JPS6122264A - 送電線路の故障点標定方法 - 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、送電線路の故障点標定方法に関する。

現在、広く実用化されている故障点標定方式には、線路
の故障発生時に線路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、この時
間から故障点距離な求めるパルス送信方式がある。しか
しながら、この方式は線路伝搬過程での波形の歪みや減
衰が大きく、さらには故障様相によってサージあるいは
反射パルスの波形が異なることから高精度の故障点標定
が難しいものであった。

この他の方式としては、線路保護装置に実用化されてい
る距離継電方式があるが、この方式は故障点抵抗の影響
による誤差が大きく、保護方式として実用化されても標
定方式としての実用化には無理がある。

本発明の目的は故障点の影響を受けることなく高精度に
故障点標定かできる標定方法を提供するにある。

本発明は、線路一端の電気所にて計測した電圧値と電流
値及び既知である線路定数とを用いた演算により故障点
を標定することを特徴とする。

以下、本発明方法を詳細に説明する。

第１図は単相線路を分布定数として扱った回路を示す。

点Ｓは変電所な１点Ｆは故障点を、ＲＦは故障点抵抗を
示し、線路の単位長当りの抵抗ｒｌ。

リアクタンスＬ′、サセプタンスＣ１′とし、点８から
故障点Ｆまでの距離Ｘ、線路全長ｌとすると、嚇中定数
的には図示のπ型等価回路で表わされ、点ｓから見たア
トばツタンスＹ及びインピーダンス２は夫々法のように
なる。

Ｙ＝ｊｘＣ１’ Ｚ　”　：ｘｒ’＋　ｊ　ｘＬ’ ３相になる送電線路についても同様の分布定数として扱
った第２図の等価回路で表わされ、点Ｓから見たａｍ　
ｂ、ｃ相の各相自己インピーダンスＺ５ｇ相互インピー
ダンスｚＩｎ、自己アドミッタンスＹＢ、は次のように
なる。

Ｚ５　＝　ｒＢ　＋ｊωｌＢ＝　Ｚ’６−ｘ　＝（ｒ’
５＋ｊω１５）−ｘＺｍ＝　ｒ、１＋　ＪωＡｍ　＝Ｚ
’１Ｂ−ｘ　＝（ｒ’ｍ＋ｊωｊ’ｍ　）・ＸＹＢｌ　
”　　ｊ　ωｃ５１”　　Ｙ５＜　　・Ｘ”　　ｊ（ｄ
ｃ５１　　・　Ｘ但し、 ２８′：単位長当りの自己インピーダンスｚ１′二単位
長当りの相互インピーダンスＹｓ’Ｓ単位長当りの自己
アドミッタンスＹＢ’ｔ　：点８から故障点Ｆまでの単
位長当りの自己アドミッタンス Ｙｓ′２：故障点Ｆから負荷端までσ）単位長当りの自
己アドミッタンス Ｙ′ｓ：点８から故障点Ｆまでの抵 抗ｒｄｚ点Ｂから故障点Ｆまでの単位長当りの抵抗 １１８：点Ｓから故障点Ｆまでの自己インダクタンス ｌｌ：点８から故障点Ｆまでの単位長当りσ〕自己イン
ダクタンス ｒｍ；点Ｂから故障点Ｆまでの相互抵抗ｒｍＳ点８から
故障点Ｆまでの単位長当りの相互抵抗 １ｍ一点Ｂから故障点Ｆまでの相互インダクタンス Ｉｌｍ：点８から故障点Ｆまでの単位長当りの相互イン
ダクタンス Ｃ８１：点日から故障点Ｆまでの静電容量♂ｓに８点８
から故障点Ｆまでの単位長当りの静電容量 ω　：電源角周波数 この３相回路における１線地絡時１例えば第３回国に示
すようにａ相が故障点抵抗ＲＦＪＩ’持って地絡したと
き、対象座標法による等価回路は第３図旧）に示すよう
に零相回路０と正相回路Ｐと逆相回路Ｎと３ＲＦの直列
回路に零相電流Ｉｏが流れることになり、故障点対象分
としての零相電流Ｉ。、正相電流Ｉｌ、逆相電流工、は
夫々法のようになる。

