JP4069192B2

JP4069192B2 - 故障点標定方法及び故障点標定システム

Info

Publication number: JP4069192B2
Application number: JP2002295405A
Authority: JP
Inventors: 良作中田
Original assignee: Nippon Kouatsu Electric Co
Current assignee: Nippon Kouatsu Electric Co
Priority date: 2002-10-08
Filing date: 2002-10-08
Publication date: 2008-04-02
Anticipated expiration: 2022-10-08
Also published as: JP2004132746A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は落雷等によって発生する送配電線路の故障点を標定する故障点標定方法及び故障点標定システムに関する。詳しくは、１地点の測定のみで任意数の分岐を含む送配電線路上の故障点の標定を行うことができる故障点標定方法及び故障点標定システムに関する。本故障点標定方法及び故障点標定システムは、主に高圧送配電線路の鉄塔等に故障点標定装置を配設して使用される。
【０００２】
【従来の技術】
落雷等の原因によって送配電線路が故障した場合、その故障点を求める方法として、線路の両端等、複数の測定地点に各種測定装置を設けて故障に伴って発生するサージを検出し、このサージがそれぞれの測定地点に到達する時刻差から、故障点を標定する方法が知られている。（例えば、特許文献１参照）。
また、サージを構成する線間波及び対地波の特性の違いを用いて、１箇所の測定地点で故障点を標定する方法が知られている。（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特許第２５９９６１３号公報（第２−３頁、第１図）
【特許文献２】
特開平７−１６７９０７号公報（第２頁、第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献１に示す方法は、１区間につき測定装置を２箇所以上設置する必要とするため、測定装置設置の手間が掛かる他、測定装置２台分の維持作業を行う必要がある。更に、各測定装置間で時刻のずれが生じると正しい測定結果を得ることができないため、ＧＰＳの時刻情報等を用いて補正する必要があった。このため、ＧＰＳ受信のための回路等が余分に必要であった。
また、特許文献２に示す方法は、送配電線路に分岐があり、分岐先に故障が生じた場合に、どちら側の支路に故障があるのかを判別する方法がなく、全ての支路を確認する必要があった。
本発明は、上記問題点を解決するものであり、１地点のみの測定で任意数の分岐を含む送配電線路上の故障点の標定を行うことができる故障点標定方法及び故障点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発明の故障点標定方法は、分岐を有する送配電線路上の故障点を標定するための故障点標定方法であって、該故障点から発せられる空間波を標定点で受信した空間波到達時刻と、該故障点から発せられる線間波及び対地波を該標定点で受信した線間波到達時刻及び対地波到達時刻とから２種以上の時刻差を求め、該各時刻差から求められる該標定点からの距離がいずれも一致する該送配電線路上の点を該故障点とすることを特徴とする。
また、上記空間波の発信方向が更に一致する上記送配電線路上の点を上記故障点とすることができる。
【０００６】
本第３発明の故障点標定システムは、分岐を有する送配電線路上の故障点を標定するための故障点標定システムであって、空間波検知手段、線路サージ検知手段、波到達時刻算出手段、送配電線路情報蓄積手段、故障点算出手段及び出力手段を具備する故障点標定装置を備え、該空間波検知手段は、該故障点から発せられる空間波を受信し、該受信時の時刻を空間波到達時刻として該波到達時刻算出手段に出力し、該線路サージ検知手段は、該故障点から発せられる線間波及び対地波を受信し、該受信時の時刻を線間波到達時刻及び対地波到達時刻として該波到達時刻算出手段に出力し、該波到達時刻算出手段は、該空間波到達時刻、該線間波到達時刻及び該対地波到達時刻から２種以上の時刻差を算出して該故障点算出手段に出力し、該送配電線路情報蓄積手段は、該故障点算出手段での該故障点の算出に必要な該送配電線路に関する情報を送配電線路情報として蓄積し、該故障点算出手段は、該各時刻差と、該送配電線路情報蓄積手段から得た該送配電線路情報とから該故障点標定装置から該故障点までの距離をそれぞれ求め、該各距離が共に一致する地点を該故障点として算出して出力手段に出力し該出力手段は、算出した該故障点を出力することを特徴とする。
