故障点標定システム、故障点標定装置、故障点標定方法および故障点標定プログラム
【課題】ノイズレベルが変動したり、サージ波形の立ち上がりが緩やかであったりしても、サージ波形の立ち上がり点をより正確に推定することにより、簡単でかつ高精度に故障点を標定できる故障点標定システムを提供する。
【解決手段】ノイズレベル最大値検出部によって、差分絶対値データのノイズレベル最大値検出区間Ｔｎのノイズレベル最大値Ｖｎを求める。次に、サージ波形ピーク点検出部によって、サージ波形ピーク点検出区間Ｔｐの最初の極大点であるピーク点Ｐ１を検出する。次に、サージ波形到達時刻演算部によって、サージ波形ピーク点検出区間Ｔｐの始点である点ＰＶ２から４００個目まで逆方向(時間を遡る方向)にＶｎを最初に下回る点Ｐ２を検出する。そして、サージ波形到達時刻演算部によって、ピーク点Ｐ１と点Ｐ２を結ぶ直線のゼロクロス点Ｐ０をサージ波形の立ち上がり点とする。
【解決手段】ノイズレベル最大値検出部によって、差分絶対値データのノイズレベル最大値検出区間Ｔｎのノイズレベル最大値Ｖｎを求める。次に、サージ波形ピーク点検出部によって、サージ波形ピーク点検出区間Ｔｐの最初の極大点であるピーク点Ｐ１を検出する。次に、サージ波形到達時刻演算部によって、サージ波形ピーク点検出区間Ｔｐの始点である点ＰＶ２から４００個目まで逆方向(時間を遡る方向)にＶｎを最初に下回る点Ｐ２を検出する。そして、サージ波形到達時刻演算部によって、ピーク点Ｐ１と点Ｐ２を結ぶ直線のゼロクロス点Ｐ０をサージ波形の立ち上がり点とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、故障点標定システム、故障点標定装置、故障点標定方法および故障点標定プログラムに関し、詳しくは、サージ到達時間差に基づいて故障点を標定する故障点標定システム、故障点標定装置、故障点標定方法および故障点標定プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
サージ到達時間差型の故障点標定システムにおいて、サージ到達時刻を正確に求めることは故障点標定精度を向上させる上で重要である。
【０００３】
従来の第１の故障点標定システムとしては、サージ検出時点を故障時点とするのではなく、サージ検出時点から波形を遡ってサージ開始認定時点を過ぎるサンプル点まで戻り、そこをサージ発生時点としてその時刻を用いることにより、故障点を標定するものがある(例えば、特許第３５２７４３２号(特許文献１))。
【０００４】
また、従来の第２の故障点標定システムとしては、ノイズ成分によるサージ検出時点の推定誤差を避けるためにサブバンドフィルタを用い、線路の両端で観測された波形の同じ周波数帯の波形成分のみで立ち上がり時点を判定するものがある(例えば、特許第３８４４７５７号(特許文献２))。
【０００５】
しかしながら、上記第１,第２の故障点標定システムでは、ノイズ成分のレベルは一定ではなく、また、サージ開始判定時点においては既にサージが到達してからいくらかの時間が経過しているので、サージ波形の立ち上がりが緩やかな場合は、実際のサージ立ち上がり時点とサージ立ち上がり判定時点との間に無視できない時間差が発生していた。また、故障時に発生するサージよりも振幅が小さいノイズ成分にも、ほぼ同じ周波数帯のノイズが含まれている場合があり、それらは標定結果の誤差要因となっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３５２７４３２号
【特許文献２】特許第３８４４７５７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、この発明の課題は、ノイズレベルが変動したり、サージ波形の立ち上がりが緩やかであったりしても、サージ波形の立ち上がり点をより正確に推定することにより、簡単でかつ高精度に故障点を標定できる故障点標定システム、故障点標定装置、故障点標定方法および故障点標定プログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、この発明の故障点標定システムは、
送電線の一端または上記送電線の予め定められた区間の一端に設けられ、上記送電線に発生したサージ波形が到達した到達時刻に対応づけて上記サージ波形をサンプリングしたサージ波形データを記録する第１波形記録装置と、
上記送電線の他端または上記送電線の予め定められた区間の他端に設けられ、上記送電線に発生したサージ波形が到達した到達時刻に対応づけて上記サージ波形をサンプリングしたサージ波形データを記録する第２波形記録装置と、
上記第１,第２波形記録装置に記録された上記サージ波形データに基づいて、上記サージ波形の到達時刻の時間差から上記サージ波形の発生点である故障点を標定する故障点標定装置と
を備え、
上記第１,第２波形記録装置は、
上記サージ波形の変化が予め設定された起動条件を満たしたときの起動点を検出する起動点検出部と、
上記起動点検出部が上記起動点を検出すると、上記起動点の前後の上記サージ波形データを記憶する記憶部とを夫々有し、
上記故障点標定装置は、
上記第１,第２波形記録装置の上記記憶部に記憶された上記サージ波形データの夫々に対して、Ｎ個(Ｎは２以上の整数)のデータ毎の移動平均演算を行う移動平均演算部と、
上記移動平均演算部により移動平均演算された上記サージ波形データの夫々に対して、Ｍ個(Ｎは２以上の整数)間隔で順次差分をとって上記サージ波形の差分データを演算する差分データ演算部と、
上記差分データ演算部により演算された上記サージ波形の差分データの夫々を絶対値化する絶対値化部と、
上記絶対値化部により絶対値化された上記サージ波形の差分絶対値データの夫々に対して、上記起動点よりも前の予め設定されたノイズレベル最大値検出区間におけるノイズレベル最大値Ｖｎを検出するノイズレベル最大値検出部と、
上記絶対値化部により絶対値化された上記サージ波形の差分絶対値データの夫々に対して、上記起動点よりも後の予め設定されたサージ波形ピーク点検出区間において、上記起動点側に最も近い極大点を上記サージ波形のピーク点Ｐ１として検出するサージ波形ピーク点検出部と、
上記絶対値化部により絶対値化された上記サージ波形の差分絶対値データの夫々に対して、上記サージ波形ピーク点検出部により検出された上記サージ波形のピーク点Ｐ１または上記サージ波形ピーク点検出区間の始点から時間を遡って上記サージ波形の差分絶対値データが最初に上記ノイズレベル最大値Ｖｎを下回る点Ｐ２を検出して、上記サージ波形のピーク点Ｐ１と上記点Ｐ２を通る直線のゼロクロス点を上記サージ波形の立ち上がり点とし、そのサージ波形の立ち上がり点の時刻をサージ波形到達時刻とするサージ波形到達時刻演算部と、
上記サージ波形到達時刻演算部により演算された上記第１波形記録装置側の上記サージ波形到達時刻Ｔａと上記第２波形記録装置側の上記サージ波形到達時刻Ｔｂに基づいて、次式により上記送電線の一端または上記送電線の予め定められた区間の一端から上記サージ波形の発生点である故障点までの距離Ｘ[ｋｍ]を標定する故障点標定部と
を有することを特徴とする。
Ｘ＝(Ｌ＋(Ｔａ−Ｔｂ)・Ｖ)／２
ただし、Ｌ：送電線(または送電線の予め定められた区間)の線路長[ｋｍ]
Ｖ：サージ伝播速度[ｋｍ／秒]
【０００９】
ここで「送電線」とは、電気鉄道のき電系統または高圧配電系統の電線や、電力の送電系統または配電系統の電線などを含む。
【００１０】
上記構成によれば、第１,第２波形記録装置の記憶部に記憶されたサージ波形データの夫々に対して、故障点標定装置は、移動平均演算(積分効果)と差分演算(微分効果)によるフィルタリング処理を行うことにより、ノイズ成分を低減すると共に商用周波数の交流成分を除去した後に、起動点前のサージ波形データにノイズレベル最大値検出区間を設けてノイズレベル最大値Ｖｎの検出を行う。これによって検出されたノイズレベル最大値Ｖｎ以下のノイズ領域では、サージ波形の立ち上がり点が存在したとしてもそれを直接検出することは困難である。そこで、故障点標定装置では、第１,第２波形記録装置のフィルタリング処理がされたサージ波形データの夫々に対して、ノイズ領域を脱する直前の点Ｐ２(サージ波形の差分絶対値データが最初にノイズレベル最大値Ｖｎを下回る点)と、ノイズ領域を脱して最初の極大点に至ったピーク点Ｐ１(起動点側に最も近い極大点であるサージ波形のピーク点)とを通る直線のゼロクロス点を求め、そのゼロクロス点の時間軸上の時刻をサージ波形到達時刻(サージ波形の立ち上がり点の時刻)とする。そうして求めた第１波形記録装置側のサージ波形到達時刻Ｔａと第２波形記録装置側のサージ波形到達時刻Ｔｂに基づいて、上記式により送電線の一端または送電線の予め定められた区間の一端からサージ波形の発生点である故障点までの距離Ｘ[ｋｍ]を標定する。
【００１１】
これによって、ノイズレベルが変動したり、サージ波形の立ち上がりが緩やかであったりしても、サージ波形の立ち上がり点をより正確に推定することにより、簡単でかつ高精度に故障点を標定できる。
【００１２】
また、一実施形態の故障点標定システムでは、
上記第１,第２波形記録装置は、
ＧＰＳ(Global Positioning Satellite：全地球測位システム)衛星からの電波を受信して、協定世界時(ＵＴＣ)に同期した基準時刻信号に基づいて時刻を計時する時計部を有し、
上記時計部からの時刻情報に基づいて、上記サージ波形が到達した到達時刻に対応づけて上記サージ波形データを上記記憶部に記憶する。
【００１３】
上記実施形態によれば、第１,第２波形記録装置の夫々の時計部は、ＧＰＳ衛星からの電波を受信して、協定世界時(ＵＴＣ)に同期した基準時刻信号に基づいて時刻を計時する。そして、第１,第２波形記録装置の夫々において、時計部からの正確な時刻情報に基づいて、サージ波形が到達した到達時刻に対応づけてサージ波形データを記憶部に記憶する。これにより、第１,第２波形記録装置の夫々において、サージ波形の正確な到達時刻をサージ波形データに対応づけることができるので、より高精度な故障点の標定が故障点標定装置において可能となる。
【００１４】
また、一実施形態の故障点標定システムでは、
上記第１,第２波形記録装置の上記起動点検出部は、入力されたオンオフ信号の変化が予め設定された起動条件を満たしたときの起動点を検出する。
【００１５】
上記実施形態によれば、例えば、第１,第２波形記録装置に送電線の保護リレーの動作信号であるオンオフ信号が入力され、送電線の事故時にオンオフ信号の変化が予め設定された起動条件を満たしたときの起動点を起動点検出部により検出する。これによって、上記サージ波形の変化による起動点の検出とオンオフ信号の変化による起動点の検出を組み合わせて起動点の検出が可能になるので、対象となる送電線の構成などに応じて起動点検出部の起動点検出機能を選択することが可能となり、設置の自由度が高くなる。
【００１６】
また、一実施形態の故障点標定システムでは、
上記故障点標定装置は、
上記移動平均演算部の移動平均演算に用いられる上記Ｎ個または上記差分データ演算部の差分データの演算に用いる上記Ｍ個の少なくとも一方を設定する演算条件設定部を有する。
【００１７】
上記実施形態によれば、故障点標定装置の演算条件設定部により、移動平均演算部の移動平均演算に用いられるＮ個を設定することによって、移動平均演算(積分効果)によるローパスフィルタの特性を調整でき、サージ波形よりも周波数の高いノイズ成分をカットする帯域を適宜調整できる。また、上記故障点標定装置の演算条件設定部により、差分データ演算部の差分データの演算に用いるＭ個を設定することによって、差分演算(微分効果)によるハイパスフィルタの特性を調整でき、直流成分や商用周波数の交流成分(高調波を含む)をカットする帯域を適宜調整できる。
【００１８】
また、一実施形態の故障点標定システムでは、
上記故障点標定装置は、
上記ノイズレベル最大値検出部の上記ノイズレベル最大値検出区間または上記サージ波形ピーク点検出部の上記サージ波形ピーク点検出区間の少なくとも一方の区間を設定する検出区間設定部を有する。
【００１９】
上記実施形態によれば、故障点標定装置の検出区間設定部により、ノイズレベル最大値検出部のノイズレベル最大値検出区間を設定することによって、対象となる送電線毎に異なるノイズ状況に応じて最適なノイズレベル最大値検出区間を適宜設定することが可能となる。また、上記故障点標定装置の検出区間設定部により、サージ波形ピーク点検出部のサージ波形ピーク点検出区間を設定することによって、対象となる送電線毎に異なるノイズ状況に応じて最適なサージ波形ピーク点検出区間を適宜設定することが可能となる。
【００２０】
また、この発明の故障点標定装置では、
送電線の一端または上記送電線の予め定められた区間の一端において、上記送電線に発生したサージ波形が到達した到達時刻に対応づけて上記サージ波形をサンプリングした第１サージ波形データと、上記送電線の他端または上記送電線の予め定められた区間の他端において、上記送電線に発生したサージ波形が到達した到達時刻に対応づけて上記サージ波形をサンプリングした第２サージ波形データとに基づいて、上記第１,第２サージ波形の到達時刻の時間差から上記サージ波形の発生点である故障点を標定する故障点標定装置であって、
上記第１サージ波形データと上記第２サージ波形データの夫々に対して、Ｎ個(Ｎは２以上の整数)のデータ毎の移動平均演算を行う移動平均演算部と、
