(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
送電線路の故障点を標定する故障点標定装置であって、
前記送電線路の基準端における電流及び電圧、並びに前記故障点に流れる漏れ電流を測定する電気量測定部と、
前記基準端の電流と前記漏れ電流とを加算して得られる総和電流を算出する総和電流算出部と、
前記基準端の電流と前記総和電流との位相差を算出する電流位相差算出部と、
前記基準端の電圧と前記総和電流との位相差を算出する電圧位相差算出部と、
前記送電線路の線路角が予め記憶された記憶部と、
前記基準端における電流及び電圧、両前記位相差、及び前記線路角に基づいて、前記基準端から前記故障点までの線路リアクタンスを算出するリアクタンス算出部と、
を備えることを特徴とする故障点標定装置。
【請求項２】
前記送電線路は、前記基準端と分岐点とを有する基本線路と、前記基本線路から分岐点で分岐する分岐路とを有し、
前記リアクタンス算出部は、
前記分岐点から見て前記基準端側である前方で発生した故障点を標定する前方故障標定式に基づいて前記線路リアクタンスを算出する前方故障標定算出部を有し、
前記前方故障標定算出部が算出した値が、所定の閾値以内である場合は、前記前方で故障点が発生したと判定し、前記前方故障標定算出部が算出した値が、所定の閾値超である場合は、前記前方以外である後方で故障点が発生したと判定する判定部を備えること、
を特徴とする請求項１記載の故障点標定装置。
【請求項３】
前記記憶部には、前記基準端と前記分岐点の間の線路定数が予め記憶され、
前記リアクタンス算出部は、
前記線路定数、及び、前記後方で発生した故障点を標定する後方故障標定式に基づいて前記線路リアクタンスを算出する後方故障標定算出部を有し、
前記後方故障標定算出部は、前記判定部が、前記分岐点の後方で故障点が発生したと判定した場合に、前記後方故障標定式に基づいて前記線路リアクタンスを算出すること、
を特徴とする請求項２記載の故障点標定装置。
【請求項４】
前記送電線路は、前記分岐点を境に第１乃至第３の区間を有するＴ字状の送電線路を有し、前記第１の区間と第２の区間の前記分岐点と反対側の端には交流電源がそれぞれ接続され、
前記第１乃至第３の区間はそれぞれ前記基準端を有し、
前記総和電流算出部は、前記総和電流を各前記区間においてそれぞれ算出し、
前記電流位相差算出部は、各前記区間において、前記基準端の電流と前記総和電流との位相差をそれぞれ算出し、
前記電圧位相差算出部は、各前記区間において、前記基準端の電圧と前記総和電流との位相差をそれぞれ算出し、
前記記憶部には、前記各区間における線路角、線路定数、所定の閾値がそれぞれ予め記憶され、
前記リアクタンス算出部は、各前記区間において、前記基準端における電流及び電圧、両前記位相差、及び前記線路角に基づいて、前記基準端から前記故障点までの線路リアクタンスをそれぞれ算出し、
前記判定部は、
各前記区間の算出された線路リアクタンスが、各前記区間の前記所定の閾値以内である場合、当該区間で故障点が発生したと判定すること、
を特徴とする請求項２記載の故障点標定装置。
【請求項５】
送電線路の故障点を標定する故障点標定方法であって、
前記送電線路の基準端における電流及び電圧、並びに前記故障点に流れる漏れ電流を測定する電気量測定ステップと、
前記基準端の電流と前記漏れ電流とを加算して得られる総和電流を算出する総和電流算出ステップと、
前記基準端の電流と前記総和電流との位相差を算出する電流位相差算出ステップと、
前記基準端の電圧と前記総和電流との位相差を算出する電圧位相差算出ステップと、
前記基準端における電流及び電圧、両前記位相差、及び前記送電線路の線路角に基づいて、前記基準端から前記故障点までの線路リアクタンスを算出するリアクタンス算出ステップと、
を備えることを特徴とする故障点標定方法。
【請求項６】
送電線路の故障点を標定する故障点標定プログラムであって、
コンピュータに、
前記送電線路の基準端における電流及び電圧、並びに前記故障点に流れる漏れ電流を測定する電気量測定処理と、
前記基準端の電流と前記漏れ電流とを加算して得られる総和電流を算出する総和電流算出処理と、
前記基準端の電流と前記総和電流との位相差を算出する電流位相差算出処理と、
前記基準端の電圧と前記総和電流との位相差を算出する電圧位相差算出処理と、
前記基準端における電流及び電圧、両前記位相差、及び前記送電線路の線路角に基づいて、前記基準端から前記故障点までの線路リアクタンスを算出するリアクタンス算出処理と、
を実行させること、
