(57)【要約】【課題】  故障点標定に用いるサージ伝搬速度をさらに高精度で求めること、また故障点を高精度で標定すること。【解決手段】  故障区間を挟む配置関係にある１対の子局の組み合わせを複数対選定する第１のステップと、各子局から受信したサージ波形のデータにより各子局におけるサージ到達時刻を算出し、前記選定した各組み合わせにおける子局同士でのサージ到達時刻と前記記憶手段に予め記憶した当該子局間の送配電線路長のデータにより、各組み合わせにおける故障点標定位置のばらつきが最小になるサージ伝搬速度を算出する第２のステップとから成る処理を実行し、故障点位置の標定を行うためのサージ伝搬速度を算出する。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
送配電線路における事故発生時の零相電圧と零相電流の位相比較により事故方向を検出し、その検出結果とサージ波形を示すデータを親局に送信する複数の子局と、前記各子局から受信した事故方向のデータにより故障区間を特定し、該故障区間を挟む子局のサージ波形のデータに基づき故障点位置の標定を行う親局とから構成される故障点標定システムにおけるサージ伝搬速度の算出方法であって、
前記親局は、
前記故障区間を挟む配置関係にある１対の子局の組み合わせを複数対選定する第１のステップと、
各子局から受信したサージ波形のデータにより各子局におけるサージ到達時刻を算出し、前記選定した各組み合わせにおける子局同士でのサージ到達時刻と前記記憶手段に予め記憶した当該子局間の送配電線路長のデータにより、各組み合わせにおける故障点標定位置のばらつきが最小になるサージ伝搬速度を算出する第２のステップと、
から成る処理を実行し、故障点位置の標定を行うためのサージ伝搬速度を算出することを特徴とする故障点標定システムにおけるサージ伝搬速度の算出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送配電線路の地絡などの故障発生時に故障点位置を標定するための故障点標定システムおけるサージ伝搬速度の算出方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、送配電線路に発生した地絡などの故障点を標定するシステムとして、サージ電流又はサージ電圧を検出する複数の子局を送配電線路に配置し、ＧＰＳ（Global Positioning System）の時刻信号により同期を取った各子局においてサージ信号の到達時刻（以下、「サージ到達時刻」という。）を特定し、各子局で特定したサージ到達時刻を親局に送信し、親局において故障区間を挟む１対の子局におけるサージ到達時刻の差に基づき故障点を標定するようにしたものがある（例えば、特許文献１）。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２５８４８７号公報（第５〜７頁、図１〜３）
【０００４】
故障点の標定演算を行うに際しては、サージ伝搬速度ｖが必須のパラメータとして必要になる。
従来、このサージ伝搬速度ｖとしては、当該送配電線路以外の地絡故障から得られたサージ伝搬速度を定数として設定して用いる方法、あるいは下記の特許文献２で提案されているように、故障点を挟まない１対の子局間の送配電線路長と当該子局におけるサージ到達時刻に基づいて算出したものを用いる方法がある。
【０００５】
【特許文献２】特開２００１−１３３５０４号公報（図５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献２に提案されている方法にあっては、各所に配置される送配電機器の対地静電容量などの影響、送配電線路を進行すると共に減衰するサージ電圧またはサージ電流の高周波成分の影響などに起因し、１対の子局のいずれかが検出したサージ到達時刻に大きな誤差が含まれていた場合は、故障点標定結果に大きな誤差が生じてしまうという問題があった。
【０００７】
本発明の目的は、故障点標定に用いるサージ伝搬速度をさらに高精度で求めることができる故障点標定システムにおけるサージ伝搬速度の算出方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するため、本発明は、送配電線路における事故発生時の零相電圧と零相電流の位相比較により事故方向を検出し、その検出結果とサージ波形を示すデータを親局に送信する複数の子局と、前記各子局から受信した事故方向のデータにより故障区間を特定し、該故障区間を挟む子局のサージ波形のデータに基づき故障点位置の標定を行う親局とから構成される故障点標定システムにおけるサージ伝搬速度の算出方法であって、
前記親局は、
