JP2000253566A

JP2000253566A - 変電所遮断器開放検出装置

Info

Publication number: JP2000253566A
Application number: JP11050457A
Authority: JP
Inventors: Ichiro Sumiya; 一朗炭谷; Naoaki Fukatsu; 尚明深津; Takashi Hashimoto; 隆橋本; Tadashi Kuriyama; 忠士栗山; Masahiro Inui; 正博乾
Original assignee: Tokyo Electric Power Co Inc; Daihen Corp
Current assignee: Daihen Corp; Tokyo Electric Power Company Holdings Inc
Priority date: 1999-02-26
Filing date: 1999-02-26
Publication date: 2000-09-14

Abstract

(57)【要約】【課題】受配電設備の構成を複雑にすることなく、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
とができるようにする。【解決手段】変電所遮断器１Ｃ1 が開放されたときに配
電線の１相を強制的に接地する強制接地装置ＥＳ1 と、
受配電設備４の電力用変圧器４Baの二次側の回路を流れ
る電流を変流器ＣＴau〜ＣＴawを通して検出する３相交
流検出部１１と、３相交流検出部１１により検出された
３相交流電流の基本波の逆相分を検出する基本波逆相分
検出部１２と、基本波逆相分検出部１２により検出され
た基本波の逆相分が所定の大きさを有しているときに地
絡が発生したと判定する地絡判定部１８とを設けた。

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
器開放検出装置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系させる
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、特定の配電
線の点検や工事を行なう際には、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。また配電線の工事や点検を行なうために変電所遮
断器を開いた際には、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。

【０００４】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。

【０００５】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。

【０００６】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。

【０００７】

【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。

【０００８】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い。

【０００９】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、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。

【００１０】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、工事、点検等を行なうこと
ができなくなる。

【００１１】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、工事、点検等を行な
うことができなくなる。

【００１２】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。

【００１３】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
開放検出装置を提供することにある。

【００１４】

【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、絶縁変
圧器からなる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装置に係わ
るものである。

【００１５】本発明に係わる変電所遮断器開放検出装置
は、変電所遮断器が開放されたときに該変電所遮断器に
つながる配電線の１相を強制的に接地する強制接地装置
と、電力用変圧器の二次側の回路を流れる３相交流電流
を検出する３相交流検出部と、３相交流検出部により検
出された３相交流電流の基本波の逆相分を検出する基本
波逆相分検出部と、基本波逆相分検出部により検出され
た逆相分から上記接地による地絡の有無を判定する地絡
判定部とを備えることにより構成される。

【００１６】電源変電所から複数の回線が引き出されて
いる配電系統において、いずれかの回線の変電所遮断器
が開放されると、開放された遮断器につながる回線は、
他の回線から受配電設備を通して充電される。この状態
で、開放された遮断器につながる配電線の１相を強制接
地すると、３相の配電線が１相地絡の状態になるため、
受配電設備の電力用変圧器の二次側回路を流れる３相交
流電流の基本波の逆相分が大きくなる。従って、受配電
設備側でこの逆相分を検出してそのレベルが設定値以上
になったときに地絡が発生したと判定されるので、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。

【００１７】上記基本波逆相分検出部は、３相交流検出
部により検出された３相交流電流を３軸静止座標系にお
けるベクトル量として扱って該３軸静止座標系における
３相交流電流を、２軸が互いに直交する２軸静止座標系
における２相交流電流に変換する３相／２相変換部と、
２軸静止座標系を２相交流電流の基本波正相分の相回転
方向または基本波逆相分の相回転方向に回転する第１の
２軸回転座標系に変換することにより２相交流電流の基
本波正相分及び基本波逆相分の一方を直流電流に変換
し、他方を基本波周波数の２倍の周波数の交流電流に変
換する第１の回転座標変換部と、第１の回転座標変換部
の出力から２相交流電流の基本波正相分を除去して基本
波逆相分を抽出するフィルタ手段と、第１の２軸回転座
標系を該第１の２軸回転座標系と逆方向に回転する第２
の２軸回転座標系に変換することによって、フィルタ手
段により抽出された２相交流電流の基本波逆相分を２軸
静止座標系における２相交流電流の基本波逆相分に逆変
換する第２の回転座標変換部とを備えて、第２の回転座
標変換部から得られる２相交流電流の基本波逆相分、ま
たは該２相交流電流の基本波逆相分を２相／３相変換す
ることにより得た３相交流電流の基本波逆相分を基本波
逆相分検出部の検出出力として用いる回路により構成で
きる。