を特徴とする故障点標定プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、送電線路における故障点標定装置、その方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電力需要の増加から、安定した送電システムが求められている。そのため、送電線路における故障発生時において、故障点を早急に発見及び解消することが必要とされる。
【０００３】
送電線路における故障点の標定としては、従来から、送電線路の一端の電圧および電流から求める線路リアクタンス値と、その方向を基に標定を実施する方式が知られている。図１２は、従来方式を説明するための標定原理図である。図１２に示すように、送電線路１０２の一端に交流電源１０１が接続されている。交流電源１０１から送電線路１０２の他端側に交流電力を送電する。
【０００４】
従来方式の故障点標定式は、次のようにして求められる。すなわち、送電線路１０２において故障が発生した場合、交流電源１０１から供給された電流は、送電線路１０２の基準端を通過し、標定点を介して故障点に流出する場合を考える。故障点定数Ｚｆは不定であるが、標定点と故障点はピンポイントで結合するため、標定点と故障点の間を抵抗とみなすことができる。つまり、コイル成分がないとみなせるため、故障点電圧Ｖｆと基準端電流Ｉ１は同位相とみなせる。
【０００５】
また、基準端電圧Ｖ１は、故障点電圧Ｖｆに基準端から故障点までの線路降下電圧を加えたものとみなすことができる。また、基準端から故障点までの線路定数Ｚ１は、基準端から故障点までの抵抗成分とリアクタンス成分の和である。以上より、図１２の電流と電圧の関係をベクトル図として図１３に示す。
【０００６】
図１３より、基準端電圧Ｖ１、基準端電流Ｉ１から求めるリアクタンス成分は、基準端から故障点までの線路リアクタンスと等価である。線路定数（インピーダンス）、抵抗、およびリアクタンスの間には、線路定数を斜辺、抵抗を隣辺、リアクタンスを対辺とする直角三角形の関係が成立するからである。
【０００７】
従って、基準端電圧Ｖ１と故障点電圧Ｖｆとの位相差をφＩｆとすると、線路リアクタンスｊＸは、下記の（式１０１）により求めることができる。
（数１０１）
0006552949.tif 000002
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００８−２６１７５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、送電線路の運用形態の複雑化に伴い、送電線路に漏れ電流が生じ、この漏れ電流が故障点に流れ込む場合がある。しかし、従来の送電線故障の標定方式は、故障点に流れ込む漏れ電流を考慮したものではなかった。そのため、漏れ電流が生じうる送電線路において、従来の標定方式を用いて得られる標定値は大きな標定誤差を含んだものとなり、正確な故障点の標定ができないという問題があった。
【００１０】
本発明の実施形態に係る故障点標定装置、その方法及びプログラムは、上記のような課題を解決するためになされたものであり、送電線路に漏れ電流が生じても正確な故障点標定が可能な故障点標定装置、その方法及びプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するために、本実施形態の故障点標定装置は、送電線路の故障点を標定する故障点標定装置であって、前記送電線路の基準端における電流及び電圧、並びに前記故障点に流れる漏れ電流を測定する電気量測定部と、前記基準端の電流と前記漏れ電流とを加算して得られる総和電流を算出する総和電流算出部と、前記基準端の電流と前記総和電流との位相差を算出する電流位相差算出部と、前記基準端の電圧と前記総和電流との位相差を算出する電圧位相差算出部と、前記送電線路の線路角が予め記憶された記憶部と、前記基準端における電流及び電圧、両前記位相差、及び前記線路角に基づいて、前記基準端から前記故障点までの線路リアクタンスを算出するリアクタンス算出部と、を備えることを特徴とする。
【００１２】
本実施形態は、上記の各部の機能をコンピュータ又は電子回路により実現する方法、上記の各部の処理をコンピュータに実行させるプログラムとして捉えることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】第１の実施形態に係る故障点標定装置が適用される交流送電システムを示す図である。
【図２】第１の実施形態に係る故障点標定装置の構成を示す機能ブロック図である。
