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技術 線路定数測定方法及び保護制御計測装置

出願人 株式会社東芝国立大学法人京都大学
発明者 梅崎寛之関口勝彦高荷英之久門尚史加藤雅大
出願日 2009年9月15日 (10年9ヶ月経過) 出願番号 2009-212717
公開日 2011年3月31日 (9年3ヶ月経過) 公開番号 2011-064465
状態 特許登録済
技術分野 抵抗、インピーダンスの測定
主要キーワード 自己インピーダンス アドミッタンス行列 上三角 対象送電線 数式処理 事故中 線路定数 長距離送電線
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (15)

課題

常時の潮流を利用して高精度に線路定数を求める。

解決手段

測定対象とする送電線101A〜Cの両端に、その電気量を取り込む保護制御計測装置110と、両端の保護制御計測装置110において電気量取り込みを同時刻に行うための時刻同期手段112と、両端の保護制御計測装置110から取り込んだ電気量から線路の定数を算出する線路定数算出手段113を設ける。線路定数算出手段113において保護制御計測装置110に取り込む電気量に零相分一定値以上含まれていることを検出する零相分検出手段114を設ける。零相分検出手段114において検出した零相分が一定値以上となったことを条件に線路定数算出手段を起動する。定数算出手段は、少なくとも2つ以上の異なる時点で取り込んだ電気量とその零相分に基づいて送電線路の定数を算出する。線路定数算出手段113は、送電線をπ型等価回路または分布定数回路と考える。

概要

背景

正確な線路定数を得ることは、保護リレー整定事故点標定系統運用では重要なことである。
そのために多くの方法が提案されてきている。よく使われているのは、Carson-Polarczhek法であり、線路幾何学的な構造、大地からの距離など各種パラメータを入力してコンピュータで計算を行う。
しかしながら、この方法は多数のパラメータを必要とすること、ねん架の有無、各相対象性の有無を実際の送電線合致させる労力が多大であり、精度も場合により低いという問題がある。

他の方法として、送電線の建設時に試験電圧を各相ごとに入力し、その際の電流電圧からインピーダンスアドミッタンスを求める方法である。この方法は正確に線路定数を求めることができるが、労力、コストがかかるという点、及び線路停止時に計測を行う必要があるという点、測定精度を上げるには試験電圧を高くする必要がありコスト、安全面での問題もある。

上述したCarson-Polarczhek法や試験電圧を印加する方法の問題点を解決するために、GPSを利用して同時刻送電線両端の電圧電流を得て、これから送電線線路定数を求め、これを用いて事故点標定を行うという提案が特許文献1や特許文献2に記載されている。

概要

常時の潮流を利用して高精度に線路定数を求める。測定対象とする送電線101A〜Cの両端に、その電気量を取り込む保護制御計測装置110と、両端の保護制御計測装置110において電気量取り込みを同時刻に行うための時刻同期手段112と、両端の保護制御計測装置110から取り込んだ電気量から線路の定数を算出する線路定数算出手段113を設ける。線路定数算出手段113において保護制御計測装置110に取り込む電気量に零相分一定値以上含まれていることを検出する零相分検出手段114を設ける。零相分検出手段114において検出した零相分が一定値以上となったことを条件に線路定数算出手段を起動する。定数算出手段は、少なくとも2つ以上の異なる時点で取り込んだ電気量とその零相分に基づいて送電線路の定数を算出する。線路定数算出手段113は、送電線をπ型等価回路または分布定数回路と考える。

目的

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、簡易かつ高精度に送電線の定数を求めることの可能な線路定数測定方法及びこの方法を適用した保護制御計測装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
2件

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請求項1

測定対象とする線路の両端に設置され送電線両端電気量を取り込む電気量取込手段と、前記電気量取込手段における電気量取り込みを同時刻に行うための時刻同期手段と、前記線路をπ型等価回路または分布定数回路として、前記保護制御計測装置において取り込んだ電気量から線路の定数を、アドミッタンス及びインピーダンス行列として算出する線路定数算出手段と、前記電気量取込手段に取り込む電気量に零相分一定値以上含まれていることを検出する零相分検出手段を使用し、前記零相分検出手段において検出した零相分が一定値以上となったことを条件に線路定数算出手段を起動し、前記線路定数算出手段により少なくとも2つ以上の異なる時点で前記電気量取込手段に取り込んだ電気量とその零相分に基づいて送電線路の定数を算出することを特徴とする線路定数測定方法

