺＢ、　ＺＣ
   とした場合。 ｖ、　−ＺＡＩＡ＜　Ｖ、　ＩＣ＜Ｖ、、　−Ｚ、　Ｉ
   　。 の条件が成立した場合［は故障廣をＡ端と分岐点の間と
   判定し、 ｌ　ＩＩ　十Ｉ ＾　　　　　［ｌ　　　　　Ｃ にエリ求めらｆ′したインピーダンスをもとＫＡ端から
   故障Ａ筐での距離を標定し。 ■−Ｚ　Ｉ　　＜Ｖ　−Ｚ　Ｉ　　＜Ｖ　−Ｚ　ＩＩ　
   　　　１３８　　　　＾　　　＾　＾　　　ＣＣＣの条
   件が成゛立した場合には故障点をＢ端と分岐廣の間と判
   定し。 Ｋエリ求められたインピーダンスをもとにＢ端から故障
   点までの距離を標定し。 Ｖ　−Ｚ　　Ｉ　＜Ｖ　−Ｚ　１　　＜Ｖ　−Ｚ　　Ｉ
   ｃ　　　　　ｃｃ　　　　　ｅ　　　　　Ｂ　　ａ　　
   　　　＾　　　　＾　　＾の条件が成立した場合には故
   障点をＣ端と分岐点の間と判定し、 により求められたインピーダンスをもとにＣ端から故、
   障点までの距離を標定することを特徴とする故障標定方
   式。