JP2012194084A

JP2012194084A - 配電線監視方法及び装置

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Publication number: JP2012194084A
Application number: JP2011058746A
Authority: JP
Inventors: Shinsuke Nasukawa; 慎介那須川; Norihiro Kusaka; 則宏日下; Nobuchika Date; 信愛伊達; Eisuke Anami; 英介穴見
Original assignee: Tokyo Electric Power Co Inc
Current assignee: Tokyo Electric Power Company Holdings Inc
Priority date: 2011-03-17
Filing date: 2011-03-17
Publication date: 2012-10-11
Anticipated expiration: 2031-03-17
Also published as: JP5589917B2

Abstract

【課題】開閉サージやノイズなどによる微地絡の誤検出を防止しつつ零相電流値のみで簡単に精度よく微地絡を検出できるようにすることである。
【解決手段】微地絡が発生した配電線に対して活線状態で零相電流検出器を取り付け、零相電流検出器で検出された零相電流の第１波サージが開閉サージより大きい第１設定値を超えたか否かを判定し、零相電流の第１波サージが第１設定値を超えたときは微地絡であると判定し、零相電流の第１波サージが第１設定値を超えていないときは第１設定値より小さい第２設定値を超えたか否かを判定し、零相電流の第１波サージが第２設定値を超えたときは零相電流の第２波以降が第２設定値より小さい第３設定値を周期的に所定時間以上に渡って超えたか否を判定し、零相電流の第２波以降が第３設定値を周期的に所定時間以上に渡って超えたときは微地絡であると判定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、微地絡を検出する配電線監視方法及び装置に関する。

配電設備では、地絡事故の予兆現象として回復性の地絡事故や間欠地絡のように変電所の遮断器が遮断に至らない微地絡事故が発生する場合がある。従って、このような微地絡事故が発生した場合には、この微地絡事故点の探査が必要である。

微地絡事故点を特定するには、開閉器などに零相電流センサと零相電圧センサとを内蔵し監視することで、微地絡発生区間の絞り込みが可能となるが、すべての開閉器に零相電流センサと零相電圧センサとを内蔵させることにすると、常設設備の広範囲の取替えが必要となるため、実現には費用と時間とを要する。

そのため、予め配電設備の開閉器に内蔵することなく、微地絡や微地絡等の発生点の探査を行うために、携帯型系統監視装置を用意し、探査を行う架空配電線の箇所にスペーサ及び端末カバーを取り付けて架空配電線を被覆し、そのスペーサを介して相電圧検出器と相電流検出器とからなるＰＣＴセンサを取り付け、ＰＣＴセンサから零相電圧および零相電流を取り出し、変電所側で遮断に至らない地絡事故を検出するようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。

特許第３２９５６５８号公報

しかし、従来においては、零相電圧及び零相電流を検出し、零相電圧及び零相電流の値が予め設定した判定しきい値を越えるときに地絡事故の発生と判定し、さらに零相電圧と零相電流との間の位相差に基づいて地絡事故の発生方向を判定するものであるので、以下のような課題がある。

（１）零相電圧や零相電流のしきい値判定では、開閉サージなど地絡事故以外でも動作してしまう可能性がある。

（２）相電圧を安定的に検出するためには、架空配電線の種類及びサイズに応じたゴムスペーサ、相電圧検出（ＰＤ）部の対地静電容量の変化を天候や湿気等の影響から保護する端子カバーなど諸々の対策が必要であり、設置に伴う時間と労力が必要となる。

本発明の目的は、開閉サージやノイズなどによる微地絡の誤検出を防止しつつ零相電流値のみで簡単に、かつ精度よく微地絡を検出できる配電線監視方法及び装置を提供することである。

請求項１の発明に係る配電線監視方法は、微地絡事故が発生した配電線に対して活線状態で零相電流検出器を取り付け、前記零相電流検出器で検出された零相電流の第１波サージが開閉サージより大きい第１設定値を超えたか否かを判定し、前記零相電流の第１波サージが第１設定値を超えたときは微地絡であると判定し、前記零相電流の第１波サージが第１設定値を超えていないときは第１設定値より小さい第２設定値を超えたか否かを判定し、前記零相電流の第１波サージが第２設定値を超えたときは前記零相電流の第２波以降が第２設定値より小さい第３設定値を周期的に所定時間以上に渡って超えたか否を判定し、前記零相電流の第２波以降が第３設定値を周期的に所定時間以上に渡って超えたときは微地絡であると判定することを特徴とする。

