(57)【要約】【課題】電路の電流を測定するだけで電路における地絡方向を判定することが可能な地絡方向判定装置、地絡方向判定システム、地絡方向判定方法及びプログラムを提供する。【解決手段】地絡方向判定装置１３０は、三相電路の各相における電流波形データを取得する波形データ取得部１３３ａと、波形データ取得部１３３ａにより取得された地絡発生前後の電流波形データに基づいて、地絡発生前後の各相の電流ベクトルと地絡発生後の零相電流の電流ベクトルとを生成する電流ベクトル生成部１３３ｄと、電流ベクトル生成部１３３ｄにより生成された電流ベクトルに基づいて、地絡箇所の電路上の方向を判定する地絡方向判定部１３３ｅと、を備える。【選択図】図２
2020118544.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
三相電路の各相における電流波形データを取得する波形データ取得手段と、
前記波形データ取得手段により取得された地絡発生前後の電流波形データに基づいて、地絡発生前後の各相の電流ベクトルと地絡発生後の零相電流の電流ベクトルとを生成する電流ベクトル生成手段と、
前記電流ベクトル生成手段により生成された電流ベクトルに基づいて、地絡箇所の電路上の方向を判定する地絡方向判定手段と、
を備える地絡方向判定装置。
【請求項２】
前記電流ベクトル生成手段は、前記波形データ取得手段により取得された電流波形データに対してフーリエ展開を実行して前記電流波形データの基本波成分を抽出し、前記基本波成分に基づいて地絡発生前後の各相の電流ベクトルと地絡発生後の零相電流の電流ベクトルとを生成する、
請求項１に記載の地絡方向判定装置。
【請求項３】
前記地絡方向判定手段は、電流の位相が最も大きく変化した相を事故相と特定し、地絡発生後の零相電流の電流ベクトルが地絡発生前後における事故相の電流ベクトルの差分と一致する場合に、事故点が前記電路の電流測定位置よりも負荷側にあると判定し、地絡発生後の零相電流の電流ベクトルの絶対値が第２の閾値よりも小さい場合に、事故点が前記電路の電流測定位置よりも電源側にあると判定する、
請求項１又は２に記載の地絡方向判定装置。
【請求項４】
前記電流ベクトル生成手段により生成された電流ベクトルに基づいて、電流の位相が最も大きく変化した相を事故相と特定し、事故相における地絡発生前後の電流値を算出する事故相電流値算出手段を備え、
前記地絡方向判定手段は、前記事故相電流値算出手段により算出された事故相の電流値が地絡発生前後で反転又は減少している場合に、事故点が前記電路の電流測定位置よりも電源側にあると判定し、前記事故相電流値算出手段により算出された地絡発生後の事故相の電流値が地絡発生前の事故相の電流値よりも大きい場合に、事故点が前記電路の電流測定位置よりも負荷側にあると判定する、
請求項１又は２に記載の地絡方向判定装置。
【請求項５】
前記波形データ取得手段により取得された電流波形データに基づいて、零相電流の電流値を算出する零相電流値算出手段と、
前記零相電流値算出手段により算出された零相電流の電流値に基づいて、前記電路における地絡発生の有無を検出し、前記電路における地絡発生前後の電流波形データを抽出する波形データ抽出手段と、を備え、
前記電流ベクトル生成手段は、前記波形データ抽出手段により抽出された地絡発生前後の電流波形データに基づいて、地絡発生前後の各相の電流ベクトルと地絡発生後の零相電流の電流ベクトルとを生成する、
請求項１から４のいずれか１項に記載の地絡方向判定装置。
【請求項６】
前記電路の各相における電流波形データを記憶する波形データ記憶手段を備え、
前記波形データ抽出手段は、前記零相電流値算出手段により算出された零相電流の絶対値が第１の閾値よりも大きい場合に、前記波形データ記憶手段から地絡発生前後の同期の取れた電流波形データを抽出する、
請求項５に記載の地絡方向判定装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の地絡方向判定装置と、
前記地絡方向判定装置と通信可能に接続され、前記地絡方向判定装置により判定された前記電路における地絡方向の判定結果を取得する監視装置と、
を備える地絡方向判定システム。
【請求項８】
三相電路の各相における電流波形データを取得する波形データ取得ステップと、
前記波形データ取得ステップにより取得された地絡発生前後の電流波形データに基づいて、地絡発生前後の各相の電流ベクトルと地絡発生後の零相電流の電流ベクトルとを生成する電流ベクトル生成ステップと、
前記電流ベクトル生成ステップにより生成された電流ベクトルに基づいて、地絡箇所の電路上の方向を判定する地絡方向判定ステップと、
を含む地絡方向判定方法。
【請求項９】
コンピュータを、
三相電路の各相における電流波形データを取得する波形データ取得手段、
前記波形データ取得手段により取得された地絡発生前後の電流波形データに基づいて、地絡発生前後の各相の電流ベクトルと地絡発生後の零相電流の電流ベクトルとを生成する電流ベクトル生成手段、
前記電流ベクトル生成手段により生成された電流ベクトルに基づいて、地絡箇所の電路上の方向を判定する地絡方向判定手段、
