JPH0894698A - 中性点非接地高圧配電系統における間欠弧光地絡区間標定方法及びその標定システム - Google Patents

中性点非接地高圧配電系統における間欠弧光地絡区間標定方法及びその標定システム

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JPH0894698A
JPH0894698A JP6231333A JP23133394A JPH0894698A JP H0894698 A JPH0894698 A JP H0894698A JP 6231333 A JP6231333 A JP 6231333A JP 23133394 A JP23133394 A JP 23133394A JP H0894698 A JPH0894698 A JP H0894698A
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Koshiro Iwatani
高四郎 岩谷
Takashi Nakatsuka
俊 中塚
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Tohoku Electric Power Co Inc
東北電力株式会社
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    • Y04S10/52Outage or fault management, e.g. fault detection or location

Abstract

(57)【要約】 【目的】 間欠弧光地絡発生時に、その地絡発生区間を
容易かつ速やかに特定できるようにする。 【構成】 中性点非接地高圧配電系統中に間隔を置いて
多数の測定点(S01〜S24)を設定して、そこにそ
れぞれ高周波地絡電流を検出する電流検出器7を設置す
る。そして、その各電流検出器7による検出信号を光ケ
ーブル8を介して標定装置9に伝達する。標定装置9
は、その各測定点からの検出信号に基づいて、各測定点
を流れる高周波地絡電流の周波数を判別し、それぞれ隣
接する2つの測定点の高周波地絡電流の周波数の差を検
出し、その差によって間欠弧光地絡電流が該2つの測定
点間内に流入しているか否かを各隣接する2つの測定点
ごとに標定する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、中性点非接地高圧配
電系統において、鳥獣害,樹木の接触,がいしの劣化や
絶縁劣化等による永久事故予兆現象が引き起こす間欠弧
光(アーク)地絡が発生した際に、その発生区間を容易
にかつ速やかに特定できるようにするための間欠弧光地
絡区間標定方法及びその標定システムに関する。
【0002】
【従来の技術】送配電線の地絡事故には、永久完全事故
の他に間欠弧光地絡という地絡事故がある。たとえば、
何らかの原因で碍子にフラッシオーバが起こったり、あ
るいは電線の絶縁不良などにより不完全地絡をしてフラ
ッシオーバする。このような場合にアークを通じて地絡
することになるのであるが、このアーク電流は、アーク
の状態によって一時的にあるいは永久的に消弧する。永
久的に消弧する場合は問題ないのであるが、一時的に消
弧する場合は再度アークが発生することを意味し、この
場合には完全地絡の場合に比べて更に高い異常電圧が発
生する。これが間欠弧光地絡の現象である。
【0003】間欠弧光地絡は、間欠的な衝撃波を生じる
ので、もし変圧器などの固有振動数と一致するような高
周波であれば共振を起こす恐れがある。また、電圧上昇
のため線路およびこれに接続された機器の絶縁を破壊す
ることもあるため、非常に危険である。
【0004】わが国の高圧配電系統の大部分は中性点非
接地系統であり、1線地絡電流の値が小さく、そのため
に完全な地絡に至る前に上述の間欠弧光地絡を繰り返す
現象が多く見られる。そのため、無停電もしくは可能な
限り停電を少なくして故障点を除去するには、この間欠
弧光地絡地点を早期に発見することが必要である。
【0005】永久地絡が発生した場合には、変電所に設
置された零相電圧(V0)と零相電流(I0)の検出によ
り、一時的に変電所の遮断器を開放し、電源側の自動開
閉器から順に再投入(再閉路)していき、再度遮断器が
開放された時の自動開閉器が存在する区間のみをロック
するようにして、停電区間を最小限に止める方式が一般
的に採られている。
【0006】しかし、この方式を間欠弧光地絡が発生し
た場合に適用すると、その現象が数msの瞬間的な地絡
であるため、その発生区間の自動開閉器を再投入したと
きにも再閉路成功となってしまう場合が多く、間欠弧光
