(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
送電線の零相電流を検出する零相電流検出手段と、上記零相電流を記憶する零相電流記憶手段と、上記零相電流の包絡線の近似値を演算する近似値演算手段と、故障直前の上記包絡線の近似値の傾きを検出する近似値変化抽出手段とを備えたことを特徴とする送電線故障アーク挙動測定装置。
【請求項２】
送電線の相電圧を検出する相電圧検出手段と、上記相電圧を記憶する相電圧記憶手段と、上記送電線の零相電流を検出する零相電流検出手段と、上記零相電流を記憶する零相電流記憶手段と、上記相電圧と上記零相電流とから上記送電線の故障点で発生したアークを含む回路における上記零相電流が零点となるときの故障回路抵抗を演算する故障回路抵抗演算手段と、上記零相電流が零点となるときの上記故障回路抵抗の時系列的な推移を検出する故障回路抵抗抽出手段とを備えたことを特徴とする送電線故障アーク挙動測定装置。
【請求項３】
送電線の零相電流を検出する零相電流検出手段と、上記零相電流を記憶する零相電流記憶手段と、上記零相電流の包絡線の近似値を演算する近似値演算手段と、故障直前の上記包絡線の近似値の傾きを検出する近似値変化抽出手段と、上記送電線の相電圧を検出する相電圧検出手段と、上記相電圧を記憶する相電圧記憶手段と、上記相電圧と上記零相電流から上記送電線の故障点で発生したアークを含む回路における上記零相電流が零での故障回路抵抗を演算する故障回路抵抗演算手段と、上記零相電流が零点となるときの上記故障回路抵抗の時系列的な推移を検出する故障回路抵抗抽出手段と、上記包絡線の近似値の傾きと上記故障回路抵抗の時間的な変化とから上記故障点における故障の原因を判別する故障原因判別手段とを備えたことを特徴とする送電線故障原因判別装置。
【請求項４】
送電線の零相電圧を検出する零相電圧検出手段と、上記送電線の零相電流を検出する零相電流検出手段と、上記零相電圧と上記零相電流とから零相インピーダンスを演算する零相インピーダンス電圧演算手段と、上記零相電流の挙動から期待される上記零相インピーダンス部分に発生する電圧と上記零相電圧との差電圧を演算する差電圧演算手段と、上記差電圧の時間的な変化を抽出する差電圧変化抽出手段とを備えたことを特徴とする送電線故障アーク挙動測定装置。
【請求項５】
送電線の零相電圧を検出する零相電圧検出手段と、上記零相電圧を記憶する零相電圧記憶手段と、現時点より１サイクル前の上記零相電圧を標本電圧として、上記標本電圧と現時点の上記零相電圧とを順送りして、上記標本電圧と現時点の上記零相電圧との差である移動差電圧を各サイクル毎に演算する移動差電圧演算手段と、上記移動差電圧の時間的な変化を抽出する移動差電圧変化抽出手段とを備えたことを特徴とする送電線故障アーク挙動測定装置。
【請求項６】
送電線の零相電圧を検出する零相電圧検出手段と、上記零相電圧を記憶する相電圧記憶手段と、故障前の定常時における上記零相電圧を標本電圧として設定し、上記標本電圧と現時点の上記零相電圧との差である移動差電圧を、上記標本電圧を固定して順次各サイクル毎に演算する移動差電圧演算手段と、上記移動差電圧の時間的な変化を検出する移動差電圧変化抽出手段とを備えたことを特徴とする送電線故障アーク挙動測定装置。
【請求項７】
送電線の零相電圧を検出する零相電圧検出手段と、上記送電線の零相電流を検出する零相電流検出手段と、上記零相電圧と上記零相電流とから零相インピーダンスを演算する零相インピーダンス電圧演算手段と、上記零相電流の挙動から期待される上記零相インピーダンス部分に発生する電圧と上記零相電圧との差電圧を演算する差電圧演算手段と、上記差電圧の時間的な変化を抽出する差電圧変化抽出手段と、現時点より１サイクル前の上記零相電圧を標本電圧として、上記標本電圧と現時点の上記零相電圧とを順送りして、上記標本電圧と現時点の上記零相電圧との差である移動差電圧を演算する移動差電圧演算手段と、上記標本電圧と現時点の上記零相電圧との差である移動差電圧を演算する移動差電圧演算手段と、上記移動差電圧の時間的な変化を抽出する移動差電圧変化抽出手段と、上記差電圧の時間的な変化と上記移動差電圧の時間的な変化とから故障の原因を判別する故障原因判別手段とを備えたことを特徴とする送電線故障原因判別装置。
【請求項８】
送電線の零相電圧を検出する零相電圧検出手段と、上記送電線の零相電流を検出する零相電流検出手段と、上記零相電圧と上記零相電流とから零相インピーダンスを演算する零相インピーダンス電圧演算手段と、上記零相電流の挙動から期待される上記零相インピーダンス部分に発生する電圧と上記零相電圧との差電圧を演算する差電圧演算手段と、上記差電圧の時間的な変化を抽出する差電圧変化抽出手段と、故障前の定常時における上記零相電圧を標本電圧として設定し、上記標本電圧と現時点の上記零相電圧との差である移動差電圧を、上記標本電圧を固定して順次各サイクル毎に演算する移動差電圧演算手段と、上記移動差電圧の時間的な変化を検出する移動差変化抽出手段と、上記差電圧の時間的な変化と上記移動差電圧の時間的な変化とから故障の原因を判別する故障原因判別手段とを備えたことを特徴とする送電線故障原因判別装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、送電線の地絡故障時におけるアーク挙動を検出する送電線故障アーク挙動測定装置、及びアーク挙動から送電線の故障原因を判別する送電線故障原因判別装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１8は、例えば中部電力技術開発ニュース７０号、１０月（１９９６）に記載の「送電線故障原因判別システムの開発」に示された従来の故障電流解析法を用いた送電線故障原因判別装置における故障原因判別のフローチャートである。