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【発明の名称】 一端判定型事故点評定装置
【発明者】 【氏名】瀬谷 稔

【氏名】伊藤 究

【氏名】松岡 春水

【氏名】十島 政憲

【氏名】田中 清次

【氏名】大部 孝
【要約】 【課題】分岐線のある送電線の事故点標定を高精度に行う。

【解決手段】送電線１０１，１０２から分岐した分岐端１３４に子局１１０を、端子１３０に一端型事故点標定装置（ＦＬ）を有する親局１１２を設置する。送電線事故の発生時、子局１１０及び親局１１２はそれぞれ自端から電圧、電流を取り込み、電圧状態から地絡、短絡などの事故発生を検出する。子局１１０は事故検出信号と分岐端電流を専用線１１４で親局１１２に送信する。親局１１２は自端の異常検出信号と子局から受信した異常検出信号との同期を取り、同期の取れた自端電流と分岐端電流を用いて事故点標定を行う。
【特許請求の範囲】
【請求項１】 分岐線端子を有する送電線の一端判定型事故点評定装置において、多端子送電線の前記標定装置の設置端側に設けられた親局に、設置端側電流検出手段、設置端側事故検出手段及び事故点標定演算手段を、分岐線端子側に設けられた子局に分岐端側電流検出手段及び分岐端側事故検出手段をそれぞれ設け、前記送電線の事故発生時に、前記親局で前記設置端側事故検出手段による事故検出デ−タと、前記設置端側電流検出手段による設置端電流デ−タを取り込み、前記子局で前記分岐端側事故検出手段による事故検出デ−タと、前記分岐端側電流検出手段による分岐端電流デ−タを取り込み、前記子局から前記親局に前記事故検出デ−タと前記分岐端電流デ−タを送信し、前記親局で双方の事故検出デ−タを元に同期を取り、前記事故点標定演算手段が同期の取れた設置端電流デ−タと分岐端電流デ−タを用いて事故点標定を行うことを特徴とする一端判定型事故点評定装置。
【請求項２】 請求項１において、前記分岐端側事故検出手段に、不足電圧リレ−及び地絡過電圧リレ−を用いることを特徴とする一端判定型事故点評定装置。
【請求項３】 請求項１または２において、前記子局から前記親局に送信する前記分岐端電流デ−タは、事故発生後の電源周期の少なくとも１周期分の取り込みデータから実効値を求め、この実効値を送信することを特徴とする一端判定型事故点評定装置。
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は送電線の一端判定型事故点評定装置に係り、特に多端子送電系統において、分岐線に電源又は負荷が存在する場合でも高精度な評定を行うことのできる事故点評定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の一端判定型事故点標定装置は分岐端に電源がないことを条件に、分岐端における電流回り込みを自端電流と分岐線インピ−ダンスにより推定し、この推定値を用いて事故点評定演算を行っている。また、分岐端負荷については予め想定される整定値を与えて、事故点評定演算を固定的に補正していた。
【０００３】このような事故点標定装置には、自端から故障点までの電圧降下を送電線の単位長当りの電圧降下で除算して故障点を求めるインピーダンス方式と、自端から故障点までの無効電力と単位長当りの無効電力の比から故障点を求める無効電力方式がある。
【０００４】前者の例として、特開昭６０−２０４２２０号では、送電線の電流の計測値を設定値の比率で配分して各分岐負荷の電流を推定し、この推定値を送出端の電流から順次差し引いて各区間の電流とみなし、これにより分岐負荷の影響を除去して各区間の単位長当りの電圧降下を求めて、故障点の距離を算出している。
