(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の鉄塔に架線され並列して送電を行う２回線併設送電線路において、該鉄塔ごとに各回線につき少なくとも１つの電流センサを設け、
該電流センサの少なくとも１つの出力値が所定値を越える過電流を検出したときに、該各回線における該出力値の加算値が所定の範囲以下となる不動作鉄塔と、該不動作鉄塔より上流側であり該加算値が所定の範囲を超える動作鉄塔との間を故障区間と判定することを特徴とする故障区間標定方法。
【請求項２】
上記両回線で且つ同じ相の上記電流センサの出力値が所定値を越える過電流を検出したときに上記標定を行う請求項１記載の故障区間標定方法。
【請求項３】
上記所定値は、同鉄塔の電流センサ出力に対する比率である請求項１又は２記載の故障区間標定方法。
【請求項４】
複数の鉄塔に架線され並列して送電を行う２回線併設送電線路において、親局と該鉄塔ごとに設けられた子局とを備え、該子局は各回線につき少なくとも１つ設けられる電流センサと、各該回線の該電流センサの出力を加算した加算値を少なくとも出力する加算値出力部とを備え、該親局は該子局から出力された加算値を受信して故障区間の標定を行う故障区間標定部を備え、
該故障区間標定部は、該電流センサの少なくとも１つの出力値が所定値を越える過電流を検出し、且つ該出力値の加算値が所定の範囲以下となる不動作鉄塔の該子局と、該不動作鉄塔より上流側であり該加算値が所定の範囲を超える動作鉄塔の該子局との間を故障区間と判定することを特徴とする故障区間標定システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は並列して送電を行う２回線併設送電線路に生じた短絡故障点を含む故障区間を特定することができる故障区間標定方法及び故障区間標定システムに関する。詳しくは、１種類のみのセンサを用いて２回線併設送電線路の１回線短絡事故の故障区間を容易に標定することができる故障区間標定方法及び故障区間標定システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４に示すように、送電線鉄塔４ａ、４ｂ、４ｃ…に送電線３１、３２を並行して２回線配することで冗長性を持たせた送電を行う２回線併設送電線路において、片方の回線のみが雷等によって地絡する地絡事故や、短絡事故が起きることがある。
１回線のみで構成された送電線における短絡事故の場合は、故障点より上流は短絡電流が流れるが、故障点より下流は電流が流れないため、間隔を空けて電流センサを設置し、電流が流れているかどうかで故障点を含む故障区間が容易に判別できる。しかし、２回線送電の１回線短絡事故では、図４に示すように正常回線によって下流５２に流れる電流が、並列接続点５４から故障した第２送電線３２を逆流し、電流６２として故障点Ｐへ流れるために１回線の故障点標定方法を用いることができない。
【０００３】
このような２回線併設送電線路で１回線短絡事故が起きた区間を検出するための標定方法として、（１）各回線に電流センサ及び電圧センサを設置し、これらの出力を用いて故障点の方向を求める方法が知られている。
また、（２）特開平５−２０３６９３号公報には、一つの回線に対して感度が高くなるように電流センサを配設し、各回線の電流の大きさから故障区間を標定可能とする方法が挙げられている。この方法は、各電流センサによって測定した電流の位相の違いから、測定地点からの故障点の方向を判別している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、（１）に示す電流センサ及び電圧センサを用いる方法は、センサ及び増幅回路等が２種類分必要となりコスト高となるため、１種類のセンサのみで求める方法が望まれている。また、（２）に示す電流の位相の違いを用いる方法は、故障箇所等で発生するノイズ等の高調波成分によって電流波形が歪み、容易に位相を比較することができないため、故障点の方向判別が難しいという問題点がある。
本発明は、上記問題点を解決するものであり、１種類のみのセンサを用いて２回線送電線の１回線短絡事故の故障点を容易に標定することができる故障区間標定方法及び故障区間標定システムを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本第１発明の故障区間標定方法は、複数の鉄塔に架線され並列して送電を行う２回線併設送電線路において、該鉄塔ごとに各回線につき少なくとも１つの電流センサを設け、該電流センサの少なくとも１つの出力値が所定値を越える過電流を検出したときに、該各回線における該出力値の加算値が所定の範囲以下となる不動作鉄塔と、該不動作鉄塔より上流側であり該加算値が所定の範囲を超える動作鉄塔との間を故障区間と判定することを特徴とする。
