JP2001305177A - 故障点標定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＧＰＳによる同期制御の不良を検出し、装置
の復旧の短縮をはかる。 【解決手段】 ＧＰＳから来る１秒パルス信号と自装置
のサンプリング番号とを比較する手段と、前記サンプリ
ング番号が所定のサンプリング番号内に来ない場合、あ
るいはＧＰＳからの１ＰＰＳ信号が自装置でカウントす
るタイマ値以内に来ない場合不良と判定する手段とを備
えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、監視機能を備えた
故障点標定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】送電線各端子の電圧，電流を用いて事故
点までの距離を求める故障点標定装置は、２端子では両
端の電圧，電流より算出した事故点の残り電圧が等しい
と言う条件を利用して実施している。例えば、昭和３２
年オーム社発行「送電線の故障点標定器」法貴、水谷共
著第４５項に示されている。

【０００３】これによれば、図６に示す系統において事
故点電圧Ｖ_F は両端子の電圧（Ｖ_A，Ｖ_B ），電流（Ｉ
_A ，Ｉ_B ），単位長当たりの線路インピーダンスＺ及び
線路長Ｌ，事故点までの距離Ｌ_X より（１）（２）式で
表される。（１）式，（２）式よりＶ_F を消去してＬ_X
を求めると（３）式となる。（３）式のＶ_A ，Ｖ_B ，Ｉ
_A ，Ｉ_B ，Ｚは全てベクトル量であるが、ここで電圧成
分での位相がほとんど等しいため、スカラー量として求
めている。

【０００４】

【数１】

【０００５】本方式は事故点電圧Ｖ_F が理論的に消去さ
れるため事故点の影響がなく、両端の電気量が精度良く
測定できれば、精度の良い標定が行なえるのもである。
しかしながら、（３）式は各電気量をスカラー量として
扱うと、負荷電流がない場合は精度が出るが、負荷電流
がある場合は両端電圧間及び両端電流間で位相ズレを生
じ誤差が大きくなる。このため（３）式の演算には両端
で同期のとれた信号を基準として両端の電圧，電流を求
める必要があり、近年ではＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏ
ｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）により各端子の同
期制御を行なっている。

【０００６】図７はＧＰＳを使用した故障点標定装置を
電力系統に適用したシステム構成図である。以下、２端
子系統を例に説明する。１１，１２はＡ変電所，Ｂ変電
所の母線であり、１３はＡ変電所とＢ変電所の母線をつ
なぐ送電線であり、１４，１５は送電線の電流を所定の
値に変換する変流器である。

【０００７】この変流器にて所定の値に変換された電流
を人工衛星１０から来る信号をＧＰＳアンテナ１０１で
受信しデータ収集装置１００で解読することにより絶対
時刻を生成し、この絶対時刻を基に同期制御を行なって
いる。そして、系統に事故が発生すると同期制御された
データを中央処理装置１６に転送して、Ａ変電所及びＢ
変電所のデータを基に同一サンプリング番号のデータを
突き合わせて標定演算を行なっている。

【０００８】図８はＧＰＳを使用した故障点標定装置の
構成図である。図８において、１０は人工衛星、１０１
は人工衛星１０からの送信信号を受信するためのＧＰＳ
アンテナ、１０２はＧＰＳアンテナ１０１で受信した人
工衛星からの送信信号を解読するＧＰＳユニットであ
り、このＧＰＳユニットからの送信信号は、クロック信
号生成回路（１秒パルス：１ＰＰＳ）１０３と絶対時刻
データを生成する回路１０４とに分けられる。

【０００９】１０５は電力系統の電気量をサンプリング
するためのサンプリング信号生成回路（ＳＳＰ）、１０
６は電力系統からの電気量を取り込むアナログ電気量取
込回路、１０７はサンプリング信号生成回路１０５のサ
ンプリング信号を基にサンプリングされディジタルデー
タを生成するディジタルデータ生成回路、１０８はＧＰ
Ｓの絶対時刻を基に生成された１秒パルスとサンプリン
グ信号生成回路１０５のサンプリング信号とを比較し
て、サンプリング番号やタイミング時間差を検出する回
路である。

