(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の区間に区分した配電線の前記区間のそれぞれに設定された測定点に配置され、前記測定点での前記配電線の電圧と電流とを検出し、正相・逆相・零相の電圧と電流を演算してデータ化し、このデータを通信線を介して外部へ伝送するセンサ、
前記複数区間のそれぞれのセンサから、前記通信線を介して前記データを受信し、前記配電線の正相電流値と逆相電流値と零相電流値との和を演算し、前記正相電流値が零でなく、かつ、前記正相電流値と逆相電流値と零相電流値との和が零となるとき、前記配電線に１線の断線があることを示す断線検出信号を出力し、
前記の各区間の両端にある前記測定点の間の正相電圧の差、又は逆相電圧の差、または零相電圧の差のいずれか一つを全ての前記区間について求め、この差が最も大となる区間に前記１線の断線があると判定して断線区間信号を出力する区間判定装置、及び
前記の各測定点の正相電圧と逆相電圧とをもとに、前記各測定点の前記正相電圧と前記逆相電圧との差を求め、この差を前記配電線上の距離に対して線形近似する近似式を前記区間判定装置により前記1線の断線があると判定された前記区間の両側で別々に作成し、両側の近似式の値が互いに一致する前記配電線上の位置を求め、この位置のデータを断線位置信号として出力する第１の断線点演算装置を有する1線断線判定処理装置を備えたことを特徴とする配電線の断線検出装置。
【請求項２】
複数の区間に区分した配電線の前記区間のそれぞれに設定された測定点に配置され、前記測定点での前記配電線の電圧と電流とを検出し、正相・逆相・零相の電圧と電流を演算してデータ化し、このデータを通信線を介して外部へ伝送するセンサ、
前記複数区間のそれぞれのセンサから、前記通信線を介して前記データを受信し、前記配電線の正相電流値と逆相電流値と零相電流値との和を演算し、前記正相電流値が零でなく、かつ、前記正相電流値と逆相電流値と零相電流値との和が零となるとき、前記配電線に１線の断線があることを示す断線検出信号を出力し、
前記の各区間の両端にある前記測定点の間の正相電圧の差、又は逆相電圧の差、または零相電圧の差のいずれか一つを全ての前記区間について求め、この差が最も大となる区間に前記１線の断線があると判定して断線区間信号を出力する区間判定装置、及び
前記の各測定点の正相電圧と零相電圧とをもとに、前記各測定点の前記正相電圧と前記零相電圧との差を求め、この差を前記配電線上の距離に対して線形近似する近似式を前記区間判定装置により前記1線の断線があると判定された前記区間の両側で別々に作成し、両側の近似式の値が互いに一致する前記配電線上の位置を求め、この位置のデータを断線位置信号として出力する第２の断線点演算装置を有する1線断線判定処理装置を備えたことを特徴とする配電線の断線検出装置。
【請求項３】
複数の区間に区分した配電線の前記区間のそれぞれに設定された測定点に配置され、前記測定点での前記配電線の電圧と電流とを検出し、正相・逆相・零相の電圧と電流を演算してデータ化し、このデータを通信線を介して外部へ伝送するセンサ、
前記複数区間のそれぞれのセンサから、前記通信線を介して前記データを受信し、前記配電線の正相電流値と逆相電流値と零相電流値との和を演算し、前記正相電流値が零でなく、かつ、前記正相電流値と逆相電流値と零相電流値との和が零となるとき、前記配電線に１線の断線があることを示す断線検出信号を出力し、
前記の各区間の両端にある前記測定点の間の正相電圧の差、又は逆相電圧の差、または零相電圧の差のいずれか一つを全ての前記区間について求め、この差が最も大となる区間に前記１線の断線があると判定して断線区間信号を出力する区間判定装置、及び
前記の各測定点の逆相電圧と零相電圧とをもとに、前記各測定点の前記逆相電圧と前記零相電圧との差を求め、この差を前記配電線上の距離に対して線形近似する近似式を前記区間判定装置により前記1線の断線があると判定された前記区間の両側で別々に作成し、両側の近似式の値が互いに一致する前記配電線上の位置を求め、この位置のデータを断線位置信号として出力する第３の断線点演算装置を有する1線断線判定処理装置を備えたことを特徴とする配電線の断線検出装置。
【請求項４】
複数の区間に区分した配電線の前記区間のそれぞれに設定された測定点に配置され、前記測定点での前記配電線の電圧と電流とを検出し、正相・逆相・零相の電圧と電流を演算してデータ化し、このデータを通信線を介して外部へ伝送するセンサ、
前記複数区間のそれぞれのセンサから、前記通信線を介して前記データを受信し、前記配電線の正相電流値と逆相電流値と零相電流値との和を演算し、前記正相電流値が零でなく、かつ、前記正相電流値と逆相電流値と零相電流値との和が零となるとき、前記配電線に１線の断線があることを示す断線検出信号を出力し、
