(57)【要約】【課題】送電線故障時の故障点の標定精度を向上すること。【解決手段】故障前電圧算出部１１０が各観測箇所の故障前電圧を算出し、電圧残留率計算値算出部１５０が故障位置を移動しながら各観測箇所における電圧残留率の計算値を故障前電圧算出部１１０により算出された故障前電圧を用いて算出し、評価部１６０が、観測箇所の電圧残留率の実測値と計算値の差の標準偏差に電圧残留率の実測値と計算値の差の絶対値の平均値を加えた評価値Ｆを各故障位置に対して算出し、評価値Ｆが最小となる故障位置を故障点として標定するよう構成する。【選択図】        図２
2008261751.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力系統を構成する送電線に故障が発生した際に複数の観測箇所で測定した瞬低電圧の実測値に基づいて故障点を標定する故障点標定装置であって、
複数の故障位置それぞれに対して各観測箇所における瞬低電圧の計算値を算出する計算値算出手段と、
前記計算値算出手段により算出された各観測箇所における計算値と前記実測値との差の標準偏差および各観測箇所における計算値と前記実測値との差の絶対値の平均値を評価値として各故障位置に対して算出する評価値算出手段と、
前記評価値算出手段により各故障位置に対して算出された評価値に基づいて複数の故障位置から故障点を特定する故障点特定手段と
を備えたことを特徴とする故障点標定装置。
【請求項２】
各観測箇所における前記実測値の誤差を評価し、誤差の大きい実測値が観測される観測箇所を特定する誤差大観測箇所特定手段をさらに備え、
前記評価値算出手段は、前記誤差大観測箇所特定手段により特定された観測箇所での実測値を除外して評価値を算出することを特徴とする請求項１に記載の故障点標定装置。
【請求項３】
前記計算値算出手段は、下位系小発電機を電圧源として模擬して計算値を算出することを特徴とする請求項１または２に記載の故障点標定装置。
【請求項４】
上位系に故障が発生した場合には、前記複数の観測箇所に上位系の観測箇所を含めることを特徴とする請求項１、２または３に記載の故障点標定装置。
【請求項５】
上位系に故障が発生した場合には、前記複数の観測箇所を上位系の観測箇所のみとすることを特徴とする請求項１、２または３に記載の故障点標定装置。
【請求項６】
前記故障点特定手段により特定される故障点の範囲を限定する故障点範囲限定手段をさらに備え、
前記計算値算出手段は、前記故障点範囲限定手段により限定された範囲で複数の故障位置それぞれに対して各観測箇所における瞬低電圧の計算値を算出することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の故障点標定装置。
【請求項７】
前記評価値算出手段は、前記標準偏差と平均値の和を評価値として算出し、
前記故障点特定手段は、前記標準偏差と平均値の和が最小となる故障位置を故障点として特定することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の故障点標定装置。
【請求項８】
前記実測値および計算値として電圧残留率を用いることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の故障点標定装置。
【請求項９】
電力系統を構成する送電線に故障が発生した際に複数の観測箇所で測定した瞬低電圧の実測値に基づいて故障点を標定する故障点標定装置による故障点標定方法であって、
複数の故障位置それぞれに対して各観測箇所における瞬低電圧の計算値を算出する計算値算出ステップと、
前記計算値算出ステップにより算出された各観測箇所における計算値と前記実測値との差の標準偏差および各観測箇所における計算値と前記実測値との差の絶対値の平均値を評価値として各故障位置に対して算出する評価値算出ステップと、
前記評価値算出ステップにより各故障位置に対して算出された評価値に基づいて複数の故障位置から故障点を特定する故障点特定ステップと
を含んだことを特徴とする故障点標定方法。
【請求項１０】
電力系統を構成する送電線に故障が発生した際に複数の観測箇所で測定した瞬低電圧の実測値に基づいて故障点を標定する故障点標定プログラムであって、
複数の故障位置それぞれに対して各観測箇所における瞬低電圧の計算値を算出する計算値算出手順と、
前記計算値算出手順により算出された各観測箇所における計算値と前記実測値との差の標準偏差および各観測箇所における計算値と前記実測値との差の絶対値の平均値を評価値として各故障位置に対して算出する評価値算出手順と、
前記評価値算出手順により各故障位置に対して算出された評価値に基づいて複数の故障位置から故障点を特定する故障点特定手順と
をコンピュータに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】
