JPS60204219A - デイジタル故障点標定装置 - Google Patents

デイジタル故障点標定装置

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JPS60204219A
JPS60204219A JP5940284A JP5940284A JPS60204219A JP S60204219 A JPS60204219 A JP S60204219A JP 5940284 A JP5940284 A JP 5940284A JP 5940284 A JP5940284 A JP 5940284A JP S60204219 A JPS60204219 A JP S60204219A
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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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、故障点標定装置、特に電力系統の事数発生時
に事故点までの距離全標定し得る故障点標定装置に関す
るものである。
〔発明の技術的背景〕
送電線の故障点標定装置としては、事故点で発生するサ
ージを送電線の両端子で受信し、その時間差によって事
故点を標定するサージ受信方式及び事故検出後、直ちに
送電線にパルスを送出し、−その反射時間を測定するパ
ルスレーダ方式等が従来から実用に供されている。しか
しこれらの方式は送電線の両端子を結ぶ伝送装置が必要
であったり、あるいはパルスが逃げないためのブロッキ
ングコイルが必要であったりして決して安価なものでは
ない。
しかし、近年はマイクロコンピュータの発達により、系
統の電圧、電流データを使って事故点までの距離を計算
し、安価に故障点標定を行なう方式の研究が盛んに進め
られている。
第1図はマイクロコンピュータを使ったデジタル形故障
点標示装置の一般的な構成図を示す。第1図において、
la、lbは入力変換器でおって、電力系統の各相電圧
、各相電流が夫々導入され、その入力電気量を適当な大
きさの電圧信号に変換する。2a、2bはフィルタであ
り、入力変換器la、lbの出力中に含まれる高調波成
分を除去する。3はサンプル・ホールド回路であり各フ
ィルタ2a、2bからの出力を所定の間隔でサンプリン
グする。4はA/D変換回路でありサンプル・ホールド
回路3からの出力をマルチプレクサ5を介して加えられ
、これ全デジタル・データに変換する。
6はダイレクト・メモリ・アクセス(DΔ快)回路であ
りA/D変換回路4の入力が加えられる。7はメモリ回
路でありDMA回路6によ’)AID変換回路4の出力
が所定の番地に書込まれる。8はリード・オンリ・メモ
リ(ROM)であってプログラムが内蔵されている。9
は中央演算処理装置(CPU)であシROM 8に書か
れたプログラムにしたがい、メモリ回路7に書かれた電
力系統の電圧、電流データを用いて故障点標定の演算を
実行する。10は出力回路であり (CPU) 9の演
算結果に基き、故障点標定結果を図示しないプリンタや
ランプC二表示する。
(CPU) 9で実行される演算方式については多くの
研究が行なわれているが、その−例として次式により事
故点までの距離標定を行なう方式が既に提案されている
但しX:事故点までの距離 V:標定装置設置点電圧 工:標定装置設置点電流 工〃:標定装置設置点の事故前後の差電流2 :送電線
の単位長当りのインピーダンスtin:虚数部を示す *:共役複素数を示す 一般に故障発生時の系統の電圧、電流Cは高調波成分が
含まれている場合が多い。特に、系統の調相設備や地下
ケーブル線が増大している今日で−は、その傾向が大き
い。このため、(1)式の計算にあたっては、入力に含
まれる高調波成分を1フイルタにより除去し、基本波成
分のみt取ジ出丁ことが必要となる。 ゛ ・ 1 このフィルタ効果として、第1図に示したアナログ形の
フィルタ2a、 2bにその効果を期待することができ
る。しかし、通常のディジタル形の装置においては、入
力交流電気量をA/D変換する前に置かれるアナログフ
ィルタは、ψ変換に伴ういわゆる「折返し誤差]の除去