として機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地絡方向判定装置、地絡方向判定システム、地絡方向判定方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
送電線や配電線等の架線物に樹木や飛来物等が接触することで地絡が生じることがある。架設物に地絡が生じた場合、地絡が架設物の所定位置に対して電源側で発生したのか負荷側で発生したのかを示す地絡方向を判定することで、最終的に地絡が発生した地絡箇所を把握することが必要である。地絡方向の判定には、零相電流及び零相電圧を用いる手法が一般的であり、例えば、特許文献１には、地絡時の零相電流と零相電圧との位相差に基づいて地絡方向を判定する手法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２１７４８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の手法では、零相電圧の測定が可能な接地変圧器（Grounded Potential Transformer：ＧＰＴ）等の機器が必要であるが、ＧＰＴ等の機器は、サイズも大きく高価であるため、架線物の多数箇所に設置することは困難である。また、零相電圧を測定するために、サイズも小さく安価な非接触式の電圧センサを用いることも考えられるが、非接触式の電圧センサを例えば配電線等の低圧線等に適用した場合、電圧が低いため、電圧の正確な測定が困難である。そして、このような問題は、架線物のみならず地中の管路等に設置された地中線を含む、あらゆる電路の地絡方向を判定する場合に存在している。
【０００５】
本発明は、このような背景に基づいてなされたものであり、電路の電流を測定するだけで電路における地絡方向を判定することが可能な地絡方向判定装置、地絡方向判定システム、地絡方向判定方法及びプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の第１の観点に係る地絡方向判定装置は、
三相電路の各相における電流波形データを取得する波形データ取得手段と、
前記波形データ取得手段により取得された地絡発生前後の電流波形データに基づいて、地絡発生前後の各相の電流ベクトルと地絡発生後の零相電流の電流ベクトルとを生成する電流ベクトル生成手段と、
前記電流ベクトル生成手段により生成された電流ベクトルに基づいて、地絡箇所の電路上の方向を判定する地絡方向判定手段と、
を備える。
【０００７】
前記電流ベクトル生成手段は、前記波形データ取得手段により取得された電流波形データに対してフーリエ展開を実行して前記電流波形データの基本波成分を抽出し、前記基本波成分に基づいて地絡発生前後の各相の電流ベクトルと地絡発生後の零相電流の電流ベクトルとを生成してもよい。
【０００８】
前記地絡方向判定手段は、電流の位相が最も大きく変化した相を事故相と特定し、地絡発生後の零相電流の電流ベクトルが地絡発生前後における事故相の電流ベクトルの差分と一致する場合に、事故点が前記電路の電流測定位置よりも負荷側にあると判定し、地絡発生後の零相電流の電流ベクトルの絶対値が第２の閾値よりも小さい場合に、事故点が前記電路の電流測定位置よりも電源側にあると判定してもよい。
【０００９】
前記電流ベクトル生成手段により生成された電流ベクトルに基づいて、電流の位相が最も大きく変化した相を事故相と特定し、事故相における地絡発生前後の電流値を算出する事故相電流値算出手段を備え、
前記地絡方向判定手段は、前記事故相電流値算出手段により算出された事故相の電流値が地絡発生前後で反転又は減少している場合に、事故点が前記電路の電流測定位置よりも電源側にあると判定し、前記事故相電流値算出手段により算出された地絡発生後の事故相の電流値が地絡発生前の事故相の電流値よりも大きい場合に、事故点が前記電路の電流測定位置よりも負荷側にあると判定してもよい。
【００１０】
前記波形データ取得手段により取得された電流波形データに基づいて、零相電流の電流値を算出する零相電流値算出手段と、
前記零相電流値算出手段により算出された零相電流の電流値に基づいて、前記電路における地絡発生の有無を検出し、前記電路における地絡発生前後の電流波形データを抽出する波形データ抽出手段と、を備え、
前記電流ベクトル生成手段は、前記波形データ抽出手段により抽出された地絡発生前後の電流波形データに基づいて、地絡発生前後の各相の電流ベクトルと地絡発生後の零相電流の電流ベクトルとを生成してもよい。
【００１１】
前記電路の各相における電流波形データを記憶する波形データ記憶手段を備え、
前記波形データ抽出手段は、前記零相電流値算出手段により算出された零相電流の絶対値が第１の閾値よりも大きい場合に、前記波形データ記憶手段から地絡発生前後の同期の取れた電流波形データを抽出してもよい。
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明の第２の観点に係る地絡方向判定システムは、
前記地絡方向判定装置と、
前記地絡方向判定装置と通信可能に接続され、前記地絡方向判定装置により判定された前記電路における地絡方向の判定結果を取得する監視装置と、
