JP6315829B2 - 断線区間特定システム、および、断線区間特定方法 - Google Patents

Description

本発明は、配電線の断線が発生した区間を特定する断線区間特定システム、および、断線区間特定方法に関する。

配電網における配電線の断線を検出する断線検出装置が開発されている。例えば、配電線の各相の電圧を検出して、電圧の検出点より上流側（電源側）の断線を検出する方法がある（例えば、特許文献１など）。また、配電線の各相の線電流を検出し、各線電流の位相差に基づいて、下流側（負荷側）の断線を検出する方法がある（例えば、特許文献２など）。

特開２００７−２８２４５２号公報 特開２００９−８１９０５号公報

本願の発明者らは、上流側の断線も、下流側の断線も検出できる断線検出装置を開発した（特願２０１４−１７８８４６）。この場合、上流側の断線を検出する構成が断線を検出したか、下流側の断線を検出する構成が断線を検出したかによって、断線検出装置の上流側で断線が発生したか、下流側で断線が発生したかを判別することができる。つまり、断線の検出とともに、断線が発生した方向も判定することができる。

しかしながら、断線検出装置が配置される配電網に分散電源や回転機が接続されている場合、断線が発生した方向を誤判定する場合がある。例えば、断線検出装置より上流側で断線が発生した場合でも、分散電源や回転機によって断線位置より下流側の電圧が保持されて、電圧の変化が小さくなってしまう場合がある。この場合、上流側の断線を検出する構成が断線を検出することができない。一方、下流側の断線を検出する構成が、誤って断線を検出する場合もある。そうすると、断線検出装置より上流側で断線が発生したにもかかわらず、下流側で断線が発生したと誤判定してしまう。この場合、各断線検出装置から送信される情報に基づいて配電線の状態を管理する管理装置が、断線方向の誤った情報を受信してしまうので、断線が発生した区間を誤って特定してしまう場合がある。

本発明は上記した事情のもとで考え出されたものであって、断線が発生した区間を適切に特定することができる断線区間特定システムを提供することをその目的としている。

上記課題を解決するため、本発明では、次の技術的手段を講じている。

本発明の第１の側面によって提供される断線区間特定システムは、三相の配電線に配置され、前記三相の配電線のいずれかの断線が発生したことを検出する複数の断線検出装置と、前記複数の断線検出装置を管理する管理装置とを備え、前記断線検出装置は、前記配電線に配置された電気信号検出器が検出した電気信号に基づいて、相毎の基準電圧を基準とした線電流ベクトルの変化ベクトルである電流変化ベクトルを生成する電流変化ベクトル生成手段と、前記配電線で断線が発生したか否かを判断する断線判断手段と、前記断線判断手段によって断線が発生したと判断された場合に、前記電流変化ベクトル生成手段によって生成された各電流変化ベクトルを前記管理装置に送信する通信手段とを備え、前記管理装置は、前記各断線検出装置より受信した電流変化ベクトルを比較することで、断線が発生した区間を特定することを特徴とする。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記管理装置は、ある前記断線検出装置より受信した電流変化ベクトルと、他の前記断線検出装置より受信した電流変化ベクトルの一致度を算出する算出手段と、前記算出手段によって算出された一致度が所定の閾値未満の場合に、当該２つの断線検出装置の間の区間で、断線が発生したと判定する判定手段とを備えている。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記管理装置は、前記判定手段によって前記一致度が所定の閾値未満であると判定されるまで、前記電流変化ベクトルを送信してきた前記断線検出装置のうち、上流側から順に、当該断線検出装置とその下流側に隣接する断線検出装置より受信した電流変化ベクトルについて、前記算出手段による一致度の算出を行う。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記複数の断線検出装置のうち最も上流側に配置される断線検出装置は、変電所の電力送り出し部に配置されている。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記一致度は、２つの前記電流変化ベクトルの各相の位相の違いに基づいて算出される。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記一致度は、２つの前記電流変化ベクトルの各相の大きさの違いに基づいて算出される。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記一致度であるρは、一方の前記電流変化ベクトルをΔIａ（ｉ），ΔIｂ（ｉ），ΔIｃ（ｉ）とし、他方の前記電流変化ベクトルをΔIａ（ｉ＋１），ΔIｂ（ｉ＋１），ΔIｃ（ｉ＋１）とした場合、下記式に基づいて算出される。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記閾値は、「０.９」である。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記算出手段は、一方の前記電流変化ベクトルを第１のベクトルに変形し、他方の前記電流変化ベクトルを第２のベクトルに変形し、前記第１のベクトルと前記第２のベクトルとに基づいて、前記一致度を算出する。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記一致度であるρは、一方の前記電流変化ベクトルをΔIａ（ｉ），ΔIｂ（ｉ），ΔIｃ（ｉ）とし、他方の前記電流変化ベクトルをΔIａ（ｉ＋１），ΔIｂ（ｉ＋１），ΔIｃ（ｉ＋１）とした場合、下記式に基づいて算出される。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記電流変化ベクトル生成手段は、前記電気信号検出器が検出した電流信号に基づいて各相の線電流ベクトルを生成し、前記電気信号検出器が検出した電圧信号に基づいて各相の電圧ベクトルを生成するベクトル生成手段と、前記各相の電圧ベクトルを用いて、前記各相の線電流ベクトルを相毎の基準電圧を基準としたベクトルに変換し、当該変換後の各相の線電流ベクトルの変化ベクトルを演算する演算手段とを備えている。

本発明の好ましい実施の形態においては、前記断線判断手段は、前記電流変化ベクトル生成手段によって生成された各電流変化ベクトルが、
（１）ある相の電流変化ベクトルに対する、前記ある相より位相が進む相の電流変化ベクトルの位相差、および、前記ある相より位相が遅れる相の電流変化ベクトルに対する、前記ある相の電流変化ベクトルの位相差が、それぞれ、第１閾値θ₁以上、第２閾値θ₂以下である、
（２）すべての電流変化ベクトルの大きさが所定の閾値Ｉ₀以上である、
（３）以下の（３−１）〜（３−２）をすべて満たす場合に該当しない、
（３−１）前記各電流変化ベクトルの中で大きさが最大の電流変化ベクトルと、それ以外の電流変化ベクトルとの位相差が、それぞれ、約６０°である、
（３−２）前記最大の電流変化ベクトルの大きさが、前記それ以外の電流変化ベクトルの大きさの約２倍である、
との条件をすべて満たす場合に、断線が発生したと判断する。

本発明の好ましい実施の形態においては、零相電圧を検出する零相電圧検出手段をさらに備え、前記断線判断手段は、前記（１）〜（３）の条件に加えて、
（４）零相電圧が所定の閾値Ｖ₀以上である、
との条件をすべて満たす場合に、断線が発生したと判断する。

本発明の第２の側面によって提供される断線区間特定方法は、三相の配電線に配置され、前記三相の配電線のいずれかの断線が発生したことを検出する複数の断線検出装置と、前記複数の断線検出装置を管理する管理装置とを備えたシステムで、断線が発生した区間を特定する方法であって、前記各断線検出装置が、前記配電線に配置された電気信号検出器が検出した電気信号に基づいて、相毎の基準電圧を基準とした線電流ベクトルの変化ベクトルである電流変化ベクトルを生成する第１の工程と、前記各断線検出装置が、前記第１の工程によって生成された各電流変化ベクトルに基づいて、前記配電線で断線が発生したか否かを判断する第２の工程と、前記各断線検出装置が、前記第２の工程によって断線が発生したと判断された場合に、前記第１の工程によって生成された各電流変化ベクトルを前記管理装置に送信する第３の工程と、前記管理装置が、前記各断線検出装置より受信した電流変化ベクトルを比較することで、断線が発生した区間を特定する第４の工程とを備えていることを特徴とする。

本発明によると、各断線検出装置は、断線を検出した場合に、管理装置に電流変化ベクトルを送信する。管理装置は、各断線検出装置より受信した電流変化ベクトルを比較することで、断線が発生した区間を特定する。したがって、各断線検出装置の上流側の断線を検出する構成が断線を検出したか、下流側の断線を検出する構成が断線を検出したかによって特定する場合より、断線が発生した区間を適切に特定することができる。

本発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。

第１実施形態に係る断線区間特定システムの全体構成を示す図である。 第１実施形態に係る断線検出装置を説明するための図である。 変圧器の結線がΔΔ結線である場合を説明するための図である。 断線が発生した状態を説明するための図である。 単相負荷変動が発生した状態を説明するための図である。 三相負荷変動が発生した状態を説明するための図である。 変圧器の結線がΔＹ結線である場合を説明するための図である。 負荷変動時のベクトルを示す図である。 変圧器の結線がＹΔ結線である場合を説明するための図である。 負荷変動時のベクトルを示す図である。 断線区間特定処理を説明するためのフローチャートである。 二相負荷変動が発生した状態を説明するための図である。 二相負荷変動時のベクトルを示す図である。 第２実施形態に係る断線検出装置を説明するための図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して具体的に説明する。

図１は、第１実施形態に係る断線区間特定システムの全体構成を示す図である。断線区間特定システムは、断線が発生した場合に、その発生区間を特定するためのものであり、三相の配電線に配置された複数の断線検出装置Ａ１，Ａ２，Ａ３，…、および、断線検出装置Ａ１，Ａ２，Ａ３，…を管理する管理装置Ｃを備えている。図１においては、４つの断線検出装置Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４が示されている。変電所Ｄの電力送り出し部（すなわち、配電線の最も上流である位置）に断線検出装置Ａ１が配置されており、下流側に向けて順に、断線検出装置Ａ２、断線検出装置Ａ３、断線検出装置Ａ４が配置されている。各断線検出装置Ａ１，Ａ２，Ａ３，…は、いずれも同じ構成であり、いずれかを特定しないで記載する場合は、断線検出装置Ａと記載する。

図２は、第１実施形態に係る断線検出装置Ａを説明するための図であり、三相の配電線に配置した状態を示している。三相はａ相、ｂ相、ｃ相からなり、ｂ相の電流はａ相の電流より位相が遅れており、ｃ相の電流はａ相の電流より位相が進んでいる。

断線検出装置Ａは、配電線の断線を検出するものである。本実施形態では、断線検出装置Ａが、ａ相の配電線ａ、ｂ相の配電線ｂおよびc相の配電線cからなる三相の配電線の断線を検出する場合について説明する。

