(57)【要約】      （修正有）【課題】障害のタイプおよび障害のある線路のタイプに基づいて非接地配電系統の障害のある給電線区間内の障害の場所を特定する方法を提供する。【解決手段】障害のある線路が支線であり、かつ障害が相間障害または二相対地障害である場合には、障害を、障害電流が負荷電流に等しい支線の障害のない相上の第１の点にあると特定し、障害のある線路が支線であり、障害が三相障害である場合には、障害の場所を、等価障害インピーダンスの虚数部間の差が最も小さな点にあると特定する。また、障害のある線路が本線である場合には、障害の場所を、障害のある線分のバスにおける電圧に基づいて求められた長さの比によって障害のある線分を２つの部分線分に分割する点にあると特定する。【選択図】図１
2015148610.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非接地の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、１組の給電線区間を含み、各給電線区間は、上流開閉器で開始し、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、相間障害、二相対地障害および三相障害のうちの１つを含む多相障害であり、該方法は、
給電線に関して、上流開閉器における電流がしきい値より大きい、最も離れた給電線区間を、障害のある給電線区間と判断することと、
前記障害のある給電線区間が下流開閉器を持たない場合には、障害のある線路を、前記障害のある給電線区間の第１のバスから開始する支線と判断し、前記上流開閉器の測定値に基づいて求められた障害のあるバスの電圧が、前記下流開閉器の測定値に基づいて求められた前記障害のあるバスの電圧にほぼ等しい場合には、前記障害のある線路を、前記障害のある給電線区間の前記上流開閉器と前記下流開閉器との間の前記障害のある給電線区間の本線上の障害のあるバスから開始する支線と判断し、その他の場合には、前記障害のある線路を、前記本線と判断することと、
前記支線が１つのバスのみを有する場合には、前記障害の前記場所を、前記第１のバスまたは前記障害のあるバスにあると特定することと、
前記障害のある線路が支線であり、前記障害が前記相間障害または前記二相対地障害である場合には、前記障害の前記場所を、障害電流が負荷電流に等しい前記支線の障害のない相上の第１の点にあると特定することと、
前記障害のある線路が前記支線であり、前記障害が前記三相障害である場合には、前記障害の前記場所を、３つの相における等価障害インピーダンスの虚数部間の差がしきい値未満である点にあると特定することと、
前記障害のある線路が前記本線である場合には、実質的に逆の位相角を有する電圧を有する上流バスと下流バスとの間の前記障害のある線路の障害のある線分を特定するとともに、前記障害の前記場所を、前記上流バスおよび前記下流バスにおける前記電圧に基づいて求められた長さの比によって前記障害のある線分を２つの部分線分に分割する点にあると特定することと、
を含み、
該方法のステップは、プロセッサを用いて実施される、非接地の配電系統内の障害の場所を特定する方法。
【請求項２】
三相回路解析を用いて前記上流開閉器の測定値に基づいて前記本線上の各バスにおける第１の１組の電圧を求めることと、
前記三相回路解析を用いて前記下流開閉器の測定値に基づいて前記本線上の各バスにおける第２の１組の電圧を求めることと、
前記第１の１組および前記第２の１組内の対応する電圧が等しいことをチェックするために、前記第１の１組内の前記電圧と前記第２の１組内の前記電圧とを比較することと
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記障害のある線路は、前記本線であり、
前記上流バスおよび前記下流バスにおいて求められた前記第１の１組および前記第２の１組内の対応する電圧の角度差が１８０度に近い差を有する前記障害のある線分を特定することと、
前記障害のある線分の前記上流バスおよび前記下流バスに関して求められた前記第１の１組および前記第２の１組からの電圧を用いて、前記障害のある線分内の前記障害の前記場所を特定することと
をさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記障害のある線分を特定することは、
【数１】
2015148610.tif 000028
を用いて、前記上流バスｎと前記下流バスｎ＋１との間の前記障害のある線分を特定することを含み、ただし、Ｖｆ、Ａｎは、前記第１の１組から選択された前記バスｎの前記電圧であり、Ｖｆ、Ｂｎは、前記第２の１組から選択された前記バスｎの前記電圧であり、Ｖｆ、Ａｎ＋１は、前記第１の１組から選択された前記下流バスｎ＋１の前記電圧であり、Ｖｆ、Ｂｎ＋１は、前記第２の１組から選択された前記下流バスｎ＋１の前記電圧であり、∠は、角度であり、πは、ラジアン単位の角度差である、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記場所を特定することは、
【数２】
2015148610.tif 000029
に従って、前記障害のある線分内の前記障害の前記場所を特定することを含み、ただし、Ｖｆ、Ａｎは、前記第１の１組から選択された前記バスｎの前記電圧であり、Ｖｆ、Ｂｎは、前記第２の１組から選択された前記バスｎの前記電圧であり、Ｖｆ、Ａｎ＋１は、前記第１の１組から選択された前記下流バスｎ＋１の前記電圧であり、Ｖｆ、Ｂｎ＋１は、前記第２の１組から選択された前記下流バスｎ＋１の前記電圧であり、ｄは、長さｌの前記障害のある線路の始点から前記障害の前記場所までの距離である、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記障害のある線路は、前記支線であり、前記障害は、前記相間障害または前記二相対地障害であり、
前記支線の線分に関して、前記線分の前記上流バスから前記障害までの種々の距離を表す、前記線分に沿った１組の点において、障害電圧、障害電流およびインピーダンスを求めることと、
前記線分の前記下流バスにおいて、等価線路および負荷インピーダンスを求めることと、
前記線分の相ごとに、前記１組の点において負荷電流を求めることと、
前記障害の前記場所を特定するために、対応する点における前記障害電流および前記負荷電流を比較することと
を含む、請求項２に記載の方法。
【請求項７】
前記障害の前記場所が見つけられるまで、前記支線内の後続の線分に関して前記障害電流および前記負荷電流を求めることと、別の方法として、
前記障害の前記場所が見つけられるまで、前記支線の前記線分に関して異なる負荷を用いて前記障害電流および前記負荷電流を求めることと
をさらに含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記障害のある線路は、前記支線であり、前記障害は、前記三相障害であり、
前記障害の前記場所までの前記距離を変更することによって得られた障害電流および負荷電流を用いて、前記等価障害インピーダンスを求めることと、
【数３】
2015148610.tif 000030
に従って、前記障害の前記場所まで異なる距離ｄを有する１組の点に関して等価障害インピーダンスの虚数部間の差を求めることと
をさらに含み、ただし、
【数４】
2015148610.tif 000031
