JP2728686B2 - ループ点切換装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

発明の目的 （産業上の利用分野） 本発明は、異電源の一対の配電線系統を接続可能な常
開型ループ点開閉器と前記両電源との間の各配電線経路
上に複数の常閉型区間開閉器を配設したループ配電線系
統におけるループ点切換装置に関するものである。 （従来の技術） 停電を伴う比較的広範囲の区間の工事ではループ点切
換工法が用いられるが、前記常開型ループ点開閉器の投
入時に互いに異電源の配電線系統間に位相差がある場合
にはループ横流が流れ、このループ横流の大きさによっ
ては電源となる両変電所の配電線遮断器をトリップさせ
るおそれがある。配電線を瞬時停電させてループ点切換
を行なう場合にも、瞬時停電といえども需要家に対する
影響は大きく、ループ点切換遂行を深夜に行なうという
時間的制限があった。そこで、本願出願人は、ループ横
流発生時には変電所の配電線遮断器よりも先に、内蔵す
るループ点切換用開閉器を開放するループ点切換装置を
提案している。これにより前記常開型ループ点開閉器の
投入時にループ横流が発生した場合には前記ループ点切
換装置内のループ点切換用開閉器が変電所の配電線遮断
器よりも先に開放し、工事区間以外での瞬時の停電をも
伴うことなく工事を遂行することができる。 （発明が解決しようとする問題点） しかしながら、ループ点開閉器の投入時に発生する電
流としては短絡電流の場合もあり、ループ横流及び短絡
電流の区別なく前記ループ点切換装置内のループ点切換
用開閉器を遮断すれば短絡電流による前記ループ点切換
装置内のループ点切換用開閉器の寿命短縮化が避けられ
ず、前記ループ点切換装置内のループ点切換用開閉器の
交換頻度が増大する。 発明の構成 （問題点を解決するための手段） そこで本発明では、電源側バイパス線及び負荷側バイ
パス線を介して区間開閉器にバイパス接続されるループ
点切換用開閉器と、線電流を検出する線電流検出手段
と、循環零相電流を検出する循環零相電流検出手段と、
前記電源側バイパス線側の大地電圧を検出する大地電圧
検出手段と、前記負荷側バイパス線側の大地電圧を検出
する大地電圧検出手段と、前記ループ点切換用開閉器の
投入時かつ前記区間開閉器の開放において前記線電流検
出手段によって検出された線電流、前記区間開閉器の開
放かつ前記ループ点切換用開閉器の投入時において前記
循環零相電流検出手段によって検出された循環零相電
流、及び前記ループ点切換用開閉器の投入時かつ前記区
間開閉器の開放において前記一対の大地電圧検出手段に
よって検出された大地電圧に基づいて短絡電流とループ
横流とを弁別すると共に、ループ横流判定の場合にはル
ープ点切換用開閉器のトリップを指令し、短絡電流判定
の場合にはループ点切換用開閉器のトリップ不作動を指
令する過電流弁別手段と、前記過電流弁別手段からのト
リップ指令に基づいて前記ループ点切換用開閉器をトリ
ップするトリップ手段とによりループ点切換装置を構成
した。 （作用） 即ち、ループ点切換用開閉器を投入すると共に、区間
開閉器を開放した状態でループ点開閉器が投入され、こ
の時の線電流、循環零相電流及びループ点切換用開閉器
における大地電圧が検出される。これら各検出結果と予
め設定された条件とに基づいて過電流弁別手段がループ
点開閉器投入時の過電流をループ横流及び短絡電流のい
ずれかに弁別判定し、ループ横流判定の場合にはループ
点切換用開閉器のトリップが電源よりも先に行われ、短
絡電流判定の場合には電源遮断前のループ点切換用開閉
器のトリップが禁止される。 （実施例） 以下、本発明を具体化した一実施例を図面に基づいて
説明する。 第１図は異電源となる変電所1,2間のループ配電線系
統を示し、変電所１側の配電線系統３には複数の区間開
閉器AS1,AS2,AS3,AS4,AS5が配設されていると共に、配
電線系統４には複数の区間開閉器AS6,AS7,AS8,AS9,AS10
が配設されており、配電線系統３側の区間開閉器AS5と
配電線系統４側の区間開閉器AS10との間には常開型ルー
プ点開閉器AS（Ｌ）が常には開放状態に介在されてい
る。第２図は本実施例のループ点切換用開閉器GS（Ｌ）
及びその制御装置Ｃのブロック回路図を示し、ループ点
切換用開閉器GS（Ｌ）に接続されたバイパス線5,6が第
１図に示すように新たなループ点となる区間開閉器AS3
の電源側及び負荷側に接続されるようになっている。 ループ点切換用開閉器GS（Ｌ）は常開型開閉器であ
り、このループ点切換用開閉器GS（Ｌ）の電源側バイパ
ス線５にはコンデンサ型計器用変圧器ZPDからなる大地
電圧検出器７が電気的に接続されていると共に、零相循
環電流を検出するための変流器ZCTからなる循環零相電
流検出器８が電磁的に接続されている。一方、負荷側バ
イパス線６には大地電圧検出器７と同様の大地電圧検出
