JP2558884B2 - 配電線地絡保護装置 - Google Patents

配電線地絡保護装置

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JP2558884B2 JP1211664A JP21166489A JP2558884B2 JP 2558884 B2 JP2558884 B2 JP 2558884B2 JP 1211664 A JP1211664 A JP 1211664A JP 21166489 A JP21166489 A JP 21166489A JP 2558884 B2 JP2558884 B2 JP 2558884B2
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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、地絡故障時に、配電線の零相電流により
動作する地絡方向リレーによって配電回線を配電用変電
所の母線から切り離す配電線地絡保護装置に関するもの
である。
〔従来の技術〕
第2図は従来の配電線地絡保護装置を示すブロック接
続図であり、図において、1は配電用変圧器、2はこの
配電用変圧器1に接続された配電用変電所の母線、L1,L
2,…Lnは配電用変電所の母線2に接続された配電線、CB
1,CB2,…CBnは各配電線L1,L2,…Lnと配電用変電所の母
線2との間に接続されたしゃ断器、ZCT1,ZCT2,…ZCTn
零相変流器で、これらが各配電線L1,L2,…Lnの零相電流
を検出して、その出力を2次側に接続した各配電線の地
絡方向リレー67G1,67G2,…67Gnに入力するようになって
いる。GPTは配電用母線2に接続された接地用変圧器
で、これには地絡故障の際に発生する零相電圧を検出し
て動作する地絡過電圧リレー64と、上記配電線L1,L2,…
Lnの地絡方向選択を行う上記地絡方向リレー67G1,67G2,
…67Gnとが接続されている。また、AND1,AND2,…ANDn
n個のアンドゲートANDで、これらが地絡過電圧リレー6
4が検出する零相電圧に対応する動作信号Qと、各地絡
方向リレー67G1,67G2,…67Gnの動作信号P1,P2,…Pnとの
論理積をとる。T1,T2,…TnはアンドゲートAND1,AND2,…
ANDnの出力時間(継続時間)をカウントするタイマT
で、所定時間経過後にタイムアップ信号、つまり、各配
電線L1,L2,…Lnの地絡検出信号を出力する。なお、この
地絡検出信号は上記しゃ断器CB1,CB2,…CBnのしゃ断用
に利用される。S1,S2,…Snは各配電線L1,L2,…Ln間に、
これらの所定区間ごとに接続されたループ開閉器で、こ
れの閉成時には配電用変電所の母線2とともにループ回
路を形成する。なお、各配電線L1,L2,…Lnには所定区間
ごとに区分開閉器(図示しない)が設けられている。
次に動作について説明する。まず、各配電線L1,L2,…
Lnのいずれにも異常がない場合には、各区間ごとに接続
された負荷に対して電力が正規に供給される。一方、上
記各配電線L1,L2,…Lnのいずれか、例えば配電線L2の故
障点F1で地絡事故が発生すると、この故障点F1、大地お
よび零相変流器ZCT2に零相電流I02が流れる。このた
め、この零相変流器ZCT2の2次側に接続した地絡方向リ
レー67G2に零相2次電流が流れ、かつ接地用変圧器GPT
を介して零相電圧が入力されて、これが動作する。一
方、このとき地絡過電圧リレー64は事故時に発生する零
相電圧を検出し、この零相電圧に対応する動作信号Qを
上記地絡方向リレー67G2の動作信号P2とともにアンドゲ
ートAND2に入力する。このため、アンドゲートAND2は地
絡検出信号を出力し、所定時間後しゃ断器CB2を開放す
る。なお、このほかの配電線L1,L3,…Lnで生じた地絡事
故の保護動作も、上記と同様にして行われる。
ところで、上記各配電線L1,L2,…Lnの保守点検を、区
間を限って実施する必要が生じる場合があり、例えばし
ゃ断器CB2とループ開閉器S1との間の配電線L2の点検を
する場合には、ループ開閉器S1を閉じるとともにしゃ断