を備える。
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明の第３の観点に係る地絡方向判定方法は、
三相電路の各相における電流波形データを取得する波形データ取得ステップと、
前記波形データ取得ステップにより取得された地絡発生前後の電流波形データに基づいて、地絡発生前後の各相の電流ベクトルと地絡発生後の零相電流の電流ベクトルとを生成する電流ベクトル生成ステップと、
前記電流ベクトル生成ステップにより生成された電流ベクトルに基づいて、地絡箇所の電路上の方向を判定する地絡方向判定ステップと、
を含む。
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明の第４の観点に係るプログラムは、
コンピュータを、
三相電路の各相における電流波形データを取得する波形データ取得手段、
前記波形データ取得手段により取得された地絡発生前後の電流波形データに基づいて、地絡発生前後の各相の電流ベクトルと地絡発生後の零相電流の電流ベクトルとを生成する電流ベクトル生成手段、
前記電流ベクトル生成手段により生成された電流ベクトルに基づいて、地絡箇所の電路上の方向を判定する地絡方向判定手段、
として機能させる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、電路の電流を測定するだけで電路における地絡方向を判定することが可能な地絡方向判定装置、地絡方向判定システム、地絡方向判定方法及びプログラムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態１に係る地絡方向判定システムの全体的な構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る測定・判定装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る電流センサが水平アームに固定されている様子を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１における波形データ記憶部のデータテーブルの一例を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態１における波形データの抽出方法の具体例を示す図である。
【図６】（ａ）は、事故点が負荷側にある場合の電流ベクトルの一例であり、（ｂ）は、事故点が電源側にある場合の電流ベクトルの一例である。
【図７】本発明の実施の形態１に係る地絡方向判定処理の流れを示すフローチャートである。
【図８】（ａ）は、事故点が負荷側にある場合の電流ベクトルの一例であり、（ｂ）は、事故点が電源側にある場合の電流ベクトルの一例である。
【図９】（ａ）は、事故点が負荷側にある場合の事故相電流値の一例であり、（ｂ）は、事故点が電源側にある場合の事故相電流値の一例である。
【図１０】本発明の実施の形態２に係る測定・判定装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図１１】本発明の実施の形態２に係る地絡方向判定処理の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明に係る地絡方向判定装置、地絡方向判定システム、地絡方向判定方法及びプログラムの実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。各図面においては、同一又は同等の部分に同一の符号を付す。
【００１８】
（実施の形態１）
図１〜図７を参照して、実施の形態１に係る地絡方向判定装置、地絡方向判定システム、地絡方向判定方法及びプログラムを説明する。以下、三相３線式の配電線（三相電路）において地絡方向を判定する場合を例に説明する。三相３線式の配電線は、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相に対応する３本の電線から構成されている。
【００１９】
図１は、実施の形態１に係る地絡方向判定システム１の全体的な構成を示す図である。地絡方向判定システム１は、配電線に設定された単独又は複数の電流測定位置において各相の電流値を測定し、測定された各相の電流値に基づいて各電流測定位置において地絡が電源側で発生したのか負荷側で発生したのかを示す地絡方向を判定する。ユーザは、配電線の複数の電流測定位置における地絡方向を把握することで、配電線のどの位置で地絡が発生しているかを判別できる。
【００２０】
地絡方向判定システム１は、単独又は複数の電流測定位置に設置された測定・判定装置１００と、監視装置２００と、を備える。測定・判定装置１００と監視装置２００とは、インターネット等の通信回線により相互に通信可能に接続されている。
【００２１】
測定・判定装置１００は、例えば、配電線を架設している各電柱に設置されている。測定・判定装置１００は、配電線の各相に対応する３つの電流センサを備え、所定のサンプリング間隔（例えば、約０．５ｍｓｅｃ）で、配電線の各相の電流値（瞬時値）を測定し、各相の電流値に基づいて配電線の各電流測定位置における地絡方向を判定する。