は、それぞれ相ａ、相ｂおよび相ｃに関する前記等価障害インピーダンスである、請求項２に記載の方法。
【請求項９】
非接地の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、１組の給電線区間を含み、各給電線区間は、上流開閉器で開始し、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、相間障害、二相対地障害および三相障害のうちの１つを含む多相障害であり、該方法は、
給電線に関して、上流開閉器における電流がしきい値より大きい、最も離れた給電線区間を、障害のある給電線区間と判断することと、
前記障害のある給電線区間が下流開閉器を持たない場合には、障害のある線路を、前記障害のある給電線区間の第１のバスから開始する支線と判断し、前記上流開閉器の測定値に基づいて求められたバス上の電圧が、前記下流開閉器の測定値に基づいて求められた前記バスの電圧にほぼ等しい場合には、前記障害のある線路を、前記障害のある給電線区間の前記上流開閉器と前記下流開閉器との間の前記障害のある給電線区間の本線上の障害のあるバスから開始する支線と判断し、その他の場合には、前記障害のある線路を、前記本線と判断することと、
前記障害のある線路が前記本線である場合には、二終端障害位置特定方法を用いて、障害のある線分上の前記障害の前記場所を特定することと、
前記障害のある線路が前記支線である場合には、一終端障害位置特定方法を用いて、前記障害のある線分上の前記障害の前記場所を特定することと
を含む、非接地の配電系統内の障害の場所を特定する方法。
【請求項１０】
非接地の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、１組の給電線区間を含み、各給電線区間は、上流開閉器で開始し、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、相間障害、二相対地障害および三相障害のうちの１つを含む多相障害であり、該システムは、
給電線に関して、上流開閉器における電流がしきい値より大きい、最も離れた給電線区間を障害のある給電線区間と判断し、
前記障害のある給電線区間が下流開閉器を持たない場合には、障害のある線路を、前記障害のある給電線区間の第１のバスから開始する支線と判断し、前記上流開閉器の測定値に基づいて求められたバスの電圧が、前記下流開閉器の測定値に基づいて求められたバスの電圧にほぼ等しい場合には、前記障害のある線路を、前記障害のある給電線区間の前記上流開閉器と前記下流開閉器との間の前記障害のある給電線区間の本線上の障害のあるバスから開始する支線と判断し、その他の場合には、前記障害のある線路を、前記本線と判断し、
前記支線が１つのバスのみを有する場合には、前記障害の前記場所を、前記第１のバスまたは前記障害のあるバスにあると特定し、
前記障害のある線路が支線であり、前記障害が前記相間障害または前記二相対地障害である場合には、前記障害の前記場所を、障害電流が負荷電流に等しい前記支線の障害のない相上の第１の点にあると特定し、
前記障害のある線路が前記支線であり、前記障害が前記三相障害である場合には、前記障害の前記場所を、３つの相における等価障害インピーダンスの虚数部間の差がしきい値未満である点にあると特定し、
前記障害のある線路が前記本線である場合には、実質的に逆の位相角を有する電圧を有する上流バスと下流バスとの間の前記障害のある線路の障害のある線分を特定するとともに、前記障害の前記場所を、前記上流バスおよび前記下流バスにおける前記電圧に基づいて求められた長さの比によって前記障害のある線分を２つの部分線分に分割する点にあると特定する
ように構成されるプロセッサを備える、非接地の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】
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多相障害を検出し、その位置を特定することに関する。
【背景技術】
【０００２】
配電系統は、障害状態の影響を受けやすい可能性がある。それらの障害は、できる限り速やかに解消して、停電時間を短縮し、機器損傷を回避する必要がある。障害状態を解消するには、障害の場所を正確に、かつ迅速に推定する必要がある。
【０００３】
配電系統内の多相障害の位置を特定するために、いくつかの方法が用いられてきた。例えば、特許文献１は、障害場所を推定する進行波法を記述する。各過渡障害パルスを検知し、そのパルス間の時間間隔を記録するために、配電系統に沿って複数の場所に受信局が設置される。障害場所は、これらのタイミング間隔と、配電系統内の送電線の既知の時間遅延および既知の伝搬速度とに基づいて特定される。
【０００４】
特許文献２において記述される方法も、類似の方法を用いる。配電給電線に沿っていくつかの場所に複数の無線送受信機が設置され、中央コンピューターが信号の到着時刻を比較することによって、障害場所が特定される。しかしながら、いずれの方法でも、配電系統内に追加の障害測定デバイスを設置する必要があり、コストが上昇する。
【０００５】
特許文献３において記述される別の方法は、配電網内の多相障害に関する、インピーダンスに基づく障害位置特定方法を記述する。その方法は、障害抵抗と負荷電流との相互作用に起因する誤差を補正することによって、障害インピーダンスを計算する。しかしながら、その方法は、配電線に関して近似的な線路モデルを使用する。
【０００６】
特許文献４において記述される方法は、障害ループインピーダンスを計算して、多相障害の事象における障害場所を特定する。その方法は、障害場所を得るために一連の線路構成要素を使用し、それにより、配電線モデルを近似し、障害場所における近似誤差を許容する。また、その方法は、障害が抵抗性であり、障害インピーダンスの影響を含まないと仮定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許第５６８２１００号明細書
【特許文献２】米国特許第８３４６２０７号明細書
【特許文献３】米国特許第５７７３９８０号明細書
【特許文献４】米国特許第６４８３４３５号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、配電系統内の多相障害の位置を特定することが必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の種々の実施の形態が、非接地配電系統の動作中に収集された測定値に基づいて、非接地配電系統内の相間障害、二相対地障害および三相障害のような多相障害の場所を特定する。例えば、それらの測定値は、給電線遮断器および開閉器に設置された測定ユニットまたはセンサによって求めることができる。
【００１０】
本発明の実施の形態は、配電給電線に対して複数の測定点が用いられるとき、障害を受けた可能性があるエリアを、より小さな給電線区間に帰することができるという認識に基づく。本発明のいく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、センサを備える開閉器から収集された測定値を使用する。本発明の実施の形態では、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、障害のある給電線区間が特定され、障害のある給電線区間から測定された電圧および電流を解析することによって、障害の可能性のある線路タイプおよび障害の可能性のある場所が特定される。
