WO2014024665A1 - 配電系統の断線事故検出方法および配電設備管理システム - Google Patents

Abstract

　本発明は、配電系統に連系する電力需要家に設置される通信機能付きの検針装置を利用して配電線の断線事故を検出し、断線箇所を特定する。 通信機能付きセンサを設置した需要家が連系された配電系統から、通信系統を介して前記通信機能付きセンサの検針情報を入手する配電設備管理システムであって、通信機能付きセンサから得た検針情報の欠損数を求める欠損数演算部１０１と、配電系統の通信機能付きセンサの設置数を求める事故時欠損数演算部１０２と、事故時欠損数演算部１０２の設置数と欠損数演算部１０１の欠損数を比較して配電系統の断線事故を判定する事故判定部１０３とを備える。

Description

配電系統の断線事故検出方法および配電設備管理システム

　本発明は、配電系統における配電線の断線事故を検出し、断線箇所を特定する方法および配電設備管理システムに関する。

　配電系統で断線事故が発生すると、人間が断線した電線に触れて感電する可能性がある。そのため、断線事故を早急に検出することが電力系統の安全性の観点で重要となる。

　しかしながら、配電線の断線事故を検出することは難しい。例えば、電線が被覆されていることにより、断線して地面に垂れ下がった際に地絡せず、系統の電圧や電流などが通常時の数値と変わらないため、断線事故を検出できないことが多い。

　そこで、センサを駆使した様々な断線事故検出方法が検討されてきた。例えば、特許文献１に記載の断線検出システムでは、配電線により供給される電力を計量し、その計量データを送信する通信部を有する複数の通信機能付き計量器と、各通信機能付き計量器から送信されたデータを受診可能な管理所を備えている。各計量器は、配電線上に設置され、配電線の電圧を検出する。その電圧検出結果に基づいて、配電線の断線箇所を判定する。

特開２００７－２８２４５２号公報

　しかしながら、特許文献１に係る技術では、配電線の断線事故を検出するために配電線上に新たに計量器（センサ）を複数設置する必要がある。そのため、配電設備の管理において設備投資が増大するという問題がある。また、配電系統に同期発電機や誘導発電機等が連系する場合、断線事故が発生しても電圧が異常値を示さないことがあり、断線事故を検出することが難しい。

　本発明は前記課題を解決するためになされたものであり、配電系統に連系する電力需要家に設置される通信機能付きの検針装置（ＡＭＩ：Ａｄｖａｎｃｅｄ　Ｍｅｔｅｒ　Ｉｎｆｒａｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）を利用して配電線の断線事故を検出し、断線箇所を特定することを目的とする。

　前記課題を解決するために、本発明の断線事故検出方法および配電設備管理システムは、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。

　請求項１に記載の断線事故検出方法の発明では、配電系統に連系された需要家に通信機能付きセンサを設置し、通信機能付きセンサが検出した検針情報を通信系統を介して入手するとともに、検針情報の欠損状態に基づいて、配電線の断線を検出することを特徴とする。

　また配電系統の断線検出は、配電系統を適宜の区間にわけ、当該区間での検針情報の欠損を報告する通信機能付きセンサ数と、当該区間に設置された通信機能付きセンサ数を比較して判断する。

　また通信障害による同時欠損数を過去履歴から保持しておき、配電系統の断線検出は、欠損を報告する通信機能付きセンサ数が、通信障害による同時欠損数よりも多いときに実施される。

　また配電系統の断線検出は、配電系統の区間を順次変更し、当該区間ごとに逐次判断する。

　また検針情報の欠損状態には、通信機能付きセンサが検出した検針情報がゼロである状態を含む。

　請求項７に記載の配電設備管理システムの発明では、通信機能付きセンサを設置した需要家が連系された配電系統から、通信系統を介して前記通信機能付きセンサの検針情報を入手する配電設備管理システムであって、通信機能付きセンサから得た検針情報の欠損数を求める欠損数演算部と、配電系統の通信機能付きセンサの設置数を求める事故時欠損数演算部と、事故時欠損数演算部の設置数と欠損数演算部の欠損数を比較して配電系統の断線事故を判定する事故判定部とを備える。

　また配電系統を適宜の区間に分けたときにその区間に存在する通信機能付きセンサの設置数を区間ごとに記憶された系統情報記憶部を備え、事故時欠損数演算部は、系統情報記憶部を参照して区間ごとの通信機能付きセンサ設置数を求め、事故判定部は区間ごとの通信機能付きセンサ設置数と当該区間における欠損数演算部の欠損数を比較して配電系統の断線事故を判定する事故判定部とを備える。

　また通信系統を介して入手した通信機能付きセンサの検針情報から、過去の通信障害による検針情報の同時欠損数を記憶する欠損情報記憶部を備え、事故判定部は、欠損数演算部の欠損数が欠損情報記憶部に保持された過去の通信障害による検針情報の同時欠損数よりも少ないときには、配電系統の断線事故の判定を行わない。

　また事故判定部による断線事故判定結果が、配電系統に給電する変電所に送られる。

　また通信機能付きセンサは、配電系統と連系する電力需要家宅に設置され、所定の時間間隔で検針情報を取得し、所定範囲内の他の通信機能付きセンサと無線通信するための機能を有するム。

　また検針情報とは、通信機能付きセンサが設置された電力需要家宅の電力消費量、もしくは電圧値、電流値のうちいずれかである。

　また通信機能付きセンサからの検針情報は検針情報集計部において集計され、検針情報集計部は、１フィーダあたりの配電系統に複数個設置され、所定の範囲内に設置されている検針装置が計測した検針情報を、無線通信機能を用いて所定の時間間隔で収集する機能を有する。