【００２２】
監視装置２００は、例えば、汎用コンピュータであり、測定・判定装置１００から配電線の地絡方向の判定結果を取得すると、ユーザに対して異常が発生している旨を通知する。監視装置２００は、地絡発生時におけるタイムスタンプ付きで記憶された電流の波形データを測定・判定装置１００から取得したかどうかを定期的に監視し、測定・判定装置１００からタイムスタンプ付きで転送された地絡発生前後の電流の波形データに基づいて、事故様相や電流波形等をディスプレイに表示する。
【００２３】
図２は、実施の形態１に係る測定・判定装置１００のハードウェア構成を示すブロック図である。測定・判定装置１００は、配電線の各相に対応する３つの電流センサ１１０と、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換器１２０と、地絡方向判定装置１３０と、を備える。電流センサ１１０、Ａ／Ｄ変換器１２０及び地絡方向判定装置１３０は、電流センサ１１０により取得された電流信号がＡ／Ｄ変換器１２０でデジタル信号に変換されて地絡方向判定装置１３０で処理されるように、有線又は無線の通信回線を介して通信可能に接続されている。
【００２４】
図３は、実施の形態１に係る非接触式の電流センサ１１０が水平アームに固定されている様子を示す図である。配電線の各相は、それぞれ碍子を介して水平アームに架設されている。なお、電流センサ１１０は、非接触式の電流センサに限られず、接触式の電流センサであってもよい。
【００２５】
電流センサ１１０は、コイル１１１と、変流器（Current Transformer：ＣＴ）１１２と、を備える。電流センサ１１０は、配電線の各相に対応付けて配置され、電柱本体から水平に延びる水平アームに固定されている。
【００２６】
コイル１１１は、配電線に流れる電流で発生する磁界と交差するように水平アームに固定されている。配電線に電流が流れた場合、コイル１１１には、レンツの法則に基づいて起電力が発生する。コイル１１１の巻き数は任意であるが、例えば１巻である。コイル１１１に流れる電流は、コイル１１１を構成する電線の抵抗に反比例するため、コイル１１１の電線は、抵抗が小さく径が大きいことが好ましい。例えば、電線が銅材で形成されている場合、その直径は約３．２ｍｍ程度である。
【００２７】
変流器１１２は、コイル１１１に固定され、アンペールの法則に基づいてコイル１１１に流れる電流値を測定する。変流器１１２は、配電線の周囲に生じた磁界によって生成されたコイル１１１の電流を検出し、配電線の電流値に比例した値をＡ／Ｄ変換器１２０に向けて出力する。
【００２８】
図２に戻り、Ａ／Ｄ変換器１２０は、電流センサ１１０により出力された電流信号をデジタル信号に変換し、地絡方向判定装置１３０に向けて出力する。Ａ／Ｄ変換器１２０は、所定のサンプリング周波数（例えば、約０．５ｍｓｅｃ）で、アナログ信号である電流信号をデジタル信号に変換する。
【００２９】
地絡方向判定装置１３０は、例えば、小型の汎用コンピュータ（シングルボードコンピュータ）である。地絡方向判定装置１３０は、通信部１３１と、記憶部１３２と、制御演算部１３３と、を備える。地絡方向判定装置１３０の各部は、内部バス等で相互に接続されている。
【００３０】
通信部１３１は、インターネット等の通信ネットワークや他のＡ／Ｄ変換器等の周辺機器に接続することが可能なインターフェースである。通信部１３１は、Ａ／Ｄ変換器１２０からの電流値の時間変化を示す電流の波形データを記憶部１３２に転送する。
【００３１】
記憶部１３２は、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ等を備える。記憶部１３２は、制御演算部１３３に実行されるプログラムや各種のデータを記憶する。また、記憶部１３２は、制御演算部１３３が処理を実行するためのワークメモリとして機能する。さらに、記憶部１３２は、地絡発生前後の電流の波形データを含むように各相の電流値を記憶する波形データ記憶部１３２ａを備える。
【００３２】
図４は、実施の形態１に係る波形データ記憶部１３２ａのデータテーブルの一例である。波形データ記憶部１３２ａは、配電線の各相（ＣＨ）に対応する電流センサ１１０で測定された電流値を、測定順に記憶する。図４の例では、０〜１９９９までの２０００個の領域が確保されており、アドレスＮｏが１９９９に達すると０に戻る。例えば、０．５ｍｓのサンプリングでは１秒分のデータが記憶される。波形データ記憶部１３２ａに構成されたバッファ領域（例えば、リングバッファ等）には電流の波形データが順次記憶されると共に、最後に更新したアドレスＮｏ、最後に更新した時間（更新時間）、最後に処理したアドレスＮｏも記憶する。
【００３３】
制御演算部１３３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等を備え、地絡方向判定装置１３０の各部の制御を行う。制御演算部１３３は、時間を計測するタイマを備える。制御演算部１３３は、記憶部１３２に記憶されているプログラムを実行することにより、図７の地絡方向判定処理を実行する。