【００１１】
本発明のいくつかの実施の形態は、非接地配電網内の多相障害の位置を特定するための配電給電線トポロジーを使用する。給電線区間ごとの測定点の数に応じて、本発明のいくつかの実施の形態は、障害場所に関する二終端アルゴリズムを使用し、一方、別の実施の形態は、一終端アルゴリズムを使用する。
【００１２】
本発明のいくつかの実施の形態は、障害のある給電線区間の両端において入手可能な測定値を使用し、障害のタイプに基づいて一終端障害位置特定アルゴリズムまたは二終端障害位置特定アルゴリズムを実施する。二相対地障害、相間障害または三相障害の事象において別々の一終端アルゴリズムが用いられる。本線内の障害の場合、汎用の二終端障害位置特定アルゴリズムが用いられる。本発明の実施の形態に組み込まれる二終端アルゴリズムは、多相障害、すなわち、二相対地障害、相間障害または三相障害の全ての一般的な場合に適用可能であり、それゆえ、汎用性のある手法である。
【００１３】
本発明のいくつかの実施の形態は、障害のある給電線区間の一端においてのみ入手可能な測定値を使用する。いくつかの実施の形態では、測定センサは、上流測定点においてのみ利用可能な場合がある。一端においてのみ測定値が入手可能である場合、一終端障害位置特定アルゴリズムを用いて、多相障害の事象における障害場所を特定する。
【００１４】
いくつかの実施の形態では、配電回路内の障害を受けた区間は、本線に沿った各開閉器において測定される実効（ＲＭＳ）電流を用いて識別される。開閉器は、任意の下流障害に関する障害電流を測定し、障害が開閉器から上流にあるとき、障害電流を示すことはしない。本発明のいくつかの実施の形態は、給電線に沿った、センサを備える各開閉器によって測定された障害電流を調べることによって、障害のある区間を特定する。
【００１５】
本発明のいくつかの実施の形態は、障害を受けた線路のタイプ、すなわち、本線の障害であるか、顧客への架空引込線または地中引込線の障害であるかを識別する。これらの実施の形態は、上流開閉器および下流開閉器から得られた測定値を用いて、本線に沿った各バスにおける障害電圧の予測を利用する。上流開閉器において測定された電圧および電流は、三相回路解析を用いて、障害を受けた給電線区間の本線に沿った各バスにおける電圧および電流を得るのに用いられる。同様に、下流開閉器において記録された電圧および電流は、障害を受けた給電線区間の各バスにおける別の１組の電圧および電流読み値を計算するのに用いられる。実施の形態によって、双方の組の電圧は、障害のタイプを識別するのに用いられる。
【００１６】
本発明のいくつかの実施の形態は、本線に沿った障害の場合、電圧および電流測定値が、上流開閉器および下流開閉器の両方においてセンサから入手可能であるという認識に基づく。それらの実施の形態は、三相回路解析を用いて障害のある給電線区間の本線に沿った各バスにおける２組の電圧を計算するために、両方の開閉器において入手可能な電圧測定値を使用する。本線に沿った２組の電圧を用いて、障害のある線分を特定する。１つの実施の形態は、厳密な線路モデルを使用し、それにより、線路モデル化パラメータに起因して、推定された障害場所に誤差が生じるあらゆる可能性を回避する。正確な障害場所を特定するために、二終端障害位置特定アルゴリズムも配備される。
【００１７】
いくつかの障害の場合に、障害場所から上流にある開閉器においてのみ測定値が入手可能である。また、二終端測定値を伴う給電線区間の支線のうちの１つにおける障害の場合、支線に接続されるバスにおける両方の測定値を用いて求められた電圧を、障害位置特定計算のために入手可能な唯一の測定値と見なすことができる。いくつかの実施の形態は、反復一終端障害位置特定方法を用いて、正確な障害場所を特定する。支線区間は、いくつかの負荷タップを有する複数の線分を含むことができるので、その障害位置特定方法は、線分ごとに、順次、実施される。
【００１８】
いくつかの実施の形態は、各負荷バスにおける厳密な負荷が未知であるという所見に基づいており、公称負荷条件下および電流負荷条件下で給電線区間において測定された障害前電圧および電流を用いて、負荷変動パラメータを推定する。負荷変動パラメータは、徐々に更新され、障害位置特定アルゴリズムは、更新された負荷変動パラメータごとに実行される。その方法は、正確な障害場所推定が得られるまで繰り返される。
【００１９】
したがって、本発明の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する。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、１組の給電線区間を含み、各給電線区間は、上流開閉器で開始し、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、相間障害、二相対地障害および三相障害のうちの１つを含む多相障害である。本方法は、給電線に関して、上流開閉器における電流がしきい値より大きい、最も離れた給電線区間を障害のある給電線区間と判断することと、前記障害のある給電線区間が下流開閉器を持たない場合には、障害のある線路を、前記障害のある給電線区間の第１のバスから開始する支線と判断し、前記上流開閉器の測定値に基づいて求められた障害のあるバスの電圧が、前記下流開閉器の測定値に基づいて求められた前記障害のあるバスの電圧にほぼ等しい場合には、前記障害のある線路を、前記障害のある給電線区間の前記上流開閉器と前記下流開閉器との間の前記障害のある給電線区間の本線上の障害のあるバスから開始する支線と判断し、その他の場合には、前記障害のある線路を、前記本線と判断することと、前記支線が１つのバスのみを有する場合には、前記障害の前記場所を、前記第１のバスまたは前記障害のあるバスにあると特定することと、前記障害のある線路が支線であり、前記障害が前記相間障害または前記二相対地障害である場合には、前記障害の前記場所を、障害電流が負荷電流に等しい前記支線の障害のない相上の第１の点にあると特定することと、前記障害のある線路が前記支線であり、前記障害が前記三相障害である場合には、前記障害の前記場所を、３つの相における等価障害インピーダンスの虚数部間の差がしきい値未満である点にあると特定することと、前記障害のある線路が前記本線である場合には、実質的に逆の位相角を有する電圧を有する上流バスと下流バスとの間の前記障害のある線路の障害のある線分を特定するとともに、前記障害の前記場所を、前記上流バスおよび前記下流バスにおける前記電圧に基づいて求められた長さの比によって前記障害のある線分を２つの部分線分に分割する点にあると特定することとを含む。該方法のステップは、プロセッサを用いて実施される。
【００２０】
