JP2000014017A - 変電所遮断器開放検出方法、変電所遮断器開放検出装置及び該検出装置を備えた受配電設備 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】電源変電所の遮断器が開いたことを受配電設備
側で検出することができるようにすること。 【解決手段】信号注入用変圧器ＴとリアクトルＬｕ〜Ｌ
ｗとからなる信号電流注入装置６Ａと、一定の信号電圧
を出力する信号源Ｓとをネットワーク受配電設備４に設
け、ネットワーク変圧器４Baと電源変電所１との間を接
続する配電線３ａの零相回路に、信号電源Ｓから注入装
置６Ａを通して信号電流を注入する。注入電流の変化か
ら電源変電所１の遮断器１C1が開放されたことを検出す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、受配電設備で電源
変電所の遮断器が開放されたことを検出する変電所遮断
器開放検出方法、該方法を実施するために用いる変電所
遮断器開放検出装置、及び該検出装置を備えた受配電設
備に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】配電系統においては、電源変電所から変
電所遮断器を介して引き出された複数の配電線にネット
ワーク受配電設備や常用予備受配電設備などの様々な受
配電設備が接続されている。また最近では、配電系統
に、自家発電設備や太陽光発電設備などの分散型電源が
接続されるため、該分散型電源を配電系統と連係させる
ことが必要になっている。

【０００３】このような配電系統において、いずれかの
配電線で地絡事故が発生した場合には、電源変電所の変
圧器と事故が生じた配電線との間に設けられた変電所遮
断器に遮断動作を行なわせて、地絡事故が生じた配電線
を電源変電所から切り離すようにしている。

【０００４】また事故が生じていない場合でも、特定の
配電線の点検や工事を行う際には、該配電線と電源変電
所の変圧器との間に設けられた変電所遮断器を開く必要
がある。

【０００５】地絡事故が生じた場合には、事故が生じた
配電線を直ちに無電圧状態として、その事故の復旧作業
を行う必要がある。また配電線の工事や点検を行うため
に変電所遮断器を開いた際にも、作業の安全上、その遮
断器につながる配電線を無電圧状態にする必要がある。

【０００６】ところが、配電系統にネットワーク受配電
設備が設けられている場合には、複数の配電線の間が受
配電設備内の回路を通して相互に接続されているため、
ある配電線を電源変電所の変圧器から切り離しても、他
の配電線から受配電設備内の電力用変圧器を通して、切
り離された配電線に逆電力の潮流が起る。

【０００７】ネットワーク受配電設備では、切り離され
た配電線につながるネットワーク変圧器（電力用変圧
器）の励磁電流と該配電線の対地静電容量を通して流れ
る充電電流の合成電流とから逆電力の潮流が生じたこと
を、各ネットワーク変圧器の二次側で検出するネットワ
ーク継電器を各ネットワーク変圧器に対して設けて、該
ネットワーク継電器により所定の位相及びしきい値以上
の逆電力の潮流が検出されたときに、ネットワーク変圧
器の二次側に設けられたプロテクタ遮断器を開くことに
より、直ちにその回線を電源変電所につながる配電線か
ら切り離して逆電力の潮流を遮断するようにしている。

【０００８】なお本明細書においては、「受配電設備」
なる語を、配電系統の末端の需要家に設置される「受電
設備」、及び需要家よりも上位の箇所に設置されて二次
側に更に配電回路が接続される「配電設備」の双方を含
む語として用いている。すなわち、本明細書において
「受配電設備」は、上記の意味での受電設備及び配電設
備のいずれであってもよい。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、ネット
ワーク受配電設備が設置されている配電系統において
は、受配電設備内で電力用変圧器を通して逆電力の潮流
が生じたことが検出されたときにその電力用変圧器に対
して直列に接続された遮断器を開いて、電源変電所の変
圧器から切り離された配電線につながる受配電設備内の
回線を該配電線から切り離すようにしている。

【００１０】ところが、電源変電所と受配電設備との間
を接続する配電線の途中に分散型電源が連系されている
と、変電所遮断器を開いて該配電線を電源変電所から切
り離した際に、切り離された配電線につながる電力用変
圧器の一次側から二次側に電力の潮流が生じることがあ
り、切り離された配電線につながる電力用変圧器を通し
て起る逆電力の潮流を検出できないことがある。このよ
うな場合には、従来のネットワーク継電器でプロテクタ
遮断器を動作させることはできないため、電源変電所か
ら切り離された配電線につながる受電回路を該配電線か
ら切り離すことができない。

【００１１】また受配電設備よりも負荷側の回路に分散
型電源が連系されている場合には、系統の負荷のバラン
ス状態により、地絡事故の発生がない定常状態でも、分
散型電源側から各受配電設備の電力用変圧器を通して配
電線側に逆電力の潮流が起ることがある。このような定
常時の逆電力の潮流に応答して受配電設備の遮断器が遮
断動作を行なうことは避ける必要があるため、系統に分
散型電源が連系している場合等の逆電力の潮流が発生し
易い系統条件の下では、受配電設備内で逆電力の潮流を
検出している継電器のしきい値を高く設定して、受配電
設備の遮断器の動作に抑制をかける必要がある。

【００１２】しかしながら、変電所遮断器が開いたとき
に電力用変圧器の励磁電流と配電線の対地静電容量を通
して流れる充電電流との合成電流は極めて小さいため、
受配電設備内の逆電力検出用の継電器のしきい値を高く
設定すると、電力用変圧器を通して配電線側に流れる逆
電力を検出することができなくなることがあり、電源変
電所から切り離された配電線につながる受配電設備内の
回線を該配電線から切り離すことができなくなることが
ある。その結果、他の配電線から切り離された配電線に
給電され続けることになり、事故の復旧作業，工事，点
検等を行うことができなくなる。

