課電式事故探査システム、課電式事故探査方法
【課題】 事故点における地絡抵抗が高い場合においても容易かつ確実に事故点を特定し、その事故状態等の具体的な情報を迅速に導出することを目的としている。
【解決手段】 本発明による配電系統における事故探査を行う課電式事故探査システムは、所定時間幅の矩形電圧を配電系統に印加する課電装置１００と、矩形電圧が印加されている間の、配電系統の任意の点における３相それぞれの線路電流の推移を取得する線路電流取得部１５０と、取得された３相分の線路電流の推移を互いに比較し事故が起きている相を特定する事故特定部１５４と、を含む探査装置１１０と、を備え、少なくとも、任意の点における課電装置方向に対する事故点の方向、および事故相を特定することを特徴としている。
【解決手段】 本発明による配電系統における事故探査を行う課電式事故探査システムは、所定時間幅の矩形電圧を配電系統に印加する課電装置１００と、矩形電圧が印加されている間の、配電系統の任意の点における３相それぞれの線路電流の推移を取得する線路電流取得部１５０と、取得された３相分の線路電流の推移を互いに比較し事故が起きている相を特定する事故特定部１５４と、を含む探査装置１１０と、を備え、少なくとも、任意の点における課電装置方向に対する事故点の方向、および事故相を特定することを特徴としている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配電系統における事故探査を行う課電式事故探査システム、課電式事故探査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現代では、電力の供給停止、所謂停電が日常生活に及ぼす影響は計り知れない。従って、配電系統の一部で事故が発生し、停電を招いた場合においても、その事故点を早期に特定し原因を取り除いて電力の供給を迅速に再開しなければならない。例えば、６．６ｋＶの架空配電線において漏電等を伴った事故が生じた場合、まず、電力事業者は、電流異常を検知した発電所または変電所において、その管理下にある配電系統への電力供給を止め、事故区域を絞り、その事故区域以外の正常区域の電力供給を再開する。その後、事故区域内の具体的な事故点の特定を遂行する。
【０００３】
上記事故点の特定に関しては、配電線から放射される電波の比較によって事故点を特定する技術（例えば、特許文献１）、ノイズ電流から信号を分離するため、配電系統に、変調したコード化探索信号を印加して漏電箇所を特定する技術（例えば、特許文献２）、配電線路のインピーダンスの虚部（測定インダクタンス）を配電線路の単位長インダクタンスと比較することで課電点から事故点までの距離を特定する技術（例えば、特許文献３）、バッテリを昇圧した課電電圧を利用することで課電装置を小型化した技術（例えば、特許文献４）、ステッキ型のアンテナ（試験プローブ）を利用して事故点を特定する技術（例えば、特許文献５）といった様々な技術が提案されている。
【０００４】
従来から利用されている、ステッキ型のアンテナを用いる上記の方法によると、事故区域の任意の位置から試験信号（矩形電圧）が印加され、他の任意の位置において、その試験信号に対する線路電流を測定するだけで事故点を特定することができる。
【０００５】
図１３は、アンテナを利用した事故点の探査方法を説明するための説明図である。かかる事故点探査方法では、配電系統の配電線１０の任意の位置に課電装置１２を接続し、その課電装置１２から所定時間幅の矩形電圧を周期的に印加する。アンテナ１４は、３相ある配電線１０のうち１相の線路に掛止され、矩形電圧に対する線路電流量を検知する。アンテナ１４の表示部１６は、検知した線路電流に応じた漏電量を、ＬＥＤの点灯を通じて数値で表す。
【０００６】
図１４および図１５は、アンテナ１４による事故点の特定方法を説明するための説明図である。図１４（ａ）は、定常時、即ち事故が生じていないときの配電系統の等価回路を示し、図１４（ｂ）はその時のアンテナ１４で検知される線路電流を示している。課電装置１２が図１４（ｂ）の上段に示した矩形電圧を印加すると、対地静電容量Ｃへの充放電が繰り返され、アンテナ１４の測定点では、図１４（ｂ）の中段に示すような充電電流Ｉｃと放電電流Ｉｄとが線路電流として流れる。充電電流Ｉｃと放電電流Ｉｄとは理論上絶対値が等しくなる。この充電電流Ｉｃと放電電流Ｉｄとを積分すると図１４（ｂ）の下段に示すような波形となる。かかる積分値は充電電流Ｉｃによって一旦高い値を示すものの、放電電流Ｉｄにより相殺される。従って、アンテナ１４の表示部１６には、事故レベル「０」（正常）が示される。
【０００７】
図１５（ａ）は、事故が生じたときの配電系統の等価回路を示し、図１５（ｂ）はその時のアンテナ１４で検知される線路電流を示している。図１４同様に、課電装置１２が図１５（ｂ）の上段に示した矩形電圧を印加すると、対地静電容量Ｃへの充放電が繰り返される。しかし、事故点２０において短絡抵抗Ｒｇを通じた事故電流Ｉｇが漏電しているため、矩形電圧が印加されている間には、充電電流Ｉｃに事故電流Ｉｇが加わり、矩形電圧が印加されていないときには逆に放電電流Ｉｄから事故電流Ｉｇが減じられる。従って、線路電流は、図１５（ｂ）の中段に実線で示した波形になる。ここでは、正常時との比較を容易にするため、正常時における線路電流も一点鎖線で表している。この線路電流を積分すると図１５（ｂ）の下段に示すような波形となる。かかる積分値は事故電流Ｉｇ分だけプラス側に偏るため、アンテナ１４の表示部１６は、その残留した積分値に応じて、「０」以外の事故レベルを表示する。
【０００８】
このようにアンテナ１４で異常が確認されると、測定点を中心にして課電装置１２と逆方向の配電系統中に事故点２０があることが分かる。従って、事故点を超えるまで、即ち異常が確認されなくなるまで測定点を下流に移動する。そして、異常が確認できなくなった場合には、最終的な測定点と、直前の測定点との間に事故点があるということになる。このような作業手順により具体的な事故点を探査することが可能となる。
【特許文献１】特開２００６−２７５８３１号公報
【特許文献２】特開２００５−０２４４３４号公報
【特許文献３】特開２００４−０４５１１８号公報
【特許文献４】特開２００３−０４３０９３号公報
【特許文献５】特開２００３−０３５７４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、事故点、特に地絡事故点における地絡抵抗が大きいと事故電流Ｉｇが小さくなり、アンテナ１４を通過する線路電流の上下流の差が小さくなる。かかる地絡抵抗が１０ｋΩ以上の場合には、最早上述したアンテナ１４では事故の有無を判断できないので、事故は生じているが事故点を特定できないといった状況に陥ってしまう可能性がある。
【００１０】
また、配電線１０に接続される機器によっては、事故直後のアークや放電等の影響により絶縁抵抗値が回復する（高くなる）ものも存在し、事故発生時点では地絡抵抗が低かったものの、事故探査のときには、地絡抵抗が数ＭΩに回復し、アンテナ１４では事故の有無を判断できなくなる場合もあり得る。地絡抵抗が回復した場合には、そのまま電力供給を再開することができるが、将来、同様の状況で事故が再発する可能性を無視することはできない。このような地絡抵抗（絶縁抵抗値）の回復は事故探査の困難性をさらに高めている。
【００１１】
上記のような背景から、絶縁抵抗値が１０ｋΩ以上である場合や絶縁抵抗値が回復した場合においても、事故点を確実に特定することが可能な事故探査方法が望まれる。
【００１２】
また、上述した従来のアンテナを用いる技術では、事故のレベルが数値で表されるものの、その事故の度合いを示す参考値に過ぎず、事故の具体的な原因が把握できるものではなかった。即ち、従来の方法では、１本の線路の上下流のどちらかで１０ｋΩ以下の地絡抵抗による事故が起きているということのみを把握できるに過ぎなかった。今後は、リアルタイムにその事故状態や様相を具体的かつ高精度に導出可能な事故探査方法も望まれる。
【００１３】
本発明は、従来の事故探査方法が有する上記問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、事故点における地絡抵抗が高い場合においても容易かつ確実に事故点を特定でき、その事故状態等の具体的な情報を迅速に導出可能な、課電式事故探査システム、課電式事故探査方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、配電系統における事故探査を行う課電式事故探査システムであって、所定時間幅の矩形電圧を配電系統に印加する課電装置と、矩形電圧が印加されている間の、配電系統の任意の点における３相それぞれの線路電流の推移を同時に取得する線路電流取得部と、取得された３相分の線路電流の推移を互いに比較し、任意の点における課電装置方向に対する事故点の方向、および事故相を特定する事故特定部と、を含む探査装置と、を備えることを特徴とする、課電式事故探査システムが提供される。
【００１５】
従来のアンテナを用いる事故探査方法では、１本の線路における線路電流の積分値を個別に判断していたので、事故電流が大きな場合はその電流を識別可能であったが、小さい場合には識別することができなかった。本発明では、同時に検出される３相の線路電流の推移を相対的に比較するので、微少な事故電流であっても相対値として抽出することができ、事故が生じている相を容易に特定することができる。従って、事故点における地絡抵抗値が高い場合や、時間の経過により地絡抵抗が回復してしまった場合においても、容易かつ確実に事故点を特定することが可能となる。
【００１６】
また、３相の比較により、多重事故が生じた場合においても、相毎に独立して事故点を特定することができ、各相の事故のレベルを相対的に把握することができる。また、従来では特定できなかった塩害領域内や、対地静電容量が高い領域内の事故点も特定することが可能となる。
【００１７】
さらに、３相を一括して測定することが可能なので矩形電圧の印加時間または印加回数を大幅に短縮することができ、測定コストおよび測定時間の短縮化を図ることができる。また、矩形電圧の印加時間を短縮することで、当該配電系統に接続された他の設備への影響を最小限に抑えることができ、矩形電圧による二次的障害を回避することが可能となる。
【００１８】
事故特定部は、取得された３相分の線路電流を積分した値の推移を比較してもよい。上記線路電流にはノイズ成分も含まれるので、相間での線路電流の差が微差であった場合、ノイズに埋没して事故の有無を判断し辛い場合がある。しかし、線路電流の差が微差であってもその値を積分すると差を顕著に表すことができる。また、異常が検出される場合、その測定点での線路電流の積分値の推移は必ずプラス側に漸増するという特性を有しているので、積分値の推移により事故の有無を容易に判断することができる。
【００１９】
探査装置は、事故特定部が、事故が起きていると判断した相の矩形電圧印加間の線路電流の推移を複数の故障モードの典型推移と比較し、その事故相の故障モードを特定する故障モード特定部をさらに備えてもよい。
【００２０】
ここでは、予め、複数の故障モードの典型推移を準備している。そして、その典型推移と、当該線路電流の推移とを比較することで、その線路電流の推移がどの故障モードに近いかを判断し、適切な故障モードに割り当てることができる。かかる構成により、事故点の特定と同時に、その事故がどのような原因で生じているかを高精度で把握することが可能となる。
