JP3218163B2 - 地絡事故検出方法 - Google Patents
地絡事故検出方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電力系統を保護するデ
ジタル形保護リレーにおいて、そのリレーに用いられる
地絡事故検出と事故の発生方向の把握方法に関するもの
である。
ジタル形保護リレーにおいて、そのリレーに用いられる
地絡事故検出と事故の発生方向の把握方法に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】従来、デジタル形保護リレーにおいて
は、その入力部はハードウエア構成からなるデジタル演
算時のサンプリングに伴う折り返し誤差の除去を目的と
したアンチ・エイリアシングフィルタ（アナログフィル
タ）とソフトウエア構成からなるデジタルフィルタを直
列化することにより過渡直流分および高調波を除去し、
基本波成分のみを抽出して以後の保護演算を行うことが
基本である。しかし、サンプリング周波数が６００Ｈｚ
程度であるため、デジタルフィルタの能力は第３調波ま
での除去能力に制限され、それを補うため依然アナログ
フィルタへの依存度が高い。
は、その入力部はハードウエア構成からなるデジタル演
算時のサンプリングに伴う折り返し誤差の除去を目的と
したアンチ・エイリアシングフィルタ（アナログフィル
タ）とソフトウエア構成からなるデジタルフィルタを直
列化することにより過渡直流分および高調波を除去し、
基本波成分のみを抽出して以後の保護演算を行うことが
基本である。しかし、サンプリング周波数が６００Ｈｚ
程度であるため、デジタルフィルタの能力は第３調波ま
での除去能力に制限され、それを補うため依然アナログ
フィルタへの依存度が高い。
【０００３】図１１に従来形のデジタルフィルタを用い
た構成図例を示す。一般にアナログフィルタはその利得
を高めるほどリレー動作が遅延する。これにデジタルフ
ィルタを付加すれば遅延が一層顕著になってリレーの高
速動作が困難になるという不都合が生じる。この解決に
入力に含まれる高調波の有無に応じて使用するフィルタ
を選択することを目的にしたのがこの例である。
た構成図例を示す。一般にアナログフィルタはその利得
を高めるほどリレー動作が遅延する。これにデジタルフ
ィルタを付加すれば遅延が一層顕著になってリレーの高
速動作が困難になるという不都合が生じる。この解決に
入力に含まれる高調波の有無に応じて使用するフィルタ
を選択することを目的にしたのがこの例である。
【０００４】図中２１はアナログフィルタであり、ハイ
パスフィルタとローパスフィルタからなる低利得アナロ
グフィルタＡＦ１〜ＡＦ２と、高利得のバンドパスフィ
ルタからなるＡＦ３を有している。そして、低利得アナ
ログフィルタの出力側にデジタルフィルタ部２２を設
け、このデジタルフィルタ部２２の出力と前記高利得ア
ナログフィルタの出力ともそれぞれ別個のアンドゲート
２４の各一方の入力端子に加える。また、デジタルフィ
ルタ部２２の出力側に高調波含有の有無を判定する判定
演算ブロック２３を設け、高調波の有無に応じて得られ
る入力選択信号を前記アンドゲートの各他方の入力端子
に加えることにより、これらのアンドゲートを選択的に
開くように構成されている。
パスフィルタとローパスフィルタからなる低利得アナロ
グフィルタＡＦ１〜ＡＦ２と、高利得のバンドパスフィ
ルタからなるＡＦ３を有している。そして、低利得アナ
ログフィルタの出力側にデジタルフィルタ部２２を設
け、このデジタルフィルタ部２２の出力と前記高利得ア
ナログフィルタの出力ともそれぞれ別個のアンドゲート
２４の各一方の入力端子に加える。また、デジタルフィ
ルタ部２２の出力側に高調波含有の有無を判定する判定
演算ブロック２３を設け、高調波の有無に応じて得られ
る入力選択信号を前記アンドゲートの各他方の入力端子
に加えることにより、これらのアンドゲートを選択的に
開くように構成されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記の例では
アナログフィルタに大きく依存しており完全なデジタル
信号処理とは言えず、ハードウエアの比率が高く機器の
小型化は望めない。かつデジタルフィルタも高調波次数
に依存して数種類必要であるためソフトウエアの負担も
大きい。また、零相電流と零相電圧に各々前記構成が必
要であることを考えれば、電圧と電流に含まれる高調波
成分が異なる場合、各構成の零相電圧・電流の位相差と
フィルタ出力後の両信号の位相差が異なり、位相判定が
困難となることにより、前記アンドゲート以後の演算に
おいてその補正等が必要であり、処理が複雑となる。
アナログフィルタに大きく依存しており完全なデジタル
信号処理とは言えず、ハードウエアの比率が高く機器の
小型化は望めない。かつデジタルフィルタも高調波次数
