(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
送配電線路に設置されサージ検出時刻の情報を親局（２）に送信する子局（１）と、該サージ検出時刻の情報をもとに故障点を標定する該親局（２）と、を有し、
上記子局（１）は、時計としての機能を備え、ＧＰＳ電波を受信して、ＧＰＳの保有する現在時刻を特定し、該ＧＰＳの保有する現在時刻と自己の現在時刻を同期させることができ、当該子局（１）が設置された送配電線路のサージ電流又はサージ電圧を検出して、該サージ電流又はサージ電圧を検出した時刻であるサージ検出時刻を特定し、該サージ検出時刻を通信網を通じて上記親局（２）に送信し、
上記親局（２）は、上記子局（１）から送信される上記サージ検出時刻を通信網を介して受信し、故障区間の両端の子局（１）の上記サージ検出時刻の差と、該故障区間の送配電線路の長さと、サージ伝播速度から送配電線路の故障の生じた位置を特定し、
該サージ伝播速度は、上記送配電線路網の故障点に隣接する一の子局、及び該一の子局に隣接する他の子局の、上記サージ検出時刻と、該一の子局及び該他の子局間の送配電線路の長さとをもとにサージ伝播速度を求める故障点標定システムであって、
上記親局（２）は、上記送配電線路網の電源端に最も近い子局の上記サージ検出時刻ｔ１と、送配電線路網の末端の子局の上記サージ検出時刻ｔ２と、上記サージ伝播速度ｖと、該子局間の送配電線路の長さＬと、をもとに、該電源端側の子局から上記故障点までの送配電線路上の距離Ｌ１を、式Ｌ１＝（Ｌ＋（ｔ１−ｔ２）×ｖ）／２から求め、
更に、上記計算で得られた故障点位置を挟む一対の子局のうちの一の子局の上記サージ検出時刻ｔ３と、他の子局の上記サージ検出時刻ｔ４と、上記サージ伝播速度ｖと、該一対の子局間の送配電線路の長さＬ’と、をもとに、該一の子局から上記故障点までの送配電線路上の距離Ｌ３を、式Ｌ３＝（Ｌ’＋（ｔ３−ｔ４）×ｖ）／２から求めることを特徴とする故障点標定システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、故障点標定システムに関する。更に詳しくは、標定時点のサージ伝播速度を算出することで、正確に故障箇所を標定することができる故障点標定システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、送電線路や配電線路（以下、あわせて「送配電線路」と記載する。）において送配電線路の途中に故障が発生した場合に、その故障箇所を挟む二つの子局におけるサージ検出時刻の差から送配電線路上の故障位置を標定する方法が知られている（特公昭６３−５１２７４号公報等）。かかる標定方法においては、両端の子局においてそれぞれサージを検出した時刻、２子局間の距離、及びサージが送配電線路を伝播する速度（以下、サージ伝播速度とする）を基に故障位置を特定する。
【０００３】
このサージ伝播速度は、送配電線路自体（例えば、架空配電線やケーブル配電線による違い、及び対地抵抗率の違い等）の条件や気象条件等によって変化する。このため、従来の標定方法では、予め計測して求めたサージ伝播速度を概算値として用いることが多かった。また、子局間の距離が短い場合は、概算値のサージ伝播速度を用いて標定を行っても、無視できる程度の誤差とすることが多かった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、送配電線路や気象等の条件によっては、標定時のサージ伝播速度と、概算値のサージ伝播速度とが大きく異なるものとなるため、標定の誤差が無視できないものとなる場合があった。また、子局間の距離が長い場合においても標定の誤差が無視できないものとなる場合があった。
【０００５】
本発明は、このような問題点を解決するものであり、標定時点のサージ伝播速度を算出することによって故障箇所を正確に標定することができる故障点標定システムを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の故障点標定システムを以下に説明する。
