JPH0678453A

JPH0678453A - 地絡区間検出装置

Info

Publication number: JPH0678453A
Application number: JP22614192A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Kumegawa; 宏久米川
Original assignee: Nissin Electric Co Ltd
Current assignee: Nissin Electric Co Ltd
Priority date: 1992-08-25
Filing date: 1992-08-25
Publication date: 1994-03-18

Abstract

(57)【要約】【目的】地絡方向を判定する場合、各線電流を測定する
３つの電流センサの出力に基づいて零相電流を算出し、
各線電圧を測定する３つの電圧センサの出力に基づいて
零相電圧を算出し、零相電流と零相電圧との位相差を算
出することにより地絡方向を検出していたが、電圧セン
サは高価であり、端末局は各配電線に多数設置されるこ
とを考えると、電圧センサが不要になれば好ましい。【構成】親局２は、同期パルス信号を生成し、各端末局
７a1，７a2，・・・・，７b1，７b2，・・・・に送信する。各端
末局は、親局２から送られてきた同期パルス信号に基づ
き、基準位相を作り、この基準位相を零相電流の位相と
比較し地絡方向を判定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、配電線の各所に設けら
れた端末局において各相電流を測定することにより零相
電流を算出し、これと親局から送信される同期パルスと
を用いて地絡区間を検出する地絡区間検出装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】配電線は、１つの変電所から複数の需要
家までの間に設置される複数の電線路であり、各配電線
には、遮断器と、一定区間ごとに開閉器が設けられてい
る。配電線の途中で地絡等の事故が起こると、遮断器が
開路され、それに応じて開閉器も開路され、配電線及び
需要家が保護されるが、地絡故障の原因を究明し地絡区
間以外に電力の供給を行うために地絡区間を判定するこ
とが重要となる。

【０００３】そこで、従来では、配電線の一定区間ごと
に端末局（開閉器と同じ場所であってもなくてもよい。
また、開閉器の数と一致していなくてもよい）を設けて
いた。この端末局は、各線電流を測定する３つの電流セ
ンサと、各線電圧を測定する３つの電圧センサとを有
し、３つの電流センサの出力に基づいて零相電流を算出
し、３つの電圧センサの出力に基づいて零相電圧を算出
し、零相電流と零相電圧との位相差を算出することによ
り、地絡方向の情報を収集して、親局に送信していた。
親局は、変電所の方向に地絡を検出した端末局と、負荷
の存在する方向に地絡を検出した端末局との間の区間を
地絡区間であると判定していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記端末局には、零相
電圧を求めるための３つの電圧センサが必要であるが、
通常これらの電圧センサには、変圧器（ＰＴ）が使用さ
れる。ＰＴは高価であり、端末局は各配電線に多数設置
されることを考えると、電圧センサがなくてもよいよう
にすることが好ましい。

【０００５】そこで、本発明の目的は、上述の技術的課
題を解決し、電圧センサを必要としないで地絡区間を検
出することのできる地絡区間検出装置を提供することで
ある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めの請求項１記載の地絡区間検出装置は、配電線に端末
局を配置し、前記端末局との間でデータを送受信するた
めの親局を配置し、親局には、同期パルス信号を生成す
る手段と、この同期パルス信号を送信する手段と、端末
局からのデータ信号を受信する手段とが設けられ、端末
局には、配電線の各相の電流を検出する電流センサと、
検出された各相の電流により零相電流を算出する手段
と、親局からの同期パルスを受信することにより基準位
相を決定し零相電流の位相との比較をして地絡方向を判
定する手段と、判定された地絡方向情報を親局に送信す
る手段とが設けられているものである。

【０００７】

【作用】前記の構成によれば、親局は、同期パルス信号
を生成し、端末局に送信するので、端末局は、親局から
送られてきた同期パルス信号に基づき、基準位相を作
り、この基準位相を零相電流の位相と比較し地絡方向を
判定することができる。親局では、各端末局から送られ
てくる地絡方向の情報を基にして、地絡区間の判定をす
ることができる。