上記移動平均演算部により移動平均演算された上記サージ波形データの夫々に対して、Ｍ個(Ｎは２以上の整数)間隔で順次差分をとって上記サージ波形の差分データを演算する差分データ演算部と、
上記差分データ演算部により演算された上記サージ波形の差分データの夫々を絶対値化する絶対値化部と、
上記絶対値化部により絶対値化された上記サージ波形の差分絶対値データの夫々に対して、上記起動点よりも前の予め設定されたノイズレベル最大値検出区間におけるノイズレベル最大値Ｖｎを検出するノイズレベル最大値検出部と、
上記絶対値化部により絶対値化された上記サージ波形の差分絶対値データの夫々に対して、上記起動点よりも後の予め設定されたサージ波形ピーク点検出区間において、上記起動点側に最も近い極大点を上記サージ波形のピーク点Ｐ１として検出するサージ波形ピーク点検出部と、
上記絶対値化部により絶対値化された上記サージ波形の差分絶対値データの夫々に対して、上記サージ波形ピーク点検出部により検出された上記サージ波形のピーク点Ｐ１または上記サージ波形ピーク点検出区間の始点から時間を遡って上記サージ波形の差分絶対値データが最初に上記ノイズレベル最大値Ｖｎを下回る点Ｐ２を検出して、上記サージ波形のピーク点Ｐ１と上記点Ｐ２を通る直線のゼロクロス点を上記サージ波形の立ち上がり点とし、そのサージ波形の立ち上がり点の時刻をサージ波形到達時刻とするサージ波形到達時刻演算部と、
上記サージ波形到達時刻演算部により演算された上記第１サージ波形データの上記サージ波形到達時刻Ｔａと上記第２サージ波形データの上記サージ波形到達時刻Ｔｂに基づいて、次式により上記送電線の一端または上記送電線の予め定められた区間の一端から上記サージ波形の発生点である故障点までの距離Ｘ[ｋｍ]を標定する故障点標定部とを有することを特徴とする。
Ｘ＝(Ｌ＋(Ｔａ−Ｔｂ)・Ｖ)／２
ただし、Ｌ：送電線(または送電線の予め定められた区間)の線路長[ｋｍ]
Ｖ：サージ伝播速度[ｋｍ／秒]
【００２１】
上記構成によれば、第１,第２サージ波形データの夫々に対して、故障点標定装置は、移動平均演算(積分効果)と差分演算(微分効果)によるフィルタリング処理を行うことにより、ノイズ成分を低減させると共に商用周波数の交流成分などを除去した後に、起動点前のサージ波形データにノイズレベル最大値検出区間を設けてノイズレベル最大値Ｖｎの検出を行う。このノイズレベル最大値Ｖｎ以下のノイズ領域では、サージ波形の立ち上がり点が存在したとしてもそれを直接検出することは困難である。そこで、故障点標定装置では、フィルタリング処理が行われた第１,第２サージ波形データの夫々に対して、ノイズ領域を脱する直前の点Ｐ２(サージ波形の差分絶対値データが最初にノイズレベル最大値Ｖｎを下回る点)と、ノイズ領域を脱して最初の極大点に至った点Ｐ１(起動点側に最も近い極大点であるサージ波形のピーク点)とを通る直線のゼロクロス点を求め、そのゼロクロス点の時間軸上の時刻をサージ波形到達時刻(サージ波形の立ち上がり点の時刻)とする。そうして、第１サージ波形データのサージ波形到達時刻Ｔａと第２サージ波形データ側のサージ波形到達時刻Ｔｂに基づいて、上記式により送電線の一端または送電線の予め定められた区間の一端からサージ波形の発生点である故障点までの距離Ｘ[ｋｍ]を標定する。
【００２２】
これによって、ノイズレベルが変動したり、サージ波形の立ち上がりが緩やかであったりしても、サージ波形の立ち上がり点をより正確に推定することにより、簡単でかつ高精度に故障点を標定できる。
【００２３】
また、この発明の故障点標定方法では、
送電線の一端または上記送電線の予め定められた区間の一端において、上記送電線に発生したサージ波形が到達した到達時刻に対応づけて上記サージ波形をサンプリングした第１サージ波形データと、上記送電線の他端または上記送電線の予め定められた区間の他端において、上記送電線に発生したサージ波形が到達した到達時刻に対応づけて上記サージ波形をサンプリングした第２サージ波形データとに基づいて、上記第１,第２サージ波形の到達時刻の時間差から上記サージ波形の発生点である故障点を標定する故障点標定方法であって、
上記第１サージ波形データと上記第２サージ波形データの夫々に対して、Ｎ個(Ｎは２以上の整数)のデータ毎の移動平均演算を行う移動平均演算ステップと、
上記移動平均演算ステップにより移動平均演算された上記サージ波形データの夫々に対して、Ｍ個(Ｎは２以上の整数)間隔で順次差分をとって上記サージ波形の差分データを演算する差分データ演算ステップと、
上記差分データ演算ステップにより演算された上記サージ波形の差分データの夫々を絶対値化する絶対値化ステップと、
上記絶対値化ステップにより絶対値化された上記サージ波形の差分絶対値データの夫々に対して、上記起動点よりも前の予め設定されたノイズレベル最大値検出区間におけるノイズレベル最大値Ｖｎを検出するノイズレベル最大値検出ステップと、
上記絶対値化ステップにより絶対値化された上記サージ波形の差分絶対値データの夫々対して、上記起動点よりも後の予め設定されたサージ波形ピーク点検出区間において、上記起動点側に最も近い極大点を上記サージ波形のピーク点Ｐ１として検出するサージ波形ピーク点検出ステップと、
上記絶対値化ステップにより絶対値化された上記サージ波形の差分絶対値データの夫々対して、上記サージ波形ピーク点検出ステップにより検出された上記サージ波形のピーク点Ｐ１または上記サージ波形ピーク点検出区間の始点から時間を遡って上記サージ波形の差分絶対値データが最初に上記ノイズレベル最大値Ｖｎを下回る点Ｐ２を検出して、上記サージ波形のピーク点Ｐ１と上記点Ｐ２を通る直線のゼロクロス点を上記サージ波形の立ち上がり点とし、そのサージ波形の立ち上がり点の時刻をサージ波形到達時刻とするサージ波形到達時刻演算ステップと、
上記サージ波形到達時刻演算ステップにより演算された上記第１サージ波形データの上記サージ波形到達時刻Ｔａと上記第２サージ波形データの上記サージ波形到達時刻Ｔｂに基づいて、次式により上記送電線の一端または上記送電線の予め定められた区間の一端から上記サージ波形の発生点である故障点までの距離Ｘ[ｋｍ]を標定する故障点標定ステップとを有することを特徴とする。
Ｘ＝(Ｌ＋(Ｔａ−Ｔｂ)・Ｖ)／２
ただし、Ｌ：送電線(または送電線の予め定められた区間)の線路長[ｋｍ]
Ｖ：サージ伝播速度[ｋｍ／秒]
【００２４】
上記構成によれば、第１,第２サージ波形データの夫々に対して、故障点標定装置は、移動平均演算(積分効果)と差分演算(微分効果)によるフィルタリング処理を行うことにより、ノイズ成分を低減させると共に商用周波数の交流成分などを除去した後に、起動点前のサージ波形データにノイズレベル最大値検出区間を設けてノイズレベル最大値Ｖｎの検出を行う。このノイズレベル最大値Ｖｎ以下のノイズ領域では、サージ波形の立ち上がり点が存在したとしてもそれを直接検出することは困難である。そこで、故障点標定装置では、フィルタリング処理が行われた第１,第２サージ波形データの夫々に対して、ノイズ領域を脱する直前の点Ｐ２(サージ波形の差分絶対値データが最初にノイズレベル最大値Ｖｎを下回る点)と、ノイズ領域を脱して最初の極大点に至った点Ｐ１(起動点側に最も近い極大点であるサージ波形のピーク点)とを通る直線のゼロクロス点を求め、そのゼロクロス点の時間軸上の時刻をサージ波形到達時刻(サージ波形の立ち上がり点の時刻)とする。そうして、第１サージ波形データのサージ波形到達時刻Ｔａと第２サージ波形データ側のサージ波形到達時刻Ｔｂに基づいて、上記式により送電線の一端または送電線の予め定められた区間の一端からサージ波形の発生点である故障点までの距離Ｘ[ｋｍ]を標定する。
【００２５】
これによって、ノイズレベルが変動したり、サージ波形の立ち上がりが緩やかであったりしても、サージ波形の立ち上がり点をより正確に推定することにより、簡単でかつ高精度に故障点を標定できる。
【００２６】
また、この発明の故障点標定プログラムでは、
故障点標定方法をコンピュータに実行させることを特徴とする。
【００２７】
上記構成によれば、ノイズレベルが変動したり、サージ波形の立ち上がりが緩やかであったりしても、サージ波形の立ち上がり点をより正確に推定することにより、簡単でかつ高精度に故障点を標定できる。
【発明の効果】
【００２８】
以上より明らかなように、この発明の故障点標定システム、故障点標定装置、故障点標定方法および故障点標定プログラムによれば、ノイズレベルが変動したり、サージの立ち上がりが緩やかであったりしても、サージ波形の立ち上がり点をより正確に推定することにより、簡単でかつ高精度に故障点を標定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１はこの発明の実施の一形態の故障点標定システムの設置例を示す図である。
【図２】図２は上記故障点標定システムの波形記録装置のブロック図である。
【図３】図３は上記故障点標定システムの故障点標定装置のブロック図である。
【図４】図４は上記故障点標定装置の故障点標定方法においてサージ波形の立ち上がり点を求める処理を説明するフローチャートである。
【図５】図５は上記故障点標定装置の故障点標定方法を説明するためのサージ波形を示す図である。
【図６】図６は上記故障点標定装置に入力されたサージ波形データの波形の一例を示す図である。
【図７】図７は図６に示すサージ波形データを移動平均演算した後のサージ波形の移動平均データの波形を示す図である。
【図８】図８は図７に示すサージ波形の移動平均データに対して差分データ演算した後のサージ波形の差分データの波形を示す図である。
【図９】図９は図８に示すサージ波形の差分データを絶対値化したサージ波形の差分絶対値データの波形を示す図である。
【図１０】図１０は上記波形記録装置の正面図である。
【図１１】図１１は上記波形記録装置の裏面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、この発明の故障点標定システム、故障点標定装置、故障点標定方法および故障点標定プログラムを図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００３１】
図１は、この発明の実施の一形態の故障点標定システムの設置例を示している。
【００３２】
この実施の形態の故障点標定システムは、図１に示すように、ＢＴき電方式のき電線路に設置されている。ＢＴき電方式のき電線路は、トロリ線ＴＦと、負き電線ＮＦと、トロリ線ＴＦに設けられた吸上変圧器ＢＴを備え、このき電線路の所定の区間の一方にき電変電所ＳＴ１が接続され、その区間の他方にき電区分所ＳＴ２が接続されている。
【００３３】
上記故障点標定システムは、トロリ線ＴＦのき電変電所ＳＴ１側(Ａ端)のサージ電圧を検出するサージ電圧センサＳＡと、トロリ線ＴＦのき電区分所ＳＴ２側(Ｂ端)のサージ電圧を検出するサージ電圧センサＳＢと、サージ電圧センサＳＡからのサージ電圧の波形データを記録する第１波形記録装置の一例としての波形記録装置ＲＡと、サージ電圧センサＳＢからのサージ電圧の波形データを記録する第２波形記録装置の一例としての波形記録装置ＲＢと、波形記録装置ＲＡ,ＲＢに記録されたサージ電圧の波形データに基づいて、サージ波形の到達時刻の時間差からサージ波形の発生点である故障点を標定する故障点標定装置ＦＬとを備えている。
【００３４】
ここで、サージ電圧センサＳＡ,ＳＢとしてＰＴ(Potential Transformer)や抵抗分圧器などが用いられるが、サージ電流を検出するＣＴ(Current Transformer)などのセンサを用いてもよい。屋外に設置されたサージ電圧センサまたはサージ電流センサの信号は、光ファイバー等を介して屋内に設置された波形記録装置ＲＡと波形記録装置ＲＢに入力される。
【００３５】
また、上記波形記録装置ＲＡ,ＲＢは、通信回線Ｌ１を介して互いに接続されている。た、上記波形記録装置ＲＡと故障点標定装置ＦＬは、通信回線Ｌ２を介して接続されている。ここで、通信回線Ｌ１,Ｌ２は、ＬＡＮ(Local Area Network：ローカル・エリア・ネットワーク)を用いているが、光ファイバーなどを用いた他の通信回線であってもよい。
【００３６】
図２は上記故障点標定システムの波形記録装置ＲＡとのブロック図を示している。なお、波形記録装置ＲＢも波形記録装置ＲＡと同一の構成をしている。
【００３７】
上記波形記録装置ＲＡは、図２に示すように、４ＣＨの電圧が入力される電圧入力ユニット１１と、１６ＣＨの接点が入力されると共に４ＣＨの接点が出力される接点入出力ユニット１５と、上記電圧入力ユニット１１と接点入出力ユニット１５とを制御する制御ユニット１６と、制御ユニット１６により制御される表示操作部１７と、ＤＣ１１０ＶまたはＡＣ１００Ｖの電源電圧が入力される電源ユニット１８とを備えている。
【００３８】
上記電圧入力ユニット１１は、入力された４ＣＨの電圧信号のレベルを変換する入力変換回路１２と、上記入力変換器１２によりレベル変換された電圧信号が入力される起動点検出部の一例としての起動検出回路１３と、上記入力変換回路１２によりレベル変換された信号が入力されるＡ／Ｄ変換回路１４とを有する。
【００３９】
起動検出回路１３は、入力変換回路１２からの電圧信号を５ＫＨzのサンプリング周波数でサンプリングするＡ／Ｄ変換回路(図示せず)と、そのＡ／Ｄ変換回路からのサンプリング波形データの実効値電圧の変動による起動検出を行うＤＳＰ回路(図示せず)とを有する。
【００４０】
