JP2520915Y2 - 送電線電流測定用広帯域変流器 - Google Patents

送電線電流測定用広帯域変流器

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JP2520915Y2
JP2520915Y2 JP7691591U JP7691591U JP2520915Y2 JP 2520915 Y2 JP2520915 Y2 JP 2520915Y2 JP 7691591 U JP7691591 U JP 7691591U JP 7691591 U JP7691591 U JP 7691591U JP 2520915 Y2 JP2520915 Y2 JP 2520915Y2
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Description

【考案の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本考案は、送電線に生じるサ−ジ
性の電流等の高周波電流を測定するために使用する広帯
域変流器の改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】電力系統に雷撃等によって生じるサ−ジ
性の高周波電流を測定するための変流器として、従来で
は、例えば特開昭60−89761号公報に示されるよ
うな広帯域変流器が使用されていた。
【0003】これは、図3に示すように、変流器本体1
0のコアとして高周波特性の良好な低鉄損の環状フェラ
イトコア11を使用し、このコア11に所定の1相の送
電線12を貫通させて1次巻線とすると共に、コア11
に変流比に応じた巻数の2次巻線13(数千回程度の巻
数)を巻装し、さらにこの2次巻線13に一定巻数毎に
タップ14を設け、それぞれのタップ間に比較的低抵抗
値の抵抗15を2次巻線13に並列に分布接続すること
のよって周波数帯域の拡大を図るようにしている。
【0004】そして、このようにして構成した変流器本
体10の2次巻線13の両端に、電流制限抵抗器16を
介して発光ダイオ−ドのような発光素子17a,17b
を接続し、この発光素子17a,17bの出力を光ファ
イバ−18a,18bを用いて受信機19に伝送して電
流測定を行うようにしている。
【0005】ここで、短絡事故時等に発光素子17a,
17bに過大電流が流れないよう、2次巻線13に並列
に可飽和リアクトル20が設けられており、短絡電流等
に対しリアクトル20を低インピ−ダンスにすることに
よりバイパスさせ、発光素子17a,17bを保護する
ようにしている。
【0006】
【考案が解決しようとする課題】前述した従来の広帯域
変流器にあっては、変流器本体10の2次巻線13に多
数のタップ14を設け、これらのタップの間に一定値の
抵抗15を、2次巻線13と並列に順次接続するもので
あるため、組立作業に熟練を要し、かつ、長時間を要
し、しかも、多数の部品を使用するため、変流器全体が
大型化し、重量の増加をきたすばかりでなく、加えて故
障要因をも増大させて信頼性低下を招くという問題があ
った。
【0007】ところで、前述した広帯域変流器を送電線
における事故点標定のためのサ−ジセンサとして使用す
る場合、センシングのダイナミックレンジはつぎのよう
にして求められる。
【0008】すなわち、発光素子17a,17bの素子
通電電流範囲を2〜200mApとした場合、送電線1
2を通る1次電流2000Apに対応する素子通電電流
が200mApとなるように回路定数を決定すれば(図
4)、広帯域変流器のしきい値電流は2mApに対応す
る1次電流となり、発光素子17a,17bのしきい値
電圧を1.3 Vとすればしきい値電流は1次側換算で32
Apとなる。
【0009】一方、送電線路における事故点の標定に際
し、例えば特開平1−180468号公報には、3相送
電線路上の同位置において各相にそれぞれ電流センサを
設置し、この各センサ出力を加算して落雷等によって送
電線路を伝搬する対地波のみを検出し、落雷等によって
送電線路を伝搬する線間波の到達時刻とこれより遅れて
到達する対地波の到達時刻との時間差より事故点を評定
する技術が示されている。
【0010】例えば、A相,B相,C相の3相の送電線
路においてA相に落雷があった時、各相のサ−ジ電流I
a,Ib,Icは対地波電流をIe,線間波電流をIl
とすると、つぎの数1の各式で表される。
【0011】
【数1】 Ia=Ie+Il Ib=Ie−Il/2 Ic=Ie−Il/2
【0012】そして、この各サ−ジ電流Ia,Ib,I
cをそれぞれ検出したセンサの出力を加算することによ
り、つぎの数2の式のように対地波のみの出力信号が得
られる。
【0013】
【数2】 Io=Ia+Ib+Ic=3・Ie
【0014】ところが、この場合、理論的には対地波の
みの出力信号となるが、実際には、各センサつまり前述
した広帯域変流器にはしきい値が存在し、検出電流に対
しこのしきい値を考慮する必要がある。
【0015】すなわち、いま各センサのしきい値電流を
Ithとすると、センサにより検出される各相のサ−ジ
電流Ia,Ib,Icはつぎの数3の各式のようにな
