JP2010237127A - 地絡検出装置及び地絡検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】送配電線路に発生する地絡故障を高精度に検出し、検出の信頼性を高める。
【解決手段】故障発生によって送配電線路に生じる電圧変化（例えば、静電電位）を監視し、電圧変化を生じた故障発生時に地絡電流検出手段（静電電位センサ部４Ａ、地絡電流センサ部４Ｂ）を起動し、該地絡電流検出手段によって地絡電流を検出し、この地絡電流の検出結果に基づき、送配電線路に地絡故障が生じたか否かを判定し、その判定結果を通知するものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、送配電線路に発生する地絡故障の検出技術に関し、例えば、中性点非接地系統の地絡検出及び地絡検出位置の標定に用いられる地絡検出装置及び地絡検出方法に関する。

送配電線路には、中性点非接地系統等、各種の系統が存在する。このような送配電線路で発生する地絡の検出方法としては、電流検出が主流である。このため、非接地系統等の地絡の検出には、ＡＣ電流を検出する電流センサを用いた地絡検出装置として例えば、地絡点表示器が用いられている。

このような地絡検出を含む送配電線路の電気故障現象に対し、送配電線路に非接触のロゴスキーコイル型電磁界センサを取り付け、このセンサの検出出力を処理する処理手段を備え、この処理手段が、検出出力の電圧波形を積分する積分手段、検出出力の電流波形を積分する積分手段を備え、各積分出力の各相電圧波形、各相電流波形により、電気故障現象を解析することが知られている（例えば、特許文献１）。

非接地系統の送配電線路における故障区間の標定について、地絡故障が発生すると、故障箇所を挟む標定器を介して故障電流の方向が逆方向になるため、負荷側にある標定器で観測される故障電流波形の積分波形と故障電圧波形は逆極性となり、電源側の標定器で観測される故障電流波形の積分波形と故障電圧波形は同極性になることを検出し、標定器間に故障箇所があること、その区間を標定することが知られている（例えば、特許文献２）。

また、地絡故障の検出について、送電鉄塔の２つの脚の一方に第１のカレントトランスを設け、短絡故障又は地絡故障に起因する交流出力を取り出すとともに、前記脚の他方に第２のカレントトランスを設けて同様に短絡故障又は地絡故障に起因する交流出力を取り出し、各交流出力を合成して地絡故障に起因する交流出力のみを抽出することにより、地絡故障のみを検出することが知られている（例えば、特許文献３）。

特開平５−１３３９９３号公報 特開平８−１９６０３３号公報 特開２００８−３９５４９号公報

ところで、地絡が生じた送配電線路が非接地系統であれば、地絡電流は対地静電容量に左右されるため、その電流値が小さく、また、地絡波形は高周波の針状波から低周波のアーク電流波形までの変化を呈するため、その検出は非常に困難である。図２０は、非接地系統の送配電線路の地絡によって生じる地絡電流波形イメージである。

また、送配電線路の支持について、鉄塔、鉄柱、コンクリート柱等、その支持物は様々であるがその支持物から小電流をコイルで検出しようとすれば、検出感度を高めるため、その検出コイルが大きくなる。このような検出コイルの大型化に加え、検出感度が高くなれば、誘導を拾う可能性も高くなり、これが検出電流に対しノイズとして作用する。その誘導分は小さな地絡電流に比べて影響が大きい。このようなノイズと検出電流との弁別は困難であり、地絡電流の検出精度を低下させることになる。即ち、小さい地絡電流を検出するためにその検出感度を上げれば、誘導分であるノイズで誤作動を生じ、これが送配電線路の地絡検出の技術開発の大きな課題であった。

従来の地絡検出表示器４００は、図２１に示すように、送配電線路９を支持する支持物であるコントリート柱４０２又は鉄塔・鉄柱に設置される。コンクリート柱４０２の場合、地絡検出表示器４００では、図２２に示すように、コンクリート柱４０２の壁部に設置された接地線４０４から地絡電流Ｉｇを検出する電流センサ４０６を設置し、この電流センサ４０６の検出出力を本体部４０８に導き、地絡電流Ｉｇを検出した場合には、表示部４１０にその検出を表す表示を発生させることが行われている。電流センサ４０６は、図２３に示すように、貫通させた接地線４０４に流れる地絡電流Ｉｇを磁束φによって検出し、その検出電流をリード部４１２を介して地絡検出表示器４００の本体部４０８に導く。