【００１０】１０９はサンプリング番号，タイミング時
間差検出回路で検出したサンプリング番号やタイミング
時間差を基にディジタルデータ生成回路１０７で生成さ
れたディジタルデータに対しサンプリング番号の付け直
しや位相補正を行なうサンプリング番号，位相補正回
路、１１０はアナログ電気量取込回路１０６からの電力
系統の電気量からディジタルデータを使用して事故検出
する事故検出リレー、１１１は絶対時刻データ１０４か
ら時刻データを算出する時刻データ算出回路である。

【００１１】又、１１２は事故検出リレー１１０からの
トリガー起動によりサンプリング番号，位相補正回路１
０９による位相補正後のディジタルデータやサンプリン
グ番号、時刻データ算出回路１１１の時刻データを記録
するデータ記憶回路、１１３はデータ記憶回路１１２に
記録されているデータを中央処理装置に転送するための
データ出力回路である。

【００１２】１００ＢはＢ電気所のデータ収集装置であ
り、Ｂ変電所もＡ変電所と同様に事故時のデータを転送
して中央処理装置１６に集められ、各端子から来るデー
タ出力回路１１３のデータを基に同一サンプリング番号
のデータを補正してから標定演算を行なう構成とされて
いる。ＧＰＳによる同期方法は、まず、人工衛星１０か
ら送信される信号をＧＰＳアンテナ１０１で受信しＧＰ
Ｓユニット１０２で絶対時刻を認識しクロック信号生成
回路１０３により１秒パルス（以下、１ＰＰＳと称す）
や絶対時刻１０４に分けられる。

【００１３】一方、電力系統の電気量はアナログ電気量
取込回路１０６で所定の値に変換され、サンプリング信
号生成回路１０５により一定間隔（１／７２０Ｈｚ）で
サンプリングされ、ディジタルデータ生成回路１０７に
よりディジタルデータが作られる。このディジタルデー
タはＧＰＳの１ＰＰＳ信号とは非同期のためサンプリン
グ番号，タイミング時間差検出回路１０８により、サン
プリング番号とパルス信号の立ち上がり時間差を検出す
る。

【００１４】その結果をサンプリング番号，位相補正回
路１０９によりＧＰＳの絶対時刻と同期を取る制御を行
なう。その制御方法を図９にて説明する。まず、ＧＰＳ
からのクロック信号１ＰＰＳ（１秒パルス）を基準とし
て、これに装置毎のサンプリング信号ＳＳＰを同期制御
させるもので、ＧＰＳからの１ＰＰＳは１秒毎に更新さ
れるが、各装置のサンプリングは１／７２０秒に更新さ
れている。この１／７２０秒は一定周期で正しくサンプ
リングされているため、１秒毎に同期制御を行なうだけ
で十分正確な同期制御が行なえる。

【００１５】最初、サンプリング番号，タイミング時間
差検出回路１０８によりＧＰＳの１ＰＰＳ信号の立ち上
がり時のデータのサンプリング番号を検出し、更に１Ｐ
ＰＳ信号とＳＳＰ信号との立ち上がり時間差θを測定す
る。次に、サンプリング番号，タイミング時間差検出回
路１０８で検出したサンプリング番号を使用することで
１ＰＰＳ信号の立ち上がり時にＳＳＰのサンプリング番
号を初期値となるように制御する。

【００１６】この時、事前にＳＳＰのサンプリングを検
出しておくことで、徐々に初期値にずらす制御ができる
ものである。又、立ち上がりのタイミング時間差θを使
用し、これを基にθだけ位相補正を行なうことにより、
あたかも絶対時刻に同期したデータでサンプリングされ
たものとみなすことができるようになる。

【００１７】従って、この同期制御を行なうことで、Ｇ
ＰＳの絶対時刻を受信している装置であれば全て、同期
制御が可能となる。なお、同期制御後のサンプリング番
号はＧＰＳの１ＰＰＳ信号に合わせて更新されるため、
０〜７１９となる（６０Ｈｚ系での表現）。

