(57)【要約】【課題】本方法は、障害給電線の障害給電区間内の線分の上流バスおよび下流バス上のシャントに起因する残留電圧および障害に起因する残留電圧を求める。【解決手段】障害相の基準角が上流バス上の障害に起因する残留電圧の角度とシャントに起因する残留電圧の角度との間の差である第１の角度と、下流バス上の障害に起因する残留電圧の角度とシャントに起因する残留電圧の角度との間の差である第２の角度との間にあるときに、その線分が障害線分として指定される。障害の場所は、障害に起因する残留電圧の角度とシャントに起因する残留電圧の角度との間の差が基準角と同相である、障害線分上の点において特定される。【選択図】図１
2014207850.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、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、上流バスおよび下流バスを含み、前記障害は、ボルト連結単相対地障害であり、該方法は、
障害給電線の障害給電区間内の前記線分の前記上流バスおよび前記下流バス上のシャントに起因する残留電圧を求めることと、
前記線分の前記上流バスおよび前記下流バス上の障害に起因する残留電圧を求めることと、
障害相の基準角が、前記上流バス上の前記障害に起因する残留電圧の角度と前記シャントに起因する残留電圧の角度との間の差である第１の角度と、前記下流バス上の前記障害に起因する残留電圧の角度と前記シャントに起因する残留電圧の角度との間の差である第２の角度との間にあるときに、前記線分を障害線分と指定することと、
前記障害に起因する残留電圧の角度と前記シャントに起因する残留電圧の角度との間の差が、前記障害相の前記基準角と同相である、前記障害線分上の点の場所を前記障害の場所として特定することと
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、非接地配電系統の障害の位置を特定する方法。
【請求項２】
前記障害中に、前記給電線の根元にある給電線遮断器に対して測定された電圧および電流と、前記給電線に沿ったセンサーを備える開閉器に対して測定された電圧および電流とを用いて、前記障害給電区間上のシャントに起因する残留電圧分布および障害に起因する残留電圧分布を求めることと、
前記シャントに起因する残留電圧分布を用いて、前記線分の前記上流バスおよび前記下流バス上の前記シャントに起因する残留電圧を求めることと、
前記障害に起因する残留電圧分布を用いて、前記線分の前記上流バスおよび前記下流バス上の前記障害に起因する残留電圧を求めることと
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記障害相の前記基準角を前記障害相において前記非接地配電系統の変電所に給電される等価無限供給源の内部位相角として特定すること
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記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を下側しきい値および上側しきい値と比較することであって、前記障害相を特定することと、
前記１組の給電線からの各給電線の根元において測定された残留電圧の角度と残留電流の角度との間の差を角度しきい値と比較することであって、前記障害給電線を特定することと、
前記障害給電線の各給電区間の境界において測定された残留電圧の角度と残留電流の角度との間の差を前記角度しきい値と比較することであって、前記障害給電区間を特定することと
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記障害給電区間内のバスごとの前記シャントに起因する残留電圧を前記バスにおける全ての相に対する対地電圧の和として求めること
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記障害給電区間内のバスごとの前記対地電圧は、障害給電区間の境界において測定された電圧と、前記障害給電区間内の各線分の長さとに基づいて求められ、該方法は、
インポート測定デバイスおよびエクスポート測定デバイスによって与えられる測定値を用いて前記障害給電区間の前記境界における境界バスの電圧を求めることと、
前記境界バス間の経路上のバスの電圧を、前記経路上のバスと前記境界バスとの間の相対的な距離に比例して重み付けされる、前記境界バスの前記電圧の重み付け平均として求めることと、
前記経路上にないバスの電圧を前記経路上の給電バスの電圧として求めることと
をさらに含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記線分のシャントアドミタンスから生成されたシャント電流を累積することによって前記障害給電区間の線分の各相上のシャントに起因する残留電流を求めることをさらに含み、前記累積することは、前記障害給電区間の端部に接続される線分から開始し、前記障害給電区間の根元に向かって移動しながら、上流方向における線分ごとに順次に実行される
請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記障害区間の前記エクスポート測定デバイスにおける各相上の前記シャントに起因する残留電流を、前記エクスポートデバイスにおいて測定された残留電流と、該エクスポートデバイスの下流にある全ての線分のシャントアドミタンスによって生成され、前記線分のバスの前記対地電圧に基づいて求められた非障害相上のシャント電流とを用いて初期化すること
をさらに含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記障害給電区間内の線分に対する障害に起因する残留電流を、前記給電区間の根元に接続される線分から開始して、前記給電区間の端部に向かって移動しながら、前記線分の下流に障害があると順次に仮定することによって求めること
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記障害給電区間の前記インポート測定デバイスに接続される前記デバイスの各相上の前記障害に起因する残留電流を、前記インポートデバイスに対して測定された前記残留電流と、前記インポートデバイスの下流にある全ての線分のシャントアドミタンスによって生成された非障害相上のシャント電流とを用いて初期化すること
をさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
線分の障害相および非障害相の場合の障害に起因する残留電流を、上流線分上の障害に起因する残留電流と隣接する線分上のシャントに起因する残留電流との差と、前記線分の前記シャントアドミタンスによって生成された前記シャント電流とに基づいて別々に求めること
をさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記障害給電区間内の線分の前記バスの前記障害に起因する残留電圧を、前記給電区間の根元に接続される線分から開始して、前記給電区間の端部に向かって移動しながら、前記線分の下流に障害があると順次に仮定することによって求めること
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
線分の直列インピーダンスおよびシャントアドミタンスを用いることによって、前記線分の前記上流バスにおける前記障害に起因する残留電圧と、相ごとの前記障害に起因する残留電流とに基づいて、前記線分の前記下流バスの前記障害に起因する残留電圧を求めること
をさらに含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
下式
【数１】
2014207850.tif 000074
に従って前記基準角が前記第１の角度と前記第２の角度との間にあるときに前記障害線分を特定することをさらに含み、
ただし、
【数２】
2014207850.tif 000075
