JP5450149B2

JP5450149B2 - 配電線地絡保護継電システム

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Publication number: JP5450149B2
Application number: JP2010032918A
Authority: JP
Inventors: 均牧野; 章竹田; 政幸久保; 憲志飯干; 秀大和
Original assignee: Toshiba Corp; Kyushu Electric Power Co Inc; Toshiba System Technology Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Kyushu Electric Power Co Inc; Toshiba System Technology Corp
Priority date: 2010-02-17
Filing date: 2010-02-17
Publication date: 2014-03-26
Anticipated expiration: 2030-02-17
Also published as: JP2011172365A

Description

本発明は、配電線の地絡事故時の電流、電圧から、地絡方向継電器及び地絡過電圧継電器を用いて高感度の地絡検出を実現する配電線地絡保護継電システムに関する。

一般的に非接地系統である配電線の地絡保護は、母線に設けられた接地変圧器からの零相電圧と配電線毎に設けられた零相変流器からの零相電流の方向を検出し事故回線を識別する地絡方向継電器と、零相電圧を検出し全配電回線を遮断する地絡過電圧継電器と、により実現される。

非接地系統における地絡事故の場合、有効分電流は殆ど流れないため、系統内の充電電流により動作する地絡方向継電器が採用される。この地絡方向継電器は、十分な充電電流を得ることができる配電線の回線数が多い系統において次のように動作する。

図１３に示す配電系統図の通り、配電用変圧器ＴＲにより降圧された電圧は、配電線１Ｌ〜５Ｌが引き出された母線１Ｂに接続される。配電線１Ｌには遮断器１ＣＢ及び零相変流器１ＣＴが接続され、配電線２Ｌには遮断器２ＣＢ及び零相変流器２ＣＴが接続され、配電線３Ｌには遮断器３ＣＢ、零相変流器３ＣＴが接続され、配電線４Ｌには遮断器４ＣＢ及び零相変流器４ＣＴが接続され、配電線５Ｌには遮断器５ＣＢ及び零相変流器５ＣＴが接続されている。

また、各配電線１Ｌ〜５Ｌには、地絡方向継電器１Ｇ〜５Ｇが設けれており、例えば、配電線１Ｌの地絡方向継電器１Ｇは、零相変流器１ＣＴより取り込んだ零相電流と接地変圧器ＧＰＴより取り込んだ零相電圧の大きさと、当該零相電流と零相電圧の位相関係により応動する。なお、配電線２Ｌ〜５Ｌに関しても同様である。また、配電線１Ｌ〜５Ｌには各々大地との静電容量が存在する。

実際の動作としては、例えば、５Ｌに地絡事故が発生すると、健全回線である１Ｌ〜４Ｌの大地静電容量がその時定数に応じて放電し充電電流となって事故回線に流入する。すなわち、図１３において５Ｌに地絡事故が発生した場合、健全回線の充電電流の合成値ＩＣ_１Ｌ＋ＩＣ_２Ｌ＋ＩＣ_３Ｌ＋ＩＣ_４Ｌ（以降ΣＩＣ_１Ｌ〜_４Ｌと称する。）が事故点に流れ、地絡方向継電器５Ｇが動作する。

ここで、地絡方向継電器１Ｇ〜５Ｇの特性を示す図１４の通り、各地絡方向継電器１Ｇ〜５Ｇは、零相電圧Ｖ_０を基準として、零相電圧Ｖ_０に対し零相電流Ｉ_０の位相がθ進みの場合を最大感度角とし、かつ、整定値以上の零相電流Ｉ_０が配電線に流入した場合に動作する。

なお、一般的な地絡方向継電器１Ｇ〜５Ｇでは、上記最大感度角は７５°であり、零相電流は３ｍＡ以上流れた場合に動作するように整定される。そのため、健全回線の合成値ΣＩＣ_１Ｌ〜ＩＣ_４Ｌが図１４のハッチング部分に入った場合に、地絡方向継電器１Ｇ〜５Ｇが動作する。

このような配電線地絡保護をブロック図で示すと図１５の通りである。１０は主検出要素で、１１は事故検出要素であり、この主検出要素１０は、地絡方向継電器１０Ａ１と地絡過電圧継電器１０Ａ２を備え、各々に対してタイマ１０Ｔ１、１０Ｔ２が接続されている。また、地絡過電圧継電器１０Ａ２は分岐してタイマ１０Ｔ３にも接続されている。

