JPS6152431B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は３相送電線において故障点を標定す
る装置に関するものである。

従来この種の装置として第１図、第２図に示す
ものがあつた。第１図において、１は送電線、
２，３は端子、４は故障点、５ａ，５ｂはサージ
によるパルス受信部、６ａ，６ｂは信号送受信部
である。故障点４において送電線故障が発生する
と、故障サージが故障点４より端子１および３に
向かつて進行する。このサージの第１波を両端子
のパルス受信部５ａ，５ｂで受信し、その受信時
刻とある基準時刻との差を信号送受信部６ａ，６
ｂを介して相互に送信し合い、各端子から故障点
４までの距離を測ろうとするものであつた。通常
この方式はパルス受信方式と呼ばれる。

第２図は距離継電方式を示す線略図である。第
２図において、１は送電線、２は端子、４は故障
点、７は距離継電器である。４で故障が発生する
と、端子２に設置した距離継電器７は２よりみた
インピーダンスＺ〓を測る。Ｚ〓は単位距離あたりの
送電線インピーダンスＺ〓に比例するから、Ｚ〓を知
つて故障点までを測距しようとするものであつ
た。この方式を距離継電器方式と呼ぶ。

従来のパルス受信方式は、他端との伝送路を必
要とする他故障サージの第１波のみに依存するた
め、故障発生位相、線路のサージ伝搬特性などに
より第１波の受信波形が種々変化するため信頼度
の高い測距が困難であり、また距離継電器方式
は、故障点抵抗がゼロであることが必要で、通常
これはゼロでないため正確な測距が困難であるな
どの欠点があつた。

この発明は上記のような従来のものの欠点を除
去するためになされたもので、故障発生前後の１
端電圧・電流ベクトルの変化分と、故障後の１端
電圧と電流ベクトルを使用することにより、１端
情報のみを用いてかつ故障点抵抗の影響を全く受
けない標定装置を提供することを目的としてい
る。

以下、この発明の一実施例を図について説明す
る。第３図において１ａは送電線のａ相、１ｂは
送電線のｂ相、１ｃは送電線のｃ相、８ａはａ相
電圧ベクトルＶ〓_2a検出部、８ｂはｂ相電圧ベクト
ルＶ〓_2b検出部、８ｃはｃ相電圧ベクトルＶ〓_2c検出
部、９ａはａ相電流ベクトルＩ〓_2a検出部、９ｂは
ｂ相電流ベクトルＩ〓_2b検出部、９ｃはｃ相電流ベ
クトルＩ〓_2c検出部、１０は演算処理部である。１
０は例えばミニコンピユータ、マイクロコンピユ
ータを用いることができる。

