(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
親局および子局を有し、親局および子局には、送電線に発生するサージを受信するサージ受信手段と、前記サージの発生箇所を標定する標定手段と、前記サージをディジタル化してディジタル信号を生成する手段と、前記ディジタル信号を記憶する手段と、前記ディジタル信号に含まれるサージ波形を示す特徴情報をサージ波形特徴情報として抽出する特徴情報抽出手段と、サージの様相に関する所定の基準情報を記憶する手段と、前記サージ波形特徴情報と前記基準情報とを比較してサージの種別を識別する識別手段とが、それぞれ設けられたことを特徴とする送電線サージ識別・標定システム。
【請求項２】
さらに、前記親局および前記子局の少なくとも一方が、前記ディジタル信号を表示する手段とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の送電線サージ識別・標定システム。
【請求項３】
前記特徴情報抽出手段が、サージ波形特徴情報として、前記サージの波高値を抽出することを特徴とする請求項１または２に記載の送電線サージ識別・標定システム。
【請求項４】
前記特徴情報抽出手段が、サージ波形特徴情報として、前記サージの前駆現象部分および立ち上がり時間のうちの少なくとも一つを抽出することを特徴とする請求項１ないし３の何れか一項に記載の送電線サージ識別・標定システム。
【請求項５】
前記標定手段が、人工衛星からの電波を介して所定の周期パルスとリセット信号とを供給するＧＰＳ受信機と、前記リセット信号により所定時間毎にリセットされ、かつ、前記ＧＰＳ受信機からの所定の周期パルスをバイナリコードの信号に変換し、前記サージ受信手段からの出力に基づいて、前記サージの到着時間を計測するカウンタ手段とを有し、
さらに、前記子局が、前記子局から前記親局に、前記カウンタ手段のカウンタ値を送信する送信手段を備え、
親局が、前記送信手段の出力を受け入れる受信手段を備え、前記子局から送信されたカウンタ値と、前記親局の前記カウンタ手段のカウンタ値とを比較し、前記サージの発生箇所までの距離が測定されることを特徴とする請求項１ないし４の何れか一項に記載の送電線サージ識別・標定システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は送電線に生じたサージ波形の特徴をリアルタイムで識別し、雷サージのうち雷閃絡サージ（逆閃絡、直撃雷サージ）または誘導雷サージかの判別及び地絡、短絡故障によるサージかの判別を行い、送電線事故点の標定はもとより、誘導雷発生点の標定およびそれらの様相をも識別することができる送電線サージ識別・標定システムに関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする問題点】
現在実用となっているサージ受信型送電線故障点標定システムは、事故により発生したサージを、親局及び子局のそれぞれが単に受信し、その受信タイミングの時間差を地上系の通信回線を介した同期信号を基準にして算出することにより、サージ発生箇所を標定するのみであって、サージの種別を識別することはできない。
一方、現在のシステムにおいては、事故種別は、変電所などに標定システムとは別に設置されている保護継電器によって検出されており、この情報は、変電所などの継電器設置箇所に直接表示されるか、或いは、通信回線などを介して必要箇所に、その事故内容が伝送される。
しかし、一般的には、変電所などを介して、必要箇所に事故種別の情報が、電話で与えられていたため、送電線保守箇所では、事故情報を迅速に知ることができず、復旧作業の初動体制に支障をきたすことがあった。
また、保護継電器は大規模で、その負荷も非常に大きく、かつ、保護継電器では、誘導雷を検出することができなかった。
【０００３】
本発明の目的は、送電線の事故種別の識別およびその事故点の標定を同時になすことができ、さらに従来のシステムでは不可能であった誘導雷の発生点の標定をもなすことができる送電線サージ識別・標定システムを提供することにある。
【０００４】
【問題を解決するための手段】