を目的とするものであゃ、サンプリング周波数のIA以
上の高調波成分を主に除去するものとなる場合が多い。
従って、本来の故障点標定の演算のためC二必゛要とな
る入力交流電気量に対するフィルタ機能は、い変換した
あとでCPU 9によりソフトウェアによりゲイジタル
フィルタ的に処理する方が好ましい。
ここで、簡単なディジタルフィルタについて考察してみ
る。仮(二、基本周波数で電気角30 毎にサンプリン
グされた電圧iv。1.vnl、、vm−2・・・等と
表現する。第2図(a)はこのv−、vm、・・・を瞬
時値で表現したもの、第2図(b)はベクトル平面で表
現したものである。ここで、次式のようなフィルタを考
える。
VF、n=(V、、−V、、−6)/2 ・(2)入力
電流が直流分である場合、vm=v□−8故に(2)式
の結果が零となることは明白である。入力電流が基本周
波の場合、第2図Φ)からも判るように、v、、、とv
m−6は180の位相金持ち、大きさは等しいため、v
Fm = vrn となる。また入力電流が2倍調波の
場合、vmとvm−6の位相は360となるため、(2
)式の結果は再び零となる。このように、(2)式の有
するフィルタ効果は、第3図に示す如く、直流分と偶数
調波を除去し、奇数調波を通過させるフィルタ効果を有
することが判る。(2)式の効果をいわゆる2変換で次
式のように表現する。
F=(1−Z )/2 ・・・(3) 但し、N=6 一般(二、(3)式のNの値を適当に選ぶことC二より
、減衰極全任意に選ぶことができる。ディジタルフィル
タの簡単な例としては、次式による形のものもある。
F F==(1+z )/2 ・・・(4)(4)式によれ
ば、直流成分が通過域となるが、N′の値を適当に選ぶ
ことにより任意(二減衰極を選ぶことができる。
さらに減衰極を増加してフィルタ効果を高めるためには
、(3)式または(4)式のフィルタを多段シー使うこ
とが考えられる。例えば次式のようなディジタル関数の
ものである。
F=(1−Z” ) −(1−ZN2)/4−15)あ
るいは F’=(1−Z )−(1−Z )−(1−Z )/8
.−C6)等でちる。ここでは仮に(5)式でN1=6
 、 N2=4とした場合の例全第4図(−示す。
さて、i3) 、 (5) 、 (6)式のフィルタの
応答時間を考える場合、(3)式の場合は最新データと
Nサンプル前のデータを使っているが、(5)式の場合
には、過去(Nl十N2 )サンプル前のデータ’r、
(6)式の場合には過去(N1+N2十N3)サンプル
前のデータまで使っている。このことから一般に、フィ
ルタの減衰特性を高めたい場合、フィルタの応答時間の
面では遅くなると言える。
〔背景技術の問題点〕
故障点標定装置は、高精度に故障点1での距離を標冗す
ること全目的とする。従って、前述したディジタルフィ
ルタは、その減衰効果をよジ高いものとj、L必要があ
る。し〃)シ、その反面、減衰効果の高いフィルタは応
答が遅く、正しい演算結果全iqるまでl二よジ長い時
間を必要としてしまう。
一般に、′砥カ系統の故障現象は、保護装置が正常に動
作する限り、50〜80m8程度で消滅してしまう場合
が多い。このことを考Mすると、あ−ft)応答の遅い
フィルタを使用することは現実的とは言えない。
又、系統故障の′a続待時間故障発生位相や、し−や断
″AKの状態等に応じて、様々に変化し得るものである
。このため、晶υの点を勘案してフィルタ関数を定める
必要性がある。
〔発明の目的〕
本発明は、上記の問題点に鑑みなされたもので、高精度
に故障点までの距離測定が可能な故障点標定装置を提供
すること全目的とする。
〔発明の概要〕
本発明では、かかる目的を達成するための電力系統の電
圧、電流のディジタルデー、夕を用いて故障点までの距
離を計算するディジタル故障点標定装置において、前記
ディジタルデータを記憶するメモリ部と、前記ディジタ
ルデータが入力される複数の相異なるフィルタ関数を有
するディジタルフィルタとを備え、この複数のディジタ
ルフィルタの出力を系統故障検出後からの経過時間に応
じて活用することにより、故障点までの距離測定を高精
度に行うことを特徴とする、。
〔発明の実施例〕
第5図は本発明一実施例に係る故障点標定装置に係る機
