JPH03155344A - 配電線の地絡点認識装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 Ａ、産業上の利用分野 本発明は、配電線の地絡発生および地絡点を認識する装
置に関する。

Ｂ１発明の概要 本発明は、配電線の各開閉器点に設置された複数の子局
と、各子局を制御する親局とから地終点認識装置を構成
し、子局において、配電線の零相電流を計測してその最
大値を地絡電流検出値として取り扱い、この地絡電流検
出値を親局に対し送信すると共に、親局においては、各
子局からの地絡電流検出値を受信し、前後する子局から
の地絡電流検出値の差が大きい場合に、それらの子局間
の区間に地絡が発生したと判断することとし、地絡事故
に至る前の軽微な地絡状態や非継続的な地絡事故の発生
と、その発生区間を認識することを可能とするものであ
る。

Ｃ９従来の技術 配電系統は地域に面的な広がりをもつ膨大かつ！ＩＩ要
な設備であるが、風水害、雷、その他の要因による事故
発生のおそれが多い。このため配電線に事故が発生した
場合の保護措置が講じられている。

第５図は、配電線が地絡を発生した１例を示す。

配電線１（ＩＡ、ＩＢ・・・Ｉｎ）に地絡が発生した場
合、変電所２のバンク母線２０１に接続された接地形計
器用変圧器（ＧＰＴ）２０２で検出された地絡電圧Ｖ。

で作動する地絡過電圧継電器（ＯＶＧ）２０３と、その
電圧Ｖ０および各フィーダ毎に設置された零相変流器Ｚ
ＣＴ　２０４にて検出された地絡電流Ｉ０の両方の信号
で作動する地絡方向継電器（ＤＧ）２０５の動作によっ
て地絡事故を把握し、フィーダ遮断器（ＰＣＢ）２０６
　（２０６Ａ、　２０６Ｂ−２０６ｎ）が遮断される。

しかし、特殊な地絡状態や高抵抗地絡時においてはＤＧ
２０５が動作せず、０ＶＧ２０３のみが動作する、いわ
ゆる微地絡状態があり、この場合、にはＦＣＢ２０６を
自動遮断させることができない。

以上のように地絡が発生した場合は、ＰＣＢ２０６の自
動遮断に至るケースと、微地絡のためＦＣＢ２０６の自
動遮断に至らないケースの２つのモードがあり、自動遮
断に至るケースでは事故発生フィーダは認識されるが、
ＰＣＢ２０６の自動遮断に至らないケースでは、事故発
生フィーダを即座に認識することができない。

このため従来、微地絡発生フィーダや、そのフィーダに
おける地絡区間を認識する方法として、次の手法がとら
れていた。

すなわちフィーダ毎に設置されている複数のフィーダ遮
断器（ＰＣＢ）２０６Ａ、２０６Ｂ・・・を、手動また
は自動シーケンス制御により０ＶＧ２０３が作動を停止
するまで順番に遮断していき、検出されたフィーダのＰ
ＣＢ２０６に投入禁止をかける操作を行う。

第５図に示すように、地絡発生フィーダが配電線ＩＡで
ある場合、ＦＣＢ２０６Ａを遮断した際に、ＯＶＧ　２
０３が作動を停止するので、ＰＣＢ２０６Ａに投入禁止
をかげることになる。

ＰＣＢ２０６Ａが遮断されると、区間開閉器ＤＭ、〜Ｄ
　Ｍ　ｓは無電源状態となって自動的に無電圧開放とな
る。

一定時間経過した後、変電所２内の再閉路制御機能によ
りＦＣＢ２０６Ａは再度投入される。これによって、ま
ず区間開閉器ＤＭ、に電圧が印加される。

ここで区間開閉器ＤＭ、−ＤＭ３には、投入遅延時限Ｘ
が設定されている。区間開閉器ＤＭ、は、電圧の印加時
からＸ時限後投入される。区間開閉器ＤＭ、も同様にＸ
時限後投入される。区間２に地絡事故が発生し、その事
故が継続している場合、区間開閉器Ｄ　Ｍ　２が投入さ
れた時点で再度０ＶＧ２０３が動作する。