【００１８】

【発明の実施の形態】図５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。

【００１９】電源変電所の母線１Ｂには遮断器１Ｃ1 〜
１Ｃ4 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２０Ｋ
Ｖ級の特別高圧の電圧が印加されている。

【００２０】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（Ｏ
Ｃ）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（ＧＲ）とが設けられている。

【００２１】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（電力用変圧器）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〜４
Ccを通して一端が接続されたプロテクタ遮断器４Da〜４
Dc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。

【００２２】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。

【００２３】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
４００Ｖ）が印加されている。

【００２４】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。

【００２５】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の二
次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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】図５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。

【００２９】図５に示したような配電系統において、配
電線３ａの点検や工事を行なう際には、遮断器１Ｃ1 を
開放して配電線３ａを変圧器１Ａから切り離す。

【００３０】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３
ａ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。

【００３１】図５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、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が遮断動作を行なってしま
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５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
る。

【００３２】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
くなることがある。

【００３３】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。

【００３４】図１は図５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配電系統の構成
の要部とともに示したものであり、図２は図１に示した
検出装置で用いる基本波逆相分検出部１２の構成例を更
に詳細に示したものである。

【００３５】本発明においては、変電所遮断器１Ｃ1 〜
１Ｃ３が開放されたことを検出するために、これらの遮
断器が開放された後に、遮断器１Ｃ1 〜１Ｃ3 にそれぞ
れつながる高圧配電線３ａ〜３ｃのそれぞれの３相のう
ちの１相を強制的に接地する強制接地装置を設ける。図
１は、本発明に係わる変電所遮断器開放検出装置のう
ち、電源変電所１に設けられている１つの変電所遮断器
１Ｃ1 が開放されたことを受配電設備４側で検出する部
分の構成を示したものである。

【００３６】図１に示した例では、変電所の変圧器１Ａ
がデルタ結線された一次巻線とスター結線された二次巻
線とを有し、二次巻線の中性点は抵抗ＲN を通して接地
されている。変圧器１Ａの二次巻線の３相の端子は変電
所遮断器１Ｃ1 を構成する３相の遮断器１Ｃ1u〜１Ｃ1w
を通して高圧配電線３ａの３相の配電線３au〜３awに接
続されている。なおＣo は配電線３au〜３awを構成する
ケーブルの対地静電容量である。

【００３７】受配電設備４に設けられている電力用変圧
器４Baは、デルタ結線された一次巻線とスター結線され
た二次巻線とを有し、その二次巻線の中性点は直接接地
されている。

【００３８】図１に示した例では、変電所１から変電所
遮断器１Ｃ1 を通して引き出された高圧配電線３ａ〜３
ｃのうち例えば配電線３ａの１相を強制的に接地するた
めに、該配電線３ａの１相３awと大地間に強制接地装置
ＥＳ1 が接続されている。この強制接地装置ＥＳ1 は、
遮断器１Ｃ1 が開いた後遅滞なく閉路して配電線３awの
みを強制接地するように操作される。

【００３９】通常遮断器１Ｃ1 に対しては、該遮断器が
開かれた際に安全のためにその線路側端子（図１の例で
は、遮断器１Ｃ1 の配電線３ａに接続されている端子）
を接地する接地開閉器が設けられるが、強制接地装置Ｅ
Ｓ1 は、遮断器１Ｃ1 の線路側端子を接地するために設
けられている接地開閉器の接地動作に先行して、強制接
地動作を行なうように設けられている。強制接地装置Ｅ
Ｓ1 により１相のみを接地した後、変電所遮断器１Ｃ1
の開放を検出するための処理に必要な時間が経過した後
に、遮断器１Ｃ1 の線路側端子を接地する接地開閉器を
閉じ、強制接地装置ＥＳ1 を開く。