請求項2

前記線路をπ型等価回路とし、線路定数をインピーダンスZ、アドミッタンスYで定義し、前記線路定数算出手段において以下の式を用いて線路定数を算出することを特徴とする請求項1に記載の線路定数測定方法。または,

請求項3

前記線路を分布定数回路とし、線路の単位長あたりのアドミッタンスY、インピーダンスZを前記線路定数算出手段において以下の式を用いることにより算出することを特徴とする請求項1に記載の線路定数測定方法。

請求項4

測定対象とする線路の両端に設置され送電線両端の電気量を取り込む電気量取込手段と、前記電気量取込手段における電気量取り込みを同時刻に行うための時刻同期手段と、前記線路をπ型等価回路または分布定数回路として、前記電気量取込手段において取り込んだ電気量から線路の定数を、アドミッタンス及びインピーダンス行列として算出する線路定数算出手段と、前記電気量取込手段に取り込む電気量に零相分が一定値以上含まれていることを検出する零相分検出手段を備え、前記線路定数算出手段が、前記零相分検出手段において検出した零相分が一定値以上となったことを条件に起動し、少なくとも2つ以上の異なる時点で前記電気量取込手段に取り込んだ電気量とその零相分に基づいて送電線路の定数を算出するものであることを特徴とする保護制御計測装置。

請求項5

前記線路定数算出手段が、前記線路をπ型等価回路とし、線路定数をインピーダンスZ、アドミッタンスYで定義し、以下の式を用いて線路定数を算出することを特徴とする請求項4に記載の保護制御計測装置。または,

請求項6

前記線路定数算出手段が、前記線路を分布定数回路とし、線路の単位長あたりのアドミッタンスY、インピーダンスZを以下の式を用いることにより算出することを特徴とする請求項4に記載の保護制御計測装置。

請求項7

前記零相分検出手段を線路事故中あるいは線路開放中を検出する線路事故状態検出手段から構成し、この線路事故状態検出手段からの検出結果に従って、前記電気量取込手段が電気量を取り込む時点の内少なくとも一つ以上は線路事故中あるいは線路開放中の時点であることを特徴とする請求項4から6のいずれかに記載の保護制御計測装置。

請求項8

前記線路定数算出手段の出力側に、前記線路定数算出手段が算出した線路定数が予め定めた範囲内に入っていない場合は算出結果を破棄する線路定数検定手段を設けたことを特徴とする請求項4から6のいずれかに記載の保護制御計測装置。

請求項9

前記線路定数算出手段の出力側に、前記線路定数算出手段の算出結果により故障点標定における線路定数に関わる整定値補正あるいは再設定する故障点評定手段を設けたことを特徴とする請求項4から6のいずれかに記載の保護制御計測装置。

請求項10

前記線路定数算出手段の出力側に、前記線路定数算出手段の算出結果により測距性能に関わる整定値を補正あるいは再設定する距離リレーを設けたことを特徴とする請求項4から6のいずれかに記載の保護制御計測装置。

請求項11

前記線路定数算出手段の出力側に、前記線路定数算出手段の算出結果により充電電流補償機能に関わる整定値を補正あるいは再設定する送電線電流差動リレーを設けたことを特徴とする請求項4から6のいずれかに記載の保護制御計測装置。

技術分野

0001

本発明は、送電線両端子に設置した保護制御計測装置において取り込んだ電気量を用いて送電線線路定数推定する方法、及びこの方法を適用した保護制御計測装置に関するものである。

背景技術

0002

正確な線路定数を得ることは、保護リレー整定事故点標定系統運用では重要なことである。
そのために多くの方法が提案されてきている。よく使われているのは、Carson-Polarczhek法であり、線路幾何学的な構造、大地からの距離など各種パラメータを入力してコンピュータで計算を行う。
しかしながら、この方法は多数のパラメータを必要とすること、ねん架の有無、各相対象性の有無を実際の送電線と合致させる労力が多大であり、精度も場合により低いという問題がある。

0003

他の方法として、送電線の建設時に試験電圧を各相ごとに入力し、その際の電流電圧からインピーダンスアドミッタンスを求める方法である。この方法は正確に線路定数を求めることができるが、労力、コストがかかるという点、及び線路停止時に計測を行う必要があるという点、測定精度を上げるには試験電圧を高くする必要がありコスト、安全面での問題もある。

0004

上述したCarson-Polarczhek法や試験電圧を印加する方法の問題点を解決するために、GPSを利用して同時刻の送電線両端の電圧電流を得て、これから送電線線路定数を求め、これを用いて事故点標定を行うという提案が特許文献1や特許文献2に記載されている。