図１8において、雷については発変電所等の電気所に取り付けた非接触電圧センサにより雷サージ電圧を検出して、雷と原因を判定する（ステップＳ１）。その他の故障については、送電線の地絡故障時に電気所の接地変圧器の接地抵抗に流れる地絡電流を変流器（図示せず）で検出する（ステップＳ２）。次に地絡電流の電流波形を例えばデジタル記録オシロに記録する（ステップＳ３）。記録された電流波形から故障前後３サイクル部分を切り出す（ステップＳ４）。続いて、電流波形のピーク値を基準とした電流波形の正規化を行う（ステップＳ５）。そして、切り出した電流波形のスペクトル解析をする（ステップＳ６）。さらに、事故の内容を分析して事故種を判別して（ステップＳ７）、判定結果を出力する（ステップＳ８）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の送電線故障原因判別装置は以上のように構成されているので、地絡電流の電流波形をスペクトル解析して故障原因を判別する。したがって、電力系統の回路構成により決定される要素が大きい過渡現象時における振動波のスペクトルを観測しているので、地絡故障時のアーク現象の特徴を抽出するのが困難なため、故障原因の判別精度の向上を図るのが困難であるという問題点があった。
この発明は、以上のような問題点を解消するためになされたもので、地絡故障時のアーク現象の特徴を抽出することができる送電線故障アーク挙動測定装置を提供することを目的としたものである。
さらに、アーク現象の特徴を抽出することにより故障原因の判別を容易に行うことができる送電線故障原因判別装置を提供することを目的としたものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この発明に係わる送電線故障アーク挙動測定装置は、送電線の零相電流を検出する零相電流検出手段と、零相電流を記憶する零相電流記憶手段と、零相電流の包絡線の近似値を演算する近似値演算手段と、故障直前の包絡線の近似値の傾きを検出する近似値変化抽出手段とを備えたものである。
また、送電線の相電圧を検出する相電圧検出手段と、相電圧を記憶する相電圧記憶手段と、送電線の零相電流を検出する零相電流検出手段と、零相電流を記憶する零相電流記憶手段と、相電圧と零相電流とから送電線の故障点で発生したアークを含む回路における零相電流が零点となるときの故障回路抵抗を演算する故障回路抵抗演算手段と、零相電流が零点となるときの故障回路抵抗の時系列的な推移を検出する故障回路抵抗抽出手段とを備えたものである。
また、この発明に係わる送電線故障原因判別装置は、送電線の零相電流を検出する零相電流検出手段と、零相電流を記憶する零相電流記憶手段と、零相電流の包絡線の近似値を演算する近似値演算手段と、故障直前の包絡線の近似値の傾きを検出する近似値変化抽出手段と、送電線の相電圧を検出する相電圧検出手段と、相電圧を記憶する相電圧記憶手段と、相電圧と零相電流から送電線の故障点で発生したアークを含む回路における零相電流が零での故障回路抵抗を演算する故障回路抵抗演算手段と、零相電流が零点となるときの故障回路抵抗の時系列的な推移を検出する故障回路抵抗抽出手段と、包絡線の近似値の傾きと故障回路抵抗の時間的な変化とから故障点における故障の原因を判別する故障原因判別手段とを備えたものである。
【０００５】
また、この発明に係わる送電線故障アーク挙動測定装置は、送電線の零相電圧を検出する零相電圧検出手段と、送電線の零相電流を検出する零相電流検出手段と、零相電圧と零相電流とから零相インピーダンスを演算する零相インピーダンス電圧演算手段と、零相電流の挙動から期待される零相インピーダンス部分に発生する電圧と零相電圧との差電圧を演算する差電圧演算手段と、差電圧の時間的な変化を抽出する差電圧変化抽出手段とを備えたものである。
また、送電線の零相電圧を検出する零相電圧検出手段と、零相電圧を記憶する零相電圧記憶手段と、現時点より１サイクル前の零相電圧を標本電圧として、標本電圧と現時点の零相電圧とを順送りして、標本電圧と現時点の零相電圧との差である移動差電圧を各サイクル毎に演算する移動差電圧演算手段と、移動差電圧の時間的な変化を抽出する移動差電圧変化抽出手段とを備えたものである。
また、送電線の零相電圧を検出する零相電圧検出手段と、零相電圧を記憶する相電圧記憶手段と、故障前の定常時における零相電圧を標本電圧として設定し、標本電圧と現時点の零相電圧との差である移動差電圧を、標本電圧を固定して順次各サイクル毎に演算する移動差電圧演算手段と、移動差電圧の時間的な変化を検出する移動差電圧変化抽出手段とを備えたものである。
【０００６】
また、この発明に係わる送電線故障原因判別装置は、送電線の零相電圧を検出する零相電圧検出手段と、送電線の零相電流を検出する零相電流検出手段と、零相電圧と零相電流とから零相インピーダンスを演算する零相インピーダンス電圧演算手段と、零相電流の挙動から期待される零相インピーダンス部分に発生するインピーダンス電圧と零相電圧との差電圧を演算する差電圧演算手段と、差電圧の時間的な変化を抽出する差電圧変化抽出手段と、現時点より１サイクル前の零相電圧を標本電圧として、標本電圧と現時点の零相電圧とを順送りして、標本電圧と現時点の零相電圧との差である移動差電圧を演算する移動差電圧演算手段と、上記移動差電圧の時間的な変化を抽出する移動差電圧変化抽出手段と、差電圧の時間的な変化と移動差電圧の時間的な変化とから故障の原因を判別する故障原因判別手段とを備えたものである。
