JPH0519818Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この考案は、地絡事故発生時に流れる零相電流
を検出するために設置される零相変流器に関する
ものである。

［従来の技術］ 第５図は、「計器用変成器」（電気書院、池田三
穂司著）第79頁に記載された従来の零相変流器を
示す構成図である。定常時においては、三相配電
線１ａ−１ｃの各相を流れる電流は、正相分と逆
相分のみである。この時、環状鉄心２は、各相の
正相分および逆相分の電流によつて誘起されるた
め、環状鉄心２の中の磁界は零である。したがつ
て、二次巻線３には電流が流れず、二次負担４は
動作しない。

一方、三相配電線１ａ−１ｃの何れかに地絡事
故が発生すると、各相分の電流を合成しても零に
ならず、零相電流が流れる。したがつて、環状鉄
心２中に磁束が誘起されて二次巻線３に零相電流
に対応した二次電流が流れ、二次負担４が動作す
る。この二次負担により三相配電線１ａ−１ｃを
切離して事故の拡大を防いでいる。

事故点を早期に正確に発見して、停電区間をで
きるだけ限定するため、このような零相変流器
は、変電所構内ばかりでなく屋外の配電柱にも設
置されるようになつてきている。

［考案が解決しようとする問題点］ 従来の零相変流器には次の様な問題点があつ
た。三相配電線１ａ−１ｃを一括して包囲する環
状鉄心２を用いているので、変流器が大型になる
という問題があつた。また、落雷等により事故が
拡大するという問題もあつた。

また、変流器の小型化を図るため、各相毎に変
流器を設けた場合には、各変流器の温度特性等の
違いにより二次負担４が誤動作するという問題を
生じる。

この考案は上記の様な問題点を解決するために
なされたもので、軽量かつ小型の零相変流器を提
供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ この考案に係る零相変流器は、各相毎に計測手
段を設けている。そして、算出された零相電流成
分の一周期分を所定の電気角ごとに記憶する第１
の記憶手段および基準記憶値を一周期分所定の電
気角ごとに記憶する第２の記憶手段を備えてい
る。更に、第１の記憶手段の記憶値から第２の記
憶手段の記憶値を減算し、この減算値が各電気角
すべてにおいて所定の値以下であれば、第２の記
憶手段の内容を第１の記憶手段の内容に更新する
ようにしている。また、この減算値が各電気角の
何れかにおいて所定の値を越えていれば、少なく
ともその後一周期間は更新を行わないようにして
いる。

［作用］ 各相に設けられた計測手段の温度特性差などに
よる零相電流成分が生じた場合には、第２の記憶
手段の基準記憶値が更新され補正される。また、
事故による零相電流成分が生じた場合にはその変
化が大きいので、第２の記憶手段の基準記憶値は
更新されず、負担手段に出力が出される。

［実施例］ この発明の一実施例を第１図に示す。三相配電
線１ａ−１ｃの各相には、それぞれ環状鉄心２ａ
−２ｃが設けられている。各環状鉄心２ａ−２ｃ
の空隙には、光磁界センサ５ａ−５ｃが設けられ
ている。光磁界センサ５ａ−５ｃには発光素子６
ａ−６ｃが光フアイバ８ａ−８ｃを介して接続さ
れている。また、各光磁界センサ５ａ−５ｃには
受光素子７ａ−７ｃが接続されている。この実施
例においては、環状鉄心２ａ−２ａ、光磁界セン
サ５ａ−５ｃ、光フアイバ８ａ−８ｃ、発光素子
６ａ−６ｃ、受光素子７ａ−７ｃによつて計測手
段が構成されている。

