(57)【要約】      （修正有）【課題】配電網の故障位置特定システムを提供する。【解決手段】故障位置特定システム１８は少なくとも１つのセンサ１１，１２および故障位置評価装置１９を含む。少なくとも１つのセンサ１１，１２は電流を感知するおよび配電網を少なくとも２つの領域に分割するために配電網上に配置される。故障位置評価装置１９は、少なくとも１つのセンサ１１，１２からの感知された電流を計算することにより少なくとも２つの領域のどちらの一方がその中に故障が発生した故障領域であるかを判定するための故障領域判定ユニット１９１を備える。【選択図】図２
2015062010.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配電網（１０）のための故障位置特定システム（１８）であって、
電流を感知するおよび前記配電網（１０）を少なくとも２つの領域に分割するために、前記配電網（１０）上に配置された少なくとも１つのセンサと、
前記少なくとも１つのセンサからの前記感知された電流を計算することにより前記少なくとも２つの領域のどちらの一方がその中に故障が発生した故障領域であるかを判定するための故障領域判定ユニット（１９１）を備える故障位置評価装置（１９）と、
を備える故障位置特定システム（１８）。
【請求項２】
前記故障位置評価装置（１９）は、
前記故障領域内で線路区間を１つずつ選択するための線路区間選択ユニット（１９３）と、
選択された線路区間の各々を対応する等価故障モデル（６１−６８）に分類するための線路区間分類ユニット（１９４）と、
前記対応する等価故障モデル（６１−６８）に基づいて前記選択された線路区間の各々の想定故障点の故障距離「Ｄ」および故障抵抗「ＲF」を計算するための故障位置パラメータ計算ユニット（１９５）と、
ＲF≧０、０≦Ｄ≦ＤTである場合に、ここで「ＤT」は前記対応する線路区間の合計長である、故障位置候補として前記想定故障点を記録するための故障位置候補記録ユニット（１９６）と、
をさらに備える請求項１に記載の故障位置特定システム（１８）。
【請求項３】
前記故障位置評価装置（１９）は、前記故障領域内でＰＰＦＰを１つずつ選択するための可能な電力流路（ＰＰＦＰ）選択ユニット（１９２）路区間を１つずつ選択し、前記等価故障モデル（６１−６８）は前記選択されたＰＰＦＰに基づいて判定される、可能な電力流路（ＰＰＦＰ）選択ユニット（１９２）をさらに備える請求項２に記載の故障位置特定システム（１８）。
【請求項４】
前記対応する線路区間が少なくとも２つのＰＰＦＰに属する場合に前記故障距離「Ｄ」は少なくとも２つの計算された故障距離「Ｄ」の平均値である請求項３に記載の故障位置特定システム（１８）。
【請求項５】
前記等価故障モデル（６１−６８）は少なくとも１つのセンサ点、故障点、故障抵抗、および異なる線路区間に対応する線路インピーダンスを備える請求項２に記載の故障位置特定システム（１８）。
【請求項６】
前記少なくとも１つのセンサは電圧を感知するようにさらに構成され、前記故障距離「Ｄ」および故障抵抗「ＲF」はオームの法則の式、前記少なくとも１つのセンサからの前記感知された電流および電圧、および前記対応する等価故障モデル（６１−６８）における所定のパラメータに基づいて計算される請求項５に記載の故障位置特定システム（１８）。
【請求項７】
前記少なくとも１つのセンサは前記配電網（１０）を前記少なくとも２つの領域に均等に分割する請求項１に記載の故障位置特定システム（１８）。
【請求項８】
配電網（１０）のための故障位置特定システム（１８）であって、
電流および電圧を感知するために、前記配電網（１０）上に配置された少なくとも１つのセンサと、
故障位置評価装置（１９）であって、
前記配電網（１０）内で線路区間を１つずつ選択するための線路区間選択ユニット（１９３）と、
選択された線路区間の各々を対応する等価故障モデル（６１−６８）に分類するための線路区間分類ユニット（１９４）と、
前記対応する等価故障モデル（６１−６８）に基づいて前記選択された線路区間の各々の想定故障点の故障距離「Ｄ」および故障抵抗「ＲF」を計算する故障位置パラメータ計算ユニット（１９５）と、
ＲF≧０、０≦Ｄ≦ＤTである場合に、ここで「ＤT」は前記対応する線路区間の合計長である、故障位置候補として前記想定故障点を記録するための故障位置候補記録ユニット（１９６）と、
を備える故障位置評価装置（１９）と、
を備える故障位置特定システム（１８）。
【請求項９】
前記故障位置評価装置（１９）は、前記配電網（１０）内でＰＰＦＰを１つずつ選択するための可能な電力流路（ＰＰＦＰ）選択ユニット（１９２）をさらに備え、前記線路区間選択ユニット（１９３）は前記選択されたＰＰＦＰの各々内で前記線路区間を１つずつ選択し、前記等価故障モデル（６１−６８）は前記選択されたＰＰＦＰに基づいて予め定められている、請求項８に記載の故障位置特定システム（１８）。
