JP4073214B2 - 接地装置の接地投入確認方法及び接地投入確認装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、送配電線等の電力系統が接地装置の接点投入により接地されていることを確認する接地投入確認方法、及びこの方法を実施するための接地投入確認装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
接地装置の接点を投入して系統回線を接地する接地投入は、系統保守作業の安全性を確保するため、確実に行われなければならない。通常、接地装置駆動部にはリミットスイッチ等の投入確認センサが設置されており、このセンサ情報から接地投入状態を確認することができる。
しかし、接地装置の接点の接触部に異物が挿入されたり、接触子自体が損傷したりすると、投入確認センサによる検出だけでは接点が確実に投入されているか否かを確認できないこともある。よって、安全性・信頼性を一層確保するため、接地装置の投入状態を直接目視で確認することが行われたりしている。
【０００３】
ここで、ガス絶縁接地装置のような密閉型接地装置では、内部への異物の混入は考えにくく、通常、目視確認することは不要と思われる。しかし、密閉型ゆえに接点の損傷等を目視で確認することは困難である。また、気中接地装置においても、接点位置によっては目視確認が困難なことも多い。
そこで、各種センサを使用して電気的に接点投入を検出することでヒューマンエラーを無くし、目視確認を省力化するニーズは高く、各種の方式が考えられている。
【０００４】
例えば、接地系統の接地線に変流器を設置してその２次側巻線に接続された電源の電流から変流器の１次側電流を検出することにより１次側接地系統の接地状態を確認する方式として、特開昭６０−２４５４３４号公報記載の発明があり、気中電波による送電線の誘導電流を検出する方式を用いたものに特開平０４−２７２６２７号公報記載の発明がある。
【０００５】
また、ガス絶縁接地装置において、外部から注入した電流信号の状態を確認する方式として、特開平０２−２４６７０９号公報記載の発明がある。
更に、接地装置の主接触子の他に確認用の補助接触子及び確認回路を設置し、接点が投入されると補助接触子も接続されて確認回路が閉ループ回路となり、注入した電流信号が還流することを検出して接地装置の動作状態を確認する方式として、特公昭５６−５４６４９号公報や実公昭５７−１３７６号公報に記載された発明がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
既存の接地装置（リミットスイッチのような投入確認センサのみが設置されている装置）を新たに交換することなくそのまま使用して接地投入を確認する方式は、前述の通り各種提案されている。
ここで、接地線に流れる電流を計測すれば、接地装置の投入状態以外に、接地系統の状態を併せて監視することができる。例えば、接地系統に誘導される電流の要因として、多回線が並行している送電系統における隣接運転回線からの誘導電流や、特開平０４−２７２６２７号のように気中電波からの誘導電流が考えられるため、このような接地系統では、単に接地装置の動作監視だけでなく、これら接地系統の誘導電流レベルについても、実際に送電線に上って保守作業する側としては把握しておきたいところである。
【０００７】
上述した誘導電流の有無によって接地装置の投入状態（接地装置の接点の開閉状態）を監視する方式は、電流センサによる電流検出機能だけで判定可能であることから、安価な監視装置を容易に実現することが可能である。また、前述の如く本方式によれば、単に接地装置の投入状態を監視するだけでなく、接地系統の状態そのものを把握・監視することも可能である。
【０００８】
しかしながら、接地線の誘導電流は、系統構成や運用条件により必ずしも得られるとは限らず、特に気中電波から受ける誘導電流は欲しいときに得られるものではないことから、接地装置の状態監視に本方式が常に適用できるとは限らない。
【０００９】
そこで、このように誘導電流が得られない場合、接地系統に何らかの監視信号を故意に注入してその有無を検出することにより、接地投入を確認する方式が考えられる。系統の自端側と相手端側の接地装置が共に動作して接点が閉じている場合、系統回線を含む接地系統の閉ループ回路に前記監視信号（監視電流）が流れることを検出すれば、接地投入状態を確認することができる。
このとき、監視信号の周波数が高いと、系統のリアクタンス成分によりそのインピーダンスが高くなり、電流が流れにくくなる。よって、接地装置の動作監視に当たっては、商用周波数以下程度の低周波数信号を注入した方が効果的であると考えられる。
【００１０】
しかし、このように接地系統に低周波信号を注入する場合には、次の２つの問題がある。
まず、低周波信号の注入により自端側の接地装置の投入状態を確認する際に、相手端側の接地装置が投入されていて系統回線を含む閉ループが形成されていることが前提であり、相手端側の接地装置が開放状態または投入異常の状態では、本方式による投入確認は不可能である。
次に、例えば変流器を使って系統に低周波信号を注入した場合、注入した監視信号の電圧レベルＥは以下の数式１のようになる。
【００１１】
【数１】
Ｅ＝Ａ×ｆ×Ｎ×Ｓ×Ｂ
Ａ：波形率（正弦波の場合は４．４４、矩形波の場合は４）
ｆ：監視信号の周波数
Ｎ：変流器の巻数（貫通型の場合１ターン）
Ｓ：変流器の鉄心断面積
Ｂ：変流器の磁束密度
【００１２】
上記数式１によれば、監視信号の周波数を低くすると信号の電圧レベルが低下し、接地系統への信号注入とその検出を困難にする。
【００１３】
そこで、次に監視信号として高周波信号を注入することを考える。信号の周波数を高くすると、系統のリアクタンス成分によってインピーダンスが高くなり、電流が流れにくくなるが、系統は、抵抗、インダクタンス及びキャパシタによるＲ，Ｌ，Ｃの分布定数回路となっているので、その分布定数回路の共振周波数と同一周波数の監視信号を注入すれば、系統に監視電流を効果的に流すことができる。
【００１４】
上記共振周波数は、系統線路長や相手端の接地装置の動作状態によって異なるが、相手端の接地装置の動作状態に関係なく電流を流すことができるので、いかなる系統構成でも接地系統の自端側の接地装置の投入状態を確認することが可能である。しかし、この共振周波数は上述した系統線路長や相手端側の接地装置の投入状態等の系統条件によって系統ごとに異なるため、その正確な値を事前に特定することは難しい。
また、接地系統であっても、高周波信号を注入すると注入先の系統に高電圧が誘起されたり、高周波信号によって系統に接続されている機器に影響を及ぼす可能性があるので、注意が必要となる。
【００１５】
そこで本発明は、上述した種々の問題点を解消し、系統回線の接地状態を確実かつ容易に確認できるようにした接地装置の接地投入確認方法及び接地投入確認装置を提供しようとするものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、接地装置の接点投入により接地線に流れる接地電流を検出して接地投入状態を確認するようにした接地装置の接地投入確認方法において、
監視電流の周波数を所定範囲で変化させながら接地線への監視電流の注入及び検出を自端側で繰り返し行い、監視電流が検出されたときの監視電流の周波数により分布定数回路としての系統回線の共振周波数を特定し、
