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特許7391318地絡点標定装置、地絡点標定システム、地絡点標定方法
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-11-27
(45)【発行日】2023-12-05
(54)【発明の名称】地絡点標定装置、地絡点標定システム、地絡点標定方法
(51)【国際特許分類】
   G01R 31/08 20200101AFI20231128BHJP
【FI】
G01R31/08
【請求項の数】 6
(21)【出願番号】P 2019189255
(22)【出願日】2019-10-16
(65)【公開番号】P2021063749
(43)【公開日】2021-04-22
【審査請求日】2022-08-25
(73)【特許権者】
【識別番号】000211307
【氏名又は名称】中国電力株式会社
(73)【特許権者】
【識別番号】000144108
【氏名又は名称】株式会社三英社製作所
(74)【代理人】
【識別番号】110000176
【氏名又は名称】弁理士法人一色国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】大原 久征
(72)【発明者】
【氏名】絹村 拓也
(72)【発明者】
【氏名】瀧澤 秀行
(72)【発明者】
【氏名】小林 和博
【審査官】島▲崎▼ 純一
(56)【参考文献】
【文献】特開2006-058066(JP,A)
【文献】特開昭63-193077(JP,A)
【文献】特開昭63-167282(JP,A)
【文献】特開2002-311076(JP,A)
【文献】特開2007-333468(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
G01R 31/08
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
第1及び第2絶縁電線が電力ケーブルを介して接続されている配電線路における、前記第1又は第2絶縁電線に地絡事故が発生したときの地絡点を標定する地絡点標定装置であって、
前記地絡事故が発生したときに、
前記第1絶縁電線の前記電力ケーブルが接続される側とは反対側の所定位置に設置された第1計測端末から出力される、前記所定位置における零相電流及び零相電圧を現在時刻と対応付けた情報と、
前記第1絶縁電線及び前記電力ケーブルの接続位置に設置された第2計測端末から出力される、前記接続位置における零相電流及び零相電圧を現在時刻と対応付けた情報と、
前記第2絶縁電線及び前記電力ケーブルの接続位置に設置された第3計測端末から出力される、前記接続位置における零相電流及び零相電圧を現在時刻と対応付けた情報と、
前記第2絶縁電線の前記電力ケーブルが接続される側とは反対側の所定位置に設置された第4計測端末から出力される、前記所定位置における零相電流及び零相電圧を現在時刻と対応付けた情報と、を取得する取得部と、
前記第1乃至第4計測端末から出力される情報に基づいて、前記第1又は第4計測端末のサージ到達時刻を補正することによって、前記地絡点を標定する標定部と、を備え
前記標定部は、
前記第1絶縁電線に前記地絡事故が発生したときに、前記第2及び第4計測端末の間のサージ到達時刻差が前記第3及び第4計測端末の間のサージ到達時刻差と一致するように前記第4計測端末のサージ到達時刻を補正し、前記第1、第2、第4計測端末から出力される情報に基づいて前記地絡点を標定し、
前記第2絶縁電線に前記地絡事故が発生したときに、前記第1及び第3計測端末の間のサージ到達時刻差が前記第1及び第2計測端末の間のサージ到達時刻差と一致するように前記第1計測端末のサージ到達時刻を補正し、前記第1、第3、第4計測端末から出力される情報に基づいて前記地絡点を標定する
ことを特徴とする地絡点標定装置。
【請求項2】
前記電力ケーブルは、架空ケーブル又は地中ケーブルである
ことを特徴とする請求項1に記載の地絡点標定装置。
【請求項3】
第1及び第2絶縁電線が電力ケーブルを介して接続されている配電線路における、前記第1又は第2絶縁電線に地絡事故が発生したときの地絡点を標定する地絡点標定システムであって、
前記第1絶縁電線の前記電力ケーブルが接続される側とは反対側の所定位置に設置され、前記地絡事故が発生したときに、前記所定位置における零相電流及び零相電圧を現在時刻と対応付けた情報を出力する第1計測端末と、
前記第1絶縁電線及び前記電力ケーブルの接続位置に設置され、前記地絡事故が発生したときに、前記接続位置における零相電流及び零相電圧を現在時刻と対応付けた情報を出力する第2計測端末と、
前記第2絶縁電線及び前記電力ケーブルの接続位置に設置され、前記地絡事故が発生したときに、前記接続位置における零相電流及び零相電圧を現在時刻と対応付けた情報を出力する第3計測端末と、
前記第2絶縁電線の前記電力ケーブルが接続される側とは反対側の所定位置に設置され
、前記地絡事故が発生したときに、前記所定位置における零相電流及び零相電圧を現在時刻と対応付けた情報を出力する第4計測端末と、
前記地絡事故が発生したときに、前記第1乃至第4計測端末から出力される情報に基づいて、前記第1又は第4計測端末のサージ到達時刻を補正することによって、前記地絡点を標定する地絡点標定装置と、
を備え、
前記地絡点標定装置は、
前記第1絶縁電線に前記地絡事故が発生したときに、前記第2及び第4計測端末の間のサージ到達時刻差が前記第3及び第4計測端末の間のサージ到達時刻差と一致するように前記第4計測端末のサージ到達時刻を補正し、前記第1、第2、第4計測端末から出力される情報に基づいて前記地絡点を標定し、
前記第2絶縁電線に前記地絡事故が発生したときに、前記第1及び第3計測端末の間のサージ到達時刻差が前記第1及び第2計測端末の間のサージ到達時刻差と一致するように前記第1計測端末のサージ到達時刻を補正し、前記第1、第3、第4計測端末から出力される情報に基づいて前記地絡点を標定する
ことを特徴とする地絡点標定システム。
