JP5073003B2 - 配電用変圧器２次側地絡検出システム - Google Patents

Description

本発明は、配電用変圧器２次側地絡検出システムに関し、特に、配電用変圧器の２次側で地絡事故があった場合の地絡事故個所を特定するのに好適な配電用変圧器２次側地絡検出システムに関する。

従来、図９に示す配電用変圧器１の２次側（配電用変圧器１よりも６ｋＶ母線側）で地絡事故があった場合には、たとえば、地絡順序遮断装置（１０Ｇ）４が、６ｋＶ母線に設置された第２の接地形計器用変圧器ＧＰＴ2から入力される第２のＧＰＴ出力電圧Ｖ_GPT2（零相電圧Ｖ₀）に基づいてこの地絡事故を検出して、６ｋＶ母線から分岐された各配電線に設置された各配電線遮断器ＣＢ1，ＣＢ2および変圧器１次遮断器ＣＢを順次遮断していく。

または、地絡過電圧継電器（６４Ｖ）３が、変圧器２次遮断器ＣＢ0の配電線変圧器１側（６ｋＶ母線と反対側）に設置された第１の接地形計器用変圧器ＧＰＴ1から入力される第１のＧＰＴ出力電圧Ｖ_GPT1（零相電圧Ｖ₀）に基づいてこの地絡事故を検出して、変圧器１次遮断器ＣＢを遮断する。

下記の特許文献１に開示された地絡事故検出方法では、主変圧器の２次側の２次電力ケーブルの金属シールド（金属シース）の接地線に流れる電流を検出することにより、２次電力ケーブル内の地絡事故の発生を判定するようにしている。

特開２０００−９７８６号公報

しかしながら、地絡順序遮断装置４を用いた地絡事故検出方法では、配電線で発生した地絡事故については地絡事故個所（地絡発生個所）を特定することはできるが、配電用変圧器１と変圧器２次遮断器ＣＢ0との間で発生した地絡事故については地絡事故個所を特定することができないため、配電用変圧器１の３次から２２ｋＶ供給線が引き出されている場合などには、事故復旧に時間を要するという問題があった。

地絡過電圧継電器３を用いた地絡事故検出方法では、配電用変圧器１と変圧器２次遮断器ＣＢ0との間で発生した地絡事故を検出することはできるが、地絡事故が電力ケーブル内部事故（配電用変圧器１の２次側の２次電力ケーブル２内で発生した事故）であるか、負荷側外部事故（２次電力ケーブル２と変圧器２次遮断器ＣＢ0との間で発生した事故）であるか、配電用変圧器側外部事故（２次電力ケーブル２よりも配電用変圧器１側で発生した事故）であるかを特定することができないという問題があった。

上記の特許文献１に開示された地絡事故検出方法は、２次電力ケーブル２内での地絡事故の発生を判定するものであり、配電用変圧器１の２次側で地絡事故があった場合に電力ケーブル内部事故、負荷側外部事故および配電用変圧器側外部事故のいずれであるかを特定するものではない。