Ｉ、＝　　Ｉ。

Ｉｔ　：　ＩＯ 但し、 ｚｏ：故障点より全系統を見た商用周波数に対する零相
インピーダンス ｚ、：正相インピーダンス ２鵞：逆相インピーダンス ＶＢ＋、１　：故障点における故障前のａ相゛１圧この
等価回路と第２図の等価回路からａ相地絡時には以下の
（１１〜（７）式が成立する。なお、ｚＯ”　ｚｓ　−
ｚｍ＝　Ｔ　ｏ　＋ｊ　ω１ｓ＝（Ｔｏ’　”　Ｊω／
６）ＸＺ　ｓ　＝＝　Ｚ６　＋　２Ｚｚ＝ｒ　１　＋　
ｊ　（１）ｉｌｌ　＝＝（ｒ、’　＋ｊ　（１）Ａ’υ
Ｘ但し、 ｒｏ：零相抵抗 ｒ０′二単位長当りの零相抵抗 ！０′二単位長当りの零相インダクタンスｒ１：正相抵
抗 ｒ１′：単位長当りの正相抵抗 ！、；正相インダクタンス ハｒ：単位長当りの正相インダクタンスＶａ：　　　Ｚ
５１ａ１　＋　　Ｚｍ（Ｉｉｌｌ　　＋　　１（２１）
＋　　”ＦａＶＦａ　”　ＩＦ”ＲＦ ＝　ＲＦ　（３Ｉ。２−Δ３Ｉｏ。） ＝　ＲＦ　（Ｉａ２＋　Ｉｂ２＋ＩＣ２−Ｙｓ２ＣＪｐ
ａ＋ＶＦｂ＋ｖＦｃ））＝ＲｙＣ９Ｘｏｚ−３’１．Ｆ
−Ｙｓ２）　　””ｉ２＋３　ＩＯ２”　３　ｘＯｌ　
−（”Ｆａ　＋　ＶＦｂ十ＶＦＣ）３ＶｏＦｌ　＝　３
Ｖ０−Ｚ・３Ｉ□＊　−３Ｉ□５（Ｚｏ−Ｚｓ　）（２
）式と（３）式から （４１式と（５１式から −Ｚ０３Ｉ。）〕 （１）式と（６）式から ＝ｚＩＩａ ・・・・・・（７） なお、１１１〜＋７）式中、”Ｆ’ａ　＃　ＶＦｂ　ｅ
　ＶＦ’ａは事故点Ｆのａ　＠　ｂ＠　Ｃ相の夫々の電
圧、ｒＦは事故点から大地へ流れる零相電流、１４１　
ａ　１ｌ−１ｔ　Ｉ　：ｒｏｌは第２図の点Ａ１を流れ
るａ、ｂ、ｃ相の夫々の電流、Ｉ　ａ２　＠Ｉｂｍ＊１
゜２は点Ａ２を流れる各相電流、３Ｉｏ、。

ａｒｏ２　は点Ａ１．Ａ２”ｌ夫々流れる零相電流、”
　ｏＦは事故点の零相電圧、八３ＩｏＣは事故点から負
荷側に流れる零相電流であって、 ３Ｉ□唱　”　　Ｉａｌ　＋　Ｉｈ１　　＋　”。１３
Ｉｏｔ＝　Ｉａｉ＋４ｂ２　＋　ｘｅ２３ＶｏＦ　”　
ＶＦａ　＋　”Ｆｂ＋ｖＦｃΔ３Ｉｏｃ　−”　Ｙｓｚ
（ＶＦａ＋ｖＦｂ＋”Ｆｃ）の関係にある。

上述の（７）式をベクトル展開すると、＝４（ｒｓ−ｚ
ω２１） ・・・・・・　（８） ここで、一般に次の関係から（８）弐を整理すると、１
−ω２１・加キ１ Ｖａ＝＝　ｒａ（ｒｌ　＋　、１　ｏｚｌｌ　）・・・
・・・　（９） また、（９）式中故障点抵抗ＲＦが大きければ３Ｉｏの
項では ３ｖ０の項では となるし、ＲＦが小さければ ■ａ＝Ｉａ（ｒ、＋ｊωｌ、） （Ｃａｌ”ｃｓｔ）・ＲＦ）ＨＩＯＩ この（１１式を一般の形に整理すると、＝　Ｚ＊Ｘａ＋
Ｚ、（３１ｏ−−；Ｙ５・３Ｖｏ＞＋Ｒｙ（３Ｘ。−Ｙ
４１１−３Ｖｎ＞”ＯＴ）この０１）式から故障点抵６
Ｆに影響されない故障点標定のために、夫々の実数部と
虚数部を取った次の（１２−１）−、（１２−２）式か
らＲＦを消去したＱη式から求められる。なお、Ｚｌ　
”　Ｚ　ｌ’　Ｘ　＃　ｚａ１＝ｚ、　Ｘ　＊Ｙ５　”
　ＹＢ’　Ｘの変換をしている。

