JP2011196701A - 微小地絡検出装置及び微小地絡検出システム - Google Patents

Abstract

【課題】複数の発電機相互間に流れる循環電流によって発生する誤検出を防止する。
【解決手段】共通の変圧器に対して発電機遮断器１３，１４を介して接続されている複数の発電機１，２の中性点に流れる電流ＩＥ１，ＩＥ２が微小地絡発生前において設定値を上回っていた場合の微小地絡を微小地絡リレー７，８で検出する微小地絡検出装置であって、複数の発電機の相互間の出力差が所定範囲内であるか否かを判定する出力差判定手段３６と、出力差判定手段３６が所定範囲内であると判定したとき、微小地絡リレー７，８が検出した微小地絡が有効な検出であると判定する判定手段を備えた。
【選択図】図１

Description

本発明は、微小地絡検出装置及び微小地絡検出システムに関し、特に、共通の母線と接続し、かつ、夫々接地されている２台の発電機の中性点接地線を流れる第３次調波電流を監視し、電流が低くなったか否かで微小地絡の発生を検出する微小地絡検出装置及び微小地絡検出システムに関する。

発電設備は、複数の発電機を並列運転し、並列出力が共通の母線と接続されることが多い。特許文献１は、単一発電機の中性点接地線を流れる第３次調波電流を監視し、電流低下を検知する低電流方式にて微小地絡発生を検知する技術を開示している。

ここで、微小地絡とは、発電機の電機子巻線の中性点近傍で発生する地絡をいう。中性点近傍で発生する微小地絡は、微小地絡発生時に中性点接地線を流れる第３次調波電流の減少により検出することができ、第３次調波低電流方式の微小地絡リレーを用いて検出される。
この第３次調波低電流方式による発電機微小地絡検出方法は、１点接地構成された１台の発電機の全出力範囲にわたって微小地絡を検出することができる。

また、特許文献２は、中性点接地線を流れる第３次調波電流を入力の一つとし、所定の条件で動作出力する演算装置を具備した発電機地絡保護装置を開示している。

特開昭５９−２５５２９号公報 特開平３−３６９２０号公報

しかしながら、発電設備は、複数の発電機を並列運転し、共通の母線と接続することが多い。例えば、２台の発電機が共通の母線に接続し、各々の発電機が設置される２点接地構成を採用するとする。この２点接地構成は、図１に示すように、２台の発電機と電力系統とを互いに接続する変圧器を１台のみ設置すればよい。また、２点接地構成は、発電機１，２のそれぞれの発電機遮断器１３，１４が閉のとき、接地抵抗３，４は発電機１，２のそれぞれに接続されている。

２点接地構成の場合、第３次調波電圧は、２台の発電機それぞれで発生し、第３次調波電流が、２台の発電機主回路が構成する閉回路で重ね合わさり、循環電流として流れる。このため、微小地絡発生前後の第３次調波電流の変化が１点接地構成の場合とは異なる。

２点接地構成を採用すると、２台の発電機主回路が共通の接地点を持つため、閉回路が構成される。このとき、２台の発電機は、界磁巻線により発生する磁束の分布が矩形波の合成であり、完全な正弦波ではないことと、電機子巻線により発生する磁束が、界磁巻線により発生する磁束を打ち消し、合成磁束が歪むことからので、第３次調波電圧が発生する。また、それぞれで発生する第３次調波の電圧／位相は、発電機運転状態の違い、発電機の電機子巻線の個体差等に起因する差が生じることがある。このとき２台の発電機それぞれで発生する第３次調波電流は重ね合わされ、閉回路を循環電流として流れる。

微小地絡発生時の中性点接地線を流れる第３次調波電流の減少を検出することで事故検出する第３次調波低電流方式の微小地絡リレーは、２点接地構成にて第３次調波電流が閉回路を循環電流として流れているとき、循環電流の値によっては、２台の発電機両者において微小地絡が発生していない場合においても誤検出を起こす。

発電機の電機子巻線において第３次調波電圧は、電機子巻線の形状、配置等の構造に起因して発生する。その値は発電機の出力、力率等発電機運転状態により変化する。中性点接地線を流れる第３次調波電流は、電機子巻線において発生する第３次調波電圧を電源とする。

２点接地構成の場合は、２台の発電機それぞれの運転条件によっては、閉回路を流れる第３次調波の循環電流により、微小地絡が発生していないときでもそれぞれの中性点接地線を流れる第３次調波が、微小地絡リレーが事故発生と判断する設定値（整定値）を下回るため誤検出を生じ、警報が出されてしまうという問題があった。