【００１８】続いて、電力系統に事故が発生した場合、
電力系統からの電気量をアナログ電気量取込回路１０６
により所定の値に変換され、ディジタルデータ生成回路
１０７によりサンプリング番号が付加される。そして、
このディジタルデータを使用して事故検出リレー１１０
が事故検出を行ない、事故と判定した場合には起動信号
を出力する。

【００１９】この事故検出リレー１１０は、例えば、過
電流リレーや不足電圧リレーを使って事故検出を行なう
ことが考えられる。この事故検出リレー１１０からの起
動信号により同期制御された後のディジタルデータ，サ
ンプリング番号，トリガー時刻（絶対時間）を所定時間
の範囲分記憶する。

【００２０】そして、データ出力回路１１３のデータ出
力により通信ネットワークを介して中央処理装置１６に
転送され、図１０のように、各端子から転送されて来る
ディジタルデータは事故検出リレー１１０のトリガータ
イミングにより差が生じるため、サンプリング番号，位
相補正回路１０９により同期制御されたサンプリング番
号が付加されているので、このサンプリング番号に合わ
せて同一のデータに整理し、標定演算を行ない標定結果
を出力している。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】近年、電力系統では社
会的にますますその重要性を増してきており、そのため
電力系統の保守運用には多大な労力を要した。例えば送
電線で事故が発生した場合、その事故個所を特定し、事
故発生個所の設備機器の状態を迅速に確認しなければな
らない。

【００２２】このため、事故時の電気量データにより電
気所から事故発生個所までの距離を算出する事故点標定
装置が適用され運用保守に労力の軽減に貢献しており、
最近では故障点標定装置の同期制御をＧＰＳを使用して
行なっている。しかしながら、ＧＰＳによる同期制御
は、人工衛星からの送信信号が正しく受信されないと同
期制御が出来ず、その結果標定演算も正しく行なうこと
ができなくなる。

【００２３】本発明は上記課題を解決するためになされ
たものであり、ＧＰＳからの１秒パルスが正しく更新さ
れているかを監視することにより、不良であればそれを
外部に表示し不良の復旧の短縮を図ることの可能な故障
点標定装置を提供することを目的としている。

【００２４】

【課題を解決するための手段】本発明の［請求項１］に
係る故障点標定装置は、ＧＰＳからの１ＰＰＳ信号を基
準とし同期制御した後のサンプリング番号を監視する手
段を設けて、そのサンプリング番号が所定の範囲以外の
場合、あるいはＧＰＳからの１ＰＰＳ信号が自装置でカ
ウントするタイマ値以内に来ない場合、外部に警報表示
をすると共に、情報を中央処理装置に転送し、中央処理
装置で行なっている標定演算をロックする回路を備え
た。

【００２５】本発明の［請求項２］に係る故障点標定装
置は、［請求項１］において、不良と判定した際、中央
処理装置にて行なう標定処演算処理を両端子の電圧，電
流による演算方式から自端の電圧，電流による片標定演
算に切り替える手段を備えた。

【００２６】本発明の［請求項３］に係る故障点標定装
置は、［請求項１］において、対向端子と伝送路を介し
て連係した装置において、ＧＰＳを基準とした１ＰＰＳ
信号を伝送フォーマットで、お互いに伝送する手段と自
装置で生成したＧＰＳの１ＰＰＳ信号を基準とし同期制
御した後のサンプリング番号を監視する手段を設けて、
そのサンプリング番号が所定の範囲以外の場合、相手端
から来る１ＰＰＳ信号を自装置の１ＰＰＳ信号に切り替
える手段を備えた。そして自装置の１ＰＰＳ信号が不良
の場合でも相手端の１ＰＰＳ信号を使って同期制御を行
なうことを特徴とした。