【００１３】配電線に一次側が接続された電力用変圧器
を備えたネットワーク受配電設備以外の受配電設備、例
えば、二次側に分散型電源を連系している受配電設備で
も、同様の理由により、分散型電源から切り離された配
電線に給電され続けることになり、事故の復旧作業，工
事，点検等を行うことができなくなる。

【００１４】上記のような事態を避けるためには、各受
配電設備側で変電所遮断器が開放したことを検出できる
ようにしておいて、変電所遮断器の開放が検出されたと
きに、その遮断器の開放により電源変電所の変圧器から
切り離された配電線につながる受配電設備内の回線を該
配電線から切り離す必要がある。

【００１５】本発明の目的は、配電系統の受配電設備側
で変電所遮断器が開かれたことを検出する変電所遮断器
開放検出方法、該方法を実施するために用いる変電所遮
断器開放検出装置及び該検出装置を備えた受配電設備を
提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は、電源変電所か
ら変電所遮断器を介して引き出された配電線に、電力用
変圧器を備えた受配電設備が接続されている配電系統の
受配電設備側で変電所遮断器が開放されたことを検出す
る変電所遮断器開放検出方法、該方法を実施するために
用いる変電所遮断器開放検出装置、及び該検出装置を備
えた受配電設備に係わるものである。

【００１７】本発明に係わる変電所遮断器開放検出方法
においては、受配電設備の各電力用変圧器から電源変電
所側を見た配電回路の零相回路に、レベルが一定のパル
ス波形または周波数が商用周波数と異なる交流波形の信
号電圧を印加して該零相回路に信号電流を注入し、零相
回路に注入される注入電流を計測して、計測された注入
電流の大きさの変化から変電所遮断器の開放を検出す
る。

【００１８】電源変電所から変電所遮断器を介して引き
出された配電線に受配電設備が接続されている配電系統
において、変電所遮断器が開かれると、受配電設備の電
力用変圧器から電源変電所側を見た配電回路の零相イン
ピーダンスが大きくなるため、電力用変圧器から電源変
電所側を見た配電回路の零相回路に一定レベルの信号電
圧を印加して該零相回路に信号電流を注入すると、注入
電流（零相回路を流れる信号電流）の大きさは、変電所
遮断器が開かれた時に減少する。したがって、この注入
電流の減少を検出することにより、受配電設備側で変電
所遮断器が開放されたことを検出することができる。

【００１９】注入電流の変化から変電所遮断器の開放を
検出する方法としては、該注入電流の大きさを所定の判
定基準値と比較して、注入電流の大きさが判定基準以下
になったときに変電所遮断器が開放したと判定する方法
をとってもよく、該注入電流の単位時間当りの変化量を
求めて該変化量が所定の判定基準値を超えたときに変電
所遮断器が開放したと判定する方法をとってもよい。

【００２０】本発明に係わる変電所遮断器開放検出装置
は、レベルが一定のパルス波形または周波数が商用周波
数と異なる交流波形の信号電圧を出力する信号電源と、
受配電設備の各電力用変圧器から電源変電所側を見た配
電回路の零相回路に信号電源の出力を印加して該零相回
路に信号電流を注入する信号電流注入装置と、信号電流
注入装置から零相回路に注入される注入電流を計測する
注入電流計測装置と、注入電流計測装置により計測され
た注入電流の大きさを判定基準値と比較して注入電流の
大きさが判定基準以下になったときに各電力用変圧器の
一次側が接続された配電線に対して設けられた変電所遮
断器が開放したと判定する判定部とにより構成すること
ができる。

【００２１】本発明に係わる変電所遮断器開放検出装置
はまた、レベルが一定のパルス波形または周波数が商用
周波数と異なる交流波形の信号電圧を出力する信号電源
と、受配電設備の各電力用変圧器から電源変電所側を見
た配電回路の零相回路に信号電源の出力を印加して該零
相回路に信号電流を注入する信号電流注入装置と、該信
号電流注入装置から零相回路に注入される注入電流を一
定のサンプリング周期で計測する注入電流計測装置と、
各サンプリング時刻に注入電流計測装置により計測され
た注入電流の大きさの計測値と各サンプリング時刻より
前の時刻に計測された注入電流の大きさの計測値との差
を演算して単位時間当りの注入電流の変化量を求める演
算部と、演算部により演算された注入電流の変化量を判
定基準値と比較して演算された注入量の変化量が判定基
準値を超えたときに各電力用変圧器の一次側が接続され
た配電線に対して設けられた変電所遮断器が開放したと
判定する判定部とにより構成することもできる。

【００２２】上記信号電圧は、レベルが一定のパルス波
形または周波数が商用周波数と異なる交流波形の電圧で
あればよいが、該信号電圧の周波数（信号電流の周波
数）は商用周波数よりも低く設定するのが好ましい。

【００２３】高周波の信号電流を用いると、誘導障害が
問題になるだけでなく、他の配電回路に逃げる信号電流
が多くなるため、配電線に注入する信号エネルギーを大
きくすることが必要になり、信号電源として出力が大き
い高価なものを用いることが必要になる。

【００２４】これに対し、商用周波数よりも低い周波数
の信号電流を用いれば、他の回路に逃げる信号電流が少
なくなるため、信号電源として出力が小さく、安価なも
のを用いることができる。

【００２５】信号電流の周波数を商用周波数よりも低く
設定する場合、信号電流注入装置は、受配電設備と電源
変電所との間を接続する配電回路の３相にそれぞれ一端
が接続され、他端が共通接続された３相のリアクトル
と、３相のリアクトルの共通接続点と接地電位部との間
に二次コイルが接続された信号注入用変圧器とを備えた
構成として、該信号注入用変圧器の一次側に信号電源の
出力を供給するようにするのがよい。