【０００７】
また、上記時刻差は、上記空間波到達時刻及び上記線間波到達時刻の差と、上記空間波到達時刻及び上記対地波到達時刻の差とであるとすることができる。
更に、上記送配電線路情報は、上記各時刻差を元に上記故障点標定装置から上記故障点までの距離を算出するための故障点算出式を、上記分岐毎に具備することができる。
【０００８】
また、上記故障点標定装置は、空間波受信方位算出手段を更に備え、上記空間波検知手段は、上記空間波を受信した時の状況を該空間波受信方位算出手段に出力し、該空間波受信方位算出手段は、該状況から該空間波の発信方向を求めて、該発信方向を該故障点算出手段に出力し、上記故障点算出手段は、上記各距離と、該発信方向とが一致する地点を上記故障点として算出して出力手段に出力することができる。
更に、上記送配電線路情報は、上記各時刻差を元に上記故障点標定装置から上記故障点までの距離を算出するための故障点算出式と、上記発信方向が一致する限定範囲とを上記分岐毎に具備することができる。
【０００９】
【発明の効果】
本故障点標定方法によれば、故障点から発せられる電磁波である空間波と、送電線路上を伝播する線間波及び対地波との到達時刻差から故障点を標定するため、標定地点が１点であっても任意数の分岐を有する送配電線路上の故障点を標定することができる。また、複数の標定地点間で求めた各波の受信時刻を一致させる必要がないため、ＧＰＳ等を用いた時刻同期手段が不要とすることができる。
更に、空間波の発信方向を用いて更に故障点を限定して標定することができるため、時刻差のみでは特定できない送配電線路であっても故障点を標定することができる。
【００１０】
本故障点標定システムによれば、故障点から発せられる電磁波である空間波、並びに送電線路上を伝播する線間波及び対地波の到達時刻差から故障点を標定するため、標定地点が１点であっても任意数の分岐を有する送配電線路上の故障点を標定することができる。また、複数の標定地点間で求めた各波の受信時刻を一致させる必要がないため、ＧＰＳ等を用いた時刻同期手段が不要とすることができる。
【００１１】
更に、求める時刻差を空間波と線間波及び対地波との到達時間差に限定することによって、故障点までの距離を精度良く容易に求めることができる。
また、距離を算出する式を予め送配電線路情報として分岐線毎に蓄積することで故障が発生した時に即座に故障点までの距離を求めることができる。
【００１２】
更に、空間波の発信方向を用いて更に故障点を限定して標定することができるため、時刻差のみでは特定できない送配電線路であっても故障点を標定することができる。また、距離を算出する式と、空間波の発信方向の限定範囲とを予め送配電線路情報として分岐線毎に蓄積することで故障が発生した時に即座に故障点を標定することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の故障点標定方法及び故障点標定システムを図１〜７に基づき詳しく説明する。
１．空間波、線間波及び対地波の説明
上記「空間波」は、送配電線路の故障によって故障点で発生したサージによって発せられる電磁波をいう。この空間波の検出は、空間波を検出することができる手段であれば、任意に選択することができ、アンテナを含む任意の電界センサ及び磁界センサ等を用いることができる。
また、好例としてループアンテナを挙げることができる。構造が簡単であると共に、指向性を備えるために空間波以外のノイズによる影響を受けにくいためである。また、空間波の発信方向により故障点を標定する場合は、２つのループアンテナを直交に組み合わせた直交ループアンテナを用いることによって、発信方向を求めることができる。
【００１４】
