JPH041579A - 電力系統の絶縁劣化検出法 - Google Patents

電力系統の絶縁劣化検出法

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JPH041579A
JPH041579A JP2102024A JP10202490A JPH041579A JP H041579 A JPH041579 A JP H041579A JP 2102024 A JP2102024 A JP 2102024A JP 10202490 A JP10202490 A JP 10202490A JP H041579 A JPH041579 A JP H041579A
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JP
Japan
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phase
zero
sequence current
voltage
injection
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Pending
Application number
JP2102024A
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English (en)
Inventor
Minoru Kanai
叶井 実
Kiyoji Iwashita
岩下 喜代次
Shoji Wake
和気 正二
Hisanobu Torii
鳥居 久信
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Tokyo Electric Power Co Holdings Inc
Original Assignee
Tokyo Electric Power Co Inc
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPH041579A publication Critical patent/JPH041579A/ja
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  • Testing Of Short-Circuits, Discontinuities, Leakage, Or Incorrect Line Connections (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は電力系統の絶縁劣化検出法に係り、特に、配電
系統における絶縁劣化を高感度で診断するのに好適な、
電力系統の絶縁劣化検出法に関する。
〔従来の技術〕
電力系統には地絡や短絡などの故障を検知して線路を遮
断する保護装置が設けられている。配電系統では、これ
らの保護装置は配電変電所に設置されており、保護装置
が作動すると配電系統が広範囲にわたって停電となる。
このため、故障が生じる恐れのある個所を定期的に巡回
し、絶縁劣化個所を発見することにより故障を未然に防
止する努力が行われている。
しかし、配電機材は多品種且つ多量であるため、器材点
検には多くの人手がかかる上、各器材の隠蔽化が進んで
いるため、十分な点検ができないことも多かった。
配電系統で生じる故障の多くは地絡故障であり、前wl
iA現象をともなって発生することが多い。ケーブルの
地絡故障を例にとると、まずケーブルにピンホールが発
生し、その部分に水滴などがかかると放電して地絡する
が、その結果水滴が蒸発してしまい放電が停止する。こ
の場合、放電は瞬時に停止するため、変電所の保護装置
は動作せずピンホールの発生は知られない。その結果、
再び水滴などによる放電、停止を繰返すことになり、絶
縁物が炭化し2てしまう地絡故障に発展することになる
そこで、このような前駆現象をとらえて、絶縁劣化検出
を行ない停電を未然に防止する技術が提案されている8
例えば、特開昭60−139118号公報に記載されて
いるように、機器の接地線に電流センサを取付け、漏れ
電流に発生する前駆現象をとらえて検出する方法などで
ある。また。
特開昭58−130723号、実開昭63−18197
2号等の公報には、前駆現象の零相電圧と零相電流の位
相から劣化フィーダあるいは劣化区間を検出する方法が
提案されている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、特開昭60−139118号公報記載の
技術では、面的な広がりをもって配置されている個々の
機器に電流センサを取付けることは相当な費用と労力を
