(57)【要約】【課題】  低圧配電線から受電する低圧電力機器の雷故障リスクを正確に算出可能な低圧電力機器の雷故障リスク算出システムを提供する。【解決手段】  本発明にかかる低圧電力機器の雷故障リスク算出システム１００の構成は、配電系統の設備データを取得する設備データ取得部１１４と、家電機器の避雷器を含む需要家の電機設備のデータである需要家モデルデータを取得する需要家モデルデータ取得部１１６と、落雷データを取得する落雷データ取得部１１８と、設備データ、需要家モデルデータ、落雷データを用いて配電系統の解析モデルを生成する解析モデル生成部１２０と、解析モデルについて過渡現象解析を実行する解析実行部１３２と、過渡現象解析の解析結果より、低圧配電線から受電する低圧電力機器でフラッシオーバが発生するか否かに基づいて低圧電力機器の雷故障リスクを算出する雷故障リスク演算部１３８と、を有することを特徴とする。【選択図】図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
配電系統の設備データを取得する設備データ取得部と、
家電機器の避雷器を含む需要家の電機設備のデータである需要家モデルデータを取得する需要家モデルデータ取得部と、
落雷データを取得する落雷データ取得部と、
前記設備データ、前記需要家モデルデータ、前記落雷データを用いて、前記配電系統の解析モデルを生成する解析モデル生成部と、
前記解析モデルについて過渡現象解析を実行する解析実行部と、
過渡現象解析の解析結果より、前記配電系統の低圧配電線から受電する低圧電力機器でフラッシオーバが発生するか否かに基づいて該低圧電力機器の雷故障リスクを算出する雷故障リスク演算部と、
を有することを特徴とする低圧電力機器の雷故障リスク算出システム。
【請求項２】
前記解析モデル生成部は、前記配電系統に備えられる変圧器を中心として、該変圧器から分岐する前記低圧配電線ごとに解析モデルを生成することを特徴とする請求項１に記載の低圧電力機器の雷故障リスク算出システム。
【請求項３】
前記雷故障リスク演算部は、過渡現象解析の解析結果、前記配電系統の高圧碍子のフラッシオーバが発生する場合に、前記低圧電力機器でフラッシオーバが発生しないものとみなすことを特徴とする請求項１または２に記載の低圧電力機器の雷故障リスク算出システム。
【請求項４】
需要家に備えられた低圧電力機器の雷故障リスクを算出するためにコンピュータを、
配電系統の設備データを取得する設備データ取得手段、
家電機器の避雷器を含む需要家の電機設備のデータである需要家モデルデータを取得する需要家モデルデータ取得手段、
落雷データを取得する落雷データ取得手段、
前記設備データ、前記需要家モデルデータ、前記落雷データを用いて、前記配電系統の解析モデルを生成する解析モデル生成手段、
前記解析モデルについて過渡現象解析を実行する解析実行手段、および
過渡現象解析の解析結果より、前記配電系統の低圧配電線から受電する低圧電力機器でフラッシオーバが発生するか否かに基づいて該低圧電力機器の雷故障リスクを算出する雷故障リスク演算手段、
として機能させるための低圧電力機器の雷故障リスク算出プログラム。
【請求項５】
配電系統の設備データを取得する設備データ取得ステップと、
家電機器の避雷器を含む需要家の電機設備のデータである需要家モデルデータを取得する需要家モデルデータ取得ステップと、
落雷データを取得する落雷データ取得ステップと、
前記設備データ、前記需要家モデルデータ、前記落雷データを用いて、前記配電系統の解析モデルを生成する解析モデル生成ステップと、
前記解析モデルについて過渡現象解析を実行する解析実行ステップと、
過渡現象解析の解析結果より、前記配電系統の低圧配電線から受電する低圧電力機器でフラッシオーバが発生するか否かに基づいて該低圧電力機器の雷故障リスクを算出する雷故障リスク演算部と、
前記雷故障リスクに基づいて前記低圧電力機器の保全作業を実施する保全作業実施ステップと、
を含むことを特徴とする低圧電力機器の保全方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配電系統の低圧配電線から受電する低圧電力機器の雷故障リスク算出システム、低圧電力機器の雷故障リスク算出プログラム、低圧電力機器の保全方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