変電所２では、ＦＣＢ２０６Ａの投入後、０ＶＧ２０３
が再度動作するまでの時間を監視しており、この時間か
ら地絡事故が発生した区間を認識する。この場合、再動
作までの時間は２Ｘとなるので、区間２を特定すること
ができる。

この後、検出された区間において、保守貝が地絡点を捜
索し、事故要因を調べていた。

Ｄ０発明が解決しようとする課題 しかしながら上記の従来の技術では、微地絡発生フィー
ダを特定するにあたり、もしも微地絡が発生したフィー
ダが複数フィーダの遮断操作の最終順であった場合には
、■バンクのすべてのＰＣＢを遮断させることとなり、
バンク全停電事故と同様に広範囲な停電が余儀なくされ
る問題があった。

また地絡発生区間を特定するにあたり、地絡発生フィー
ダのＦＣＢ２０６を再遮断する必要があるため、そのフ
ィーダ内の健全な区間に対して複数回の停電か余儀なく
される問題があった。

さらに地絡点の直前の区間開閉器が投入される際に、地
絡事故が継続していなければ、地絡区間を特定すること
ができない問題点があった。この問題点は、地絡発生に
よってＰＣＢ２０６が自動遮断されるケースにおいても
全く同様である。

配電系統の事故モートとして最も多いのは、配電線の絶
縁碍子の一時的リークや、配電線への樹木の一時的な接
触による非継続的地絡事故である。

この種の地絡事故は、再閉路制御が行われる時点では地
絡が解消しているので、事故区間認識が不可能となり、
平常運転に戻る。しかし、事故要因が根本的に除去され
てはいないので、同様の事故が繰り返し発生する可能性
がある。

さらに地絡が発生した区間が検出できても、地絡事故点
がその区間内のどの部分であるかは判明していないので
、その捜索は１区間全てにわたることとなり、多くの時
間を費やすことになる。

また従来は、地絡事故が発生した後に、地絡検出を行う
ので、地絡事故として認識されない０ｖＧ２Ｑ３もＤＣ
２０５も動作しないような軽微な地絡状態については、
検出をすることは不可能であった。一般に軽微な地絡状
態であっても、碍子への塩分付着等のように、次第に地
絡事故に発展していく可能性をもっているにもかかわら
ず、予防保全対策を実施することはできなかった。

電力需要家へのサービスおよび電力供給信頼度の面から
みて、これらの問題点を解消することが望まれる。

本発明は、このような事情に鑑み、ＯＶＧのみが動作す
る微地絡事故や、ＯＶＧも動作しないような地絡事故と
なる前の軽微な地絡状態であっても、ＰＣＢの遮断動作
を伴わずに地絡状態および地絡点を認識でき、さらに従
来は事故点の検出が不可能であった非継続地絡事故点を
も認識できる装置を提供することを目的とする。

Ｅ１課題を解決するための手段 本発明は、上記の目的を達成するために、配電線の各開
閉器点に設置された複数の子局と、各子局を制御する親
局とから地絡認識装置を構成し、各子局および親局に次
の手段を設けたものである。

すなわち子局には、次の手段を設ける。

■　配電線の零相電流を計測する零相電流検出部。

■　零相電流検出部の検出信号の最大値を地絡電流検出
値として記憶する地絡電流記憶部。

■　地絡電流検出値を親局に対し送信する地絡電流検出
値送信部。

また親局には、次の手段を設ける。

■　各子局からの地絡電流検出値を受信する地絡電流検
出値受信部。

■　各子局からの地絡電流検出値に基づいて地絡発生お
よび地絡発生区間を認識するものであって、前後する子
局からの地絡電流検出値の差が大きい場合に、それらの
子局間の区間に地絡が発生したと判断する地絡点認識部
。「地絡電流検出値の差が大きい」ことを認識する手法
として、各地絡電流検出値の差をとり、その大きさを判
定する態様の他、各地絡電流検出値の比をとり、その大
きさを判定する態様などをとることができる。

