JP4921656B2 - 電力系統の事故検出装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、商用電源から電力を供給される系統と分散型電源から電力を供給される系統を連系した電力系統の事故を検出する装置、特にこの電力系統で発生した事故を瞬時に検出するようにした事故検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
商用電源の系統と分散型電源の系統とを連系した電力系統においては、３相の連系母線に、商用電源系統が受電用変圧器を介して接続されるとともに分散型電源系統が接続され、この連系母線に接続された負荷に商用電源系統と分散型電源系統との両方から給電するようにしている。また、連系母線の商用電源系統側と分散型電源系統側との間には分離遮断器が介装され、この分離遮断器は、いずれか一方の系統に事故が発生した時に遮断され商用電源系統と分散型電源系統とを分離する働きをする。
【０００３】
このような電力系統において地絡や短絡のような事故が生じると、連系母線に流れる電流が過大となるので、連系母線の電流を監視することにより、電力系統の事故の発生を検出することができる。しかしながらこのように系統の電流を監視するだけでは事故の検出を誤ることがある。
【０００４】
すなわち、連系母線には、事故が生じていなくても商用電源系統から負荷開閉や電圧変動などによる異常な波形のサージ電流が侵入する場合があり、これが、事故時の過大電流と誤って検出されることがある。このような誤検出を避けるために、従来は、事故と判定する検出レベルを常時の負荷電流のレベルより数倍も高く設定するようにしていたが、これでは、検出感度が低く、検出の信頼性に欠ける不都合がある。
【０００５】
このような不都合を解消するための事故検出装置として、図７に示すような装置がすでに知られている（特開２０００−１５２５０７号公報参照）。
【０００６】
図７において、３相の連系母線７に、商用電源系統１が受電用変圧器２を介して接続されるとともに自家用の分散型電源３が接続され、また、連系母線７の商用電源系統１側と分散型電源３側との間に分離遮断器４が介装されており、さらに、この連系母線７の商用系統母線１側と分散型電源３側とにそれぞれ負荷６が接続されている。連系母線７のそれぞれの相間にその相間電圧を出力する計器用変圧器１５が接続されるとともに、連系母線７のそれぞれの相にその相の電流を検出する計器用変流器５が介装されている。
１４がこの電力系統の事故を検出する事故検出装置であり、計器用変圧器１５の出力側および計器用変流器５の出力側に接続される。すなわち、事故検出装置１４は、計器用変圧器１５から出力されるＵ相とＶ相の間の電圧信号Ｖｕｖ、Ｖ相とＷ相の間の電圧信号Ｖｖｗ，Ｗ相とＵ相の間の電圧信号Ｖｗｕをそれぞれ受けるとともに、計器用変流器５から出力されるＵ相の電流信号Ｉｕ、Ｖ相の電流信号Ｉｖ、Ｗ相の電流信号Ｉｗを受けている。
【０００７】
図には、電圧信号Ｖｕｖと電流信号Ｉｕだけが示されている。事故検出装置１４の内部構成は、点線の枠内に示されている。この事故検出装置１４の電圧変化分検出回路１６は電圧信号Ｖｕｖを受け、連系母線７が正常時のときの電圧信号Ｖｕｖ１から電圧変動のあった直後の電圧信号Ｖｕｖ２を差し引いて電圧変化分を求める。レベル検出回路１７は、電圧変化分検出回路１６の出力信号を受け、その出力信号が所定のレベルを越えたときにＨレベルの信号を出力する。
【０００８】
一方、レベル検出回路９は、電流信号Ｉｕを受け、この電流信号Ｉｕが所定のレベルを越えたときにＨレベルの信号を出力する。アンド回路１８は、レベル検出回路１７と９との双方よりＨレベルの出力信号を受けたときにオア回路１９にＨレベルの出力信号Ｋｕを出力する。
【０００９】
この事故検出装置１４において、アンド回路１８までの構成は図では１相分しか示されていないが、同じ構成のものが３相分設けられており、残りの相の構成はそれぞれ電圧信号Ｖｖｗと電流信号Ｉｖ、電圧信号Ｖｗｕと電流信号Ｉｗを受けている。オア回路１９は、各相のアンド回路１８の出力信号Ｋｕ，Ｋｖ，Ｋｗ を受け、どの相か１相からでもＨレベルの出力信号を受けたとき報知回路１０にＨレベルの信号を出力するようになっている。報知回路１０は、オア回路１９からＨレベルの信号を受けたときに電力系統に事故が発生したものと判断して報知信号を出力し、図示しない報知手段により事故を報知させるものであり、また、この報知信号に基づいて、連系母線７の商用電源系統１側と分散型電源３側とを分離遮断器７で遮断するなどして電力系統を保護する。
【００１０】
図８は、電圧変化分の検出を説明するためのタイムチャートである。（Ａ）のタイムチャートは相間電圧の波形を示し、（Ｂ）のタイムチャートは電圧変化分の波形を示す。波形１１は正常な場合の例であり、波形１２は時間ｔ０ で負荷の短絡事故等が発生して電圧が急激に低下し零になった場合の例である。電圧変化分の波形は、波形１１から波形１２を差し引いた波形であり、波形１３のよう
になる。
【００１１】
図７における電圧変化分検出回路１６は内部に記憶回路を備え、正常な時の電圧波形を予め記憶し、この記憶した連系母線７の正常時の相間電圧Vuv1を基準としてこれからその時の相間電圧Vuv2を差し引いて電圧変化分Vuv3を出力するようになっている。正常時は、基準の電圧Vuv1の波形とこれと比較するその時の電圧Vuv2の波形とがほぼ同じであるため電圧変化分Vuv3はほぼ零となるが、短絡等の事故発生時には、比較するその時の電圧Vuv2が事故発生時点から急激に低下するので、必ず電圧変化分Vuv3が増大するとともに、分離遮断器４を流れる電流Iuが増大するようになる。
【００１２】
事故検出装置１４は、前述のように連系母線７の電圧変化分および分離遮断器４、すなわち連系母線７を流れる電流がいずれも所定のレベル以上になったときに電力系統に事故が発生したものと判定して報知するので、電流だけで事故検出を行うようにした装置のように商用電源系統１から侵入するサージ電流等のノイズによって誤動作することがなくなり信頼性が高まる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このよう従来の装置においては、事故でなくても相間電圧が激しく変動した場合に電圧変化分が大きくなって事故検出装置が誤検出する可能性があった。
【００１４】
また、相間電圧の瞬時値が小さくなる０°ないしは１８０°付近の位相で事故が発生した場合、事故発生時点付近では，電圧変化分検出回路１６から得られる電圧変化分の値が小さくなるため、ノイズ侵入や系統の電圧変動等の影響を受け、正確な出力を得ることが困難となる。したがって、このように連系母線の電圧が小さくなる範囲で事故の判定を行うと誤って判定を行うことがあり、事故検出の信頼性が低下する不都合がある。
【００１５】
この発明は、このような電力系統の電圧変動があった場合の誤検出や、電圧の瞬時値の小さい位相範囲での誤検出が生じない、事故検出の信頼性の高い電力系統の事故検出装置を提供することを目的とするものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するために、この発明によれば、商用電源系統と自家用の分散型電源とが分離遮断器の介装された連系母線を介して連系運用されている電力系統の事故を検出する装置であって、連系母線の電圧の正常時の値からの電圧変化分、および分離遮断器を流れる電流を検出しこれらの検出値がいずれも所定のレベル以上になったときに電力系統に事故が発生したものと判定する事故判定手段を有する電力系統の事故検出装置において前記連系母線の正常時の電圧を１サイクル分記憶する記憶回路を設け、前記記憶回路から取り出した正常時の電圧から連系母線の電圧を差し引くことによって電圧変化分を求めるとともに、前記電圧変化分と比較する基準レベルを前記記憶回路から取り出した正常時の電圧の値を基にして設定するようにする。