　また系統情報記憶部には、配電系統の構成、および配電系統に設置された変圧器、変圧器と変圧器より系統下流に連系する検針装置との連系情報が保持されている。

　また事故判定部は、通信機能付きセンサで計測する検針情報の欠損状態と、配電系統の適当な箇所で断線を想定した場合の検針情報の欠損状態とを比較し、２つの欠損状態の比である判定指標が所定値となった場合に、配電系統において断線が発生したと判定する。

　また事故判定部は、通信機能付きセンサで計測する検針情報の欠損状態と、配電系統の適当な箇所で断線を想定した場合の検針情報の欠損状態とを比較し、前者の欠損状態に通信機能付きセンサの組み合わせが、後者の断線想定時に欠損する検針装置の組み合わせと所定の割合で一致したときに、想定箇所で断線したと判定する。

　本発明によれば、配電系統への計量器（センサ）導入数を低減し、設備投資を抑制することができるともに、高精度に断線事故を検出できる。

本発明の断線検出に関する機能ブロック構成を示す図。 本発明の断線検出に関する他の機能ブロック構成を示す図。 高圧配電系統と低圧配電系統で構成された配電系統構成の一例を示す図。 検針装置の識別符号と柱上変圧器との対応関係を示す図。 無線による通信路系統成の一例を示す図。 複数の検針装置から集計した検針情報を時系列的に示した図。 事故判定部で演算される判定指標の一例を表す図。 断線事故事例を表す説明図。 検針情報の取得および欠損状態の一例を表す図。 補正項演算部における補正項演算の一実施例を表す説明図。 断線事故検出処理を示すフローチャート。 事故判定処理を示すフローチャート。

　以下、本発明の実施形態に係る断線事故検出方法および断線事故検出方法を有する配電設備管理システムついて、図１～図１０を参照して詳細に説明する。なお、図１～図１０のそれぞれにおいて、共通する機能部には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。

　本発明では配電線の断線検出のために、各需要家に設置される通信機能付センサを利用する。通信機能付センサは、水道、ガス、電気などの検針をして、配電線路あるいは無線通信路などの通信路を介して検針情報を中央側に送信する。

　通信機能付センサは、一般には配電線から電力供給を受けて作動している。このため、配電線の断線時には、通信機能付センサは検針情報の送出が行えず、この結果中央側には検針情報の欠損状態が発生する。本発明ではこのことを利用して配電線の断線を検知する。

　はじめに、本発明の断線検出に関する機能ブロック構成について図１を参照して説明する。図１の左側には、各需要家に設置された通信機能付センサ（以下検針装置と称する）６が示されている。ここで計測された水道、ガス、電気などの検針情報は、通信路２０を介して適宜の個所（例えば配電系統上）に複数設置された検針情報集計部１２で集計され、中央側の断線検出部１０に逐次読み込まれる。

　検針情報集計部１２は、１フィーダあたりの配電系統に複数個設置され、所定の範囲内に設置されている検針装置が計測した検針情報を、無線通信機能を用いて所定の時間間隔で収集する機能を有する。

　検針装置６と検針情報集計部１２の間の通信路２０としては配電線路あるいは無線通信路などが利用可能であり、互いに通信により検針情報を送受信している。これにより、遠方の検針装置６から近傍の検針装置６へ向かって各検針装置の検針情報が順次渡される。
最終的に全ての検針装置６の検針情報が検針情報集計部１２に逐次集約され、断線検出部１０に読み込まれる。

　なお検針装置６と検針情報集計部１２の間の通信方法は、親装置（検針情報集計部１２）が子装置（検針装置６）を定期的に呼び出して情報を収集する方式、子装置が所定周期で情報を送信する方式のいずれであってもよい。

　断線事故検出演算機能は、図１に示すように中央の断線検出部１０に備えられる。断線検出部１０は、検針情報が欠損した検針装置６の個数（実欠損数とする）を演算する欠損数演算部１０１と、配電系統上の所定の区間での断線事故を想定した時に、検針情報が欠損する検針装置６の個数（ケース欠損数とする）を演算する事故時欠損数演算部１０２と、前記実欠損数とケース欠損数の比を用いて、配電系統を構成する配電線が断線したかどうかを判定する事故判定部１０３を有する。なお事故判定部１０３の判定には系統情報記憶部１３の系統情報を参照する。

　ここで、実欠損数とケース欠損数の意味については後で詳述するが、ごく簡単に説明しておくと、実欠損数は実際に欠損が観測された検針装置６の個数であり、ケース欠損数は断線発生点を想定したときにこの区間内に設置されている検針装置６の総数である。

　以下本発明の断線事故検出演算機能について詳細に説明するが、その前に本発明の断線事故検出演算機能を適用する配電系統と、使用する通信路について一例をあげて説明しておく。

　まず図３は、高圧配電系統と低圧配電系統で構成された配電系統構成の一例を示している。この例の配電系統では、配電変電所内の変圧器２から、配電線４を介して柱上変圧器３に順次連系する。この間の連系が高圧配電系統を構成している。具体的には図３の高圧配電系統は、２－４ａ－３ａ－４ｃ－３ｃ－４ｄ－３ｄの順に直列に接続され、かつ４ａ－４ｂ－３ｂに分岐し、また４ｄ－４ｅー３ｅに分岐して構成された事例を示している。

　これに対し、各柱上変圧器３では高電圧を低電圧に変換して、需要家５との間に低圧配電系統を構成する。図３には柱上変圧器３と需要家５の間の連系の一例として、柱上変圧器３ｂに連系する低圧配電系統７ｂの構成が示されている。低圧配電系統７ｂには、低圧配電線３７を介して電力需要家５ｂ１、５ｂ２が接続されており、電力需要家５ｂ１、５ｂ２にはそれぞれ検針装置６ｂ１、６ｂ２が設置されている。

