(57)【要約】      （修正有）【課題】非接地配電系統内の単相対地障害の場所を特定する方法を提供する。【解決手段】障害を有する配電系統の障害相２６５を検出し、障害給電線２７５の根元、及び障害給電線２７５の各区間の境界において測定された電圧の角度と電流の角度との間の差を比較して、障害を有する障害給電線２７５の障害区間２８５を特定する。障害区間２８５内の障害相２６５上の電圧の正負符号の変化について障害区間２８５の線分を試験して、障害線分２９０を特定する。障害の場所は、障害線分２９０の終端バスから、障害相２６５上の電圧が零に等しい値を有する障害線分２９０に沿った場所までの距離に基づいて特定される。【選択図】図２
2014163928.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非接地配電系統内の障害の場所を特定する方法であって、前記配電系統は変電所に接続される１組の給電線を含み、該各給電線は線分によって接続される１組の負荷を含み、前記各線分は一対のバスによって画定され、前記障害はボルト連結単相対地障害であり、該方法は、
前記障害を有する前記配電系統内の障害相において前記障害を検出することと、
前記障害を検出するのに応答して、前記１組の給電線からの前記各給電線の根元において測定された電圧の位相角と電流の位相角との間の差を比較することであって、それにより前記障害を有する障害給電線を特定することと、
前記障害給電線の各区間の境界において測定された電圧の位相角と電流の位相角との間の差を比較することであって、それにより前記障害を有する障害区間を特定することと、
前記障害区間内の前記障害相における電圧の正負符号の変化について前記障害区間の前記各線分を試験することであって、それにより障害線分を特定することと、
前記障害線分の終端バスから、前記障害相における電圧が零に等しい値を有する前記障害線分に沿った場所までの距離を求めることであって、それにより前記障害の前記場所が得られることと、
を含み、該方法のステップはプロセッサによって実行される、非接地配電系統内の障害の場所を特定する方法。
【請求項２】
前記１組の給電線内の前記各給電線の根元において測定された対地電圧と下側しきい値及び上側しきい値との比較に基づいて前記障害相を特定することを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記給電線の根元における残留電力の無効力率を、前記給電線の根元において測定された残留電圧と残留電流との間の角度差の正弦を用いて上側しきい値及び下側しきい値と比較することによって前記障害給電線を特定することを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
給電区間の境界における残留電力の無効力率を、前記給電区間の前記境界において測定された残留電圧と残留電流との間の角度差の正弦を用いて上側しきい値及び下側しきい値と比較することによって前記障害区間を特定することを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記線分のバスにある前記障害相上の電圧の絶対角度差の余弦を負の上側しきい値と比較することによって、上流線分から開始して、前記障害区間の前記線分のバスにある前記障害相上の前記電圧の正負符号の変化を順次に試験することによって、前記障害線分を特定することを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記線分のインピーダンスを有する距離の割合と、前記線分のシャントアドミタンスを有する距離の割合とに基づいて、前記障害相の前記電圧の零値を有する前記障害線分に沿った場所までの距離を求めることを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記距離を求めることは、
【数１】
2014163928.tif 000102
に従い、ｄは、障害スポットから、上流バスｐと下流バスｓとの間の前記障害線分の上流バスまでの距離を線分の長さで割った比であり、ｘは前記障害相であり、
【数２】
2014163928.tif 000103
は前記障害相に対応する行における前記障害線分の直列相インピーダンス要素のベクトルであり、
【数３】
2014163928.tif 000104
は前記障害線分のシャントアドミタンス行列であり、Ｖｐはバスｐにおける対地電圧のベクトルであり、Ｉｐｓはバスｐを通って前記線分に入る相電流のベクトルであり、Ｖｐ，ｘは相ｘにおける対地電圧である、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記電流及び前記電圧は前記障害中に測定される、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
２つのバス間のインピーダンスと、前記各バスにおけるシャントアドミタンスとを用いて、前記障害区間の根元において測定された電圧及び電流と、前記バスに接続される負荷の等価電流と、前記障害線分に隣接する線分上の等価電流とに基づいて、前記障害線分の前記バスにおける電圧を求めることを更に含む、請求項５に記載の方法。
【請求項１０】
給電区間の前記根元に向かう上流方向において前記各線分上の電流を順次に求めることによって、前記隣接する線分の前記等価電流を求めることを更に含み、前記各線分の下流バスを通って流れる電流は、前記下流バスに接続される負荷の等価電流と、前記下流バスから下流の電流との和に等しく、前記各線分の上流バスを通って流れる電流は対応する下流バスにおいて流れる電流と、前記線分のシャントアドミタンスから生じるシャント電流との和に等しい、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記線分の前記シャントアドミタンスと前記線分の前記バスにおける電圧との積に基づいて前記線分の前記シャント電流を求めることを更に含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
給電区間の前記境界において測定された電圧と、前記線分の長さとに基づいて１組の電圧を求めることを更に含み、上流境界と下流境界との間に経路上に存在する対象バスの電圧は、前記対象バスへの相対距離による被測定電圧の重み付け平均である、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記障害給電区間の境界は、前記障害給電区間を上流給電区間に接続するインポートデバイスによって、かつ前記障害給電区間を下流給電区間と接続する少なくとも１つのエクスポートデバイスによって画定され、該方法は、
前記障害給電区間内の前記各負荷の電力消費量を、倍率と、前記負荷の負荷プロファイルによって定義される基本電力との積として表すことと、
前記インポートデバイスの前記バスを定電圧バスとして、エクスポートデバイスのバスを定電力バスとして取り扱うことによって、前記負荷の前記電力消費量を用いて前記障害給電区間の電力潮流を解くことであって、それにより前記インポートデバイスの相ごとの有効電力を得ることと、
前記インポートデバイスにおける測定値を用いて前記インポートデバイスの相ごとの目標有効電力を求めることと、
前記インポートデバイスの前記有効電力と前記目標有効電力との間の差に基づいて前記倍率を更新することと、
を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記有効電力と前記目標有効電力との間の差がしきい値未満になるまで、前記解くこと、前記求めること、及び前記更新することを繰り返すことを更に含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
以下の式に従って前記有効電力を求めることであって、
【数４】
2014163928.tif 000105
ただし、
【数５】
2014163928.tif 000106
は前記インポートデバイスにおける相ｘ上の前記有効電力であり、ｘ∈｛ａ，ｂ，ｃ｝であり、ただし、ａ、ｂ、ｃは前記インポートデバイスの相であり、|Ｖｉｍ，ｘ|及び∠Ｖｉｍ，ｘは前記インポートデバイスにおいて測定された前記相ｘ上の対地電圧の大きさ及び位相角であり、
【数６】
2014163928.tif 000107
及び
【数７】
2014163928.tif 000108
は前記インポートデバイスを通って前記給電区間に流れ込む前記相ｘ上の相電流の大きさ及び位相角であることと、
以下の式に従って前記インポートデバイスにおける前記相ｘ上の前記目標有効電力Ｐｉｍ，ｘを求めることであって、
【数８】
2014163928.tif 000109
ただし、
【数９】
2014163928.tif 000110
は、以下の式に従って求められる、前記相ｘ上の単相対地障害から生じるシャント電流の寄与を除去した前記相ｘ上の相電流であり、
【数１０】
2014163928.tif 000111
ただし、Ｉｉｍは前記障害中に前記インポートデバイスにおいて測定された相電流のベクトルであり、Ｔ＝［１１１］であり、
【数１１】
2014163928.tif 000112
はシャント電流であることと、
を更に含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
前記シャント電流を前記各線分のシャントアドミタンス行列に基づいて求められる前記給電区間の前記線分のシャント電流の和として求めることを更に含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記各相における前記有効電力と前記目標有効電力との差と、前記インポートデバイスにおいて測定された対地電圧とに基づいて１組のＹ結線抵抗を求めることと、
有効電力の等価抵抗のＹ−Δ変換を用いて１組のΔ結線抵抗を求めることと、
前記１組のΔ結線抵抗と、前記インポートデバイスにおいて測定された前記対地電圧とに基づいて、増分相間有効電力を求めることと、
前記増分相間有効電力と、前記負荷プロファイルによって定義された前記基本電力との比を用いて増分倍率を求めることと、
前記増分倍率に基づいて前記倍率を更新することと、
を更に含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１８】
前記インポートデバイスにおいて相ごとに電流不一致を求めることと、
前記相電流不一致に基づいて増分相間電流を求めることと、
前記増分相間電流と、前記インポートデバイスにおいて測定された対地電圧とに基づいて増分相間有効電力を求めることと、
前記増分相間有効電力と、前記負荷プロファイルによって定義された前記基本電力との比を用いて、増分倍率を求めることと、
前記増分倍率に基づいて前記倍率を更新することと、
を更に含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１９】