【００１７】
また、前記連系母線の電圧のレベルを判定し、この電圧の瞬時値が所定レベル以下にあるときは前記事故判定手段の出力を禁止するようにするのがよい。
【００１８】
また、３相の各相に事故判定手段を設けた際には、前記における連系母線電圧のレベル判定を３相の各相で行い所定レベル以下にある相の事故判定手段の出力を禁止するようにすることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を、図に示す実施例について説明する。
【００２０】
図１はこの発明の第１の実施例にかかる電力系統の事故検出装置の構成を示す回路図である。連系母線７に、商用電源系統１が受電用変圧器２を介して接続されるとともに自家用の分散型電源３が接続され、また、連系母線７の商用電源系統１側と分散型電源３側との間に分離遮断器４が介装され、さらに、この連系母線７の商用電源系統側１と分散型電源３側との両方に負荷６が接続されている。
【００２１】
事故検出装置１４を設け、この事故検出装置１４に、連系母線７の電流を検出する計器用変流器５から出力される電流信号Ｉuと連系母線の電圧を検出する計器用変圧器１５から出力される電圧信号Ｖｕｖとが与えられる構成は従来と同じである。
【００２２】
事故検出装置１４の内部構成を図２に示す。図２における電圧変化検出回路１６０は、従来装置における電圧変化分検出回路１６と電圧レベル検出回路１７とを組み合わせたものに対応する。その内部の構成を図３に示す。事故検出装置１４におけるその他の構成は従来装置のそれと同じであるのでこれらについては説明を省略する。この実施例においても電圧変化検出回路１６０、電流レベル検出回路９およびアンド回路１８は３相の各相に設けられるが、１相分しか示されていない。オア回路１９には３相の出力が加わる。
【００２３】
図３において、１００は電圧変化分検出回路であり、その入力に連系母線７のＵＶ相間の電圧Ｖｕｖが加わる。１０１は連系母線の正常時の相間電圧信号Ｖｕｖ0を1サイクル分記憶する記憶回路である。演算回路１０５は、この相間電圧の正常電圧信号Ｖｕｖ0を基準にして、この値からそのときの連系母線の相間電圧Ｖｕｖを差し引いて電圧変化分Ｖｕｖｄを求める回路である。この演算回路１０５で求められた電圧変化分Ｖｕｖｄは、整流回路１０７により整流して絶対値化されて、その絶対値化された電圧変化分信号｜Ｖｕｖｄ｜が事故発生検知用レベル検出回路１０８と電圧変化分用の波形成形回路２０９とに与えられる。
【００２４】
正常電圧用の波形成形回路１０９には、記憶回路１０１に記憶された連系母線７の相間電圧の正常電圧信号Ｖｕｖ０が整流回路１０６により整流されてなる絶対値化された正常電圧信号｜Ｖｕｖ０｜が入力される。
【００２５】
正常電圧用の波形成形回路１０９および電圧変化分用の波形成形回路２０９は、いずれも、 Ｈレベルの保持指令信号が加わった時点でその時の入力信号の瞬時値をホールドするサンプルホールド機能と、保持指令信号がＬレベルのときには、その出力信号を、入力信号には依存しないある一定値に強制的に設定する機能とを有するものである。正常電圧用の波形成形回路１０９では、保持指令信号がＬレベルのとき、その出力信号Ｖａは強制的に高レベルの一定電圧に設定され、電圧変化分用の波形成形回路２０９では、保持指令信号がＬレベルのとき、その出力信号Ｖｂは強制的に零電圧レベルに設定される。
【００２６】
事故発生検知用レベル検出回路１０８は、絶対値化された電圧変化分信号｜Ｖｕｖｄ｜が所定の設定レベルＶｒを超えるとＨレベルの事故発生検知信号Ｖｊを発生し、波形成形回路１０９および２０９へ与える。波形成形回路１０９および２０９は、事故発生検知用レベル検出回路１０８からＨレベルの事故発生検知信号Ｖｊが保持指令信号として与えられたとき、それぞれ、絶対値化された正常電圧信号｜Ｖｕｖ０｜および絶対値化された電圧変化分信号｜Ｖｕｖｄ｜のその時点での値ＶｕｖｎおよびＶｕｖｄｎを保持し、その値に基づく信号Ｖａおよび信号Ｖｂを事故判定比較器１１０側に出力する。
【００２７】
事故判定比較器１１０は、正常電圧用の波形成形回路１０９より与えられる信号Ｖａを抵抗Ｒ１０，Ｒ１１よりなる分圧回路で分圧して得られる基準信号Ｖｓと電圧変化分用の波形成形回路２０９より与えられる信号Ｖｂとを比較し、信号Ｖｂが基準信号Ｖｓより大きいときに事故と判定して、電圧による事故判定信号ＶｅとしてＨレベルの出力信号を発生する。
【００２８】
なお、事故判定比較器１１０における信号Ｖａと基準信号Ｖｓとは、 Ｖｓ＝Ｖａ×Ｒ１１／（Ｒ１０＋Ｒ１１）なる関係にあるとともに、正常電圧用の波形成形回路１０９がＨレベルの事故検知信号Ｖｊを受けて保持動作している状態では、その出力信号Ｖａは、絶対値化された正常電圧信号｜Ｖｕｖ０｜の事故発生時点における瞬時値Ｖｕｖｎをホールドした値となっている。したがって、事故判定の基準となる基準信号Ｖｓの信号レベルＶｓｎは、
Ｖｓｎ＝Ｖｕｖｎ×Ｒ１１／（Ｒ１０＋Ｒ１１）
なる関係により、連系母線の正常電圧Ｖｕｖ０の事故発生時点における瞬時値Ｖｕｖｎに依存して決められるものとなっている。
【００２９】
また、図３では、事故判定比較器１１０における分圧回路を抵抗Ｒ１０，Ｒ１１よりなる１段の分圧回路とした構成が示されているが、信号Ｖａを例えば２０％，３０％，４０％に分圧する多段の分圧回路を設ければ、電力系統の条件等に応じて基準信号Ｖｓの値を任意に切替えることができる。
【００３０】
このように構成された第１の実施例の動作を図４を用いて説明する。図４の（Ａ）〜（Ｆ）は、それぞれ図３の回路における各点の信号の波形を示すものである。
【００３１】
電圧変化分検出回路１００の入力に図４の（Ａ）に示すような系統電圧を検出した電圧信号Ｖｕｖが加わる。時点ｔｎで事故が発生し、電圧信号Ｖｕｖが実線で示すように低下した場合、正常時の系統電圧を示す，図４の（Ａ）における点線の波形で示されるような正常電圧信号Ｖｕｖ０とそのときの電圧信号Ｖｕｖとの差を演算する演算回路１０５の出力には、図４の（Ｂ）に示すような電圧変化分信号Ｖｕｖｄが発生する。この電圧変化分信号Ｖｕｖｄを整流回路１０７で整流して絶対値化された電圧変化分信号が図４の（Ｃ）における実線の波形として示す｜Ｖｕｖｄ｜である。
【００３２】
この絶対値化された電圧変化分信号｜Ｖｕｖｄ｜の立ち上がりが事故発生検知用レベル検出回路１０８で検出され、図４の（Ｅ）に示すようにＨレベルの事故発生検知信号Ｖｊが出力されて、保持指令信号として波形成形回路１０９および２０９に加えられる。なお、図４の（Ｃ）における水平方向の点線Ｖｒは、事故発生検知用レベル検出回路１０８の判定電圧レベルＶｒを示すものであり、絶対値化された電圧変化分信号｜Ｖｕｖｄ｜がこの判定電圧レベルＶｒより大きいときに、事故発生検知信号Ｖｊが図４の（Ｅ）に示すようにＨレベルとなる。
【００３３】
正常電圧用の波形成形回路１０９には、図４の（Ｄ）における実線の波形として示すような，整流回路１０６での整流により絶対値化された正常電圧信号｜Ｖｕｖ０｜が入力されているが、Ｈレベルの事故発生検知信号Ｖｊが保持指令信号として加わえられた時点で正常電圧用の波形成形回路１０９は、絶対値化された正常電圧信号｜Ｖｕｖ０｜のそのときの瞬時値Ｖｕｖｎをホールドし、この値に基づく信号Ｖａを、事故判定比較器１１０側に出力する。
【００３４】
