JP4114929B2 - 配電系統の地絡検出装置 - Google Patents
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Description
次に、動作について説明する。地絡事故点105で地絡が発生すると、三相非接地系統の母線100には地絡電圧が発生する。この地絡電圧は、接地形計器用変圧器106の3次側オープンデルタ回路106(a)を介して検出される。一方、地絡電流は零相変流器103の二次出力により検出される
以上の接地形計器用変圧器106による地絡電圧と零相変流器103による地絡電流により地絡方向継電器112で地絡故障を判定し、遮断器102を開放して三相非接地系統の母線100に接続した地絡検出対象となる配電線101を切り離す検出方式となっている。
一方、配電線101には短絡故障に備えた過電流継電器109が具備されており、これは上記の零相変流器103とは別に三相の変流器104の二次回路110に接続されている。また、接地形計器用変圧器106の3次側オープンデルタ回路106(a)には電路地絡時に発生する地絡電圧を検出する地絡過電圧継電器108が接続されている。
また、他の従来例として、上記の零相変流器(103)を省略するために、接地形計器用変圧器(106)の3次側オープンデルタ回路(106(a))に設けた制限抵抗(107)と並列に低インピーダンス回路を接続し、地絡事故時に地絡電流(i1)をこの低インピーダンス回路を介して流し、地絡電流(i1)を増加させ、増加した地絡電流(i1)を上記の三相の変流器(104)の2次残留回路(111)により検出し、地絡故障を判定する地絡検出装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。
また、定常状態での三相の変流器104の二次残留回路111には、短絡時の過電流に備えて変流比を大きくしてあるために、三相個別の変流器104の特性不揃いにより常時に零相電流が流れており、しかもその値は地絡電流発生時の接地形計器用変圧器106の3次側オープンデルタ回路106(a)に接続されている抵抗107で制限された地絡電流と比べて大きなものであり、検出が難しい点があった。
また、他の従来例として説明した地絡検出装置は、零相変流器(103)を省略するため、検出装置及び配電盤を小型化することができるが、地絡故障を判定する地絡検出に当たって、地絡事故時に地絡電流(i1)を低インピーダンス回路を介して流し、この地絡電流(i1)を増加させることによる検出であるため、地絡検出を高感度で検出することができない。
また、三相分の変流器の二次残留回路による地絡電流を零相電流差分方式による地絡方向継電器で地絡故障を判定するので、零相変流器の設置を省略でき、地絡検出装置及び地絡検出装置を使用した配電盤を小型化することができる。
図1において、200は三相非接地系統の母線、201は三相非接地系統の母線200に接続した地絡検出対象となる配電線、202は三相非接地系統の母線1と三相非接地系統の母線200に接続した地絡検出対象となる配電線201を分離する遮断器、203は三相非接地系統の母線200に接続した地絡検出対象となる配電線201に流れる電流を二次出力する三相分の変流器、204は地絡事故点、205は三相非接地系統の母線200に接続させる接地形計器用変圧器であり、3次のオープンデルタ回路205(a)の構成となっている。206は制限抵抗、207は地絡過電圧継電器、208は過電流継電器、209は三相分の変流器203の二次回路、210は三相分の二次残留回路であり、211が変流器203の二次残留回路に流れる零相電流の位相差を調整した状態で変化分を入力とする地絡方向継電器である。地絡方向継電器211は、地絡電流i1が接地E1とE2間にてどの方向に流れるか否か見ているので、一種の方向性継電器とみなすことができる。
地絡事故点204で地絡が発生すると、配電線201に生じた地絡事故点204の地絡電流i1が接地E2から接地形計器用変圧器205の接地E1と三相母線200及び三相配電線201を介して接地E2に循環して流れる。この電流は、三相分の変流器203の二次残留回路210にも変流比に応じた値の電流が流れる。一方、三相分の変流器203の二次残留回路210には、変流器203の三相個々の特性不揃いにより定常的に地絡電流を超えるような零相電流に地絡による地絡電流が加算されて検出を行っている。
300は地絡方向継電器211の演算回路、301は接地形計器用変圧器205の3次側オープンデルタ回路205(a)を介して検出される零相電圧、302は三相分の変流器203の二次残留回路210に流れる零相電流、303は配電線201の線間電圧である。