本発明によりａ相１線地絡時の測距動作を述べ
る。ａ相１線地絡故障の等価回路は第４図のよう
になることが知られている。図においてＶ〓₂₀，Ｖ〓
₂₁，Ｖ〓₂₂は端子２における各モード電圧ベクト
ル、Ｖ〓₄₀，Ｖ〓₄₁，Ｖ〓₄₂は故障点４における各モー
ド電圧ベクトルＶ〓_fは故障抵抗Ｒ_fの時3R_fにかゝ
る電圧ベクトルＩ〓₂₀，Ｉ〓₂₁，Ｉ〓₂₂は端子２から故
障点４に流れる各モード電流ベクトル、Ｉ〓₄₀，Ｉ〓
₄₁，Ｉ〓₄₂は故障点４から端子２に流れる各モード
電流ベクトル、Ｉ〓_fは故障点４から流出する故障
電流ベクトルである。こゝに「モード」とは例え
ば零相、正相、逆相などのように相成分を一次変
換して得られたものを表わす。一方故障後の電
圧・電流ベクトルを、 Ｖ〓₂₀＝Ｖ〓₂₀′＋Ｖ〓₂₀″ (1) のように健全時成分Ｖ〓₂₀″と故障時に変化する成
分Ｖ〓₂₀″とに分解する。第３図の８ａ，９ａ，８
ｂ，９ｂ，８ｃ，９ｃで検出した各相電圧ベクト
ル、各相電流ベクトルから演算処理部１０におい
てモード変換することにより、各モード電圧ベク
トルＶ〓₂₀，Ｖ〓₂₁，Ｖ〓₂₂、各モード電流ベクトルＩ
〓
₂₀，Ｉ〓₂₁，Ｉ〓₂₂を得る。これらのベクトルから、
故障点４のモード電圧ベクトルを Ｖ〓₄₀＝Ａ〓_０Ｖ〓₂₀−Ｂ〓_０Ｉ〓₂₀ (2) Ｖ〓₄₁＝Ａ〓_１Ｖ〓₂₁−Ｂ〓_１Ｉ〓₂₁ (3) Ｖ〓₄₂＝Ａ〓_２Ｖ〓₂₂−Ｂ〓_２Ｉ〓₂₂ (4) に従つて算出する。こゝに｛Ａ〓ｉ，Ｂ〓ｉ｜ｉ＝
_０，_１，_２｝は区間２，４におけるモード領域の
四端子定数であり、 Ａ〓ｉ＝cosh（ｑ〓_iｘ） (5) Ｂ〓ｉ＝ｚ〓_i sinh（ｑ〓_iｘ） (6) 但し、ｑ〓ｉ＝√
：モードｉ回路の伝搬定数 ｚ〓ｉ＝√ ：
モードｉ回路の特性インピーダンス ci ：モードｉ回路のキヤパシタンス li ：モードｉ回路のインダクタンス 次に、モードｉ回路における故障電流Ｉ〓ｆの分
流比をKjとすると、 Ｖ〓ｆ＝3RF・Ｉ〓ｆ ＝−3Rf（１＋Kj）・Ｉ〓_4j (7) ところで Ｉ〓_4j＝Ｃ〓_jＶ〓_2j″−Ｄ〓_jＩ〓_2j″ (8) 但し、Ｃ〓_j＝sinh（ｑ〓_jｘ）／ｚ〓_j (9) Ｄ〓_j＝cosh（ｑ〓_jｘ） (10) であるから、 Ｖ〓_f＝−3R_f（１＋Ｋ_j）
（Ｃ〓_jＶ〓_2j″−Ｄ〓_jＩ〓_2j″） (11) すなわち、Ｖ〓_fは端子２の電圧ベクトルの変化
分で算出できる。一方、Ｖ〓_fは、 Ｖ〓_f＝Ｖ〓₄₀＋Ｖ〓₄₁＋Ｖ〓₄₂ (12) であるから結局次の関係式が成立する。

3R_f（１＋Ｋ_j）（Ｃ〓_jＶ〓_2j″−Ｄ〓_jＩ〓_2j″） ＋（Ａ〓_０Ｖ〓₂₀−Ｂ〓_０Ｉ〓₂₀） ＋（Ａ〓_１Ｖ〓₂₁−Ｂ〓_１Ｉ〓₂₁） ＋（Ａ〓_２Ｖ〓₂₂−Ｂ〓_２Ｉ〓₂₂）＝０ (13) 3R_f（１＋Ｋ_j） ＝（Ａ_０Ｖ_２０−Ｂ_０Ｉ_２０）＋（Ａ_１Ｖ_２１−Ｂ_１Ｉ_２１）＋（Ａ_２Ｖ_２２−Ｂ_２Ｉ_２２）／Ｄ_ｊＩ_２ｊ″
−Ｃ_ｊＶ_２ｊ″(14) 式（14）はｘ，Ｋ_j，Ｒ_fを未知数とする複素数
についての式であるが、左辺は実数となる。

その理由は、Ｒ_fは故障抵抗であるので実数で
あり、分流比Ｋ_jは送電線の両端子２，３がとも
に電源端であれば故障点の両側のインピーダンス
角は等しくなつて電流の分流の割合は実数となる
からである。

式（14）の右辺は実数部分と虚数部分とに分け
られるが、左辺は実数部分のみであるので、右辺
の虚数部分は零となる。右辺の未知数はｘだけで
あるから、虚数部分を零とすればｘが求められ
る。ｘはＲ_f，Ｋ_jが実数である限りＲ_f，Ｋ_jの値
に全く影響されずに求められる。