器CB2を開放し、このしゃ断器CB2の開放後も、引続き配
電線L2につながる各種の負荷にしゃ断器CB1を通じて電
力を供給できるようにしている。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来の配電線地絡保護装置は以上のように構成されて
いるので、上記のような保守,点検活動において、ルー
プ開閉器S1を閉じた場合には、2つの配電線L1,L2、配
電用変電所の母線2およびループ開閉器S1を結ぶループ
回路に、配電線撚架のアンバランスなどによる零相循環
電流が矢印のように流れる。そして、この場合には、通
常零相電圧が発生していないので、零相変流器ZCT1,ZCT
2に接続された地絡方向リレー67G1,67G2のいずれも誤動
作することはない。
しかしながら、ループ開閉器を閉じている期間中に、
他の配電線Lnなどに故障点F2で地絡事故が発生すると、
接地用変圧器GPTには零相電圧が発生するので、この零
相電圧と上記零相循環電流とにより、第3図に示すよう
な位相特性をもつ地絡方向リレー67G1,67G2のいずれか
が誤動作し、アンドゲートAND1もしくはAND2に動作信号
QおよびP1またはP2を出力する。従って、しゃ断器CB1,
CB2は自回線事故ではないので、開放不要にも拘らずい
ずれかが開放してしまい、配電線の給電能力が下がり、
電力供給上のサービスを低下してしまうなどの問題点が
あった。
この発明は上述のような従来の実情に鑑みてなされた
ものであり、零相電流により動作する地絡方向リレーに
よって、地絡時にしゃ断器をトリップして配電系統を保
護する配電線地絡保護装置において、各配電線の零相電
流が、上記ループ回路形成にもとづくものであることを
変電所側等の配電線監視所において自動的に検知し、迅
速に必要な措置をとることができるようにすることを目
的とする。
〔課題を解決するための手段〕
この発明に係る配電線地絡保護装置は、配電用変電所
の母線にしゃ断器をそれぞれ介して接続された、複数の
配電線の各々に対応して零相電流検出器を設けて、これ
により対応配電線に流れる零相電流を検出し、この零相
電流検出器の出力を受けて、地絡時に地絡方向リレーを
作動することにより、上記対応しゃ断器をトリップさ
せ、上記対応しゃ断器をトリップさせるものにおいて、
上記各配電線の所定の配電線間にループ開閉器を接続
し、これの閉成時に上記母線とともにループ回路を形成
し、各零相電流検出器に対応してサンプルホールド回路
を設けることにより、対応零相電流検出器の出力をサン
プリングし、このサンプリングにより得られた零相電流
情報を保持するようにし、この保持した零相電流情報を
マルチプレクサにより選択出力し、この出力結果にもと
づき、零相電流有無判定手段によって、各配電線の零相
電流の絶対値が等しく、かつ該零相電流の位相が180゜
となる関係の有無を検出し、その検出結果を読み出し可
能に貯え、貯えているループ回路がある配電線名に対応
するしゃ断器の開放動作を防止するように構成したもの
である。
[作用] この発明における零相電流有無判定手段は、マルチプ
レクサが出力する各配電線ごとの零相電流の電圧変換値
にもとづいて、該零相電流の絶対値が等しく、かつ位相
が180゜となる関係の有無を検出し、ループ回路がある
配電線名を出力し、対応するしゃ断器の開放動作を防止
する。
〔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。第
1図において、67Lは配電用変圧器1などとともに変電
所側に、あるいは営業所等のいわゆる配電線監視所に設
けられる零相循環電流検出装置、Tr1,Tr2,…Trnは各零
相電流検出器(以下、零相変流器と記す)ZCT1,ZCT2,…
ZCTnからの零相電流出力を各地絡方向リレー67G1,67G2,
…67Gn用の入力に変換する入力トランス、R1,R2,…Rn
入力トランスTr1,Tr2,Tr3の2次側に並列に入れた電流
/電圧変換用の抵抗器、SH1,SH2,…SHnはサンプルホー
ルド回路、MPXはサンプルホールド回路SH1,SH2,…SHn
各出力を1つずつ選択入力するマルチプレクサ、A/Dは
マルチプレクサMPXの出力をディジタル変換するアナロ
グ/ディジタル変換器、ROMは動作判定プログラムを格
