JPH06253446A - 送配電線の１線断線検出回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 送配電線の１線断線検出回路において、１回
線あるいは２回線の送電構成に関係なく、１線断線事故
を確実に検出できるようにする。 【構成】 送配電線に設けられた変流器の２次回路に、
３相電流の少なくとも１相の電流が所定値以上でること
を検出する第１の要素33，34と、最大の相間電流に対す
る相間電流の比が所定値以下であることを各相毎に検出
する第２の要素37A1，37B1，37C1，38A1，38B1，38C1と
を備えた電流継電器31，32を設け、前記第１の要素の動
作と第２の要素の２相の動作を条件に、送配電線の１線
断線であると判定するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、送配電線を保護する保
護継電装置における送配電線の１線断線検出回路に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】送配電線の保護継電器装置は、通常、送
配電線の短絡事故あるいは地絡事故を検出して、しゃ断
器をしゃ断させる。一方、送配電線の１線断線事故につ
いては、その検出を負荷電流で動作する電流継電器及び
零相電流を検出する過電流継電器により行なう場合があ
る。図４及び図５は従来の保護継電装置における断線検
出回路を示す。図４において第１の電気所の母線７と第
２の電気所の母線８は、夫々の電気所のしゃ断器３及び
５を介して、第１の送電線１で接続される。又、夫々の
電気所の前記とは別のしゃ断器４及び６を介して、第２
の送電線２でも接続される。ここで、第１の電気所に注
目すると、送電線１の電流は変流器11を介して保護継電
装置に導入される。変流器11の２次回路に３相の電流を
検出する電流継電器17を設けた後、２次残留回路を構成
する。２次残留回路には過電流継電器13が接続される。
又、送電線２についても同様に、その電流は変流器12を
介して保護継電装置に導入され、変流器12の２次回路に
３相の電流を検出する電流継電器18を設けた後、２次残
留回路を構成する。２次残留回路には過電流継電器14が
接続される。

【０００３】送電線１の断線検出は図５に示す通り、電
流継電器17の各相毎の出力17A ，17B ，17C を２相アン
ド回路19A ，19B ，19C に接続し、この出力と過電流継
電器13の出力13A をアンド回路29に接続し、オンディレ
イタイマ15を経由して送電線１の１線断線検出を行な
う。又、送電線２についても同様に、電流継電器18の各
相毎の出力18A ，18B ，18C を２相アンド回路20A ，20
B ，20C に接続し、この出力と過電流継電器14の出力14
A をアンド回路30に接続し、オンディレイタイマ16を経
由して送電線２の１線断線検出を行なう。

【０００４】次に前記回路の応動について説明する。母
線７の背後電源９と母線８の背後電源10により、送電線
１の３相には電流Ｉ_a1，Ｉ_b1，Ｉ_c1が流れ、送電線２の
３相には電流Ｉ_a2，Ｉ_b2，Ｉ_c2が夫々流れる。又、変流
器11の２次回路にはその変流比で変換された電流ｉ_a1，
ｉ_b1，ｉ_c1が流れ、２次残留回路には電流３ｉ_o1がが流
れる。又、変流器12の２次回路にも同様に電流ｉ_a2，ｉ
_b2，ｉ_c2が流れ、２次残留回路には電流３ｉ_o2が流れ
る。先ず、送電線に断線事故のない正常な状態において
は、送電線１の３相の電流及び送電線２の３相の電流の
いずれもが平衡している。従って、

【数１】 Ｉ_a1＋Ｉ_b1＋Ｉ_c1＝０ ………………………………(1) Ｉ_a2＋Ｉ_b2＋Ｉ_c2＝０ ………………………………(2) ３ｉ_o1＝ｉ_a1＋ｉ_b1＋ｉ_c1＝０ ………………………(3) ３ｉ_o2＝ｉ_a2＋ｉ_b2＋ｉ_c2＝０ ………………………(4) となり、過電流継電器13の電流３ｉ_o1は零であるため、
その出力13A は発生せず、過電流継電器14の出力14A も
同様に出力を発生せず、送電線１，送電線２とも断線検
出をしない。

【０００５】次に送電線の断線事故として、送電線１の
第１相が断線した場合について図４により説明する。図
４において、Ｐ点は断線事故の発生点を示す。又、図４
の各部の電流に′（ダッシュ）を付して、断線事故後の
同一部分の電流とすると、