　なお図３には表記していないが、同様に柱上変圧器３ａ、３ｃ、３ｄ、３ｅについても低圧配電系統を構成し、それぞれ検針装置６を備えた電力需要家６が連系されている。ここで検針装置６には、通信路２０を用いた通信を行うために固有の識別符号ＩＤが付与されており、例えば検針装置６ｂ１、６ｂ２はそれぞれ「０００４」、「０００５」と定義されている。同様の識別符号ＩＤは、他の柱上変圧器３ａ、３ｃ、３ｄ、３ｅ内の検針装置６についても付与されている。

　図４は、検針装置６の識別符号ＩＤと、当該検針装置に電力供給する各柱上変圧器３との対応関係を表にしたものである。図４では、左側に柱上変圧器３ａ～３ｅを記載し、右側に各柱上変圧器と連系する検針装置を識別符号ＩＤを用いて記載している。例えば、柱上変圧器Ａ（３ａ）の場合、この柱上変圧器の低圧配電系統に連系する電力需要家宅には識別符号ＩＤが「０００１」、「０００２」、「０００３」と定義された３台の検針装置６ａ１、６ａ２、６ａ３が設置されており、配電系統と電気的に接続されていることがわかる。なお、他の柱上変圧器Ｃ（３ｃ）、Ｄ（３ｄ）、Ｅ（３ｅ）と検針装置６の間でも同様な対応関係が設定されているが、ここでは対応関係の逐一の説明は図４の図示をもって省略する。この柱上変圧器３と検針装置６との接続関係を表す紐付けのデータが図１および図２に記載の系統情報記憶部１３に記憶されている。

　図３、図４は配電系統側における柱上変圧器と検針装置との接続関係の一例を示しているが、これに対し通信系統側における検針装置と検針情報集計部との接続関係の一例が図５に示されている。

　図５は、無線による通信機能を持つ検針装置間で構成される検針情報の通信ルートの一例を表す説明図である。この図の検針装置６はそれぞれ無線通信機能を持ち、比較的近い距離にある検針装置間で、各検針装置が計測した検針情報を検針情報集計部１２に送信するための無線通信ルート２０を自動で生成する。つまり、検針情報は検針装置間のマルチホップ通信により送受信される。

　図４の例では、検針情報集計部１２に対してホップ数が第１段の位置に検針装置６ｄ１、６ｄ２、６ｄ３が配置されている。さらにこれら第１段ホップ位置の検針装置６ｄ１、６ｄ２、６ｄ３のそれぞれから、ホップ数が第２段の位置に検針装置６ｃ１と６ｃ２、６ｅ１と６ｃ３、６ｃ４が配置されている。ホップ数が第３段以上の位置にも同様にして検針装置が配置されているが、図５の図示を持って詳細説明を省略する。

　これにより通信ルート末端の検針装置の検針情報を通信ルート上位の検針装置に送信し、該検針情報を受診した検針装置は、さらに上位の検針装置へ自身の検針情報を上乗せして送信する。例えば、第４段ホップ位置にある検針装置６ｂ２は、上位の第３段ホップ位置にある検針装置６ａ３に検針情報を送信する。第３段ホップ位置にある検針装置６ａ３はさらに上位の第２段ホップ位置にある検針装置６Ｃ１へ、受信した下位の検針装置６ｂ２の検針情報と自身６ａ３の検針情報を上乗せして送信する。同様に第２段ホップ位置の検針装置６ｃ１は、さらに上位の第１段ホップ位置にある検針装置６ｄ１へ、受信した下位の検針装置６ｂ２、６ａ３の検針情報と自身６ｃ１の検針情報を上乗せして送信する。

　最上位の第１段ホップ位置にある検針装置６ｄ１は、同様にして下位からの受信情報と自己６ｄ１の情報を今度は検針情報集計部１２に対して送信する。ただしこの場合には、検針装置６ａ１は、下位の検針装置６ｂ２、６ａ３、６ｃ１のルートで受信した情報のほかに、別ルートの検針装置６ｃ２から受信した検針情報を合わせて上位の検針情報集計部１２に対して送信することになる。

　他の第１段位置の検針装置６ｄ２、６ｄ３も以上説明したと同じ考えに従いマルチホップ無線通信路を構成するが、ここでは図５の図示を持って詳細説明を省略する。

　このようにして本発明における検針装置の無線通信ルートは樹枝状構造を構成し、マルチホップ通信にて、検針情報集計部１２に対して遠方の検針装置から順に検針情報を送信することで、配電系統内の検針情報を収集することができる。

　以上、配電系統構成の一例を図３で、通信路構成の一例を図５で説明した。この例からも明らかなように、配電系統構成と通信路構成は別異に構成されており、配電系統構成に沿って通信路が形成されるわけではない。かつ、これらの配電系統構成と通信路構成は、それぞれの事情により適宜構成変更されて運用されることがある。例えば、配電系統の切り替えにより柱上変圧器の給電ルートを変更し、あるいは通信路ではより受信環境の良い周波数チャネルを求めて上位の検針装置に接続先を変更するといったことが発生する。

　然しながら、配電系統構成と通信路構成が別異に構成され、かつ適宜変更されることがあったとしても、図４の柱上変圧器と検針装置の配置関係は固定されたままである。従って、配電系統構成と通信路構成の間の関係を、図４の表により対応づけて把握することが可能である。

　ところで、検針情報の送受信は時間周期的に実施され、例えば自動検針の所定の検針周期に合わせて繰り返し実施される。これにより、検針情報集計部１２には同一時刻における配電系統各所の検針情報が、所定周期ごとに集計されることになる。

　図６は、同時刻に複数の検針装置から集計した検針情報を時系列的に示した図である。
図では例えば、３０分単位での検針情報を欠損情報の有無として表示している。斜線の部分が欠損状態を表しており、空白の部分は何らかの検針情報が受信されていることを表している。この欠損情報は、柱上変圧器とこれにより給電される検針装置（識別符号ＩＤ）ごとに、各時刻の状態として検針情報集計部１２に把握され、記録される。

