JP2017022917A - 地絡方向継電装置と地絡方向継電装置システム - Google Patents

Abstract

【課題】非接地配電線路で使用される地絡方向継電装置では、配電線路のケーブル化等で対地静電容量が増加して軽微な地絡事故では零相電圧が上昇せず、高感度の地絡事故検出が要望されている。【解決手段】地絡方向継電装置に基準零相電流比較手段を設ける共に、零相電流要素に零相電流の高感度のレベルＩ0Lhを設定する。基準零相電流比較手段は、零相電圧を入力して、地絡事故発生時の零相電圧値に対応して負荷側対地静電容量に流れる基準零相電流値Ｉ0nを演算する。基準零相電流手段により算出された基準零相電流値Ｉ0nと零相電流要素からの零相電流Ｉ0とを比較してＩ0＞Ｉ0nか否かを判断する。Ｉ0＞Ｉ0n時には、設定された零相電流の高感度設定レベルＩ0Lh以上のときを地絡事故と判別する。【選択図】 図１

Description

本発明は、微地絡検出機能を有する地絡方向判別方法と地絡方向継電装置及び地絡方向継電装置システムに関するものである。

非接地配電線路に用いられる地絡方向継電装置は、地絡事故時の零相電圧を零相電圧基準入力装置で取り出し、この零相電圧と配電線路に挿入された零相変流器で得られる零相電流とを比較し、挿入された零相変流器からみて電源側か負荷側かの地絡事故の判定を行っている。

近年、配電線路のケーブル化等で対地静電容量が増加し、軽微な地絡事故では零相電圧が上昇せず、地絡事故がある程度進んでから零相電圧が継電器の設定レベルを超えて動作する事例が多く、需要家側に設置された継電器と電力会社に設置された継電器が同時に動作するか、または電力会社の継電器が先に動作する。このような場合、需要家側での保護動作ができない状態が続き停電区間を拡大する。

地絡事故を高感度で検出するには、零相電圧を取り出す零相電圧基準入力装置自体で発生する残留電圧を小さくする必要があり、そのためには零相電圧基準入力装置の各相電圧を検出する素子（例えばコンデンサ）のバラツキを極力小さくする必要があるが限度がある。このような理由で、地絡方向継電装置の零相電圧の設定レベルをあまり小さな値に設定しても零相電圧の位相を正確に検出できないため、発生した地絡事故が電源側か負荷側かの判別が正確にできなかった。

そこで、特許文献１では、検出される零相電圧Ｖ₀および零相電流Ｉ₀の設定レベルをＶ₀＝５％、Ｉ₀＝０．２Ａとしたとき、配電線路に挿入された零相変流器以降の負荷側対地静電容量を、電源側地絡事故で零相電圧Ｖ₀が５％のとき、負荷側対地静電容量に流れる零相電流Ｉ₀が０．２Ａ以下となるように規定し、零相電圧Ｖ₀が５％のとき、零相変流器に流れる零相電流Ｉ₀が０．２Ａ以下のときは電源側地絡事故と判定し、０．２Ａ以上のときを負荷側地絡事故と判定し、動作するようにしている。

特開平５−１０３４１７

特許文献１における地絡方向継電装置の具体例では、Ｖ₀＝５％、Ｉ₀＝０．２Ａとなっているが、零相電流Ｉ₀の設定レベルを０．２Ａから０．１Ａの高感度にしたとき、零相電圧Ｖ₀の設定レベルを５％とすると地絡事故でＩ₀＝０．１Ａ以上となっても電源側か負荷側地絡事故かの判別ができない。そのため、零相電圧Ｖ₀の設定レベルに２．５％を新たに設ける必要がある。また、それ以上に零相電圧Ｖ₀の設定レベルを高感度にするには、先に述べた素子のバラツキ等の理由により出来ないという課題があった。

また、地絡方向継電装置を複数用いてシステムを構成する場合、零相電圧基準入力装置は高価なことから１台とし、この零相電圧基準入力装置を有する地絡方向継電装置DGRaと、零相電圧基準入力装置を有しない地絡方向継電装置DGRbでシステム構成し、地絡方向継電装置DGRbは地絡方向継電装置DGRaから位相判別信号を貰うことで零相電圧Ｖ₀の設定レベルを超えたと判断すると共に、零相電流Ｉ₀が設定レベルを超えると位相比較して電源側か負荷側地絡事故かを判断するシステムが大半である。

このようなシステムで、特許文献１を用いた地絡方向継電装置では、地絡方向継電装置DGRaからの位相判別信号がない状態で零相電流Ｉ₀が設定レベルを超えると負荷側地絡事故と判断して動作するため、地絡方向継電装置DGRaの零相電圧設定レベルを低感度に設定すると、地絡方向継電装置DGRbが貰い事故で動作するという課題がある。

本発明が目的とするところは、零相電圧設定値に関係なく高感度の零相電流設定値の設定を可能とする等の地絡方向判別方法と地絡方向継電装置、及び地絡方向継電装置システムを提供することにある。

