JP4201189B2

JP4201189B2 - 送電線故障点標定システム

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Publication number: JP4201189B2
Application number: JP2003355369A
Authority: JP
Inventors: 和則杉町; 勝久高塚
Original assignee: Nishimu Electronics Industries Co Inc
Current assignee: Nishimu Electronics Industries Co Inc
Priority date: 2003-10-15
Filing date: 2003-10-15
Publication date: 2008-12-24
Anticipated expiration: 2023-10-15
Also published as: JP2005121434A

Description

本発明は、送電線故障点標定システムに関し、特に、送電線に発生するサージに基づいて故障点を標定する送電線故障点標定システムに関する。

従来より、送電線が地絡、短絡したとき、或いは送電線に雷が直撃したときなどに発生するサージを、送電線の送電端と受信端に設けた親局および子局で受信し、サージ発生箇所を標定するサージ標定システムが知られている。

図８は、従来のサージ標定システムの原理図である。この故障点標定システムでは、送電線１の末端に設けた親局２（電気所Ａ）と子局３（電気所Ｂ）でサージ到達時間を検出し、検出したサージ到達時間の差を求め、下記（１）式を用いて親局２からサージ発生箇所までの距離Ｌ1 を算出する。

Ｌ1 ＝（Ｌ＋ｃ・Δｔ）／２・・・（１）
ここで、Ｌは、送電線両端に設置した親局２と子局３との間の距離、Δｔは、親局２と子局３でのサージ到達時間の差、ｃは、サージ伝搬速度である。

図９は、送電線１に複数の分岐１，２，・・がある場合に対応し得る、下記特許文献１で提案されたサージ標定システムの原理図である。送電線１の送電端と受電端に親局２または子局３，４，・・・を配置する。親局２と子局３，４，・・・はそれぞれ、送電線１に発生したサージを受信するサージ受信手段と、人工衛星からの電波を受理し、これに基づいて生成された周期パルスに従って作動するとともにサージ受信手段からの出力に応答してサージ到着時間を示すカウンタ値を生成するカウンタ手段と、カウンタ手段により生成されたカウンタ値を送信する送信手段を有する。

このサージ標定システムでは、親局２と子局３のサージ到達時間のカウンタ値に基づいて標定したサージ発生点が分岐１，２，・・付近でなければその点をサージ発生点とするが、もし標定したサージ発生点が分岐点１，２，・・付近であるときは、分岐側でのサージ発生が考えられるため、親局２と分岐側の子局のサージ到達時間のカウンタ値からサージ発生点を標定する。

例えば、図９に示すように、点Ｐでサージが発生したとすると、親局２と子局３のカウント値によりサージ発生点を標定する。また、点Ｑでサージが発生したとすると、親局２と子局３のカウント値でサージ発生点を算出し、この場合、算出したサージ発生点は分岐１付近となるので、さらに親局２と子局４のカウント値でサージ発生点を標定する。このようにカウンタ値によって標定に用いるべき２局を選択することにより、分岐があっても簡単にサージ発生点を求めることができる。

図１０は、下記特許文献２で提案されたサージ標定システムの原理図である。このサージ標定システムは、送配電線１に関するサージ時刻と情報を親局２に送信する子局３，４，・・・と、子局３，４，・・・からのサージ時刻と情報をもとにサージ発生区間を特定する親局２を送配電線１に配置する。子局３，４，・・・は、ＧＰＳ電波を受信してＧＰＳの保有する現在時刻と自己の現在時刻を同期させ、送配電線１のサージ検出時刻を特定し、また、サージ電流の極性を認識し、サージ検出時刻とサージ電流極性情報とを通信網を通じて親局２に送信する。親局２は、子局３，４，・・・から送信されてきたサージ検出時刻から送配電線１の電源端に最も近い子局３と送配電線１の複数の末端子局との間で、それぞれサージ検出時刻の差と子局間の送配電線１の長さとから送配電線１のサージ発生位置候補点を特定し、該候補点を含む所定範囲の送配電線１を総合してサージ発生位置候補区間とする。さらに、サージ発生位置候補区間内に含まれる子局のサージ電流極性情報とサージ発生位置候補区間内には含まれないがサージ発生位置候補区間内に含まれる子局と隣り合う子局のサージ電流極性情報とから、サージ発生区間として枝分かれのない区間を特定し、サージ発生区間とする。

例えば、図１０に示すように、点Ｒでサージが発生したとすると、電源端の子局３と末端子局６，８のサージ検出時刻によりサージ発生位置候補区間を求め、求めたサージ発生位置候補区間内の子局４と隣り合う子局３，５，７のサージ電流極性を比較してサージ発生区間を子局３，４間と限定する。

このように送配電線の両端子局のサージ到達時刻でサージ発生位置候補区間を求め、求めたサージ発生位置候補区間近傍の子局のサージ電流極性に基づいてサージ発生区間を求めることにより、送配電線に分岐があり、それに設置した子局の数が多い場合でも比較的簡単な手順でサージ発生区間を限定することができる。
特開平８−１８４６３５号公報特開２０００−１９３７０７号公報