　図６に示す表５０は、縦軸に配電系統に設置された柱上変圧器の一覧５１と各柱上変圧器と連系する電力需要家宅に設置されている検針装置一覧５２を示している。図６に示す表５０の横軸には、各検針装置の検針周期に対応した検針情報の取得および欠損状態を示している。検針装置の検針周期は例えば２分周期であるが、実際の運用においては、１分、３分、５分、１０分、１５分、２０分などの検針周期でもよい。なお、図６では説明の都合上、ある日の０時００分から７時００分までの欠損状態を、３０分単位で示した表としている。

　表内の空欄の枠（マス：例えば５４）は、検針情報集計部１２が、当該の検針装置が計測した検針情報を取得したことを意味する。一方、斜線の枠（マス：例えば５５）は、検針情報集計部１２が、検針装置が計測した検針情報を取得できなかった（欠損）ことを意味する。

　例として、図５に示した通信ルートを参照して説明する。図６の表５０において、検針装置６ａ２「０００２」に着目すると、各計測時刻０：００や１：００に計測した検針情報は、検針装置６Ｃ４「０００９」および６ｄ３「００１２」を通して検針情報集計部１２まで送信されており、断線検出部１０において検針情報を取得したこととなる。

　一方、検針装置６ａ２「０００２」が計測時刻２：００や４：００に計測した検針情報は検針情報集計部１２まで届かず、断線検出部１０においては検針情報が欠損した状態となる。また、同じ時間帯で複数の検針装置が欠損状態となる（同時欠損）場合もある。

　ただし、実際には、断線検出部１０が有する欠損数演算部１０１では、検針周期に合わせて、検針情報の欠損数を演算する。つまり、本実施例においては、２分毎に送信されてくる検針情報の欠損数をその都度演算する。このようにして、各検針装置が計測する検針情報の取得・欠損状態を確認することができる。

　なお、本発明では、各検針装置の検針情報の取得および欠損状態を表示する図６の表を、例えば、配電設備管理システムと接続する端末ＰＣや携帯端末のディスプレイ、大型モニタなどに出力表示してもよい。

　なおここで欠損とは、所定時刻に得られるべき情報が集計されない状態を意味している。集計できない原因は、配電側と通信側の双方に存在する。このうち配電側の事情としては配電線の断線がある。殆どの検針装置６は、配電系統から給電されて稼働しており、蓄電池などの他電源を備えていない。このため、配電系統が断線すると検針装置６への電力供給が断たれるので、通信路による情報送信が行えない。つまり、検針情報集計部１２には所定時刻に得られるべき情報が集計されないことになる。

　通信側の事情として、何らかの通信障害が発生すれば、受信不良により所定時刻に得られるべき情報が集計されない状態となる。

　また、欠損状態に定義すべき状態としては、電力検出情報がゼロの状態を含めておくのがよい。例えば電力を検診する検針装置が電池などの他電源を備える場合を想定すると、配電系統断線状態でも通信が可能であり、電力検出情報としてゼロを与えるので、この事例も把握することが可能である。

　本発明では、図４の変圧器と検針装置の対応関係を利用し、一定周期で検知した欠損情報を用いて配電線の断線検出を以下のようにして実行する。

　まず図１の欠損数演算部１０１では、計測時刻ごとに欠損数を把握する。これは例えば図６の３０分ごとのデータの例で説明すると、図６の欠損数の欄に示すように計測時刻０：００の欠損数は「０」、０：３０では「５」、以下３０分ごとの集計では３、１、４、０，８、１、４、１，２，５，１，４，５となる。

　次に事故時欠損数演算部１０２では、系統情報記憶部１３から所定の系統情報を読み込み、同様に所定区間毎のケース欠損数を演算する。なお先に説明したように系統情報記憶部１３には図４の関係が記憶されている。ここでは例えば所定区間として、図３の配電系統の全域を想定する。つまり、変電所２直下の配電線４ａが断線したものと想定する。ケース欠損数とは、この区間に設置されている検針装置６の総数であるので、柱上変圧器Ａに接続された３台の検針装置と、柱上変圧器Ｂの２台と、柱上変圧器Ｃの４台と、柱上変圧器Ｄの３台と、柱上変圧器Ｅの１台の、合計１３台がケース欠損数ということになる。

　本発明では、この区間の検針装置の相当数が欠損状態であるときに配電線路の断線の可能性が高いと考えている。例えば、図６の３：００の状態では、１３台の検針装置のうちの８台が欠損しており、断線が疑われる。

　このことから図１の事故判定部１０３では、実欠損数を分子、ケース欠損数を分母にとった判定指標ρを所定区間毎、所定時刻毎に逐次演算し、判定指標ρが閾値を超えた場合に断線と判定する。

　また、そのときに区間毎の判定指標で照合することにより、配電系統上の断線箇所も特定することができる。なお、判定指標ρは０．０～１．０の範囲であるため、閾値としては０．０＜ρ≦１．０の範囲で任意に設定することが可能である。

　図７は、事故判定部１０３で演算される判定指標の一例を表す説明図である。図７は、前記検針周期に対応した判定指標ρの時間変化を示した折れ線グラフ６０である。縦軸６０１は判定指標ρ、横軸６０２は時間であり３０分刻みの判定指標ρである。グラフ６０に記載の折れ線６０３、６０４、６０５がそれぞれ系統上の前記所定区間毎の判定指標ρであり、（１）式で計算される。
［数１］
　　　　　　　　　　　　　ρ＝ＬＥＲ／ＬＡＣ　　　　　・・・（１）
　ここで、分子のＬＥＲは前記実欠損数、分母のＬＡＣは前記ケース欠損数である。基本的にＬＡＣ≧ＬＥＲの関係があり、（１）式から分かるように判定指標ρは以下の（２）式の範囲を取りうる。
［数２］
　　　　　　　　　　　　　０．０≦ρ≦１．０　　　　　・・・（２）
　本発明の判定において、その一例では（１）式から分かるように、本判定指標ρが１．０より小さい場合は、断線事故が発生していない状態、判定指標ρが１．０となった時はＬＥＲ＝ＬＡＣであるため、断線事故と判定する（事故判定条件）。グラフ６０の場合、実線で囲んだ判定指標６０６や６０７の状態は断線事故であることを示す。