本発明の目的は、配電用変圧器の２次側で発生した地絡事故の事故個所を特定することができる配電用変圧器２次側地絡検出システムを提供することにある。

本発明の第1の配電用変圧器２次側地絡検出システムは、配電用変圧器（１）の２次側で地絡事故があった場合の地絡事故個所を特定するための配電用変圧器２次側地絡検出システムであって、２次電力ケーブル（２）の前記配電用変圧器側の端部に該２次電力ケーブルが貫通するように設けられた零相変流器（ＺＣＴ）と、前記配電用変圧器と前記２次電力ケーブルとの間に設けられたサージアブソーバ（ＳＡ）または充電電流補償用コンデンサの接地線に取り付けられた第１の計器用変流器（ＣＴ1）と、前記２次電力ケーブルの金属シースの接地線に取り付けられた第２の計器用変流器（ＣＴ2）と、前記零相変流器から入力されるＺＣＴ出力電流（Ｉ_ZCT）と前記第１および第２の計器用変流器から入力される第１および第２のＣＴ出力電流（Ｉ_CT1，Ｉ_CT2）とに基づいて、前記配電用変圧器の２次側で地絡事故があった場合に電力ケーブル内部事故、配電用変圧器側外部事故および負荷側外部事故のいずれであるかを判定するための地絡個所検出装置（１０）とを具備することを特徴とする。
ここで、前記地絡個所検出装置が、前記第１および第２のＣＴ出力電流の方向が同じか否かおよび前記ＺＣＴ出力電流の方向が外部方向か内部方向かに基づいて、電力ケーブル内部事故、配電用変圧器側外部事故および負荷側外部事故のいずれであるかを判定してもよい。
前記地絡個所検出装置が、前記第１のＣＴ出力電流の方向と前記第２のＣＴ出力電流の方向とが逆方向であると、電力ケーブル内部事故と判定し、前記第１のＣＴ出力電流の方向と前記第２のＣＴ出力電流の方向とが同方向であり、かつ、前記ＺＣＴ出力電流の方向が外部方向であると、負荷側外部事故と判定し、前記第１のＣＴ出力電流の方向と前記第２のＣＴ出力電流の方向とが同方向であり、かつ、前記ＺＣＴ出力電流の方向が内部方向であると、配電用変圧器側外部事故と判定してもよい。
前記地絡個所検出装置が、前記２次電力ケーブルよりも前記配電用変圧器と反対側に設置された接地形計器用変圧器（ＧＰＴ1）から入力されるＧＰＴ出力電圧（Ｖ_GPT1）が零相電圧整定値（Ｖ₀₀）以上であると、地絡事故が発生したと判定して、地絡事故個所の特定を行ってもよい。
本発明の第２の配電用変圧器２次側地絡検出システムは、配電用変圧器（１）の２次側で地絡事故があった場合の地絡事故個所を特定するための配電用変圧器２次側地絡検出システムであって、前記配電用変圧器と２次電力ケーブル（２）よりも該配電用変圧器側のサージアブソーバ（ＳＡ）または充電電流補償用コンデンサとの間に設置された接地形計器用変圧器（ＧＰＴ1）と、前記２次電力ケーブルの前記配電用変圧器側の端部に該２次電力ケーブルが貫通するように設けられた第１の零相変流器（ＺＣＴ1）と、前記２次電力ケーブルの他の端部に該２次電力ケーブルが貫通するとともに該２次電力ケーブルの金属シースの接地線が前記配電用変圧器に向けて貫通するように設けられた第２の零相変流器（ＺＣＴ2）と、前記第１および第２の零相変流器から入力される第１および第２のＺＣＴ出力電流（Ｉ_ZCT1，Ｉ_ZCT2）に基づいて、前記配電用変圧器の２次側で地絡事故があった場合に電力ケーブル内部事故、負荷側外部事故および配電用変圧器側外部事故のいずれであるかを判定するための地絡個所検出装置（５０）とを具備することを特徴とする。
ここで、前記地絡個所検出装置が、前記第１のＺＣＴ出力電流Ｉ_ZCT1の方向と、前記第２のＺＣＴ出力電流Ｉ_ZCT2の方向および大きさとに基づいて、電力ケーブル内部事故、配電用変圧器側外部事故および負荷側外部事故のいずれであるかを判定してもよい。
前記地絡個所検出装置が、前記第１のＺＣＴ出力電流の方向が外部方向であり、かつ、前記第２のＺＣＴ出力電流の大きさが零であると、電力ケーブル内部事故と判定し、前記第１のＺＣＴ出力電流の方向が外部方向であり、かつ、前記第２のＺＣＴ出力電流の大きさが零でなく方向が外部方向であると、負荷側外部事故と判定し、前記第１のＺＣＴ出力電流の方向が内部方向であると、配電用変圧器側外部事故と判定してもよい。
前記地絡個所検出装置が、前記接地形計器用変圧器から入力されるＧＰＴ出力電圧（Ｖ_GPT1）が零相電圧整定値（Ｖ₀₀）以上であると、地絡事故が発生したと判定して、地絡事故個所の特定を行ってもよい。

本発明の配電用変圧器２次側地絡検出システムは、以下に示す効果を奏する。
（１）配電用変圧器の２次側で地絡事故があった場合に流れる事故電流の経路は決まっているため、２次電力ケーブルの配電用変圧器側の端部に２次電力ケーブルが貫通するように零相変流器を設け、サージアブソーバまたは充電電流補償用コンデンサの接地線に第１の計器用変流器を取り付けるとともに、２次電力ケーブルの金属シースの接地線に第２の計器用変流器を取り付けて、これらを流れる電流の方向を求めることにより、または、配電用変圧器とサージアブソーバまたは充電電流補償用コンデンサとの間に接地形計器用変圧器を設置し、２次電力ケーブルの配電用変圧器側の端部に２次電力ケーブルが貫通するように第１の零相変流器を設けるとともに、２次電力ケーブルの他の端部に２次電力ケーブルが貫通するとともに２次電力ケーブルの金属シースの接地線が配電用変圧器に向けて貫通するように第２の零相変流器を設けて、これらを流れる電流の方向を求めることにより、電力ケーブル内部事故、負荷側外部事故および配電用変圧器側外部事故のいずれであるかを判定することができる。
（２）配電用変圧器の３次から２２ｋＶ供給線が引き出されている場合などにおいて事故復旧の短縮化が図れる。

本発明の第１の実施例による配電用変圧器２次側地絡検出システムの構成を示す図である。 図１（ｂ）に示した地絡個所特定部２７における地絡事故個所の特定方法について説明するための図である。 図１（ｂ）に示した地絡個所特定部２７における地絡事故個所の特定方法について説明するための図である。 図１（ｂ）に示した地絡個所特定部２７における地絡事故個所の特定方法について説明するためのフローチャートである。 本発明の第２の実施例による配電用変圧器２次側地絡検出システムの構成を示す図である。 図５（ｂ）に示した地絡個所特定部６７における地絡事故個所の特定方法について説明するための図である。 図５（ｂ）に示した地絡個所特定部６７における地絡事故個所の特定方法について説明するための図である。 図５（ｂ）に示した地絡個所特定部６７における地絡事故個所の特定方法について説明するためのフローチャートである。 従来の地絡事故検出方法について説明するための図である。