一般的な送電線は、線路長が長く、また途中に分岐がある。雷サージなどの高周波成分は、分岐により分波してそのレベルが低下するため、送電線の両端でサージを検出するにはサージ検出の閾値を下げる必要がある。しかしながら、サージ検出の閾値を下げると、サージ標定システムが誘導雷で頻繁に動作してしまうという課題が生じる。また、送電線の線路長が長いとサージ伝播距離が長くなるため、サージ発生点を精度よく算出するためにはサージ伝播速度のばらつきや電線たるみなどの影響を考慮する必要がある。

図９の場合は、親局２と本線端子局３のサージ到達時間によりサージ発生点標定に使用する２局を選択しているので、分岐でのサージ発生時に、本線で標定したサージ発生点の誤差が大きく、分岐範囲以内に含まれなかった場合には誤標定となる。

図１０では、送配電線１の途中に複数台の子局３，４，・・・を設置し、各子局のサージ電流極性情報でサージ発生区間を標定するので、サージ発生点標定の精度を３００ｍ程度とするためには鉄塔間隔を平均３００ｍとして全ての鉄塔に子局を設置する必要がある。これは、送電線でのサージ発生点標定には現実的でない。

また、図１１（ａ）に示すように、送電線１に、例えば、１８ｋｍ離して子局４，５を設置した場合、同図（ｂ）に子局４，５の雷サージ波形を示すように、雷サージは高周波成分が多く、子局が離れると分岐点での反射波や波形歪などの影響でサージ波形形状が変化し、サージ電流極性の判定が困難になる場合がある。

本発明は、送電線のように長い線路で、しかも分岐がある場合でも比較的簡単かつ精度よく故障点を標定することができる送電線故障点標定システムを提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、送電線に複数配置され、該送電線に関する情報を親局に送信する子局と、該子局からの情報をもとに故障点を特定する親局とを有する送電線故障点標定システムにおいて、前記子局は、人工衛星からのＧＰＳ電波を受信してＧＰＳの保有する現在時刻を取り出すＧＰＳ受信手段と、前記送電線に流れる故障電流を検出して故障電流情報を出力する故障電流検出手段と、前記送電線に発生する故障電圧を検出して故障電圧情報を出力する故障電圧検出手段と、前記送電線にサージが発生した直後の故障電流の変化状態と故障電圧の変化状態に対応した故障状態フラグを送出する電流電圧監視手段と、サージ検出時刻を前記ＧＰＳ受信手段から取り出し、該サージ検出時刻とサージピーク値を前記故障状態フラグとともに送出するサージ検出手段と、前記サージ検出時刻、前記サージピーク値、前記故障状態フラグ、前記故障電流情報および前記故障電圧情報を故障情報として通信網を通じて前記親局に送信する故障情報送信手段とを備え、前記親局は、前記故障情報送信手段からの故障情報を受信する故障情報受信手段と、前記故障情報に基づいて標定に用いるべき子局を選択する子局選択処理手段と、前記子局選択処理手段で選択した子局のサージ検出時刻を用いてサージ発生点を算出するサージ発生点算出処理手段と、前記サージ発生点算出処理手段でサージ発生点算出に使用した子局の故障状態フラグに従って故障点表示を選択する故障点表示選択処理手段とを備え、前記子局選択処理手段は、故障状態フラグの状態により故障検出の有無を検出し、故障検出の場合は、故障電流の電流値と位相角の何れかが異なる子局のうちサージ検出時刻の早いものから子局を２つ以上選択し、故障未検出の場合は、サージ検出時刻の早いものから子局を２つ以上選択することを特徴とし、前記サージ発生点算出処理手段は、前記子局選択処理手段が選択した子局が３つ以上ある場合、選択された子局のうちサージ検出時刻の早いものから３つを選択し、３つの全ての組合せでサージ発生点を算出し、算出されたサージ発生点が近い２つのサージ発生点の平均点をサージ発生点とするか、または、算出されたサージ発生点が近い２つのサージ発生点のうちサージの検出時刻の差が小さい方をサージ発生点とすることを第１の特徴としている。

また、本発明は、前記子局において、前記故障情報送信手段が送信する故障情報は、前記故障状態フラグに従って選択可能であることを第２の特徴としている。

また、本発明は、前記子局選択処理手段が、子局を前記故障電流情報と前記故障電圧情報に従ってグループに分けし、グループ毎にサージ検出時刻順に並べ、各グループにおいてサージ検出時刻が最も早い子局を選択することを第３の特徴としている。

さらに、本発明は、前記親局において、前記故障状態フラグと前記サージピーク値の組み合わせに基づいて、故障とならない架空地線雷撃点を標定することを第４の特徴としている。