【図３】漏れ電流が存在する図１のシステムのリアクタンス標定における電流と電圧のベクトル図である。
【図４】実施例１の基準端電流（１ＰＵ）と漏れ電流（０．５ＰＵ）との位相差に対する標定リアクタンスを示すグラフである。
【図５】実施例２の基準端電流（１ＰＵ）と漏れ電流（１ＰＵ）との位相差に対する標定リアクタンスを示すグラフである。
【図６】実施例３の基準端電流（１ＰＵ）と漏れ電流（２ＰＵ）との位相差に対する標定リアクタンスを示すグラフである。
【図７】第２の実施形態に係る故障点標定装置が適用される交流送電システムを示す図である。
【図８】第２の実施形態に係る故障点標定装置の機能ブロック図である。
【図９】漏れ電流が存在する図７のシステムのリアクタンス標定における電流と電圧のベクトル図である。
【図１０】第３の実施形態に係る故障点標定装置が適用される交流送電システムを示す図である。
【図１１】第３の実施形態の故障点標定装置の機能ブロック図である。
【図１２】従来方式を説明するための標定原理図である。
【図１３】図１２の関係を示す電流と電圧のベクトル図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
［１．第１の実施形態］
［１−１．全体構成］
以下では、図１〜図３を参照しつつ、本実施形態に係る故障点標定装置について説明する。図１は、本実施形態に係る故障点標定装置が適用される交流送電システムを示す図である。
【００１５】
図１に示すように、交流送電システムは、交流電源１と送電線路２を備え、送電線路２の基準端には交流電源１が接続され、送電線路２の他端に交流電源又は負荷が接続されている。交流電源１は、送電線路２を介して、他端の負荷などに電力を供給する。交流電源１は、例えば電力会社の交流系統、変電所である。送電線路２は、交流の電力を送る線路であり、架線やケーブルを含む。交流送電システムは、例えば、新幹線などの電車に電力を供給するシステムが挙げられる。
【００１６】
故障点標定装置は、送電線路２を標定対象とし、送電線路２の故障点を標定する。故障点とは、短絡や地絡が発生した地点である。故障点標定装置は、事故が発生した場合に送電線路２に流れる漏れ電流を考慮し、送電線路２の基準端から故障点までの線路リアクタンスを求める。
【００１７】
故障点には、線路リアクタンス２の標定地点となる標定点を介して、基準端を通過する電流Ｉ１と事故により発生した漏れ電流Ｉρとが流入する。基準端は、故障点標定する際に基準とする送電線路２上の点であり、標定点より交流電源１側の送電線路２上の点である。なお、漏れ電流Ｉρの発生は、例えば、送電線路２の交流電源１の接続端とは反対側に電車が接続されている場合、事故発生時に当該電車がバッテリとして機能することにより発生する。
【００１８】
［１−２．詳細構成］
（故障点標定装置）
図２は、本実施形態に係る故障点標定装置の構成を示す機能ブロック図である。図２に示すように、故障点標定装置は、電気量測定部３１、総和電流算出部３２、電流位相差算出部３３、電圧位相差算出部３４、記憶部３５、及びリアクタンス算出部３６を有している。各部３２〜３４、３６は、単一のコンピュータ又はネットワーク接続された複数のコンピュータを含み構成されている。すなわち、故障点標定装置は、プログラムをＨＤＤやＳＳＤ等に記憶しており、ＲＡＭに適宜展開し、ＣＰＵで処理することにより、各種の演算を行う。
【００１９】
電気量測定部３１は、送電線路２の基準端における電流Ｉ１及び電圧Ｖ１を測定する。事故が発生した場合、送電線路２には、漏れ電流Ｉρが流れ、故障点に流入する場合がある。電気量測定部３１は、この故障点に流れる漏れ電流Ｉρも測定する。電気量測定部３１としては、例えば、基準端の電流Ｉ１は、基準端に設けた電流検出器で測定し、漏れ電流Ｉρは、基準端以外の箇所に設けた電流検出器で測定する。電圧Ｖ１は、例えば交流電源１と基準端との間の電圧を検出する電圧検出器で測定する。
【００２０】
総和電流算出部３２は、電気量測定部３１により得られた基準端の電流Ｉ１と漏れ電流Ｉρとを加算し、総和電流Ｉを算出する。この総和電流Ｉは、故障点に流れる故障点電流Ｉｆである。すなわち、Ｉ＝Ｉｆ＝Ｉ１＋Ｉρの関係式が成立する。
【００２１】
電流位相差算出部３３は、基準端の電流Ｉ１と総和電流Ｉとの位相差φｆを算出する。電圧位相差算出部３４は、基準端の電圧Ｖ１と総和電流Ｉとの位相差φＩｆを算出する。位相差φｆは、基準端の電圧Ｖ１と総和電流Ｉの有効電力、無効電力から算出され、位相差φＩｆは、基準端の電流Ｉ１と総和電流Ｉの有効電力、無効電力から算出される。
【００２２】
