JPS5829471B2 - 事故点判別方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は送電線の一端子の電圧あるいは電流を用いて事
故点抵抗および相手端電流の影響を受けないで事故点を
判別する事故点判別方式に関する。

従来、送電線の事故点を判別するには距離継電器が用い
られており、この距離継電器は次のような原理に基いて
事故点までの距離判定を行なうようにしていた。

すなわち、第１図は電力系統の概略等価回路の一例を示
すもので、Ｓ、Ｒは距離継電器の設置点となる端子であ
り、その間は距離継電器の保護対象となる送電線である
。

またｖ８およびｖＲは端子ＳおよびＲの背後電源、Ｌお
よびｒは送電線単位長当りのインダクタンスおよび抵抗
分、Ｆは送電線の事故点、Ｘは端子Ｓと事故点Ｆ間の距
離である。

第１図は事故点Ｆで完全短絡、即ち事故点抵抗が零の事
故の場合であり、この時の電圧をＶ 電流を■、角周波
数をωとすれば、これらの定数の間には次式が成立する
。

Ｖ−ｘ（ｊωＬ＋ｒ）Ｉ−０＝（１） （１）式で■および■は観測値より求められ、ωＬおよ
びｒは既知であるから、これらより事故点の距離Ｘを知
ることができる。

また、第２図は事故点抵抗ＲＦが零でない場合の第１図
と同様の特価回路を示すものであり、この場合には次式
が成立する。

Ｖ−ｘ（ｊωＬ＋ｒ）Ｉ−ＲＦ（Ｉ＋ＩＲ）−〇、”、
Ｖ／Ｉ−ｘｊωＬ−（ｘｒ＋ＲＦ）−ＲＦ ・ＩＲ／Ｉ
＝０・・・・・・・・・（２） 但し■Ｒは相手端側から事故点に流れる電流ででる。

したがって（２）式において、もし■Ｒ／■が充分小さ
ければＶ／Ｉの虚数分がＸωＬに近似的に等しいことか
ら、Ｘを求めることができる。

これが周知のりアクタンス距離測定方式の原理である。

しかしこの方式は■Ｒ／■が十分小さくない場合にはＲ
ＦＩＲ／Ｉの虚数分に相当する誤差を生じ、この誤差は
この方式による事故点標定の実用性を失わせるものであ
ることが知られている。

そこで距離継電器の場合には事故点を厳密に標定する必
要がなく、事故点の範囲を判別すればよいので、この誤
差を予め見込んでおくことにより、実用化するようにし
ていた。

しかし、この誤差を見込んで距離判定する場合、保護区
間を越えないで事故点の範囲を検出するようにするには
その動作範囲を保護区間よりも狭い範囲に定めなげれば
ならない。

従って、誤差がこの動作範囲を広げる方向の場合には問
題ないが、逆に動作範囲を狭める方向の誤差に対しては
この誤差が大きい程確実に検出し得る範囲が狭くなり好
ましくない。

本発明は上記のような事情に鑑みてなされたもので、そ
の目的は事故点抵抗および相手端よりの電流に無関係に
事故点を標定できるようにすることにより、誤差による
影響を受けないで保護区間内ノ事故点の判別を確実に行
なうことができる事故点判別方式を提供しようとするも
のである。

以下図面を参照して本発明の一実施例を説明する。

第３図は本発明方式を説明するための一例をフロー図と
して表わしたものである。

第３図において、１は自端に流れる事故分電流を求める
ステップ、２は事故点電流を求めるステップ、３は仮想
事故点の電圧を求めるステップ、４は上記事故点電流の
位相と上記仮想事故点電圧の位想とが近似的に同位相で
あるか否かを判定するステップである。

このステップ４での判定結果が近似的に同位相でない場
合には再びステップ３へ戻り、仮想事故点を変えて同様
の試行をし、近似的に同位相となれば終了する。

以上の各ステップの内容を第４図を用いて説明する。

第４図は第２図を重畳の埋により事故前の状態と事故分
とに分解した等何回路を示すものである。

同図において、上半部は事故前の状態で、端子Ｓから端
子Ｒへ潮流■６が流れていることを示している。

そしてＦ点には事故がないとき生ずる開路電圧Ｖｐに等
しい電源Ｖ、が事故点抵抗ＲＦを経由して仮想的に挿入
されており（点線で示す）、この事故点抵抗ＲＦを通し
て流れる電流は零である。

同図下半部は事故分の状態を示しており、Ｆ点に事故点
抵抗ＲＦを経由して上記電圧ＶＰと逆向きの電源が印加
され、端子Ｓ側から事故分電流ＩＤが、端子Ｒ側から■
８が流れることを表わしている。