【００２１】
また、各相独立して事故点と故障モードとを特定することができるので、多重事故に遭遇した場合においても、適切な故障モードへの割当を行うことができ、迅速な事故点の特定および事故原因の把握が可能となる。このように事故点の特定と同時に故障モードを特定することで、事故点における原因の除去および交換の準備を先駆けて行うことができ、早期の停電回復を図ることが可能となる。
【００２２】
さらに、故障モードの特定精度が向上すれば、事故点の故障モードのみならず、事故予想点の故障モードも特定することが可能となる。ここで事故予想点とは、事故には至っていないが事故が生じる蓋然性の高い設備等を言う。このように事故点のみならず、事故予想点も把握、抽出し、抽出した設備に事前に対処することで、事故を未然に防ぐことができる。
【００２３】
故障モードは、抵抗地絡、放電地絡、放電および抵抗地絡の群から選択されてもよい。
【００２４】
本発明では、故障モードをこのような抵抗地絡、放電地絡、放電および抵抗地絡に分けている。かかる構成により、事故点の特定と同時に、その事故が上記の具体的な故障のどれに当たるかを高精度で把握することが可能となる。
【００２５】
探査装置は、故障モードが特定された矩形電圧印加間の線路電流の推移を故障モードに関連付けて蓄積する線路電流蓄積部と、蓄積された矩形電圧印加間の線路電流の推移を統計処理して故障モードの典型推移を導出する故障モード導出部と、をさらに備えてもよい。
【００２６】
かかる構成により、当該測定結果も統計データの１つとして蓄積することができ、そのような多数の統計データを蓄積することで、より実測した値に即した典型推移を形成することができる。そして、上記の典型推移利用およびデータ蓄積のループにより、事故原因の究明を高精度に行うことが可能となる。
【００２７】
線路電流取得部は、さらに、矩形電圧の印加前の線路電流の推移も取得し、矩形電圧の印加前および印加間の線路電流の推移をフーリエ変換し、矩形電圧の印加前と印加間との線路電流の周波数特性の差を逆フーリエ変換して線路電流の推移を再生してもよいし、また、矩形電圧印加間の線路電流の推移から矩形電圧印加前の線路電流の推移を減算して線路電流の推移を再生してもよい。
【００２８】
かかる構成により、事故が生じていない場合にも定常的に測定されるノイズ電流を、線路電流から除去することが可能となり、事故に起因する線路電流の変化のみを比較対象とすることができる。従って、事故特定部は、高精度に３相の線路電流を比較することができる。
【００２９】
また、コンピュータを、上記課電式事故探査システムの探査装置、即ち、矩形電圧が印加されている間の、配電系統の任意の点における３相それぞれの線路電流の推移を同時に取得する線路電流取得部と、取得された３相分の線路電流の推移を互いに比較し、任意の点における課電装置方向に対する事故点の方向、および事故相を特定する事故特定部として機能させるプログラムも提供される。
【００３０】
上記課題を解決するために、本発明の他の観点によれば、配電系統における事故探査を行う課電式事故探査方法であって、所定時間幅の矩形電圧を配電系統に印加し、矩形電圧が印加されている間の、配電系統の任意の点における３相それぞれの線路電流の推移を同時に取得し、取得された３相分の線路電流の推移を互いに比較し、任意の点における課電装置方向に対する事故点の方向、および事故相を特定することを特徴とする、課電式事故探査方法が提供される。
【００３１】
上述した、課電式事故探査システムの技術的思想に基づく構成要素やその説明は、当該課電式事故探査方法にも適用可能である。
【発明の効果】
【００３２】
以上説明したように本発明によれば、事故点における地絡抵抗が高い場合や絶縁抵抗値が回復した場合においても容易かつ確実に事故点を特定でき、その事故状態等の具体的な情報を迅速に導出することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００３４】
配電系統の一部で事故が発生した場合、発電所または変電所では電力事業所の管理下にある配電系統への電力の供給を一旦停止する。そして、事故が起きた地点を大まかな区域に絞って、その事故区域以外の正常区域への電力供給を再開する。そして事故区域中の具体的な事故点を特定する。具体的な事故点が特定されるとその事故の原因を速やかに取り除いて事故区域においても通常の電力供給を再開する。
【００３５】
本実施形態の課電式事故探査システムは、このような事故点の特定を迅速かつ容易に行うことができ、加えて、その事故の具体的な情報をも同時に導出することができる。また、従来探査困難または不可能であった地絡抵抗が高い事故点も特定することが可能となる。以下、このような課電式事故探査システムの具体的構成を述べ、後にその課電式事故探査システムを用いて事故点を特定する課電式事故探査方法を説明する。
【００３６】
（課電式事故探査システムの構成）
図１は、課電式事故探査システムの概略的な構成を示す説明図である。かかる課電式事故探査システムは、課電装置１００と探査装置１１０とから構成される。また、ここでは、６．６ｋＶの配電線１０（架空および地中配電線のいずれも含む。）における事故を想定して、課電式事故探査システムを適用する。
【００３７】
上記課電装置１００は、単相１００Ｖ（５０／６０Ｈｚ）の交流電圧をスイッチング倍電圧整流方式により高電圧に変換して電源コンデンサ（例えば、５μＦ）に充電し、７．５〜１５ｋＶの直流高電圧の矩形波パルス（矩形電圧）を出力することが可能な装置である。課電装置１００は、事故区域における配電系統の配電線１０の任意の位置（配電線１０の途中または課電専用端子）に接続され、所定時間幅の矩形電圧を配電線１０に印加することができる。かかる所定時間幅は１０±１ｍｓｅｃとすることができ、課電装置１００は、その矩形電圧を４ｓｅｃ毎に周期的に出力させることもできる。
【００３８】
上記探査装置１１０は、クランプ電流センサ１１２と、ＡＤ変換部１１４と、本体１１６とを含んで構成される。クランプ電流センサ１１２は、それ自体を配電線１０にクランプし、配電線１０に流れる直流の線路電流量を、配電線１０に電気的に接続することなく抽出する。ＡＤ変換部１１４は、その抽出された線路電流のアナログ値をデジタル処理可能な信号に変換する。本体１１６は、パーソナルコンピュータ、PDA(Personal Digital Assistant)、携帯電話等の電子機器を用い、デジタル化された線路電流の推移を保持して、事故点を特定するための演算処理を行う。
【００３９】
１回の事故点の特定において、課電装置１００は矩形電圧の印加位置を変更しなくてよいが、探査装置１１０は事故点を絞り込むまで、様々な位置で線路電流の測定を実施しなくてはならない。従って、本実施形態の探査装置１１０は、小型かつ軽量であり携帯性に優れた電子機器が選択される。探査装置１１０の計算能力は、後述するフーリエ変換等の処理を踏まえると高いものを準備する必要があるが、機能を分担して、当該探査装置１１０では、線路電流の推移の保持のみを行い、計算自体は無線通信で接続される別体の管理サーバにさせることができる。
【００４０】
また、課電装置１００における矩形電圧の出力タイミングを探査装置１１０から遠隔操作することも可能である。かかる構成により、測定が行われていないときの不要な矩形電圧の生成を抑制することができ、省電力化、低コスト化を図ることができる。
【００４１】
本実施形態では、上述したように、配電線１０の任意の位置に課電装置１００を接続し、その課電装置１００から１０ｍｓｅｃ幅の矩形電圧を配電線１０に周期的に印加する。探査装置１１０は、クランプ電流センサ１１２を配電線１０の３相全てにそれぞれ掛止し、課電装置１０からの矩形電圧と配電線１０の対地静電容量とによって生じる充電電流と放電電流とを３相同時に取得、事故の有無を導出する。
【００４２】
例えば、図１に示した測定点において探査装置１１０が異常を確認すると、測定点を中心にして課電装置１００と逆方向の配電系統中に事故点があることを把握できる。従って、異常が確認されなくなるまで矢印で示すように下流に測定点を移動する。例えば、点線で示した新たな測定点で、同様の測定を行う。異常が確認できなくなった場合、最終的な測定点と、直前の測定点との間に事故点があるということになるので、その範囲内でさらに事故点を絞ることとなる。
【００４３】
（探査装置１１０の構成）
本実施形態による課電式事故探査システムは、このような事故点の特定に加えて、事故が起きている相の特定、複数の相で事故が起きている場合における相間の事故の度合い、および事故の種別を特定することが可能である。以下では、このような機能を有する課電式事故探査システムの探査装置１１０の具体的な構成について述べる。
【００４４】
図２は、探査装置１１０の概略的な機能を示した機能ブロック図である。探査装置１１０は、線路電流取得部１５０と、データ記憶部１５２と、事故特定部１５４と、故障モード特定部１５６と、線路電流蓄積部１５８と、故障モード導出部１６０とを含んで構成される。かかる各機能は、探査装置１１０に設けられた中央処理装置ＣＰＵが不揮発性の記憶媒体に保存された各機能を実行するプログラムを解読して実行される。
【００４５】
上記線路電流取得部１５０は、矩形電圧が印加されている間の、配電系統の任意の点における３相それぞれの線路電流の推移を、ＡＤ変換部１１４を通じて取得し、その取得した推移をデータ記憶部１５２に記憶する。また、線路電流取得部１５０は、その線路電流を積分し、その積分した値の推移もデータ記憶部１５２に記憶する。
【００４６】
このとき、線路電流取得部１５０は、上記の推移からノイズを除去するために、矩形電圧の印加前の線路電流の推移も一定時間取得するとしてもよい。そして、線路電流取得部１５０は、矩形電圧の印加前および印加間の線路電流の推移をそれぞれフーリエ変換(高速フーリエ変換FFT:Fast Fourier Transform)し、矩形電圧の印加前と印加間との線路電流の周波数特性の差を逆フーリエ変換して線路電流の推移を生成してもよい。
【００４７】
また他の方法として、矩形電圧印加間の線路電流の推移から矩形電圧印加前の線路電流の推移を単純に減算して線路電流の推移を生成してもよい。かかる構成により、事故が生じていない場合にも定常的に測定されるノイズ電流を、線路電流から除去することが可能となり、事故に起因する線路電流の変化のみを比較対象とすることができる。従って、事故特定部１５４は、３相の線路電流を高精度に比較することができる。かかるノイズ除去に関する詳細な説明は後述する。
【００４８】
上記データ記憶部１５２は、３相分の線路電流の推移およびその積分値の推移を記憶する。また、後述する線路電流蓄積部１５８からの線路電流の推移も記憶する。
【００４９】
上記事故特定部１５４は、線路電流取得部１５０による線路電流の取得が完了した後、取得された３相分の線路電流の推移をデータ記憶部１５２から読み出し、互いを比較して事故が起きている相を特定する。かかる比較は、３相分の線路電流をグラフ上で重ねて行うとしてもよく、その場合、全体的な偏りや事故の度合いを把握することができる。また、その比較する範囲は、矩形電圧が印加されている全時間範囲とすることもできるし、矩形電圧が印加された後６〜８ｍｓｅｃに範囲限定することができる。
【００５０】
事故特定部１５４は、１本の線路における線路電流の積分値を個別に判断するのではなく、同時に検出された３相の線路電流の推移を相対的に比較しているので、事故が生じている相を容易に特定することができる。従って、事故点における地絡抵抗値が高い場合や、時間の経過により地絡抵抗が回復してしまった場合においても、容易かつ確実に事故点を特定することが可能となる。