　これに対し、点線で囲んだ判定指標６０８の状態では、判定指標６０４や６０５が０．６～０．８を示しているが、１．０ではないため通信障害等による同時欠損数が多いだけで、断線事故ではないと判定する。

　ただし、判定指標ρの事故判定条件として（３）式のように任意の範囲を設定できるものとし、ρＡＣＣは事故判定条件の下限値である。
［数３］
　　　　　　　　　　　　　ρＡＣＣ≦ρ≦１．０　　　　　・・・（３）
　本発明の判定において、他の一例では判定指標が１ではないが、高い数値であるときには後流域での断線の可能性が高いと考える。つまり、図３の配電線４ａでの断線を想定して判定指標ρを求めた時に、図６の３：００のようにρ＝０．６（８／１３）である場合に、この想定区間での断線事故ではないが、下流側での断線の可能性が高い。係る状態では、本発明では想定区間を下流側に変更して継続実施することで、断線区間特定に至ることが可能である。

　以上、（１）式のような検針情報の実欠損数と前記所定区間毎のケース欠損数を比較することで配電系統の断線事故を検出することが可能となる。

　次に、同じく本発明の実施形態である配電設備管理システムに備わる断線事故検出方法の機能ブロック構成について図２を参照して説明する。

　図２は、実施形態に係る断線事故検出方法の概要を示すブロック図である。このときの断線事故検出方法は、図２に示すように断線検出部１０として配電設備管理システムに備得られている。

　この事例での断線検出部１０は、図１の実施例と同様に実欠損数を演算する欠損数演算部１０１と、ケース欠損数を演算する事故時欠損数演算部１０２と、前記実欠損数とケース欠損数の比を用いて、配電系統を構成する配電線が断線したかどうかを判定する事故判定部１０３を備え、さらに通信障害による実欠損を断線事故と判定しないようにするための閾値を演算する補正項演算部２０１を有する。

　またこの事例の断線検出部１０は、外部データベースとして図１の系統情報記憶部１３以外に、検針情報記憶部２１、および欠損情報記憶部２２を備えており、これらと連携して必要な情報を送受信する。なお検針情報憶部２１、系統情報記憶部１３、欠損情報記憶部２２は、サーバーなどを構成するＨＤＤ（Ｈａｒｄ　Ｄｉｓｋ　Ｄｒｉｖｅ）やフラッシュメモリなどの補助記憶装置、メインメモリなどの主記憶装置などの記録媒体により構成される。

　外部データベースのうち、検針情報記憶部２１は、検針情報集計部１２で収集した検針情報を記憶する。系統情報記憶部１３は、配電系統の構成、配電線、柱上変圧器、開閉器などの配電系統に設置されている配電機器の仕様、ＩＤ等の管理番号、設置場所、設置年数、稼働年数などを記憶する。欠損情報記憶部２２は、所定の検針装置６の過去の欠損状態を記憶する。

　欠損情報記憶部２２に記憶される欠損状態とは、例えば、実欠損数および同時に欠損（同時欠損）した検針装置の組み合わせと数（同時欠損パターン）であり、欠損の原因を「断線などの事故による欠損」と、「通信障害」などの２つのカテゴリに分類して記憶する。

　補正項演算部２０１では、対象の配電系統に対して、欠損情報記憶部２２に記憶する過去の同時欠損パターンのうち、通信障害による実欠損数が最大である同時欠損パターンを読み込み、補正項σを設定する。

　補正項演算部２０１では、欠損情報記憶部２２を参照して、例えば通信障害が原因で同時欠損した実欠損数の過去最大値が８（台）であったことを知る。この場合、８台までの同時欠損は通信障害でも頻繁に発生すると判断して、８台以下の同時欠損を「断線」と判定しないように、判定指標ρを補正する補正項σを設定する。

　断線検出部１０で断線判定した結果は、警報発令部２０２と断線箇所表示部２０３に出力される。警報発令部２０２は、作業員が常駐する営業事務所などに備わっており、配電設備管理システムに備わる断線検出部１０から「断線事故発生」という判定結果を受けた場合に、警報を出し、作業員等に断線事故を聴覚的に知らせることができる。断線箇所表示部２０３も同様に、前記営業事務所等に備わっており、作業員等に断線事故の発生を視覚的に知らせることができる。断線箇所表示部２０３は、例えば、配電設備管理システムと接続する端末ＰＣや携帯端末のディスプレイ、大型モニタなどである。

　図８は、断線事故事例を表す説明図である。図８は、図３と同じ配電系統の一例であり、配電変電所の変圧器２と、柱上変圧器３ａ～３ｅ、各柱上変圧器３ａ～３ｅを連系する配電線４ａ～４ｅで構成する。図８の各区間上に示した×印Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３は断線事故の発生を想定した箇所を示しており、各断線事故は別々もしくは同時に発生するが、本実施例では各断線事故は個別に発生したものとして説明する。

　図９の表７０は、図５で示したものと同じ検針情報の取得および欠損状態の一例を表す図である。この図において黒枠で囲った欠損の領域７０５，７０４，７０６が、図８の断線箇所Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３にそれぞれ対応している。

　例えば、断線事故事例１として、図８において、柱上変圧器Ａ（３ａ）と柱上変圧器Ｃ（３ｃ）の区間（配電線４Ｃ）上で、３：００～３：３０の時間帯で断線したとする（断線箇所Ｆ２）。この場合、配電系統において断線箇所Ｆ２より下流にある柱上変圧器Ｃ（３ｃ）と柱上変圧器Ｄ（３ｄ）と柱上変圧器Ｅ（３ｅ）には電気が流れない。つまり、この３つの柱上変圧器３ｃ、３ｄ、３ｅに連系する検針装置は動作しないため検針装置６からの検針情報を取得できないことになる。