したがって、第４図の上半部と下半部を重ね合せると、
重畳の理により第２図と等価になる。

ところで、第２図の電流Ｉと第４図の電流ＩＡおよびＩ
Ｄの間には次の関係がある。

Ｉ ＝ Ｉ Ａ＋ Ｉ Ｄ ・−・−・−
（３１また、第２図の事故点電流をＩＦとすると次式が
成立する。

■Ｆ−■＋■Ｒ−ＩＤ＋■Ｂ ・・・・・・・・・（４
）これらの関係から第３図において、まずステップ１で
は上記（３）式を用いて事故分電流■。

を求める。

即ち、ＩＤ＝Ｉ−Ｉえ ・・・・・・・・・（
５）として事故分電流■Ｄを求める。

次にステップ２では事故点電流■Ｆを求める。

（４）式より判るように厳密には、相手端側の事故分電
流■Ｂが必要であるが、自端のみの観測値を用いて標定
するため、次式を用いる。

ＩＦ−λ・ＩＤ・εｊθ ・・・・・・・・・（６）
但し、λは未知の実数、θは事故点Ｆによって定まる既
知の位相差である。

即ち、（４）を変形すると、 ■Ｆ−■Ｄ（１＋■Ｂ／ＩＤ）＝λ■Ｄεｊθλ−１＋
ＩＢ／ＩＤ 、θ＝ａｒｇ（１＋Ｉ Ｂ／ＩＤ）・・・
・・・・・・（７） であり、事故点Ｆを与えればθを予め求めることができ
る。

なお、通常は送電線の抵抗弁はりアクタンス分に比し極
めて小さい（γ（ωＬ）ので、■ＢとＩＤとが同位相に
近くなりθは零付近の値であり、近似的にθ−０として
実行することも可能である。

次にステップ３では図示しない事故点ｆを仮想し、この
仮想点についての電圧を求める。

即ち、自端Ｓから仮想事故点ｆまでの距離をＸとすると
、この仮想事故点の電圧Ｖｆは Ｖｆ＝Ｖ−Ｉ （ｊ ωＬ＋ｒ ） ｘ ・・・・・
・（８）となる。

ステップ４では（６）式のＩＦ と（８）式のｖｆが近
似的に同位相であるか否かを判定する。

これは次の理由による。

即ち、仮想事故点ｆと事故点Ｆとが一致するためには、 ■ｆ−ＲＦＩＦ ・・・・・・・・・（９）で
あるからＩＦとＶｆとは同位相でなければなラナい。

したがって、ステップ４で近似的に同位相の判定結果か
ら得られれば計算は終了し、もし十分に同位相でなげれ
ばステップ３に戻り、仮想事故点を変更して同様の計算
を繰返すことにより、事故点Ｆを求めることができる。

以上の説明から判るように、この方式は事故点電流■、
と仮想事故点の電圧ｖｆどの位相のみに’ｔｔ目するの
で、ＲＦあるいはλ、従って １＋ＩＢ／ＩＤＩには関
係せず、θが既知であればよい。

そしてθは前述の様に通常零に近い値であって、事故点
の位置に関して鈍いため、θを予め与えることは容易で
あり、本方式の実用性は犬である。

第５図は上述の様な計算を実行する装置の実例を示す構
成図である。

同図でＳ 、ｘＬあるいはｘｒ等は第１図等と同様であ
る。

ＣＴは変流器、ＰＴは電圧変成器である。

１１は変流器ＣＴの二次電流および電圧変成器ＰＴの２
次電圧を入力とし、これらを適当な電圧レベルに変換す
る補助変成器；１２は補助変成器１１の出力をＡＤ変換
するＡＤ変換器である。

なお、ＡＤ変換器１２には必要に応じて入力フィルタ、
サンプルホールドあるいはマルチプレクサ等通常用いら
れる周知の装置が付随するものとする。

１３はＡＤ変換器１２の出力を入力として所要の計算を
実行するプロセッサである。

１４はプロセッサ１３の計算結果を表示する表示器であ
る。

１４はプロセッサ１３の計算結果を印字する印字器ある
いは、同じく計算結果を他所へ伝送するための伝送装置
であってもよい。

これらの構成によって上述の計算が実行可能であること
は特に詳述を必要とせず、本案の趣旨ではないので説明
を省略する。

なお、プロセッサ１３の人力即ちＡＤ変換器１２の出力
はその入力電気量の瞬時値に対応する値であり、これま
で述べた各種電気量はいわゆるベクトル表現された量で
ある。