非接地配電系統内の障害の場所を特定するシステムであって、前記配電系統は変電所に接続される１組の給電線を含み、該各給電線は線分によって接続される１組の負荷を含み、前記各線分は一対のバスによって画定され、前記障害はボルト連結単相対地障害であり、該システムは、
前記配電系統内の電線の障害相において前記障害を検出するのに応答して、前記１組の給電線からの前記各給電線の根元において測定された電圧の位相角と電流の位相角との間の差を比較して、前記障害を有する障害給電線を特定し、
前記障害給電線の各区間の境界において測定された電圧の角度と電流の角度との間の差を比較することであって、前記障害を有する障害区間を特定し、
前記障害区間内の前記障害相上の電圧の正負符号の変化について前記障害区間の前記各線分を試験して、障害線分を特定し、
前記線分のインピーダンスを有する距離の割合と、前記線分のシャントアドミタンスを有する距離の割合とに基づいて、前記障害線分の終端バスから、前記障害相における電圧が零に等しい値を有する前記障害線分に沿った場所までの距離を求めて、前記障害の前記場所を得る、
ためのプロセッサを備える、非接地配電系統内の障害の場所を特定するシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は包括的には配電系統に関し、より詳細には非接地配電系統において障害の位置を特定することに関する。
【背景技術】
【０００２】
非接地配電系統は広く使用されており、特に中間の電圧レベル、例えば、５０ｋＶ未満の電圧レベルにおいて使用されている。接地配電系統と比べて、非接地系統は接地と接続する中性線を有さず、送電線の対地キャパシタンスを通して接地に接続される。単相対地障害が生じるとき、非接地系統の障害電流は通常の負荷電流未満であるので、その系統は、障害が修正されるまで動作し続けることができる。
【０００３】
しかしながら、障害の結果として、配電系統の線路は過電圧を受け、障害が適時に修正されないとき、過電圧が線路を損傷する可能性がある。したがって、非接地配電系統の安全で、安定した動作にとって障害検出及び位置推定が重要である。
【０００４】
非接地配電系統内の単相対地障害の位置を特定するのに幾つかの方法が用いられてきた。例えば、特許文献１において記載されている、障害を有する系統の区間を特定する方法は、方向性要素を用いて非接地配電系統上の障害を特定し、その方向性要素は、選択された入力電流条件下で動作できるようにした後に、零相電圧及び零相電流の値に応答して、零相インピーダンスを求めた。
【０００５】
特許文献２において記載されている別の方法は、障害を有する線路上に、或る測定周波数を有する測定信号を導入する。障害場所は、測定信号に対応する被測定残留電流と、配電系統の所定の相対インピーダンスとに基づいて、選択された区間に対して特定される。しかしながら、更なる周波数測定値の使用は、応用形態によっては最適でない場合がある。
【０００６】
したがって、非接地配電系統内の単相対地障害の場所を特定することが必要とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第６，７２１，６７１号
【特許文献２】米国特許出願公開第２００３／００８５７１５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
この発明の種々の実施の形態の目的は、非接地配電系統内のボルト連結単相対地障害の場所を特定することである。幾つかの実施の形態の別の目的は、障害の場所を特定するのに必要とされる測定数を削減することである。例えば、一実施の形態の目的は、給電線遮断器及び開閉器の測定値を主に使用することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
幾つかの実施の形態は、障害の位置を特定する作業が、詳細度が異なる一連の順次の副次的作業に分解されるとき、障害の位置を特定する作業を簡略化することができ、必要とされる測定が少なくなるという認識に基づく。例えば、一実施の形態は、障害の位置を特定する作業を、障害相及び障害を有する障害給電線を特定することと、障害給電線の障害区間を特定することと、障害区間の障害線分を特定することと、及び障害線分内の厳密な障害場所を特定することとに分解する。
【００１０】
この分解手法によれば、測定の複雑度も分解できるようになり、すなわち、位置特性プロセス中に測定の詳細度が高くなるステップごとに、限られた一部の測定しか必要とされない。例えば、障害給電線を特定することは、根元(root)、例えば、変電所において直接設けられる給電線の最も上流にあるバスにおける測定しか必要としない。障害区間の特定は、障害給電線のセンサーを備えた開閉器からの限られた更なる測定しか必要としない。例えば、障害給電線及び障害区間は、障害給電線の根元において、又は障害区間の境界において測定された電圧の位相角と電流の位相角との間の差に基づいて特定することができる。
【００１１】
系統によっては、給電線の障害区間を特定すれば十分である可能性がある。しかしながら、幾つかの配電系統の場合、給電線の区間は、例えば、バスによって境界が画定されている線分からなる複雑なトポロジーを含む可能性がある。したがって、障害区間内の障害線分を特定することが必要とされている。また、障害線分はかなり長い可能性があるので、その障害線分内の障害の厳密な場所を特定することが必要とされている。
【００１２】
幾つかの実施の形態は、ボルト連結単相対地障害の場所の障害相上の対地電圧は０であり、それゆえ、障害電流が線分にわたって加えられる場合には、障害線分内の障害相上の電圧の正負符号が変化するという別の認識に基づく。幾つかの実施の形態は、障害線分を特定するのにこの認識を利用する。例えば、一実施の形態は、障害相上の電圧の正負符号の変化について障害区間の線分のうちの少なくとも幾つかを試験して、障害線分を特定する。
【００１３】
障害線分がわかるとき、障害線分の終端バスから、障害相上の零電圧を有する障害線分に沿った場所までの距離に基づいて、障害の場所を特定することができる。例えば、一実施の形態は、この距離を、その線分のインピーダンスを有する距離の割合と、その線分のシャントアドミタンスを有する距離の割合とに基づいて特定する。
【００１４】
さらに、この発明の幾つかの実施の形態は、非接地配電系統の給電区間内の負荷の電力消費量を特定するシステム及び方法を提供する。この実施の形態は、最初に負荷の負荷プロファイルに基づいて電力消費量を特定することができ、後に、給電区間のインポート測定デバイスにおける測定値に基づいて求められた目標有効電圧と、推定電力消費量に基づいて求められた有効電力との不一致に基づいて調整することができるという認識に基づく。この実施の形態は、有効電力と目標有効電力との間の差が或るしきい値未満になるまで、電力消費量の調整を繰返し実行することができる。
【００１５】
幾つかの実施の形態は、障害中に測定された目標有効電力が、給電区間の線分のシャント電流を用いて調整されるべきであるという認識に基づく。したがって、一実施の形態は、線分のシャントアドミタンス及び線分を画定するバスの電圧に基づいて、その線分のシャント電流を求め、目標有効電力を求める際に単相対地障害から生じるシャント電流の寄与を除去する。
【００１６】
幾つかの実施の形態は、負荷のΔ結線に起因して、負荷の電力消費量が相間電力に基づいて調整されるべきであるという別の認識に基づく。しかしながら、幾つかの非接地配電系統の測定値は、各相によって与えられる。したがって、幾つかの実施の形態は、有効電力又は目標有効電力の成分を、有効電力と目標有効電力との間で求められた相間差に変換する。例えば、一実施の形態は、有効電力の等価抵抗のＹ−Δ変換を用いて、相間差を求める。別の実施の形態は、給電区間のインポート測定デバイスにおいて求められた相ごとの電流不一致によって求められた増分相間電流を用いて、相間差を求める。
【００１７】
したがって、この発明の一実施の形態は、非接地配電系統内の障害の場所を特定する方法であって、前記配電系統は変電所に接続される１組の給電線を含み、該各給電線は線分によって接続される１組の負荷を含み、前記各線分は一対のバスによって画定され、前記障害はボルト連結単相対地障害である、方法を開示する。本方法は、前記障害を有する前記配電系統内の障害相において前記障害を検出することと、前記障害を検出するのに応答して、前記１組の給電線からの前記各給電線の根元において測定された電圧の位相角と電流の位相角との間の差を比較することであって、それにより前記障害を有する障害給電線を特定することと、前記障害給電線の各区間の境界において測定された電圧の位相角と電流の位相角との間の差を比較することであって、それにより前記障害を有する障害区間を特定することと、前記障害区間内の前記障害相における電圧の正負符号の変化について前記障害区間の前記各線分を試験することであって、それにより障害線分を特定することと、前記障害線分の終端バスから、前記障害相における前記電圧が零に等しい値を有する前記障害線分に沿った場所までの距離を求めることであって、それにより前記障害の前記場所が得られることと、を含む。本方法のステップはプロセッサによって実行される。
【００１８】
別の実施の形態は、非接地配電系統内の障害の場所を特定するシステムであって、前記配電系統は変電所に接続される１組の給電線を含み、該各給電線は線分によって接続される１組の負荷を含み、前記各線分は一対のバスによって画定され、前記障害はボルト連結単相対地障害である、システムを開示する。本システムは、前記配電系統内の電線の障害相において前記障害を検出するのに応答して、前記１組の給電線からの前記各給電線の根元において測定された電圧の位相角と電流の位相角との間の差を比較して、前記障害を有する障害給電線を特定し、前記障害給電線の各区間の境界において測定された電圧の角度と電流の角度との間の差を比較して、前記障害を有する障害区間を特定し、前記障害区間内の前記障害相上の電圧の正負符号の変化について前記障害区間の前記各線分を試験して、前記障害区間内の前記障害相上の電圧の正負符号の変化障害線分を特定し、前記線分のインピーダンスを有する距離の割合と、前記線分のシャントアドミタンスを有する距離の割合とに基づいて、前記障害線分の終端バスから、前記障害相における電圧が零に等しい値を有する前記障害線分に沿った場所までの距離を求めて、前記障害の前記場所を得る、プロセッサを備える。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】典型的な非接地配電系統の図である。
【図２】この発明の幾つかの実施の形態による、非接地系統の単相対地障害の位置を特定する方法のブロック図である。
【図３】インポート測定デバイスとして、センサーを有する１つの遮断器又は開閉器を、及びエクスポート測定デバイスとして、センサーを有する複数の開閉器を備える給電区間の図である。
