JP2007195374A - 地絡保護継電器システム - Google Patents

Abstract

【課題】地絡発生回数の大幅な削減および作業時間の大幅な短縮を図ることができる地絡方向継電器の試験機能を備えた地絡保護継電器システムを提供する。
【解決手段】地絡保護継電器システム１は、母線１０１に地絡を発生させるための地絡発生装置１０と、複数の配電線１０２₁〜１０２₃に地絡事故が発生した場合に複数の遮断器１３３₁〜１３３₃を動作させるための複数の地絡方向継電器２１０₁〜２１０₃を備える継電器部と、接地形計器用変圧器１０３から入力される零相電圧Ｖ₀、地絡発生装置１０から入力される地絡電流Ｉ_gおよび複数の零相変流器１３４₁〜１３４₃から入力される零相電流Ｉ₀₁〜Ｉ₀₃に基づいて複数の地絡方向継電器１３５₁〜１３５₃の試験を行うための試験部とからなる試験機能付一体型継電器２００と、両端が地絡発生装置１０に接続されたかつ複数の零相変流器１３４₁〜１３４₃を貫通する直列貫通線２０とを具備する。
【選択図】図１

Description

本発明は、地絡保護継電器システムに関し、特に、母線に地絡を人工的に発生させてこの母線の系統の複数の配電線にそれぞれ設けられた複数の地絡方向継電器の１次試験を行う機能を備えた地絡保護継電器システムに関する。

配電線に地絡事故が発生した場合に遮断器（ＣＢ）を動作させるための地絡保護継電器である地絡方向継電器（ＤＧ）の整定値（動作点）は対地線路特性に基づいて決められているが、配電線の亘長は毎年変わるため、地絡方向継電器の整定値も調整する必要がある。そのため、電力会社では、配電線人工地絡試験を毎年１回行って、地絡方向継電器の整定値を調整している。

従来、このような配電線人工地絡試験は、図７に示すように、地絡発生装置１１０と試験器１２０と接続線１３０とを用いて行われている。

地絡発生装置１１０は、３相（赤相Ｒ、白相Ｗおよび青相Ｂ）の母線１０１の１相（ここでは、赤相Ｒ）に地絡を人工的に発生させるためのものであり、接触棒１１１と、入力端子が接触棒１１１に接続されたスイッチ１１２と、一方の端子がスイッチ１１２の出力端子に接続されたパワーフューズ１１３と、一方の端子がパワーフューズ１１３の他方の端子に接続された地絡抵抗器１１４（地絡抵抗＝３，０００Ω）と、変流器からなる接地回路１１５とを備える。

試験器１２０は、第１乃至第３の地絡方向継電器２１０₁〜２１０₃の内部方向試験（自回線事故時の試験）および外部方向試験（他回線事故時の試験）時の母線１０１に設けられた接地形計器用変圧器（ＧＰＴ）１０３から入力される零相電圧Ｖ₀、地絡発生装置１１０の接地回路１１５から入力される地絡電流Ｉ_gおよび第１乃至第３の零相変流器（ＺＣＴ）１３４₁〜１３４₃から入力される第１乃至第３の零相電流Ｉ₀₁〜Ｉ₀₃に基づいて、第１乃至第３の地絡方向継電器２１０₁〜２１０₃の試験を行うためのものである。

まず、第１の地絡方向継電器２１０₁の内部方向試験を行うために、作業員は、地絡電流Ｉ_gが母線１０１から第１の配電線１０２₁の末端に向けて（すなわち、図示右方向に）流れるように、接続線１３０を第１の零相変流器１３４₁の第１の試験用貫通線１３７₁に接続する。ここで、第１の零相変流器１３４₁は２つの断路器（ＤＳ）１３１₁，１３１₂の間に設けられており、また、第１の遮断器１３３₁が母線１０１側の断路器１３１₁と第１の零相変流器１３４₁との間に設けられている。

その後、作業員は、地絡発生装置１１０の接触棒１１１を母線１０１の赤相Ｒに接触させたのち、スイッチ１１２を瞬時の間だけ押す。これにより、母線１０１の赤相Ｒが人工的に地絡されて、第１乃至第３の配電線１０２₁〜１０２₃には、第１乃至第３の１次電流Ｉ₁〜Ｉ₃が第１乃至第３の配電線１０２₁〜１０２₃の末端から母線１０１に向けて（すなわち、図示左方向に）それぞれ流れる。
また、第１乃至第３の１次電流Ｉ₁〜Ｉ₃の合成電流である地絡電流Ｉ_g（＝Ｉ₁＋Ｉ₂＋Ｉ₃）が母線１０１→接触棒１１１→スイッチ１１２→パワーフューズ１１３→地絡抵抗器１１４→接続線１３０→第１の試験用貫通線１３７₁→接続線１３０→接地回路１１５という電流経路を流れる。
このとき、第１の零相変流器１３４₁には地絡電流Ｉ_gとは逆方向に第１の１次電流Ｉ₁が流れるため、地絡電流Ｉ_gから第１の１次電流Ｉ₁を引いた電流Ｉ_g−Ｉ₁（＝Ｉ₂＋Ｉ₃）に相当する第１の零相電流Ｉ₀₁が第１の地絡方向継電器２１０₁に入力される。

試験器１２０は、接地回路１１５から入力される地絡電流Ｉ_gと、接地形計器用変圧器１０３から入力される零相電圧Ｖ₀と、第１の零相変流器１３４₁から第１の地絡方向継電器２１０₁を介して入力される第１の零相電流Ｉ₀₁とを測定する。

このようにして第１の地絡方向継電器２１０₁の内部方向試験が終了すると、作業員は、接触棒１１１を母線１０１の赤相Ｒから離すとともに、接続線１３０を第１の試験用貫通線１３７₁から外す。