加えて、タイマ１０Ｔ１からの入力とタイマ１０Ｔ２からの入力を受け付けるＡＮＤ回路であるＡＮＤ回路１０ＡＮＤ１と、当該ＡＮＤ回路１０ＡＮＤ１からの出力とタイマ１０Ｔ３からの出力を入力とするＯＲ回路であるＯＲ回路１０ＯＲと、を備えている。そして、このＯＲ回路１０ＯＲは補助リレー１０ＲＹに接続されている。

実際のＡＮＤ回路１０ＡＮＤ１への入力は、地絡方向継電器１０Ａ１が動作するとタイマ１０Ｔ１にて一定時間経過後に行われ、もう一方の入力は地絡過電圧継電器１０Ａ２が動作しタイマ１０Ｔ２にて一定時間経過後に行われる。また、事故検出要素１１では、地絡過電圧継電器１１Ａと、それに繋がる補助リレー１１ＲＹと、を備えている。

ここで、配電線に地絡事故が発生した場合を想定すると、地絡方向継電器１０Ａ１が動作しタイマ１０Ｔ１により一定時間後出力する条件と、地絡過電圧継電器１０Ａ２が動作しタイマ１０Ｔ２にて一定時間後出力する条件が夫々ＡＮＤ回路１０ＡＮＤ１に入力され、ＡＮＤ条件が成立するとＯＲ回路１０ＯＲを介して補助リレー１０ＲＹを動作させる。一方、事故検出要素１１は、地絡過電圧継電器１１Ａが動作し、補助リレー１１ＲＹが動作する。

ところで、上記のように、配電線の回線数が多い系統であれば十分な充電電流が得られるため、地絡方向継電器は動作できるが、配電線の回線数が少ない系統（少フィーダ系統と称する。）の場合には充電電流が少ないため、以下のような問題が生じる。

図１６は、少フィーダ時の系統及び等価回路である。図１６に示す通り、少フィーダ時の場合、台風等で配電線の区間開閉器が開放され、系統の静電容量Ｃが零になり得る。このような場合の事故電流ＩＦの成分である充電電流ＩＣは減少するため、有効分電流（抵抗分電流）ＩＲのみが流れる。

この場合の有効分電流ＩＲは、故障点抵抗ＲＦを零と仮定した場合、接地変圧器ＧＰＴの３次側に接続される制限抵抗ＲＮを５０Ωとし、接地変圧器ＧＰＴの３次側に流れる電流をＩＲとすると、下記［数１］のように算出される。

［数１］

少フィーダ時に有効分電流ＩＲのみ流れた場合は、［数１］によれば当該ＩＲは１．４２５ｍＡとなり、上述した従来の地絡方向継電器の感度では検出することができない。つまり、従来の地絡方向継電器の最小整定は配電線系統により差異はあるものの、少フィーダになった場合、最小整定値で充電電流は前記の３ｍＡ以上を望めなく、図１４に示した地絡方向継電器のハッチング以下の領域となり、地絡方向継電器は動作できない。

そのため、このような地絡方向継電器が動作できない少フィーダの場合には、バックアップの地絡過電圧継電器が動作し配電線の一斉遮断が行われ、停電範囲が拡大するといった問題が生じる。すなわち、図１５において、地絡過電圧継電器１０Ａ２が動作すると、タイマ１０Ｔ３時限後にＯＲ回路１０ＯＲに入力され、補助リレー１０ＲＹが動作する。なお、図１７は遮断器への遮断指令回路を示しており、前記主検出要素１０の補助リレー１０ＲＹのａ接点１０ＲＹａの閉路と、前記事故検出要素１１の補助リレー１１ＲＹのａ接点１１ＲＹａの閉路と、のＡＮＤ条件が成立すると、遮断器に遮断指令が出力される。

一方で、従来の地絡方向継電器の最小整定値として３ｍＡを適用する場合、系統１次側に必要な充電電流は以下のように求められる。例えば、図１８に示す配電系統における１回線に地絡事故が発生したケースについて説明する。なお、図１９は等価回路を示し、配電系統電圧は６．６ｋＶの場合を示している。