　従って、図９の表７０の３：００の時間帯の検針情報において、柱上変圧器Ｃ（３ｃ）に連系する検針装置０００６、０００７、０００８、０００９、柱上変圧器Ｄ（３ｄ）に連系する検針装置００１０、００６、００１２、柱上変圧器Ｅ（３ｅ）に連系する検針装置００１３の検針情報が同時に欠損した状態７０４となる。

　つまり、このようにある時間帯で複数の検針情報が同時に欠損した場合、断線事故と判定することができる。また、表７０に示すように、柱上変圧器と該柱上変圧器に連系する検針装置に基づいて、検針装置の同時欠損パターン７０４などから、断線箇所を特定することが可能である。

　本実施例では、柱上変圧器Ａ（３ａ）と柱上変圧器Ｂ（３ｂ）の検針装置６は欠損状態ではなく、柱上変圧器Ｃ（３ｃ）、Ｄ（３ｄ）、Ｅ（３ｅ）の検針装置６が全て欠損状態であることから、配電線４ａ、４ｂには電気が通じており、配電線４ｃ、４ｄ、４ｅには電気が通じていないことから断線箇所Ｆ２を特定できる。

　次に、断線事故事例２として、柱上変圧器Ｂ（３ｂ）より上流の配電線４ｂ上で、６：００～６：３０の時間帯で断線したとする（断線箇所Ｆ１）。この場合、配電系統において断線箇所Ｆ１より下流にある柱上変圧器Ｂ（３ｂ）には電気が流れないため、柱上変圧器Ｂ（３ｂ）に連系する検針装置０００４と０００５は動作しないため、検針装置からの検針情報を取得できない。従って、図９の表７０の６：００～６：３０の時間帯の検針情報において、検針装置０００４と０００５の検針情報が同時に欠損した状態７０５となる。

　同様に、断線事故事例３として、配電線４ｅ上で６：００～６：３０の時間帯で断線事故が発生した場合（断線箇所Ｆ３）、断線箇所Ｆ３より下流の柱上変圧器Ｅ（３ｅ）には電気が流れないため、該柱上変圧器Ｅ（３ｅ）に連系する検針装置００１３には電気が流れず動作しない。つまり、検針装置００１３からの検針情報を取得できない。従って、図９の表７０において、６：００～６：３０の検針情報において、検針装置００１３の検針情報は欠損状態７０６となる。

　以上、説明したように、柱上変圧器と柱上変圧器に連系する検針装置と、検針装置の欠損状態から断線事故を判定し、断線箇所を特定することが可能である。

　図１０は、補正項演算部２０１における補正項演算の一実施例を表す説明図である。図１０は補正項σを示すグラフであり、縦軸８０１に補正項σ、横軸８０２に同時欠損台数（断線事故規模）Ｎをとる。本実施例では、補正項σを（４）式のステップ関数８０３として定義する。
［数４］
　　　　　　　　　　　　　σ＝０　（Ｎ≦８）　　　
　　　　　　　　　　　　　σ＝１　（Ｎ＞８）　　　・・・（４）
　ステップ関数の閾値８０４について説明する。本実施例では、通信障害により検針情報が同時に欠損したときの検針装置の数（同時欠損数）の最大値を採用している。本実施例が対象とした配電系統では、同時欠損数の最大値ＮＭＡＸは８である。つまり、最大８台までは、通信障害により検針情報が同時に欠損する可能性があることを意味する。従って、通信障害などによる８台以下の同時欠損を「断線事故」と誤判定しないように、補正項σを用いて、（１）式の判定指標を（５）式のように補正する。
［数５］
　　　　　　　　　　　　　ρ＝ＬＥＲ／ＬＡＣ　×　σ　・・・（５）
　（４）式および（５）式から、８台以下の同時欠損に対して判定指標はρ＝０となる。
従って、検針装置８台以下の同時欠損に対しては断線事故と判定しないように補正する。
このように判定指標ρを補正することで、通信障害などにより頻発する欠損を事故と判定することを防ぐことができる。

　なお、本実施例で閾値とした断線事故規模Ｎの値は任意に設定できる。対象とする配電系統もしくはフィーダ内に分布する検針装置が同時欠損したときの台数に基づいて任意の数値を指定する。また、同時欠損数に限らず任意の数値を設定してもよい。

　なお、「通信障害による欠損状態を断線事故と判定する」という誤判定を低減することが可能であれば、補正項σのステップ関数の数値は０および１以外でもよく、また、補正項σステップ関数以外に一次、二次、高次関数、指数関数、対数関数などでもよい。

　次に、断線検出部１０における断線事故検出処理について図１１を参照して説明する。
図１１は、配電設備管理システムに実装された断線事故検出処理を示すフローチャートである。

　この断線事故検出処理は、検針装置の検針情報が断線検出部１０へ入力された時点で開始され、検針装置の検針周期もしくは通信周期に合わせて処理を繰り返し実行する。この断線事故検出処理は、配電系統を構成する配電線の断線を検出し、断線箇所を特定するものである。

　図１１の最初のステップＳ９０１では、検針情報集計部１２で集計した各検針装置６の検針情報を読み込み取得する。

　この取り込みに続いてステップＳ９０２において、欠損数演算部１０１は、ステップＳ９０１で取得した検針情報のうち、検針情報が欠損している数（実欠損数）を演算する。
その際に、柱上変圧器毎に区切った所定区間毎に欠損数を演算する。欠損数の演算方法の一例としては、欠損時に送信される信号（欠損フラグ：ｆＤＡＴＡＬＡＣＫ＝１）をカウントする方法などがある。

