JP2547647B2 - 故障区間検出装置 - Google Patents

故障区間検出装置

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は配電線の事故発生に際し、電力需給のバラ
ンスを考慮して早期復旧を図るために故障区間を高速度
で検出する故障区間検出装置に関するものである。
〔従来の技術〕
非接地系の配電系統は停電区間の極小化と配電線故障
時の故障箇所の早期発見を行うために、所定区間毎に配
電線(フィーダ)を分割する故障検出センサ付区分開閉
要素(以下、区分開閉器という)と、逆送融通送電を行
う連系点の故障検出センサ付ループ点開閉要素(以下、
ループ点開閉器という)を設置している。
第6図は、例えば3つの配電用変電所から夫々出力さ
れている配電線をループ点開閉器で連系した配電系統図
であり、図において、As/s,Bs/s及びCs/sは夫々配電用
変電所、1は配電用変電所As/sの母線、2は配電用変電
所Bs/sの母線、3は配電用変電所Cs/sの母線、CB11及び
CBk1は母線1に接続された配電線用のしゃ断器、CB21は
配電用変電所Bs/sの母線2に接続されたしゃ断器、CB31
は配電用変電所Cs/sの母線3に接続されたしゃ断器、F1
1は前記配電線用のしゃ断器CB11の他の端子に接続され
需要家に電力を供給する配電線、Fk1は前記配電線用の
しゃ断器CBk1の他の端子に接続され電力を供給する配電
線、同様にF21,F31も夫々配電線である。また、SS11〜S
S13及びSSk1〜SSk3は配電線F11及びFk1を適当な間隔毎
に区分するための区分開閉器、SS10は配電線F11と配電
線F21とを連系するためのループ点開閉器、SSk0は配電
線Fk1と配電線F31とを連系するためのループ点開閉器、
S11,S12,S13はしゃ断器CB11、区分開閉器SS11、S12及び
ループ点開閉器SS10で区分された配電線F11の区間を示
すもので、しゃ断器CB11に近い区間より配電線F11の第
1区間、第2区間、第3区間、またSk1,Sk2,Sk3はしゃ
断器CBk1、区分開閉器SSk1,SSk2及びループ点開閉器SSk
0で区分された配電線Fk1の各区間を示すもので、しゃ断
器CBk1に近い区間より配電線Fk1の第1区間、第2区
間、第3区間とする。また、11,12,13およびk1,k2,k3は
区分開閉器SS11〜SS13,SSk1〜SSk3用の子局である。更
に、10−1〜13−1及びk0−1〜k3−1は夫々区分開閉
器SS11〜SS13とループ点開閉器SS10及び、同じく区分開
閉器SSk1〜SSk3とループ点開閉器SSk0の制御線で子局か
ら区分開閉器を制御すると共に、夫々の区間の故障状態
を検出する。40は親局、C1,C2は前記親局40と子局10〜1
3及びko〜k3区間とを情報伝送するための通信線であ
る。
次に動作について説明する。まず、区分開閉器SS11〜SS
13,SSk1〜SSk3及びループ点開閉器SS10,SSk0は夫々検出
機能を備えた子局10〜13,k0〜k3を備えている。親局40
は前記夫々の子局10〜13、k0〜k3の故障検出情報を収集
するため周期的に通信線C1,C2を介してポーリング方式
により情報の収集を行っている。その時、例えば、配電
線F11の第3区分S13に1線地絡事故が発生すると配電線
11に矢印のような地絡電流が流れる。配電線11は第3区
間S13より更に負荷側にある第4区間S14の健全区間を本
来は停電させないために配電用変電所As/sのしゃ断器CB
11がしゃ断動作する以前(しゃ断器は地絡事故発生後、
約0.5〜1.0秒で作動)にループ点開閉器S10を投入しル
ープ化した後で区分開閉器SS12,SS13を高速で切離す必
要がある。この場合、親局40はループ点開閉器SS10、又
はSSk0を投入する前に順次ポーリング方式で子局SS11,S
S12から収集した故障検出情報をもとに故障区間を判定
し、何れのループ点開閉器を投入するのが系統への影響
が最も少いかを判断し、切離すべき最良のループ点開閉
器を選択する。この故障区間の判定は、全子局の故障検
出情報を収集するポーリング時間に多大の時間がかかる
こと、及び2線地絡時には、配電線の線間電圧低下に伴
う子局電源の低下により、子局の故障検出情報に欠落が
生じ、故障区間判定のため補正処理に多大の時間がかか
