JP2004053554A

JP2004053554A - 配電線断線検出システム

Info

Publication number: JP2004053554A
Application number: JP2002214942A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Nishijima; 西島　一夫; Hidehiko Shimamura; 島村　秀彦; Kenji Ogawa; 小川　謙治
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2002-07-24
Filing date: 2002-07-24
Publication date: 2004-02-19

Abstract

【課題】広域な配電系統での断線事故が発生した場合、速やかに事故発生箇所を検出することができるようにした配電線断線検出システムを提供する。
【解決手段】第一ポーリング手段１４によって連系用区分開閉器ＤＭ１００〜ＤＭ（−１）ｎ００に併設した断線検出装置ＦＤ１００〜ＦＤ（ｎ−１）００のポーリングを行ない、その結果から配電線特定化手段１５で断線が発生した配電線を特定化し、第二ポーリング手段１６により配電線特定化手段１５で特定化した配電線２に配置した複数の断線検出装置ＦＤ２０〜ＦＤ２３に対してポーリングを開始し、その検出結果によって断線位置特定化手段１７で断線が発生した位置を特定化する。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、配電系統を構成する高圧配電線路に断線が発生したことを検出し、断線発生箇所または区間を標定するに適した配電線断線検出システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の配電系統は、図５の回路図に示すように、配変用トランス４の二次側に位置する配電母線５から一般需要家への電力供給のために複数の配電線１〜３を樹枝状に設け、各配電線１〜３の引出口にはそれぞれ配電線の各種電気量を取込んで配電線事故を検出する保護リレー６〜８を設け、これらの保護リレー６〜８が配電線事故を検出した場合、配電線引出口遮断器９〜１１を遮断するようにしている。また各配電線１〜３は、区分開閉器ＤＭ１１〜ＤＭ３３により断路可能に接続されると共に、これらの配電線１〜３間は通常開状態にある連系用開閉器ＤＭ１００〜ＤＭ２００により連系可能に接続されている。
【０００３】
このような配電系統において、配電線１〜３の途中で断線が生じた場合、この断線点以降への配電に支障を及ぼすが、電源側上位での保護リレー６〜８による電気量監視だけでは断線現象を検出することが困難である。つまり、断線によって発生する負荷電流の減少、対地静電容量の変化等は微小であり、平常時の実負荷変化との識別が困難であり、また供給電圧が低下したことは断線点の電源側では検出できないため、電力会社では一般需要家からの苦情通報等により断線事故を把握するのが実態であった。これに対して特開昭５５−１０００１４号公報に示すように各配電線等に複数の電圧検出装置を設け、断線発生箇所の標定を可能にした配電線断線検出システムが提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の配電線断線検出システムでは、配電系統が樹枝状に複雑に構成されているため設置する電圧検出装置が膨大な数になってしまい、各電圧検出装置からのデータに基づいて断線箇所を特定するのに多くの時間を費やしてしまう。電力供給が不可欠な社会環境において、短時間の配電障害をも回避することが電力会社の最重要課題であり、地絡および短絡等の保護システムが充実かつ高度化している中、断線事故に対する迅速な検出が望まれている。
【０００５】
本発明の目的は、広域な配電系統での断線事故が発生した場合、速やかに事故発生箇所を検出することができるようにした配電線断線検出システムを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するために、配電母線に複数の配電線を接続し、これら各配電線にそれぞれ複数の区分開閉器を設けて複数の区間を形成し、上記各配電線間を連系用区分開閉器を有する連系用配電線で接続し、複数の断線検出装置を配置した配電線断線検出システムにおいて、上記各配電線に複数の上記断線検出装置を設けると共に、上記連系用配電線にそれぞれ上記断線検出装置を設け、断線検出時、先ず、上記連系用配電線に設けた上記断線検出装置をポーリングする第一ポーリング手段と、このポーリング手段による検出結果から断線が検出されたときその断線が発生した上記配電線を特定化する配電線特定化手段と、上記ポーリング手段による検出結果から断線が検出されたとき特定化した上記配電線の上記断線検出装置をポーリングする第二ポーリング手段と、この第二ポーリング手段による検出結果から断線が発生した位置を特定化する断線位置特定化手段とを設けたことを特徴とする。
【０００７】
本発明の配電線断線検出システムは、先ず、第一ポーリング手段によって連系用配電線に設けた断線検出装置をポーリングし、その結果に基づいて配電線特定化手段で断線が発生した配電線を特定化した後、今度は第二ポーリング手段でその特定化した配電線の断線検出手段をポーリングするようにしたため、第一ポーリング手段によるポーリングに要する時間を大幅に短縮することができ、広域な配電系統での断線事故が発生した場合、速やかに事故発生箇所を検出することができるようになる。
【０００８】
また請求項２に記載した本発明は上記目的を達成するために、請求項１記載のものにおいて、上記連系用配電線は、上記各配電線の上記配電母線から最も遠くの端末に設けた連系用配電線としたことを特徴とする。