上記の目的を、２次電力ケーブルの配電用変圧器側の端部に２次電力ケーブルが貫通するように設けられた零相変流器から入力されるＺＣＴ出力電流と、配電用変圧器と２次電力ケーブルとの間に設けられたサージアブソーバの接地線に取り付けられた第１の計器用変流器から入力される第１のＣＴ出力電流と、２次電力ケーブルの金属シースの接地線に取り付けられた第２の計器用変流器からから入力される第２のＣＴ出力電流とに基づいて、配電用変圧器の２次側で地絡事故があった場合に電力ケーブル内部事故、配電用変圧器側外部事故および負荷側外部事故のいずれであるかを判定することにより実現した。

以下、本発明の配電用変圧器２次側地絡検出システムの実施例について図面を参照して説明する。
本発明の第１の実施例による配電用変圧器２次側地絡検出システムは、図１（ａ）に示すように、３本の２次電力ケーブル２（赤相、白相および青相の２次電力ケーブル）の配電用変圧器１側の端部に３本の２次電力ケーブル２が貫通するように設けられた零相変流器ＺＣＴと、配電用変圧器１と３本の２次電力ケーブル２との間に設けられたサージアブソーバＳＡの接地線に取り付けられた第１の計器用変流器ＣＴ1と、３本の２次電力ケーブル２の金属シースの接地線（２次電力ケーブル２の変圧器２次遮断器ＣＢ0側の端部に設けられている。）に取り付けられた第２の計器用変流器ＣＴ2と、地絡個所検出装置１０とを具備する。

ここで、地絡個所検出装置１０は、零相変流器ＺＣＴから入力されるＺＣＴ出力電流Ｉ_ZCT（零相電流Ｉ₀）と、第１および第２の計器用変流器ＣＴ1，ＣＴ2から入力される第１および第２のＣＴ出力電流Ｉ_CT1，Ｉ_CT2と、２次電力ケーブル２と変圧器２次遮断器ＣＢ0との間に設置された第１の接地形計器用変圧器ＧＰＴ1から入力される第１のＧＰＴ出力電圧Ｖ_GPT1（零相電圧Ｖ₀）とに基づいて、配電用変圧器１の２次側で地絡事故があった場合に電力ケーブル内部事故、負荷側外部事故および配電用変圧器側外部事故のいずれであるかを特定するためのものである。

そのため、地絡個所検出装置１０は、図１（ｂ）に示すように、アナログ入力部２０と、整定値メモリ２６と、地絡個所特定部２７と、表示制御部２８とを具備する。なお、アナログ入力部２０と整定値メモリ２６と地絡個所特定部２７と表示制御部２８とはバスを介して接続されている。

ここで、アナログ入力部２０は、入力変換器２１と、バンドパスフィルタ２２（以下、「ＢＰＦ２２」と称する。）と、サンプリングホールド回路２３（以下、「Ｓ／Ｈ回路２３」と称する。）と、マルチプレクサ回路２４（以下、「ＭＰＸ回路２４」と称する。）と、アナログ／ディジタル変換器２５（以下、「Ａ／Ｄ変換器２５」と称する。）とを備える。

ＢＰＦ２２は、第１および第２の計器用変流器ＣＴ1，ＣＴ2、零相変流器ＺＣＴ並びに第１の接地形計器用変圧器ＧＰＴ１から入力変換器２１を介して入力される第１および第２のＣＴ出力電流Ｉ_CT1，Ｉ_CT2、ＺＣＴ出力電流Ｉ_ZCT並びに第１のＧＰＴ出力電圧Ｖ_GPT1の交流成分（たとえば、商用周波数６０Ｈｚ）のみを抽出する。
Ｓ／Ｈ回路２３は、所定のサンプリング周波数（たとえば、商用周波数６０Ｈｚの場合には５，７６０Ｈｚ（電気角３．７５°））でＢＰＦ２２の出力信号をサンプリングしてホールドする。
ＭＰＸ回路２４は、Ｓ／Ｈ回路２３の出力信号を切り換えてＡ／Ｄ変換器２５に出力する。
Ａ／Ｄ変換器２５は、ＭＰＸ回路２４から入力されるアナログの第１および第２のＣＴ出力電流Ｉ_CT1，Ｉ_CT2、ＺＣＴ出力電流Ｉ_ZCT並びに第１のＧＰＴ出力電圧Ｖ_GPT1の交流成分をディジタルの第１および第２のＣＴ出力電流Ｉ_CT1，Ｉ_CT2、ＺＣＴ出力電流Ｉ_ZCT並びに第１のＧＰＴ出力電圧Ｖ_GPT1（以下、特に明記しない限り、「第１および第２のＣＴ出力電流Ｉ_CT1，Ｉ_CT2」、「ＺＣＴ出力電流Ｉ_ZCT」および「第１のＧＰＴ出力電圧Ｖ_GPT1」と称する。）の交流成分に変換する。

整定値メモリ２６は、外部から入力される零相電圧整定値Ｖ₀₀などを格納するためのものである。

地絡個所特定部２７は、Ａ／Ｄ変換器２５から入力される第１および第２のＣＴ出力電流Ｉ_CT1，Ｉ_CT2、ＺＣＴ出力電流Ｉ_ZCT並びに第１のＧＰＴ出力電圧Ｖ_GPT1に基づいて、以下のようにして地絡事故個所を特定する。

