特開 2023-167627 配電線の健全性評価装置及び配電線の健全性評価方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023167627

(43)【公開日】2023-11-24

(54)【発明の名称】配電線の健全性評価装置及び配電線の健全性評価方法

(51)【国際特許分類】

   G01R 31/58 20200101AFI20231116BHJP

   G01R 31/08 20200101ALI20231116BHJP

【ＦＩ】

G01R31/58

G01R31/08

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022078947

(22)【出願日】2022-05-12

(71)【出願人】

【識別番号】000173809

【氏名又は名称】一般財団法人電力中央研究所

(74)【代理人】

【識別番号】100141139

【弁理士】

【氏名又は名称】及川 周

(74)【代理人】

【識別番号】100167553

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 久典

(74)【代理人】

【識別番号】100206081

【弁理士】

【氏名又は名称】片岡 央

(74)【代理人】

【識別番号】100152146

【弁理士】

【氏名又は名称】伏見 俊介

(72)【発明者】

【氏名】田所 兼

(72)【発明者】

【氏名】中西 俊貴

(72)【発明者】

【氏名】上村 敏

【テーマコード（参考）】

2G014

2G033

【Ｆターム（参考）】

2G014AA02

2G014AA03

2G014AA04

2G014AB33

2G014AC19

2G033AA02

2G033AC01

2G033AC02

2G033AC04

2G033AD13

2G033AE05

2G033AF03

2G033AF04

(57)【要約】

【課題】配電線の健全性を評価することができる配電線の健全性評価装置及び配電線の健全性評価方法を提供する。
【解決手段】健全性評価装置１は、周波数が経時変化する電圧を出力する電源部１１と、接続部１０に接続された配電線ＤＬの何れか二相を選択し、選択した一方の相を印加相にし、他方の相を接地相にする選択部１２と、印加相と接地相との間の電圧及び印加相に流れる電流を検出する検出部１３と、検出部１３の検出結果から、最も低周波側に現れるピークの周波数である第１共振周波数と電圧に対する電流の位相である電流位相とを求める演算部１４と、選択部１２を制御して、印加相にする相と接地相にする相との組み合わせを変えつつ、第１共振周波数及び電流位相を求めさせ、組み合わせ毎に得られた第１共振周波数及び電流位相に基づいて、配電線の健全性を評価する評価部１５と、を備える。
【選択図】図７

【特許請求の範囲】

【請求項1】

評価対象である三相の配電線が接続される接続部と、
周波数が経時変化する電圧を出力する電源部と、
前記接続部に接続された前記配電線の何れか二相を選択し、選択した一方の相を前記電源部に接続される印加相にするとともに、選択した他方の相を接地される接地相にする選択部と、
前記印加相と前記接地相との間の電圧を検出するとともに、前記印加相に流れる電流を検出する検出部と、
前記検出部で検出された電流の周波数解析を行って、最も低周波側に現れるピークの周波数である第１共振周波数を求め、前記検出部で検出された電圧及び電流に基づいて、前記電圧に対する電流の位相である電流位相を求める演算部と、
前記選択部を制御して、前記印加相にする相と前記接地相にする相との組み合わせを変えつつ、前記第１共振周波数及び前記電流位相を求めさせ、前記組み合わせ毎に得られた前記第１共振周波数及び前記電流位相に基づいて、前記配電線の健全性を評価する評価部と、
を備える配電線の健全性評価装置。

【請求項2】

前記配電線は、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相を有しており、
前記評価部は、前記選択部を制御して、前記組み合わせを以下の通り変える、請求項１記載の健全性評価装置。
・前記Ｒ相を前記印加相にし、前記Ｓ相を前記接地相にする組み合わせ
・前記Ｓ相を前記印加相にし、前記Ｒ相を前記接地相にする組み合わせ
・前記Ｓ相を前記印加相にし、前記Ｔ相を前記接地相にする組み合わせ
・前記Ｔ相を前記印加相にし、前記Ｓ相を前記接地相にする組み合わせ
・前記Ｔ相を前記印加相にし、前記Ｒ相を前記接地相にする組み合わせ
・前記Ｒ相を前記印加相にし、前記Ｔ相を前記接地相にする組み合わせ

【請求項3】

前記評価部は、前記組み合わせ毎に得られた前記第１共振周波数が等しく、且つ、前記組み合わせ毎に得られた前記電流位相が全て進みを示すものである場合には、前記配電線が健全であると評価する、請求項１又は請求項２記載の健全性評価装置。

【請求項4】

前記評価部は、前記組み合わせ毎に得られた前記第１共振周波数が等しく、且つ、前記組み合わせ毎に得られた前記電流位相が全て遅れを示すものである場合には、前記配電線が三相短絡であると評価する、請求項１又は請求項２記載の健全性評価装置。

【請求項5】

前記評価部は、前記組み合わせのうちの何れか２つの組み合わせで得られた前記第１共振周波数が他の組み合わせで得られた前記第１共振周波数よりも高い場合には、前記第１共振周波数が高くなる組み合わせにおける前記印加相で断線が生じていると評価する、請求項１又は請求項２記載の健全性評価装置。

【請求項6】

前記評価部は、前記組み合わせのうちの何れか２つの組み合わせで得られた前記第１共振周波数が他の組み合わせで得られた前記第１共振周波数よりも低く、且つ、前記電流位相が遅れを示すときの前記印加相が同じ場合には、前記電流位相が遅れを示すときの前記印加相で地絡が生じていると評価する、請求項１又は請求項２記載の健全性評価装置。

【請求項7】

前記評価部は、前記組み合わせのうちの何れか２つの組み合わせで得られた前記第１共振周波数が他の組み合わせで得られた前記第１共振周波数よりも低く、且つ、前記電流位相が遅れを示すときの前記印加相が異なる場合には、前記電流位相が遅れを示すときの前記印加相と前記接地相との間で二相短絡が生じていると評価する、請求項１又は請求項２記載の健全性評価装置。

