JP2009005552A - 地絡事故予知システムおよび地絡事故予知方法 - Google Patents

Abstract

【課題】零相電圧および零相電流の実効値や零相電圧と零相電流との位相差の演算を行うことなく電線路の樹木接触などによる地絡事故を予知することができる地絡事故予知システムおよび地絡事故予知方法を提供する。
【解決手段】地絡事故予知システム１は、地絡保護継電器４の地絡方向継電器４ａから入力される瞬時出力信号Ｓ₁に基づいて配電線３における微地絡の継続時間を算出するとともに、限時特性型地絡過電圧継電器６から入力される零相電圧検出信号Ｓ_V0に基づいて微地絡発生時の零相電圧の電圧値を算出し、算出した微地絡の継続時間および零相電圧の電圧値に基づいて配電線３における地絡事故を予知する地絡事故予知装置２４を具備する。
【選択図】図１

Description

本発明は、地絡事故予知システムおよび地絡事故予知方法に関し、特に、絶縁化された配電線が樹木などに接触して生じる地絡事故を事前に予知するのに好適な地絡事故予知システムおよび地絡事故予知方法に関する。

近年、配電線（電線路）は絶縁化されてきており、配電線が裸で露出している箇所は少なくなってきている。このため、配電線の地絡接触は必ず絶縁物（配電線の被覆）が間に入るので、遮断器が遮断されるような地絡事故は微地絡（遮断器が遮断されない程度の地絡）の発生を伴うことが多く、また、微地絡の継続時間も数ｍｓから数百ｍｓというようにだんだんと長くなるケースが多くなってきている。

下記の特許文献１には、配電線の樹木接触は地絡に至る前の段階では高抵抗接触であり、それによる漏洩電流信号は微弱であるために、配電系統に存在する残留零相電流や残留零相電圧から識別して樹木接触信号を検出し判定することは難しかったことに鑑み、零相電圧、零相電流および零相電圧と零相電流との位相差を設定周期で取得しておき、時系列的なデータの変化を監視することにより、これらのデータは数分から数十分のオーダで変化するため、零相電圧および零相電流の大きさの時間変化分の監視をするとともに、零相電圧と零相電流との位相差の変化分を監視して、樹木接触の有無を検出することを可能とした、配電線の樹木接触監視装置が開示されている。
特開２００５−３０４１１４号公報

しかしながら、上記の特許文献１に開示された配電線の樹木接触監視装置では、配電変電所および配電線の適切な箇所に配備された複数の子局内に設けられた電圧測定センサーおよび電流測定センサーを用いて零相電圧および零相電流を測定する必要があるとともに、測定した零相電圧および零相電流の実効値の演算や、零相電圧と零相電流との位相差の演算を行う必要があるという問題がある。

本発明の目的は、零相電圧および零相電流の実効値や零相電圧と零相電流との位相差の演算を行うことなく電線路の樹木接触などによる地絡事故を予知することができる地絡事故予知システムおよび地絡事故予知方法を提供することにある。

本発明の地絡事故予知システムは、母線（２）から分岐された電線路（３）に設けられた零相変流器（８）および該母線に設けられた零相変成器（９）に接続された地絡方向継電器（４ａ）と該零相変成器に接続された地絡過電圧継電器（４ｂ）とを備えた地絡保護継電器（４）と、前記零相変成器に接続された、かつ、零相電圧の値に比例して復帰時間が長くなる限時特性を有する限時特性型地絡過電圧継電器（６）と、前記地絡方向継電器から入力される瞬時出力信号（Ｓ₁）に基づいて前記電線路における微地絡の継続時間を算出するとともに前記限時特性型地絡過電圧継電器から入力される零相電圧検出信号（Ｓ_V0）に基づいて該微地絡発生時の零相電圧の電圧値を算出し、該算出した微地絡の継続時間および零相電圧の電圧値に基づいて前記電線路における地絡事故を予知する地絡事故予知手段（２４；２４’）とを具備することを特徴とする。
ここで、前記地絡事故予知手段が、前記算出した微地絡の継続時間が前記地絡方向継電器の動作時限未満である場合には、前記電線路において連続して生じた微地絡ごとに算出した継続時間が単調増加しており、かつ、該電線路において連続して生じた微地絡ごとに算出した零相電圧の電圧値がすべて地絡の継続時間および零相電圧の電圧値の関係を示す地絡事故パターン（Ｐ）の電圧値幅（Ｗ）内に入っている場合に、前記電線路における地絡事故を予知してもよい。
前記地絡事故予知手段が、前記算出した微地絡の継続時間が前記地絡方向継電器の動作時限以上で前記地絡過電圧継電器の動作時限未満である場合には、前記算出した零相電圧の電圧値が地絡の継続時間および零相電圧の電圧値の関係を示す地絡事故パターン（Ｐ）の電圧値幅（Ｗ）内に入っている場合に、前記電線路における地絡事故を予知してもよい。
前記地絡事故予知手段が、所定の時間間隔で前記瞬時出力信号および前記零相電圧検出信号を取り込んで、該取り込んだ瞬時出力信号および零相電圧検出信号の状変情報を保管する子局側遠方監視制御装置（２１）と、該子局側遠方監視制御装置と通信回線（２２）を介して相互接続された親局側遠方監視制御装置（２３）であって、前記電線路において微地絡が発生すると、該微地絡の継続時間を含む時間範囲の前記瞬時出力信号および前記零相電圧検出信号の状変情報の送信を要求する要求信号を前記子局側遠方監視制御装置に前記通信回線を介して送信し、該子局側遠方監視制御装置から前記要求した時間範囲の瞬時出力信号および零相電圧検出信号の状変情報を受信する親局側遠方監視制御装置（２３）と、該親局側遠方監視制御装置から入力される前記瞬時出力信号および前記零相電圧検出信号の状変情報に基づいて、前記電線路における地絡事故を予知する地絡事故予知装置（２４）とを備えてもよい。
前記地絡事故予知装置（２４）が、前記瞬時出力信号の状変情報に基づいて前記地絡方向継電器の動作時間を求めることにより、前記微地絡の継続時間を算出し、前記零相電圧検出信号の状変情報に基づいて該零相電圧検出信号のパルス幅を求めることにより、前記零相電圧の電圧値を算出してもよい。
前記地絡事故予知手段が、前記地絡方向継電器から入力される瞬時出力信号および前記限時特性型地絡過電圧検出器から入力される零相電圧検出信号に基づいて前記電線路における地絡事故を予知する地絡事故予知装置（２４’）を備えてもよい。
前記地絡事故予知装置（２４’）が、前記瞬時出力信号の立上りエッジおよび立下りエッジを検出して、該検出した瞬時出力信号の立上りエッジおよび立下りエッジの時間差を求めることにより、前記微地絡の継続時間を算出し、前記零相電圧検出信号の立上りエッジおよび立下りエッジを検出して、該検出した零相電圧検出信号の立上りエッジおよび立下りエッジの時間差を求め、該求めた時間差に基づいて前記零相電圧の電圧値を算出してもよい。

