JPS63124970A - デジタル形フオルトロケ−タ - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は送電系統の故障点までの距離を評定するための
デジタル形フォルトロケータに関するものである。

〔従来の技術〕

従来のフォルトロケータでは、特開昭６０−２０４２２
０号に記載のように、送電線の電圧降下により故障点ま
での距離を測定している。また送電線に分岐がある場合
にも対処できるようにするために、分岐負荷電力の配分
比を予め設定しておき、これとフォルトロケータ設定点
の電流、電圧値とから故障点までの電圧降下を求めそれ
から距離を算出する構成をとっている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記の従来技術では、系統の電圧降下を基準にして距離
を評定するものであり、無効電力を基準とするものでは
なかった。

本発明の目的は、系統の無効電力を基準として故障点ま
での距離を算出できるデジタル形フォルトロケータを提
供するにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的は、故障発生後のフォルトロケータ設定点の
各相の電流、電圧値をとり込み、これらの値から零相電
流を基準とした故障相の故障点までの無効電力を求め、
また送電線の単位長当たりの線路定数も用いて他相の誘
導電圧で補償した単位長当たりの無効電力を求め、これ
ら求めた無効電力の比から故障点までの距離を評定する
構成とし、更に負荷分岐がある場合には１分岐負荷電流
と線路定数を用いて上記２つの無効電力を補正する構成
とすることにより達成される。

〔作用〕

故障相の故障点までの無効電力は故障点の電圧と零相電
流（各相電流の和）の間の無効電力として求まり、単位
長当たりの無効電力は故障相の自己及び相互インピーダ
ンスと電流とから容易に求まるから、これらの比をとれ
ば距離の評定ができる。

〔実施例〕

第２図は本発明のフォルトロケータを設置した電力系統
図であって、送電線１はここでは単線で示しであるが、
三相交流１回線、あるいはその複数回線である。変流器
２．電圧変成器３は本発明のフォルトロケータ１００へ
送電線１の電流、電圧信号をとり込む、ここでは変流器
２．電圧変成器３とも変換比１の理想特性として取り扱
う。またフォルトロケータ１００は、フィルタ、　Ａ／
Ｄ変換器、及びプロセッサ等から成っている。電源６か
らの電力は変圧器４を介して送電ｌ１Ｉｌへ供給され、
変圧器４の中性点は中性点接地抵抗器５によって接地さ
れている。Ｐｏはフォルトロケータ１００の設置点、Ｆ
は故障点、Ｐｉは負荷７の接続点を示す。フォルトロケ
ータ設定点Ｐｏから故障点下までの距離Ｌｐが求めるべ
き値である。

ＩＦは故障点Ｆに流れ込む電流、Ｉｔ、は負荷７に流れ
る電流である。

いま、Ｆ点においてａ相地絡が発生した場合についての
フォルトロケータ１００の動作原理を以下に説明する。

電圧変成器３からの入力信号電圧をＶａ　、　Ｖｂ　、
　Ｖｃ　、変流器２からの入力信号電流をＩａ　、Ｉｂ
　−Ｉｃとする。むろんこれらは、とり込む時間ｔによ
り変化するｔの関数である。

点ＰＯから故障点Ｆまでの零相電流を基準にした無効電
力Ｑｐはこれらの入力信号を用いて・・・（１） でえられる、ただし、Ｔは系１ＩｉｆＲ圧及び電流の周
期、ｔは時刻、Ｉｏは点Ｐｏにおける零相電流であり、 Ｉｏ＝（１／　３）（Ｉａ＋　Ｉｂ＋　Ｉｃ）　　　　
・＝　　（２）で与えられる。また、送電Ａｌｌの線路
定数を長さに対して一様分布とすると、単位長さくたと
えば１　ｋ＋ａ）当たりの零相電流を基準にした無効な
力Ｑｕは ・・・（３） で与えられる。ただし、 ＶａＭ（ｔ−’ｒ／４）＝ＲａａＩａ（ｔ−Ｔ／４）＋
ＲａｂＩｂ（ｔ−Ｔ／４）＋ＲａｃＩｃ（ｔ−Ｔ／４）
＋ＸａａＩａ（ｔ）＋ＸａｂＩｂ（ｔ）＋ＸａｃＩｃ（
ｔ）・・・（４） である、ここに、Ｒａａ＊　Ｒａｂ＠及びＲＩＣはａ相
。