一方、特許文献２に記載の技術は、微小地絡検出を実現するために計測する第３次調波電流が環流する流路が、発電機、発電機主回路対地静電容量、及び中性点接地線であることを前提としている。すなわち、特許文献２に記載の技術は、１点接地の構成に適用され、２点接地の構成には適用されない。

２点接地構成の場合、前記の如く、微小地絡発生前後の第３次調波電流の変化が１点接地構成の場合とは異なる。このため、１点接地か２点接地かで、異なる微小地絡検出実行可否判断を行なう必要がある。この実現のためには、２台それぞれの発電機遮断器の開閉状態を監視する必要がある。特許文献２は、適用範囲は１点接地構成の場合であり、発電機遮断器の開閉状態の監視を考慮していない。

そこで、本発明は、複数の発電機相互間に流れる循環電流によって発生する誤検出を防止することができる微小地絡検出装置及び微小地絡検出システムを提供することを主な目的とする。

前記目的を達成するため、本発明は、共通の変圧器に対して遮断器（１３，１４）を介して接続されている複数の発電機の中性点接地線に流れる第３次調波電流が整定値以下に遷移することを判定して微小地絡を検出する微小地絡リレーを備えた微小地絡検出装置、及び微小地絡検出システムであって、前記複数の発電機の中性点接地線に流れる第３次調波電流の各々が前記微小地絡リレーの整定値を上回っているか否かを判定する第３次調波電流判定手段（３７ａ，３７ｂ）と、前記複数の発電機の相互間の出力差が所定範囲内であるか否かを判定する出力差判定手段（３６）と、前記第３次調波電流判定手段が前記整定値を上回っていると判定すると共に、前記出力差判定手段が所定範囲内であると判定したとき、前記検出した微小地絡が有効であると判定する判定手段（２４）とを備えたことを特徴とする。なお、括弧内の数字や符号は例示である。

本発明によれば、複数の発電機相互間に流れる循環電流によって発生する誤検出を防止することができる。

本発明の一実施形態である微小地絡検出システムの構成図である。 電機子巻線の微小地絡を説明するための説明図である。 微小地絡と第３次調波電流との関係を説明するための図である。 微小地絡検出・誤検出防止用演算装置の入出力関係を示した構成図である。 微小地絡検出・誤検出防止用演算装置内の演算部のブロック図である。 微小地絡を検出する複数の発電機の出力領域を示した特性図である。 微小地絡リレーの整定値と微小地絡リレー動作領域を示した特性図である。 演算部が微小地絡検出の実行可否を決定するまでの流れを示したフローチャートである。 演算部が微小地絡検出の実行可否を決定するまでの流れを示した他のフローチャートである。 発電機の力率と第３次調波電流との関係を示した特性図である。

（第１実施形態）
以下、本発明の一実施形態である微小地絡検出システムについて図面を用いて説明する。図１は、本発明の一実施形態である微小地絡検出システムの構成図である。２点接地構成の発電機主回路と、計測のための計器用変圧器、及び微小地絡リレーの接続を示す単線結線図である。具体的には、図１は、２点接地構成の発電機主回路と、計測のための計器用変圧器及び微小地絡リレーと、これらからの出力が入力される微小地絡検出・誤検出防止用演算装置の接続を示す単線結線図を示している。

微小地絡検出システム２００は、母線に接続された変圧器３２と、発電機１，２と、計器用変流器５，６と、微小地絡リレー７，８と、計器用変流器９，１０と、計器用変圧器１１，１２と、変圧器３２に共通に接続された発電機遮断器１３，１４と、微小地絡検出・誤検出防止用演算装置１５とを備え、発電機１，２はそれぞれ接地抵抗３，４を通して共通の接地点に接地されている。なお、微小地絡検出・誤検出防止用演算装置１５と微小地絡リレー７，８とで微小地絡検出装置１００を構成している。

計器用変流器５，６は、発電機１，２のそれぞれの中性点接地線を流れる第３次調波電流を検出する。微小地絡リレー７，８は、発電機１，２の各々の中性点接地線に流れる第３次調波電流を入力し、それぞれ発電機１，２の微小地絡検出に用いる。計器用変流器９，１０は、発電機１，２のそれぞれの出力電流を検出する。計器用変圧器１１，１２は、発電機１，２のそれぞれの出力電圧を検出する。発電機１，２のそれぞれの発電機主回路には、発電機遮断器１３，１４が設置されている。