は、前記第１の角度であり、
【数３】
2014207850.tif 000076
は、前記第２の角度であり、θｘｒｅｆは、前記障害相によって決定される前記基準角であり、
【数４】
2014207850.tif 000077
および
【数５】
2014207850.tif 000078
は、前記下流バスｓおよび上流バスｐにおける前記障害に起因する残留電圧であり、
【数６】
2014207850.tif 000079
および
【数７】
2014207850.tif 000080
は、前記下流バスｓおよび上流バスｐにおける前記シャントに起因する残留電圧である
請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
以式
【数８】
2014207850.tif 000081
に従って前記障害線分に沿った場所を試験することによって前記障害の前記場所を特定することをさらに含み、
ただし、εは、しきい値であり、
【数９】
2014207850.tif 000082
は、前記障害の前記場所ｆにおけるシャントに起因する残留電圧であり、
【数１０】
2014207850.tif 000083
は、前記障害の前記場所ｆにおける障害に起因する残留電圧である
請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記障害線分上の点の場所における前記障害に起因する残留電圧を、前記線分の前記上流バスにおける前記障害に起因する残留電圧および残留電流と、前記線分の前記上流バスから前記点の前記場所までの線分の部分の直列インピーダンスおよびシャントアドミタンスとに基づいて求めること
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記障害線分上の点の場所における前記シャントに起因する残留電圧を、前記線分の前記下流バスにおける相ごとの残留電圧および残留電流と、前記点の前記場所から前記下流終端バスまでの線分の部分の直列インピーダンスおよびシャントアドミタンスとに基づいて求めること
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
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、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、上流バスおよび下流バスを含み、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、
障害給電線の障害給電区間内の前記線分の前記上流バスおよび前記下流バス上のシャントに起因する残留電圧を求めることと、
前記線分の前記上流バスおよび前記下流バス上の障害に起因する残留電圧を求めることと、
障害相の基準角の値が第１の角度と第２の角度との間にある線分として障害線分を特定することであって、前記第１の角度は、前記上流バス上の前記障害に起因する残留電圧の角度と前記シャントに起因する残留電圧の角度との間の差に等しく、前記第２の角度は、前記下流バス上の前記障害に起因する残留電圧の角度と前記シャントに起因する残留電圧の角度との間の差に等しいことと、
前記障害に起因する残留電圧の角度と前記シャントに起因する残留電圧の角度との間の差が前記障害相の前記基準角と同相である、前記障害線分上の点の場所を前記障害の場所として特定することと
を実施するプロセッサを備える、非接地配電系統の障害の位置を特定するシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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を検出し、その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、非接地配電系統の障害電流は、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、配電系統の送電線は、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、障害の検出および位置特定が重要である。
【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、零相電圧およ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、あ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、さら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号明細書
【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】
【０００８】
本発明の種々の実施の形態が、障害中に収集された測定値に基づいて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。例えば、その測定値は、給電線遮断器および開閉器に設置される測定ユニットまたはセンサーによって求めることができる。
【０００９】
幾つかの実施の形態は、１つの変電所内の給電線に対して複数の測定デバイスが用いられる場合には、障害の可能性があるエリアを給電線の小さな区間に絞り込むことができるという認識に基づく。本発明の幾つかの実施の形態は、給電線の根元にある給電線遮断器、および給電線に沿ったセンサーを備える開閉器から収集される測定値を用いる。本発明の幾つかの実施の形態では、障害中の電圧測定値および電流測定値に基づいて、最初に障害相、障害給電線および障害給電区間が特定され、その後、障害給電区間内の電圧分布および電流分布を詳細に解析することによって、障害の可能性がある線分および障害場所が特定される。
【００１０】
障害電流が線分内の場所を通って接地に流れ込むのではなく、線分にわたって流れると仮定した場合に、障害相の対地電圧の角度を障害相の基準角と比較することによって、障害線分を特定することができる。障害相の基準角の値が、線分を形成するバス端子上、すなわち、上流バスおよび下流バス上の電圧の角度間にある場合には、この線分には障害がある。しかしながら、バス上の電圧を求めるには、バスの負荷を特定しなければならず、それは難しい作業である可能性がある。したがって、負荷の特定を回避することが望ましい。
【００１１】
幾つかの実施の形態は、バスの障害に起因する残留電圧とバスのシャントに起因する残留電圧との差が、バスの障害相上の電圧を近似することができるという認識に基づく。障害に起因する残留電圧は、電流が線分にわたって流れるという仮定の下で求められた、障害時における３つ全ての相の電圧の和である。この仮定によれば、障害線の上流バスの電圧に比べて、下流バス上の電圧の角度と障害相の基準角との間の差の正負符号が変化する。
【００１２】
シャントに起因する残留電圧は、シャント電流に基づいて特定された障害がない、すなわち、障害電流がない場合の３つ全ての相の電圧の和である。したがって、障害に起因する残留電圧とシャントに起因する残留電圧との間の差は、障害相の電圧を近似することができるが、それらの電圧は、複数の相の電圧の和を含み、負荷は、Δ結線されるので、異なる相の負荷は、相殺され、それゆえ、特定される必要はない。したがって、障害線の特定が簡略化される。
【００１３】
さらに、障害の場所における障害に起因する残留電圧とシャントに起因する残留電圧との間の差は、障害相の基準角と同相である。したがって、この同相であることを用いて障害線分の種々の場所を試験し、障害の場所を特定することができる。
【００１４】