また、上記両回線で且つ同じ相の上記電流センサの出力値が所定値を越える過電流を検出したときに上記標定を行うことができる。更に、上記所定値は、同鉄塔の電流センサ出力に対する比率とすることができる。
【０００６】
本第４発明の故障区間標定システムは、複数の鉄塔に架線され並列して送電を行う２回線併設送電線路において、親局と該鉄塔ごとに設けられた子局とを備え、該子局は各回線につき少なくとも１つ設けられる電流センサと、各該回線の該電流センサの出力を加算した加算値を少なくとも出力する加算値出力部とを備え、該親局は該子局から出力された加算値を受信して故障区間の標定を行う故障区間標定部を備え、該故障区間標定部は、該電流センサの少なくとも１つの出力値が所定値を越える過電流を検出し、且つ該出力値の加算値が所定の範囲以下となる不動作鉄塔の該子局と、該不動作鉄塔より上流側であり該加算値が所定の範囲を超える動作鉄塔の該子局との間を故障区間と判定することを特徴とする。
【０００７】
【発明の効果】
本故障区間標定方法及び故障区間標定システムによれば、電流センサのみで１回線短絡事故の故障区間を標定することができ、電圧センサ及び電流方向判別回路等が不要であるため、安価な標定システムを作製することができる。また、故障電流の波形が故障箇所等で発生するノイズ等の高調波成分により変形していても容易に故障区間を標定することができる。
更に、故障区間の標定を、過電流が検出している期間に限定することで、故障の誤検出を防止することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
上記「電流センサ」は送電線に流れる電流の絶対値又は相対値を非接触で測定することができればよく、任意の種類を選択することができる。この例として、通電に伴って発生する磁気を測定する磁気センサを用いることを挙げることができる。また、この磁気センサとして、コイルを用いる方法の他、ホール素子や磁気抵抗素子を用いたセンサ等を例示することができる。
【０００９】
更に、電流センサの個数は任意の数とすることができる。例えば、同回線の複数相を流れる電流を１つの電流センサで求めることができる。１つの電流センサで複数相の電流を求めることで、低コストで故障区間標定を行うことができる。また、１つの相につき１又は２以上の電流センサを割り当てて電流測定を行うことができる。このように、各相を個別に測定することによって電流の高精度な測定を行うことができ、故障区間標定を行い易くすることができる。
【００１０】
過電流を検出するための上記所定値は、負荷電流と区別することができる範囲で任意に設定することができる。また、電流センサ出力に対する上記比率についても、任意に設定することができる。
更に、加算値における上記所定値は、任意に設定することができる。また、過電流による電流値より小さな値が好ましい。
【００１１】
上記「子局」は、電流センサ及び加算値出力部を備えるが、これらは一体に設けてもよいし、別々に設けてその間を有線又は無線で接続することができる。電流センサ及び加算値出力部を別体とすることで、電流センサのみを送電線側に近づくよう鉄塔の上方に設け、加算値出力部を鉄塔の任意の位置に設けることができるため、設置作業や点検作業等の各種作業性を高くすることができる。
【００１２】
１．故障区間標定方法
本発明の故障区間標定方法は、図２に示すように並列２回線であり、上流５１及び下流５２の並列接続点５３、５４間を接続する第１送電線３１及び第２送電線３２を備えた、２回線併設送電線路において発生した１回線短絡事故を区間単位で標定するための方法である。
また、本故障区間標定方法は、第１送電線３１及び第２送電線３２の架線を行う鉄塔４ａ、４ｂ、４ｃ…間をそれぞれ１つの標定区間とし、各鉄塔４ａ、４ｂ、４ｃ…には第１送電線の所定の相又は相群に流れる電流を測定するための第１電流センサ１１ａ、１１ｂ、１１ｃ…を備える。更に、各鉄塔４ａ、４ｂ、４ｃ…には第２送電線の所定の相又は相群に流れる電流を測定するための第２電流センサ１２ａ、１２ｂ、１２ｃ…を備える。
更に、各電流センサ１１、１２の出力は鉄塔４に設けられた子局１内の加算値出力部により増幅された後、互いに加算されて加算値が得られる。
【００１３】
（１）正常時
送電線に短絡事故が起きていない正常時の場合、図３に示すように、加算値に用いられる各送電線３１、３２の電流センサ１１、１２の出力値は、略一致する。同じ鉄塔４に各電流センサ１１、１２が設けられているために位相などのずれが略生じないし、全く別経路で送電するときのように異なるノイズが含まれにくいためである。
また、図３に示すように各回線の加算値は各出力値が重畳した値となる。
【００１４】
（２）故障時
次いで、図４に示すように第２送電線３２の故障点Ｐにおいて１回線地絡事故が発生した状態を説明する。