請求項２の発明に係る配電線監視方法は、微地絡事故が発生した配電線に対して活線状態で複数の零相電流検出器を取り付け、各々の前記零相電流検出器で検出された零相電流の第１波サージが開閉サージより大きい第１設定値を超えたか否かを判定し、前記零相電流の第１波サージが第１設定値を超えたときは微地絡であると判定し、前記零相電流の第１波サージが第１設定値を超えていないときは第１設定値より小さい第２設定値を超えたか否かを判定し、前記零相電流の第１波サージが第２設定値を超えたときは前記零相電流の第２波以降が第２設定値より小さい第３設定値を周期的に所定時間以上に渡って超えたか否を判定し、前記零相電流の第２波以降が第３設定値を周期的に所定時間以上に渡って超えたときは微地絡であると判定し、各々の前記零相電流検出器で検出された零相電流の第１波サージの極性をそれぞれ判定し、極性が異なる前記零相電流の第１波サージがあるときは異なる極性の前記零相電流の第１波サージを検出した零相電流検出器の間で微地絡が発生していると判定することを特徴とする。

請求項３の発明に係る配電線監視方法は、請求項２の発明において、複数の零相電流検出器のうち１個は、微地絡事故が発生した配電線上で、変電所の引き出し点から事故が明らかに発生していない地点までの間に設置することを特徴とする。

請求項４の発明に係る配電線監視装置は、微地絡が発生した配電線の複数箇所に取り付けられ零相電流を検出する複数の零相電流検出器と、各々の前記零相電流検出器で検出された零相電流の第１波サージが開閉サージより大きい第１設定値を超えたか否かを判定し第１設定値を超えたときは微地絡であると判定する第１判定部と、前記零相電流検出器で検出された零相電流の第１波サージが第１設定値より小さい第２設定値を超えたか否かを判定し零相電流の第１波サージが第２設定値を超えたときは零相電流の第２波以降が第２設定値より小さい第３設定値を周期的に継続して超えたか否かを判定し、零相電流の第２波以降が第３設定値を周期的に継続して超えたときは微地絡であると判定する第２判定部と、前記零相電流検出器で検出された零相電流の第１波サージの極性を判定する極性判定部と、前記極性判定部で判定された零相電流の第１波サージの極性が異なる前記零相電流検出器の間で微地絡が発生していると判定する微地絡区間判定部とを備えたことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、零相電流の第１波サージが開閉サージより大きい第１設定値を超えたときは微地絡であると判定し、零相電流の第１波サージが第１設定値を超えていないが、零相電流の第１波サージが第１設定値より小さい第２設定値を超え、零相電流の第２波以降が第２設定値より小さい第３設定値を周期的に所定時間以上に渡って超えたときは微地絡であると判定するので、開閉サージやノイズなどによる微地絡の誤検出を防止できる。

請求項２の発明によれば、請求項１の発明の効果に加え、複数の各々の零相電流検出器で検出された零相電流の第１波サージの極性をそれぞれ判定し、異なる極性の零相電流の第１波サージを検出した零相電流検出器の間で微地絡が発生していると判定するので、零相電圧を用いることなく零相電流だけで微地絡箇所を特定できる。従って、微地絡箇所の検出の仕方を簡素化できる。

請求項３の発明によれば、請求項２の発明の効果加え、複数の零相電流検出器のうち１個は、微地絡事故が発生した配電線上で、変電所の引き出し点から事故が明らかに発生していない地点までの間に設置するので、微地絡箇所を確実に特定できる。

請求項４の発明によれば、開閉サージより大きい第１設定値だけでなく、第１設定値より小さい第２設定値及び継続時間を加味することで、開閉サージやノイズなどによる誤作動を防止し、また、複数の各々の零相電流検出器で検出された零相電流の第１波サージの極性により、微地絡箇所を特定するので、零相電圧を用いることなく零相電流だけで微地絡箇所を特定できる。従って、微地絡箇所の検出要素を簡素化できる。

本発明の実施形態１に係る配電線監視方法の一例を示すフローチャート。零相電流検出器で検出された零相電流の一例を示す波形図。本発明の実施形態２に係る配電線監視方法の一例を示すフローチャート。零相電流の第１波サージの立ち上がり波形の極性判定の説明図。零相電流の第１波サージの極性に基づき微地絡発生箇所を特定する場合の説明図。本発明の実施形態３に係る配電線監視装置の一例を示すブロック構成図。

以下、本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明の実施形態１に係る配電線監視方法の一例を示すフローチャートである。まず、微地絡事故が発生した配電線に対して、活線状態で零相電流検出器を取り付ける（Ｓ１）。そして、零相電流検出器で検出された零相電流の第１波サージが開閉サージより大きい第１設定値を超えたか否かを判定する（Ｓ２）。零相電流の第１波サージが第１設定値を超えたときは微地絡であると判定する（Ｓ３）。これは、零相電流の第１波サージが開閉サージより大きいので、開閉サージやノイズではないと判断できるからである。