記憶部３５は、故障点を標定する演算に必要な各種のパラメータやその演算に用いるプログラムが予め記憶されている。パラメータとしては、送電線路２の各区間における線路定数Ｚや、線路定数の線路角がある。線路角は、送電線路２の抵抗Ｒ成分とリアクタンス成分ｊＸの三角比関数角度であり、後述の図３に示すように、基準端から故障点までの線路定数Ｚ１と抵抗Ｒ成分との成す角度である。これらのパラメータは、送電線路２の電気的特性の一つであって、送電線路２の素材などの構成により一意的に決まる値である。この記憶部３５に記憶されるプログラムとしては、各算出部３２〜３４、３６の演算に用いるプログラムが挙げられる。
【００２３】
リアクタンス算出部３６は、漏れ電流Ｉρを考慮して、基準端から故障点までの線路リアクタンスｊＸを算出する。この線路リアクタンスｊＸの算出式、すなわち故障点の標定式は、下記の（式１）である。
（数１）
0006552949.tif 000003
【００２４】
また、故障点標定装置は、不図示の通信手段又は表示手段を備え、通信手段により、算出した線路リアクタンスを外部に送信しても良いし、表示手段により、算出した線路リアクタンスを表示させ、ユーザが読み取り可能にしても良い。通信手段は有線又は無線を問わない。また、表示手段は、例えば、液晶ディスプレイ等が挙げられるが、これに限定せず公知のものを用いることができる。
【００２５】
［１−３．作用］
まず、上記（式１）に示す故障点の標定式について、従来の標定式と対比させつつ説明し、次いで、本実施形態の故障点標定装置の動作を説明し、さらに実施例を示す。
【００２６】
［１−３−１．故障点標定式］
図３は、漏れ電流が存在する図１のシステムのリアクタンス標定における電流と電圧のベクトル図である。図３に示すように、求めたい線路リアクタンスは、Ｉ１Ｚ１を斜辺、Ｉ１Ｒを隣辺とした直角三角形における対辺を求めることで求められる。すなわち、線路定数Ｚ１は、抵抗Ｒ成分とリアクタンスＸ成分の和で表せるから（Ｚ１＝Ｒ＋ｊＸ）、上記の対辺Ｉ１ｊＸをＩ１で割れば良い。ここで、Ｉ１Ｚ１とＩ１Ｒの成す角が線路角ｋθであり、故障点電流Ｉｆと電圧Ｖ１の成す角が位相差φＩｆである。
【００２７】
図３に示すように、斜辺をＩ１Ｚ１とする直角三角形において、位相差φＩｆと向かい合う対辺をＳとすると、次の３つの関係式（１）〜（３）が成立し、ＳとＩ１Ｚ１を消去することで、上記の（式１）の標定式を得ることができる。
Ｓ／Ｖ１＝ｓｉｎφＩｆ…（１）
Ｓ／Ｉ１Ｚ１＝ｓｉｎ（ｋθ−φｆ）…（２）
ｊＩ１Ｘ／Ｉ１Ｚ１＝ｓｉｎｋθ…（３）
【００２８】
図１および図３に示すように、送電線路２に短絡や地絡などで故障点が発生した場合、送電線路２に漏れ電流Ｉρが発生し、故障点には、基準端の電流Ｉ１と漏れ電流Ｉρとが流入する。基準端電流Ｉ１と漏れ電流Ｉρはそれぞれ位相を有するため、両電流には位相差が生じ得る。そのため、故障点に流れる故障点電流Ｉｆは基準端電流Ｉ１から当該電流Ｉ１と漏れ電流Ｉρの位相差φｆ分だけズレが生じる。
【００２９】
上記（式１０１）に示すように、従来の故障点の標定式は、漏れ電流Ｉρによる位相ズレを考慮したものでない。そのため、図１３に示すように、（式１０１）により算出される線路リアクタンスは、求めたい線路リアクタンスから標定誤差Ｘｅ（＝Ｖ１・ｓｉｎφＩ１−Ｉ１ｊＸ）分ずれる。
【００３０】
これに対し、本実施形態では、（式１）から明らかなように、基準端電流Ｉ１と漏れ電流Ｉρの位相差φｆが含まれており、漏れ電流Ｉρを考慮したものである。また、漏れ電流Ｉρの存在により、故障点電流Ｉｆ（総和電流Ｉ）の位相も基準端電流Ｉ１から変化する。そのため、位相差φＩｆも漏れ電流Ｉρを考慮したものである。このように、本実施形態によれば、漏れ電流Ｉρによる位相の変化が考慮されているため、正確な線路リアクタンスを求めることができる。
【００３１】
［１−３−２．動作］
本実施形態の故障点標定装置の動作について、詳細に説明する。なお、ここで示す動作は一例であって、後述のステップＳ０２〜Ｓ０４の順番を前後又は並列させても良い。
【００３２】
まず、ステップＳ０１として、電気量測定部３１により、基準端における電流Ｉ１及び電圧Ｖ１、並びに、漏れ電流Ｉρを測定する。次に、ステップＳ０２として、総和電流算出部３２により、電気量測定部３１で測定された電流Ｉ１と漏れ電流Ｉρとを加算し、総和電流Ｉを算出する。この総和電流Ｉは、故障点電流Ｉｆと等しい。ステップＳ０３は、電流位相差算出部３３により、基準端の電流Ｉ１と総和電流Ｉとの位相差φｆを算出する。ステップＳ０４は、電圧位相差算出部３４により、基準端の電圧Ｖ１と総和電流Ｉとの位相差φＩｆを算出する。