前記第１の特徴によれば、送電線上に適当な間隔で配置した複数の子局のうち標定に用いるべき子局を、サージ検出時刻、故障電流情報、故障電圧情報などの故障情報に基づいて選択し、これらの子局に関するサージ検出時刻に基づいて標定を行うので、複雑で長い送電線系統においても、サージ伝播速度のばらつきや電線たるみなどの影響を考慮する必要がなく、精度よくサージ発生箇所を標定することができる。

ここで、サージ検出時刻のみで標定に使用すべき子局を選ぶのではなく、サージ検出時刻に加えて故障電流情報、故障電圧情報により総合的に標定に使用すべき子局を選ぶので、送電線途中に配置された子局であってもサージ発生点を挟む２局を確実に選択することができる。

また、故障状態フラグを利用して故障点表示を選択できるので、例えば、サージによる故障点と誘導雷サージのサージ点を区別して表示させることができる。これにより、故障の場合は至急送電線を点検し、誘導雷サージの場合は発生状況履歴を蓄積してその結果によりサージ発生多発箇所の送電線の点検を行うというように、故障の点検および送電線の予防保全を効率的に行うことができる。さらに、分岐がある場合に分岐点に子局を置かなくても、サージ発生点を標定することができる。

前記第２の特徴によれば、サージ検出閾値を低くした場合に誘導雷で頻繁に動作することを抑制することができる。

前記第３の特徴によれば、両端から故障電流が流れるような超高圧送電線や充電電流が大きい送電線の途中に配置された子局であっても、サージ発生点を挟む２つの子局を精度よく、かつ確実に選択することができる。

前記第４の特徴によれば、架空値線の予防保全を効果的に行うことができるようになる。

以下、図面を参照して本発明を説明する。本発明は、送電線の本線或いは分岐線の端部および線路途中に適当な間隔で配置した複数の子局と、少なくとも１つの親局とを備える。

図１は、本発明に係る送電線故障点標定システムの子局の構成例を示すブロック図である。同図に示すように、子局は、ＧＰＳ受信手段１１、故障電流検出手段１２、故障電圧検出手段１３、電流電圧監視手段１４、サージ検出手段１５および故障情報送信手段１６を備える。

ＧＰＳ受信手段１１は、人工衛星（図示せず）からのＧＰＳ信号を受信するＧＰＳアンテナ１１１およびＧＰＳ受信機１１２を有する。ＧＰＳ受信機１１２は、人工衛星から送信される符号化情報を受信し、この符号化情報に同期した１秒ごとのリセット信号と現在時刻を生成する。また、ＧＰＳ受信機１１２は、リセット信号を故障情報送信手段１６の制御用ＣＰＵ１６１に送出し、制御ＣＰＵ１６１がリセット信号に基づいて計時した１秒未満のｎsec単位での時刻を受ける。さらに、ＧＰＳ受信機１１２は、サージ検出手段１５からサージ検出信号を受けると、その時の時刻を１msec未満表示の時刻としてサージ検出手段１５に送出する。

故障電流検出手段１２は、送電線に流れる電流を検出する電流センサ１２１、電流センサ１２１が検出した電流波形から商用周波数成分を取出すフィルタ１２２、フィルタ１２２の出力信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器１２３、故障電流検出部１２４を有する。

故障電流検出部１２４は、デジタル信号に変換された電流波形の変化分を取り出し、予め設定された故障認定レベルと比較し、電流変化分が故障認定レベルを超えた場合に故障電流に基づく故障発生信号を電流電圧監視手段１４に送出する。また、故障電流検出部１２４は、故障電流波形および電流値、位相角などの故障電流情報を記憶し、これを故障情報送信手段１６に送出する。

故障電圧検出手段１３は、送電線に発生する電圧を検出する電圧センサ１３１、電圧センサ１３１が検出した電圧波形から商用周波数成分を取出すフィルタ１３２、フィルタ１３２の出力信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器１３３、故障電圧検出部１３４を有する。

故障電圧検出部１３４は、デジタル信号に変換された電圧波形の変化分を取り出し、予め設定された故障認定レベルと比較し、電圧波形の変化分が故障認定レベルを超えた場合に故障電圧に基づく故障発生信号を電流電圧監視手段１４に送出する。また、故障電圧検出部１３４は、故障電圧波形および電圧値、位相角などの故障電圧情報を記憶し、これを位相角を故障情報送信手段１６に送出する。

なお、各子局には、故障電流検出手段１２と故障電圧検出手段１３を複数備えることができる。また、故障電流検出手段１２や故障電圧検出手段１３における故障認定レベルを複数設け、故障状態の程度まで細かく電流電圧監視手段１４に伝えるようにすることもできる。

電流電圧監視手段１４は、故障電流検出手段１２および故障電圧検出手段１３の少なくとも一方から故障発生信号が送出されると故障状態フラグを変化させ、その故障状態フラグをサージ検出手段１５に伝える。例えば、通常時の故障状態フラグを「０」とすると、故障発生信号を受けたとき、故障状態フラグを「１」にし、「１」の故障状態フラグをサージ検出手段１５に送出する。なお、故障電流検出手段１２や故障電圧検出手段１３において故障認定レベルが複数設けられている場合にはそれに対応して故障状態フラグを複数設定する。

