JP3732864B2

JP3732864B2 - 系統保護装置試験装置

Info

Publication number: JP3732864B2
Application number: JP29423094A
Authority: JP
Inventors: 健雄石田; 龍蔵萩原
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1994-11-29
Filing date: 1994-11-29
Publication date: 2006-01-11
Anticipated expiration: 2021-01-11
Also published as: JPH08152450A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、分散電源設備と商用電力系統とを連系するために、低圧電灯線などの３線式経路に設けられる系統保護装置の試験装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
住宅などの低圧需要家に電力を供給するための電気方式として、大多数の低圧電灯線において単相３線式線路が採用されている。
【０００３】
一方、近年では、太陽光発電システムや燃料電池システムなど、数ｋＷ程度の比較的に小容量の分散電源設備を商用電力系統と連系（接続）し、家電製品などの負荷に給電する系統連系システムが種々提案されている。
【０００４】
系統連系に際しては、連係点電圧に異常（過電圧、不足電圧など）が発生した場合に、分散電源設備を商用電力系統から解列させる系統保護装置を設ける必要がある。解列によって分散電源設備の異常に対して商用電力系統が保護されるとともに、商用電力系統の不測の停電時及び作業停電時において、商用電力系統の保全作業の安全を確保することができる。
【０００５】
図３は系統保護装置６０の構成の一例を示す図である。
系統保護装置６０は、単相３線式の配電線路Ｌの各線Ｌ１〜３をそれぞれ断続する開閉器６１、中性線Ｌ２と一方の電圧線Ｌ１との間の電圧Ｖａを検出するセンサー６２、中性線Ｌ２と他方の電圧線Ｌ３との間の電圧Ｖｂを検出するセンサー６３、及びセンサー６２，６３の出力に基づいて開閉器６１を制御する制御系５２から構成されており、例えば太陽光発電システムのインバータ５０に組み込まれている。インバータ５０は、複数のスイッチング素子からなるインバータ主回路５１を備え、太陽電池ＰＶの直流出力を交流電力に変換する。
【０００６】
制御系５２は、例えばマイクロコンピュータを中心に構成され、電圧Ｖａ，Ｖｂの少なくとも一方が適正範囲外の値になったときに、開閉器６１を開状態としてインバータ５０と配電線路Ｌとを切り離す。そして、電圧Ｖａ，Ｖｂのどちらが異常であり、異常が過電圧と不足電圧のどちらであるかを表示器５３によって表示する。
【０００７】
つまり、系統保護装置６０は、電圧Ｖａに対する過電圧継電器（ＯＶＲ）、電圧Ｖａに対する不足電圧継電器（ＵＶＲ）、電圧Ｖｂに対する過電圧継電器（ＯＶＲ）、及び電圧Ｖｂに対する不足電圧継電器（ＵＶＲ）としての機能を有する。なお、電圧の適正範囲は、電力会社によって多少異なるが、例えば基準値が１０１Ｖの場合、概ね８０〜１１５Ｖである。
【０００８】
ところで、系統連系システムにおいては、システム設置時及びその後の定期点検時に、系統保護装置６０の動作試験を行うことが義務づけられている。そして、この試験は、分散電源設備を運転している状態（規定の疑似運転状態を含む）で行わなければならない。
【０００９】
従来は、図４に示すように、出力可変の交流電圧源８０を単３式トランスと呼称される変圧器８５を介して系統保護装置６０に接続し、交流電圧源８０の出力を図示しない電圧計でモニターしながら徐々に変化させて意図的に電圧異常状態をつくり、系統保護装置６０が正しく動作するか否かを調べていた。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