この発明は、電力系統を構成する送電線に故障が発生した際に複数の観測箇所で測定した瞬低電圧の実測値に基づいて故障点を標定する故障点標定装置、故障点標定方法および故障点標定プログラムに関し、特に、高精度で故障点を標定することができる故障点標定装置、故障点標定方法および故障点標定プログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電力系統を構成する送電線に故障が発生した場合、電力会社は、故障が発生した場所や範囲を迅速に特定し、故障の早期復旧に努める必要がある。また、故障状況やその影響を解析し、需要家へ透明性のある情報提供を行う必要がある。
【０００３】
このため、送電線には故障点を早期に特定する装置としてフォルトロケータ（以下、ＦＬと呼ぶ）が設置されている。ＦＬは、送電線に故障が発生した場合、変電所から故障点までを「距離」として標定する装置である。ＦＬには、サージ受信形、パルスレーダ形などが存在するが、一般的にはインピーダンス演算形が用いられている。インピーダンス演算形は、送電線の片端子に設置された装置において故障発生時の電圧・電流から故障点までのインピーダンスを求め、故障点を標定する。
【０００４】
しかし、ＦＬは、系統の重要性や投資コストの抑制などの観点から、基幹系統などの高電圧、長距離送電線において設置されることが多く、下位系統を含め全ての送電線に設置されることはない。ＦＬが設置されていない送電線では、落雷位置情報システムや送電線経路図などから故障点範囲の予測が行われるが、広範囲の巡視を要する場合や現場に赴くのが困難な送電線の場合は、故障点の特定に膨大な時間と労力を要する。また、保守コスト削減や既存ＦＬの高経年化なども進みつつあり、簡易に適用可能な新たな故障点標定手法が求められている。
【０００５】
そこで、送電線の故障時に発生する瞬低（瞬時電圧低下）現象に着目し、瞬低時に各観測箇所において測定される瞬低電圧値を用いて故障点を標定する故障点標定手法が開発されている（例えば、非特許文献１および２参照）。この故障点標定手法では、各故障位置に対して各観測箇所における瞬低電圧を計算し、計算した瞬低電圧値と故障発生時に測定された瞬低電圧値の差を評価して故障点の標定を行う。
【０００６】
【非特許文献１】吉村、森、古川、木原  「瞬低実測値と故障計算値による故障点標定手法の開発（その１）」、平成１８年電気学会電力・エネルギー部門大会、Ｎｏ．４１５、平成１８年９月
【非特許文献２】末次、堤、吉村、井出、木原  「瞬低実測値と故障計算値による故障点標定手法の開発（その２）」、平成１８年電気学会電力・エネルギー部門大会、Ｎｏ．４１６、平成１８年９月
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来の故障点標定手法では、計算した瞬低電圧値と故障発生時に測定された瞬低電圧値の差の２乗和を評価して故障点の標定を行うため、正確に故障点を標定できない場合があるという問題があった。例えば、観測箇所を２ヶ所とし、正しい故障点Ｘに対する計算値Ｖc1およびＶc2と測定値Ｖm1およびＶm2と差の２乗が（Ｖc1−Ｖm1）2＝ａおよび（Ｖc2−Ｖm2）2＝ｂであるとすると、（Ｖc1−Ｖm1）2＝ｂおよび（Ｖc2−Ｖm2）2＝ａとなるような別の故障点Ｙについても２乗和は同じａ＋ｂとなり、故障点がＸであるかＹであるかを特定することができない。
【０００８】
この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するためになされたものであり、高精度で故障点を標定することができる故障点標定装置、故障点標定方法および故障点標定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】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、請求項１に係る発明は、電力系統を構成する送電線に故障が発生した際に複数の観測箇所で測定した瞬低電圧の実測値に基づいて故障点を標定する故障点標定装置であって、複数の故障位置それぞれに対して各観測箇所における瞬低電圧の計算値を算出する計算値算出手段と、前記計算値算出手段により算出された各観測箇所における計算値と前記実測値との差の標準偏差および各観測箇所における計算値と前記実測値との差の絶対値の平均値を評価値として各故障位置に対して算出する評価値算出手段と、前記評価値算出手段により各故障位置に対して算出された評価値に基づいて複数の故障位置から故障点を特定する故障点特定手段とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
この請求項１の発明によれば、複数の故障位置それぞれに対して各観測箇所における瞬低電圧の計算値を算出し、算出した各観測箇所における計算値と実測値との差の標準偏差および各観測箇所における計算値と実測値との差の絶対値の平均値を評価値として各故障位置に対して算出し、各故障位置に対して算出した評価値に基づいて複数の故障位置から故障点を特定するよう構成したので、瞬低電圧の計算値と実測値の分布様相が一致する故障位置を故障点として特定することができる。
【００１１】