また、図１９の等価回路において、Ｅは電源（６，６００／√３［Ｖ］）、Ｚ１は正相インピーダンス、Ｚ２は逆相インピーダンス、ＲＮは接地変圧器の制限抵抗、ＲＦは地絡抵抗、１／ｊωｃは静電容量Ｃのインピーダンス、Ｉ１は正相電流、Ｉ２は逆相電流、Ｉ０は零相電流を示している。ここで、制限抵抗を２次側で５０Ωとおくと、１次側換算値は、前記［数１］と同様に２０ｋΩとなる。

この場合の地絡方向継電器の入力に必要な最小動作電流値は下記［数２］の通りであり、充電電流は地絡方向継電器の最小動作値の０．４Ａより大きくなければならない。

［数２］
最小動作電流値３ｍＡ×２００ｍＡ／１．５ｍＡ＝０．４Ａ
（ＺＣＴ比：２００ｍＡ／１．５ｍＡ）

そして、充電電流は下記［数３］のように算出される。

［数３］

このように、健全回線の充電電流が０．５Ａ以上なければ、事故回線の地絡方向継電器は、故障点抵抗３ｋΩを検出できないことになる。そのため、複数の配電線系統で、充電電流が地絡方向継電器の最小整定を満足しても、台風等で配電線の区間開閉器が開放され、静電容量が少ない系統に至った場合は、上記を満足できず、バックアップの地絡過電圧継電器が動作し配電線が一斉遮断し、停電範囲は拡大する。

本発明は、上記のような課題を解消するために提案されたものであって、少フィーダ系統の場合の配電線地絡事故時や、最悪抵抗分電流のみ流れた場合でも、一斉遮断し停電範囲を拡大することなく、事故回線を識別し事故回線のみ遮断可能な配電線地絡保護継電システムを提供することを目的とする。

上述した目的を達成するために、本発明は、配電系統の接地変圧器から出力される零相電圧を極性量とし、配電線の零相変流器から出力される零相電流の位相が前記零相電圧の位相よりθ１進みの場合に最大感度となり、かつ、前記零相電流が一定値以上の場合に動作する特性を有する第１の地絡方向継電器と、前記零相電圧が定格電圧の所定の割合以上の場合に動作する第１の過電圧継電器と、を備え、前記第１の地絡方向継電器と前記第１の過電圧継電器とでＡＮＤ条件が成立する場合に遮断指令を出力する配電線地絡保護継電システムであって、第２の地絡方向継電器と、前記第１の過電圧継電器よりも定格電圧に対する前記零相電圧の割合が高い場合に動作する第２の過電圧継電器と、を備え、前記第２の地絡方向継電器と前記第２の過電圧継電器とでＡＮＤ条件が成立する場合に遮断指令を出力し、前記第２の地絡方向継電器は、地絡検出の条件として、前記零相電流の位相が前記零相電圧と同位相の場合に最大感度となる特性と、前記零相電流の位相が前記零相電圧の位相よりθ２遅れの場合に最大感度となる特性と、を有し、前記第２の過電圧継電器は、遮断条件として、前記零相電圧が定格電圧の６５％以上となる場合に動作することを特徴とする。

以上のような本発明によれば、配電線が少フィーダ時のように充電電流が少なく有効分電流が大きい場合であっても、所定の特性を有する地絡方向継電器を用いることで、有効分電流のみで動作するよう地絡検出感度を高感度とし、かつ、地絡過電圧継電器により零相電圧が定格電圧の７０％以上を条件に事故回線を識別することができるので、配電線の一斉遮断による停電範囲を拡大することなく、事故回線のみ遮断することが可能となる。