【請求項4】
前記電力ケーブルは、架空ケーブル又は地中ケーブルである
ことを特徴とする請求項3に記載の地絡点標定システム。
【請求項5】
第1及び第2絶縁電線が電力ケーブルを介して接続されている配電線路における、前記第1又は第2絶縁電線に地絡事故が発生したときの地絡点を標定する地絡点標定方法であって、
前記地絡事故が発生したときに、
前記第1絶縁電線の前記電力ケーブルが接続される側とは反対側の所定位置に設置された第1計測端末から出力される、前記所定位置における零相電流及び零相電圧を現在時刻と対応付けた情報と、
前記第1絶縁電線及び前記電力ケーブルの接続位置に設置された第2計測端末から出力される、前記接続位置における零相電流及び零相電圧を現在時刻と対応付けた情報と、
前記第2絶縁電線及び前記電力ケーブルの接続位置に設置された第3計測端末から出力される、前記接続位置における零相電流及び零相電圧を現在時刻と対応付けた情報と、
前記第2絶縁電線の前記電力ケーブルが接続される側とは反対側の所定位置に設置された第4計測端末から出力される、前記所定位置における零相電流及び零相電圧を現在時刻と対応付けた情報と、を取得し、
前記第1絶縁電線に前記地絡事故が発生したときに、前記第2及び第4計測端末の間のサージ到達時刻差が前記第3及び第4計測端末の間のサージ到達時刻差と一致するように前記第4計測端末のサージ到達時刻を補正し、前記第1、第2、第4計測端末から出力される情報に基づいて前記地絡点を標定し、
前記第2絶縁電線に前記地絡事故が発生したときに、前記第1及び第3計測端末の間のサージ到達時刻差が前記第1及び第2計測端末の間のサージ到達時刻差と一致するように前記第1計測端末のサージ到達時刻を補正し、前記第1、第3、第4計測端末から出力される情報に基づいて前記地絡点を標定する
ことを特徴とする地絡点標定方法。
【請求項6】
第1及び第2絶縁電線が電力ケーブルを介して接続されている配電線路における、前記第1又は第2絶縁電線に地絡事故が発生したときの地絡点を標定する地絡点標定方法であって、
前記第1絶縁電線の前記電力ケーブルが接続される側とは反対側の所定位置に、前記地絡事故が発生したときに前記所定位置における零相電流及び零相電圧を現在時刻と対応付けた情報を出力する第1計測端末を設置し、
前記第1絶縁電線及び前記電力ケーブルの接続位置に、前記地絡事故が発生したときに前記接続位置における零相電流及び零相電圧を現在時刻と対応付けた情報を出力する第2計測端末を設置し、
前記第2絶縁電線及び前記電力ケーブルの接続位置に、前記地絡事故が発生したときに前記接続位置における零相電流及び零相電圧を現在時刻と対応付けた情報を出力する第3計測端末を設置し、
前記第2絶縁電線の前記電力ケーブルが接続される側とは反対側の所定位置に、前記地絡事故が発生したときに前記所定位置における零相電流及び零相電圧を現在時刻と対応付けた情報を出力する第4計測端末を設置し、
前記第1乃至第4計測端末から出力される情報に基づいて地絡点を標定する地絡点標定装置を設置し、
前記地絡点標定装置は、
前記第1絶縁電線に前記地絡事故が発生したときに、前記第2及び第4計測端末の間のサージ到達時刻差が前記第3及び第4計測端末の間のサージ到達時刻差と一致するように前記第4計測端末のサージ到達時刻を補正し、前記第1、第2、第4計測端末から出力される情報に基づいて前記地絡点を標定し、
前記第2絶縁電線に前記地絡事故が発生したときに、前記第1及び第3計測端末の間のサージ到達時刻差が前記第1及び第2計測端末の間のサージ到達時刻差と一致するように前記第1計測端末のサージ到達時刻を補正し、前記第1、第3、第4計測端末から出力される情報に基づいて前記地絡点を標定する
ことを特徴とする地絡点標定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、地絡点標定装置、地絡点標定システム、地絡点標定方法に関する。
【背景技術】
【0002】
例えば、配電線路(例えば6kVの配電系統)に地絡事故が発生した場合に、配電線路のどの位置に地絡事故が発生したのかを標定する地絡点標定システムが知られている(例えば、特許文献1を参照)。
【0003】
この地絡点標定システムは、配電線が架設される支柱に設置される複数の計測端末と、電力会社等に設置される地絡点標定装置と、を含んで構成されている。複数の計測端末は、配電線の電流及び電圧を検出するセンサから得られる零相電流及び零相電圧を示す情報を、GPS衛星から得られる現在時刻を示す情報と対応付けて、地絡点標定装置に送信する。一方、地絡点標定装置は、複数の計測端末から得られる零相電流及び零相電圧を示す情報及び現在時刻を示す情報に基づいて、所定の演算を行うことによって地絡点を標定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開2004-132762号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかし、配電線路は、配電線の設置環境に応じて、絶縁電線の途中に架空ケーブルや地中ケーブル等の電力ケーブルを接続して構成される場合がある。電力ケーブルの静電容量は、その構造上、絶縁電線の静電容量よりも大きい(例えば数十倍)ことが知られている。そのため、地絡事故が発生したときの絶縁電線及び電力ケーブルのそれぞれにおけるサージ伝搬速度は大きく異なり、換言すると、地絡事故が発生したときの絶縁電線及び電力ケーブルのそれぞれにおける単位長さあたりのサージ到達時間は、電力ケーブルの方が絶縁電線よりも長くなってしまう。特許文献1に開示される地絡点標定システムでは、配電線路に電力ケーブルを含むことを考慮していないため、絶縁電線及び電力ケーブルを含んで構成される配電線路における地絡点を精度よく標定することができなくなる虞があった。
【0006】
そこで、本発明は、絶縁電線及び電力ケーブルを含んで構成される配電線路において、電力ケーブルを除く絶縁電線の区間(又は支柱を含む絶縁電線の区間とも言う)に地絡事故が発生したときの地絡点を精度よく標定することが可能な、地絡点標定装置、地絡点標定システム、地絡点標定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】