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方法を開示する。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、１組の給電線区間を含み、各給電線区間は、上流開閉器で開始し、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、前記障害は相間障害、二相対地障害および三相障害のうちの１つを含む多相障害である。本方法は、給電線に関して、上流開閉器における電流がしきい値より大きい、最も離れた給電線区間を障害のある給電線区間と判断することと、前記障害のある給電線区間が下流開閉器を持たない場合には、障害のある線路を、前記障害のある給電線区間の第１のバスから開始する支線と判断し、前記上流開閉器の測定値に基づいて求められたバス上の電圧が、前記下流開閉器の測定値に基づいて求められた前記バスの電圧にほぼ等しい場合には、前記障害のある線路を、前記障害のある給電線区間の前記上流開閉器と前記下流開閉器との間の前記障害のある給電線区間の本線上の障害のあるバスから開始する支線と判断し、その他の場合には、前記障害のある線路を、前記本線と判断することと、前記障害のある線路が前記本線である場合には、二終端障害位置特定方法を用いて、障害のある線分上の前記障害の前記場所を特定することと、前記障害のある線路が前記支線である場合には、一終端障害位置特定方法を用いて、前記障害のある線分上の前記障害の前記場所を特定することとを含む。
【００２１】
さらなる実施の形態は、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する。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、１組の給電線区間を含み、各給電線区間は、上流開閉器で開始し、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、前記障害は相間障害、二相対地障害および三相障害のうちの１つを含む多相障害である。本システムは、少なくとも１つのプロセッサで構成され、給電線に関して、上流開閉器における電流がしきい値より大きい、最も離れた給電線区間を障害のある給電線区間と判断し、前記障害のある給電線区間が下流開閉器を持たない場合には、障害のある線路を、前記障害のある給電線区間の第１のバスから開始する支線と判断し、前記上流開閉器の測定値に基づいて求められたバスの電圧が、前記下流開閉器の測定値に基づいて求められたバスの電圧にほぼ等しい場合には、前記障害のある線路を、前記障害のある給電線区間の前記上流開閉器と前記下流開閉器との間の前記障害のある給電線区間の本線上の障害のあるバスから開始する支線と判断し、その他の場合には、前記障害のある線路を、前記本線と判断し、前記支線が１つのバスのみを有する場合には、前記障害の前記場所を、前記第１のバスまたは前記障害のあるバスにあると特定し、前記障害のある線路が支線であり、前記障害が前記相間障害または前記二相対地障害である場合には、前記障害の前記場所を、障害電流が負荷電流に等しい前記支線の障害のない相上の第１の点にあると特定し、前記障害のある線路が前記支線であり、前記障害が前記三相障害である場合には、前記障害の前記場所を、３つの相における等価障害インピーダンスの虚数部間の差がしきい値未満である点にあると特定し、前記障害のある線路が前記本線である場合には、実質的に逆の位相角を有する電圧を有する上流バスと下流バスとの間の前記障害のある線路の障害のある線分を特定するとともに、前記障害の前記場所を、前記上流バスおよび前記下流バスにおける前記電圧に基づいて求められた長さの比によって前記障害のある線分を２つの部分線分に分割する点にあると特定する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明のいくつかの実施の形態によって用いられる例示的な非接地配電系統の概略図である。
【図２Ａ】本発明のいくつかの実施の形態による障害位置特定解析の方法のブロック図である。
【図２Ｂ】本発明のいくつかの実施の形態による障害位置特定解析の方法のブロック図である。
【図３】本発明のいくつかの実施の形態によるバス（ｋ＋１）および（ｍ−１）に支線が接続されない場合の給電線区間の概略図である。
【図４】本発明のいくつかの実施の形態によるバス（ｋ＋１）および（ｍ−１）に支線が接続される場合の給電線区間の概略図である。
【図５】本発明のいくつかの実施の形態による、両方の開閉器からの測定値を用いてバスごとの電圧および電流を計算する二終端給電線区間の概略図である。
【図６】本線内に障害がある給電線区間の概略図である。
【図７】支線内に障害がある給電線区間の概略図である。
【図８】多相障害がある線分の概略図である。
【図９】二相対地障害がある、障害のある線分の概略図である。
【図１０】相対相障害がある、障害のある線分の概略図である。
【図１１】三相障害がある、障害のある線分の概略図である。
【図１２】本発明のいくつかの実施の形態による、負荷変動を伴う非接地系統の障害位置特定解析の方法のブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
非接地配電系統および多相障害位置特定解析
図１は、障害の場所１０１を有する非接地配電系統１００の一例を示す。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、１組の給電線区間を含む。各給電線区間は、上流開閉器において開始し、線分によって接続される１組の負荷を含む。各線分は、上流バスおよび下流バスを含む。障害は、相間障害、二相対地障害および三相障害のうちの１つを含む多相障害である。
【００２４】
例えば、配電系統１００は、配電変電所を含み、配電変電所において、三相変圧器１０５が送電系統から電力を受電し、その電力を下流給電線に供給する。変圧器１０５の巻線は、非接地であり、非接地Ｙ結線またはΔ結線のいずれかを使用する。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、非接地Ｙ結線を使用する。給電線は、三相三線線路を通して負荷に電力を伝達する。全ての負荷は、Δ結線することができる。各給電線は、１つの給電線遮断器と、センサを備えるいくつかの開閉器とを有する。遮断器および開閉器はいずれも、三相対地電圧および三相電流を測定される。
【００２５】
図１の例において、変圧器１０５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、その根元に１つの給電線遮断器、例えば、遮断器１１１、１２１および１３１を含むことができる。また、給電線は、給電線の区間を規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。
【００２６】
切替デバイスおよび測定デバイスの場所に応じて、給電線は、いくつかの給電線区間に分割することができる。例えば、給電線１１０は、３つの給電線区間、区間１１２、区間１１５および区間１１８に分割することができる。給電線区間１１２は、遮断器１１１と開閉器１１４との間の全ての線分またはデバイスを含む。区間１１５は、開閉器１１４と開閉器１１７との間の全ての線分またはデバイスによって規定される。給電線区間１１８は、開閉器１１７の下流にある全ての線分またはデバイスと規定される。
【００２７】
図２Ａは、非接地配電系統内の多相障害の位置を特定する方法のブロック図を示す。二終端測定値を有する給電線区間の本線の場合、二終端障害位置特定アルゴリズムが用いられる。二終端アルゴリズムは、相間障害、二相対地障害および三相障害を含む、多相障害の一般的な全ての場合に適用可能である。地中引込線の場合、二終端測定が利用可能でないとき、一終端障害位置特定アルゴリズムが用いられる。二相対地障害、相間障害および三相障害ごとに別々の一終端アルゴリズムが用いられる。
【００２８】