ａｂ相相間間びａｃ相相間間ｌｋｍ当たりの抵抗値、Ｘ
ａａ、　Ｘａｂ＠及びＸＪＬＣは同じくリアクタンス値
である。従って、求める評定値ｆｉｒ　　（ｋ＋ａ）は
ＵＦ＝Ｑｒ／Ｑｕ　　　　　　　　　　・・・（５）な
お三相多回線送電線の場合には、故障相に対する各相間
の誘導電圧を（４）式に従って誘導線数の全付加すれば
よい、またａ相以外のｂ相、あるいはＣ相の故障時には
、（３）式、及び（４）式に示した相順ａ、ｂ、ｃを故
障相に合わせて、相同層で回転した入力信号とすればよ
い。

第１図は１以上の原理に基づいた、本発明のフォルトロ
ケータによる距離ＱＦ評定のための処理例の流れを示し
た図である。同図において、フィルタ１０１の入力信号
は、第２図の点Ｐａにおいてとり込んだ電圧、電流であ
り、これらの入力信号のサンプリング時に発生する高調
渡分を除去して折り返し誤差を防止し、また過渡直流分
を取り除いて量子化誤差を小さく抑えるために、商用周
波数近傍のみを通すバンドパスフィルタとする。

これは本実施例ではハードウェアで実現する。

アナログデジタル変換器（Ａ／Ｄ）１０２は。

予め定められたクロック周波数によって、一定間隔で入
力信号をサンプリングし量子化するものであり、電圧、
電流の同時刻の値をサンプリングしてとり込むためにホ
ールド回路も含んでおり、これらはすべてハードウェア
で実現されている。地絡故障相選別リレー処理（ＦＤ）
１０３は、１線地絡故障相を検出できるものであればよ
く、たとえば相電圧不足検出リレーでもよい、これと以
下の処理１０４〜１０８は、プロセッサのプログラム処
理によって実行される。

故障相判定処理１０４は、リレー１０３で検出した量（
不足電圧等）を判定し、故障と判定したときは次の処理
１０５でその時の入力信号をデータメモリへ格納する。

このように判定処理１０４を行うことによって、故障な
しの場合の、零相電流が零であるための故障点までの距
離の標定値ＱＦの不定さをなくシ、故障相が明確なとき
のみ標定結果を有効にすることができる。

フォルトロケータ演算処理１０６は式（１）〜（５）に
基づく演算を実行し、標定値ΩＦを算出する。ここでは
たとえば（１）式の演算は、サンプリング間隔Δｔを商
用周波数の３０度毎とすると により求められている。（３）式についても同様に、電
圧、電流のサンプル値の積演算を加算する手法によって
、目的とする無効電力が容易に得られる。

表示処理１０７では、いくつかのサンプル値毎の演算結
果である標定値ａＦについてのばらつきを調べ、標定値
ｆｉＦが安定したときはその平均値を求めて表示手段へ
出力する。所定値以上にばらつきがある場合には、過渡
応答状態にあるか、データ誤りなど標定出力として取り
扱うのに不都合なケースが考えられるので、このような
場合には不安定であることを表示する。

終了判定器１０８は演算終了の判定を行うもので、故障
相判定処理１０４による故障検出後の一定時間の経過を
、カウンタ機能によりチェックする。ここで一定時間と
しては、つぎの故障発生を考慮して、０．１〜０．２秒
程度のものでよい。

次に、故障点までに負荷が分岐している場合を説明する
。第３図はその説明図で、分岐負荷８は送電線１のＰｓ
点から分岐しており、負荷電流ＩＬ２が流入しているも
のとする。またフォルトロケータ８１１点Ｐｏから分岐
負荷が接続された点２２間の亘長をＱ１１分岐点Ｐ２か
ら故障点下までの亘長をＱｒｚとする。このとき、フォ
ルトロケータ設置点Ｐａから負荷分岐点２２間の無効電
力は負荷電流Ｉしｚの成分によるものも発生するためこ
れを補償しておく必要がある。これは系統を三相とした
とき、まず（１）式を次の式（７）に変更することであ
る； ＋Ｘヱ　Ｉｔ、ｚ（ｔ））Ｉｏ（ｔ）ｄ　　ｔ　　−（
７）ただし、右辺第２項、第３項が分岐負荷による補正
項であり、またＲ１は区間Ｌ１の正相抵抗。