＝Ｒｙ−Ｒｅａｌ　（３ｒｏ　−ＹＢ’ｌｈ　３Ｖ□）
　　”””　（１２−１）Ｉ　ｍａｇ［ｖａ−（Ｚｔ’
ｘ　Ｉａ＋　ＺＩｎ’ｘ　（３Ｉｏ−ＬＹｓｘ・ａｖｏ
）　）　］＝ＲＦ、）Ｉｎ、ｇ（３１０−Ｙ５’Ｊ＠３
ｖｏ）　　・曲−（１２−２）Ｒｅａｌ［Ａ）・Ｉｍａ
ｇ［Ｂ］−Ｉｏｎａｇ［Ａ］−Ｒｅａｌ［Ｂ］＝Ｏ…０
２）但し、Ａ及びＢは Ｂ　＝　（３Ｉ０−Ｙａ’Ｊ−３Ｖ０）上述までのとお
り、本発明による故障点標定は、自端（点８）に流れる
線路の各相電流、各相電圧から零相電流Ｉ０．零相電圧
Ｖｏ及び故障相１１流１１を求め、既知の線路の単位長
当りの自己インピーダンスｚａ１．相互インピーダンス
ｚｍ′、自己アドミッタンスＹ８′と線路全長Ｉｌを用
いて（２）式の演算ｔして故障点距離Ｘな求める。

次に、Ｑ環式を具体的に展開すると、 ＶａＣｏｓｏｌ”　Ｉａ（ｒ　（Ｃｏｇ　Ｂ　ｇ−ω／
、’ＳＩＮθ１）ｘ＋ＲＦ（３Ｉ０＋３Ｖｏ、ωＣａｔ
　・１８１ＮθＢ）　・・・・−（１３−１）ＶａＳＩ
Ｎθ、＝Ｉａ（ｒ、’ＢＩＮθ＠　＋　（１）　１３１
’　ｃｏｓθＩ）Ｘ＋ＲＦωＣ５’　ｌ”　００８　Ｉ
！／＠　）　　”・・・−（１３−２）但し、θ唱はｖ
ａと３Ｉｏの位相差、θ８はＩｏと３Ｉｏ、θ、は３ｖ
０と３Ｉｏの夫々の位相差この両式から故障点距離Ｉの
二次式として次の（至）式で求めることができる。

Ａ１１ｌｘ’十人ｆ２１　ｘ　＋　Ａ　１３）　＝　ｏ
　　　　・・曲０３但し、Ａ１１ｌ　、　Ａ１２１　＊
　Ａｔ３１は次の（１４−１）　、　（１４−２）。

（１４−３）式とし、式中３　ｖｏ＃　３　Ｉ□　ｍ　
Ｘ（１ｅ　ｖａは夫々の絶対値とする。

−）Ｑｌ　ｃｆ３．１（ａｖ□・Ｉａｃｏｓ（θ、＝θ
ｍ）ｒ　、’＋ａｖＯＩａｓｍ（θ、鳴斌・・・・・・
（１４−１１） 次に、０３式において、Ａ　１１１　（Ａ　＋２Ｉの場
合にはＡ（１）＝０とした次の（ト）式から故障点距離
Ｉを求めることができる。

Ａ　１２１　ｘ　＋　Ａ　＋３Ｉ　＝＝　Ｏ・−・−・
ＱＱまた、架空系線路などアト電ツタンスＹ８分が小さ
い場合には前述の（１ａ式は Ｖａ＝　　ｚＸｘ−１ａ＋Ｚ　ｏ１′ｘ　　・３Ｉｏ＋
ＲＩＩ＋・　３Ｉ０となり、（６）式の演算と同様にし
て Ｉ　ｆｎａ　ｇ［’Ｖ’ａ−（Ｚ唱’　・Ｉｒｅ　＋　
ｚｆｎ′・　３Ｘ０　））Ｃ］　　”　　Ｏ”””　ｔ
ｌｌの演算から故障点距離Ｘの一次式として求めること
ができる。

さらに、（至）式を亜式と同様に展開してＢ　（ｆｉｘ
　＋　Ｂ　１２＞＝＝　Ｏ・・・・・・αηから故障点
距離Ｘを求めることができる。式中Ｂ（１）、Ｂ１２＞
は次のとおり。