当該特定された共振周波数と、相手端の接地状態により異なる系統回線の共振周波数の理論値とから、自端側及び相手端側の接地投入状態を確認するものである。
【００１７】
請求項２記載の発明は、接地装置の接点投入により接地線に流れる接地電流を検出して接地投入状態を確認するようにした接地装置の接地投入確認方法において、
多回線の並行送配電系統のうち停止状態にある自回線について接地装置の接点を投入した際に、自回線の接地線に流れる隣接運転回線からの誘導電流、または、自回線の接地線に流れる充電電流を検出して接地投入状態を確認する第１ステップと、
前記第１ステップにて接地電流が検出されなかった場合に、系統回線の自端側の接地線に低周波数の監視電流を注入し、相手端側の接地線及び前記系統回線を介して形成される閉ループ回路に前記監視電流が流れることを自端側で検出して自端側及び相手端側の接地投入状態を確認する第２ステップと、
前記第２ステップにて接地電流が検出されなかった場合に、監視電流の周波数を所定範囲で変化させながら接地線への監視電流の注入及び検出を自端側で繰り返し行い、監視電流が検出されたときの監視電流の周波数により分布定数回路としての系統回線の共振周波数を特定し、当該特定された共振周波数と相手端の接地状態により異なる系統回線の共振周波数の理論値とから、自端側及び相手端側の接地投入状態を確認する第３ステップと、
を行うものである。
【００１８】
請求項３記載の発明は、接地装置の接点投入により接地線に流れる接地電流を検出して接地投入状態を確認するようにした接地装置の接地投入確認装置において、
指令により周波数を可変とした監視電流を自回線の接地線に注入するための信号注入制御手段と、
系統回線から接地線に流れる接地電流を計測する計測手段と、
前記信号注入制御手段に、注入する周波数と監視電流の注入とを指令する指令手段と、
接地装置の接点を投入した際に前記計測手段にて計測された接地電流の計測値から接地投入状態を判断する第１の判断手段と、
前記指令手段からの指令に基づいて前記信号注入制御手段により低周波数の監視電流を接地線に注入させた際に前記計測手段にて計測された監視電流の計測値から自端側及び相手端側の接地投入状態を判断する第２の判断手段と、
前記指令手段からの指令に基づいて前記信号注入制御手段により監視電流の周波数を所定範囲で変化させながら監視電流を接地線へ注入させた際に前記計測手段にて計測された監視電流の計測値と監視電流の周波数とにより系統回線の共振周波数を特定し、当該特定された共振周波数と相手端の接地状態により異なる系統回線の共振周波数の理論値とから、自端側及び相手端側の接地投入状態を判断する第３の判断手段と、
を備えたものである。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
まず、この実施形態は、系統回線に接続された接地装置の接点が投入されて接地投入状態になったことを電気的に確認するものであり、基本的には、接地線に流れる電流の有無を検出することにより接地投入を確認するものである。
【００２３】
図１は、本実施形態が適用される系統構成を示すものである。
三相送電線等の系統回線２の自端及び相手端の接地線２Ａ，２Ｂには、接点１Ａ’，１Ｂ’を開閉駆動する接地装置１Ａ，１Ｂが接続されている。このうち、自端接地装置１Ａの近傍には、その接点投入状態を確認するための接地投入確認装置３が設置されている。
【００２４】
接地投入確認装置３には、接地線２Ａに流れる電流を計測するための計測ＣＴ４Ｒ，４Ｓ，４Ｔと、接地線２Ａに強制的に監視信号を注入するための信号注入ＣＴ ５Ｒ，５Ｓ，５Ｔが接続されている。なお、信号注入ＣＴは、５Ｚとして示すように三相を一括接続した接地線に１個だけ接続しても良い。
ここで、接地線２Ａに対し各相個別に監視信号を注入する場合は、各相ごとの信号注入ＣＴ ５Ｒ，５Ｓ，５Ｔを用い、三相一括で監視信号を注入する場合には単一の信号注入ＣＴ ５Ｚを用いる。
【００２５】
また、接地投入確認装置３には接地装置１Ａから投入確認指令が入力されており、接地投入確認装置３からは接地装置１Ａの状態表示出力が発せられる。ここで、前記投入確認指令は、接地装置１Ａによる接点１Ａ’の投入状態を確認するべく接地投入確認装置３による確認動作を行わせるための指令である。
【００２６】
送電線等の電力系統回線２は、通常、並行した複数回線により構成される場合が多いため、停止している回線には隣接運転回線から誘導電流が流れることになる。この停止回線が正常に接地されていれば、接地線に誘導電流が流れることになり、このときの誘導電流を計測ＣＴ ４Ｒ，４Ｓ，４Ｔにより検出して接地投入確認装置３により停止回線の接地投入を確認することができる。同様なことは、停止回線の接地線に自回線の充電電流が流れる場合にも言える。
上記のように、隣接運転回線からの誘導電流や自回線の充電電流（以下では、誘導電流により代表させるものとする）を検出して接地投入状態を確認する方式をＳＴＥＰ１とする。
【００２７】
しかし、１回線送電線や全回線停止時のように、系統構成や運用条件によっては、常に誘導電流が得られるとは限らない。このときには、前述した信号注入ＣＴ ５Ｒ，５Ｓ，５Ｔまたは５Ｚを介して接地線２Ａに強制的に監視電流を注入することで、相手端の接地線、系統回線、自端の接地線を含む閉ループ回路で上記監視電流の有無を計測ＣＴ ４Ｒ，４Ｓ，４Ｔにより検出し、接地投入確認装置３によって自端の接地投入状態を検出、判定する。
すなわち、このときに監視電流が検出されれば、自端及び相手端の接地装置は投入状態にあると判定でき、監視電流が検出されなければ、少なくとも自端及び相手端の接地装置の何れか一方または双方が投入されていないと判定することができる。
【００２８】
本発明では、上記信号注入検出方式において、商用周波数程度またはそれ以下の比較的低い周波数の監視信号を注入して検出する低周波信号注入検出方式をＳＴＥＰ２とし、分布定数回路としての系統の共振周波数相当の高周波の監視信号を注入して検出する高周波信号注入検出方式をＳＴＥＰ３とする。
【００２９】
図２は、接地投入確認装置３の内部構成を示すものである。この装置３は、自端の接地線２Ａを流れる電流を計測する計測制御部３１と、計測データや接地投入判定結果、装置の自己診断結果等を無線等により遠隔通信する通信インターフェース（Ｉ／Ｆ）３２と、接地線２Ａに所定周波数の監視信号を注入するための信号注入制御部３３と、装置内の各部へ電源を供給する電源部３４とから構成されている。
【００３０】
上記計測制御部３１は、計測ＣＴ ４Ｒ，４Ｓ，４Ｔに選択的に接続されるスイッチ３１１と、その出力側のＡ／Ｄ変換器３１２と、そのディジタル出力信号が入力されるマイコン３１４と、マイコン３１４の出力信号が加えられるディジタル信号出力部（ＤＯ）３１５と、接地装置１Ａからの投入確認指令及び後述する周波数制御部３３３からのクロック信号ＣＬＫが入力されるディジタル信号入力部（ＤＩ）３１３とを備えている。
【００３１】
また、信号注入制御部３３は、電源部３４に接続された電源供給用のスイッチ３３４と、前記ディジタル信号出力部３１５の出力信号が加えられる周波数制御部３３３と、この周波数制御部３３３からのクロック信号ＣＬＫが入力される周波数可変信号源３３２と、その出力側の監視ＣＴ３３５と、周波数可変信号源３３２の出力信号（監視信号）を信号注入ＣＴ ５Ｒ，５Ｓ，５Ｔまたは５Ｚに選択的に印加するためのスイッチ３３１とからなっている。
なお、前記スイッチ３１１，３３１，３３４はマイコン３１４からディジタル信号出力部３１５を介して開閉制御されるものである。
