JPH054047U - 電力ケーブル線路の地絡区間検知装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 検電ポイント付き接続体１０により接続され
ているケーブル線路であって、すべての前記接続体１０
および検電ポイント２２ごとに、下記の地絡検出器８０
を構成し、同じ相の同じ区間に取り付けられた前記地絡
検知器８０の発信する事故信号の論理和をとる。なお地
絡検出器８０は、検電ポイント２２から取り出した電圧
から基準電圧（、たとえば相電圧より45度進み）を作
り、これと接地線２４から取り出した電流とを組み合わ
せて、地絡事故の発生およびその区間を検出するもの。 【効果】 区間内の何処で地絡事故が発生しても、事故
点の相、区間を、間違いなく特定することができる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、主として配電用変電所から需要家等に電力を送る高圧地中ケーブル 線路の、ケーブルおよび接続体に地絡事故が発生したことを検知し、その位置（ 接続体で区切られた区間）を特定する装置（システム）に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

地中配電線路の事故対策としては、配電用変電所に地絡方向継電器を設ける方 式が一般的である。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

全線路を、区間ごと、相ごとに監視するためには、非常に多くの継電器が必要 になり、価格的にも、設置場所の確保の面からも問題がある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】

（１）図１のように、検電ポイント付き接続体１０Ａ，１０Ｂ，−−−−により 接続され、かつ当該接続体により接続されているケーブル１２のすべてについて 、前記検電ポイント２２が１個ずつ設けられているケーブル線路において、 （２）すべての前記接続体および検電ポイントごとに、下記の地絡検出器８０を 取り付ける。 （３）地絡検出器８０は、図３のように、 検電ポイント２２から取り出した電圧を処理して、配電線の相電圧に対して 所定角度だけ進んだ基準電圧ＥA1を作る位相調整回路３０と、 接続体１０の接地線２４に取り付けた電流センサ４０により取り出した電流 Ｉと前記基準電圧ＥA1との位相差が所定の範囲内のときだけ、位相信号Ｅ1を出 力する位相照合回路４８と、 前記電流センサ４０により取り出した電流Ｉの値が、所定の値以上の場合だ け電流信号Ｅ2を出力する地絡電流検出回路５８と、 前記位相信号Ｅ1と電流信号Ｅ2とが同時に入力した時だけ、事故信号Ｆを出 力するＡＮＤ回路６６、 とにより構成される。 （４）ＯＲ回路９４により（図１（ｂ））、同じ相の同じ区間に取り付けた前記 地絡検知器８０の発信する事故信号の論理和をとるようにする。

【０００５】

【検電ポイント付き接続体について】

図２の１０は検電ポイント付き接続体の全体を示す。 （ａ）は終端接続用、 （ｂ）は直線接続用、 （ｃ）は分岐用である。 １２はケーブルで、（ａ）の場合は1本、（ｂ）の場合は2本、（ｃ）の場合は 3本が、それぞれ検電ポイント付き接続体１０により接続される。 １４はケーブル導体、 １６は導体接続子、 １８は絶縁体である。 ２２が検電ポイントで、接続体１０により接続されているケーブル１２のすべ てについて１個ずつ、すなわち（ａ）の場合は1箇、（ｂ）の場合は2箇、（ｃ） の場合は3箇が、それぞれ設けられている。本考案の場合は、この検電ポイント ２２から電圧を取り出す。 ２４は接地線で、後記のように、ここから事故電流を取り出す。

【０００６】

【地絡検出器について】

［その概略］（実願平３−４６０３７号参照） 図３のブロック図のように、 地絡検出器８０は、次の各回路により構成される。 １）位相調整回路３０： 接続体１０の検電ポイント２２から取り出した電圧を処理して、配電線の相電 圧に対して所定角度だけ進んだ基準電圧ＥA1を作る。 ２）位相照合回路４８： 接続体１０の接地線２４に取り付けた電流センサ４０により取り出した電流Ｉ と、前記基準電圧ＥA1との位相差が所定の範囲内のときだけ、位相信号Ｅ1を出 力する。 ３）地絡電流検出回路５８： 前記電流センサ４０により取り出した電流の値が、所定の値以上の場合だけ電 流信号Ｅ2を出力する。 ４）ＡＮＤ回路６６： 前記位相信号Ｅ1と電流信号Ｅ2とが同時に入力した時だけ、事故信号を出力す る。