【０００９】
このような本発明による配電線断線検出システムは、各配電線の配電母線から最も遠くの端末に設けた連系用配電線に設けた断線検出装置を第一ポーリング手段でポーリングするようにしたため、さらに第一ポーリング手段によるポーリングに要する時間を大幅に短縮することができ、広域な配電系統での断線事故が発生した場合、速やかに事故発生箇所を検出することができるようになる。
【００１０】
また請求項３に記載した本発明は上記目的を達成するために、請求項１記載のものにおいて、上記断線検出装置は、断線状態を一定時間継続して検出したとき断線発生信号を発生するように構成したことを特徴とする。
【００１１】
このような配電線断線検出システムによれば、断線状態を一定時間継続して検出したとき断線発生信号を発生する断線検出装置としたため、落雷や系統の切り替えによる負荷変動などのノイズを除去して断線発生を検出することができ、より精度の高い配電線断線検出システムとすることができる。
【００１２】
また請求項４に記載した本発明は上記目的を達成するために、請求項１記載のものにおいて、上記区分開閉器および上記連系用区分開閉器は、それぞれの極間に構成したその制御用電源装置を有して構成し、上記断線検出装置は、上記制御用電源装置の極間の電気量比較によって断線を検出するように構成したことを特徴とする。
【００１３】
このような配電線断線検出システムによれば、区分開閉器および連系用区分開閉器の極間に構成したその制御用電源装置によって断線検出装置を構成したため、新たに断線検出装置を付加することなく既存の構成を活用して、速やかに断線事故を検出することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施の形態による配電線断線検出システムを示す回路図である。
配変用トランス４の二次側に位置する配電母線５には、それぞれ配電線引出口遮断器ＣＢ１〜ＣＢｎを介して通常４〜６フィーダの配電線１〜ｎが接続され、各配電線１〜ｎの途中に断路可能に設けた複数の区分開閉器ＤＭ１１〜ＤＭｎ３と、各配電線１〜ｎ間を接続する連系用配電線に設けられてそれぞれ通常開状態の図示しない中間連系用区分開閉器と、末端の連系用配電線１８に設けた通常開状態の連系用区分開閉器ＤＭ１００〜ＤＭ（ｎ−１）００とが設けられて、全体として樹枝状の配電網が形成され、これによって一般需要家への電力供給が行なわれている。各配電線引出口遮断器ＣＢ１〜ＣＢｎ、区分開閉器ＤＭ１１〜ＤＭｎ３および連系用区分開閉器ＤＭ１００〜ＤＭ（ｎ−１）００と電気的並列にそれぞれ断線検出装置ＦＤ１０〜ＦＤ（ｎ−１）００が接続されている。
【００１５】
図２は、上述した断線検出装置ＦＤの一例を示す回路図である。
この断線検出装置ＦＤは、区分開閉器ＤＤの片側もしくは両側に各相電気量検出部１２を設け、この各相電気量検出部１２としてはインピーダンス分圧器ＰＤ、電圧変成器ＰＴなどによって構成することができる。ここではインピーダンス分圧器ＰＤによって各相電気量検出部１２を構成し、各相の対地電位をインピーダンス分圧器ＰＤから取込み、この各相対地電位量をベクトル加算して零相電圧または逆相電圧を算出し、一線または二線断線時の過電圧、または三線断線時の無電圧を検出するようにしている。
【００１６】
このようなインピーダンス分圧器ＰＤ、計器用変圧器ＰＴは、通常の配電系統では区分開閉器ＤＭの制御用電源装置として区分開閉器ＤＭの電源側および負荷側に構成されているから、その既存の構成要素を兼用して断線検出装置ＦＤを得ることができる。従って、新たな設備投資を行なうことなく、詳細を後述する断線検出が可能となる。断線検出のための情報は、区分開閉器ＤＭが閉状態の場合にはどちらか片方のみで十分であり、また区分開閉器ＤＭが開状態の場合には異配電線での突合せ、または負荷側停電の状態であるが、異配電線の二系統の情報として扱うことができる。
【００１７】
図３は、上述した断線検出装置ＦＤの他の例を示す回路図である。
この断線検出装置ＦＤは、零相電圧、逆相電圧の代わりに零相電流、逆相電流を求めて断線検出情報としたものであり、区分開閉器ＤＭの電源側および負荷側の各相に各相電気量検出部１２として変流器ＣＴを設けて構成している。
【００１８】
次に、上述した配電線断線検出システムによる断線検出について説明する。
現在の配電分野においては区分開閉器ＤＭの状態監視、投入および引外し制御を目的とした配電自動化システムが普及しており、この配電自動化システムでの情報伝送に断線検出装置ＦＤの検出情報を組込ませることとして説明するが、この配電自動化システムの構成は知られているのでここでの詳細な説明は省略し、その一部の構成を図４に示したフローチャートを用いて説明する。また現行の配電自動化システムによる配電系統の状態監視は、ポーリング方式と呼ばれる監視対象装置を１台ずつ呼出し通信する方式を用いている。
【００１９】
今、図１に示した断線発生箇所１３で断線事故が発生したとすると、断線事故が発生した断線発生箇所１３以降での配電障害が生じることに着目して、常時の先行する監視対象を配電線１〜ｎのうちの連系用区分開閉器、特に、末端に位置する連系用配電線１８に設けた連系用区分開閉器ＤＭ１００〜ＤＭ（ｎ−１）００に併設した断線検出装置ＦＤ１００〜ＦＤ（ｎ−１）００としている。
【００２０】