このような地絡検出表示器４００では、地絡電流Ｉｇが対地静電容量に左右され、線路こう長が短い場合には地絡電流Ｉｇが小さくなるので、地絡電流Ｉｇが検出できる送配電線路が限定される。また、このような地絡検出表示器４００では、既述したように、ＡＣ電流用センサが用いられており、小さな故障電流まで検出するために高感度化すると、誘導や外来ノイズの影響が大きくなり、地絡電流とこれらの誘導やノイズとの弁別が困難になる。

このような課題やその解決手段について、上記特許文献１〜３には、その開示や示唆はない。

そこで、本発明の目的は、上記課題に鑑み、送配電線路に発生する地絡故障を高精度に検出し、検出の信頼性を高めることにある。

上記目的を達成するため、本発明では、故障発生によって生じる電圧変化（例えば、静電電位）を監視し、故障発生時に地絡電流検出手段を起動して地絡電流を検出し、その検出結果に基づき、地絡故障か否かを判定し、その判定結果を通知するものである。

そこで、上記目的を達成するための構成は、以下の通りである。

本発明に係る地絡検出装置では、送配電線路に生じる電圧変化を検出し、故障発生を表す検出出力を発生する電圧検出手段と、この電圧検出手段の前記検出出力を受けて動作状態となり、送配電線路の地絡によって生じる地絡電流を検出する電流検出手段とを備える構成である。斯かる構成により、上記目的を達成することができる。

また、本発明に係る地絡検出装置では、送配電線路の地絡によって生じる地絡電流を検出する地絡電流検出手段と、前記地絡電流検出手段の検出出力により地絡故障か否かを判定する判定手段と、この判定手段の判定出力を受け、前記地絡故障である場合、その判定結果を表示する表示手段とを備える構成である。斯かる構成によっても、上記目的を達成することができる。

また、本発明に係る地絡検出器は、好ましくは、前記電圧検出手段の前記検出出力を受け、故障発生時、起動出力を発生する起動手段と、前記起動手段の起動出力を発生した場合に前記地絡検出手段に供給する電源電圧、前記判定手段が地絡故障の判定出力を発生した場合に前記表示手段に供給する電源電圧のいずれか又は双方を発生する電源手段と、前記電圧検出手段が故障発生を表す前記検出出力を発生した場合には前記地絡検出手段に前記電源手段から前記電源電圧を給電し、前記判定手段が地絡故障と判断した場合には前記表示手段に前記電源手段から前記電源電圧を給電し、前記判定手段が地絡故障でないと判断した場合には前記電源手段から前記電源電圧の給電を遮断する給電制御手段とを備える構成としてもよい。斯かる構成によっても、上記目的を達成することができる。

また、本発明に係る地絡検出方法では、送配電線路に生じる電圧変化によって故障発生を検出する工程と、故障発生を契機に、送配電線路の地絡によって生じる地絡電流を検出する工程とを含む構成である。斯かる構成により、上記目的を達成することができる。

また、本発明に係る地絡検出方法では、送配電線路の地絡によって生じる地絡電流を検出する工程と、前記地絡電流を積分する工程と、積分により得られた電圧又は電流のレベルを監視し、そのレベルに応じて地絡故障か否かを判定する工程とを含む構成としてもよい。斯かる構成によっても、上記目的を達成することができる。

(1) 故障発生を静電電位により監視し、故障発生を受けて地絡検出に移行させるので、地絡検出の信頼性を高めることができる。

(2) 地絡電流を検出し、その検出電流を積分し、その積分出力のレベルから地絡検出か否かを判断するので、地絡検出の検出精度及び信頼性を高めることができる。

第１の実施の形態に係る地絡検出器を示す図である。 センサ部の一例を示す図である。 観測スタート（起動回路）の一例を示す図である。 電流判定回路の一例を示す図である。 センサ部の通電波形、積分波形及びセンサ出力波形を示す図である。 第１の実施の形態に係る地絡検出方法を示すフローチャートである。 地絡検出器が設置された鉄塔を示す図である。 第２の実施の形態に係る地絡検出装置を示す図である。 第３の実施の形態に係る地絡検出装置を示す図である。 第３の実施の形態に係る地絡検出方法を示すフローチャートである。 非接地系統の地絡を示す図である。 地絡時の非接地系統に流れる電流を示す図である。 地絡故障時の零相電流波形及び零相電圧波形を示す図である。 地絡故障時の零相電流波形及び零相電圧波形の微分を示す図である。 電流波形及びその積分波形を示す図である。 積分された電流波形及び電圧波形を示す図である。 電圧波形と電流波形の比較を示す図である。 地絡検出器の実施例を示す図である。 データロガーを示す斜視図である。 非接地系送配電線路の地絡電流波形を説明するための図である。 地絡検出器が設置されたコンクリート柱を示す図である。 従来の地絡検出器を示す図である。 従来の地絡検出器の電流センサを示す図である。

