WO2011016213A1 - 事故点標定方法およびシステム - Google Patents

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高荷英之
庄野貴也
Original Assignee
株式会社 東芝
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    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/08—Locating faults in cables, transmission lines, or networks
    • G01R31/081—Locating faults in cables, transmission lines, or networks according to type of conductors
    • G01R31/085—Locating faults in cables, transmission lines, or networks according to type of conductors in power transmission or distribution lines, e.g. overhead
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/26—Sectionalised protection of cable or line systems, e.g. for disconnecting a section on which a short-circuit, earth fault, or arc discharge has occured
    • H02H7/261—Sectionalised protection of cable or line systems, e.g. for disconnecting a section on which a short-circuit, earth fault, or arc discharge has occured involving signal transmission between at least two stations
    • H02H7/263—Sectionalised protection of cable or line systems, e.g. for disconnecting a section on which a short-circuit, earth fault, or arc discharge has occured involving signal transmission between at least two stations involving transmissions of measured values

Definitions

  • Embodiments of the present invention relate to a fault location method and system for a transmission system.
  • fault location is based on the condition that the fault point voltage seen from both ends of the section to be standardized is equal, and the impedance is calculated from the current and voltage flowing through the transmission line, so that the accident is detected from the end of the section to be standardized.
  • the distance to the point is specified.
  • the fault location accuracy of the transmission system has a significant effect on the recovery time. For this reason, in the fault location technique for power transmission systems, improvement of the localization accuracy is always required.
  • FIG. 8 (a) is a circuit diagram of a transmission line that is a target for orientation, and (b) is a voltage distribution diagram in the length direction of the transmission line.
  • the line length y which has the power transmission line constant Z (vector amount) per unit length is set to the power transmission line 1 which has A terminal and B terminal.
  • the accident voltage at the A terminal is V A
  • the current is I A
  • the accident voltage V B at the B terminal
  • the current is I B.
  • the orientation distance x can be calculated by the following equation (2).
  • the above equation (2) is an equation that holds for the voltage and current vector quantities at the A terminal and B terminal at both ends of the line length y. For this reason, in order to establish Formula (2), it is necessary to synchronize the current and voltage taken in by the A terminal and the B terminal, respectively. Conventionally, a method of synchronizing current and voltage at the A terminal and the B terminal using a sampling synchronization signal and a GPS signal has been proposed.
  • the magnitude of the assumed error is not simply proportional to the orientation distance, and there may be cases where both are not proportional at all depending on the state of the accident.
  • a method for deriving an assumed error value with the least error in terms of probability has been proposed.
  • the expected error range also increases. That is, the assumed error is proportional to the orientation error even if it is not proportional to the orientation distance. Therefore, in power transmission systems that are easily affected by capacitance and charging current, it has been particularly required to reduce the orientation error itself without depending on the calculation of the assumed error. Moreover, in recent years, there are cases where it is desired to realize an accident point location system using simple calculation processing means such as a so-called embedded processor. For this reason, it tends to be required to reduce the difficulty level of the accident point location calculation process.
  • the flowchart of the orientation processing apparatus in 1st Embodiment. The figure explaining the effect of 1st Embodiment.
  • the flowchart of the orientation processing apparatus in 2nd Embodiment. The flowchart of the input processing apparatus in the modification of 2nd Embodiment.
  • the conventional fault point location method is shown, (a) is a circuit diagram of a power transmission line, (b) is a voltage distribution diagram in the length direction of the power transmission line.
  • an accident point locating method for locating an accident point using the voltage, current, and transmission line constant of each terminal of a transmission line to be standardized is shown.
  • this method from a basic equation of a distributed constant circuit equation using a hyperbola function, an equation simplified by quadratic approximation using an approximate equation of a hyperbola function or an equation simplified by dividing both sides by a hyperbola function Ask.
  • this simplified formula the orientation distance from the predetermined end of the transmission line to the accident point is calculated.
  • FIG. 1 is a block configuration diagram of an accident point location system according to the first embodiment
  • FIGS. 2 and 3 are a flowchart and a diagram showing processing functions of an input processing device and an orientation processing device, respectively, constituting the accident point location system.
  • 4 is a diagram for explaining the operation and effect of the first embodiment.
  • the schematic diagram at the time of the power transmission line accident in 1st Embodiment and the voltage distribution map of A terminal, B terminal, and accident point 2 are the same as that of the prior art example shown in FIG.
  • symbol 1 is the 2 terminal power transmission line of the orientation object which has A terminal and B terminal in both ends.
  • a current transformer CT10A and a voltage transformer VT10A are installed on the A terminal side, and a current transformer CT10B and a voltage transformer VT10B are installed on the B terminal side.
  • the accident point location system includes input processing devices 10A and 10B installed at an A terminal and a B terminal, respectively, and an orientation processing device connected to the input processing devices 10A and 10B via a transmission medium NET. It is comprised from 20.