本発明の地絡事故予知方法は、母線（２）から分岐された電線路（３）に生じる地絡事故を予知するための地絡事故予知方法であって、前記電線路に設けられた零相変流器（８）および前記母線に設けられた零相変成器（９）に接続された地絡方向継電器（４ａ）と該零相変成器に接続された地絡過電圧継電器（４ｂ）とを備えた地絡保護継電器（４）から出力される瞬時出力信号（Ｓ₁）と、前記零相変成器に接続された限時特性型地絡過電圧継電器（６）から出力される零相電圧検出信号（Ｓ_V0）とを地絡事故予知手段（２４；２４’）に入力する第１のステップ（Ｓ１１，Ｓ１２）と、前記地絡事故予知手段が、前記瞬時出力信号に基づいて前記電線路における微地絡の継続時間を算出するとともに前記零相電圧検出信号に基づいて該微地絡発生時の零相電圧の電圧値を算出し、該算出した微地絡の継続時間および零相電圧の電圧値に基づいて前記電線路における地絡事故を予知する第２のステップ（Ｓ１３〜Ｓ１７）とを具備することを特徴とする。
前記第１のステップにおいて、子局側遠方監視制御装置（２１）が、所定の時間間隔で前記瞬時出力信号および前記零相電圧検出信号を取り込んで、該取り込んだ瞬時出力信号および零相電圧検出信号の状変情報を保管し、前記子局側遠方監視制御装置と通信回線（２２）を介して相互接続された親局側遠方監視制御装置（２３）が、前記電線路において微地絡が発生すると、該微地絡の継続時間を含む時間範囲の前記瞬時出力信号および前記零相電圧検出信号の状変情報の送信を要求する要求信号を前記子局側遠方監視制御装置に前記通信回線を介して送信し、該子局側遠方監視制御装置から前記要求した時間範囲の瞬時出力信号および零相電圧検出信号の状変情報を受信し、前記第２のステップにおいて、前記親局側遠方監視制御装置に接続された地絡事故予知装置（２４）が、該親局側遠方監視制御装置から入力される前記瞬時出力信号の状変情報に基づいて前記地絡方向継電器の動作時間を求めることにより前記微地絡の継続時間を算出するとともに、該親局側遠方監視制御装置から入力される前記零相電圧検出信号の状変情報に基づいて該零相電圧検出信号のパルス幅を求めることにより前記零相電圧の電圧値を算出し、前記地絡事故予知装置が、前記算出した微地絡の継続時間が前記地絡方向継電器の動作時限未満である場合には、前記電線路において連続して生じた微地絡ごとに算出した継続時間が単調増加しており、かつ、該電線路において連続して生じた微地絡ごとに算出した零相電圧の電圧値がすべて地絡の継続時間および零相電圧の電圧値の関係を示す地絡事故パターン（Ｐ）の電圧値幅（Ｗ）内に入っている場合に、前記電線路における地絡事故を予知し、また、前記算出した微地絡の継続時間が前記地絡方向継電器の動作時限以上で前記地絡過電圧継電器の動作時限未満である場合には、前記算出した零相電圧の電圧値が前記地絡事故パターンの電圧値幅内に入っている場合に、前記電線路における地絡事故を予知してもよい。
前記第２のステップにおいて、前記地絡保護継電器および前記限時特性型地絡過電圧継電器に接続された地絡事故予知装置（２４’）が、前記瞬時出力信号の立上りエッジおよび立下りエッジを検出して、該検出した瞬時出力信号の立上りエッジおよび立下りエッジの時間差を求めることにより、前記微地絡の継続時間を算出し、前記零相電圧検出信号の立上りエッジおよび立下りエッジを検出して、該検出した零相電圧検出信号の立上りエッジおよび立下りエッジの時間差を求め、該求めた時間差に基づいて前記零相電圧の電圧値を算出し、前記地絡事故予知装置が、前記算出した微地絡の継続時間が前記地絡方向継電器の動作時限未満である場合には、前記電線路において連続して生じた微地絡ごとに算出した継続時間が単調増加しており、かつ、該電線路において連続して生じた微地絡ごとに算出した零相電圧の電圧値がすべて地絡の継続時間および零相電圧の電圧値の関係を示す地絡事故パターン（Ｐ）の電圧値幅（Ｗ）内に入っている場合に、前記電線路における地絡事故を予知し、また、前記算出した微地絡の継続時間が前記地絡方向継電器の動作時限以上で前記地絡過電圧継電器の動作時限未満である場合には、前記算出した零相電圧の電圧値が前記地絡事故パターンの電圧値幅内に入っている場合に、前記電線路における地絡事故を予知してもよい。