先ず、図４に示したステップＳ１で断線検出の処理開始タイミングになると、ステップＳ２では上述した連系用区分開閉器ＤＭ１００〜ＤＭ（−１）ｎ００に併設した断線検出装置ＦＤ１００〜ＦＤ（ｎ−１）００のポーリングが開始される。これは第一ポーリング手段１４によって行なわれ、ステップＳ３で対象の断線検出装置ＦＤ１００〜ＦＤ（ｎ−１）００の個別監視が行なわれ、ステップＳ４で断線情報が検出された否かを判定する。この連系用区分開閉器ＤＭ１００〜ＤＭ（ｎ−１）００に併設した断線検出装置ＦＤ１００〜ＦＤ（ｎ−１）００は、連系用区分開閉器ＤＭ１００〜ＤＭ（ｎ−１）００が常時開状態であるから、連系対象となる二つの配電線での断線有無について情報提供することになる。つまり、連系用区分開閉器ＤＭ１００では配電線２側よりも配電線１側に大きな電圧が検出され、連系用区分開閉器ＤＭ２００では配電線２側よりも配電線３側に大きな電圧が検出される。
【００２１】
このように第一ポーリング手段１４は、連系用区分開閉器ＤＭ１００〜ＤＭ（ｎ−１）００に併設した断線検出装置ＦＤ１００〜ＦＤ（ｎ−１）００のポーリングを行ない、このポーリング検出結果に基づいて断線発生の有無を検出しているため、従来のように全ての断線検出装置ＦＤ１０〜ＦＤ（ｎ−１）００に対して、ごく短時間に行なうことができる。各配電線１〜ｎの途中に設けられた連系用区分開閉器を含めても良いが、特に、各配電線１〜ｎの端末に設けた連系用区分開閉器ＤＭ１００〜ＤＭ（ｎ−１）００に併設した断線検出装置ＦＤ１００〜ＦＤ（ｎ−１）００だけを対象とすることにより、断線発生は（ｎ−１）個の断線検出装置ＦＤ１００〜ＦＤ（ｎ−１）００に対するポーリングで済み、ポーリングに要する時間を一層短縮することができる。
【００２２】
このようにして断線情報が検出された場合、この断線が発生した配電線を特定化する配電線特定化手段１５を作動し、この配電線特定化手段１５によって断線発生箇所１３を有する配電線２を特定化する。続く、ステップＳ５で断線発生の警報を行なうと共に、第二ポーリング手段１６を作動する。この第二ポーリング手段１６は、配電線特定化手段１５で特定化した配電線２に配置した複数の断線検出装置ＦＤ２０〜ＦＤ２３に対してステップＳ６でポーリングを開始する。
【００２３】
第二ポーリング手段１６による検出結果によって、断線が発生した位置を特定化する断線位置特定化手段１７が作動し、この断線位置特定化手段１７はステップＳ７で断線検出装置ＦＤ２２と断線検出装置ＦＤ２３の差、あるいは断線検出装置ＦＤ２３から断線発生箇所１３を特定化する。その後、ステップＳ８でこの断線発生箇所１３を区間２２などとして表示する。
【００２４】
上述した配電線断線検出システムによれば、常時全ての断線検出装置ＦＤ１０〜ＦＤ（ｎ−１）をポーリングするのではなく、特に、各配電線１〜ｎの端末に設けた連系用区分開閉器ＤＭ１００〜ＤＭ（ｎ−１）００に併設した断線検出装置ＦＤ１００〜ＦＤ（ｎ−１）００だけを対象として第一ポーリング手段１４でポーリングするようにしたため、常時監視のためのポーリング周期を格段に短くすることができ、結果として断線事故の検出を高速化することができる。つまり、区分開閉器ＤＭが５台設置された配電線が６本の配電系統とすると、個別の通信所要時間を２秒とした場合、全ての断線検出装置ＦＤ１０〜ＦＤ（ｎ−１）００を監視するに必要な時間は、｛（ＦＣＢ＋区分開閉器の数）×配電線数＋連系区分開閉器｝×通信時間＝｛（１＋５）×６＋５｝×２＝８２秒となる。これに対し、端末の連系用区分開閉器ＤＭ１００〜ＤＭ（ｎ−１）００に併設した断線検出装置ＦＤ１００〜ＦＤ（ｎ−１）００のみを監視するに必要な時間は、５×２＝１０秒となる。
【００２５】
上述した実施の形態では、図２および図３に示すような断線検出装置ＦＤを用い、検出結果がある設定値を超えた場合に断線検出信号として用いたが、この検出結果がある設定値を超えると共に、それが一定時間継続するときに断線検出信号として出力する断線検出装置ＦＤとして構成することもできる。このような断線検出装置ＦＤを使用すると、例えば、落雷や系統切り替えによる負荷の変動などと区別して断線発生を検出することができ、より精度の高い配電線断線検出システムとすることができる。
【００２６】
尚、上述した実施の形態では、各断線検出装置ＦＤ１０〜ＦＤ（ｎ−１）を区分開閉器ＤＭ１１〜ＤＭｎ３および連系用区分開閉器ＤＭ１００〜ＤＭ（ｎ−１）００と電気的並列に構成したため、各区分開閉器ＤＭ１１〜ＤＭｎ３および連系用区分開閉器ＤＭ１００〜ＤＭ（ｎ−１）の制御用電源装置と兼用して断線検出装置ＦＤ１０〜ＦＤ（ｎ−１）００を構成することができるが、断線検出装置ＦＤ１０〜ＦＤ（ｎ−１）００としては区分開閉器ＤＭ１１〜ＤＭｎ３および連系用区分開閉器ＤＭ１００〜ＤＭ（ｎ−１）００のいずれか一方の極側に構成し、他の断線検出装置ＦＤ１０〜ＦＤ（ｎ−１）００との比較によって断線を検出するようにしてもよい。また後者の場合、必ずしも区分開閉器ＤＭ１１〜ＤＭｎ３の数に合わせた断線検出装置ＦＤ１０〜ＦＤｎ３とする必要はない。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明の配電線断線検出システムによれば、配電系統での断線発生を短時間に検出し、かつ、断線発生箇所を精度良く標定することができ、配電信頼性の向上と供給障害のミニマム化（復旧時間の迅速化）が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態による配電線断線検出システムを示す回路図である。
【図２】図１に示した配電線断線検出システムにおける断線検出装置の一例を示す回路図である。
【図３】図１に示した配電線断線検出システムにおける断線検出装置の他の例を示す回路図である。
【図４】図１に示した配電線断線検出システムにおける要部の動作を示すフローチャートである。
【図５】従来の配電系統を示す回路である。
【符号の説明】
１〜ｎ　配電線
１３　断線発生箇所
１４　第一ポーリング手段
１５　配電線特定化手段
１６　第二ポーリング手段
１７　断線位置特定化手段