【０００７】
さらに、送電線の零相電圧を検出する零相電圧検出手段と、送電線の零相電流を検出する零相電流検出手段と、零相電圧と零相電流とから零相インピーダンスを演算する零相インピーダンス電圧演算手段と、零相電流の挙動から期待される零相インピーダンス部分に発生する電圧と零相電圧との差電圧を演算する差電圧演算手段と、差電圧の時間的な変化を抽出する差電圧変化抽出手段と、故障前の定常時における零相電圧を標本電圧として設定し、標本電圧と現時点の零相電圧との差である移動差電圧を、標本電圧を固定して順次各サイクル毎に演算する移動差電圧演算手段と、移動差電圧の時間的な変化を検出する移動差変化抽出手段と、差電圧の時間的な変化と移動差電圧の時間的な変化とから故障の原因を判別する故障原因判別手段とを備えたものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は実施の形態１の構成図、及び図２は零相電流の包絡線の近似値を示す説明図である。図１において、１は発電所や変電所等に設置された母線、２は負荷側２ａが母線１に接続された変圧器で、電源側２ｂが電源（図示せず）に接続されている。３は母線１に接続された送電線、４は母線１に接続された接地変圧器で、中性点が接地抵抗５を介して接地されている。６は零相電流検出手段で、接地変圧器４の中性点に流れる零相電流を検出する。７は零相電流記憶手段で、零相電流検出手段６で検出した零相電流を記憶する。８は近似値演算手段で、単一の周波数成分で振動しながら変化する零相電流ｉの瞬時値を式（１）で示す包絡線の近似値ｉｔで定義する。なお、式（１）において、ωは電源電圧角周波数である。例えば、測定された零相電流ｉが図２に示すような変化をしたとき、式（１）により計算した包絡線の近似値ｉｔは零相電流ｉの包絡線とほぼ一致する。９は近似値変化抽出手段で、包絡線の近似値ｉｔの傾きを検出する。
【０００９】
【数１】
0003884667.tif 000002
【００１０】
次に動作について説明する。図１及び図２において、送電線３で地絡事故が発生すると、接地変圧器４の中性点に零相電流ｉが流れる。零相電流ｉは零相電流検出器６で検出されて、零相電流記憶手段７に記憶される。次に、近似値演算手段８では故障が発生する直前部分における零相電流の包絡線の近似値ｉｔを式（１）により演算する。式（１）により演算した近似値ｉｔの計算結果の例を図３に示す。図３（ａ）（ｂ）において、太線で示したのが包絡線の近似値ｉｔである。なお、図３（ａ）（ｂ）は、トンビ等の鳥獣接触及び営巣材接触の実測例から数値計算したものである。図３（ａ）（ｂ）において、定常時の領域ａ、故障の前兆である領域ｂ、及びフラッシオーバー（故障）の領域ｃに分けることができる。即ち、領域ｃでは遮断器（図示せず）等を動作させて系統の保護が行われる。
図３（ａ）はトンビ等が接触した場合で、領域ｂの傾きが緩やかで継続時間が長い（例えば、０．５サイクル以上））場合は、沿面放電の進展による特徴的な挙動であり、領域ｂの傾きが急峻で継続時間が短い（例えば、０．５サイクル以下）場合は、一般的に観察されるギャップ放電の特徴的な挙動であることがわかる。そこで、近似値変化抽出手段９では、領域ｂの傾きの特徴を抽出する。
【００１１】
以上のように、近似値演算手段８で零相電流ｉの包絡線の近似値ｉｔを演算し、近似値変化抽出手段９により故障直前である領域ｂの包絡線の傾きを検出することにより、領域ｂの包絡線の近似値ｉｔの傾きから故障の形態を推定することができる。例えば、領域ｂの傾きが緩やかで継続時間が長い（例えば、０．５サイクル以上））場合は、沿面放電の進展による特徴的な挙動であり、領域ｂの傾きが急峻で継続時間が短い（例えば、０．５サイクル以下）場合は、一般的に観察されるギャップ放電の特徴的な挙動であることがわかる。
実施の形態１において、零相電流の包絡線の近似値ｉｔを式（１）により演算するものについて説明したが、零相電流のピーク値間を直線で結んだものを包絡線の近似値としても同様の効果を期待することができる。
【００１２】
実施の形態２．
図４は実施の形態２の構成図である。図４において、１〜７は実施の形態１のものと同様のものである。１０は相電圧検出手段で、送電線３の相電圧を検出する。１１は相電圧記憶手段で、相電圧検出手段１０で検出した相電圧を記憶する。１２は故障回路抵抗演算手段で、相電圧と零相電流とから零相電流ｉが零点でのアークを含む回路の故障回路抵抗Ｒａを図５に示すように、横軸を時間ｔとして式（２）により演算する。
【００１３】
【数２】
0003884667.tif 000003
【００１４】
図５（ａ）はトンビ等が接触したものであり、図５（ｂ）は営巣材が接触したものを示す。式（２）において、Ｖｐ0 は相電圧記憶手段１１に記憶された相電圧のピーク値、ωは電源電圧角周波数である。１３は故障回路抵抗抽出手段で、零相電流が零点となるときの故障回路抵抗の時系列的な推移を検出する。