従来では、中性線Ｌ２と各電圧線Ｌ１，Ｌ３との間の電圧Ｖａ，Ｖｂを独立に変化させることができなかった。そのため、電圧Ｖａ，Ｖｂのそれぞれについて個別に試験を行うには、試験に先立って非試験対象側の継電器のトリップ動作を実質的に停止させるマスキング作業を行わなければならない。
【００１１】
すなわち、図４において、電圧Ｖａ側のＯＶＲ１１０及びＵＶＲ１２０の動作試験を行うときには、電圧Ｖｂ側のＯＶＲ２１０及びＵＶＲ２２０のトリップ動作を停止させる。具体的には、制御系５２（図３参照）における電圧適正範囲の設定値を、所定のボタン操作によって一時的に変更し、電圧Ｖｂが本来の適正範囲から多少ずれても制御系５２が適正と判断するようにしておく。
【００１２】
電圧Ｖａ側の試験が終われば、ＯＶＲ２１０及びＵＶＲ２２０の動作設定を元に戻し、電圧Ｖａ側のＯＶＲ１１０及びＵＶＲ１２０のトリップ動作を停止させた状態で、電圧Ｖｂ側の試験を行う。電圧Ｖｂ側の試験が終われば、ＯＶＲ１１０及びＵＶＲ１２０の動作設定を元に戻す。
【００１３】
このように、従来では、一方の電圧Ｖａに対応したＯＶＲ１１０及びＵＶＲ１２０の試験を行った後、試験済のＯＶＲ１１０及びＵＶＲ１２０の動作設定を一旦変更するという操作が避けられないという問題があった。
【００１４】
また、動作設定を変更し、試験後に元に戻す操作が面倒であり、試験の所要時間が長いという問題もあった。変圧器８５を別途用意しておく必要もあった。
本発明は、これらの問題に鑑みてなされたもので、保護継電器の動作設定の変更を不要とし、試験時間の短縮を図ることを目的としている。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明に係る試験装置は、商用電力系統における３線式線路の第１の線路と第２の線路との間に接続された保護継電器、及び第３の線路と前記第２の線路との間に接続された保護継電器とを有し、分散電源設備と商用電力系統とを連系する系統保護装置の試験装置であって、上記系統保護装置が接続された３線式線路の各線にそれぞれ接続される第１、第２及び第３の外部接続端子と、一方の出力端子が前記第２の外部接続端子に接続された第１の電圧出力手段と、一方の出力端子が前記第２の外部接続端子に接続された電圧可変の第２の電圧出力手段と、前記第１の電圧出力手段の他方の出力端子である非試験電圧端子を前記第１の外部接続端子に接続し、且つ前記第２の電圧出力手段の他方の出力端子である試験電圧端子を前記第３の外部接続端子に接続する第１接続状態と、前記非試験電圧端子を前記第３の外部接続端子に接続し、且つ前記試験電圧端子を前記第１の外部接続端子に接続する第２接続状態とを択一的に選択するための接続切換え手段と、を備える。
【００１７】
請求項２に係る試験装置は、商用電力系統における単相３線式線路の一方の電圧線と中性線との間に接続された保護継電器、及び他方の電圧線と前記中性線との間に接続された保護継電器とを有し、分散電源設備と商用電力系統とを連系する系統保護装置の試験装置であって、上記系統保護装置が接続された単相３線式線路の中性線に接続される中性線端子と、前記単相３線式線路の２つの電圧線にそれぞれ接続される第１及び第２の電圧線端子と、一方の出力端子が前記中性線端子に接続された第１の電圧出力手段と、一方の出力端子が前記中性線端子に接続された電圧可変の第２の電圧出力手段と、前記第１の電圧出力手段の他方の出力端子である非試験電圧端子を前記第１の電圧線端子に接続し、且つ前記第２の電圧出力手段の他方の出力端子である試験電圧端子を前記第２の電圧線端子に接続する第１接続状態と、前記非試験電圧端子を前記第２の電圧線端子に接続し、且つ前記試験電圧端子を前記第１の電圧線端子に接続する第２接続状態とを択一的に選択するための接続切換え手段と、を備える。
【００１８】
請求項３の発明に係る試験装置は、前記第２の出力電圧が、前記第１の電圧出力手段の出力電圧との位相差が１８０度の電圧を出力するものである。
【００１９】
【作用】
単層３線式線路内の系統保護装置を試験対象とする場合、第１接続状態では、中性線と第１の電圧線との間に第１電圧出力手段の出力電圧が印加され、それと同時に中性線と第２の電圧線との間に第２電圧出力手段の出力電圧が印加される。
【００２０】
