JPH0491617A - 配電線の監視方法及び装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は配電線の監視方法及び装置に係り、特に配電線
に事故が発生する以前に生じる事故予兆現象のみを正確
に把握することのできる配電線の監視方法及び装置に関
する。

〔従来の技術〕

変電所と各家庭を結ぶ配電線に地絡等の事故が発生した
場合、変電所出口に設けられたしゃ断器を開放して事故
を除去している。特開昭５９−１８１９１６号は、この
ための−例として間欠的に発生する地絡現象を例えば零
相電流、零相電圧の変化から検出して、この間欠地絡現
象の発生回数が所定数に達したことをもって地絡事故と
判断して所定のしゃ断器操作を行う。

〔発明が解決しようとする課題〕

近年の配電線の運用においては、結果として発生した事
故の際に配電線を正しくしゃ断することは勿論、事故発
生以前の事故予兆現象を検知して異常の発生しかけてい
る個所の修復を可能とすることが望ま九でいる。

前述の公知例において検知する零相電流、零相電圧の間
欠的変化は、ある種の事故予兆現象の際の零相電流、零
相電圧の間欠的変化を含むものと考えられるが、公知例
においては本来の事故予兆現象の際の零相電流、零相電
圧の間欠的変化と、配電線を正規に運用した際に発生す
る零相電流。

零相電圧の間欠的変化とを区別すべきことについてまっ
たく考慮されていない。

以上のことから本発明においては、本来の事故予兆現象
と、配電線を正規に運用した際に発生する零相電流、零
相電圧の間欠的変化とを正しく区別して事故予兆現象の
際の零相電流、零相電圧の間欠的変化のみを検知するこ
とのできる配電線の監視方法及び装置を提供することを
目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の第１の実施例においては、配電線から入力した
零相成分の大きさが変動し、かつ大きさの変動が所定時
間内に元の大きさに戻ったことをもって、事故予兆現象
と判断する。

本発明の第２の実施例においては、配電線から入力し整
流した零相成分の変化分が、交互に正負に変化したこと
をもって、事故予兆現象と判断する。

〔作用〕

本発明者等の検討により、配電線から入力した零相成分
の交流波形あるいはその整流波形の大きさは、本来の事
故予兆現象のときは変動後に所定時間内に元の大きさに
復帰するに対し、配電線を正規に運用した際に発生する
零相成分の交流波形あるいはその整流波形の大きさはそ
の変動復元の値に戻らないことが明らかにされた。この
ため、零相成分の大きさが変動し、かつ大きさの変動が
所定時間内に元の大きさに戻ったことをもって、事故予
兆現象と判断することができる。

またこの結果整流波形の微分信号は、本来の事故予兆現
象のときは正負に変動するに対し、配電線を正規に運用
した際には正負に変動しないことが明らかにされた。零
相成分の大きさが変動し、かつ大きさの変動が所定時間
内に元の大きさに戻ったことをもって、事故予兆現象と
判断することができる。

〔実施例〕

第２図は、本発明の適用し得る一般的な配電線の系統を
示しており、この系統は配電変圧器１を含む配電変電所
の出口の母線２に複数の配電線３（高圧配電線）が出口
しゃ断器５を介して接続される。各高圧配電線３は通常
樹枝状に構成されており（図の例では説明を簡便にする
ために直線状の系統を示している）、適宜の個所に区分
開閉器４が設置される。そして特に、高圧配電線３が負
荷変動の大きいものであるとき、あるいは長距離の場合
に、その一部に昇降圧用の変圧器１１が適宜配置される
。この昇降圧用変圧器１１は、タップ調整により線路電
圧を所定値に維持するものであり、タップ付変圧器１１
はＶ結線変圧器が採用されることが多い。高圧配電線は
三相回路（図の例では特明を簡便にするために配電線３
−２の末端部を除き単線表示している）とされ、工場等
の高圧需要家が高圧配電線に接続される。配電線３の端
部は図示せる変圧器によって低圧とされ、般家庭等の負
荷１２が低圧配電線に接続される。