また、Ａ／Ｄ変換回路１４は、入力変換回路１２からの電圧信号を１０ＭＨzのサンプリング周波数でサンプリングして、起動検出回路１３は、Ａ／Ｄ変換回路１４からのサンプリング波形データに基づいてサージ電圧の起動検出を行う。
【００４１】
また、制御ユニット１６は、起動検出回路１３が起動検出すると、起動点の前後の上記サージ波形データを記憶する記憶部１６aと、ＬＡＮを介して他の機器と通信を行う通信部１６bと、ＧＰＳアンテナからのＧＰＳ信号を受信して、協定世界時(ＵＴＣ)に同期した基準時刻信号に基づいて時刻を計時する時計部１６cとを有する。
【００４２】
上記電圧入力ユニット１１のＡ／Ｄ変換回路１４は、入力された電圧信号に対して、ＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号に同期したサンプリングタイミングによりＡ／Ｄ(アナログ／デジタル)変換を行う。
【００４３】
このＡ／Ｄ変換回路１４では、運転中は常時サンプリングが行われ、現時点よりも前の一定時間分の波形データが常にメモリに記憶されている。そして、起動検出回路１３が起動を検出(設定可能な一定のレベルを超える)すると、記憶されている一定時間分の起動前のデータおよびそれに引き続いてサンプリングされた起動後のデータからなるサージ波形データが制御ユニット１６の記憶部１６aに転送されて記憶される。
【００４４】
波形記録装置には、マスター側とスレーブ側があり、この実施の形態では、波形記録装置ＲＡがマスターとなり、波形記録装置ＲＢがスレーブとなる。そして、マスター側の波形記録装置ＲＡは、スレーブ側の波形記録装置ＲＢからサージ波形データの転送を受けて、双方のサージ波形データを保存し、故障点標定装置ＦＬからのデータ転送要求をしたがって、故障点標定装置ＦＬにサージ波形データを転送する。
【００４５】
図３は上記故障点標定装置ＦＬのブロック図を示している。
【００４６】
上記故障点標定装置ＦＬは、図３に示すように、波形記録装置ＲＡ,ＲＢからのサージ波形データの夫々に対して、Ｎ個(Ｎは２以上の整数)のデータ毎の移動平均演算を行う移動平均演算部２１と、上記移動平均演算部２１により移動平均演算されたサージ波形データの夫々に対して、Ｍ個(Ｎは２以上の整数)間隔で順次差分をとってサージ波形の差分データを演算する差分データ演算部２２と、上記差分データ演算部２２により演算されたサージ波形の差分データの夫々を絶対値化する絶対値化部２３と、上記絶対値化部２３により絶対値化されたサージ波形の差分絶対値データの夫々に対して、起動点よりも前の予め設定されたノイズレベル最大値検出区間Ｔｎにおけるノイズレベル最大値Ｖｎを検出するノイズレベル最大値検出部２４と、上記絶対値化部２３により絶対値化されたサージ波形の差分絶対値データの夫々に対して、起動点よりも後の予め設定されたサージ波形ピーク点検出区間Ｔｐにおいて、起動点側に最も近い極大点をサージ波形のピーク点Ｐ１として検出するサージ波形ピーク点検出部２５と、上記絶対値化部２３により絶対値化されたサージ波形の差分絶対値データの夫々に対して、サージ波形ピーク点検出部２５により検出されたサージ波形のピーク点Ｐ１から時間を遡ってサージ波形の差分絶対値データが最初にノイズレベル最大値Ｖｎを下回る点Ｐ２を検出して、サージ波形のピーク点Ｐ１と点Ｐ２を通る直線のゼロクロス点Ｐ０をサージ波形の立ち上がり点とし、そのサージ波形の立ち上がり点の時刻をサージ波形到達時刻とするサージ波形到達時刻演算部２６と、上記サージ波形到達時刻演算部２６により演算された波形記録装置ＲＡ側のサージ波形到達時刻Ｔａと波形記録装置ＲＢ側のサージ波形到達時刻Ｔｂに基づいて、き電変電所ＳＴ１(図１に示す)側(Ａ端)からサージ波形の発生点である故障点までの距離Ｘ[ｋｍ]を次式により標定する故障点標定部２７とを備えている。
Ｘ＝(Ｌ＋(Ｔａ−Ｔｂ)・Ｖ)／２
ただし、Ｌ：区間の線路長[ｋｍ]
Ｖ：サージ伝播速度[ｋｍ／秒]
【００４７】
また、上記故障点標定装置ＦＬは、移動平均演算部１１の移動平均演算に用いられるＮ個および差分データ演算部１２の差分データの演算に用いるＭ個を設定するための演算条件設定部２８と、ノイズレベル最大値検出部２４のノイズレベル最大値検出区間Ｔｎとサージ波形ピーク点検出部２５のサージ波形ピーク点検出区間Ｔｐを設定するための検出区間設定部２９とを備えている。この演算条件設定部２８および検出区間設定部２９は、図示しない表示部とスイッチ操作部などにより構成されている。ここで、移動平均演算に用いられるＮ個および差分データの演算に用いるＭ個は、固定値であってもよく、起動点前の記録長や起動点後の記録長に応じて決定された固定値でもよい。
【００４８】
なお、上記故障点標定装置ＦＬは、専用の装置を用いてもよいが、コンピュータ読取可能な記録媒体に記録させたこの発明の故障点標定プログラムをパーソナルコンピュータに読み込ませて実現してもよい。
【００４９】
図４は上記故障点標定装置ＦＬの故障点標定方法においてサージ波形の立ち上がり点を求める処理を説明するフローチャートを示し、図５は上記故障点標定装置の故障点標定方法を説明するためのサージ波形を示している。なお、図４のステップＳ１〜Ｓ８では、波形記録装置ＲＡ,ＲＢからのサージ波形データの夫々に対して処理を行う。この実施の形態では、波形記録装置ＲＡ,ＲＢのサージ波形データは、起動前が０．５ｍｓ、起動後が３．５ｍｓとしており、サンプリング間隔が０．１μｓ、起動前のサンプリング数が５０００個、起動後のサンプリング数が３５０００個となる。
【００５０】
まず、処理がスタートすると、図４に示すステップＳ１で、波形記録装置ＲＡ,ＲＢからのサージ波形データの夫々に対して、移動平均演算部２１によりＮ個(例えばＮ＝８)のデータ毎に移動平均した後、差分データ演算部２２によりＭ個間隔(例えばＭ＝４)で差分して差分データを作る。
【００５１】
次に、ステップＳ２に進み、絶対値化部２３により差分データを絶対値化する。図５にサージ波形の差分絶対値データの要部(起動点前後)を示している。
【００５２】
次に、ステップＳ３に進み、ノイズレベル最大値検出部２４によって、絶対値化部２３により求めた差分絶対値データの１０００個目から４０００個目までの区間(ノイズレベル最大値検出区間Ｔｎ)の最大値Ｖｎ(ノイズレベル最大値)を求める。
【００５３】
次に、ステップＳ４に進み、解析上の起動検出レベルをＶ１とし、Ｖ１のＸ倍(設定値)の値をＶ２とする。このＶ２は、サージ波形のピーク点Ｐ１(極大点)を検出するときの最低レベルを表し、ピーク点Ｐ１(極大点)はＶ２よりも大きいレベルのデータから検出される。
【００５４】
次に、ステップＳ５に進み、差分絶対値データの４０００個目から７０００個目まででＶ２を最初に越える点ＰＶ２を検出する。
【００５５】
次に、ステップＳ６に進み、サージ波形ピーク点検出部２５によって、点ＰＶ２から７０００個目までの区間(サージ波形ピーク点検出区間Ｔｐ)の最初の極大点であるピーク点Ｐ１を検出する。
【００５６】
次に、ステップＳ７に進み、サージ波形到達時刻演算部２６によって、点ＰＶ２から４００個目まで逆方向(時間を遡る方向)にＶｎを最初に下回る点Ｐ２を検出する。ここで、点ＰＶ２から逆方向にＶｎを最初に下回る点Ｐ２を探したが、ピーク点Ｐ１から逆方向にＶｎを最初に下回る点Ｐ２を探してもよい。
【００５７】
そして、ステップＳ８に進み、サージ波形到達時刻演算部２６によって、ピーク点Ｐ１と点Ｐ２を結ぶ直線のゼロクロス点Ｐ０をサージ波形の立ち上がり点とする(図５参照)。
【００５８】
ここで、Ｖ１は解析上の設定値であり、ＸはＶ１の倍数値であるＶ２を決定するための設定値である。また、ノイズレベル最大値検出区間Ｔｎの始点と終点の夫々は設定値であり、サージ波形ピーク点検出区間Ｔｐの始点は、サージ波形の差分絶対値データがＶ２を超えた点ＰＶ２であり、サージ波形ピーク点検出区間Ｔｐの終点は設定値である。
【００５９】
図４では、８個のデータ毎に移動平均した後、差分データ演算部２２により４個間隔で差分して差分データを作ったが、移動平均演算部２１による移動平均演算に関わる設定値Ｎと、差分データ演算部２２による差分演算に関わる設定値Ｍ個はこれに限らず、標定の対象となるき電回路に応じて適宜設定すればよい。
【００６０】
また、この実施形態では、波形記録装置ＲＡ,ＲＢのサンプリング周波数とサージ波形データの起動前の記録長および起動後の記録長を、１０ＭＨz、０．５ｍｓ、３．５ｍｓとしたが、サンプリング周波数とサージ波形データの起動前の記録長および起動後の記録長はこれに限らない。
【００６１】
図６は上記故障点標定装置に入力されたサージ波形データの波形の一例を示しており、図７は図６に示すサージ波形データを移動平均演算した後のサージ波形の移動平均データの波形を示しており、図８は図７に示すサージ波形の移動平均データに対して差分データ演算した後のサージ波形の差分データの波形を示しており、図９は図８に示すサージ波形の差分データを絶対値化したサージ波形の差分絶対値データの波形を示している。図６〜図９において、横軸はサンプリング数を表し、縦軸は電圧値(または電流値)を表す。
【００６２】
図１０は上記波形記録装置ＲＡの正面図を示しており、図１１は波形記録装置ＲＡの裏面図を示している(波形記録装置ＲＢも同様)。
【００６３】
この波形記録装置ＲＡは、図１０に示すように、正面パネル３０の上側に液晶表示部３１を配置し、正面パネル３０の下側に操作スイッチ部３２を配置し、その操作スイッチ部３２の右側に縦方向に複数のＬＥＤが１列に並んだＬＥＤ表示部３３を配置している。上記液晶表示部３１と操作スイッチ部３２とＬＥＤ表示部３３で表示操作部１７(図２に示す)を構成している。
【００６４】
また、図１１に示すように、波形記録装置ＲＡの裏面の左側に、電源端子台４１と電源スイッチ４２とを有する電源ユニットＵ１を配置し、左下側にＬＡＮコネクタ４３とＧＰＳアンテナコネクタ４４とを有するユニットＵ２を配置している。さらに、波形記録装置ＲＡの裏面の中央側に、接点出力部４５と接点入力部４６とを有する接点入出力ユニットＵ３を配置し、波形記録装置ＲＡの裏面の右側に、電圧入力コネクタＣＮ１〜ＣＮ３(入力電圧範囲±１Ｖ)と電圧入力コネクタＣＮ４(入力電圧範囲±２００Ｖ)とを有する電圧入力ユニットＵ４を配置している。
【００６５】
上記波形記録装置ＲＡの主な入力仕様を表１に示す。
【００６６】
【表１】
【００６７】
上記波形記録装置ＲＡにおいて、入力電圧範囲±１Ｖの電圧入力コネクタＣＮ１〜ＣＮ３には、例えば屋外のサージ電圧センサの電圧信号を、電気／光変換器、光ファイバーケーブル、光／電気変換器を介して入力すると共に、入力電圧範囲±２００Ｖの電圧入力コネクタＣＮ４には、ＰＴ等からの計測信号を入力する。
【００６８】
表２にこの発明の故障点標定方法を適用してサージ波形の立ち上がり点を求め、標定した場合の標定結果と従来の故障点標定方法(起動点をサージの立ち上がり点とする方法)を適用して標定した場合の標定結果を示す。ここで、き電回路の区間の全長は１８．８４３ｋｍ、Ａ端から故障点までの距離は１２．６７１ｋｍである。
【００６９】
【表２】
【００７０】
上記表２の比較から明らかなように、この発明の故障点標定方法を適用することで、標定精度が平均誤差率(全長比)において、従来方式の０．４６％から実施形態の０．１４％に改善された。
【００７１】
このような故障点標定システムの故障点標定方法は、鉄道き電線のように電車の走行時に架線とパンダグラフとの間で発生するサージ波形が観測されるような環境では、送電停止に至る電気事故時のサージと、走行する電車からのサージを分離することが必要である。このような両方のサージの振幅には差があるが、電気事故時も走行する電車からのサージは発生しており、一定レベル以下のサージをノイズとして処理し、一定レベル以上のサージ波形の大まかな傾きからサージ発生時点を推定する方法は極めて有効な手段である。
【００７２】
上記構成の故障点標定システムおよび故障点標定装置ＦＬおよび故障点標定方法によれば、ノイズレベルが変動したり、サージ波形の立ち上がりが緩やかであったりしても、サージ波形の立ち上がり点をより正確に推定することにより、簡単でかつ高精度に故障点を標定することができる。
【００７３】
また、波形記録装置ＲＡ,ＲＢの夫々の時計部１６cは、ＧＰＳ衛星からの電波を受信して、協定世界時(ＵＴＣ)に同期した基準時刻信号に基づいて時刻を計時して、波形記録装置ＲＡ,ＲＢの夫々において、時計部１６cからの正確な時刻情報に基づいて、サージ波形が到達した到達時刻に対応づけてサージ波形データを記憶部１６aに記憶するので、波形記録装置ＲＡ,ＲＢの夫々において、サージ波形の正確な到達時刻をサージ波形データに対応づけることができるので、より高精度な故障点の標定が故障点標定装置ＦＬにおいて可能となる。
【００７４】
また、波形記録装置ＲＡ,ＲＢに、例えばき電線路の保護リレーの動作信号であるオンオフ信号が入力され、事故時にオンオフ信号の変化が予め設定された起動条件を満たしたときの起動点を起動検出回路１３により検出することによって、サージ波形の変化による起動点の検出とオンオフ信号の変化による起動点の検出を組み合わせて起動点の検出が可能になるので、対象となるき電線路の構成などに応じて起動検出回路１３の起動点検出機能を選択することが可能となり、設置の自由度が高くなる。
【００７５】