地絡区間の特定ができなかった。そのため従来は、間欠
弧光地絡が発生した場合には、それが発生したと推定さ
れる回線を保線要員が目視点検で捜索していた。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、送配電
系統は多数の長い線路からなり、河川や山間部を通って
架設されている線路も多いため、間欠弧光地絡が発生し
た場合の目視点検での発生地点の捜索は極めて困難であ
り、かなりの時間と労力を費やしているのが現状であ
る。
【0008】この発明は、このような間欠弧光地絡発生
時に地絡地点を発見するための困難な捜索作業を大幅に
軽減すること、すなわち間欠弧光地絡の発生区間を人手
によらずに容易かつ速やかに特定できるようにすること
を目的とする。そのための間欠弧光地絡区間標定方法及
びその標定システムを提供する。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、この発明による中性点非接地高圧配電系統の間欠弧
光地絡区間標定方法は、中性点非接地高圧配電系統中に
間隔を置いて多数の測定点を設定し、次の手順で間欠弧
光地絡区間を標定することを特徴とする。 (1)上記各測定点を流れる高周波地絡電流の周波数を監
視する。 (2)その多数の測定点のそれぞれ隣接する2つの測定点
の高周波地絡電流の周波数の差を検出する。 (3)その周波数の差から、間欠弧光地絡電流が該2つの
測定点間内に流入しているか否かを各隣接する2つの測
定点ごとに標定する。
【0010】また、この発明による中性点非接地高圧配
電系統の間欠弧光地絡区間標定システムは、中性点非接
地高圧配電系統中に間隔を置いて設定した多数の測定点
にそれぞれ設けられ、該各測定点を流れる高周波地絡電
流を検出する電流検出器と、その各電流検出器によって
検出される信号に基づいて間欠弧光地絡区間を標定する
標定装置と、上記各電流検出器によって検出される信号
をその標定装置へ伝達する検出信号伝達手段とから構成
される。
【0011】そして、上記標定装置が、上記各電流検出
器によって検出される高周波地絡電流の周波数を判別す
る周波数判別手段と、該手段によって判別した各周波数
を記憶する記憶手段と、該記憶手段に記憶した各測定点
に対する周波数からそれぞれ隣接する2つの測定点の高
周波地絡電流の周波数の差を順次検出する周波数差検出
手段と、該手段が検出する周波数の差から、間欠弧光地
絡電流が該2つの測定点間内に流入しているか否かを各
隣接する2つの測定点ごとに標定する間欠弧光地絡区間
標定手段とを備えている。
【0012】
【作用】間欠弧光地絡発生時には、間欠弧光地絡によっ
て形成される電線の対地静電容量および大地を通る地絡
点より負荷側と電源側の2つの閉回路にそれぞれ高周波
地絡電流が流れる。この場合、電源側から地絡点に流れ
込む地絡電流と負荷側から地絡点に流れ込む地絡電流と
は、対地静電容量と電線のインダクタンスおよび抵抗値
により決定される高周波振動電流の周波数主成分に大き
な違いが生じる。この振動周波数をFとすると、対地静
電容量C,電線のインダクタンスLおよび抵抗値Rとの
関係式を数1に示す。
【0013】
【数1】
【0014】ここで、一般の送配電線においては、Rは
〔Ω〕,Lは〔mH〕,Cは〔μF〕の単位であるの
で、1/LC≫(R/2L)2 という関係が成り立
つ。よって、数1の式における(R/2L)2の項は無
視できるので、振動周波数Fは、数2の式で簡略化して
求めることができる。
【0015】
【数2】
【0016】一般に、各回線とも等距離に電線が張り巡
らされている樹枝状の送配電系統は、ある回線に間欠弧
光地絡が発生した場合、発生地点から負荷側の電線のイ
ンダクタンスと対地静電容量は、発生地点から電源側の
すべての電線のインダクタンスと対地静電容量に比べる
と明らかに小さく、負荷側の高周波地絡電流の振動周波
数は、電源側のそれに比べて大きな値(高い周波数)を
とる。
【0017】したがって、中性点非接地高圧配電系統中
に間隔を置いて設定した多数の測定点を流れる高周波地
絡電流の周波数を常時監視し、それぞれ隣接する2つの
測定点の高周波地絡電流の周波数の差を検出すると、そ
の差が予め設定した値を超えたとき、その2つの測定点
間の区間に間欠弧光地絡点が存在することになる。すな
わち、その周波数の差から、間欠弧光地絡電流が該2つ
の測定点間内に流入しているか否かを各隣接する2つの
測定点ごとに標定することにより、間欠弧光地絡の発生
区間を特定することができる。
【0018】この発明による間欠弧光地絡区間標定シス
テムは、中性点非接地高圧配電系統中に間隔を置いて設