304は、三相分の変流器203の二次残留回路210を用いて零相電流を検出し、随時現在値を更新する零相電流波形記憶保持回路である。305は、配電線201の線間電圧を検出し、随時現在値を更新する線間電圧波形記憶保持回路である。306は、零相電圧波形監視回路であり、三相非接地系統の母線200に接続させる接地形計器用変圧器205にて3次側オープンデルタ回路205(a)より零相電圧を検出し、随時現在値を更新する回路である。307は、線間電圧波形記憶保持領域313に記憶保持している波形値と、現在の波形値により位相差を検出する位相差検出回路である。308は、位相差検出回路307より計測された位相差分を用いて零相電流波形記憶保持領域314に記憶保持された1サイクル分の零相電流の位相を補正する位相補正回路である。309は、位相補正回路308により位相補正を行った零相電流波形記憶保持領域314に記憶保持された零相電流値と現在値の差分演算を行い、三相分の変流器203の二次残留回路210に流れる零相電流の変化分を検出する零相電流差分演算回路である。310は、3次側オープンデルタ回路205(a)より検出した零相電圧の現在値312と差分演算309により演算された零相電流のノイズ分を除去するための基本波抽出用フィルタ回路である。
接地形計器用変圧器205で零相電圧(V0)301を計測し、零相電圧波形監視回路306で定常状態と判断している時、異常検出する異常スイッチ311がOFFの状態となり、零相電流波形記憶保持回路304と線間電圧波形記憶保持回路305では異常スイッチの監視の結果が異常スイッチONでないので、零相電流(I0)302および線間電圧(Vrs)303の波形を常時数サイクル分を零相電流波形記憶保持領域314および線間電圧波形記憶保持領域313に記憶する。
しかし、零相電圧波形監視回路306にて異常時と判断した場合、異常スイッチ311がONの状態となり、零相電流波形記憶保持領域314と線間電圧波形記憶保持領域313より1サイクル分の波形値を出力する。
線間電圧波形記憶保持回路305では、現在の線間電圧値(Vrs)303および線間電圧波形記憶保持領域313に記憶保持された線間電圧(Vrs)313を1サイクル分を抽出し、位相差検出回路307に入力し、位相差を検出する。
位相差検出回路307により検出した位相差を位相補正回路308に入力する。位相補正回路308では、零相電流波形記憶保持領域314に記憶保持された1サイクル分の零相電流(I0)を取出し、当該位相補正回路308に入力し、この記憶保持された零相電流(I0)314と現在の零相電流(I0)302との位相差の補償を行うため、位相差検出回路307により検出した位相差分を用いて記憶保持された零相電流(I0)314の位相を補正する。
その後、位相補正を行った零相電流波形記憶保持領域314に記憶保持された零相電流値(I0)314を差分演算回路309に入力すると共に、現在の零相電流(I0)302を入力し、差分演算を行う。
この結果、図1の三相分の変流器203の二次残留回路210による地絡電流を零相電流差分方式による地絡方向継電器211で地絡故障を判定し、遮断器203を開放して地絡対象の配電線202を切り離すことができる。
このように、変流器203により地絡電流i1の検出感度を向上させ、検出させることにより、零相変流器が省略できるようになり、零相変流器を用いない地絡検出装置を提供できる。
300…地絡方向継電器の演算回路、301…零相電圧、302…零相電流、303…線間電圧、304…零相電流波形記憶保持回路、305…線間電圧波形記憶保持回路、306…零相電圧波形監視回路、307…位相差検出回路、308…位相補正回路、309…零相電流差分演算回路、310…基本波抽出用フィルタ回路、311…異常スイッチ、312…現在の零相電圧、313…線間電圧波形記憶保持領域、314…零相電流波形記憶保持領域
Claims (1)
- 三相母線に接続した3次側オープンデルタ回路を有する接地形計器用変圧器と、三相配電線に接続した遮断器および三相分の変流器と、前記3次側オープンデルタ回路を介して地絡過電圧継電器により検出される零相電圧、前記三相分の変流器の二次残留回路に流れる零相電流および前記三相配電線の線間電圧とを地絡方向継電器に入力し、前記地絡方向継電器により前記遮断器を開放する配電系統の地絡検出装置であって、
常時前記三相配電線に生じる線間電圧および零相電流を数サイクル分記憶保持する第1および第2の記憶保持手段と、前記地絡過電圧継電器により前記三相配電線に生じる零相電圧を検出した時点に、前記第1の記憶保持手段から前記三相配電線に生じる線間電圧1サイクル分の記憶保持値を取出し、前記三相配電線に生じる線間電圧の現状値との位相差を求める位相差検出手段と、当該位相差を用いて前記第2の記憶保持手段に記憶保持した零相電流値の位相補正を行う位相補正手段と、前記位相補正を行った零相電流値と現在の零相電流値との差分演算を随時行って電流変化分を求める零相電流差分演算手段と、当該電流変化分を地絡電流として連続して検出する地絡方向継電器演算手段とを備えることを特徴とする配電系統の地絡検出装置。
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