微小地絡検出・誤検出防止用演算装置１５は、微小地絡リレー７，８から検出信号Ｒ１，Ｒ２を取り込み、発電機１，２のそれぞれの出力電流を電流検出信号Ｉ１，Ｉ２として取り込み、発電機１，２の出力電圧を電圧検出信号Ｖ１，Ｖ２として取り込み、発電機遮断器１３，１４の開閉状態を遮断器開閉状態信号１６０，１７０として取り込み、発電機１，発電機２の中性点接地線を流れる第３次調波電流をそれぞれ接地電流検出信号ＩＥ１，ＩＥ２として取り込む。

微小地絡検出・誤検出防止用演算装置１５は、発電機１，２における微小地絡発生時、微小地絡リレーが使用可能な条件下である場合に、出力信号２７０を発して運転員に微小地絡が発生したことを知らせるようになっている。

図２は、電機子巻線の微小地絡を説明するための説明図である。
図２に示すように、発電機１，２は、３相の電機子巻線を備え、Ｕ相、Ｖ相、及びＷ相の中性点Ｐが接地されている。微小地絡は、発電機の電機子巻線の中性点近傍で発生する地絡をいう。一般的に中性点近傍は、電機子巻線全体の、発電機中性点側から１０％（ａ点）の電位が低い範囲を示す。
なお、発電機中性点側より１０％から１００％までの範囲（ｂ点，ｃ点）で発生する通常の地絡は、地絡リレーにより検出される。

しかしながら、中性点近傍で発生する微小地絡は、通常の地絡リレーによる検出が困難であり、第３次調波電流の減少により検出することができる。
図３は、微小地絡と第３次調波電流との関係を説明するための図である。図３に示すように、通常時から微小地絡時に移行する時に、発電機１，２は、中性点接地線を流れる第３次調波電流が減少する特性を有している。中性点接地線を流れる第３次調波低電流の減少は、第３次調波低電流方式の微小地絡リレーを用いて検出される。具体的には、第３次調波電流が整定値以下になったときに動作する微小地絡リレーを用いて検出する。

図４は、微小地絡検出・誤検出防止用演算装置の入出力関係を示した構成図である。微小地絡検出・誤検出防止用演算装置１５は、発電機１，２（図１）の出力電流が、電流検出信号Ｉ１，Ｉ２として変換器１６，１８、及び変換器１７，１９に入力され、かつ、発電機１，２の出力電圧が電圧検出信号Ｖ１，Ｖ２として変換器１６，１８、及び変換器１７，１９に入力されるように構成されている。また、微小地絡検出・誤検出防止用演算装置１５は、発電機１，２の中性点接地線を流れる第３次調波電流が、それぞれ接地電流検出信号ＩＥ１，ＩＥ２としてそれぞれ変換器２０，２１に入力されるように構成されている。なお、これらの変換器１６，１７，１８，１９，２０，２１は、Ａ／Ｄ変換器を用いて、アナログ信号をデジタル信号に変換している。

変換器１６，１８は、発電機１の力率値信号ｃｏｓθ１、及び出力値Ｐ１の信号を生成し、演算部２２に出力する。変換器１７，１９は、発電機２の力率値信号ｃｏｓθ２、及び出力値Ｐ２の信号を生成し、演算部２２に出力する。変換器２０，２１は、発電機１の中性点接地線の第３次調波電流検出値信号Ｉ_R1、及び発電機２の中性点接地線の第３次調波電流検出値信号Ｉ_R2を生成し、演算部２２に出力する。発電機１，２のぞれぞれの中性点接地線を流れる第３次調波電流を入力した微小地絡リレー７，８から出力される検出信号Ｒ１，Ｒ２は、演算部２２に入力される。発電機遮断器１３，１４のそれぞれの開閉状態は、それぞれ遮断器開閉状態信号１６０，１７０として演算部２２に入力される。

演算部２２は、後記する条件がそろったときに警報信号２６０を出力し、出力部２３にて、発電機に微小地絡が発生したことを運転員に知らせる。後記する条件がそろわない場合は、演算部２２は、微小地絡誤検出を防止するために警報信号２６０を出力しない。

図５は、微小地絡検出・誤検出防止用演算装置内の演算部の演算内容を説明するためのブロック図である。
図４に示した演算部２２は、力率判定手段としての力率判定部３５、出力差判定手段としての出力判定部３６、第３次調波電流判定部３７（３７ａ，３７ｂ）、判定手段としてのＡＮＤ回路２４、ＡＮＤ回路２５、一点接地地絡判定手段としてのＡＮＤ回路２６，２７、及びＯＲ回路２８，２９を備える。なお、これらの各部や回路は、制御部としてのＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、及びプログラムによって実現される。