【００２７】本発明の［請求項４］に係る故障点標定装
置は、［請求項３］において、自装置の１ＰＰＳ信号が
不良で、かつ、相手端子からの１ＰＰＳ信号も不良の場
合、中央処理装置にて行なう標定処演算処理を両端子の
電圧，電流による演算方式から、自端の電圧，電流によ
る片標定演算に切り替える手段を備えた。

【００２８】

【発明の実施の形態】（第１の実施の形態）（［請求項
１］に対応） 図１は本発明の第１の実施の形態を示す故障点標定装置
の構成図である。図１において、図８と同一機能部分に
ついては同一符号を付して説明を省略する。本実施の形
態では同期制御の異常を速やかに検出し、不良対策を講
じるようにしたものであり、そのために付加したものは
ＳＳＰ監視回路１１４である。

【００２９】次に作用について説明する。人工衛星１０
からの送信信号を受信し解読することで絶対時刻を求
め、この絶対時刻を基に同期制御されたディジタルデー
タのサンプリング番号を監視することで同期制御が正し
く行なわれているか否かを監視するものである。

【００３０】既に説明したように、ＧＰＳからの１ＰＰ
Ｓ信号は１秒周期毎に更新されており、これに対し、Ｓ
ＳＰ信号は１／７２０秒周期で更新されている。従っ
て、ＧＰＳからの１ＰＰＳ信号に同期されているＳＳＰ
信号のサンプリング番号は、必ず０から７１９毎に更新
されることになるので、サンプリング番号が“０”の前
の値が７１９以外の場合、正しく同期制御されていない
と判定できる。

【００３１】従って、ＳＳＰ監視回路１１４によりＳＳ
Ｐのサンプリング番号が“０”の前の値を記録してお
き、その値が７１９±１（７１８〜７２０）以外の場
合、あるいは自装置でカウントするタイマ値以内にＧＰ
Ｓからの１ＰＰＳ信号が来ない場合、不良と判定し外部
に警報を出力すると共に、その情報を中央処理装置１６
に転送する。

【００３２】中央処理装置では同期制御が正しく行なわ
れていないデータを基に標定演算を行なっても正しい標
定結果が出力されず、かえって混乱を招くことから、標
定結果をロックする。なお、不良の検出感度を±１とし
た理由は、各装置のＳＳＰ信号は交流波形を基に作られ
ているため多少の誤差を考慮してである。

【００３３】本実施の形態によれば、ＧＰＳを使用して
同期制御を行なう場合、同期制御の異常を速やかに検出
し、不良対応することが可能となる。又、標定演算をロ
ックすることで、不要な標定結果を出さないため混乱を
防ぐことができる。

【００３４】（第２の実施の形態）（［請求項２］に対
応） 図２は本発明の第２の実施の形態を示す故障点標定装置
の構成図である。図２において、図１と同一機能部分に
ついては同一符号を付して説明を省略する。本実施の形
態では同期制御の異常を速やかに検出するばかりか、同
期検出不良の場合に片端標定をするようにしたものであ
る。即ち、ＳＳＰ監視不良を検出した場合、標定演算を
ロックせず、標定方式を標定方式１から２に切り替えて
標定結果を出力する手段を設けた点にある。

【００３５】次に作用について説明する。ＳＳＰ監視回
路１１４により同期制御不良を検出した場合に事故が発
生すると、事故検出リレー１１０によりトリガー（起動
信号）がかかり、データ記憶回路１１２により同期制御
された系統電気量のディジタルデータ，サンプリング番
号，絶対時刻及びＳＳＰ監視不良フラグが所定の範囲分
記憶され、データ出力回路によりＡｓｓ及びＢｓｓより
中央処理装置１６に転送される。

【００３６】中央処理装置では各端子から転送されたデ
ータが集まり、そこで同一サンプリング番号のデータの
合わせ込みを行ない、標定演算をし、その標定結果を出
力する。転送された各データの中で、どちらか一方にＳ
ＳＰ監視不良フラグがあった場合、演算切替回路１６１
により標定方式１を使用せず標定方式２で標定演算を行
ない、その標定結果を出力する。