【００３２】
以下、接地投入確認装置３の動作を説明する。
図１の接地装置１Ａが動作していない通常の系統運用時は、計測制御部３１と通信インターフェース３２だけが動作しており、マイコン３１４による装置の自己診断を常時行っている。この時、信号注入制御部３３は動作している必要がないので、必要時以外は内部のスイッチ３３４をＯＦＦして周波数可変信号源３３２への電源供給を停止し、不要な電源消費を抑制している。
【００３３】
また、通常の系統運用時には接地装置１Ａの接点１Ａ’は開放状態であるから、接地線２Ａには系統の誘導電流は流れず、たとえ接地線２Ａに監視信号を注入したとしても、相手端接地装置１Ｂの接点１Ｂ’、系統回線２及び自端接地装置１Ａの接点１Ａ’を含む閉ループ回路が形成されずに接地線２Ａには電流が流れないので、計測ＣＴ ４Ｒ，４Ｓ，４Ｔから監視電流は検出されない。
【００３４】
よって、接地装置１Ａが動作していない時には、定期的に信号注入制御部３３と信号注入ＣＴ ５Ｒ，５Ｓ，５Ｔまたは５Ｚまでの信号回路、及び、計測制御部３１のＡ／Ｄ変換器３１２等の計測入力が正常か否かを点検するため、定周期で信号注入制御部３３の電源供給スイッチ３３４をＯＮにする。これにより、信号注入ＣＴ ５Ｒ，５Ｓ，５Ｔまたは５Ｚに監視信号を印加すると同時に、計測制御部３１のスイッチ３１１を切り替えながら、信号注入制御部３３の監視ＣＴ３３５により信号注入ＣＴ ５Ｒ，５Ｓ，５Ｔまたは５Ｚに周波数可変信号源３３２による既知レベルの励磁電流が流れることを監視し、かつ接地線２Ａの計測ＣＴ ４Ｒ，４Ｓ，４Ｔからは監視電流が検出されないことを確認する。
【００３５】
前述したＳＴＥＰ１の誘導電流検出方式では、信号注入制御部３３の動作を停止させたまま、接地装置１Ａからの投入確認指令をディジタル信号入力部３１３に取り込み、この投入確認指令をトリガーにして、接地線２Ａに流れる誘導電流が計測ＣＴ ４Ｒ，４Ｓ，４Ｔから得られることをマイコン３１４により確認し、接地投入状態を確認、判定する。
そして、全回線停止等によって誘導電流がある一定時間得られない場合には、前記ＳＴＥＰ２、ＳＴＥＰ３の信号注入検出方式により、接地投入状態を確認する。
【００３６】
これらの信号注入検出方式では、信号注入制御部３３の電源供給スイッチ３３４をＯＮとして、周波数制御部３３３及び周波数可変信号源３３２により制御される各種周波数の監視信号を、スイッチ３３１及び信号注入ＣＴ ５Ｒ，５Ｓ，５Ｔまたは５Ｚを経由して接地線２Ａに強制的に注入する。
そして、相手端の接地線２Ｂ、系統回線２及び自端の接地線２Ａを含む閉ループ回路を経た監視信号を計測ＣＴ ４Ｒ，４Ｓ，４Ｔにより計測することで、接地投入状態を確認する。
【００３７】
なお、図２の構成において、信号注入ＣＴを三相一括の５Ｚとした場合は、信号注入制御部３３のスイッチ３３１は不要となり、周波数可変信号源３３２と信号注入ＣＴ ５Ｚとが直結された構成となる。
また、周波数制御部３３３の出力であるクロック信号ＣＬＫを計測制御部３１にディジタル信号入力部３１３経由で取り込むことで、監視信号の周波数の把握と周波数制御部３３３の監視とを同時に行うことが可能である。
【００３８】
図３は、前記各ＳＴＥＰ（誘導電流検出方式及び信号注入検出方式）の処理を示すフローチャートであり、主として図２の接地投入確認装置３により実行される処理である。
接地装置１Ａからの投入確認指令が入力されると（Ｓ１）、ＳＴＥＰ１の誘導電流検出方式として、まず各相の検出フラグｒ＝ｓ＝ｔ＝０とした後、各相の接地線２Ａに流れる誘導電流を計測ＣＴ ４Ｒ，４Ｓ，４ＴによりＲ相から順に計測し（Ｓ２）、誘導電流の有無を判定する（Ｓ３）。各相の誘導電流を検出するたびに前記検出フラグを１にすると共に、全相の誘導電流を検出（検出フラグｒ＝ｓ＝ｔ＝１）した旨の判定処理（Ｓ４）によりＳ２３へジャンプして、接地投入状態が正常である旨を表示出力する。この表示出力は、図２における通信インターフェース３２やディジタル信号出力部３１５を介して実行される。
ここで、誘導電流がある一定時間検出されない相があった場合、Ｓ４のNo分岐を経て次のＳＴＥＰ２の処理へ移行する。
【００３９】
ＳＴＥＰ２の低周波信号注入検出方式では、接地線２Ａに商用周波数相当またはそれ以下の低周波数の監視信号を注入するものであるが、この信号注入はＳＴＥＰ１で接地投入が確認できなかった相（誘導電流が検出されなかった相）のみを対象として行う。また、低周波信号を注入する前に、必ず接地線２Ａに誘導電流が存在しないことを確認し（Ｓ５，Ｓ６）、その後に、Ｓ７にて低周波信号を注入する。上記の確認処理（Ｓ５，Ｓ６）を入れることで、誘導電流の存在時に信号注入ＣＴ ５Ｒ，５Ｓ，５Ｔまたは５Ｚから信号注入制御部３３への逆入力による障害が発生することを回避している。
この逆入力による障害を防止するために信号注入制御部３３に設けられる制御回路については、後に図５を用いて説明する。
なお、低周波信号の注入は、信号注入制御部３３内の周波数可変信号源３３２、スイッチ３３１及び信号注入ＣＴ ５Ｒ，５Ｓ，５Ｔまたは５Ｚを介して行われる。
【００４０】
次に、上記Ｓ７で注入された低周波信号を計測ＣＴにより計測してその有無を判定し（Ｓ８，Ｓ９）、前記ＳＴＥＰ１の結果と合わせて全相の接地電流が検出されると各相の検出フラグｓ＝ｒ＝ｔ＝１となり、監視信号の注入停止（Ｓ１０）及び判定処理（Ｓ１１）を経て、接地投入状態が正常である旨を表示出力する（Ｓ２３）。
【００４１】
接地線２Ａに低周波の監視信号を注入する場合、図４（ａ）に示すように相手端も接地状態であることによって系統回線２を含む閉ループに監視電流が流れるが、相手端が接地状態でない場合には監視電流が流れないため、自端の接地装置１Ａが投入状態か否かの判定は不可能である。この図４（ａ）において、Ｒ＋ｊＸは系統のインピーダンスであり、Ｒは抵抗成分、Ｘはリアクタンス成分である。なお、低周波信号に対しては、系統回線２と接地間に存在する容量成分は無視することができる。
このように、ＳＴＥＰ２による低周波信号注入検出方式では自端側の接地投入を確認できないことがあるので、その場合には、引き続きＳＴＥＰ３の高周波信号注入検出方式に移行する。
【００４２】
系統への高周波の監視信号の注入を考える場合、図４（ｂ）に示す如く系統回線２はＲ，Ｌ，Ｃによる分布定数回路として考えられる。この分布定数回路の共振周波数相当の高周波信号を接地線２Ａに注入すれば、容量成分Ｃを通して効果的に電流が流れることになる。この時、相手端の接地装置１Ｂ（接点１Ｂ’）の開閉状態で系統共振周波数が大きく変化するが、何れの状態でも共振周波数は存在するため、相手端の接地状態に関係なく監視電流を流すことが可能であり、この監視電流を検出することで自端の接地装置１Ａの接地投入状態を確認することができる。
【００４３】
再び図３において、ＳＴＥＰ３の高周波信号注入検出方式による判定処理は、前段のＳＴＥＰ１，ＳＴＥＰ２により接地投入が確認できなかった相のみに対して実行される。
ここで、高周波信号を注入する前に、ＳＴＥＰ２の時と同様に必ず接地線２Ａに誘導電流が存在しないことを確認する（Ｓ１２，Ｓ１３）。また、前述したように、系統に高周波信号を印加することで、系統構成や運用条件によっては、高周波信号により系統に高い電圧が誘起されたり、系統に接続されている機器に高周波信号が印加されてしまう問題が考えられる。よって、本実施形態に係る接地投入確認装置のユーザーが、必要に応じてＳＴＥＰ３の処理をロックできる機能を有している（Ｓ１４）。