0005

特開2003−270285号公報
特開2004−12292号公報

先行技術

0006

これらの文献で提案されている方法は、送電線を集中定数回路あるいは分布定数回路としてモデル化し、送電線事故時の両端の電圧、電流から、線路定数を求めている。

発明が解決しようとする課題

0007

従来の技術は、送電線の事故点標定のための線路定数を求める方法であり、該当送電線内部に事故が発生することを条件に、両端の電気量と線路定数の関係を定式化している。したがって、送電線内部事故が発生しないかぎり該当送電線の線路定数が求められないことになる。これは、距離リレー整定値を決めるために線路定数が必要な場合には不適当である。なぜならば、系統事故発生時点で正確な線路定数が必要となるためである。また、系統運用全般、たとえば潮流の推定などに利用する場合も、送電線内部事故が発生しない場合は、線路定数を求めることができないため不都合である。

0008

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、簡易かつ高精度に送電線の定数を求めることの可能な線路定数測定方法及びこの方法を適用した保護制御計測装置を提供することを目的とする。特に、本発明は、特許文献1や特許文献2に記載された発明のような送電線内部事故を必ずしも必要とせずに、常時の潮流を利用して高精度に線路定数を求めることができる汎用的な線路定数測定方法と保護制御計測装置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

0009

本発明の線路定数測定方法は、測定対象とする線路の両端に設置され送電線両端の電気量を取り込む電気量取込手段と、前記電気量取込手段における電気量取り込みを同時刻に行うための時刻同期手段と、前記線路をπ型等価回路または分布定数回路として、前記保護制御計測装置において取り込んだ電気量から線路の定数を、アドミッタンス及びインピーダンス行列として算出する線路定数算出手段と、前記電気量取込手段に取り込む電気量に零相分一定値以上含まれていることを検出する零相分検出手段を使用し、前記零相分検出手段において検出した零相分が一定値以上となったことを条件に線路定数算出手段を起動し、前記線路定数算出手段により少なくとも2つ以上の異なる時点で前記電気量取込手段に取り込んだ電気量とその零相分に基づいて送電線路の定数を算出することを特徴とする。

0010

また、本発明の保護制御計測装置は、測定対象とする線路の両端に設置され送電線両端の電気量を取り込む電気量取込手段と、前記電気量取込手段における電気量取り込みを同時刻に行うための時刻同期手段と、前記線路をπ型等価回路または分布定数回路として、前記電気量取込手段において取り込んだ電気量から線路の定数を、アドミッタンス及びインピーダンス行列として算出する線路定数算出手段と、前記電気量取込手段に取り込む電気量に零相分が一定値以上含まれていることを検出する零相分検出手段を備え、前記線路定数算出手段が、前記零相分検出手段において検出した零相分が一定値以上となったことを条件に起動し、少なくとも2つ以上の異なる時点で前記電気量取込手段に取り込んだ電気量とその零相分に基づいて送電線路の定数を算出するものであることを特徴とする。

発明の効果

0011

本発明によれば、測定対象とする線路の両端で同時刻に零相分を含んだ電気量を取り込み、その電気量に基づいて線路定数をアドミッタンス及びインピーダンス行列として算出することが可能となり、従来技術に比較して、簡単かつ正確に線路定数を得ることができる。特に、零相分の検出は、必ずしも送電線内部事故に限らず検出が可能であることから、本発明によれば、事故時以外における線路定数の算出を容易に実施できる。

図面の簡単な説明

0012

本発明の実施例1の全体構成を示す配置図。
実施例1における保護制御計測装置のブロック図。
実施例1の動作を説明するフローチャート
実施例4における保護制御計測装置のブロック図。
送電線事故時の電圧及び電流の状態を示す波形図。
実施例4の動作を説明するフローチャート。
実施例5における保護制御計測装置のブロック図。
実施例5の動作を説明するフローチャート。
実施例6における保護制御計測装置のブロック図。
実施例6の動作を説明するフローチャート。
実施例7における保護制御計測装置のブロック図。
実施例7の動作を説明するフローチャート。
実施例8における保護制御計測装置のブロック図。
実施例8の動作を説明するフローチャート。

0013

(構成)
図1は、本発明の実施例1に係る送電線定数測定方法を適用した保護制御計測装置110のブロック図である。101A,101B,101Cは被定数測定送電線、102は変流器、103は計器用変圧器である。104は自端と相手端を結ぶ通信回線である。