力率判定部３５は、発電機１の力率値信号ｃｏｓθ１と、発電機２の力率値信号ｃｏｓθ２とが略等しいか否かを判定し、両者の値が略等しいときに「１」を出力する。
出力判定部３６は、出力判定部３６ａと出力判定部３６ｂと検出範囲判定部３６ｃとＯＲ回路３０とを備える。出力判定部３６ａは、発電機１の出力値Ｐ１と発電機２の出力値Ｐ２とが等しいか否かを判定する。出力判定部３６ｂは、逆に、出力値Ｐ１と出力値Ｐ２とが等しくないか否かを判定し、検出範囲判定部３６ｃが出力値Ｐ１と出力値Ｐ２とが微小地絡検出実行範囲内であるか否かを判定する。すなわち、出力値信号Ｐ１と出力値信号Ｐ２とが同じ値でないときであっても、両者の値が後記する所定の出力領域内（図６）にある場合は、ＡＮＤ回路２４に「１」が出力される。ＯＲ回路３０は、出力判定部３６ａの判定結果と、検出範囲判定部３６ｃの判定結果とを論理和する。結果的に、出力判定部３６は、発電機１の出力値Ｐ１と発電機２の出力値Ｐ２との差が所定範囲内であるときに「１」が出力される。

図６は、発電機１，２の発電機出力が微小地絡検出実行領域内にあるか否かを判定するための出力領域を示した特性図である。すなわち、この出力領域は、発電機１の出力値Ｐ１と発電機２の出力値Ｐ２との差が所定範囲内であるか否かを判定するための領域を示し、この所定範囲外では微小地絡検出を実行することができない。この所定範囲は、発電機１の出力値Ｐ１と発電機２の出力値Ｐ２との差が小さい範囲で設定されている。中間出力の中間値で最も狭く設定されており、大出力領域で最も広く設定されており、Ｐ_min付近の小出力領域で中間部より若干広くなるように設定されている。

検出範囲判定部３６ｃは、不揮発性記憶部から図６の特性を読み出す機能が備えられており、発電機１の出力値信号Ｐ１、及び発電機２の出力値信号Ｐ２の値に応じてＡＮＤ回路２４の信号出力可否を決定する。

第３次調波電流判定部３７ａ，３７ｂは、発電機１，２の中性点接地線の微小地絡発生前の第３次調波電流値信号Ｉ_R1，Ｉ_R2の値と微小地絡リレーの第３次調波電流整定値Ｉ_SETとが比較され、第３次調波電流値信号の値Ｉ_R1，Ｉ_R2の値が微小地絡リレーの第３次調波電流整定値Ｉ_SETよりも大きいときに「１」を出力する。
すなわち、本実施形態では、２点接地の通常運転時の場合に循環電流により第３次調波電流Ｉ_R1，Ｉ_R2が整定値以下になったときの誤検出を回避することを目的にしているので、第３次調波電流判定部３７ａ，３７ｂは、第３次調波電流Ｉ_R1，Ｉ_R2が第３次調波電流整定値Ｉ_SETよりも大きくなったときを出力する。

また、ＡＮＤ回路２４は、発電機遮断器１３の遮断器開閉状態信号１６０、及び遮断器１４の遮断器開閉状態信号１７０が入力され、「閉」である場合に「１」が入力される。すなわち、ＡＮＤ回路２４は、発電機１及び発電機２の両機が運転される、２点接地構成の場合にのみ用いられる。

したがって、ＡＮＤ回路２４は、力率値信号ｃｏｓθ₁と力率値信号ｃｏｓθ₂とが等しく、発電機１の出力値Ｐ１と発電機２の出力値Ｐ２との差が所定範囲内であり、発電機１，２の中性点接地線の第３次調波電流検出値信号Ｉ_R1，Ｉ_R2の値が微小地絡リレーの第３次調波電流整定値Ｉ_SETよりも大きく、発電機１，２が２点接地状態であるときに「１」を出力する。

また、ＯＲ回路２８は、微小地絡リレー７から検出信号Ｒ１、及び微小地絡リレー８から検出信号Ｒ２が入力される。すなわち、ＯＲ回路２８は、発電機１，２の何れか一方の微小地絡リレーが動作したときに「１」を出力する。

ＡＮＤ回路２５は、ＡＮＤ回路２４の出力信号とＯＲ回路２８の出力信号とが入力されている。このため、ＡＮＤ回路２５は、発電機１，２の何れか一方の微小地絡リレーが動作した場合であって、力率値信号ｃｏｓθ₁と力率値信号ｃｏｓθ₂とが等しく、発電機１の出力値Ｐ１と発電機２の出力値Ｐ２との差が所定範囲内であり、発電機１，２の中性点接地線の第３次調波電流検出値信号Ｉ_R1，Ｉ_R2の値が微小地絡リレーの第３次調波電流整定値Ｉ_SETよりも大きく、発電機１，２が２点接地状態であるときに、「１」を出力する。

