JP2005354881A - 配電系統の保護装置及び配電系統の保護方法 - Google Patents

Abstract

【課題】需要家構外事故が原因の過電流発生による負荷開閉器の不必要な開放を抑制することができる配電系統の保護装置及び配電系統の保護方法を提供する。
【解決手段】短絡事故発生時には、引込線路１３上に配置された負荷開閉器１６の電源側及び負荷側のいずれの側で短絡事故が発生したのかを判断し、その判断結果に基づいて前記負荷開閉器１６を開放又は投入維持するようにした。即ち、短絡方向が構内（負荷開閉器１６の負荷側）であると判断した場合には、制御部３５はトリップコイル２５を励磁し、負荷開閉器１６を開放する。短絡方向（短絡位置）が構外（負荷開閉器１６の電源側）であると判断した場合には、制御部３５はトリップコイル２５を励磁することなく負荷開閉器１６を投入維持する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、分散型電源が連系した配電系統を保護する配電系統の保護装置及び配電系統の保護方法に関するものである。

従来、過電流保護機能を有する負荷開閉器（例えばＳＯＧ形高圧負荷開閉器）の制御装置は、需要家側で設定値（負荷開閉器のロック電流値）を超過する過電流（又は短絡電流）が発生すると、負荷開閉器をロックして過電流中の開放を防止する。変電所の保護継電器が動作して異常発生区間を選択遮断し、当該配電線を切離すことにより停電が発生し、停電により過電流が消滅した後（即ち、配電線路が無電圧状態になった後）に事故原因のある需要家の負荷開閉器は開放される。所定時間経過後、前記配電線が再閉路される。事故原因のある需要家以外の需要家へ電力が供給され、事故原因のある需要家の引込線路は前記負荷開閉器により開放されたままなので、需要家構内は停電が継続される。その後事故原因を取り除いて、人手により負荷開閉器を投入して復旧するようになっている。

ところで、近年、構内に分散型電源（自家発電装置）を備え、商用電源の電力供給と併用して使用する需要家が増大すると共に当該需要家の発電容量が増大する傾向にある。また、配電系統に連係可能な分散型電源の発電容量が例えば２０００ｋＷ（キロワット）未満と規定されていることにより、分散型電源から供給される電流が過電流レベル（負荷開閉器のロック電流値を超えるレベル）を超えるケースが発生している。ところが、前記従来の負荷開閉器の制御装置は、需要家が電力会社から電力の供給を受けるのみということを前提として動作する。このため、需要家の構外で事故が発生すると、分散型電源から配電線側へ逆潮流が発生し、この逆潮流が過電流とみなされることにより需要家の設備で事故が発生していない健全な引込線路であるにもかかわらず負荷開閉器が開放される場合があった。

詳述すると、需要家の構外で事故が発生すると、配電線路は変電所のトリップにより停電となる。しかし、分散型電源を有する需要家から配電線側への電流の流れ込み、即ち逆潮流が発生する。この逆潮流は過電流レベルとなり、前記制御装置はこの過電流を検出し、所定のロック時間（例えば０．１秒間）経過後に負荷開閉器の開放動作をロックして無電圧状態まで開放動作の待機状態とする。分散型電源はその設備規格として配電線の停電時には停電の発生から所定の停止時間（２秒間程度）までに停止することが義務付けられている。一般に、配電線停電時における分散型電源の停止時間は負荷開閉器のロック時間よりも長い。このため、制御装置は逆潮流を過電流とみなして検出すると共に、分散型電源の停止により配電線の無電圧状態を検知して負荷開閉器は自動開放する。

従って、他の需要家又は電力配電線路中の事故（需要家構外での事故）が原因で変電所の遮断器が遮断（トリップ）し、この遮断器が再投入された場合、事故を発生していない分散型電源を設置した需要家の負荷開閉器は開放状態にある。このため、前記遮断器が再投入された場合に再び配電線路に電源が供給されているにもかかわらず引き続き需要家構内では停電状態が継続する。また、この開放状態の負荷開閉器を投入するためには、有資格者による点検及び復帰操作等、それ相応の回復手順が必要であり、負荷開閉器の投入は時間を要するものであった。このように、需要家側での負荷開閉器の復旧作業は繁雑であるので、需要家構外での事故であるにもかかわらず、無闇に需要家構内の負荷開閉器が開放されることは好ましくなかった。需要家構内での事故（短絡）を検出したときだけ負荷開閉器を開放させることが望まれていた。

更に分散型電源を設置していないが、大型の電動機（モータ）を負荷として使用している需要家においても、需要家の構外で事故が発生して配電線路が変電所のトリップによって停電となった場合に前記電動機が回生により電流を流し続けようとするため逆潮流が発生する。制御装置はこの逆潮流を過電流とみなして検出すると共に、前記電動機が構内系統から切り離されることにより配電線の無電圧状態を検知して負荷開閉器は自動開放する。前述の分散型電源を設置している場合と同様に需要家構外での事故であるにもかかわらず負荷開閉器が開放するため、同様の対策を施すことが望まれていた。即ち、配電線路の停電時において分散型電源からの電流もしくは大型の電動機からの電流により負荷開閉器が開放されないようにする必要があった。