  • These input processing devices 10A and 10B and the orientation processing device 20 are constituted by a digital computer such as a microprocessor, for example.
  • the input processing devices 10A and 10B are provided with data input means 11A and 11B, data storage means 12A and 12B, and data transmission means 13A and 13B, respectively.
  • the data input means 11A takes in the current and voltage at the A terminal from the current transformer CT10A and the voltage transformer VT10A, and converts these electric quantity data into digital data.
  • the data input means 11B takes in the current and voltage at the B terminal from the current transformers CT10B and VT10B and converts these electric quantity data into digital data.
  • the data storage means 12A and 12B are parts for storing the electric quantity data at the time of the accident in the memory based on the set values such as the data storage time.
  • the data transmission means 13A and 13B are parts for transmitting the electric quantity data stored in the memory to the transmission medium NET.
  • the orientation processing device 20 is provided with data acquisition means 21, orientation calculation means 22, and orientation result output means 23.
  • the data acquisition means 21 is a part for acquiring data transmitted from the data transmission means 13A, 13B of the input processing devices 10A, 10B.
  • the orientation result output means 23 is a part for outputting the orientation calculation result calculated by the orientation calculation means 22.
  • the orientation calculation means 22 is a characteristic part of the present embodiment, and the transmission line constant Z (vector amount) of the transmission line 1 is set as a set value, and the current acquired by the set value and the data acquisition means 21, Based on the voltage data, the fault location is calculated as follows.
  • the orientation calculation means 22 obtains an orientation distance from a predetermined end of the transmission line 1 to the accident point using an approximate expression of a distributed constant circuit equation. Then, using the obtained orientation distance as the initial orientation result, the final orientation result is calculated by performing regressive convergence calculation on the initial orientation result. Specific formulas for distributed constant circuit equations and approximate formulas will be described in the following standardization method.
  • the accident location method is orientation target voltage transformer VT10A and current transformer CT10A collecting voltage V A and the current I A in an accident, respectively. Further, in the B terminal of the transmission line 1, the voltage transformer VT10B and current transformer CT10B harvesting voltage V B and current I B in the accident, respectively.
  • Voltage transformer VT10A and current transformer CT10A collected voltage V A of the current data input means 11A of the input processor 10A and I A is input, the voltage V B taken of the voltage transformer VT10B and current transformer CT10B, current data input means 11B of the input processing apparatus 10B of I B is inputted.
  • the processing of the input processing devices 10A and 10B will be described with reference to the flowchart of FIG.
  • the subscripts A and B are omitted when there is no need to distinguish between the input processing device on the A terminal side or the input processing device on the B terminal side.
  • step 101 the data input means 11 of the input processing device 10 inputs voltage / current data taken from each terminal side.
  • Data input means 11A and 11 take in voltage V A and current I A , voltage V B and current I B , respectively, and convert them into digital data.
  • step 102 whether or not an accident has occurred is confirmed based on a set value such as an accident detection sensitivity. If it is determined that no accident has occurred (No in step 102), the process returns to step 101. On the other hand, if it is determined that an accident has occurred (Yes in step 102), the process proceeds to the next step 103, and the voltage / current data is stored. These steps 102 and 103 correspond in the data storage means 12 of FIG.
  • the data storage means 12 stores the digital voltage / current data V A , I A , V B , and I B at the time of the accident in the memory based on the set values such as the data storage time. To do.
  • data transmission means 13 the digital voltage and current data V A at the time of the accident occurrence, I A, V B, transmits the I B in the orientation process 20.
  • step 201 the data acquisition means 21 of the orientation processing device 20 acquires data transmitted from the input processing devices 10A and 10B.
  • step 202 Thereafter, when it is determined in step 202 that an accident has occurred (Yes in step 202), an accident phase is selected in step 203. Further, in step 204, the orientation calculation is performed using the set values such as the accident phase voltage / phase current data, the line length y of the transmission line 1, and the transmission line constant Z per unit length.
  • step 202 the process returns to step 201.
  • steps 202, 203 and 204 are processing steps corresponding to the orientation calculation means 22 of FIG.
  • the relational expression of the voltage / current V A and I A acquired on the A terminal side by the distributed constant circuit is the following expression (3) using a hyperbolic function, and the voltage / current V B and I B acquired on the B terminal side.
  • the relational expression by the distributed constant circuit is the following expression (4) using a hyperbolic function.
  • the basic equation (6) is first approximated (second-order approximation) to a square term using approximate equations of hyperbolic functions shown in the following equations (7) and (8).
  • equation (6) becomes equation (10).
  • the initial solution x of the orientation distance is obtained using a predetermined initial value such as 0 or y / 2, and is used as the initial orientation result. Then, using this initial orientation result, recursive calculation for recalculating the orientation distance x is performed, and convergence determination is performed by several recursive calculations to obtain a final orientation result.
  • the final orientation result obtained by the orientation calculation means 22 is sent to the orientation result output means 23. Finally, the orientation result output means 23 outputs the final orientation result calculated by the orientation calculation means 22 (step 205 in the flowchart of FIG. 3).