【請求項１０】
前記対応する線路区間が少なくとも２つのＰＰＦＰに属する場合に前記故障距離「Ｄ」は少なくとも２つの計算された故障距離「Ｄ」の平均値である請求項９に記載の故障位置特定システム（１８）。
【請求項１１】
前記等価故障モデル（６１−６８）は少なくとも１つのセンサ点、故障点、故障抵抗、および異なる線路区間に対応する線路インピーダンスを備える請求項８に記載の故障位置特定システム（１８）。
【請求項１２】
前記故障距離「Ｄ」および故障抵抗「ＲF」はオームの法則の式、前記少なくとも１つのセンサからの前記感知された電流および電圧、および前記対応する等価故障モデル（６１−６８）内の所定のパラメータに基づいて計算される請求項１１に記載の故障位置特定システム（１８）。
【請求項１３】
前記少なくとも１つのセンサは前記配電網（１０）を前記少なくとも２つの領域に均等に分割する請求項８に記載の故障位置特定システム（１８）。
【請求項１４】
配電網（１０）のための故障位置特定方法（２０）であって、
前記配電網（１０）の少なくとも１つの位置で電流を感知するステップと、
前記配電網（１０）を前記少なくとも１つの位置に基づいて少なくとも２つの領域に分割するステップと、
前記少なくとも１つの位置上で感知された電流を計算することにより前記少なくとも２つの領域のどちらの一方がその中に故障が発生した故障領域であるかを判定するステップと、
を備える故障位置特定方法（２０）。
【請求項１５】
前記配電網（１０）の前記少なくとも１つの位置で電圧を感知するステップと、
前記故障領域内で線路区間を１つずつ選択するステップと、
選択された線路区間の各々を対応する等価故障モデル（６１−６８）に分類するステップと、
前記対応する等価故障モデル（６１−６８）に基づいて前記選択された線路区間の各々の想定故障点の故障距離「Ｄ」および故障抵抗「ＲF」を計算するステップと、
ＲF≧０および０≦Ｄ≦ＤTである場合に、ここで「ＤT」は前記対応する線路区間の合計長である、故障位置候補として前記想定故障ポイントを記録するステップと、
をさらに備える請求項１４に記載の故障位置特定方法（２０）。
【請求項１６】
前記故障領域内で線路区間を１つずつ選択するステップは、
前記故障領域内でＰＰＦＰを１つずつ選択するステップと、
前記ＰＰＦＰの各々で前記線路区間を１つずつ選択するステップと、
を備え、
前記等価故障モデル（６１−６８）が前記選択されたＰＰＦＰに基づいて判定される、請求項１５に記載の故障位置特定方法（２０）。
【請求項１７】
前記対応する線路区間が少なくとも２つのＰＰＦＰに属する場合に前記故障距離「Ｄ」は少なくとも２つの計算された故障距離「Ｄ」の平均値である、請求項１６に記載の故障位置特定方法（２０）。
【請求項１８】
前記等価故障モデル（６１−６８）は少なくとも１つのセンサ点、故障点、故障抵抗、および異なる線路区間に対応する線路インピーダンスを備える、請求項１５に記載の故障位置特定方法（２０）。
【請求項１９】
前記故障距離「Ｄ」および故障抵抗「ＲF」はオームの法則の式、前記感知された電流および電圧、および対応する等価故障モデル（６１−６８）における所定のパラメータに基づいて計算される、請求項１８に記載の故障位置特定方法（２０）。
【請求項２０】
前記少なくとも１つの位置は前記配電網（１０）を前記少なくとも２つの領域に均等に分割する請求項１４に記載の故障位置特定方法（２０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は一般的に電力システム内の故障位置を特定するためのシステムおよび方法に関し、特に配電網内の故障位置を判定するためのシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
正確な故障位置特定はシステム平均停電継続指数（ＳＡＩＤＩ）を低減するために電力会社がサービスの信頼性維持を可能にする必須の技術である。例えば、短絡故障などのような故障が発生した際、影響を受ける地域を減少させるために即時のアクションが取られなければならない。しかしながら、配電網における１つの大きな課題は配電網が多数の配電線側線／分岐および分散負荷を有することである。このようなシナリオでは、インピーダンスに基づく方法のような従来の故障位置特定法の適用は、送電網としての配電網用に同様の精度を達成することができない。
【０００３】
したがって、上述の問題に対処するためのシステムおよび方法を提供することが望ましい。
【発明の概要】
【０００４】
本明細書に開示される一実施形態によれば、配電網の故障位置特定システムが提供される。故障位置特定システムは少なくとも１つのセンサおよび故障位置評価装置を含む。少なくとも１つのセンサは電流を感知するおよび少なくとも２つの領域に配電網を分割するために配電網上に配置される。故障位置評価装置は、少なくとも１つのセンサからの感知された電流を計算することにより、少なくとも２つの領域のどちらの一方がその中に故障を発生した故障領域であるかを判定するための故障領域判定ユニットを含む。