幾つかの実施の形態は、障害場所の上流および下流の残留電圧の変動が、障害場所の周囲の残留電流の方向が変化することに起因して異なるパターンを示す、という別の認識に基づくので、本発明の幾つかの実施の形態は、線分に沿った残留電圧の変動に基づいて、障害場所を特定する。本発明の幾つかの実施の形態は、２つのタイプの残留電圧を定義し、一方は、シャントに起因する残留電圧と呼ばれ、給電区間の境界における所与の測定電圧を用いて、非障害条件下での給電区間の残留電圧分布を記述するために用いられ、他方は、障害に起因する残留電圧と呼ばれ、対象となる場所の下流において生じた障害条件下での残留電圧分布を記述するために用いられる。障害線分は、１つの線分の２つ終端バスにおいて求められた２つの残留電圧間の差の位相角が、障害相に基づく基準軸の異なる側にあるときに特定される。障害場所は、２つの残留電圧の差の位相角が、基準角と同相である障害線に沿った場所を見つけることによって特定される。
【００１５】
本発明の幾つかの実施の形態が基づくさらに別の認識は、配電線が非対称であることを無視するときに、残留電流および残留電圧は、主に非接地配電系統の線分のシャントアドミタンスによって引き起こされるということであり、それゆえ、本発明の幾つかの実施の形態は、単に、障害中の電圧測定値および電流測定値と、給電区間内の線分の直列インピーダンスおよびシャントアドミタンスとに基づいて、障害場所を特定する。本発明の幾つかの実施の形態は、システムの負荷需要に関するいかなる情報または測定値も、システム内の障害前条件も使用しない。それにより、測定値を収集し、処理する労力が著しく低減される。
【００１６】
したがって、１つの実施の形態は、非接地配電系統内の障害の場所を特定する方法を開示し、その配電系統は、変電所に接続される１組の給電線を含み、各給電線は、複数の線分によって接続される１組の負荷を含み、各線分は、上流バスおよび下流バスを含み、障害は、ボルト連結単相対地障害である。本方法は、障害給電線の障害給電区間内の線分の上流バスおよび下流バス上のシャントに起因する残留電圧を求めることと、その線分の上流バスおよび下流バス上の障害に起因する残留電圧を求めることと、障害相の基準角が、上流バス上の障害に起因する残留電圧の角度とシャントに起因する残留電圧の角度との間の差の第１の角度と、下流バス上の障害に起因する残留電圧の角度とシャントに起因する残留電圧の角度との間の差の第２の角度との間にあるとき、その線分を障害線分として指摘することと、障害に起因する残留電圧の角度とシャントに起因する残留電圧の角度との間の差が障害相の基準角と同相である障害線分上の点の場所を障害の場所として特定することとを含む。本方法のステップは、プロセッサによって実行することができる。
【００１７】
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を開示し、その配電系統は、変電所に接続される１組の給電線を含み、各給電線は、複数の線分によって接続される１組の負荷を含み、各線分は、上流バスおよび下流バスを含み、障害は、ボルト連結単相対地障害である。本システムは、障害給電線の障害給電区間内の線分の上流バスおよび下流バス上のシャントに起因する残留電圧を求めることと、その線分の上流バスおよび下流バス上の障害に起因する残留電圧を求めることと、障害相の基準角の値が第１の角度と第２の角度との間にある線分として障害線分を特定することであって、第１の角度は、上流バス上の障害に起因する残留電圧の角度とシャントに起因する残留電圧の角度との間の差に等しく、第２の角度は、下流バス上の障害に起因する残留電圧の角度とシャントに起因する残留電圧の角度との間の差に等しいことと、障害に起因する残留電圧の角度とシャントに起因する残留電圧の角度との間の差が、障害相の基準角と同相である障害線分上の点の場所を障害の場所として特定することと、を実施するプロセッサを備える。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】例示的な非接地配電系統の図である。
【図２】本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つの遮断器または開閉器を、およ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つの遮断器または開閉器を備える給電区間の図である。
【図５】直列インピーダンスおよびシャントアドミタンスを有する線分の概略図である。
【図６】線分の終端バスにおける残留電圧差の位相角が障害相基準角より遅れている概略的な位相ベクトル図である。
【図７】線分の終端バスにおける残留電圧差の位相角が障害相基準角より進んでいる概略的な位相ベクトル図である。
【図８】線分の終端バスにおける残留電圧差の位相角が一方の終端バスにおいて障害相基準角より進んでおり、他方の終端バスにおいて遅れている概略的な位相ベクトル図である。
【図９】単相対地障害を有する線分の概略図である。
【図１０】１つの線分に沿った場所における残留電圧差の位相角が障害相基準角と同相である概略的な位相ベクトル図である。
【図１１】本発明の幾つかの実施の形態による非接地配電系統のモデルの障害位置特定方法のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
非接地配電系統および障害位置特定
図１は、単相対地障害１０４を有する非接地配電系統の一例を示す図である。配電系統は、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および下流バス１０３を介して下流給電線に電力を供給する。
【００２０】
変圧器１０２の巻線は、Ｙ結線または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、幾つかの切替可能な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、三相電圧測定値および三相電流測定値を与えることができる。
【００２１】
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および給電線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および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および開閉器１１７を含む。給電線１２０は、開閉器１２４および開閉器１２７を含む。給電線１３０は、開閉器１３４および開閉器１３７を含む。開閉器は、電圧、電流または両方を測定するセンサーを含むことができる。
【００２２】
配電系統は、通常、２つのタイプ、放射型また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。
【００２３】
切替可能な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またはデバイスは、給電区間の一部である。
【００２４】
例えば、給電線１１０は、３つの給電区間、区間１１２、区間１１５および区間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またはデバイスを含み、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また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また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。
【００２５】
給電区間のバスは、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、幾つかの層に分割することができる。
【００２６】
図３および図４は、異なる測定条件を有する給電区間の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の概略図である。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において唯一の測定デバイス、すなわち、インポート測定デバイスを有する給電区間４００の概略図である。
【００２７】