また、高圧配電線は適宜の個所（図の例では接続部１３
）で配電線間を接続できるように、常時は開放状態とさ
れる配電線間接続用開閉器４−３３が設けられる。また
、出口しゃ断器５には配電線事故Ｆのときに速やかにこ
れを除去するために、変圧器ＣＴからの線路電流と電圧
変性器ＰＴからの線路電圧を入力して事故判別し、出口
しゃ断器５を開放する保護継電器１０が設けられている
。

概略上記のように構成される配電系統構成からも明らか
なように、配電線は一般には不平衡負荷となっており、
この結果配電線には零相電圧が発生し、零相電流が還流
している。しかも、この零相成分は逐次変動している。

この配電線系統の零相成分の変動に影響をおよぼす要因
は、大別して２つあり、その一つは配電線機器の劣化等
による回復性地絡率（これが事故予兆長現象としての間
欠事故である）であり、他の一つば地絡事故時あるいは
配電線系統を本来の目的に沿って正しく運用した結果と
して生じるものである。この要因のうち、配電線系統の
正しい運用の結果として零相成分の変動を生じせしめる
ものを、その影響の大きい順に述べると以下のようにな
る。

１、地絡事故Ｆの発生の結果として保護継電器が働き、
配電線出口しゃ断器５が開放されたとき、あるいはその
後配電線出口しゃ断器５が再閉路されたとき。

２、配電線を他系統からも給電すべく、配電線間を配電
線間接続用開閉器４−３３の操作によって接続し、ある
いは解列したとき。

３、配電線補修等の目的で区別開閉器４を人切りしたと
き。

４、末端電圧の変動等に応じてこれを一定とすへく、変
圧器１１のタップを調整したとき。

５、単位負荷１２等の変動のとき。

以上の操作等は、配電線の運用上必要不可欠なものであ
り、これらによって生じた零相成分の変動は地絡予兆現
象によって生じた零相成分の変動と明確に区別される必
要がある。つまり、本発明の配電線の監視方法及び装置
は、地絡予兆現象を検知するものであるから、当然零相
成分を入力とすることになるが、この場合には前記の配
電線系統の正しい運用によって生じる零相成分の変動要
因１乃至５とは区別されねばならない。

本発明においては、この区別のために配電線の零相成分
（零相電流、零相電圧）を検出し、この変動が間欠地絡
事故によるものか、それとも配電線系統を本来の目的に
沿って正しく運用した結果によるものかを区別する。第
３図は典型的な配電線３において、零相成分（図の例は
、零相電圧を示す）を検出回路１０で検呂し、整流回路
１１で整流し、変化分導出回路１２でその変化分を求め
る概略構成を示しており、このうち検出回路１０の出力
を事故の場合と正しい運用による場合とに分けて示した
ものが第４図であり、同様に整流回路１１の出力、変化
分導出回路１２の出力を事故の場合と正しい運用による
場合とに分けて示したものが夫々第５図、第６図である
。なお、第３図は、検出回路１０として三相回路から三
相電圧のベクトル和として零相電圧を求めたものである
が、これは配電線の一相と大地間の零相電流、電圧を用
いても同じことである。

この第４図乃至第６図において、（ａ）は前記の変動要
因１乃至５の操作等の前後における零相成分の変化動向
を示したものであって、これに対し、地絡予兆現象のと
きは同図（ｂ）に示すように変化する。この現象の相違
を簡単に述べると、第４図の交流波形と第５図の整流波
形にあっては、（ａ）の場合は、変化前の状態に復帰し
ないのに対し、（ｂ）の場合は、変化前の状態に復帰す
るという特徴がある。つまり、系統の正いい運用のとき
は零相成分の大きさが変化したままとなるのに対して、
地絡予兆現象のときは短時間の後に大きさが元の値に戻
るという傾向がある。変化分を求めたときには、第６図
（１）または（ＩＩ）のように（ａ）の系統の正しい運
用の場合は、正または負の一方向にのみ変化するに対し
、（ｂ）の地絡予兆現象の場合は、正負に交互に変化す
るという特徴がある。なお、変化分導出回路１２の時定
数等の特徴にもよるが、これらの波形は過渡的にパルス
状信号を含む（第６図■参照）ことがある。