ここで、正常電圧用の波形成形回路１０９は、上述のように、保持指令信号がＬレベルのときには、その出力信号Ｖａを入力信号には依存しない高レベルの一定電圧に強制的に設定するので、出力信号Ｖａの波形は図４の（Ｄ）における一点鎖線で示すような波形となる。
【００３５】
電圧変化分用の波形成形回路２０９は、Ｈレベルの事故発生検知信号Ｖｊが保持指令信号として加えられた時点で、絶対値化された電圧変化分信号｜Ｖｕｖｄ｜のそのときの瞬時値Ｖｕｖｄｎをホールドし、この値に基づく信号Ｖｂを、事故判定比較器１１０側に出力する。ここで、電圧変化分用の波形成形回路２０９は、上述のように、保持指令信号がＬレベルのときには、その出力信号Ｖｂを入力信号には依存しない零電圧レベルに強制的に設定するので、出力信号Ｖｂの波形は図４の（Ｃ）における一点鎖線で示すような波形となる。
【００３６】
事故判定比較器１１０は、上記の信号Ｖａを分圧した信号を、基準信号Ｖｓとして求め、この基準信号Ｖｓの信号レベルＶｓｎより信号Ｖｂの信号レベルＶｕｖｄｎが大きい場合、図４の（Ｆ）に示すように、電圧による事故判定信号ＶｅとしてＨレベルの出力信号を発生し、図２のアンド回路１８に与える。ここで、基準信号Ｖｓは信号Ｖａを分圧してなる信号であるから、この基準信号Ｖｓは図４の（Ｄ）における二点鎖線で示すような波形となる。なお、図４の（Ｃ）における水平方向の点線Ｖｓｎは、基準信号Ｖｓの信号レベルＶｓｎを示すものである。
【００３７】
上記のように、事故判定比較器１１０が、電圧による事故判定信号ＶｅとしてＨレベルの出力信号を発生したとき、系統の電流が過大となっていれば、電流レベル検出回路９がＨレベルの電流による事故検知信号Ｉｅを発生するのでアンド回路１８からＨレベルのＵ相の事故判定信号Ｋｕが発生され、これによりオア回路１９を介して報知回路１０が作動され事故の発生を報知する。また、報知回路１０に与えられる事故検出信号を分離遮断器４の遮断操作回路に与えて分離遮断器４を遮断し、商用電源系統１と分散型電源３とを分離する。
【００３８】
このような第１の実施例においては、電圧によって事故の判定を行う事故判定比較器１１０の基準信号Ｖｓとして、電圧変化分検出回路１００の記憶回路１０１に記憶された連系母線の正常電圧Ｖｕｖ０の事故発生時点における瞬時値Ｖｕｖｎに基づいた電圧信号を加え、これと電圧変化分信号Ｖｕｖｄの事故発生時点における瞬時値Ｖｕｖｄｎに基づいた電圧信号Ｖｂとを比較するようにしているので、事故による電圧変化分の大きさが正常電圧の事故発生時点における瞬時値の大きさに依存するという関係に対応したものとなっており、連系母線の電圧変動があってもこれに影響されることがなくなるとともに事故の発生位相の影響を減じることもでき、事故の判定精度が高まる。
【００３９】
上記のこの発明の第１の実施例においても、図６に示すように事故が連系母線の電圧の瞬時値が零に近い小さい値を示す０°または１８０°付近の位相で発生すると、電圧変化分検出回路１００の出力信号も事故発生時点付近では小さい値を示すため、外部から侵入するノイズと区別することが困難となり、したがってこの付近では事故の誤検出が発生する可能性が多くなる。
【００４０】
図５に示すこの発明の第２の実施例は、上記のように系統電圧の値が小さい範囲の位相で事故が発生したとき誤検出が生じないように改良したものである。
【００４１】
図５の回路は、図３に示す電圧変化検出回路１６０に、下限レベル検出回路１１１とノット回路１１２およびアンド回路１１３を付加したもので、この点以外は図３の回路と同じである。
【００４２】
電圧変化分検出回路１００における記憶回路１０１に記憶された連系母線の正常電圧信号Ｖｕｖ０が整流回路１０６により整流して絶対値化されて、その絶対値化された正常電圧信号｜Ｖｕｖ０｜が下限レベル検出回路１１１に入力され、この絶対値化された正常電圧信号｜Ｖｕｖ０｜が不感帯として設定した下限レベルＶｌより小さい値のときに、下限レベル検出回路１１１はＨレベルの検出信号Ｖ１１１を発生する。ノット回路１１２はこの下限レベル検出回路１１１の出力信号Ｖ１１１を反転させた信号Ｖ１１２をアンド回路１１３の一方の入力端に与える。アンド回路１１３の他方の入力端には事故発生検知用レベル検出回路１０８から出力される事故発生検知信号Ｖｊが与えられる。
【００４３】
このように構成されているため、絶対値化された正常電圧信号｜Ｖｕｖ０｜が下限レベルＶｌより小さくなっている間は下限レベル検出回路１１１の出力Ｖ１１１がＨレベルとなるため、アンド回路１１３の一方の入力端にはノット回路１１２により反転されたＬレベルの信号Ｖ１１２が加わり、これによってレベル検出回路１０８から出力される事故発生検知信号Ｖｊの信号レベルの状態に係わらず、アンド回路１１３の出力信号Ｖ１１３，すなわち，波形成形回路１０９および２０９に与えられる保持指令信号はＬレベルとなり、波形成形回路１０９および２０９におけるそれぞれの保持動作が禁止される。
【００４４】
なお、正常電圧用の波形成形回路１０９および電圧変化分用の波形成形回路２０９は、上述のように、いずれも、Ｈレベルの保持指令信号が加わった時点でその時の入力信号の瞬時値をホールドするサンプルホールド機能と、保持指令信号がＬレベルのときには、その出力信号を、入力信号には依存しないある一定値に強制的に設定する機能とを有するものである。正常電圧用の波形成形回路１０９では、保持指令信号がＬレベルのとき、その出力信号Ｖａは強制的に高レベルの一定電圧に設定され、電圧変化分用の波形成形回路２０９では、保持指令信号がＬレベルのとき、その出力信号Ｖｂは強制的に零電圧レベルに設定される。
【００４５】
このため、連系母線の相間電圧の瞬時値が小さくなる０°ないしは１８０°付近の位相範囲では、上述のように、波形成形回路１０９および２０９のいずれも保持指令信号がＬレベルの状態にあるため、事故判定比較器１１０においては、電圧変化分用の波形成形回路２０９から与えられる信号Ｖｂが強制的に零電圧に設定されるとともに、正常電圧用の波形成形回路１０９から与えられる信号Ｖａは強制的に高レベルの一定電圧に設定されてこの信号Ｖａを分圧してなる基準信号Ｖｓも、零電圧レベルの信号Ｖｂに比べてはるかに高レベルの一定電圧に設定されるので、事故判定比較器１１０はその事故判定動作を禁止された状態となる。このため、連系母線の相間電圧の瞬時値が小さくなる位相範囲においてノイズ侵入や系統の電圧変動等の影響を受けた場合でも、誤って事故検出信号Ｖｅが出力されることはなくなり、事故検出の信頼性が向上する。
【００４６】
また、図６の（Ａ）〜（Ｉ）は、それぞれ図５の回路における各点の信号の波形を示すものである。絶対値化された正常電圧信号｜Ｖｕｖ０｜が図６の（Ｄ）における水平方向の点線Ｖｌで示す不感帯レベルＶｌより小さい位相範囲にある間の時点ｔｎ１で短絡事故が発生したとすると、事故の発生した時点では、下限レベル検出回路１１１から図６の（Ｆ）に示すようにＨレベルの信号Ｖ１１１が出力され、ノット回路１１２により反転された図６の（Ｇ）に示すようなＬレベルの信号Ｖ１１２がアンド回路１１３に加わっているので、事故発生検知用レベル検出回路１０８からＨレベルの事故発生検知信号Ｖｊが出力されていても、アンド回路１１３の出力信号Ｖ１１３は、図６の（Ｈ）に示すようにＬレベルとなっているため、Ｈレベルの保持指令信号が波形成形回路１０９および２０９に与えられることはない。したがって、上述のように、波形成形回路１０９および２０９はそれぞれの保持動作が禁止され、事故判定比較器１１０の事故判定動作が禁止されていることにより、絶対値化された正常電圧信号｜Ｖｕｖ０｜が不感帯レベルＶｌより小さい位相範囲では、短絡事故が発生しても検出信号Ｖｅが出力されることがないだけでなく、この位相範囲においてノイズ侵入や系統の電圧変動等の影響を受けた場合でも誤って事故検出信号Ｖｅが出力されることはない。