【０００７】
本発明の故障点標定システムは、送配電線路に設置されサージ検出時刻の情報を親局（２）に送信する子局（１）と、該サージ検出時刻の情報をもとに故障点を標定する該親局（２）と、を有し、上記子局（１）は、時計としての機能を備え、ＧＰＳ電波を受信して、ＧＰＳの保有する現在時刻を特定し、該ＧＰＳの保有する現在時刻と自己の現在時刻を同期させることができ、当該子局（１）が設置された送配電線路のサージ電流又はサージ電圧を検出して、該サージ電流又はサージ電圧を検出した時刻であるサージ検出時刻を特定し、該サージ検出時刻を通信網を通じて上記親局（２）に送信し、上記親局（２）は、上記子局（１）から送信される上記サージ検出時刻を通信網を介して受信し、故障区間の両端の子局（１）の上記サージ検出時刻の差と、該故障区間の送配電線路の長さと、サージ伝播速度から送配電線路の故障の生じた位置を特定し、該サージ伝播速度は、上記送配電線路網の故障点に隣接する一の子局、及び該一の子局に隣接する他の子局の、上記サージ検出時刻と、該一の子局及び該他の子局間の送配電線路の長さとをもとにサージ伝播速度を求める。
【０００９】
そして、上記送配電線路網の電源端に最も近い子局の上記サージ検出時刻ｔ１と、送配電線路網の末端の子局の上記サージ検出時刻ｔ２と、サージの伝播速度ｖと、該子局間の送配電線路の長さＬと、をもとに、該電源端側の子局から上記故障点までの送配電線路上の距離Ｌ１を、式Ｌ１＝（Ｌ＋（ｔ１−ｔ２）×ｖ）／２から求め、更に、上記計算で得られた故障点位置を挟む一対の子局のうちの一の子局の上記サージ検出時刻ｔ３と、他の子局の上記サージ検出時刻ｔ４と、サージの伝播速度ｖと、該一対の子局間の送配電線路の長さＬ’と、をもとに、該一の子局から上記故障点までの送配電線路上の距離Ｌ３を、式Ｌ３＝（Ｌ’＋（ｔ３−ｔ４）×ｖ）／２から求めることを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜６を用いて本発明の実施の形態を説明する。
〔実施例〕
（１）故障点標定システムの構成
本故障点標定システムは、図１に示すように、送配電線路の各鉄塔や電柱に設置される子局１と、電力会社の営業所や支店などに設置され、子局１からの情報をもとに故障点を標定する親局２とからなる。
【００１１】
（a）子局
子局１は、図２に示すように、ＧＰＳアンテナ１１１と、ＧＰＳ受信機１１２と、発振回路１２１と、基準時計１２２と、時刻同期補正回路１２３と、ＺＣＴ１３１（零相変流器）と、フィルタ回路１３２と、サージ信号検出回路１３３と、サージ検出時刻保持回路１３４と、中央処理ユニット１４１と、通信インターフェイス１４２と、を備える。
【００１２】
そして、ＺＣＴ１３１、フィルタ回路１３２、サージ信号検出回路１３３、サージ検出時刻保持回路１３４、並びに中央処理ユニット１４１の一部は「サージ検出手段１３」に相当する。また、中央処理ユニット１４１と通信インターフェイス１４２は「サージ情報送信手段１４ｂ」に相当する。
【００１３】
そして、同程度の概念としては、 ＧＰＳアンテナ１１１とＧＰＳ受信機１１２をまとめて「ＧＰＳ受信手段１１」としてとらえることができ、発振回路１２１と基準時計１２２と時刻同期補正回路１２３とをまとめて「計時手段１２」としてとらえることができる。
【００１４】
以下、各構成要素について説明する。
（i）ＺＣＴ１３１（零相変流器）
送配電線路の鉄塔に取付けられ、故障時に発生するサージ信号（サージ電流）を検出し、フィルタ回路１３２に送る。尚、サージ信号としてサージ電圧を検出する場合には、ＰＴ又はＰＤ等の電圧検出器を使用する。
（ii）フィルタ回路１３２
ＺＣＴ１３１が検出した信号から、サージ信号以外の不要な商用周波信号成分等を除去し、サージ信号のみを通過させ、サージ信号検出回路１３３に送る。
（iii）サージ信号検出回路１３３
