JPS60162967A - 直流送電系の故障点標定装置 - 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】 〈発明の分野〉 この発明は、直流送電線の短絡事故（地絡事故）の発生
点の位置を送電端側で検出する直流送電系の故障点標定
装置に関する。

〈発明の背景〉 故障点標定装置としては、マーレールーブ法ヤバーレー
ループ法のように、線路を含むブリッジ形の回路を構成
し、その平衡条件から故障点までの距離をめるものが良
（知られている。この種の装置では、ブリッジ形測定回
路を平衡させるような測定操作が必要で、直流送電系に
おいて、その電流値の変化から瞬時にかつ直接的に故障
点を標定することはできなかりた。

〈発明の目的〉 この発明の目的は、直流送電線の短絡事故の発生をその
電流値の急激な変化から即座に検出するとともに、その
電流値の変化に基づいて事故発生点までの送電線の距離
を速かに算出することができるようにした直流送電系の
故障点標定装置ｆｔ提供することにある。

〈発明の構成〉 上記の目的を達成するために、この発明の故障点標定装
置は、直流送電縁の送電端側でその電流値全所に周期で
連続的にサンプリングする手段と、サンプリングされる
上記電流値の変化を常時監視して上記込’ＦＪＬ腺の短
Ｎ６事故の発／Ｅ、を検出する手段と、◆数発生が検出
されたとさ、その事故により上配寛流値が急増しつつあ
る過渡状態におい又、サンプリングされる３点以上の上
記電流値と既知であるサンプリング周期、送電端側の電
圧値および上記送電線の単位長さ当りのインピーダンス
に基づいて、第１次線形近似された微分解析演算によっ
て上記事故点までの上記送電線の長さを算出する手段と
で構成したことを特徴とする。

〈実施例の説明〉 まず第１図、第２図に従って本発明の故障点標定の原理
を説明する。

Ｍ１図において、１は血流電源を示し、２は送電線を示
す。送電線２０単位長さ当りの抵抗およびインダクタン
スをそれぞれｒおよび１とする。

図のように送電端から距離Ｘの点で送電線２が地絡した
場合、その故障点の抵抗をＲｆとすると、送電端から見
た抵抗ＲおよびインダクタンスＬは次式のようになる。

Ｒ＝　ｒ　ｘ　＋　Ｒｆ　＝　（１） Ｌ　＝　１　ｘ　・・・・・・（２） このＲＬ回路において、送電端の電圧をＶとし、流れる
電流をｉとすると、次の微分方程式が成立する。

ｉ ｖ　＝　Ｌ　−−１−Ｒ１・・・・・・（３）ｔ 嬉２図は上述の地絡事故の発生による電圧Ｖと電流ｌの
変化の一例を示している。事故は時点Ｔで発生し、その
後上述のＲＬｕ路に電流が流れ、電流ｉが指数的に急激
に増加している。また後述するように電源１は定電圧化
されていて、電圧■はほとんど変化しない。

この発明の装置では、所定周期△ｔで電流ｉをサンプリ
ングしている。そのザンプリング時点をｔｌ、＋２．　
ｔａ、・・・・・・と表わし、対応するサンプル値をｉ
＋、＋２．　ｉｓ、・・・・・・とする。また相前後す
る２点の電流サンプル値の差１２−ｉｔ、１３−１１、
・・・・・・　を電流変化Δ１２．△１３．・・・・・
・とする。

そして、この電流変化△ｉｎ　を常時監視し、６１ｍが
予め設定した基準値Ｋを越えると、送電線２に地絡を生
じたものと判定する。その後、以下に述べる原理で地絡
点を標定する。

上述の各サンプル時点ｔ＋、＋２．　ｔａ、・・・・・
・での電圧■をそれぞれＶｌ、Ｖ２．　ＶＢ、・・・・
・・と表わすと、（３）式の微分方程式について次のよ
うな＃ｃ１次の線形近似が成立する。

△ｔ （４）　＋　（５）より △　【 ・・・・・・　（６） 同様にｔ２．　ｔ＋につぃて、 ２■・ Ｖ　２　＋　Ｖ　ｓ　＝　−（ｉ　２−　ｉ　ａ　）　
十ＩＬ　（ｉ　２　＋ｉ　ｓ　）△　ｔ ・・・・・・（７） （６）Ｘ　（ｉ２＋　ｉｓ　）−（力Ｘ（１ｌ−１−ｉ
ａ）よりΔｔ　（ｉ　１−ｉｚ）（皇２＋　ｉａ）　−
（ｉａ−ｉａ）（ｉｔ＋ｉ２）・・・・・・（８） （８）式に（２）式を代入して整理すると、△ｔ　（ｖ
ｌ＋ｖ２）（ｉ２＋１ｓ）−（ｖ２−１−ｖｓ）（ｉｔ
−１−ｉａ）・・・・・・　（９） （９）式において、サンプリング周期Δｔおよび送電線
２の単位長インダクタンス１は既知であるので、電流ｌ
および電圧Ｖの３点のサンプル値ＩＩ、１２゜ｉａ　お
よびＶｌ、Ｖｌ、　ＶＢから故障点までの距離Ｘを算出
することができる。