（１）電力ケーブル内部事故時の第１および第２のＣＴ出力電流Ｉ_CT1，Ｉ_CT2並びにＺＣＴ出力電流Ｉ_ZCT
２次電力ケーブル２の内部で地絡事故が発生すると、図２（ａ）の等価回路で示すように、事故点→２次電力ケーブル２の金属シース→２次電力ケーブル２の金属シースの接地線（第２の計器用変流器ＣＴ2）→サージアブソーバＳＡの接地線（第１の計器用変流器ＣＴ1）→２次電力ケーブル２の芯線（零相変流器ＺＣＴ）→事故点の経路で第１の事故電流Ｉ₁が流れるとともに、事故点→２次電力ケーブル２の金属シース→２次電力ケーブル２の対地静電容量Ｃ→２次電力ケーブル２の芯線→事故点の経路で第２の事故電流Ｉ₂が流れる。
その結果、第１の計器用変流器ＣＴ1を貫通する第１の事故電流Ｉ₁の方向と第２の計器用変流器ＣＴ2を貫通する第１の事故電流Ｉ₁の方向とは逆になるため、地絡個所特定装置１０に入力される第１のＣＴ出力電流Ｉ_CT1の方向と第２のＣＴ出力電流Ｉ_CT2の方向とは逆方向（第１および第２のＣＴ出力電流Ｉ_CT1，Ｉ_CT2の位相差が±９０°の範囲外）となる（図３（ａ）参照）。
また、零相変流器ＺＣＴを貫通する第１の事故電流Ｉ₁は配電用変圧器１から２次電力ケーブル２に向うものとなるため、地絡個所特定装置１０に入力されるＺＣＴ出力電流Ｉ_ZCTの方向は、外部方向（ＺＣＴ出力電流Ｉ_ZCTの位相が図３（ｂ）に示すように第１のＧＰＴ出力電圧Ｖ_GPT1の位相を基準としたときに０°〜−１８０°の範囲に入る方向）となる（図３（ａ）参照）。

（２）負荷側外部事故時の第１および第２のＣＴ出力電流Ｉ_CT1，Ｉ_CT2並びにＺＣＴ出力電流Ｉ_ZCT
２次電力ケーブル２と変圧器２次遮断器ＣＢ0との間で地絡事故が発生すると、図２（ｂ）の等価回路で示すように、事故点→サージアブソーバＳＡの接地線（第１の計器用変流器ＣＴ1）→２次電力ケーブル２の芯線（零相変流器ＺＣＴ）→事故点の経路で第１の事故電流Ｉ₁が流れるとともに、事故点→２次電力ケーブル２の金属シースの接地線（第２の計器用変流器ＣＴ2）→２次電力ケーブル２の金属シース→２次電力ケーブル２の対地静電容量Ｃ→２次電力ケーブル２の芯線→事故点の経路で第２の事故電流Ｉ₂が流れる。
その結果、第１の計器用変流器ＣＴ1を貫通する第１の事故電流Ｉ₁の方向と第２の計器用変流器ＣＴ2を貫通する第２の事故電流Ｉ₂の方向とは同じになるため、地絡個所特定装置１０に入力される第１のＣＴ出力電流Ｉ_CT1の方向と第２のＣＴ出力電流Ｉ_CT2の方向とは同方向（第１および第２のＣＴ出力電流Ｉ_CT1，Ｉ_CT2の位相差が±９０°の範囲内）となる（図３（ａ）参照）。
また、零相変流器ＺＣＴを貫通する第１の事故電流Ｉ₁は配電用変圧器１から２次電力ケーブル２に向うものとなるため、地絡個所特定装置１０に入力されるＺＣＴ出力電流Ｉ_ZCTの方向は、外部方向（ＺＣＴ出力電流Ｉ_ZCTの位相が図３（ｂ）に示すように第１のＧＰＴ出力電圧Ｖ_GPT1の位相を基準としたときに０°〜−１８０°の範囲に入る方向）となる（図３（ａ）参照）。

（３）配電用変圧器側外部事故時の第１および第２のＣＴ出力電流Ｉ_CT1，Ｉ_CT2並びにＺＣＴ出力電流Ｉ_ZCT
配電用変圧器と２次電力ケーブル２との間で地絡事故が発生すると、図２（ｃ）の等価回路で示すように、事故点→２次電力ケーブル２の金属シースの接地線（第２の計器用変流器ＣＴ2）→２次電力ケーブル２の金属シース→２次電力ケーブル２の対地静電容量Ｃ→２次電力ケーブル２の芯線（零相変流器ＺＣＴ）→事故点の経路で第１の事故電流Ｉ₁が流れるとともに、事故点→サージアブソーバＳＡの接地線（第１の計器用変流器ＣＴ1）→２次電力ケーブル２の芯線→事故点の経路で第２の事故電流Ｉ₂が流れる。
その結果、第１の計器用変流器ＣＴ1を貫通する第２の事故電流Ｉ₂の方向と第２の計器用変流器ＣＴ2を貫通する第１の事故電流Ｉ₁の方向とは同じになるため、地絡個所特定装置１０に入力される第１のＣＴ出力電流Ｉ_CT1の方向と第２のＣＴ出力電流Ｉ_CT2の方向とは同方向（第１および第２のＣＴ出力電流Ｉ_CT1，Ｉ_CT2の位相差が±９０°の範囲内）となる（図３（ａ）参照）。
また、零相変流器ＺＣＴを貫通する第１の事故電流Ｉ₁は２次電力ケーブル２から配電用変圧器１に向うものとなるため、地絡個所特定装置１０に入力されるＺＣＴ出力電流Ｉ_ZCTの方向は内部方向（ＺＣＴ出力電流Ｉ_ZCTの位相が図３（ｃ）に示すように第１のＧＰＴ出力電圧Ｖ_GPT1の位相を基準としたときに０°〜１８０°の範囲に入る方向）となる（図３（ａ）参照）。