に依存して数種類必要であるためソフトウエアの負担も
大きい。また、零相電流と零相電圧に各々前記構成が必
要であることを考えれば、電圧と電流に含まれる高調波
成分が異なる場合、各構成の零相電圧・電流の位相差と
フィルタ出力後の両信号の位相差が異なり、位相判定が
困難となることにより、前記アンドゲート以後の演算に
おいてその補正等が必要であり、処理が複雑となる。
【０００６】本発明はこれらの欠点を除去するため、ア
ナログフィルタはデジタル演算時のサンプリング折り返
し誤差を除去する目的だけのアンチエイリアシングフィ
ルタのみと、その出力にバンドパス形のデジタルフィル
タを設け両フィルタとも位相直線特性を持つＦＩＲ（Ｆ
ｉｎｉｔｅ Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｒｅｓｐｏｎｃｅ：有限
インパルス応答）形としただけの基本的な構成にて、前
記問題点を解決するとともに、量子化されたデジタルフ
ィルタ出力をそのまま利用することにより地絡事故検出
とその方向を把握する完全なデジタル処理による方法を
提供することを目的とするものである。
ナログフィルタはデジタル演算時のサンプリング折り返
し誤差を除去する目的だけのアンチエイリアシングフィ
ルタのみと、その出力にバンドパス形のデジタルフィル
タを設け両フィルタとも位相直線特性を持つＦＩＲ（Ｆ
ｉｎｉｔｅ Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｒｅｓｐｏｎｃｅ：有限
インパルス応答）形としただけの基本的な構成にて、前
記問題点を解決するとともに、量子化されたデジタルフ
ィルタ出力をそのまま利用することにより地絡事故検出
とその方向を把握する完全なデジタル処理による方法を
提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の地絡事故検出方法は、非接地式配電系統の
零相電圧と零相電流について、その大きさと位相差を求
め零相電圧と電流が設定値以上でかつ位相差が設定範囲
内の状態が設定時間以上継続した場合に、地絡事故の発
生を検出し、かつ事故の発生方向を把握する地絡事故検
出方法において、デジタル演算時のサンプリング折り返
し誤差を除去するアンチエイリアシングフィルタと零相
電圧および零相電流に含まれる商用周波数以外の周波数
成分を除去するバンドパスデジタルフィルタを有し、当
該デジタルフィルタの出力信号に基づいて商用周波数1
／2サイクルを1単位として零相電圧と零相電流の実効値
演算と予め設定された地絡事故検出基準値との大小比較
を行うとともに零相電圧に対する零相電流の位相角が予
め設定された事故検出動作位相角範囲であるかの判定を
行い、前記大小比較結果と位相角範囲が設定された値以
上と範囲内である場合、前記１単位は地絡事故検出条件
が成立したとして、成立した単位の数を条件成立カウン
タでカウントし、前記条件成立カウンタでカウントした
数が予め設定された値と等しくなった時点を地絡事故検
出とする地絡事故検出方法であって、前記地絡事故検出
条件が不成立の場合、条件不成立の単位を条件不成立カ
ウンタでカウントし、前記条件不成立カウンタでカウン
トした数が予め設定された値以上となれば前記条件成立
カウンタの値を0にリセットし、前記条件成立カウンタ
の値が0以外でありかつ不成立カウンタの値が予め設定
された値以内であれば条件不成立の単位であっても条件
成立カウンタも同時にインクリメントし事故発生と復帰
を繰り返す間欠地絡にも一定時間にて検出するものであ
る。
め、本発明の地絡事故検出方法は、非接地式配電系統の
零相電圧と零相電流について、その大きさと位相差を求
め零相電圧と電流が設定値以上でかつ位相差が設定範囲
内の状態が設定時間以上継続した場合に、地絡事故の発
生を検出し、かつ事故の発生方向を把握する地絡事故検
出方法において、デジタル演算時のサンプリング折り返
し誤差を除去するアンチエイリアシングフィルタと零相
電圧および零相電流に含まれる商用周波数以外の周波数
成分を除去するバンドパスデジタルフィルタを有し、当
該デジタルフィルタの出力信号に基づいて商用周波数1
／2サイクルを1単位として零相電圧と零相電流の実効値
演算と予め設定された地絡事故検出基準値との大小比較
を行うとともに零相電圧に対する零相電流の位相角が予
め設定された事故検出動作位相角範囲であるかの判定を
行い、前記大小比較結果と位相角範囲が設定された値以
上と範囲内である場合、前記１単位は地絡事故検出条件
が成立したとして、成立した単位の数を条件成立カウン
タでカウントし、前記条件成立カウンタでカウントした
数が予め設定された値と等しくなった時点を地絡事故検
出とする地絡事故検出方法であって、前記地絡事故検出
条件が不成立の場合、条件不成立の単位を条件不成立カ
ウンタでカウントし、前記条件不成立カウンタでカウン