また、上記故障点標定装置ＦＬの演算条件設定部２８により、移動平均演算部１１の移動平均演算に用いられるＮ個を設定することによって、移動平均演算(積分効果)によるローパスフィルタの特性を調整でき、サージ波形よりも周波の高いノイズ成分をカットする帯域を適宜調整することができる。また、上記故障点標定装置ＦＬの演算条件設定部２８により、差分データ演算部１２の差分データの演算に用いるＭ個を設定することによって、差分演算(微分効果)によるハイパスフィルタの特性を調整でき、直流成分や商用周波数の交流成分(高調波を含む)をカットする帯域を適宜調整することができる。
【００７６】
ここで、波形記録装置ＲＡ,ＲＢのサンプリング周波数が１０ＭＨｚと高速なので、通常のサージ波形において例えば１サンプルだけがその前後と異なる離れた値になることは通常の送電線やき電線路上の現象ではありえず、インピーダンスが高いＰＴといった計測回路や波形記録装置内で発生するノイズがサージ波形に含まれている可能性が高く、このような高周波ノイズ成分を移動平均演算(積分効果)によるローパスフィルタにより除去する。一方、波形記録装置の入力部のアンプのオフセット、交流送電線やき電線路の場合の交流成分のように、観測したいサージ以外の成分(直流成分、商用周波の交流成分やその高調波成分(概ね数十ｋＨｚ程度以下))を差分演算(微分効果)によるハイパスフィルタにより除去する。
【００７７】
また、上記故障点標定装置ＦＬの検出区間設定部２９により、ノイズレベル最大値検出部２４のノイズレベル最大値検出区間Ｔｎを設定することによって、対象となる送電線毎に異なるノイズ状況に応じて最適なノイズレベル最大値検出区間Ｔｎを適宜設定することが可能となる。また、上記故障点標定装置の検出区間設定部２９により、サージ波形ピーク点検出部２５のサージ波形ピーク点検出区間Ｔｐを設定することによって、対象となる送電線毎に異なるノイズ状況に応じて最適なサージ波形ピーク点検出区間Ｔｐを適宜設定することが可能となる。
【００７８】
上記実施の形態では、ＢＴき電方式のき電回路における故障点標定システム,故障点標定装置および故障点標定方法について説明したが、この発明の故障点標定システム,故障点標定装置および故障点標定方法これに限らず、他のき電方式のき電系統または高圧配電線における故障点標定に適用してもよいし、電力の送電系統または配電系統の故障点標定に適用してもよい。
【００７９】
上記実施の形態の故障点標定装置ＦＬの機能は、プログラム記録媒体に記録された故障点標定プログラムによってパーソナルコンピュータ等により実現される。そこで、このような故障点標定プログラムを、コンピュータ読取可能な記録媒体に記録させて提供したり、インターネット等を含む通信手段を用いて提供したりすることもできる。
【００８０】
この発明の具体的な実施の形態について説明したが、この発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。
【符号の説明】
【００８１】
１１…電圧入力ユニット
１２…入力変換回路
１３…起動検出回路
１４…Ａ／Ｄ変換回路
１５…接点入出力ユニット
１６…制御ユニット
１６a…記憶部
１６b…通信部
１６c…時計部
１７…表示操作部
１８…電源ユニット
２１…移動平均演算部
２２…差分データ演算部
２３…絶対値化部
２４…ノイズレベル最大値検出部
２５…サージ波形ピーク点検出部
２６…サージ波形到達時刻演算部
２７…故障点標定部
２８…演算条件設定部
２９…検出区間設定部
ＳＴ１…き電変電所
ＳＴ２…き電区分所
ＴＦ…トロリ線
ＮＦ…負き電線
ＳＡ,ＳＢ…サージ電圧センサ
ＲＡ,ＲＢ…波形記録装置
ＦＬ…故障点標定装置
【技術分野】
【０００１】
この発明は、故障点標定システム、故障点標定装置、故障点標定方法および故障点標定プログラムに関し、詳しくは、サージ到達時間差に基づいて故障点を標定する故障点標定システム、故障点標定装置、故障点標定方法および故障点標定プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
サージ到達時間差型の故障点標定システムにおいて、サージ到達時刻を正確に求めることは故障点標定精度を向上させる上で重要である。
【０００３】
従来の第１の故障点標定システムとしては、サージ検出時点を故障時点とするのではなく、サージ検出時点から波形を遡ってサージ開始認定時点を過ぎるサンプル点まで戻り、そこをサージ発生時点としてその時刻を用いることにより、故障点を標定するものがある(例えば、特許第３５２７４３２号(特許文献１))。
【０００４】
また、従来の第２の故障点標定システムとしては、ノイズ成分によるサージ検出時点の推定誤差を避けるためにサブバンドフィルタを用い、線路の両端で観測された波形の同じ周波数帯の波形成分のみで立ち上がり時点を判定するものがある(例えば、特許第３８４４７５７号(特許文献２))。
【０００５】
しかしながら、上記第１,第２の故障点標定システムでは、ノイズ成分のレベルは一定ではなく、また、サージ開始判定時点においては既にサージが到達してからいくらかの時間が経過しているので、サージ波形の立ち上がりが緩やかな場合は、実際のサージ立ち上がり時点とサージ立ち上がり判定時点との間に無視できない時間差が発生していた。また、故障時に発生するサージよりも振幅が小さいノイズ成分にも、ほぼ同じ周波数帯のノイズが含まれている場合があり、それらは標定結果の誤差要因となっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３５２７４３２号
【特許文献２】特許第３８４４７５７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、この発明の課題は、ノイズレベルが変動したり、サージ波形の立ち上がりが緩やかであったりしても、サージ波形の立ち上がり点をより正確に推定することにより、簡単でかつ高精度に故障点を標定できる故障点標定システム、故障点標定装置、故障点標定方法および故障点標定プログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、この発明の故障点標定システムは、
送電線の一端または上記送電線の予め定められた区間の一端に設けられ、上記送電線に発生したサージ波形が到達した到達時刻に対応づけて上記サージ波形をサンプリングしたサージ波形データを記録する第１波形記録装置と、
上記送電線の他端または上記送電線の予め定められた区間の他端に設けられ、上記送電線に発生したサージ波形が到達した到達時刻に対応づけて上記サージ波形をサンプリングしたサージ波形データを記録する第２波形記録装置と、
上記第１,第２波形記録装置に記録された上記サージ波形データに基づいて、上記サージ波形の到達時刻の時間差から上記サージ波形の発生点である故障点を標定する故障点標定装置と
を備え、
上記第１,第２波形記録装置は、
上記サージ波形の変化が予め設定された起動条件を満たしたときの起動点を検出する起動点検出部と、
上記起動点検出部が上記起動点を検出すると、上記起動点の前後の上記サージ波形データを記憶する記憶部とを夫々有し、
上記故障点標定装置は、
上記第１,第２波形記録装置の上記記憶部に記憶された上記サージ波形データの夫々に対して、Ｎ個(Ｎは２以上の整数)のデータ毎の移動平均演算を行う移動平均演算部と、
上記移動平均演算部により移動平均演算された上記サージ波形データの夫々に対して、Ｍ個(Ｎは２以上の整数)間隔で順次差分をとって上記サージ波形の差分データを演算する差分データ演算部と、
上記差分データ演算部により演算された上記サージ波形の差分データの夫々を絶対値化する絶対値化部と、
上記絶対値化部により絶対値化された上記サージ波形の差分絶対値データの夫々に対して、上記起動点よりも前の予め設定されたノイズレベル最大値検出区間におけるノイズレベル最大値Ｖｎを検出するノイズレベル最大値検出部と、
上記絶対値化部により絶対値化された上記サージ波形の差分絶対値データの夫々に対して、上記起動点よりも後の予め設定されたサージ波形ピーク点検出区間において、上記起動点側に最も近い極大点を上記サージ波形のピーク点Ｐ１として検出するサージ波形ピーク点検出部と、
上記絶対値化部により絶対値化された上記サージ波形の差分絶対値データの夫々に対して、上記サージ波形ピーク点検出部により検出された上記サージ波形のピーク点Ｐ１または上記サージ波形ピーク点検出区間の始点から時間を遡って上記サージ波形の差分絶対値データが最初に上記ノイズレベル最大値Ｖｎを下回る点Ｐ２を検出して、上記サージ波形のピーク点Ｐ１と上記点Ｐ２を通る直線のゼロクロス点を上記サージ波形の立ち上がり点とし、そのサージ波形の立ち上がり点の時刻をサージ波形到達時刻とするサージ波形到達時刻演算部と、
上記サージ波形到達時刻演算部により演算された上記第１波形記録装置側の上記サージ波形到達時刻Ｔａと上記第２波形記録装置側の上記サージ波形到達時刻Ｔｂに基づいて、次式により上記送電線の一端または上記送電線の予め定められた区間の一端から上記サージ波形の発生点である故障点までの距離Ｘ[ｋｍ]を標定する故障点標定部と
を有することを特徴とする。
Ｘ＝(Ｌ＋(Ｔａ−Ｔｂ)・Ｖ)／２
ただし、Ｌ：送電線(または送電線の予め定められた区間)の線路長[ｋｍ]
Ｖ：サージ伝播速度[ｋｍ／秒]
【０００９】
ここで「送電線」とは、電気鉄道のき電系統または高圧配電系統の電線や、電力の送電系統または配電系統の電線などを含む。
【００１０】
上記構成によれば、第１,第２波形記録装置の記憶部に記憶されたサージ波形データの夫々に対して、故障点標定装置は、移動平均演算(積分効果)と差分演算(微分効果)によるフィルタリング処理を行うことにより、ノイズ成分を低減すると共に商用周波数の交流成分を除去した後に、起動点前のサージ波形データにノイズレベル最大値検出区間を設けてノイズレベル最大値Ｖｎの検出を行う。これによって検出されたノイズレベル最大値Ｖｎ以下のノイズ領域では、サージ波形の立ち上がり点が存在したとしてもそれを直接検出することは困難である。そこで、故障点標定装置では、第１,第２波形記録装置のフィルタリング処理がされたサージ波形データの夫々に対して、ノイズ領域を脱する直前の点Ｐ２(サージ波形の差分絶対値データが最初にノイズレベル最大値Ｖｎを下回る点)と、ノイズ領域を脱して最初の極大点に至ったピーク点Ｐ１(起動点側に最も近い極大点であるサージ波形のピーク点)とを通る直線のゼロクロス点を求め、そのゼロクロス点の時間軸上の時刻をサージ波形到達時刻(サージ波形の立ち上がり点の時刻)とする。そうして求めた第１波形記録装置側のサージ波形到達時刻Ｔａと第２波形記録装置側のサージ波形到達時刻Ｔｂに基づいて、上記式により送電線の一端または送電線の予め定められた区間の一端からサージ波形の発生点である故障点までの距離Ｘ[ｋｍ]を標定する。
【００１１】
これによって、ノイズレベルが変動したり、サージ波形の立ち上がりが緩やかであったりしても、サージ波形の立ち上がり点をより正確に推定することにより、簡単でかつ高精度に故障点を標定できる。
【００１２】
また、一実施形態の故障点標定システムでは、
上記第１,第２波形記録装置は、
ＧＰＳ(Global Positioning Satellite：全地球測位システム)衛星からの電波を受信して、協定世界時(ＵＴＣ)に同期した基準時刻信号に基づいて時刻を計時する時計部を有し、
上記時計部からの時刻情報に基づいて、上記サージ波形が到達した到達時刻に対応づけて上記サージ波形データを上記記憶部に記憶する。
【００１３】
上記実施形態によれば、第１,第２波形記録装置の夫々の時計部は、ＧＰＳ衛星からの電波を受信して、協定世界時(ＵＴＣ)に同期した基準時刻信号に基づいて時刻を計時する。そして、第１,第２波形記録装置の夫々において、時計部からの正確な時刻情報に基づいて、サージ波形が到達した到達時刻に対応づけてサージ波形データを記憶部に記憶する。これにより、第１,第２波形記録装置の夫々において、サージ波形の正確な到達時刻をサージ波形データに対応づけることができるので、より高精度な故障点の標定が故障点標定装置において可能となる。
【００１４】
また、一実施形態の故障点標定システムでは、
上記第１,第２波形記録装置の上記起動点検出部は、入力されたオンオフ信号の変化が予め設定された起動条件を満たしたときの起動点を検出する。
【００１５】
上記実施形態によれば、例えば、第１,第２波形記録装置に送電線の保護リレーの動作信号であるオンオフ信号が入力され、送電線の事故時にオンオフ信号の変化が予め設定された起動条件を満たしたときの起動点を起動点検出部により検出する。これによって、上記サージ波形の変化による起動点の検出とオンオフ信号の変化による起動点の検出を組み合わせて起動点の検出が可能になるので、対象となる送電線の構成などに応じて起動点検出部の起動点検出機能を選択することが可能となり、設置の自由度が高くなる。
【００１６】
また、一実施形態の故障点標定システムでは、
上記故障点標定装置は、
上記移動平均演算部の移動平均演算に用いられる上記Ｎ個または上記差分データ演算部の差分データの演算に用いる上記Ｍ個の少なくとも一方を設定する演算条件設定部を有する。
【００１７】
上記実施形態によれば、故障点標定装置の演算条件設定部により、移動平均演算部の移動平均演算に用いられるＮ個を設定することによって、移動平均演算(積分効果)によるローパスフィルタの特性を調整でき、サージ波形よりも周波数の高いノイズ成分をカットする帯域を適宜調整できる。また、上記故障点標定装置の演算条件設定部により、差分データ演算部の差分データの演算に用いるＭ個を設定することによって、差分演算(微分効果)によるハイパスフィルタの特性を調整でき、直流成分や商用周波数の交流成分(高調波を含む)をカットする帯域を適宜調整できる。
