JP2521159B2 - 配電系統故障状態検出装置 - Google Patents

配電系統故障状態検出装置

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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、例えば系統運転電圧が22KV、6.6KV等、
一般に配電系といわれている電力配電系統において、配
電用変電所設置のしゃ断器(以下、CBと呼ぶ)がトリッ
プする故障状態を検出し、それを早急に営業所の親局に
報知して早急に対策をとらせ、早急な復旧が行えるよう
にした配電系統故障状態検出装置に関するものである。
〔従来の技術〕
第8図に示す従来の配電系統故障状態検出装置は、例
えば「電気工学ハンドブック、第1314頁(昭和47年6月
25日、電気学会発行)」に示された電力配電系統に対す
るものが知られている。
しかしてこの電力配電系統は周知のように、配電用変
電所A(以下、AS/Sと呼ぶ)の母線52に接続され、配電
線53への給電をオン、オフするしゃ断器(以下、CBと略
称する)51、前記配電線53の所定区間毎、例えば区間
L1,L2,L3,…,Ln毎に設けられた区分開閉器101,1
02,103,…10n、前記区分開閉器101〜10n間の区間L1
Lnに接続される需要家等の負荷591,592,…59n、前記
区分開閉器101〜10nを制御する時限順送機能等を有する
制御装置581,582,…58n、前記CB51からの区分開閉器
側の配電線53の線電流、零相電流、零相電圧により該配
電線の故障Fを検出し、前記CB51をオフする保護リレー
54、この保護リレー54が前記CB51をオフしたのち、所定
時間(通常1分程度)経過すれば該CBを再投入(所謂、
再閉路)する再閉路装置55から構成されている。
この場合、前記再閉路を行う目的は次のようなもので
ある。即ち、配電線53の故障時、例えば風による樹木の
配電線への接触による地絡や、蛇等による相間短絡等の
一時的故障であるか否かを確認するためのもので、再閉
路の結果、再度CB51がオフにならなければ一時的故障で
あるからそのまま給電が継続され、他方、再度オフにな
ると継続的故障であるからその故障が解消されるまで、
CB51は投入されない。
次に動作について説明する。例えばCB51からみて2番
目と3番目の区分開閉器102と同103間の区間L2の配電線
において故障が発生した場合、CB51はオフされ、配電線
53は無電圧となる。
各区間開閉器を制御する制御装置581〜58nは、故障発
生前の正常時各区分開閉器のAS/S側又はBS/S側のいずれ
か一方の配電線から電源供給を受け、この電源を用い
て、該当する開閉器に投入指令出力を継続して送出し、
これによって開閉器は閉成状態を維持している。したが
って、配電線53が無電圧となれば各区分開閉器101〜10n
とも全てオフする。
そして、CB51のオフ後、1分経つと前記再閉路装置55
により自動的にCB51は再投入され、オンする。次いで約
10秒後には1番目の区分開閉器101も制御装置581の時限
順送機能によって再投入される。そしてこの時点では、
2番目の区分開閉器102はまだオフであり、且つ故障点
Fは2番目と3番目の区分開閉器102と同103間の区間L2
にあるから、即ち、故障点FはCB側からみて前記オフの
2番目の区分開閉器102の前方であるので、CB51はこの
時点ではオフしない。
次いで前記1番目の区分開閉器101の再投入時点から
次の約10秒後に2番目の区分開閉器102が制御装置582
時限順送機能によって再投入されると、故障点Fはこの
2番目の区分開閉器102の直後の区間L2にあるので、こ
のときまだその故障が継続しておれば、保護リレー54が
これを検出しCB51は再度オフされる。
この場合、この2番目の区分開閉器102には、その投
入直後、前記CB51の再度オフによって配電線53が無電圧
となるので、そのことを利用してその後においては、上
記2番目の区分開閉器102に電圧が印加されても再投入
しないように、制御装置582に投入ロック機能が備えら
れている。したがって続いて例えば3分経過後、CB51が
再投入(再々閉路)されても2番目の区分開閉器102
ンされず、そのため区間L1には給電されるが区間L2は停
電が継続する。
次に、区間L3〜Lnは最初の停電から例えば2分経過後
に該当する制御装置60の投入機能によって、閉成される
ループ点開閉器56を介して、他の配電用変電所BS/Sの配
電線57から給電される。従って、故障Fの発生から遅く
とも約数分後に故障区間L2以外の健全区間への給電が再
開されることになる。
一方、前記故障Fが一時的故障であり、2番目の区分