次に動作について説明する。図４及び図５において、故障回路抵抗演算手段１２で相電圧と零相電流ｉとから零相電流ｉが零点でのアークを含む回路の故障回路抵抗Ｒａを演算する。次に、故障回路抵抗抽出手段１３は零相電流が零点となるときの故障回路抵抗の時系列的な推移を検出する。図５（ａ）（ｂ）ともに時間ｔ１  で地絡故障によりアークが発生しており、図５（ａ）のトンビ等の接触の場合は、時間ｔ２  で故障回路抵抗Ｒａが急激に減少しているが、図５（ｂ）に示す営巣材接触では故障回路抵抗Ｒａの急激な変化は観測されない。即ち、故障回路抵抗抽出手段１３は図５（ａ）のトンビ等の接触の場合は、故障回路抵抗Ｒａが急激に減少してアークの状態が変化していることを検出し、図５（ｂ）の営巣材接触の場合は、故障回路抵抗Ｒａの急激な変化がなくアークが安定していることを検出する。
【００１５】
以上のように、送電線３の故障点で発生したアークを含む回路の故障回路抵抗Ｒａを故障回路抵抗演算手段１２で演算し、故障回路抵抗抽出手段１３で零相電流が零点となるときの故障回路抵抗Ｒａの時系列的な推移を検出することにより、図５（ａ）に示すように故障回路抵抗Ｒａが急激に減少してアークの状態が変化している場合は、トンビ等の接触であって沿面放電的なものと推定することができる。一方、図５（ｂ）に示すように故障回路抵抗Ｒａの変化が少なくてアークの状態が安定している場合は、営巣材接触であってギャップ放電的なものと推定することができる。このように、故障回路抵抗Ｒａの時間的な変化を検出することにより、送電線３の故障時におけるアークの挙動を把握することができる。
【００１６】
実施の形態３．
図６は実施の形態３の構成図である。図６において、１〜９は実施の形態１のものと同様のものであり、１０〜１３は実施の形態２のものと同様のものである。１４は故障原因判別手段で、図３に示す包絡線の近似値ｉｔの傾きと図５に示す故障回路抵抗Ｒａの時間的な変化とから、図７に示す故障原因の分布図により故障点における故障の原因を判別する。なお、図７の故障原因分布図は、表１に示すように故障原因となる金属、木、鳥獣及び鳥獣の糞に対応した故障の状態及びアークの挙動を分類して作成したものである。
【００１７】
【表１】
0003884667.tif 000004
【００１８】
図７において、縦軸は図３（ａ）（ｂ）の領域ｂにおける包絡線の近似値ｉｔの変化の大、中、小を示しており、横軸は図５に示す故障回路抵抗Ｒａの変化の大、中、小を示している。
次に動作について説明する。図６及び図７において、送電線３で地絡事故が発生すると、接地変圧器４の中性点に零相電流ｉが流れる。零相電流ｉは零相電流検出器６で検出されて、零相電流記憶手段７に記憶される。次に、近似値演算手段８では故障が発生する直前部分における零相電流の包絡線の近似値ｉｔを式（１）により演算する。式（１）により演算した近似値ｉｔの計算結果の例を図３に示す。図３（ａ）（ｂ）において、太線で示したのが包絡線の近似値ｉｔである。なお、図３（ａ）（ｂ）は、トンビ等の接触及び営巣材接触の実測例から数値計算したものである。図３（ａ）（ｂ）において、定常時の領域ａ、故障の前兆である領域ｂ、及びフラッシオーバ（故障）の領域ｃに分けることができる。
【００１９】
図３（ａ）はトンビ等が接触した場合で、領域ｂの傾きが緩やかで継続時間が長い（例えば、０．５サイクル以上））場合は、沿面放電の進展による特徴的な挙動である。また、図３（ｂ）は鳥獣の営巣材が接触した場合で、領域ｂの傾きが急峻で継続時間が短い（例えば、０．５サイクル以下）場合は、一般的に観察されるギャップ放電の特徴的な挙動であることがわかる。そこで、近似値変化抽出手段９では、領域ｂの傾きの特徴を抽出する。
一方、故障回路抵抗演算手段１２で相電圧と零相電流ｉとから零相電流ｉが零点でのアークを含む回路の故障回路抵抗Ｒａを演算する。次に、故障回路抵抗抽出手段１３は零相電流が零点となるときの故障回路抵抗Ｒａの時系列的な推移を検出する。図５（ａ）（ｂ）ともに時間ｔ１  で地絡故障により閃絡してアークが発生しており、図５（ａ）のトンビ等の鳥獣接触の場合は、時間ｔ２  で故障回路抵抗Ｒａが急激に減少しているが、図５（ｂ）に示す営巣材接触では故障回路抵抗Ｒａの急激な変化は観測されない。即ち、故障回路抵抗抽出手段１３は図５（ａ）のトンビ等の鳥獣接触の場合は、故障回路抵抗Ｒａが急激に減少してアークの状態が変化していることを検出し、図５（ｂ）の営巣材接触の場合は、故障回路抵抗Ｒａの急激な変化がなくアークが安定していることを検出する。
【００２０】
そして、故障原因判別手段１４は、図３に示す包絡線の近似値ｉｔの傾きと図５に示す故障回路抵抗Ｒａの時間的な変化とから、図７に示す故障原因の分布図により故障点における故障の原因を次のように判別する。なお、故障前電流の「大」、「中」、「小」は図３の領域ｂの継続時間を示すもので、実測データにより決定されている。また、故障回路抵抗Ｒａ変化の「大」、「中」、「小」は例えば図５（ａ）に示すように時間ｔ２での変化であって、実測データに基づいて決定されている。
（１）近似値ｉｔ及び故障回路抵抗Ｒａの変化が共に「小」であれば、営巣材に使用された金属等の接触が故障原因であると推定する。
（２）近似値ｉｔの領域ｂの継続時間が「中」又は「小」で、故障回路抵抗Ｒａの変化が「小」であれば、立木又は営巣材として使用された木片の接触が故障原因と推定する。
（３）近似値ｉｔの領域ｂの継続時間が「大」又は「中」で、故障回路抵抗Ｒａの変化が「中」又は「小」であれば、鳥獣の糞の接触が故障原因と推定する。