納するリードオンリメモリ、RAM1,RAM2は各種の入力デ
ータを蓄積するランダムアクセスメモリ、D/Oはディジ
タルアウトプット回路、CPUは零相電流有無判定手段と
してのマイクロプロセッサで、上記動作判定プログラム
に従って、ループ回路の有無、零相電流の大きさ、ルー
プ回路形成回数、ループ回路形成日時,時間,時間帯な
どを演算したり、零相地絡電流による地絡方向リレーの
誤動作を推定したりする。
なお、このほかの第2図に示したものと同一の部分に
は同一符号を付して、その重複する説明を省略する。
次に動作について説明する。まず、各配電線L1,L2,…
Lnのいずれもが正常な場合や、ループ回路の形成がない
状態で地絡事故を生じて、この事故にかかる配電線のし
ゃ断器CB1,CB2,…CBnが開放する場合の各動作は、従来
と同様である。一方、上記のように配電線L1,L2,…Ln
点検を区間を限って実施する場合には、ループ開閉器
S1,S2,…Snのいずれかが閉じて、上記のようなループ回
路が形成される。例えば、ループ開閉器S1が閉じられた
場合には、このループ開閉器S1、配電線L1,L2および配
電用変電所の母線2が作るループ回路に、零相循環電流
が流れる。一方、零相変流器ZCT1,ZCT2には互いに位相
が180゜異なる零相電流が流れ、これが入力トランスT
r1,Tr2および地絡方向リレー67G1,67G2に入力される。
また、入力トランスTr1,Tr2に入力された零相電流は抵
抗器R1,R2にて電圧変換され、この電圧変換された零相
電流情報は各サンプルホールド回路SH1,SH2で、例えば3
0゜間隔でサンプリングされると共に、一時的に保持さ
れた後、マルチプレクサMPXによって次々に取り出され
る。このようにして取り出された零相電流データはアナ
ログ/ディジタル変換器A/Dによりディジタルデータに
変換され、これらの各データを一旦ランダムアクセスメ
モリRAM1に格納する。また、マイクロプロセッサCPUは
リードオンリメモリROMに格納したプログラムに従っ
て、零相電流I01,I02の各絶対値と位相を算出し、上記
のような絶対値が等しく、位相が180゜の関係があるか
否か、つまりループ回路の有無を判定し、さらにそのル
ープ回路がある配電線、ループ回路の年,月または日ご
との形成(発生)回数、ループ回路形成の時期,時間
帯,零相電流の大きさなどを判定し、その結果をランダ
ムアクセスメモリRAM2に格納する。一方、格納データと
しては、上記とは別にしゃ断器のオン,オフ状態、工事
情報等も格納できるようにし、また、この格納データは
必要に応じ表示装置で表示できる。さらに、上記ループ
回路があった場合に、例えば他の配電線L3で地絡事故が
発生した場合に、上記マイクロプロセッサCPUによるル
ープ回路有りの判定データにもとづき、このループ回路
上の2つのしゃ断器CB1,CB2を、従来のように開放する
のを阻止する動作ロック信号Kを、ディジタルアウトプ
ット回路D/Oから出力することもできる。
なお、ループ当該線に故障が発生した場合は、ループ
当該線以外の回線の地絡方向リレー67Gが動作してない
ことを条件に、上記動作ロック信号Kを出さないように
する等の工夫は応用展開として充分考え得る。また、こ
のようなマイクロプロセッサCPUによる演算結果から、
零相循環電流による地絡方向リレー67G1,67G2の誤動作
を予想することもできる。
さらに、ランダムアクセスメモリRAM2には、零相電流
I0の大きさ、事故発生配電線、日時などを格納しておく
ことにより、これを必要に応じて読み出すようにするこ
とができる。またさらに、零相循環電流検出装置67Lで
はランダムアクセスメモリRAM1,RAM2の内容とともに、
しゃ断器のオン,オフ、区分開閉器のオン,オフ、工事
情報をストアしておき、これらの内容をすべて監視でき
るようにすれば更に実用性が向上する。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明によれば、配電用変電所の母
線にしゃ断器をそれぞれ介して接続された複数の配電線
の各々に対応して零相電流検出器を設けて、これにより
対応配電線に流れる零相電流を検出し、この零相電流検