【００４０】この強制接地装置ＥＳ1 としては、地絡電
流の開閉が可能な開閉器を用いる。強制接地装置として
は、３相の高圧配電線の１相に専用に設けた開閉器でも
よく、３相用の汎用の開閉器のうちの１相のみを接地用
開閉器として用いるようにしたものでもよい。

【００４１】また変電所遮断器が開いた際に該遮断器の
３相の線路側端子を接地するために３相用の接地開閉器
が設けられている場合には、該３相用の接地開閉器の１
相の接地開閉器の閉路動作を他の２相の接地開閉器の閉
路動作に先行させて一定時間変電所遮断器の線路側端子
の１相のみを接地し、遮断器１Ｃ1 の開放を検出するた
めに必要な処理時間が経過した後に他の２相の閉路動作
を行なわせて遮断器の３相の線路側端子を接地するよう
にしてもよい。この場合には、遮断器か開路動作を行な
った後に最初に閉路する相の接地開閉器が強制接地装置
を構成する。

【００４２】強制接地装置ＥＳ1 により接地する相は３
相のうちのいずれの１相でもよく、また強制接地装置Ｅ
Ｓ1 は、変電所の母線１Ｂから変電所遮断器を通して引
き出された配電線のいずれの箇所に設けてもよい。

【００４３】強制接地装置ＥＳ1 は、閉路した際に高圧
配電線の１相を直接接地するように設ければよいが、直
接接地が困難な場合には、１相の配電線を適当な容量の
リアクトルまたはコンデンサを通して接地するようにし
てもよい。

【００４４】図５に示したように、電源変電所１から複
数の高圧配電線３ａ，３ｂ，…が引き出されている配電
系統において、いずれかの高圧配電線の変電所遮断器が
開放されると、開放された遮断器につながる高圧配電線
は、他の回線から受配電設備を通して充電される。この
状態で、開放された遮断器につながる高圧配電線の１相
を強制接地すると、３相の高圧配電線が１相地絡の状態
になるため、受配電設備４の電力用変圧器の二次側回路
を流れる３相交流電流の基本波の逆相分が大きくなる。
例えば、変電所遮断器１Ｃ1 が開放されると、受配電設
備４の電力用変圧器４Baの二次側回路を流れる３相交流
電流の基本波の逆相分が大きくなる。本発明では、受配
電設備４の電力用変圧器の二次回路側でこの基本波の逆
相分を検出してそのレベルが設定値以上になったときに
地絡が発生したと判定されるの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。

【００４５】図１において、１０ｕ〜１０ｗは配電系統
に接続されている絶縁変圧器（図５の例では、ネットワ
ーク変圧器４Ba）の二次側のＵ，Ｖ，Ｗ３相の回路であ
り、これらの回路には、変流器ＣＴau，ＣＴav及びＣＴ
awが取り付けられている。ネットワーク受配電設備のよ
うに、絶縁変圧器の二次側の回路に既に変流器（例えば
図４の変流器４Fa）が設けられている場合には、その既
設の変流器を変流器ＣＴau〜ＣＴawとして利用すること
ができる。

【００４６】図１に示した例では、変流器ＣＴau，ＣＴ
av及びＣＴawにより、絶縁変圧器４Baの二次側の回路を
流れる３相交流電流を検出する３相交流検出部１１が構
成されている。この３相交流検出部１１から得られる３
相交流電流の検出値は、基本波逆相分検出部１２に与え
られ、該検出部１２の出力が地絡判定部１８に与えられ
ている。この例では、強制接地装置ＥＳ1 と、基本波逆
相分検出部１２と地絡判定部１８とにより、本発明に係
わる変電所遮断器開放検出装置が構成されている。地絡
判定部１８の出力は遮断器制御部４Eaに与えられ、地絡
判定部１８により高圧配電線３ａで地絡が発生したこと
が検出されたときに遮断器制御部４Eaが遮断器４Daに遮
断指令を与えるようになっている。