このような問題を解決するために、従来、線路電流の潮流方向をその判断材料とし、分散型電源からの逆潮流に対しては負荷開閉器の開放動作を禁止するようにした負荷開閉器が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。即ち、負荷開閉器の制御装置は、停電発生時に相電圧及び負荷電流を検出し、この検出した相電圧及び負荷電流の位相差により潮流方向を決定すると共に、この潮流方向と過電流検出手段からの信号とにより過電流方向を検出する。過電流事故が構内又は構外のどちらか一方で発生したかを特定できるので、構外での事故に起因した過電流による負荷開閉器の開放動作が防止される。このため、変電所の遮断器の再投入後において、投入状態を維持した負荷開閉器を介して需要家へ円滑に電力の供給が行われる。
特開２００３−１５８８２０号公報

ところが、特許文献１に記載の負荷開閉器の制御装置は、同一相の相電圧及び相電流から潮流方向を求めたり、線間電圧及び相電流から電力を演算して電力潮流方向の正負から潮流方向を求めたりしており、必ず相電圧、線間電圧及び相電流を判定要素として必要とする。このため、短絡点が当該負荷開閉器の近傍にある場合には、相電圧及び線間電圧が無くなったり（０となったり）極めて小さくなったりし、さらに２相短絡においては短絡していない相の相電流が無くなる（０となる）ため潮流方向を検出できなくなる。従って、本来、負荷開閉器は構内での短絡事故の発生において配電線路が無電圧となった時に開放する動作責務でありながら、短絡事故が原因で正常動作しないおそれがある。即ち、需要家構外事故が原因の過電流発生により負荷開閉器が不必要に開放されるおそれが未だ残されていた。

本発明は上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、需要家構外事故が原因の過電流発生による負荷開閉器の不必要な開放を抑制することができる配電系統の保護装置及び配電系統の保護方法を提供することにある。

請求項１に記載の発明は、配電線路に引込線路及び当該引込線路上に設けられた負荷開閉器を介して接続された負荷に対して前記配電線路から供給される電力とは別に電力を供給する分散型電源を備えた配電系統の保護装置において、前記配電線路の３相各相を流れる負荷電流をそれぞれ検出する電流検出部と、前記配電線路の３相各線間電圧をそれぞれ検出する線間電圧検出部と、前記電流検出部により検出された負荷電流が過電流レベルであるか否かを判別する過電流検出部と、前記電流検出部により検出された各相の負荷電流と前記線間電圧検出部により検出された各線間電圧との位相差をそれぞれ演算する位相差演算部と、前記位相差に基づいて前記配電線の短絡方向を判定する短絡方向判定部と、前記過電流検出部による判別結果及び前記短絡方向判定部による判定結果に基づいて前記負荷開閉器を開放又は投入維持する制御部とを備えたことを要旨とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の配電系統の保護装置において、前記電流検出部及び線間電圧検出部は前記引込線路上における負荷開閉器の負荷側に当該負荷開閉器とは別体として取付けられるセンサユニットを構成し、前記負荷開閉器内における引込線路上に設けられて当該引込線路に流れる零相電流を検出する零相電流検出部と、同じく過電流を検出する過電流検出部と、前記零相電流検出部により零相電流が検出されたときには前記負荷開閉器を開放すると共に前記過電流検出部により過電流が検出されたときには前記配電線路が無電圧状態になった後に前記負荷開閉器を開放する第１制御部とを備えた第１制御装置と、前記位相差演算部と、前記短絡方向判定部と、当該短絡方向判定部の判定結果に基づいて前記負荷開閉器を開放又は投入維持する第２制御部とを備えた第２制御装置とを、それぞれ別体として設けるようにしたことを要旨とする。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の配電系統の保護装置において、前記負荷開閉器内における引込線路上には前記第１制御装置及び前記第２制御装置の動作電源を確保する制御電源用変圧器をさらに備え、前記制御電源用変圧器により前記センサユニットの線間電圧検出部を兼用すると共に同じく過電流検出部により前記センサユニットの電流検出部を兼用するようにしたことを要旨とする。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の配電系統の保護装置において、前記第１制御装置と前記第２制御装置とを一体としたことを要旨とする。
請求項５に記載の発明は、請求項３又は請求項４に記載の配電系統の保護装置において、前記負荷開閉器内における引込線路上には零相電圧を検出する零相電圧検出用コンデンサをさらに備え、前記零相電圧検出用コンデンサにより前記線間電圧検出部を兼用するようにしたことを要旨とする。

請求項６に記載の発明は、配電線路に引込線路及び当該引込線路上に設けられた負荷開閉器を介して接続された負荷に対して前記配電線路から供給される電力とは別に電力を供給する分散型電源を備えた配電系統の保護方法において、事故発生時には、前記引込線路上に配置された負荷開閉器の電源側及び負荷側のいずれの側で短絡事故が発生したのかを判断し、その判断結果に基づいて前記負荷開閉器を開放又は投入維持するようにしたことを要旨とする。

（作用）
請求項１に記載の発明によれば、検出された負荷電流が過電流レベルであるか否かが判別され、その上で、各線間電圧及び負荷電流の位相差により短絡方向が判定される。その短絡方向の判定結果に基づいて負荷開閉器は開閉制御される。短絡方向（短絡位置）が構内（負荷開閉器の負荷側）であると判断された場合には負荷開閉器が開放される。短絡方向が構外（負荷開閉器の電源側）であると判断された場合には負荷開閉器が投入維持される。このため、構内の分散型電源が連系した配電系統において、構外事故が原因の過電流発生による負荷開閉器の不必要な開放を抑制することができる。また、この発明では、短絡事故発生時、３相の配電線路の各線間電圧及び各相電流をそれぞれ検出し、それらに基づいて短絡方向を判定するようにしている。このため、負荷開閉器の近傍での短絡事故発生時において、短絡方向の判定要素である線間電圧が無くなったり（０となったり）極めて小さくなったりしたとしても、さらに２相短絡においては短絡していない相の相電流が無くなった（０となった）としても短絡方向の判定を見誤ることがない。