サージ信号のレベルを検出し、信号レベルがサージ認定レベルを超えたら、サージの発生と判断して時刻保持信号をサージ検出時刻保持回路１３４へ出力する。
【００１５】
（iv）サージ検出時刻保持回路１３４
サージ信号検出回路１３３から時刻保持信号が出力されると、その時の基準時計１２２の時刻を保持し、それをサージ検出時刻として中央処理ユニット１４１へ出力する。
【００１６】
（vi）ＧＰＳアンテナ１１１とＧＰＳ受信機１１２
ＧＰＳアンテナ１１１がＧＰＳ衛星からの電波を受信し、それをＧＰＳ受信機１１２に送る。そしてＧＰＳ受信機１１２が、その電波からＧＰＳ衛星が保有する標準時刻の情報を同期信号として取り出し、時刻同期補正回路１２３へ出力する。
（vii）時刻同期補正回路１２３
ＧＰＳ受信機１１２から出力される同期信号に従って、基準時計１２２の時刻をＧＰＳ衛星が保有する標準時刻へ同期させる。
【００１７】
（viii）基準時計１２２
基準時刻をサージ検出時刻保持回路１３４へ出力する。
（ix）発振回路１２１
時刻を計時するための基準時間信号を基準時計１２２へ出力する。
【００１８】
（x）中央処理ユニット１４１
サージ検出時刻保持回路１３４から出力されるサージ検出時刻を、通信インターフェイス１４２を介して親局２に送信する。
（xi）通信インターフェイス１４２
中央処理ユニット１４１が公衆回線網を使って親局２と通信できるように、中央処理ユニット１４１と公衆回線網との間で通信信号を中継する。
【００１９】
（b）親局
また、親局２は図３に示すように、通信インターフェイス２１と、 補助記憶装置２２２と、中央処理装置２３と、ＣＲＴ２４１と、プリンタ２４２と、キーボード２５とを有する。
【００２０】
ここで、通信インターフェイス２１は、各子局からのサージ検出時刻の情報を受信する子局サージ情報受信手段２１ｂとして位置づけることができる。
そして、中央処理装置２３は、サージ検出時刻、及びサージ伝播速度をもとに故障位置を標定する故障位置特定手段２３ｃとして位置づけることができる。
また、中央処理装置２３は、サージ検出時刻をもとにサージ伝播速度を算出するサージ伝播速度算出手段２３ｄとして位置づけることができる。
【００２１】
更に、ＣＲＴ２４１とプリンタ２４２は、標定結果を出力する情報出力手段２４として位置づけることができる。そして、キーボード２５は、入力手段として位置づけることができる。
以下で各構成要素について説明する。
【００２２】
（i）通信インターフェイス２１
子局１との間の通信信号を中継する。即ち、公衆回線網を介して子局１から送られてくる信号を変換して、中央処理装置２３に渡す。
【００２３】
（ii）中央処理装置２３（パーソナルコンピュータ、ワークステーションなど）各子局１，１，１，．．．から送られてくる位置情報とサージ検出時刻とを、通信インターフェイス２１を介して受け取り、後述する故障点標定処理を行う。
故障点標定処理によって得た故障点は、補助記憶装置２２２に記憶されていた送配電線路図データと共に、ＣＲＴ２４１もしくはプリンタ２４２へ出力される。
【００２４】
（iii）補助記憶装置２２２（ハードディスクなど）
各子局１，１，１，．．．から送られてくるサージ検出時刻や位置情報、並びに中央処理装置２３が計算した故障点及び中央処理装置２３での処理に必要な送配電線路図データを記録し保存する。
ここで、送配電線路図データには、電柱や鉄塔の位置データ、各電柱（鉄塔）間の距離データなどがある。
（iv）プリンタ２４２
中央処理装置２３の指示により、中央処理装置２３から送られた送配電線路図データや故障点の標定結果などを印刷する。
【００２５】
（v）ＣＲＴ２４１
中央処理装置２３の指示により、中央処理装置２３から送られた送配電線路図や故障点の標定結果などを表示する。
（vi）キーボード２５（入力手段）
送配電線路図を作成するために必要な作図データ等を入力する。
ここで、作図データには、電柱や鉄塔の位置データ、各電柱（鉄塔）間の距離データなどがある。
【００２６】
（２）サージ伝播速度の算出処理