り、これらサ−ジ電流Ia,Ib,Icの加算値Ioは
数4の式のようになる。この場合、落雷点はセンサ設置
点より十分遠距離と仮定する。すなわち対地波と線間波
は重ならないと仮定する。
【0016】
【数3】 Ia=(Ie−Ith)+(Il−Ith) Ib=(Ie−Ith)−(Il/2−Ith) Ic=(Ie−Ith)−(Il/2−Ith)
【0017】
【数4】 Io=3(Ie−Ith)+Ith
【0018】したがって、数4の式よりわかるように、
この種広帯域変流器を用いて事故点を標定する場合に
は、図5に示すように、線間波としてしきい値電流It
hが残留することとなり、この加算値Ioより対地波を
検出するためには、3(Ie−Ith)>Ithである
必要があり、Ie>(4/3)・Ithとなる。
【0019】この結果、前述した図4の場合では、It
h=32Apであるため、Ie>42.6Apの対地波電流
しか検出できないことになり、線間波と対地波との区分
が困難になる問題を生じる。
【0020】本考案は、従来の技術の有するこのような
問題点に鑑み為されたものであり、その目的とするとこ
ろは、2次巻線に多数のタップを設けず、かつ、2次巻
線と並列に抵抗を接続することを要しなく、しかも、し
きい値電流を大幅に低減できる送電線電流測定用広帯域
変流器を提供することにある。
【0021】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本考案の送電線電流測定用広帯域変流器において
は、環状コアに所定の1相の送電線を貫通して1次巻線
とすると共にこのコアに均等に複数回巻回して2次巻線
を構成した貫通形変流器本体と、1次巻線とこの1次巻
線より巻数の多い2次巻線を有する変成器本体と、この
変成器本体の2次巻線の両端に接続された発光素子と、
この発光素子から出力される光信号を伝送する光ファイ
バ−と、この光ファイバ−により伝送された光信号を受
信する受信機とを備え、貫通形変流器本体の2次巻線と
変成器本体の1次巻線を相互に接続するようにしたもの
である。
【0022】
【作用】前述の構成によれば、変成器本体の2次巻線の
出力電流I3 は、貫通形変流器本体の1次巻線(送電
線)の電流をI、貫通形変流器本体の巻数比をn、変成
器本体の巻数比をmとすれば、I3 =(I/n)・(1
/m)となる。
【0023】いま、I3 とIの関係つまり発光素子に通
電する電流を従来と同一の条件にするとすれば、貫通形
変流器の2次巻線の巻数は従来のものに比べ1/mで良
くなり、貫通形変流器本体の2次巻線の対コア間、巻線
層間の浮遊静電容量とこの変流器本体の漏れインダクタ
ンスは著しく低下する。
【0024】したがって、前記浮遊静電容量と貫通形変
流器本体の漏れインダクタンスとで定まる共振周波数は
十分高くなるので、従来のように巻線に並列に抵抗を接
続することを要せずしてこの種電流の測定に十分な周波
数帯域を持たせることができる。
【0025】一方、本考案の広帯域変流器を送電線路に
おける事故点標定に使用した場合、前述したように、従
来2次巻線に並列に接続していた抵抗が不要となり、こ
の抵抗にバイパスしていた電流が零となるので、発光素
子を従来の電圧駆動方式から電流駆動方式で駆動でき、
発光素子の下限通電電流そのものをn・m倍した値をし
きい値電流(1次換算)とすることができ、従来のもの
に比べ低減できる。
【0026】
【実施例】実施例につき、図1及び図2を用いて説明す
る。1はフェライトトロイダルコア1aを使用した貫通
形変流器本体であり、100回程度の比較的少ない巻数
の2次巻線3が均等に巻かれており、この2次巻線3の
端子間には、変成器本体4を貫通する導体3aが接続さ
れ、貫通形変流器本体1を貫通する送電線2の電流を2
次巻線3の巻数に応じた電流値に変成して変成器本体4
に供給するようにしている。
【0027】変成器本体4は、貫通形変流器本体1と同
様に、フェライトトロイダルコア4aと、これに100
回ないし200回程度の巻数の巻線を均等に施した2次
巻線5で構成されており、この2次巻線5の端子間に
は、同一特性の発光ダイオ−ド7a,7bを逆並列接続
したものが電流制限抵抗器6を介して接続され、入力電
流の正および負の半波成分をそれぞれ光信号に変換して
いる。電流制限抵抗器6には、発光ダイオ−ド7a,7
bの温度補償を行うための負特性素子(例えばサ−ミス
タ)も組み込まれている。発光ダイオ−ド7a,7bか
ら出力される光信号は、光ファイバ−8a,8bによっ
て受信機9に導かれ、ここで光信号のままかあるいは電
気信号に変換して、図示しない信号処理装置に伝送し、
該処理装置で適宜処理される。
【0028】動作について説明すると、送電線2の電流
をI,貫通形変流器本体1の変流比を1/n(すなわち
2次巻線3の巻数n)、貫通形変流器本体1の2次電流
をI2 ,変成器本体4の変流比を1/m(すなわち2次
巻線5の巻数m)、変成器本体4の2次電流をI3 、電
流制限抵抗器6の抵抗値をRとすれば、I2 =I/n、
I3 =I2 /m=(I/n)・(1/m)となる。
【0029】したがって、発光ダイオ−ド7a,7bに