配電線ａ、ｂ、ｃの間には、変圧器Ｂを介して、それぞれ負荷が接続されている。配電線ａと配電線ｂとの間には負荷Ｌａｂが接続され、配電線ｂと配電線ｃとの間には負荷Ｌｂｃが接続され、配電線ｃと配電線ａとの間には負荷Ｌｃａが接続されている。配電線ａには計器用変流器ＣＴ１が配置されており、配電線ｂには計器用変流器ＣＴ２が配置されており、配電線ｃには計器用変流器ＣＴ３が配置されている。計器用変流器ＣＴ１，ＣＴ２，ＣＴ３は、それぞれ配置された配電線を流れる電流を検出するものである。計器用変流器ＣＴ１，ＣＴ２，ＣＴ３によってそれぞれ検出された電流信号ｉ_a，ｉ_b，ｉ_cは、断線検出装置Ａに入力される。なお、計器用変流器ＣＴ１，ＣＴ２，ＣＴ３に代えて、他の電流検出装置（例えば、光電流測定など）を用いてもよい。また、配電線ａと配電線ｂとの間には計器用変圧器ＰＴ１が配置されており、配電線ｂと配電線ｃとの間には計器用変圧器ＰＴ２が配置されており、配電線ｃと配電線ａとの間には計器用変圧器ＰＴ３が配置されている。計器用変圧器ＰＴ１，ＰＴ２，ＰＴ３は、それぞれ配電線間の線間電圧を検出するものである。計器用変圧器ＰＴ１，ＰＴ２，ＰＴ３によってそれぞれ検出された電圧信号ｖ_ab，ｖ_bc，ｖ_caは、断線検出装置Ａに入力される。なお、計器用変圧器ＰＴ１，ＰＴ２，ＰＴ３に代えて、他の電圧検出装置（例えば、コンデンサ分圧など）を用いてもよい。

計器用変流器ＣＴ１，ＣＴ２，ＣＴ３および計器用変圧器ＰＴ１，ＰＴ２，ＰＴ３の下流側には、遮断器ＣＢ１，ＣＢ２，ＣＢ３が設けられている。遮断器ＣＢ１，ＣＢ２，ＣＢ３は、断線検出装置Ａから入力される遮断指令に応じて、それぞれ配電線ａ，ｂ，ｃを流れる電流を遮断する。なお、遮断器ＣＢ１，ＣＢ２，ＣＢ３を、計器用変流器ＣＴ１，ＣＴ２，ＣＴ３および計器用変圧器ＰＴ１，ＰＴ２，ＰＴ３の上流側に設けるようにしてもよい。

断線検出装置Ａは、計器用変流器ＣＴ１、ＣＴ２，ＣＴ３からそれぞれ入力される電流信号ｉ_a，ｉ_b,ｉ_c、および、計器用変圧器ＰＴ１、ＰＴ２，ＰＴ３からそれぞれ入力される電圧信号ｖ_ab，ｖ_bc,ｖ_caに基づいて断線を検出し、通常時は閉路されている遮断器ＣＢ１，ＣＢ２，ＣＢ３を開放させるための遮断指令を出力する。また、断線検出装置Ａは、断線を検出したことを示す情報、断線が発生した配電線の情報、および、後述する電流変化ベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃを、管理装置Ｃに送信する。断線検出装置Ａは、電流変化ベクトル生成部１、下流側断線判断部２、実効値算出部３、上流側断線判断部４、遮断指令部５、および、通信部６を備えている。

電流変化ベクトル生成部１は、入力される電圧信号ｖ_ab，ｖ_bc,ｖ_caおよび電流信号ｉ_a，ｉ_b,ｉ_cに基づいて、各相電圧基準の線電流ベクトルの変化ベクトルを生成して出力するものである。電流変化ベクトル生成部１は、ベクトル生成部１１、演算部１２、および、記憶部１３を備えている。

ベクトル生成部１１は、各相の線電流ベクトルおよび線間電圧ベクトルを生成するものである。ａ相の線電流ベクトルをＩａ，ｂ相の線電流ベクトルをＩｂ，ｃ相の線電流ベクトルをＩｃと表し、ｂ相に対するａ相の線間電圧ベクトルをＶａｂ，ｃ相に対するｂ相の線間電圧ベクトルをＶｂｃ，ａ相に対するｃ相の線間電圧ベクトルをＶｃａと表す。ベクトル生成部１１は、計器用変流器ＣＴ１、ＣＴ２，ＣＴ３からそれぞれ入力される電流信号ｉ_a，ｉ_b，ｉ_cをデジタル信号に変換し、ローパスフィルタで高調波成分を除去し、それぞれ振幅および位相を検出し、これらに基づいて線電流ベクトルＩａ，Ｉｂ，Ｉｃを生成する。また、ベクトル生成部１１は、計器用変圧器ＰＴ１、ＰＴ２，ＰＴ３からそれぞれ入力される電圧信号ｖ_ab，ｖ_bc，ｖ_caをデジタル信号に変換し、ローパスフィルタで高調波成分を除去し、それぞれ振幅および位相を検出し、これらに基づいて線間電圧ベクトルＶａｂ，Ｖｂｃ，Ｖｃａを生成する。ベクトル生成部１１は、生成した線電流ベクトルＩａ，Ｉｂ，Ｉｃおよび線間電圧ベクトルＶａｂ，Ｖｂｃ，Ｖｃａを演算部１２に出力する。

演算部１２は、ベクトル生成部１１より入力される線電流ベクトルＩａ，Ｉｂ，Ｉｃを各相電圧基準のベクトルに変換し、変化ベクトルを生成して出力するものである。演算部１２は、ベクトル生成部１１より入力される線電流ベクトルＩａ，Ｉｂ，Ｉｃを、線間電圧ベクトルＶａｂ，Ｖｂｃ，Ｖｃａを用いて、各線間電圧基準のベクトルに変換し、位相を３０°遅らせることで各相電圧基準のベクトルに変換する。そして、各相電圧基準のベクトルに変換された線電流ベクトルＩａ，Ｉｂ，Ｉｃを記憶部１３に記憶させつつ、所定時間（例えば、数十ミリ秒）前の線電流ベクトルを記憶部１３から読み出す。演算部１２は、ベクトル生成部１１より入力されて各相電圧基準のベクトルに変換された線電流ベクトルＩａ，Ｉｂ，Ｉｃを、記憶部１３から読み出された線電流ベクトルＩａ’，Ｉｂ’，Ｉｃ’からそれぞれ減算して、電流変化ベクトルΔＩａ（＝Ｉａ’−Ｉａ），ΔＩｂ（＝Ｉｂ’−Ｉｂ），ΔＩｃ（＝Ｉｃ’−Ｉｃ）を算出し、下流側断線判断部２に出力する。

なお、線電流ベクトルＩａ，Ｉｂ，Ｉｃを各線間電圧基準のベクトルに変換する際に、例えば線間電圧ベクトルＶａｂを基準として変換し、その後、線電流ベクトルＩｂについては位相を１２０°進め、線電流ベクトルＩｃについては位相を１２０°遅らせるようにしてもよい。また、先に、線電流ベクトルＩａ，Ｉｂ，Ｉｃの変化ベクトルを生成し、各相電圧基準のベクトルに変換して出力するようにしてもよい。

なお、電流変化ベクトル生成部１の構成は、上述したものに限定されず、各相電圧基準の電流変化ベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃを生成するものであればよい。また、ベクトル生成部１１の前段にアナログフィルタを設けるようにしてもよい。また、ベクトル生成部１１が所定時間ごとに線電流ベクトルＩａ，Ｉｂ，Ｉｃおよび線間電圧ベクトルＶａｂ，Ｖｂｃ，Ｖｃａを生成し、演算部１２が前回入力された線電流ベクトルＩａ’，Ｉｂ’，Ｉｃ’と今回入力された線電流ベクトルＩａ，Ｉｂ，Ｉｃとから電流変化ベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃを算出するようにしてもよい。

下流側断線判断部２は、計器用変流器ＣＴ１，ＣＴ２，ＣＴ３および計器用変圧器ＰＴ１，ＰＴ２，ＰＴ３が配置されている位置より下流側（負荷側）の断線の発生を判断し、断線した配電線の特定を行うものであり、例えばマイクロコンピュータなどによって実現されている。下流側断線判断部２は、電流変化ベクトル生成部１より入力される各相電圧基準の電流変化ベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃに基づいて判断を行う。下流側断線判断部２は、各相電圧基準の電流変化ベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃが所定の条件を満たす場合に、下流側で断線が発生したと判断する。下流側断線判断部２は、下流側で断線が発生したと判断した場合、断線が発生したこと、および、断線が発生した配電線の情報を、遮断指令部５および通信部６に出力する。また、下流側断線判断部２は、下流側断線判断部２自身が下流側で断線が発生したと判断した場合、および、上流側断線判断部が上流側で断線が発生したと判断した場合に、電流変化ベクトル生成部１より入力される各相電圧基準の電流変化ベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃを、通信部６に出力する。通信部６は、下流側断線判断部２より入力された各相電圧基準の電流変化ベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃを、管理装置Ｃに出力する。

以下に、下流側断線判断部２が下流側の断線を判断するための条件について説明する。

下流側で断線が発生せず、配電線に接続されている負荷に変動がない場合、各線電流ベクトルＩａ，Ｉｂ，Ｉｃが変化しないので、各相電圧基準の電流変化ベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃ（以下では、単に「ベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃ」と記載する）は、いずれもゼロベクトルである。下流側で断線が発生した場合、線電流ベクトルＩａ，Ｉｂ，Ｉｃが変化するので、ベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃも変化する。しかし、各相の配電線間に接続された負荷が変動した場合にも、ベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃが変化する。下流側断線判断部２は、ベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃの特徴から、下流側で断線が発生したことを判断する。具体的には、下流側断線判断部２は、下流側で断線が発生したときのベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃの特徴を条件化して記憶しており、ベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃが当該条件に一致するか否かを判別することで、下流側の断線の発生を判断する。

配電線と負荷との間に介在する変圧器Ｂ（図２参照）の結線には、ΔΔ結線、ＹＹ結線、ΔＹ結線、ＹΔ結線などがある。本実施形態では、変圧器Ｂがいずれの結線であるかに関係なく、断線を判断できるようにしている。

図３は、変圧器Ｂの結線がΔΔ結線である場合を示すものであり、図３（ａ）は図２に示す配電線ａ、ｂ、ｃに接続された変圧器Ｂおよび負荷を示している。図３（ａ）において、負荷Ｌａｂに流れる電流のベクトルをＩａｂ、負荷Ｌｂｃに流れる電流のベクトルをＩｂｃ、負荷Ｌｃａに流れる電流のベクトルをＩｃａとしている。図３（ａ）に示すように、ａ相の配電線ａの線電流ベクトルＩａ、ｂ相の配電線ｂの線電流ベクトルＩｂ、ｃ相の配電線ｃの線電流ベクトルＩｃは、それぞれ、
Ｉａ＝Ｉａｂ−Ｉｃａ
Ｉｂ＝Ｉｂｃ−Ｉａｂ
Ｉｃ＝Ｉｃａ−Ｉｂｃ
となる。なお、計算の便宜上、変圧器Ｂの変圧比を「１」としている。変圧比が「１」でない場合は、ベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃは、大きさがそれぞれ変圧比で除算したものになるが、断線時でも負荷変動時でも条件は同じで、いずれの場合もベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃの大きさがそれぞれ変圧比で除算したものになる。したがって、変圧比を「１」として計算しても問題ない。