前記故障区間を挟む配置関係にある１対の子局の組み合わせを複数対選定する第１のステップと、各子局から受信したサージ波形のデータにより各子局におけるサージ到達時刻を算出し、前記選定した各組み合わせにおける子局同士でのサージ到達時刻と前記記憶手段に予め記憶した当該子局間の送配電線路長のデータにより、各組み合わせにおける故障点標定位置のばらつきが最小になるサージ伝搬速度を算出する第２のステップとから成る処理を実行し、故障点位置の標定を行うためのサージ伝搬速度を算出することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、故障点標定に用いるサージ伝搬速度をさらに高精度で求めることができる。これにより、算出したサージ伝搬速度を用いて故障点を高精度で標定することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施の形態について図面に基づき説明する。
図１は、本発明のサージ伝搬速度算出方法を用いて送配電線路の故障点を標定する故障点標定システムの実施の形態を示すブロック図である。
本実施の形態に係る故障点標定システムは、送配電線路１０に設置され、送配電線路の零相電流及び零相電圧の監視・検出を行う複数の子局ａ〜ｄと、子局ａ〜ｄの検出結果に基づくデータを受信し、当該データに基づき故障点ｘの位置の標定を行う親局２とから構成される。
【００１１】
子局ａ〜ｄは、送配電線路１０の零相電圧及び零相電流を検出する電圧・電流センサ３を備えている。また、ＧＰＳ衛星１１からの時刻信号を受信するＧＰＳ受信機（図示せず）や親局２との間でのデータ通信装置（図示せず）を備えている。
子局ａ〜ｄは、送配電線路１０における事故発生時の零相電圧と零相電流の位相比較により事故方向を検出し、その検出結果を親局２に送信する。また、電圧・電流センサ３で検出した零相電圧及び零相電流のサージ波形のデータを、ＧＰＳ衛星１１からの時刻信号に同期して生成したタイムスタンプと共に親局２に送信する。
この子局ａ〜ｄは、本願出願人が先に出願した特願２００２−２９５８０１号に記載したものを用いることができるので、ここでの詳細な構成の説明は省略する。要するに、各子局ａ〜ｄは、送配電線路１０における事故発生時に、事故方向とサージ波形を示すデータを親局２に送信する機能を備えたものであればよい。
【００１２】
親局２は、各子局ａ〜ｄから受信した事故方向を示す検出データと系統接続情報に基づき故障区間を特定する。さらに特定結果の故障区間を挟む配置関係にある１対の子局の組み合わせを複数対選定し、その選定した各組み合わせにおける子局から受信したサージ波形データにより検出したサージ到達時刻ｔａ〜ｔｄと内部の記憶装置に予め記憶した当該子局間の送配電線路長のデータにより、各組み合わせにおける故障点標定位置のばらつき（あるいは標準偏差）が最小になるサージ伝搬速度ｖを算出し、その算出したサージ伝搬速度ｖと前記選定した複数対の子局の組み合わせにおける子局同士でのサージ到達時刻ｔａ〜ｔｄの差と当該子局間の送配電線路長のデータに基づき各組み合わせにおける故障点ｘを算出し、その算出した故障点に対し平均処理等した値を故障点標定位置として出力する。
【００１３】
親局２は、図２に示すように、データ通信装置２１と、コントローラ（ＣＰＵ）２２と、記憶装置２３と、入出力装置２４とを備える。データ通信装置２１は、子局ａ〜ｄとの間でデータ通信を行う。コントローラ２２はＣＰＵで構成され、メモリ２２０内に次のような処理を行うプログラムが記憶されている。
（１）子局ａ〜ｄに対して検出結果の伝送指令を送り、事故方向の検出結果やサージ到達時刻のデータを収集する事故情報収集処理２２１、
（２）子局ａ〜ｄから受信した事故方向の検出結果のデータと系統接続情報により、故障区間を特定する故障区間判定処理、
（３）子局ａ〜ｄから受信したサージ波形データとタイムスタンプとにより、サージ到達時刻を算出するサージ到達時刻算出処理２２３
（４）子局ａ〜ｄにおけるサージ到達時刻のデータと、子局間の送配電線路長のデータによりサージ伝搬速度ｖを算出するサージ伝搬速度算出処理２２４、
（５）算出したサージ伝搬速度ｖにより故障点ｘを標定する故障点標定処理２２５
記憶装置２３には、図３に示すように、子局間の線路長データ２３１や系統接続情報２３２が入出力装置２４から予め入力されて格納されている。
また、各子局から受信したサージ波形データ２３３、事故方向データ２３４、サージ波形データによって算出した各子局のサージ到達時刻のデータ２３５が記憶されるようになっている。
【００１４】
以上の構成により、送配電線路の地絡時における故障点位置の標定に用いるサージ伝搬速度の算出方法について説明する。
まず、事故方向を示すデータと記憶装置２３に記憶されている系統接続情報２３２により故障区間を特定する。この故障区間を特定する処理は本発明の範囲外であるので、詳細な説明は省略する。そして、以下では、送配電線路の系統が１系統である場合を代表して説明する。