Ｆ１作用 本発明によれば、各開閉器点において設置した子局にて
配電線の零相電流を計測し、各子局の零相電流の最大値
を地絡電流検出値として親局に送信する。

配電線に地絡状態が発生すると、地絡発生箇所の前段の
開閉器点では地絡発生箇所に向かって他フィーダの対地
静電容量を介した大きな地絡電流が流れ、地絡発生箇所
の後段の開閉器点では地絡発生箇所に向かって自フィー
ダ後段部分のみの対地静電容量を介した若干の地絡電流
が流れる。したがって地絡発生区間の前後では、地絡電
流の差が最も大きくなる。

この現象に鑑みて、親局では、各子局からの地絡電流検
出値に基づいて地絡の発生を認識する。

すなわち、前後において地絡電流検出値の差が大きい区
間があるかどう、かを確認し、そのような区間があれば
、その区間にて地絡が発生したものと判断する。

Ｇ、実施例 以下、図面を用いて、本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の一実施例の構成を示す。

変電所２では、地絡事故が発生した場合、ＰＣＢ２０６
により、事故が発生した配電線ｌに対する電力の供給を
遮断する。また事故情報送信部２０７により、地絡事故
に関する情報を地絡点認識装置の親局６（後述する）に
送信する。

配電線１．１・・・は、変電所２から供給される電力を
伝送するものである。この配電線１には、所定の間隔を
もって開閉器３．３・・・が複数設置されている。

各開閉器３は、配電線工に設けられた接点３０１と、こ
れらの接点３０１を操作する操作コイル３０２を備えて
いる。また零相変流器（ＺＣＴ）３０３により、配電線
１に流れる零相電流を検出し、開閉動作検出部３０４に
より、接点３０１の開閉動作を検出する。開閉器制御器
４．４・・・は、各開閉器３．３・・・に付設され、各
開閉器３．３・・・の動作を制御する。

本実施例による地絡点認識装置は、各開閉器３゜３・・
・に付設される子局５，５・・・と、各子局５．５・・
・を制御する親局６とから構成される。各子局５゜５・
・・と親局６は情報伝送路７により接続されている。

子局５，５・・・を設置する開閉器として区間開閉器の
みを対象とする態様（第２図参照）や、区間開閉器と区
間内の部分開閉器とを対象とする態様（第３図参照）な
どを選択することができる。

子局５では、補助ＣＴ５０１によりＺＣＴの出力を受信
し、受信した信号を増幅器５０２により次段の信号処理
に必要なレベルに増幅する。そしてＡ／Ｄ変換器５０３
により定期的にサンプリングしてＡ／Ｄ変換した後、ノ
イズ等の影響を除去するため、平滑化演算部５０４によ
り平滑化したうえで、最大値記憶部５０５により電流検
出値の最大値をとって地絡電流検出値■。とじて記憶す
る。この最大値記憶部５０５は、不揮発性のものを使用
することとし、ＰＣＢ２０Ｇが開となって無電源状態と
なっても記憶内容が消去されず、記憶内容の初期化はリ
セット信号によって行われるものとする。情報伝送部５
０６は、地絡電流検出値■。の送信その他、親局６に対
する情報伝送を行う。

一方、親局６には、事故情報受信部６０１と情報伝送部
６０２とが設けられている。変電所２からの事故情報を
事故情報受信部６０１で収集する他、各子局５．５・・
・から地絡電流検出値Ｉ０を収集し、情報処理部６０３
により地絡認識に関する所定の情報処理を行う。６０４
はＣＲＴやキーボード等の表示操作部、６０５は記録部
である。

次に、この地絡点認識装置の動作を説明する。

親局６では、各子局５．５・・・に対し子局選択信号と
地絡電流要求信号（省略可能）を出力し、各子局５，５
・・・の地絡電流検出値Ｉ。を収集す“る。

すなわち、この信号を受けて、該当する子局５では、最
大値記憶部５０５に記憶された地絡電流検出値ｒ０を親
局６に返信する。親局６は、地絡電流検出値Ｉ０の受信
を確認し、子局５で記憶している必要がないと判断した
場合に、子局５に対しリセット指令信号を送信し、この
信号を受けて子局５は最大値記憶部５０５を初期化する
。