図３（ｂ）は、三相平衡状態の各電流および電圧のベクトルを示している。ａ相の相電圧ベクトルＶａ，ｂ相の相電圧ベクトルＶｂ，ｃ相の相電圧ベクトルＶｃは、それぞれ互いに位相が１２０°ずつ離れている（図３（ｂ）において、太線矢印で示している）。ｂ相に対するａ相の線間電圧ベクトルＶａｂ、ｃ相に対するｂ相の線間電圧ベクトルＶｂｃ、ａ相に対するｃ相の線間電圧ベクトルＶｃａは、それぞれ、
Ｖａｂ＝Ｖａ−Ｖｂ
Ｖｂｃ＝Ｖｂ−Ｖｃ
Ｖｃａ＝Ｖｃ−Ｖａ
となる（図３（ｂ）において、破線矢印で示している）。電流が電圧より位相θ進んでいるとすると、電流ベクトルＩａｂ，Ｉｂｃ，Ｉｃａは、図３（ｂ）における細線矢印で示される。

ａ相の相電圧ベクトルＶａを基準にして、電流ベクトルＩａｂ，Ｉｂｃ，Ｉｃａを表すと、

となり、ｂ相の相電圧ベクトルＶｂを基準にして、電流ベクトルＩａｂ，Ｉｂｃ，Ｉｃａを表すと、

となり、ｃ相の相電圧ベクトルＶｃを基準にして、電流ベクトルＩａｂ，Ｉｂｃ，Ｉｃａを表すと、

となる。

図４（ａ）は、ａ相の配電線ａにおいて断線が発生した状態を示している。配電線ａで断線が発生すると、配電線ａに電流が流れなくなるので、線電流ベクトルＩａはゼロベクトルになる。負荷ＬａｂおよびＬｃａには同じ電流が流れ、この電流ベクトルは、電流ベクトルＩｂｃと位相が同じで大きさが異なるベクトルになるので、αＩｂｃと表すことができる。したがって、
Ｉａ＝０
Ｉｂ＝Ｉｂｃ＋αＩｂｃ
Ｉｃ＝−Ｉｂｃ−αＩｂｃ
となる。

よって、断線前後の電流変化ベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃは、
ΔＩａ＝（Ｉａｂ−Ｉｃａ）−（０）＝Ｉａｂ−Ｉｃａ
ΔＩｂ＝（Ｉｂｃ−Ｉａｂ）−（Ｉｂｃ＋αＩｂｃ）＝−Ｉａｂ−αＩｂｃ
ΔＩｃ＝（Ｉｃａ−Ｉｂｃ）−（−Ｉｂｃ−αＩｂｃ）＝Ｉｃａ＋αＩｂｃ
となり、各相の相電圧ベクトルを基準にして表すと、

となる。

各相電圧を基準とした線電流ベクトルをＩとし、ベクトルβＶａ，βＶｂ，βＶｃをそれぞれベクトルＩに置き換えると、

となる。実際の電力系統では、断線時に電圧不足による停電のため、αは「０」に近い値になる。図４（ｂ）は、断線時のベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃを示したものである。

次に、単相負荷変動時のベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃについて説明する。

図５（ａ）は、単相負荷変動を表すものであり、負荷Ｌａｂが切り離された状態を示している。この場合、図５（ａ）から明らかなように、
Ｉａ＝−Ｉｃａ
Ｉｂ＝Ｉｂｃ
Ｉｃ＝Ｉｃａ−Ｉｂｃ
となる。

よって、負荷変動前後の電流変化ベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃは、
ΔＩａ＝（Ｉａｂ−Ｉｃａ）−（−Ｉｃａ）＝Ｉａｂ
ΔＩｂ＝（Ｉｂｃ−Ｉａｂ）−（Ｉｂｃ）＝−Ｉａｂ
ΔＩｃ＝（Ｉｃａ−Ｉｂｃ）−（Ｉｃａ−Ｉｂｃ）＝０
となり、各相の相電圧ベクトルを基準にして表すと、

となる。

各相電圧を基準とした線電流ベクトルをＩとし、ベクトルβＶａ，βＶｂ，βＶｃをそれぞれベクトルＩに置き換えると、

となる。図５（ｂ）は、単相負荷変動時のベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃを示したものである。

次に、三相負荷変動時のベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃについて説明する。

図６（ａ）は、三相負荷変動を表すものであり、負荷Ｌａｂ，Ｌｂｃ，Ｌｃａが切り離された状態を示している。この場合、図６（ａ）から明らかなように、
Ｉａ＝０
Ｉｂ＝０
Ｉｃ＝０
となる。

よって、負荷変動前後の電流変化ベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃは、
ΔＩａ＝（Ｉａｂ−Ｉｃａ）−（０）＝Ｉａｂ−Ｉｃａ
ΔＩｂ＝（Ｉｂｃ−Ｉａｂ）−（０）＝Ｉｂｃ−Ｉａｂ
ΔＩｃ＝（Ｉｃａ−Ｉｂｃ）−（０）＝Ｉｃａ−Ｉｂｃ
となり、各相の相電圧ベクトルを基準にして表すと、

となる。

各相電圧を基準とした線電流ベクトルをＩとし、ベクトルβＶａ，βＶｂ，βＶｃをそれぞれベクトルＩに置き換えると、

となる。図６（ｂ）は、三相負荷変動時のベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃを示したものである。

次に、変圧器Ｂの結線がΔＹ結線である場合について説明する。

図７は、変圧器Ｂの結線がΔＹ結線である場合を示すものであり、図７（ａ）は図２に示す配電線ａ、ｂ、ｃに接続された変圧器Ｂおよび負荷を示している。図３（ａ）と同様に、図７（ａ）において、負荷Ｌａｂに流れる電流のベクトルをＩａｂ、負荷Ｌｂｃに流れる電流のベクトルをＩｂｃ、負荷Ｌｃａに流れる電流のベクトルをＩｃａとしている。図７（ａ）に示すように、ａ相の配電線ａの線電流ベクトルＩａ、ｂ相の配電線ｂの線電流ベクトルＩｂ、ｃ相の配電線ｃの線電流ベクトルＩｃは、それぞれ、
Ｉａ＝Ｉａｂ＋Ｉｂｃ−２Ｉｃａ
Ｉｂ＝Ｉｂｃ＋Ｉｃａ−２Ｉａｂ
Ｉｃ＝Ｉｃａ＋Ｉａｂ−２Ｉｂｃ
となる。

図７（ｂ）は、三相平衡状態の各電流および電圧のベクトルを示している。ａ相の相電圧ベクトルＶａ，ｂ相の相電圧ベクトルＶｂ，ｃ相の相電圧ベクトルＶｃは、それぞれ互いに位相が１２０°ずつ離れている（図７（ｂ）において、太線矢印で示している）。ｂ相に対するａ相の線間電圧ベクトルＶａｂ、ｃ相に対するｂ相の線間電圧ベクトルＶｂｃ、ａ相に対するｃ相の線間電圧ベクトルＶｃａは、それぞれ、
Ｖａｂ＝Ｖａ−Ｖｂ
Ｖｂｃ＝Ｖｂ−Ｖｃ
Ｖｃａ＝Ｖｃ−Ｖａ
となる（図７（ｂ）において、破線太線矢印で示している）。負荷Ｌａｂにかかる電圧のベクトルをＶａｂ’、負荷Ｌｂｃにかかる電圧のベクトルをＶｂｃ’、負荷Ｌｃａにかかる電圧のベクトルをＶｃａ’は、それぞれ線間電圧ベクトルＶａｂ，Ｖｂｃ，Ｖｃａに対して位相が３０°進む。電流が電圧より位相θ進んでいるとすると、電流ベクトルＩａｂ，Ｉｂｃ，Ｉｃａは、図７（ｂ）における細線矢印で示される。

ａ相の相電圧ベクトルＶａを基準にして、電流ベクトルＩａｂ，Ｉｂｃ，Ｉｃａを表すと、

となり、ｂ相の相電圧ベクトルＶｂを基準にして、電流ベクトルＩａｂ，Ｉｂｃ，Ｉｃａを表すと、

となり、ｃ相の相電圧ベクトルＶｃを基準にして、電流ベクトルＩａｂ，Ｉｂｃ，Ｉｃａを表すと、

となる。

変圧器Ｂの結線がΔＹ結線の場合も、断線時のベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃは、図４（ｂ）と同様になる。

次に、単相負荷変動時のベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃについて説明する。

負荷Ｌａｂが切り離されて、Ｉａｂ＝０になると、
Ｉａ＝Ｉｂｃ−２Ｉｃａ
Ｉｂ＝Ｉｂｃ＋Ｉｃａ
Ｉｃ＝Ｉｃａ−２Ｉｂｃ
となる。

よって、負荷変動前後の電流変化ベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃは、
ΔＩａ＝（Ｉａｂ＋Ｉｂｃ−２Ｉｃａ）−（Ｉｂｃ−２Ｉｃａ）＝Ｉａｂ
ΔＩｂ＝（Ｉｂｃ＋Ｉｃａ−２Ｉａｂ）−（Ｉｂｃ＋Ｉｃａ）＝−２Ｉａｂ
ΔＩｃ＝（Ｉｃａ＋Ｉａｂ−２Ｉｂｃ）−（Ｉｃａ−２Ｉｂｃ）＝Ｉａｂ
となり、各相の相電圧ベクトルを基準にして表すと、

となる。

各相電圧を基準とした線電流ベクトルをＩとし、ベクトルγＶａ，γＶｂ，γＶｃをそれぞれベクトルＩに置き換えると、

となる。図８（ａ）は、単相負荷変動時のベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃを示したものである。

次に、三相負荷変動時のベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃについて説明する。

負荷Ｌａｂ，Ｌｂｃ，Ｌｃａが切り離されると、
Ｉａ＝０
Ｉｂ＝０
Ｉｃ＝０
となる。

よって、負荷変動前後の電流変化ベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃは、
ΔＩａ＝（Ｉａｂ＋Ｉｂｃ−２Ｉｃａ）−（０）＝−３Ｉｃａ
ΔＩｂ＝（Ｉｂｃ＋Ｉｃａ−２Ｉａｂ）−（０）＝−３Ｉａｂ
ΔＩｃ＝（Ｉｃａ＋Ｉａｂ−２Ｉｂｃ）−（０）＝−３Ｉｂｃ
となり、各相の相電圧ベクトルを基準にして表すと、