【請求項8】

評価対象である三相の配電線が接続される接続部に接続された前記配電線の何れか二相を選択し、選択した一方の相を周波数が経時変化する電圧を出力する電源部に接続される印加相にするとともに、選択した他方の相を接地される接地相にするステップと、
前記印加相と前記接地相との間の電圧を検出するとともに、前記印加相に流れる電流を検出するステップと、
検出された電流の周波数解析を行って、最も低周波側に現れるピークの周波数である第１共振周波数を求め、検出された電圧及び電流に基づいて、前記電圧に対する電流の位相である電流位相を求めるステップと、
前記印加相にする相と前記接地相にする相との組み合わせを変えつつ、前記第１共振周波数及び前記電流位相を求めさせ、前記組み合わせ毎に得られた前記第１共振周波数及び前記電流位相に基づいて、前記配電線の健全性を評価するステップと、
を有する配電線の健全性評価方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、配電線の健全性評価装置及び配電線の健全性評価方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、集中豪雨、台風、地震等の自然災害によって、停電が長期化する傾向がある。このような停電の長期化を防ぐために、仮設電源となる電源車の配備、分散形電源を活用する地域マイクログリッドの構築等が進められている。これらの電源（仮設電源、分散形電源）を用いて早期に広域を復電するためには、当然ながら、電源から需要者までを結ぶ配電線は健全でなければならない。

【0003】

しかしながら、例えば、電柱の被災等によって、配電線にも異状が生じ得る。ここで、配電線の異状には、単相で生じる断線、地絡と、２相以上で生じる短絡とがある。仮設電源の連系点から被災配電線の健全性（断線、地絡、短絡の有無）を評価することができれば、改修工事の要否又は復電の優先順位の判断に活用でき、ひいては、早期の復電が期待できる。

【0004】

以下の特許文献１には、送電線のインピーダンスが変化する特異点を標定する技術が開示されている。具体的に、以下の特許文献１に開示された技術は、周波数連続変調波（ＦＭＣＷ）を送電線に印加し、送電線の特異点で生ずる反射波が周波数変調連続波の印加点に戻るまでの時間遅れに基づいて、印加点から特異点までの距離を標定している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１５－４９２２３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、上述した特許文献１に開示された技術は、送電線における特異点を標定することができるものの、配電線の健全性を評価することは困難であると考えられる。なぜならば、配電線には、送電線には設けられていない種々の設備（例えば、需要家に電力を供給するために必要となる柱上変圧器等）が設けられているためである。

【0007】

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、配電線の健全性を評価することができる配電線の健全性評価装置及び配電線の健全性評価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】

【0008】

上記課題を解決するために、本発明の第１態様による配電線の健全性評価装置（１）は、評価対象である三相の配電線（ＤＬ）が接続される接続部（１０）と、周波数が経時変化する電圧を出力する電源部（１１）と、前記接続部に接続された前記配電線の何れか二相を選択し、選択した一方の相を前記電源部に接続される印加相にするとともに、選択した他方の相を接地される接地相にする選択部（１２）と、前記印加相と前記接地相との間の電圧を検出するとともに、前記印加相に流れる電流を検出する検出部（１３）と、前記検出部で検出された電流の周波数解析を行って、最も低周波側に現れるピークの周波数である第１共振周波数を求め、前記検出部で検出された電圧及び電流に基づいて、前記電圧に対する電流の位相である電流位相を求める演算部（１４）と、前記選択部を制御して、前記印加相にする相と前記接地相にする相との組み合わせを変えつつ、前記第１共振周波数及び前記電流位相を求めさせ、前記組み合わせ毎に得られた前記第１共振周波数及び前記電流位相に基づいて、前記配電線の健全性を評価する評価部（１５）と、を備える。

【0009】

また、本発明の第２態様による配電線の健全性評価装置は、本発明の第１態様による配電線の健全性評価装置において、前記配電線が、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相を有しており、前記評価部が、前記選択部を制御して、前記組み合わせを以下の通り変える。
・前記Ｒ相を前記印加相にし、前記Ｓ相を前記接地相にする組み合わせ
・前記Ｓ相を前記印加相にし、前記Ｒ相を前記接地相にする組み合わせ
・前記Ｓ相を前記印加相にし、前記Ｔ相を前記接地相にする組み合わせ
・前記Ｔ相を前記印加相にし、前記Ｓ相を前記接地相にする組み合わせ
・前記Ｔ相を前記印加相にし、前記Ｒ相を前記接地相にする組み合わせ
・前記Ｒ相を前記印加相にし、前記Ｔ相を前記接地相にする組み合わせ

【0010】

また、本発明の第３態様による配電線の健全性評価装置は、本発明の第１態様又は第２態様による配電線の健全性評価装置において、前記評価部が、前記組み合わせ毎に得られた前記第１共振周波数が等しく、且つ、前記組み合わせ毎に得られた前記電流位相が全て進みを示すものである場合には、前記配電線が健全であると評価する。

【0011】

また、本発明の第４態様による配電線の健全性評価装置は、本発明の第１態様又は第２態様による配電線の健全性評価装置において、前記評価部が、前記組み合わせ毎に得られた前記第１共振周波数が等しく、且つ、前記組み合わせ毎に得られた前記電流位相が全て遅れを示すものである場合には、前記配電線が三相短絡であると評価する。

【0012】

また、本発明の第５態様による配電線の健全性評価装置は、本発明の第１態様又は第２態様による配電線の健全性評価装置において、前記評価部が、前記組み合わせのうちの何れか２つの組み合わせで得られた前記第１共振周波数が他の組み合わせで得られた前記第１共振周波数よりも高い場合には、前記第１共振周波数が高くなる組み合わせにおける前記印加相で断線が生じていると評価する。

【0013】

また、本発明の第６態様による配電線の健全性評価装置は、本発明の第１態様又は第２態様による配電線の健全性評価装置において、前記評価部が、前記組み合わせのうちの何れか２つの組み合わせで得られた前記第１共振周波数が他の組み合わせで得られた前記第１共振周波数よりも低く、且つ、前記電流位相が遅れを示すときの前記印加相が同じ場合には、前記電流位相が遅れを示すときの前記印加相で地絡が生じていると評価する。