落雷を原因として、電力量計や家電機器などの低圧電力機器が雷故障する場合がある。電力品質を確保するためには、かかる雷故障が発生する可能性があるものに対して対策（保全作業）を講じ、雷故障を防止する必要がある。しかし、現在のところ、雷故障が発生する可能性のあるものを具体的に特定する技術が存在せず、その対策を困難にしている。
【０００３】
一方、近年、特許文献１に例示されるように落雷（直撃雷、誘導雷）のリスクを算出する技術が提案されている。特許文献１では、その段落００４１〜０１０４、図１１、１２等に記載のように、避雷器施設率や線路密度等に基づいて解析モデルを生成し、ＥＭＴＰ（Electro Magnetic Transients Program）解析を実行して高圧碍子のフラッシオーバ（スパークオーバ）が発生するか否かを判定し、配電線雷事故発生率を算出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−４５９２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述のように、現在のところ落雷のリスクを算出する技術は提案されているが、落雷を原因として雷故障が発生し得る低圧電力機器を具体的に特定する技術は提案されていない。そのため、このような技術の開発が切望されている状況にある。そこで、本発明は、この雷故障の詳細な仕組み（メカニズム）を明らかにし、雷故障が発生し得る低圧電力機器を具体的に特定可能な雷故障リスク算出システムおよび雷故障リスク算出プログラム、並びにその保全方法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】
【０００６】
上記課題を解決するために本発明者は鋭意検討し、低圧電力機器の代表例として電力量計を取り上げ、設置条件別の電力量計の雷故障の統計データに着目した。そして、電力量計の雷故障には各需要家の家電機器に内蔵された避雷器（バリスタ）が大きく関与することを見出した。これよりさらに研究を重ね、需要家の家電機器に内蔵された避雷器を解析モデルに含めて落雷時の過渡現象解析を実行し、雷故障が発生し得る電力量計を正確に特定する手法を確立し、他の低圧電力機器にも同様に適用できるとの確信を得て、本発明を完成するに到った。
【０００７】
すなわち、本発明にかかる低圧電力機器の雷故障リスク算出システムの代表的な構成は、配電系統の設備データを取得する設備データ取得部と、家電機器の避雷器を含む需要家の電機設備のデータである需要家モデルデータを取得する需要家モデルデータ取得部と、落雷データを取得する落雷データ取得部と、設備データ、需要家モデルデータ、落雷データを用いて配電系統の解析モデルを生成する解析モデル生成部と、解析モデルについて過渡現象解析を実行する解析実行部と、過渡現象解析の解析結果より、配電系統の低圧配電線から受電する低圧電力機器でフラッシオーバが発生するか否かに基づいて低圧電力機器の雷故障リスクを算出する雷故障リスク演算部と、を有することを特徴とする。
【０００８】
かかる構成によれば、算出される雷故障リスクに基づき雷故障が発生する可能性の高い低圧電力機器を具体的に特定することができる。これより、雷故障が発生する可能性の高い低圧電力機器に対して対策を講じられるため、効率的に電力品質を向上することができる。なお、雷故障リスクの算出対象は電力量計を始めとして、配電系統の低圧配電線から受電する低圧電力機器であればその雷故障リスクを正確に算出できる。
【０００９】
上記解析モデル生成部は、上記配電系統に備えられる変圧器を中心として、変圧器から分岐する低圧配電線ごとに解析モデルを生成するとよい。これにより、簡便に低圧電力機器の落雷時の過度現象解析を実行でき、その雷故障リスクを算出できる。
【００１０】
上記雷故障リスク演算部は、過渡現象解析の解析結果、上記配電系統の高圧碍子のフラッシオーバが発生する場合に、上記低圧電力機器でフラッシオーバが発生しないものとみなすとよい。これは、高圧配電線にて雷事故が発生した場合に、統計的に低圧電力機器の雷故障が発生していないことに基づくものであり、より実情を反映した雷故障リスクを算出できる。
【００１１】
本発明にかかる低圧電力機器の雷故障リスク算出プログラムの代表的な構成は、需要家に備えられた低圧電力機器の雷故障リスクを算出するためにコンピュータを、配電系統の設備データを取得する設備データ取得手段、家電機器の避雷器を含む需要家の電機設備のデータである需要家モデルデータを取得する需要家モデルデータ取得手段、落雷データを取得する落雷データ取得手段、設備データ、需要家モデルデータ、落雷データを用いて配電系統の解析モデルを生成する解析モデル生成手段、解析モデルについて過渡現象解析を実行する解析実行手段、および、過渡現象解析の解析結果より、配電系統の低圧配電線から受電する低圧電力機器でフラッシオーバが発生するか否かに基づいて低圧電力機器の雷故障リスクを算出する雷故障リスク演算手段、として機能させることを特徴とする。