親局６において、地絡点が認識されると、情報処理部６
０３は、地絡を認識した旨および地絡区間（地絡部分）
をＣＲＴにより表示するなど、配電線の運転管理者に対
する通知処理を実行する。

また必要に応じて収集データの記録や、事故復旧手順作
成および自動復旧操作などの処理を実行する。

地絡電流検出値■。の収集は、フィーダ単位、バンク単
位また全子局−括などの単位で行い、該当する子局５，
５・・・に対して順次収集を行って行く。収集のタイミ
ングは、次にあげるものが考えられる。

■　日毎または月毎等の定期的収集。

この場合、全開閉器点を対象とする。この定期的収集に
より、地絡事故として認められない軽微な地絡状態を認
識することができる。

■　変電所２からの地絡事故発生情報受信後の自動収集
。

変電所２では、各フィーダに設置されているＤＧが動作
し、ＰＣＢ２０６が自動遮断されると直ちに、管轄の親
局６にフィーダ毎の地絡事故情報を送信する。

地絡事故が非継続的なものであった場合、変電所２で行
う再開路が成功する。親局６では、再閉路の成功を確認
すると、今回の事故が非継続的地絡事故であることを認
識する。再閉路成功の確認は、その旨を示す情報を変電
所２から受信することにより行うことができるが、また
地絡点認識装置内にて一定時限以内にＰＣＢ２０６の再
遮断が発生するかどうかを監視し、発生しない場合に再
閉路成功と判断することもできる。

親局６は、再閉路成功を確認した後、地絡発生フィーダ
に所属する全開閉器点に電源が送電されたと判断して、
それらの開閉器点を対象として地絡電流検出値Ｉ。の自
動収集を行い、地絡点を認識する。

また、変電所バンクの０ＶＧ２０３のみが動作し、ＰＣ
Ｂ２０６が自動遮断されない場合には、変電所２よりＯ
ＶＧ　２０３の動作信号のみを親局６に送信する。この
場合、親局６では、微地絡事故有りと判断して、当該バ
ンクに所属する開閉器点を対象として地絡電流検出値Ｉ
。の自動収集を行い、地絡点を認識する。

■　運転員の手動指令入力後の自動収集。

この場合、運転員の指示した全開閉器点か、指定のバン
クまたはフィーダ所属の全開閉器点を対象とする。

親局６において、配電線ｌにおける地絡電流の分布に基
づいて、収集した地絡電流検出値Ｉ。から地絡発生を認
識する。

ここで地絡が発生した場合に、配電線に流れる地絡電流
の分布を説明する。

第２図は、配電線の地絡事故時における地絡電流の分布
を示す。

また、配電線ｌに地絡事故に至る前の軽微な地絡状態が
発生している場合においても、各フィーダの各開閉器点
における軽微な地絡電流は、地絡事故時よりは小さいが
、事故時と共通した分布となる。

ここで配電線ＩＡは、変電所２から融通開閉器りまでの
区間において、区間開閉器ＤＭ、〜ＤＭ。

により区間１〜４に区分されているものとし、区間２に
おいて地絡が発生したとする。このとき、式（１）に示
すように、ＰＣＢ２０６Ａに流れる地絡電流１ｏｈは、
他のＰＣＢ２０６Ｂ−・２０６ｎの電流の合成電流とな
る。ただし、■。８．Ｉｏｎは配電線ＩＢ、Ｉｎの大地
静電容量ＣＢ、Ｃｎを介して流れる電流である。

１０Ａ＝　Ｉ　ｏｅ＋”’＋　Ｉ　ｏｃ　　　　　　　
　　　”’　（１）また配電線ＩＡの各部における電流
も同様に、式（２）〜（６）に示すように、各部におけ
る対地静電容量による電流の合成電流となる。ただし、
Ｉ　Ｎｌ〜Ｉ　Ｍ３は各開閉器ＤＭ、−ＤＭ３における
地絡電流、Ｉｘ＋、　　Ｉｘ＊は地絡点Ｘにおける電源
側お上び負荷側の地絡電流、Ｃ，、Ｃ，、Ｃ，は配電線
ｌＡの各区間１，２．３における対地静電容量、ＩＣＩ
＋　　Ｉｃｔ＋　　ＩＣ４は対地静電容量ＣＩ＋　Ｃｔ
、　Ｃ４による地絡電流、Ｃｓ−＋、ｃ、−ｔは区間３
の電源側および負荷側の対地静電容量、ｒ　ｃ＋−＋、
　　Ｅ　ｃｓ−ｔは対地静電容量Ｃ，−、、Ｃ，、によ
る地絡電流である。