続いて、第１の地絡方向継電器２１０₁の外部方向試験を行うために、作業員は、接続線１３０の両端を接続して、地絡抵抗器１１４と接地回路１１５とを直接接続する。
その後、作業員は、接触棒１１１を母線１０１の赤相Ｒに所定の時間だけ接触させたのち、スイッチ１１２を瞬時の間だけ押す。これにより、母線１０１の赤相Ｒが人工的に地絡されて、第１乃至第３の配電線１０２₁〜１０２₃には、第１乃至第３の１次電流Ｉ₁〜Ｉ₃が第１乃至第３の配電線１０２₁〜１０２₃の末端から母線１０１に向けてそれぞれ流れる。
また、第１乃至第３の１次電流Ｉ₁〜Ｉ₃の合成電流である地絡電流Ｉ_g（＝Ｉ₁＋Ｉ₂＋Ｉ₃）が母線１０１→接触棒１１１→スイッチ１１２→パワーフューズ１１３→地絡抵抗器１１４→接続線１３０→接地回路１１５という電流経路を流れる。
このとき、第１の零相変流器１３４₁には第１の１次電流Ｉ₁しか流れないため、第１の１次電流Ｉ₁に相当する第１の零相電流Ｉ₀₁が第１の地絡方向継電器２１０₁に入力される。

試験器１２０は、接地回路１１５から入力される地絡電流Ｉ_gと、接地形計器用変圧器１０３から入力される零相電圧Ｖ₀と、第１の零相変流器１３４₁から第１の地絡方向継電器２１０₁を介して入力される第１の零相電流Ｉ₀₁とを測定する。
試験器１２０は、内部方向試験において測定した地絡電流Ｉ_g、零相電圧Ｖ₀および第１の零相電流Ｉ₀₁と、外部方向試験において測定した地絡電流Ｉ_g、零相電圧Ｖ₀および第１の零相電流Ｉ₀₁とに基づいて、第１の地絡方向継電器２１０₁の整定値を調整する。試験器１２０は、調整した整定値に対応する試験用零相電圧Ｖ₀’および第１の試験用零相電流Ｉ₀₁’を第１の地絡方向継電器２１０₁に出力して、第１の地絡方向継電器２１０₁から入力されるリレー接点動作信号Ｓ₁に基づいて第１の地絡方向継電器２１０₁の応答動作を確認する。

このようにして第１の地絡方向継電器２１０₁の試験が終了すると、作業員は、第２の地絡方向継電器２１０₂の内部方向試験および外部方向試験を同様にして行うことにより第２の地絡方向継電器２１０₂の試験を行ったのち、第３の地絡方向継電器２１０₃の内部方向試験および外部方向試験を同様にして行うことにより第３の地絡方向継電器２１０₃の試験を行う。

なお、下記の特許文献１には、人工地絡試験を半自動化し、作業量の低減と試験時間の短縮および危険防止を促進するために、配電線路を人工地絡させる地絡装置の開閉制御を行う地絡装置制御部と、零相電圧、地絡電流などの高速サンプリングを行う測定部と、地絡保護リレーの試験信号として模擬零相電圧および模擬地絡電流を発生し、地絡保護リレーの動作値を測定するリレー試験回路部と、これら各部を制御するとともに、測定部の出力データに対して所定の演算を行い、試験信号発生のための基礎データとなる線路の地絡特性を求めるマイクロコンピュータ部とを具備した、配電線を瞬時的に人工地絡させて対地線路特性の測定と地絡保護継電器の動作試験を行う配電線人工地絡試験装置が開示されている。
特開平２−１０５０７３号公報

しかしながら、上述したような配電線人工地絡試験方法では、１つの配電線の外部方向試験をこの配電線以外の配電線の内部方向試験と兼ねて行うことができるが、それでも合計で配電線数と同じ回数ほど地絡を人工的に発生させる必要があるため、運転中の配電線に何度も対地電圧の変動を与えるとともに作業員の感電の危険性があるという問題があった。
また、地絡方向継電器の内部方向試験を行う際に、地絡発生装置の接続線を各配電線の零相変流器の試験用貫通線に接続するのに時間を要して効率的でないほか、誤配線の恐れもあるという問題があった。
さらに、地絡方向継電器は配電線ごとに設けられているため、地絡方向継電器のロック操作および接点取込みの配線接続に時間がかかり、作業時間が長くなるという問題があった。

本発明の目的は、地絡発生回数の大幅な削減および作業時間の大幅な短縮を図ることができる地絡方向継電器の試験機能を備えた地絡保護継電器システムを提供することにある。

本発明の地絡保護継電器システムは、母線（１０１）に地絡を発生させるための地絡発生装置（１０）と、前記母線の系統の複数の配電線（１０２₁〜１０２₃）に地絡事故が発生した場合に該複数の配電線にそれぞれ設けられた複数の遮断器（１３３₁〜１３３₃）を動作させるための複数の地絡方向継電器（２１０₁〜２１０₃）を備える継電器部と、前記母線に設けられた接地形計器用変圧器（１０３）から入力される零相電圧（Ｖ₀）、前記地絡発生装置から入力される地絡電流（Ｉ_g）および前記複数の配電線にそれぞれ設けられた複数の零相変流器（１３４₁〜１３４₃）から入力される零相電流（Ｉ₀₁〜Ｉ₀₃）に基づいて前記複数の地絡方向継電器の試験を行うための試験部とからなる試験機能付一体型継電器（２００）と、両端が前記地絡発生装置に接続された、かつ、前記複数の零相変流器を貫通する直列貫通線（２０）とを具備することを特徴とする。
ここで、前記直列貫通線が、前記複数の零相変流器内を前記母線から前記複数の配電線の末端に向けて前記地絡電流がそれぞれ流れるように、該複数の零相変流器をそれぞれ貫通していてもよい。
前記試験機能付一体型継電器の前記継電器部が、前記接地形計器用変圧器から入力される前記零相電圧に基づいて動作する地絡過電圧継電器（２１１）をさらに備えてもよい。
前記試験機能付一体型継電器の前記試験部が、前記複数の零相変流器からそれぞれ入力される前記複数の零相電流を測定する零相電流測定部（２２１）と、前記接地形計器用変圧器から入力される前記零相電圧を測定する零相電圧測定部（２２２）と、前記地絡発生装置から入力される前記地絡電流を測定する地絡電流測定部（２２３）と、前記零相電流測定部によって測定された前記複数の零相電流、前記零相電圧測定部によって測定された前記零相電圧および前記地絡電流測定部によって測定された前記地絡電流に基づいて前記複数の地絡方向継電器の整定値を調整するとともに、該調整した整定値に対応する試験用零相電圧（Ｖ₀’）および複数の試験用零相電流（Ｉ₀₁’〜Ｉ₀₃’）を前記複数の地絡方向継電器に出力する整定値調整部（２２４）と、該整定値調整部から前記試験用零相電圧および前記複数の試験用零相電流を出力したときに前記複数の地絡方向継電器から入力される複数のリレー接点動作信号（Ｓ₁〜Ｓ₃）に基づいて、該複数の地絡方向継電器の応答動作を確認する制御部（２３０）とを備えてもよい。
前記整定値調整部が、前記複数の試験用零相電流を前記複数の地絡方向継電器に直列に出力してもよい。
前記試験機能付一体型継電器の前記試験部が、外部からの試験・整定指令信号に基づいて、前記複数の地絡方向継電器の試験機能およびモード変更の要求を前記制御部に出力する試験・整定指令入力部（２２８）をさらに備えてもよい。
前記試験機能付一体型継電器の前記試験部が、外部から前記試験・整定指令信号を受信して前記試験・整定指令入力部に出力するとともに、前記試験・整定結果出力部からの試験結果および整定結果を整理した試験・整定結果データを外部に送信する伝送制御部（２３１）をさらに備えてもよい。
前記試験機能付一体型継電器の前記試験部が、前記複数の地絡方向継電器の試験の開始時に複数のトリップ信号（Ｔ₁〜Ｔ₃）の該複数の地絡方向継電器からの出力をロックするトリップ出力ロック部（２２５）と、前記複数の地絡方向継電器から入力される前記複数のリレー接点動作信号に基づいて、前記地絡発生装置を用いて前記母線に地絡を人工的に発生させたときから前記複数の地絡方向継電器が動作するまでの時間を算出する動作時間算出部（２２６）と、前記制御部から入力される試験結果および整定結果を整理して外部に出力する試験・整定結果出力部（２２９）とをさらに備えてもよい。