また、請求項２に係る発明は、上記の発明において、各観測箇所における前記実測値の誤差を評価し、誤差の大きい実測値が観測される観測箇所を特定する誤差大観測箇所特定手段をさらに備え、前記評価値算出手段は、前記誤差大観測箇所特定手段により特定された観測箇所での実測値を除外して評価値を算出することを特徴とする。
【００１２】
この請求項２の発明によれば、各観測箇所における実測値の誤差を評価し、誤差の大きい実測値が観測される観測箇所を特定し、特定した観測箇所での実測値を除外して評価値を算出するよう構成したので、観測箇所での実測誤差の影響を減らすことができる。
【００１３】
また、請求項３に係る発明は、上記発明において、前記計算値算出手段は、下位系小発電機を電圧源として模擬して計算値を算出することを特徴とする。
【００１４】
この請求項３の発明によれば、下位系小発電機を電圧源として模擬して計算値を算出するよう構成したので、計算値をより正確に算出することができる。
【００１５】
また、請求項４に係る発明は、上記発明において、上位系に故障が発生した場合には、前記複数の観測箇所に上位系の観測箇所を含めることを特徴とする。
【００１６】
この請求項４の発明によれば、上位系に故障が発生した場合には、複数の観測箇所に上位系の観測箇所を含めるよう構成したので、瞬低電圧の計算値と実測値の分布様相をより正確に把握することができる。
【００１７】
また、請求項５に係る発明は、上記発明において、上位系に故障が発生した場合には、前記複数の観測箇所を上位系の観測箇所のみとすることを特徴とする。
【００１８】
この請求項５の発明によれば、上位系に故障が発生した場合には、複数の観測箇所を上位系の観測箇所のみとするよう構成したので、瞬低電圧の計算値と実測値の分布様相をより正確に把握することができる。
【００１９】
また、請求項６に係る発明は、上記発明において、前記故障点特定手段により特定される故障点の範囲を限定する故障点範囲限定手段をさらに備え、前記計算値算出手段は、前記故障点範囲限定手段により限定された範囲で複数の故障位置それぞれに対して各観測箇所における瞬低電圧の計算値を算出することを特徴とする。
【００２０】
この請求項６の発明によれば、特定する故障点の範囲を限定し、限定した範囲で複数の故障位置それぞれに対して各観測箇所における瞬低電圧の計算値を算出するよう構成したので、計算量を減らすことができる。
【００２１】
また、請求項７に係る発明は、上記発明において、前記評価値算出手段は、前記標準偏差と平均値の和を評価値として算出し、前記故障点特定手段は、前記標準偏差と平均値の和が最小となる故障位置を故障点として特定することを特徴とする。
【００２２】
この請求項７の発明によれば、標準偏差と平均値の和を評価値として算出し、標準偏差と平均値の和が最小となる故障位置を故障点として特定するよう構成したので、瞬低電圧の計算値と実測値の分布様相が一致する故障位置を故障点として特定することができる。
【００２３】
また、請求項８に係る発明は、上記発明において、前記実測値および計算値として電圧残留率を用いることを特徴とする。
【００２４】
この請求項８の発明によれば、実測値および計算値として電圧残留率を用いるよう構成したので、電圧階級によらない残留電圧の評価を行うことができる。
【００２５】
また、請求項９に係る発明は、電力系統を構成する送電線に故障が発生した際に複数の観測箇所で測定した瞬低電圧の実測値に基づいて故障点を標定する故障点標定装置による故障点標定方法であって、複数の故障位置それぞれに対して各観測箇所における瞬低電圧の計算値を算出する計算値算出ステップと、前記計算値算出ステップにより算出された各観測箇所における計算値と前記実測値との差の標準偏差および各観測箇所における計算値と前記実測値との差の絶対値の平均値を評価値として各故障位置に対して算出する評価値算出ステップと、前記評価値算出ステップにより各故障位置に対して算出された評価値に基づいて複数の故障位置から故障点を特定する故障点特定ステップとを含んだことを特徴とする。
【００２６】
この請求項９の発明によれば、複数の故障位置それぞれに対して各観測箇所における瞬低電圧の計算値を算出し、算出した各観測箇所における計算値と実測値との差の標準偏差および各観測箇所における計算値と実測値との差の絶対値の平均値を評価値として各故障位置に対して算出し、各故障位置に対して算出した評価値に基づいて複数の故障位置から故障点を特定するよう構成したので、瞬低電圧の計算値と実測値の分布様相が一致する故障位置を故障点として特定することができる。
【００２７】
また、請求項１０に係る発明は、電力系統を構成する送電線に故障が発生した際に複数の観測箇所で測定した瞬低電圧の実測値に基づいて故障点を標定する故障点標定プログラムであって、複数の故障位置それぞれに対して各観測箇所における瞬低電圧の計算値を算出する計算値算出手順と、前記計算値算出手順により算出された各観測箇所における計算値と前記実測値との差の標準偏差および各観測箇所における計算値と前記実測値との差の絶対値の平均値を評価値として各故障位置に対して算出する評価値算出手順と、前記評価値算出手順により各故障位置に対して算出された評価値に基づいて複数の故障位置から故障点を特定する故障点特定手順とをコンピュータに実行させることを特徴とする。