トした数が予め設定された値以上となれば前記条件成立
カウンタの値を0にリセットし、前記条件成立カウンタ
の値が0以外でありかつ不成立カウンタの値が予め設定
された値以内であれば条件不成立の単位であっても条件
成立カウンタも同時にインクリメントし事故発生と復帰
を繰り返す間欠地絡にも一定時間にて検出するものであ
る。
【０００８】
【０００９】
【作用】本発明は、零相電圧と零相電流について各々１
つのアンチエイリアシングフィルタ（ハードウエア）と
デジタルフィルタ、および零相電圧・電流に共通の１つ
の地絡事故検出演算部（ソフトウエア）から構成されて
いる。アンチエイリアシングフィルタでは零相電圧また
は電流のアナログ量を入力信号として、デジタル演算時
のサンプリング折り返し誤差を除去する目的と、フィル
タをＦＩＲ形とすることにより位相直線特性を持たせ入
力に含まれる各次数高調波の影響を受けることなく入力
信号のフィルタ通過時間を常に一定とし、かつフィルタ
通過による入力信号と出力信号の位相差を一定とするこ
とを目的としている。これにより、地絡検出時間の安定
化と零相電圧・電流の位相比較原理による両者の位相比
較を安定性あるものとしている。
つのアンチエイリアシングフィルタ（ハードウエア）と
デジタルフィルタ、および零相電圧・電流に共通の１つ
の地絡事故検出演算部（ソフトウエア）から構成されて
いる。アンチエイリアシングフィルタでは零相電圧また
は電流のアナログ量を入力信号として、デジタル演算時
のサンプリング折り返し誤差を除去する目的と、フィル
タをＦＩＲ形とすることにより位相直線特性を持たせ入
力に含まれる各次数高調波の影響を受けることなく入力
信号のフィルタ通過時間を常に一定とし、かつフィルタ
通過による入力信号と出力信号の位相差を一定とするこ
とを目的としている。これにより、地絡検出時間の安定
化と零相電圧・電流の位相比較原理による両者の位相比
較を安定性あるものとしている。
【００１０】本デジタルフィルタではアンチエイリアシ
ングフィルタの出力を受け、また前記フィルタと同じ目
的でＦＩＲ形とし、かつ入力信号に重畳する直流分を除
去する目的と、１つのフィルタで商用周波数（基本波）
以外の高調波を除去することを目的としてバンドパスフ
ィルタとしている。従来のデジタルフィルタでは入力信
号のサンプリング周波数が６００Ｈｚ程度のため高調波
除去に十分な能力を得られず、前段のアナログフィルタ
に頼らなければならなかったが、本デジタルフィルタで
は本方法全体でのソフトウエア構成を工夫することによ
りサンプリング周波数を、４８００Ｈｚ以上でも可能と
することにより第４０次高調波以上でも除去でき、前段
のアンチエイリアシングフィルタとの組合せによれば１
つのデジタルフィルタで高調波成分と直流成分の除去が
可能となる。
ングフィルタの出力を受け、また前記フィルタと同じ目
的でＦＩＲ形とし、かつ入力信号に重畳する直流分を除
去する目的と、１つのフィルタで商用周波数（基本波）
以外の高調波を除去することを目的としてバンドパスフ
ィルタとしている。従来のデジタルフィルタでは入力信
号のサンプリング周波数が６００Ｈｚ程度のため高調波
除去に十分な能力を得られず、前段のアナログフィルタ
に頼らなければならなかったが、本デジタルフィルタで
は本方法全体でのソフトウエア構成を工夫することによ
りサンプリング周波数を、４８００Ｈｚ以上でも可能と
することにより第４０次高調波以上でも除去でき、前段
のアンチエイリアシングフィルタとの組合せによれば１
つのデジタルフィルタで高調波成分と直流成分の除去が
可能となる。
【００１１】地絡事故演算部では、デジタルフィルタか
らの量子化された出力データをもとにすべてソフトウエ
ア処理により地絡事故検出と方向判定を行っている。こ
の演算部では、１／２サイクルごとに零相電圧・電流の
商用周波数に対する各実効値演算と、位相差演算、およ
び零相電圧に対する零相電流の進み／遅れの判定を行
い、各実効値が各設定値以上かどうかの判定と、零相電
圧に対する零相電流の位相角が設定された範囲内である
かを判定し、これらすべてのＡＮＤ条件が成立した場合
のみ条件成立カウンタを１つインクリメントし同時に条
件不成立カウンタをクリアする。
らの量子化された出力データをもとにすべてソフトウエ
ア処理により地絡事故検出と方向判定を行っている。こ
の演算部では、１／２サイクルごとに零相電圧・電流の
商用周波数に対する各実効値演算と、位相差演算、およ
び零相電圧に対する零相電流の進み／遅れの判定を行
い、各実効値が各設定値以上かどうかの判定と、零相電
圧に対する零相電流の位相角が設定された範囲内である
かを判定し、これらすべてのＡＮＤ条件が成立した場合
のみ条件成立カウンタを１つインクリメントし同時に条
件不成立カウンタをクリアする。
【００１２】また不成立の場合、条件不成立カウンタを
１つインクリメントし指定された値まで到達すると条件