【数２】 Ｉ_a1′＝０ ， Ｉ_b1′＝Ｉ_b1 ， Ｉ_c1′＝Ｉ_c1 ………(5) Ｉ_a2′＝Ｉ_a1＋Ｉ_a2 ， Ｉ_b2′＝Ｉ_b2 ， Ｉ_c2′＝Ｉ_c2 …(6) ｉ_a1′＝０ ， ｉ_b1′＝ｉ_b1 ， ｉ_c1′＝ｉ_c1 ………(7) ｉ_a2′＝ｉ_a1＋ｉ_a2 ， ｉ_b2′＝ｉ_b2 ， ｉ_c2′＝ｉ_c2 …(8) ３ｉ_o1′＝ｉ_a1′＋ｉ_b1′＋ｉ_c1′ ………………………(9) ３ｉ_o2′＝ｉ_a2′＋ｉ_b2′＋ｉ_c2′ ………………………(10) (9) 式，(10)式に(7) 式，(8) 式を代入して、 ３ｉ_o1′＝０＋ｉ_b1＋ｉ_c1 ………………………………(11) ３ｉ_o2′＝ｉ_a1＋ｉ_a2＋ｉ_b2＋ｉ_c2 ………………………(12) (3) 式より、 ｉ_b1＋ｉ_c1＝−ｉ_a1 …………………………………………(13) (13)式を(11)式に代入すると、 ３ｉ_o1′＝−ｉ_a1 ……………………………………………(14) (12)式に(4) 式を代入すると、 ３ｉ_o2′＝ｉ_a1 ………………………………………………(15) となる。

【０００６】図５において、電流継電器17の動作値を常
時の電流ｉ_a1，ｉ_b1，ｉ_c1で動作できる値としておけ
ば、電流ｉ_a1′＝０，ｉ_b1′＝ｉ_b1，ｉ_c1′＝ｉ
_c1（(7) 式）により電流継電器17の出力は17B と17C の
み“１”となる。これによりアンド回路19B が成立しオ
ア回路23を介してアンド回路27の一方に“１”が入力さ
れる。又、電流継電器17の出力は17Ａは“０”であるた
め、アンド回路21が成立せずノット回路25の出力は
“１”となる。これによりアンド回路27が成立し、アン
ド回路29の一方に“１”が入力される。過電流継電器13
は電流３ｉ_o1′＝−ｉ_a1（(14)式）を検出し、その出力
13A を発生する。これによりアンド回路29が成立し、オ
ンディレイタイマ15の時限後に送電線１の１線断線を検
出する。

【０００７】又、過電流継電器14は電流３ｉ_o2′＝ｉ_a1
（(15)式）を検出し、その出力14Aを発生するが、電流
ｉ_a2′＝ｉ_a1＋ｉ_a2，ｉ_b2′＝ｉ_b2，ｉ_c2′＝ｉ
_c2（(8) 式）はいずれも電流継電器18の検出電流以上で
あり、その出力は18A ，18B ，18Cとも“１”である。
従って、アンド回路20A ，20B ，20C は成立するが、ア
ンド回路22も成立しノット回路26の出力を“０”とする
ので、アンド回路28は成立せず送電線２の１線断線を検
出することはない。この場合のベクトル関係を図６に示
す。送電線の地絡事故時に不要に１線断線を検出しない
ようオンディレイタイマ15，16を設ける。以下その作用
について説明する。送電線に地絡事故が発生した場合
は、電流３ｉ_o1，３ｉ_o2が発生し過電流継電器13，14が
動作する。又、事故のモードによっては電流継電器17，
18の２相が動作する。これによりアンド回路29，30が成
立する。このため、地絡事故の継続時間以上の時限をも
ったオンディレイタイマ15，16を挿入して、地絡事故時
に不要に１線断線を検出させないように構成する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】以上のような構成の１
線断線検出回路を１回線の系統（１端子電源端，対向端
子負荷端）に適用した場合を図７に示す。先ず、送電線
に断線事故のない正常な状態においては、送電線１の３
相電流は平衡している。従って図５の過電流継電器13の
電流３ｉ_o1は零であるため、その出力13A は発生せず送
電線１の断線検出はしない。次に、送電線１の第１相が
断線した場合には、

【数３】 Ｉ_a1′＝０ ， Ｉ_b1′＝Ｉ_b1 ， Ｉ_c1′＝−Ｉ_b1 ……(16) ｉ_a1′＝０ ， ｉ_b1′＝ｉ_b1 ， ｉ_c1′＝−ｉ_b1 ……(17) (9) 式に(17)式を代入して、 ３ｉo1′＝ｉ_a1′＋ｉ_b1′＋ｉ_c1′＝０＋ｉ_b1−ｉ_b1＝０ …(18) となり、電流ｉ_a1′＝０，ｉ_b1′＝ｉ_b1，ｉ_c1′＝−ｉ
_b1（(17)式）により電流継電器17の出力は17B と17C の
み“１”となる。

