JP2008125196A

JP2008125196A - 配電系統の地絡保護システムおよびその方法

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Publication number: JP2008125196A
Application number: JP2006304554A
Authority: JP
Inventors: Akinori Nishi; 昭憲西; Kazuya Komata; 和也小俣; Toshio Tanaka; 年男田中; Masao Hori; 政夫堀; Kazunobu Fukuda; 和宜福田; Takao Hirai; 崇夫平井; Naoki Kobayashi; 小林　　直樹
Original assignee: Toshiba Corp; Tokyo Electric Power Co Inc
Current assignee: Toshiba Corp; Tokyo Electric Power Co Holdings Inc
Priority date: 2006-11-09
Filing date: 2006-11-09
Publication date: 2008-05-29
Anticipated expiration: 2026-11-09
Also published as: JP4679489B2

Abstract

【課題】ループを構成する配電線の事故を的確に検出して選択遮断し、最小の停電範囲とすることができる配電線の地絡保護システムおよびその方法を提供する。
【解決手段】電力を供給するループ系統の各配電線の電源変電所端子零相電流および零相電圧とを用いて、配電線一括で事故を判定する一括事故判定回路１０３、各配電線の個別の電源変電所端子零相電流、ループ点の零相電流および零相電圧とを用いて、事故のあった配電線を個別に判定する回線個別判定回路１０４、一括事故判定回路１０３の出力と回線個別判定回路１０４の出力に基づいて、遮断すべき事故回線を選択する事故回線選択回路１０５を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、配電系統において、電圧の安定と需要変動への対応を容易にする目的で、ループ系統を構成した場合の配電系統の地絡保護システムおよびその方法に関する。

現在、配電系統をループ化して需要家へ電力を供給する形態は、余り実用化されてはいない。しかし、最近では、配電線の送電容量の限度を越えた大口需要家への供給ニーズが高まっていることや、分散電源の設置によって需要変動に対する電圧の安定性確保が必要となっていることから、配電系統のループ化が要請されてきている。

配電系統をループ系統とした場合には、ループ系統事故時にループ点における事故回線選択が重要になる。もし、変電所側の保護リレーが動作する前に、回線選択を的確に行えない場合は、電源である変電所側でループ回線が全て遮断され、ループ系統で受電していた需要家が停電するという問題がある。

さらに、複数の配電線を用いてループ系統を構成する場合には、配電線の各相インピーダンスの不平衡によって、負荷電流に起因する零相環流電流がループ系統に流れ、この零相還流電流が大きい場合、地絡方向リレーの不正動作を招くという問題がある。

このようなループ系統を保護する技術については、特許文献１に提案されているものが存在する。しかし、かかる技術は短絡事故検出であり、樹枝状の配電線とループ系統構成した配電線とで、系統構成に応じて変電所での事故検出遮断方式を変更するものであって、ループ点を遮断できないため、やはりループ系統全体が停電してしまう。

ループ系統の場合は、ループ点での事故検出遮断が変電所の保護装置と協調を取って適切に行われれば、変電所の保護方式を変更する必要は無い。また、特別高圧送電線路での平行多回線保護の場合は、非特許文献１に記載されている方法がある。これは、図１４に示すように、平行２回線の外部事故Ｆ１時には、両回線の差電流はほぼ０となることと、内部事故Ｆ２時には、健全回線に流れる電流ＩＢよりも事故回線に流れる電流ＩＡの方が大きいことを利用したものである。

特開２００４−２５４３６９号公報「電気工学ハンドブック第６版」社団法人電気学会、２００１年２月２０日１９編「保護リレーと監視制御装置の１．２．３回線選択保護リレー」

しかしながら、上記の平行多回線保護方式は、２回線送電線のインピーダンスがほぼ同じであるという前提に成り立つ方式であり、配電線のように、線種が種々異なっている場合や、長さの異なる一般の配電線を３回線、４回線でループ構成する場合などには採用できない。

結局、配電線をループ系統構成にした場合、ループ系統に配電線の各相インピーダンスの不平衡による零相環流電流が流れ、地絡方向リレーの動作を阻害し、事故回線の選択を誤ってしまう。

本発明は、上記のような従来技術の問題点を解決するために提案されたものであり、その目的は、ループ系統にしたことにより生じる零相環流電流の影響を受けず、ループを構成する配電線の事故を的確に検出して選択遮断し、最小の停電範囲とすることが可能な配電系統の地絡保護システムおよびその方法を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明は、電源変電所に接続された複数の配電線を、ループ点（連絡線）遮断器を介してループ構成して電力を供給するようにした配電系統の地絡保護システムにおいて、電源変電所端子の零相電流および零相電圧、ループ点（連絡線）の零相電流をそれぞれ抽出する抽出手段と、前記抽出手段から得られた電気量のうち、ループを構成する配電線の電源変電所端子零相電流および零相電圧を導入して、当該ループを構成する複数の配電線に事故があるか否かを一括して判定する一括事故判定手段と、前記抽出手段から得られた電気量のうち、ループを構成する配電線の個別回線毎に、電源変電所端子の零相電流、ループ点の零相電流を導入して、事故回線を識別する回線個別判定手段と、前記一括事故判定手段および前記回線個別判定手段の双方から動作信号を導入して、前記ループ点遮断器に遮断指令を出力する事故回線検出手段と、を備えたことを特徴とする。