【０００５】
本明細書に開示される別の実施形態によれば、配電網の故障位置特定システムが提供される。故障位置特定システムは少なくとも１つのセンサおよび線路区間選択ユニット、線路区間分類ユニット、故障位置パラメータ計算ユニット、および故障位置候補記録ユニットを含む故障位置評価装置を含む。少なくとも１つのセンサは電流および電圧を感知するために配電網上に配置される。線路区間選択ユニットは配電網内の線路区間を１つずつ選択するためのものである。線路区間分類ユニットは選択された線路区間の各々を対応する等価故障モデルに分類するためのものである。故障位置パラメータ計算ユニットは対応する等価故障モデルに基づいて選択された線路区間の各々の想定故障点の故障距離「Ｄ」および故障抵抗「ＲF」を計算するためのものである。故障位置候補記録ユニットは、ＲF≧０および０≦Ｄ≦ＤTである場合に、ここで「ＤT」は対応する線路区間の合計長である、故障位置候補として想定故障点を記録するためのものである。
【０００６】
本明細書に開示されるさらに別の実施形態によれば、配電網の故障位置特定方法が提供される。故障位置特定方法は配電網の少なくとも１つの位置で電流を感知すること；少なくとも１つの位置に基づいて少なくとも２つの領域に配電網を分割すること；および少なくとも１つの位置で感知された電流を計算することにより、少なくとも２つの領域のどちらの一方がその中に故障を発生した故障領域であるかを判定することを含む。
【０００７】
本開示のこれらおよび他の特徴、態様、および利点は、図面全体を通して同様の部分を同様の文字で表す添付の図面を参照して以下の詳細な説明が読まれる際により良く理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本開示の例示的な実施形態による配電網の概略図である。
【図２】図２は、本開示の例示的な実施形態による、図１の配電網の故障位置特定システムのブロック図である。
【図３】図３は、図１の配電網の故障領域を示す概略図である。
【図４】図４は、本開示の例示的な実施形態による、図２の故障位置特定システムの故障位置評価装置のブロック図である。
【図５】図５は、本開示の例示的な実施形態による、図１の配電網の故障位置特定方法のフローチャートである。
【図６】図６は、図３の故障領域内の３つのＰＰＦＰを示す概略図である。
【図７】図７は、等価故障モデルの等価図である。
【図８】図８は、等価故障モデルの等価図である。
【図９】図９は、等価故障モデルの等価図である。
【図１０】図１０は、等価故障モデルの等価図である。
【図１１】図１１は、等価故障モデルの等価図である。
【図１２】図１２は、等価故障モデルの等価図である。
【図１３】図１３は、等価故障モデルの等価図である。
【図１４】図１４は、等価故障モデルの等価図である。
【図１５】図１５は、図６の配電網の故障領域の線路区間を示す概略図である。
【図１６】図１６は、線路区間を対応する等価故障モデルに分類する分類処理を示す概略図である。
【図１７】図１７は、図６の配電網の故障領域の２つの故障位置候補を示す概略図である。
【図１８】図１８は、４つの異なる故障抵抗のもとでの図２の故障位置特定システムの距離精度を示すシミュレーション図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本明細書に開示される実施形態は、一般的に配電網内の可能性のある故障位置をほんの少数の故障位置候補に減らすことができる各線路区間の故障の可能性を評価するための故障位置候補の評価機能を有する故障位置特定システムおよび故障位置特定方法に関する。このように、運用者は少数の故障位置候補の中から実際の故障位置を簡単に判定することができる、または単に少数の故障位置候補に基づいて配電網を維持することができる。この故障位置特定システムおよび故障位置特定方法は、配電網または他の同様の電力網における故障点を検出する上で効率を増大させてもよい。
【００１０】
本明細書で使用される用語「可能な電力流路（ＰＰＦＰ）」は、電流が配電網の上流側センサから側線の端部または故障領域の下流側センサに流れてもよい可能な経路を指す。一実施形態におけるセンサはセンサが配置される場所の電流および電圧を感知するために使用される電流−電圧センサを備える。用語「線路区間」はＰＰＦＰ内で隣接する２つのノード間の区間として定義される。ＰＰＦＰ内のノードは網構造に基づく。例えば、ノードはＰＰＦＰ内に設計されたいくつかの装置または変電所、変圧器、抵抗素子、容量素子、トランジスタ素子、または何か他のもののような電気的要素を表してもよい。各ＰＰＦＰは所定のノード数に応じていくつかの線路区間を含んでもよい。線路区間の数は同様に網構造に基づいて判定される。
【００１１】