本発明の地絡事故予知システムおよび地絡事故予知方法は、地絡方向継電器の瞬時出力信号に基づいて算出した微地絡の継続時間と限時特性型地絡過電圧継電器の出力信号に基づいて算出した零相電圧の電圧値とを用いて地絡事故を予知するので、零相電圧および零相電流の実効値や零相電圧と零相電流との位相差の演算を行う必要がなく地絡事故を予知することができるという効果を奏する。

上記の目的を、地絡方向継電器の瞬時出力信号に基づいて微地絡の継続時間を算出するとともに限時特性型地絡過電圧継電器の零相電圧検出信号に基づいて微地絡発生時の零相電圧の電圧値を算出し、算出した微地絡の継続時間および零相電圧の電圧値に基づいて電線路における地絡事故を予知することにより実現した。

以下、本発明の地絡事故予知システムおよび地絡事故予知方法の実施例について、図面を参照して説明する。
本発明の第１の実施例による地絡事故予知システム１は、遠制情報を用いた地絡事故予知システムであり、図１に示すように、母線２から分岐された配電線３（電線路）に設けられたかつ地絡方向継電器（ＤＧ）４ａおよび地絡過電圧継電器（ＯＶＧ）４ｂを備える地絡保護継電器４と、配電線３に設けられたかつ地絡保護継電器４のトリップ信号Ｓ_DGに基づいて配電線３を遮断する遮断器５と、母線２に設けられた限時特性型地絡過電圧継電器（Ｖ₀／Ｔ）６と、子局側遠方監視制御装置（以下、「子局側テレコン」と称する。）２１と、子局側テレコン２１と通信回線２２を介して接続された親局側遠方監視制御装置（以下、「親局側テレコン」と称する。）２３と、親局側テレコン２３に接続された地絡事故予知装置２４と、地絡事故予知装置２４に接続されたメモリ２５とを具備する。

ここで、配電線３には零相変流器（ＺＣＴ）８が設けられており、当該配電線３（１次側）において微地絡（遮断器５が遮断されない程度の地絡）や地絡事故（地絡により遮断器５が遮断される事故）が生じると零相変流器８により地絡保護継電器４の地絡方向継電器４ａに零相電流（以下、「Ｉ₀電流」と称する。）を供給するようにしている。また、母線２には零相変成器（ＧＰＴ）９が設けられており、母線２の零相電圧（以下、「Ｖ₀電圧」と称する。）を零相変成器（ＧＰＴ）９により低電圧に変換して地絡保護継電器４の地絡方向継電器４ａおよび地絡過電圧継電器４ｂと限時特性型地絡過電圧継電器６とに（２次側に）出力するようにしている。

地絡保護継電器４は、２つの要素のＶ₀電圧およびＩ₀電流の大きさおよび位相により動作し、Ｖ₀電圧が約８ＶかつＩ₀電流が約３ｍＡで位相が９０度といったような整定は、実際に６，０００Ωの地絡を基準に地絡させてそれぞれの特性により整定が行われている。

地絡保護継電器４は、図２に示すように、地絡方向継電器４ａと、地絡過電圧継電器４ｂと、第１のタイマ４ｃと、第２のタイマ４ｄと、トリップ信号生成部４ｅとを備える。
地絡方向継電器４ａは、整定値を超えるＩ₀電流およびＶ₀電圧が入力されている間、ハイレベルの出力信号（以下、「瞬時出力信号Ｓ₁」と称する。）を出力する。
第１のタイマ４ｃは、地絡方向継電器４ａの動作時限を２００ｍｓとするためのものであり、地絡方向継電器４ａの瞬時出力信号Ｓ₁が２００ｍｓ以上継続すると、ハイレベルの出力信号を出力する。
地絡過電圧継電器４ｂは、整定値を超えるＶ₀電圧が入力されている間、ハイレベルの出力信号を出力する。
第２のタイマ４ｄは、地絡過電圧継電器４ｂの動作時限を５００ｍｓとするためのものであり、地絡過電圧継電器４ｂの出力信号が５００ｍｓ以上継続すると、ハイレベルの出力信号を出力する。
トリップ信号生成部４ｅは、第１のタイマ４ｃの出力信号と第２のタイマ４ｄの出力信号との論理積をとる論理積回路からなる。これにより、地絡方向継電器４ａの瞬時出力信号Ｓ₁が２００ｍｓ以上継続しかつ地絡過電圧継電器４ｂの出力信号が５００ｍｓ以上継続した場合に、トリップ信号生成部４ｅからトリップ信号Ｓ_DGが遮断器５に出力される。
地絡方向継電器４ａの瞬時出力信号Ｓ₁とトリップ信号Ｓ_DGとは、子局側テレコン２１に出力される。