【００５１】
また、３相の比較により、多重事故が生じた場合においても、相毎に独立して事故点を特定することができ、各相の事故のレベルを相対的に把握することができる。また、従来では特定できなかった塩害領域内や、対地静電容量が高い領域内の事故点も特定することが可能となる。かかる塩害領域や対地静電容量が高い領域に関する詳細な説明は後述する。
【００５２】
さらに、３相を一括して測定することが可能なので矩形電圧の印加時間または印加回数を大幅に短縮することができ、測定コストおよび測定時間の短縮化を図ることができる。また、矩形電圧の印加時間を短縮することで、当該配電系統に接続された他の設備への影響を最小限に抑えることができ、矩形電圧による二次的障害を回避することが可能となる。
【００５３】
また、事故特定部１５４は、データ記憶部１５２に記憶された３相分の線路電流を積分した値の推移を比較してもよい。配電線１０の線路電流にはノイズ成分も含まれるので、相間での線路電流の差が微差であった場合、ノイズに埋没して事故の有無を判断し辛い場合がある。しかし、微差であってもその値を積分すると差を顕著に表すことができる。また、異常が検出される場合、その測定点での線路電流の積分値は必ずプラス側に漸増するという特性を有しているので、積分値の推移により事故の有無を容易に判断することができる。
【００５４】
上記故障モード特定部１５６は、事故特定部１５４が、事故が起きていると判断した相の矩形電圧印加間の線路電流の推移を、データ記憶部１５２に予め記憶された複数の故障モードの典型推移と比較し、故障モードを特定する。実測した線路電流の推移と典型推移との適合は様々な方法で実行できるが、例えば、両推移の相関をとって、相関値が所定値以上であれば故障モードを特定できるとしてもよい。故障モードは、故障の原因を様々な方法でグループ化して形成されるが、本実施形態ではその一例として、抵抗地絡、放電地絡、放電および抵抗地絡の３つのグループに分ける。かかる構成により、事故点の特定と同時に、その事故が上記の具体的な故障のどれに当たるかを把握することが可能となる。
【００５５】
また、各相独立して事故点と故障モードとが特定されるので、多重事故に遭遇した場合においても、適切な故障モードへの割当を行うことができ、迅速な事故点の特定および事故原因の把握が可能となる。このように事故点の特定と同時に故障モードを特定することで、事故点における原因の除去および交換の準備を先駆けて行うことができ、早期の停電回復を図ることが可能となる。
【００５６】
さらに、故障モードの特定精度が向上すれば、事故点の故障モードのみならず、それに付随し、または単独に存在する、事故予想点の故障モードも特定することが可能となる。ここで、事故予想点とは、事故には至っていないが事故が生じる蓋然性の高い設備等を言う。このように事故点のみならず、事故予想点も把握、抽出し、抽出した設備に事前に対処することで、事故を未然に防ぐことができる。
【００５７】
また、上述した事故予想点がその後事故点になった場合に、事故に至るまでの履歴からその動向（トレンド）を分析することができ、そのような情報も蓄積することで、事故点または事故予想点の故障モード特定の総合的な精度を高めることが可能となる。
【００５８】
上記線路電流蓄積部１５８は、故障モード特定部１５６が故障モードを特定した矩形電圧印加間の線路電流の推移を、その故障モードに関連付けてデータ記憶部１５２に蓄積する。蓄積された線路電流の推移は故障モードを示すデータとして統計的に処理される。かかる蓄積は、ここで示したように探査装置１１０本体で記憶してもよいし、データ通信により、別体の管理サーバに送信して、管理サーバで集中して行われるとしてもよい。
【００５９】
このように管理サーバで集中蓄積することで、多数の探査装置１１０から事故時の線路電流データを収集することができ、事故点探査に関わる者以外の例えば、配電系統を管理する者も当該収集された電流データをリアルタイムで確認することができ、電力事業者全体として事故復旧処理を遂行することが可能となる。
【００６０】
また、このように収集された膨大な量の線路電流データをサンプルとして蓄積することで、高精度かつ高信頼性な故障モードの典型推移を形成することが可能となり、事故点や故障モードの特定精度の飛躍的な向上を図ることができる。
【００６１】
さらに、課電装置１００と探査装置１１０とが双方向のデータ通信機能を有する場合、課電装置１００における線路電流の推移と、探査装置１１０における線路電流の推移とをリアルタイムに比較することで、故障モードの同一性を確認することができる。かかる同一性を、相関（相関値）によって確認することで、課電装置１００と探査装置１１０との位置の違いによる線路電流の減衰を無視することができる。ここで線路電流の推移の同一性が確認できなかった場合、例えば、課電装置１００で検出された線路電流の推移に複数の故障モードが重畳されているといった判断ができるため、故障モードの切り分けや、高精度の事故点特定が可能となる。
【００６２】
また、事故原因である機器等を回収した後、故障モード特定部１５６が特定した故障モードと実際の故障モードが相異していた場合、今回蓄積した線路電流の推移を実際の故障モードに変更する。
【００６３】
上記故障モード導出部１６０は、線路電流蓄積部１５８によって蓄積された矩形電圧印加間の線路電流の推移を統計処理して故障モードの典型推移を導出する。かかる統計処理は既存の様々な方法を用いることができる。例えば、集計した線路電流の推移の平均値をとることによって典型推移を形成する。
【００６４】
かかる線路電流蓄積部１５８および故障モード導出部１６０の構成により、当該測定結果も統計データの１つとして蓄積することができ、そのような多数の統計データを蓄積することで、より実測した値に即した典型推移を形成することができる。そして、上記の典型推移利用およびデータ蓄積のループにより、事故原因の高精度な究明を図ることが可能となる。
【００６５】
（課電式事故探査方法）
次に、上述した課電式事故探査システムを利用して事故探査を行う課電式事故探査方法を説明する。
【００６６】
図３は、課電式事故探査方法の大まかな処理の流れを示したフローチャートである。事故発生後、事故区域を所定範囲に絞ると、その区域内で事故点を探査する。ここでは、まず、配電線１０に矩形電圧を印加させ（Ｓ２００）、探査装置１１０の線路電流取得部１５０が、矩形電圧が印加されている間の、配電系統の任意の点における３相それぞれの線路電流の推移を一度に取得し、その推移をデータ記憶部１５２に記憶する（Ｓ２０２）。
【００６７】
そして、探査装置１１０の線路電流取得部１５０は、その取得した線路電流のノイズを除去する（Ｓ２０４）。かかるノイズの除去は、様々な方法によって実施できるが、ここでは、フーリエ変換による方法と、単純差分による方法とを説明する。
【００６８】
図４は、フーリエ変換によるノイズ除去方法を説明するための説明図である。かかる図４を参照すると、図４（ａ）で示した課電装置１００の印加電圧に対して、線路電流は図４（ｂ）のような波形を示す。かかる線路電流には迷走電流やホワイトノイズ等のノイズ成分が含まれているため、線路電流をフーリエ変換した場合、図４（ｃ）に示すように周波数の広範囲に渡ってノイズ成分が確認される。ここで、線路電流取得部１５０が予め取得している矩形電圧の印加前の線路電流の周波数特性を上記印加間の線路電流の周波数特性から減算して、図４（ｄ）に示すようなノイズ成分を除去した周波数特性を得る。
【００６９】
元となる線路電流は正の値のみをとるので、図４（ｄ）に示した周波数特性は逆フーリエ変換可能であり、かかる逆フーリエ変換後の線路電流の推移は図４（ｅ）に示すようなノイズ成分が除去された波形となる。かかる構成により、事故に起因する線路電流の変化のみを比較対象とすることができる。
【００７０】
図５は、単純差分によるノイズ除去方法を説明するための説明図である。かかる図５を参照すると、図５（ａ）で示した線路電流に周期的なノイズが混在している。従って、線路電流取得部１５０が予め取得している図５（ｂ）で示すような矩形電圧の印加前の線路電流の推移（ノイズ成分）を上記印加間の線路電流の推移に同期させ、単純に減算して、図５（ｃ）に示すようなノイズ成分を除去した線路電流の推移を得る。こうして、フーリエ変換によるノイズ除去と同様、事故に起因する線路電流の変化のみを比較対象とすることができる。
【００７１】
続いて、事故特定部１５４は、線路電流取得部１５０によって形成された３相分の線路電流の推移を読み出し、互いを比較して事故が起きている相を特定する（Ｓ２０６）。
【００７２】
図６は、探査装置１１０の事故特定部１５４による線路電流の比較を説明するための説明図である。かかる図６を参照すると、取得した３相のうち、第１相のみ矩形電圧印加間の線路電流が大きくなっており、他の第２相および第３相は大きくない。図６右側に示すように、３相の線路電流を重ね合わせると、対地静電容量に電荷が溜まった後も第１相のみにおいて事故電流が継続して流れているのが把握できる。従って、測定点の下流かつ第１相に事故点があることが特定される。
【００７３】
また、上述した３相の線路電流の比較で事故相の判別ができなかった場合、線路電流の所定時間のみを抽出して３相を比較したり、線路電流の積分値を比較したりすることで、事故相を確実に抽出することができる。
【００７４】
図７は、線路電流の所定時間のみによる比較を説明するための説明図である。本実施形態では、抽出する所定時間を、矩形電圧が印加された後６〜８ｍｓｅｃとして線路電流の比較を行う。ここで、６〜８ｍｓｅｃとしたのは、６ｍｓｅｃ以下の範囲では対地静電容量による充電電流の占有率が高く、８ｍｓｅｃ以上の範囲では、矩形電圧が終了する（１０±１ｍｓｅｃ）可能性があるからである。かかる６〜８ｍｓｅｃの期間について線路電流を比較すると、正常相（第２相または第３相）はほぼ０の値を維持しているのに対して、事故相（第１相）のみ高い電流値を維持している。正常相と事故相との電流差を測定したところ１０ｍＡの値を示した。このように、所定時間における３相の線路電流推移を比較するだけで、事故相を確実に抽出することが可能となる。
【００７５】
図８は、線路電流の積分値による比較を説明するための説明図である。図８（ａ）に示すように、事故点の地絡抵抗が大きい場合には相間での線路電流の差が微差になり、ノイズに埋没して事故の有無を判断し辛い場合がある。この場合、上述した６〜８ｍｓｅｃの時間範囲に絞ったとしてもその差は明確にならない。
【００７６】
そこで、図８（ｂ）に示すように、線路電流を各相それぞれ積分し、その推移を比較して事故相を特定する。例え線路電流が微差であってもその値を積分すると差を顕著に表すことができる。例えば、図８（ｂ）の積分値においては、事故相（第１相）のみが漸増曲線の軌跡を残し、正常相（第２相または第３相）は所定値から変動していない。従って、矩形電圧の接地時点（１０ｍｓｅｃ）では、事故相と正常相との間で積分値が大きく異なることとなる。このように異常がある相においては、事故電流分だけ多く電流が流れるので、積分値がプラス側に漸増するという特性が現れる。ここで、事故相が２本あった場合には、２つの積分値の増加で複数相の異常を特定することができる。
【００７７】