【００４７】
なお、図６の（Ｄ）において、絶対値化された正常電圧信号｜Ｖｕｖ０｜は、時点ｔ１０から時点ｔ２０までの間および時点ｔ１１から時点ｔ２１までの間の区間で不感帯レベルＶｌを越える大きさとなっており、これに対応して、下限レベル検出回路１１１の出力信号Ｖ１１１は、図６の（Ｆ）に示すように上記の区間でＬレベルとなるとともに、それ以外の区間，すなわち，１８０°位相の前後の時点ｔ２０から時点ｔ１１までの間などでＨレベルとなる。
【００４８】
事故が継続していれば、１８０°位相の時点を経過して、絶対値化された正常電圧｜Ｖｕｖ０｜が図６の（Ｄ）に示すように不感帯レベルＶｌを超える位相の時点ｔｎ２となったところで、下限レベル検出回路１１１の出力信号Ｖ１１１が図６の（Ｆ）に示すようにＬレベルとなり、ノット回路１１２を介してアンド回路１１３に加わる信号Ｖ１１２が図６の（Ｇ）に示すようにＨレベルとなるので、アンド回路１１３の出力信号Ｖ１１３が事故発生検知用レベル検出回路１０８からの図６の（Ｅ）に示す事故発生検知信号Ｖｊにそのまま追従する状態となり、Ｈレベルの事故発生検知信号Ｖｊに対応して、アンド回路１１３の出力信号Ｖ１１３，すなわち，波形成形回路１０９および２０９に与えられる保持指令信号が図６の（Ｈ）に示すようにＨレベルとなって波形成形回路１０９および２０９に保持動作を行わせる。
【００４９】
波形成形回路１０９および２０９は、Ｈレベルの保持指令信号を受けて、それぞれ、絶対値化された正常電圧信号｜Ｖｕｖ０｜および絶対値化された電圧変化分信号｜Ｖｕｖｄ｜のその時点での値ＶｕｖｎおよびＶｕｖｄｎを保持し、その値に基づく信号Ｖａおよび信号Ｖｂを事故判定比較器１１０側に出力する。
【００５０】
事故判定比較器１１０は、正常電圧用の波形成形回路１０９より与えられる信号Ｖａを抵抗Ｒ１０，Ｒ１１よりなる分圧回路で分圧して得られる基準信号Ｖｓと電圧変化分用の波形成形回路２０９より与えられる信号Ｖｂとを比較し、信号Ｖｂの信号レベルＶｕｖｄｎが基準信号Ｖｓの信号レベルＶｓｎより大きい場合には、図６の（Ｉ）に示すように、Ｈレベルの事故検出信号Ｖｅを発生し、図２のアンド回路１８へ出力される。電流レベル検出回路９からも事故検出信号Ｉｅが出力されていればアンド回路１８からオア回路１９を介して報知回路１０へ事故検知信号が与えられ、報知回路１０が事故の発生を報知する。
【００５１】
なお、図６の（Ｃ）における水平方向の点線Ｖｒは、事故発生検知用レベル検出回路１０８の判定電圧レベルＶｒを示すものであり、絶対値化された電圧変化分信号｜Ｖｕｖｄ｜がこの判定電圧レベルＶｒより大きいときに、事故発生検知信号Ｖｊが図６の（Ｅ）に示すようにＨレベルとなる。また、図６の（Ｃ）における水平方向の点線Ｖｓｎは、事故判定比較器１１０における基準信号Ｖｓの信号レベルＶｓｎを示すものである。
【００５２】
また、電圧変化分用の波形成形回路２０９の入力信号である絶対値化された電圧変化分信号｜Ｖｕｖｄ｜と出力信号Ｖｂとの関係は、図６では図示していないが、図４の（Ｃ）と同様であり、また、正常電圧用の波形成形回路１０９の入力信号である絶対値化された正常電圧信号｜Ｖｕｖ０｜と出力信号Ｖａおよび事故判定比較器１１０の基準信号Ｖｓとの関係も、図６では図示していないが、図４の（Ｄ）と同様である。
【００５３】
このように第２の実施例によれば、外部からのノイズの侵入しやすい系統電圧の低い範囲において事故判定手段の動作を禁止するようにしているので、低電圧の位相範囲における誤検出をなくすことができる。このことは３相の各相ごとに行うので、ある相が電圧の低い位相にあって事故の検出が禁止されていても、他の相は電圧の高い位相にあるのでこれらの相では事故の検出が禁止されることがない。このため、このように不感帯を設けても事故の検出が遅れることはなくなる。
【００５４】
なお、上述の第１の実施例および第２の実施例においては、いずれも、事故判定比較器１１０の出力信号Ｖｅを強制的にＬレベルにしておくための構成として、波形成形回路１０９および２０９に対する保持指令信号がＬレベルのときに、波形成形回路１０９および２０９の各出力信号ＶａおよびＶｂをそれぞれ強制的に所定の電圧レベルに設定して事故判定比較器１１０における入力信号Ｖｂに対して基準信号Ｖｓの電圧レベルが充分に大きくなるようにする構成としているが、本発明は、上記のような構成に限定されるものではなく、事故判定比較器１１０の事故判定動作を禁止すべきときに、その出力電圧Ｖｅを強制的にＬレベルにしておくことができればどのような構成であってもよい。
【００５５】
【発明の効果】
この発明は前述のように、商用電源系統と自家用の分散型電源とが分離遮断器の介装された連系母線を介して連系運用されている電力系統の事故を検出する装置であって、連系母線の電圧の正常時の値からの電圧変化分、および分離遮断器を流れる電流を検出しこれの検出値がいずれも所定のレベル以上になったときに電力系統に事故が発生したものと判定する事故判定手段を有する電力系統の事故検出装置において、前記電圧変化分と比較する基準レベルを電圧変化の発生時点における正常時の電圧の値を基にして設定するようにすることによって、連系母線の電圧変動があってもこれに影響されることなく正確に事故の発生を判定する
ことができる。
【００５６】
また、前記連系母線の電圧のレベルを判定し、この電圧が所定レベル以下にあるときは前記事故判定手段の出力を禁止するようにすることによって、連系母線の電圧の瞬時値の小さい位相範囲における誤検出をなくすことができる。
【００５７】
さらに、３相の各相に事故判定手段を設けた際には、前記における連系母線電圧のレベル判定を３相の各相で行い所定レベル以下にある相の事故判定手段の出力を禁止するようにすることにより、ある相が電圧の低い位相にあって事故の検出が禁止されていても、他の相は電圧の高い位相にあるのでこれらの相では事故の検出が禁止されることがないため、不感帯を設けても事故の検出が遅れること
はなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明を実施する電力系統の構成図
【図２】 この発明による事故検出装置の構成を示す回路図
【図３】 この発明の第１の実施例にかかる事故検出装置における電圧による事故検出回路の構成を示す回路図
【図４】 この発明の第１の実施例の動作波形図
【図５】 この発明の第２の実施例にかかる電圧による事故検出装置の構成を示す回路図
【図６】 この発明の第２の実施例の動作波形図
【図７】 従来の電力系統の事故検出装置の構成を示す回路図
【図８】 従来装置の動作を説明するための波形図
【符号の説明】
１ 商用系統
２ 受電用変圧器
３ 分散型電源
４ 分離遮断器
５ 計器用変流器
６ 負荷
７ 連系母線
８，１４ 事故検出装置
９ 電流レベル検出回路
１０ 報知回路
１５ 計器用変圧器
１６０ 電圧変化検出回路
【発明の属する技術分野】
この発明は、商用電源から電力を供給される系統と分散型電源から電力を供給される系統を連系した電力系統の事故を検出する装置、特にこの電力系統で発生した事故を瞬時に検出するようにした事故検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
商用電源の系統と分散型電源の系統とを連系した電力系統においては、３相の連系母線に、商用電源系統が受電用変圧器を介して接続されるとともに分散型電源系統が接続され、この連系母線に接続された負荷に商用電源系統と分散型電源系統との両方から給電するようにしている。また、連系母線の商用電源系統側と分散型電源系統側との間には分離遮断器が介装され、この分離遮断器は、いずれか一方の系統に事故が発生した時に遮断され商用電源系統と分散型電源系統とを分離する働きをする。