っていた。又最悪の場合、故障区間判定が不能になるこ
ともある。このように、従来は故障区間検出からループ
点開閉器の選択動作までの時間が上述した0.5〜1.0秒以
上かかっていたため、配電用変電所の配電線用しゃ断器
がトリップし、再閉路、再々閉路及びマニュアル/プロ
グラムによる開閉器の開閉操作等により、故障区間検
出、故障区間の切離し、及び健全区間への電力融通を行
っていた。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来の故障区間検出装置は以上のように構成されてい
るので、地絡事故発生に伴って行われる全子局の故障検
出情報収集による故障区間の検出(配電工事などで配電
線−子局−通信線との接続変更が多いため、ポーリング
順序が変り全情報の収集が必要となる)、事故時の系統
電圧低下に伴う子局情報の欠落補正処理、及びループ点
開閉器の選択動作までの所要時間が配電線のしゃ断器が
動作するまでの時間、即ち、0.5〜1.0秒を超えていたこ
とから故障区間以外の健全区間まで停電が発生し、かつ
それが長くなると共に故障区間の復旧が遅れた。その結
果、例えば、配電線の負荷であるOA機器等の各種電子製
品に多大の影響を与える等の課題があった。
この発明は上記のような課題を解消するためになされ
たもので、故障回線を高速で検出し、故障回線に関係す
る子局の故障情報を系統電圧の有無に拘らず高速で収集
できるようにし、故障区間検出に要する時間を短縮した
故障区間検出装置を得ることを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
この発明に係る故障検出装置は、配電用変電所に繋が
れた配電線の区間毎に設けた子局と、その子局によって
検出された配電線の故障検出情報を受信して開閉器を制
御する親局と、その配電線の過電流を検出する電流検出
器及び零相電流を検出する零相電流検出器と、配電用変
電所の母線に接続して零相電圧を検出する零相電圧検出
器と、その電流検出器と零相電圧検出器及び零相電流検
出器の出力とを取込んで配電線の故障を検出する高速故
障検出器と、その高速故障検出器の出力により親局側の
故障検出リレーを付勢する高速故障検出受信回路と、前
記親局側の故障検出リレーの付勢により所定時間後に他
の子局に電源を接続する自動順送手段と、前記自動順送
手段のオンディレー時間内に故障検出子局の固有インピ
ーダンスを計測し、故障区間を検出する信号処理部とを
備え、高速で故障区間を検出し、停電時間を短縮するよ
うにしたものである。
〔作用〕
この発明における親局は、配電線に故障が発生すると
その故障情報を高速故障検出器からの出力信号として受
信し、直ちに子局の固有インピーダンスの計測信号を信
号処理部に与える。計測が終了すると、子局の自動順送
手段により負荷側隣接の子局に所定の時間をおいて順次
電源を供給するので、固有インピーダンスの計測を通じ
て配電線の故障区間を短時間で検出する。そして、この
動作は配電線が停電中でも親局からの電源供給により可
能となる。
〔発明の実施例〕
以下、この発明の一実施例を図について説明する。図
中、第6図と同一部分は同一の符号をもって図示した第
1図において、FDは配電用変電所As/sに設けた故障回線
検出のための高速故障検出器である。第2図は前記高速
故障検出器FDの内部構成を示す回路図であり、図におい
て、GPTは母線1に接続された零相電圧検出器、ZCTは零
相電流検出器、CT1,CT2は電流検出器、51は前記電流検
出器CT1,CT2で検出した線電流によって配電線F11の短絡
事故を検出する例えば、既存の検出原理を用いた高速過
電流検出器、67Gは零相電流I0と零相電圧V0とより地絡
事故を検出する例えば、既存の検出原理を用いた高速地
絡方向検出器、ORは論理和回路、dは高速故障検出器FD
の出力を親局40に伝送する通信線である。また、第3図
はこの発明に係る部分のみを取り出して示した子局の構
成図であり、SS1nは子局1nの区分開閉器、n1は配電線の
故障を検出する故障検出部、Ryn1は配電線故障が負荷側
に発生した時のみ前記故障検出部n1からの指令によって
動作するラッチ形の子局側故障検出リレー、n−1,n−
2,n−3,n−4は通信線との接続端子、Ryn2はオンディレ
ー形の自動順送手段としての自動順送リレー、Znは夫々
の子局対応で決められたインピーダンス値を有する固有