本発明は、非接地配電線路に地絡事故が生じたときに流れる零相電流を零相変流器で検出し、零相電圧を零相電圧基準入力装置で検出して電源側地絡事故か、又は負荷側地絡事故かを判別する方法であって、非接地配電線路に地絡事故が生じたとき、設置された零相変流器を境にして、電源側接地変圧器の制限抵抗に流れる電流と電源側対地静電容量に流れる電流の合成電流が、負荷側対地静電容量に流れる電流より大きく、かつ零相変流器より負荷側の対地静電容量が所定値Ｃ_L以下の非接地配電線路で行う地絡方向判別方法において、
前記負荷側対地静電容量を所定値Ｃ_Lとしたとき、地絡事故で生じた零相電圧Ｖ₀値で流れるであろう零相電流を式（１），（２）の演算により求めて基準零相電流値Ｉ_0nとし、
前記零相変流器で検出した零相電流Ｉ₀が前記基準零相電流値Ｉ_0n以上で、予め設定される零相電流の設定レベルＩ_0L以上であったときに負荷側地絡事故と判別することを特徴とする。
Ｃ_L＝Ｉ_0L／（２π×ｆ×Ｖ₀） …… （１）
Ｉ_0n＝２π×ｆ×Ｃ_L×Ｖ₀ …… （２）
ただし、負荷側対地静電容量の所定値Ｃ_Lは三相一括の負荷側対地静電容量値で、零相電圧値Ｖ₀、電路周波数ｆ、零相電流の設定レベルＩ_0L、所定値Ｃ_Lは式（１）で求められる負荷側対地静電容量値以下とする。

本発明の地絡方向継電装置は、非接地配電線路に、零相電流を検出する零相変流器と零相電圧を検出する零相電圧基準入力装置を設け、非接地配電線路に地絡事故が生じたときに流れる零相電流を零相電流要素の設定レベル検出器に入力すると共に、零相電圧を零相電圧要素の設定レベル検出器に入力し、零相電流要素と零相電圧要素の各設定レベル検出器の出力による位相を判別して地絡事故が零相変流器の設置点に対して電源側か負荷側かを判別するものであって、
非接地配電線路に地絡事故が生じたとき、設置された零相変流器を境にして、電源側接地変圧器の制限抵抗に流れる電流と電源側対地静電容量に流れる電流の合成電流が、負荷側対地静電容量に流れる電流より大きく、かつ零相変流器より負荷側対地静電容量が所定値Ｃ_L以下の非接地配電線路で使用される地絡方向継電装置において、
基準零相電流比較要素を設け、
基準零相電流比較要素は前記零相電圧を入力し、地絡事故発生時の零相電圧値に対応して前記負荷側対地静電容量に流れる基準零相電流値Ｉ_0nを演算する基準零相電流演算手段と、
基準零相電流演算手段により算出された基準零相電流値Ｉ_0nと前記零相電流要素からの零相電流Ｉ₀とを比較してＩ₀＞Ｉ_0n時に判断信号を出力する比較手段と、
比較手段の出力がＩ₀＞Ｉ_0nで、且つ予め設定された零相電流の高感度設定レベルＩ_0Lh以上のときに負荷側地絡事故と判別する手段を備えたことを特徴とする。

また、本発明の地絡方向継電装置の基準零相電流演算手段は、前記負荷側対地静電容量の所定値をＣ_L、所定値Ｃ_Lに地絡事故が生じたとき発生する零相電圧値をＶ₀、電路周波数をｆ、零相電流の設定レベルＩ_0Lとしたとき式（１−１）で求められる対地静電容量以下とし、
基準零相電流値Ｉ_0nは式（２−１）で求めることを特徴とする請求項２記載の地絡方向継電装置。
Ｃ_L＝Ｉ_0L／（２π×ｆ×Ｖ₀） …… （１−１）
Ｉ_0n＝２π×ｆ×Ｃ_L×Ｖ₀ …… （２−１）
ただし、負荷側対地静電容量の所定値Ｃ_Lは三相一括の対地静電容量値。

本発明の地絡方向継電装置システムは、零相電圧を検出する零相電圧基準入力装置を備えた地絡方向継電装置DGRaと、零相電圧基準入力装置を備えてない地絡方向継電装置DGRｂとでシステム構成され、
地絡方向継電装置DGRaは、非接地配電線路で地絡事故が生じたときに流れる零相電流を零相変流器で検出して零相電流要素の設定レベル検出器に入力すると共に、零相電圧を零相電圧要素の設定レベル検出器に入力し、零相電流要素と零相電圧要素の各設定レベル検出器の出力信号の位相を判別して地絡事故が零相変流器の設置点に対して電源側か負荷側かを判別する手段を備え、
前記地絡方向継電装置DGRｂは、非接地配電線路の地絡事故が生じたときに零相変流器により零相電流を検出し、零相電流が零相電流要素で設定されたレベル以上時に位相判別手段に出力し、位相判別手段で前記地絡方向継電装置DGRaから送信された零相電圧の位相判別信号Ｖ_0pとの位相を判別し、地絡事故が零相変流器の設置点に対して電源側か負荷側かを判別する地絡方向継電装置システムであって、
零相変流器の設置された非接地配電線路に地絡事故が生じたとき、零相変流器を境にして、電源側接地変圧器の制限抵抗に流れる電流と電源側対地静電容量に流れる電流の合成電流が、負荷側対地静電容量に流れる電流より大きく、かつ零相変流器より負荷側対地静電容量が所定値Ｃ_L以下の非接地配電線路で使用するものにおいて、
前記地絡方向継電装置DGRaに基準零相電流比較要素を設け、
基準零相電流比較要素は、零相電圧を入力し地絡事故発生時の零相電圧値に対応して前記負荷側対地静電容量に流れる基準零相電流値Ｉ_0nを演算する基準零相電流演算手段と、
基準零相電流演算手段により算出された基準零相電流値Ｉ_0nと前記零相電流要素からの零相電流Ｉ₀とを比較し、Ｉ₀＞Ｉ_0n時に判断信号を出力する比較手段と、
比較手段の出力がＩ₀＞Ｉ_0nで、且つ予め設定された零相電流の高感度設定レベルＩ_0Lh以上のときに地絡事故と判別する手段と、
前記基準零相電流演算手段により算出された基準零相電流値Ｉ_0nを前記地絡方向継電装置DGRｂに送信する手段を設け、
前記地絡方向継電装置DGRｂは、
受信した基準零相電流値Ｉ_0nと零相電流要素で検出した零相電流Ｉ₀とを比較し、Ｉ₀＞Ｉ_0n時に判断信号を出力する比較手段と、
前記比較手段の出力がＩ₀＞Ｉ_0nで、且つ予め設定された零相電流の高感度設定レベルＩ_0Lh以上のときに地絡事故と判別する手段と、
を備えたことを特徴とする。