【００４４】
上述したＳ１２〜Ｓ１４等からなるＳＴＥＰ３の使用条件が満足すれば、周波数ｆの高周波信号を監視信号として注入することになる（Ｓ１５）。ここで、監視信号の周波数ｆは、系統の共振周波数相当の信号とすることで接地線２Ａに流れる電流の大きさにピーク点が現れることになるが、この共振周波数は、系統線路長や相手端の接地状態のように系統構成や運用条件に左右されるため、事前に共振周波数を特定して注入するのは困難である。
【００４５】
そこで、Ｓ１５〜Ｓ１９において、注入する高周波信号の周波数ｆをＦｍｉｎ値からＦｍａｘ値までΔｆ刻みで加算しつつ変化（スイープ）させながらＳ１６，Ｓ１７により注入電流の有無を検出し、検出された相については検出フラグを１にして監視信号の注入を停止する（Ｓ２０）。
上記Ｓ１７による検出結果と前段のＳＴＥＰ１、ＳＴＥＰ２の判定結果とを合わせて、全相につき監視電流が検出されると各相の検出フラグｒ＝ｓ＝ｔ＝１となり、判定処理（Ｓ２１）を経て接地投入状態が正常である旨を表示出力する（Ｓ２３）。ここで、注入する高周波信号の周波数のスイープについては、後述する図６により説明する。
【００４６】
ＳＴＥＰ１，ＳＴＥＰ２，ＳＴＥＰ３により接地電流（誘導電流や監視電流）を検出できなかった場合は、接地装置１Ａの接点異常または接触部に異物が挿入したと判定し、接地装置投入異常を表示出力する（Ｓ２２）。
【００４７】
次に、図５は信号注入制御部３３の出力制御回路を示している。図５において、３３１Ｒｘ，３３１Ｓｘ，３３１Ｔｘは各相の監視信号が入力されるアンドゲート、３３１Ｒａ，３３１Ｓａ，３３１Ｔａは上記アンドゲートの出力によって動作するａ接点、３３１Ｒｂ，３３１Ｓｂ，３３１Ｔｂは上記アンドゲートの出力によって動作するｂ接点、３３１ｙは各相の信号注入ＣＴ ５Ｒ，５Ｓ，５Ｔの両端にそれぞれ接続された保護素子である。なお、ａ接点３３１Ｒａ，３３１Ｓａ，３３１Ｔａ及びｂ接点３３１Ｒｂ，３３１Ｓｂ，３３１Ｔｂは図２におけるスイッチ３３１に相当する。
【００４８】
通常、監視信号を注入しないときは、ｂ接点３３１Ｒｂ，３３１Ｓｂ，３３１Ｔｂが閉じており、逆にａ接点３３１Ｒａ，３３１Ｓａ，３３１Ｔａは開いている。
これにより、信号注入ＣＴ ５Ｒ，５Ｓ，５Ｔまたは５Ｚから系統の誘導電流等の逆入力信号が入ってきても、これらの信号が周波数可変信号源３３２に入力されることはない。よって、前述した図３のＳ６等のように、確実に誘導電流等が無いことを確認したのちに、アンドゲートの出力によって上記ａ接点、ｂ接点を切り換えて監視信号を注入する。
【００４９】
次に、図６は前記ＳＴＥＰ２，ＳＴＥＰ３において接地線に注入される監視信号の波形例を示している。
この種の監視信号としては、正弦波信号や矩形波信号が考えられるが、本実施形態では周波数可変信号源３３２の構成を簡略化して容易に実現するために、監視信号を矩形波としている。
【００５０】
図６（ａ）のように、ＳＴＥＰ２における低周波信号をここでは商用周波数の５０Ｈｚ相当とし、図６（ｂ）のように、ＳＴＥＰ３における高周波信号は１０ｍｓ周期で信号注入と停止を繰り返しながら周波数ｆをＦｍｉｎからＦｍａｘまでΔｆ刻みで変化させている。
これにより、同一周期の矩形波がある一定間隔で複数回得られることから、計測制御部３１では、監視電流の検出判定動作を複数回実施することが可能であり、過渡的なノイズ信号と監視信号とを区別して計測、判定することが可能となる。
【００５１】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、接地投入状態を電気的に確認することから、接地装置の接点の損傷や接点への異物挿入による電気的な接地不良を確実に検出することが可能である。また、隣接運転回線からの誘導電流を計測することで接地系統の状態を監視でき、その誘導電流レベルから隣接運転回線の状態も推定することができる。
また、誘導電流が得られないような系統でも、監視信号として低周波信号または高周波スイープ信号を注入してこれらを検出することにより、あらゆる形態の系統を対象として確実に接地投入状態を確認することができる。
【００５２】
更に、例えば図４（ｂ）のような系統回線では、相手端の接地状態により系統回線の共振周波数は大きく変化するが、この共振周波数の理論値は、系統定数がわかれば容易に計算可能である。よって、前述したＳＴＥＰ３の高周波信号注入検出方式によれば系統の共振周波数を把握できることから、系統定数や系統条件が把握できれば、この共振周波数の信号を注入して検出することで、相手端の接地状態まで自端から判定することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態が適用される系統構成を示す図である。
【図２】図１における接地投入確認装置の構成図である。
【図３】本発明の実施形態の動作を示すフローチャートである。
【図４】信号注入検出方式における監視電流経路の説明図である。
【図５】本発明の実施形態における信号注入制御部の出力制御回路の構成図である。
【図６】本発明の実施形態における監視信号の波形例等を示す図である。
【符号の説明】
１Ａ 自端接地装置
１Ｂ 相手端接地装置
１Ａ’，１Ｂ’ 接点
２ 系統回線
２Ａ，２Ｂ 接地線
３ 接地投入確認装置
４Ｒ，４Ｓ，４Ｔ 計測ＣＴ
５Ｒ，５Ｓ，５Ｔ，５Ｚ 信号注入ＣＴ
３１ 計測制御部
３２ 通信インターフェース
３３ 信号注入制御部
３４ 電源部
３１１，３３１，３３４ スイッチ
３１２ Ａ／Ｄ変換器
３１３ ディジタル信号入力部（ＤＩ）
３１４ マイコン
３１５ ディジタル信号出力部（ＤＯ）
３３１Ｒａ，３３１Ｓａ，３３１Ｔａ ａ接点
３３１Ｒｂ，３３１Ｓｂ，３３１Ｔｂ ｂ接点
３３１Ｒｘ，３３１Ｓｘ，３３１Ｔｘ アンドゲート
３３１ｙ 保護素子
３３２ 周波数可変信号源
３３３ 周波数制御部
３３５ 監視ＣＴ
【発明の属する技術分野】
本発明は、送配電線等の電力系統が接地装置の接点投入により接地されていることを確認する接地投入確認方法、及びこの方法を実施するための接地投入確認装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
接地装置の接点を投入して系統回線を接地する接地投入は、系統保守作業の安全性を確保するため、確実に行われなければならない。通常、接地装置駆動部にはリミットスイッチ等の投入確認センサが設置されており、このセンサ情報から接地投入状態を確認することができる。
しかし、接地装置の接点の接触部に異物が挿入されたり、接触子自体が損傷したりすると、投入確認センサによる検出だけでは接点が確実に投入されているか否かを確認できないこともある。よって、安全性・信頼性を一層確保するため、接地装置の投入状態を直接目視で確認することが行われたりしている。
【０００３】
ここで、ガス絶縁接地装置のような密閉型接地装置では、内部への異物の混入は考えにくく、通常、目視確認することは不要と思われる。しかし、密閉型ゆえに接点の損傷等を目視で確認することは困難である。また、気中接地装置においても、接点位置によっては目視確認が困難なことも多い。
そこで、各種センサを使用して電気的に接点投入を検出することでヒューマンエラーを無くし、目視確認を省力化するニーズは高く、各種の方式が考えられている。
【０００４】