請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の作用に加えて、負荷開閉器の負荷側にセンサユニットを付設すると共に、前記負荷開閉器を開閉制御する第１制御装置に第２制御装置を付設するだけで短絡方向判定機能を付加することができる。負荷開閉器及び第１制御装置がそれぞれ既存の設備である場合には、センサユニット及び第２制御装置をそれぞれ付設するだけであるため、既設の設備に対する後付けが簡単である。また、既設の配電設備を利用して本発明に係る配電系統の保護装置を構築することができる。

請求項３に記載の発明によれば、請求項２に記載の発明の作用に加えて、負荷開閉器に内蔵された制御電源用変圧器により各線間電圧を検出すると共に第１制御装置及び第２制御装置の動作電源が確保される。また、負荷開閉器に内蔵された過電流検出部により過電流を検出すると共に負荷電流が検出される。このため、配電系統の保護装置において、構成の簡素化が図られる。

請求項４に記載の発明によれば、第１制御装置と第２制御装置とが一体とされるので、配電系統の保護装置において、構成のいっそうの簡素化が図られると共に小型化が図られる。

請求項５に記載の発明は、請求項３又は請求項４に記載の発明の作用に加えて、負荷開閉器内における引込線路上に零相電圧を検出する零相電圧検出用コンデンサを備えたことにより、零相電流と零相電圧との位相差により地絡方向の判別が可能となる。即ち、第１制御装置には地絡方向判定機能が付加され、負荷側の地絡故障と電源側の地絡故障との選択保護が可能となる。また、前記零相電圧検出用コンデンサを利用して配電線路の３相各線間電圧を検出するようにしたことにより、前記制御電源用変圧器により３相各線間電圧を検出する必要がない。このため、前記制御電源用変圧器は第１制御装置及び第２制御装置の電源を確保するためだけの機能でよい。従って、制御電源用変圧器は単相変圧器とすればよく、当該制御電源用変圧器の構成の簡素化が図られる。

請求項６に記載の発明によれば、事故発生時には、引込線路上に配置された負荷開閉器の電源側及び負荷側のいずれの側で短絡事故が発生したのかが判断される。その判断結果に基づいて負荷開閉器が開放又は投入維持される。即ち、短絡方向が構内であると判断された場合には負荷開閉器が開放される。短絡方向が構外であると判断された場合には負荷開閉器が投入維持される。このため、構内の分散型電源が連系した配電系統において、構外事故が原因の過電流発生による負荷開閉器の不必要な開放を抑制することができる。

本発明によれば、構外事故が原因の過電流発生による負荷開閉器の不必要な開放を抑制することができる。

＜第１実施形態＞
以下、本発明を、分散型電源が連系した配電系統の保護装置に具体化した第１実施形態を図１及び図２に従って説明する。

図１に示すように、配電線路１１には引込線路１３を介して負荷１４が接続されており、通常の受電時には需要家構外の配電線路１１からの電力が負荷１４へ順方向潮流として供給される。また、需要家構内には分散型電源１５が設置されており、当該分散型電源１５により発電された電力を負荷１４へ供給可能とされている。本実施形態において、分散型電源１５は発電機とされている。引込線路１３上において、負荷１４よりも電源側には負荷開閉器１６が設けられており、この負荷開閉器１６は制御装置１７により開閉制御される。また、負荷開閉器１６は責任分界点上に設置されている。負荷開閉器１６及び制御装置１７は配電系統の保護装置を構成している。

＜負荷開閉器＞
図２に示すように、負荷開閉器１６内において、Ｒ相、Ｓ相及びＴ相からなる各相の引込線路１３上には、開閉部２０、零相変流器２１、零相電圧検出用コンデンサ２２、制御電源用変圧器２３、及び過電流検出用の３つの変流器２４ｒ，２４ｓ，２４ｔが設けられている。開閉部２０は引込線路１３の各相に設けられた複数のスイッチ２０ｒ，２０ｓ，２０ｔを備えている。零相変流器２１は開閉部２０の電源側に設けられており、引込線路１３のＲ相，Ｓ相，Ｔ相の零相電流（地絡電流）を検出する。零相電圧検出用コンデンサ２２は開閉部２０の負荷側に設けられており、負荷側の地絡故障と電源側の地絡故障との選択保護を行うための零相電圧を検出する。制御電源用変圧器２３は引込線路１３上における零相電圧検出用コンデンサ２２よりも負荷側に設けられている。制御電源用変圧器２３の一次側巻線の各端部はそれぞれ引込線路１３のＲ相，Ｓ相，Ｔ相に接続されており、制御電源用変圧器２３の二次側巻線には一次側巻線との巻数比に応じた起電力が発生する。また、制御電源用変圧器２３は引込線路１３の３相各線間電圧を検出する。引込線路１３上において、制御電源用変圧器２３よりも負荷側には過電流を検出するための３つの変流器２４ｒ，２４ｓ，２４ｔが配置されている。各変流器２４ｒ，２４ｓ，２４ｔはそれぞれ引込線路１３のＲ相，Ｓ相，Ｔ相に設けられている。

