JPH071297B2 - 高圧配電線路の故障点標定方法 - Google Patents

高圧配電線路の故障点標定方法

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JPH071297B2
JPH071297B2 JP33994890A JP33994890A JPH071297B2 JP H071297 B2 JPH071297 B2 JP H071297B2 JP 33994890 A JP33994890 A JP 33994890A JP 33994890 A JP33994890 A JP 33994890A JP H071297 B2 JPH071297 B2 JP H071297B2
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【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、鉄道等における単相二線式高圧配電線路や三
相高圧配電線路において一線地絡事故を起した場合、送
電側から地絡点までの距離を標定するいわゆる地絡故障
点標定方法に関する。
従来の技術 従来の地絡故障点標定方法として本出願人は先に特開昭
59−230176号公報において提案した。この提案方法は、
高圧配電線路に地絡故障が起った際、高圧配電線路の末
端を短絡すると共に、線路の送電側と大地との間に標定
用交流電圧を印加し、この電圧と、この電圧印加によっ
て配電線路各線に流れる電流とから各線の有効電力を測
定し、全ての配電線の有効電力の和と、健全線だけの有
効電力比から地絡故障点の標定を行うものである。この
場合、各配電線の有効電力は配電線に流れる電流と比例
関係にあるので、有効電力の比又は電流の比のいずれで
も地絡故障点標定を行うことができる。
第5図は単相二線式高圧配電線路において、地絡故障を
起した場合の標定原理を示す図である。図においては、
配電線A、Bのうちの一方BのX点で地絡が起ったと
し、配電線の末端を短絡すると共に、送電側に標定用交
流電源を接続している。今、配電線路の全長をD、送電
側から地絡点までの距離をl、全ての配電線に流れる電
流をiO(=iA+iB)、健全線Aの電流をiAとすると、次
式が成り立つ。
この式において、Dは既知数なので、iA・iOを測定する
ことにより、送電側からの地絡点Xまでの距離を標定す
ることができる。
発明が解決しようとする課題 ところで、上記標定方法によれば、単にiOとiAを検出す
るだけで、簡単な計算により地絡故障点の標定が行える
等多くのメリットをもたらすものであるが、反面、配電
線A、Bのいずれかに並行して他系統の配電線(不図
示)があって、そこから標定用交流電源と同一周波数又
は整数倍の周波数の誘導電流が、前記配電線に流れた場
合には、上記従来方法では標定点に誤差を生じるという
課題がある。
第6図はそのことを示す図である。図中、iMは他の配電
線からの誘導電流が、2つの配電線A、Bにわたってル
ープ状に流れている。このループ電流iMのために健全線
Aの変流器CTで検出される電流はiA′(=iA+iA)とな
る。その結果、標定動作は、 となり、真の地絡故障点とは異なる点を地絡故障点と標
定することとなる。この標定誤差は、誘導電流iMの値が
大きくなればそれに応じて大きくなる。
尚、図では誘導電流iMが健全線AにおいてiAと加算され
る方向に流れるよう描いているが、誘導電流によっては
逆方向に流れるものもあり、その場合の誤差は真の地絡
故障点より近距離のところで地絡したように生じること
となる。
更に、交流き電回路と併架する場合においては誘導電流
が標定用電源側にも流れることもあり、その場合にも標
定誤差を生じるものである。
本発明は以上の点に鑑み、たとえ標定中に誘導電流が生
じたとしてもその影響を効果的に相殺し、誤差なく地絡
故障点の標定を行うことのできる新規な標定方法を提供
することを目的としている。
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高圧配電線路に地絡故
障が起った際、高圧配電線路の末端を短絡すると共に、
線路の送電側を一括して大地との間に標定用交流電圧を
印加し、この電圧によって各配電線路に流れる電流の総
和と健全線に流れる電流の値から地絡故障点の標定を行
う高圧配電線路の地絡故障点標定方法において、前記標
定用交流電圧の極性を反転する手段を設け、各配電線路
に流れる電流の総和及び健全線に流れる電流として、前
記交流電圧の極性反転前の電流と極性反転後の電流のベ
クトル差を用いることを特徴としている。
又、本発明は高圧配電線に地絡故障が起った際、高圧配
電線の末端を短絡すると共に、配電線の送電側を一括し
て大地間に標定用交流電圧を印加し、この電圧と、この
電圧の印加によって配電線各線に流れる電流とから各線
の有効電力を測定し、全ての配電線の有効電力の和と健
全線の有効電力の比から地絡故障点標定を行う標定方法
において、前記標定用交流電圧の極性を反転する手段を
設けると共に、各配電線に流れる電流の総和として及び
健全線に流れる電流として、前記交流電圧の極性反転前
の電流と極性反転後の電流のベクトル差を用いることを
特徴としている。