例えば、接地系統の接地線に変流器を設置してその２次側巻線に接続された電源の電流から変流器の１次側電流を検出することにより１次側接地系統の接地状態を確認する方式として、特開昭６０−２４５４３４号公報記載の発明があり、気中電波による送電線の誘導電流を検出する方式を用いたものに特開平０４−２７２６２７号公報記載の発明がある。
【０００５】
また、ガス絶縁接地装置において、外部から注入した電流信号の状態を確認する方式として、特開平０２−２４６７０９号公報記載の発明がある。
更に、接地装置の主接触子の他に確認用の補助接触子及び確認回路を設置し、接点が投入されると補助接触子も接続されて確認回路が閉ループ回路となり、注入した電流信号が還流することを検出して接地装置の動作状態を確認する方式として、特公昭５６−５４６４９号公報や実公昭５７−１３７６号公報に記載された発明がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
既存の接地装置（リミットスイッチのような投入確認センサのみが設置されている装置）を新たに交換することなくそのまま使用して接地投入を確認する方式は、前述の通り各種提案されている。
ここで、接地線に流れる電流を計測すれば、接地装置の投入状態以外に、接地系統の状態を併せて監視することができる。例えば、接地系統に誘導される電流の要因として、多回線が並行している送電系統における隣接運転回線からの誘導電流や、特開平０４−２７２６２７号のように気中電波からの誘導電流が考えられるため、このような接地系統では、単に接地装置の動作監視だけでなく、これら接地系統の誘導電流レベルについても、実際に送電線に上って保守作業する側としては把握しておきたいところである。
【０００７】
上述した誘導電流の有無によって接地装置の投入状態（接地装置の接点の開閉状態）を監視する方式は、電流センサによる電流検出機能だけで判定可能であることから、安価な監視装置を容易に実現することが可能である。また、前述の如く本方式によれば、単に接地装置の投入状態を監視するだけでなく、接地系統の状態そのものを把握・監視することも可能である。
【０００８】
しかしながら、接地線の誘導電流は、系統構成や運用条件により必ずしも得られるとは限らず、特に気中電波から受ける誘導電流は欲しいときに得られるものではないことから、接地装置の状態監視に本方式が常に適用できるとは限らない。
【０００９】
そこで、このように誘導電流が得られない場合、接地系統に何らかの監視信号を故意に注入してその有無を検出することにより、接地投入を確認する方式が考えられる。系統の自端側と相手端側の接地装置が共に動作して接点が閉じている場合、系統回線を含む接地系統の閉ループ回路に前記監視信号（監視電流）が流れることを検出すれば、接地投入状態を確認することができる。
このとき、監視信号の周波数が高いと、系統のリアクタンス成分によりそのインピーダンスが高くなり、電流が流れにくくなる。よって、接地装置の動作監視に当たっては、商用周波数以下程度の低周波数信号を注入した方が効果的であると考えられる。
【００１０】
しかし、このように接地系統に低周波信号を注入する場合には、次の２つの問題がある。
まず、低周波信号の注入により自端側の接地装置の投入状態を確認する際に、相手端側の接地装置が投入されていて系統回線を含む閉ループが形成されていることが前提であり、相手端側の接地装置が開放状態または投入異常の状態では、本方式による投入確認は不可能である。
次に、例えば変流器を使って系統に低周波信号を注入した場合、注入した監視信号の電圧レベルＥは以下の数式１のようになる。
【００１１】
【数１】
Ｅ＝Ａ×ｆ×Ｎ×Ｓ×Ｂ
Ａ：波形率（正弦波の場合は４．４４、矩形波の場合は４）
ｆ：監視信号の周波数
Ｎ：変流器の巻数（貫通型の場合１ターン）
Ｓ：変流器の鉄心断面積
Ｂ：変流器の磁束密度
【００１２】
上記数式１によれば、監視信号の周波数を低くすると信号の電圧レベルが低下し、接地系統への信号注入とその検出を困難にする。
【００１３】
そこで、次に監視信号として高周波信号を注入することを考える。信号の周波数を高くすると、系統のリアクタンス成分によってインピーダンスが高くなり、電流が流れにくくなるが、系統は、抵抗、インダクタンス及びキャパシタによるＲ，Ｌ，Ｃの分布定数回路となっているので、その分布定数回路の共振周波数と同一周波数の監視信号を注入すれば、系統に監視電流を効果的に流すことができる。
【００１４】
上記共振周波数は、系統線路長や相手端の接地装置の動作状態によって異なるが、相手端の接地装置の動作状態に関係なく電流を流すことができるので、いかなる系統構成でも接地系統の自端側の接地装置の投入状態を確認することが可能である。しかし、この共振周波数は上述した系統線路長や相手端側の接地装置の投入状態等の系統条件によって系統ごとに異なるため、その正確な値を事前に特定することは難しい。
また、接地系統であっても、高周波信号を注入すると注入先の系統に高電圧が誘起されたり、高周波信号によって系統に接続されている機器に影響を及ぼす可能性があるので、注意が必要となる。
【００１５】
そこで本発明は、上述した種々の問題点を解消し、系統回線の接地状態を確実かつ容易に確認できるようにした接地装置の接地投入確認方法及び接地投入確認装置を提供しようとするものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、接地装置の接点投入により接地線に流れる接地電流を検出して接地投入状態を確認するようにした接地装置の接地投入確認方法において、
監視電流の周波数を所定範囲で変化させながら接地線への監視電流の注入及び検出を自端側で繰り返し行い、監視電流が検出されたときの監視電流の周波数により分布定数回路としての系統回線の共振周波数を特定し、
当該特定された共振周波数と、相手端の接地状態により異なる系統回線の共振周波数の理論値とから、自端側及び相手端側の接地投入状態を確認するものである。
【００１７】
請求項２記載の発明は、接地装置の接点投入により接地線に流れる接地電流を検出して接地投入状態を確認するようにした接地装置の接地投入確認方法において、
多回線の並行送配電系統のうち停止状態にある自回線について接地装置の接点を投入した際に、自回線の接地線に流れる隣接運転回線からの誘導電流、または、自回線の接地線に流れる充電電流を検出して接地投入状態を確認する第１ステップと、
前記第１ステップにて接地電流が検出されなかった場合に、系統回線の自端側の接地線に低周波数の監視電流を注入し、相手端側の接地線及び前記系統回線を介して形成される閉ループ回路に前記監視電流が流れることを自端側で検出して自端側及び相手端側の接地投入状態を確認する第２ステップと、
前記第２ステップにて接地電流が検出されなかった場合に、監視電流の周波数を所定範囲で変化させながら接地線への監視電流の注入及び検出を自端側で繰り返し行い、監視電流が検出されたときの監視電流の周波数により分布定数回路としての系統回線の共振周波数を特定し、当該特定された共振周波数と相手端の接地状態により異なる系統回線の共振周波数の理論値とから、自端側及び相手端側の接地投入状態を確認する第３ステップと、
を行うものである。
【００１８】
請求項３記載の発明は、接地装置の接点投入により接地線に流れる接地電流を検出して接地投入状態を確認するようにした接地装置の接地投入確認装置において、
指令により周波数を可変とした監視電流を自回線の接地線に注入するための信号注入制御手段と、
系統回線から接地線に流れる接地電流を計測する計測手段と、