成立カウンタをクリアし事故消滅としている。条件成立
カウンタが指定された値まで到達した時点が地絡事故の
検出時点となり、条件成立カウンタに予め初期設定した
値が地絡事故の検出時間となる。このように１／２サイ
クルを１つの単位としてデジタルで監視を行うことによ
り、事故検出時間の安定性を確保しかつ原理上最短で１
／２〜１サイクルでの事故検出という高速動作が可能と
なっている。
１つインクリメントし指定された値まで到達すると条件
成立カウンタをクリアし事故消滅としている。条件成立
カウンタが指定された値まで到達した時点が地絡事故の
検出時点となり、条件成立カウンタに予め初期設定した
値が地絡事故の検出時間となる。このように１／２サイ
クルを１つの単位としてデジタルで監視を行うことによ
り、事故検出時間の安定性を確保しかつ原理上最短で１
／２〜１サイクルでの事故検出という高速動作が可能と
なっている。
【００１３】また４８００Ｈｚのサンプリング周波数に
よればサンプリング間隔は１／４８００＝２０８．３３
３３μｓであり商用周波数を６０Ｈｚとすれば位相差の
検出分解能は３６０／（１６．６６６６ｍｓ／２０８．
３３３３μｓ）＝４．５度と高精度となっている。
よればサンプリング間隔は１／４８００＝２０８．３３
３３μｓであり商用周波数を６０Ｈｚとすれば位相差の
検出分解能は３６０／（１６．６６６６ｍｓ／２０８．
３３３３μｓ）＝４．５度と高精度となっている。
【００１４】
【実施例】以下、本発明を実施例を参照しながら具体的
に説明する。図１に本発明を利用した場合の最小ハード
ウエア構成を示す。図中１はアンチエイリアシングフィ
ルタである。抵抗ＲとコンデンサＣで構成されただけの
回路であるためフィルタ応答時間は数ｍｓと高速であ
り、カットオフ周波数を１６０Ｈｚ程度と低くとること
により４８００Ｈｚでのサンプリング折り返し誤差除去
に十分機能するものとしている。
に説明する。図１に本発明を利用した場合の最小ハード
ウエア構成を示す。図中１はアンチエイリアシングフィ
ルタである。抵抗ＲとコンデンサＣで構成されただけの
回路であるためフィルタ応答時間は数ｍｓと高速であ
り、カットオフ周波数を１６０Ｈｚ程度と低くとること
により４８００Ｈｚでのサンプリング折り返し誤差除去
に十分機能するものとしている。
【００１５】２はアナログ増幅回路であり、各演算増幅
器１個で構成している。ＭＰＵ部３は１チップマイクロ
コンピュータである。各演算増幅器の出力はマイクロコ
ンピュータ内蔵のＡ／Ｄコンバータへ入力され、サンプ
リング周波数４８００Ｈｚにてサンプリングされる。Ａ
／Ｄコンバータにて量子化されたデータはマイクロコン
ピュータ内蔵の積和演算ユニットを利用したデジタルフ
ィルタにより商用周波数（基本波）成分のみ抽出され
る。以後はＲＯＭに書き込まれたプログラムの手順どお
りＣＰＵとＲＡＭにより処理される。本発明はこのよう
に最小規模のハードウエアにも利用でき機器の小型化が
可能である。
器１個で構成している。ＭＰＵ部３は１チップマイクロ
コンピュータである。各演算増幅器の出力はマイクロコ
ンピュータ内蔵のＡ／Ｄコンバータへ入力され、サンプ
リング周波数４８００Ｈｚにてサンプリングされる。Ａ
／Ｄコンバータにて量子化されたデータはマイクロコン
ピュータ内蔵の積和演算ユニットを利用したデジタルフ
ィルタにより商用周波数（基本波）成分のみ抽出され
る。以後はＲＯＭに書き込まれたプログラムの手順どお
りＣＰＵとＲＡＭにより処理される。本発明はこのよう
に最小規模のハードウエアにも利用でき機器の小型化が
可能である。
【００１６】図２に本発明での信号処理の流れを示す。
図中１１はフィルタ部であり、前述のように商用周波数
（基本波）のみを抽出することを目的としている。デジ
タルフィルタからの出力はサンプリング周期に同期して
出力されサンプリング周波数が４８００Ｈｚとした場
合、その周期は２０８．３３３３μｓであるから１／２
サイクルの間に８．３３３３ｍｓ／２０８．３３３３μ
ｓ＝４０となり、データ数は４０個となる。１２はフィ
ルタ後の量子化されたデータをもとに地絡事故の検出を
行う演算部であり、ソフトウエア処理の本体である。本
演算部では１／２サイクルを１つの演算単位として以下
の処理を行う。ａは４０個のデータをもとに実効値演算
を行う。
図中１１はフィルタ部であり、前述のように商用周波数
（基本波）のみを抽出することを目的としている。デジ
タルフィルタからの出力はサンプリング周期に同期して
出力されサンプリング周波数が４８００Ｈｚとした場
合、その周期は２０８．３３３３μｓであるから１／２
サイクルの間に８．３３３３ｍｓ／２０８．３３３３μ
ｓ＝４０となり、データ数は４０個となる。１２はフィ
ルタ後の量子化されたデータをもとに地絡事故の検出を
行う演算部であり、ソフトウエア処理の本体である。本