図３に示される給電区間は、７つの層を含む。層１、２、３および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上流バスである。層２、３および４は、それぞれバス３４０、３５０および３６０を含む。層５は、バス３７０、３７４および３７８を含む。層６および７は、それぞれ４つのバスを含む。層６は、バス３８０、３８２、３８４および３８６を含む。層７は、バス３９０、３９２、３９４および３９６を含む。エクスポート測定デバイスの上流バス３８４は、層６に含まれる。
【００２８】
図４に示される給電区間は、６つの層に分割することができる。層１は、１つのバス４２０、すなわち、インポート測定デバイス４１０の上流バスを含む。層２および層３も、それぞれ１つのバス、それぞれバス４３０および４４０を有する。層４は、バス４５０、４５４および４５８を含む３つのバスを有する。層５および層６は、それぞれ４つのバスを有する。層５は、バス４６０、４６２、４６４および４６６を含む。層６は、バス４７０、４７２、４７４および４７６を含む。
【００２９】
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。その方法のステップは、当該技術分野において既知であるようなメモリおよび入力出力インターフェースに接続されるプロセッサを用いて実施することができる。
【００３０】
障害相２６５は、対地電圧測定値２０５に基づいて特定される（２１０）。その後、障害の可能性があるエリアが、残留電圧測定値２１５および残留電流測定値２３５に基づいて、特定の給電線２７５および特定の給電区間２８５に絞り込まれる（２２０および２３０）。残留電圧および残留電流は、直接測定することができるか、または対地電圧測定値２０５および相電流測定値２２５から導出することができる。
【００３１】
障害相および障害給電区間がわかった後に、対地電圧測定値２０５と、残留電流測定値２３５と、システムトポロジー接続性モデル２４５と、線分の直列インピーダンスおよびシャントアドミタンスモデル２５５とを用いることによって、障害給電区間内のシャントに起因する残留電圧分布および障害に起因する残留電圧分布が求められる（２４０および２５０）。
【００３２】
障害給電区間内のそれら２つのタイプの残留電圧分布に基づいて、トポロジー接続性モデル２４５と、線路インピーダンスおよびアドミタンスモデル２５５とに基づいて、障害場所が１つまたは複数の線分２８０にさらに限定される（２６０）。障害の可能性がある線分ごとに、障害相の基準角を用いて、その線分に沿った場所において残留電圧差の位相角を試験することによって、障害の可能性がある場所２９０が特定される（２７０）。当該技術分野および本説明において一般的に用いられるように、電圧の角度は、電圧の位相角である。
【００３３】
障害電流が線分内の場所を通って接地に流れ込むのではなく、線分にわたって流れると仮定した場合に、障害相の電圧の角度と障害相基準角とを比較することによって、障害線を特定することができる。障害相の基準角の値が線分を形成するバス終端上、すなわち、上流バスおよび下流バス上の電圧の角度間にある場合には、この線分に障害がある。しかしながら、バス上の電圧を求めるには、バスの負荷が特定されるべきであり、それは、難しい作業である可能性がある。それゆえ、負荷の特定を回避することが望ましい。
【００３４】
幾つかの実施の形態は、バスの障害に起因する残留電圧とシャントに起因する残留電圧との間の差がバスの障害相上の電圧を近似することができるという認識に基づく。障害に起因する残留電圧は、電流が線分にわたって流れるという仮定の下で求められた、障害時における３つ全ての相の電圧の和である。この仮定によれば、障害線の上流バスの電圧に比べて、下流バス上の電圧の角度と障害相の基準角との間の差の正負符号が変化する。
【００３５】
シャントに起因する残留電圧は、シャント電流に基づいて特定された障害がない、すなわち、障害電流がない場合の３つ全ての相の電圧の和である。したがって、障害に起因する残留電圧とシャントに起因する残留電圧との間の差は、障害相の電圧を近似することができる。それらの電圧は、複数の相の電圧の和を含み、負荷は、Δ結線されるので、異なる相の負荷は、相殺され、それゆえ、特定される必要はない。したがって、障害線の特定が簡略化される。
【００３６】
障害の場所における障害に起因する残留電圧とシャントに起因する残留電圧との間の差は、障害相の基準角と同相である。したがって、この同相であることを用いて障害線分の種々の場所を試験し、障害の場所を特定することができる。
【００３７】
幾つかの実施の形態において用いられる測定値は、障害中に収集された電圧測定値およ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、その大きさおよ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、瞬時電圧および電流測定値から、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または開閉器の測定ユニットから収集された測定値は、相ａ、ｂおよびｃにおいてデバイスを通って下流に流れる電流Ｉｐｓ，ａ、Ｉｐｓ，ｂおよびＩｐｓ，ｃ、並びに相ａ、ｂおよびｃにおける対地電圧Ｖｐ，ａ、Ｖｐ，ｂおよびＶｐ，ｃを含む。ただし、バスｐおよびｓは、遮断器また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。図１の遮断器１１１を例にとると、測定値は、遮断器の上流バス１０３において測定される三相電圧と、その遮断器を通ってその上流バス１０３からその下流バス１０５に向かって流れる三相電流とを含む。
【００３８】
直接測定されない場合には、測定された対地電圧および相電流に基づいて、下式に従って残留電圧および残留電流を求めることができる。
【数１】
2014207850.tif 000003
ただし、ｖｐｒｅｓは、バスｐにおける残留電圧であり、ｉｐｓｒｅｓは、バスｐからバスｓに流れ、バスｐにおいて測定される残留電流である。
【００３９】
障害相、障害給電線および障害区間の特定
障害相は、障害中に変電所において測定された対地電圧に基づいて特定される。正常動作中に、３つの対地電圧は、均衡するように接近し、すなわち、正規化された電圧の大きさは、単位当たり１．０に近い。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、および同じ変電所変圧器に接続される隣接する給電線の対地電圧は、瞬時にゼロに接近する。一方、変圧器の非接地接続に起因して、変電所は、相間電圧をほぼ変化しないように保ち、その後、他の２つの非障害相の対地電圧は、正常動作の１．７３倍近い値まで瞬時に増加する。
【００４０】
変電所変圧器の二次側、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、ボルト連結単相対地障害の場合の障害相を特定することができる。以下の条件が満たされるとき、相ｘが、障害相として特定される。
【数２】
2014207850.tif 000004
ただし、Ｖｓｕｂ，ｘおよびＶｓｕｂ，ｙは、それぞれ相ｘおよびｙにおいて、変電所変圧器の二次側において測定された対地電圧であり、
【数３】
2014207850.tif 000005
および
【数４】
2014207850.tif 000006
は、異常電圧を求めるために用いられる電圧の大きさの下側しきい値および上側しきい値である。例えば、
【数５】
2014207850.tif 000007
および
【数６】
2014207850.tif 000008
は、それぞれ単位当たり０．３０および単位当たり１．４０と設定することができる。
【００４１】
障害給電線および障害給電区間は、給電線に沿った測定デバイスにおける残留電圧と残留電流との間の角度差に基づいて特定することができる。配電線が非対称であることを無視するとき、非接地配電系統の残留電流は、障害給電線および非障害給電線の非障害相の対地容量からの寄与を受ける。