以上のような本発明では、ループを構成する配電線における電源変電所端子およびループ点の零相電流および零相電圧を用いて、ループ系統内で発生した事故を配電線一括で検出するとともに、事故のあった配電線を個別に検出することによって、ループ系統に起因する零相環流電流の影響をうけずに、事故検出の高感度化が図れる。したがって、事故回線を的確に選択して遮断できる。

以上述べたように、本発明によれば、ループ系統にしたことにより生じる零相環流電流の影響を受けず、ループを構成する配電線の事故を的確に検出して選択遮断し、最小の停電範囲とすることが可能な配電線の地絡保護システムおよびその方法を提供することができる。

本発明を実施するための最良の形態（以下、実施形態とする）を、図面を参照して以下に説明する。
［ループ系統の構成例］
まず、以下に説明する各実施形態が適用されるループ系統の一例を、図１を参照して説明する。なお、図１は、３回線（Ａ，Ｂ，Ｃ）をループ構成した系統を示す例である。但し、ループ系統を構成する回線数は、これには限定されない。

図１において、１は配電用変電所母線、２は配電線、３はループ系統を構成したときの連絡線、４は配電線の負荷線、５はループを構成している線路の遮断器、６および７は変成器である。

遮断器５のうち、５Ａは配電用変電所の端子遮断器である。また、５Ｂは連絡線に介挿した遮断器であり、便宜上ループ点遮断器という。変成器６，７のうち、６Ａは配電用変電所の電流変成器（ＣＴ）、６Ｂはループを構成する連絡線の電流変成器（ＣＴ）、７Ａは配電用変電所の母線の電圧変成器（ＶＴ）、７Ｂはループを構成する連絡線の電圧変成器（ＶＴ）である。添え字のアルファベット文字のａ，ｂ，ｃは、ループ系統を構成する回線（Ａ，Ｂ，Ｃ）ごとの要素を示し、ｄはループ系統以外の配電線である。

なお、図１では示していないが、配電用変電所にはＣＴ６Ａ，ＶＴ７Ａで抽出した零相電流、零相電圧を入力して事故検出を行う地絡方向リレーを設けており、この地絡方向リレーの動作によって端子遮断器５Ａを遮断するようになっている。

［第１の実施形態］
［構成］
次に、本発明の第１の実施形態の地絡保護システムを、図２を参照して説明する。図２において、１０は地絡保護装置、１０１はループを構成する回線および連絡線の電流変成器６Ａ，６Ｂおよび電圧変成器７Ａ，７Ｂの出力を地絡保護装置１０に入力する入力回路（入力手段）、１０２は各回線電流、電圧等を保護装置として使用しやすい大きさに変換する変換装置、１０３はループ系統を構成する配電線を一括してループ系統に事故があるかどうかを判定（識別）する一括事故判定回路（一括事故判定手段）、１０４はループを構成する配電線個別にどの回線の事故かを判定（識別）する回線個別判定回路（回線個別判定手段）である。なお、図２では７Ｂの出力を導入する方式で示してあるが、７Ｂの出力を用いず、１０４に７Ａの出力を用いる方法または１０４には電圧出力を用いない方法も可能である。以降の説明図では、７Ｂの出力を導入する場合の図で説明する。

１０５は、一括事故判定回路１０３によるループ系統の事故検出条件と回線個別判定回路１０４の判定結果に基づいて、事故回線を選択（検出）して遮断指令を出力する事故回線選択回路（事故回線検出手段）である。１０６は、事故配電線に係る遮断器へ遮断指令を与える信号である。遮断指令は、配電用変電所の遮断器とループ系統構成の連絡線遮断器への指令であるが、伝送装置を介して行うこともできる。

図２において、入力回路１０１への入力は、各変成器６Ａ，６Ｂ，７Ａ，７Ｂの出力が、伝送装置を介して得られるものである。上記の伝送装置に用いられる伝送媒体に関しては、有線若しくは無線のあらゆる媒体を適用可能であり、どのようなＬＡＮやＷＡＮを経由するか若しくは経由しないかは問わない。通信プロトコルについても、現在又は将来において利用可能なあらゆるものを適用可能である。