【００３３】
なお、故障点電流Ｉｆと故障点電圧Ｖｆは同位相である。標定点と故障点がピンポイントで結合するため、故障点定数Ｚｆは抵抗分とみなすことができ、コイル成分による位相のズレが生じないからである。従って、位相差φＩｆは、基準端の電圧Ｖ１と故障点電圧Ｖｆとの位相差と等しい。
【００３４】
さらに、ステップＳ０５として、リアクタンス算出部３６により、各部３１〜３５から得られる電流Ｉ１、電圧Ｖ１、位相差φｆ、φＩｆ、線路角ｋθ、及び（式１）に基づいて、基準端から故障点までの線路リアクタンスを算出する。なお、算出した線路リアクタンス値を通信手段により外部に送信しても良いし、表示手段によりその値を表示するようにしても良い。
【００３５】
［１−３−３．実施例］
本実施形態において、上記（式１）に基づく実施例１〜３を示す。図１に示すように、漏れ電流が存在する送電線路２において、漏れ電流の位相角を０〜３６０°まで回転させ、基準端から故障点までの線路リアクタンスを算出した。
【００３６】
実施例１〜３の条件は下記の通りであり、基準端から故障点までの線路リアクタンスｊＸが１［ＰＵ］となるように設定している。換言すれば、算出した線路リアクタンスが１［ＰＵ］を示せば、正確な故障点標定ができていると判定でき、それ以外の値を示せば、標定誤差を含んでいると判定できる。
【００３７】
基準端の電圧Ｖ１、線路角ｋθ、漏れ電流Ｉρの位相差を０〜３６０°回転させる点は共通し、漏れ電流Ｉρの値をそれぞれ０．５、１、２と異なる値とした。
・     実施例１〜３：Ｉ１＝１［ＰＵ］、Ｖ１＝（（１．２６）２＋（１．３８）２）１／２［ＰＵ］、ｋθ＝６０［ＤＥＧ］
・     実施例１：Ｉρ＝０．５［ＰＵ］
・     実施例２：Ｉρ＝１［ＰＵ］
・     実施例３：Ｉρ＝２［ＰＵ］
【００３８】
図４〜図６にその結果を示す。すなわち、図４が実施例１の結果、図５が実施例２の結果、図６が実施例３の結果を示し、各図に示すグラフの横軸が基準端電流Ｉ１に対する漏れ電流Ｉρの位相差φρを示し、縦軸が標定された線路リアクタンスｊＸを示す。また、図４〜図６に実施例１〜３の比較のため、従来例１〜３を示す。従来例１〜３は、実施例１〜３と同じ条件で、従来の（式１０１）に基づく結果である。
【００３９】
図４〜図６に示すように、例えば、基準端電流Ｉ１と漏れ電流Ｉρの位相差がない場合（φｆ＝０）、各実施例と従来例の線路リアクタンスは一致している。しかし、従来例１〜３では、基準端電流Ｉ１と漏れ電流Ｉρの方向が一致しない場合、標定された線路リアクタンスの値が変動しており、標定誤差が含まれることが分かる。これに対し、実施例１〜３では、基準端電流Ｉ１と漏れ電流Ｉρとの位相差がある場合であっても、一定の線路リアクタンス値（１ＰＵ）が得られており、正確に故障点を標定することができることが分かる。
【００４０】
また、従来例１〜３では、基準端電流Ｉ１に対する漏れ電流Ｉρの値の比率が大きくなるにつれて、標定誤差が大きくなるのに対し、実施例１〜３では、一定の線路リアクタンス値が得られており、漏れ電流Ｉρの大きさや位相が変化しても、正確な故障点の標定をすることができることが分かる。
【００４１】
［１−４．効果］
本実施形態の故障点標定装置は、送電線路２の故障点を標定する故障点標定装置であって、送電線路２の基準端における電流Ｉ１及び電圧Ｖ１、並びに故障点に流れる漏れ電流Ｉρを測定する電気量測定部３１と、基準端の電流Ｉ１と漏れ電流Ｉρとを加算して得られる総和電流Ｉを算出する総和電流算出部３２と、基準端の電流Ｉ１と総和電流Ｉとの位相差φｆを算出する電流位相差算出部３３と、基準端の電圧Ｖ１と総和電流Ｉとの位相差φＩｆを算出する電圧位相差算出部３４と、送電線路２の線路角ｋθが予め記憶された記憶部３５と、基準端における電流Ｉ１及び電圧Ｖ１、両前記位相差φｆ、φＩｆ、及び線路角ｋθに基づいて、基準端から故障点までの線路リアクタンスｊＸを算出するリアクタンス算出部３６と、を備えるようにした。
【００４２】
これにより、標定対象の送電線路２に漏れ電流Ｉρが発生する場合であっても、漏れ電流Ｉρの存在によって生じる位相のズレも加味しているので、故障点を正確に標定することができる。
【００４３】
［２．第２の実施形態］
［２−１．構成］
第２の実施形態について、図７〜図９を用いて説明する。第２の実施形態は、第１の実施形態と基本構成は同じである。第１の実施形態と異なる点のみを説明し、第１の実施形態と同じ部分については同じ符号を付して詳細な説明は省略する。
【００４４】