  • the orientation distance x is obtained using an approximate expression of a distributed constant circuit equation such as Expression (11) or Expression (12).
  • a distributed constant circuit equation such as Expression (11) or Expression (12).
  • the calculation load can be adjusted within a practical range by setting the upper limit value of the number of times of convergence calculation and limiting the number of times of convergence calculation. Therefore, even if it is what is called an embedded processor without relying on a high-performance CPU, the orientation distance x can be calculated easily and with high accuracy, which is very practical.
  • the fault point locating method and system of the first embodiment even if a system fault occurs on a transmission line with a large capacitance or charging current, the fault point locating is performed by an approximate expression of the distributed constant circuit equation. By determining the distance, it is possible to eliminate the influence of capacitance and charging current. As a result, highly accurate accident location can be realized at a calculation level with excellent practicality.
  • the graph of FIG. 4 is a comparison of the first embodiment and the conventional system, and is an EMTP simulation result of FL orientation in a 275 kV, 400 km parallel two-line ultra-long distance transmission line.
  • the curve 41 indicated by the broken line and the curve 42 indicated by the solid line are both simulation results of the first embodiment when the recursive convergence calculation is performed using the above equation (12).
  • 41 is a single line simulation result
  • 42 is a parallel line simulation result.
  • a curve 43 is a simulation result of the conventional method when the orientation distance x is calculated using the above equation (2).
  • the equation (2) is obtained by approximating the basic equation (6) of the distributed constant circuit equation to the first term using the approximation equations shown in the above equations (7) and (8). Is. As shown in this graph, while the orientation error is about ⁇ 7% in the conventional method, the orientation error according to the first embodiment is less than ⁇ 0.5% for both the single line and the parallel line. is there.
  • the second embodiment differs from the first embodiment in that it is a part of the processing function of the orientation processing device 20, the different processing functions of the orientation processing device 20 will be described mainly. Also in the orientation processing device 20 of the second embodiment, the line length y and the transmission line constant Z (vector amount) per unit length are set. However, when obtaining the orientation distance x, the mode conversion amount is used. There is.
  • FIG. 5 is a flowchart showing the processing functions of the orientation processing apparatus 20 in the second embodiment.
  • step 201 data transmitted from the input processing devices 10A and 10B is acquired.
  • This step 201 is a processing step corresponding to the data acquisition means 21 of FIG.
  • step 202 If it is determined in step 202 that an accident has occurred after acquiring data in step 201 (Yes in step 202), mode conversion is performed in the next step 203A. If it is determined in step 202 that no accident has occurred (No in step 202), the process returns to step 201.
  • step 204 the orientation calculation is performed using the set values such as the phase voltage / phase current data and the line constant Z.
  • steps 202, 203A and 204 are processing steps corresponding to the orientation calculation means 22 of FIG.
  • step 205 the orientation result is output.
  • This step 205 is a processing step corresponding to the orientation result output means 23 of FIG.
  • the three-phase direct method has been described.
  • the above equations (4) and (9) are applied to the accident phases a, b, c, ab, bc, ca, abc.
  • the orientation distance x to the accident point 2 (F) can be easily obtained.
  • Equation (4) and Equation (9) are applied to the b phase when the accident phase is the a phase, the influence of the error is large and the calculation becomes difficult. Therefore, as described in the flowchart of FIG. 3 above, the accident phase selection process (step 203) is required in the first embodiment.
  • the mode conversion such as the positive phase amount of the symmetric coordinate method is performed (step 203A)
  • the accident phase selection process is unnecessary.
  • the mode conversion matrix of the positive phase amount of the symmetric coordinate method shown in the following equation (13) is applied.
  • the following equation (14) is applied.
  • the mode conversion of the voltage / current is performed by the orientation processing device 20, but as a modification, the mode is set on the input processing device 10 side as shown in the flowchart of FIG. You may make it perform conversion. That is, in the input processing device 10, the mode conversion processing step 105 for converting the voltage / current mode is performed after the processing step 103 for storing the voltage / current data.
  • the orientation processing device 20 may directly obtain the orientation distance x by numerical calculation from the distributed constant circuit equation.
  • the following equation (15) can be derived by dividing both sides of the basic equation (6) of the distributed constant circuit equation by the voltage / current distributed constant circuit at both ends by the hyperbolic function cosh ( ⁇ x). Further, the orientation distance x to the accident point in this case is expressed by the following equation (16). By performing numerical calculation using the voltage / current and the line constant according to the equation (16), the orientation distance x to the accident point can be obtained.
  • the orientation distance x is obtained by direct numerical calculation rather than approximate calculation, in principle, the orientation error can be set to zero with respect to the effect of avoiding the influence of capacitance and charging current. it can. In addition, the calculation is facilitated to a practical level as compared with the case of obtaining the solution directly from the basic equation (6) of the distributed constant circuit equation. Therefore, it is possible to calculate the orientation distance x at a practical calculation level and with extremely high accuracy.