【００２６】配電系統に設けられる受配電設備として
は、電源変電所から変電所遮断器を介して引き出された
複数の配電線に、それぞれ一次側が接続された複数のネ
ットワーク変圧器と該複数のネットワーク変圧器の二次
側にそれぞれプロテクタ遮断器を介して接続されたネッ
トワーク母線とを備えたネットワーク受配電設備があ
る。

【００２７】このようなネットワーク受配電設備で変電
所遮断器の開放を検出する場合には、各ネットワーク変
圧器の一次側から電源変電所側を見た配電回路の零相回
路にレベルが一定のパルス波形または周波数が商用周波
数と異なる交流波形の信号電圧を印加して該零相回路に
信号電流を注入する信号電流注入装置と、各ネットワー
ク変圧器の一次側から電源変電所側を見た零相回路に信
号電流注入装置から注入される注入電流を計測する注入
電流計測装置と、該注入電流計測装置により計測された
注入電流の大きさを判定基準値と比較して、計測された
注入電流の大きさが判定基準値以下になったときに各ネ
ットワーク変圧器の一次側が接続された配電線に対して
設けられた変電所遮断器が開放したと判定する判定部と
を設けることにより変電所遮断器開放検出装置を構成す
る。

【００２８】この場合も、注入電流のサンプリング値か
ら該注入電流の単位時間当りの変化量を演算して、該注
入電流の変化量を判定基準値と比較することにより変電
所遮断器の開放を検出するように変電所遮断器開放検出
装置を構成することができる。

【００２９】またネットワーク受配電設備に変電所遮断
器開放検出装置を設ける場合には、該検出装置が変電所
遮断器の開放を検出したときに該変電所遮断器の開放に
より電源変電所から切り離された配電線につながるプロ
テクタ遮断器に遮断指令を与える遮断器制御部を設け
て、変電所遮断器の開放が検出されたときに、該変電所
遮断器の開放により変電所から切り離された配電線につ
ながるプロテクタ遮断器を開くようにしておくのが好ま
しい。

【００３０】

【発明の実施の形態】図３は、本発明を適用する受配電
設備が設けられた配電系統の構成例を示したもので、同
図において１は発電所２に送電線を通して一次側が接続
された変圧器１Ａと、変圧器１Ａの二次側に接続された
母線１Ｂとを備えた電源変電所である。

【００３１】電源変電所の母線１Ｂには遮断器１C1〜１
C4を介して高圧配電線３ａ〜３ｄが接続されている。こ
の例では、変圧器１Ａから母線１Ｂと変電所遮断器１C1
〜１C4とを通して配電線３ａ〜３ｄに２０ＫＶ級の特別
高圧の電圧が印加されている。

【００３２】図示してないが、電源変電所１には配電線
３ａ〜３ｄを流れる電流が制限値を超えた時に変電所遮
断器１C1〜１C4をトリップする過電流継電器（ＯＣ）
と、高圧配電線３ａ〜３ｄで地絡事故が発生した時に変
電所遮断器１C1〜１C4をトリップする地絡継電器（Ｇ
Ｒ）とが設けられている。

【００３３】図示の例では、本発明に係わるネットワー
ク受配電設備４が配電線３ａ〜３ｃに接続されている。
この受配電設備４は、高圧配電線３ａ〜３ｃにそれぞれ
断路器４Aa〜４Acを通して一次側が接続されたネットワ
ーク変圧器４Ba〜４Bcと、変圧器４Ba〜４Bcの二次側に
それぞれプロテクタヒューズ４Ca〜４Ccを通して一端が
接続されたプロテクタ遮断器（受配電側遮断器）４Da〜
４Dcと、遮断器４Da〜４Dcの他端に接続されたネットワ
ーク母線ＢＵＳ1 と、遮断器４Da〜４Dcを制御する遮断
器制御部４Ea〜４Ecとを備えている。変圧器４Ba〜４Bc
の二次側の回路には変流器４Fa〜４Fcが取り付けられて
いて、これらの変流器により検出された３相交流の信号
が遮断器制御部４Ea〜４Ecに与えられている。遮断器制
御部４Ea〜４Ecにはまた、変圧器４Ba〜４Bcの二次側の
電圧が与えられている。

【００３４】遮断器制御部４Ea〜４Ecはそれぞれネット
ワーク継電器を備えていて、ネットワーク変圧器４Ba〜
４Bcの二次側から一次側に（ネットワーク母線側ＢＵＳ
1 から高圧配電線３ａ〜３ｃ側に）電力の潮流が生じる
状態を検出したときに、プロテクタ遮断器４Da〜４Dcに
遮断指令を与えてこれらの遮断器を開き、ネットワーク
変圧器４Ba〜４Bcの一次側から二次側に電力の潮流が生
じる状態になったことを検出したときに、プロテクタ遮
断器４Da〜４Dcに投入指令を与えてこれらの遮断器を閉
じるようになっている。

【００３５】ネットワーク母線ＢＵＳ1 には、高圧配電
線３ａ〜３ｃの特別高圧の電圧（２２ＫＶ）をネットワ
ーク変圧器４Ba〜４Bcにより降圧して得た電圧（例えば
４０００Ｖ）が印加されている。

【００３６】図示の例では、プロテクタヒューズ４Ca、
プロテクタ遮断器４Da、変流器４Fa及び遮断器制御部４
Eaにより、ネットワークプロテクタ４Gaが構成され、プ
ロテクタヒューズ４Cb、プロテクタ遮断器４Db、変流器
４Fb及び遮断器制御部４Ebにより、ネットワークプロテ
クタ４Gbが構成されている。またプロテクタ遮断器４D
c、変流器４Fc及び遮断器制御部４Ecにより、ネットワ
ークプロテクタ４Gcが構成されている。