障害中に遮断器および開閉器において電圧および電流を測定した（２１０）後に、その方法は、最初に障害タイプおよび障害のある給電線区間を識別し（２２０）、障害のある給電線区間に対して、二終端測定が利用可能であるか否かをチェックする（２３０）。二終端測定が利用可能である場合には、障害のある線路は、本線であり、そうでない場合には、障害のある線路は、支線である（２４０）。
【００２９】
障害のタイプに基づいて、その方法は、二終端障害位置特定アルゴリズムを用いるか（２７０）、一終端障害位置特定アルゴリズムを用いて（２５０）、障害場所を特定する。一終端測定のみが利用可能である場合には、一終端障害位置特定アルゴリズム（２５０）が用いられる。
【００３０】
特に、障害場所を詳細に解析する前に、障害を受けた線路タイプを識別すると、障害位置特定プロセスが迅速になり、計算が複雑でなくなる。また、本明細書において説明される二終端障害位置特定方法および一終端障害位置特定方法は、いずれも、障害インピーダンスについて何も仮定しないので、ボルト連結障害およびインピーダンス障害の両方の障害位置特定解析に適している。
【００３１】
図２Ｂは、図２Ａの場合に説明された原理を利用する、本発明の１つの実施の形態による、障害の場所を特定する方法のブロック図を示す。例えば、障害のある給電線区間が、上流開閉器における電流がしきい値より高い、最も離れた給電線区間と特定される（２９０）。例えば、障害１０１の場合、区間１１５の上流開閉器１１４および区間１１２の遮断器１１１は、過電流になり、すなわち、開閉器上の電流の測定値は、障害に起因して異常なほど高い。
【００３２】
しかしながら、区間１１５は、区間１１２より、給電線１１０の始点から離れているので、障害のある給電線区間として区間１１５が選択される。
【００３３】
次に、その実施の形態は、試験２９１〜２９３のうちの１つまたは組み合わせを用いて、障害のある線路のタイプを識別する（２４０）。例えば、その実施の形態は、障害のある給電線区間が下流開閉器を持たない場合には、障害のある線路を、障害のある給電線区間の第１のバスから開始する支線と判断する（２９１）。例えば、障害が区間１１８内にある場合には、この区間の場合、開閉器１１７からの１つのタイプの測定値のみが入手可能であるので、開閉器１１７の第１のバスから開始する支線全体が選択される。
【００３４】
同様に、その実施の形態は、上流開閉器の測定値に基づいて求められたバス上の電圧が下流開閉器の測定値に基づいて求められたバスの電圧とほぼ等しい場合には、障害のある線路を、障害のある給電線区間の上流開閉器と下流開閉器との間の障害のある給電線区間の本線上にある障害のあるバスから開始する支線と判断する（２９２）。例えば、障害が支線１５０内にある場合には、障害のあるバスは、上流開閉器１１４と下流開閉器１１７との間の本線上のバス１５１である。この場合、本線の障害のあるバス１５１に関する測定値に相当する測定値のみが存在し、それゆえ、障害のある線路のタイプは、支線である。
【００３５】
いくつかの実施の形態は、三相回路解析を用いて、上流開閉器、例えば、開閉器１１４の測定値に基づいて本線上の各バスにおける第１の１組の電圧を求め、三相回路解析を用いて、下流開閉器、例えば、開閉器１１７の測定値に基づいて本線上の各バスにおける第２の１組の電圧を求める。次に、その実施の形態は、第１の１組の電圧と第２の１組の電圧とを比較し、第１の１組および第２の１組内の対応する電圧が等しいことをチェックする。
【００３６】
比較の結果は、上記の判断２９２および判断２９３において用いることができる。例えば、主給電線に沿ったバスのいずれについても、その実施の形態は、両方の開閉器を用いて求められた２組の電圧がほぼ等しくない、すなわち、その差がしきい値より小さい場合には、障害は、本線内にあると判断する（２９３）。
【００３７】
種々の実施の形態は、障害のある線路の障害のある給電線区間およびタイプの知識を用いて、障害の場所を特定するのに適した方法を選択する（２９９）。障害のある線路が支線である場合には、一終端障害位置特定方法２５０が用いられる。例えば、支線が１つのバスのみを有する場合には、１つの実施の形態は、障害の場所を、第１のバスに、または障害のあるバスにあると特定する（２９４）。障害のある線路が支線であり、かつ障害が相間障害または二相対地障害である場合には、１つの実施の形態は、障害の場所を、障害電流が等価負荷電流に等しい支線の障害のない相上の第１の点にあると特定する（２９５）。また、障害のある線路が支線であり、かつ障害が三相障害である場合には、１つの実施の形態は、以下に説明されるように、障害の場所を、３つの相における等価障害インピーダンスの虚数部間の差がしきい値未満である点にあると特定する（２９６）。
【００３８】
障害のある線路が本線である場合には、いくつかの実施の形態は、二終端障害位置特定方法２７０を用いる。例えば、１つの実施の形態は、位相角が実質的に逆である電圧を有する、上流バスと下流バスとの間の障害のある線路の障害のある線分を特定し（２９７）、障害の場所を、上流バスおよび下流バスにおける電圧に基づいて求められた長さの比によって障害のある線分を２つの部分線分に分割する点にあると特定する。この実施の形態は、本線の上流開閉器および下流開閉器によって与えられる測定値を利用する。
【００３９】
障害を受けた給電線区間および障害タイプを識別する
１つの実施の形態において、障害が起こった給電線区間は、その境界にある開閉器における相電流測定値に基づいて特定され、障害タイプは、電流および電圧両方の測定値を用いて求められる。
【００４０】
障害を受けた給電線区間を識別することは、多数の方法において障害位置特定を容易にする。第一に、障害のある区間が識別された後に、その区間に対してのみ障害位置特定プロセスが実行され、配電系統全体に対しては実行されないので、障害位置特定を迅速にする。第二に、複数の給電線上の障害の場合、全ての障害のある区間を、この手法を用いて識別することができ、全ての障害に対する場所を特定することができる。
【００４１】
ある給電線区間の場合に、その上流開閉器における複数の相において過電流が生じているが、下流開閉器では生じていない場合には、その給電線区間内に多相障害が存在する。過電流を有する相は、障害を受けた相である。
【００４２】
以下の条件が満たされた場合には、相ｘが過電流を有すると判断される。
【００４３】
【数１】
2015148610.tif 000003
【００４４】
ただし、｜Ｉｐ、ｘ｜およびＩｐ、ｘｒａｔｅｄは、開閉器ｐにおける相ｘに関する測定電流の大きさ、および定格電流であり、
【数２】
2015148610.tif 000004
は、過電流状態を判断するために用いられる測定電流の定格電流に対する現在の比のしきい値である。例えば、しきい値
【数３】
2015148610.tif 000005
は、３．０に設定することができる。
【００４５】
３つの相が過電流を有する場合には、障害は、三相障害である。２つの相が過電流を有する場合には、その障害は、相間障害か、二相対地障害かのいずれである。二相障害の場合、障害を受けていない相において過電圧がある場合には、その障害は、相間障害であり、そうでない場合には、二相対地障害である。
【００４６】
以下の条件が満たされた場合には、相ｘは過電圧を有すると判断される。
【００４７】
【数４】
2015148610.tif 000006
【００４８】
ただし、｜Ｖｐ、ｘ｜は、相ｘのバスにおいて測定された電圧の大きさであり、
【数５】
2015148610.tif 000007
は、過電圧状態を判断するために用いられる電圧の大きさのしきい値である。例えば、しきい値