限時特性型地絡過電圧継電器６は、Ｖ₀電圧（オープンデルタ）で動作し、Ｖ₀電圧の値に比例して復帰時間が長くなる限時特性を有するものである。したがって、限時特性型地絡過電圧継電器６の出力信号（以下、「零相電圧検出信号Ｓ_V0」と称する。）は、図３に示すように、Ｖ₀電圧の値に比例してパルス幅が長い信号となる。したがって、零相電圧検出信号Ｓ_V0のパルス幅に基づいてＶ₀電圧の電圧値を検出することができる。
零相電圧検出信号Ｓ_V0は、子局側テレコン２１に出力される。

子局側テレコン２１は、ＳＯＥ（Sequence of Events）機能を備えており、所定の時間間隔（たとえば、１０ｍｓ）で、地絡方向継電器４ａからの瞬時出力信号Ｓ₁、地絡保護継電器４からのトリップ信号Ｓ_DGおよび限時特性型地絡過電圧継電器６からの零相電圧検出信号Ｓ_V0を取り込んで、取り込んだ瞬時出力信号Ｓ₁、トリップ信号Ｓ_DGおよび零相電圧検出信号Ｓ_V0の状変情報を作成して保管し、親局側テレコン２３のＳＯＥ要求に応じて、瞬時出力信号Ｓ₁、トリップ信号Ｓ_DGおよび零相電圧検出信号Ｓ_V0の状変情報のうちの要求された時間範囲のものを表わすＳＯＥ状変記録信号Ｓ_SOEを親局側テレコン２３に通信回線２２を介して伝送（たとえば、パケット伝送）する。

親局側テレコン２３は、監視制御所に設置されており、指定する時間範囲の瞬時出力信号Ｓ₁、トリップ信号Ｓ_DGおよび零相電圧検出信号Ｓ_V0の状変情報の送信を子局側テレコン２１に要求するＳＯＥ要求信号を子局側テレコン２１に送信することによって、子局側テレコン２１からＳＯＥ状変記録信号Ｓ_SOEを取得する。

地絡事故予知装置２４は、監視制御所に設置されており、親局側テレコン２３から入力されるＳＯＥ状変記録信号Ｓ_SOEによって表わされる瞬時出力信号Ｓ₁の状変情報に基づいて地絡方向継電器４ａの動作時間を算出することにより、地絡の継続時間を求める。また、地絡事故予知装置２４は、親局側テレコン２３から入力されるＳＯＥ状変記録信号Ｓ_SOEによって表わされる零相電圧検出信号Ｓ_V0の状変情報に基づいて零相電圧検出信号Ｓ_V0のパルス幅を算出することにより、Ｖ₀電圧の電圧値を求める。
地絡事故予知装置２４は、求めた地絡の継続時間およびＶ₀電圧の電圧値をメモリ２５に記憶するとともに、求めた地絡の継続時間およびＶ₀電圧の電圧値に基づいて地絡事故を予知すると、たとえば地絡事故予知装置２４に接続された端末装置（不図示）などに警報画面を表示したり、地絡事故予知装置２４に接続されたスピーカ（不図示）から警報音声を発したりして、警報を発する。

次に、本実施例による地絡事故予知システム１の動作（本発明の第１の実施例による地絡事故予知方法）について、図４に示すフローチャートを参照して説明する。
まず、継続時間Ｔ₁〜Ｔ₃が２００ｍｓ未満である微地絡が連続３回発生した場合について、図５に示すタイミングチャートも参照して説明する。

図５に示す時刻ｔ１に配電線３において継続時間Ｔ₁が５０ｍｓの微地絡が発生すると、微地絡が発生した配電線３においては他の回線からのＩ₀電流が流れ込むとともに、母線２にはＶ₀電圧が発生する。その結果、この微地絡の発生とほぼ同時に、地絡保護継電器４の地絡方向継電器４ａが零相変流器８からのＩ₀電流と零相変成器９からのＶ₀電圧とにより動作を開始するとともに、地絡保護継電器４の地絡過電圧継電器４ｂが零相変成器９からのＶ₀電圧により動作を開始するが、微地絡の継続時間Ｔ₁が地絡方向継電器４ａの動作時限（＝２００ｍｓ）および地絡過電圧継電器４ｂの動作時限（＝５００ｍｓ）よりも小さいため、地絡保護継電器４の第２のタイマ４ｄの出力信号はロウレベルのままである。したがって、トリップ信号生成部４ｅから出力されるトリップ信号Ｓ_DGはロウレベルのままであるので、トリップ信号Ｓ_DGは地絡保護継電器４から出力されない（図２参照）。ただし、地絡方向継電器４ａは動作するため、地絡方向継電器４ａの瞬時出力信号Ｓ₁は地絡保護継電器４から子局側テレコン２１に出力される。

また、限時特性型地絡過電圧継電器６が零相変成器９からのＶ₀電圧により動作を開始し、Ｖ₀電圧の電圧値Ｖ₁に応じたパルス幅を有する零相電圧検出信号Ｓ_V0が限時特性型地絡過電圧継電器６から子局側テレコン２１に出力される。

子局側テレコン２１は、瞬時出力信号Ｓ₁、トリップ信号Ｓ_DGおよび零相電圧検出信号Ｓ_V0を取り込んで、取り込んだ瞬時出力信号Ｓ₁、トリップ信号Ｓ_DGおよび零相電圧検出信号Ｓ_V0の状変情報を作成して保存する（以上、ステップＳ１１）。このとき、トリップ信号Ｓ_DGは地絡保護継電器４から出力されないため、トリップ信号Ｓ_DGの状変情報は作成されない。