また、負荷開閉器１６内には開閉部２０を自動でトリップ動作（開放動作）させるためのトリップコイル２５が設けられている。ちなみに、自動トリップ動作には地絡トリップ動作及び過電流トリップ動作がある。地絡トリップ動作とは、負荷側に発生した地絡事故によって引込線路１３に地絡電流が流れたとき、この地絡電流を検出して整定値以上である場合、トリップコイル２５を励磁して開閉部２０を自動開放する動作である。過電流トリップ動作とは、短絡事故において、ある設定値以上の過電流を検出したときには開閉部２０を自動開放しないようにロックさせ、変電所の遮断器がトリップして配電線路１１及び引込線路１３が無電圧状態になった後に、トリップコイル２５を励磁して自動的に開閉部２０を瞬時に開放する動作である。

＜制御装置＞
制御装置１７は、地絡電流検出部３１、過電流検出部３２、位相差演算部３３、短絡方向判定部３４及び制御部３５を備えている。

地絡電流検出部３１は零相変流器２１から出力される零相電流（地絡電流）を検出し、この検出結果を制御部３５へ出力する。過電流検出部３２は各変流器２４ｒ，２４ｓ，２４ｔから出力される負荷電流（正確には、引込線路１３のＲ相，Ｓ相，Ｔ相を流れる負荷電流）を検出すると共にこの検出した負荷電流が過電流レベルか否か（即ち、負荷開閉器１６のロック電流値を超えているか否か）を判断し、この判断結果を制御部３５へ出力する。位相差演算部３３は制御電源用変圧器２３により検出された３相各線間電圧及び各変流器２４ｒ，２４ｓ，２４ｔにより検出された負荷電流の各値に基づいて、当該各線間電圧と負荷電流との位相差を演算し、その演算結果を短絡方向判定部３４へ送る。短絡方向判定部３４は位相差演算部３３により算出された各線間電圧と負荷電流との位相差に基づいて短絡方向（短絡位置）を判定する。短絡方向判定部３４はそれら判定結果を制御部３５へ送る。

制御部３５は地絡電流検出部３１により地絡電流が検出されたときにはトリップコイル２５を励磁して開閉部２０を自動開放させる。また、制御部３５は過電流検出部３２により設定値（負荷開閉器１６のロック電流値）以上の過電流を検出したときには、短絡方向判定部３４により判定された短絡方向に基づいて、負荷開閉器１６を開放又は投入維持する。即ち、制御部３５は短絡事故が需要家構外（負荷開閉器１６の電源側）及び需要家構内（負荷開閉器１６の負荷側）のいずれの側で発生したのかの判断結果に基づいて、負荷開閉器１６を開放又は投入維持する。

具体的には、短絡方向判定部３４は、各線間電圧（Ｖ_ＲＳ，Ｖ_ＳＴ，Ｖ_ＴＲ）と各相電流（Ｉ_Ｒ，Ｉ_Ｓ，Ｉ_Ｔ）との位相差（各線間電圧に対する各相電流の位相）が、図３（ａ）〜（ｄ）に示す構内短絡事故判定用の位相特性における動作領域に入っていれば構内短絡事故と判定する。また、短絡方向判定部３４は、各線間電圧と各相電流との位相差（各線間電圧に対する各相電流の位相）が構外短絡事故判定用の位相特性における動作領域に入っていれば構外短絡事故と判定する。構内短絡事故判定用の位相特性及び構外短絡事故判定用の位相特性はそれぞれ予め実験により設定されたものである。即ち、予め短絡事故を判定するために、短絡が発生した場合、短絡した線間電圧が無くなったり（０となったり）、極めて小さくなったりすること、及び２相短絡では短絡していない相の相電流が無くなる（０となる）ことを考慮して、前記構内短絡事故判定用の位相特性及び構外短絡事故判定用の位相特性はそれぞれ設定されている。このため、短絡事故時において短絡方向の判定を見誤ることがなく、需要家構外事故が原因の過電流発生により負荷開閉器１６が不必要に開放されるおそれをなくすことが可能となる。

短絡方向判定部３４は各線間電圧に対する各相電流の位相が図３（ａ）〜（ｄ）に示す構内短絡事故判定用の各位相特性の動作領域に入っているか否かをＲ相，Ｓ相，Ｔ相について順次比較する。また、短絡方向判定部３４は各線間電圧に対する各相電流の位相が構外短絡事故判定用の各位相特性の動作領域に入っているか否かをＲ相，Ｓ相，Ｔ相について順次比較する。構外短絡事故判定用の各位相特性は、構内短絡事故判定用の各位相特性における基準点Ｏに対して１８０度点対称の関係にある。このため、構外短絡事故判定用の各位相特性の図示は省略する。

図３（ａ）に示すように、Ｒ相においてＳ−Ｔ相間の線間電圧Ｖ_ＳＴに対するＲ相の電流Ｉ_Ｒの位相が動作領域に入っており、且つＳ相においてＳ−Ｔ相間の線間電圧Ｖ_ＳＴに対するＳ相の電流Ｉ_Ｓの位相が動作領域に入っている場合、短絡方向判定部３４は需要家構内におけるＲ−Ｓ相間の２相短絡と判定する。Ｔ相においてはＴ相の電流Ｉ_Ｔ＝０であるので、短絡方向判定部３４はＲ−Ｓ相間の線間電圧Ｖ_ＲＳに対するＴ相の電流Ｉ_Ｔの位相が動作領域に入っているか否かの判定判定を行わない。