更に、故障が雷撃によるものであれば、雷撃によって生じる電磁波を空間波として検出することができる。雷撃に伴う電磁波は図３に示すように周波数帯毎に波形が異なっている。このうち、通常１０Ｈｚ〜１００ｋＨｚの周波数帯が好ましい。この周波数帯の電磁波は雷撃によるパルスがみられるため、これを検知することで空間波としての利用目的を達成することができるためである。
【００１５】
上記「線間波」及び上記「対地波」は、送配電線路を介して本装置に到達するサージに含まれる成分である。これら線間波及び対地波の検知手段は、任意に選択することができるが、例えば零相変流器及び変流器等の電流センサ、電圧検知素子等の電圧センサ等を挙げることができる。
また、線間波及び対地波は、送配電線の各相に流れる電流値又は電圧値を演算することで求めることができる。
【００１６】
上記「分岐」は任意の形態とすることができる。この例として、図１に示すような一つの分岐点から２以上の分岐がある例の他、図７に示すような複数箇所の分岐点を有する分岐であってもよい。複雑な分岐を有していても、各分岐上の送配電線路についてそれぞれ故障点があるかどうかを求めることで、１箇所に限定された故障点を求めることができるためである。
【００１７】
上記「時刻差」は、空間波到達時刻、線間波到達時刻及び対地波到達時刻のいずれか２つを選択した時刻の差である。これらの選択方法は任意に選択することができるが、例えば空間波到達時刻及び線間波到達時刻の時刻差と、空間波到達時刻及び対地波到達時刻の時刻差とを挙げることができる。これらの時刻差を選択することで、最も到達時間が早い空間波到達時刻と、その他の２時刻との差にすることで、最も長時間となる時刻差を用いることができ、検出精度を高めることができる。
【００１８】
上記「送配電線路情報」は、故障点までの距離を算出するための故障点算出式を少なくとも含むことができる。この故障点算出式は、各波の時刻差を代入することで各波の伝播速度に基づき故障点までの距離を算出する。また、故障点算出式は送配電線路の分岐線毎に用意される。
また、送配電線路情報として、上記発信方向が一致する限定範囲とを上記分岐線毎に含むことができる。この限定範囲は、故障点標定装置からみて各分岐線がどの範囲の方向にあるかを表し、どの分岐線から空間波が発信されたかどうかの判断に用いられる。
【００１９】
上記「出力手段」は、任意の出力方法を選択することができる。この例として、各種ディスプレイ装置による画面表示、プリンタ等による印刷、有線又は無線等の任意の接続手段を介して接続されたパーソナルコンピュータ、携帯端末（ＰＤＡ等）及び携帯電話等への故障点情報の出力等を挙げることができる。
【００２０】
２．故障点標定方法
本故障点標定方法は、空間波、線間波及び対地波のそれぞれの伝播速度が異なることと、空間波並びに線間波及び対地波の伝播経路が異なることとを用いて故障点の標定を行う。以下、図１に示すように、分岐点２０から略Ｙ字状に分岐する２本の分岐線２２、２３に分岐する送配電線路２の主線２１上の一点に故障点標定装置１を設けた図を用いて説明する。
また、故障点３１は分岐線２２上、故障点３２、３３は分岐線２３上である。更に、分岐線２２、２３の主線２１に対する分岐角度２２１、２３１は異なるものとする。
故障点３１等で故障が発生した場合、空間波は本故障点標定装置１へ直線状（図１に示す点線）に伝播すると考えることができる。また、線間波及び対地波は、送配電線路２を経由して伝播する。
【００２１】
故障点３１等の標定は、空間波、線間波及び対地波のそれぞれの伝播速度が異なるため、各波の時刻差を計測し、計測値から故障点３１等と故障点標定装置１との間の距離を算出することで求めることができる。
また、故障点から最も短い時間で本装置に到達する波は電磁波である空間波である。これより、（線間波到達時刻）−（空間波到達時刻）で表される時間Ａと、（対地波到達時刻）−（空間波到達時刻）で表される時間Ｂを算出することで、精度良い時間差を求めることができる。更に、時間差Ａ、Ｂから故障点からの距離ａ、ｂを求めることができる。
【００２２】
このように求めた距離は図４に示すように、時間差に対して比例するわけではなく、分岐点で勾配が不連続となることがわかる。送配電線路上の距離の増分と、空間波の距離の増分との比が分岐点で変化するためである。このため、時間差Ａ、Ｂ及び故障点からの距離ａ、ｂが一致する故障点は特定の主線又は分岐線上の一点（故障点３１）のみに限定することができる。