ＩＮＩ＝ＩＯ＾＋ＩｃＩ　　　　　　　　　　　　　　
　　奢・・（２）ｒｘｔ＝　Ｉｏ＾＋　Ｉｃ＋＋　Ｉｃ
２”’　（３）Ｉｘ＋−１０Ａ　＋　Ｉｃ＋＋　Ｉｃｔ
＋　Ｔｃ３−＋　　　　　　−（４）Ｉｘｔ＝Ｉｃａ−
ｔ＋Ｉｃａ　　　　　　　　　　　”’（５）Ｉｘｓ＝
Ｉｃ＊　　　　　　　　　　　　　　　’・・（６）す
なわち地絡点Ｘの前段の区間開閉器Ｄ　Ｍ　ｔでは、Ｆ
ＣＢ２０６Ａの電流と区間１．２の対地静電容量による
電流との合成電流が流れる。また地絡点Ｘの後段の区間
開閉器Ｄ　Ｍ　！では、後続の区間４の対地静電容量に
よる電流が逆方向に流れ込む。

また第３図は、区間開閉器Ｄ　Ｍ　Ｉ−Ｄ　Ｍ　ｓだけ
でなく、各区間内に設置された部分開閉器Ｄ１〜Ｄ４６
対象として、地絡電流の分布を示す。この場合も、地絡
電流の分布は前記と同様である。部分開閉器にも子局５
，５・・・を設置し、地絡電流検出値１、を監視する態
様をとれば、地絡点をより狭い範囲に限定できる利点が
ある。第３図に示す例では、地絡点は区間２内の部分２
にあることが認識できる。

このように地絡点Ｘを境として電源側の開閉器点におけ
る地絡電流と、負荷側の開閉器点における地絡電流には
大きな差が生ずる。したがって前後した開閉器における
地絡電流の差を判定し、この差が大きい場合、それらの
開閉器間にて地絡が発生したことを認識することができ
る。

ここで地絡点認識装置の動作の説明に戻る。上記のよう
に、地絡点Ｘを境として電源側の開閉器点における地絡
電流と負荷側の開閉器点における地絡電流に大きな差が
発生する現象に着目し、親局６は、前後する開閉器点間
で地絡電流検出値■。の差が大きなところがあるかどう
かを判定し、その判定結果により地絡点認識を行う。

この判定の条件としては、例えば次の４つが考えられる
。

■　比較した地絡電流検出値■。の差が最も大きく、か
つ一定値以上であることを条件とする。

■　比較した地絡電流検出値Ｉ。の差が最も大きく、か
つ電源側開閉器点の地絡電流検出値ｌ。

と負荷側開閉器点の地絡電流検出値！。の比率Ｋが一定
値以上であることを条件とする。

■　比較した地絡電流検出値■。の差が最も大きく、し
かもその差が一定値以上であり、上記の比率Ｋが一定値
以上であることを条件とする。

■　条件■と■の両方に該当することを条件とする。

判定のためのしきい値を可変とすることによって、変電
所の地絡継電器が動作するレベルとの協調をとることが
でき、また軽微な地絡の検出には微地絡検出用のしきい
値を使用し、通常の地絡の検出には通常地絡検出用のし
きい値を使用する態様をとることもできる。

また開閉器３，３・・・または開閉器制御器４．４・・
・の点検時など、子局５．５・・・で地絡電流検出値１
ｏを検出することができない場合がある。このような場
合を考慮し、子局５，５・・・にて地絡検出使用／不使
用のモードを設定する態様もある。地絡電流検出値ｒ。