能ブロック図である。図において、51は系統の電圧、
電流データV、Iが記憶されているメモリ部、52a、
52b、52cはそれぞれディジタルフィルタでフィル
タ関数は52aは(3)式、52bは(5)式、52e
は(6)式に基づくものとする。従って応答時間は52
a、52b、52cの順5:遅くなるが、フィルタ効果
は同じ顔で高度なものとなる。53は切換制御回路で系
統故障検出後T1時間後までは52aに、13時間後ま
では52bに、T2時間後以降は52!!に出力許可信
号を発する0 54&、54b154Crt ANDゲ
ートで切換制御回路53の信号に応じて、フィルタ52
&、52b。
52cの出力信号を制御する。55は測距演算部で、切
換制御回路53(二制御されたフィル/を通過した系統
の電圧、電流信号?使って、故障点までの距離を演算す
る。
第6図は、第5図による演算の効果を説明するものであ
る。図(:おいて、曲線(a)は、フィルタ52a t
’用いて故障点までの距離を演算したもので、最初は過
渡的なデータを使って演算しているため演算結果は動揺
しているが、10時間後にはほぼ定常状態に至る6、但
し、定常状態でもフィルタ効果が不十分故に演算結果は
多少変動している。
曲線(b)はフィルタ52b Th用いて故障点までの
距離を演算したもので、T1時間後に初めて、定常状態
に至るが、定常状態での変動は、曲線(a)に比して小
さい。曲線(e)においては、定常状態に達する時間が
さらに遅れて、12時間後となるが、定常状態での演算
結果はt9.とんど変動しない。本発明においては、T
1時間までは曲線(a)、Tsから12時間までは曲線
(b)を、12時間以降は曲a(c)の結果を採用する
ことにより、系統故障の継続時間が長くても短かくても
、その時間に応じて最適の結果が得られることになり、
従来の如く却−のフィルタを用いて演算した場合に対し
、著しく測距演算の精度を向上させることができる5、
 − 第7図は、本発明の他の実施例である。55a。
55b、55eはそれぞれ、測距演算部で、55と全く
同じ機能であるが、フィルタ52a、52b、52eに
各々個別に設ける点が異なる。このように個別に演算し
た結果を、切換制御回路53およびANDゲー)54a
54b、54c を用いて切換えても第5図のものと全
く等しい効果が得られる。
第8図は、さらに他の実施例である。図において56は
選択部であり、各フィルタ毎(二個別に設けた測距演算
部55a、55b、55cの出力を全て読み込み、その
中で最も前後の変動の少ない演算結果を選んで出力する
。即ち、演算結果の変動状態の把握は、過去N回の演算
結果中、最大のものXmax と最小のものXm1ni
選び、その差D−Xmax−Xminが最も小さくなる
演算結果を、測距演算部55a、55b、55cの出力
から選べば良い。
第9図は、第5図の実施例i1係る演算を行うためのフ
ローチャートである。91においては系統故障発生から
の時間を計測し、T1時間以内であれば92aに、T1
〜T雪時間内であれば92bに、T2時間以上経過して
いれば92eへ制御を移す。92a、92b。
92cはそれぞれフィルタ52a、52b、52cに応
じたディジタルフィルタを使って系統からの電圧、電流
信号を処理する。93では、フィルタ処理された電圧、
電流データを使って(1)式の計算を実行する。
第10図は、第7.8図の実施例に係る演算を行うため
のフローチャートである。92a、92b、92eはそ
れぞれフィルタ52&、52b、52Cに応じたフィル
タを使って系統からの電圧、電流信号を処理する。
101a、101b、101c titそれぞれ、92
a、92b、92eで処理された電圧、電流データを使
って、(1)式の計算を実行する。102において、系
統故障検出後の経過時間C:応じて、xota、tot
bttoic の結果を選択すれば第7図に対応したフ
ローチャートとなる。
また、結果の変動状態全比較して変動幅が最小の結果を
選択すれば、第8図に対応したフローチャートとなる。
上記実施例では故障点標足の原理式を(1)式として説
明したが、これに限定されるものではなく、故障点まで
の距離に比例するものであれば何らさしつかえないこと
も勿論である。