なお、説明の都合上、１０２〜１０５を「回路」としているが、ディジタルリレーで処理する場合はこれらの機能をコンピュータのソフトウェア処理で実現することもできる。このため、「…回路」は「…部」若しくは「…手段」として表現してもよい。つまり、各部を実現するための回路は、例えば、各機能を実現するＡＳＩＣやＣＰＵ等のＩＣチップその他の周辺回路によって構成したり、複数の機能を集約したシステムＬＳＩによって構成する等、種々考えられるものであり、特定のものには限定されない。コードやデータを含むプログラム、各種設定等を記憶する手段として、どのような種類、容量のメモリを確保するかについても自由である。ハードウェア処理によって実現する範囲とソフトウェア処理によって実現する範囲も自由である。

また、地絡保護装置１０を、汎用のコンピュータをプログラムで制御することによって、実現することもできる。この場合のプログラムは、コンピュータのハードウェアを物理的に活用することで、各部の機能を実現するものであり、かかるプログラムおよびプログラムを記録したハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭその他の種々の記録媒体は単独でも本発明の一態様である。したがって、例えば、パーソナルコンピュータにアプリケーションプログラムをインストールすることにより、本発明を構成することもできる。

［作用］
以上のような本実施形態の作用は、以下の通りである。
［零相還流電流］
まず、本実施形態の作用を説明する前に、地絡事故時にループ回線に流れる電流について、図３を参照して説明する。説明を簡略化するため、例えば、事故は１００％地絡事故とする。図３に示す各対地静電容量による電流Ｉａｓ、Ｉｃａ、Ｉｃｂ、Ｉｃｃは、１００％地絡事故時の零相電流３Ｉ_０値を示しているものとする。

ここで、Ｉａｓは、ループ系統を除いた電源母線からみた対地充電電流に基づく零相電流である。また、図３に示す電流記号は、各端子の零相電流３Ｉ_０の値を示し、電流方向は図に示した方向を基準とする。

各配電線のインピーダンスは、図に示す記号で与えている。負荷電流による平常時の零相還流電流は、配電線の各相インピーダンスの不平衡により、ループ配電線に流れる負荷電流（ＩＬ＝ＩＬａ＋ＩＬｂ＋ＩＬｃ）の大きさによって、ループ系統内を環流する。この大きさは、負荷電流が３相平衡した状態で、概略インピーダンス不平衡が５％程度で負荷電流の１〜２％程度である。

この大きさは、系統対地充電電流の大きさの数倍にもなり、地絡方向リレーの不正動作を招く。また、ループを構成する配電線の回線個別に比率差動保護方式を採用する方法もあるが、この場合も、外部事故時に、この零相循環電流が流入・流出電流となり、変流器の誤差を考慮すると高感度にはできず、内部事故感度が大きく低下する要因となる。

ここで、Ａ回線、Ｂ回線、Ｃ回線に流れるこの零相環流電流をＩａｔｈ、Ｉｂｔｈ、Ｉｃｔｈとし、Ｉａｔｈ＝Ｉｂｔｈ＋Ｉｃｔｈとして、１００％地絡事故時の各端子、各連絡線の電流を概略で求めた例を、表１に示す。ループ一括の電流Ｉとは、電源変電所端子であり、Ｉａａ＋Ｉａｂ＋Ｉａｃを意味している。また、個別判定のための連絡線電流は、Ａ回線はＩｂａを、Ｂ回線は−Ｉｂａ＋Ｉｂｂを、Ｃ回線は−Ｉｂｂとして使用する。

この表１から判るように、外部事故の差電流Ｉｄは、一括判定では、ループ系統内の合計した充電電流分の流出のみとなり、回線ごとの個別判定では、回線の充電電流分が流出となる。内部事故は事故点によらず、差電流Ｉｄは一括判定で変電所背後の充電電流分であり、個別判定では事故回線は事故回線の内部充電電流分を除いた電流となる。ループ系統内の健全回線は回線の内部充電電流が流出となる。

［地絡保護処理］
次に、本実施形態の作用を、図２および図３を参照して説明する。なお、電流変成器６Ａａ，６Ａｂ，６Ａｃ，６Ｂａ，６Ｂｂの二次側電流を変換した各回線電流の変換装置１０２の出力を、電流Ｉａａ，Ｉａｂ，Ｉａｃ，Ｉｂａ，Ｉｂｂとする。また、電圧変成器７Ａ，７Ｂa，７Ｂbから得られる零相電圧の変換装置１０２の出力をＶ_０とする。これらは、以降の他の実施形態の説明でも同様とする。

本実施形態では、変換装置１０２を介して得られた上記の電流、電圧を使用して、零相環流電流の影響を受けずに、ループ系統の事故を一括事故判定回路１０３で検出する。また、ループ系統を構成する配電線の個別回線ごとの電流・電圧についても、変換装置１０２を介して得られたものを使用して、回線個別判定回路１０４で事故回線を判定する。このような一括事故判定回路１０３の出力と回線個別判定回路１０４の出力の両者が成立したことによって、事故回線選択回路１０５が、当該配電線に係る遮断器へ遮断指令１０６を送出し、ループ点を遮断する。