そこで、地絡個所特定部２７は、第１のＧＰＴ出力電圧Ｖ_GPT1が零相電圧整定値Ｖ₀₀以上であると（図４のステップＳ１１）、地絡事故が発生したと判定して、地絡事故個所の特定を行うために、第１のＣＴ出力電流Ｉ_CT1の方向と第２のＣＴ出力電流Ｉ_CT2の方向とを比較する（ステップＳ１２）。
その結果、第１のＣＴ出力電流Ｉ_CT1の方向と第２のＣＴ出力電流Ｉ_CT2の方向とが逆方向であると、地絡個所特定部２７は電力ケーブル内部事故と判定する（ステップＳ１４）。
一方、第１のＣＴ出力電流Ｉ_CT1の方向と第２のＣＴ出力電流Ｉ_CT2の方向とが同方向であると、地絡個所特定部２７はＺＣＴ出力電流Ｉ_ZCTの方向が内部方向であるか外部方向であるかを調べる（ステップＳ１３）。
その結果、ＺＣＴ出力電流Ｉ_ZCTの方向が外部方向であると、地絡個所特定部２７は負荷側外部事故と判定する（ステップＳ１５）。
一方、ＺＣＴ出力電流Ｉ_ZCTの方向が内部方向であると、地絡個所特定部２７は配電用変圧器側外部事故と判定する（ステップＳ１６）。
これにより、地絡事故個所を特定することができる。

表示制御部２８は、地絡個所特定部２７によって特定された地絡事故個所などを外部の表示装置に表示させる。

次に、本発明の第２の実施例による配電用変圧器２次側地絡検出システムについて、図５乃至図８を参照して説明する。
本実施例による配電用変圧器２次側地絡検出システムは、図５（ａ）に示すように、３本の２次電力ケーブル２（赤相、白相および青相の２次電力ケーブル）の配電用変圧器１側の端部に３本の２次電力ケーブル２が貫通するように設けられた第１の零相変流器ＺＣＴ1と、３本の２次電力ケーブル２の変圧器２次遮断器ＣＢ0側の端部に３本の２次電力ケーブル２が貫通するとともに３本の２次電力ケーブル２の金属シースの接地線が変圧器２次遮断器ＣＢ0から配電用変圧器１に向けて貫通するように設けられた第２の零相変流器ＺＣＴ2と、地絡個所検出装置５０とを具備する。
なお、本実施例による配電用変圧器２次側地絡検出システムでは、第１の接地形計器用変圧器ＧＰＴ1は、配電用変圧器１とサージアブソーバＳＡとの間に設置される。

ここで、地絡個所検出装置５０は、第１および第２の零相変流器ＺＣＴ1，ＺＣＴ2から入力される第１および第２のＺＣＴ出力電流Ｉ_ZCT1，Ｉ_ZCT2と、第１の接地形計器用変圧器ＧＰＴ1から入力される第１のＧＰＴ出力電圧Ｖ_GPT1（零相電圧Ｖ₀）とに基づいて、配電用変圧器１の２次側で地絡事故があった場合に電力ケーブル内部事故、負荷側外部事故および配電用変圧器側外部事故のいずれであるかを判定するためのものである。

そのため、地絡個所検出装置５０は、図５（ｂ）に示すように、アナログ入力部６０と、整定値メモリ６６と、地絡個所特定部６７と、表示制御部６８とを具備する。なお、アナログ入力部６０と整定値メモリ６６と地絡個所特定部６７と表示制御部６８とはバスを介して接続されている。

ここで、アナログ入力部６０は、入力変換器６１と、バンドパスフィルタ６２（以下、「ＢＰＦ６２」と称する。）と、サンプリングホールド回路６３（以下、「Ｓ／Ｈ回路６３」と称する。）と、マルチプレクサ回路６４（以下、「ＭＰＸ回路６４」と称する。）と、アナログ／ディジタル変換器６５（以下、「Ａ／Ｄ変換器６５」と称する。）とを備える。

ＢＰＦ６２は、第１および第２の零相変流器ＺＣＴ1，ＺＣＴ2並びに第１の接地形計器用変圧器ＧＰＴ１から入力変換器６１を介して入力される第１および第２のＺＣＴ出力電流Ｉ_ZCT1，Ｉ_ZCT2並びに第１のＧＰＴ出力電圧Ｖ_GPT1の交流成分（たとえば、商用周波数６０Ｈｚ）のみを抽出する。
Ｓ／Ｈ回路６３は、所定のサンプリング周波数（たとえば、商用周波数６０Ｈｚの場合には５，７６０Ｈｚ（電気角３．７５°））でＢＰＦ６２の出力信号をサンプリングしてホールドする。
ＭＰＸ回路６４は、Ｓ／Ｈ回路６３の出力信号を切り換えてＡ／Ｄ変換器６５に出力する。
Ａ／Ｄ変換器６５は、ＭＰＸ回路６４から入力されるアナログの第１および第２のＺＣＴ出力電流Ｉ_ZCT1，Ｉ_ZCT2並びに第１のＧＰＴ出力電圧Ｖ_GPT1の交流成分をディジタルの第１および第２のＺＣＴ出力電流Ｉ_ZCT1，Ｉ_ZCT2並びに第１のＧＰＴ出力電圧Ｖ_GPT1（以下、特に明記しない限り、「第１および第２のＺＣＴ出力電流Ｉ_ZCT1，Ｉ_ZCT2」および「第１のＧＰＴ出力電圧Ｖ_GPT1」と称する。）の交流成分に変換する。