器９が電気的に接続されていると共に、線電流を検出す
るための変流器CTからなる線電流検出器10が電磁的に接
続されている。 これら各検出器７〜10からの検出信号は制御装置Ｃを
構成する過入力保護回路及びフィルタ回路を経てレベル
判定回路に取り込まれ、各検出信号のレベル判定が行わ
れる。上段の過入力保護回路11、フィルタ回路12及びレ
ベル判定回路13には大地電圧検出器7,9からの検出信号
が取り込まれ、レベル判定回路13を経由した大地電圧位
相情報が位相差検出判定回路14に出力されると共に、レ
ベル判定回路13にて判定された大地電圧の有無情報がタ
イマ機能付き電源断検出回路15に出力される。 中段の過入力保護回路16、フィルタ回路17及びレベル
判定回路18には線電流検出器10からの検出信号が取り込
まれ、レベル判定回路18を経由した線電流位相情報が位
相差検出判定回路14に出力されると共に、レベル判定回
路18にて判定された線電流値レベル情報が過電流記憶回
路19、トリップ回路20、動作禁止回路21及びOR回路22に
出力される。線電流値が設定値I₁以下の場合にはレベル
判定回路18からの線電流値レベル情報に基づいてトリッ
プ回路20がループ点切換用開閉器GS（Ｌ）遮断用のトリ
ップコイル23を作動し、トリップ表示回路24におけるト
リップ表示が行われる。線電流値が設定範囲〔I₁,I₂〕
内にある場合には位相差検出判定回路14が前記大地電圧
位相と線電流位相とを比較し、この位相差が予め設定さ
れた角度範囲〔θ₁,θ_２〕内にない場合にはループ横流
と判定すると共に、トリップ回路20及びOR回路22にトリ
ップ指令用のHighレベル信号を出力し、トリップ表示回
路25におけるトリップ表示が行われる。前記位相差が設
定範囲〔θ₁,θ_２〕内にある場合には位相差検出判定回
路14は短絡電流と判定すると共に、過電流記憶回路19に
短絡電流判定信号を出力し、過電流記憶回路19はこの短
絡電流判定を記憶する。又、位相差検出判定回路14は各
線電線毎の線電流値のばらつきに基づく弁別判定を行な
い、三相のうちの一相が他の二相と異なる場合には二相
短絡の判定が行われる。 線電流値が設定値I₂以上の場合には過電流記憶回路19
がこの線電流値レベル情報に基づいて短絡電流判定とし
て記憶する。短絡電流判定を記憶する過電流記憶回路19
は短絡電流判定記憶に応じたHighレベル信号を第１のAN
D回路26に出力し、ロック表示回路27におけるロック表
示及び変電所1,2の配電線遮断器の遮断が行われる。こ
の電源遮断に伴う大地電圧無状態が電源断検出回路15に
て検出され、電源断検出回路15が変電所1,2の電源遮断
に要する時間よりも大きくなるように設定された遅延時
間Ｔ後にHighレベル信号をAND回路26に出力する。これ
によりAND回路26からトリップ指令としてのHighレベル
信号がトリップ回路20及びOR回路22に出力される。即
ち、電源断検出回路15、過電流記憶回路19及びAND回路2
6により短絡判定回路が構成されている。 下段の過入力保護回路28、フィルタ回路29及びレベル
判定回路30には循環零相電流検出器８からの検出信号が
取り込まれ、レベル判定回路30を経由した循環零相電流
情報が動作禁止回路21に出力される。動作禁止回路21は
線電流値が設定値I₀以下かつ循環零相電流値が設定値i₀
以下の場合に作動され、トリップ回路20の作動が禁止さ
れる。線電流値が設定値I₀以下かつ循環零相電流値が設
定値i₀以上の場合には動作禁止回路21からトリップ指令
としてのHighレベル信号がトリップ回路20及びOR回路22
に出力されると共に、トリップ表示回路31においてトリ
ップ表示が行われる。 大地電圧検出器7,9によって検出された大地電圧の情
報は第２のAND回路32に入力される。AND回路32は、電源
側バイパス線５における大地電圧の有無と、負荷側バイ
パス線６における大地電圧の有無との組み合わせ関係に
応じてHighレベル信号及びLowレベル信号のいずれか一
方を出力する。即ち、大地電圧検出器７によって検出さ
れた大地電圧及び大地電圧検出器９によって検出された
大地電圧がいずれも零でない場合、即ち電源側バイパス
線５及び負荷側バイパス線６のいずれにも大地電圧が存
在する場合にはAND回路32はHighレベル信号を出力す
る。大地電圧検出器７によって検出された大地電圧及び
大地電圧検出器９によって検出された大地電圧の少なく
とも一方が零である場合、即ち電源側バイパス線５及び
負荷側バイパス線６の少なくとも一方に大地電圧が存在
しない場合にはAND回路32はLowレベル信号を出力する。
電源側バイパス線５及び負荷側バイパス線６のいずれに
も大地電圧が存在する状態はループ横流発生を意味し、
ループ横流発生を意味する第２のAND回路32からの出力H
ighレベル信号は第３のAND回路33に入力されると共に、
反転回路34を介して第４のAND回路35に入力される。第