【０００７】 ［地絡電流の位相と基準電圧について］ 上記の地絡電流の位相と基準電圧について、説明する。

【０００８】

【数１】

【０００９】 地絡電流Ｉgの相電圧ＥAに対する位相は、図５の斜線で示したように、０〜90 度の進み電流となるが、一般にほぼ45度程度の進みが多い。 そこで、この場合は、相電圧より45度進んだ電圧ＥA1を、基準に選ぶ。 このようにすると、検出装置の接続する線路（相および区間）で地絡事故が発 生した場合、接地線電流（電流センサにより取り出す電流）の位相は、基準電圧 ＥA1に対して±45度の範囲内にある。

【００１０】 なお、他の相および他の区間で地絡事故が発生した場合の接地線電流の位相は 、基準電圧ＥA1に対して±90度以上になる。 このことを利用して、地絡事故の発生が、検出装置の接続する線路（相および 区間）であるか、あるいは他の線路（相および区間）であるか、を区別できる。

【００１１】 相電圧より45度進んだ電圧ＥA1を得るには、次のようにする。 図６のように、接続体１０の検電ポイント２２にＣとＲを並列に接続する。 Ｃ0は検電ポイント２２と接続体１０内の導体間の静電容量である。 一般に、（１／ωＣ0）＞＞Ｚで、充電電流ｉはＥAに対して90度進みである。 ここで、Ｒ＝１／ωＣととすれば、ＥA1はＥAより45度進んだ電圧になる。

【００１２】 ［地絡検出器８０の動作］ １）上記のように、相電圧より45度進んだ電圧を基準電圧に選び、接地線電流 と前記基準電圧との位相差が±45度の範囲内のときだけ、位相信号Ｅ1を出力す るようにすると、検出装置の接続する線路に、地絡事故が発生したときこの信号 が出ることになる。

【００１３】 ２）電流センサにより取り出した電流の値が、所定の値以上の場合だけ電流信 号Ｅ2を出力するようにすると、地絡事故が発生したときだけ、この信号が出る 。

【００１４】 ３）上記の位相信号Ｅ1は、地絡事故だけでなく、外部ノイズ等によっても出 ることがあるし、また信号Ｅ2は、検出装置の接続する線路以外の線路に地絡事 故が発生したときにも出る。 しかし、これらの電流信号Ｅ2と前記位相信号Ｅ1とをＡＮＤ回路６６に入力さ せると、検出装置の接続する線路に地絡事故が発生したときだけ、事故信号Ｆが 出る。

【００１５】 ［具体例］ 図７において、 ３０は位相調整回路である。 上記のようにＲＣ回路３２により基準電圧ＥA1を作り、かつ次段の飽和型アン プ３４の入力に適した電圧に分圧する。 飽和型アンプ３４で基準電圧ＥA1を方形波とし、さらにクランプおよびリミッ ト回路３６により波高値が一定の基準電圧パルスＡ1にする（図８）。

【００１６】 接続体１０の接地線２４に電流センサ４０（たとえばＣＴ）を取付け、これで 接地線電流Ｉを取り出し（電圧として取り出される）、それを分圧回路４２によ り適当な値にし、飽和型アンプ４４とクランプおよびリミット回路４６により波 高値が一定のパルスＡ2（接地線電流に対応する）にする（図８）。

【００１７】 ４８は位相照合回路である。 上記の基準電圧パルスＡ1とパルスＡ2をＡＮＤ回路５０通し、両者の重なった 部分Ｂを取り出す（図８）。この場合、両者の重なる時間は、両者の位相差が0 度のとき最大となり、180度のときゼロとなる。 これをローパスフィルタ５２を通すと、得られる交流波形Ｃ（図８）の波高値 は、位相差が0度のとき最大となり、180度のとき0（Ｖ）となる。 次にコンパレータ５４で波高値を設定することにより、その出力Ｄ（図８）の 有無は、位相差で決まることになる。 そこで、上記のように、基準電圧パルスＡ1と電流パルスＡ2の位相差が±45度 の範囲内だけ、出力Ｄが出るようにコンパレータ５４の波高値を設定しておく。 この出力Ｄをワンショットマルチバイブレータ５６で波形整形して、位相信号 Ｅ1とする（図８）。

【００１８】 ５８は地絡電流検出回路である。 上記のように接地線電流Ｉを電流センサ４０，分圧回路４２により適当な電圧 にしたものを、電流入力アンプ６０で増幅し、コンパレータ６２を通す。 アンプ６０で増幅した交流電圧は、接地線電流に比例する。接地線２４には、 常時流れる充電電流、外来ノイズに基づく電流、地絡事故時の電流などが流れる 。 地絡事故電流は、その他の電流に比べて大きい。そこで、コンパレータ６２の 設定値を適当にして、地絡事故時の電流だけ通すようにする。 コンパレータ６２の出力信号を上記同様にワンショットマルチバイブレータ６ ４で波形整形して電流信号Ｅ2とする（図８）。