図３（ｂ）に示すように、Ｓ相においてＴ−Ｒ相間の線間電圧Ｖ_ＴＲに対するＳ相の電流Ｉ_Ｓの位相が動作領域に入っており、且つＴ相においてＲ−Ｓ相間の線間電圧Ｖ_ＲＳに対するＴ相の電流Ｉ_Ｔの位相が動作領域に入っている場合、短絡方向判定部３４は需要家構内におけるＳ−Ｔ相間の２相短絡と判定する。Ｒ相においてはＲ相の電流Ｉ_Ｒ＝０であるので、短絡方向判定部３４はＳ−Ｔ相間の線間電圧Ｖ_ＳＴに対するＲ相の電流Ｉ_Ｒの位相が動作領域に入っているか否かの判定判定を行わない。

図３（ｃ）に示すように、Ｒ相においてＳ−Ｔ相間の線間電圧Ｖ_ＳＴに対するＲ相の電流Ｉ_Ｒの位相が動作領域に入っており、且つＴ相においてＲ−Ｓ相間の線間電圧Ｖ_ＲＳに対するＴ相の電流Ｉ_Ｔの位相が動作領域に入っている場合、短絡方向判定部３４は需要家構内におけるＴ−Ｒ相間の２相短絡と判定する。Ｓ相においてはＳ相の電流Ｉ_Ｓ＝０であるので、短絡方向判定部３４はＴ−Ｒ相間の線間電圧Ｖ_ＴＲに対するＳ相の電流Ｉ_Ｓの位相が動作領域に入っているか否かの判定判定を行わない。

また、次のような条件を満たす場合、短絡方向判定部３４は需要家構内におけるＲ−Ｓ−Ｔの３相短絡と判定する。即ち、図３（ｄ）に示すように、Ｒ相においてＳ−Ｔ相間の線間電圧Ｖ_ＳＴに対するＲ相の電流Ｉ_Ｒの位相、Ｓ相においてＴ−Ｒ相間の線間電圧Ｖ_ＴＲに対するＳ相の電流Ｉ_Ｓの位相、及びＴ相においてＲ−Ｓ相間の線間電圧Ｖ_ＲＳに対するＴ相の電流Ｉ_Ｔの位相がそれぞれ動作領域に入っている場合である。

さらに、このような構内短絡事故の判定手順と同様に、短絡方向判定部３４は、構外短絡事故判定用の各位相特性に従って構外短絡事故の判定を行う。
尚、本実施形態において、制御電源用変圧器２３は線間電圧検出部を構成し、各変流器２４ｒ，２４ｓ，２４ｔは電流検出部を構成する。また、地絡電流検出部３１は零相電流検出部及び零相電圧検出部を構成する。

＜実施形態の作用＞
次に、前述のように構成した配電系統の保護装置の短絡事故時の作用を説明する。
需要家構内又は需要家構外での短絡事故時、引込線路１３には短絡電流（負荷開閉器１６のロック電流値を超える過電流レベルの電流）が流れる。この短絡電流は過電流検出部３２により検出される。また、各変流器２４ｒ，２４ｓ，２４ｔにより検出されたＲ相，Ｓ相，Ｔ相の負荷電流と、制御電源用変圧器２３により検出された３相各線間電圧とに基づいて、位相差演算部３３は前記負荷電流と前記各線間電圧との位相差を演算する。この位相差演算部３３により算出された位相差に基づいて、短絡方向判定部３４は前述した構内短絡事故判定用の位相特性及び構外短絡事故判定用の位相特性を参照して短絡方向（短絡位置）を判定する。

短絡方向判定部３４により短絡方向が構内（負荷開閉器１６の負荷側）であると判断された場合には、制御部３５はトリップコイル２５を励磁し、負荷開閉器１６を開放する。短絡方向判定部３４により短絡方向（短絡位置）が構外（負荷開閉器１６の電源側）であると判断された場合には、制御部３５はトリップコイル２５を励磁することなく負荷開閉器１６を投入維持する。即ち、負荷開閉器の電源側及び負荷側のどちら側で短絡が発生しているかを判断することにより、分散型電源１５が連系された配電線路１１において、構外短絡事故が原因の過電流発生による負荷開閉器１６の不必要な開放が抑制される。

例えば、配電線路１１から需要家側が給電を受けている場合において、構内短絡事故が発生したとき（図１における故障点Ｆ１）、配電線路１１からの電力が故障点Ｆ１へ流れ込む。この故障点Ｆ１へ流れ込む電力を過電流検出部３２が過電流であると判定すると共に、短絡方向判定部３４は、前述した構内短絡事故判定用の位相特性及び構外短絡事故判定用の位相特性を参照して、短絡方向（短絡位置）を構内（負荷開閉器１６の負荷側）、即ち負荷１４側と判定する。そして、制御部３５はトリップコイル２５を励磁して開閉部２０の各スイッチ２０ｒ，２０ｓ，２０ｔをそれぞれ開放させる。

また、例えば他の需要家又は配電線路１１において短絡事故（図１における故障点Ｆ２）が発生し、変電所の遮断器がトリップして配電線路１１が停電した場合、若しくは予期しない配電線路１１の停電時には、分散型電源１５の電力が配電線路１１側へ流出する。この分散型電源１５からの電力を過電流検出部３２が過電流であると判定すると共に、短絡方向判定部３４は、前述した構内短絡事故判定用の位相特性及び構外短絡事故判定用の位相特性を参照して、短絡方向（短絡位置）を構外（負荷開閉器１６の電源側）、即ち配電線路１１側と判定する。そして、制御部３５は開閉部２０の各スイッチ２０ｒ，２０ｓ，２０ｔをそれぞれ投入状態に維持する。

