JP2774443B2 - 電気設備の地絡監視方法及び装置 - Google Patents
電気設備の地絡監視方法及び装置Info
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- JP2774443B2 JP2774443B2 JP5337242A JP33724293A JP2774443B2 JP 2774443 B2 JP2774443 B2 JP 2774443B2 JP 5337242 A JP5337242 A JP 5337242A JP 33724293 A JP33724293 A JP 33724293A JP 2774443 B2 JP2774443 B2 JP 2774443B2
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- Japan
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- ground fault
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- phase
- circuit
- electrical equipment
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- Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)
- Testing Electric Properties And Detecting Electric Faults (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、一線地絡、特に事故
に至る前の微地絡が発生したとき、活線状態でその位置
の地絡抵抗を測定して、電気設備の管理及び予防保全を
行なう地絡抵抗測定方法及び装置に関する。
に至る前の微地絡が発生したとき、活線状態でその位置
の地絡抵抗を測定して、電気設備の管理及び予防保全を
行なう地絡抵抗測定方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】配電系統等では、地絡事故等を未然に防
止するため電気設備の絶縁性能の管理を的確に行なう必
要がある。絶縁性能劣化の多くは、一線地絡の進行によ
って起こるので、一線地絡時の地絡点の地絡抵抗を測定
することが、管理上最も好ましい。しかし、従来は活線
状態で地絡抵抗を測定する方法がなかった。これは、配
電線に残留電圧が多く存在し変動するのが主要因であ
る。また、電気設備の構内対地静電容量が存在するの
で、実際の地絡による地絡電流か、残留電圧の変動によ
り構内対地静電容量に流れ込む電流なのか、不明確にな
ることも、その理由である。
止するため電気設備の絶縁性能の管理を的確に行なう必
要がある。絶縁性能劣化の多くは、一線地絡の進行によ
って起こるので、一線地絡時の地絡点の地絡抵抗を測定
することが、管理上最も好ましい。しかし、従来は活線
状態で地絡抵抗を測定する方法がなかった。これは、配
電線に残留電圧が多く存在し変動するのが主要因であ
る。また、電気設備の構内対地静電容量が存在するの
で、実際の地絡による地絡電流か、残留電圧の変動によ
り構内対地静電容量に流れ込む電流なのか、不明確にな
ることも、その理由である。
【０００３】したがって、従来は、地絡保護継電器を用
い、地絡事故の発生時に、事故設備をトリップさせると
いう事後対応をしている。この継電器は、配電を中止し
なければならないようなレベルの地絡に対してのみ作動
するため、それ以前の絶縁性能劣化の程度を知ることは
できず、電気設備の予防保全を適切に行なうことは困難
であった。
い、地絡事故の発生時に、事故設備をトリップさせると
いう事後対応をしている。この継電器は、配電を中止し
なければならないようなレベルの地絡に対してのみ作動
するため、それ以前の絶縁性能劣化の程度を知ることは
できず、電気設備の予防保全を適切に行なうことは困難
であった。
【０００４】
【数９】 検出して、その予兆検出前後の波形を記録する装置（特