【0007】
前述した課題を解決する主たる本発明は、第1及び第2絶縁電線が電力ケーブルを介して接続されている配電線路における、前記第1又は第2絶縁電線に地絡事故が発生したときの地絡点を標定する地絡点標定装置であって、前記地絡事故が発生したときに、前記第1絶縁電線の前記電力ケーブルが接続される側とは反対側の所定位置に設置された第1計測端末から出力される、前記所定位置における零相電流及び零相電圧を現在時刻と対応付けた情報と、前記第1絶縁電線及び前記電力ケーブルの接続位置に設置された第2計測端末から出力される、前記接続位置における零相電流及び零相電圧を現在時刻と対応付けた情報と、前記第2絶縁電線及び前記電力ケーブルの接続位置に設置された第3計測端末から出力される、前記接続位置における零相電流及び零相電圧を現在時刻と対応付けた情報と、前記第2絶縁電線の前記電力ケーブルが接続される側とは反対側の所定位置に設置された第4計測端末から出力される、前記所定位置における零相電流及び零相電圧を現在時刻と対応付けた情報と、を取得する取得部と、前記第1乃至第4計測端末から出力される情報に基づいて、前記第1又は第4計測端末のサージ到達時刻を補正することによって、前記地絡点を標定する標定部と、を備え、前記標定部は、前記第1絶縁電線に前記地絡事故が発生したときに、前記第2及び第4計測端末の間のサージ到達時刻差が前記第3及び第4計測端末の間のサージ到達時刻差と一致するように前記第4計測端末のサージ到達時刻を補正し、前記第1、第2、第4計測端末から出力される情報に基づいて前記地絡点を標定し、前記第2絶縁電線に前記地絡事故が発生したときに、前記第1及び第3計測端末の間のサージ到達時刻差が前記第1及び第2計測端末の間のサージ到達時刻差と一致するように前記第1計測端末のサージ到達時刻を補正し、前記第1、第3、第4計測端末から出力される情報に基づいて前記地絡点を標定する
本発明の他の特徴については、添付図面及び本明細書の記載により明らかとなる。


【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、絶縁電線及び電力ケーブルを含んで構成される配電線路において、電力ケーブルを除く絶縁電線の区間(又は支柱を含む絶縁電線の区間とも言う)に地絡事故が発生したときの地絡点を精度よく標定することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
図1】本実施形態に係る地絡点標定システムの全体を示すブロック図である。
図2】本実施形態に係る地絡点標定システムに用いられる地絡点標定装置の機能を示すブロック図である。
図3】本実施形態に係る地絡点標定システムにおいて、サージ到達時刻を補正する前の様子を示す模式図である。
図4図3の配電線路に対して、サージ到達時刻を補正した後の様子を示す模式図である。
図5図3の配電線路に対して、サージ到達時刻を補正した後の他の様子を示す模式図である。
図6】本実施形態に係る地絡点標定システムにおいて、サージ到達時刻を補正する前の他の様子を示す模式図である。
図7図6の配電線路に対して、サージ到達時刻を補正した後の様子を示す模式図である。
図8図6の配電線路に対して、サージ到達時刻を補正した後の他の様子を示す模式図である。
図9図6の配電線路に対して、サージ到達時刻を補正した後の他の様子を示す模式図である。
図10】本実施形態に係る地絡点標定システムにおける標定動作を示すフローチャートである。
図11図3の配電線路を対して、サージ到達時刻を補正したときと、サージ到達時刻を補正しないときの双方において、地絡点を標定する様子を示す模式図である。
図12図3の配電線路に対して、サージ到達時刻を補正したときの地絡点の標定結果と、サージ到達時刻を補正していないときの地絡点の標定結果と、を比較した様子を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【0010】
本明細書および添付図面の記載により、少なくとも以下の事項が明らかとなる。
===地絡点標定システム===
【0011】
図1は、本実施形態に係る地絡点標定システムの全体を示すブロック図である。
尚、本実施形態において、地絡点を標定する際に対象となる配電線路100は、絶縁電線100Aと、架空ケーブルや地中ケーブル等の電力ケーブル100Bと、が適宜接続されて構成されることとする。電力ケーブル100Bは、シースを含むことによって絶縁電線100Aよりも太い形状を呈し、絶縁電線100Aよりも大きい静電容量(例えば数十倍)を有している。そのため、配電線路100に地絡事故が発生したときの絶縁電線100A及び電力ケーブル100Bのそれぞれにおける単位長さあたりのサージ到達時間は、電力ケーブル100Bの方が絶縁電線100Aよりも長くなる。又、絶縁電線100A及び電力ケーブル100Bは支柱200に架設されるが、絶縁電線100A及び電力ケーブル100Bの境界となる接続位置は、支柱200の設置位置に一致することとする。
【0012】
地絡点標定システム300は、配電線路100に地絡事故が発生した場合に、配電線路100のどの位置に地絡事故が発生したのかを標定するシステムである。
【0013】
地絡点標定システム300は、地絡点を標定するための手段として、複数のセンサ400、複数の計測端末500、地絡点標定装置600を含んで構成されている。
【0014】
複数のセンサ400は、それぞれ支柱200ごとに設置されている。そして、センサ400は、配電線路100に地絡事故が発生した場合に、支柱200上における配電線路100の零相電流及び零相電圧を検出する。尚、センサ400は、センサ400を保護するために、配電線路100を接続又は遮断する開閉器が収納される収納箱(不図示)内に収納されていてもよい。
【0015】