となる。

各相電圧を基準とした線電流ベクトルをＩとし、ベクトルγＶａ，γＶｂ，γＶｃをそれぞれベクトルＩに置き換えると、

となる。図８（ｂ）は、三相負荷変動時のベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃを示したものである。

次に、変圧器Ｂの結線がＹΔ結線である場合について説明する。

図９は、変圧器Ｂの結線がＹΔ結線である場合を示すものであり、図９（ａ）は図２に示す配電線ａ、ｂ、ｃに接続された変圧器Ｂおよび負荷を示している。図３（ａ）と同様に、図９（ａ）において、負荷Ｌａｂに流れる電流のベクトルをＩａｂ、負荷Ｌｂｃに流れる電流のベクトルをＩｂｃ、負荷Ｌｃａに流れる電流のベクトルをＩｃａとしている。図９（ａ）に示すように、ａ相の配電線ａの線電流ベクトルＩａ、ｂ相の配電線ｂの線電流ベクトルＩｂ、ｃ相の配電線ｃの線電流ベクトルＩｃは、それぞれ、
Ｉａ＝（２/３）Ｉａｂ−（１/３）Ｉｂｃ−（１/３）Ｉｃａ
Ｉｂ＝（２/３）Ｉｂｃ−（１/３）Ｉｃａ−（１/３）Ｉａｂ
Ｉｃ＝（２/３）Ｉｃａ−（１/３）Ｉａｂ−（１/３）Ｉｂｃ
となる。

図９（ｂ）は、三相平衡状態の各電流および電圧のベクトルを示している。ａ相の相電圧ベクトルＶａ，ｂ相の相電圧ベクトルＶｂ，ｃ相の相電圧ベクトルＶｃは、それぞれ互いに位相が１２０°ずつ離れている（図９（ｂ）において、太線矢印で示している）。ｂ相に対するａ相の線間電圧ベクトルＶａｂ、ｃ相に対するｂ相の線間電圧ベクトルＶｂｃ、ａ相に対するｃ相の線間電圧ベクトルＶｃａは、それぞれ、相電圧ベクトルＶａ，Ｖｂ，Ｖｃと等しくなる。電流が電圧より位相θ進んでいるとすると、電流ベクトルＩａｂ，Ｉｂｃ，Ｉｃａは、図９（ｂ）における細線矢印で示される。

ａ相の相電圧ベクトルＶａを基準にして、電流ベクトルＩａｂ，Ｉｂｃ，Ｉｃａを表すと、

となり、ｂ相の相電圧ベクトルＶｂを基準にして、電流ベクトルＩａｂ，Ｉｂｃ，Ｉｃａを表すと、

となり、ｃ相の相電圧ベクトルＶｃを基準にして、電流ベクトルＩａｂ，Ｉｂｃ，Ｉｃａを表すと、

となる。

変圧器Ｂの結線がＹΔ結線の場合も、断線時のベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃは、図４（ｂ）と同様になる。

次に、単相負荷変動時のベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃについて説明する。

負荷Ｌａｂが切り離されて、Ｉａｂ＝０になると、
Ｉａ＝−（１/３）Ｉｂｃ−（１/３）Ｉｃａ
Ｉｂ＝（２/３）Ｉｂｃ−（１/３）Ｉｃａ
Ｉｃ＝（２/３）Ｉｃａ−（１/３）Ｉｂｃ
となる。

よって、負荷変動前後の電流変化ベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃは、
ΔＩａ＝（２/３）Ｉａｂ−（１/３）Ｉｂｃ−（１/３）Ｉｃａ）−（−（１/３）Ｉｂｃ−（１/３）Ｉｃａ）＝（２/３）Ｉａｂ
ΔＩｂ＝（（２/３）Ｉｂｃ−（１/３）Ｉｃａ−（１/３）Ｉａｂ）−（（２/３）Ｉｂｃ−（（１/３））Ｉｃａ）＝−（１/３）Ｉａｂ
ΔＩｃ＝（（２/３）Ｉｃａ−（１/３）Ｉａｂ−（１/３）Ｉｂｃ）−（（２/３）Ｉｃａ−（１/３）Ｉｂｃ）＝−（１/３）Ｉａｂ
となり、各相の相電圧ベクトルを基準にして表すと、

となる。

各相電圧を基準とした線電流ベクトルをＩとし、ベクトルεＶａ，εＶｂ，εＶｃをそれぞれベクトルＩに置き換えると、

となる。図１０（ａ）は、単相負荷変動時のベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃを示したものである。

次に、三相負荷変動時のベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃについて説明する。

負荷Ｌａｂ，Ｌｂｃ，Ｌｃａが切り離されると、
Ｉａ＝０
Ｉｂ＝０
Ｉｃ＝０
となる。

よって、負荷変動前後の電流変化ベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃは、
ΔＩａ＝（（２/３）Ｉａｂ−（１/３）Ｉｂｃ−（１/３）Ｉｃａ）−（０）＝Ｉａｂ
ΔＩｂ＝（（２/３）Ｉｂｃ−（１/３）Ｉｃａ−（１/３）Ｉａｂ）−（０）＝Ｉｂｃ
ΔＩｃ＝（（２/３）Ｉｃａ−（１/３）Ｉａｂ−（１/３）Ｉｂｃ）−（０）＝Ｉｃａ
となり、各相の相電圧ベクトルを基準にして表すと、

となる。

各相電圧を基準とした線電流ベクトルをＩとし、ベクトルεＶａ，εＶｂ，εＶｃをそれぞれベクトルＩに置き換えると、

となる。図１０（ｂ）は、三相負荷変動時のベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃを示したものである。

変圧器Ｂの結線がＹＹ結線の場合は、ΔΔ結線の場合と同様になる。なお、二相負荷変動は、きわめて特殊な状態でしか発生せず、実際に発生することはほとんどないので、本実施形態では、二相負荷変動が生じる場合を想定していない。

以上のように、ベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃは、下流側で断線が発生した場合（図４（ｂ）参照）と、負荷変動が発生した場合（図５（ｂ）、図６（ｂ）、図８（ａ）、（ｂ）、図１０（ａ）、（ｂ））とで異なるベクトルになる。ベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃが、図４（ｂ）に示すベクトルになった場合に、下流側で断線が発生したと判断することができる。しかし、負荷変動時はおおよそ負荷が平衡していると考えて問題ないが、下流側の断線時は断線点より負荷側の負荷が平衡しているとは限らず、図４（ｂ）に示すベクトル図からずれが生じる場合がある。また、計器用変流器ＣＴ１、ＣＴ２，ＣＴ３または計器用変圧器ＰＴ１、ＰＴ２，ＰＴ３に測定誤差が生じることも考慮にいれる必要がある。つまり、これらの誤差が含まれていても、ベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃが、図４（ｂ）に示すベクトルであって、図５（ｂ）、図６（ｂ）、図８（ａ）、（ｂ）、図１０（ａ）、（ｂ）に示すベクトルでないと判断できる条件を設定する必要がある。

本実施形態では、下流側の断線発生を判断するための条件として、以下の条件を設定している。
（１）ある相の相電圧基準の電流変化ベクトルに対する、ある相より位相が進む相の相電圧基準の電流変化ベクトルの位相差、および、ある相より位相が遅れる相の相電圧基準の電流変化ベクトルに対する、ある相の相電圧基準の電流変化ベクトルの位相差が、それぞれ、第１閾値θ₁以上、第２閾値θ₂以下である。
（２）すべての相の相電圧基準の電流変化ベクトルの大きさが所定の閾値Ｉ₀以上である。
（３）以下の条件をすべて満たす場合に該当しない。
（３−１）各相の相電圧基準の電流変化ベクトルの中で大きさが最大のベクトルと、それ以外のベクトルとの位相差が、それぞれ、約６０°である。
（３−２）前記最大のベクトルの大きさが、前記それ以外のベクトルの大きさの約２倍である。

本実施形態では、第１閾値θ₁として５°〜３０°の値が設定され、第２閾値θ₂として１５０°〜１８０°の値が設定され、所定の閾値Ｉ₀として数アンペアの値が設定されている。

上記（１）の条件は、例えば「ある相」がａ相の場合、ａ相の相電圧基準の電流変化ベクトルに対する、ｃ相の相電圧基準の電流変化ベクトルの位相差がθ₁〜θ₂の範囲にあり、かつ、ｂ相の相電圧基準の電流変化ベクトルに対する、ａ相の相電圧基準の電流変化ベクトルの位相差がθ₁〜θ₂の範囲にあることを意味している。

上記（３）の条件は、図８（ａ）および図１０（ａ）に示すベクトルに該当しないことを条件としている。断線により一切停電が発生しない場合、すなわち、αが（１／２）の場合、図４（ｂ）に示すベクトルと図８（ａ）および図１０（ａ）に示すベクトルとを判別することが難しい。しかし、実際の系統で一切停電が発生しないことは考えられない。したがって、ベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃが図８（ａ）または図１０（ａ）に示すベクトルに該当する場合は、断線ではなく負荷変動であると判断しても問題ない。なお、本実施形態では、（３−１）の条件を、各位相差が６０°±５°の範囲内であるかどうかで判断している。また、（３−２）の条件を、１．９〜２倍の範囲内であるかどうかで判断している。

なお、上述した条件（１）〜（３）は、下流側の断線の発生を判断するための条件の一例であって、下流側断線判断部２に設定される条件はこれに限定されない。下流側の断線の発生を判断するための条件は、ベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃに基づいて、下流側で断線が発生した場合（図４（ｂ）参照）と、負荷変動が発生した場合（図５（ｂ）、図６（ｂ）、図８（ａ）、（ｂ）、図１０（ａ）、（ｂ））とを区別できるものであればよい。

下流側断線判断部２は、電流変化ベクトル生成部１より入力されるベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃが上記条件（１）〜（３）をすべて満たす場合に、配電線の下流側で断線が発生したと判断する。

なお、上記では、負荷変動が発生した場合として、各負荷が切り離された場合のベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃのベクトル図（図５（ｂ）、図６（ｂ）、図８（ａ）、（ｂ）、図１０（ａ）、（ｂ）参照）を示している。負荷が減少した場合は、各図のベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃの長さが異なるだけであり、負荷が増加した場合は、各図のベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃの向きが１８０°反転するだけである。したがって、これらの場合も、上記条件（１）〜（３）を用いて、下流側の断線発生時のものと区別することができる。