従ってプロセッサ１３の内部では、これまで述べた計算
式を実行する以前に、瞬時値をベクトル表現に変換する
必要がある。

この様な変換についても周知の種々の方法があり、本案
の趣旨ではないので省略する。

第６図は送電線の分布容量を考慮した場合の等２米価回
路を示すもので、これは第２図の等価回路に分布容量を
π形回路で模擬して追加したものである。

即ち送電線の単位距離当りの静電容量をＣとし、自端Ｓ
と事故点Ｆとの間の全容量ＣＸが士ずつ自端Ｓと事故点
Ｆとに挿入されている。

なお、事故点Ｆから相手端ＲＮは第６図では省略しであ
る。

また、この場合には自端電流Ｉと自端側から事故点Ｆへ
流れる電流ＩＳＦ とは等しくない。

そして相手端から事故点Ｆへ流れる電流をＩＲＦ とす
ると、事故点電流■、は ＩＦ””ＩＳＦ＋ＩＲＦ ・・・・・・・・・・・
・α０）で表わされる。

第７図は第２図に対する第４図と同様に、第６図を重量
の埋により分解した等価回路を示すものである。

同図において、上半部は事故前状態を表わし、点線で示
したＲＦの部分を流れる電流は零である。

下半部は事故分等価回路を表わし、上半部と下半部を重
ね合せると第６図の事故時状態と等価になる。

ところで、自端Ｓの事故前電圧、電流、事故分電圧およ
び電流をそれぞれ■い＞ Ｉ Ａ、ＶＤおよびＩＤ、事
故点Ｆにおいて、自端側から流れろ事故前電流および事
故分電流をそれぞれＩＡＳＦおよびＩＤ５Ｆ、事故点Ｆ
において相手端から流れる事故分電流をＩＤＲＦとする
と次の諸式が成立する。

（１，１）式のうち、ＩＰ Ｉ ＩＤ５ＦおよびＩＤＲ
Ｆについては事故点を仮想しなければ求まらないので、
これらの代りに、それぞれ図示しなＬｆ想事故点の電流
ン（ＩｆｔＩＤＳｆおよびＩＤＲｆ 間に次式が成立する。

を考えると、 これらの また仮想事故点の電圧ｖｆは次式で表わされる。

Ｃ Ｖｆ＝Ｖ−（ｊωＬ＋ｒ）ｘ（Ｉ−ｊω−ｘＶ）・・・
・・・・・・（１５） ０４）式の場合と同様にＸ２以上の項を省略すると前述
の（８）式に到達する。

第８図は上記した諸関係式により事故点の距離Ｘを求め
る場合のフロー図である。

即ち、ステップ１では事故分電流ＩＤおよび事故時変化
分電圧ｖＤを次式により求める。

■Ｄ−■−ＩＡ１ＶＤ＝■−ＶＡ ・・・・・・・・・
・・・・・・（Ｉ６）次にステップ２で０４）式により
仮想事故点電流Ｉｆを求め、ステップ３で仮想事故点Ｖ
、を求める。

そしてステップ４で■ｆとＶｆとが近似的に同位相であ
るかを判定し、同位相であれば終了、同位相でなげれば
ステップ２へ戻り、仮想事故点を変更して同様の計算を
繰返すことにより、事故点を求めることができる。

この方式は前述したように送電線の分布容量が無視し得
ない場合にも事故点を求め得る利点がある。

第９図は本発明方式の他の例を説明するためのフロー図
である。

第９図において、１および２は第３図と同様のステップ
、５は第３図のステップ３と４をまとめたものに相当す
る。

即ち、ステップ５ではステップ２で求めた事故点電流Ｉ
Ｆと同位相になるような仮想事故点Ｖｆの距離Ｘを代数
的に求め、これを標定値とする。

計算方法は以下１の通りである。

前述したように（７）式のθは通常零付近の値であり、
近似的にθを零として扱う。

前記（７）、（８）および（９）式より （Ｖ−Ｉ （ｊωＬ＋ｒ ） ｘ ）／ ＩＤ＝実数
・Ｃ１７）でなげればならない。

卸式の分母および分子にＩＤＯ共役複素数１Ｄ （以下
同様に＊を付して共役複素数を表わすものとする）を乗
すると分母は実数となるので、 （Ｖ Ｉ （ｊωＬ ＋ｒ ） ｘ ） Ｉｐ−実数
−（１８）、・、Ｉｍ（（Ｖ−Ｉ（ｊωＬ＋ｒ）ｘ
）ＩＤ）−〇 ・”α９）でなければならない。