【００４２】
ある給電線内の場所でボルト連結単相対地障害が生じるとき、その場所における残留電圧は、障害相の正常な対地電圧の３倍に近い値まで増大する。障害場所の下流の場所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度だけ進む。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度だけ遅れている。
【００４３】
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１０４がある。網のトポロジーに基づいて、給電線１１０の遮断器１１１および開閉器１１４は、障害の上流にあり、開閉器１１７は、障害の下流にある。遮断器１１１および開閉器１１４の残留電流は、白抜きの矢印１１３および１１６の方向によって示されるように、障害点に向かって流れる。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および１３０の遮断器および開閉器は、障害点の上流にあるので、それらのデバイスを通って残留電流が流れる方向は、白抜きの矢印１２３、１２６、１２９、１３３、１３６および１３９によって示されるように、変電所に向かっている。
【００４４】
給電線遮断器において測定された残留電圧と残留電流との間の位相角差が９０度に近いとき、給電線が障害給電線として特定される。式（５）を用いて、給電線が、単相対地障害を有するか否かを判断する。
【数７】
2014207850.tif 000009
ただし、∠ｖｆｄｒｒｅｓは、給電線遮断器の上流終端バスにおいて測定された残留電圧の位相角であり、∠ｉｆｄｒｒｅｓは、給電線遮断器の上流終端バスを通って給電線遮断器に流れ込む残留電流の位相角であり、
【数８】
2014207850.tif 000010
は、配電系統内で用いられる通常の導体のシャントサセプタンス成分を全シャントアドミタンスで割った比による、角度差の予め決定されたしきい値である。例えば、１つの実施の形態は、
【数９】
2014207850.tif 000011
を２０度と設定する。
【００４５】
図１の例において、式（５）が遮断器１１１において満たされ、遮断器１２１および遮断器１３１において満たされない場合には、障害は、給電線１１０にあり、給電線１２０および１３０にはない。
【００４６】
障害区間は、給電区間の境界において測定デバイスの残留電圧と残留電流との間の角度差を調べることによって特定することができる。例えば、そのインポート測定デバイスにおいて残留電圧ｖｉｍｒｅｓと残留電流ｉｉｍｒｅｓとの間の角度差が９０度に近く、そのエクスポート測定デバイスのうちの１つにおいて残留電圧ｖｅｘｒｅｓと残留電流ｉｅｘｒｅｓとの間の角度差が−９０度に近いとき、すなわち、以下の条件が満たされるとき、給電区間を障害給電区間であると特定することができる。
【数１０】
2014207850.tif 000012
【００４７】
インポート測定デバイスにおける残留電流の大きさがゼロに近い場合には、エクスポート測定デバイスのみを用いて、式（７）を用いることにより、その区間内に障害があるか否かを判断することができる。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る残留電流は、ゼロに近いので、下流開閉器における測定値のみが用いられる。給電区間が１つのみのインポート測定デバイスを有する場合には、式（６）を用いてインポート測定デバイスにおける測定値のみを用いることによって、その区間が障害区間であるか否かが判断される。
【００４８】
図１において、遮断器１１１および開閉器１１４における角度差が９０度に近いが、開閉器１１７において−９０度に近い場合には、障害は、給電線１１０の開閉器１１４と開閉器１１７との間の給電区間、すなわち、給電区間１１５内にある。
【００４９】
シャントに起因する残留電圧分布の特定
その区間に障害がない場合に、その区間の境界において測定された所与の電圧を用いて給電区間の残留電圧分布を示すために、シャントに起因する残留電圧が用いられる。
【００５０】
バスｐにおけるシャントに起因する残留電圧
【数１１】
2014207850.tif 000013
は、下式に従って、バスｐにおける対地電圧に基づいて求めることができる。
【数１２】
2014207850.tif 000014
ただし、
【数１３】
2014207850.tif 000015
は、バスｐにおける相ｘの求められた対地電圧である。
【００５１】
ある給電区間の場合に、その区間内の求められた電圧分布は、その区間のインポート測定デバイスおよびエクスポート測定デバイスにおける対地電圧測定値と、そのトポロジー接続性とに基づいて求めることができる。
【００５２】
その給電区間内の測定デバイスに接続されるバスにおける電圧は、測定値として直接設定される。
【数１４】
2014207850.tif 000016
ただし、
【数１５】
2014207850.tif 000017
およびＶｉｍは、インポート測定デバイスｉｍの境界バスにおいて求められた対地電圧および測定された対地電圧であり、
【数１６】
2014207850.tif 000018
およびＶｅｘは、エクスポート測定デバイスｅｘの境界バスにおいて求められた対地電圧および測定された対地電圧である。
【００５３】
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１つとの各対間の接続性経路内に存在するバスの対地電圧は、バスと２つの測定デバイスとの間の距離と、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求められる。例えば、２つの測定デバイスの境界バス間の経路上に存在するバスの電圧は、その経路上のバスと境界バスとの間の相対的な距離に比例して重み付けされる、境界バスの電圧の重み付け平均として求めることができる。
【００５４】
例えば、バスｐの対地電圧は、下式に従って求めることができる。
【数１７】
2014207850.tif 000019
ただし、
【数１８】
2014207850.tif 000020
は、バスｐの求められた対地電圧のベクトルであり、ＶｉｍおよびＶｅｘは、インポート測定デバイスおよびエクスポート測定デバイスにおいて測定された対地電圧のベクトルであり、ｄｉｍ−ｐおよびｄｐ−ｅｘは、それぞれ、そのバスとインポートデバイスおよびエクスポートデバイスの上流バスとの間の経路における線分の長さの和である。
【００５５】
その給電区間に対して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のバスが存在する場合には、それらの共通バスの電圧は、全ての経路に対して求められた電圧の平均として設定することができる。
【数１９】
2014207850.tif 000021
ただし、ｍは、バスｐを通り抜ける経路の全数であり、
【数２０】
2014207850.tif 000022
は、第ｉのエクスポート測定デバイスｅｘｉの測定された電圧であり、
【数２１】
2014207850.tif 000023
は、バスｐと第ｉのエクスポート測定デバイスの上流バスとの間の経路における線分の長さの和である。
【００５６】
測定デバイス間のいかなる経路上にもないが、その経路内のバスのうちの１つから給電される任意のバスの場合、その電圧は、下式に従って、経路上の給電バスの電圧として求めることができる。
【数２２】
2014207850.tif 000024
ただし、バスｓは、経路内にないバスであり、バスｐは、経路内のバスであり、
【数２３】
2014207850.tif 000025
は、バスｓの求められた対地電圧のベクトルである。
【００５７】