（４）近似値ｉｔの領域ｂの継続時間が「大」「中」「小」のいずれかで、故障回路抵抗Ｒａの変化が「大」又は「中」であれば、鳥獣の接触が故障原因と推定する。
【００２１】
なお、図７において、例えば近似値ｉｔの領域ｂの継続時間が「小」で、故障回路抵抗Ｒａの変化が「小」の領域のように故障原因が重なっている場合は、金属の接触か、木片の接触かのいずれかが故障原因であると推定する。
なお、図７においては故障の原因として鳥獣、鳥獣の糞、木片、及び金属について故障回路抵抗による分類及び故障前電流による分類を行っているが、プラスチック類、ゴム、その他の絶縁性物質が木片と類似の特性を示すこと、更に塩分による碍子汚損も糞による碍子汚損と類似の様相を示す等、原因の分類については、より広く考えられることは自明である。
以上のように、近似値演算手段８で零相電流ｉの包絡線の近似値ｉｔを演算して、近似値変化抽出手段９により故障直前である領域ｂの包絡線の傾きを検出し、送電線３の故障点で発生したアークを含む回路の故障回路抵抗Ｒａを故障回路抵抗演算手段１２で演算して、故障回路抵抗抽出手段１３で零相電流が零点となるときの故障回路抵抗の時系列的な推移を検出することにより、包絡線の近似値ｉｔの傾きと故障回路抵抗Ｒａの時系列的な推移とから、故障点における故障の原因を推定することができる。
【００２２】
実施の形態４．
図８は実施の形態４の構成図である。図８において、１５は非接地系統の電源、１６は電源１５と変電所１７との間の送電線、１８は変電所１７から地絡故障点１８ａまでの送電線、１９は地絡故障点以遠の送電線、２０は変電所１７に設置された零相電圧検出手段で、送電線１８，１９の地絡故障時の零相電圧を検出する。２１は零相電圧記憶手段で、零相電圧を記憶する。２２は変電所１７に設置された接地変圧器で、接地抵抗２３を介して接地されている。２４は零相電流検出手段で、接地変圧器２２の中性点を流れる零相電流を検出する。２５は零相電流記憶手段で、零相電流を記憶する。２６は零相インピーダンス電圧演算手段で、零相電圧と零相電流とから零相インピーダンスを演算する。２７は差電圧演算手段で、零相電圧と零相電流の挙動から期待される零相インピーダンス部分に発生するインピーダンス電圧との差電圧ΔＶ0を演算する。２８は差電圧変化抽出手段で、差電圧ΔＶ0の時間的な変化を抽出する。２９〜３１は各送電線１６，１８，１９の対地間の抵抗及び浮遊容量である。
【００２３】
次に動作について説明する。図８において、送電線１８，１９間で地絡事故が発生すると、接地変圧器２２の中性点に零相電流ｉが流れる。零相電流ｉは零相電流検出手段２４により検出されて、零相電流記憶手段２５に記憶される。一方、零相電圧検出手段２０により検出された零相電圧は零相電圧記憶手段２１に記憶される。零相インピーダンス電圧演算手段２６では、次のようにして零相インピーダンスＺ0を演算する。
一線地絡故障時における交流回路の電圧、電流間の一般的な関係として、零相電流ｉと零相電圧Ｖ0とは式（３）で表すことができる。式（３）において、ｒ0は零相インピーダンスの抵抗分、Ｌ0は零相インピーダンスのリアクトル分、ωは電源電圧角周波数である。
ｉ＝Ｖ0／（ｒ0＋ｊωＬ0）・・・（３）
図９は零相電圧Ｖ0を縦軸とし、零相電流ｉを横軸とした実データ軌跡図である。図９において、Ｖｐは零相電圧Ｖ0の最大値、ｉｒは零相電圧最大値Ｖ0  のときの零相電流値、ｉｐは零相電流の最大値、ｉＬ  は零相電圧Ｖ0が零のときの零相電流値である。零相電流の最大値ｉｐが式（４）、零相電圧最大値Ｖ0  のときの零相電流値ｉｒが式（５）、及び零相電圧Ｖ0のときの零相電流値ｉL  が式（６）となる。
【００２４】
【数３】
0003884667.tif 000005
【００２５】
そして、式（５）から式（７）が得られる。また、式（４）及び式（７）から式（８）が得られる。さらに、式（５）及び式（６）から式（９）が得られる。この得られた式（８）（９）により、見かけの抵抗分ｒ0及び見かけのインダクタンスＬ0が計算できる。
【００２６】
【数４】
0003884667.tif 000006
【００２７】
この結果、零相インピーダンスＺ0を式（１０）として求めることができる。
Ｚ0＝ｒ0＋ｊωＬ0    ・・・（１０）
この様にして求められた零相インピーダンスＺ0から、差電圧演算手段２７において、零相電流の挙動から期待されるインピーダンス部分に発生するインピーダンス電圧ｉＺ0の瞬時値を式（１１）で演算し、式（１２）により零相電流の挙動から期待される零相インピーダンス部分に発生するインピーダンス電圧と零相電圧Ｖ0との差電圧ΔＶ0を演算する。
【００２８】
【数５】
0003884667.tif 000007
【００２９】
式（１２）による計算結果を図１０に示す。図１０において、差電圧ΔＶ0  は故障点のアークの特性を反映しているので、差電圧変化抽出手段２８で時間的変化を抽出することによりアークの挙動が分かるので、故障原因の推定を行うことができる。
故障原因は、例えば差電圧ΔＶ0の二乗の平方根を計算して時間的な変化を抽出することにより推定することができる。
差電圧ΔＶ0の二乗の平方根の値が急激に減少している場合は、実施の形態２において故障回路抵抗Ｒａの変化で判断したのと同様に、トンビ等の鳥獣接触であって沿面放電的なものと推定することができる。一方、ΔＶ0の二乗の平方根の時間的な変化が少ない場合は、営巣材接触であってギャップ放電的なものと推定することができる。このように、差電圧ΔＶ0の二乗の平方根の時間的な変化を抽出することにより、送電線１８，１９の故障時におけるアークの挙動を把握することができる。