【０００５】後者の例として、特公平７−１２９５号では、ＦＬ設置端の故障発生後の各相の電流、電圧を取り込み、これらの値から故障相の故障点までの無効電力を故障点の電圧と零相電流（各相電流の和）の間の無効電力として求め、また単位長当りの無効電力は故障相の自己及び相互インピーダンスと電流から求めている。このときの分岐負荷電流には整定値を用いている。以下に、図７の送電系統図を参照して本方式を補足説明する。
【０００６】三相交流１回線を単線で示した送電線１に負荷７、分岐負荷８が接続され、電源６から電力が供給される。フォルトロケータ（ＦＬ）１００は、ＣＴ２、ＰＴ３から送電線１の電流値、電圧値を取り込む。ＦＬの設置点Ｐ０、負荷８の接続点Ｐ２、故障点Ｆとすると、Ｐ０からＦまでの距離ＬFが求める値である。ＩLは負荷７、ＩL2は分岐負荷８に流れる電流である。なお、距離Ｌ1はＰ０からＰ２、距離ＬF2はＰ２からＦの亘り長である。
【０００７】いま、点Ｆにおいてａ相地絡が発生し、ＰＴ３からの入力信号電圧をＶａ，Ｖｂ，Ｖｃ、ＣＴ２から入力信号電流をＩａ，Ｉｂ，Ｉｃとする。このとき、設置点Ｐ０の零相電流Ｉ0を基準にして点Ｐ０から分岐点Ｐ２までの無効電力ＱFは（１）式で得られる。なお、Ｉ0 は（２）式で与えられる。
【０００８】
【数１】

【０００９】ここで、Ｒ1 は区間Ｌ1 の正相抵抗、Ｘ1 は区間Ｌ1 の正相リアクタンス、ＩL2は分岐負荷正相電流で、（１）式の右辺第２項、第３項が分岐負荷電流ＩL2による補正項で、積分によって実効値が得られる。なお、ｔは信号の取り込み時間、Ｔは系統電源の周期で、Ｔ／４の位相は無効分を示している。
【００１０】また、送電線１の線路定数を一様分布として、単位長（たとえば１ｋｍ）当りの零相電流を基準にした無効電力ＱUは（３）式で与えられる。なお、ａ相の単位長当りの電圧降下Ｖauは（４）式で与えられる。
【００１１】
【数２】

【００１２】ここで、Ｒaa，Ｒab，Ｒacはａ相，ａｂ相間，ａｃ相間の単位長当りの抵抗値、Ｘaa，Ｘab，Ｘacは同じくリアクタンス値である。（４）式による電圧降下は各相電流を分岐負荷電流ＩL2で補正して求めている。なお、式中のａは、ＩL2に１２０°遅延（時間にして３／Ｔ）を与える演算子で、ａ2はＩL2の２４０°遅れを与える。
【００１３】これより、標定値ＬFはＱFとＱUの比として、（５）式により求まる。
【００１４】
【数３】

【００１５】
【発明が解決しようとする課題】上記したように、従来の分岐端を有する送電系統の一端判定型事故点標定装置では、補正項の分岐負荷電流を予め負荷運用値のデータとして設定している。このため、事故発生時に実際に通電している負荷電流が、入力していた整定値との差が大きくなるほど、事故点標定演算の誤差が増大する結果となっていた。
【００１６】本発明の目的は、分岐線に負荷や電源を有する場合の従来の問題点を克服し、高精度に事故点評定を行い、また簡易に構成できる事故点評定装置を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するために、本発明は分岐線端子を有する送電線の一端判定型事故点評定装置において、多端子送電線の前記標定装置の設置端側に設けられた親局に、設置端側電流検出手段、設置端側事故検出手段及び事故点標定演算手段を、分岐線端子側に設けられた子局に分岐端側電流検出手段及び分岐端側事故検出手段をそれぞれ設け、前記送電線の事故発生時に、前記親局で前記設置端側事故検出手段による事故検出デ−タと、前記設置端側電流検出手段による設置端電流デ−タを取り込み、前記子局で前記分岐端側事故検出手段による事故検出デ−タと、前記分岐端側電流検出手段による分岐端電流デ−タを取り込み、前記子局から前記親局に前記事故検出デ−タと前記分岐端電流デ−タを送信し、前記親局で双方の事故検出デ−タを元に同期を取り、前記事故点標定演算手段が同期の取れた設置端電流デ−タと分岐端電流デ−タを用いて事故点標定を行うことを特徴とする一端判定型事故点評定装置。