【数６】
2015148610.tif 000008
は、単位当たり１．４０と設定することができる。
【００４９】
障害を受けた線路のタイプを識別する
センサを備える上流開閉器および下流開閉器によって規定される給電線区間は、本発明における二終端給電線区間である。二終端給電線区間の例は、区間１１２および１１５を含む。障害は、その区間の本線において、すなわち、２つの開閉器間の最短経路において生じている可能性があるか、またはその区間の支線、すなわち、本線上のバスにおいて開始される給電線区間の部分において生じる可能性がある。
【００５０】
いくつかの実施の形態は、２つの開閉器から得られた測定値を用いて、本線に沿った各バスにおける障害電圧の推定値に基づいて障害を受けた線路のタイプを識別する。上流開閉器において測定された電圧および電流は、三相回路解析を用いて、障害を受けた区間の本線に沿った各バスにおける第１の１組の電圧および電流を求めるために用いられる。同様に、下流開閉器において測定された電圧および電流は、障害を受けた区間の各バスにおける第２の１組の障害電圧および障害電流を求めるために用いられる。２組の電圧を比較して、障害のある線路のタイプを識別する。
【００５１】
ステップ−１：上流開閉器（開閉器−Ａ）測定値を用いて障害電圧および障害電流を計算する。
【００５２】
図３および図４は、二終端給電線区間の電圧および電流を計算するための２つの例を示す。図３において、バスｋ＋１  ３４０は、いかなる支線とも接続されない。図４において、バスｋ＋１  ４４０は、支線と接続される。
【００５３】
Ｖｆ、Ａｋ、Ｉｆ、Ａｋを障害中に上流開閉器（開閉器−Ａ）において測定された電圧および電流とする。バスｋ＋１において電圧および電流を計算するとき、２つの事例が生じる可能性がある。１つの事例は、図３に示されるように、バスｋ＋１が支線に接続されない場合であり、他の事例は、図４に示されるように、バスｋ＋１が支線に接続される場合である。
【００５４】
図３に示されるように、バスｋ＋１が支線に接続されない場合には、バスｋとｋ＋１との間の線分のインピーダンスｚｌｌｋと、バスｋ＋１における負荷インピーダンス行列ｚＬｋ＋１とを用いて、下式に従ってバスｋ＋１における電圧および電流が求められる。
【００５５】
【数７】
2015148610.tif 000009
【００５６】
ただし、Ｖｆ、Ａｋ＋１、およびＩｆ、Ａｋ＋１は、バスｋ＋１における電圧のベクトル、および上流開閉器Ａにおける測定値を用いて求められたバスｋ＋１からバスｋ＋２に流れる電流である。
【００５７】
図４に示されるように、バスｋ＋１が支線に接続される場合には、バスｋ＋１の電圧計算は、上記の事例と同じである。それゆえ、Ｖｆ、Ａｋ＋１は、式（３）によって与えられる。しかしながら、バスｋ＋１とバスｋ＋２との間の次の線分において流れる電流を計算するために、支線Ｉｆ、Ａｋｌ内に流れる電流も求められる。
【００５８】
したがって、電流Ｉｆ、Ａｋ＋１は、式（５）によって与えられる。
【００５９】
【数８】
2015148610.tif 000010
【００６０】
ただし、Ｉｆ、Ａｋｌは、バスｋ＋１によって給電される支線の中に流れ込む電流である。
【００６１】
Ｉｆ、Ａｋｌは、支線内の全てのバスのバス注入電流とバス電圧との間の関係に基づいて求めることができる。図４の例では、バスｋ＋１によって給電される支線は、１組のバス、バスｋｌ＋１、ｋｌ＋２、・・・ｋｌ＋ｋｎを含む。
【００６２】
支線に関する電圧と電流との関係は、下式によって表すことができる。
【００６３】
【数９】
2015148610.tif 000011
【００６４】
ただし、Ｙｌ、ｋ＋１は、バスｋ＋１に接続される支線に関する線分のインピーダンスおよび負荷インピーダンスに基づいて求められるバスアドミタンス行列である。バスｋ＋１のみが電流注入を有し、他の全てのバスは、電流を注入されない。
【００６５】
１組のバスを２組に再編すると、１組のバスは、バスｋ＋１のみを含み、他の組のバスは、ｋ＋１を除く全てのバスを含み、支線アドミタンス行列Ｙｌ、ｋ＋１は、以下のように分割することもできる。
【００６６】
【数１０】
2015148610.tif 000012
【００６７】
ただし、Ｙｌ、ｋ＋１１１およびＹｌ、ｋ＋１２２は、第１の１組のバスおよび第２の１組のバスの自己アドミタンス行列であり、Ｙｌ、ｋ＋１１２およびＹｌ、ｋ＋１２１は、それぞれ第１の１組のバスと第２の１組のバスとの間の相互アドミタンス行列である。
【００６８】
式（６）および（７）に基づいて、支線上の電流のベクトルは、以下のように求めることができる。
【００６９】
【数１１】
2015148610.tif 000013
【００７０】
ステップ−２：下流開閉器（開閉器−Ｂ）の測定値を用いて障害電圧および障害電流を求める。
【００７１】
下流開閉器（開閉器−Ｂ）から得られた測定値を用いて各バスにおいて電圧および電流を得るために、同様の１組の計算が繰り返される。Ｖｆ、Ｂｍ、Ｉｆ、Ｂｍを障害中に開閉器−Ｂにおいて測定された電圧および電流とする。上記の事例と同様に、バスｍ−１において電圧および電流を計算するとき、２つの事例が生じる可能性がある。
【００７２】
図３に示されるように、バスｍ−１が支線に接続されない場合には、バスｍとｍ−１との間の線路インピーダンスｚｌｌｍ−１と、バスｍにおける負荷インピーダンス行列（ｚＬｍ）とを用いて、バスｍ−１における電圧と、バスｍ−１から流れ出る電流とが以下のように求められる。
【００７３】
【数１２】
2015148610.tif 000014
【００７４】
ただし、Ｖｆ、Ｂｍ−１、およびＩｆ、Ｂｍ−１は、バスｍ−１における電圧のベクトル、および下流開閉器Ｂにおける測定値を用いて求められたバスｍ−１からバスｍに流れる電流のベクトルである。
【００７５】
図４に示されるように、バスｍ−１が支線に接続される場合には、式（９）および（１０）を用いてＩｆ、Ｂｍ−１、およびＶｆ、Ｂｍ−１が求められる。しかしながら、バスｍ−２から流れ出る電流Ｉｆ、Ｂｍ−２を計算するには、支線内に流れる電流Ｉｆ、Ｂｍｌを必要とする。電流Ｉｆ、Ｂｍ−２は、下式によって与えられる。
【００７６】
【数１３】
2015148610.tif 000015
【００７７】
電流Ｉｆ、Ｂｍｌは、上流開閉器測定値に関して論じられたのと同じ方法を用いて求めることができる。同じ手順に従って、電流Ｉｆ、Ｂｍｌは、下式（１２）によって求められる。それらの式を再帰的に用いて、各バスにおける電圧を計算する。
【００７８】
【数１４】
2015148610.tif 000016
【００７９】
ただし、Ｙｌ、ｍ−１１１およびＹｌ、ｍ−１２２は、第１の１組のバスおよび第２の１組のバスの自己アドミタンス行列であり、Ｙｌ、ｍ−１１２およびＹｌ、ｍ−１２１は、第１の１組のバスと第２の組のバスとの間の相互アドミタンス行列であり、第１の１組のバスは、バスｍ−１のみを含み、第２の１組のバスは、バスｍ−１を除く、支線内の全てのバスを含む。
【００８０】
ステップ−３：障害のある線路のタイプを特定する。
【００８１】
上流開閉器および下流開閉器の両方において記録された電圧および電流に基づいて、本線に沿った各バスにおける電圧が求められる。したがって、任意のバスｎにおいて２組の電圧、Ｖｆ、ＡｎおよびＶｆ、Ｂｎが入手可能である。
【００８２】