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Abstract

　一つの実施形態によれば、標定対象となる送電線の各端子の電圧、電流および送電線線路定数を用いて事故点を標定する事故点標定方法が示される。この方法においては、双曲線関数を用いた分布定数回路方程式の基本式から、双曲線関数の近似式を用いた２次近似により簡略化した式、または、双曲線関数による両辺の割り算により簡略化した式を求める。この簡略化した式を用いて、送電線の所定の一端から事故点までの標定距離を算出する。

Description

事故点標定方法およびシステム
　本発明の実施形態は、送電系統の事故点標定方法およびシステムに関する。
　一般に、事故点標定は、標定対象区間の両端から見た事故点電圧は等しいという条件を利用しており、送電線を流れる電流と電圧からインピーダンスを求めることで、標定対象区間の端部から事故点までの距離を特定している。送電系統の事故点標定精度は、復旧時間に大きな影響を与える。そのため、送電系統の事故点標定技術においては、常に標定精度の向上が求められている。
　ここで、図８を参照して従来の事故点標定方法について具体的に説明する。図８において、（ａ）は標定対象である送電線の回路図、（ｂ）は送電線長さ方向の電圧分布図である。図８（ａ）に示すように、Ａ端子およびＢ端子を有する送電線１には、単位長あたりの送電線線路定数Ｚ（ベクトル量）を有する線路長ｙが設定されている。Ａ端子における事故中の電圧をＶＡ、電流をＩＡ、Ｂ端子における事故中の電圧ＶＢ、電流をＩＢとする。
　図８（ｂ）に示すように、Ａ端子から事故点２（Ｆ点）までの標定距離をｘとして、Ａ端子およびＢ端子からそれぞれ事故点２（Ｆ点）を見たときの電圧ＶＦ（ベクトル量）は等しい。したがって、下記の式（１）が成立する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　上記の式（１）において、左辺がＡ端子から事故点２（Ｆ点）を見たときの電圧、右辺がＢ端子から事故点２（Ｆ点）を見たときの電圧をそれぞれ表している。したがって、標定距離ｘは下記式（２）によって算出することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　上記式（２）は、線路長ｙ両端のＡ端子およびＢ端子における電圧・電流のベクトル量について成り立つ式である。このため、式（２）を成立させるには、Ａ端子およびＢ端子でそれぞれ取り込んだ電流・電圧の同期をとる必要がある。従来では、サンプリング同期信号やＧＰＳ信号を用いて、Ａ端子およびＢ端子における電流・電圧の同期をとる方法が提案されている。
　ところで、標定距離ｘを算出する際、事故の状況によって標定誤差が生じることは否めない。そのため、標定誤差に関して、その範囲を想定することが事故点を標定する上で有効である。したがって、想定誤差を求める技術が知られている。
　ただし、想定誤差の大きさは、標定距離に単純に比例するといったものではなく、事故の状態によっては両者が全く比例しないケースもあり得る。このような問題点に対処すべく、確率的に見て誤差の最も少ない想定誤差値を導出する方法が提案されている。
特許第２８１８２４８号公報 特許第３３５６４８４号公報
法貴、木谷共著「送電線の故障点標定器」昭和３２年オーム社、Ｐ４５
　しかしながら、従来の事故点標定技術には次のような問題点が指摘されている。すなわち、亘長が数十ｋｍに及ぶ長距離送電線やケーブル送電線などの送電線では、静電容量が大きく、それに伴って充電電流が大きくなる。これらの送電線では、標定対象となる線路の両端で採取される事故時の電気量データが、充電電流の影響を受けるため、標定誤差が大きくなり易い。
　標定誤差が増大すれば、想定される誤差の範囲も大きくなる。つまり、想定誤差は、標定距離とは比例しなくても、標定誤差とは比例する。そこで、静電容量や充電電流の影響を受け易い送電系統では、想定誤差の算出に頼ることなく、標定誤差それ自体の縮小化を図ることが特に要請されていた。しかも、近年では、いわゆる組込系プロセッサなどの簡易な計算処理手段を用いて事故点標定システムを実現することが望まれるケースがある。このため、事故点標定の計算処理の難易度を引き下げることが求められる傾向にある。
第１の実施形態のブロック構成図。 第１の実施形態における入力処理装置のフローチャート。 第１の実施形態における標定処理装置のフローチャート。 第１の実施形態の作用効果を説明する図。 第２の実施形態における標定処理装置のフローチャート。 第２の実施形態の変形例における入力処理装置のフローチャート。 第２の実施形態の変形例における標定処理装置のフローチャート。 従来の事故点標定方法を示し、（ａ）は送電線の回路図、（ｂ）は送電線長さ方向の電圧分布図。