【００１８】また、前記分岐端側事故検出手段に、不足電圧リレ−及び地絡過電圧リレ−を用いることを特徴とする。これによれば、分岐端の電圧状態を取り込んで、分岐端側から簡単に送電線事故を検出することができる。なお、設置端側事故検出手段も同様に構成することが可能である。ただし、事故検出を行ってＣＢを遮断する保護リレー装置が別置されている場合は、その事故検出デ−タを利用してもよい。
【００１９】また、前記子局から前記親局に送信する前記分岐端電流デ−タは、事故発生後の電源周期の少なくとも１周期分の取り込みデータから実効値を求め、この実効値を送信することを特徴とする。これにより、送信データが圧縮でき、前記子局から親局への伝送線に低速の電話回線を利用できる。
【００２０】本発明によれば、分岐線の電流デ−タを使用することで事故点評定の精度を高めることができる。また、分岐線での事故検出デ−タを伝送して、分岐線電流と設置端における送電線電流デ−タの同時性を容易に確保できる。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明する。図１は本発明の一実施例の保護対象となる電力系統の構成を示す。端子１３０と端子１３２の間に１Ｌ系統の送電線１０１、２Ｌ系統の送電線１０２が設けられ、かつ、各系統の途中から端子１３４に分岐線１０３，１０４が設けられている。なお、１Ｌ，２Ｌ系統は単純線で示しているが、それぞれ３相（ａ，ｂ，ｃ相）の電力線で構成されている。端子１３０には電源として発電機１０５が設けられ、また分岐端子１３４にも発電機１０６が設けられている。各端には開閉器（ＣＢ）１２１〜１２６が設けられ、系統事故発生時に別に設けられる保護リレーからの指令で開放され、再閉路時間が経過すると再閉される。
【００２２】本実施例の一端判定型事故点標定装置は、端子１３０に親局１１２、分岐端１３４に子局１１０を設けている。親局１１２には１Ｌ，２Ｌ系統のＣＴ１４０，１４１及びＰＴ１４４，１４５のそれぞれから、３相電流データ及び３相電圧データが入力される。また、子局１１０にも１Ｌ，２Ｌ系統のＣＴ１４２，１４３及びＰＴ１４６，１４７のそれぞれから、３相電流データと３相電圧データが入力される。そして、子局１１０から親局１１２へ、分岐端子１３４の電流データ等が専用回線１１４を経て伝送される。
【００２３】図２に、一端判定型事故点標定装置のシステム構成を示す。本システムでは、分岐端に設けられた子局１１２から分岐線データを送信し、多端子送電系統の一端に設けられた親局１１２で受信し、親局内の一端型事故点標定装置２２０が分岐線データを併用して事故点を標定する。子局１１２は１Ｌ，２Ｌ系統の分岐端１３４の電流状態データ等を分岐端データ検出手段２０１で求め、これらのデータはモデム２０３を介して通信装置２０５へと送られる。通信装置２０５は親局１１２へ専用回線１１４を用いてデータを伝送する。専用回線１１４には後述するように、通常の４Ｗ方式（送信２本、受信２本のシリアル伝送）の電話回線を使用している。
【００２４】親局１１２では通信装置２０７で子局１１０からのデータを受信すると、モデム２０９を介し、電流検出回路２１１により分岐端１３４の電流データを出力する。そして、通信異常検出装置２１２から異常検出信号が出力していないことをＡＮＤ回路２１３で判定して、分岐端電流回路２１４から１Ｌ，２Ｌ系統の電流状態データなどを、一端型事故点標定装置２２０に出力する。