複数の計測端末500は、それぞれ支柱200に設置され、例えば無線通信を介して地絡点標定装置600と接続されている。そして、計測端末500は、センサ400から得られる零相電流及び零相電圧を示す情報を、GPS衛星700から得られる現在時刻を示す情報と対応付けて、地絡点標定装置600に送信する。
【0016】
地絡点標定装置600は、地絡点を標定することができるように、無線通信を介して複数の計測端末500を統括的に管理している。地絡点標定装置600は、地絡点を挟む2つの計測端末500の組合せのうち、設置間距離が最短となる2つの計測端末500(一方の計測端末500、他方の計測端末500とも称する)から得られる零相電流及び零相電圧を示す情報と現在時刻を示す情報とに基づいて、所定の演算を行うことによって地絡点を標定する。この際、地絡点標定装置600は、地絡点を精度よく標定するために、電力ケーブル100Bが存在しないことと等価となるように、地絡点から該当する計測端末500までのサージ到達時刻を予め補正するが、この補正方法については後述する。
【0017】
そして、地絡点標定装置600は、下記の式(1)に従って地絡点から一方の計測端末500までの距離L1を算出する。
L1=(L+(T1-T2)v)/2 ・・・(1)
但し、L:2つの計測端末500間の配電線路100上の距離
L1:地絡点から一方の計測端末500までの配電線路100上の距離
T1-T2:サージ到達時刻の差
v:サージ伝搬速度
である。地絡点の標定手法については例えば特許文献1に開示されているため、その詳細については説明を省略する。
【0018】
尚、複数の計測端末500及び地絡点標定装置600は、有線の通信線を介して接続されていてもよい。
===地絡点標定装置===
【0019】
図2は、本実施形態に係る地絡点標定システムに用いられる地絡点標定装置の機能を示すブロック図である。
【0020】
地絡点標定装置600は、地絡点を標定するための手段として、計測端末500から出力される零相電流及び零相電圧を現在時刻と対応付けた情報を取得する取得部610と、計測端末500から出力される零相電流及び零相電圧を現在時刻と対応付けた情報に基づいて、電力ケーブル100Bが存在しないことと等価となるように、地絡点から標定のために必要となる何れかの計測端末500までのサージ到達時刻を補正することによって、地絡点を標定する標定部620と、を含んで構成されている。尚、取得部610及び標定部620の機能は、例えば、マイクロコンピュータのソフトウエア処理によって実現される。
===サージ到達時刻の補正===
【0021】
<実施例1>
図3は、本実施形態に係る地絡点標定システムにおいて、サージ到達時刻を補正する前の様子を示す模式図である。図4は、図3に対して、サージ到達時刻を補正した後の様子を示す模式図である。図5は、図3に対して、サージ到達時刻を補正した後の他の様子を示す模式図である。
【0022】
図3において、配電線路100は、絶縁電線100Aの途中に1つの電力ケーブル100Bの区間を含んで構成されている。具体的には、配電線路100は、絶縁電線100A1(第1絶縁電線)、絶縁電線100A2(第2絶縁電線)、絶縁電線100A1、100A2の間に接続される電力ケーブル100Bを含んで構成されている。又、4つの計測端末500A~500D(第1乃至第4計測端末)は、配電線路100の長手方向に沿って設置されている。具体的には、計測端末500Aは、絶縁電線100A1の電力ケーブル100Bが接続される側とは反対側の所定位置P1(絶縁電線100A1と電力ケーブル100Bとの接続位置から所定の距離だけ離れた位置P1)にある支柱200上に設置されている。計測端末500Bは、絶縁電線100A1及び電力ケーブル100Bの接続位置P2にある支柱200上に設置されている。計測端末500Cは、絶縁電線100A2及び電力ケーブル100Bの接続位置P3にある支柱200上に設置されている。計測端末500Dは、絶縁電線100A2の電力ケーブル100Bが接続される側とは反対側の所定位置P4(絶縁電線100A2と電力ケーブル100Bとの接続位置P3から所定の距離だけ離れた位置P4)にある支柱200上に設置されている。そして、地絡点から計測端末500A~500Dまでのそれぞれのサージ到達時刻をt1~t4とする。尚、サージ到達時刻t1~t4は、例えば、計測端末500A~500Dが地絡事故に伴う零相電圧の急激な変化を検出したことを契機としてGPS衛星700(図1参照)から取得する現在時刻のことである。
【0023】
例えば、図4に示すように、計測端末500A、500Bの間に架設されている絶縁電線100A1に地絡事故が発生した場合、計測端末500A~500Dは、それぞれの位置P1~P4における零相電流及び零相電圧を現在時刻と対応付けた情報を出力する。ここで、地絡点標定装置600は、地絡点を精度よく標定する上で、電力ケーブル100Bの存在を見かけ上排除する必要がある。そこで、標定部620は、取得部610を介して得られる計測端末500A~500Dからの情報に基づいて、サージ到達時刻t1~t4を特定した後、電力ケーブル100Bが存在しないことと等価となるように、サージ到達時刻t4をt4’に補正する。具体的には、標定部620は、計測端末500B、500Dの間のサージ到達時刻差が計測端末500C、500Dの間のサージ到達時刻差と一致するように、サージ到達時刻t4をt4’=t4-t3+t2に補正する。これによって、図4に示すように、標定部620は、電力ケーブル100B及び計測端末500Cが存在しないことと見做して、3つの計測端末500A、500B、500Dからの情報に基づいて、地絡点を標定することが可能となる。
【0024】