この発明では上記の標定演算をさらに次のように簡略化
する。現在の直流送電系では、電源１はサイリスタなど
による定電圧整流器によって構成されており、第２図に
示したように、地絡が生じても電圧Ｖはほとんど変化し
ない。その安定化された出力電圧をＶと表わし、（９）
式におけるＶｌ、Ｖｌ。

ｖｓをそれぞれＶとすると、次式のように変形できる。

・・・・・・　（（２） つまり、連続した３点の電流サンプル値ｉ＋、ｉｚ。

ｉａから距離Ｘを算出することができる。（１０）式に
おいて、 ・・・・・・　（１２） と表わすと、次式のように整理できる。

ｘ＝Ｊ　ｘＱ（ｉｔ、　ｉａ、　ｉａ）　・−−−−−
（１３）つまり、３点の電流ザンブル値口、ｉａ、ｉａ
によってまる変数Ｑに定数Ｊｆ：、掛げるという簡単な
演算で、故障点までの距離Ｘを算出することができる。

次に、この発明に係る故障点標点装置の具体的実施例を
説明する。

第３図において、交流電源１１が定電圧整流器１２で直
流に変換され、送電線２に電圧安定化された直流電力が
供給される。送電線２の送電端側には遮断器３と電流検
出器４とが設けられている。

電流検出器４はボール素子などを用いたもので、送電線
２上の直流電流の大きさを検出する。これの検出出力は
Ａ／Ｄ変換器５でディジタル信号に変換され、コンピュ
ータに伝送される。この間の信号伝送は、光ファイバを
用いて光信号で行なうと良い。

上記コンピュータはＣＰＵ８・メモリ９−入出力装置１
０という一般の構成に加えて、Ａ／Ｄ変換器５からの電
流値ｉを取り込むためのＤＭＡインターフェイス６と、
定数設定器７を備える。定数設定器７には、故障発生を
弁別するための上記定数にや、上記（１１）式の定数Ｊ
（サンプリング周期△ｔ１整流器１２の出力電圧ｖ１送
電線２の単位長インダクタンス１）を予め設定しておく
。

第４図は上記ＣＰＵ８による処理内容を示す。

以下、このフローチャートに従って本装置の動作を順次
説明する。

最初のステップ１００で、設定された周期△ｔのサンプ
リングタイミングを待ち、所定のタイミングになると次
のステップ１０１に進み、ＤＭＡインターフェイス８を
介してその時点ｉｎの電流値ｉｎを取り込み、メモリ９
０所定エリアに一時記憶する。次のステップ１０２で、
今回のサンプル値ｉｎ　と前回のサンプル値Ｉｎ−１と
の差△Ｉｎを演算する。次のステップ１０３で、△ｉｎ
　と定数にとの大小比較を行ない、故障発生の監視を行
なう。△ｌ１１（Ｋ　のときは正常と判断し、以上のス
テップ１００→１０１→１０２→１０３を繰り返す。

ステップ１０３で△ｉロ　≧　Ｋとなったとき、故障が
発生したものと判断し、ステップ１０４に進む。ステッ
プ１０４では、剪断のサンプル値ｊ　ｎと、前回のサン
プル値ｉｎ　１　と、前々回のサンプル値Ｉｎ　２　と
に基づいて、上記（１２）式に示す変数Ｑを演鉢する。

次のステップ１０５で、変数Ｑと設定された定数Ｊとか
ら（１３）式に従って故障点までの距離を算出し、入出
力装置１０から適宜な信号形態で出力する。その後最初
のステップ１０゜に戻り、以上の処理を繰り返す。

〈発明の効果〉 以上詳細に説明したように、この発明に係る直流送電系
の故障点標定装置によれば、電流値のサンプリング手段
およびマイクロコンピュータなどによる演算手段といっ
た簡単な構成で、直流送電線の短絡事故が発生したとき
、その直後に故障点の位置を自動的かつ正確に検出する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の装置の原理を説明するための直流送
電系の等価回路図、第２図は同じく短絡故障による電流
・電圧の変化を示す図、第３図はこの発明の一実施例に
よる故障点標定装置の構成図、第４図は第３図における
ＣＰＵ８の処理内容を示すフローチャートである。 ■・・・直流電源、１１・・・交流電源、１２・・・定
電圧整流器、２・・・送電線、３・・・遮断器、４・・
・電流検出器、５・・・Ａ／Ｄ変換器、６・・・ＤＭＡ
インターフェイス、７・・・定数設定器、８・・・ＣＰ
Ｕ、９・・・メモリ、１０・・・入出力装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）直流送電線の送電端側でその電流値を所定周期で
   連続的にサンプリングする手段と、サンプリングされる
   上記電流値の変化を常時監視して上記送電線の短絡事故
   の発生を検出する手段と、事故発生が検出されたとき、
   その事故により上記電流値が急、増しつつある過渡状態
   において、サンプリングされる３点以上の上記電流値と
   既知であるサンプリング周期、送電端側の電圧値および
   上記電線の単位長さ当りのインピーダンスに基づいて、
   第１次線形近似された微分解析演算によって上記事故点
   までの上記送電線の長さを算出する手段とを備えた直流
   送電系の故障点標定装置。