また、本発明の地絡方向継電装置システムを構成する零相電圧基準入力装置を備えた地絡方向継電装置DGRaの基準零相電流演算手段は、前記負荷側対地静電容量の所定値をＣ_L、所定値Ｃ_Lに地絡事故が生じたとき発生する零相電圧値をＶ₀、電路周波数をｆ、零相電流の設定レベルＩ_0Lとしたとき式（１−２）で求められる対地静電容量以下とし、
基準零相電流値Ｉ_0nは式（２−２）で求めることを特徴とする。
Ｃ_L＝Ｉ_0L／（２π×ｆ×Ｖ₀） …… （１−２）
Ｉ_0n＝２π×ｆ×Ｃ_L×Ｖ₀ …… （２−２）
ただし、負荷側対地静電容量の所定値Ｃ_Lは三相一括の対地静電容量値。

以上のとおり、本発明によれば、次のような効果を有するものである。
（１）設置された零相変流器の負荷側対地静電容量が所定値以下で、且つ地絡事故が生じたとき負荷側対地静電容量に流れる電流よりも大きい電流が電源側に流れる非接地配電線路であれば、その時の零相電圧Ｖ₀の値に応じた基準零相電流値Ｉ_0nを演算し、求めた値を方向判断基準としているため、零相電圧設定値に関係なく高感度の零相電流設定値の設定が可能となる。
（２）零相電流設定値の高感度設定が可能となることで、一般的な地絡方向継電装置の地絡検出動作とは別に、高感度の電流設定値を設けて微地絡検出の警報装置として予防保全に役立てることも可能となる。
（３）零相電圧基準入力装置ZPDを有する地絡方向継電装置DGRaの零相電圧設定値に関係なく、零相電圧基準入力装置ZPDを有しない地絡方向継電装置DGRbの零相電流に高感度設定レベルを設定することができる。
（４）零相電圧基準入力装置ZPDを有しない地絡方向継電装置DGRbは、零相電圧基準入力装置ZPDを持たなくとも、零相電圧基準入力装置ZPDを有する地絡方向継電装置DGRaから位相判別信号Ｖ_0pと零相電圧Ｖ₀を貰うことで、高感度の地絡保護を経済的に構築することができる。

本発明の実施形態を示す地絡方向継電装置の構成図。 本発明の実施形態を示す地絡方向継電装置システムの構成図。 零相電圧基準入力装置を備えてない地絡方向継電装置の構成図。

本発明の地絡方向継電装置は、非接地配電線路に地絡事故が生じたとき配電線路に設置された零相変流器を境にして電源側接地変圧器の制限抵抗に流れる電流と、電源側対地静電容量に流れる電流の合成電流が、負荷側対地静電容量に流れる電流より大きい電路条件で、かつ零相変流器より負荷側の対地静電容量値Ｃ_L以下の非接地配電線路で使用するものとする。

零相電圧の設定レベルをＶ_0L、零相電流の設定レベルをＩ_0Lとしたとき、零相電圧Ｖ₀が設定レベルＶ_0L以上のときは、零相電圧と零相電流の位相を比較して地絡方向判別し、零相変流器より負荷側の対地静電容量を所定値Ｃ_Lとしたとき、零相電圧基準入力装置で検出した零相電圧Ｖ₀によって流れるであろう零相電流値を演算により求めて基準零相電流値Ｉ_0nとし、零相変流器で検出した零相電流Ｉ₀が零相電流の設定レベルＩ_0Lとは別に設けた高感度の設定レベルＩ_0Lh以上であれば負荷側地絡事故と判別する。また、軽微な地絡事故で位相比較するに不十分な零相電圧および／又は零相電流でも電源側か負荷側地絡事故かの判別を可能としたものである。

ただし、負荷側対地静電容量の所定値Ｃ_Lは三相一括の対地静電容量で、零相電圧値をＶ₀、電路周波数ｆ、零相電流の設定レベルをＩ_0Lとしたとき、式（１）で求められる静電容量以下とする。
Ｃ_L＝Ｉ_0L／（２π×ｆ×Ｖ₀） …… （１）
基準零相電流値Ｉ_0nは式（２）で求める。
Ｉ_0n＝２π×ｆ×Ｃ_L×Ｖ₀ …… （２）
以下図に基づき詳述する。