【００１２】
かかる構成では、低圧電力機器の雷故障リスクを算出する手法（雷故障が発生する可能性の高い箇所を正確に特定する手法）がプログラムにて実現されるため、本手法の汎用化を図ることができる。なお、上述した低圧電力機器の雷故障リスク算出システムにおける技術的思想に対応する構成要素やその説明は、当該低圧電力機器の雷故障リスク算出プログラムにも適用される。
【００１３】
本発明にかかる低圧電力機器の保全方法の代表的な構成は、配電系統の設備データを取得する設備データ取得ステップと、家電機器の避雷器を含む需要家の電機設備のデータである需要家モデルデータを取得する需要家モデルデータ取得ステップと、落雷データを取得する落雷データ取得ステップと、設備データ、需要家モデルデータ、落雷データを用いて配電系統の解析モデルを生成する解析モデル生成ステップと、解析モデルについて過渡現象解析を実行する解析実行ステップと、過渡現象解析の解析結果より、配電系統の低圧配電線から受電する低圧電力機器でフラッシオーバが発生するか否かに基づいて低圧電力機器の雷故障リスクを算出する雷故障リスク演算部と、雷故障リスクに基づいて低圧電力機器の保全作業を実施する保全作業実施ステップと、を含むことを特徴とする。
【００１４】
かかる構成では、低圧電力機器の雷故障リスクを算出して、この算出したリスクに基づき保全作業（耐雷型のものと交換する等）を実施する。そのため、効率的に電力品質を向上することができる。なお、上述した低圧電力機器の雷故障リスク算出システムにおける技術的思想に対応する構成要素やその説明は、当該低圧電力機器の保全方法にも適用される。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、雷故障が発生する可能性の高い低圧電力機器を具体的に特定することができ、適切な保全作業を実施することができる。これにより、効率的に電力品質を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】電力量計の雷故障の統計データを示す図である。
【図２】三相３線式の誘導形電力量計が雷故障する過程を説明する図である。
【図３】需要家の家電機器に内蔵される避雷器を模式的に示す図である。
【図４】需要家の家電機器に内蔵される避雷器の影響を示す図である。
【図５】需要家の家電機器に内蔵される避雷器の影響を示す図である。
【図６】需要家の家電機器に内蔵される避雷器の影響を示す図である。
【図７】需要家の家電機器に内蔵される避雷器の影響を示す図である。
【図８】落雷によって低圧配電線の線間過電圧が発生する過程について説明する図である。
【図９】落雷によって低圧配電線の線間過電圧が発生する過程について説明する図である。
【図１０】低圧電力機器の雷故障リスク算出システムの概略構成を示す図である。
【図１１】保全作業の実施に到るまでの手順を例示した図である。
【図１２】解析回路の生成手法を説明する図である。
【図１３】解析回路を例示した図である。
【図１４】リスク箇所特定部によって表示部に表示させる画像を例示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００１８】
＜雷故障メカニズム＞
図１は、電力量計の雷故障の統計データを示す図である。図１（ａ）が電力量計の雷故障の内訳を計器種別ごとに示す図である。図１（ｂ）が電力量計の雷故障が家電機器を代表とする負荷を有する需要家で発生したか無負荷の需要家で発生したかの内訳を示す図である。図１（ｃ）が引込柱から電力を受電する引込需要家戸数と電力量計の雷故障が発生する割合との関係を示す度数分布である。
【００１９】
図１（ａ）に示すように、統計データによれば、電力量計の雷故障全体の約８７％が誘導形電力量計で発生している。以下では、三相３線式の誘導形電力量計を例示して、その雷故障する過程について説明する。
【００２０】
図２は、三相３線式の誘導形電力量計２００が雷故障する過程を説明する図である。図２（ａ）では三相３線式の誘導形電力量計２００の外観を図示しており、図２（ｂ）では図２（ａ）の端子部２０２を拡大して誘導形電力量計２００の端子２０２ａ、２０２ｂ間にフラッシオーバ２０４ａが発生した状態を図示しており、図２（ｃ）では図２（ａ）の端子部２０２を拡大して誘導形電力量計２００の端子２０２ａ、２０２ｂ間に続流２０４ｂが発生した状態を図示している。