【００３７】また、図示の例では、本発明に係わるネッ
トワーク受配電設備以外に、本発明に係わる変電所遮断
器開放検出装置を用いた受配電設備として、二次側に分
散型電源を連系した常用予備受配電設備５が配電線３ａ
及び３ｂに接続されている。この受配電設備５は、配電
線３ａ及び３ｂにそれぞれ遮断器５Aa及び５Abを介して
一次側が接続された電力用変圧器５Ｂと、電力用変圧器
５Ｂの二次側に遮断器５Ｃを通して接続された母線ＢＵ
Ｓ2 と、変圧器５Ｂの二次側の回路に取り付けられた変
流器５Ｄと、変流器５Ｄの検出出力及び変圧器５Ｂの低
圧側の電圧を入力として、変圧器５Ｂの二次側から一次
側に電力の潮流が生じたことが検出されたときに遮断器
５Ｃをトリップする継電器を有する遮断器制御部５Ｅと
を備えている。母線ＢＵＳ2 には、特別高圧の電圧を変
圧器５Ｂにより降圧して得た電圧（例えば６０００Ｖ）
が印加されている。

【００３８】図示の例では、ネットワーク母線ＢＵＳ1
に開閉器ＳＷ0 を通して配電用変圧器Ｔ1 の一次側が接
続されるとともに、開閉器ＳＷ1 〜ＳＷ4 を通して負荷
Ａ1〜Ａ4 が接続されている。また常用予備受配電設備
５の母線ＢＵＳ2 には負荷Ａ5 及びＡ6 が接続され、高
圧配電線３ｄには、２２［ＫＶ］の負荷Ａ7 が接続され
ている。

【００３９】更に、高圧配電線３ａに分散型電源Ｇ0 が
接続され、ネットワーク母線ＢＵＳ1 及び常用予備受配
電設備の母線ＢＵＳ2 にそれぞれ分散型電源Ｇ1 及びＧ
2 が接続されている。

【００４０】図３には図示してないが、配電系統には更
に配電塔などの各種の受配電設備や分散型電源が接続さ
れることがある。

【００４１】図３に示したような配電系統において、例
えば高圧配電線３ａで地絡事故が発生した場合には、変
電所１に設けられている地絡継電器が母線１Ｂと事故が
生じた高圧配電線３ａとの間に設けられた変電所遮断器
１C1を開放して地絡事故が生じた配電線３ａを変電所の
変圧器１Ａから切り離す。

【００４２】また配電線３ａの点検や工事を行う際に
も、遮断器１C1を開放して配電線３ａを変圧器１Ａから
切り離す。

【００４３】上記のように、遮断器１C1が開かれて、配
電線３ａが変圧器１Ａから切り離されたとき、他の配電
線３ｂ及び３ｃ側から、受配電設備４内の回路（断路器
４Ab−ネットワーク変圧器４Bb−遮断器４Dbの回路及び
断路器４Ac−ネットワーク変圧器４Bc−遮断器４Dcの回
路）とネットワーク母線ＢＵＳ1 とを通して配電線３ａ
につながるネットワーク変圧器４Baに電流が流れ込み、
該変圧器４Baの二次側から一次側に電力の潮流が生じ
る。このとき、遮断器制御部４Eaは、変圧器４Baの励磁
電流と、ネットワーク母線ＢＵＳ1 側から変圧器４Baを
通して高圧配電線３ａの対地静電容量Ｃ0 に流れる充電
電流との合成電流及び変圧器４Baの二次側の電圧を検出
して逆電力の潮流を検出し、プロテクタ遮断器４Daを開
く。

【００４４】図３に示したネットワーク受配電設備４に
おいて、逆電力に対するネットワーク継電器のしきい値
を低くしておくと、配電線３ａ〜３ｃに地絡事故が生じ
ていない状態で、分散型電源Ｇ1 からネットワーク母線
ＢＵＳ1 とネットワーク変圧器４Ba〜４Bcとを通して配
電線３ａ〜３ｃ側に逆電力の潮流が生じたときにもプロ
テクタ遮断器４Da〜４Dcが遮断動作を行ってしまう。こ
のように定常時の逆電力の潮流に応答して受配電設備４
内の遮断器が遮断動作を行なうことは避ける必要があ
る。従って、図３に示したように系統に分散型電源が連
系している場合には、受配電設備４内で逆電力の潮流を
検出している継電器のしきい値を高く設定して、該受配
電設備内の遮断器の動作に抑制をかける必要があり、配
電線３ａ〜３ｃ側で地絡事故が生じた時に、事故が生じ
た高圧配電線につながる回線を切り離すことができなく
なることがある。

【００４５】また系統の負荷のバランス状態によって
は、遮断器１C1が開いたときに、配電線３ａに接続され
た分散型電源Ｇ0 からネットワーク変圧器４Baに流れ込
む電力の方がネットワーク母線ＢＵＳ1 側から該ネット
ワーク変圧器４Baに流れ込む電力よりも大きいことがあ
り得る。このような場合には、遮断器制御部４Eaが遮断
器４Daを開くことができないため、電源変電所の遮断器
１c1が開いた際に、配電線３ａにつながる受配電設備４
内の回線を該配電線３ａから切り離すことができない。

【００４６】本発明においては、このような問題が生じ
るのを防ぐために、受配電設備内で電源変電所の遮断器
が開いたことを検出することができるようにする。以下
図１を参照して本発明に係わる変電所遮断器開放検出装
置を説明する。