本開示の１つ以上の特定の実施形態が以下に説明される。これらの実施形態の簡潔な説明を提供する努力において、実際の実装のすべての特徴が明細書に記載されている訳ではない。任意のエンジニアリングまたは設計プロジェクトにおけるように、任意のそのような実際の実装の開発において、多数の実装特有の判定は１つの実装から別のものに変更となる場合がある、システム関連およびビジネス関連の制約の遵守のような、開発者の特定の目標を達成するためになされなければならないことが理解されるべきである。さらに、そのような開発努力は複雑で時間がかかるかもしれないが、それにもかかわらずこの開示の利益を有する当業者にとっての設計、製作、および製造の日常的な仕事であろうことが理解されるべきである。
【００１２】
別途定義されない限り、本明細書で使用される技術用語および科学用語は本開示が属する当業者により一般的に理解されるものと同じ意味を有する。本明細書で使用される用語「第１の」、「第２の」などは任意の順序、数量または重要度を表すものではなく、むしろある要素を別の要素から区別するために使用される。また、用語「ａ」および「ａｎ」は量の限定を表すものではなく、むしろ参照項目が少なくとも１つ存在することを表す。用語「または」は包括的であることを意味し、列挙された項目のいずれかまたはすべてを意味する。本明細書における「含む」、「備える」または「有する」およびその変形の使用は、その後に列挙される項目およびその等価物並びに追加の項目を包含することを意味する。用語「接続される」および「結合される」は物理的または機械的な接続または結合に限定されず、および直接的または間接的のどちらであっても電気的な接続または結合を含むことができる。さらに、用語「回路」および「回路網」および「コントローラ」は、説明される機能を提供するために能動的および／または受動的のいずれかであって、および必要に応じて一緒に接続されるまたはそうでなければ結合されてもよい、単一の要素または複数の要素のいずれかを含んでもよい。
【００１３】
図１は本開示の例示的な実施形態による配電網１０の概略図を示す。説明を容易にするために、配電網１０の詳細な構成は図１に示されない。配電網１０は電力システムの他のタイプと同様に都市電力網および地方電力網で使用されてもよい。
【００１４】
図１の図示の実施形態において、配電網１０は本流（ノード８００、８０２、８０６、８０８、８１２、８１４、８５０、８１６、８２４、８２８、８３０、８５４、８５２、８３２、８５８、８３４、８６０、８３６、８４０）、およびいくつかの側線（ノード８０８からノード８１０までの側線、ノード８１６、８１８、８２０、８２２の側線、ノード８２４からノード８２６までの側線、ノード８５４から８５６までの側線、ノード８３２、８８８、８９０の側線、ノード８５８からノード８６４までの側線、ノード８３４、８４２、８４４、８４６、８４８の側線、およびノード８３６、８６２および８３８の側線など）を含んでもよい。図１および図２を参照すると、配電網１０は２つの電流−電圧センサ１１、１２を有する故障位置特定システム１８および故障位置評価装置１９をさらに含む。故障位置評価装置１９は、コンピュータ、マイクロコントロールユニット（ＭＣＵ）、ディジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、または任意の他の適切なコントローラまたはプログラマブルデバイスなどのような任意のタイプのデータ処理装置で有り得る。例えば、故障位置評価装置１９は配電網１０の適切な位置に配置された個々の装置を備えてもよく、または配電網１０の関連する制御装置に埋め込まれた計算ユニットを備えてもよい。
【００１５】
図１のこの図示の実施形態において、一例として電流−電圧センサ１１は本流のノード８１２上にインストールされ、電流−電圧センサ１２は本流のノード８３０上にインストールされる。他の実施形態において、センサ１１および１２は配電網１０上の任意の適切な位置にインストールすることができる。例えば、電流−電圧センサ１１はノード８１２およびノード８１４との間にインストールされてもよく、電流−電圧センサ１２はノード８２８およびノード８３０との間にインストールされてもよい。電流−電圧センサの数および位置は配電網を通して流れる電流および電圧を感知するための必要性に応じて調整することができる。
【００１６】
配電網１０はこのように電流−電圧センサによりいくつかの領域に分割することができる。例えば、図１の配電網１０は２つの電流−電圧センサ１１、１２により３つの領域に分割される。すなわち、１つの領域はノード８００から電流−電圧センサ１１（ノード８１２）までであり、１つの領域は電流−電圧センサ１１から電流−電圧センサ１２（ノード８３０）までであり、および１つの領域は電流−電圧センサ１２からノード８４０までである。いくつかの実施形態において、配電網１０は各分割領域が２つの端子間で同一または類似の長さを有するように均等に複数の領域に分割される。他の実施形態において、配電網１０はいくつかの領域に均等に分割されなくてもよい。上述のように、センサの数を変更することができる。他の例として、センサの数が１つだけである場合は、因って配電網１０は２つの領域に分割される。センサの数が２つ以上の場合は、配電網１０はそれに応じて３つ以上の領域に分割される。