〔第１の実施の形態〕

本発明の第１の実施の形態について、図１を参照する。図１は、地絡検出装置を示す図である。図１の構成は一例であって、斯かる構成に本発明が限定されるものではない。

この地絡検出装置２は、センサ部４と、電流検出部６と、表示部８とを備える。センサ部４は、送配電線路９に発生する故障及び地絡電流の発生を監視する監視手段であって、送配電線路９の故障発生によって生じる電圧変化（例えば、静電電位の変動）を検出し、故障発生を表す検出出力を発生する電圧検出手段の一例であるとともに、故障時の電圧変動を表す検出出力を受けて動作状態となり、送配電線路の地絡によって生じる地絡電流を検出する電流検出手段の一例であって、静電電位センサ部４Ａと、地絡電流センサ部４Ｂとを備える。静電電位センサ部４Ａは既述の電圧検出手段の一例であり、地絡電流センサ部４Ｂは地絡電流検出手段の一例であって、これらは一体化されてコンパクトなセンサ手段を構成している。

電流検出部６は、センサ部４の検出出力を受け、その検出電流により、地絡故障であるか否かを判定する判定手段の一例であるとともに、故障発生時に地絡故障の観測をスタートさせ、地絡故障である場合、その表示出力を発生する手段の一例である。この実施の形態では、観測スタート回路１０と、電流判定回路１２と、電源回路１４とを備える。

観測スタート回路１０は、地絡検出をスタートさせる起動手段又は起動回路であるとともに、この実施の形態では電源制御手段を構成し、静電電位検出が故障発生を表す検出出力を発生した場合には電源回路１４から電源電圧を電流判定回路１２に給電し、電流判定回路１２が地絡故障と判断した場合には表示部８に電源回路１４から電源電圧を給電し、地絡故障でないと判断した場合には電源回路１４から電源電圧の給電を遮断する機能部であり、対地電位の変動が検出されたとき、電流判定回路１２を起動する。

電流判定回路１２は、地絡電流センサ部４Ｂの検出電流から地絡であるか否かを判定する判定手段の一例であって、地絡電流センサ部４Ｂの検出出力のレベルから地絡か否かを判定して判定出力を発生し、この判定出力が表示部の表示出力として用いられている。

また、電源回路１４は、センサ部４の地絡電流の検出機能部、電流判定回路１２及び表示部８に対する給電する電源手段の一例であって、この電源回路１４の電圧源には停電による電源遮断を防止するため、例えば、太陽電池や電気二重層コンデンサを備える。斯かる構成では、太陽電池の出力で電気二重層コンデンサを充電し、電圧源とする。

次に、センサ部４について、図２を参照する。図２は、センサ部の一例を示す図である。図２において、図１と同一部分には同一符号を付してある。

このセンサ部４は既述の静電電位センサ部４Ａ及び地絡電流センサ部４Ｂの一例であって、地絡電流センサ部４Ｂには例えば、ロゴウスキーコイルセンサが用いられている。静電電位センサ部４Ａは、ロゴウスキーコイルセンサの周囲部に設置された静電センサ１６で構成され、検出された静電電位を取り出すための出力端子１８、２０が設けられている。

地絡電流センサ部４Ｂは一例としてロゴウスキーコイルセンサで構成され、環状に形成されたコア２２を備えており、このコア２２にはギャップ２４が形成されている。このコア２２にはコイル２６が巻回され、このコイル２６にはコア２２に沿って巻返し線２８が設置され、コイル２６の端部と、巻き返し線２８の端部とに信号を取り出すリード部３０、３２が設けられている。３３は、シールドである。

このセンサ部４では、外径φは例えば、３３０〔ｍｍ〕、幅ｗは例えば、２５〔ｍｍ〕である。静電電位センサ部４Ａは、対地電位の変動を検出する。また、地絡電流センサ部４Ｂは、鉄塔等の支持物に流れた電流を検出する。地絡電流の大きさ即ち、地絡電流によって生じる鎖交磁束Φに応じた出力電圧を取り出すことができる。

このセンサ部４について、地絡電流センサ部４Ｂにロゴウスキーコイルを用いた場合、リード部３０、３２に現れる検出電圧（起電力）Ｅｓは、
Ｅｓ＝（πｒ² μ₀ Ｎ／Ｌ）ｄｉ／ｄｔ
＝Ｋｒ・ｄｉ／ｄｔ〔Ｖ〕 ・・・(1)
で与えられる。但し、ｒはコア２２の半径、πｒ² は磁束を検出するコア２２の断面積、Ｎはコイルの巻回数、Ｌは周回長であり、Ｋｒ＝πｒ² μ₀ Ｎ／Ｌ、μ₀ ＝４π×１０^-7〔Ｈ／ｍ〕である。