公平５−６６３７９ 電気設備の地絡監視装置）を先に
提案している。この装置は、記録波形の特徴から、その
地絡の種類を知ることにより、絶縁劣化の場所を推定
し、事故発生前の補修を可能とするものである。
公平５−６６３７９ 電気設備の地絡監視装置）を先に
提案している。この装置は、記録波形の特徴から、その
地絡の種類を知ることにより、絶縁劣化の場所を推定
し、事故発生前の補修を可能とするものである。
【０００５】しかし、この装置は、高感度な検出ができ
る反面で、 配電線路内の不平衡に起因する残留電圧
の影響が大きいとき、地絡発生場所が構内か構外か確定
できない場合がある。 誘導雷による記録波形が多
く、微地絡（気中放電）波形と擬似し区別できないとい
う課題を残していた。
る反面で、 配電線路内の不平衡に起因する残留電圧
の影響が大きいとき、地絡発生場所が構内か構外か確定
できない場合がある。 誘導雷による記録波形が多
く、微地絡（気中放電）波形と擬似し区別できないとい
う課題を残していた。
【０００６】つまり、この装置は、記録波形から不良原
因・不良箇所の推定が容易にできるものの、それが構内
の絶縁劣化であって実際に補修が必要な絶縁劣化である
ことを確定できないという問題がある。
因・不良箇所の推定が容易にできるものの、それが構内
の絶縁劣化であって実際に補修が必要な絶縁劣化である
ことを確定できないという問題がある。
【０００７】そこで、本発明は、残留電圧の影響を受け
ないで、構内構外の判別を確実に行いながら、地絡点の
地絡抵抗を測定できる方法及び装置を提供することを目
的とする。
ないで、構内構外の判別を確実に行いながら、地絡点の
地絡抵抗を測定できる方法及び装置を提供することを目
的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、３相不平衡配
電系統において、零相電流センサＺＣＴを設置した責任
分界点より負荷側の地絡抵抗Ｒg（≒地絡インピ−ダン
ス）を活線状態で測定する方法、及びこれを実施する装
置として、次のものを提供する。
電系統において、零相電流センサＺＣＴを設置した責任
分界点より負荷側の地絡抵抗Ｒg（≒地絡インピ−ダン
ス）を活線状態で測定する方法、及びこれを実施する装
置として、次のものを提供する。
【０００９】以下に列挙するは本発明の基本的測定方
法、及びはこの測定方法におい
法、及びはこの測定方法におい
【数１０】
【数１１】
【００１０】
【数１２】
【数１３】
【数１４】 によって求めることを特徴とする電気設備の地絡監視方
法。
法。
【００１１】
【数１５】
【００１２】
【数１６】
【００１３】
【数１７】
【００１４】 所定測定点に設けた零相電流センサ及
び電圧センサと、測定対象の電路から分岐した電源線か
ら得た電圧から電源同期信号を作成するＰＬＬ回路と、
この電源同期信号に従って上記各センサの出力をＡ／Ｄ
変換してサンプリングするサンプリング回路と、このサ
ンプリング信号をフーリエ変換し、その商用周波数成分
の実効値（大きさ）と位相を算出するフーリエ変換回路
と、このフーリエ変換出力値から複素数演算によって上
記〜のいずれか１つの方法を実行して、測定系統の
負荷側の地絡抵抗を算出する演算回路とを具備した電気
設備の地絡監視装置。
び電圧センサと、測定対象の電路から分岐した電源線か
ら得た電圧から電源同期信号を作成するＰＬＬ回路と、
この電源同期信号に従って上記各センサの出力をＡ／Ｄ
変換してサンプリングするサンプリング回路と、このサ
ンプリング信号をフーリエ変換し、その商用周波数成分
の実効値（大きさ）と位相を算出するフーリエ変換回路
と、このフーリエ変換出力値から複素数演算によって上
記〜のいずれか１つの方法を実行して、測定系統の
負荷側の地絡抵抗を算出する演算回路とを具備した電気
設備の地絡監視装置。
【００１５】
【数１８】
【００１６】
【数１９】
【００１７】
【数２０】
【００１８】 の基本構成において、算出したＲgを
Ｄ／Ａ変換し、Ｒgに対応した直流電圧出力を行い、ペ
ンレコーダ等の記録計への記録を可能にする。
Ｄ／Ａ変換し、Ｒgに対応した直流電圧出力を行い、ペ