ちなみに、短絡点（故障点）が当該負荷開閉器１６の近傍にある場合には、相電圧及び線間電圧が無くなったり（０となったり）極めて小さくなったりし、更に２相短絡においては短絡していない相の相電流が無くなる（０となる）ことを考慮して、前記構内短絡事故判定用の位相特性及び構外短絡事故判定用の位相特性はそれぞれ設定されている。このため、短絡事故が負荷開閉器１６の近傍で発生した場合であっても短絡方向を検出でき、需要家構外事故が原因の過電流発生により負荷開閉器が不必要に開放されるおそれがない。従って、１相の相電圧及び相電流に基づいて引込線路１３の潮流方向から構内短絡事故か構外短絡事故かを判定するようにした場合と異なり、短絡事故時において、短絡方向の判定要素（線間電圧及び相電流）を見誤ることがなく、構内短絡事故か構外短絡事故かが正確に判定される。

＜実施形態の効果＞
従って、本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）短絡事故発生時には、引込線路１３上に配置された負荷開閉器１６の電源側及び負荷側のいずれの側で短絡事故が発生したのかを判断し、その判断結果に基づいて前記負荷開閉器１６を開放又は投入維持するようにした。即ち、短絡方向が構内（負荷開閉器１６の負荷側）であると判断した場合には、制御部３５はトリップコイル２５を励磁し、負荷開閉器１６を開放する。短絡方向（短絡位置）が構外（負荷開閉器１６の電源側）であると判断した場合には、制御部３５はトリップコイル２５を励磁することなく負荷開閉器１６を投入維持する。このため、構内の分散型電源１５が連系した配電線路１１において、構外短絡事故が原因の過電流発生による負荷開閉器の不必要な開放を抑制することができる。即ち、需要家構内での短絡事故のみを検出して負荷開閉器１６を開放させることができる。換言すれば、配電線路１１の停電時において分散型電源１５から供給される電流で負荷開閉器１６をトリップさせないようにすることができる。

（２）また、配電線路１１における３相各線間電圧と各相電流とに基づいて短絡方向を判定するようにしている。さらに、短絡点（故障点）が当該負荷開閉器１６の近傍にある場合には、相電圧及び線間電圧が無くなったり（０となったり）極めて小さくなったりし、更に２相短絡においては短絡していない相の相電流が無くなる（０となる）ことを考慮して、前記構内短絡事故判定用の位相特性及び構外短絡事故判定用の位相特性はそれぞれ設定されている。従って、１相の相電圧及び相電流に基づいて引込線路１３の潮流方向から構内短絡事故か構外短絡事故かを判定するようにした場合と異なり、短絡事故時において、短絡方向の判定要素である線間電圧がなくなったり（０となったり）、極めて小さくなったりしても、短絡方向の判定を見誤ることがない。更に２相短絡においては短絡していない相の相電流が無くなった（０となった）としても短絡方向の判定を見誤ることがない。よって、構内短絡事故か構外短絡事故かを正確に判定することができる。

（３）構内での短絡事故（例えば故障点Ｆ１）及び構外での短絡事故（例えば故障点Ｆ２）の発生の有無をそれぞれ判定するようにした。このため、構内短絡事故か構外短絡事故かをより確実に検出することができる。ただし、構内短絡事故の発生有無の判定は必須であるが、構外短絡事故の発生有無の判定は省略可能である。構外短絡事故だけを判定するようにした場合、例えば配電線路１１の上位系において停電が発生したときには、短絡方向の判定が不能となる。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態を図４に従って説明する。本実施形態は制御装置１７を２つに分割した点で前記第１実施形態と異なる。従って、前記第１実施形態と同一の部材構成については同一の符号を付し、その重複した説明を省略する。即ち、図４に示すように、本実施形態においては、制御装置１７は第１制御装置４１及び第２制御装置４２から構成されており、当該両第１及び第２制御装置４１，４２はそれぞれ別体に構成されている。換言すれば、前記第１実施形態の制御装置１７は第１制御装置４１及び第２制御装置４２が一体とされることにより構成されている。

第１制御装置４１は、地絡電流検出部３１、過電流検出部３２及び第１制御部４３を備えている。第１制御部４３は地絡電流検出部３１により地絡電流が検出されたときにはトリップコイル２５を励磁して（励磁信号を出力して）開閉部２０を自動開放させる。また、第１制御部４３は過電流検出部３２により過電流（負荷開閉器１６のロック電流値以上の電流）を検出したとき、開閉部２０を自動開放しないようにロックさせ、変電所の遮断器がトリップして配電線路１１及び引込線路１３がそれぞれ無電圧状態になった後に、トリップコイル２５を励磁して自動的に開閉部２０を瞬時に開放させる。

第２制御装置４２は、位相差演算部３３、短絡方向判定部３４、過電流検出部４４及び第２制御部４５を備えている。第２制御部４５は過電流検出部４４により過電流を検出したときには、短絡方向判定部３４により判定された短絡方向に基づいて、即ち、短絡事故が負荷開閉器１６の電源側及び負荷側のいずれで発生したのかの判断結果に基づいて、当該負荷開閉器１６を開放又は投入維持する。このように、第２制御装置４２は引込線路１３における短絡方向を検出する短絡方向検出器として機能する。