【００２８】
この請求項１０の発明によれば、複数の故障位置それぞれに対して各観測箇所における瞬低電圧の計算値を算出し、算出した各観測箇所における計算値と実測値との差の標準偏差および各観測箇所における計算値と実測値との差の絶対値の平均値を評価値として各故障位置に対して算出し、各故障位置に対して算出した評価値に基づいて複数の故障位置から故障点を特定するよう構成したので、瞬低電圧の計算値と実測値の分布様相が一致する故障位置を故障点として特定することができる。
【発明の効果】
【００２９】
請求項１、７、９または１０の発明によれば、瞬低電圧の計算値と実測値の分布様相が一致する故障位置を故障点として特定するので、高精度で故障点を標定することができるという効果を奏する。
【００３０】
また、請求項２の発明によれば、観測箇所での実測誤差の影響を減らすので、より高精度で故障点を標定することができるという効果を奏する。
【００３１】
また、請求項３の発明によれば、計算値をより正確に算出するので、より高精度で故障点を標定することができるという効果を奏する。
【００３２】
また、請求項４または５の発明によれば、瞬低電圧の計算値と実測値の分布様相をより正確に把握するので、より高精度で故障点を標定することができるという効果を奏する。
【００３３】
また、請求項６の発明によれば、計算量を減らすので、効率良く故障点を標定することができるという効果を奏する。
【００３４】
また、請求項８の発明によれば、電圧階級によらない残留電圧の評価を行うので、様々な電圧階級の観測箇所での実測値を用いて故障点を標定することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
以下に添付図面を参照して、この発明に係る故障点標定装置、故障点標定方法および故障点標定プログラムの好適な実施例を詳細に説明する。
【実施例１】
【００３６】
まず、本実施例１に係る故障点標定装置による故障点標定手法の概要について説明する。図１は、本実施例１に係る故障点標定装置による故障点標定手法の概要を説明するための説明図である。ある送電線において故障が発生した場合、その故障付近およびそれより下位系統においては瞬低が発生する。この際、各観測箇所では、オシログラフや瞬低記録装置などからその時の瞬低電圧の実測値を得ることができる。一方、ある特定の故障送電線、故障位置、故障様相に対して複数の地点（観測箇所）の瞬低電圧の計算値を得ることができる。
【００３７】
そこで、本実施例１に係る故障点標定装置は、図１に示すように、トリップした遮断器や保護リレーからの情報によって故障送電線と故障様相が与えられた条件下で、瞬低時に各観測箇所で測定される瞬低電圧の実測値（Ｖ1，Ｖ2，・・・ＶN）と解析的に算出される瞬低電圧の計算値とを比較し、故障位置を特定する。
【００３８】
具体的には、本実施例１に係る故障標定装置は、故障送電線および故障様相は所与とした上で様々な故障位置において故障点抵抗（アーク抵抗Ｒa、塔脚抵抗Ｒr）を推定しながら瞬低電圧を繰返し計算し、実測値と計算値が最も一致する位置を故障点とする。言い換えれば、「どこで故障を発生させれば、各観測箇所の瞬低電圧が得られたような実測値分布になるか」を繰返し計算によって探索し、故障点を標定する。
【００３９】
次に、本実施例１に係る故障点標定装置の構成について説明する。図２は、本実施例１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。同図に示すように、この故障点標定装置１００は、故障前電圧算出部１１０と、故障前電圧記憶部１２０と、送電線故障データ読込部１３０と、送電線故障データ記憶部１４０と、電圧残留率計算値算出部１５０と、評価部１６０とを有する。
【００４０】
故障前電圧算出部１１０は、各観測箇所における故障前の電圧を算出し、故障前電圧記憶部１２０に格納する処理部である。具体的には、この故障前電圧算出部１１０は、基準となる系統データと故障発生直前の遮断器・送電線のジャンパー入切状態、発電機の個別出力、調相設備投入容量などの情報から、各観測箇所の電圧が適正範囲になるよう発電機出力などを調整し、故障前潮流断面の作成を行う。そして、作成した故障前潮流断面に基づいて潮流計算を行い、各観測箇所における故障前電圧を算出する。故障前電圧記憶部１２０は、各観測箇所における故障前電圧を記憶する記憶部である。
【００４１】
送電線故障データ読込部１３０は、各観測箇所における瞬低電圧の実測値、トリップした遮断器や保護リレーから特定された故障送電線および故障様相の情報を読み込み、送電線故障データ記憶部１４０に格納する処理部である。なお、送電線故障データ読込部１３０は、瞬低電圧の実測値として電圧残留率を読み込む。ここで、電圧残留率は、図３に示すように、瞬低電圧（残留電圧）／基準電圧（定格電圧）で定義される。電圧残留率を用いることによって、電圧階級に依存しない残留電圧の評価が可能となる。送電線故障データ記憶部１４０は、各観測箇所における電圧残留率の実測値、故障送電線および故障様相の情報を記憶する記憶部である。