本発明の第１の実施形態に係る配電線地絡保護継電システムの構成を示すブロック図本発明の第１の実施形態に係る配電線地絡保護継電システムに用いる高感度形地絡方向継電器の特性を示す図従来技術である地絡方向継電器の特性を示す図本発明の第２の実施形態に係る配電線地絡保護継電システムの構成を示すブロック図本発明の第２の実施形態に係る配電線３回線時の配電系統を示す図（１Ｌに地絡事故が発生した場合）本発明の第３の実施形態に係る配電線地絡保護継電システムに用いる高感度形地絡方向継電器の特性を示す図本発明の第３の実施形態に係る配電線地絡保護継電システムの構成を示すブロック図本発明の第３の実施形態に係る配電線地絡保護継電システムの特性を示す概略構成図本発明の第３の実施形態に係る配電線地絡保護継電システムに用いる選択型地絡方向継電器による内部方向判定の特性を示す図本発明の第３の実施形態に係る配電線地絡保護継電システムに用いる選択型地絡方向継電器の特性を示す図本発明の第４の実施形態に係る配電線地絡保護継電システムの構成を示すブロック図本発明の第４の実施形態に係る配電線地絡保護継電システムに用いる電流変化検出型地絡方向継電器の特性を示す図従来技術に係る配電線５回線時の配電系統を示す図（５Ｌに地絡事故が発生した場合）従来技術に係る地絡方向継電器の特性を示す図従来技術に係る配電線地絡保護継電システムの構成を示すブロック図従来技術に係る少フィーダ時における配電系統及び等価回路を示す図従来技術に係る遮断器の遮断指令回路を示す図従来技術に係る配電線３回線時の配電系統を示す図従来技術に係る配電線３回線時の配電系統の等価回路を示す図

［本実施形態］
［１．第１の実施形態］
［１．１．構成］
次に、第１の実施形態に係配電線地絡保護継電システムの構成ついて、図１〜３を参照して以下に説明する。なお、配電系統の構成例は、従来技術で示した図１３と同様のものや少フィーダ系統のものを採用する。また、図１は、配電線地絡保護システムの構成を示す機能ブロック図であり、図２は、高感度形地絡方向継電器の特性を示している。

図１に示す通り、第１の実施形態に係る配電線地絡保護継電システムは、前述した従来技術である図１５の構成に加え、下記に示すＡ〜Ｃ特性を有する高感度形地絡方向継電器１０Ｂ１と、零相電圧が定格電圧の７０％以上となるケースを検出する地絡過電圧継電器１０Ｂ２と、を備える構成に特徴を有する。

すなわち、図１に示す通り、１０は主検出要素で、１１は事故検出要素であり、この主検出要素１０は、従来技術と同様に地絡方向継電器１０Ａ１と地絡過電圧継電器１０Ａ２を備え、各々に対してタイマ１０Ｔ１、１０Ｔ２が接続されている。また、タイマ１０Ｔ１からの入力とタイマ１０Ｔ２からの入力を受け付けるＡＮＤ回路であるＡＮＤ回路１０ＡＮＤ１を備えている。

ここで、第１の実施形態では、この主検出要素１０に、上記に加え、所定特性を有する高感度形地絡方向継電器１０Ｂ１と所定の零相電圧を検出する地絡過電圧継電器１０Ｂ２を備え、当該高感度形地絡方向継電器１０Ｂ１にはタイマ１０Ｔ３が接続されている。また、ＡＮＤ回路１０ＡＮＤ１からの出力とこの高感度形地絡方向継電器１０Ｂ１が接続されたタイマ１０Ｔ３からの出力を入力とするＯＲ回路であるＯＲ回路１０ＯＲを備えている。そして、このＯＲ回路１０ＯＲは補助リレー１０ＲＹに接続されている。

なお、事故検出要素１１では、従来技術と同様に、地絡過電圧継電器１１Ａと、それに繋がる補助リレー１１ＲＹと、を備えている。

ここで、第１の実施形態で採用する高感度形地絡方向継電器１０Ｂ１は、図２に示す通り、零相変流器ＺＣＴの残留電流で動作しないように動作整定値である地絡検出感度を高感度化したＡ特性と、零相電流の位相が基準電圧の零相電圧の位相と同じ時に地絡検出感度が最大感度となるＢ特性と、零相電流の位相を基準電圧の零相電圧の位相より１５°遅れとするＣ特性と、においてＡＮＤ条件が成立した場合に動作する特性を有している。

この各特性について、横軸を有効分電流ＩＲ、縦軸を無効分電流（充電電流）ＩＣで表した従来の地絡方向継電器の特性である図３を参照して以下に説明する。

まず、図３において、事故点抵抗が０Ωで有効分電流のみの約１．４ｍＡの場合では、有効分電流ＩＲ上の点になり、従来の地絡方向継電器の特性では動作できない。これに対して第１の実施形態で採用する高感度形地絡方向継電器１０Ｂ１のＡ特性では、網掛けの円に示すように零相変流器ＺＣＴの残留電流等の不確定ゾーンで誤動作しないように動作整定値が設定されている。