ステップＳ２の判定で、零相電流の第１波サージが第１設定値を超えていないときは、第１設定値より小さい第２設定値を超えたか否かを判定する（Ｓ４）。零相電流の第１波サージが第２設定値を超えていないときは処理を終了する。つまり、微地絡事故ではないと判断する。

ステップＳ４の判定で、零相電流の第１波サージが第２設定値を超えたときは、零相電流の第２波以降が第２設定値より小さい第３設定値を周期的に所定時間以上に渡って超えたか否を判定する（Ｓ５）。そして、零相電流の第２波以降が第３設定値を周期的に所定時間以上に渡って超えていないときは、処理を終了する。つまり、微地絡事故ではないと判断する。これは、開閉サージやノイズなどは継続性がない電流であるからである。一方、ステップＳ５の判定で、零相電流の第２波以降が第３設定値を周期的に所定時間以上に渡って超えたときは微地絡であると判定する。これは、微地絡の場合には、電流が小さくても地絡事故電流には継続性があるからである。

ここで、第２設定値は第１設定値より小さく、完全地絡事故の場合に流れる零相電流の大きさより小さい値が設定される。これは、地絡事故を確実に設定できるようにするためである。また、第３設定値は放電性地絡事故の場合に流れる零相電流の大きさより小さく、配電線に重畳される遠方制御信号より大きい値が設定される。これは、継続する放電性地絡事故は検出でき、遠方制御信号は検出しないようにするためである。

図２は零相電流検出器で検出された零相電流の一例を示す波形図であり、図２（ａ）は零相電流の第１波サージが第１設定値を超えた場合の波形図、図２（ｂ）は零相電流の第１波サージが第１設定値を超えないが第２設定値を超えた場合の波形図である。

図２（ａ）に示すように、零相電流の第１波サージが第１設定値Ｌ１を超えた場合には、第１設定値Ｌ１が開閉サージより大きいので、零相電流の第１波サージが第１設定値Ｌ１を超えた時点ｔ０で微地絡であると判定する。なお、零相電流は交流であることから、第１設定値は±Ｌ１で設定され、零相電流が±Ｌ１を逸脱したときに微地絡であると判定する。図２（ａ）中の±Ｌ２は第２設定値、±Ｌ３は第３設定値である。

次に、図２（ｂ）に示すように、零相電流の第１波サージが第１設定値±Ｌ１を超えないが第２設定値±Ｌ２を超えた場合には、零相電流の第２波以降が第２設定値±Ｌ２より小さい第３設定値±Ｌ３を周期的に所定時間以上に渡って超えたか否を判定する。零相電流の第２波以降が第３設定値±Ｌ３を周期的に所定時間Ｔ以上に渡って超えたときは微地絡であると判定する。

このように、実施形態１によれば、しきい値判定だけでなく、継続時間Ｔも判定要素に加味することで、開閉サージやその他のノイズによる微地絡の誤検出を排除する。これにより、大きな零相電流が流れたときと、比較的小さく継続性のある零相電流が流れたときに微地絡があると判定する。また、開閉サージやノイズなど比較的小さく継続性がない零相電流の場合は微地絡はないものと判定する。従って、開閉サージやノイズなどによる微地絡の誤検出を防止でき、微地絡を精度良く検出できる。

次に、本発明の実施形態２を説明する。図３は本発明の実施形態２に係る配電線監視方法の一例を示すフローチャートである。この実施形態２は、図１に示した実施形態１に対し、ステップＳ６、Ｓ７を追加し、微地絡発生箇所を特定できるようにしたものである。図１と同一ステップには同一符号を付し重複する説明は省略する。

ステップ３において、微地絡であると判定したときは、複数の各々の零相電流検出器で検出された零相電流の第１波サージの極性をそれぞれ判定する（Ｓ１）。そして、極性が異なる零相電流の第１波サージがあるときは、異なる極性の零相電流の第１波サージを検出した零相電流検出器の間で微地絡が発生していると判定する（Ｓ７）。

図４は零相電流の第１波サージの立ち上がり波形の極性判定の説明図であり、図４（ａ）は零相電流の第１波サージの立ち上がり波形の波形図、図４（ｂ）は図４（ａ）の第１波サージの立ち上がり波形の拡大波形図である。図４では第２設定値（３０Ａ）を超えたときに、第１波サージの立ち上がり波形を検出するようにした場合を示している。これは、ステップ４において第２設定値を超えた場合にも地絡事故を検出するようにしているからである。