【0014】

また、本発明の第７態様による配電線の健全性評価装置は、本発明の第１態様又は第２態様による配電線の健全性評価装置において、前記評価部が、前記組み合わせのうちの何れか２つの組み合わせで得られた前記第１共振周波数が他の組み合わせで得られた前記第１共振周波数よりも低く、且つ、前記電流位相が遅れを示すときの前記印加相が異なる場合には、前記電流位相が遅れを示すときの前記印加相と前記接地相との間で二相短絡が生じていると評価する。

【0015】

本発明の一態様による配電線の健全性評価方法は、評価対象である三相の配電線（ＤＬ）が接続される接続部（１０）に接続された前記配電線の何れか二相を選択し、選択した一方の相を周波数が経時変化する電圧を出力する電源部（１１）に接続される印加相にするとともに、選択した他方の相を接地される接地相にするステップ（Ｓ１１）と、前記印加相と前記接地相との間の電圧を検出するとともに、前記印加相に流れる電流を検出するステップ（Ｓ１２）と、検出された電流の周波数解析を行って、最も低周波側に現れるピークの周波数である第１共振周波数を求め、検出された電圧及び電流に基づいて、前記電圧に対する電流の位相である電流位相を求めるステップ（Ｓ１３）と、前記印加相にする相と前記接地相にする相との組み合わせを変えつつ、前記第１共振周波数及び前記電流位相を求めさせ、前記組み合わせ毎に得られた前記第１共振周波数及び前記電流位相に基づいて、前記配電線の健全性を評価するステップ（Ｓ１５）と、を有する。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、配電線の健全性を評価することができる、という効果がある。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】配電線の健全性を説明するための図である。

【図2】配電線の状態に応じたインピーダンスの変化を検出するために用いられる信号の一例を示す図である。

【図3】印加相と接地相との組み合わせを変えつつ測定を行う様子を示す図である。

【図4】試験によって得られた電流の周波数特性の一例を示す図である。

【図5】試験によって得られた電流位相の一例を示す図である。

【図6】配電線の試験結果をまとめた図である。

【図7】本発明の一実施形態による配電線の健全性評価装置の要部構成を示すブロック図である。

【図8】本発明の一実施形態による配電線の健全性評価方法の一例を示すフローチャートである。

【図9】図８中のステップＳ１５で行われる処理の詳細を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、図面を参照して本発明の一実施形態による配電線の健全性評価装置及び配電線の健全性評価方法について詳細に説明する。以下の実施形態の構成は例示であり、本発明は実施形態の構成には限定されない。以下では、まず、配電線の健全性を評価する原理について説明し、次に、本発明の一実施形態による配電線の健全性評価装置及び配電線の健全性評価方法について説明する。

【0019】

〈配電線の健全性評価の原理〉
図１は、配電線の健全性を説明するための図である。ここで、配電線ＤＬの健全性とは、配電線ＤＬに異常が生じているか否かを示す指標である。配電線ＤＬの健全性としては、例えば、図１（ａ）に示す「健全」、図１（ｂ）に示す「断線」、図１（ｃ）に示す「地絡」、及び図１（ｄ）に示す「短絡」が挙げられる。尚、評価対象となる配電線ＤＬは、例えば、図１に示す通り、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相を有する三相の配電線である。

【0020】

図１（ａ）に示す「健全」とは、配電線ＤＬに異常（断線、地絡、短絡）が生じておらず、配電線ＤＬを介して需要者に電力を供給できる状態をいう。図１（ｂ）に示す「断線」とは、配電線ＤＬの何れかの相が切断されている状態をいう。図１（ｂ）に示す例では、配電線ＤＬのＲ相が断線している状態を示している。

【0021】

図１（ｃ）に示す「地絡」とは、配電線ＤＬの何れかの相が大地（ｇ）と接触し、大地に電流が流れる状態をいう。図１（ｃ）に示す例では、配電線ＤＬのＲ相が地絡している状態を示している。図１（ｄ）に示す「短絡」とは、配電線ＤＬの複数の相が電気的に接触しており、配電線ＤＬの複数の相間で電流が流れる状態をいう。図１（ｄ）に示す例では、配電線ＤＬのＲ相とＳ相とが短絡している状態（二相短絡）と、配電線ＤＬのＲ相、Ｓ相、及びＴ相が短絡している状態（三相短絡）とを図示している。

【0022】

図１（ｂ）に示す「断線」、図１（ｃ）に示す「地絡」、及び図１（ｄ）に示す「短絡」は何れも、配電線ＤＬを介して需要者に電力を供給できない状態である。尚、図１（ｂ）に示す「断線」及び図１（ｃ）に示す「地絡」は、配電線］ＤＬの単相で生ずる異常であり、図１（ｄ）に示す「短絡」は、配電線ＤＬの２相以上で生ずる異常である。

【0023】

図１に例示した配電線ＤＬの状態に応じて、配電線ＤＬの各相（Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相）と大地（ｇ）との間のインピーダンスが変化する。このようなインピーダンスの変化は、例えば、図１（ｂ）に示す「断線」を例に挙げると、断線しているＲ相と断線していないＳ相との間のインピーダンスと、断線していないＳ相と断線していないＴ相との間のインピーダンスとが相違することによる。

【0024】

本実施形態では、このようなインピーダンスの変化に着目して配電線ＤＬの健全性を評価する。具体的には、インピーダンスの変化を調査するために、周波数が経時変化する信号を配電線ＤＬに印加し、流れる電流の周波数特性と低周波帯域の電圧に対する電流の位相（以下、「電流位相」という）とを得る。より詳細には、配電線ＤＬの三相（Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相）のうち、上記の信号が印加される相（印加相）と接地される相（接地相）との組み合わせを変えつつ、電流の周波数特性と電流位相とを得る。そして、印加相と接地相との組み合わせ毎に得られた電流の周波数特性と電流位相とに基づいて、配電線ＤＬの健全性を評価する。