前記信号注入制御手段に、注入する周波数と監視電流の注入とを指令する指令手段と、
接地装置の接点を投入した際に前記計測手段にて計測された接地電流の計測値から接地投入状態を判断する第１の判断手段と、
前記指令手段からの指令に基づいて前記信号注入制御手段により低周波数の監視電流を接地線に注入させた際に前記計測手段にて計測された監視電流の計測値から自端側及び相手端側の接地投入状態を判断する第２の判断手段と、
前記指令手段からの指令に基づいて前記信号注入制御手段により監視電流の周波数を所定範囲で変化させながら監視電流を接地線へ注入させた際に前記計測手段にて計測された監視電流の計測値と監視電流の周波数とにより系統回線の共振周波数を特定し、当該特定された共振周波数と相手端の接地状態により異なる系統回線の共振周波数の理論値とから、自端側及び相手端側の接地投入状態を判断する第３の判断手段と、
を備えたものである。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、図に沿って本発明の実施形態を説明する。
まず、この実施形態は、系統回線に接続された接地装置の接点が投入されて接地投入状態になったことを電気的に確認するものであり、基本的には、接地線に流れる電流の有無を検出することにより接地投入を確認するものである。
【００２３】
図１は、本実施形態が適用される系統構成を示すものである。
三相送電線等の系統回線２の自端及び相手端の接地線２Ａ，２Ｂには、接点１Ａ’，１Ｂ’を開閉駆動する接地装置１Ａ，１Ｂが接続されている。このうち、自端接地装置１Ａの近傍には、その接点投入状態を確認するための接地投入確認装置３が設置されている。
【００２４】
接地投入確認装置３には、接地線２Ａに流れる電流を計測するための計測ＣＴ４Ｒ，４Ｓ，４Ｔと、接地線２Ａに強制的に監視信号を注入するための信号注入ＣＴ ５Ｒ，５Ｓ，５Ｔが接続されている。なお、信号注入ＣＴは、５Ｚとして示すように三相を一括接続した接地線に１個だけ接続しても良い。
ここで、接地線２Ａに対し各相個別に監視信号を注入する場合は、各相ごとの信号注入ＣＴ ５Ｒ，５Ｓ，５Ｔを用い、三相一括で監視信号を注入する場合には単一の信号注入ＣＴ ５Ｚを用いる。
【００２５】
また、接地投入確認装置３には接地装置１Ａから投入確認指令が入力されており、接地投入確認装置３からは接地装置１Ａの状態表示出力が発せられる。ここで、前記投入確認指令は、接地装置１Ａによる接点１Ａ’の投入状態を確認するべく接地投入確認装置３による確認動作を行わせるための指令である。
【００２６】
送電線等の電力系統回線２は、通常、並行した複数回線により構成される場合が多いため、停止している回線には隣接運転回線から誘導電流が流れることになる。この停止回線が正常に接地されていれば、接地線に誘導電流が流れることになり、このときの誘導電流を計測ＣＴ ４Ｒ，４Ｓ，４Ｔにより検出して接地投入確認装置３により停止回線の接地投入を確認することができる。同様なことは、停止回線の接地線に自回線の充電電流が流れる場合にも言える。
上記のように、隣接運転回線からの誘導電流や自回線の充電電流（以下では、誘導電流により代表させるものとする）を検出して接地投入状態を確認する方式をＳＴＥＰ１とする。
【００２７】
しかし、１回線送電線や全回線停止時のように、系統構成や運用条件によっては、常に誘導電流が得られるとは限らない。このときには、前述した信号注入ＣＴ ５Ｒ，５Ｓ，５Ｔまたは５Ｚを介して接地線２Ａに強制的に監視電流を注入することで、相手端の接地線、系統回線、自端の接地線を含む閉ループ回路で上記監視電流の有無を計測ＣＴ ４Ｒ，４Ｓ，４Ｔにより検出し、接地投入確認装置３によって自端の接地投入状態を検出、判定する。
すなわち、このときに監視電流が検出されれば、自端及び相手端の接地装置は投入状態にあると判定でき、監視電流が検出されなければ、少なくとも自端及び相手端の接地装置の何れか一方または双方が投入されていないと判定することができる。
【００２８】
本発明では、上記信号注入検出方式において、商用周波数程度またはそれ以下の比較的低い周波数の監視信号を注入して検出する低周波信号注入検出方式をＳＴＥＰ２とし、分布定数回路としての系統の共振周波数相当の高周波の監視信号を注入して検出する高周波信号注入検出方式をＳＴＥＰ３とする。
【００２９】
図２は、接地投入確認装置３の内部構成を示すものである。この装置３は、自端の接地線２Ａを流れる電流を計測する計測制御部３１と、計測データや接地投入判定結果、装置の自己診断結果等を無線等により遠隔通信する通信インターフェース（Ｉ／Ｆ）３２と、接地線２Ａに所定周波数の監視信号を注入するための信号注入制御部３３と、装置内の各部へ電源を供給する電源部３４とから構成されている。
【００３０】
上記計測制御部３１は、計測ＣＴ ４Ｒ，４Ｓ，４Ｔに選択的に接続されるスイッチ３１１と、その出力側のＡ／Ｄ変換器３１２と、そのディジタル出力信号が入力されるマイコン３１４と、マイコン３１４の出力信号が加えられるディジタル信号出力部（ＤＯ）３１５と、接地装置１Ａからの投入確認指令及び後述する周波数制御部３３３からのクロック信号ＣＬＫが入力されるディジタル信号入力部（ＤＩ）３１３とを備えている。
【００３１】
また、信号注入制御部３３は、電源部３４に接続された電源供給用のスイッチ３３４と、前記ディジタル信号出力部３１５の出力信号が加えられる周波数制御部３３３と、この周波数制御部３３３からのクロック信号ＣＬＫが入力される周波数可変信号源３３２と、その出力側の監視ＣＴ３３５と、周波数可変信号源３３２の出力信号（監視信号）を信号注入ＣＴ ５Ｒ，５Ｓ，５Ｔまたは５Ｚに選択的に印加するためのスイッチ３３１とからなっている。
なお、前記スイッチ３１１，３３１，３３４はマイコン３１４からディジタル信号出力部３１５を介して開閉制御されるものである。
【００３２】
以下、接地投入確認装置３の動作を説明する。
図１の接地装置１Ａが動作していない通常の系統運用時は、計測制御部３１と通信インターフェース３２だけが動作しており、マイコン３１４による装置の自己診断を常時行っている。この時、信号注入制御部３３は動作している必要がないので、必要時以外は内部のスイッチ３３４をＯＦＦして周波数可変信号源３３２への電源供給を停止し、不要な電源消費を抑制している。
【００３３】
また、通常の系統運用時には接地装置１Ａの接点１Ａ’は開放状態であるから、接地線２Ａには系統の誘導電流は流れず、たとえ接地線２Ａに監視信号を注入したとしても、相手端接地装置１Ｂの接点１Ｂ’、系統回線２及び自端接地装置１Ａの接点１Ａ’を含む閉ループ回路が形成されずに接地線２Ａには電流が流れないので、計測ＣＴ ４Ｒ，４Ｓ，４Ｔから監視電流は検出されない。
【００３４】
よって、接地装置１Ａが動作していない時には、定期的に信号注入制御部３３と信号注入ＣＴ ５Ｒ，５Ｓ，５Ｔまたは５Ｚまでの信号回路、及び、計測制御部３１のＡ／Ｄ変換器３１２等の計測入力が正常か否かを点検するため、定周期で信号注入制御部３３の電源供給スイッチ３３４をＯＮにする。これにより、信号注入ＣＴ ５Ｒ，５Ｓ，５Ｔまたは５Ｚに監視信号を印加すると同時に、計測制御部３１のスイッチ３１１を切り替えながら、信号注入制御部３３の監視ＣＴ３３５により信号注入ＣＴ ５Ｒ，５Ｓ，５Ｔまたは５Ｚに周波数可変信号源３３２による既知レベルの励磁電流が流れることを監視し、かつ接地線２Ａの計測ＣＴ ４Ｒ，４Ｓ，４Ｔからは監視電流が検出されないことを確認する。
【００３５】