また、この零相変流器ＺＣＴの残留電流は、ＪＥＣ規格により規定されている「零相１次電流１００ｍＡ時の零相２次電流以内であること」を考慮し、２次側に換算した場合、０．７５ｍＡとなる。実際には相配置や零相変流器ＺＣＴを貫通する際のケーブルの偏心も影響するが、それらを含めた規格値であることから、一般的には実力値として０．７５ｍＡ以下である。そのため、第１の実施形態で採用する高感度形地絡方向継電器１０Ｂ１のＢ特性では、図２に示す通り、上記の零相変流器ＺＣＴの残留電流で動作しない値、かつ、事故点抵抗が０Ωで有効分電流のみの場合の１．４ｍＡで動作するよう、基準電圧Ｖ０と同位相の時に最大感度となるよう地絡検出感度を設定する。

また、このＢ特性の最大感度は零相電圧Ｖ０と同位相となるため、事故時の有効分電流が、零相変流器ＺＣＴの位相誤差により、図２のグラフの第４象限に入る可能性がある。そのため、第１の実施形態で採用する高感度形地絡方向継電器１０Ｂ１のＣ特性として、基準電圧Ｖ０の位相より１５°遅れのブラインダ特性を設け、これにより誤動作を防止する。

一方、第１の実施形態で採用する地絡過電圧継電器１０Ｂ２は、零相電圧の定格の７０％以上のものを検出する。つまり、少フィーダ時の零相電圧は、最大の事故点抵抗である３kΩの場合は定格電圧の６５％であり、事故点抵抗が少なくなれば零相電圧は６５％以上の値となる。そのため、少フィーダ系統時は、マージンを見て、この地絡過電圧継電器１０Ｂ２により、零相電圧が定格電圧の７０％以上発生したことを条件に、図１の高感度形地絡方向継電器１０Ｂ１を適用する。

［１．２．作用効果］
次に、上記のような構成を有する第１の実施形態に係る配電線地絡保護継電システムの作用を以下に説明する。

少フィーダ事故時の場合、高感度形地絡方向継電器１０Ｂ１が動作し、タイマ１０Ｔ３の一定時間経過後出力する条件と、地絡過電圧継電器１０Ｂ２の動作条件がＡＮＤ回路１０ＡＮＤ２に入力され、ＡＮＤ条件が成立した場合に、ＯＲ回路１０ＯＲを介し、補助リレー１０ＲＹを動作させる。言い換えれば、少フィーダ事故時に、地絡方向継電器１０Ｂ１にて、零相変流器ＺＣＴの残留電流で動作しないように動作整定値である地絡検出感度を高感度化したＡ特性と、零相電流の位相が基準電圧の零相電圧の位相と同じ時に地絡検出感度が最大感度となるＢ特性と、零相電流の位相を基準電圧の零相電圧の位相より１５°遅れとするＣ特性と、の間でＡＮＤ条件が成立し、かつ、地絡過電圧継電器１０Ｂ２にて、入力される零相電圧が定格電圧の７０％以上である場合を検出したことを条件に、補助リレー１０ＲＹを動作させる。

一方、事故検出要素１１では、地絡過電圧継電器１１Ａが動作し、補助リレー１１ＲＹが動作する。

以上のような第１の実施形態によれば、配電線が少フィーダ時のように充電電流が少なく有効分電流が大きい場合であっても、高感度地絡方向継電器により有効分電流のみで動作するよう地絡検出感度を高感度とし、かつ、地絡過電圧継電器により零相電圧が定格電圧の７０％以上を条件に、事故回線を識別することができるので、配電線の一斉遮断による停電範囲を拡大することなく、事故回線のみ遮断することが可能となる。

［２．第２の実施形態］
［２．１．構成］
次に、本発明の第２の実施形態に係る配電線地絡保護継電システムの構成ついて、図４〜６を参照して以下に説明する。なお、従来技術及び第１の実施形態と共通する構成については同じ符号を付し、説明は省略する。また、図４は、第２の実施形態に係る配電線地絡保護継電システムの構成を示す機能ブロック図である。