【００３４】
制御演算部１３３は、機能的には、波形データ取得部１３３ａと、零相電流値算出部１３３ｂと、波形データ抽出部１３３ｃと、電流ベクトル生成部１３３ｄと、地絡方向判定部１３３ｅと、を備える。
【００３５】
波形データ取得部１３３ａは、波形データ記憶部１３２ａのリングバッファーから、前回演算後に記憶された最新の電流の波形データを取得する。
【００３６】
零相電流値算出部１３３ｂは、波形データ取得部１３３ａが取得した各相の電流値を合計することで、零相電流の電流値を算出する。配電線に地絡が発生していない場合（定常時）、零相電流の電流値はほぼゼロである。
【００３７】
波形データ抽出部１３３ｃは、零相電流値算出部１３３ｂで算出された零相電流の絶対値が第１の閾値よりも大きいと判別したことをトリガーとして、波形データ記憶部１３２ａに記憶された電流波形データからトリガー前後（地絡発生前後）の電流の波形データを抽出する。波形データ抽出部１３３ｃは、波形データを抽出する際に、トリガー後の波形データが不足している場合は、波形データの取り込みが終了するまで処理を待つ。また、波形データ抽出部１３３ｃは、トリガー直近の電流波形データを除いて、トリガー前後の１サイクル分の同期の取れた各相の波形データを抽出する。
【００３８】
図５は、トリガー前後の１サイクル分の同期の取れた波形データを抽出する方法の具体例を示す。図５の具体例では、トリガーの２サイクル前の時点から１サイクル分の波形を取得し、トリガーの１サイクル後の時点から１サイクル分の波形を抽出している。波形データの抽出方法は、図５の場合に限られず、トリガー前後の１サイクル分の同期の取れた波形であって、トリガー直近を避けた波形であれば、どのような波形を抽出してもよい。
【００３９】
図３に戻り、電流ベクトル生成部１３３ｄは、波形データ抽出部１３３ｃで抽出された各相の波形データに対してフーリエ展開を実行し、地絡発生前後における各相の基本波のｓｉｎ波成分及びｃｏｓ波成分の波高値をそれぞれ算出することで、地絡発生前後における各相の電流ベクトルと地絡発生後の零相電流Ｉ０の電流ベクトル（零相電流ベクトル）とを生成する。電流ベクトルは、例えば、複素数ａ＋ｂｊ（ａ、ｂは実数、ｊは虚数）として扱うことができる。
【００４０】
地絡方向判定部１３３ｅは、電流ベクトル生成部１３３ｄで生成された地絡発生前後における各相の電流ベクトルと地絡発生後の零相電流ベクトルとに基づいて、配電線における地絡方向を判定する。
【００４１】
図６（ａ）は、事故点が負荷側にある場合の電流ベクトルの一例であり、図６（ｂ）は、事故点が電源側にある場合の電流ベクトルの一例である。図６では、太い矢印が事故前の電流ベクトルを示し、細い矢印が事故後の電流ベクトルを示す。
【００４２】
基本波のｃｏｓ波成分の波高値をＸ成分とし、基本波のｓｉｎ波成分の波高値をＹ成分とすると、図６に示すようにＸＹ座標上に電流ベクトルを描くことができる。また、地絡発生後の各相の基本波におけるｃｏｓ波分の波高値の合計をＸ成分、ｓｉｎ波分の波高値の合計をＹ成分とすると、図６に示すように地絡発生後の零相電流ベクトルを描くことができる。
【００４３】
図６（ａ）に示すように事故点が電流測定位置よりも負荷側にある場合、地絡発生後の零相電流ベクトルは事故相（Ｓ相）の電流ベクトルの差分とほぼ一致する。他方、図６（ｂ）に示すように事故点が電流測定位置よりも電源側にある場合、零相電流Ｉ０の成分は各相に均等に分配され、配電線に流れる零相電流Ｉ０の絶対値は、取り付け点以降の静電容量に依存するため、他フィーダを含めたバンク全体の静電容量に依存する負荷側事故に比べ、大幅に小さな値となる。
【００４４】
したがって、地絡方向判定部１３３ｅは、地絡発生後の零相電流ベクトルが事故相の電流ベクトルの差分とほぼ一致する場合、事故点が電流測定位置の電源側であると判定する。また、地絡方向判定部１３３ｅは、地絡相が特定できず、地絡発生後の零相電流Ｉ０の絶対値が第２の閾値よりも小さい場合、事故点が電流測定位置の電源側であると判定する。
【００４５】
なお、測定・判定装置１００では、電流センサ１１０として非接触式のセンサを用いているため、実際に地絡が発生していない場合であっても測定誤差に基づく零相電流Ｉ０を検出する場合がある。零相電流Ｉ０に測定誤差が存在する場合、地絡方向判定装置１３０は、地絡が発生していない時点での零相電流Ｉ０をできるだけ最小化する補正係数を事前に算出すればよい。
【００４６】
具体的には、Ｉｒ、Ｉｓ、Ｉｔをそれぞれ地絡が発生していない時点でのＲ相、Ｓ相、Ｔ相の電流値とし、ｋｒ、ｋｓ、ｋｔをそれぞれ補正係数とした場合、以下の式（１）が成り立つように、補正係数ｋｒ、ｋｓ、ｋｔを決定すればよい。
ｋｒ・Ｉｒ＋ｋｓ・Ｉｓ＋ｋｔ・Ｉｔ＝０  …（１）
【００４７】
そして、補正係数ｋｒ、ｋｓ、ｋｔをＲ相、Ｓ相、Ｔ相の電流値にそれぞれ乗算して、乗算された値の和を取ることで、補正された零相電流Ｉ０を算出し、補正された零相電流Ｉ０に基づいて配電線における地絡事故の有無を判定すればよい。
【００４８】
（地絡方向判定処理）