サージ検出手段１５は、送電線に発生した雷サージや電気故障サージを検出するサージセンサ１５１、サージセンサ１５１が検出したサージ波形を電子回路が処理できる電圧に変換し、高周波成分を取出すフィルタ１５２、フィルタ１５２の出力信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器１５３、サージ検出部１５４を有する。

サージ検出部１５４は、Ａ／Ｄ変換器１５３が出力する電圧と雑音レベルよりも大きな閾値Ｖ_ＴＨとを比較し、Ａ／Ｄ変換器１５３が出力する電圧の方が閾値Ｖ_ＴＨよりも大きいときにサージ検出信号をＧＰＳ受信手段１１に送出する。そして、サージ検出信号が発生した時の時刻（サージ検出時刻）をＧＰＳ受信手段１１から受け、サージピーク値および電流電圧監視手段１４から送出されてくる故障状態フラグとともに記憶し、これらを故障情報送信手段１６に送出する。なお、サージと閾値Ｖ_ＴＨの比較は、Ａ／Ｄ変換する前のアナログ信号の段階で行ってもよい。

故障情報送信手段１６は、サージ検出手段１５から送出されてくるサージ検出時刻、サージピーク値および故障状態フラグ、故障電流検出手段２から送出されてくる故障電流の電流値および位相、故障電圧検出手段３から送出されてくる故障電圧の電圧値および位相などの故障情報を伝送制御するための制御ＣＰＵ１６１、故障情報などのデータを一旦記憶しておくメモリ１６２、故障情報を架空地線（OPGW）内の光ファイバ１７を通じて親局へ送信するための光モデム１６３を有する。

故障情報としてサージ波形、故障電流波形、故障電圧波形を親局へ伝送するようにしてもよい。また、光モデム１６３を携帯電話や無線モデムや衛星通信用無線機などに変更することにより、それぞれの通信網を使って故障情報を親局に伝送するようにすることもできる。

次に、上記構成の子局におけるサージ検出処理の概要を、図２を参照して説明する。図２は、雷サージ発生後に電気故障となった場合の波形図である。子局のサージ検出手段１５は、サージが閾値Ｖ_ＴＨ（サージ検出レベル）を超えるとサージ検出信号をＧＰＵ受信手段１１に送出し、その時の時刻（サージ検出時刻）を受け、サージ検出時刻とサージピーク値を記憶する。

故障電流検出手段１２は、送電線に流れる電流の変化分を取出して故障電流波形として監視する。この故障電流波形が故障認定レベルを超えると、故障電流検出手段１２は、故障が発生したものとして故障発生信号を電流電圧監視手段１４に送出する。また、故障電流波形および電流値、位相角を記憶する。

故障電圧検出手段１３は、送電線に発生する電圧の変化分を取出して故障電圧波形として監視する。この故障電圧波形が故障認定レベルを超えると、故障電圧検出手段１３は、故障が発生したものとして故障発生信号を電流電圧監視手段４に送出する。また、故障電圧波形および電流値、位相角を記憶する。

電流電圧監視手段１４は、故障電流検出手段１２および故障電圧検出手段１３の少なくとも一方から故障発生信号を受けると、故障状態フラグを「１」にしてサージ検出手段１５に送出する。

サージ検出手段１５は、サージ検出時刻とサージピーク値に故障状態フラグを付加して故障情報伝送手段１６に送出するとともに、サージ波形を記憶する。

故障情報送信手段１６は、サージ検出手段１５から送出されてくるサージ検出時刻、サージピーク値および故障状態フラグ、故障電流検出手段１２から送出されてくる故障電流の電流値および位相角、故障電圧検出手段１３から送出されてくる故障電圧の電圧値および位相角を故障情報として親局に送出する。

図３は、本発明に係る送電線故障点標定システムの親局の構成例を示すブロック図である。同図に示すように、親局は、故障情報受信手段３１、子局選択処理手段３２、サージ発生点算出処理手段３３、故障点表示選択処理手段３４、送信線データベース３５およびモニタ３６を備える。故障情報受信手段３１は、光モデム３１１とデータタ形成処理部３１２で構成される。

送電線データベース３５には、設置された送電線や子局の情報が予め蓄積されている。この情報は、例えば子局番号、子局間の送電線の亘長、分岐鉄塔番号、分岐鉄塔と隣接する子局間の送電線の亘長などを含む。

親局は、パーソナルコンピュータに組込まれており、子局選択処理手段３２、サージ発生点算出処理手段３３、故障点表示選択処理手段３４は、ハードウエアあるいはソフトウエアとして構成することができ、ソフトウエアとして構成された場合には、中央処理装置により各処理が呼び出されて実行される。