図１は、本発明における零相電圧基準入力装置を有する地絡方向継電装置DGRaの実施例を示す構成図で、２０は零相電流要素、３０は零相電圧要素、１０は基準零相電流比較要素である。零相電流要素２０には、配電線路に挿入された零相変流器により検出した零相電流Ｉ₀が入力され、フィルタ２１を通すことで基本波成分を取り出す。零相電流Ｉ₀の基本波成分は増幅器２２で増幅され、設定レベルＩ_0Lが設定された低感度レベル検出器２３と、設定レベルＩ_0Lhが設定された高感度レベル検出器２６および基準零相電流比較要素１０にそれぞれ出力される。低感度レベル検出器２３による検出値はアンド回路２５の一方の入力端に入力され、アンド回路２５の他方の入力端には波形整形回路２４で波形整形された零相電流Ｉ₀の基本波成分の矩形波が入力されて、アンド条件成立時に位相判別回路４０に出力される。高感度レベル検出器２６では、設定レベルＩ_0Lhの高感度レベルが設定され、検出された零相電流Ｉ₀が高感度設定レベルＩ_0Lh以上となったときにその信号を基準零相電流比較要素１０に出力する。

零相電圧要素３０には、図示省略された零相電圧基準入力装置ZPDにより検出された零相電圧Ｖ₀が入力される。零相電圧基準入力装置ZPDは、例えばコンデンサなどで構成され、検出された零相電圧Ｖ₀はフィルタ３１により基本波成分が抽出され、増幅器３２を介してレベル検出器３３と基準零相電流比較要素１０にそれぞれ出力される。レベル検出器３３の出力はアンド回路３５の一方の入力端に入力され、アンド回路３５の他方の入力端には波形整形回路３４で波形整形された零相電圧の基本波成分の矩形波が入力され、アンド条件成立時に位相判別回路４０に出力される。

位相判別回路４０は、零相電流分と零相電圧分の両信号の位相比較をして地絡事故が零相変流器に対して電源側か負荷側かを判別し、負荷側と判別したときに判別信号を時限回路５０に出力し、所定時間経過後にリレーＸを介して所定の保護動作を行う。

本発明では、基準零相電流比較要素１０を追加したものである。増幅器３２からの零相電圧Ｖ₀は基準零相電流演算手段１１に入力され、式（２）に基づいて基準零相電流値Ｉ_0nを求める。
Ｉ_0n＝２π×ｆ×Ｃ_L×Ｖ₀ …… （２）
基準零相電流演算手段１１で算出された基準零相電流値Ｉ_0nは比較手段１２に入力されて零相電流Ｉ₀と比較され、Ｉ₀＞Ｉ_0n時に負荷側地絡事故と判定してアンド回路１３の一方の入力端子に出力信号を印加する。アンド回路１３の他方の入力端子には、高感度レベル検出器２６で設定された高感度の零相電流の設定レベルＩ_0Lhが印加されており、高感度設定レベルの信号有りを条件として判別信号を時限回路５０，５０´に出力し、所定時間経過後にそれぞれのリレーＸ，Ｙを介して所定の保護動作を行う。

ここで、非接地配電線路の電路電圧を6600Ｖ、電路周波数を５０Ｈz、零相電圧の設定レベルＶ_0Lを５％、零相電流の設定レベルＩ_0Lを０．２Aとすると、このとき地絡方向継電装置DGRaの負荷側対地静電容量の所定値、Ｃ_Laは式（１）より３．３μＦ以下となる。負荷側対地静電容量Ｃ_Laを３．３μＦ以下とし、電源側で零相電圧Ｖ₀が完全地絡の２．５％（Ｖ₀＝９５．３Ｖ）の地絡事故が発生したとすると、負荷側対地静電容量Ｃ_Laに流れる零相電流Ｉ_0aは式（２）で求められ、０．１Ａ以下となり地絡方向継電装置DGRaは電源側地絡事故と判断する。

負荷側で同様の地絡事故が発生すると、地絡事故が生じたとき電源側接地変圧器（図示省略）の制限抵抗に流れる電流と電源側対地静電容量Ｃkに流れる電流の合成電流が負荷側対地静電容量Ｃ_Laに流れる電流より大きい条件であれば、零相電流Ｉ_0aは０．１Ａ以上流れることになり、地絡方向継電装置DGRaは負荷側地絡事故と判断する。

なお、図１において、６０はＶ_0p位相判別信号送信手段、７０はＶ₀電圧値送信手段で、零相電圧基準入力装置を有する地絡方向継電装置DGRaと零相電圧基準入力装置を備えてない地絡方向継電装置DGRbで地絡方向継電装置システムを構成する場合、地絡方向継電装置DGRbに位相判別信号Ｖ_0pと零相電圧Ｖ₀を送信する場合に使用されるもので、１台の地絡方向継電装置の場合には不要となる。

以上のように、本発明での地絡方向継電装置では、配電線路に設置される零相変流器を境にして負荷側対地静電容量値Ｃ_L以下で、且つ地絡事故が生じたとき電源側接地変圧器の制限抵抗により流れる電流と、電源側対地静電容量に流れる電流より大きい電路条件とすることで、零相電圧が発生しにくい電路および／又は零相電流が小さい軽微な事故でも、零相電圧Ｖ₀の値に応じて式（２）で求めた零相電流値を、発生した零相電圧値での方向判別のための基準零相電流値Ｉ_0nとし、Ｉ₀＞Ｉ_0n時に負荷側地絡事故と判断する。