その後、需要家保護装置と協調を取った変電所端子の図示しない事故検出リレーで、変電所端子の遮断器を遮断し、事故除去が行われる。変電所側遮断を行う装置については本発明の装置を使用するか、従来どおりの地絡方向リレーでの遮断であっても、需要家の保護設備と時間協調が取れるため、実現可能である。以下の実施形態では、変電所端子の遮断方法については説明を省略する。

［効果］
以上のような本実施形態によれば、一括事故判定回路１０３によって、零相環流電流の影響を受けない一括事故判定を行い、かつ、回線個別判定回路１０４によって、ループ系統内の配電線の事故回線の判定を個別に行うことにより、ループ系統であっても、高感度に確実な事故回線判定が可能となる。したがって、ループを構成する配電線の事故を的確に検出して選択遮断し、停電範囲を最小にすることができる。

［第２の実施形態］
［構成］
本発明の第２の実施形態の地絡保護装置を、図４、図５および図６を参照して説明する。なお、本実施形態は、基本的には、上記の第１の実施形態と同様であるため、同じ構成部については説明を省略する。

すなわち、図４に示すように、本実施形態の一括事故判定回路１０３は、電流判定回路１０３ａ、電圧判定回路１０３ｂおよびＡＮＤ回路１０３ｄを有している。電流判定回路１０３ａは、電源変電所端子のループを構成する配電線の各回線電流Ｉａａ，Ｉａｂ，Ｉａｃをベクトル加算して、この値Ｉｔｓ＝Ｉａａ＋Ｉａｂ＋Ｉａｃが所定値ｋ０より大きいときに出力を生じる回路である。電圧判定回路１０３ｂは、零相電圧Ｖ_０が所定値以上にあれば、出力を生じる回路である。

そして、ＡＮＤ回路１０３ｄは、電流判定回路１０３ａと電圧判定回路１０３ｂのＡＮＤをとる回路である。したがって、一括事故判定回路１０３は、電流判定回路１０３ａと電圧判定回路１０３ｂの条件が、両者とも成立したときに出力を生じるように構成されている。図５および図６は、このような電流判定回路１０３ａと電圧判定回路１０３ｂの判定特性例である。

［作用］
以上のような本実施形態の作用を説明する。なお、第１の実施形態と異なる一括事故判定回路１０３の作用についてのみ説明する。すなわち、ループ系統を構成する配電線の電源変電所端子電流のベクトル加算は、上述のように、零相還流電流がキャンセルされて事故電流分と充電電流分となる。

このベクトル加算された加算値Ｉｔｓは、外部事故の場合は、ループ系統内の全充電電流分であり、内部事故の場合は、系統全体の充電電流よりループ系統内の充電電流を差し引いた値となる。したがって、この加算値Ｉｔｓが、ループ系統内の充電電流（例えば、所定値ｋ０）より大きい値であれば、ループ系統の事故と判定できる。

また、地絡事故時には、必ず零相電圧Ｖ_０の発生があり、事故の検出を確実に行うため、Ｖ_０が所定値（例えばｋｖ）以上発生していることも加味して、ループ系統の事故を判定することができる。なお、零相電圧Ｖ_０に関する条件は、必ずしもこの一括事故判定回路１０３に必須のものではない。

［効果］
以上のような本実施形態によれば、一括事故判定回路１０３において、電流判定回路１０３ａの出力と電圧判定回路１０３ｂの出力のＡＮＤをとって、零相環流電流の影響を受けない一括事故判定を行うことにより、ループ系統であっても高感度に確実な事故回線判定が可能となる。したがって、配電線の事故を的確に検出して選択遮断し、停電範囲を最小にすることができる。

［第３の実施形態］
［構成］
本発明の第３の実施形態の地絡保護装置を、図７および図８を参照して説明する。なお、本実施形態は、基本的には、上記の第１の実施形態と同様であるため、同じ構成部については説明を省略する。

すなわち、図７に示すように、本実施形態の一括事故判定回路１０３は、電流判定回路１０３ａ、位相判定回路１０３ｃおよびＡＮＤ回路１０３ｄを有している。電流判定回路１０３ａは、電源変電所端子のループを構成する配電線の各回線電流をベクトル加算して、この加算値Ｉｔｓが所定値ｋ０より大きいときに出力を生じる回路である。位相判定回路１０３ｃは、加算した電流値ＩｔｓとＶ_０の位相差λが所定値以内（θ１＜λ＜θ２）にあれば出力を生じる回路である。