従って、本実施形態によれば、前記第１実施形態における（１），（２），（３）に記載の効果に加えて、次のような効果を得ることができる。即ち、負荷開閉器１６に内蔵された制御電源用変圧器２３からの電力により第１制御装置４１及び第２制御装置４２は動作する。第１制御装置４１及び第２制御装置４２の動作電源を負荷開閉器１６から得ることができるので、第１制御装置４１及び第２制御装置４２の動作電源を別途設ける必要はない。また、制御電源用変圧器２３は引込線路１３の各相の電圧を検出する電圧検出器（電圧センサ）としても機能する。このため、第１制御装置４１及び第２制御装置４２の動作電源と、引込線路１３の各相の電圧を検出する電圧検出器とを別々に設けるようにした場合に比べて、負荷開閉器１６の構成を簡単にすることができる。さらに、負荷開閉器１６に加えて、第１制御装置４１及び第２制御装置４２のいずれか一方が既設の場合には、第２制御装置４２及び第１制御装置４１のいずれか一方を付設するだけで本実施形態の配電系統の保護装置を構築することができる。即ち、既設の配電設備を利用して本実施形態の配電系統の保護装置を簡単に構築することができる。

＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態を図５に従って説明する。図５に示すように、引込線路１３上において、負荷開閉器１６の負荷側には、当該負荷開閉器１６とは別体とされた第２制御装置４２用のセンサユニット５１が配設されている。このセンサユニット５１は引込線路１３上に配設された線間電圧検出用変圧器５２及び同じく過電流検出用の各変流器５３ｒ，５３ｓ，５３ｔを備えている。線間電圧検出用変圧器５２の一次側巻線の各端部はそれぞれ引込線路１３のＲ相，Ｓ相，Ｔ相に接続されており、線間電圧検出用変圧器５２の二次側巻線には巻き数に応じた起電力が発生する。線間電圧検出用変圧器５２は引込線路１３の各線間電圧を検出し、この検出された各線間電圧は第２制御装置４２の位相差演算部３３へ出力される。

また、この場合、負荷開閉器１６内において、Ｒ相及びＴ相にはそれぞれ過電流リレー５４ｒ，５４ｔが設けられている。これら過電流リレー５４ｒ，５４ｔは配電線路１１にロック電流値以上の過電流が流れた際、開閉部２０を自動開放しないようにロックし、変電所の遮断器がトリップして配電線路１１及び引込線路１３が無電圧状態になった後に、トリップコイル２５が励磁されるように動作する。また、制御電源用変圧器２３はその一次側巻線の両端がそれぞれＲ相及びＴ相に接続された単相変圧器とされている。この制御電源用変圧器２３の二次側に発生した起電力は第１制御装置４１及び第２制御装置４２の動作電源となる。

従って、本実施形態によれば、前記第１実施形態の（１），（２）に記載の効果に加えて、次のような効果を得ることができる。即ち、既設の負荷開閉器１６及び第１制御装置４１に対して第２制御装置４２及びセンサユニット５１を付設するだけで、本実施形態の配電系統の保護装置を構築することができる。即ち、既設の配電設備に対して後付が簡単である。尚、本実施形態において線間電圧検出用変圧器５２は線間電圧検出部を構成する。

＜別の実施形態＞
尚、前記各実施形態は、次のように変更して実施してもよい。
・第１及び第２実施形態では、引込線路１３の各相にそれぞれ変流器２４ｒ，２４ｓ，２４ｔを配設するようにしたが、Ｒ相及びＴ相にそれぞれ変流器２４ｒ，２４ｔを設けるようにしてもよい。このように構成しても前記第１実施形態における（１）に記載の効果と同様の効果を得ることができる。

・第１〜第３実施形態において、電圧メモリ機能を持たせるようにしてもよい。即ち、第１実施形態における制御装置１７内、並びに第２及び第３実施形態における第２制御装置４２内にはそれぞれ記憶部６０を設ける。そして、この記憶部６０に電圧位相検出可能状態時の電圧位相を記憶する。この記憶部６０に記憶される電圧位相は所定周期毎に更新される。例えば需要家の至近で短絡事故が発生した場合、３相各線間電圧が消滅するおそれがある。この場合、短絡方向判定部３４は記憶部６０に記憶された電圧位相に基づいて短絡方向を判定する。従って、何らかの原因で検出された電圧が極端に低下して電圧位相が検出不能な状態になった場合、又は各線間電圧が消滅した場合においても、記憶部６０に格納された電圧位相に基づいて短絡方向の判断を行うことができる。

・第１及び第２実施形態において、零相電圧検出用コンデンサ２２を利用して３相各相電圧を検出するようにしてもよい。即ち、図６に示すように、引込線路１３の各相にそれぞれ接続された引出線６１ｒ，６１ｓ，６１ｔ上にはそれぞれ一対のコンデンサ６２ａ，６２ｂの直列回路が設けられている。各引出線６１ｒ，６１ｓ，６１ｔにはそれぞれ電圧検出用変圧器６３ｒ，６３ｓ，６３ｔが設けられている。これら電圧検出用変圧器６３ｒ，６３ｓ，６３ｔの一次側巻線６４ｒ，６４ｓ，６４ｔの両端は、それぞれ各引出線６１ｒ，６１ｓ，６１ｔ上において引込線路１３に対する離間側に配置されたコンデンサ６２ｂを間に挟むようにして接続されている。また、各電圧検出用変圧器６３ｒ，６３ｓ，６３ｔの二次側巻線６５ｒ，６５ｓ，６５ｔの両端は互いに直列接続されており、それら二次側巻線６５ｒ，６５ｓ，６５ｔの直列回路の両端はそれぞれ第１及び第２実施形態における地絡電流検出部３１に接続されている。各二次側巻線６５ｒ，６５ｓ，６５ｔの直列回路の両端間には零相電圧Ｖｏが発生する。さらに、各電圧検出用変圧器６３ｒ，６３ｓ，６３ｔの三次側巻線６６ｒ，６６ｓ，６６ｔの一端はそれぞれ接地されており、同じく他端は位相差演算部３３に接続されている。このようにすれば、制御電源用変圧器２３は例えばＲ相とＴ相との単相間電圧を検出する単相変圧器とすることができる。従って、制御電源用変圧器２３により３相各線間電圧を検出すると共に制御電源を確保するようにした場合に比べて、制御電源用変圧器２３の構成の簡素化が図られる。