0014

保護制御計測装置110の内部構成を図2に示す。電気所A,Bにそれぞれ設けられた保護制御計測装置110は、自端の電気量と、相手側電気所から通信回線を介して送られてきた相手端電気量を取り込む電気量取込手段111を有する。この電気量取込手段111には、GPSの絶対時刻信号を利用した時刻同期手段112からの時刻情報も入力される。この電気量取込手段111の出力側には、電気量取込手段111によって得られた情報を元に線路定数を算出する線路定数算出手段113が設けられている。

0015

この線路定数算出手段113は、少なくともひとつの時点の電流、電圧内に零相分が含まれる場合において、アドミッタンス行列とインピーダンス行列を求める。そのため、前記保護制御計測装置110は零相分検出手段114を備えている。

0016

このような構成の保護制御計測装置110においては、運用状態にある送電線101A,101B,101C両端の電流、電圧の瞬時値を、電気量取込手段111にて一定時間間隔サンプリングし、ディジタル信号に変換後、図示しないメモリに記録する。なお、送電線の定数測定のためには送電線両端の装置110において、同時刻にデータをサンプリングする必要があるため、GPSの絶対時刻信号を利用した時刻同期手段112を用いて、両端の保護制御計測装置110の内部クロックの時刻を高精度に合わせる。

0017

保護制御計測装置110では、このクロックに従い送電線両端の電流、電圧の瞬時値を一定時間間隔でサンプリングする。次に、電気量取込手段111内のメモリに記録した送電線両端の電流、電圧データを線路定数算出手段113で以下に従って演算する。なお、ここで相手端子の電流、電圧は通信回線104を利用して自端子の電気量取込手段111に入る。

0018

3相送電線のモデルを下記に示す。このモデルにおいて、Iia、Iib、Iic、Via、Vib、Vicは自端の電気量、Ioa、Iob、Ioc、Voa、Vob、Vocは相手端の電気量とする。Z1、Y1、Z4、Y4、Z6、Y6は送電線自己インピーダンス、Z2、Y2、Z3、Y3、Z5、Y5は相互インピーダンスとする。

0019

上図の3相送電線に関して以下の式(1)が成立する。

0020

ここで、求めたい線路定数の未知数である送電線自己インピーダンスZ1、Y1、Z4、Y4、Z6、Y6及び相互インピーダンスZ2、Y2、Z3、Y3、Z5、Y5は、送電線両端で得られる電流、電圧Vi、Ii、Vo、Ioを既知として成立する連立方程式の数より少ない。そこで、実施例1では、少なくとも2回以上の時点、すなわち異なる2時点での電流、電圧を用いて連立方程式を作り線路定数の未知数を得る。

0021

(作用)
図3処理フローに基づいて、本発明の特徴である電気量取込み及び線路定数算出の手順について説明する。

0022

まず、ステップS1にて、ある時刻t1時点の自端子及び相手端子の電気量を取り込む。相手端子の電気量は通信回線を用いて取り込むが、すでに相手端子でGPSの絶対時刻信号によりt1時点の電気量が取り込まれているので、通信回線の遅延は問題とならない。この電気量は特に零相分を含む必要はないことから、任意の時点で取り込んだ電気量でよい。

0023

次に、ステップS2で零相分検出手段114により、零相分を含む電圧あるいは電流が発生しているか監視を行う。この零相分検出手段114としては、電力系統保護で用いられる過電圧リレーあるいは零相過電流リレーを装置内に設けその動作の有無を確認することで実現できる。零相分が、たとえば送電線の外部あるいは内部の事故で発生すれば、これらのリレーが動き、ステップS3でその際の時刻(t2)で電気量を取り込む。これによりアドミッタンス行列は求めることができる。

0024

さらに、インピーダンス行列を求めるには、適当な時刻t3でステップS4にて電気量を取り込む。以下、同様にしてステップSn(n≧2)までこれらの電気量の取り込みを繰り返し、時刻tnの電気量を取り込む。

0025

ステップSn+1では、線路定数算出手段113により、アドミッタンス及びインピーダンス行列を求める。本発明では、このようにして送電線が運用されている状態の異なる複数時点の電気量を取り込んで線路定数を算出する。

0026

(線路定数算出の方法)
以下、実施例1の線路定数算出手段113により、ステップSn+1において、線路定数を算出する方法について、具体的に説明する。この実施例1では、下記の通り、送電線をπ型等価回路として考える。ここで、送電線は、ねん架していないことを想定する。当然ながら以下得られる一般解は、ねん架している場合にも当てはまる

0027

このπ型等価回路において、線路定数はインピーダンスZ(=R+jX[Ω])、アドミッタンスY(=jB[Ω])で定義され、回路相反性より、アドミッタンス行列Y、インピーダンス行列Zは、以下の式(2)で表現される。