【0025】

図２は、配電線の状態に応じたインピーダンスの変化を検出するために用いられる信号の一例を示す図である。図２に例示する信号は、周波数が連続的に変調された低電圧のＦＭＣＷ（Frequency Modulated Continuous Wave：周波数連続変調波）信号である。このＦＭＣＷ信号は、電圧が正弦波状に変化する信号であって、印加時間Ｔｓの間に周波数が開始周波数ｆｓから終了周波数ｆｅまで直線的に変化する信号である。図２に示す例では、終了周波数ｆｅが開始周波数ｆｓよりも高いため、ＦＭＣＷ信号は、図２に示す通り、時間とともに周波数が徐々に高くなる（１周期の長さが短くなる）。

【0026】

ここで、配電線ＤＬにおける印加相と接地相との組み合わせは、以下に示す６パターンになる。
・Ｒ相が印加相、Ｓ相が接地相（Ｒ－Ｓｇ）
・Ｓ相が印加相、Ｒ相が接地相（Ｓ－Ｒｇ）
・Ｓ相が印加相、Ｔ相が接地相（Ｓ－Ｔｇ）
・Ｔ相が印加相、Ｓ相が接地相（Ｔ－Ｓｇ）
・Ｔ相が印加相、Ｒ相が接地相（Ｔ－Ｒｇ）
・Ｒ相が印加相、Ｔ相が接地相（Ｒ－Ｔｇ）

【0027】

尚、本明細書及び図面において、印加相がＸ相であり、接地相がＹ相であるパターンを「Ｘ－Ｙｇ」と表記することがある。尚、Ｘ相は、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相の何れかの相であり、Ｙ相は、Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相のうちのＸ相以外の相である。例えば、パターン「Ｒ－Ｓｇ」は、Ｒ相を印加相にし、Ｓ相を接地相にする組み合わせを意味する。

【0028】

図３は、印加相と接地相との組み合わせを変えつつ測定を行う様子を示す図である。図３（ａ）は、Ｒ相を印加相にし、Ｓ相を接地相にする組み合わせ（パターン「Ｒ－Ｓｇ」）における測定の様子を示す図であり、図３（ｂ）は、Ｓ相を印加相にし、Ｔ相を接地相にする組み合わせ（パターン「Ｓ－Ｔｇ」）における測定の様子を示す図である。尚、図３においては、図１（ｂ）に示す通り、配電線ＤＬのＲ相に断線が生じている場合を例に挙げて図示している。

【0029】

図３（ａ），（ｂ）に示す電圧源ＶＳは、上述したＦＭＣＷ信号を出力端Ｔ１，Ｔ２間に出力する。図３（ａ）に示す例では、電圧源ＶＳの出力端Ｔ１が配電線ＤＬのＲ相に接続され、電圧源ＶＳの出力端Ｔ２が配電線ＤＬのＳ相に接続されるとともに、大地（ｇ）に接続されている（接地されている）。図３（ｂ）に示す例では、電圧源ＶＳの出力端Ｔ１が配電線ＤＬのＳ相に接続され、電圧源ＶＳの出力端Ｔ２が配電線ＤＬのＴ相に接続されるとともに、大地（ｇ）に接続されている（接地されている）。

【0030】

図４は、試験によって得られた電流の周波数特性の一例を示す図であり、図５は、試験によって得られた電流位相の一例を示す図である。尚、試験は、電圧印加端（ＦＭＣＷ信号が印加される端部）から末端までの亘長が約２．８［ｋｍ］の配電線ＤＬを対象とし、図３（ａ）に示す通り、パターン「Ｒ－Ｓｇ」で行った。配電線ＤＬの試験は、配電線ＤＬが健全な状態の場合と、配電線ＤＬに異常が生じている場合とで行った。配電線ＤＬの異常としては、配電線ＤＬの電圧印加端から末端に向かって約１．５［ｋｍ］の位置において、Ｒ相の断線が生じている場合、Ｒ相の地絡が生じている場合、又はＲ相とＳ相との短絡が生じている場合を想定した。

【0031】

配電線ＤＬの試験には、電圧実効値が約１２［Ｖ］であって、開始周波数ｆｓが０．１［ｋＨｚ］であり、終了周波数ｆｅが４００［ｋＨｚ］であるＦＭＣＷ信号を用いた。尚、配電線ＤＬに対するＦＭＣＷ信号の印加時間Ｔｓは、４０［ｍｓ］である。

【0032】

図４に示す電流の周波数特性は、試験によって得られた電流波形を高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Fast Fourier Transformation）することで得られるものである。図４に示す通り、配電線ＤＬが健全な場合には、ＦＭＣＷ信号の変調周波数が約２３［ｋＨｚ］であるときと、約７２［ｋＨｚ］であるときに電流ピークが現れている。図４に示す電流ピークは、電圧印加端から見た配電線ＤＬのインピーダンスで生じる共振を表している。ここで、最も低周波側に現れるピークの周波数を第１共振周波数ｆ₁と定義する。図４に示す例において、配電線ＤＬが健全な場合の第１共振周波数ｆ₁は、約２３［ｋＨｚ］である。

【0033】

尚、配電線ＤＬが健全な場合には、得られる電流の周波数特性は、配電線ＤＬにおける印加相と接地相との上述した６パターン（Ｒ－Ｓｇ、Ｓ－Ｒｇ、Ｓ－Ｔｇ、Ｔ－Ｓｇ、Ｔ－Ｒｇ、Ｒ－Ｔｇ）を変えてもほぼ同じになる。このため、配電線ＤＬが健全な場合における、第１共振周波数ｆ₁は、配電線ＤＬにおける印加相と接地相との上述した６パターン（Ｒ－Ｓｇ、Ｓ－Ｒｇ、Ｓ－Ｔｇ、Ｔ－Ｓｇ、Ｔ－Ｒｇ、Ｒ－Ｔｇ）に拘わらず、約２３［ｋＨｚ］である。