そして、ＡＮＤ回路１０３ｄは、電流判定回路１０３ａと位相判定回路１０３ｃのＡＮＤをとる回路である。したがって、一括事故判定回路１０３は、この電流判定回路１０３ａと位相判定回路１０３ｃの条件が、両者とも成立したときに出力を生じるように構成されている。図８は、このような位相判定回路１０３ｃの判定特性例である。なお、図中、αは最大感度角を示す。

このベクトル加算された加算値Ｉｔｓがループ系統内の充電電流より大きい値であれば、ループ系統の事故と判定できる。しかし、外部事故時はループ系統内の全充電電流が加算値Ｉｔｓとなるため、ループ系統内の充電電流が大きい場合は高感度が望めなくなる。ここで、ループ外の事故のときとループ系統内の事故とでは、Ｖ_０とＩｔｓの位相が逆位相になる。そこで、本実施形態では、位相判定回路１０３ｃを利用して、位相を判定することによる事故判定も行う。

［効果］
以上のような本実施形態によれば、一括事故判定回路１０３において、電流判定回路１０３ａの出力と位相判定回路１０３ｃの出力のＡＮＤをとって、零相環流電流の影響を受けない一括事故判定を行うことにより、ループ系統内の充電電流が大きくて電流値による高感度な事故判定が望めない場合であっても、位相によって高感度に確実な事故回線判定が可能となる。したがって、配電線の事故を的確に検出して選択遮断し、停電範囲を最小にすることができる。

［第４の実施形態］
［構成］
本発明の第４の実施形態の地絡保護装置を、図９を参照して説明する。なお、本実施形態は、基本的には、上記の第１の実施形態と同様であるため、同じ構成部については説明を省略する。

すなわち、図９に示すように、本実施形態の回線個別判定回路１０４は、差動分算出回路１０４ａおよび比較判定回路１０４ｂを有している。差動分算出回路１０４ａは、ループを構成する配電線の回線ごとに、電源変電所端子電流と連絡線電流とのベクトル和の差動分を求める回路である。

本実施形態において、図３に示した系統構成に適用した場合には、連絡線側電流は、当該配電線にかかる連絡線の電流を使用する。たとえば、Ａ回線はＩｂａであり、Ｂ回線は−Ｉｂａ＋Ｉｂｂであり、Ｃ回線は−Ｉｂｂである。比較判定回路１０４ｂは、回線ごとに加算した電流値Ｉｄａ，Ｉｄｂ，Ｉｄｃの大きさ比較を行い、最大回線を選択する回路である。したがって、この個別選択された回線に、一括事故判定回路１０３の出力を条件に、遮断指令が与えられる構成となっている。

［作用］
以上のような本実施形態の作用を説明する。なお、第１の実施形態と異なる回線個別判定回路１０４の説明を主体に、図３の系統例と、上述のループ系統の電流関係を用いて説明する。

すなわち、ループ外事故は一括事故判定回路１０３の出力が生ぜず、不動作となる。ループ内事故は一括事故判定回路１０３の出力があり、事故回線選択はこの回線個別判定回路１０４の出力で与えられる。たとえば、図３に示すように、Ａ回線事故のとき、個別回線の差電流Ｉｄａ，Ｉｄｂ，Ｉｄｃは、上述の通り、
Ｉｄａ＝Ｉａｓ＋Ｉｃｂ＋Ｉｃａ
Ｉｄｂ＝−Ｉｃｂ
Ｉｄｃ＝−Ｉｃｃ
で与えられる。

すなわち、差電流Ｉｄａ，Ｉｄｂ，Ｉｄｃは、事故回線が最大となり、この値が所定値ｋ０以上であれば、比較判定回路１０４ｂによって、事故回線が選択され出力される。この出力と、一括事故判定回路１０３の出力に基づいて、事故回線選択回路１０５から、事故回線に遮断指令が与えられる。

［効果］
以上のような本実施形態によれば、一括事故判定回路１０３によって、零相環流電流の影響を受けない一括事故判定を行い、かつ、回線個別判定回路１０４によって、ループ系統内の配電線の事故回線の判定を、差電流の大きさの比較判定に基づいて個別に行うことにより、ループ系統であっても高感度に確実な事故回線判定が可能となる。したがって、ループを構成する配電線の事故を的確に検出して選択遮断し、停電範囲を最小にすることができる。

［第５の実施形態］
［構成］
本発明の第５の実施形態の短絡保護装置を、図１０を参照して説明する。なお、本実施形態は、基本的には、上記の第１の実施形態と同様であるため、同じ構成部については、説明を省略する。

すなわち、図１０に示すように、本実施形態の回線個別判定回路１０４は、差動位相判定回路１０４ｃおよび比較判定回路１０４ｄを有している。差動位相判定回路１０４ｃは、ループを構成する配電線の回線ごとに電源変電所端子電流と連絡線電流とのベクトル和の差動分を求め、この差動分と零相電圧の位相が所定の範囲内にあるときにその回線を選択する回路である。なお、図１０において、１０４に導入する零相電圧は、ループ点零相電圧７Ｂを用いているが、７Ａを用いることもできる。