0028

このとき、送電線両端の電流、電圧と上記行列の関係は以下の回路方程式が成立する。

0029

式(6)を以下のように定義し、前記式(3)を未知数Yに対する方程式とすると、以下の式(7)に変換される。

0030

この式(7)は以下に書き換えられる。

0031

ここで、電圧データ行列Vyに対して数式処理を行う。具体的には、ガウス消去法の中の前進消去を適用することで上三角形行列に変形する。これにより行列の階数を求めると、行列Vyの階数は、vi,v0の値にかかわらず5であることが判る。このことは、式(7)が退化しており、1個の測定データではアドミッタンスyを決定できないことを示している。

0032

以下、この行列Vyを用いてアドミッタンス行列Yを求める。ここで、前記の通り1個の測定データではアドミッタンスyを決定できないために、本実施例では、2つの異なる状態の測定データViyとViiyが必要となる。この場合、少なくとも片方の状態では零相分が必要である。すなわち、ViyとViiyを縦に並べた行列[Viy Viiy]Tに対し、適用な行列Pによって前進消去を行うと、その6行6列成分は、次の式(9)(10)となる。

0033

これに対し、具体的な数値代入された時、式(9)が0にならなければこの行列の階数は6となり、アドミッタンスyが決定できる。ここで、式(10)のαに注目すると、Viyが零相分を含まない場合、次の式(11)が成立する。更に、Viiyも零相分を含まない場合、次の式(12)となって、αは0となる。従って、ViyとViiyのどちらかが零相分を含む必要があることが分かる。

0034

このようにして、零相分検出手段114により零相分が検出された状態において、電圧及び電流データが得られた場合、以下の式(13)を線路定数算出手段113で計算することで、アドミッタンスyが決定できアドミッタンス行列Yが求められる。

0035

同様にしてインピーダンス行列Zを求める。すなわち、Zについても同様に、前記式(4)を未知数Zに対する方程式にすると、次の式(14)(15)に変換される。

0036

ここで、Inを用いてインピーダンス行列を求めるには3つの異なる状態のデータIin,Iiin及びIiiinが必要となる。少なくともひとつの状態では零相分が必要である。すなわち、Inの階数は3、2個のデータを使った次の行列[Iin Iiin]Tの階数は5となり、2個のデータではインピーダンスzを決定できない。

0037

そこで、3つの異なる状態でのデータを利用する。3つの状態でのデータを縦に並べた次の行列[Iin Iiin Iiiin]Tに対し、適当な行列Qによって前進消去を行うと、その6行6列成分は次の式(16)(17)となる。

0038

この式(16)に対して具体的な数値が代入された時、式(16)が0にならなければ、この行列の階数は6となり、インピーダンスzが決定できる。そこで、式(16)中のγに着目すると、Iiin及びIiiinが零相分を含まない場合、次の式(18)の関係が成立する。同様にIinも零相分を含まない場合、次の式(19)となってγは0となる。従って、Iin、Iiin、Iiiinのいずれかは、零相分を含む必要がある。

0039

このような電圧、電流データが得られた場合、以下の式(20)を線路定数算出手段113で計算することでインピーダンスzが決定でき、インピーダンス行列Zが求められる。

0040

以上のとおり、実施例1の線路定数算出手段113においては、線路定数Y,Zを決定するためには3つの異なる潮流状態でのデータを必要とし、行列Vy,In共に少なくとも1つは零相分を含む必要がある。そして、行列[Viy Viiy]T及び[Iin Iiin Iiiin]Tの階数が6になるデータが得られた時、擬似逆行列によって前記式(13)(14)でアドミッタンスy及びインピーダンスzが決定でき、線路定数であるアドミッタンス行列Y及びインピーダンス行列Zが、線路定数算出手段113により求められる。

0041

(効果)
本実施例によれば、従来の保護制御計測装置で必要であった送電線に関連する整定計算を大幅に省力化できるとともに、運用中の送電線周囲の環境変化適応して正しい線路定数を算出し整定値を補正できることから、経済性信頼性の高い保護制御計測装置を提供できる。

0042

実施例2は前記実施例1の変形例であって、前記式(3)に基づいて以下の式(21)に示す行列を定義することにより、線路定数算出手段113において、以下の式(22)でアドミッタンス行列Yを求めるものである。

0043

同様に、前記式(4)より以下の式(23)に示す行列を定義することにより、線路定数算出手段113において、以下の式(24)でインピーダンス行列Zを求める。

0044

この実施例2では、行列Y及びZを要素に分解せず、行列のまま解くことができる。すなわち、元々の回路方程式は、下記の通り前記式(3)から(5)に示した通りのものである。