図５および図６は、障害位置特定の２つの例を示す。図５に示されるように、障害が本線にある場合には、障害のある相に対応する任意のバスｎにおける電圧、Ｖｆ、ＡｎおよびＶｆ、Ｂｎは、等しくない。それゆえ、本線に沿った各バスは、小さなしきい値δ、例えば、０．０００１の場合に下式（１３）を満たすことになる。
【００８３】
【数１５】
2015148610.tif 000017
【００８４】
図６に示されるように、障害がバスにあるか、またはバスに接続される支線にある場合には、開閉器−Ａおよび開閉器−Ｂの両方の測定値を用いて障害条件中に求められる、バスＩにおけるバス電圧は、小さなしきい値δの場合に下式（１４）を満たすことになる。
【００８５】
【数１６】
2015148610.tif 000018
【００８６】
この条件は、障害のあるバスまたは障害のあるバスに接続される支線において、２つの測定値を用いて求められる電圧がほぼ等しいことを意味する。バスＩに関して上式（１４）が満たされる場合には、障害は、バスＩにあるか、またはバスＩに接続される支線にあるかのいずれかである。
【００８７】
障害場所を特定する
二終端給電線区間の本線の場合、電圧および電流読み値は、両方の端部から入手可能である。給電線の支線および最後の区間の場合、１つの測定値のみが入手可能である。それゆえ、入手可能な電圧および電流測定値に基づいて、二終端アルゴリズムおよび一終端アルゴリズムの両方が用いられる。
【００８８】
本線における障害の障害位置特定
図７は、障害７１０が本線にあり、バスｎ  ７２０とバスｎ＋１  ７３０との間にあることを示す。バスｎおよびバスｎ＋１の両方において２組の電圧および電流が入手可能である。ＶＦ  ７９０を障害場所における電圧とする。その際、回路解析を用いて、下式が得られる。
【００８９】
【数１７】
2015148610.tif 000019
【００９０】
ただし、ｄは、バスｎから障害場所までの距離であり、ｌは、バスｎとバスｎ＋１との間の線分の全長である。
【００９１】
本発明のいくつかの実施の形態は、上流バスおよび下流バスにおいて求められた第１の１組および第２の１組の対応する電圧の角度差が１８０度に近い差を有する障害のある線分を特定する。例えば、バスｎと（ｎ＋１）との間の障害を受けた線分の場合、上式（１５）〜（１８）を用いて、下式が得られる。
【００９２】
【数１８】
2015148610.tif 000020
【００９３】
ここで、主給電線内の任意の２つの隣接するバスが上式（２０）を満たす場合には、障害は、バスｎとｎ＋１との間の線路区間内にある。障害を受けた線分が識別された場合には、上式（１９）を用いて、障害までの距離ｄを計算する。上式（１９）および（２０）の場合には、障害を受けた相のみが用いられる。
【００９４】
支線における障害の障害位置特定
障害が支線のうちの１つにある場合には、二終端区間に関して、支線に接続されるバスｌにおいて両方の測定値を用いて求められた電圧は、ほぼ等しくなる。
【００９５】
【数１９】
2015148610.tif 000021
【００９６】
図８は、障害８８０を有する支線の一例を示す。その支線は、いくつかの負荷タップを備える多数の線分を含むことができ、いくつかの実施の形態では、障害位置特定は、障害の場所が見つけられるまで、１線分ずつ順次に実施される。例えば、線分の上流バスに関して、障害までの距離が測定される。二相障害（相間障害および二相対地障害の両方）並びに三相障害の場合に、２つの別々の方法が用いられる。例えば、障害が相間障害または二相対地障害である場合には、障害の場所は、障害電流が等価負荷電流に等しい支線の障害のない相上の第１の点にあると特定される。障害が三相障害である場合には、障害の場所は、三相における等価障害インピーダンスの虚数部間の差がしきい値未満である点にあると特定される。
【００９７】
図９、図１０および図１１は、二相対地障害、相間障害および三相障害の例を示す。任意の多相障害の場合に、障害電圧、障害電流および障害インピーダンスは、以下のように与えられる。
【００９８】
【数２０】
2015148610.tif 000022
【００９９】
ただし、ｚｌｌｌは、線分の線路インピーダンスであり、ＶＦは、障害場所における電圧であり、ＩＦは、障害場所における障害電流であり、Ｉｆｌは、線分内に流れる、障害を受けた線路の電流であり、ＩＬｌは、障害条件中に流れる負荷電流であり、ＺＦａ、ｂ、ｃは、障害場所における等価障害インピーダンスである。
【０１００】
二相障害の位置を特定する
図９および図１０に示されるように、二相障害の場合、相のうちの１つは、障害を受けていない。相ｂおよびｃが、障害を受けた相であると仮定すると、相ａは、障害を受けていない相である。相ａにおける等価負荷電流は、下式（２５）によって与えられるように、相ａにおける障害電流に等しくなる。一方、相ｂおよび相ｃ（障害を受けた相）の負荷電流は、下式（２６）によって与えられる。
【０１０１】
【数２１】
2015148610.tif 000023
【０１０２】
ただし、ｚｅｑｌ＋１は、線分によって見られるような等価負荷インピーダンスであり、下式に従って求められる。
【０１０３】
【数２２】
2015148610.tif 000024
【０１０４】
ｚＬｌ＋１は、バスｌ＋１における負荷インピーダンスであり、ｚｐｌ＋１は、下流バスｌ＋１における等価線路および負荷インピーダンスである。
【０１０５】
いくつかの実施の形態は、障害までの距離ｄを変更することによって、線分に沿って上式（２６）を用いて相ごとに負荷電流を求める。上式（２６）を用いて障害を受けていない相の場合に求められた負荷電流が、上式（２５）を用いて求められた負荷電流値と一致する場合のｄの値が、推定障害場所である。次に、いくつかの実施の形態は、上流開閉器から障害場所までの距離ｄを求める。ｄは、未知であるので、反復プロセスを用いて、０から線分の長さＬｌまでのｄの変更を試験する。ステップｄは、所望の精度に基づいて決定される。そのプロセスは、以下のステップを含む。
【０１０６】
距離ｄの値は、０とＬｌとの間に設定される。式（２６）を用いて、１つの実施の形態は、ｄの値ごとに各相に対応する負荷電流を求める。障害を受けていない相の場合、線分の全長ｌにわたって、ｄに対する電流差Ｉｖａｒ＝||ＩＬｌ、（ａ）−Ｉｆｌ、（ａ）||をプロットする。そのプロットを用いて、その線分に関する最小差ｍｉｎ（Ｉｖａｒ）が求められる。
【０１０７】
ｍｉｎ（Ｉｖａｒ）＜δ、すなわち、障害電流が負荷電流に等しく、かつ最小値が線分の端部に対応しない場合には、障害までの距離は距離ｄの対応する値である。そうでない場合には、障害は、次の線分のうちの１つにある。障害電圧および障害電流は、下式（２８）および（２９）を用いて、次のバスｌ＋１において求められる。
【０１０８】
【数２３】
2015148610.tif 000025
【０１０９】
上記のステップは、障害電流が負荷電流に等しい、支線の障害のない相上の第１の点が見つけられるまで繰り返される。
【０１１０】
三相障害の位置を特定する
図１１に示されるように、いくつかの実施の形態は、理想的には、障害インピーダンスが抵抗、すなわち、三相平衡であり、その際、相ａ、相ｂおよび相ｃにおける等価障害インピーダンスの虚数部が互いに等しい、すなわち、ｉｍａｇ（ＺＦａ）＝ｉｍａｇ（ＺＦｂ）＝ｉｍａｇ（ＺＦｃ）であるという所見を利用する。ただし、ＺＦａ、ＺＦｂ、ＺＦｃは、それぞれ、相ａ、相ｂおよび相ｃの場合の障害場所における等価障害インピーダンスである。また、仮定された障害距離ｄに対応する相ごとの負荷電流は、式（２６）によって与えられる。