図２に戻って、実効値算出部３は、入力される電圧信号ｖ_ab，ｖ_bc，ｖ_caに基づいて、各線間電圧の実効値Ｖｒｍｓａｂ，Ｖｒｍｓｂｃ，Ｖｒｍｓｃａを算出するものである。実効値算出部３は、算出した実効値Ｖｒｍｓａｂ，Ｖｒｍｓｂｃ，Ｖｒｍｓｃａを、上流側断線判断部４に出力する。

上流側断線判断部４は、計器用変流器ＣＴ１，ＣＴ２，ＣＴ３および計器用変圧器ＰＴ１，ＰＴ２，ＰＴ３が配置されている位置より上流側（電源側）の断線の発生を判断し、断線した配電線の特定を行うものであり、例えばマイクロコンピュータなどによって実現されている。上流側断線判断部４は、実効値算出部３より入力される各線間電圧の実効値Ｖｒｍｓａｂ，Ｖｒｍｓｂｃ，Ｖｒｍｓｃａに基づいて判断を行う。通常時は、実効値Ｖｒｍｓａｂ，Ｖｒｍｓｂｃ，Ｖｒｍｓｃａは、ほぼ同様の値になる。しかし、上流側で断線が発生した場合、断線した配電線に係わる線間電圧が低下する。例えば、ａ相の配電線ａにおいて断線が発生した場合、実効値ＶｒｍｓａｂおよびＶｒｍｓｃａが低下する。上流側断線判断部４は、実効値Ｖｒｍｓａｂ，Ｖｒｍｓｂｃ，Ｖｒｍｓｃａのいずれか２つの値が残りの１つの値より所定値以上低下した場合に、上流側で断線が発生したと判断する。また、上流側断線判断部４は、どの２つの値が低下したかにより、断線した配電線を判断する。上流側断線判断部４は、上流側で断線が発生したと判断した場合、断線が発生したこと、および、断線が発生した配電線の情報を、遮断指令部５および通信部６に出力する。また、上流側断線判断部４は、断線が発生したことを示す信号を下流側断線判断部２にも出力する。下流側断線判断部２は、上流側断線判断部４より断線が発生したことを示す信号を入力された場合、電流変化ベクトル生成部１より入力されるベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃを、通信部６に出力する。通信部６は、下流側断線判断部２より入力されたベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃを、管理装置Ｃに出力する。

遮断指令部５は、下流側断線判断部２または上流側断線判断部４より入力される情報に基づいて、遮断器ＣＢ１、ＣＢ２、ＣＢ３に遮断指令を出力するものである。遮断指令部５は、断線が発生したことを示す情報が入力された場合、遮断器ＣＢ１〜ＣＢ３に遮断指令を出力し、遮断器ＣＢ１〜ＣＢ３を開放させる。

通信部６は、下流側断線判断部２または上流側断線判断部４より入力される情報を、管理装置Ｃに送信するものである。具体的には、通信部６は、上流側断線判断部４または下流側断線判断部２より入力される、断線が発生したことを示す情報、および、断線が発生した配電線の情報、ならびに、下流側断線判断部２より入力されるベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃを、管理装置Ｃに送信する。管理装置Ｃは、各断線検出装置Ａより入力される情報に基づいて、断線が発生した区間を特定する。そして、断線が発生したこと、断線が発生した配電線、および、断線が発生した区間を報知する。

なお、断線検出装置Ａの各部が行う処理をプログラムで設計し、当該プログラムを実行させることでコンピュータを断線検出装置Ａとして機能させてもよい。また、当該プログラムを記録媒体に記録しておき、コンピュータに読み取らせるようにしてもよい。

図１に戻って、管理装置Ｃは、配電線の状態を管理するものであり、専用のコンピュータや汎用コンピュータなどによって実現されている。管理装置Ｃは、各断線検出装置Ａ１，Ａ２，Ａ３，…から送信される情報を受信する。各断線検出装置Ａ１，Ａ２，Ａ３，…は、断線を検出した場合、断線が発生したことを示す情報、断線が発生した配電線の情報、および、ベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃを管理装置Ｃに送信する。管理装置Ｃは、各断線検出装置Ａ１，Ａ２，Ａ３，…より受信した情報に基づいて、断線が発生した区間を特定する。そして、断線が発生したこと、断線が発生した配電線、および、断線が発生した区間を、モニタ画面などに表示して知らせる。なお、断線が発生したことをブザーで警告するようにしてもよい。

各断線検出装置Ａは、下流側断線判断部２と上流側断線判断部４とを備えているので、どちらが断線を検出したかによって、断線方向を推定することができる。しかし、断線位置の下流側に分散電源や回転機が接続されている場合、断線検出装置Ａの上流側で断線が発生しても、断線位置より下流側の電圧が保持されて、電圧の変化が小さくなってしまうので、上流側断線判断部４が断線を検出できない場合がある。一方、この場合でも、下流側断線判断部２は断線を検出できるので、下流側で断線が発生したと誤判定してしまうことになる。この場合、各断線検出装置Ａから送信される誤った情報に基づいて断線が発生した区間を特定すると、誤って特定してしまう場合がある。したがって、本実施形態では、各断線検出装置Ａは、断線方向を判定せず、ベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃを管理装置Ｃに送信し、管理装置Ｃが、各断線検出装置Ａ１，Ａ２，Ａ３，…よりそれぞれ入力されるベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃに基づいて、断線が発生した区間を特定する。以下では、断線検出装置Ａｉ（ｉ＝１，２，３，…）が生成し、管理装置Ｃに送信するベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃを「ベクトルΔＩａ（ｉ），ΔＩｂ（ｉ），ΔＩｃ（ｉ）」と記載する場合がある。

断線が上流側で発生したか、下流側で発生したかによって、断線検出装置Ａの電流変化ベクトル生成部１で生成されるベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃは、異なるものになる。例えば、図１に示すように、第２区間で断線が発生した場合、断線検出装置Ａ１で生成されるベクトルΔＩａ（１），ΔＩｂ（１），ΔＩｃ（１）と、断線検出装置Ａ２で生成されるベクトルΔＩａ（２），ΔＩｂ（２），ΔＩｃ（２）とは同様のものとなるが、断線検出装置Ａ２で生成されるベクトルΔＩａ（２），ΔＩｂ（２），ΔＩｃ（２）と、断線検出装置Ａ３で生成されるベクトルΔＩａ（３），ΔＩｂ（３），ΔＩｃ（３）とは異なるものとなる。なお、図１においては、ｂ相の配電線で断線が発生した場合の、各断線検出装置Ａ１、Ａ２，Ａ３，Ａ４で生成されるベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃの一例を示しており、ベクトルΔＩａを実線矢印、ベクトルΔＩｂを破線矢印、ベクトルΔＩｃを太線矢印で示している。

管理装置Ｃは、各断線検出装置Ａ１，Ａ２，Ａ３，…よりそれぞれ入力されるベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃを上流側から順に、下流側に隣接する断線検出装置Ａより入力されるベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃと比較していく。そして、ベクトルΔＩａ（ｉ），ΔＩｂ（ｉ），ΔＩｃ（ｉ）とベクトルΔＩａ（ｉ＋１），ΔＩｂ（ｉ＋１），ΔＩｃ（ｉ＋１）とが異なる（一致しない）と判定した場合に、当該２つの断線検出装置Ａｉ，Ａ（ｉ＋１）の間の区間が断線が発生した区間であると特定する。例えば、図１の例の場合、断線検出装置Ａ１より入力されるベクトルΔＩａ（１），ΔＩｂ（１），ΔＩｃ（１）と断線検出装置Ａ２より入力されるベクトルΔＩａ（２），ΔＩｂ（２），ΔＩｃ（２）とは同様であるが、断線検出装置Ａ２より入力されるベクトルΔＩａ（２），ΔＩｂ（２），ΔＩｃ（２）と断線検出装置Ａ３より入力されるベクトルΔＩａ（３），ΔＩｂ（３），ΔＩｃ（３）とは異なるので、管理装置Ｃは、断線検出装置Ａ２と断線検出装置Ａ３との間である第２区間が、断線が発生した区間であると特定する。

ベクトルΔＩａ（ｉ），ΔＩｂ（ｉ），ΔＩｃ（ｉ）とベクトルΔＩａ（ｉ＋１），ΔＩｂ（ｉ＋１），ΔＩｃ（ｉ＋１）とが類似するか異なるかは、一致度に基づいて判定される。一致度は、ベクトルΔＩａ（ｉ），ΔＩｂ（ｉ），ΔＩｃ（ｉ）とベクトルΔＩａ（ｉ＋１），ΔＩｂ（ｉ＋１），ΔＩｃ（ｉ＋１）とが、どれだけ似ているかを示す指標である。本実施形態においては、管理装置Ｃは、一致度ρを下記（１）式に基づいて算出する。

ＡＢＳａは、ベクトルΔＩａ（ｉ）の大きさとべクトルΔＩａ（ｉ＋１）の大きさの一致度を示すものであり、ベクトルΔＩａ（ｉ）の大きさとべクトルΔＩａ（ｉ＋１）の大きさのうちの小さい方を大きい方で除算したものである。したがって、０＜ＡＢＳａ≦１となり、ベクトルΔＩａ（ｉ）の大きさとべクトルΔＩａ（ｉ＋１）の大きさが一致する場合、ＡＢＳａ＝１になる。同様に、ＡＢＳｂは、ベクトルΔＩｂ（ｉ）の大きさとべクトルΔＩｂ（ｉ＋１）の大きさの一致度を示すものであり、０＜ＡＢＳｂ≦１となり、ベクトルΔＩｂ（ｉ）の大きさとべクトルΔＩｂ（ｉ＋１）の大きさが一致する場合、ＡＢＳｂ＝１になる。また、ＡＢＳｃは、ベクトルΔＩｃ（ｉ）の大きさとべクトルΔＩｃ（ｉ＋１）の大きさの一致度を示すものであり、０＜ＡＢＳｃ≦１となり、ベクトルΔＩｃ（ｉ）の大きさとべクトルΔＩｃ（ｉ＋１）の大きさが一致する場合、ＡＢＳｃ＝１になる。