さらに、上記実施例では、ディジタルフィルタの種類を
3種類として説明したが、本発明を実施するためには、
フィルタの種類は、2種類あればいくつでもかまわない
ことは、言うまでもない。
また、フィルタ関数についても、上記実施例では、(3
)式、(5)式、(6)式によるものを例として示した
が、いかなる関数形のディジタルフィルタに対しても、
本発明を適用することができる。
系統故障の検出については、1)外部の装置から故障検
出の条件をもらう、2)自装置で取込んだ系統の電圧、
電流情報から判断する、という2つの方式が考えられる
。2)の方式の場合、例えば不足電圧検出等により容易
に実施できる。
上記の本発明は、アナログフィルタにおいても構成する
ことは不可能ではないが、余分なハードウェアを追加せ
ずに、ソフトウェアのみで処理できることを考えると、
ディジタルフィルタによりS成することが特段に有利で
おる。
〔発明の効果〕
以上説明した様に、本発明によれば、系統故障の継続時
間に応じて高m度で故障点襟足全行うとキが可能となる
【図面の簡単な説明】
第1図はディジタル故障点裸足装置の一般的構成図、第
2図は通常の系統電圧ヲ30 毎にサンプリングしたデ
ータの説明図、第3図は(1−Z ’)形のディジタル
フィルタの減衰特性図、第4図は=6 (1−Z )形と(1−Z )形およびその合成の(1
−Z ’)(1−Z ’)形ディジタルフィルタの減衰
特性図、第5図は本発明の一実施例を説明する機能ブロ
ック図、第6図は本発明の作用効果の説明図、第7図及
び第8図は本発明の他の実施例に係る機能ブロック図、
第9図及び第10図は第5図、第7図、第8図に係る本
発明の各実施例を演算部で実行するためのフローチャー
ト図である。 51・・・メモリ部 56川選択部 52a、52b、52c・・・ディジタルフィルタ53
・・・切換制御回路 55.558,55b、55e ・・・測距演算部代理
人 弁理士 則 近 憲 佑 (はが1名)第2図 第3図 ′ 2 シ ’x(4sり皮〕 第4図 X(泰不同液ジ 第5図 L2 6 (井1/4〕 第7図 第8図 第9図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) 電力系統の電圧、電流のディジタルデータを用
    いて故障点までの距離を計算するディジタル故障点標定
    装置において、前記デジタルデータを記憶するメモリ部
    と、前記デジタルデータが入力される複数の相異なるフ
    ィルタ関数を有するディジタルフィルタと、前記複数の
    ディジタルフィルタの出力を演算し故障点までの距離を
    演算する測距演算部と、この測距演算部へ入力される前
    記複数のディジタルフィルタの出力を系統故障検出後か
    らの経過時間C1応じて切換える切換制御回路とを備え
    て成るディジタル故障点標定装置。
  2. (2) 電力系統からの電圧、電流のディジタルデータ
    を用いて故障点までの距離を計算する故障点標定装置に
    おいて、デジタル量に変換されたデータを記憶するメモ
    リ部と、前記デジタルデータが入力される複数の相異な
    るフィルタ関数t7にするディジタルフィルタと、この
    複数のディジタルフィルタの出力が各々入力される測距
    演算部と、系統故障検出後からの経過時間C1応じて、
    前記測距演算部の出力を順次出力させる切換制御回路と
    を備えて成ることを特徴とするディジタル故障点標定装
    置。
  3. (3)電力系統からの電圧、電流のディジタルデータを
    用いて故障点までの距離を計算する故障点標定装置にお
    いて、デジタル量に変換されたブータラ記憶するメモリ
    部と、が入力される複数の相異なるフィルタ関数を有す
    るディジタルフィルタと、この複数のディジタルフィル
    タの出力が各々入力される測距演算部と、この測距演算
    部から順次出力される複数の演算結果の中から最も時間
    的亀;前後変動幅の小さなものを選択して出力する選択
    部とを備えること全特徴とするディジタル故障点標定装
    置。
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