尚、本例では２本の分岐線に分岐した例であるが、図７に示すように３本以上に分岐したり、複数箇所の分岐点を有する送配電線路２であっても各分岐線上の距離を算出するための式を求めることで故障点を標定することができる。また、図７に示すように、送配電線路２の主線や分岐線が曲線である場合であっても算出することができる。
【００２３】
２．空間波の発信方向を用いる故障点標定方法
次いで、空間波の発信方向を用いる故障点標定方法を説明する。この故障点標定方法は図５に示すように、分岐角度２２１、２３１が等角度の分岐線を備えた送配電線路において使用することができる。この送配電線路は、故障点３１、３２がそれぞれ分岐線２２、２３上であり、故障点標定装置１との送配電線路上の距離が等しい位置である。また、故障点３１、３２は、故障点標定装置１との空中を介した最短距離が等しい。
【００２４】
このような送配電線路においては、故障点３１で故障が発生した場合の時間Ａ及び時間Ｂが他の分岐線上の故障点３４と一致する。しかし、故障点標定装置１からみた場合、故障点３１、３４は空間波の受信する方向が異なることから、空間波の発信方向を判別することによって、どの分岐線上の故障点であるかどうかを区別することができる。
尚、本標定方法は、図１に示すような分岐角度が不等角度の分岐線に対しても用いることができる。また、空間波の発信方向を判別する手順は任意であり、例えば、時刻差を用いて１以上の故障点を求めたあとで判別することができる。また、判別した結果を用いて時刻差によって故障点を求める際に、故障点が含まれる分岐線であるかどうかを判定することもできる。
【００２５】
【実施例】
以下、本発明の故障点標定システムの実施例を説明する。
１．故障点標定装置の構成
本実施例１の故障点標定システムに用いる故障点標定装置１は、図２に示すような分岐線２２、２３を有する送配電線路２の鉄塔等に配設して使用されるものであり、空間波検知手段１１、線路サージ検知手段１２、波到達時刻算出手段１３、送配電線路情報蓄積手段１４、故障点算出手段１５及び出力手段１６を備える。
【００２６】
空間波検知手段１１は、１０Ｈｚ〜１００ｋＨｚの空中波を受信するためのループアンテナ１１１を用いた電磁波受信手段である。また、分岐点２０以降の送配電線路２の故障点から伝播する空間波を選択よく受信できる位置に配設している。更に、空間波を検知した場合は、波到達時刻算出手段１３に検知したことを送信する。
【００２７】
線路サージ検知手段１２は送配電線路２に接続されて、線間波及び対地波を含むサージを検出する手段であり、変流器等の電流センサ１２１を用いて各相のサージ電流を測定し、サージに含まれる線間波及び対地波の検出を行う。更に、線間波又は対地波を検知した場合は、波到達時刻算出手段１３に検知したことを送信する。
【００２８】
波到達時刻算出手段１３は、空間波検知手段１１及び線路サージ検知手段１２によって検知した空間波、線間波及び対地波の検知時刻を決定し、検知時刻を故障点算出手段１５に送信する手段である。波到達時刻算出手段１３は、水晶時計等の正確な時を刻むことができる時計を用いて各種波の到達時刻を決定する。尚、この時計は正確な暦を表す時刻でなくてもかまわない。
送配電線路情報蓄積手段１４は、故障点算出手段１５で必要な送配電線路２の送配電線路情報を蓄積する手段である。この手段は、半導体メモリ、ハードディスク装置及び光ディスク等を用いることができる。また、送配電線路情報は故障点算出式からなる。
【００２９】
故障点算出手段１５は、波到達時刻算出手段１３から空間波、線間波及び対地波の検知信号を受け取って各時刻差を算出し、求めた時刻差と、波到達時刻算出手段１３に蓄積された送配電線路情報と、を用いて故障点を算出する手段である。この算出は、前述の故障点標定方法によって行われる。また、求めた結果は出力手段１６に送信される。
出力手段１６は、故障点算出手段１５によって求められた故障点を任意のディスプレイ装置によって表示する。また、無線又は光ファイバによる送配電線路管理用のコンピュータとの通信手段を備える。
【００３０】
２．故障点標定システムの動作及び効果
以下、本実施例１の故障点標定システムの動作及び効果を詳しく説明する。
