JP2018102024A - 作業用接地外し確認装置及び制御システム - Google Patents

作業用接地外し確認装置及び制御システム Download PDF

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JP2018102024A JP2016245159A JP2016245159A JP2018102024A JP 2018102024 A JP2018102024 A JP 2018102024A JP 2016245159 A JP2016245159 A JP 2016245159A JP 2016245159 A JP2016245159 A JP 2016245159A JP 2018102024 A JP2018102024 A JP 2018102024A
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Yoshiharu Watanabe
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Abstract

【課題】簡単な構成で確実に作業用接地外しの確認が行える作業用接地外し確認装置、及び変電所の遮断器の投入を適切に制御することができる制御システムを提供する。【解決手段】高圧側の一端14を送電線101に、高圧側の他端15を大地と接続する接地検出用変圧器13と、前記接地検出用変圧器13の低圧側に交流電源を供給する電源回路、前記接地検出用変圧器の低圧側と前記電源回路との間に介装された電流測定回路、前記送電線に作業用接地が接続しているか否かを判定する判定回路を備える確認装置21と、を含み、電源供給が停止されている前記送電線101に対して、前記電源回路から前記接地検出用変圧器13に交流電源を供給し、このとき前記電流測定回路が検出する電流と予め設定された閾値とを比較し前記送電線101に作業用接地が接続しているか否かを判定する。【選択図】図1

Description

本発明は、作業用接地が送電線から取外されているか否かを確認するための作業用接地外し確認装置、及び変電所の遮断器を制御する制御システムに関する。
送電線の点検、修理などの作業を行う際には、対象区間の送電線を停電させ、さらに他の電路からの誘導や誤送電による感電の危険を防止するため、接地器具を用いて短絡接地(以下、作業用接地と記す)して作業者の安全を確保している。しかし、作業者にとっての安全策である作業用接地も、作業完了後に外し忘れると、送電をしたと同時に短絡状態となり、広範囲で電圧低下などの影響が発生するので作業完了後の作業用接地の外し確認は重要である。本明細書において、特に断らない限り「作業」は、送電線を停電させて行う送電線の点検、修理などの作業をいう。
作業用接地の外し確認は、通常、現場作業者から遮断器を操作する制御所の担当者への無線又は電話による連絡によって行われる。そのため勘違い、思い込み、曖昧な連絡等により人為的ミスが発生する恐れがある。これに対してこれまでにこの問題を解決するための方法が幾つか提案されている。
特許文献1には、送電線への電力の供給が停止されている場合、スイッチを介して送電線と電源とを接続し、電源と接地との間に継電器を設け、作業用接地線が接地されているとき電源、スイッチ、送電線、作業用接地線、接地、継電器で形成される回路を流れる電流から作業用接地線の存在を検出する作業用接地線検出装置が示されている。
また特許文献2には、充電中の隣接運転回線に隣接する停止回線のアース外し確認装置として、停電作業前に安全配慮用アースのみ停止回線に取付けたときの安全配慮用アースに流れる電流値と、停電作業後に作業用アース(作業用接地)を停止回線から外したとき安全配慮用アースに流れる電流値とから作業用アースが安全配慮用アースよりも先に外されたか否か判定する装置が示されている。
特開2008−283765号公報 特開2015−47001号公報
特許文献1に記載の作業用接地線検出装置は、接地の有無を直接的に確認する方法であるから作業用接地が外されているか否か確実に検出することができるが、この作業用接地線検出装置は、部品数が多く構造が複雑である。