この微地絡が回復すると、親局側テレコン２３は、この微地絡の継続時間Ｔ₁を含む時間範囲の瞬時出力信号Ｓ₁、トリップ信号Ｓ_DGおよび零相電圧検出信号Ｓ_V0の状変情報の送信を子局側テレコン２１に要求するＳＯＥ要求信号を子局側テレコン２１に通信回線２２を介して送信する。
子局側テレコン２１は、このＳＯＥ要求信号を受信すると、保管されている要求された時間範囲の瞬時出力信号Ｓ₁、トリップ信号Ｓ_DGおよび零相電圧検出信号Ｓ_V0の状変情報を表わすＳＯＥ状変記録信号Ｓ_SOEを親局側テレコン２３に通信回線２２を介してパケット伝送する。親局側テレコン２３は、ＳＯＥ状変記録信号Ｓ_SOEを受信すると、地絡事故予知装置２４に出力する（以上、ステップＳ１２）。

地絡事故予知装置２４は、親局側テレコン２３から受け取ったＳＯＥ状変記録信号Ｓ_SOEによって表わされる瞬時出力信号Ｓ₁の状変情報に基づいて地絡方向継電器４ａの動作時間を求めることにより、微地絡の継続時間Ｔ₁を算出する。
また、地絡事故予知装置２４は、親局側テレコン２３から受け取ったＳＯＥ状変記録信号Ｓ_SOEによって表わされる零相電圧検出信号Ｓ₂の状変情報に基づいて零相電圧検出信号Ｓ₂のパルス幅を求めることにより、Ｖ₀電圧の電圧値Ｖ₁を算出する。
地絡事故予知装置２４は、算出した微地絡の継続時間Ｔ₁およびＶ₀電圧の電圧値Ｖ₁をメモリ２５に記憶する（以上、ステップＳ１３）。

このとき、地絡事故予知装置２４は、算出した微地絡の継続時間Ｔ₁（＝５０ｍｓ）が２００ｍｓ（地絡方向継電器４ａの動作時限）未満であり、また、微地絡の連続発生回数も１回と３回未満であるため、親局側テレコン２３から次のＳＯＥ状変記録信号Ｓ_SOEが入力されてくるまで待機状態となる（ステップＳ１４，Ｓ１５）。

その後、時刻ｔ２に配電線３において継続時間Ｔ₂が１００ｍｓの微地絡が発生すると、上述したステップＳ１１〜Ｓ１３の動作が行われることにより、この微地絡の継続時間Ｔ₂およびＶ₀電圧の電圧値Ｖ₂が地絡事故予知装置２４によって算出されたのちにメモリ２５に記憶される。

このときも、地絡事故予知装置２４は、算出した微地絡の継続時間Ｔ₂（＝１００ｍｓ）が２００ｍｓ（地絡方向継電器４ａの動作時限）未満であり、また、微地絡の連続発生回数も２回と３回未満であるため、親局側テレコン２３から次のＳＯＥ状変記録信号Ｓ_SOEが入力されてくるまで待機状態となる（ステップＳ１４，Ｓ１５）。

その後、時刻ｔ３に配電線３において継続時間Ｔ₃が１５０ｍｓの微地絡が発生すると、上述したステップＳ１１〜Ｓ１３の動作が行われることにより、この微地絡の継続時間Ｔ₃およびＶ₀電圧の電圧値Ｖ₃が地絡事故予知装置２４によって算出されたのちにメモリ２５に記憶される。

このとき、地絡事故予知装置２４は、算出した微地絡の継続時間Ｔ₃（＝１５０ｍｓ）は２００ｍｓ（地絡方向継電器４ａの動作時限）未満であるが、微地絡の連続発生回数が３回と３回未満でないため、メモリ２５に記憶されている継続時間Ｔ₁〜Ｔ₃およびＶ₀電圧の電圧値Ｖ₁〜Ｖ₃を読み出して、図６の微地絡検出プロット点Ａ〜Ｃに示すように、読み出した継続時間Ｔ₁〜Ｔ₃が単調増加しており、かつ、読み出したＶ₀電圧の電圧値Ｖ₁〜Ｖ₃が地絡事故パターンＰの電圧値幅Ｗ内に入っている場合には、この配電線３において地絡事故が発生する可能性が大きいと判断し（ステップＳ１６）、警報画面を表示したり警報音声で発したりして、警報を発する（ステップＳ１７）。
なお、メモリ２５に記憶された状変データ（継続時間Ｔ₁〜Ｔ₃およびＶ₀電圧の電圧値Ｖ₁〜Ｖ₃など）は、一定期間（たとえば、１ヶ月）が経過すると消去される。

次に、時刻ｔに配電線３において継続時間Ｔ₄が地絡方向継電器４ａの動作時限（＝２００ｍｓ）以上で地絡過電圧継電器４ｂの動作時限（＝５００ｍｓ）未満の微地絡が発生した場合について、図４に示したフローチャートおよび図７に示すタイミングチャートを参照して説明する。

たとえば継続時間Ｔ₄が３００ｍｓの微地絡が配電線３において発生すると、配電線３においては他の回線からのＩ₀電流が流れ込むとともに、母線２にはＶ₀電圧が発生する。その結果、この微地絡の発生とほぼ同時に、地絡保護継電器４の地絡方向継電器４ａおよび地絡過電圧継電器４ｂが動作を開始するが、微地絡の継続時間Ｔ₄が地絡方向継電器４ａの動作時限（＝２００ｍｓ）よりも大きいため地絡保護継電器４の第１のタイマ４ｃの出力信号はロウレベルからハイレベルに変化するが、微地絡の継続時間Ｔ₄が地絡過電圧継電器４ｂの動作時限（＝５００ｍｓ）よりも小さいため、地絡保護継電器４の第２のタイマ４ｄの出力信号はロウレベルのままである。したがって、トリップ信号生成部４ｅから出力されるトリップ信号Ｓ_DGはロウレベルのままであるので、地絡保護継電器４からはトリップ信号Ｓ_DGが出力されない（図２参照）。ただし、地絡方向継電器４ａは動作するため、地絡方向継電器４ａの瞬時出力信号Ｓ₁は地絡保護継電器４から子局側テレコン２１に出力される。