次に、上記構成の親局における処理の概要を説明する。故障情報受信手段３１は、各子局から送出されてくる故障情報を受信する。

故障情報受信手段３１は、架空地線内の光ファイバ１７を介して各子局から送出されてくる故障情報を受信し、変換して子局選択処理手段３２に送出する。子局選択処理手段３２は、故障情報に基づいてサージ発生点算出処理手段３３で使用する子局を選択する。

子局選択処理手段３２で２つの子局が選択された場合、サージ発生点算出処理手段３３は、選択された子局のサージ検出時刻を用い、上記（１）式によりサージ発生点を算出する。なお、子局選択処理手段３２で３つ以上の子局が選択された場合には、後述する手法でサージ発生点を算出する。

故障点表示選択処理手段３４は、全ての子局の故障状態フラグを調べ、１局でも故障状態フラグが「１」になっていれば、算出されたサージ発生点を故障点としてモニタ３６に表示させる。このとき、もし故障状態フラグが「１」でなければ，電気故障を伴わない誘導雷等によるサージ発生としてサージ点表示を行い、故障サージとそれ以外の誘導雷等のサージとを区別して表示する。

さらに、サージの発生点や発生時刻の履歴をとって統計処理を行い、故障サージ以外の、緊急を要しないサージの場合は頻繁に発生する付近の点検を後日行うようにすることもできる。

以下に、上記構成の子局および親局からなる故障点標定システムの動作を具体例で説明する。図４は、電気所Ａ，Ｂに電源および２００Aの中性点接地抵抗（NGR）があり、電気所Ｃ，Ｄに負荷のみがあり、２箇所に分岐Ｂ１，Ｂ２がある送電線１の例である。ここで、電気所Ａに親局２が置かれ、送電線１には適当な間隔で子局３〜１０が置かれ、親局２と子局３〜１０は架空地線内の光ファイバで接続されているとする。

今、送電線１の点Ｆ１でサージが発生し故障が起こったとすると、サージは点Ｆ１から各末端に伝播していく。故障電流Ｉ_ｇ１,Ｉ_ｇ２は電源がある電気所Ａ，Ｂから点Ｆ１に向かって流れる。電気所Ｃ，Ｄが置かれた分岐線にはサージは伝播するが、故障電流は流れない。図４には、送電線におけるサージ、および各子局における故障電流の電流値と位相が示してある。子局３〜１０は、上記のようにして生成した故障情報を架空地線内にある光ファイバを介して親局２（電気所Ａ）に送信する。

親局２の子局選択処理手段３２（図３、以下同じ）は、故障情報を受けると、故障電流の電流値と位相角に基づき所定の条件に従って子局３〜１０をグループ分けする。本例の場合、電流値２００Aで位相角０°の子局３，４（Ａグループ）、電流値２００Aで位相角１８０°の子局５，６，７（Ｂグループ）、電流値０Aの子局８，９，１０（Ｃグループ）にグループ分けする。

そして、各グループ内でサージ検出時刻を比較し、その時刻順に並べ直し、各グループにおいてサージ検出時刻の最も早い子局を選択する。ここでは、Ａグループでは子局４、Ｂグループでは子局５、Ｃグループでは子局８を選択する。これにより選択した子局番号をサージ発生点算出処理手段３３に送出する。

サージ発生点算出処理手段３３では、子局選択処理手段３２で選択した子局のサージ検出時刻から上記（１）式によりサージ発生点を算出する。本例の場合、選択した子局が３つであるので、下記の手順１〜３でサージ発生点を算出する。
手順１：３つの子局の全ての組合せでのサージ発生点を算出する。
手順２：算出したサージ発生点が互いに近いものを２つ選ぶ。
手順３：２つのサージ発生点の平均値を算出する。

手順１において、３つ子局の全ての組合せは、子局４−５，子局５−８，子局４−８である。子局４−５は点Ｆ１を挟んでおり、この組合せのサージ検出時刻でサージ発生点を求めると、点Ｆ１の近傍の点Ｆ１１（図示せず）となる。子局５−８も点Ｆ１を挟んでおり、この組合せのサージ検出時刻でサージ発生点を求めると、点Ｆ１の近傍の点Ｆ１２となる。子局４−８は分岐点Ｂ１を挟んでいるため、この組合せのサージ検出時刻でサージ発生点を求めると、分岐点Ｂ１の近傍の点Ｂ１１となる。

手順２に従ってサージ発生点が互いに近い点Ｆ１１，Ｆ１２を選ぶ。次に、手順３に従って点Ｆ１１とＦ１２の平均値を算出してサージ発生点とする。なお、上記の手順３では２つのサージ発生点の平均値を算出するが、この手順３を、２つのサージ発生点のうち、サージ検出時刻の差が小さい方をサージ発生点としてもよい。

故障点表示選択処理手段３４では、故障情報受信手段３１から送出されてきた全子局の故障状態フラグを調べ、１つでも故障状態フラグが「１」であれば、サージ発生点算出処理手段３３から送出されたサージ発生点を故障点としてモニタ３６に表示し、ユーザーに緊急点検を促す。