【００２５】事故点標定装置２２０は系統の異常発生により、事故点標定演算を起動するＦＬ起動回路２２１と、自端データ検出回路２１６から事故系統（１Ｌまたは２Ｌ）の電流状態データ等を入力して事故点標定を行う事故点標定演算回路２２２からなる。系統異常検出回路２１５は、自端の電圧状態異常を検出する２７リレーや６４リレーによって、簡易に構成されている。
【００２６】事故点標定演算回路２２２は、自端の電流状態と分岐端電流の整定値とから事故点標定演算を行う。さらに、子局１１０から受信する分岐端１３４の電流状態の実測値を用いて補正された事故点標定を行う、補正演算回路２２３を有している。これにより、分岐端での廻り込み電流も加味した標定演算を行うことができるので、分岐端について整定値を用いる従来の一端判定型標定装置よりも正確な故障点標定が可能になる。本実施例の事故点標定演算は前述した無効電力方式によったが、インピーダンス方式にも適用可能である。
【００２７】図３は一実施例における子局の構成で、分岐端データの取り込みと送信の詳細な処理構成を示している。子局１１０は分岐端１３４に接続された電力系統３８０（１Ｌまたは２Ｌ）の電力状態を、ＰＴ３００（ＰＴ１４６またはＰＴ１４７）で電圧状態、ＣＴ３０２（ＣＴ１４２またはＣＴ１４３）により電流状態を検出する。
【００２８】分岐端データ検出回路２０１では、電力系統の異常を不足電圧リレー３０８、地絡過電圧リレー３１０により検出して、地絡または短絡等の異常発生を判定する。そして、電流取込回路３２２がＣＴ３０２より取り込んだ１相分の電流データと、図示していない他相の電力系統から検出した電流データを取り込むことにより、ａ相〜ｃ相の電流状態を検出する。これらは、異常発生を検出してからＣＢ３０４の開放までの期間（通常、５０〜６０ミリ秒）に、電源周期（５０Ｈｚで２０ミリ秒）の少なくとも１周期分、通常は２〜３周期分について、所定のサンプリング周期（例えば１／１２周期）で行われる。
【００２９】送信起動回路３１２は、分岐端データ検出回路２０１から不足電圧リレー(以下、２７リレーと呼ぶ)３０８からの信号、地絡過電圧リレー(以下、６４リレーと呼ぶ)３１０からリレー動作状態（オン／オフ）で示される電圧状態を入力し、いずれかのリレーが異常を示すときに送信を起動する起動信号と、そのときの電圧異常状態信号（リレー動作状態）を出力する。
【００３０】実効値演算回路３２０は電流取込回路３２２から分岐端の電流データ（瞬時値）を取り込み、事故発生後の系統電源の少なくとも１周期分データより分岐端での電流実効値を求める。ＡＮＤ回路３１４は送信起動回路３１２からの出力と、実効値演算回路３２０からの信号を入力して、データ送信回路３１６へ電流状態データおよびリレー動作状態を出力する。データ送信回路３１６は親局１１２に対し、電圧異常状態信号（リレー動作状態）、分岐端子の各相の電流データの実効値、それらから求めた零相電流データを伝送する。なお、零相電流データは送信せず、親局側で演算するようにしてもよい。
【００３１】図４は一実施例における親局の構成で、親局１１２での標定演算の詳細な処理構成を示したものである。親局１１２では通信装置２０７のデータ受信回路３３０が子局１１０からのデータを受け取る。また、親局１１２では自端子の送電線３９０に接続されたＰＴ３４０（ＰＴ１４４／ＰＴ１４５）で電圧状態を、またＣＴ３４６（ＣＴ１４０／ＣＴ１４１）で電流状態を検出する。