【００４２】
電圧残留率計算値算出部１５０は、故障送電線および故障様相において故障位置を移動させ、故障点抵抗を推定しながら各観測箇所における電圧残留率の計算値を故障前電圧記憶部１２０が記憶する故障前電圧を用いて算出する処理部である。
【００４３】
評価部１６０は、電圧残留率計算値算出部１５０により故障位置ごとに算出された電圧残留率の計算値と送電線故障データ記憶部１４０が記憶する電圧残留率の実測値を比較し、両者が最も一致する故障点抵抗の推定と故障位置の特定を行う処理部である。この評価部１６０は、電圧残留率の計算値および実測値の分布様相に基づいて両者の一致度を評価することによって故障位置を特定する。
【００４４】
図４は、評価部１６０が電圧残留率の計算値および実測値の一致度を評価するために用いる評価関数を説明するための説明図である。評価部１６０は、Ｎ個の観測箇所における電圧残留率の実測値と計算値の差の標準偏差に実測値と計算値の差の絶対値の平均値を加えた値を評価値Ｆとしている。図４に示すように、実測値と計算値の差の標準偏差によって、実測値と計算値の「形」の一致度、すなわち、実測値を結んだ折れ線と計算値を結んだ折れ線の形の一致度を評価することができ、実測値と計算値の差の絶対値の平均値によって、実測値と計算値の「間隔」、すなわち、実測値と計算値の一致度を評価することができる。
【００４５】
具体的には、評価部１６０は、以下の手順で故障点を特定する。まず、各観測箇所における実測値と計算値の差をとり、「差の平均」を計算する。すなわち、
【数１】
2008261751.tif 000003
を計算する。ここで、Ｖmiは観測箇所ｉにおける電圧残留率の実測値であり、Ｖciは観測箇所ｉにおける電圧残留率の計算値である。
【００４６】
そして、各観測箇所における実測値と計算値の差が、「差の平均」からどれだけ離れているかを計算し、実測値と計算値の差の標準偏差を計算する。すなわち、
【数２】
2008261751.tif 000004
を計算する。ここで、この標準偏差を小さくすることにより実測値と計算値のばらつきをなくし、実測値と計算値の「形」を近づけることができる。
【００４７】
また、実測値と計算値の「間隔」を評価するために、実測値と計算値の差の絶対値の平均値を計算する。すなわち、
【数３】
2008261751.tif 000005
を計算する。
【００４８】
以上より、次式で表される評価関数の値が計算される。
【数４】
2008261751.tif 000006
【００４９】
そして、この評価関数を最小化することにより、電圧残留率の実測値と計算値の「形」および「間隔」を近づけることができる。すなわち、この評価関数を用いた両者の比較評価を行うことで、両者が最も一致する故障点抵抗を推定し、故障位置を特定することができる。
【００５０】
次に、本実施例１に係る故障点標定装置１００による故障点標定処理の処理手順について説明する。図５は、本実施例１に係る故障点標定装置１００による故障点標定処理の処理手順を示すフローチャートである。同図に示すように、この故障点標定処理では、故障前電圧算出部１１０が、故障前潮流断面を作成し（ステップＳ１）、作成した故障前潮流断面を用いて各観測箇所の故障前電圧を計算する（ステップＳ２）。
【００５１】
そして、送電線故障データ読込部１３０が、電圧残留率の実測値、故障送電線および故障様相の情報を読み込み（ステップＳ３）、送電線故障データ記憶部１４０に格納する。そして、電圧残留率計算値算出部１５０が故障位置を移動させながら故障計算により各観測箇所における電圧残留率の計算値を算出し（ステップＳ４）、評価部１６０が実測値と計算値の評価値Ｆを計算して（ステップＳ５）、評価値Ｆを最小にする計算値に対応する故障点抵抗、故障位置を特定する（ステップＳ６）。
【００５２】
このように、評価部１６０が実測値と計算値の評価値Ｆを計算し、評価値Ｆを最小にする計算値に対応する故障点抵抗、故障位置を特定することによって、故障点を標定することができる。
【００５３】
次に、本実施例１に係る故障点標定装置１００の評価結果について説明する。なお、評価に使用した系統は、発電機数：約１００機、送電線数：約５００、母線数：約４５０を有する実系統モデルである。また、故障前潮流断面の作成においては、可能な限り故障発生直前の潮流図を採用し、遮断器および送電線のジャンパー入切状態、発電機の個別出力、既知の母線電圧、調相設備容量、総需要を入力データとした。
【００５４】
また、送電線故障発生時の電圧残留率を観測する記録装置は、主に６６ＫＶ（一部１１０ＫＶ）母線に設置されていることから、評価に用いた故障ケースは主に下位系の送電線を対象としている。
【００５５】
図６は、本実施例１に係る故障点標定装置１００の評価に用いた故障データを示す図である。同図に示すように、故障データは、１９のケースについて故障が発生した送電線の電圧階級、その故障の様相、瞬低電圧が観測された箇所数を表している。この観測箇所数は故障の規模によってばらつきはあるものの、観測された実測値は全て計算に使用している。なお、上記ケースにおける実際の故障位置は、既存ＦＬや事後巡視によって得られており、本実施例１に係る故障点標定装置１００による標定結果の評価を行うことが可能である。