このときの連絡線側の電流は、図３に示した系統構成に適用した場合は、当該配電線に係る連絡線の電流を使用する。たとえば、Ａ回線はＩｂａであり、Ｂ回線は−Ｉｂａ＋Ｉｂｂであり、Ｃ回線は−Ｉｂｂである。

比較判定回路１０４ｄは、差動位相判定回路１０４ｃにおいて成立した回線のうち、差電流の大きさ比較を行い、差電流が最大の回線を選択する回路である。したがって、この個別選択された回線に対して、一括事故判定回路１０３の出力を条件に、遮断指令が与えられる構成となっている。なお、この差動位相判定回路１０４ｃの判定特性は、第２の実施形態の電流判定回路１０３ａや位相判定回路１０３ｃの例と同じであり、電流判定回路１０３ａのＩｔｓをＩｄに置き換えればよい。

［作用］
以上のような本実施形態の作用を説明する。なお、第１の実施形態と異なる回線個別判定回路１０４の説明を主体に、図３の系統構成例と、上述のループ系統の電流関係を用いて説明する。

すなわち、ループ外事故は一括事故判定回路１０３の出力が生ぜず、不動作となる。ループ内事故は一括事故判定回路１０３の出力があり、事故回線選択は、この回線個別判定回路１０４の出力で与えられる。たとえば、図３に示すように、Ａ回線事故のときの個別回線の差電流Ｉｄａ，Ｉｄｂ，Ｉｄｃは、上述の第４の実施形態で示したとおりである。

また、これらＩｄとＶ_０の位相関係は、一般に、誤差を無視すれば、上述の通り、事故回線の場合は所定値θ以内を満足し、健全回線の場合は自回線の充電電流の流出となり、事故回線と逆の位相関係になる。したがって、差動位相判定回路１０４ｃによる差電流と位相の判定と、比較判定回路１０４ｄによる比較判定により、事故回線選択回路１０５が事故回線を選択し、遮断指令が出力される。

［効果］
以上のような本実施形態によれば、一括事故判定回路１０３によって、零相環流電流の影響を受けない一括事故判定を行い、かつ、回線個別判定回路１０４によって、ループ系統内の配電線の事故回線の判定を、差電流の大きさの比較判定のみならず、位相関係に基づいて個別に行うことにより、ループ系統であっても高感度に確実な事故回線判定が可能となる。したがって、仮に零相環流電流による誤差があっても健全回線を誤選択することは無く、配電線の事故を的確に検出して選択遮断し、停電範囲を最小にすることができる。

［第６の実施形態］
［構成］
本発明の第６の実施形態の地絡保護装置を、図１１を参照して説明する。なお、本実施形態は、基本的には、上記の第１の実施形態と同様であるため、同じ構成部については、説明を省略する。

すなわち、図１１に示すように、本実施形態の回線個別判定回路１０４における差動位相判定回路１０４ｅは、ループを構成する配電線の回線ごとに電源変電所端子電流と連絡線電流とのベクトル和の差動分（Ｉｄａ，Ｉｄｂ，Ｉｄｃ）を動作量とし、電源変電所端子電流と連絡線電流とのスカラー和を抑制量（Ｉｒａ，Ｉｒｂ，Ｉｒｃ）として比率差動を構成し、この差動分と零相電圧の位相（λａ，λｂ，λｃ）が所定の範囲内（θ１＜λａ＜θ２，θ１＜λｂ＜θ２，θ１＜λｃ＜θ２）にあるときにその回線を選択する回路である。この方式は一般の特別高圧以上の送電線保護に使用されている方法である。なお、図１１で、１０４に導入される零相電圧は７Ｂを用いているが、７Ａを用いることもできる。

この方式の連絡線側の電流は、図３に示した系統構成に適用した場合は、当該配電線に係る連絡線の電流を使用する。たとえば、Ａ回線はＩｂａであり、Ｂ回線は−Ｉｂａ＋Ｉｂｂであり、Ｃ回線は−Ｉｂｂである。

比較判定回路１０４ｄは、差動位相判定回路１０４ｅにおいて選択された回線のうち、差電流の大きさ比較を行い、差電流が最大の回線を更に選択する回路である。したがって、この選択された回線に対して、一括事故判定回路１０３の出力を条件に、遮断指令が与えられる構成となっている。なお、図１２は、この比較判定回路１０４ｄの判定特性例である。

すなわち、ループ外事故は一括事故判定回路１０３の出力が生ぜず、不動作となる。ループ内事故は一括事故判定回路１０３の出力があり、事故回線選択はこの回線個別判定回路１０４の出力で与えられる。