・第１〜第３実施形態では、前述した構内短絡事故判定用の位相特性及び構外短絡事故判定用の位相特性に基づいて、構内短絡事故及び構外短絡事故の双方を判定するようにしたが、構内短絡事故のみを判定するようにしてもよい。

第１実施形態における配電線路に接続された分散型電源を有する需要家の概略構成図。 第１実施形態における配電系統の保護装置の概略構成図。 （ａ）〜（ｄ）はそれぞれ第１実施形態における短絡方向を判定するための位相特性図。 第２実施形態における配電系統の保護装置の概略構成図。 第３実施形態における配電系統の保護装置の概略構成図。 別の実施形態の配電系統の保護装置の概略構成図。

符号の説明

１１…配電線路、１３…引込線路、１４…負荷、１５…分散型電源、
１６…負荷開閉器、２２…零相電圧検出用コンデンサ、
２３…制御電源用変圧器（線間電圧検出部）、
２４ｒ，２４ｓ，２４ｔ，５３ｒ，５３ｓ，５３ｔ…変流器（電流検出部）、
３１…地絡電流検出部（零相電流検出部）、３２，４４…過電流検出部、
３２，４４…過電流検出部、３３…位相差演算部、３４…短絡方向判定部、
３５…制御部、４１…第１制御装置、４２…第２制御装置、４３…第１制御部、
４５…第２制御部、５１…センサユニット、
５２…線間電圧検出用変圧器（線間電圧検出部）、Ｖｏ…零相電圧、
Ｖ_ＲＳ，Ｖ_ＳＴ，Ｖ_ＴＲ…線間電圧。

Claims (6)

1. 配電線路に引込線路及び当該引込線路上に設けられた負荷開閉器を介して接続された負荷に対して前記配電線路から供給される電力とは別に電力を供給する分散型電源を備えた配電系統の保護装置において、
   前記配電線路の３相各相を流れる負荷電流をそれぞれ検出する電流検出部と、
   前記配電線路の３相各線間電圧をそれぞれ検出する線間電圧検出部と、
   前記電流検出部により検出された負荷電流が過電流レベルであるか否かを判別する過電流検出部と、
   前記電流検出部により検出された各相の負荷電流と前記線間電圧検出部により検出された各線間電圧との位相差をそれぞれ演算する位相差演算部と、
   前記位相差に基づいて前記配電線の短絡方向を判定する短絡方向判定部と、
   前記過電流検出部による判別結果及び前記短絡方向判定部による判定結果に基づいて前記負荷開閉器を開放又は投入維持する制御部とを備えた配電系統の保護装置。
2. 前記電流検出部及び線間電圧検出部は前記引込線路上における負荷開閉器の負荷側に当該負荷開閉器とは別体として取付けられるセンサユニットを構成し、
   前記負荷開閉器内における引込線路上に設けられて当該引込線路に流れる零相電流を検出する零相電流検出部と、同じく過電流を検出する過電流検出部と、前記零相電流検出部により零相電流が検出されたときには前記負荷開閉器を開放すると共に前記過電流検出部により過電流が検出されたときには前記配電線路が無電圧状態になった後に前記負荷開閉器を開放する第１制御部とを備えた第１制御装置と、
   前記位相差演算部と、前記短絡方向判定部と、当該短絡方向判定部の判定結果に基づいて前記負荷開閉器を開放又は投入維持する第２制御部とを備えた第２制御装置とを、それぞれ別体として設けるようにした請求項１に記載の配電系統の保護装置。
3. 前記負荷開閉器内における引込線路上には前記第１制御装置及び前記第２制御装置の動作電源を確保する制御電源用変圧器をさらに備え、
   前記制御電源用変圧器により前記センサユニットの線間電圧検出部を兼用すると共に同じく過電流検出部により前記センサユニットの電流検出部を兼用するようにした請求項２に記載の配電系統の保護装置。
4. 前記第１制御装置と前記第２制御装置とを一体とした請求項３に記載の配電系統の保護装置。
5. 前記負荷開閉器内における引込線路上には零相電圧を検出する零相電圧検出用コンデンサをさらに備え、
   前記零相電圧検出用コンデンサにより前記線間電圧検出部を兼用するようにした請求項３又は請求項４に記載の配電系統の保護装置。
6. 配電線路に引込線路及び当該引込線路上に設けられた負荷開閉器を介して接続された負荷に対して前記配電線路から供給される電力とは別に電力を供給する分散型電源を備えた配電系統の保護方法において、
   事故発生時には、前記引込線路上に配置された負荷開閉器の電源側及び負荷側のいずれの側で短絡事故が発生したのかを判断し、その判断結果に基づいて前記負荷開閉器を開放又は投入維持するようにした配電系統の保護方法。

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