【００５６】
図７は、本実施例１に係る故障点標定装置１００による故障点標定結果を示す図である。なお、ここでは、送電線を２０分割（５％刻み）して計算値を算出し、故障点標定装置１００が特定した故障点と実際の故障位置との差を標定誤差としている。
【００５７】
図７より、実際の故障位置との標定誤差が２ｋｍ以内となったものは、全１９ケース中１１ケースであった。ＦＬの標定誤差は、電圧階級および送電線距離などにも拠るが一般的に１〜２ｋｍ程度である。したがって、故障点標定装置１００は、精度よく標定を行うと評価することができる。
【００５８】
なお、故障点標定に使用した系統モデルには、主に下位系に連系されている小水力発電機や特高の発電機などは含まれていない。系統データとしても、図８（ａ）に示すような静的負荷モデル（定インピーダンス負荷）として扱われるなど、これらの連系は簡略化されている。しかし、実際の発電機は図８（ｂ）のように内部電圧とリアクタンスで構成されるため、これらの発電機が多く連系された系統において故障が発生した場合、標定結果に与える影響は無視できなくなる。
【００５９】
図９は、小発電機の連系を模擬した場合としない場合で電圧残留率を比較した結果を示す図ある。なお、ここでの電圧残留率の計算は、小発電機の連系有無による比較が目的であるため、実故障データとして得られている故障送電線、故障様相、故障位置を用いて算出している（ただし、故障点抵抗は考慮していない）。図９より、小発電機の連系を模擬した場合は、その連系付近の観測箇所の電圧残留率が模擬しない場合に比べ、実測値に近い値に維持されていることが分かる。また、故障点標定装置１００は電圧残留率の実測値と計算値を比較するものである。そのため、図９のように小発電機の連系によって電圧残留率の計算値が変化すれば標定結果にも影響を与える。
【００６０】
そこで、図６において小発電機の連系が考えられる１２ケースについてこれを模擬し、故障点標定を行った。その結果、図１０に示すように、多くのケースにおいて標定精度の向上が見られた。これは、小発電機の考慮によって、電圧残留率の計算値が適切に算出され、実測値により近づいたためと考えられる。したがって、標定精度の向上には小発電機の連系を始め、系統データの正確な模擬が必要不可欠であると考えられる。
【００６１】
上述してきたように、本実施例１では、評価部１６０が、観測箇所の電圧残留率の実測値と計算値の差の標準偏差に電圧残留率の実測値と計算値の差の絶対値の平均値を加えた評価値Ｆを各故障位置に対して算出し、評価値Ｆが最小となる故障位置を故障点として標定することとしたので、各観測箇所で得られた電圧残留率の実測値分布に「形」および「間隔」が最も一致する故障点を標定することができ、高精度で故障点を標定することができる。
【実施例２】
【００６２】
観測箇所から得られる実測値には、観測装置の故障や取り込みエラーなどにより大きな誤差が含まれる可能性がある。このような誤差を含んだ実測値は、計算値との適切な比較ができないため、標定結果にも影響を及ぼすことになる。そこで、本実施例２では、誤差の多い実測値を特定し、特定した実測値に対応する観測箇所の測定結果を標定には用いないようにする故障点標定装置について説明する。
【００６３】
まず、本実施例２に係る故障点標定装置の構成について説明する。図１１は、本実施例２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。なお、ここでは説明の便宜上、図２に示した各部と同様の役割を果たす機能部については同一符号を付すこととしてその詳細な説明を省略する。図１１に示すように、この故障点標定装置２００は、図２に示した故障点標定装置１００と比較して、評価部１６０の代わりに評価部２６０を有し、実測値評価部２７０を新たに有する。
【００６４】
実測値評価部２７０は、各観測箇所における電圧残留率の実測値と計算値の差の標準偏差に基づいて各観測箇所の実測値の精度を評価し、誤差の大きい実測値を特定する処理部であり、特定した実測値に対応する観測箇所を評価部２６０に通知する。なお、計算値としては、故障発生後の巡視などによって得られた実故障データ（故障送電線、故障様相、故障位置）から電圧残留率計算値算出部１５０を用いて計算した値を使用する。
【００６５】
図１２は、誤差の大きい実測値の特定例を示す図である。同図では、電圧残留率の実測値と計算値の差が２σ（σは標準偏差）以上である観測箇所が誤差の大きい観測箇所として特定されている。
【００６６】
評価部２６０は、評価部１６０と同様に、電圧残留率の計算値および実測値の分布様相に基づいて両者の一致度を評価するが、実測値評価部２７０から通知された観測箇所を除いて評価値Ｆを計算する。このように、誤差の大きい実測値を除いて評価値Ｆを計算することによって、より高精度で故障点を標定することができる。
【００６７】