続いて、探査装置１１０の故障モード特定部１５６が、事故が起きていると判断した相の矩形電圧印加間の線路電流の推移と複数の故障モードの典型推移とを比較し、故障モードを特定する（Ｓ２０８）。ここで、故障モードは、抵抗地絡、放電地絡、放電および抵抗地絡の３つのグループに分ける。そしてそれぞれの故障モードは、複数の故障原因を有している。
【００７８】
図９は、かかる故障モードを説明するための説明図である。図９において、例えば、抵抗地絡性の故障モードでは、金属接触等や他物接触（台風時などで飛来してきたトタン屋根、看板類、猿・猫・カラス・ネズミなどの鳥獣類を含む。）系の原因を含み、放電地絡性の故障モードでは、エポキシ樹脂、架橋ポリエチレン、ゴム貫通破壊系の原因を含み、放電および抵抗地絡性の故障モードでは、ＬＡ（Line Amplifier）、変圧器巻線、磁器、ゴム沿面破壊系の原因を含み、全故障モードに樹木、飛来物等を含んでいる。ただし、実際の配電線では完全な抵抗地絡は極めて少ないことが予想される。また、施設環境、絶縁破壊後の絶縁抵抗値および機材の吸湿状態によって故障モードの移行もあり得る。
【００７９】
図１０は、かかる故障モードの典型推移を説明するための説明図である。例えば、図１０（ａ）は、放電地絡性のケーブル地絡の場合の線路電流の典型推移を示し、図１０（ｂ）は、放電および抵抗地絡性の絶縁筒地絡の場合の線路電流の典型推移を示している。この２つの波形を比較して理解できるように、事故時の線路電流の推移は、その事故原因に応じた規則性を有している。従って、線路電流の推移を故障モードの各典型推移と比較し、事故点の特定と同時に、その事故がどのような原因で生じているかを高精度で把握することが可能となる。このように事故点の特定と同時に故障モードを特定することで、事故点における原因の除去および交換の準備を先駆けて行うことができ、早期の停電回復を図ることが可能となる。
【００８０】
続いて、全ての相における事故点および事故原因を判別したかどうかが判断される（Ｓ２１０）。かかる判断は、事故相が複数ある多重事故の場合における、未だ判断されていない事故相に関する事故探査を行うものである。上記の判断（Ｓ２１０）で、まだ事故探査が完了していない相があれば、その相に関する故障モードの特定処理（Ｓ２０８）が行われる。従って、事故相が２つであっても３つであってもそれぞれ独立して事故探査が行われる。例えば、３相全てが同じ事故点で地絡した場合であっても、相毎に独立して地絡事故と判断することができる。こうして、全ての事故相に関して事故点および事故原因を特定すると、その事故の原因を取り除き、配電系統への電力の供給を再開する。
【００８１】
続いて、線路電流蓄積部１５８は、上記の故障モードを特定した矩形電圧印加間の線路電流の推移を故障モードに関連付けてデータ記憶部１５２に蓄積する（Ｓ２１２）。故障モード導出部１６０は、線路電流蓄積部１５８によってある程度実測値が蓄積されると、蓄積された矩形電圧印加間の線路電流の推移を統計処理して故障モードの典型推移を導出し、今後利用する故障モードの典型推移として更新してもよい。このように、多数の統計データを蓄積することで、より実測した値に即した典型推移を形成することができ、上記の典型推移利用およびデータ蓄積のループにより、事故原因の高精度な究明を図ることができる。
【００８２】
以上説明した課電式事故探査方法によって、事故点における地絡抵抗が高い場合や絶縁抵抗値が回復した場合においても容易かつ確実に事故点を特定でき、その事故状態等の具体的な情報を迅速に導出することが可能となる。
【００８３】
図１１は、本実施形態の課電式事故探査方法による事故の検出率を示した参考図である。かかる図１１を参照すると、従来のアンテナを用いた事故点の検出率３７．２〜５３．９％と比較して、相当高い値を示し、８９．２〜９７．９％の検出率を達成することができた。また、従来では事故を認識できる地絡抵抗の最大値は１０ｋΩであったが、本実施形態では３ＭΩまで上昇することができた。これは変電所におけるリレー動作領域（６ｋΩ（電気工学ハンドブック参照））の数百倍にあたる。
【００８４】
次に、今まで探査困難または不可能であった事故点を、本実施形態を適用することによって特定することが可能となった例を示す。
【００８５】
（塩害領域内での事故点の特定）
沿岸においては海水等による塩分によって配電系統が害を受け（塩害）、事故が発生していない状態においても配電系統の地絡絶縁抵抗は０ｋΩを示す。しかし、配電線上の電流は正常に供給されるので、変電所のリレーは正常に機能する。従って、従来のアンテナを用いた測定では、事故点が部分的に数ｋΩであったとしても全体的な線間抵抗が０Ωのままであり、事故点を特定することができなかった。
【００８６】
本実施形態では、３相の線路電流から相対的に事故相を導出しているので、微少な電流の差をも抽出できる。例えば、配電線１０上に１ＭΩの地絡抵抗が生じた場合に、変電所のリレーには影響しないが、本実施形態による３相の比較では、その差が顕著に表れる。従って、塩害領域内においても、容易かつ確実に事故点を特定することが可能となる。
【００８７】
（対地静電容量が高い領域内の事故点の特定）
また、対地静電容量が小さい空中配電線等においては、上述したアンテナによって事故点を特定することができた。しかし、対地静電容量が０．６μＦ以上ある場合、例えば、都市部における地中線線路では、線路電流の時定数が大きくなって、矩形電圧が１０ｍｓｅｃのままでは事故点の有無を判断することができなかった。
【００８８】
図１２は、対地静電容量と線路電流との関係を説明するための説明図である。対地静電容量が小さい配電線１０においては、図１２（ａ）のように正常相と事故相との充電電圧に明確な差を確認できるが、対地静電容量が大きくなると、図１２（ｂ）に示すように、事故電流より充電電流や放電電流の方が大きくなり、充電電流と放電電流との差で事故レベルを推定するアンテナでは正常相と事故相との差が明確ではなくなり、事故を特定することができなくなる。本実施形態では、図１２（ｃ）に示すように、線路電流を６〜８ｍｓｅｃのみの特定期間で判断することができるので図１２（ｂ）のような対地静電容量が大きい場合であっても事故の有無を導出できる。従って、本実施形態においては、０．６〜２．８８μＦの対地静電容量を有する配電線１０にも対応可能である。
【００８９】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００９０】
例えば、上述した実施形態においては、配電線として架空配電線を挙げて説明しているが、かかる場合に限られず、地中配電線に本実施形態の課電式事故探査システムを適用することができる。この場合、地上との接続点である配電塔で事故測定を行う。
【００９１】
なお、本明細書の課電式事故探査方法における各工程は、必ずしもフローチャートとして記載された順序に沿って時系列に処理する必要はなく、並列的あるいは個別に実行される処理（例えば、並列処理あるいはオブジェクトによる処理）も含むとしても良い。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
本発明は、配電系統における事故探査を行う課電式事故探査システム、課電式事故探査方法に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】課電式事故探査システムの概略的な構成を示す説明図である。
【図２】探査装置の概略的な機能を示した機能ブロック図である。
【図３】課電式事故探査方法の大まかな処理の流れを示したフローチャートである。
【図４】フーリエ変換によるノイズ除去方法を説明するための説明図である。
【図５】単純差分によるノイズ除去方法を説明するための説明図である。
【図６】探査装置の事故特定部による線路電流の比較を説明するための説明図である。
【図７】線路電流の所定時間のみによる比較を説明するための説明図である。
【図８】線路電流の積分値による比較を説明するための説明図である。
【図９】故障モードを説明するための説明図である。
【図１０】故障モードの典型推移を説明するための説明図である。
【図１１】課電式事故探査方法による事故の検出率を示した参考図である。
【図１２】対地静電容量と線路電流との関係を説明するための説明図である。
【図１３】従来のアンテナを利用した事故点の探査方法を説明するための説明図である。
【図１４】従来のアンテナによる事故点の特定方法を説明するための説明図である。
【図１５】従来のアンテナによる事故点の特定方法を説明するための説明図である。
【符号の説明】
【００９４】
１００ 課電装置
１１０ 探査装置
１１２ クランプ電流センサ
１５０ 線路電流取得部
１５２ データ記憶部
１５４ 事故特定部
１５６ 故障モード特定部
１５８ 線路電流蓄積部
１６０ 故障モード導出部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、配電系統における事故探査を行う課電式事故探査システム、課電式事故探査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現代では、電力の供給停止、所謂停電が日常生活に及ぼす影響は計り知れない。従って、配電系統の一部で事故が発生し、停電を招いた場合においても、その事故点を早期に特定し原因を取り除いて電力の供給を迅速に再開しなければならない。例えば、６．６ｋＶの架空配電線において漏電等を伴った事故が生じた場合、まず、電力事業者は、電流異常を検知した発電所または変電所において、その管理下にある配電系統への電力供給を止め、事故区域を絞り、その事故区域以外の正常区域の電力供給を再開する。その後、事故区域内の具体的な事故点の特定を遂行する。
【０００３】
上記事故点の特定に関しては、配電線から放射される電波の比較によって事故点を特定する技術（例えば、特許文献１）、ノイズ電流から信号を分離するため、配電系統に、変調したコード化探索信号を印加して漏電箇所を特定する技術（例えば、特許文献２）、配電線路のインピーダンスの虚部（測定インダクタンス）を配電線路の単位長インダクタンスと比較することで課電点から事故点までの距離を特定する技術（例えば、特許文献３）、バッテリを昇圧した課電電圧を利用することで課電装置を小型化した技術（例えば、特許文献４）、ステッキ型のアンテナ（試験プローブ）を利用して事故点を特定する技術（例えば、特許文献５）といった様々な技術が提案されている。
【０００４】
従来から利用されている、ステッキ型のアンテナを用いる上記の方法によると、事故区域の任意の位置から試験信号（矩形電圧）が印加され、他の任意の位置において、その試験信号に対する線路電流を測定するだけで事故点を特定することができる。
【０００５】
図１３は、アンテナを利用した事故点の探査方法を説明するための説明図である。かかる事故点探査方法では、配電系統の配電線１０の任意の位置に課電装置１２を接続し、その課電装置１２から所定時間幅の矩形電圧を周期的に印加する。アンテナ１４は、３相ある配電線１０のうち１相の線路に掛止され、矩形電圧に対する線路電流量を検知する。アンテナ１４の表示部１６は、検知した線路電流に応じた漏電量を、ＬＥＤの点灯を通じて数値で表す。
【０００６】