【００２１】
図２（ａ）〜（ｃ）に示すように、誘導形電力量計２００は、低圧配電線の電圧相に接続する端子２０２ａ、２０２ｃ、および低圧配電線の接地相に接続する端子２０２ｂを備える端子部２０２を含んでいる。落雷が発生して、低圧配電線の電圧相と接地相の間に所定の線間過電圧（例えば６ｋＶの線間過電圧）が発生すると、端子２０２ａ、２０２ｂ間または端子２０２ｂ、２０２ｃ間にフラッシオーバ２０４ａが発生する。ここでは、端子２０２ａ、２０２ｂ間にフラッシオーバ２０４ａが発生するものとする。
【００２２】
端子２０２ａ、２０２ｂ間にフラッシオーバ２０４ａが発生すると、端子２０２ａ、２０２ｂ間が短絡状態となる。しかし、落雷による印加電流の低下とともに端子２０２ａ、２０２ｂ間のフラッシオーバ２０４ａは収束する。これにより、端子２０２ａ、２０２ｂ間の絶縁耐力が急速に回復するが、このとき低圧配電線の電源電圧も定常電圧に復帰する。低圧配電線の電源電圧が端子２０２ａ、２０２ｂ間の絶縁耐力を上回ると、再び絶縁破壊が起こり、続流２０４ｂが発生する。この続流２０４ｂの発生によって、誘導形電力量計２００の雷故障が発生すると考えられている。
【００２３】
上記より、電力量計の雷故障には低圧配電線の線間過電圧が大きく影響する。以下、この低圧配電線の線間過電圧について説明する。
【００２４】
図１（ｂ）に示すように、統計データによれば、電力量計の雷故障は負荷を有する需要家で発生した割合が５５％であるのに対し、無負荷の需要家で発生した割合が４５％である。負荷を有する需要家に対し無負荷の需要家の絶対数が大幅に少ないことを考えると、無負荷の需要家で電力量計の雷故障が発生した割合は極めて高い。また、図１（ｃ）に示すように、統計データによれば、引込柱から電力を受電する引込需要家戸数が少ないほど、電力量計の雷故障が発生する割合は高くなっている。
【００２５】
需要家の（一般家庭用の）家電機器には、避雷器が備えられている場合も少なくない。図３は、需要家の家電機器２１０ａ、２１０ｂに内蔵される避雷器２１２ａ、２１２ｂを模式的に示す図である。図３（ａ）が筐体が接地された家電機器２１０ａの避雷器２１２ａを示す図であり、図３（ｂ）が筐体が非接地の家電機器２１０ｂの避雷器２１２ｂを示す図である。
【００２６】
図３（ａ）に示すように、需要家のエアコン、給湯設備、洗濯機等の家電機器２１０ａには、線間バリスタ等を用いた接地された避雷器２１２ａが内蔵されており、落雷等を原因としたサージをカットするように構成されている。図３（ｂ）に示すように、需要家の冷蔵庫、電子レンジ等の家電機器２１０ｂには線間バリスタ等による非接地の避雷器２１２ｂが内蔵されており、落雷等を原因としたサージをカットするように構成されている。上記図１（ｂ）、（ｃ）の統計データはこの需要家の家電機器２１０ａ、２１０ｂの避雷器２１２ａ、２１２ｂが低圧配電線の線間過電圧を抑制した結果と捉えることができる。
【００２７】
需要家の家電機器２１０ａ、２１０ｂに内蔵される避雷器２１２ａ、２１２ｂの影響について検証する。図４〜図７は、需要家の家電機器２１０ａ、２１０ｂに内蔵される避雷器２１２ａ、２１２ｂの影響を示す図である。図４（ａ）〜図７（ａ）は検証モデルの概略図であり、図４（ｂ）〜図７（ｂ）は検証モデルの第一電柱x１、第二電柱x２、第三電柱x３、第四電柱x４それぞれにおける低圧配電線Ｌo１の線間過電圧を示す図である。
【００２８】
図４（ａ）〜図７（ａ）に示すように、検証モデルとして配電系統を模擬した回路を作成した。この回路では、第一電柱x１を雷撃柱として、衝撃電圧発生装置ＩＧにて落雷を模擬した印加電圧（インパルス電圧）を加えた（印加電流波高値５．６ｋＡ、高圧配電線Ｈi１でのフラッシオーバなし）。そして、第一電柱x１〜末端柱となる第四電柱x４までの低圧配電線Ｌo１の線間過電圧を測定した。
【００２９】
図４（ａ）の検証モデルでは、第一電柱x１〜第四電柱x４のいずれにも、避雷器２１２ａ、２１２ｂ内蔵の家電機器２１０ａ、２１０ｂを接続しないものとした。図５（ａ）の検証モデルでは、第二電柱x２に避雷器２１２ａ、２１２ｂ内蔵の家電機器２１０ａ、２１０ｂを接続した。図６（ａ）の検証モデルでは、第三電柱x３に避雷器２１２ａ、２１２ｂ内蔵の家電機器２１０ａ、２１０ｂを接続した。図７（ａ）の検証モデルでは、第二電柱x２〜第四電柱x４に避雷器２１２ａ、２１２ｂ内蔵の家電機器２１０ａ、２１０ｂを接続した。
【００３０】