【０００８】

【実施例】以下実施例を示す添付図面によって詳細に説
明する。図２は配電系統図である。変電所１には、変圧
器１１が備えられており、変圧器１１により６．６ｋＶ
に降圧された電力が開閉器３ａ，３ｂ，・・・・を通して配
電線４ａ，４ｂ，・・・・に供給される。配電線４ａ，４
ｂ，・・・・には、需要家に対して電力を分配するための変
圧器５a1，５a2，・・・・，５b1，５b2，・・・・が接続され、
各変圧器５a1，５a2，・・・・，５b1，５b2，・・・・の近傍に
は、開閉器８a1，８a2，・・・・，８b1，８b2，・・・・と、端
末局７a1，７a2，・・・・，７b1，７b2，・・・・が設けられて
いる。

【０００９】各端末局７a1，７a2，・・・・，７b1，７b2，
・・・・（代表するときは番号“７”を用いる）はすべて同
じ構成を有する。図１は、１つの端末局７の構成を示し
ている。端末局７は、各相電流Ｉａ，Ｉｂ，Ｉｃをベク
トル加算して零相電流Ｉ₀を算出する加算回路７１、基
本周波数（５０または６０Ｈｚ）のみを取り出すフィル
ター回路７２、サンプルホールド回路７３、Ａ／Ｄ変換
回路７４、同期パルス信号（後述）を用いて零相電流Ｉ
₀の位相を算出する処理回路７５、位相情報に当該端末
局のアドレスを付加する端末局アドレス付加回路７７、
親局から送られてくる情報に含まれているアドレスが自
局のものかどうかを判定する端末局アドレス判定回路７
９、開閉器８にトリップ指令を出すトリップ指令回路８
０及び親局２との間で通信制御を行う入出力回路７８を
有している。

【００１０】親局２は、光、無線、赤外線などの媒体を
通して端末局７との間でデータ通信を行うものであり、
図３に示すように、同期パルスを発生する時計２１と、
端末局アドレス付加回路２２と、補正回路２３と、端末
局７との間で通信制御を行う入出力回路２４と、端末局
アドレス判定回路２５と、位相情報判定回路２６と、ト
リップ指令回路２７とを有している。

【００１１】親局２が送信するデータは、同期パルス信
号である。この同期パルス信号は周波数は、必ずしも６
０Ｈｚに限定されるものではなく、その整数分の１の周
波数であってもよい。例えば１秒に１回発生するもので
あってもよく、１時間に１回発生するものであってもよ
い。要するに、この同期パルス信号に基づいて端末局７
で零相電流Ｉ₀の位相を正確に評価できるものであれば
よい。

【００１２】端末局アドレス付加回路２２は、同期パル
ス信号に、各端末局のアドレスを付加する。なお、各端
末局７に同期パルス信号が到達する時間が異なるので、
親局と各端末局との間の伝送遅れを補正する必要があ
る。そこで補正回路２３は、各端末局の位置と伝送路長
により予測される遅れ時間を記憶し、各信号にこの遅れ
時間を補償する遅延を与える。

【００１３】なお、補正の方法はこれに限られるもので
はなく、例えば最初のシステム立ち上げのときに補正パ
ルスを親局から各端末局宛に発信し、端末局は直ちにパ
ルスを返信するようにし、親局でこれを受信したとき、
発信から受信までの時間を２で割った時間を補正時間と
してもよい。この方法は、定期的（例えば毎日の所定時
刻）に行うことが望ましい。

【００１４】入出力回路２４は、各端末局宛の同期パル
ス信号を発送する。次に図１を参照して、端末局の入出
力回路７８が親局からの同期パルス信号を受け取ると、
端末局アドレス判定回路７９は、自局宛の同期パルス信
号であるかどうかを判定する。自局宛であると判定され
れば、同期パルス信号を処理回路７５に与える。同期パ
ルス信号は前述のように補正されているので、これによ
りすべての端末局は演算開始時点を合わせることができ
る。

【００１５】処理回路７５は親局２から送られてきた同
期パルス信号に基づいて、基準位相を決定し、零相電流
Ｉ₀の位相とこの基準位相とを比較する。従来では、零
相電圧Ｖ₀を測定してそれと零相電流Ｉ₀との位相差を
求めていたが、零相電圧Ｖ₀に代えて、親局２から送信
された同期パルス信号を用いて位相差を求めるので、零
相電圧Ｖ₀の測定手段は不要となる。