3,4のAND回路33,35にはOR回路22からの出力信号がそれ
ぞれ入力され、線電流値が設定値I₂以下の場合のトリッ
プ指令に伴うOR回路22からのHighレベル信号出力及び第
２のAND回路32からのHighレベル信号出力により第３のA
ND回路33がHighレベル信号をカウンタ回路36に出力す
る。これによりカウンタ回路36がループ横流発生回数を
カウントする。 一方、電源側バイパス線５又は負荷側バイパス線６の
いずれか一方に大地電圧が存在しない状態は短絡発生を
意味し、この短絡発生を意味する第２のAND回路32から
の出力Lowレベル信号が反転回路34を経由して第４のAND
回路35にHighレベル信号として入力される。電電流値が
設定値I₁以上の短絡発生時のロック指令後の設定遅延時
間Ｔ後に第１のAND回路26から出力されるトリップ指令
信号に伴うOR回路22からのHighレベル信号と、反転回路
34からのHighレベル信号とにより第４のAND回路35がHig
hレベル信号をカウンタ回路36に出力する。これにより
カウンタ回路36が短絡発生回数をカウントする。 カウンタ回路36はループ横流発生回数及び短絡発生回
数を個別にカウントし、ループ横流発生回数が予め規定
された回数ｍに達した場合、あるいは短絡発生回数が予
め規定された回数ｎに達した場合にはカウンタ回路36か
らトリップ禁止指令信号がトリップ禁止回路37に出力さ
れ、トリップ禁止回路37が作動する。これによりトリッ
プ回路20が不作動状態におかれると共に、各トリップ表
示回路24,25,31においてトリップ表示が行われる。 制御装置Ｃはさらに検電検相回路38、その電源回路39
及び蓄電池40が組み込まれており、検電検相回路38は大
地電圧検出器7,9により検出された電源側の大地電圧及
びその位相と、負荷側の大地電圧及びその位相との比較
に基づいて区間開閉器AS3に対するループ点切換用開閉
器GS（Ｌ）のバイパス接続適否を判定し、この適否判定
に基づいてループ点切換用開閉器GS（Ｌ）投入禁止用コ
イル41の作動が制御される。 次に、前記した設定電流値I₁,I₂及び設定位相差θ₁,
θ_２の設定の仕方について説明する。

【１】 変電所１側の各相の大地電圧をa,b,ｃ及び変電
所２側の各相の大地電圧をa,b,ｃとし、第４図に
示すように変電所１側の大地電圧ａを基準として変電
所２側の大地電圧ａが基準大地電圧ａに対して角度
θだけ遅れているとする。a,b,ｃ及びa,b,
ｃは複素ベクトルであり、第４図の座標は複素座標であ
る。この場合のループ電圧（Ｌ）は次のように表され
る。 （Ｌ）＝２・｜a|・sin（θ/2）exp（ｊφ） ・・・（１） 但し、 ψ＝tan^-1〔cot（θ/2）〕 ループ電流（Ｌ）は次ように表される。 （Ｌ）＝｜（Ｌ）|exp（ψ−ψ′）/|｜ ・・・（２） 但し、ｒを母線インピーダンス、R₀,x₀を路定数とし
て ｜｜＝（R²＋X²）^1/2 ＝｛R₀ ²l²＋（2r＋x₀l）^２｝^1/2 ψ′＝tan^-1（X/R） ＝tan^-1〔（2r＋x₀l）/R₀l〕 ループ電流（Ｌ）と負荷電流ａとの合成電流（ルー
プ横流）ａ（Ｌ）は（Ｌ）を基準として次のように
表される。 ａ（Ｌ）＝〔｜（Ｌ）|²＋｜a|²＋2|a|・｜（Ｌ）|cosα〕^1/2×ex
p（ｊβ） 但し α＝｜θ′−（ψ−ψ′）｜ β＝tan^-1｛｜a|・sinα／〔｜（Ｌ）｜＋｜a|・cosα｝ θ′＝cos^-1（力率） 従って、ループ横流ａ（Ｌ）はａを基準として次
のようになる。 ａ（Ｌ）＝〔｜（Ｌ）|²＋｜a|²＋2|a|・｜（Ｌ）|cosα〕^1/2×ex
p（−ｊΨ） 但し Ψ＝β＋（ψ−ψ′） この場合、実使用状態におけるループ中での大地電圧
ａ（Ｌ）は大地電圧ａと大地電圧ａとの間を変位
するため、ループ横流ａ（Ｌ）と大地電圧ａとの位
相差φは次のように表される。 φ＝Ψ−θ ＝β＋（ψ−ψ′）−θ 従って、ループ横流ａ（Ｌ）は大地電圧ａ（Ｌ）
を基準として次のように表される。 ａ（Ｌ）＝〔｜（Ｌ）|²＋｜a|²＋2|a|・｜（Ｌ）|cosα〕^1/2×ex
p（−ｊφ） 変電所２側が変電所１側よりも進んでいる場合の位相
差φは次のように表される。 φ＝Ψ＋θ ＝−β＋（ψ＋ψ′）＋θ

【２】 大地電圧ａの値｜a|（本実施例では3810Aを想定
している）と大地電圧ａの値｜a|とが等しく、かつ
両者の相対位相差θが−π/6≦θ≦π/6の場合、式
（１）で表されるループ電圧（Ｌ）は大地電圧ａと
大地電圧ａとのベクトル合成で求められ、大地電圧
ａを基準とした場合のループ電圧（Ｌ）の軌跡は第５
図に破線で示すように曲線Cv（１）で表される。大地電
圧ａの値｜a|と大地電圧ａの値｜a|とのレベル
値間には10％の相違があり、かつ両者の相対位相差θが
−π/6≦θ≦π/6の場合、ループ電圧（Ｌ）のベクト
ル軌跡は第６図に破線で示すように曲線Cv（２）,Cv