【００４７】図１は図３に示された配電系統の遮断器１
C1が開放したことを検出するためにネットワーク受配電
設備４内に設ける変電所遮断器開放検出装置の構成例
を、該検出装置を説明するために必要なな配電系統の構
成の要部とともに示したものである。

【００４８】図１において、１Ａは電源変電所１に設け
られた変圧器、３ａは変圧器１Ａの二次側に遮断器１C1
を介して接続された配電線、４Baは配電線３ａに接続さ
れたネットワーク受配電設備４のネットワーク変圧器、
４Daは変圧器４Baとネットワーク母線ＢＵＳ1 との間に
設けられた変圧器４Baに対して直列に接続されたプロテ
クタ遮断器である。図１においては、図３に示された断
路器４Aa及びヒューズ４Caの図示を省略している。

【００４９】変電所の変圧器１Ａは、一次側がデルタ結
線され、二次側がスター結線された３相変圧器で、その
二次側の中性点は接地抵抗ＲN を通して接地されてい
る。変圧器１Ａの二次側のＵ，Ｖ，Ｗ３相の端子はそれ
ぞれ遮断器１c1を通して配電線３ａを構成する３相の電
線（架空線またはケーブル）３au，３av，３awに接続さ
れ、これら３相の電線３au〜３awにそれぞれネットワー
ク変圧器４Baの３相の一次端子が接続されている。

【００５０】ネットワーク変圧器４Baは一次側がデルタ
結線され、二次側がスター結線された３相変圧器からな
っていて、二次側の中性点は接地されている。ネットワ
ーク変圧器４Baの３相の二次端子はプロテクタ遮断器４
Daを通してネットワーク母線ＢＵＳ1 の３相の導体に接
続されている。

【００５１】なお図１において、３ｎは変圧器１Ａに接
続された配電線３ａ以外の他の配電線を一括して示した
ものである。またＣo は配電線３ａの対地静電容量を示
し、Ｃo ´は他の配電線３ｎの対地静電容量を示してい
る。

【００５２】本発明においては、電源変電所から遮断器
を介して引き出された複数の配電線に電力用変圧器を備
えた受配電設備４が接続されている配電系統の受配電用
変圧器と電源変電所との間の配電回路の零相回路に、一
定レベルのパルス波形または周波数が商用周波数と異な
る交流波形の信号電圧を印加して該零相回路に信号電流
を注入し、零相回路に注入される注入電流の変化から変
電所１の遮断器の開放を検出する。

【００５３】図１に示した例では、ネットワーク変圧器
（電力用変圧器）４Baと変電所１との間の配電回路の零
相回路に信号電流を注入するために、配電線３ａを構成
する３相の電線３au〜３awにそれぞれリアクトルＬｕ〜
Ｌｗの一端が接続されている。リアクトルの他端は共通
接続され、該リアクトルの他端の共通接続点と接地間に
信号注入用変圧器Ｔの二次コイルが接続されている。信
号注入用変圧器Ｔの一次コイルに信号源Ｓの出力が供給
されている。信号源Ｓは、レベルが一定のパルス波形ま
たは周波数が商用周波数よりも低い交流波形の信号を出
力する。信号源Ｓが出力する信号電圧の周波数は例えば
５〜１０［Ｈｚ］程度に設定する。この例では、リアク
トルＬｕ〜Ｌｗと信号注入用変圧器Ｔとにより信号電流
注入装置６Ａが構成されている。

【００５４】信号注入用変圧器Ｔの二次コイルとリアク
トルＬｕ〜Ｌｗとの間を接続する導体に変流器ＣＴが取
り付けられ、該変流器ＣＴにより、信号電流注入装置６
Ａから配電回路の零相回路に注入される信号電流が計測
される。

【００５５】変流器ＣＴの出力は計測部６Ｂを通して演
算部６Ｃに与えられ、演算部６Ｃの出力は、設定部６Ｄ
から与えられる判定基準値とともに判定部６Ｅに与えら
れている。

【００５６】計測部６Ｂは、一定のサンプリング周期で
変流器ＣＴにより計測された計測値を取り込んで、取り
込んだ計測値を演算部６Ｃに与える。この例では、変流
器ＣＴと計測部６Ｂとにより、信号電流注入装置６Ａか
ら配電回路の零相回路に注入される注入電流を一定のサ
ンプリング周期で計測する注入電流計測装置が構成され
ている。

【００５７】演算部６Ｃは、各サンプリング時刻に注入
電流計測装置により計測された注入電流の大きさ（平均
値）の計測値と各サンプリング時刻より前の時刻に計測
された注入電流の大きさの計測値との差を演算して注入
電流の大きさの時間的な変化量（単位時間当りの変化
量）を演算する。

【００５８】判定部６Ｅは演算部６Ｃから与えられる注
入電流の時間的な変化量を設定部６Ｄから与えられる判
定基準値と比較して、注入電流の時間的な変化量が判定
基準値を超えたときに遮断器１c1が開かれたと判定し
て、変電所遮断器が開かれたことを示す遮断器開放検出
信号を出力する。

【００５９】この例では、信号電流注入装置６Ａと、変
流器ＣＴ及び計測部６Ｂからなる注入電流計測装置と、
演算部６Ｃと、設定部６Ｄと、判定部６Ｅとにより、変
電所遮断器開放検出装置６が構成されている。

【００６０】判定部６Ｅから得られる検出信号は遮断器
制御部４Eaに与えられている。遮断器制御部４Eaは、判
定部６Ｅが遮断器開放検出信号を発生していない状態
で、ネットワーク継電器がネットワーク変圧器４Baの二
次側から一次側に電力の潮流が生じる状態になったこと
を検出したときにプロテクタ遮断器４Daに遮断指令を与
えて該遮断器を開き、ネットワーク継電器がネットワー
ク変圧器４Baの一次側から二次側に電力が潮流する状態
になったことを検出したときにプロテクタ遮断器４Daに
投入指令を与えて該遮断器を閉じ、判定部６Ｅが遮断器
開放検出信号を出力したときには上記の状態に係わりな
く、プロテクタ遮断器４Daを開くように制御する。

