JPH0919047A - 配電線の零相電流比較による地絡回線選択継電方式 - Google Patents

配電線の零相電流比較による地絡回線選択継電方式

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JPH0919047A
JPH0919047A JP16322695A JP16322695A JPH0919047A JP H0919047 A JPH0919047 A JP H0919047A JP 16322695 A JP16322695 A JP 16322695A JP 16322695 A JP16322695 A JP 16322695A JP H0919047 A JPH0919047 A JP H0919047A
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JP
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zero
line
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ground fault
ground
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JP16322695A
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English (en)
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Takeo Tanagi
武夫 棚木
Takeshi Suzuki
鈴木  剛
Koji Kumita
耕次 汲田
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Tohoku Electric Power Co Inc
Hikari Trading Co Ltd
Original Assignee
Tohoku Electric Power Co Inc
Hikari Trading Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 地絡回線選択継電方式において、零相電圧の
発生に関係なく、零相電流のみで地絡事故回線を選択す
る方式の提供。 【構成】 各回線1L〜4Lに流れる零相電流を夫々の
零相変流器1ZCT〜4ZCTで検出し、これを比較判
定回路1に導入して、この比較判定回路で各零相電流値
を比較し、一番大きい電流値の回線を事故回線と判定
し、かつ、零相電流値が設定値を超えたとき出力を出し
事故回線の遮断器を遮断する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は地絡回線選択継電方式に
関し、特に、零相電流のみで地絡回線を判別して遮断す
る継電方式に関する。
【0002】
【従来の技術】配電線等の電源から分岐された多回線に
おける地絡回線選択遮断は、従来は各回線に設置した地
絡方向継電器により地絡事故を検出し、遮断器を遮断し
て事故回線を除去していた。
【0003】図4はかかる地絡回線選択方式の単線結線
図による説明図で、4回線の場合を示している。同図に
おいてTrは電源側の変圧器、BUは母線、1L,2L,
3L,4Lは夫々三相三線式回線(以下、回線と略称す
る)を示し、各回線1L〜4Lは夫々遮断器1CB〜4
CBを介して母線BUに接続されている。1DGR〜4
DGRは、各回線1L〜4Lに設置された地絡方向継電
器で、各回線に設けられた零相変流器1ZCT〜4ZC
Tからの零相電流および共通の接地型計器用変圧器GP
Tからの零相電圧が入力されている。
【0004】この地絡方向継電器は、回線に地絡事故が
発生したときの零相電流と零相電圧を入力して、零相電
流と零相電圧が設定レベルに達したときこれらの電圧分
と電流分を波形整形した零相電流信号と零相電圧信号と
の位相比較を行い、その事故が自回線か他回線かを位相
判別して自回線のときに動作して遮断器を遮断するもの
である。
【0005】例えば回線4Lのイ点に地絡事故が発生す
ると、地絡事故回線4Lと他の健全回線1L〜3Lの電
流の流れる方向が矢印のように逆となるので、地絡方向
継電器4DGRは動作位相となって動作し、遮断器4C
Bを遮断して回線4Lを母線BUから切り離す。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】地絡方向継電器は上述
のように零相電流と零相電圧の両方が設定レベル以上と
なったときにのみ動作するものであるが、しかし、非接
地系三相三線式配電線で、一線完全接地時の地絡電流が
大きい配電系統では、零相電圧が発生しにくく、所要の