図１４および図１５は、アンテナ１４による事故点の特定方法を説明するための説明図である。図１４（ａ）は、定常時、即ち事故が生じていないときの配電系統の等価回路を示し、図１４（ｂ）はその時のアンテナ１４で検知される線路電流を示している。課電装置１２が図１４（ｂ）の上段に示した矩形電圧を印加すると、対地静電容量Ｃへの充放電が繰り返され、アンテナ１４の測定点では、図１４（ｂ）の中段に示すような充電電流Ｉｃと放電電流Ｉｄとが線路電流として流れる。充電電流Ｉｃと放電電流Ｉｄとは理論上絶対値が等しくなる。この充電電流Ｉｃと放電電流Ｉｄとを積分すると図１４（ｂ）の下段に示すような波形となる。かかる積分値は充電電流Ｉｃによって一旦高い値を示すものの、放電電流Ｉｄにより相殺される。従って、アンテナ１４の表示部１６には、事故レベル「０」（正常）が示される。
【０００７】
図１５（ａ）は、事故が生じたときの配電系統の等価回路を示し、図１５（ｂ）はその時のアンテナ１４で検知される線路電流を示している。図１４同様に、課電装置１２が図１５（ｂ）の上段に示した矩形電圧を印加すると、対地静電容量Ｃへの充放電が繰り返される。しかし、事故点２０において短絡抵抗Ｒｇを通じた事故電流Ｉｇが漏電しているため、矩形電圧が印加されている間には、充電電流Ｉｃに事故電流Ｉｇが加わり、矩形電圧が印加されていないときには逆に放電電流Ｉｄから事故電流Ｉｇが減じられる。従って、線路電流は、図１５（ｂ）の中段に実線で示した波形になる。ここでは、正常時との比較を容易にするため、正常時における線路電流も一点鎖線で表している。この線路電流を積分すると図１５（ｂ）の下段に示すような波形となる。かかる積分値は事故電流Ｉｇ分だけプラス側に偏るため、アンテナ１４の表示部１６は、その残留した積分値に応じて、「０」以外の事故レベルを表示する。
【０００８】
このようにアンテナ１４で異常が確認されると、測定点を中心にして課電装置１２と逆方向の配電系統中に事故点２０があることが分かる。従って、事故点を超えるまで、即ち異常が確認されなくなるまで測定点を下流に移動する。そして、異常が確認できなくなった場合には、最終的な測定点と、直前の測定点との間に事故点があるということになる。このような作業手順により具体的な事故点を探査することが可能となる。
【特許文献１】特開２００６−２７５８３１号公報
【特許文献２】特開２００５−０２４４３４号公報
【特許文献３】特開２００４−０４５１１８号公報
【特許文献４】特開２００３−０４３０９３号公報
【特許文献５】特開２００３−０３５７４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、事故点、特に地絡事故点における地絡抵抗が大きいと事故電流Ｉｇが小さくなり、アンテナ１４を通過する線路電流の上下流の差が小さくなる。かかる地絡抵抗が１０ｋΩ以上の場合には、最早上述したアンテナ１４では事故の有無を判断できないので、事故は生じているが事故点を特定できないといった状況に陥ってしまう可能性がある。
【００１０】
また、配電線１０に接続される機器によっては、事故直後のアークや放電等の影響により絶縁抵抗値が回復する（高くなる）ものも存在し、事故発生時点では地絡抵抗が低かったものの、事故探査のときには、地絡抵抗が数ＭΩに回復し、アンテナ１４では事故の有無を判断できなくなる場合もあり得る。地絡抵抗が回復した場合には、そのまま電力供給を再開することができるが、将来、同様の状況で事故が再発する可能性を無視することはできない。このような地絡抵抗（絶縁抵抗値）の回復は事故探査の困難性をさらに高めている。
【００１１】
上記のような背景から、絶縁抵抗値が１０ｋΩ以上である場合や絶縁抵抗値が回復した場合においても、事故点を確実に特定することが可能な事故探査方法が望まれる。
【００１２】
また、上述した従来のアンテナを用いる技術では、事故のレベルが数値で表されるものの、その事故の度合いを示す参考値に過ぎず、事故の具体的な原因が把握できるものではなかった。即ち、従来の方法では、１本の線路の上下流のどちらかで１０ｋΩ以下の地絡抵抗による事故が起きているということのみを把握できるに過ぎなかった。今後は、リアルタイムにその事故状態や様相を具体的かつ高精度に導出可能な事故探査方法も望まれる。
【００１３】
本発明は、従来の事故探査方法が有する上記問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、事故点における地絡抵抗が高い場合においても容易かつ確実に事故点を特定でき、その事故状態等の具体的な情報を迅速に導出可能な、課電式事故探査システム、課電式事故探査方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、配電系統における事故探査を行う課電式事故探査システムであって、所定時間幅の矩形電圧を配電系統に印加する課電装置と、矩形電圧が印加されている間の、配電系統の任意の点における３相それぞれの線路電流の推移を同時に取得する線路電流取得部と、取得された３相分の線路電流の推移を互いに比較し、任意の点における課電装置方向に対する事故点の方向、および事故相を特定する事故特定部と、を含む探査装置と、を備えることを特徴とする、課電式事故探査システムが提供される。
【００１５】
従来のアンテナを用いる事故探査方法では、１本の線路における線路電流の積分値を個別に判断していたので、事故電流が大きな場合はその電流を識別可能であったが、小さい場合には識別することができなかった。本発明では、同時に検出される３相の線路電流の推移を相対的に比較するので、微少な事故電流であっても相対値として抽出することができ、事故が生じている相を容易に特定することができる。従って、事故点における地絡抵抗値が高い場合や、時間の経過により地絡抵抗が回復してしまった場合においても、容易かつ確実に事故点を特定することが可能となる。
【００１６】
また、３相の比較により、多重事故が生じた場合においても、相毎に独立して事故点を特定することができ、各相の事故のレベルを相対的に把握することができる。また、従来では特定できなかった塩害領域内や、対地静電容量が高い領域内の事故点も特定することが可能となる。
【００１７】
さらに、３相を一括して測定することが可能なので矩形電圧の印加時間または印加回数を大幅に短縮することができ、測定コストおよび測定時間の短縮化を図ることができる。また、矩形電圧の印加時間を短縮することで、当該配電系統に接続された他の設備への影響を最小限に抑えることができ、矩形電圧による二次的障害を回避することが可能となる。
【００１８】
事故特定部は、取得された３相分の線路電流を積分した値の推移を比較してもよい。上記線路電流にはノイズ成分も含まれるので、相間での線路電流の差が微差であった場合、ノイズに埋没して事故の有無を判断し辛い場合がある。しかし、線路電流の差が微差であってもその値を積分すると差を顕著に表すことができる。また、異常が検出される場合、その測定点での線路電流の積分値の推移は必ずプラス側に漸増するという特性を有しているので、積分値の推移により事故の有無を容易に判断することができる。
【００１９】
探査装置は、事故特定部が、事故が起きていると判断した相の矩形電圧印加間の線路電流の推移を複数の故障モードの典型推移と比較し、その事故相の故障モードを特定する故障モード特定部をさらに備えてもよい。
【００２０】
ここでは、予め、複数の故障モードの典型推移を準備している。そして、その典型推移と、当該線路電流の推移とを比較することで、その線路電流の推移がどの故障モードに近いかを判断し、適切な故障モードに割り当てることができる。かかる構成により、事故点の特定と同時に、その事故がどのような原因で生じているかを高精度で把握することが可能となる。
【００２１】
また、各相独立して事故点と故障モードとを特定することができるので、多重事故に遭遇した場合においても、適切な故障モードへの割当を行うことができ、迅速な事故点の特定および事故原因の把握が可能となる。このように事故点の特定と同時に故障モードを特定することで、事故点における原因の除去および交換の準備を先駆けて行うことができ、早期の停電回復を図ることが可能となる。
【００２２】
さらに、故障モードの特定精度が向上すれば、事故点の故障モードのみならず、事故予想点の故障モードも特定することが可能となる。ここで事故予想点とは、事故には至っていないが事故が生じる蓋然性の高い設備等を言う。このように事故点のみならず、事故予想点も把握、抽出し、抽出した設備に事前に対処することで、事故を未然に防ぐことができる。
【００２３】
故障モードは、抵抗地絡、放電地絡、放電および抵抗地絡の群から選択されてもよい。
【００２４】
本発明では、故障モードをこのような抵抗地絡、放電地絡、放電および抵抗地絡に分けている。かかる構成により、事故点の特定と同時に、その事故が上記の具体的な故障のどれに当たるかを高精度で把握することが可能となる。
【００２５】
探査装置は、故障モードが特定された矩形電圧印加間の線路電流の推移を故障モードに関連付けて蓄積する線路電流蓄積部と、蓄積された矩形電圧印加間の線路電流の推移を統計処理して故障モードの典型推移を導出する故障モード導出部と、をさらに備えてもよい。
【００２６】
かかる構成により、当該測定結果も統計データの１つとして蓄積することができ、そのような多数の統計データを蓄積することで、より実測した値に即した典型推移を形成することができる。そして、上記の典型推移利用およびデータ蓄積のループにより、事故原因の究明を高精度に行うことが可能となる。
【００２７】
線路電流取得部は、さらに、矩形電圧の印加前の線路電流の推移も取得し、矩形電圧の印加前および印加間の線路電流の推移をフーリエ変換し、矩形電圧の印加前と印加間との線路電流の周波数特性の差を逆フーリエ変換して線路電流の推移を再生してもよいし、また、矩形電圧印加間の線路電流の推移から矩形電圧印加前の線路電流の推移を減算して線路電流の推移を再生してもよい。
【００２８】
かかる構成により、事故が生じていない場合にも定常的に測定されるノイズ電流を、線路電流から除去することが可能となり、事故に起因する線路電流の変化のみを比較対象とすることができる。従って、事故特定部は、高精度に３相の線路電流を比較することができる。
【００２９】
また、コンピュータを、上記課電式事故探査システムの探査装置、即ち、矩形電圧が印加されている間の、配電系統の任意の点における３相それぞれの線路電流の推移を同時に取得する線路電流取得部と、取得された３相分の線路電流の推移を互いに比較し、任意の点における課電装置方向に対する事故点の方向、および事故相を特定する事故特定部として機能させるプログラムも提供される。
【００３０】
上記課題を解決するために、本発明の他の観点によれば、配電系統における事故探査を行う課電式事故探査方法であって、所定時間幅の矩形電圧を配電系統に印加し、矩形電圧が印加されている間の、配電系統の任意の点における３相それぞれの線路電流の推移を同時に取得し、取得された３相分の線路電流の推移を互いに比較し、任意の点における課電装置方向に対する事故点の方向、および事故相を特定することを特徴とする、課電式事故探査方法が提供される。
【００３１】
上述した、課電式事故探査システムの技術的思想に基づく構成要素やその説明は、当該課電式事故探査方法にも適用可能である。
【発明の効果】
【００３２】
以上説明したように本発明によれば、事故点における地絡抵抗が高い場合や絶縁抵抗値が回復した場合においても容易かつ確実に事故点を特定でき、その事故状態等の具体的な情報を迅速に導出することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００３４】