【００１８】
また、一実施形態の故障点標定システムでは、
上記故障点標定装置は、
上記ノイズレベル最大値検出部の上記ノイズレベル最大値検出区間または上記サージ波形ピーク点検出部の上記サージ波形ピーク点検出区間の少なくとも一方の区間を設定する検出区間設定部を有する。
【００１９】
上記実施形態によれば、故障点標定装置の検出区間設定部により、ノイズレベル最大値検出部のノイズレベル最大値検出区間を設定することによって、対象となる送電線毎に異なるノイズ状況に応じて最適なノイズレベル最大値検出区間を適宜設定することが可能となる。また、上記故障点標定装置の検出区間設定部により、サージ波形ピーク点検出部のサージ波形ピーク点検出区間を設定することによって、対象となる送電線毎に異なるノイズ状況に応じて最適なサージ波形ピーク点検出区間を適宜設定することが可能となる。
【００２０】
また、この発明の故障点標定装置では、
送電線の一端または上記送電線の予め定められた区間の一端において、上記送電線に発生したサージ波形が到達した到達時刻に対応づけて上記サージ波形をサンプリングした第１サージ波形データと、上記送電線の他端または上記送電線の予め定められた区間の他端において、上記送電線に発生したサージ波形が到達した到達時刻に対応づけて上記サージ波形をサンプリングした第２サージ波形データとに基づいて、上記第１,第２サージ波形の到達時刻の時間差から上記サージ波形の発生点である故障点を標定する故障点標定装置であって、
上記第１サージ波形データと上記第２サージ波形データの夫々に対して、Ｎ個(Ｎは２以上の整数)のデータ毎の移動平均演算を行う移動平均演算部と、
上記移動平均演算部により移動平均演算された上記サージ波形データの夫々に対して、Ｍ個(Ｎは２以上の整数)間隔で順次差分をとって上記サージ波形の差分データを演算する差分データ演算部と、
上記差分データ演算部により演算された上記サージ波形の差分データの夫々を絶対値化する絶対値化部と、
上記絶対値化部により絶対値化された上記サージ波形の差分絶対値データの夫々に対して、上記起動点よりも前の予め設定されたノイズレベル最大値検出区間におけるノイズレベル最大値Ｖｎを検出するノイズレベル最大値検出部と、
上記絶対値化部により絶対値化された上記サージ波形の差分絶対値データの夫々に対して、上記起動点よりも後の予め設定されたサージ波形ピーク点検出区間において、上記起動点側に最も近い極大点を上記サージ波形のピーク点Ｐ１として検出するサージ波形ピーク点検出部と、
上記絶対値化部により絶対値化された上記サージ波形の差分絶対値データの夫々に対して、上記サージ波形ピーク点検出部により検出された上記サージ波形のピーク点Ｐ１または上記サージ波形ピーク点検出区間の始点から時間を遡って上記サージ波形の差分絶対値データが最初に上記ノイズレベル最大値Ｖｎを下回る点Ｐ２を検出して、上記サージ波形のピーク点Ｐ１と上記点Ｐ２を通る直線のゼロクロス点を上記サージ波形の立ち上がり点とし、そのサージ波形の立ち上がり点の時刻をサージ波形到達時刻とするサージ波形到達時刻演算部と、
上記サージ波形到達時刻演算部により演算された上記第１サージ波形データの上記サージ波形到達時刻Ｔａと上記第２サージ波形データの上記サージ波形到達時刻Ｔｂに基づいて、次式により上記送電線の一端または上記送電線の予め定められた区間の一端から上記サージ波形の発生点である故障点までの距離Ｘ[ｋｍ]を標定する故障点標定部とを有することを特徴とする。
Ｘ＝(Ｌ＋(Ｔａ−Ｔｂ)・Ｖ)／２
ただし、Ｌ：送電線(または送電線の予め定められた区間)の線路長[ｋｍ]
Ｖ：サージ伝播速度[ｋｍ／秒]
【００２１】
上記構成によれば、第１,第２サージ波形データの夫々に対して、故障点標定装置は、移動平均演算(積分効果)と差分演算(微分効果)によるフィルタリング処理を行うことにより、ノイズ成分を低減させると共に商用周波数の交流成分などを除去した後に、起動点前のサージ波形データにノイズレベル最大値検出区間を設けてノイズレベル最大値Ｖｎの検出を行う。このノイズレベル最大値Ｖｎ以下のノイズ領域では、サージ波形の立ち上がり点が存在したとしてもそれを直接検出することは困難である。そこで、故障点標定装置では、フィルタリング処理が行われた第１,第２サージ波形データの夫々に対して、ノイズ領域を脱する直前の点Ｐ２(サージ波形の差分絶対値データが最初にノイズレベル最大値Ｖｎを下回る点)と、ノイズ領域を脱して最初の極大点に至った点Ｐ１(起動点側に最も近い極大点であるサージ波形のピーク点)とを通る直線のゼロクロス点を求め、そのゼロクロス点の時間軸上の時刻をサージ波形到達時刻(サージ波形の立ち上がり点の時刻)とする。そうして、第１サージ波形データのサージ波形到達時刻Ｔａと第２サージ波形データ側のサージ波形到達時刻Ｔｂに基づいて、上記式により送電線の一端または送電線の予め定められた区間の一端からサージ波形の発生点である故障点までの距離Ｘ[ｋｍ]を標定する。
【００２２】
これによって、ノイズレベルが変動したり、サージ波形の立ち上がりが緩やかであったりしても、サージ波形の立ち上がり点をより正確に推定することにより、簡単でかつ高精度に故障点を標定できる。
【００２３】
また、この発明の故障点標定方法では、
送電線の一端または上記送電線の予め定められた区間の一端において、上記送電線に発生したサージ波形が到達した到達時刻に対応づけて上記サージ波形をサンプリングした第１サージ波形データと、上記送電線の他端または上記送電線の予め定められた区間の他端において、上記送電線に発生したサージ波形が到達した到達時刻に対応づけて上記サージ波形をサンプリングした第２サージ波形データとに基づいて、上記第１,第２サージ波形の到達時刻の時間差から上記サージ波形の発生点である故障点を標定する故障点標定方法であって、
上記第１サージ波形データと上記第２サージ波形データの夫々に対して、Ｎ個(Ｎは２以上の整数)のデータ毎の移動平均演算を行う移動平均演算ステップと、
上記移動平均演算ステップにより移動平均演算された上記サージ波形データの夫々に対して、Ｍ個(Ｎは２以上の整数)間隔で順次差分をとって上記サージ波形の差分データを演算する差分データ演算ステップと、
上記差分データ演算ステップにより演算された上記サージ波形の差分データの夫々を絶対値化する絶対値化ステップと、
上記絶対値化ステップにより絶対値化された上記サージ波形の差分絶対値データの夫々に対して、上記起動点よりも前の予め設定されたノイズレベル最大値検出区間におけるノイズレベル最大値Ｖｎを検出するノイズレベル最大値検出ステップと、
上記絶対値化ステップにより絶対値化された上記サージ波形の差分絶対値データの夫々対して、上記起動点よりも後の予め設定されたサージ波形ピーク点検出区間において、上記起動点側に最も近い極大点を上記サージ波形のピーク点Ｐ１として検出するサージ波形ピーク点検出ステップと、
上記絶対値化ステップにより絶対値化された上記サージ波形の差分絶対値データの夫々対して、上記サージ波形ピーク点検出ステップにより検出された上記サージ波形のピーク点Ｐ１または上記サージ波形ピーク点検出区間の始点から時間を遡って上記サージ波形の差分絶対値データが最初に上記ノイズレベル最大値Ｖｎを下回る点Ｐ２を検出して、上記サージ波形のピーク点Ｐ１と上記点Ｐ２を通る直線のゼロクロス点を上記サージ波形の立ち上がり点とし、そのサージ波形の立ち上がり点の時刻をサージ波形到達時刻とするサージ波形到達時刻演算ステップと、
上記サージ波形到達時刻演算ステップにより演算された上記第１サージ波形データの上記サージ波形到達時刻Ｔａと上記第２サージ波形データの上記サージ波形到達時刻Ｔｂに基づいて、次式により上記送電線の一端または上記送電線の予め定められた区間の一端から上記サージ波形の発生点である故障点までの距離Ｘ[ｋｍ]を標定する故障点標定ステップとを有することを特徴とする。
Ｘ＝(Ｌ＋(Ｔａ−Ｔｂ)・Ｖ)／２
ただし、Ｌ：送電線(または送電線の予め定められた区間)の線路長[ｋｍ]
Ｖ：サージ伝播速度[ｋｍ／秒]
【００２４】
上記構成によれば、第１,第２サージ波形データの夫々に対して、故障点標定装置は、移動平均演算(積分効果)と差分演算(微分効果)によるフィルタリング処理を行うことにより、ノイズ成分を低減させると共に商用周波数の交流成分などを除去した後に、起動点前のサージ波形データにノイズレベル最大値検出区間を設けてノイズレベル最大値Ｖｎの検出を行う。このノイズレベル最大値Ｖｎ以下のノイズ領域では、サージ波形の立ち上がり点が存在したとしてもそれを直接検出することは困難である。そこで、故障点標定装置では、フィルタリング処理が行われた第１,第２サージ波形データの夫々に対して、ノイズ領域を脱する直前の点Ｐ２(サージ波形の差分絶対値データが最初にノイズレベル最大値Ｖｎを下回る点)と、ノイズ領域を脱して最初の極大点に至った点Ｐ１(起動点側に最も近い極大点であるサージ波形のピーク点)とを通る直線のゼロクロス点を求め、そのゼロクロス点の時間軸上の時刻をサージ波形到達時刻(サージ波形の立ち上がり点の時刻)とする。そうして、第１サージ波形データのサージ波形到達時刻Ｔａと第２サージ波形データ側のサージ波形到達時刻Ｔｂに基づいて、上記式により送電線の一端または送電線の予め定められた区間の一端からサージ波形の発生点である故障点までの距離Ｘ[ｋｍ]を標定する。
【００２５】
これによって、ノイズレベルが変動したり、サージ波形の立ち上がりが緩やかであったりしても、サージ波形の立ち上がり点をより正確に推定することにより、簡単でかつ高精度に故障点を標定できる。
【００２６】
また、この発明の故障点標定プログラムでは、
故障点標定方法をコンピュータに実行させることを特徴とする。
【００２７】
上記構成によれば、ノイズレベルが変動したり、サージ波形の立ち上がりが緩やかであったりしても、サージ波形の立ち上がり点をより正確に推定することにより、簡単でかつ高精度に故障点を標定できる。
【発明の効果】
【００２８】
以上より明らかなように、この発明の故障点標定システム、故障点標定装置、故障点標定方法および故障点標定プログラムによれば、ノイズレベルが変動したり、サージの立ち上がりが緩やかであったりしても、サージ波形の立ち上がり点をより正確に推定することにより、簡単でかつ高精度に故障点を標定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１はこの発明の実施の一形態の故障点標定システムの設置例を示す図である。
【図２】図２は上記故障点標定システムの波形記録装置のブロック図である。
【図３】図３は上記故障点標定システムの故障点標定装置のブロック図である。
【図４】図４は上記故障点標定装置の故障点標定方法においてサージ波形の立ち上がり点を求める処理を説明するフローチャートである。
【図５】図５は上記故障点標定装置の故障点標定方法を説明するためのサージ波形を示す図である。
【図６】図６は上記故障点標定装置に入力されたサージ波形データの波形の一例を示す図である。
【図７】図７は図６に示すサージ波形データを移動平均演算した後のサージ波形の移動平均データの波形を示す図である。
【図８】図８は図７に示すサージ波形の移動平均データに対して差分データ演算した後のサージ波形の差分データの波形を示す図である。
【図９】図９は図８に示すサージ波形の差分データを絶対値化したサージ波形の差分絶対値データの波形を示す図である。
【図１０】図１０は上記波形記録装置の正面図である。
【図１１】図１１は上記波形記録装置の裏面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、この発明の故障点標定システム、故障点標定装置、故障点標定方法および故障点標定プログラムを図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００３１】
図１は、この発明の実施の一形態の故障点標定システムの設置例を示している。
【００３２】
この実施の形態の故障点標定システムは、図１に示すように、ＢＴき電方式のき電線路に設置されている。ＢＴき電方式のき電線路は、トロリ線ＴＦと、負き電線ＮＦと、トロリ線ＴＦに設けられた吸上変圧器ＢＴを備え、このき電線路の所定の区間の一方にき電変電所ＳＴ１が接続され、その区間の他方にき電区分所ＳＴ２が接続されている。
【００３３】
上記故障点標定システムは、トロリ線ＴＦのき電変電所ＳＴ１側(Ａ端)のサージ電圧を検出するサージ電圧センサＳＡと、トロリ線ＴＦのき電区分所ＳＴ２側(Ｂ端)のサージ電圧を検出するサージ電圧センサＳＢと、サージ電圧センサＳＡからのサージ電圧の波形データを記録する第１波形記録装置の一例としての波形記録装置ＲＡと、サージ電圧センサＳＢからのサージ電圧の波形データを記録する第２波形記録装置の一例としての波形記録装置ＲＢと、波形記録装置ＲＡ,ＲＢに記録されたサージ電圧の波形データに基づいて、サージ波形の到達時刻の時間差からサージ波形の発生点である故障点を標定する故障点標定装置ＦＬとを備えている。
【００３４】
ここで、サージ電圧センサＳＡ,ＳＢとしてＰＴ(Potential Transformer)や抵抗分圧器などが用いられるが、サージ電流を検出するＣＴ(Current Transformer)などのセンサを用いてもよい。屋外に設置されたサージ電圧センサまたはサージ電流センサの信号は、光ファイバー等を介して屋内に設置された波形記録装置ＲＡと波形記録装置ＲＢに入力される。