全ての子局の故障状態フラグが「０」である場合には、サージピーク値を予め設定された雷撃判定レベルと比較する。ここで、全子局のうちの１局でも雷撃判定レベルを超えている場合には架空地線雷撃点表示を行う。また、全子局で雷撃レベルを超えていない場合には緊急性を伴わないサージ発生としてサージ発生点表示を行う。なお、雷撃判定レベルは、標準的な雷撃電流から算出した値を初期値とし、その後、後述する結果記録の履歴からその送電線に適切な雷撃判定レベルに変更するのが好ましい。図４の例の場合には、故障電流が発生しており、故障状態フラグが「１」であるので故障点表示を行う。

さらに、故障点表示選択処理手段３４は、親局がサージ発生による故障情報を受け、サージ発生点を算出する度に、その結果を記録して履歴として残す。そして、所定期間後に統計処理を行い、故障点や架空地線雷撃点やサージ発生点の位置やサージレベルについてグラフ表示や数値表示を行わせる。

ユーザは、この統計処理結果のデータや表示から故障や架空地線雷撃やサージ発生が多発している箇所を割り出し、エリア内の送電線を点検することができる。これにより故障となる前に送電線を効率的に点検することができるので、特に架空地線雷撃によるダメージを早期に発見し、故障を未然に防ぐことが可能となる。

図５は、分岐点Ｂ１と電気所Ｃの間の点Ｆ２でサージが発生し故障が起こった場合の例を示す。点Ｆ２でサージが発生し故障が起こると、サージは点Ｆ２から各末端に伝播していく。故障電流Ｉ_ｇ１,Ｉ_ｇ２は電源がある電気所Ａ，Ｂから点Ｆ２に向かって流れるため、分岐点Ｂ１で故障電流Ｉ_ｇ１,Ｉ_ｇ２が加算される。電気所Ｃと電気所Ｄが置かれた分岐線には点Ｆ２から雷サージは伝播するが、故障電流は流れない。図５には、このときの送電線におけるサージ、および各子局における故障電流の電流値と位相が示してある。子局３〜１０は、故障情報を架空地線内にある光ファイバを介して親局２（電気所Ａ）に送信する。

親局２の子局選択処理手段３２は、故障情報を受けると、子局３〜１０をグループ分けする。本例の場合、電流値２００Aで位相角０°の子局３，４（Ａグループ）、電流値２００Aで位相角が１８０°の子局５，６，７（Ｂグループ）、電流値４００Aの子局８（Ｃグループ）、電流値０Aの９，１０（Ｄグループ）にグループ分けする。

そして、各グループ内でサージ検出時刻を比較し、その時刻順に並べ直し、各グループにおいてサージ検出時刻の最も早い子局を選択する。ここでは、Ａグループでは子局４、Ｂグループでは子局５、Ｃグループでは子局８、Ｄグループでは子局９を選択する。この場合、選択した子局は３つ以上であるので、選択した子局４，５，８，９のうち、サージ検出時刻の早いものから順に３つの子局８，９，４を選択し、これにより選択した子局番号をサージ発生点算出処理手段３３に送出する。

サージ発生点算出処理手段３３は、上記手順１に従って全ての子局の組合せでサージ発生点を算出する。この場合、子局の組合せは子局８−９、子局４−８、子局４−９である。子局８−９は点Ｆ２を挟んでおり、この組合せのサージ検出時刻でサージ発生点を求めると、点Ｆ２の近傍の点Ｆ２１となる。子局４−９も点Ｆ２を挟んでおり、この組合せのサージ検出時刻でサージ発生点を求めると、点Ｆ２の近傍の点Ｆ２２となる。子局４−８の場合は、点Ｆ２が子局８と子局９の間にあるため、この組合せのサージ検出時刻でサージ発生点を求めると、子局８の近傍の点Ｆ２３となる。

次に、上記手順２に従ってサージ発生点が互いに近い点Ｆ２１，Ｆ２２を選ぶ。次に、手順３に従って点Ｆ２１とＦ２２の平均値を算出してサージ発生点とする。なお、ここでも、２つのサージ発生点のうち、サージ検出時刻の差が小さい方をサージ発生点としてもよい。

故障点表示選択処理手段３５は、故障電流が発生しており、故障状態フラグが「１」であるのでモニタ３６に故障点表示を行わせる。

図６は、点Ｆ３で架空地線に落雷したが、故障とならなかった場合の例を示す。点Ｆ３で雷サージが発生すると、サージは点Ｆ３から各末端に伝播して行く。この場合、故障となっていないため故障電流や故障電圧は発生しない。この場合、子局から送信される故障情報における故障状態フラグは「０」であり、故障電圧情報および故障電圧情報は、故障を示さない。

