(57)【要約】【課題】基本波形のみならず高調波成分についても分析した上で事故判定を行うことによって、事故や故障の発生をより高い精度で判定する。【解決手段】電力送配電線における事故を判定する装置であって、電力送配電線の電流及び電圧の少なくとも一方の波形を取得する電流電圧検知部１０と、電流電圧検知部１０で取得した波形を周波数分析して基本波及び各高調波の位相及び大きさを含む周波数データを求める周波数分析部２０と、常時における周波数データを記憶した周波数データベース３０と、周波数データベース３０に記憶された周波数データに基づいて、周波数分析部２０で求められた周波数データが常時のものであるか否かを判定する事故判定部４０と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力送配電線における事故を判定する装置であって、
電力送配電線の電流及び電圧の少なくとも一方の波形を取得する電流電圧検知部と、
前記電流電圧検知部で取得した波形を周波数分析して基本波及び各高調波の位相及び大きさを含む周波数データを求める周波数分析部と、
常時における周波数データを記憶した周波数データベースと、
前記周波数データベースに記憶された周波数データに基づいて、前記周波数分析部で求められた周波数データが常時のものであるか否かを判定する事故判定部と、
を備えることを特徴とする事故判定装置。
【請求項２】
請求項１に記載の事故判定装置であって、
前記周波数データベースは、常時及び事故時の夫々における前記周波数データを記憶し、
前記事故判定部は、前記周波数データベースに記憶された周波数データに基づいて、前記周波数分析部で得られた周波数データが常時のものであるか事故時のものであるかを判定することを特徴とする事故判定装置。
【請求項３】
請求項２に記載の事故判定装置であって、
前記事故判定部は、前記周波数データベースに記録された周波数データと前記周波数分析部で分析した周波数データとの差分の絶対値が所定の度合いを上回る場合に、事故時のものであると判定することを特徴とする事故判定装置。
【請求項４】
請求項２又は３の何れかに記載の事故判定装置であって、
前記周波数データベースは、事故ではない所定の事象と、その事象が発生したときの周波数データとを対応付けて記憶し、
前記事故判定部は、前記周波数データベースに記録された周波数データを参照することにより、前記周波数分析部で分析した周波数データがそれらの事象の周波数データであるか否かを判定し、それらの事象であると判定した場合は事故時のものでないと判定すること
を特徴とする事故判定装置。
【請求項５】
請求項２〜４の何れかに記載の事故判定装置であって、
前記周波数データベースは、事故の種類別の周波数データを事故の種類に対応付けて記憶し、
前記事故判定部は、前記周波数データベースに記録された事故の種類別の周波数データを参照することにより、前記周波数分析部で得られた周波数データが、いずれの種類の事故に対応するものであるかを判定すること
を特徴とする事故判定装置。
【請求項６】
請求項１〜５の何れかに記載の事故判定装置であって、
前記周波数データベースは、前記周波数分析部で求めた周波数データを、その事象と対応付けて記憶することを特徴とする事故判定装置。
【請求項７】
請求項１〜６の何れかに記載の事故判定装置であって、
前記事故判定部において、事故時のものであると判定した場合は、当該周波数の発生した送配電線の通電を遮断する旨の指示をする遮断指示部を備えることを特徴とする事故判定装置。
【請求項８】
電力送配電線における電流と電圧との何れか一方又は両方の周波数を分析して事故を判定する方法であって、
コンピュータが、
電力送配電線の電流と電圧との何れか一方又は両方の周波数を検知するステップと、
前記取得した波形を周波数分析して基本波及び各高調波の位相及び大きさを含む周波数データを求めるステップと、
常時における周波数データを周波数データベースに記憶するステップと、
前記周波数データベースに記憶された周波数データに基づいて、前記求められた周波数データが常時のものであるか否かを判定するステップと、
を含むことを特徴とする事故判定方法。
【請求項９】
電力送配電線における電流と電圧との何れか一方又は両方の周波数を分析して事故を判定するプログラムであって、
コンピュータに、
電力送配電線の電流と電圧との何れか一方又は両方の周波数を検知するステップと、
前記取得した波形を周波数分析して基本波及び各高調波の位相及び大きさを含む周波数データを求めるステップと、
常時における周波数データを周波数データベースに記憶するステップと、
前記周波数データベースに記憶された周波数データに基づいて、前記求められた周波数データが常時のものであるか否かを判定するステップと、
を含むことを特徴とする事故判定プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