【００３５】
また、上記波形記録装置ＲＡ,ＲＢは、通信回線Ｌ１を介して互いに接続されている。た、上記波形記録装置ＲＡと故障点標定装置ＦＬは、通信回線Ｌ２を介して接続されている。ここで、通信回線Ｌ１,Ｌ２は、ＬＡＮ(Local Area Network：ローカル・エリア・ネットワーク)を用いているが、光ファイバーなどを用いた他の通信回線であってもよい。
【００３６】
図２は上記故障点標定システムの波形記録装置ＲＡとのブロック図を示している。なお、波形記録装置ＲＢも波形記録装置ＲＡと同一の構成をしている。
【００３７】
上記波形記録装置ＲＡは、図２に示すように、４ＣＨの電圧が入力される電圧入力ユニット１１と、１６ＣＨの接点が入力されると共に４ＣＨの接点が出力される接点入出力ユニット１５と、上記電圧入力ユニット１１と接点入出力ユニット１５とを制御する制御ユニット１６と、制御ユニット１６により制御される表示操作部１７と、ＤＣ１１０ＶまたはＡＣ１００Ｖの電源電圧が入力される電源ユニット１８とを備えている。
【００３８】
上記電圧入力ユニット１１は、入力された４ＣＨの電圧信号のレベルを変換する入力変換回路１２と、上記入力変換器１２によりレベル変換された電圧信号が入力される起動点検出部の一例としての起動検出回路１３と、上記入力変換回路１２によりレベル変換された信号が入力されるＡ／Ｄ変換回路１４とを有する。
【００３９】
起動検出回路１３は、入力変換回路１２からの電圧信号を５ＫＨzのサンプリング周波数でサンプリングするＡ／Ｄ変換回路(図示せず)と、そのＡ／Ｄ変換回路からのサンプリング波形データの実効値電圧の変動による起動検出を行うＤＳＰ回路(図示せず)とを有する。
【００４０】
また、Ａ／Ｄ変換回路１４は、入力変換回路１２からの電圧信号を１０ＭＨzのサンプリング周波数でサンプリングして、起動検出回路１３は、Ａ／Ｄ変換回路１４からのサンプリング波形データに基づいてサージ電圧の起動検出を行う。
【００４１】
また、制御ユニット１６は、起動検出回路１３が起動検出すると、起動点の前後の上記サージ波形データを記憶する記憶部１６aと、ＬＡＮを介して他の機器と通信を行う通信部１６bと、ＧＰＳアンテナからのＧＰＳ信号を受信して、協定世界時(ＵＴＣ)に同期した基準時刻信号に基づいて時刻を計時する時計部１６cとを有する。
【００４２】
上記電圧入力ユニット１１のＡ／Ｄ変換回路１４は、入力された電圧信号に対して、ＧＰＳ衛星からのＧＰＳ信号に同期したサンプリングタイミングによりＡ／Ｄ(アナログ／デジタル)変換を行う。
【００４３】
このＡ／Ｄ変換回路１４では、運転中は常時サンプリングが行われ、現時点よりも前の一定時間分の波形データが常にメモリに記憶されている。そして、起動検出回路１３が起動を検出(設定可能な一定のレベルを超える)すると、記憶されている一定時間分の起動前のデータおよびそれに引き続いてサンプリングされた起動後のデータからなるサージ波形データが制御ユニット１６の記憶部１６aに転送されて記憶される。
【００４４】
波形記録装置には、マスター側とスレーブ側があり、この実施の形態では、波形記録装置ＲＡがマスターとなり、波形記録装置ＲＢがスレーブとなる。そして、マスター側の波形記録装置ＲＡは、スレーブ側の波形記録装置ＲＢからサージ波形データの転送を受けて、双方のサージ波形データを保存し、故障点標定装置ＦＬからのデータ転送要求をしたがって、故障点標定装置ＦＬにサージ波形データを転送する。
【００４５】
図３は上記故障点標定装置ＦＬのブロック図を示している。
【００４６】
上記故障点標定装置ＦＬは、図３に示すように、波形記録装置ＲＡ,ＲＢからのサージ波形データの夫々に対して、Ｎ個(Ｎは２以上の整数)のデータ毎の移動平均演算を行う移動平均演算部２１と、上記移動平均演算部２１により移動平均演算されたサージ波形データの夫々に対して、Ｍ個(Ｎは２以上の整数)間隔で順次差分をとってサージ波形の差分データを演算する差分データ演算部２２と、上記差分データ演算部２２により演算されたサージ波形の差分データの夫々を絶対値化する絶対値化部２３と、上記絶対値化部２３により絶対値化されたサージ波形の差分絶対値データの夫々に対して、起動点よりも前の予め設定されたノイズレベル最大値検出区間Ｔｎにおけるノイズレベル最大値Ｖｎを検出するノイズレベル最大値検出部２４と、上記絶対値化部２３により絶対値化されたサージ波形の差分絶対値データの夫々に対して、起動点よりも後の予め設定されたサージ波形ピーク点検出区間Ｔｐにおいて、起動点側に最も近い極大点をサージ波形のピーク点Ｐ１として検出するサージ波形ピーク点検出部２５と、上記絶対値化部２３により絶対値化されたサージ波形の差分絶対値データの夫々に対して、サージ波形ピーク点検出部２５により検出されたサージ波形のピーク点Ｐ１から時間を遡ってサージ波形の差分絶対値データが最初にノイズレベル最大値Ｖｎを下回る点Ｐ２を検出して、サージ波形のピーク点Ｐ１と点Ｐ２を通る直線のゼロクロス点Ｐ０をサージ波形の立ち上がり点とし、そのサージ波形の立ち上がり点の時刻をサージ波形到達時刻とするサージ波形到達時刻演算部２６と、上記サージ波形到達時刻演算部２６により演算された波形記録装置ＲＡ側のサージ波形到達時刻Ｔａと波形記録装置ＲＢ側のサージ波形到達時刻Ｔｂに基づいて、き電変電所ＳＴ１(図１に示す)側(Ａ端)からサージ波形の発生点である故障点までの距離Ｘ[ｋｍ]を次式により標定する故障点標定部２７とを備えている。
Ｘ＝(Ｌ＋(Ｔａ−Ｔｂ)・Ｖ)／２
ただし、Ｌ：区間の線路長[ｋｍ]
Ｖ：サージ伝播速度[ｋｍ／秒]
【００４７】
また、上記故障点標定装置ＦＬは、移動平均演算部１１の移動平均演算に用いられるＮ個および差分データ演算部１２の差分データの演算に用いるＭ個を設定するための演算条件設定部２８と、ノイズレベル最大値検出部２４のノイズレベル最大値検出区間Ｔｎとサージ波形ピーク点検出部２５のサージ波形ピーク点検出区間Ｔｐを設定するための検出区間設定部２９とを備えている。この演算条件設定部２８および検出区間設定部２９は、図示しない表示部とスイッチ操作部などにより構成されている。ここで、移動平均演算に用いられるＮ個および差分データの演算に用いるＭ個は、固定値であってもよく、起動点前の記録長や起動点後の記録長に応じて決定された固定値でもよい。
【００４８】
なお、上記故障点標定装置ＦＬは、専用の装置を用いてもよいが、コンピュータ読取可能な記録媒体に記録させたこの発明の故障点標定プログラムをパーソナルコンピュータに読み込ませて実現してもよい。
【００４９】
図４は上記故障点標定装置ＦＬの故障点標定方法においてサージ波形の立ち上がり点を求める処理を説明するフローチャートを示し、図５は上記故障点標定装置の故障点標定方法を説明するためのサージ波形を示している。なお、図４のステップＳ１〜Ｓ８では、波形記録装置ＲＡ,ＲＢからのサージ波形データの夫々に対して処理を行う。この実施の形態では、波形記録装置ＲＡ,ＲＢのサージ波形データは、起動前が０．５ｍｓ、起動後が３．５ｍｓとしており、サンプリング間隔が０．１μｓ、起動前のサンプリング数が５０００個、起動後のサンプリング数が３５０００個となる。
【００５０】
まず、処理がスタートすると、図４に示すステップＳ１で、波形記録装置ＲＡ,ＲＢからのサージ波形データの夫々に対して、移動平均演算部２１によりＮ個(例えばＮ＝８)のデータ毎に移動平均した後、差分データ演算部２２によりＭ個間隔(例えばＭ＝４)で差分して差分データを作る。
【００５１】
次に、ステップＳ２に進み、絶対値化部２３により差分データを絶対値化する。図５にサージ波形の差分絶対値データの要部(起動点前後)を示している。
【００５２】
次に、ステップＳ３に進み、ノイズレベル最大値検出部２４によって、絶対値化部２３により求めた差分絶対値データの１０００個目から４０００個目までの区間(ノイズレベル最大値検出区間Ｔｎ)の最大値Ｖｎ(ノイズレベル最大値)を求める。
【００５３】
次に、ステップＳ４に進み、解析上の起動検出レベルをＶ１とし、Ｖ１のＸ倍(設定値)の値をＶ２とする。このＶ２は、サージ波形のピーク点Ｐ１(極大点)を検出するときの最低レベルを表し、ピーク点Ｐ１(極大点)はＶ２よりも大きいレベルのデータから検出される。
【００５４】
次に、ステップＳ５に進み、差分絶対値データの４０００個目から７０００個目まででＶ２を最初に越える点ＰＶ２を検出する。
【００５５】
次に、ステップＳ６に進み、サージ波形ピーク点検出部２５によって、点ＰＶ２から７０００個目までの区間(サージ波形ピーク点検出区間Ｔｐ)の最初の極大点であるピーク点Ｐ１を検出する。
【００５６】
次に、ステップＳ７に進み、サージ波形到達時刻演算部２６によって、点ＰＶ２から４００個目まで逆方向(時間を遡る方向)にＶｎを最初に下回る点Ｐ２を検出する。ここで、点ＰＶ２から逆方向にＶｎを最初に下回る点Ｐ２を探したが、ピーク点Ｐ１から逆方向にＶｎを最初に下回る点Ｐ２を探してもよい。
【００５７】
そして、ステップＳ８に進み、サージ波形到達時刻演算部２６によって、ピーク点Ｐ１と点Ｐ２を結ぶ直線のゼロクロス点Ｐ０をサージ波形の立ち上がり点とする(図５参照)。
【００５８】
ここで、Ｖ１は解析上の設定値であり、ＸはＶ１の倍数値であるＶ２を決定するための設定値である。また、ノイズレベル最大値検出区間Ｔｎの始点と終点の夫々は設定値であり、サージ波形ピーク点検出区間Ｔｐの始点は、サージ波形の差分絶対値データがＶ２を超えた点ＰＶ２であり、サージ波形ピーク点検出区間Ｔｐの終点は設定値である。
【００５９】
図４では、８個のデータ毎に移動平均した後、差分データ演算部２２により４個間隔で差分して差分データを作ったが、移動平均演算部２１による移動平均演算に関わる設定値Ｎと、差分データ演算部２２による差分演算に関わる設定値Ｍ個はこれに限らず、標定の対象となるき電回路に応じて適宜設定すればよい。
【００６０】
また、この実施形態では、波形記録装置ＲＡ,ＲＢのサンプリング周波数とサージ波形データの起動前の記録長および起動後の記録長を、１０ＭＨz、０．５ｍｓ、３．５ｍｓとしたが、サンプリング周波数とサージ波形データの起動前の記録長および起動後の記録長はこれに限らない。
【００６１】
図６は上記故障点標定装置に入力されたサージ波形データの波形の一例を示しており、図７は図６に示すサージ波形データを移動平均演算した後のサージ波形の移動平均データの波形を示しており、図８は図７に示すサージ波形の移動平均データに対して差分データ演算した後のサージ波形の差分データの波形を示しており、図９は図８に示すサージ波形の差分データを絶対値化したサージ波形の差分絶対値データの波形を示している。図６〜図９において、横軸はサンプリング数を表し、縦軸は電圧値(または電流値)を表す。
【００６２】
図１０は上記波形記録装置ＲＡの正面図を示しており、図１１は波形記録装置ＲＡの裏面図を示している(波形記録装置ＲＢも同様)。
【００６３】
この波形記録装置ＲＡは、図１０に示すように、正面パネル３０の上側に液晶表示部３１を配置し、正面パネル３０の下側に操作スイッチ部３２を配置し、その操作スイッチ部３２の右側に縦方向に複数のＬＥＤが１列に並んだＬＥＤ表示部３３を配置している。上記液晶表示部３１と操作スイッチ部３２とＬＥＤ表示部３３で表示操作部１７(図２に示す)を構成している。
【００６４】
また、図１１に示すように、波形記録装置ＲＡの裏面の左側に、電源端子台４１と電源スイッチ４２とを有する電源ユニットＵ１を配置し、左下側にＬＡＮコネクタ４３とＧＰＳアンテナコネクタ４４とを有するユニットＵ２を配置している。さらに、波形記録装置ＲＡの裏面の中央側に、接点出力部４５と接点入力部４６とを有する接点入出力ユニットＵ３を配置し、波形記録装置ＲＡの裏面の右側に、電圧入力コネクタＣＮ１〜ＣＮ３(入力電圧範囲±１Ｖ)と電圧入力コネクタＣＮ４(入力電圧範囲±２００Ｖ)とを有する電圧入力ユニットＵ４を配置している。
【００６５】
上記波形記録装置ＲＡの主な入力仕様を表１に示す。
【００６６】
【表１】
【００６７】
上記波形記録装置ＲＡにおいて、入力電圧範囲±１Ｖの電圧入力コネクタＣＮ１〜ＣＮ３には、例えば屋外のサージ電圧センサの電圧信号を、電気／光変換器、光ファイバーケーブル、光／電気変換器を介して入力すると共に、入力電圧範囲±２００Ｖの電圧入力コネクタＣＮ４には、ＰＴ等からの計測信号を入力する。
【００６８】
表２にこの発明の故障点標定方法を適用してサージ波形の立ち上がり点を求め、標定した場合の標定結果と従来の故障点標定方法(起動点をサージの立ち上がり点とする方法)を適用して標定した場合の標定結果を示す。ここで、き電回路の区間の全長は１８．８４３ｋｍ、Ａ端から故障点までの距離は１２．６７１ｋｍである。
【００６９】
【表２】
【００７０】
上記表２の比較から明らかなように、この発明の故障点標定方法を適用することで、標定精度が平均誤差率(全長比)において、従来方式の０．４６％から実施形態の０．１４％に改善された。
【００７１】
このような故障点標定システムの故障点標定方法は、鉄道き電線のように電車の走行時に架線とパンダグラフとの間で発生するサージ波形が観測されるような環境では、送電停止に至る電気事故時のサージと、走行する電車からのサージを分離することが必要である。このような両方のサージの振幅には差があるが、電気事故時も走行する電車からのサージは発生しており、一定レベル以下のサージをノイズとして処理し、一定レベル以上のサージ波形の大まかな傾きからサージ発生時点を推定する方法は極めて有効な手段である。