以下、サージ伝播速度算出手段２３ｄで行われるサージ伝播速度を算出する方法についてを説明する。また、故障が生じた送配電線路の構成は多く考えることができるが、以下の（a）、（b）に大別することができる。
（a）直線状に配列する子局の場合
図５に示すように、１本の送配電線路に順次子局１Ａ、１Ｂ、１Ｃが設けられ、子局１Ｂ、１Ｃ間の点Ｐで故障が生じた場合を考える。
【００２７】
故障によってサージが生じた場合、サージは故障点Ｐより送配電線路を伝播し、子局１Ｃを通過する他、子局１Ｂ及び子局１Ａをこの順で通過する。このため、子局１Ａ、子局１Ｂ間の距離ＬABがわかれば、数１に示す(1)式により子局１Ａ、１Ｂ間のサージ伝播速度ｖABを算出することができる。
【００２８】
【数１】
0004564615.tif 000002
【００２９】
（b）分岐点に位置する子局の場合
図６に示すように、途中で分岐点Ｒがある送配電線路であって、分岐した送配電線路のそれぞれに子局１Ｄ、１Ｅ、１Ｆが設けられ、分岐点Ｒと子局１Ｆとの間の点Ｐで故障が生じた場合を考える。
【００３０】
故障によってサージが生じた場合、サージは故障点Ｐより送配電線路を伝播し、子局１Ｆを通過する他、分岐点Ｒを経由して子局１Ｄ及び子局１Ｅを通過する。このとき、子局１Ｄ及び子局１Ｅと、分岐点Ｒ間との距離ＬRD、ＬREがわかり、距離ＬRD、ＬREが同一でなければ、数２に示す(2)式により分岐点Ｒから子局１Ｄ、１Ｅまでにおけるサージ伝播速度ＶRDEを算出することができる。
また、サージ伝播速度ｖRDEを求めた分岐点Ｒ及び子局１Ｄ、１Ｅ間は、故障点Ｐを含む分岐点Ｒ及び子局１Ｆ間に隣接し、送配電線路や気象条件が似通っている。このため、サージ伝播速度ｖRDEは、分岐点Ｒ及び子局１Ｆ間におけるサージ伝播速度ｖRFと略同じと見なすことができる。このため、求めたサージ伝播速度ｖRDEを故障点Ｐの位置評定に用いるサージ伝播速度ｖとして用いることができる。
【００３１】
【数２】
0004564615.tif 000003
【００３２】
上記サージ伝播速度の算出方法を用いた、サージ伝播速度の算出処理を行い、標定時点のサージ伝播速度ｖを正確に求めることで、故障点標定の誤差を減らすことができる。
【００３３】
（３）故障点標定システムにおける処理
以下では、送配電線路に故障が生じた場合に故障箇所を特定するための手続きについて説明する。まず（a）において、子局におけるサージ検出時刻の標定について説明をし、次に（b）において、親局における故障点の標定について説明する。
【００３４】
（a）子局におけるサージ検出時刻の標定
以下に、子局１の中央処理ユニット１４１におけるサージ検出時刻の標定手続を示す。
子局は、故障時に発生するサージ電流をＺＣＴ１３１で受信し、フィルタ回路１３２及びサージ信号検出回路１３３によって検出し、サージ検出信号をサージ検出時刻保持回路１３４へ出力する。次いで、サージ検出時刻保持回路１３４ではサージ検出信号を受けたときの基準時刻を保持し、サージ検出時刻として中央処理ユニット１４１へ出力する。続いて、中央処理ユニット１４１は、サージ検出信号の検出時刻データを、故障情報として子局番号と共に親局へ自動送信する。
【００３５】
（b）親局における故障点の標定
以下に、親局２の中央処理装置２３における故障点の標定の原理及び手続きを示す。まず（i）において、その故障点標定の原理について説明し、次に（ii）でその手続きについて説明する。
【００３６】
（i）故障点標定の原理
図４に故障点の標定原理図を示す。
子局▲１▼と子局▲２▼の間で地絡故障が発生すると、図４に示すように進行波（サージ）が発生する。この進行波が子局▲１▼及び子局▲２▼で検出される時刻は、送配電線路を伝播する進行波の伝播速度ｖが一定であると仮定すれば、故障発生地点からの各子局までの距離Ｌ１，Ｌ２に比例することになる。
【００３７】
つまり、子局▲１▼と子局▲２▼の間の送配電線路の長さＬ、及び進行波の伝播速度ｖが分かっており、子局▲１▼及び子局▲２▼で検出した時刻差を正確に検出することができれば、図４に示すように、計算式「Ｌ１＝（Ｌ＋（ｔ１−ｔ２）×ｖ）／２」により子局▲１▼から故障点までの距離Ｌ１を求めることができることになる。