【００４７】基本波逆相分検出部１２は、座標変換法に
より不平衡３相交流電流の逆相分を検出する部分で、基
本波逆相分検出部１２は、例えば図２に示したように、
３相／２相変換部１３と、第１の回転座標変換部１４
と、フィルタ手段１５と、第２の回転座標変換部１５
と、２相／３相変換部１７とにより構成される。

【００４８】ここで、３相／２相変換部１３は、３相交
流検出部１１により検出された３相交流を３軸静止座標
系におけるベクトル量として扱って該３軸静止座標系に
おける３相交流電流を２軸が互いに直交する２軸静止座
標系における２相交流電流に変換して、該２相交流電流
を第１の回転座標変換部１４に与える。

【００４９】第１の回転座標変換部１４は、２軸静止座
標系を２相交流電流の基本波正相分の相回転方向または
基本波逆相分の相回転方向に回転する第１の２軸回転座
標系に変換することにより、３相／２相変換部１３が求
めた２相交流電流の基本波正相分及び基本波逆相分の一
方を直流電流に変換し、他方を基本波周波数の２倍の周
波数の交流電流に変換する。

【００５０】フィルタ手段１５は、第１の回転座標変換
部１４の出力から２相交流電流の基本波正相分を除去し
て基本波逆相分を抽出して、第２の回転座標変換部１６
に与える。

【００５１】第２の回転座標変換部１６は、第１の２軸
回転座標系を該第１の２軸回転座標系と逆方向に回転す
る第２の２軸回転座標系に変換することにより、フィル
タ手段１５により抽出された２相交流電流の基本波逆相
分を２軸静止座標系における２相交流電流の基本波逆相
分に逆変換して、逆変換した基本波逆相部を２相／３相
変換部１７に与える。

【００５２】２相／３相変換部１７は、第２の回転座標
変換部１６から与えられる基本波２相交流を２相／３相
変換することにより、３相交流電流の基本波逆相分を得
る。この２相／３相変換部１７から得られる３相交流電
流の基本波逆相分は、接地による地絡の発生の有無を判
定する地絡判定部１８に与えられる。

【００５３】基本波逆相分検出部１２の各部は、所定の
プログラムを実行するマイクロコンピュータを用いて、
下記の演算を行なわせることにより実現できる。

【００５４】３相／２相変換部１３は、３相交流検出部
１１により検出された３軸静止座標系の３相交流電流を
２軸が互いに直交する２軸静止座標系における２相交流
電流に変換する部分で、図３に示したように、Ｕ，Ｖ，
Ｗの３軸が平面上で互いに１２０度の角度間隔をもって
交差する３軸静止座標系をα及びβの２軸が直交する２
軸静止座標系に変換する演算（３相／２相変換）を行な
って、３軸静止座標系の３相交流Ｉｕ，Ｉｖ及びＩｗ
（文章中ではベクトル量を示すドットの表示を省略す
る。）の信号を、２軸静止座標系の２相交流電流Ｉα及
びＩβの信号に変換する。図３に示したように、３軸静
止座標と２軸静止座標とがなす角をδとした場合、３相
／２相変換の演算は下記の式［数１］の通りである。

【００５５】

【数１】ここでδ＝０となるように、α軸及びβ軸を定めると、
上記の式は次の式［数２］のようになる。

【００５６】

【数２】また［数２］の式の電流（Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗ）は、対称
座標法により、対称分である零相分電流Ｉ0 、正相分電
流Ｉ1 及び逆相分電流Ｉ2 とベクトル演算子ａ及びａ²
とを用いて、下記の［数３］のように表される。

