(57)【要約】【課題】  配電線の樹木接触は、地絡に至る前の段階では高抵抗接触であり、それによる漏洩電流信号は微弱であるために、配電系統に存在する残留零相電流Ｉｏや残留零相電圧Ｖｏから識別して樹木接触信号を検出し、判定することが難しかった。【解決手段】  零相電圧Ｖｏ、零相電流Ｉｏ、零相電圧と零相電流の位相差を設定周期で取得しておき、時系列的なデータの変化を監視する。これらのデータは数分〜数十分のオーダで変化するため、零相電圧Ｖｏ、零相電流Ｉｏの大きさの時間変化分の監視および零相電圧Ｖｏと零相電流Ｉｏの位相差の変化分を監視することにより樹木接触の有無を検出することを可能とた。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
設定された周期毎に配電線の零相電圧、零相電流、および、零相電圧と零相電流との位相差を取得し、それらの変化に基づいて配電線路の樹木接触を判定することを特徴とする配電線の樹木接触監視装置。
【請求項２】
設定された周期毎に配電線の零相電圧、零相電流、および、零相電圧と零相電流の位相差を取得し、前記取得データの変化分が数分から数十分間単調増加、または、単調減少しているとき、配電線路に樹木接触があると判定することを特徴とする配電線の樹木接触監視装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は配電線の樹木接触監視装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
配電線の地絡事故は、落雷、ケーブルの劣化、樹木の接触、鳥獣の接触などが原因となり引き起こされる。いずれかの原因により地絡事故が発生すれば、零相電圧Ｖｏと零相電流Ｉｏが変化することが知られている。一般的にこれらの電圧、電流の変化、異常を計測し、地絡継電器や地絡方向継電器との組み合わせによる保護が行われる。
【０００３】
特許文献１（特開平８−２６５９５９号公報）に記載されているように地絡が発生した場合に、地絡電流波形から地絡原因を推定することが知られている。さらに、特許文献２（特開２００２−７８１８８号公報）には、微地絡現象を観測して微地絡回線を特定することが提案されている。
【０００４】
通常、地絡現象は大きな落雷などを除くと突然発生するものではなく、それに先立ち僅かな漏洩電流が流れる微地絡現象が起きることが知られている。したがって、微地絡現象の段階で線路状態を監視し、落雷、線路と樹木の接触、配電線の絶縁劣化などを把握すれば、将来発生する大きな地絡現象を予想でき、早めに対策をとることが可能である。
【０００５】
しかし、従来の微地絡検出は、異常を示す信号がしきい値を超えるかどうかにより判断していたため、樹木の接触、配電線の絶縁劣化などを初期の段階で検出することが困難であった。特に、配電線の樹木接触に関する保守は、配電線と樹木が接触しているか疑わしいときは樹木を伐採するなどの措置をとったり、地絡が発生してから事後保全を実施するなどの対策をとるために、非常に費用のかかる効率の悪い保守であった。
【０００６】
【特許文献１】特開平８−２６５９５９号公報
【０００７】
【特許文献２】特開２００２−７８１８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
地絡が発生する前の微地絡状態ではケーブルなどはパルス状の信号が発生するのに対して、樹木接触では地絡に至る前の段階では高抵抗接触となる。しかし、樹木接触による漏洩電流信号が微弱であることやパルス波形とならず電源と同じ商用周波（例えば50Ｈｚ）の正弦波波形である。このため、配電系統に存在する残留零相電流Ｉｏや残留零相電圧Ｖｏから識別して樹木接触信号を検出、判定することが難しく、実現するには至っていない。樹木が配電線に接触している場所を計画的に伐採したりして多大な保守費用が発生している。効率の良い予測保全や保守点検を考えた場合には、微地絡の段階で正確に検出する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は配電線の初期異常監視、特に初期の落雷、樹木接触、絶縁劣化などの監視を対象としており、零相電圧Ｖｏ、零相電流Ｉｏ、零相電圧と零相電流との位相差を設定された周期で取得し、時系列的なデータの変化量を監視するものである。