【０１１１】
いくつかの実施の形態は、障害までの距離ｄを変更することによって線分に沿って、例えば、式（２６）を用いて相ごとに負荷電流を求め、例えば、式（２４）を用いて対応する障害インピーダンスを求める。ここで、三相リアクタンスの最小差を与える距離ｄの値は、推定障害場所である。
【０１１２】
上流開閉器から障害場所までの距離（ｄ）を計算するステップは、以下の通りである。ｄを０とＬｌとの間の値になるように設定する。式（２６）を用いて、ｄの値ごとに各相に対応する負荷電流を計算する。式（２４）を用いて、等価障害インピーダンス（ＺＦａ、ＺＦｂ、ＺＦｃ）を計算する。次に、１つの実施の形態は、下式に従って、障害の場所まで異なる距離ｄを有する１組の点の場合の等価障害インピーダンスの虚数部間の差ＸＦｖａｒを求める。
【０１１３】
【数２４】
2015148610.tif 000026
【０１１４】
例えば、１つの実施の形態は、線分（Ｉ）の全長に関して、ｄに対するＸＦｖａｒをプロットし、特定の線分の場合の虚数部間の最小差ｍｉｎ（ＸＦｖａｒ）を求める。ｍｉｎ（ＸＦｖａｒ）＜δであり、かつ最小値が線分の端部に対応しない場合には、障害までの距離は、対応するｄ値である。そうでない場合には、障害は、次の線分のうちの１つにある。式（２８）および式（２９）を用いて、次のバスｌ＋１において障害電圧および障害電流が求められる。本方法のステップは、３つの相における等価障害インピーダンスの虚数部間の差がしきい値未満である点が見つけられるまで繰り返される。
【０１１５】
負荷変動を伴う障害位置
配電系統において、各負荷バスにおける正確な負荷は、ほとんどわからない。日々の負荷変動は、その公称値のある特定のパーセンテージに及ぶ可能性がある。したがって、いくつかの実施の形態は、障害場所が見つけられるまで、支線内の後続の線分に対する障害電流および負荷電流を求め、そうでない場合には、障害場所が見つけられるまで、異なる負荷を有する支線の線分に対する障害電流および負荷電流を求める。
【０１１６】
例えば、公称負荷条件下にある変電所において測定された障害前電圧および電流を用いて、負荷変動指標が推定される。これは、ベースインピーダンスＺｂａｓｅｌと呼ばれる。ここで、電流負荷条件下で新たな等価インピーダンスＺｃｕｒｒｅｎｔｌが求められる。その後、負荷変動指標Δｌｏａｄは、以下のように求められる。
【０１１７】
【数２５】
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【０１１８】
Δｌｏａｄと乗算することによって、負荷行列が更新される。負荷変動調整を伴う障害位置特定アルゴリズムが用いられる。式（３０）を用いて得られた負荷変動パラメータは、小さなステップで更新され、障害位置特定アルゴリズムは、更新された負荷変動パラメータごとに実行される。本方法は、正確な障害場所の推定値が得られるまで繰り返される。
【０１１９】
図１２は、負荷変動を用いて障害の位置を特定する方法のステップの流れ図を示す。その方法は、以下のステップを含む。その方法は、障害中に開閉器において電圧および電流測定値を読み取り（１２１０）、障害を受けた給電線区間および障害タイプを識別する（１２２０）。その方法は、変電所における障害前測定値を用いて負荷変動パラメータを求め（１２３０）、障害を受けた給電線区間に対して二終端測定値を利用できるか否かをチェックする（１２４０）。測定値が入手可能である場合には、その方法の実行は、ステップ１２６０に移行し、そうでない場合には、ステップ１２４５に移行する。ステップ１２４５において、その方法は、一終端障害位置特定アルゴリズムを用いて、障害場所を特定する。
【０１２０】
その方法は、障害を受けた線路タイプを識別し（１２６０）、障害が本線にあるか否かをチェックする（１２６５）。本線にある場合には、その方法は、ステップ１２７０に移行し、本線にない場合には、ステップ１２４５に移行する。ステップ１２７０において、その方法は、二終端障害位置特定方法を用いて、障害場所を特定する。次に、その方法は、障害場所が見つけられたか否かをチェックする（１２７５）。見つけられた場合には、その方向の実行は、ステップ１２９０に移行し、見つけられない場合には、ステップ１２８０に移行する。ステップ１２８０において、その方法は、負荷変動パラメータを更新し、実行はステップ１２６５に進む。ステップ１２９０において、その方法は、障害位置特定結果を出力する。
【０１２１】
本発明の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、ソフトウェアまた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、また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つまた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を用いて実現することができる。そのプロセッサは、当該技術分野において既知であるように、メモリ、送受信機および入力／出力インターフェースに接続することができる。
【０１２２】
また、本明細書において概説される種々の方法またはプロセスは、種々のオペレーティングシステムまたはプラットフォームのいずれか１つを利用する１つまたは複数のプロセッサ上で実行可能であるソフトウェアとしてコード化することができる。代替的に、またはそれに加えて、本発明は、信号等の、コンピューター可読記憶媒体以外のコンピューター可読媒体として具現することができる。
【０１２３】
用語「プログラム」または「ソフトウェア」は、本明細書において、コンピューターまた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本発明の種々の態様を実施するため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または１組のコンピューター実行可能命令を指すために、一般的な意味において用いられる。
【０１２４】
請求項要素を変更するため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、あ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、また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ために、ある特定の名称を有する１つの請求項要素を（序数用語を使用しなければ）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。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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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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【図１２】
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【外国語明細書】
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