開閉器102が再投入されたときに故障が消滅しておれ
ば、前記CB51はこのとき再度オフとならず、前記再投入
後、2番目の区分開閉器以降の各区間L2〜Lnまで順次給
電が再開される。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来の配電系統故障状態検出装置は以上のように構成
されているので、故障発生時に、配電線の故障区間以外
の健全区間への給電再開までに長時間(約数分)を要す
るという問題点があった。
そこで各区分開閉器毎に子局を設け、故障発生と同時
に各子局で対応区間の故障状態を検出し、これらの情報
を全子局から親局に伝達し、親局で全子局からの情報を
総合して早期に故障区間を判定し、従来の様に再再閉路
や、ループ点開閉器56の投入機能による遅い時点での給
電再開を待たずして、故障区間L2の両端の開閉器102,1
03以外を一斉に親局からの遠方制御により投入し、健全
区間へ給電する方法が、健全区間の停電時間短縮に有効
であると考えられる。
ところがこの方法において、親局への子局情報伝達
は、具体的には通常、親局が全子局を順次ポーリングす
ることによって、行なわれるため、子局の全情報(故障
検出情報及び各種電気量情報)を、故障発生後にまとめ
て親局へ伝送しようとすると、情報量が多く、長時間を
要し、又、子局の送受信機能を上記情報の伝達に要する
時間内は、生かしておく必要があるが、故障発生後は配
電線53は一旦全停になるわけであるから例えば子局内蔵
のコンデンサ等による限られたバックアップ電源に頼る
必要があり、できるだけ短時間に故障区間検出のために
必要最少限の情報を、親局へ伝達する必要がある。
この発明は上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、故障発生後、短時間に故障検出情報が親局
に集められ、故障区間検出が速かに行われると共に、各
種電気量の報知も続いて速かに行えて、故障の復旧が速
かに行えるようにした配電系統故障状態検出装置を得る
ことを目的とする。
〔課題を解説するための手段〕
第1の請求項に係るこの発明の配電系統故障状態検出
装置は、子局の情報を故障区間を判定するために必要最
少限の、情報量の少い故障検出情報と、健全区間への給
電再開後に必要となる、故障区間の故障部位特定に必要
な情報量の多い各種電気量情報との2種類に分け、親局
は子局に対し、前者を第1情報ポーリングとして故障検
出前にそのポーリングを行い、また後者を第2情報ポー
リングとして故障検出後にそのポーリングを行うように
したものである。
また第2の請求項に係るこの発明の配電系統故障状態
検出装置は、子局への情報を第1の請求項同様に故障検
出情報と、各種電気量情報との2種類に分けると共に、
親局は故障検出前及び故障検出後しゃ断器の応動以前に
前記第1情報ポーリングを実行する一方、しゃ断器の応
動後は第2情報ポーリングを行うようにしたものであ
る。
〔作用〕
第1の請求項に係る発明における配電系統故障状態検
出装置においては、親局は情報量の少い故障検出情報を
問合わせる第1情報ポーリングを行って故障区間の判定
を速かに行うと共に、情報量の多い各種電気量情報を問
合わせる第2情報ポーリングについては、第1情報ポー
リングが完了した後に行って故障部位を特定すること等
を行ない故障の復旧を早急に実行するための情報を提供
する。
また第2の請求項に係る発明における配電系統故障状
態検出装置においては、故障検出前及び故障検出後、配
電用変電所設置のしゃ断器の応動以前においては、親局
は前記第1情報ポリーングを繰返し実行すると共に、前
記しゃ断器の応動以後においては、親局は前記第2情報
ポーリングを実行し、同様に、故障復旧を早急に実行す
るための情報を提供する。
〔実施例〕
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第
1図は配電系統故障状態検出装置のシステム構成図であ
る。図において、1は営業所であり、この営業所1は開
閉器遠隔監視制御用親局としてのCPU2、故障状態検出親
局3、ディスク4、漢字プリンタ5、X−Yプロッタ
6、CRT7、伝送I/F81,82を有する。
この伝送I/F81,82は伝送路91,92を介し配電用変電
所111内のS/S装置12に接続されている。そして、このS/
S装置12は伝送I/F13、故障波形収集装置14を有してい
る。
前記S/S装置12を備えた配電用変電所111内には、バン
ク1B,2B,3B、このバンク1B〜3Bの2次側に接続されるCB
151,152,153、これらCB151〜153に母線161,162,…
を介し接続されるフィーダしゃ断器F1,F6、これらフィ
ーダしゃ断器F1,F6に接続される配電線(フィーダ)1