また、限時特性型地絡過電圧継電器６が零相変成器９からのＶ₀電圧により動作を開始し、Ｖ₀電圧の電圧値Ｖ₄に応じたパルス幅を有する零相電圧検出信号Ｓ_V0が限時特性型地絡過電圧継電器６から子局側テレコン２１に出力される。

子局側テレコン２１は、瞬時出力信号Ｓ₁、トリップ信号Ｓ_DGおよび零相電圧検出信号Ｓ₂を取り込んで、取り込んだ瞬時出力信号Ｓ₁および零相電圧検出信号Ｓ₂の状変情報を作成して保存する（以上、ステップＳ１１）。このとき、トリップ信号Ｓ_DGは地絡保護継電器４から出力されないため、トリップ信号Ｓ_DGの状変情報は作成されない。

この微地絡が回復すると、親局側テレコン２３が上述したステップＳ１２と同様の動作を行うとともに、地絡事故予知装置２４が上述したステップＳ１３と同様の動作を行うことにより、地絡事故予知装置２４によって算出された継続時間Ｔ₄およびＶ₀電圧の電圧値Ｖ₄がメモリ２５に記憶される。

また、地絡事故予知装置２４は、算出した継続時間Ｔ₄（＝２５０ｍｓ）が２００ｍｓ（地絡方向継電器４ａの動作時限）以上かつ５００ｍｓ（地絡過電圧継電器４ｂの動作時限）未満であるため、Ｖ₀電圧の電圧値Ｖ₄が地絡事故パターンＰのＶ₀電圧値幅Ｗ内に入っているか否かを調べる。その結果、図６に微地絡検出プロット点Ｄで示すように、Ｖ₀電圧の電圧値Ｖ₄が地絡事故パターンＰのＶ₀電圧値幅Ｗ内に入っている場合には、地絡事故予知装置２４は、配電線３において地絡事故が発生する可能性が大きいと判断し、警報画面を表示したり警報音声を発したりして、警報を発する（ステップＳ１４〜Ｓ１７）。

次に、本発明の第２の実施例による地絡事故予知システム１’について、図８を参照して説明する。
本実施例による地絡事故予知システム１’は、図８に示すように、子局側テレコン２１、親局側テレコン２３および地絡事故予知装置２４の代わりに、地絡方向継電器４ａから入力される瞬時出力信号Ｓ₁および限時特性型地絡過電圧継電器６から入力される零相電圧検出信号Ｓ_V0に基づいて微地絡の継続時間およびＶ₀電圧の電圧値を算出して、算出した微地絡の継続時間およびＶ₀電圧の電圧値をメモリ２５’に記憶するとともに、算出した微地絡の継続時間およびＶ₀電圧の電圧値に基づいて配電線３における地絡事故を予知する地絡事故予知装置２４’を具備する点で、図１に示した第１の実施例による地絡事故予知システム１と異なる。

ここで、地絡事故予知装置２４’は、瞬時出力信号Ｓ₁の立上りエッジおよび立下りエッジを検出して、検出した瞬時出力信号Ｓ₁の立上りエッジおよび立下りエッジの時間差を求めることにより、微地絡の継続時間を算出する。また、地絡事故予知装置２４’は、零相電圧検出信号Ｓ_V0の立上りエッジおよび立下りエッジを検出して、検出した零相電圧検出信号Ｓ_V0の立上りエッジおよび立下りエッジの時間差（すなわち、零相電圧検出信号Ｓ_V0のパルス幅）を求め、求めた時間差に基づいてＶ₀電圧の電圧値を算出する。

なお、本実施例による地絡事故予知システム１’の動作（本発明の第２の実施例による地絡事故予知方法）については、上述した地絡事故予知装置２４’における微地絡の継続時間およびＶ₀電圧の電圧値の算出方法を除いては、図１に示した第１の実施例による地絡事故予知システム１の動作と同様であるので、その説明を省略する。

以上説明したように、本発明による地絡事故予知システムおよび地絡事故予知方法では、遠隔地の監視制御所に設けられた親局側テレコン２３および地絡事故予知装置２４において配電線における地絡事故を予知することができるとともに、各配電線における地絡事故に関する情報を一括管理することもできる。

また、本発明の地絡事故予知システムおよび地絡事故予知方法は、６．６ｋＶおよび２２ｋＶなどの配電線に限らず、２２ｋＶ以上の送電線にも適用することができる。
さらに、配電線で現在用いられているＤＭ遠方制御装置（配電自動化装置）を組み合わせることもできる。

以上の説明においては、継続時間が地絡方向継電器４ａの動作時限未満の微地絡が発生した場合には、微地絡の連続発生回数が３回以上となったときに地絡事故予知装置２４，２４’が地絡事故予知動作を行ったが、微地絡の連続発生回数が所定の回数以上となったときに地絡事故予知装置２４，２４’が地絡事故予知動作を行うようにしてもよい。