電力送配電線における電流や電圧の波形に基づいて事故の発生を判定する装置、方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電力事業者は、電力送配電線の事故や故障が発生した場合、事故や故障への迅速な対応をするため、それらの発生を素早く把握する必要がある。
【０００３】
電力送配電線の事故や故障の発生を判定する技術として、従来より、電圧と電流を検出してそれらの基本波形データの変化を監視する事故判定装置がある。例えば、特許文献１には、配電線の零相電圧及び零相電流の波形データから地絡事故の発生を判定する技術が開示されている。
【０００４】
しかし、この発明では、零相電圧及び零相電流の波形データについては監視しているものの、高調波成分についてはフィルターで除去しており事故等の判定に用いていなかった。
【特許文献１】特開２００２−７１７４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、基本波形のみならず高調波成分についても分析した上で事故判定を行うことによって、事故や故障の発生をより高い精度で判定することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明は、電力送配電線における事故を判定する装置であって、
電力送配電線の電流及び電圧の少なくとも一方の波形を取得する電流電圧検知部と、
前記電流電圧検知部で取得した波形を周波数分析して基本波及び各高調波の位相及び大きさを含む周波数データを求める周波数分析部と、
常時における周波数データを記憶した周波数データベースと、
前記周波数データベースに記憶された周波数データに基づいて、前記周波数分析部で求められた周波数データが常時のものであるか否かを判定する事故判定部と、
を備えることを特徴とする事故判定装置である。
【０００７】
第２の発明は、第１の発明に記載の事故判定装置であって、
前記周波数データベースは、常時及び事故時の夫々における前記周波数データを記憶し、
前記事故判定部は、前記周波数データベースに記憶された周波数データに基づいて、前記周波数分析部で得られた周波数データが常時のものであるか事故時のものであるかを判定することを特徴とする事故判定装置である。
【０００８】
第３の発明は、第２の発明に記載の事故判定装置であって、
前記事故判定部は、前記周波数データベースに記録された周波数データと前記周波数分析部で分析した周波数データとの差分の絶対値が所定の度合いを上回る場合に、事故時のものであると判定することを特徴とする事故判定装置である。
【０００９】
第４の発明は、第２又は３の発明の何れかに記載の事故判定装置であって、
前記周波数データベースは、事故ではない所定の事象と、その事象が発生したときの周波数データとを対応付けて記憶し、
前記事故判定部は、前記周波数データベースに記録された周波数データを参照することにより、前記周波数分析部で分析した周波数データがそれらの事象の周波数データであるか否かを判定し、それらの事象であると判定した場合は事故時のものでないと判定すること
を特徴とする事故判定装置である。
【００１０】
第５の発明は、第２〜４の発明の何れかに記載の事故判定装置であって、
前記周波数データベースは、事故の種類別の周波数データを事故の種類に対応付けて記憶し、
前記事故判定部は、前記周波数データベースに記録された事故の種類別の周波数データを参照することにより、前記周波数分析部で得られた周波数データが、いずれの種類の事故に対応するものであるかを判定すること
を特徴とする事故判定装置である。
【００１１】
第６の発明は、第１〜５の発明の何れかに記載の事故判定装置であって、
前記周波数データベースは、前記周波数分析部で求めた周波数データを、その事象と対応付けて記憶することを特徴とする事故判定装置である。
【００１２】
第７の発明は、第１〜６の発明の何れかに記載の事故判定装置であって、
前記事故判定部において、事故時のものであると判定した場合は、当該周波数の発生した送配電線の通電を遮断する旨の指示をする遮断指示部を備えることを特徴とする事故判定装置である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、電流や電圧の基本波形のみならず高調波成分についても分析した上で事故判定を行うことによって、事故や故障の発生をより高い精度で判定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は、本発明の一実施形態である事故判定装置１の全体構成図である。同図に示すように、本実施形態の事故判定装置１は、電流電圧検知部１０、周波数分析部２０、周波数データベース３０、事故判定部４０、遮断指示部５０、出力部６０などを備えている。
【００１５】