　一方、ステップＳ９０３においては、データベースの１つである系統情報記憶部１３から系統情報を読み込み取得する。系統情報とは、図３で示す配電系統の構成や機器の設置場所や設置年数、仕様、動作パラメータなどを含む配電系統および系統を構成する機器に関する情報である。ここでは、特に、図４表１３に示される柱上変圧器と該柱上変圧器に連系する検針装置との紐付情報と、図３の４a～４eに示される配電系統を柱上変圧器で区切った所定区間に関する情報を含む。

　この取り込みに続いて次にステップＳ９０４において、事故時欠損数演算部１０２はステップＳ９０３で取得した系統情報に基づいて、配電系統の所定区間もしくは予め想定した断線事故のケースに応じた欠損数を演算する。

　また一方、ステップＳ９０５において、補正項演算部２０１は、データベースの１つである欠損情報記憶部２２より過去の同時欠損数の最大値ＮＭＡＸを読み込み取得する。

　この取り込みに続いてステップＳ９０６において、補正項演算部２０１は、ステップＳ９０５で読み込んだ同時欠損数最大値ＮＭＡＸに基づいて、補正項σを定義する（図１０参照）。

　上記一連のデータ入力とその加工処理後に、ステップＳ９０７にて、事故判定部１０３は、ステップＳ９０２で演算した実欠損数ＬＥＲとステップＳ９０４で演算したケース欠損数ＬＡＣと、ステップＳ９０６で定義した補正項σを用いて、（５）式より判定指標ρを演算する。

　ステップＳ９０８において、事故判定部１０３は、演算した判定指標ρが（６）式もしくは（７）式で定義される断線事故判定条件を満たすか否かを判定する。
［数６］
　　　　　　　　　　　　　 ρ＝１．０　　　　　　　　　・・・（６）
［数７］
　　　　　　　　　　　　　 ρＡＣＣ≦ρ≦１．０　　　　　・・・（７）
　ここで（６）式は、実欠損数ＬＥＲとケース欠損数ＬＡＣの関係が（８）式となり、断線事故が発生したことを意味する。
［数８］
　　　　　　　　　　　　　 ＬＥＲ＝ＬＡＣ　　　　　　　・・・（８）
　なお、断線事故判定条件である（６）式と（７）式はどちらか一方を設定するものとする。

　ρＡＣＣは（９）式に基づいて任意に設定できる。
［数９］　　　　　　　　　０．０＜ρＡＣＣ＜１．０　　　・・・（９）

　ステップＳ９０８の判定の結果、（６）式もしくは（７）式を満たし、断線事故が発生したと判定された場合は、ステップＳ９０９において、断線箇所表示部２０３にて、断線箇所を表示し、ステップＳ９１０において、断線事故が発生した旨を知らせるための警報を発令する。

　一方、ステップＳ９０８において、（６）もしくは（７）式を満たさず、断線事故が発生していないと判定された場合は、断線事故検出処理の最初に戻り、再度ステップＳ９０１、　Ｓ９０３、　Ｓ９０５より処理を開始する。

　以上説明した断線検出部１０および警報発令部２０２、断線箇所表示部２０３における断線事故検出処理は、前述したように、検針情報の欠損状態に基づいて断線事故が発生したか否かを判定することにより、電力需要家宅に設置される通信機能付きの検針装置を用いて断線を検出することができる。

　次に、事故判定部１０３における断線事故判定処理について図１２を参照して説明する。図１２は、断線事故検出方法における事故判定処理を示すフローチャートである。

　該断線事故判定処理は、欠損数演算部１０１で演算された実欠損数が事故判定部１０３へ入力された時点で開始され、前記検針装置の検針周期もしくは通信周期に合わせて処理を繰り返し実行する。この事故判定処理は、配電系統を構成する配電線の断線を検出するものである。

　ステップ１００１において、欠損数演算部１０１で演算された実欠損数ＬＥＲを読み込み取得する。

　ステップ１００２において、事故時欠損数演算部１０２で演算されたケース欠損数ＬＡＣを読み込み取得する。

　ステップ１００３において、補正項演算部２０１で演算された補正項σを読み込み取得する。

　ステップ１００４において、所定区間毎の判定指標ρを（５）式に基づいて演算する。

　ステップ１００５において、ステップ１００４において演算した判定指標ρが事故判定条件（６）式もしくは（７）式を満たすか否かを判定する。

　ステップ１００５の判定の結果、（６）式もしくは（７）式の事故判定条件を満たし、断線事故が発生したと判定する場合、ステップ１００６において、断線事故フラグｆＬＩＮＥＢＲＥＡＫをＯＮ（ｆＬＩＮＥＢＲＥＡＫ＝１）とする。前記断線事故フラグＯＮの信号を警報発令部２０２および断線箇所表示部２０３に出力し、事故判定処理を終了する。

　ステップ１００５の判定の結果、（６）式もしくは（７）式のいずれも満たさず、断線事故が発生していないと判定した場合は、断線事故フラグｆＬＩＮＥＢＲＥＡＫをＯＦＦ（ｆＬＩＮＥＢＲＥＡＫ＝０）とし、事故判定処理を終了する。

　以上詳細に説明した本発明の配電設備管理システムは、各需要家に設置された通信機能付きセンサの検針情報から電気量、ガス量、水道量などの検針を行う検針システムと共用する部分が多い。このため例えば電気量の検針を行う電気量検針システムであれば、配電設備管理システムも付随して電力会社の営業所などに設置されて利用されることになる。

　但し、断線事故情報を実際に利用するのは営業所ではなく変電所であるので、断線事故検出情報は変電所に転送されて利用されることになる。このためには、図２の警報発令部２０２や断線個所表示部２０３は変電所内に設けられるのが良い。

１０：配電設備管理システム内断線検出部（最小構成），６：検針装置，１２：検針情報集計部，１３：系統情報記憶部，２０：配電設備管理システム内断線検出部，２１：検針情報（検針値）記憶部，２２：欠損情報記憶部，１０１：検針データ欠損数演算部，１０２：事故時検針データ欠損数演算部，１０３：事故判定部，２０１：補正項演算部，２０２：警報発令部，２０３：断線箇所表示部