かかる本発明の目的は、親局および子局を有し、親局および子局には、送電線に発生するサージを受信するサージ受信手段と、前記サージの発生箇所を標定する標定手段と、前記サージをディジタル化してディジタル信号を生成する手段と、前記ディジタル信号を記憶する手段と、前記ディジタル信号に含まれるサージ波形を示す特徴情報をサージ波形情報として抽出する特徴情報抽出手段と、サージの様相に関する所定の基準情報を記憶する手段と、サージ波形特徴情報と基準情報とを比較してサージの種別を識別する識別手段とが設けられた送電線サージ識別・標定システムによって達成される。
本発明の好ましい実施態様においては、さらに、親局および子局の少なくとも一方が、ディジタル信号を表示する手段を備えるように構成されている。
本発明のさらに好ましい実施態様においては、特徴情報抽出手段が、サージ波形特徴情報として、サージの波高値を抽出するように構成されている。
本発明のさらに好ましい実施態様においては、特徴情報抽出手段が、サージ波形特徴情報として、サージの前駆現象部分および立ち上がり時間のうちの少なくとも一つを抽出するように構成されている。
【０００５】
本発明のさらに好ましい実施態様においては、標定手段が、人工衛星からの電波を介して所定の周期パルスとリセット信号とを供給するＧＰＳ受信機と、リセット信号により所定の時間毎にリセットされ、かつ、ＧＰＳ受信機からの所定の周期パルスをバイナリコードの信号に変換し、サージ受信手段からの出力に基づいて、サージの到着時間を計測するカウンタ手段とを有し、さらに、子局が、子局から親局に、カウンタ手段のカウンタ値を送信する送信手段を備え、親局が、送信手段の出力を受け入れる受信手段を備え、子局から送信されたカウンタ値と、親局のカウンタ手段のカウンタ値とを比較して、サージの発生箇所までの距離を測定するように構成されている。
【０００６】
【作用】
本発明では、送電線に発生するサージを、波高値や波頭長の長短に関係なく、高速でサンプリングしディジタル化を行うため、どんな種類のサージでも親局、子局にシステムに取り込むことができ、サージの種別を識別することができる。また、本発明の好ましい実施態様によれば、記憶手段に格納されたディジタル信号を表示することができるため、後刻サージ波形を再現し、確認することができる。
また、サージの様相が最も顕著に現れるサージの波高値を、サージ波形特徴情報として抽出するため、複雑な処理を経ることなくサージの様相を識別することができる。
また、サージの前駆現象部分および立ち上がり時間のうちの少なくとも一つを、サージ波形特徴情報として抽出するため、より精確にサージの様相を識別することができる。
さらに、人工衛星からの電波を用いて、サージの到着時間を精確に計測し、サージが親局と子局に到着した時間の差から、サージの発生箇所を標定するため、極めて精確に、サージの様相を識別でき、かつ、その発生箇所を標定することができる。
【０００７】
【実施例】
以下、添付図面に基づいて、本発明の実施例につき詳細に説明を加える。
図１は、本発明の実施例にかかる送電線サージ識別・標定システムの構成を示すブロックダイヤグラムである。同図に示すとおり、本システム１０は以下の構成を有する。
（１）サージ受信部１１
送電線より伝送される高電圧のサージ信号を受信し、ＴＴＬレベル等の弱電回路が受け入れられるレベルに変換する。
（２）Ａ／Ｄコンバータ１２
所定のレベルに変換されたサージを高速でサンプリングしてディジタル化し、ディジタル信号としてプロセッサコントローラ１６に出力する。
（３）制御回路１３
サージの取込みレベルを任意に設定すると同時に取込みのタイミング等を制御する。
（４）ＧＰＳ受信機１４
ＧＰＳ衛星が出力した情報を受信し、１０nsec（１００MHz ）〜１００nsec（１０MHz ）の周期パルスと１Hzのリセット信号をタイムカウンタ１５に供給する。
（５）タイムカウンタ／タイムベース１５
ＧＰＳ受信機１４により送られる１Hzのリセットパルスで１秒毎に初期状態にリセットされ、１０nsec（１００MHz ）〜１００nsec（１０MHz ）の周期パルスをバイナリコード等のディジタル信号に変換する。
（６）モデム  データ伝送装置１８