図３は、バス３３０において１つのインポート測定デバイスを有し、３８４において１つのエクスポート測定デバイスを有する給電区間の一例を示す。バス３４０、３５０、３６０および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、式（１１）に従って、バス３３０および３８４までの距離と、バス３３０および３８４において測定された電圧とに基づいて特定される。バス３７０、３８０、３８２、３９０、３９２を含む、バス３６０の下流にある全てのバスの電圧は、バス３６０の電圧と同じであるとして求めることができる。バス３７８、３８６、３８８、３９４および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であるとして求めることができる。
【００５８】
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することができる。例えば、図４において、給電区間は、バス４２０において１つのみのインポート測定デバイスを有し、その区間内の全てのバスの電圧は、バス４２０において測定された電圧と同じであるとして設定される。
【００５９】
シャントに起因する残留電流分布の特定
給電区間内に障害がない場合には、その給電区間内の各線分上の残留電流は、その給電区間のインポート測定デバイスの下流にある線分のシャント電流による寄与のみを受ける。シャント電流は、関連する線分の終端バスにおいて求められた電圧と、それらの線分のシャントアドミタンスとに基づいて求めることができる。このタイプの残留電流は、シャントに起因する残留電流と呼ばれる。幾つかの実施の形態は、シャントに起因する残留電流を求める際に、配電線が非対称であることを無視する。
【００６０】
本発明の幾つかの実施の形態では、各相からの残留電流の寄与は、独立してモデル化され、解かれる。バスｐとバスｓとの間の線分の場合、バスｐからバスｓへの残留電流ｉｐｓｒｅｓは、下式に従って求めることができる。
【数２４】
2014207850.tif 000026
ただし、Ｉｐｓ、ｘｒｅｓは、相ｘからの寄与を受けるバスｐとバスｓとの間の線分の残留電流成分である。そして、各相からの寄与を受ける残留電流は、ベクトルＩｐｓｒｅｓとして表すこともできる。
【数２５】
2014207850.tif 000027
【００６１】
後方掃引法を用いて、給電区間内のシャントに起因する残留電流分布を求めることができる。その方法は、給電区間の最後の層と接続される線分において開始し、その後、上流にある次の層に向かって後方に移動し、その区間の最初の層に接続される線分において終了する。線分ごとに、最初に、下流線分の残留電流に基づいて、下流バス側における線分の残留電流が求められ、その後、下流側における値と、線分のシャントアドミタンスからの寄与を受けるシャント電流とによって、上流バス側における残留電流が求められる。
【００６２】
図３に示される例の場合、後方掃引法は、最初に最後の層、層７の上流に接続される線分、すなわち、３８０と３９０との間の線分、３８０と３９２との間の線分、３８６と３９４との間の線分、および３８６と３９６との間の線分から開始する。その後、３７０と３８０との間の線分、３７０と３８２との間の線分、３７４と３８４との間の線分、３７８と３８６との間の線分、および３７８と３８８との間の線分を含む、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求められたときに終了する。
【００６３】
図５は、上流バスｐ５１０と下流バスｓ５２０との間の線分５００の一例を示す。その線分は、直列相インピーダンス行列Ｚｐｓｓｅ５３０と、２つの終端バス５４０および５５０に分割されるシャントアドミタンス行列Ｙｐｓｓｈとによってモデル化される。バスｐおよびバスｓにおける対地電圧は、ベクトルＶｐ５１６およびＶｓ５２６によって表され、バスｐおよびバスｓにおける残留電圧は、変数ｖｐｒｅｓ５１２およびｖｓｒｅｓ５２２によって表される。線分上に流れる相残留電流は、ベクトルＩｐｓｒｅｓ５１８およびＩｐｓ’ｒｅｓ５２８によって表され、Ｉｐｓｒｅｓ５１８は、バスｐ５１０を通って線分に流れ込む残留電流のベクトルであり、Ｉｐｓ’ｒｅｓ５２８は、バスｓ５２０を通って線分から出る残留電流のベクトルである。
【００６４】
上流バスｐから下流バスｓまで接続される線分の場合、下流バスｓを通って線分から出るシャントに起因する残留電流
【数２６】
2014207850.tif 000028
は、以下のように求められる。
【数２７】
2014207850.tif 000029
ただし、ＤＤｓは、線分または開閉器を通してバスｓと直接接続される１組の下流バスであり、
【数２８】
2014207850.tif 000030
は、バスｓを通ってバスｓとバスｔとの間の線分に流れ込むシャントに起因する残留電流のベクトルである。上流バスｐを通ってバスｐとバスｓとの間の線分に流れ込むシャントに起因する残留電流は、以下のように求められる。
【数２９】
2014207850.tif 000031
ただし、
【数３０】
2014207850.tif 000032
および
【数３１】
2014207850.tif 000033
は、バスｐおよびバスｓの求められた電圧のベクトルである。
【００６５】
上流バスｐから下流バスｓまで接続される開閉器の場合、式（１６）を用いて、下流バス側におけるシャントに起因する残留電流を求め、上流バス側におけるシャントに起因する残留電流は、下流バスと同じに設定される。
【数３２】
2014207850.tif 000034
【００６６】
バスｐとｓとの間の線分の下流バスｓがエクスポート測定デバイスの上流バスである場合には、下流バス側におけるシャントに起因する残留電流は、下式に従って、エクスポート測定デバイスにおける測定値と、エクスポート測定デバイスの下流のシャント電流とに基づいて求められる。
【数３３】
2014207850.tif 000035
ただし、
【数３４】
2014207850.tif 000036
および
【数３５】
2014207850.tif 000037
は、障害相ｘおよび非障害相ｙのうちの１つにおいてバスｓを通ってバスｐとバスｓとの間の線分から出るシャントに起因する残留電流であり、ｉｅｘｒｅｓは、エクスポート測定デバイスにおける残留電流測定値であり、ＤＮｅｘは、エクスポート測定デバイスの下流の１組の全ての線分であり、Ｙｍｎ，ｙｓｈは、非障害相ｙに対応する行内のバスｍとバスｎとの間の線分のシャントアドミタンス要素のベクトルであり、
【数３６】
2014207850.tif 000038
および
【数３７】
2014207850.tif 000039
は、バスｍおよびバスｎの求められた電圧である。
【００６７】
障害に起因する残留電流分布の特定
障害が線分の下流において生じている場合には、その線分の障害相の残留電流は、主に、障害給電線、および障害給電線と同じ変電所変圧器に接続される隣接する給電線の非障害相におけるシャント電流からの寄与を受ける。このタイプの残留電流は、障害に起因する残留電流と呼ばれる。
【００６８】
障害に起因する残留電流は、障害区間内の線分ごとに求めることができ、障害の可能性がある線分を特定するために、障害に起因する残留電流を用いて、対応する障害に起因する電圧を求めることができる。
【００６９】
障害に起因する残留電流の分布は、前方掃引法を通して、障害区間の根元における残留電流測定値と、求められた対地電圧と、線分のシャントアドミタンスとに基づいて求められる。線分またはデバイスの障害に起因する残留電流は、給電区間の根元に接続されるデバイスから開始して、給電区間の端部に向かって、線分またはデバイスの下流の終端バスにおいて障害があると順次に仮定することによって計算される。
【００７０】
一例として、図４を用いるとき、その方法は、層１においてバス４２０の下流に接続されるデバイス、すなわち、バス４２０からバス４３０まで接続される開閉器４１０から開始される。その後、層２のバスに接続される線分、すなわち、バス４３０とバス４４０との間の線分に移動する。この方法は、層５と層６との間の線分に対する残留電流計算が完了したときに終了する。
【００７１】