必要とする上、接地線に流れるノイズのため、劣化を十
分検出できないなどの課題があった。
また、特開昭58−130723号、実開昭63−18
1972号等の公報記載の方法では、対地静電容量の不
平衡などによって健全時にも発生する零相電流、零相電
圧すなわち残留分のため、劣化の高感度検出が難しかっ
た。この対策として。
零相電流や零相電圧の大きさや位相の変化を検出するこ
とにより定常的に発生する残留分を除去するようにして
いる例もある6しかし、配電線には負荷や雷の影響によ
るパルス性のノイズが誘導され、これらのノイズは零相
電流、零相電圧を変化させるため、変化分をとっただけ
ではノイズとの区別が困難であった。
本発明の目的は、電力系統における絶縁劣化及びその区
間を残留分やノイズの影響を低減して高感度で検出でき
る電力系統の絶縁劣化検出法を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
上記の目的を達成するために本発明の電力系統の絶縁劣
化検出法は、電力系統の母線に3種類の周波数成分から
なる三相の信号を注入し、この注入周波数に関する零相
電流と各相電圧とを前記母線に接続された配電線路に沿
って検出し、この検出された零相電流と各相電圧とから
該配電線路の対地静電容量を算出するとともに、この算
出値をもとに該対地静電容量により発生する対地静電容
量分零相電流を求め、この対地静電容量分零相電流と前
記検出された零相電流との偏差に基づいて前記電力系統
の絶縁劣化を検出することを特徴とするものである。
〔作用〕
上記構成によれば、母線に注入された3種類の周波数成
分からなる三相信号は不平衡な電圧信号で構成すること
により、それぞれの周波数について大きさと位相の異な
る零相電流と各相電圧を発生させることができる。そこ
で、配電線に沿って3種類の注入周波数に関する零相電
流と各相電圧とを検出し、これらと各相対地静電容量の
関係式にしたがって注入周波数に関する3つの式を求め
る。これらの式を連立させ、各相の対地静電容量を未知
数として解けば、対地静電容量の値を知ることができる
次に、求められた各相の対地静電容量と検出された各相
電圧とを用いて、各相の対地充電電流の和を求めれば、
この和は対地静電容量に起因する零相電流を表わすこと
になる。
一般に、電力系統に接続される機器の絶縁劣化は対地絶
縁抵抗の低下によって発生するのに対して、残留零相電
流やノイズによる零相電流はすべて対地静電容量に起因
するものである。
従って、検出される零相電流から、対地静電容量に起因
する零相電流の算出値を減算した結果は、絶縁劣化すな
わち対地絶縁の低下によって発生する零相電流分となり
、絶縁劣化以外の原因で発生する零相電流分は取除かれ
ているため、高感度で絶縁劣化を検出できるようになる
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
第1図において、配電変電所1には変圧器2が配置され
ており、上位の高電圧系統からの電力は配電用電圧に下
げられて母線3に供給される。母線3には複数のフィー
ダ(配電線)、ここでは仮に3フイーダとしてフィーダ
4,5.6が接続される。フィーダ4,5.6にはそれ
ぞ九に沿って複数個の零相電流センサ7a、7b、7c
、8a。
8b、8c、9a、9b、9c及び各相電圧測定用コン
デンサ分圧器10,11.12がやはり配電線に沿って
複数個(図示せず)取付けられている。
フィーダ6について図示するように、2点の零相電流セ
ンサ9b、9c及びコンデンサ分圧器12の検出結果は
、低域フィルタ13、AD変換器14を通して、処理装
置15に入力され絶縁劣化検出データとして使用される
。処理装置15は通信端末16を介して通信線17によ
り中央処理装置18に接続される。第1図では低域フィ
ルタ13から通信端末16までの各機器についてフィー
ダ6の1区間についてのみ図示したが、これらの各機器
は、各フィーダの全区間に同様に取付けられる。
第1図の母線3には電圧注入装置20が接続される。電
圧注入装W20は第2図に示すように、三相の高圧結合
コンデンサ21R,21S、21T、三相の変圧器22
R,22S、22T及び発振器23R,23S、23T
で構成され、それらの各注入源はスター接続され、その
中性点は接地される。
電圧注入装置20の動作について第2図及び第3図に基
づいて説明する。
第3図において、VRfnl 、 Vs in) 、 
VT fnlは3種類の注入周波数のうちのfjHz)
の三相電圧を表わし、第2図に示す発振器23R,23
S。
23Tからは第3図のベクトル図に示すような位相関係