整定値メモリ６６は、外部から入力される零相電圧整定値Ｖ₀₀などを格納するためのものである。

地絡個所特定部６７は、Ａ／Ｄ変換器６５から入力される第１および第２のＺＣＴ出力電流Ｉ_ZCT1，Ｉ_ZCT2並びに第１のＧＰＴ出力電圧Ｖ_GPT1に基づいて、以下のようにして地絡事故個所を特定する。

（１）電力ケーブル内部事故時の第１および第２のＺＣＴ出力電流Ｉ_ZCT1，Ｉ_ZCT2
２次電力ケーブル２の内部で地絡事故が発生すると、図６（ａ）の等価回路で示すように、事故点→２次電力ケーブル２の金属シース（第２の零相変流器ＺＣＴ2）→２次電力ケーブル２の金属シースの接地線（第２の零相変流器ＺＣＴ2）→サージアブソーバＳＡの接地線→２次電力ケーブル２の芯線（第１の零相変流器ＺＣＴ1）→事故点の経路で第１の事故電流Ｉ₁が流れるとともに、事故点→２次電力ケーブル２の金属シース→２次電力ケーブル２の対地静電容量Ｃ→２次電力ケーブル２の芯線→事故点の経路で第２の事故電流Ｉ₂が流れる。
その結果、第１の零相変流器ＺＣＴ1を貫通する第１の事故電流Ｉ₁の方向は、配電用変圧器１から２次電力ケーブル２に向うものとなるため、地絡個所特定装置５０に入力される第１のＺＣＴ出力電流Ｉ_ZCT1の方向は外部方向（第１のＺＣＴ出力電流Ｉ_ZCT1の位相が図７（ｃ）に示すように第１のＧＰＴ出力電圧Ｖ_GPT1の位相を基準としたときに０°〜−１８０°の範囲に入る方向）となる（図７（ａ）参照）。
また、第２の零相変流器ＺＣＴ₂を貫通する２次電力ケーブル２の金属シースを流れる第１の事故電流Ｉ₁と２次電力ケーブル２の金属シースの接地線を流れる第１の事故電流Ｉ₁とは大きさが同じで方向が逆となり互いに打ち消されるため、地絡個所特定装置１０に入力される第２のＺＣＴ出力電流Ｉ_ZCT2は零となる（図７（ａ）参照）。

（２）負荷側外部事故時の第１および第２のＺＣＴ出力電流Ｉ_ZCT1，Ｉ_ZCT2
２次電力ケーブル２と変圧器２次遮断器ＣＢ0との間で地絡事故が発生すると、図６（ｂ）の等価回路で示すように、事故点→サージアブソーバＳＡの接地線→２次電力ケーブル２の芯線（第１の零相変流器ＺＣＴ1）→２次電力ケーブル２の芯線（第２の零相変流器ＺＣＴ2）→事故点の経路で第１の事故電流Ｉ₁が流れるとともに、事故点→２次電力ケーブル２の金属シースの接地線（第２の零相変流器ＺＣＴ2）→２次電力ケーブル２の金属シース（第２の零相変流器ＺＣＴ2）→２次電力ケーブル２の対地静電容量Ｃ→２次電力ケーブル２の芯線（第２の零相変流器ＺＣＴ2）→事故点の経路で第２の事故電流Ｉ₂が流れる。
その結果、第１の零相変流器ＺＣＴ1を貫通する第１の事故電流Ｉ₁の方向は、配電用変圧器１から２次電力ケーブル２に向うものとなるため、地絡個所特定装置５０に入力される第１のＺＣＴ出力電流Ｉ_ZCT1の方向は外部方向（第１のＺＣＴ出力電流Ｉ_ZCT1の位相が図７（ｃ）に示すように第１のＧＰＴ出力電圧Ｖ_GPT1の位相を基準としたときに０°〜−１８０°の範囲に入る方向）となる（図７（ａ）参照）。
また、第２の零相変流器ＺＣＴ2を貫通する２次電力ケーブル２の金属シースを流れる第２の事故電流Ｉ₂と２次電力ケーブル２の金属シースの接地線を流れる第２の事故電流Ｉ₂とは大きさが同じで方向が逆となり互いに打ち消されるため、２次電力ケーブル２の芯線を流れる電流は、第１の事故電流Ｉ₁と第２の事故電流Ｉ₂の和となるので、地絡個所特定装置１０に入力される第２のＺＣＴ出力電流Ｉ_ZCT2の方向は外部方向となる（図７（ａ）参照）。