前述したＳＴＥＰ１の誘導電流検出方式では、信号注入制御部３３の動作を停止させたまま、接地装置１Ａからの投入確認指令をディジタル信号入力部３１３に取り込み、この投入確認指令をトリガーにして、接地線２Ａに流れる誘導電流が計測ＣＴ ４Ｒ，４Ｓ，４Ｔから得られることをマイコン３１４により確認し、接地投入状態を確認、判定する。
そして、全回線停止等によって誘導電流がある一定時間得られない場合には、前記ＳＴＥＰ２、ＳＴＥＰ３の信号注入検出方式により、接地投入状態を確認する。
【００３６】
これらの信号注入検出方式では、信号注入制御部３３の電源供給スイッチ３３４をＯＮとして、周波数制御部３３３及び周波数可変信号源３３２により制御される各種周波数の監視信号を、スイッチ３３１及び信号注入ＣＴ ５Ｒ，５Ｓ，５Ｔまたは５Ｚを経由して接地線２Ａに強制的に注入する。
そして、相手端の接地線２Ｂ、系統回線２及び自端の接地線２Ａを含む閉ループ回路を経た監視信号を計測ＣＴ ４Ｒ，４Ｓ，４Ｔにより計測することで、接地投入状態を確認する。
【００３７】
なお、図２の構成において、信号注入ＣＴを三相一括の５Ｚとした場合は、信号注入制御部３３のスイッチ３３１は不要となり、周波数可変信号源３３２と信号注入ＣＴ ５Ｚとが直結された構成となる。
また、周波数制御部３３３の出力であるクロック信号ＣＬＫを計測制御部３１にディジタル信号入力部３１３経由で取り込むことで、監視信号の周波数の把握と周波数制御部３３３の監視とを同時に行うことが可能である。
【００３８】
図３は、前記各ＳＴＥＰ（誘導電流検出方式及び信号注入検出方式）の処理を示すフローチャートであり、主として図２の接地投入確認装置３により実行される処理である。
接地装置１Ａからの投入確認指令が入力されると（Ｓ１）、ＳＴＥＰ１の誘導電流検出方式として、まず各相の検出フラグｒ＝ｓ＝ｔ＝０とした後、各相の接地線２Ａに流れる誘導電流を計測ＣＴ ４Ｒ，４Ｓ，４ＴによりＲ相から順に計測し（Ｓ２）、誘導電流の有無を判定する（Ｓ３）。各相の誘導電流を検出するたびに前記検出フラグを１にすると共に、全相の誘導電流を検出（検出フラグｒ＝ｓ＝ｔ＝１）した旨の判定処理（Ｓ４）によりＳ２３へジャンプして、接地投入状態が正常である旨を表示出力する。この表示出力は、図２における通信インターフェース３２やディジタル信号出力部３１５を介して実行される。
ここで、誘導電流がある一定時間検出されない相があった場合、Ｓ４のNo分岐を経て次のＳＴＥＰ２の処理へ移行する。
【００３９】
ＳＴＥＰ２の低周波信号注入検出方式では、接地線２Ａに商用周波数相当またはそれ以下の低周波数の監視信号を注入するものであるが、この信号注入はＳＴＥＰ１で接地投入が確認できなかった相（誘導電流が検出されなかった相）のみを対象として行う。また、低周波信号を注入する前に、必ず接地線２Ａに誘導電流が存在しないことを確認し（Ｓ５，Ｓ６）、その後に、Ｓ７にて低周波信号を注入する。上記の確認処理（Ｓ５，Ｓ６）を入れることで、誘導電流の存在時に信号注入ＣＴ ５Ｒ，５Ｓ，５Ｔまたは５Ｚから信号注入制御部３３への逆入力による障害が発生することを回避している。
この逆入力による障害を防止するために信号注入制御部３３に設けられる制御回路については、後に図５を用いて説明する。
なお、低周波信号の注入は、信号注入制御部３３内の周波数可変信号源３３２、スイッチ３３１及び信号注入ＣＴ ５Ｒ，５Ｓ，５Ｔまたは５Ｚを介して行われる。
【００４０】
次に、上記Ｓ７で注入された低周波信号を計測ＣＴにより計測してその有無を判定し（Ｓ８，Ｓ９）、前記ＳＴＥＰ１の結果と合わせて全相の接地電流が検出されると各相の検出フラグｓ＝ｒ＝ｔ＝１となり、監視信号の注入停止（Ｓ１０）及び判定処理（Ｓ１１）を経て、接地投入状態が正常である旨を表示出力する（Ｓ２３）。
【００４１】
接地線２Ａに低周波の監視信号を注入する場合、図４（ａ）に示すように相手端も接地状態であることによって系統回線２を含む閉ループに監視電流が流れるが、相手端が接地状態でない場合には監視電流が流れないため、自端の接地装置１Ａが投入状態か否かの判定は不可能である。この図４（ａ）において、Ｒ＋ｊＸは系統のインピーダンスであり、Ｒは抵抗成分、Ｘはリアクタンス成分である。なお、低周波信号に対しては、系統回線２と接地間に存在する容量成分は無視することができる。
このように、ＳＴＥＰ２による低周波信号注入検出方式では自端側の接地投入を確認できないことがあるので、その場合には、引き続きＳＴＥＰ３の高周波信号注入検出方式に移行する。
【００４２】
系統への高周波の監視信号の注入を考える場合、図４（ｂ）に示す如く系統回線２はＲ，Ｌ，Ｃによる分布定数回路として考えられる。この分布定数回路の共振周波数相当の高周波信号を接地線２Ａに注入すれば、容量成分Ｃを通して効果的に電流が流れることになる。この時、相手端の接地装置１Ｂ（接点１Ｂ’）の開閉状態で系統共振周波数が大きく変化するが、何れの状態でも共振周波数は存在するため、相手端の接地状態に関係なく監視電流を流すことが可能であり、この監視電流を検出することで自端の接地装置１Ａの接地投入状態を確認することができる。
【００４３】
再び図３において、ＳＴＥＰ３の高周波信号注入検出方式による判定処理は、前段のＳＴＥＰ１，ＳＴＥＰ２により接地投入が確認できなかった相のみに対して実行される。
ここで、高周波信号を注入する前に、ＳＴＥＰ２の時と同様に必ず接地線２Ａに誘導電流が存在しないことを確認する（Ｓ１２，Ｓ１３）。また、前述したように、系統に高周波信号を印加することで、系統構成や運用条件によっては、高周波信号により系統に高い電圧が誘起されたり、系統に接続されている機器に高周波信号が印加されてしまう問題が考えられる。よって、本実施形態に係る接地投入確認装置のユーザーが、必要に応じてＳＴＥＰ３の処理をロックできる機能を有している（Ｓ１４）。
【００４４】
上述したＳ１２〜Ｓ１４等からなるＳＴＥＰ３の使用条件が満足すれば、周波数ｆの高周波信号を監視信号として注入することになる（Ｓ１５）。ここで、監視信号の周波数ｆは、系統の共振周波数相当の信号とすることで接地線２Ａに流れる電流の大きさにピーク点が現れることになるが、この共振周波数は、系統線路長や相手端の接地状態のように系統構成や運用条件に左右されるため、事前に共振周波数を特定して注入するのは困難である。
【００４５】
そこで、Ｓ１５〜Ｓ１９において、注入する高周波信号の周波数ｆをＦｍｉｎ値からＦｍａｘ値までΔｆ刻みで加算しつつ変化（スイープ）させながらＳ１６，Ｓ１７により注入電流の有無を検出し、検出された相については検出フラグを１にして監視信号の注入を停止する（Ｓ２０）。
上記Ｓ１７による検出結果と前段のＳＴＥＰ１、ＳＴＥＰ２の判定結果とを合わせて、全相につき監視電流が検出されると各相の検出フラグｒ＝ｓ＝ｔ＝１となり、判定処理（Ｓ２１）を経て接地投入状態が正常である旨を表示出力する（Ｓ２３）。ここで、注入する高周波信号の周波数のスイープについては、後述する図６により説明する。
【００４６】
ＳＴＥＰ１，ＳＴＥＰ２，ＳＴＥＰ３により接地電流（誘導電流や監視電流）を検出できなかった場合は、接地装置１Ａの接点異常または接触部に異物が挿入したと判定し、接地装置投入異常を表示出力する（Ｓ２２）。
【００４７】