子局側のタイムカウンタ１５でディジタル化された信号を通信回線を通して親局側に転送する。また、親局側においては、転送された信号を受信する。
（７）プロセッサコントローラ１６
親局及び子局のタイムカウンタ１５でディジタル量に変換された信号を比較演算して送電線の破断点までの距離を割り出すとともに、Ａ／Ｄコンバータ１２から供給されたディジタル信号に基づいてサージの様相の識別処理を行い、その結果を出力装置１９，２０に情報を送出する。
（８）メモリ１７
プロセッサコントローラ１６の制御によって、Ａ／Ｄコンバータ１２が出力したディジタル信号を格納する。また、所定の領域に、サージの様相に関する基準情報が予め格納されている。
（９）出力装置１９，２０
これは例えば、ディジタルプロッタ１９、ＣＲＴディスプレイ２０などから構成され、サージの波形を再生すると共に、標定箇所を親局からの距離として表示し、又はモニタする。
【０００８】
上記構成の送電線サージ識別・標定システムは、以下のように動作する。
まず、送電線に発生したサージパルスが、サージ波受信部１１によって受信され、所定の電圧レベルに変換され、さらに、制御回路１３において設定された所定の取り込みレベルに変換される。一方、Ａ／Ｄコンバータ１２に供給された信号は、ディジタル信号に変換され、このディジタル信号は、プロセッサコントローラ１６の制御にしたがって、メモリ１７の所定の領域に格納される。
制御回路１３からの信号に基づいて、プロセッサコントローラ１６は、サージパルスが到着した時間を計測する。これは、ＧＰＳ受信機１４に供給されたＧＰＳ衛星からの情報に同期して動作するタイムベース／タイムカウンタ１５を用いる。次いで、サージが親局および子局へ到着した時の、タイムカウンタ１５のカウンタ値の差を算出することによって、サージ発生箇所の標定が精確になされる。この方法は、本出願人が出願した特開平１−２４２９７４公報に掲載された方法と同一であるため、詳細な説明は省略する。
次に、Ａ／Ｄコンバータ１２から出力されたサージパルスのディジタル信号に基づくサージパルスの様相の識別処理について説明する。標定システムで問題となるサージの波高値や波形上の一般的な特徴は、これまでの実測データによれば、表−１に示すようなものであるといわれている。
【０００９】
【表１】
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表−１からわかるように、サージの波高値、波頭長などは、サージの種類によって特徴付けられる。したがって、本発明は、この特徴を抽出することによって、サージの種別を識別するものである。
より具体的には、まず、プロセッサコントローラ１６は、Ａ／Ｄコンバータ１２から出力されたディジタル信号の特徴部分を、サージ波形特徴情報として抽出する。本実施例において、プロセッサコントローラ１６は、サージパルスの波高値、波頭長、および前駆現象の有無をサージ波形特徴情報として抽出する。ここに波高値とは、サージパルスの最低値から最高値までの値をいい、プロセッサコントローラ１６は、ディジタル情報の最低値および最高値から、実際のサージの波高値に換算している。また波頭長とは、サージパルスが、その最高値の１０％から９０％に達するまでの立ち上がり時間をいう。また、前駆現象とは、サージのパルス自体が発生する前の微小な電圧の変化をいう。
次いで、プロセッサコントローラ１６は、サージ波形識別論理に基づいて、サージ波形特徴情報と、予めメモリに格納されたサージ波形基準情報とを比較してサージの種別を識別する。本実施例においては、サージ波形基準情報として、波高値基準情報および波頭長基準情報を用いている。この波高値基準情報および波頭長基準情報は、表−１に示す各サージの特徴に基づいて、さらに、送電線に接続された各種電気回路の負荷などを考慮して、所定の値に定められている。ここに、図２はサージの種別の識別処理を示す基本的なフローチャートである。
【００１０】
この識別処理において、プロセッサコントローラ１６は、まず、サージ波形特徴情報のうち、前駆現象の有無を判断する（ステップ１０１）。これは、表−１に示すように、前駆現象の有無によって、雷サージ或いはＡＣ故障サージの判断ができることによるものである。