【0034】

また、図４を参照すると、配電線ＤＬに異常が生じている場合に得られる電流の周波数特性は、配電線ＤＬが健全である場合に得られる電流の周波数特性とは大きく異なることが分かる。また、電流の周波数特性は、配電線ＤＬに生じている異常の種類によっても異なり、第１共振周波数ｆ₁も配電線ＤＬに生じている異常の種類によって異なることが分かる。具体的に、第１共振周波数ｆ₁は、配電線ＤＬが健全な場合には約２３［ｋＨｚ］であるが、Ｒ相の断線が生じている場合には約４６［ｋＨｚ］と高くなり、Ｒ相の地絡が生じている場合及びＲ相とＳ相との短絡が生じている場合には約３［ｋＨｚ］と低くなる。

【0035】

配電線ＤＬのＲ相の断線が生じている場合に第１共振周波数ｆ₁が高くなるのは、配電線ＤＬが健全である場合に比べて、線路の直列回路要素であるインダクタンス成分と並列回路要素であるキャパシタス成分とが小さくなるためである。配電線ＤＬのＲ相の地絡が生じている場合及び配電線ＤＬのＲ相とＳ相との短絡が生じている場合に第１共振周波数ｆ₁が低くなるのは、導体又は大地（ｇ）を介して電流経路ができるためである。尚、配電線ＤＬのＲ相の地絡が生じている場合には、接地抵抗も加わることから、配電線ＤＬのＲ相とＳ相との短絡が生じている場合に比べてパワースペクトルが低下する。

【0036】

図５（ａ）に示す電流位相は、配電線ＤＬが健全な場合のものであり、図５（ｂ）に示す電流位相は、Ｒ相の地絡が生じている場合のものである。図５（ａ）を参照すると、電圧波形に対して電流波形の位相が進んでいることから、電流位相φ₀は「進み」となる。電流位相φ₀の「進み」は、健全な配電線ＤＬのインピーダンスが容量性リアクタンスとして観測されていることによる。図５（ｂ）を参照すると、電圧波形に対して電流波形の位相が遅れていることから、電流位相φ₀は「遅れ」となる。電流位相φ₀の「遅れ」は、線路の抵抗分と誘導性リアクタンスによるものである。

【0037】

図６は、配電線の試験結果をまとめた図である。図６において、第１列ＣＬ１には、配電線ＤＬの状態が示されている。第２列ＣＬ２には、配電線ＤＬの状態毎の第１共振周波数ｆ₁及び電流位相φ₀の分類が示されている。第３列ＣＬ３には、試験によって得られた配電線ＤＬの状態毎の第１共振周波数ｆ₁及び電流位相φ₀が示されている。第２列ＣＬ２に示された分類は、第３列ＣＬ３に示された試験結果から導き出されたものである。尚、図６中の第３列ＣＬ３に示した第１共振周波数ｆ₁及び電流位相φ₀のうち重要なものについては、ハッチングを付してある。

【0038】

図６に示す通り、配電線ＤＬが健全な場合には、第１共振周波数ｆ₁は、３つのパターン（Ｒ－Ｓｇ、Ｓ－Ｒｇ、Ｓ－Ｔｇ）で２３［ｋＨｚ］であり、残りの３つのパターン（Ｔ－Ｓｇ、Ｔ－Ｒｇ、Ｒ－Ｔｇ）で２４［ｋＨｚ］である。このため、配電線ＤＬが健全な場合には、第１共振周波数ｆ₁は、何れのパターンでも等しい。尚、複数のパターンにおける第１共振周波数ｆ₁のバラツキが、数［ｋＨｚ］程度に収まる場合には、その複数パターンにおける第１共振周波数ｆ₁は、等しいということができる。また、配電線ＤＬが健全な場合には、電流位相φ₀は、何れのパターンでも「進み」となる。

【0039】

配電線ＤＬのＲ相の断線が生じている場合には、２つのパターン（Ｒ－Ｓｇ、Ｒ－Ｔｇ）における第１共振周波数ｆ₁が、他の４つのパターン（Ｓ－Ｒｇ、Ｓ－Ｔｇ、Ｔ－Ｓｇ、Ｔ－Ｒｇ）における第１共振周波数ｆ₁よりも高くなる。このため、配電線ＤＬのＲ相の断線が生じている場合には、線路が短くなる断線相（Ｒ相）を印加相とする２つのパターン（Ｒ－Ｓｇ、Ｒ－Ｔｇ）のみ、第１共振周波数ｆ₁が高くなるということができる。また、配電線ＤＬのＲ相の断線が生じている場合には、電流位相φ₀は、何れのパターンでも「進み」となる。

【0040】

配電線ＤＬのＲ相の地絡又は短絡が生じている場合には、２つのパターンにおける第１共振周波数ｆ₁が、他の４つのパターンにおける第１共振周波数ｆ₁よりも低くなり、且つ、その２つのパターンにおける電流位相φ₀が「遅れ」となる。ここで、配電線ＤＬのＲ相の地絡が生じている場合には、地絡相（Ｒ相）を印加相とする２つのパターン（Ｒ－Ｓｇ、Ｒ－Ｔｇ）のみ第１共振周波数ｆ₁が低くなり、且つ電流位相φ₀が「遅れ」となる。これに対し、配電線ＤＬのＲ相の短絡が生じている場合には、短絡相（Ｒ相）を印加相又は接地相とする２つのパターン（Ｒ－Ｓｇ 、Ｓ－Ｒｇ）のみ第１共振周波数ｆ₁が低くなり、且つ電流位相φ₀が「遅れ」となる。

【0041】

配電線ＤＬに三相短絡が生じている場合には、配電線ＤＬが健全な場合と同様に、第１共振周波数ｆ₁は、何れのパターンでも等しい。しかしながら、配電線ＤＬに三相短絡が生じている場合には、電流位相φ₀は、何れのパターンでも「遅れ」となる。