ンレコーダ等の記録計への記録を可能にする。
【００１９】なお、上記〜の構成のの基本構成へ
の組込みは任意で、１つ以上の組み合わせが可能であ
る。
の組込みは任意で、１つ以上の組み合わせが可能であ
る。
【００２０】
【作用】上記〜の構成は次の作用を持つ。の基本
的測定方法は、系統の残留分を無視できる計算方式の採
用により、地
的測定方法は、系統の残留分を無視できる計算方式の採
用により、地
【数２１】
【数２２】 の方法は、地絡相の相電圧Ｅgを検出する必要をなく
したもので、測定を簡略化できる。
したもので、測定を簡略化できる。
【００２１】の装置は、上記〜の方法を、ＰＬＬ
回路、フーリエ変換回路、複素数の演算回路を採用した
構成によって実施し、地絡抵抗Ｒgを高精度に算出す
る。はの装置における零相電圧と零相電流の地絡前
後の値の具体的な決定方式であり、この方式で実際に地
絡抵抗Ｒgの測定が可能なことが確認されている（図７
〜図１４）。
回路、フーリエ変換回路、複素数の演算回路を採用した
構成によって実施し、地絡抵抗Ｒgを高精度に算出す
る。はの装置における零相電圧と零相電流の地絡前
後の値の具体的な決定方式であり、この方式で実際に地
絡抵抗Ｒgの測定が可能なことが確認されている（図７
〜図１４）。
【数２３】
【数２４】 は、電気設備の地絡抵抗Ｒgの経時的変化を記録・表
示して、地絡抵抗Ｒgの変化を、視覚的に捕らえ易く
し、実用的価値を高める。
示して、地絡抵抗Ｒgの変化を、視覚的に捕らえ易く
し、実用的価値を高める。
【００２２】
【実施例】本発明は、予防保全をしようとする構内で一
線地絡による絶縁劣化が起こった
線地絡による絶縁劣化が起こった
【数２５】 地絡抵抗Ｒgを算出しようとするものである。
【００２３】
【数２６】 に示す不平衡配電線路の等価回路から導く。この図は３
相３線６６００ｖ系統を想定したもので、変電所の変圧
器１から、配電線路２を通して構内電気設備３に給電す
る電力系統を表わしている。零相電流センサＺＣＴは、
責任分界点（構内への引き込み位置）に設置される。な
お、以下の式で負荷電流は無視するので、構内負荷は省
略してある。各部分の電圧等は、以下のように定義され
る。
相３線６６００ｖ系統を想定したもので、変電所の変圧
器１から、配電線路２を通して構内電気設備３に給電す
る電力系統を表わしている。零相電流センサＺＣＴは、
責任分界点（構内への引き込み位置）に設置される。な
お、以下の式で負荷電流は無視するので、構内負荷は省
略してある。各部分の電圧等は、以下のように定義され
る。
【数２７】
【００２４】
【数２８】
【００２５】
【数２９】
【数３０】
【００２６】
【数３１】 となる。
【００２７】
【数３２】
【数３３】
【００２８】上記(9)(10)(10')式は、地絡相がａ相、ｂ
相、ｃ相のいずれであるかを知らな
相、ｃ相のいずれであるかを知らな
【数３４】
【００２９】
【数３５】
【数３６】
【００３０】
【数３７】
【００３１】
【数３８】
【００３２】
【数３９】 たは、構外の地絡現象とみなせる。Ｐa, Ｐb, Ｐc（位
相）を常時監視することにより構内で発生した真の地絡
現象と地絡相の判定が可能になる。
相）を常時監視することにより構内で発生した真の地絡
現象と地絡相の判定が可能になる。
【００３３】
【数４０】 となる。
【００３４】
【数４１】
【００３５】
【数４２】
【数４３】
【００３６】
【数４４】
【００３７】
【数４５】
【００３８】次に、一線地絡抵抗（Ｒg）の計算方法を
導く。
導く。
【数４６】
【００３９】
【数４７】
【００４０】
【数４８】
【数４９】
【００４１】
【数５０】
【００４２】以上に、本願発明の測定方法を説明した。
【００４３】
【数５１】
【００４４】次に、上記方法を実際に実施するための装
置（請求項５〜９に対応）を説明する。
置（請求項５〜９に対応）を説明する。
【００４５】図３は請求項２の発明を実施するための構
成を示す。図３は、零相電流センサＺＣＴの他に、各相
に対地電圧センサＰＴを設け各相
成を示す。図３は、零相電流センサＺＣＴの他に、各相
に対地電圧センサＰＴを設け各相