次に、図７を参照して、本発明の実施の形態１に係る地絡方向判定装置１３０の制御演算部１３３が実行する地絡方向の判定に係る一連の処理の流れを説明する。図７は、実施の形態１に係る地絡方向判定処理の流れを示すフローチャートである。地絡方向判定処理は、Ａ／Ｄ変換器１２０から取得した電流波形データに基づいて、配電線における地絡方向を判定する処理である。地絡方向判定処理は、地絡方向判定装置１３０が起動された時に開始される。
【００４９】
まず、波形データ取得部１３３ａは、記憶部１３２のリングバッファーに保存された電流波形データから、前回演算後に記憶された最新の電流後波形データを取得する（ステップＳ１）。
【００５０】
次に、零相電流値算出部１３３ｂは、ステップＳ１で取得された電流の波形データに基づいて、各相の電流値を合計して零相電流Ｉ０の電流値を算出する（ステップＳ２）。
【００５１】
次に、波形データ抽出部１３３ｃは、零相電流Ｉ０の絶対値が第１の閾値よりも大きいかどうか判定する（ステップＳ３）。第１の閾値は、架線物の種類、架線物を構成する材料、架線物の径、架線物の接地状況、架設物に接続されている設備等を考慮して事前に設定する。
【００５２】
零相電流Ｉ０の電流値が第１の閾値よりも大きい場合（ステップＳ３；Ｙｅｓ）、波形データ抽出部１３３ｃは、零相電流Ｉ０の値が第１の閾値よりも大きいと判別したことをトリガーとして、記憶部１３２のリングバッファーに記憶された波形データからトリガー前後（地絡発生前後）の波形データを抽出する（ステップＳ４）。ステップＳ４では、トリガー直近にある波形を避けつつトリガー前後の１サイクル分の同期の取れた波形を抽出する。他方、零相電流Ｉ０の電流値がいずれも第１の閾値よりも大きくない場合（ステップＳ３；Ｎｏ）、制御演算部１３３は、処理をステップＳ１に戻す。
【００５３】
次に、電流ベクトル生成部１３３ｄは、ステップＳ４で抽出された各相の波形データに対してフーリエ展開を実行し、地絡発生前後における基本波のｓｉｎ波成分及びｃｏｓ波成分の波高値をそれぞれ算出することで、地絡発生前後における各相の電流ベクトルと地絡発生後における零相電流ベクトルとを生成する（ステップＳ５）。
【００５４】
次に、地絡方向判定部１３３ｅは、ステップＳ５で生成された電流ベクトルに基づいて、配電線の各電流測定位置における地絡方向を判定する（ステップＳ６）。
【００５５】
より詳細に説明すると、まず、地絡方向判定部１３３ｅは、ステップＳ５で生成された地絡発生前後の電流ベクトルの差分が最も大きな相を事故相として特定する。次に、地絡方向判定部１３３ｅは、特定された事故相の地絡発生前の電流ベクトルと地絡発生後の電流ベクトルとの差分を算出する。次に、算出された地絡発生後の零相電流ベクトルと事故相の電流ベクトルの差分とがほぼ一致する場合に、地絡相として確定し、地絡方向判定部１３３ｅは、地絡箇所（事故点）が電流測定位置の負荷側であると判定する。他方、算出された地絡発生後の零相電流ベクトルと事故相の電流ベクトルの差分とが一致しない場合や、地絡相を特定できない場合、地絡方向判定部１３３ｅは、地絡発生後の零相電流Ｉ０の電流値が第２の閾値よりも小さいかどうかを判定する。
【００５６】
地絡発生後の零相電流Ｉ０の電流値が第２の閾値よりも小さい場合、地絡方向判定部１３３ｅは、地絡箇所が電流測定位置の電源側であると判定する。他方、地絡発生後の零相電流Ｉ０の電流値が第２の閾値よりも大きいか等しい場合、地絡方向判定部１３３ｅは、地絡箇所が電流測定位置の負荷側と判定する。第２の閾値は、装置取り付け箇所の負荷側の静電容量から電源側で完全接地した場合の地絡電流値を基準とする。
【００５７】
次に、制御演算部１３３は、ステップＳ６で判定された地絡方向の判定結果を地絡発生前後の電流の波形データと共に波形データ測定時の時間データと対応付けてファイルに出力し（ステップＳ７）、ステップＳ１の処理に戻る。以上が、地絡方向判定処理の流れである。監視装置２００は、測定・判定装置１００に保存されたデータ（ファイル）を取得すると、当該データを示す表示画面を作成してディスプレイに表示させる。なお、通信回線の構成によっては、ステップＳ７において測定・判定装置１００から監視装置２００への波形データの転送や、地絡を検出した旨の情報を含むメールの送信等を実行してもよい。
【００５８】
実施の形態１に係る地絡方向判定装置１３０は、配電線における地絡発生前後の電流波形データに基づいて、地絡発生前後の各相の電流ベクトルと地絡発生後の零相電流Ｉ０の電流ベクトルとを生成する電流ベクトル生成部１３３ｄと、電流ベクトル生成部１３３ｄにより生成された電流ベクトルに基づいて、地絡箇所の配電線上の方向（地絡方向）を判定する地絡方向判定部１３３ｅと、を備える。このため、配電線における電圧測定が不要であり、配電線に接地変圧器等が設置されていない場合であっても、配電線における地絡方向を判定できる。
【００５９】
（実施の形態２）
図８〜図１１を参照して、実施の形態２に係る地絡方向判定装置１３０、地絡方向判定システム、地絡方向判定方法及びプログラムを説明する。以下、実施の形態２では、送電線において地絡が発生した場合の地絡方向を判定する方法を説明する。
【００６０】