地絡抵抗検出ができない。即ち、所要の一線地絡事故が
発生したにもかかわらず、零相電圧が設定レベルに達し
ないため地絡方向継電器は動作できない場合がある。
【0007】非接地系三相三線式配電線で一線地絡事故
が発生したときの零相電圧に対する零相電流の位相は配
電線の対地静電容量の比率により同相から90度進相の
範囲で変化する。従って地絡方向継電器は、地絡電圧に
対する地絡電流の位相が同相か90度進相の範囲で変化
しても、その位相変化により感度変化を生じない特性が
要求される。
【0008】図5は非接地式6KV配電線路に例をとっ
た地絡現象の分析グラフで、横軸にオープンデルタ零相
電圧vΔ(V)(完全地絡時190V)と、零相電圧百
分率%(vΔ/190V×100%)をとり、左縦軸に
検出地絡電流Ig(A)、右縦軸に検出地絡抵抗値Rg
(KΩ)をとり、一線完全地絡電流Igo(A)との関
係を示したもので、例えば、8Aバンク(Igo=8
A)で、絶縁不良が進行するとき、指示点は放射状直線
の8A線上を0から右方向に進行し、9KΩまで低下す
ると(Rg=9KΩ)vΔは10V(5.3%)発生
し、地絡電流Ig=0.42A流れることを示してい
る。
【0009】一般に電力会社の変電所では、地絡抵抗値
Rgを6KΩ検出を目標としている。今、一線完全地絡
事故時に一線完全地絡電流Igoが30A流れる配電線
で、6KΩ地絡事故が発生すると、地絡電流Igは約
0.63A流れることになる。
【0010】従来の地絡方向継電器では、上述したよう
に、零相電圧と零相電流の両方が設定レベル値に達した
ときに動作するので、例えば地絡方向継電器の動作設定
値を零相電流IOが0.2A、零相電圧(百分率)5%
に設定したとすると、地絡電流Igが0.2A流れたと
き、零相電圧は約0.75%(図5参照)しか発生せず
地絡方向継電器は動作できない。動作するには、零相電
圧vΔは5%に設定してあるので、この5%零相電圧を
発生するための零相電流Igは1.5A必要となる。即
ち、零相電流Igが1.5A流れなければ動作しないの
で、上記の完全地絡事故時の0.63Aでは動作しない
ことになる。
【0011】このように一線完全接地時の零相電流が大
きい配電系統では、零相電流感度を高めても意味がな
く、目標としている6KΩを検出することができない。
【0012】以上の点に鑑み、本発明は一線完全接地時
の零相電流が大きい配電系統での地絡事故で、零相電圧
の発生が僅少でも確実に動作して地絡事故回線を開放す
る地絡回線選択方式を提供することを目的とするもので
ある。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明において、上記の
課題を解決するための手段は、多回線における地絡回線
を選択して遮断する地絡回線選択継電方式において、前
記各回線に流れる零相電流を検出してその零相電流値を
比較し、零相電流値の最も大きい回線を地絡事故回線と
判定してから、零相電流値が設定レベル値(例えば、レ
ベル検出器を0.63Aで動作するように設定すると、
地絡抵抗値が6KΩを検出する値となる。)以上となる
と地絡事故回線の遮断器を遮断するようにし、零相電圧
が小さい地絡事故でも動作するようにする。
【0014】また、2回線における地絡回線を選択し
て、遮断する場合においては、各回線の零相電流検出手
段の設置位置より電源側に接地補償用コンデンサを設
け、地絡事故時に、地絡回線と他の健全回線とに零相電
流値の差をもたせて零相電流値を比較し、零相電流値の
大きい回線を地絡事故回線と判定してその回線の遮断器
を遮断するようにする。
【0015】
【作用】本発明は以上のように各回線に設置した零相変
流器の出力信号を常に比較しているので、ある回線に地
絡事故が発生すると、その回線の零相電流値が増加し、
他の健全回線の零相電流値よりも大きくなるので、この
最も電流値の大きい回線を地絡事故回線と判定し、か
つ、零相電流値が設定レベル値以上となると、事故回線
を遮断する。
【0016】また、2回線の場合も、接地補償用コンデ
ンサを設けてあるので、地絡回線と健全回線との零相電
流値の差がはっきり現れ、地絡回線の電流値が大きくな
るので、地絡事故回線が確実に選択される。
【0017】
【実施例】以下、本発明を図面に示す一実施例に基づい
て説明する。
【0018】図1は本発明の地絡回線選択方式を説明す
るための単線結線図を示す。なお、図4と同一名称又は
相当部分にはこれと同じ符号を付して説明を省略する。
【0019】しかして、本発明は地絡事故時に、零相電
圧信号を用いることなく、単に各回線に流れる零相電流
のみを検出し、各回線の零相電流値の大きさを比較し、
一番大きい零相電流値が発生した回線を地絡事故回線と
判定するものである。これを図1の実施例に基づいて説
明する。