【数５２】
【数５３】 この検出を行なう、Ａ／Ｄ変換回路５とフーリエ変換回
路６は、本測定器の電源７からＰＬＬ回路８が作成する
電源同期信号に従って動作する。すなわちＡ／Ｄ変換の
サンプリングタイミングは電源同期信号を逓倍したクロ
ック信号（例えば１サイクル期間を２５６分割する）に
したがって行われ、フーリエ変換回路６の１回の演算周
期は、この電源同期信号によって商用周波の１サイクル
期間に決定される。本発明の主たる検出対象である微地
絡波形は、気中放電を伴う場合が多く一般的には地絡発
生時から約３サイクルまでは、高周波成分（パルス電
流）を含んでいる。そこで、上記フーリエ変換では、地
絡故障に関係する商用周波数の実効値
路６は、本測定器の電源７からＰＬＬ回路８が作成する
電源同期信号に従って動作する。すなわちＡ／Ｄ変換の
サンプリングタイミングは電源同期信号を逓倍したクロ
ック信号（例えば１サイクル期間を２５６分割する）に
したがって行われ、フーリエ変換回路６の１回の演算周
期は、この電源同期信号によって商用周波の１サイクル
期間に決定される。本発明の主たる検出対象である微地
絡波形は、気中放電を伴う場合が多く一般的には地絡発
生時から約３サイクルまでは、高周波成分（パルス電
流）を含んでいる。そこで、上記フーリエ変換では、地
絡故障に関係する商用周波数の実効値
【数５４】 １サイクル毎に高速演算可能なＤＦＴ積算を行って複素
数として出力させている。
数として出力させている。
【００４６】
【数５５】 例では、本装置が前回測定した地絡抵抗Ｒgの大きさを
条件とする次の方式を採用している。
条件とする次の方式を採用している。
【００４７】(イ) Ｒg＝∞のとき
【数５６】
【００４８】(ロ) Ｒg＜１[ＭΩ]
【数５７】
【００４９】(ハ) Ｒg復帰時
【数５８】
【数５９】
【００５０】
【数６０】
【００５１】
【数６１】 デジタル値として直接表示される他、出力用のＤ／Ａコ
ンバータ１０を用いて、ペンレコーダ等の記録計に入力
可能なアナログ形式でも行われ、経時的変化を視
ンバータ１０を用いて、ペンレコーダ等の記録計に入力
可能なアナログ形式でも行われ、経時的変化を視
【数６２】 きは、微地絡又は地絡の予兆が検出されたことになるの
でトリガ信号を同時に出力させる。このトリガ信号は、
例えば、本発明の前提技術として既に説明した電気設備
の地絡監視装置（特公平５−６６３７９）に入力され、
その時点の前後所定期間の波形を記録として残させ、本
発明装置と連携動作させるのに使用される。
でトリガ信号を同時に出力させる。このトリガ信号は、
例えば、本発明の前提技術として既に説明した電気設備
の地絡監視装置（特公平５−６６３７９）に入力され、
その時点の前後所定期間の波形を記録として残させ、本
発明装置と連携動作させるのに使用される。
【００５２】図４は請求項３の発明を実施するための構
成を示す。この構成は、図３の構成で各相に、３相の対
地電圧センサＰＴ（電圧変成器）を使用していたのに代
えて、線間電圧センサＰＴと零相電圧センサＺＰＤを系
統に接続している。この構成は、位相条件の判定に上記
(12') 式を用いる他は、図３で説明したものと同様であ
る。
成を示す。この構成は、図３の構成で各相に、３相の対
地電圧センサＰＴ（電圧変成器）を使用していたのに代
えて、線間電圧センサＰＴと零相電圧センサＺＰＤを系
統に接続している。この構成は、位相条件の判定に上記
(12') 式を用いる他は、図３で説明したものと同様であ
る。
【００５３】図５は請求項４の発明を実施するための構
成を示す。
成を示す。
【数６３】 から得ることにより、零相電流センサＺＣＴと零相電圧
センサＺＰＤのみを設け、系統の線間電圧及び対地電圧
の検出を不要としている。測定装置がつながれる電源線
は、通常、測定対象とする系統から分岐したもので、そ
の系統の線間電圧
センサＺＰＤのみを設け、系統の線間電圧及び対地電圧
の検出を不要としている。測定装置がつながれる電源線
は、通常、測定対象とする系統から分岐したもので、そ
の系統の線間電圧
【数６４】 を容易に知ることができるものであるため、(12')式を
用いた位相判定ができる。なお、位相判定に(12)式を用