【０００９】これによりアンド回路29の一方に“１”が
入力されるが、過電流継電器13は電流３ｉ_o1′＝０（(1
8)式）によりその出力13A が発生しない。従って、アン
ド回路29が成立せず断線検出を行なえない。この場合の
ベクトル関係を図８に示す。ここで、過電流継電器13は
１線断線検出という目的を果たすことができないため、
過電流継電器13の条件を１線断線検出回路よりはずすこ
とも考えられる。この場合、送電線に断線事故のない正
常な状態においても、電流が電流継電器17の動作値付近
にあると不要に１線断線を検出する可能性があるため、
過電流継電器13の条件は必要である。本発明は上記問題
点を解決するためになされたものであり、１回線あるい
は２回線の系統に関係なく、送電線の１線断線事故を確
実に検出し、送電線の運用，保守に役立つような送配電
線の１線断線検出回路を提供することを目的としてい
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は送電線１に接続された変流器の２次回路
に、３相の電流の少なくとも１相の電流が所定値以上で
あることを検出する第１の要素と、最大の相間電流に対
する相間電流の比が所定値以下であることを各相毎に検
出する第２の要素を備えた電流継電器を設け、前記第１
の要素の動作と第２の要素の２相の動作を条件に、送電
線の１線断線と判定する技術的手段を備えるようにし
た。

【作用】断線事故が発生した送電線の変流器２次回路に
おいて、１相のみ電流が減少したことを相間電流の平衡
度を見て検出することにより、零相電流により動作する
過電流継電器を不要とすることができるので、１回線の
系統における１線断線事故を検出することが可能であ
る。

【００１１】

【実施例】以下図面を参照して実施例を説明する。図１
及び図２は本発明による送配電線の断線検出回路の一実
施例である。図１及び図２において、図４及び図５と同
一部分には同一符号を付して説明を省略する。図１及び
図２において、変流器11の２次回路に、３相の電流の少
なくとも１相の電流が所定値以上であることを検出する
第１の要素33と、最大の相間電流に対する相間電流の比
が所定値以下であることを各相毎に検出する第２の要素
37A，37B ，37C を備えた電流継電器31を設ける。同様
に変流器12の２次回路にも、３相の電流の少なくとも１
相の電流が所定値以上であることを検出する第１の要素
34と、最大の相間電流に対する相間電流の比が所定値以
下であることを各相毎に検出する第２の要素38A ，38B
，38C を備えた電流継電器32を設ける。

【００１２】図２において、前記電流継電器31の第１の
要素33の出力33A と第２の要素37A，37B ，37C の出力3
7A1，37B1，37C1は、アンド回路39A ，39B ，39C を介
して２相アンド回路41A ，41B ，41C に接続し、オンデ
ィレイタイマ15を経由して送電線１の１線断線検出を行
なう。又、送電線２についても同様に、電流継電器32の
第１の要素34の出力34A と第２の要素38A ，38B ，38C
の出力38A1，38B1，38C1は、アンド回路40A ，40B ，40
C を介して２相アンド回路42A ，42B ，42C に接続し、
オンディレイタイマ16を経由して送電線２の１線断線検
出を行なう。

【００１３】次に、図１及び図２に示す実施例の応動に
ついて説明する。先ず、送電線に断線事故のない正常な
状態においては、電流ｉ_a1，ｉ_b1，ｉ_c1は共に大きさは
等しく位相差は 120°となっている。従って、相間電流
ｉ_ab1 ，ｉ_bc1 ，ｉ_ca1 も共に大きさが等しくなるた
め、電流継電器31の第２の要素37A ，37B ，37C の出力
37A1，37B1，37C1は発生しない。ここで、電流継電器31
の第１の要素33のｋ₂ は電流の検出感度の設定値であ
り、第２の要素37A ，37B ，37C のｋ₁ は平衡度の検出
感度の設定値で、１以下の数値とする。同様に、電流継
電器32の第２の要素38A ，38B ，38C の出力38A1，38B
1，38C1も発生しない。従って、図２において電流継電
器31，32のアンド回路39A ，39B ，39C 及び40A ，40B
，40C 共出力を生ぜず、送電線１，送電線２のいずれ
の断線検出も行なわない。

【００１４】次に、送電線の断線事故として送電線１の
第１相が断線した場合について説明する。この場合の各
部の電流は、従来の技術の説明と同様になるため、図６
の電流のベクトル関係図により説明する。ｉ_ab1 ′，ｉ
_bc1 ′，ｉ_ca1 ′は送電線１、ｉ_ab2 ′，ｉ_bc2 ′，ｉ
_ca2 ′は送電線２の夫々前記断線時の相間電流である。
ベクトル関係図からもわかるように、送電線１について
電流はｉ_bc1 ′＞ｉ_ab1 ′＝ｉ_ca1 ′が成立する。又、
電流継電器31の第１の要素33は電流ｉ_b1′又は電流
ｉ_c1′がｋ₁ レベル以上で動作し、その出力33A を発生
する。第２の要素37A ，37B ，37C の動作判定式を夫
々、