【0020】図1の1は比較判定回路で、各回線1L〜
4Lに設けてある零相変流器1ZCT〜4ZCTで検出
した零相電流を入力し、これらの零相電流値を比較して
最も大きい零相電流が発生している回線を選択(選別)
し、かつ、零相電流が設定レベル値以上となると、出力
信号1LO〜4LOの中から選択された信号を出し、そ
の回線の遮断器を遮断する。
【0021】なお、図1において、C1〜C4は、各回線
1L〜4Lの大地静電容量を表し、IC1〜IC4は対地静
電容量C1〜C4を通して流れる零相電流を示している。
【0022】今、回線4Lのイ点で地絡事故が発生する
と地絡回線4Lに地絡電流igが矢印の方で流れ、他の
健全回線1L〜3Lには、矢印のように地絡電流igと
は逆方向の電流iC1〜iC3が流れて地絡回線4Lを通っ
て地絡点イから大地Eに流れる。
【0023】即ち、ig=iC1+iC2+iC3となる。こ
れらの電流は各回線1L〜4Lに設けられた零相変流器
1ZCT〜4ZCTで検出され、比較判定回路1で比較
され、一番電流値の大きい回線4Lが地絡事故回線と判
定し、且つ、零相電流の値が設定レベル値以上となる
と、出力信号4LOを出力して遮断器4CBを遮断す
る。
【0024】図1は4回線の場合における実施例である
が、2回線の場合は、健全回線の対地静電容量C1に流
れる電流iC1と事故回線に流れる電流igとは大きさが
ほぼ同じで差が出ないことがあるため、図1の方式その
ままでは事故回線を確実に選択できない場合がある。
【0025】そこで、2回線の場合は、図2に示すよう
に、各回線1L,2Lの零相変流器1ZCT,2ZCT
の設置されている位置より電源側に接地補償用コンデン
サC0を設ける。このようにすることにより、例えば、
回線2L側のロ点に地絡事故が発生した場合、事故回線
2L側に流れる電流igは、ig=iC1+iC0となり、
健全回線1Lの電流iC1よりiC0分増加し、両回線の電
流値に差が現れるため、事故回線は確実に選択される。
【0026】この差の値は、コンデンサの容量によって
決まるが、比較判定回路の動作感度誤差以上とする。例
えば、10%の感度誤差があるとすれば、それ以上の差
が発生するようにコンデンサの容量を選定することで、
安定した動作が得られる。
【0027】図3は比較判定回路1の一実施例の詳細な
ブロック結線図を示す。同図において、T1〜T4は各回
線1L〜4Lに設けられている零相変流器1ZCT〜4
ZCTの出力を得るための入力端子で、各入力端子T1
〜T4には夫々基本周波数成分を取り出すためのフィル
タ11,21,31,41、各フィルタの出力を増幅す
る増幅器12,22,32,42およびこの増幅器の出
力のアナログ信号をディジタル信号に変換するA/D変
換回路13,23,33,43が接続され、ディジタル
信号1d,2d,3d,4dを出力する。
【0028】1C〜6Cはコンパレータで、本実施例に
おいては2つの信号の大小関係を比較し、大きい方の信
号を出力するマグニチュードコンパレータを使用した場
合である。
【0029】すなわちコンパレータ1Cはディジタル信
号1dと2dを比較し、大きい方の信号を“1”,低い
方を「0」出力とし、コンパレータ2Cと3Cは、コン
パレータ1Cの出力とディジタル信号3dとを比較し、
またコンパレータ4C,5C,6Cはコンパレータ2C
と3Cの出力とディジタル信号4dとを比較し、一番大
きい信号だけがコンパレータ4C,5C,6Cを介して
出力される。
【0030】一方、各増幅器12,22,32,42の
出力は、夫々レベル検出回路14,24,34,44に
入力され、このレベル検出回路で、あらかじめ設定した
設定値と比較され、零相電流の値が、この設定値を超え
た場合に、OR回路を介して出力される。
【0031】15,25,35,45はアンド回路で、
OR回路の出力と、コンパレータ4C,5C,6Cの出
力の両方の信号が入力されたときに出力を出し、リレー
1〜X4を付勢する。
【0032】このように、コンパレータで、事故回線を
判定し、その零相電流が設定値以上であるとき、リレー
1〜X4のいずれかを動作させ、その接点x1〜x4を閉
じ、接点出力1LO〜4LOを出力する。
【0033】各回線の零相変流器の出力信号は、常時フ
ィルタで基本波分を抽出された後、増幅器で増幅され、
A/D変換回路でディジタル信号1d〜4dに変換され
て、各コンパレータで比較され、同時に増幅器の出力は
レベル検出回路で、設定レベル値と比較されている。
【0034】もし、回線1Lに地絡事故が発生すると、
零相変流器1ZCTからの検出信号が大きくなり、ディ
ジタル信号1dが大となる。この信号1dはコンパレー
タ1Cで回線2Lのディジタル信号2dと比較され、信
号1d側が大となっているので信号1dがコンパレータ
2Cに入力され、ここで、回線3Lのディジタル信号3