又、例えば、図5に示すように、計測端末500C、500Dの間に架設されている絶縁電線100A2に地絡事故が発生した場合、計測端末500A~500Dは、それぞれの位置P1~P4における零相電流及び零相電圧を現在時刻と対応付けた情報を出力する。ここで、地絡点標定装置600は、地絡点を精度よく標定する上で、電力ケーブル100Bの存在を見かけ上排除する必要がある。そこで、標定部620は、取得部610を介して得られる計測端末500A~500Dからの情報に基づいて、サージ到達時刻t1~t4を特定した後、電力ケーブル100Bが存在しないことと等価となるように、サージ到達時刻t1をt1’に補正する。具体的には、標定部620は、計測端末500A、500Cの間のサージ到達時刻差が計測端末500A、500Bの間のサージ到達時刻差と一致するように、サージ到達時刻t1をt1’=t1-t2+t3に補正する。これによって、図5に示すように、標定部620は、電力ケーブル100B及び計測端末500Bが存在しないことと見做して、3つの計測端末500A、500C、500Dからの情報に基づいて、地絡点を標定することが可能となる。
【0025】
<実施例2>
図6は、本実施形態に係る地絡点標定システムにおいて、サージ到達時刻を補正する前の他の様子を示す模式図である。図7は、図6に対して、サージ到達時刻を補正した後の様子を示す模式図である。図8は、図6に対して、サージ到達時刻を補正した後の他の様子を示す模式図である。図9は、図6に対して、サージ到達時刻を補正した後の他の様子を示す模式図である。
【0026】
図6において、配電線路100は、絶縁電線100Aの途中に2つの電力ケーブル100Bの区間を含んで構成されている。具体的には、配電線路100は、絶縁電線100A1、100A2、100A3、絶縁電線100A1、100A2の間に接続される電力ケーブル100B1、絶縁電線100A2、100A3の間に接続される電力ケーブル100B2を含んで構成されている。又、6つの計測端末500A~500Fは、配電線路100の長手方向に沿って設置されている。具体的には、計測端末500Aは、絶縁電線100A1の電力ケーブル100B1が接続される側とは反対側の所定位置P1(絶縁電線100A1と電力ケーブル100B1との接続位置から所定の距離だけ離れた位置P1)にある支柱200上に設置されている。計測端末500Bは、絶縁電線100A1及び電力ケーブル100B1の接続位置P2にある支柱200上に設置されている。計測端末500Cは、絶縁電線100A2及び電力ケーブル100B1の接続位置P3にある支柱200上に設置されている。計測端末500Dは、絶縁電線100A2及び電力ケーブル100B2の接続位置P4にある支柱200上に設置されている。計測端末500Eは、絶縁電線100A3及び電力ケーブル100B2の接続位置P5にある支柱200上に設置されている。計測端末500Fは、絶縁電線100A3の電力ケーブル100B2が接続される側とは反対側の所定位置P6(絶縁電線100A3と電力ケーブル100B2との接続位置P5から所定の距離だけ離れた位置P6)にある支柱200上に設置されている。そして、地絡点から計測端末500A~500Fまでのそれぞれのサージ到達時刻をt1~t6とする。サージ到達時刻t1~t6は、例えば、計測端末500A~500Fが地絡事故に伴う零相電圧の急激な変化を検出したことを契機としてGPS衛星700(図1参照)から取得する現在時刻のことである。
【0027】
尚、図6に示す配電線路100のうち、絶縁電線100A1、100A2及び電力ケーブル100B1の接続区間と、絶縁電線100A2、100A3及び電力ケーブル100B2の接続区間とは、それぞれ、図3に示す配電線路100に相当する。
【0028】
例えば、図7に示すように、計測端末500A、500Bの間に架設されている絶縁電線100A1に地絡事故が発生した場合、計測端末500A~500Fは、それぞれの位置P1~P6における零相電流及び零相電圧を現在時刻と対応付けた情報を出力する。ここで、地絡点標定装置600は、地絡点を精度よく標定する上で、電力ケーブル100B1、100B2の存在を見かけ上排除する必要がある。そこで、標定部620は、取得部610を介して得られる計測端末500A~500Fからの情報に基づいて、サージ到達時刻t1~t6を特定した後、電力ケーブル100B1、100B2が存在しないことと等価となるように、サージ到達時刻t4、t6をそれぞれt4’、t6’に補正する。具体的には、標定部620は、計測端末500B、500Dの間のサージ到達時刻差が計測端末500C、500Dの間のサージ到達時刻差と一致するように、サージ到達時刻t4をt4’=t4-t3+t2に補正し、更に、計測端末500D、500Fの間のサージ到達時刻差が計測端末500E、500Fの間のサージ到達時刻差と一致するように、サージ到達時刻t6をt6’=t6-t5+t4-t3+t2に補正する。これによって、図7に示すように、標定部620は、電力ケーブル100B1、100B2及び計測端末500C、500Eが存在しないことと見做して、4つの計測端末500A、500B、500D、500Fからの情報に基づいて、地絡点を標定することが可能となる。
【0029】
又、例えば、図8に示すように、計測端末500C、500Dの間に架設されている絶縁電線100A2に地絡事故が発生した場合、計測端末500A~500Fは、それぞれの位置P1~P6における零相電流及び零相電圧を現在時刻と対応付けた情報を出力する。ここで、地絡点標定装置600は、地絡点を精度よく標定する上で、電力ケーブル100B1、100B2の存在を見かけ上排除する必要がある。そこで、標定部620は、取得部610を介して得られる計測端末500A~500Fからの情報に基づいて、サージ到達時刻t1~t6を特定した後、電力ケーブル100B1、100B2が存在しないことと等価となるように、サージ到達時刻t1、t6をそれぞれt1’、t6’に補正する。具体的には、標定部620は、計測端末500A、500Cの間のサージ到達時刻差が計測端末500A、500Bの間のサージ到達時刻差と一致するように、サージ到達時刻t1をt1’=t1-t2+t3に補正し、更に、計測端末500D、500Fの間のサージ到達時刻差が計測端末500E、500Fの間のサージ到達時刻差と一致するように、サージ到達時刻t6をt6’=t6-t5+t4に補正する。これによって、図8に示すように、標定部620は、電力ケーブル100B1、100B2及び計測端末500B、500Eが存在しないことと見做して、4つの計測端末500A、500C、500D、500Fからの情報に基づいて、地絡点を標定することが可能となる。