たとえば図３に示すようにＡ回線の至近端事故（Ｆ２）のとき、個別回線の動作量である差電流Ｉｄａ、Ｉｄｂ、Ｉｄｃは、上述の第４の実施形態で示した通りである。また、抑制量Ｉｒは
Ｉｒａ＝｜Ｉａｓ＋Ｉｃｂ＋Ｉｃｃ＋Ｉａｔｈ｜＋｜Ｉａｔｈ｜
Ｉｒｂ＝｜−Ｉｃｂ−Ｉｂｔｈ｜＋｜Ｉａｔｈ−Ｉｃｔｈ｜
Ｉｒｃ＝｜−Ｉｃｃ−Ｉｃｔｈ｜＋｜Ｉｃｔｈ｜
で与えられる。この場合、Ｂ回線とＣ回線は動作量が小さく、不動作となる。Ａ回線は動作量が大きく、比率特性上動作範囲になる。

すなわち、事故回線の差電流が最大となり、また、これらＩｄとＶ_０の位相関係は、一般に、誤差を無視すれば、上述の通り、事故回線の場合は所定値θ以内となり、健全回線の場合は所定値θ以外となる。したがって、差動位相判定回路１０４ｅによる差電流と位相の判定と、比較判定回路１０４ｄによる比較判定により、事故回線選択回路１０５が逆の事故回線を選択し、遮断指令を出力される。

［他の実施形態］
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではない。例えば、上記の実施形態では、図１に示したように、ループ系統の構成を、配電線間の連絡線で説明したが、図１３に示すように、ループ点を同一とした系統であっても、同じ効果が期待できる。

この場合、電源変電所側の端子電流は、図３と同一であるが、連絡線側の電流はＡ回線の電流は、図３のＩｂａが図１３ではＩｂａであり、Ｂ回線の電流は、図３の−Ｉｂａ＋Ｉｂｂが図１３ではＩｂｂである。また、図３のＣ回線の連絡線側電流−Ｉｂｂは、図１３ではＩｂｃと置き換えれば、本発明の趣旨と一致する。

なお、本発明および本実施形態において、処理の基準となる具体的な数値としてどのようなものを採用するかは自由である。したがって、「以上」、「以下」その他の大小比較の表現は、便宜的なものであり、基準となる数値を含む場合（「以上」、「以下」）も含まない場合（「より大きい」、「を超える」、「より小さい」、「未満」）も実質的には同じである。

以上述べた第１〜第６の実施形態では、ループ点遮断器を遮断した後に変電所端子遮断器を遮断するようにしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、ループ点遮断器と変電所端子遮断器とを同時に遮断するようにしてもよい。

本発明の実施形態の適用対象となる系統の一例を示す配電系統図本発明の地絡保護装置の第１の実施形態を示す機能ブロック図図２の実施形態におけるループ系統の事故電流を示す説明図本発明の地絡保護装置の第２の実施形態を示す機能ブロック図図４の実施形態における電流判定特性例を示す説明図図５の実施形態における電圧判定特性例を示す説明図本発明の地絡保護装置の第３の実施形態を示す機能ブロック図図７の実施形態における位相判定例を示す説明図本発明の地絡保護装置の第４の実施形態を示す機能ブロック図本発明の地絡保護装置の第５の実施形態を示す機能ブロック図本発明の地絡保護装置の第６の実施形態を示す機能ブロック図図１１の実施形態における比率差動判定特性例を示す説明図ループ点を同一地点にしたループ系統構成例を示す系統図一般的な平行２回線のループ系統構成例を示す系統図

符号の説明

１…配電用変電所母線
２…配電線
３…連絡線
４…負荷線
５Ａ…変電所の端子遮断器
５Ｂ…ループ点遮断器
６，７…変成器
６Ａ，６Ｂ…電流変成器
７Ａ，７Ｂ…電圧変成器
１０…地絡保護装置
１０１…入力回路
１０２…変換装置
１０３…一括事故判定回路
１０３ａ…電流判定回路
１０３ｂ…電圧判定回路
１０３ｃ…位相判定回路
１０３ｄ…ＡＮＤ回路
１０４…回線個別判定回路
１０４ａ…差動分算出回路
１０４ｂ，１０４ｄ…比較判定回路
１０４ｃ，１０４ｅ…差動位相判定回路
１０５…事故回線選択回路