図７は、第２の実施形態に係る故障点標定装置が適用される交流送電システムを示す図である。第２の実施形態の送電線路２は、基準端と分岐点２ａとを有する基本線路２１と、基本線路２１から分岐点２ａで分岐する分岐路２２とを有する。基準端は、交流電源１と分岐点２ａとの間に位置する。なお、基準端及び分岐点２ａは、送電線路２において不動である。
【００４５】
ここで、分岐点２ａを基準として、交流電源１側を前方、交流電源１の反対側を後方と称する。すなわち、分岐点２ａから見て基準端側が前方であり、前方以外の箇所が後方である。後方は、基本線路２１の分岐点２ａの下流側の送電線路と、分岐路２２とを含む。故障点は、送電線路２のどこで発生するかは不定であるが、その発生が想定される位置は、前方又は後方である。
【００４６】
基準端と分岐点２ａの間の距離は固定されているので、その間の線路定数Ｚ１−１も予め決まる。記憶部３５には、基準端と分岐点２ａの間の線路定数Ｚ１−１が予め記憶されている。また、記憶部３５には、後述する判定に必要な各種の閾値が予め記憶されている。
【００４７】
図８は、第２の実施形態に係る故障点標定装置の機能ブロック図である。リアクタンス算出部３６は、前方故障標定算出部３６ａと、後方故障標定算出部３６ｂとを有する。前方故障標定算出部３６ａは、分岐点２ａから見て基準端側である前方で発生した故障点を標定する前方故障標定式に基づいて、基準端から故障点までの線路リアクタンスｊＸを算出する。前方故障標定式とは、上記（式１）である。すなわち、前方で故障点が発生した場合、故障点には、基準端電流Ｉ１と、後方から流れてきた漏れ電流Ｉρとが流入するため、上記（式１）で前方故障を標定する。
【００４８】
後方故障標定算出部３６ｂは、分岐点２ａの後方で故障点が発生した場合に、基準端から故障点までの線路リアクタンスを算出する。この算出には、第１の実施形態と同様に、電気量測定部３１で測定した基準端電流Ｉ１、電圧Ｖ１、電流位相差算出部３３で算出した位相差φｆ、電圧位相差算出部３４で算出した位相差φＩｆの他、記憶部３５に記憶された線路定数Ｚ１−１と下記の（式２）に示す後方故障点標定式を用いる。
（数２）
0006552949.tif 000004
【００４９】
なお、図７において、基準端から分岐点２ａまでの線路降下電圧はＩ１・Ｚ１−１である。また、分岐点２ａから故障点までの線路降下電圧（Ｉ１＋Ｉρ）・Ｚ１−２である。故障点の線路定数Ｚｆは不定であるため、故障点電圧Ｖｆも不定である。但し、故障点に流れ込む故障点電流ＩｆとＶｆは同位相である。図７に示す関係を電流ベクトル図として図９に示す。
【００５０】
図９に示すように、基準端電圧Ｖ１は、故障点電圧Ｖｆに、分岐点２ａから故障点までの線路降下電圧と、基準端から分岐点２ａまでの線路降下電圧を加算したものであり、図９から上記（式２）を求めることができる。
【００５１】
なお、図７は、故障点が後方のうち、基本線路２１で発生している例を示すが、故障点が分岐路２２で発生する場合もありうる。この場合であっても、上記（式２）を用いて後方故障点を標定することができる。
【００５２】
更に、故障点標定装置は、故障点が前方で発生したか、後方で発生したかを判定する判定部３７を有している。すなわち、判定部３７は、前方故障標定算出部３６ａの算出した線路リアクタンスの入力を受け、その入力値が、記憶部３５に記憶された所定の閾値以内であるか否かを判定する。判定部３７は、入力値が所定の閾値以内である場合は、前方で故障点が発生したと判定し、入力値が所定の閾値超である場合は、後方で故障点が発生したと判定する。この場合は、後方故障標定算出部３６ｂに線路リアクタンスの算出指令を出力する。なお、当該閾値は、基準端から分岐点２ａまでの距離が既知であるので、例えば、当該距離と線路定数（インダンクタンス）との関係式から定まるインダクタンスの既知の距離を線路定数とすることができる。
【００５３】
［２−２．動作］
本実施形態の故障点標定装置の動作を説明する。第１の実施形態と同じ点はその説明を省略する。
【００５４】
故障点標定装置は、基準端の電流Ｉ１、電圧Ｖ１、位相差φｆ、φＩｆを算出すると、これらの値と線路角ｋθと上記（式１）とに基づいて、前方故障標定を行う。すなわち、前方故障標定算出部３６ａは、基準端から故障点までの線路リアクタンスを算出し、その算出した値を判定部３７に出力する。
【００５５】
判定部３７は、前方故障標定算出部３６ａから入力された線路リアクタンス値が、記憶部３５に記憶された所定の閾値以内にあるかを判定する。この線路リアクタンス値が所定の閾値以内である場合は、判定部３７は、故障点が前方で発生したと判定し、後方の故障点標定は行わない。