演算部では１／２サイクルを１つの演算単位として以下
の処理を行う。ａは４０個のデータをもとに実効値演算
を行う。
【００１７】
【数１】 ここで、Ｓi は１／２サイクル中のｉ回目のデータであ
る。
る。
【００１８】演算された零相電圧・電流の各実効値は、
予め設定された値と比較され設定値を越えていれば１
が、越えていなければ０がｅのＡＮＤゲートの入力端子
に入る。ｂは零相電圧・電流のデータがサンプリング周
期に同期して同時に入力されることにより位相差を求め
る位相差演算部である。
予め設定された値と比較され設定値を越えていれば１
が、越えていなければ０がｅのＡＮＤゲートの入力端子
に入る。ｂは零相電圧・電流のデータがサンプリング周
期に同期して同時に入力されることにより位相差を求め
る位相差演算部である。
【００１９】図３に零相電圧・電流の位相差の例を示
す。二つの波の位相差を示す要素は、それぞれの波の極
性に示されており、つまり極性が一致していない期間が
位相差である。図３によれば零相電圧と電流が同相の場
合は極性はすべて一致し、１８０度位相差がある場合は
すべて不一致であり、９０度差の場合は一致している部
分と不一致の部分は同じである。
す。二つの波の位相差を示す要素は、それぞれの波の極
性に示されており、つまり極性が一致していない期間が
位相差である。図３によれば零相電圧と電流が同相の場
合は極性はすべて一致し、１８０度位相差がある場合は
すべて不一致であり、９０度差の場合は一致している部
分と不一致の部分は同じである。
【００２０】前記１／２サイクル演算単位においてデジ
タルフィルタからの出力ごとに両データに含まれる符号
ビットと比較し、不一致であった場合のみＲＡＭ上のカ
ウンタをインクリメントする。前述の通り１／２サイク
ルで４０サンプリングを行うわけであるから位相角の分
解能は１８０度／４０＝４．５度であり、１／２サイク
ル終了時（比較開始から４０回目の比較終了時）に前記
カウンタの値と４．５度の積により位相差が求められ
る。演算された位相差は、ｄの設定位相角範囲の判定部
へ入力される。
タルフィルタからの出力ごとに両データに含まれる符号
ビットと比較し、不一致であった場合のみＲＡＭ上のカ
ウンタをインクリメントする。前述の通り１／２サイク
ルで４０サンプリングを行うわけであるから位相角の分
解能は１８０度／４０＝４．５度であり、１／２サイク
ル終了時（比較開始から４０回目の比較終了時）に前記
カウンタの値と４．５度の積により位相差が求められ
る。演算された位相差は、ｄの設定位相角範囲の判定部
へ入力される。
【００２１】ｃは零相電圧に対する零相電流の方向（進
み／遅れ）判定演算部である。零相電圧と電流データが
入力されるごとに、それぞれについて符号ビットを確認
し１つ前の符号ビットとの比較をし極性が変化したかど
うかの確認を行っている。電圧か電流かいずれかに極性
の変化があった時点で、もう１つのデータの極性を見る
ことで進み遅れの判定が可能となっている。この判定条
件を表１に示す。
み／遅れ）判定演算部である。零相電圧と電流データが
入力されるごとに、それぞれについて符号ビットを確認
し１つ前の符号ビットとの比較をし極性が変化したかど
うかの確認を行っている。電圧か電流かいずれかに極性
の変化があった時点で、もう１つのデータの極性を見る
ことで進み遅れの判定が可能となっている。この判定条
件を表１に示す。
【００２２】
【表１】 表１の※は、ともに変化がなかった場合であり、進みと
も遅れとも判定できないため仮に進みとする。
も遅れとも判定できないため仮に進みとする。
【００２３】このケースは、同相であるか１８０度差か
のいずれかであるが、前記ｂの位相差演算において、同
相であれば演算された位相差は０度であり、１８０度差
の場合、演算された位相差も１８０度となり容易に区別
することができる。ここでの結果をｄの設定位相角範囲
の判定部へ入力する。ｄは設定位相角範囲の判定部であ
る。前記ｂの位相差演算結果と前記ｃでの方向判定結果
を入力として、零相電圧に対して零相電流がどの位相角
にあるかを求める。
のいずれかであるが、前記ｂの位相差演算において、同
相であれば演算された位相差は０度であり、１８０度差
の場合、演算された位相差も１８０度となり容易に区別
することができる。ここでの結果をｄの設定位相角範囲
の判定部へ入力する。ｄは設定位相角範囲の判定部であ
る。前記ｂの位相差演算結果と前記ｃでの方向判定結果
を入力として、零相電圧に対して零相電流がどの位相角
にあるかを求める。
【００２４】図４に、設定された動作位相角範囲の例を
示す。前記ｃの判定結果が進みであれば、前記ｂの位相
差演算結果が図４の負荷側地絡事故範囲内か否かの判定
を行う。前記ｃの判定結果が遅れであれば、前記ｂの位
相差演算結果が図４の電源側地絡事故範囲内か否かの判
定を行う。その判定結果と、予め設定された 負荷側／