【0030】
又、例えば、図9に示すように、計測端末500E、500Fの間に架設されている絶縁電線100A3に地絡事故が発生した場合、計測端末500A~500Fは、それぞれの位置P1~P6における零相電流及び零相電圧を現在時刻と対応付けた情報を出力する。ここで、地絡点標定装置600は、地絡点を精度よく標定する上で、電力ケーブル100B1、100B2の存在を見かけ上排除する必要がある。そこで、標定部620は、取得部610を介して得られる計測端末500A~500Fからの情報に基づいて、サージ到達時刻t1~t6を特定した後、電力ケーブル100B1、100B2が存在しないことと等価となるように、サージ到達時刻t1、t3をそれぞれt1’、t3’に補正する。具体的には、標定部620は、計測端末500C、500Eの間のサージ到達時刻差が計測端末500C、500Dの間のサージ到達時刻差と一致するように、サージ到達時刻t3をt3’=t3-t4+t5に補正し、更に、計測端末500A、500Cの間のサージ到達時刻差が計測端末500A、500Bの間のサージ到達時刻差と一致するように、サージ到達時刻t1をt1’=t1-t2+t3-t4+t5に補正する。これによって、図9に示すように、標定部620は、電力ケーブル100B1、100B2及び計測端末500B、500Dが存在しないことと見做して、4つの計測端末500A、500C、500E、500Fからの情報に基づいて、地絡点を標定することが可能となる。
===標定部の動作===
【0031】
図10は、本実施形態に係る地絡点標定システムにおいて、標定部620の動作を示すフローチャートである。尚、図6の配電線路100は図3の配電線路100を単位として複数含んで構成されているため、説明の便宜上、図4及び図5の補正を行う場合の動作について説明することとする。
【0032】
先ず、標定部620は、絶縁電線100A1、100A2の何れか一方に地絡事故が発生したことを契機として、取得部610を介して計測端末500A~500Dから零相電流及び零相電圧を現在時刻と対応付けた情報を取得し、サージ到達時刻t1~t4を特定する(ステップS1)。
【0033】
次に、標定部620は、絶縁電線100A1、100A2のどちらに地絡事故が発生したのかを判定する(ステップS2)。標定部620は、例えば、零相電流及び零相電圧の位相情報から算出した事故方向から絶縁電線100Aに地絡事故が発生したものと判定することができる。
【0034】
次に、標定部620は、絶縁電線100A1に地絡事故が発生したものと判定した場合(ステップS2:YES)、計測端末500B、500Dの間のサージ到達時刻差が計測端末500C、500Dの間のサージ到達時刻差と一致するように、サージ到達時刻t4をt4’=t4-t3+t2に補正する(ステップS3)。
【0035】
次に、標定部620は、電力ケーブル100Bが存在しないことと見做された計測端末500B、500Dの間における距離とサージ到達時刻差t4’-t2とからサージ伝搬速度vを算出し、上記の式(1)に従って地絡点を標定する(ステップS4)。
【0036】
一方、標定部620は、絶縁電線100A2に地絡事故が発生したものと判定した場合(ステップS2:NO)、計測端末500A、500Cの間のサージ到達時刻差が計測端末500A、500Bの間のサージ到達時刻差と一致するように、サージ到達時刻t1をt1’=t1-t2+t3に補正する(ステップS5)。
【0037】
次に、標定部620は、電力ケーブル100Bが存在しないことと見做された計測端末500A、500Bの間における距離とサージ到達時刻差t1’-t3とからサージ伝搬速度vを算出し、上記の式(1)に従って地絡点を標定する(ステップS6)。
===標定結果の比較例===
【0038】
図11(A)は、図3の配電線路100のうち絶縁電線100A1に地絡事故が発生した様子を示す模式図である。図11(B)は、図3の配電線路100のうち絶縁電線100A1に地絡事故が発生した場合に、サージ到達時刻t4をt4’に補正した様子を示す模式図である。図11(C)は、図3の配電線路100のうち絶縁電線100A1に地絡事故が発生した場合に、サージ到達時刻t4を補正していない様子を示す模式図である。尚、図11(B)の配電線路100には計測端末500Cが存在しないことと見做されるため、図11(C)の配電線路100には計測端末500Cは初めから存在しないこととする。又、絶縁電線100A1、100A2のサージ伝搬速度は、一般に光速(300m/μs)に近似するが、支柱200(例えば電柱)に設置される電力機器(例えば変圧器、碍子、開閉器)の対地静電容量に起因して多少遅くなるため、例えば250m/μsとする。又、電力ケーブル100Bのサージ伝搬速度は、一般に光速の45~60%であるため、例えば125m/μsとする。
【0039】
図12は、図3の配電線路100のうち絶縁電線100A1に地絡事故が発生した場合に、サージ到達時刻t4をt4’に補正したときの地絡点の標定結果と、サージ到達時刻t4を補正していないときの地絡点の標定結果と、を比較した様子を示す表である。尚、図12において、計測端末500A、500Bの間の距離L12及び計測端末500B、500Dの間の距離L23+L34は、それぞれ例えば3kmとする。又、計測端末500B、500Cの間の距離L23は、例えば200m、500m、1000m、2000mの4種類とする。つまり、計測端末500C、500Dの間の距離L34は、計測端末500B、500Cの間の距離L23に応じて変更される。又、地絡事故の発生位置(地絡点)は、計測端末500Aから1000m、2000mの2種類とする。よって、図12には、8種類のケース1~8が列挙されている。以下、ケース1~8について具体的に説明する。
<<ケース1>>
【0040】
計測端末500B、500Cの間の距離L23=200m、計測端末500Aから地絡点までの距離X=1000m、サージ到達時刻t1=4μs、サージ到達時刻t2=8μs、サージ到達時刻t3=9.33333333μs、サージ到達時刻t4=20.53333333μsの場合である。