図１３は、本実施例２に係る故障点標定装置２００による故障点標定結果を示す図である。同図において、「選別前」の欄が誤差の大きい観測箇所を除くことなく評価値Ｆを計算した場合を示し、「選別後」の欄が誤差の大きい観測箇所を除いて評価値Ｆを計算した場合を示す。
【００６８】
同図に示すように、ケース［４］、［９］において標定精度の向上が見られる。これは、誤差の大きい実測値を取り除くことによって電圧残留率の計算値を実測値により近づけることができたためと考えられる。
【００６９】
一方、ケース［１６］においては標定精度の向上が見られなかった。これは、除外された観測箇所が、この故障（電圧残留率の分布様相）を特徴づけるものであったためと考えられる。このような観測箇所は、故障点を探索する上で大きな手がかりとなるため、その除外可否については注意が必要であり、１回の精度評価で除外対象とするのではなく、この評価の蓄積により判断することが重要である。
【００７０】
また、実測値の評価には標準偏差を用いているため、除外箇所を特定する場合には十分な量の実測値が必要である。観測箇所が少ない場合には誤差の大きい観測箇所の除外によって更に実測値が少なくなることもあり、精度向上が見られない場合もある。そのため、比較的実測値の少ない下位系の故障ケースでは観測箇所の除外は行わないようにすることも必要である。
【００７１】
上述してきたように、本実施例２では、実測値評価部２７０が誤差の大きい実測値および観測箇所を特定し、評価部２６０が誤差の大きい観測箇所を除いて評価値Ｆを計算することとしたので、より高精度で故障点を標定することができる。
【００７２】
なお、本実施例２では、誤差の多い実測値に対応する観測箇所を特定し、それらの観測箇所の測定結果をその後の標定には用いないようにする場合について説明したが、電圧残留率の計算値を算出しながら誤差の大きい実測値を特定することによって、誤差の大きい観測箇所を除外しながら故障点を標定するようにすることもできる。
【００７３】
また、図７では、下位系の故障ケースにおいて比較的標定精度のよい結果が得られたものの、上位系の故障ケース、特にケース［５］については大きな誤差を生じている。これは、５００ｋｖ送電線故障を下位系母線の実測値を用いて標定しているため、その分布様相を的確に捉えることができなかったためと考えられる。
【００７４】
そこで、ケース［５］において新たに故障発生時の上位系（２２０ｋｖ，５００ｋｖ）実測値を含め、故障点標定を行った。その結果、図１４に示す通り、標定精度の向上が見られた。これは、上位系実測値を含めることにより、評価する実測値数が増えたため、その分布様相を捉え易くやすくなったためと考えられる。
【００７５】
また、図１５および図１６は、事後解析的に電圧残留率の計算値を算出し、実測値と比較したものである。図１５は、上位系実測値を含めた場合を示し、図１６は、上位系実測値のみの場合を示す。これらの図を比較すると、上位系実測値のみの場合は実測値と計算値が非常に近い値を示している。したがって、上位系に事故が発生した場合には、上位系実測値のみで故障点標定を行うことにより、図１４に示すように更なる標定精度の向上を図ることができる。このように、標定精度の向上には故障電圧階級付近の実測値を用いることが有効であると考えられる。
【００７６】
図１７は、本実施例１および２に係る故障点標定装置１００および２００による故障点標定結果をまとめて示す図である。同図において、「向上方策前」の欄は故障点標定装置１００による故障点標定結果を示し、「向上方策」の欄は小発電機模擬（小発電機）、誤差の大きい観測箇所の除外（選別）、上位系実測値の使用（上位系）のうち追加した精度向上策を示し、「向上方策後」の欄は「向上方策」の欄に示した精度向上策を追加した場合の故障点標定結果を示している。ただし、故障を特徴づける観測箇所は除外の対象としていない。図１７に示すように、全１９ケース中１５ケースにおいて標定誤差が２ｋｍ以内となり、既存ＦＬとほぼ同程度の標定結果が得られている。
【００７７】
なお、本実施例１および２では、故障点標定装置について説明したが、故障点標定装置が有する構成をソフトウェアによって実現することで、同様の機能を有する故障点標定プログラムを得ることができる。そこで、この故障点標定プログラムを実行するコンピュータについて説明する。
【００７８】
図１８は、本実施例１および２に係る故障点標定プログラムを実行するコンピュータの構成を示す機能ブロック図である。同図に示すように、このコンピュータ３００は、ＲＡＭ３１０と、ＣＰＵ３２０と、ＨＤＤ３３０と、ＬＡＮインタフェース３４０と、入出力インタフェース３５０と、ＤＶＤドライブ３６０とを有する。
【００７９】
ＲＡＭ３１０は、プログラムやプログラムの実行途中結果などを記憶するメモリであり、ＣＰＵ３２０は、ＲＡＭ３１０からプログラムを読み出して実行する中央処理装置である。ＨＤＤ３３０は、プログラムやデータを格納するディスク装置であり、ＬＡＮインタフェース３４０は、コンピュータ３００をＬＡＮ経由で他のコンピュータに接続するためのインタフェースである。入出力インタフェース３５０は、マウスやキーボードなどの入力装置および表示装置を接続するためのインタフェースであり、ＤＶＤドライブ３６０は、ＤＶＤの読み書きを行う装置である。