（３）配電用変圧器側外部事故時の第１および第２のＺＣＴ出力電流Ｉ_ZCT1，Ｉ_ZCT2
配電用変圧器と２次電力ケーブル２との間で地絡事故が発生すると、図６（ｃ）の等価回路で示すように、事故点→２次電力ケーブル２の金属シースの接地線（第２の零相変流器ＺＣＴ2）→２次電力ケーブル２の金属シース（第２の零相変流器ＺＣＴ2）→２次電力ケーブル２の対地静電容量Ｃ→２次電力ケーブル２の芯線（第１の零相変流器ＺＣＴ1）→事故点の経路で第１の事故電流Ｉ₁が流れるとともに、事故点→サージアブソーバＳＡの接地線→２次電力ケーブル２の芯線→事故点で第２の事故電流Ｉ₂が流れる。
その結果、第１の零相変流器ＺＣＴ1を貫通する第１の事故電流Ｉ₁の方向は、２次電力ケーブル２から配電用変圧器１に向うものとなるため、地絡個所特定装置５０に入力される第１のＺＣＴ出力電流Ｉ_ZCT1の方向は内部方向（第１のＺＣＴ出力電流Ｉ_ZCT1の位相が図７（ｂ）に示すように第１のＧＰＴ出力電圧Ｖ_GPT1の位相を基準としたときに０°〜１８０°の範囲に入る方向）となる（図７（ａ）参照）。
また、第２の零相変流器ＺＣＴ2を貫通する２次電力ケーブル２の金属シースを流れる第１の事故電流Ｉ₁と２次電力ケーブル２の金属シースの接地線を流れる第１の事故電流Ｉ₁とは大きさが同じで方向が逆となり互いに打ち消されるため、地絡個所特定装置１０に入力される第２のＺＣＴ出力電流Ｉ_ZCT2は零となる（図７（ａ）参照）。

そこで、地絡個所特定部６７は、第１のＧＰＴ出力電圧Ｖ_GPT1が零相電圧整定値Ｖ₀₀以上であると（図８のステップＳ２１）、地絡事故が発生したと判定して、地絡事故個所の特定を行うために、第１のＺＣＴ出力電流Ｉ_ZCT1の方向を調べる（ステップＳ２２）。
その結果、第１のＺＣＴ出力電流Ｉ_ZCT1の方向が内部方向であると、地絡個所特定部６７は配電用変圧器側外部事故と判定する（ステップＳ２６）。
一方、第１のＺＣＴ出力電流Ｉ_ZCT1の方向が外部方向であると、地絡個所特定部６７は第２のＺＣＴ出力電流Ｉ_ZCT2の方向および大きさを調べる（ステップＳ２３）。
その結果、第２のＺＣＴ出力電流Ｉ_ZCT2の大きさが零であると、地絡個所特定部６７は電力ケーブル内部事故と判定する（ステップＳ２４）。
一方、第２のＺＣＴ出力電流Ｉ_ZCT2の大きさが零でなく、かつ、第２のＺＣＴ出力電流Ｉ_ZCT2の方向が外部方向であると、地絡個所特定部６７は負荷側外部事故と判定する（ステップＳ２５）。
これにより、地絡事故個所を特定することができる。

表示制御部６８は、地絡個所特定部６７によって特定された地絡個所などを外部の表示装置に表示させる。

以上では、配電用変圧器１と２次電力ケーブル２との間にサージアブソーバＳＡが設けられた場合を例として説明したが、サージアブソーバＳＡが設置されていない場合には充電電流補償用コンデンサを配電用変圧器１と２次電力ケーブル２との間に設置すればよい。

１ 配電用変圧器
２ ２次電力ケーブル
３ 地絡過電圧継電器
４ 地絡順序遮断装置
１０，５０ 地絡個所検出装置
２０，６０ アナログ入力部
２１，６１ 入力変換器
２２，６２ バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）
２３，６３ サンプリングホールド回路（Ｓ／Ｈ回路）
２４，６４ マルチプレクサ回路（ＭＰＸ回路）
２５，６５ アナログ／ディジタル変換器（Ａ／Ｄ変換器）
２６，６６ 整定値メモリ
２７，６７ 地絡個所特定部
２８，６８ 表示制御部
ＳＡ サージアブソーバ
ＧＰＴ1，ＧＰＴ2 第１および第２の接地形計器用変圧器
ＣＢ 変圧器１次遮断器
ＣＢ0 変圧器２次遮断器
ＣＢ1，ＣＢ2 配電線遮断器
ＣＴ1，ＣＴ2 第１および第２の計器用変流器
ＺＣＴ 零相変流器
ＺＣＴ1，ＺＣＴ2 第１および第２の零相変流器
Ｖ_GPT1，Ｖ_GPT2 第１および第２のＧＰＴ出力電圧
Ｖ₀ 零相電圧
Ｖ₀₀ 零相電圧整定値
Ｉ_ZCT ＺＣＴ出力電流
Ｉ_ZCT1，Ｉ_ZCT2 第１および第２のＺＣＴ出力電流
Ｉ₀ 零相電流
Ｉ_CT1，Ｉ_CT2 第１および第２のＣＴ出力電流
Ｉ₁，Ｉ₂ 第１および第２の事故電流
Ｃ 対地静電容量
Ｓ１１〜１６，Ｓ２１〜Ｓ２６ ステップ

Claims (8)