特許文献2に記載のアース外し確認装置は、装置構成が簡便であるが誘導電流を測定して作業用接地が外されているか否かを確認する間接的方法ゆえ確実性が懸念される。また隣接回線からの電磁誘導電流を測定して判断しているので、1回線送電線の場合や2回線送電線の2回線停電など隣接回線からの電磁誘導が期待できない場合には使用できない。
本発明の目的は、簡単な構成で確実に作業用接地外しの確認が行える作業用接地外し確認装置、及び変電所の遮断器の投入を適切に制御することができる制御システムを提供することである。
本発明は、高圧側の一端を送電線に、高圧側の他端を大地と接続する接地検出用変圧器と、前記接地検出用変圧器の低圧側に交流電源を供給する電源回路、前記接地検出用変圧器の低圧側と前記電源回路との間に介装された電流測定回路、前記送電線に作業用接地が接続しているか否かを判定する判定回路を備える確認装置と、を含み、電源供給が停止されている前記送電線に対して、前記電源回路から前記接地検出用変圧器に交流電源を供給し、このとき前記電流測定回路が検出する電流と予め設定された閾値とを比較し前記送電線に作業用接地が接続しているか否かを判定することを特徴とする作業用接地外し確認装置である。
本発明の作業用接地外し確認装置において、前記閾値は、電源供給が停止されている前記送電線に対して予め取得された、前記送電線に作業用接地が接続されていない状態で前記電源回路から前記接地検出用変圧器に交流電源を供給したとき、前記電流測定回路が検出する電流値、及び/又は、前記送電線に作業用接地が接続された状態で前記電源回路から前記接地検出用変圧器に交流電源を供給したとき、前記電流測定回路が検出する電流値に基づき設定されることを特徴とする。
また本発明は、変電所に設置された前記作業用接地外し確認装置と、前記変電所に設置され、前記作業用接地外し確認装置及び各機器の動作を監視・制御する遠隔監視制御装置と、前記遠隔監視制御装置とデータ及び信号を相互に送受信可能に接続し、前記遠隔監視制御装置を制御する制御所に設置された制御所制御装置と、を含み、前記作業用接地外し確認装置は、前記送電線に作業用接地が接続しているか否かを判定した結果を前記遠隔監視制御装置に送信可能に構成され、前記制御所制御装置は、前記変電所の遮断器投入に先立ち、前記送電線に作業用接地が接続しているか否か判断し、前記作業用接地が接続していないと判断すると前記遮断器を投入するように制御することを特徴とする制御システムである。
また本発明の制御システムにおいて、前記制御所制御装置は、前記変電所の遮断器投入に先立ち、前記接地検出用変圧器に交流電源を供給する回路が開いているか否か判断し、当該回路が開いていると判断すると前記遮断器を投入するように制御することを特徴とする。
本発明によれば、簡単な構成で確実に作業用接地外しの確認が行える作業用接地外し確認装置、及び変電所の遮断器の投入を適切に制御することができる制御システムを提供することができる。
本発明の第1実施形態の作業用接地外し確認装置11が組み込まれた変電所の制御システム1である。 本発明の第1実施形態の作業用接地外し確認装置11の確認装置21の構成図である。 本発明の第1実施形態の作業用接地外し確認装置11の作業用接地外しの判定要領を説明するための図である。 図1の変電所の制御システム1の使用例を説明するための模式図である。 図1の変電所の制御システム1の使用例を説明するための模式図である。 図1の変電所の制御システム1の制御手順を示すフローチャートである。
図1は、本発明の第1実施形態の作業用接地外し確認装置11が組み込まれた変電所の制御システム1、図2は、本発明の第1実施形態の作業用接地外し確認装置11の確認装置21の構成図、図3は、本発明の第1実施形態の作業用接地外し確認装置11の作業用接地外しの判定要領を説明するための図である。図4及び図5は、図1の変電所の制御システム1の使用例を説明するための模式図、図6は、図1の変電所の制御システム1の制御手順を示すフローチャートである。
本発明の第1実施形態の変電所の制御システム1は、送電端であるA変電所と受電端であるB変電所とを結ぶ送電線101に作業用接地105が取付けられているか否かを判定し、これを遮断器111、112の開閉制御に使用する制御システムであり、作業用接地外し確認装置11と、遠隔監視制御装置51、52と、制御所制御装置201とを含む。
作業用接地外し確認装置11は、送電線101に作業用接地105が取付けられているか否かを判定する装置であり(図3参照)、送電端変電所であるA変電所に設置される送電線101と接続する接地検出用変圧器13と、接地検出用変圧器13に交流電源を供給し、回路を流れる電流値に基づき作業用接地105が取付けられているか否かを判定する確認装置21とを含む。