また、ＡＮＤ回路２６は、第３次調波電流判定部３７ａの出力信号と、発電機遮断器１３の遮断器開閉状態信号１６０と、発電機遮断器１４の遮断器開閉状態信号１７０の反転信号と、微小地絡リレー７から検出信号Ｒ１とが入力される。これにより、ＡＮＤ回路２６は、発電機１が発電しており、発電機２の発電機遮断器１４が開放状態であり、発電機１の微小地絡リレーが動作した場合であって、微小地絡発生前の第３次調波電流整定値Ｉ_SETを超えたときに、「１」を出力する。すなわち、ＡＮＤ回路２６は、発電機１の１台運転時にのみ用いられる。

ＡＮＤ回路２７は、第３次調波電流判定部３７ｂの出力信号と、発電機遮断器１４の遮断器開閉状態信号１７０と、発電機遮断器１３の遮断器開閉状態信号１６０の反転信号と、微小地絡リレー８から検出信号Ｒ２とが入力される。これにより、ＡＮＤ回路２７は、発電機２が発電しており、発電機１の発電機遮断器１３が開放状態であり、発電機２の微小地絡リレーが動作した場合であって、微小地絡発生前の第３次調波電流検出値信号Ｉ_R1，Ｉ_R2の値が第３次調波電流整定値Ｉ_SETを超えたときに、「１」を出力する。すなわちＡＮＤ回路２７は、発電機２の１台運転時にのみ用いられる。

ＯＲ回路２９は、ＡＮＤ回路２５の出力信号と、ＡＮＤ回路２６の出力信号と、ＡＮＤ回路２７の出力信号とを入力し、何れかの出力信号が「１」となったときに「１」を出力する。したがって、演算部２２は、発電機１，２が２点接地状態の発電機１，２双方の微小地絡発生前の第３次調波電流検出値信号Ｉ_R1，Ｉ_R2の値が第３次調波電流整定値Ｉ_SETを超えた場合であって、発電機１の出力値Ｐ１と発電機２の出力値Ｐ２との差が所定範囲内であるときや、何れかが１点接地された発電機１，２の微小地絡発生前の第３次調波電流検出値信号Ｉ_R1，Ｉ_R2の値が第３次調波電流整定値Ｉ_SETを超えたときに、警報信号２６０を出力する。

発電機１の中性点接地線の第３次調波電流検出値信号Ｉ_R1、及び発電機２の中性点接地線の第３次調波電流検出値信号Ｉ_R2と、微小地絡リレー７，８の第３次調波電流整定値Ｉ_SETとの比較について、図７を参照しながら説明する。
図７は、第３次調波電流と発電機出力との関係を示す図である。図７において、通常運転時の中性点接地線に流れる第３次調波電流Ｉ_R［Ａ］は、発電機出力０［Ｗ］でも所定電流Ｉ_R0流れる上、発電機出力の増加に伴って増加する。微小地絡リレー７，８が動作する第３次調波電流整定値Ｉ_SETは、発電機出力０［Ｗ］でも所定電流Ｉ_SET0（Ｉ_SET0＜Ｉ_R0）に設定され、発電機出力の増加に伴って、直線的に増加するように設定されている。

図７は、微小地絡リレーの整定値と微小地絡リレー動作領域を示した特性図である。
演算部２２は、図７に示す、微小地絡リレー７，８が動作する値である第３次調波電流整定値Ｉ_SETの関係を不揮発性記憶部から読み出す機能を備えている。通常運転時の発電機１の第３次調波電流検出値信号Ｉ_R1の値が、微小地絡リレー７の第３次調波電流整定値Ｉ_SETを上回っている場合、第３次調波電流判定部３７ａは、ＡＮＤ回路２４，２６に「１」を出力する。通常運転時の発電機２の中性点接地線の第３次調波電流検出値信号Ｉ_R2の値が、微小地絡リレー８の第３次調波電流整定値Ｉ_SETを上回っている場合、第３次調波電流判定部３７ｂは、ＡＮＤ回路２４，２７に「１」を出力する。