【００１９】 ６６はＡＮＤ回路である。 上記の位相信号Ｅ1と電流信号Ｅ2とが同時に入力したときだけ、事故信号Ｆが 出力する（図８）。 これをサイリスタ６８による保持回路でホールドし、リレー７０等で事故標示 Ｇを出す（図８）。

【００２０】

【本考案の作用】

（１）接続されているケーブルのすべてについて、前記検電ポイント２２が１個 ずつ設けられており、すべての接続体１０および検電ポイント２２ごとに地絡検 出器８０が設けられているため、接続部で区切られるケーブル区間の両端に地絡 検出器８０が設けられることになる。 （２）そのため、１区間の地絡事故に対して通常は２箇の地絡検出器８０が動作 する。 （３）しかし区間内における地絡点の位置によっては（接続部に非常に接近する とき）、左右どちらか一方となることがある。 （４）同じ相の同じ区間に取り付けられた前記地絡検知器の発信する事故信号の 論理和をとると、何れの場合でも、一つの事故信号を取り出し、事故区間を特定 することができる。

【００２１】

【実施例】

図１（ａ）は発信部、（ｂ）受信部の例である。 この例は、直線接続部だけの場合である。 図１（ａ）の１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，−−−−は、直線接続用の検電ポイン ト付き接続体で、これらにより、各接続部を構成している。 １２はケーブル、１６はは導体接続部、２０はケーブル遮蔽層、２２は検電ポ イント２４は接地線を示す。

【００２２】 上記のように、各接続体１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，−−−−にある２箇の検電 ポイント２２と各接地線２４とを利用して地絡検出器８０を構成する。 Ｕ，Ｖ，Ｗの各相について地絡検出器８０が２箇ずつであるから、一つの接続 部について6箇の地絡検出器８０が構成される。 図１（ａ）の各地絡検出器８０に付けてある、たとえばＷA，ＶB，ＵD−−− −などは、それぞれＷ相のＡ区間、Ｖ相のＢ区間、Ｕ相のＤ区間、−−−−に設 けたものであることを示している。 各地絡検出器８０は、それが設けられている検電ポイント付き接続体１０また はケーブル１２の地絡だけを検出する。

【００２３】 ８２は発振器で、各地絡検出器８０が事故信号を出したとき、これにより、そ れぞれ異なる固有の周波数（ｆ1〜ｆ6の6種とし、これを地絡検出器８０のアド レスとする）を駆動発振する。 なお、事故のない正常時には、どの周波数の信号も発振されない。 ８４はミキサーで、上記ｆ1〜ｆ6の6種の出力をまとめて一つの信号にする。 各ミキサ８４の出力をＥ／Ｏ変換器８６で光信号に変換し、光フアイバ８８に より、受信部へ送る。

【００２４】 受信部においては、図１（ｂ）のように、送られてきた光信号をＯ／Ｅ変換器 ９０により電気信号に変換する。 ９２はフィルタで、Ｆ1〜Ｆ6の6箇からなり、それぞれ上記発信部の6箇の発振 器８２の周波数ｆ1〜ｆ6に同調する。これらにより、再び6種類の電気信号（事 故信号）に区分する。 それから、上記のように、同じ相の同じ区間に取り付けられた地絡検知器の発 信する事故信号、たとえばチャンネル＃２のＦ1のフィルタ９２を通した信号と チャンネル＃３のＦ4のフィルタ９２を通した信号を、ＯＲ回路９４により論理 和をとる。 そして、その結果を地絡事故標示器９６に標示させる。 なお、図１（ａ）の９８は配電用変電所を示す。

【００２５】 たとえば、図１（ａ）のＰ点（Ｕ相のＢ区）で地絡事故が発生したとすると、 次のようになる。 接続体１０Ａの右側の検電ポイント２２につながるＵBの地絡検出器８０が事 故信号を出す。そして、ｆ1の周波数の信号だけが（その他の地絡検出器８０か ら事故信号は出ない）光信号に変換され、チャンネル＃２の光フアイバ８８を通 って受信部に送られ、電気信号に変換され、Ｆ1のフィルタ９２を通ってＯＲ回 路９４に入る。 またこれと同時に、検電ポイント付き接続体１０Ｂの左側の検電ポイント２２ につながるＵBの地絡検出器８０も事故信号を出す。そして、ｆ4の周波数の信号 だけが光信号に変換され、チャンネル＃３の光フアイバ８８を通って受信部に送 られ、電気信号に変換され、Ｆ4のフィルタ９２を通って、上記と同じＯＲ回路 ９４に入る。 その結果、Ｂ区間監視用のＵ相の地絡事故標示器９６だけが、事故を標示する 。