Claims

配電母線に複数の配電線を接続し、これら各配電線にそれぞれ複数の区分開閉器を設けて複数の区間を形成し、上記各配電線間を連系用区分開閉器を有する連系用配電線で接続し、複数の断線検出装置を配置した配電線断線検出システムにおいて、上記各配電線に複数の上記断線検出装置を設けると共に、上記連系用配電線にそれぞれ上記断線検出装置を設け、断線検出時、先ず、上記連系用配電線に設けた上記断線検出装置をポーリングする第一ポーリング手段と、このポーリング手段による検出結果から断線が検出されたときその断線が発生した上記配電線を特定化する配電線特定化手段と、上記ポーリング手段による検出結果から断線が検出されたとき特定化した上記配電線の上記断線検出装置をポーリングする第二ポーリング手段と、この第二ポーリング手段による検出結果から断線が発生した位置を特定化する断線位置特定化手段とを設けたことを特徴とする配電線断線検出システム。
請求項１記載のものにおいて、上記連系用配電線は、上記各配電線の上記配電母線から最も遠くの端末に設けた連系用配電線としたことを特徴とする配電線断線検出システム。
請求項１記載のものにおいて、上記断線検出装置は、断線状態を一定時間継続して検出したとき断線発生信号を発生するように構成したことを特徴とする配電線断線検出システム。
請求項１記載のものにおいて、上記区分開閉器および上記連系用区分開閉器は、それぞれの極間に構成したその制御用電源装置を有して構成し、上記断線検出装置は、上記制御用電源装置の極間の電気量比較によって断線を検出するように構成したことを特徴とする配電線断線検出システム。