配電系統の一部で事故が発生した場合、発電所または変電所では電力事業所の管理下にある配電系統への電力の供給を一旦停止する。そして、事故が起きた地点を大まかな区域に絞って、その事故区域以外の正常区域への電力供給を再開する。そして事故区域中の具体的な事故点を特定する。具体的な事故点が特定されるとその事故の原因を速やかに取り除いて事故区域においても通常の電力供給を再開する。
【００３５】
本実施形態の課電式事故探査システムは、このような事故点の特定を迅速かつ容易に行うことができ、加えて、その事故の具体的な情報をも同時に導出することができる。また、従来探査困難または不可能であった地絡抵抗が高い事故点も特定することが可能となる。以下、このような課電式事故探査システムの具体的構成を述べ、後にその課電式事故探査システムを用いて事故点を特定する課電式事故探査方法を説明する。
【００３６】
（課電式事故探査システムの構成）
図１は、課電式事故探査システムの概略的な構成を示す説明図である。かかる課電式事故探査システムは、課電装置１００と探査装置１１０とから構成される。また、ここでは、６．６ｋＶの配電線１０（架空および地中配電線のいずれも含む。）における事故を想定して、課電式事故探査システムを適用する。
【００３７】
上記課電装置１００は、単相１００Ｖ（５０／６０Ｈｚ）の交流電圧をスイッチング倍電圧整流方式により高電圧に変換して電源コンデンサ（例えば、５μＦ）に充電し、７．５〜１５ｋＶの直流高電圧の矩形波パルス（矩形電圧）を出力することが可能な装置である。課電装置１００は、事故区域における配電系統の配電線１０の任意の位置（配電線１０の途中または課電専用端子）に接続され、所定時間幅の矩形電圧を配電線１０に印加することができる。かかる所定時間幅は１０±１ｍｓｅｃとすることができ、課電装置１００は、その矩形電圧を４ｓｅｃ毎に周期的に出力させることもできる。
【００３８】
上記探査装置１１０は、クランプ電流センサ１１２と、ＡＤ変換部１１４と、本体１１６とを含んで構成される。クランプ電流センサ１１２は、それ自体を配電線１０にクランプし、配電線１０に流れる直流の線路電流量を、配電線１０に電気的に接続することなく抽出する。ＡＤ変換部１１４は、その抽出された線路電流のアナログ値をデジタル処理可能な信号に変換する。本体１１６は、パーソナルコンピュータ、PDA(Personal Digital Assistant)、携帯電話等の電子機器を用い、デジタル化された線路電流の推移を保持して、事故点を特定するための演算処理を行う。
【００３９】
１回の事故点の特定において、課電装置１００は矩形電圧の印加位置を変更しなくてよいが、探査装置１１０は事故点を絞り込むまで、様々な位置で線路電流の測定を実施しなくてはならない。従って、本実施形態の探査装置１１０は、小型かつ軽量であり携帯性に優れた電子機器が選択される。探査装置１１０の計算能力は、後述するフーリエ変換等の処理を踏まえると高いものを準備する必要があるが、機能を分担して、当該探査装置１１０では、線路電流の推移の保持のみを行い、計算自体は無線通信で接続される別体の管理サーバにさせることができる。
【００４０】
また、課電装置１００における矩形電圧の出力タイミングを探査装置１１０から遠隔操作することも可能である。かかる構成により、測定が行われていないときの不要な矩形電圧の生成を抑制することができ、省電力化、低コスト化を図ることができる。
【００４１】
本実施形態では、上述したように、配電線１０の任意の位置に課電装置１００を接続し、その課電装置１００から１０ｍｓｅｃ幅の矩形電圧を配電線１０に周期的に印加する。探査装置１１０は、クランプ電流センサ１１２を配電線１０の３相全てにそれぞれ掛止し、課電装置１０からの矩形電圧と配電線１０の対地静電容量とによって生じる充電電流と放電電流とを３相同時に取得、事故の有無を導出する。
【００４２】
例えば、図１に示した測定点において探査装置１１０が異常を確認すると、測定点を中心にして課電装置１００と逆方向の配電系統中に事故点があることを把握できる。従って、異常が確認されなくなるまで矢印で示すように下流に測定点を移動する。例えば、点線で示した新たな測定点で、同様の測定を行う。異常が確認できなくなった場合、最終的な測定点と、直前の測定点との間に事故点があるということになるので、その範囲内でさらに事故点を絞ることとなる。
【００４３】
（探査装置１１０の構成）
本実施形態による課電式事故探査システムは、このような事故点の特定に加えて、事故が起きている相の特定、複数の相で事故が起きている場合における相間の事故の度合い、および事故の種別を特定することが可能である。以下では、このような機能を有する課電式事故探査システムの探査装置１１０の具体的な構成について述べる。
【００４４】
図２は、探査装置１１０の概略的な機能を示した機能ブロック図である。探査装置１１０は、線路電流取得部１５０と、データ記憶部１５２と、事故特定部１５４と、故障モード特定部１５６と、線路電流蓄積部１５８と、故障モード導出部１６０とを含んで構成される。かかる各機能は、探査装置１１０に設けられた中央処理装置ＣＰＵが不揮発性の記憶媒体に保存された各機能を実行するプログラムを解読して実行される。
【００４５】
上記線路電流取得部１５０は、矩形電圧が印加されている間の、配電系統の任意の点における３相それぞれの線路電流の推移を、ＡＤ変換部１１４を通じて取得し、その取得した推移をデータ記憶部１５２に記憶する。また、線路電流取得部１５０は、その線路電流を積分し、その積分した値の推移もデータ記憶部１５２に記憶する。
【００４６】
このとき、線路電流取得部１５０は、上記の推移からノイズを除去するために、矩形電圧の印加前の線路電流の推移も一定時間取得するとしてもよい。そして、線路電流取得部１５０は、矩形電圧の印加前および印加間の線路電流の推移をそれぞれフーリエ変換(高速フーリエ変換FFT:Fast Fourier Transform)し、矩形電圧の印加前と印加間との線路電流の周波数特性の差を逆フーリエ変換して線路電流の推移を生成してもよい。
【００４７】
また他の方法として、矩形電圧印加間の線路電流の推移から矩形電圧印加前の線路電流の推移を単純に減算して線路電流の推移を生成してもよい。かかる構成により、事故が生じていない場合にも定常的に測定されるノイズ電流を、線路電流から除去することが可能となり、事故に起因する線路電流の変化のみを比較対象とすることができる。従って、事故特定部１５４は、３相の線路電流を高精度に比較することができる。かかるノイズ除去に関する詳細な説明は後述する。
【００４８】
上記データ記憶部１５２は、３相分の線路電流の推移およびその積分値の推移を記憶する。また、後述する線路電流蓄積部１５８からの線路電流の推移も記憶する。
【００４９】
上記事故特定部１５４は、線路電流取得部１５０による線路電流の取得が完了した後、取得された３相分の線路電流の推移をデータ記憶部１５２から読み出し、互いを比較して事故が起きている相を特定する。かかる比較は、３相分の線路電流をグラフ上で重ねて行うとしてもよく、その場合、全体的な偏りや事故の度合いを把握することができる。また、その比較する範囲は、矩形電圧が印加されている全時間範囲とすることもできるし、矩形電圧が印加された後６〜８ｍｓｅｃに範囲限定することができる。
【００５０】
事故特定部１５４は、１本の線路における線路電流の積分値を個別に判断するのではなく、同時に検出された３相の線路電流の推移を相対的に比較しているので、事故が生じている相を容易に特定することができる。従って、事故点における地絡抵抗値が高い場合や、時間の経過により地絡抵抗が回復してしまった場合においても、容易かつ確実に事故点を特定することが可能となる。
【００５１】
また、３相の比較により、多重事故が生じた場合においても、相毎に独立して事故点を特定することができ、各相の事故のレベルを相対的に把握することができる。また、従来では特定できなかった塩害領域内や、対地静電容量が高い領域内の事故点も特定することが可能となる。かかる塩害領域や対地静電容量が高い領域に関する詳細な説明は後述する。
【００５２】
さらに、３相を一括して測定することが可能なので矩形電圧の印加時間または印加回数を大幅に短縮することができ、測定コストおよび測定時間の短縮化を図ることができる。また、矩形電圧の印加時間を短縮することで、当該配電系統に接続された他の設備への影響を最小限に抑えることができ、矩形電圧による二次的障害を回避することが可能となる。
【００５３】
また、事故特定部１５４は、データ記憶部１５２に記憶された３相分の線路電流を積分した値の推移を比較してもよい。配電線１０の線路電流にはノイズ成分も含まれるので、相間での線路電流の差が微差であった場合、ノイズに埋没して事故の有無を判断し辛い場合がある。しかし、微差であってもその値を積分すると差を顕著に表すことができる。また、異常が検出される場合、その測定点での線路電流の積分値は必ずプラス側に漸増するという特性を有しているので、積分値の推移により事故の有無を容易に判断することができる。
【００５４】
上記故障モード特定部１５６は、事故特定部１５４が、事故が起きていると判断した相の矩形電圧印加間の線路電流の推移を、データ記憶部１５２に予め記憶された複数の故障モードの典型推移と比較し、故障モードを特定する。実測した線路電流の推移と典型推移との適合は様々な方法で実行できるが、例えば、両推移の相関をとって、相関値が所定値以上であれば故障モードを特定できるとしてもよい。故障モードは、故障の原因を様々な方法でグループ化して形成されるが、本実施形態ではその一例として、抵抗地絡、放電地絡、放電および抵抗地絡の３つのグループに分ける。かかる構成により、事故点の特定と同時に、その事故が上記の具体的な故障のどれに当たるかを把握することが可能となる。
【００５５】
また、各相独立して事故点と故障モードとが特定されるので、多重事故に遭遇した場合においても、適切な故障モードへの割当を行うことができ、迅速な事故点の特定および事故原因の把握が可能となる。このように事故点の特定と同時に故障モードを特定することで、事故点における原因の除去および交換の準備を先駆けて行うことができ、早期の停電回復を図ることが可能となる。
【００５６】
さらに、故障モードの特定精度が向上すれば、事故点の故障モードのみならず、それに付随し、または単独に存在する、事故予想点の故障モードも特定することが可能となる。ここで、事故予想点とは、事故には至っていないが事故が生じる蓋然性の高い設備等を言う。このように事故点のみならず、事故予想点も把握、抽出し、抽出した設備に事前に対処することで、事故を未然に防ぐことができる。
【００５７】
また、上述した事故予想点がその後事故点になった場合に、事故に至るまでの履歴からその動向（トレンド）を分析することができ、そのような情報も蓄積することで、事故点または事故予想点の故障モード特定の総合的な精度を高めることが可能となる。
【００５８】
上記線路電流蓄積部１５８は、故障モード特定部１５６が故障モードを特定した矩形電圧印加間の線路電流の推移を、その故障モードに関連付けてデータ記憶部１５２に蓄積する。蓄積された線路電流の推移は故障モードを示すデータとして統計的に処理される。かかる蓄積は、ここで示したように探査装置１１０本体で記憶してもよいし、データ通信により、別体の管理サーバに送信して、管理サーバで集中して行われるとしてもよい。
【００５９】
このように管理サーバで集中蓄積することで、多数の探査装置１１０から事故時の線路電流データを収集することができ、事故点探査に関わる者以外の例えば、配電系統を管理する者も当該収集された電流データをリアルタイムで確認することができ、電力事業者全体として事故復旧処理を遂行することが可能となる。