このステップ１０１において、前駆現象が有ると判断された場合、サージ波形特徴情報のうち波頭長と、予めメモリ１７に格納された波頭長基準情報との大小が判断される（ステップ１０２）。波頭長が、波頭長基準情報よりも小さい場合には、さらに、波高値と波高値基準情報との大小が判断される（ステップ１０３）。波高値の方が大きい場合には、このサージを雷（逆閃落，直撃閃落）サージであると識別し、かつ距離標定を行い（ステップ１０４）、プロッタ装置１９或いはＣＲＴディスプレイ２０など出力装置にその旨を出力して処理を終了する。その一方、波高値の方が小さい場合には、雷と識別し、断定することはできないが、距離標定は行われる（ステップ１１０）。
ステップ１０２において、波頭長が、波頭長基準情報よりも大きいと判断された場合にも、波高値と波高値基準情報との大小が判断され（ステップ１０５）、波高値の方が小さい場合には、このサージを誘導雷サージであると識別し、かつ距離標定を行い（ステップ１０６）、出力装置にその旨を出力して処理を終了する。その一方、波高値の方が大きい場合には、誘導雷と断定できないが、距離標定は行われる（ステップ１１０）。
【００１１】
また、ステップ１０１において、前駆現象が無いと判断された場合にも、波頭長と波頭長基準情報との大小が判断される（ステップ１０７）。表−１に示すように、ＡＣ故障サージであって、それが短絡による場合には、サージが、系統電圧の０．７倍の波高値を有することが経験的に得られており、一方、地絡による場合には、サージが、系統電圧の０．８２倍の波高値を有することが、経験的に得られている。本実施例においては、少なくともＡＣ故障サージであることを識別できるように構成しているため、波高値と、系統電圧を０．８２倍した値との大小が判断される（ステップ１０８）。ステップ１０８において波高値の方が小さい場合には、このサージをＡＣ故障サージであると識別し、かつ距離標定を行なう（ステップ１０９）。これに対して、ステップ１０７において、波頭長の方が大きと判断された場合、或いは、ステップ１０８において波高値の方が大きいと判断された場合にも、距離標定は行われる（ステップ１１０）。
本実施例で用いられるサージ波形識別に関する基本的な論理は、下記の表−２で表すことができる。この表−２において、横線で示した部分は、経験上の実測データから判断して、サージの種類から逸脱するものであるが、論理上存在するので、この場合であっても、距離標定を行なうことは可能である。
【００１２】
【表２】
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次に、本発明の他の実施例にかかるサージの種別の識別処理を、図３を用いて説明する。ここに、図３は、系統電圧が２７５kVである場合のサージの種別の識別処理を示すフローチャートである。表−１によれば、系統電圧が２７５kVである場合、サージが発生している点の地絡故障サージの波高値は、０．８２×２７５kV＝２２５kV、短絡故障サージの波高値は、０．７×２７５kV＝１９２kVである。この実施例では、まず、波高値を、５００kV以上、２２５kV以上５００kV未満、１００kV以上２２５kV未満、および、１００kV未満の四つの帯域に分類する（ステップ２０１）。波高値が、１００kV以上２２５kV未満である場合、および、５００kV以上である場合には、前駆現象の有無が判断される（ステップ２０２，２０３）。さらに、ステップ２０３で前駆現象が有ると判断された場合、或いは、ステップ２０２の次のステップにおいて、表−１に基づいて、波頭長ｔが、１μsec ＜ｔ＜１０μsec であるか（ステップ２０４）、０．５μsec ＜ｔ＜１μsec であるか (ステップ２０５）、或いは、ｔ＞１０μsec であるか (ステップ２０６）が判断される。
【００１３】
これらのステップの実行結果、ステップ２０７ないし２０９に示すように、雷サージと識別され、かつ、距離標定が行われ（ステップ２０７）、ＡＣ事故サージと識別され、かつ、距離標定が行われ（ステップ２０８）、或いは、誘導雷サージと識別され、かつ、距離標定が行われる（ステップ２０９）。また、これらステップ２０７ないし２０９が実行されない場合は、経験上はあり得ないと考えられるが、論理上は存在するため、このような場合にあっても、距離標定を行なうことにしている（ステップ２１０）。