いま、時点ｔ０で零相電流の第１波サージの立ち上がり波形が検出されたとすると、時点ｔ０での零相電流の第１波サージの極性を判定する。図４では第１波サージの極性はプラスである場合を示している。なお、零相電流は交流であるので、第１波サージの極性がマイナスになる場合もある。

図５は零相電流の第１波サージの極性に基づき微地絡発生箇所を特定する場合の説明図であり、図５（ａ）は変電所から見て零相電流の第１波サージの極性がプラスである場合、図５（ｂ）は変電所から見て零相電流の第１波サージの極性がマイナスである場合を示している。

図５（ａ）に示すように、変電所１１から引き出された配電線１２には、複数の零相電流検出器１３ａ〜１３ｄが取り付けられる。この場合、零相電流検出器１３ａ〜１３ｄは、地絡が発生しているらしい範囲内に取り付けられる。いま、変電所１１から見て零相電流の第１波サージの極性がプラスである場合に、矢印１４ａ〜１４ｄの向きを配電線の引き出し方向に定めるものとする。

そうすると、図５（ａ）において、零相電流検出器１３ａ、１３ｂ、１３ｃで検出された零相電流の第１波サージの極性はプラス、零相電流検出器１３ｄで検出された零相電流の第１波サージの極性はマイナスである。微地絡箇所１５には地絡電流が流れ込むことから、微地絡箇所１５の両端の零相電流検出器１３で検出する零相電流の第１波サージの極性は反転している。

すなわち、微地絡箇所１５は、異なる極性の第１波サージを検出した零相電流検出器１３の間に存在することになるから、零相電流検出器１３ａ、１３ｂ、１３ｃと零相電流検出器１３ｄとの間、つまりは、零相電流検出器１３ｃと零相電流検出器１３ｄとの間に微地絡箇所１５が存在することになる。変電所１１から見て零相電流の第１波サージの極性がマイナスである場合には、図５（ｂ）に示すように、矢印１４ａ〜１４ｄの向きが変わるだけである。

このように、零相電流の第１波サージの極性を検出し、異なる極性の零相電流の第１波サージを検出した零相電流検出器１３を求める。異なる極性の零相電流の第１波サージを検出した零相電流検出器１３があるときは、その零相電流検出器１３の間に微地絡箇所１５が存在すると判定する。

もし、異なる極性の零相電流の第１波サージを検出した零相電流検出器１３がない場合は、複数の零相電流検出器１３ａ〜１３ｄの取付箇所を変えて、再度、零相電流の第１波サージの極性を判定していくことになる。

ここで、複数の零相電流検出器１３のうち１個は、変電所１１の引き出し点から事故が明らかに発生していない地点までの間に設置することが望ましい。また、変電所１１から引き出された配電線の引き出し点に設置してもよい。これは、変電所１１から見た場合に、零相電流の第１波サージの極性がプラスであるのかマイナスであるのかを定めておくためである。

１個目の零相電流検出器１３を、配電線の引き出し点から遠い位置に取り付けた際に、全ての零相電流検出器１３が同じ極性を示した場合、微地絡箇所１５が、零相電流検出器１３ａより変電所側に事故点があるのか、零相電流検出器１３ｄより先に事故点があるのか検出できないからである。

従って、最初から、複数の零相電流検出器１３のうち１個は、変電所１１の引き出し点から事故が明らかに発生していない地点までの間に設置することが望ましい。

次に、図６は本発明の実施形態３に係る配電線監視装置の一例を示すブロック構成図である。複数の零相電流検出器１３ａ〜１３ｎは、微地絡事故が発生した配電線の複数箇所に取り付けられる。前述したように、各々の零相電流検出器１３ａ〜１３ｎは、地絡が発生しているらしい範囲内に取り付けられる。

各々の零相電流検出器１３ａ〜１３ｎで検出された零相電流は演算制御装置１６に入力される。演算制御装置１６は、例えば、パーソナルコンピュータなどの演算機能を有した装置である。演算制御装置１６の第１判定部１７は、各々の零相電流検出器１３ａ〜１３ｎで検出された零相電流の第１波サージが開閉サージより大きい第１設定値を超えたか否かを判定し、第１設定値を超えたときは微地絡であると判定する。その判定結果は、図示省略の記憶装置に記憶されるとともに出力装置１８に出力される。出力装置１８は、例えば、表示装置や印刷装置などである。

