JPS5849830B2 - 送電線の故障点標定方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は送電線路の故障点標定方式に関するものである
。

現在広く実用化されている故障点標定方式には送電線路
の故障に伴ない故障点で発生するサージを送電線路の両
端で受信し基準時刻から受信時刻までの時間を測定し故
障点距離を求めるサージ受信方式、あるいは故障発生時
に一端からパルスを印加送信し、故障点からの反射波を
受信するまでの時間を測定し、故障点距離を求めるパル
ス受信方式などがある。

しかし、これらはいずれもパルスまたはサージによる測
定法であるために線路伝播過程で波形の歪または減衰が
大きく、さらに故障様相によってはサージあるいは反射
パルスの波形が著しく異なるなどの現象により標定精度
の向上が困難である。

本発明は前述のような従来の故障点標定方式における問
題点を解消するもので、送電線の主保護用として使用し
ている送電線の電圧および電流を一定周期でサンプリン
グしたデイジタル瞬時値のうち、自端の電圧値および電
流値と相手端から伝送された電流値を使用して、故障点
の標定を行なう新しい故障点標定方式を提供するもので
ある。

以下に本発明の詳細な説明を行なう。

本発明は電力系統の商用周波数（ ５ ０ ＨＺ）成分
を前提として考えるものである。

因みに架空線送電系統では故障時においても、比較的電
流波形は乱れないこと、および主保護装置は故障発生瞬
時のデータが必要であるのに対して、故障点標定はしゃ
断直前のデータでよいこと、ならびに電流値を検出する
変流器の入力回路にノイズ除去用のフィルターを設置す
るなどにより、５０ＨＺ成分を取り出すことは容易であ
る。

第１図に示すような、モデル送電線路ａＫｍのＦ点に故
障が発生した場合のＳ端から故障点Ｆ点までの距離ｘＫ
ｍを故障点標定計算をすると、Ｓ端〜Ｆ点間の送電線の
４端子定数をＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｆ点〜Ｒ端の送電線の４
端予定数をＡ’，Ｂ’，Ｃ’，Ｄ′とすると、次式の関
係が成り立つ。

ただし、ｓ，ｉｓは自端の電圧・電流実効値、ＶＢ，Ｉ
Ｒは相手端の電圧・電流実効値、Ｖｆ，Ｉｆは故障点の
電圧・電流値、■は故障点からＲ端に向う電流値、Ｒｆ
は故障点の抵抗値、 ｈ＝大え＋１３６／，β＝大存＋ｈｂｆ，ｒ＝ｃＱ＋ｌ
）Ｃ’，ａ＝６Ｉ３’＋１）］）’これを書き変えると γＶＳ一″Ｉ３ − （Ｂγ−０α）Ｉｆ−ＩＲ＝Ｏ
｝（２，ＤＶＳ−ＢＩＳ−ＲｆＩｆ＝０ ここで４端子定数はそれぞれ次の関係がある。

γ，ｌ，ｇ．ｃ：それぞれ送電線単位長当りの抵抗、イ
ンダクタンス、コンダクタンス、キャンノマシタンス ω＝２πｆ（角周波数）、ｆは商用周波数ａ：送電線亘
長 Ｘ：送電線故障点までの距離 第（２）式に上記関係を入れて整理し次式を得る。

第（３）式の複素数を実数部、虚数部に分け、それぞれ
ｖｓ＝ｖｓ１＋ｊｖｓ２のようにおくと次式を得ること
ができる。

この第（４）式より未知数ｘ ｓ Ｒｆ ｓ Ｉｆｌ
，Ｉｆ２を求めることを特徴とする特許請求の範囲記載
の故障点標定方式である。

以下第（４）式の解法例について記す。

第４式は未知数ｘ ，Ｒｆ ，Ｉｆ１，Ｉｆ２に関して
非線形であり、一般に解析的には解けないので数値計算
法により解くこととする。

まず第（４）式を（６）で表わす。

次に未知数（ｘ：故障点までの距離、Ｒｆ：故障接点抵
抗、■ｆ１：故障点に流れる電流の実数部、■ｆ２：同
虚数部）を（３）で表わす。

（Ｆ′）について■で偏微分し、 行列を求める。

いわゆるヤコビャン ここで行列の各要素は次のとおりである。

を計算することにより未知数（ト）を求めることができ
る。

すなわち（４）と（６）式を含む（７）式中の自端電圧
ＶＳ，，ＶＳ２、自端電流■Ｓｌ ｌ ＩＳ２および相
手端電流ＩＲ１１ ＩＲ２が判れば収束演算が可能であ
る。

これをさらに詳しく述べれば次のようになる。

θ（９） （６）弐〇正方行列 渓力 に（５）弐〇未知数（Ｘ）
（７）初期値（任意の数値）を入れて計算したものの逆
行列を求める。

これに（４１式の縦行列（９）に未知数■のａ（Ｆ″）
−１ 初期値を入れて計算したもの〔（７）式で ーａ（Ｘ） （ト）・・・・・・縦行列となる〕を未知数初期値（７
）から差引いたものを次に未知数に置きかえて同様の計
算を繰返す。