【００３７】なお、標定方式１は両端の電圧，電流から
求める演算方式で、一般的には正相標定方式と呼ばれて
いる。又、標定方式２は自端の電圧，電流から求める標
定方式で、一般的には片端標定方式と呼ばれている。標
定方式１と２とでは１の方が２に比べ標定精度が良いこ
とは一般に知られている。

【００３８】本実施の形態によれば、ＧＰＳを使用して
同期制御を行なう場合の同期制御の異常を速やかに検出
し、不良対応することが可能となる。又、同期制御不良
の場合、片端標定方式により標定結果を出力することを
可能とした。

【００３９】（第３の実施の形態）（［請求項３］に対
応） 図３は本発明の第３の実施の形態を示す故障点標定装置
の構成図である。図３において、図１と同一機能部分に
ついては同一符号を付して説明を省略する。本実施の形
態において、既に説明した図１と異なる点は、伝送路１
７を介して伝送し対向端子で同期制御を行なっている装
置に対し、ＳＳＰ監視回路１１４により同期制御不良を
検出した場合、対向端子からの相手１ＰＰＳ信号を使っ
て同期制御を行なうように構成した点である。

【００４０】図３において、伝送路１７を介し対向しあ
うＰＣＭ電流差動継電装置において、図４に一例として
示した伝送フォーマット上に、１ＰＰＳ信号が立ち上が
った時セットする相手１ＰＰＳ信号を１ビット付加し、
伝送路１７を介し同期制御回路１５により対向端子に送
信する。これを受けた対向端子では、自装置側にてＳＳ
Ｐ監視回路１１４により同期不良を検出したことで、１
ＰＰＳ信号切替回路１１６により自装置１０３で生成す
るＧＰＳからの１ＰＰＳ信号を使用せず、相手端子から
来る相手１ＰＰＳ信号を使用して同期制御を行なう。

【００４１】ＰＣＭ電流差動継電装置は周知のように、
対向端同士で同期制御が行なわれているため、両端子同
一タイミングでサンプリングを行なっている。従って、
片一方の端子でＧＰＳの１ＰＰＳと同期制御さえなされ
ていれば、系統電気量のディジタルデータは同期が合う
ため、後は基準となるサンプリング番号を合わせれば良
いことになり、そのための基準を同期制御回路を使って
相手１ＰＰＳ信号が立ったサンプリング時をサンプリン
グ番号“０”で行なう。

【００４２】本実施の形態によれば、ＰＣＭ電流差動継
電装置など対向同士が同期制御された装置において、Ｇ
ＰＳを使用して同期制御を行なう故障点標定装置の場
合、片一方端子のＧＰＳからの１ＰＰＳ信号が異常とな
ったときでも、相手端の１ＰＰＳ信号を使用して同期を
取り標定演算を行なうことを可能とした。

【００４３】（第４の実施の形態）（［請求項４］に対
応） 図５は本発明の第４の実施の形態を示す故障点標定装置
の構成図である。図５において、図３と同一機能部分に
ついては同一符号を付して説明を省略する。本実施の形
態において、既に説明した図３と異なる点は、両端にお
いて同期制御不良を検出した場合、標定方式を標定方式
１から２に切り替えて標定結果を出力する手段１６１を
中央処理装置に設けた点にある。

【００４４】次に作用について説明する。図５におい
て、ＳＳＰ監視回路１１４により同期制御不良を検出し
た時に事故が発生すると事故検出リレー１１０によりト
リガー（起動信号）がかかり、データ記憶回路１１２に
より同期制御された系統電気量のディジタルデータ，サ
ンプリング番号，絶対時刻及びＳＳＰ監視不良フラグを
所定の範囲分記憶し、データ出力手段１１３により中央
処理装置１６に転送される。

【００４５】中央処理装置１６には各端子から転送され
たデータが集まり、そこで同一サンプリング番号のデー
タを求め標定演算され、標定結果を出力する。転送され
た各データの中で、両方共にＳＳＰ監視不良フラグがあ
った場合、演算切替回路１６１により標定方式１を使用
せず標定方式２で標定演算を行ない、標定結果を出力す
る。