このため、零相電圧の設定レベルＶ_0L以下でも高感度の設定値Ｖ_0Lを設けることなく、高感度レベル検出器２６における高感度の零相電流設定レベルＩ_0Lhに、例えば５０mA、３０mAなどの設定レベルを設けることが可能となる。したがって、電源側地絡事故では、負荷側対地静電容量を所定値Ｃ_L以下とすることで、零相電流Ｉ₀を基準零相電流値Ｉ_0n以下となるようにする。

また、負荷側地絡事故では、零相電流Ｉ₀を基準零相電流値Ｉ_0n以上流す必要があることから、地絡事故が生じたとき電源側接地変圧器の制限抵抗に流れる電流と、電源側対地静電容量に流れる電流の合成電流が負荷側対地静電容量に流れる電流より大きい電路条件で使用する必要がある。

以上、第１の実施例によれば、設置された零相変流器の負荷側対地静電容量が所定値以下で、且つ地絡事故が生じたとき負荷側対地静電容量に流れる電流よりも大きい電流が電源側に流れる非接地配電線路であれば、その時の零相電圧Ｖ₀の値に応じた基準零相電流値Ｉ_0nを演算し、求めた値を方向判断基準としているため、零相電圧設定値に関係なく高感度の零相電流設定値の設定が可能となる。また、零相電流設定値の高感度設定が可能となることで、一般的な地絡方向継電装置の地絡検出動作とは別に、高感度の電流設定値を設けて微地絡検出の警報装置として予防保全に役立てることも可能となる。

図２は本発明による地絡方向継電装置システムの構成図を示したものである。零相電圧基準入力装置ZPDを有する地絡方向継電装置DGRaと、零相電圧基準入力装置ZPDを持たない地絡方向継電装置DGRbにより地絡方向継電装置システムを構成した場合、地絡方向継電装置DGRaは零相電圧基準入力装置ZPDから零相電圧Ｖ₀の値が入力されるため、基準零相電流値Ｉ_0nを求めて図１で示すように高感度の地絡方向判別を可能としているが、地絡方向継電装置DGRbは零相電圧基準入力装置ZPDを持たないため、基準零相電流値Ｉ_0nを求めることができない。

第２の実施例では、地絡方向継電装置DGRaにＶ_0p位相判別信号送信手段６０と７０はＶ₀電圧値送信手段７０を設け、各送信手段を介して地絡方向継電装置DGRbに送り、地絡方向継電装置DGRbでは送信された零相電圧Ｖ₀を受信手段１５で受信し、この零相電圧Ｖ₀の値を基に基準零相電流値Ｉ_0nを演算で求め、高感度の地絡方向判別を可能としたものである。

図２において、ZPDは零相電圧基準入力装置、ZCTa，ZCTbは零相変流器、Ｃkは電源側対地静電容量、Ｃ_La，Ｃ_Lbは負荷側対地静電容量である。地絡方向継電装置DGRaは図１と同様に構成され、この地絡方向継電装置DGRaには零相電圧基準入力装置ZPDで検出された零相電圧Ｖ₀が零相電圧要素３０に入力され、また、零相変流器ZCTaで検出された零相電流Ｉ₀が零相電流要素２０に入力されて位相比較が行われる。

地絡方向継電装置DGRbは、図３で示すように地絡方向継電装置DGRb固有の零相電圧基準入力装置ZPDを備えてなく、したがって零相電圧要素３０´の構成においても、地絡方向継電装置DGRaのＶ_0p位相判別信号送信手段６０からの位相判別信号Ｖ_0pを受信するＶ_0p位相判別信号受信手段３６のみの構成となっている。

また、地絡方向継電装置DGRbの基準零相電流比較要素１０´にはＶ₀電圧値受信手段１５が設けられ、Ｖ₀電圧値送信手段７０から送られた零相電圧Ｖ₀を受信して基準零相電流演算手段１１に入力され、基準零相電流値をＩ_0nが算出される。算出された基準零相電流値Ｉ_0nは比較手段１２に入力されて零相電流Ｉ₀と比較され、Ｉ₀＞Ｉ_0n時に負荷側地絡事故と判定してアンド回路１３の一方の入力端子に出力信号を印加する。そのとき、零相電流要素２０の高感度レベル検出器２６の零相電流Ｉ₀の設定レベルに応じた出力がアンド回路１３の他方の入力端子に印加されていることを条件として判別信号を時限回路５０，５０´に出力し、所定時間経過後にそれぞれのリレーＸ，Ｙを介して所定の保護動作を行う。

このように、地絡方向継電装置DGRbは、零相電圧Ｖ₀の位相判別信号Ｖ_0pと、零相電圧値を地絡方向継電装置DGRaから取得することで、地絡方向継電装置DGRbにおいても高感度の地絡保護が実現できる。
なお、Ｖ_0p位相判別信号送信手段６０およびＶ₀電圧値送信手段７０については、４〜２０ｍA、０〜５Vなどのアナログ方式の他、EIA−485などのディジタル方式で数値化したものを用いてもよい。