図４に示す通り、第２の実施形態では、第１の実施形態で用いた地絡方向継電器１０Ａ１の代わりに、事故回線と健全回線との交差電流を零相電流Ｉ０の入力とする地絡方向継電器１０Ｃを適用する点に特徴を有する。

例えば、図５（ａ）に示すような配電系統で、配電線３回線時の１Ｌの地絡事故が発生した場合における、この地絡方向継電器１０Ｃがとる交差電流について説明する。図５（ａ）において１Ｌに地絡事故が発生すると２Ｌ、３Ｌより対地静電容量による充電電流が１Ｌの事故点に流入する。この場合の交差電流は次のように算出される。

［数４］
１Ｌの入力＝Ｉ１−Σ（Ｉ２＋Ｉ３）
２Ｌの入力＝Ｉ２−Σ（Ｉ１＋Ｉ３）
３Ｌの入力＝Ｉ３−Σ（Ｉ１＋Ｉ２）

すなわち、図５（ｂ）に示す通り、従来のバランスリレーと同様に、地絡方向継電器の入力を交差電流から取り込むように構成したものである。そのため、第２の実施形態で採用する配電線地絡保護用の地絡方向継電器の特性は図６に示す通りとなる。

［２．２．作用効果］
上記のような構成を有する第２の実施形態に係る配電線地絡保護継電システムの作用は、事故回線の地絡方向継電器１０Ｃの入力量を事故回線の電流と健全回線の電流の交差電流を入力とする以外は第１の実施形態と同様であるため、説明を省略する。

以上のような第２の実施形態によれば、事故回線の地絡方向継電器の入力量を事故回線の電流と健全回線の電流の交差電流にすることで地絡検出感度を向上させることができ、配電線が少フィーダの場合のような充電電流が少ない系統であっても、事故回線の動作量を多く取り込むことで確実に事故回線を識別することが可能である。また、交差電流を入力しているため、健全回線の地絡方向継電器の入力はほぼ零となり、確実に不動作とすることも可能になる。

［３．第３の実施形態］
［３．１．構成］
次に、本発明の第３の実施形態に係る配電線地絡保護継電システムの構成ついて、図７〜１０を参照して以下に説明する。なお、従来技術及び第１の実施形態と共通する構成については同じ符号を付し、説明は省略する。また、図７は、第３の実施形態に係る配電線地絡保護継電システムの構成を示す機能ブロック図である。

図７に示す通り、第３の実施形態では、第１の実施形態における高感度形地絡方向継電器１０Ｂ１の代わりに、最大となる事故電流の回線を選択する機能を設けた選択型地絡方向継電器１０Ｄを採用する構成に特徴を有する。すなわち、第３の実施形態では、図８に示すように、図２で示した地絡方向継電器の特性により内外部事故を判定し、かつ、選択型地絡方向継電器１０Ｄにより内部方向に流れる最大の事故電流の回線を選択し、事故回線を識別するように構成したものである。なお、図９は図８の内部方向判定の特性を示す図であり、図１０は、この選択型地絡方向継電器１０Ｄの特性を示す図である。

［３．２．作用効果］
上記のような構成を有する第３の実施形態に係る配電線地絡保護継電システムの作用を以下に説明する。

第３の実施形態では、少フィーダ事故時の場合、選択型地絡方向継電器１０Ｄが動作することで、入力される各回線からの事故電流のうちから最大の事故電流を有する回線を判別する条件と、地絡過電圧継電器１０Ｂ２の動作条件がＡＮＤ回路１０ＡＮＤ２に入力される。そして、ＡＮＤ回路１０ＡＮＤ２にてＡＮＤ条件が成立した場合に、ＯＲ回路ＯＲ回路１０ＯＲを介し、補助リレー１０ＲＹを動作させる。

すなわち、少フィーダ時において、選択型地絡方向継電器１０Ｄは、各回線から入力される零相電流のうち、最大のものを事故電流として選択し、当該回線を事故回線として判別する。そして、選択型地絡方向継電器１０Ｄにより事故回線の電流が選択され、かつ、地絡過電圧継電器１０Ｂ２により零相電圧が定格電圧の７０％以上である場合を検出したことを条件に、補助リレー１０ＲＹを動作させる。