【0042】

尚、配電線ＤＬのＳ相、Ｔ相の断線が生じている場合には、第１共振周波数ｆ₁及び電流位相φ₀の分類は、Ｒ相の断線が生じている場合と同様になる。具体的に、配電線ＤＬのＳ相の断線が生じている場合には、線路が短くなる断線相（Ｓ相）を印加相とする２つのパターン（Ｓ－Ｒｇ、Ｓ－Ｔｇ）のみ、第１共振周波数ｆ₁が高くなり、電流位相φ₀は、何れのパターンでも「進み」となる。また、配電線ＤＬのＴ相の断線が生じている場合には、線路が短くなる断線相（Ｔ相）を印加相とする２つのパターン（Ｔ－Ｓｇ、Ｔ－Ｒｇ）のみ、第１共振周波数ｆ₁が高くなり、電流位相φ₀は、何れのパターンでも「進み」となる。

【0043】

配電線ＤＬのＳ相、Ｔ相の地絡が生じている場合には、第１共振周波数ｆ₁及び電流位相φ₀の分類は、Ｒ相の地絡が生じている場合と同様になる。具体的に、配電線ＤＬのＳ相の地絡が生じている場合には、地絡相（Ｓ相）を印加相とする２つのパターン（Ｓ－Ｒｇ、Ｓ－Ｔｇ）のみ第１共振周波数ｆ₁が低くなり、且つ電流位相φ₀が「遅れ」となる。また、配電線ＤＬのＴ相の地絡が生じている場合には、地絡相（Ｔ相）を印加相とする２つのパターン（Ｔ－Ｓｇ、Ｔ－Ｒｇ）のみ第１共振周波数ｆ₁が低くなり、且つ電流位相φ₀が「遅れ」となる。

【0044】

配電線ＤＬのＳ相、Ｔ相の短絡が生じている場合には、第１共振周波数ｆ₁及び電流位相φ₀の分類は、Ｒ相の短絡が生じている場合と同様になる。具体的に、配電線ＤＬのＳ相の短絡が生じている場合には、短絡相（Ｓ相）を印加相又は接地相とする２つのパターンのみ第１共振周波数ｆ₁が低くなり、且つ電流位相φ₀が「遅れ」となる。また、配電線ＤＬのＴ相の短絡が生じている場合には、短絡相（Ｔ相）を印加相又は接地相とする２つのパターンのみ第１共振周波数ｆ₁が低くなり、且つ電流位相φ₀が「遅れ」となる。

【0045】

このように、配電線ＤＬの試験結果から、配電線ＤＬの状態に応じた第１共振周波数ｆ₁及び電流位相φ₀の分類が求められる。従って、評価対象となる配電線ＤＬの三相（Ｒ相、Ｓ相、Ｔ相）のうち、印加相と接地相との組み合わせ（パターン）を変えつつ第１共振周波数ｆ₁及び電流位相φ₀を得る。そして、得られた第１共振周波数ｆ₁及び電流位相φ₀を、図６を用いて分類することにより配電線ＤＬの健全性を評価することができる。

【0046】

〈配電線の健全性評価装置〉
図７は、本発明の一実施形態による配電線の健全性評価装置の要部構成を示すブロック図である。図７に示す通り、本実施形態の健全性評価装置１は、接続部１０、電源部１１、選択部１２、検出部１３、演算部１４、評価部１５、及び出力部１６を備える。このような健全性評価装置１は、接続部１０に接続された配電線ＤＬ（停電された配電線ＤＬ）の健全性を評価する。

【0047】

接続部１０は、評価対象である三相の配電線ＤＬが接続される部位である。接続部１０は、配電線ＤＬのＲ相が接続される第１接続部１０ａ、配電線ＤＬのＳ相が接続される第２接続部１０ｂ、及び配電線ＤＬのＴ相が接続される第３接続部１０ｃを備える。尚、接続部１０に接続される配電線ＤＬは、接続部１０に接続される前に、予め停電している状態（電力供給が行われていない状態）にされる。

【0048】

電源部１１は、接続部１０に接続された配電線ＤＬに印加する電圧を出力する。具体的に、電源部１１は、周波数が経時変化する電圧を出力する。例えば、電源部１１は、周波数が直線状に経時変化する電圧を出力し、周波数が階段状に経時変化する電圧を出力し、或いは、周波数が正弦波状に経時変化する電圧を出力する。尚、電源部１１が出力する電圧は、以上の例示した電圧に制限される訳ではなく、周波数が経時変化するものであれば任意の電圧であってよい。例えば、電源部１１は、前述したＦＭＣＷ信号を出力する。

【0049】

電源部１１と選択部１２とは、電源線Ｌ１と接地線Ｌ２とによって接続される。電源線Ｌ１は、電源部１１から出力される電圧（例えば、上記のＦＭＣＷ信号等）が印加される線路であり、接地線Ｌ２は、接地された線路である。つまり、電源線Ｌ１と接地線Ｌ２との間には、電源部１１から出力される電圧（例えば、上記のＦＭＣＷ信号等）が印加される。

【0050】

選択部１２は、評価部１５の制御の下で、接続部１０に接続された配電線ＤＬの何れか二相を選択し、選択した一方の相を電源線Ｌ１に接続して印加相にするとともに、選択した他方の相を接地線Ｌ２に接続して接地相にする。ここで、選択部１２で選択される二相の組み合わせとしては、Ｒ相とＳ相との組み合わせ、Ｓ相とＴ相との組み合わせ、及びＴ相とＲ相との組み合わせの３通りの組み合わせがある。また、選択部１２で選択される二相のうちの何れを印加相又は接地相にするかの組み合わせは２通りある。このため、印加相になる相と接地相になる相との全ての組み合わせは、前述した６パターン（Ｒ－Ｓｇ、Ｓ－Ｒｇ、Ｓ－Ｔｇ、Ｔ－Ｓｇ、Ｔ－Ｒｇ、Ｒ－Ｔｇ）となる。