【数４】 とすると、電流ｉ_bc1 ′＞ｉ_ab1 ′＝ｉ_ca1 ′の関係よ
り37A 要素（(19)式），37C 要素（(21)式）が動作し、
その出力37A1，37C1を発生する。従って、アンド回路39
A ，39C が成立してその出力39A1，39C1を発生する。こ
れにより２相アンド回路41C が成立し、オア回路43を介
してオンディレイタイマ15の時限後に送電線１の１線断
線を検出する。

【００１５】又、電流継電器32の第１の要素34は電流ｉ
_a2′，ｉ_b2′，ｉ_c2′のいずれかがｋ₂ レベル以上で動
作し、その出力34A を発生する。第２の要素38A1，38B
，38C との動作判定式を夫々、

【数５】 とすると、電流ｉ_ab2 ′＝ｉ_ca2 ′＞ｉ_bc2 ′の関係よ
り38B 要素（(23)式）のみが動作し、その出力38B1を発
生する。従って、アンド回路40B のみが成立し、その出
力40B1を発生するが、２相アンド回路42A ，42B ，42C
はいずれも成立しないため、送電線２の１線断線を検出
することはない。

【００１６】以上のような構成の１線断線検出回路を１
回線の系統（１端子電源，対向端子負荷端）に適用した
場合を図３に示す。先ず、送電線に断線事故のない正常
な状態においては、送電線１の３相電流は平衡してい
る。電流はｉ_ab1 ，ｉ_bc1 ，ｉ_ca1 となり、電流継電器
31の第２の要素37A ，37B ，37C は、動作判定式（(1
9)，(20)，(21)式）より動作せず、その出力37A1，37B
1，37C1を発生しない。これにより送電線１の断線検出
はしない。次に、送電線１の第１相が断線した場合につ
いて図８の電流ベクトル関係図により説明する。

【００１７】図８から明らかなように、電流はｉ_bc1 ′
＞ｉ_ab1 ′＝ｉ_ca1 ′が成立する。又、電流継電器31の
第１の要素33は電流ｉ_b1′又は電流ｉ_c1′がｋ₂ レベル
以上で動作し、その出力33A を発生する。第２の要素37
A ，37B ，37C は、動作判定式より37A 要素（(19)
式），37C 要素（(21)式）が動作し、その出力37A1，37
C1を発生する。従って、アンド回路39A ，39C とが成立
し、その出力39A1，39C1を発生する。これにより２相ア
ンド回路41C が成立し、オア回路43を介してオンディレ
イタイマ15の時限後に送電線１の１線断線を検出する。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば３
相の電流の少なくとも１相の電流が所定値以上であるこ
とを検出する第１の要素と、最大の相間電流に対する相
間電流の比が所定値以下であることを各相毎に検出する
第２の要素とを備えた電流継電器を設け、前記第１の要
素の動作と第２の要素の２相の動作を条件に断線検出を
行なわせることにより、相間電流の平衡度を見て１線断
線の検出を行なうよう構成したので、零相電流により動
作する過電流継電器が不要となり、１回線の系統におけ
る１線断線事故も確実に検出できる信頼性の高い送電線
の１線断線検出回路を提供できる。このため系統構成に
関係なく信頼性の高い送配電線の１線断線検出情報を得
ることができるので、運用，保守面での効率が向上する
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による送配電線の断線検出回路の一実施
例を示す２回線の系統図。

【図２】判定回路例図。

【図３】本発明による送配電線の断線検出回路の一実施
例を示す１回線の系統図。

【図４】従来の送配電線の断線検出回路を示す２回線の
系統図。

【図５】判定回路例図。

【図６】２回線系統の送電線１の第１相に断線事故が発
生した場合の電流ベクトル関係図。

【図７】従来の送配電線の断線検出回路を示す１回線の
系統図。

【図８】１回線の系統の送電線の第１相に断線事故が発
生した場合の電流ベクトル関係図。

【符号の説明】

１，２ 送電線 ３，４，５，６ しゃ断器 ７，８ 母線 ９，10 電源 11，12 変流器 31，32 電流継電器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 正幸 東京都府中市東芝町１番地 株式会社東芝 府中工場内 (72)発明者 工藤 一彦 東京都港区芝浦一丁目１番１号 株式会社 東芝本社事務所内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 送配電線に設けられた変流器の２次回路
   に、３相電流の少なくとも１相の電流が所定値以上であ
   ることを検出する第１の要素と、最大の相間電流に対す
   る相間電流の比が所定値以下であることを各相毎に検出
   する第２の要素と、前記第１の要素の動作と第２の要素
   の２相の動作を条件に、送配電線の１線断線であると判
   定する第３の要素とを具備することを特徴とする送配電
   線の１線断線検出回路。