上流バスｐを下流バスｓに接続する任意の線分の場合に、上流バスｐを通って線分に流れ込む、障害に起因する残留電流
【数３８】
2014207850.tif 000040
は、下式に従って求められる。
【数３９】
2014207850.tif 000041
ただし、
【数４０】
2014207850.tif 000042
は、バスｐを通ってバスｄからバスｐまで接続される上流線分から出るシャントに起因する残留電流であり、ＤＤｐは、バスｐの下流にあり、線分または開閉器を通してバスｐとの直接接続を有する１組のバスであり、
【数４１】
2014207850.tif 000043
は、バスｐを通ってバスｐとバスｔとの間の線分または開閉器に流れ込む障害に起因する残留電流である。
【００７２】
バスｓを通って線分から出る障害に起因する残留電流
【数４２】
2014207850.tif 000044
は、以下のように求めることができる。
【数４３】
2014207850.tif 000045
ただし、
【数４４】
2014207850.tif 000046
および
【数４５】
2014207850.tif 000047
は、バスｐおよびバスｓの求められた電圧である。
【００７３】
バスｐとバスｓとの間の開閉器の場合、式（２１）を用いて、上流側における障害に起因する残留電流を求めることができ、その後、それらの値を用いて、下流バスにおける値を直接設定することができる。
【数４６】
2014207850.tif 000048
【００７４】
バスｐとバスｓとの間の線分または開閉器の上流バスが、インポート測定デバイスの上流バスである場合には、上流バス側における残留電流は、下式に従って、インポートデバイスにおける測定値と、インポートデバイスの下流のシャント電流とに基づいて求められる。
【数４７】
2014207850.tif 000049
ただし、
【数４８】
2014207850.tif 000050
および
【数４９】
2014207850.tif 000051
は、障害相ｘおよび非障害相ｙのうちの１つにおいてバスｐを通ってバスｐとバスｓとの間の線分に流れ込む障害に起因する残留電流であり、ｉｉｍｒｅｓは、インポート測定デバイスｉｍにおける残留電流測定値であり、ＤＮｉｍは、インポート測定デバイスｉｍの下流の全ての線分の組である。
【００７５】
障害線分の特定
本発明の幾つかの実施の形態では、上流終端バスと下流終端バスとの間の障害線分は、上流バス上の障害に起因する残留電圧の角度とシャントに起因する残留電圧との間の角度差の第１の角度、および下流バス上の障害に起因する残留電圧の角度とシャントに起因する残留電圧との間の差の第２の角度を比較することによって特定される。例えば、幾つかの実施の形態は、第１の角度および第２の角度を障害相の基準角と比較する。これらの実施の形態では、障害相の基準角の値が第１の角度の値と第２の角度の値との間にあるときに、障害線分が特定される。
【００７６】
終端バスの障害に起因する残留電圧は、障害区間の根元において測定された残留電圧および残留電流と、障害に起因する残留電流と、線分の線路直列インピーダンスおよびシャントアドミタンスとに基づいて求められる。
【００７７】
前方掃引法を用いて、給電区間の根元から開始して、給電区間の端部に向かって、線分ごとの障害に起因する残留電圧を求めることができる。
【００７８】
上流バスｐから下流バスｓまで接続される任意の線分の場合に、下流バスにおける障害に起因する残留電圧は、下式に従って、上流バスにおける障害に起因する残留電圧と、上流バスを通って線分に流れ込む障害に起因する電流とに基づいて求められる。
【数５０】
2014207850.tif 000052
ただし、
【数５１】
2014207850.tif 000053
および
【数５２】
2014207850.tif 000054
は、バスｓおよびバスｐにおける障害に起因する残留電圧であり、Ｔは、Ｔ＝［１１１］Ｔと定義される単位のベクトルであり、
【数５３】
2014207850.tif 000055
は、バスｐを通って線分に流れ込む障害に起因する残留電流のベクトルであり、
【数５４】
2014207850.tif 000056
は、バスｐにおいて求められた対地電圧のベクトルである。
【００７９】
バスｐとバスｓとの間の任意の開閉器の場合、下流バスにおける障害に起因する残留電圧は、上流バスと同じであるとして設定される。
【数５５】
2014207850.tif 000057
【００８０】
前方掃引法は、給電区間の根元にあるインポート測定デバイスの上流バスから開始する。測定された残留電圧を用いて、インポートデバイスのバスにおける障害に起因する電圧を設定する。
【数５６】
2014207850.tif 000058
ただし、
【数５７】
2014207850.tif 000059
は、インポートデバイスｉｍの上流バスにおける障害に起因する残留電圧であり、ｖｉｍｒｅｓは、障害中にインポートデバイスｉｍにおいて測定された残留電圧である。
【００８１】
障害線分は、線分の２つの終端バスに対する障害に起因する残留電圧とシャントに起因する残留電圧との差の角度を比較することによって特定される。２つの終端バスにおける角度が障害相による基準角によって定義される基準軸の異なる側に位置する場合には、その線分は、障害線分であると特定される。
【００８２】
幾つかの実施の形態では、式（２９）を用いて、線分が障害を有するか否かを判断する。
【数５８】
2014207850.tif 000060
ただし、
【数５９】
2014207850.tif 000061
および
【数６０】
2014207850.tif 000062
は、それぞれバスｐおよびバスｓにおける障害に起因する残留電圧とシャントに起因する残留電圧との差の位相角であり、θｘｒｅｆは、障害相によって決定される基準角である。
【００８３】
幾つかの実施の形態では、障害相の基準角は、変電所に給電される送電系統に対する等価無限供給源の内部電圧の位相角として設定される。例えば、基準角は、障害相が相ａ、相ｂまたは相ｃである場合にそれぞれ０度、−１２０度または１２０度に設定することができる。
【００８４】
図６、図７および図８は、線分の終端バスにおける残留電圧差に関する位相ベクトル図の３つの例を示す。
【００８５】
図６では、終端バスｐおよびバスｓにおける障害に起因する残留電圧とシャントに起因する残留電圧との差の角度、すなわち、第１の角度６１０および第２の角度６２０が、いずれも障害相の基準角θｘｒｅｆ６３０より遅れている。したがって、図６に示される線分の場合、線分内で、障害は、生じていない。
【００８６】
同様に図７に示されるように、終端バスｐおよびバスｓにおける障害に起因する残留電圧とシャントに起因する残留電圧との差の角度、すなわち、第１の角度７１０および第２の角度７２０が、障害相の基準角θｘｒｅｆ７３０より進んでいる。したがって、図７に示される線分の場合、線分内で、障害は、生じていない。
【００８７】
図８では、バスｐにおける障害に起因する残留電圧とシャントに起因する残留電圧との差の角度８１０が障害相の基準角θｘｒｅｆ８３０より遅れており、バスｓにおける障害に起因する残留電圧とシャントに起因する残留電圧との差の角度８２０が、障害相の基準角θｘｒｅｆ８３０より進んでいる。したがって、その線分において、障害が生じている可能性がある。
【００８８】
残留電圧に基づく障害場所の特定
障害線分が特定された後に、障害に起因する残留電圧の角度とシャントに起因する残留電圧の角度との差に従って、各線分に沿った障害の可能性がある場所を特定することができる。
【００８９】
具体的には、障害の場所における障害に起因する残留電圧とシャントに起因する残留電圧との間の差は、障害相の基準角と同相である。したがって、この同相であることを用いて、障害線分の種々の場所を試験し、障害の場所を特定することができる。
【００９０】
図９は、対地障害を有する線分のモデルを示す。線分９００は、上流バスｐ９１０を下流バスｓ９１５に接続し、障害の場所ｆ９３２に従って２つの副線分に分割される。第１の線分は、バスｐ９１０と障害の場所ｆ９３２との間にあり、第２の線分は、障害の場所ｆ９３２とバスｓ９１５との間にある。