次に、観測スタート回路１０について、図３を参照する。観測スタート回路の一例を示す図である。図３において、図１と同一部分には同一符号を付してある。

この観測スタート回路１０において、ヘッドアンプ３４はインピーダンス変換手段の一例であって、静電センサ部４Ａとの整合手段を構成し、静電センサ部４Ａの検出出力を効率よく取り出すことができる。

ヘッドアップ３４の出力は、変化分抽出回路３６に加えられ、静電電位の変化分が検出される。この変化分は、電位変化であって、その電位変化と基準電位とが判定回路３８によって比較され、その変化が故障によるレベルか否かを判定する。故障時には、観測開始信号出力部４０から観測開始信号Ｓｏが出力される。

次に、電流判定回路１２について、図４を参照する。図４は、電流判定回路の一例を示す図である。図４において、図１と同一部分には同一符号を付してある。

この電流判定回路１２において、ヘッドアンプ４２はインピーダンス変換手段の一例であって、地絡電流センサ部４Ｂとの整合手段を構成し、地絡電流センサ部４Ｂの検出出力を効率よく取り出すことができる。

ヘッドアップ４２の出力は、電圧増幅部４４に加えられて電圧増幅された後、波形判定部４６に加えられ、その波形のレベルと基準レベルとが波形判定部４６によって比較され、その比較結果から地絡か否かを判定する。

この波形判定部４６には、その前段に積分器を設置する。この積分器は地絡電流又はその地絡電流から得た電圧を積分する積分手段の一例であり、コンデンサ回路で構成すればよい。

そして、地絡時にはその地絡を表す判定出力が得られるので、この判定出力が表示出力部４８に加えられ、地絡を表す表示出力Ｄｏが出力される。

斯かる構成によれば、送配電線路の故障時に生じる対地電位の変動を監視する。この実施例では静電電位センサ部４Ａによって対地電位の変動を検出する。この検出出力は、観測スタート回路１０に加えられる。観測スタート回路１０では、その変化分がヘンドアンプ３４を通して変化分抽出回路３６に加えられ、対地電位の変動を表す変化分の抽出が行われる。ヘンドアンプ３４ではインピーダンス変換されるので、対地電位の変動が変換分抽出回路３６に効率よく伝達される。変化分抽出回路３６で抽出された変換分は、判定回路３８により例えば、基準レベルと比較されて故障か否かを判定する。故障発生時には、観測開始出力部４０から観測開始出力Ｓｏが得られる。

ところで、このように、積分器を設置して地絡電流を積分すると、非接地系地絡電流の特性から、非常に複雑な地絡電流の全てが安定的な地絡電圧と同じ波形形状（交流ひずみ波形状）を以て検出できる。即ち、このような積分器を設置すれば、電流値の観測、高周波から低周波までの電流検出が安定的にサイン波状で検出できるだけでなく、誘導によるノイズの弁別に零相電圧の有無を用いることができる利点もある。

この観測開始出力Ｓｏは、電流判定回路１２に加えられ、電流判定回路１２はこの観測開始出力Ｓｏを契機に起動される。この起動により、電流判定回路１２が地絡電流センサ部４Ｂの検出出力を受け取る。この検出出力は、地絡電流を表す電圧である。

電流判定回路１２では、地絡電流センサ部４Ｂの検出出力がヘンドアンプ４２を通して電圧増幅部４４に加えられ、検出出力である電圧を増幅する。この電圧は、波形判定部４６に加えられ、その電圧波形により、地絡か否かを判定する。地絡発生時には、その判定結果を表す出力を受けた表示出力部４８から地絡を表す表示出力Ｄｏが得られる。その結果、この表示出力Ｄｏは表示部８に加えられ、地絡を表す地絡表示が行われる。

地絡電流センサ部４Ｂにロゴウスキーコイルを用いた場合の出力波形について、図５を参照する。通電波形は図５のＡに示すようなパルス波形であり、この電流をセンサで検出すると、図５のＢに示すような出力波形が得られる。そして、この出力を積分器に通して積分すると、その積分波形は図５のＣに示す波形となる。

次に、地絡検出の処理手順について、図６を参照する。図６は、第１の実施の形態に係る地絡検出の処理手順の一例を示すフローチャートである。

この地絡検出の処理手順は、地絡電流検出方法の一例であって、図１に示す地絡電流検出装置２に対応している。そこで、この処理手順では、常時、送配電線路の故障発生を監視する（ステップＳ１１）。この故障発生の検出は、静電電位センサ部４Ａによる送配電線路の静電電位を監視し、故障によって送配電線路に発生する静電電位の変動を検出する。