従って、ｘ＝Ｉｍ（ＶｎＩＤ）／Ｉｍ（Ｉ （ｊωＬ＋
ｒ ）ＩＤ ）・・・・・・（２０） よりＸを求めることができる。

第９図のステップ５では０９）式よりＸを計算する。

この方式はθ÷Ｏの場合に繰返して計算することなく１
回の計算で標定することができるので、計算時間が早く
なる利点がある。

この方式は第６図の場合についても適用できる。

即ち、第６図の場合には（６）式の代りに０４）式を用
いればよいので、０９）式の代りに次式よりＸを代数的
に求めることができる。

但し、０４）式でθ本Ｏとする。

あるいは （２２）式はＸの２次方程式であり、周知の公式により
Ｘを解くことができる。

上記α方式−（２力式では（７）式あるいは０４）式の
θをθ−〇として扱ったが、近似的にθが一定値であれ
ば同様に取扱い得るもので必ずしも零でなくてもよい。

θが近似的に一定値であればα９）〜（２２）式はそれ
ぞれα９）’−（２２）’式となり、やはりＸを求める
ことができる。

第１０図は第９図とは異なる例を示すフロー図である。

第１０図において、１，２および５は第９図と同様のス
テップを示すものである。

但し、第９図の場合には対象送電線の全範囲に亘ってθ
を近似的に一定としたが、この方式は必らずしもそれが
成立しない場合に対するものである。

即ち、全範囲に亘って一定ではないが、事故点によって
敏感に変化しないのが通常であり、範囲を限定すれば近
似的に一定値とみなし得ることが多い。

従って、ステップ５ではまず事故点ｘａを仮定し、この
点についての既知のθを０８とし、このθ８を用いて第
９図のステップ５と同様に計算しＸを求める。

ステップ６ではＸに対応する既知のθと仮定したθ８と
が十分に近いか否かを判別し、近ければ計算終了とする
。

近くない場合にはθを新しいθ８として再びステップ５
を実行する。

このようにして計算してＸを求めたものが事故点である
。

この方式によれば上述のように位相差θが必らずしも一
定でない系統に対して適用でき、しかも第９図の場合に
準じて計算時間が早くなる利点がある。

これまでに述べた本発明方式による各側は説明☆々の便
宜上単相送電線として扱ったが、三相送電線についても
短絡事故に対しては線間電圧および線間電流を考えれば
そのまま適用できるものである。

そして−線地絡事故についても、周知のモード変換の手
法により、以上の全ての方式が適用できろ。

このモード変換の手法については本発明の趣旨ではない
のでその詳細についての説明は省略するが、例えば−線
地絡時のα、β、０法による一線地絡時の等価回路を第
１１図に示す。

第１１図において、ｖ８ 、Ｓ、Ｆ等は第１図と同様で
あり、ＶＣｌ、Ｖｏ、■ヶおよびＩ。

はそれぞれ自端Ｓでのαモード電圧、０モード電圧、α
モード電流およびＯモード電流である。

またＬｃｔ。ｒ （１、Ｌ。

およびｒ。はそれぞれ送電線単位長当りのαモードイン
ダクタンス、αモード抵抗、０モードインダクタンスお
よびＯモード抵抗であり、Ｘは自端Ｓから事故点Ｆまで
の距離、ＲＦは事故点抵抗である。

従って、第１１図を参照すると、例えば０９）式の代り
に次式が得られる。

但し、■古、は■ＤＣｔの共役複素数、ＩＤαは■。

の事故時変化分であり、第１１図では省略されているが
これまでに述べてきたＩＤと同一趣旨の量である。

このようにして−線地絡の場合も同一の方法により事故
種別に該当する計算を実施する必要があるが、事故種別
は周知の手段で検出し得るのでその手段については省略
する。