【００１０】
樹木の接触による微地絡は漏洩性の現象のため、零相電圧Ｖｏ、零相電流Ｉｏとも比較的小さな正弦波に近い波形が計測される。また、零相電流Ｉｏの大きさ又は零相電圧Ｖｏに対する位相が数分〜数十分のオーダで変化する。このため零相電圧Ｖｏ、零相電流Ｉｏの大きさの変化量の監視（時間変化分の監視）および零相電圧Ｖｏと零相電流Ｉｏの位相差の変化量を監視することにより樹木接触の有無を検出することが可能となる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明による配電線の樹木接触監視装置において、従来では予兆が検出できずに地絡に至った樹木接触が予兆の段階で検出可能であり、効率の良い予測保全が可能となる。つまり、樹木の計画的な伐採などの費用のかかる保守は必要なく、樹木接触の状態を監視することにより異常の直前に対策するなどの効率よい保守が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下本発明の実施の形態を図面によって説明する。図１は、配電線の樹木接触監視装置の構成を示すブロックダイアグラムである。変圧器１の出力は、主遮断器２０，副遮断器２１，２２，２３を通してそれぞれの配電系統へ送られる。各配電系統には、複数の系統負荷５がそれぞれ接続されている。
【００１３】
樹木接触は、高抵抗地絡による漏洩性電流となるため零相電圧Ｖｏおよび零相電流Ｉｏの波形は正弦波に近い。その絶対値は、他の地絡事故現象に比べて非常に小さく、その進展度合いも比較的ゆっくりとした現象である。図１では、配電変電所と配電線の適切な箇所に配備した複数の子局１１２，１１４，１１６，１１８において零相電圧Ｖｏ、零相電流Ｉｏ、零相電圧Ｖｏと零相電流Ｉｏの位相差を測定する。子局１１２〜１１８内の測定部の詳細を図２に示す。
【００１４】
測定センサの例として零相電圧Ｖｏは、子局１１２〜１１８内に配備した分圧器ＰＤ（ポテンシャルデバイダー）を含む電圧測定センサ３１〜３６により計測して零相電圧Ｖｏを作成する。それぞれの電圧測定センサ３１〜３６は、接地抵抗Ｒ、グランド  ポテンシャル  トランスＧＰＴを含んでいる。
【００１５】
零相電流ＩｏはＺＣＴ（Zero  phase  Current  Transformer）などの零相電流測定センサ４１，４２，４３，４４，４５，４６により測定される。零相電圧Ｖｏおよび零相電流Ｉｏは子局内部でＡ／Ｄ変換され、実効値演算を行うと同時に零相電圧Ｖｏと零相電流Ｉｏの位相差も演算する。
【００１６】
計測された零相電圧Ｖｏ、零相電流Ｉｏおよび零相電圧Ｖｏと零相電流Ｉｏの位相差は、例えば光ネットワーク通信により監視所の中央監視システム１２まで送信される。図１および図２は監視所までデータ通信を行い監視所で異常判定を行う構成となっているが、この検出子局１１２〜１１８内で判定を行う構成でもよい。
【００１７】
図３には樹木接触時の一例として、零相電圧Ｖｏ、零相電流Ｉｏ、零相電圧Ｖｏと零相電流Ｉｏの位相差の時間変化の様子を示す。図３は樹木が接触してから３０分程度の時間変化であり、それぞれが時間とともに時定数が１０分程度で上昇していることがわかる。この変化は従来の地絡検出のしきい値、例えば零相電流の大きさ２００ｍAよりも小さい値である。
【００１８】