を有する三相かつ3種類の周波数成分をもつ正弦波が発
振される。これらの信号は、絶縁変圧器22R,22S
、22T、高圧結合コンデンサ21R,21S、21T
を通して連続的に注入される。ここで、高圧結合コンデ
ンサ21R921S、21Tの容量値は電源周波数に対
しては高インピーダンス、3種類の注入周波数に対して
は低インピーダンスを示すような値のものが選ばれる。
ここで、電源の高調波による信号と区別するため、3種
類の周波数としては電源周波数及びその高調波周波数以
外の周波数が選ばれる。また、注入電圧による定在波が
フィーダに発生すると、フィーダ各部で対地静電容量の
計算に十分な零相電流及び各相電圧が得られないため、
定在波が発生しない注入周波数として数100Hz以下
の周波数が選ばれる。また、注入電圧の大きさは、系統
に影響を与えない範囲で三相ともほぼ等しい値が選ばれ
る。
以上のような電圧注入の結果として、配電線に沿う各地
点では注入周波数に関して後述するような零相電流、各
相電圧を検出することができる。
次に、処理装置15の処理内容について、第4図に基づ
いて説明する。第4図において、ステップS1では第1
図で説明した零相電流センサ9b。
9cで検出された零相電流1nyln+1及びコンデン
サ分圧器12によって検出された各相電圧V R。
Vs、Vtの時間データが、低域フィルタ13゜AD変
換器14を介してディジタルデータとして処理装置15
に取込まれる。ステップS2では、零相電流1nyln
4□の差’Loaが計算され、ステップS3で、ioa
、VR,VS、VTの時間データがフーリエ分析され、
周波数毎に絶対値と位相のデータとして計算される。
ステップS4では対地静電容量の初期設定あるいは更新
が必要かどうか判断され、不必要な場合にはステップS
7の処理ヘジャンプする。一方。
更新が必要な場合には、ステップS5で電圧注入装置2
0により注入された周波数に関する零相電流差と各相電
圧を用いて、零相電流センサ取付点9b、9c間の対地
静電容量の計算を実施する。
対地静電容量の計算方法について説明する。
零相電流差io6と各相電圧VR,VS、Vtに関して
注入周波数fn(Hz)成分のベクトルをI o* (
+++、 VR(n> s Vs+n+ + VTIl
llで表わすと各周波数成分に関して次の3つの式が成
立する。
Ioa h、= j C1(CFIVfl hl +C
5Vs h)+C丁VT B))I oa 12i =
 j (t)z (CFIVFI lzl +C5Vs
 *)+CTVT by )I oa o)= j 0
g (CRVRI!+ +C5Vs 13)+CTVT
 Lll )ごこで、     ωn:fnHzの角周
波数CR,cs、CT:零相電流センサ9 b、9 c
間の対地静電容量 (3)式をマトリクス形式で表わすと次のよう・・・(
1) ・・・(2) ・・・(3) になる。
・・・(4) (4)式を1゜d 1ll)の位相を基準にスカラー表
示すると次のように変形される。
ここでθR1n1w θ5ln)+  CT +n+ 
: f nHzにおけるI oa +n+に対するVR
(nl t Vs (n) t VT telの位相(
5)式において、左辺及び右辺の係数マトリクスの各要
素は、零相電流及び各相電圧の検出値から得られるため
、(5)式をCR,C8? CTに関して解くことによ
り各相の対地静電容量が得られる。
ここで、(5)式が解をもつためには、右辺の係数行列
が零でない必要がある。また、精度良く解けるためには
、係数マトリクスの対角要素が非対角要素より大きい方
が良い。これらの条件は、f 1(Hz) 〜f −(
Hz)電圧注入位相を第3図のように選ぶことによって
実現できる。例えばf > (Hz)について考えると
、Vs(1)とVTI□lの位相が逆方向であるため、
これらの相電圧により対地静電容量を通して流れる電流
も逆位相になり互いに打消す方向に作用する。その結果
として。
零相電流工。dlllはVRIL+による影響を強く受
けることになり、I at tt+とVR+z+の位相
差はほぼ90度に近くなる。すなわち、(5)式におい
て01□)はほぼ90度に近くなる一方、θSft++
θT41.は0度あるいは180度に近い位相となる。
したがって、(5)式の第1行目の対角要素は他の要素
より大きくなる。同様にf、(Hz)。
f3(Hz)についても第2行目、第3行目の対角要素
が非対角要素に比較して大きな値を示すようになり(5
)式の連立方程式の解は精度良く求められることになる
以上のようにして求められた対地静電容量は第4図のス
テップS6でメモリーに記憶される6ステツプS7では
零相電流差の電源周波数成分子。□。、から対地静電容