子局選択処理手段３２は、故障電流情報および故障電圧情報が故障を示さないので、各子局のサージ検出時刻を比較し、サージ検出時刻の早いもから順に３つの子局５，６，１０を選択する。そして、選択した子局番号をサージ発生点算出処理手段３３に送出する。

サージ発生点算出処理手段３３は、上記手順１に従って全ての子局の組合せでサージ発生点を算出する。この場合、子局の組合せは、子局５−６、子局５−１０、子局６−１０である。子局５−６は点Ｆ３を挟んでおり、この組合せのサージ検出時刻でサージ発生点を求めると、点Ｆ３の近傍の点Ｆ３１となる。子局５−１０も点Ｆ３を挟んでおり、この組合せのサージ検出時刻でサージ発生点を求めると、点Ｆ３の近傍の点Ｆ３２となる。子局６−１０の場合は点Ｆ３点が子局６と子局１０の間で分岐点Ｂ２を挟んでいるため、この組合せのサージ検出時刻でサージ発生点を求めると、分岐点Ｂ２の近傍の点Ｂ３３となる。次に、上記手順２に従ってサージ発生点の近い点Ｆ３１，Ｆ３２を選び、手順３に従って点Ｆ３１，Ｆ３２の平均値をサージ発生点とする。ここでも、２つのサージ発生点のうち、サージ検出時刻の差が小さい方をサージ発生点としてもよい。

故障点表示選択処理手段３４は、故障電流、故障電圧が発生しておらず、故障状態フラグは「０」であるので、サージ発生点表示を行う。また、サージピーク値を雷撃判定レベルと比較し、雷撃と判定した場合には架空地線雷撃点表示をモニタ３６に行わせる。

図７は、本発明に係る送電線故障点標定システムの他の実施形態を示す。本実施形態は、電気所Ａ，Ｂに電源および２００Aの中性点接地抵抗（NGR）があり、分岐がないような送電線１において、衛星通信の通信網を利用して故障点標定を行う構成例である。同図において、送電線１に適当な間隔で子局３〜７を配置している。この場合、図１および図３とは、子局における故障情報送信手段の光モデムの代わりに衛星通信用の無線機を用い、親局の故障情報受信手段において光モデムの代わりにＬＡＮ用モジュールを用いる点が異なる。その他の構成は基本的に変わりはないので、子局と親局の具体的構成例の図示を省略し、以下では図１，図３と同じ参照符号を用いて説明する。

今、点Ｆ４でサージが発生し故障が起こったとすると、サージは点Ｆ４から各末端に伝播していく。故障電流は電源がある電気所Ａ，Ｂから点Ｆ４に向かって流れる。各子局３〜７は、サージおよび故障電流、故障電圧を検出し、故障情報をメールにして衛星７１−地球局７２−ネットワーク管理局７３、さらにインターネットを介して親局２に送信する。

親局２の子局選択処理手段３２は、電流値２００Aで位相角が０°の子局３〜６（Ａグループ）、電流値２００Aで位相角が１８０°の子局７（Ｂグループ）にグループ分けする。そして、各グループ内でサージ検出時刻を比較し、サージ検出時刻順に並べ直し、各グループのサージ検出時刻の最も早い子局を選択する。ここでは、Ａグループでは子局６、Ｂグループでは子局７を選択する。そして、選択した子局は２つであるので、選択した子局番号をサージ発生点算出処理手段３３に伝える。サージ発生点算出処理手段３３は、２つの子局６，７のサージ検出時刻から上記（１）式を用いてサージ発生点を算出し、それを故障点表示選択処理手段３４に伝える。

故障点表示選択処理手段３４は、故障電流が発生しており、故障状態フラグが「１」であるのでモニタ３６に故障点表示を行わせる。

衛星通信や携帯電話等の無線では通信費用が基本料金にパケット料金を加算した料金体系となっており，通信データの量や通信回数が増えると通信費用が増大する。通信費用の増大を抑制するには、子局において故障状態フラグを参照して送信すべき情報を選択可能にし、特に必要な情報のみを伝送するようにすればよい。例えば、故障が発生した場合のみ故障情報を伝送するようにすれば、故障は年間に数件しか発生しないためパケット料金は微々たるもととなり通信費用を大幅に軽減できる。

本発明によれば、送電線のような長い線路に分岐がある場合でも比較的簡単に精度良く故障点を標定することができる。また、故障状態フラグの利用により故障サージと架空地線雷撃サージと誘導雷サージを区別して表示できることから、故障サージの場合は送電線を至急点検するように促し、架空地線雷撃サージと誘導雷サージの場合は発生状況履歴を蓄積し、その結果によりサージ発生が多発している箇所の送電線や架空地線の点検を促すことができる。これにより故障の点検および送電線の予防保全を効率的に行うことができる。

また、送電線に分岐がある場合でも、３つの子局の全ての組合せでサージ発生点を算出することにより、分岐点に子局を置く必要がなく効果的に故障点を標定することができる。さらに、サージの発生状況により伝送データを選択できるため無線を使った場合の通信費用の軽減が可能となる。