本発明では、図５に示すように、送配電線路１０の子局ｂとｃとの間が故障区間であると判定した場合、この故障区間を挟む配置関係にある１対の子局の組み合わせを複数対選定する。
すなわち、子局ｂ−ｃ、ｂ−ｄ、ａ−ｃ、ａ−ｄというような組み合わせを選定する。そして、その選定した各組み合わせにおける子局のサージ到達時刻ｔａ〜ｔｄと記憶装置２３に予め記憶した当該子局間の送配電線路長のデータＬａｂ，Ｌｂｃ，Ｌｃｄにより、各組み合わせにおける故障点標定位置ｘ１、ｘ２、ｘ３、ｘ４のばらつきが最小になるサージ伝搬速度ｖを算出する。
【００１５】
【数１】
2006058066.tif 000003
【数２】
2006058066.tif 000004
【００１６】
この＜計算式１＞に図５の組み合わせ数ｎ＝４を代入すると、次の＜計算式２＞が得られる。
【数３】
2006058066.tif 000005
【００１７】
図５の故障区間における故障点ｘを求めるに際しては、＜計算式２＞によって算出したサージ伝搬速度ｖと前記選定した複数対の子局の組み合わせにおける子局同士でのサージ到達時刻ｔａ〜ｔｄの差と当該子局間の送配電線路長のデータに基づき各組み合わせにおける故障点ｘ１〜ｘ４を算出し、その算出した故障点の平均値を故障点標定位置として出力する。
【数４】
2006058066.tif 000006
【００１８】
図６（ａ）に示すように組み合わせ数ｎがｎ＝２で、故障点の電源側１台と負荷側２台の計３台の子局で標定を行う場合、上述した＜計算式１＞にｎ＝２を代入した次の＜計算式４＞により伝搬速度ｖを算出する。
【数５】
2006058066.tif 000007
そして、故障点より電源側直近の子局（図６（ａ）の場合、子局a）からの標定ｘを＜計算式４＞の計算結果を用いて、次の＜計算式５＞により算出する。ｘは故障点を挟む２通りの子局間で各々標定したｘ１とｘ２の平均値とする。
【数６】
2006058066.tif 000008
【００１９】
また、図６（ｂ）に示すように、組み合わせ数ｎがｎ＝２で、故障点の電源側２台と負荷側１台の計３台の子局ａ〜ｃで標定を行う場合、伝搬速度ｖを上述した＜計算式４＞により求める。但し、各変数は以下の通りとする。
【数７】
2006058066.tif 000009
【００２０】
次に、故障点より電源側直近の子局（この場合、子局ｂ）からの標定ｘを＜計算式４＞の計算結果を用いて、上記＜計算式５＞により算出する。なお、図６（ａ）の場合と異なりｘ１とｘ２は以下の通りとする。
【数８】
2006058066.tif 000010
【００２１】
以上のように、本実施の形態においては、故障区間を挟む配置関係にある１対の子局の組み合わせを複数対選定し、その選定した各組み合わせにおける子局のサージ到達時刻ｔａ〜ｔｄと内部の記憶装置２３に予め記憶した当該子局間の送配電線路長のデータにより、各組み合わせにおける故障点標定位置のばらつきが最小になるサージ伝搬速度ｖを算出し、その算出したサージ伝搬速度ｖと前記選定した複数対の子局の組み合わせにおける子局同士でのサージ到達時刻ｔａ〜ｔｄの差と当該子局間の送配電線路長のデータに基づき各組み合わせにおける故障点ｘを算出し、その算出した故障点の平均値を故障点標定位置として出力するため、１つの子局が検出したサージ到達時刻に誤差が含まれていたとしても、故障点の標定結果の誤差を少なくすることができる。
【００２２】
例えば、図５に示すような故障区間における故障点ｘを従来方法で標定する場合、その計算式は下記の＜計算式６＞のようなものとなる。
【数９】
2006058066.tif 000011
【００２３】
従来方法で故障点を標定した場合と本発明の方法により標定した場合に、各子局が検出したサージ到達時刻に誤差が含まれない場合の標定結果を比較すると以下のようになる。
この場合、子局間距離Ｌ、子局ｂからの故障点位置ｘおよび各子局のサージ到達時刻ｔを下記の「表１」のようなものとしたとき、各手法のサージ伝搬速度ｖと故障点標定ｘの計算結果は「表２」に示すようなものとなる。ただし、各Ｌとｔはｖが各子局間で３００[m/μs]で一定となるよう設定し、ｔは子局ｃの到達時刻ｔｃを基準（0μs）として表している。
表２のように、ｔに誤差を含まない場合、両手法とも正確な標定を示している。
【表１】
2006058066.tif 000012
【表２】
2006058066.tif 000013
【００２４】
次に、「表１」の子局bのサージ到達時刻ｔｂに誤差Δｔｂを含ませた場合について、標定精度の比較を行った結果を「表３」に示す。
【表３】
2006058066.tif 000014
「表３」から明らかなように、本発明による標定方法では１つの子局が検出したサージ到達時刻に誤差が含まれていたとしても、標定精度が良いことが分かる。