【0041】
先ず、サージ到達時刻t4をt4’に補正した場合について説明する。
サージ到達時刻t4’は、
t4’=t4-t3+t2
=20.53333333-9.33333333+8=19.2μs
と算出される。
【0042】
サージ伝搬速度vは、
v=L34/(t4’-t2)
=2800/(19.2-8)=250m/μs
と算出される。
【0043】
計測端末500Aから地絡点までの距離Xは、上記の式(1)を用いて、
X=(L12+(t1-t2)v)/2
=(3000+(4-8)・250)/2=1000m
と算出される。
【0044】
このように、電力ケーブル100B及び計測端末500Cが存在しないことと見做されるように、サージ到達時刻t4をt4’に補正することによって、地絡点を正しく標定することが可能となる。
【0045】
次に、サージ到達時刻t4を補正しない場合について説明する。
サージ伝搬速度vは、
v=(L23+L34)/(t4-t2)
=(200+2800)/(20.53333333-8)=239.4m/μs
と算出される。
【0046】
計測端末500Aから地絡点までの距離Xは、上記の式(1)を用いて、
X=(L12+(t1-t2)v)/2
=(3000+(4-8)・239.4)/2=1021m
と算出される。
【0047】
このように、サージ到達時刻t4を補正しないと、実際の地絡点から21mの誤差を生じることとなる。
<<ケース2>>
【0048】
計測端末500B、500Cの間の距離L23=500m、計測端末500Aから地絡点までの距離X=1000m、サージ到達時刻t1=4μs、サージ到達時刻t2=8μs、サージ到達時刻t3=11.33333333μs、サージ到達時刻t4=21.33333333μsの場合である。
【0049】
サージ到達時刻t4をt4’に補正した場合、ケース1と同様の演算によって、計測端末500Aから地絡点までの距離X=1000mと算出される。このように、電力ケーブル100B及び計測端末500Cが存在しないことと見做されるように、サージ到達時刻t4をt4’に補正することによって、地絡点を正しく標定することが可能となる。
【0050】
一方、サージ到達時刻t4を補正しない場合、ケース1と同様の演算によって、計測端末500Aから地絡点までの距離X=1050mと算出される。このように、サージ到達時刻t4を補正しないと、実際の地絡点から50mの誤差を生じることとなる。
<<ケース3>>
【0051】
計測端末500B、500Cの間の距離L23=1000m、計測端末500Aから地絡点までの距離X=1000m、サージ到達時刻t1=4μs、サージ到達時刻t2=8μs、サージ到達時刻t3=14.66666667μs、サージ到達時刻t4=22.66666667μsの場合である。
【0052】
サージ到達時刻t4をt4’に補正した場合、ケース1と同様の演算によって、計測端末500Aから地絡点までの距離X=1000mと算出される。このように、電力ケーブル100B及び計測端末500Cが存在しないことと見做されるように、サージ到達時刻t4をt4’に補正することによって、地絡点を正しく標定することが可能となる。
【0053】
一方、サージ到達時刻t4を補正しない場合、ケース1と同様の演算によって、計測端末500Aから地絡点までの距離X=1091mと算出される。このように、サージ到達時刻t4を補正しないと、実際の地絡点から91mの誤差を生じることとなる。
<<ケース4>>
【0054】
計測端末500B、500Cの間の距離L23=2000m、計測端末500Aから地絡点までの距離X=1000m、サージ到達時刻t1=4μs、サージ到達時刻t2=8μs、サージ到達時刻t3=21.33333333μs、サージ到達時刻t4=25.33333333μsの場合である。
【0055】
サージ到達時刻t4をt4’に補正した場合、ケース1と同様の演算によって、計測端末500Aから地絡点までの距離X=1000mと算出される。このように、電力ケーブル100B及び計測端末500Cが存在しないことと見做されるように、サージ到達時刻t4をt4’に補正することによって、地絡点を正しく標定することが可能となる。
【0056】
一方、サージ到達時刻t4を補正しない場合、ケース1と同様の演算によって、計測端末500Aから地絡点までの距離X=1154mと算出される。このように、サージ到達時刻t4を補正しないと、実際の地絡点から154mの誤差を生じることとなる。
<<ケース5>>
【0057】
計測端末500B、500Cの間の距離L23=200m、計測端末500Aから地絡点までの距離X=2000m、サージ到達時刻t1=8μs、サージ到達時刻t2=4μs、サージ到達時刻t3=5.33333333μs、サージ到達時刻t4=16.53333333μsの場合である。
【0058】
サージ到達時刻t4をt4’に補正した場合、ケース1と同様の演算によって、計測端末500Aから地絡点までの距離X=2000mと算出される。このように、電力ケーブル100B及び計測端末500Cが存在しないことと見做されるように、サージ到達時刻t4をt4’に補正することによって、地絡点を正しく標定することが可能となる。
【0059】
一方、サージ到達時刻t4を補正しない場合、ケース1と同様の演算によって、計測端末500Aから地絡点までの距離X=1979mと算出される。このように、サージ到達時刻t4を補正しないと、実際の地絡点から21mの誤差を生じることとなる。
<<ケース6>>
【0060】
計測端末500B、500Cの間の距離L23=500m、計測端末500Aから地絡点までの距離X=2000m、サージ到達時刻t1=8μs、サージ到達時刻t2=4μs、サージ到達時刻t3=7.33333333μs、サージ到達時刻t4=17.53333333μsの場合である。
【0061】