前記の各区間の両端にある前記測定点の間の正相電圧の差、又は逆相電圧の差、または零相電圧の差のいずれか一つを全ての前記区間について求め、この差が最も大となる区間に前記１線の断線があると判定して断線区間信号を出力する区間判定装置、及び
前記の各測定点の逆相電圧と零相電圧とをもとに、前記逆相電圧と前記零相電圧のそれぞれについて、前記配電線上の距離に対して線形近似する近似式を作成し、前記逆相電圧の近似式の値と前記零相電圧の近似式の値とが互いに一致する前記配電線上の位置を求め、
この位置のデータを断線位置信号として出力する第４の断線点演算装置を有する１線断線判定処理装置を備えたことを特徴とする配電線の断線検出装置。
【請求項５】
複数の区間に区分した配電線の前記区間のそれぞれに設定された測定点に配置され、前記測定点での前記配電線の電圧と電流とを検出し、正相・逆相・零相の電圧と電流を演算してデータ化し、このデータを通信線を介して外部へ伝送するセンサ、
前記複数区間のそれぞれのセンサから前記通信線を介して前記データを受信し、前記配電線上の相隣る２つの前記測定点における正相電圧値と逆相電圧値と零相電圧値から、前記両地点のそれぞれにおける正相電圧値の前記両地点間の差Ｕ１と、前記両地点のそれぞれにおける逆相電圧値と零相電圧値との和の前記両地点間の差（Ｕ２＋Ｕ０）とを演算し、Ｕ１が零でなく、かつ、
Ｕ１＝−（Ｕ２＋Ｕ０）となるとき、前記配電線上の同一地点に２線の断線があることを示す断線検出信号を出力し、
前記の各区間の両端にある前記測定点の間の正相電圧の差、または逆相電圧の差、または零相電圧の差のいずれか一つを全ての区間について求め、この差が最も大となる区間に前記２線の断線があると判定して断線区間信号を出力する区間判定装置、及び
前記の各測定点の正相電圧値と逆相電圧値と零相電圧値との和を求め、この和を前記配電線上の距離に対して線形近似する近似式を前記区間判定装置により前記２線の断線があると判定された前記区間の両側で別々に作成し、両側の近似式の値が互いに一致する前記配電線上の位置を求め、
この位置のデータを断線位置信号として出力する第５の断線点演算装置を有する２線断線判定処理装置を備えたことを特徴とする配電線の断線検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、配電線の断線を検出する断線検出装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
配電線は空中配線、地中配線にかかわらず、不測の原因により断線する場合がある。この場合、早期に復旧するためには、断線した位置をできるかぎり早く発見する必要があるが、配電線は一般に全長が大変長いので、その検出は容易ではない。  従来の断線検出装置においては配電線上の複数の点で測定した電流、電圧の値から、１つの配電線区間の断線を検出している。（例えば特許文献１参照）
そして、断線が検出された配電線の真の断線点は、例えば人が配電線に沿って黙視点検しつつ移動して発見する必要があるため、長時間かかり、復旧が遅れる原因となっていた。
【０００３】
また、配電線末端側に分散電源が存在する場合には、途中の配電線が断線しても必ずしも末端の電圧が大幅には変化しない場合があり、故障区間が標定できない場合があった。また、通常は高圧配電線は中性点が非接地であるため、接地インピーダンスが存在する配電線について、故障区間を標定することは考慮の対象外であった。
【０００４】
【特許文献１】
特開平２-２６６８２２号公報（第８頁、第１図）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の断線検出装置は以上のように構成されているので、この装置により断線区間までは自動的に検出可能であっても、断線点は検出できないという課題があった。また、配電線末端側に分散電源が存在する場合には、途中の配電線が断線しても故障区間が標定できない場合があった。また、通常は高圧配電線は中性点が非接地であるため、接地インピーダンスが存在する配電線について、故障区間を標定することは考慮されていないという課題があった。
【０００６】
この発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、故障区間だけでなく故障点を標定できる断線検出装置を得ることを目的とする。また配電線末端側に分散電源が存在する場合でも統一的な取り扱いにより故障区間および故障点を標定できる装置を得ることを目的とする。また通常は高圧配電線は中性点が非接地であるが接地インピーダンスが存在する配電線に対しても、統一的な取り扱いにより故障区間および故障点を標定できる装置を得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る配電線の断線検出装置は、複数の区間に区分した配電線の前記区間のそれぞれに設定された測定点に配置され、前記測定点での前記配電線の電圧と電流とを検出し、正相・逆相・零相の電圧と電流を演算してデータ化し、このデータを通信線を介して外部へ伝送するセンサ、