いるときは、線間電圧と対地電圧には一定の位相
用いた位相判定ができる。なお、位相判定に(12)式を用
いるときは、線間電圧と対地電圧には一定の位相
【数６５】 所定角だけ移相して基準位相角として用いる。
【００５４】上記本発明装置を実際に試作し、一線地絡
の実験を行なったところ次のような結果が得られた。
の実験を行なったところ次のような結果が得られた。
【００５５】一線地絡実験は商用電路ではできないの
で、図６のような模擬電気室を作成し、本発明装置を接
続して行った。この試験に用いた装置は図５で説明した
装置である。実験結果は、図７〜図１０に示すように、
Ｒg＝２５０〜１０００[ｋΩ]の範囲で±１５％以下の
確度が得られた。この実験結果をペンレコーダによって
記録した波形は、図１１〜図１４（図７〜図１０に夫々
対応）に示すようになる。
で、図６のような模擬電気室を作成し、本発明装置を接
続して行った。この試験に用いた装置は図５で説明した
装置である。実験結果は、図７〜図１０に示すように、
Ｒg＝２５０〜１０００[ｋΩ]の範囲で±１５％以下の
確度が得られた。この実験結果をペンレコーダによって
記録した波形は、図１１〜図１４（図７〜図１０に夫々
対応）に示すようになる。
【００５６】
【発明の効果】本発明によれば、一線地絡抵抗値
（Ｒg）を常時連続監視し、レコーダ記録を可能にし、
活線状態で３相不平衡系統の地絡抵抗を測定できるよう
になった。電気設備の予防保全の万全を期すことができ
る。
（Ｒg）を常時連続監視し、レコーダ記録を可能にし、
活線状態で３相不平衡系統の地絡抵抗を測定できるよう
になった。電気設備の予防保全の万全を期すことができ
る。
【００５７】また、本発明は構内地絡によるＲgの低下
のみを、構外地絡及び誘導雷等と区別して検出するの
で、これをトリガとして本出願人の先の出願に係る地絡
監視装置に送ることにより、同装置の欠点を補い、双方
の特徴を生かすことができる。すなわち、本発明装置に
よって構内地絡と確認された現象のみ、その前後の零相
のみを、構外地絡及び誘導雷等と区別して検出するの
で、これをトリガとして本出願人の先の出願に係る地絡
監視装置に送ることにより、同装置の欠点を補い、双方
の特徴を生かすことができる。すなわち、本発明装置に
よって構内地絡と確認された現象のみ、その前後の零相
【数６６】
【図１】 この発明の地絡抵抗測定方法を導くために使
用した一線地絡した３相不平衡電路の系統図
用した一線地絡した３相不平衡電路の系統図
【図２】 地絡相の判定を説明するために示したａ相地
絡時の電圧ベクトル円軌跡
絡時の電圧ベクトル円軌跡
【図３】 本発明方法を実施する監視装置の基本構成図
【図４】 零相電圧センサを使用せず、対地電圧センサ
を設けた、この発明の監視装置の第２の実施例を示す図
を設けた、この発明の監視装置の第２の実施例を示す図
【図５】 測定装置の電源を利用して、地絡相を特定す
るための基準位相を求めるこの発明の監視装置の第３の
実施例を示す図
るための基準位相を求めるこの発明の監視装置の第３の
実施例を示す図
【図６】 図５に示す装置によって実験を行なった模擬
実験室を示す図
実験室を示す図
【図７】 図５に示す装置による実験結果を示す図（構
外平衡時）
外平衡時）
【図８】 図５に示す装置をよる実験結果を示す図（構
外ａ相不平衡時）
外ａ相不平衡時）
【図９】 図５に示す装置をよる実験結果を示す図（構
外ｂ相不平衡時）
外ｂ相不平衡時）
【図１０】 図５に示す装置をよる実験結果を示す図
（構外ｃ相不平衡時）
（構外ｃ相不平衡時）
【図１１】 図５に示す装置によりペンレコーダに記録
した実験結果を示す図（構外平衡時）
した実験結果を示す図（構外平衡時）
【図１２】 図５に示す装置によりペンレコーダに記録
した実験結果を示す図（構外ａ相不平衡時）
した実験結果を示す図（構外ａ相不平衡時）
【図１３】 図５に示す装置によりペンレコーダに記録
した実験結果を示す図（構外ｂ相不平衡時）
した実験結果を示す図（構外ｂ相不平衡時）
【図１４】 図５に示す装置によりペンレコーダに記録
した実験結果を示す図（構外ｃ相不平衡時）