接地検出用変圧器13は、高圧側の一端14を送電端変電所であるA変電所の遮断器111の線路側に接続し、高圧側の他端15を大地に接続し、低圧側を確認装置21の電圧・電流測定回路23と接続する。接地検出用変圧器13の高圧側電圧は、66kV又は110kV、低圧側電圧は100Vである。
確認装置21は、接地検出用変圧器13に交流電源を供給し、回路を流れる電流値に基づき作業用接地105が取付けられているか否かを判定する装置であり、接地検出用変圧器13に交流電源を供給する交流電源回路25と、接地検出用変圧器13と交流電源回路25のスイッチ27との間に介装された電圧・電流測定回路23と、電源供給等を制御する制御回路33、作業用接地105が取付けられているか否かを判定する判定回路35及び通信回路37を備える。
交流電源回路25は、接地検出用変圧器13の低圧側に100Vの交流電源を供給する回路であり、接地検出用変圧器13との間の回路を開閉するスイッチ27を有する。交流電源回路25は、制御回路33と接続し、接地検出用変圧器13の低圧側に100Vの交流電源を供給するためのスイッチ27の開閉は、制御回路33が制御する。
電圧・電流測定回路23は、接地検出用変圧器13の低圧側と交流電源回路25のスイッチ27とを結ぶ回路29に介装され、当該回路29の電圧及び電流を測定する。電圧測定手段及び電流測定手段には公知の手段を使用することができる。ここでは対地間電圧を測定すべく回路29に接地線31が取付けられている。
制御回路33は、交流電源回路25と接続し、接地検出用変圧器13の低圧側に印加する交流電源のタイミングを制御する。また制御回路33は、判定回路35とデータ、信号を相互に送受信可能に接続し、作業用接地105が取付けられているか否かを判定するように判定回路35を制御し、さらに判定回路35で判定された判定結果を受信し、当該判定結果を遠隔監視制御装置51を介して制御所制御装置201に送るように制御する。
判定回路35は、送電線101に作業用接地105が取付けられているか否かを判定する回路であり、電圧・電流測定回路23と接続し、電圧・電流測定回路23が検出する電流値と予め定められた閾値とを比較し、送電線101に作業用接地105が取付けられているか否かを判定する。
判定回路35で使用する閾値及び判定回路35の判定要領について説明する。図3(A)は、A変電所及びB変電所と結ぶ送電線101に接続する遮断器111、112が開いた状態、つまり電源供給が停止されている状態の送電線101を示す。このときA変電所に設置された接地開閉器113及びB変電所に設置された接地開閉器114も開いた状態である。送電線101には作業用接地105は取付けられていない。
このような状態の送電線101に対して、確認装置21を動作させ接地検出用変圧器13の低圧側に100V交流電源を印加すると充電電流が流れるため、電圧・電流測定回路23はこの電流値Aを検出する(図3(A)参照)。
一方、図3(B)は、図3(A)と同様の電源供給が停止されている送電線101に作業用接地105が取付けられた状態である。このような状態の送電線101に対して、確認装置21を動作させ接地検出用変圧器13の低圧側に100V交流電源を印加すると、交流電源回路25、電圧・電流測定回路23、接地検出用変圧器13、送電線101、作業用接地105、大地を結ぶ回路が形成されるため電流値Aが流れ、電圧・電流測定回路23はこれを検出する(図3(B)参照)。ここで検出される電流値Aは、電流値Aに比較して十分大きい。
上記電流値A及び電流値Aは、送電線101の長さ、作業用接地105の数などにより異なることが予想され、一律に電流値A及び電流値Aを定めることは難しいが、予めA変電所とB変電所とを結ぶ送電線101に対して作業用接地外し確認装置11を用いて電流値A及び電流値Aを求めておけば、その送電線101に対してはその電流値A及び電流値Aを使用することができる。なお電流値Aを測定する際は、作業用接地105は、作業用接地外し確認装置11からできるだけ離れた位置に設置するのがよい。