【図４】インポート測定デバイスとして、センサーを有する１つの遮断器又は開閉器を備える給電区間の図である。
【図５】この発明の幾つかの実施の形態による、非接地系統の負荷を求める方法のブロック図である。
【図６】この発明の幾つかの実施の形態による、等価抵抗変換を通して給電区間のインポート測定デバイスにおける有効相電力不一致に基づいてΔ結線負荷に対する増分倍率を求める方法のブロック図である。
【図７】この発明の幾つかの実施の形態による、等価電流変換を通して区間のインポート測定デバイスにおける相電流不一致に基づいてΔ結線負荷に対する増分倍率を求める方法のブロック図である。
【図８】この発明の幾つかの実施の形態による、障害を有する給電区間の目標有効電力を求める方法のブロック図である。
【図９】直列インピーダンス及びシャントアドミタンスを有する線分の図である。
【図１０】単相対地障害を有する線分の図である。
【図１１】この発明の幾つかの実施の形態による、ボルト連結単相対地障害の位置を特定する方法のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
非接地配電系統及び測定
図１は、単相対地障害１０４を有する非接地配電系統１００の一例を示す図である。配電系統１００は変電所を含み、変電所において三相変圧器１０２が送電系統から電力の供給を受け、変圧器１０２に接続される上流バス１０１及び下流バス１０３を介して下流給電線に電力を供給する。
【００２１】
変圧器１０２の巻線は、Ｙ結線又はΔ結線のいずれかを用いて、非接地である。例えば、図１において、変圧器の一次巻線はΔ結線を使用し、二次巻線はＹ結線を使用する。給電線は三相三線伝送路を通して負荷に電力を伝達する。全ての負荷をΔ結線することができる。各給電線は幾つかの切替可能及び被測定デバイスを有することができ、それらのデバイスに取り付けられる測定ユニットは、三相電圧測定値及び三相電流測定値を与えることができる。
【００２２】
図１の例において、変圧器１０２は３つの給電線、給電線１１０、給電線１２０及び給電線１３０に接続される。各給電線はその起点に１つの給電線遮断器、遮断器１１１、１２１及び１３１を含むことができる。給電線は給電線の区間を画定する開閉器も含むことができる。例えば、給電線１１０は開閉器１１４及び開閉器１１７を含む。給電線１２０は開閉器１２４及び開閉器１２７を含む。給電線１３０は開閉器１３４及び開閉器１３７を含む。開閉器は電圧、電流又は両方を測定するセンサーを含むことができる。
【００２３】
配電系統は通常２つのタイプ、放射型又は相互接続型からなる。配電系統１００は放射型で動作し、すなわち、電力が変電所から出て、任意の他の電源に接続することなく配電網区域の中を通り抜ける。
【００２４】
切替可能及び被測定デバイスの場所によって、給電線は幾つかの給電区間に分割することができる。各給電区間は、その区間の起点において、この区間に電力を供給する１つのインポート測定デバイスを有することができ、その区間の下流境界において、後続の給電区間に電力を供給する幾つかのエクスポート測定デバイスを有することができる。インポート測定デバイスとエクスポート測定デバイスとの間の全ての線分又はデバイスは給電区間の一部である。
【００２５】
例えば、給電線１１０は３つの給電区間、区間１１２、区間１１５及び区間１１８に分割することができる。給電区間１１２は遮断器１１１の上流バス１０３と開閉器１１４の上流バス１０６との間の全ての線分又はデバイスを含み、遮断器１１１に位置する１つのインポート測定デバイスと、開閉器１１４に位置する１つのエクスポート測定デバイスとを含む。区間１１５は開閉器１１４の上流バス１０６と開閉器１１７の上流バス１０８との間の全ての線分又はデバイスによって画定され、開閉器１１４に位置する１つのインポート測定デバイスと、開閉器１１７に位置する１つのエクスポート測定デバイスとを含む。給電区間１１８は、開閉器１１７の上流バス１０８の下流にある全ての線分又はデバイスと定義され、開閉器１１７に位置する１つのインポート測定デバイスを含む。給電区間１１８はエクスポート測定デバイスを有しない。
【００２６】
図２は、非接地配電系統内の単相対地障害の位置を特定する方法２００のブロック図を示す。配電系統は変電所に接続される１組の給電線を含む。各給電線は線分によって接続される１組の負荷を含み、各線分は一対のバスによって画定される。障害を検出するのに応答して、相電圧測定値２０５に基づいて障害相２６５が特定される(２１０)。例えば、障害相は、１組の給電線内の各給電線の根元において測定された対地電圧と、下側及び上側しきい値との比較に基づいて特定することができる。
【００２７】
その後、残留電圧及び電流測定値２１５に基づいて、特定の給電線２７５及び特定の給電区間２８５、２２０及び２３０の場合の障害の可能性があるエリアが特定される。例えば、一実施の形態は、障害を検出するのに応答して、１組の給電線内の各給電線の根元において測定された電圧の角度と電流の角度との差を比較して、障害を有する障害給電線を特定する。同様に、障害給電線の各区間の境界において測定された電圧の角度と電流の角度との差を比較することによって、障害を有する障害区間を特定することができる。
【００２８】
障害給電区間を特定した後に、相電圧測定値２０５、相電流測定値２２５、系統トポロジー２３５、個々の負荷に対する負荷プロファイル２４５、並びに線路インピーダンス及びアドミタンスモデル２５５を用いて、障害給電区間の電圧、負荷需要及び電流を求めることができる(２４０、２５０、２６０)。それらの推定結果に基づいて、例えば、線路インピーダンス及びアドミタンスモデル２５５を用いて、障害場所が１つ又は複数の特定の線分２９０に更に限定される。
【００２９】
例えば、幾つかの実施の形態は、障害区間の各線分を試験して、障害相上の電圧の正負符号の変化を調べ、障害線分を特定する(２７０)。具体的には、一実施の形態は、上流線分から開始して、線分の終端バスにおける電圧の正負符号の変化を順次に試験することによって、障害線分を特定する。正負符号が変化した線分は障害線分である。障害の可能性がある線分２９０ごとに、障害相上の対地電圧の値に基づいて、最終的に障害の可能性がある場所２９５が特定される(２８０)。
【００３０】
幾つかの実施の形態によって用いられる測定値は、電圧測定値及び電流測定値の定常状態電力周波数成分である。各測定値は、大きさ及び位相角によって記述することができる。電力周波数における定常状態値の代わりに、瞬時波形が与えられる場合には、最小二乗回帰法を適用して、瞬時電圧及び電流測定値から、必要とされる電力周波数成分を抽出することができる。センサーを備える遮断器又は開閉器の測定ユニットから抽出された測定値は、相ａ、ｂ及びｃにおいて下流に流れる電流Ｉｐｓ，ａ、Ｉｐｓ，ｂ及びＩｐｓ，ｃ、並びに相ａ、ｂ及びｃにおける対地電圧Ｖｐ，ａ、Ｖｐ，ｂ及びＶｐ，ｃを含む。ただし、バスｐ及びｓは遮断器又は開閉器の終端バスであり、バスｐはバスｓの上流にある。
【００３１】
例えば、遮断器１１１の場合、測定値は、上流バス１０３において測定される三相電圧と、その遮断器を通って上流バス１０３から下流バス１０５に向かって流れる三相電流とを含むことができる。対地電圧が与えられない場合には、相ａと相ｂとの間の相間電圧Ｖｐ，ａｂ、相ｂと相ｃとの間の相間電圧Ｖｐ，ｂｃ及び相ｃと相ａとの間の相間電圧Ｖｐ，ｃａの大きさ及び位相角、並びに残留電圧
【００３２】
【数１】
2014163928.tif 000003
【００３３】
の大きさ及び位相角を含む、相間電圧及び残留電圧に関する測定値を用いることができる。
【００３４】
対地電圧は、測定された相間電圧及び残留電圧から以下の式に従って導出することができる。
【００３５】
【数２】
2014163928.tif 000004
【００３６】
実施の形態によっては、残留電流
【００３７】
【数３】
2014163928.tif 000005
【００３８】
の大きさ及び位相角も使用される。
【００３９】
相に基づく測定値と残留に基づく測定値との間の関係は以下の式を含む。
【００４０】
【数４】
2014163928.tif 000006
【００４１】
及び
【００４２】
【数５】
2014163928.tif 000007
【００４３】
以下の式に従って、デバイスにおける残留電圧及び残留電流に基づいてバスｐとｓとの間の遮断器又は開閉器の残留電力を求めることができる。
【００４４】
【数６】
2014163928.tif 000008
【００４５】
ただし、
【００４６】
【数７】
2014163928.tif 000009
【００４７】
は上流バスｐと下流バスｓとの間の開閉器／遮断器における残留電力であり、
【００４８】
【数８】
2014163928.tif 000010
【００４９】
は残留電流
【００５０】
【数９】
2014163928.tif 000011
【００５１】
の共役である。
【００５２】
残留電力
【００５３】
【数１０】
2014163928.tif 000012
【００５４】
は実数成分、すなわち、有効残留電力
【００５５】
【数１１】
2014163928.tif 000013
【００５６】
と、虚数成分、すなわち、無効残留電力
【００５７】
【数１２】
2014163928.tif 000014
【００５８】
とに分解することができる。
【００５９】
したがって、以下の式に従って、残留電力の有効力率
【００６０】
【数１３】
2014163928.tif 000015
【００６１】
及び残留電力の無効力率
【００６２】
【数１４】
2014163928.tif 000016
【００６３】
を求めることができる。
【００６４】
【数１５】
2014163928.tif 000017
【００６５】
及び
【００６６】
【数１６】
2014163928.tif 000018
【００６７】
残留電力の有効力率及び無効力率は、残留電圧と残留電流との間の位相角差の余弦及び正弦として求めることもできる。
【００６８】
【数１７】
2014163928.tif 000019
【００６９】
及び
【００７０】
【数１８】
2014163928.tif 000020
【００７１】
障害相、給電線及び障害区間の特定
非接地配電系統内の意図しない中性点接地に起因して、単相対地障害が原因で生じる電流が、相電流測定値に基づいて障害相を求めるのに正確な測定値を必要とする可能性があるほど小さくなり、そのような正確な測定は状況によっては難しい可能性がある。幾つかの実施の形態は、障害中に測定された対地電圧に基づいて障害相を特定することによって、そのような正確な測定値の必要性を回避する。
【００７２】
配電系統の正常動作中、三相対地電圧は実質的に平衡になり、例えば、電圧の正規化された大きさは単位当たり１．０に近い。或る給電線においてボルト連結単相対地障害が生じるとき、障害給電線の障害相の対地電圧、及び同じ変圧器に接続される隣接する給電線の対地電圧は０．０近くの小さな値まで瞬時に降下する。変圧器の非接地接続に起因して、変電所は相間電圧の値を保持する。したがって、障害のない他の２つの動作相の対地電圧は、その正常な動作値の１．７３倍近くの値まで瞬時に増加する。