【００５７】

【数３】ここで、零相分電流を無視すると、Ｉ0 ＝０となるた
め、［数３］の式は下記の［数４］のようになる。

【００５８】

【数４】［数４］の式を［数２］の式に代入すると、Ｉα及びＩ
βを求める式は下記の［数５］のようになる。

【００５９】

【数５】ここで［数５］の行列式を展開してＩαを演算する式を
求めると、下記の［数６］のようになる。

【００６０】

【数６】ベクトル演算子ａ及びａ²はそれぞれ下記の［数７］及
び［数８］の通りである。

【００６１】

【数７】

【数８】［数７］及び［数８］の式を［数６］の式に代入する
と、電流Ｉαは下記の式［数９］で与えられる。

【００６２】

【数９】図４に示すように、基準電圧Ｖ1 と正相分電流Ｉ1 とが
なす角度をΦとし、基準電圧Ｖ1 と逆相分電流Ｉ2 がな
す角度をθとすると、Ｉ1 （ベクトル）＝Ｉ1ε
^{ｊ（ωｔ＋Φ）}、Ｉ2 （ベクトル）＝Ｉ2 ε
^{ｊ（ωｔ＋θ）}と表示できるため、電流Ｉαは、下記の
［数１０］で与えられる。

【００６３】

【数１０】同様にして、電流Ｉβは、下記の式［数１１］から求め
られる。

【００６４】

【数１１】上記の式［数１０］及び［数１１］の演算をコンピュー
タに行なわせることにより、３相／２相変換を行ない、
２軸静止座標系における２相交流Ｉα及びＩβを求め
る。

【００６５】次に第１の回転座標変換部１４は、α，β
の２軸静止座標系を２相交流電流の基本波正相分の相回
転方向または基本波逆相分の相回転方向に相回転の速度
と同速度で回転する第１の２軸回転座標系に変換するこ
とにより３相／２相変換部１３が求めた２相交流電流Ｉ
α及びＩβの基本波正相分及び基本波逆相分の一方を直
流成分に変換し、他方を基本波周波数の２倍の周波数成
分に変換する。ここで、第１の２軸回転座標系を基本波
正相分の相回転方向と同方向に該基本波正相分と同速度
で回転させると、基本波正相分は直流分として現れ、基
本波逆相分は基本波の周波数の２倍の周波数の成分とし
て現れる。また第１の２軸回転座標系を基本波逆相分の
相回転方向と同方向に該逆相分と同速度で回転させる
と、基本波正相分は基本波周波数の２倍の周波数の成分
として現れ、基本波逆相分は直流分として現れる。

【００６６】第１の２軸回転座標系の回転方向はいずれ
の方向としてもよいが、以下の説明では、第１の２軸回
転座標系の回転方向が、基本波逆相分の相回転方向と同
方向（配電系統の電圧ベクトルの回転方向と逆方向）で
あるとする。

【００６７】すなわち、２相変換した２相電流Ｉα及び
Ｉβ（いずれもベクトル量）のα，β直交２軸静止座標
系を、配電系統の電圧ベクトルと逆方向に、該電圧ベク
トルと同速度で回転する直交２軸回転座標系の２相電流
Ｉｐ及びＩｑ（ベクトル量）に変換する。直交２軸静止
座標系から直交２軸回転座標系への変換式は下記の式
［数１２］の通りである。

【００６８】

【数１２】この行列式を開いて回転座標系の電流Ｉｐを求めると下
記の［数１３］のようになる。

【００６９】

【数１３】同様にして、回転座標系の電流Ｉｑは、下記の［数１
４］から求められる。

【００７０】

【数１４】回転座標系の電流Ｉｐ及びＩｑの第１項は正相分電流Ｉ
1 であり、角速度２ωｔの交流成分となる。また第２項
は逆相分電流Ｉ2 であり、この逆相分電流Ｉ2は時間的
要素がないので直流成分となる。