以上の過渡的波形の相違に基づき本発明においては、第
１図のようにしてこれらを区別する。この図の方式は、
過渡的に変化し、その前後での零相成分の太き様が同じ
事象のみを選別して地絡予兆現象とするものである。

第１図において、この入力は第３図の零相成分検出回路
１０の出力であり、まずピーク値検出回路１０１により
正弦波の零相成分のピーク値の絶対値が検出される。こ
の具体的実現手法は、例えば入力正弦波の微分値を求め
、これがゼロとなるときの入力正弦波の大きさの絶対値
を求める。あるいは入力正弦波の一周期よりも充分に短
い周期で入力正弦波のサンプリングを行い、連続するサ
ンプリング値が増加から減少、あるいはその逆の方向に
変化するときの値を絶対値として求めれば良い。このピ
ーク値の絶対値はメモリ１０２に順次記憶され、例えば
最新の入力がエリアａに入力されたとき、エリアｂに記
憶されていた内容はその隣のエリアＣに移されるという
ように順次移動し、最後のエリア２に記憶されていた値
は放棄される。このエリアの個数は、入力正弦波の一秒
間ぐらいの期間のピーク値の絶対値が記憶されるものと
される。というもの、第４図（ｂ）の回復性地絡事故の
継続期間は、殆どが一秒以内であることによる。比較回
路１０３はエリアａとエリアｂに記憶されている値を比
較して零相成分のピーク値が変化したことを検知し出力
する。比較回路１０４は、比較回路１０３の出力をトリ
ガとして作動し、メモリ１０２内の隣接する各エリアの
値を最新の値から順次比較しく但し、ａとｂの比較は行
わない）、この結果、比較回路１０４内の記憶値の連続
するピーク値に大きさの相違があれば、この時点で比較
演算を停止し、この時点の値のうち古い方の値を出力す
る。このことは、メモリ１０２に記憶した期間内に２回
以上の状態変化があったことを意味する。比較回路１０
５は、エリアａの記憶内容と、比較回路１０４で抽出さ
れた記憶内容を比較して、この結果これらの値が等しけ
れば第４図（ｂ）の回復性地絡事故であると判断する。

この情報はメモリ１０６に記憶され、適宜表示装置１０
７に時間の情報と共に出力（例えば、単位時間内の発生
回数と共に出力される）される。このように、本発明で
は零相成分の大きさが過渡的に変化し、その前後での零
相成分の大きさが同じ事象のみを選別して地絡予兆現象
とするものである。

第７図は、第３図の整流回路１１の出力に着目してその
地絡予兆現象を判別するものであり、この方式は整流回
路１１の出力をサンプルホールド回路１０８において一
定周期でサンプリングし、アナログデジタル変換回路１
０９でデジタル化した値を第１図の場合と同様に１０２
ないし１０７の回路で判別し出力するものであり、第１
図の場合と同様に地絡予兆現象を判別できる。

第８図は、第３図の変化分導出回路１２の出力に着目し
てその地絡予兆現象を判別するものであり、この方式は
変化分導出回路１２の出力が正負に交互に変化すること
をもって地絡予兆現象を判別する。このために、まずサ
ンプルホールド回路１０８において変化分導出回路１２
の出力を一定周期でサンプリングする。このサンプリン
グ周期は第６図の正または負の期間に対して十分に周期
の短いものとされる。極性判別回路１１０は、サンプリ
ング値が予め設定された正の所定値以上であるとき、端
子１１０Ｐにパルス出力し、サンプリング値が予め設定
された負の所定値以上（絶対値が大きい）であるとき、
端子１１０Ｍにパルス出力する。極性変化検出回路１１
１は、その端子１１１ａに端子１１０Ｐからの出力が所
定回数到来し、その後その端子１１１ｂに端子１１０Ｍ
からの出力が所定回数到来したことをもって、第６図（
Ｉ）、または（ＩＦ）の（ｂ）の現象であると判別して
出力する。極性変化検出回路１１２は、その端子１１２
ａに端子１１０Ｍからの出力が所定回数到来し、その後
その端子１１２ｂに端子１１０Ｐからの出力が所定回数
到来したことをもって、第６図（Ｉ）、または（ＩＩ）
の（ｂ）の現象であると判別して出力する。極性変化検
出回路１１１または１１２の出力は論理和回路１１３を
介して得られ、第１図あるいは第７図と同様に現象記憶
、あるいは表示出力のため番こ利用される。