発電機１，２の微小地絡検出の実行可否を判断するまでの動作を図８，９のフローチャートを用いて説明する。これらのフロー（Ｓ３００）は、例えば、タイマ割込によって、逐次実行される。
ステップＳ３１０では、ＡＮＤ回路２４は、発電機１と発電機２との両機共に運転しているか否かを判定する。具体的には、ＡＮＤ回路２４は、発電機１の遮断器開閉状態信号１６０、及び発電機２の遮断器開閉状態信号１７０が両者とも「閉」を示しているか否かを判定して、２点接地構成であることの確認を行う。２点接地構成である場合は（Ｙｅｓ）、処理はステップＳ３２０に進む。

ステップＳ３２０にて、力率判定部３５は、発電機１と発電機２とは同力率か否かを判定する。同力率である場合は（Ｙｅｓ）、力率判定部３５は、処理をステップＳ３３０に進める。

ステップＳ３３０にて、出力判定部３６ａは、発電機１と発電機２とは同出力か否かの確認を実行する。同出力である場合は（Ｙｅｓ）、出力判定部３６ａは、処理をステップＳ３４０に進める。一方、出力が異なる場合は（Ｎｏ）、発電機１及び発電機２の発電機出力の組合せが、微小地絡検出実行可能な領域内であるか否かを判定する（ステップＳ３６０）する。具体的には、図６を用いて説明したように、発電機１の出力値Ｐ１と発電機２の出力値Ｐ２との差が所定範囲内であるか否かを判定する。
発電機１及び発電機２の発電機出力が、微小地絡検出実行可能な出力領域内（図６）にある場合は（Ｙｅｓ）、ステップＳ３４０に進む。

ステップＳ３４０にて、第３次調波電流判定部３７ａ，３７ｂは、発電機１の微小地絡発生前の中性点接地線第３次調波電流及び発電機２の微小地絡発生前の中性点接地線第３次調波電流が、微小地絡リレー７，８を動作させる第３次調波電流整定値以上であるか否か判定する。両者ともに微小地絡リレー整定値Ｉ_SETを上回っている場合は（Ｙｅｓ）、発電機１及び発電機２の微小地絡検出を実行し（ステップＳ３５０）、処理を終了する。一方、両者ともに微小地絡リレー整定値の値を上回っていない場合（ステップＳ３４０でＮｏ）、ステップＳ３６０で微小地絡検出実施可能な領域内にない場合（Ｎｏ）、及びステップＳ３２０で力率が異なる場合（Ｎｏ）は、発電機１及び発電機２の微小地絡検出を実行せず（ステップＳ３７０）、「Ｃ」を介して終了する（図９）。

ステップＳ３１０にて、２点接地構成でない場合は（Ｎｏ）、「Ａ」を介して図９のステップＳ３８０に進む。ステップＳ３８０にて、発電機１が運転していることの確認を実行する。運転している場合、すなわち発電機１が１点接地の１台運転をしている場合は（Ｙｅｓ）、ステップＳ３９０に進む。

ステップＳ３９０にて、第３次調波電流判定部３７ａは、発電機１の微小地絡発生前の中性点接地線の第３次調波電流検出値信号Ｉ_R1の値が、微小地絡リレー７の第３次調波電流整定値Ｉ_SETを上回るか否かの判定を行う。第３次調波電流検出値信号Ｉ_R1の値が、微小地絡リレー７の第３次調波電流整定値Ｉ_SETを上回る場合は（Ｙｅｓ）、発電機１の微小地絡検出を実行し（ステップＳ４００）、処理が終了する。一方、発電機１中性点接地線の第３次調波電流検出値信号Ｉ_R1の値が、第３次調波電流整定値Ｉ_SET以下である場合は（Ｎｏ）、発電機１の微小地絡検出を実行せず（ステップＳ４１０）、処理が終了する。

一方、ステップＳ３８０の判定で、発電機１が運転してないと判定された場合は（Ｎｏ）、処理はステップＳ４２０に進む。ステップＳ４２０にて、ＡＮＤ回路２７は、発電機２が運転していることの確認を実行する。運転している場合、すなわち、発電機遮断器１３が「開」となり、発電機遮断器１４が「閉」となり、発電機２が１点接地の１台運転をしている場合は（Ｙｅｓ）、処理がステップＳ４３０に進む。一方、運転してない場合、すなわち、発電機遮断器１３，１４が「開」であり、発電機１，２の両機が運転していない場合は（Ｎｏ）、「Ｂ」を介して、発電機１及び発電機２の微小地絡検出を実行せず（図８のステップＳ３７０）、「Ｃ」を介して終了する（図９）。