【００７１】フィルタ手段１５は、ローパスフィルタか
らなっていて、上記Ｉｐ及びＩｑから交流成分（正相分
電流）を除去することにより、ｐ，ｑ２軸回転座標系に
おける逆相分電流を抽出する。

【００７２】ｐ，ｑ２軸回転座標系における逆相分電流
のｐ軸成分Ｉp-DCは下記の式［数１５］のようになる。

【００７３】

【数１５】またｐ，ｑ２軸回転座標系における逆相分電流のｑ軸成
分Ｉq-DCは下記の式［数１６］のようになる。

【００７４】

【数１６】第２の回転座標変換部１６は、第１の回転座標変換部１
４により行なった演算処理と逆の手順でｐ，ｑ２軸回転
座標系（第１の２軸回転座標系）を該第１の２軸回転座
標系と逆方向に、該第１の２軸回転座標系と同速度で回
転する第２の２軸回転座標系に変換することによって、
フィルタ手段１５により抽出された２相逆相分電流（上
記［数１５］及び［数１６］の逆相成分Ｉp-DC及びＩq-
DCを有する２相交流）を、α，β２軸静止座標系におけ
る２相交流電流の基本波逆相分に逆変換する。

【００７５】２相／３相変換部１７は、第２の回転座標
変換部１６から得られる２相交流電流の基本波逆相分
を、３相／２相変換部１３で行なった処理と逆の手順で
３軸静止座標系における３相交流電流の基本波逆相分
（ネットワーク変圧器の二次側の回路から検出された３
相交流電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗに含まれる逆相分電流）に
変換する。

【００７６】地絡判定部１８は、基本波逆相分検出部１
２により検出された逆相分から地絡の発生の有無を判定
する。基本波逆相分検出部１２により検出された逆相分
から地絡の有無を判定するには、例えば、一定の時間毎
に逆相分を検出するようにしておいて、各検出時刻にお
いて検出された逆相分と前回検出された逆相分との差を
とることにより逆相分の変化量を検出し、検出された逆
相分の変化量が所定の判定値以上になったときに地絡が
発生したと判定するようにすればよい。

【００７７】また随時検出される逆相分に対して所定の
判定基準を定めておいて、検出された逆相分が判定基準
以上になったときに地絡が発生したと判定するようにし
てもよい。

【００７８】地絡判定部１８も、マイクロコンピュータ
に所定のプログラムを実行させることにより実現するこ
とができる。

【００７９】上記の例では、第１の回転座標変換部１４
で、２軸回転座標系を系統電圧に含まれる逆相分の相回
転方向と同方向に回転させたが、該２軸回転座標系を系
統電圧に含まれる正相分の相回転方向と同方向に回転さ
せるようにしてもよい。この場合には、逆相分電流が基
本波周波数の２倍の周波数の信号として得られるので、
フィルタ手段１５はハイパスフィルタにより構成する。

【００８０】上記の例では、基本波逆相分検出部１２に
おいて、第２の回転座標変換部１６により得た２相交流
電流の逆相分を２相／３相変換部により３相交流電流の
逆相分に変換するようにしたが、このように構成する
と、外部回路で地絡が生じた場合に、その地絡を検出す
ることができるだけでなく、電力用変圧器を流れる３相
不平衡電流の様相の検証をも行なうことができる。

【００８１】なお外部回路で地絡が生じたことの検出の
みを行なうのであれば、第２の回転座標変換部１６から
得られる２相交流電流の基本波逆相分を基本波逆相分検
出部の検出出力として用いてもなんら問題はないので、
２相／３相変換部１７は省略することもできる。

【００８２】図１は、図５に示した配電系統の電源変電
所１の母線１Ｂから変電所遮断器１Ｃ1 を通して引き出
された高圧配電線３ａ〜３ｃに接続された受配電設備４
の変圧器４Ba〜４Bcのうち、変圧器４Baの二次回路側に
設けられた３相交流検出部１１と、基本波逆相分検出部
１２と、地絡判定部１８とを示しており、これらは図５
に示すネットワークプロテクタ４Gaに設けられている
が、他のネットワークプロテクタ４Gb，４Gcにも設けら
れる。そして、ネットワークプロテクタ４Ga〜４Gcにそ
れぞれ設けられた地絡判定部１８により高圧配電線３ａ
〜３ｃで地絡が発生したことが検出されたときに、遮断
器制御部４Ea〜４Ecがそれぞれ遮断器４Da〜４Dcに遮断
指令を与えるようにしておく。