【００７３】
したがって、幾つかの実施の形態は、１組の給電線内の各給電線の根元において測定された対地電圧と、下側及び上側しきい値との比較に基づいて障害相を特定する。変電所において、すなわち、給電線遮断器の上流バスにおいて測定された対地電圧を用いて、単相対地障害の場合の障害相を特定する。
【００７４】
例えば、以下の条件が満たされる場合には、一実施の形態は、相ｘを障害相と特定する。
【００７５】
【数１９】
2014163928.tif 000021
【００７６】
ただし、Ｖｐ，ｘ及びＶｐ，ｙはそれぞれ相ｘ及び相ｙ上のバスｐにおいて測定された電圧の大きさであり、
【００７７】
【数２０】
2014163928.tif 000022
【００７８】
及び
【００７９】
【数２１】
2014163928.tif 000023
【００８０】
は異常な電圧を特定するのに用いられる電圧の大きさの下側しきい値及び上側しきい値である。例えば、
【００８１】
【数２２】
2014163928.tif 000024
【００８２】
及び
【００８３】
【数２３】
2014163928.tif 000025
【００８４】
は単位当たり０．３０及び単位当たり１．４０と設定することができる。
【００８５】
障害相が特定された後に、残留電圧測定値及び残留電流測定値によって求められた残留電力の無効力率を調べることによって、障害給電線及び障害区間を特定することができる。配電網送電線が非対称であることを無視すると、非接地配電系統の残留電流は、障害給電線及び非障害給電線の非障害相の対地容量が原因で主に生じ、残留電力は無効電力によって支配される。残留電力の無効力率は、無効残留電力を見掛けの残留電力で割った比と定義されるので、その残留電力の場合の無効力率の大きさは１．０に近い。
【００８６】
或る給電線内でボルト連結単相対地障害が生じるとき、残留電圧は、障害相の正常な対地電圧の３倍に近い値まで上昇する。障害場所の下流にあるデバイスにおける残留電流の方向は、変電所に向かって流れているので、残留電圧は残留電流より約９０度だけ進んでおり、残留電力の無効力率は１．０に近い。障害場所の上流にあるデバイスにおける残留電流の方向は、障害場所に向かって、かつ変電所から離れるように流れているので、残留電圧は残留電流より約９０度だけ遅れており、無効力率は−１．０に近い。
【００８７】
図１の単相対地障害１０４を例にとると、給電線１１０の給電区間１１５内に障害がある。給電線のトポロジーに基づいて、給電線１１０の遮断器１１１及び開閉器１１４は、障害場所の上流にあり、開閉器１１７は障害場所の下流にある。遮断器１１１及び開閉器１１４の残留電流は、白抜きの矢印１１３及び１１６による方向として示されるように、障害場所に向かって流れる。開閉器１１７の残留電流は、白抜きの矢印１１９の方向によって示されるように、変電所に向かって流れる。同様に、給電線１２０及び１３０の遮断器及び開閉器は、障害場所の上流にあるので、それらのデバイスを通って残留電流が流れる方向は、図１において白抜きの矢印１２３、１２６、１２９、１３３、１３６及び１３９によって示されるように、変電所に向かっている。
【００８８】
測定デバイスにおいて残留電圧測定値及び残留電流測定値が与えられたとすると、障害が測定デバイスの下流に位置するか、上流に位置するかは、残留電力の無効力率を調べることによって特定することができる。以下の条件が満たされる場合には、単相対地障害は、上流バスｐと下流バスｓとの間の測定デバイスの下流に位置すると特定することができる。
【００８９】
【数２４】
2014163928.tif 000026
【００９０】
ただし、
【００９１】
【数２５】
2014163928.tif 000027
【００９２】
は配電系統内で用いられる通常の導体のサセプタンス成分を全アドミタンスで割った比による無効力率の所定の下側しきい値である。例えば、一実施の形態では、
【００９３】
【数２６】
2014163928.tif 000028
【００９４】
は０．９である。
【００９５】
同様に、以下の条件が満たされるとき、単相対地障害は、上流バスｐと下流バスｓとの間の測定デバイスの上流にある。
【００９６】
【数２７】
2014163928.tif 000029
【００９７】
複数の給電線を備える変電所の場合、各給電線の給電線遮断器における測定値を用いて、障害給電線を特定する。いずれの給電線の場合でも、その給電線遮断器における測定値が式(１３)において記述される条件を満たした場合には、障害はその給電線内にある。そうでない場合には、障害はその給電線内にない。変電所が１つの給電線しか含まない場合には、給電線遮断器における残留電流は０に近いので、式(１３)は当てはまらず、代わりに、障害相を特定するのに式(１１)及び式(１２)が用いられる。式(１１)及び式(１２)が満たされる場合には、その給電線は単相対地障害を有し、そうでない場合には、その給電線内に障害はない。
【００９８】
図１を例にとると、残留電力の無効力率が遮断器１１１において１．０に近く、遮断器１２１及び１３１において−１．０に近い場合には、障害は給電線１２０及び１３０内にあるのではなく、給電線１１０内にある。したがって、幾つかの実施の形態は、給電線の根元における残留電力の無効力率を比較することによって障害給電線を特定する。例えば、無効力率を互いに比較することができるか、又は給電線の根元において測定された残留電圧と残留電流との間の角度差の正弦を用いて上側しきい値及び下側しきい値と比較することができる。
【００９９】
障害給電線が特定された後に、障害給電線に沿った測定デバイスごとに残留電力の無効力率を調べることによって、障害区間も特定することができる。そのインポート測定デバイスｉｍにおける残留電力の無効力率が以下の条件を満たし、
【０１００】
【数２８】
2014163928.tif 000030
【０１０１】
かつ、そのエクスポート測定デバイスｅｘのうちの１つにおける残留電力の無効力率が以下の条件を満たすときに、給電区間が障害給電区間であると特定される。
【０１０２】
【数２９】
2014163928.tif 000031
【０１０３】
インポート測定デバイスにおける残留電流の大きさが０に近い場合には、エクスポート測定デバイスのみを用いて、式(１６)を用いることによってその区間内に障害があるか否かを判断する。例えば、単一給電線変電所の場合、給電線遮断器において測定された残留電流は０に近いので、エクスポート測定デバイスにおける測定値のみが用いられる。給電区間が１つのインポート測定デバイスのみを有する場合には、障害区間は、式(１５)を用いて、インポート測定デバイスにおける測定値を用いることによって特定される。
【０１０４】
図１の例では、遮断器１１１及び開閉器１１４において無効力率が１．０に近いが、開閉器１１７において−１．０である場合には、障害は、開閉器１１４と開閉器１１７との間の給電区間、すなわち、給電線１１０の給電区間１１５内にあると特定される。障害給電線を特定するのと同様に、幾つかの実施の形態は、給電区間の境界における残留電力の無効力率を、例えば、その給電区間の境界において測定された残留電圧と残留電流との間の角度差の正弦を用いて上側しきい値及び下側しきい値と比較することによって、障害区間を特定する。
【０１０５】
障害給電線の電圧分布を求める
障害スポットの位置を特定するのに、幾つかの実施の形態は、障害中の障害給電線又は障害区間の電圧及び電流分布を求める。一実施の形態では、給電区間の電圧は、その区間のインポート測定デバイス及びエクスポート測定デバイスにおける相電圧測定値に基づいて求められる。
【０１０６】
図３及び図４は、測定条件が異なる場合の給電区間の２つの例を示す。図３は、その境界において複数の測定デバイスを有する給電区間３００の図である。給電区間３００は開閉器３１０において１つのインポート測定デバイスを有し、開閉器３２０において１つのエクスポート測定デバイスを有する。図４は、開閉器４１０において１つの測定デバイスのみ、すなわち、インポート測定デバイスのみを有する給電区間４００の図である。
【０１０７】
複数の測定デバイスを備える給電区間の場合、インポート測定デバイスと、エクスポート測定デバイスのうちの少なくとも１つとからなる各対間の接続経路が特定される。その経路内に存在する任意のバスの場合に、そのバスから２つの測定デバイスまでの距離と、２つの測定デバイスにおいて入手可能な電圧測定値とに基づいて、バスの対地電圧が求められる。
【０１０８】
バスｐの対地電圧は以下の式に従って求めることができる。
【０１０９】
【数３０】
2014163928.tif 000032
【０１１０】
ただし、Ｖｐはバスｐの求められた対地電圧のベクトルであり、Ｖｉｍ及びＶｅｘはインポート測定デバイスｉｍ及びエクスポート測定デバイスｅｘにおいて測定された対地電圧のベクトルであり、ｄｉｍ−ｐ及びｄｐ−ｅｘはそれぞれ、インポート測定デバイスｉｍの上流バスとバスｐとの間の経路、及びバスｐとエクスポート測定デバイスｅｘの上流バスとの間の経路において存在する線分の長さの和である。
【０１１１】
複数のエクスポート測定デバイスが存在し、異なる経路間に共通バスが存在する場合には、これらの共通バスの電圧は、以下の式に従って、全ての経路に対して求められた電圧の平均として設定される。
【０１１２】
【数３１】
2014163928.tif 000033
【０１１３】
ただし、ｍはバスｐを通り抜ける経路の全数であり、ｅｘｉは第ｉの経路のエクスポート測定デバイスであり、
【０１１４】
【数３２】
2014163928.tif 000034
【０１１５】
はエクスポート測定デバイスｅｘｉの測定された電圧であり、
【０１１６】
【数３３】
2014163928.tif 000035
【０１１７】
はバスｐとエクスポート測定デバイスｅｘｉの上流バスとの間の経路において存在する線分の長さの和である。
【０１１８】
測定デバイス間の経路上に直接位置するのではなく、その経路内のバスのうちの１つから給電されるバスの電圧は、以下の式に従って経路上の給電バスの電圧として求めることができる。
【０１１９】
【数３４】
2014163928.tif 000036
【０１２０】
ただし、バスｓは経路内に存在しないバスであり、バスｐは経路内のバスであり、Ｖｓはバスｓの求められた対地電圧のベクトルである。
【０１２１】
図３に示される給電区間は、バス３３０において１つのインポート測定デバイスと、バス３８４において１つのエクスポート測定デバイスとを有する。バス３４０、３５０、３６０及び３７４のような、インポート測定デバイスとエクスポート測定デバイスとの間の経路上にある全てのバスは、バス３３０及び３８４への対応する距離と、式(１７)によるバス３３０及び３８４において測定された電圧とに基づいて決定される。