前記地絡発生装置が、入力端子が前記母線の１つの相に接続された第１のスイッチ（１２）と、該第１のスイッチから出力される前記地絡電流が入力される地絡抵抗器（１４）と、入力端子が前記地絡抵抗器の出力端子に接続された第２のスイッチ（１７）と、該第２のスイッチの第２の出力端子に接続された接地回路（１５）とを備え、前記直列貫通線の一端が前記第２のスイッチの第１の出力端子に接続され、該直列貫通線の他端が前記第２のスイッチの前記第２の出力端子に接続され、前記地絡電流が前記接地回路から前記試験機能付一体型継電器に出力され、前記試験機能付一体型継電器の前記試験部が、前記第１のスイッチの開閉制御をするとともに、前記第２のスイッチの切換制御をするスイッチ制御手段（２２７）を備えてもよい。
前記地絡発生装置が、前記第１のスイッチの代わりに、第１乃至第３の入力端子が前記母線の３つの相にそれぞれ接続された第３のスイッチ（３１）を備え、前記スイッチ制御手段が、前記第３のスイッチの切換制御をしてもよい。
前記地絡発生装置が、入力端子が前記第３のスイッチの出力端子に接続された第５のスイッチ（６１）をさらに備えてもよい。
前記地絡発生装置が、前記地絡抵抗器として、地絡抵抗を変えることができかつ抵抗値を確認できる地絡可変抵抗器（４１）を備えてもよい。
前記地絡発生装置が、前記第２のスイッチの代わりに、２端子スイッチである第４のスイッチ（５１）を備え、前記直列貫通線の一端が前記第４のスイッチの入力端子に接続され、該直列貫通線の他端が該第４のスイッチの出力端子に接続されており、前記スイッチ制御手段が、前記第４のスイッチの開閉制御をしてもよい。
リアクトル接地方式の配電線がある場合には、前記母線のペテンゼルコイルのリアクタンスを変えることができるとともに該リアクタンスの値を認識できるリアクタンス可変・認識手段をさらに具備してもよい。

本発明の地絡保護継電器システムは、以下の効果を奏する。
（１）母線に地絡を２回発生するだけで複数の地絡方向継電器の内部方向試験および外部方向試験を行うことができるので、地絡発生回数の大幅な削減を図ることができる。
（２）図７に示した接続線１３０を第１乃至第３の試験用貫通線１３７₁〜１３７₃に接続したり外したりする必要がなく、地絡発生装置のスイッチ操作により複数の地絡方向継電器の内部方向試験および外部方向試験を行うことができるので、作業時間の大幅な短縮を図ることができる。
（３）地絡発生装置を母線に常に接続しておくため、接触棒を用いて母線に地絡を発生させる必要はないので、作業員が感電する危険性をなくすことができる。
（４）上記特許文献１に開示されている配電線人工地絡試験装置のように、作業の安全性を確保するために切替母線に地絡を発生させる必要は必ずしもない。
（５）複数の地絡方向継電器を一体化しているため、地絡方向継電器のロック操作および接点取込みを容易に行うことができるので、作業時間の大幅な短縮が図れる。

地絡発生回数の大幅な削減および作業時間の大幅な短縮を図ることができる地絡方向継電器の試験機能を備えるという目的を、複数の地絡方向継電器を備える継電器部と、接地形計器用変圧器から入力される零相電圧、地絡発生装置から入力される地絡電流および複数の零相変流器から入力される零相電流に基づいて複数の地絡方向継電器の試験を行うための試験部とからなる試験機能付一体型継電器を用いるとともに、両端が地絡発生装置に接続されたかつ複数の零相変流器を貫通する直列貫通線を用いることにより実現した。

以下、本発明の地絡保護継電器システムの実施例について、図面を参照して説明する。なお、母線１０１の系統として３つの配電線（第１乃至第３の配電線１０２₁〜１０２₃）がある場合を例として説明する。

本発明の一実施例による地絡保護継電器システム１は、図１に示すように、地絡発生装置１０と、試験機能付一体型継電器２００と、直列貫通線２０とを具備する。
地絡発生装置１０は、３相（赤相Ｒ、白相Ｗおよび青相Ｂ）の母線１０１の１相（ここでは、赤相Ｒ）に地絡を人工的に発生させるためのものであり、入力端子が母線１０１の赤相Ｒに接続された第１のスイッチ１２と、一方の端子が第１のスイッチ１２の出力端子に接続されたパワーフューズ１３（保護手段）と、一方の端子がパワーフューズ１３の他方の端子に接続された地絡抵抗器１４（地絡抵抗＝３，０００Ω）と、入力端子が地絡抵抗器１４の他方の端子に接続された第２のスイッチ１７と、第２のスイッチ１７の第２の出力端子に接続されたかつ変流器からなる接地回路１５とを備える。
ここで、第１のスイッチ１２は、試験機能付一体型継電器２００のスイッチ制御表示部２２７（図２参照）からの第１のスイッチ制御信号ＳＷ₁によって開閉制御され、また、第２のスイッチ１７は、スイッチ制御表示部２２７からの第２のスイッチ制御信号ＳＷ₂によって切換制御される。