したがって自端の電圧・電流と相手端の電流観測値を入
力し、各未知数（ ｘ ，，Ｒｆ ，Ｉｆ１，■ｆ２）
に任意の初期値を入力すれば、４〜５回の収束繰返し演
算によって■が確定し、故障点標定かできる。

なお（ト）が確定したとき（ト）は零になる。

この演算のために電子回路において（４），（６）式を
含む（７）式の演算回路を構成することは容易に行なわ
れる。

付図は本発明の実施例を示すもので、第１図は本発明の
適用対象となる送電線路の実施例を説明するモデル送電
線路である。

第２図は本発明の故障点標定システムの構成図である。

１は送電線路、２は送電線１を開閉するしゃ断器、３は
送電線の電流を検出する変流器、４は送電線の電圧を検
出する電圧変戒器、５は変流器３の二次電流および電圧
変或器４の二次電圧を入力とし、これらをそれぞれ適当
な電圧レベルに変換する補助変成器、６は５の出力を一
定周期でサンプリングし、アナログ値をディジタル値に
変換するＡ／Ｄ変換器、なおＡ／Ｄ変換器６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。

７は６のディジタル出力および、相手端からのディジタ
ル電流値を９から入力し、所要の計算を実行するマイク
ロコンピュータである。

８は７の計算結果を表示する表示器または計算結果を印
字する印字器あるいは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。

９は６で出力されたディジタル電流値を相手端に送信し
また相手端のディジタル電流値を受信するための伝送送
受信装置である。

１０は９で送信したデイジタル電流値を各々相手端に伝
送するための伝送路で、マイクロ波または光通信ケーブ
ルであってもよい。

第３図は本発明の故障点標定処理プログラム流れ図であ
る。

１１はサンプリングして得られた送電線の自端の電圧お
よび電流瞬時値ならびに相手端の電流瞬時値を記憶部に
一時記憶させる処理である。

１２は故障発生と同時に１１に記憶されているデータを
読みこみ、これと送電線の線路定数値とを用いて故障点
距離を演算処理する。

１３は１２で演算された故障点距離を数回比較収束し、
その結果を表示装置に出力する。

以上で述べた本発明についての説明は便宜上単相交流送
電線に例をとって説明を行なった。

しかしながら電力系統の３相交流送電線についても、こ
れを複数の単相モード成分に分解すれば全く同様な結果
を得るので、適用することは容易である。

このようにして本発明は自端の電圧・電流および相手端
の電流の観測値と既知の線路定数値とから送電線路の故
障点を確実に標定することができる故障点標定方式が提
供できる。

本発明を応用した故障点標定方式は送電線路の主保護に
使用されるデータを用いて、マイクロコンピュータによ
り演算するため、従来の専用の故障点標定装置は不用と
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図はモデル送電線路図、第２図は本発明の故障点標
定システム構成図、第３図は故障点標定処理プログラム
流れ図例を示す。 １・・・・・・送電線路、２・・・・・・しゃ断器、３
・・・・・・変流器、４・・・・・・電圧変戒器、５・
・・・・・補助変或器、６・・・Ａ／Ｄ変換器、７・・
・・・・マイクロコンピュータ、８・・・・・・表示器
または印字器、９・・・・・・伝送送受信装置、１０・
・・・・・マイクロ波伝送路または光通信ケーブル、１
１・・・・・・一時記憶部、１２・・・・・・演算処理
部、１３・・・・・・比較収束処理装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電力系統を構成する送電線路の両端の電気所におい
   て、当該送電線の故障発生時における自端の電気所の電
   圧値■ｓ１電流値Ｉｓと相手端電気所から伝送された電
   流値ＩＲおよび送電線のサージインピーダンスＺ。 、伝播定数λ、送電線亘長ａを用いて、自端電気所から
   故障点までの距離Ｘを含む次の関係式 ただし、Ｉｆ；故障点電流、Ｒｆ；故障点抵抗を収束計
   算法により故障点距離Ｘを算出することを特徴とする送
   電線の故障点標定方式。