　一つの実施形態によれば、標定対象となる送電線の各端子の電圧、電流および送電線線路定数を用いて事故点を標定する事故点標定方法が示される。この方法においては、双曲線関数を用いた分布定数回路方程式の基本式から、双曲線関数の近似式を用いた２次近似により簡略化した式、または、双曲線関数による両辺の割り算により簡略化した式を求める。この簡略化した式を用いて、送電線の所定の一端から事故点までの標定距離を算出する。
（１）第１の実施形態
　以下、図１～図４を参照して第１の実施形態について説明する。図１は、第１の実施形態による事故点標定システムのブロック構成図であり、図２および図３はそれぞれ事故点標定システムを構成する入力処理装置および標定処理装置の処理機能を示すフローチャート、図４は第１の実施形態の作用効果を説明する図である。なお、第１の実施形態における送電線事故時の模式図およびＡ端子、Ｂ端子並びに事故点２の電圧分布図は、図８にて示した従来例のそれと同じである。
（構成）
　第１の実施形態による事故点標定方法の特徴を説明する前に、まず事故点標定システムの概要について図１を参照して説明する。図１において、符号１は、両端部にＡ端子、Ｂ端子を有する標定対象の２端子送電線である。Ａ端子側には変流器ＣＴ１０Ａおよび電圧変成器ＶＴ１０Ａが設置され、Ｂ端子側には変流器ＣＴ１０Ｂおよび電圧変成器ＶＴ１０Ｂが設置されている。
　第１の実施形態に係る事故点標定システムは、Ａ端子、Ｂ端子にそれぞれ設置された入力処理装置１０Ａ、１０Ｂと、伝送媒体ＮＥＴを介して入力処理装置１０Ａ、１０Ｂに接続された標定処理装置２０から構成されている。これら入力処理装置１０Ａ、１０Ｂおよび標定処理装置２０は、例えばマイクロプロセッサ等のディジタルコンピュータで構成されている。
　入力処理装置１０Ａ、１０Ｂには、それぞれデータ入力手段１１Ａ、１１Ｂと、データ記憶手段１２Ａ、１２Ｂと、データ伝送手段１３Ａ、１３Ｂが設けられている。このうち、データ入力手段１１Ａは、変流器ＣＴ１０Ａ、電圧変成器ＶＴ１０ＡからＡ端子における電流、電圧を取り込み、これらの電気量データをディジタルデータに変換する。また、データ入力手段１１Ｂは、変流器ＣＴ１０Ｂ、ＶＴ１０ＢからＢ端子における電流、電圧を取り込み、これらの電気量データをディジタルデータに変換する。
　データ記憶手段１２Ａ、１２Ｂはデータ記憶時間などの設定値に基づいて事故発生時の電気量データをメモリに記憶する部分である。データ伝送手段１３Ａ、１３Ｂはメモリに記憶した電気量データを伝送媒体ＮＥＴに伝送する部分である。
　標定処理装置２０には、データ取得手段２１と、標定演算手段２２と、標定結果出力手段２３が設けられている。このうち、データ取得手段２１は入力処理装置１０Ａ、１０Ｂのデータ伝送手段１３Ａ、１３Ｂから伝送されたデータを取得する部分である。標定結果出力手段２３は標定演算手段２２の算出した標定演算結果を出力する部分である。
　標定演算手段２２は、本実施形態の特徴的な部分であって、送電線１の送電線線路定数Ｚ（ベクトル量）などを設定値とし、この設定値およびデータ取得手段２１で取得した電流、電圧データに基づいて、次のようにして事故点の標定演算を行う。
　すなわち、標定演算手段２２では、分布定数回路方程式の近似式を用いて、送電線１の所定の一端から事故点までの標定距離を求める。そして、求めた標定距離を初期標定結果として、この初期標定結果に対し回帰的収束計算を行うことにより最終標定結果を算出する。分布定数回路方程式や近似式の具体的な数式に関しては、次の標定方法にて述べる。
（標定方法）
　続いて、第１の実施形態による事故点標定方法について説明する。まず、標定対象である送電線１のＡ端子において、電圧変成器ＶＴ１０Ａおよび変流器ＣＴ１０Ａがそれぞれ事故中の電圧ＶＡおよび電流ＩＡを採取する。また、送電線１のＢ端子において、電圧変成器ＶＴ１０Ｂおよび変流器ＣＴ１０Ｂがそれぞれ事故中の電圧ＶＢおよび電流ＩＢを採取する。
　電圧変成器ＶＴ１０Ａおよび変流器ＣＴ１０Ａの採取した電圧ＶＡ、電流ＩＡを入力処理装置１０Ａのデータ入力手段１１Ａが入力し、電圧変成器ＶＴ１０Ｂおよび変流器ＣＴ１０Ｂの採取した電圧ＶＢ、電流ＩＢを入力処理装置１０Ｂのデータ入力手段１１Ｂが入力する。
　以下、図２のフローチャートを参照して入力処理装置１０Ａ、１０Ｂの処理について説明する。なお、入力処理装置の説明にあたり、特にＡ端子側の入力処理装置あるいはＢ端子側の入力処理装置として区別して説明する必要のない場合は、添字Ａ、Ｂを省いて説明する。
　図２に示すように、ステップ１０１では入力処理装置１０のデータ入力手段１１が各端子側から取り込んだ電圧・電流データを入力する。データ入力手段１１Ａおよび１１は電圧ＶＡと電流ＩＡ、電圧ＶＢと電流ＩＢをそれぞれ取り込み、ディジタルデータに変換する。
　次に、ステップ１０２では、事故検出感度などの設定値をもとに事故発生有無を確認する。ここで、事故発生無しと判定した場合には（ステップ１０２のＮｏ）、ステップ１０１に戻る。一方、事故発生有りと判定した場合には（ステップ１０２のＹｅｓ）、次のステップ１０３に移行し、電圧・電流データを記憶する。これらステップ１０２および１０３は、図１のデータ記憶手段１２にて対応する。