【００７２】
上記構成の故障点標定システムおよび故障点標定装置ＦＬおよび故障点標定方法によれば、ノイズレベルが変動したり、サージ波形の立ち上がりが緩やかであったりしても、サージ波形の立ち上がり点をより正確に推定することにより、簡単でかつ高精度に故障点を標定することができる。
【００７３】
また、波形記録装置ＲＡ,ＲＢの夫々の時計部１６cは、ＧＰＳ衛星からの電波を受信して、協定世界時(ＵＴＣ)に同期した基準時刻信号に基づいて時刻を計時して、波形記録装置ＲＡ,ＲＢの夫々において、時計部１６cからの正確な時刻情報に基づいて、サージ波形が到達した到達時刻に対応づけてサージ波形データを記憶部１６aに記憶するので、波形記録装置ＲＡ,ＲＢの夫々において、サージ波形の正確な到達時刻をサージ波形データに対応づけることができるので、より高精度な故障点の標定が故障点標定装置ＦＬにおいて可能となる。
【００７４】
また、波形記録装置ＲＡ,ＲＢに、例えばき電線路の保護リレーの動作信号であるオンオフ信号が入力され、事故時にオンオフ信号の変化が予め設定された起動条件を満たしたときの起動点を起動検出回路１３により検出することによって、サージ波形の変化による起動点の検出とオンオフ信号の変化による起動点の検出を組み合わせて起動点の検出が可能になるので、対象となるき電線路の構成などに応じて起動検出回路１３の起動点検出機能を選択することが可能となり、設置の自由度が高くなる。
【００７５】
また、上記故障点標定装置ＦＬの演算条件設定部２８により、移動平均演算部１１の移動平均演算に用いられるＮ個を設定することによって、移動平均演算(積分効果)によるローパスフィルタの特性を調整でき、サージ波形よりも周波の高いノイズ成分をカットする帯域を適宜調整することができる。また、上記故障点標定装置ＦＬの演算条件設定部２８により、差分データ演算部１２の差分データの演算に用いるＭ個を設定することによって、差分演算(微分効果)によるハイパスフィルタの特性を調整でき、直流成分や商用周波数の交流成分(高調波を含む)をカットする帯域を適宜調整することができる。
【００７６】
ここで、波形記録装置ＲＡ,ＲＢのサンプリング周波数が１０ＭＨｚと高速なので、通常のサージ波形において例えば１サンプルだけがその前後と異なる離れた値になることは通常の送電線やき電線路上の現象ではありえず、インピーダンスが高いＰＴといった計測回路や波形記録装置内で発生するノイズがサージ波形に含まれている可能性が高く、このような高周波ノイズ成分を移動平均演算(積分効果)によるローパスフィルタにより除去する。一方、波形記録装置の入力部のアンプのオフセット、交流送電線やき電線路の場合の交流成分のように、観測したいサージ以外の成分(直流成分、商用周波の交流成分やその高調波成分(概ね数十ｋＨｚ程度以下))を差分演算(微分効果)によるハイパスフィルタにより除去する。
【００７７】
また、上記故障点標定装置ＦＬの検出区間設定部２９により、ノイズレベル最大値検出部２４のノイズレベル最大値検出区間Ｔｎを設定することによって、対象となる送電線毎に異なるノイズ状況に応じて最適なノイズレベル最大値検出区間Ｔｎを適宜設定することが可能となる。また、上記故障点標定装置の検出区間設定部２９により、サージ波形ピーク点検出部２５のサージ波形ピーク点検出区間Ｔｐを設定することによって、対象となる送電線毎に異なるノイズ状況に応じて最適なサージ波形ピーク点検出区間Ｔｐを適宜設定することが可能となる。
【００７８】
上記実施の形態では、ＢＴき電方式のき電回路における故障点標定システム,故障点標定装置および故障点標定方法について説明したが、この発明の故障点標定システム,故障点標定装置および故障点標定方法これに限らず、他のき電方式のき電系統または高圧配電線における故障点標定に適用してもよいし、電力の送電系統または配電系統の故障点標定に適用してもよい。
【００７９】
上記実施の形態の故障点標定装置ＦＬの機能は、プログラム記録媒体に記録された故障点標定プログラムによってパーソナルコンピュータ等により実現される。そこで、このような故障点標定プログラムを、コンピュータ読取可能な記録媒体に記録させて提供したり、インターネット等を含む通信手段を用いて提供したりすることもできる。
【００８０】
この発明の具体的な実施の形態について説明したが、この発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、この発明の範囲内で種々変更して実施することができる。
【符号の説明】
【００８１】
１１…電圧入力ユニット
１２…入力変換回路
１３…起動検出回路
１４…Ａ／Ｄ変換回路
１５…接点入出力ユニット
１６…制御ユニット
１６a…記憶部
１６b…通信部
１６c…時計部
１７…表示操作部
１８…電源ユニット
２１…移動平均演算部
２２…差分データ演算部
２３…絶対値化部
２４…ノイズレベル最大値検出部
２５…サージ波形ピーク点検出部
２６…サージ波形到達時刻演算部
２７…故障点標定部
２８…演算条件設定部
２９…検出区間設定部
ＳＴ１…き電変電所
ＳＴ２…き電区分所
ＴＦ…トロリ線
ＮＦ…負き電線
ＳＡ,ＳＢ…サージ電圧センサ
ＲＡ,ＲＢ…波形記録装置
ＦＬ…故障点標定装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送電線の一端または上記送電線の予め定められた区間の一端に設けられ、上記送電線に発生したサージ波形が到達した到達時刻に対応づけて上記サージ波形をサンプリングしたサージ波形データを記録する第１波形記録装置と、
上記送電線の他端または上記送電線の予め定められた区間の他端に設けられ、上記送電線に発生したサージ波形が到達した到達時刻に対応づけて上記サージ波形をサンプリングしたサージ波形データを記録する第２波形記録装置と、
上記第１,第２波形記録装置に記録された上記サージ波形データに基づいて、上記サージ波形の到達時刻の時間差から上記サージ波形の発生点である故障点を標定する故障点標定装置と
を備え、
上記第１,第２波形記録装置は、
上記サージ波形の変化が予め設定された起動条件を満たしたときの起動点を検出する起動点検出部と、
上記起動点検出部が上記起動点を検出すると、上記起動点の前後の上記サージ波形データを記憶する記憶部とを夫々有し、
上記故障点標定装置は、
上記第１,第２波形記録装置の上記記憶部に記憶された上記サージ波形データの夫々に対して、Ｎ個(Ｎは２以上の整数)のデータ毎の移動平均演算を行う移動平均演算部と、
上記移動平均演算部により移動平均演算された上記サージ波形データの夫々に対して、Ｍ個(Ｎは２以上の整数)間隔で順次差分をとって上記サージ波形の差分データを演算する差分データ演算部と、
上記差分データ演算部により演算された上記サージ波形の差分データの夫々を絶対値化する絶対値化部と、
上記絶対値化部により絶対値化された上記サージ波形の差分絶対値データの夫々に対して、上記起動点よりも前の予め設定されたノイズレベル最大値検出区間におけるノイズレベル最大値Ｖｎを検出するノイズレベル最大値検出部と、
上記絶対値化部により絶対値化された上記サージ波形の差分絶対値データの夫々に対して、上記起動点よりも後の予め設定されたサージ波形ピーク点検出区間において、上記起動点側に最も近い極大点を上記サージ波形のピーク点Ｐ１として検出するサージ波形ピーク点検出部と、
上記絶対値化部により絶対値化された上記サージ波形の差分絶対値データの夫々に対して、上記サージ波形ピーク点検出部により検出された上記サージ波形のピーク点Ｐ１または上記サージ波形ピーク点検出区間の始点から時間を遡って上記サージ波形の差分絶対値データが最初に上記ノイズレベル最大値Ｖｎを下回る点Ｐ２を検出して、上記サージ波形のピーク点Ｐ１と上記点Ｐ２を通る直線のゼロクロス点を上記サージ波形の立ち上がり点とし、そのサージ波形の立ち上がり点の時刻をサージ波形到達時刻とするサージ波形到達時刻演算部と、
上記サージ波形到達時刻演算部により演算された上記第１波形記録装置側の上記サージ波形到達時刻Ｔａと上記第２波形記録装置側の上記サージ波形到達時刻Ｔｂに基づいて、次式により上記送電線の一端または上記送電線の予め定められた区間の一端から上記サージ波形の発生点である故障点までの距離Ｘ[ｋｍ]を標定する故障点標定部と
を有することを特徴とする故障点標定システム。
Ｘ＝(Ｌ＋(Ｔａ−Ｔｂ)・Ｖ)／２
ただし、Ｌ：送電線(または送電線の予め定められた区間)の線路長[ｋｍ]
Ｖ：サージ伝播速度[ｋｍ／秒]
【請求項２】
請求項１に記載の故障点標定システムにおいて、
上記第１,第２波形記録装置は、
ＧＰＳ衛星からの電波を受信して、協定世界時(ＵＴＣ)に同期した基準時刻信号に基づいて時刻を計時する時計部を有し、
上記時計部からの時刻情報に基づいて、上記サージ波形が到達した到達時刻に対応づけて上記サージ波形データを上記記憶部に記憶することを特徴とする故障点標定システム。
【請求項３】
請求項１または２に記載の故障点標定システムにおいて、
上記第１,第２波形記録装置の上記起動点検出部は、入力されたオンオフ信号の変化が予め設定された起動条件を満たしたときの起動点を検出することを特徴とする故障点標定システム。
【請求項４】
請求項１から３までのいずれか１つに記載の故障点標定システムにおいて、
上記故障点標定装置は、
上記移動平均演算部の移動平均演算に用いられる上記Ｎ個または上記差分データ演算部の差分データの演算に用いる上記Ｍ個の少なくとも一方を設定する演算条件設定部を有することを特徴とする故障点標定システム。
【請求項５】
請求項１から４までの少なくとも１つに記載の故障点標定システムにおいて、
上記故障点標定装置は、
上記ノイズレベル最大値検出部の上記ノイズレベル最大値検出区間または上記サージ波形ピーク点検出部の上記サージ波形ピーク点検出区間の少なくとも一方の区間を設定する検出区間設定部を有することを特徴とする故障点標定システム。
【請求項６】
送電線の一端または上記送電線の予め定められた区間の一端において、上記送電線に発生したサージ波形が到達した到達時刻に対応づけて上記サージ波形をサンプリングした第１サージ波形データと、上記送電線の他端または上記送電線の予め定められた区間の他端において、上記送電線に発生したサージ波形が到達した到達時刻に対応づけて上記サージ波形をサンプリングした第２サージ波形データとに基づいて、上記第１,第２サージ波形の到達時刻の時間差から上記サージ波形の発生点である故障点を標定する故障点標定装置であって、
上記第１サージ波形データと上記第２サージ波形データの夫々に対して、Ｎ個(Ｎは２以上の整数)のデータ毎の移動平均演算を行う移動平均演算部と、
上記移動平均演算部により移動平均演算された上記サージ波形データの夫々に対して、Ｍ個(Ｎは２以上の整数)間隔で順次差分をとって上記サージ波形の差分データを演算する差分データ演算部と、
上記差分データ演算部により演算された上記サージ波形の差分データの夫々を絶対値化する絶対値化部と、
上記絶対値化部により絶対値化された上記サージ波形の差分絶対値データの夫々に対して、上記起動点よりも前の予め設定されたノイズレベル最大値検出区間におけるノイズレベル最大値Ｖｎを検出するノイズレベル最大値検出部と、
上記絶対値化部により絶対値化された上記サージ波形の差分絶対値データの夫々に対して、上記起動点よりも後の予め設定されたサージ波形ピーク点検出区間において、上記起動点側に最も近い極大点を上記サージ波形のピーク点Ｐ１として検出するサージ波形ピーク点検出部と、
上記絶対値化部により絶対値化された上記サージ波形の差分絶対値データの夫々に対して、上記サージ波形ピーク点検出部により検出された上記サージ波形のピーク点Ｐ１または上記サージ波形ピーク点検出区間の始点から時間を遡って上記サージ波形の差分絶対値データが最初に上記ノイズレベル最大値Ｖｎを下回る点Ｐ２を検出して、上記サージ波形のピーク点Ｐ１と上記点Ｐ２を通る直線のゼロクロス点を上記サージ波形の立ち上がり点とし、そのサージ波形の立ち上がり点の時刻をサージ波形到達時刻とするサージ波形到達時刻演算部と、
上記サージ波形到達時刻演算部により演算された上記第１サージ波形データの上記サージ波形到達時刻Ｔａと上記第２サージ波形データの上記サージ波形到達時刻Ｔｂに基づいて、次式により上記送電線の一端または上記送電線の予め定められた区間の一端から上記サージ波形の発生点である故障点までの距離Ｘ[ｋｍ]を標定する故障点標定部とを有することを特徴とする故障点標定装置。
Ｘ＝(Ｌ＋(Ｔａ−Ｔｂ)・Ｖ)／２
ただし、Ｌ：送電線(または送電線の予め定められた区間)の線路長[ｋｍ]
Ｖ：サージ伝播速度[ｋｍ／秒]
【請求項７】
送電線の一端または上記送電線の予め定められた区間の一端において、上記送電線に発生したサージ波形が到達した到達時刻に対応づけて上記サージ波形をサンプリングした第１サージ波形データと、上記送電線の他端または上記送電線の予め定められた区間の他端において、上記送電線に発生したサージ波形が到達した到達時刻に対応づけて上記サージ波形をサンプリングした第２サージ波形データとに基づいて、上記第１,第２サージ波形の到達時刻の時間差から上記サージ波形の発生点である故障点を標定する故障点標定方法であって、
上記第１サージ波形データと上記第２サージ波形データの夫々に対して、Ｎ個(Ｎは２以上の整数)のデータ毎の移動平均演算を行う移動平均演算ステップと、