演算制御装置１６の第２判定部１９は、零相電流検出器１３ａ〜１３ｎで検出された零相電流の第１波サージが第１設定値より小さい第２設定値を超えたか否かを判定し、零相電流の第１波サージが第２設定値を超えたときは、零相電流の第２波以降が第２設定値より小さい第３設定値を周期的に継続して超えたか否かを判定する。そして、零相電流の第２波以降が第３設定値を周期的に継続して超えたときは微地絡であると判定する。その判定結果は、図示省略の記憶装置に記憶されるとともに出力装置１８に出力される。

また、演算制御装置１６の極性判定部２０は、零相電流検出器１３ａ〜１３ｎで検出された零相電流の第１波サージの極性を判定し、その判定結果を微地絡区間判定部２１に出力する。また、その判定結果は、必要に応じて、図示省略の記憶装置に記憶されるとともに出力装置１８に出力される。

微地絡区間判定部２１は、極性判定部２０で判定された零相電流の第１波サージの極性を入力し、極性が異なる零相電流検出器１３を求め、極性が異なる零相電流検出器１３があるときは、その零相電流検出器１３の間で微地絡が発生していると判定する。その判定結果は、図示省略の記憶装置に記憶されるとともに出力装置１８に出力される。

このように、演算制御装置１６の第１判定部１７、第２判定部１９、極性判定部２０、微地絡区間判定部２１での判定結果を出力装置１８に表示出力するので、保守員は微地絡が発生しているか否かや、微地絡箇所を容易に把握できる。

１１…変電所、１２…配電線、１３…零相電流検出器、１４…矢印、１５…微地絡箇所、１６…演算制御装置、１７…第１判定部、１８…出力装置、１９…第２判定部、２０…極性判定部、２１…微地絡区間判定部

Claims

微地絡が発生した配電線に対して活線状態で零相電流検出器を取り付け、
前記零相電流検出器で検出された零相電流の第１波サージが開閉サージより大きい第１設定値を超えたか否かを判定し、
前記零相電流の第１波サージが第１設定値を超えたときは微地絡であると判定し、
前記零相電流の第１波サージが第１設定値を超えていないときは第１設定値より小さい第２設定値を超えたか否かを判定し、
前記零相電流の第１波サージが第２設定値を超えたときは前記零相電流の第２波以降が第２設定値より小さい第３設定値を周期的に所定時間以上に渡って超えたか否を判定し、
前記零相電流の第２波以降が第３設定値を周期的に所定時間以上に渡って超えたときは微地絡であると判定することを特徴とする配電線監視方法。
微地絡が発生した配電線に対して活線状態で複数の零相電流検出器を取り付け、
各々の前記零相電流検出器で検出された零相電流の第１波サージが開閉サージより大きい第１設定値を超えたか否かを判定し、
前記零相電流の第１波サージが第１設定値を超えたときは微地絡であると判定し、
前記零相電流の第１波サージが第１設定値を超えていないときは第１設定値より小さい第２設定値を超えたか否かを判定し、
前記零相電流の第１波サージが第２設定値を超えたときは前記零相電流の第２波以降が第２設定値より小さい第３設定値を周期的に所定時間以上に渡って超えたか否を判定し、
前記零相電流の第２波以降が第３設定値を周期的に所定時間以上に渡って超えたときは微地絡であると判定し、
各々の前記零相電流検出器で検出された零相電流の第１波サージの極性をそれぞれ判定し、
極性が異なる前記零相電流の第１波サージがあるときは異なる極性の前記零相電流の第１波サージを検出した零相電流検出器の間で微地絡が発生していると判定することを特徴とする配電線監視方法。
複数の零相電流検出器のうち１個は、変電所から引き出された配電線の引き出し点から明らかに事故が発生していない地点までの間に設置することを特徴とする請求項２記載の配電線監視方法。
微地絡が発生した配電線の複数箇所に取り付けられ零相電流を検出する複数の零相電流検出器と、
各々の前記零相電流検出器で検出された零相電流の第１波サージが開閉サージより大きい第１設定値を超えたか否かを判定し第１設定値を超えたときは微地絡であると判定する第１判定部と、
前記零相電流検出器で検出された零相電流の第１波サージが第１設定値より小さい第２設定値を超えたか否かを判定し零相電流の第１波サージが第２設定値を超えたときは零相電流の第２波以降が第２設定値より小さい第３設定値を周期的に継続して超えたか否かを判定し、零相電流の第２波以降が第３設定値を周期的に継続して超えたときは微地絡であると判定する第２判定部と、
前記零相電流検出器で検出された零相電流の第１波サージの極性を判定する極性判定部と、
前記極性判定部で判定された零相電流の第１波サージの極性が異なる前記零相電流検出器の間で微地絡が発生していると判定する微地絡区間判定部とを備えたことを特徴とする配電線監視装置。