この「進行波の伝播速度ｖ」においては、上記サージ伝播速度の算出処理により、標定時点の速度を求めることができる。
【００３８】
また、本実施例の故障点標定システムにおいては、サージ時刻の差を検討する子局（電源端と末端の子局）の間の送配電線路の長さＬは、予め計算し記憶しているものである。この長さＬは、手動入力や、ＧＰＳによる自動計測などで求めたものである。
【００３９】
更に、隣り合う子局については、送配電線路がほぼ直線であるという仮定のもとに、子局の位置情報（緯度、経度、高度）をもとに両者の間の送配電線路の距離を計算することができる。
また、隣り合わない子局間の距離については、その間に存在する隣り合う子局同士の間の送配電線路の長さを足し合わせることで、子局間の送配電線路の長さＬを得ることができる。
【００４０】
（ii）故障点標定の手続き
親局２の中央処理装置２３は、あらかじめ電源端に最も近い子局と、送配電線路網の各末端の子局との間の送配電線路の長さＬを計算し記憶している。
そして、中央処理装置２３は、送配電線路上の電源端に最も近い子局１と、幹線及び支線の末端に最も近い子局１との組み合わせを選択し、両子局のサージ検出時刻の差から故障点を標定する。
【００４１】
即ち、中央処理装置２３は、電源端側の子局のサージ検出時刻ｔ１と、末端側の子局の上記サージ検出時刻ｔ２と、サージ伝播速度ｖと、両子局間の送配電線路の長さＬと、をもとに、電源端側の子局から送配電線路の故障の生じた位置（故障点）までの送配電線路上の距離Ｌ１を、式Ｌ１＝（Ｌ＋（ｔ１−ｔ２）×ｖ）／２から求める。
【００４２】
そして、標定した故障点の近くにその故障点を挟む子局１，１がある場合は、再度、それらの子局のサージ検出時刻の差から故障点の標定をし直すことにより、標定の信頼性を上げることができる。
この故障点の標定手続については、オペレータがその都度手動操作により中央処理装置２３に必要な指示を与えて、故障点の標定処理をさせるものとしてもよいし、中央処理装置２３が自動的に処理できるようにプログラムを組んでもよい。
【００４３】
なおこの場合、両端の子局の基準時計の時刻を同期させていなければ正確な時刻差は検出できないが、ここでは、上述したように、ＧＰＳ衛星から送られてくる標準時刻と、各子局の基準時計の時刻を組合わせて随時補正することにより、各子局の時刻の同期を取っている。
【００４４】
（iii）故障発生個所の表示
親局２の中央処理装置２３は、故障点の標定が完了すると、故障発生個所をオペレータに知らせるため、補助記憶装置２２２に格納している送配電線路図情報と、標定した故障点とをＣＲＴ２４１の画面に表示する。また、オペレータの要求に応じてそれらをプリンタ２４２から印刷させる。
【００４５】
（４）故障点標定システムの運用
子局１は、送配電線路を支持する電柱（鉄塔）に取り付け、いつ故障が発生しても検出できるように２４時間連続で運転する。
親局２は、例えば、電力会社の支店又は営業所に設置し、オペレータがいる間だけ運転するようにしてもよいし、いつ故障が発生してもすぐに故障点が確認できるように、２４時間運転としてもよい。
【００４６】
（５）故障点標定システムの効果
本実施例の故障点標定システムは、子局内の計時手段１２とＧＰＳ受信手段１１を組合わせることにより、各子局で同期し、正確な時刻を維持することで、故障箇所の両側（電源端と末端）に位置する子局のサージ信号の到達時刻の差から、故障点の位置（子局から故障点の位置までの距離）を特定する。また、子局間のサージ信号の到達時刻の差からサージ伝播速度を求め、このサージ伝播速度をもとに故障点の位置を特定するため、送配電線路や気象等の条件が変化しても正確に故障点の位置を特定することができる。
【００４７】
〔その他〕