定した多数の測定点にそれぞれ設置した電流検出器によ
って、各測定点を流れる高周波地絡電流を検出し、その
各電流検出器によって検出される信号をそれぞれ検出信
号伝達手段によって標定装置へ伝達する。
【0019】そして、上記標定装置は、周波数判別手段
によって各電流検出器により検出される高周波地絡電流
の周波数を判別し、その判別した各周波数を記憶手段に
記憶し、周波数差検出手段によってその記憶した各測定
点の周波数からそれぞれ隣接する2つの測定点の高周波
地絡電流の周波数の差を順次検出し、間欠弧光地絡区間
標定手段がその周波数の差から間欠弧光地絡電流が該2
つの測定点間内に流入しているか否かを各隣接する2つ
の測定点ごとに標定する。それによって、電流検出器が
設置された区間のうちのいずれの区間で間欠弧光地絡が
発生したかを特定することができる。
【0020】
【実施例】以下、この発明の実施例を図面を参照して具
体的に説明する。図5は、一般的なインダクタンスL,
対地静電容量C,抵抗値Rを有する三相(a,b,c)
の高圧配電系統の模擬回路を示しており、回線2のc相
に間欠弧光地絡が発生しているものとする。線路で間欠
弧光地絡が発生すると、線路のR,L,C直列回路にお
いて、過渡振動電流が地絡点から見て電源側と負荷側の
両方から大地を通して流れる。
【0021】この回路を簡潔に示すと図6のようにな
る。この回路において、地絡点に流れ込む電源側と負荷
側との2つの高周波地絡電流ig1,ig2の振動周波数
1,F2を求めると、数3の各式によって求められ、周
波数の異なる波形が観測される。
【0022】
【数3】
【0023】図6において、R1,L1,C1,R2
2,C2,Rg は次のとおりである。 R1:間欠弧光地絡相における地絡点から電源までの抵
抗分 L1:間欠弧光地絡相における地絡点から電源までのイ
ンダクタンス分 C1:間欠弧光地絡相における地絡点から電源までの対
地静電容量 R2:間欠弧光地絡相における地絡点から負荷側線路末
端までの抵抗分 L2:間欠弧光地絡相における地絡点から負荷側線路末
端までのインダクタンス分 C2:間欠弧光地絡相における地絡点から負荷側線路末
端までの対地静電容量 Rg:間欠弧光の抵抗値
【0024】図7は、観測される電源側から流れ込む高
周波地絡電流ig1及び負荷側から流れ込む高周波地絡
電流ig2と、その波形を合成した間欠弧光地絡電流i
gの波形例を示す図である。この図において、縦軸は電
流値で1目盛が10A、横軸は時間で1目盛が200μ
sである。この例では地絡時間は約1msであり、ig
1,ig2及びigの電流値と振動周波数は次のとおりで
ある。 ig1:5.8A 1860Hz ig2:2.9A 7020Hz ig :8.5A 1900Hz
【0025】このように、地絡発生地点に対して電源側
から流れ込む高周波地絡電流ig1と負荷側から流れ込
む高周波地絡電流ig2とは、その高周波振動の周波数
に大きな差があるので、この発明はこの周波数差に着目
して間欠弧光地絡区間を標定する方法及びシステムを開
発したのである。
【0026】すなわち、中性点非接地高圧配電系統中に
間隔を置いて多数の測定点を設定し、その各測定点を流
れる高周波地絡電流の周波数を常時監視し、その多数の
測定点のそれぞれ隣接する2つの測定点の高周波地絡電
流の周波数の差を検出し、その周波数の差から間欠弧光
地絡電流が該2つの測定点間内に流入しているか否かを
各隣接する2つの測定点ごとに標定すれば、間欠弧光地
絡が発生した区間を特定することができる。したがっ
て、保線要員はその特定された区間内だけ目視点検すれ
ば、容易に間欠弧光地絡地点を探索することが可能にな
る。
【0027】なお、電源側から流れ込む電流成分の周波
数は数kHz(一般的な配電系統では1.5〜4〔kH
z〕と推定でき、負荷側から流れ込む電流成分の周波数
は数kHzから数十kHz(一般的な配電系統では5〜
40〔kHz〕程度と推定できる。したがって、電源側
成分の周波数に対する負荷側成分の周波数の倍率は3〜
10倍程度となり、その差によって地絡地点の前後を判
別することは容易である。
【0028】図1乃至図4は、この発明による上記標定
方法を実現するための間欠弧光地絡区間標定システムの
実施例を説明するための図であり、図1はそのシステム
構成図、図2はその各測定点に設置する電流検出器の構
成例を示すブロック図、図3は標定装置のハード構成を
示すブロック図、図4はその機能構成を示すブロック図
である。
【0029】図1に示す配電系統中性点非接地高圧配電
系統は、変電所内の三相(a,b,cの三相)交流電源
1から遮断器2及び変電所母線3を介して、多数の回線