【００２６】 なお、事故点Ｐが、たとえば変電所寄りの接続体１０Ａに極めて接近（あるい は接続体１０Ａ内）場合などのとき、接続体１０Ａの検電ポイント２２につなが る地絡検出器８０ＵBだけが事故信号を出し、接続体１０Ｂの左側の検電ポイン ト２２につながる地絡検出器８０ＵBは事故信号を出さないことも考えられる。 しかし、そのような場合も、チャンネル＃２につながるＯＲ回路９４が動 作するから、Ｂ区間監視用のＵ相の地絡事故標示器９６が事故を標示する。

【００２７】 以上は直線接続部だけの場合について説明した。しかし、分岐接続部および終 端接続部の場合も、同様に処理することにより、事故区間を検出することができ る。

【００２８】

【考案の効果】

（１）現在使われている検電ポイント付き接続体の検電ポイントを利用し、電流 センサを付加するだけの、形が小さく、低価格の、取付け容易な地絡検出器を利 用するので、装置を構成する作業も困難でなく、全体の価格も高くならない。 （２）接続されているケーブルのすべてについて１個ずつ設けられている検電ポ イントごとに、地絡検出器が設けられているので、上記のように、事故発生と同 時に、その相、区間を特定することができる。 （３）同じ相の同じ区間に取り付けられた地絡検知器の発信する事故信号の論理 和をとるので、区間内における地絡点の位置によって左右どちらか一方の検出器 だけが動作したときも、間違いなく、事故点を標示する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例のシステム図で、（ａ）発信
部、（ｂ）は受信部のものを示す。

【図２】本考案のケーブル線路に用いられている検電ポ
イント付き接続体の説明図。

【図３】地絡検出器の説明図。

【図４】地絡電流の位相の説明図。

【図５】地絡電流の位相と基準電圧との関係の説明図。

【図６】基準電圧を得るための回路の説明図。

【図７】地絡検出器の回路図。

【図８】図７の回路の各所における信号波形の説明図。

【符号の説明】

１０ 検電ポイント付き接続体 １２ ケーブル １４ ケーブル導体 １６ 導体接続子 １８ 絶縁体 ２０ ケーブル遮蔽層 ２２ 検電ポイント ２４ 接地線 ３０ 位相調整回路 ３２ ＲＣ回路 ３４，４４ 飽和型アンプ ３６，４６ クランプおよびリミット回路 ４０ 電流センサ ４２ 分圧回路 ４８ 位相照合回路 ５０，６６ ＡＮＤ回路 ５２ ローパスフィルタ ５４，６２ コンパレータ ５６，６４ ワンショットマルチバイブレータ ５８ 地絡電流検出回路 ６０ 電流入力アンプ ６８ サイリスタ ７０ リレー ８０ 地絡検出器 ８２ 発振器 ８４ ミキサ ８６ Ｅ／Ｏ変換器 ８８ 光フアイバ ９０ Ｏ／Ｅ変換器 ９２ フィルタ ９４ ＯＲ回路 ９６ 地絡事故標示器 ９８ 配電用変電所

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 【請求項１】 検電ポイント付き接続体により接続さ
   れ、かつ当該接続体により接続されているケーブルのす
   べてについて、前記検電ポイントが１個ずつ設けられて
   いるケーブル線路であって、 すべての前記接続体および検電ポイントごとに、下記の
   地絡検出器、すなわち、当該検電ポイントから取り出し
   た電圧を処理して、配電線の相電圧に対して所定角度だ
   け進んだ基準電圧を作る位相調整回路と、前記接続体の
   接地線に取り付けた電流センサにより取り出した電流と
   前記基準電圧との位相差が所定の範囲内のときだけ、位
   相信号を出力する位相照合回路と、前記電流センサによ
   り取り出した電流の値が、所定の値以上の場合だけ電流
   信号を出力する地絡電流検出回路と、 前記位相信号と電流信号とが同時に入力した時だけ、事
   故信号を出力するＡＮＤ回路、とにより構成される地絡
   検出器を取付け、 同じ相の同じ区間に取り付けた前記地絡検知器の発信す
   る事故信号の論理和をとるようにした、電力ケーブル線
   路の地絡区間検知装置。