一方、事故検出要素１１は、地絡過電圧継電器１１Ａが動作し、補助リレー１１ＲＹが動作する。

以上のような第３の実施形態によれば、配電線が少フィーダの場合のような充電電流が少ない系統であっても、事故回線に流入する電流を選択することができるので、最大となる事故電流の回線を選択することで確実に事故回線を識別し、事故回線のみ遮断することが可能となる。

［４．第４の実施形態］
［４．１．構成］
次に、本発明の第４の実施形態に係る配電線地絡保護継電システムの構成ついて、図１１及び１２を参照して以下に説明する。なお、従来技術及び第１の実施形態と共通する構成については同じ符号を付し、説明は省略する。また、図１１は、第４の実施形態に係る配電線地絡保護継電システムの構成を示す機能ブロック図である。

図１１に示す通り、第４の実施形態では、第１の実施形態に係る高感度形地絡方向継電器１０Ｂ１の代わりに、事故電流の変化分を検出する機能を有する電流変化検出型地絡方向継電器１０Ｅを適用する構成に特徴を有する。この電流変化検出型地絡方向継電器１０Ｅは、図１２に示すように、第１の実施形態に係る高感度形地絡方向継電器１０Ｂ１が有する機能に加え、所定の範囲で電流の変化分を検出することで当該変化分に応動する特性を有している。

［４．２．作用効果］
上記のような構成を有する第４の実施形態に係る配電線地絡保護継電システムの作用を以下に説明する。

少フィーダ事故時の場合、電流変化検出型地絡方向継電器１０Ｅが動作し、タイマ１０Ｔ３の一定時間経過することで、事故電流の所定の変化分を検出する条件と、地絡過電圧継電器１０Ｂ２の動作条件と、がＡＮＤ回路１０ＡＮＤ２に入力される。すなわち、検出した事故電流の変化分に応じてこの地絡方向継電器１０Ｅが動作するよう作用する。

そして、ＡＮＤ回路１０ＡＮＤ２にてＡＮＤ条件が成立した場合に、ＯＲ回路１０ＯＲを介し、補助リレー１０ＲＹを動作させる。一方、事故検出要素１１は、地絡過電圧継電器１１Ａが動作し、補助リレー１１ＲＹが動作する。

以上のような第４の実施形態によれば、配電線が少フィーダの場合のような充電電流が少なく有効電流のみが流れる場合であっても、電流の変化分に対して本地絡保護継電システムは動作するので、確実に事故回線を識別し事故回線のみを遮断することができる。また、電流の変化分に応動させているので、零相変流器の残留電流などの固定分誤差の影響を排除することが可能となり、地絡検出感度の一層の高度化を図ることができる。

１Ｂ…母線
ＴＲ…配電用変圧器
ＧＰＴ…接地変圧器
１ＣＢ〜４ＣＢ…遮断器
１ＣＴ〜５ＣＴ…零相変流器
１Ｇ〜５Ｇ…地絡方向継電器
１Ｌ〜５Ｌ…配電線
１０…主検出要素
１０Ａ１…地絡方向継電器
１０Ａ２…地絡過電圧継電器
１０Ｂ１…高感度形地絡方向継電器
１０Ｂ２…地絡過電圧継電器
１０Ｃ…高感度形地絡方向継電器
１０Ｄ…選択型地絡方向継電器
１０Ｅ…電流変化検出型地絡方向継電器
１０ＡＮＤ１、１０ＡＮＤ２…ＡＮＤ回路
１０ＯＲ…ＯＲ回路
１０ＲＹ…補助継電器（補助リレー）
１０ＲＹａ…補助継電器（補助リレー）ａ接点
１０Ｔ１〜１０Ｔ３…タイマ
１１…事故検出要素
１１Ａ…地絡過電圧継電器
１１ＲＹ…補助継電器（補助リレー）
１１ＲＹａ…補助継電器（補助リレー）ａ接点
２０…地絡過電圧継電器