【００１７】
図２を参照すると、故障位置評価装置１９はその中で故障が発生した際にどの領域が故障領域であるかを判定するために使用される故障領域判定ユニット１９１を含む。電流−電圧センサ１１および１２はそれらが位置する場所の電流および電圧を感知するために使用される。故障位置評価装置１９は、電気的理論に基づいて検知された電流に応じて故障領域を判定するために、すべての電流−電圧センサ１１、１２から検知された電流の振幅を計算する。
【００１８】
図３を参照すると、例えば、電流−電圧センサ１１および電流−電圧センサ１２との間の故障領域１３内の故障点８１９で故障が発生したと仮定すると、電流−電圧センサ１１を通して流れる電流は故障が発生した後著しく減少するであろうし、および電流−電圧センサ１２を通して流れる電流は故障が発生した後著しく増加するであろう。両方のノード８１２および８３０における電流の急激な変化を考慮すると、故障領域が電気的理論および網トポロジーの分析によって同定することができることが理解される。別の例では、電流−電圧センサ１１を通して流れる電流および電流−電圧センサ１２を通して流れる電流の両方が故障が発生した後著しく減少した場合、故障がノード８００およびノード８１２との間の領域で発生したことを意味する。いくつかの状況において、運用者は判定された故障領域に基づいて故障の問題に対処することができる。他の状況において、故障領域１３が判定された後に、故障領域１３の対応する線路区間の故障位置候補は、以下に説明するように故障位置評価装置１９によりさらに判定される。別の例では、センサの数が１つだけでセンサが配電網１０を前方領域および後方領域に分割する場合、故障が発生した後センサを通して流れる電流が著しく減少した際には、その故障が前方領域で発生したことを意味し、故障が発生した後センサを通して流れる電流が著しく増加した際には、その故障が後方領域で発生したことを意味する。
【００１９】
図４を参照すると、故障位置候補を判定するために、故障位置評価装置１９はＰＰＦＰ選択ユニット１９２、線路区間選択ユニット１９３、線路区間分類ユニット１９４、故障位置パラメータ計算ユニット１９５、故障位置候補記録ユニット１９６、線路区間完了判定ユニット１９７、ＰＰＦＰ完了判定ユニット１９８、および故障位置候補達成ユニット１９９をさらに含む。一実施形態において、故障位置評価装置１９の上記ユニット１９１−１９９は個別のユニットおよび／またはアルゴリズムに位置してもよい。他の実施形態において、故障位置評価装置１９の２つ以上のこれらのユニットは共通ユニットおよび／またはアルゴリズムに一体化されてもよい。
【００２０】
図５を参照すると、本開示の例示的な実施形態による図１の配電網１０の故障位置特定方法２０のフローチャートが示される。図５のこの図示の実施形態において、故障位置特定方法２０は故障位置評価装置１９のユニット１９１−１９９によりそれぞれ実行される９つのステップ２１−２９を含む。
【００２１】
ステップ２１において、故障領域１３は上記の電流−電圧センサ１１および１２からの出力に基づいて配電網１０内で判定される。故障領域１３が判定された後、それに応じて故障領域１３内のすべてのＰＰＦＰが判定される。例えば、図６を参照すると、故障領域１３内に判定された３つのＰＰＦＰ１４、１５、および１６がある。すなわち、第１のＰＰＦＰ１４はノード８１２からノード８２２まで、第２のＰＰＦＰ１５はノード８１２からノード８２６まで、および第３のＰＰＦＰ１６はノード８１２からノード８３０までである。さらに、各ＰＰＦＰは図示されるようにいくつかの線路区間を含んでもよい。例えば、第１のＰＰＦＰ１４は６つの線路区間を含み、すなわち第１の線路区間はノード８１２からノード８１４まで、第２の線路区間はノード８１４からノード８５０まで、第３の線路区間はノード８５０からノード８１６まで、第４の線路区間はノード８１６からノード８１８まで、第５の線路区間はノード８１８からノード８２０まで、および第６の線路区間はノード８２０からノード８２２までである。
【００２２】