【０００３】
このような電力系統において地絡や短絡のような事故が生じると、連系母線に流れる電流が過大となるので、連系母線の電流を監視することにより、電力系統の事故の発生を検出することができる。しかしながらこのように系統の電流を監視するだけでは事故の検出を誤ることがある。
【０００４】
すなわち、連系母線には、事故が生じていなくても商用電源系統から負荷開閉や電圧変動などによる異常な波形のサージ電流が侵入する場合があり、これが、事故時の過大電流と誤って検出されることがある。このような誤検出を避けるために、従来は、事故と判定する検出レベルを常時の負荷電流のレベルより数倍も高く設定するようにしていたが、これでは、検出感度が低く、検出の信頼性に欠ける不都合がある。
【０００５】
このような不都合を解消するための事故検出装置として、図７に示すような装置がすでに知られている（特開２０００−１５２５０７号公報参照）。
【０００６】
図７において、３相の連系母線７に、商用電源系統１が受電用変圧器２を介して接続されるとともに自家用の分散型電源３が接続され、また、連系母線７の商用電源系統１側と分散型電源３側との間に分離遮断器４が介装されており、さらに、この連系母線７の商用系統母線１側と分散型電源３側とにそれぞれ負荷６が接続されている。連系母線７のそれぞれの相間にその相間電圧を出力する計器用変圧器１５が接続されるとともに、連系母線７のそれぞれの相にその相の電流を検出する計器用変流器５が介装されている。
１４がこの電力系統の事故を検出する事故検出装置であり、計器用変圧器１５の出力側および計器用変流器５の出力側に接続される。すなわち、事故検出装置１４は、計器用変圧器１５から出力されるＵ相とＶ相の間の電圧信号Ｖｕｖ、Ｖ相とＷ相の間の電圧信号Ｖｖｗ，Ｗ相とＵ相の間の電圧信号Ｖｗｕをそれぞれ受けるとともに、計器用変流器５から出力されるＵ相の電流信号Ｉｕ、Ｖ相の電流信号Ｉｖ、Ｗ相の電流信号Ｉｗを受けている。
【０００７】
図には、電圧信号Ｖｕｖと電流信号Ｉｕだけが示されている。事故検出装置１４の内部構成は、点線の枠内に示されている。この事故検出装置１４の電圧変化分検出回路１６は電圧信号Ｖｕｖを受け、連系母線７が正常時のときの電圧信号Ｖｕｖ１から電圧変動のあった直後の電圧信号Ｖｕｖ２を差し引いて電圧変化分を求める。レベル検出回路１７は、電圧変化分検出回路１６の出力信号を受け、その出力信号が所定のレベルを越えたときにＨレベルの信号を出力する。
【０００８】
一方、レベル検出回路９は、電流信号Ｉｕを受け、この電流信号Ｉｕが所定のレベルを越えたときにＨレベルの信号を出力する。アンド回路１８は、レベル検出回路１７と９との双方よりＨレベルの出力信号を受けたときにオア回路１９にＨレベルの出力信号Ｋｕを出力する。
【０００９】
この事故検出装置１４において、アンド回路１８までの構成は図では１相分しか示されていないが、同じ構成のものが３相分設けられており、残りの相の構成はそれぞれ電圧信号Ｖｖｗと電流信号Ｉｖ、電圧信号Ｖｗｕと電流信号Ｉｗを受けている。オア回路１９は、各相のアンド回路１８の出力信号Ｋｕ，Ｋｖ，Ｋｗ を受け、どの相か１相からでもＨレベルの出力信号を受けたとき報知回路１０にＨレベルの信号を出力するようになっている。報知回路１０は、オア回路１９からＨレベルの信号を受けたときに電力系統に事故が発生したものと判断して報知信号を出力し、図示しない報知手段により事故を報知させるものであり、また、この報知信号に基づいて、連系母線７の商用電源系統１側と分散型電源３側とを分離遮断器７で遮断するなどして電力系統を保護する。
【００１０】
図８は、電圧変化分の検出を説明するためのタイムチャートである。（Ａ）のタイムチャートは相間電圧の波形を示し、（Ｂ）のタイムチャートは電圧変化分の波形を示す。波形１１は正常な場合の例であり、波形１２は時間ｔ０ で負荷の短絡事故等が発生して電圧が急激に低下し零になった場合の例である。電圧変化分の波形は、波形１１から波形１２を差し引いた波形であり、波形１３のよう
になる。
【００１１】
図７における電圧変化分検出回路１６は内部に記憶回路を備え、正常な時の電圧波形を予め記憶し、この記憶した連系母線７の正常時の相間電圧Vuv1を基準としてこれからその時の相間電圧Vuv2を差し引いて電圧変化分Vuv3を出力するようになっている。正常時は、基準の電圧Vuv1の波形とこれと比較するその時の電圧Vuv2の波形とがほぼ同じであるため電圧変化分Vuv3はほぼ零となるが、短絡等の事故発生時には、比較するその時の電圧Vuv2が事故発生時点から急激に低下するので、必ず電圧変化分Vuv3が増大するとともに、分離遮断器４を流れる電流Iuが増大するようになる。
【００１２】
事故検出装置１４は、前述のように連系母線７の電圧変化分および分離遮断器４、すなわち連系母線７を流れる電流がいずれも所定のレベル以上になったときに電力系統に事故が発生したものと判定して報知するので、電流だけで事故検出を行うようにした装置のように商用電源系統１から侵入するサージ電流等のノイズによって誤動作することがなくなり信頼性が高まる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このよう従来の装置においては、事故でなくても相間電圧が激しく変動した場合に電圧変化分が大きくなって事故検出装置が誤検出する可能性があった。
【００１４】
また、相間電圧の瞬時値が小さくなる０°ないしは１８０°付近の位相で事故が発生した場合、事故発生時点付近では，電圧変化分検出回路１６から得られる電圧変化分の値が小さくなるため、ノイズ侵入や系統の電圧変動等の影響を受け、正確な出力を得ることが困難となる。したがって、このように連系母線の電圧が小さくなる範囲で事故の判定を行うと誤って判定を行うことがあり、事故検出の信頼性が低下する不都合がある。
【００１５】
この発明は、このような電力系統の電圧変動があった場合の誤検出や、電圧の瞬時値の小さい位相範囲での誤検出が生じない、事故検出の信頼性の高い電力系統の事故検出装置を提供することを目的とするものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を達成するために、この発明によれば、商用電源系統と自家用の分散型電源とが分離遮断器の介装された連系母線を介して連系運用されている電力系統の事故を検出する装置であって、連系母線の電圧の正常時の値からの電圧変化分、および分離遮断器を流れる電流を検出しこれらの検出値がいずれも所定のレベル以上になったときに電力系統に事故が発生したものと判定する事故判定手段を有する電力系統の事故検出装置において前記連系母線の正常時の電圧を１サイクル分記憶する記憶回路を設け、前記記憶回路から取り出した正常時の電圧から連系母線の電圧を差し引くことによって電圧変化分を求めるとともに、前記電圧変化分と比較する基準レベルを前記記憶回路から取り出した正常時の電圧の値を基にして設定するようにする。
【００１７】
また、前記連系母線の電圧のレベルを判定し、この電圧の瞬時値が所定レベル以下にあるときは前記事故判定手段の出力を禁止するようにするのがよい。
【００１８】
また、３相の各相に事故判定手段を設けた際には、前記における連系母線電圧のレベル判定を３相の各相で行い所定レベル以下にある相の事故判定手段の出力を禁止するようにすることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を、図に示す実施例について説明する。