このとき、両方の電圧出力手段の出力電圧を所定値に設定しておくことにより、単相３線式線路における各線間の電圧が適正である通常状態が得られる。その状態で、第２電圧出力手段の出力電圧を変化させれば、第１及び第２の電圧線の内の第２の電圧線のみに対して、電圧異常（過電圧又は不足電圧）を発生させることができる。電圧異常が発生したときに、第２の電圧線に対応した保護継電器が規定どおりにトリップすれば、その保護継電器は適正である。
【００２１】
第２接続状態では、第１接続状態とは逆に、中性線と第１の電圧線との間に第２電圧出力手段の出力電圧が印加され、それと同時に中性線と第２の電圧線との間に第１電圧出力手段の出力電圧が印加される。したがって、第１及び第２の電圧線の内の第１の電圧線のみに対して電圧異常を発生させることができ、第１の電圧線に対応した保護継電器のみを対象として試験を行うことができる。
【００２２】
【実施例】
図１は本発明に係る継電器テスター１の要部の回路図である。
継電器テスター１は、発振回路１１、増幅回路１２、線式変換用の変圧器Ｔ０、非試験電圧出力部２１、一対の試験電圧出力部２２，２３、試験電圧切換えスイッチＳ４、出力スイッチＳ５，Ｓ６、試験対象切換え部３０、ヒューズ４１，４２、電圧計４５，４６、及び３つの外部接続端子Ｒ，Ｎ，Ｔを有している。
【００２３】
継電器テスター１を使用するときには、外部接続端子Ｎは、図示しない系統保護装置が設けられた単相３線式線路Ｌの中性線Ｌ２に接続される。また、外部接続端子Ｒは一方の電圧線Ｌ１に接続され、外部接続端子Ｔは他方の電圧線Ｌ３に接続される。なお、ここでの単相３線式線路Ｌは、図３に示したインバータ５０など、商用電力系統との連系が解除された状態の分散電源設備内の線路である。
【００２４】
発振回路１１は、振幅が数Ｖ程度の商用周波数（５０／６０Ｈｚ）の正弦波電圧信号を出力する。ただし、発振回路１１は、周波数継電器の試験を可能とするために周波数可変とされている。発振回路１１の出力電圧は、増幅回路１２によって数十Ｖ程度の振幅の電圧に増幅されて変圧器Ｔ０の１次側に印加される。
【００２５】
変圧器Ｔ０は、２次側に２つの巻線を有しており、一方の巻線の両端電圧が非試験電圧出力部２１に入力され、他方の巻線の両端電圧が試験電圧出力部２２，２３に並列に入力される。なお、非試験電圧出力部２１と試験電圧出力部２２，２３との間における入力電圧の位相関係は、電圧線Ｌ１，Ｌ３間の電圧の振幅が中性線Ｌ２と各電圧線Ｌ１，Ｌ３との間の電圧の振幅の和となるように選定されている。
【００２６】
非試験電圧出力部２１は、昇圧用変圧器Ｔ３と出力切換えスイッチＳ１とからなり、１００Ｖ電灯線又は２００Ｖ電灯線の基準電圧を非試験電圧Ｖ１として出力する。非試験電圧出力部２１の一方の出力端子ｐ１は、中性線Ｌ２に対応した外部接続端子Ｎに接続されている。また、他方の出力端子ｐ２は、試験対象切換え部３０の一方の選択入力端子ｐ７に接続されている。ただし、出力端子ｐ２と選択入力端子ｐ７との間には、出力スイッチＳ５が挿入されており、それによって外部接続端子Ｎ，Ｒ（Ｎ，Ｔ）間への非試験電圧Ｖ１の印加のオンオフが行われる。
【００２７】
試験電圧出力部２２は、スライダックなどの可変電圧変圧器Ｔ１、昇圧用変圧器Ｔ４、出力切換えスイッチＳ２からなり、１００Ｖ電灯線又は２００Ｖ電灯線のＯＶＲ及びＵＶＲの動作試験のための試験電圧Ｖ２を出力する。
【００２８】
試験電圧出力部２３も、スライダックなどの可変電圧変圧器Ｔ２、昇圧用変圧器Ｔ５、出力切換えスイッチＳ３からなり、１００Ｖ電灯線又は２００Ｖ電灯線のＯＶＲ及びＵＶＲの動作試験のための試験電圧Ｖ３を出力する。
【００２９】
なお、出力切換えスイッチＳ１〜３は連動して切り換わる。出力切換えスイッチＳ１〜３の切換え操作を行うことにより、継電器テスター１を１００Ｖ電灯線用又は２００Ｖ電灯線用の試験装置として使い分けることができる。
【００３０】
試験電圧Ｖ２は可変電圧変圧器Ｔ１の操作状態に応じて連続的に変化し、試験電圧Ｖ３は可変電圧変圧器Ｔ２の操作状態に応じて連続的に変化する。これにより、例えば試験電圧Ｖ２を電圧計４５でモニターしながら変化させて、ＯＶＲ及びＵＶＲのトリップ電圧を測定することができる。また、ＯＶＲ及びＵＶＲの時限試験を行うことができる。