【００１６】位相の判定方法は、例えばディジタルフィ
ルタリングの手法を用いることができる。この手法は、
入力波形にｓｉｎ関数、ｃｏｓ関数をそれぞれ乗じ、フ
ーリエ積分することにより実部の定数ａ₁，虚部の定数
ｂ₁を求め、これにより位相φを φ＝ｔａｎ^-1（ａ₁／ｂ₁）によって求めるものである。

【００１７】端末局アドレス付加回路７７は、位相比較
結果に自局のアドレス情報を付し、入出力回路７８に与
える。入出力回路７８はこの情報を親局２に送信する。
このようにして各端末局７で求められた位相差情報は、
それぞれ親局２に送信される。親局２において、端末局
アドレス判定回路２５は各端末局の位相差情報を分離す
る。位相情報判定回路２６は、各端末局７から受け取っ
た位相差情報に基づき、どの区間において地絡があった
のかを判定する。その判定手法は、次のとおりである。

【００１８】図４に示すように配電線に沿って端末局７
a1，７a2，７a3，７a4が配列されている場合を想定す
る。端末局７a2と７a3との間に１線地絡故障が発生した
場合、地絡点より送電側の端末局７a1，７a2から送られ
てくる位相差情報と、地絡点より負荷側の端末局７a3，
７a4から送られてくる位相差情報とは１８０°違ってい
る。したがって、親局２は情報の内容が異なる端末局７
a2と７a3との間で地絡故障が発生していることが分か
る。

【００１９】故障区間が分かると、親局２は、表示や警
報（図示せず）を行う。また、開閉器トリップ指令を出
し、入出力回路２４を通して、該当する端末局に送る。
端末局では、図１に示すように、端末局アドレス判定回
路７９によりトリップ指令を検出すれば、これに基づい
て開閉器をトリップする。以上、実施例に基づき本発明
を説明してきたが、本発明は前記の実施例に限定される
ものではない。例えば、前記実施例では、親局と各端末
局との間の伝送遅れを補正は、親局の補正回路２３にお
いて行っていたので、各端末局の同期パルス信号の受信
タイミングは同時であった。しかし、親局に補正回路２
３を設けないで、端末局に補正回路を設け、正常時の電
流の位相が一定値になるよう補正しておいてもよい。ま
た、前記実施例では、親局２は、定期的に同期パルス信
号を送っていたが、定期的に送ることはせず、配電線の
故障発生を検出したときに同期パルス信号を送って各端
末局のデータを収拾するようにしてもよい。また、前記
実施例では、各端末局は同期パルス信号に基づいて演算
開始時点を合わせていたが、これに限らず、各端末局が
同期パルス信号を受信した時点での位相情報を親局に伝
送し、親局は正常時での各端末局の位相情報を記憶して
おき、この記憶された位相情報との位相差を監視するよ
うにしてもよい。その他本発明の要旨を変更しない範囲
で種々の変更を施すことが可能である。

【００２０】

【発明の効果】以上のように本発明の地絡区間検出装置
によれば、各端末局は、零相電圧を測定しなくとも、親
局から送られてきた同期パルス信号に基づき、基準位相
を作ることができる。端末局では、基準位相と零相電流
の位相とが比較され地絡方向が判定され、親局に送信さ
れるが、前記基準位相は全局間で統一されているので、
親局では、各端末局から送られてくる地絡方向の情報を
基にして、故障区間の正確な判定をすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】端末局の構成図である。

【図２】本発明が適用される配電系統図である。

【図３】親局の構成図である。

【図４】配電線の故障区間の決定方法を説明するための
端末局配置図である。

【符号の説明】

２親局４ａ，４ｂ配電線７a1，７a2，・・・・，７b1，７b2 端末局７１加算回路７５処理回路７６時計７８入出力回路ＣＴ変流器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】配電線に地絡故障が発生した場合に、地絡
区間を検出する地絡区間検出装置であって、配電線に端末局を配置し、前記端末局との間でデータを送受信するための親局を配
置し、親局には、同期パルス信号を生成する手段と、この同期
パルス信号を送信する手段と、端末局からのデータ信号
を受信する手段とが設けられ、端末局には、配電線の各相の電流を検出する電流センサ
と、検出された各相の電流により零相電流を算出する手
段と、親局からの同期パルスを受信することにより基準
位相を決定し、決定された基準位相と零相電流の位相と
の比較をして地絡方向を判定する手段と、判定された地
絡方向情報を親局に送信する手段とが設けられているこ
とを特徴とする地絡区間検出装置。