【００３２】不足電圧状態検出回路３３２と地絡過電圧検出回路３３４は、送られてきた電圧異常データ（リレー動作状態）から、子局側での事故内容（地絡、短絡など）を判定する。電流受取回路３３６は子局から受け取った電流データより、子局側のａ相〜ｃ相の電流状態と、零相電流状態を求める。自端データ検出回路２１６は自端の電力系統の異常を、自端の電圧状態より不足電圧リレー３４８、地絡過電圧リレー３５０で検出し、自端の電力系統に地絡または短絡等の異常が発生したことを判定する。電流取込回路３５４は自端の各相の電流データを、ＣＢ３４２の開放までの期間に取り込む。
【００３３】事故点標定回路２２０では補正演算の際に、親局１１２と子局１１０間でデータの同期をとるための同時データ判定回路２２４を設けている。判定回路２２４は不足電圧状態検出回路３３２、地絡過電圧検出回路３３４による分岐端１３４の電圧異常データの受信タイミングと、自端１３２での不足電圧リレー３４８、地絡過電圧リレー３５０からの自端子における電圧異常データの検出タイミングを比較することによって、分岐端への電流廻り込みによる伝達遅延誤差や子局からのデータ伝送による伝送遅延誤差の影響を取り除いている。
【００３４】すなわち、同一事故に対する子局と親局での事故検出（電圧異常状態の検出）は同時に行われているので、子局１１０から最初に受信する電圧異常データと自端の電圧異常データは同期している。そこで、この電圧異常データに続く電流状態データを用いれば、自端の電流データとの同期が可能になる。もし、ＣＢ再閉路時間までに２度目、３度目のデータが受信されるときは、それらのデータを廃棄する。これにより、親局と子局のデータの同時性が確保される。なお、ＣＢ再閉路時間を経過しても子局からのデータが受信されない場合、分岐端データの取り込みを断念する。
【００３５】具体的には、同時データ判定回路２２４で受信データと自端データの同時性を判定し、最初に受信する電圧異常データとそれに続く電流状態データの受信期間Ｔ２に同期信号を出力し、この同期信号と電流受取回路３３６からの電流状態データをＡＮＤ回路２２５に取り込み、分岐端の電流状態データを標定演算回路２２２に入力する。標定演算回路２２２ではＡＮＤ回路２２５を介し、同期のとれた分岐端電流データを受け取り、事故点標定の補正演算を行い、出力回路３６０から外部に対して事故発生箇所を示すデータを出力する。
【００３６】図５は、一実施例による一端型事故点標定演算の手順を示すフローチャートである。本システムでは、送電線事故の発生により、親局１１２と子局１１０で同時に、以下の処理を開始する。
【００３７】子局１１０では分岐端の送電線の電圧異常状態を２７リレーまたは６４リレーで検出すると（ｓ１０１）、系統周期分のサンプリングデータから、ＦＬ標定用の分岐端電流を演算する（ｓ１０２）。ＦＬ標定用とは、実効値換算やＣＴ比から相手端と整合するＣＴ２次値の算出を指す。次に、２７リレーまたは６４リレーの動作（異常状態）と、電流演算結果を親局１１２に伝送する（ｓ１０３）。
【００３８】一方、親局１１２では自端の送電線の電圧異常状態を２７リレーまたは６４リレーで検出すると（ｓ１０４）、このリレーの動作によりタイマーが起動する（ｓ１０５）。次に、ＦＬ標定用電流を演算し（ｓ１０６）、予め設定されている分岐端電流の整定値を元に、事故内容（地絡／短絡など）に応じた事故点標定演算を行い、結果（ロ）を一時保存する（ｓ１０７）。この結果（ロ）は、従来の標定演算によるもので、何らかの事情で子局データが得られない場合に対処している。
【００３９】次に、子局側から自端と同事故の電圧異常データが受信されたかチエックし（ｓ１０８）、受信されていれば、電圧異常データの直後の分岐端電流を取り込み、実測値により補正された事故点標定演算を行い（ｓ１０９）、結果（イ）を出力する（ｓ１１０）。一方、子局側から電圧異常データが受信されていないときは、タイマーの計時がＴ３を経過したか判定し（ｓ１１１）、異常検出からＴ３を超えていなければ処理ｓ１０８に戻る。Ｔ３を超えた場合は、子局１１０からのデータ受信を諦め、保存してある結果（ロ）を出力する（ｓ１１２）。Ｔ３はＣＢ再閉路時間Ｔ４（通常、６０秒）より若干短く設定されている。