Ｂ　１１＋　＝　３１゜−１ａ−８ＩＮθ＠・ｒｌ’　
＋３Ｉ（、・５−ｃｏｓθ、・ω右′Ｂ（２）：　−３
Ｉ０−Ｖａ＠ＢＩＮ　Ｏｌ　　　　・・中・・−（１７
−２）第４図は本発明方法に基づいた標定装置構成を示
す。自端の各相電圧Ｖ、１　、　Ｖｂ、　Ｖ（Ｈ及び各
相電流１１＊ｌ１）ｅＩ。を変圧器ＰＴ及び変流器Ｃ’
ｒで検出する。この検出信号は標定装置りの第１の回路
Ｄ１に一定周期のサンプリングデータとして取込み、こ
れらデータを使って第２の回路Ｄ２で零相電圧Ｖｏ。

零相電流ＩＯから ＢＩｏ＝　Ｉａ＋　：［ｂ＋　ｌ０ ３Ｖｏ、＝　Ｖａ＋　Ｖｂ＋　ｖ。

から求め、第３の回路Ｄ１１からは単位長当りの線路定
数Ｚ、’、　Ｚｍ′、　Ｙ、’あるいはＺ（１’　＠　
Ｚ　＊’　＊　Ｙ５’と全長！のデータを発生し、第４
の回路Ｄ４によって回路Ｄ２及びＤＢからのデータから
前述の（ハ）〜（１７）式の何れかの式に従って故障点
距離Ｉの演算をする。なお、（至）〜（１７）式中、ベ
クトル内積、外積はＶＩ　ｃｏｓθ＝ｖｌｌト１ｆｌｌ
＋ｖ１３１−　Ｉ（３１＋ｖ１５１−１１５１ｖ工ｓｒ
Ｎθ＝　Ｖｆ２１・（ｌ１１１−１ｔ３１）　＋　Ｖ（
４１（１１３１−１１５１）＋Ｖ（６１（ｘｔａ＋　−
ｘｍ　） として求められる。但し、Ｍｉｌｌ　、　Ｖ１２１　ｍ
・・・ｖ（６）及びＩｔｌｌ、１１２１．・・・工（７
）は第５図に示すように３０゜間隔のサンプリングデー
タ列を示す。

以上のとおり、本発明によれば自端のみの′＃Ｍ１流。

電圧情報と線路定数によって故障点抵抗ＲＦ及び故障点
よりも遠方（負荷側）のアドミッタンスＹ８分の影智な
受けることなく高精度の故障点標定か可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は単相線路の等価回路図、第２図は３相線路の等
価回路、第３図国は１線地絡の故障回路図、第３図ＩＢ
Ｉは第３図ｔＡ）における対称座標法による等価回路図
、第４図は本発明方法に基づいた装置構成図、第５図は
第４図における電圧Ｖと電流工のサンプリングデータを
説明するための波形図である。 Ｄ・・・標定装置、ＰＴ・・・変圧器、ＣＴ・・・変流
器。 第３図 （且