出器の出力を受けて、地絡時に地絡方向リレーを作動す
ることにより、上記対応しゃ断器をトリップさせるもの
において、上記各配電線の所定の配電線間にループ開閉
器を接続し、これの閉成時に上記母線とともにループ回
路を形成し、各零相電流検出器に対応してサンプルホー
ルド回路を設けることにより、対応零相電流検出器の出
力をサンプリングし、このサンプリングにより得られた
零相電流情報を保持するようにし、この保持した零相電
流情報をマルチプレクサにより選択出力し、この出力結
果にもとづき、零相電流有無判定手段によって、各配電
線の零相電流の絶対値が等しく、かつ該零相電流の位相
が180゜となる関係の有無を検出し、その検出結果を読
み出し可能に貯え、貯えているループ回路がある配電線
名に対応するしゃ断器の不要動作を防止するように構成
したので他の配電線の地絡事故や雷の襲来時などに、ル
ープ回路を形成している正常な配電線におけるしゃ断器
の不用意な開放を予防することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例による配電線地絡保護装置
を示すブロック接続図、第2図は従来の配電線地絡保護
装置を示すブロック接続図、第3図は地絡方向リレーの
位相特性を示すグラフ図である。 2は配電用変電所の母線、CB1,CB2,…CBnはしゃ断器、L
1,L2,…Lnは配電線、67G1,67G2,…67Gnは地絡方向リレ
ー、ZCT1,ZCT2,…ZCTnは零相電流検出器、S1,S2,…Sn
ループ開閉器、R1,R2,…Rnは抵抗器、SH1,SH2,…SHn
サンプルホールド回路、MPXはマルチプレクサ、CPUは零
相電流有無判定手段(マイクロプロセッサ)。 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 (72)発明者 大薮 耕一郎 福岡県福岡市南区塩原2丁目1番47号 九州電力株式会社総合研究所電力研究室 内 (72)発明者 海老坂 敏信 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町1丁目1番 2号 三菱電機株式会社制御製作所内 (72)発明者 諌早 啓司 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町1丁目1番 2号 三菱電機株式会社制御製作所内 (72)発明者 金田 明 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町1丁目1番 2号 三菱電機株式会社制御製作所内 (56)参考文献 特開 昭62−110432(JP,A) 特開 昭58−46832(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】配電用変電所の母線にそれぞれしゃ断器を
    介して接続された複数の配電線と、その各々の配電線に
    対応して設けられ該対応配電線に流れる零相電流を検出
    する零相電流検出器と、この零相電流検出器の出力が供
    給され、地絡時に動作して上記対応しゃ断器をトリップ
    させる地絡方向リレーと、上記各配電線間に接続され、
    その閉成時に上記配電用変電所の母線とともにループ回
    路を形成する複数のループ開閉器と、上記各零相電流検
    出器に対応して設けられ、対応零相電流検出器により得
    られた零相電流情報をサンプリングして保持するサンプ
    ルホールド回路と、上記各サンプルホールド回路に保持
    された零相電流情報を選択出力するマルチプレクサと、
    このマルチプレクサの出力にもとづき、上記各配電線の
    零相電流の絶対値が等しく、かつ該零相電流の位相が18
    0゜となる関係の有無を検出する零相電流有無判定手段
    と、この零相電流有無判定手段の検出出力である零相電
    流及び対応するループ回路がある配電線名を格納するメ
    モリとを備え、上記メモリに格納している配電線名に対
    応する上記しゃ断器の開放動作を防止するように構成し
    た配電線地絡保護装置。
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