図８（ａ）は、事故点が負荷側にある場合の電流ベクトルの具体例を示し、図８（ｂ）は、事故点が電源側にある場合の電流ベクトルの具体例を示す。図８では、図６の場合と同様に、太い矢印が事故前のベクトルを示し、細い矢印が事故後のベクトルを示す。送電線には、中性点接地抵抗（Neutral Grounding Resistor：ＮＧＲ）が接続されているため、事故点が電源側にある場合であっても事故相の電流値が大きくなり、実施の形態１と同一の手法で地絡方向を判定できない。
【００６１】
図９（ａ）は、事故点が負荷側にある場合の事故相の電流値の一例であり、図９（ｂ）は、事故点が電源側にある場合の事故相の電流値の一例である。図９の電流値は、事故前の各相のベクトル位相を基準に電流値を正負で表している。図９（ａ）に示すように負荷側に事故点がある場合、事故相の電流値は地絡発生前後で反転しないが、図９（ｂ）に示すように電源側に事故点がある場合、事故相の電流値は地絡発生前後で反転又は減少する。そこで、実施の形態２では、地絡発生前後における事故相の電流値の変化に基づいて、送電線における地絡方向を判定する。
【００６２】
図１０は、実施の形態２に係る測定・判定装置１００のハードウェア構成を示すブロック図である。制御演算部１３３は、機能的には、事故相電流値算出部１３３ｆをさらに備える。事故相電流値算出部１３３ｆは、電流ベクトル生成部１３３ｄにより生成された地絡発生前後の各相の電流ベクトルに基づいて事故相を特定し、地絡発生前後の事故相の電流値を算出する。事故相の位相は、事故相に対応する電流ベクトルのＸ成分とＹ成分とのアークタンジェント（ｔａｎ−１）を取ることで算出できる。また、地絡発生前の事故相の電流値は、事故前の位相に対応するｓｉｎ波を地絡発生前の電流ベクトルに掛けて積分することで算出できる。
【００６３】
地絡方向判定部１３３ｅは、事故相電流値算出部１３３ｆにより算出された地絡発生前後の事故相の電流値に基づいて、送電線における地絡方向を判定する。より詳細に説明すると、地絡方向判定部１３３ｅは、地絡発生前後で電流値の正負が反転又は減少した場合、電流測定位置よりも電源側に事故点があると判定する。また、地絡方向判定部１３３ｅは、地絡発生前後で電流値の正負が反転しておらず、かつ、地絡発生後の電流値が地絡発生前の電流値よりも大きい場合、電流測定位置よりも負荷側に事故点があると判定する。
【００６４】
（地絡方向判定処理）
次に、図１１を参照して、地絡方向判定装置１３０の制御演算部１３３が実行する地絡方向判定処理の流れを説明する。図１１は、実施の形態２に係る地絡方向判定処理の流れを示すフローチャートである。
【００６５】
まず、制御演算部１３３は、ステップＳ１〜ステップＳ５と同一の処理を実行する。
【００６６】
次に、事故相電流値算出部１３３ｆは、電流ベクトル生成部１３３ｄにより生成された地絡発生前後の各相の電流ベクトルに基づいて事故相を特定し、地絡発生前後における事故相の電流値を算出する（ステップＳ６Ａ）。
【００６７】
次に、地絡方向判定部１３３ｅは、事故相電流値算出部１３３ｆにより算出された地絡発生前後の事故相の電流値に基づいて、送電線における地絡方向を判定する（ステップＳ６Ｂ）。
【００６８】
次に、制御演算部１３３は、ステップＳ７の処理を実行して、再び処理をステップＳ１に戻す。以上が、実施の形態２に係る地絡方向判定処理の流れである。
【００６９】
実施の形態２に係る地絡方向判定装置１３０は、地絡発生前後の事故相の電流値に基づいて、送電線における地絡方向を判定するように構成されている。このため、送電線の電圧を測定することなく地絡方向を判定できる。
【００７０】
本発明は上記の実施形態に限られず、以下に述べる変形も可能である。
【００７１】
（変形例）
上記実施の形態では、配電線や送電線における地絡方向を判定していたが、本発明はこれに限られない。実施の形態１に係る地絡方向判定システム１は、いかなる形態の非接地系線路に適用してもよく、実施の形態２に係る地絡方向判定システム１は、いかなる形態の接地系線路に適用してもよい。
【００７２】
上記実施の形態では、コイル１１１とＣＴ１１２とを備える電流センサ１１０を用いていたが、本発明はこれに限られない。例えば、電流信号を増幅する増幅回路を備える電流センサ１１０を用いてもよい。また、水平アーム等への取り付けを考慮して、分割型のホールＣＴを用いてもよい。分割型ホールＣＴを用いる場合、センサ部分を電線に流れる電流によって発生する磁界が交差するように取り付ければよい。
【００７３】
上記実施の形態では、絶縁のため非接触の電流センサ１１０で電流値を測定していたが、本発明はこれに限られない。例えば、開閉器などＣＴが取り付けられている機器では、その２次出力を直接、Ａ／Ｄ変換器１２０に入力するか、２次出力線に電流センサー（補助ＣＴ）を取り付けてもよい。
【００７４】
上記実施の形態では、架線物を流れる電流の電流値を測定していたが、本発明はこれに限られない。例えば、変電所の電源側のケーブル側及び負荷側のケーブル側にそれぞれ電流センサ１１０を設けておき、各電流センサ１１０で波形データを取得することで、架線物の潮流も測定してもよい。
【００７５】