前記複数区間のそれぞれのセンサから、前記通信線を介して前記データを受信し、前記配電線の正相電流値と逆相電流値と零相電流値との和を演算し、前記正相電流値が零でなく、かつ、前記正相電流値と逆相電流値と零相電流値との和が零となるとき、前記配電線に１線の断線があることを示す断線検出信号を出力し、
前記の各区間の両端にある前記測定点の間の正相電圧の差、又は逆相電圧の差、または零相電圧の差のいずれか一つを全ての前記区間について求め、この差が最も大となる区間に前記１線の断線があると判定して断線区間信号を出力する区間判定装置、及び
前記の各測定点の正相電圧と逆相電圧とをもとに、前記各測定点の前記正相電圧と前記逆相電圧との差を求め、この差を前記配電線上の距離に対して線形近似する近似式を前記区間判定装置により前記1線の断線があると判定された前記区間の両側で別々に作成し、両側の近似式の値が互いに一致する前記配電線上の位置を求め、この位置のデータを断線位置信号として出力する第１の断線点演算装置を有する１線断線判定処理装置を備えたものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１の配電線の断線検出装置を図１に基づいて説明する。
図１において、配電線１上に電流・電圧を測定する電流・電圧測定装置２〜９が設置されている。電流・電圧測定装置２〜９は測定した電流・電圧を通信線１０を通じて断線判定装置１１に通信する。電流・電圧測定装置２〜９は、また、測定値を正相・逆相・零相の電圧・電流に変換する。
図２は電流・電圧測定装置２〜９と、断線判定装置１１によりデータを処理する処理ブロックの構成を説明する図である。
【０００９】
次に動作について説明する。
図３は地点９０と地点９１との間を接続する３相（ａ，ｂ，ｃ相）の配電線１のａ相の点９９に断線が発生した場合の動作を説明する図である。図で地点９０と地点９１には変圧器記号を付しているが、これは説明の都合上、区間の理解を明確にするために記載したものであり、両端にどのような機器が接続されているかは問題ではない。  今、ａ相断線点９９の左側、即ち地点９０側の電圧は、右側、即ち地点９１側の電圧より３・Ｖ大きいとする。ここでＶは任意数である。断線点９９の右側のa相、b相、c相の電圧をそれぞれVa, Vb, Vcとすると断線点左側のａ相、ｂ相、ｃ相の電圧はそれぞれVa+（3・V）, Vb, Vc  となる。
断線点９９の右側の零相、正相、逆相の電圧を、それぞれＶ０，Ｖ１，Ｖ２とすると、断線点９９の左側の零相、正相、逆相の電圧は、それぞれ対称座標法の定義から、ａ＝ｅｊ（２π／３）として
(Va+3V+Vb+Vc)  /3＝V0+V       ---------------(1)
(Va+3V+aVb+a2Vc)/3＝V1+V     ---------------(2)
(Va+3V+a2Vb+aVc)/3＝V2+V     ---------------(3)
【００１０】
配電線左側の相電圧をEs、断線点９９からみた左側の零相、正相、逆相インピーダンスをZ0s, Z1s, Z2s、零相電流、正相電流、逆相電流をそれぞれＩ０，Ｉ１，Ｉ２とすると
V0+V  =  −Z0sI0   ---------------(4)
V1+V  =  Es−Z1sI1   ---------------(5)
V2+V  =  −Z2sI2   ---------------(6)
配電線右側の相電圧をEr、配電線断線点からみた右側の零相、正相、逆相インピーダンスをZ0r, Z1r, Z2rとすると
V0 =  Z0rI0   ---------------(7)
V1 =  Er+Z1rI1   ---------------(8)
V2 =  Z2rI2   ---------------(9)
a相の電流をＩａとするとき、
Ia = I0+ I1+ I2
ａ相は断線しているので  Ｉａ＝０  即ち
I0+ I1+ I2 = 0   ---------------(10)
【００１１】
(4), (5), (6)式から
Ｖ０＝−Ｚ０ＳＩ０−Ｖ
Ｖ１＝Ｅｓ−Ｚ１ＳＩ１−Ｖ
Ｖ２＝−Ｚ２ＳＩ２−Ｖ
これらを（７），（８），（９）式に代入して
Ｉ０＝−Ｖ／（Ｚｏｒ＋Ｚｏｓ）
Ｉ１＝−Ｖ＋（ＥＳ−Ｅｒ）／（Ｚ１ｒ＋Ｚ１ｓ）
Ｉ２＝−Ｖ／（Ｚ２ｒ＋Ｚ２ｓ）
ここで  Z0 = Z0Ｓ + Z0r,
Z1 = Z1s + Z1r,
Z2 = Z2s + Z2r
Ｅｓ−Ｅｒ＝Ｅ 
Δ = Z0 Z1 + Z1 Z2 + Z2 Z0
とした上で、これを(10)式に代入して
０＝−Z1Z2Ｖ−Z0 Z2（Ｖ−Ｅ）−Ｖ Z0Z1
これより
V = Z0 Z2 E / Δ   ---------------(11)
を得る。
【００１２】
また、
I0 = - Z2 E / Δ   ---------------(12)