なお、極性変化検出回路１１１または１１２において一
度正または負の検出信号でセットされてから一秒程度の
時間内に負または正の検出信号でリセットされないとき
にはその判断を無効とすることが有効である。

なお、以上の説明においては、本発明の基本的思想のみ
を述べており、具体的な実現に際してはアナログ回路、
あるいはデジタル回路、さらには計算機を用いた方式に
より実現できることはいうまでもない。

〔発明の効果〕

以上述べた本発明によれば１本来の事故予兆現象と、配
電線を正規に運用した際に発生する零相電流、零相電圧
の間欠的変化とを正しく区別して事故予兆現象の際の零
相電流、零相電圧の間欠的変化のみを検知することので
きる配電線の監視方法及び装置を提供することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は零相成分の交流波形から判断する本発明の一実
施例図、第２図は本発明の適用される配電系統の一例を
示す図、第３図は典型的な配電線において、零相成分を
整流し、その変化分を求める概略構成を示す図、第４図
は事故予兆現象と、配電線を正規に運用した際の零相成
分の交流波形の相違を示す図、第５図は同じく整流波形
の相違を示す図、第６図は同じく整流波形の微分波形の
相違を示す図、第７図は整流波形から判断する本発明の
一実施例図、第８図は整流波形の微分波形から判断する
本発明の一実施例図である。 １０・・・検出回路、１１・・・整流回路、１２・・・
変化分導出回路、１０１・・・ピーク値検出回路、１ｏ
２・・・レジスタ。 第１図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、配電線の零相成分の大きさが変動し、かつ所定時間
   以内に変動前の値に復帰したことをもつて配電線の間欠
   的地絡事故を検出する配電線の監視方法。 ２、第１項において零相成分の大きさは、零相電流もし
   くは零相電圧の交流波形の波高値とされることを特徴と
   する配電線の監視方法。 ３、第１項において零相成分の大きさは、零相電流もし
   くは零相電圧の整流波形の大きさとされることを特徴と
   する配電線の監視方法。 ４、配電線の零相成分を整流した後にその変動分を求め
   、この変動分が正負に交互に変動したことをもつて配電
   線の間欠的地絡事故を検出する配電線の監視方法。 ５、配電母線に接続された配電線、配電母線または配電
   線の零相電流もしくは零相電圧を検出する零相成分導出
   回路、該零相成分導出回路の出力である交流波形の波高
   値を順次求める波高値導出回路、該波高値導出回路の波
   高値が変動し、かつ所定時間以内に波高値が変動以前の
   値に復帰したことを検出する判断部、該判断部の出力を
   もつて配電線の間欠的地絡事故として記憶出力する出力
   回路とから構成される配電線の監視装置。 ６、配電母線に接続された配電線、配線母線または配電
   線の零相電流もしくは零相電圧を検出する零相成分導出
   回路、該零相成分導出回路の出力である交流波形を整流
   する整流回路、該整流回路出力を入力として、その大き
   さが変動し、かつ所定時間以内に大きさが変動以前の値
   に復帰したことを検出する判断部、該判断部の出力をも
   つて配電線の間欠的地絡事故として記憶出力する出力回
   路とから構成される配電線の監視装置。 ７、配電母線に接続された配電線、配線母線または配電
   線の零相電流もしくは零相電圧を検出する零相成分導出
   回路、該零相成分導出回路の出力を整流する整流回路、
   該整流回路出力を入力として、その変動分を導出する変
   動分導出回路、該変動分導出回路の出力が所定時間以内
   に正負の極性を交互に変化させたことを検出する判断部
   、該判断部の出力をもつて配電線の間欠的地絡事故とし
   て記憶出力する出力回路とから構成される配電線の監視
   装置。