インピーダンスである。また、第4図において、40はこ
の発明に関係する部分のみを取り出して示した親局で、
Esは独立した電源としての直流電源、30は信号処理部で
故障検出センサとしての電圧検出センサ31、及びDCCT等
の電流検出センサ32を有する。Ry1は親局側故障検出リ
レーで、a接点Ry1aを有している。FDRは親局40内に設
けた高速故障検出受信回路で、前記高速故障検出器FDか
ら通信線dを介して故障信号を受信する。
次に動作について説明する。まず、第1図において親
局40は配電用変電所As/sから伝送されてくる高速故障検
出器FDの出力情報を基に故障回線の異常を検出する。高
速故障検出器FDは第2図に示すように構成され、親局40
とは第1図に示すように通信回路dで接続されている。
例えば、第2図に示す配電線F11上で短絡事故が発生す
ると線電流検出用の電流検出器CTが3相中の2相の線電
流Ia又はIcを検出する。線電流Ia又はIcは高速過電流検
出器51に直ちに取込まれ論理和回路ORを経て通信線dに
送出される。又、配電線F11に地絡事故が発生すると零
相電圧検出器GPTの3次側に現れる零相電圧V0と零相電
流検出器ZCTの零相電流I0との2つの情報を高速地絡方
向検出器67Gに取込んで地絡事故が発生したことを論理
和回路ORを介して通信線dに出力する。親局40は通信線
dを介して送信されてくる高速故障検出器FDの出力情報
を基に故障回線を検出する。一方、第3図に示す子局に
おいては、次の様な故障検出動作が行われる。すなわ
ち、定常状態において、子局1nの接続端子n−1,n−2
には該n−1が正極になるような極性の電圧が親局側故
障検出リレーRy1のa接点Ry1aを介して直流電源Esより
印加される。配電線F11に配電線故障が発生していない
状態では接続端子n−1,n−2間のインピーダンスは略
無限大である。ここで配電線F11に短絡、又は地絡事故
が発生すると故障検出部n1が該故障を検出してラッチ形
の子局側故障検出リレーRyn1を駆動し、a接点Ryn1-1
投入する。接続端子n−1,n−2間はこの動作によって
固有インピーダンスZn、リレー接点Ryn1-1,Ryn2-1を介
して閉回路が形成される。一方、高速故障検出器FDは、
線電流Ia,Icから短絡故障を検出すると過電流検出器51
に伝達し、又零相電流I0零相電圧V0とから地絡故障を検
出すると、地絡方向検出器67Gに伝達する。配電線故障
は過電流検出器51と地絡方向検出器67Gの論理和出力OR
で、通信線dを介して親局40に送られる。親局40に送ら
れた高速故障検出器FDの出力は、第4図の高速故障検出
受信回路FDRで受信され、配電線故障を検出した時親局
側故障検出リレーRy1を付勢し、(第5図参照)そのa
接点Ry1aをONして子局の故障検出情報の収集に入る。子
局1n内には配電線故障を検出する故障検出部n1が設けら
れ、この故障検出部n1は配電線故障が負荷側の時のみラ
ッチ形の子局側故障検出リレー、Ryn-1に出力しRyn1-1
をONして、故障検出を記憶する。そこで、接続端子n−
1に正電圧を印加すると電源Esより固有インピーダンス
Znに見合った閉回路の電流が流れる。その電流を親局40
の電流検出センサ32が固有インピーダンスZnを計測時間
Tnの間に検出して信号処理部30で固有インピーダンスを
計測する。その計測結果より配電線F11の故障区間を知
る。所定時間が経過するとオンディレー形の自動順送リ
レーRyn2はONとなる。その結果、リレー接点Ryn2-1はOF
F、Ryn2-2はONして接続端子n−3,n−4間に電圧が現れ
ると同時に固有インピーダンスZnが切離される。以降の
動作は第5図のタイムチャートに示すように、親局40は
固有インピーダンスの計測時間T1,T2,……Tnの各時間
に故障検出子局の固有インピーダンスを信号処理部30で
計測し、子局の故障検出状態を把握する。
そして故障発生子局の固有インピーダンスの計測が信
号処理部30によって成される。子局の固有インピーダン
スを計測したことによって子局の故障区間を親局40が確
認すると、該親局40は区分開閉器やループ点開閉器の制
御動作に移る。その他、以降の地絡、短絡事故に伴う区
間開閉器の制御動作については従来例と同様に進められ
る。
なお、上記実施例では親局、子局とも補助リレーを主