【００６１】図１には、１つの配電線３ａに対して設け
られている遮断器１c1の開放を検出するために、該配電
線３に接続されるネットワーク変圧器４Baの一次側に設
けられる変電所遮断器開放検出装置６の構成を示した
が、ネットワーク受配電設備４が接続される他の配電線
３ｂ及び３ｃに対して設けられている遮断器１c2及び１
c3の開放をそれぞれ検出するために、図３のネットワー
ク変圧器４Bb及び４Bcの一次側にもそれぞれ上記と同様
の変電所遮断器開放検出装置６が設けられるのはもちろ
んである。

【００６２】また上記の変電所遮断器開放検出装置は、
図３に示す常用予備受配電設備にも設けられている。

【００６３】図１に示した配電系統において、変電所１
の遮断器１c1が閉じているときには、リアクトルＬu 〜
Ｌw と、配電線３ａの各相の対地静電容量Ｃo と、他の
配電線３ｎの各相の対地静電容量Ｃo ´と、接地抵抗Ｒ
N とにより、ネットワーク変圧器４Baと変電所との間の
配電回路の零相回路が構成される。リアクトルＬu 〜Ｌ
w のインダクタンスをＬで表し、配電線３ａの対地静電
容量をＣ、他の全ての配電線３ｎの対地静電容量をＣ´
で表すと、この零相回路の等価回路は図２（Ａ）のよう
になる。

【００６４】これに対し、遮断器１c1が開いたときに
は、他の配電線３ｎと接地抵抗ＲN とが配電線３ａから
切り離されるため、上記零相回路の等価回路は図２
（Ｂ）のようになり、遮断器１c1が開くと、該遮断器が
閉じている場合に比べて、ネットワーク変圧器と変電所
との間の配電回路の零相インピーダンスが大幅に増大す
る。従って上記のように、受配電設備４の電力用変圧器
と電源変電所１との間の配電回路の零相回路に一定レベ
ルの信号電圧を印加して該零相回路に信号電流を注入す
ると、注入電流（零相回路を流れる信号電流）の大きさ
は、電源変電所１の遮断器１c1が開かれた時に減少す
る。したがって、この注入電流の変化を検出することに
より、受配電設備４側で電源変電所１の遮断器が開放さ
れたことを検出することができる。

【００６５】一例として、全長１５Ｋｍのケーブルを配
電線として用いて２２［ＫＶ］の特別高圧配電線路を構
成した配電系統において、配電線に１０［Ｖ］、１０
［Ｈｚ］のパルス波形（パルス幅５００msec）の信号電
圧をリアクトルを通して印加することにより、配電回路
の零相回路に信号電流を注入して変電所の遮断器を開閉
する実験を行った。その結果、変電所の遮断器が閉じて
いる状態では、１５０［mA］の注入電流が流れたが、変
電所の遮断器を開いたところ注入電流は１０［mA］まで
低下した。これより、上記の方法により受配電設備側で
変電所の遮断器の開放を検出することができることが確
認された。

【００６６】上記の例では、注入電流の大きさの時間的
変化量を演算して、該変化量が判定基準値を超えたとき
に変電所遮断器が開放したと判定するようにしたが、注
入電流の大きさに対して判定基準値を設定して、注入電
流の大きさが該判定基準値以下になったときに変電所遮
断器が開放したと判定するようにしてもよい。

【００６７】上記の例のように、信号電圧及び信号電流
の周波数を商用周波数よりも低く設定する場合には、零
相回路に信号電流を注入する装置をリアクトルを用いて
構成するのが有利であるが、本発明はこのようにリアク
トルを用いて信号電流注入装置を構成する場合に限定さ
れるものではなく、コンデンサを介して信号電流を注入
する信号電流注入装置（図１に示したリアクトルＬｕ〜
Ｌｗをそれぞれコンデンサで置き換えたもの）を用いて
もよい。

【００６８】なお信号電圧及び信号電流の周波数は必ず
しも商用周波数より低く設定する必要はなく、場合によ
っては、商用周波数より高く設定してもよい。

【００６９】本発明に係わる変電所遮断器開放検出装置
は、二次側に例えば分散型電源を連系している受配電設
備または他の配電系統と連系している受配電設備に適用
できる。

【００７０】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、受配電
設備側で配電回路の零相回路に信号電圧を印加して、該
信号電圧の印加により零相回路を流れる注入電流の変化
を見ることにより電源変電所の遮断器が開いたことを検
出するようにしたため、配電系統における電力の潮流形
態が複雑に変化する場合でも、受配電設備側で電源変電
所の遮断器が開いたことを検出して、該遮断器につなが
る配電線に接続された受配電設備内の回線を該配電線か
ら切り離す等の措置を講じることができる。従って、本
発明によれば、配電系統に種々の形態の受配電設備や分
散型電源を混在させることが可能になり、配電系統の運
用性を高めることができる。

【００７１】また本発明によれば、電源変電所からの通
信連絡を受けることなく、受配電設備内で変電所遮断器
の開放を検出することができるため、電源変電所と受配
電設備との間を結ぶ通信手段を設けることなく、系統の
運用の適正化を図ることができ、配電系統に種々の形態
の受配電設備や分散型電源を混在させる場合に、その系
統の設備構成が複雑化するのを防ぐことかできる。