図４（ｂ）〜図７（ｂ）に示すように、避雷器２１２ａ、２１２ｂ内蔵の家電機器２１０ａ、２１０ｂが接続された場合には総じて低圧配電線Ｌo１の線間過電圧が抑制される結果となった。これにより、図１（ｂ）の無負荷の需要家で電力量計の雷故障が発生した割合が極めて高いのは、無負荷の需要家には避雷器２１２ａ、２１２ｂ内蔵の家電機器２１０ａ、２１０ｂが接続されないためと説明できる。
【００３１】
また、図４（ｂ）〜図７（ｂ）に示すように、避雷器２１２ａ、２１２ｂ内蔵の家電機器２１０ａ、２１０ｂが接続された場合には自らだけではなく他の電柱においても低圧配電線２３２の線間過電圧が抑制される結果となった。これにより、図１（ｃ）の引込需要家戸数が少ないほど電力量計の雷故障が発生する割合が高いのは、引込需要家戸数が少ないほど避雷器２１２ａ、２１２ｂ内蔵の家電機器２１０ａ、２１０ｂが接続されない可能性が高まるためと説明できる。
【００３２】
上記より、低圧配電線の線間過電圧には、負荷を有する需要家の避雷器２１２ａ、２１２ｂ内蔵の家電機器２１０ａ、２１０ｂが大きく影響するのは明らかである。以下、これを踏まえて、落雷によって低圧配電線の線間過電圧が発生する過程について説明する。
【００３３】
図８は、落雷２６０によって低圧配電線２５４の線間過電圧が発生する過程について説明する図である。図８（ａ）が配電系統２８０を模式的に示す図であり、図８（ｂ）が電柱２６８の低圧配電線２５４の線間過電圧２６８ｂを示す図である。図８（ａ）に示すように、配電系統２８０には、高圧配電線２５２、低圧配電線２５４（接地相２５４ａ、電圧相２５４ｂ、２５４ｃ）、電柱２６２〜２７０、電柱２６４に設置された柱上変圧器２７２が備えられている。
【００３４】
落雷２６０が発生すると（電柱２６４を雷撃柱とする）、低圧配電線２５４の接地相２５４ａの対地電位が上昇する。すると、柱上変圧器２７２や各需要家の家電機器２１０ａ、２１０ｂの避雷器２１２ａ、２１２ｂを通して接地相２５４ａから電圧相２５４ｂ、２５４ｃへと、落雷２６０の雷撃電流が侵入して電圧相２５４ｂ、２５４ｃの対地電位が上昇する。
【００３５】
接地相２５４ａの対地電位は、各電柱２６２〜２７０の接地極２６２ａ〜２７０ａへの分流により電柱２６４から遠ざかるほど低下する。一方、電圧相２５４ｂ、２５４ｃは、接地相２５４ａのように接地極２６２ａ〜２７０ａに接続されているわけではない。電圧相２５４ｂ、２５４ｃの対地電位が低下するか否かは、電圧相２５４ｂ、２５４ｃに需要家が避雷器２１２ａ、２１２ｂ内蔵の家電機器２１０ａ、２１０ｂを接続しているかによる。電圧相２５４ｂ、２５４ｃに避雷器２１２ａ、２１２ｂ内蔵の家電機器２１０ａ、２１０ｂの接続がない場合には、電圧相２５４ｂ、２５４ｃの対地電位は低下し難く、図８（ｂ）に示すように電柱２６８では線間過電圧２６８ｂ（電圧相電位＞接地相電位）が発生する。なお、上記の過程以外でも低圧配電線で線間過電圧が発生し得る。
【００３６】
図９は、落雷３６０によって低圧配電線３５４の線間過電圧が発生する過程（他の過程）について説明する図である。図９（ａ）が配電系統３８０を模式的に示す図であり、図９（ｂ）が雷撃柱たる電柱３６６の低圧配電線３５４の線間過電圧３６６ｂを示す図である。図９（ａ）に示すように、配電系統３８０には、高圧配電線３５２、低圧配電線３５４（接地相３５４ａ、電圧相３５４ｂ、３５４ｃ）、電柱３６２〜３７０が備えられている。
【００３７】
落雷３６０が発生すると（電柱３６６を雷撃柱とする）、低圧配電線３５４の接地相３５４ａの対地電位が上昇する。また、落雷３６０に起因した電磁誘導によって、電圧相３５４ｂ、３５４ｃの対地電位が上昇する。すると、図９（ｂ）に示すように、低圧配電線３５４で線間過電圧３６６ｂが（電圧相電位＜接地相電位）発生し得る。
【００３８】
以上、電力量計の雷故障の詳細なメカニズムについて説明した。上記より、電力量計の雷故障には、需要家の避雷器２１２ａ、２１２ｂ内蔵の家電機器２１０ａ、２１０ｂが大きく影響することが分かる。そこで、以下では、需要家の避雷器２１２ａ、２１２ｂ内蔵の家電機器２１０ａ、２１０ｂを含めて落雷が発生した際の過渡現象解析を行い、雷故障が発生する可能性の高い電力量計を具体的に特定する手法について説明する。
【００３９】
＜低圧電力機器の雷故障リスク算出システム＞
図１０は、低圧電力機器の雷故障リスク算出システム（以下「雷故障リスク算出システム１００」と称する）の概略構成を示す図である。図１０に示すように、雷故障リスク算出システム１００はいわゆるコンピュータシステムであって、システム制御部１０２、記憶部１０４、入力部１０６、出力部１０８、表示部１１０、保全データ導出部１１２を含んで構成される。