（１）送配電線路情報の作成
本故障点標定システムの故障点標定装置１を運用する前に、送配電線路の分岐線に応じた故障点算出式を用意し、送配電線路情報蓄積手段に蓄積する必要がある。また、蓄積する故障点算出式は、送配電線路の地図等から作成される。
【００３１】
（２）平常時
故障が発生していない平常時は、空間波検知手段１１及び線路サージ検知手段１２によって空間波、線間波及び対地波の検知を行う。
（３）故障検知
空間波検知手段１１及び線路サージ検知手段１２によって空間波、線間波及び対地波の検知が行われた時には、波到達時刻算出手段１３によって各波の波到達時刻が算出される。また、空間波、線間波及び対地波の全てが検出されるまで検知を続け、全ての波の検知が行われた後に、次の故障点標定が行われる。
【００３２】
（４）故障点標定
空間波、線間波及び対地波の全ての検知が行われ、各到達時刻が故障点算出手段１５に送信されたときに、故障点算出手段１５は故障点の標定を行う。故障点算出手段１５は、求めた時刻差と、波到達時刻算出手段１３に蓄積された送配電線路情報とを用いて故障点を算出する。
（５）出力
波到達時刻算出手段１３で求めた故障点は、出力手段１６によってディスプレイ装置に表示すると共に通信手段によって送配電線路管理用のコンピュータへ送信される。
【００３３】
このような故障点標定システムは、故障点から発せられる電磁波である空間波、並びに送電線路上を伝播する線間波及び対地波の到達時刻差から故障点を標定することで、標定地点が１点であっても任意数の分岐線を有する送配電線路上の故障点を標定することができる。また、複数の標定地点間で求めた各波の受信時刻を一致させる必要がないため、ＧＰＳ等を用いた時刻同期手段が不要である。
【００３４】
更に、求める時刻差を空間波と線間波及び対地波との到達時間差に限定することによって、故障点までの距離を精度良く容易に求めることができる。また、距離を算出する式を予め送配電線路情報として分岐毎に蓄積することで故障が発生した時に即座に故障点までの距離を求めることができる。
【００３５】
３．空間波受信方位算出手段を備える故障点標定システム
実施例２として空間波受信方位算出手段を備える故障点標定システムを説明する。この故障点標定システムは、図６に示すように、空間波検知手段１１、線路サージ検知手段１２、波到達時刻算出手段１３、送配電線路情報蓄積手段１４、空間波受信方位算出手段１７、故障点算出手段１５及び出力手段１６を備える。
このうち、実施例１と異なる部分を説明する。
【００３６】
空間波検知手段１１は、直交ループアンテナ１１２を具備し、空中波を受信するための電磁波受信手段である。直交ループアンテナ１１２を用いるため、空中波の発信方向を検出することができる。また、空間波を検知した場合は、波到達時刻算出手段１３及び空間波受信方位算出手段１７に送信を行う。
送配電線路情報蓄積手段１４は、故障点算出式及び限定範囲が送配電線路情報として蓄積される。
空間波受信方位算出手段１７は、空間波検知手段１１の出力結果を元に故障点標定装置からみて空間波がどの方向から発信されたかどうかを算出するための手段である。空間波受信方位算出手段１７により求められた空間波の発信方向は、故障点算出手段１５に送信される。
【００３７】
故障点算出手段１５は、波到達時刻算出手段１３から空間波、線間波及び対地波の検知信号を受け取って各時刻差を算出し、求めた時刻差と、波到達時刻算出手段１３に蓄積された送配電線路情報と、を用いて故障点を算出する。また、空間波受信方位算出手段１７によって求められた空間波の発信方向と、波到達時刻算出手段１３に蓄積された送配電線路情報中の限定範囲とを比較し、故障点が含まれる分岐線等を限定する。更に、算出された故障点が、限定された分岐線上に位置するかどうかを判断し、限定された位置上の故障点のみを正しい結果として、出力手段１６に送信する。
【００３８】
このような空間波受信方位算出手段１７を備える故障点標定システムは、空間波の発信方向を用いることで、図５に示すような時刻差のみでは特定できない位置に故障が発生しても故障点を標定することができる。
【００３９】