Claims

電源変電所に接続された複数の配電線を、ループ点（連絡線）遮断器を介してループ構成して電力を供給するようにした配電系統の地絡保護システムにおいて、
電源変電所端子の零相電流および零相電圧、ループ点（連絡線）の零相電流をそれぞれ抽出する抽出手段と、
前記抽出手段から得られた電気量のうち、ループを構成する配電線の電源変電所端子零相電流および零相電圧を導入して、当該ループを構成する複数の配電線に事故があるか否かを一括して判定する一括事故判定手段と、
前記抽出手段から得られた電気量のうち、ループを構成する配電線の個別回線毎に、電源変電所端子の零相電流、ループ点の零相電流を導入して、事故回線を識別する回線個別判定手段と、
前記一括事故判定手段および前記回線個別判定手段の双方から動作信号を導入して、前記ループ点遮断器に遮断指令を出力する事故回線検出手段と、
を備えたことを特徴とする配電系統の地絡保護システム。
電源変電所に接続された複数の配電線を、ループ点（連絡線）遮断器を介してループ構成して電力を供給するようにした配電系統の地絡保護システムにおいて、
電源変電所端子の零相電流および零相電圧、ループ点（連絡線）の零相電流および零相電圧をそれぞれ抽出する抽出手段と、
前記抽出手段から得られた電気量のうち、ループを構成する配電線の電源変電所端子零相電流および零相電圧を導入して、当該ループを構成する複数の配電線に事故があるか否かを一括して判定する一括事故判定手段と、
前記抽出手段から得られた電気量のうち、ループを構成する配電線の個別回線毎に、電源変電所端子の零相電流、ループ点の零相電流および零相電圧を導入して、事故回線を識別する回線個別判定手段と、
前記一括事故判定手段および前記回線個別判定手段の双方から動作信号を導入して、前記ループ点遮断器に遮断指令を出力する事故回線検出手段と、
を備えたことを特徴とする配電系統の地絡保護システム。
前記一括事故判定手段は、各配電線の電源変電所端子零相電流の合成電流値が、所定値以上であるときに事故と判定することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の配電系統の地絡保護システム。
前記一括事故判定手段は、各配電線の電源変電所端子零相電流の合成電流値が所定値以上であり、かつ電源変電所端子の零相電圧との位相関係が所定範囲内であるときに事故と判定することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の配電系統の地絡保護システム。
前記回線個別判定手段は、各配電線の回線ごとの電源変電所端子零相電流と各配電線に係る連絡線の零相電流とに基づいて得られた差電流のうち、最大となる回線の差電流が所定値を超えているときに、その配電線を事故回線と判定することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の配電系統の地絡保護システム。
前記回線個別判定手段に電源変電所端子零相電圧を導入し、前記回線個別判定手段は、各配電線の回線ごとの電源変電所端子零相電流と各配電線に係る連絡線の零相電流とに基づいて、得られた差電流と電源変電所端子の零相電圧の位相関係が所定範囲内である回線のうち、差電流の最大回線の零相電流が所定値を超えているときに、その配電線を事故回線と判定することを特徴とする請求項１記載の配電系統の地絡保護システム。
前記回線個別判定手段に電源変電所端子零相電圧を導入し、前記回線個別判定手段は、各配電線の回線ごとの電源変電所端子零相電流と各配電線に係る連絡線の零相電流とに基づいて、得られた差電流と電源変電所端子の零相電圧の位相関係が所定範囲内でかつ比率特性上の動作範囲を満足する回線のうち、差電流の最大回線を事故回線と判定することを特徴とする請求項１記載の配電系統の地絡保護システム。
前記回線個別判定手段は、各配電線の回線ごとの電源変電所端子零相電流と各配電線に係る連絡線の零相電流とに基づいて、得られた差電流とループ点の零相電圧の位相関係が所定範囲内である回線のうち、差電流の最大回線の零相電流が所定値を超えているときに、その配電線を事故回線と判定することを特徴とする請求項２記載の配電系統の地絡保護システム。
前記回線個別判定手段は、各配電線の回線ごとの電源変電所端子零相電流と各配電線に係る連絡線の零相電流とに基づいて、得られた差電流とループ点の零相電圧の位相関係が所定範囲内でかつ比率特性上の動作範囲を満足する回線のうち、差電流の最大回線を事故回線と判定することを特徴とする請求項２記載の配電系統の地絡保護システム。
電源変電所に接続された複数の配電線を、ループ点（連絡線）遮断器を介してループ構成して電力を供給するようにした配電系統の地絡保護方法において、
電源変電所端子の零相電流および零相電圧、ループ点（連絡線）の零相電流および零相電圧をそれぞれ抽出する抽出処理と、
前記抽出処理で得られた電気量のうち、ループを構成する配電線の電源変電所端子零相電流および零相電圧を導入して、当該ループを構成する複数の配電線に事故があるか否かを一括して判定する一括事故判定処理と、
前記抽出処理で得られた電気量のうち、ループを構成する配電線の個別回線毎に、電源変電所端子の零相電流、ループ点の零相電流および零相電圧を導入して、事故回線を識別する回線個別判定処理と、
前記一括事故判定処理および前記回線個別判定処理の双方により動作信号を導入して、前記ループ点遮断器に遮断指令を出力する事故回線検出処理と、
を実行することを特徴とする配電系統の地絡保護方法。