【0051】

検出部１３は、電源部１１と選択部１２とを接続する電源線Ｌ１及び接地線Ｌ２に設けられており、電源線Ｌ１及び接地線Ｌ２との間の電圧（印加相と接地相との間の電圧）を検出するとともに、電源線Ｌ１（印加相）に流れる電流を検出する。検出部１３は、上記パターンの各々について電源部１１の電圧が印加されたときの電源線Ｌ１及び接地線Ｌ２との間の電圧と、電源線Ｌ１に流れる電流を検出する。尚、検出部１３は、電源線Ｌ１及び接地線Ｌ２との間の電圧を検出する電圧計（図示省略）と、電源線Ｌ１に流れる電流を検出する電流計（図示省略）とを備える。

【0052】

演算部１４は、検出部１３で検出された電流の周波数解析を行って、最も低周波側に現れるピークの周波数（前述した第１共振周波数ｆ₁）を求める。具体的に、演算部１４は、検出部１３で検出された電流波形を高速フーリエ変換し、最も低周波側に現れるピークの周波数を第１共振周波数ｆ₁として求める。また、演算部１４は、検出部１３で検出された電圧及び電流に基づいて、電圧に対する電流の位相（前述した電流位相φ₀）を求める。

【0053】

評価部１５は、選択部１２を制御して、印加相にする相と接地相にする相との組み合わせ（パターン）を変えつつ、第１共振周波数ｆ₁及び電流位相φ₀を演算部１４に求めさせる。そして、評価部１５は、パターン毎に得られた第１共振周波数ｆ₁及び電流位相φ₀に基づいて、配電線ＤＬの健全性を評価する。ここで、評価部１５は、得られた第１共振周波数ｆ₁及び電流位相φ₀を、図６を用いて説明した分類法を用いて分類することにより配電線ＤＬの健全性を評価する。

【0054】

具体的に、評価部１５は、パターン毎に得られた第１共振周波数ｆ₁が等しく、且つ、パターン毎に得られた電流位相φ₀が全て「進み」を示すものである場合には、配電線ＤＬが健全であると評価する。評価部１５は、パターン毎に得られた第１共振周波数ｆ₁が等しく、且つ、パターン毎に得られた電流位相φ₀が全て「遅れ」を示すものである場合には、配電線ＤＬが三相短絡であると評価する。評価部１５は、６パターンのうちの何れか２つのパターンで得られた第１共振周波数ｆ₁が他のパターンで得られた第１共振周波数ｆ₁よりも高い場合には、第１共振周波数ｆ₁が高くなるパターンにおける印加相で断線が生じていると評価する。

【0055】

評価部１５は、６パターンのうちの何れか２つのパターンで得られた第１共振周波数ｆ₁が他のパターンで得られた第１共振周波数ｆ₁よりも低く、且つ、電流位相φ₀が遅れを示すときの印加相が同じ場合には、電流位相φ₀が遅れを示すときの印加相で地絡が生じていると評価する。評価部は、６パターンのうちの何れか２つのパターンで得られた第１共振周波数ｆ₁が他のパターンで得られた第１共振周波数ｆ₁よりも低く、且つ、電流位相φ₀が遅れを示すときの印加相が異なる場合には、電流位相φ₀が遅れを示すときの印加相と接地相との間で二相短絡が生じていると評価する。

【0056】

出力部１６は、評価部１５の評価結果を外部に出力する。出力部１６は、例えば、液晶表示装置等の表示装置を備えており、評価部１５の評価結果を文字等で表示することにより、評価部１５の評価結果を外部に出力する。或いは、出力部１６は、例えば、外部の機器と通信を行う通信装置を備えており、評価部１５の評価結果を外部の機器に送信することにより、評価部１５の評価結果を外部に出力する。

【0057】

尚、健全性評価装置１は、接続部１０、電源部１１、選択部１２、検出部１３、演算部１４、評価部１５、及び出力部１６が１つの筐体内に設けられた構成であっても、異なる筐体内に設けられた構成であってもよい。例えば、接続部１０、電源部１１、選択部１２、及び検出部１３が設けられる筐体と、演算部１４、評価部１５、及び出力部１６が設けられる筐体とが異なっていてもよい。

【0058】

また、演算部１４、評価部１５、及び出力部１６を、デスクトップ型、ノート型等のコンピュータで実現してもよい。つまり、演算部１４、評価部１５、及び出力部１６の機能を実現するプログラムをコンピュータで実行させることで、ソフトウェアとハードウェアの協働により演算部１４、評価部１５、及び出力部１６の機能を実現してもよい。

【0059】

〈配電線の健全性評価方法〉
図８は、本発明の一実施形態による配電線の健全性評価方法の一例を示すフローチャートである。図８に示すフローチャートの処理は、例えば、健全性評価装置１のユーザが、停電している状態の配電線ＤＬを接続部１０に接続した後に、健全性評価装置１の操作部（図示省略）を操作して、健全性評価処理の開始指示を行うことによって開始される。

【0060】

図８に示すフローチャートの処理が開始すると、まず、健全性評価装置１の評価部１５が、選択部１２を制御して、接続部１０に接続された配電線ＤＬの印加相にする相と接地相にする相との組み合わせ（パターン）を選択させる（ステップＳ１１）。選択部１２は、評価部１５の制御により、接続部１０に接続された配電線ＤＬの何れか二相を選択し、選択した一方の相を印加相にするとともに、選択した他方の相を接地される接地相にする。例えば、選択部１２は、接続部１０に接続された配電線ＤＬのＲ相及びＳ相を選択し、Ｒ相を印加相にするとともに、Ｓ相を接地相にする。尚、評価部１５は、印加相にされた相と接地相にされた相との組み合わせ（パターン）を把握している。

【0061】

次に、電源部１１がＦＭＣＷ信号を出力する。電源部１１から出力されたＦＭＣＷ信号は、電源線Ｌ１及び選択部１２を順に介して配電線ＤＬに印加される。例えば、配電線ＤＬのＲ相が印加相として選択され、Ｓ相が接地相として選択されている場合には、ＦＭＣＷ信号が配電線ＤＬのＲ相に印加される。検出部１３は、ＦＭＣＷ信号が配電線ＤＬに印加されたときの、Ｒ相とＳ相との間の電圧を検出するとともに、Ｒ相に流れる電流を検出する（ステップＳ１２）。