【００６０】
また、このように収集された膨大な量の線路電流データをサンプルとして蓄積することで、高精度かつ高信頼性な故障モードの典型推移を形成することが可能となり、事故点や故障モードの特定精度の飛躍的な向上を図ることができる。
【００６１】
さらに、課電装置１００と探査装置１１０とが双方向のデータ通信機能を有する場合、課電装置１００における線路電流の推移と、探査装置１１０における線路電流の推移とをリアルタイムに比較することで、故障モードの同一性を確認することができる。かかる同一性を、相関（相関値）によって確認することで、課電装置１００と探査装置１１０との位置の違いによる線路電流の減衰を無視することができる。ここで線路電流の推移の同一性が確認できなかった場合、例えば、課電装置１００で検出された線路電流の推移に複数の故障モードが重畳されているといった判断ができるため、故障モードの切り分けや、高精度の事故点特定が可能となる。
【００６２】
また、事故原因である機器等を回収した後、故障モード特定部１５６が特定した故障モードと実際の故障モードが相異していた場合、今回蓄積した線路電流の推移を実際の故障モードに変更する。
【００６３】
上記故障モード導出部１６０は、線路電流蓄積部１５８によって蓄積された矩形電圧印加間の線路電流の推移を統計処理して故障モードの典型推移を導出する。かかる統計処理は既存の様々な方法を用いることができる。例えば、集計した線路電流の推移の平均値をとることによって典型推移を形成する。
【００６４】
かかる線路電流蓄積部１５８および故障モード導出部１６０の構成により、当該測定結果も統計データの１つとして蓄積することができ、そのような多数の統計データを蓄積することで、より実測した値に即した典型推移を形成することができる。そして、上記の典型推移利用およびデータ蓄積のループにより、事故原因の高精度な究明を図ることが可能となる。
【００６５】
（課電式事故探査方法）
次に、上述した課電式事故探査システムを利用して事故探査を行う課電式事故探査方法を説明する。
【００６６】
図３は、課電式事故探査方法の大まかな処理の流れを示したフローチャートである。事故発生後、事故区域を所定範囲に絞ると、その区域内で事故点を探査する。ここでは、まず、配電線１０に矩形電圧を印加させ（Ｓ２００）、探査装置１１０の線路電流取得部１５０が、矩形電圧が印加されている間の、配電系統の任意の点における３相それぞれの線路電流の推移を一度に取得し、その推移をデータ記憶部１５２に記憶する（Ｓ２０２）。
【００６７】
そして、探査装置１１０の線路電流取得部１５０は、その取得した線路電流のノイズを除去する（Ｓ２０４）。かかるノイズの除去は、様々な方法によって実施できるが、ここでは、フーリエ変換による方法と、単純差分による方法とを説明する。
【００６８】
図４は、フーリエ変換によるノイズ除去方法を説明するための説明図である。かかる図４を参照すると、図４（ａ）で示した課電装置１００の印加電圧に対して、線路電流は図４（ｂ）のような波形を示す。かかる線路電流には迷走電流やホワイトノイズ等のノイズ成分が含まれているため、線路電流をフーリエ変換した場合、図４（ｃ）に示すように周波数の広範囲に渡ってノイズ成分が確認される。ここで、線路電流取得部１５０が予め取得している矩形電圧の印加前の線路電流の周波数特性を上記印加間の線路電流の周波数特性から減算して、図４（ｄ）に示すようなノイズ成分を除去した周波数特性を得る。
【００６９】
元となる線路電流は正の値のみをとるので、図４（ｄ）に示した周波数特性は逆フーリエ変換可能であり、かかる逆フーリエ変換後の線路電流の推移は図４（ｅ）に示すようなノイズ成分が除去された波形となる。かかる構成により、事故に起因する線路電流の変化のみを比較対象とすることができる。
【００７０】
図５は、単純差分によるノイズ除去方法を説明するための説明図である。かかる図５を参照すると、図５（ａ）で示した線路電流に周期的なノイズが混在している。従って、線路電流取得部１５０が予め取得している図５（ｂ）で示すような矩形電圧の印加前の線路電流の推移（ノイズ成分）を上記印加間の線路電流の推移に同期させ、単純に減算して、図５（ｃ）に示すようなノイズ成分を除去した線路電流の推移を得る。こうして、フーリエ変換によるノイズ除去と同様、事故に起因する線路電流の変化のみを比較対象とすることができる。
【００７１】
続いて、事故特定部１５４は、線路電流取得部１５０によって形成された３相分の線路電流の推移を読み出し、互いを比較して事故が起きている相を特定する（Ｓ２０６）。
【００７２】
図６は、探査装置１１０の事故特定部１５４による線路電流の比較を説明するための説明図である。かかる図６を参照すると、取得した３相のうち、第１相のみ矩形電圧印加間の線路電流が大きくなっており、他の第２相および第３相は大きくない。図６右側に示すように、３相の線路電流を重ね合わせると、対地静電容量に電荷が溜まった後も第１相のみにおいて事故電流が継続して流れているのが把握できる。従って、測定点の下流かつ第１相に事故点があることが特定される。
【００７３】
また、上述した３相の線路電流の比較で事故相の判別ができなかった場合、線路電流の所定時間のみを抽出して３相を比較したり、線路電流の積分値を比較したりすることで、事故相を確実に抽出することができる。
【００７４】
図７は、線路電流の所定時間のみによる比較を説明するための説明図である。本実施形態では、抽出する所定時間を、矩形電圧が印加された後６〜８ｍｓｅｃとして線路電流の比較を行う。ここで、６〜８ｍｓｅｃとしたのは、６ｍｓｅｃ以下の範囲では対地静電容量による充電電流の占有率が高く、８ｍｓｅｃ以上の範囲では、矩形電圧が終了する（１０±１ｍｓｅｃ）可能性があるからである。かかる６〜８ｍｓｅｃの期間について線路電流を比較すると、正常相（第２相または第３相）はほぼ０の値を維持しているのに対して、事故相（第１相）のみ高い電流値を維持している。正常相と事故相との電流差を測定したところ１０ｍＡの値を示した。このように、所定時間における３相の線路電流推移を比較するだけで、事故相を確実に抽出することが可能となる。
【００７５】
図８は、線路電流の積分値による比較を説明するための説明図である。図８（ａ）に示すように、事故点の地絡抵抗が大きい場合には相間での線路電流の差が微差になり、ノイズに埋没して事故の有無を判断し辛い場合がある。この場合、上述した６〜８ｍｓｅｃの時間範囲に絞ったとしてもその差は明確にならない。
【００７６】
そこで、図８（ｂ）に示すように、線路電流を各相それぞれ積分し、その推移を比較して事故相を特定する。例え線路電流が微差であってもその値を積分すると差を顕著に表すことができる。例えば、図８（ｂ）の積分値においては、事故相（第１相）のみが漸増曲線の軌跡を残し、正常相（第２相または第３相）は所定値から変動していない。従って、矩形電圧の接地時点（１０ｍｓｅｃ）では、事故相と正常相との間で積分値が大きく異なることとなる。このように異常がある相においては、事故電流分だけ多く電流が流れるので、積分値がプラス側に漸増するという特性が現れる。ここで、事故相が２本あった場合には、２つの積分値の増加で複数相の異常を特定することができる。
【００７７】
続いて、探査装置１１０の故障モード特定部１５６が、事故が起きていると判断した相の矩形電圧印加間の線路電流の推移と複数の故障モードの典型推移とを比較し、故障モードを特定する（Ｓ２０８）。ここで、故障モードは、抵抗地絡、放電地絡、放電および抵抗地絡の３つのグループに分ける。そしてそれぞれの故障モードは、複数の故障原因を有している。
【００７８】
図９は、かかる故障モードを説明するための説明図である。図９において、例えば、抵抗地絡性の故障モードでは、金属接触等や他物接触（台風時などで飛来してきたトタン屋根、看板類、猿・猫・カラス・ネズミなどの鳥獣類を含む。）系の原因を含み、放電地絡性の故障モードでは、エポキシ樹脂、架橋ポリエチレン、ゴム貫通破壊系の原因を含み、放電および抵抗地絡性の故障モードでは、ＬＡ（Line Amplifier）、変圧器巻線、磁器、ゴム沿面破壊系の原因を含み、全故障モードに樹木、飛来物等を含んでいる。ただし、実際の配電線では完全な抵抗地絡は極めて少ないことが予想される。また、施設環境、絶縁破壊後の絶縁抵抗値および機材の吸湿状態によって故障モードの移行もあり得る。
【００７９】
図１０は、かかる故障モードの典型推移を説明するための説明図である。例えば、図１０（ａ）は、放電地絡性のケーブル地絡の場合の線路電流の典型推移を示し、図１０（ｂ）は、放電および抵抗地絡性の絶縁筒地絡の場合の線路電流の典型推移を示している。この２つの波形を比較して理解できるように、事故時の線路電流の推移は、その事故原因に応じた規則性を有している。従って、線路電流の推移を故障モードの各典型推移と比較し、事故点の特定と同時に、その事故がどのような原因で生じているかを高精度で把握することが可能となる。このように事故点の特定と同時に故障モードを特定することで、事故点における原因の除去および交換の準備を先駆けて行うことができ、早期の停電回復を図ることが可能となる。
【００８０】
続いて、全ての相における事故点および事故原因を判別したかどうかが判断される（Ｓ２１０）。かかる判断は、事故相が複数ある多重事故の場合における、未だ判断されていない事故相に関する事故探査を行うものである。上記の判断（Ｓ２１０）で、まだ事故探査が完了していない相があれば、その相に関する故障モードの特定処理（Ｓ２０８）が行われる。従って、事故相が２つであっても３つであってもそれぞれ独立して事故探査が行われる。例えば、３相全てが同じ事故点で地絡した場合であっても、相毎に独立して地絡事故と判断することができる。こうして、全ての事故相に関して事故点および事故原因を特定すると、その事故の原因を取り除き、配電系統への電力の供給を再開する。
【００８１】
続いて、線路電流蓄積部１５８は、上記の故障モードを特定した矩形電圧印加間の線路電流の推移を故障モードに関連付けてデータ記憶部１５２に蓄積する（Ｓ２１２）。故障モード導出部１６０は、線路電流蓄積部１５８によってある程度実測値が蓄積されると、蓄積された矩形電圧印加間の線路電流の推移を統計処理して故障モードの典型推移を導出し、今後利用する故障モードの典型推移として更新してもよい。このように、多数の統計データを蓄積することで、より実測した値に即した典型推移を形成することができ、上記の典型推移利用およびデータ蓄積のループにより、事故原因の高精度な究明を図ることができる。
【００８２】
以上説明した課電式事故探査方法によって、事故点における地絡抵抗が高い場合や絶縁抵抗値が回復した場合においても容易かつ確実に事故点を特定でき、その事故状態等の具体的な情報を迅速に導出することが可能となる。
【００８３】
図１１は、本実施形態の課電式事故探査方法による事故の検出率を示した参考図である。かかる図１１を参照すると、従来のアンテナを用いた事故点の検出率３７．２〜５３．９％と比較して、相当高い値を示し、８９．２〜９７．９％の検出率を達成することができた。また、従来では事故を認識できる地絡抵抗の最大値は１０ｋΩであったが、本実施形態では３ＭΩまで上昇することができた。これは変電所におけるリレー動作領域（６ｋΩ（電気工学ハンドブック参照））の数百倍にあたる。
【００８４】
次に、今まで探査困難または不可能であった事故点を、本実施形態を適用することによって特定することが可能となった例を示す。
【００８５】
（塩害領域内での事故点の特定）