作用 短時間に標定を行うと、誘導電流iMの値は変化しない。
一方、標定用交流電源から各配電線に流れる電流は、標
定用交流電源の極性反転前後で極性が反転する。今、誘
導電流をiM、標定用交流電源から配電線(健全線)に流
入する電流をiAとすると、電源の極性反転前に健全線に
挿入した変流器で測定される電流iA′は(iA+iM)であ
り、極性反転後の電流iA″は(−iA+iM)である。この
2つの電流のベクトル差(iA′−iA″)は、(iA+iM
−(−iA+iM)=2iAとなり、誘導電流iMを含まない電
流となる。
第4図はこのことを説明する波形図である。図(イ)は
iAが極性反転の前後で変化することを示している。図
(ロ)は誘導電流波形であり、この波形は極性反転の前
後で変化しない。図(ハ)は、健全線Aの変流器で測定
される電流であり、図(イ)のiAと図(ロ)のiMを合成
した電流である。図(ハ)から極性反転の前後で合成電
流は大きさ及び極性が変化しているのがわかる。図
(ニ)は、図(ハ)の極性反転後のiA″を180°シフト
した状態を示している。図(ホ)は図(ハ)のiA′と図
(ニ)の−iA″を合成(iA′−iA″)した電流である。
この図からわかるように、iA′−iA″は図(イ)のiA
2倍の波高値をもつ電流となっている。この場合、誘導
電流iMはiA′−iA″の演算処理によって相殺されるの
で、図(ホ)の電流には誘導電流は含まれていない。
同様に、標定用交流電源が接続された共通線に流れる電
流(全ての配電線に流れる電流の総和に等しい)に誘導
電流が混入していたとしても極性反転前後の電流のベク
トル差をとれば、共通線に流れる電流から誘導電流分を
除去することができる。
従って、健全線の電流及び全ての配電線の電流の、極性
反転前後におけるベクトル差を求めて、各ベクトル差の
比を取ることにより、誘導電流成分を含まない形態で地
絡故障点の標定を行うことができる。
又、前記電流のベクトル差と標定電源の電圧の内積によ
って得られる有効電力の比においても誘導電流の影響を
除去して正確な地絡故障点標定が行える。
実施例 第1図は本発明方法を単相二線式高圧配電線に適用した
例を示している。図中、A、Bは高圧配電線で、送電側
は交流遮断器1が直列に挿入され、末端側は短絡スイッ
チ2(真空開閉器42S)が線路間に接続されている。交
流遮断器1は、地絡事故が発生するとそれを検出する図
示しない接地保護継電器からのトリップ信号によって遮
断される。短絡スイッチ2は地絡事故発生後に適当な手
段によって閉路され、末端の配電線A、Bを短絡する。
前記交流遮断器1の近くの高圧配電線A、Bには、標定
電流供給線3 4が接続されている。この供給線3、4の途中には真空
開閉器42Dが挿入され、供給線3、4の他端は一本の共
通線5に接続されている。前記真空開閉器42Dは制御リ
レー部6からの指示によってオン動作するし、真空開閉
器42Dと42Sは時間を同じにして制御される。
前記共通線5には対地との間に標定用電源回路7が接続
されている。
標定用電流回路7は、AC200Vの交流電源(図外)と、電
磁開閉器MS、制御抵抗R、サイリスタSCR1、2及び昇圧
トランスTから成っている。電磁開閉器MSは制御リレー
部6からの信号によって投入される。制御抵抗Rは、標
定時に高圧配電線A、Bに定電流を供給するための抵抗
である。サイリスタSCR1、2は標定用電源AC200Vを高圧
配電線A、Bに所定のタイミングで極性反転して印加す
るための回路で、極性反転のタイミングは制御リレー部
6からの信号によってなされる。昇圧トランスTは、高
圧配電線に対して標定時も通常の送電時と同じ高さの電
圧を印加するために用いられる。この昇圧トランスTの
2次側は共通線5と大地間に接続されている。
共通線5と標定電流供給線3、4とに夫々変流器8、
9、10が設けられ、標定時に流れる電流を検出してい
る。又、昇圧トランスTの2次側には標定用電圧EGを検
出する計器用トランス11が設けられている。これらの変
流器8、9、10計器用トランス11の検出する電流、電圧
及び制御リレー部6から発される標定指令は計測部12に
入力されている。
制御リレー部6は、地絡故障が生じた際、図示しない公
知の検出装置からの指示に基づき作動し、所定のシーケ
ンスで第2図に示すように真空開閉器42D作動信号(図
(ロ))、電磁開閉器MS作動信号(同(ハ))、SCR1、
2ゲート信号(同(ニ)(ホ))、標定指令(同
(ヘ))を出力する。
第2図においては、例えば真空開閉器42D作動信号及び
電磁開閉器MS作動信号は5秒間オン状態を保持する。SC
R1のゲート信号は前記各作動信号と同時にオンし、その
後2秒後にオフに転する。他方、SCR2のゲート信号は、
SCR1のゲート信号のオフエッジと同時にオンし、真空開
閉器42D作動信号のオフと同期してオフする。標定指令
はSCR1のゲート信号のオフエッジと同時にトリガー状の
パルスを発する。第2図(ヘ)の演算データのシーケン
スは計測部12のものである。尚、図示はしないが、交流
遮断器1のオフ動作は真空開閉器42D作動信号がオンに
転ずる前に完了している。
計測部12はCPUとROM、RAM及び入出力インターフェイス
を用いたハード構成をしており、第3図に示す手順で計
測動作を行う。