【0062】

次いで、演算部１４が、検出部１３で検出された電流の周波数解析を行って第１共振周波数ｆ₁を求め、検出された電圧及び電流に基づいて電流位相φ₀を算出する（ステップＳ１３）。具体的に、演算部１４が、検出部１３で検出された電流波形を高速フーリエ変換し、最も低周波側に現れるピークの周波数を第１共振周波数ｆ₁として求める。尚、演算部１４で算出された第１共振周波数ｆ₁及び電流位相φ₀は評価部１５に出力され、評価部１５が把握しているパターン（印加相にされた相と接地相にされた相とのパターン）に対応付けて記憶される。

【0063】

続いて、評価部１５は、全てのパターンの選択が終了したか否かを判断する（ステップＳ１４）。全てのパターンの選択が終了していないと判断した場合（ステップＳ１４の判断結果が「ＮＯ」の場合）には、評価部１５は、選択部１２を制御して、新たなパターンを選択させ（ステップＳ１１）、図８に示すステップＳ１２，Ｓ１３の処理を行わせる。

【0064】

これに対し、全てのパターンの選択が終了したと判断した場合（ステップＳ１４の判断結果が「ＹＥＳ」の場合）には、評価部１５は、パターン毎に得られた第１共振周波数ｆ₁及び電流位相φ₀に基づいて、配電線ＤＬの健全性を評価する（ステップＳ１５）。具体的に、評価部１５は、パターン毎に得られた第１共振周波数ｆ₁及び電流位相φ₀を、図６を用いて説明した分類法を用いて分類することにより配電線ＤＬの健全性を評価する。

【0065】

図９は、図８中のステップＳ１５で行われる処理の詳細を示すフローチャートである。図９に示すフローチャートの処理が開始されると、まず、評価部１５は、全パターンの第１共振周波数ｆ₁が等しいか否かを判断する（ステップＳ２１）。全パターンの第１共振周波数ｆ₁が等しいと判断した場合（ステップＳ２１の判断結果が「ＹＥＳ」の場合）には、評価部１５は、全パターンの電流位相φ₀が「進み」であるか否かを判断する（ステップＳ２２）。

【0066】

全パターンの電流位相φ₀が「進み」であると判断した場合（ステップＳ２２の判断結果が「ＹＥＳ」の場合）には、評価部１５は、配電線ＤＬが健全であると評価する（ステップＳ２３）。これに対し、全パターンの電流位相φ₀が「遅れ」であると判断した場合（ステップＳ２２の判断結果が「ＮＯ」の場合）には、評価部１５は、配電線ＤＬに三相短絡が生じていると評価する（ステップＳ２４）。

【0067】

一方、ステップＳ２１において、全パターンの第１共振周波数ｆ₁が等しくないと判断した場合（ステップＳ２１の判断結果が「ＮＯ」の場合）には、評価部１５は、６パターンのうちの２パターンのみ第１共振周波数ｆ₁が高いか否かを判断する（ステップＳ２５）。２パターンのみ第１共振周波数ｆ₁が高いと判断した場合（ステップＳ２５の判断結果が「ＹＥＳ」の場合）には、評価部１５は、第１共振周波数ｆ₁が高い印加相で断線が生じていると評価する（ステップＳ２６）。

【0068】

これに対し、２パターンのみ第１共振周波数ｆ₁が低いと判断した場合（ステップＳ２５の判断結果が「ＮＯ」の場合）には、評価部１５は、電流位相φ₀が「遅れ」であるパターンにおける印加相が等しいか否かを判断する（ステップＳ２７）。電流位相φ₀が「遅れ」であるパターンにおける印加相が等しいと判断した場合（ステップＳ２７の判断結果が「ＹＥＳ」の場合）には、評価部１５は、電流位相φ₀が「遅れ」の印加相で地絡が生じていると評価する（ステップＳ２８）。

【0069】

これに対し、電流位相φ₀が「遅れ」であるパターンにおける印加相が異なっていると判断した場合（ステップＳ２７の判断結果が「ＮＯ」の場合）には、評価部１５は、電流位相φ₀が「遅れ」の印加相と接地相との間で二相短絡が生じていると評価する（ステップＳ２９）。以上の処理にて図９に示す一連の処理が終了する。図９に示す一連の処理が終了すると、図８に示す一連の処理も終了し、出力部１６によって、評価部１５の評価結果が出力される（例えば、表示される）。

【0070】

以上説明した通り、本実施形態による健全性評価装置１は、まず、接続部１０に接続された配電線ＤＬの何れか二相を選択し、選択した一方の相を印加相にするとともに、選択した他方の相を接地相にして、ＦＭＣＷ信号を印加する。次に、印加相と接地相との間の電圧を検出するとともに印加相に流れる電流を検出し、検出された電圧及び電流に基づいて、第１共振周波数ｆ₁及び電流位相φ₀を求める。そして、印加相にする相と接地相にする相との組み合わせを変えつつ、第１共振周波数ｆ₁及び電流位相φ₀を求めさせ、組み合わせ毎に得られた第１共振周波数ｆ₁及び電流位相φ₀に基づいて、配電線ＤＬの健全性を評価するようにしている。このように、本実施形態では、配電線ＤＬの健全性を評価することができる。これにより、例えば、改修工事の要否又は復電の優先順位の判断に活用でき、ひいては、早期の復電が期待できる。

【0071】

尚、本明細書では、本発明の１つの実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

【0072】

尚、以上に説明した健全性評価装置１を実現するためのプログラムを、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に記憶し、そのプログラムをコンピュータシステムに読み込ませて実行するようにしてもよい。尚、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記憶媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。更に、「コンピュータ読み取り可能な記憶媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク（通信網）や電話回線等の通信回線（通信線）のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。更に、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記憶されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。

【符号の説明】

【0073】

１ 健全性評価装置
１０ 接続部
１１ 電源部
１２ 選択部
１３ 検出部
１４ 演算部
１５ 評価部
ＤＬ 配電線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】