環状鉄心２ａ−２ｃには、三相配電線１ａ−１
ｃを流れる電流により、各電流に比例した磁界が
誘起される。この時、発光素子６ａ−６ｃから光
フアイバ８ａ−８ｃを介して光磁界センサ５ａ−
５ｃに達した光は、環状鉄心２ａ−２ｃの各空隙
中の磁界に比例して変調を受け、光フアイバ８ａ
−８ｃを介して受光素子７ａ−７ｃに達し、電気
信号に変換される。光磁界センサ５ａ−５ｃは例
えば偏光子、フアラデー素子及び検光子で構成さ
れる。偏光子で直線偏光となつた光が、フアラデ
ー素子を通過する間に、フアラデー素子の光の進
行方向に印加された磁界に比例して偏光面が回転
し、検光子でこれが透過光量の変化に変調され
る。変調された光は光磁界センサ５ａ−５ｃに印
加される磁界が零の時に透過する光量に、交流の
磁界に比例する光量変化が重畳したものとなつて
いる。

信号処理回路９ａ−９ｃでは受光素子７ａ−７
ｃで変換された電気信号を三相配電線１ａ−１ｃ
を流れる電流に比例する信号に変換する。加算回
路１０はこれらの信号を加算する。

定常時においては、三相配電線１ａ−１ｃの各
電流を合成すると零になるため、加算回路１０の
出力も零となる。

一方、三相配電線１ａ−１ｃに地絡事故が発生
した場合には、各相の電流を合成しても零になら
ず零相電流が流れる。したがつて、加算回路１０
の出力はこの零相電流に比例した値となり、三相
配電線の地絡事故を検出することができる。

しかし、実際には、光磁界センサ５ａ−５ｃ及
び信号処理回路９ａ−９ｃが温度特性を持つてお
り、しかも、個々の温度特性に差があるのが普通
である。したがつて、三相配電線１ａ−１ｃの各
電流と信号処理回路９ａ−９ｃの各出力信号との
比率は、周囲温度の変化により各相間に差を生じ
る。このため、加算回路１０の出力信号は、三相
配電線１ａ−１ｃに零相電流が流れていないとき
でも零にならず、二次負担４が誤動作する原因と
なる。

補正演算回路１１は上記の様な誤動作を防ぐた
めのものであり、この実施例においてはマイクロ
プロセツサによつて構成されている。すなわち、
温度特性の差による零相電流成分は変化が緩やか
であるのに対し、地絡事故による零相電流成分は
瞬時に生じるため変化が急激であることに着目
し、第２図のフローチヤートに従つて補正演算を
行う。

補正演算回路１１には、加算回路からの出力信
号を記憶するための第１のメモリ（図示せず）と
補正演算用の基準記憶値を記憶する第２のメモリ
（図示せず）が設けられている。第１、第２のメ
モリは共に一周期のサンプル数に応じた記憶領域
を持つ。

正弦波形からなる加算回路１０の出力信号を、
例えば一周期を12分割して電気角30°毎にサンプ
リングを行い、第１のメモリに収納する（ステツ
プS4）。この時のサンプリング周期は電気角30°に
限らず、演算処理速度が高速化できる場合は30°
以下に細分化しても良く、逆に高い精度が要求さ
れない場合は30°以上に粗くしても良い。

次に、第１のメモリの信号から、第２のメモリ
の対応する電気角の番地に入つている信号を減算
し（ステツプS5）、減算結果を外部に出力する
（ステツプS6）。次に外部に出力する信号が所定
の値より大きいか否かを判断する（ステツプ
S11）。一周期間の12個の信号が何れもこの所定
値以下であれば、第１のメモリに入つている12個
の信号を第２のメモリの対応する番地に移すこと
により、基準記憶値を更新する（ステツプS13）。
１個でも所定の値を越えている場合には、以後60
周期間は第２のメモリを更新しない（ステツプ
S12）。所定値としては、二次負担４の地絡検出
リレーの動作レベルの50−90パーセントが適当で
ある。また、第２のメモリの初期値は、零として
おけばよい。

このように、加算回路１０の出力信号の瞬時値
から一周期前に記憶している同じ電気角の信号を
減算することにより、周囲温度によつて徐々に変
化する零相電流成分に対しては、補正演算回路１
１の出力信号は零または十分に小さい値に補正さ
れる。