Claims (16)

1. 　配電系統に連系された需要家に通信機能付きセンサを設置し、該通信機能付きセンサが検出した検針情報を通信系統を介して入手するとともに、検針情報の欠損状態に基づいて、前記配電系統の断線を検出することを特徴とする配電系統の断線事故検出方法。
2. 　請求項１に記載の配電系統の断線事故検出方法であって、
   　前記配電系統の断線検出は、検針情報の欠損を示す前記の通信機能付きセンサ数と、
   前記配電系統に設置された前記の通信機能付きセンサ数を比較して判断することを特徴とする配電系統の断線事故検出方法。
3. 　請求項２に記載の配電系統の断線事故検出方法であって、
   　前記配電系統の断線検出は、前記配電系統を適宜の区間にわけ、当該区間での検針情報の欠損を報告する前記の通信機能付きセンサ数と、当該区間に設置された前記の通信機能付きセンサ数を比較して判断することを特徴とする配電系統の断線事故検出方法。
4. 　請求項２に記載の配電系統の断線事故検出方法であって、
   　通信障害による同時欠損数を過去履歴から保持しておき、前記配電系統の断線検出は、欠損を報告する前記の通信機能付きセンサ数が、前記通信障害による同時欠損数よりも多いときに実施されることを特徴とする配電系統の断線事故検出方法。
5. 　請求項３に記載の配電系統の断線事故検出方法であって、
   　前記配電系統の断線検出は、前記配電系統の区間を順次変更し、当該区間ごとに逐次判断することを特徴とする配電系統の断線事故検出方法。
6. 　請求項１に記載の配電系統の断線事故検出方法であって、
   前記検針情報の欠損状態には、前記通信機能付きセンサが検出した検針情報がゼロである状態を含むことを特徴とする配電系統の断線事故検出方法。
7. 　通信機能付きセンサを設置した需要家が連系された配電系統から、通信系統を介して前記通信機能付きセンサの検針情報を入手する配電設備管理システムであって、
   　前記通信機能付きセンサから得た検針情報の欠損数を求める欠損数演算部と、前記配電系統の通信機能付きセンサの設置数を求める事故時欠損数演算部と、該事故時欠損数演算部の前記設置数と前記欠損数演算部の欠損数を比較して前記配電系統の断線事故を判定する事故判定部とを備える配電設備管理システム。
8. 　請求項７に記載の配電設備管理システムであって、
   　前記配電系統を適宜の区間に分けたときにその区間に存在する前記通信機能付きセンサの設置数を区間ごとに記憶された系統情報記憶部を備え、
   　前記事故時欠損数演算部は、前記系統情報記憶部を参照して区間ごとの通信機能付きセンサ設置数を求め、前記事故判定部は区間ごとの通信機能付きセンサ設置数と当該区間における前記欠損数演算部の欠損数を比較して前記配電系統の断線事故を判定する事故判定部とを備える配電設備管理システム。
9. 　請求項７に記載の配電設備管理システムであって、
   　前記通信系統を介して入手した通信機能付きセンサの検針情報から、過去の通信障害による検針情報の同時欠損数を記憶する欠損情報記憶部を備え、
   　前記事故判定部は、前記欠損数演算部の欠損数が前記欠損情報記憶部に保持された過去の通信障害による検針情報の同時欠損数よりも少ないときには、前記配電系統の断線事故の判定を行わないことを特徴とする配電設備管理システム。
10. 　請求項７に記載の配電設備管理システムであって、
    　前記事故判定部による断線事故判定結果が、前記配電系統に給電する変電所に送られることを特徴とする配電設備管理システム。
11. 　請求項７に記載の配電設備管理システムであって、
    　前記通信機能付きセンサは、前記配電系統に連系する電力需要家宅に設置され、所定の時間間隔で検針情報を取得し、所定範囲内の他の通信機能付きセンサと無線通信するための機能を有することを特徴とする配電設備管理システム。
12. 　請求項７に記載の配電設備管理システムであって、
    　前記検針情報とは、前記通信機能付きセンサが設置された電力需要家宅の電力消費量、もしくは電圧値、電流値のうちいずれかであることを特徴とする配電設備管理システム。
13. 　請求項７に記載の配電設備管理システムであって、
    　前記通信機能付きセンサからの検針情報は検針情報集計部において集計され、該検針情報集計部は、１フィーダあたりの配電系統に複数個設置され、所定の範囲内に設置されている検針装置が計測した検針情報を、無線通信機能を用いて所定の時間間隔で収集する機能を有することを特徴とする配電設備管理システム。
14. 　請求項８に記載の配電設備管理システムであって、
    　前記系統情報記憶部には、配電系統の構成、および配電系統に設置された変圧器、該変圧器と変圧器より系統下流に連系する検針装置との連系情報は保持されていることを特徴とする配電設備管理システム。
15. 　請求項７に記載の配電設備管理システムであって、
    　前記事故判定部は、前記通信機能付きセンサで計測する検針情報の欠損状態と、前記配電系統の適当な箇所で断線を想定した場合の検針情報の欠損状態とを比較し、
    　前記２つの欠損状態の比である判定指標が所定値となった場合に、前記配電系統において断線が発生したと判定することを特徴とする配電設備管理システム。
16. 　請求項７に記載の配電設備管理システムであって、
    　前記事故判定部は、前記通信機能付きセンサで計測する検針情報の欠損状態と、前記配電系統の適当な箇所で断線を想定した場合の検針情報の欠損状態とを比較し、
    　前者の欠損状態に通信機能付きセンサの組み合わせが、後者の断線想定時に欠損する検針装置の組み合わせと所定の割合で一致したときに、前記想定箇所で断線したと判定することを特徴とする配電設備管理システム。

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