0045

この時、Y及びZは3×3型行列であり、他の項は全て3×1型行列(ベクトル)である。これより、3つの測定値を用意することでi,vはそれぞれ3×3型行列となり、上記の連立方程式(3)(4)は以下の行列方程式(25)(26)となる。

0046

これより、Vy及びInの逆行列を取ることでY,Zを求めることができる。この実施例2でも、零相分が必要である。すなわち、この行列方程式を解くためには、Vy及びInが正則である必要がある。また、Zが正則であるため、Inが正則であることはVzが正則であることと同値である。よって、両端の電圧データを集めた行列が、正則である必要がある。

0047

正方行列が正則であることは行列の階数がそのサイズに等しくなることと同値であるが、集めたデータの中に零相分が一つも含まれない場合は有効なデータが2つしかないことを意味し、行列の階数が一つ落ちてしまう。そのため、実施例2においても、前記実施例1と同様に、零相分を含むことが必要不可欠である。

0048

このように、実施例2においても、零相分検出手段114により零相分を検出した状態において、電気量取込手段111から取り込んだ電気量に基づいて、線路定数算出手段113によりアドミッタンス行列Y及びインピーダンス行列Zを求めることが可能である。

0049

実施例3は、前記線路定数算出手段113が、送電線を分布定数回路と考えることにより、線路定数の算出を行うものである。この実施例2において、送電線を分布定数回路としておくと、その入力端出力端の関係は、以下の式(27)の四端子表現で表される。式(27)中、Y,Zは、単位長あたりのアドミッタンス、インピーダンスであり、相反性から前記実施例1で述べた式(1)と同じ形となる。

0050

ここで、式(27)中の各記号は、次の式(28)〜(30)に示すとおりである。

0051

前記の式(27)より、アドミッタンス、インピーダンスY,Zに関する次の非線形連立方程式(31)が導かれる。

0052

この非線形連立方程式(31)は、2つの状態での測定データを用い、ガウスニュートン法で解くことでY,Zを求めることができる。この手順を線路定数算出手段113にて行う。具体的には、線路の相反性を仮定したことによって、この連立方程式(31)は複素数の式6個分の意味を持ち、変数の数(未知数の数)がYは実数で6個、Zは実数で12個となっている。一方、一度の測定で得られる方程式は複素数で6個(実数で12個)の為、π型等価回路の場合と違い理論上は2つのデータから線路定数Y,Zを推定可能である。

0053

なお、この送電線を分布定数回路と考える方法についても、理論上では零相分は必要不可欠ではないが、零成分を含むことが望ましい。すなわち、π型等価回路は、分布定数線路級数展開し、高次項を無視した近似である。これにより、理論上は有効である高次項を実用上小さいためにほとんど無視し、結果としてほぼπ型等価回路で解探索をしている。そのため、一部の成分が無視されやすくなり、結果として解に収束しなくなる。よって、分布定数線路の解探索でも高次項に頼らずに解に到達するために、別の方法で有効なデータを増やす必要があり、その方法として零相分を利用することが好ましい。

0054

このように実施例3においても、零相分検出手段114により零相分を検出した状態において、電気量取込手段111から取り込んだ電気量に基づいて、線路定数算出手段113によりアドミッタンス行列Y及びインピーダンス行列Zを求めることが可能である。その結果、従来の保護制御計測装置で必要であった送電線に関連する整定計算を大幅に省力化できる。

0055

(構成)
実施例4の構成を図4に示す。この実施例4は、実施例3における零相分検出手段114の具体例として、送電線事故状態検出手段115を設けたものである。なお、他の構成は、前記実施例1と同様である。

0056

実施例4においては、この送電線事故状態検出手段115を用いて、対象送電線内に事故が発生しているか、あるいは事故を検出した保護リレーの動作か、あるいは系統操作により遮断器開放している期間であることを検出する。具体的には、送電線内部事故を検出する電流差動リレー、距離リレーあるいは回線選択リレーなど、選択性のあるリレーの出力を、送電線事故状態検出手段115の入力とすることで送電線内部に事故が発生していることを検出できる。

0057

(作用)
電流、電圧事故波形タイムチャート図5に示す。t1時点は事故発生前の電気量、t2時点は送電線内部の事故発生時の電気量、t3時点は事故検出後遮断器が送電線を開放し再閉路するまでの電気量、t4時点は系統事故が復旧した電気量を示す。