量により発生する零相電流の電源周波数成分を次式にし
たがって減算し。
劣化によってのみ発生する零相電流の電源周波数成分子
’am(。)を求める。
1’oa hl = Iollill)  Jωo (
CRVR1,、) 十C5Vs b) 十CTVT b
)) ・=(6)ここで ωG=電源周波数に対する角周波数 VR+o) + vS tel l Vt f。):各
相電圧ノミ源周波数成分 (6)式で工′。←。、には絶縁劣化以外の原因で発生
する零相電流分は含まれないため、ステップS8ではそ
の値がある規定レベルを越えた場合に劣化と判定する。
この段階で直ちに劣化警報を出力することも考えられる
が、ここではステップS9で劣化と判定されたレベルを
カウントし、その累計回数がある回数N i nを越え
たときのみ、ステップS10で警報を出力し、ステップ
S1に戻るようにしている。ここで出力された警報信号
は区間を表示するアドレス信号とともに第1図に示した
通信端末16から通信線17を介し、中央処理装置18
に伝送され、劣化区間、劣化判定回数及びその頻度など
とともに表示され、保守のための参考データとして使用
される。
上記の実施例では、零相電流センサ9b、9cの検出値
の差を求めることによって、その区間内の対地静電容量
を算出して補正したが、その代わりに1点の零相電流の
検出値と各相電圧から対地静電容量を求めて補正しても
良い。この場合には、求められる対地静電容量は検出点
より負荷側の対地静電容量の合計値ということになり補
正結果も検出点より負荷側の劣化による零相電流の合計
を示すことになる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、三相母線に電圧
信号を注入し、零相電流と各相電圧の注入周波数に関す
る検出値から各相対地静電容量を算出し、この算出値を
もとに対地静電容量により発生する零相電流分を求め、
本来の零相電流から減算することにより、絶縁劣化によ
ってのみ発生している零相電流を求め、その値を用いて
劣化検出するようにしたので、残留零相電流やノイズの
影響を低減でき、高感度なM縁劣化検出法を得ることが
できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示す構成図、第2図は本発
明の一部分を示す信号注入装置、第3図は注入電圧の位
相を示す図、第4図は本発明の詳細な説明するためのフ
ローチャートである。 1・・・配電変電所、2・・・変圧器、3・・・母線。 4.5.6−・・配電線、7a、7b、7c、8a。 8 b 、 8 c 、 9 a 、 9 b ? 9
 c−−−零相電流センサ、10.11,12・・・コ
ンデンサ分圧器、15・・・処理装置、18・・・中央
処理装置。 代理人  鵜  沼  辰  之

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、電力系統の母線に3種類の周波数成分からなる三相
    の信号を注入し、この注入周波数に関する零相電流と各
    相電圧とを前記母線に接続された配電線路に沿って検出
    し、この検出された零相電流と各相電圧とから該配電線
    路の対地静電容量を算出するとともに、この算出値をも
    とに該対地静電容量により発生する対地静電容量分零相
    電流を求め、この対地静電容量分零相電流と前記検出さ
    れた零相電流との偏差に基づいて前記電力系統の絶縁劣
    化を検出することを特徴とする電力系統の絶縁劣化検出
    法。
JP2102024A 1990-04-18 1990-04-18 電力系統の絶縁劣化検出法 Pending JPH041579A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2296462A1 (es) * 2005-07-14 2008-04-16 Juan Jose Zamora Belver Sistema para detectar faltas de baja intensidad en la red electrica de distribucion, superponiendo tonos de tension sin necesidad de filtros de red.
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CN113295977A (zh) * 2021-06-03 2021-08-24 长沙理工大学 一种电缆绝缘状态及故障监测方法

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