上記（１）式は、下記（２）式から算出したものである。θａはベクトルΔＩａ（ｉ）とべクトルΔＩａ（ｉ＋１）との位相差であり、−１≦ｃｏｓθａ≦１となる。ベクトルΔＩａ（ｉ）の位相とべクトルΔＩａ（ｉ＋１）の位相とが一致している場合、θａ＝０となり、ｃｏｓθａ＝１となる。一方、ベクトルΔＩａ（ｉ）の位相とべクトルΔＩａ（ｉ＋１）の位相とが１８０°ずれている場合、ｃｏｓθａ＝−１となる。同様に、θｂはベクトルΔＩｂ（ｉ）とべクトルΔＩｂ（ｉ＋１）との位相差であり、−１≦ｃｏｓθｂ≦１となる。ベクトルΔＩｂ（ｉ）の位相とべクトルΔＩｂ（ｉ＋１）の位相とが一致している場合、θｂ＝０となり、ｃｏｓθｂ＝１となる。一方、ベクトルΔＩｂ（ｉ）の位相とべクトルΔＩｂ（ｉ＋１）の位相とが１８０°ずれている場合、ｃｏｓθｂ＝−１となる。また、θｃはベクトルΔＩｃ（ｉ）とべクトルΔＩｃ（ｉ＋１）との位相差であり、−１≦ｃｏｓθｃ≦１となる。ベクトルΔＩｃ（ｉ）の位相とべクトルΔＩｃ（ｉ＋１）の位相とが一致している場合、θｃ＝０となり、ｃｏｓθｃ＝１となる。一方、ベクトルΔＩｃ（ｉ）の位相とべクトルΔＩｃ（ｉ＋１）の位相とが１８０°ずれている場合、ｃｏｓθｃ＝−１となる。下記（２）式から判るように、一致度ρは、相毎にベクトルの大きさの一致度と位相の一致度とを乗算し、重み付けを行ったものを足し合わせたものである。一致度ρは、−１≦ρ≦１となり、ベクトルΔＩａ（ｉ），ΔＩｂ（ｉ），ΔＩｃ（ｉ）とベクトルΔＩａ（ｉ＋１），ΔＩｂ（ｉ＋１），ΔＩｃ（ｉ＋１）とが完全一致した場合にρ＝１となり、互いに反転したものである場合（完全不一致）にρ＝−１となる。

なお、一致度ρを算出する式は、これに限られない。ベクトルΔＩａ（ｉ），ΔＩｂ（ｉ），ΔＩｃ（ｉ）とベクトルΔＩａ（ｉ＋１），ΔＩｂ（ｉ＋１），ΔＩｃ（ｉ＋１）とが同様であるか異なるものであるかを判定するための値を算出するものであればよい。例えば、各ベクトルの位相に注目して、各相毎のベクトルの位相差が「０」に近いほど一致度ρが大きくなるようにしてもよい。下記（３）式は、各ベクトルの位相に注目して一致度ρを算出するものであり、相毎に内積を絶対値の積で除算して位相の一致度を算出し、三相分の和をとって３で除算することで、一致度ρ（−１≦ρ≦１）を算出する。

また、各ベクトルの大きさに注目して、各相毎のベクトルの大きさの差が「０」に近いほど一致度ρが大きくなるようにしてもよい。下記（４）式は、各ベクトルの大きさに注目して一致度ρを算出するものであり、相毎にベクトルの大きさの一致度を算出し、三相分の和をとって３で除算することで、一致度ρ（０≦ρ≦１）を算出する。

ただし、位相のみで一致度ρを算出する場合や大きさのみで一致度ρを算出する場合、一致度ρの演算は容易になるが、一致しているか否かを判断するための閾値の設定の仕方によっては、誤った判断が多くなってしまう場合がある。したがって、位相と大きさの両方を考慮して一致度ρを算出することが望ましい。この場合、ベクトル全体としての一致度ρを算出することができる。例えば、大きさが類似しているが位相が大きく異なる場合や、位相が類似しているが大きさが全く異なる場合などに、一致していると誤った判断をしてしまうことを抑制することができる。

下記（５）式は、各ベクトルの位相および大きさの両方に注目して一致度ρを算出するものであり、上記（３）式の相毎の位相の一致度の計算において、大きさの一致度をそれぞれ乗算したものである（−１≦ρ≦１）。なお、上記（１）式は、下記（５）式において、各ベクトルの大きさの割合に基づいて、相毎の重み付けを行ったものである。

なお、上記（３）式において相毎の重み付けを行った下記（６）式を用いるようにしてもよい。

また、ベクトルΔＩａ（ｉ），ΔＩｂ（ｉ），ΔＩｃ（ｉ）およびベクトルΔＩａ（ｉ＋１），ΔＩｂ（ｉ＋１），ΔＩｃ（ｉ＋１）を、それぞれ比較しやすい状態に変形させてから、一致度ρを算出するようにしてもよい。例えば、ベクトルΔＩａ（ｉ），ΔＩｂ（ｉ），ΔＩｃ（ｉ）およびベクトルΔＩａ（ｉ＋１），ΔＩｂ（ｉ＋１），ΔＩｃ（ｉ＋１）を、それぞれ下記（７）、（８）式に示すように三相二相変換（αβ変換）したベクトルΔＩαβ（ｉ），ΔＩαβ（ｉ＋１）を算出し、下記（１１）式を用いて一致度ρ（−１≦ρ≦１）を算出するようにしてもよい。当該ΔＩαβ（ｉ）が本発明の「第１のベクトル」に相当し、当該ΔＩαβ（ｉ＋１）が本発明の「第２のベクトル」に相当する。この場合、ベクトルΔＩａ（ｉ），ΔＩｂ（ｉ），ΔＩｃ（ｉ）およびベクトルΔＩａ（ｉ＋１），ΔＩｂ（ｉ＋１），ΔＩｃ（ｉ＋１）をそれぞれ１つのベクトルに変形してから一致度ρを算出するので、一致度ρの演算が容易になる。

また、上記（９）式に代えて、ベクトルの位相に注目した一致度ρを算出する下記（１０）式を用いてもよいし、ベクトルの大きさに注目した一致度ρを算出する下記（１１）式を用いてもよい。また、三相二相変換以外の方法で別のベクトルに変換して、各変換後のベクトルを用いて、一致度ρを算出するようにしてもよい。

次に、管理装置Ｃは、一致度ρが「１」に近いか否かを判定する。具体的には、所定の閾値Ｘと比較して、閾値Ｘ以上であるか、閾値Ｘ未満であるかを判定する。本実施形態では、閾値Ｘを、例えば「０．９」としている。一致度ρが閾値Ｘ以上の場合、ベクトルΔＩａ（ｉ），ΔＩｂ（ｉ），ΔＩｃ（ｉ）とベクトルΔＩａ（ｉ＋１），ΔＩｂ（ｉ＋１），ΔＩｃ（ｉ＋１）とは一致していると判断し、２つの断線検出装置Ａｉ，Ａ（ｉ＋１）の間の区間は断線が発生した区間でないと判断し、次の区間での一致度の判定を行う。一方、一致度ρが閾値Ｘ未満の場合、ベクトルΔＩａ（ｉ），ΔＩｂ（ｉ），ΔＩｃ（ｉ）とベクトルΔＩａ（ｉ＋１），ΔＩｂ（ｉ＋１），ΔＩｃ（ｉ＋１）とは一致していないと判断し、２つの断線検出装置Ａｉ，Ａ（ｉ＋１）の間の区間が断線が発生した区間であると特定する。

なお、閾値Ｘは「０．９」に限られない。一致度ρは−１≦ρ≦１となり、ρ＝１のときは完全一致であり、ρ＝−１のときは、完全不一致である。閾値Ｘを大きな値に設定するほど、一致していると判断されにくくなり、閾値Ｘを小さな値に設定するほど、一致していると判断されやすくなる。閾値Ｘは、できるだけ正しい判断ができるように、実験によって適宜決定すればよい。

なお、断線が発生した配電線に配置された断線検出装置Ａでも、断線を未検出の場合は、ベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃを管理装置Ｃに送信できない。この場合でも、管理装置Ｃは、受信できたベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃを用いて、断線が発生した区間を特定することができる。例えば、図１の例において、断線検出装置Ａ４が断線を検出できなくても、断線が発生した区間は特定できる。また、断線検出装置Ａ３が断線を検出できなくても、ベクトルΔＩａ（２），ΔＩｂ（２），ΔＩｃ（２）とベクトルΔＩａ（４），ΔＩｂ（４），ΔＩｃ（４）との比較によって、断線が第２区間または第３区間で発生したと特定することができる。管理装置Ｃは、ベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃを送信してきた断線検出装置Ａに対して、上流側から順に番号（例えば、ｉ＝１，２，…、Ｎ）を付与し、番号の小さい断線検出装置Ａから順に、下流側に隣接する断線検出装置Ａとの間でベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃの比較を行う。Ｎは、管理装置ＣにベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃを送信してきた断線検出装置Ａの数である。

図１１は、管理装置Ｃが行う断線区間特定処理を説明するためのフローチャートである。当該処理は、いずれかの断線検出装置Ａより、断線が発生したことを示す情報を受信したときに開始される。

まず、各断線検出装置Ａより送信されるベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃが受信される（Ｓ１）。ベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃが受信された断線検出装置Ａに対して、上流から順に番号（ｉ＝１，２，…、Ｎ）が付与される。そして、変数ｉが「１」に初期化されて（Ｓ２）、変数ｉが断線検出装置Ａの数Ｎより小さいか否かが判別される（Ｓ３）。変数ｉがＮより小さい場合（Ｓ３：ＹＥＳ）、ｉ番目の断線検出装置ＡのベクトルΔＩａ（ｉ），ΔＩｂ（ｉ），ΔＩｃ（ｉ）と、（ｉ＋１）番目の断線検出装置ＡのベクトルΔＩａ（ｉ＋１），ΔＩｂ（ｉ＋１），ΔＩｃ（ｉ＋１）との一致度ρが上記（１）式に基づいて算出され、「１」に近いか否かが判別される（Ｓ４）。具体的には、一致度ρが閾値Ｘ以上であるか否かが判別される。一致度ρが「１」に近い場合（Ｓ４：ＹＥＳ）、ベクトルΔＩａ（ｉ），ΔＩｂ（ｉ），ΔＩｃ（ｉ）とベクトルΔＩａ（ｉ＋１），ΔＩｂ（ｉ＋１），ΔＩｃ（ｉ＋１）とが一致していると判断され、変数ｉを１つ増加させてステップＳ３に戻り、次の比較を行う。ステップＳ３またはステップＳ４で「ＮＯ」となるまで、ステップＳ３〜Ｓ５が繰り替えされる。

ステップＳ４において、一致度ρが「１」に近くない場合（Ｓ４：ＮＯ）、ベクトルΔＩａ（ｉ），ΔＩｂ（ｉ），ΔＩｃ（ｉ）とベクトルΔＩａ（ｉ＋１），ΔＩｂ（ｉ＋１），ΔＩｃ（ｉ＋１）とが一致していないと判断され、断線区間がｉ番目の断線検出装置Ａと（ｉ＋１）番目の断線検出装置Ａとの間であると特定される（Ｓ６）。