【０１２２】
バス３７０、３８０、３８２、３９０、３９２を含む、バス３６０の下流にあり、バス３６０によって給電されるバスの電圧は、バス３６０の求められた電圧と同じとして設定される。バス３７８、３８６、３８８、３９４及び３９６を含む、バス３７４の下流にある全てのバスの電圧は、バス３７４の求められた電圧と同じとして設定される。
【０１２３】
１つのインポート測定デバイスのみを有する給電区間の場合、その区間内の全てのバスはインポート測定デバイスにおいて測定された電圧として設定される。図４を例にとると、給電区間はバス４２０において１つのインポート測定デバイスのみを有し、その区間内の全てのバス電圧は、バス４２０において測定された電圧と同じとして設定される。
【０１２４】
障害給電区間の負荷の電力消費量を推定する
障害給電区間内に流れる電流は、給電線の個々の負荷と、配電線路の短絡障害及びシャントキャパシタンスとが原因で生じる。幾つかの実施の形態では、個々の負荷の電力需要は測定されるのではなく、測定デバイスにおいて入手可能な測定値と、個々の負荷ごとの負荷プロファイルとに基づいて求められる。
【０１２５】
図５は、この発明の幾つかの実施の形態による、非接地系統の負荷を求める方法５００を示す。その方法のステップはプロセッサ５０１によって実施することができる。
【０１２６】
ステップ５１０において、非接地配電系統内の給電線が、その給電線に沿った測定デバイスに従って１組の給電区間に分割される。各給電区間の負荷が独立して求められる。
【０１２７】
ステップ５２０において、デバイスにおける測定値に基づいて相ごとにインポートデバイスにおける１組の目標有効電力が求められる。非接地配電系統に障害がある場合には、一実施の形態において、測定値から障害の影響が取り除かれる。
【０１２８】
ステップ５３０において、給電区間のエクスポート測定デバイスにおける測定値に基づいて、下流区間に電力を供給したエクスポートデバイスにおける等価負荷の電力が求められる。
【０１２９】
ステップ５４０において、初回の反復ために、その給電区間の場合のΔ結線された負荷に対する倍率が初期化され、ステップ５７５において求められた増分変化を用いて更新される。
【０１３０】
ステップ５４５において、区間に対する負荷倍率と、個々の負荷の負荷プロファイルによって定義される基本電力との積として、個々の負荷の電力が求められる。
【０１３１】
ステップ５５０において、その給電区間のインポートデバイスの上流バスを定電圧バスとして、エクスポートデバイスの上流バス及び負荷を有するバスを定電力バスとして割り当てることによって、その区間に対して電力潮流が解かれる。インポート測定デバイスの上流バスの電圧は、インポートデバイスにおける電圧測定値に基づいて設定される。
【０１３２】
ステップ５５５において、ステップ５５０において求められた電力潮流の解に基づいて、相ごとのインポートデバイスにおける１組の有効電力が求められる。
【０１３３】
ステップ５６０において、ステップ５２０において求められた目標有効電力と、ステップ５５５において求められた有効電力との間の差として、相ごとのインポートデバイスにおける１組の有効電力不一致が求められる。
【０１３４】
ステップ５６５において、有効電力不一致が所定のしきい値と比較される。不一致がしきい値未満であるか、又は所定の反復回数に達した場合には、その方法は結果５８０を出力する。そうでない場合には、その方法はステップ５７０及び５７５を実行する。
【０１３５】
ステップ５７０において、等価抵抗変換又は等価電流変換を通して、ステップ５６０において求められた相ごとの１組の有効電力不一致に基づいて１組の増分有効相間電力が求められる。
【０１３６】
ステップ５７５において、ステップ５７０において求められた増分相間電力、及びその区間における負荷に対する負荷プロファイルに基づいて、その給電区間におけるΔ結線された負荷に対する１組の増分倍率が求められる。
【０１３７】
ステップ５８０は、その給電区間における負荷の電力消費量を出力する。
【０１３８】
給電区間における負荷は、固定負荷及び拡縮可能負荷を含むことができる。固定負荷はエクスポート測定デバイスを通して給電区間に接続される下流給電区間によって消費される等価負荷を指している。エクスポート測定デバイスの場合、等価Ｙ結線電力需要は、測定デバイスにおける対地電圧測定値及び相電流測定値を用いて求めることができる。
【０１３９】
【数３５】
2014163928.tif 000037
【０１４０】
ただし、
【０１４１】
【数３６】
2014163928.tif 000038
【０１４２】
は相ｘにおける測定デバイスｅｘｉの等価複素電力であり、
【０１４３】
【数３７】
2014163928.tif 000039
【０１４４】
及び
【０１４５】
【数３８】
2014163928.tif 000040
【０１４６】
は測定デバイスｅｘｉにおいて測定された相ｘの電圧及び電流である。
【０１４７】
拡縮可能負荷は、Δ結線することができる、給電区間における個々の負荷を指すことができる。個々の負荷の電力消費は以下のように定義することができる。
【０１４８】
【数３９】
2014163928.tif 000041
【０１４９】
ただし、
【０１５０】
【数４０】
2014163928.tif 000042
【０１５１】
は対象となる時間間隔、例えば、障害時の時間間隔にわたる負荷プロファイルによって与えられる初期複素電力であり、αｐ，ｘｙは相ｘと相ｙとの間の負荷成分に対する倍率である。
【０１５２】
負荷に対する負荷プロファイルは、一定の間隔、通常１５分以下における顧客の電気使用量の履歴測定値を用いて作成され、経時的な顧客の使用量パターンの正確な表現を与える。
【０１５３】
１つの実施の形態は、障害が生じた時点の倍率αｐ，ｘｙのベクトルの値を、入手可能な測定値に基づいて個々の負荷ごとに求める。各負荷は１組の倍率に関連付けられる。１つの実施の形態は、１組の同一の倍率を使用し、相ｘとｙとの間の個々の負荷が同じ倍率αｘｙを用いて、負荷の電力消費量を求めるようにする。代替の実施の形態は、障害前又は障害中に測定された定常状態電圧及び電流測定値に基づいて倍率を決定する。
【０１５４】
障害前に測定された測定値に基づく負荷推定
給電区間に対する倍率は、障害前に測定された、その給電区間のインポート測定デバイス及びエクスポート測定デバイスにおける測定値を用いて決定することができる。幾つかの実施の形態は、倍率を繰返し決定する。例えば、１組の初期値を用いて倍率が初期化され、個々の負荷ごとに電力消費量が求められる。次に、個々の負荷及びエクスポート測定デバイスのバスは、定有効電力及び無効電力バス、すなわち、ＰＱバスとして取り扱われる。インポート測定デバイスのバスは、定電圧及び位相角バス、すなわち、スイングバスとして取り扱われる。
【０１５５】
スイングバスの電圧は、インポート測定デバイスにおいて測定された電圧として設定される。後方／前方掃引法(backward/forward sweep method：ＢＦ潮流計算法)のような電力潮流処理を用いて電力潮流の給電区間を求めることができる。解かれた電力潮流結果に基づいて、以下の式に従って、インポート測定デバイスにおいて求められた有効電力が求められる。
【０１５６】
【数４１】
2014163928.tif 000043
【０１５７】
ただし、
【０１５８】
【数４２】
2014163928.tif 000044
【０１５９】
はインポート測定デバイスにおいて相ｘに関して求められた有効電力であり、|Ｖｉｍ，ｘ|及び∠Ｖｉｍ，ｘはインポート測定デバイスにおいて測定された相ｘに関する対地電圧の大きさ及び位相角であり、
【０１６０】
【数４３】
2014163928.tif 000045
【０１６１】
及び
【０１６２】
【数４４】
2014163928.tif 000046
【０１６３】
はインポート測定デバイスを通ってその給電区間に流れ込む相ｘに関して求められた相電流の大きさ及び位相角である。
【０１６４】
幾つかの実施の形態は、インポート測定デバイスにおける電圧及び電流測定値によって求められた目標有効電力を調べる。
【０１６５】
【数４５】
2014163928.tif 000047
【０１６６】
ただし、Ｐｉｍ，ｘは、インポート測定デバイスにおける相ｘに関する目標有効電力であり、|Ｉｉｍ，ｘ|及び∠Ｉｉｍ，ｘはインポート測定デバイスにおいて測定された相ｘに関する相電流の大きさ及び位相角である。
【０１６７】
全ての相に対して求められた有効電力及び目標有効電力が近い場合には、現在の１組の倍率が最終的な解である。例えば、１つの実施の形態は、以下の式に従って、有効電力と目標電力との差をしきい値と比較する。
【０１６８】
【数４６】
2014163928.tif 000048
【０１６９】
しきい値εの一例は０．００００１である。式(２４)において表される条件が満たされない場合には、その差がしきい値未満になるまで、倍率が繰返し調整される。
【０１７０】
種々の実施の形態は、少なくとも２つの異なる方法を用いて、対象(study)給電区間の倍率を調整する。一方の方法は増分等価抵抗に基づく手法であり、他方の方法は増分電流に基づく手法である。
【０１７１】
増分等価抵抗に基づいて倍率を調整する
１つの実施の形態はインポートデバイスにおける有効電力不一致を用いて、インポートデバイスにおける３つ全ての相に対する等価Ｙ結線増分抵抗を求め、その後、Ｙ結線増分抵抗をΔ結線増分抵抗に変換し、それらのΔ結線増分抵抗に基づいて、１組の増分相間有効電力を求める。必要とされる増分倍率は、増分相間有効電力及び負荷プロファイルによって与えられる値に基づいて求められる。
【０１７２】
図６は、この発明の一実施の形態による、相有効電力不一致を抵抗変換を通して有効電力と目標有効電力との間で求められる相間差に変換する方法のブロック図を示す。例えば、この実施の形態は、有効相電力不一致に基づいて増分相間有効電力を求める、増分等価抵抗に基づく手法を用いることができる。ステップ６１０は、インポート測定デバイスにおいて相ごとに有効電力不一致を求める。ステップ６２０において、ステップ６１０において求められた有効電力不一致、及びインポートデバイスにおいて測定された対地電圧に基づいて、１組の等価Ｙ結線抵抗が求められる。ステップ６３０において、抵抗のＹ−Δ変換を用いて、１組の等価Δ結線抵抗が求められ、ステップ６４０は、ステップ６３０によって与えられた等価抵抗、及びインポートデバイスにおいて測定された相間電圧に基づいて、増分有効相間電力を求める。
【０１７３】
幾つかの実施の形態では、インポート測定デバイスにおける全ての相の有効電力不一致は以下の式に従って求められる。
【０１７４】
【数４７】
2014163928.tif 000049
【０１７５】