したがって、第２の実施例によれば、第１実施例の効果の他に次の効果が得られるものである。すなわち、零相電圧基準入力装置ZPDを有する地絡方向継電装置DGRaの零相電圧設定値に関係なく、零相電圧基準入力装置ZPDを有しない地絡方向継電装置DGRbの零相電流設定レベルを設定することができる。また、零相電圧基準入力装置ZPDを有しない地絡方向継電装置DGRbは、零相電圧基準入力装置ZPDを持たなくとも、零相電圧基準入力装置ZPDを有する地絡方向継電装置DGRaから位相判別信号Ｖ_0pと零相電圧Ｖ₀を貰うことで、高感度の地絡保護を経済的に構築することができる。

１０… 基準零相電流比較要素
１１… 基準零相電流演算手段
１２… 比較手段
２０… 零相電流要素
２２… 増幅器
２３… 波形整形回路
２４… 低感度レベル検出器
２６… 高感度レベル検出器
３０… 零相電圧要素
３２… 増幅器
３３… レベル検出器
３４… 波形整形回路

本発明は、微地絡検出機能を有する地絡方向継電装置と地絡方向継電装置システムに関するものである。

本発明が目的とするところは、零相電圧設定値に関係なく高感度の零相電流設定値の設定を可能とする等の地絡方向継電装置と地絡方向継電装置システムを提供することにある。

本発明の地絡方向継電装置は、非接地配電線路に、零相電流を検出する零相変流器と零相電圧を検出する零相電圧基準入力装置を設け、非接地配電線路に地絡事故が生じたときに流れる零相電流を零相電流要素の設定レベル検出器に入力すると共に、零相電圧を零相電圧要素の設定レベル検出器に入力し、零相電流要素と零相電圧要素の各設定レベル検出器の出力による位相を判別して地絡事故が零相変流器の設置点に対して電源側か負荷側かを判別する位相判別回路を備え、
非接地配電線路に地絡事故が生じたとき、設置された零相変流器を境にして、電源側接地変圧器の制限抵抗に流れる電流と電源側対地静電容量に流れる電流の合成電流が、負荷側対地静電容量に流れる電流より大きく、かつ零相変流器より負荷側対地静電容量が所定値ＣL以下の非接地配電線路で使用される地絡方向継電装置において、
基準零相電流比較要素を設け、
基準零相電流比較要素は、前記零相電圧を入力して地絡事故発生時の零相電圧値に対応した前記負荷側対地静電容量に流れる基準零相電流値Ｉ_0nを演算する基準零相電流演算手段と、
基準零相電流演算手段により算出された基準零相電流値Ｉ_0nと前記零相電流要素からの零相電流Ｉ₀とを比較してＩ₀＞Ｉ_0n時に判断信号を出力する比較手段と、
前記零相電流要素に設けられてＩ _0Lh が設定される高感度レベル検出値と、
配電線路に地絡事故が生じたとき、設置された零相変流器を境にして、比較手段の出力がＩ₀＞Ｉ_0nで、且つ前記零相電流の高感度設定レベルＩ_0Lh以上のときに負荷側地絡事故の判別信号を出力する手段を備えたことを特徴とする。

また、本発明の地絡方向継電装置の基準零相電流演算手段は、基準零相電流値Ｉ _0n を式（２−１）で求めることを特徴とする。
ＣL＝Ｉ_0L／（２π×ｆ×Ｖ₀） …… （１−１）
Ｉ_0n＝２π×ｆ×ＣL×Ｖ₀ …… （２−１）
ただし、負荷側対地静電容量の所定値ＣLは三相一括の負荷側対地静電容量値で、零相電圧値Ｖ ₀ 、電路周波数ｆ、零相電流の設定レベルＩ _0L 、所定値ＣLは式（１）で求められる負荷側対地静電容量値以下である。