ｘｌは区間Ｌ１の正相リアクタンス、Ｉ＋、ｚは分岐負
荷正相電流である。また、（４）式は（８）式に変更す
る。

＋　Ｘａａ（Ｉ　ａ（ｔ　）−Ｉ　しｘ（ｔ、））＋Ｘ
ａｂ（Ｉｂ（ｔ）　　　ａ”Ｉｔ、ｚ（ｔ））Ｔ　　　
　　　　　　　　Ｔ ＋Ｘａｃ（Ｉｃ（ｔ）　　ａ　Ｉｔ、ｚ（ｔ））・・・
（８） ただしａは１２０°遅延（時間にしてＴ／３）を与える
演算子で、　ａ”Ｉｔ、ｚはＩｔ、ｚの２４０度遅れの
値、ａＩｂ工はＩ＋、ｚの１２０度遅れの値を示す。

（７）式及び（８）式ではどちらも負荷への流入電流Ｉ
Ｌ２を用いるが、これは予め負荷運用値のデータとして
プロセッサ内に設定しておくか、フォルトロケータ標定
対象相以外の電流によって推定すればよい、この後者の
推定は、例えばａ相故障時の標定時では、フォルトロケ
ータ設置点Ｐ。

におけるｂ相電流ＩｂとＣ相電流から、Ｉｔ、ユ＝ｋｚ
　（Ｉｂ　　Ｉｃ）　　　　　　−（９）により求める
。ただし、ｋｚはフォルトロケータＨ置点ＰＧの電流に
対する分岐負荷電流Ｉ＋、ｘの分流率である。また、第
４図に示すように、負荷電流ＩＬ、　、　Ｉｔ、ｚの値
を負荷設置電気所から直接伝送路２１．２２を介して伝
送し、これをとり込むよう構成してもよい、なお、（７
）式及び（８）式を用いた距離Ｑｒの算出値は、 Ｑｒ＞ｍｓ のときのみ有効であることは言うまでもない。

分岐負荷が多数存在する場合には、第３図以降の説明と
同様に、各分岐区間毎の無効電力から分岐負荷による成
分を取除くことによって目的とする標定が可能である。

また、第４図において、負荷８の分岐線に故障が発生し
たときの標定は負荷７に流れる電流Ｉｔ、の値を用いて
（７）式、（８）式、９（式）と同様の演算を行うこと
によって目的とする値を得ることができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、負荷電流の影響を受けることなく、無
効電力を基準として故障点を標定できるという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の処理フロー図、第２図、第
３図、第４図は本発明のフォルトロケータを設置した送
電系統図である。 １・・・送電線、７・・・負荷、８・・・分岐負荷、１
００・・・フォルトロケータ、Ｐｏ・・・設置点、Ｆ・
・・故障点。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、送電線の地絡が発生した故障相を検出する故障相検
   出手段と、その設置点の電圧及び電流値から上記故障相
   の故障点までの零相電流を基準とした無効電力を算出す
   る第１デジタル演算手段と、上記設置点の電流値と送電
   線の線路定数とから送電線単位長当りの零相電流を基準
   とした無効電力を算出する第２デジタル手段と、上記故
   障点までの無効電力を上記単位長当りの無効電力で割る
   ことによつて故障点までの距離を算出する第３デジタル
   手段とを設けたことを特徴とするデジタル形フオルトロ
   ケータ。 ２、前記第１、第２及び第３手段による故障点までの距
   離算出が相異る時刻に対して所定の回数実行されるよう
   に制御する制御手段と、上記所定の回数算出された距離
   のばらつきが予め定めた範囲内にあるときに上記算出さ
   れた距離の平均値を算出してこれを表示手段へ出力する
   第４デジタル手段を設けたことを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載のデジタル形フオルトロケータ。 ３、前記第１及び第２デジタル手段は、送電線に分岐負
   荷がある場合に、前記設置点の電圧、電流値から算出し
   た無効電力から、上記分岐負荷に流入する分岐電流によ
   り生じた無効電力分を差引いた値を無効電力値として出
   力するように構成したことを特徴とする特許請求の範囲
   第１項もしくは第２項記載のデジタル形フオルトロケー
   タ。 ４、前記第１及び第２デジタル手段を、前記分岐電流の
   値を、前記設置点に於る故障相以外の相の電流値から推
   定する構成としたことを特徴とする特許請求の範囲第３
   項記載のデジタル形フオルトロケータ。 ５、送電線の各負荷点から前記設置点へ当該負荷への流
   入電流値を送信する伝送手段を設け、前記第１及び第２
   デジタル手段は上記伝送手段により送られた各負荷の流
   入電流値を用いて無効電力の補正を行う構成としたこと
   を特徴とする特許請求の範囲第３項記載のデジタル形フ
   オルトロケータ。