ただし、ΔＰｉｍ，ｘはインポート測定デバイスにおける相ｘの有効電力不一致である。等価Ｙ結線抵抗は以下のように求めることができる。
【０１７６】
【数４８】
2014163928.tif 000050
【０１７７】
ただし、ΔＲｉｍ，ｘはインポートデバイスにおける相ｘに関する等価抵抗である。抵抗のＹ−Δ変換を用いて、以下の式に従って、１組のΔ結線等価抵抗を求めることができる。
【０１７８】
【数４９】
2014163928.tif 000051
【０１７９】
ただし、ΔＲｉｍ，ａｂ、ΔＲｉｍ，ｂｃ及びΔＲｉｍ，ｃａはそれぞれ、相ａとｂ、ｂとｃ及びｃとａの間の等価Δ結線抵抗である。これらのΔ結線抵抗に基づいて、以下のように、対応する増分有効相間電力が求められる。
【０１８０】
【数５０】
2014163928.tif 000052
【０１８１】
ただし、ΔＰｉｍ，ｘｙは相ｘと相ｙとの間の必要とされる増分有効電力であり、|Ｖｉｍ，ｘｙ|は相ｘと相ｙとの間の相間電圧の大きさである。
【０１８２】
式(２６)〜式(３０)を組み合わせて、以下の式に従って、増分相有効電力が増分相間有効電力に変換される。
【０１８３】
【数５１】
2014163928.tif 000053
【０１８４】
ただし、|Ｖｉｍ，ｓ|、|Ｖｉｍ，ｔ|及び|Ｖｉｍ，ｚ|はそれぞれ相ｓ、相ｔ及び相ｚにおける対地電圧の大きさであり、ΔＰｉｍ，ｓ、ΔＰｉｍ，ｔ及びΔＰｉｍ，ｚは相ｓ、相ｔ及び相ｚにおける有効電力不一致であり、相ｚは相ｘ及びｙとは異なる。
【０１８５】
必要とされる増分倍率は以下の式に従って求めることができる。
【０１８６】
【数５２】
2014163928.tif 000054
【０１８７】
ただし、Δαｘｙは相ｘとｙとの間の負荷に対して必要とされる増分倍率であり、
【０１８８】
【数５３】
2014163928.tif 000055
【０１８９】
は負荷プロファイルによって与えられる、相ｘとｙとのバスｐに接続される負荷の初期有効電力であり、ＬＤは給電区間における１組の負荷バスである。
【０１９０】
増分等価電流に基づいて倍率を調整する
別の実施の形態は、電力潮流の解及び電流測定値を用いて、相ごとのインポート測定デバイスにおける電流不一致を求め、相電流不一致に基づいて、増分相間電流を求める。それらの増分相間電流を用いて、１組の増分相間有効電力を求める。増分相間有効電力と負荷プロファイルによって与えられる基本値とを用いて、最終的に増分倍率が求められる。
【０１９１】
図７は、別の実施の形態による、電流不一致に基づいて増分相間有効電力を求める増分等価電流に基づく方法のブロック図を示す。この実施の形態は、電力潮流の解及び電流測定値を用いて、相ごとのインポート測定デバイスにおける電流不一致を求め、電流不一致に基づいて増分相間電流を求める。それらの増分電流を用いて、１組の増分相間有効電力を求める。増分相間有効電力と負荷プロファイルによって与えられる基本値とを用いて、最終的に増分倍率が求められる。
【０１９２】
具体的には、ステップ７１０において、本方法は、インポート測定デバイスにおいて相ごとの電流不一致を求める。幾つかの実施の形態では、インポートデバイスにおける相ごとの電流不一致は、以下の式に従って求められる。
【０１９３】
【数５４】
2014163928.tif 000056
【０１９４】
ただし、ΔＩｉｍ，ｘはインポートデバイスにおける相ｘの電流の不一致であり、目標電流Ｉｉｍ，ｘはインポートデバイスにおいて測定され、電流
【０１９５】
【数５５】
2014163928.tif 000057
【０１９６】
は電力潮流によって求められる。
【０１９７】
ステップ７２０において、相電流不一致に基づいて、１組の相間電流が求められる。例えば、増分相間電流は以下の式に従って求めることができる。
【０１９８】
【数５６】
2014163928.tif 000058
【０１９９】
ただし、ΔＩｉｍ，ｘｙはインポートデバイスにおける相ｘと相ｙとの間の増分電流である。
【０２００】
ステップ７３０において、増分相間電流、インポートデバイスにおいて測定された相間電圧とに基づいて、増分有効相間電力が求められる。例えば、増分有効相間電力は、以下の式に従って求めることができる。
【０２０１】
【数５７】
2014163928.tif 000059
【０２０２】
ただし、ΔＰｉｍ，ｘｙはインポートデバイスにおける相ｘとｙとの間の増分有効相間電力であり、|ΔＩｉｍ，ｘｙ|及び∠(ΔＩｉｍ，ｘｙ)はインポートデバイスにおける相ｘと相ｙとの間の増分相間電流の大きさ及び位相角である。次に、式(３２)を用いて、必要とされる増分倍率を求めることができる。
【０２０３】
一実施の形態では、障害前の測定値を用いて給電区間の倍率を求める反復手順を以下のように要約することができる。
・ステップ１：全ての倍率を１．０と設定し、式(２０)及び式(２１)を用いて障害区間の負荷を求める。
・ステップ２：給電区間のインポート測定デバイスにおいて測定された電圧と、ステップ１において求められた負荷とに基づいて、後方／前方掃引法のような電力潮流計算法を用いて、給電区間の電力潮流を解く。
・ステップ３：式(２３)及び式(２２)を用いてインポート測定デバイスにおいて相ごとに目標有効電力と求められた有効電力との不一致を求める。
・ステップ４：式(２４)を用いて、有効電力の不一致が所与のしきい値未満であるか否かを調べる。しきい値未満である場合には、最終的な倍率が得られる。そうでない場合には、ステップ５に進む。
・ステップ５：式(２５)、式(３１)及び式(３２)による増分等価抵抗に基づく方法、又は式(３３)、式(３４)、式(３５)及び式(３２)による増分等価電流に基づく方法を用いて、必要とされる増分倍率を求める。
・ステップ６：倍率を増分倍率によって更新し、新たに繰り返すためにステップ２に戻る。
【０２０４】
障害中の測定値を用いて給電区間の負荷を求める
インポートデバイス及びエクスポートデバイスによる障害中の測定値を用いて、給電区間に対する倍率を繰返し求めることもできる。個々の負荷のバス及びエクスポート測定デバイスの上流バスはＰＱバスとして取り扱われ、エクスポートデバイスの等価電力需要は、障害中に測定された電圧及び電流とともに式(２０)を用いて求められる。インポートデバイスの上流バスはスイングバスとして取り扱われ、対地電圧の大きさ及び位相角は障害中に測定された値として設定される。
【０２０５】
上記のように、電力潮流解析は、有効電力を特定する。目標有効電力は、インポートデバイスにおける測定値に基づいて求められる。しかしながら、この実施の形態では、目標有効電力は、障害を有する給電区間の場合、及び障害のない給電区間の場合に異なる方法で求められる。
【０２０６】
具体的には、障害のない給電区間の場合、式(２３)を用いて、測定された対地電圧及び相電流を用いてインポートデバイスにおいて目標有効電力を求める。したがって、障害のない給電区間の増分倍率は、増分等価抵抗に基づく方法、又は増分等価電流に基づく手法のいずれかを用いることによって求めることができる。
【０２０７】
障害を有する給電区間の場合、障害電流がその区間に流れ込んでおり、その後、接地に流れる。例えば、障害給電区間の下流の区間は障害電流を有しない。障害給電区間の場合、インポートデバイスにおいて測定された相電流は２つの観点から寄与を受ける。一方の観点は倍率を求めるために用いられる負荷需要である。他方の観点は倍率を求めるために用いられない、その区間の単線対地障害(single-line-to-ground fault)の影響である。給電区間内の短絡に起因して、障害相における相電流は、下流にある負荷に供給する成分、及び障害給電線と、障害給電線と同じ変圧器に接続された隣接する非障害給電線とのシャントキャパシタからの寄与を受ける成分を含む。
【０２０８】
給電区間における短絡の影響を考慮するとき、目標相電力は、障害相の場合と、非障害相の場合とでは異なる方法で求められる。障害相ｘの場合、目標有効電力Ｐｉｍ，ｘは、式(２３)を用いて障害中の電圧測定値及び電流測定値を直接用いることによって求められる。障害相ｘの場合、目標電力は以下の式に従って求められる。
【０２０９】
【数５８】
2014163928.tif 000060
【０２１０】
ただし、
【０２１１】
【数５９】
2014163928.tif 000061
【０２１２】
は相ｘに関して求められた相電流であり、単相対地障害から生じるシャント電流を減算した相電流測定値と定義される。
【０２１３】
【数６０】
2014163928.tif 000062
【０２１４】
ただし、Ｉｉｍは障害中にインポート測定デバイスにおいて測定された相電流のベクトルであり、Ｔ＝［１１１］であり、
【０２１５】
【数６１】
2014163928.tif 000063
【０２１６】
はインポート測定デバイスの下流にある全ての線分から生じるシャント電流である。
【０２１７】
【数６２】
2014163928.tif 000064
【０２１８】
は以下の式に従って求められる。
【０２１９】
【数６３】
2014163928.tif 000065
【０２２０】
ただし、ＤＮｉｍはインポート測定デバイスの下流にある１組の線分であり、障害区間内の線分と、その障害区間の下流にある全ての給電区間とを含み、バスｐ及びバスｓは線分ｐｓの２つの終端バスであり、
【０２２１】
【数６４】
2014163928.tif 000066
【０２２２】
はバスｐとｓとの間の線分に対するシャントアドミタンス行列であり、Ｖｐ及びＶｓはバスｐ及びバスｓの対地電圧である。
【０２２３】
同様に、障害中に収集された電圧測定値に基づくバスに対する対地電圧は、上記で論じられたように求められる。
【０２２４】
図８は、障害を有する給電区間の目標有効電力を求める方法のブロック図を示す。ステップ８１０において、給電区間の境界における電圧測定値に基づいて、インポート測定デバイスの下流にある全てのバスの電圧が求められる。ステップ８２０において、線分のシャントアドミタンス及びバスの電圧に基づいて、障害区間のインポートデバイスにおけるシャント電流が計算される。ステップ８３０は、測定された電流と、ステップ８２０において求められたシャント電流とに基づいて、障害相電流を調整する。ステップ８４０において、障害相の場合に式(３６)を用いて、障害のない相の場合に式(２３)を用いて、目標有効電力が求められる。
【０２２５】
障害給電区間の増分倍率は、増分等価抵抗に基づく方法、又は増分等価電流に基づく手法のいずれかを用いることによって求めることができる。
【０２２６】
等価電流に基づく方法を用いる幾つかの実施の形態では、障害相及び非障害相の場合の有効電流不一致が目標電流に対する異なる式を用いて求められる。非障害相の場合、測定された電流Ｉｉｍ，ｘを目標電流として用いて、式(３３)を用いて相電流不一致を求める。しかし、障害相の場合、目標電流として、測定された電流Ｉｉｍ，ｘの代わりに、
【０２２７】
【数６５】
2014163928.tif 000067
【０２２８】