（３）で表される。曲線Cv（２）は｜a|＞｜a|の場
合を表し、曲線Cv（３）は｜a|＜｜a|の場合を表
す。

【３】 大地電圧ａの値｜a|と大地電圧ａの値｜a|と
が等しく、かつ両者の相対位相差θが−π/6≦θ≦π/6
の場合、式（２）で表されるループ電流（Ｌ）は、第
５図の曲線Cv（１）として求められたループ電圧
（Ｌ）のベクトル軌跡と、配電線の太さに応じた線路定
数R₀,X₀と、母線インピーダンスｒと、変電所１からの
距離ｌとに基づいて算出される。電線径が5mmの場合の
（R₀,r,x₀）を（0.88Ω/kg,0.36Ω,0.44Ω/km）、0.5km
≦ｌ≦60kmとすると、第５図のループ電圧ベクトル１
（Ｌ）に対応するループ電流ベクトル（Ｌ）の軌跡は
第７図に示す曲線Cx（１）で表され、ループ電圧ベクト
ル２（Ｌ），３（Ｌ），４（Ｌ），５（Ｌ），
６（Ｌ）には曲線Cx（２）,Cx（３）,Cx（４）,Cx
（５）,Cx（６）が対応する。ｌ＝0.5kmの場合のループ
電圧ベクトル１（Ｌ）に対応するループ電流ベクトル
（Ｌ）の先端は曲線Cx（１）の先端に位置し、ループ
電圧ベクトル２（Ｌ）・・・６（Ｌ）には曲線Cx
（２）・・・Cx（６）の先端が対応する。 曲線Cy（１）,Cy（２）・・・Cy（６）は電線の断面
積が60mm²、（R₀,r,x₀）が（0.29Ω/km,0.36Ω,0.40Ω/
km）の場合、曲線Cz（１）,Cz（２）・・・Cz（６）は
電線の断面積が125mm²、（R₀,r,x₀）が（0.14Ω/km,0.3
6Ω,0.37Ω/km）の場合であり、曲線Cx（１）〜Cx
（３）,Cy（１）〜Cy（３）,Cz（１）〜Cz（３）は曲線
Cx（１）,Cz（６）,D1により包囲される領域S1内に含ま
れ、曲線Cx（４）〜Cx（６）,Cy（４）〜Cy（６）,Cz
（４）〜Cz（６）は曲線Cx（６）,D2,D3により包囲され
る領域S2内に含まれる。従って、電線の断面積π（5/
2）²mm〜125mm²、0.5km≦ｌ≦60km、及び大地電圧ａ
の位相が大地電圧ａの位相よりも遅れる場合のループ
電流（Ｌ）のベクトル軌跡は第７図に示すように領域
S1内に含まれ、大地電圧ａの位相が大地電圧ａの位
相よりも進んでいる場合のループ電流（Ｌ）のベクト
ル軌跡は領域S2内に含まれる。 大地電圧ａの値｜a|が大地電圧ａの値｜a|よ
りも10％小さく、かつ両者の相対位相差θが−π/6≦θ
≦π/6の場合、式（２）で表されるループ電流（Ｌ）
は、第６図の曲線Cv（２）として求められたループ電圧
（Ｌ）のベクトル軌跡に基づいて算出され、前期と同
様に電線径が5mmの場合の（R₀,r,x₀）を（0.88Ω/kg,0.
36Ω,0.44Ω/km）、0.5km≦ｌ≦60kmとすると、第６図
のループ電圧ベクトル７（Ｌ）に対応するループ電流
ベクトル（Ｌ）の軌跡は第８図に示すように曲線Cx
（７）で表され、ループ電圧ベクトル８（Ｌ），９
（Ｌ），10（Ｌ），11（Ｌ），12（Ｌ），13
（Ｌ）には曲線Cx（８）,Cx（９）,Cx（10）,Cx（11）,
Cx（12）,Cx（13）が対応する。ｌ＝0.5kmの場合のルー
プ電圧ベクトル７（Ｌ）に対応するループ電流ベクト
ル（Ｌ）の先端はCx（８）の先端に位置し、ループ電
圧ベクトル８（Ｌ），９（Ｌ），10（Ｌ），11
（Ｌ），12（Ｌ），13（Ｌ）には曲線Cx（８）,Cx
（９）,Cx（10）,Cx（11）,Cx（12）,Cx（13）の先端が
対応する。 曲線Cy（７）,Cy（８）・・・Cy（13）は電線の断面
積が60mm²の場合、曲線Cz（７）,Cz（８）・・・Cz（1
3）は電線の断面積が125mm²の場合であり、曲線Cx
（７）〜Cx（10）,Cy（７）〜Cy（10）,Cz（７）〜Cz
（10）は曲線Cx（７）,D4,D5により包囲される領域S3内
に含まれ、曲線Cx（11）〜Cx（13）,Cy（11）〜Cy（1
3）,Cz（11）〜Cz（13）は曲線Cx（13）,D6,D7により包
囲される領域S4内に含まれる。従って、大地電圧ａの
値｜a|が大地電圧ａの値｜a|の90％、電線の断面
積π（5/2）²mm〜125mm²、0.5km≦ｌ≦60km、及び大地
電圧ａの位相が大地電圧ａの位相よりも遅れる場合
のループ電流（Ｌ）のベクトル軌跡は第８図に示すよ
うに領域S3内に含まれ、大地電圧ａの位相が大地電圧
ａの位相よりも進んでいる場合ループ電流（Ｌ）の
ベクトル軌跡は領域S4内に含まれる。 逆に、大地電圧ａの値｜a|が大地電圧ａの値｜
a|よりも10％小さい場合、式（２）で表されるループ
電流（Ｌ）は第６図の曲線Cv（３）として求められた
ループ電圧（Ｌ）のベクトル軌跡に基づいて算出さ
れ、第６図のループ電圧ベクトル14（Ｌ）に対応する
ループ電流（Ｌ）のベクトル軌跡は曲線Cx（14）で表
され、ループ電圧ベクトル15（Ｌ），16（Ｌ），
17（Ｌ），18（Ｌ），19（Ｌ），20（Ｌ）には曲