電流電圧検知部１０は、各地の送配電線に配置され、送配電線に流れる電流及び電圧の信号波形を検知する。図２〜図６は電流電圧検知部１０で検知される電流と電圧の信号波形について一例をオシロ波形で示したものである。図２〜図６は、それぞれ、鳥獣の接触事故、樹木の接触事故、金属の接触事故、油入機器の絶縁不良事故、汚損碍子事故に係る電流と電圧のオシロ波形を示している。これらの図から見て取れるように、事故時の信号波形には事故の種類によってそれぞれ特徴がある。
【００１６】
周波数分析部２０は、電流電圧検知部１０が検知した電流及び電圧の信号波形について周波数分析を行い、基本波及び高調波次数毎の位相及び振幅を含んだ周波数データを得る。
【００１７】
周波数データベース３０は、事故時と常時に発生する電流及び電圧の波形を記憶する。なお、事故には様々な種類があり、図２〜図６に示すように事故の種類によって電流・電圧の波形も変わるため、事故時については事故の種類別に波形データを記憶することとする。また、周波数分析部２０で周波数分析して得た周波数データを周波数データベース３０に蓄積して記憶することとしてもよい。
【００１８】
図７は、ある三相送電線の各相及び零相について常時の基本波及び各次数高調波を含むデータ（つまり、周波数データ）を示す表である。１ｃｈ〜３ｃｈは、それぞれａ相電圧、ｂ相電圧、ｃ相電圧であり、４ｃｈは零相電圧である。５ｃｈ〜７ｃｈは、ａ相電流、ｂ相電流、ｃ相電流であり、８ｃｈは零相電流である。また、２次〜１１次の各次数高調波は、それぞれの基本波（１次）に対する比率（％）で表示されている。この表が示す通り、常時においては、零相電圧、零相電流はほとんど流れない。また、各相の電圧の各次数の高調波は１％未満とほとんどなく、歪率も１％台とほとんど歪みは無い。一方、各相の電流は２次から４次の高調波が基本波に対して２０％以上もの値であり、歪率も約５０％と大きく歪んでいる。
【００１９】
図８は、図７と同じ三相送電線の各相及び零相についてのｃ相地絡事故時の基本波及び各次数高調波を含む周波数データを示す表である。この表が示す通り、常時に比べ零相電圧、零相電流も大きな値となっている。また、事故相（ａ相、ｂ相）でない電圧，電流も歪んでいるが，事故相（ｃ相）の電圧，電流はより大きく歪んでいる。なお、上記のように、図８に例示した周波数データは、事故の種類別に周波数データベース３０に記憶されることになる。
【００２０】
事故判定部４０は、周波数データベース３０に記録された周波数データに基づいて、周波数分析部２０で得られた周波数データが、事故時又は常時のいずれに対応するものであるか、さらには事故の場合にはいずれの種類の事故に対応するものであるかについての判定を行う。また、事故判定部４０は、周波数分析部２０で得られた周波数データと周波数データベース３０に記憶された常時及び事故種類別の周波数データとを、比較対照することにより事故の発生を判定できる。さらに、事故の発生と判定した場合は、事故の種類についても判定できる。
【００２１】
遮断指示部５０は、事故判定部４０で事故が発生したと判定した場合に、当該事故の発生した送配電線の通電を遮断する旨の指示をする。
【００２２】
出力部６０は、プリンタやディスプレイ等の出力機器であり、事故判定部４０による判定結果を出力する。
【００２３】
以下では、事故判定部４０が実行する事故判定処理についてより具体的に説明する。まず、常時と事故時の信号波形を夫々について周波数分析すると、それらの違いがより詳細に明らかとなる。すなわち、ある三相送電線の常時のデータ（図７）と事故時のデータ（図８）とを比較すると、常時には零相電流はほとんど流れないのに対して、事故時には各相電流と同程度の大きさの零相電流が流れている。また、零相電圧も常時はほとんど流れないのに対して、事故時には各相電圧と同程度の大きさの零相電圧が生じている。さらに、各相の電圧について、常時はほとんど歪みがないのに対して、事故時には大きな歪みが生じている。したがって、零相電圧や零相電流の基本波のみならず、各相電圧の各次数の高調波を監視することによって、より正確に事故を検出することが可能である。
【００２４】
例えば、図７及び図８に示す周波数データのうち電圧について１ｃｈ〜３ｃｈの各次数の高調波の振幅の大きさは、常時において基本波に対して１％以下となっているので、例えば各相の各次数の高調波のうち基本波に対する比率が所定％（例えば、２％）を超えるものが所定数（例えば、１つ）あったときは、事故判定部４０は事故と判定する。また、三相の電圧の常時の歪率の平均値を周波数データベース３０に蓄積しておき、それらの平均値の所定倍（例えば、２倍）を超えるものがあったときは、事故判定部４０は事故と判定してもよい。また、各次数の高調波の振幅の増加率が所定倍（例えば、２倍）を超えるものが所定数（例えば、５つ）あったときは、事故判定部４０は事故と判定する。
【００２５】
なお、送配電線には、零相循環電流や、変圧器突入電流、フリッカー負荷等の様々な特異な事象も生じる。これらの特異ではあるが事象は事故ではない事象についても、周波数を高調波次数毎に分析して周波数データベース３０に蓄積しておき、こうした事象の周波数と類似の周波数を検知したときには、事故ではないと判定することができる。