ステップＳ４３０にて、第３次調波電流判定部３７ｂは、発電機２の微小地絡発生前の接地抵抗を流れる第３次調波電流の値が、リレー動作させる整定値を上回るか否かを判定する。第３次調波電流検出値信号Ｉ_R2の値が第３次調波電流整定値Ｉ_SETを上回る場合は（Ｙｅｓ）、発電機２の微小地絡検出を実行し（ステップＳ４４０）、処理が終了する。一方、発電機２中性点接地線の第３次調波電流検出値信号Ｉ_R2の値が、微小地絡リレー８の第３次調波電流整定値Ｉ_SET以下である場合は（Ｎｏ）、発電機２の微小地絡検出を実行せず（ステップＳ４５０）、処理が終了する。

以上説明したように本実施形態によれば、共通の母線と共通の変圧器３２と各々の発電機遮断器（発電機遮断機）１３，１４とを介して接続され、かつ、夫々接地されている２台の発電機１，２において、双方の発電機遮断器１３，１４が閉状態であるか否か、発電機１，２の微小地絡発生前の中性点に流れる第３次調波電流検出値が微小地絡リレー７，８の第３次調波電流整定値を上回っているか否か、及び２台の発電機１，２の出力範囲の差が所定範囲であるか否かの検出により、微小地絡リレー７，８が使用可能な条件下においてのみ微小地絡警報出力を行い、微小地絡リレー７，８が使用不可能な条件下においては、誤検出防止のため微小地絡警報出力を行わないようにしている。これにより、２点接地構成の場合の第３次調波低電流方式による発電機微小地絡の誤検出を防止することができる。

すなわち、発電機１，２の電機子巻線の中性点近傍で発生する微小地絡は、通常の地絡リレーで検出することができない。そこで、微小地絡は、中性点に流れる第３次調波電流が低減する現象を利用する微小地絡リレー７，８により検出される。ここで、発電機１，２の中性点の各々が接地抵抗を介して２点接地されると、循環電流が流れ、正常時でも第３次調波電流が減少し、微小地絡リレー７，８が動作し、誤検出してしまう。
そこで、本実施形態では、発電機１，２の微小地絡発生前の中性点を流れる第３次調波電流の値が微小地絡リレー７，８の第３次調波電流整定値Ｉ_SET以上の通常時である場合には、発電機１，２の出力値Ｐ１，Ｐ２の差が所定範囲であるときに、誤検出防止のため微小地絡警報出力を行うようにし、発電機１，２の出力値Ｐ１，Ｐ２の差が所定範囲外であるときには、微小地絡警報出力を行わないようにした。

なお、発電機１，２に接続されている発電機遮断器１３，１４の何れかが「開」であるときには、発電機１，２の間で、循環電流が流れないので、微小地絡リレー７，８による微小地絡検出が正常に行われる。

（変形例）
本発明は前記した実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような種々の変形が可能である。
（１）前記実施形態は、発電機１の力率値信号ｃｏｓθ₁と発電機２の力率値信号ｃｏｓθ₂とが等しいとしていたが、図１０に示すように力率ｃｏｓθは、第３次調波電流によって変化することがある。例えば、力率ｃｏｓθが０．９から１．０まで変化するときに、通常時の第３次調波電流は約１．０Ａから３．２Ａまで大きく変化するが、事故時の第３次調波電流は０．８Ａから１．３Ａ程度まで変化量が低減する。すなわち、前記したように事故時は通常時よりも第３次調波電流が低下している。
ここで、発電機１が微小地絡せず、力率が０．９であり、発電機２が微小地絡して力率が１．０であるとすると、発電機２の微小地絡時の第３次調波電流が発電機１の通常時の第３次調波電流より増加する。このことを原理的に説明すると、第３次調波電圧は、界磁巻線に加えて、電機子巻線が発生する磁束で生じるが、これらの磁束はほぼ逆位相となっている。また発電機出力一定で力率を上昇させると、電機子電流と界磁電流はともに減少するが、電機子電流の減少より、界磁電流の減少の割合が大きい。よって、電機子と界磁の差分である第３次調波は増加する。したがって、電流低下を検知する低電流方式の前提が崩れる場合が発生するので、前記実施形態では、力率判定部３５が発電機１の力率ｃｏｓθ₁と発電機２の力率ｃｏｓθ₂とが略等しいことを確認している。

（２）前記実施形態は、発電機１，２を用いていますが、３個以上の複数の発電機でも適用することができる。すなわち、出力判定部３６、３６ｃは、複数の発電機の出力値Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，…相互間の出力差が所定範囲内であるか否かを判定し、何れか１つの出力差が所定範囲外であったときには、「０」を出力し、演算部２２は微小地絡警報出力を行わないようにする。また、第３次調波電流判定部３７は、各々の発電機の中性点に流れる第３次調波電流信号Ｉ_R1，Ｉ_R2，Ｉ_R3，…の値が微小地絡リレーの第３次調波電流整定値Ｉ_SET以上であることを検出するが、何れか２つの第３次調波電流信号Ｉ_R1，Ｉ_R2，Ｉ_R3，…の値が微小地絡リレーの第３次調波電流整定値Ｉ_SET以上であれば、循環電流が流れるので、演算部２２は微小地絡警報出力を行わないようにする。