流れる電流I3 を従来と同じ値にするとすれば、貫通形
変流器本体1の2次巻線3の巻数nを従来の1/mにす
ることができ、2次巻線3の容積が1/mになると共に
浮遊静電容量,漏れインダクタンスも著しく小さくでき
るので、共振周波数が高くなり、従来のように2次巻線
と並列に抵抗を挿入する必要がない。
【0030】ここで、前述した広帯域変流器を用いて送
電線路における事故点標定を行う際、発光ダイオ−ド7
a,7bの通電電流範囲を2〜200mApとし、1次
電流(送電線2の電流)2000Apに対応する前記通
電電流が200mApになるよう、図2に示すように、
貫通形変流器本体1の2次巻線3及び変成器本体4の2
次巻線5のそれぞれの巻数n,mを100とすると、発
光ダイオ−ド7a,7bのしきい値2mApに対応する
しきい値電流は1次側換算で0.002Ap×100×
100=20Apとなる。
【0031】さらに、3相の送電線路における検出電流
の加算値から対地波を検出するためには、Ie>(4/
3)・Ithである必要があり、前述の例の場合、It
h=20Apであるため、Ie>26Apとなる。
【0032】すなわち、本考案では、26Ap以上の対
地波が検出可能となり、従来42.6Apであったのに
比べ大幅に改善され、線間波と対地波の分離がより容易
になる。
【0033】ところで、フェライトコア1a,4aが飽
和しない領域では、貫通形変流器本体1及び変成器本体
4の各2次電流I2 ,I3 は送電線2の電流Iに比例し
て増大するので、送電線短絡事故時にはそれぞれ定格値
の40倍程度の電流が流れることになる。
【0034】特に電流I3 の値は発光ダイオ−ダ7a,
7bの破壊と関係するので、許容値以内に抑制する必要
がある。
【0035】このためには、フェライトコア1aまたは
4aのいずれか一方あるいは双方の断面積を小さくすれ
ば良く、また、貫通形変流器本体1の2次巻線3の端子
間あるいは変成器本体4の2次巻線5の端子間のいずれ
かに、可飽和リアクルなどの非直線素子を接続しても良
い。
【0036】なお、前記実施例では、変成器本体4に導
体3aを貫通させ、これを貫通形変流器本体1の2次巻
線3の端子間に接続するように構成したが、フェライト
トロイダルコア4aに、1次巻線として均等に複数回巻
装しても良いことは勿論であり、このときは1次巻線よ
りも2次巻線の巻数を多くしておくことが必要である。
また、コア1a,4aもフェライトに限らず、珪素鋼板
などの他の磁性材料を用いても良い。
【0037】
【考案の効果】本考案は、以上説明したように構成され
ているため、つぎに記載する効果を奏する。環状コアに
送電線を貫通させて1次巻線とした貫通形変流器本体の
2次巻線を変成器本体の1次巻線に接続すると共に、変
成器本体の1次巻線の巻数より多い2次巻線に発光素子
を接続し、2台の変流器を直列接続して送電線電流を測
定する構成としたで、必要とする変流比を貫通形変流器
本体と変成器本体とで分割してそれぞれの2次巻線の巻
数を大幅に少なくすることができ、貫通形変流器本体に
おける浮遊静電容量,漏れインダクタンスが著しく小さ
くなり、周波数帯域の広帯域化を図り、従来のような2
次巻線の並列抵抗を不要にでき、構造が簡単で組立も容
易になると共に、小形軽量化が図れ、かつ信頼性を向上
できるものである。
【0038】その上、前述したように抵抗が不要になる
ことから、これにバイパスする電流が零となり、発光素
子の下限通電電流そのものがしきい値となり、従来のも
のに比べしきい値電流を低減でき、送電線路における事
故点標定に際し、対地波の検出精度が大幅に高まる効果
が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本考案の送電線電流測定用広帯域変流器の1実
施例を示す構成図である。
【図2】図1の等価回路図である。
【図3】従来の構成図である。
【図4】図3の等価回路図である。
【図5】3相の送電線電流を加算した時の電流波形図で
ある。
【符号の説明】
1 貫通形変流器本体 1a フェライトトロイダルコア 2 送電線 3 2次巻線 3a 導体 4 変成器本体 4a フェライトトロイダルコア 5 2次巻線 7a,7b 発光ダイオ−ド 8a,8b 光ファイバ− 9 受信機

Claims (1)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】 環状コアに所定の1相の送電線を貫通し
    て1次巻線とすると共に前記コアに均等に複数回巻回し
    て2次巻線を構成した貫通形変流器本体と、 1次巻線と該1次巻線より巻数の多い2次巻線を有する
    変成器本体と、 前記変成器本体の2次巻線の両端に接続された発光素子
    と、 前記発光素子から出力される光信号を伝送する光ファイ
    バ−と、 前記光ファイバ−により伝送された光信号を受信する受
    信機とを備え、 前記貫通形変流器本体の2次巻線と前記変成器本体の1
    次巻線を相互に接続したことを特徴とする送電線電流測
    定用広帯域変流器。
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