【００２６】
ところで、事故判定装置１は、基本波を分析することによる事故判定装置と組み合わせてフェイルセーフとして使用することもできる。図９に示すように、基本波を抽出した分析に基づく既存の事故判定装置（例えば、特許文献１に記載の地絡検出システム等）をメインの判定装置として用いつつ、事故判定装置１をフェイルセーフとして用いる。具体的には、事故判定装置１において、検知された各次高調波と常時の各次高調波との差分の絶対値が所定の値よりも大きい場合は事故と判定することとし、メインの判定装置として用いる既存判定装置と事故判定装置１の両方が事故と判定した場合は、最終的に事故と判定する。
【００２７】
また、事故判定装置１をメインの判定装置として用いつつ、基本波を分析することによる事故判定装置をフェイルセーフとして組み合わせて使用することもできる。図１０に示すように、基本波を抽出した分析に基づく既存の事故判定装置（例えば、特許文献１に記載の地絡検出システム等）をフェイルセーフの判定装置として用いつつ、事故判定装置１をメインとして用いる。具体的には、事故判定装置１において、検知された各次高調波の基本波に対する比率が、事故時のものと類似している場合は事故と判定することとし、フェイルセーフの判定装置として用いる既存判定装置と事故判定装置１の両方が事故と判定した場合は、最終的に事故と判定する。
【００２８】
以上の通り、本実施形態の事故判定装置１によれば、基本波形のみならず高調波成分についても分析することで事故判定を行うとの改良を施すことによって、より精度の高い事故及び故障の発生を判定することができる。
【００２９】
また、事故判定装置１は、過去の様々な種類の事故において生じる周波数データが周波数データベース３０に十分に蓄積された場合、この周波数データベースに基づいて事故の種類の判定もすることができる。
【００３０】
さらに、本発明の事故判定装置１の特徴として、例えば、既存事故判定装置が誤って事故と判定した場合であっても、事故判定装置１が正確な判定をすることで、システム全体の誤作動を防止するフェイルセーフとして用いることができる。すなわち、基本波を抽出した分析ではフィルターで高調波成分を捨象することとなり周波数の持つ情報を全て活用している訳ではないので、紛らわしい周波数については誤った判定を下すこともありうる。そこで、事故判定装置１を付加することで周波数の基本波のみならず各次の高調波成分も分析し、電流・電圧検知部１０で検知した基本波及び各次の高調波を、周波数データベース３０で記憶された常時の周波数と比較することで、事故時の周波数であるか否かの判定を重ねて行うことができ、正確性を向上させることができる。
【００３１】
また、基本波を抽出した分析に基づく既存の事故判定装置を使用せずに本発明による事故判定装置１を２つ組み合わせて用いてもよい。例えば、事故判定装置１の検知された各次高調波の基本波に対する比率が、事故時のものと類似している場合は事故と判定するという判定装置部分をメインとして用いつつ、事故判定装置１の検知された各次高調波と常時の各次高調波との差分の絶対値が所定の値よりも大きい場合は事故と判定するという判定装置部分をフェイルセーフとして用いることもできる。
【００３２】
なお、以上の実施形態の説明は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の実施形態である事故判定装置１の全体構成図である。
【図２】鳥獣の接触事故に係る電流と電圧のオシロ波形を示したものである。
【図３】樹木の接触事故に係る電流のオシロ波形を示したものである。
【図４】金属の接触事故に係る電流と電圧のオシロ波形を示したものである。
【図５】油入機器の絶縁不良事故に係る電流と電圧のオシロ波形を示したものである。
【図６】汚損碍子事故に係る電流と電圧のオシロ波形を示したものである。
【図７】ある三相送電線の各相及び零相について常時の基本波及び各次数高調波を分析した表である。
【図８】ある三相送電線の各相及び零相についての事故時の基本波及び各次数高調波を分析した表である。
【図９】事故判定装置１をフェイルセーフとして用いた場合の処理フロー図である。
【図１０】事故判定装置１をメインとして用いた場合の処理フロー図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  事故判定装置
１０  電流電圧検知部
２０  周波数分析部
３０  周波数データベース
４０  事故判定部
５０  遮断指示部
６０  出力部
【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】
2008128735.tif 000009
【図８】
2008128735.tif 000010
【図９】
2008128735.tif 000011
【図１０】
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