【００８３】同様に、常用予備受電設備５にも３相交流
検出部１１と基本波逆相分検出部１２と地絡判定部１８
とを設けるとともに、地絡判定部１８により高圧配電線
側で地絡が発生したと判定されたときに、遮断器制御部
５Ｅが遮断器５Ｃに遮断指令を与えるように構成してお
く。

【００８４】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、配電系
統に設けられている各電力用変圧器の二次側の回路でそ
の回路がつながる高圧配電線に対して設けられている変
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。

【００８５】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】図１に示された基本波逆相分検出分の構成を更
に詳細に示したブロック図である。

【図３】本発明に係わる変電所遮断器開放検出装置で用
いる基本波逆相分検出分の構成を説明するために用いる
ベクトル図である。

【図４】本発明に係わる変電所遮断器開放検出装置で用
いる基本波逆相分検出分の構成を説明するために用いる
ベクトル図である。

【図５】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 遮断器制御部４Ga〜４Gc ネットワークプロテクタ５常用予備受配電設備１１３相交流検出部１２基本波逆相分検出部１３３相／２相変換部１４第１の回転座標変換部１５フィルタ手段１６第２の回転座標変換部１７２相／３相変換部１８地絡判定部ＥＳ1 強制接地装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者深津尚明神奈川県横浜市鶴見区江ヶ崎町４番１号東京電力株式会社電力技術研究所内 (72)発明者橋本隆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豊中市蛍池中町２丁目10番12号Ｆターム(参考） 5G058 BB02 BC06 BD14 CC03 CC04

Claims

【特許請求の範囲】

【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、絶縁変圧器からなる電力用変圧器
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、前記変電所遮断器が開放されたときに前記配電線の１相
を強制的に接地する強制接地装置と、前記電力用変圧器の二次側の回路を流れる３相交流電流
を検出する３相交流検出部と、前記３相交流検出部により検出された３相交流電流の基
本波の逆相分を検出する基本波逆相分検出部と、前記基本波逆相分検出部により検出された逆相分から前
記接地による地絡の有無を判定する地絡判定部と、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。
【請求項２】前記基本波逆相分検出部は、前記３相交流検出部により検出された３相交流電流を３
軸静止座標系におけるベクトル量として扱って該３軸静
止座標系における３相交流電流を、２軸が互いに直交す
る２軸静止座標系における２相交流電流に変換する３相
／２相変換部と、前記２軸静止座標系を前記２相交流電流の基本波正相分
の相回転方向または基本波逆相分の相回転方向に回転す
る第１の２軸回転座標系に変換することにより前記２相
交流電流の基本波正相分及び基本波逆相分の一方を直流
電流に変換し、他方を基本波周波数の２倍の周波数の交
流電流に変換する第１の回転座標変換部と、前記第１の回転座標変換部の出力から２相交流電流の基
本波正相分を除去して基本波逆相分を抽出するフィルタ
手段と、前記第１の２軸回転座標系を該第１の２軸回転座標系と
逆方向に回転する第２の２軸回転座標系に変換すること
により、前記フィルタ手段により抽出された２相交流電
流の基本波逆相分を２軸静止座標系における２相交流電
流の基本波逆相分に逆変換する第２の回転座標変換部と
を備え、前記第２の回転座標変換部から得られる２相交流電流の
基本波逆相分、または該２相交流電流の基本波逆相分を
２相／３相変換することにより得た３相交流電流の基本
波逆相分を前記基本波逆相分検出部の検出出力として用
いることを特徴とする請求項１に記載の変電所遮断器開
放検出装置。