体に構成した実施例について示したが半導体素子を用い
た自動順送回路を用いてもよく、上記実施例と同様の効
果を奏する。また、親局の信号用電源として直流電源を
用いた例について説明したが交流電源を用いる場合、又
電圧源として説明したが電流源として用いてもよく上記
実施例と同様の効果を奏する。
更に、自動順送手段により、子局の故障検出状態を通
信線上の電圧、電流、位相、及び周波数変化等で検出す
るものについても上記実施例と同様の効果を有する。ま
た、この発明では、故障検出情報を配電用変電所から出
力しているが自動順送リレーにより子局を常時サイクリ
ックにチェックして故障子局を検出する用にしてもよ
い。但し、この場合には自動順送リレーをリセットする
他の回路が必要となる。
〔発明の効果〕
以上のようにこの発明によれば、配電線故障を高速で
検出する高速故障検出器と、その高速故障検出器の出力
を受信する親局内に故障検出センサから配電線の故障情
報を受信する信号処理部及び信号線に供給する電源とを
有し、他方子局内には配電線に故障が発生すると固有イ
ンピーダンスを接続して親局に固有インピーダンスの計
測を通じて故障区間の情報を出力し、所定時間後に負荷
側の子局に電源を順次供給するオンディレー形の自動順
送手段とを設けて故障区間を検出するようにしたので、
親局と子局間の複雑なプロトコルや、伝送フォーマット
を必要とせず、又、事故等による系統電圧の低下の影響
を受けないため高速で高信頼度の故障区間の検出が行え
ると共に、停電中でも親局から電源を供給し、子局側で
保持している故障検出情報を収集することができる効果
がある。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明が適用される故障区間検出システムの
構成図、第2図はこの発明における高速故障検出器の構
成図、第3図はこの発明の一実施例を示す子局の構成
図、第4図はこの発明による子局情報収集回路のブロッ
ク図、第5図は子局情報伝送タイムチャート、第6図は
従来の故障区間検出装置の構成図である。 図において、As/sは配電用変電所、F11は配電線、SS11
〜SS1nは開閉器、11〜1nは子局、1は母線、40は親局、
CTは電流検出器、ZCTは零相検出器、GPTは零相電圧検出
器、FDは高速故障検出器、FDRは高速故障検出受信回
路、Ry1は親局側の故障検出リレー、Esは電源、Znは固
有インピーダンス、30は信号処理部、Ryn2は自動順送リ
レー(自動順送手段)、である。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−321816(JP,A) 特開 平1−321817(JP,A) 特開 平1−321818(JP,A) 特開 平1−321819(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】配電用変電所に繋がれた複数の配電線の区
    間毎に設けられた開閉器と、その各開閉器の設置点に設
    けられた子局と、前記配電線の過電流を検出する電流検
    出器と、零相電流を検出する零相電流検出器と、前記配
    電用変電所の母線に接続して零相電圧を検出する零相電
    圧検出器と、前記電流検出器と零相電圧検出器及び零相
    電流検出器の各出力を取込んで配電線の故障を検出する
    高速故障検出器と、通信線を介して順次並列に接続した
    前記子局の一端側子局の入力端子に接続した親局とを有
    し、 前記各子局は、故障検出部と、この故障検出部の検出信
    号を受けて作動し子局ごとに特定された固有インピーダ
    ンスの回路を閉成する故障検出用リレーと、前記親局か
    ら給電を受けた所定の遅延時間後、前記固有インピーダ
    ンスの回路を開成するとともに自己の通信線を閉成して
    隣接する子局の入力端子を前記親局の出力端子に接続す
    る自動順送りリレーとを備え、 前記親局は、前記高速故障検出器の出力を受けて電源供
    給回路を閉成する故障検出リレーと、この電源供給回路
    を通じて子局に給電する電源と、この給電時に流れる電
    流及び電圧に基づいて故障を検出する信号処理部とを備
    えていることを特徴とする故障区間検出装置。
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