沿岸においては海水等による塩分によって配電系統が害を受け（塩害）、事故が発生していない状態においても配電系統の地絡絶縁抵抗は０ｋΩを示す。しかし、配電線上の電流は正常に供給されるので、変電所のリレーは正常に機能する。従って、従来のアンテナを用いた測定では、事故点が部分的に数ｋΩであったとしても全体的な線間抵抗が０Ωのままであり、事故点を特定することができなかった。
【００８６】
本実施形態では、３相の線路電流から相対的に事故相を導出しているので、微少な電流の差をも抽出できる。例えば、配電線１０上に１ＭΩの地絡抵抗が生じた場合に、変電所のリレーには影響しないが、本実施形態による３相の比較では、その差が顕著に表れる。従って、塩害領域内においても、容易かつ確実に事故点を特定することが可能となる。
【００８７】
（対地静電容量が高い領域内の事故点の特定）
また、対地静電容量が小さい空中配電線等においては、上述したアンテナによって事故点を特定することができた。しかし、対地静電容量が０．６μＦ以上ある場合、例えば、都市部における地中線線路では、線路電流の時定数が大きくなって、矩形電圧が１０ｍｓｅｃのままでは事故点の有無を判断することができなかった。
【００８８】
図１２は、対地静電容量と線路電流との関係を説明するための説明図である。対地静電容量が小さい配電線１０においては、図１２（ａ）のように正常相と事故相との充電電圧に明確な差を確認できるが、対地静電容量が大きくなると、図１２（ｂ）に示すように、事故電流より充電電流や放電電流の方が大きくなり、充電電流と放電電流との差で事故レベルを推定するアンテナでは正常相と事故相との差が明確ではなくなり、事故を特定することができなくなる。本実施形態では、図１２（ｃ）に示すように、線路電流を６〜８ｍｓｅｃのみの特定期間で判断することができるので図１２（ｂ）のような対地静電容量が大きい場合であっても事故の有無を導出できる。従って、本実施形態においては、０．６〜２．８８μＦの対地静電容量を有する配電線１０にも対応可能である。
【００８９】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００９０】
例えば、上述した実施形態においては、配電線として架空配電線を挙げて説明しているが、かかる場合に限られず、地中配電線に本実施形態の課電式事故探査システムを適用することができる。この場合、地上との接続点である配電塔で事故測定を行う。
【００９１】
なお、本明細書の課電式事故探査方法における各工程は、必ずしもフローチャートとして記載された順序に沿って時系列に処理する必要はなく、並列的あるいは個別に実行される処理（例えば、並列処理あるいはオブジェクトによる処理）も含むとしても良い。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
本発明は、配電系統における事故探査を行う課電式事故探査システム、課電式事故探査方法に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】課電式事故探査システムの概略的な構成を示す説明図である。
【図２】探査装置の概略的な機能を示した機能ブロック図である。
【図３】課電式事故探査方法の大まかな処理の流れを示したフローチャートである。
【図４】フーリエ変換によるノイズ除去方法を説明するための説明図である。
【図５】単純差分によるノイズ除去方法を説明するための説明図である。
【図６】探査装置の事故特定部による線路電流の比較を説明するための説明図である。
【図７】線路電流の所定時間のみによる比較を説明するための説明図である。
【図８】線路電流の積分値による比較を説明するための説明図である。
【図９】故障モードを説明するための説明図である。
【図１０】故障モードの典型推移を説明するための説明図である。
【図１１】課電式事故探査方法による事故の検出率を示した参考図である。
【図１２】対地静電容量と線路電流との関係を説明するための説明図である。
【図１３】従来のアンテナを利用した事故点の探査方法を説明するための説明図である。
【図１４】従来のアンテナによる事故点の特定方法を説明するための説明図である。
【図１５】従来のアンテナによる事故点の特定方法を説明するための説明図である。
【符号の説明】
【００９４】
１００ 課電装置
１１０ 探査装置
１１２ クランプ電流センサ
１５０ 線路電流取得部
１５２ データ記憶部
１５４ 事故特定部
１５６ 故障モード特定部
１５８ 線路電流蓄積部
１６０ 故障モード導出部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配電系統における事故探査を行う課電式事故探査システムであって、
所定時間幅の矩形電圧を前記配電系統に印加する課電装置と、
前記矩形電圧が印加されている間の、前記配電系統の任意の点における３相それぞれの線路電流の推移を同時に取得する線路電流取得部と、取得された３相分の線路電流の推移を互いに比較し、前記任意の点における前記課電装置方向に対する事故点の方向、および事故相を特定する事故特定部と、を含む探査装置と、
を備えることを特徴とする、課電式事故探査システム。
【請求項２】
前記事故特定部は、取得された３相分の線路電流を積分した値の推移を比較することを特徴とする、請求項１に記載の課電式事故探査システム。
【請求項３】
前記探査装置は、前記事故特定部が、事故が起きていると判断した相の前記矩形電圧印加間の線路電流の推移を複数の故障モードの典型推移と比較し、その事故相の故障モードを特定する故障モード特定部をさらに備えることを特徴とする、請求項１または２に記載の課電式事故探査システム。
【請求項４】
前記故障モードは、抵抗地絡、放電地絡、放電および抵抗地絡の群から選択されることを特徴とする、請求項３に記載の課電式事故探査システム。
【請求項５】
前記探査装置は、
前記故障モードが特定された前記矩形電圧印加間の線路電流の推移を前記故障モードに関連付けて蓄積する線路電流蓄積部と、
前記蓄積された前記矩形電圧印加間の線路電流の推移を統計処理して前記故障モードの典型推移を導出する故障モード導出部と、
をさらに備えることを特徴とする、請求項３または４に記載の課電式事故探査システム。
【請求項６】
前記線路電流取得部は、さらに、前記矩形電圧の印加前の線路電流の推移も取得し、前記矩形電圧の印加前および印加間の線路電流の推移をフーリエ変換し、前記矩形電圧の印加前と印加間との前記線路電流の周波数特性の差を逆フーリエ変換して前記線路電流の推移を再生することを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の課電式事故探査システム。
【請求項７】
前記線路電流取得部は、さらに、前記矩形電圧の印加前の線路電流の推移も取得し、前記矩形電圧印加間の線路電流の推移から矩形電圧印加前の線路電流の推移を減算して前記線路電流の推移を再生することを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の課電式事故探査システム。
【請求項８】
配電系統における事故探査を行う課電式事故探査方法であって、
所定時間幅の矩形電圧を前記配電系統に印加し、
前記矩形電圧が印加されている間の、前記配電系統の任意の点における３相それぞれの線路電流の推移を同時に取得し、
前記取得された３相分の線路電流の推移を互いに比較し、
前記任意の点における前記課電装置方向に対する事故点の方向、および事故相を特定することを特徴とする、課電式事故探査方法。
【請求項１】
配電系統における事故探査を行う課電式事故探査システムであって、
所定時間幅の矩形電圧を前記配電系統に印加する課電装置と、
前記矩形電圧が印加されている間の、前記配電系統の任意の点における３相それぞれの線路電流の推移を同時に取得する線路電流取得部と、取得された３相分の線路電流の推移を互いに比較し、前記任意の点における前記課電装置方向に対する事故点の方向、および事故相を特定する事故特定部と、を含む探査装置と、
を備えることを特徴とする、課電式事故探査システム。
【請求項２】
前記事故特定部は、取得された３相分の線路電流を積分した値の推移を比較することを特徴とする、請求項１に記載の課電式事故探査システム。
【請求項３】
前記探査装置は、前記事故特定部が、事故が起きていると判断した相の前記矩形電圧印加間の線路電流の推移を複数の故障モードの典型推移と比較し、その事故相の故障モードを特定する故障モード特定部をさらに備えることを特徴とする、請求項１または２に記載の課電式事故探査システム。
【請求項４】
前記故障モードは、抵抗地絡、放電地絡、放電および抵抗地絡の群から選択されることを特徴とする、請求項３に記載の課電式事故探査システム。
【請求項５】
前記探査装置は、
前記故障モードが特定された前記矩形電圧印加間の線路電流の推移を前記故障モードに関連付けて蓄積する線路電流蓄積部と、
前記蓄積された前記矩形電圧印加間の線路電流の推移を統計処理して前記故障モードの典型推移を導出する故障モード導出部と、
をさらに備えることを特徴とする、請求項３または４に記載の課電式事故探査システム。
【請求項６】
前記線路電流取得部は、さらに、前記矩形電圧の印加前の線路電流の推移も取得し、前記矩形電圧の印加前および印加間の線路電流の推移をフーリエ変換し、前記矩形電圧の印加前と印加間との前記線路電流の周波数特性の差を逆フーリエ変換して前記線路電流の推移を再生することを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の課電式事故探査システム。
【請求項７】
前記線路電流取得部は、さらに、前記矩形電圧の印加前の線路電流の推移も取得し、前記矩形電圧印加間の線路電流の推移から矩形電圧印加前の線路電流の推移を減算して前記線路電流の推移を再生することを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の課電式事故探査システム。
【請求項８】
配電系統における事故探査を行う課電式事故探査方法であって、
所定時間幅の矩形電圧を前記配電系統に印加し、
前記矩形電圧が印加されている間の、前記配電系統の任意の点における３相それぞれの線路電流の推移を同時に取得し、
前記取得された３相分の線路電流の推移を互いに比較し、
前記任意の点における前記課電装置方向に対する事故点の方向、および事故相を特定することを特徴とする、課電式事故探査方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２００８−２１６０４０（Ｐ２００８−２１６０４０Ａ）
【公開日】平成２０年９月１８日（２００８．９．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５３８９０（Ｐ２００７−５３８９０）
【出願日】平成１９年３月５日（２００７．３．５）
【出願人】（０００００３６８７）東京電力株式会社 (2,580)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年９月１８日（２００８．９．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月５日（２００７．３．５）
【出願人】（０００００３６８７）東京電力株式会社 (2,580)
【Ｆターム（参考）】
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