【００７２】更に本発明において、信号電圧として、商
用周波数よりも低い周波数を有する信号電圧を発生する
ものを用いた場合には、信号電流を特定の配電回路に注
入する際に他の配電回路に逃げる信号電流の量を少なく
することができ、少ない電力で検出に必要な注入電流を
流すことができる。従って、信号電源として出力が小さ
いものを用いることができ、検出装置のコストを安くす
ることができる。

【００７３】また商用周波数よりも低い周波数を有する
信号電圧を用いると、誘導障害を防止するための措置を
講じる必要がないため、配電系統の設備コストが高くな
るのを防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる変電所遮断器開放検出装置の構
成例を、該検出装置を説明するために必要なな配電系統
の構成の要部とともに示した構成図である。

【図２】（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ変電所の遮断器が
閉じているときの配電回路の零相回路の等価回路を示し
た回路図である。

【図３】本発明を適用する受配電設備が設けられた配電
系統の構成例を示した構成図である。

【符号の説明】

１ 電源変電所 １C1〜１C4 遮断器 ３ａ〜３ｄ 配電線 ４ ネットワーク受配電設備 ４Aa〜４Ac 断路器 ４Ba〜４Bc ネットワーク変圧器 ４Ca〜４Cc プロテクタヒューズ ４Da〜４Dc プロテクタ遮断器 ４Ea〜４Ec ネットワーク継電器 ４Ga〜４Gc ネットワークプロテクタ ５ 常用予備受配電設備

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 栗山 忠士 大阪府大阪市淀川区田川２丁目１番11号 株式会社ダイヘン内 (72)発明者 乾 正博 大阪府大阪市淀川区田川２丁目１番11号 株式会社ダイヘン内 Ｆターム(参考） 5G004 AA02 AB01 BA05 DA01 EA03 GA01 5G066 HA11 HB02 HB04