ステップＳ３において、変数ｉがＮになった場合（Ｓ３：ＮＯ）、Ｎ番目（最も下流側）の断線検出装置ＡのベクトルΔＩａ（Ｎ），ΔＩｂ（Ｎ），ΔＩｃ（Ｎ）も上流側の断線検出装置ＡのベクトルΔＩａ（Ｎ−１），ΔＩｂ（Ｎ−１），ΔＩｃ（Ｎ−１）と一致している（すなわち、すべてのベクトルΔＩａ（ｉ），ΔＩｂ（ｉ），ΔＩｃ（ｉ）が一致している）ので、断線区間がＮ番目の断線検出装置Ａより下流側であると特定される（Ｓ７）。

なお、管理装置Ｃが行う断線区間特定処理は、上述したものに限定されない。例えば、周知の探索アルゴリズムに従って、比較を行っていくようにしてもよい。つまり、一致度ρが閾値Ｘ未満となる区間を特定できるものであればよい。

本実施形態において、各断線検出装置Ａは、断線を検出した場合に、管理装置ＣにベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃを送信する。管理装置Ｃは、各断線検出装置Ａより受信したベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃに基づいて、断線が発生した区間を特定する。管理装置Ｃは、各断線検出装置Ａより受信したベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃを隣接した断線検出装置Ａのものと比較して、両者が一致しないと判定した場合に、当該２つの断線検出装置Ａの間の区間が断線が発生した区間であると特定する。したがって、各断線検出装置Ａの上流側の断線を検出する構成が断線を検出したか、下流側の断線を検出する構成が断線を検出したかによって特定する場合より、断線が発生した区間を適切に特定することができる。

また、管理装置Ｃは、上記（１）式に基づいて、一致度ρを算出する。上記（１）式は、位相と大きさの両方を考慮して、ベクトル全体として一致度ρを算出するものなので、一致の誤判定を抑制することができる。したがって、断線が発生した区間を誤って特定してしまうことを抑制することができる。また、一致度ρと比較する閾値を大きな値「０.９」としているので、一致していないのに誤って一致していると判定してしまうことを抑制することができる。

管理装置Ｃは、一致度ρが閾値Ｘ未満であると判定されるまで、ベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃを送信してきた断線検出装置Ａのうち、上流側から順に、当該断線検出装置Ａとその下流側に隣接する断線検出装置Ａより受信したベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃについて、一致の判定を行う。したがって、断線が発生した区間を、より確実に特定することができる。

また、複数の断線検出装置Ａのうち最も上流側に配置される断線検出装置Ａは、変電所の電力送り出し部に配置されている。配電線で断線が発生した場合、当該断線検出装置Ａの下流側で断線が発生したことになるので、当該断線検出装置Ａが生成するベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃは、断線位置より上流側でのものとなる。したがって、断線位置より下流側でのベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃとの違いを判定できるので、断線が発生した区間を適切に特定することができる。逆に、最も上流側に配置された断線検出装置Ａより上流側で断線が発生した場合は、断線が発生した区間を適切に特定することができない。すなわち、負荷に印加される電圧が健全相以外は低下することで、負荷に流れる電流が変化し、ベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃとして反映される。したがって、各断線検出装置ＡのベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃは当該断線検出装置の負荷側の負荷容量や種類により異なる。通常は、最も上流側に配置された断線検出装置Ａが生成するベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃと、その下流側に配置された断線検出装置Ａが生成するベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃとが一致しないと判断され、この間の区間が断線が発生した区間であると特定されてしまう。この誤判定を排除するためには、上流側に配置される断線検出装置Ａより上流側で断線が発生することがないように、最も上流側に配置される断線検出装置Ａは、変電所の電力送り出し部に配置される必要がある。

また、断線検出装置Ａは、上流側断線判断部４によって上流側の断線を検出することができ、下流側断線判断部２によって下流側の断線を検出することができる。したがって、断線の発生を、一方向のみの断線を検出する場合より、確実に検出することができる。

また、下流側断線判断部２は、電流変化ベクトル生成部１より入力される各相電圧基準の電流変化ベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃが上記条件（１）〜（３）を満たすか否かを判別し、すべての条件が満たされる場合に下流側で断線が発生したと判断する。負荷変動と下流側の断線とを線電流ベクトルに基づいて区別することは難しいが、各相電圧基準の電流変化ベクトルの違いで区別することができる。したがって、下流側の断線検出において、負荷変動による誤検出を抑制することができる。

なお、本実施形態では、計器用変圧器ＰＴ１、ＰＴ２，ＰＴ３がそれぞれ配電線間の線間電圧を検出する場合について説明したが、計器用変圧器ＰＴ１、ＰＴ２，ＰＴ３がそれぞれ配電線の相電圧を検出するようにしてもよい。

本実施形態では、下流側の断線の発生を判断するために、各相電圧基準の電流変化ベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃを用いたが、これに限られない。例えば、各線間電圧基準の電流変化ベクトルを用いるようにしてもよい。また、各相電圧に所定の位相を加算した電圧（例えば、各相電圧をそれぞれ１０°ずつずらした電圧）を基準とした場合の電流変化ベクトルを用いてもよい。つまり、相毎の基準電圧を基準とした電流変化ベクトルを用いればよい。

本実施形態では、各断線検出装置Ａが断線を検出した場合に、断線が発生したことを示す情報と併せて、ベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃも、管理装置Ｃに送信する場合について説明したが、これに限られない。例えば、各断線検出装置Ａは断線が発生したことを示す情報だけを管理装置Ｃに送信し、断線が発生したことを示す情報を受信した管理装置Ｃが、各断線検出装置Ａに指令を送信して、ベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃを収集するようにしてもよい。

本実施形態では、各断線検出装置Ａは、上流側断線判断部４が断線を検出したときも、ベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃを管理装置Ｃに送信する場合について説明したが、これに限られない。上流側断線判断部４が断線を検出したときは、ベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃを管理装置Ｃに送信しないようにしてもよい。この場合、管理装置Ｃに送信される情報量を抑制することができる。また、各断線検出装置Ａが、上流側断線判断部４および実効値算出部３を備えないようにしてもよい。

上記第１実施形態では、二相負荷変動が生じる場合を想定しない場合について説明した。以下では、二相負荷変動が生じる場合も想定した場合について、第２実施形態として説明する。

まず、変圧器Ｂの結線がΔΔ結線である場合の二相負荷変動時のベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃについて説明する。

図１２（ａ）は、二相負荷変動を表すものであり、負荷Ｌａｂおよび負荷Ｌｃａが切り離された状態を示している。この場合、図１２（ａ）から明らかなように、
Ｉａ＝０
Ｉｂ＝Ｉｂｃ
Ｉｃ＝−Ｉｂｃ
となる。

よって、負荷変動前後の電流変化ベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃは、
ΔＩａ＝（Ｉａｂ−Ｉｃａ）−（０）＝Ｉａｂ−Ｉｃａ
ΔＩｂ＝（Ｉｂｃ−Ｉａｂ）−（Ｉｂｃ）＝−Ｉａｂ
ΔＩｃ＝（Ｉｃａ−Ｉｂｃ）−（−Ｉｂｃ）＝Ｉｃａ
となり、各相の相電圧ベクトルを基準にして表すと、

となる。

各相電圧を基準とした線電流ベクトルをＩとし、ベクトルβＶａ，βＶｂ，βＶｃをそれぞれベクトルＩに置き換えると、

となる。図１２（ｂ）は、二相負荷変動時のベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃを示したものである。図４（ｂ）に示す断線時のベクトル図において、αが「０」の場合、図１２（ｂ）と同じベクトル図になってしまう。

次に、変圧器Ｂの結線がΔＹ結線である場合の二相負荷変動時のベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃについて説明する。

負荷Ｌａｂおよび負荷Ｌｃａが切り離されて、Ｉａｂ＝Ｉｃａ＝０になると、
Ｉａ＝Ｉｂｃ
Ｉｂ＝Ｉｂｃ
Ｉｃ＝−２Ｉｂｃ
となる。

よって、負荷変動前後の電流変化ベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃは、
ΔＩａ＝（Ｉａｂ＋Ｉｂｃ−２Ｉｃａ）−（Ｉｂｃ）＝Ｉａｂ−２Ｉｃａ
ΔＩｂ＝（Ｉｂｃ＋Ｉｃａ−２Ｉａｂ）−（Ｉｂｃ）＝Ｉｃａ−２Ｉａｂ
ΔＩｃ＝（Ｉｃａ＋Ｉａｂ−２Ｉｂｃ）−（−２Ｉｂｃ）＝Ｉｃａ＋Ｉａｂ
となり、各相の相電圧ベクトルを基準にして表すと、

となる。

各相電圧を基準とした線電流ベクトルをＩとし、ベクトルγＶａ，γＶｂ，γＶｃをそれぞれベクトルＩに置き換えると、

となる。図１３（ａ）は、二相負荷変動時のベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃを示したものである。図１３（ａ）に示すベクトルであっても、上記条件（１）〜（３）をすべて満たしてしまう場合がある。

次に、変圧器Ｂの結線がＹΔ結線である場合の二相負荷変動時のベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃについて説明する。

負荷Ｌａｂおよび負荷Ｌｃａが切り離されて、Ｉａｂ＝Ｉｃａ＝０になると、
Ｉａ＝−（１/３）Ｉｂｃ
Ｉｂ＝（２/３）Ｉｂｃ
Ｉｃ＝−（１/３）Ｉｂｃ
となる。

よって、負荷変動前後の電流変化ベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃは、
ΔＩａ＝（（２/３）Ｉａｂ−（１/３）Ｉｂｃ−（１/３）Ｉｃａ）−（−（１/３）Ｉｂｃ）
＝（２/３）Ｉａｂ−（１/３）Ｉｃａ
ΔＩｂ＝（（２/３）Ｉｂｃ−（１/３）Ｉｃａ−（１/３）Ｉａｂ）−（２/３）Ｉｂｃ
＝−（１/３）Ｉｃａ−（１/３）Ｉａｂ
ΔＩｃ＝（（２/３）Ｉｃａ−（１/３）Ｉａｂ−（１/３）Ｉｂｃ）−（−（１/３）Ｉｂｃ）
＝（２/３）Ｉｃａ−（１/３）Ｉａｂ
となり、各相の相電圧ベクトルを基準にして表すと、

となる。

各相電圧を基準とした線電流ベクトルをＩとし、ベクトルεＶａ，εＶｂ，εＶｃをそれぞれベクトルＩに置き換えると、

となる。図１３（ｂ）は、二相負荷変動時のベクトルΔＩａ，ΔＩｂ，ΔＩｃを示したものである。図１３（ｂ）に示すベクトルであっても、上記条件（１）〜（３）をすべて満たしてしまう場合がある。