【００８０】
そして、このコンピュータ３００において実行される故障点標定プログラム３１１は、ＤＶＤに記憶され、ＤＶＤドライブ３６０によってＤＶＤから読み出されてコンピュータ３００にインストールされる。あるいは、この故障点標定プログラム３１１は、ＬＡＮインタフェース３４０を介して接続された他のコンピュータシステムのデータベースなどに記憶され、これらのデータベースから読み出されてコンピュータ３００にインストールされる。そして、インストールされた故障点標定プログラム３１１は、ＨＤＤ３３０に記憶され、ＲＡＭ３１０に読み出されてＣＰＵ３２０によって実行される。
【００８１】
また、本実施例１および２では、故障点標定装置が故障送電線および故障様相の情報を外部から入力する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、故障点標定装置が瞬低電圧から故障送電線および故障様相を特定する場合にも同様に適用することができる。すなわち、電圧残留率の計算値を算出する際に、未知数として故障点抵抗、故障位置の他に故障様相および故障送電線を加えることによって故障様相および故障送電線を推定しながら故障位置を特定することもできる。ただし、未知数の数を増やすと計算量が増えるため、故障点の範囲をある程度限定し、限定した範囲で詳細に故障位置を特定するといったことが必要となる。
【００８２】
例えば、本実施例１および２では、電圧残留率の計算値を算出する際に送電線を２０分割して順番に計算することとしたが、最初により少ない分割で故障位置をスクリーニング（限定）し、スクリーニングした範囲でより細かく送電線を分割して計算値を算出することによって、効率良く電圧残留率の計算値を算出することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
以上のように、本発明に係る故障点標定装置、故障点標定方法および故障点標定プログラムは、電力系統を構成する送電線の故障位置の特定に有用であり、特に、ＦＬが設置されていない送電線に故障が発生した場合に適している。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本実施例１に係る故障点標定装置による故障点標定手法の概要を説明するための説明図である。
【図２】本実施例１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】電圧残留率の定義を示す図である。
【図４】評価部が電圧残留率の計算値および実測値の一致度を評価するために用いる評価関数を説明するための説明図である。
【図５】本実施例１に係る故障点標定装置による故障点標定処理の処理手順を示すフローチャートである。
【図６】本実施例１に係る故障点標定装置の評価に用いた故障データを示す図である。
【図７】本実施例１に係る故障点標定装置による故障点標定結果を示す図である。
【図８】小発電機モデルを示す図である。
【図９】小発電機の連系を模擬した場合としない場合で電圧残留率を比較した結果を示す図である。
【図１０】小発電機を模擬した場合の標定結果を示す図である。
【図１１】本実施例２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１２】誤差の大きい実測値の特定例を示す図である。
【図１３】本実施例２に係る故障点標定装置による故障点標定結果を示す図である。
【図１４】上位系実測値を用いた場合の標定結果を示す図である。
【図１５】上位系実測値を用いた場合の電圧残留率の実測値と計算値を示す図である。
【図１６】上位系実測値のみを用いた場合の電圧残留率の実測値と計算値を示す図である。
【図１７】本実施例１および２に係る故障点標定装置による故障点標定結果をまとめて示す図である。
【図１８】本実施例に係る故障点標定プログラムを実行するコンピュータの構成を示す機能ブロック図である。
【符号の説明】
【００８５】
１００，２００    故障点標定装置
１１０    故障前電圧算出部
１２０    故障前電圧記憶部
１３０    送電線故障データ読込部
１４０    送電線故障データ記憶部
１５０    電圧残留率計算値算出部
１６０，２６０    評価部
２７０    実測値評価部
３００    コンピュータ
３１０    ＲＡＭ
３１１    故障点標定プログラム
３２０    ＣＰＵ
３３０    ＨＤＤ
３４０    ＬＡＮインタフェース
３５０    入出力インタフェース
３６０    ＤＶＤドライブ
【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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【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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