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電源変電所から変電所遮断器を介して引
   き出された配電線に、電力用変圧器を備えた受配電設備
   が接続されている配電系統の前記受配電設備側で前記変
   電所遮断器が開放されたことを検出する変電所遮断器開
   放検出方法であって、 前記受配電設備の各電力用変圧器から前記電源変電所側
   を見た配電回路の零相回路に、レベルが一定のパルス波
   形または周波数が商用周波数と異なる交流波形の信号電
   圧を印加して該零相回路に信号電流を注入し、 前記零相回路に注入される注入電流を計測して、計測さ
   れた注入電流の大きさの変化から、前記各電力用変圧器
   の一次側が接続された配電線に対して設けられた前記変
   電所遮断器の開放を検出することを特徴とする変電所遮
   断器開放検出方法。
2. 【請求項２】 電源変電所から変電所遮断器を介して引
   き出された配電線に、電力用変圧器を備えた受配電設備
   が接続されている配電系統の前記受配電設備側で前記変
   電所遮断器が開放されたことを検出する変電所遮断器開
   放検出装置であって、 レベルが一定のパルス波形または周波数が商用周波数と
   異なる交流波形の信号電圧を出力する信号電源と、 前記受配電設備の各電力用変圧器から前記電源変電所側
   を見た配電回路の零相回路に前記信号電源の出力を印加
   して該零相回路に信号電流を注入する信号電流注入装置
   と、 前記信号電流注入装置から前記零相回路に注入される注
   入電流を計測する注入電流計測装置と、 前記注入電流計測装置により計測された注入電流の大き
   さを判定基準値と比較して注入電流の大きさが判定基準
   以下になったときに前記各電力用変圧器の一次側が接続
   された配電線に対して設けられた前記変電所遮断器が開
   放したと判定する判定部と、 を具備したことを特徴とする変電所遮断器開放検出装
   置。
3. 【請求項３】 電源変電所から遮断器を介して引き出さ
   れた配電線に、電力用変圧器を備えた受配電設備が接続
   されている配電系統の前記受配電設備側で前記変電所遮
   断器が開放されたことを検出する変電所遮断器開放検出
   装置であって、 レベルが一定のパルス波形または周波数が商用周波数と
   異なる交流波形の信号電圧を出力する信号電源と、 前記受配電設備の各電力用変圧器から前記電源変電所側
   を見た配電回路の零相回路に前記信号電源の出力を印加
   して該零相回路に信号電流を注入する信号電流注入装置
   と、 前記信号電流注入装置から前記零相回路に注入される注
   入電流を一定のサンプリング周期で計測する注入電流計
   測装置と、 各サンプリング時刻に前記注入電流計測装置により計測
   された注入電流の大きさの計測値と各サンプリング時刻
   より前の時刻に計測された注入電流の大きさの計測値と
   の差を演算して注入電流の変化量を求める演算部と、 前記演算部により演算された注入電流の変化量を判定基
   準値と比較して、演算された注入量の変化量が判定基準
   値を超えたときに各電力用変圧器の一次側が接続された
   配電線に対して設けられた前記変電所遮断器が開放した
   と判定する判定部と、 を具備したことを特徴とする変電所遮断器開放検出装
   置。
4. 【請求項４】 前記信号電圧の周波数は、商用周波数よ
   りも低く設定されている請求項２または３に記載の変電
   所遮断器開放検出装置。
5. 【請求項５】 前記信号電流注入装置は、前記電力用変
   圧器と電源変電所との間の配電回路の３相にそれぞれ一
   端が接続され、他端が共通接続された３相のリアクトル
   と、前記３相のリアクトルの共通接続点と接地電位部と
   の間に二次コイルが接続された信号注入用変圧器とを備
   え、 前記信号注入用変圧器の一次側に前記信号電源の出力が
   供給されていることを特徴とする請求項４に記載の変電
   所遮断器開放検出装置。
6. 【請求項６】 電源変電所から変電所遮断器を介して引
   き出された配電線に一次側が接続された電力用変圧器
   と、該電力用変圧器の一次側の回路または二次側の回路
   を開閉する遮断器とを備えた受配電設備において、 前記電力用変圧器の一次側から前記電源変電所側を見た
   配電回路の零相回路にレベルが一定のパルス波形または
   周波数が商用周波数と異なる交流波形の信号電圧を印加
   して該零相回路に信号電流を注入する信号電流注入装置
   と、前記零相回路に前記信号電流注入装置から注入され
   る注入電流を計測する注入電流計測装置と、前記注入電
   流計測装置により計測された注入電流の大きさを判定基
   準値と比較して、計測された注入電流の大きさが判定基
   準以下になったときに前記電力用変圧器の一次側が接続
   された配電線に対して設けられた変電所遮断器が開放し
   たと判定する判定部とを備えた変電所遮断器開放検出装
   置と、前記変電所遮断器開放検出装置が前記変電所遮断
   器の開放を検出したときに該変電所遮断器の開放により
   電源変電所から切り離された配電線につながる前記遮断
   器に遮断指令を与える遮断器制御部とを具備したことを
   特徴とする受配電設備。
7. 【請求項７】 電源変電所から変電所遮断器を介して引
   き出された配電線に一次側が接続された電力用変圧器
   と、該電力用変圧器の一次側の回路または二次側の回路
   を開閉する遮断器とを備えた受配電設備において、 前記電力用変圧器の一次側から前記電源変電所側を見た
   配電回路の零相回路にレベルが一定のパルス波形または
   周波数が商用周波数と異なる交流波形の信号電圧を印加
   して該零相回路に信号電流を注入する信号電流注入装置
   と、前記零相回路に前記信号電流注入装置から注入され
   る注入電流を一定のサンプリング周期で計測する注入電
   流計測装置と、各サンプリング時刻に前記注入電流計測
   装置により計測された注入電流の計測値と各サンプリン
   グ時刻より前の時刻に計測された注入電流の計測値との
   差を演算して注入電流の変化量を求める演算部と、前記
   演算部により演算された注入電流の変化量を判定基準値
   と比較して、演算された注入量の変化量が判定基準値を
   超えたときに前記電力用変圧器の一次側が接続された配
   電線に対して設けられた変電所遮断器が開放したと判定
   する判定部とを備えた変電所遮断器開放検出装置と、前
   記変電所遮断器開放検出装置が前記変電所遮断器の開放
   を検出したときに該変電所遮断器の開放により電源変電
   所から切り離された配電線につながる前記遮断器に遮断
   指令を与える遮断器制御部とを具備したことを特徴とす
   る受配電設備。
8. 【請求項８】 電源変電所から変電所遮断器を介して引
   き出された複数の配電線にそれぞれ一次側が接続された
   複数のネットワーク変圧器と、該複数のネットワーク変
   圧器の二次側にそれぞれプロテクタ遮断器を介して接続
   されたネットワーク母線とを備えた受配電設備におい
   て、 各ネットワーク変圧器の一次側から前記電源変電所側を
   見た配電回路の零相回路にレベルが一定のパルス波形ま
   たは周波数が商用周波数と異なる交流波形の信号電圧を
   印加して該零相回路に信号電流を注入する信号電流注入
   装置と、各ネットワーク変圧器の一次側から電源変電所
   側を見た零相回路に前記信号電流注入装置から注入され
   る注入電流を計測する注入電流計測装置と、前記注入電
   流計測装置により計測された注入電流の大きさを判定基
   準値と比較して、計測された注入電流の大きさが判定基
   準以下になったときに各ネットワーク変圧器の一次側が
   接続された配電線に対して設けられた変電所遮断器が開
   放したと判定する判定部とを備えた変電所遮断器開放検
   出装置と、前記変電所遮断器開放検出装置が前記変電所
   遮断器の開放を検出したときに該変電所遮断器の開放に
   より電源変電所から切り離された配電線につながる前記
   プロテクタ遮断器に遮断指令を与える遮断器制御部とを
   具備したことを特徴とする受配電設備。
9. 【請求項９】 電源変電所から変電所遮断器を介して引
   き出された複数の配電線にそれぞれ一次側が接続された
   複数のネットワーク変圧器と該複数のネットワーク変圧
   器の二次側にそれぞれプロテクタ遮断器を介して接続さ
   れたネットワーク母線とを備えた受配電設備において、 各ネットワーク変圧器の一次側から前記電源変電所側を
   見た配電回路の零相回路にレベルが一定のパルス波形ま
   たは周波数が商用周波数と異なる交流波形の信号電圧を
   印加して該零相回路に信号電流を注入する信号電流注入
   装置と、各ネットワーク変圧器の一次側から電源変電所
   側を見た零相回路に前記信号電流注入装置から注入され
   る注入電流を一定のサンプリング周期で計測する注入電
   流計測装置と、各サンプリング時刻に前記注入電流計測
   装置により計測された注入電流の計測値と各サンプリン
   グ時刻より前の時刻に計測された注入電流の計測値との
   差を演算して注入電流の変化量を求める演算部と、前記
   演算部により演算された注入電流の変化量を判定基準値
   と比較して、演算された注入量の変化量が判定基準値を
   超えたときに各ネットワーク変圧器の一次側が接続され
   た配電線に対して設けられた変電所遮断器が開放したと
   判定する判定部とを備えた変電所遮断器開放検出装置
   と、前記変電所遮断器開放検出装置が前記変電所遮断器
   の開放を検出したときに該変電所遮断器の開放により電
   源変電所から切り離された配電線につながる前記プロテ
   クタ遮断器に遮断指令を与える遮断器制御部とを具備し
   たことを特徴とする受配電設備。