電気的な論理に基づいて、実際の故障点の位置がどこに位置していても、故障点を有する線路区間は計算を容易にするために対応する等価故障モデルに分類することができる。一例として８つの可能な等価故障モデル６１から６８が図７−１４に示される。第１の等価故障モデル６１は、１つのみの電流−電圧センサを有し故障領域に側線を有しないＰＰＦＰに位置する故障点「Ｆ」を表す。第２の等価故障モデル６２は、２つの電流−電圧センサを有し故障領域に側線を有しないＰＰＦＰに位置する故障点「Ｆ」を表す。第３の等価故障モデル６３は、１つのみの電流−電圧センサを有し故障領域における故障点「Ｆ」の上流に側線を有するＰＰＦＰに位置する故障点「Ｆ」を表す。第４の等価故障モデル６４は、２つの電流−電圧センサを有し故障領域における故障点「Ｆ」の上流に側線を有するＰＰＦＰに位置する故障点「Ｆ」を表す。第５の等価故障モデル６５は、１つのみの電流−電圧センサを有し故障領域における故障点「Ｆ」の下流に側線を有するＰＰＦＰに位置する故障点「Ｆ」を表す。第６の等価故障モデル６６は、２つの電流−電圧センサを有し故障領域における故障点「Ｆ」の下流に側線を有するＰＰＦＰに位置する故障点「Ｆ」を表す。第７の等価故障モデル６７は、１つのみの電流−電圧センサを有し故障領域における故障点「Ｆ」の上流および下流に側線を有するＰＰＦＰに位置する故障点「Ｆ」を表す。第８の等価故障モデル６８は、２つの電流−電圧センサを有し故障領域における故障点「Ｆ」の上流および下流に側線を有するＰＰＦＰに位置する故障点「Ｆ」を表す。
【００２３】
他の実施形態において、可能な等価故障モデルは他の適切なモデルのアルゴリズムに基づいて変更されてもよい。例えば、可能な等価故障モデルは２つのみのカテゴリ：２つ以上のセンサとの間の故障点（１つの上流側センサおよび１つ以上の下流側センサを有する）、および例えば１つのみの上流側センサを有する故障点を含んでもよい。
【００２４】
説明を容易にするため、図７−１４において、「Ｌ」は電流−電圧センサが配置される左点を表す。「Ｒ」はもう１つの電流−電圧センサが配置されてもよい右点を表す。「Ｆ」は故障が発生した故障点である。「ＶL」はポイント「Ｌ」の電圧を表す。「ＩL」は左点「Ｌ」から流れる電流を表す。「Ｄ」は故障点「Ｆ」への線路区間の先頭ノードからの故障距離を表す。「ＤT」は線路区間の総線路長を表す。「ＺL」は単位長の線路インピーダンスを表す。このように、「Ｄ×ＺL」は故障点「Ｆ」への線路区間の先頭のノードからの線路インピーダンスを表す。「ＲF」はグランドへの故障点「Ｆ」の故障抵抗を表す。「ＩR」は右点「Ｒ」から流れる電流値を表す。「ＺE」はグランドへの右点「Ｒ」の等価抵抗を表す。「Ｍ」は線路区間の一方の端子を表す。「Ｈ」は線路区間の他方の端子を表す。「ＺLM」は左点「Ｌ」および点「Ｍ」との間の線路インピーダンスを表す。「ＺMR」は右点「Ｒ」と点「Ｍ」との間の線路インピーダンスを表す。「ＩM」は点「Ｍ」から流れる電流値を表す。「Ｚload」および「Ｚload_M」はそれぞれグランドへの点「Ｍ」の等価抵抗を表す。「ＺLH」は左点「Ｌ」および点「Ｈ」との間の線路インピーダンスを表す。「ＩH」は点「Ｈ」から流れる電流値を表す。「Ｚload_H」はグランドへの点「Ｈ」の等価抵抗を表す。
【００２５】
ステップ２２において、故障領域１３内のＰＰＦＰが選択される。例えば、図１５は第１のＰＰＦＰ１４が最初に選択される実施形態である。他の実施形態において、第２のＰＰＦＰ１５または第３のＰＰＦＰ１６が異なるプログラミングの設計に応じて最初に選択されてもよい。
【００２６】
ステップ２３において、選択されたＰＰＦＰ１４の線路区間が選択される。例えば、図１５はノード８１６およびノード８１８との間の線路区間１４１が最初に選択されることを示す。他の実施形態において、ノード８５０およびノード８１６との間の線路区間のような他の線路区間のいずれかが異なるプログラミングの設計に応じて最初に選択されてもよい。
【００２７】
ステップ２４において、選択された線路区間１４１は所定の等価故障モデル６１−６８の対応するものに分類される。図１６を参照すると、線路区間１４１に位置する故障点８１７が存在すると仮定すると、選択された線路区間１４１（想定故障点８１７も）は、想定故障点８１７が１つのみの電流−電圧センサ１１を有し故障領域１３内の故障点「Ｆ」の上流側に側線（ノード８１６から８２４までの側線）を有する第１のＰＰＦＰ１４内に位置するため、第３の等価故障モデル６３に分類することができる。選択された線路区間１４１に対応する第３の等価故障モデル６３において、点「Ｌ」は電流−電圧センサ１１を表し、点「Ｍ」は線路区間１４１の先頭ノード８１６を表し、点「Ｆ」は想定故障点８１７を表し、「ＲF」はグランドへの故障点「Ｆ」の故障抵抗を表し、点「Ｒ」は線路区間１４１の他のノード８１８を表し、「ＺLM」は点「Ｌ」および点「Ｍ」との間の線路インピーダンスを表し、「Ｚload」はグランドへの点「Ｍ」の等価抵抗を表し、「ＺE」はグランドへの点「Ｒ」の等価抵抗を表し、「Ｄ」は線路区間１４１の先頭ノード８１６から故障点８１７までの故障距離を表す。「ＤT」は線路区間１４１の総線路長を表す。「ＺL」は単位長の線路インピーダンスを表す。他の状況において、想定故障点が他の線路区間に位置する際に、想定故障点は同様の方法によって対応する等価故障モデルに分類することができ、したがって記載されない。
【００２８】