【００３１】
時限試験は、適正範囲内の電圧を印加した状態（正常状態）から適正範囲外の電圧を印加した状態へ切り換え、切換えタイミングからＯＶＲ（又はＵＶＲ）のトリップまでの時間を測定し、応答性の適否を判定する試験である。
【００３２】
本実施例では、試験電圧Ｖ３が、１００Ｖ電灯線又は２００Ｖ電灯線における適正範囲内の適当な値に設定される。その設定値は電圧計４６によって表示される。そして、試験電圧Ｖ２が適正範囲外の値に設定される。なお、図示は省略したが、継電器テスター１には、継電器からのトリップ信号を入力するための端子、計時回路、及び計時結果を表示するための表示器が組み込まれている。
【００３３】
試験電圧切換えスイッチＳ４は、時限試験に際して印加電圧を切り換えるために設けられている。試験電圧切換えスイッチＳ４によって、試験電圧出力部２２の一方の出力端子ｐ４、又は試験電圧出力部２３の一方の出力端子ｐ６が、試験対象切換え部３０の選択入力端子ｐ８に接続される。ただし、試験電圧切換えスイッチＳ４と選択入力端子ｐ８との間には、出力スイッチＳ６が挿入されており、それによって外部接続端子Ｎ，Ｒ（Ｎ，Ｔ）間への試験電圧Ｖ２又は試験電圧Ｖ３の印加のオンオフが行われる。試験電圧出力部２２の他方の出力端子ｐ３、及び試験電圧出力部２３の他方の出力端子ｐ５は、外部接続端子Ｎに接続されている。
【００３４】
試験対象切換え部３０は、例えば連動する２つの入力選択スイッチＳ７，８からなり、第１接続状態と第２接続状態とを択一的に選択するために設けられている。
【００３５】
第１接続状態は、非試験電圧出力部２１の出力端子ｐ２が外部接続端子Ｒに接続され、且つ試験電圧出力部２２の出力端子ｐ４又は試験電圧出力部２３の出力端子ｐ６が外部接続端子Ｔに接続された状態である。また、第２接続状態は、出力端子ｐ２が外部接続端子Ｔに接続され、且つ出力端子ｐ４又は出力端子ｐ６が外部接続端子Ｒに接続された状態である。
【００３６】
第１接続状態では、出力スイッチＳ５，６をオンすると、中性線Ｌ２と電圧線Ｌ１との間に非試験電圧Ｖ１が印加されるとともに、中性線Ｌ２と電圧線Ｌ３に例えば試験電圧Ｖ２が印加される。つまり、電圧線Ｌ３側が試験対象となる。
【００３７】
このとき、試験電圧Ｖ２を適正範囲内の値に設定しておくことにより、単相３線式線路Ｌにおける各線間の電圧が適正である通常状態が得られる。その状態で、試験電圧Ｖ２を変化させれば、一対の電圧線Ｌ１，Ｌ２の一方の電圧線Ｌ２のみに対して、電圧異常（過電圧又は不足電圧）を発生させることができる。電圧異常が発生したときに、電圧線Ｌ２に対応した保護継電器（ＯＶＲ又はＵＶＲ）がトリップすれば、その保護継電器は適正である。
【００３８】
第２接続状態では、第１接続状態とは逆に、中性線Ｌ２と電圧線Ｌ１との間に試験電圧Ｖ２が印加されるとともに、中性線Ｌ２と電圧線Ｌ３との間に非試験電圧Ｖ１が印加される。これにより、電圧線Ｌ１のみに対して電圧異常を発生させることができ、電圧線Ｌ１に対応した保護継電器のみを対象として試験を行うことができる。
【００３９】
このように継電器テスター１を用いれば、試験対象切換え部３０の切換え操作を行うだけで、単相３線式線路Ｌの一方側又は他方側を試験対象とすることができ、保護継電器の動作設定の変更は不要である。したがって、短時間で試験を終えることができる。
【００４０】
図２は他の実施例に係る継電器テスター２の構成を示すブロック図である。
継電器テスター２は、商用電源８０の出力に同期した正弦波電圧信号をそれぞれ出力する２つの発振回路８１，８２、外部接続端子Ｎ，Ｒに出力端子対が接続された増幅回路８３、外部接続端子Ｎ，Ｔに出力端子対が接続された増幅回路８４、試験対象を切り換えるための接続切換え部８５を有している。
【００４１】
接続切換え部８５によって、発振回路８１を増幅回路８３に接続し且つ発振回路８２を増幅回路８４に接続する第１接続状態と、発振回路８１を増幅回路８４に接続し且つ発振回路８２を増幅回路８３に接続する第２接続状態とが選択される。