以上のように、上記条件（１）〜（３）で断線の発生を判断すると、二相負荷変動時に断線と誤判定してしまう。第２実施形態は、二相負荷変動の場合に誤判定しないようにしたものである。

図１４は、第２実施形態に係る断線検出装置Ａ’を説明するための図である。同図において、第１実施形態に係る断線検出装置Ａ(図２参照）と同一または類似の要素には、同一の符号を付している。

図１４に示す断線検出装置Ａ’は、零相電圧センサ７からの入力も用いて、下流側断線判断部２’が下流側の断線発生の判断を行っている点で、第１実施形態に係る断線検出装置Ａと異なる。

零相電圧センサ７は、配電線ａ，ｂ，ｃに配置されており、零相電圧を検出するものである。零相電圧センサ７は、検出した零相電圧を下流側断線判断部２’に出力する。

下流側断線判断部２’は、零相電圧センサ７から入力される零相電圧も用いて、断線発生の判断を行う。具体的には、下流側断線判断部２’は、上記条件（１）〜（３）に加えて、以下の条件（４）を設定している。
（４）零相電圧が所定の閾値Ｖ₀以上である。

零相電圧は、三相平衡状態であれば「０」であり、負荷変動によっては影響されない。しかし、断線が発生した場合、不平衡状態になって、零相電圧は「０」でなくなる。零相電圧が検出誤差を踏まえた所定の閾値Ｖ₀以上になった場合、断線が発生した可能性がある。本実施形態では、所定の閾値Ｖ₀として、例えば数ボルトの値が設定されている。なお、電力系統の変動によって不平衡になって、零相電圧が「０」でなくなる場合があるので、条件（４）だけで断線発生を判断せず、上記条件（１）〜（３）も併せて判断している。下流側断線判断部２’は、上記条件（１）〜（４）をすべて満たす場合に、配電線で断線が発生したと判断する。

二相負荷変動時には、上記条件（１）〜（３）を満たす場合があるが、上記条件（４）を満たさない。したがって、第２実施形態においては、二相負荷変動時に断線発生と誤判定することを抑制することができる。

上記第１および第２実施形態では、電流変化ベクトルに基づいて下流側の断線を検出する場合について説明したが、下流側の断線を検出する方法はこれに限られない。例えば、電流ベクトルに基づいて下流側の断線を検出するようにしてもよい。また、インピーダンスの変化に基づいて下流側の断線を検出するようにしてもよい。

上記第１および第２実施形態では、線間電圧の実効値に基づいて上流側の断線を検出する場合について説明したが、上流側の断線を検出する方法はこれに限られない。例えば、線間電圧の瞬時値に基づいて上流側の断線を検出するようにしてもよい。また、線間電圧ではなく相電圧を用いるようにしてもよい。また、電圧の代わりに、電流や、電力、零相電圧などを用いて、上流側の断線を検出するようにしてもよい。

上記第１および第２実施形態では、断線検出装置Ａ（Ａ’）が上流側の断線と下流側の断線のいずれも検出できる場合について説明したが、これに限られない。断線検出装置Ａ（Ａ’）が上流側または下流側のいずれか一方の断線のみを検出するようにしてもよい。つまり、断線検出装置Ａ（Ａ’）は、断線が発生したことを検出できるものであればよい。この場合でも、断線が発生した場合に、管理装置Ｃによって、断線が発生した区間を特定することができる。

本発明に係る断線区間特定システムおよび断線区間特定方法は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明に係る断線区間特定システムおよび断線区間特定方法の各部の具体的な構成は、種々に設計変更自在である。

Ａ，Ａ’，Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４ 断線検出装置
１ 電流変化ベクトル生成部
１１ ベクトル生成部
１２ 演算部
１３ 記憶部
２，２’ 下流側断線判断部（断線判断手段）
３ 実効値算出部
４ 上流側断線判断部（断線判断手段）
５ 遮断指令部
６ 通信部
７ 零相電圧センサ
ａ，ｂ，ｃ 配電線
ＣＴ１、ＣＴ２，ＣＴ３ 計器用変流器（電気信号検出器）
ＰＴ１、ＰＴ２，ＰＴ３ 計器用変圧器（電気信号検出器）
Ｂ 変圧器
Ｃ 管理装置（算出手段、判定手段）
Ｄ 変電所

Claims (14)

1. 三相の配電線に配置され、前記三相の配電線のいずれかの断線が発生したことを検出する複数の断線検出装置と、
   前記複数の断線検出装置を管理する管理装置と、
   を備え、
   前記断線検出装置は、
   前記配電線に配置された電気信号検出器が検出した電気信号に基づいて、相毎の基準電圧を基準とした線電流ベクトルの変化ベクトルである電流変化ベクトルを生成する電流変化ベクトル生成手段と、
   前記配電線で断線が発生したか否かを判断する断線判断手段と、
   前記断線判断手段によって断線が発生したと判断された場合に、前記電流変化ベクトル生成手段によって生成された各電流変化ベクトルを前記管理装置に送信する通信手段と、
   を備え
   前記管理装置は、
   前記各断線検出装置より受信した電流変化ベクトルを比較することで、断線が発生した区間を特定する、
   ことを特徴とする断線区間特定システム。
2. 前記管理装置は、
   ある前記断線検出装置より受信した電流変化ベクトルと、他の前記断線検出装置より受信した電流変化ベクトルの一致度を算出する算出手段と、
   前記算出手段によって算出された一致度が所定の閾値未満の場合に、当該２つの断線検出装置の間の区間で、断線が発生したと判定する判定手段と、
   を備えている、
   請求項１に記載の断線区間特定システム。
3. 前記管理装置は、前記判定手段によって前記一致度が所定の閾値未満であると判定されるまで、前記電流変化ベクトルを送信してきた前記断線検出装置のうち、上流側から順に、当該断線検出装置とその下流側に隣接する断線検出装置より受信した電流変化ベクトルについて、前記算出手段による一致度の算出を行う、
   請求項２に記載の断線区間特定システム。
4. 前記複数の断線検出装置のうち最も上流側に配置される断線検出装置は、変電所の電力送り出し部に配置されている、
   請求項２または３に記載の断線区間特定システム。
5. 前記一致度は、２つの前記電流変化ベクトルの各相の位相の違いに基づいて算出される、
   請求項２ないし４のいずれかに記載の断線区間特定システム。
6. 前記一致度は、２つの前記電流変化ベクトルの各相の大きさの違いに基づいて算出される、
   請求項２ないし４のいずれかに記載の断線区間特定システム。
7. 前記一致度であるρは、一方の前記電流変化ベクトルをΔIａ（ｉ），ΔIｂ（ｉ），ΔIｃ（ｉ）とし、他方の前記電流変化ベクトルをΔIａ（ｉ＋１），ΔIｂ（ｉ＋１），ΔIｃ（ｉ＋１）とした場合、下記式に基づいて算出される、
   請求項２ないし４のいずれかに記載の断線区間特定システム。
   

   
8. 前記閾値は、「０.９」である、
   請求項７に記載の断線区間特定システム。
9. 前記算出手段は、一方の前記電流変化ベクトルを第１のベクトルに変形し、他方の前記電流変化ベクトルを第２のベクトルに変形し、前記第１のベクトルと前記第２のベクトルとに基づいて、前記一致度を算出する、
   請求項２ないし４のいずれかに記載の断線区間特定システム。
10. 前記一致度であるρは、一方の前記電流変化ベクトルをΔIａ（ｉ），ΔIｂ（ｉ），ΔIｃ（ｉ）とし、他方の前記電流変化ベクトルをΔIａ（ｉ＋１），ΔIｂ（ｉ＋１），ΔIｃ（ｉ＋１）とした場合、下記式に基づいて算出される、
    請求項９に記載の断線区間特定システム。
    

    
11. 前記電流変化ベクトル生成手段は、
    前記電気信号検出器が検出した電流信号に基づいて各相の線電流ベクトルを生成し、前記電気信号検出器が検出した電圧信号に基づいて各相の電圧ベクトルを生成するベクトル生成手段と、
    前記各相の電圧ベクトルを用いて、前記各相の線電流ベクトルを相毎の基準電圧を基準としたベクトルに変換し、当該変換後の各相の線電流ベクトルの変化ベクトルを演算する演算手段と、
    を備えている、
    請求項１ないし１０のいずれかに記載の断線区間特定システム。
12. 前記断線判断手段は、前記電流変化ベクトル生成手段によって生成された各電流変化ベクトルが、
    （１）ある相の電流変化ベクトルに対する、前記ある相より位相が進む相の電流変化ベクトルの位相差、および、前記ある相より位相が遅れる相の電流変化ベクトルに対する、前記ある相の電流変化ベクトルの位相差が、それぞれ、第１閾値θ₁以上、第２閾値θ₂以下である、
    （２）すべての電流変化ベクトルの大きさが所定の閾値Ｉ₀以上である、
    （３）以下の（３−１）〜（３−２）をすべて満たす場合に該当しない、
    （３−１）前記各電流変化ベクトルの中で大きさが最大の電流変化ベクトルと、それ以外の電流変化ベクトルとの位相差が、それぞれ、約６０°である、
    （３−２）前記最大の電流変化ベクトルの大きさが、前記それ以外の電流変化ベクトルの大きさの約２倍である、
    との条件をすべて満たす場合に、断線が発生したと判断する、
    請求項１ないし１１のいずれかに記載の断線区間特定システム。
13. 零相電圧を検出する零相電圧検出手段をさらに備え、
    前記断線判断手段は、前記（１）〜（３）の条件に加えて、
    （４）零相電圧が所定の閾値Ｖ₀以上である、
    との条件をすべて満たす場合に、断線が発生したと判断する、
    請求項１２に記載の断線区間特定システム。
14. 三相の配電線に配置され、前記三相の配電線のいずれかの断線が発生したことを検出する複数の断線検出装置と、
    前記複数の断線検出装置を管理する管理装置と、
    を備えたシステムで、断線が発生した区間を特定する方法であって、
    前記各断線検出装置が、前記配電線に配置された電気信号検出器が検出した電気信号に基づいて、相毎の基準電圧を基準とした線電流ベクトルの変化ベクトルである電流変化ベクトルを生成する第１の工程と、
    前記各断線検出装置が、前記第１の工程によって生成された各電流変化ベクトルに基づいて、前記配電線で断線が発生したか否かを判断する第２の工程と、
    前記各断線検出装置が、前記第２の工程によって断線が発生したと判断された場合に、前記第１の工程によって生成された各電流変化ベクトルを前記管理装置に送信する第３の工程と、
    前記管理装置が、前記各断線検出装置より受信した電流変化ベクトルを比較することで、断線が発生した区間を特定する第４の工程と、
    を備えていることを特徴とする断線区間特定方法。

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