【００５６】
一方、前方故障標定算出部３６ａから入力された線路リアクタンス値が、記憶部３５に記憶された所定の閾値超である場合は、後方で故障点が発生したと判定する。この場合、判定部３７は、後方故障標定算出部３６ｂに算出指令を出力し、後方故障標定算出部３６ｂは、電流Ｉ１、電圧Ｖ１、位相差φｆ、φＩｆ、線路角ｋθ、線路定数Ｚ１−１、及び上記（式２）の後方故障標定式に基づいて、基準端から故障点までの線路リアクタンスｊＸを算出する。
【００５７】
上記の通り、第２の実施形態に係る故障点標定装置の動作を説明したが、上記の動作は一例であって、前方故障標定算出部３６ａ、後方故障標定算出部３６ｂによって、並列に線路リアクタンスを算出し、判定部３７により、故障点の発生が前方か、後方かを判定しても良い。
【００５８】
［２−３．効果］
（１）本実施形態の故障点標定装置では、送電線路２は、基準端と分岐点２ａとを有する基本線路２１と、基本線路２１から分岐点２ａで分岐する分岐路２２とを有し、リアクタンス算出部３６は、分岐点２ａから見て基準端側である前方で発生した故障点を標定する前方故障標定式に基づいて線路リアクタンスｊＸを算出する前方故障標定算出部３６ａを有し、前方故障標定算出部３６ａが算出した値が、所定の閾値以内である場合は、前方で故障点が発生したと判定し、前方故障標定算出部３６ａが算出した値が、所定の閾値超である場合は、前方以外である後方で故障点が発生したと判定する判定部３７を備えるようにした。これにより、分岐点２ａを境にして故障区間を特定することができる。
【００５９】
（２）記憶部３５には、基準端と分岐点２ａの間の線路定数Ｚ１−１が予め記憶され、リアクタンス算出部３６は、線路定数Ｚ１−１、及び、電流Ｉ１、電圧Ｖ１、位相差φｆ、φＩｆ、線路角ｋθ、後方で発生した故障点を標定する後方故障標定式に基づいて線路リアクタンスを算出する後方故障標定算出部３６ａを有し、後方故障標定算出部３６ａは、判定部３７が、分岐点２ａの後方で故障点が発生したと判定した場合に、後方故障標定式に基づいて線路リアクタンスｊＸを算出するようにした。これにより、後方で故障が発生した場合でも、漏れ電流Ｉρを考慮した正確なリアクタンスを算出することができる。
【００６０】
［３．第３の実施形態］
第３の実施形態について、図１０を用いて説明する。第３の実施形態は、第２の実施形態と基本構成は同じである。第２の実施形態と異なる点のみを説明し、第２の実施形態と同じ部分については同じ符号を付して詳細な説明は省略する。
【００６１】
図１０は、第３の実施形態に係る故障点標定装置が適用される交流送電システムを示す図である。第３の実施形態に係る交流送電システムは、分岐点２ａを境に３つの区間１〜３を有するＴ字状の送電線路２と、交流電源１、１１を有する。交流電源１と交流電源１１とを基本線路２１が接続し、基本線路２１の分岐点２ａから分岐路２２が分岐している。区間３の分岐点２ａとは反対側端は、他の交流送電線路、交流電源、又は負荷に接続される。
【００６２】
区間１は、交流電源１と分岐点２ａとの間に設定され、区間２は、交流電源１１と分岐点２ａとの間に設定され、区間３は、分岐路２２に設定されている。区間１〜３には、それぞれ基準端が設けられている。区間１の基準端は交流電源１側の端であり、区間２の基準端は交流電源１１側の端である。区間３の基準端は、分岐点２ａ側の端である。
【００６３】
図１１は、第３の実施形態の故障点標定装置の機能ブロック図である。記憶部３５には、各区間１〜３における既知の線路定数Ｚ１、Ｚ２、Ｚ３及び線路角ｋθ１、ｋθ２、ｋθ３、並びに、判定部３７の判定で用いる各区間の所定の閾値が予め記憶されている。電気量測定部３１は、区間１、２における基準端の電流Ｉ１、Ｉ２及び電圧Ｖ１、Ｖ２を測定する。
【００６４】
図１１に示すように、本実施形態では、故障点標定装置は、区間３における基準端の電流Ｉ３、電圧Ｖ３を算出する電流・電圧算出部３８を有している。電流・電圧算出部３８は、電気量測定部３１により得た電流Ｉ１、Ｉ２及び電圧Ｖ１、Ｖ２と、次の関係式に基づいて算出する。
Ｉ３＝Ｉ１＋Ｉ２  …（４）
Ｖ３＝（Ｖ１−Ｉ１・Ｚ１＋Ｖ２−Ｉ２・Ｚ２）／２  …（５）
【００６５】
なお、区間３の基準端の電流Ｉ３、電圧Ｖ３は、区間３に電流検出器、電圧検出器を設けることで電気量測定部３１により測定するようにしても良い。
【００６６】