試験機能付一体型継電器２００は、継電器部と試験部とから構成されている。
継電器部は、第１乃至第３の地絡方向継電器２１０₁〜２１０₃と、地絡過電圧継電器２１１とを備える。
第１乃至第３の地絡方向継電器２１０₁〜２１０₃は、母線１０１に設けられた接地形計器用変圧器１０３から入力される零相電圧Ｖ₀と、第１乃至第３の配電線１０２₁〜１０２₃にそれぞれ設けられた第１乃至第３の零相変流器１３４₁〜１３４₃（図１参照）から入力される第１乃至第３の零相電流Ｉ₀₁〜Ｉ₀₃とに基づいて、第１乃至第３の配電線１０２₁〜１０２₃にそれぞれ設けられた第１乃至第３の遮断器１３３₁〜１３３₃（図１参照）に出力する第１乃至第３のトリップ信号Ｔ₁〜Ｔ₃をそれぞれ生成する。
地絡過電圧継電器２１１は、接地形計器用変圧器１０３から入力される零相電圧Ｖ₀に基づいて動作する。

試験部は、第１乃至第３の地絡方向継電器２１０₁〜２１０₃の試験を行うためのものであり、零相電流測定部２２１と、零相電圧測定部２２２と、地絡電流測定部２２３と、整定値調整部２２４と、トリップ出力ロック部２２５と、動作時間算出部２２６と、スイッチ制御表示部２２７と、試験・整定指令入力部２２８と、試験・整定結果出力部２２９と、制御部２３０と、伝送制御部２３１とを備える。
零相電流測定部２２１は、第１乃至第３の零相変流器１３４₁〜１３４₃から入力される第１乃至第３の零相電流Ｉ₀₁〜Ｉ₀₃を測定して記憶する。
零相電圧測定部２２２は、接地形計器用変圧器１０３から入力される零相電圧Ｖ₀を測定して記憶する。
地絡電流測定部２２３は、地絡発生装置１０の接地回路１５から入力される地絡電流Ｉ_gを測定して記憶する。

整定値調整部２２４は、零相電流測定部２２１によって測定された第１乃至第３の零相電流Ｉ₀₁〜Ｉ₀₃と零相電圧測定部２２２によって測定された零相電圧Ｖ₀と地絡電流測定部２２３によって測定された地絡電流Ｉ_gとに基づいて第１乃至第３の地絡方向継電器２１０₁〜２１０₃の整定値を調整するとともに、調整した整定値に対応する試験用零相電圧Ｖ₀’および第１乃至第３の試験用零相電流Ｉ₀₁’〜Ｉ₀₃’を生成して、生成した第１乃至第３の試験用零相電流Ｉ₀₁’〜Ｉ₀₃’を第１乃至第３の地絡方向継電器２１０₁〜２１０₃にそれぞれ出力する。

トリップ出力ロック部２２５は、第１乃至第３の地絡方向継電器２１０₁〜２１０₃の試験の開始時にトリップロック信号ＴＬを第１乃至第３の地絡方向継電器２１０₁〜２１０₃に出力して、第１乃至第３のトリップ信号Ｔ₁〜Ｔ₃の出力をロックする。なお、トリップ出力ロック部２２５は、トリップロック指令が外部から入力されると、トリップロック信号ＴＬを第１乃至第３の地絡方向継電器２１０₁〜２１０₃に出力することにより、現地で手動でトリップロックを行うことができるようにもされている。

動作時間算出部２２６は、第１乃至第３の地絡方向継電器２１０₁〜２１０₃から入力される第１乃至第３のリレー接点動作信号Ｓ₁〜Ｓ₃に基づいて、地絡発生装置１０を用いて母線１０１に地絡を人工的に発生させたときから第１乃至第３の地絡方向継電器２１０₁〜２１０₃が動作するまでの時間を算出して記憶する。

スイッチ制御表示部２２７は、制御部２３０の制御の下、地絡発生装置１０の第１のスイッチ１２の開閉制御をするための第１のスイッチ制御信号ＳＷ₁を出力するとともに、地絡発生装置１０の第２のスイッチ１７の切換制御をするための第２のスイッチ制御信号ＳＷ₂を出力する。また、スイッチ制御表示部２２７は、第１および第２のスイッチ１２，１７から入力されるかつ第１および第２のスイッチ１２，１７の状態を表わす第１および第２のスイッチ状態信号に基づいて、第１および第２のスイッチ１２，１７の状態を監視するとともに外部に表示する。

試験・整定指令入力部２２８は、外部から入力される試験・整定指令信号に基づいて、第１乃至第３の地絡方向継電器２１０₁〜２１０₃の各試験機能およびモード変更（試験、整定、運転など）の要求を制御部２３０に出力する。
試験・整定結果出力部２２９は、制御部２３０から入力される試験結果および整定結果を整理して外部（たとえば、プリンタやパーソナルコンピュータなど）に出力する。

制御部２３０は、整定値調整部２２４から試験用零相電圧Ｖ₀’および第１乃至第３の試験用零相電流Ｉ₀₁’〜Ｉ₀₃’を出力したときに第１乃至第３の地絡方向継電器２１０₁〜２１０₃から動作時間算出部２２６を介して入力される第１乃至第３のリレー接点動作信号Ｓ₁〜Ｓ₃に基づいて、第１乃至第３の地絡方向継電器２１０₁〜２１０₃の応答動作を確認する。また、制御部２３０は、試験結果および整定結果（調整後の整定値、動作時間および応答動作確認結果など）を試験・整定結果出力部２２９に出力する。さらに、制御部２３０は、試験・整定指令入力部２２８から入力される第１乃至第３の地絡方向継電器２１０₁〜２１０₃の各試験機能およびモード変更の要求に応じて、零相電流測定部２２１、零相電圧測定部２２２、地絡電流測定部２２３、整定値調整部２２４、トリップ出力ロック部２２５、動作時間算出部２２６、スイッチ制御表示部２２７、試験・整定指令入力部２２８および試験・整定結果出力部２２９を制御する。