【００４６】本実施の形態によれば、ＧＰＳを使用して
同期制御を行なう場合の同期制御の異常をすみやかに検
出し、不良対応することが可能となる。又、同期制御不
良の場合、片端標定方式により標定結果を出力すること
を可能とした。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によればＧ
ＰＳを使用した故障点標定装置では、すみやかに、ＧＰ
Ｓによる同期制御の不良を検出でき、装置の復旧の短縮
を図ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態を示す構成図。

【図２】本発明の第２の実施の形態を示す構成図。

【図３】本発明の第３の実施の形態を示す構成図。

【図４】本発明の第３の実施の形態で使用する伝送フォ
ーマット図。

【図５】本発明の第４の実施の形態を示す構成図。

【図６】２端子における系統事故時のモデル。

【図７】故障点標定装置を電力系統に適用したシステム
構成図。

【図８】従来のＧＰＳを使用した故障点標定装置の構成
図。

【図９】ＧＰＳの１ＰＰＳ信号を使用した同期補正処
理。

【図１０】サンプリング番号を基にデータを合わせる制
御処理。

【符号の説明】

１０ 人工衛星 １０１ ＧＰＳアンテナ １０２ ＧＰＳユニット １０３ クロック信号生成回路 １０４ 絶対時刻データ １０５ サンプリング信号生成回路 １０６ アナログ電気量取込回路 １０７ ディジタルデータ生成回路 １０８ サンプリング番号，タイミング時間差検出
回路 １０９ サンプリング番号，位相補正回路 １１０ 事故検出リレー １１１ 時刻データ算出回路 １１２ データ記憶回路 １１３ データ出力回路 １１５ ＰＣＭ用同期制御回路 １１６ １ＰＰＳ信号切替回路 １６ 中央処理装置 １６１ 演算切替え回路 １７ 伝送路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 白田 義博 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中工場内 Ｆターム(参考） 2G033 AA01 AB01 AD04 AD13 AD14 AE02 AF02 AG14 5G042 EE02 EE06 5J062 AA02 BB08 CC07 EE05

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 送電線の各端子に設置されているデータ
   収集装置によって生成されるディジタルデータをＧＰＳ
   （Ｇｌｏｂａｌ ＰｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇＳｙｓｔｅ
   ｍ）を使用して同期制御し、その電圧，電流データを用
   いて中央処理装置にて送電線の事故点を標定する故障点
   標定装置において、ＧＰＳから来る１秒パルス信号と自
   装置のサンプリング番号とを比較する手段と、前記サン
   プリング番号が所定のサンプリング番号内に来ない場
   合、あるいはＧＰＳからの１ＰＰＳ信号が自装置でカウ
   ントするタイマ値以内に来ない場合不良と判定する手段
   とを備えたことを特徴とする故障点標定装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の故障点標定装置におい
   て、不良を判定する手段により不良と判定された場合、
   中央処理装置では標定演算方式を両端子のデータを使用
   する演算方式から自端のデータのみで行なう標定演算に
   切り替える演算切替え手段を備えたことを特徴とする故
   障点標定装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載の故障点標定装置におい
   て、対向端子と伝送路を介して連係した装置であって、
   相手端子に自装置の１ＰＰＳ信号を他の伝送情報と共に
   送信する伝送フォーマット手段と、不良を判定する手段
   により不良と判定された場合、自装置のＧＳＰより生成
   したＧＰＳ信号を使用せず、前記相手端子から来る伝送
   フォーマット手段で生成された１ＰＰＳ信号を基準クロ
   ックに切り替える手段を備えたことを特徴とする故障点
   標定装置。
4. 【請求項４】 請求項３記載の故障点標定装置におい
   て、対向端子の両方共、不良を判定する手段により不良
   と判定された場合、中央処理装置では標定演算方式を両
   端子のデータを使用する演算方式から自端のデータのみ
   で行なう標定演算に切り替える手段を備えたことを特徴
   とする故障点標定装置。