故障点Ｐで地絡が発生した場合、第１送電線３１の上流５１側から故障点Ｐに短絡電流６１が流れる。また、第１送電線３１を介して第２送電線３２の下流５２側の並列接続点５４から故障点Ｐに短絡電流６２が流れる。
この下流からの故障電流６２は検出することには十分な大きさであり、上流から下流に流れる電流と明確に方向が異なる。
【００１５】
このため、故障点Ｐより上流では図３に示すように、第１送電線３１及び第２送電線３２は同じ方向に電流が流れるため、各電流センサ１１、１２の出力値は正常時と同じく位相ずれもなく略一致するが、故障点Ｐより下流では図５に示すように、第１送電線３１及び第２送電線３２を流れる電流の向きが逆となるため各電流センサ１１、１２の出力値が異なる。
このため、各第１送電線の電流センサと、第２送電線の電流センサとを加算すると互いに打ち消し合うため、加算値は正常時より大幅に絶対値が小さくなる。
【００１６】
本故障区間標定方法はこの正常時と故障時とで大幅に値が異なる加算値に着目し、予め決定した範囲内になった場合に故障と判定することで、容易に故障を判定することができる。また、故障と判定した不動作鉄塔と、この不動作鉄塔より上流で故障でない動作鉄塔との間を故障区間として判断することができる。
【００１７】
更に、上記加算値による故障の判定は、予め過電流が流れているかどうかを調べ、過電流が流れている場合のみ判定を行うことができる。過電流かどうかを調べておくことで、正常時の電流値と区別する必要がなくなり、判定処理の条件が容易に決定することができるからである。
この過電流かどうかは、電流センサ１１、１２の出力値が通常負荷のときに流れる電流値を越えているかどうかを調べることで判断することができる。また、電流センサ１１、１２が１回線の１鉄塔につき複数備える場合、加算値を求めた相の電流センサ１１、１２の電流値から過電流かどうかを判断する。
【００１８】
更に、故障と判断するときの加算値の範囲は、電流センサ１１、１２の出力値（どちらか一方でもよいし、両者の平均値でもよい）に対する比率から算出することもできる。例えば、比率を出力値の１０分の１とすることで、加算値が出力値の１０分の１以下となったときに故障と判定することができる。
尚、第２送電線で１回線短絡事故が発生した場合においても上記説明した内容と同様に故障区間標定方法を適用することができる。
また、図６に示すように、相間の短絡事故が発生した場合であっても、図４に示す地絡の場合と同様に、故障点Ｐより下流では故障点Ｐに逆流する電流が生じるため、同じ故障区間標定方法で故障区間を標定することができる。
【００１９】
【実施例】
以下、図１〜９を用いて本発明の故障区間標定方法及びこの方法を用いた故障区間標定システムの実施形態について詳しく説明する。
２．故障区間標定システムの構成
本故障区間標定システムは、図１に示すように、第１送電線３１及び第２送電線３２を架線する鉄塔４ａ、４ｂ、４ｃ…に設けられる子局１ａ、１ｂ、１ｃ…と、これら子局１ａ、１ｂ、１ｃ…に接続される親局２とを備える。
【００２０】
子局１は、図７に示すように電流センサ１１、１２及び加算値出力部１３を備える。各電流センサ１１、１２は、磁気センサであり、第１送電線３１及び第２送電線３２に電流が流れることによって生じる磁気を検出することができるように設けられている。また、電流センサ１１、１２は、他方の回線の送電線１２、１１から生じる磁気に反応しないように向きを調節したり、磁気シールドを施されている。
尚、本電流センサ１１、１２は１回線の２つの相から発する磁気を検知できるように設けられている。同時に複数相の検出を行っても十分な出力が得られ、故障の判別を行うことができるからである。
【００２１】
加算値出力部１３は、電流センサ１１、１２の出力を必要な大きさに増幅した後、加算して加算値を生成し、生成した加算値を親局２に出力する電子回路である。
また、子局１及び親局２間は任意の通信手段によって接続されている。この通信手段は、ＰＨＳ電話機による専用無線機、携帯電話機及び無線ＬＡＮ装置等の無線装置を用いて送信する無線出力手段、及び適宜増幅して電線や光ファイバ等経由で出力する有線出力手段等の手段とすることができる。
子局１の電源は、特に限定されず任意に選択することができる。この例として、太陽電池や風力発電機等による充電が行われるバッテリ、送電線からの誘導電力等を挙げることができる。
親局２は、各子局１から送信された加算値を受信し、本故障区間標定方法による故障区間の標定を行う電子回路、又は該標定を行うプログラムを格納したコンピュータである。
【００２２】
３．故障区間標定システムの使用方法及び効果
本故障区間標定システムは、各子局１ａ、１ｂ、１ｃ…がその電流センサ１１ａ…、１２ａ…によって各送電線３１、３２の電流値を検出し、これらの加算値を加算値出力部１３で加算して、親局２に送信する。