線Cx（15）,Cx（16）,Cx（17）,Cx（18）,Cx（19）,Cx
（20）が対応する。ｌ＝0.5kmの場合のループ電圧ベク
トル14（Ｌ）に対応するループ電流ベクトル（Ｌ）
の先端は曲線Cx（14）の先端に位置し、ループ電圧ベク
トル15（Ｌ）・・・20（Ｌ）には曲線Cx（15）・・
・Cx（20）の先端が対応する。 曲線Cy（14）,Cy（15）・・・Cy（20）は電線の断面
積が60mm²の場合、曲線Cz（14）,Cz（15）・・・Cz（2
0）は電線の断面積が125mm²の場合であり、曲線Cx（1
4）〜Cx（17）,Cy（14）〜Cy（17）,Cz（14）〜Cz（1
7）は曲線Cx（14）,Cz（14）,D8,D9により包囲される領
域S5内に含まれ、曲線Cx（18）〜Cx（20）,Cy（18）〜C
y（20）,Cz（18）〜Cz（20）は曲線Cx（20）,D10,D11に
より包囲される領域S6内に含まれる。従って、大地電圧
ａの値｜a|が大地電圧ａの値｜a|の90％、電線
断面積π（5/2）²mm〜125mm²、0.5km≦ｌ≦60km、及び
大地電圧の位相が大地電圧ａの位相よりも遅れる場
合のループ電流（Ｌ）のベクトル軌跡は第８図に示す
ように領域S5内に含まれ、大地電圧の位相が大地電圧
ａの位相よりも進んでいる場合のループ電流（Ｌ）
のベクトル軌跡は領域S6内に含まれる。

【４】 第９図は第４図の負荷電流ａの複素座標系における
ベクトル表示を表し、｜a|＝300Aとしてベクトル₁a
は力率cosθ′＝0.6の場合、ベクトル₂aはcosθ′＝
0.7の場合、ベクトル₃aは力率cosθ′＝0.8の場合、
ベクトル₄aはcosθ′＝0.9の場合である。｜a|＜30
0Aの場合はベクトル₁a,₂a,₃a,₄aの絶対値が小
さくなるのみであり、各ベクトルの向きは変わらない。

【５】 第９図の負荷電流ベクトル₁a,₂a,₃a,₄aと、
第７図に示す領域S1,S2とのベクトル合成が第10図に示
されており、第11図には0.6≦cosθ′≦0.9に応じた負
荷電流ａと領域S1,S2とを合成して得られるループ横
流ａ（Ｌ）の領域S7,S8が示されている。ループ点切
換用開閉器GS（Ｌ）の設置位置が一方の変電所１の間近
から他方の変電所２の間近の範囲に至るため、基準とな
る大地電圧ａが大地電圧ａ遅れの場合には０〜π/6
遅れ、大地電圧ａ進みの場合には０〜π/6進む可能性
がある。そのため、第11図の大地電圧ａ遅れに対応す
る領域S7が０〜π/6進み、大地電圧ａ進みに対応する
領域S8が０〜π/6遅れる可能性があり、基準となる大地
電圧ａの進みを考慮したループ横流ａ（Ｌ）のベク
トル軌跡領域S9及び大地電圧ａの遅れを考慮したルー
プ横流ａ（Ｌ）のベクトル軌跡領域S10が第11図に示
されている。領域S9は座標原点を中心に領域S7を正方向
へπ/6回転移動した領域であり、領域S10は座標原点を
中心に領域S8を負方向へπ/6回転移動した領域である。
従って、大地電圧ａの０〜π/6の進みあるいは遅れを
考慮したループ横流ａ（Ｌ）のベクトル軌跡は領域S7
と領域S9との間の掃過領域及び領域S8と領域S10との間
の掃過領域に含まれる。 第12図には0.6≦cosθ′≦0.9に応じた負荷電流ａ
（と第８図のS3,S4,S5,S6とを合成して得られるループ
横流ａ（Ｌ）の領域S11,S12,S13,S14が示されている
と共に、大地電圧ａの進み及び遅れに応じて領域S11,
S13を正方向へπ/6回動配置した領域S15,S17及び領域S1
2,S14を負方向へπ/6回動配置した領域S16,S18が示され
ている。従って、大地電圧ａの０〜π/6の進みあるい
は遅れを考慮したループ横流ａ（Ｌ）のベクトル軌跡
は領域S11,S13間、領域S15,S17間及び領域S12,S14間、
領域S16,S18間の各掃過領域に含まれる。

【６】 第13図は三相短絡の回路モデルを示し、第14図に示す
短絡電流ｓは三相対称として大地電圧ａを基準にす
ると次のように表される。 ｓ＝a/ ＝｜a|・exp（−ｊψ）/|｜ ・・・（３） 但し、変電所１から短絡位置までの距離をlsとすると ｜｜＝｛（R₀ls）^２＋（x₀ls＋ｒ）_２｝^1/2 ψ＝tan^-1（X/R） ＝tan^-1｛（x₀ls＋ｒ）/R₀ls｝ ここでls→０とするとψ→π/2、ls→∞とするとφ→
tan^-1（x₀/R₀）となる。従って、短絡電流Isは基準の大
地電圧Vaに対して次の範囲で遅れる。 tan^-1（x₀/R₀）≦ψ≦π/2

【７】 0.5km≦ls≦30kmとした場合の式（３）から得られる
短絡電流Isのベクトル軌跡が第15図に示されており、曲
線Cs（１）は電線径5mm、曲線Cs（２）は電線断面積60m
m²、曲線Cs（３）は電線断面積125mm²の各場合に対応
し、各曲線Cs（１）,Cs（２）,Cs（３）の先端はls＝0.