71,172,181,182,191,192がある。
また、配電用変電所111の右方に図示するものは、前
記開閉器遠隔監視制御用親局としてのCPU2及び故障状態
検出親局3と接続される柱上装置20a,20b…,20k,…,20n
である。しかして各柱上装置はそれぞれ変圧器、変流器
内蔵形開閉器A、開閉器遠隔監視制御用子局B、故障状
態検出用子局Cから構成されている。
そしてこの構成により、配電線の故障検出情報を前記
故障状態検出用子局Cにより検出し、営業所1内設置の
故障状態検出親局3に於て配電線接続状態と組合せて、
故障区間を判定し、開閉器遠隔監視制御用親局としての
CPU2により、故障区間の配電系統からの分離を行う。
またこの分離後、前記子局Cからの各種電気量情報
(故障相、故障時の電圧・電流の大きさ等)に基づき、
故障状態検出親局3において、故障内容の分析(故障種
類−1φG,2φS,2φG,3φS,3φG)、故障発生の要因分
析(樹木接触、碍子故障、他)を行い、故障部位の早期
発見、早期修復が可能となる。
第2図は前記変圧器、変流器内蔵形開閉器A、故障状
態検出用子局Cの具体的構成を示す。前記開閉器Aにお
いて、31は光PT検出部、32は光CT検出部、33は光零相CT
検出部である。
また前記子局C内の35は光電変換器、加算器等から成
るE/O,O/E部、36はフィルタ回路、サンプル/ホールド
回路、マルチプレクサ、A/D変換器から成るA/D部、37は
MPU,ROM,RAM,CODECから成る処理部、38は電源、39はMOD
EM、40は伝送路接続端子である。
第3図は、故障状態検出親局3及び柱上装置20a〜20n
内の故障状態検出用子局C間において行われる第1情報
ポーリング、第2情報ポーリング、及び子局Cからの応
答時にやりとりされる情報の下り、上りに共通の伝送フ
ォーマットである。
即ち、そのフレーム構成は同期ワード(11ビット)、
子局アドレスワード(11ビット)、各11ビットのデータ
ワードから成り、また前記同期ワードはスタートビッ
ト、固定ビット、偶数パリティーによるパリティビッ
ト、ストップビットから成り、更に前記子局アドレスワ
ード及びデータワードはスタートビット、データ部、パ
リティビット、ストップビットから成っている。
そしてこの場合、親局から子局への前記各ポーリング
時の情報は第1情報ポーリングでは3ワード、第2情報
ポーリングでは3ワードで送られ、他方、子局から親局
への故障状態検出情報のうち、故障区間判定用の故障検
出情報〔過電流リレー51a,b,c、短絡方向リレー67Sa,b,
c(電源側、負荷側)、零相過電流リレー51G、地絡方向
リレー67G(電源側、負荷側)の動作情報〕は3ワード
で送られ、又、故障部位特定用の各種電気量情報(故障
相、故障時の電圧、電流の大きさ等)は15ワードで送ら
れる。
これらの伝送所要時間は、例えば伝送速度1200bpsと
すれば、第1情報ポーリングでは27.5ms、第2情報ポー
リングでは27.5msであり、子局から親局への応答時間
は、故障検出情報を伝送する第1情報ポーリングへの応
答では27.5ms、第2情報ポーリングへの応答では137.5m
sとなる。
次に第4図ないし第6図を参照して動作を説明する。
営業所1内の前記故障状態検出親局3は通常、故障検出
情報を得るために、子局に対して第1情報ポーリングを
行っている。
第4図はそのフローチャートを示し、第5図及び第6
図はそのタイムチャートを示す。即ち、ステップST1に
て先ず、柱上装置20aの故障状態検出用子局Cを指定
し、次にステップST2ではこの子局Cに故障検出情報を
要求する第1情報ポーリングを行い、返却された情報か
らステップST3では故障検出の有無を判断する。
そして故障検出がなければkをインクリメントして次
の柱上装置20bの子局Cを指定する。しかしてステップS
T3の判断にて故障検出有りが分かると、すべての子局に
ついて他の子局にも更に故障検出がないか否かを確認す
るために、全子局に対してP周期(P=1,2,…)、第1
情報ポーリングを実行する。その後ステップST6では、
各種電気量情報を要求する第2情報ポーリングを実行す
る。
このようにして、第1情報ポーリングと第2ポーリン
グの2種類に分けてポーリングを行うために、親局での
故障検出情報の収集に要する時間が大幅に短縮される。
次に、第7図を参照して、第2の請求項に係る発明の
一実施例を説明する。第7図はそのフローチャートであ
る。
第7図中、ステップST11〜ST14の処理は第4図のステ
ップST1〜ST4と同一である。そしてステップST15におい
て、何れかの子局に故障検出が発生したときには、全子
局につき1周期だけ第1情報ポーリングを行う。
そして次にステップST16により、配電用変電所111のC
Bがトリップしたか否かを判断する。そしてCBがトリッ