本発明の地絡方向継電装置システムは、零相電圧を検出する零相電圧基準入力装置を備えた地絡方向継電装置DGRaと、零相電圧基準入力装置を備えてない地絡方向継電装置DGRｂとでシステム構成され、
地絡方向継電装置DGRaは、非接地配電線路で地絡事故が生じたときに流れる零相電流を零相変流器で検出して零相電流要素の設定レベル検出器に入力すると共に、零相電圧を零相電圧要素の設定レベル検出器に入力し、零相電流要素と零相電圧要素の各設定レベル検出器の出力信号の位相を判別して地絡事故が零相変流器の設置点に対して電源側か負荷側かを判別する位相判別回路を備え、
前記地絡方向継電装置DGRｂは、非接地配電線路の地絡事故が生じたときに零相変流器により零相電流を検出し、零相電流が零相電流要素で設定されたレベル以上時に位相判別手段に出力し、位相判別手段で前記地絡方向継電装置DGRaから送信された零相電圧Ｖ0の位相判別信号Ｖ0pとの位相を判別し、地絡事故が零相変流器の設置点に対して電源側か負荷側かを判別する地絡方向継電装置システムであって、
零相変流器の設置された非接地配電線路に地絡事故が生じたとき、零相変流器を境にして、電源側接地変圧器の制限抵抗に流れる電流と電源側対地静電容量に流れる電流の合成電流が、負荷側対地静電容量に流れる電流より大きく、かつ零相変流器より負荷側対地静電容量が所定値ＣL以下の非接地配電線路で使用するものにおいて、
前記地絡方向継電装置DGRaに基準零相電流比較要素を設け、
基準零相電流比較要素は、零相電圧を入力し地絡事故発生時の零相電圧値に対応して前記負荷側対地静電容量に流れる基準零相電流値Ｉ_0nを演算する基準零相電流演算手段と、
基準零相電流演算手段により算出された基準零相電流値Ｉ_0nと前記零相電流要素からの零相電流Ｉ₀とを比較し、Ｉ₀＞Ｉ_0n時に判断信号を出力する比較手段と、
前記零相電流要素に設けられてＩ _0Lh が設定される高感度レベル検出値と、
配電線路に地絡事故が生じたとき、設置された零相変流器を境にして、比較手段の出力がＩ₀＞Ｉ_0nで、且つ前記零相電流の高感度設定レベルＩ_0Lh以上のときに負荷側地絡事故の判別信号を出力する手段と、
前記零相電圧Ｖ0を前記地絡方向継電装置DGRｂに送信するＶ0電圧値送信手段を設け、
前記地絡方向継電装置DGRｂは、
受信した零相電圧Ｖ0を基に基準零相電流値Ｉ _0n を演算で求め、この基準零相電流値Ｉ_0nと零相電流要素で検出した零相電流Ｉ₀とを比較し、Ｉ₀＞Ｉ_0n時に判断信号を出力する比較手段と、
前記零相電流要素に設けられてＩ _0Lh が設定される高感度レベル検出値と、
前記比較手段の出力がＩ₀＞Ｉ_0nで、且つ前記零相電流の高感度設定レベルＩ_0Lh以上のときに負荷側地絡事故の判別信号を出力する手段と、
を備えたことを特徴とする。

また、本発明の地絡方向継電装置システムを構成する零相電圧基準入力装置を備えた地絡方向継電装置DGRaの基準零相電流演算手段は、基準零相電流値Ｉ _0n を式（２−２）で求めることを特徴とする。
ＣL＝Ｉ_0L／（２π×ｆ×Ｖ₀） …… （１−２）
Ｉ_0n＝２π×ｆ×ＣL×Ｖ₀ …… （２−２）
ただし、負荷側対地静電容量の所定値ＣLは三相一括の負荷側対地静電容量値で、零相電圧値Ｖ ₀ 、電路周波数ｆ、零相電流の設定レベルＩ _0L 、所定値ＣLは式（１）で求められる負荷側対地静電容量値以下である。

第２の実施例では、地絡方向継電装置DGRaにＶ_0p位相判別信号送信手段６０とＶ0電圧値送信手段７０を設け、各送信手段を介して地絡方向継電装置DGRbに送り、地絡方向継電装置DGRbでは送信された零相電圧Ｖ₀を受信手段１５で受信し、この零相電圧Ｖ₀の値を基に基準零相電流値Ｉ_0nを演算で求め、高感度の地絡方向判別を可能としたものである。

Claims (5)