を検出できない場合、子局５゜５・・・は不使用モード
をとり、親局６から地絡電流要求信号を受けると、地絡
電流検出値■。の送信が不可能である旨を通知する。

この通知の方式として「地絡検出不使用モードのビット
情報」「地絡電流検出値使用不可能フラグ」「所定数値
以外のデータ形式」のいずれかを、地絡電流検出値■。

の代わりに、または地絡電流検出値■。と共に親局６に
送信する態様が考えられる。

親局６は、上記の通知を受けると、その子局５からの地
絡電流検出値■。は無視し、その開閉器点の前後の開閉
器点における地絡電流検出値［。

を比較することにより地絡点認識を行う。

第４図は、本発明の他の実施例を示す。

この実施例では、開閉器制御器４．４・・・に対応して
子局５，５・・（第１図参照）を設置する代わりに、開
閉器制御器８，８・・・に地絡電流検出機能および情報
通信機能などの子局５．５・・・と同様の機能を付加す
る態様をとっている。８０１は既知の開閉器制御機能を
司る開閉器制御回路である。

他の構成は、第１図の実施例と同様である。

Ｈ１発明の詳細 な説明したように、本発明によれば、配電線の各開閉器
点に設置された子局と、各子局を制御する親局とから地
絡点認識装置を構成し、子局において、配電線の零相電
流を計測して地絡電流検出値を親局に対し送信すると共
に、親局においては、各子局からの地絡電流検出値を受
信し、前後する子局からの地絡電流検出値の差が大きい
場合に、それらの子局間の区間に地絡が発生したと判断
する。

したがって従来は不可能であったＰＣＢの自動遮断に至
らない微地絡事故であっても、無停電による微地絡点の
認識が可能となる。

また子局では、配電線の零相電流の最大値を保持し、そ
の値を地絡電流検出値として親局に送信するので、従来
は検出が困難であった非継続的な地絡事故も認識が可能
となり、地絡点に対して再発防止のための根本的な事故
要因除去対策を施すことができ、配電線の維持管理に多
大の効果がある。

しかも、地絡区間単位または地絡区間内の地絡部分単位
などで地絡点を認識することができるので、地絡点の捜
索が容易となる利点がある。

また地絡事故が発生する前に、すなわち事故に至らない
軽微な地絡の発生であっても、これを認識することがで
きる。それゆえ地絡状態が地絡事故に発展する前に予防
保全対策を講することが可能となる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る地絡点認識装置を示す
ブロック図、第２図および第３図は地絡発生時における
地絡電流の分布を示す説明図、第４図は本発明の他の実
施例に係る地絡点認識装置を示すブロック図、第５図は
配電線の地絡事故の１例を示すブロック図である。 ｌ・・・配電線、２・・・変電所、３・・・開閉器、３
０３・・・ＺＣＴ、４・・・開閉器制御器、５・・・子
局、５０１・・・補助ＣＴ、５０２・・・増幅器、５０
３・・・Ａ／Ｄ変換器、５０４・・・平滑化演算部、５
０５・・・最大値記憶部、５０６・・・子局の情報伝送
部、６・・・親局、６０２・・・親局の情報伝送部、６
０３・・・情報処理部、７・・・情報伝送路、８・・・
子局の機能を内蔵した開閉器制御器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）配電線の各開閉器点に設置された複数の子局と、
   各子局を制御する親局とからなり、配電線の地絡発生お
   よび地絡発生区間を認識する装置において、 子局には、 配電線の零相電流を計測する零相電流検出部と、この零
   相電流検出部の検出信号の最大値を地絡電流検出値とし
   て記憶する地絡電流記憶部と、地絡電流検出値を親局に
   対し送信する地絡電流検出値送信部とを設け、 親局には、 各子局からの地絡電流検出値を受信する地絡電流検出値
   受信部と、 各子局からの地絡電流検出値に基づいて地絡発生および
   地絡発生区間を認識するものであって、前後する子局か
   らの地絡電流検出値の差が大きい場合に、それらの子局
   間の区間に地絡が発生したと判断する地絡認識部とを設
   けたこと を特徴とする配電線の地絡点認識装置。