　すなわち、データ記憶手段１２では事故発生時のディジタル電圧・電流データＶＡ、ＩＡ、ＶＢ、ＩＢに関して、データ記憶時間などの設定値をもとにして、データ記憶手段１２がメモリに記憶する。次のステップ１０４では、データ伝送手段１３が、事故発生時のディジタル電圧・電流データＶＡ、ＩＡ、ＶＢ、ＩＢを標定処理装置２０に伝送する。
　続いて、図３のフローチャートを用いて標定処理装置２０の処理機能について説明する。すなわち、ステップ２０１では標定処理装置２０のデータ取得手段２１が、入力処理装置１０Ａ、１０Ｂから伝送されてきたデータを取得する。
　その後、ステップ２０２において事故発生有りと判定した場合（ステップ２０２のＹｅｓ）、ステップ２０３では事故相を選別する。さらに、ステップ２０４において事故相電圧・各相電流データおよび送電線１の線路長ｙ、単位長あたりの送電線線路定数Ｚなどの設定値を用いて標定演算を行う。なお、ステップ２０２において事故発生無しと判定した場合には（ステップ２０２のＮｏ）、ステップ２０１に戻る。
　これらステップ２０２、２０３および２０４は、図１の標定演算手段２２に対応する処理ステップである。Ａ端子側で取得した電圧・電流ＶＡ、ＩＡの分布定数回路による関係式は、双曲線関数を用いた次の式（３）となり、Ｂ端子側で取得した電圧・電流ＶＢ、ＩＢの分布定数回路による関係式は、双曲線関数を用いた次の式（４）となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　ここで、分布定数回路の伝搬定数λ、特性インピーダンスＺは、次の式（５）で表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　上記の式（３）～（５）より、次のような分布定数回路方程式の基本式（６）が得られる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　この分布定数回路方程式の基本式（６）の直接解を求める計算は難易度が高く、実用的でない。そのため、本実施形態では、この基本式（６）を、まず、下記の式（７）、式（８）に示す双曲線関数の近似式を用いて、二乗項まで近似（２次近似）する。この場合には、下記の式（９）より、式（６）は式（１０）となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
　さらに、この式（１０）のλ３以上の項を０に近似（３次近似）すると、下記の式（１１）が得られる。この式（１１）より解である標定距離ｘを求めることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
　また、上記の式（１０）から異なる式変形により、下記の式（１２）を求め、この式（１２）より標定距離ｘを求めることも可能である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000012
　上記の式（１１）または式（１２）により、０またはｙ／２などの所定の初期値を用いて標定距離の初期解ｘを求め、初期標定結果とする。そして、この初期標定結果を用いて、標定距離ｘを再度計算する再帰計算を行い、数回に及ぶ再帰計算による収束判定を行って最終標定結果を求める。標定演算手段２２にて求めた最終標定結果を標定結果出力手段２３に送る。最後に標定結果出力手段２３は標定演算手段２２が演算した最終標定結果を出力する（図３のフローチャートのステップ２０５）。
（作用効果）
　以上述べたように、第１の実施形態においては、式（１１）や式（１２）などの分布定数回路方程式の近似式を利用して標定距離ｘを求めている。これにより、静電容量による充電電流の影響を回避することができる。したがって、距離送電線やケーブル送電線など、静電容量や充電電流が大きい送電線１であっても、標定誤差を大幅に縮小化することが可能であり、高い精度で標定距離ｘを求めることができる。
　また、本実施形態では、標定距離ｘの計算に際して、近似式を用いているため、上記の分布定数回路方程式の基本式（６）の直接解を求める場合に比べて、計算が容易であり、実用的である。しかも、上記の式(１２)のように解ｘを右辺の中に入れた形で回帰的収束計算を行った場合には、３乗根の計算が不要となり、四則演算のみで計算できるレベルにまで計算の難易度を引き下げることができる。
　さらには、収束計算の計算回数を調整することで、適切な演算負担に調節することが可能である。例えば、収束計算の計算回数の上限値を設定して収束計算回数を制限することにより、演算負担を実用的な範囲内で調整することができる。したがって、高性能のＣＰＵに頼ることなく、いわゆる組込系のプロセッサであっても、容易且つ高い精度で標定距離ｘを算出することができ、非常に実用的である。
　したがって、第１の実施形態の事故点標定方法およびシステムによれば、静電容量や充電電流の大きい送電線で系統事故が発生しても、分布定数回路方程式の近似式により事故点までの標定距離を求めることにより、静電容量や充電電流の影響を排除することができる。その結果、実用性に優れた計算レベルで高精度な事故点標定を実現することができる。