5kmに対応する。従って、電線断面積π（5/2）²mm²〜12
5mm²、0.5km≦ls≦30kmの場合の短絡電流Isのベクトル
軌跡は曲線Cs（１）,Cs（３）,D11で包囲される領域S19
に含まれ、第９図に示す負荷電流Iaと領域S19との合成
領域S20は曲線Cs（３）と鎖線曲線とにより包囲される
領域である。

【８】 第16図は第11図の領域S7,S8,S9,S10、第12図の領域S1
1,S12,S13,S14,S15,S16,S17,S18及び第15図の領域S20を
重ね合わせた領域図であり、この領域図によりループ横
流（Ｌ）のベクトル軌跡と重なり合わない短絡電流
ｓのベクトル軌跡の領域が電流値1400A以上かつ位相過
度が−83゜〜−31゜と判断される。この場合、ループ横
流ａ（Ｌ）は2500A以下のため、線電流が2500A以上の
場合には位相角に関係なく短絡電流判定を下すことがで
きる。従って、前記した設定電流値（I₁,I₂）として（1
400A,2500A）、設定位相差（θ₁,θ_２）として（−83
゜，−31゜）を設定することがループ横流Ia（Ｌ）と短
絡電流Isとを弁別する上で最も適切である。 以上

【１】〜

【８】に従って設定された電流値（I₁,I
₂）及び位相差（θ₁,θ_２）に基づくループ横流ａ
（Ｌ）と短絡電流ｓとの弁別機能を備えた制御装置Ｃ
及びループ点切換用開閉器GS（Ｌ）を区間開閉器AS3に
てバイパス接続した場合の作用を第３図（ａ），（ｂ）
のフローチャートに従って説明する。なお、第３図
（ａ）の記号，，は第３図（ｂ）の記号，，
にそれぞれ接続している。 ループ点切換用開閉器GS（Ｌ）投入と同時に区間開閉
器AS3が開放され、この状態で負荷電流ａが線電流検
出器10により検出されると共に、残留零相電流Irが循環
零相電流検出器８により検出され、図示しない表示回路
にて表示される。検出負荷電流ａの表示に基づいてレ
ベル判定回路18における整定値I₀が設定されると共に、
検出残留零相電流Irの表示に基づいてレベル判定回路30
における整定値i₀が設定される。この設定後、図示しな
いスタートスイッチのON操作により制御装置Ｃが作動
し、ループ点開閉器AS（Ｌ）の投入が行われる。 ループ点開閉器AS（Ｌ）の投入により線電流検出器10
が2500A以上の過電流を検出した場合、過電流記憶回路1
9がこの過電流を短絡電流として記憶し、Highレベル信
号をAND回路26に出力する。これによりロック表示回路2
7におけるロック表示及び変電所1,2の配電線遮断器の遮
断が行われる。この電源遮断に伴う大地電圧無状態が電
源断検出回路15にて検出され、電源断検出回路15が遅延
時間Ｔ後にHighレベル信号を第１のAND回路26に出力す
る。これによりAND回路26からトリップ指令としてのHig
hレベル信号がトリップ回路20及びOR回路22に出力さ
れ、ループ点切換用開閉器GS（Ｌ）が変電所1,2の電源
遮断以後に自動開放される。 線電流検出器10が1400A〜2500Aの過電流を検出した場
合、位相差検出判定回路14は各線電線毎の線電流値のば
らつきに基づく弁別判定を行ない、三相のうちの一相が
他の二相と異なる場合には二相短絡の判定を行なう。こ
の短絡判定を行なった位相差検出判定回路14は過電流記
憶回路19に短絡電流判定信号を出力し、過電流記憶回路
19はこの短絡電流判定を記憶する。以後、前記と同様に
変電所1,2の電源遮断及びループ点切換用開閉器GS
（Ｌ）の自動開放が行われる。 三相いずれの線電流も同一値の場合には位相差検出判
定回路14は大地電圧位相と線電流位相とを比較し、この
位相差が設定範囲〔θ₁,θ_２〕内にない場合にはループ
横流と判定すると共に、トリップ回路20及びOR回路22に
トリップ指令用のHighレベル信号を出力し、トリップ表
示回路25におけるトリップ表示及びループ点切換用開閉
器GS（Ｌ）の自動開放が行われる。前記位相差が設定範
囲〔θ₁,θ_２〕内にある場合には位相差検出判定回路14
は三相短絡電流と判定すると共に、過電流記憶回路19に
短絡電流判定信号を出力し、過電流記憶回路19はこの短
絡電流判定を記憶する。以後、前記と同様に変電所1,2
の電源遮断及びループ点切換用開閉器GS（Ｌ）の自動開
放が行われる。 線電流検出器10が整定値I₀〜1400Aの電流を検出した
場合、この線電流レベル値情報に基づいてトリップ表示
回路24におけるトリップ表示及びループ点切換用開閉器
GS（Ｌ）の自動開放が行われる。 このように整定値I₀以上の線電流値検出の場合には、
線電流の位相と大地電圧の位相との比較及び線電流値レ
ベルに基づいてループ点開閉器AS（Ｌ）投入状態での発
生電流が短絡電流及びループ横流のいずれかに弁別され
る。この弁別に基づいてループ点切換用開閉器GS（Ｌ）
の開放時期が変電所1,2の電源遮断前及び遮断後のいず
れかに特定され、ループ横流の場合にはループ点切換用
開閉器GS（Ｌ）の開放は変電所1,2の電源遮断前に、短