を用いることによって、式(３３)を用いて相電流不一致が求められる。
【０２２９】
障害相に従って定義された１組の式に基づいて増分相間電流が求められる。
【０２３０】
障害相が相ａである場合には、増分相間電流は以下の式に従って求められる。
【０２３１】
【数６６】
2014163928.tif 000068
【０２３２】
同様に、障害相が相ｂである場合には、増分相間電流は以下の式に従って求められる。
【０２３３】
【数６７】
2014163928.tif 000069
【０２３４】
障害相が相ｃである場合には、増分相間電流は以下の式に従って求められる。
【０２３５】
【数６８】
2014163928.tif 000070
【０２３６】
障害中の測定値を用いて給電区間の倍率を求める反復手順を用いる実施の形態を以下のように要約することができる。
・ステップ１：式(１７)、式(１８)又は式(１９)を用いて障害中の電圧測定値に基づいて、障害給電区間、及び障害区間の下流にある全ての給電区間の電圧を求める。
・ステップ２：式(３８)を用いてインポート測定デバイスにおけるシャント電流を求め、式(３７)を用いて障害相における相電流を求める。
・ステップ３：全ての倍率を１．０と設定し、式(２０)及び式(２１)を用いて障害区間の負荷を求める。
・ステップ４：給電区間のインポート測定デバイスにおいて測定された電圧と、ステップ３において求められた負荷とに基づいて、後方／前方掃引法のような電力潮流計算法を用いて、給電区間の電力潮流を解く。
・ステップ５：非障害相の場合に式(２３)、障害相の場合に式(３６)を用いることによって求められた目標有効電力と、式(２２)によって求められた、求められた有効電力の不一致を求める。
・ステップ６：式(２４)を用いて、有効電力の不一致が所与のしきい値未満であるか否かを調べる。しきい値未満である場合には、最終的な倍率が見いだされる。そうでない場合には、ステップ８に進む。
・ステップ７：式(２５)、式(３１)及び式(３２)による増分等価抵抗に基づく方法、又は式(３３)、式(３９)及び式(４０)又は式(４２)〜式(４４)又は式(４５)〜式(４７)、式(３５)並びに式(３２)による増分等価電流に基づく方法を用いて、必要とされる増分倍率を求める。相電流不一致を求めるのに式(３３)を用いるとき、目標電流として、測定された電流Ｉｉｍ，ｘの代わりに、
【０２３７】
【数６９】
2014163928.tif 000071
【０２３８】
が用いられる。
・ステップ８：倍率を増分倍率によって更新し、新たに繰り返すためにステップ４に戻る。
【０２３９】
障害給電区間の電流分布の推定
電圧及び負荷需要が求められた後に、幾つかの実施の形態は、障害給電区間の電流分布を求める。例えば、一実施の形態は、負荷需要及びシャントキャパシタが原因で生じる電流を考慮するが、単相対地障害の影響を無視する。電流分布を用いて、障害給電区間の非障害線分上を流れる電流を求める。
【０２４０】
各バスとインポート測定デバイスの上流バスとの間に接続されるデバイスの数に応じて、障害給電線のバスを幾つかの層にグループ分けすることができる。１つの実施の形態は後方計算法を使用し、すなわち、最初に、最後の層の上流に接続される線分又はデバイスの電流が求められ、その後、上流にある次の層に移動し、第１の層の下流に接続される線分又はデバイスにおいて終了する。
【０２４１】
図９は、上流バスｐ９１０と下流バスｓ９１５との間の線分９００の一例を示す。線分は、直列相インピーダンス行列
【０２４２】
【数７０】
2014163928.tif 000072
【０２４３】
９３０及び２つの終端バス９４０及び９４５に分割されるシャントアドミタンス行列
【０２４４】
【数７１】
2014163928.tif 000073
【０２４５】
によってモデル化される。バスｐ及びバスｓにおける対地電圧は、ベクトルＶｐ９４４及びＶｓ９４８によって表され、線分上に流れる相電流はベクトルＩｐｓ９２０及びＩｐｓ’９２５によって表される。ただし、Ｉｐｓ９２０はバスｐを通って線分に入る電流のベクトルであり、Ｉｐｓ’９２５はバスｓを通って線分から出る電流のベクトルである。
【０２４６】
バスｐとバスｓとの間にある任意の線分又はデバイスの場合に、バスｓを通って線分から出る相電流
【０２４７】
【数７２】
2014163928.tif 000074
【０２４８】
は以下の式に従って、バスｓに接続される負荷の等価電流と、バスｓを通って全ての下流の線分又はデバイスに流れ込む電流とに基づいて求めることができる。
【０２４９】
【数７３】
2014163928.tif 000075
【０２５０】
ただし、
【０２５１】
【数７４】
2014163928.tif 000076
【０２５２】
は、バスｓに接続される負荷の等価電流であり、以下のように定義される。
【０２５３】
【数７５】
2014163928.tif 000077
【０２５４】
ここで
【０２５５】
【数７６】
2014163928.tif 000078
【０２５６】
は、相ｘと相ｙとの間の等価負荷電流であり、以下のように求められる。
【０２５７】
【数７７】
2014163928.tif 000079
【０２５８】
ただし、Ｓｓ，ｘｙはバスｓにおける相ｘと相ｙとの間に接続される負荷の電力需要であり、Ｖｓ，ｘｙはバスｓにおける相ｘと相ｙとの間の電圧である。ＤＤｓは線分又はデバイスを通ってバスｓと直接接続される１組のバスである。
【０２５９】
【数７８】
2014163928.tif 000080
【０２６０】
はバスｓを通って、バスｓとバスｔとの間のデバイスに流れ込む相電流のベクトルである。ｓがエクスポート測定デバイスのバスである場合には、その値が、対応する測定された相電流としてそのまま設定される。
【０２６１】
デバイスがバスｐとｓとの間に位置する場合には、バスｐを通ってそのデバイスに流れ込む電流
【０２６２】
【数７９】
2014163928.tif 000081
【０２６３】
は以下の式に従って求められる。
【０２６４】
【数８０】
2014163928.tif 000082
【０２６５】
そのデバイスが開閉器である場合には、バスｐを通ってデバイスに流れ込む電流は、バスｓを通って開閉器から出る電流と同じであり、すなわち、以下の通りである。
【０２６６】
【数８１】
2014163928.tif 000083
【０２６７】
例えば、図３に示される給電区間は７つの層を含む。層１、２、３及び４はそれぞれ１つのバスを有する。層１はバス３３０を含み、そのバスはインポート測定デバイスのバスである。層２、３及び４はそれぞれバス３４０、３５０及び３６０を含む。層５はバス３７０、３７４及び３７８を含む。層６及び層７はそれぞれ４つのバスを有する。層６はバス３８０、３８２、３８４及び３８６を含む。層７はバス３９０、３９２、３９４及び３９６を含む。エクスポート測定デバイスのバス３８４は層６に含まれる。後方計算法は、最後の層、すなわち、層７の上流に接続される線分、すなわち、３８０−３９０間、３８０−３９２間、３８６−３９４間及び３８６−３９６間の線分から開始し、３７０−３８０間、３７０−３８２間、３７４−３８４間、３７８−３８６間及び３７８−３８８間の線分を含む、層６の上流に接続される線分に移動する。そのプロセスは、層２の上流に接続される３３０と３４０との間の開閉器の電流が完了するときに終了する。
【０２６８】
障害給電区間の障害線分を特定する
障害線分の位置を特定する方法は、障害相における対地電圧が障害場所において実質的に零に等しいので、下流バスを通って線分から出る電流が上流バスを通って線分に入る電流と同じ値のままである場合には、障害がある線分の下流バスにおける障害相の電圧が上流終端バスにおける電圧と異なる正負符号を有することになるという認識に基づく。
【０２６９】
一実施の形態は前方掃引法を使用し、第１の層にあるバスの下流に接続される線分又はデバイスが最初に評価される。その後、その方法は、全ての取り得る線分が評価されるまで、次の層内の線分又はデバイスに進む。一実施の形態では、或る線分が障害線分であると判断される場合には、下流にあるデバイス又は線分は調べられない。その線分が層内の唯一のデバイスである場合には、位置特定プロセスは完了する。同じ層内に他の線分が存在する場合には、そのプロセスは、その線分内で障害が生じている可能性があるか否かを確認するように、それらの線分を調べ続ける。
【０２７０】
上流バスｐと下流バスｓとの間のデバイスの場合、バスｐを通ってデバイスに入る電流Ｉｐｓは以下の通りである。
【０２７１】
【数８２】
2014163928.tif 000084
【０２７２】
ただし、Ｉｍｐ’はバスｍとバスｐとの間のデバイスを通ってバスｐに流れ込む電流のベクトルであり、バスｍはバスｐの上流にある。
【０２７３】
【数８３】
2014163928.tif 000085
【０２７４】
は、式(４９)及び式(５０)と同様の式を用いて求められる、バスｐにおける負荷の等価電流であり、ＤＤｐは下流にあるバスｐに直接接続される１組のバスである。
【０２７５】
【数８４】
2014163928.tif 000086
【０２７６】
はバスｐとバスｔとの間のデバイスの求められた電流であり、バスｔはバスｐの下流にある。
【０２７７】
バスｍがインポート測定デバイスの上流終端バスである場合には、Ｉｍｐ’は、インポート測定デバイスにおいて測定された電流としてそのまま設定される。そのデバイスが線分である場合には、下流バスｓの対地電圧は以下のように求めることができる。
【０２７８】
【数８５】
2014163928.tif 000087
【０２７９】
そのデバイスが開閉器である場合には、下流バスｓの対地電圧は以下のように求めることができる。
【０２８０】
【数８６】
2014163928.tif 000088
【０２８１】
線分の下流バスの電圧が求められた後に、幾つかの実施の形態は、障害相における電圧の大きさが零に近いか否か、すなわち、下流バスにおける電圧の正負符号が上流バスの電圧と異なるか否かを調べる。零に近い場合には、その線分は障害線分である可能性がある。零に近くない場合には、その線分は障害がなく、後続の下流層解析に対して、下流バスを通ってその線分から出る電流が求められる。
【０２８２】
バスｐとバスｓとの間の線分の場合、バスｓを通って線分から出る電流は以下のように求めることができる。
【０２８３】
【数８７】
2014163928.tif 000089
【０２８４】
デバイスが開閉器である場合には、電流は以下のように求められる。
【０２８５】
【数８８】
2014163928.tif 000090
【０２８６】
式(５８)を用いて、バスｐの障害相ｘにおける電圧Ｖｐ，ｘが十分に小さいか否かを判断する。
【０２８７】
【数８９】
2014163928.tif 000091
【０２８８】
ただし、
【０２８９】
【数９０】
2014163928.tif 000092
【０２９０】
は単位当たり０．００００１のような、零電圧を調べるしきい値である。