　図４のグラフは、第１の実施形態と従来方式とを比較したものであり、２７５ｋＶ、４００ｋｍの平行２回線超長距離送電線におけるＦＬ標定のＥＭＴＰシミュレーション結果である。ここで、図４中、破線で示す曲線４１と実線で示す曲線４２は、いずれも、上記の式（１２）を用いて回帰的収束計算を行った場合の第１の実施形態のシミュレーション結果であり、４１はシングルラインのシミュレーション結果、４２はパラレルラインのシミュレーション結果である。また、曲線４３は、上記の式(２)を用いて標定距離ｘを計算した場合の従来方式のシミュレーション結果である。ここで、式（２）は、分布定数回路方程式の基本式(６)を、上記の式（７）と式（８）に示す近似式を用いて、一乗項まで近似（１次近似）したものである。このグラフに示すように、従来の方式では標定誤差が±７％程度であったのに対して、第１の実施形態による標定誤差は、シングルライン、パラレルライン共に、±０．５％未満である。
（２）第２の実施形態
（構成）
　続いて、第２の実施形態について説明する。第２の実施形態による事故点標定システムの構成は、図１に示した上記第１の実施形態と同様である。そのため、各実施の形態に共通の要素については、同一符号を用いて説明する。
（標定方法）
　第２の実施形態が第１の実施形態に比べて異なるところは、標定処理装置２０の処理機能の一部なので、標定処理装置２０の異なる処理機能について重点的に説明する。第２の実施形態の標定処理装置２０においても、線路長ｙおよび単位長あたりの送電線線路定数Ｚ（ベクトル量）を設定するが、標定距離ｘを求める際、モード変換量を用いる点に特徴がある。
　図５は、第２の実施形態における標定処理装置２０の処理機能を示すフローチャートである。図５において、ステップ２０１で入力処理装置１０Ａ、１０Ｂから伝送されてきたデータを取得する。このステップ２０１は図１のデータ取得手段２１に対応する処理ステップである。
　ステップ２０１でデータを取得後、ステップ２０２で事故発生有りと判定された場合（ステップ２０２のＹｅｓ）には、次のステップ２０３Ａでモード変換を行う。ステップ２０２において事故発生無しと判定した場合（ステップ２０２のＮｏ）、ステップ２０１に戻る。次に、ステップ２０４で各相電圧・各相電流データおよび線路定数Ｚなどの設定値を用いて標定演算を行う。
　これらステップ２０２、２０３Ａおよび２０４は、図１の標定演算手段２２に対応する処理ステップである。そして、次のステップ２０５で標定結果を出力する。このステップ２０５は図１の標定結果出力手段２３に対応する処理ステップである。
　前述の第１の実施形態では３相直接法を説明したが、この場合、上記の式（４）、式（９）を事故相ａ、ｂ、ｃ、ａｂ、ｂｃ、ｃａ、ａｂｃに対して適用することにより、容易に事故点２（Ｆ）までの標定距離ｘを求めることができる。しかしながら、事故相がａ相のときに式（４）、式（９）をｂ相に適用した場合、誤差の影響が大きく、演算が困難となる。そのため、上記の図３のフローチャートで説明したように、第１の実施形態では事故相選別処理（ステップ２０３）が必要となっている。
　これに対して、第２の実施形態では、対称座標法の正相量などのモード変換を実施している（ステップ２０３Ａ）ため、事故相選別処理は不要である。対称座標法の正相量のモード変換を用いる場合には、下記の式（１３）に示した対称座標法の正相量のモード変換行列を適用する。また、クラーク変換のα量の変換行列を用いる場合には、下記の式（１４）を適用する。
　モード変換の性質上、正相量の場合には１相、２相、３相事故に対して、逆相量の場合には１相、２相事故に対して、零相量の場合には１相事故に対して、事故相選別を行うことなく、分布定数回路方程式の近似式を適用可能である。このような第２の実施形態では、事故相選別処理を省略できるため、演算負担をより軽減できる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000013
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000014
（作用効果）
　以上のような第２の実施形態によれば、上記第１の実施形態の持つ作用効果に加えて、モード変換量を用いることで、ａ、ｂ、ｃ、ａｂ、ｂｃ、ｃａ、ａｂｃ相の事故相選別を行う必要がない。したがって、演算処理の負担を軽減化しつつ、高い精度で事故点を標定することができる。
（第２の実施形態の変形例）
　なお、以上説明した第２の実施形態では、電圧・電流のモード変換を標定処理装置２０で行うようにしたが、変形例としては、図６のフローチャートで示すように入力処理装置１０側でモード変換を行うようにしても良い。すなわち、入力処理装置１０において、電圧・電流データを記憶する処理ステップ１０３の後に、電圧・電流のモードを変換するモード変換処理ステップ１０５を実施する。