【００４０】
システム制御部１０２は、中央処理装置（ＣＰＵ）によって実現され、システム全体の管理・制御を行う。記憶部１０４は、各種記憶手段（ＲＯＭやＲＡＭ、ＨＤＤ等）により実現され、必要なデータを記憶する。システムに必要なプログラム等は、かかる記憶部１０４に格納される。
【００４１】
入力部１０６は、キーボードやマウス、タッチパネル、あるいはネットワークを通じたデータ通信等により、外部からデータをシステム内部へと取り込む入力手段である。出力部１０８は、システム内部からデータを外部へと送り出す出力手段であり、出力内容をデータとして記録媒体に保存したり、プリンタにて印刷したり、ネットワークを通じたデータ通信等によって必要なデータを特定のアドレスへと送ることが可能である。表示部１１０は、ユーザへと静止画または動画を表示する表示手段であって、例えば液晶ディスプレイやプラズマディスプレイ、ＥＬ(Electro Luminescence)ディスプレイで構成される。
【００４２】
保全データ導出部１１２は、保全作業を実施する際の指標となる保全データを導出する部位であり、ここでは雷故障が発生する可能性の高い電力量計を具体的に特定した保全データを表示部１１０に表示させる。保全データ導出部１１２は、設備データ取得部１１４、需要家モデルデータ取得部１１６、落雷データ取得部１１８、解析モデル生成部１２０、解析実行部１３２、雷故障リスク演算部１３８、リスク箇所特定部１４８からなる。
【００４３】
図１１は、保全作業の実施に到るまでの手順を例示した図である。図１１に例示するように、設備データ取得ステップＳ１１４、需要家モデルデータ取得ステップＳ１１６、落雷データ取得ステップＳ１１８、解析モデル生成ステップＳ１２０、解析実行ステップＳ１３２、Ｓ１３４、雷故障リスク演算ステップＳ１３６、リスク箇所特定ステップＳ１４８を経て、保全作業実施ステップＳ１５０に到る。以下では、図１１の各ステップと併せて、保全データ導出部１１２の各部構成について説明する。
【００４４】
設備データ取得ステップＳ１１４では、設備データ取得部１１４が、配電系統の設備データを取得する。具体的には、配電系統に備えられる高圧配電線１５２の設備データ（種別、太さ、線路長等）、低圧配電線１５４ａの設備データ（種別、太さ、線路長等）、グランドワイヤ１５６の設備データ（種別、太さ、線路長等）、引込線１５８の設備データ（種別、太さ、線路長等）、柱上変圧器１７２の設備データ（雷インパルス耐電圧）等を取得する。高圧配電線１５２、低圧配電線１５４ａ、グランドワイヤ１５６、引込線１５８、柱上変圧器１７２は、図１３に図示する。
【００４５】
需要家モデルデータ取得ステップＳ１１６では、需要家モデルデータ取得部１１６が、家電機器２１０ａ、２１０ｂの避雷器２１２ａ、２１２ｂを含む需要家の電機設備のデータである需要家モデルデータを取得する。需要家モデルデータとしては、家電機器２１０ａ、２１０ｂに内蔵される避雷器２１２ａ、２１２ｂを想定して、線間バリスタの制限電圧、対地間バリスタの制限電圧、接地抵抗等が挙げられる。需要家モデルデータは設備データとしての実測値に限らず、想定値（模擬値）であってもよい。なお、ここでは「負荷を有する需要家」を需要家モデルデータを取得する対象とし、「無負荷の需要家」は避雷器２１２ａ、２１２ｂ内蔵の家電機器２１０ａ、２１０ｂが接続されることはないため需要家モデルデータを取得する対象としない。
【００４６】
落雷データ取得ステップＳ１１８では、落雷データ取得部１１８が、配電系統に対して直撃雷または誘導雷として作用する落雷（後工程の解析で使用する落雷の条件）を決定する落雷データを取得する。具体的には、落雷データとしては、雷撃電流波形データ（波頭長、波尾長）、雷撃電流ピーク値（波高値）等が挙げられる。なお、後工程の解析で使用する落雷の条件を過去の実測データに基づいて決定することも可能であり、その場合には落雷データがその過去の実測データとなる。
【００４７】
表１に、設備データ取得ステップＳ１１４、需要家モデルデータ取得ステップＳ１１６、落雷データ取得ステップＳ１１８にて取得される各データを例示する。本実施形態では、この各データに基づいて、落雷時の過渡現象解析としてのＥＭＴＰ解析を実行する。
【００４８】
【表１】
2012191686.tif 000003
【００４９】