このようにして故障点までの距離ｘが測定でき
る。

以上ａ相地絡時の動作を述べたが、次にｂ―ｃ
相２線短絡時の動作を簡単に述べる。ｂ―ｃ相２
線短絡時の等価回路は第５図のようになることが
知られている。ａ相地絡時と同様に、 Ｖ〓₄₁＝Ａ〓_１Ｖ〓₂₁−Ｂ〓_１Ｉ〓₂₁ (15) Ｖ〓₄₂＝Ａ〓_２Ｖ〓₂₂−Ｂ〓_２Ｉ〓₂₂ (16) モードｊ回路の故障電流Ｉ〓_fの合流比をＫ_jとする
と、Ｒ_fの両端電圧Ｖ〓_fは、 Ｖ〓_f＝Ｒ〓_f Ｉ〓_f ＝−Ｒ_f（１＋Ｋ_j）Ｉ〓_4j ＝−Ｒ_f（１＋Ｋ_j） （Ｃ〓_jＶ〓_2j″−Ｄ〓_jＩ〓_2j″） (17) ところで Ｖ〓_f＝Ｖ〓₄₁−Ｖ〓₄₂ (18) だから、結局 Ｒ_f（１＋Ｋ_j）（Ｃ〓_jＶ〓_2j″−Ｄ〓_jＩ〓_2j″） ＋（Ａ〓_１Ｖ〓₂₁−Ｂ〓_１Ｉ〓₂₁） −（Ａ〓_２Ｖ〓₂₂−Ｂ〓_２Ｉ〓₂₂）＝０ (19) 従つて、ｘを未知数、Ｋ_j，Ｒ_fいずれかを未知
数とし他をパラメータとして（19）式を解き、故
障点までの距離Ｘ_knを測距することができる。

本発明で用いるモード電圧、モード電流として
はFortesquaの提案した零相、正相、逆相が有名
であるが、これらに限らず、一般的に相成分Ｖ
_a，Ｖ_b，Ｖ_cを一次変換して次のように得られる
３個のモード成分を用いても良い。

以上のように、この発明によれば１端子の電圧
と電流を用いて故障点の標定ができるようにした
ので、他端との伝送路を省略できるため、装置が
安価にでき、また故障点の抵抗の大きさの影響を
全く受けずに標定できるため、実系統の故障に対
して精度の高い標定結果が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のパルス受信方式による故障点標
定装置の一例を示すブロツク図、第２図は従来の
距離継電器方式による故障点標定装置の一例を示
すブロツク図、第３図は本発明の一実施例による
故障点標定方式を示すブロツク図、第４図、第５
図は本発明の動作原理を説明するための等価回路
図を示す。 図において、１は送電線、２，３は端子、４は
故障点、５ａ，５ｂはサージ受信部、６ａ，６ｂ
は信号送受信部、７は距離継電器、８ａ，８ｂ，
８ｃは電圧ベクトル検出部、９ａ，９ｂ，９ｃは
電流ベクトル検出部、１０は演算処理部である。
なお図中、同一符号は同一、又は相当部分を示
す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被保護送電線の一端において導出された電圧
   ベクトルおよび電流ベクトルに関して、被保護送
   電線の故障発生前後における上記電圧ベクトルお
   よび上記電流ベクトルの変化分をＶ〓″，Ｉ〓″とし、
   故障発生後の電圧ベクトルおよび電流ベクトルを
   Ｖ〓，Ｉ〓とし、上記送電線の上記一端から故障点ま
   での送電線四端子定数をＡ〓（ｘ），Ｂ〓（ｘ），Ｃ〓
   （ｘ），Ｄ〓（ｘ）（ｘは故障点までの距離）とする
   とき、関係式 ｛Ａ〓（ｘ）Ｖ〓−Ｂ〓（ｘ）Ｉ〓｝／｛Ｃ〓（ｘ）
   Ｖ〓″
   −Ｄ〓（ｘ）Ｉ〓″｝の虚数部＝０ を満足するｘを求めることにより上記一端から故
   障点までの距離を標定することを特徴とする故障
   点標定方式。