送配電線路に故障が発生すると、地絡電流センサ部４Ｂ及び電流判定回路１２に給電し（ステップＳ１２）、これらの機能部を起動させる。電流判定回路１２では、地絡電流センサ部４Ｂからその検出出力が加えられるので、その波形の出力レベルを監視する（ステップＳ１３）。

その出力レベルから地絡故障であるか否かを判定し（ステップＳ１４）、地絡であれば（ステップＳ１４のＹＥＳ）、表示部８に給電し（ステップＳ１５）、表示部８を動作させる。この表示部８には、電流判定回路１２から表示出力が加えられるので、地絡表示が行われる（ステップＳ１６）。この故障表示は例えば、赤色表示布を放出し、地絡の発生を視認可能に表示する。この表示部８には発煙筒やサイレン等の信号媒体を用いてもよい。

また、地絡でない場合（ステップＳ１４のＮＯ）には、地絡電流センサ部４Ｂ、電流判定回路１２及び表示部８に対する給電を遮断し（ステップＳ１７）、電流検出、電流判定及び表示動作を解除する。

このように、静電電位の変動によって故障の発生を監視し、故障発生を契機として地絡電流の検出を行うので、地絡検出の信頼性が高められる。また、表示部８は地絡時のみ動作させるので、誤動作による誤表示を防止できるとともに、電源に用いる蓄電池の消耗を抑制することができる。

上記実施の形態の特徴事項、効果及び変形例を以下に列挙する。

(1) センサ部４（静電電位センサ部４Ａ、地絡電流センサ部４Ｂ）を例えば、図２１に示すように、支持物の部材に取り付ければ、静電電位と地絡電流の検出を行うことができる。地絡電流センサ部４Ｂにロゴウスキーコイルを用いれば、微弱電流を高精度に検出できる。

(2) 鉄塔・鉄柱の場合には例えば、図７に示すように、鉄塔や鉄柱の脚部に地絡電流と誘導電流を弁別するためにセンサ部４−１、４−２を一対（２組）構成として取りつけ、各検出出力の位相比較を行ってもよい。

(3) 送配電線路に故障が発生すると、送配電線路の対地電位が変動する。この変動を静電電位センサ部４Ａで検出する。検出した出力が急激な変化であり、設定値以上の場合には観測スタート回路１０を起動し、例えば、スイッチをＯＮさせ、電流判定回路１２を駆動させることにより、地絡電流の検出モードに移行させることができる。

(4) 地絡の発生した支持物の場合には、部材（鉄塔等の支持物）に地絡電流が流れる。この地絡電流を地絡電流センサ部４Ｂを構成するロゴウスキーコイルで検出すれば、微弱電流を高精度に検出できる。

(5) 波形判定部４６では積分器を備え、検出出力を積分し、サイン波状に変換する。検出出力が設定値（基準レベル）以上の場合に例えば、スイッチをＯＮさせ、表示出力を発生させ、その表示出力を以て表示部８を駆動させる。既述の赤色表示布を放出し、地絡の発生を視認可能に表示することができる。管理者は、その表示を以て地絡故障を容易に確認することができる。

(6) 地絡の発生していない支持物の場合には、部材に地絡電流は流れない（又は外来ノイズである）ため、ロゴウスキーコイルで検出した出力は積分回路で吸収され、後段に出力を生じないので、誤動作を防止できる。

〔第２の実施の形態〕

次に、第２の実施の形態について、図８を参照する。図８は、第２の実施の形態に係る地絡検出器を示す図である。図８において、図１と同一部分には同一符号を付してある。

この実施の形態の地絡検出装置２では、第１の実施の形態の地絡検出装置２（図１）に対してデータロガー５０及び通信部５２を備えたものである。

データロガー５０は、検出情報の記録手段の一例であって、表示部８の電源電圧、観測スタート回路（起動回路）１０の起動、地絡故障の検出（地絡動作）及び外部温度を記録する。通信部５２は、メール等の通信を行う通信手段の一例であって、例えば、公衆回線を用いた無線通信部で構成する。

この実施の形態においても、静電電位センサ部４Ａは対地電位の変動を検出し、地絡電流センサ部４Ｂはロゴウスキーコイルで構成され、支持物に流れる電流（地絡電流）を検出する。

電源回路１４は、太陽電池の出力を電気二重層コンデンサに充電し、その充電電圧を電源電圧として出力する。電流判定回路１２は、地絡電流センサ部４Ｂに規定の電流が流れているか否かを判定し、規定の電流が流れている場合には表示部８にそれを表す信号を出力する。そして、表示部８は、電流判定回路１２から信号が加えられたとき動作し、赤色表示布の放出等により、地絡故障を表示する。