　この場合、標定処理装置２０での電圧・電流のモード変換は不要となる。そのため、図７のフローチャートにて示すように、標定処理装置２０によるモード変換処理ステップ２０３Ａを削除することができる。これにより、標定処理装置２０での演算処理の軽減化を進めることが可能であるといったメリットがある。
（３）他の実施形態
　上記の実施形態の変形例として、標定処理装置２０において、分布定数回路方程式から数値計算により、直接的に標定距離ｘを求めるようにしても良い。
　すなわち、両端の電圧・電流の分布定数回路による分布定数回路方程式の基本式(６)の両辺を、双曲線関数ｃｏｓｈ(λｘ)で割ることで、下記の式（１５）を導くことができる。また、この場合の事故点までの標定距離ｘは、下記の式（１６）で表現される。この式（１６）により、電圧・電流と線路定数を用いた数値計算を行うことで、事故点までの標定距離ｘを求めることができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000015
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000016
　このような実施形態では、近似計算ではなく直接的な数値計算により標定距離ｘを求めるので、静電容量や充電電流の影響を回避できる効果に関して、原理的には標定誤差を零とすることができる。また、分布定数回路方程式の基本式(６)から直接解を求める場合に比べて、実用的なレベルまで計算が容易化されている。したがって、実用的な計算レベルで、且つ、極めて高い精度で標定距離ｘを算出することが可能である。
　本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
１…標定対象の送電線
２…事故点
１０…入力処理装置
１１…データ入力手段
１２…データ記憶手段
１３…データ伝送手段
２０…標定処理装置
２１…データ取得手段
２２…標定演算手段
２３…標定結果出力手段

Claims (5)

  1. 　標定対象となる送電線の各端子の電圧、電流および送電線線路定数を用いて事故点を標定する事故点標定方法において、
    　双曲線関数を用いた分布定数回路方程式の基本式から、双曲線関数の近似式を用いた２次近似により簡略化した式、または、双曲線関数による両辺の割り算により簡略化した式を求め、
    　前記簡略化した式を用いて、前記送電線の所定の一端から事故点までの標定距離を算出することを特徴とする事故点標定方法。
  2. 　双曲線関数を用いた前記分布定数回路方程式の基本式から、双曲線関数の近似式を用いた２次近似により簡略化した分布定数回路方程式の近似式を求め、
    　前記分布定数回路方程式の近似式を用いて、前記送電線の所定の一端から事故点までの標定距離を求め、
    　前記標定距離を初期標定結果として当該初期標定結果に対し前記分布定数回路方程式の近似式の回帰的収束計算を行うことにより最終標定結果を算出することを特徴とする請求項１に記載の事故点標定方法。
  3. 　前記送電線の各端子の電圧、電流についてモード変換した値を用いることを特徴とする請求項２に記載の事故点標定方法。
  4. 　双曲線関数を用いた前記分布定数回路方程式の基本式から、双曲線関数による両辺の割り算により簡略化した分布定数回路方程式の簡略式を求め、
    　前記分布定数回路方程式の簡略式を用いて、前記送電線の所定の一端から事故点までの標定距離を直接的な数値計算で算出することを特徴とする請求項１に記載の事故点標定方法。
  5. 　標定対象となる送電線の各端子の電圧、電流および送電線線路定数を用いて事故点を標定する事故点標定システムにおいて、
    　前記各端子に入力処理装置を設置し、伝送媒体を介して前記入力処理装置に標定処理装置を接続し、
    　前記入力処理装置には、
    　各端子側から電圧および電流を取り込み、ディジタル変換を行うデータ入力手段と、
    　データ記憶時間を含めた設定値をもとに、事故発生時の電圧データおよび電流データをメモリに記憶するデータ記憶手段と、
    　記憶したデータを伝送するデータ伝送手段を設け、
    　前記標定処理装置には、
    　前記入力処理部から伝送されてくるデータを取得するデータ取得手段と、
    　前記送電線線路定数を含めた設定値および前記データ取得手段で取得した電流データおよび電圧データを用い、双曲線関数を用いた分布定数回路方程式の基本式から、双曲線関数の近似式を用いた２次近似により簡略化した式、または、双曲線関数による両辺の割り算により簡略化した式を求め、前記簡略化した式を用いて、前記送電線の所定の一端から事故点までの標定距離を算出する標定演算手段と、
    　前記標定演算手段の標定結果を出力する標定結果出力手段を設けたことを特徴とする事故点標定システム。
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