ステップ２５において、対応する等価故障モデルが選択された線路区間のために判定された後に、対応する故障距離「Ｄ」および故障抵抗「ＲF」は等価故障モデルおよび電気的理論に基づいて計算される。例えば、選択された線路区間１４１が図１６に示されるＰＰＦＰ１４である際に、対応する等価故障モデルは上述した第３の等価故障モデル６３である。オームの法則の式によれば、２つの式がある。
【００２９】
【数１】
2015062010.tif 000003
【００３０】
【数２】
2015062010.tif 000004
故障が抵抗性であると仮定すると、式（１）および（２）は故障距離「Ｄ」に関して二次方程式に換算することができ、したがって故障距離「Ｄ」および対応する故障抵抗「ＲF」は以下のように解くことができる。
【００３１】
【数３】
2015062010.tif 000005
【００３２】
【数４】
2015062010.tif 000006
ここで、
【００３３】
【数５】
2015062010.tif 000007
【００３４】
【数６】
2015062010.tif 000008
【００３５】
【数７】
2015062010.tif 000009
ここで、「Ｉｍ［．．．］」は複素数の虚数部を表し、「*」は複素共役を表す。２つの「Ｄ」の解（およびしたがって「ＲF」）が式（２）で与えられる。しかし、「Ｄ」および対応する「ＲF」の２つの解の負の一方は破棄される。電圧および電流「ＶL」および「ＩL」は電流−電圧センサ１１により感知され、その他のパラメータ「ＤT」、「ＺLM」、「ＺE」、「ＺLoad」は予め決められている。他の等価故障モデル６１、６２、６４−６８はまたオームの法則の式に基づいて対応する故障距離「Ｄ」および故障抵抗「ＲF」を計算するために使用することができることが理解され、したがってこれらは記載されない。
【００３６】
ステップ２６において、故障距離「Ｄ」および故障抵抗「ＲF」が計算された後に、故障距離「Ｄ」がゼロ以上および線路区間１４１の総線路長「ＤT」以下であるか否か、および故障抵抗「ＲF」がゼロ以上であるか否かが判定される。計算された故障距離「Ｄ」および故障抵抗「ＲF」は上記２つの条件に整合し、想定故障点８１７が故障位置候補として記録される。
【００３７】
ステップ２７において、線路区間完了判定ユニット１９７はすべての線路区間が対応するＰＰＦＰ内で計算されたか否かを判定する。はいの場合、プロセスはステップ２８に進み、いいえの場合、プロセスはＰＰＦＰ内のすべての線路区間が計算されるまでステップ２３に戻る。
【００３８】
ステップ２８において、ＰＰＦＰ完了判定ユニット１９８はすべてのＰＰＦＰが故障領域１３内で計算されたか否かを判定する。はいの場合、プロセスはステップ２９に進み、いいえの場合、プロセスは故障領域１３内のすべてのＰＰＦＰが計算されるまでステップ２２に戻る。
【００３９】
ステップ２９の場合、すべてのＰＰＦＰ内のすべての線路区間が計算された後に、それに応じてすべての故障位置候補が判定される。例えば、図１７の実施形態において、すべてのＰＰＦＰ内のすべての線路区間が計算された後に、２つ故障位置候補８１７および８２５が故障距離「Ｄ」および故障抵抗「ＲF」の上記の２つの条件に整合するように判定される。この例では、故障位置候補８１７は線路区間１４１に位置し、故障位置候補８２５は線路区間１５１に位置する。
【００４０】
上記の選択処理の後、ほとんどの場合配電網１０における１つまたは多数の線路区間のうちの小数のいずれかが故障位置候補として報告されることが予想される。いくつかの状態において、運用者は小数の故障候補位置に基づいて故障問題に対処するためにいくつかの復旧操作を行うことができる。いくつかの状況において、運用者はほんの小数の故障候補位置を確認する必要がある、時には１つだけ故障候補位置を確認する必要があるだけなので、運用者は速やかに故障問題を復旧することができる。したがって、ほんの少数の故障候補位置に基づく復旧処理は多数の故障候補位置に基づく従来の復旧処理よりもより簡略化されより効率的である。例えば、従来の復旧処理において故障が発生した際に、運用者は最初に電源をオフにする必要があり、次に対応する線路区間上の実際の故障位置を見つけるまで多数の線路区間を１つずつ手作業での線路チェックに依存しているかもしれない。従来の復旧処理は大規模な労働コストおよび長い検査時間がかかる必要があるかもしれない。しかしながら、本発明の故障位置特定システム１８を使用することにより、運用者が高精度で非常に迅速に復旧処理を行う手助けをすることができる１つまたは少数の故障位置候補を自動的に判定することができる。
【００４１】
いくつかの実施形態において、ステップ２２および２８は省略されてもよく、故障領域内の選択された線路区間は対応する等価故障モデルおよび故障領域の全体のトポロジー構成に基づいて１つずつ計算される。いくつかの実施形態において、ステップ２１の１つのみで故障位置の可能な位置を限定するのに十分である。例えば、配電網１０が非常に短く、多くの電流センサが配電網１０の異なるノードに配置される際、各分割領域は非常に小さく、電流センサからの感知された電流を計算することにより故障領域が判定された後に故障問題に対処するのに十分である。