従って、第２の実施の形態においても、第１の実施の形態と同様の効果が得られるとともに、データロガー５０に既述のデータが格納されるので、そのデータを送配電線路の保守管理に活用することができる。

また、データロガー５０に格納されたデータは、観測スタート回路１０の起動及び地絡故障検出時には、公衆回線等を利用し、即座に電子メールで通知する構成としてもよい。この場合、メール内容はデータメールとアラームメールとを設定し、データメールではデータロガー５０のメモリに蓄積された装置内部データを管理センターに配信し、定期的に計測されたデータとして、電源電圧、太陽電池電圧、コンデンサ充電電圧を送信する。

また、アラームメールは、観測スタート回路１０起動時、地絡故障検出時に発信する。

〔第３の実施の形態〕

次に、第３の実施の形態について、図９を参照する。図９は、第３の実施の形態に係る地絡検出装置を示す図である。図９において、図１と同一部分には同一符号を付してある。

この実施の形態の地絡検出装置２では、静電電位センサ部４Ａに代えて電圧センサ５４が設置され、地絡電流センサ部４Ｂに代えて地絡電流検出コイル５６が別個に設置されている。電圧センサ５４は、送配電線路９の地絡に伴う電圧変化を検出する検出器の一例である。

電圧センサ５４は電源回路１４の制御手段であり、その検出出力は観測スタート回路１０に加えられ、地絡観測の契機となる。観測スタート回路１０は、第１の実施の形態（図１）で説明したのでその説明を省略する。

電源回路１４は蓄電池６０及び太陽電池６２が備えられ、蓄電池６０は太陽電池６２の出力によって充電される。蓄電池６０は例えば、電気二重層コンデンサによって構成される。観測スタート回路１０の観測開始出力により、図示しないスイッチを導通させ、蓄電池６０から電源電圧が電流検出部６の地絡電流積分回路６４及び地絡故障検出回路６６に加えられている。

この地絡電流積分回路６４は、地絡電流検出コイル５６で検出された地絡電流を受け、その地絡電流の積分手段であって、地絡電流の積分により、電圧波形相当の波形を得る積分器を構成する。この積分出力は地絡故障検出回路６６に加えられ、所定値レベルと比較し、そのレベル判定により地絡か否かを判定又は検出し、その検出出力を表示部８に加える。表示部８は、第１の実施の形態で記載した通り、地絡検出に基づき、それを表す故障表示として例えば、赤色表示布の放出等により、地絡故障を表示する。

次に、地絡検出の処理手順について、図１０を参照する。図１０は、第３の実施の形態に係る地絡検出の処理手順の一例を示すフローチャートである。

この地絡検出の処理手順は、地絡電流検出方法の一例であって、図９に示す地絡電流検出装置２に対応している。そこで、この処理手順では、常時、送配電線路の故障発生を電圧センサ５４で監視する（ステップＳ２１）。この故障発生の検出は、故障時、送配電線路９に生じる電圧変化を監視し、その電圧によって故障発生を検出する。

送配電線路９に故障が発生すると、地絡電流積分回路６４及び地絡故障検出回路６６に給電し（ステップＳ２２）、起動させる。地絡電流積分回路６４では地絡電流を積分し、その積分波形の出力レベルを監視する（ステップＳ２３）。この出力レベルが基準レベルを超えたか否かにより、地絡故障か否かを判定し（ステップＳ２４）、地絡故障であれば（ステップＳ２４のＹＥＳ）、表示部８に給電し（ステップＳ２５）、表示部８を動作させる。この表示部８には、地絡時、地絡故障検出回路６６から表示出力が加えられるので、地絡表示が行われる（ステップＳ２６）。この故障表示は例えば、赤色表示布を放出し、地絡の発生を視認可能に表示する。

また、地絡でない場合（ステップＳ２４のＮＯ）には、地絡電流積分回路６４、地絡故障検出回路６６及び表示部８に対する給電を遮断し（ステップＳ２７）、電流検出、電流判定及び表示動作を解除する。地絡の発生を検出するための待機状態となる。

このように、電圧電位の変動によって故障の発生を監視し、故障発生を契機として地絡電流の検出を行うので、地絡検出の信頼性が高められる。また、表示部８は地絡時のみ動作させるので、誤動作による誤表示を防止できるとともに、電源に用いる蓄電池６０の消耗を抑制することができる。