I1 = ( Z0 + Z2 )E / Δ   ---------------(13)
I2 = - Z0 E / Δ   ---------------(14)
となるから、(12), (13), (14)式から配電線上でI1=0でない場合で、方向も含めた正相電流、逆相電流および零相電流の和がゼロ即ち
I1 + I2 + I0 = 0   &   I1≠0   ---------------(15)
を検出することにより配電線の１線に断線のあることを容易に検出できる。
【００１３】
なお、配電線が高圧配電線のように非接地系である場合には、零相インピーダンスは正相、逆相インピーダンスよりずっと大きくZ0 >> Z1, Z0 >>Z2となるので (１１)式は以下のようになる。
V ≒ 3E Z2 / (Z1+Z2)   ---------------(16)
同様に(１２)〜（１４）式は以下のようになる。
I0 ≒ 0   ---------------(17)
I1 ≒ E / (Z1+Z2)   ---------------(18)
I2 ≒  − E / (Z1+Z2)   ---------------(19)
以上に説明した演算は断線判定処理装置１１ａ（１線断線判定処理装置という）内で実行され、断線検出後は断線の有無を示す断線検出信号８７が出力される。
【００１４】
実施の形態２．
実施の形態１で説明した、I1 + I2 + I0 = 0 & I1≠0を検出することにより配電線に１線の断線があることを検出した後に、断線点を区間標定する第１の方法について説明する。
(2)式および(11)式から断線点前後で正相電圧差
V = Z0 Z2 E / Δ
が発生する。そこで複数の測定点からのデータについて、相隣る測定点間で差を求める。２つの測定点の間の区間内に断線がない場合、正相電圧差は極めて小さく、断線のある区間の両側にある測定点のデータ間には、上記の式に近い値の差が生じる。これにより最大の差を生じる区間内に断線点があると区間標定することが可能である。上記の演算処理は、断線判定処理装置１１ａ内の区間判定装置１１１（第１の区間判定装置）において実行され、判定した区間は、外部へ例えば断線区間信号８８として出力される。
図４に、横軸に配電線の距離をとり、この距離上の複数の測定点（図では例として５点）で測定した正相電圧をプロットしたものを示す。相隣る測定点間の差をとる代わりに、各測定点をつなぐ線を延長して断線地点の両側の延長線の高さの差を正相電圧差として求めても良い。この差が上記の式に示す値となる区間で断線が生じていることになる。図４において測定に誤差が少なければ、正確な計算により測定装置区間内の断線位置を特定することも可能である。しかし、正相電圧差の距離による変化は断線位置を特定するには不十分な場合もあるので区間内の位置の特定には後述する実施の形態５以後の方法が適している。
【００１５】
実施の形態３．
実施の形態１で説明した、I1 + I2 + I0 = 0 & I1≠0を検出することにより配電線に1線の断線があることを検出した後に、断線点を区間標定する第２の方法について説明する。
(3)式および(11)式から断線点前後で逆相電圧差
V = Z0 Z2 E / Δ
が発生する。そこで複数の測定点からのデータの相隣る測定点間で差を求める。２つの測定点の間の区間内に断線がない場合、逆相電圧差は極めて小さく、断線のある区間の両側にある測定点のデータ間には、上記の式に近い値の差が生じる。これにより差が最大となる区間を断線点であると区間標定することが可能である。上記の演算処理は、断線判定処理装置１１ａ内の区間判定装置１１１（第２の区間判定装置）において実行され、区間は例えば断線区間信号８８として出力される。
図５に、横軸に配電線の距離をとり、この距離上の複数の測定点（図では例として５点）で測定した逆相電圧をプロットしたものを示す。相隣る測定点間のデータの差をとる代わりに、各測定点をつなぐ線を延長して断線地点の両側の延長線の高さの差をもとめてもよい。この差が上記式に示す値となる区間で断線が生じていることになる。区間内の断線位置の特定については実施の形態２で説明したと同様である。
【００１６】
実施の形態４．
実施の形態１で説明した、I1 + I2 + I0 = 0 & I1≠0を検出することにより配電線に1線の断線があることを検出した後に、断線点を区間標定する第３の方法について説明する。
(1)式および(11)式から断線点前後で零相電圧差
V = Z0 Z2 E / Δ
が発生する。そこで複数の測定点からのデータを相隣る測定点間で差を求める。２つの測定点の間の区間内に断線がない場合、零相電圧差は極めて小さく、断線のある区間の両側にある測定点のデータ間には、上記の式に近い値の差が生じる。これにより断線点を区間標定することが可能である。