１，２ 発電機
３，４ 接地抵抗
５，６，９，１０ 計器用変流器
７，８ 微小地絡リレー
１１，１２ 計器用変圧器
１３，１４ 発電機遮断器（遮断器）
１５ 微小地絡検出・誤検出防止用演算装置
１６，１７，１８，１９，２０，２１ 変換器
２２ 演算部
２３ 出力部
２４ ＡＮＤ回路（判定手段）
２５ ＡＮＤ回路
２６，２７ ＡＮＤ回路（１点接地地絡判定手段）
２８，２９ ＯＲ回路
３０ ＯＲ回路
３１ａ，３１ｂ 反転回路
３２ 変圧器
３５ 力率判定部（力率判定手段）
３６ 出力判定部（出力差判定手段）
３６ａ，３６ｂ 出力判定部
３６ｃ 検出範囲判定部
３７，３７ａ，３７ｂ 第３次調波電流判定部
１００ 微小地絡検出装置
１６０，１７０ 遮断器開閉状態信号
２００ 微小地絡検出システム
２６０ 警報信号
２７０ 出力信号
Ｐ 中性点
Ｒ１ 検出信号
Ｒ２ 検出信号
Ｉ１ 電流検出信号
Ｉ２ 電流検出信号
Ｖ１ 電圧検出信号
Ｖ２ 電圧検出信号
ＩＥ１ 接地電流検出信号
ＩＥ２ 接地電流検出信号
ｃｏｓθ₁ 力率値信号
ｃｏｓθ₂ 力率値信号
Ｐ１ 出力値
Ｐ２ 出力値
Ｉ_R1 第３次調波電流検出値信号
Ｉ_R2 第３次調波電流検出値信号
Ｉ_SET 第３次調波電流整定値

Claims (5)

1. 共通の変圧器に対して遮断器を介して接続されている複数の発電機の中性点接地線に流れる第３次調波電流が整定値以下に遷移することを判定して微小地絡を検出する微小地絡リレーを備えた微小地絡検出装置であって、
   前記複数の発電機の中性点接地線に流れる第３次調波電流の各々が前記微小地絡リレーの整定値を上回っているか否かを判定する第３次調波電流判定手段と、
   前記複数の発電機の相互間の出力差が所定範囲内であるか否かを判定する出力差判定手段と、
   前記第３次調波電流判定手段が前記整定値を上回っていると判定すると共に、前記出力差判定手段が所定範囲内であると判定したとき、前記検出した微小地絡が有効であると判定する判定手段と
   を備えたことを特徴とする微小地絡検出装置。
2. 前記所定範囲は、中間出力で狭く、低出力及び高出力で広くなるように設定されていることを特徴とする請求項１に記載の微小地絡検出装置。
3. 前記複数の発電機の力率が略等しいか否かを判定する力率判定手段をさらに備え、
   前記判定手段は、何れか一の発電機の力率が他の発電機の力率と異なっているとき、前記出力を用いた判定にかかわらず、前記検出した微小地絡が無効であると判定することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の微小地絡検出装置。
4. 前記複数の遮断器の中で何れか一のみの遮断器が閉じ、他の遮断器が開放している場合であって、前記中性点に流れる電流が前記整定値以上であるときに、前記微小地絡が有効であると判定する一点接地地絡判定手段をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の微小地絡検出装置。
5. 母線に接続された変圧器と、この変圧器に共通に接続されている複数の遮断器と、各々の前記遮断器に接続されている複数の発電機と、各々の前記発電機の中性点に流れる第３次調波電流が整定値以下に遷移することを判定して微小地絡を検出する複数の微小地絡リレーとを備えた微小地絡検出システムであって、
   前記複数の発電機に流れる微小地絡発生前の第３次調波電流の各々が前記微小地絡リレーの整定値を上回っているか否かを判定する第３次調波電流判定手段と、
   前記複数の発電機の相互間の出力差が所定範囲内であるか否かを判定する出力差判定手段と、
   前記第３次調波電流判定手段が前記整定値を上回ると判定すると共に、前記出力差判定手段が所定範囲内であると判定したとき、前記検出した微小地絡が有効であると判定する判定手段と
   を備えたことを特徴とする微小地絡検出システム。

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