サージ到達時刻t4をt4’に補正した場合、ケース1と同様の演算によって、計測端末500Aから地絡点までの距離X=2000mと算出される。このように、電力ケーブル100B及び計測端末500Cが存在しないことと見做されるように、サージ到達時刻t4をt4’に補正することによって、地絡点を正しく標定することが可能となる。
【0062】
一方、サージ到達時刻t4を補正しない場合、ケース1と同様の演算によって、計測端末500Aから地絡点までの距離X=1950mと算出される。このように、サージ到達時刻t4を補正しないと、実際の地絡点から50mの誤差を生じることとなる。
<<ケース7>>
【0063】
計測端末500B、500Cの間の距離L23=1000m、計測端末500Aから地絡点までの距離X=2000m、サージ到達時刻t1=8μs、サージ到達時刻t2=4μs、サージ到達時刻t3=10.66666667μs、サージ到達時刻t4=18.66666667μsの場合である。
【0064】
サージ到達時刻t4をt4’に補正した場合、ケース1と同様の演算によって、計測端末500Aから地絡点までの距離X=2000mと算出される。このように、電力ケーブル100B及び計測端末500Cが存在しないことと見做されるように、サージ到達時刻t4をt4’に補正することによって、地絡点を正しく標定することが可能となる。
【0065】
一方、サージ到達時刻t4を補正しない場合、ケース1と同様の演算によって、計測端末500Aから地絡点までの距離X=1909mと算出される。このように、サージ到達時刻t4を補正しないと、実際の地絡点から91mの誤差を生じることとなる。
<<ケース8>>
【0066】
計測端末500B、500Cの間の距離L23=2000m、計測端末500Aから地絡点までの距離X=2000m、サージ到達時刻t1=8μs、サージ到達時刻t2=4μs、サージ到達時刻t3=17.33333333μs、サージ到達時刻t4=21.33333333μsの場合である。
【0067】
サージ到達時刻t4をt4’に補正した場合、ケース1と同様の演算によって、計測端末500Aから地絡点までの距離X=2000mと算出される。このように、電力ケーブル100B及び計測端末500Cが存在しないことと見做されるように、サージ到達時刻t4をt4’に補正することによって、地絡点を正しく標定することが可能となる。
【0068】
一方、サージ到達時刻t4を補正しない場合、ケース1と同様の演算によって、計測端末500Aから地絡点までの距離X=1846mと算出される。このように、サージ到達時刻t4を補正しないと、実際の地絡点から154mの誤差を生じることとなる。
===まとめ===
【0069】
例えば、図3に示すように、絶縁電線100A1、100A2が電力ケーブル100Bを介して接続されている配電線路100における、絶縁電線100A1、100A2の何れか一方に地絡事故が発生したときの地絡点を標定する地絡点標定システム300であって、絶縁電線100A1の電力ケーブル100Bが接続される側とは反対側の所定位置P1に設置され、地絡事故が発生したときに、所定位置P1における零相電流及び零相電圧を現在時刻と対応付けた情報を出力する計測端末500Aと、絶縁電線100A1及び電力ケーブル100Bの接続位置P2に設置され、地絡事故が発生したときに、接続位置P2における零相電流及び零相電圧を現在時刻と対応付けた情報を出力する計測端末500Bと、絶縁電線100A2及び電力ケーブル100Bの接続位置P3に設置され、地絡事故が発生したときに、接続位置P3における零相電流及び零相電圧を現在時刻と対応付けた情報を出力する計測端末500Cと、絶縁電線100A2の電力ケーブル100Bが接続される側とは反対側の所定位置P4に設置され、地絡事故が発生したときに、所定位置P4における零相電流及び零相電圧を現在時刻と対応付けた情報を出力する計測端末500Dと、計測端末500A~500Dから出力される情報に基づいて、地絡点を標定する地絡点標定装置600と、を備え、地絡点標定装置600は、地絡事故が発生したときに、電力ケーブル100Bが存在しないことと等価となるように計測端末500A又は計測端末500Dのサージ到達時刻を補正することによって、地絡点を標定する。
【0070】
詳述すると、地絡点標定装置600は、絶縁電線100A1に地絡事故が発生したときに、計測端末500B、500Dの間のサージ到達時刻差t4-t2が計測端末500C、500Dの間のサージ到達時刻差t4-t3と一致するように計測端末500Dのサージ到達時刻t4をt4’=t4-t3+t2に補正し、電力ケーブル100B及び第3端末500Cを存在しないものと見做して3つの計測端末500A、500B、500Dから出力される情報に基づいて地絡点を標定する。一方、地絡点標定装置600は、絶縁電線100A2に地絡事故が発生したときに、計測端末500A、500Cの間のサージ到達時刻差t1-t3が計測端末500A、500Bの間のサージ到達時刻差t1-t2と一致するように計測端末500Aのサージ到達時刻t1をt1’=t1-t2+t3に補正し、電力ケーブル100B及び計測端末500Bを存在しないものと見做して計測端末500A、500C、500Dから出力される情報に基づいて地絡点を標定する。
【0071】
そして、本実施形態によれば、絶縁電線100A1、100A2及び電力ケーブル100Bを含んで構成される配電線路100に地絡事故が発生したときの地絡点を精度よく標定することが可能となる。
【0072】
尚、上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物も含まれる。
【符号の説明】
【0073】
100 配電線路
100A、100A1、100A2、100A3 絶縁電線
100B、100B1、100B2 電力ケーブル
200 支柱
300 地絡点標定システム
400 センサ
500、500A、500B、500C、500D、500E、500F 計測端末
600 地絡点標定装置
610 取得部
620 標定部
700 GPS衛星
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7
図8
図9
図10
図11
図12