本発明の第１の実施例による地絡事故予知システム１の構成を示す図である。 図１に示した地絡方向継電器４の構成を示す図である。 図１に示した限時特性型地絡過電圧継電器６の限時特性を説明するための図である。 図１に示した地絡事故予知システム１の動作を説明するためのフローチャートである。 継続時間が地絡方向継電器４ａの動作時限未満の微地絡が発生した場合における図１に示した地絡事故予知システム１の動作を説明するためのタイミングチャートである。 地絡事故パターンＰの一例を示す図である。 継続時間が地絡方向継電器４ａの動作時限以上で地絡過電圧継電器４ｂの動作時限未満の微地絡が発生した場合における図１に示した地絡事故予知システム１の動作を説明するためのタイミングチャートである。 本発明の第２の実施例による地絡事故予知システム１’の構成を示す図である。

符号の説明

１，１’ 地絡事故予知システム
２ 母線
３ 配電線
４ 地絡保護継電器
４ａ 地絡方向継電器
４ｂ 地絡過電圧継電器
４ｃ，４ｄ 第１および第２のタイマ
４ｅ トリップ信号生成部
５ 遮断器
６ 限時特性型地絡過電圧継電器
８ 零相変流器（ＺＣＴ）
９ 零相変成器（ＧＰＴ）
２１ 子局側テレコン
２２ 通信回線
２３ 親局側テレコン
２４，２４’ 地絡事故予知装置
２５，２５’ メモリ
Ａ〜Ｄ 微地絡検出プロット点
Ｐ 地絡事故パターン
Ｓ₁ 瞬時出力信号
Ｓ_DG トリップ信号
Ｓ_V0 零相電圧検出信号
Ｓ_SOE ＳＯＥ状変記録信号
Ｓ１１〜Ｓ１７ ステップ
ｔ，ｔ１〜ｔ３ 時刻
Ｔ₁〜Ｔ₄ 継続時間
Ｖ₁〜Ｖ₄ 零相電圧の電圧値
Ｗ 電圧値幅

Claims (10)