上記の演算処理は、断線判定処理装置１１ａ内の区間判定装置１１１（第３の区間判定装置）において実行され、判定した区間は、外部へ、例えば断線区間信号８８として出力される。
図６に、横軸に配電線の距離をとり、この距離上の複数の測定点（図では例として５点）で測定した逆相電圧をプロットしたものを示す。相隣る測定点間の差をとる代わりに、各測定点を繋ぐ線を延長して断線地点の両側の延長線の高さの差をもとめてもよい。この差が上記の式に示す値となる区間で断線が生じていることになる。区間内の断線位置の特定については実施の形態２で説明したと同様である。
【００１７】
実施の形態５．
上記実施の形態２〜４で説明した断線区間の標定の後、区間内の断線位置をより正確に求める第１の方法について説明する。(2),(3)式および(11)式から断線点前後で正相電圧と逆相電圧の差が等しいため、正相電圧と逆相電圧の差を標定した断線区間の前後の複数の測定点で比較し、この差の値を配電線の距離に応じてグラフ上で延長し、この差が一致する距離点を求めることにより、断線点の位置を点標定することが可能である。
図７は正相電圧と逆相電圧の差、即ち、図３の断線位置９９の左端では（Ｖ１＋Ｖ）−（Ｖ２＋Ｖ）を、右端ではＶ１−Ｖ２を測定し、この測定をそれぞれ他端へ向かって進めた場合の各測定位置のデータの一例を示している。この値が一致する位置が断線位置である。上記の演算処理は、断線判定処理装置１１ａ内の断線点演算装置２１１（第１の断線点演算装置という）において実行され、求めた断線点は、外部へ、例えば最寄りの測定点からの距離を示す断線位置信号８９として出力される。
【００１８】
実施の形態６．
区間内の断線位置をより正確に求める第２の方法について説明する。(1),(2)式および(11)式から断線点前後で正相電圧と零相電圧の差が等しいため、正相電圧と零相電圧の差を標定した断線区間の前後の複数の測定点で比較し、これを距離に応じてグラフ上で延長し、両者が一致する点を見つけることにより断線点を点標定することが可能である。
図８は正相電圧と零相電圧の差、即ち、図３の断線位置９９の左端では（Ｖ１＋Ｖ）−（Ｖ０＋Ｖ）を、右端ではＶ１−Ｖ０を測定し、この測定をそれぞれ他端へ向かって進めた場合の各測定位置のデータの一例を示している。この値が一致する位置が断線位置である。上記の演算処理は、断線判定処理装置１１ａ内の断線点演算装置２１１（第２の断線点演算装置という）において実行され、求めた断線点は、外部へ、例えば最寄りの測定点からの距離を示す断線位置信号８９として出力される。
【００１９】
実施の形態７．
区間内の断線位置をより正確に求める第３の方法について説明する。(1),(3)式および(11)式から断線点前後で逆相電圧と零相電圧が等しいため、標定した断線区間の前後で、逆相電圧と零相電圧の差を複数の測定点で比較し、これをグラフ上で距離に応じて延長し、両者が一致する点を見つけることにより、断線点を点標定することが可能である。
図９は逆相電圧と零相電圧の差、即ち、図３の断線位置９９の左端では（Ｖ２＋Ｖ）−（Ｖ０＋Ｖ）を、右端ではＶ２−Ｖ０を測定し、この測定をそれぞれ他端へ向かって進めた場合の各測定位置のデータの一例を示している。この値が一致する位置が断線位置である。上記の演算処理は、断線判定処理装置１１ａ内の断線点演算装置２１１（第３の断線点演算装置という）において実行され、求めた断線点は、外部へ、例えば最寄りの測定点からの距離を示す断線位置信号８９として出力される。
【００２０】
実施の形態８．
実施の形態５〜７で、配電線上で方向も含めた逆相電流、正相電流および零相電流の和がゼロ即ちI2 + I1 + I0 = 0を検出し、また断線区間の標定をした後に、区間内の断線位置を標定する場合について説明した。上記実施の形態では、断線位置が電圧・電流測定装置の間にあるものとして説明したが、実際には配電線の最も端に設置された測定装置の、更に外側に断線点がある場合も想定される。本実施形態では、断線位置が測定点より外側（配電線の端部）にある場合でも標定できるものについて説明する。
(4),(6)式および(12),(14)式から断線点直前（断線点の左側即ち電源側）の正相、逆相電圧はそれぞれ
V0s = -Z0sI0 = Z0sZ2E/ Δ = {Z0Z2E/ Δ}x {Z0s/ (Z0s+Z0r)}   -------(20)
V2s = -Z2sI2 = Z0Z2sE/ Δ = {Z0Z2E/ Δ}x {Z2s/ (Z2s+Z2r)}   -------(21)
となるので
Z0s / Z0r = Z2s / Z2r 即ち断線点から左側を見た逆相インピーダンスと零相インピーダンスの比が、断線点から右側を見た逆相インピーダンスと零相インピーダンスの比に等しい場合は断線点直前の零相電圧V0s と断線点直前の逆相電圧V2sは等しい。
【００２１】
一方(7),(9)式および(12),(14)式から断線点直後（断線点の右側即ち負荷側）の正相、逆相電圧はそれぞれ