電源側 いずれの方向での地絡事故を検出すればよいか
の情報と比較し、一致すればｅのＡＮＤゲートへの出力
を１とする。
示す。前記ｃの判定結果が進みであれば、前記ｂの位相
差演算結果が図４の負荷側地絡事故範囲内か否かの判定
を行う。前記ｃの判定結果が遅れであれば、前記ｂの位
相差演算結果が図４の電源側地絡事故範囲内か否かの判
定を行う。その判定結果と、予め設定された 負荷側／
電源側 いずれの方向での地絡事故を検出すればよいか
の情報と比較し、一致すればｅのＡＮＤゲートへの出力
を１とする。
【００２５】図４に示す保護リレーの動作位相角範囲
は、仮に変電所保護リレーと動作協調をとろうとすれば
その動作位相角範囲を十分にカバーする範囲とすればよ
く、図４の斜線で示す不感帯を設けることにより誤判定
をなくすことが可能であり、また位相角をデジタル量で
扱っているため保護リレーとして安定した特性が得られ
る。ｅはＡＮＤ結果の判定部であり、ＡＮＤゲートの３
つの入力がすべて１の場合、その出力が１となり、判定
対象となったその１／２サイクルは地絡事故検出条件が
成立していることになる。３つの入力が１つでも０であ
れば条件不成立となる。条件成立の場合、ｇのカウンタ
をインクリメントする。
は、仮に変電所保護リレーと動作協調をとろうとすれば
その動作位相角範囲を十分にカバーする範囲とすればよ
く、図４の斜線で示す不感帯を設けることにより誤判定
をなくすことが可能であり、また位相角をデジタル量で
扱っているため保護リレーとして安定した特性が得られ
る。ｅはＡＮＤ結果の判定部であり、ＡＮＤゲートの３
つの入力がすべて１の場合、その出力が１となり、判定
対象となったその１／２サイクルは地絡事故検出条件が
成立していることになる。３つの入力が１つでも０であ
れば条件不成立となる。条件成立の場合、ｇのカウンタ
をインクリメントする。
【００２６】ここでｆは条件成立カウンタであり、ｇは
条件不成立カウンタである。ｆの条件成立カウンタが予
め設定された値となった場合が地絡事故検出となり、予
め設定された値が地絡事故発生から検出までの監視時間
となり１／２サイクル（８．３３３３ｍｓ）単位で設定
可能である。
条件不成立カウンタである。ｆの条件成立カウンタが予
め設定された値となった場合が地絡事故検出となり、予
め設定された値が地絡事故発生から検出までの監視時間
となり１／２サイクル（８．３３３３ｍｓ）単位で設定
可能である。
【００２７】ｇの条件不成立カウンタは地絡事故が、発
生と消滅を繰り返す間欠地絡を想定し、地絡事故消滅後
に予め設定された値（時間）以内に再度発生した場合、
その消滅していた間も事故は継続していたものとみなし
ｆの条件成立カウンタを１／２サイクルごとにインクリ
メントする。しかし設定された値（時間）以上消滅して
いた場合は、ｆの条件成立カウンタをクリアする。地絡
事故検出時はｆとｅのカウンタをともにクリアし、図２
の演算部１２は再監視の指示があるまで機能させない。
ここで仮に変電所保護リレーとの時限協調をとる場合
は、ｆとｇ予め設定する値を選べばよい。
生と消滅を繰り返す間欠地絡を想定し、地絡事故消滅後
に予め設定された値（時間）以内に再度発生した場合、
その消滅していた間も事故は継続していたものとみなし
ｆの条件成立カウンタを１／２サイクルごとにインクリ
メントする。しかし設定された値（時間）以上消滅して
いた場合は、ｆの条件成立カウンタをクリアする。地絡
事故検出時はｆとｅのカウンタをともにクリアし、図２
の演算部１２は再監視の指示があるまで機能させない。
ここで仮に変電所保護リレーとの時限協調をとる場合
は、ｆとｇ予め設定する値を選べばよい。
【００２８】図７〜図１０は高圧実証試験時のオシロス
コープ波形図であり、事故回線の充電電流５Ａ，地絡抵
抗５Ωにおいて、保護リレーの零相電圧検出感度１６０
Ｖ、零相電流検出感度０．３４Ａ、検出時間１１７ｍ
ｓ、保護リレーより負荷側の地絡事故を検出するように
設定した場合の零相電圧波形Ｖ０と零相電流波形Ｉ０お
よび検出信号を示している。ここで図７はメタリック地
絡、図８は間欠地絡、図９はピンホールによるケーブル
地絡、図１０は碍子割れによる地絡を示しており、地絡
の種類による検出時間のバラツキが少ないことがわか
る。なお、オシロスコープでの検出時間は検出信号をオ
シロスコープに出力するため４ｍｓ程度の機械的遅れが
加算されている。
コープ波形図であり、事故回線の充電電流５Ａ，地絡抵
抗５Ωにおいて、保護リレーの零相電圧検出感度１６０
Ｖ、零相電流検出感度０．３４Ａ、検出時間１１７ｍ
ｓ、保護リレーより負荷側の地絡事故を検出するように
設定した場合の零相電圧波形Ｖ０と零相電流波形Ｉ０お
よび検出信号を示している。ここで図７はメタリック地
絡、図８は間欠地絡、図９はピンホールによるケーブル
地絡、図１０は碍子割れによる地絡を示しており、地絡
の種類による検出時間のバラツキが少ないことがわか