Claims

配電系統の接地変圧器から出力される零相電圧を極性量とし、配電線の零相変流器から出力される零相電流の位相が前記零相電圧の位相よりθ１進みの場合に最大感度となり、かつ、前記零相電流が一定値以上の場合に動作する特性を有する第１の地絡方向継電器と、前記零相電圧が定格電圧の所定の割合以上の場合に動作する第１の過電圧継電器と、を備え、前記第１の地絡方向継電器と前記第１の過電圧継電器とでＡＮＤ条件が成立する場合に遮断指令を出力する配電線地絡保護継電システムであって、
第２の地絡方向継電器と、前記第１の過電圧継電器よりも定格電圧に対する前記零相電圧の割合が高い場合に動作する第２の過電圧継電器と、を備え、
前記第２の地絡方向継電器と前記第２の過電圧継電器とでＡＮＤ条件が成立する場合に遮断指令を出力し、
前記第２の地絡方向継電器は、地絡検出の条件として、前記零相電流の位相が前記零相電圧と同位相の場合に最大感度となる特性と、前記零相電流の位相が前記零相電圧の位相よりθ２遅れの場合に最大感度となる特性と、を有し、
前記第２の過電圧継電器は、遮断条件として、前記零相電圧が定格電圧の６５％以上となる場合に動作することを特徴とする配電線地絡保護継電システム。
前記第２の地絡方向継電器が動作する前記零相電流の前記一定値は、前記零相変流器の残留電流値よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の配電線地絡保護継電システム。
配電系統の接地変圧器から出力される零相電圧を極性量とし、配電線の零相変流器から出力される零相電流の位相が前記零相電圧の位相よりθ１進みの場合に最大感度となる特性を有する第１の地絡方向継電器と、前記零相電圧が定格電圧の所定の割合以上の場合に動作する第１の過電圧継電器と、を備え、前記第１の地絡方向継電器と前記第１の過電圧継電器とでＡＮＤ条件が成立する場合に遮断指令を出力する配電線地絡保護継電システムであって、
第２の地絡方向継電器と、前記第１の過電圧継電器よりも定格電圧に対する前記零相電圧の割合が高い場合に動作する第２の過電圧継電器と、を備え、
前記第２の地絡方向継電器と前記第２の過電圧継電器とでＡＮＤ条件が成立する場合に遮断指令を出力し、
前記第１の地絡方向継電器は、前記配電線間の前記零相電流の交差電流を算出する手段を備え、
前記第２の地絡方向継電器は、地絡検出の条件として、算出された前記交差電流が一定値以上の場合に動作する特性と、前記零相電流の位相が前記零相電圧と同位相の場合に最大感度となる特性と、前記零相電流の位相が前記零相電圧の位相よりθ２遅れの場合に最大感度となる特性と、を有し、
前記第２の過電圧継電器は、遮断条件として、前記零相電圧が定格電圧の６５％以上となる場合に動作することを特徴とする配電線地絡保護継電システム。
前記第２の地絡方向継電器は、
前記配電線からの各零相電流を対比し、零相電流が最大となる配電線を内部事故回線と判別する手段を備え、
この判別された配電線の零相電流を動作量として使用することを特徴とする請求項１又は２に記載の配電線地絡保護継電システム。
配電系統の接地変圧器から出力される零相電圧を極性量とし、配電線の零相変流器から出力される零相電流の位相が前記零相電圧の位相よりθ１進みの場合に最大感度となる特性を有する第１の地絡方向継電器と、前記零相電圧が定格電圧の所定の割合以上の場合に動作する第１の過電圧継電器と、を備え、前記第１の地絡方向継電器と前記第１の過電圧継電器とでＡＮＤ条件が成立する場合に遮断指令を出力する配電線地絡保護継電システムであって、
第２の地絡方向継電器と、前記第１の過電圧継電器よりも定格電圧に対する前記零相電圧の割合が高い場合に動作する第２の過電圧継電器と、を備え、
前記第２の地絡方向継電器と前記第２の過電圧継電器とでＡＮＤ条件が成立する場合に遮断指令を出力し、
前記第２の地絡方向継電器は、
前記零相電流の変化量を検出する手段を備え、
地絡検出の条件として、検出された前記零相電流の変化量が一定値以上の場合に動作する特性と、前記零相電流の位相が前記零相電圧と同位相の場合に最大感度となる特性と、前記零相電流の位相が前記零相電圧の位相よりθ２遅れの場合に最大感度となる特性と、を有し、
前記第２の過電圧継電器は、遮断条件として、前記零相電圧が定格電圧の６５％以上となる場合に動作することを特徴とする配電線地絡保護継電システム。
前記θ１は、７５°であり、
前記θ２は、１５°であることを特徴とする請求項１、３、５のいずれか１項に記載の配電線地絡保護継電システム。