【００４２】
一方の発振回路８２は、時限試験のための切換えスイッチＳ８２の状態に応じて、振幅の異なる正弦波電圧信号を出力する。また、出力の切換えを正弦波電圧信号の零クロス点で行うように構成されている。これにより、増幅回路８３，８４の前段（低電圧段）で印加電圧のレベルを切り換えることと相まって、切換え時の波形の乱れを少なくすることができ、保護継電器の誤動作を防止することができる。加えて、接続切換え部８５の構成部品に対する耐圧要求が緩和されるので、増幅回路８３，８４の後段で接続を切り換える場合と比べてコストダウンを図ることができる。
【００４３】
なお、増幅回路８３，８４の増幅率の調整によっても、試験電圧を変化させることができる。
上述の実施例においては、単相３線式線路Ｌを例示したが、本発明を３相３線式線路に応用することも可能である。
【００４４】
【発明の効果】
請求項１乃至請求項４の発明によれば、保護継電器の動作設定の変更を不要とし、試験時間の短縮を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る継電器テスターの要部の回路図である。
【図２】他の実施例に係る継電器テスターの構成を示すブロック図である。
【図３】系統保護装置の構成の一例を示す図である。
【図４】従来の試験方法を示す図である。
【符号の説明】
１継電器テスター（保護継電器試験装置）
２１非試験電圧出力部（第１の電圧出力手段）
２２試験電圧出力部（第２の電圧出力手段）
３０試験対象切換え部（接続切換え手段）
Ｌ単相３線式線路（３線式線路）
Ｌ１，Ｌ３電圧線
Ｌ２中性線
Ｎ第１の外部接続端子（第１の電圧線端子）
Ｒ第２の外部接続端子（中性線端子）
Ｔ第３の外部接続端子（第１の電圧線端子）
ｐ１，ｐ３出力端子（一方の出力端子）
ｐ２，ｐ４出力端子（非試験電圧端子）

Claims

商用電力系統における３線式線路の第１の線路と第２の線路との間に接続された保護継電器、及び第３の線路と前記第２の線路との間に接続された保護継電器とを有し、分散電源設備と商用電力系統とを連系する系統保護装置の試験装置であって、
上記系統保護装置が接続された３線式線路の各線にそれぞれ接続される第１、第２及び第３の外部接続端子と、
一方の出力端子が前記第２の外部接続端子に接続された第１の電圧出力手段と、
一方の出力端子が前記第２の外部接続端子に接続された電圧可変の第２の電圧出力手段と、
前記第１の電圧出力手段の他方の出力端子である非試験電圧端子を前記第１の外部接続端子に接続し、且つ前記第２の電圧出力手段の他方の出力端子である試験電圧端子を前記第３の外部接続端子に接続する第１接続状態と、前記非試験電圧端子を前記第３の外部接続端子に接続し、且つ前記試験電圧端子を前記第１の外部接続端子に接続する第２接続状態とを択一的に選択するための接続切換え手段と、
を備えたことを特徴とする系統保護装置試験装置。
商用電力系統における単相３線式線路の一方の電圧線と中性線との間に接続された保護継電器、及び他方の電圧線と前記中性線との間に接続された保護継電器とを有し、分散電源設備と商用電力系統とを連系する系統保護装置の試験装置であって、
上記系統保護装置が接続された単相３線式線路の中性線に接続される中性線端子と、
前記単相３線式線路の２つの電圧線にそれぞれ接続される第１及び第２の電圧線端子と、
一方の出力端子が前記中性線端子に接続された第１の電圧出力手段と、
一方の出力端子が前記中性線端子に接続された電圧可変の第２の電圧出力手段と、
前記第１の電圧出力手段の他方の出力端子である非試験電圧端子を前記第１の電圧線端子に接続し、且つ前記第２の電圧出力手段の他方の出力端子である試験電圧端子を前記第２の電圧線端子に接続する第１接続状態と、前記非試験電圧端子を前記第２の電圧線端子に接続し、且つ前記試験電圧端子を前記第１の電圧線端子に接続する第２接続状態とを択一的に選択するための接続切換え手段と、
を備えたことを特徴とする系統保護装置試験装置。
前記第２の電圧出力手段は、前記第１の電圧出力手段の出力電圧との位相差が１８０度の電圧を出力する
ことを特徴とする請求項１または２記載の系統保護装置試験装置。