1. 配電用変圧器（１）の２次側で地絡事故があった場合の地絡事故個所を特定するための配電用変圧器２次側地絡検出システムであって、
   ２次電力ケーブル（２）の前記配電用変圧器側の端部に該２次電力ケーブルが貫通するように設けられた零相変流器（ＺＣＴ）と、
   前記配電用変圧器と前記２次電力ケーブルとの間に設けられたサージアブソーバ（ＳＡ）または充電電流補償用コンデンサの接地線に取り付けられた第１の計器用変流器（ＣＴ1）と、
   前記２次電力ケーブルの金属シースの接地線に取り付けられた第２の計器用変流器（ＣＴ2）と、
   前記零相変流器から入力されるＺＣＴ出力電流（Ｉ_ZCT）と前記第１および第２の計器用変流器から入力される第１および第２のＣＴ出力電流（Ｉ_CT1，Ｉ_CT2）とに基づいて、前記配電用変圧器の２次側で地絡事故があった場合に電力ケーブル内部事故、配電用変圧器側外部事故および負荷側外部事故のいずれであるかを判定するための地絡個所検出装置（１０）と、
   を具備することを特徴とする、配電用変圧器２次側地絡検出システム。
2. 前記地絡個所検出装置が、前記第１および第２のＣＴ出力電流の方向が同じか否かおよび前記ＺＣＴ出力電流の方向が外部方向か内部方向かに基づいて、電力ケーブル内部事故、配電用変圧器側外部事故および負荷側外部事故のいずれであるかを判定することを特徴とする、請求項１記載の配電用変圧器２次側地絡検出システム。
3. 前記地絡個所検出装置が、
   前記第１のＣＴ出力電流の方向と前記第２のＣＴ出力電流の方向とが逆方向であると、電力ケーブル内部事故と判定し、
   前記第１のＣＴ出力電流の方向と前記第２のＣＴ出力電流の方向とが同方向であり、かつ、前記ＺＣＴ出力電流の方向が外部方向であると、負荷側外部事故と判定し、
   前記第１のＣＴ出力電流の方向と前記第２のＣＴ出力電流の方向とが同方向であり、かつ、前記ＺＣＴ出力電流の方向が内部方向であると、配電用変圧器側外部事故と判定する、
   ことを特徴とする、請求項２記載の配電用変圧器２次側地絡検出システム。
4. 前記地絡個所検出装置が、前記２次電力ケーブルよりも前記配電用変圧器と反対側に設置された接地形計器用変圧器（ＧＰＴ1）から入力されるＧＰＴ出力電圧（Ｖ_GPT1）が零相電圧整定値（Ｖ₀₀）以上であると、地絡事故が発生したと判定して、地絡事故個所の特定を行うことを特徴とする、請求項１乃至３いずれかに記載の配電用変圧器２次側地絡検出システム。
5. 配電用変圧器（１）の２次側で地絡事故があった場合の地絡事故個所を特定するための配電用変圧器２次側地絡検出システムであって、
   前記配電用変圧器と２次電力ケーブル（２）よりも該配電用変圧器側のサージアブソーバ（ＳＡ）または充電電流補償用コンデンサとの間に設置された接地形計器用変圧器（ＧＰＴ1）と、
   前記２次電力ケーブルの前記配電用変圧器側の端部に該２次電力ケーブルが貫通するように設けられた第１の零相変流器（ＺＣＴ1）と、
   前記２次電力ケーブルの他の端部に該２次電力ケーブルが貫通するとともに該２次電力ケーブルの金属シースの接地線が前記配電用変圧器に向けて貫通するように設けられた第２の零相変流器（ＺＣＴ2）と、
   前記第１および第２の零相変流器から入力される第１および第２のＺＣＴ出力電流（Ｉ_ZCT1，Ｉ_ZCT2）に基づいて、前記配電用変圧器の２次側で地絡事故があった場合に電力ケーブル内部事故、負荷側外部事故および配電用変圧器側外部事故のいずれであるかを判定するための地絡個所検出装置（５０）と、
   を具備することを特徴とする、配電用変圧器２次側地絡検出システム。
6. 前記地絡個所検出装置が、前記第１のＺＣＴ出力電流Ｉ_ZCT1の方向と、前記第２のＺＣＴ出力電流Ｉ_ZCT2の方向および大きさとに基づいて、電力ケーブル内部事故、配電用変圧器側外部事故および負荷側外部事故のいずれであるかを判定することを特徴とする、請求項５記載の配電用変圧器２次側地絡検出システム。
7. 前記地絡個所検出装置が、
   前記第１のＺＣＴ出力電流の方向が外部方向であり、かつ、前記第２のＺＣＴ出力電流の大きさが零であると、電力ケーブル内部事故と判定し、
   前記第１のＺＣＴ出力電流の方向が外部方向であり、かつ、前記第２のＺＣＴ出力電流の大きさが零でなく方向が外部方向であると、負荷側外部事故と判定し、
   前記第１のＺＣＴ出力電流の方向が内部方向であると、配電用変圧器側外部事故と判定する、
   ことを特徴とする、請求項６記載の配電用変圧器２次側地絡検出システム。
8. 前記地絡個所検出装置が、前記接地形計器用変圧器から入力されるＧＰＴ出力電圧（Ｖ_GPT1）が零相電圧整定値（Ｖ₀₀）以上であると、地絡事故が発生したと判定して、地絡事故個所の特定を行うことを特徴とする、請求項５乃至７いずれかに記載の配電用変圧器２次側地絡検出システム。

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