従って、例えば図１０に示す故障の場合は、差電圧の急激な変化がなくアークが安定している ので、営巣材接触であってギャップ放電的なものと推定することができる。
以上のように、零相電流の挙動から期待される零相インピーダンス部分に発生するインピーダンス電圧と零相電圧との差電圧を差電圧演算手段27で演算し、差電圧の時間的な変化を差電圧変化抽出手段28で抽出することにより、トンビ等の鳥獣接触であって沿面放電的なものか、又は営巣材接触であってギャップ放電的なものかを推定することができる。
【００３０】
実施の形態５．
図１１は実施の形態５の構成図である。図１１において、１５，１６，１８〜２３，２９〜３１は実施の形態４のものと同様のものである。３２は２０〜２３，３３，３４が設置された変電所である。３３は移動差電圧演算手段で、現時点の１サイクル前の零相電圧を標本電圧として、標本電圧と現時点の零相電圧とを順次に順送りして、標本電圧と現時点の零相電圧との差である移動差電圧を各サイクル毎に演算する。３４は移動差電圧変化抽出手段で、移動差電圧演算手段３３で演算された移動差電圧から故障前の前駆現象及びフラッシオーバ現象（故障）を検出する。
次に動作について説明する。図１２は故障前後の零相電圧の差である移動差電圧を示す説明図である。図１１及び図１２において、零相電圧検出手段２０は常に零相電圧を検出している。検出された零相電圧は零相電圧記憶手段２１に記憶される。そして移動差電圧演算手段３３では零相電圧記憶手段２１に記憶された零相電圧を用いて、現時点の１サイクル前の零相電圧を標本電圧として設定する。そして、標本電圧と現時点の零相電圧との差である移動差電圧ΔＶを演算する。この場合、標本電圧の設定は１サイクル毎に順次に順送りして各サイクル毎に移動差電圧ΔＶを演算する。この演算結果を図１２に示す。図１２において、移動差電圧でΔＶがａ点で立ち上がって前駆現象が表れて、ｂ点でフラッシオーバーしていることが分かる。移動差電圧変化抽出手段３４では、例えば移動差電圧ΔＶの二乗の平方根を計算して時間的な変化を抽出することにより、地絡事故時のアークの挙動を検出することができる。
以上のように、現時点の１サイクル前の零相電圧を標本電圧として設定して、標本電圧と現時点の零相電圧との差である移動差電圧ΔＶを演算し、標本電圧の設定を１サイクル毎に順次に順送りして各サイクル毎に移動差電圧ΔＶを演算し、移動差電圧変化抽出手段３４で、例えば移動差電圧ΔＶの二乗の平方根を計算して時間的な変化を抽出することにより、地絡事故時のアークの挙動を検出することができる。
【００３１】
実施の形態６．
図１３は実施の形態６の構成図である。図１３において、１５，１６，１８〜２３は実施の形態４のものと同様のものであり、２９〜３１は実施の形態５のものと同様のものである。３５は２０〜２３，３６，３７が設置された変電所である。３６は移動差電圧演算手段で、地絡故障前の定常時における零相電圧を標本電圧として設定し、標本電圧と現時点の零相電圧との差である移動差電圧を、標本電圧を固定してから順次各サイクル毎に演算する。３７は移動差電圧変化抽出手段で、移動差電圧演算手段３６で演算された移動差電圧から故障前の前駆現象及びフラッシオーバ現象を検出する。
【００３２】
次に動作について説明する。図１３において、零相電圧検出手段２０は常に零相電圧を検出している。そして、検出された零相電圧は零相電圧記憶手段２１に記憶される。移動差電圧演算手段３６では零相電圧記憶手段２１に記憶された零相電圧を用いて、地絡故障前の定常時における零相電圧を標本電圧として設定する。そして、移動差電圧演算手段３６は標本電圧と現時点の零相電圧との差である移動差電圧を、標本電圧を固定してから順次各サイクル毎に演算する。この演算結果を図１４に示す。零相電圧の変動が緩やかな場合は、実施の形態５の手法を用いると図１５に示すように前駆現象の立ち上がりが顕著に表れないので、前駆現象を把握するの困難である。しかし、この実施の形態６のように標本電圧を固定することにより、前駆現象の泰上がりが顕著に表れるので、前駆現象を容易に把握することができる。移動差電圧変化抽出手段３７では、例えば移動差電圧ΔＶの二乗の平方根を計算して時間的な変化を抽出することにより、地絡事故時のアークの挙動を検出することができる。
以上のように、地絡故障前の定常時における零相電圧を標本電圧として設定し、標本電圧と現時点の零相電圧との移動差電圧ΔＶを演算することにより、故障直前の前駆現象を零相電圧の変化として抽出することができるので、地絡事故時のアークの挙動を検出することができる。
【００３３】
実施の形態７．
図１６は実施の形態７の構成図である。図１６において、１５，１６，１８〜３１は実施の形態４のものと同様のものであり、３３，３４は実施の形態５のものと同様のものである。３８は２０〜２８，３３，３４，３９が設置された変電所である。３９は故障原因判別手段で、差電圧変化抽出演算手段２８で抽出された差電圧ΔＶ0の時間的な変化と、移動差電圧変化抽出手段３４で検出された故障前の前駆現象及びフラッシオーバ現象（故障）とから、故障原因の判別を行う。