上記実施の形態では、地絡方向を判定結果はディスプレイ等の出力手段を介してユーザに通知されていたが、本発明はこれに限られない。例えば、地絡方向判定装置１３０にフォトＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）リレー等の接点出力を設け、地絡方向の判定結果に基づいて架線物に接続された遮断器を動作させることで、架線物の電流を遮断するように構成してもよい。
【００７６】
上記実施の形態では、配電線等で地絡が検出された場合に、地絡方向の判定結果と地絡発生前後の電流の波形データとを時間データと対応付けてファイルに出力し、所定のタイミングで監視装置２００に当該ファイルを転送していたが、本発明はこれに限られない。例えば、配電線等で地絡が検出された場合に、測定・判定装置１００からメール等の手段で地絡が検出された旨をユーザの所持する通信端末に直接通知する場合は、監視装置２００を省略してもよい。
【００７７】
上記実施の形態２では、制御演算部１３３が電流ベクトル算出部１３３ｄを備えていたが、本発明はこれに限られない。制御演算部１３３が地絡発生前後の各相の電流値を算出して、電流値の差分が最も大きな相を事故相と特定するように構成すれば、事故相を特定するために各相の電流ベクトルの算出は不要である。
【００７８】
上記実施の形態では、地絡方向判定装置１３０による地絡方向の判定結果を監視装置２００のディスプレイに表示していたが、本発明はこれに限られない。例えば、地絡方向判定装置１３０にディスプレイ（表示部）を設けて当該表示部に判定結果を出力してもよい。
【００７９】
上記実施の形態においては、波形データ等のデータは地絡方向判定装置１３０の記憶部１３２に記憶されていたが、本発明はこれに限定されない。例えば、各種データは、その全部又は一部が通信ネットワークを介して外部のサーバやコンピュータ等に記憶されていてもよい。
【００８０】
上記実施の形態では、通信ネットワークとしてインターネットを用いていたが、本発明はこれに限られない。例えば、通信ネットワークは、ＬＡＮ（Local Area Network）や専用線等を用いて実現してもよい。
【００８１】
上記実施の形態においては、地絡方向判定装置１３０は、記憶部１３２に記憶されたプログラムに基づいて動作していたが、本発明はこれに限定されない。例えば、プログラムにより実現された機能的な構成をハードウェアにより実現してもよい。
【００８２】
上記実施の形態では、地絡方向判定装置１３０は、例えば汎用コンピュータであったが、本発明はこれに限られない。例えば、地絡方向判定装置１３０は、専用のシステムで実現してもよく、クラウド上に設けられたコンピュータであってもよい。また、地絡方向判定装置１３０が実行する処理は、例えば、上述の物理的な構成を備える装置が、記憶部１３２に記憶されたプログラムを実行することによって実現されていたが、本発明は、プログラムとして実現されてもよく、そのプログラムが記録された記憶媒体として実現されてもよい。
【００８３】
また、上述の処理動作を実行させるためのプログラムを、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disk Read-Only Memory）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）、ＭＯ（Magneto-Optical Disk）等のコンピュータにより読み取り可能な記録媒体に格納して配布し、そのプログラムをコンピュータにインストールすることにより、上述の処理動作を実行する装置を構成してもよい。
【００８４】
上記実施の形態は例示であり、本発明はこれらに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した発明の趣旨を逸脱しない範囲でさまざまな実施の形態が可能である。各実施の形態や変形例で記載した構成要素は自由に組み合わせることが可能である。また、特許請求の範囲に記載した発明と均等な発明も本発明に含まれる。
【符号の説明】
【００８５】
１        地絡方向判定システム
１００    測定・判定装置
１１０    電流センサ
１１１    コイル
１１２    変流器
１２０    Ａ／Ｄ変換器
１３０    地絡方向判定装置
１３１    通信部
１３２    記憶部
１３２ａ  波形データ記憶部
１３３    制御演算部
１３３ａ  波形データ取得部
１３３ｂ  零相電流値算出部
１３３ｃ  波形データ抽出部
１３３ｄ  電流ベクトル生成部
１３３ｅ  地絡方向判定部
１３３ｆ  事故相電流値算出部
２００    監視装置
【図１】
2020118544.tif 000003
【図２】
2020118544.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2020118544.tif 000009
【図８】
2020118544.tif 000010
【図９】
2020118544.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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