した実験結果を示す図（構外ｃ相不平衡時）
１ 変電所の変圧器 ２ 配電線路 ３ 構内電気設備 ５ Ａ／Ｄ変換回路 ６ フーリエ変換回路 ７ 測定対象とする配電系統内の電線に接続されるこの
発明の電源回路 ８ ＰＬＬ回路 ９ 演算回路 ＺＣＴ 零相電流センサ ＺＰＴ 零相電圧センサ ＰＴ 対地電圧センサ
発明の電源回路 ８ ＰＬＬ回路 ９ 演算回路 ＺＣＴ 零相電流センサ ＺＰＴ 零相電圧センサ ＰＴ 対地電圧センサ
Claims (9)
- 【請求項１】 ３相不平衡配電系統において、零相電流
センサＺＣＴを設置した責任分界点より負荷側の一線地
絡時の地絡抵抗Ｒgを活線状態で測定する方法であっ
て、 【数１】 【数２】 - 【請求項２】 【数３】
- 【請求項３】 【数４】
- 【請求項４】 【数５】
- 【請求項５】所定測定点に設けた零相電流センサ及び電
圧センサと、測定対象の電路から分岐した電源線から得
た電圧から電源同期信号を作成するＰＬＬ回路と、この
電源同期信号に従って上記各センサの出力をＡ／Ｄ変換
してサンプリングするサンプリング回路と、このサンプ
リング信号をフーリエ変換し、その商用周波数成分の実
効値（大きさ）と位相を算出するフーリエ変換回路と、
このフーリエ変換出力値から複素数演算によって請求項
１〜４のいずれか１項に記載の方法を実行して、測定系
統の負荷側の地絡抵抗を算出する演算回路とを具備した
ことを特徴とする電気設備の地絡監視装置。 - 【請求項６】 【数６】
- 【請求項７】 【数７】 とにより、構内で発生した真の地絡現象の判定、及び地
絡相の特定を行うことを特徴とする請求項５又は６に記
載の電気設備の地絡監視装置。 - 【請求項８】 【数８】
- 【請求項９】算出したＲgをＤ／Ａ変換し、Ｒgに対応し
た直流電圧出力を行い、ペンレコーダ等の記録計への記
録を可能にしたことを特徴とする請求項５〜８に記載の
電気設備の地絡監視装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5337242A JP2774443B2 (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | 電気設備の地絡監視方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5337242A JP2774443B2 (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | 電気設備の地絡監視方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07198772A JPH07198772A (ja) | 1995-08-01 |
| JP2774443B2 true JP2774443B2 (ja) | 1998-07-09 |
Family
ID=18306783
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5337242A Expired - Lifetime JP2774443B2 (ja) | 1993-12-28 | 1993-12-28 | 電気設備の地絡監視方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2774443B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5256757B2 (ja) * | 2008-02-05 | 2013-08-07 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 微地絡検出装置 |
-
1993
- 1993-12-28 JP JP5337242A patent/JP2774443B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07198772A (ja) | 1995-08-01 |
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