【００２０】
図１はこの発明の第１の実施例にかかる電力系統の事故検出装置の構成を示す回路図である。連系母線７に、商用電源系統１が受電用変圧器２を介して接続されるとともに自家用の分散型電源３が接続され、また、連系母線７の商用電源系統１側と分散型電源３側との間に分離遮断器４が介装され、さらに、この連系母線７の商用電源系統側１と分散型電源３側との両方に負荷６が接続されている。
【００２１】
事故検出装置１４を設け、この事故検出装置１４に、連系母線７の電流を検出する計器用変流器５から出力される電流信号Ｉuと連系母線の電圧を検出する計器用変圧器１５から出力される電圧信号Ｖｕｖとが与えられる構成は従来と同じである。
【００２２】
事故検出装置１４の内部構成を図２に示す。図２における電圧変化検出回路１６０は、従来装置における電圧変化分検出回路１６と電圧レベル検出回路１７とを組み合わせたものに対応する。その内部の構成を図３に示す。事故検出装置１４におけるその他の構成は従来装置のそれと同じであるのでこれらについては説明を省略する。この実施例においても電圧変化検出回路１６０、電流レベル検出回路９およびアンド回路１８は３相の各相に設けられるが、１相分しか示されていない。オア回路１９には３相の出力が加わる。
【００２３】
図３において、１００は電圧変化分検出回路であり、その入力に連系母線７のＵＶ相間の電圧Ｖｕｖが加わる。１０１は連系母線の正常時の相間電圧信号Ｖｕｖ0を1サイクル分記憶する記憶回路である。演算回路１０５は、この相間電圧の正常電圧信号Ｖｕｖ0を基準にして、この値からそのときの連系母線の相間電圧Ｖｕｖを差し引いて電圧変化分Ｖｕｖｄを求める回路である。この演算回路１０５で求められた電圧変化分Ｖｕｖｄは、整流回路１０７により整流して絶対値化されて、その絶対値化された電圧変化分信号｜Ｖｕｖｄ｜が事故発生検知用レベル検出回路１０８と電圧変化分用の波形成形回路２０９とに与えられる。
【００２４】
正常電圧用の波形成形回路１０９には、記憶回路１０１に記憶された連系母線７の相間電圧の正常電圧信号Ｖｕｖ０が整流回路１０６により整流されてなる絶対値化された正常電圧信号｜Ｖｕｖ０｜が入力される。
【００２５】
正常電圧用の波形成形回路１０９および電圧変化分用の波形成形回路２０９は、いずれも、 Ｈレベルの保持指令信号が加わった時点でその時の入力信号の瞬時値をホールドするサンプルホールド機能と、保持指令信号がＬレベルのときには、その出力信号を、入力信号には依存しないある一定値に強制的に設定する機能とを有するものである。正常電圧用の波形成形回路１０９では、保持指令信号がＬレベルのとき、その出力信号Ｖａは強制的に高レベルの一定電圧に設定され、電圧変化分用の波形成形回路２０９では、保持指令信号がＬレベルのとき、その出力信号Ｖｂは強制的に零電圧レベルに設定される。
【００２６】
事故発生検知用レベル検出回路１０８は、絶対値化された電圧変化分信号｜Ｖｕｖｄ｜が所定の設定レベルＶｒを超えるとＨレベルの事故発生検知信号Ｖｊを発生し、波形成形回路１０９および２０９へ与える。波形成形回路１０９および２０９は、事故発生検知用レベル検出回路１０８からＨレベルの事故発生検知信号Ｖｊが保持指令信号として与えられたとき、それぞれ、絶対値化された正常電圧信号｜Ｖｕｖ０｜および絶対値化された電圧変化分信号｜Ｖｕｖｄ｜のその時点での値ＶｕｖｎおよびＶｕｖｄｎを保持し、その値に基づく信号Ｖａおよび信号Ｖｂを事故判定比較器１１０側に出力する。
【００２７】
事故判定比較器１１０は、正常電圧用の波形成形回路１０９より与えられる信号Ｖａを抵抗Ｒ１０，Ｒ１１よりなる分圧回路で分圧して得られる基準信号Ｖｓと電圧変化分用の波形成形回路２０９より与えられる信号Ｖｂとを比較し、信号Ｖｂが基準信号Ｖｓより大きいときに事故と判定して、電圧による事故判定信号ＶｅとしてＨレベルの出力信号を発生する。
【００２８】
なお、事故判定比較器１１０における信号Ｖａと基準信号Ｖｓとは、 Ｖｓ＝Ｖａ×Ｒ１１／（Ｒ１０＋Ｒ１１）なる関係にあるとともに、正常電圧用の波形成形回路１０９がＨレベルの事故検知信号Ｖｊを受けて保持動作している状態では、その出力信号Ｖａは、絶対値化された正常電圧信号｜Ｖｕｖ０｜の事故発生時点における瞬時値Ｖｕｖｎをホールドした値となっている。したがって、事故判定の基準となる基準信号Ｖｓの信号レベルＶｓｎは、
Ｖｓｎ＝Ｖｕｖｎ×Ｒ１１／（Ｒ１０＋Ｒ１１）
なる関係により、連系母線の正常電圧Ｖｕｖ０の事故発生時点における瞬時値Ｖｕｖｎに依存して決められるものとなっている。
【００２９】
また、図３では、事故判定比較器１１０における分圧回路を抵抗Ｒ１０，Ｒ１１よりなる１段の分圧回路とした構成が示されているが、信号Ｖａを例えば２０％，３０％，４０％に分圧する多段の分圧回路を設ければ、電力系統の条件等に応じて基準信号Ｖｓの値を任意に切替えることができる。
【００３０】
このように構成された第１の実施例の動作を図４を用いて説明する。図４の（Ａ）〜（Ｆ）は、それぞれ図３の回路における各点の信号の波形を示すものである。
【００３１】
電圧変化分検出回路１００の入力に図４の（Ａ）に示すような系統電圧を検出した電圧信号Ｖｕｖが加わる。時点ｔｎで事故が発生し、電圧信号Ｖｕｖが実線で示すように低下した場合、正常時の系統電圧を示す，図４の（Ａ）における点線の波形で示されるような正常電圧信号Ｖｕｖ０とそのときの電圧信号Ｖｕｖとの差を演算する演算回路１０５の出力には、図４の（Ｂ）に示すような電圧変化分信号Ｖｕｖｄが発生する。この電圧変化分信号Ｖｕｖｄを整流回路１０７で整流して絶対値化された電圧変化分信号が図４の（Ｃ）における実線の波形として示す｜Ｖｕｖｄ｜である。
【００３２】
この絶対値化された電圧変化分信号｜Ｖｕｖｄ｜の立ち上がりが事故発生検知用レベル検出回路１０８で検出され、図４の（Ｅ）に示すようにＨレベルの事故発生検知信号Ｖｊが出力されて、保持指令信号として波形成形回路１０９および２０９に加えられる。なお、図４の（Ｃ）における水平方向の点線Ｖｒは、事故発生検知用レベル検出回路１０８の判定電圧レベルＶｒを示すものであり、絶対値化された電圧変化分信号｜Ｖｕｖｄ｜がこの判定電圧レベルＶｒより大きいときに、事故発生検知信号Ｖｊが図４の（Ｅ）に示すようにＨレベルとなる。
【００３３】
正常電圧用の波形成形回路１０９には、図４の（Ｄ）における実線の波形として示すような，整流回路１０６での整流により絶対値化された正常電圧信号｜Ｖｕｖ０｜が入力されているが、Ｈレベルの事故発生検知信号Ｖｊが保持指令信号として加わえられた時点で正常電圧用の波形成形回路１０９は、絶対値化された正常電圧信号｜Ｖｕｖ０｜のそのときの瞬時値Ｖｕｖｎをホールドし、この値に基づく信号Ｖａを、事故判定比較器１１０側に出力する。
【００３４】
ここで、正常電圧用の波形成形回路１０９は、上述のように、保持指令信号がＬレベルのときには、その出力信号Ｖａを入力信号には依存しない高レベルの一定電圧に強制的に設定するので、出力信号Ｖａの波形は図４の（Ｄ）における一点鎖線で示すような波形となる。
【００３５】
電圧変化分用の波形成形回路２０９は、Ｈレベルの事故発生検知信号Ｖｊが保持指令信号として加えられた時点で、絶対値化された電圧変化分信号｜Ｖｕｖｄ｜のそのときの瞬時値Ｖｕｖｄｎをホールドし、この値に基づく信号Ｖｂを、事故判定比較器１１０側に出力する。ここで、電圧変化分用の波形成形回路２０９は、上述のように、保持指令信号がＬレベルのときには、その出力信号Ｖｂを入力信号には依存しない零電圧レベルに強制的に設定するので、出力信号Ｖｂの波形は図４の（Ｃ）における一点鎖線で示すような波形となる。