る。なお、オシロスコープでの検出時間は検出信号をオ
シロスコープに出力するため４ｍｓ程度の機械的遅れが
加算されている。
【００２９】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、地絡事故
検出機能に要するハードウエア図１に示す通りのシンプ
ルな構成ですみ、機器の小型化、低価格化及び部品点数
の削減による信頼性の向上が可能である。またアンチエ
イリアシングフィルタとアナログ増幅回路以外、すべて
ソフトウエアにて処理されるため周囲温度の変化に対す
る影響が少ない。
検出機能に要するハードウエア図１に示す通りのシンプ
ルな構成ですみ、機器の小型化、低価格化及び部品点数
の削減による信頼性の向上が可能である。またアンチエ
イリアシングフィルタとアナログ増幅回路以外、すべて
ソフトウエアにて処理されるため周囲温度の変化に対す
る影響が少ない。
【００３０】かつ検出時間、位相角等がすべてデジタル
量として扱われるため、従来保護リレーが有する零相電
圧・電流の大小に依存する検出と復帰時間のバラツキ
や、両者の位相差に依存する検出感度のバラツキ、及び
動作位相角の非直線性が削除されており常に一定の特性
が得られる。
量として扱われるため、従来保護リレーが有する零相電
圧・電流の大小に依存する検出と復帰時間のバラツキ
や、両者の位相差に依存する検出感度のバラツキ、及び
動作位相角の非直線性が削除されており常に一定の特性
が得られる。
【００３１】よって変電所保護リレーとの動作協調が容
易となり、配電線上の保護リレー情報と変電所保護リレ
ー情報を営業所に設置された電算機にリアルタイムに伝
達することにより健全区間を停電させることなく地絡事
故区間のみを切り離す高度な配電線事故処理システムの
構築が可能である。
易となり、配電線上の保護リレー情報と変電所保護リレ
ー情報を営業所に設置された電算機にリアルタイムに伝
達することにより健全区間を停電させることなく地絡事
故区間のみを切り離す高度な配電線事故処理システムの
構築が可能である。
【図１】 本発明を利用した保護リレーの地絡事故検出
部のハードウエア構成例を示すブロック図である。
部のハードウエア構成例を示すブロック図である。
【図２】 本発明における信号処理の流れを示すブロッ
ク図である。
ク図である。
【図３】 零相電圧・電流の位相差の例を示す波形図で
ある。
ある。
【図４】 設定された動作位相角範囲の例を示す説明図
である。
である。
【図５】 デジタルフィルタの周波数応答を示す説明図
である。
である。
【図６】 デジタルフィルタのステップ応答を示す説明
図である。
図である。
【図７】 メタリック地絡の高圧実証試験時のオシロス
コープ波形図である。
コープ波形図である。
【図８】 間欠地絡の高圧実証試験時のオシロスコープ
波形図である。
波形図である。
【図９】 ピンホールによるケーブル地絡の高圧実証試
験時のオシロスコープ波形図である。
験時のオシロスコープ波形図である。
【図１０】 碍子割れによる地絡の高圧実証試験時のオ
シロスコープ波形図である。
シロスコープ波形図である。
【図１１】 従来形のデジタルフィルタを用いた地絡事
故検出装置の例を示すブロック図である。
故検出装置の例を示すブロック図である。
１ アンチエイリアシングフィルタ、２ アナログ増幅
回路、３ ＭＰＵ部、１１ フィルタ部、１２ 演算部
回路、３ ＭＰＵ部、１１ フィルタ部、１２ 演算部
フロントページの続き (72)発明者 副 裕宣 福岡県福岡市中央区渡辺通２丁目１番82 号 九州電力株式会社内 (56)参考文献 特開 平４−340319（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−245718（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−236116（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−244193（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−53248（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02H 3/38
Claims (1)
- 【請求項１】 非接地式配電系統の零相電圧と零相電流
について、その大きさと位相差を求め零相電圧と電流が
設定値以上でかつ位相差が設定範囲内の状態が設定時間
以上継続した場合に、地絡事故の発生を検出し、かつ事
故の発生方向を把握する地絡事故検出方法において、 デジタル演算時のサンプリング折り返し誤差を除去する
アンチエイリアシングフィルタと零相電圧および零相電
流に含まれる商用周波数以外の周波数成分を除去するバ
ンドパスデジタルフィルタを有し、当該デジタルフィル