プしていない場合は、ステップST17,18,15,16の実行に
より、全子局に対して第1情報ポーリングを複数周期実
行し、ある子局の故障検出情報に続いて他の子局の故障
検出情報ももれなく収集する。
他方、ステップST16においてCBトリップが検出された
ときには、ステップST19により、第2情報ポーリングを
行い、各種電気量情報を要求する。
尚、第1図に示す柱上装置20a〜20nを構成している各
子局B,Cは同一のCPUユニットで構成してもよい。
また第2図に示した光PT、光CTは共に巻線形であって
もよい。更に光零相CTも巻線形でもよく、更に零相変流
路であってもよい。
前記第2図に示す実施例では、処理部37内には記憶手
段としてRAM1、RAM2を設けて、前者に第1情報ポーリン
グ対応の故障検出情報を格納し、後者に第2情報ポーリ
ングの対応の各種電気量情報を格納しているが、これ等
の情報を1つのRAMに格納するようにしてもよい。
〔発明の効果〕
以上のように、第1の請求項に係るこの発明の配電系
統故障状態検出装置は、子局から親局への情報を、故障
区間を判定するための情報量の少い故障検出情報と、故
障部位を特定化するための、情報量の多い各種電気量情
報との2種類に分け、親局は子局に対し、前者を要求す
るポーリングを第1情報ポーリングとして実行し、また
後者を要求するポーリングを第2情報ポーリングとして
実行するようにしたものである。
また第2の請求項に係るこの発明の配電系統故障状態
検出装置は、子局から親局への情報を第1の請求項の発
明同様に故障検出情報と、各種電気量情報との2種類に
分けると共に、親局は前記第1情報ポーリングは配電用
変電所設置のしゃ断器の応動以前において実行するよう
にする一方、第2の情報ポーリングを前記しゃ断器の応
動後に実行するようにしたものである。
したがって第1,第2の請求項に係るこの発明において
は、故障区間検出が速かに行われ、また故障部位の特定
化も同様に速かに行われて、健全区間の停電時間を大幅
に短縮でき、又故障の復旧が大幅に早くなる効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例によるシステム構成図、第
2図はPT、CT内蔵形開閉器A及び故障状態検出用子局C
の詳細構成図、第3図は伝送フォーマットの説明図、第
4図は2種類のポーリングのフローチャート、第5図及
び第6図はそのタイムチャート、第7図は第2の請求項
に係る発明の一実施例のフローチャート、第8図は従来
の配電系統図である。 1は営業所、2はCPU(開閉器遠隔監視制御用親局)、
3は故障状態検出親局、111は配電用変電所、151〜153
はしゃ断器、171〜192は配電線、Cは柱上装置20a〜20n
内の故障状態検出用子局、RAM1、RAM2は記憶手段(第1,
第2の記憶部)。 尚、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】配電線の複数の区間において、対応区間の
    電気的状態を検出する複数の子局から該電気的状態の情
    報を親局に伝達し、前記親局において、前記情報に基づ
    いて故障状態を検出する配電系統故障状態検出装置にお
    いて、前記各子局に、その対応する配電区間での故障検
    出情報を記憶する第1の記憶部と各種電気量情報を記憶
    する第2の記憶部を設け、前記親局は、前記各子局の故
    障検出以前においては前記第1の記憶部に記憶された故
    障検出情報を繰り返し問合わせる第1情報ポーリング
    を、前記各子局の故障検出後においては前記第2の記憶
    部に記憶された各種電気量情報を繰り返し問合わせる第
    2情報ポーリングを行う配電系統故障状態検出装置。
  2. 【請求項2】しゃ断器を介して給電される配電線の複数
    の区間において、対応区間の電気的状態を検出する複数
    の子局から該電気的状態の情報を親局に伝達し、前記親
    局において、前記情報に基づいて故障状態を検出する配
    電系統故障状態検出装置において、前記各子局に、その
    対応する配電区間での故障検出情報を記憶する第1の記
    憶部と、各種電気量情報を記憶する第2の記憶部を設
    け、前記親局は、前記しゃ断器の応動以前においては、
    前記第1の記憶部に記憶された故障検出情報を繰り返え
    し問合わせる第1情報ポーリングを、前記しゃ断器の応
    動後においては、前記第2の記憶部に記憶された各種電
    気量情報を繰り返えし問合わせる第2情報ポーリングを
    行う配電系統故障状態検出装置。
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