絡電流の場合には変電所1,2の電源遮断後に行われる。
従って、電流遮断による比較的容量の小さいループ点切
換用開閉器GS（Ｌ）の早期劣化が回避され、ループ点切
換用開閉器GS（Ｌ）の寿命延長を図ることができる。 I₀〜2500Aのループ横流及びI₀〜1400Aの短絡電流発生
では、変電所1,2の電源遮断に至ることなくループ点切
換用開閉器GS（Ｌ）が遮断されるが、この遮断後の電源
側の大地電圧が大地電圧検出器７により検出されると共
に、負荷側の大地電圧が大地電圧検出器９により検出さ
れる。 電源側にのみ大地電圧が存在する場合には、AND回路3
2がLowレベル信号を出力する。AND回路33にはAND回路32
からのLowレベル信号が入力され、AND回路35には反転回
路34からHighレベル信号が入力される。整定値I₀以上の
ループ横流及び短絡電流の発生のいずれにおいてもOR回
路22にはHighレベル信号が入力され、OR回路22はこのHi
ghレベル信号の入力に基づいてHighレベル信号をAND回
路33,35に出力する。従って、電源側にのみ大地電圧が
存在する場合には、AND回路33は、AND回路32からHighレ
ベル信号が入力しないためにカウンタ回路36にHighレベ
ル信号を出力しないが、AND回路35は、反転回路34からH
ighレベル信号が入力するためにカウンタ回路36にHigh
レベル信号を出力する。カウンタ回路36はAND回路35か
らHighレベル信号の入力に応答して短絡電流発生として
カウントする。 電源側及び負荷側の双方に大地電圧が存在する場合に
は、AND回路32がHighレベル信号を出力する。AND回路33
にはAND回路32からのHighレベル信号が入力され、AND回
路35には反転回路34からのLowレベル信号が入力され
る。整定値I₀以上のループ横流及び短絡電流の発生のい
ずれにおいてもOR回路22にはHighレベル信号が入力さ
れ、OR回路22はこのHighレベル信号の入力に基づいてHi
ghレベル信号をAND回路33,35に出力する。従って、電源
側及び負荷側の双方に大地電圧が存在する場合には、AN
D回路35は、反転回路34からHighレベル信号が入力しな
いためにカウンタ回路36にHighレベル信号を出力しない
が、AND回路33は、AND回路32からHighレベル信号が入力
するためにカウンタ回路36にHighレベル信号を出力す
る。カウンタ回路36はAND回路33からのHighレベル信号
の入力に応答してループ横流発生としてカウントする。 短絡電流発生のカウント回数が設定値ｎに達した場
合、あるいはループ横流発生のカウント回数が設定値ｍ
に達した場合には全てのトリップ表示回路24,25,31にお
けるトリップ表示が行われる。これにより規定回数ｍあ
るいはｎのカウントアップが判断され、短絡電流あるい
はループ横流の遮断に伴うループ点切換用開閉器GS
（Ｌ）の劣化尺度として規定回数ｍ及びｎを設定するこ
とによりループ点切換用開閉器GS（Ｌ）の寿命を知るこ
とができる。 線電流値が整定値I₀以下かつ循環零相電流値が整定値
i₀以下の場合、動作禁止回路21の作動によりトリップ回
路20の作動が禁止される。この場合、ループ点開閉器AS
（Ｌ）の投入によるループ横流発生も検出されないた
め、制御装置Ｃによりループ点開閉器AS（Ｌ）投入を把
握することができない。そこで、作業者がループ点開閉
器AS（Ｌ）投入を確認した後、ループ点切換用開閉器GS
（Ｌ）の手動開放が行われる。 線電流値が整定値I₀以下かつ循環零相電流値が整定値
I₀以上の場合にはループ点開閉器AS（Ｌ）投入によるル
ープ横流発生として把握され、動作禁止回路21からトリ
ップ指令としてのHighレベル信号がトリップ回路20及び
OR回路22に出力されると共に、トリップ表示回路31にお
いてトリップ表示及びループ点切換用開閉器GS（Ｌ）の
自動開放が行われる。 発明の効果 以上詳述したように本発明は、検出電流及び検出電圧
に基づいて短絡電流とループ横流とを弁別すると共に、
ループ横流判定の場合にはループ点切換用開閉器のトリ
ップを指令し、短絡電流判定の場合にはループ点切換用
開閉器のトリップ不動作を指令するようにしたので、比
較的容量の小さいループ点切換用開閉器による短絡電流
遮断を回避することができ、短絡電流のような過電流を
遮断することによるループ点切換用開閉器の早期劣化を
防止して寿命延長化を図り得るという優れた効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明を具体化した一実施例を示し、第１図はル
ープ配電線系統を示す略体回路図、第２図はループ点切
換用開閉器GS（Ｌ）及び制御装置Ｃ内のブロック回路
図、第３図（ａ），（ｂ）はフローチャート、第４図は
ループ横流を算出するための説明グラフ、第５図は変電
所１側の大地電圧と変電所２側の大地電圧とが等しい場
合のループ電圧を算出するための説明グラフ、第６図は
変電所１側の大地電圧と変電所１側の大地電圧とが等し