電流値A及び電流値Aは、送電線101の長さ、作業用接地105の数などにより異なるものの、その送電線101の電流値A/電流値Aは非常に大きい値となり、電流値Aと電流値Aとは明確に区別することができる。よってこれを用いることで送電線101に対する作業用接地105の接続有無を確認することができる。換言すれば、本方法は、作業用接地105の接続有無時の送電線路の対地間抵抗を検出し、これから送電線101に作業用接地105が接続されているか否かを判定する方法と言える。
判定回路35を用いての送電線101に作業用接地105が取付けられているか否かの判定は、送電線101に対して予め取得された電流値A、又は電流値Aを基に閾値を設定し、この閾値と電圧・電流測定回路23が検出する電流値Aとを比較することで行うことができる。例えば、判定回路35は、電流値Aに安全率αを乗算したαAを閾値とし、電圧・電流測定回路23が検出する電流値AがαAを上回れば作業用接地105が取付けられていると判定する。電流値Aを閾値として採用する場合、電圧・電流測定回路23が検出する電流値Aと電流値Aとの比A/Aが○〜○の範囲内であれば、作業用接地105が取付けられていると判定する。
通信回路37は、制御回路35及び遠隔監視制御装置51とデータ、信号を相互に送受信可能に接続する。
確認装置21のうち、制御回路33、判定回路35、通信回路37については、コンピュータ、プログラマブルロジックコントローラ等を用い、これらを制御回路33等として動作させるためのプログラムをインストールすることで実現することができる。
遠隔監視制御装置51は、A変電所に設置され各機器を監視制御する。具体的には通信回線151を介して制御所制御装置201とデータ、信号を相互に送受信可能に接続し、制御所制御装置201からの指令に基づき作業用接地外し確認装置11及び遮断器111等の動作を制御し、作業用接地外し確認装置11が判定した作業用接地105の有無情報等を制御所制御装置201に送信する。遠隔監視制御装置51は、制御所制御装置201からの指令に基づきA変電所に設置された接地開閉器113の開閉も制御する。
同様にB変電所には、各機器を監視制御する遠隔監視制御装置52が設置され、制御所制御装置201からの指令に基づき遮断器112及び接地開閉器114の開閉を制御する。
制御所制御装置201は、制御所に設置された制御装置であり、遠隔監視制御装置51を介して送電線101に作業用接地105が取付けられているか否か等のデータを受信し、遠隔監視制御装置51、遠隔監視制御装置52を介して遮断器111、112等の開閉を制御する。
次に、制御システム1の使用例及び制御手順について説明する。作業用接地外し確認装置11による作業用接地105の接続有無の確認要領もこの中で説明する。図4及び図5は、送電線101を停電させ作業用接地105を送電線101に取付けるところから送電線101の送電を再開するまでの手順を示す模式図である。
A変電所とB変電所とを結ぶ送電線101の停電は、遮断器111及び遮断器112を開くことで行われる(図4(1)参照)。続いてA変電所及びB変電所に設置された接地開閉器113及び接地開閉器114を閉じ接地が行われる(図4(2)参照)。遮断器111、遮断器112の開放、接地開閉器113、114の投入は、制御所制御装置201からの指令に基づき行われる。
接地開閉器113及び接地開閉器114による接地後、作業に先立ち停電中の送電線101に対して作業者により作業用接地105が取付けられる(図4(3)参照)。ここでは3か所に作業用接地105を取付ける例を示しているが、作業状況に応じて作業用接地105を取付ければよく、設置数は特に限定されるものではない。
作業終了後、送電線101に設置した作業用接地105が作業者により取外される(図5(4)参照)。作業用接地105が取外された後の状態は、図4(2)と同じく接地開閉器113及び接地開閉器114を通じた接地が行われている。作業員が送電線101に設置した作業用接地105を取外すと、その旨を制御所の担当者に連絡し、その後、制御所制御装置201からの指令に基づき接地開閉器113及び接地開閉器114が開かれる(図5(5)参照)。
従来は、作業員が作業用接地105を取外した旨の連絡を行うと、接地開閉器113及び接地開閉器114が開放され、続いて遮断器111及び遮断器112が投入され送電が開始されていたが、本制御システム1では、次の手順により送電線101に設置された作業用接地105が取外されていること、さらには確認装置21が所定の状態であることを確認し、その後に遮断器111及び遮断器112を投入するように制御する。