伝送制御部２３１は、外部から試験・整定指令信号を受信して試験・整定指令入力部２２８に出力したり、試験・整定結果出力部２２９からの試験結果および整定結果を整理した試験・整定結果データを外部に送信したりする。

図１に示した直列貫通線２０の一端は地絡発生装置１０の第２のスイッチ１７の第１の出力端子に接続され、直列貫通線２０の他端は第２のスイッチ１７の第２の出力端子に接続されている。また、直列貫通線２０は、第２のスイッチ１７の第１の出力端子から出力される地絡電流Ｉ_gが第１乃至第３の零相変流器１３４₁〜１３４₃を母線１０１から第１乃至第３の配電線１０２₁〜１０２₃の末端に向けて（すなわち、図示右方向に）それぞれ流れるように、第１乃至第３の零相変流器１３４₁〜１３４₃を貫通している。

次に、本実施例による地絡保護継電器システム１の通常時の動作について説明する。
試験機能付一体型継電器２００の制御部２３０は、地絡発生装置１０の第１のスイッチ１２を開かせる第１のスイッチ制御信号ＳＷ₁と、第２のスイッチ１７を中立位置にさせる第２のスイッチ制御信号ＳＷ₂とを出力するように、スイッチ制御表示部２２７を制御する。

試験機能付一体型継電器２００の地絡過電圧継電器２１１は、第１乃至第３の配電線１０２₁〜１０２₃に地絡事故が発生して接地形計器用変圧器１０３からの零相電圧Ｖ₀が所定の電圧以上になると動作する。

試験機能付一体型継電器２００の第１乃至第３の地絡方向継電器２１０₁〜２１０₃は、接地形計器用変圧器１０３からの零相電圧Ｖ₀と第１乃至第３の零相変流器１３４₁〜１３４₃からの第１乃至第３の零相電流Ｉ₀₁〜Ｉ₀₃とに基づいて第１乃至第３の配電線１０２₁〜１０２₃に地絡事故が発生したことを検出すると、第１乃至第３のトリップ信号Ｔ₁〜Ｔ₃を生成して第１乃至第３の遮断器１３３₁〜１３３₃に出力する。このとき、第１乃至第３のトリップ信号Ｔ₁〜Ｔ₃は、第１乃至第３の地絡方向継電器２１０₁〜２１０₃および地絡過電圧継電器２１１の両方が動作したら第１乃至第３の遮断器１３３₁〜１３３₃にそれぞれ出力される（図２の３つの論理積回路参照）。

次に、本実施例による地絡保護継電器システム１の試験時の動作について説明する。
試験機能付一体型継電器２００の試験・整定指令入力部２２８は、内部方向試験および外部方向試験の開始を指示する試験・整定指令信号が外部または伝送制御部２３１から入力されると、第１乃至第３の地絡方向継電器２１０₁〜２１０₃の試験開始の要求を制御部２３０に出力する。
試験機能付一体型継電器２００の制御部２３０は、この要求を試験・整定指令入力部２２８から受け取ると、第１乃至第３のトリップ信号Ｔ₁〜Ｔ₃の出力をロックさせるトリップロック信号ＴＬを第１乃至第３の地絡方向継電器２１０₁〜２１０₃に出力するようにトリップ出力ロック部２２５を制御する。

また、制御部２３０は、第１乃至第３の地絡方向継電器２１０₁〜２１０₃の内部方向試験を行うために、地絡発生装置１０の第２のスイッチ１７の入力端子と第１の出力端子とを接続させる第２のスイッチ制御信号ＳＷ₂を出力するように、スイッチ制御表示部２２７を制御する。これにより、地絡発生装置１０の第２のスイッチ１７は、中立位置から入力端子・第１の出力端子接続位置に切り換えられる。

続いて、制御部２３０は、地絡発生装置１０の第１のスイッチ１２を瞬時の間だけ閉じさせる第１のスイッチ制御信号ＳＷ₁を出力するように、スイッチ制御表示部２２７を制御する。
これにより、第１のスイッチ１２が瞬時の間だけ閉じて、母線１０１の赤相Ｒが人工的に地絡される。その結果、第１乃至第３の配電線１０２₁〜１０２₃には、第１乃至第３の１次電流Ｉ₁〜Ｉ₃が第１乃至第３の配電線１０２₁〜１０２₃の末端から母線１０１に向けて（すなわち、図１図示左方向に）それぞれ流れる。
また、第１乃至第３の１次電流Ｉ₁〜Ｉ₃の合成電流である地絡電流Ｉ_g（＝Ｉ₁＋Ｉ₂＋Ｉ₃）が、母線１０１→第１のスイッチ１２→パワーフューズ１３→地絡抵抗器１４→第２のスイッチ１７の入力端子→第２のスイッチ１７の第１の出力端子→直列貫通線２０→第１の零相変流器１３４₁→直列貫通線２０→第２の零相変流器１３４₂→直列貫通線２０→第３の零相変流器１３４₃→直列貫通線２０→第２のスイッチ１７の第２の出力端子→接地回路１５という電流経路を流れる。なお、地絡電流Ｉ_gは、試験機能付一体型継電器２００の地絡電流測定部２２３によって測定されたのち記憶される。

このとき、第１の零相変流器１３４₁には地絡電流Ｉ_gとは逆方向に第１の１次電流Ｉ₁が流れるため、地絡電流Ｉ_gから第１の１次電流Ｉ₁を引いた電流Ｉ_g−Ｉ₁（＝Ｉ₂＋Ｉ₃）に相当する第１の零相電流Ｉ₀₁が試験機能付一体型継電器２００の零相電流測定部２２１に入力される。
また、第２の零相変流器１３４₂には地絡電流Ｉ_gとは逆方向に第２の１次電流Ｉ₂が流れるため、地絡電流Ｉ_gから第２の１次電流Ｉ₂を引いた電流Ｉ_g−Ｉ₂（＝Ｉ₃＋Ｉ₁）に相当する第２の零相電流Ｉ₀₂が零相電流測定部２２１に入力される。
さらに、第３の零相変流器１３４₃には地絡電流Ｉ_gとは逆方向に第３の１次電流Ｉ₃が流れるため、地絡電流Ｉ_gから第３の１次電流Ｉ₃を引いた電流Ｉ_g−Ｉ₃（＝Ｉ₁＋Ｉ₂）に相当する第３の零相電流Ｉ₀₃が零相電流測定部２２１に入力される。
なお、第１乃至第３の零相電流Ｉ₀₁〜Ｉ₀₃は、試験機能付一体型継電器２００の零相電流測定部２２１によって測定されたのち記憶される。