次に、地絡検出装置２の検出対象である非接地系統の地絡について、図１１及び図１２を参照する。図１１は、非接地系統の地絡を示す図、図１２は、地絡時の非接地系統に流れる電流を示す図である。

この非接地系統７０では、図１１に示すように、電源７２に１次側をＹ結線、２次側をΔ結線とする変圧器７４が設置され、送配電線路９より需要地に送電されている。送配電線路９の各相には対地静電容量Ｃａ、Ｃｂ、Ｃｃが存在する。送配電線路９において、地絡７８が発生したとする。

このような地絡７８が生じた非接地系統７０では、等価回路８０（図１２）となり、Ｃは対地静電容量、Ｌ_L はインダクタンス、Ｒｇは地絡抵抗である。スイッチＳＷは地絡７８に対応する。

このような非接地系統７０の地絡７８に起因して電流Ｉ₁ 、Ｉ₂ が流れる。電流Ｉ₁ は、

で表され、但し、

である。ここで、

で表される。但し、

である。ここで、

である。また、電圧Ｖｍは、

となる。

次に、地絡故障時の電流波形、電圧波形及びその処理について、図１３、図１４、図１５、図１６及び図１７を参照する。図１３は、地絡故障時の零相電流波形及び零相電圧波形を示す図、図１４は、地絡故障時の零相電流波形及び零相電圧波形の微分を示す図、図１５は、電流波形及びその積分波形を示す図、図１６は、積分された電流波形及び電圧波形を示す図、図１７は、電圧波形と電流波形の比較を示す図である。

非接地系統における故障時に当該故障の発生した支持物で観測された電圧（零相）、電流（ノイズを含む零相電流）に対して微分や積分を施したデータに関し、図１３のＡは、支持物で観測された電流波形であって、この電流波形はノイズを含んだ零相電流波形であり、図１３のＢは、零相電圧波形である。

同様に、図１４のＡは、ノイズを含んだ零相電流波形であり、図１４のＢは、電圧波形であって、零相電流波形の微分波形である。この微分波形は、図１３のＡの電流波形と位相差１８０度で相似な波形となっている。

図１５は、電流波形の積分処理の前後の波形であって、Ａは、積分前の電流波形であって、高周波のノイズを含んだ波形であり、この波形は正弦波半波分である。これに対し、Ｂは、積分後の電流波形であって、積分したことによりなだらかな波形となり、正弦波に近い波形を呈している。積分の結果、なだらかな直流成分に変換されることが理解できるであろう。

図１６のＡは、電流波形の積分波形であり、図１６のＢは、電圧波形である。これらを比較するために、重ね合わせて対比すると、図１７に示すように、電流波形Ｉと、電圧波形Ｖとは近似した周期を呈していることが判る。

地絡検出装置の実施例について、図１８及び図１９を参照する。図１８は、地絡検出装置の実施例を示す図、図１９は、データロガーを示す斜視図である。図１８及び図１９において、図８と同一部分には同一符号を付してある。

この実施例の地絡検出装置２は、図１８の（Ａ）に示すように、センサ部４と、電流検出部６と、表示部８とを備え、センサ部４と電流検出部６とはケーブル８２、８４で連結され、電流検出部６と表示部８とはケーブル８６で連結されている。ケーブル８２は静電電位センサ部４Ａ側の検出出力を電流検出部６に加え、ケーブル８４は地絡電流センサ部４Ｂ側への給電及び検出出力の取出しに用いられている。各部の機能は、各実施の形態で説明した通りである。

電流検出部６の筐体部８８の側部には、図１８のＢに示すように、コネクタ部９０が設けられ、このコネクタ部９０を用いてデータロガー５０（図１９）が接続される。

データロガー５０は、図１９に示すように、基台部９２と、筐体部９４とを備え、基台部９２にはコネクタ部９６が設けられるとともに、表示部９８、１００、１０２が設けられ、筐体部９４の上部には太陽電池パネル１０４が形成されている。コネクタ部９６には既述の電流検出部６のコネクタ部９０がケーブルによって接続される。表示部９８、１００、１０２はメール送受信、テスト、電源を表す表示手段である。

以上説明したように、本発明の最も好ましい実施の形態等について説明したが、本発明は、上記記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載され、又は明細書に開示された発明の要旨に基づき、当業者において様々な変形や変更が可能であることは勿論であり、斯かる変形や変更が、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。

本発明は、非接地系の送配電線路に生じる地絡故障を高精度に検出し、表示することができ、検出動作の信頼性を高め、送電線路の地絡故障を速やかに発見し、その保守管理の容易化に貢献することができ、有用である。