くない場合のループ電圧を算出するための説明グラフ、
第７図は第５図を基に算出して得られるループ電流のベ
クトル軌跡を示すグラフ、第８図は第６図を基に算出し
て得られるループ電流のベクトル軌跡を示すグラフ、第
９図は負荷電流のベクトルを示すグラフ、第10図は第７
図のループ電流と第９図の負荷電流とを合成して得られ
るループ横流のベクトル軌跡を示すグラフ、第11図は基
準となる大地電圧の進み及び遅れを考慮して第８図のル
ープ横流のベクトル軌跡を拡張設定したグラフ、第12図
は基準となる大地電圧の進み及び遅れを考慮して第10図
のループ横流のベクトル軌跡を拡張設定したグラフ、第
13図は三相短絡状態のモデルを示す回路図、第14図は大
地電圧と短絡電流との関係を示すグラフ、第15図は短絡
電流のベクトル軌跡を示すグラフ、第16図は第12図のル
ープ横流のベクトル軌跡と第15図の短絡電流のベクトル
軌跡とを重ね合わせたグラフである。 電源としての変電所1,2、配電線系統3,4、バイパス線5,
6、大地電圧検出手段としての大地電圧検出器7,9、循環
零相電流検出手段としての循環零相電流検出器８、線電
流検出手段としての線電流検出器10、過電流弁別手段を
構成する位相差検出判定回路14、同じく電源断検出回路
15、同じく過電流記憶回路19、同じく回レベル判定回路
13,18,30、トリップ手段を構成するトリップ回路20及び
トリップコイル23。

フロントページの続き (72)発明者 渡辺 弘 愛知県犬山市字上小針１番地 エナジー サポート株式会社内 (72)発明者 川島 進 愛知県犬山市字上小針１番地 エナジー サポート株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−133616（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−26420（ＪＰ，Ａ) 実開 昭56−129150（ＪＰ，Ｕ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】異電源（1,2）の一対の配電線系統（3,4）
   間に介在された常開型ループ点開閉器（AS（Ｌ））と前
   記両電源（1,2）との間の各配電線経路上に複数の常閉
   型区間開閉器（AS1〜AS10）を配設したループ配電線系
   統におけるループ点切換装置において、 電源側バイパス線（５）及び負荷側バイパス線（６）を
   介して前記区間開閉器にバイパス接続されるループ点切
   換用開閉器（GS（Ｌ））と、 線電流を検出する線電流検出手段（10）と、 循環零相電流を検出する循環零相電流検出手段（８）
   と、 前記電源側バイパス線（５）側の大地電圧を検出する大
   地電圧検出手段（７）と、 前記負荷側バイパス線（６）側の大地電圧を検出する大
   地電圧検出手段（９）と、 前記ループ点切換用開閉器（GS（Ｌ））の投入時かつ前
   記区間開閉器（AS3）の開放において前記線電流検出手
   段（10）によって検出された線電流、前記区間開閉器の
   開放かつ前記ループ点切換用開閉器（GS（Ｌ））の投入
   時において前記循環零相電流検出手段（８）によって検
   出された循環零相電流、及び前記ループ点切換用開閉器
   （GS（Ｌ））の投入時かつ前記区間開閉器の開放におい
   て前記一対の大地電圧検出手段（7,9）によって検出さ
   れた大地電圧に基づいて短絡電流とループ横流とを弁別
   すると共に、ループ横流判定の場合にはループ点切換用
   開閉器（GS（Ｌ））のトリップを指令し、短絡電流判定
   の場合にはループ点切換用開閉器（GS（Ｌ））のトリッ
   プ不動作を指令する過電流弁別手段（14,15,18,19,26,3
   0）と、 前記過電流弁別手段（14,15,18,19,26,30）からのトリ
   ップ指令に基づいて前記ループ点切換用開閉器（GS
   （Ｌ））をトリップするトリップ手段（20,23）と により構成したことを特徴とするループ点切換装置。
2. 【請求項２】前記過電流弁別手段は、線電流検出手段に
   より検出された線電流のレベルを判定して所定の信号を
   出力する線電流レベル判定回路（18）と、循環零相電流
   検出手段（８）により検出された循環零相電流のレベル
   を判定して所定の信号を出力する循環零和電流レベル判
   定回路（30）と、線電流検出手段（10）により検出され
   た線電流と大地電圧検出手段（7,9）により検出された
   大地電圧との位相差に基づいて短絡電流とループ横流と
   を弁別判定する位相差検出判定回路（14）と、過電流記
   憶回路（19）、電源断検出回路（15）及び両回路（19,1
   5）からのHighレベル出力信号に応じてトリップ信号を
   出力するAND回路（26）により構成される短絡判定回路
   とからなる特許請求の範囲第１項に記載のループ点切換
   装置。