V0r = Z0rI0 = -Z0rZ2E/ Δ = {-Z0Z2E/ Δ}x {Z0r/ ( Z0s+Z0r)} ----(22)
V2r = Z2rI2 = -Z0Z2rE/ Δ = {-Z0Z2E/ Δ }x {Z2r/ (Z2s+Z2r)} ----(23)
となるので
Z0s / Z0r = Z2s / Z2r 即ち断線点から左側を見た逆相インピーダンスと零相インピーダンスの比が断線点から右側を見た逆相インピーダンスと零相インピーダンスの比に等しい場合は断線点直後の零相電圧V0ｒ と断線点直後の逆相電圧V2ｒは等しい。
このことを利用すれば、断線が電圧・電流を検出する装置より外側にしかない場合も断線点の標定が可能な装置を得ることができる。
上記の演算処理は、断線判定処理装置１１ａ内の断線点演算装置２１１（第４の断線点演算装置という）において実行され、求めた断線点は、外部へ、例えば最寄りの測定点からの距離を示す断線位置信号８９として出力される。
図１０は、横軸の距離上に配置された各測定点において測定した零相電圧と逆相電圧との一例を示し、これを延長して両者が一致する位置を見つける場合について示している。
【００２２】
実施の形態９．
実施の形態１〜８では１線の断線の場合の検出について説明した。本実施の形態以後では、一地点において２線が断線した場合について説明する。
図１１は配電線のｂ相およびｃ相で二線断線が発生したことを示す。配電線ｂ,ｃ相で同一地点２線断線が発生したときｂ,ｃ相２線断線時の断線個所１９９と２９９でのｂ相断線点両側の電圧差を３Ｕb 、ｃ相断線点両側の電圧差を３Ｕcとする。
即ち、ｂ相断線点１９９の左側の電圧は、右側の電圧より３Ub大きく、ｃ相断線点２９９の左側電圧は右側電圧より３Uc大きいとする。断線点右側のａ相、ｂ相、ｃ相の電圧をそれぞれVa, Vb, Vcとすると、断線点１９９、２９９の左側のａ相、ｂ相、ｃ相の電圧はそれぞれVa, Vb+ 3 Ub, Vc + 3 Ucとなる。
断線点１９９の右側の零相、正相、逆相の電圧をＶ0，Ｖ１，Ｖ２とすると、断線点１９９の左側の零相、正相、逆相の電圧は、それぞれ対称座標法の定義から  ａ＝ｅｊ（２π／３）として
(Va+Vb+3 Ub +Vc+3 Uc)/3=V0+ Ub + Uc   ---------------(24)
(Va+aVb+3 aUb +a2Vc+3 a2 Uc)/3=V1+ aUb + a2Uc   ------(25)
(Va+a2Vb+3 a2Ub +aVc+3 aUc)/3= V2+ a2Ub + aUc   ------(26)
が成立する。
【００２３】
配電線左側の相電圧をEs、断線点から左側を見た零相、正相、逆相インピーダンスをZ0s, Z1s, Z2sとし、零相、正相、逆相の各電流をＩ０，Ｉ１，Ｉ２とすると
V0+ Ub + Uc = - Z0sI0   ---------------(27)
V1+ aUb + a2Uc = Es - Z1sI1   ----------(28)
V2+ a2Ub + aUc = - Z2sI2   -------------(29)
配電線右側の相電圧をEr、配電線断線点からみた右側の零相、正相、逆相インピーダンスをZ0r, Z1r, Z2rとすると
V0= Z0rI0   ---------------(30)
V1= Er + Z1rI1   ----------(31)
V2= Z2rI2   ---------------(32)
b相、c相は断線しているのでIb= 0, Ic= 0であるから
I0= I1= I2= Ia/3   ---------------(33)
【００２４】
(27),(28),(29)式の左辺同士、右辺同士を合計すると
V0+ V1+ V2 ＝− Z0sI0 ＋ Es − Z1sI1 − Z2sI2   ---------------(34)
(30),(31),(32)式を(34)式に代入して(33)式を利用すると
I0 = I1= I2= E/ (Z0+ Z1+ Z2)   ---------------(35)
ただしE=Es−Er,  Z0=Z0s＋Z0r,   Z1=Z1s＋Z1r,  Z2=Z2s＋Z2r
断線前後の正相電圧差U1、逆相電圧差U2、零相電圧差U0はそれぞれ
U1= (Es - Z1sI1) - (Er+Z1rI1) =  E (Z0+ Z2)/ (Z0+ Z1+ Z2)   -------(36)
U2= - Z2sI2 - Z2rI2 =  -E Z2/ (Z0+ Z1+ Z2)   ---------------(37)
U0= - Z0sI0 - Z0rI0 =  -E Z0/ (Z0+ Z1+ Z2)   ---------------(38)
(36),(37),(38)式から
U1 + U2 + U0  = 0   ---------------(39)