接地形計器用変圧器１０３から試験機能付一体型継電器２００に入力される零相電圧Ｖ₀は、零相電圧測定部２２３によって測定されたのち記憶される。

その後、制御部２３０は、第１乃至第３の地絡方向継電器２１０₁〜２１０₃の外部方向試験を行うために、地絡発生装置１０の第２のスイッチ１７の入力端子と第２の出力端子とを接続させる第２のスイッチ制御信号ＳＷ₂を出力するように、スイッチ制御表示部２２７を制御する。これにより、地絡発生装置１０の第２のスイッチ１７は、入力端子・第１の出力端子接続位置から入力端子・第２の出力端子接続位置に切り換えられる。

続いて、制御部２３０は、地絡発生装置１０の第１のスイッチ１２を瞬時の間だけ閉じさせる第１のスイッチ制御信号ＳＷ₁を出力するように、スイッチ制御表示部２２７を制御する。
これにより、母線１０１の赤相Ｒが人工的に地絡されて、第１乃至第３の配電線１０２₁〜１０２₃には、第１乃至第３の１次電流Ｉ₁〜Ｉ₃が第１乃至第３の配電線１０２₁〜１０２₃の末端から母線１０１に向けてそれぞれ流れる。
また、第１乃至第３の１次電流Ｉ₁〜Ｉ₃の合成電流である地絡電流Ｉ_g（＝Ｉ₁＋Ｉ₂＋Ｉ₃）が、母線１０１→第１のスイッチ１２→パワーフューズ１３→地絡抵抗器１４→第２のスイッチ１７の入力端子→第２のスイッチ１７の第２の出力端子→接地回路１５という電流経路を流れる。なお、地絡電流Ｉ_gは、試験機能付一体型継電器２００の地絡電流測定部２２３によって測定されたのち記憶される。

このとき、地絡電流Ｉ_gは、直列貫通線２０には出力されないので、第１乃至第３の零相変流器１３４₁〜１３４₃には流れない。
したがって、第１の零相変流器１３４₁には第１の１次電流Ｉ₁しか流れないため、第１の１次電流Ｉ₁に相当する第１の零相電流Ｉ₀₁が零相電流測定部２２１に入力される。
また、第２の零相変流器１３４₂には第２の１次電流Ｉ₂しか流れないため、第２の１次電流Ｉ₂に相当する第２の零相電流Ｉ₀₂が零相電流測定部２２１に入力される。
さらに、第３の零相変流器１３４₃には第３の１次電流Ｉ₃しか流れないため、第３の１次電流Ｉ₃に相当する第３の零相電流Ｉ₀₃が零相電流測定部２２１に入力される。
なお、第１乃至第３の零相電流Ｉ₀₁〜Ｉ₀₃は、試験機能付一体型継電器２００の零相電流測定部２２１によって測定されたのち記憶される。

接地形計器用変圧器１０３から試験機能付一体型継電器２００に入力される零相電圧Ｖ₀は、零相電圧測定部２２３によって測定されたのち記憶される。

整定値調整部２２４は、内部方向試験において零相電流測定部２２１、零相電圧測定部２２２および地絡電流測定部２２３によってそれぞれ測定された第１乃至第３の零相電流Ｉ₀₁〜Ｉ₀₃、零相電圧Ｖ₀および地絡電流Ｉ_gと、外部方向試験において零相電流測定部２２１、零相電圧測定部２２２および地絡電流測定部２２３によってそれぞれ測定された第１乃至第３の零相電流Ｉ₀₁〜Ｉ₀₃、零相電圧Ｖ₀および地絡電流Ｉ_gとに基づいて、第１乃至第３の地絡方向継電器２１０₁〜２１０₃の整定値を調整したのち、調整した整定値に対応する試験用零相電圧Ｖ₀’および第１乃至第３の試験用零相電流Ｉ₀₁’〜Ｉ₀₃’を第１乃至第３の地絡方向継電器２１０₁〜２１０₃に出力する。

動作時間算出部２２６は、第１乃至第３の地絡方向継電器２１０₁〜２１０₃からそれぞれ入力される第１乃至第３のリレー接点動作信号Ｓ₁〜Ｓ₃に基づいて第１乃至第３の地絡方向継電器２１０₁〜２１０₃の応答動作を確認する。これにより、第１乃至第３の地絡方向継電器２１０₁〜２１０₃の試験を一括して行うことができる。

以上説明したように、本実施例による試験機能付一体型継電器１によれば、母線１０１の赤相Ｒに地絡を２回発生するだけで第１乃至第３の地絡方向継電器２１０₁〜２１０₃の試験を行うことができるので、地絡発生回数の大幅な削減を図ることができる。また、接触棒を用いて母線１０１の赤相Ｒに地絡を発生させる必要はないので、作業員が感電する危険性をなくすことができる。
また、地絡発生装置１０の第１および第２のスイッチ１２，１７が試験機能付一体型継電器１のスイッチ制御表示部２２７によって自動的に制御されて第１乃至第３の地絡方向継電器２１０₁〜２１０₃の内部方向試験および外部方向試験が行われるので、作業時間の大幅な短縮を図ることができる。

以上の説明においては、母線１０１の赤相Ｒにのみ地絡を発生させたが、母線１０１の赤相Ｒ、白相Ｗおよび青相Ｂに地絡をそれぞれ発生させる場合には、図３に示す地絡発生装置３０（地絡発生装置の第１の変形例）のように、第１のスイッチ１２の代わりに、第１乃至第３の入力端子が母線１０１の赤相Ｒ、白相Ｗおよび青相Ｂにそれぞれ接続され、出力端子がパワーフューズ１３の一方の端子に接続された第３のスイッチ３１を用いればよい。
なお、試験機能付一体型継電器２００のスイッチ制御表示部２２７が、制御部２３０の制御の下、第３のスイッチ制御信号ＳＷ₃を第３のスイッチ３１に出力することにより、第３のスイッチ３１の切換制御を行う。