本発明に係る送電線故障点標定システムの子局の構成例を示すブロック図である。雷サージ発生後に電気故障となった場合の波形図である。本発明に係る送電線故障点標定システムの親局の構成例を示すブロック図である。本発明に係る故障点標定システムの動作の一例の説明図である。本発明に係る故障点標定システムの動作の他の例の説明図である。本発明に係る故障点標定システムの動作のさらに他の例の説明図である。本発明に係る送電線故障点標定システムの他の実施形態を示す図である。従来のサージ標定システムの原理図である。従来の他のサージ標定システムの原理図である。従来のさらに他のサージ標定システムの原理図である。送電線の構成および雷サージ波形の一例を示す図である。

符号の説明

１・・・送（配）電線、２・・・親局、３〜１０・・・子局、１１・・・ＧＰＳ受信手段、１２・・・故障電流検出手段、１３・・・故障電圧検出手段、１４・・・電流電圧監視手段、１５・・・サージ検出手段、１６・・・故障情報送信手段、１７・・・光ファイバ、３１・・・故障情報受信手段、３２・・・子局選択処理手段、３３・・・サージ発生点算出処理手段、３４・・・故障点表示選択処理手段、３５・・・送電線データベース、３６・・・モニタ、７１・・・人工衛星、７２・・・地球局、７３・・・ネットワーク管理局、１１１・・・ＧＰＳアンテナ、１１２・・・ＧＰＳ受信機、１２１・・・電流センサ、１２２，１３２，１５２・・・フィルタ、１２３，１３３，１５３・・・Ａ／Ｄ変換器、１２４・・・故障電流検出部、１３２・・・電圧センサ、１３４・・・故障電圧検出部、１５４・・・サージ検出部、１６１・・・制御ＣＰＵ、１６２・・・メモリ、１６３，３１１・・・光モデム、３１２・・・データ形成処理部

Claims

送電線に複数配置され、該送電線に関する情報を親局に送信する子局と、該子局からの情報をもとに故障点を特定する親局とを有する送電線故障点標定システムにおいて、
前記子局は、
人工衛星からのＧＰＳ電波を受信してＧＰＳの保有する現在時刻を取り出すＧＰＳ受信手段と、
前記送電線に流れる故障電流を検出して故障電流情報を出力する故障電流検出手段と、
前記送電線に発生する故障電圧を検出して故障電圧情報を出力する故障電圧検出手段と、
前記送電線にサージが発生した直後の故障電流の変化状態および故障電圧の変化状態に対応した故障状態フラグを送出する電流電圧監視手段と、
サージ検出時刻を前記ＧＰＳ受信手段から取り出し、該サージ検出時刻とサージピーク値を前記故障状態フラグとともに送出するサージ検出手段と、
前記サージ検出時刻、前記サージピーク値、前記故障状態フラグ、前記故障電流情報および前記故障電圧情報を故障情報として通信網を通じて前記親局に送信する故障情報送信手段とを備え、
前記親局は、
前記故障情報送信手段からの故障情報を受信する故障情報受信手段と、
前記故障情報に基づいて標定に用いるべき子局を選択する子局選択処理手段と、
前記子局選択処理手段で選択した子局のサージ検出時刻を用いてサージ発生点を算出するサージ発生点算出処理手段と、
前記サージ発生点算出処理手段でサージ発生点算出に使用した子局の故障状態フラグに従って故障点表示を選択する故障点表示選択処理手段とを備え、
前記子局選択処理手段は、故障状態フラグの状態により故障検出の有無を検出し、故障検出の場合は、故障電流の電流値と位相角の何れかが異なる子局のうちサージ検出時刻の早いものから子局を２つ以上選択し、故障未検出の場合は、サージ検出時刻の早いものから子局を２つ以上選択することを特徴とし、前記サージ発生点算出処理手段は、前記子局選択処理手段が選択した子局が３つ以上ある場合、選択された子局のうちサージ検出時刻の早いものから３つを選択し、３つの全ての組合せでサージ発生点を算出し、算出されたサージ発生点が近い２つのサージ発生点の平均点をサージ発生点とするか、または、算出されたサージ発生点が近い２つのサージ発生点のうちサージの検出時刻の差が小さい方をサージ発生点とすることを特徴とする送電線故障点標定システム。
前記子局において、前記故障情報送信手段が送信する故障情報は、前記故障状態フラグに従って選択可能であることを特徴とする請求項１に記載の送電線故障点標定システム。
前記子局選択処理手段は、子局を前記故障電流情報と前記故障電圧情報に従ってグループに分けし、グループ毎にサージ検出時刻順に並べ、各グループにおいてサージ検出時刻が最も早い子局を選択することを特徴とする請求項１に記載の送電線故障点標定システム。
前記親局において、前記故障状態フラグと前記サージピーク値の組み合わせに基づいて、故障とならない架空地線雷撃点を標定することを特徴とする請求項１に記載の送電線故障点標定システム。