【００３６】
事故判定比較器１１０は、上記の信号Ｖａを分圧した信号を、基準信号Ｖｓとして求め、この基準信号Ｖｓの信号レベルＶｓｎより信号Ｖｂの信号レベルＶｕｖｄｎが大きい場合、図４の（Ｆ）に示すように、電圧による事故判定信号ＶｅとしてＨレベルの出力信号を発生し、図２のアンド回路１８に与える。ここで、基準信号Ｖｓは信号Ｖａを分圧してなる信号であるから、この基準信号Ｖｓは図４の（Ｄ）における二点鎖線で示すような波形となる。なお、図４の（Ｃ）における水平方向の点線Ｖｓｎは、基準信号Ｖｓの信号レベルＶｓｎを示すものである。
【００３７】
上記のように、事故判定比較器１１０が、電圧による事故判定信号ＶｅとしてＨレベルの出力信号を発生したとき、系統の電流が過大となっていれば、電流レベル検出回路９がＨレベルの電流による事故検知信号Ｉｅを発生するのでアンド回路１８からＨレベルのＵ相の事故判定信号Ｋｕが発生され、これによりオア回路１９を介して報知回路１０が作動され事故の発生を報知する。また、報知回路１０に与えられる事故検出信号を分離遮断器４の遮断操作回路に与えて分離遮断器４を遮断し、商用電源系統１と分散型電源３とを分離する。
【００３８】
このような第１の実施例においては、電圧によって事故の判定を行う事故判定比較器１１０の基準信号Ｖｓとして、電圧変化分検出回路１００の記憶回路１０１に記憶された連系母線の正常電圧Ｖｕｖ０の事故発生時点における瞬時値Ｖｕｖｎに基づいた電圧信号を加え、これと電圧変化分信号Ｖｕｖｄの事故発生時点における瞬時値Ｖｕｖｄｎに基づいた電圧信号Ｖｂとを比較するようにしているので、事故による電圧変化分の大きさが正常電圧の事故発生時点における瞬時値の大きさに依存するという関係に対応したものとなっており、連系母線の電圧変動があってもこれに影響されることがなくなるとともに事故の発生位相の影響を減じることもでき、事故の判定精度が高まる。
【００３９】
上記のこの発明の第１の実施例においても、図６に示すように事故が連系母線の電圧の瞬時値が零に近い小さい値を示す０°または１８０°付近の位相で発生すると、電圧変化分検出回路１００の出力信号も事故発生時点付近では小さい値を示すため、外部から侵入するノイズと区別することが困難となり、したがってこの付近では事故の誤検出が発生する可能性が多くなる。
【００４０】
図５に示すこの発明の第２の実施例は、上記のように系統電圧の値が小さい範囲の位相で事故が発生したとき誤検出が生じないように改良したものである。
【００４１】
図５の回路は、図３に示す電圧変化検出回路１６０に、下限レベル検出回路１１１とノット回路１１２およびアンド回路１１３を付加したもので、この点以外は図３の回路と同じである。
【００４２】
電圧変化分検出回路１００における記憶回路１０１に記憶された連系母線の正常電圧信号Ｖｕｖ０が整流回路１０６により整流して絶対値化されて、その絶対値化された正常電圧信号｜Ｖｕｖ０｜が下限レベル検出回路１１１に入力され、この絶対値化された正常電圧信号｜Ｖｕｖ０｜が不感帯として設定した下限レベルＶｌより小さい値のときに、下限レベル検出回路１１１はＨレベルの検出信号Ｖ１１１を発生する。ノット回路１１２はこの下限レベル検出回路１１１の出力信号Ｖ１１１を反転させた信号Ｖ１１２をアンド回路１１３の一方の入力端に与える。アンド回路１１３の他方の入力端には事故発生検知用レベル検出回路１０８から出力される事故発生検知信号Ｖｊが与えられる。
【００４３】
このように構成されているため、絶対値化された正常電圧信号｜Ｖｕｖ０｜が下限レベルＶｌより小さくなっている間は下限レベル検出回路１１１の出力Ｖ１１１がＨレベルとなるため、アンド回路１１３の一方の入力端にはノット回路１１２により反転されたＬレベルの信号Ｖ１１２が加わり、これによってレベル検出回路１０８から出力される事故発生検知信号Ｖｊの信号レベルの状態に係わらず、アンド回路１１３の出力信号Ｖ１１３，すなわち，波形成形回路１０９および２０９に与えられる保持指令信号はＬレベルとなり、波形成形回路１０９および２０９におけるそれぞれの保持動作が禁止される。
【００４４】
なお、正常電圧用の波形成形回路１０９および電圧変化分用の波形成形回路２０９は、上述のように、いずれも、Ｈレベルの保持指令信号が加わった時点でその時の入力信号の瞬時値をホールドするサンプルホールド機能と、保持指令信号がＬレベルのときには、その出力信号を、入力信号には依存しないある一定値に強制的に設定する機能とを有するものである。正常電圧用の波形成形回路１０９では、保持指令信号がＬレベルのとき、その出力信号Ｖａは強制的に高レベルの一定電圧に設定され、電圧変化分用の波形成形回路２０９では、保持指令信号がＬレベルのとき、その出力信号Ｖｂは強制的に零電圧レベルに設定される。
【００４５】
このため、連系母線の相間電圧の瞬時値が小さくなる０°ないしは１８０°付近の位相範囲では、上述のように、波形成形回路１０９および２０９のいずれも保持指令信号がＬレベルの状態にあるため、事故判定比較器１１０においては、電圧変化分用の波形成形回路２０９から与えられる信号Ｖｂが強制的に零電圧に設定されるとともに、正常電圧用の波形成形回路１０９から与えられる信号Ｖａは強制的に高レベルの一定電圧に設定されてこの信号Ｖａを分圧してなる基準信号Ｖｓも、零電圧レベルの信号Ｖｂに比べてはるかに高レベルの一定電圧に設定されるので、事故判定比較器１１０はその事故判定動作を禁止された状態となる。このため、連系母線の相間電圧の瞬時値が小さくなる位相範囲においてノイズ侵入や系統の電圧変動等の影響を受けた場合でも、誤って事故検出信号Ｖｅが出力されることはなくなり、事故検出の信頼性が向上する。
【００４６】
また、図６の（Ａ）〜（Ｉ）は、それぞれ図５の回路における各点の信号の波形を示すものである。絶対値化された正常電圧信号｜Ｖｕｖ０｜が図６の（Ｄ）における水平方向の点線Ｖｌで示す不感帯レベルＶｌより小さい位相範囲にある間の時点ｔｎ１で短絡事故が発生したとすると、事故の発生した時点では、下限レベル検出回路１１１から図６の（Ｆ）に示すようにＨレベルの信号Ｖ１１１が出力され、ノット回路１１２により反転された図６の（Ｇ）に示すようなＬレベルの信号Ｖ１１２がアンド回路１１３に加わっているので、事故発生検知用レベル検出回路１０８からＨレベルの事故発生検知信号Ｖｊが出力されていても、アンド回路１１３の出力信号Ｖ１１３は、図６の（Ｈ）に示すようにＬレベルとなっているため、Ｈレベルの保持指令信号が波形成形回路１０９および２０９に与えられることはない。したがって、上述のように、波形成形回路１０９および２０９はそれぞれの保持動作が禁止され、事故判定比較器１１０の事故判定動作が禁止されていることにより、絶対値化された正常電圧信号｜Ｖｕｖ０｜が不感帯レベルＶｌより小さい位相範囲では、短絡事故が発生しても検出信号Ｖｅが出力されることがないだけでなく、この位相範囲においてノイズ侵入や系統の電圧変動等の影響を受けた場合でも誤って事故検出信号Ｖｅが出力されることはない。
【００４７】
なお、図６の（Ｄ）において、絶対値化された正常電圧信号｜Ｖｕｖ０｜は、時点ｔ１０から時点ｔ２０までの間および時点ｔ１１から時点ｔ２１までの間の区間で不感帯レベルＶｌを越える大きさとなっており、これに対応して、下限レベル検出回路１１１の出力信号Ｖ１１１は、図６の（Ｆ）に示すように上記の区間でＬレベルとなるとともに、それ以外の区間，すなわち，１８０°位相の前後の時点ｔ２０から時点ｔ１１までの間などでＨレベルとなる。
【００４８】