次に第3図に基づき計測部12の動作を説明する。先ず、
計測部12は、変流器8、9、10、計測用トランス11を通
じて常時、電流、電圧をモニターしている(#1)。こ
の場合、各電流、電圧は各瞬時においてその時点から少
なくとも5サイクル分過去まで一時的に記憶されてい
る。
このような状態において、制御リレー部6から標定指令
が入力されると(#2)、CPUは標定指令が入力される
前5サイクル分の標定用電流、電圧を取込む(#3)。
続いて、標定指令が入力された後の5サイクル分の標定
用電流、電圧を取込み(#4)、#3で取込んだ電流、
電圧と共に所定の演算を行う(#5)。演算結果は標定
結果として出力される。(#6)。
#5の演算は、次のようにして行われる。
先ず、下記2式の演算を行う。
iA′−iA″ ・・・(3) iB′−iB″ ・・・(4) 地絡事故を起した配電線の電流が健全線の電流に比べて
大きいところから、上記2式の演算値の大きさを比較し
小さい値を選ぶことにより健全線の電流を選択する。
次に、上記の演算で選択した電流(例えば健全線をAと
する)を分子にして下記の演算を行ない標定演算を終了
する。
ここで、iO′、iA′、iB′は極性反転前の共通線5、高
圧配電線A、Bに流れる電流、iO″、iA″、iB″は極性
反転後の共通線5、高圧配電線A、Bに流れる電流であ
る。
上記(2)式のうち、地絡故障を生じている配電線(例
えばBとする)に流れる電流iB′、iB″を分子にもって
いる式は演算値がほぼ2であり、一方健全線(例えばA
とする)に流れる電流iA′、iA″を分子にもっている式
の演算値は2よりも小さな値である。従って、上記
(2)式の演算値の大きさを比較し、小さな値を選択す
ることにより、正しい標定を行うことができる。
尚、上記演算を実行することによって、標定値が誘導電
流の影響を受けないことは作用の項で説明したのでここ
での説明は省略する。
上記実施例では、共通線、高圧配電線A、Bに流れる電
流を用いて地絡故障点の標定を行なっているが、各線で
消費される有効電力の比から地絡故障点の標定を行うこ
ともできる。この場合は下記演算式によって行う。
上式においてEGは計器用トランスの検出する電圧であ
る。
各線の有効電力の比を用いて地絡故障点の標定を行う方
法であると、地絡抵抗(地絡点と大地間の抵抗)が零で
なく、有限の抵抗値をもつ場合でも正確に標定できると
いうより大きな効果がある。
尚、実施例では二線式高圧配電線の地絡標定に本発明方
法を適用しているが、三線式高圧配電線の地絡標定に本
発明方法を適用できることは勿論である。
発明の効果 以上説明したように本発明標定方法によれば、標定用電
圧を極性反転して印加し、極性反転前後の健全線に流れ
る電流のベクトル差と全ての配電線に流れる電流のベク
トル差の比、又は前記電流のベクトル差と標定電源電圧
の内積で与えられる有効電力の比から地絡故障点標定を
行うものであるから、他系統の配電線から誘導される電
流の影響を有効に除去し、正確に地絡点の標定を行うこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明方法の一適用である高圧配電線標定装置
を示す図、第2図は各部の動作シーケンスを示す図、第
3図は計測部の行う動作を示すフローチャート、第4図
は本発明方法の原理を示す波形図、第5図は従来の標定
方法を説明する図、第6図はその問題点を説明する図で
ある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 秀昭 大阪府箕面市瀬川4丁目4番10号 津田電 気計器株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】高圧配電線路に地絡故障が起った際、高圧
    配電線路の末端を短絡すると共に、線路の送電側と大地
    との間に標定用交流電圧を印加し、この電圧によって各
    配電線路に流れる電流の総和と健全線に流れる電流の値
    から地絡点の標定を行う高圧配電線路の地絡故障点標定
    方法において、 前記標定用交流電圧の極性を反転する手段を設け、各配
    電線路に流れる電流の総和として及び健全線に流れる電
    流として、前記交流電圧の極性反転前の電流と極性反転
    後の電流のベクトル差を用いることを特徴とする高圧配
    電線路の地絡故障点標定方法。
  2. 【請求項2】高圧配電線に地絡故障が起った際、高圧配
    電線の末端を短絡すると共に、配電線の送電側と大地間
    に標定用交流電圧を印加し、この電圧と、この電圧の印
    加によって配電線各線に流れる電流とから各線の有効電
    力を測定し、全ての配電線の有効電力の和と健全線の有
    効電力の比から地絡故障点標定を行う標定方法におい
    て、 前記標定用交流電圧の極性を反転する手段を設けると共
    に、各配電線に流れる電流の総和として及び健全線に流
    れる電流として、前記交流電圧の極性反転前の電流と極
    性反転後の電流のベクトル差を用いることを特徴とする
    高圧配電線の地絡故障点標定方法。
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