4,5,…に配電し、その各回線4,5,…に接続され
ている負荷に給電する。6は各回線の各相a,b,cの
線路を支える電柱である。この高圧配電系統の変電所母
線3及び各回線4,5,…の主要箇所に測定点を設定
し、その各測定点(この例ではS01〜S24)に各相
別に電流検出器7を取り付ける。図示の都合上a相の線
路に取り付けた電流検出器にのみ符号7を付している
が、各線路上に小さい丸印で示したのが全て電流検出器
7である。
【0030】図示の例では、変電所母線3の入り口近傍
(S01),回線送り出し口の近傍(S11,S2
1),配電線路末端近傍(S14,S24),その他主
要箇所(S12,S13,S22,S23等)を測定点
として、そこに各相別に電流検出器7を取り付けてい
る。その各電流検出器7と変電所等の管理部所に設置し
た標定装置9とを光ケーブル8で接続しており、各電流
検出器7による検出信号は、それぞれ同時に光ケーブル
8を通して標定装置9へ送られる。
【0031】各電流検出器7は、例えば図2に示すよう
に構成されている。すなわち、各相の線路10に巻き付
けられる高周波電流検出用のトロコイダルコイル(又は
変流器)11と、線路10に流れる高周波電流に応じて
このトロコイダルコイル11に誘起されて流れる電流を
電圧に変換する電流/電圧変換回路12と、それによっ
て変換された電圧を光信号に変換して光ケーブル8へ送
出する電圧/光変換回路13とからなる。
【0032】標定装置9は、例えば図3に示すように、
光ケーブル8によって伝達される光信号を電圧信号に変
換する光/電圧変換回路15、その電圧信号をデジタル
信号に変換するA/D変換器16、そのデジタル信号を
取り込んでこの発明に係る標定処理等を行なうパソコン
を用いたデータ処理部17、検出された高周波地絡電流
の周波数を分析する周波数分析器18、処理データや標
定結果等を表示するCRT等の表示器19、及び取り込
んだデータ及び標定結果のデータを保存するための光デ
ィスク装置20からなる。
【0033】光/電圧変換回路15及びA/D変換器1
6は、図1に示した各測定点S01〜S24の各相に設
けた電流検出器7から光ケーブル8を介して送られる電
流検出信号を同時に処理できる数のチャンネルを有し、
A/D変換器16にはその各チャンネルの変換データを
一時記憶するメモリを備えており、各測定点で検出した
電流の波形データを記憶できるようにする。
【0034】その波形の記録は、間欠弧光地絡の発生を
トリガとし、トリガレベルは各電流検出器7によって検
出される高周波電流の波高値の大きさによって決定され
る。そして、間欠弧光地絡発生時にA/D変換器16に
よってA/D変換されて記憶された各測定点S01〜S
24の電流検出器7による検出電流の波形データを、デ
ータ処理部17が順次読み込んで、周波数分析器18に
よって周波数分析(波形分析;FFT解析)させ、その
主成分すなわち最も含有量の多い周波数成分の周波数を
判別して、その判別した周波数の値を内部のメモリに各
測定点ごとに記憶していく。
【0035】データ処理装置17は、全ての測定点S0
1〜S24に対する検出電流の周波数の値を判別して記
憶すると、その各周波数の値を、各回線ごとに電源側ま
たは負荷末端側の測定点から順にその周波数値を読み出
して1つ前の値と比較することにより、それぞれ隣接す
る2つの測定点での高周波地絡電流の周波数の差を順次
検出する。
【0036】すると、前述したように、間欠弧光地絡点
が存在する区間の前の測定点と後の測定点での周波数に
は数倍以上の変化があるため、隣接する2つの測定点で
の周波数の差が予め設定した値を超えるか否かを判断す
ることによって、その2つの測定点間に間欠弧光地絡電
流が流入しているか否か、すなわち間欠弧光地絡点が存
在するか否かを標定することができる。
【0037】その標定結果を表示装置19に表示し、光
ディスク装置20によって光ディスクに書き込んで保存
したり、図示しない通信手段によって保線ステーション
等へ知らせることもできる。なお、ある2つの測定点間
に間欠弧光地絡点が存在すると標定した場合は、残りの
他の測定点間の周波数差の標定は不要になる。
【0038】したがって、この標定装置9の機能構成は
図4に示すように、周波数判別手段22,記憶手段2
3,周波数差検出手段24,及び間欠弧光地絡区間標定
手段25からなる。なお、検出信号伝達手段21には、
電流検出器7側の電圧/光変換回路13及び標定装置9
側の光/電圧変換回路15及びA/D変換器16、並び
にこれらを接続する光ケーブル(オプティカル・ファイ
バー・ケーブル)8を含んでいる。この検出信号伝達手
段21として、この実施例では光通信手段を用いたが、