送電線101が図5(5)の状態で制御所制御装置201を介して遮断器111及び遮断器112の「入」操作が実行されると(ステップS1)、制御所制御装置201は、接地外し確認装置11に対して送電線101に対する作業用接地105の接続の有無を判定し、その結果を送信するように指令を発する(ステップS2)。
確認装置21は、制御所制御装置201から上記指令を受けると、交流電源回路25のスイッチ27を「入」とし、接地検出用変圧器13の低圧側に100V交流電源を印加し(ステップS3)、電圧・電流測定回路25を介して回路29を流れる電流値Aを測定する(ステップS4)。
確認装置21は、判定回路35において電流値Aと予め設定された閾値とを比較し、送電線101に設置された作業用接地105が取外されているか判定する(ステップS5)。判定後、確認装置21は、交流電源回路25のスイッチ27を「切」とし(ステップS6)、判定結果及び交流電源回路25のスイッチ27を「切」とした情報を制御所制御装置201に送信する(ステップS7)。
制御所制御装置201は、確認装置21からの情報に基づき、送電線101から作業用接地105が取外されており(ステップS8)、かつ確認装置21の交流電源回路25が「切」となっていると判断すると(ステップS9)、遮断器111及び遮断器112の投入指令を発する(ステップS10)。これにより遮断器111及び遮断器112が閉じ、送電線101に送電が再開される(図5(6)参照)。
一方、制御所制御装置201は、確認装置21からの情報に基づき、送電線101から作業用接地105が取外されていないと判断すると(ステップS8)、制御所制御装置201に警報を発し、遮断器111及び遮断器112の「入」操作を中止する(ステップS11)。
警報が発せられた後は、作業用接地105が接続されているか現地で確認し、接続されていることが確認されれば、接地開閉器113及び接地開閉器114を閉じ接地した後、作業用接地105を取外す。その後、接地開閉器113及び接地開閉器114を開き、接地を解除した後に、再度、ステップS1の遮断器111及び遮断器112の「入」操作を実行すればよい。
また制御所制御装置201は、確認装置21からの情報に基づき、送電線101から作業用接地105が取外されているが(ステップS8)、確認装置21の交流電源回路25が「切」となっていないと判断すると(ステップS9)、制御所制御装置201に警報を発し、接地外し確認装置11に対して確認装置21の交流電源回路25を「切」とする指令を発する(ステップS12)。これに基づき確認装置21は、交流電源回路25のスイッチ27を開くように制御した後(ステップS13)、交流電源回路25の状態情報を制御所制御装置201に送信する(ステップS14)。
制御所制御装置201は、確認装置21からの情報により確認装置21の交流電源回路25が「切」となっていると判断すると(ステップS9)、遮断器111及び遮断器112の投入指令を発する(ステップS10)。これにより遮断器111及び遮断器112が閉じ、送電線101に送電が再開される。
上記実施形態で説明するように本発明の作業用接地外し確認装置は、送電線に高圧側を接続した接地検出用変圧器の低圧側に交流電源を印加したとき、作業用接地が接続されているか否かで接地検出用変圧器と交流電源とを結ぶ回路を流れる電流値が異なることを利用して、換言すれば送電線路の対地間抵抗を検出し作業用接地外しを確認する。この方法は、作業用接地の接続有無を直接的に確認する方法であり、この方法を使用した作業用接地外し確認装置は、簡便な構成でありながら確実に作業用接地外しの確認が行える。
また本発明の制御システムは、遮断器の開閉を制御する制御所の制御装置が、遮断器の「入」操作が行われても送電線に作業用接地が接続していないと判断しない限り、遮断器の「投入」指令を発しないので送電線の送電再開を安全に行うことができる。また遮断器の「投入」指令を発する条件として、さらに作業用接地外し確認装置の接地検出用変圧器と交流電源との間が遮断されていることも追加可能であり、より安全に送電線の送電を再開することができる。
本発明の作業用接地外し確認装置及び制御システムは、上記実施形態に限定されるものではなく、要旨を変更しない範囲で変更して使用することができる。作業用接地外し確認装置は、基本的には送電端側変電所の遮断器の線路側に接続すればよいが、受電端側変電所の遮断器の線路側にも設けてもよい。