事故が継続していれば、１８０°位相の時点を経過して、絶対値化された正常電圧｜Ｖｕｖ０｜が図６の（Ｄ）に示すように不感帯レベルＶｌを超える位相の時点ｔｎ２となったところで、下限レベル検出回路１１１の出力信号Ｖ１１１が図６の（Ｆ）に示すようにＬレベルとなり、ノット回路１１２を介してアンド回路１１３に加わる信号Ｖ１１２が図６の（Ｇ）に示すようにＨレベルとなるので、アンド回路１１３の出力信号Ｖ１１３が事故発生検知用レベル検出回路１０８からの図６の（Ｅ）に示す事故発生検知信号Ｖｊにそのまま追従する状態となり、Ｈレベルの事故発生検知信号Ｖｊに対応して、アンド回路１１３の出力信号Ｖ１１３，すなわち，波形成形回路１０９および２０９に与えられる保持指令信号が図６の（Ｈ）に示すようにＨレベルとなって波形成形回路１０９および２０９に保持動作を行わせる。
【００４９】
波形成形回路１０９および２０９は、Ｈレベルの保持指令信号を受けて、それぞれ、絶対値化された正常電圧信号｜Ｖｕｖ０｜および絶対値化された電圧変化分信号｜Ｖｕｖｄ｜のその時点での値ＶｕｖｎおよびＶｕｖｄｎを保持し、その値に基づく信号Ｖａおよび信号Ｖｂを事故判定比較器１１０側に出力する。
【００５０】
事故判定比較器１１０は、正常電圧用の波形成形回路１０９より与えられる信号Ｖａを抵抗Ｒ１０，Ｒ１１よりなる分圧回路で分圧して得られる基準信号Ｖｓと電圧変化分用の波形成形回路２０９より与えられる信号Ｖｂとを比較し、信号Ｖｂの信号レベルＶｕｖｄｎが基準信号Ｖｓの信号レベルＶｓｎより大きい場合には、図６の（Ｉ）に示すように、Ｈレベルの事故検出信号Ｖｅを発生し、図２のアンド回路１８へ出力される。電流レベル検出回路９からも事故検出信号Ｉｅが出力されていればアンド回路１８からオア回路１９を介して報知回路１０へ事故検知信号が与えられ、報知回路１０が事故の発生を報知する。
【００５１】
なお、図６の（Ｃ）における水平方向の点線Ｖｒは、事故発生検知用レベル検出回路１０８の判定電圧レベルＶｒを示すものであり、絶対値化された電圧変化分信号｜Ｖｕｖｄ｜がこの判定電圧レベルＶｒより大きいときに、事故発生検知信号Ｖｊが図６の（Ｅ）に示すようにＨレベルとなる。また、図６の（Ｃ）における水平方向の点線Ｖｓｎは、事故判定比較器１１０における基準信号Ｖｓの信号レベルＶｓｎを示すものである。
【００５２】
また、電圧変化分用の波形成形回路２０９の入力信号である絶対値化された電圧変化分信号｜Ｖｕｖｄ｜と出力信号Ｖｂとの関係は、図６では図示していないが、図４の（Ｃ）と同様であり、また、正常電圧用の波形成形回路１０９の入力信号である絶対値化された正常電圧信号｜Ｖｕｖ０｜と出力信号Ｖａおよび事故判定比較器１１０の基準信号Ｖｓとの関係も、図６では図示していないが、図４の（Ｄ）と同様である。
【００５３】
このように第２の実施例によれば、外部からのノイズの侵入しやすい系統電圧の低い範囲において事故判定手段の動作を禁止するようにしているので、低電圧の位相範囲における誤検出をなくすことができる。このことは３相の各相ごとに行うので、ある相が電圧の低い位相にあって事故の検出が禁止されていても、他の相は電圧の高い位相にあるのでこれらの相では事故の検出が禁止されることがない。このため、このように不感帯を設けても事故の検出が遅れることはなくなる。
【００５４】
なお、上述の第１の実施例および第２の実施例においては、いずれも、事故判定比較器１１０の出力信号Ｖｅを強制的にＬレベルにしておくための構成として、波形成形回路１０９および２０９に対する保持指令信号がＬレベルのときに、波形成形回路１０９および２０９の各出力信号ＶａおよびＶｂをそれぞれ強制的に所定の電圧レベルに設定して事故判定比較器１１０における入力信号Ｖｂに対して基準信号Ｖｓの電圧レベルが充分に大きくなるようにする構成としているが、本発明は、上記のような構成に限定されるものではなく、事故判定比較器１１０の事故判定動作を禁止すべきときに、その出力電圧Ｖｅを強制的にＬレベルにしておくことができればどのような構成であってもよい。
【００５５】
【発明の効果】
この発明は前述のように、商用電源系統と自家用の分散型電源とが分離遮断器の介装された連系母線を介して連系運用されている電力系統の事故を検出する装置であって、連系母線の電圧の正常時の値からの電圧変化分、および分離遮断器を流れる電流を検出しこれの検出値がいずれも所定のレベル以上になったときに電力系統に事故が発生したものと判定する事故判定手段を有する電力系統の事故検出装置において、前記電圧変化分と比較する基準レベルを電圧変化の発生時点における正常時の電圧の値を基にして設定するようにすることによって、連系母線の電圧変動があってもこれに影響されることなく正確に事故の発生を判定する
ことができる。
【００５６】
また、前記連系母線の電圧のレベルを判定し、この電圧が所定レベル以下にあるときは前記事故判定手段の出力を禁止するようにすることによって、連系母線の電圧の瞬時値の小さい位相範囲における誤検出をなくすことができる。
【００５７】
さらに、３相の各相に事故判定手段を設けた際には、前記における連系母線電圧のレベル判定を３相の各相で行い所定レベル以下にある相の事故判定手段の出力を禁止するようにすることにより、ある相が電圧の低い位相にあって事故の検出が禁止されていても、他の相は電圧の高い位相にあるのでこれらの相では事故の検出が禁止されることがないため、不感帯を設けても事故の検出が遅れること
はなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明を実施する電力系統の構成図
【図２】 この発明による事故検出装置の構成を示す回路図
【図３】 この発明の第１の実施例にかかる事故検出装置における電圧による事故検出回路の構成を示す回路図
【図４】 この発明の第１の実施例の動作波形図
【図５】 この発明の第２の実施例にかかる電圧による事故検出装置の構成を示す回路図
【図６】 この発明の第２の実施例の動作波形図
【図７】 従来の電力系統の事故検出装置の構成を示す回路図
【図８】 従来装置の動作を説明するための波形図
【符号の説明】
１ 商用系統
２ 受電用変圧器
３ 分散型電源
４ 分離遮断器
５ 計器用変流器
６ 負荷
７ 連系母線
８，１４ 事故検出装置
９ 電流レベル検出回路
１０ 報知回路
１５ 計器用変圧器
１６０ 電圧変化検出回路
Claims (3)
- 商用電源系統と自家用の分散型電源とが分離遮断器の介装された連系母線を介して連系運用されている電力系統の事故を検出する装置であって、連系母線の電圧の正常時の値からの電圧変化分、および分離遮断器を流れる電流値を検出しこれらの検出値がいずれも所定のレベル以上になったときに電力系統に事故が発生したものと判定する事故判定手段を有する電力系統の事故検出装置において、
前記連系母線の正常時の電圧を１サイクル分記憶する記憶回路を設け、前記記憶回路から取り出した正常時の電圧から連系母線の電圧を差し引くことによって電圧変化分を求めるとともに、前記電圧変化分と比較する基準レベルを前記記憶回路から取り出した正常時の電圧の値を基にして設定することを特徴とする電力系統の事故検出装置。 - 請求項１記載の電力系統の事故検出装置において、
前記連系母線の電圧のレベルを判定し、この電圧の瞬時値が所定レベル以下にあるときは前記事故判定手段の動作を禁止することを特徴とする電力系統の事故検出装置。 - 請求項２に記載の電力系統の事故検出装置において、
３相の各相に事故判定手段を設け、前記における連系母線電圧のレベル判定を３相の各相で行い所定レベル以下にある相の事故判定手段の出力を禁止することを特徴とする電力系統の事故検出装置。
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