また、地絡抵抗を変えて第１乃至第３の地絡方向継電器２１０₁〜２１０₃の内部方向試験および外部方向試験を行う場合には、図４に示す地絡発生装置４０（地絡発生装置の第２の変形例）のように、地絡抵抗が固定である地絡抵抗器１４の代わりに、地絡抵抗を変えることができる地絡可変抵抗器４１を用いればよい。

さらに、図５に示す地絡発生装置５０（地絡発生装置の第３の変形例）のように、３端子スイッチである第２のスイッチ１７の代わりに、２端子スイッチである第４のスイッチ５１を用いて、直列貫通線２０の一端を第４のスイッチ５１の入力端子に接続し、直列貫通線２０の他端を第４のスイッチ５１の出力端子に接続しておくようにしてもよい。この場合には、第１乃至第３の地絡方向継電器２１０₁〜２１０₃の内部方向試験を行うときには第４のスイッチ５１を開き、第１乃至第３の地絡方向継電器２１０₁〜２１０₃の外部方向試験を行うときには第４のスイッチ５１を閉じるようにする。
なお、試験機能付一体型継電器２００のスイッチ制御表示部２２７が、制御部２３０の制御の下、第４のスイッチ制御信号ＳＷ₄を第４のスイッチ５１に出力することにより、第４のスイッチ５１の開閉制御を行う。

さらにまた、図６に示す地絡発生装置６０（地絡発生装置の第４の変形例）のように、コストの高い第３のスイッチ３１の遮断容量を小さくするために、第３のスイッチ３１とパワーフューズ１３との間に第５のスイッチ６１を設けてもよい。
なお、試験機能付一体型継電器２００のスイッチ制御表示部２２７が、制御部２３０の制御の下、第５のスイッチ制御信号ＳＷ₅を第５のスイッチ６１に出力することにより、第５のスイッチ６１の開閉制御を行う。

以上の説明では、地絡発生装置に設ける保護手段としてパワーフューズ１３を用いたが、パワーフューズ１３の代わりに、保護継電器や、図６に示した第５のスイッチ６１のトリップ回路などを用いてもよい。
また、第１乃至第３の試験用零相電流Ｉ₀₁’〜Ｉ₀₃’は、第１乃至第３の地絡方向継電器２１０₁〜２１０₃の試験を同時に行って試験の効率化を図るために、整定値調整部２２４から第１乃至第３の地絡方向継電器２１０₁〜２１０₃に直列に入力してもよい。
さらに、試験機能付一体型継電器２００は、リアクトル接地方式の配電線がある場合には、リアクタンス制御信号を用いて母線のペテンゼルコイルのリアクタンスを変えることができるとともに、リアクタンス値データを受け取ってこのリアクタンスの値を認識できるリアクタンス可変・認識装置をさらに具備してもよい。

以上説明したように、本発明の地絡保護継電器システムは、地絡保護継電器として利用することができるほか、母線に地絡を人工的に発生させてこの母線の系統の複数の配電線にそれぞれ設けられた複数の地絡方向継電器の１次試験を行うのにも利用することができる。

本発明の一実施例による配電線人工地絡試験装置の構成を示す図である。 図１に示した試験機能付一体型継電器２００の構成を示す図である。 地絡発生装置の第１の変形例の構成を示す図である。 地絡発生装置の第２の変形例の構成を示す図である。 地絡発生装置の第３の変形例の構成を示す図である。 地絡発生装置の第４の変形例の構成を示す図である。 従来の配電線人工地絡試験方法を説明するための図である。

符号の説明

１０，３０，４０，５０，６０，１１０ 地絡発生装置
１２ 第１のスイッチ
１３ パワーフューズ
１４ 地絡抵抗器
１５ 接地回路
１７ 第２のスイッチ
２０ 直列貫通線
３１ 第３のスイッチ
４１ 地絡可変抵抗器
５１ 第４のスイッチ
６１ 第５のスイッチ
１０１ 母線
１０２₁〜１０２₃ 第１乃至第３の配電線
１０３ 接地形計器用変圧器
１２０ 試験器
１３１₁〜１３１₃，１３２₁〜１３２₃ 断路器
１３４₁〜１３４₃ 第１乃至第３の零相変流器
２００ 試験機能付一体型継電器
２１０₁〜２１０₃ 第１乃至第３の地絡方向継電器
２１１ 地絡過電圧継電器
２２１ 零相電流測定部
２２２ 零相電圧測定部
２２３ 地絡電流測定部
２２４ 整定値調整部
２２５ トリップ出力ロック部
２２６ 動作時間算出部
２２７ スイッチ制御表示部
２２８ 試験・整定指令入力部
２２９ 試験・整定結果出力部
２３０ 制御部
２３１ 伝送制御部
Ｒ 赤相
Ｗ 白相
Ｂ 青相
Ｖ₀ 零相電圧
Ｖ₀’ 試験用零相電圧
Ｉ₀₁〜Ｉ₀₃ 第１乃至第３の零相電流
Ｉ₀₁’〜Ｉ₀₃’ 試験用第１乃至第３の零相電流
Ｉ_g 地絡電流

Claims (14)