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、既に故障した送配電線路に対しても使用することができる。例えば、適当な電圧上昇率で送配電線路に電圧を印加すると、一定の電圧で故障点において放電が起きる。この放電によって発生する空間波と、線間波及び対地波を含むサージを、故障点標定装置を用いて検知することで、故障点の標定を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施例１の故障点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】本実施例１の故障点標定システムに用いる故障点標定装置の構成を説明するための模式図である。
【図３】落雷に伴う電磁波の変化を説明するための模式図である。
【図４】空間波、線間波及び対地波の到着時刻差と、それから求めることができる故障点からの距離とをグラフにしたものである。
【図５】本実施例２の故障点標定システムの構成を説明するための模式図である。
【図６】本実施例２の故障点標定システムに用いる故障点標定装置の構成を説明するための模式図である。
【図７】複雑な分岐を有する送配電線路の例を説明するための模式図である。
【符号の説明】
１；故障点標定装置、１１；空間波検知手段、１２；線路サージ検知手段、１３；波到達時刻算出手段、１４；送配電線路情報蓄積手段、１５；故障点算出手段、１６；出力手段、１７；空間波受信方位算出手段、２；送配電線路、２０；分岐点、２１；主線、２２、２３；分岐線、２２１、２３１；分岐角度、３１、３２、３３、３４；故障点。

Claims

分岐を有する送配電線路上の故障点を標定するための故障点標定方法であって、
該故障点から発せられる空間波を標定点で受信した空間波到達時刻と、
該故障点から発せられる線間波及び対地波を該標定点で受信した線間波到達時刻及び対地波到達時刻とから２種以上の時刻差を求め、
該各時刻差から求められる該標定点からの距離がいずれも一致する該送配電線路上の点を該故障点とすることを特徴とする故障点標定方法。
上記空間波の発信方向が更に一致する上記送配電線路上の点を上記故障点とする請求項１記載の故障点標定方法。
分岐を有する送配電線路上の故障点を標定するための故障点標定システムであって、空間波検知手段、線路サージ検知手段、波到達時刻算出手段、送配電線路情報蓄積手段、故障点算出手段及び出力手段を具備する故障点標定装置を備え、
該空間波検知手段は、該故障点から発せられる空間波を受信し、該受信時の時刻を空間波到達時刻として該波到達時刻算出手段に出力し、
該線路サージ検知手段は、該故障点から発せられる線間波及び対地波を受信し、該受信時の時刻を線間波到達時刻及び対地波到達時刻として該波到達時刻算出手段に出力し、
該波到達時刻算出手段は、該空間波到達時刻、該線間波到達時刻及び該対地波到達時刻から２種以上の時刻差を算出して該故障点算出手段に出力し、
該送配電線路情報蓄積手段は、該故障点算出手段での該故障点の算出に必要な該送配電線路に関する情報を送配電線路情報として蓄積し、
該故障点算出手段は、該各時刻差と、該送配電線路情報蓄積手段から得た該送配電線路情報とから該故障点標定装置から該故障点までの距離をそれぞれ求め、該各距離が共に一致する地点を該故障点として算出して出力手段に出力し
該出力手段は、算出した該故障点を出力することを特徴とする故障点標定システム。
上記時刻差は、上記空間波到達時刻及び上記線間波到達時刻の差と、上記空間波到達時刻及び上記対地波到達時刻の差とである請求項３記載の故障点標定システム。
上記送配電線路情報は、上記各時刻差を元に上記故障点標定装置から上記故障点までの距離を算出するための故障点算出式を、上記分岐毎に具備する請求項３又は４記載の故障点標定システム。
上記故障点標定装置は、空間波受信方位算出手段を更に備え、
上記空間波検知手段は、上記空間波を受信した時の状況を該空間波受信方位算出手段に出力し、
該空間波受信方位算出手段は、該状況から該空間波の発信方向を求めて、該発信方向を該故障点算出手段に出力し、
上記故障点算出手段は、上記各距離と、該発信方向とが一致する地点を上記故障点として算出して出力手段に出力する請求項３又は４記載の故障点標定システム。
上記送配電線路情報は、上記各時刻差を元に上記故障点標定装置から上記故障点までの距離を算出するための故障点算出式と、上記発信方向が一致する限定範囲とを上記分岐毎に具備する請求項６記載の故障点標定システム。