1. 母線（２）から分岐された電線路（３）に設けられた零相変流器（８）および該母線に設けられた零相変成器（９）に接続された地絡方向継電器（４ａ）と該零相変成器に接続された地絡過電圧継電器（４ｂ）とを備えた地絡保護継電器（４）と、
   前記零相変成器に接続された、かつ、零相電圧の値に比例して復帰時間が長くなる限時特性を有する限時特性型地絡過電圧継電器（６）と、
   前記地絡方向継電器から入力される瞬時出力信号（Ｓ₁）に基づいて前記電線路における微地絡の継続時間を算出するとともに前記限時特性型地絡過電圧継電器から入力される零相電圧検出信号（Ｓ_V0）に基づいて該微地絡発生時の零相電圧の電圧値を算出し、該算出した微地絡の継続時間および零相電圧の電圧値に基づいて前記電線路における地絡事故を予知する地絡事故予知手段（２４；２４’）と、
   を具備することを特徴とする、地絡事故予知システム。
2. 前記地絡事故予知手段が、前記算出した微地絡の継続時間が前記地絡方向継電器の動作時限未満である場合には、前記電線路において連続して生じた微地絡ごとに算出した継続時間が単調増加しており、かつ、該電線路において連続して生じた微地絡ごとに算出した零相電圧の電圧値がすべて地絡の継続時間および零相電圧の電圧値の関係を示す地絡事故パターン（Ｐ）の電圧値幅（Ｗ）内に入っている場合に、前記電線路における地絡事故を予知することを特徴とする、請求項１記載の地絡事故予知システム。
3. 前記地絡事故予知手段が、前記算出した微地絡の継続時間が前記地絡方向継電器の動作時限以上で前記地絡過電圧継電器の動作時限未満である場合には、前記算出した零相電圧の電圧値が地絡の継続時間および零相電圧の電圧値の関係を示す地絡事故パターン（Ｐ）の電圧値幅（Ｗ）内に入っている場合に、前記電線路における地絡事故を予知することを特徴とする、請求項１または２記載の地絡事故予知システム。
4. 前記地絡事故予知手段が、
   所定の時間間隔で前記瞬時出力信号および前記零相電圧検出信号を取り込んで、該取り込んだ瞬時出力信号および零相電圧検出信号の状変情報を保管する子局側遠方監視制御装置（２１）と、
   該子局側遠方監視制御装置と通信回線（２２）を介して相互接続された親局側遠方監視制御装置（２３）であって、前記電線路において微地絡が発生すると、該微地絡の継続時間を含む時間範囲の前記瞬時出力信号および前記零相電圧検出信号の状変情報の送信を要求する要求信号を前記子局側遠方監視制御装置に前記通信回線を介して送信し、該子局側遠方監視制御装置から前記要求した時間範囲の瞬時出力信号および零相電圧検出信号の状変情報を受信する親局側遠方監視制御装置（２３）と、
   該親局側遠方監視制御装置から入力される前記瞬時出力信号および前記零相電圧検出信号の状変情報に基づいて、前記電線路における地絡事故を予知する地絡事故予知装置（２４）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事故予知システム。
5. 前記地絡事故予知装置（２４）が、
   前記瞬時出力信号の状変情報に基づいて前記地絡方向継電器の動作時間を求めることにより、前記微地絡の継続時間を算出し、
   前記零相電圧検出信号の状変情報に基づいて該零相電圧検出信号のパルス幅を求めることにより、前記零相電圧の電圧値を算出する、
   ことを特徴とする、請求項４記載の地絡事故予知システム。
6. 前記地絡事故予知手段が、前記地絡方向継電器から入力される瞬時出力信号および前記限時特性型地絡過電圧検出器から入力される零相電圧検出信号に基づいて前記電線路における地絡事故を予知する地絡事故予知装置（２４’）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事故予知システム。
7. 前記地絡事故予知装置（２４’）が、
   前記瞬時出力信号の立上りエッジおよび立下りエッジを検出して、該検出した瞬時出力信号の立上りエッジおよび立下りエッジの時間差を求めることにより、前記微地絡の継続時間を算出し、
   前記零相電圧検出信号の立上りエッジおよび立下りエッジを検出して、該検出した零相電圧検出信号の立上りエッジおよび立下りエッジの時間差を求め、該求めた時間差に基づいて前記零相電圧の電圧値を算出する、
   ことを特徴とする、請求項６記載の地絡事故予知システム。
8. 母線（２）から分岐された電線路（３）に生じる地絡事故を予知するための地絡事故予知方法であって、
   前記電線路に設けられた零相変流器（８）および前記母線に設けられた零相変成器（９）に接続された地絡方向継電器（４ａ）と該零相変成器に接続された地絡過電圧継電器（４ｂ）とを備えた地絡保護継電器（４）から出力される瞬時出力信号（Ｓ₁）と、前記零相変成器に接続された限時特性型地絡過電圧継電器（６）から出力される零相電圧検出信号（Ｓ_V0）とを地絡事故予知手段（２４；２４’）に入力する第１のステップ（Ｓ１１，Ｓ１２）と、
   前記地絡事故予知手段が、前記瞬時出力信号に基づいて前記電線路における微地絡の継続時間を算出するとともに前記零相電圧検出信号に基づいて該微地絡発生時の零相電圧の電圧値を算出し、該算出した微地絡の継続時間および零相電圧の電圧値に基づいて前記電線路における地絡事故を予知する第２のステップ（Ｓ１３〜Ｓ１７）と、
   を具備することを特徴とする、地絡事故予知方法。
9. 前記第１のステップにおいて、
   子局側遠方監視制御装置（２１）が、所定の時間間隔で前記瞬時出力信号および前記零相電圧検出信号を取り込んで、該取り込んだ瞬時出力信号および零相電圧検出信号の状変情報を保管し、
   前記子局側遠方監視制御装置と通信回線（２２）を介して相互接続された親局側遠方監視制御装置（２３）が、前記電線路において微地絡が発生すると、該微地絡の継続時間を含む時間範囲の前記瞬時出力信号および前記零相電圧検出信号の状変情報の送信を要求する要求信号を前記子局側遠方監視制御装置に前記通信回線を介して送信し、該子局側遠方監視制御装置から前記要求した時間範囲の瞬時出力信号および零相電圧検出信号の状変情報を受信し、
   前記第２のステップにおいて、
   前記親局側遠方監視制御装置に接続された地絡事故予知装置（２４）が、該親局側遠方監視制御装置から入力される前記瞬時出力信号の状変情報に基づいて前記地絡方向継電器の動作時間を求めることにより前記微地絡の継続時間を算出するとともに、該親局側遠方監視制御装置から入力される前記零相電圧検出信号の状変情報に基づいて該零相電圧検出信号のパルス幅を求めることにより前記零相電圧の電圧値を算出し、
   前記地絡事故予知装置が、前記算出した微地絡の継続時間が前記地絡方向継電器の動作時限未満である場合には、前記電線路において連続して生じた微地絡ごとに算出した継続時間が単調増加しており、かつ、該電線路において連続して生じた微地絡ごとに算出した零相電圧の電圧値がすべて地絡の継続時間および零相電圧の電圧値の関係を示す地絡事故パターン（Ｐ）の電圧値幅（Ｗ）内に入っている場合に、前記電線路における地絡事故を予知し、また、前記算出した微地絡の継続時間が前記地絡方向継電器の動作時限以上で前記地絡過電圧継電器の動作時限未満である場合には、前記算出した零相電圧の電圧値が前記地絡事故パターンの電圧値幅内に入っている場合に、前記電線路における地絡事故を予知する、
   ことを特徴とする、請求項８記載の地絡事故予知方法。
10. 前記第２のステップにおいて、
    前記地絡保護継電器および前記限時特性型地絡過電圧継電器に接続された地絡事故予知装置（２４’）が、前記瞬時出力信号の立上りエッジおよび立下りエッジを検出して、該検出した瞬時出力信号の立上りエッジおよび立下りエッジの時間差を求めることにより、前記微地絡の継続時間を算出し、
    前記零相電圧検出信号の立上りエッジおよび立下りエッジを検出して、該検出した零相電圧検出信号の立上りエッジおよび立下りエッジの時間差を求め、該求めた時間差に基づいて前記零相電圧の電圧値を算出し、
    前記地絡事故予知装置が、前記算出した微地絡の継続時間が前記地絡方向継電器の動作時限未満である場合には、前記電線路において連続して生じた微地絡ごとに算出した継続時間が単調増加しており、かつ、該電線路において連続して生じた微地絡ごとに算出した零相電圧の電圧値がすべて地絡の継続時間および零相電圧の電圧値の関係を示す地絡事故パターン（Ｐ）の電圧値幅（Ｗ）内に入っている場合に、前記電線路における地絡事故を予知し、また、前記算出した微地絡の継続時間が前記地絡方向継電器の動作時限以上で前記地絡過電圧継電器の動作時限未満である場合には、前記算出した零相電圧の電圧値が前記地絡事故パターンの電圧値幅内に入っている場合に、前記電線路における地絡事故を予知する、
    ことを特徴とする、請求項８記載の地絡事故予知方法。

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