1. 母線（１０１）に地絡を発生させるための地絡発生装置（１０）と、
   前記母線の系統の複数の配電線（１０２₁〜１０２₃）に地絡事故が発生した場合に該複数の配電線にそれぞれ設けられた複数の遮断器（１３３₁〜１３３₃）を動作させるための複数の地絡方向継電器（２１０₁〜２１０₃）を備える継電器部と、前記母線に設けられた接地形計器用変圧器（１０３）から入力される零相電圧（Ｖ₀）、前記地絡発生装置から入力される地絡電流（Ｉ_g）および前記複数の配電線にそれぞれ設けられた複数の零相変流器（１３４₁〜１３４₃）から入力される零相電流（Ｉ₀₁〜Ｉ₀₃）に基づいて前記複数の地絡方向継電器の試験を行うための試験部とからなる試験機能付一体型継電器（２００）と、
   両端が前記地絡発生装置に接続された、かつ、前記複数の零相変流器を貫通する直列貫通線（２０）と、
   を具備することを特徴とする、地絡保護継電器システム。
2. 前記直列貫通線が、前記複数の零相変流器内を前記母線から前記複数の配電線の末端に向けて前記地絡電流がそれぞれ流れるように、該複数の零相変流器をそれぞれ貫通していることを特徴とする、請求項１記載の地絡保護継電器システム。
3. 前記試験機能付一体型継電器の前記継電器部が、前記接地形計器用変圧器から入力される前記零相電圧に基づいて動作する地絡過電圧継電器（２１１）をさらに備えることを特徴とする、請求項１または２記載の地絡保護継電器システム。
4. 前記試験機能付一体型継電器の前記試験部が、
   前記複数の零相変流器からそれぞれ入力される前記複数の零相電流を測定する零相電流測定部（２２１）と、
   前記接地形計器用変圧器から入力される前記零相電圧を測定する零相電圧測定部（２２２）と、
   前記地絡発生装置から入力される前記地絡電流を測定する地絡電流測定部（２２３）と、
   前記零相電流測定部によって測定された前記複数の零相電流、前記零相電圧測定部によって測定された前記零相電圧および前記地絡電流測定部によって測定された前記地絡電流に基づいて前記複数の地絡方向継電器の整定値を調整するとともに、該調整した整定値に対応する試験用零相電圧（Ｖ₀’）および複数の試験用零相電流（Ｉ₀₁’〜Ｉ₀₃’）を前記複数の地絡方向継電器に出力する整定値調整部（２２４）と、
   該整定値調整部から前記試験用零相電圧および前記複数の試験用零相電流を出力したときに前記複数の地絡方向継電器から入力される複数のリレー接点動作信号（Ｓ₁〜Ｓ₃）に基づいて、該複数の地絡方向継電器の応答動作を確認する制御部（２３０）と、
   を備えることを特徴とする、請求項１乃至３いずれかに記載の地絡保護継電器システム。
5. 前記整定値調整部が、前記複数の試験用零相電流を前記複数の地絡方向継電器に直列に出力することを特徴とする、請求項４記載の地絡保護継電器システム。
6. 前記試験機能付一体型継電器の前記試験部が、外部からの試験・整定指令信号に基づいて、前記複数の地絡方向継電器の試験機能およびモード変更の要求を前記制御部に出力する試験・整定指令入力部（２２８）をさらに備えることを特徴とする、請求項４または５記載の地絡保護継電器システム。
7. 前記試験機能付一体型継電器の前記試験部が、外部から前記試験・整定指令信号を受信して前記試験・整定指令入力部に出力するとともに、前記試験・整定結果出力部からの試験結果および整定結果を整理した試験・整定結果データを外部に送信する伝送制御部（２３１）をさらに備えることを特徴とする、請求項６記載の地絡保護継電器システム。
8. 前記試験機能付一体型継電器の前記試験部が、
   前記複数の地絡方向継電器の試験の開始時に複数のトリップ信号（Ｔ₁〜Ｔ₃）の該複数の地絡方向継電器からの出力をロックするトリップ出力ロック部（２２５）と、
   前記複数の地絡方向継電器から入力される前記複数のリレー接点動作信号に基づいて、前記地絡発生装置を用いて前記母線に地絡を人工的に発生させたときから前記複数の地絡方向継電器が動作するまでの時間を算出する動作時間算出部（２２６）と、
   前記制御部から入力される試験結果および整定結果を整理して外部に出力する試験・整定結果出力部（２２９）と、
   をさらに備えることを特徴とする、請求項４乃至７いずれかに記載の地絡保護継電器システム。
9. 前記地絡発生装置が、
   入力端子が前記母線の１つの相に接続された第１のスイッチ（１２）と、
   該第１のスイッチから出力される前記地絡電流が入力される地絡抵抗器（１４）と、
   入力端子が前記地絡抵抗器の出力端子に接続された第２のスイッチ（１７）と、
   該第２のスイッチの第２の出力端子に接続された接地回路（１５）とを備え、
   前記直列貫通線の一端が前記第２のスイッチの第１の出力端子に接続され、該直列貫通線の他端が前記第２のスイッチの前記第２の出力端子に接続され、
   前記地絡電流が前記接地回路から前記試験機能付一体型継電器に出力され、
   前記試験機能付一体型継電器の前記試験部が、前記第１のスイッチの開閉制御をするとともに、前記第２のスイッチの切換制御をするスイッチ制御手段（２２７）を備える、
   ことを特徴とする、請求項１乃至８いずれかに記載の地絡保護継電器システム。
10. 前記地絡発生装置が、前記第１のスイッチの代わりに、第１乃至第３の入力端子が前記母線の３つの相にそれぞれ接続された第３のスイッチ（３１）を備え、
    前記スイッチ制御手段が、前記第３のスイッチの切換制御をする、
    ことを特徴とする、請求項９記載の地絡保護継電器システム。
11. 前記地絡発生装置が、入力端子が前記第３のスイッチの出力端子に接続された第５のスイッチ（６１）をさらに備えることを特徴とする、請求項１０記載の地絡保護継電器システム。
12. 前記地絡発生装置が、前記地絡抵抗器として、地絡抵抗を変えることができかつ抵抗値を確認できる地絡可変抵抗器（４１）を備えることを特徴とする、請求項９乃至１１いずれかに記載の地絡保護継電器システム。
13. 前記地絡発生装置が、前記第２のスイッチの代わりに、２端子スイッチである第４のスイッチ（５１）を備え、
    前記直列貫通線の一端が前記第４のスイッチの入力端子に接続され、該直列貫通線の他端が該第４のスイッチの出力端子に接続されており、
    前記スイッチ制御手段が、前記第４のスイッチの開閉制御をする、
    ことを特徴とする、請求項９乃至１２いずれかに記載の地絡保護継電器システム。
14. リアクトル接地方式の配電線がある場合には、前記母線のペテンゼルコイルのリアクタンスを変えることができるとともに該リアクタンスの値を認識できるリアクタンス可変・認識手段をさらに具備することを特徴とする、請求項１乃至１３いずれかに記載の地絡保護継電器システム。

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