【００２５】
本発明によるサージ伝搬速度算出方法により算出したサージ伝搬速度の値を用いた場合、原理的には、子局の組み合わせ数が多くなるほど標定結果の精度は高くなる。しかし、組み合わせのそれぞれで計算した結果ｘ１、ｘ２、ｘ３、…の中に極端に離れた値を示しているものがあった場合、それを採用すると、標定結果の精度を低下させる恐れがある。このような場合には、極端に離れた標定値を示しているものは除外し、許容のばらつき範囲内にあるものだけを採用して最終的な標定値ｘを求めるようにすることが望ましい。
【００２６】
図４は、親局２におけるコントローラ２２がサージ伝搬速度ｖを算出し、その算出したサージ伝搬速度ｖを用いて故障点ｘを標定する手順を示すフローチャートである。
図４において、コントローラ２２は、予め定めた基準の子局（例えば、電源側に近い１つの子局）から事故情報が到来するのを待っているが、その基準の子局から事故情報（事故方向とサージ波形を示すデータ）を受信したならば（ステップ４１）、事故情報収集処理２２１により当該系統における他の子局に対して伝送指令を送信し、各子局が検出している事故情報（サージ波形、事故方向）を収集する（ステップ４２）。収集した事故情報は記憶装置２３に各子局のサージ波形データ２３３、各子局が検出した事故方向データ２３４として記憶させる。なお、サージ波形データ２３３にはタイムスタンプのデータが含まれている。
【００２７】
次に、故障区間判定処理２２２により、各子局が検出した事故方向のデータ２３４を記憶装置２３から読み出し、その事故方向のデータ２３４と系統接続情報２３２とから故障区間を判定する。さらに、各子局から受信したサージ波形データ２３３より各子局におけるサージ到達時刻を算出し、記憶装置２３に記憶させる（ステップ４３）。
次に、サージ伝搬速度算出処理２２３により、故障区間を挟む配置関係にある１対の子局の組み合わせを複数対選定し（ステップ４４）、その選定した子局間の線路長２３１、サージ到達時刻のデータ２３５を記憶装置２３から読み出す（ステップ４５）。
【００２８】
次に、サージ伝搬速度の計算式に代入し、サージ伝搬速度ｖを算出する（ステップ４６）。例えば、図５に例示したような故障区間を挟む４個の子局が検出した事故情報を用いる場合、上述した＜計算式２＞に子局間の線路長、子局間のサージ到達時刻の差のデータを代入し、サージ伝搬速度ｖを算出する。
次に、サージ伝搬速度ｖ、選定した子局間の線路長、サージ到達時刻の差のデータを故障点標定計算式に代入し、故障点ｘを算出し、出力する（ステップ４７）。例えば、図５に例示したような故障区間を挟む４個の子局が検出した事故情報を用いる場合、上述した＜計算式３＞によって故障点ｘを算出する。そして、算出した故障点ｘを入出力装置２４を構成するディスプレイに表示、またはプリンタから印字出力する。
【００２９】
なお、上記の説明では、サージ伝搬速度ｖの算出に用いる子局の数を３または４としているが、本発明はこれに限定されるものでないことは言うまでもなく、子局の組み合わせの対は、２対以上であればよい。
また、各子局が監視対象としている送配電線路長のデータは入出力装置２４から予め入力しているが、ＧＰＳ受信機によって検出した各子局の位置情報を親局に送信し、これにより子局間の線路長を算出して用いるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の一実施の形態に係る故障点位置標定システムの概略構成を示すブロック図である。
【図２】図１における親局の構成を示すブロック図である。
【図３】親局の記憶装置に格納されるデータの例を示す図である。
【図４】親局における故障点標定処理の手順を示すフローチャートである。
【図５】サージ伝搬速度を算出する場合の子局の組み合わせ（子局数＝４）を説明する図である。
【図６】サージ伝搬速度を算出する場合の子局の組み合わせ（子局数＝３）を説明する図である。
【符号の説明】
【００３１】
ａ〜ｄ      子局
２          親局
３          電圧・電流センサ
１０        送配電線路
１１        ＧＰＳ衛星
ｘ          故障点
２１        データ通信装置
２２        コントローラ（ＣＰＵ）
２３        記憶装置
２４        入出力装置
２２１        事故情報収集処理
２２２        事故区間判定処理
２２３        サージ到達時刻算出処理
２２４        サージ伝搬速度算出処理
２２５        故障点標定処理
【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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