【００４０】なお、分岐端電流の実効値換算は、例えば系統電源周期（３６０°）の３０°毎に行った１２サンプリングの瞬時値から、事故発生後１周期の実効値を演算する。これにより、子局からのデータ伝送容量を１／１２に圧縮できる。
【００４１】子局から親局への伝送データは、２７リレーまたは６４リレーの動作状態を示すリレー名と状態データ（１／０）と、それに続く（あるいは同一フレームによる）分岐端電流の実効値（通常、１０〜１０００（Ａ）程度）である。したがって、Ａ／Ｄ変換後のこれらデジタルデータも、伝送速度が６００ボー程度の電話回線（４Ｗ方式）で十分に伝送でき、システムコストを低減できる。
【００４２】図６は本システムの動作を示したタイムチャートである。図１に示した系統構成において、送電線１０１の位置Ｆに地絡事故が発生した場合、端子１３０と分岐端子１３４の電圧状態から、各々の地絡事故検出の６４リレーが動作し（ａ，ｄ）、タイマーが起動する。なお、（ａ，ｄ）の波形で立ち下がりは、ＣＢの開放時点を示している。次に、ＣＢの開放前に、子局と親局の双方で電流データの取り込みが行われ（ｂ，ｅ）、親局側では直ちに事故点標定装置２２０が起動して、分岐端データを整定値とした標定演算が行われる（ｆ）。
【００４３】子局側は分岐端データの取得や送信手続き等に要したＴ１後、親局へ分岐端データ（６４リレーオン、分岐端電流実効値）の送信を開始し、１セットのデータ送信時間Ｔ２後に終了する（ｃ）。親局１１２は、ほぼＴ１に分岐端データの受信を開始し、ほぼＴ２後に受信を終了し（ｇ）、分岐端電流を実測値で補正した事故点標定演算を行う。
【００４４】Ｔ３までに、子局からのデータの受信がないときは、（ｆ）の演算結果が代用される。また、Ｔ３までに複数回の受信データがある場合は、第１回目のデータが同時性のある正常な分岐端データであり、他のデータは廃棄する。時間Ｔ３はＣＢ再閉路時間Ｔ４より若干短くし、この期間内に子局は分岐端データ送出を１回のみ行い、再送出は行わない。親局もこの期間Ｔ３内では分岐端からのデータを１回のみ取り込んで、再取り込みは行わない。そして、Ｔ４以降で再度、親局にて事故点標定が起動したときは、再度、分岐端データを取り込んで事故点標定の演算を行う。
【００４５】
【発明の効果】本発明によれば、分岐端に子局を設けて事故発生時の分岐端電流を親局に送信し、親局側では自端の事故検出時の自端電流との同時性を確認して分岐端電流を取り込み、自端電流と実測による分岐端電流を用いて事故点標定演算を行うので、分岐端への廻り込み電流分も考慮した事故点標定演算が可能になり、事故点標定の精度を向上できる。
【００４６】また、子局から親局へ送信する分岐端電流は実効値を用いて送信データを圧縮しているので、低速度かつ少ない通信線数の伝送路ですみ、通常の電話回線等の使用により安価なシステム構成が可能になる。
【出願人】 【識別番号】０００００５１０８
【氏名又は名称】株式会社日立製作所
【識別番号】０００１５６９３８
【氏名又は名称】関西電力株式会社
【出願日】 平成１１年６月３０日（１９９９．６．３０）
【代理人】 【識別番号】１０００６１８９３
【弁理士】
【氏名又は名称】高橋 明夫 （外１名）
【公開番号】 特開２００１−１３１９６（Ｐ２００１−１３１９６Ａ）
【公開日】 平成１３年１月１９日（２００１．１．１９）
【出願番号】 特願平１１−１８５１７３