次に動作について説明する。図１６において、送電線１８，１９間で地絡事故が発生すると、接地変圧器２２の中性点に零相電流ｉが流れる。零相電流ｉは零相電流検出手段２４により検出されて、零相電流記憶手段２５に記憶される。一方、零相電圧検出手段２０により検出された零相電圧は零相電圧記憶手段２１に記憶される。零相インピーダンス電圧演算手段２６では、実施の形態４と同様にして式（１０）に示す零相インピーダンスＺ0を演算する。この様にして求められた零相インピーダンスＺ0から、差電圧演算手段２７において、零相電流の挙動から期待されるインピーダンス部分に発生するインピーダンス電圧ｉＺ0  の瞬時値を式（１１）で演算し、式（１２）により零相電流の挙動から期待される零相インピーダンス部分に発生するインピーダンス電圧と零相電圧Ｖ0との差電圧ΔＶ0を演算する。
【００３４】
式（１２）による計算結果を図１０に示す。図１０において、差電圧ΔＶ0  は故障点のアークの特性を反映しているので、差電圧変化抽出手段２８で時間的変化を抽出することによりアークの挙動が分かる。
一方、移動差電圧演算手段３３では零相電圧記憶手段２１に記憶された零相電圧を用いて、現時点の１サイクル前の零相電圧を標本電圧として設定する。そして、標本電圧と現時点の零相電圧との差である移動差電圧ΔＶを演算する。この場合、標本電圧の設定は１サイクル毎に順次に順送りして各サイクル毎に移動差電圧ΔＶを演算する。この演算結果を図１２に示す。図１２において、移動差電圧ΔＶがａ点で立ち上がって前駆現象が現れて、ｂ点でフラッシオーバしていることが分かる。移動差電圧変化抽出手段３４では、例えば移動差電圧ΔＶの二乗の平方根を計算して時間的な変化を抽出する。故障原因判別手段３９は差電圧変化抽出演算手段２８で抽出された差電圧ΔＶ0の時間的な変化と、移動差電圧変化抽出手段３４で検出された故障前の前駆現象及びフラッシオーバ現象（故障）とから、故障原因の判別を行う。例えば、差電圧ΔＶ0の二乗の平方根を計算して時間的な変化を抽出することにより、急激に減少している場合はトンビ等の鳥獣の接触であって沿面放電的なものと推定することができる。一方、ΔＶ0の二乗の平方根の時間的な変化が少ない場合は営巣材接触であってギャップ放電的なものと推定することができる。
以上のように、故障原因判別手段において差電圧変化抽出演算手段で抽出された差電圧の時間的な変化と、移動差電圧変化抽出手段で検出された故障前の前駆現象とから、故障原因の判別を行う。
【００３５】
実施の形態８．
図１７は実施の形態８の構成図である。図１７において、１５，１６，１８〜３１は実施の形態４のものと同様のものであり、３６，３７は実施の形態６のものと同様のものである。４０は２０〜２８，３６，３７，４１が設置された変電所である。４１は故障原因判別手段で、差電圧変化抽出演算手段２８で抽出された差電圧ΔＶ0の時間的な変化と、移動差電圧変化抽出手段３４で検出された故障前の前駆現象及びフラッシオーバ現象（故障）とから、故障原因の判別を行う。
次に動作について説明する。図１７において、送電線１８，１９間で地絡事故が発生すると、接地変圧器２２の中性点に零相電流ｉが流れる。零相電流ｉは零相電流検出手段２４により検出されて、零相電流記憶手段２５に記憶される。一方、零相電圧検出手段２０により検出された零相電圧は零相電圧記憶手段２１に記憶される。零相インピーダンス電圧演算手段２６では、実施の形態４と同様にして式（１０）に示す零相インピーダンスＺ0を演算する。この様にして求められた零相インピーダンスＺ0から、差電圧演算手段２７において、零相電流の挙動から期待されるインピーダンス部分に発生する電圧ｉＺ0の瞬時値を式（１１）で演算し、式（１２）により零相電流の挙動から期待される零相インピーダンス部分に発生するインピーダンス電圧と零相電圧Ｖ0との差電圧ΔＶ0を演算する。
【００３６】
式（１２）による計算結果を図１０に示す。図１０において、差電圧ΔＶ0  は故障点のアークの特性を反映しているので、差電圧変化抽出手段２８で時間的変化を抽出することによりアークの挙動が分かる。
一方、移動差電圧演算手段３６は定常時における標本電圧と現時点の零相電圧との差である移動差電圧を、標本電圧を固定してから順次各サイクル毎に演算する。移動差電圧変化抽出手段３７では、例えば移動差電圧ΔＶの二乗の平方根を計算して時間的な変化を抽出することにより、地絡事故時のアークの挙動を検出することができる。差電圧ΔＶが急激に減少している場合はトンビ等の鳥獣の接触であって沿面放電的なものと推定することができる。一方、ΔＶの二乗の平方根の時間的な変化が少ない場合は営巣材接触であってギャップ放電的なものと推定することができる。さらに、図１４において、移動差電圧ΔＶが立ち上がって前駆現象が現れて、ａ点でフラッシオーバしていることが分かる。
以上のように、故障原因判別手段４１において差電圧の時間的な変化と移動差電圧の時間的な変化とから故障の原因を判別を行うことができる。
【００３７】
【発明の効果】
この発明によれば、近似値演算手段で零相電流の包絡線の近似値を演算し、近似値変化抽出手段により故障直前である領域の包絡線の傾きを検出することにより、各領域の包絡線の近似値の傾きから故障の形態を推定することができる。
また、送電線の故障点で発生したアークを含む回路の故障回路抵抗を故障回路抵抗演算手段で演算し、故障回路抵抗抽出手段で零相電流が零点となるときの故障回路抵抗の時系列的な推移を検出することにより、送電線の故障時におけるアークの挙動を把握することができる。