0058

実施例4の動作フローチャート図6に示す。この図6の各ステップを、前記図5に示した各時刻の電気量と対比して説明する。図6のステップS1が、図5の事故発生前t1時点の電気量取込みに対応する。ステップ2では、送電線内部事故が発生したか否かを前記送電線事故状態検出手段115によって検出し、事故が発生した場合に、次のステップS3において事故発生時点であるt2時点の電気量取込みを行う。

0059

その後、ステップS4にて、事故検出後遮断器が送電線を開放し再閉路するまでのt3時点での電気量の取込みを行う。ステップ5では、送電線事故状態検出手段115によって遮断器の状態を本実施例の装置に取込むことで、送電線内部事故の継続あるいは復旧を判定する。ステップ5において送電線内部事故の復旧を判定した場合は、ステップS6において系統事故復旧したt4時点の電気量の取込みを行う。その後、ステップS7において、線路定数算出手段113により得られた全ての電気量を用いて線路定数の計算を行う。

0060

(効果)
このような構成を有する実施例4によれば、送電線内部事故中あるいは復旧中の電気量を取り込むことで、零相分を含む電気量を利用できることから、線路定数算出手段113の演算精度が向上することが期待できる。なお、系統事故中あるいは復旧中に線路定数を算出できた場合に、その時点で該当する保護リレーの整定値を変更することは、本装置演算処理速度が速くなれば可能となる。

0061

(構成)
実施例5の構成を図7に示す。この実施例5は、前記実施例1の変形例であって、線路定数算出手段113において算出した線路定数が、予め定めた範囲内に入っていない場合は、算出結果を破棄する線路定数検定手段116を設けたものである。すなわち、線路定数算出手段113は、実施例1乃至実施例3に示す式を用いるが、取り込んだ電気量によって演算誤差が大きくなる、あるいは演算が収束せずに物理的にありえない値を算出結果とする可能性がある。そこで、この実施例5では、あらかじめ物理的にありえる線路定数の範囲を線路定数検定手段116内に組み込んでおく。

0062

(作用)
このような構成を有する実施例5では、図11に示すフローチャートのステップ1からステップSn+1のように、前記実施例1と同様にして、線路定数であるアドミッタンス及びインピーダンス行列を求める。その後、ステップSn+2において、線路定数算出手段113からの結果を線路定数検定手段116に入力して、計算で得られた線路定数の値が予め設定された範囲内にあるか否かを検定する。検定結果が、範囲内である場合には、ステップSn+3において算出された線路定数を確定し、範囲外である場合は、ステップSn+4において算出結果を破棄する。

0063

(効果)
このように実施例5においては、演算誤差や収束しない演算結果を排除することが可能になるので、高精度な線路定数を求めることが可能となる。

0064

(構成)
図9に示す実施例6は、本発明の保護制御計測装置110を送電線の故障点標定装置とした場合の構成を示す。すなわち、本発明の保護制御計測装置110に公知の故障点評定手段117を組み込み、この故障点評定手段117に線路定数算出手段113によって得られた線路定数を、電気量取込手段111で取得した各時点の電気量と共に入力するものである。

0065

(作用)
このような構成の実施例6の動作は、図10のフローチャートに示すように、ステップS1からステップSn+1までは前述までの実施例と同じである。その後、ステップSn+1の線路定数算出手段113の算出結果を故障点標定機能117に入力し、ステップSn+2では、故障点評定手段117が線路定数算出手段113の出力を用いて故障点評定の整定値を補正あるいは再設定する。

0066

(効果)
故障点標定のアルゴリズムは種々提案されてきており距離リレーのように線路のインピーダンスを測距するもの、電流の分布を求めるものなどがあるが、いずれも正しい線路の定数が必要となる。従来の故障点標定装置では、線路定数を求めるために前述したCarson-Polarczhek法を利用した計算をコンピュータでオフラインで行い装置の運用開始前に整定していた。運用後は整定変更を行わずに固定で運用するのが一般的であった。

0067

本実施例によれば、事前に従来方法で整定しておいた場合でも、運用後に実際の潮流から線路定数が求められ再整定を自動的に行えることから、精度の高い故障点標定装置を得ることができる。また従来のCarson-Polarczhek法を利用した計算は線路の幾何学的な配置を入力する必要があり、また周囲温度、大地の導電率などを推測で入力する必要があったことから経済性、信頼性の課題があった。一方、本実施例によれば、運用開始前に労力をかけて線路定数を求める必要がなくなるとともに、運用中の周囲の環境変化を時々刻々適応的に反映しながら線路定数が算出できることから、経済性、信頼性が大幅に向上する。