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）送電線路の自端ａ、ｂ、ｃの各相電流Ｉ＿ａ、Ｉ
   ＿ｂ、Ｉ＿ｃと各相電圧Ｖ＿ａ、Ｖ＿ｂ、Ｖ＿ｃから求
   めた零相電流Ｉ＿ｏ及び零相電圧Ｖ＿ｏと、該送電線路
   の単位長当りの自己インピーダンスＺ′＿ｓ、相互イン
   ピーダンスＺ′＿ｍ、自己アドミッタンスＹ′＿ｓ及び
   線路全長ｌから次の式 Ｒｅａｌ〔Ａ〕・Ｉｍａｇ〔Ｂ〕−Ｉｍａｇ〔Ａ〕・Ｒ
   ｅａｌ〔Ｂ〕＝０但し、 Ａ＝Ｖ＿ａ−｛（Ｚ′＿ｓ−Ｚ′＿ｍ）Ｘ・Ｉ＿ａ＋Ｚ
   ′＿ｍＸ［３Ｉ＿ｏ−（１／２）Ｙ′＿ｓＸ・３Ｖ＿ｏ
   ］｝Ｂ＝３Ｉ＿ｏ−Ｙ′＿ｓｌ・３Ｖ＿ｏ に従つてａ相地絡時の自端から故障点までの距離ｘを求
   めることを特徴とする送電線路の故障点標定方法。
2. （２）特許請求の範囲第１項において、次の式Ａ（１）
   ｘ＾２＋Ａ（２）ｘ＋Ａ（３）＝０但し、 Ａ（１）＝（ωＣ＿ｓ′／２）〔３Ｖ＿ｏ・３Ｉ＿ｏ・
   ｓＩＮθ＿３ω（ｌ′＿ｏ−ｌ′＿１／３）−３Ｖ＿ｏ
   ・３Ｉ＿ｏ・ｃｏｓθ＿３・（ｒ′＿０−ｒ′＿１／３
   ）＋３Ｖ＿ｏ＾２ωＣ′＿ｓ＿ｌ・ω（ｌ′＿ｏ−ｌ′
   ＿１／３）］Ａ（２）＝３Ｉ＿ｏ−Ｉ＿ａＳＩＮθ＿２
   ・ｒ′＿１＋３Ｉ＿ｏ・Ｉ＿ａｃｏｓθ＿２ωｌ′＿１
   ＋３Ｉ＾２＿ｏ・ω（ｌ′＿ｏ−ｌ′＿１／３）＋ωＣ
   ′＿ｓ・ｌ〔３Ｖ＿ｏ・Ｉ＿ａＣＯＳ（θ＿３−θ＿２
   ）ｒ＿１′＋３Ｖ＿ｏＩ＿ａＳＩＮ（θ＿３−θ＿２）
   ωｌ＿１′＋３Ｖ＿ｏ・３Ｉ＿ｏＳＩＮθ＿３・ω（ｌ
   ′＿ｏ−ｌ′＿１／３）＋３Ｖ＿ｏ・３Ｉ＿ｏｃｏｓθ
   ＿３（ｒ′＿ｏ−ｒ′＿１／３）］Ａ（３）＝−〔３Ｉ
   ＿ｏ−Ｖ＿ａ・ＳＩＮθ＿１＋３Ｖ＿ｏ・Ｖ＿ａ・ｃｏ
   ｓ（θ＿３−θ＿１）ωＣ＿ｓ′・ｌ］であつてＶ＿ｏ
   、Ｉ＿ｏ、Ｉ＿ａ、Ｖ＿ａは夫々絶対値とし、ωは電源
   角周波数とし、 Ｃ＿ｓ′：単位長当りの静電容量 ｌ＿ｏ′：単位長当りの自己インダクタンスｌ＿ｓ′と
   相互インダクタンスｌ＿ｍ′×２の和 ｌ＿１′：ｌ＿ｓ′−ｌ＿ｍ′ ｒ＿ｏ′：単位長当りの抵抗ｒ＿ｓ′と相互抵抗ｒ＿ｍ
   ′×２の和 ｒ＿１′：ｒ＿ｓ′−ｒ＿ｍ′ θ＿１：Ｖ＿ａと３Ｉ＿ｏの位相差 θ＿２：Ｉ＿ａと３Ｉ＿ｏの位相差 θ＿３：３Ｖ＿ｏと３Ｉ＿ｏの位相差 に従つて故障点距離ｘを求めることを特徴とする送電線
   路の故障点標定方法。
3. （３）特許請求の範囲第１項又は第２項において、次の
   式 Ａ（２）ｘ＋Ａ（３）＝０ に従つて距離ｘを求めることを特徴とする送電線路の故
   障点標定方法。
4. （４）特許請求の範囲第１項において、アドミッタンス
   Ｙ＿ｓ′が小さい線路の距離ｘを次の式Ｉｍａｇ〔Ｖ＿
   ａ−（Ｚ＿１′・ｘ・Ｉ＿ａ＋Ｚ＿ｍ′・ｘ・３Ｉ＿ｏ
   ）〕＝０に従つて求めることを特徴とする送電線路の故
   障点標定方法。
5. （５）特許請求の範囲第４項において、次の式Ｂ（１）
   ｘ＋Ｂ（２）＝０ 但し、 Ｂ（１）＝３Ｉ＿ｏ・Ｉ＿ａ・ＳＩＮθ＿２・ｒ′＿１
   ＋３Ｉ＿ｏ・Ｉ＿ａ・ｃｏｓθ＿２・ωｌ＿１′＋３Ｉ
   ＿ｏ＾２・ω・（ｌ＿ｏ′−ｌ＿１′／３）Ｂ（２）＝
   −３Ｉ＿ｏ・Ｖ＿ａ・ＳＩＮθ＿１に従つて距離ｘを求
   めることを特徴とする送電線路の故障点標定方法。