親局２は、各子局１が動作鉄塔か不動作鉄塔であるかどうかを判定する。また、不動作鉄塔がある場合は、上流の動作鉄塔を検索して見つかった動作鉄塔及び不動作鉄塔の間を故障区間として出力を行う。
【００２３】
このような故障区間標定システムによれば、電流センサのみで故障点を標定することができ、電圧センサ及び電流方向判別回路等が不要であるため、安価な標定装置を作製することができる。また、故障電流波形が故障箇所等で発生するノイズ等の高調波成分により変形していても容易に故障区間を標定することができる。
【００２４】
４．各相に電流センサを備える子局
本故障区間標定システムの子局１は、図７に示すように、１つの鉄塔ごとに１回線につき１つの電流センサを設けるに限られず、１つの鉄塔ごとに１回線につき複数の電流センサを設けることができる。例えば、図８に示すように、第１送電線３１の各相３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃには電流センサ１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃを設け、第２送電線３２の各相３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃには電流センサ１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃを設けることができる。
【００２５】
このように、１つの鉄塔ごとに１回線につき複数の電流センサを設ける場合は、同じ相に該当する両送電線３１、３２の電流センサ１１、１２について加算値を求め、故障の判断を行う。
また、１つの鉄塔ごとに１回線につき複数の電流センサを設けることによって、どの相が故障したかどうかを判断することができる。
【００２６】
更に、図９に示すように、１つの電流センサで２相分の送電線の電流を検出するように２つの電流センサ１１Ｄ、１１Ｅ（１２Ｄ、１２Ｅ）を設けることができる。また、この２つの電流センサ１１Ｄ、１１Ｅ（１２Ｄ、１２Ｅ）は、相Ｂを重複して検出するように設けている。
このような配設を行うことで、電流センサ１１Ｄ（１２Ｄ）のみで故障を検出した場合はＡ相、電流センサ１１Ｅ（１２Ｅ）のみで故障を検出した場合はＣ相、電流センサ１１Ｄ（１２Ｄ）及び電流センサ１１Ｅ（１２Ｅ）で故障を検出した場合はＢ相又は全ての相と判断することができ、各相に電流センサを設けた場合と略同様の細かさで相毎の短絡を判断することができる。
【００２７】
尚、本発明においては、上記実施例に限らず、目的、用途に応じて本発明の範囲内で種々変更した実施例とすることができる。即ち、本送電線用センサは子局を構成する電流センサ及び加算値出力部が別体となっていたが、加算値出力部をいずれかの電流センサと一体とすることができる。このような子局は配線数及び設置作業数が減ることになり、作業性をより高めることができる。また、加算値出力部を分割して各電流センサ内に設けてもよい。
更に、本故障区間標定システムは、親局２と各子局１が別体となっているが、子局のいずれか一つの中に親局２を設けてもよい。
また、１本の送電線鉄塔に３回線以上の送電線が設けられている線路においても、並列して送電を行う任意の２回線を選択して本故障区間標定方法及び本故障区間標定システムを適用することで、短絡故障点を含む故障区間を特定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本故障区間標定システムの構成を説明するための模式図である。
【図２】正常時の２回線併設送電線路を説明するための模式図である。
【図３】正常時の電流センサの出力及び加算値の例を説明するためのグラフである。
【図４】１回線短絡事故時の２回線併設送電線路を説明するための模式図である。
【図５】１回線短絡事故時の電流センサの出力及び加算値の例を説明するためのグラフである。
【図６】１回線短絡事故時の２回線併設送電線路を説明するための模式図である。
【図７】鉄塔に子局を設けた状態の例を説明するための模式図である。
【図８】送電線の各相にそれぞれ電流センサを設けた状態の例を説明するための模式図である。
【図９】送電線の１相が重複するように２つの電流センサを設けた状態の例を説明するための模式図である。
【符号の説明】
１；子局、１１；第１電流センサ、１２；第２電流センサ、１３；加算値出力部、２；親局、３１；第１送電線、３２；第２送電線、４；鉄塔、５１；上流、５２；下流、５３、５４；並列接続点、６１、６２；短絡電流、Ｐ；故障点。
【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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