以上述べたように本発明によれば、自端のみの観測量と
既知の値とから送電線の事故点を判別し得るようにした
ので、事故点抵抗と相手端よりの電流との関係で生ずる
誤差による影響を受けることなく保護区間内の事故点の
判別を確実に行なうことができる事故点判別方式が提供
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の適用対象となる送電線の等
価回路図、第３図は本発明方式の一実施例を説明するた
めのフロー図、第４図ａ、ｂは本発明の詳細な説明する
ための送電線の等価回路図、第５図は本発明装置の実例
を示す構成国、第６図及び第７図ａ、ｂは同装置におけ
る作用を説明するための送電線の等価回路図、第８図、
第９図及び第１０図は本発明方式の他の実施例を夫夫説
明するためのフロー図、第１１図は本発明を三相送電線
に適用する場合の一例について説明するための等価回路
図である。 １・・・・・・事故分電流あるいは事故分電圧を求める
ステップ、２・・・・・・事故点電流を求めるステップ
、３・・・・・・仮想事故点の電圧を求めるステップ、
４・・・・・・位相差を判定するステップ、５°°゛・
°゛事故点を求めるステップ、６・・・・・・位相差を
判定するステップ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 自端に流れる送電線の事故分電流■。 を求める第１のステップと、上記事故分電流■。 と事故点電流ＩＦとの位相差θを近似的に既知とし、上
   記事故分電流■Ｄと上記既知の位相差θとから事故点電
   流ＩＦを求める第２のステップと、自端電圧Ｖ、自端電
   流■および線路定数を用いて送電線上の仮想事故点の電
   圧を求める第３のステップと、上記第２のステップで求
   めた事故点電流と第３のステップで求めた仮想事故点の
   電圧の位相とが近似的に同位相となるような仮想事故点
   を求める第４のステップとを有し、この第４のステップ
   で求めた仮想事故点電流際の事故点とみなすことを特徴
   とする事故点判別方式。 ２ 前記第１項に記載の特許請求の範囲において、前記
   第２のステップとして送電線の事故点電圧と事故点から
   自端側に流れる事故分電流との位相差を近似的に零とし
   上記事故点電流と上記零の値とから事故点電流を求める
   ようにした事故点判別方式。 ３ 自端に流れる送電線の事故分電流ＩＤおよび自端で
   の事故時変化分電圧ＶＤを求める第１のステップと、事
   故点において自端側から流れる事故分電流ＩＤ５Ｆと事
   故点電流ＩＦとの位相差θを近似的に既知とし、この既
   知の位相差θと上記第１のステップで求めた事故分電流
   ＩＤと事故時変化分電圧ｖＤとから事故点電流■、を求
   める第２のステップと、自端電圧、自端電流および線路
   定数を用いて送電線上の仮想事故点の電圧を求める第３
   のステップと、上記第２のステップで求めた仮想事故点
   電流ＩＦと第３のステップで求めた仮想事故点の電圧と
   が近似的に同位相となるような仮想事故点を求める第４
   のステップとを有し、この第４のステップで求めた仮想
   事故点を実際の事故点とみなすことを特徴とする事故点
   判別方式。 ４ 前記第３項に記載の特許請求の範囲において、前記
   第２のステップとして事故点から自端側に流れる事故分
   電流ＩＤ５Ｆと事故点電流ＩＦとの位相差を近似的に零
   とし上記自端に流れる事故分電流および自端での事故時
   変化分電圧と上記零の値とから仮想事故点電流を求める
   ようにした事故点判別方式。 ５ 自端に流れる送電線の事故分電流を求める第１のス
   テップと、送電線の事故点電圧と事故点から自端側に流
   れる事故分電流との位相差を近似的に一致とし上記自端
   に流れる事故分電流と上記一定値とから事故点電流を求
   める第２のステップと、この第２のステップで求めた事
   故点電流と同位相の電圧となる点を仮想事故点として代
   数的に求める第５のステップとを有し、この第５のステ
   ップで求めた仮想事故点を実際の事故点とみなすことを
   特徴とする事故点判定方式。 ６ 自端に流れる送電線の事故分電流を求める第１のス
   テップと、事故点から自端側に流れる事故分電流との位
   相差を近似的に一定とし上記自端に流れる事故分電流及
   び自端での事故時変化分電圧と上記一定の値とから仮想
   事故点電流を求める第２のステップと、この第２のステ
   ップで求めた仮想事故点電流と同位相の電圧となる点を
   仮想事故点として代数的に求める第５のステップとを有
   し、この第５のステップで求めた仮想事故点を実際の事
   故点とみなすことを特徴とする事故点判別方式。 ７ 自端に流れる送電線の事故分電流を求める第１のス
   テップと、送電線の事故点電圧と事故点から自端側に流
   れる事故分電流との位相差を近似的に既知とし上記自端
   に流れる事故分電流と上記既知の位相差とから仮想事故
   点電流を求める第２のステップと、仮想事故点電圧が上
   記仮想事故点電流と近似的に同位相となる距離を代数的
   に求める第５のステップと、前記仮想事故点に対応する
   前記既知の位相差と前記代数的に求めた距離に対応する
   前記既知の位相差とが近似的に一致するまで繰返し計算
   して事故点を求める第６のステップとを有することを特
   徴とする事故判別方式。