解析モデル生成ステップＳ１２０は、解析回路生成ステップＳ１２２、落雷地点決定ステップＳ１２４、直撃雷判定ステップＳ１２６、解析モデル変換ステップＳ１２８、Ｓ１３０を含む。解析回路生成ステップＳ１２２では、解析モデル生成部１２０が、入力部１０６からユーザの操作入力を受けつけて、表１の各データに基づく解析回路を完成させる。
【００５０】
図１２は、解析回路の生成手法を説明する図である。図１２に例示するように、本実施形態では、配電系統に備えられる柱上変圧器１７２を中心として、柱上変圧器１７２から分岐する低圧配電線１５４ａ〜１５４ｄごとに解析回路を生成する。これにより、解析回路が簡便になるため、取り扱いやすくなる利点がある。
【００５１】
図１３は、解析回路（低圧配電線１５４ａの解析回路）を例示した図である。図１３に例示するように、解析回路には、高圧配電線１５２、低圧配電線１５４ａ、グランドワイヤ１５６、電柱１６２〜１６８、柱上変圧器１７２、需要家の避雷器２１２ａ、２１２ｂ内蔵の家電機器２１０ａ、２１０ｂ等が反映される。なお、引込柱から複数の需要家へ供給がある場合などでは、解析回路を簡便にするために１件の需要家としてモデル化することが好ましい。
【００５２】
落雷地点決定ステップＳ１２４では、解析モデル生成部１２０が、モンテカルロ法（乱数計算）等によって落雷地点を決定する。直撃雷判定ステップＳ１２６では、解析モデル生成部１２０が、決定された落雷地点（雷撃吸引距離、落雷地点からの距離）に基づき、配電系統への直撃雷となるか（直撃雷判定ステップＳ１２６ＹＥＳ）誘導雷となるか（直撃雷判定ステップＳ１２６ＮＯ）を判定する。
【００５３】
配電系統への直撃雷となる場合には（直撃雷判定ステップＳ１２６ＹＥＳ）、解析モデル生成部１２０が、直撃雷が発生するものとして処理し上記解析回路をＥＭＴＰ解析用の解析モデルに変換する。配電系統への誘導雷となる場合には（直撃雷判定ステップＳ１２６ＮＯ）、解析モデル生成部１２０が、誘導雷が発生するものとして処理し上記解析回路をＥＭＴＰ解析用の解析モデルに変換する。これにより、柱上変圧器１７２から分岐する低圧配電線１５４ａ〜１５４ｄごとに解析モデルが生成する。
【００５４】
解析実行ステップＳ１３２、Ｓ１３４では、解析実行部１３２が、解析モデルについてＥＭＴＰ解析を実行する。ここでは、柱上変圧器１７２から分岐する低圧配電線１５４ａ〜１５４ｄごとに解析モデルを生成しているため、ＥＭＴＰ解析の計算処理の負担は軽減される。
【００５５】
雷故障リスク演算ステップＳ１３６は、高圧碍子ＦＯ判定ステップＳ１３８、電力量計ＦＯ判定ステップＳ１４０、雷故障リスク評価ステップＳ１４２、Ｓ１４４、回数判定ステップＳ１４６を含む。
【００５６】
高圧碍子ＦＯ判定ステップＳ１３８では、雷故障リスク演算部１３８が、ＥＭＴＰ解析の解析結果から、配電系統の高圧碍子のフラッシオーバが発生するか否かを判定する。具体的には、落雷により高圧碍子に１２０ｋＶ（５０％閃落値）を超える電圧がかかる場合にはフラッシオーバが発生すると判定し（高圧碍子ＦＯ判定ステップＳ１３８ＹＥＳ）、高圧碍子に１２０ｋＶを超える電圧がかからない場合には否と判定する（高圧碍子ＦＯ判定ステップＳ１３８ＮＯ）。
【００５７】
高圧碍子のフラッシオーバが発生しないと判定された場合には（高圧碍子ＦＯ判定ステップＳ１３８ＮＯ）、電力量計ＦＯ判定ステップＳ１４０へと移行する。電力量計ＦＯ判定ステップＳ１４０では、雷故障リスク演算部１３８が、ＥＭＴＰ解析の解析結果から、需要家に備えられる電力量計のフラッシオーバが発生するか否かを判定する。具体的には、落雷により電力量計に６ｋＶを超える電圧がかかる場合にはフラッシオーバが発生すると判定し（電力量計ＦＯ判定ステップＳ１４０ＹＥＳ）、電力量計に６ｋＶを超える電圧がかからない場合には否と判定する（電力量計ＦＯ判定ステップＳ１４０ＮＯ）。
【００５８】
高圧碍子のフラッシオーバが発生すると判定された場合（高圧碍子ＦＯ判定ステップＳ１３８ＹＥＳ）、または電力量計のフラッシオーバが発生しないと判定された場合（電力量計ＦＯ判定ステップＳ１４０ＮＯ）には、雷故障リスク評価ステップＳ１４２へと移行する。雷故障リスク評価ステップＳ１４２では、雷故障リスク演算部１３８が、電力量計の雷故障が起こらないと判定し、雷故障リスクとして「０」を与える。
【００５９】
高圧碍子のフラッシオーバが発生すると判定された場合に電力量計の雷故障がないと判定するのは、過去の統計データに基づく判断である。すなわち、高圧碍子のフラッシオーバが発生した場合に、電力量計の故障が発生した事例は今のところ見られないのである。これは、高圧碍子のフラッシオーバによりリレーが動作して、低圧配電線への電源供給がなくなるためと考えられる。