【００４２】
いくつかの条件において、いくつかの線路区間は２つ以上のＰＰＦＰに属してもよい。例えば、ノード８１６からノード８２４までの線路区間は図６に示す３つのＰＰＦＰ１４、１５、および１６に属する。実際には、故障がこのような線路区間で発生した場合、複数のＰＰＦＰを通して計算された故障距離「Ｄ」は非常に接近している。したがって、すべての関連するＰＰＦＰから故障距離「Ｄ」を計算し、次にこの線路区間の最終的な故障距離「Ｄ」として平均値を計算してもよいし、またはこれらの関連するＰＰＦＰの任意の１つを選択し、最終的な値として故障距離を計算してもよいのどちらかである。例えば、どちらのアプローチを選択するかは計算負荷および時間要件に依存する。
【００４３】
図１８を参照すると、故障位置特定システム１８の故障位置精度を示すシミュレーション図が示される。図１８において、故障距離は原点および配電網１０の故障点との間の距離である。このシミュレーション図は、ＲF＝０オーム、ＲF＝１０オーム、ＲF＝３０オーム、ＲF＝５０オームを含む４つの異なる故障抵抗状態を示す。ＲF＝０オームである際に、約５−１００メートルに属する故障位置精度が非常に高い。さらに、ＲF＝５０オームであっても、約６０−５２０メートルに属する故障位置精度が高いレベルである。これらのシミュレートされた故障位置精度はすべての精度要件を満たす。
【００４４】
本発明は例示的な実施形態を参照して説明してきたが、本発明の範囲から逸脱することなく様々な変更が行われてもよく、等価物がその要素と置換されてもよいことは当業者には理解されるであろう。加えて、多くの改変がその本質的な範囲から逸脱することなく、本発明の教示に特定の状況または材料を適合させることができる。したがって、本発明は特定の実施形態に限定されるものではなく、本発明を実施するための最良の形態として開示したが、本発明は添付の特許請求の範囲内に入るすべての実施形態を包含することが意図される。
【符号の説明】
【００４５】
１０  配電網
１１  電流−電圧センサ
１２  電流−電圧センサ
１３  故障領域
１８  故障位置特定システム
１９  故障位置評価装置
２０  故障位置特定方法
２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９  ステップ
６１  第１の等価故障モデル
６２  第２の等価故障モデル
６３  第３の等価故障モデル
６４  第４の等価故障モデル
６５  第５の等価故障モデル
６６  第６の等価故障モデル
６７  第７の等価故障モデル
６８  第８の等価故障モデル
１４１、１５１  線路区間
１９１  故障領域判定ユニット
１９２  ＰＰＦＰ選択ユニット
１９３  線路区間選択ユニット
１９４  線路区間分類ユニット
１９５  故障位置パラメータ計算ユニット
１９６  故障位置候補記録ユニット
１９７  線路区間完了判定ユニット
１９８  ＰＰＦＰ完了判定ユニット
１９９  故障位置候補達成ユニット
８００、８０２、８０６、８０８、８１０、８１２、８１４、８１６  ノード
８１７  故障位置候補、想定故障点
８１８、８２０、８２２、８２４、８２６、８２８、８３０、８３２、８３４、８３６、８４０、８４２、８４４、８４６、８４８、８５０、８５２、８５４、８５８、８６０、８６２、８６４、８８８、８９０  ノード
８１９  故障点
８２５  故障位置候補
Ｄ  故障距離
Ｆ  故障点
ＲＦ  故障抵抗
【図１】
2015062010.tif 000010
【図２】
2015062010.tif 000011
【図３】
2015062010.tif 000012
【図４】
2015062010.tif 000013
【図５】
2015062010.tif 000014
【図６】
2015062010.tif 000015
【図７】
2015062010.tif 000016
【図８】
2015062010.tif 000017
【図９】
2015062010.tif 000018
【図１０】
2015062010.tif 000019
【図１１】
2015062010.tif 000020
【図１２】
2015062010.tif 000021
【図１３】
2015062010.tif 000022
【図１４】
2015062010.tif 000023
【図１５】
2015062010.tif 000024
【図１６】
2015062010.tif 000025
【図１７】
2015062010.tif 000026
【図１８】
2015062010.tif 000027
【外国語明細書】
2015062010000001.pdf