上記移動平均演算ステップにより移動平均演算された上記サージ波形データの夫々に対して、Ｍ個(Ｎは２以上の整数)間隔で順次差分をとって上記サージ波形の差分データを演算する差分データ演算ステップと、
上記差分データ演算ステップにより演算された上記サージ波形の差分データの夫々を絶対値化する絶対値化ステップと、
上記絶対値化ステップにより絶対値化された上記サージ波形の差分絶対値データの夫々に対して、上記起動点よりも前の予め設定されたノイズレベル最大値検出区間におけるノイズレベル最大値Ｖｎを検出するノイズレベル最大値検出ステップと、
上記絶対値化ステップにより絶対値化された上記サージ波形の差分絶対値データの夫々対して、上記起動点よりも後の予め設定されたサージ波形ピーク点検出区間において、上記起動点側に最も近い極大点を上記サージ波形のピーク点Ｐ１として検出するサージ波形ピーク点検出ステップと、
上記絶対値化ステップにより絶対値化された上記サージ波形の差分絶対値データの夫々対して、上記サージ波形ピーク点検出ステップにより検出された上記サージ波形のピーク点Ｐ１または上記サージ波形ピーク点検出区間の始点から時間を遡って上記サージ波形の差分絶対値データが最初に上記ノイズレベル最大値Ｖｎを下回る点Ｐ２を検出して、上記サージ波形のピーク点Ｐ１と上記点Ｐ２を通る直線のゼロクロス点を上記サージ波形の立ち上がり点とし、そのサージ波形の立ち上がり点の時刻をサージ波形到達時刻とするサージ波形到達時刻演算ステップと、
上記サージ波形到達時刻演算ステップにより演算された上記第１サージ波形データの上記サージ波形到達時刻Ｔａと上記第２サージ波形データの上記サージ波形到達時刻Ｔｂに基づいて、次式により上記送電線の一端または上記送電線の予め定められた区間の一端から上記サージ波形の発生点である故障点までの距離Ｘ[ｋｍ]を標定する故障点標定ステップとを有することを特徴とする故障点標定方法。
Ｘ＝(Ｌ＋(Ｔａ−Ｔｂ)・Ｖ)／２
ただし、Ｌ：送電線(または送電線の予め定められた区間)の線路長[ｋｍ]
Ｖ：サージ伝播速度[ｋｍ／秒]
【請求項８】
請求項７に記載の故障点標定方法をコンピュータに実行させることを特徴とする故障点標定プログラム。
【請求項１】
送電線の一端または上記送電線の予め定められた区間の一端に設けられ、上記送電線に発生したサージ波形が到達した到達時刻に対応づけて上記サージ波形をサンプリングしたサージ波形データを記録する第１波形記録装置と、
上記送電線の他端または上記送電線の予め定められた区間の他端に設けられ、上記送電線に発生したサージ波形が到達した到達時刻に対応づけて上記サージ波形をサンプリングしたサージ波形データを記録する第２波形記録装置と、
上記第１,第２波形記録装置に記録された上記サージ波形データに基づいて、上記サージ波形の到達時刻の時間差から上記サージ波形の発生点である故障点を標定する故障点標定装置と
を備え、
上記第１,第２波形記録装置は、
上記サージ波形の変化が予め設定された起動条件を満たしたときの起動点を検出する起動点検出部と、
上記起動点検出部が上記起動点を検出すると、上記起動点の前後の上記サージ波形データを記憶する記憶部とを夫々有し、
上記故障点標定装置は、
上記第１,第２波形記録装置の上記記憶部に記憶された上記サージ波形データの夫々に対して、Ｎ個(Ｎは２以上の整数)のデータ毎の移動平均演算を行う移動平均演算部と、
上記移動平均演算部により移動平均演算された上記サージ波形データの夫々に対して、Ｍ個(Ｎは２以上の整数)間隔で順次差分をとって上記サージ波形の差分データを演算する差分データ演算部と、
上記差分データ演算部により演算された上記サージ波形の差分データの夫々を絶対値化する絶対値化部と、
上記絶対値化部により絶対値化された上記サージ波形の差分絶対値データの夫々に対して、上記起動点よりも前の予め設定されたノイズレベル最大値検出区間におけるノイズレベル最大値Ｖｎを検出するノイズレベル最大値検出部と、
上記絶対値化部により絶対値化された上記サージ波形の差分絶対値データの夫々に対して、上記起動点よりも後の予め設定されたサージ波形ピーク点検出区間において、上記起動点側に最も近い極大点を上記サージ波形のピーク点Ｐ１として検出するサージ波形ピーク点検出部と、
上記絶対値化部により絶対値化された上記サージ波形の差分絶対値データの夫々に対して、上記サージ波形ピーク点検出部により検出された上記サージ波形のピーク点Ｐ１または上記サージ波形ピーク点検出区間の始点から時間を遡って上記サージ波形の差分絶対値データが最初に上記ノイズレベル最大値Ｖｎを下回る点Ｐ２を検出して、上記サージ波形のピーク点Ｐ１と上記点Ｐ２を通る直線のゼロクロス点を上記サージ波形の立ち上がり点とし、そのサージ波形の立ち上がり点の時刻をサージ波形到達時刻とするサージ波形到達時刻演算部と、
上記サージ波形到達時刻演算部により演算された上記第１波形記録装置側の上記サージ波形到達時刻Ｔａと上記第２波形記録装置側の上記サージ波形到達時刻Ｔｂに基づいて、次式により上記送電線の一端または上記送電線の予め定められた区間の一端から上記サージ波形の発生点である故障点までの距離Ｘ[ｋｍ]を標定する故障点標定部と
を有することを特徴とする故障点標定システム。
Ｘ＝(Ｌ＋(Ｔａ−Ｔｂ)・Ｖ)／２
ただし、Ｌ：送電線(または送電線の予め定められた区間)の線路長[ｋｍ]
Ｖ：サージ伝播速度[ｋｍ／秒]
【請求項２】
請求項１に記載の故障点標定システムにおいて、
上記第１,第２波形記録装置は、
ＧＰＳ衛星からの電波を受信して、協定世界時(ＵＴＣ)に同期した基準時刻信号に基づいて時刻を計時する時計部を有し、
上記時計部からの時刻情報に基づいて、上記サージ波形が到達した到達時刻に対応づけて上記サージ波形データを上記記憶部に記憶することを特徴とする故障点標定システム。
【請求項３】
請求項１または２に記載の故障点標定システムにおいて、
上記第１,第２波形記録装置の上記起動点検出部は、入力されたオンオフ信号の変化が予め設定された起動条件を満たしたときの起動点を検出することを特徴とする故障点標定システム。
【請求項４】
請求項１から３までのいずれか１つに記載の故障点標定システムにおいて、
上記故障点標定装置は、
上記移動平均演算部の移動平均演算に用いられる上記Ｎ個または上記差分データ演算部の差分データの演算に用いる上記Ｍ個の少なくとも一方を設定する演算条件設定部を有することを特徴とする故障点標定システム。
【請求項５】
請求項１から４までの少なくとも１つに記載の故障点標定システムにおいて、
上記故障点標定装置は、
上記ノイズレベル最大値検出部の上記ノイズレベル最大値検出区間または上記サージ波形ピーク点検出部の上記サージ波形ピーク点検出区間の少なくとも一方の区間を設定する検出区間設定部を有することを特徴とする故障点標定システム。
【請求項６】
送電線の一端または上記送電線の予め定められた区間の一端において、上記送電線に発生したサージ波形が到達した到達時刻に対応づけて上記サージ波形をサンプリングした第１サージ波形データと、上記送電線の他端または上記送電線の予め定められた区間の他端において、上記送電線に発生したサージ波形が到達した到達時刻に対応づけて上記サージ波形をサンプリングした第２サージ波形データとに基づいて、上記第１,第２サージ波形の到達時刻の時間差から上記サージ波形の発生点である故障点を標定する故障点標定装置であって、
上記第１サージ波形データと上記第２サージ波形データの夫々に対して、Ｎ個(Ｎは２以上の整数)のデータ毎の移動平均演算を行う移動平均演算部と、
上記移動平均演算部により移動平均演算された上記サージ波形データの夫々に対して、Ｍ個(Ｎは２以上の整数)間隔で順次差分をとって上記サージ波形の差分データを演算する差分データ演算部と、
上記差分データ演算部により演算された上記サージ波形の差分データの夫々を絶対値化する絶対値化部と、
上記絶対値化部により絶対値化された上記サージ波形の差分絶対値データの夫々に対して、上記起動点よりも前の予め設定されたノイズレベル最大値検出区間におけるノイズレベル最大値Ｖｎを検出するノイズレベル最大値検出部と、
上記絶対値化部により絶対値化された上記サージ波形の差分絶対値データの夫々に対して、上記起動点よりも後の予め設定されたサージ波形ピーク点検出区間において、上記起動点側に最も近い極大点を上記サージ波形のピーク点Ｐ１として検出するサージ波形ピーク点検出部と、
上記絶対値化部により絶対値化された上記サージ波形の差分絶対値データの夫々に対して、上記サージ波形ピーク点検出部により検出された上記サージ波形のピーク点Ｐ１または上記サージ波形ピーク点検出区間の始点から時間を遡って上記サージ波形の差分絶対値データが最初に上記ノイズレベル最大値Ｖｎを下回る点Ｐ２を検出して、上記サージ波形のピーク点Ｐ１と上記点Ｐ２を通る直線のゼロクロス点を上記サージ波形の立ち上がり点とし、そのサージ波形の立ち上がり点の時刻をサージ波形到達時刻とするサージ波形到達時刻演算部と、
上記サージ波形到達時刻演算部により演算された上記第１サージ波形データの上記サージ波形到達時刻Ｔａと上記第２サージ波形データの上記サージ波形到達時刻Ｔｂに基づいて、次式により上記送電線の一端または上記送電線の予め定められた区間の一端から上記サージ波形の発生点である故障点までの距離Ｘ[ｋｍ]を標定する故障点標定部とを有することを特徴とする故障点標定装置。
Ｘ＝(Ｌ＋(Ｔａ−Ｔｂ)・Ｖ)／２
ただし、Ｌ：送電線(または送電線の予め定められた区間)の線路長[ｋｍ]
Ｖ：サージ伝播速度[ｋｍ／秒]
【請求項７】
送電線の一端または上記送電線の予め定められた区間の一端において、上記送電線に発生したサージ波形が到達した到達時刻に対応づけて上記サージ波形をサンプリングした第１サージ波形データと、上記送電線の他端または上記送電線の予め定められた区間の他端において、上記送電線に発生したサージ波形が到達した到達時刻に対応づけて上記サージ波形をサンプリングした第２サージ波形データとに基づいて、上記第１,第２サージ波形の到達時刻の時間差から上記サージ波形の発生点である故障点を標定する故障点標定方法であって、
上記第１サージ波形データと上記第２サージ波形データの夫々に対して、Ｎ個(Ｎは２以上の整数)のデータ毎の移動平均演算を行う移動平均演算ステップと、
上記移動平均演算ステップにより移動平均演算された上記サージ波形データの夫々に対して、Ｍ個(Ｎは２以上の整数)間隔で順次差分をとって上記サージ波形の差分データを演算する差分データ演算ステップと、
上記差分データ演算ステップにより演算された上記サージ波形の差分データの夫々を絶対値化する絶対値化ステップと、
上記絶対値化ステップにより絶対値化された上記サージ波形の差分絶対値データの夫々に対して、上記起動点よりも前の予め設定されたノイズレベル最大値検出区間におけるノイズレベル最大値Ｖｎを検出するノイズレベル最大値検出ステップと、
上記絶対値化ステップにより絶対値化された上記サージ波形の差分絶対値データの夫々対して、上記起動点よりも後の予め設定されたサージ波形ピーク点検出区間において、上記起動点側に最も近い極大点を上記サージ波形のピーク点Ｐ１として検出するサージ波形ピーク点検出ステップと、
上記絶対値化ステップにより絶対値化された上記サージ波形の差分絶対値データの夫々対して、上記サージ波形ピーク点検出ステップにより検出された上記サージ波形のピーク点Ｐ１または上記サージ波形ピーク点検出区間の始点から時間を遡って上記サージ波形の差分絶対値データが最初に上記ノイズレベル最大値Ｖｎを下回る点Ｐ２を検出して、上記サージ波形のピーク点Ｐ１と上記点Ｐ２を通る直線のゼロクロス点を上記サージ波形の立ち上がり点とし、そのサージ波形の立ち上がり点の時刻をサージ波形到達時刻とするサージ波形到達時刻演算ステップと、
上記サージ波形到達時刻演算ステップにより演算された上記第１サージ波形データの上記サージ波形到達時刻Ｔａと上記第２サージ波形データの上記サージ波形到達時刻Ｔｂに基づいて、次式により上記送電線の一端または上記送電線の予め定められた区間の一端から上記サージ波形の発生点である故障点までの距離Ｘ[ｋｍ]を標定する故障点標定ステップとを有することを特徴とする故障点標定方法。
Ｘ＝(Ｌ＋(Ｔａ−Ｔｂ)・Ｖ)／２
ただし、Ｌ：送電線(または送電線の予め定められた区間)の線路長[ｋｍ]
Ｖ：サージ伝播速度[ｋｍ／秒]
【請求項８】
請求項７に記載の故障点標定方法をコンピュータに実行させることを特徴とする故障点標定プログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−１９６８１９（Ｐ２０１１−１９６８１９Ａ）
【公開日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−６３８７９（Ｐ２０１０−６３８７９）
【出願日】平成２２年３月１９日（２０１０．３．１９）
【出願人】（０００１７３７８４）公益財団法人鉄道総合技術研究所 (1,666)
【出願人】（５９２０６１５９９）株式会社近計システム (14)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月１９日（２０１０．３．１９）
【出願人】（０００１７３７８４）公益財団法人鉄道総合技術研究所 (1,666)
【出願人】（５９２０６１５９９）株式会社近計システム (14)
【Ｆターム（参考）】
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