【００６０】
電力量計のフラッシオーバが発生すると判定された場合（電力量計ＦＯ判定ステップＳ１４０ＹＥＳ）には、雷故障リスク評価ステップＳ１４４へと移行する。雷故障リスク評価ステップＳ１４４では、雷故障リスク演算部１３８が、電力量計の雷故障が起こると判定し、雷故障リスクとして「１」を与える。
【００６１】
回数判定ステップＳ１４６では、所定回数を計算したかどうかを判定する。所定回数に満たないと判定された場合には（回数判定ステップＳ１４６ＮＯ）、落雷地点決定ステップＳ１２４へと戻り、所定回数に達するまでこれを繰り返す。これにより、所定回数の平均の雷故障リスクの値を算出する。
【００６２】
計算が所定の回数に達したと判定された場合には（回数判定ステップＳ１４６ＹＥＳ）、リスク箇所特定ステップＳ１４８へと移行する。リスク箇所特定ステップＳ１４８では、リスク箇所特定部１４８が、算出された各々の電力量計の雷故障リスクの値に基づき、雷故障リスクが所定値以上の電力量計を表示部１１０に他と違う表示態様で表示させる。この画像が、保全作業を実施する際の指標となる保全データとなる。
【００６３】
図１４は、リスク箇所特定部１４８によって表示部１１０に表示させる画像を例示した図である。図１４（ａ）が保全作業実施前の状態を図示しており、図１４（ｂ）が保全作業実施後の状態を図示している。図１４（ａ）に例示するように、ここでは、電力量計１７４ａ、１７４ｂの雷故障の可能性が高いことが分かる。
【００６４】
そこで、保全作業実施ステップＳ１５０として、ユーザが雷故障の可能性の高い電力量計１７４ａ、１７４ｂの保全作業を実施する。具体的には、耐雷型の電力量計１７４ｃ、１７４ｄと交換するなど、雷故障に対する対策を取る。これにより、図１４（ｂ）に示すように、雷故障の可能性の高い電力量計１７４ａ、１７４ｂを無くすことができるため、効率的に電力品質を向上することができる。
【００６５】
なお、上記では、雷故障リスク算出システム１００が電力量計の雷故障リスクを算出する場合について説明したが、雷故障リスクの算出対象は電力量計に限らず、配電系統の低圧配電線から受電する低圧電力機器（例えば家電機器）であればその雷故障リスクを正確に算出できる。
【００６６】
なお、上記雷故障リスク算出システム１００をプログラムによって構成することも可能である。具体的には、コンピュータを、設備データ取得部１１４と同等の設備データ取得手段、需要家モデルデータ取得部１１６と同等の需要家モデルデータ取得手段、落雷データ取得部１１８と同等の落雷データ取得手段、解析モデル生成部１２０と同等の解析モデル生成手段、解析実行部１３２と同等の解析実行手段、および、雷故障リスク演算部１３８と同等の雷故障リスク演算手段、として機能させるプログラムを構築すれば、本手法の汎用化を図り得る。
【００６７】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明は、配電系統の低圧配電線から受電する低圧電力機器の雷故障リスク算出システム、低圧電力機器の雷故障リスク算出プログラム、低圧電力機器の保全方法として利用することができる。
【符号の説明】
【００６９】
１００…低圧電力機器の雷故障リスク算出システム、１０２…システム制御部、１０４…記憶部、１０６…入力部、１０８…出力部、１１０…表示部、１１２…保全データ導出部、１１４…設備データ取得部、１１６…需要家モデルデータ取得部、１１８…落雷データ取得部、１２０…解析モデル生成部、１３２…解析実行部、１３８…雷故障リスク演算部、１４８…リスク箇所特定部、１５２、２５２、３５２…高圧配電線、１５４ａ〜１５４ｄ、２５４、３５４…低圧配電線、２５４ａ、３５４ａ…接地相、２５４ｂ、２５４ｃ、３５４ｂ、３５４ｃ…電圧相、１５６…グランドワイヤ、１５８…引込線、１６２〜１６８、２６２〜２７０、３６２〜３７０…電柱、１７２、２７２…柱上変圧器、１７４ａ〜１７４ｄ…電力量計、２００…誘導形電力量計、２０２…端子部（２０２ａ〜２０２ｃ…端子）、２０４ａ…フラッシオーバ、２０４ｂ…続流、２１０ａ、２１０ｂ…家電機器、２１２ａ、２１２ｂ…避雷器、２６０、３６０…落雷、２６２ａ〜２７０ａ…接地極、２６８ｂ…線間過電圧、２８０、３８０…配電系統、３６６ｂ…線間過電圧
【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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