これに代えて他の有線あるいは無線通信手段を用いるこ
とも可能である。
【0039】また、電流検出器を取り付ける各測定点
は、必ずしも高圧配電系統を構成する各回線の全域に亘
って均一な間隔で設定する必要はなく、間欠弧光地絡が
発生しやすい回線あるは区間には比較的短かい間隔で、
発生しにくい回線や区間には比較的長い間隔で設定し、
発生する恐れが殆んどない回線や区間には測定点を設定
しないようにすることもできる。
【0040】
【発明の効果】以上説明してきたように、この発明によ
れば、中点非接地高圧配電系統において間欠弧光地絡が
発生した場合に、その地絡点が存在する回線区間をを容
易に且つ速やかに標定して特定することができ、保線要
員はその特定された区間の線路状態のみを目視点検すれ
ばよいので、地絡点を容易且つ迅速に発見することが可
能になる。したがって、間欠弧光地絡の再発防止対策を
迅速に講じて停電を防ぐことができるとともに、作業員
の労力も大幅に軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明による間欠弧光地絡区間標定システム
の一実施例を示すシステム構成図である。
【図2】図1の各測定点S01〜S24に設置する電流
検出器7の構成例を示すブロック図である。
【図3】図1に示した標定装置9のハード構成例を示す
ブロック図である。
【図4】同じくその機能構成を示すブロック図である。
【図5】一般的なL,C,Rの値を持つ配電系統におい
て、回線2のc相に間欠弧光地絡が発生した場合の模擬
回路を示す図である。
【図6】図5の間欠弧光地絡現象を簡略化するため、単
相の等価回路に置き換えて示す図である。
【図7】間欠弧光地絡時に発生する負荷側と電源側から
地絡点に流れ込む高周波振動電流および2波形の合成に
よって測定される間欠弧光地絡電流を示す波形図であ
る。
【符号の説明】
1:変電所内の三相交流電源 2:遮断器 3:変電所母線 4,5:回線 6:電柱 7:電流検出器 8:光ケーブル 9:標定装置 10:線路 11:トロコイダルコイル(変流器) 12:電流/電圧変換回路 13:電圧/光変換回路 15:光/電圧変換回路 16:A/D変換回路 17:データ処理部(パソコン) 18:周波数分析器 19:表示器(CRT) 20:光ディスク装置 21:検出信号伝達手段 22:周波数判別手段 23:記憶手段 24:周波数差検出手段 25:間欠弧光地絡区間標定手段 S01〜S24:測定点

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 中性点非接地高圧配電系統において、該
    配電系統中に間隔を置いて多数の測定点を設定し、 前記各測定点を流れる高周波地絡電流の周波数を監視
    し、 前記多数の測定点のそれぞれ隣接する2つの測定点の高
    周波地絡電流の周波数の差を検出し、 その周波数の差から、間欠弧光地絡電流が該2つの測定
    点間内に流入しているか否かを各隣接する2つの測定点
    ごとに標定することを特徴とする間欠弧光地絡区間標定
    方法。
  2. 【請求項2】 中性点非接地高圧配電系統において、 該配電系統中に間隔を置いて設定した多数の測定点にそ
    れぞれ設けられ、該各測定点を流れる高周波地絡電流を
    検出する電流検出器と、 その各電流検出器によって検出される信号に基づいて間
    欠弧光地絡区間を標定する標定装置と、 前記各電流検出器によって検出される信号を前記標定装
    置へ伝達する検出信号伝達手段とからなる間欠弧光地絡
    区間標定システムであって、 前記標定装置が、前記各電流検出器によって検出される
    高周波地絡電流の周波数を判別する周波数判別手段と、
    該手段によって判別した各周波数を記憶する記憶手段
    と、該記憶手段に記憶した前記各測定点に対する周波数
    からそれぞれ隣接する2つの測定点の高周波地絡電流の
    周波数の差を順次検出する周波数差検出手段と、該手段
    が検出する周波数の差から、間欠弧光地絡電流が該2つ
    の測定点間内に流入しているか否かを各隣接する2つの
    測定点ごとに標定する間欠弧光地絡区間標定手段とを備
    えていることを特徴とする間欠弧光地絡区間標定システ
    ム。
JP23133394A 1994-09-27 1994-09-27 中性点非接地高圧配電系統における間欠弧光地絡区間標定方法及びその標定システム Expired - Fee Related JP3361195B2 (ja)

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