三相の送電線の作業を行う場合には、作業用接地として三相まとめて接地を行う三相短絡接地が行われる。ここで使用される一般的な三相短絡接地器は、各相に取付けられる短絡機器が短絡線で相互に接続された後、1つアース線が接地される。三相短絡接地器が取外されるときには、基本的に三相の短絡機器がいっしょに取外されるため、本発明の作業用接地外し確認装置もいずれか一相に設置してもよい。但し、安全のためには三相それぞれに本発明の作業用接地外し確認装置を設置するのがよい。
三相それぞれに本発明の作業用接地外し確認装置を設けた場合、制御所制御装置は、各相毎に作業用接地の接続有無、作業用接地外し確認装置の接地検出用変圧器と交流電源との間の遮断を確認し、三相とも作業用接地が取外されており、かつ接地検出用変圧器と交流電源との間が遮断されていると判断したとき、各相の遮断器を投入するように制御すればよい。
三相それぞれに本発明の作業用接地外し確認装置を設けた場合、接地検出用変圧器、電圧・電流測定回路及び交流電源回路は各相毎に必要であるが、制御回路、判定回路及び通信回路をコンピュータを用いてソフトウエア的に実行させれば、この部分については三相で共用できる。
以上のとおり、図面を参照しながら好適な実施形態を説明したが、当業者であれば、本明細書を見て、自明な範囲内で種々の変更及び修正を容易に想定するであろう。従って、そのような変更及び修正は、請求の範囲から定まる発明の範囲内のものと解釈される。
1 制御システム
11 作業用接地外し確認装置
13 接地検出用変圧器
21 確認装置
23 電圧・電流測定回路
25 交流電源回路
27 スイッチ
29 回路
33 制御回路
35 判定回路
37 通信回路
51、52 遠隔監視制御装置
101 送電線
105 作業用接地
111、112 遮断器
113、114 接地開閉器
201 制御所制御装置

Claims (4)

  1. 高圧側の一端を送電線に、高圧側の他端を大地と接続する接地検出用変圧器と、
    前記接地検出用変圧器の低圧側に交流電源を供給する電源回路、前記接地検出用変圧器の低圧側と前記電源回路との間に介装された電流測定回路、前記送電線に作業用接地が接続しているか否かを判定する判定回路を備える確認装置と、
    を含み、
    電源供給が停止されている前記送電線に対して、前記電源回路から前記接地検出用変圧器に交流電源を供給し、このとき前記電流測定回路が検出する電流と予め設定された閾値とを比較し前記送電線に作業用接地が接続しているか否かを判定することを特徴とする作業用接地外し確認装置。
  2. 前記閾値は、電源供給が停止されている前記送電線に対して予め取得された、
    前記送電線に作業用接地が接続されていない状態で前記電源回路から前記接地検出用変圧器に交流電源を供給したとき、前記電流測定回路が検出する電流値、
    及び/又は、前記送電線に作業用接地が接続された状態で前記電源回路から前記接地検出用変圧器に交流電源を供給したとき、前記電流測定回路が検出する電流値に基づき設定されることを特徴とする請求項1に記載の作業用接地外し確認装置。
  3. 変電所に設置された請求項1又は2に記載の作業用接地外し確認装置と、
    前記変電所に設置され、前記作業用接地外し確認装置及び各機器の動作を監視・制御する遠隔監視制御装置と、
    前記遠隔監視制御装置とデータ及び信号を相互に送受信可能に接続し、前記遠隔監視制御装置を制御する制御所に設置された制御所制御装置と、
    を含み、
    前記作業用接地外し確認装置は、前記送電線に作業用接地が接続しているか否かを判定した結果を前記遠隔監視制御装置に送信可能に構成され、
    前記制御所制御装置は、前記変電所の遮断器投入に先立ち、前記送電線に作業用接地が接続しているか否か判断し、前記作業用接地が接続していないと判断すると前記遮断器を投入するように制御することを特徴とする制御システム。
  4. 前記制御所制御装置は、前記変電所の遮断器投入に先立ち、前記接地検出用変圧器に交流電源を供給する回路が開いているか否か判断し、当該回路が開いていると判断すると前記遮断器を投入するように制御することを特徴とする請求項3に記載の制御システム。
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