タの出力信号に基づいて商用周波数1／2サイクルを1単
位として零相電圧と零相電流の実効値演算と予め設定さ
れた地絡事故検出基準値との大小比較を行うとともに零
相電圧に対する零相電流の位相角が予め設定された事故
検出動作位相角範囲であるかの判定を行い、前記大小比
較結果と位相角範囲が設定された値以上と範囲内である
場合、前記１単位は地絡事故検出条件が成立したとし
て、成立した単位の数を条件成立カウンタでカウント
し、前記条件成立カウンタでカウントした数が予め設定
された値と等しくなった時点を地絡事故検出とする地絡
事故検出方法であって、前記地絡事故検出条件が不成立
の場合、条件不成立の単位を条件不成立カウンタでカウ
ントし、前記条件不成立カウンタでカウントした数が予
め設定された値以上となれば前記条件成立カウンタの値
を0にリセットし、前記条件成立カウンタの値が0以外で
ありかつ不成立カウンタの値が予め設定された値以内で
あれば条件不成立の単位であっても条件成立カウンタも
同時にインクリメントし事故発生と復帰を繰り返す間欠
地絡にも一定時間にて検出することを特徴とする地絡事
故検出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13525395A JP3218163B2 (ja) | 1995-06-01 | 1995-06-01 | 地絡事故検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13525395A JP3218163B2 (ja) | 1995-06-01 | 1995-06-01 | 地絡事故検出方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08331752A JPH08331752A (ja) | 1996-12-13 |
| JP3218163B2 true JP3218163B2 (ja) | 2001-10-15 |
Family
ID=15147398
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13525395A Expired - Fee Related JP3218163B2 (ja) | 1995-06-01 | 1995-06-01 | 地絡事故検出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3218163B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11428726B2 (en) | 2016-05-23 | 2022-08-30 | Emtele Oy | Method and apparatus for detecting faults in a three-phase electrical distribution network |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100451774B1 (ko) * | 2002-02-14 | 2004-10-08 | 엘지산전 주식회사 | 지락 검출 장치 |
| KR100883777B1 (ko) * | 2007-01-26 | 2009-02-18 | 명지대학교 산학협력단 | 배전자동화시스템에서 단말장치의 고장표시 생성방법 |
| JP2010210552A (ja) * | 2009-03-12 | 2010-09-24 | Omron Corp | 漏電検出装置 |
| JP2017093068A (ja) * | 2015-11-05 | 2017-05-25 | 関西電力株式会社 | 測定装置および地絡検出装置 |
| CN112858837B (zh) * | 2021-01-13 | 2022-04-08 | 清华大学 | 一种判断输电线路高阻故障方向的方法及装置 |
-
1995
- 1995-06-01 JP JP13525395A patent/JP3218163B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11428726B2 (en) | 2016-05-23 | 2022-08-30 | Emtele Oy | Method and apparatus for detecting faults in a three-phase electrical distribution network |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08331752A (ja) | 1996-12-13 |
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