次に、図５は信号注入制御部３３の出力制御回路を示している。図５において、３３１Ｒｘ，３３１Ｓｘ，３３１Ｔｘは各相の監視信号が入力されるアンドゲート、３３１Ｒａ，３３１Ｓａ，３３１Ｔａは上記アンドゲートの出力によって動作するａ接点、３３１Ｒｂ，３３１Ｓｂ，３３１Ｔｂは上記アンドゲートの出力によって動作するｂ接点、３３１ｙは各相の信号注入ＣＴ ５Ｒ，５Ｓ，５Ｔの両端にそれぞれ接続された保護素子である。なお、ａ接点３３１Ｒａ，３３１Ｓａ，３３１Ｔａ及びｂ接点３３１Ｒｂ，３３１Ｓｂ，３３１Ｔｂは図２におけるスイッチ３３１に相当する。
【００４８】
通常、監視信号を注入しないときは、ｂ接点３３１Ｒｂ，３３１Ｓｂ，３３１Ｔｂが閉じており、逆にａ接点３３１Ｒａ，３３１Ｓａ，３３１Ｔａは開いている。
これにより、信号注入ＣＴ ５Ｒ，５Ｓ，５Ｔまたは５Ｚから系統の誘導電流等の逆入力信号が入ってきても、これらの信号が周波数可変信号源３３２に入力されることはない。よって、前述した図３のＳ６等のように、確実に誘導電流等が無いことを確認したのちに、アンドゲートの出力によって上記ａ接点、ｂ接点を切り換えて監視信号を注入する。
【００４９】
次に、図６は前記ＳＴＥＰ２，ＳＴＥＰ３において接地線に注入される監視信号の波形例を示している。
この種の監視信号としては、正弦波信号や矩形波信号が考えられるが、本実施形態では周波数可変信号源３３２の構成を簡略化して容易に実現するために、監視信号を矩形波としている。
【００５０】
図６（ａ）のように、ＳＴＥＰ２における低周波信号をここでは商用周波数の５０Ｈｚ相当とし、図６（ｂ）のように、ＳＴＥＰ３における高周波信号は１０ｍｓ周期で信号注入と停止を繰り返しながら周波数ｆをＦｍｉｎからＦｍａｘまでΔｆ刻みで変化させている。
これにより、同一周期の矩形波がある一定間隔で複数回得られることから、計測制御部３１では、監視電流の検出判定動作を複数回実施することが可能であり、過渡的なノイズ信号と監視信号とを区別して計測、判定することが可能となる。
【００５１】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、接地投入状態を電気的に確認することから、接地装置の接点の損傷や接点への異物挿入による電気的な接地不良を確実に検出することが可能である。また、隣接運転回線からの誘導電流を計測することで接地系統の状態を監視でき、その誘導電流レベルから隣接運転回線の状態も推定することができる。
また、誘導電流が得られないような系統でも、監視信号として低周波信号または高周波スイープ信号を注入してこれらを検出することにより、あらゆる形態の系統を対象として確実に接地投入状態を確認することができる。
【００５２】
更に、例えば図４（ｂ）のような系統回線では、相手端の接地状態により系統回線の共振周波数は大きく変化するが、この共振周波数の理論値は、系統定数がわかれば容易に計算可能である。よって、前述したＳＴＥＰ３の高周波信号注入検出方式によれば系統の共振周波数を把握できることから、系統定数や系統条件が把握できれば、この共振周波数の信号を注入して検出することで、相手端の接地状態まで自端から判定することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態が適用される系統構成を示す図である。
【図２】図１における接地投入確認装置の構成図である。
【図３】本発明の実施形態の動作を示すフローチャートである。
【図４】信号注入検出方式における監視電流経路の説明図である。
【図５】本発明の実施形態における信号注入制御部の出力制御回路の構成図である。
【図６】本発明の実施形態における監視信号の波形例等を示す図である。
【符号の説明】
１Ａ 自端接地装置
１Ｂ 相手端接地装置
１Ａ’，１Ｂ’ 接点
２ 系統回線
２Ａ，２Ｂ 接地線
３ 接地投入確認装置
４Ｒ，４Ｓ，４Ｔ 計測ＣＴ
５Ｒ，５Ｓ，５Ｔ，５Ｚ 信号注入ＣＴ
３１ 計測制御部
３２ 通信インターフェース
３３ 信号注入制御部
３４ 電源部
３１１，３３１，３３４ スイッチ
３１２ Ａ／Ｄ変換器
３１３ ディジタル信号入力部（ＤＩ）
３１４ マイコン
３１５ ディジタル信号出力部（ＤＯ）
３３１Ｒａ，３３１Ｓａ，３３１Ｔａ ａ接点
３３１Ｒｂ，３３１Ｓｂ，３３１Ｔｂ ｂ接点
３３１Ｒｘ，３３１Ｓｘ，３３１Ｔｘ アンドゲート
３３１ｙ 保護素子
３３２ 周波数可変信号源
３３３ 周波数制御部
３３５ 監視ＣＴ
Claims (3)
- 接地装置の接点投入により接地線に流れる接地電流を検出して接地投入状態を確認するようにした接地装置の接地投入確認方法において、
監視電流の周波数を所定範囲で変化させながら接地線への監視電流の注入及び検出を自端側で繰り返し行い、監視電流が検出されたときの監視電流の周波数により分布定数回路としての系統回線の共振周波数を特定し、
当該特定された共振周波数と、相手端の接地状態により異なる系統回線の共振周波数の理論値とから、自端側及び相手端側の接地投入状態を確認することを特徴とする、接地装置の接地投入確認方法。 - 接地装置の接点投入により接地線に流れる接地電流を検出して接地投入状態を確認するようにした接地装置の接地投入確認方法において、
多回線の並行送配電系統のうち停止状態にある自回線について接地装置の接点を投入した際に、自回線の接地線に流れる隣接運転回線からの誘導電流、または、自回線の接地線に流れる充電電流を検出して接地投入状態を確認する第１ステップと、
前記第１ステップにて接地電流が検出されなかった場合に、系統回線の自端側の接地線に低周波数の監視電流を注入し、相手端側の接地線及び前記系統回線を介して形成される閉ループ回路に前記監視電流が流れることを自端側で検出して自端側及び相手端側の接地投入状態を確認する第２ステップと、
前記第２ステップにて接地電流が検出されなかった場合に、監視電流の周波数を所定範囲で変化させながら接地線への監視電流の注入及び検出を自端側で繰り返し行い、監視電流が検出されたときの監視電流の周波数により分布定数回路としての系統回線の共振周波数を特定し、当該特定された共振周波数と相手端の接地状態により異なる系統回線の共振周波数の理論値とから、自端側及び相手端側の接地投入状態を確認する第３ステップと、
を行うことを特徴とする、接地装置の接地投入確認方法。 - 接地装置の接点投入により接地線に流れる接地電流を検出して接地投入状態を確認するようにした接地装置の接地投入確認装置において、
指令により周波数を可変とした監視電流を自回線の接地線に注入するための信号注入制御手段と、
系統回線から接地線に流れる接地電流を計測する計測手段と、
前記信号注入制御手段に、注入する周波数と監視電流の注入とを指令する指令手段と、
接地装置の接点を投入した際に前記計測手段にて計測された接地電流の計測値から接地投入状態を判断する第１の判断手段と、
前記指令手段からの指令に基づいて前記信号注入制御手段により低周波数の監視電流を接地線に注入させた際に前記計測手段にて計測された監視電流の計測値から自端側及び相手端側の接地投入状態を判断する第２の判断手段と、
前記指令手段からの指令に基づいて前記信号注入制御手段により監視電流の周波数を所定範囲で変化させながら監視電流を接地線へ注入させた際に前記計測手段にて計測された監視電流の計測値と監視電流の周波数とにより系統回線の共振周波数を特定し、当該特定された共振周波数と相手端の接地状態により異なる系統回線の共振周波数の理論値とから、自端側及び相手端側の接地投入状態を判断する第３の判断手段と、
を備えたことを特徴とする、接地装置の接地投入確認装置。
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