0068

なお、故障点標定装置には、相手端子からの電流を自端子に取込んで標定演算を行う上述のもの以外に、各端子の時刻同期した電気量データを中央の演算装置集約し、演算装置で故障点標定演算を行うものもある。この場合は、上述の線路定数算出手段113は、この中央の演算装置に置くことになるが、その効果は上述の例と同等である。

0069

(構成)
図11は、保護制御計測装置110を送電線の保護を行う距離リレーとした場合の構成を示す。すなわち、本発明の保護制御計測装置110に公知の距離リレー118を組み込み、この距離リレー118に線路定数算出手段113によって得られた線路定数を、電気量取込手段111で取得した各時点の電気量と共に入力するものである。

0070

(作用)
このような構成の実施例7の動作は、図12のフローチャートに示すように、ステップS1からステップSn+1までは前述までの実施例と同じである。その後、ステップSn+1の線路定数算出手段113の算出結果を距離リレー118に入力し、ステップSn+2では、距離リレー118が線路定数算出手段113の出力を用いて距離リレー118の線路定数に関わる整定値を補正あるいは再設定する。

0071

(効果)
距離リレーのアルゴリズムは種々提案されてきているが、いずれも正しい線路の定数が必要となる。従来の距離リレーでは、線路定数を求めるために前述したCarson-Polarczhek法を利用した計算をコンピュータでオフラインで行うか、あるいは送電線建設時に実測をしたデータを用いるかなどして装置の運用開始前に動作範囲を整定していた。運用後は、整定変更を行わずに固定で運用するのが一般的であった。

0072

本実施例によれば事前に従来方法で整定しておいた場合でも、運用後に実際の潮流から線路定数が求められ再整定を自動的に行えることから精度の高い距離リレーを得ることができる。また従来のCarson-Polarczhek法を利用した計算は線路の幾何学的な配置を入力する必要があり、また周囲温度、大地の導電率などを推測で入力する必要があったことから経済性、信頼性の課題があり、建設時に実測する場合も印加用電源などの準備が必要であったが、本実施例によれば、運用開始前に労力をかけて線路定数を求める必要がなくなるとともに、運用中の周囲の環境変化を時々刻々適応的に反映しながら線路定数が算出できることから大幅に経済性、信頼性が向上する。

0073

(構成)
図13は、本発明の保護制御計測装置110を送電線の保護を行う電流差動リレー装置とした場合の構成である。すなわち、本発明の保護制御計測装置110に公知の電流差動リレー119を組み込み、この電流差動リレー119に対して線路定数算出手段113によって得られた線路定数を、電気量取込手段111で取得した各時点の電気量と共に入力するものである。

0074

(作用)
このような構成の実施例8の動作は、図14のフローチャートに示すように、ステップS1からステップSn+1までは前述までの実施例と同じである。その後、ステップSn+1の線路定数算出手段113の算出結果を電流差動リレー119に入力し、ステップSn+2では、電流差動リレー119が線路定数算出手段113の出力を用いて電流差動リレー119の線路定数に関わる整定値を補正あるいは再設定する。

0075

(効果)
従来、長距離送電線ケーブル系の保護を行う電流差動リレーの整定には、送電線の充電電流補償した整定を行うのが一般的であり、線路のアドミッタンスと端子の電圧から充電電流を求めていた。アドミッタンスの計算は、前述の例のように線路の幾何学的配置から求められていたが、労力が多く精度にも課題があった。

実施例

0076

本実施例によれば、事前に従来方法で整定しておいた場合でも、運用後に実際の線路アドミッタンスから充電電流が求められ、再整定を自動的に行えることから、精度の高い電流差動リレーを得ることができる。また、従来のCarson-Polarczhek法を利用した計算は、線路の幾何学的な配置を入力する必要があり、かつ周囲温度、大地の導電率などを推測で入力する必要があったことから経済性、信頼性の課題があった。さらに、建設時に実測する場合も印加用電源などの準備が必要であった。本実施例によれば、運用開始前に労力をかけて充電電流を求める必要がなくなるとともに、運用中の周囲の環境変化を時々刻々適応的に反映しながら線路定数が算出できることから、大幅に経済性、信頼性が向上する。

0077

101A,101B、101C:送電線
102:変流器
103:計器用変圧器
104:通信回線
110:保護制御計測装置
111:電気量取込手段
112:時刻同期手段
113:線路定数算出手段
114:零相分検出手段
115:送電線事故状態検出手段
116:線路定数検定手段
117:故障点標定手段
118:距離リレー
119:充電電流補償リレー

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