つまり、異常がない場合でも三相の不平衡から生じる零相電流Ｉｏが大きい系統では１００ｍＡ程度存在しており、大きさだけ判定すると残留分の大きさに埋れるため、数十分オーダの大きさの変化量をとらえる必要がある。樹木接触などの異常がなければ、系統切換、負荷開閉などの現象が発生した場合でも瞬時の変化やステップ的な値の変動が認められるが、その後の変動はないことから変化分の増加、減少判定で除外できる。
【００１９】
また、雷などの単発パルスや他機器が発生するランダムパルスなどは数分オーダの変化では測定されることがない。つまり、系統の残留している残留零相電圧Ｖｏ、残留零相電流Ｉｏの変動が少ないことに着目し、零相電圧Ｖｏ、零相電流Ｉｏ、零相電圧Ｖｏと零相電流Ｉｏの位相差の変化分（変化量）を監視する。
【００２０】
また、残留零相電流Ｉｏと樹木接触による零相電流Ｉｏの位相は必ずしも一致しているとは限らない。図４〜図６に示すのは残留零相電流Ｉｏと樹木接触により発生した位相関係による実際に測定される合成零相電流Ｉｏの波形である。図４では残留零相電流Ｉｏと樹木接触零相電流Ｉｏが同位相の場合であり、樹木接触零相電流Ｉｏが大きくなると測定される合成零相電流Ｉｏが大きくなる。図４のケースにおける測定される時系列なデータをプロットすると図３のように、零相電圧Ｖｏ、零相電流Ｉｏ、零相電圧Ｖｏと零相電流Ｉｏの位相差はそれぞれ単調増加しているため時間変化分を監視することにより樹木接触を検出できる。
【００２１】
図５は逆位相の場合であり合成零相電流Ｉｏは逆に小さくなる。図５のケースの時間変化の一例を示すと図７のようになる。図７からわかるように樹木接触による発生ＶｏやＩｏが大きくなったとしても観測されるＶｏやＩｏは単調減少している。そのため測定データの時間変化は単調増加だけでなく単調減少もありえる。
さらに、図６は約１００度ずれたケースであり、このときは樹木接触零相電流Ｉｏが大きくなったとしても、測定される合成零相電流Ｉｏの大きさは変化していない。図６の時間変化をプロットすると図８のようになり、このケースでは零相電圧Ｖｏや零相電流Ｉｏの大きさだけを監視していても、残留零相電流Ｉｏとの位相関係により大きさには現れない。零相電圧Ｖｏと零相電流Ｉｏの大きさ以外にも、零相電圧Ｖｏと零相電流Ｉｏの位相差を判定する必要があり、図２に示すように零相電圧Ｖｏと零相電流Ｉｏの位相差も監視することが有効である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の配電線の樹木接触監視装置の実施形態を示したブロック図である。
【図２】本発明の配電線の樹木接触監視装置のセンサ部および検出部を示したブロック図である。
【図３】樹木接触が発生したときの零相電圧Ｖｏ、零相電流Ｉｏ、零相電圧Ｖｏと零相電流Ｉｏの位相差の時間変化（単調増加）を示した図である。
【図４】残留零相電流Ｉｏと樹木接触零相電流Ｉｏによる合成零相電流Ｉｏの時間変化を示した図である。
【図５】残留零相電流Ｉｏと樹木接触零相電流Ｉｏによる合成零相電流Ｉｏの時間変化を示した図である。
【図６】残留零相電流Ｉｏと樹木接触零相電流Ｉｏによる合成零相電流Ｉｏの時間変化を示した図である。
【図７】樹木接触が発生したときの零相電圧Ｖｏ、零相電流Ｉｏ、零相電圧Ｖｏと零相電流Ｉｏの位相差の時間変化（単調減少）を示した図である。
【図８】樹木接触が発生したときの零相電圧Ｖｏ、零相電流Ｉｏ、零相電圧Ｖｏと零相電流Ｉｏの位相差の時間変化（位相差のみ増加）を示した図である。
【符号の説明】
【００２３】
１…変圧器、２０…主遮断器、２１、２２，２３…副遮断器，３１、３２，３３，３４，３５，３６…電圧センサ、４１，４２，４３，４４，４５，４６…電流センサ、５…系統負荷、Ｒ…接地抵抗、ＧＰＴ…グランド  ポテンシャル  トランス、１１２，１１４，１１６，１１８…子局、１２…中央監視システム。
【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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