【００９１】
障害場所ｆ９３２と上流バスｐ９１０の間の距離をバスｐ９１０とバスｓ９１５との間の線分の全長で割った比がｄである場合、第１の線分は、直列インピーダンスｄＺｐｓｓｅ９４０と、２つの終端バス９５０および９６０に分割されるシャントアドミタンスｄＹｐｓｓｈとを用いてモデル化することができ、第２の線分は、直列インピーダンス（１−ｄ）Ｚｐｓｓｅ９７０と、終端バス９８０および９９０に分割されるシャントアドミタンス（１−ｄ）Ｙｐｓｓｈとを用いてモデル化することができる。
【００９２】
バスｐと障害点ｆとの間の第１の線分の場合の直列インピーダンスおよびシャントアドミタンスモデルに基づいて、障害に起因する残留電圧は以下のように計算することができる。
【数６１】
2014207850.tif 000063
ただし、
【数６２】
2014207850.tif 000064
は、場所ｆにおける障害に起因する残留電圧であり、
【数６３】
2014207850.tif 000065
および
【数６４】
2014207850.tif 000066
は、上流バスｐにおける障害に起因する残留電圧、およびバスｐを通って線分に流れ込む障害に起因する残留電流のベクトルであり、
【数６５】
2014207850.tif 000067
は、バスｐの求められた対地電圧のベクトルである。
【００９３】
同様に、障害場所ｆとバスｓとの間の第２の線分の場合の直列インピーダンスおよびシャントアドミタンスモデルに基づいて、シャントに起因する残留電圧を以下のように計算することができる。
【数６６】
2014207850.tif 000068
ただし、
【数６７】
2014207850.tif 000069
および
【数６８】
2014207850.tif 000070
は、障害場所ｆおよび下流バスｓにおけるシャントに起因する残留電圧であり、
【数６９】
2014207850.tif 000071
は、バスｓを通って線分から出るシャントに起因する残留電流のベクトルであり、
【数７０】
2014207850.tif 000072
は、バスｓの求められた対地電圧のベクトルである。
【００９４】
幾つかの実施の形態は、障害に起因する残留電圧およびシャントに起因する残留電圧の差の角度を障害相に対応する基準角と比較する。それらの角度が十分に近い場合には、場所ｆにおいて、障害が、特定される。
【００９５】
例えば、幾つかの実施の形態は、式（３２）を用いて、場所ｆに障害があるか否かを判断する。
【数７１】
2014207850.tif 000073
ただし、εは、０．００００１のような小さいしきい値である。
【００９６】
図１０は、バスｐとバスｓとの間の線分内の場所ｆに関する位相ベクトル図の一例を示しており、残留電圧差の位相角が障害相に基づく基準角と同相である。この場所ｆを、障害相においてボルト連結単相対地障害を有する可能性があると判断することができる。
【００９７】
図１０に示されるように、バスｐ１０１０における障害に起因する残留電圧とシャントに起因する残留電圧との差は、基準角軸１０４０より遅れており、バスｓ１０２０における残留電圧の差は、基準角軸１０４０より進んでおり、場所ｆ１０３０における残留電圧の差は、基準角軸１０４０と同相である。
【００９８】
実施例
図１１は、本発明の１つの実施の形態による、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のブロック図を示す。本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。
【００９９】
ステップ１１０５において、変電所内の給電線の給電線遮断器における対地電圧および相電流測定値が求められ、例えば、測定ユニットから回収される。
【０１００】
ステップ１１１０において、変電所内の給電線ごとの給電線遮断器の残留電圧および残留電流が求められる。
【０１０１】
ステップ１１１５において、給電線遮断器の対地電圧測定値の大きさを上側しきい値および下側しきい値と比較することによって、障害相が特定される。
【０１０２】
ステップ１１２０において、変電所内の給電線ごとの給電線遮断器の残留電圧と残留電流との間の位相角差を比較することによって、障害給電線が特定される。
【０１０３】
ステップ１１２５において、障害給電線に沿った、センサーを備える開閉器に対する対地電圧および相電流測定値が求められ、例えば、受信される。
【０１０４】
ステップ１１３０において、障害給電線に沿った、センサーを備える開閉器に対する残留電圧および残留電流が求められる。
【０１０５】
ステップ１１３５において、給電線遮断器と、障害給電線に沿ったセンサーを備える開閉器との場合の残留電圧と残留電流との間の位相角差を比較することによって、障害給電線の障害給電区間が特定される。
【０１０６】
ステップ１１４０において、給電線遮断器または開閉器における対地電圧測定値と、給電線トポロジー接続性とに基づいて、障害給電区間の対地電圧分布が求められる。
【０１０７】
ステップ１１４５において、求められた対地電圧に基づいて、障害給電区間のシャントに起因する残留電圧分布が求められる。
【０１０８】
ステップ１１５０において、後方掃引法を用いて、障害給電区間内の線分のシャントに起因する残留電流を求める。その方法は、線分の求められた対地電圧と、シャントアドミタンスとに基づいて、その区間の端部に接続された線分から開始し、その線分の根元に向かう。
【０１０９】
ステップ１１５５において、前方掃引法を用いて障害給電区間内の線分の障害に起因する残留電流分布を求める。その掃引法は、その区間の根元における残留電流測定値と、ステップ１１５０において求められたシャントに起因する残留電流と、線分のシャントアドミタンスとに基づいて、その区間の根元に接続される線分から開始し、その区間の端部に向かう。
【０１１０】
ステップ１１６０において、区間の根元において測定された残留電圧と、ステップ１１５５において求められた障害に起因する残留電流と、ステップ１１５０におけるシャントに起因する残留電流と、線分の直列インピーダンスおよびシャントアドミタンスとに基づいて、障害給電区間の根元から開始し、その区間の端部に向かって、障害給電区間内の線分の障害に起因する残留電圧分布を求める。
【０１１１】
ステップ１１６５において、各線分の２つの終端バス間の障害に起因する残留電圧とシャントに起因する残留電圧との差に対する角度変化を比較することによって、障害の可能性がある線分を特定する。
【０１１２】
ステップ１１７０において、障害に起因する残留電圧とシャントに起因する残留電圧との間の差の角度が障害相に対応する基準角に等しい、線分に沿った場所を見つけることによって、障害の可能性がある線分ごとに障害の可能性がある場所を特定する。
【０１１３】
ステップ１１７５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、および障害場所の可能性がある地理的場所を含む、障害位置特定結果を配電自動システムに出力する。
【図１】
2014207850.tif 000084
【図２】
2014207850.tif 000085
【図３】
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【図４】
2014207850.tif 000087
【図５】
2014207850.tif 000088
【図６】
2014207850.tif 000089
【図７】
2014207850.tif 000090
【図８】
2014207850.tif 000091
【図９】
2014207850.tif 000092
【図１０】
2014207850.tif 000093
【図１１】
2014207850.tif 000094
【外国語明細書】
2014207850.tif 000095
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