【０２９１】
式(５９)を用いて、障害相ｘにおける電圧が上流バスと下流バスとの間でその正負符号が変化したか否かを調べる。
【０２９２】
【数９１】
2014163928.tif 000093
【０２９３】
ただし、
【０２９４】
【数９２】
2014163928.tif 000094
【０２９５】
は角度差の絶対値が９０度より大きく、かつ１８０度以下であるか否かを調べるしきい値であり、例えば、−０．５である。
【０２９６】
図４を例にとると、図に示される給電区間は６層に分割することができる。層１は１つのバスを含み、そのバスはインポート測定デバイス４２０のバスである。層２及び３もそれぞれ１つのバス、それぞれバス４３０及び４４０を有する。層４は、４５０、４５４及び４５８を含む３つのバスを有する。層５及び層６はそれぞれ４つのバスを有する。層５はバス４６０、４６２、４６４及び４６６を含む。層６はバス４７０、４７２、４７４及び４７６を含む。
【０２９７】
一実施の形態は、層１内のバス４２０の下流に接続されるデバイス、すなわち、バス４２０及びバス４３０に接続される開閉器４１０から位置特定方法を開始する。式(５５)及び式(５７)を用いるとき、バス４３０における電圧及びバス４３０に流れ込む電流は、インポート測定デバイスにおいて測定された電圧及び電流を用いることによって設定される。その後、その方法は、層２のバスに接続される線分、すなわち、バス４３０と４４０との間の線分に移動している。バス４３０を通って線分に入る電流は、式(５３)を用いて求められ、バス４４０における電圧は式(５４)を用いて求められる。バス４４０における電圧が得られた後に、式(５８)又は式(５９)を用いて、その線分が障害であるか否かを確認する。いずれかの条件が満たされる場合には、４３０と４４０との間の線分は障害線分であり、その線分は層に接続される唯一のデバイスであるので、位置特定プロセスは終了される。そうでない場合には、位置特定方法は、層３の下流に接続される、４４０と４５０との間の線分及び４４０と４５４との間の線分において継続される。この位置特定方法は、障害の可能性がある全ての線分の位置が特定されるまで継続する。
【０２９８】
障害線分内の障害場所を特定する
障害線分が特定された後に、その線分に沿った障害の可能性がある場所を特定して、障害相において零対地電圧を有する場所を見つけることができる。
【０２９９】
図１０は対地障害を有する線分のモデルを示す。バスｐ１００５とバスｓ１０１５との間の線分１０００は２つの副線分を含む。一方の副線分は上流バスｐ１００５と障害スポットｆ１０１０との間にあり、他方の副線分は障害スポットｆ１０１０と下流バスｓ１０１５との間にある。
【０３００】
ｄが、障害場所と上流バスｐとの間の距離を線分の全長で割った比であるとすると、バスｐとバスｆとの間の副線分は、直列インピーダンス
【０３０１】
【数９３】
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【０３０２】
１０７０と、２つの終端バス１０８０及び１０８５に分けられるシャントアドミタンス
【０３０３】
【数９４】
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【０３０４】
とを用いてモデル化される。バスｆとバスｓとの間の副線分は、直列インピーダンス
【０３０５】
【数９５】
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【０３０６】
１０７５と、２つの終端バス１０９０及び１０９５に分けられるシャントアドミタンス
【０３０７】
【数９６】
2014163928.tif 000098
【０３０８】
とを用いてモデル化される。
【０３０９】
バスｆの障害相ｘにおける対地電圧、Ｖｆ，ｘは、以下のように求められる。
【０３１０】
【数９７】
2014163928.tif 000099
【０３１１】
ただし、Ｖｐ，ｓは上流バスｐにおける障害相ｘの対地電圧であり、
【０３１２】
【数９８】
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【０３１３】
は障害相の行に対応する直列インピーダンス行列要素のベクトルである。
【０３１４】
デバイスｆがボルト連結単相対地障害を有するとき、電圧Ｖｆ，ｘの大きさは零になる。したがって、障害の場所は、距離比ｄの複素二次方程式の根を解くことによって求めることができる。
【０３１５】
【数９９】
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【０３１６】
式(６１)は、変数ｄの実現可能な範囲［０，１］内で、二分法又はニュートンの方法のような根解法によって解くことができる。比ｄが得られた後に、障害線分の２つの終端バスの地理的座標が既知であるとき、厳密な地理的場所を導出することができる。
【０３１７】
実施例
図１１は、この発明の一実施の形態による、非接地配電系統内のボルト連結単相対地障害の位置を特定する方法１１００のブロック図を示す。この発明の種々の実施の形態が、方法１１００のステップのうちの少なくとも一部を用いる。
【０３１８】
ステップ１１０５において、変電所内の給電線遮断器に対する電圧測定値及び電流測定値を求める。
【０３１９】
ステップ１１１０において、種々の相における給電線遮断器のうちの１つの給電線遮断器の電圧測定値の大きさに基づいて、障害の障害相を特定する。
【０３２０】
ステップ１１１５において、種々の給電線の場合の給電線遮断器の残留電圧及び電流測定値に基づいて、障害給電線を特定する。
【０３２１】
ステップ１１２０において、障害給電線に沿って、センサーを備える開閉器に対する電圧測定値及び電流測定値を求める。
【０３２２】
ステップ１１２５において、ステップ１１２０において求められた残留電圧及び電流測定値に基づいて、給電線遮断器、又はセンサーを備える開閉器によって画定された障害給電区間を特定する。
【０３２３】
ステップ１１３０において、障害給電区間内の電圧測定値に基づいて、システムトポロジー接続性に従って電圧分布が特定される。障害前の測定値が入手可能である場合には、障害区間の電圧のみを求める必要がある。そうでない場合には、障害給電区間、及び障害給電区間の下流にある全ての給電区間の電圧が求められる。
【０３２４】
ステップ１１４０において、増分等価電流又は抵抗法を用いることによって、負荷プロファイルと、電圧及び電流測定値とに基づいて、個々の負荷の負荷需要を特定する負荷倍率が求められる。障害前の電圧及び電流測定値が既知である場合には、それらの測定値を直接用いることによって、倍率が求められる。障害中の電圧及び電流測定値が使用されなければならない場合には、給電区間内の障害の影響を除去するのに、電流測定値を調整する必要がある。
【０３２５】
ステップ１１５０において、電流測定値と、求められた電圧分布とに基づいて、障害区間の電流分布が求められる。
【０３２６】
ステップ１１６０において、求められた電流分布と、線路終端バス間の対地電圧の変化とに基づいて、１つ又は幾つかの障害線分が特定される。
【０３２７】
ステップ１１７０において、障害相における対地電圧に基づいて、障害の可能性がある線分ごとに障害の可能性の位置が特定される。
【０３２８】
ステップ１１８０において、障害相、障害給電線、障害給電区間、障害の可能性がある線分、障害の可能性がある地理的場所のような障害位置特定結果を配電自動システムに出力する。
【０３２９】
上記の実施の形態は数多くの方法のいずれかにおいて実現することができる。例えば、それらの実施の形態は、ハードウェア、ソフトウェア又はその組み合わせを用いて実現することができる。ソフトウェアにおいて実現されるとき、そのソフトウェアコードは、単一のコンピューター内に設けられるにしても、複数のコンピューター間に分散されるにしても、任意の適切なプロセッサ、又はプロセッサの集合体において実行することができる。そのようなプロセッサは集積回路として実現することができ、集積回路構成要素内に１つ又は複数のプロセッサが含まれる。しかしながら、プロセッサは、任意の適切な構成の回路部を用いて実現することができる。
【０３３０】
用語「プログラム」又は「ソフトウェア」は、本明細書において、コンピューター又は他のプロセッサをプログラミングし、上記で論じられたようなこの発明の種々の態様を実施するのに用いることができる任意のタイプのコンピューターコード又は１組のコンピューター実行可能命令を指すように、一般的な意味において用いられる。
【０３３１】
コンピューター実行可能命令は、１つ又は複数のコンピューター又は他のデバイスによって実行されるプログラムモジュールのような、数多くの形をとることができる。一般的に、プログラムモジュールは、特定のタスクを実行するか、又は特定の抽象データ型を実現するルーチン、プログラム、オブジェクト、コンポーネント、データ構造を含む。通常、プログラムモジュールの機能は、種々の実施の形態において望ましいように、組み合わせることができるか、又は分散させることができる。
【０３３２】
また、この発明の実施の形態は方法として具現することができ、その一例が提供されてきた。その方法の一部として実行される動作は、任意の適切な形で順序化することができる。したがって、例示的な実施の形態において順次の動作として示される場合であっても、例示されるのとは異なる順序において動作が実行される実施の形態を構成することもでき、異なる順序は、幾つかの動作を同時に実行することを含む場合もある。
【０３３３】
請求項要素を修飾するように特許請求の範囲において「第１の」、「第２の」のような序数の用語を使用することは、それだけで、或る請求項要素が別の請求項要素よりも優先度が高いこと、優位であること、若しくは上位にあることを、又は方法の動作が実行される時間的な順序を暗示するのではなく、請求項要素を区別するように、或る特定の名称を有する１つの請求項要素を(序数用語を使用することは別にして)同じ名称を有する別の要素から区別するラベルとして単に使用される。
【０３３４】
この発明を或る特定の好ましい実施の形態を参照して説明してきたが、この発明の趣旨及び範囲内で様々な他の適応及び変更を行うことができることは理解されたい。したがって、添付の特許請求の範囲の目的は、この発明の真の趣旨及び範囲内に入るすべての変形及び変更を包含することである。
【図１】
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【図２】
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【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【外国語明細書】
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