(39)式から、左側測定点の正相電圧差  Ｕ１＝０でない場合で、左側測定点の正相電圧と右側測定点の正相電圧との差U1 と、左側測定点の逆相電圧と零相電圧の和と、右側測定点の逆相電圧と零相電圧の和との差U2 + U0 の大きさが等しく、符号が逆、即ち
U1＝ − (U2 + U0) =  U     ＆    U1≠０---------------(40)
ただしU = E (Z0+ Z2)/ (Z0+ Z1+ Z2)
であれば、左右の測定点の間に２線断線が存在することが検出できる。
理解を助けるため、図１２に上記の状態を図示する。
【００２５】
高圧配電線では非接地系のため、零相インピーダンスは正相インピーダンス、逆相インピーダンスよりずっと大きくZ0 >> Z1,  Z0 >> Z2となるので、(36),(37),(38)式は以下のようになる。
U1 ≒ E   ---------------(41)
U2 ≒ 0   ---------------(42)
U0 ≒−E    -------------(43)
以上に説明した演算は、断線判定処理装置１１ａ（２断線判定処理装置という）内で実行され、断線検出後は断線の有無を示す断線検出信号８７が出力される。
【００２６】
実施の形態１０．
実施の形態９で同一地点２線断線のあることを検出した後に、その断線位置の区間を標定する方法（１線断線の場合と区別するため第４の方法という）について説明する。
(36)式から断線点前後で正相電圧差
U1＝ E (Z0+ Z2)/ (Z0+ Z1+ Z2)が発生する。
そこで、複数の測定点からのデータについて、相隣る測定点間で差を求める。２つの測定点の間の区間内に断線がない場合、正相電圧差は極めて小さく、断線のある区間の両側にある測定点のデータ間には、上記の差に近い値の差が生じる。これにより、最大の差を生じる区間内に断線点があると区間評定することが可能である。上記の演算処理は、断線判定処理装置１１ａ内の区間判定装置１１１（第４の区間判定装置）において実行され、判定した区間は、外部へ、例えば断線区間信号８８として出力される。
図１３に、横軸に配電線の距離をとり、この距離上に複数の測定点（図では例として５点）で測定した正相電圧をプロットしたものを示す。相隣る測定点の差をとる代わりに、各測定点をつなぐ線を延長して断線地点の両側の延長線の高さの差を正相電圧差として求めてもよい。この差が上記の式に示す値となる区間で断線が生じていることになる。図１３において測定に誤差が少なければ、正確な計算により測定装置区間内の断線位置を特定することも可能である。しかし、正相電圧差の距離による変化は断線位置を特定するには不十分な場合もあるので、区間内の位置の特定には後述する実施の形態１３の方法が適している。
【００２７】
実施の形態１１．
同一地点の２線断線区間を標定する第５の方法について説明する。
(37)式から断線点前後で逆相電圧差
U2= - E Z2/ (Z0+ Z1+ Z2)が発生する。
そこで、複数の測定点からのデータについて、相隣る測定点間で差を求める。２つの測定点の間の区間内に断線がない場合、逆相電圧差は極めて小さく、断線のある区間の両側にある測定点のデータ間には、上記の差に近い値の差が生じる。これにより、最大の差を生じる区間内に断線点があると区間評定することが可能である。上記の演算処理は、断線判定処理装置１１ａ内の区間判定装置１１１（第５の区間判定装置）において実行され、判定した区間は、外部へ、例えば断線区間信号８８として出力される。
図１４に、横軸に配電線の距離をとり、この距離上に複数の測定点（図では例として５点）で測定した逆相電圧をプロットしたものを示す。相隣る測定点間の差をとる代わりに、各測定点をつなぐ線を延長して断線地点の両側の延長線の高さの差を逆相電圧差として求めてもよい。この差が上記の式に示す値となる区間で断線が生じていることになる。区間内の断線位置の特定については実施の形態１０で説明したのと同様である。
【００２８】
実施の形態１２．
同一地点の２線断線した区間を標定する第６の方法について説明する。
(38)式から断線点前後で零相電圧差
U0= - E Z0/ (Z0+ Z1+ Z2)が発生する。
そこで、複数の測定点からのデータについて、相隣る測定点間で差を求める。２つの測定点の間の区間内に断線がない場合、零相電圧差は極めて小さく、断線のある区間の両側にある測定点のデータ間には、上記の差に近い値の差が生じる。これにより、最大の差を生じる区間内に断線点があると区間評定することが可能である。上記の演算処理は、断線判定処理装置１１ａ内の区間判定装置１１１（第６の区間判定装置）において実行され、判定した区間は、外部へ、例えば断線区間信号８８として出力される。
図１５に、横軸に配電線の距離をとり、この距離上の複数の測定点（図では例として５点）で測定した零相電圧をプロットしたものを示す。相隣る測定点間の差をとる代わりに、各測定点をつなぐ線を延長して断線地点の両側の延長線の高さの差を零相電圧差として求めてもよい。この差が上記の式に示す値となる区間で断線が生じていることになる。区間内の断線位置の特定については実施の形態１０で説明したのと同様である。