1. 非接地配電線路に地絡事故が生じたときに流れる零相電流を零相変流器で検出し、零相電圧を零相電圧基準入力装置で検出して電源側地絡事故か、又は負荷側地絡事故かを判別する方法であって、非接地配電線路に地絡事故が生じたとき、設置された零相変流器を境にして、電源側接地変圧器の制限抵抗に流れる電流と電源側対地静電容量に流れる電流の合成電流が、負荷側対地静電容量に流れる電流より大きく、かつ零相変流器より負荷側の対地静電容量が所定値Ｃ_L以下の非接地配電線路で行う地絡方向判別方法において、
   前記負荷側対地静電容量を所定値Ｃ_Lとしたとき、地絡事故で生じた零相電圧Ｖ₀値で流れるであろう零相電流を式（１），（２）の演算により求めて基準零相電流値Ｉ_0nとし、
   前記零相変流器で検出した零相電流Ｉ₀が前記基準零相電流値Ｉ_0n以上で、予め設定される零相電流の設定レベルＩ_0L以上であったときに負荷側地絡事故と判別することを特徴とする地絡方向判別方法。
   Ｃ_L＝Ｉ_0L／（２π×ｆ×Ｖ₀） …… （１）
   Ｉ_0n＝２π×ｆ×Ｃ_L×Ｖ₀ …… （２）
   ただし、負荷側対地静電容量の所定値Ｃ_Lは三相一括の負荷側対地静電容量値で、零相電圧値Ｖ₀、電路周波数ｆ、零相電流の設定レベルＩ_0L、所定値Ｃ_Lは式（１）で求められる負荷側対地静電容量値以下とする。
2. 非接地配電線路に、零相電流を検出する零相変流器と零相電圧を検出する零相電圧基準入力装置を設け、非接地配電線路に地絡事故が生じたときに流れる零相電流を零相電流要素の設定レベル検出器に入力すると共に、零相電圧を零相電圧要素の設定レベル検出器に入力し、零相電流要素と零相電圧要素の各設定レベル検出器の出力による位相を判別して地絡事故が零相変流器の設置点に対して電源側か負荷側かを判別するものであって、
   非接地配電線路に地絡事故が生じたとき、設置された零相変流器を境にして、電源側接地変圧器の制限抵抗に流れる電流と電源側対地静電容量に流れる電流の合成電流が、負荷側対地静電容量に流れる電流より大きく、かつ零相変流器より負荷側対地静電容量が所定値Ｃ_L以下の非接地配電線路で使用される地絡方向継電装置において、
   基準零相電流比較要素を設け、
   基準零相電流比較要素は前記零相電圧を入力し、地絡事故発生時の零相電圧値に対応して前記負荷側対地静電容量に流れる基準零相電流値Ｉ_0nを演算する基準零相電流演算手段と、
   基準零相電流演算手段により算出された基準零相電流値Ｉ_0nと前記零相電流要素からの零相電流Ｉ₀とを比較してＩ₀＞Ｉ_0n時に判断信号を出力する比較手段と、
   比較手段の出力がＩ₀＞Ｉ_0nで、且つ予め設定された零相電流の高感度設定レベルＩ_0Lh以上のときに地絡事故と判別する手段を備えたことを特徴とする地絡方向継電装置。
3. 前記基準零相電流演算手段は、前記負荷側対地静電容量の所定値をＣ_L、所定値Ｃ_Lに地絡事故が生じたと発生する零相電圧値をＶ₀、電路周波数をｆ、零相電流の設定レベルＩ_0Lとしたとき式（１−１）で求められる対地静電容量以下とし、
   基準零相電流値Ｉ_0nは式（２−１）で求めることを特徴とする請求項２記載の地絡方向継電装置。
   Ｃ_L＝Ｉ_0L／（２π×ｆ×Ｖ₀） …… （１−１）
   Ｉ_0n＝２π×ｆ×Ｃ_L×Ｖ₀ …… （２−１）
   ただし、負荷側対地静電容量の所定値Ｃ_Lは三相一括の対地静電容量値、
4. 零相電圧を検出する零相電圧基準入力装置を備えた地絡方向継電装置DGRaと、零相電圧基準入力装置を備えてない地絡方向継電装置DGRｂとでシステム構成され、
   地絡方向継電装置DGRaは、非接地配電線路で地絡事故が生じたときに流れる零相電流を零相変流器で検出して零相電流要素の設定レベル検出器に入力すると共に、零相電圧を零相電圧要素の設定レベル検出器に入力し、零相電流要素と零相電圧要素の各設定レベル検出器の出力信号の位相を判別して地絡事故が零相変流器の設置点に対して電源側か負荷側かを判別する手段を備え、
   前記地絡方向継電装置DGRｂは、非接地配電線路の地絡事故が生じたときに零相変流器により零相電流を検出し、零相電流が零相電流要素で設定されたレベル以上時に位相判別手段に出力し、位相判別手段で前記地絡方向継電装置DGRaから送信された零相電圧の位相判別信号Ｖ_0pとの位相を判別し、地絡事故が零相変流器の設置点に対して電源側か負荷側かを判別する地絡方向継電装置システムであって、
   零相変流器の設置された非接地配電線路に地絡事故が生じたとき、零相変流器を境にして、電源側接地変圧器の制限抵抗に流れる電流と電源側対地静電容量に流れる電流の合成電流が、負荷側対地静電容量に流れる電流より大きく、かつ零相変流器より負荷側対地静電容量が所定値Ｃ_L以下の非接地配電線路で使用するものにおいて、
   前記地絡方向継電装置DGRaに基準零相電流比較要素を設け、
   基準零相電流比較要素は、零相電圧を入力し地絡事故発生時の零相電圧値に対応して前記負荷側対地静電容量に流れる基準零相電流値Ｉ_0nを演算する基準零相電流演算手段と、
   基準零相電流演算手段により算出された基準零相電流値Ｉ_0nと前記零相電流要素からの零相電流Ｉ₀とを比較し、Ｉ₀＞Ｉ_0n時に判断信号を出力する比較手段と、
   比較手段の出力がＩ₀＞Ｉ_0nで、且つ予め設定された零相電流の高感度設定レベルＩ_0Lh以上のときに地絡事故と判別する手段と、
   前記基準零相電流演算手段により算出された基準零相電流値Ｉ_0nを前記地絡方向継電装置DGRｂに送信する手段を設け、
   前記地絡方向継電装置DGRｂは、
   受信した基準零相電流値Ｉ_0nと零相電流要素で検出した零相電流Ｉ₀とを比較し、Ｉ₀＞Ｉ_0n時に判断信号を出力する比較手段と、
   前記比較手段の出力がＩ₀＞Ｉ_0nで、且つ予め設定された零相電流の高感度設定レベルＩ_0Lh以上のときに地絡事故と判別する手段と、
   を備えたことを特徴とする地絡方向継電装置システム。
5. 前記地絡方向継電装置DGRaの基準零相電流演算手段は、前記負荷側対地静電容量の所定値をＣ_L、所定値Ｃ_Lに地絡事故が生じたと発生する零相電圧値をＶ₀、電路周波数をｆ、零相電流の設定レベルＩ_0Lとしたとき式（１−２）で求められる対地静電容量以下とし、
   基準零相電流値Ｉ_0nは式（２−２）で求めることを特徴とする請求項４記載の地絡方向継電装置システム。
   Ｃ_L＝Ｉ_0L／（２π×ｆ×Ｖ₀） …… （１−２）
   Ｉ_0n＝２π×ｆ×Ｃ_L×Ｖ₀ …… （２−２）
   ただし、負荷側対地静電容量の所定値Ｃ_Lは三相一括の対地静電容量値、

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