一方、地絡事故によつて加算回路１０の出力信
号が急激に変化する場合は、60周期間、すなわち
少なくとも二次負担４が動作する時間以上は補正
が行われないため、零相電流成分がそのまま補正
演算回路１１から出力される。この実施例におい
ては、電気角30°ごとに減算結果の信号を出力す
るため、地絡事故を高速に検出することができ
る。また、この実施例においては、減算結果が所
定の値を越えた場合、60周期間、第２のメモリの
更新を停止している。従つて、地絡事故によりア
ーク電流が一周期ごとでなく間欠的に発生した場
合にも、二次負担４の地絡保護リレーが動作する
時間0.4−0.7秒以上は地絡電流信号が出力され、
確実な保護がなされる。

地絡保護リレーの動作時間が短い場合には上記
の更新を停止する期間を短くしても良い。

更に他の実施例においては、補正演算回路１
１、信号処理回路９ａ−９ｃ、加算回路１０をす
べてマイクロプロセツサで構成しても良い。

計測手段部分の他の実施例を第３図に示す。環
状鉄心２ａ−２ｃの一部にそれぞれ巻線１３ａ−
１３ｃが巻回されている。これら巻線１３ａ−１
３ｃの各両端間には抵抗器１４ａ−１４ｃが接続
され、更に各抵抗器１４ａ−１４ｃの電圧を計測
するためのポツケルス効果を用いた光電圧センサ
１５ａ−１５ｃが設けられている。この実施例に
おいては、三相配電線１ａ−１ｃの一次側電流に
比例した二次側電流を巻線１３ａ−１３ｃにより
取得している。これら二次側電流を抵抗器１４ａ
−１４ｃにより電圧に変換し、光電圧センサ１５
ａ−１５ｃによつて検出する。

計測手段部分の他の実施例を第４図に示す。フ
アラデー効果を用いた光磁気センサ１６ａ−１６
ｃを環状に構成し、各環状中心部に三相配電線１
ａ−１ｃを包囲するようにしている。この場合、
光フアイバ８ａ−８ｃを介して入射した光は、三
相配電線１ａ−１ｃを巡回して再び光フアイバ８
ａ−８ｃを介して受光素子７ａ−７ｃ及び計測回
路１２に入力される。従つて、各光磁界センサ１
６ａ−１６ｃは内部で巡回して反射を繰り返すよ
うになつている。

［考案の効果］ この考案に係る零相変流器は次の様な効果を有
する。

第一に、各相毎に計測手段が設けられているの
で小型化を図ることができる。

第二に、第１の記憶手段の記憶値から第２の記
憶手段の記憶値を減算して、この減算値が所定の
値以下であれば第２の記憶手段の内容を更新する
ようにしている。従つて、各計測手段ごとに温度
特性等のばらつきがあつても誤動作を生じること
がない。

すなわち、小型でかつ信頼性の高い零相変流器
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例による零相変流器
の構成を示すブロツク図、第２図は補正演算回路
１１の動作を示すフローチヤートを表わした図、
第３図は他の実施例における計測手段を示す図、
第４図は他の実施例における計測手段を示す図、
第５図は従来の零相変流器を示す図である。 １ａ−１ｃは三相配電線、２ａ−２ｃは環状鉄
心、５ａ−５ｃは光磁界センサ、８ａ−８ｃは光
フアイバ、１１は補正演算回路である。なお、各
図中同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 複数の配電線の各相の電流を個別に計測する計
   測手段、 計測手段からの計測信号を合成して零相電流成
   分を算出する加算回路、 加算回路からの出力の一周期分を所定の電気角
   毎に記憶する第１の記憶手段、 基準記憶値を一周期分、所定の電気角毎に記憶
   する第２の記憶手段、 第１の記憶手段の記憶値から第２の記憶手段の
   基準記憶値を減算して、この減算値が各電気角す
   べてにおいて所定の値以下であれば、第２の記憶
   手段の内容を第１の記憶手段の内容に更新し、こ
   の減算値が各電気角の何れかにおいて所定の値を
   越えていれば、少なくともその後一周期間は更新
   を行わない手段、 前記減算値を負担手段に与える出力手段、 を備えたことを特徴とする零相変流器。