総和電流算出部３２、電流位相差算出部３３、電圧位相差算出部３４、リアクタンス算出部３６は、それぞれの区間毎に算出を行う。特に、リアクタンス算出部３６は、各区間において、その基準端における電流Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３及び電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、両位相差φｆ１、φｆ２、φｆ３、φＩｆ１、φＩｆ２、φＩｆ３及び線路角ｋθ１、ｋθ２、ｋθ３、前方故障標定式（式１）に基づいて、各区間の基準端から故障点までの線路リアクタンスを算出する。
【００６７】
すなわち、区間１の線路リアクタンスｊＸ１は、下記の（式３）で求め、区間２の線路リアクタンスｊＸ２は、下記の（式４）で求め、区間３の線路リアクタンスｊＸ３は、下記の（式５）で求める。なお、リアクタンス算出部３６に後方故障点標定算出部３６ｂは設けなくても良い。
（数３）
0006552949.tif 000005
（数４）
0006552949.tif 000006
（数５）
0006552949.tif 000007
【００６８】
ここで、記憶部３５に記憶された判定部３７で用いる各区間の所定の閾値は、区間１がＺ１・ｓｉｎｋθ１であり、区間２がＺ２・ｓｉｎｋθ２であり、区間３がＺ３・ｓｉｎｋθ３である。
【００６９】
判定部３７は、次のように判定する。
(1)ｊＸ１≦Ｚ１・ｓｉｎｋθ１の場合は、故障点は区間１に存在すると判定し、標定値をｊＸ１とする。
(2)ｊＸ１＞Ｚ１・ｓｉｎｋθ１、かつｊＸ２≦Ｚ２・ｓｉｎｋθ２の場合は、故障点は区間２に存在すると判定し、標定値をｊＸ２とする。
(3)ｊＸ１＞Ｚ１・ｓｉｎｋθ１、かつ、ｊＸ２＞Ｚ２・ｓｉｎｋθ２、かつｊＸ３≦Ｚ３・ｓｉｎｋθ３の場合は、故障点は区間３に存在すると判定し、標定値をｊＸ３とする。
(4)ｊＸ１＞Ｚ１・ｓｉｎｋθ１、かつ、ｊＸ２＞Ｚ２・ｓｉｎｋθ２、かつｊＸ３＞Ｚ３・ｓｉｎｋθ３の場合は、故障点は区間３の外部、すなわち区間３の基準端から見て分岐点２ａとは反対側に存在すると判定し、標定値を無効とする。
【００７０】
以上のように、本実施形態によれば、送電線路２が複数の送電線路を有する場合であっても、どの区間で故障点が発生したかを判定することができるとともに、その有効標定値を求めることができる。
【００７１】
本実施形態の変形例として、区間１〜３における線路リアクタンスの算出を並行して実行し、判定部３７は、区間１〜３の算出した線路リアクタンスが、その区間１〜３の所定の閾値以内である場合、当該区間１〜３で故障点が発生したと判定するようにしても良い。また、故障点の発生した区間１〜３が特定された時点で判定部３７の判定を終了しても良い。
【００７２】
［４．その他の実施形態］
本明細書においては、本発明に係る複数の実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであって、発明の範囲を限定することを意図していない。以上のような実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の範囲を逸脱しない範囲で、種々の省略や置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【００７３】
例えば、第２の実施形態及び第３の実施形態では、分岐点２ａを１つとした例で説明したが、２つ以上の分岐点を有する送電線路２であっても、故障点標定装置は適用可能である。第３の実施形態では、送電線路２に１つのＴ字状送電線を有するとしたが、２つ以上であっても故障点標定装置は適用可能である。
【符号の説明】
【００７４】
１、１１            交流電源
２                  送電線路
２ａ                分岐点
２１                基本線路
２２                分岐路
【図１】
0006552949.tif 000008
【図２】
0006552949.tif 000009
【図３】
0006552949.tif 000010
【図４】
0006552949.tif 000011
【図５】
0006552949.tif 000012
【図６】
0006552949.tif 000013
【図７】
0006552949.tif 000014
【図８】
0006552949.tif 000015
【図９】
0006552949.tif 000016
【図１０】
0006552949.tif 000017
【図１１】
0006552949.tif 000018
【図１２】
0006552949.tif 000019
【図１３】
0006552949.tif 000020