なお、この実施例においては、サージ波形基準情報として、前述したような波高値の帯域および波頭長の帯域を用いている。この実施例で用いられたこれら数値は、送電端での値であり、送電所の電気所構内にある共通母線からサージを取り込む機器の特性や、他の送電線の影響によって、これら数値は変動する。したがって、これら数値を、実情に合ったものに置換し得ることは明白である。
上述したように、本実施例においては、親局或いは子局において、サージをディジタル信号に変換し、その特徴情報を抽出し、該特徴情報と基準情報とを比較することによってサージの種別を識別するとともに、サージの発生箇所を標定することができるため、送電線事故の種別やその発生箇所を迅速に識別、標定することができる。また、誘導雷サージを識別するとともに、その発生箇所を標定することができるため、送電線をセンサーとして、落雷予報や警報システムのために用いることができる。
【００１４】
さらに、ディジタル信号に変換されたサージ波形を、メモリに格納するため、任意の時間に、この波形を再現することができる。
本発明は、以上の実施例に限定されることなく特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。
本実施例では、サージ波形特徴情報として、サージの波高値、立ち上がり時間、前駆現象部分を抽出して雷（逆閃絡、直撃閃絡）サージ、誘導雷サージ、ＡＣ故障サージを峻別しているが、識別対象とするサージが特定されている場合、当該サージ種別に対応して抽出するサージ波形特徴情報は表−１に示す各サージの特徴から選定することができる。例えば、雷（逆閃絡、直撃閃絡）サージのみを識別するのであれば表−１に示されるように波高値を抽出すればよく、また、ＡＣ故障サージのみを識別するのであれば立ち上がり時間を抽出すればよい。さらに、ＡＣ故障サージと誘導雷サージを峻別するのであれば、波高値と立ち上がり時間又は前駆現象部分を抽出すればよい。
たとえば、本実施例においては、ＧＰＳ衛星の発信する情報を受信することによって、親局および子局がサージの到着時間を算出し、この到着時間の差に基づいてサージの発生箇所を標定するように構成されているが、一般にＢ型と呼ばれる電力線返送方式や、一般にマイクロＢ型と呼ばれるマイクロ波無線返送方式を用いて、サージの発生箇所を標定してもよいことは明らかである。
また、本実施例においては、特徴情報としてサージの波高値、波頭長および前駆現象の有無を用いたが、たとえば、サージの極性の有無や、波尾半波長時間（波高値が５０％になってから立ち下がり時に５０％になるまでの時間）などを特徴情報として用いてもよいことは明らかである。
さらに、本発明を実施する際に用いられるアルゴリズム或いはパラメータ等は、実施例に記載されたものに限定されないことは明らかである。
【００１５】
【発明の効果】
本発明によれば、送電線の事故種別の識別およびその事故点の標定を同時になすことができ、さらに誘導雷の発生点の標定をもなすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例にかかる送電線サージ識別・標定システムを実施するための装置を示すブロックダイヤグラムである。
【図２】本発明の実施例にかかる送電線サージ識別・標定システムのプロセッサコントローラにおけるサージの種別の識別処理を示す基本的なフローチャートである。
【図３】本発明の他の実施例にかかる送電線サージ識別・標定システムのプロセッサコントローラにおけるサージの種別の識別処理を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１１  サージ受信部
１２  Ａ／Ｄコンバータ
１４  ＧＰＳ受信機
１５  タイムカウンタ／タイムベース
１６  プロセッサコントローラ
１７  メモリ
１８  データ伝送装置
１９  プロッタ装置
２０  ＣＲＴディスプレイ
【図１】
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【図２】
0003686430.tif 000005
【図３】
0003686430.tif 000006