また、近似値演算手段で零相電流の包絡線の近似値を演算して、近似値変化抽出手段により故障直前である領域の包絡線の傾きを検出し、送電線の故障点で発生したアークを含む回路の故障回路抵抗を故障回路抵抗演算手段で演算して、故障回路抵抗抽出手段で零相電流が零点となるときの故障回路抵抗の時系列的な推移を検出することにより、包絡線の近似値の傾きと故障回路抵抗の時系列的な推移とから、故障点における故障の原因を推定することができる。
【００３８】
また、零相電流の挙動から期待される零相インピーダンス部分に発生するインピーダンス電圧と零相電圧との差電圧を差電圧演算手段で演算し、差電圧の時間的な変化を差電圧変化抽出手段で抽出することにより、トンビ等の鳥獣接触であって沿面放電的なものか、又は営巣材接触であってギャップ放電的なものかを推定することができる。
また、現時点の１サイクル前の零相電圧を標本電圧として設定して、標本電圧と現時点の零相電圧との差である移動差電圧を演算し、標本電圧の設定を１サイクル毎に順次に順送りして各サイクル毎に移動差電圧を演算し、移動差電圧変化抽出手段３４で、例えば移動差電圧の二乗の平方根を計算して時間的な変化を抽出することにより、地絡事故時のアークの挙動を検出することができる。
また、地絡故障前の定常時における零相電圧を標本電圧として設定し、標本電圧と現時点の零相電圧との移動差電圧を演算することにより、故障直前の前駆現象を零相電圧の変化として抽出することができるので、地絡事故時のアークの挙動を検出することができる。
また、故障原因判別手段において差電圧変化抽出演算手段で抽出された差電圧の時間的な変化と、移動差電圧変化抽出手段で検出された故障前の前駆現象とから、故障原因の判別を行う。
さらに、故障原因判別手段４１において差電圧の時間的な変化と移動差電圧の時間的な変化とから故障の原因を判別を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１の構成図である。
【図２】  図１の零相電流の包絡線の近似値を示す説明図である。
【図３】  図１の近似値ｉｔの計算結果を示す説明図である。
【図４】  この発明の実施の形態２の構成図である。
【図５】  図４の故障回路抵抗の計算結果を示す説明図である。
【図６】  この発明の実施の形態３の構成図である。
【図７】  図６の故障原因の分布図を示す説明図である。
【図８】  この発明の実施の形態４の構成図である。
【図９】  図８の零相電圧と零相電流との実データ軌跡を示す説明図である。
【図１０】  図８の零相電流の挙動から期待される零相インピーダンス部分に発生する電圧と零相電圧との差電圧の計算結果を示す説明図である。
【図１１】  この発明の実施の形態５の構成図である。
【図１２】  図１１の故障前後の零相電圧の差である移動差電圧を示す説明図である。
【図１３】  この発明の実施の形態６の構成図である。
【図１４】  図１３の故障前後の零相電圧の差である移動差電圧を示す説明図である。
【図１５】  図１４の元の零相電圧を実施の形態５の手法を用いた場合の故障前後の零相電圧の差である移動差電圧を示す説明図である。
【図１６】  この発明の実施の形態７の構成図である。
【図１７】  この発明の実施の形態８の構成図である。
【図１８】  従来の故障電流解析法を用いた送電線故障原因判別装置における故障原因判別のフローチャートである。
【符号の説明】
３，１６，１８，１９  送電線、６，２４  零相電流検出手段、７，２５  零相電流記憶手段、８  近似値演算手段、  ９  近似値変化抽出手段、１０  相電圧検出手段、１１  相電圧記憶手段、１２  故障回路抵抗演算手段、１３  故障回路抵抗変化抽出手段、１４，３９，４１  故障原因判別手段、２０  零相電圧検出手段、２１  零相電圧記憶手段、２６  零相インピーダンス電圧演算手段、２７  差電圧演算手段、２８  差電圧変化抽出手段、３３，３６  移動差電圧演算手段、３４，３７  移動差電圧変化抽出手段。
【図１】
0003884667.tif 000008
【図２】
0003884667.tif 000009
【図３】
0003884667.tif 000010
【図４】
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【図５】
0003884667.tif 000012
【図６】
0003884667.tif 000013
【図７】
0003884667.tif 000014
【図８】
0003884667.tif 000015
【図９】
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【図１０】
0003884667.tif 000017
【図１１】
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【図１２】
0003884667.tif 000019
【図１３】
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【図１４】
0003884667.tif 000021
【図１５】
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【図１６】
0003884667.tif 000023
【図１７】
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【図１８】
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