dと比較され、大きい方の1dがコンパレータ4Cに入
力され、ここで、回線4Lのディジタル信号4dと比較
され、大きい方の信号1dが出力され、アンド回路15
に入力される。
【0035】このとき、零相変流器1ZCTで検出した
零相電流値が設定値より大きいときは、レベル検出回路
14からOR回路を通してアンド回路15に入力される
ので、アンド回路15からリレーX1に指令信号を出
し、該リレーX1を動作させ、その接点d1の接点出力1
LOによって遮断器1CBを遮断する。
【0036】このように地絡事故を発生した回線の零相
電流は最も大きな値となるので、これを比較検出して事
故回線と遮断することになる。
【0037】なお、本実施例では、比較判定回路を2つ
の信号毎に比較した場合であるが、これに限らず、4つ
の信号を同時に比較し、一番高いレベルの信号を出力す
る最大値選択回路を使用し、この出力と設定値とを比較
するようにしても同様の作用効果が得られることは勿論
である。
【0038】
【発明の効果】従来の地絡回線選択方式は、地絡方向継
電器を使用するもので、零相電圧と零相電流の両信号が
設定位相内で、且つ大きさが設定レベル以上が動作条件
となっていた。従って零相電圧の発生が小さいと、いか
に零相電流が大きく流れていても動作しなかったが、本
発明においては、地絡事故時に各回線に流れる零相電流
値の大きさのみを比較して事故回線を判定するので、零
相電圧の発生とは無関係に選択でき、微地絡等で零相電
圧の発生が小さい場合でも、零相電流が流れていれば確
実に地絡事故回線を判定することができ、極めて優れた
効果を発揮する。
【0039】また、地絡方向継電器や接地型計器用変圧
器等も不用となり、本方式を適用するための電気機器、
配線等が従来より少なくて済み、信頼性も向上する等の
効果も併せ持つものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を説明するための単線結線図。
【図2】本発明の他の実施例の単線結線図。
【図3】本発明の比較判定回路の一実施例のブロック結
線図。
【図4】従来の方式を説明するための単線結線図。
【図5】地絡現象の分析グラフ。
【符号の説明】
1…比較判定回路 1L〜4L…回線 1CB〜4CB…遮断器 1ZCT〜4ZCT…零相変流器 Tr…変圧器 11,21,31,41…フィルタ 12,22,32,42…増幅器 13,23,33,43…A/D変換回路 14,24,34,44…レベル検出回路 1C〜6C…コンパレータ X1〜X4…リレー
フロントページの続き (72)発明者 汲田 耕次 東京都中央区銀座7丁目4番14号 光商工 株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 多回線の配電線における地絡回線を選択
    して遮断する地絡回線選択継電方式において、 前記各回線に流れる零相電流を検出してその零相電流値
    を比較し、零相電流値の最も大きい回線を地絡事故回線
    と判定し、かつ、零相電流値が設定レベル値以上のとき
    に地絡事故回線の遮断器を遮断するようにしたことを特
    徴とする配電線の零相電流比較による地絡回線選択継電
    方式。
  2. 【請求項2】 2回線の配電線における地絡回線を選択
    して、遮断する地絡回線選択継電方式において、 各回線の零相電流検出手段の設置位置より電源側に接地
    補償用コンデンサを設け、地絡事故時に、地絡回線と他
    の健全回線とに零相電流値の差をもたせて零相電流値を
    比較し、零相電流値の大きい回線を地絡事故回線と判定
    し、かつ、零相電流値が設定レベル値以上のとき地絡事
    故回線の遮断器を遮断するようにしたことを特徴とする
    配電線の零相電流比較による地絡回線選択継電方式。
JP16322695A 1995-06-29 1995-06-29 配電線の零相電流比較による地絡回線選択継電方式 Pending JPH0919047A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100477886B1 (ko) * 2002-05-27 2005-03-17 엘지전선 주식회사 가공지선의 영상분 전류를 이용한 과전류 계전기
CN103207354A (zh) * 2013-03-13 2013-07-17 福建省电力有限公司 基于选线系数最大原理的配电网单相接地故障选线方法
CN103257304A (zh) * 2013-04-10 2013-08-21 昆明理工大学 一种利用零序电流特征频带内cwt系数rms值的ann故障选线方法

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