【００２９】
実施の形態１３．
実施の形態１０〜１２において、２線が断線している区間を標定した後、区間内の断線位置をもっと正確に確定する方法について説明する。 (39)式から断線点前後で方向も含めた正相電圧差と逆相電圧差と零相電圧差の和がゼロに等しい。そこで図１６に示すように断線点前後での正相電圧、逆相電圧および零相電圧の和V1 + V2 + V0  を複数の測定点で測定する。そして配電線の両端から測定値を順次結んだ線を延長すると、同じ値を示す一点が求められる。この点が同一地点２線断線点である。
上記の演算処理は、断線判定処理装置１１ａ内の断線点演算装置２１１（第５の断線点演算装置という）において実行され、求めた断線点は、外部へ、例えば最寄りの測定点からの距離を示す断線位置信号８９として出力される。
【００３０】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、配電線における複数箇所の電圧・電流を正相電圧、逆相電圧、零相電圧、正相電流、逆相電流、零相電流に変換して処理するするように構成したので、配電線の１線断線および同一地点２線断線の故障区間が標定でき、更に、区間内における故障位置の標定も可能であるという効果が得られる。また配電線末端側に分散電源が存在する場合でも統一的な取り扱いにより故障区間および故障点を標定できる装置が得られる。また通常は高圧配電線は中性点が非接地であるが接地インピーダンスが存在しても統一的な取り扱いにより故障区間および故障点を標定できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の全ての実施の形態における配電線の断線検出装置の構成及び配置を説明する図である。
【図２】  断線判定装置と電流・電圧測定装置の内部構成と接続を説明する図である。
【図３】  配電線の断線位置を説明する図である。
【図４】  本発明の実施の形態２の配電線断線検出装置の動作を説明する図である。
【図５】  本発明の実施の形態３の配電線断線検出装置の動作を説明する図である。
【図６】  本発明の実施の形態４の配電線断線検出装置の動作を説明する図である。
【図７】  本発明の実施の形態５の配電線断線検出装置の動作を説明する図である。
【図８】  本発明の実施の形態６の配電線断線検出装置の動作を説明する図である。
【図９】  本発明の実施の形態７の配電線断線検出装置の動作を説明する図である。
【図１０】  本発明の実施の形態８の配電線断線検出装置の動作を説明する図である。
【図１１】  実施の形態９〜１３における配電線の断線位置を説明する図である。
【図１２】  本発明の実施の形態９の配電線断線検出装置の動作を説明する図である。
【図１３】  本発明の実施の形態１０の配電線断線検出装置の動作を説明する図である。
【図１４】  本発明の実施の形態１１の配電線断線検出装置の動作を説明する図である。
【図１５】  本発明の実施の形態１２の配電線断線検出装置の動作を説明する図である。
【図１６】  本発明の実施の形態１３の配電線断線検出装置の動作を説明する図である。
【符号の説明】
１  配電線、    ２〜９  電流・電圧を測定する装置、
１０  通信線、    １１  断線判定装置、
１１ａ  断線判定処理装置（１線断線判定処理装置又は２線断線判定処理装置）、
８７  断線検出信号、    ８８  断線区間信号、    ８９  断線位置信号、
１１１  第１〜第６区間判定装置、
２１１  第１〜第５断線点演算装置。
【図１】
0004117201.tif 000002
【図２】
0004117201.tif 000003
【図３】
0004117201.tif 000004
【図４】
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【図５】
0004117201.tif 000006
【図６】
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【図７】
0004117201.tif 000008
【図８】
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【図９】
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【図１０】
0004117201.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
0004117201.tif 000016
【図１６】
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