なお、本発明においては、前記実施例に示すものに限られず、目的、用途に応じて本発明の範囲内で種々変更した態様とすることができる。即ち、サージ伝播速度を求めるために用いた子局は、本実施例では故障点に隣接するものとしたが、数局程度の離れていても算出することができる。また、算出する際に利用する２の子局は互いに隣接していなくてもよく、間に他の子局があってもよい。このように、子局間の間を長くすることによって、サージ伝達時刻の差が大きくなるため、サージ伝達速度を求め易くすることができる。
【００４８】
子局から親局への情報の送信は、携帯電話、ＰＨＳ及び公衆電話回線等の有線や無線等の公衆回線網を利用するものとすることができるし、送配電線路に設けられた専用回線網（メタルケーブル、光ファイバ、無線など）によって行うものとしてもよい。更に、送配電線路上に変調した信号を搬送させてもよい。
【００４９】
また、送配電線路図情報中の地図データについても、補助記憶装置に記録される態様に限られるものではなく、磁気ディスク、光ディスク（ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ等）、光磁気ディスク（ＭＯ等）等の他の記録メディアに記録されるものであってもよい。また、インターネット上の地図情報システムを運用しているＷＷＷサイトのサーバから地図データをダウンロードし、又はオンラインで取り出すものとしてもよい。インターネットを介してサーバからデータをダウンロードし、又はオンラインで取り出す態様とすれば、地図情報を独自に保持する必要がなく常に最新の地図情報を入手することができる。
【００５０】
【発明の効果】
本故障点標定システムにおいては、標定時点のサージ伝播速度を求め、このサージ伝播速度を用いて送配電線路や気象等の条件が変化しても正確に故障点の位置を特定することができる。
【００５１】
そして親局を備えるため、その親局によって、各子局からのサージ検出時刻の情報をもとに故障点を標定することができる。しかも、送配電線路網に設けられる子局とは別に親局を備えるため、故障点の標定機能を親局の設備に任せることで、各子局の設備を簡易かつコンパクトなものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】故障点標定システムの親局と子局の関係を示す説明図である。
【図２】子局の各構成要素の説明図である。
【図３】親局の各構成要素の説明図である。
【図４】故障箇所を特定する原理を示す説明図である。
【図５】サージ伝播速度の算出方法を説明する為の模式図である。
【図６】サージ伝播速度の算出方法を説明する為の模式図である。
【符号の説明】
１；子局、１１；ＧＰＳ受信手段、１１１；ＧＰＳアンテナ、１１２；ＧＰＳ受信機、１２；計時手段、１２１；発振回路、１２２；基準時計、１２３；時刻同期補正回路、１３；サージ検出手段、１３１；ＺＣＴ（零相変流器）、１３２；フィルタ回路、１３３；サージ信号検出回路、１３４；サージ検出時刻保持回路、１４ｂ；サージ情報送信手段、１４１；中央処理ユニット、１４２；通信インターフェイス、２；親局、２１；通信インターフェイス、２１ａ；子局位置情報受信手段、２１ｂ；子局サージ情報受信手段、２２；地図情報記憶手段、２２１；ＣＤ−ＲＯＭドライブ、２２２；補助記憶装置、２３；中央処理装置、２３ａ；送配電線路図情報作成手段、２３ｂ；故障区間特定手段、２３ｃ；故障位置特定手段、２３ｄ；サージ伝播速度算出手段、２４；送配電線路図情報出力手段、２４１；ＣＲＴ、２４２；プリンタ、２５；キーボード（入力手段）。
【図１】
0004564615.tif 000004
【図２】
0004564615.tif 000005
【図３】
0004564615.tif 000006
【図４】
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【図５】
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【図６】
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