２ 地絡検出装置
４ センサ部
４Ａ 静電電位センサ部
４Ｂ 地絡電流センサ部
６ 電流検出部
８ 表示部
９ 送配電線路
１０ 観測スタート回路
１２ 電流判定回路
１４ 電源回路
１６ 静電センサ
１８、２０ 出力端子
２２ コア
２４ ギャップ
２６ コイル
２８ 巻き返し線
３０、３２ リード部
３３ シールド
３４ ヘッドアンプ
３６ 変化分抽出回路
３８ 判定回路
４０ 観測開始信号出力部
４２ ヘッドアンプ
４４ 電圧増幅部
４６ 波形判定部
４８ 表示出力部
５０ データロガー
５２ 通信部
５４ 電圧センサ
５６ 地絡電流検出コイル
６０ 蓄電池
６２ 太陽電池
６４ 地絡電流積分回路
６６ 地絡故障検出回路
７０ 非接地系統
７２ 電源
７４ 変圧器
７８ 地絡
８０ 等価回路
８２、８４、８６ ケーブル
８８ 筐体部
９０ コネクタ部
９２ 基台部
９４ 筐体部
９６ コネクタ部
９８、１００、１０２ 表示部
１０４ 太陽電池パネル
４００ 地絡検出表示器
４０２ コントリート柱
４０４ 接地線
４０６ 電流センサ
４０８ 本体部
４１０ 表示部
４１２ リード部

Claims (12)

1. 送配電線路に生じる電圧変化を検出し、故障発生を表す検出出力を発生する電圧検出手段と、
   この電圧検出手段の前記検出出力を受けて動作状態となり、送配電線路の地絡によって生じる地絡電流を検出する電流検出手段と、
   を備えることを特徴とする地絡検出装置。
2. 前記電圧検出手段は、前記送配電線路の対地電位の変動を検出する静電電位センサで構成したことを特徴とする請求項１記載の地絡検出装置。
3. 送配電線路の地絡によって生じる地絡電流を検出する地絡電流検出手段と、
   前記地絡電流検出手段の検出出力により地絡故障か否かを判定する判定手段と、
   この判定手段の判定出力を受け、前記地絡故障である場合、その判定結果を表示する表示手段と、
   を備えることを特徴とする地絡検出装置。
4. 前記地絡電流検出の検出出力を積分する積分手段を備え、前記判定手段は前記積分手段が発生する積分出力によって地絡故障か否かを判定することを特徴とする請求項３記載の地絡検出装置。
5. 前記電圧検出手段の前記検出出力を受け、故障発生時、起動出力を発生する起動手段と、
   前記起動手段の起動出力を発生した場合に前記地絡検出手段に供給する電源電圧、前記判定手段が地絡故障の判定出力を発生した場合に前記表示手段に供給する電源電圧のいずれか又は双方を発生する電源手段と、
   前記電圧検出手段が故障発生を表す前記検出出力を発生した場合には前記地絡検出手段に前記電源手段から前記電源電圧を給電し、前記判定手段が地絡故障と判断した場合には前記表示手段に前記電源手段から前記電源電圧を給電し、前記判定手段が地絡故障でないと判断した場合には前記電源手段から前記電源電圧の給電を遮断する給電制御手段と、
   を備えることを特徴とする請求項１記載の地絡検出装置。
6. 前記電圧検出手段と前記電流検出手段とを一体化し、前記電流検出手段が環状コアに巻回されたコイルで構成したことを特徴とする請求項１記載の地絡検出装置。
7. 前記判定結果を含む情報を記録する記録手段と、
   前記記録手段の記録情報を通知する地絡故障通知手段と、
   を備えることを特徴とする請求項１又は２記載の地絡検出装置。
8. 送配電線路に生じる電圧変化によって故障発生を検出する工程と、
   故障発生を契機に、送配電線路の地絡によって生じる地絡電流を検出する工程と、
   を含むことを特徴とする地絡検出方法。
9. 送配電線路に生じる電圧変化を静電電位の変動により検出することを特徴とする請求項８記載の地絡検出方法。
10. 送配電線路の地絡によって生じる地絡電流を電圧に変換して検出する工程と、
    前記電圧のレベルに応じて地絡故障か否かを判定する工程と、
    を含むことを特徴とする請求項８記載の地絡検出方法。
11. 送配電線路の地絡によって生じる地絡電流を検出する工程と、
    前記地絡電流を積分する工程と、
    積分により得られた電圧又は電流のレベルを監視し、そのレベルに応じて地絡故障か否かを判定する工程と、
    を含むことを特徴とする地絡検出方法。
12. 前記判定結果を受け、その判定結果を表示する工程を含むことを特徴とする請求項８又は１１記載の地絡検出方法。

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